JP2016033570A - 光量調節装置及びそれを備えたレンズ鏡筒及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の透過率部を有する光学フィルタを小絞り時は絞り開口を覆った状態で移動して絞り開口を通過する光量を調節を行い、開放時には開口より退避させる光量調節装置において、光学フィルタの退避スペース及び駆動ストロークが大きく装置が大型化する。
【解決手段】光学フィルタの移動方向において、絞り開口を覆う部分の透過率を変化させる移動方向と、開口より退避させる移動方向を異なる方向とした。この構成により、装置が一方向に大きくなることを防止出来る。
【選択図】図５

Description

本発明は、絞り機構と光学フィルタを備えた光量調節装置及びそれを備えたレンズ鏡筒及び光学機器に関する。

光学機器に搭載される光量調節装置は複数の絞り羽根を用いて絞り開口の面積を変化させることで撮像素子に入射する光量を調節し、適切な露光量とする。

また、光量調節装置では、いわゆる小絞り回折による光学性能の劣化を回避するため、絞り開口の面積が所定の面積以下とならないようにするとともに、ＮＤフィルタ等の光学フィルタで絞り開口を覆うことで高輝度被写体を撮影する場合の光量を適正としている。

ＮＤフィルタ等の光学フィルタは厚さを有する為、開口面積の一部のみが光学フィルタで覆われた所謂半掛り状態では、素通し部と該透過波面に厚み分の光路長差が発生し、画質劣化が発生する。

更に、光学フィルタ半掛り状態ではフィルタ端部が開口内に有るので、端面部の回折による光芒が発生し、画質が劣化する可能性が有る。

特許文献１に記載の装置は、絞り羽根により絞り開口面積を制限し、所定の開口を維持したまま少なくとも２種類の透過率部を有するＮＤフィルタを透過率の高い部分から順に開口部に侵入させるようにしている。このようにすることでＮＤフィルタが開口に対して半掛り状態とならないようにしており画質劣化を防止している。

また、特許文献２に記載の装置は、互いに逆方向へ移動し開口面積を可変とする２枚の絞り羽根と該絞り羽根で形成される絞り開口を覆うＮＤフィルタを絞り羽根を駆動する回動アームに連結して絞り羽根移動方向とは異なる方向に駆動している。

このような構成とすることで所定の絞り開口面積にて開口部全域をＮＤフィルタで覆い画質劣化を防止している。

特開２０００−１０６６４９号公報 特開２００６−３０８８２０号公報

しかしながら、上述の特許文献１で開示された従来技術では、ＮＤフィルタを絞り開口部に異なる透過率部を順に挿入する移動方向と絞り開口から退避させる移動方向が同じである。そのため、移動方向に装置が大きくなる。特に複数の異なる透過率部を有するＮＤフィルタを用いる場合は、ＮＤフィルタが移動方向に長くなるのでＮＤフィルタの退避スペース及び移動ストロークが増大するのでその影響が大きくなる。

また、上述の特許文献２で開示された従来技術では、絞り開口を形成する２枚の絞り羽根の駆動方向と異なる方向に駆動し絞り開口にＮＤフィルタを挿入及び退避する構造としている。このような構造では、挿入及び退避の切り替えなので複数の異なる透過率部を有するＮＤフィルタの異なる透過率部を順次開口部に挿入して光量調節を行えないのでよりきめ細かい光量調節は出来ない。その為、装置の小型化ときめ細かい光量調節が課題となっている。

本発明の光量調節装置は、異なる透過率部を有するＮＤフィルタ等の光学フィルタを絞り開口に挿入し、光学フィルタの開口を覆う個所の透過率を変化させるように移動させることで光量調節を行う装置である。更には、光学フィルタを絞り開口に挿入する方向が透過率変化を及ぼす方向へ移動させる方向とは異なることを特徴とする。

その構成として、絞り開口に対して移動可能な光学フィルタと、光学フィルタを移動させる駆動手段とを有し、光学フィルタは少なくとも２種類の透過率部を有するとともに所定の大きさの開口を覆う面積を有する。該光学フィルタを第１の羽根に固定したものを第２の羽根に対して移動させることで透過率変化を及ぼし、第２の羽根と一体となった状態で固定枠に対して移動させることで上記特徴を達成させる。

本発明では、光学フィルタが絞り開口を覆った状態で透過率変化を及ぼす移動方向とは異なる方向へ移動させて絞り開口に対して光学フィルタを挿入及び退避させる構成とした。その為、光学フィルタを絞り開口から退避させるスペースを光学フィルタが透過率変化を及ぼす方向への駆動方向の延長上に設ける必要が無いので装置の駆動方向への大型化を防止出来る。特に、より多くの種類の透過率部を有する光学フィルタは透過率変化を及ぼす駆動方向と平行な方向の長さが長くなるので、光学フィルタの退避スペース及び駆動ストロークにも影響して、より一層装置が大型化する。本発明の装置では複数の異なる透過率部を有する光学フィルタを絞り開口上で移動させ詳細な光量調節を可能としつつ装置の小型化を図れる。

本発明の実施例の光量調節装置を示す分解斜視図 本発明の実施例の光量調節装置を示す断面図 本発明の実施例の光量調節装置を示す説明図 本発明の実施例の光量調節装置を示す説明図 本発明の実施例の光量調節装置の作動を示す説明図 本発明の実施例の光量調節装置の作動を示す説明図 本発明の実施例の光量調節装置の効果を示す比較図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示す光量調節装置を示す分解斜視図である。本図において、８は光量調節装置、９はＮＤフィルタ駆動装置、１０は絞り駆動装置、１は第１羽根、２は第２羽根、３はＮＤフィルタ、４は保持板、５は作動レバー、６は駆動モータ、７は押さえ板で有る。１１は第１絞り羽根、１２は第２絞り羽根、１３はベース板、１４は絞り羽根駆動モータ、１５は羽根駆動レバーで有る。光量調整装置８は、ＮＤフィルタ駆動装置部９及び絞り駆動装置部１０からなる。

先ずは、ＮＤフィルタ駆動装置部９についての説明を行う。ＮＤフィルタ３は最高濃度部３ａ、グラデーション濃度部３ｂ及び透明部３ｃの異なる透過率部を有し、第１羽根１に接着等で取り付けられている。

このＮＤフィルタ３は無色透明なプラスティック基板のうち先端部を除いた部分に最高濃度部３ａ及びグラデーション濃度部３ｂを蒸着膜により形成したものである。尚、ここに言う無色透明とは、無色透明だけでは無く、透明部３ｃが光路に対して進退した場合に、撮影画像に色変化や輝度変化が生じないと見なせる程度の状態を含むものである。

透明部３ｃはＦ４．０に対応する絞り開口全体を覆う大きさに設定されている。また、最高濃度部３ａは、例えばＮＤ１．０の濃度に設定されている。透明部３ｃと最高濃度部３ａとの間に最高濃度部３ａに向かって徐々に透過率が低くなるグラデーション濃度部３ｂを設けている。グラデーション濃度部３ｂを設けることで、絞り開口内で光量段差が生じ、ＭＴＦが劣化することを防止出来る。

尚、プラスティック基板は光を透過させる穴のような段差を有さない単純な平板形状を有する１枚の板として形成される。

図２は保持板４に作動レバー５が組み込まれた状態を示す説明図で、図３は更に第２羽根２が組み込まれた状態を示す説明図で、図４は更に第１羽根１が組み込まれた状態を示す説明図である。

保持板４には光学開放径に対応した開口部４ａが設けられており、光軸に垂直に形成された平面上に第２羽根２を保持している。

第２羽根２には長溝穴であるガイド溝２ａが設けられており、ガイド溝２ａが保持板４上の面上に設けられたガイドピン４ｂに係合することで、第２羽根２はガイド溝２ａの長手方向に平行な方向に保持板４上を移動可能となっている。更に、第２羽根２の外周部２ｅを保持板４のガイド壁４ｃにてガイドすることで第２羽根２が回転せずに直進することになる。

また、第２羽根２には長溝穴である被案内スリット２ｂが設けられており、作動レバー５のレバーピン５ａに係合している。作動レバー５は保持板４に固定された駆動モータ６により駆動モータ６の軸芯と一致した作動レバー回動中心５ｂを中心に回動される。

被案内スリット２ｂには作用域部２ｃ及び非作用域部２ｄを有する。レバーピン５ａの係合している個所が作用域部２ｃの場合はレバー５が回動することで、第２羽根２はガイド溝２ａと平行な方向へ移動される。

レバーピン５ａの係合している個所が非作用域部２ｄに有る場合は、レバーピン５ａの回動軌跡と被案内スリット２ｂの非作用域部２ｄ形状が概一致しているためレバー５が回動しても第２羽根２は移動しない。

第２羽根２は第１羽根１を表面上に保持しており、表面より突出したガイドピン２ｆを有している。第１羽根１にはガイド溝１ａが設けられており、ガイドピン２ｆと係合しており、第１羽根１が第２羽根２に対して移動可能にガイドされている。

尚、第１羽根１にはＮＤフィルタ３が貼り付けられているが、第２羽根２と接する面とは反対の面に貼り付けられているのでＮＤフィルタ３の貼り付けにより摺動が妨げられることは無い。

第１羽根１には長溝穴である被案内スリット１ｂが設けられており、作動レバー５のレバーピン５ａに係合している。

被案内スリット１ｂは変曲形状をしており、作用域部１ｃ及び非作用域部１ｄを有する
レバーピン５ａの係合している個所が作用域部１ｃの場合はレバー５が回動することで、第１羽根１はガイド溝１ａと平行な方向へ移動される。

レバーピン５ａの係合している個所が非作用域部１ｄに有る場合は、レバーピン５ａの回動軌跡と被案内スリット１ｂの非作用域部１ｄ形状が概一致しているためレバー５が回動しても第１羽根１は第２羽根２に対して移動しない。

第１羽根１の被案内スリット１ｂの作用域部１ｃにレバーピン５ａが係合する範囲では第２羽根２の被案内スリット２ｂの非作用域部２ｄがレバーピン５ａに係合するようにスリット形状が形成されている。一方、第２羽根２の被案内スリット２ｂの作用域部２ｃにレバーピン５ａが係合する範囲では第１羽根１の被案内スリット１ｂの非作用域部１ｄがレバーピン５ａに係合するようにスリット形状が形成されている。

図５は第１羽根１、第２羽根２及び作動レバー５による作動を示す説明図で有り、本図において、Ｘ軸及びＹ軸は光軸と直交する平面内で光軸で直交する２本の軸を示す。

図５（ａ）は作動レバー５の回転位相が端に有る状態を示す図で有り、本図においてレバーピン５ａは被案内スリット２ｂの作用域部２ｃの範囲及び被案内スリット１ｂの非作用域部１ｂの範囲に位置している状態を示す図で有る。この時、第１羽根１及び第２羽根２はＹ軸上より退避した位置に位置している。

図５（ｂ）は作動レバー５が端より回転した状態を示す図で有り、レバーピン５ａが被案内スリット２ｂの作用域部２ｃから非作用域部２ｂに切り替わる状態を示す。また、レバーピン５ａは被案内スリット１ｂの非作用域部１ｂから作用域部１ｃに切り替わる位置でも有る。この時、第１羽根１及び第２羽根２はＹ軸上に位置している。

作動レバー５が図５（ａ）に示す位置から図５（ｂ）に示す位置まで回動する範囲においてレバーピン５ａが被案内スリット２ｂの作用域部２ｃに作用して第２羽根２をＸ軸に平行な方向に移動する。

従って、作動レバー５が図５（ａ）に示す位置から図５（ｂ）に示す位置まで回動すると第２羽根２はＹ軸から退避した位置よりＹ軸上に移動し、第１羽根１も第２羽根２上に保持されているので同じ位置移動を行う。

図５（ｃ）は図５（ｂ）の状態より更に作動レバー５が回転して反対側の端まで回転した状態を示す図である。本図においてレバーピン５ａは被案内スリット２ｂの非作用域部２ｂの範囲及び被案内スリット１ｂの作用域部１ｃの範囲に位置している状態で有る。

図５（ｂ）から図５（ｃ）に移動するまでの範囲において、レバーピン５ａは被案内スリット１ｂの作用域部１ｃに作用し第１羽根１をＹ軸に平行な方向へ移動する。第１羽根１の移動により取り付けられたＮＤフィルタ３も共に移動させることになる。

尚、この時レバーピン５ａは第２羽根２の被案内スリット２ｂの非作用域部２ｂに沿って回動するので第２羽根２は移動しない。

以上の通り、本実施例の装置は作動レバー５の回転によりＮＤフィルタ３をＹ軸上より退避した位置からＹ軸上に移動させ更にＹ軸に沿った方向に移動させることが可能である。

絞り駆動装置部１０についての説明を行う。第１絞り羽根１１及び第２絞り羽根１２をベース板１３上に相反する方向に移動可能に保持されている。第１絞り羽根１１及び第２絞り羽根１２はベース板１３に設置された絞り羽根駆動モータ１４により回動される絞り羽根駆動レバー１５により相反する方向に同じ量だけ駆動される。第１絞り羽根１１及び第２絞り羽根１２それぞれに形成された切り欠き部により絞り開口を形成し、該絞り開口は第１絞り羽根１１及び第２絞り羽根１２の移動させることで切り欠き部の重なり具合を変えることで開口面積を変える。切り欠き部の先端は三角形状をしているので絞り開口面積が有る程度小さくなった場合には菱形形状となる。

尚、押さえ板７には光線を避ける為の孔７ａが設けられてた板であり、第１羽根１及び第２絞り羽根１２の浮き防止の役割を担っている。

絞り開口面積が有る程度絞られて小さくなった小絞り状態となると小絞り回折が発生し撮影画像を劣化させる。小絞り回折を回避するため絞り開口面積を小絞り回折が発生しない絞り開口面積以上に保ち、それ以上の光調節は絞り開口部をＮＤフィルタで覆い、覆った部分の透過率を変化させることで光量調整を行う。

即ち、光量調節を絞り羽根による絞り開口の面積変化と絞り開口部を覆うＮＤフィルタの濃度変化の組み合わせにより行う。

光量調節装置８の通過光量を減少させるには、先ず絞り駆動装置１０の絞り羽根を開放状態より移動させ絞り開口の面積を小さくする。次にＮＤフィルタ駆動装置９によりＮＤフィルタを絞り開口部に挿入した後、絞り開口部へのＮＤフィルタの濃度状態を変化させて光量調節を行う。更に、絞り羽根で形成する絞り開口の面積を変化させることで光量調節を行う。

図６は絞り開口の様子を示す図で有り、本図を用いてＮＤフィルタ駆動装置９によるＮＤフィルタ３の駆動と絞り駆動装置１０により第１絞り羽根１１、第２絞り羽根１２の駆動の組み合わせによる光量調節に関わる動作について説明を行う。尚、本図はＮＤフィツタ、絞り羽根及び絞り開口の状態を示すのに不要な部品は不図示としている。

ポジションＡは開放時の絞り開口を示す図で有り、この時の絞り開口は固定絞り径に対応して形成された保持板４の開口部４ａで有り、絞り羽根及びＮＤフィルタ３は共に開口より退避しており開口部を覆っていない状態である。

ポジションＢは開放に対して少し絞られた状態で、絞り羽根により開口部の一部を覆って絞り開口を形成した状態で、絞り開口はＮＤフィルタ３が退避している状態で素通し状態で有る。

ポジションＣは絞り羽根でＦ４．０に対応する開口面積となる状態まで絞った状態で、絞り開口はＮＤフィルタ３が退避している状態で素通し状態で有る。

ポジションＤは絞り羽根でＦ４．０に対応する開口面積となる状態まで絞った状態の絞り開口部全域をＮＤフィルタ３の透明部３ｃで覆った状態で有る。ＮＤフィルタ３の透明部３ｃは輝度変化が生じない程度の透明度を有することからポジションＣとポジションＤでは光量変化は生じない。ポジションＣからポジションＤに移行する途中にＮＤフィルタ３が停止することなく駆動する制御を行うものとする。移行途中に停止点を設けなく制御するのは、絞り開口の一部がＮＤフィルタに覆われる所謂半掛り状態にならないようにするためで有り、半掛り状態によるＭＴＦの劣化及びゴーストの発生を防止するためで有る。

また、駆動速度はなるべく高速で駆動するのが良く最高速度で駆動されるのが望ましい。但し、絞り開口を通過した光で形成される光学像を取り込んで電気信号に変換する撮像素子の画像取り込み速度に対して著しく遅く無く光学性能の劣化が目立たない程度の速度であれば良い。

ポジションＥは絞り開口部がＮＤフィルタ３のグラデーション濃度部３ｂに覆われるようにＮＤフィルタ５を移動された状態で有り、絞り開口をグラデーション濃度部３ｂで覆うことにより光量が減少することになる。

ポジションＦはＮＤフィルタ３を更に移動し、絞り開口を最高濃度部３ａで覆った状態を示す。絞り開口を最高濃度部３ａで覆うことにより更に光量が減少することになる。

尚、ポジションＤからポジションＥへ移行する間及びポジションＥからポジションＦへ移行する間に停止ポイントが有っても良い。ＮＤフィルタ３のグラデーション濃度部３ｂは透明部３ｃと最高濃度部３ａ間が連続的な透過率となるようにしたものであるので、ＮＤフィルタ３の駆動により急激な輝度変化は発生しない為である。

ポジションＧはＮＤフィルタ３の最高濃度部３ａにて絞り開口を覆った状態そのままで、絞り羽根を駆動し、絞り開口面積を更に小さくした状態を示す。開口部が最高濃度部３ａで覆われた状態で絞り開口面積を小さくしていくことで、通過する光量を更に少なくすることが出来る。尚、絞り開口の面積は通過する光線が回折現象を起こして画像性能の劣化が目立たない程度の面積以上が保たれるように制御されるものとする。

絞り開口をＮＤフィルタ３の透明部３ｃで覆った状態のポジションＤから最高濃度部３ａで覆ったポジションＦの状態はＮＤ駆動装置９によるＮＤフィルタ３の駆動によりなされる。この時のＮＤフィルタ駆動方向は絞り駆動装置１０による絞り羽根駆動方向と略一致する上下方向である。これは、開放径より絞った時の絞り開口の形状が横長の菱形形状で有るのでＮＤフィルタ駆動方向の長さとストロークをなるべく小さく出来ることが理由の一つで有る。更に、絞り開口にグラデーション濃度部が掛っている場合に絞り開口の上下では通過する光量は異なるが、撮影時に上方に光源が有る場合が多く被写体自体に上下に明るさ差が有る場合が多いので左右の明るさの差ほど違和感を感じない為で有る。

一方、ポジションＣからＤに至る動作はＮＤフィルタを開口部に挿入する動作であるが、挿入方向は横方向であり、絞り羽根駆動方向とは異なる方向となっている。

図７は本実施例の効果を示す比較図である。図７（ａ）は本実施例の通り開放径に対してＮＤフィルタを横に退避させた場合の占有スペースを示す概略図で、図７（ｂ）は従来技術の通り開放径に対してＮＤフィルタを縦に退避させた場合の占有スペースを示す概略図である。

本図で示す通り開放径及びＮＤフィルタサイズを同じ条件として比較した場合には縦方向の短縮が図られる。更に、光軸を中心としたより小さな円内に収容することが可能となる。

従来のＮＤフィルタが使用時の駆動方向と同じ方向に退避する構造では開放径にＮＤフィルタの一部が掛らない位置まで退避させる必要があるのでＮＤフィルタの退避スペースを考慮すると上下方向に装置が大きくなるからで有る。

更に、図７では不図示であるが、ＮＤフィルタの上下方向への駆動ストロークも大きくなるので駆動レバーの長さ及び回転角度等の増大が必要になり装置が巨大化する。

それに対し、本実施例の絞り開口に対するＮＤフィルタの挿入及び退避方向を絞り羽根駆動方向と異なる方向にすることで同じ方向に退避する構造に比べて装置の小型化が可能となる。

本実施例に示す光量調節装置を備えた光学機器は上下方向に構成部材を配置するのが一般的で上下方向の省スペース化により装置全体の小型化が可能となる。

１ 第１羽根、２ 第２羽根、３ ＮＤフィルタ、３ａ 最高濃度部、
３ｂ グラデーション濃度部、３ｃ 透明部、４ 保持板、５ 作動レバー、
６ 駆動モータ、８ 光量調節装置、９ ＮＤフィルタ駆動装置、１０ 絞り駆動装置、
１１ 第１絞り羽根、１２ 第２絞り羽根

Claims (6)

1. 光軸に直交する面上を移動し面積可変の絞り開口を形成する少なくとも２枚の絞り羽根と、
   該絞り羽根を移動させる絞り羽根駆動手段と、
   光軸に直交する面上を移動可能な光学フィルタと、
   該光学フィルタを移動させる光学フィルタ駆動手段とを有し、
   前記光学フィルタは所定の大きさに絞られた前記絞り開口全域を覆う大きさ以上である少なくとも２種類の異なる透過率部を有し、
   前記光学フィルタ駆動手段は前記光学フィルタを絞り開口に対して挿入、退避する位置への移動及び前記光学フィルタが所定の大きさに絞られた絞り開口全域を覆った状態を保ったままで移動させることで透過率変化を及ぼす位置への移動が可能で有り、
   前記駆動手段による前記絞り開口に対して挿入、退避する位置への移動方向と前記透過率変化を及ぼす位置への移動方向とが異なることを特徴とする光量調節装置。
2. 前記光学フィルタと一体で光軸に直交する面上を移動可能な第１の羽根と、
   該第１の羽根を前記透過率変化を及ぼす位置への移動方向へ移動可能に保持する第２の羽根と、
   該第２の羽根が前記第１の羽根を保持したままで前記絞り開口に対して挿入、退避する位置への移動方向へ移動可能に保持する保持板と、
   前記光学フィルタ駆動手段の回動による駆動力を前記第１の羽根及び第２の羽根に作用させる作用ピンを備えた駆動レバーと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記第１の羽根には前記作用ピンと係合する第１の被案内スリットを備え、
   前記第２の羽根には前記作用ピンと係合する第２の被案内スリットを備え、
   前記第１の被案内スリットは前記透過率変化を及ぼす位置への移動に作用する第１の作用部と、
   前記絞り開口に対して挿入、退避する位置への移動には作用しない第１の非作用部を有し、
   前記第２の被案内スリットは前記絞り開口に対して挿入、退避する位置への移動に作用する第２の作用部と、
   前記透過率変化を及ぼす位置への移動には作用しない第２の非作用部と、
   を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光量調節装置。
4. 前記絞り開口の面積は２枚の絞り羽根を相反する方向へ同じ量だけ駆動することで形成され、
   該移動方向は前記光学透過率変化を及ぼす位置への移動方向と一致していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光量調節装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光量調節装置を備えたレンズ鏡筒。
6. 請求項５に記載のレンズ鏡筒を備えた光学機器。