JP2018013508A - 羽根駆動装置及び絞り装置並びに撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックラッシュの影響を低減しつつ、小型化にも有利な羽根駆動装置及び絞り装置並びに撮像装置を提供する。
【解決手段】光路を形成する光路形成部材と、前記光路形成部材が有する内部空間において前記開口部を取り囲むように環状配置された複数の羽根に係合して前記複数の羽根を前記開口部に対して駆動する駆動リングと、前記駆動リングに対してギア接続されて前記駆動リングを回転駆動する駆動手段と、前記駆動リング及び前記駆動手段が互いにギア接続する部分において、前記駆動手段及び前記駆動リングの何れか一方を他方側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、前記付勢手段は、前記光路形成部材の外装部に設けられたことを特徴とする羽根駆動装置にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、カメラ等に適用可能な羽根駆動装置、及び絞り装置、並びにこれら羽根駆動装置又は絞り装置を搭載した撮像装置に関する。

従来、ビデオカメラやデジタルカメラ等に用いられる絞り装置としては、複数の絞り羽根をリング部材により回動させるため、リング部材と駆動モータとをギア接続する構成を採用していた（特許文献１参照）。

特開２０１０−２７６６５４号公報

特許文献１のような構成では、ギア間のバックラッシュの影響を低減するために、駆動リングを駆動モータ側に付勢するための付勢部材を、駆動リングのうち駆動モータとのギア接続側とは反対の径方向外側に設けているため、装置が大型化するという問題がある。なお、このような問題は、絞り装置だけでなく、他の羽根駆動装置においても同様に発生するおそれがある。

本発明は、バックラッシュの影響を低減しつつ、小型化にも有利な羽根駆動装置及び絞り装置並びに撮像装置を提供するものである。

本発明は、光路を形成する光路形成部材と、前記光路形成部材が有する内部空間において前記開口部を取り囲むように環状配置された複数の羽根に係合して前記複数の羽根を前記開口部に対して駆動する駆動リングと、前記駆動リングに対してギア接続されて前記駆動リングを回転駆動する駆動手段と、前記駆動リング及び前記駆動手段が互いにギア接続する部分において、前記駆動手段及び前記駆動リングの何れか一方を他方側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、前記付勢手段は、前記光路形成部材の外装部に設けられたことを特徴とする羽根駆動装置にある。

本発明によれば、バックラッシュの影響を低減しつつ、小型化にも有利な羽根駆動装置及び絞り装置並びに撮像装置を実現することができる。

本発明の実施形態１に係る羽根駆動装置の分解斜視図及び組立図。 本発明の実施形態１に係る羽根駆動装置の構成部品の斜視図。 本発明の実施形態１に係る羽根駆動装置の要部拡大図。 本発明の実施形態１に係る羽根駆動装置の要部拡大斜視図及び上面図。 本発明の他の実施形態に係る羽根駆動装置の要部拡大斜視図及び上面図。 図５の要部拡大図及び上面図。 本発明の他の実施形態に係る羽根駆動装置の斜視図。 本発明の他の実施形態に係る羽根駆動装置の上面図及び断面図。 本発明の他の実施形態に係る羽根駆動装置の上面図及び断面図。

以下、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明する。
＜実施形態１＞
図１には、本発明の実施形態１に係る羽根駆動装置の分解斜視図及び組立図を示す。図２には図１の羽根駆動装置を構成する構成部品の斜視図を示し、図３には図１の装置要部拡大図を示し、図４には図１の装置要部拡大斜視図及び上面図を示す。

図１に示すように、本実施形態の羽根駆動装置は、光量調節装置としての虹彩型絞り装置６を示しているが、本発明は、シャッタ装置やシャッタ機能を有する絞り装置も、本発明の実施例としての光量調節装置に含まれる。

絞り装置６は、複数の絞り羽根（遮光羽根）１０と、これら各羽根１０を駆動する駆動リング２０とが、押さえ板（押さえ部材）４０及び地板（ベース部材）５０の間に格納され、押さえ板４０の上面側に設けられたアクチュエータ１により、その内部の駆動リング２０が回転駆動され、絞り羽根を１０により光通過経路（光路）内に絞り開口を形成するものである。すなわち、押さえ板４０と地板５０、及び駆動リング２０を合わせて、光路形成部材を構成する。また、押さえ板４０、地板５０は、開口部を形成する開口形成部材の一例である。

アクチュエータ１は、ステッピングモータ等の電磁アクチュエータである。アクチュエータ１の出力軸には、駆動リング２０を回転駆動するピニオンギア２が取り付けられる。アクチュエータ１とピニオンギア２とにより駆動源部が構成される。なお、アクチュエータ１は、内部に駆動モータが設けられており、図１等では駆動モータのケース部分を図示している。なお、このアクチュエータ１の構成についての詳細は後述する。

フォトインタラプタ３は、駆動リング２０の初期位置を検出するためのセンサとして用いられる。４はフォトインタラプタ３を保持するセンサ保持部材である。アクチュエータ１およびフォトインタラプタ３を保持したセンサ保持部材４はそれぞれ、ビス６１とビス６２により押さえ板４０に取り付けられる。

５は絞り装置の中心軸であり、絞り装置がカメラ等の撮像装置に搭載された場合において、その撮像装置の光軸に一致する。以下の説明では、この中心軸５に平行な方向をスラスト方向という。押さえ板４０、駆動リング２０、複数の絞り羽根１０および地板５０は、この順でスラスト方向において積層される。

つまり、駆動リング２０は、スラスト方向において、絞り羽根１０に対して地板５０とは反対側に配置され、押さえ板４０は絞り羽根１０および駆動リング２０に対して地板５０とは反対側に配置される。また、スラスト方向に直交する方向および面をそれぞれラジアル方向（径方向）およびラジアル面という。

なお、複数の絞り羽根１０は、地板５０に形成された固定開口５４の周方向に環状に配置されている。本実施形態では８つの絞り羽根１０を例示しているが、その数は限定されず、他の複数であってもよい。また、地板５０が有する固定開口５４は、駆動リング２０が有する光通過開口（開口部）２４と、押さえ板４０が有する光通過開口（開口部）４４のそれぞれに連通し、光路を形成している。

ここで、図２（ｂ）には、１つの絞り羽根１０を拡大して示している。この絞り羽根１０は、ラジアル面にほぼ平行になるように配置され、遮光機能を有する平板形状の羽根部と、該羽根部からスラスト方向における互いに反対側に突出するように設けられた駆動ピン１１およびカムピン１２とを有する。駆動ピン１１とカムピン１２のラジアル面内での位置は互いに異なっている。

また、図２(ａ)には、上記絞り羽根１０を駆動するための駆動リング２０を拡大して示している。駆動リング２０は、その中央に光通過開口２４を有し、さらに該光通過開口２４の周囲における周方向複数箇所（８箇所）に設けられた第１の羽根支持部としての羽根支持突起部２２と、該８つの羽根支持突起部２２を周方向において連結するようにリング形状に形成された連結部（リング形状部）２１とを有する。

各羽根支持突起部２２は、連結部２１からラジアル方向外側に突出するように形成されている。８つの羽根支持突起部２２にはそれぞれ、８つの絞り羽根１０の駆動ピン１１が挿入されて係合する駆動穴部２３が形成されている。

さらに、駆動リング２０の外周部の一部には、ピニオンギア２に噛み合うギア部２５が形成されている。ギア部２５は、周方向に円弧状に延びてその外周に複数のギア歯が形成されたギア歯部と、連結部２１からラジアル方向外側に延出してギア歯部につながってギア歯部と連結部２１との間に空間を形成する２つのギア支柱部３１とによって構成されている。

なお、これらギア支柱部３１には、２つの絞り羽根１０の駆動ピン１１が挿入されて係合する駆動穴部２３が形成されている。つまり、ギア支柱部３１は、８つの羽根支持突起部２２のうち２つを兼ねている。

また、駆動リング２０の連結部２１における周方向複数箇所（本実施例では８箇所）には、該連結部２１からスラスト方向における押さえ板４０側に延出したラジアル支持壁部（回転支持部）２６が形成されている。

なお、２７はラジアル支持壁部２６の外周面に凸面として形成された当接突起である。複数のラジアル支持壁部２６の当接突起２７が押さえ板４０の内周面に当接することで、駆動リング２０が押さえ板４０の内周面に嵌合し、中心軸５周りで回転可能に支持される。

さらに、駆動リング２０の連結部２１における押さえ板側の周方向複数箇所（本実施例では３箇所）には、スラストフック部２８が設けられており、連結部２１における地板５０側（絞り羽根側）の周方向複数箇所（本実施例では６箇所）にはスラスト押え突起２９が設けられている。

スラストフック部２８とスラスト押え突起２９とによって押さえ板４０の内周部（駆動リング支持部）４１をスラスト方向にて挟み込むことで、駆動リング２０は押さえ板４０によって回転可能にスラスト方向にて支持される。

また、駆動リング２０の周方向一箇所には、フォトインタラプタ３の発光部と受光部との間に入り込んで遮光する遮光突起部３０が設けられている。これにより、駆動リング２０の回転駆動は、このフォトインタラプタ３により検知される。

ここで、押さえ板４０と地板５０との連結構造について説明する。図１に戻り、押さえ板４０は、その中央に光通過開口４４を有するリング形状に形成されており、押さえ板４０と地板５０との間に配置された絞り羽根１０および駆動リング２０を覆う（押さえる）ように配置され、地板５０に３つのビス６０により固定される。

そして、このような押さえ板４０の上面には、図１に示すように、アクチュエータ１が搭載され、このアクチュエータ１の回転駆動力を、ピニオンギア２を通じて、駆動リング２０に伝達する。詳細には、押さえ板４０には、接続孔としての貫通孔４３が設けられ、この貫通孔４３には、駆動リング２０のギア部２５が対向配置している。このギア部２５に対してピニオンギア２がギア接続され、このピニオンギア２をアクチュエータ１の回転軸で回転することにより、駆動リング２０を回転駆動する。

つまり、本実施形態の絞り装置６においては、アクチュエータ１が動作してピニオンギア２が回転すると、駆動リング２０が地板５０および押さえ板４０に対して中心軸５周りで（周方向にて）回転する。駆動リング２０は、８つの絞り羽根１０に駆動ピン１１を介してアクチュエータ１からの駆動力を伝達する。

これにより、各絞り羽根１０は、カムピン１２がカム溝部５１に沿って移動することで駆動ピン１１を中心として回動する。このとき、アクチュエータ１による駆動リング２０の回転位置を制御することで、複数の絞り羽根１０の回動位置、つまりは該複数の絞り羽根１０の羽根部によって形成される絞り開口（可変開口）のサイズ（径）が制御される。絞り開口径に応じて、光通過開口４４，２４，５４を通過する光量を変化させる（調節する）ことができる。

ここで、駆動リング２０とアクチュエータ１との上記ギア接続においては、ギアの隙間によりバックラッシュが発生してしまうと、駆動リング２０の不要な回転が発生し、その結果、絞り羽根１０が連動して絞り開口を高精度に形成することが難しくなる。そのため、本実施形態では、このようなギア接続におけるバックラッシュを低減するために、アクチュエータ１を駆動リング２０側に付勢する構造を採用している。

具体的には、図３に示すように、アクチュエータ１が有する一対の爪部（フック部）１ａには、アクチュエータ１を光路側（すなわち、押さえ板４０の光通過開口４４側）に向かって引き込むための２つの付勢バネ７がそれぞれ接続されている。この付勢バネ７は、一端がアクチュエータ１の一対の爪部１ａに係合し、他端が押さえ板４０の爪部（フック部）４２に係合し、後述する可動側であるアクチュエータ１を、固定側である押さえ板４０側に引っ張る力を発生する、引張りタイプのバネである。

なお、ここでいう「付勢」とは、アクチュエータ１を駆動リング２側に向けて付勢する構造で説明しているが、他の形態として、駆動リング２をアクチュエータ１側に付勢する構成でもよい。すなわち、駆動手段であるアクチュエータ１及び駆動リング２の何れか一方を他方側に向けて付勢する付勢手段として、例えば、本実施形態では、付勢バネ７（バネ部材）を用いた構造を例示しているに過ぎず、詳細は後述するが、本発明は、本実施形態のような引張りタイプのバネに限定されるものではない。

ここで、本実施形態では、アクチュエータ１を可動側として駆動リング２０に付勢する構成をとっているが、図４に示すように、アクチュエータ１のうち押さえ板４０側の端面には、押さえ板４０を貫通する貫通孔４３の長孔形状に合わせて、突起部が設けられ、この突起部は、押さえ板４０の貫通孔４３に係合し、貫通孔４３に沿ってアクチュエータ１の移動が直線状のみに制限されている。すなわち、アクチュエータ１は、押さえ板４０の上面において、突起部と貫通孔４３とで構成される移動規制部（ガイド部）により、直線方向のみに移動が制限されている。

このため、一対の付勢バネ７によりアクチュエータ１は、ビス６１及びビス孔１ｂを通じて押さえ板４０に係合し、常に駆動リング２０側に対して付勢された状態で、ピニオンギア２と駆動リング２０のギア部２５とがギア接続される。このとき、駆動リング２０は、図１に示すように、駆動リング２０の光通過開口２４の周囲を取り囲むように突起したラジアル支持壁部２６が押さえ板４０の開口部４１に係合している。そのため、駆動リング２０は、ラジアル方向において、押さえ部材４０とアクチュエータ１との間で実質的に挟まれ、これにより、アクチュエータ１（オピニオンギア２）とのギア接続がより強固になる。つまり、一対の付勢バネ７は、アクチュエータ１が有するピニオンギア２と駆動リング２０とを連結する連結手段として機能する。

より詳細には、アクチュエータ１側から駆動リング２０側に付勢力が働くと、駆動リング２０はラジアル支持壁部２６により押さえ板４０に押し当てられる。この状態で駆動リング２０は、アクチュエータ１から回転駆動力が伝達され、押さえ板４０の開口部４１の周縁部に沿って回転駆動する。このため、駆動リング２０とピニオンギア２とのバックラッシュが有効に低減され、駆動リング２０を所定位置で回転駆動することが可能となる。すなわち、ヒステリシス（絞り開口の開閉時での往復差）を向上させることができる。そして、駆動リング２０に連動する絞り羽根１の駆動も安定化するため、絞り開口を高精度に形成することができるため、光量調整を高精度に実現できる。

また、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、アクチュエータ１は、光軸方向と平行な絞り装置の厚さ方向において、押さえ部材４０を間に挟んで、駆動リング２０に対して一部が重なって配置される。また、そのようなアクチュエータ１は、押さえ部材４０の上面で２つの付勢バネ７により駆動リング２０側に付勢される構成を実現できている。すなわち、アクチュエータ１の付勢構造は、装置の外装部、より具体的には押さえ部材４０の外装面に配置され、光軸方向と平行な方向において、押さえ部材４０の上面内に実質的に納まっている。そのため、抑え部材４０は、付勢構造を持たせることで外径を大きくしなくてもよいので、装置の大型化を防ぐことができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明を実施形態１に基づいて詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態１に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態１では、２つの付勢バネ７を用いてアクチュエータ１を駆動リング２０側に付勢する構造を例示して説明したが、本発明は勿論これに限定されず、図５及び図６に示すように、１つのばね部材７Ａを用いてアクチュエータ１Ａを駆動リング２０側に付勢するようにしてもよい。この場合には、駆動リング２０の回転中心と、アクチュエータ１Ａの回転軸中心とを結ぶ線上にばね部材７Ａを配置すれば、１つのばね部材７Ａでバックラッシュを低減できる。この場合でも、アクチュエータ１は、光軸方向と平行な方向（すなわち、絞り装置の厚さ方向）において、駆動リング２０と重なった位置に設けられ、そのアクチュエータ１を駆動リング２０側に付勢するばね部材７Ａを配置しているので、絞り装置の大型化を防ぐことができる。

また、上述した実施形態１では、アクチュエータ１を駆動リング２０側に付勢する構造を例示して説明したが、本発明は勿論これに限定されず、例えば、図７及び図８に示すように、アクチュエータ１の設置部分に対して光通過開口を間に挟んで対向側の２箇所で駆動リング２０をアクチュエータ１Ａ側に付勢する２つの付勢構造（板ばね７０）をビス６３で固定してもよいし、図９に示すように、１つの付勢構造（板ばね７０）をアクチュエータ１Ａの対角線上にビス６３で固定してもよい。この場合でも、押さえ板４０の外装側から絞り羽根が走行する羽根室で駆動する駆動リング２０を押さえ板４０の貫通孔を通じて付勢することができるため、押さえ板４０の上面内に納まっている。したがって、装置の大型化を防ぐ構造を取ることができる。

なお、上述した実施形態１では、絞り装置を例示して説明したが、本発明は、例えば、このような絞り装置を備えた光量調節装置やこれらを搭載したカメラ等の光学機器にも広く適用できる。

また、本発明は上述した実施形態に限定されず、下記のような態様を含むものである。例えば、本発明の一側面としての光量調節装置は、光が通過する固定開口および複数のカム溝部を有するベース部材と、それぞれ駆動ピンを有するとともにカム溝部に係合するカムピンを有し、固定開口の周方向に複数配置されて光が通過する可変開口を形成する遮光羽根と、遮光羽根に対してベース部材とは反対側に配置され、ベース部材に対して固定開口の周方向に回転して駆動ピンに駆動力を伝達することで、可変開口の大きさを変化させるように複数の遮光羽根を回動させる駆動リングと、該駆動リングを回転駆動する駆動源部と、複数の遮光羽根および駆動リングに対してベース部材とは反対側に配置されてベース部材に固定され、駆動リングを回転可能に支持する押さえ部材とを有する。駆動源部はピニオンギアを有し、駆動リングのギア部により、駆動力が伝達される。本発明では駆動源部または駆動リングを羽根収納スペースの外部に設けたことを特徴とする。

本発明によれば、付勢部材を羽根収納スペースの外部に設けることでユニット外径を小さくすることができる。また、羽根収納スペースに付勢構造を設ける必要がないため、設計自由度が増える。この結果、ギア間のバックラッシュを減らすことができ、ヒステリシスの改善や静音化することができる。

Claims (7)

1. 光路を形成する光路形成部材と、
   前記光路形成部材が有する内部空間において前記開口部を取り囲むように環状配置された複数の羽根に係合して前記複数の羽根を前記開口部に対して駆動する駆動リングと、
   前記駆動リングに対してギア接続されて前記駆動リングを回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動リング及び前記駆動手段が互いにギア接続する部分において、前記駆動手段及び前記駆動リングの何れか一方を他方側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
   前記付勢手段は、前記光路形成部材の外装部に設けられたことを特徴とする羽根駆動装置。
2. 前記付勢手段の少なくとも一部は、光路を通過する光軸方向に平行な方向において前記光路形成部材を間に挟んで前記駆動リングに対向するように、前記光路形成部材の外装部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の羽根駆動装置。
3. 前記光路形成部材には、前記内部空間に達するまで貫通する接続孔が設けられ、
   前記駆動手段は、前記光路形成部材の外側に配置されて前記接続孔を通じて前記駆動リングにギア接続され、
   前記付勢手段は、前記光路形成部材の外側において、前記駆動手段を前記駆動リング側に付勢した状態で、前記駆動手段と前記光路形成部材とを連結する連結手段を兼ねることを特徴とする請求項１又は２に記載の羽根駆動装置。
4. 前記連結手段は、前記駆動手段と前記光路形成部材との間を連結し、前記駆動手段を前記駆動リングに対して前記開口形成部材の面方向に付勢するための付勢ばねを有し、
   前記駆動手段は、前記駆動リングに付勢される一方向のみに移動可能な状態で前記連結手段により前記光路形成部材に連結されたことを特徴とする請求項３に記載の羽根駆動装置。
5. 前記駆動手段は、前記駆動リングに対する前記駆動手段への付勢方向を互いに同一方向として平行に配置される一対の前記付勢ばねにより前記光路形成部材に連結されたことを特徴とする請求項４に記載の羽根駆動装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の羽根駆動装置により前記羽根として複数の絞り羽根を用いて前記開口部内に絞り開口を形成するようにしたことを特徴とする絞り装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の羽根駆動装置、又は請求項６に記載の絞り装置を備えたことを特徴とする撮像装置。

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