JP2018205482A - 羽根駆動装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴーストの発生を防止する羽根駆動装置を提供する。【解決手段】光を通過させる固定開口を有する開口形成部材と、前記固定開口を出入りする複数の第一の絞り羽根と、前記固定開口の周囲に配置され、前記第一の絞り羽根に駆動力を伝達する動力伝達部材と、前記動力伝達部材から伝達された前記駆動力によって、前記固定開口の中心に対し前記第一の絞り羽根とは異なる動きで前記固定開口を出入りする少なくとも１つの第二の絞り羽根とを備え、前記第一の絞り羽根と前記第二の絞りで形成する絞り開口の中心は、前記固定開口の中心と前記固定開口の開口縁部との間に位置することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は撮影レンズの遮光構造に係り、特に撮影画角外からの有害光線の入射によるゴーストイメージを除去する撮影レンズの遮光構造に関する。

従来のカメラの撮影レンズは、例えばレンズ鏡筒内に、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群が順に配置され、第３レンズ群と第４レンズ群の間に絞りが配置されており、各レンズ群及び絞りを通過した光をＣＣＤ等の撮像面に結像させている。

ところで、太陽、照明光など非常に強い光が従来の撮影レンズの撮影画角外から入射すると、その光が絞り開口端面や鏡筒内面などで反射して撮像面に達するため、撮影画面にゴーストが発生するという問題がある。かかるゴースト発生の原因となる有害光線を撮像面へ進入させない為に、従来の撮影レンズでは、絞りの開口径やレンズ枠の開口径を小さくしたり、有害光を遮断するために遮光構造を追加したりしている。

特開平８−２３４０７２号公報 特開平８−３３４７２５号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された撮影レンズのように光路中に遮光構造を設けると、絞り開放時のレンズの有効面積に影響を与えてしまう。また、特許文献２にて開示された撮影レンズのように、絞り開口径を小さくすると撮影に必要な光束の通過領域の一部を広く遮光してしまうという問題がある。このことは、レンズの有効口径を不必要に小さくすることになり、絞り開放時のＦナンバーが大きくなるという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、有効絞りを小さくせずに、撮影画角外から入射する有害光線によるゴーストの発生を防止する撮影レンズの羽根駆動装置およびこれを備えた光学機器を提供することを目的とする。

上記を鑑み、本発明における羽根駆動装置は、
光を通過させる固定開口を有する開口形成部材と、
前記固定開口を出入りする複数の第一の絞り羽根と、
前記固定開口の周囲に配置され、前記第一の絞り羽根に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
前記動力伝達部材から伝達された前記駆動力によって、前記固定開口の中心に対し前記第一の絞り羽根とは異なる動きで前記固定開口を出入りする少なくとも１つの第二の絞り羽根と
を備え、
前記第一の絞り羽根と前記第二の絞りで形成する絞り開口の中心は、前記固定開口の中心と前記固定開口の開口縁部との間に位置することを特徴とする。

本発明では、絞り開放から小絞りに変化する過程において、ゴーストの発生の原因となる有害光が集中しやすい光路下側から優先的に遮光し、ゴーストを防止することができ、絞り開放時には絞り開口の有効面積を十分に稼ぐことができる。

本発明の実施形態１に係る羽根駆動装置の分解斜視図。 本発明の実施形態1に係る羽根駆動装置の斜視図。 実施形態１の絞り開口の変化を示す正面図。 本発明の実施形態１に係る撮影レンズの断面図１。 本発明の実施形態１に係る撮影レンズの断面図２。 本発明の実施形態１に係る撮影レンズの断面図３。 本発明の実施形態２に係る羽根駆動装置の分解斜視図。 実施形態１、２の羽根駆動装置を搭載した光学機器の概略図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

＜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としての絞り装置の分解斜視図を示しており、図２には、斜視図を示している。図３は、絞り開放から小絞り（最小絞り径となる絞り状態）へ変化する過程を（Ａ）⇒（Ｂ）⇒（Ｃ）の順に示している。

図１において、開口形成部材であるベース部材１０１は、中央に光通過開口部１０１ａ（固定開口）が形成されている。ベース部材１０１は、後述する絞り羽根の駆動を案内する固定ピン１０１ｂと係合部１０１ｄを有する。ベース部材１０１は、樹脂成形などによって形成されている。ベース部材１０１には、図２に示す駆動部１０８が取り付けられる。駆動部１０８には、例えば、ステッピングモータ、ガルバノメータなどが使用可能である。駆動部１０８の回転軸先端には、ピニオンギア１０３が取り付けられる。

駆動リング１０２は、光通過経路の少なくとも一部を構成する貫通孔を有し、光が通過する経路（光通過経路）を取り囲むような環状のシート状部材（無端リング状部材）から形成され、光通過経路の周囲で回動する。この駆動リング１０２には、後述する絞り羽根が係合する。すなわち、駆動リングは、駆動リングの回動に伴って絞り羽根が光通過経路に対して出入りするように連動するよう構成されていることから、絞り羽根を駆動するための部材（動力伝達部材）となる。

この駆動リング１０２は、光通過開口１０２ａと、絞り羽根に係合する駆動ピン１０２ｂ、１０２ｃと、駆動部１０８の駆動力がピニオンギア１０３と段ギア１０４とを介して伝達される被駆動部１０２ｅを有する。

駆動リング１０２は、樹脂成形などによって形成される。また、例えば、樹脂フィルム（ＰＥＴシート材等）をプレス加工することなどによって形成されても良い。プレス加工で形成される場合は、樹脂成形の形状精度に比べて、形状精度を高精度に形成することができるため、絞り精度の高精度化が可能になる。

樹脂フィルムの厚みとしては、０．０３ｍｍ〜０.３０ｍｍの材料の使用が可能である。厚みを極力薄くすることで、回転する際のイナーシャを小さくさせることができ、絞り装置を高速動作させることができる。駆動リング１０２は、ベース部材１０１および後述するカバー部材１０７によってスラスト方向、ラジアル方向ともに適度に可動なように支持されることで、厚みを薄くしても、駆動リング１０２の変形を最小限に抑えることができる。また、樹脂フィルムの駆動リング１０２に凸形状部を形成する場合（例えば駆動ピン１０２ｂなど）は、凸形状部をインサート成形によって取り付けてもよいし、圧入、接着等で取り付けてもよい。

また、駆動リング１０２は、片面あるいは両面に表面処理がなされている材料を用いると良い。表面処理としては、例えば、摺動塗装、帯電防止処理、反射防止処理などがある。摺動塗装することで、駆動リングと摺動する部品であるベース部材１０１、後述する絞り羽根、カバー部材１０７との摩擦を低減することができ、省電力での作動が可能になる。また、反射防止処理をすることで、絞り装置内に進入した光の反射を抑え、レンズ鏡筒内に光量調節装置が組み込まれた際の、ゴースト、フレア等の発生を防止することができる。

駆動リング１０２の光通過開口１０２ａは、ベース部材１０１の係合部１０１ｄと係合する。駆動リング１０２は、固定ピン１０１ｂ、１０１ｃの周囲に等間隔で設けられた係合部１０１ｄで支持されながら回転するため、周方向の変形を抑えることができる。そのため、駆動リング１０２は、厚みが薄くても変形することなく動作することが可能である。

また、駆動リング１０２は、被駆動部１０２ｅであるギア部を有している。本実施形態１では被駆動部１０２ｅは、段ギア１０４と噛み合っている。但し、段ギアに限らず、被駆動部１０２ｅとはピニオンギア１０３が直接噛み合うように構成してもよい。駆動部１０８で発生した回転力をピニオンギア１０３から段ギア１０４に伝え、さらに段ギア１０４から回転力を被駆動部１０２ｅに伝え、駆動リング１０２が回転する。駆動リング１０２の被駆動部１０２ｅと段ギア１０４のギアの噛み合いでは、被駆動部１０２ｅの厚みが薄く、ギアの噛み合い面積が小さいため、ギア同士の噛み合い音を小さくすることができる。また、段ギア１０４と駆動リング１０２の質量差が大きいため、段ギア１０４と被駆動部１０２ｅにバックラッシがあっても、ギアの噛み合い音、反転時の衝突音等が小さくなる。

また、遮光部１０２ｄは、不図示のフォトインタラプタのスリット内を出入りすることで、駆動リング１０２の回動位置を検知するためのセンサの役割を果たす。絞り装置の初期化や位置出し等に使用される。

第一の絞り羽根１０５は、ベース部材１０１の固定ピン１０１ｃに案内されるカム溝１０５ｃ１と、駆動ピン１０２ｃ（第一係合部）と係合する穴１０５ｃ２を有する。

図１において、第二の絞り羽根１０６は、第一の絞り羽根１０５とは形状が異なる。第二の絞り羽根１０６は、ベース部材１０１の固定ピン１０１ｂに案内されるカム溝１０６ｂ１と、駆動ピン１０２ｂ（第二係合部）と係合する穴１０６ｂ２を有する。

ここで、実施形態１の第一の絞り羽根１０５の動きについて説明する。第一の絞り羽根１０５のカム溝１０５ｃ１は、ベース部材１０１の固定ピン１０１ｃが係合する。また、第一の絞り羽根１０５の穴１０５ｃ２は、駆動リング１０２の駆動ピン１０２ｃに係合する。

段ギア１０４が回転すると、駆動リング１０２の被駆動部１０２ｅに駆動力が伝わり、駆動リング１０２が回転する。駆動リング１０２が回転すると、駆動リング１０２の駆動ピン１０２ｃから第一の絞り羽根１０５の穴１０５ｃ２に駆動力が与えられ、第一の絞り羽根１０５が駆動される。

このとき、カム溝１０５ｃ１は、ベース部材１０１の固定ピン１０１ｃが貫通しているため、第一の絞り羽根１０５がカム溝１０５ｃ１によって移動を案内され、駆動ピン１０２ｃを回転軸として回転することでベース部材１０１の光通過開口部１０１ａの内外を出入りする。

複数の絞り羽根により絞り形状を調節することが可能であり、本実施形態１では第一の絞り羽根１０５を６枚、第二の絞り羽根１０６を１枚とする構成となっているが、適宜第一の絞り羽根１０５と第二の絞り羽根１０６の枚数を変更してもよい。

また、本実施形態１では形状の異なる絞り羽根を２種類使用しているが、２種類に限らず、形状の異なる絞り羽根は数種類を何枚用いても良い。また、第二の絞り羽根１０６の第一の絞り羽根１０５に対する光軸方向における位置関係は、第二の絞り羽根１０６に対して第一の絞り羽根１０５が光軸方向における両側に配置され、第一の絞り羽根１０５に挟まれる関係が望ましいが、第二の絞り羽根１０６が第一の絞り羽根１０５同士が配置された一方側の端に配置されてもよい。

さらに、本実施形態１では、第二の絞り羽根１０６のカム溝１０６ｂ１は第一の絞り羽根１０５のカム溝１０５ｃ１と異なる形状をしており、光通過開口２０１ａに進入する速度を変更している。

図３は、絞り羽根側からみた絞り形状である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に絞り開放から小絞りに変化する過程において、開口中心Pは（Ａ）と（Ｃ）を比較すれば分かるように、光軸に対し上側にずれる。第一の絞り羽根１０５のカム溝１０５ｃ１は、ベース部材１０１の固定ピン１０１ｃに案内されて移動し、第二の絞り羽根１０６のカム溝１０６ｂ１はベース部材１０１の固定ピン１０１ｂに案内されて第一の絞り羽根１０５と異なる速度、すなわち、より速い速度で移動しており、より大きく移動している。ここで、（Ｂ）においては、第二の絞り羽根１０６の先端がちょうど光軸の下側を塞ぐように進入していることが分かる。

実施形態１の絞り装置は、絞り開放から小絞りに変化する過程において、絞り開口の下側が徐々に第二の絞り羽根１０６によって遮光される。すなわち、絞り開放状態から絞り羽根を駆動するにつれて、絞り開口の中心が、光通過開口部１０１ａの中心と、光通過開口部１０１ａの開口縁部との間で、光通過開口部１０１ａ（固定開口）の中心から徐々に上方にずれていく。本実施形態１では小絞り時に遮光羽根１０６で光通過開口下側を遮光する構成をとっているが、カム溝や羽根の形状を変更することで、例えば、絞り開放や小絞り時以外のみで、絞り羽根で光通過開口下側を遮光する構成をとることも可能である。さらに絞り羽根のカム溝の形状を変えることで、必要なFナンバーを実現することができる。例えば、第二の絞り羽根１０６を有さない絞り装置において、あるＦナンバーＦ１を形成するための駆動リングの回動量と同じ回動量だけ回動させたときに、第一の絞り羽根１０５と第二の絞り羽根１０６とで形成される絞り開口のＦナンバーがＦ１となるようにすることもできる。また、カム溝の形状を第一の絞り羽根１０５のみで絞り開口を形成する場合と変えずに、駆動リングの駆動量を制御することによって、所望のＦナンバーを実現するように構成しても良い。

図４、図５は、絞り装置が図３（Ｂ）の状態の時の、撮影レンズの断面図である。図４には、第１レンズ群１におけるゴーストの原因となる光が示されており、例えば太陽光線は鏡筒内面などで反射して、図示の軌跡で、撮像素子１０９側に向かう。このような鏡筒内面での反射がゴーストの原因となっていたが、本実施形態の絞り装置では、有害光が集中する光路下側のみを第二の絞り羽根１０６で遮断することが可能であるため、ゴーストを防止することが可能である。

なお、上述したように、第二の絞り羽根１０６は光軸方向における前後に配置された第一の絞り羽根１０５と重なりを持ち、第一の絞り羽根１０５と同じ方向に駆動できるよう配置される。駆動方法も第一の絞り羽根１０５と同様に駆動される。

図５には、第１レンズ群１におけるゴーストの原因となる光が示されており、例えば太陽光線はレンズ面で全反射し、図示の軌跡で、撮像素子１０９側に向かう。このような多重反射がゴーストの原因となっていたが、本実施形態の絞り装置では、有害光が集中する光路下側のみを第二の絞り羽根１０６で遮断することが可能であるため、ゴーストを防止することが可能である。

このとき、光路上側については、遮光する必要は無いため、必要最小限の遮光にて、ゴーストの発生を防止することが可能である。さらに、本実施形態１では、光の強い撮影環境の時に、図３（Ｂ）の状態に絞り開口を絞る過程で光路の下側を遮蔽するように制御することが可能な構造であり、所望のＦナンバーになるように絞り開口を絞るだけで、高炉の下側を遮蔽してゴーストの発生を効果的に防ぐことができる。

図６は絞り装置が図３（Ｃ）の状態の時の、撮影レンズの断面図である。図６に示す光は、撮像素子１０９の表面で反射する光を示す。撮像素子面は、レンズとは異なり反射防止のコーティングを施すことが難しい。撮像素子面での光の反射は、撮影レンズ内の多重反射の要因となっており、ゴーストが発生する要因となっている。

本実施形態の絞り装置では、レンズの中心Ｏに対して、一方向側のみで絞り開口を形成する。絞り開口に入射した光は、撮像素子面で反射し、反射光はレンズ中心Ｏに対して反対側に戻る。このとき、反射光は、絞り装置の遮光部である第二の絞り羽根１０６に到達するため、反射光は遮断される。レンズの中心と絞り開口の中心が同一軸となっている絞り装置では、その対称性から反射光を絞り羽根で遮光することはできない。

本実施形態の絞り装置では、レンズ内での多重反射（特に撮像素子面まで到達した光の反射）を防止し、ゴーストの発生を防止することができる。本実施形態の絞り装置を用いた光学機器は、光の強い環境で発生するゴーストを防止できるため、屋外で使用される監視カメラ、車載カメラ等の分野において大きな効果を発揮する。

本実施形態においては、第一の絞り羽根１０５と第二の絞り羽根１０６とによって協働して概略環状の絞り開口を形成するようにしているため、駆動リング１０２を駆動するだけで有効絞り口径を確保しながら効果的にゴーストの発生を防ぐことができる。なお、第二の絞り羽根１０６を複数設けることによって、環状の絞り開口を真円に近付けるように構成しても良い。

＜実施形態２＞
図７には、本発明の実施形態２である羽根駆動装置としての絞り装置の分解斜視図を示す。基本構成は実施形態１と同様であるが実施形態２では第一の絞り羽根２０５と第二の絞り羽根２０６を仕切る仕切り部材２０９を有する。

仕切り部材２０９を第一の絞り羽根２０５と第二の絞り羽根２０６との間に入れることで羽根同士の干渉を防ぐことができる。また、仕切り部材で全面を仕切ることにより第一の絞り羽根２０５の編み上がり量を抑制し、安定した絞り形状を得ることができる。但し、仕切り部材２０９は必ずしも使用しない構成であってもよく、第一の絞り羽根２０５のみで絞り開口を形成できるようにしたものに対して、隣接する位置に第二の絞り羽根２０６を設けている構成が特徴となっている。

本実施形態２では、第二の絞り羽根２０６は駆動リング２０２と連動して駆動する構成をとっているが、モータやガルバノメータといった駆動部を用いて、その駆動部への電源のON/OFFで必要な時だけ絞り羽根２０６を使用できる構成でもよい。また、絞り羽根２０６の駆動方法は駆動部による動作に限らず、手動で切り替えられる構成をとっても良い。その場合、例えば、第二の絞り羽根２０６と駆動可能なレバーを設け、そのレバーを絞り装置が内蔵される鏡筒から貫通するように設ければ良く、使用者が適宜調整可能にすれば良い。

実施形態２の絞り装置は、実施形態１と同様に、開放から小絞りに変化する過程において、絞り開口の下側が徐々に遮光羽根によって遮光される。すなわち、実施形態２の絞り装置を用いても、図４〜６で説明したように、有害光を必要最小限に遮光することができ、ゴーストの発生を防止することが可能である。
＜実施形態３＞
図８は、実施形態１〜４にて説明した絞り装置を搭載した光学機器としてのビデオカメラ（撮像装置）の概略構成を示している。

レンズ鏡筒部２１内には、変倍レンズ３２、実施形態１、２の絞り装置２０およびフォーカスレンズ２９を含む撮影光学系が収容されている。

撮像素子２５は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成され、撮影光学系により形成された被写体像を光電変換して電気信号を出力する。絞り装置２０の絞り開口を変化させたり不図示のＮＤフィルタを進退させたりすることで、撮像素子２５上に形成される被写体像の明るさ（つまりは撮像素子２５に到達する光量）を適正に設定することができる。

撮像素子２５から出力された電気信号は、画像処理回路２６にて種々の画像処理を受ける。これにより、映像信号（ビデオ出力）が生成される。

コントローラ２２は、不図示のズームスイッチがユーザにより操作されることに応じて、ズームモータ３１を制御し、変倍レンズ３２を移動させて変倍（ズーミング）を行わせる。また、コントローラ２２は、映像信号のコントラストを検出し、該コントラストに応じてフォーカスモータ２８を制御し、フォーカスレンズ２９を移動させてオートフォーカスを行う。

さらに、コントローラ２２は、映像信号のうち輝度情報に基づいて、絞り装置２０の絞り駆動部１（およびＮＤ駆動部）を制御し、光量を調節する。これにより、撮影時のボケやゴーストを自然な形状にすることができ、高画質の映像を記録することができる。

本発明に係る羽根駆動装置は、ゴーストの発生を低減するための構造を、第二の絞り羽根として構成しており、通常の絞り動作を行うための駆動リングの駆動に伴ってゴーストの原因光の遮蔽を行うことができるため、簡易な構成でゴーストの発生を低減できる。したがって、ゴースト低減のための構造のために無闇にスペースを確保する必要がなく、レンズ鏡筒部に内蔵された絞り装置２０が小型であるので、レンズ鏡筒部およびビデオカメラ全体の小型化を図ることができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０１ ベース部材（地板）
１０２ 駆動リング
１０３ ピニオンギア
１０４ 段ギア
１０５ 絞り羽根
１０６ 絞り羽根
１０７ カバー部材
１０８ 駆動部
１０９ 受光素子

Claims (5)

1. 光を通過させる固定開口を有する開口形成部材と、
   前記固定開口を出入りする複数の第一の絞り羽根と、
   前記固定開口の周囲に配置され、前記第一の絞り羽根に駆動力を伝達する動力伝達部材と、
   前記動力伝達部材から伝達された前記駆動力によって、前記固定開口の中心に対し前記第一の絞り羽根とは異なる動きで前記固定開口を出入りする少なくとも１つの第二の絞り羽根と
   を備え、
   前記第一の絞り羽根と前記第二の絞り羽根で形成する絞り開口の中心は、前記固定開口の中心と前記固定開口の開口縁部との間に位置することを特徴とする羽根駆動装置。
2. 前記第一の絞り羽根と前記第二の絞り羽根とで協働して環状の絞り開口を形成することを特徴とする請求項１に記載の羽根駆動装置。
3. 複数の前記第一の絞り羽根によって環状の絞り開口が形成され、
   複数の前記第一の絞り羽根と前記第二の絞り羽根との間には、仕切り部材を有することを特徴とする請求項１に記載の羽根駆動装置。
4. 前記動力伝達部材における、前記第一の絞り羽根が係合する第一係合部と、前記第二の絞り羽根が係合する第二係合部とが、前記動力伝達部材の周方向に対し等間隔に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の羽根駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の羽根駆動装置を有することを特徴とする撮像装置。

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