JP2019008027A - 光量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光路開口の口径精度のばらつきを規格公差内に収まるように、簡易に調整することが可能な光量調整装置を提供することである。
【解決手段】 光路開口１２の口径を変化させる複数の絞り羽根１５と、この複数の絞り羽根１５を前記光路開口１２に沿って回動させるロータリプレート１４と、このロータリプレート１４によって移動する前記複数の絞り羽根１５を案内するカム軌道１９を有するカムプレート１７と、このカムプレート１７を所定位置で支持するベースプレート１３と、を備えた光量調整装置１１であって、前記カムプレート１７が前記ベースプレート１３に支持される位置を調整する調整手段３１を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、スチルカメラなどの撮像装置あるいはプロジェクタその他の投影装置等に搭載され、撮影や投映における光量を調整する光量調整装置に関する。

一般に、この種の光量調整装置は、複数の絞り羽根と、この複数の絞り羽根を光路開口の外周に沿って移動させるロータリプレートと、このロータリプレートによって移動する複数の絞り羽根を光路開口の全開放位置と最小開放位置との間で案内するカムプレートとを備えている（特許文献１，２）。

特許文献１，２には、ロータリプレートに設けられる光路開口の周囲に複数の絞り羽根を配置し、この複数の絞り羽根によって前記光路開口を小径から大径までの円形に近い開口形状に絞る虹彩絞り方式を採用した光量調整装置が開示されている。このような光量調整装置は、光路開口径が段階的に変化するように絞り操作することが可能となっている。

上記光量調整装置は、円形状の光路開口を有するリング状のロータリプレート及びカムプレートと、このロータリプレートとカムプレートとの間に配置され、光路開口の周面に沿って鱗状に配置される複数の絞り羽根と、この複数の絞り羽根を開閉させるために前記ロータリプレートを所定方向に回動させる駆動機構とを備えている。ロータリプレートには、各絞り羽根を回動可能に支持する支持孔が複数設けられ、カムプレートは、各絞り羽根を光路開口に沿って開閉可能に案内するカム軌道を有している。複数の絞り羽根は、隣接する絞り羽根の基端部同士が重なりながら循環するように配置されている。すなわち、各絞り羽根をずらしつつ順次上側に重ね、最後の絞り羽根の一部（端部）を最初の絞り羽根の下側に重なるようにして円周方向に平面状に配置されていることになる。このように配置された複数の絞り羽根は、ロータリプレート及びカムプレートを介して所定方向に回動させることによって、光路開口を所定の開口径に絞ることができる。

特開２０１２−２１１９７７号公報 特開２０１２−１０８３８０号公報

上記構成の光量調整装置にあっては、ロータリプレートを駆動する駆動機構のステップ数に応じて絞り羽根がカム軌道に沿って移動することで、光路開口を大口径から小口径までの間で開閉操作が行われる。このため、前記カム軌道は、ロータリプレートの回転角、光路開口の口径、絞り羽根の枚数等の各条件に応じて設計されている。

しかしながら、設計通りにカム軌道を形成した場合であっても、光路開口を絞り込む際の各絞り羽根のせり上がりによる摺動負荷や、カム軌道自体の公差あるいはロータリプレート、カムプレート、駆動部材等の組立精度によって、光路開口の絞り精度ばらつきが生じ、予め設定されている規格公差内に収まらない場合がある。その結果、不良品が多く発生するなどして、製品歩留りの低下を引き起こしていた。

そこで本発明は、光路開口の口径精度のばらつきを規格公差内に収まるように、簡易に調整することが可能な光量調整装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光量調整装置は、光路開口の口径を変化させる複数の絞り羽根と、この複数の絞り羽根を前記光路開口に沿って回動させるロータリプレートと、このロータリプレートによって移動する前記複数の絞り羽根を案内するカム軌道を有するカムプレートと、前記ロータリプレートを回動駆動すると共に、前記カムプレートを所定位置に位置決めするベースプレートと、を備えた光量調整装置であって、前記カムプレートは、前記ベースプレートに対して前記カム軌道をシフトさせることが可能な調整手段を備えている。

本発明の光量調整装置によれば、カム軌道の位置を補正するための調整手段をカムプレートに設けたことによって、カム軌道自体の設計変更等を要することなく、複数の絞り羽根の開閉操作による絞り口径の精度を予め設定された規格公差内に収まるように簡易に調整することができる。これによって、絞り口径の公差が最も大きくなる最小絞り時のマージンに余裕を持たせ、全体として安定した口径精度を得ることができる。

また、前記調整手段がベースプレート側に設けられる係合突起に係合可能な複数の係合凹部や長溝状の係合凹部等によって形成することで、カムプレートを任意の位置にシフトさせることができる。これによって、カムプレートの位置を適宜移動させながら所定の規格公差内に収まるようにカム軌道を微調整することができる。

本発明の光量調整装置の分解斜視図である。 全開放（ａ）、中絞り（ｂ）、最小絞り（ｃ）における絞り羽根の平面図及び断面図である。 設計初期の口径精度の一例を示すグラフである。 ステップ数と口径との関係を示すグラフである。 ステップ数に対する露光の理想的な関係を示すグラフ（ａ）、ステップ数に対する露光交差を＋ＥＶ側と−ＥＶ側にシフトした状態を示すグラフ（ｂ）である。 カム軌道の補正前と補正後とにおける露光公差内での変動を示すグラフである。 第１実施形態の調整手段を設けたカムプレートの斜視図である。 カムプレートが取り付けられるベースプレートの平面図である。 位置決め初期位置を示すカムプレートの平面図である。 位置決め初期位置から補正位置にシフトしたカムプレートの平面図である。 カム軌道のシフト位置を示す平面図である。 第２実施形態の調整手段を有するカムシートの平面図である。 第２実施形態の調整手段の応用例を示す拡大平面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る光量調整装置の実施形態を詳細に説明する。図１は光量調整装置１１の構成を分解図で示したものである。この光量調整装置１１は、駆動機構を有するベースプレート１３と、駆動機構に連動してベースプレート１３に回動可能に保持されるロータリプレート１４と、ロータリプレート１４上に配置される複数の絞り羽根１５と、複数の絞り羽根１５を開閉ガイドするカムプレート１７と、カムプレート１７をカバーするカバープレート１８とを備え、それぞれ光軸Ｏを中心とした光路開口１２が一致するように組み付けられる。

図２に示すように、複数の絞り羽根１５は、互いに隣接する基端部の重なりが循環するような鱗状にしてロータリプレート１４の円周方向に配列されている。すなわち、各絞り羽根１５をずらしつつ順次上側に重ね、最後の絞り羽根の一部（端部）を最初の絞り羽根の下側に重なるように円周方向に配列している。このように配列された複数の絞り羽根１５は、ロータリプレート１４と、カム軌道が設けられているカムプレート１７との間に挟み込まれた状態で、光路開口１２を絞る方向と開放する方向とに向けて開閉可能となっている。

前記絞り羽根１５は、光路開口１２を開放する際に最も多く重なり合った状態（図２（ａ））となり、光路開口１２を絞るにつれて絞り羽根１５の重なり合いが徐々に減少し（図２（ｂ））、光路開口１２を最小絞りする際には、絞り羽根１５の重なり合いが最も少なくなる（図２（ｃ））。

前記ロータリプレート１４には、外周部の一部に受動歯２８が形成されている。この受動歯２８はベースプレート１３に取付けられている駆動機構（ステッピングモータ）Ｍの回転ギア２９と噛合する位置に設けられている。そして、前記ステッピングモータＭを正転及び逆転させることで、ロータリプレート１４がベースプレート１３に対して円周方向に時計周り又は反時計周りにスライドし、このスライドに伴って複数の絞り羽根１５が閉じ方向と開き方向との間で回動する。

また、前記ロータリプレート１４には、各絞り羽根１５の基端部に設けられている回転軸ピン２４と係合する回転軸孔２５が設けられ、前記カムプレート１７には、各絞り羽根１５の回転軸ピン２４と反対側に突出するカムピン２３とスライド可能に係合するカム軌道１９が設けられている。

前記カム軌道１９は、絞り羽根１５の枚数に応じて設けられており、前記ロータリプレート１４の回動によってカムピン２３がカム軌道１９に沿って移動することで、各絞り羽根１５の先端部が互いに重なり合いながら光路開口１２上を円形状に閉じたり、開いたりさせることができる。

カバープレート１８は、搭載される撮像装置（図示せず）の鏡筒形状に応じた外形形状となっており、金属又は合成樹脂などによって、光量調整装置１１に適した材質、寸法に形成される。このカバープレート１８には、カムプレート１７に形成されている複数のカム軌道１９に対応したカム軌道溝２１が複数形成されている。

上記構成からなる光量調整装置１１において、光路開口１２を全開放する場合は、カバープレート１８内に各絞り羽根１５が折り畳まれるように収まり、最小に絞り込む際には、各絞り羽根１５が鱗状に積み重ねられるように広がり、その先端部を互いに支え合う。

カムプレート１７は、ロータリプレート１４を駆動するベースプレート１３に対して、カム軌道１９が予め設定された基準位置に適合するように位置決めされる。本発明では、前記カム軌道１９がベースプレート１３に対して周方向にシフト可能に位置決め補正を行うことのできる調整手段３１を設けた。

前記カムプレート１７に形成されるカム軌道１９は、複数の絞り羽根１５の重なり合いを規制することによって、光路開口１２を全開放位置から最小絞り位置まで真円に近い状態で移動させるために設けられている。このため、前記カム軌道１９は、光路開口１２の口径、絞り羽根１５の枚数、ロータリプレート１４の回動範囲等の条件に基づいて、所定の絞り口径となるように設計されている。前記絞り口径は、設計条件や製造条件によって誤差やバラツキが生じるため、許容範囲内となる規格公差内に収まるように設計及び製造を行っている。

ところで、絞り羽根１５は、図２（ａ）に示したように、光路開口１２を開放する際に最も多く重なり合った状態となり、図２（ｂ）に示したように、光路開口１２を絞るにつれて各絞り羽根１５の重なり合いが徐々に減少していく。一方、図２（ｃ）に示したように、光路開口１２を最小絞りする際には、絞り羽根１５の重なり合いが最も少なくなるが、その代り各絞り羽根１５の先端部１５ａのせり上がりが生じるため、複数の絞り羽根１５を開閉可能に保持する摺動スペースに余裕がなくなる。このため、複数の絞り羽根１５を開閉駆動させるためのステッピングモータＭの負荷トルクにばらつきが生じる。

上記現象によって、絞り羽根１５の開閉動作においては、光路開口１２の全開放に近い位置と、最小絞りに近い位置とでは口径精度の公差に差が生じることが知られている。図３は従来の一般的な光量調整装置における実使用時の口径精度を示したものである。ここで、横軸はロータリプレート１７を回動させるステッピングモータＭのステップ数を示したものであり、図中左側から右側に向けて光路開口１２の絞り率が高くなっている。図４に示すように、ステッピングモータＭのステップ数と口径とは比例関係にあり、リニアに追従するようにカム軌道１９が設計される。また、前記カム軌道１９の設計に関しては、図５（ａ）に示すように、口径に応じた適正露光が設定されており、これはステップ数が変化した場合であっても常に一定であることが理想である。しかしながら、実際にカムプレート１７を製造する際には誤差が生じるため、前記適正露光値を［０］とした場合に、許容可能な範囲で露光量［ＥＶ］の幅（公差）が設定されている。一般的に、図２に示したように、複数の絞り羽根１５の重なり合いによる反り上がり負荷が生じる小絞り位置に近づくにつれて設計値からのズレ量が大きくなる傾向にある。このため、予め設定されている規格公差＋ＥＶ及び−ＥＶから外れ、性能不良と判断される場合があった。図３に示した例によれば、口径を絞る方向に向けてステップ数が多くなるにしたがって、基準値（ＥＶ＝０）から次第にずれていく傾向にある。このように、予め規定されている公差内に収まらない場合は、性能不良と判断され、設計変更や製造工程等の再検討を要していた。

しかしながら、前記カム軌道１９をロータリプレート１４の回動方向に沿ってシフトさせると、カムピン２３とカム軌道１９の係合する領域が変動するため、図５（ｂ）に示すように、ステップ数に追従する露光値［ＥＶ］を＋側又は−側にそのままシフトさせることが可能となる。

つまり、前記カムプレート１７をベースプレート１３に対して支持位置を変更することによって前記カム軌道１９がシフトする。このカム軌道１９は、図４に示したように、ステッピングモータＭのステップ数に比例して口径が変化するように構成されているので、カム軌道１９がシフトすると各ステップに対する口径値が一定量変わることとなる（図４の破線参照）。そして、この基準とするステップ数毎の口径値に対して変化する一定量が図５（ｂ）に示される露光公差となる。

そこで、本発明では、カム軌道１９による口径精度を図６に示すように、予め設定されている露光公差内（縦軸方向）にシフトさせることによって、小絞り側でのマージンに余裕を持たせ、規格公差内に収めるように調整可能とした。その具体的対策としては、カム軌道１９が形成されているカムプレート１７を円周方向に僅かにシフトさせることによって実現される。以下、その詳細について説明する。

図７乃至図１１は第１実施形態の調整手段３１を示したものである。この調整手段３１は、図７及び図８に示したように、光路開口１２を挟んで対向する位置に一対設けられ、それぞれがベースプレート１３側に設けられる係合突起３２に係合可能な複数の係合凹部（孔部）３３，３４，３５によって構成されている。この複数の孔部は、所定のピッチでカムプレート１７の周方向に沿って設けられている。前記ピッチを設定することによって、カム軌道１９のシフト量が規制される。

本実施形態の調整手段３１は、図９に示したように、中心の孔部３３が基準位置に設定され、左右の孔部３４，３５が調整用に差し替え可能に設定されている。基準位置に設定された孔部３３は、光路開口１２の口径やロータリプレート１４の回転角等の設計条件に基づいて設定された標準のカムプレート１７の取付位置を定めるものである。通常の組立工程においては、この孔部３３を用いてカムプレート１７が組み付けられ、ロータリプレート１４を駆動して複数の絞り羽根１５を開閉させた際に光路開口１２の口径精度が図６に示したような所定の規格公差内に収まるか試験される。

最初の口径精度の試験が所定の規格公差内に収まっている場合は調整が不要となるが、規格公差に収まらない場合は、図１０に示したように、カムプレート１７を孔部３３から他の孔部３４，３５のいずれかに差し替える。この差し替えによって、図１１に示したように、カム軌道１９を最初の設定位置１９ａからシフト位置１９ｂに向けて周方向に僅かに平行移動させることができる。そして、前記シフト位置１９ｂにおいて、再度の口径精度の試験を行う。この試験によって、口径精度が規格公差内に収まっていることが確認できれば、この位置でカムプレート１７の位置決めが終了する。一方、いずれの孔部３３，３４，３５で差し替えて試験しても規格公差内に収まらないことが確認された場合、調整不可として選別することができる。

図１２は第２実施形態の調整手段４１を示したものである。前記第１実施形態の調整手段３１では、複数の孔部間のピッチによってカム軌道１９のシフト量が規制されるが、本実施形態の調整手段４１では、カム軌道１９を無段階にシフトさせるために、係合凹部を円周方向に延びる長孔４３によって形成した。これによって、ベースプレート１３側に設けられている係合突起３２を長孔４３の範囲内で無段階にスライドさせることができ、第１実施形態の調整手段３１よりもカム軌道１９のシフト量を細かく調整することができる。この実施形態では、長孔４３の中心部分が基準位置となり、この基準位置からカムプレート１７を所定方向に回動させることによって、無段階にカム軌道１９を円周方向に沿って僅かにシフトさせることができる。このようにして修正されたカム軌道１９に沿って、複数の絞り羽根１５を開閉操作することで光路開口１２の口径精度を所定の規格公差内に収めることができる。なお、調整手段４１を長孔状に形成した場合は、カム軌道１９の位置を固定するため、カムプレート１７とベースプレート１３との間にストッパ部材を設ける必要がある。前記ストッパ部材としては、図１３に示す調整手段４１´のように、長孔４３の内周面に細かい波型の凹凸部４４を複数設けることによって、係合突起３２の滑りを抑えつつ、細かいピッチでスライドさせることができ、所定位置にシフトされたカムプレート１７の位置ずれを防止することができる。

以上説明したように、カムプレート１７に調整手段を設けることによって、光量調整装置１１の最終組み立て工程後の性能試験において、規格公差内に収まらない場合であっても、カムプレート１７の調整手段を調整することによって改善することができる。これによって、設計変更や製造工程の見直しを要することなく、製品としての出荷が可能となる。また、製品として長期に亘って使用している間に性能劣化が生じたとしても、容易に修正が可能となる。

Ｏ 光軸
Ｍ 駆動モータ
１１ 光量調整装置
１２ 光路開口
１３ ベースプレート
１４ ロータリプレート
１５ 絞り羽根
１７ カムプレート
１８ カバープレート
１９ カム軌道
１９ａ 設定位置
１９ｂ シフト位置
２１ カム軌道溝
２３ カムピン
２４ 回転軸ピン
２５ 回転軸孔
２８ 受動歯
２９ 回転ギア
３１ 調整手段
３２ 係合突起
３３ 孔部（基準位置）
３４ 孔部（調整位置）
３５ 孔部（調整位置）
４１ 調整手段
４１´ 調整手段
４３ 長孔
４４ 凹凸部

Claims (4)

1. 光路開口の口径を変化させる複数の絞り羽根と、この複数の絞り羽根を前記光路開口に沿って回動させるロータリプレートと、このロータリプレートによって移動する前記複数の絞り羽根を案内するカム軌道を有するカムプレートと、このカムプレートを所定位置で支持するベースプレートと、を備えた光量調整装置であって、
   前記カムプレートが前記ベースプレートに支持される位置を調整する調整手段を備えている光量調整装置。
2. 前記調整手段は、前記ベースプレートに設けられる係合突起に係合可能な複数の係合凹部又は長溝状の係合凹部によって形成されている請求項１に記載の光量調整装置。
3. 前記調整手段は、前記カムプレートの周面に沿って設けられている請求項１に記載の光量調整装置。
4. 前記調整手段は、前記ベースプレートに対して予め設定された基準位置と、この基準位置からカムプレートを所定角度回転させた位置に設けられる調整位置とを有している請求項１に記載の光量調整装置。

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