JP2019179168A - 光量調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス板とフォトインタラプタを用いてモータの回転を検出する場合に、パルス板とフォトインタラプタの配置スペースを小型化する。【解決手段】 複数の羽根によって光が通過する開口の大きさを調節する光量調節装置であって、開口を形成する第１の開口形成部材と第２の開口形成部材と、光通過経路に出入りする複数の絞り羽根と、絞り羽根を駆動する駆動リングと、回転軸を有した駆動手段と、回転軸に固定された、駆動リングに回転力を伝達させる出力部と、回転軸に固定されたパルス板と、パルス板の位相を検出する検出部と、を備え、検出部と出力部が光軸方向と直交する平面で重なることを特徴とする。【選択図】図１３

Description

本発明は、例えば、絞り装置などの光量調節装置に関するものである。

従来から、絞り装置などにおける羽根を駆動するための羽根駆動装置としては、光路用の開口部を有する地板と、この地板に支持されて開口部を開閉するように動作する羽根と、地板に対して回動する駆動リングとを備えたものが知られている。駆動リングは、ステッピングモータなどにより駆動される。

ここで、ステッピングモータは、通常オープン制御で駆動されるため、駆動負荷が大きくなった場合に脱調が生じ、羽根駆動装置が所定の位置まで駆動できなくなる恐れがある。そこで、モータに対してプロペラ形状のパルス板を取り付け、パルス板の回転量をセンサで検出することにより、所定の位置まで駆動しているか否かを検出する技術が知られている。(特許文献１参照)
特許文献１に記載されている技術では、回転するリードスクリュに取り付けられたパルス板をフォトインタラプタで検出する構造となっている。

特開２０１６−１１８６７８号公報

しかしながら、上記の従来技術では、回転検出のためにパルス板を設けた構造であるため、そのための配置スペースを確保する必要がある。そのため、フォトインタラプタを保持する部分を配置するスペースも光軸方向に大きくなり、装置のサイズを小さくしにくいという問題があった。

本発明に係わる光量調節装置は、上記を鑑み、複数の羽根によって光が通過する開口の大きさを調節する光量調節装置であって、前記開口を形成する第１の開口形成部材と第２の開口形成部材と、光通過経路に出入りする複数の絞り羽根と、前記絞り羽根を駆動する駆動リングと、回転軸を有した駆動手段と、前記回転軸に固定された、前記駆動リングに回転力を伝達させる出力部と、前記回転軸に固定されたパルス板と、前記パルス板の位相を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段と前記出力部が光軸方向と直交する平面で重なることを特徴とする。

本発明によれば、パルス板とフォトインタラプタを用いてモータの回転を検出する場合に、パルス板とフォトインタラプタの配置スペースを小型化することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る光量調節装置の分解斜視図である。 保持基板を裏側から見た図である。 駆動リングの形状を示す斜視図である。 駆動リングを裏側から見た斜視図である。 仕切り部材の斜視図である。 絞り羽根の形状を示す斜視図である。 開口形成部材の形状を示す斜視図である。 ホルダの形状を示す斜視図である。 ホルダを保持基板に装着した状態を示す図である。 ホルダを保持基板から取り外した状態を示した図である。 ピニオンギアの形状を示す図である。 ピニオンギアの形状の他の例を示す図である。 ストッパーの形状を示す斜視図である。 絞り羽根が開いた状態と閉じた状態を示した図である。 駆動リングの支持状態を示す図である。 光量調節装置の断面図である。 光量調節装置の断面図である。 光量調節装置の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる光量調節装置の構成を示す分解斜視図である。図１において、保持基板１０２は、中央に光軸を中心とする開口部が形成されている一方の開口形成部材である。

図２は、保持基板１０２を裏側から見た斜視図である。保持基板１０２には、円周方向の複数個所に後述する仕切り部材１０５を支持する突起１０２ａが備えられている。また、保持基板１０２には、後述する駆動部１０１を保持するホルダ（保持部材）１０８を挿入する溝部１０２ｂと、駆動部１０１の半径方向の位置決めをする係合部１０２ｃと、ホルダ１０８の回転方向の位置決めをする溝部１０２ｅとが備えられている。保持基板１０２は、通常は樹脂成形により作成される。保持基板１０２には、駆動部１０１が取り付けられる。駆動部１０１には、例えば、ステッピングモータ、ガルバノモータなどが使用される。駆動部１０１の回転自在に軸支された回転軸１０１ａに、ピニオンギア（出力部）１０４が取り付けられる。

図３Ａは、駆動リング１０３の形状を示す斜視図であり、図３Ｂは、駆動リング１０３を裏側から見た斜視図である。駆動リング１０３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転する。この駆動リング１０３には、後述する絞り羽根１０６が係合する。すなわち、駆動リング１０３は、駆動リング１０３の回転に伴って絞り羽根１０６を光通過経路に対して出入りさせるように構成されていることから、絞り羽根１０６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１０３は、基部１０３ａと外係合部１０３ｂと駆動穴１０３ｃと被駆動部１０３ｄとを有する。基部１０３ａを実質的に一様な厚みとすることで、駆動リング１０３の回転時に空気抵抗の影響を軽減できるため、作動負荷を低減でき、高速応答性、静音性を向上させることができる。

駆動リング１０３は、通常は樹脂成形により作成されるが、例えば、樹脂フィルム（ＰＥＴシート材等）をプレス加工して作成することもできる。プレス加工できる場合は、樹脂成形に比べて、形状精度を高精度にすることができるため、絞り精度を向上させることが可能になる。ここで、駆動リング１０３をシートのプレス加工によって作成する場合には、駆動リング１０３の径方向内側の内縁部（貫通孔の内縁部）、及び径方向外側の外縁部に、それぞれ円周に亘ってＲ形状部が形成される。本実施形態の駆動リング１０３は、このＲ形状部が羽根側に対向するように光量調節装置内に組み込まれる。これにより、絞り羽根との摺動部分、特に駆動リング１０３の内縁部側の円周部における摺動部分が実質的に少なくなり、羽根の機動性が向上する。なお、このようなＲ形状部は、駆動リング１０３の内縁部だけに設けてもよいし、外縁部だけに設けてもよい。

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。基部１０３ａ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することができ、光量調節装置を高速動作させることができる。駆動リング１０３は、保持基板１０２および開口形成部材１０７によりスラスト方向、ラジアル方向ともに適切に支持することにより、基部１０３ａを薄くしても、その変形が最小限に抑えられる。

また、駆動リング１０３の基部１０３ａは、片面あるいは両面に表面処理が施されている材料を用いるとよい。表面処理としては、例えば、摺動塗装処理、帯電防止処理、反射防止処理などがある。摺動塗装処理を施すことで、駆動リング１０３と摺動する部品である保持基板１０２、後述する仕切り部材１０５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、光量調節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、フレア等の発生を抑制することができる。

駆動リング１０３の外係合部１０３ｂは、保持基板１０２の係合部１０２ｄと接触する。本実施形態では、係合部１０２ｄは、複数の凸部で構成されており、駆動リング１０３の外係合部１０３ｂと接触する。駆動リング１０３と保持基板１０２は、駆動リング１０３が内側、保持基板１０２が外側の関係で配置される。この関係にすることで、駆動リング１０３の外係合部１０３ｂは、保持基板１０２の係合部１０２ｄにより外側から支持されるため、駆動リング１０３の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１０３の基部１０３ａを薄くしても変形することなく動作させることが可能である。なお、駆動リング１０３の基部１０３ａは、実質的に均一な厚みであり、無駄な凹凸や穴がないため、駆動リング１０３が絞り羽根１０６の開閉動作中に絞り羽根１０６とひっかかるような作動不良は防止される。

駆動リング１０３をシートのプレス加工によって作成する場合には、駆動リング１０３と保持基板１０２のスラスト方向の係合長を駆動リング１０３の基部１０３ａの厚み（０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍ）まで少なくすることができるため、摩擦抵抗を少なくすることができ、滑らかな作動、低電力での作動を実現できる。

また、駆動リング１０３には、被駆動部１０３ｄであるギア部が形成されている。被駆動部１０３ｄは、ピニオンギア１０４と噛み合う。駆動部１０１で発生した回転力をピニオンギア１０４から被駆動部１０３ｄに伝え、駆動リング１０３が回転される。駆動リング１０３の被駆動部（ギア部）１０３ｄとピニオンギア１０４の噛み合いでは、被駆動部１０３ｄの厚みが薄く、ギアとの噛み合い面積が小さいため、ギア同士の噛み合い音が小さい。また、ピニオンギア１０４と駆動リング１０３の質量差が大きいため、ピニオンギア１０４と被駆動部１０３ｄの間にバックラッシュがあっても、ギアのかみ合い音、反転音等が小さくなる。

また、駆動リング１０３には、遮光部１０３ｅが形成されている。遮光部１０３ｅは、光量調節装置の初期位置に対応して配置された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、光量調節装置の初期位置を検出することができ、光量調節装置の初期化等に使用することができる。

また、駆動リング１０３は、保持基板１０２に形成された突起部１０２ａにより回転可能に支持されている。駆動リング１０３が保持基板の突起部１０２ａで支持されるため、駆動リング１０３と保持基板１０２が面で密着することがないため、帯電等による駆動リング１０３の貼り付きを防止することができる。

図４は仕切り部材１０５の斜視図である。仕切り部材１０５は、中央に開口部を有する。仕切り部材１０５は、後述する開口形成部材１０７の係合部１０７ｃに仕切り部材１０５の係合穴１０５ａが係合することによってラジアル方向に支持され、後述する開口形成部材１０７の複数の突起部１０７ａ及び保持基板１０２の複数の支持部となる突起部１０２ａによって、スラスト方向に挟まれて支持される。仕切り部材１０５は羽根１０６のカムピン１０６ｂを裏側から押さえることができるため、開口形成部材１０７のカム１０７ｂからカムピン１０６ｂが抜け出ることを防ぐことができる。また仕切り部材１０５及び保持基板１０２によって駆動リング１０３が挟持されるため、駆動リング１０３は挟持可能な最低限の外形があればよい。そのため、駆動リング１０３を小型化でき、回転時のイナーシャが小さくなって、高速駆動化に有効である。仕切り部材１０５は、通常は樹脂成形により作成されるが、例えば、樹脂フィルム（ＰＥＴシート材等）をプレス加工して作成してもよい。

図５は、絞り羽根１０６の形状を示す斜視図であり、左側が表側の図、右側が裏側の図である。駆動ピン１０６ａとカムピン１０６ｂが羽根部１０６ｃに取り付けられている。絞り羽根１０６は、通常は樹脂成形により羽根部１０６ｃと駆動ピン１０６ａとカムピン１０６ｂを一体で成形することにより製造される。

また、駆動ピン１０６ａとカムピン１０６ｂを樹脂成形で作成し、遮光処理されたシート部材により作成された羽根部１０６ｃに接着、溶着、アウトサート成形などで一体化させてもよい。また、駆動ピン１０６ａとカムピン１０６ｂを金属ピンで形成し、羽根部１０６ｃに接着、溶着、カシメ等で一体化させてもよい。

図６は、他方の開口形成部材である開口形成部材１０７の形状を示す斜視図である。開口形成部材１０７は、仕切り部材１０５を支持する複数の支持部となる突起部１０７ａと、複数のカム（カム溝）１０７ｂを有している。保持基板１０２と仕切り部材１０５で形成された空間の中を、駆動リング１０３が回転し、仕切り部材１０５と開口形成部材１０７で形成された空間の中を、絞り羽根１０６が移動する。

以上のように構成される本実施形態の光量調節装置は、次のように動作する。すなわち、絞り羽根１０６の回転中心軸となる駆動ピン１０６ａが、駆動リング１０３の駆動穴１０３ｃに係合する。ピニオンギア１０４が回転し、駆動リング１０３の被駆動部１０３ｄに力がかかり、駆動リング１０３が回転する。駆動リング１０３が回転すると、駆動リング１０３の駆動穴１０３ｃから絞り羽根１０６の駆動ピン１０６ａに駆動力が与えられ、絞り羽根１０６が駆動される。絞り羽根１０６のカムピン１０６ｂは、開口形成部材１０７に形成されたカム１０７ｂに係合している。カム１０７ｂによって、絞り羽根１０６ａは、保持基板１０２の開口内外を出入りする。複数の絞り羽根１０６により、絞り形状を調整することが可能になる。

図７Ａは、ホルダ１０８の形状を示す斜視図である。ホルダ１０８は、保持基板１０２の溝部１０２ｂに幅Ｄ１のフランジ部１０８ｆが嵌り、保持基板１０２の溝部１０２ｂの底部の肉厚部分が幅Ｄ２のコの字形の溝部１０８ｇに嵌ることにより、スラスト方向、ラジアル方向、および円周方向に位置決めされる。また、ホルダ１０８のコの字形の溝部１０８ｇの中央に設けられた突起部１０８ｂと保持基板１０２に設けられた溝部１０２ｅが係合することで、回転方向に位置決めされる。このとき、ホルダ１０８の係合部（丸穴）１０８ａの中心は、保持基板１０２の係合部（丸穴）１０２ｃの中心に一致するように位置決めされる。図７Ｂは、ホルダ１０８を保持基板１０２に装着した状態を示す図であり、図７Ｃは、ホルダ１０８を保持基板１０２から取り外した状態を示す図である。

ホルダ１０８は、上記のようにして保持基板１０２に対して位置決めして装着される。その後、図７Ｂに示すように、保持基板１０２にホルダ１０８が装着された状態で、駆動部１０１の軸受け部１０１ｃが、既に同心に位置決めされているホルダ１０８の係合部（丸穴）１０８ａと保持基板１０２の係合部（丸穴）１０２ｃの双方に矢印Ａで示すように挿入され、嵌合によりその中心軸が位置決めされる。そして、駆動部１０１のフランジ１０１ｂがネジにより保持基板１０２のネジ穴１０２ｆに対してネジ固定される。

このような組み立て方法により、ホルダ１０８に駆動部１０１を先に取り付けてからそれを保持基板１０２に取りつけるよりも、組み立て時の作業性が向上される。また、ホルダ１０８の係合部（丸穴）１０８ａに対して駆動部１０１の軸受け部１０１ｃを嵌合させて位置決めするため、駆動部１０１の回転中心軸の軸心に対して、ホルダ１０８の位置を正確に位置決めできる。ホルダ１０８は、後述するように遮光部１０４ｂを検出するフォトインタラプタ１０９（図１３参照）を保持するホルダであるため、ホルダ１０８が駆動部１０１の中心軸に対して正確に位置決めされれば、結果として、フォトインタラプタ１０９の駆動部１０１の中心軸に対する位置が正確に位置決めされる。フォトインタラプタ１０９と駆動部１０１の軸心が揃えば、遮光部１０４ｂのフォトインタラプタ１０９への挿入量を不必要に大きくとる必要がなくなるため、フォトインタラプタ１０９を小型のものが採用でき、フォトインタラプタ１０９の配置部分の大きさを小型化することができる。

なお、ホルダ１０８には、駆動部１０１のフランジに接触するように設けられた突起部１０８ｃが形成されており、駆動部１０１のフランジ１０１ｂが突起部１０８ｃに押し付けられて固定されるため、駆動部１０１およびホルダ１０８の双方のガタつきを抑えることができる。

また、ホルダ１０８には２箇所のフォトインタラプタ１０９を取り付ける切り欠き１０８ｄが形成されており、切り欠き１０８ｄのスラスト方向と側面方向にそれぞれ２箇所の突起部１０８ｅが形成されている。突起部１０８ｅにフォトインタラプタ１０９が圧入されることで、フォトインタラプタ１０９のガタつきがないように取り付けられる。

図８は、ピニオンギア１０４の形状を示す図である。ピニオンギア１０４は、駆動リング１０３の被駆動部１０３ｄと噛み合うギア部１０４ａを有しており、駆動部１０１で発生する回転力を駆動リング１０３に伝達する。

また、複数の遮光部１０４ｂが設けられたパルス板がピニオンギア１０４と一体に設けられている。遮光部１０４ｂがフォトインタラプタ１０９のスリット内を出入りすることで、回転量の検出センサの役割を果たす。遮光部１０４ｂはモータの回転軸に結合されているため、遮光部１０４ｂの回転量を検出することにより、駆動部１０１の回転軸１０１ａの回転位置を検出することができ、モータをクローズド制御することができる。

遮光部１０４ｂは、通常は樹脂成形によりピニオンギア１０４と一体成形されて作成される。また、例えば、樹脂フィルム（ＰＥＴシート材等）をプレス加工して作成してもよい。本実施形態では、ピニオンギア１０４と一体となっており、ギア部と遮光部１０４ｂの間に成形安定と補強の目的でストレート部１０４ｃを設けているが、図９に示すようにストレート部１０４ｃが無くてもよい。

図１０は、ストッパー１１０の形状を示す斜視図である。ストッパー１１０は、遮光部１０４ｂが光軸方向に移動した場合にフォトインタラプタ１０９より先に当たるように配置された先当たり面１１０ａを有しており、フォトインタラプタ１０９の誤検知や故障を防ぐことができる。

次に、駆動リング１０３と絞り羽根１０６の関係について説明する。図１１に示すように、複数の絞り羽根１０６は、周方向に均一に配置されている。本実施形態では、図１１に示すように、駆動リング１０３の回動によって複数の絞り羽根１０６が連動して、光通過開口の大きさを変更することができる。

次に、光量調節装置の各構成部材のスラスト方向の関係について説明する。図１２に示すように、開口形成部材１０７に形成された突起部１０７ａにより、仕切り部材１０５が支持され、仕切り部材１０５の保持基板１０２側に駆動リング１０３が支持されている。駆動リング１０３は、仕切り部材１０５によって絞り羽根１０６の可動範囲内においてスラスト方向に支持されるため、駆動リング１０３の外形を絞り羽根１０６の可動範囲より小さくできる。このように、仕切り部材１０５が存在することによって駆動リング１０３の外形を絞り羽根１０６の可動範囲より小型にすることができるため、駆動リング１０３が軽量化でき、高速駆動化に有利となる。突起部１０７ａは、図６では、周上に複数配置するように説明したが、レール等で駆動リング１０３を支持するようにしてもよい。また、駆動リング１０３は、駆動リング１０３に形成された仕切り部材側突起部及び保持基板側突起部により、仕切り部材１０５と保持基板１０２に接触して支持されることによりスラスト方向に保持されている。

このように、駆動リング１０３は、保持基板１０２、開口形成部材１０７、仕切り部材１０５、絞り羽根１０６によって、羽根可動範囲内で適宜に支持されることにより、薄い基部１０３ａで構成されていても変形することなく、高速作動、静音作動することが可能である。

次に、ピニオンギア１０４の遮光部１０４ｂのスラスト位置（光軸方向の位置）の設定について説明する。遮光部１０４ｂはスラスト方向の突出量を抑えるため、ピニオンギア１０４のギア部１０４ａと駆動リング１０３の被駆動部１０３ｄが噛み合う位置に近づけて配置することが好ましい。図１３は、本実施形態の光量調節装置の断面図であるが、ピニオンギア１０４とフォトインタラプタ１０９の外形部１０９ａとセンサ部１０９ｂまでのスペースとがオーバーラップするように遮光部１０４ｂのスラスト位置を設定している。言い換えると、フォトインタラプタ１０９の配置スペースとピニオンギア１０４が光軸方向と直交する平面において重なっている。また、図１４のように、駆動リング１０３の被駆動部１０３ｄとフォトインタラプタ１０９の外形部１０９ａとセンサ部１０９ｂまでのスペースとがオーバーラップするように、遮光部１０４ｂとフォトインタラプタ１０９のスラスト位置を駆動部１０１側へシフトしてもよい。

このように、ピニオンギア１０４、特にそのギア部１０４ａが、フォトインタラプタ１０９の外形部１０９ａとセンサ部１０９ｂのスペースとオーバーラップして取り付けられることによって、ピニオンギア１０４の遮光部１０４ｂのスラスト方向位置を駆動部１０１の方向へ寄せることができるため、スラスト方向のスペースを削減することができる。

図１５は、被駆動部１０３ｄがスラスト方向に立ち上げられ、ピニオンギアのギア部１０４ａと噛み合っている例を示した図である。この場合も、ピニオンギア１０４のギア部１０４ａが、フォトインタラプタ１０９の外形部１０９ａとセンサ部１０９ｂのスペースとオーバーラップして取り付けられることによって、ピニオンギア１０４の遮光部１０４ｂのスラスト方向位置を駆動部１０１の方向へ寄せることができるため、スラスト方向のスペースを削減することができる。さらに、この例のように、被駆動部１０３ｄに光軸方向への立ち上がりを設けて強度を持たせる場合などには、被駆動部１０３ｄとギア部１０４ａおよび外径部１０９ａが光軸方向と直交する平面において重なるようにすることによって、光軸方向への小型化が可能となる。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、ピニオンギアのギア部あるいは駆動リングの被駆動部が、フォトインタラプタの外形部とセンサ部のスペースとオーバーラップして取り付けられることによって、ピニオンギアの遮光部のスラスト方向位置を駆動部の方向へ寄せることができるため、スラスト方向のスペースを削減することができる。

１０１：駆動部
１０２：保持基板
１０３：駆動リング
１０４：ピニオンギア
１０５：仕切り部材
１０６：絞り羽根
１０７：開口形成部材
１０８：ホルダ
１０９：フォトインタラプタ
１１０：ストッパー

Claims (6)

1. 複数の羽根によって光が通過する開口の大きさを調節する光量調節装置であって、
   前記開口を形成する第１の開口形成部材及び第２の開口形成部材と、
   光通過経路に出入りする複数の絞り羽根と、
   前記絞り羽根を駆動する駆動リングと、
   回転軸を有した駆動手段と、
   前記回転軸に固定された、前記駆動リングに回転力を伝達させる出力部と、
   前記回転軸に固定されたパルス板と、
   前記パルス板の回転を検出する検出手段と、を備え、
   前記検出手段と前記出力部が光軸方向と直交する平面で重なることを特徴とする光量調節装置。
2. 前記駆動手段は前記回転軸を回転自在に保持する軸受を有し、前記検出手段は保持部材によって保持され、前記駆動手段は、前記軸受けが前記保持部材に形成された穴に嵌合することにより、前記保持部材に対して位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記駆動手段は、第１及び第２の開口形成部材のうちの一方の開口形成部材に前記保持部材が固定された後に、前記保持部材に対して位置決めされた状態で、前記一方の開口形成部材に固定されることを特徴とする請求項２に記載の光量調節装置。
4. 前記回転軸がスラスト方向に動いたとき、前記パルス板が前記検出手段に接触する前に、前記一方の開口形成部材に取りつけられたストッパーに接触することを特徴とする請求項３に記載の光量調節装置。
5. 前記パルス板と前記出力部が一体成形によって成形されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光量調節装置。
6. 前記出力部は、ピニオンギアであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光量調節装置。

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