JP2020027229A - 光量調節装置及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】開放状態から小絞り径まで、円形な光通過開口を形成し、且つ、小型な光量調節装置を提供する。【解決手段】光路に出入りする複数の絞り羽根群と、複数の絞り羽根群を駆動する駆動リングと、光路に対応する光通過開口を有し、駆動リングを回転可能に保持する開口形成部材とを備え、複数の絞り羽根群のそれぞれの絞り羽根は、曲率半径の異なる複数の開口縁部を有し、駆動リングの回転によって絞り全開から小絞りに変化する過程において、絞り羽根で形成される絞り開口は、異なる絞り羽根群の絞り羽根によって交互に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、絞り装置などの光量調節装置及びそれを備えた光学機器に関する。

絞り装置において形成される光通過開口としての絞り開口の形状は、できるだけ円形に近い方が好ましく、円形に近い絞り開口を形成するために３枚以上の多数枚の絞り羽根（光量調節羽根）が用いられる場合が多い。また、ベース部材（開口形成部材）に形成した固定開口の周囲で回動可能な駆動リングにより多数枚の絞り羽根を回動させることで、円形に近い多角形の絞り開口を形成する。

ここで、特許文献１には、絞り開口形状が円形に近づくように、複数の羽根群を順に使用する絞り装置が開示されている。

特開２０１７−５８６７９号公報

しかし、特許文献１の絞り装置では、絞り開口形状を円形に近づけようとするほど、羽根群の種類を増やさなければならず、小型化に不利であった。

本発明は、開放状態から小絞り径まで、円形度の高い光通過開口を形成し、且つ、小型な光量調節装置を提供することを目的とする。

本発明の光量調節装置は、光路に出入りする複数の絞り羽根群と、複数の前記絞り羽根群を駆動する駆動リングと、前記光路に対応する光通過開口を有し、前記駆動リングを回転可能に保持する開口形成部材と、を備え、前記複数の絞り羽根群のそれぞれの絞り羽根は、曲率半径の異なる複数の開口縁部を有し、前記駆動リングの回転によって絞り全開から小絞りに変化する過程において、前記絞り羽根で形成される絞り開口は、異なる絞り羽根群の絞り羽根によって交互に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、開放状態から小絞り径まで、円形度の高い光通過開口を形成し、且つ、小型な光量調節装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る光量調節装置の分解斜視図。 第１の絞り羽根群を構成する絞り羽根を示す図。 第２の絞り羽根群を構成する絞り羽根を示す図。 光量調節装置の開口径の変化を示す図。 光量調節装置に絞り羽根を１枚だけ配置した状態を示す図。 図５を部分的に拡大して示した図。 光量調節装置の開口径の変化を示す拡大図。 第１の絞り羽根群のみの動きを示す図。 第２の絞り羽根群のみの動きを示す図。 第２の絞り羽根の重なりを示す図。 円形度の定義を示す図。 絞り径の変化と開口の円形度の変化を示す図。 第１の実施形態における絞り羽根の編み上がりを示す図。 第１の実施形態における光量調節装置とレンズの断面図。 従来例における絞り羽根の編み上がりを示す図。 従来例における光量調節装置とレンズの断面図。 第３の実施形態の光量調節装置の分解斜視図。 第１乃至第３の実施形態のいずれかの絞り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添付図面を参照しながら詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の光量調節装置の第１の実施形態である絞り装置１００の分解斜視図である。

図１において、絞り装置１００のベースとなるベース部材４（開口形成部材）は、中央にレンズの光路に対応して光を通過させる開口部４ａを有する。開口部４ａの外側には、外側係合部４ｂと係合ピン（固定ピン）４ｄが配置（立設）されている。ベース部材４は、一般的には、樹脂の成形加工により作成される。ベース部材４には、例えば、ステッピングモータ、ガルバノメータなどを用いた駆動部５が取り付けられ、駆動部５の回転軸には、ピニオンギア６が取り付けられる。

後述する絞り羽根を駆動する駆動リング７は、内側係合部７ｂと、カムピン７ｃと、被駆動部７ｅを有する。駆動リング７は、一般的には、樹脂の成形加工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されてもよい。

駆動リング７の内側係合部７ｂは、ベース部材４の外側係合部４ｂと係合する。駆動リング７を回転可能に保持するベース部材４の外側係合部４ｂは、回転中心となる円形状に形成されている。また、図１では、外側係合部４ｂは連続した円周状に形成されているが、複数の凸部で構成されて、駆動リング７の内側係合部７ｂと係合するように形成されていてもよい。

なお、第１の実施形態では、駆動リング７をベース部材４の外側係合部４ｂの外側に係合させているが、駆動リング７に外側係合部を形成し、ベース部材４に内側係合部を形成し、駆動リング７をベース部材４の内側に係合させてもよい。

また、駆動リング７には、被駆動部７ｅであるギア部が形成されている。被駆動部７ｅは、ピニオンギア６と噛み合い、駆動部５で発生した回転力がピニオンギア６から被駆動部７ｅに伝達され、駆動リング７が回転される。

駆動リング７の上方には、第１の絞り羽根群１０と、第２の絞り羽根群２０とが配置されている。なお、本実施形態では、絞り羽根群は、第１及び第２の絞り羽根群１０，２０の２群としたが、絞り羽根群は、２群以上であれば、何群でも構わない。また、それぞれの絞り羽根群は後述するように７枚の羽根で構成されているが、複数枚の絞り羽根で構成されていれば、何枚でも構わない。また、それぞれの羽根群ごとに羽根の枚数が異なっていてもかまわない。

第１の絞り羽根群１０は、複数の絞り羽根１によって構成される。本実施形態では、７枚の絞り羽根１を開口部４ａの周囲で積み重ねることで絞り羽根群１０が形成される。図２は、１枚の絞り羽根１の形状を示す図である。絞り羽根１は、絞り開口形成縁部１ｒと被駆動部であるカム溝１ｃと係合穴１ｄとを有する。絞り開口形成縁部１ｒは、複数の異なる大きさの絞り開口縁部１ｒ１、１ｒ２、１ｒ３を含む。係合穴１ｄとは反対側を先端側とし、絞り開口縁部の曲率半径を先端側から１ｒ１、１ｒ２、１ｒ３の順番としたとき、絞り開口縁部の曲率半径の大きさは、１ｒ１＞１ｒ２＞１ｒ３の順となる。

第２の絞り羽根群２０は、複数の絞り羽根２によって構成される。本実施形態では、７枚の絞り羽根２を開口部４ａの周囲で積み重ねることで絞り羽根群２０が形成される。図３は、１枚の絞り羽根２の形状を示す図である。絞り羽根２は、絞り開口形成縁部２ｒと被駆動部であるカム溝２ｃと係合穴（回転中心穴）２ｄとを有する。絞り開口形成縁部２ｒは、複数の異なる大きさの絞り開口縁部２ｒ１、２ｒ２、２ｒ３を含む。係合穴２ｄとは反対側を先端側とし、絞り開口縁部の曲率半径を先端側から２ｒ１、２ｒ２、２ｒ３の順番としたとき、絞り開口縁部の曲率半径の大きさは、２ｒ１＞２ｒ２＞２ｒ３の順となる。本実施形態では、絞り羽根１と絞り羽根２の絞り開口縁部の曲率半径の大きさは、先端側から、１ｒ１（２ｒ１）＞２ｒ２＞１ｒ２＞２ｒ３＞１ｒ３の順とする。

絞り羽根１および絞り羽根２は、例えば、ＰＥＴシート材等をプレス加工して作成される。また、絞り羽根には、遮光処理、反射防止処理、摺動処理等が施されていると望ましい。なお、本実施形態では、シート材をプレス加工する都合上、羽根１，２に、係合穴１ｄ，２ｄとカム溝１ｃ，２ｃを形成するように説明したが、羽根側にピンが形成されており、ベース部材４や駆動リング７に穴やカム溝が形成されていてもかまわない。

第１及び第２の絞り羽根群１０，２０の上方には、中央に開口部８ａが形成されたカバー部材が配置される。ベース部材４とカバー部材８で形成された空間の中で、駆動リング７と複数の絞り羽根群（第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０）が駆動される。

絞り羽根１の係合穴１ｄは、ベース部材の係合ピン４ｄに係合する。絞り羽根１のカム溝１ｃは、駆動リング７のカムピン７ｃに係合する。ピニオンギア６が回転し、駆動リング７の被駆動部７ｅに駆動力が伝達され、駆動リング７が回転する。駆動リング７が回転すると、駆動リング７のカムピン７ｃから絞り羽根１のカム溝１ｃに駆動力が与えられ、絞り羽根１は、ベース部材４の開口部４ａに対して進入及び退出する（出入りする）。第１の絞り羽根群１０は、絞り開口形成縁部１ｒ（開口縁部１ｒ１，１ｒ２，１ｒ３）により、絞り全開から最小絞りまでの範囲において、部分的に絞り開口形状を形成する。

絞り羽根２の係合穴２ｄは、ベース部材の係合ピン４ｄに係合する。絞り羽根２のカム溝２ｃは、駆動リング７のカムピン７ｃに係合する。ピニオンギア６が回転し、駆動リング７の被駆動部７ｅに駆動力が伝達され、駆動リング７が回転する。駆動リング７が回転すると、駆動リング７のカムピン７ｃから絞り羽根２のカム溝２ｃに駆動力が与えられ、絞り羽根２は、ベース部材４の開口部４ａに対して進入及び退出する。第２の絞り羽根群２０は、絞り開口形成縁部２ｒ（開口縁部２ｒ１、２ｒ２、２ｒ３）により、絞り全開から最小絞りまでの範囲において、部分的に絞り開口形状を形成する
絞り全開から最小絞りに移行する過程において、絞り開口は、第１の絞り羽根群１０で形成される場合と第２の絞り羽根群２０で形成される場合があり、また、変化の過程においては、第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０の協働により形成される場合もある。基本的には、絞り開口が第１の絞り羽根群１０で形成される場合と第２の絞り羽根群２０で形成される場合とが交互に繰り返される。

上述したように、ベース部材４の係合ピン４ｄには、複数の絞り羽根（絞り羽根１、絞り羽根２）の係合穴１ｄ，２ｄが共通して係合する（挿通される）。また、駆動リング７のカムピン７ｃには、複数の絞り羽根（絞り羽根１、絞り羽根２）のカム溝１ｃ，２ｃが共通して係合する（挿通される）。このように複数種類の羽根の回転中心である係合穴が同じ軸に係合しており、また、複数種類の羽根のカム溝も同じ軸に係合しているため、装置の小型化に有効である。また、１つの駆動部５により、複数の絞り羽根群１０，２０を同時に駆動することが可能である。

ここで、本実施形態では、すべてのカムピン７ｃに全羽根群の絞り羽根を係合させているが、適宜係合させる羽根を減らしてもよい。例えば、あるカムピン７ｃ、および係合ピン４ｄには、１種類の羽根のみ係合させ、別のカムピン７ｃおよび係合ピン４ｄに他の種類の羽根を係合させてもよい。また、例えば、カムピン７ｃよび係合ピン４ｄをそれぞれ８本に変更し、４本ずつ第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０に割り当てて構成してもよい。なお、一部のカムピン７ｃおよび係合ピン４ｄには第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０とが係合し、残りのカムピン７ｃおよび係合ピン４ｄには第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０との一方のみが係合するように構成してもよい。すなわち、第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０との羽根の枚数が異なるように構成してもよい。その場合、各絞り羽根群の羽根の枚数および各ピンの数は、偶数、奇数いずれであってもよい。

また、本実施形態では、駆動部５を駆動源にしているが、駆動リング７を手動で回転させてもよい。さらに、本実施形態では、駆動部５の駆動力をピニオンギア６により駆動リング７に伝達しているが、駆動部５に駆動ピンを有するアーム部材を取り付け、駆動リング７にこの駆動ピンに係合する係合溝を設け、駆動力を伝達させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、ベース部材４の係合ピン４ｄよりも駆動リング７のカムピン７ｃが内側に位置している。そして、ベース部材４の係合ピン４ｄに絞り羽根の係合穴１ｄ，２ｄを係合させ、駆動リング７のカムピン７ｃに絞り羽根のカム溝１ｃ，２ｃを係合させている。しかし、これらの関係を相対的に反対にしてもよい。例えば、駆動リング７に係合ピンを設け、その係合ピンの半径方向内側でベース部材４にカムピンを設け、絞り羽根の係合穴１ｄ，２ｄを駆動リング７の係合ピンに係合させ、絞り羽根のカム溝１ｃ，２ｃをベース部材のカムピンに係合させ、駆動リング７を回転させて駆動してもよい。

図４は、本実施形態における絞り開口形状を示す図である。絞り開口形状は、絞り開口径が大きい順に、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）で表す。

図４（Ａ）は第１の開口形状を示す。図４（Ａ）の開口形状は、第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ１で形成される。図４（Ｂ）は第２の開口形状を示す。図４（Ｂ）の開口形状は、第２の絞り羽根群２０の開口縁部２ｒ２で形成される。図４（Ｃ）は第３の開口形状を示す。図４（Ｃ）の開口形状は、第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ２で形成される。図４（Ｄ）は第４の開口形状を示す。図４（Ｄ）の開口形状は、第２の絞り羽根群２０の開口縁部２ｒ３で形成される。図４（Ｅ）は第４の開口形状を示す。図４（Ｅ）の開口形状は、第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ３で形成される。なお、本実施形態においては、開口縁部１ｒ１と開口縁部２ｒ１の曲率半径を同等にしており、図４（Ａ）の開口形状は実質的に開口縁部１ｒ１のみならず開口縁部２ｒ１によっても形成していると言える。但し、開口縁部２ｒ１は、開口縁部１ｒ１の曲率よりも大きく設定し、開口縁部２ｒ１では開口形状を形成しないように構成してもよい。

各絞り羽根の開口縁部の曲率半径を、１ｒ１＞２ｒ２＞１ｒ２＞２ｒ３＞１ｒ３とすることで、絞り開口の円形度を高く保ちながら絞り開口の直径を変化させることができる。絞り開口形状は、図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）のそれぞれの状態で円にすることが可能である。直径の大きさは、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅである。

なお、上記の説明では、絞り羽根２の先端部分に形成されている開口縁部２ｒ１は、主として開口を形成していないが、絞り羽根１の開口縁部１ｒ１と同じ曲率半径であるため、穴や溝のがたなどにより絞り羽根２がズレて開口縁部１ｒ１が形成する開口に進入して、開口の真円度を崩す可能性がある。そのため、絞り羽根２の開口縁部２ｒ１は開口縁部１ｒ１が形成する開口の外側に位置する形状に形成されていてもよいし、開口縁部２ｒ１の部分は直線で形成されていてもよい。

図５は、本実施形態の絞り装置に絞り羽根１、絞り羽根２をそれぞれ１枚だけ取り付けた状態を示した図である。図６は、本実施形態の絞り装置に絞り羽根１、絞り羽根２をそれぞれ１枚だけ取り付けた状態の開口中心付近の拡大図である。図７は、本実施形態の絞り装置に第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０を取り付けた状態の拡大図である。なお、図５〜図７において、（Ａ）（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、それぞれ同じ状態を表しているので、例えば、図５〜図７の（Ａ）の状態は、単に（Ａ）の状態と表すこととする。

ここで、各絞り羽根の動作について、詳細に説明する。

（Ａ）の状態のとき、絞り開口は第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ１により形成される。

（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態に移行するとき、開口部４ａに進入する第１の絞り羽根群１０の速度より、第２の絞り羽根群２０の進入速度を速くする。あるいは、第１の絞り羽根群１０の速度を遅くして、相対的に第２の絞り羽根群２０の進入速度を速くする。第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０の開口部４ａへの進入速度は、それぞれカム溝１ｃ，２ｃで調整される。（Ｂ）の状態では、絞り開口は第２の絞り羽根群２０の開口縁部２ｒ２で形成される。第１の絞り羽根群１０は、絞り開口を形成せず、第２の絞り羽根群２０で形成される開口から退避した状態となる。なお、上記のように羽根群が開口部４ａに進入する速度の変化はカム溝１ｃ、２ｃの形状により調節されるものであり、駆動リング７の速度が変わるものではなく、駆動リング７は駆動部５により一定の速度で回転されるものとする。ここで、進入速度とは、駆動リング７が一定の速度で回転する際の、羽根群の回動動作における角速度と定義できる。または、駆動リング７が一定の速度で回転する際に、各絞り羽根群において絞り羽根が絞り開口を形成する開口縁部と開口中心との最小距離の変化量、もしくは、各絞り羽根群において絞り羽根が絞り開口を形成する開口縁部の周速度と定義できる。もしくは、駆動リング７が一定の速度で回転する際に、各絞り羽根群において絞り羽根が絞り開口を形成する開口縁部の両端を結ぶ直線に対して開口中心から下ろした垂線の長さの変化量と定義してもよい。いずれにしてもすなわち、駆動リング７を一定の速度で回転する際に開口中心に対して絞り羽根の開口縁部がどれだけ移動するかの度合いを進入速度と理解してよい。

（Ｂ）の状態から（Ｃ）の状態に移行するとき、開口部４ａに進入する第２の絞り羽根群２０の速度より、第１の絞り羽根群１０の進入速度を速くする。あるいは、第２の絞り羽根群２０の速度を遅くして、相対的に第１の絞り羽根群２０の進入速度を速くする。第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０の開口部４ａへの進入速度は、それぞれカム溝１ｃ，２ｃで調整される。（Ｃ）の状態では、絞り開口は第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ２で形成される。第２の絞り羽根群２０は、絞り開口を形成せず、第１の絞り羽根群１０で形成される開口から退避した状態となる。

（Ｃ）の状態から（Ｄ）の状態に移行するとき、開口部４ａに進入する第１の絞り羽根群１０の速度より、第２の絞り羽根群２０の進入速度を速くする。あるいは、第１の絞り羽根群１０の速度を遅くして、相対的に第２の絞り羽根群２０の進入速度を速くする。第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０の開口部４ａへの進入速度は、それぞれカム溝１ｃ，２ｃで調整される。（Ｄ）の状態では、絞り開口は第２の絞り羽根群２０の開口縁部２ｒ３で形成される。第１の絞り羽根群１０は、絞り開口を形成せず、第２の絞り羽根群２０で形成される開口から退避した状態となる。

（Ｄ）の状態から（Ｅ）の状態に移行するとき、開口部４ａに進入する第２の絞り羽根群２０の速度より、第１の絞り羽根群１０の進入速度を速くする。あるいは、第２の絞り羽根群２０の速度を遅くして、相対的に第１の絞り羽根群２０の進入速度を速くする。第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０の開口部４ａへの進入速度は、それぞれカム溝１ｃ，２ｃで調整される。（Ｅ）の状態では、絞り開口は第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ３で形成される。第２の絞り羽根群２０は、絞り開口を形成せず、第１の絞り羽根群１０で形成される開口から退避した状態となる。

すなわち、図５〜図７の絞り開口（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０の２つの絞り羽根群によって、交互に形成される。絞り開口（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）→（Ｅ）は、第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ１→第２の絞り羽根群２０の開口縁部２ｒ２→第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ２→第２の絞り羽根群２０の開口縁部２ｒ３→第１の絞り羽根群１０の開口縁部１ｒ３の順で形成される。第１の絞り羽根群１０、第２の絞り羽根群２０の開口部４ａに進入する進入速度は、第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０のそれぞれの速度が交互に速くなったり、遅くなったりする（複数回変化する）ように調整してもよいし、一方の絞り羽根群の進入速度を一定に保ち、他方の絞り羽根群の進入速度のみを変化させてもよい。また、各絞り羽根群の進入速度をそれぞれ一度ずつ変化するように構成して、絞り開口を形成する絞り羽根群を計２回（例：第１の絞り羽根群１０で絞り開口を形成⇒第２の絞り羽根群２０の進入速度を速めて第２の絞り羽根群２０で絞り開口を形成⇒第１の絞り羽根群１０の進入速度を速めて第１の絞り羽根群１０で絞り開口を形成）切り替えるようにしてもよい。

第１の絞り羽根群１０は、図５〜図７の（Ａ）の状態の時は、絞り開口を形成し、（Ｂ）の状態の時は、絞り開口から退避する。そして、（Ｃ）の状態の時は、再び絞り開口を形成する。図５（Ｄ）の状態の時は、再び絞り開口から退避する。（Ｅ）の状態の時は、再び絞り開口を形成する。

第２の絞り羽根群２０は、図５〜図７の（Ａ）の状態の時は、絞り開口から退避し、（Ｂ）の状態の時は、絞り開口を形成する。そして、（Ｃ）の状態の時は、再び絞り開口から退避する。（Ｄ）の状態の時は、再び絞り開口を形成する。（Ｅ）の状態の時は、再び絞り開口から退避する。

図８は、第１の絞り羽根群１０のみで絞り開口を形成した場合の開口形状を示す図である。本実施形態では、絞り羽根１の開口形成縁部１ｒを３つの大きさの開口縁部１ｒ１，１ｒ２，１ｒ３で形成させた。その場合、図８（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）の状態では、それぞれの開口を開口縁部１ｒ１、１ｒ２、１ｒ３で形成するため、絞り開口を円にすることが可能である。しかし、図８（Ｂ）の状態では、開口縁部１ｒ１と１ｒ２が協働し、図８（Ｄ）の状態では、開口縁部１ｒ２と１ｒ３が協働するため、（Ｂ）、（Ｄ）の状態のとき、第１の絞り羽根群１０だけでは、多角形の絞り開口を形成してしまう。

それに対し、図９は、第２の絞り羽根群２０のみで絞り開口を形成した場合の開口形状を示す図である。本実施形態では、絞り羽根２の開口形成縁部２ｒを２つの大きさの開口縁部２ｒ２、２ｒ３で形成させる。その場合、図９（Ｂ）、（Ｄ）の状態では、それぞれの開口を開口縁部２ｒ２、２ｒ３で形成するため、絞り開口を円にすることが可能である。しかし、図９（Ａ）の状態では、開口縁部２ｒ１と２ｒ２が協働し、図９（Ｃ）の状態では、開口縁部２ｒ２と２ｒ３が協働するため、図９（Ａ）、（Ｃ）の状態のとき、第２の絞り羽根群２０だけでは、多角形の絞り開口を形成してしまう。

なお、図９（Ａ）の状態から図９（Ｂ）の状態へ移行する中間などの、第１及び第２の絞り羽根群１０，２０のどちらも円形を形成しない開口径では、絞り羽根１と絞り羽根２の協働により開口を形成する。この場合は、隣り合う絞り羽根１の間で多角形形状の角に相当する部分の絞り開口を絞り羽根２で形成するというような形で、絞り開口が形成される。

ここで、本実施形態の構成により、１種類の絞り羽根群で数種類の円を形成することが可能な理由について説明する。

本実施形態における絞り開口は、開放から最小絞りになるにつれて、使用する開口縁部は、先端側から係合穴１ｄ，２ｄ側に移行していく。図１０は、絞り装置に第２の絞り羽根群２０の羽根を２枚だけ組み込んだ状態を示す図であり、図９の開口状態（Ｂ）を表す図である。本実施形態では、開口縁部は、先端側ほど大きな曲率半径（２ｒ２）になるように設定され、且つ、図１０（ｂ）に示すように、隣接する絞り羽根（絞り羽根２ａ）の小さな曲率半径（２ｒ３）の開口縁部を大きな曲率半径（２ｒ２）の部分で覆うように羽根（絞り羽根２ｂ）先端の長さを長く設定する。これにより、小さな曲率半径（２ｒ３）の部分が大きな曲率半径（２ｒ２）の部分で覆い隠されて見えなくなるため、大きな曲率半径の（２ｒ２）の部分だけで開口が形成され、円形の開口を実現することが出来る。

本実施形態では、開口部４ａを横断する長さまで、羽根先端の長さを長くしている。このように羽根を設定することで、上述したように、第２の絞り羽根群２０は、開口状態（Ｂ）で絞り開口を円にすることができる。さらに小絞り状態に移行した際は、小さな曲率半径（２ｒ３）の開口縁部を使用して、開口状態（Ｄ）でも絞り開口を円にすることができる。すなわち、第２の絞り羽根群２０は、開口状態（Ｂ）と（Ｄ）の両方で絞り開口を円にすることができる。第１の絞り羽根群１０も同様にして開口状態（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）で絞り開口を円にすることができる。本実施形態は、２種類の絞り羽根群で５種類の円を形成することができるため、小型であり、且つ、開放状態から小絞り径まで円形な光通過開口を維持できる絞り装置を実現することが可能となる。なお、第２の絞り羽根群２０の先端側の開口縁部２ｒ１においても絞り開口を形成するように構成し、６種類の円を形成することができるようにしてもよい。

本実施形態では、第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０を適切に使い分けることで、絞り開放から最小絞りまで、円形な絞りを維持することができる。第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０で、それぞれ絞り開口が円になるタイミングをずらし、且つ、絞り開口が多角形の形状になるタイミングをずらす設定としている。さらに、一方の絞り羽根群で多角形の絞り開口が形成されるとき、他方の絞り羽根群で形成する円形な絞り開口は、多角形の絞り開口より小さくなるように設定する。これらの状態が交互に入れ替わるように、絞り羽根のカム溝の形状を設定する。このように設定することで、光が通過する絞り開口の形状は円形を維持することが可能となる。

本実施形態では、説明を分かり易くするために、絞り羽根１の開口縁部を１ｒ１、１ｒ２、１ｒ３の３つで表したが、１ｒ１と１ｒ２のつなぎ部、１ｒ２と１ｒ３のつなぎ部をなだらかにしておくとよい。多角形の形状をできるだけ軽減させておくと、各絞り開口状態の図４の（Ａ）→（Ｂ）、（Ｂ）→（Ｃ）という移行時の絞り開口がより円形に近くなる。

図１１は、円形度の定義を示す図である。ここで、円形度＝（開口形状の内接円の直径）／（開口形状の外接円の直径）と定義する。図１２は、円形度のグラフを示す図である。開口形状が真円であれば、円形度は１となり、開口形状が角の少ない多角形形状になるほど、値は１から小さい方向へ離れていく。従来の絞り装置（駆動リングで１種類の羽根を複数枚同時に動かす絞り装置）の円形度は、一般的に、絞り開放から最小絞りに変化する過程において、曲線Ｃ１で示すように、徐々に悪化していく。本実施形態の円形度は、曲線Ｃ２で示すように、絞り開放から最小絞りに変化する過程において、円形度は悪化し続けることはなく、途中の段階で改善する。本実施形態では、第１の絞り羽根群１０が３回、第２の絞り羽根群２０が２回、真円を形成するため、絞り開放から最小絞りに変化する過程において、５回、円形度を１にすることが可能である。あるいは、開放絞りを、ベース部材４の開口部４ａで形成し、それ以降絞り羽根により円形度１の開口を５回作るようにすれば、絞り開放から最小絞りに変化する過程において、６回、円形度を１にすることも可能である。

本実施形態は、絞り羽根同士の編み上がり量に対しても、効果的である。図１３は、本実施形態における小絞りでの羽根の状態を示す斜視図である。図１５に従来技術の小絞り状態での斜視図を示す。本実施形態では、絞り羽根１および絞り羽根２は、開口部４ａ、８ａを横断する長さに設定している。そのため、小絞り状態になっても羽根先端は、開口部４ａ，８ａから突出することは無い。すなわち絞り羽根はカバー部材８側およびベース部材４側に編み上がることは無い。従来技術のように羽根先端が開口部から一方向に突出することがないため、小型化が可能である。なお、本実施形態では、絞り羽根１と絞り羽根２がともに開口部４ａを横断する長さに設定されているが、編み上がりを防止するためには、第２の羽根群２０の絞り羽根２だけが開口部４ａを横断する長さに設定されていてもよい。

さらに、本実施形態の絞り羽根群の多層構造は、レンズ鏡筒内などの光学機器に組み込む際、レンズとの距離を小さくすることができる。図１４は、レンズ鏡筒内のレンズ同士の間に本実施形態の絞り装置を組み込んだ状態を示す図である。一方、図１６は、レンズ鏡筒内に従来技術の絞り装置を組み込んだ図である。これらの図からわかるように、本実施形態では、絞り装置とレンズの距離を小さくすることが出来る。

本実施形態の絞り羽根は編み上がりが無いため、絞り装置に対して、レンズを極端に近づけることが可能である。従来の絞り装置の場合は、羽根の編み上がり量ｈのスペースを考慮し、レンズを配置しなければならず、薄型化に不利であった。本実施形態は従来品に対して、絞り羽根の編み上がり量が極めて少ない。すなわち、本実施形態の絞り装置は、レンズとの距離を少なくすることができるため、光学設計の自由度を向上させることができ、光学特性の向上、光学装置の小型化、薄型化に寄与する。

さらに、本実施形態の絞り装置では、絞り開口形成位置の光軸方向の変動が少ない。絞り開放から最小絞りにかけて、絞り開口形成位置は、ベース部材４とカバー部材８の間で形成される。これは、羽根先端に開口部４ａを横断させることによって、従来技術のように羽根先端がカバー部材８側あるいはベース部材４側に編み上がる現象を防げるためである。

また、従来技術として、羽根同士を編み込まず、順番に羽根を重ねて形成された、ベース部材側およびカバー部材側への編み上がりの無い光量調節装置も知られている。しかし、羽根同士を順番に重ねた場合、各羽根で形成される開口縁部の光軸方向の位置が異なる構成となる。それに対し、本実施形態では、羽根同士を編み込んでいるため、各羽根で形成される開口縁部の光軸方向の位置を同一位置にすることができる。すなわち、本実施形態では、絞り開口形成位置の光軸方向の変化が従来製品よりも少ない。

＜第２の実施形態＞
次に、絞り開放から最小絞りまでの全域において、絞りの円形度をさらに向上させることが出来る第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、絞り開放から最小絞りに変化する過程で、５回、円形度を１にした。第２の実施形態では、絞り開放から最小絞りに変化する過程において、円形度を１にしない（変化過程で真円にしない）構成とすることで、図１２の曲線Ｃ３で示すように、円形度の変化率を小さくすることができる。さらに、図１２のグラフから分かるように、最小絞りでの円形度の悪化を最小限に抑えることができる。これは絞り羽根１、絞り羽根２の開口を形成する開口縁部１ｒ１，１ｒ２，１ｒ３，２ｒ２，２ｒ３をそれぞれ単一Ｒにするのではなく、複数のＲ形状を組み合わせて形成することで、実現することが可能である。

また、各絞り羽根の開口縁部１ｒ１，１ｒ２，１ｒ３，２ｒ２，２ｒ３は、Ｒ形状の組合せだけなく、直線の組合せ、スプライン曲線等との組合せにより形成してもよい。円形度は、１であることが望ましいが０．９５以上であれば実質上、人間の目には円に見える。本実施形態では、広範囲な絞り径の状態において、円形度を０．９５〜１の範囲に抑えることができるため、広範囲な領域、あるいは、全領域での絞り形状を実質上円に保つことが可能である。

＜第３の実施形態＞
図１７は、本発明の第３の実施形態の絞り装置の構成を示す分解斜視図である。

この第３の実施形態では、第１の絞り羽根群１０と第２の絞り羽根群２０の接触を緩和する仕切部材９が設けられている。この仕切部材９を追加することで、絞り羽根同士の接触抵抗、外形およびカム溝等との引っ掛かりを防止することができ、絞り装置の安定駆動が可能になる。

＜第４の実施形態＞
図１８は、第１乃至第３の実施形態で説明した絞り装置のいずれかを搭載した光学機器としての、一眼レフカメラ用の交換レンズ２２１、及びその交換レンズが装着されるカメラ本体の内部構成を示している。

交換レンズ２２１の鏡筒内には、変倍レンズ２３２、光路を絞る第１乃至第３の実施形態のいずれかの絞り装置１００、およびフォーカスレンズ２２９を含む撮影光学系が収容されている。

ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成される撮像素子２２５はカメラ本体内に配置され、交換レンズ２２１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１００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により、撮像素子２２５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２２５から出力された電気信号は、画像処理回路２２６においてデジタル信号に変換されるとともに、種々の画像処理を施される。これにより、画像信号が生成される。

ユーザは、ズームリング２３１を回転操作することにより、変倍レンズ２３２を移動させて変倍（ズーミング）を行わせることが出来る。コントローラ２２２は、画像信号のコントラストを検出し、そのコントラストに応じてフォーカスモータ２２８を制御し、フォーカスレンズ２２９を移動させてオートフォーカスを行う。あるいは、コントローラ２２２は、不図示の位相差検出方式を用いた焦点検出手段の検出信号に基づいて、フォーカスモータ２２８を制御し、フォーカスレンズ２２９を移動させてオートフォーカスを行ってもよい。

さらに、コントローラ２２２は、不図示の測光手段の測光値あるいは画像信号に基づいて、絞り装置１００の駆動部５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、高画質の画像を記録することができる。

なお、本発明は、上述した一眼レフカメラに限定されず、レンズ一体型のデジタルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器にも広く適用可能である。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、絞りを絞っていく過程で、円形光通過開口を複数回形成することにより優れた光量調整機能を有する光量調節装置を実現することが可能となる。

１，２：絞り羽根、４：ベース部材、５：駆動部、６：ピニオンギア、７：駆動リング、８：カバー部材

Claims (10)

1. 光路に出入りする複数の絞り羽根群と、
   複数の前記絞り羽根群を駆動する駆動リングと、
   前記光路に対応する光通過開口を有し、前記駆動リングを回転可能に保持する開口形成部材と、を備え、
   前記複数の絞り羽根群のそれぞれの絞り羽根は、曲率半径の異なる複数の開口縁部を有し、
   前記駆動リングの回転によって絞り全開から小絞りに変化する過程において、前記絞り羽根で形成される絞り開口は、異なる絞り羽根群の絞り羽根によって交互に形成されることを特徴とする光量調節装置。
2. 前記曲率半径の異なる複数の開口縁部は、絞り羽根の回転中心とは反対側の先端側の開口縁部の曲率半径が大きく、前記回転中心に近い開口縁部ほど、曲率半径が小さいことを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記羽根の先端は、前記光通過開口を横断することを特徴とする請求項１または２に記載の光量調節装置。
4. 前記絞り羽根群のうちの少なくとも１つの絞り羽根群は、前記光通過開口に進入する速度が複数回変化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光量調節装置。
5. 複数の前記絞り羽根群のそれぞれにおける前記光通過開口に進入する速度が変化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光量調節装置。
6. 前記開口形成部材は、前記複数の羽根群に向かって立設された複数の固定ピンを有し、
   前記駆動リングは、前記複数の羽根群に向かって立設された複数の駆動ピンを有し、
   少なくとも１つの前記固定ピンは、前記光通過開口の周囲で積み重ねられた各羽根がそれぞれ有する回転中心穴に共通して光軸方向に挿通され、
   少なくとも１つの前記駆動ピンは、前記光通過開口の周囲で積み重ねられた各羽根がそれぞれ有するカム溝に共通して光軸方向に挿通され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。
7. 前記開口形成部材は、前記複数の羽根群に向かって立設された複数の固定ピンを有し、
   前記駆動リングは、前記複数の羽根群に向かって立設された複数の駆動ピンを有し、
   少なくとも１つの前記固定ピンは、前記光通過開口の周囲で積み重ねられた各羽根がそれぞれ有するカム溝に共通して光軸方向に挿通され、
   少なくとも１つの前記駆動ピンは、前記光通過開口の周囲で積み重ねられた各羽根がそれぞれ有する回転中心穴に共通して光軸方向に挿通され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。
8. 前記光通過開口の外側において、前記複数の羽根群のうちの１つの羽根群と他の羽根群との間には、仕切り部材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光量調節装置。
9. 前記複数の羽根群は、第１の羽根群と第２の羽根群とを有し、
   絞り全開から小絞りに変化する過程において、絞り羽根で形成される絞り開口は、前記第１の羽根群が形成する円形の第１の絞り開口から前記第２の羽根群が形成する円形の第２の絞り開口に変化し、さらに前記第１の羽根群が形成する円形の第３の絞り開口に変化することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光量調節装置。
10. 前記光路を形成する鏡筒と、前記鏡筒内に配置された複数のレンズとを備え、
    前記複数のレンズ同士の間に、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光量調節装置が配置されたことを特徴とする光学機器。