JP3952731B2 - 光量調整装置および光量調整装置を有するカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光量調整装置および光量調整装置を有するカメラに関し、特にカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等に用いるレンズの光量調整装置（絞り・シャッター等）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ等の動画撮影カメラには、絞りを開放状態から全閉状態まで連続的に変化させる動画用光量調節装置が用いられる。一方、デジタルスチルカメラ等の静止画撮影カメラには、開放状態と小絞り状態（例えば、Ｆ８）の２ポジション切り替えを行ったり、開放状態と段階的小絞り状態（例えば、Ｆ２、Ｆ２．８、Ｆ４、Ｆ５．６、Ｆ８…）の多ポジション切り替えを行ったりするものもあり、さらには、各Ｆ値から、シャッター動作も可能な静止画用光量調節装置が用いられることもある。
【０００３】
段階的小絞り状態が設定可能で、Ｆ２．８からＦ１６までの絞り開口が設定可能な光量調節装置の従来例について、その構成と動作を図４〜図７で説明する。図４は、その第１の従来例におけるメカ的な構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
図４において、１は、アイリスベースで、後述する全ての部品がこのアイリスベース１に組み込まれる。アイリスベース１には、後述の羽根回転中心穴６ａと嵌合する羽根回転中心ピンが６個（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ）ある。
【０００４】
２は、ステッピングモータ駆動部で、３はステッピングモータの出力軸である。４は出力ギヤで、ステッピングモータ出力軸３に取付けられている。
５は駆動部材で、後述の羽根カムフォロアピンと係合摺動する駆動部材のミゾカムが６個（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ）と、出力ギヤ４と噛み合う駆動部材のギヤ部５ｇがある。
６は絞り羽根で、羽根回転中心穴６ａと、羽根カムフォロアピン６ｂとがある。羽根６は、全部で６枚ある（図を見やすくするため、絞り羽根は、１枚だけ実線で示し、他の５枚は細線で示す）。
【０００５】
絞り羽根６は、アイリスベース１に対し、羽根回転中心穴６ａを中心に回転自在に保持されており、また羽根カムフォロアピン６ｂは、対応する駆動部材のミゾカム（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ）と係合摺動するので、出力ギヤ４の回転角が所定の角度に決まれば、６枚の絞り羽根は、所定の絞り開口を形成する。７は、羽根押え板金である（図を見やすくするため、正面図には、羽根押え板金を示さない）。
【０００６】
図５は、図４に示した上記第１の従来例の光量調整装置において、絞り動作状態での出力ギヤ回転角とＦ値の関係として、ステッピングモータが９°（基本ステップ角）ずつ回転していったときのＦナンバーを上から下へ列記したもので、上が『小絞り状態』で、下が『開放状態』となっている。本従来例では、出力ギヤの総回転角は１３５°が、駆動部材の総振れ角６２．０７°に対応しており、出力ギヤが９°回転するごとに、絞りが１／３段ずつ変化するようになっている。その結果、『小絞り状態（Ｆ１６）』から『開放状態（Ｆ２．８）』まで１６ポジションの絞り値の設定ができる。また、図５には、１段ごとの絞り状態変化を図示してある。
１段の絞り変化で、出力ギヤ４は、２７°（３ステップ）（３歯分）回転し、
駆動部材のギヤ５ｇは、約４２．７°（３歯分）回転し、絞り羽根６（６枚）で形成される絞り開口は、１段相当分の面積が変化する。
【０００７】
この従来例では、１／３段ごとの絞り値設定ができるようになっているが、最近ではさらに細かいきざみでの絞り値設定を可能にすることが求められてきている（絞り値の高分解能化が求められてきている）。
絞り値の高分解能化を実現する方法として、最も単純な第１の方法は、図４の駆動部材のギヤ部５ｇのピッチ円直径を大きくし、その分だけ出力ギヤ４のピッチ円直径を小さくして、ギヤの減速比を大きくし、出力ギヤ４の基本ステップ角（９°）に対する駆動部材のギヤの回転角を小さくすることで、絞り値の高分解能化が実現できる。しかしながら、この方法では、径を大きくした駆動部材のギヤ部５ｇと、アイリスベース１の羽根回転中心ピン１ｄ、１ｅとメカ的に干渉してしまうため、メカ構造が成り立たない。メカ干渉を回避するため、羽根回転中心ピンの位置を開口中心から離れる方向に移動すると、絞り装置自身の外形が大きくなってしまい、実用上問題となり、この方法は、現実的でないと言える。
【０００８】
つぎに、これを現実的なものとした第２の従来例を図６に示す。図６の（Ａ）はその光量調整装置の正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
この方法では、出力ギヤ４のピッチ円直径を半分に小さくして、出力ギヤ４と駆動部材のギヤ５ｇとの間にアイドラギヤ８を新設してある。
アイドラギヤ８には、図のように、アイドラギヤ軸（８ａ，８ｂ）があり、それぞれの軸をアイリスベース１に設けたアイドラギヤ軸受け１ｇと、羽根押え板金７に設けたアイドラギヤ軸受け７ａとで、受けており、アイドラギヤ８は回転自在に保持されている。
【０００９】
図７は、図６に示した上記第２の従来例の絞り設定を高分解能化した光量調整装置の例において、絞り動作状態での出力ギヤ回転角とＦ値の関係として、ステッピングモータが９°（基本ステップ角）ずつ回転していったときのＦナンバーを上から下へ列記したもので、上が『小絞り状態』で、下が『開放状態』となっている。本従来例では、出力ギヤの総回転角は２７０°が、駆動部材の総振れ角６２．０７°に対応しており、出力ギヤが９°回転するごとに、絞りが１／６段ずつ変化するようになっている。その結果、『小絞り状態（Ｆ１６）』から『開放状態（Ｆ２．８）』まで３２ポジションの絞り値の設定ができる。また、図７には、１段ごとの絞り状態変化を図示してある。
１段の絞り変化で、出力ギヤ４は、５４°（６ステップ）（３歯分）回転し、
駆動部材のギヤ５ｇは、約４２．７°（３歯分）回転し、絞り羽根６（６枚）で形成される絞り開口は、１段相当分の面積が変化する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第２の従来例では、絞り値の高分解能化は一応実現できるものの、この構成ではアイドラギヤが新設されることとなるので、その分ギヤの噛み合いが２ヵ所に増え、ギヤの噛み合いによるメカ的なガタ（所謂、バックラッシ）も２倍となり、Ｆ値の設定精度も２倍劣化（誤差２倍）することになる。
【００１１】
そこで、本発明は、簡単な構成により歯車の噛み合せによるメカ的なガタを無くすことができ、絞り値設定の高分解能化と高精度化を図ることが可能となる光量調整装置および光量調整装置を有するカメラを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、つぎの（１）〜（５）のように構成した光量調整装置および光量調整装置を有するカメラを提供するものである。
（１）アイリスベースと、
該アイリスベース上に配置され、複数の絞り羽根を移動させるために回転する駆動部材と、
前記駆動部材に形成された歯車部と、
前記アイリスベース上に固定されたステッピングモータの出力軸に設けられた出力歯車と、
前記歯車部と前記出力歯車間に設けられ、アイドラギヤ軸を中心に回転し、前記出力歯車の回転を前記歯車部に伝達するための中間歯車と、
前記中間歯車を、前記歯車部と前記出力歯車に対して付勢するためのバネと、を有し、
前記バネは、前記アイリスベース上に設けられたバネ固定部と前記アイドラギヤ軸間に固定されると共に、前記バネは前記アイリスベースの外形内に配置されることを特徴とする光量調整装置。
（２）前記中間歯車の負勢の方向は、前記出力歯車の中心をＰ、前記中間歯車の中心をＯ、前記駆動部材に形成された歯車部の中心をＱとするとき、これらの中心によってなす角ＰＯＱの範囲内であることを特徴とする上記（１）に記載の光量調整装置。
（３）前記バネは、前記出力歯車の周囲に円弧状に配置されていることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の光量調整装置。
（４）前記バネは、板バネ、線バネ、またはコイルバネのいずれかであることを特徴とする上記（１）または上記（２）に記載の光量調整装置。
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光量調整装置を有するカメラ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用して、出力ギヤと駆動部材のギヤ間に中間ギヤを設けることで、光量調整装置の出力ギヤを小径化してギヤ比を上げることができ、これにより絞り値の高分解能化を図ることができる一方、この中間ギヤを負勢することで、各歯車間における歯車の噛み合せによるメカ的なガタを無くし、絞り値設定の高精度化を達成することが可能となる。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
図１において、１は、アイリスベースで、後述する全ての部品がこのアイリスベース１に組み込まれる。アイリスベース１には、後述の羽根回転中心穴６ａと嵌合する羽根回転中心ピンが６個（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ）ある。２は、ステッピングモータ駆動部で、３はステッピングモータの出力軸である。４は出力ギヤで、ステッピングモータ出力軸３に取付けられており、後述のアイドラギヤ８と噛み合っている。５は駆動部材で、後述の羽根カムフォロアピンと係合摺動する駆動部材のミゾカムが６個（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ）と、後述のアイドラギヤ８と噛み合う駆動部材のギヤ部５ｇとがある。
【００１５】
６は絞り羽根で、羽根回転中心穴６ａと、羽根カムフォロアピン６ｂとがある。羽根６は、全部で６枚ある（図を見やすくするため、絞り羽根は、１枚だけ実線で示し、他の５枚は細線で示す）。
絞り羽根６は、アイリスベース１に対し、羽根回転中心穴６ａを中心に回転自在に保持されており、また羽根カムフォロアピン６ｂは、対応する駆動部材のミゾカム（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ）と係合摺動するので、出力ギヤ４の回転角が所定の角度に決まれば、６枚の絞り羽根は、所定の絞り開口を形成する。
【００１６】
７は、羽根押え板金である（図を見やすくするため、正面図には、羽根押え板金を示さない）。
８は、出力ギヤ４と駆動部材のギヤ５ｇとの間に設けたアイドラギヤで、出力ギヤ４の回転を駆動部材のギヤ５ｇに伝達する。アイドラギヤ８には、図のように、アイドラギヤ軸（８ａ，８ｂ）がある。
９はアイリスベース１に設けたバネ固定部で、後述の板バネ１０の一端を固定する。
１０は板バネで、アイドラギヤ軸８ａを受ける軸受部１０ａと，アイドラギヤ軸８ｂを受ける軸受部１０ｂとがあり、アイドラギヤ８は、この軸受部で回転自在に保持されている。
【００１７】
１０ｃは、円弧状の板バネ部で、アイドラギヤ８を矢印Ｆの方向に負勢している。
矢印Ｆの方向は、アイドラギヤ中心Ｏと、出力ギヤ中心Ｐと、駆動部材のギヤ部中心Ｑとのなす鋭角ＰＯＱの範囲の方向としてあるので、アイドラギヤ８の歯面は、出力ギヤ４の歯面と駆動部材のギヤ５ｇの歯面とに、常に、押し付けられることになる。したがって、アイドラギヤ８と出力ギヤ４間のガタ及び、アイドラギヤ８と駆動部材のギヤ部５ｇ間のガタを除去することができる。
板バネ１０は、小径化した出力ギヤ４の周辺に設けられているので、装置全体として、コンパクトになる。
【００１８】
［実施例２］
図２は、本発明の実施例２における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。１から８までは、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
９はアイリスベース１に設けたバネ固定部で、後述の線バネ１１の一端を固定する。
１１は線バネで、アイドラギヤ軸８ａを受ける軸受部１１ａと，アイドラギヤ軸８ｂを受ける軸受部１１ｂとがあり、アイドラギヤ８は、この軸受部で回転自在に保持されている。
【００１９】
１１ｃは、円弧状の板バネ部で、アイドラギヤ８を矢印Ｆの方向に負勢している。
矢印Ｆの方向は、アイドラギヤ中心Ｏと、出力ギヤ中心Ｐと、駆動部材のギヤ部中心Ｑとのなす鋭角ＰＯＱの範囲の方向としてあるので、アイドラギヤ８の歯面は、出力ギヤ４の歯面と駆動部材のギヤ５ｇの歯面とに、常に、押し付けられることになる。したがって、アイドラギヤ８と出力ギヤ４間のガタ及び、アイドラギヤ８と駆動部材のギヤ部５ｇ間のガタを除去することができる。
線バネ１１は、小径化した出力ギヤ４の周辺に設けられているので、装置全体として、コンパクトになる。
【００２０】
［実施例３］
図３は、本発明の実施例３における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。１から８までは、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
１２はコイルバネで、その一端がアイドラギヤ軸８ｃに掛けられている。
１３はアイリスベース１に設けたバネ掛け部で、コイルバネ１２の一端を固定する。
【００２１】
コイルバネ１２は、アイドラギヤ８を矢印Ｆの方向に負勢している。
矢印Ｆの方向は、アイドラギヤ中心Ｏと、出力ギヤ中心Ｐと、駆動部材のギヤ部中心Ｑとのなす鋭角ＰＯＱの範囲の方向としてあるので、アイドラギヤ８の歯面は、出力ギヤ４の歯面と駆動部材のギヤ５ｇの歯面とに、常に、押し付けられることになる。したがって、アイドラギヤ８と出力ギヤ４間のガタ及び、アイドラギヤ８と駆動部材のギヤ部５ｇ間のガタを除去することができる。
コイルバネ１２は、小径化した出力ギヤ４の周辺に設けられているので、装置全体として、コンパクトになる。
【００２２】
［実施例４］
図示していないが、本発明の実施例４における光量調整装置は、出力ギヤと駆動部材のギヤとを磁性体材料で形成し、これらを磁力で引きつけるように構成した。
アイドラギヤ８を負勢する方法としては、アイドラギヤ８を磁性材で作り磁化しておき、出力ギヤ４と駆動部材のギヤ部５ｇとを磁力に引き付けられる磁性体材料で製作することで、生じる吸引力によって、アイドラギヤ８と出力ギヤ４間のガタ及び、アイドラギヤ８と駆動部材のギヤ部５ｇ間のガタを除去することもできる。
【００２３】
上記実施例１〜実施例４において、アイドラギヤ８を負勢する力は、絞り羽根６枚、駆動部材、アイドラギヤの８部品の自重の合計重量（Ｗ）より大きな力であればよい。
また、あまり大きな力でアイドラギヤ８を負勢すると、メカ抵抗がステップモータの自起動トルク超え、回転できなくなることも考えられることから、
１．２×Ｗ＜アイドラギヤを負勢する力の駆動部材のギヤ方向の分力（Ｆ_ｐ）＜２．０×Ｗ
の範囲で、負勢力を決めればよい。
また、上記実施例１〜実施例４では、それぞれ『板バネ』、『線バネ』、『コイルバネ』、『磁力』による力で、アイドラギヤ８を負勢したが、アイドラギヤ８を矢印Ｆの方向に負勢できれば、これら以外の他の方法でもかまわない。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成により歯車の噛み合せによるメカ的なガタを無くすことができ、絞り値設定の高分解能化と高精度化とが可能となる光量調整装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
【図２】 本発明の実施例２における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
【図３】 本発明の実施例３における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
【図４】 第１の従来例における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
【図５】 図４に示す第１の従来例における絞り動作状態での出力ギヤ回転角とＦ値の関係を示す図である。
【図６】 第２の従来例における光量調整装置のメカ的構成を示す図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は図（Ａ）のＳ−Ｓ断面図である。
【図７】 図６に示す絞り設定を高分解能化した例である第２の従来例における絞り動作状態での出力ギヤ回転角とＦ値の関係を示す図である。
【符号の説明】
１：アイリスベース
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ：羽根回転中心ピン
２：ステッピングモータ駆動部
３：ステッピングモータの出力軸
４：出力ギヤ
５：駆動部材
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ：駆動部材のミゾカム
５ｇ：駆動部材のギヤ部
６：絞り羽根
６ａ：羽根回転中心穴
６ｂ：羽根カムフォロアピン
７：羽根押え板金
８：アイドラギヤ
８ａ，８ｂ：アイドラギヤ軸
９：バネ固定部
１０：板バネ
１０ａ：軸受部
１０ｂ：軸受部
１０ｃ：円弧状の板バネ部
１１：線バネ
１１ａ：軸受部
１１ｂ：軸受部
１１ｃ：円弧状の板バネ部
１２：コイルバネ
１３：バネ掛け部

Claims (5)

1. アイリスベースと、
   該アイリスベース上に配置され、複数の絞り羽根を移動させるために回転する駆動部材と、
   前記駆動部材に形成された歯車部と、
   前記アイリスベース上に固定されたステッピングモータの出力軸に設けられた出力歯車と、
   前記歯車部と前記出力歯車間に設けられ、アイドラギヤ軸を中心に回転し、前記出力歯車の回転を前記歯車部に伝達するための中間歯車と、
   前記中間歯車を、前記歯車部と前記出力歯車に対して付勢するためのバネと、を有し、
   前記バネは、前記アイリスベース上に設けられたバネ固定部と前記アイドラギヤ軸間に固定されると共に、前記バネは前記アイリスベースの外形内に配置されることを特徴とする光量調整装置。
2. 前記中間歯車の負勢の方向は、前記出力歯車の中心をＰ、前記中間歯車の中心をＯ、前記駆動部材に形成された歯車部の中心をＱとするとき、これらの中心によってなす角ＰＯＱの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の光量調整装置。
3. 前記バネは、前記出力歯車の周囲に円弧状に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光量調整装置。
4. 前記バネは、板バネ、線バネ、またはコイルバネのいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光量調整装置。
5. 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光量調整装置を有するカメラ。

Images