JP4845768B2 - 絞り羽根及び該絞り羽根の製造方法、並びに該絞り羽根を備える光量調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に用いられる絞り羽根及び該絞り羽根の製造方法、並びに該絞り羽根を備える光量調節装置に関する。

従来、固体撮像素子を内蔵したビデオカメラ、デジタルカメラなどのカメラやフイルムを使用するカメラには、レンズの焦点深度の確認又はフイルムや固体撮像素子に結像される被写体の光量調節のために、開口径を制御する絞り装置（光量調節装置）が設けられている。また、映像を投影するための光学機器に光量調節装置を有したものがある。このような光量調節装置としては、複数の遮光羽根（絞り羽根）を用い、虹彩のように光軸を中心にして開口径を変化させるタイプと、２枚の絞り羽根を互いに反対方向に相対移動させて開口径を変化させるタイプのものが代表的である。

前者のタイプは、開口径を連続的に変えられるので、任意の開口径を得ることができるという利点があるものの、円形に近い開口が得られるようにするためには絞り羽根の枚数を多くする必要があるため、コスト的に不利な面がある。

一方、後者のタイプは、絞り羽根の枚数が少ないためにコスト的に有利であるが、円形に近い開口径が得られないという欠点がある。

ここで、上記のような絞り羽根は、一般的に、遮光のための羽根基部と羽根基部を回動するために設けられた軸部とで構成されている。

従来、この羽根に軸を形成するには、シート状の金属板やプラスチックシートに金属製の軸を機械的にかしめたり、羽根シートに樹脂をアウトサート成型で形成するので、羽根の製作に多くの工数が掛かったり、信頼性に問題があった。また、軸が取り付けられている羽根の裏側には軸のかしめ跡やアウトサート成形された軸の羽根取り付け部が突出しているため、羽根が駆動する際にかしめ跡や羽根取付け部が地板に引っかかる場合があった。

この問題を解消するべく、図６（ａ）に示すように、合成樹脂からなる羽根基板６１と、凸状の凸状係合部６２，６３とを有し、射出成形により羽根基板１と凸状係合部６２，６３とが一体成形される絞り羽根６０が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、絞り羽根の製作工数、すなわち製造コストを大幅に削減することが可能となる。

また、図６（ｂ）に示すように、羽根のダボ保持位置に切り込みを設け、羽根にダボを成形する射出成形用金型に羽根を送り、羽根の型締め押えの際に、金型の一部で切り込みを押し上げて切り込みを金型のキャビテイ内に突出させ、ダボを射出成形するときに切り込みをダボの樹脂で埋設保持することにより製造される露出制御用羽根７０が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これにより、絞り羽根、又はシャッタ羽根に孔をあける事なく、切込みにてダボ内へ樹脂が埋設保持されるため、ダボ保持強度の向上を図ることができる。
特開平６−３１７８２６号公報 特公平６−６８５９５号公報

しかしながら、上記のような絞り羽根では、羽根基部の肉厚に比べて軸部の肉厚が厚いため、射出成型時の樹脂の流動性が悪く、軸部に変形が生じたりして寸法精度に問題が生じやすいという問題がある。この問題は、羽根基部の厚みを薄肉にするほど顕著になる。一方、羽根基部の厚みを厚くすると、羽根駆動時の負荷が大きくなるので、モータ等の羽根駆動装置を大きくしなければならず、結果として装置全体の大型化を招いてしまうという問題がある。

本発明の目的は、装置の小型化を実現しつつ寸法精度を向上させることができる絞り羽根及び該絞り羽根の製造方法、並びに該絞り羽根を備える光量調節装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の絞り羽根は、薄板形状の羽根部材と、前記羽根部材の少なくとも一方の面に設けられる軸部材とを備え、前記羽根部材はレーザ光吸収性樹脂から成るとともに、前記軸部材はレーザ光透過性樹脂から成り、前記羽根部材はその表面に凸部を有し、前記軸部材は前記羽根部材と対向する軸端面に凹部を有し、前記凸部と前記凹部とを互いに当接させた状態で前記軸部材を透過したレーザ光を前記凸部に照射することにより、前記羽根部材が前記軸部材に融着されることを特徴とする。

本発明によれば、絞り羽根は、羽根部材がレーザ光吸収性樹脂から成るとともに、軸部材がレーザ光透過性樹脂から成り、羽根部材はその表面に凸部を有し、軸部材は羽根部材と対向する軸端面に凹部を有し、凸部と凹部とを互いに当接させた状態で軸部材を透過したレーザ光を凸部に照射することにより、羽根部材が軸部材に融着されるので、薄型の羽根部材であっても容易に軸部を形成することができ、もって装置の小型化を実現しつつ寸法精度を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る絞り羽根を備える光量調節装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。

図１において、１，２，３，４，５，６は絞り羽根である。絞り羽根１は、遮光性を有し開口量を規制する薄板形状の羽根基部（羽根部材）１ａと、該羽根基部の一方の面に設けられる第１軸部１ｂと、該羽根基部の他方の面に設けられる第２軸部１ｃとを備える。絞り羽根２〜６は、絞り羽根１と同様に、羽根基部２ａ〜６ａと、第１軸部２ｂ〜６ｂと、該羽根基部の他方の面に設けられる第２軸部２ｃ〜６ｃ（一部不図示）とを備える。尚、絞り羽根２〜６の構成は、羽根基部１の構成と基本的に同じであるため、その説明を省略する。

７は中央に開口部７ａが形成されたリング状の回転部材であり、回転部材７には軸穴部７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇと、６つに分割された回転嵌合突起部７ｈと、ギア部７ｉが設けられている。

８は中央に開口部８ａが形成されたリング状のカム部材であり、カム部材８にはカム溝部８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇが設けられている。

９は中央に開口部９ａが形成されたリング状の押え部材であり、押え部材９には穴部９ｂと、モータ取り付け部９ｃが設けられている。

１０は回転部材７を駆動するステッピングモータであり、ステッピングモータ１０の軸先端にはピニオンギア１１が固定されており、押え部材９のモータ取り付け部９ｃに取り付けられる。その際、ピニオンギア１１は押え部材９の穴部９ｂを貫通して回転部材７のギア部７ｉと噛み合う。

押え部材９は回転部材７と絞り羽根１〜６を間に挟んでカム部材８に固定され、回転部材７と絞り羽根１〜６の光軸方向への抜けを防止する役割を果たす。その際、回転部材７の回転嵌合突起部７ｈは押え部材９の開口部９ａと嵌合して回動可能に支持される。また、絞り羽根１〜６の第１軸部１ｂ〜６ｂは回転部材７の軸穴部７ｂ〜７ｇに夫々回動可能に嵌合している。第２軸部１ｃ〜６ｃはカム部材８のカム溝部８ｂ〜８ｇに夫々摺動可能に嵌合している。

絞り羽根１〜６は光軸を中心に円周方向に均等配置されており、遮光性を有する羽根基部１ａ〜６ａが重ね合わされることにより絞り開口量を制御可能となり、重ね合わせが大きいほど絞り開口量は小さくなる。

ステッピングモータ１０を駆動させるとピニオンギア１１が回転し、ピニオンギア１１の回転に応じて回転部材７が回転する。回転部材７の回転により、絞り羽根１〜６の第１軸部１ｂ〜６ｂが移動すると共に、第２軸部１ｃ〜６ｃがカム部材８のカム溝部８ｂ〜８ｇに沿って移動する。これら６枚の絞り羽根１〜６が同様の回転動作をすることにより、絞り羽根１〜６がカム部材８の開口部８ａから退避している開放状態から、絞り羽根１〜６がカム部材８の開口部８ａに挿入されている絞り込み状態まで連続的に変化する。すなわち、ステッピングモータ１０を制御することで、絞り開口の径が変化し、光量を調節することができる。

次に、絞り羽根の羽根基部と軸部との関係を詳細に述べる。

図２は、図１における絞り羽根１を示す平面図であり、図３は、図２の線II-IIに沿う絞り羽根１の部分断面図である。尚、図２及び図３を用いて羽根基部１ａと第１軸部１ｂの関係を以下に説明するが、他の羽根基部２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａと第１軸部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂの関係及び羽根基部２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａと第２軸部２ｃ，３ｃ，４ｃ，５ｃ，６ｃの関係はすべて同様であるので、その説明を省略する。

図２及び図３において、第１軸部１ｂは、羽根基部１ａと一体的に形成され後述する円筒部材４０が融着される凸状融着部３１と、凸状融着部３１の裏側に形成される凹部３２と、凸状融着部３１に融着される円筒部材４０（軸部材）とで構成される。

羽根基部１ａは黒色塗料やカーボン等が混入されたＰＥＴ樹脂やＰＣ樹脂、ＡＢＳ樹脂などのレーザ光吸収性樹脂から成り、円筒部材４０は無色或いは透明のＰＯＭ樹脂、ＰＣ樹脂などのレーザ光を透過しやすいレーザ光透過性樹脂から成る。

円筒部材４０は、羽根基部１ａ側の軸端面に設けられ凸状融着部３１（凸部）と当接する第１の凹部４１と、他方の軸端面に設けられた第２の凹部４２とを有する。円筒部材４０に第２の凹部４２が形成されることにより、レーザ光が透過しやすく、凸状融着部３１を容易に溶融することができる。

図４は、第１軸部１ｂと円筒部材４０とを分離した状態を示す図であり、（ａ）は、第１軸部１ｂの凸状融着部３１近傍の断面図であり、（ｂ）は、円筒部材４０の断面図である。

図４に示すように、凸状融着部３１は、円筒部材４０と当接する当接面３１ａ（第１の当接面）を有し、円筒部材４０は、凸状融着部３１と当接する当接面４１ａ（第２の当接面）を有する。凸状融着部３１の突出長さ（羽根基部１ａの主面から当接面３１ａまでの長さ）をｈ２とし、第１の凹部４１の凹み深さ（円筒部材４０の端面から当接面４１ａまでの深さ）をｈ１とすると、深さｈ１及び突出高さｈ２には、ｈ１＞ｈ２の関係が成り立つ。

図５は、絞り羽根１の第１軸部１ｂを形成する方法を説明する図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程を示す図である。尚、第２軸部１ｃを形成する方法は、第１軸部１ｂを形成する方法と同一であるため、その説明を省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）において、まず、レーザ光吸収性樹脂から成り、表面に凸状融着部３１を有する羽根基部１ａをプレス加工により作製すると共に、レーザ光透過性樹脂から成り、両端面に夫々第１の凹部４１及び第２の凹部４２を有する円筒部材４０を作製する。次に、不図示の位置決め部材を用いて、第１の凹部４１と凸状融着部３１とがほぼ同軸上に位置するように円筒部材４０を羽根基部１ａに当接させる（第１工程）（図５（ａ））。次いで、不図示の組立工具等により、羽根基部１ａの凹部３２を円筒部材４０の第１の凹部４１側に押圧して（図中の矢印方向）、凸状融着部３１の当接面３１ａを第１の凹部４１の当接面４１ａに当接させる（第２工程）（図５（ｂ））。ここで、凸状融着部３１の当接面３１ａは、上述したｈ１＞ｈ２の関係により、通常の状態では第１の凹部４１の当接面４１ａに当接しないが（図５（ａ））、凸状融着部３１を第１の凹部４１側に押圧することにより羽根基部１ａを弾性変形させ、凸状融着部３１の当接面４１と第１の凹部４１の当接面４２とを当接させる。

次いで、凸状融着部３１の当接面３１ａと第１の凹部４１の当接面４１ａとを当接させた状態で、円筒部材４０の第２の凹部４２側から、レーザ照射装置を用いて円筒部材４０にレーザ光を照射する（第３工程）（図５（ｃ））。円筒部材４０はレーザ光透過性樹脂で形成されているため、レーザ光は円筒部材４０を透過して凸状融着部３１の当接面３１ａに照射される。凸状融着部３１の当接面３１ａに照射されたレーザ光により凸状融着部３１の当接面３１ａが溶融し、凸状融着部３１が円筒部材４０に融着される。このとき、凸状融着部３１と円筒部材４０との間には溶着層５０が形成される（図５（ｄ））。これにより、凸状融着部３１の当接面３１ａと第１の凹部４１の当接面４１ａとの密着性を向上させることができる。また、凸状融着部３１の裏側には凹部３２が形成されているので、カム部材８との摺動面である羽根基部１ａの裏面から樹脂が突出することがなく、これによりカム部材８と絞り羽根１との摺動が良好に保つことができる。また、円筒部材４０はレーザ光透過性樹脂からなるので、円筒部材４０を透過させることによるレーザ光の減衰を最小限に抑えることができ、凸状融着部３１の当接面３１ａを第１の凹部４１の当接面４１ａに効率的に融着することができる。

その後、当接面４１と当接面４２との間に形成された融着層５０が固化すると、第１軸部１ｂは羽根基部１ａ側に与圧が与えられた状態で固着される。これにより、第１軸部１ｂは、羽根基部１ａに対するぐらつきが無い状態で羽根基部１ａに安定的に固定される。

本実施の形態によれば、羽根基部１ａがレーザ光吸収性樹脂から成るとともに、円筒部材４０がレーザ光透過性樹脂から成り、羽根基部１ａは円筒部材４０を透過したレーザ光により円筒部材４０に融着されるので、薄型の羽根基部であっても容易に軸部を形成することができる。これによって、装置の小型化を実現しつつ寸法精度を向上させることができる。また、レーザ光による融着により軸部が形成されるので、機械的に圧着したり、羽根シートに樹脂をアウトサート成型で軸部を形成するものに対し、羽根基部に関して軸部の裏側に突起が発生せず、カム部材８と絞り羽根１との摺動を良好に保つことができる。

本実施の形態では、円筒部材４０は、羽根基部１ａ側の端面に設けられ凸状融着部３１と当接する第１の凹部４１と、他方の端面に設けられた第２の凹部４２とを有するが、これに限るものではなく、羽根基部１ａ側の端面に設けられ凸状融着部３１と当接する第１の凹部４１のみを有していてもよい。

本発明の実施の形態に係る絞り羽根を備える光量調節装置の構成を概略的に示す分解斜視図である。 図１における絞り羽根を示す平面図である。 図２の線II−IIに沿う絞り羽根の部分断面図である。 第１軸部と円筒部材とを分離した状態を示す図であり、（ａ）は、第１軸部の凸状融着部近傍の断面図であり、（ｂ）は、円筒部材の断面図である。 絞り羽根の第１軸部を形成する方法を説明する図であり、（ａ）は第１工程、（ｂ）は第２工程、（ｃ）は第３工程を示す図である。 従来の絞り羽根の構成を示す断面図であり、（ａ）は、第１の従来例であり（ｂ）は第２の従来例である。

符号の説明

１，２，３，４，５，６ 絞り羽根
１ａ 羽根基部
１ｂ 第１軸部
１ｃ 第２軸部
７ 回転部材であり、
７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ，７ｇ 軸穴部
７ｈ 回転嵌合突起部７ｈ
７ｉ ギア部
８ カム部材
９ 押え部材
１０ ステッピングモータ
１１ ピニオンギア
３１ 凸状融着部
３１ａ 当接面
３２ 凹部
４０ 円筒部材
４１ 第１の凹部
４１ａ 当接面
４２ 第２の凹部

Claims (6)

1. 薄板形状の羽根部材と、前記羽根部材の少なくとも一方の面に設けられる軸部材とを備え、
   前記羽根部材はレーザ光吸収性樹脂から成るとともに、前記軸部材はレーザ光透過性樹脂から成り、前記羽根部材はその表面に凸部を有し、前記軸部材は前記羽根部材と対向する軸端面に凹部を有し、
   前記凸部と前記凹部とを互いに当接させた状態で前記軸部材を透過したレーザ光を前記凸部に照射することにより、前記羽根部材が前記軸部材に融着されることを特徴とする絞り羽根。
2. 前記凸部は前記羽根部材の面からの突出長さがｈ２であり、前記凹部は前記軸部材の軸端面からの深さがｈ１であり、ｈ１及びｈ２にはｈ１＞ｈ２の関係が成り立つことを特徴とする請求項１記載の絞り羽根。
3. 前記凸部は前記凹部と当接する第１の当接面を有し、前記凹部は前記凸部と当接する第２の当接面を有し、
   前記凸部を前記凹部の側に押圧することにより前記第１の当接面と前記第２の当接面とを当接させた状態で、前記羽根部材が前記軸部材に融着されることを特徴とする請求項１又は２記載の絞り羽根。
4. 前記羽根部材は、前記凸部の裏側に形成される他の凹部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の絞り羽根。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の絞り羽根によって透過するレーザ光の量を調節する光量調節装置。
6. 薄板形状の羽根部材と、前記羽根部材の少なくとも一方の面に設けられる軸部材とを備える絞り羽根の製造方法であって、
   薄板形状のレーザ光吸収性樹脂の表面に凸部を形成して羽根部材を作製すると共に、円筒状のレーザ光透過性樹脂の軸端面の少なくとも一方に凹部を形成して軸部材を作製する作製ステップと、
   前記羽根部材に形成された凸部と前記軸部材に形成された凹部とを互いに当接させた状態で、前記軸部材を透過したレーザ光を前記凸部に照射することにより、前記羽根部材と前記軸部材とを融着する融着ステップとを有することを特徴とする絞り羽根の製造方法。

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