JP4902384B2 - 光量調節装置及び光学機器及び光量調節装置の製造方法。 - Google Patents

Description

本発明は、交換レンズ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、プロジェクタ等の光学機器に用いられる光量調節装置に関する。

カメラや交換レンズには、撮像素子やフィルム等の撮像面上に到達する光量や被写界深度を調節するために、開口径を可変とした絞り装置（光量調節装置）が設けられている。また、液晶パネル等の画像変調素子からの光を投影するプロジェクタの投射光学系にも、同様の光量調節装置が設けられていることが多い。

このような光量調節装置に用いられる絞り羽根は、特許文献１にて開示されているように、固定型と可動型からなる射出型を用いて樹脂成型される。固定型及び可動型の成形面は、細かい凹凸形状を有する。これにより、絞り羽根の両面及び外周端面には、光を拡散反射させるための非平滑面形状（マット面形状）が転写される。該マット面形状により、絞り羽根で反射した被写体からの光がゴースト等の不要光となることを防止する。

また、特許文献２には、薄板状の羽根部と回動中心部及び被駆動部となる２つの軸部とを有する絞り羽根を樹脂により一体成型する製造方法が開示されている。
特開２００６−８４６５８号公報（段落００２５〜００２９、図２，３等） 特開平０６−３１７８２６号公報（段落００１１〜００１６、図１〜５等）

しかしながら、特許文献１にて開示された絞り羽根では、固定型と可動型の境界（絞り羽根の外周部を形成する部分）までマット面形状を転写するための凹凸が形成されている。このため、両型の凹凸が合わさって形成される絞り羽根の外周部にはバリが発生する。

図１１には、特許文献１にて開示された絞り羽根の成型状態を示す。Ｐは可動型と固定型の境界線（パーティングライン）であり、ハッチング部が成型品である絞り羽根５３を示している。固定型と可動型に形成された凹凸形状５１，５２が、それらの境界で合わさる。その境界Ｔを図１２に拡大して示す。

図１２に示すように、絞り羽根の外周部にバリ５３ａが発生する。このバリ５３ａは、可動型と固定型との境界において凹凸が合わさることで形成される狭い隙間に樹脂が入り込むことによって発生し、パーティングラインと同じ方向に延びる。

こうして、絞り開口径を決める絞り羽根の外周部にバリが発生すると、絞り開口径の設計値に対して実際に光が通過する領域の面積が小さくなる。また、薄肉形状で半透明なバリに光が入射することで、予期せぬ角度で屈折して不要光となることも懸念される。

さらに、絞り装置の組立時や動作時に絞り羽根のバリ同士が擦れると、バリが剥がれてゴミが発生するおそれもある。

本発明は、樹脂成型される光量調節羽根の外周部にバリが発生することを抑えることができ、かつ良好な光学性能も確保できるようにした光量調節装置を提供する。

本発明の一側面としての光量調節装置は、合成樹脂で成型された複数の光量調節羽根を有する光量調節装置を有する。光量調節羽根は、第１の羽根面と、第１の羽根面の反対側となる第２の羽根面と、第１の羽根面との境界が第２の羽根面との境界よりも光量調節羽根の内方に位置する外周端面とを有する。第１の羽根面および外周端面は、光を拡散反射する非平滑形状に形成され、第２の羽根面は、少なくとも外周端面に隣接する領域が非平滑形状より平滑性が高い形状に形成されることを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての光量調節装置の製造方法は、合成樹脂で成型される複数の光量調節羽根を有する光量調節装置の製造方法であって、第１の型と第２の型とを用いて光量調節羽根を合成樹脂で成型する第１のステップと、光量調節羽根を用いて光量調節装置を組み立てる第２のステップとを有する。第１のステップにおいて、第１の型により、光を拡散反射する非平滑形状を有する第１の羽根面および外周端面を成型し、第２の型により、第１の羽根面の反対側に、外周端面に隣接する領域が非平滑形状より平滑性が高い形状を有する第２の羽根面を成型し、第１の型と第２の型との分割線を第２の羽根面と外周端面との境界に設定して、第１の羽根面と外周端面との境界が、第２の羽根面と外周端面との境界よりも光量調節羽根の内方に位置するように、光量調節羽根を成型することを特徴とする。

本発明によれば、光量調節羽根の大部分に形成された非平滑面形状によってここで反射した光が不要光となることを抑制しつつ、樹脂成型時に該光量調節羽根の外周部にバリが発生することを回避することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

まず、図８を用いて、本発明の実施例である絞りユニット（光量調節装置）が搭載された交換レンズ（光学機器）と、該交換レンズが着脱可能に装着される一眼レフカメラにより構成される撮像システムについて説明する。

カメラ２００は、電源スイッチ２０３、レリーズスイッチ２０４及びカメラＣＰＵ２０１を備えている。また、交換レンズ３００は、レンズＣＰＵ３０１、フォーカス駆動ユニット３０６及び絞りユニット３０７を備えている。

カメラＣＰＵ２０１は、マイクロコンピュータで構成され、測距ユニット２０８、測光ユニット２０５、露光ユニット２０６、記憶ユニット２０７及び表示ユニット２０９を制御する。また、カメラＣＰＵ２０１は、交換レンズ３００が装着された状態で、カメラ接点２０２及びレンズ接点３０２を介してレンズＣＰＵ３０１と通信を行う。

電源スイッチ２０３がオン操作されると、カメラＣＰＵ２０１が立ち上がり、システム内の各アクチュエータやセンサへの電源供給が開始される。

レリーズスイッチ２０４は、２段ストローク式のスイッチであり、その操作信号はカメラＣＰＵ２０１に入力される。レリーズスイッチ２０４が第１ストローク操作されると、カメラＣＰＵ２０１は、測光ユニット２０５による測光及び焦点検出ユニット２０８による焦点検出を行い、それらの結果に基づいて露光量とフォーカスレンズ駆動量の演算を行う。フォーカスレンズ駆動量の情報はレンズＣＰＵ３０１に送られる。レンズＣＰＵ３０１は、フォーカス駆動ユニット３０６を介して不図示のフォーカスレンズを駆動し、ピント合わせを行う。

また、レリーズスイッチ２０４が第２ストローク操作されると、カメラＣＰＵ２０１は、レンズＣＰＵ３０１に対して、絞りユニット３０７の駆動命令を送信する。レンズＣＰＵ３０１は、該駆動命令に応じて絞りユニット３０７を駆動する。また、カメラＣＰＵ２０１は、露光ユニット２０６に露光開始命令を送信して不図示のシャッタの開閉動作及び不図示の撮像素子（ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ）での電荷蓄積動作を行わせる。そして、露光が終了すると、撮像素子から読み出した信号に基づいて生成された画像を記憶ユニット２０７に記録する。

表示ユニット２０９は、絞り値やシャッタスピード等の各種撮影条件や、撮影枚数、電池残量、動作モード及び撮影した画像をカメラＣＰＵ２０１の指令に応じて表示する。

図９には、交換レンズ３００の具体例を示す。５０１〜５０５は第１〜第５レンズユニットである。３０７は絞りユニットであり、この交換レンズ３００では、第２レンズユニット５０２と第３レンズユニット５０３との間に配置されている。絞りユニット３０７は、それぞれ樹脂成型により一体成形された複数の絞り羽根（光量調節羽根）３０７ａを有する。

５０７は該交換レンズ３００をカメラに装着するためのマウントである。

交換レンズ３００においては、絞りユニット３０７にとって、第１レンズユニット５０１側が被写体側、マウント５０７側が像側（撮像素子側）になる。

なお、図８には、レンズ交換型の撮像システムを構成する交換レンズ３００に絞りユニット３０７を搭載した場合を示したが、絞りユニット３０７をレンズ一体型の撮像装置（光学機器）内に搭載してもよい。

次に、絞りユニット３０７の詳しい構成について、図１を用いて説明する。図１には、絞りユニット３０７を分解して示している。

図１において、１，２，３，４，５，６，７は光量調節羽根としての絞り羽根である。これらの絞り羽根１〜７は、合成樹脂による一体成型部品である。各絞り羽根は、薄板状の羽根部１ａ，２ａ，３ａ，４ａ，５ａ，６ａ，７ａを有する。羽根部１ａ〜７ａのうち図の上方に面した第１の羽根面１ａ−１〜７ａ−１の基端部には、各絞り羽根１〜７の回動中心となる第１軸部１ｃ，２ｃ，３ｃ，４ｃ，５ｃ，６ｃ，７ｃが形成されている。また、羽根部１ａ〜７ａのうち図の下方に面した第２の羽根面の基端部には、駆動力が入力される被駆動部となる第２軸部１ｄ，２ｄ，３ｄ，４ｄ，５ｄ，６ｄ，７ｄ（但し、図１には、１ｄ，２ｄ，６ｄ，７ｄのみ示されている）が形成されている。

８はリング状の回転部材であり、その中央には開口部８ａが形成されている。該回転部材８には、その周方向７箇所に形成された軸穴部８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈと、周方向に７つに分割された突条部８ｉと、周方向一部に形成されたギア部８ｊとを有する。また、回転部材８の周方向一箇所には、遮光部８ｋが形成されている。

９はリング状のカム部材であり、本絞りユニット３０７のベース部材である。該カム部材９の中央には開口部９ａが形成されている。該カム部材９には、その周方向に７つのカム溝部９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ，９ｇ，９ｈが形成されている。

１０はリング状の押さえ部材であり、その中央に開口部１０ａが形成されている。該押さえ部材１０には、その周方向一箇所に形成された穴部１０ｂと、モータ取り付け部１０ｃとが設けられている。

１１は回転部材８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１１の出力軸にはピニオンギア１２が取り付けられている。ステッピングモータ１１は、押さえ部材１０のモータ取り付け部１０ｃに固定される。ピニオンギア１２は、押さえ部材１０の穴部１０ｂを貫通して回転部材８のギア部８ｊと噛み合う。回転部材８、カム部材９、ステッピングモータ１１及びピニオンギア１２により駆動機構が構成される。

１３は初期位置センサであり、フォトインタラプタにより構成されている。初期位置センサ１３の投光部と受光部との間に回転部材８に形成された遮光部８ｋが挿入されることにより、回転部材８が初期位置にあることを検知することができる。ここにいう初期位置は、絞り羽根１〜７によって形成される絞り開口（光通過開口）の径（サイズ）が最大である開放径となる位置に相当する。

押さえ部材１０は、回転部材８との間に絞り羽根１〜７を挟んでカム部材９に固定され、回転部材８と絞り羽根１〜７の光軸方向（光通過方向）の抜け止めの役割を果たす。回転部材８の突条部８ｉは、押さえ部材１０の開口部１０ａ内に回転可能に挿入される。回転部材８は、突条部８ｉの外周面が押さえ部材１０の開口部１０ａの内周面に対して摺動することで、回転可能に支持される。また、絞り羽根１〜７の第１軸部１ｃ〜７ｃはそれぞれ、回転部材８に形成された軸穴部８ｂ〜８ｈに回動可能に挿入される。さらに、第２軸部１ｄ〜７ｄはそれぞれ、カム部材９に形成されたカム溝部９ｂ〜９ｈに挿入される。

押さえ部材１０に固定されたステッピングモータ１１が作動してピニオンギア１２が回転すると、該ピニオンギア１２にギア部８ｊが噛み合っている回転部材８が回転する。これにより、各絞り羽根は、第２軸部がカム部材９のカム溝部に沿って移動し（すなわち、第２軸部がカム溝部から駆動力を受けて）、第１軸部を中心に回動する。
絞り羽根１〜７は、光軸（開口部８ａ，９ａの中心位置）回りに均等間隔で配置されており、互いに一部同士が重なり合うことで、それらの内側に光通過開口である絞り開口を形成する。そして、絞り羽根１〜７が回動することでそれらの重なり量が変化するとともに、絞り開口径が連続的に変化する。絞り羽根１〜７の重なり量が大きいほど、絞り開口径は小さくなる。初期位置センサ１３により検出された初期位置を基準として、ステッピングモータ１１に与える駆動パルス信号の数をカウントすることで、絞り開口径を制御し、光量を調節することができる。

次に、絞り羽根１〜７の形状について説明する。図２Ａには、７つの絞り羽根１〜７のうち代表して１つの絞り羽根１を第２の羽根面１ａ−２側から見て示している。また、図２Ｂは、絞り羽根１を側面から見た図である。絞り羽根２〜７の形状は、絞り羽根１と同じである。

前述したように、第２の羽根面１ａ−２上には第２の軸部１ｄが形成され、第１の羽根面１ａ−１上には第１の軸部１ｃが形成されている。

１ｆは羽根部１ａの外周縁であり、第２の羽根面１ａ−２はこの外周縁１ｆまで広がっている。一方、外周縁１ｆと第１の羽根面１ａ−１との間には、第１の羽根面１ａ−１を囲むように外周端面１ｅが形成されている。

外周端面１ｅは、第１の羽根面１ａ−１側の縁部１ｇが、第２の羽根面１ａ−２側の縁部１ｈよりも羽根部内方に位置するように羽根部１ａの肉厚方向（光軸方向）に対して傾斜した傾斜面として形成されている。本実施例では、外周端面１ｅは、傾斜角度が互いに異なる２段の傾斜面として形成されており、第１の羽根面１ａ−１側の傾斜角度が第２の羽根面１ａ−２側の斜面角度よりも大きくなっている。

次に、絞り羽根１及び絞りユニット３０７の製造方法について、図３及び図１０を用いて説明する。図３には、絞り羽根１の図２Ａ中のＡ−Ａ線での断面を拡大して示している。また、図１０には、該製造方法のフローチャートを示す。

図１０のステップ（図にはＳと示す）１において、不図示の射出成型装置に射出ゲートを有する金型とイジェクタピンとをセットする。このとき、金型としては、図３に示すように、可動型（第１の型）５０と固定型（第２の型）５５を用いる。可動型５０は、絞り羽根１の第１の羽根面１ａ−１と外周端面１ｅと第１の軸部１ｃを成形するための型であり、固定型５５は、第２の羽根面１ａ−２と第２の軸部１ｄを成形するための型である。これら可動型５０及び固定型５５における絞り羽根の成形面の形状については後述する。

また、第１軸部１ｃの位置には射出ゲートが配置され、第２軸部１ｄの位置にイジェクタピンが配置される。ただし、第２軸部１ｄの位置に射出ゲートを配置し、第１軸部１ｃの位置にイジェクタピンを配置してもよい。

ステップ２では、金型５０，５５内に溶解した合成樹脂を射出（充填）し、その後、樹脂を硬化させる。

そして、ステップ３では、硬化した絞り羽根１をイジェクタピンで押して金型５０，５５から取り出す。

ステップ４では、絞りユニット３０７を構成する絞り羽根１〜７以外の部品（カム部材９，回転部材８，押さえ部材１０及びステッピングモータ１１）を製造する。

最後に、ステップ５では、ステップ３で金型５０，５５から取り出された絞り羽根１〜７と、ステップ４で製造されたカム部材９，回転部材８，押さえ部材１０及びステッピングモータ１１を前述したように互いに組み合わせて絞りユニット３０７を組み立てる。

次に、上記可動型５０及び固定型５５における絞り羽根の成形面の形状について、図３及び図４を用いて説明する。図４は、図３に示した絞り羽根１のうち第２の羽根面１ａ−２と外周端面１ｅ（図２Ａに示した外周縁２１ｆ）との境界部分Ｑを拡大した図である。図３及び図４中のＰは、可動型５０と固定型５５との分割線（パーティングライン）である。また、ハッチング部は、成型品である絞り羽根１を示す。

可動型５０の成形面には、微細な凹凸形状を形成するためのマット処理が施されている。このため、成型品である絞り羽根１の第１の羽根面１ａ−１と外周端面１ｅには、凹凸形状、すなわち非平滑形状が転写される。これにより、第１の羽根面１ａ−１と外周端面１ｅは、その全体がマット面として成形される。マット面は、その非平滑形状によって光を拡散反射させる。

一方、固定型５５の成形面には、第２の羽根面１ａ−２の大部分の領域（第１の領域）１ａ−２ａをマット面として成形するようにマット処理が施されている。ただし、固定型５５の成形面のうち、マット処理部分よりも外側の部分は、マット処理が施されておらず、マット処理による非平滑形状よりも平滑性が高い形状の面（例えば、平滑面）として形成されている。このため、第２の羽根面１ａ−２のうち、マット面領域１ａ−２ａの外縁から外周端面１ｅとの境界（１ｈ）までの間の領域（第２の領域）１ａ−２ｂも、マット面の非平滑形状よりも平滑性が高い面（例えば、平滑面）として形成される。以下、領域１ａ−２ｂを、平滑面領域という。

そして、このような型構成によれば、可動型５０のマット処理された成形面と固定型５５の平滑面とがパーティングラインＰで合わせられるため、図４に示すように、絞り羽根１の外周部におけるパーティングラインＰ上においてバリがほとんど発生しない。しかも、絞り羽根１として、肉厚が安定した形状が得られる。絞り羽根２〜７についても同様である。

このため、絞り開口径を決める絞り羽根１〜７の外周部に発生したバリによって実際の絞り開口径が設計値に対して減少することを防止できる。また、薄肉形状で半透明なバリでの光の予期せぬ屈折によって、不要光が発生することも回避できる。したがって、絞りユニット３０７及びこれを搭載した交換レンズ３００の良好な光学性能を確保できる。

さらに、絞りユニットの組立時や動作時に絞り羽根のバリ同士が擦れてバリが剥がれ、ゴミが発生することも回避できる。

一方、図５及びその一部Ｒの拡大図である図６には、従来の絞り羽根成型用の型構成を示す。図において、１０１ａ−１，１０１ａ−２はそれぞれ、第１及び第２の羽根面であり、１０１ｅは外周端面である。

これらの図に示すように、可動型５０と固定型５５′における絞り羽根の成形面のすべてがマット処理されていると、パーティングラインＰにて可動型５０のマット処理部分と固定型５５′のマット処理部分とが合わさる。このため、成型された絞り羽根１′の外周縁部にはバリ１０１ａが発生する。

したがって、絞り開口径を決める絞り羽根の外周部に発生したバリ１０１ａによって実際の絞り開口径が設計値に対して減少したり、バリ１０１ａでの光の予期せぬ屈折によって不要光が発生したりする。このため、絞りユニット及びこれを搭載した交換レンズの良好な光学性能を確保できない。さらに、絞りユニットの組立時や動作時にバリが剥がれてゴミが発生する。

図３及び図４に示すように成型された絞り羽根１〜７を有する絞りユニット３０７は、図９に示す交換レンズ３００内において、第２の羽根面１ａ−２が像側、すなわち被写体からの光の入射側とは反対側を向くように配置される。このため、第２の羽根面１ａ−２上に形成された平滑面領域１ａ−２ｂには、被写体から交換レンズ３００に入射した光が直接当たることはない。したがって、このような平滑面領域を絞り羽根に設けたとしても、該平滑面領域で反射した光がゴースト等の不要光を発生させる可能性はきわめて小さい。

なお、絞りユニット３０７を、交換レンズ内において、第２の羽根面１ａ−２が被写体側を向くように配置してもよい。この場合、図７に示す型構成を採用する。Ｐは固定型５６と可動型５１のパーティングラインであり、ハッチング部が成型品である絞り羽根２１である。

可動型５１の成形面には、マット処理が施されている。このため、絞り羽根２１の第１の羽根面２１ａ−１と外周端面２１ｅには、凹凸形状、すなわち非平滑形状が転写される。これにより、第１の羽根面２１ａ−１と外周端面２１ｅは、その全体がマット面として成形される。

一方、固定型５６の成形面には、第２の羽根面２１ａ−２の大部分の領域（第１の領域）２１ａ−２ａをマット面として成形するようにマット処理が施されている。ただし、固定型５６の成形面のうち、マット処理部分よりも外側の部分は、マット処理が施されておらず、マット処理による非平滑形状よりも平滑性が高い形状の面として形成されている。このため、第２の羽根面２１ａ−２のうち、マット面領域２１ａ−２ａの外縁から外周端面２１ｅとの境界（２１ｈ）までの間の領域（第２の領域）２１ａ−２ｂも、マット面の非平滑形状よりも平滑性が高い面として形成される。以下、領域２１ａ−２ｂを、平滑面領域という。絞り羽根２１の成型後に、平滑面領域２１ａ−２ｂにつや消し塗装等の反射防止処理を施すことにより、被写体から交換レンズ内に入射した光の反射を少なくすることができる。

なお、上記実施例では、撮像用光学機器に搭載した光量調節装置について説明したが、同様の光量調節装置をプロジェクタの投射レンズ等、他の光学機器に搭載してもよい。

また、上記実施例では７つの光量調節羽根を有するいわゆる虹彩型の光量調節装置について説明したが、本発明は、７つ以外の数の光量調節羽根を有する光量調節装置若しくは虹彩型以外の光量調節装置にも適用することができる。

本発明の実施例である絞りユニットの分解斜視図。 実施例の絞りユニットを構成する絞り羽根の平面図。 上記絞り羽根の側面図。 上記絞り羽根（型構成）の部分拡大断面図。 図３の一部を拡大した断面図。 従来の絞り羽根（型構成）の部分拡大断面図。 図５の一部を拡大した断面図。 実施例の変形例としての絞り羽根（型構成）の部分拡大断面図。 上記絞りユニットを搭載した交換レンズとカメラにより構成される撮像システムの構成を示すブロック図。 上記交換レンズの具体的構成を示す断面図。 上記絞りユニットの製造方法を示すフローチャート。 従来の絞り羽根（型構成）の部分拡大断面図。 図１１の一部を拡大した断面図。

符号の説明

１〜７ 絞り羽根
１ａ〜７ａ 羽根部
１ａ−１ 第１の羽根面
１ａ−２ 第２の羽根面
１ａ−２ａ マット面領域
１ａ−２ｂ 平滑面領域
１ｃ〜７ｃ 第１軸部
１ｄ〜７ｄ 第２軸部
１ｅ 外周端面
８ 回転部材
９ カム部材
１０ 押さえ部材
１１ ステッピングモータ
５０，５１ 可動型
５５，５６ 固定型

Claims (4)

1. 合成樹脂で成型された複数の光量調節羽根を有する光量調節装置であって、
   前記光量調節羽根は、第１の羽根面と、前記第１の羽根面の反対側となる第２の羽根面と、前記第１の羽根面との境界が前記第２の羽根面との境界よりも光量調節羽根の内方に位置する外周端面とを有し、
   前記第１の羽根面および前記外周端面は、光を拡散反射する非平滑形状に形成され、
   前記第２の羽根面は、少なくとも前記外周端面に隣接する領域が前記非平滑形状より平滑性が高い形状に形成されることを特徴とする光量調節装置。
2. 請求項１に記載の光量調節装置と、
   前記光量調節装置によって光量を調節する光学系と、を有することを特徴とする光学機器。
3. 前記第２の羽根面が光の入射側とは反対側を向くように前記光量調節装置が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
4. 合成樹脂で成型される複数の光量調節羽根を有する光量調節装置の製造方法であって、
   第１の型と第２の型とを用いて前記光量調節羽根を合成樹脂で成型する第１のステップと、
   前記光量調節羽根を用いて前記光量調節装置を組み立てる第２のステップとを有し、
   前記第１のステップにおいて、
   前記第１の型により、光を拡散反射する非平滑形状を有する第１の羽根面および外周端面を成型し、
   前記第２の型により、前記第１の羽根面の反対側に、前記外周端面に隣接する領域が前記非平滑形状より平滑性が高い形状を有する第２の羽根面を成型し、
   前記第１の型と前記第２の型との分割線を前記第２の羽根面と前記外周端面との境界に設定して、前記第１の羽根面と前記外周端面との境界が、前記第２の羽根面と前記外周端面との境界よりも前記光量調節羽根の内方に位置するように、前記光量調節羽根を成型することを特徴とする光量調節装置の製造方法。