JP4933123B2 - 光量調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ等の光学機器に用いられるシャッタ装置などの光量調節装置に関するものである。

複数の遮光羽根を回動させることにより、地板の開口部を通った入射光の光量を調節する光量調節装置は種々の形式のものが提案されており、その一例として図７、図８に示すタイプのものがある（特許文献１）。

図７，図8に示す従来の光量調節装置は、複数の遮光羽根１３，１４を、地板１１に設けた支軸１１ｂ，１１ｃに旋回可能に保持させ、遮光羽根駆動レバー１２に設けた遮光羽根駆動軸１２ｂに各遮光羽根１３、１４に形成した長穴１３ｂ，１４ｂを嵌合させ、遮光羽根駆動レバー１２の旋回により遮光羽根１３，１４を、支軸１１ｂ，１１ｃを中心に旋回させ、入射光を制御するよう構成されている。

光を通過させる場合は、図７に示したように、遮光羽根駆動レバー12を旋回させて、複数の遮光羽根１３，１４を地板１１の開口穴１１ａの光を遮らない領域まで退避させる。

また、遮光する場合は、図７の遮光羽根駆動レバー１２を、回転軸１２ａを中心に時計周りに旋回させる。これにより遮光羽根駆動軸１２ｂは、遮光羽根１３，１４を支軸１１ｂ，１１ｃを中心として旋回させ、遮光羽根１3，14は地板１１の開口１１aを遮蔽する。なお、図７に示す全開位置で遮光羽根１３，１４はストッパー１１ｄ、１１ｅに当接し、全閉位置において１個のストッパー１１ｆに遮光羽根１３、１４が当接する。
特開２００３−１３１２８７号公報

近年の、シャッタ装置などの光量調節装置を必要とするデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの製品では、一度の充電で長時間の使用が求められている。必然的に光量調節装置も低消費電力の要求がある。

従来の光量調節装置では、遮光羽根を駆動しようとすると、図７及び図8のように、駆動源に連動した遮光羽根駆動レバー１２の動きに連動して動きはじめから遮光羽根１３、１４を地板１１の支軸１１ｂ、１１ｃを中心に旋回させるために遮光羽根の静摩擦にまさる駆動力を必要としている。

さらに、湿度等の影響で遮光羽根１３、１４に粘性が加わると、さらに大きな駆動力が必要になる。

本発明の目的は、これらの問題を解決して、低消費電力で作動可能な光量調節装置およびこの光量調節装置を備えた光学撮像機器を提供しようとするものである。

本発明の目的を実現する光量調節装置の第１の構成は、請求項１に記載のように、入射光を制御する遮光羽根と、前記入射光を通過させる開口を有し、前記遮光羽根が配置される地板と、前記地板に取り付けられた駆動源により旋回駆動されると共に、前記遮光羽根を軸支手段により旋回自在に軸支する遮光羽根駆動レバーと、前記地板に対して前記遮光羽根の旋回支点となる該地板に設けた支軸と、を有し、前記遮光羽根には、該遮光羽根が前記地板の開口を閉じる閉じ方向に移動する閉方向動き出し時に、前記遮光羽根が前記遮光羽根駆動レバーと一体に移動した後に前記地板の支軸と係合する第１縁部と、前記遮光羽根が前記地板の開口を開く開方向に方向に移動する開方向動き出し時に、前記遮光羽根が前記遮光羽根駆動レバーと一体に移動した後に該支軸と係合する第２縁部とを備え、前記閉方向動き出し時の経過後および前記開方向動き出し時の経過後に前記支軸を旋回支点として前記遮光羽根が旋回することを特徴とする。

本発明の目的を実現する光量調節装置の第２の構成は、請求項２に記載のように、上記第１の構成において、前記遮光羽根に設けられた第１縁部と第２縁部とを対向配置し、該第１縁部と第２縁部の間隔を前記地板の支軸の幅よりも広くしたことを特徴とする。

本発明の目的を実現する光量調節装置の第３の構成は、請求項３に記載のように、上記いずれかの構成において、前記遮光羽根に設けられた第１縁部と第２縁部は、前記支軸が遊嵌合する角穴の二辺であることを特徴とする。

本発明の目的を実現する光量調節装置の第４の構成は、請求項４に記載のように、上記いずれかの構成において、前記第１縁部と第２縁部の少なくとも一辺は屈曲していることを特徴とする。

本発明の目的を実現する光学撮像機器の構成は、請求項５に記載のように、上記したいずれかに記載の光量調節装置と、前記光量調節装置を通った被写体光が結像する撮像手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、駆動源の起動時は遮光羽根駆動レバーと一体に遮光羽根を動かすため、従来の地板の支軸を中心に遮光羽根を旋回させる場合に比べ３０％前後の軽い駆動力で起動させることができる。

この結果、従来よりも小さい電力で遮光羽根を駆動することができ、装置の省電力化が可能となる。

また、従来の構成の遮光羽根を駆動する起動力を持つ駆動源を使用する場合は余裕のある作動を行なうことができ、高湿度下の遮光羽根粘着や異物等の作動障害にも障害なく使用可能な閉じ時間の短い光量調節装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態である光量調節装置について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施例）
図１から図４は本発明の第１の実施例を示す。なお、図９は従来例に対する本実施例の違いを、遮光羽根の動き出しの力関係から説明した図である。

図１および図２において、基板部材であるところの地板１に固定された駆動源Ｍの駆動軸には遮光羽根駆動レバー２が固定され、この遮光羽根駆動レバー２の支軸２ａに遮光羽根３，４を旋回可能に軸支し、遮光羽根駆動レバー２の回転に連動して遮光羽根３，４を支軸２ａを中心に回転させる。また、地板１には、遮光羽根３を旋回させるための支軸１ｂと、遮光羽根４を旋回させるための支軸１cが突設され、さらに、遮光羽根3の開き側ストッパー１ｄ、遮光羽根４の開き側ストッパー１ｅ、遮光羽根3と遮光羽根4の遮光側のストッパー１ｆが設けられ、さらに入射光を通過させる開口穴１ａが形成されている。

また、駆動源Ｍは、ステータヨークに巻き回された駆動コイルに電流を流すことによって磁界を作り、二極に着磁された永久磁石のローターマグネットの吸引・反発力で回転力を得る公知の電磁駆動方式のものを使用する。ただし駆動源の方式についてはこれに限定されるわけではなく、ステッピングモータ方式あるいはガルバノメータ方式等、電気的に駆動されるものであれば何でも良い。

遮光羽根３には、遮光羽根駆動レバー２の遮光羽根駆動軸２bにガタなく嵌合して遮光羽根３を回転自在に軸支するための丸穴３bと、地板１の支軸１ｂに遊びを有して嵌合する角穴３aが形成されている。同様に、遮光羽根４には、遮光羽根駆動レバー２の遮光羽根駆動軸２ｂにガタなく嵌合して遮光羽根４を回転自在に軸支するための丸穴４ｂと、地板１の支軸１ｃに遊びを有して嵌合する角穴４ａが形成されている。

すなわち、遮光羽根駆動軸２ｂに対して回転自在に軸支されている遮光羽根３と遮光羽根４は羽根駆動レバー２と一体に羽根駆動レバー２の支軸２ａを中心とする回転（公転）を行い、角穴３ａおよび角穴４ａが支軸１ｂ、１ｃに当接して遮光羽根駆動軸２ｂを中心とする旋回（自転）動作が生じるという一種の遊星機構を構成している。

また、地板１には遮光羽根３、４を覆うカバー５が取り付けられている。

以下に図１、図２、図３、図４、図５を使って光量調節装置の動作を説明する。
図１、図３（a）、図４（a）は遮光羽根３、４が開口穴１ａから退避した開放状態を示し、遮光羽根駆動レバー２に設けられた遮光羽根駆動軸２bによって、遮光羽根３、４は地板１に設けられた支軸１ｂ、１ｃに角穴３ａ、４ａの一辺３ａａ、４ａａが当接し、また開放側ストッパー１d、１eに当接し開口穴１ａから退避した状態に保持されている。

開口穴１ａを遮光するために、駆動源Ｍの駆動軸２ａを回転中心に遮光羽根駆動レバー２を時計回り方向に回転させると（遮光羽根が地板の開口を閉じる閉じ方向に移動する閉方向動き出し時）、遮光羽根３，４は図３(ｂ)、図４(ｂ)に示すように、遮光羽根駆動レバー２と一体に遮光羽根駆動軸２bの移動方向（図３（ｂ）中矢印閉じ方向１）に移動し、その後遮光羽根３，４に形成された角穴の他辺３ａｂ，４ａｂが地板１の支軸１ｂ，１ｃに当接する。

さらに、遮光羽根駆動レバー２を時計方向に旋回させると、遮光羽根３，４は遮光羽根駆動軸２bと一体に移動する自転運動を行うため、この自転運動による旋回力の作用により、支軸１ｂ，１ｃを回転中心とする遊星運動をしながら図３（ｂ）中矢印閉じ方向２，図４（ｂ)中閉じ方向２の方向に移動し、図３（ｃ），図４(ｃ)に示すように、遮光羽根駆動軸２bの旋回力を受けた遮光羽根３，４は遮蔽側ストッパー１fと当接すると共に、遮光羽根３，４の角穴３ａ、４ａの他辺３ａｂ、４ａｂが支軸１b，１cに当接し停止する。

一方、図３（ｃ）、図４（ｃ）に示す遮蔽状態から遮光羽根３，４を開口穴１ａから退避した開放状態にするには、遮光羽根駆動レバー２を反時計回り方向に旋回させればよい。

すなわち、遮光羽根駆動レバー２が反時計回り方向に旋回を始めると（遮光羽根が地板の開口を開く開方向に方向に移動する開方向動き出し時）、遮光羽根３，４は図３（ｄ）、図４（ｄ）に示すように、遮光羽根駆動軸２bと一体に矢印の開き方向１の方向に移動し、その後角穴３ａ、４ａの一辺３ａａ，４ａｂが地板１の支軸１b，１cに当接する。

さらに、遮光羽根駆動レバー２を反時計方向に旋回させると、遮光羽根３，４は遮光羽根駆動軸２bと支軸１ｂ，１ｃを回転中心とする遊星運動をしながら図３（ｄ）中の矢印開き方向２，図４(ｄ)中の矢印開き方向２の方向に移動し、図３（ａ），図４（ａ）に示すように、遮光羽根駆動軸２bと一体に移動する遮光羽根３，４は開放側ストッパー１d，１eと、遮光羽根３，４の角穴３ａ、４ａの一辺３ａａ、４ａａが支軸１ｂ，１ｃに当接し停止する。

次に、遮光羽根が動き始める動き出しの遮光羽根駆動軸２ｂと遮光羽根との力の伝達関係を、図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。なお、一方の遮光羽根３、１３のみ図示しているが、他方の遮光羽根４、１４もついても同様である。

図９（ａ）に示す従来例において、駆動源によって旋回駆動される遮光羽根駆動軸１２ｂは、遮光羽根駆動レバー１２の回転方向の接線に沿った方向に力Ｆ１を働かせる。

一方、遮光羽根駆動軸１２ｂによって駆動される遮光羽根１３の長丸穴１３ｂには、前記Ｆ１を遮光羽根１３の支軸１１ｂを中心とした遮光羽根１３の回転方向の接線に分力したＦ２が働く。このように、駆動源の発生する力は、遮光羽根駆動レバー１２の回転中心１２ａと遮光羽根駆動軸１２ｂと遮光羽根１３の支軸１１ｂが一直線上に並ぶ時以外では必ずロスを伴って遮光羽根の長丸穴１３ｂに伝わる。

これに対して本実施例によると、図９（ｂ）に示すように、遮光羽根駆動軸２ｂが従来例と同様に遮光羽根３の丸穴３ｂに与える力Ｆ１は、遮光羽根３の角穴３ａが支軸１ｂによって拘束されていないので、そのまま遮光羽根３の動き出しのための力Ｆ３となる。遮光羽根３と周囲の部材との間に摩擦力が無いとすると、Ｆ１＝Ｆ３となるが、通常は地板等との間に摩擦力が働くため、Ｆ１＞Ｆ３となる。しかし、従来例のような力の方向のアンマッチによるロスがなく、また遮光羽根３は最も動き易い方向に向かって動きだせるので、Ｆ３＞Ｆ２となり、効率の良い動き出しが実現できる。

また、図９（ｂ）において、動き出してからしばらく経つと、遮光羽根３の角穴３ａの一辺と支軸１ｂは係合して、遮光羽根３は従来例と同様に支軸１ｂを中心に回転運動を始め、従来例と同様の力の方向のアンマッチによるロスが発生する。しかし、その時点では駆動源は十分に慣性力を得ているので、その影響は軽微である。

さらに、遮光羽根の動き始めは、遮光羽根と地板等との間における静摩擦力以上の力が必要であるが、本実施例によれば静摩擦から動摩擦に切り替わる遮光羽根の動き出しのとき、上述のように、駆動源の力を最も効率的に使用できるため、駆動電力の低減が図れる。
（第２の実施例）
図５は本発明の第２の実施例を示す。

上記した第1の実施例では、遮光羽根３，４は地板１の支軸１ｂ，１ｃに当接する角穴３ａ、４ａの当接辺は直線であったが、本第2の実施例は、図５（ａ）に示す遮光羽根３に設けた角穴３ｃ、および図５（ｂ）に示す遮光羽根４に設けた角穴4ｃの当接辺をそれぞれ屈曲させて、遮光羽根３，４が開口穴１ａから退避した開放状態から開口穴１ａを遮蔽した閉じ状態にする場合、遮光羽根３，４の遮光部側が速く動くように構成している。具体的には、角穴３ｃ、４ｃの一辺３ａａと４ａａを直線状とし、この一辺と対向している他辺について、閉じ方向への移動に伴って支軸１ｂ，１ｃと当接する位置が該一辺側との対向距離を狭くするように屈曲（傾斜）している。

これにより、遮光羽根駆動レバー２の移動速度を変えなくても開放状態から閉じ状態までに要する時間を短くすることができる。
（第３の実施例）
図６は本発明の第３の実施例を示す。

図６において、筐体２１に、レンズ２２，２３と、画像受光素子２４を備えて構成される光学撮像装置において、上記したいずれかの実施例に示す光量調節装置２５をレンズ２２，２３の間に設置している。なお、光量調節装置２５は、レンズ２２、２３の前又はレンズ２２，２３の後に配置して構成してもよい。

本発明の第１の実施例である光量調節装置の開口穴開放状態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）の一部分を示す断面図。 本発明の第１の実施例である光量調節装置の開口穴遮蔽状態の全体図。 （ａ）〜（ｄ）は第１の実施例における一方の遮光羽根の開放状態から遮蔽状態への過渡状態の詳細説明図。 （ａ）〜（ｄ）は第１の実施例における他方の遮光羽根の開放状態から遮蔽状態への過渡状態の詳細説明図。 （ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施例を示す平面図。 本発明の第３の実施例を示す光学撮像装置の概略図。 従来の光量調節装置の平面図で、開放状態を示す。 図７の部分拡大図。 図９は従来例に対する本実施例の違いを、遮光羽根の動き出しの力関係から説明した図。

符号の説明

１ 地板
１ａ 開口穴
１ｂ 支軸（遮光羽根回転軸）
１ｃ 支軸（遮光羽根回転軸）
１ｄ、１ｅ 開放側ストッパー
１ｆ 遮蔽側ストッパー
２ 遮光羽根駆動レバー
２ａ 支軸
２ｂ 遮光羽根駆動軸
３、４ 遮光羽根
３ａ、４ａ 角穴 ３ｂ、４ｂ 丸穴
3ａａ、４ａａ 一辺 ３ａｂ、４ａｂ 他辺
２１ 光学撮像装置の筐体
２２，２３ レンズ
２４ 画像受光素子
２５ 光量調節装置

Claims (5)

1. 入射光を制御する遮光羽根と、前記入射光を通過させる開口を有し、前記遮光羽根が配置される地板と、前記地板に取り付けられた駆動源により旋回駆動されると共に、前記遮光羽根を軸支手段により旋回自在に軸支する遮光羽根駆動レバーと、前記地板に対して前記遮光羽根の旋回支点となる該地板に設けた支軸と、を有し、
   前記遮光羽根には、該遮光羽根が前記地板の開口を閉じる閉じ方向に移動する閉方向動き出し時に、前記遮光羽根が前記遮光羽根駆動レバーと一体に移動した後に前記地板の支軸と係合する第１縁部と、前記遮光羽根が前記地板の開口を開く開方向に方向に移動する開方向動き出し時に、前記遮光羽根が前記遮光羽根駆動レバーと一体に移動した後に該支軸と係合する第２縁部とを備え、前記閉方向動き出し時の経過後および前記開方向動き出し時の経過後に前記支軸を旋回支点として前記遮光羽根が旋回することを特徴とする光量調節装置。
2. 前記遮光羽根に設けられた第１縁部と第２縁部とを対向配置し、該第１縁部と第２縁部の間隔を前記地板の支軸の幅よりも広くしたことを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記遮光羽根に設けられた第１縁部と第２縁部は、前記支軸が遊嵌合する角穴の二辺であ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. 前記第１縁部と第２縁部の少なくとも一辺は屈曲していることを特徴とする請求項1から３の何れかに記載の光量調節装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の光量調節装置と、前記光量調節装置を通った被写体光が結像する撮像手段と、を有することを特徴とする光学撮像機器。
   

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