JP5394714B2 - 光量調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学機器に用いられる光量調節機構に関する。

デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器に用いられる光量調節機構では、シャッタとして機能する遮光部材を高速に動作させながら、遮光部材の停止時のバウンドを抑制することが要求されている。このため、例えば、特許文献１では、遮光部材を停止させる際に地板の斜面部に遮光部材を当接させることで、遮光部材が地板から受ける荷重を遮光部材の移動方向と移動方向に直交する方向とに分解して、遮光部材のバウンドを抑制する技術が開示されている。
特開２００７−２１９１９８号公報

しかしながら、特許文献１で開示された技術では、斜面部で遮光部材を当接させるため、遮光部材が移動方向から斜面部に沿ってずれてしまい、遮光部材の剛性が低い場合に遮光部材が捻れて引っ掛かり、作動不良を起こす可能性がある。

従って、本発明の目的は、遮光部材の停止時に生じるバウンドを抑制しながら、遮光部材の捻れによる作動不良を防止することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る光量調節装置は、光を通過させる開口部を有する地板と、前記開口部を通過する光量を調節する遮光部材と、前記遮光部材の一端部側に接続され、前記地板に対して前記遮光部材を平行往復運動させる駆動部と、を備え、前記遮光部材は、前記平行往復運動の方向とは異なる方向に延びる長孔と、前記遮光部材の前記一端部側において、前記平行往復運動の方向に対して、角度を持って斜面で前記地板に当接する当接部と、を有し、前記駆動部は、駆動モータと、前記駆動モータの出力軸に連結されたアーム部材と、前記アーム部材に突設され、前記長孔に係合する係合ピンと、を有し、前記長孔は、前記長孔の一端部を画定する屈曲部を備え、前記屈曲部は、前記当接部に向かって屈曲して延びることを特徴とする。

本発明によれば、遮光部材の停止時に生じるバウンドを抑制しながら、遮光部材の捻れによる作動不良を防止することができる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で以下の実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係る光量調節装置Ａの分解斜視図である。図２は、開口部９の閉鎖状態における光量調節装置Ａを示す平面図である。図３は、図２の地板側当接部１ｃの拡大平面図である。図４は、図２のストッパ部１ｅの拡大平面図である。図５は、開口部９の開放状態における光量調節装置Ａを示す平面図である。図６は、駆動モータ６ａのＡ相及びＢ相における通電状態、及びアーム部材６ｂの回転角度と羽根３、４の動作時間との関係を示す図である。

［光量調節装置Ａの構成］
光量調節装置Ａは、光を通過させる開口部９を有する地板１と、開口部９を通過する光量を調節する２つの羽根３、４（遮光部材）と、地板１に対して羽根３、４を平行往復運動させる駆動部６とを備える。

地板１は、その上面に突設されたガイドピン１ａ、１ｂと、羽根３が当接する地板側当接部１ｃと、羽根４が当接する地板側当接部１ｄと、アーム部材６ｂの回転を規制するストッパ部１ｅとを有する。

ガイドピン１ａは、羽根ガイド溝３ａ、４ａと係合して羽根３を平行往復運動方向（羽根移動方向１１）に案内する。同様に、ガイドピン１ｂは、羽根ガイド溝３ｂ、４ｂと係合して羽根４を羽根移動方向１１に案内する。

地板側当接部１ｃは、図３で示すように、羽根３の羽根移動方向１１への移動を規制し、羽根側当接部３ｆが羽根移動方向１１に対して角度を持って斜面で当接するように地板１に形成される。地板側当接部１ｃは、図５で示すように、羽根４の羽根移動方向１１への移動を規制し、羽根側当接部４ｆが羽根移動方向１１に対して角度を持って斜面で当接するように地板１に形成される。ストッパ部１ｅは、図４で示すように、アーム部材６ｂの回転を規制するように地板１に形成された段差である。

羽根３は、平行往復運動の方向（羽根移動方向１１）とは異なる方向に延びる長孔３ｃと、開口部９の閉鎖時に羽根移動方向１１に対して、角度を持って斜面で地板１に当接する羽根側当接部３ｆと、羽根移動方向１１に延び、ガイドピン１ａ、１ｂをスライド可能に係合する羽根ガイド溝３ａ、３ｂとを有する。これにより、羽根３は、羽根移動方向１１に沿って平行往復運動可能に構成される。

長孔３ｃは、羽根移動方向１１に略直交する方向に延びる直線部と、この直線部に連続して形成され、羽根側当接部３ｆに向かって屈曲する屈曲部３ｄとを有する。すなわち、屈曲部３ｄは、直線部が延びる方向及び羽根移動方向１１とは異なる方向に延びている。屈曲部３ｄは、本実施形態では、その延長線が羽根側当接部３ｆ又は羽根側当接部３ｆの延長線と略垂直に交わる垂直部３ｄ’を有する。

当接面側端部３ｅは、係合ピン６ｃによって地板１を地板側当接部１ｃに押し付ける長孔端部である。羽根側当接部３ｆは、羽根３が地板側当接部１ｃに当接する部分であり、羽根ガイド溝３ａ、３ｂの延長線上に設けられる。

羽根４は、平行往復運動の方向（羽根移動方向１１）とは異なる方向に延びる長孔４ｃと、羽根移動方向１１に延びてガイドピン１ａ、１ｂがスライド可能に係合する羽根ガイド溝４ａ、４ｂとを有する。これにより、羽根４は、羽根移動方向１１に沿って平行往復運動可能に構成される。長孔４ｃは、羽根移動方向１１に略直交する方向に延びる直線部と、この直線部の羽根側当接部４ｆに向かう当接部側の端部４eを有する。当接面側端部４ｅは、係合ピン６ｄによって羽根４を地板側当接部１ｄに押し付ける長孔端部である。羽根側当接部４ｆは、羽根４が地板側当接部１ｄに当接する部分である。

従って、長孔３ｃ、４ｃは、係合ピン６ｃ、６ｄと係合してアーム部材６ｂの回転駆動力から平行往復運動を行うための駆動力へ適切に変更する。

羽根３、４は、地板１と羽根カバー５によって挟み込まれて支持される。すなわち、羽根カバー５は、羽根カバー固定ねじ８により地板１に取り付けられて、羽根３、４を開口部９に入射される光軸方向１０に支持する。

駆動部６は、駆動モータ６ａと、駆動モータ６ａの出力軸に連結されたアーム部材６ｂと、アーム部材６ｂに突設され、長孔３ｃに係合する係合ピン６ｃと、アーム部材６ｂに突設され、長孔４ｃに係合する係合ピン６ｄとを有する。

駆動モータ６ａは、本実施形態では、羽根３、４をステップ動作させて開口部９を通過する光量を調節するステッピングモータである。駆動モータ６ａは、モータ固定ねじ７により地板１に固定される。駆動モータ６ａは、例えば、特開２００６−２８０１７４等で示される２相かつ１０極のＰＭ型ステッピングモータである。駆動モータ６ａは、羽根３、４を１−２相励磁で駆動する。

アーム部材６ｂは、駆動モータ６ａの出力軸に圧入又は接着固定されて駆動モータ６ａの回転駆動力を羽根３、４に伝達する。係合ピン６ｃは、長孔３ｃに係合して羽根３に回転駆動力を伝達する。係合ピン６ｄは、長孔４ｃに係合して羽根４に回転駆動力を伝達する。係合ピン６ｃは、羽根３の羽根側当接部３ｆが地板１の地板側当接部１ｃに当接する際に、当接面側端部３ｅに係合しており、羽根３の羽根側当接部３ｆが地板１の地板側当接部１ｃに当接すると、その当接タイミングよりも遅れて当接面側端部４ｅに当接することとなる。

上述の構成によれば、駆動モータ６ａが励磁されてステップ動作するに従って、アーム部材６ｂを介して羽根３、４が羽根移動方向１１に移動して、開口部９を通過する光量を段階的に調節可能となる。

［光量調節装置Ａの詳細構成及び動作手順］
まず、駆動モータ６ａが、羽根３、４をステップ駆動して、図５のように羽根３、４が開口部９を全開状態で保持する。次に、駆動モータ６ａが羽根３、４を所定のステップ位置までステップ駆動し、開口部９を通過する所望の光量となる所定の開口状態（全開状態を含む）を保持する。その後、駆動モータ６ａが羽根３、４を全閉ステップ位置となるステップ位置までステップ駆動することにより、図２のように羽根３、４が開口部９を全閉状態にしてシャッタ動作を行う。

ここで、駆動モータ６ａは、開口部９を全閉している位置（全閉ステップ位置）で急停止することができないため、羽根３、４の大きな慣性力によりハンチング（バウンド）が発生する。しかし、羽根３は、全閉ステップ位置で地板側当接部１ｃと羽根側当接部３ｆとが、羽根３の羽根移動方向１１に対して角度を持って斜面で当接することで、ステップ動作でのハンチングを軽減する。すなわち、地板側当接部１ｃと羽根側当接部３ｆとが、羽根移動方向１１に対して角度を持って斜面で当接するように設定されるため、バウンド力はこれらの当接面で受け流され、羽根移動方向１１へのバウンド量は軽減される。

また、上述の当接面で受け流されたバウンド力のうち、羽根移動方向１１とは異なる方向に働く成分は、羽根３を捻れさせる捻れ動作を発生させる。これにより、羽根３の引っ掛かり不良が発生する場合がある。しかし、羽根３の長孔３ｃの一端側が、地板１の地板側当接部１ｃと当接する羽根側当接部３ｆの方向に屈曲しているため、上記羽根３の捻れ動作は長孔３ｃの屈曲方向に係合ピン６ｃを軸にしてスライドしていく。そして、長孔３ｃの当接面側端部３ｅがアーム部材６ｂの係合ピン６ｃと当接し、係合ピン６ｃと地板側当接部１ｃとで挟み込むように捻れ動作を抑制する。

また、係合ピン６ｃに負荷される力は、羽根移動方向１１と異なるため、主にアーム部材６ｂの回転駆動方向ではないラジアル方向に加わり、アーム部材６ｂと駆動モータ６ａの出力軸で支持される。

なお、通常動作においては、長孔３ｃの当接面側端部３ｅとアーム部材６ｂの係合ピン６ｃとは当接しない設定になっている。

長孔３ｃの屈曲方向である当接面側の垂直部３ｄ’は、地板側当接部１ｃの面に略垂直となっているため、上記のように羽根３の捻れ動作が長孔３ｃの延出方向の垂直部３ｄ’に係合ピン６ｃを軸にしてスライドしやすくしている。また、長孔３ｃの当接面側端部３ｅがアーム部材６ｂの係合ピン６ｃと当接して羽根３を地板側当接部１ｃに確実に押さえ付けるように作用する。

更に過大なストレスが地板側当接部１ｃに加わった場合、羽根３が変形する可能性があるが、アーム部材６ｂが地板１の他のストッパ部１ｅに当接することにより、羽根３の変形を抑制することができる。

また、羽根３が地板側当接部１ｃに当接したときの羽根の捻れ動作は、係合ピン６ｃに最も近接するガイドピン１ｂを軸に捻れようとするが、ガイドピン１ｂからの羽根移動方向の延長線上に地板側当接部１ｃがあると、捻れ動作が緩和される。

アーム部材６ｂの係合ピン６ｃは、羽根側当接部３ｆが地板側当接部１ｃに当接するタイミングよりも遅れて長孔３ｃの当接面側端部３ｅに当接する。アーム部材６ｂは、係合ピン６ｃが屈曲部３ｄの羽根側当接部３ｅに当接するタイミングよりも遅れて、地板１の地板側当接部１eに当接する。

ここで、駆動モータ６ａは、図６に示す駆動パターンのように、全閉ステップ位置で２相励磁により停止し、この停止位置で羽根３を地板側当接部１ｃに当接させる。その後、駆動モータ６ａは、羽根側当接部３ｆが地板側当接部１ｃに当接する位置よりも、地板側当接部１ｃに押し付ける方向に、当接位置から更に閉じ側へ１ステップ１相駆動励磁方式により駆動励磁する。すなわち、駆動モータ６ａは、羽根側当接部３ｆが地板１に当接するタイミングよりも遅れて、開口部９の閉鎖方向にステップ１相励磁で駆動する。これにより、係合ピン６ｃが、地板側当接部１ｃに羽根３を押し付けるように保持するため、バウンドは更に軽減される。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の制御が可能である。例えば、上述の実施形態では、駆動モータ６ａの駆動方式として１−２相励磁や２相励磁駆動を用いたが、マイクロステップ駆動等の駆動方式であってもよい。また、これらの実施形態を単独で実施しても効果があるが、近年手ぶれ防止等の目的で更なるシャッタ速度の高速化が要求されていることから、これらの対策を複合的に実施するとより確実に目的を達成することができる。

前述したように、駆動モータ６ａが、羽根３、４を１ステップ駆動して、図５のように羽根３、４が開口部９を全開状態で保持する。ここで、全閉位置と同様に、駆動モータ６ａは、開口部９を全開している位置（全開ステップ位置）で急停止することができないため、羽根３、４の大きな慣性力によりハンチング（バウンド）が発生する。しかし、羽根４は、全開ステップ位置で地板側当接部１ｄと羽根側当接部４ｆとが、羽根４の羽根移動方向１１に対して角度を持って斜面で当接することで、ステップ動作でのハンチングを軽減する。すなわち、地板側当接部１ｄと羽根側当接部４ｆとが、羽根移動方向１１に対して角度を持って斜面で当接するように設定されるため、バウンド力はこれらの当接面で受け流され、羽根移動方向１１へのバウンド量は軽減される。

また、上述の当接面で受け流されたバウンド力のうち、羽根移動方向１１とは異なる方向に働く成分は、羽根４を捻れさせる捻れ動作を発生させる。これにより、羽根４の引っ掛かり不良が発生する場合がある。しかし、羽根４の長孔４ｃの一端側である当接面側端部４ｅが、地板１の地板側当接部１ｄと当接する羽根側当接部３ｆの方向にあり、前記羽根移動方向１１とは異なる方向に働く成分は羽根４の長孔４ｃに沿って移動しようとするが、長孔４ｃの当接面側端部４ｅがアーム部材６ｂの係合ピン６ｄと当接し、係合ピン６ｄと地板側当接部１ｄとで挟み込むように捻れ動作を抑制する。

また、係合ピン６ｄに負荷される力は、羽根移動方向１１と異なるため、主にアーム部材６ｂの回転駆動方向ではないラジアル方向に加わり、アーム部材６ｂと駆動モータ６ａの出力軸で支持される。なお、通常動作においては、長孔４ｃの当接面側端部４ｅとアーム部材６ｂの係合ピン６ｄとは当接しない設定になっている。また、長孔４ｃの当接面側端部４ｅがアーム部材６ｂの係合ピン６ｄと当接して羽根４を地板側当接部１ｄに確実に押さえ付けるように作用する。

本実施形態では、全開位置及び全閉位置のそれぞれで、各羽根単独で当接させているが、すべての羽根を斜面で当接させて係合ピンを当接部側の端部に係合させてもよい。また、全開位置において、駆動モータ６ａは、羽根側当接部４ｆが地板側当接部１ｄに当接する位置よりも、地板側当接部１ｄに押し付ける方向に、当接位置から更に開き側へ１ステップ２相駆動励磁方式により駆動励磁させてもよい。

＜他の実施形態＞
なお、上述の第１の実施形態に係る光量調節装置Ａを図７に示すような撮像装置Ｂに適用することもできる。図７は、光量調節装置Ａを撮像装置Ｂに適用した例を示す図である。

撮像装置Ｂは、画像を撮影する撮像素子１３と、撮像素子１３上に画像を結像させる撮影光学系１２とを備える。撮像素子１３は、例えば光を電気信号に変換するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）であり、撮影光学系１２は、例えば光学レンズである。

本実施形態によれば、高速なシャッタ速度でも羽根３、４のバウンドの少ない、安定した撮影が可能となり、特に被写体Ｃの動きが早い場合（例えば、被写体がスポーツをしている場合）等に好適である。

本発明の一実施形態に係る光量調節装置Ａの分解斜視図である。 開口部９の閉鎖状態における光量調節装置Ａを示す平面図である。 図２の地板側当接部１ｃの拡大平面図である。 図２のストッパ部１ｅの拡大平面図である。 開口部９の開放状態における光量調節装置Ａを示す平面図である。 駆動モータ６ａのＡ相及びＢ相における通電状態、及びアーム部材６ｂの回転角度と羽根動作時間との関係を示す図である。 光量調節装置Ａを撮像装置Ｂに適用した例を示す図である。

符号の説明

Ａ 光量調節装置
１ 地板
１ｆ，１ｄ 地板側当接部
１ｅ ストッパ部
３，４ 羽根
３ｃ，４ｃ 長孔
３ｄ，４ｄ 屈曲部
３ｅ，４ｅ 当接面側端部
３ｆ，４ｆ 羽根側当接部
６ 駆動部
９ 開口部

Claims (9)

1. 光を通過させる開口部を有する地板と、
   前記開口部を通過する光量を調節する遮光部材と、
   前記遮光部材の一端部側に接続され、前記地板に対して前記遮光部材を平行往復運動させる駆動部と、を備え、
   前記遮光部材は、
   前記平行往復運動の方向とは異なる方向に延びる長孔と、
   前記遮光部材の前記一端部側において、前記平行往復運動の方向に対して、角度を持って斜面で前記地板に当接する当接部と、
   を有し、
   前記駆動部は、
   駆動モータと、
   前記駆動モータの出力軸に連結されたアーム部材と、
   前記アーム部材に突設され、前記長孔に係合する係合ピンと、を有し、
   前記長孔は、前記長孔の一端部を画定する屈曲部を備え、
   前記屈曲部は、前記当接部に向かって屈曲して延びることを特徴とする光量調節装置。
2. 前記屈曲部は、その延長線が、前記当接部又は該当接部の延長線と略垂直に交わるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記係合ピンは、前記当接部が前記地板に当接するタイミングよりも遅れて、前記長孔の前記一端部に当接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. 前記係合ピンが前記長孔の前記一端部に当接することにより、前記当接部が前記地板に角度を持って当接してバウンド力が受け流されるタイミングで、前記アーム部材が前記地板に当接して止ま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. 前記駆動モータは、前記当接部が前記地板に当接する位置よりも、前記当接部に押し付ける方向に１ステップ駆動して保持するステッピングモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光量調節装置。
6. 前記ステッピングモータは、１ステップ駆動して保持する励磁が１相励磁であることを特徴とする請求項５に記載の光量調節装置。
7. 前記ステッピングモータは、前記当接部が前記地板に当接するタイミングよりも遅れて、前記当接部に押し付ける方向に１ステップ駆動して保持することを特徴とする請求項５又は６に記載の光量調節装置。
8. 前記地板が、該地板に突設されたガイドピンを有し、
   前記遮光部材が、前記平行往復運動の方向に延び、前記ガイドピンをスライド可能に係合するガイド溝を有し、
   前記当接部は、前記ガイド溝の延長線上に設けられ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. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光量調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。

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