JP5413260B2 - 絞り装置及びレンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は、レンズに透過する光量を調整する絞り装置に関するものである。

近年、レンズユニットは、性能（光学性能、高駆動レスポンス、省電力）を維持すると同時に小型化及び低コスト化が求められている。そのため、レンズユニットに設けられる絞り装置も同じ課題が求められている。

特許文献１には、絞り羽根１６の表面のダボ１６ａをカム板１５に設けられた長孔１５ａに係合させ、絞り羽根１６の裏面のダボ１６ｂを回転リング１７に係合させ、回転リング１７を回転させることで、絞り羽根１６を回転させ、絞り開口径を調節する絞り装置が開示されている。

特許文献２には、絞り羽根１０２の突起１０２ａをカム板１０２に設けられたカム溝１０６に係合させ、絞り羽根１０２のピンを絞り作動環１０３に係合させ、絞り作動環１０３を回動させることで、絞り羽根１０２を回動させ、絞り開口径を調節する絞り装置が開示されている。

特開平６−１０２５５８号公報 特許第３２９４９５１号公報

しかしながら、特許文献１、２の絞り装置では、絞り羽根が摺動するカム板と絞り羽根とが摺動する摺動領域が大きいため、絞り羽根及びカム板を摩耗させるという問題がある。

本発明の目的は、絞り羽根及びカム板の摩耗を抑制して高性能化を実現すると同時に小型化を図ることができる絞り装置及びレンズ鏡筒を提供することである。

（１）本発明の一局面による絞り装置は、開口部が形成された底面部を備える筒状の保持枠と、前記底面部に、回動可能に軸支された複数の絞り羽根と、前記絞り羽根を回動させて前記開口部の開口量を調整する操作部材とを備え、前記底面部は、前記絞り羽根が摺動する第１面と、光軸方向の高さが前記第１面より低く、かつ、前記第１面の外周側を取り囲んで設けられた第２面と、前記第２面内において、前記絞り羽根が通過しない領域に配設され、前記底面部からの前記光軸方向の高さが前記第１面より高く、かつ、前記操作部材が摺動する第３面を持つ複数の突起とを備える。

この構成によれば、操作部材が回動すると、それに応じて絞り羽根が回動し、開口部の開口量が調整される。ここで、固定筒の底面部には、絞り羽根が摺動する第１面よりも光軸方向の高さが低い、第２面が第１面の外周側を取り囲んで設けられている。そのため、絞り羽根は第２面と摺動しなくなり、底面部と絞り羽根とが摺動する摺動領域が減る結果、絞り羽根及び保持枠の摩耗を抑制することができる。そのため、高性能な絞り装置を提供することができる。

また、第２面内には、光軸方向の高さが第１面よりも高い第３面を持つ突起が形成され、操作部材はこの第３面を摺動する。そして、この突起は、第２面内の操作部材が通過しない領域に設けられている。そのため、第２面の外側に操作部材を摺動させる突起を設ける必要がなくなり、底面部の径を短くすることができ、絞り装置の小型化を図ることができる。

また、操作部材は、突起の上面である第３面と摺動するため、操作部材と底面部との摺動領域が減る結果、操作部材の摩耗を抑制することができる。

（２）前記底面部は、前記光軸方向の高さが前記第２面より低く、かつ、前記第２面の外周側を取り囲んで設けられた第４面を更に備えることが好ましい。

この構成によれば、光軸方向の高さが第２面より低い第４面が第２面を取り囲んで設けられている。そのため、絞り羽根の可動範囲が第４面を跨いでも、絞り羽根と第４面とが接触しないため、絞り羽根の可動範囲を広げることができる。

（３）前記絞り羽根は、前記底面部側に設けられた第１軸と、前記操作部材側に設けられた第２軸とを備え、前記第１面は、前記第１軸を軸支する軸孔を備え、前記操作部材は、前記第２軸が係合し、前記絞り羽根の動きを定めるカム孔を備えることが好ましい。

この構成によれば、絞り羽根は摺動面である第１面で軸支されているため、非摺動面で軸支される場合に比べて、がたつきなく回動させることができ、絞り装置の高性能化を図ることができる。また、絞り羽根は第２軸がカム孔に係合しているため、操作部材が回動することでカム孔を介して絞り羽根を回動させることができる。

（４）前記保持枠の少なくとも一方の端部に設けられたレンズを更に備えることが好ましい。

この構成によれば、絞り装置にレンズを設けることで、高性能かつ小型化が図られたレンズユニットを提供することができる。

（５）前記保持枠はダイカスト成形によって成形され、前記第１面及び前記第３面は、ダイカスト成形された保持枠を切削加工することで成形され、前記第２面は、前記ダイカスト成形された保持枠を切削加工せずに成形されることが好ましい。

ダイカスト成形で成形された保持枠を切削加工することで、樹脂成形品よりも剛性が高く、より高精度の保持枠を形成できる。ダイカスト成形品は剛性が高いために保持枠の肉厚を薄くすることができる。更には切削のみで加工された保持枠と比較して、ダイカスト成形品は、複雑な形状であっても容易に製造することができる。そのため、より安価で小型の絞り装置を実現できる。

また、第１面及び第３面（突起）は、ダイカスト成形によっておおよその形状が形成された後、切削加工によって形成されるため、第１面および第３面を平坦化することができ、第１面及び絞り羽根と、第３面及び操作部材との摩擦係数を低くすることができる。また、第２面は、絞り羽根及び操作部材が摺動しないため、ダイカスト成型で形成された面粗さで足り、切削加工を行う必要はない。また、第１面及び第３面の切削加工に、同軸加工である旋削加工を用いることができ、容易に低コストで加工できる。

本発明によれば、絞り羽根及びカム板の摩耗を抑制して高性能化を実現すると同時に絞り装置の小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態による絞り装置の分解斜視図を示している。 図１の絞り装置の−ｚ方向視の図である。 絞り羽根及び操作部材を取り外した状態における底面部の一部拡大図である。 絞り羽根が取り付けられた底面部の一部拡大図である。 図３に示す底面部の５−５方向からの断面図である。 図１に示す保持枠１の製造過程を説明する図である。 操作部材及び駆動リングを示した分解斜視図である。 操作部材及び駆動リングを取り付けたときの斜視図を示している。 本発明の実施の形態によるレンズ鏡筒の断面図である。

図１は、本発明の実施の形態による絞り装置の分解斜視図を示している。図２は、図１の絞り装置の−ｚ方向視の図である。図２（Ａ）は開口部１２の開口量が最小の場合を示し、図２（Ｂ）は開口部１２の開口量が最大の場合を示している。

図１に示すように、絞り装置は、虹彩絞りであり、保持枠１、絞り羽根２、及び操作部材３を備えている。なお、図１において、ｚ方向は光軸方向と平行な方向を示し、Ｒ方向は径方向を示している。ここで、径方向は、ｚ方向と直交する平面において、ｚ軸の交点である底面部１１の中心Ｏ１から、中心Ｏ１と同軸の半径までの方向を示している。

また、光軸方向の物体側と像面側とを特に区別する場合、光軸方向の物体側を＋ｚ方向と記述し、光軸方向の像面側を−ｚ方向と記述する。また、中心Ｏ１から径方向の外側に向かう方向を外径方向と記述し、径方向の外側から中心Ｏ１に向かう方向を内径方向と記述する。

保持枠１は、筒状であり、開口部１２が形成された底面部１１及び底面部１１の外周から＋ｚ方向に立設された円筒状の側壁部１３を備える。底面部１１は、リング状であり、側壁部１３の近傍に長孔１１２が形成されている。長孔１１２は、保持枠１の側壁部１３と同軸の円周上に沿って形成され、底面部１１と同軸上であり、操作部材３から−ｚ方向に突出した操作レバー３２が挿入される。底面部１１には、絞り羽根２の−ｚ方向側の面に立設された回動軸２３（第１軸の一例：図２参照）が挿入される。なお、底面部１１の詳細な形状については後述する。開口部１２は、側壁部１３と同軸の円形である。

絞り羽根２は、鳥の嘴のような形状を有し、底面部１１において同軸上に等間隔で複数個配置され、底面部１１により回動可能に軸支されている。

絞り羽根２の＋ｚ方向側の面の中央部のやや外周寄りの所定の位置には、＋ｚ方向に突出したカム軸２１（第２軸の一例）を備えている。カム軸２１は、操作部材３に形成されたカム孔３１に挿入される。

操作部材３は、保持枠１の内部に挿入されて、絞り羽根２を介して底面部１１に回動可能に取り付けられている。操作部材３は、外周が保持枠１の側壁部１３の内周と嵌合し、中心部に開口部１２と略等しい開口を持つ、リング状である。

操作部材３は、底面部１１と同軸上に複数個配置されたカム孔３１を備えている。図１の例では、カム孔３１は９個であるが、本発明はこれに限定されず、１０個以上又は８個以下にしてもよい。カム孔３１は、長手方向が径方向に交差する方向を向く緩やかな曲線形状を有している。

図１の例では、カム孔３１は、−ｚ方向視において、径方向を基準として外端３１ａ（外径側の端部）から内端３１ｂ（内径側の端部）に向かう方向が右斜め下方向となるように形成されている。−ｚ方向視において、操作レバー３２を反時計回りに回動させると、図２（Ａ）に示すように、その回動に伴って操作部材３が反時計回りに回動し、その回動に伴ってカム孔３１によりカム軸２１が内径側へと押され、絞り羽根２が回動軸２３を中心に反時計回りに回動する。これにより、開口部１２の開口径が漸次に減少し、開口部１２の開口量が減少する。そして、カム軸２１がカム孔３１の内端３１ｂ付近まで移動すると、９枚の絞り羽根２は、開口部１２の開口量を最小にする。

一方、図２（Ｂ）に示すように、−ｚ方向視において操作レバー３２が時計回りに回動されると、その回動に伴って操作部材３が時計回りに回動し、その回動に伴ってカム孔３１によりカム軸２１が外径側へと押され、絞り羽根２が回動軸２３を中心に時計回りに回動する。これにより、開口部１２の開口径が漸次に増大し、開口部１２の開口量が増大する。そして、カム軸２１がカム孔３１の外端３１ａ付近まで移動すると、９枚の絞り羽根２は、底面部１１に収納され、開口部１２の開口量を最大にする。

図３は、絞り羽根２及び操作部材３を取り外した状態における底面部１１の一部拡大図である。図４は、絞り羽根２が取り付けられた底面部１１の一部拡大図である。なお、図４は、絞り羽根２の全領域が底面部１１に収容された状態を示している。図５は、図３に示す底面部１１の５−５方向からの断面図である。なお、図５では、絞り羽根２及び操作部材３が取り付けられた底面部１１の断面図が示されている。

図３に示すように、底面部１１は、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第３面Ｓ３、及び第４面Ｓ４を備えている。第１面Ｓ１は、底面部１１の内径側に設けられ、底面部１１と同軸上のリング状の領域であり、図５に示すように絞り羽根２が摺動する。本実施の形態では、第１面Ｓ１の断面形状は、ｚ方向と直交する面に平行である。また、第１面Ｓ１は、絞り羽根２が摺動する摺動面Ｓ１＿１と、開口部１２に向かうにつれて肉厚が薄くなるテーパー面Ｓ１＿２とが設けられている。テーパー面Ｓ１＿２を設けることで、絞り羽根２と第１面Ｓ１とが接触する領域が減少し、両部材の摩耗を抑制することができる。

図３に示すように、第１面Ｓ１には、絞り羽根２の回動軸２３が挿入され、絞り羽根２を回動可能に軸支する孔１１１が形成されている。これにより、絞り羽根２３は、摺動面である第１面Ｓ１で軸支され、がたつきなく回動される。孔１１１は、同軸の円周上に等間隔で複数個設けられている。

図３に示すように第２面Ｓ２は、第１面Ｓ１の外周側を取り囲んで設けられ、開口部１２と同軸のリング状の領域である。第４面Ｓ４は、第２面Ｓ２の外周側を取り囲んで設けられ、開口部１２と同軸のリング状の領域である。第４面Ｓ４の外周は保持枠１の側壁部１３の内径側の面に隣接している。

突起１４は、第２面Ｓ２の外周に沿って第２面Ｓ２と同軸の円周上に等間隔で複数個設けられている。図４に示すように、突起１４は、第２面Ｓ２内において、絞り羽根２が通過しない領域に設けられている。

ここで、絞り羽根２が通過しない領域とは、図２（Ａ）に示すように、開口部１２の開口量が最小となるときから、図２（Ｂ）に示すように、開口部１２の開口量が最大となるときまで絞り羽根２を移動させたときに絞り羽根２を面Ｓ１１に射影した領域以外の領域を示す。

第２面Ｓ２内において、突起１４を絞り羽根２が通過しない領域に設けることで、突起１４を絞り羽根２の外径側に設ける必要がなくなり、底面部１１の径を小さくすることができ、絞り装置の小型化を図ることができる。

図５に示すように第２面Ｓ２は、ｚ方向の高さＳ２＿Ｚが、第１面Ｓ１のｚ方向の高さＳ１＿Ｚよりも低い。ここで、ｚ方向の高さとは、底面部１１の−ｚ方向側の面Ｓ１１を基準としたときの＋ｚ方向側の高さを示す。

突起１４の上面である第３面Ｓ３は、操作部材３が摺動する。突起１４の高さＳ３＿Ｚは、第１面Ｓ１の高さＳ１＿Ｚよりも高い。つまり、第３面Ｓ３は、ｚ方向の高さが第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、及び第４面Ｓ４の中で一番高い。よって、突起１４の第３面Ｓ３で操作部材３を当接させ、第１面Ｓ１で絞り羽根２を当接させることで、操作部材３と底面部１１との間に絞り羽根２を取り付けることができる。そして、操作部材３は、面積が小さな第３面Ｓ３と摺動するため、操作部材３と第３面Ｓ３との摺動領域が小さくなり、操作部材と第３面Ｓ３との摩耗を抑制することができる。

第３面Ｓ３の外周側の稜線は面取り或いは曲面化されていることが好ましい。この場合、操作部材３ががたついて傾いた際に、操作部材３の削れを防止することができる。

なお、第３面Ｓ３と第１面Ｓ１とのｚ方向の高さの差ＤＡは、絞り羽根２の肉厚よりも多少大きく設定されている。そのため、絞り羽根２と操作部材３との当接が回避され、両部材の摩耗を抑制することができる。

第２面Ｓ２は、第１面Ｓ１よりもｚ方向の高さが低い。そのため、絞り羽根２は、第２面Ｓ２と摺動しなくなり、絞り羽根２と底面部１１との摺動領域が減少する結果、絞り羽根２及び保持枠１の摩耗を抑制することができる。

第４面Ｓ４の高さＳ４＿Ｚは、少なくとも第１面Ｓ１の高さＳ１＿Ｚよりも低い必要があり、第２面Ｓ２の高さＳ２＿Ｚよりも低いことが好ましい。

第４面Ｓ４の高さＳ４＿Ｚを、第２面Ｓ２の高さＳ２＿Ｚと同じ高さに設定すると、絞り羽根２が大きくがたついた場合に、絞り羽根２と第４面Ｓ４とが接触する虞がある。

したがって、第４面Ｓ４の高さＳ４＿Ｚを第２面Ｓ２の高さＳ２＿Ｚよりも更に低くすることで、絞り羽根２と第４面Ｓ４との衝突をより抑制することができる。

また、側壁部１３の内周には、操作部材３のｚ方向へのずれを防止し、かつ、操作部在位を回転可能に保持する押さえリングＲＧが設けられている。

図６は、図１に示す保持枠１の製造過程を説明する図である。図６では、保持枠１の底面部１１を主体とする断面図が示されている。

保持枠１は、まず、型に金属を流し込んでダイカスト成型される。金属部品は剛性が高く薄肉化が可能であるが、ダイカスト成形は、微細な形状を再現することは一般的に困難である。また、成形後の表面の面粗さは摺動面としては十分でない。そこで、微細形状を形成し、平滑な面を形成するために切削加工を行う。

ダイカスト成形後の保持枠１の底面部１１は、図６に示すように、所望の形状に対して不要部ＦＤが存在している。保持枠１の側壁部１３は、金型の抜きテーパーのため、面Ｓ１１に向うにつれ内径側に肉厚になっている。保持枠１の内径（外径）を小さくするために、側壁部１３の内径は絞り羽根２の通過領域の外形よりわずかに大きい程度に設定されている。そのため、第４面Ｓ４および突起１４の側壁部１４１は、側壁部１３の内径側のテーパー部に埋もれて形成されている。また、第１面Ｓ１、第３面Ｓ３の上部には、加工しろとしての不要部ＦＤが形成されている。

本実施の形態では、この不要部ＦＤを取り除くために、ダイカスト成形後の保持枠１に切削加工を施している。

ここで、第１面Ｓ１は絞り羽根２が摺動する面であり、第３面Ｓ３は操作部材３が摺動する面であるため、第１面Ｓ１及び第３面Ｓ３は、切削加工により所定の高さに削り出すと共に、平滑な面に形成する。一方、第２面Ｓ２は、どの部材とも摺動しないため、凸凹を有していても良く、切削加工により削り出す必要はない。また、突起１４の側壁１４１，１４２に対して切削加工の必要はない。

絞り羽根２の可動領域を確保するために、側壁部１３の内径側を、先端部の肉厚と底面部１１側の肉厚とが等しくなるように切削し、第４面Ｓ４を形成する。第４面Ｓ４は、第２面Ｓ２よりも高さが低くなるように切削する。これにより、絞り羽根２ががたついた場合でも第４面Ｓ４と接触する虞がなく、滑らかな摺動が可能となる。

これらの切削加工は、回転切削運動と直線送り運動とを組み合わせた旋削加工で行うことが好ましい。第１面Ｓ１及び第４面Ｓ４は側壁部１３の内周面と同軸のリング形状をしており、また、第３面Ｓ３も側壁部１３の内周面と同軸の円周上に配置されている。したがって、被切削物である保持枠１を回転させて加工する旋削加工が可能であり、各面の高さ方向はバイトの軸方向の送り量で制御できる。そのため、非常に短時間に低コストで高精度に加工ができる。

なお、保持枠１の少なくとも一方の端部にレンズを設けて、本絞り装置をレンズユニットとしてもよい。この場合、レンズユニットとしては、ｚ方向に前後する可動レンズユニットとしてもよいし、移動させない固定レンズユニットとしてもよい。

図７は、操作部材３及び駆動リング４を示した分解斜視図である。図８は、操作部材３及び駆動リング４を取り付けたときの斜視図を示している。なお、図７及び図８において、絞り羽根２と駆動リング４との間には、保持枠１が取り付けられるが、図示を省略している。

駆動リング４は、像面側に設けられ、カメラ本体に対して光軸方向を中心として回動可能に取り付けられている。駆動リング４は、カメラ本体に設けられた撮像面に光を導くべく、中央部に開口部４２が形成されている。駆動リング４は、操作レバー３２が嵌め込まれる保持レバー４１を備えている。そして、駆動リング４は、例えばカメラ本体に設けられた図略アクチュエータからの駆動力を駆動レバー４３により受けて回動する。これにより、操作部材３が光軸方向を中心として回動する。

図９は、本発明の実施の形態によるレンズ鏡筒の断面図である。レンズ鏡筒は、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を保持している。本実施の形態では、保持枠１はレンズＬ２とレンズＬ３とを保持している。

底面部１１から物体側と像面側とに円筒形状の側壁部１３が立設されており、レンズＬ２，Ｌ３は側壁部１３に嵌合し、保持されている。

カメラ本体からの駆動力が駆動レバー４３に伝達され、駆動リング４が回転する。駆動リング４の保持レバー４１は操作部材３の操作レバー３２と係止されているので、駆動リング４の回転により操作部材３が回転し、絞り径を可変にすることができる。

１ 保持枠
２ 絞り羽根
３ 操作部材
１１ 底面部
１２ 開口部
１４ 突起
３１ カム孔
１１１ 孔
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面
Ｓ３ 第３面
Ｓ４ 第４面

Claims (6)

1. 開口部が形成された底面部を備える筒状の保持枠と、
   前記底面部に、回動可能に軸支された複数の絞り羽根と、
   前記絞り羽根を回動させて前記開口部の開口量を調整する操作部材とを備え、
   前記底面部は、
   前記絞り羽根が摺動する第１面と、
   光軸方向の高さが前記第１面より低く、かつ、前記第１面の外周側を取り囲んで設けられた第２面と、
   前記第２面内において、前記絞り羽根が通過しない領域に配設され、前記底面部からの前記光軸方向の高さが前記第１面より高く、かつ、前記操作部材が摺動する第３面を持つ複数の突起とを備える絞り装置。
2. 前記底面部は、前記光軸方向の高さが前記第２面より低く、かつ、前記第２面の外周側を取り囲んで設けられた第４面を更に備える請求項１記載の絞り装置。
3. 前記絞り羽根は、前記底面部側に設けられた第１軸と、前記操作部材側に設けられた第２軸とを備え、
   前記第１面は、前記第１軸を軸支する軸孔を備え、
   前記操作部材は、前記第２軸が係合し、前記絞り羽根の動きを定めるカム孔を備える請求項１又は２記載の絞り装置。
4. 前記保持枠の少なくとも一方の端部に設けられたレンズを更に備える請求項１〜３のいずれかに記載の絞り装置。
5. 前記保持枠はダイカスト成形によって成形され、
   前記第１面及び前記第３面は、ダイカスト成形された保持枠を切削加工することで成形され、
   前記第２面は、前記ダイカスト成形された保持枠を切削加工せずに成形される請求項１〜４のいずれかに記載の絞り装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の絞り装置を備えるレンズ鏡筒。
   

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