JP5433965B2 - 絞り装置並びにそれを備えたレンズ鏡筒及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、絞り装置並びにそれを備えたレンズ鏡筒及び光学機器に関するものである。

カメラ等の光学機器における絞り装置の絞り径は、絞り羽根を駆動することにより調整される。電磁絞り装置において絞り羽根は、カムフォロアと支持部とを備える。そして支持部はステップ駆動される回転部材に支持され、カムフォロアはカム部材のカムに挿入されている。回転部材がステップ駆動されると、支持部も光軸を中心として回転し、それに伴ってカムフォロアがカムに沿って移動し、絞り羽根が移動して絞り径が調整される（例えば、特許文献１参照）。しかし、電磁絞りにおいては、所定パルス数に対する絞り径の段数変化量を一定にするには、開放位置近傍で、カムを急峻にする必要がある。このため開放位置近傍でモータの負荷が大きくなる。
特開平５−１１３０６号公報

本発明の課題は、好適な絞りを実現できる絞り装置、それを備えたレンズ鏡筒及び光学機器を提供することである。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定軸周りに形成されたカムと、開口を形成するとともに、開放絞り位置よりも大きく前記開口を形成する位置と、前記開放絞り位置である第１位置と、前記第１位置から前記開口の面積を所定割合小さくする第２位置と、前記第２位置から前記開口の面積を前記所定割合小さくする第３位置とに前記カムに沿って前記軸周りに回転移動するカムフォロアの移動に応じて前記開口が変化する複数の絞り羽根と、前記絞り羽根が前記第１位置で形成する開口と同径の固定絞り開口と、前記各絞り羽根を駆動する駆動部と、パルス数に応じて前記駆動部を制御する制御部とを含み、前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第１位置から前記第２位置に移動するときの前記開口の面積の変化量は、前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第２位置から前記第３位置に移動するときの前記開口の面積の変化量と同じであり、前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第１位置から前記第２位置に移動するときの前記軸周りの回転角度は、前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第２位置から前記第３位置に移動するときの前記軸周りの回転角度よりも大きく、前記制御部は、前記カムフォロアを前記第１位置から前記第２位置にするとき、前記カムフォロアを前記第２位置から前記第３位置にするときよりも多くのパルスを前記駆動部に供給すること、を特徴とする絞り装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載された絞り装置であって、前記固定絞り開口が設けられるとともに、前記カムを有する開口部材を備え、前記絞り羽根は、前記カム内を移動するカムフォロアと、前記カムフォロアとは異なる位置に設けられ且つステッピングモータにより回転駆動される回転部材に取り付けられる支持部とを有し、前記ステッピングモータにより前記回転部材が回転駆動されて前記絞り羽根の前記支持部が周方向にパルス駆動されると、前記カムフォロアが前記カムに沿って移動し、前記絞り羽根によって形成される開口が段階的に変化すること、を特徴とする絞り装置である。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載された絞り装置であって、前記絞りが開放状態にあることを検知するための位置検出装置が設けられていること、を特徴とする絞り装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載された絞り装置を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載された絞り装置を備えたことを特徴とする光学機器である。

本発明によれば、好適な絞りを実現できる絞り装置並びにそれを備えたレンズ鏡筒及び光学機器を提供することができる。

以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態の絞り装置１００について説明する。図１は本発明の一実施形態の絞り装置１００を備えるレンズ鏡筒２００及びそのレンズ鏡筒２００が取り付けられたカメラ３００の概略図である。なお、図１〜図３には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。図１〜３において撮影者が光軸Ｌ１を水平として横長の画像を撮影する場合のカメラ３００の位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向とする。また、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向とする。正位置において被写体に向かう方向をＺプラス方向とする。

図１に示すように、レンズ鏡筒２００は、レンズ２０１と、レンズ２０１の絞り径を調整する絞り装置１００とを備え、カメラ３００に対して着脱可能となっている。また、カメラ３００はカメラボディ３０１と、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像部３０２とを備える。

図２は本発明の一実施形態の絞り装置１００を組み立てた状態の斜視図であり、図３はその分解斜視図である。絞り装置１００は、中央に嵌合開口部１１を有するプレス板１０と、中央に嵌合開口部１１に嵌合される円筒部２１を有する回転部材２０とを備える。また、絞り装置１００は、それぞれ支持部３１及びカムフォロア３２を有するとともに、その支持部３１が回転部材２０の孔２２に挿入される９枚の絞り羽根３０（図３においては１枚のみ図示）を備える。さらに絞り装置１００は、絞り羽根３０のカムフォロア３２が挿入されるカム４１を有するとともに、中央に開放絞りと同径の固定絞り開口４２が設けられたカム部材４０を備える。これらのプレス板１０、回転部材２０、カム部材４０は光軸Ｌ１を中心として配置されている。

プレス板１０は、円環状部材であり、Ｚプラス側にステッピングモータ５０が取り付けられている。そのステッピングモータ５０の回転軸にはピニオンギア５１が取り付けられ、ピニオンギア５１はプレス板１０に設けられた孔１２を貫通してＺマイナス側に突出している。

同様にプレス板１０のＺプラス側には、フォトインタラプタ（以下、ＰＩという）６０が取り付けられ、一方、そのＰＩ６０の検出部の間を、回転部材２０から延びる後述の遮光板２３が通過できるように、プレス板１０には遮光板用スリット１３が設けられている。なお、ステッピングモータ５０及びＰＩ６０はＦＰＣを介して図１に示す制御部７０に接続され、制御部７０より信号が供給される。

さらにプレス板１０には、回転部材２０に設けられた後述の突起２４が挿入されるテンション測定用スリットが１４設けられ、突起２４に加わるテンションを、プレス板１０のＺプラス側に設けられた図示しないテンションゲージで測定することができるようになっている。また、プレス板１０の外縁における複数個所には、切り欠き１５が設けられている。

回転部材２０は、プレス板１０と同様に円環状部材であるが、その外径はプレス板１０より小さい。そして、外縁には、セグメントギア２５が形成されており、ステッピングモータ５０の回転軸に取り付けられたピニオンギア５１と噛み合っている。ステッピングモータ５がパルス駆動されると、ピニオンギア５１とセグメントギア２５の噛合により、回転部材２０が光軸Ｌ１を中心としてプレス板１０に対してパルス状に回転される。

回転部材２０の内径側からは、上述の円筒部２１がプレス板１０側（Ｚプラス側）に延びている。円筒部２１の外径は、プレス板１０の嵌合開口部１１の内径と略同径で、絞り装置１００が組み立てられた図２の状態で、円筒部２１がプレス板１０の嵌合開口部１１に嵌め込まれる。

回転部材２０の外周側には、プレス板側（Ｚプラス側）に延びる上述の遮光板２３及び突起２４が設けられている。プレス板１０に対する回転部材２０の回転に伴い、遮光板２３が遮光板用スリット１３内を移動し、ＰＩ６０の検出部の間を通過すると、図示しない検出回路により絞りが略開放位置であることが検知される。また、回転部材２０には、前述したように絞り羽根３０の支持部３１が挿入される孔２２が、絞り羽根３０の数に対応して円周に沿って均等に９つ設けられている。

絞り羽根３０は、薄板状部材で形成され、一辺が略直線で、円周方向に湾曲した略三角形状を有している。カム部材４０は円環状であり、上述のように円周に沿って絞り羽根３０の数に対応して９本のカム４１が形成され、各絞り羽根３０のカムフォロア３２がカム４１に挿入されている。カム部材４０の外周には、複数の突部４３が設けられ、この突部４３は、上述したプレス板１０の切り欠き１５に係合される。そして、カム部材４０は、プレス板１０に対して切り欠き１５の幅だけ回転可能になっている。

次に、この絞り装置１００の動作について説明する。制御部７０からのパルス信号によりステッピングモータ５０が回転駆動されると、ピニオンギア５１が回転し、ピニオンギア５１と噛合するセグメントギア２５が設けられた回転部材２０が回転する。回転部材２０の孔２２には、絞り羽根３０の支持部３１が挿入されている。一方、絞り羽根３０のカムフォロア３２は、カム部材４０のカム４１に挿入されている。ステッピングモータ５０が回転すると、回転部材２０が回転し、それとともに絞り羽根３０が回転する。その際、絞り羽根３０のカムフォロア３２は、支持部３１を支点としてカム４１に沿って移動し、９枚の絞り羽根３０の湾曲した一片によって形成される開口３３の大きさが調整される。

ここで、ステッピングモータ５０の駆動と絞り羽根３０によって形成される開口３３について説明する。なお、絞り装置１００において光量は、１段絞られると１／２になる。すなわち絞り装置１００の開口面積が１／２になる。

図４は、絞り羽根３０が駆動される場合の、遮光板２３の遮光板用スリット１３における位置を示した図である。本実施形態では、ステッピングモータ５０により回転部材２０、すなわち遮光板２３が開放位置Ｐ１から５パルス移動すると１／３段絞られ、１／３段絞りの位置Ｐ２に移動する。それ以降は、１パルスに付き１／１２段ずつ絞られる。すなわち、遮光板２３が、１／３（４／１２）段絞りの位置Ｐ２から４パルス絞り側に駆動されると、その絞り値は、２／３（８／１２）段絞りの位置Ｐ３になる。さらに、遮光板２３が、その２／３（８／１２）段絞りの位置Ｐ３から４パルス絞り側に駆動されると、その絞り値は、１（１２／１２）段絞りの位置Ｐ４になる。

このように、開放位置Ｐ１から１／３段絞りとなる位置Ｐ１まで絞り羽根３０を駆動するのに必要なパルス数は５パルスであり、１パルスあたりの光軸Ｌ１を中心とした回転角度をαとすると、回転角度は５αとなる。しかし、１／３段絞り位置より絞り側で、絞り羽根３０を１／３段絞るために必要なパルス数は４パルスであり、１パルスあたりの光軸を中心とした回転角度をαとすると、回転角度は４αとなる。すなわち、絞り羽根が開放から１／３段絞り位置に移動するときの光軸周りの回転角度は、１／３段絞り位置から２／３段絞り位置に移動するときの軸周りの回転角度よりも大きい。

一方、図５は、本実施形態に対する比較形態を示した図であり、図４に対応している。比較形態では、ステッピングモータ５０により遮光板２３’が開放位置Ｐ１から４パルス移動すると１／３段絞られ、１／３段絞りの位置Ｐ２に移動する。１／３段絞りよりも絞り側も同様に、１パルスに付き１／１２段ずつ絞られる。すなわち、遮光板２３が、１／３（４／１２）段絞りの位置Ｐ２から４パルス絞り側に駆動されると、その絞り値は、２／３（８／１２）段絞りの位置Ｐ３になる。さらに、遮光板２３が、その２／３（８／１２）段絞りの位置Ｐ３から４パルス絞り側に駆動されると、その絞り値は、１（１２／１２）段絞りの位置Ｐ４になる。

このように比較形態では、形成される開口が開放となる開放位置Ｐ１から１／３段絞りとなる位置Ｐ２まで絞り羽根３０を駆動するのに必要なパルス数は４パルスであり、１パルスあたりの光軸を中心とした回転角度をαとすると、回転角度は４αとなる。そして、１／３段絞り位置より絞り側でも、絞り羽根３０を１／３段絞るために必要なパルス数は４パルスであり、１パルスあたりの光軸を中心とした回転角度をαとすると、回転角度は４αである。すなわち、絞り羽根が開放から１／３段絞り位置に移動するときの光軸周りの回転角度は、１／３段絞り位置から２／３段絞り位置に移動するときの光軸周りの回転角度と等しい。

図６は、本実施形態のカム４１の形状と比較形態のカム４１’の形状とを示した図である。図中、本実施形態を実線で示し、比較形態を点線で示す。Ｍはカム４１の中心線、Ｍ’はカム４１’の中心線を示す。すなわちＭはカムフォロア３２が移動する場合のカムフォロア３２の中心の軌跡であり、Ｍ’は比較形態においてカムフォロア３２’が移動する場合のカムフォロア３２’の中心の軌跡となる。

ここで、絞り羽根３０により形成される開口が開放絞りを形成する場合、カムフォロア３２の中心は、光軸Ｌ１から一定距離Ｒの位置（図中一点鎖線で示す円周上の位置）となる。比較形態でカムフォロア３２’の中心は、１／３段絞りの位置Ｐ２から、光軸Ｌ１から距離Ｒとなる開放位置Ｐ１’まで４ステップで移動する。このため、カム４１’の傾き（円周方向に対する中心線Ｍ’の角度）は、図６に示すように角度β’である。しかし、本実施形態でカムフォロア３２の中心は、１／３段絞りの位置Ｐ２から、光軸Ｌ１から距離Ｒとなる開放位置Ｐ１まで５ステップで移動する。このため、カム４１の傾きは角度β’より小さい角度βになる。

このように、本実施形態のカム４１の傾きβは、比較形態でのカム４１’の傾きβ’より小さくなるので、１パルス数当たりのカムフォロア３２の径方向の駆動量(光軸Ｌ１から離れる方向への駆動量）を、比較形態よりも小さくすることができる。したがって、ステッピングモータ５０の負荷を比較形態と比べて小さくすることができる。ステッピングモータ５０の負荷が開放絞り近傍で増大することなく、開放絞りを確実に実現することができる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、開放位置Ｐ１から１／３段絞りとなる位置Ｐ２まで駆動するパルス数を、１／３段絞り位置より絞り側において絞り羽根３０を１／３段絞るために必要なパルス数よりも多くすることにより、開放位置Ｐ１近傍において、カム４１の傾きが急峻になることを防止した。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば、ステッピングモータ１パルス当たりの回転角度を、１／３段絞り位置より絞り側に比べて、絞り開放位置Ｐ１と１／３段絞りとなる位置Ｐ２との間で大きくすることにより、開放位置Ｐ１近傍において、カム４１の傾きが急峻になることを防止することもできる。
（２）本実施形態では、一眼レフカメラのレンズ鏡筒内に設けられた絞り装置について説明したが、本発明はこれに限定されず、レンズ一体式カメラ、ビデオカメラ内に設けられた絞り装置であってもよい。
（３）また、本実施形態で絞り羽根は、９枚設けられた構成としたが、絞り羽根の枚数は９枚に限定されるものではなく、それ以上でもそれ以下でもよい。
（４）本実施形態では１２パルスで絞りが１段変更される構成としたが、これに限定されず、１２パルスより少ないパルス数で絞りが１段変更される構成であってもよく、また１２パルスより多いパルス数で絞りが１段変更される構成であってもよい。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

本発明の一実施形態の絞り装置を備えるレンズ鏡筒及びそのレンズ鏡筒が取り付けられたカメラの概略図である。 本発明の一実施形態の絞り装置の組み立てた状態の斜視図である。 本発明の一実施形態の絞り装置の分解斜視図である。 絞り羽根が駆動される場合の、遮光板の遮光板用スリットにおける位置を示した図である。 実施形態に対する比較形態を示した、図４に対応する図である。 実施形態のカムの形状と比較形態のカムの形状とを示した図である。

符号の説明

２０：回転部材、３０：絞り羽根、３２：カムフォロア、３３：開口、４０：カム部材、４１：カム、４２：固定絞り開口、５０：ステッピングモータ、７０：制御部、１００：絞り装置、Ｌ１：光軸

Claims (5)

1. 所定軸周りに形成されたカムと、
   開口を形成するとともに、開放絞り位置よりも大きく前記開口を形成する位置と、前記開放絞り位置である第１位置と、前記第１位置から前記開口の面積を所定割合小さくする第２位置と、前記第２位置から前記開口の面積を前記所定割合小さくする第３位置とに前記カムに沿って前記軸周りに回転移動するカムフォロアの移動に応じて前記開口が変化する複数の絞り羽根と、
   前記絞り羽根が前記第１位置で形成する前記開口と同径の固定絞り開口と、
   前記各絞り羽根を駆動する駆動部と、
   パルス数に応じて前記駆動部を制御する制御部とを含み、
   前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第１位置から前記第２位置に移動するときの前記開口の面積の変化量は、前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第２位置から前記第３位置に移動するときの前記開口の面積の変化量と同じであり、
   前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第１位置から前記第２位置に移動するときの前記軸周りの回転角度は、前記カムフォロアが前記カムに沿って前記第２位置から前記第３位置に移動するときの前記軸周りの回転角度よりも大きく、
   前記制御部は、前記カムフォロアを前記第１位置から前記第２位置にするとき、前記カムフォロアを前記第２位置から前記第３位置にするときよりも多くのパルスを前記駆動部に供給すること、
   を特徴とする絞り装置。
2. 請求項１に記載された絞り装置であって、
   前記固定絞り開口が設けられるとともに、前記カムを有する開口部材を備え、
   前記絞り羽根は、前記カム内を移動するカムフォロアと、前記カムフォロアとは異なる位置に設けられ且つステッピングモータにより回転駆動される回転部材に取り付けられる支持部とを有し、
   前記ステッピングモータにより前記回転部材が回転駆動されて前記絞り羽根の前記支持部が周方向にパルス駆動されると、前記カムフォロアが前記カムに沿って移動し、前記絞り羽根によって形成される開口が段階的に変化すること、
   を特徴とする絞り装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載された絞り装置であって、
   前記絞りが開放状態にあることを検知するための位置検出装置が設けられていること、
   を特徴とする絞り装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載された絞り装置を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載された絞り装置を備えたことを特徴とする光学機器。

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