JP5576729B2

JP5576729B2 - 光調節装置

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Publication number: JP5576729B2
Application number: JP2010152794A
Authority: JP
Inventors: 龍彦沖田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-07-05
Also published as: US20120002309A1; US8422154B2; JP2012014092A

Description

本発明は、光調節装置に関するものである。

近年、撮像機能を有した携帯機器やマイクロビデオスコープ等の小型光学装置の高性能化に伴い、レンズや絞り等の光学素子も、従来の固定焦点レンズ、固定開口絞りから、フォーカスレンズ、可変絞りを適用する要求が高まっており、その光学素子においても更なる小型化（薄型化）が望まれている。

例えば、特許文献１には、プリント基板上に形成したコイル体及びこれを用いた光量調整装置が記載されており、このものにおいて採用される絞り羽根は、絞り羽根部材の回転軸部材となるシャフトと、磁石が一体的に接合されており、上下基板に形成された軸受け穴に回転可能に取り付けられ、コイルにより回転力を与えることで回転動作を行う。本構成の特徴は、薄い基板を用いながら、磁界が強く保たれるコイルを作成し、更にそのコイルを用い、極めて薄い光調節装置を作成できる事にある（図１０参照）。

特開平１０−２０３６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているような構成では、シャフトを直接絞り羽根の軸穴に挿入する必要がある。

従って、例えば圧入によってシャフトと絞り羽根を連結させようとした場合、圧入の際に羽根が変形（光軸方向）してしまう等の問題が生じるおそれがあり、組立が非常に難しくなるといったおそれがある。

そして、このようなおそれは、小型化（薄型化）を狙い、更に絞り羽根を小さく（薄く）した場合には、より一層顕著に現れることになる。

特に、本技術分野のような極めて薄い光調節装置においては、例えば、シャフト外径はφ０．２ｍｍ程度で、羽根の厚さは約５０μｍ程度であり、排除が困難な加工公差の存在の影響が大きくなるため、加工公差があってもその影響を受け難いような構成を採用することが望まれる。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、簡単かつ安価で、軽量でコンパクトで薄型な構成でありながら、組み立て容易で、かつ製品精度を高く維持できる光調節装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光調節装置は、
光学開口が形成された第１の基板及び第２の基板と、
第１、第２の基板に対して回転可能に取り付けられた少なくとも一つの回転軸部材と、
回転軸部材に設けられた少なくとも一つの光調節手段と、
光調節手段を動作させる駆動手段と、
を有し、
駆動手段により回転軸部材を回転させ光調節手段を動作させることで、光調節手段を、それぞれ光学開口位置と、光学開口から退避した退避位置に相互に回動させ、光学開口を通過する入射光を調整する光調節装置において、
光調節手段は一端に開口を有する切り欠き部を有し、
回転軸部材は、光調節手段の切り欠き部の開口から挿入され、かつ、光調節手段の切り欠き部に嵌め合わされた状態で固定されていることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、切り欠き部と光調節手段とは、回転軸部材の中心と光調節手段の回動中心とが一致するよう固定されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、更に第１の基板及び／または第２の基板を覆う枠部材とを有し、
枠部材と光調節手段とが接触する部位にて光調節手段の外形形状が円弧形状を有していることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光調節手段は、
回転軸部材と、円弧形状の部分と、により動作が規制されることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、切り欠き部の切り欠き幅が、回転軸部材の直径と略等しいことが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、切り欠き部の切り欠き幅が、回転軸部材の直径よりも小さく、回転軸部材は弾性力で固定されることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、回転軸部材と光調節手段は溶接により固定されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、回転軸部材と光調節手段は接着剤により固定されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、回転軸部材には溝部が形成され、光調節手段に形成された切り欠き部が溝部に差し込まれることで固定されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、回転軸部材は円柱状の磁石で形成され、
駆動源はヨークと巻線コイルからなる電磁駆動源であり、
電磁駆動源により磁力を利用して回転軸部材を回転させることが望ましい。

本発明によれば、簡単かつ安価で、軽量でコンパクトで薄型な構成でありながら、組み立て容易で、かつ製品精度を高く維持できる光調節装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光調節装置の分解図を示す斜視図である。同上実施の形態に係る光調節装置の組立図を示す斜視図である。同上実施の形態に係る光調節装置の光調節手段の動作を説明する図であり、（ａ）は第１の静止位置にある状態（退避状態）を示す図であり、（ｂ）は第２の静止位置にある状態（光学開口位置）を示している。（Ａ）は同上実施の形態に係る光調節装置の光調節手段と回転軸部材との接合手順を説明するための斜視図であり、（Ｂ）は同上実施の形態に係る光調節装置の光調節手段と回転軸部材との接合手順を説明するための側面図である。本発明の第２の実施の形態に係る光調節装置の分解図を示す斜視図である。同上実施の形態に係る光調節装置の組立手順を説明するための斜視図である。同上実施の形態に係る光調節装置の光調節手段の動作を説明する図であり、（ａ）は第１の静止位置にある状態（退避状態）を示す図であり、（ｂ）は第２の静止位置にある状態（光学開口位置）を示している。同上実施の形態に係る光調節装置の光調節手段と回転軸部材との接合手順を説明するための斜視図である。本発明の他の実施の形態に係る光調節装置の光調節手段と回転軸部材との接合手順の一例を説明するための斜視図である。従来の光調節装置の構成例の分解斜視図である。

以下に、本発明に係る光調節装置の実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。但し、以下で説明する実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。なお、以下で説明する実施の形態において共通する要素については、同一の符号を付して説明することとする。

＜第１の実施の形態＞
図１乃至図５に従って、本発明の第１の実施の形態に係る光調節装置を説明する。
図１には、本実施の形態に係る光調節装置の分解図を示す。

本実施の形態に係る光調節装置は、光学開口１０２が形成された基板１０１と、光学開口２０２が形成された基板２０１と、光学開口３０２が形成された光調節手段３０１と、光調節手段３０１の移動を静止させるストッパー部２０４と、基板１０１と基板２０１との間に配置され、羽根（光調節手段３０１）が回転軸部材４０１廻りに回動（揺動）動作可能となるスペースを作る為のスペーサー２０５と、光調節手段３０１を回動させる電磁駆動源５０１から構成されている。
なお、本実施の形態において、回転軸部材４０１の外径はφ０．２ｍｍ程度で、光調節手段３０１（羽根）の厚さは約５０μｍ程度である。

基板１０１、２０１には回転軸穴１０３、２０３が形成されており、光調節手段３０１には切り欠き部３０３が設けられ、切り欠き部３０３で磁性を有する回転軸部材４０１と接合されている。

また、電磁駆動源５０１はヨーク部材５０２に巻線コイル部５０３を設けたものである。

次に、図２に示す本光調節装置の組立図について説明する。
図２に示してあるように、光調節手段３０１に接合されている回転軸部材４０１は基板１０１、２０１に形成された回転軸穴１０３、２０３と係合され、光調節手段３０１は、スペーサー２０５により形成される基板１０１、２０１との間のスペースに配置される。

電磁駆動源５０１は基板１０１上に配置されるが、ここで、電磁駆動源５０１はヨーク部材５０２の先端部が磁性を有する回転軸部材４０１に対向する位置にくるように配置される。

そして、光調節手段３０１は、回転軸部材４０１を電磁駆動源５０１によって回転させることによって回転軸部材４０１廻りに回動される。この際、回転軸部材４０１の動作を回転軸穴１０３、２０３で拘束する事によって、光調節手段３０１が正確に回転軸部材４０１廻りに回転移動される構成となっている。

次に、図３を用いて、本光調節装置の動作を説明する。説明がし易いように基板１０１、電磁駆動源５０１は省略してある。

図３（ａ）は光調節手段３０１が基板２０１の光学開口２０２、基板１０１の光学開口１０２から退避した第１の静止位置にある状態図である。この時、光調節手段３０１はスペーサー２０５に当接し、その位置に静止する。なお、本状態における光調節装置の光学開口は基板１０１に形成した光学開口１０２となる。

また、図３（ｂ）に示すように光調節手段３０１が基板２０１の光学開口２０２、基板１０１の光学開口１０２に重なる第２の静止位置にある時、光調節手段３０１はストッパー２０４に当接し、静止している。本状態においては、光調節装置の光学開口は光調節手段３０１に形成された光学開口３０２となる。

また、本光調節装置は、電磁駆動源５０１の巻線コイル部５０３に電流を印加することで、光調節手段３０１に設けられた磁性を有する回転軸部材４０１を、ヨーク部材５０２先端部から発生する磁力で、図３平面と略直交する回転中心軸廻りに回動（回転）させ、光調節手段３０１を第１の静止位置と、第２の静止位置に相互に移動させることができるようになっている。

次に、図４を用いて、本光調節装置の特徴を示す。
図４（Ａ）の（ａ）及び（ｂ）は斜視図で、図４（Ｂ）の（ａ）及び（ｂ）は側面図である。

本構成では、回転軸部材４０１と光調節手段３０１の接合の際、図４（Ａ）の（ａ）に示すように、光調節手段３０１に形成した切り欠き部３０３を回転軸部材４０１に対し、横から（図中の矢印の方向から）挿入することで、回転軸部材４０１と光調節手段３０１を嵌め合わせて係合させる構成になっている。光調節手段３０１と回転軸部材４０１が嵌め合わさっている状態を、図４（Ａ）、（ｂ）に示す。

また、参考として、図４（Ｂ）に本接合手順の側面図を示している。図４（Ｂ）の（ｃ）は光調節手段３０１を回転軸部材４０１に嵌め合わせる前の図であり、図に示している矢印方向に光調節手段３０１をスライドさせ、切り欠き部３０３を回転軸部材４０１にはめ込む。図４（Ｂ）の（ｄ）がはめ込み後の図である。

また、はめ込んだ後に、回転軸部材４０１と光調節手段３０１を固定する方法としては、接着剤、溶接などがあり、また、切り欠き部３０３の幅を回転軸部材４０１の径よりも小さくしておき、光調節手段３０１の弾性力で固定しても良い。

ここで、本構成のメリットについて説明する。
従来の接合方法は、光調節手段３０１に軸穴を設け、軸穴に回転軸部材４０１を挿入（圧入）するような方法であった。
しかしながら、一般的に光調節装置そのものを薄くする為には光調節手段３０１を薄く形成する必要がある。そうした場合、回転軸部材４０１を挿入（圧入）した際に光調節手段３０１が光軸方向に変形してしまう可能性がある。このように変形してしまった場合、実際に光調節装置を組立て、光調節手段３０１を動作させようとしても基板１０１もしくは基板２０２に光調節手段３０１が接触してしまい動作できなくなってしまうおそれが高い。従来の方法では、このようなおそれが発生してしまう為、光調節手段３０１と回転軸部材４０１の接合が非常に難しい。

この一方、本実施の形態のように、光調節手段３０１に切り欠き部３０３を設けて構成した場合は、既述したように、回転軸部材４０１に対し、光調節手段３０１を横からはめ込むことが可能となる。この方法を用いた場合は、従来のような光調節手段３０１の光軸方向への変形はなく、回転軸部材４０１と垂直になるように光調節手段３０１を接合することができる。

このように、本実施の形態に係る接合方法を用いることによって、従来のような接合時の光調節手段３０１の光軸方向への変形のおそれが無くなるため、品質を高く維持しつつ、組立を非常に容易なものとすることができる。

また、本実施の形態に係る光調節装置におけるその他のメリットを以下に示す。
光調節装置の更なる小型化を狙った場合、光調節手段の小型化、薄型化は勿論のこと、回転軸部材（４０１）の小型化も必須になってくる。それぞれの部材が小さくなればなるほど、部材加工時の寸法公差の制限も厳しくなってくる（回転軸部材４０１に磁石などの磁性材料を用いた場合、通常の金属に比べ、加工、成形が難しい為、更に寸法公差の制限が厳しくなる）。その為、従来の接合方法を用いた場合、光調節手段の軸穴径と回転軸部材の径を一致させるのが難しく、回転軸の径に対し、毎回光調節手段の軸穴を調節（再加工）しなければならなくなり、非常に手間がかかる。
しかしながら、本実施の形態に係る接合方法を用いれば、回転軸部材の寸法公差による制約を光調節手段に設けた切り欠き部で許容することができる為、組立がより容易になる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図５乃至図８を用いて、第２の実施の形態を説明する。
図５は、分解図である。
また、第１の実施の形態の構成要素に相当する構成要素には、同一の符号を付している。

本実施の形態に係る光調節装置は、光学開口１０２が形成された基板１０１と、光学開口２０２が形成された基板２０１と、光学開口３０２が形成された光調節手段３０１と、光調節手段３０１の移動を静止させるストッパー部２０４と、基板１０１と基板２０１との間に配置され、羽根（光調節手段３０１）が回転軸部材４０１廻りに回動（揺動）動作可能となるスペースを作る為のスペーサー２０５と、光調節手段３０１を回動させる電磁駆動源５０１から構成されている。

基板１０１、２０１には切り欠き部１０４、２０６が形成されており、光調節手段３０１には切り欠き部３０４が設けられ、光調節手段３０１に設けられた切り欠き部３０４にて磁性を有する回転軸部材４０１と接合されている。また、電磁駆動源５０１はヨーク部材５０２に巻線コイル部５０３を設けたものである。

次に、図６（ａ）、（ｂ）を用いて、本光調節装置の組立手順を説明する。
図６（ａ）に示しているのは、組立前の状態図であり、先に基板１０１と基板２０１とスペーサー２０５が接合されている。ここで、光調節手段３０１をスペーサー２０５によって形成された基板１０１と基板２０１との間のスペースに差し込み（矢印方向Ｘ）、回転軸部材４０１を基板１０１、２０１に形成された切り欠き部１０４、２０６に差し込む。

その後、枠部材６０１をはめ込み（矢印方向Ｙ）、電磁駆動源５０１を基板１０１上に配置する（矢印方向Ｚ）。枠部材６０１は、差し込んだ光調節手段３０１が脱落しない為にはめ込む必要がある。矢印方向Ｙ、Ｚへの処理の順序はどちらが先でも構わない。

図６（ｂ）は組立後の図である。
図６（ｂ）に示すように、電磁駆動源５０１はヨーク部材５０２の先端部が回転軸部材４０１に対向する位置にくるように配置される。そして、光調節手段３０１は回転軸部材４０１を電磁駆動源５０１によって回転させることによって回転軸部材４０１廻りに回動される。

ここで、第１の実施の形態と異なるのは、光調節手段３０１の動作は、基板に形成された切り欠き部１０４、２０６と回転軸部材４０１が接触、枠部材６０１に光調節手段３０１に接合された回転軸部材４０１周辺の円弧形状の端部が接触することで規制される（遊動が防止される）点である。

次に、図７（ａ）、（ｂ）を用いて、本光調節装置の動作を説明する。説明がし易いように基板１０１、電磁駆動源５０１は省略する。また、基本的には第１実施の形態と動作原理は同じである為、説明が重複するところは省略する。

図７（ａ）は光調節手段３０１が基板２０１の光学開口２０２、基板１０１の光学開口１０２から退避した第１の静止位置にある状態図である。このとき、光調節手段３０１は枠部材６０１に当接し、その位置に静止する。本実施形態では枠部材６０１で光調節手段３０１の位置を規制しているが、第１の実施の形態と同様スペーサー２０５で規制しても構わない。本状態における光調節装置の光学開口は基板１０１に形成した光学開口１０２となる。

図７（ｂ）に示すように光調節手段３０１が基板２０１の光学開口２０２、基板１０１の光学開口１０２に重なる第２の静止位置にある時、光調節手段３０１はストッパー２０４に当接し、静止している。本状態においては、光調節装置の光学開口は光調節手段３０１に形成された光学開口３０２となる。

また、本実施の形態においても、第１の実施の形態同様、電磁駆動源５０１の巻線コイル部５０３に電流を印加することで、光調節手段３０１に設けられた磁性を有する回転軸部材４０１を、ヨーク部材５０２先端部から発生する磁力で回転させ、図７平面と略直交する回転中心軸廻りに回動（回転）させ、光調節手段３０１を第１の静止位置と、第２の静止位置に相互に移動させることができるようになっている。

ここで、本実施の形態において、第１の実施形態と異なるのは、光調節手段３０１が基板１０１、２０１に形成された軸穴（切り欠き部）だけではなく、枠部材６０１によっても規制されるところにある。

この為、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、光調節手段３０１に形成した回転軸部材４０１の周囲の形状は円弧形状をしている方が望ましい。理由としては回転動作がスムーズになる為である。第１の実施形態のように回転軸部材４０１の周囲の形状が円弧形状をしておらず、切り欠き部３０４の端部が枠部材６０１と接触した場合、枠部材６０１と光調節手段３０１との引っ掛かりが生じる恐れがあり、スムーズな回転動作が出来ない可能性がある。

次に、図８（ａ）、（ｂ）を用いて、本実施の形態における光調節手段３０１と回転軸部材４０１との本接合手順例を示す。
光調節手段３０１は、回転軸部材４０１が接合される部位の周辺には外形が円弧形状をしている部位があり、切り欠き部３０４の底部が円弧形状に形成されると共に、切り欠き開口端に向かって直線状に形成されている。また、回転軸部材４０１の中心と円弧形状の中心は略一致している。
また、図には示していないが、切り欠き部３０４の底部は円弧形状以外の直線部に形成されていても良い。

本構成の主なメリットは第１の実施の形態と同様、組立の簡略化である為、説明を省略する。
しかしながら、本構成のように回転軸部材４０１を接合した光調節手段３０１を、基板１０１、２０１、スペーサー２０５を接合したデバイスに横から差込み、枠部材６０１をはめるような構成にした場合は、切り欠き部３０４の形状は本構成のように、引っ掛かり防止等のために、その外側を円弧形状とするほうが望ましい。

＜その他の実施の形態＞
回転軸部材４０１と光調節手段３０１の接合方法として、これまで説明した各実施の形態では、光調節手段３０１にのみ切り欠き部３０４を形成していたが、図９に示すように光調節手段３０１だけではなく回転軸部材４０１にも同様に切り欠き部４０２を形成して、光調節手段３０１を回転軸部材４０１の切り欠き部４０２にはめ込んで固定しても良い。

かかる構成を採用した場合の効果としては、回転軸部材４０１と光調節手段３０１を接合した後、切り欠き部同士でお互いが固定されている為、接合位置が光軸方向にずれてしまうような問題が発生せず、所望の位置で接合可能となる。
図９（ａ）は接合前の状態を示す図で、図９（ｂ）は接合後の状態を示す図である。

以上のように、本発明に係る光調節装置は、簡単かつ安価で、軽量でコンパクトで薄型な構成でありながら、組み立て容易で、かつ製品精度を高く維持できるため、小型光学装置の分野における光調節装置や光学装置として有用である。

１０１基板（第１の基板に相当）
１０２光学開口
１０３回転軸穴
２０１基板（第２の基板に相当）
２０２光学開口
２０３回転軸穴
３０１光調節手段
３０２光学開口
３０３切り欠き部
３０４切り欠き部
４０１回転軸部材
５０１電磁駆動源（駆動手段に相当）

Claims

光学開口が形成された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１、第２の基板に対して回転可能に取り付けられた少なくとも一つの回転軸部材と、
前記回転軸部材に設けられた少なくとも一つの光調節手段と、
前記光調節手段を動作させる駆動手段と、
を有し、
前記駆動手段により前記回転軸部材を回転させ前記光調節手段を動作させることで、前記光調節手段を、それぞれ光学開口位置と、前記光学開口から退避した退避位置に相互に回動させ、前記光学開口を通過する入射光を調整する光調節装置において、
前記光調節手段は一端に開口を有する切り欠き部を有し、
前記回転軸部材は、前記光調節手段の前記切り欠き部の開口から挿入され、かつ、前記光調節手段の前記切り欠き部に嵌め合わされた状態で固定されていることを特徴とする光調節装置。
前記切り欠き部と前記光調節手段とは、前記回転軸部材の中心と前記光調節手段の回動中心とが一致するよう固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
更に前記第１の基板及び／または前記第２の基板を覆う枠部材とを有し、
前記枠部材と前記光調節手段とが接触する部位にて前記光調節手段の外形形状が円弧形状を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光調節装置。
前記光調節手段は、
前記回転軸部材と、前記円弧形状の部分と、により動作が規制されることを特徴とする請求項３に記載の光調節装置。
前記切り欠き部の切り欠き幅が、前記回転軸部材の直径と略等しいことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の光調節装置。
前記切り欠き部の切り欠き幅が、前記回転軸部材の直径よりも小さく、前記回転軸部材は弾性力で固定されることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の光調節装置。
前記回転軸部材と前記光調節手段は溶接により固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の光調節装置。
前記回転軸部材と前記光調節手段は接着剤により固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の光調節装置。
前記回転軸部材には溝部が形成され、前記光調節手段に形成された切り欠き部が前記溝部に差し込まれることで固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の光調節装置。
前記回転軸部材は円柱状の磁石で形成され、
前記駆動源はヨークと巻線コイルからなる電磁駆動源であり、
前記電磁駆動源により磁力を利用して前記回転軸部材を回転させることを特徴とする請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の光調節装置。