JP5585803B1 - フィルタ切り替え装置、絞り装置およびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタ切り替え装置の更なる小型化を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】本発明のフィルタ切り替え装置６は、入射光路に配置可能な光学フィルタ（５４，６１）をそれぞれ有する第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２と、第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２の位置を入れ替えるように、第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２を互いに反対方向に回転移動させるフィルタ切り替え機構５３とを備える。フィルタ切り替え機構５３は、フィルタ駆動部の駆動力を第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２に伝達する歯車伝達機構６８を備える。歯車伝達機構６８は、４つの歯車（５９，６５，７８，８６）によって構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学フィルタを切り替えるフィルタ切り替え装置と、これを備えた絞り装置およびカメラに関する。

監視カメラを含む各種のカメラには、外部から入射する光の量（以下「入射光量」ともいう。）を調整する絞り装置が組み込まれている。絞り装置は、入射光の光路上に存在する絞り開口の大きさを変えることによって入射光量を調整（適正化）するものである。絞り装置の仕組みとして、絞り部材の移動によって光量調整を行うものがある。具体的には、絞り部材として一対の絞り羽根を用いたものが公知となっている（たとえば、特許文献１を参照）。

また、昼夜兼用の監視カメラには、カラー撮影が可能な撮像素子が組み込まれている。この種の監視カメラでは、被写体が明るい場合と、被写体が暗い場合で、撮影モードを切り替えている。具体的には、被写体が明るい昼間等の撮影時にはカラー撮影モードを適用し、被写体が暗い夜間等の撮影時にはモノクロ撮影モードを適用するように、撮影モードを切り替えている。

上述した監視カメラにおいては、撮影モードの切り替え機能とあわせて、光学フィルタを切り替える機能を備えたものがある（たとえば、特許文献１、２を参照）。具体的には、カラー撮影モードでは、赤外線カットフィルタを通して撮影し、モノクロ撮影モードでは、赤外線カットフィルタなしで、または別の光学フィルタを通して撮影している。このため、カラー撮影モードで撮影する場合は、外部から入射した光が赤外線カットフィルタを介して撮像素子に到達する。モノクロ撮像モードで撮影する場合は、外部から入射した光が、赤外線カットフィルタを介することなく、または上記別の光学フィルタを通して、撮像素子に到達する。

監視カメラ等に用いられるフィルタ切り替え装置では、光学フィルタの配置を変更することによって、光学フィルタの切り替えを行っている。たとえば、先述した特許文献１には、共通のフィルタ支持部材に２つの光学フィルタを隣り合わせに並べて取り付け、それらの光学フィルタの並び方向にフィルタ支持部材を移動させることにより、光学フィルタの切り替えを行う構成が開示されている。また、先述した特許文献２には、光学フィルタをフィルタ支持部材で支持し、このフィルタ支持部材を移動させることにより、光学フィルタの切り替えを行う構成が開示されている。

特開２００３−３４８３９８号公報 特開２００７−１７５９４号公報

近年においては、監視カメラの普及が進むにつれて高解像度化の要求が高まっている。監視カメラの高解像度化を実現するには、これに用いられる撮像素子の画素数を増やす必要がある。ただし、単純に撮像素子の画素数を増やすと、撮像素子のサイズが大きくなる。また、一画素あたりの画素サイズを縮小すれば、撮像素子のサイズを大きくせずに済むが、その場合はノイズの影響を受けやすくなる。このため、ノイズの影響を抑えつつ監視カメラの高解像度化を実現するには、これまでよりもサイズの大きい撮像素子を用いる必要がある。そうした場合、監視カメラに取り付ける絞り装置では、撮像素子のサイズにあわせて絞り開口の最大径を大きく確保する必要がある。

しかしながら、２つの光学フィルタを備えるフィルタ切り替え装置として、たとえば先述した特許文献１に記載の構成を採用すると、監視カメラの高解像度化を図るうえで次のような不具合が生じる。
すなわち、特許文献１に記載のフィルタ切り替え装置では、共通のフィルタ支持部材に２つの光学フィルタを隣り合わせに並べて取り付け、それらの光学フィルタの並び方向にフィルタ支持部材を移動させる機構を採用している。このため、絞り装置の絞り開口に第１の光学フィルタを配置しているときは、その絞り開口から一方側にずれたところに第２の光学フィルタを配置（退避）しておく必要がある。また、絞り開口に第２の光学フィルタを配置しているときは、その絞り開口から他方側にずれたところに第１の光学フィルタを配置（退避）しておく必要がある。したがって、光学フィルタの切り替えに必要な移動用のスペース（以下「フィルタ切り替え用スペース」という。）としては、実質的に３つの光学フィルタを並べて配置するだけのスペースを確保する必要がある。よって、絞り装置が大型化してしまう。特に、上述したノイズの影響を抑えつつ監視カメラの高解像度化を実現すべく、絞り開口の最大径を大きく確保すると、それにあわせて光学フィルタのサイズも大きくなるため、フィルタ切り替え用スペースがますます拡大し、絞り装置の大型化が顕著になる。

そこで本発明者は、フィルタ切り替え用スペースを縮小すべく、新規なフィルタ切り替え装置を提案している（特願２０１２−２２００６４号明細書）。このフィルタ切り替え装置では、２つのフィルタユニットの位置を入れ替えるように、２つのフィルタユニットを移動させることにより、入射光路に配置する光学フィルタを切り替える機構を採用している。また、このフィルタ切り替え装置では、３つの中間歯車を含む歯車伝達機構を用いて、２つのフィルタユニットを互いに反対方向に移動させる構成を採用している。

しかしながら、最近では、フィルタ切り替え装置を更に小型化することが求められている。本発明は、そうした要求に応えるためになされたものである。

本発明の第１の態様は、
入射光が通る入射光路に配置可能な光学フィルタをそれぞれ有する第１フィルタユニットおよび第２フィルタユニットと、
前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットを回転移動可能に支持するとともに、前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットの位置を回転移動の前後で入れ替えるように、前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットを互いに反対方向に回転移動させることにより、前記入射光路に配置する光学フィルタを切り替えるフィルタ切り替え機構と、
を備え、
前記フィルタ切り替え機構は、前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットを回転移動させるための駆動力を発生するフィルタ駆動部と、前記フィルタ駆動部の駆動力を前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットに伝達する歯車伝達機構と、を備え、
前記歯車伝達機構は、前記フィルタ駆動部によって駆動される駆動歯車と、前記第１フィルタユニットに設けられた第１歯車と、前記第２フィルタユニットに設けられた第２歯車と、中間歯車と、を備え、
前記第１歯車は、前記駆動歯車に直接噛み合い、
前記第２歯車は、前記中間歯車を介して前記駆動歯車に噛み合っている
ことを特徴とするフィルタ切り替え装置である。

本発明の第２の態様は、
前記第１歯車と前記中間歯車とは、前記駆動歯車の歯幅方向に位置をずらして前記駆動歯車に噛み合っており、
前記駆動歯車と前記第２歯車とは、前記中間歯車の歯幅方向に位置をずらして前記中間歯車に噛み合っている
ことを特徴とする上記第１の態様に記載のフィルタ切り替え装置である。

本発明の第３の態様は、
上記第１または第２の態様に記載のフィルタ切り替え装置と、
前記入射光を通過させる絞り開口を形成する絞り部材と、
を備えることを特徴とする絞り装置である。

本発明の第４の態様は、
上記第３の態様に記載の絞り装置を備える
ことを特徴とするカメラである。

本発明によれば、フィルタ切り替え装置の更なる小型化を図ることができる。

本発明が適用されるカメラの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る絞り装置を斜め下方から見たときの分解斜視図である。 絞り駆動部の構成例を説明する分解斜視図である。 フィルタ駆動部の構成を説明する分解斜視図である。 歯車伝達機構の各歯車の配置を示す斜視図である。 歯車伝達機構の各歯車の高さ方向の相対的な位置関係を示す模式図である。 フィルタ切り替え装置の第１の配置状態を示す斜視図である。 第１の配置状態における各部の位置関係を示す斜視図である。 図８のＥ矢視図である。 フィルタ切り替え装置の第２の配置状態を示す斜視図である。 第２の配置状態における各部の位置関係を示す斜視図である。 図１１のＦ矢視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜カメラの構成＞
まず、カメラの構成について説明する。
図１は本発明が適用されるカメラの構成例を示すもので、（Ａ）はカメラ全体の外観図、（Ｂ）は鏡筒内部の概略図である。図示したカメラ１００は、たとえば、防犯目的に建物の天井部分（又は壁、柱など）に設置される監視カメラである。このカメラ１００は、取り付け台座１０１と、カメラ本体１０２とを備えている。取り付け台座１０１は、たとえば、ねじ止めによって建物の天井部分に固定する構造になっている。

カメラ本体１０２は、鏡筒部１０３と、対物レンズ１０４とを備えている。鏡筒部１０３の内部には、対物レンズ１０４を含む光学系が組み込まれている。対物レンズ１０４は、鏡筒部１０３の先端に取り付けられている。また、カメラ本体１０２には、光学系の一機能部としての絞り装置１と、撮像素子１０５とが組み込まれている。絞り装置１は、鏡筒部１０３に入射する光（以下「入射光」という。）の進路（以下「入射光路」という。）の途中に絞り開口を形成し、この絞り開口の大きさを調整することにより、入射光量を調整するものである。

撮像素子１０５は、カラー撮影が可能な撮像素子であって、たとえば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子などで構成される。撮像素子１０５は、たとえば、複数（多数）の画素を行列状に配置してなる撮像面を有する。撮像素子１０５は、絞り装置１の絞り開口を通して上記撮像面に入射する入射光を電気信号に変換する光電変換素子の一例として組み込まれている。

なお、本発明は、ここで例示したカメラ１００に限らず、絞り装置１を備える他の構成のカメラにも適用可能である。また、光学系の構成としても、レンズの種類・枚数・配置や、絞り装置１の配置等、種々の変更が可能である。

＜絞り装置の構成＞
次に、絞り装置の構成について説明する。
図２は本発明の実施の形態に係る絞り装置を斜め下方から見たときの分解斜視図である。なお、ここでは絞り装置の厚み方向において、後述する絞り駆動部が実装される側を上面側（上方）とし、絞り羽根が取り付けられる側を下面側（下方）とする。

図示した絞り装置１は、大きくは、絞り基板２と、一対（２つ）の絞り羽根３，４と、絞り駆動部５と、フィルタ切り替え装置６と、仕切り板７と、カバー部材８と、を備えた構成となっている。

（絞り基板）
絞り基板２は、絞り装置１を構成する部材を取り付けるためのベースとなる部材である。一対の絞り羽根３，４は、入射光を通過させる絞り開口を形成する絞り部材の一例として設けられたものである。一対の絞り羽根３，４は、互いに重なり合った状態で絞り開口を形成する。この絞り開口の大きさが相対的に大きくなると、そこを通過する光の量（入射光量）が相対的に増大し、絞り開口の大きさが相対的に小さくなると、そこを通過する光の量が相対的に減少する。フィルタ切り替え装置６は、入射光が通過する入射光路に配置する光学フィルタを切り替えるものである。絞り駆動部５は、絞り開口の大きさを調整するために、一対の絞り羽根３，４を相対的に移動させるものである。以下、各部の構成について詳しく説明する。

絞り基板２は、たとえば樹脂を用いて構成されている。絞り基板２の厚み方向においては、一対の絞り羽根３，４が取り付けられる側が、絞り基板２の下面側となる。絞り基板２には、連通孔１０と、入射光を通すための開口部１１が形成されている。開口部１１は、絞り基板２の厚み方向に貫通する状態で円形に形成されている。また、絞り基板２の下面側には、４つのピン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、２つの支持軸１４，１５とが設けられている。４つのピン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、絞り基板２に対して、絞り羽根３，４と仕切り板７とカバー部材８を取り付けるために用いられる。支持軸１４，１５は、絞り基板２に対して、フィルタ切り替え装置６の構成部品（後述）を取り付けるために用いられる。また、絞り基板２の外周部には４箇所にわたって爪部１６，…が設けられている。爪部１６，…は、絞り基板２にカバー部材８を取り付けるために用いられる。

（絞り羽根）
一対の絞り羽根３，４は、たとえば、ポリエチレンテレフタレートからなる板状素材の表面をカーボンの膜で被覆して導電性を持たせた素材を用いて構成されている。各々の絞り羽根３，４は、全体的に薄板状に形成されている。

一方の絞り羽根３には、１つの湾部２１と、３つの案内溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、１つの係合孔２３とが設けられている。湾部２１は、全体的に略Ｕ字形に湾曲して形成されるとともに、その一部がＶ字形に切り欠かれている。湾部２１の一部（Ｖ字形の切り欠き部分）には、図示しないＮＤ（Neutral Density）フィルタが取り付けられる。３つの案内溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、絞り羽根３の長手方向に沿って互いに平行に形成されている。３つの案内溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃのうち、２つの案内溝２２ａ，２２ｂは同一直線上に形成されている。そして、これら２つの案内溝２２ａ，２２ｂに対して、湾部２１を挟んだ反対側の縁部に、残り１つの案内溝２２ｃが形成されている。係合孔２３は、上記２つの案内溝２２ａ，２２ｂの延長線上に形成されている。また、係合孔２３は、絞り羽根３の短手方向に沿って平面視長孔状に形成されている。

他方の絞り羽根４には、１つの孔部２４と、３つの案内溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、１つの係合孔２６とが設けられている。孔部２４は、全体的に真円に近い円形に形成されるとともに、その一部がＶ字形に切り欠かれている。孔部２４の一部（Ｖ字形の切り欠き部分）には、図示しないＮＤフィルタが取り付けられている。孔部２４は、先述した湾部２１との重なりによって絞り開口を形成する。３つの案内溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、絞り羽根４の長手方向に沿って互いに平行に形成されている。３つの案内溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃのうち、２つの案内溝２５ａ，２５ｂは同一直線上に形成されている。そして、これら２つの案内溝２５ａ，２５ｂに対して、孔部２４を挟んだ反対側の縁部に、残り１つの案内溝２５ｃが形成されている。係合孔２６は、上記２つの案内溝２５ａ，２５ｂの延長線上に形成されている。また、係合孔２６は、絞り羽根４の短手方向に沿って平面視長孔状に形成されている。

（絞り駆動部）
絞り駆動部５は、２つの絞り羽根３，４が形成する絞り開口の大きさを調整する場合に、各々の絞り羽根３，４を互いに反対方向に移動させるものである。絞り駆動部５は、図３に示すように、作動部材２７と、３つの減速歯車２８，２９，３０と、第１ソケット部材３１と、第２ソケット部材３２と、駆動モータ３３と、を用いて構成されている。

（作動部材）
作動部材２７は、一対の絞り羽根３，４を互いに反対方向に移動させるように動作するものである。作動部材２７は、たとえば、樹脂の一体成形によって形成されている。作動部材２７には、一対の係合ピン３４，３５（図２）と、一対の逃げ孔３６ａ，３６ｂと、駆動歯車３８と、軸孔３９とが一体に形成されている。減速歯車２８の中心には軸孔２８ａが設けられている。同様に、減速歯車２９には軸孔２９ａが設けられ、減速歯車３０には軸孔３０ａが設けられている。３つの減速歯車２８，２９，３０は、上下二段に配置された大小２つの歯車部をそれぞれ有している。そして、減速歯車２８の小径歯車部（不図示）は駆動歯車３８に噛み合い、減速歯車２８の大径歯車部は減速歯車２９の小径歯車部（不図示）に噛み合うようになっている。また、減速歯車２９の大径歯車部は減速歯車３０の小径歯車部に噛み合い、減速歯車３０の大径歯車部は駆動歯車３７に噛み合うようになっている。駆動歯車３７は、駆動モータ３３の回転軸に取り付けられるものである。駆動モータ３３は、たとえば、ステッピングモータを用いて構成されるものである。

第１ソケット部材３１および第２ソケット部材３２は、絞り基板２の収容部４０に取り付けられるものである。絞り基板２の収容部４０はボックス形状に形成され、このボックス内に３つの支持軸４１，４２，４３が設けられている。第１ソケット部材３１は、絞り基板２の収容部４０に対して着脱可能に構成されている。第２ソケット部材３２は、第１ソケット部材３１に対して着脱可能に構成されている。駆動モータ３３は、ブラケット４４を用いて第２ソケット部材３２に装着される。また、駆動モータ３３の端子部４５にはプリント配線基板４６が半田付けにより取り付けられる。また、プリント配線基板４６には端子付きの配線４７が半田付けにより取り付けられる。
なお、絞り駆動部５の構成は、基本的に特開２０１３−１０９２５３号公報に記載されたものと同様である。

（フィルタ切り替え装置の構成）
フィルタ切り替え装置６は、入射光が通る入射光路に配置可能な光学フィルタをそれぞれ有する第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２と、第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２を回転移動可能に支持するとともに、第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２の位置を回転移動の前後で入れ替えるように、第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２を互いに反対方向に回転移動させることにより、入射光路に配置する光学フィルタを切り替えるフィルタ切り替え機構５３と、を備えている。

（フィルタユニット）
第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２は、基本的に同様の構成になっている。このため、ここでは第１フィルタユニット５１の構成について詳しく説明する。
第１フィルタユニット５１は、光学フィルタ５４と、この光学フィルタ５４を支持するフィルタ支持部材５５とを用いて構成されている。光学フィルタ５４は、たとえば、四角形（図例では正方形）のガラス基板をベースに構成されている。光学フィルタ５４の形状は、光学フィルタ５４の元になる大判のガラス基板から複数の光学フィルタ５４を得る場合の加工の手間を考慮すると矩形が好ましい。ただし、光学フィルタ５４の形状は、これに限らず、たとえば、円形であってもよいし、四角形以外の多角形であってもよい。

フィルタ支持部材５５は、たとえば樹脂の一体成型によって得られるものである。フィルタ支持部材５５には、これを貫通する状態で円形の開口部５６が形成されている。この開口部５６は、フィルタリングの対象となる入射光を通過させるためのものである。このため、光学フィルタ５４は、開口部５６を塞ぐ状態で取り付けられている。光学フィルタ５４は、フィルタ支持部材５５の一方の面に、たとえば接着剤を用いて固定されている。

フィルタ支持部材５５には、フィルタ支持枠５７と、基部５８と、歯車部５９とが一体に形成されている。フィルタ支持枠５７の一方の面には、開口部５６を囲むように段差（へこみ）が設けられ、この段差の部分に光学フィルタ５４が取り付けられている。光学フィルタ５４は、フィルタ支持枠５７の厚み方向にはみ出さないように、フィルタ支持枠５７の段差内に収まっている。また、フィルタ支持部材５５の基部５８は扇形に形成され、この扇形の円弧の部分に歯車部５９が形成されている。フィルタ支持枠５７から基部５８にかけては、上記段差の部分を除いて一様に平らに形成されている。これに対して、基部５８と歯車部５９とは、歯車部５９がフィルタ支持部材５５の厚み方向に突出するように段付きの構造になっている。歯車部５９の歯は、基部５８を形作っている扇形の円弧の部分よりも外側に突出する状態で配置されている。基部５８には、フィルタユニット５１を回転移動させるときの支点となる軸孔６０が形成されている。基部５８の円弧部分や歯車部５９の歯のピッチ円は、それぞれ軸孔６０を中心としている。

これと同様に、第２フィルタユニット５２は、光学フィルタ６１と、この光学フィルタ６１を支持するフィルタ支持部材６２とを用いて構成されている。また、フィルタ支持部材６２には、フィルタ支持枠６３と、基部６４と、歯車部６５とが一体に形成されている。そして、フィルタ支持部材６２の基部６４に軸孔６６が形成されている。
上述した２つのフィルタユニット５１，５２は、フィルタ取付面どうしを対向させた状態で絞り基板２に取り付けられる。その際、フィルタ支持部材５５の歯車部５９とフィルタ支持部材６２の歯車部６５は、それぞれ外向きに配置される。すなわち、歯車部５９はカバー部材８側に突出して配置され、歯車部６５は仕切り板７側に突出して配置される。

上述した２つのフィルタユニット５１，５２に用いる光学フィルタ５４，６１の組み合わせは種々考えられるが、ここでは一例として、一方の光学フィルタ５４を赤外線カットフィルタで構成し、他方の光学フィルタ６１をダミーフィルタで構成している。赤外線カットフィルタは、入射光から赤外線をカットするフィルタである。ダミーフィルタは、光路長補正のために用いられるフィルタ（光路長補正フィルタ）である。具体的には、ダミーフィルタは、これと組み合わせて使用する光学フィルタ（本形態例では赤外線カットフィルタ）を入射光路に配置したときの光路長と、ダミーフィルタを入射光路に配置したときの光路長とが同等になるように、光路長を補正するものである。

（フィルタ切り替え機構）
フィルタ切り替え機構５３は、第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２を回転移動させるための駆動力を発生するフィルタ駆動部６７（図４）と、このフィルタ駆動部６７の駆動力を第１フィルタユニット５１および第２フィルタユニット５２に伝達する歯車伝達機構６８（図２、図５）と、を備えた構成になっている。

（フィルタ駆動部）
フィルタ駆動部６７は、図４に示すように、回転部材７１と、マグネット７２と、ボビン７３と、コイル（不図示）と、支持部材７４と、ヨーク７５と、を用いて構成されている。回転部材７１には、マグネットホルダ部７６と、アーム部７７と、歯車部７８とが一体に形成されている。マグネットホルダ部７６は、マグネット７２を保持する部分である。マグネットホルダ部７６の上面および下面には、それぞれ軸７９ａ，７９ｂ（図５）が同軸上に設けられている。これらの軸７９ａ，７９ｂは、回転部材７１の回転中心となる。アーム部７７は、マグネットホルダ部７６の下端からＬ字形に延出し、その延出端に歯車部７８が形成されている。歯車部７８は、円弧状に形成されている。アーム部７７は、歯車部７８の円弧の中間部につながっている。

マグネット７２は、角形の永久磁石を用いて構成されている。マグネット７２に角形の永久磁石を用いる理由は、円柱形の永久磁石を用いる場合に比べて、コスト的な面や加工容易性の面で有利になるからである。ただし、本発明を実施するうえでは、永久磁石の形状は、特定の形状に限定されない。マグネット７２は、マグネットホルダ部７６に固定状態で組み付けられる。この組み付け状態においては、上下の軸７９ａ，７９ｂを結ぶ仮想軸が、マグネット７２の中心を通るように配置される。

ボビン７３は、主に樹脂等の絶縁性材料で形成されている。ボビン７３の上端には４つの端子８０，…が設けられている。端子８０にはコイルの巻線の終端が接続される。コイルは、マグネット７２を保持するマグネットホルダ部７６を囲むようにボビン７３に巻装される。支持部材７４は、２つの支持片８１，８２を有し、これらの支持片８１，８２でコイルの上部を挟むようにボビン７３に装着される。支持部材７４の支持片８２には図示しない孔が設けられ、これに対応してボビン７３の底部にも孔８３が設けられている。支持片８２の孔にはマグネットホルダ部７６の軸７９ａが挿入され、ボビン７３の孔８３にはマグネットホルダ部７６の軸７９ｂが挿入される。これにより、回転部材７１は、ボビン７３および支持部材７４によって回転自在に支持される。

ヨーク７５は、外部への磁力線の漏洩を抑制するものである。ヨーク７５は、円筒形に形成されている。ヨーク７５は、回転部材７１、マグネット７２、ボビン７３、コイル、支持部材７４等を含むボビン組立体を収容するものである。ただし、ボビン組立体をヨーク７５に収容した状態では、回転部材７１のアーム部７７と歯車部７８がヨーク７５からはみ出して配置される。

ヨーク７５の上端には中継基板８４が取り付けられる。中継基板８４は、ヨーク７５の直径に対応した円形のプリント配線基板で構成されている。中継基板８４には、上述した４つの端子８０とコネクタ付きの配線８５とが、それぞれ半田付けされる。中継基板８４は、ボビン７３に巻装されたコイルと、フィルタ制御部（不図示）とを電気的に接続するものである。フィルタ制御部は、予め決められた条件に基づいてコイルに電流を流すものである。コイルに電流を流すと磁力が発生する。この磁力は、２つのフィルタユニット５１，５２を回転移動させるための駆動力となる。また、コイルへの通電によって磁力が発生すると、この磁力の作用で回転部材７１が回転動作する。このとき、回転部材７１が回転する方向は、コイルを流れる電流の向きによって変わる。このため、フィルタ制御部では、コイルに電流を流すときの極性（正極、負極）を反転することにより、回転部材７１の回転方向を切り替えることができる。

上記構成からなるフィルタ駆動部７は、絞り駆動部５に隣り合う位置関係で、絞り基板２の収容部２０（図４）に実装される。その際、回転部材７１の歯車部７８は、連通孔１０（図２）を通して絞り基板２の下面側に突出して配置される。

（歯車伝達機構）
歯車伝達機構６８は、実質的に４つの歯車によって構成されている。具体的には、歯車伝達機構６８は、上述した３つの歯車部５９，６５，７８と、中間歯車８６と、によって構成されている。このうち、歯車部５９は第１歯車に相当し、歯車部６５は第２歯車に相当し、歯車部７８は駆動歯車に相当する。中間歯車８６は、平歯車によって構成されている。中間歯車８６の中心には軸孔８６ａが設けられている。

図５は歯車伝達機構の各歯車の配置を示す斜視図である。また、図６は歯車伝達機構の各歯車の高さ方向の相対的な位置関係を示す模式図である。図示のように、フィルタユニット５１に一体に設けられた歯車部５９は、歯車部７８に直接噛み合っている。また、フィルタユニット５２に一体に設けられた歯車部６５は、中間歯車８６を介して歯車部７８に噛み合っている。歯車部５９と中間歯車８６とは、歯車部７８の歯幅方向に位置をずらして歯車部７８に噛み合っている。このため、中間歯車７８の歯幅方向においては、歯車部５９と歯車部８６との間に段差Ｇ１が確保されている。この隙間Ｇ１の存在により、歯車伝達機構６８の動作中に歯車部５９と歯車部８６とが平面的に重なり合ったときでも、両者の干渉（接触）が回避される。また、歯車部５９と中間歯車８６とは、歯車部７８の円周方向の異なる位置で歯車部７８に噛み合っている。中間歯車８６は、歯車部６５と歯車部７８とに同時に噛み合っている。また、歯車部６５と歯車部７８とは、中間歯車８６の歯幅方向に位置をずらして中間歯車８６に噛み合っている。このため、中間歯車８６の歯幅方向においては、歯車部６５と歯車部７８との間に段差Ｇ２が確保されている。この隙間Ｇ２の存在により、歯車伝達機構６８の動作中に歯車部６５と歯車部７８とが平面的に重なり合ったときでも、両者の干渉（接触）が回避される。

（仕切り板）
仕切り板７は、薄板状に形成されている。仕切り板７は、たとえば、上述した絞り羽根３，４と同様に、ポリエチレンテレフタレートからなる板状素材の表面をカーボンの膜で被覆して導電性を持たせた素材を用いて構成されている。仕切り板７は、絞り基板２の厚み方向において、絞り羽根３，４と、フィルタユニット５１，５２との間に配置される。

仕切り板７には、開口部９１と、４つの貫通孔９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄとが形成されている。開口部９１は、仕切り板７を貫通する状態で円形に形成されている。開口部９１は、絞り基板２に仕切り板７を取り付けた場合に、絞り基板２の開口部１１と同心状に配置される。４つの貫通孔９２ａ，９２ｂ，９２ｃ，９２ｄは、絞り基板２に設けられた４つのピン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにそれぞれ嵌合される。

（カバー部材）
カバー部材８は、たとえば、樹脂等の一体成型により得られるものである。カバー部材８は絞り基板２の下面側に取り付けられる。その際、上述した絞り羽根３，４や仕切り板７、フィルタユニット５１，５２などは、絞り基板２とカバー部材８の間に収容される。カバー部材８には、開口部９４と、４つの貫通孔９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄと、逃げ孔９６ａ，９６ｂ，９７とが形成されている。開口部９４は、カバー部材８を貫通する状態で円形に形成されている。開口部９４は、絞り基板２にカバー部材８を取り付けた場合に、絞り基板２の開口部１１と同心状に配置される。４つの貫通孔９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄは、絞り基板２に設けられた４つのピン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにそれぞれ嵌合される。逃げ孔９６ａ，９６ｂは、作動部材２７の係合ピン３４，３５との干渉を避けるためのものである。逃げ孔９７は、回転部材７１の歯車部７８との干渉を避けるためのものである。また、カバー部材８の外周部には、４つの取付片９８，…が形成されている。各々の取付片９８，…は、絞り基板２に設けられた爪部１６，…にそれぞれ引っ掛けて留め付けられる。

＜構成部材の取付状態の説明＞
次に、絞り装置１の構成部材の取付状態について説明する。
絞り基板２の下面側には、２つの絞り羽根３，４と、仕切り板７と、２つのフィルタユニット５１，５２と、中間歯車８６と、カバー部材８とが取り付けられる。また、絞り基板２の上面側には、絞り駆動部５と、フィルタ駆動部６７とが取り付けられる。

絞り基板２に絞り羽根３を取り付ける場合は、絞り基板２のピン１２ａ，１２ｃ，１２ｄに、絞り羽根３の案内溝２２ａ，２２ｂ，２２ｃを嵌合させる。
また、絞り基板２に絞り羽根４を取り付ける場合は、絞り基板２のピン１２ａ，１２ｂ，１２ｃに、絞り羽根４の案内溝２５ａ，２５ｂ，２５ｃを嵌合させる。

絞り基板２に仕切り板７を取り付ける場合は、絞り基板２のピン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに、仕切り板７の貫通孔７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄを嵌合させる。
絞り基板２に２つのフィルタユニット５１，５２を取り付ける場合は、絞り基板２の支持軸１４に第１フィルタユニット５１の軸孔６０と第２フィルタユニット５２の軸孔６６をそれぞれ嵌め入れて抜け止めする。
絞り基板２に中間歯車８６を取り付ける場合は、絞り基板２の支持軸１５に、中間歯車８６の軸孔８６ａを嵌め入れて抜け止めする。このとき、中間歯車８６を歯車部６５に噛合させる。
絞り基板２にカバー部材８を取り付ける場合は、絞り基板２の爪部１６，…に、カバー部材８の取付片９８，…をそれぞれ留め付ける。

絞り基板２に絞り駆動部５を取り付ける場合は、絞り基板２の収容部４０に作動部材２７と、３つの減速歯車、２９，３０とを取り付け、その上から第１ソケット部材３１を取り付ける。このとき、作動部材２７の逃げ孔３６ａ，３６ｂに支持軸４２，４３を通しながら、作動部材２７の軸孔３９を支持軸４１に嵌合させる。さらに、動部材２７の作動歯車３８の上に減速歯車２９を重ねるようにして、支持軸４１に減速歯車２９の軸孔２９ａを嵌合させる。また、作動部材２７の係合ピン３４，３５を絞り基板２の下面側に突出させる。そして、係合ピン３４を絞り羽根３の係合孔２３に係合させ、係合ピン３５を絞り羽根４の係合孔２６に係合させる。また、減速歯車２８の軸孔２８ａを支持軸４２に嵌合させるとともに、減速歯車３０の軸孔３０ａを支持軸４３に嵌合させる。

絞り基板２にフィルタ駆動部６７を取り付ける場合は、上述した回転部材７１、マグネット７２等を収容したヨーク７５を絞り基板２の上面側に実装する。このとき、回転部材７１のアーム部７７と歯車部７８を、絞り基板２の連通孔１０（図２）を通して、絞り基板２の下面側に突出させる。また、歯車部７８を、歯車部５９と中間歯車８６に噛合させる。

このように絞り装置１の各構成部材を絞り基板２に取り付けることにより、２つの絞り羽根３，４は、ピン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにより直線移動可能に支持される。また、２つのフィルタユニット５１，５２は、支持軸１４を中心に回転移動可能に支持され、中間歯車８６は、支持軸１５を中心に回転可能に支持される。

次に、絞り装置１の動作について説明する。絞り装置１の動作には、絞り調整動作とフィルタ切り替え動作がある。以下、各動作について順に説明する。

＜絞り調整動作の説明＞
まず、絞り調整動作について説明する。絞り調整動作とは、一対の絞り羽根３，４が形成する絞り開口の大きさを変える動作をいう。より具体的に記述すると、絞り調整動作とは、一対の絞り羽根３，４を相対的に移動させることにより、絞り開口の大きさを調整する動作をいう。絞り装置１において絞り開口の大きさを調整する動作は、絞り装置１を備える監視カメラ等において入射光量を調整する動作と実質的に同一である。

実際に絞り装置１で絞り開口の大きさを調整する場合は、絞り駆動部５の駆動モータ３３を駆動する。そうすると、駆動モータ３３の駆動力が駆動歯車３７から減速歯車３０、減速歯車２９および減速歯車２８を介して作動歯車３８に伝達される。このため、作動部材２７は、駆動モータ３３の駆動にしたがって回転する。

また、作動部材２７が回転すると、作動部材２７の係合ピン３４，３５に係合している絞り羽根３，４が、絞り基板２の長手方向に同時に直線的に移動する。このとき、絞り羽根３が移動する方向と、絞り羽根４が移動する方向とは、互いに反対方向になる。このように一対の絞り羽根３，４を相対的に移動させると、絞り羽根３，４の重なり合いによって形成される絞り開口の大きさが変化する。したがって、駆動モータ３３の回転量および回転方向を変えることで、絞り開口の大きさを調整することができる。

＜フィルタ切り替え動作の説明＞
次に、フィルタ切り替え動作について説明する。
フィルタ切り替え動作とは、入射光路に配置する光学フィルタ（５４，６１）を切り替える動作をいう。より具体的に記述すると、フィルタ切り替え動作とは、光学フィルタ５４，６１の配置状態を、第１の配置状態から第２の配置状態に、または、第２の配置状態から第１の配置状態に、切り替える動作をいう。第１の配置状態とは、上記絞り開口を通る入射光路に光学フィルタ５４を配置し、かつ、光学フィルタ６１を入射光路から退避させた状態をいう。第２の配置状態とは、入射光路に光学フィルタ６１を配置し、かつ、光学フィルタ５４を入射光路から退避させた状態をいう。

ここで、上記第１の配置状態においては、図７に示すように、第１フィルタユニット５１の光学フィルタ５４が絞り基板２の開口部１１（図２）に進出して配置され、第２フィルタユニット５２の光学フィルタ６１が絞り開口１１から退避して配置される。図８は第１の配置状態における各部の位置関係を示す斜視図であり、図９は図８のＥ矢視図である。光学フィルタ５４，６１の配置状態を、第１の配置状態から第２の配置状態に切り替える場合は、図９の状態から歯車部７８を反時計方向に回転させる。そうすると、中間歯車８６と歯車部５９が時計回り方向に回転し、歯車部６５が反時計回り方向に回転する。また、第１フィルタユニット５１は支持軸１４を中心に時計回り方向に回転移動し、第２フィルタユニット５２は支持軸１４を中心に反時計回り方向に回転移動する。その結果、第１フィルタユニット５１の位置と第２フィルタユニット５２の位置が入れ替わる。

一方、上記第２の配置状態においては、図１０に示すように、第２フィルタユニット５２の光学フィルタ６１が絞り基板２の開口部１１（図２）に進出して配置され、第１フィルタユニット５１の光学フィルタ５４が絞り開口１１から退避して配置される。図１１は第２の配置状態における各部の位置関係を示す斜視図である。図１２は図１１のＦ矢視図である。光学フィルタ５４，６１の配置状態を、第２の配置状態から第１の配置状態に切り替える場合は、図１２の状態から歯車部７８を時計方向に回転させる。そうすると、中間歯車８６と歯車部５９が反時計回り方向に回転し、歯車部６５が時計回り方向に回転する。また、第１フィルタユニット５１は支持軸１４を中心に反時計回り方向に回転移動し、第２フィルタユニット５２は支持軸１４を中心に時計回り方向に回転移動する。その結果、第１フィルタユニット５１の位置と第２フィルタユニット５２の位置が入れ替わる。

実際に絞り装置１で入射光路に配置する光学フィルタ５４，６１を切り替える場合は、次のようなフィルタ切り替え動作を行う。すなわち、フィルタ駆動部６７が備えるコイルへの通電によって磁界を形成する。そうすると、コイルへの通電によって形成される磁界の向きおよび強さに応じて回転部材７１が回転し、その回転駆動力が歯車伝達機構６８を介して各々のフィルタユニット５１，５２に伝達される。具体的には、回転部材７１の回転駆動力は、歯車部７８を共通の駆動歯車として、歯車部７８から歯車部５９に伝達される一方、歯車部７８から中間歯車８６を介して歯車部６５に伝達される。このとき、回転部材７１から第１フィルタユニット５１への駆動力の伝達は、２つの歯車（５９，７８）によって行われ、回転部材７１から第２フィルタユニット５２への駆動力の伝達は、３つの歯車（６５，７８，８６）によって行われる。このため、２つのフィルタユニット５１，５２は、支持軸１４を中心に互いに反対方向に回転移動する。また、２つのフィルタユニット５１，５２の各光学フィルタ５４，６１の位置は、上記回転移動の前後で入れ替わる。

上記フィルタ切り替え動作においては、歯車部５９の歯と歯車部６５の歯が、支持軸１４を中心とした同じ円軌道上を上下に位置をずらした状態で往復移動する。また、歯車部５９の歯と中間歯車８６の歯は、フィルタ切り替え動作の途中で平面的に重なり合うものの、上記図６に示す段差Ｇ１の存在により互いに干渉することがなく行き違う。また、歯車部６５の歯と歯車部７８の歯は、フィルタ切り替え動作の途中で平面的に重なり合うものの、上記図６に示す段差Ｇ２の存在により互いに干渉することなく行き違う。このため、歯車伝達機構６８を構成する４つの歯車（５９，６５，７８，８６）を円滑に動作させることができる。また、この歯車伝達機構６８によってフィルタ駆動部６７の駆動力を２つのフィルタユニット５１，５２に確実に伝達させることができる。

＜実施の形態に係る効果＞
本発明の実施の形態によれば、本出願人の先願発明（特願２０１２−２２００６４号明細書）と比較して、次のような効果が得られる。

すなわち、フィルタ駆動部６７の駆動力を２つのフィルタユニット５１，５２に伝達する歯車伝達機構６８の構成として、先願発明では３つの中間歯車を用いているのに対して、上記実施の形態によれば、一つの中間歯車８６を用いるだけで済む。このため、歯車伝達機構６８の部品点数の削減や省スペース化を図ることができる。また、歯車伝達機構６８を構成する歯車の個数が少なくなるため、バックラッシュの影響が小さくなる。

また、上記実施の形態においては、歯車部７８に対する歯車部５９と中間歯車８６の噛み合い位置を、歯車部７８の歯幅方向にずらすとともに、中間歯車８６に対する歯車部７８と歯車部６５の噛み合い位置を、中間歯車８６の歯幅方向にずらしている。このため、歯車伝達機構６８を構成する歯車どうしの干渉を避けて各歯車（５９，６５，７８，８６）を密に配置することができる。これにより、歯車伝達機構６８を含むフィルタ切り替え機構５３の小型化および薄型化を図ることができる。

なお、参考までに、本出願人の先願発明によって得られる効果についても以下に記述しておく。

上記実施の形態においては、２つのフィルタユニット５１，５２の位置を相互に入れ替えることにより、入射光路に配置する光学フィルタ５４，６１を切り替える構成を採用しているため、従来の構成に比べてフィルタ切り替え用スペースを縮小することができる。すなわち、従来のように、２つの光学フィルタを隣り合わせに並べて取り付けたフィルタ支持部材を移動させる構成を採用すると、フィルタ切り替え用スペースとして、実質的に３つの光学フィルタを並べて配置するだけのスペースが必要になる。これに対して、本実施の形態のように、第１フィルタユニット５１と第２フィルタユニット５２の位置を回転移動の前後で入れ替える構成では、フィルタ切り替え用スペースとして、実質的に２つの光学フィルタ５４，６１を並べて配置するだけのスペースで済む。このため、従来よりもフィルタ切り替え用スペースを縮小することができる。その結果、絞り装置１の小型化を図ることができる。特に、監視カメラ等の高解像度化への対応として撮像素子のサイズを大きくし、これに合わせて絞り開口の最大径を大きく確保したい場合においては、絞り装置１を極力大型化させずに、絞り開口の最大径を拡大することが可能となる。

従来においては、絞り基板に衝撃力が加わった場合に、この衝撃力によってフィルタ支持部材が不用意に移動（位置ずれ）しないように、磁石の磁力を利用してフィルタ支持部材を常に一方向に付勢している。このため、フィルタ支持部材の移動によって光学フィルタを切り替える場合に、磁力よりも大きな移動力をフィルタ支持部材に加えるために、ある程度大きな作動電圧をフィルタ駆動部（コイル等）に供給する必要がある。
これに対して、上記実施の形態においては、絞り基板２に衝撃力が加わった場合に、この衝撃力が、次のように作用する。すなわち、絞り基板２に加わった衝撃力は、たとえば第１フィルタユニット５１に対して、その移動を助長する方向に作用するとしても、第２フィルタユニット５２に対しては、その移動を阻止する方向に作用する。その理由は、次のとおりである。まず、絞り基板２に対して絞り羽根３，４の移動方向と平行な方向に衝撃力が加わると、各々のフィルタユニット５１，５２に対して、支持軸１４を中心とした回転方向に移動力が作用する。このとき、各々のフィルタユニット５１，５２は、ほぼ同じ大きさの移動力を同じ方向に受けるものの、歯車伝達機構６８の歯車どうしが噛み合っていることにより、同じ方向への移動が阻止される。このため、絞り基板２に衝撃力が加わっても、フィルタユニット５１，５２の移動が抑制される。これにより、上述した磁石の磁力（付勢力）を弱めることができる。また、場合によっては磁石の磁力を利用しなくても所望の耐衝撃性を確保することができる。その結果、従来よりも小さな作動電圧で光学フィルタを切り替えることができる。また、必要な耐衝撃性を確保したうえで、消費電力の低減を図ることができる。

上記実施の形態においては、共通の支持軸１４を回転中心に２つのフィルタユニット５１，５２を回転移動可能に支持しているため、各々のフィルタユニット５１，５２の動作がコンパクトになる。このため、フィルタ切り替え用スペースの最小化に寄与することができる。また、２つのフィルタユニット５１，５２を歯車伝達機構６８を用いて移動させる構成を採用しているため、駆動系の構成が非常にコンパクトになる。

上記実施の形態においては、一対の絞り羽根３，４と２つのフィルタユニット５１，５２との間に仕切り板７を配置して、それらの位置的な干渉（接触）を回避している。このため、仕切り板７を間に挟んで、絞り羽根３，４とフィルタユニット５１，５２を互いに近接させて配置することができる。これに対して、仕切り板７を設けない場合は、絞り羽根３，４とフィルタユニット５１，５２の干渉を避けるために、それらを大きく離して配置する必要がある。したがって、仕切り板７を設けた場合は、これを設けない場合に比べて、トータルの厚みを薄くすることができる。特に、監視カメラ等の高解像化に伴って、その光学系に単焦点レンズ等（いわゆる明るいレンズ）を用いる場合は、絞り装置１の絞り開口の前側（被写体側）に配置されるレンズと後ろ側に配置されるレンズを近づけて配置する必要がある。このため、絞り装置１において、それらのレンズの間に介在する絞り開口の近傍部の厚みを薄くことが非常に有効になる。

＜変形例等＞
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

たとえば、上記実施の形態においては、フィルタ支持部材５５に歯車部５９を一体に形成したが、これに限らず、フィルタ支持部材５５と歯車部５９を別々の部材とし、フィルタ支持部材５５に接着剤等を用いて歯車部５９を固定した構成としてよい。この点は、フィルタ支持部材６２と歯車部６５についても同様である。

また、切り替えの対象となる光学フィルタの組み合わせは、異種の光学フィルタの組み合わせに限らず、同種の光学フィルタの組み合わせ（ただし、それぞれの光学特性は異なるものとする。）であってもよい。

また、本発明に係るフィルタ切り替え装置は、絞り装置やカメラを含めて、種々の光学装置に広く適用可能である。

１…絞り装置
２…絞り基板
３，４…絞り羽根
６…フィルタ切り替え装置
５０…フィルタ切り替え機構
５１…第１フィルタユニット
５２…第２フィルタユニット
５３…フィルタ切り替え機構
５４，６１…光学フィルタ
５９…歯車部（第１歯車）
６５…歯車部（第２歯車）
６７…フィルタ駆動部
６８…歯車伝達機構
７８…歯車部（駆動歯車）
８６…中間歯車
１００…カメラ

Claims (3)

1. 入射光が通る入射光路に配置可能な光学フィルタをそれぞれ有する第１フィルタユニットおよび第２フィルタユニットと、
   前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットを回転移動可能に支持するとともに、前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットの位置を回転移動の前後で入れ替えるように、前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットを互いに反対方向に回転移動させることにより、前記入射光路に配置する光学フィルタを切り替えるフィルタ切り替え機構と、
   を備え、
   前記フィルタ切り替え機構は、前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットを回転移動させるための駆動力を発生するフィルタ駆動部と、前記フィルタ駆動部の駆動力を前記第１フィルタユニットおよび前記第２フィルタユニットに伝達する歯車伝達機構と、を備え、
   前記歯車伝達機構は、前記フィルタ駆動部によって駆動される駆動歯車と、前記第１フィルタユニットに設けられた第１歯車と、前記第２フィルタユニットに設けられた第２歯車と、中間歯車と、を備え、
   前記第１歯車は、前記駆動歯車に直接噛み合い、
   前記第２歯車は、前記中間歯車を介して前記駆動歯車に噛み合い、
   前記第１歯車と前記中間歯車とは、前記駆動歯車の歯幅方向に位置をずらして前記駆動歯車に噛み合い、
   前記駆動歯車と前記第２歯車とは、前記中間歯車の歯幅方向に位置をずらして前記中間歯車に噛み合っている
   ことを特徴とするフィルタ切り替え装置。
2. 請求項１に記載のフィルタ切り替え装置と、
   前記入射光を通過させる絞り開口を形成する絞り部材と、
   を備えることを特徴とする絞り装置。
3. 請求項２に記載の絞り装置を備える
   ことを特徴とするカメラ。

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