JP6071249B2

JP6071249B2 - 光調節装置

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Publication number: JP6071249B2
Application number: JP2012118847A
Authority: JP
Inventors: 龍彦沖田
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Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2017-02-01
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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、絞り、光学フィルタ等の光学素子も、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、可変光学フィルタその他の素子を適用する要求が高まっている。さらに、それら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に記載の羽根駆動装置においては、一枚の羽根に複数の光学開口部を形成し、光量の調節を行っている。この羽根駆動装置では、複数の羽根を用いる必要がないため、小型化が可能となっている。

特開２０１０−９６８７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の羽根駆動装置では、羽根の可動領域が増すと、それに伴い装置全体のサイズも増してしまう。より具体的には、基板の光学開口が大きくなると、光学開口から羽根を退避させるための可動領域を増やす必要があるため、基板の径を大きくしなければならず、これにより装置が大型化していた。
つまり、絞り羽根の可動領域の増加と装置のサイズの小型化を両立させるのは困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、絞り羽根の可動領域が増加しても、装置全体のサイズの大型化を抑えることのできる光調節装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光調節装置は、光学開口がそれぞれ形成された第１基板及び第２基板と、少なくとも１つの光調節手段と、第１基板と第２基板の間に配置され、光調節手段が動作可能なスペースを形成するスペーサと、第１基板上に配置された光調節手段を動作させる駆動手段と、当接部を有し第１基板及び第２基板よりも外方へ突出する突出部を有し、駆動手段により光調節手段を動作させることによって、光調節手段を光学開口から退避した第１の静止位置と、光学開口に重なる第２の静止位置と、に相互に回動させ、光学開口を通過する入射光を調節する光調節装置であって、光調節手段は、第１の静止位置にあるとき、第１基板及び第２基板から外部へ突出可能であり、光調節手段は、第１の静止位置にあるときに当接部に当接することを特徴としている。

本発明に係る光調節装置において、突出部は、光調節装置の光軸に垂直な面内の方向において、第１基板及び第２基板の少なくとも一方が突出して形成される部分であることが好ましい。

本発明に係る光調節装置は枠部材を有し、突出部は、光調節装置の光軸に垂直な面内の方向において、枠部材が突出して形成される部分であることが好ましい。

本発明に係る光調節装置において、第１基板及び第２基板には切り欠き部が形成され、枠部材は切り欠き部に差し込まれた光調節手段の脱落を防止する規制部を備えることが好ましい。
本発明に係る光調節装置において、駆動手段は、電磁駆動源であって、電磁駆動源は、ヨークと２つのコイルを備えることが好ましい。
本発明に係る光調節装置において、光調節部材の回転中心に回転軸が設けられ、駆動手段が回転軸をその軸周りに回動させ、光調節手段は、駆動手段の回動に従って回動することが好ましい。
本発明に係る光調節装置において、スペーサは、第１基板に対して回転しないことが好ましい。
本発明に係る光調節装置において、第１基板は、第２基板に対して回転しないことが好ましい。
本発明に係る光調節装置において、光調節手段の回転軸が嵌る回転軸穴が、第１基板に形成されていることが好ましい。
本発明に係る光調節装置において、光調節手段の回転軸が嵌る回転軸穴が、第２基板に形成されていることが好ましい。

本発明に係る光調節装置は、絞り羽根の可動領域が増加しても、装置全体のサイズの大型化を抑えることができる、という効果を奏する。

第１実施形態に係る光調節装置の構成を示す分解斜視図である。第１実施形態に係る光調節装置を組み上げた状態を示す斜視図である。（ａ）は、第１実施形態における光調節手段が第１の静止位置にある状態を示す平面図であり、（ｂ）は、第１実施形態における光調節手段が第２の静止位置にある状態を示す平面図である。（ａ）は、第１実施形態の変形例において、光調節手段が第１の静止位置にある状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、光調節手段が第２の静止位置にある状態を示す斜視図である。第２実施形態に係る光調節装置の構成を示す分解斜視図である。（ａ）は、第２実施形態に係る光調節装置の組立ての様子を示す斜視図、（ｂ）は第２実施形態に係る光調節装置を組み上げた状態を示す斜視図である。（ａ）は、第２実施形態における光調節手段が第１の静止位置にある状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、第２実施形態における光調節手段が第２の静止位置にある状態を示す斜視図である。

以下に、本発明に係る光調節装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１から図４を用いて、第１実施形態に係る光調節装置について説明する。図１は、第１実施形態に係る光調節装置の構成を示す分解斜視図である。図２は、第１実施形態に係る光調節装置を組み上げた状態を示す斜視図である。

図１に示す光調節装置は、第１基板１０１と、突出部１０４と、第２基板１２１と、突出部１２４と、第１基板１０１と第２基板１２１の間に配置された光調節手段１３０と、スペーサ１４１と、当接部１４２（ストッパ）と、第１基板１０１上に配置され、光調節手段１３０を回動させる電磁駆動源１５０と、を備える。

第１基板１０１には、光学開口１０２、回転軸穴１０３、及び突出部１０４が形成されている。第２基板１２１には、光学開口１２２、回転軸穴１２３、及び突出部１２４が形成されている。光調節手段１３０には、光学開口１３１が形成されている。

第１基板１０１と第２基板１２１は、第１基板１０１の中心に設けた光学開口１０２と第２基板１２１の中心に設けた光学開口１２２が装置の光軸ＡＸ上に同心状に位置するように、光軸ＡＸに沿って順に配置される。

第１基板１０１の突出部１０４は、平面視略円形の第１基板１０１の外周から径方向に外方へ突出するように一体形成された部分である。第２基板１２１の突出部１２４は、第１基板１０１の突出部１０４と同様に、平面視略円形の第２基板１２１の外周から径方向に外方へ突出するように一体形成された部分である。第１基板１０１の突出部１０４と第２基板１２１の突出部１２４は、互いに対向する位置に設けられており、平面形状は互いに略同一である。

光調節手段１３０の回転中心には、磁性を有する回転軸部材１３２が直接設けられている。回転軸部材１３２は、光軸ＡＸに沿って延びるように、下端部が第２基板１２１の回転軸穴１２３内に回転可能に嵌め込まれ、上端部が第１基板１０１の回転軸穴１０３を貫通している。光調節手段１３０は、回転軸部材１３２を中心にして回動し、これにより光学開口１３１が光学絞りとして機能する。ここで、光学開口１３１に代えて、光調節手段１３０に、例えばレンズやフィルタを設けることもできる。また、光調節手段１３０は複数設けても良い。

電磁駆動源１５０は、略コの字状のヨーク部材１５２に、２つの巻線コイル部１５１を設けたものである。ヨーク部材１５２の２つの先端部は、回転軸部材１３２にそれぞれ対向している。

電磁駆動源１５０及び回転軸部材１３２は駆動手段を構成する。光調節手段１３０は、駆動手段によって駆動される。より具体的には、巻線コイル部１５１に所定の電流を印加すると、ヨーク部材１５２の２つの先端部の間に配置された回転軸部材１３２がその軸の周りを回動する。この回動にしたがって光調節手段１３０は、回転軸部材１３２を回転軸として、光軸ＡＸの方向に対して鉛直な平面内において、第１の静止位置と、第２の静止位置と、に相互に回動し、これにより光学開口１３１の位置が変わり、光調節装置の光学開口を通過する入射光を調節する。

スペーサ１４１は、第１基板１０１と第２基板１２１との間に配置され、光調節手段１３０が回動可能となるスペースを形成する。また、スペーサ１４１においては、光学開口１３１が第２基板１２１に同心状に重なる第２の静止位置へ回動した光調節手段１３０の外周面１３３が当接する位置に、内面１４１ａが形成されている（図３）。この内面１４１ａに外周面１３３を当接させて光調節手段１３０の回動を停止させることによって、光調節手段１３０の光学開口１３１と第２基板１２１の光学開口１２２が確実に同心状に配置される。

当接部１４２は、互いに対向する２つの突出部１０４、１２４の間の領域に配置されている。光調節手段１３０は、第１基板１０１及び第２基板１２１から外部へ突出可能である。
光調節手段１３０が第１基板１０１及び第２基板１２１から外部へ突出可能であることについて、以下に、より具体的に説明する。
光調節手段１３０が回動して光学開口１３１が第２基板１２１から退避した第１の静止位置へ配置されたとき、光調節手段１３０は、光軸ＡＸの方向から見て、第１基板１０１及び第２基板１２１の仮想外周線１４５から外部へ突出する。このとき、光調節手段１３０の外周面１３３は、当接部１４２の内面１４２ａに当接する（図３（ａ））。

なお、当接部１４２は、光調節手段１３０の回動を規制するストッパとして用いるほか、スペーサ１４１と同様にスペーサとしても機能させることができる。
図１に示す例では、当接部１４２は第２基板１２１の突出部１２４上に配置しているが、第１基板１０１側に配置しても構わないし、第１基板１０１又は第２基板１２１と一体的に形成してもよい。

次に図３を用いて、第１実施形態に係る光調節装置の動作を説明する。図３（ａ）は、光調節手段１３０が第１の静止位置にある状態を示す平面図であり、（ｂ）は、光調節手段１３０が第２の静止位置にある状態を示す平面図である。図３においては、光調節手段１３０の動きを明確に示すために、第１基板１０１及び電磁駆動源１５０の図示を省略している。

図３（ａ）に示すように、光調節手段１３０が、第１基板１０１の光学開口１０２、及び、第２基板１２１の光学開口１２２から退避した第１の静止位置にあるとき、光調節手段１３０は第１基板１０１の突出部１０４と第２基板１２１の突出部１２４に挟まれた領域内へ突出して当接部１４２の内面１４２ａに当接し、その位置に静止している。別言すると、光調節手段１３０は、第１基板１０１及び第２基板１２１の仮想外周線１４５から外部へ突出している。このとき、光調節装置の光学開口は、第１基板１０１に形成した光学開口１０２、又は第２基板１２１に形成した光学開口１２２となる。

図３に示す例では、第１の静止位置にある光調節手段１３０は、第１基板１０１の突出部１０４と第２基板１２１の突出部１２４に挟まれた領域内へ突出しているが、光調節手段１３０が第１基板１０１及び光学開口１０２から外部へ突出することが可能であれば、２つの突出部１０４、１２４を設けない構成であってもよい。

図３（ｂ）に示すように、光調節手段１３０が、第１基板１０１の光学開口１０２、及び、第２基板１２１の光学開口１２２に重なる第２の静止位置にあるとき、光調節手段１３０はスペーサ１４１に当接し、その位置に静止している。この状態においては、光調節装置の光学開口は光調節手段１３０に形成された光学開口１３１となる。

第１実施形態に係る光調節装置は、第１基板１０１に設けた突出部１０４と、第２基板１２１に設けた突出部１２４と、突出部１０４と突出部１２４の間に配置された当接部１４２と、を設けた構成に特徴がある。従来、基板に形成された光学開口径を大きくしたり、光調節手段の外径を大きくするなど、光調節手段の可動領域（退避領域）を広げる必要がある場合、光調節手段の可動領域の広がりに対応した、光調節装置自体の大型化が避けられなかった。これに対して、第１実施形態に係る光調節装置においては、光調節手段の可動（退避）領域のみに対応して、第１基板１０１及び第２基板１２１に突出部１０４、１２４をそれぞれ設けているため、光調節手段の可動領域が増加しても、光調節装置自体の大型化を抑えることが可能となっている。

（変形例）
図４（ａ）は、第１実施形態の変形例において、光調節手段１３０が第１の静止位置にある状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、光調節手段１３０が第２の静止位置にある状態を示す斜視図である。
図１〜図３に示す、第１実施形態に係る光調節装置では、第１基板１０１及び第２基板１２１の両方に突出部を設けていたが、変形例においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１基板１０１には突出部を設けず、第２基板１２１のみに突出部１２４を設けている。この構成においても、第１実施形態に係る光調節装置と同様の作用・効果が得られる。
なお、図４に示す変形例に代えて、第２基板１２１には突出部を設けずに、第１基板１０１のみに突出部を設ける構成も可能であり、同様の作用・効果を得ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る光調節装置においては、第１基板２０１及び第２基板２２１に切り欠き部２０６、２２６をそれぞれ設けている点、及び、枠部材２６０を設けた点が第１実施形態に係る光調節装置と異なる。以下の説明において、第１実施形態と同様の部材については、その詳細な説明を省略する。

図５は、第２実施形態に係る光調節装置の構成を示す分解斜視図である。図６（ａ）は、第２実施形態に係る光調節装置の組立ての様子を示す斜視図、（ｂ）は第２実施形態に係る光調節装置を組み上げた状態を示す斜視図である。図７（ａ）は、光調節手段２３０が第１の静止位置にある状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、光調節手段２３０が第２の静止位置にある状態を示す斜視図である。

第２実施形態に係る光調節装置は、第１基板２０１と、第２基板２２１と、第１基板２０１と第２基板２２１の間に配置された光調節手段２３０と、スペーサ２４１と、第１基板２０１上に配置され、光調節手段２３０を回動させる電磁駆動源２５０と、枠部材２６０と、を備える。

第１基板２０１と第２基板２２１には、第１実施形態の第１基板１０１と第２基板１２１と同様に、光学開口２０２、２２２がそれぞれ設けられている。また、第１基板２０１と第２基板２２１の外周には、互いに対応する位置に、回転軸部材２３２が回動可能に嵌め込まれる切り欠き部２０６、２２６がそれぞれ設けられている。
ここで、第１基板２０１と第２基板２２１には、第１実施形態の第１基板１０１と第２基板１２１に設けられていた回転軸穴及び突出部は形成されていない。

光調節手段２３０は、第１基板２０１と第２基板２２１の間に配置され、第１実施形態の光調節手段１３０の光学開口１３１、回転軸部材１３２に対応する光学開口２３１、回転軸部材２３２を備える。回転軸部材２３２は、光軸ＡＸに沿って延びるように、第１基板２０１の切り欠き部２０６と第２基板２２１の切り欠き部２２６に、回転可能にそれぞれ嵌め込まれる。光調節手段２３０は、回転軸部材２３２を中心にして回動し、これにより光学開口２３１が光学絞りとして機能する。
光調節手段２３０は、第１実施形態の光調節手段１３０と同様に、電磁駆動源２５０によって回動駆動される。

スペーサ２４１は、第１実施形態のスペーサ１４１と同様の構成であって、第１基板２０１と第２基板２２１との間に配置されている。電磁駆動源２５０は、第１実施形態の電磁駆動源１５０と同様の構成であって、第１基板２０１上に配置されており、巻線コイル部２５１及びヨーク部材２５２を備える。

枠部材２６０は、開口部２６１と、当接部２６２（ストッパ）と、規制部２６３と、を備える。
開口部２６１は、光軸ＡＸを中心とする円形状に形成されている。開口部２６１は、第１基板２０１、第２基板２２１にそれぞれ形成された光学開口２０２、２２２よりも大きな径を有しており、光量を調節するものではない。

当接部２６２は、枠部材２６０において第１基板２０１及び第２基板２２１の外周に対応する位置から径方向に外方へ突出した突出部２６４の端部に形成されており、光軸ＡＸに沿って第１基板２０１側へ延びている。

規制部２６３は、第１基板２０１の切り欠き部２０６及び第２基板２２１の切り欠き部２２６に対応する位置において、光軸ＡＸに沿って第１基板２０１側へ延びるように形成されている。規制部２６３を設けることにより、切り欠き部２０６、２２６内に嵌め込まれた回転軸部材２３２の脱落を防止することができる。

第２実施形態の光調節装置では、初めに第１基板２０１、第２基板２２１、及びスペーサ２４１を組立て、その後、図６（ａ）に示すように、第１基板２０１、第２基板２２１に形成された切り欠き部２０６、２２６に光調節手段２３０を横から差し込む。その後、図６（ｂ）のように枠部材２６０を下から嵌める。
ここで、電磁駆動源２５０を配置するのは枠部材２６０を嵌める前でも後でも構わない。

次に、図７を用いて第２実施形態の光調節装置の動作について説明する。
図７（ａ）に示すように光調節手段２３０が第１基板２０１の光学開口２０２及び第２基板２２１の光学開口２２２、から退避した第１の静止位置にあるとき、光調節手段２３０は枠部材２６０に形成された当接部２６２の内面２６２ａに外周面２３３（図５）が当接し、その位置に静止する。このとき、光調節装置の光学開口は、第１基板２０１に形成した光学開口２０２、又は第２基板２２１に形成した光学開口２２２となる。

一方、図７（ｂ）に示すように光調節手段２３０が第１基板２０１の光学開口２０２及び第２基板２２１の光学開口２２２に重なる第２の静止位置にあるとき、光調節手段２３０はスペーサ２４１に当接し、その位置に静止する。この状態においては、光調節装置の光学開口は光調節手段２３０に形成された光学開口２３１となる。

第２実施形態の光調節装置においては、第１実施形態の光調節装置と異なり、第１基板２０１及び第２基板２２１には突出部及び当接部がなく、その代わりに枠部材２６０を有している。枠部材２６０に形成されている当接部２６２によって、光調節手段２３０が退避した第１の静止位置が規定される。
第２実施形態の光調節装置によれば、第１実施形態の光調節装置と同様に、光調節手段の退避（可動）領域のみに対応して、第１基板２０１及び第２基板２２１の外側へ光調節手段２３０が突出することにより、装置の大型化を極力小さくすることが可能となる。つまり、基板とは別の部材である枠部材２６０を用いて、当接部２６２に光調節手段２３０を当接させても、第１実施形態の光調節装置と同じ効果を得ることができる。

さらに、第２実施形態の光調節装置においては、第１基板２０１及び第２基板２２１に切り欠き部２０６、２２６をそれぞれ設け、そこへ光調節手段２３０を差し込む構成になっている。この構成によれば、第１実施形態の光調節装置のように、組立時に回転軸部材１３２と基板の回転軸穴１０３、１２３との位置合せをする必要がないため、組立てがより容易になる。一方、光調節手段２３０が脱落してしまうことを防ぐため、枠部材２６０に規制部２６３を設けている。
なお、その他の構成、作用、効果については、第１実施形態と同様である。

以上のように、本発明に係る光調節装置は、小型の装置において光調節手段の可動領域を増加させる場合に有用である。

１０１第１基板
１０２光学開口
１０３回転軸穴
１０４突出部
１２１第２基板
１２２光学開口
１２３回転軸穴
１２４突出部
１３０光調節手段
１３１光学開口
１３２回転軸部材
１３３外周面
１４１スペーサ
１４１ａ内面
１４２当接部
１４２ａ内面
１４５仮想外周線
１５０電磁駆動源
１５１巻線コイル部
１５２ヨーク部材
２０１第１基板
２０２光学開口
２０３回転軸穴
２０６切り欠き部
２２１第２基板
２２２光学開口
２２６切り欠き部
２３０光調節手段
２３１光学開口
２３２回転軸部材
２３３外周面
２４１スペーサ
２５０電磁駆動源
２５１巻線コイル部
２５２ヨーク部材
２６０枠部材
２６１開口部
２６２当接部
２６２ａ内面
２６３規制部
２６４突出部

Claims

光学開口がそれぞれ形成された第１基板及び第２基板と、
少なくとも１つの光調節手段と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置され、前記光調節手段が動作可能なスペースを形成するスペーサと、
前記第１基板上に配置された前記光調節手段を動作させる駆動手段と、
当接部を有し前記第１基板及び前記第２基板よりも外方へ突出する突出部を有し、
前記駆動手段により前記光調節手段を動作させることによって、前記光調節手段を前記光学開口から退避した第１の静止位置と、前記光学開口に重なる第２の静止位置と、に相互に回動させ、前記光学開口を通過する入射光を調節する光調節装置であって、
前記光調節手段は、前記第１の静止位置にあるとき、前記第１基板及び前記第２基板から外部へ突出可能であり、
前記光調節手段は、前記第１の静止位置にあるときに前記当接部に当接することを特徴とする光調節装置。
前記突出部は、前記光調節装置の光軸に垂直な面内の方向において、前記第１基板及び前記第２基板の少なくとも一方が突出して形成される部分であることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
前記光調節装置は枠部材を有し、
前記突出部は、前記光調節装置の光軸に垂直な面内の方向において、前記枠部材が突出して形成される部分であることを特徴とする請求項１に記載の光調節装置。
前記第１基板及び前記第２基板には切り欠き部が形成され、前記枠部材は前記切り欠き部に差し込まれた前記光調節手段の脱落を防止する規制部を備えることを特徴とする請求項３に記載の光調節装置。
前記駆動手段は、電磁駆動源であって、前記電磁駆動源は、ヨークと２つのコイルを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光調節装置。
前記光調節部材の回転中心に回転軸が設けられ、前記駆動手段が前記回転軸をその軸周りに回動させ、
前記光調節手段は、前記駆動手段の回動に従って回動することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光調節装置。
前記スペーサは、前記第１基板に対して回転しないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光調節装置。
前記第１基板は、前記第２基板に対して回転しないことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光調節装置。
前記光調節手段の前記回転軸が嵌る回転軸穴が、前記第１基板に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光調節装置。
前記光調節手段の前記回転軸が嵌る回転軸穴が、前記第２基板に形成されていることを特徴とする請求項６または９に記載の光調節装置。