JP6641664B2 - 光量調節装置、撮影装置及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光量を調節する光量調節装置並びに該光量調節装置を備える撮影装置及び光学機器に関する。

撮影装置等の光学機器には、開口絞りを可変させることにより、イメージセンサ等の撮像面に到達する光の量や被写界深度を調節する光量調節装置が備えられている。この種の光量調節装置の具体的構成は、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の光量調節装置は、合成樹脂により一体成型された基部と羽根部を有する複数の光量調節羽根を備えている。羽根部は、光量調節装置が開放状態となるとき、隣接する別の光量調節羽根の基部と光通過方向において重なる部分が、基部の肉厚よりも薄い肉厚で形成されている。

特開２００８−２０３５７６号公報

しかし、特許文献１に記載の構成では、２つの部材（回転部材とカム部材）間に光量調節羽根を配置するため、光通過方向において基部と羽根部の板厚を合計したクリアランスを少なくとも確保する必要がある。そのため、光通過方向において光量調節装置を薄型に設計することが難しいという問題が指摘される。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光通過方向に薄型に設計するのに好適な光量調節装置並びに該光量調節装置を備える撮影装置及び光学機器を提供することである。

本発明の一実施形態に係る光量調節装置は、回転軸及び作動軸が立設された板状の基板部と、該基板部と一体に形成された板状の羽根板部とを有する複数の光量調節羽根と、所定の中心開口を有し、該中心開口の周囲に円環状に並べて配置された複数の光量調節羽根の各回転軸を回転可能に支持する第１の部材と、複数の光量調節羽根の各作動軸を動かして、各該光量調節羽根を各回転軸を中心に回転動作させ、該複数の光量調節羽根による中心開口の遮蔽量を変化させることにより、該中心開口を通過する光の量を変化させる第２の部材とを備える。光量調節羽根は、羽根板部の少なくとも一部が隣接する別の光量調節羽根の羽根板部と光通過方向において重ねられた状態で配置されている。羽根板部は、少なくとも、別の光量調節羽根の羽根板部と重なる部分において基板部に対して傾けられて形成されている。

また、本発明の一実施形態において、羽根板部は、基板部よりも板厚が薄く形成されてもよい。

また、本発明の一実施形態において、羽根板部は、基板部の板厚方向において、該基板部の第一面を含む面よりも突出せず且つ該第一面と反対側の第二面を含む面よりも突出しない形状を持つ構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態において、羽根板部は、基板部の板厚方向において、羽根板部の基端が第一面を含む面と略同位置に位置し、該羽根板部の先端が第二面を含む面と略同位置に位置する構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態において、羽根板部は、平板状に又は非平面形状に形成されてもよい。

また、本発明の一実施形態において、羽根板部は、少なくとも、絞り開口を規定する開口軸側の縁部が基板部と平行に形成されてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る撮影装置は、上記の光量調節装置を備える。

また、本発明の一実施形態に係る光学機器は、上記の光量調節装置を備える。

本発明の一実施形態によれば、光通過方向に薄型に設計するのに好適な光量調節装置並びに該光量調節装置を備える撮影装置及び光学機器が提供される。

本発明の一実施形態に係る撮影装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る撮影装置に備えられる光量調節装置の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る光量調節装置に備えられる光量調節羽根の斜視図である。 本発明の一実施形態において光量調節羽根により最小開口径に絞られた状態を示す図（図４（ａ））と、全開にされた状態を示す図（図４（ｂ））である。 本発明の一実施形態に係る光量調節羽根の平面図（図５（ａ））及び側面図（図５（ｂ））である。

以下、本発明の一実施形態に係る撮影装置について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として、コンパクトデジタルカメラについて説明する。なお、撮影装置は、コンパクトデジタルカメラに限らず、例えば、ミラーレス一眼カメラ、デジタル一眼レフカメラ、ビデオカメラ、カムコーダ、タブレット端末、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）、スマートフォン、フィーチャフォン、携帯ゲーム機など、撮影機能を有する別の形態の装置に置き換えてもよい。

［撮影装置１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る撮影装置１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、撮影装置１は、システムコントローラ１００、操作部１０２、駆動回路１０４、撮影レンズ１０６、絞り（光量調節装置）１０８、シャッタ１１０、固体撮像素子１１２、信号処理回路１１４、画像処理エンジン１１６、バッファメモリ１１８、カード用インタフェース１２０、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御回路１２２、ＬＣＤ１２４及びＲＯＭ（Read Only Memory）１２６を備えている。なお、撮影レンズ１０６は複数枚構成であるが、図１においては便宜上一枚のレンズとして示す。

操作部１０２には、電源スイッチやレリーズスイッチ、撮影モードスイッチなど、ユーザが撮影装置１を操作するために必要な各種スイッチが含まれる。ユーザにより電源スイッチが操作されると、図示省略されたバッテリから撮影装置１の各種回路に電源ラインを通じて電源供給が行われる。

システムコントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）を含む。システムコントローラ１００は電源供給後、ＲＯＭ１２６にアクセスして制御プログラムを読み出してワークエリア（不図示）にロードし、ロードされた制御プログラムを実行することにより、撮影装置１全体の制御を行う。

レリーズスイッチが操作されると、システムコントローラ１００は、例えば、固体撮像素子１１２により撮像された画像に基づいて計算された測光値や、撮影装置１に内蔵された露出計（不図示）で測定された測光値に基づき適正露出が得られるように、駆動回路１０４を介して光量調節装置１０８及びシャッタ１１０を駆動制御する。より詳細には、光量調節装置１０８及びシャッタ１１０の駆動制御は、プログラムＡＥ（Automatic Exposure）、シャッタ優先ＡＥ、絞り優先ＡＥなど、撮影モードスイッチにより指定されるＡＥ機能に基づいて行われる。また、システムコントローラ１００はＡＥ制御と併せてＡＦ（Autofocus）制御を行う。ＡＦ制御には、アクティブ方式、位相差検出方式、コントラスト検出方式等が適用される。また、ＡＦモードには、中央一点の測距エリアを用いた中央一点測距モード、複数の測距エリアを用いた多点測距モード等がある。システムコントローラ１００は、ＡＦ結果に基づいて駆動回路１０４を介して撮影レンズ１０６を駆動制御し、撮影レンズ１０６の焦点を調整する。なお、この種のＡＥ及びＡＦの構成及び制御については周知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

被写体からの光束は、撮影レンズ１０６、光量調節装置１０８、シャッタ１１０を通過して固体撮像素子１１２の受光面にて受光される。固体撮像素子１１２は、ベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１１２は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の画像信号を生成して出力する。なお、固体撮像素子１１２は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。固体撮像素子１１２はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。

信号処理回路１１４は、固体撮像素子１１２より入力される画像信号に対してクランプ、デモザイク等の所定の信号処理を施して、画像処理エンジン１１６に出力する。画像処理エンジン１１６は、信号処理回路１１４より入力される画像信号に対してマトリクス演算、Ｙ／Ｃ分離、ホワイトバランス等の所定の信号処理を施して輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ、Ｃｒを生成し、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等の所定のフォーマットで圧縮する。バッファメモリ１１８は、画像処理エンジン１１６による処理の実行時、処理データの一時的な保存場所として用いられる。また、撮影画像の保存形式は、ＪＰＥＧ形式に限らず、最小限の画像処理（例えば黒レベルの補正等）しか施されないＲＡＷ形式であってもよい。

カード用インタフェース１２０のカードスロットには、メモリカード２００が着脱可能に差し込まれている。

画像処理エンジン１１６は、カード用インタフェース１２０を介してメモリカード２００と通信可能である。画像処理エンジン１１６は、生成された圧縮画像信号（撮影画像データ）をメモリカード２００（又は撮影装置１に備えられる不図示の内蔵メモリ）に保存する。

また、画像処理エンジン１１６は、生成された輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ、Ｃｒをフレームメモリ（不図示）にフレーム単位でバッファリングする。画像処理エンジン１１６は、バッファリングされた信号を所定のタイミングで各フレームメモリから掃き出して所定のフォーマットのビデオ信号に変換し、ＬＣＤ制御回路１２２に出力する。ＬＣＤ制御回路１２２は、画像処理エンジン１１６より入力される画像信号を基に液晶を変調制御する。これにより、被写体の撮影画像がＬＣＤ１２４の表示画面に表示される。ユーザは、ＡＥ制御及びＡＦ制御に基づいて適正な露出及びピントで撮影されたリアルタイムのスルー画（ライブビュー）を、ＬＣＤ１２４の表示画面を通じて視認することができる。

画像処理エンジン１１６は、ユーザにより撮影画像の再生操作が行われると、操作により指定された撮影画像データをメモリカード２００又は内蔵メモリより読み出して所定のフォーマットの画像信号に変換し、ＬＣＤ制御回路１２２に出力する。ＬＣＤ制御回路１２２が画像処理エンジン１１６より入力される画像信号を基に液晶を変調制御することで、被写体の撮影画像がＬＣＤ１２４の表示画面に表示される。

図２は、光量調節装置（絞り）１０８の構成を示す分解斜視図である。図２に示されるように、光量調節装置１０８は、ベース部材１０８１及びカム板１０８２を備えている。ベース部材１０８１、カム板１０８２はそれぞれ、撮影レンズ１０６の光軸を中心とした中心開口１０８１Ａ、１０８２Ａを有している。これらの中心開口のうち最も小さい中心開口（例えばカム板１０８２の中心開口１０８２Ａ）が光量調節装置１０８の全開状態（全開時の開口径）を規定する。光量調節装置１０８は、中心開口（絞り開口）の開口径を絞ることにより、撮影装置１のＦ値を制御する。

以下、説明の便宜上、撮影レンズ１０６の光軸と一致する中心開口の中心軸を「開口軸」と記す。また、開口軸（光軸）方向を、撮影レンズ１０６より入射された光が光量調節装置１０８の絞り開口を通過する「光通過方向」と定義する。

ベース部材１０８１とカム板１０８２との間には、複数枚（本実施形態では７枚）の光量調節羽根１０８３が配置されている。これらの光量調節羽根１０８３は、中心開口１０８１Ａ（及び１０８２Ａ）の周囲に円環状に並べて配置されている。

図３は、円環状に並べて配置された７枚の光量調節羽根１０８３の斜視図である。図３に示されるように、光量調節羽根１０８３は、板状の基板部１０８３Ａと、同じく板状の羽根板部１０８３Ｂとが一体成型された樹脂製の羽根部材である。光量調節羽根１０８３は、羽根板部１０８３Ｂの少なくとも一部が隣接する別の光量調節羽根１０８３の羽根板部１０８３Ｂと光通過方向において重ねられた状態で配置されている。基板部１０８３Ａには、基板部１０８３Ａの第一面１０８３Ａａから円柱状の回転軸１０８３Ｃが立設され、第一面１０８３Ａａと反対側の第二面１０８３Ａｂ（図５（ｂ）参照）から円柱状の作動軸１０８３Ｄが立設されている。

ベース部材１０８１には、図面上不可視ではあるが、７つの軸受孔（便宜上、符号「
１０８１Ｂ」を付す。）が円周方向（ベース部材１０８１の中心開口１０８１Ａの周囲）に等間隔に並べて形成されている。各軸受孔１０８１Ｂには、各光量調節羽根１０８３の回転軸１０８３Ｃが挿入されて、回転可能に軸支される。

カム板１０８２には、７つのカム溝１０８２Ｂが円周方向（カム板１００８２の中心開口１０８２Ａの周囲）に等間隔に並べて形成されている。各カム溝１０８２Ｂには、各光量調節羽根１０８３の作動軸１０８３Ｄがカム溝１０８２Ｂ沿いに移動（案内）可能に挿入される。

カム板１０８２には、固定ねじ１０８４によって作動レバー１０８５が取り付けられている。アクチュエータ（不図示）の駆動力が作動レバー１０８５に伝達されると、カム板１０８２が開口軸を中心に回転する。これにより、ベース部材１０８１とカム板１０８２とが回転方向に相対変位する。

ベース部材１０８１とカム板１０８２とが回転方向に相対変位すると、各光量調節羽根１０８３は、軸受孔１０８１Ｂに軸支された回転軸１０８３Ｃを中心に回転（揺動）される。回転軸１０８３Ｃを中心とする光量調節羽根１０８３の角速度（位相）は、作動軸１０８３Ｄがカム溝１０８２Ｂ内を案内されることにより制御される。各カム溝１０８２Ｂは同一のカム形状を有している。そのため、各光量調節羽根１０８３は、同期した角速度（位相）で回転される。

各光量調節羽根１０８３は、開口軸と直交する面内において作動軸１０８３Ｄがカム溝１０８２Ｂ内を開口軸に近付く方向に案内されたとき、開口軸に向かって互いに同期して動くことにより、中心開口の開口面積を絞る。

また、各光量調節羽根１０８３は、開口軸と直交する面内において作動軸１０８３Ｄがカム溝１０８２Ｂ内を開口軸から遠ざかる方向に案内されたとき、開口軸から遠ざかる方向に互いに同期して動くことにより、中心開口の開口面積を広げる。

言い方を変えると、各光量調節羽根１０８３は、開口軸と直交する面内において作動軸１０８３Ｄをカム溝１０８２Ｂ内を案内することで、中心開口を遮蔽する量（領域）を変化させる。これにより、中心開口を通過する光の量が変化する。

各光量調節羽根１０８３の羽根板部１０８３Ｂは、開口軸側の縁１０８３Ｂａが緩やかな曲線を描く形状となっている。各光量調節羽根１０８３は、作動軸１０８３Ｄがカム溝１０８２Ｂ内を案内されて互いに同期して動かされると、縁１０８３Ｂａにより円形に近い絞り開口形状を規定する。そのため、本実施形態では、「中心開口の開口面積を絞る」、「中心開口の開口面積を広げる」はそれぞれ、「中心開口の開口径を絞る」、「中心開口の開口径を広げる」と実質的に同義である。なお、以下においては、説明の便宜上、縁１０８３Ｂａを「絞り開口規定縁１０８３Ｂａ」と記す。

図４（ａ）は、光量調節羽根１０８３による最小開口径を示し、図４（ｂ）は、光量調節羽根１０８３による全開状態を示す。中心開口は、開口軸と直交する面内において各光量調節羽根１０８３の作動軸１０８３Ｄがカム溝１０８２Ｂ内を開口軸に近付く方向に案内されることにより、最小開口径に絞られる（図４（ａ）参照）。また、中心開口は、各光量調節羽根１０８３の作動軸１０８３Ｄがカム溝１０８２Ｂによって開口軸から最も離れた位置まで案内されることにより、全開状態となる（図４（ｂ）参照）。

図５（ａ）は、一枚の光量調節羽根１０８３の平面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）中矢印Ａ方向から見た光量調節羽根１０８３の側面図を示す。説明の便宜上、基板部１０８３Ａの板厚方向を「板厚方向Ｔ」と記す。なお、板厚方向Ｔは、光量調節羽根１０８３をベース部材１０８１とカム板１０８２との間に取り付けると、光通過方向と一致する。

図５（ｂ）に示されるように、羽根板部１０８３Ｂは、基板部１０８３Ａよりも薄く形成されている。羽根板部１０８３Ｂを薄く形成して軽量化することにより、アクチュエータに必要な駆動力が低減される。

また、図５（ｂ）に示されるように、羽根板部１０８３Ｂは、基板部１０８３Ａに対して傾けられて形成されている。図５（ｂ）中、角度θは、基板部１０８３Ａと羽根板部１０８３Ｂとがなす角度である。

このように、基板部１０８３Ａに対して羽根板部１０８３Ｂを角度θ傾けることにより、羽根板部１０８３Ｂを基板部１０８３Ａと平行に（基板部１０８３Ａに対して傾けないで）形成した場合と比べて、光通過方向と直交する面、すなわち、基板部１０８３Ａと平行な面への、羽根板部１０８３Ｂの投影面積が小さくなる。基板部１０８３Ａと平行な面内における羽根板部１０８３Ｂの面積が低減することから、光量調節羽根１０８３の羽根板部１０８３Ｂが隣接する別の光量調節羽根１０８３の基板部１０８３Ａが重ならないように、各光量調節羽根１０８３を並べて配置することが容易となる。

本実施形態では、基板部１０８３Ａと羽根板部１０８３Ｂとが重ならず、薄型に設計された羽根板部１０８３Ｂ同士が重なる構成となっている。そのため、光量調節羽根１０８３を配置するために必要な、ベース部材１０８１とカム板１０８２とのクリアランスが抑えられる。かかるクリアランスが抑えられることにより、光通過方向における光量調節装置１０８の厚みが抑えられる。

また、図５（ｂ）に示されるように、羽根板部１０８３Ｂは、板厚方向Ｔにおいて、その基端１０８３Ｂｂが基板部１０８３Ａの第一面１０８３Ａａを含む面と略同位置に位置し、その先端１０８３Ｂｃが第二面１０８３Ａｂを含む面と略同位置に位置する。より詳細には、羽根板部１０８３Ｂは、板厚方向Ｔにおいて、その基端１０８３Ｂｂが第一面１０８３Ａａを含む面より回転軸１０８３Ｃ側に突出せず、且つその先端１０８３Ｂｃが第二面１０８３Ａｂを含む面より作動軸１０８３Ｄ側に突出しない。すなわち、羽根板部１０８３Ｂは、板厚方向Ｔにおいて、第一面１０８３Ａａを含む面と第二面１０８３Ａｂを含む面との間に収まる寸法となっている。

このように、光量調節羽根１０８３は、羽根板部１０８３Ｂが傾けられて形成されているにも拘わらず、羽根板部１０８３Ｂを基板部１０８３Ａと平行に（基板部１０８３Ａに対して傾けないで）形成した場合と比べても、板厚方向Ｔの寸法が大きくなっていない。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

絞り（光量調節装置）１０８は、上記の実施形態では、撮影装置１に備えられているが、別の実施形態では、光学機器（例示的には、交換式レンズ鏡筒）に備えられた構成としてもよい。すなわち、絞り（光量調節装置）１０８を備える光学機器も本発明の範疇である。この場合、絞り１０８に対する駆動力は、例えば、カメラボディから供給されたり、光学機器内に備えられたモータから供給されたりする。

上記の実施形態では、羽根板部１０８３Ｂは、設計の容易性や形状の簡易化による金型コストの低減を図るため、平板状に形成されている。別の実施形態では、羽根板部１０８３Ｂは、動作の安定性等を向上させるため、隣接する羽根板部１０８３との重なり度合いに合わせて非平面形状（例えば曲面を持つ形状）に形成されてもよい。

また、羽根板部１０８３は、絞り開口規定縁１０８３Ｂａ近傍の部分だけ基板部１０８３Ａと平行に形成されてもよい。これにより、絞り開口が綺麗に整えられた形状となり、良好な外観の絞り開口が得られると共に綺麗な形状のボケが得られる。

１ 撮影装置
１００ システムコントローラ
１０２ 操作部
１０４ 駆動回路
１０６ 撮影レンズ
１０８ 絞り
１１０ シャッタ
１１２ 固体撮像素子
１１４ 信号処理回路
１１６ 画像処理エンジン
１１８ バッファメモリ
１２０ カード用インタフェース
１２２ ＬＣＤ制御回路
１２４ ＬＣＤ
１２６ ＲＯＭ
２００ メモリカード
１０８１ ベース部材
１０８１Ａ 中心開口
１０８２ カム板
１０８２Ａ 中心開口
１０８２Ｂ カム溝
１０８３ 光量調節羽根
１０８３Ａ 基板部
１０８３Ａａ （基板部の）第一面
１０８３Ａｂ （基板部の）第二面
１０８３Ｂ 羽根板部
１０８３Ｂａ 絞り開口規定縁
１０８３Ｂｂ （羽根板部の）基端
１０８３Ｂｃ （羽根板部の）先端
１０８３Ｃ 回転軸
１０８３Ｄ 作動軸
１０８４ 固定ねじ
１０８５ 作動レバー

Claims (7)

1. 回転軸及び作動軸が立設された板状の基板部と、該基板部と一体に形成された板状の羽根板部とを有する複数の光量調節羽根と、
   所定の中心開口を有し、該中心開口の周囲に円環状に並べて配置された前記複数の光量調節羽根の各回転軸を回転可能に支持する第１の部材と、
   前記複数の光量調節羽根の各作動軸を動かして、各該光量調節羽根を前記各回転軸を中心に回転動作させ、該複数の光量調節羽根による前記中心開口の遮蔽量を変化させることにより、該中心開口を通過する光の量を変化させる第２の部材と、
   を備え、
   前記光量調節羽根は、
   前記羽根板部の少なくとも一部が隣接する別の光量調節羽根の羽根板部と光通過方向において重ねられた状態で配置されており、
   前記羽根板部は、
   少なくとも、前記別の光量調節羽根の羽根板部と重なる部分において前記基板部に対して傾けられて形成され、かつ、該基板部の板厚方向において、該基板部の第一面を含む面及び該第一面と反対側の第二面を含む面よりも突出しない範囲の角度で前記基板部に対して傾けられて形成されている、
   光量調節装置。
2. 前記羽根板部は、
   前記基板部よりも板厚が薄い、
   請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記羽根板部は、
   前記基板部の板厚方向において、前記羽根板部の基端が前記第一面を含む面と略同位置に位置し、該羽根板部の先端が前記第二面を含む面と略同位置に位置する、
   請求項１又は請求項２に記載の光量調節装置。
4. 前記羽根板部は、
   平板状に又は非平面形状に形成されている、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光量調節装置。
5. 前記羽根板部は、
   少なくとも、前記中心開口の中心軸側の縁部が前記基板部と平行に形成されている、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光量調節装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光量調節装置を備える、
   撮影装置。
7. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光量調節装置を備える、
   光学機器。

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