JP6999477B2

JP6999477B2 - 光量調節装置

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Publication number: JP6999477B2
Application number: JP2018068982A
Authority: JP
Inventors: 奨加藤
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019179169A

Description

本発明は、カメラや交換レンズ等の光学機器に搭載される、例えば絞り装置などの光量調節装置に関するものである。

カメラや交換レンズ等の光学機器に搭載される光量調節装置においては、絞り径の高精度化及び絞り駆動の高速化が求められている。特許文献１および図１１から図１４に示す従来の光量調節装置としての絞り装置では、駆動リングを固定開口の周囲で回転させて複数の絞り羽根を開閉方向に回動させ、複数の絞り羽根により形成される絞り開口の大きさを変化させることにより光量を調節する。このような絞り装置は、虹彩型絞り装置とも呼ばれる。

図１１および図１３に示すように、各絞り羽根２１０には、羽根面から互いに逆方向に延出した駆動ピン２１１とカムピン２１２が設けられている。図１１および図１２に示す駆動リング２２０には、複数の絞り羽根２１０の駆動ピン２１１がそれぞれ係合する複数の駆動穴部２２３が形成されている。

図１４に示す地板２５０には、その中央に光軸２０５を中心として固定開口２５４が形成されているとともに、固定開口２５４の周囲に複数の絞り羽根２１０のカムピン２１２がそれぞれ係合する複数のカム溝部２５１が形成されている。押さえ板２４０は、中央に固定開口２４４が形成され、地板２５０との間で複数の絞り羽根２１０と駆動リング２２０を挟むように配置されて、地板２５０に固定される。

このように、従来の絞り装置では、複数の絞り羽根２１０は、固定された地板２５０と回転する駆動リング２２０とによって回動可能に挟持される。また、各絞り羽根２１０の地板２５０側の羽根面における駆動ピン２１１の裏側部分は、地板２５０によって支持される。

さらに、各絞り羽根２１０の駆動リング２２０側の羽根面におけるカムピン２１２の裏側の周辺部分は、駆動リング２２０にラジアル方向外側に延出するように形成された羽根支持部２２８によって支持される。羽根支持部２２８は、駆動リング２２０における周方向複数箇所に、駆動穴部２２３に近接して設けられている。複数の羽根支持部２２８の間には、これら羽根支持部２２８を含んでひとつながりのフランジを形成するように周方向に延びる連結部２２１が形成されている。複数の羽根支持部２２８と連結部２２１の地板２５０側（絞り羽根側）の面は、１つの平面（フランジ面）として形成されている。

また、中央に開口２２４が形成された駆動リング２２０の内周側には、押さえ板２４０側に突出した円筒形状のラジアル支持部２２６が形成されており、ラジアル支持部２２６の外周面には、押さえ板２４０の内周面に回転可能に当接する突起２２７が周方向複数箇所に形成されている。

特開平２－１１４２４６号公報

上記のように構成される従来の絞り装置では、絞り羽根２１０における地板２５０側とは反対側の羽根面は、回転する部材である駆動リング２２０によって支持されており、回動する絞り羽根２１０と回転する駆動リング２２０とが摺動する構造となっている。また、駆動リング２２０は押さえ板２４０の内径と隙間を持った状態で嵌合しており、駆動部２０１のトルクがピニオンギア２０２を伝って、駆動リング２２０のギア部２２５に伝達され、駆動リング２２０が回動される。この場合、駆動リング２２０が重いと絞り動作時に負荷となってしまい、駆動スピードが遅くなってしまう。さらに、駆動リング２２０と絞り羽根２１０が接触して摺動することで抵抗が大きくなり、負荷となってしまう。

一方、別の従来例では、図１５の断面図に示すように、シート部材３７０を駆動リング３２０と絞り羽根３１０の間に固定部材として挟みこむことで駆動リングを小さくし、軽くすることで駆動負荷を減らしている。しかし、絞り羽根３１０の厚み方向の走行スペースは、絞り羽根３１０が駆動リング３２０の内周側に配置される小絞り状態では、符号３８１で示すように、地板３５０の上面と駆動リング３２０の下面の間の間隔で決まる。一方、絞り羽根３１０が駆動リング３２０の外周側に配置される絞りが開いた状態では、絞り羽根３１０の厚み方向の走行スペースは、符号３８０で示すように、地板３５０とシート部材３７０の間の間隔で決まることになる。そのため、外周側における羽根走行スペース３８０と内周側における羽根走行スペース３８１が異なってしまい、羽根の走行精度が安定しないという問題がある。また、装置の姿勢差によっては、羽根の走行精度がさらに悪化してしまうという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光量調節装置において、羽根の走行精度の向上と、羽根の駆動速度の高速化を図ることである。

本発明に係わる光量調節装置は、開口を有する地板と、前記開口を通過する光量を調節する絞り羽根と、前記絞り羽根を駆動する駆動リングと、前記地板との間で、前記絞り羽根と前記駆動リングを作動可能に保持する押さえ板と、前記絞り羽根と前記駆動リングとの間に配置されたリング状のシート部材と、を備え、前記駆動リングは、リング状の前記シート部材の内径よりも小さい外形を有して前記シート部材の前記絞り羽根に対向する面よりも前記絞り羽根側に突出し、前記地板との間で前記絞り羽根を支持する羽根押さえ部を有することを特徴とする。

本発明によれば、光量調節装置において、羽根の走行精度の向上と、羽根の駆動速度の高速化を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態に係わる絞り装置の構成を示す分解斜視図。一実施形態の絞り装置を組み立てた状態を示す斜視図。一実施形態の絞り装置における絞り羽根の斜視図。一実施形態の絞り装置における駆動リングの表面の斜視図。一実施形態の絞り装置における駆動リングの裏面の斜視図。一実施形態の絞り装置における地板の斜視図。一実施形態の絞り装置におけるシート部材の斜視図。一実施形態の絞り装置の断面図。一実施形態の絞り装置における絞り羽根を開いた状態を示す平面図。一実施形態の絞り装置における絞り羽根を絞った状態を示す平面図。一実施形態の変形例の絞り羽根を示す図。従来の絞り装置の分解斜視図。従来の絞り装置における駆動リングの斜視図。従来の絞り装置における絞り羽根の斜視図。従来の絞り装置における地板の斜視図。他の従来の絞り装置の断面図。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の光量調節装置の一実施形態である虹彩型絞り装置６の分解斜視図である。また、図２は、本実施形態の絞り装置６の組み立て状態を示した斜視図である。なお、本実施形態では絞り装置について説明するが、シャッタ装置やシャッタ機能を有する絞り装置も、本発明の光量調節装置に含まれる。

図１及び図２において、絞り装置６は、アクチュエータ１と、押さえ板４０と、駆動リング２０と、複数の絞り羽根（遮光羽根）１０と、地板（ベース部材）５０と、フォトインタラプタ３とを備える。

アクチュエータ１は、ステッピングモータ等の電磁アクチュエータである。アクチュエータ１の出力軸には、駆動リング２０を回転駆動するピニオンギア２が取り付けられる。アクチュエータ１とピニオンギア２とにより駆動源部が構成される。

フォトインタラプタ３は、駆動リング２０の初期位置を検出するためのセンサとして用いられる。アクチュエータ１はビス６１により押さえ板４０に取り付けられる。

絞り装置６の中心軸５は、絞り装置６が撮像装置に搭載された場合には、撮像装置の光軸に一致する。以下の説明では、この中心軸５に平行な方向をスラスト方向と呼ぶ。押さえ板４０、駆動リング２０、シート部材７０、複数の絞り羽根１０および地板５０は、この順でスラスト方向において積層される。すなわち、駆動リング２０は、スラスト方向において、絞り羽根１０に対して地板５０とは反対側に配置され、押さえ板４０は絞り羽根１０および駆動リング２０に対して地板５０とは反対側に配置される。絞り羽根１０と駆動リング２０は、地板５０と押さえ板４０により作動可能に保持される。なお、スラスト方向に直交する方向および面をそれぞれラジアル方向（径方向）およびラジアル面と呼ぶことにする。

絞り羽根１０は、地板５０に形成された固定開口５４の周方向に複数配置されている。本実施形態では９枚の絞り羽根１０が用いられている。なお、絞り羽根の枚数は９枚に限らず、他の複数枚であってもよい。

図３は、１つの絞り羽根１０を拡大して示した図である。絞り羽根１０は、ラジアル面にほぼ平行になるように配置され、遮光機能を有する平板形状の羽根部１０ａと、羽根部１０ａからスラスト方向の互いに反対側に突出するように設けられた駆動ピン１１およびカムピン１２を有する。駆動ピン１１とカムピン１２のラジアル面内での位置は互いに異なっている。

図４Ａは駆動リング２０を拡大して示した図であり、図４Ｂは図４Ａの駆動リング２０を裏側から見た図である。駆動リング２０は、その中央に光通過開口２４を有し、さらに光通過開口２４の周囲における周方向複数箇所（９箇所）に設けられた第１の羽根支持部としての羽根支持突起部２２と、９つの羽根支持突起部２２を周方向において連結するようにリング形状に形成された連結部２１とを有する。各羽根支持突起部２２は、連結部２１からラジアル方向外側に突出するように形成されている。９つの羽根支持突起部２２には、９つの絞り羽根１０の駆動ピン１１がそれぞれ挿入されて係合する駆動穴部２３が形成されている。

また、駆動リング２０の外周部の一部には、ピニオンギア２に噛み合うギア部２５が形成されている。ギア部２５は、周方向に円弧状に延びてその外周に複数のギア歯が形成されたギア歯部２５ａと、連結部２１からラジアル方向外側に延出してギア歯部２５ａにつながってギア歯部２５ａと連結部２１との間に空間を形成する２つのギア支柱部３１とによって構成されている。なお、これらギア支柱部３１には、２つの絞り羽根１０の駆動ピン１１が挿入される駆動穴部２３が形成されている。つまり、ギア支柱部３１は、９つの駆動穴部２３のうち２つを兼ねている。

また、駆動リング２０の連結部２１における周方向複数箇所（本実施形態では９箇所）には、連結部２１からスラスト方向における押さえ板４０側に延出したラジアル支持壁部２６が形成されている。駆動リング２０のラジアル支持壁部２６が押さえ板４０の内周部に嵌合し、中心軸５の周りに回転可能に支持される。

さらに、駆動リング２０の連結部２１における押さえ板４０側の周方向複数箇所（本実施形態では９箇所）の表裏にはスラスト押さえ突起２９が設けられている。地板５０のスラスト押え突起５２にリング状のシート部材７０が乗り、このシート部材７０と押さえ板４０とによって駆動リング２０のスラスト押さえ突起２９を挟み込むことで、駆動リング２０は押さえ板４０によって回転可能にスラスト方向に支持される。

また、駆動リング２０の周方向一箇所には、フォトインタラプタ３の発光部と受光部との間に入り込んで遮光する遮光突起部３０が設けられている。

なお、駆動リング２０の裏面には、図４Ｂに示すように、羽根押さえ部３２が形成されている。羽根押さえ部３２については、後に詳細に説明する。

図１に示すように、押さえ板４０はその中央に光通過開口４４を有するリング形状に形成されており、地板５０の上に配置された絞り羽根１０および駆動リング２０を覆う（押さえる）ようにして、地板５０に６つのビス６０により固定される。

図５は、地板５０の形状を示す斜視図である。地板５０は、その中央に固定開口としての光通過開口５４を有するリング形状に形成されており、このリング形状の部分には複数の絞り羽根１０のカムピン１２がそれぞれ係合する複数（絞り羽根１０と同じ９つ）のカム溝部５１が形成されている。

また、地板５０の羽根面側と駆動リング２０の羽根面側には駆動リングが小さくできるように図６に示すシート部材７０が設けられている。

なお、本実施形態において、絞り羽根１０を「支持する（又は押さえる）」とは、絞り羽根１０の滑らかな回動に必要なガタを与えつつ、それ以上に絞り羽根１０がガタついたり脱落したりしないように移動を制限することを意味する。つまり、回動する方向以外の方向（スラスト方向）にガタがないように押さえ込むことではない。

以上のように構成された絞り装置６においては、アクチュエータ１が動作してピニオンギア２が回転すると、駆動リング２０が地板５０および押さえ板４０に対して中心軸５の周りに回転する。駆動リング２０は、９つの絞り羽根１０に駆動ピン１１を介してアクチュエータ１からの駆動力を伝達する。これにより、各絞り羽根１０は、カムピン１２がカム溝部５１に沿って移動することで駆動ピン１１を中心として回動する。アクチュエータ１による駆動リング２０の回転位置を制御することで、複数の絞り羽根１０の回動位置、つまりは複数の絞り羽根１０の羽根部１０ａによって形成される絞り開口のサイズ（径）が制御される。絞り開口径に応じて、光通過開口４４，２４，５４を通過する光量を変化させる（調節する）ことができる。

駆動リング２０の回転位置を制御するために必要な駆動リング２０の回転初期位置の検出は、駆動リング２０の遮光突起部３０がフォトインタラプタ３の発光部と受光部との間に入り込んで発光部からの光を遮ったことを示す信号を検出することで行うことができる。

次に、このように構成される本実施形態の絞り装置６のさらに特徴的な構成について説明する。

従来では図１５に示すように、外周側の羽根走行スペース３８０はシート部材３７０と地板３５０で作られたスペースで決められている。この時、駆動リング３２０は、地板３５０と押さえ板３４０で支えられたシート部材３７０と、押さえ板３４０とに挟まれるように支持されている。その結果、シート部材３７０よりも内周側の羽根走行スペース３８１は、シート部材３７０の外周側の羽根走行スペース３８０よりもシート部材３７０の厚み分だけ広くなっている。

一方、本実施形態の絞り装置６では、図７のように内周側の羽根走行スペース８１は駆動リング２０と地板５０で作られたスペースで決められている。ただし、駆動リング２０には、シート部材７０の開口部７０ａの内側で図中下方に突出する羽根押さえ部３２が形成されている。羽根押さえ部３２は、リング状のシート部材７０の内径よりも小さい外径を有して、シート部材７０の内径よりも開口部７０ａの中心側で、シート部材７０の絞り羽根に対向する面よりも絞り羽根側に突出している。より具体的には、羽根押さえ部３２は、シート７０の図中下面よりｄで示す寸法だけ下方に突出しており、シート７０の内周側での羽根走行スペース８１をシート７０の外周側での羽根走行スペース８０よりも小さくしている。ｄの寸法は、例えば絞り羽根１０の１枚分から数枚分の厚みに相当する。このように、駆動リング２０の羽根押さえ部３２と地板５０の間の間隔をシート７０と地板５０の間の間隔よりも積極的に狭くして、羽根押さえ部３２と地板５０の間の間隔で羽根走行スペースを規定する。これにより、図８、図９に示すように絞り羽根１０が開放状態でも小絞り状態でも常に絞り羽根１０の走行スペースが羽根押さえ部３２と地板５０の間の間隔で規定され、絞り羽根１０を常に安定して支持することができる。また、姿勢差による絞り羽根１０の走行スペースの変化も少ないため、精度の変化を小さくすることができる。

さらに、シート部材７０を駆動リング２０の外周に設けることで駆動リング２０を小さくすることができ、高速化且つ、精度向上を図ることができる。

図１０は、一実施形態の変形例の絞り羽根４１０を示す図である。この変形例では、地板５０にカム溝部５１を設ける代わりに、カムピンを設け、絞り羽根４１０側にカム溝部４１２を設けている。このような構成でも、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、シート部材７０が存在することにより駆動リング２０を小さくすることができ、絞り羽根１０と駆動リング２０の接触面積を少なくすることができる。この結果、絞り羽根１０が受ける摩擦抵抗を低減することができ、絞り羽根１０を滑らかに回動させられるため、高速応答性を向上させることができる。さらに羽根の走行スペースを常に地板５０と駆動リング２０の羽根押さえ部３２で決めることができるため、羽根の走行スペースの変化を少なくでき、羽根の駆動精度を安定化させることができる。

１：アクチュエータ
２：ピニオンギア
３：フォトインタラプタ
１０：絞り羽根
２０：駆動リング
４０：押さえ板
５０：地板
７０：シート部材

Claims

開口を有する地板と、
前記開口を通過する光量を調節する絞り羽根と、
前記絞り羽根を駆動する駆動リングと、
前記地板との間で、前記絞り羽根と前記駆動リングを作動可能に保持する押さえ板と、
前記絞り羽根と前記駆動リングとの間に配置されたリング状のシート部材と、を備え、
前記駆動リングは、リング状の前記シート部材の内径よりも前記開口の中心側で前記シート部材の前記絞り羽根に対向する面よりも前記絞り羽根側に突出し、前記地板との間で前記絞り羽根を支持する羽根押さえ部を有することを特徴とする光量調節装置。
前記絞り羽根の走行スペースが、前記羽根押さえ部と前記地板との間隔で規定されることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
前記駆動リングは前記シート部材と前記押さえ板に挟まれて支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光量調節装置。
前記羽根押さえ部は、前記シート部材の前記絞り羽根に対向する面よりも、前記絞り羽根の１枚分から数枚分の厚みに相当する量だけ前記地板に近づくように突出していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光量調節装置。
前記絞り羽根はカムピンまたはカム溝部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光量調節装置。