JP7301606B2 - 光量調節装置および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、スチルカメラ、ビデオカメラおよび交換レンズユニット等の光学機器に搭載される絞り等の光量調節装置に関する。

上記のような光量調節装置として、撮像光学系の光軸回りで駆動リングを回転させて複数の光量調節羽根をカムによって回動させることにより光が通過する開口の径を変化させて光量を調節するものがある。駆動リングをステッピングモータによって回転駆動する場合には、ステッピングモータの励磁パターンと開口径とを一対一に対応付けて、初期開口径（例えば開放）から他の複数の開口径のそれぞれに対応するパルス数の駆動パルスをステッピングモータに入力することで開口径を制御する。

この場合、初期開口径に対応付けられた励磁パターンと実際の初期開口径とを合致させるように、光量調節羽根の回転基準となる基準ピンと光量調節羽根を回動させるカムとの係合部との相対位置関係を調節する羽根位置調節が必要となる。特許文献１には、光量調節羽根の回転基準位置に対して、光量調節羽根を回動させるカム部材を光通過開口の中心回りで回転させることで羽根位置調節を行えるようにした光量調節装置が開示されている。

実開平０２－１２１７３０号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された光量調節装置ようにカム部材を回転させて羽根位置調節を行うと、カム部材の少しの回転で光量調節羽根が大きく回動する場合があり、調節が容易ではない。

本発明は、調節が容易な光量調節装置およびこれを用いた光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光量調節装置は、ベース部材と、光が通過する開口を形成する光量調節羽根と、ベース部材に対して回転して光量調節羽根を駆動する羽根駆動部材と、羽根駆動部材の回転により駆動される光量調節羽根を上記開口の大きさを変化させるように回動させるカムを有するカム部材と、羽根駆動部材の回転方向におけるベース部材に対するカム部材の取付け位置を変更可能とする調節部材とを有する。カム部材は、羽根駆動部材が回転する際に、ベース部材に対して移動しないようにベース部材に取り付けられている。調節部材は、ベース部材およびカム部材のうち一方の部材に回転可能に保持される第１の部分と、第１の部分に対して偏芯し、ベース部材およびカム部材のうち他方の部材に当接する第２の部分とを有する。調節部材が回転することで、取付け位置が変更される。調節部材の回転中心軸は、開口を通過する光の通過方向に対して交差する交差方向に伸びている。交差方向から見たとき、カム部材の少なくとも一部と調節部材の回転中心軸とが重なっていることを特徴とする。
また本発明の他の一側面としての光量調節装置は、ベース部材と、光が通過する開口を形成する光量調節羽根と、ベース部材に対して回転して光量調節羽根を駆動する羽根駆動部材と、羽根駆動部材の回転により駆動される光量調節羽根を開口の大きさを変化させるように回動させるカムを有するカム部材と、羽根駆動部材の回転方向におけるベース部材に対するカム部材の取付け位置を変更可能とする調節手段とを有する。調節手段は、カム部材に設けられたギア部であり、該ギア部に噛み合った治具ギアが回転することで取付け位置が変更される。カム部材は、羽根駆動部材が回転する際に、ベース部材に対して固定されるようにベース部材に取り付けられることを特徴とする。

なお、上記光量調節装置を有する光学機器も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、ベース部材に対するカム部材の取付け位相、すなわち羽根駆動部材の回転位置に対する光量調節羽根が形成する開口の大きさを容易に調節することができる。

本発明の実施例１である絞りユニットの構成を示す図。 実施例１の絞りユニットの構成を示す分解斜視図。 実施例１の絞りユニットにおける調節機構を示す図。 実施例１の絞りユニットの調節を示す図。 本発明の実施例２である絞りユニットの構成示す図。 実施例２の絞りユニットにおける調節方法を示す図。 本発明の実施例３である絞りユニットの構成示す図。 各実施例の絞りユニットを搭載した交換レンズユニットを含むカメラシステムの構成を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図８は、本発明の実施例１である光量調節装置としての絞りユニットを搭載した光学機器としての交換レンズユニット２と該交換レンズユニットが装着された一眼レフデジタルカメラ１とを含むカメラシステムを示している。ここでは光学機器としてカメラ用の交換レンズユニットについて説明するが、光学機器はレンズ一体型カメラであってもよいし、プロジェクタ用の投射レンズユニットのように撮像用途以外のものであってもよい。また一眼レフデジタルカメラに代えて、ビデオカメラや銀塩フィルムカメラを用いてもよい。

カメラ本体１に設けられたカメラマウント部１ａと交換レンズユニット２に設けられたレンズマウント部２ａとはバヨネット機構により機械的に着脱可能に結合される。カメラ本体１と交換レンズユニット２は、カメラマウント部１ａとレンズマウント部２ａを介して電気的に接続され、相互に通信を行うことができる。

カメラ本体１は、メインミラー３、ペンタプリズム４、ピント板５、ファインダレンズ６、測光ユニット７、サブミラー８、焦点検出ユニット９、シャッタ１０、撮像素子１１およびディスプレイパネル１２を備えている。交換レンズユニット２は、被写体側から像側（図の左側から右側）に順に配置された第１群レンズＬ１、第２群レンズＬ２、絞りユニット１００、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４、第５群レンズＬ５および第６群レンズＬ６により構成される撮像光学系を有する。第２群レンズＬ２および第４群レンズＬ４は撮像光学系の光軸が伸びる方向（光軸方向）に移動して焦点調節を行う。

撮像光学系を通過した光束の一部は、光路内に配置されたメインミラー３により反射されてピント板５上に被写体像を形成する。被写体像は、ペンタプリズム４により正立像に変換されてファインダレンズ６を通してユーザにより観察される。測光ユニット７は、ピント板５上の被写体像の輝度を検出する。

また撮像光学系を通過してメインミラー３を透過した光束は、サブミラー８によって反射されて焦点検出ユニット９に導かれる。焦点検出ユニット９は、位相差検出方式により焦点検出を行う。メインミラー３およびサブミラー８が光路外に退避した状態で、撮像素子１１は、撮像光学系を通過してさらにシャッタ１０を通過した光束により形成される被写体像を光電変換（撮像）する。ディスプレイパネル１２は、撮像により得られた画像データや様々な撮像情報を表示する。

絞りユニット１００は、ユーザの手動操作に応じて又はカメラ本体１からの指令に応じて複数の絞り羽根（光量調節羽根）を駆動して、光が通過する開口である絞り開口の大きさ（以下、径という）を変化させることにより撮像素子１１に到達する光量を調節する。

図１および図２（ａ），（ｂ）は、絞りユニット１００の構成を示している。図１は絞りユニット１００の外観を示している。図２（ａ），（ｂ）は絞りユニット１００を分解して示している。図１では被写体側から見たときの絞りユニット１００の外観を示しており、図２（ａ）は被写体側、図２（ｂ）は像側から見たときの絞りユニット１００の分解図を示しているが、絞りユニット１００は本実施例とは逆向きに用いてもよい。つまり、図１は像側から見たときの絞りユニット１００の外観を示す図であってもよい。図２（ａ）および図２（ｂ）についても同様である。

１０１はベース部材としての絞り地板であり、１０２は羽根駆動部材としての絞り駆動リングである。１０３はカム部材としてのカム板であり、１０４は複数（９枚）の光量調節羽根としての絞り羽根である。１０５は駆動手段（アクチュエータ）としてのステッピングモータである。１０５ａはステッピングモータ１０５の出力軸であり、１０５ｂは出力軸１０５ａを回転可能に支持する軸受けである。

絞り地板１０１は、撮像光学系の光軸が中心を通る円形の開口部１０１ａを有する。開口部１０１ａの内周には、絞り駆動リング１０２の径嵌合部１０２ａが光軸回りで回転可能に嵌合している。また絞り地板１０１は、開口部１０１ａより外側の位置に設けられた軸受け基準穴部１０１ｂを有する。軸受け１０５ｂが軸受け基準穴部１０１ｂに挿入されたステッピングモータ１０５は、ビスにより絞り地板１０１に固定される。これにより、ステッピングモータ１０５の出力軸１０５ａが所定位置に位置決めされる。

１０６は出力軸１０５ａに一体回転可能に固定された駆動ギアとしてのピニオンギアである。１０２ｂは絞り駆動リング１０２の外周部に設けられ、ピニオンギア１０６と噛合う従動ギアとしてのリングギアである。絞り駆動リング１０２は、ステッピングモータ１０５の回転駆動力をピニオンギア１０６およびリングギア１０２ｂを介して受けることで回転駆動される。

１０７は絞り駆動リング１０２が基準回転位置である開放位置（開放絞り開口に対応する位置）に位置することを検出する開放スイッチである。

絞り駆動リング１０２と９枚の光量調節羽根１０４は、絞り地板１０１とカム板１０３との間に収容される。絞り羽根１０４には、回転ピン１０４ａとカムピン１０４ｂが設けられている。絞り駆動リング１０２には、回転ピン１０４ａが回動可能に嵌合する穴部１０２ｃが該絞り駆動リング１０２の回転方向（以下、周方向という）における均等間隔９か所に設けられている。またカム板１０３には、カムピン１０４ｂが回動可能に嵌合するカム溝部１０３ａが周方向に均等間隔で９本設けられている。

絞り駆動リング１０２が回転駆動されると、回転ピン１０４ａを介して９枚の絞り羽根１０４が周方向に駆動される。この際、絞り駆動リング１０２のカム板１０３に対する位相（周方向での回転位置）が変化することによって、９枚の絞り羽根１０４はそれぞれ、カムピン１０４ｂがカム溝部１０３ａに沿って移動することにより回転ピン１０４ａを中心として回動する。これにより、９枚の絞り羽根１０４によって形成される絞り開口の径が変更される。

カム板１０３の外周部には、径嵌合部１０３ｂが設けられている。径嵌合部１０３ｂは、絞り地板１０１の外周近傍の内周部に設けられた径合径部１０１ｄに回転可能に軽圧入または嵌合する。つまり、カム板１０３は、絞り地板１０１の開口部１０１ａ回りにおいて回転可能に支持される。カム板１０３をバヨネット構造により絞り地板１０１に回転可能に結合させてもよい。

またカム板１０３の外周部の一部には、調節部材受け部１０３ｃが設けられている。調節部材受け部１０３ｃには、調節手段としての位相調節部材１０８がビス１０８ｄにより取り付けられている。位相調節部材１０８は、カム板１０３の絞り地板１０１への取付け位相を変更可能とする部材であるが、詳細については後述する。

一方、絞り地板１０１の外周部の一部には、位相調節部材１０８が係合（軽圧入または嵌合）する係合部１０１ｅが設けられている。

図３の左図は被写体側から見た絞りユニット１００を示し、右図は左図におけるＡ－Ａ線で切断したときの断面を拡大して示している。位相調節部材１０８は偏芯コロ形状を有する。位相調節部材１０８のうちカム板１０３の調節部材受け部１０３ｃに嵌合する径嵌合部（第１の部分）１０８ａの中心軸ｘに対して絞り地板１０１の係合部１０１ｅと当接する径当接部（第２の部分）１０８ｂの中心軸ｙが偏芯している。中心軸ｘ，ｙは、絞りユニット１００の径方向（光軸に直交する方向）に伸びている。光軸（開口を通過する光の通過方向）に対して直交する方向から見たとき、中心軸（調節部材の回転中心軸）ｘは、カム板１０３の少なくとも一部と重なっている。中心軸ｙの中心軸ｘに対する偏芯量をΔとする。

位相調節部材１０８の先端部には割線部１０８ｃが設けられており、ドライバ等の治具を割線部１０８ｃに係合させることで位相調節部材１０８を中心軸（回転中心軸）ｘ回りで回転させることができる。位相調節部材１０８は前述したように偏芯コロ形状を有するため、位相調節部材１０８を回転させることによって絞り地板１０１に対するカム板１０３の取付け位相を変更することができる。絞り地板１０１に対するカム板１０３の取付け位相が変更されると、開放位置にある絞り駆動リング１０２に対するカム板１０３の位相も変更される。こうしてカム板１０３の取付け位相を変更（調節）することで、絞り駆動リング１０２の回転位置ごとに９枚の絞り羽根１０４によって形成される絞り開口の径を調節することができる。

図４（ａ）～（ｃ）は位相調節部材１０８によるカム板１０３の取付け位相の調節を示している。図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示すように位相調節部材１０８を反時計回り方向に回転させることで、その回転量に応じて絞り開口の径が大きくなる（光量が増加する）側に調節することができる。また図４（ｃ）に示すように位相調節部材１０８を時計回り方向に回転させることで、その回転量に応じて絞り開口の径が小さくなる（光量が減少する）側に調節することができる。

また位相調節部材１０８の偏芯量Δの設定により、例えば絞り地板１０１に対するカム板１０３の取付け位相を１°だけ変更する場合に位相調節部材１０８を９０°回転させるというように、位相調節部材１０８の回転量に対するカム板１０３の回転量（以下、調節敏感度ともいう）を小さくすることができる。これにより、カム板１０３の取付け位相の調節を容易に行うことができる。

さらに絞りユニット１００の径方向に伸びる中心軸ｘを有する位相調節部材１０８を回転させる治具は径方向外側から位相調節部材１０８にアクセスすることができる。このため、絞り開口を通過する光量を確認しながら調節を行う際に、治具やこれを保持する作業者の手が絞り開口を通過する光を遮らないように位相調節部材１０８を回転させることができる。なお、位相調節部材１０８の中心軸ｘは、絞りユニット１００の径方向（光軸に直交する方向）に伸びていなくてもよく、光軸が伸びる方向（すなわち光の通過方向）に交差する方向に伸びていればよい。

以上の調節が終了した後は、カム板１０３と絞り地板１０１を接着により固定したり、位相調節部材１０８を絞り地板１０１に接着により固定したりしてよい。

なお、位相調節部材のうち中心軸ｘと同軸の部分を絞り地板１０１に回転可能に保持させ、偏芯した部分をカム板１０３に当接させてもよい。

図５は、本発明の実施例２である絞りユニット１００′を示している。本実施例において、カム板１０３′の外周部にはギア部１０３ｄが設けられている。ギア部１０３ｄは、治具ギア１０９と噛み合っている。ギア部１０３ｄは、治具ギア１０９とともに位相調節機構１０８′を構成する。

治具ギア１０９が回転すると、その回転がギア部１０３ｄを介して減速されてカム板１０３′に伝達される。これにより、カム板１０３′は、絞り地板１０１の開口部１０１ａの中心回りで回転し、カム板１０３′と絞り地板１０１との相対位相が変化する。この際、治具ギア１０９に対するギア部１０３ｄの減速比率が大きいほど、上述した調節敏感度を低くすることができる。

図６（ａ）～（ｃ）は位相調節機構１０８′によるカム板１０３′の取付け位相の調節を示している。図６（ａ）に示す状態から図６（ｂ）に示すように治具ギア１０９が反時計回り方向に回転されるとカム板１０３′が時計回り方向に回転する。これにより、治具ギア１０９の回転量に応じて絞り開口の径が大きくなる（光量が増加する）側に調節することができる。また図６（ｃ）に示すように治具ギア１０９が時計回り方向に回転されるとカム板１０３′が反時計回り方向に回転する。これにより、治具ギア１０９の回転量に応じて絞り開口の径が小さくなる（光量が減少する）側に調節することができる。調節終了後において治具ギア１０９は除去される。

なお、治具ギア１０９およびギア部１０３ｄに代えて、回転するローラと該ローラが滑り難くなるようにカム板に設けた摩擦材とを用いてもよい。

図７は、本発明の実施例３である絞りユニット１００″を示している。本実施例は、実施例１の変形例であり、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。

絞りユニット１００″において、カム板１０３は、実施例１と同様にその外周部の径嵌合部１０３ｂが絞り地板１０１の外周近傍の内周部に設けられた径合径部１０１ｄに回転可能に軽圧入または嵌合して支持される。絞り地板１０１の周方向一部に設けられた第１のフック１０１ｆとカム板１０３の周方向一部に設けられた第２のフック１０３ｅには、バネ１１０の両端部が掛けられている。カム板１０３は、図中に矢印で示すように、バネ１１０の付勢力によって絞り地板１０１に対して周方向における一方に付勢される。これにより、カム板１０３の調節部材受け部１０３ｃに嵌合して保持された位相調節部材１０８（径当接部１０８ｂ）を絞り地板１０１の係合部１０１ｅに片寄せすることができ、これらの間のガタをなくすることができる。この結果、カム板１０３の絞り地板１０１に対する取付け位相の変動を防止することができる。また、位相調節部材１０８に対して係合部１０１ｅが常に当接しているために、位相調節部材１０８と係合部１０１ｅとの間のガタの影響を受けずに容易に調整することもできる。

なお、絞り地板１０１に設けられた第１のフック１０１ｆを、交換レンズユニット２内で絞りユニット１００″を保持する固定部材に設けてカム板１０３を周方向一方に付勢してもよい。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０１ 絞り地板
１０２ 絞り駆動リング
１０３ カム板
１０４ 絞り羽根
１０５ ステッピングモータ
１０８ 位相調節部材

Claims (5)

1. ベース部材と、
   光が通過する開口を形成する光量調節羽根と、
   前記ベース部材に対して回転して前記光量調節羽根を駆動する羽根駆動部材と、
   前記羽根駆動部材の回転により駆動される前記光量調節羽根を前記開口の大きさを変化させるように回動させるカムを有するカム部材と、
   前記羽根駆動部材の回転方向における前記ベース部材に対する前記カム部材の取付け位置を変更可能とする調節部材とを有し、
   前記カム部材は、前記羽根駆動部材が回転する際に、前記ベース部材に対して移動しないように前記ベース部材に取り付けられ、
   前記調節部材は、前記ベース部材および前記カム部材のうち一方の部材に回転可能に保持される第１の部分と、前記第１の部分に対して偏芯し、前記ベース部材および前記カム部材のうち他方の部材に当接する第２の部分とを有し、
   前記調節部材が回転することで、前記取付け位置が変更され、前記調節部材の回転中心軸は、前記開口を通過する光の通過方向に対して交差する交差方向に伸びており、
   前記交差方向から見たとき、前記カム部材の少なくとも一部と前記調節部材の回転中心軸とが重なっていることを特徴とする光量調節装置。
2. ベース部材と、
   光が通過する開口を形成する光量調節羽根と、
   前記ベース部材に対して回転して前記光量調節羽根を駆動する羽根駆動部材と、
   前記羽根駆動部材の回転により駆動される前記光量調節羽根を前記開口の大きさを変化させるように回動させるカムを有するカム部材と、
   前記羽根駆動部材の回転方向における前記ベース部材に対する前記カム部材の取付け位置を変更可能とする調節手段とを有し、
   前記調節手段は、前記カム部材に設けられたギア部であり、
   該ギア部に噛み合った治具ギアが回転することで前記取付け位置が変更され、
   前記カム部材は、前記羽根駆動部材が回転する際に、前記ベース部材に対して固定されるように前記ベース部材に取り付けられることを特徴とする光量調節装置。
3. 前記カム部材を前記ベース部材に対して前記回転方向における一方に付勢する付勢手段を有す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。
4. 前記交差方向は、前記開口を通過する光の通過方向に対して直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の光量調節装置を有することを特徴とする光学機器。

Images