特開 2023-143598 光量調節装置および撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023143598

(43)【公開日】2023-10-06

(54)【発明の名称】光量調節装置および撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 9/02 20210101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

G03B9/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126584

(22)【出願日】2022-08-08

(31)【優先権主張番号】P 2022049626

(32)【優先日】2022-03-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川久保 直樹

【テーマコード（参考）】

2H080

【Ｆターム（参考）】

2H080AA10

2H080AA21

2H080AA37

2H080AA69

2H080AA76

(57)【要約】

【課題】小型化しやすい光量調節装置を提供する。
【解決手段】光が通過する固定開口を有するベース部材と、固定開口の周方向に環状に配置され、光が通過する可変開口を形成する複数の遮光羽根と、ベース部材に対して固定開口の周方向に回転して、複数の遮光羽根のカム孔のそれぞれに係合する複数の軸を備え、遮光羽根に駆動力を伝達することで、可変開口の大きさを変化させるように複数の遮光羽根を回動させる駆動リングと、駆動リングを駆動させる駆動源と、を有し、遮光羽根は、固定開口に面する内周部とは逆側の外周部に第１の凸部と、第１の凹部と、第２の凸部とを備え、可変開口の面積が最大のときに、隣りの遮光羽根を回動させる軸が第１の凹部に入り込み、可変開口の面積が最小のときに、第１の凸部と第２の凸部が隣接する遮光羽根と重なっている。
【選択図】 図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光が通過する固定開口を有するベース部材と、
前記固定開口の周方向に環状に配置され、光が通過する可変開口を形成する複数の遮光羽根と、
前記ベース部材に対して前記固定開口の周方向に回転して、前記複数の遮光羽根のカム孔のそれぞれに係合する複数の軸を備え、前記遮光羽根に駆動力を伝達することで、前記可変開口の大きさを変化させるように前記複数の遮光羽根を回動させる駆動リングと、
前記駆動リングを駆動させる駆動源と、を有し、
前記遮光羽根は、前記固定開口に面する内周部とは逆側の外周部に第１の凸部と、第１の凹部と、第２の凸部とを備え、
前記可変開口の面積が最大のときに、隣りの遮光羽根を回動させる前記軸が前記第１の凹部に入り込み、
前記可変開口の面積が最小のときに、前記第１の凸部と前記第２の凸部が前記隣りの遮光羽根と重なっていることを特徴とする光量調節装置。

【請求項2】

前記第１の凸部と前記第１の凹部と前記第２の凸部は、前記遮光羽根の回動中心に対して、該回動中心から前記遮光羽根の先端に向かう方向に、前記第１の凸部、前記第１の凹部、前記第２の凸部の順に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。

【請求項3】

前記可変開口の面積が最小のときに、前記第１の凹部は、前記固定開口よりも外側において、前記隣りの遮光羽根と重なっていない部分があることを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。

【請求項4】

前記遮光羽根は、前記外周部の前記第２の凸部よりも前記遮光羽根の先端側に、第２の凹部をさらに備え、前記隣りの遮光羽根のさらに隣りの遮光羽根を回動させる前記軸が前記第２の凹部に入り込むことを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。

【請求項5】

前記遮光羽根にはカム孔が形成され、前記軸が前記カム孔に沿って移動することにより、前記遮光羽根が開閉駆動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。

【請求項6】

前記カム孔は、前記遮光羽根の回動中心に対して、該回動中心から前記遮光羽根の先端に向かう方向とは逆側の、前記遮光羽根の後端部に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光量調節装置。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光量調節装置と、前記光量調節装置を通過した光の像を撮像する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置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関する。また、光量調節装置を備えた撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置や交換レンズ等の光学機器に搭載される光量調節装置（絞りユニット）において形成される光通過開口としての絞り開口の形状は、できるだけ円形に近い方が好ましく、円形に近い絞り開口を形成するために、３枚以上の多数枚の絞り羽根（光量調節羽根）が用いられる場合が多い。

【0003】

特許文献１には、ベース部材に形成した固定開口の周囲で回動可能な駆動リングによって多数枚の絞り羽根を回動させることで、円形に近い多角形の絞り開口を形成する虹彩絞りユニットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－０５８６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の絞り羽根は、プレス加工によって、カム孔を開けることが通常行われている。この方式では、カム孔を羽根に形成するため、ユニットが大型化しやすく、隣り合う羽根と干渉しやすいという問題がある。

【0006】

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、小型化しやすい光量調節装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係わる光量調節装置は、光が通過する固定開口を有するベース部材と、前記固定開口の周方向に環状に配置され、光が通過する可変開口を形成する複数の遮光羽根と、前記ベース部材に対して前記固定開口の周方向に回転して、前記複数の遮光羽根のカム孔のそれぞれに係合する複数の軸を備え、前記遮光羽根に駆動力を伝達することで、前記可変開口の大きさを変化させるように前記複数の遮光羽根を回動させる駆動リングと、前記駆動リングを駆動させる駆動源と、を有し、前記遮光羽根は、前記固定開口に面する内周部とは逆側の外周部に第１の凸部と、第１の凹部と、第２の凸部とを備え、前記可変開口の面積が最大のときに、隣りの遮光羽根を回動させる前記軸が前記第１の凹部に入り込み、前記可変開口の面積が最小のときに、前記第１の凸部と前記第２の凸部が前記隣りの遮光羽根と重なっていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、複数の光量調節羽根にカム孔が設けられている光量調節装置を小型化しやすくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの平面図。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの背面図。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの斜視図。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの小絞り状態の斜視図。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの断面図。

【図6】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの分解斜視図。

【図7】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの動作説明図。

【図8】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの羽根の平面図。

【図9】本発明の第１の実施形態に係る絞りユニットの羽根の平面図。

【図10】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの平面図。

【図11】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの背面図。

【図12】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの斜視図。

【図13】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの小絞り状態の斜視図。

【図14】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの断面図。

【図15】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの分解斜視図。

【図16】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの動作説明図。

【図17】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの羽根の平面図。

【図18】本発明の第２の実施形態に係る絞りユニットの羽根の平面図。

【図19】絞りユニットを搭載した撮像装置の概略図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0011】

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の光量調節装置の第１の実施形態である絞りユニット１００の平面図である。図２に絞りユニット１００の背面図、図３に絞りユニット１００の斜視図を示す。

【0012】

図４は、小絞り状態の絞りユニット１００の斜視図。図５は、駆動部５であるモータが含まれる位置の絞りユニット１００の断面図である。

【0013】

図６は、絞りユニット１００の分解斜視図であり、ベース部材（地板）４、駆動リング７、複数の絞り羽根１（遮光羽根）、カバー部材９が、この順でスラスト方向において積層される。

【0014】

図６において、絞りユニット１００のベースとなるベース部材４は、光軸５０を中心とするレンズの光路に対応して光を通過させる開口部（固定開口）４ａを有する。開口部４ａの外側には、後述する絞り羽根群１０を構成する１１枚の絞り羽根１の嵌合孔１ａ（回動中心）に係合する係合ピン４ｃが、円周上３２．７°間隔で１１か所に配置されている。絞り羽根１は、その嵌合孔１ａが係合ピン４ｃに嵌合し、係合ピン４ｃの回りに回動する。ベース部材４は、一般的には、樹脂の成形加工により作成される。ベース部材４には、例えば、ステッピングモータ、ガルバノメータなどの駆動源を用いた駆動部５が取り付けられ、駆動部５の回転軸には、ピニオンギア６が取り付けられている。

【0015】

絞り羽根１を駆動する駆動リング７は、開口部７ａと、外径係合部７ｂと、円周上３２．７°間隔で１１か所に形成され、絞り羽根１のカム孔１ｂに係合する駆動ピン７ｃとを有する。駆動リング７は、一般的には、樹脂の成形加工により作成される。駆動リング７の外径係合部７ｂは、ベース部材４の内周案内面４ｂにより、光軸５０の回りに回動可能に案内される。

【0016】

絞り羽根群１０を構成する複数の絞り羽根１は、開口部４ａの周方向に環状に配置され、光が通過する可変開口を形成する。駆動リング７の駆動ピン７ｃは、絞り羽根群１０における絞り羽根１のカム孔１ｂと摺動可能に係合する。カム孔１ｂは、駆動リング７が光軸５０の回りに回動するのに伴って駆動ピン７ｃにガイドされ、絞り羽根１が開閉駆動される。１１枚の絞り羽根１は、駆動リング７が図６の矢印Ａ方向に回動されることにより、開口径が絞られる方向に駆動され、駆動リング７が矢印Ａと逆方向に回動されることにより、開口径が大きくなる方向に駆動される。

【0017】

駆動リング７には、被駆動部７ｄであるギア部が形成されている。被駆動部７ｄは、中間ギア８ａ，８ｂを介してピニオンギア６と噛み合い、駆動部５で発生した回転力（駆動力）がピニオンギア６から被駆動部７ｄに伝達され、駆動リング７が回動される。

【0018】

絞り羽根１は、例えば、ＰＥＴシート材等をプレス加工して作成される。また、絞り羽根には、遮光処理、反射防止処理、摺動処理等が施されていると望ましい。

【0019】

絞り羽根群１０を挟んでベース部材４の反対側には、中央に開口部９ａが形成されたカバー部材９が配置される。カバー部材９は、外周部に形成された係合部９ｂが、その弾性により、ベース部材４の係止部４ｄに係止されることにより、ベース部材４に固定される。また、カバー部材９の円周上に３２．７°間隔で形成された１１個の穴９ｃがベース部材４の係合ピン４ｃの先端に覆い重なり、絞り羽根群１０、駆動リング７を押さえる。ベース部材４とカバー部材９で形成された空間の中で、駆動リング７と絞り羽根群１０が駆動される。

【0020】

図７は、絞りユニット１００の動作説明図である。図７（ａ）は、絞り羽根１がベース部材４の開口部４ａから最も退避した状態を示している。図７（ｂ）は、複数の絞り羽根１が形成する開口が、ベース部材４の開口部４ａと一致した状態を示している。図７（ｃ）は、中間絞り状態、図７（ｄ）は、小絞り状態、図７（ｅ）は最小絞り状態を示している。

【0021】

駆動部５を駆動して、絞り羽根１が最小絞り状態に遷移する間に、図７（ａ）～図７（ｅ）の状態を遷移する。本実施形態においては、１１枚の絞り羽根１を用いたが、絞り羽根の枚数を多く用いると絞り開口の形状を良好にすることができる。本実施形態においては、絞り羽根１のカム孔１ｂを嵌合孔１ａから先端側に向かう方向とは逆側の後端部に形成している。絞り羽根１の枚数が多くなってくると、このようなカム孔１ｂの配置とすることにより絞り羽根１が動かし易くなる。

【0022】

図８は、絞り羽根１の単体の平面図である。絞り羽根１は、ベース部材４の開口部４ａに面する内周部とは逆側の外周部に第１の凸部１ｃ、凹部１ｄ、第２の凸部１ｅを備える。

【0023】

図９は、絞りユニット１００の絞り羽根１を２枚抽出し、ベース部材４の開口部４ａに対しての位置を示す平面図である。図９（ａ）は、開放状態（可変開口の面積が最大の状態）を示し、図９（ｂ）は、最小絞り状態を示す。図９（ａ）のときに、隣接する絞り羽根１を回動させる軸である駆動ピン７ｃが絞り羽根１の外周の凹部１ｄに入り込み、図９（ｂ）のときに、第１の凸部１ｃと第２の凸部１ｅが隣接する絞り羽根１と重なっていることにより、スペースを有効活用し、絞りユニットを小型化することができる。このとき、第１の凹部１ｄは、開口部４ａよりも外側において、隣接する絞り羽根１と重なっていない部分があり、より絞りユニットを小型化し易い。

【0024】

以上説明したように、第１の実施形態においては、絞り羽根１の外周部に、絞り開口の開放状態で、隣りの絞り羽根１の駆動ピン７ｃが入り込む凹部１ｄが形成されている。これにより、絞り羽根１と駆動ピン７ｃの干渉を避けることができ、絞りユニット１００の小型化を図ることが可能となる。

【0025】

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。上述した第１の実施形態との主な違いは、羽根の枚数が１１枚から１３枚に変更されている点である。

【0026】

図１０は、本発明の光量調節装置の第２の実施形態である絞りユニット２００の平面図である。図１１に絞りユニット２００の背面図、図１２に絞りユニット２００の斜視図を示す。

【0027】

図１３は、小絞り状態の絞りユニット２００の斜視図。図１４は、駆動部２０５であるモータが含まれる位置の絞りユニット２００の断面図である。

【0028】

図１５は、絞りユニット２００の分解斜視図であり、ベース部材（地板）２０４、駆動リング２０７、複数の絞り羽根２０１（遮光羽根）、カバー部材２０９が、この順でスラスト方向において積層される。

【0029】

図１５において、絞りユニット２００のベースとなるベース部材２０４は、光軸２５０を中心とするレンズの光路に対応して光を通過させる開口部２０４ａを有する。開口部２０４ａの外側には、後述する絞り羽根群２１０を構成する１３枚の絞り羽根２０１の嵌合孔２０１ａに係合する係合ピン２０４ｃが、円周上２７．７°間隔で１３か所に配置されている。絞り羽根２０１は、その嵌合孔２０１ａが係合ピン２０４ｃに嵌合し、係合ピン２０４ｃの回りに回動する。ベース部材２０４は、一般的には、樹脂の成形加工により作成される。ベース部材２０４には、例えば、ステッピングモータ、ガルバノメータなどを用いた駆動部２０５が取り付けられ、駆動部２０５の回転軸には、ピニオンギア２０６が取り付けられている。

【0030】

絞り羽根２０１を駆動する駆動リング２０７は、開口部２０７ａと、外径係合部２０７ｂと、円周上２７．７°間隔で１３か所に形成され、絞り羽根２０１のカム孔２０１ｂに係合する駆動ピン２０７ｃとを有する。駆動リング２０７は、一般的には、樹脂の成形加工により作成される。駆動リング２０７の外径係合部２０７ｂは、ベース部材２０４の内周案内面２０４ｂにより、光軸２５０の回りに回動可能に案内される。

【0031】

絞り羽根群２１０を構成する複数の絞り羽根２０１は、開口部２０４ａの周方向に環状に配置され、光が通過する可変開口を形成する。駆動リング２０７の駆動ピン２０ｃは、絞り羽根群２１０における絞り羽根２０１のカム孔２０１ｂと摺動可能に係合する。カム孔２０１ｂは、駆動リング２０７が光軸２５０の回りに回動するのに伴って駆動ピン２０７ｃにガイドされ、絞り羽根２０１が開閉駆動される。１３枚の絞り羽根２０１は、駆動リング２０７が図１５の矢印Ａ方向に回動されることにより、開口径が絞られる方向に駆動され、駆動リング２０７が矢印Ａと逆方向に回動されることにより、開口径が大きくなる方向に駆動される。

【0032】

駆動リング２０７には、被駆動部２０７ｄであるギア部が形成されている。被駆動部２０７ｄは、中間ギア２０８ａ，２０８ｂを介してピニオンギア２０６と噛み合い、駆動部２０５で発生した回転力がピニオンギア２０６から被駆動部２０７ｄに伝達され、駆動リング２０７が回動される。

【0033】

絞り羽根２０１は、例えば、ＰＥＴシート材等をプレス加工して作成される。また、絞り羽根には、遮光処理、反射防止処理、摺動処理等が施されていると望ましい。

【0034】

絞り羽根群２１０を挟んでベース部材２０４の反対側には、中央に開口部２０９ａが形成されたカバー部材２０９が配置される。カバー部材２０９は、外周部に形成された係合部２０９ｂが、その弾性により、ベース部材２０４の係止部２０４ｄに係止されることにより、ベース部材２０４に固定される。また、カバー部材２０９の円周上に２７．７°間隔で形成された１３個の穴２０９ｃがベース部材２０４の係合ピン２０４ｃの先端に覆い重なり、絞り羽根群２１０、駆動リング２０７を押さえる。ベース部材２０４とカバー部材２０９で形成された空間の中で、駆動リング２０７と絞り羽根群２１０が駆動される。

【0035】

図１６は、絞りユニット２００の動作説明図である。図１６（ａ）は、絞り羽根２０１がベース部材２０４の開口部２０４ａから最も退避した状態を示している。図１６（ｂ）は、複数の絞り羽根２０１が形成する開口が、ベース部材２０４の開口部２０４ａと一致した状態を示している。図１６（ｃ）は、中間絞り状態、図１６（ｄ）は、小絞り状態、図１６（ｅ）は最小絞り状態を示している。

【0036】

駆動部２０５を駆動して、絞り羽根２０１が最小絞り状態に遷移する間に、図１６（ａ）～図１６（ｅ）の状態を遷移する。本実施形態においては、１３枚の絞り羽根２０１を用いたが、絞り羽根の枚数を多く用いると絞り開口の形状を良好にすることができる。本実施形態においては、絞り羽根２０１のカム孔２０１ｂを嵌合孔２０１ａから先端側に向かう方向とは逆側の後端部に形成している。絞り羽根２０１の枚数が多くなってくると、このようなカム孔２０１ｂの配置とすることにより絞り羽根２０１が動かし易くなる。

【0037】

図１７は、絞り羽根２０１の単体の平面図である。絞り羽根２０１は、ベース部材２０４の開口部２０４ａに面する内周部とは逆側の外周部に第１の凸部２０１ｃ、第１の凹部２０１ｄ、第２の凸部２０１ｅ、第２の凹部２０１ｆを備える。

【0038】

図１８は、絞りユニット２００の絞り羽根２０１を２枚抽出し、ベース部材２０４の開口部２０４ａに対しての位置を示す平面図である。図１８（ａ）は、開放状態（可変開口の面積が最大の状態）を示し、図１８（ｂ）は、最小絞り状態を示す。図１８（ａ）のときに、隣りの絞り羽根２０１を回動させる軸である駆動ピン２０７ｃが絞り羽根２０１の外周の凹部２０１ｄに入り込み、さらに隣りの絞り羽根２０１を回動させる軸である駆動ピン２０７ｃが絞り羽根２０１の外周の凹部２０１ｆに入り込む。また、図９（ｂ）では、第１の凸部２０１ｃと第２の凸部２０１ｅが隣接する絞り遮光２０１と重なっていることにより、スペースを有効活用し、絞りユニットを小型化することができる。

【0039】

以上説明したように、第２の実施形態においては、絞り羽根２０１の外周部に、絞り開口の開放状態で、隣りの絞り羽根及びさらに隣の絞り羽根２０１の駆動ピン２０７ｃが入り込む凹部２０１ｄ，２０１ｆが形成されている。これにより、絞り羽根の枚数が多くなっても、絞り羽根２０１と駆動ピン２０７ｃの干渉を避けることができ、絞りユニット２００の小型化を図ることが可能となる。

【0040】

＜第３の実施形態＞
図１９は、第１および第２の実施形態で説明した絞りユニットを搭載した撮像装置としての、一眼レフカメラ用の交換レンズ３２１、及びその交換レンズが装着されるカメラ本体の内部構成を示している。

【0041】

交換レンズ３２１の鏡筒内には、変倍レンズ３３２、光路を絞る第１または第２の実施形態の絞りユニット１００（２００）、およびフォーカスレンズ３２９を含む撮影光学系が収容されている。

【0042】

ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成される撮像素子３２５はカメラ本体内に配置され、交換レンズ３２１により形成された被写体像を光電変換して電気信号を出力する。絞り装置１００（２００）の絞り開口を変化させたり不図示のＮＤフィルタを進退させたりすることにより、撮像素子３２５上に形成される被写体像の明るさ（つまりは撮像素子３２５に到達する光量）を適正に設定することができる。

【0043】

撮像素子３２５から出力された電気信号は、画像処理回路３２６においてデジタル信号に変換されるとともに、種々の画像処理を施される。これにより、画像信号が生成される。

【0044】

ユーザは、ズームリング３３１を回転操作することにより、変倍レンズ３３２を移動させて変倍（ズーミング）を行わせることが出来る。コントローラ３２２は、画像信号のコントラストを検出し、そのコントラストに応じてフォーカスモータ３２８を制御し、フォーカスレンズ３２９を移動させてオートフォーカスを行う。あるいは、コントローラ３２２は、不図示の位相差検出方式を用いた焦点検出手段の検出信号に基づいて、フォーカスモータ３２８を制御し、フォーカスレンズ３２９を移動させてオートフォーカスを行ってもよい。

【0045】

さらに、コントローラ３２２は、不図示の測光手段の測光値あるいは画像信号に基づいて、絞りユニット１００（２００）の駆動部５（２０５）を制御し、光量を調節する。これにより、撮影時のボケやゴーストを自然な形状にすることができ、高画質の画像を記録することができる。

【0046】

なお、本発明は、上述した一眼レフカメラに限定されず、レンズ一体型のデジタルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器にも広く適用可能である。

【0047】

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

【符号の説明】

【0048】

１，２０１：絞り羽根、４，２０４：ベース部材、５，２０５：駆動部、６，２０６：ピニオンギア、７，２０７：駆動リング、９，２０９：カバー部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】