特許 7557313 光量調節装置及び光学機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-18

(45)【発行日】2024-09-27

(54)【発明の名称】光量調節装置及び光学機器

(51)【国際特許分類】

   G03B 9/02 20210101AFI20240919BHJP

【ＦＩ】

G03B9/02 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020144575

(22)【出願日】2020-08-28

(65)【公開番号】P2022039506

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-08-22

(73)【特許権者】

【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】茶圓 達也

(72)【発明者】

【氏名】吉澤 隆仁

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 久聡

【審査官】岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２０７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２７２３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ９／００－９／０７

Ｇ０２Ｆ １／００－１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－７／００

Ｇ０２Ｆ １／１５－１／１９

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３７－１／１４１

Ｇ０３Ｂ ９／０８－９／５４

Ｈ０４Ｎ ５／２２２－５／２５７

Ｈ０４Ｎ ２３／００

Ｈ０４Ｎ ２３／４０－２３／７６

Ｈ０４Ｎ ２３／９０－２３／９５９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光通過経路の周囲に環状に配置され、光通過経路に出入りする複数の絞り羽根と、
前記絞り羽根を駆動する駆動部材と、を備え、
前記絞り羽根は、
前記駆動部材と係合する第一の駆動ピンと第二の駆動ピンを配置した根本部と、
前記絞り開口を形成する内縁部と、
前記根本部とは反対端の先端部と、を有し、
前記絞り羽根は、第一の保持部材と第二の保持部材との間で駆動し、
前記第一の保持部材は、前記第一の駆動ピンの移動を案内する第一のカム溝を有し、
前記第二の保持部材は、前記第二の駆動ピンの移動を案内する第二のカム溝を有し、
前記駆動部材が駆動することで前記絞り開口が開放状態から小絞り状態に変化する過程においては、前記内縁部の同じ範囲が、前記絞り羽根において前記絞り開口を形成している部分の中央付近に位置する駆動を連続して行う過程が含まれ、かつ、前記第一の駆動ピンは、前記第二の駆動ピンよりも前記絞り開口の中心に近い位置に常に配置したことを特徴とする光量調節装置。

【請求項2】

前記駆動部材は光通過開口から離れる方向に向かう第三のカム溝を有し、
前記第一のカム溝は、前記絞り開口と前記第二のカム溝との間に位置し、かつ、前記絞り開口に近い位置から、前記絞り開口から離れた他の位置まで延びる部分を有し、
前記第二のカム溝は、前記第一のカム溝に並行する部分と、前記並行する部分の一方の端部から半径方向外側に延びる部分と、を有し、
前記絞り羽根は、前記第一の駆動ピンが前記第三のカム溝から駆動力を受けることで前記第一のカム溝と前記第二のカム溝に案内され移動す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】

光通過経路の周囲に環状に配置され、光通過経路に出入りする複数の絞り羽根と、
前記絞り羽根を駆動する駆動部材と、を備え、
前記絞り羽根は、
前記駆動部材と係合する第一の駆動ピンと第二の駆動ピンを配置した根本部と、
前記絞り開口を形成する内縁部と、
前記根本部とは反対端の先端部と、を有し、
前記絞り羽根は、第一の保持部材と第二の保持部材との間で駆動し、
前記第一の保持部材は、前記第一の駆動ピンの移動を案内する第一のカム溝を有し、
前記第二の保持部材は、前記第二の駆動ピンの移動を案内する第二のカム溝を有し、
前記第一の駆動ピンは、前記駆動部材の第三のカム溝と前記第一のカム溝に連通し、前記駆動部材が駆動することで、前記第三のカム溝から力を受けるとともに、前記絞り開口が開放状態から小絞り状態に変化する過程において、前記第二の保持部材の小絞り側を駆動する前記第二のカム溝の傾き変化量よりも傾き変化量の大きな部分によって前記絞り羽根を駆動した後に、前記第一のカム溝によって、前記第一の駆動ピンが前記絞り開口の中心から離れるように前記絞り羽根を駆動し、かつ、前記第一の駆動ピンは、前記第二の駆動ピンよりも前記絞り開口の中心に近い位置に常に配置したことを特徴とする光量調節装置。

【請求項4】

前記光通過経路を形成する鏡筒と、前記鏡筒内に配置された複数のレンズとを備え、
前記複数のレンズ同士の間に、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光量調節装置が配置されたことを特徴とする光学機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、絞り装置などの光量調節装置及びそれを備えた光学機器に関する。

【背景技術】

【0002】

絞り装置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。ベース部材（開口形成部材）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り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。

【0003】

特許文献１のような羽根駆動装置では、回動する駆動リングに羽根を連動させ、光路用の開口部を開閉するように羽根を動作させる構成となっている。また、前記羽根の動作は、羽根の内縁部にて、絞り開口を形成し、前記羽根の動作に連動して、絞り開口面積が変化していく。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１８０９２１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、特許文献１のような絞り装置は、絞り開口面積が大きい時には、最適な内縁部によって、開口形状を形成出来ているため、円形に近い多角形の絞り開口を形成しているが、絞り開口面積が小さくなるにつれて、絞り開口が非円形である多角形形状になる課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の光量調節装置は、光通過経路の周囲に環状に配置され、光通過経路に出入りする複数の絞り羽根と、前記絞り羽根を駆動する駆動部材と、を備え、前記絞り羽根は、前記駆動部材と係合する第一の駆動ピンと第二の駆動ピンを配置した根本部と、前記絞り開口を形成する内縁部と、前記根本部とは反対端の先端部と、を有し、前記絞り羽根は、第一の保持部材と第二の保持部材との間で駆動し、前記第一の保持部材は、前記第一の駆動ピンの移動を案内する第一のカム溝を有し、前記第二の保持部材は、前記第二の駆動ピンの移動を案内する第二のカム溝を有し、前記駆動部材が駆動することで前記絞り開口が開放状態から小絞り状態に変化する過程においては、前記内縁部の同じ範囲が、前記絞り羽根において前記絞り開口を形成している部分の中央付近に位置する駆動を連続して行う過程が含まれ、かつ、前記第一の駆動ピンは、前記第二の駆動ピンよりも前記絞り開口の中心に近い位置に常に配置したことを特徴とする。

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の光量調節装置は、光通過経路の周囲に環状に配置され、光通過経路に出入りする複数の絞り羽根と、前記絞り羽根を駆動する駆動部材と、を備え、前記絞り羽根は、前記駆動部材と係合する第一の駆動ピンと第二の駆動ピンを配置した根本部と、前記絞り開口を形成する内縁部と、前記根本部とは反対端の先端部と、を有し、前記絞り羽根は、第一の保持部材と第二の保持部材との間で駆動し、前記第一の保持部材は、前記第一の駆動ピンの移動を案内する第一のカム溝を有し、前記第二の保持部材は、前記第二の駆動ピンの移動を案内する第二のカム溝を有し、前記第一の駆動ピンは、前記駆動部材の第三のカム溝と前記第一のカム溝に連通し、前記駆動部材が駆動することで、前記第三のカム溝から力を受けるとともに、前記絞り開口が開放状態から小絞り状態に変化する過程において、前記第二の保持部材の小絞り側を駆動する前記第二のカム溝の傾き変化量よりも傾き変化量の大きな部分によって前記絞り羽根を駆動した後に、前記第一のカム溝によって、前記第一の駆動ピンが前記絞り開口の中心から離れるように前記絞り羽根を駆動し、かつ、前記第一の駆動ピンは、前記第二の駆動ピンよりも前記絞り開口の中心に近い位置に常に配置したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、開放状態から小絞り状態まで絞り開口が円形に近い光量調節装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係る光量調節装置の分解斜視図

【図2】第１の実施形態の光量調節装置の斜視図

【図3】第１の実施形態の絞り羽根の詳細図

【図4】第１の実施形態の開口径の詳細図

【図5】第１の実施形態の絞り羽根の動き

【図6】絞り径の変化と開口の円形度の変化を示す図。

【図7】第１の実施形態の絞り装置を搭載した光学機器の概略図。

【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添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

＜第１の実施形態＞
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の光量調節装置の第１の実施形態である絞り装置１００の分解斜視図である。図２は、光量調節装置の斜視図である。

【0012】

図１において、絞り装置１００のベースとなるベース部材２（開口形成部材）は、開口部２ａと開口部２ｂ（外側係合部）、複数の係合部２ｃが配置されている。係合部２ｃは直線溝でもよいし、曲線溝でもよい。ベース部材２は、樹脂の成形加工により作成される。ベース部材２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１が取り付けられ、駆動部１の回転軸には、ピニオンギア３が取り付けられる。

【0013】

後述する絞り羽根を駆動する駆動リング４は、内側係合部４ａ、被駆動部４ｂ、係合部４ｃを有する。係合部４ｃは直線溝でもよいし、曲線溝でもよい。駆動リング４は、樹脂の成形加工により作成されるが、例えば、樹脂フィルム（ＰＥＴシート材等）をプレス加工して作成されてもよい。

【0014】

駆動リング４の内側係合部４ａは、回転中心となる円形状に形成されており、ベース部材２の開口部２ｂ（外側係合部）と係合する。また、本係合部の関係が逆になってもよい。

【0015】

また、駆動リング４には、被駆動部４ｂであるギア部が形成されている。被駆動部４ｂは、ピニオンギア３と噛み合い、駆動部１で発生した回転力がピニオンギア３から被駆動部４に伝達され、駆動リング４が回転される。

【0016】

駆動リング４の上方には、絞り羽根群５０が配置されている。また、絞り羽根群は後述するように９枚の羽根で構成されているが、複数枚の絞り羽根で構成されていれば、何枚でも構わない。

【0017】

絞り羽根群５０は、複数の絞り羽根５によって構成される。本実施形態では、９枚の絞り羽根５を後述するベース部材６の開口部６ａの周囲に、環状に互いに表裏を重ね合わせ、先端部が一方向に編み上がるように並べることで、絞り羽根群５０が形成される。図３は、１枚の絞り羽根５の形状を示す詳細図である。

【0018】

絞り羽根５は、第１の駆動ピン５ｂと、第２の駆動ピン５ｃと、開口形成部５ｒと、を有する。また、絞り羽根５において、第１の駆動ピン５ｂと第２の駆動ピン５ｃが配置される側を根本部５ｄとし、根本部５ｄとは反対側の端部を先端部５ｔとする。開口形成部５ｒは、円弧形状又は直線形状又はスプライン曲線等で形成されている。

【0019】

絞り羽根５は、例えば、ＰＥＴシート材等をプレス加工して羽根部を作成し、駆動ピンをカシメ、成形、接着等で固定して作ってもよい。絞り羽根５を成形品で作ってもよい。絞り羽根５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。

【0020】

絞り羽根群５０の上方には、中央にレンズの光路に対応して光を通過させる開口部６ａを有するカバー部材６（開口形成部材）が配置される。開口部６ａの外側には、複数の係合部６ｃが配置されている。係合部６ｃは、直線溝でもよいし、曲線溝でもよい。ベース部材２とカバー部材６で形成された空間の中で、駆動リング４と絞り羽根群５０が駆動される。

【0021】

絞り羽根５の第１の駆動ピン５ｂは、ベース部材２の係合部２ｃと駆動リング４の係合部４ｃに係合する。絞り羽根５の第２の駆動ピン５ｃは、カバー部材６の係合部６ｃと係合する。ピニオンギア３が回転し、駆動リング４の被駆動部４ｂに駆動力が伝達され、駆動リング４が回転する。駆動リング４が回転すると、駆動リング４の係合部４ｃから絞り羽根５の第１の駆動ピン５ｂに駆動力が与えられ、絞り羽根５は、ベース部材６の開口部６ａに対して進入及び退出する（出入りする）。すなわち、開口部６ａを通過する光路に対して進退する。絞り羽根群５０は、開口形成部５ｒにより、絞り全開から最小絞りまで、絞り開口形状を形成する。

【0022】

また、本実施形態では、駆動部１を駆動源にしているが、駆動リング４を手動で回転させてもよい。さらに、本実施形態では、駆動部１の駆動力をピニオンギア３により駆動リング４に伝達しているが、駆動部１に駆動ピンを有するアーム部材を取り付け、駆動リング４にこの駆動ピンに係合する係合溝を設け、駆動力を伝達させるようにしてもよい。

【0023】

このような原理にて、絞り羽根５を、ベース部材６の開口部６ａに対して進入及び退出させているが、本実施形態では、絞り羽根５の第１の駆動ピン５ｂが駆動リング４の回転方向と同方向へ移動した後、内から外へ移動するようにベース部材２の係合部２ｃ、駆動リング４の係合部４ｃ、ベース部材６の係合部６ｃの溝が設けられている。

【0024】

図４に本実施例の開放から小絞りへの動きと開口形成部５ｒについて示す。

【0025】

図５に本実施例の開放から小絞りへの動きを羽根一枚にした場合について示す。
図５（Ａ）～（Ｃ）に開口面積が変化する際に、第１の駆動ピン５ｂは、およそ開口の中心からの距離が変化しないように移動（すなわち、開口部２ｂの中心を回転中心として開口部２ｂの周囲を回転）し、第２の駆動ピン５ｃは、開口の中心に対して近づくように移動する。第１の駆動ピン５ｂは、わずかに開口の中心から離れる方向に移動するものの第１の駆動ピン５ｂを回転の中心軸とすると、第２の駆動ピン５ｃは、第１の駆動ピン５ｂに対して回動する。

【0026】

図５（Ｃ）～（Ｅ）に開口面積が変化する際に、第１の駆動ピン５ｂは、第２の駆動ピン５ｃとともに開口の中心からの距離が徐々に遠ざかるように移動し、内縁部５ｓが開口の中心に向かって近づくように移動する（揺動する）。図５（Ｃ）～（Ｅ）に開口面積が変化する際に、絞り羽根５は、開口形成部５ｒの一部である内縁部５ｓ（図３参照）が常に絞り開口を形成するように移動する。

【0027】

図４で示す通り、絞り開口が開放状態から小絞り状態に変化する過程において、図５（Ｃ）～（Ｅ）では、開口形成部５ｒの決まった内縁部５ｓが常に絞り開口を形成するそれぞれの開口形成部５ｒの中央付近にその傾きを揺動させながら存在しており、従来例のように開口形成部５ｒが絞り開口部の円形を崩すような領域や傾きで使用せずに、絞り開口部を形成している。このような構造によって、開放状態から小絞り状態まで絞り開口が円形に近い光量調節装置を実現することが可能となる。上述した駆動ピン５ｂ、５ｃの移動を本発明の実施例においては、ベース部材２、駆動リング４、カバー部材６にそれぞれ設けたカム溝によって実現したが、他の部材やどのような方法を用いて実現しても構わない。

【0028】

図６に、実施例１の円形度と、従来の円形度を比較したグラフを示す。従来例としては、回動軸となる駆動ピンが開口形成部材の穴に挿入され、絞り羽根が回動するものを示した。ここで、円形度＝（開口形状の内接円の直径）／（開口形状の外接円の直径）と定義する。開口形状が真円であれば、円形度は１となり、開口形状が角の少ない多角形形状になるほど、値は１から小さい方向へ離れていく。従来の絞り装置（駆動リングで１種類の羽根を複数枚同時に動かす絞り装置）の円形度は、一般的に、絞り開放から最小絞りに変化する過程において、従来例とした曲線で示すように、徐々に悪化し、絞り段数３（－３ＥＶ）以上で急激に悪化していく。本実施形態の円形度は、実施例とした曲線で示すように、絞り開放から最小絞りに変化する過程において、円形度の悪化は緩やかで絞り段数が３～５になっても１に近い円形度を維持している。（絞り段数５については不図示）

【0029】

実施例１の構成では、絞り段数が０～２のときに絞り羽根は回動し、絞り段数２～５のときに絞り羽根は揺動する。すなわち、図５（Ａ）（絞り段数０）～図（Ｃ）（絞り段数２）に遷移する過程においては、係合部６ｃのカム溝の傾き変化量の大きな部分では、絞り羽根は回動し、図５（Ｃ）（絞り段数２）～図（Ｅ）（絞り段数４）に遷移する過程においては、係合部６ｃのカム溝の傾き変化量の小さな部分（係合部２ｃのカム溝が、第１の駆動ピン５ｂを開口中心から遠ざけるように設けた部分）では、絞り羽根は揺動する。

【0030】

また、本実施例では、絞り羽根５の第１の駆動ピン５ｂの動き方を限定したが、この動き方が逆転もしくは交互に行われる構成にでも可能である。

【0031】

＜第２の実施形態＞
図７は、第１の実施形態で説明した絞り装置を搭載した光学機器としての、一眼レフカメラ用の交換レンズ２２１、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。

【0032】

交換レンズ２２１の鏡筒内には、変倍レンズ２３２、光路を絞る第１の実施形態の絞り装置１００、およびフォーカスレンズ２２９を含む撮影光学系が収容されている。

【0033】

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２２５はカメラ本体内に配置され、交換レンズ２２１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２２５上に形成される被写体像の明るさ（つまりは撮像素子２２５に到達する光量）を適正に設定することができる。

【0034】

撮像素子２２５から出力された電気信号は、画像処理回路２２６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。

【0035】

ユーザは、ズームリング２３１を回転操作することにより、変倍レンズ２３２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２２２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２２８を制御し、フォーカスレンズ２２９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２２２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２２８を制御し、フォーカスレンズ２２９を移動させてオートフォーカスを行ってもよい。

【0036】

さらに、コントローラ２２２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、絞り装置１００の駆動部１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。

【0037】

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。

【0038】

以上説明したように、上記の実施形態によれば、絞り調節の広範囲で、絞り開口が円形な光量調節装置を実現することが可能となる。

【符号の説明】

【0039】

１：駆動部、２：ベース部材（開口形成部材）３：ピニオンギア、４：駆動リング、５：絞り羽根、５ｄ：根本部、５ｔ：先端部、５ｒ：開口形成部（内縁部）、６：カバー部材（開口形成部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】