光量調節装置および光学撮像機器

【課題】レンズ等による制約で遮光羽根を回転させる駆動源を小型にして光軸に垂直な面の面積を小さくすると、駆動力も小さくなってしまい、遮光羽根による遮光を高速化することができない。
【解決手段】開口部１ａを有する第１平板部１Ａに遮光羽根２を回転可能に支持し、光軸方向に延びる第２平板部１Ｂにロータマグネット４等で構成する駆動源を取り付け、ロータマグネット４の回転軸を遮光羽根２の回転面と平行方向に配置すると共に、ロータマグネット４に径方向に延びる旋回レバー３ａを設け、遮光羽根２の長溝２ｂに旋回レバー３ａを係合させた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラ等の光学撮像機器に用いられるシャッタ装置などの光量調節装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光量調節装置は、図５に示すように、地板１１には、開口穴１１ａを含む平面に対して直交方向に沿って遮光羽根回転軸をなす支軸１１ｂとロータマグネット回転軸をなす支軸１１ｃとが突出しており、遮光羽根１２の丸穴１２aを支軸１１bに回転可能に嵌合し、同様にロータマグネット１３の丸穴１３ｂを支軸１１ｃに回転可能に嵌合している。遮光羽根１２に形成した長溝１２ｂには、ロータマグネット１３の外周部に支軸１１ｃと平行して設けた遮光羽根駆動手段である係合ピン1３aが係合している。
【０００３】
また、遮光羽根駆動手段１３aはロータマグネット１３の回転によって支軸１１cを中心に旋回する。これにより、遮光羽根１２は支軸１１ｂを中心に回転する。図５（ａ）の状態でロータマグネット１３が時計回り回転すると、遮光羽根１２は支軸１１ｂを中心に反時計回り回転し、開放状態から遮光状態に回転して、図５（ｃ）に示すように地板１１に形成された開口穴１１aが遮光される。
【０００４】
また図５（ｃ）の状態でロータマグネット１３が支軸１１cを中心に反時計回り回転すると、遮光羽根１２が遮光状態から開放状態に回転して、図５（ａ）に示すように、開口穴１１aが開放される（特許文献１）。
【０００５】
ロータマグネット１３の周りに磁極部１４ａ、１４ｂを配置した平面略Ｕ字形状のステータヨーク１４は平板状に形成され、電磁コイル１５が装着されている。なお、電磁コイル１５はコイルボビン１５ａに巻線コイル１５ｂを巻回して構成されている。
【０００６】
この光量調節装置は、地板１１の開口穴１１ａを含む平面に対し、遮光羽根１２及びステータヨーク１４を平行に配置した構成としている。
【特許文献１】特開２００５−２９２３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の、シャッタ装置などの光量調節装置を必要とするデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの製品では、小型で高画質のものが求められている。必然的に光量調節装置も小型のものの要求がある。薄型化を求める一方で光軸方向に垂直な面の面積を小型化したものも求められている。
【０００８】
図５に示す従来の光量調節装置や特許文献１に記載の光量調節装置では、光軸方向に垂直な面の面積（投影面積）を小さくするための方策として、地板１１の開口穴１１ａを含む平面において、開口穴１１ａの右側に配置されているステータヨーク１４、電磁コイル１５、ロータマグネット１３から構成される駆動源のサイズを小さくして小型化することで対応することはできるが、駆動力も小さくなり、遮光開始から遮光完了までの時間が遅くなってしまう。駆動力を維持するために厚さを増して対応する方法もあるが、部品の加工性等の制約もあり限界がある。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、光量調節装置の光軸方向に垂直な面の面積（投影面積）を小サイズ化しつつ、遮光開始から遮光完了までの所要時間を犠牲にすることのない光量調節装置およびこの光量調節装置を備えた光学撮像機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的を実現する光量調節装置の第１の構成は、請求項１に記載のように、入射光を制御するための駆動力を受ける受動部を有する少なくとも１枚の遮光羽根と、前記入射光を通過させる開口部を有し前記遮光羽根を作動可能に支持する地板と、前記遮光羽根の受動部に係合し前記遮光羽根を駆動する遮光羽根駆動手段と、前記遮光羽根駆動手段を旋回駆動する駆動源を有する光量調節装置において、前記遮光羽根の作動面と、前記遮光羽根駆動手段の旋回中心となる旋回軸の軸方向が略平行となるように配置にしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の目的を実現する光量調節装置の第２の構成は、請求項２に記載のように、上記した第１の構成において、前記地板は、前記開口部を有し、前記遮光羽根を作動可能に支持する第１平板部と、前記駆動源を取り付けた第２平板部とにより構成し、前記第１平板部を光軸と直交する方向に配置すると共に、前記第２平板部を光軸方向に沿って配置し、前記第２平板部を前記遮光羽根の前記受動部側に配置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の目的を実現する光量調節装置の第３の構成は、請求項３に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記遮光羽根駆動手段を前記旋回軸と直交する方向に沿って設けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の目的を実現する光量調節装置の第４の構成は、請求項４に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記駆動源は、回転可能に支持されたロータマグネットと、前記ロータマグネットに対向する一対の磁極を有する馬蹄形のステータヨークと、前記ステータヨークに巻回された励磁コイルとを有し、前記励磁コイルに通電する電流の方向を切り替えることにより前記遮光羽根の移動方向を制御することを特徴とする。
【００１４】
本発明の目的を実現する光量調節装置の第５の構成は、請求項５に記載のように、上記した第４の構成において、前記駆動源のロータマグネットは、回転軸と直交する方向に延びる遮光羽根駆動手段を一体、又は結合して備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の目的を実現する光量調節装置の第６の構成は、請求項６に記載のように、上記したいずれかの構成において、前記遮光羽根を前記地板に設けた支軸を支点として回転可能に配置すると共に前記受動部を長溝に形成し、前記遮光羽根駆動手段が前記長溝に係合することにより、前記遮光羽根を回転駆動することを特徴とする。
【００１６】
本発明の目的を実現する光量調節装置の第７の構成は、請求項７に記載のように、上記したいずれかの構成において、打ち抜き加工により形成する前記遮光羽根は、遮光羽根駆動手段の回転中心側の面が抜きダレ面になるように配置したことを特徴とする。
【００１７】
本発明の目的を実現する光学撮像機器の構成は、請求項８に記載のように、上記したいずれかの構成の光量調節装置と、前記光量調節装置を通った被写体光が結像する撮像手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、遮光羽根の作動面に対する遮光羽根駆動手段の旋回中心の軸心方向を平行に配置しているので、遮光羽根を作動させるための駆動源を遮光羽根の作動面に対して直交する方向に配置することができ、前記駆動源の断面積の小さい面を光軸に垂直になるように配置させることで、シャッタ装置等の光量調節装置の光軸に垂直な面の面積を小さくできる。
【００１９】
さらに、駆動源として回転式のロータマグネットと馬蹄形のステータヨークを使用するため、駆動源自体も薄型化できる。また、駆動源自体は小型化せずに構成できるので駆動力を維持し、遮光開始から遮光完了までの所要時間を劣化させずに光軸方向に垂直な面の面積の小さい光量調節装置を構成することができる。
【００２０】
また、この光量調節装置を装備した光学撮像機器を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を図面に示す実施例を参照しながら説明する。
【００２２】
（第１実施例）
図１及び図２は本発明の第１実施例を示す。
【００２３】
本第１実施例は本発明による光量調節装置をシャッタ装置に適用したもので、図１（ａ）は光軸方向に見たシャッタ装置の正面図、図１（ｂ）は（ａ）のＰ矢視図で、遮光羽根の開放状態を示す。図２（ａ）（ｂ）は図１（ａ）（ｂ）に示すシャッタ装置が遮光状態の場合をそれぞれ示す。
【００２４】
図１、図２において、基板部材であるところの地板１は、光軸に対して直交する平面に開口穴１ａを形成した第１平板部１Ａと、第１平板部１Ａの一側端から光軸方向に沿って延びる第２平板部１Ｂとにより構成し、平面視略Ｌ字形状としている。
【００２５】
第１平板部１Ａには、遮光部材であるところの遮光羽根２を回転可能に支持するための支軸１ｂを光軸方向に沿って設けている。
【００２６】
一方、第２平板部１Ｂには、ロータマグネット（円筒形永久磁石）３を回転可能に支持する支軸１ｃを光軸と直交する方向に沿って設けている。このロータマグネット３には、支軸１ｃと直交方向に延びる遮光羽根駆動手段である円柱形状に形成された旋回レバー３ａが一体または固定して設けられている。すなわち、遮光羽根２の作動面と支軸１ｃの軸方向とは互いに略平行となる方向に設けられている。
【００２７】
また、地板１の第２平板部１Ｂには、ステ−タヨーク４を収納取り付けする不図示の凹部と、このステ−タヨーク４に挿入取り付けられる電磁コイル５を収納取り付けする不図示の凹部を形成している。なお、電磁コイル５はコイルボビン５ａに巻線コイル５ｂを巻回して構成されている。
【００２８】
ロータマグネット３には、中央に支軸１ｃに回転自在に嵌合する丸穴３ｂが形成されるとともに、この丸穴３ｂのラジアル方向に遮光羽根駆動手段である旋回レバー３ａを一体または固定し、外周面には２極に着磁された磁極（N,S）が形成されている。
【００２９】
遮光羽根２は、丸穴２ａから後方のレバー部２ｃが第１平板部１Ａの側端からはみ出ており、このはみ出た部分に受動部となる長溝２ｂを形成している。そして、ロータマグネット３の回転で旋回する遮光羽根駆動手段である旋回レバー３ａが係合している。したがって、ロータマグネット３の回転で旋回レバー３ａが旋回すると、遮光羽根２は支軸１ｂを支点として回転する。
【００３０】
軟磁性材料からなる馬蹄形状のステータヨーク４には、ボビン５ａと巻線コイル５ｂからなる電磁コイル５が挿入され、第２平板部１Ｂの不図示の凹部に挿入して位置決め、取り付けられている。
【００３１】
ステータヨーク４は、ロータマグネット３の外周曲面に対向配置した磁極部４ａ、４ｂにて磁気的な回路を構成している。
【００３２】
本実施例では、第１平板部１Ａに遮光羽根２を取り付け、遮光羽根２を駆動する駆動部を第２平板部１Ｂに取り付けた構成とし、この第２平板部１Ｂを第１平板部１Ａに対して直交方向に配置しているので、前記駆動部の平面的な広がりを光軸方向に向けることができ、シャッタ装置の光軸と直交する方向での全幅が第１平板部１Ａの幅と、該駆動部の厚みとの和となる。
【００３３】
本実施例において、駆動部の厚みはマグネットロータ３の厚み、電磁コイル５の厚みにより略支配されるが、ステータヨーク４は駆動部の厚みには影響を与えない。図１（ａ）に示す駆動部の厚みは、図１（ｂ）に示す駆動部の幅方向長さよりも薄く、シャッタ装置の光軸と直交する方向における全幅を短くすることが可能となる。
【００３４】
すなわち、ステータヨーク４は、厚みは薄いが幅があるため、図５に示す従来例ではシャッタ装置の光軸と直交する方向における全幅に影響を与えているが、本実施例ではステータヨーク４の幅方向は光軸と平行する方向となるため、シャッタ装置の光軸と直交する方向における全幅に影響を与えていない。
【００３５】
なお、マグネットロータ３、電磁コイル５をできる限り光軸中心寄りに配置すれば、より一層シャッタ装置の光軸と直交する方向における全幅を小さくすることができる。
【００３６】
以上のように、第２平板部１Ｂにステータヨーク４等からなる駆動部を配置した構成とすることにより、駆動部全体の厚みを薄くすることができる。そのため図１のような配置とした場合、特に光軸方向に垂直な面の面積の小さいシャッタ装置などの光量調節装置を構成することができ、より望ましい構成となる。
【００３７】
以上が本実施例の構成であるが、以下に図１（ａ）、（ｂ），図２（ａ）、（ｂ）を参照して光量調節装置の動作を説明する。
【００３８】
電磁コイル５が通電ＯＦＦ状態ではステータヨーク４が非励磁状態にあり、ロータマグネット３の外周面は２極（Ｎ極、Ｓ極）に着磁されていることから、これに対向配置するステータヨーク４の各磁極部４ａ,４ｂと磁気的な吸引力（デイテント力）によって、図１（ａ）または図２（ａ）に示す状態に保持される。
【００３９】
図１（ａ）に示す開放状態のとき、ロータマグネット３が支軸１ｃを回転軸に反時計回転方向に磁気的に吸引されて、支軸１ｂを回転軸にして遮光羽根２を時計回転方向に回転させる力となり、遮光羽根２を開口穴１aから退避させて開放状態が保持されている。
【００４０】
この状態から、ステータヨーク４の磁極部４ａがＮ極になり、磁極部４ｂがＳ極になるようにコイル５ｂに通電すると、ステータヨーク４とロータマグネット３との間に反発力が発生し、ロータマグネット３は図１（ｂ）の状態から時計回りの方向に回転起動し、磁気的中間点を通過した時点で、吸引力に切り換わり回転する。
【００４１】
ロータマグネット３に一体または結合して設けられた遮光羽根駆動手段である旋回レバー３ａはロータマグネット３と同期して旋回をする。
【００４２】
これにより、遮光羽根２は、開放状態から図２（ａ）の開口穴１ｃを遮光した遮光状態に回転する。
【００４３】
この状態で電磁コイル５への通電を停止しても、前述したようにロータマグネット３とステータヨーク４の磁気的吸引で前記状態を保持している。
【００４４】
その後、ステータヨーク５の磁極部４ａがＳ極になり、磁極部４ｂがＮ極になるように電磁コイル５に通電すると、ステータヨーク４とロータマグネット３との間に反発力と吸引力が生じてロータマグネット３が反時計回り回転し、初期の位置に戻る。これにより遮光羽根２も初期位置に復帰する。この様にコイル５への正、逆通電による磁気的な吸引力、反発力の働きを受けて、ロータマグネット３の回転に同期して遮光羽根駆動手段３ａが回転することにより、遮光羽根２は遮光及び、開口動作を行なう。
【００４５】
なお、本実施例では電磁コイル５を装着したステータヨーク４を図１（ｂ）においてロータマグネット３の下方に配置しているが本発明はこれに限定されるものではなく、ロータマグネット３の回転支軸をなす支軸１ｃを中心にして反時計回りに１８０°の範囲で配置構成することもできる。また、駆動部をモータ等の回転駆動源に置き換えることもできる。
【００４６】
（第２実施例）
図３は本発明の第２実施例を示す。
【００４７】
図３に示す本実施例は図１及び図２に示す第１実施例と殆ど同じ構成とし、異なるのは、抜き打ち加工によって形成される遮光羽根２の抜きダレ面２Ａを第１平板部１Ａの表面に向けて取り付けている点にある。樹脂，金属あるいは複合材等で構成される薄板を打ち抜き加工する際、打ち抜き面に抜きダレが、反対側にバリが生じる。
【００４８】
本実施例では、遮光羽根２の抜きダレ面２Ａを平板部１Ａの表面に向けて取り付けることにより、型抜き成形時に発生するバリは平板部１Ａの表面とは反対面となり、また長溝２ｂの成形時に生じる抜きダレも旋回レバー３ｂの旋回支軸をなす支軸１ｃに近い面に形成されることになる。
【００４９】
旋回レバー３ａは遮光羽根２の長溝２ｂに係合しており、旋回レバー３ａが旋回すると、旋回レバー３ａは長溝２ｂに対して旋回羽根２の表裏方向に移動する挿抜運動を行う。旋回レバー３ａの旋回によって生じる長溝２ｂに対する挿抜運動で、遮光羽根２が第１平板部１Ｂの表面から浮き上がることは遮光性の点等から避けなければならない。
【００５０】
遮光羽根駆動手段である旋回レバー３ａは遮光羽根２の長溝２ｂに対し傾いて係合するため、開放及び、遮光状態では旋回レバー３ａは長溝２ｂの長溝稜線部と当接している。開放状態から遮光状態へ、また遮光状態から開放状態へ移行し始めるときは、旋回レバー３ａの旋回支軸をなす支軸１ｃに近い面の稜線が駆動力を受ける。このため前記稜線部は滑らかな状態が好ましく、本実施例は、この稜線を抜きダレになるように構成している。したがって、旋回レバー３ａが長溝２ｂに対して挿入される方向に旋回する際に、遮光羽根２を浮き上がらせる方向に遮光羽根２を押すことが避けられる。もし、バリ面を第１平板部１Ａの表面に向けて配置したとすると、旋回レバー３ａと長溝２ｂとのスムーズな挿入をバリが阻害することになり、遮光羽根２が浮き上がるおそれがある。
【００５１】
上記した各実施例において、ロータマグネット３，ステータヨーク４，電磁コイル５等からなる駆動源の構成を従来の駆動源の構成は変えずにそのまま利用することができ、この場合、図５との比較において光軸方向に垂直な面の面積を小さくすることができる。その際、図５に示す従来のステータヨーク１４は、破線で示す撮影レンズＬ１と干渉しないように、弧部１４ｃを形成しているが、本実施例において、ステータヨーク４は撮影レンズＬ１との干渉を考慮する必要がないので、設計の自由度が高くなる。
【００５２】
なお、上記した各実施例において、遮光羽根２を支軸１ｂを支点として回転可能とした方式を例にしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば直進往復移動する形式の光量調節装置であってもよい。
（第３実施例）
図４は本発明の第３実施例を示す。
図４は上記した各実施例の光量調節装置１００をデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどの光学撮像装置１０１に適用した例で、撮像光学系を有する鏡筒ユニット１０２に光量調節装置１００を装備し、光量調節装置１００を通った被写体光を撮像素子１０３に結像させるようにしており、高輝度の被写体の撮影、動体の被写体の撮影でも適正な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施例である光量調節装置の開放状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は駆動部側側面図である。
【図２】本発明の第１実施例である光量調節装置の遮光状態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は駆動部側側面図である。
【図３】本発明の第２実施例である光量調節装置の遮光羽根を示す図。
【図４】本発明の第３実施例である光量調節装置の概略断面図。
【図５】従来の光量調節装置を示し、(ａ)は開放状態の平面図、(ｂ)は開放状態の側面図、（ｃ）は遮光状態の平面図を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１地板
１ａ開口穴１ｂ支軸（遮光羽根回転軸）
１ｃ支軸（遮光羽根駆動手段、ロータマグネット回転軸）
２遮光羽根
２ａ丸穴２ｂ長溝
３ロータマグネット
３ａ遮光羽根駆動手段３ｂ丸穴
４ステータヨーク
４ａ、４ｂステータヨークの磁極部
５電磁コイル
１００シャッタ装置
１０１光学撮像機器
１０２鏡筒ユニット
１０３撮像素子
１１従来の光量調節装置の地板
１１ａ開口穴１１ｂ支軸（遮光羽根回転軸）
１１ｃ支軸（ロータマグネット回転軸）
１２従来の光量調節装置の遮光羽根
１２ａ丸穴１２ｂ長溝
１３従来の光量調節装置のロータマグネット
１３ａ遮光羽根駆動手段１３ｂ丸穴
１４従来の光量調節装置のステータヨーク
１４ａ、１５b ステータヨークの磁極部
１５従来の光量調節装置の電磁コイル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を制御するための駆動力を受ける受動部を有する少なくとも１枚の遮光羽根と、前記入射光を通過させる開口部を有し前記遮光羽根を作動可能に支持する地板と、前記遮光羽根の受動部に係合し前記遮光羽根を駆動する遮光羽根駆動手段と、前記遮光羽根駆動手段を旋回駆動する駆動源を有する光量調節装置において、
前記遮光羽根の作動面と、前記遮光羽根駆動手段の旋回中心となる旋回軸の軸方向が略平行となるように配置にしたことを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
前記地板は、前記開口部を有し、前記遮光羽根を作動可能に支持する第１平板部と、前記駆動源を取り付けた第２平板部とにより構成し、前記第１平板部を光軸と直交する方向に配置すると共に、前記第２平板部を光軸方向に沿って配置し、前記第２平板部を前記遮光羽根の前記受動部側に配置した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】
前記遮光羽根駆動手段を前記旋回軸と直交する方向に沿って設けた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。
【請求項４】
前記駆動源は、回転可能に支持されたロータマグネットと、前記ロータマグネットに対向する一対の磁極を有する馬蹄形のステータヨークと、前記ステータヨークに巻回された励磁コイルとを有し、前記励磁コイルに通電する電流の方向を切り替えることにより前記遮光羽根の移動方向を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光量調節装置。
【請求項５】
前記駆動源のロータマグネットは、回転軸と直交する方向に延びる遮光羽根駆動手段を一体、又は結合して備えたことを特徴とする請求項４に記載の光量調節装置。
【請求項６】
前記遮光羽根を前記地板に設けた支軸を支点として回転可能に配置すると共に前記受動部を長溝に形成し、前記遮光羽根駆動手段が前記長溝に係合することにより、前記遮光羽根を回転駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光量調節装置。
【請求項７】
打ち抜き加工により形成する前記遮光羽根は、遮光羽根駆動手段の回転中心側の面が抜きダレ面になるように配置したことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光量調節装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れかに記載の光量調節装置と、前記光量調節装置を通った被写体光が結像する撮像手段と、を有することを特徴とする光学撮像機器。

【図１】