光量調節装置及び光学機器
【課題】コンパクトな構成で光量調節と瞳時分割とを行えるようにした光量調節装置を提供する。
【解決手段】光量調節装置７は、開口７ｐを形成する複数の遮光部材７ａ，７ｂと、該複数の遮光部材を移動可能に保持するベース部材７ｍと、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の大きさを変化させる第１のアクチュエータ７ｃと、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の位置を、該開口を含む面内でシフトさせる第２のアクチュエータ７ｄとを有する。
【解決手段】光量調節装置７は、開口７ｐを形成する複数の遮光部材７ａ，７ｂと、該複数の遮光部材を移動可能に保持するベース部材７ｍと、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の大きさを変化させる第１のアクチュエータ７ｃと、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の位置を、該開口を含む面内でシフトさせる第２のアクチュエータ７ｄとを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の遮光部材を駆動して開口サイズを変更することで光量調節を行うとともに、開口の位置を変化させて焦点検出用の複数の像を形成させる光量調節装置及びこれを備えた撮像装置等の光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光量調節装置には、被写体からの光束が通過する開口のサイズ（径）を変化させて像面に到達する光量を変化させる光量調節機能に加えて、該開口の位置を変化させるいわゆる瞳時分割機能を有するものがある。この瞳時分割機能によって撮像素子上に時系列的に形成された２像のずれ量（位相差）を演算することで、位相差検出方式ＡＦを行うことができる。
【０００３】
このような瞳時分割機能を有する光量調節装置は、例えば特許文献１にて開示されたものがある。この光量調節装置では、２つのモータによって２つの遮光部材を独立に駆動可能な構成を有する。光量調節時には、該２つの遮光部材を互いに反対方向に移動させることで開口のサイズを変更する。また、瞳時分割時には、該２つの遮光部材を互いに同じ方向に移動させることで、開口の位置をシフトさせる。
【０００４】
また特許文献１には、２つの遮光部材を２つのモータで移動させることで開口のサイズを変更し、該２つの遮光部材と２つのモータを保持する部材を別のモータで遮光部材の移動方向に直交する方向に移動させて開口の位置をシフトさせる構成も開示されている。
【特許文献１】特開２００４−０３８１１４号公報（段落００１１〜００１５，００３１、図２，図７等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のうち特に２つの遮光部材と２つのモータを保持する保持部材を別のモータで移動させて開口をシフトさせる構成では、遮光部材を保持、位置決め及びガイドする保持部材自体を移動させる。このため、光学機器内に該保持部材の移動スペースを確保する必要があり、また保持部材の位置決めや移動ガイドのための構成が新たに必要となる。しかも、開口サイズの変更（光量調節）と保持部材の移動（瞳時分割）のために３つのモータが使用される。これらにより、該光量調節装置やこれを搭載する光学機器の大型化が問題となる。
【０００６】
そこで、本発明は、コンパクトな構成で光量調節と瞳時分割とを行えるようにした光量調節装置及びこれを備えた光学機器を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての光量調節装置は、開口を形成する複数の遮光部材と、該複数の遮光部材を移動可能に保持するベース部材と、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の大きさを変化させる第１のアクチュエータと、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の位置を、該開口を含む面内でシフトさせる第２のアクチュエータとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光量調節装置では、１つのアクチュエータによって複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて光量調節を行い、もう１つのアクチュエータによって該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて瞳時分割を行う。すなわち、２つのアクチュエータを用いるだけで、かつベース部材を移動させることなく光量調節と瞳時分割とを行うことができる。したがって、本発明によれば、簡単かつコンパクトな構成でありながらも光量調節機能と瞳時分割機能とを有する光量調節装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１及び図２には、本発明の実施例１であるビデオカメラの構成を示す。本実施例のビデオカメラは、物体側から凸凹凸凸の４つのレンズユニットを有する変倍光学系としての撮影光学系を有する。図１はビデオカメラの分解斜視図、図２はその主要な断面図である。
【００１１】
これらの図において、物体側から順に、Ｌ１は固定の第１レンズユニット、Ｌ２は光軸方向に移動することにより変倍を行う第２レンズユニット、Ｌ３は固定の第３レンズユニット、Ｌ４は光軸方向に移動して焦点調節を行う第４レンズユニットである。
【００１２】
また、１は第１レンズユニットＬ１を保持する前玉鏡筒、２は第２レンズユニットＬ２を保持するズーム移動枠である。３は第３レンズユニットＬ３を保持する第３レンズ鏡筒を一体化した固定鏡筒である。４は第４レンズユニットを保持するフォーカス移動枠である。
【００１３】
５はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子６が固定される撮像素子ホルダである。
【００１４】
前玉鏡筒１は、固定鏡筒３に対して３本のビスにより前方から結合される。また、撮像素子ホルダ５は、固定鏡筒３に対して３本のビスで後方から結合される。
【００１５】
７は光量調節ユニット（光量調節装置）である。該光量調節ユニット７は、２枚の絞り羽根（遮光部材）７ａ，７ｂによって光が通過する開口（可変開口）を形成する。光量調節ユニット７は、ガルバノメータ等により構成される第１のアクチュエータとしての絞りモータ７ｃによって絞り羽根７ａ，７ｂを図中の上下方向（第１の方向）における互いに反対方向に移動させることで、開口径を変化させる。光量調節ユニット７は、いわゆるギロチン式の光量調節ユニットである。
【００１６】
また、光量調節ユニット７は、第２のアクチュエータとしての瞳移動モータ７ｄによって絞り羽根７ａ，７ｂを図中の左右方向（第２の方向）に移動させる。これにより、絞り羽根７ａ，７ｂによって形成された開口の位置を、その開口を含む面内でシフトさせる。これらの機能については、後述する。なお、光量調節ユニット７は、固定鏡筒３に設けられた開口部３ａを通して下方から組み込まれ、撮影光学系の瞳位置又はその周辺に配置される。
【００１７】
図１において、８，９は固定鏡筒３と前玉鏡筒１によりその両端が保持されたガイドバーである。また、１０，１１は固定鏡筒３と撮像素子ホルダ５によりその両端が保持されたガイドバーである。
【００１８】
ズーム移動枠２は、ガイドバー８，９により光軸方向に移動可能に支持されている。また、フォーカス移動枠４は、ガイドバー１０，１１により光軸方向に移動可能に支持されている。なお、ズーム移動枠２及びフォーカス移動枠４はそれぞれ、光軸方向に特定の長さを有するスリーブ部２ａ，４ａを有し、各スリーブ部にて一方のガイドバーに光軸方向に移動可能に係合する。これにより、各移動枠の光軸方向への倒れが防止される。また、各移動枠はＵ溝部を有し、このＵ溝部で他方のガイドバーに係合する。これにより、各移動枠の上記一方のガイドバー回りでの回転が阻止される。
【００１９】
１２，１３はフォトインタラプタにより構成されるズームリセットスイッチとフォーカスリセットスイッチである。これらリセットスイッチ１２，１３はそれぞれ、ズーム移動枠２及びフォーカス移動枠４に形成された遮光部２ｂ，４ｂの光軸方向移動による遮光状態と透光状態との切り換わりを光学的に検出する。該リセットスイッチ１２，１３からの出力変化によって、第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４がそれぞれ、その移動量を計測するための基準位置に位置しているか否かを検出することができる。
【００２０】
ズームリセットスイッチ１２及びフォーカスリセットスイッチ１３はそれぞれ、補強板を介してビスにより固定鏡筒３に固定されている。
【００２１】
１４は第２レンズユニットＬ２を光軸方向に移動させるアクチュエータとしてのステッピングモータ（以下、ズームモータという）である。１５は第４レンズユニットＬ４を光軸方向に移動するアクチュエータとしてのステッピングモータ（以下、フォーカスモータという）である。
【００２２】
ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５の出力軸にはそれぞれ、リードスクリューが形成されている。ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５はそれぞれ、２本のビスと一箇所の引っ掛け部（不図示）により固定鏡筒３に固定される。
【００２３】
１６，１７はラックであり、ズーム及びフォーカス移動枠２，４に取り付けられている。これらラック１６，１７はそれぞれ、ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５のリードスクリューに噛み合う。ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５が回転すると、ードスクリューの回転力がラック１６，１７によって光軸方向の駆動力に変換される。これにより、ズーム移動枠２及びフォーカス移動枠４が光軸方向に駆動される。
【００２４】
１８，１９はコイルばねであり、ラック１６，１７をズーム及びフォーカス移動枠２，４のそれぞれに対して光軸方向一方に向けて片寄せしている。また、コイルばね１８，１９は、ラック１６，１７をリードスクリューに噛み合う方向に付勢する機能も有する。
【００２５】
図３には、本実施例のビデオカメラの電気的構成を示している。なお、図１及び図２中の構成要素と共通するものには、図１及び図２と同じ符号を付している。
【００２６】
２２５はバリエータである第２レンズユニットＬ２の光軸方向での位置を検出するためのズームエンコーダである。２２７は第４レンズユニットＬ４の光軸方向での位置を検出するためのフォーカスエンコーダである。これらのエンコーダはそれぞれ、ズーム及びフォーカスリセットスイッチ１２，１３により検出された基準位置からの第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４の光軸方向での位置（移動量＝駆動パルス数）を検出する。
【００２７】
なお、ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５としては、上述したステッピングモータに限らず、ＤＣモータや振動型モータを用いることもできる。また、第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４の位置を検出するために、エンコーダ以外の位置検出器を用いてもよい。
【００２８】
２２６は絞りエンコーダであり、第１及び第２の絞りモータ７ｃ，７ｄの内部にホール素子（hall element）を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のもの等を用いることができる。なお、絞り羽根７ａ，７ｂには、いわゆる小絞り回折による画質劣化を防止するためにＮＤフィルタ（図示せず）が貼り付けられている。ただし、ＮＤフィルタを絞り羽根７ａ，７ｂとは独立して設け、専用のモータによってＮＤフィルタを光路に出し入れしてもよい。
【００２９】
２２８はカメラ信号処理回路であり、撮像素子６からの出力に対して増幅処理やガンマ補正処理等を施す。これらの処理を経て生成された映像信号は、不図示のディスプレイに表示されたり、不図示の記録媒体（半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク、磁気テープ等）に記録されたりする。
【００３０】
また、映像信号のうち輝度信号Ｙは、ＡＥ（自動露出）ゲート２２９、ＡＦ（オートフォーカス）ゲート２３０及び位相差ＡＦ回路２５０に入力される。ＡＥゲート２２９及びＡＦゲート２３０は、全画面のうち露出決定及びピント合わせのために最適な信号取り出し範囲を設定する。これらのゲート２２９，２３０による信号取り出し範囲の大きさは可変であってもよいし、ゲートが複数設けられていてもよい。
【００３１】
２３１はＴＶ−ＡＦに用いられる信号を生成するＡＦ信号処理回路である。ＡＦ信号処理回路２３１は、ＡＦゲート２３０の数に応じて、映像信号の高周波成分に関する１若しくは複数のＡＦ評価値信号を生成する。
【００３２】
位相差ＡＦ回路２５０は、光量調節ユニット７の開口の中心位置がシフトしたそれぞれの状態で取得した画像（輝度信号）のずれ量、すなわち位相差を算出する。算出した位相差の情報はＣＰＵ２３２に出力される。本実施例のビデオカメラでは、静止画撮影も可能である。そして、ＴＶ−ＡＦよりも素早いＡＦ動作が必要な静止画撮影において、この位相差情報を用いた位相差検出方式での撮影光学系の焦点状態の検出及びフォーカス制御（瞳時分割ＡＦ）が行われる。但し、動画撮影においても素早いＡＦが要求される場合には、該位相差情報を用いた瞳時分割ＡＦを行ってもよい。
【００３３】
２３３はズームスイッチであり、ユーザの操作に応じてズーム指令をコントローラとしてのＣＰＵ２３２に出力する。
【００３４】
２３４はズームトラッキングメモリであり、変倍に際して、被写体距離と第２レンズユニットＬ２の位置に対して合焦を維持するための第４レンズユニットＬ４の位置情報を記憶する。ズームトラッキングメモリとして、ＣＰＵ２３２内のメモリを使用してもよい。
【００３５】
ズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２は以下の動作を行う。ＣＰＵ２３２は、ズームトラッキングメモリ２３４内の位置情報（メモリ位置）に基づき、第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４が被写体距離に応じた特定の位置関係を維持するように両レンズユニットＬ２，Ｌ４を移動させる。すなわち、ズームエンコーダ２２５で得られる第２レンズユニットＬ２の移動位置と被写体距離に対応するメモリ位置に対して、フォーカスエンコーダ２２７で得られる第４レンズユニットＬ４の位置が一致するようにフォーカスモータ１５の駆動を制御する。
【００３６】
また、ＴＶ−ＡＦ動作では、ＣＰＵ２３２は、ＡＦ信号処理回路２３１からのＡＦ評価値がピーク値を示すように、フォーカスモータ１５の駆動を制御する。
【００３７】
さらに、ＣＰＵ２３２は、位相差ＡＦ回路２５０から入力された位相差情報に基づいて、被写体に対するデフォーカス量を求め、さらにこのデフォーカス量から第４レンズユニットＬ４の合焦位置までの駆動量を算出する。そして、第４レンズユニットＬ４が合焦位置に到達するようにフォーカスモータ１５の駆動を制御する。
【００３８】
また、ＣＰＵ２３２は、ＡＥゲート２２９を通過した輝度信号Ｙの平均値が適正露出を得るための値になるように、第１及び第２の絞りモータ７ｃ，７ｄの駆動を制御して、開口径をコントロールする。
【００３９】
次に、本実施例における光量調節ユニット７の構成及び機能について、図４〜図６を用いて説明する。図４〜図６は、光量調節ユニット７を、光が通過する方向（以下、光軸方向という）から見た図である。
【００４０】
これらの図において、７ｍは光量調節ユニット７のベース部材となる地板である。この地板７ｍは、２枚の絞り羽根７ａ，７ｂ、絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄを保持する。また、地板７ｍには、固定開口７ｎが形成されている。遮光部材としての絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、その下部に円形穴部７ａａ，７ｂａを有し、これらの円形穴部７ａａ，７ｂａに対して第１の伝達部材であるアーム７ｇの両端に形成されたボス７ｈ，７ｉが挿入されて係合している。また、絞り羽根７ａ，７ｂにはそれぞれ、図中の上下方向（矢印５０３，５０４の方向）に延びるガイド溝穴部７ｑ，７ｒが形成されている。これらガイド溝穴部７ｑ，７ｒには、ガイドピン７ｋが挿入されている。
【００４１】
なお、実際には、絞り羽根７ａ，７ｂを図の紙面に垂直な方向から押さえる機能を有する押さえ板が地板７ｍに組み合わされるが、図４〜図６では押さえ板の図示を省略している。
【００４２】
前述した絞りモータ７ｃによってアーム７ｇがその軸部７ｊを中心として回動すると、絞り羽根７ａ，７ｂは、ガイドピン７ｋによってガイドされながら矢印５０３，５０４の方向（第１の方向）において互いに反対側に移動する。これにより、絞り羽根７ａ，７ｂによって形成される可変開口７ｐのサイズ及び形状が変化し、光量調節機能を果たす。このとき、可変開口７ｐの中心は、地板７ｍに形成された固定開口７ｎの中心（前述した撮影光学系の光軸が通る位置：以下、光軸中心という）Ａに一致したままである。
【００４３】
また、瞳移動モータ７ｄの出力軸には一体的にアーム７ｆが設けられている。アーム７ｆは瞳移動モータ７ｄの作動により回動する。アーム７ｆの先端には、ピン７ｆａが形成されており、該ピン７ｆａは第２の伝達部材である駆動部材７ｅに上下方向に延びるように形成された長溝部７ｅａに係合している。これにより、アーム７ｆが回動すると、駆動部材７ｅは図中左右方向（矢印５１１の方向）に移動する。
【００４４】
ここで、前述した光量調節機能において絞り羽根７ａ，７ｂを上下方向にガイドする役割を果たしていたガイドピン７ｋは、駆動部材７ｅに一体的に設けられている。このため、駆動部材７ｅが左右方向に移動すると、このガイドピン７ｋを介して絞り羽根７ａ，７ｂに左右方向への駆動力が作用する。
【００４５】
絞り羽根７ａ，７ｂは、それぞれの円形穴部７ａａ，７ｂａが前述したアーム７ｇのボス７ｈ，７ｉに対して回動可能に係合している。このため、左右方向への駆動力を受けた絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、ボス７ｈ，７ｉによって回転ガイドされながら左右方向における互いに同一方向に回動する。
【００４６】
図４では、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐが開放径状態にあり、かつその中心が光軸中心Ａに一致している。また、可変開口７ｐの開放径（直径）は、固定開口７ｎの直径に一致している。
【００４７】
図５では、駆動部材７ｅからの駆動力によって絞り羽根７ａ，７ｂが図中の左方向に回動した状態を示している。この図においても、可変開口７ｐは開放径状態に設定されている。すなわち、絞りモータ７ｃは図４の状態から停止したままである。
【００４８】
そして、この図において、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐは、地板７ｍに形成された固定開口７ｎに対して左方向にシフトしている。このため、固定開口７ｎのうち右側端部の周辺部の領域が絞り羽根７ａ，７ｂによって覆われている。したがって、図中にハッチングで示した実際に光が通過する開口領域（固定開口７ｎと可変開口７ｐとが光軸方向において重なる領域：以下、光通過領域という）の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＬだけ左方向にシフトしている。なお、可変開口７ｐの動きは厳密には回動であるが、本実施例ではこれも含めてシフトという。
【００４９】
一方、図６では、駆動部材７ｅからの駆動力によって絞り羽根７ａ，７ｂが図中の右方向に回動した状態を示している。この図においても、可変開口７ｐは開放径状態に設定されている。すなわち、絞りモータ７ｃは図４及び図５の状態から停止したままである。
【００５０】
そして、この図において、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐは、地板７ｍに形成された固定開口７ｎに対して右方向にシフトしている。このため、固定開口７ｎのうち左側端部の周辺部の領域が絞り羽根７ａ，７ｂによって覆われている。したがって、図中にハッチングで示した光通過領域の中心Ｃが光軸中心Ａに対してΔＬだけ右方向にシフトしている。
【００５１】
この光通過領域の中心Ｂの左右へのシフトにより、瞳時分割機能が果たされる。
【００５２】
なお、図５及び図６に示す状態での光通過領域は、図４に示す円形からつぶれた形状となる。この状態での該領域の「中心Ｂ」とは、光軸中心Ａを通り、シフト方向に沿った水平ライン上での領域幅の中心を意味する。
【００５３】
また、図５及び図６では、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成される可変開口７ｐを開放径状態に設定して左右にシフトする様子を示したが、可変開口７ｐを適宜絞り込んだ後に左右にシフトさせてもよい。また、可変開口７ｐが固定開口７ｍ内でシフトするように可変開口７ｐの大きさを設定してもよい。
【００５４】
以下、本実施例の光量調節ユニット７を用いた瞳時分割ＡＦについて説明する。このＡＦに対しては、特にＣＭＯＳセンサのような高速画像処理が可能な撮像素子を用いることが有効である。
【００５５】
通常のビデオ出力では、１画像の出力は、ＮＴＳＣ方式で６０分の１秒である。本実施例の撮像素子６としてのＣＭＯＳセンサは高速読み出しが可能であり、１回の画像出力の間に複数回の画像を取り込むことも可能である。例えば、６０分の１秒の間に６つの画像を順次取り込むことができる。
【００５６】
この場合の６つの画像のうちの１つとして、６０分の１秒を６分の１した時間の間に、光量調節ユニット７を図５の状態（ただし、可変開口７ｐのサイズは任意である：以下、図６及び図４の状態に関しても同じ）にして第１の位相差検出用画像を取り込む。さらに、上記６つの画像のうちの他の１つとして、６０分の１秒を６分の１した時間の間に、光量調節ユニット７を図６の状態にして第２の位相差検出用画像を取り込む。
【００５７】
他の４つの画像は、光量調節ユニット７を図４に示す状態として取り込み、これら４つの画像を合成して出力画像とする。
【００５８】
図５及び図６の状態では、瞳位置での被写体光束の中心が光軸中心Ａに対してΔＬだけずれているので、被写体に対して非合焦状態では、２つの位相差検出用画像に非合焦の度合いに応じたずれが生ずる。
【００５９】
したがって、位相差ＡＦ回路２５０によって２つの位相差検出用画像のずれ量（位相差）を求めることで、ＣＰＵ２３２では、該ずれ量からデフォーカス量を計算することができる。そして、ＣＰＵ２３２は、そのデフォーカス量に基づいて第４レンズユニットＬ４（フォーカスモータ１５）をコントロールすることにより、合焦を得ることができる。特に、撮像素子６としてＣＭＯＳセンサを用いることで、高速で高性能なＡＦを実現できる。
【実施例２】
【００６０】
図７には、本発明の実施例２である光量調節ユニットを示している。この光量調節ユニットも、実施例１で説明したビデオカメラに搭載され、光量調節機能と瞳時分割機能とを有する。なお、本実施例において、実施例１で説明した光量調節ユニット７と共通する構成要素又は共通する機能、実施例１と同符号を付す。
【００６１】
７ｍは本実施例の光量調節ユニット１０７のベース部材となる地板である。この地板７ｍは、２枚の絞り羽根７ａ，７ｂ、絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄを保持する。また、地板７ｍには、固定開口７ｎが形成されている。遮光部材としての絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、その下部に図中の左右方向（矢印５１１の方向）に延びる長穴部７ａｂ，７ｂｂを有し、これらの長穴部７ａｂ，７ｂｂに対してアーム７ｇの両端に形成されたボス７ｈ，７ｉが挿入されて係合している。
【００６２】
また、絞り羽根７ａ，７ｂにはそれぞれ、図中の上下方向（矢印５０３，５０４の方向）に延びるガイド溝穴部７ｑ，７ｒが形成されている。これらガイド溝穴部７ｑ，７ｒには、ガイドピン７ｔａ，７ｔｂが挿入されている。
【００６３】
なお、実際には、絞り羽根７ａ，７ｂを図の紙面に垂直な方向から押さえる機能を有する押さえ板が地板７ｍに組み合わされるが、図１２では押さえ板の図示を省略している。
【００６４】
絞りモータ（図示せず）によってアーム７ｇがその軸部７ｊを中心として回動すると、絞り羽根７ａ，７ｂは、ガイドピン７ｔａ，７ｔｂによってガイドされながら矢印５０３，５０４の方向（第１の方向）において互いに反対側に移動する。これにより、絞り羽根７ａ，７ｂによって形成される可変開口７ｐのサイズ及び形状が変化し、光量調節機能を果たす。このとき、可変開口７ｐの中心は、光軸中心Ａに一致したままである。
【００６５】
また、瞳移動モータ７ｄの出力軸には一体的にアーム７ｆが設けられている。アーム７ｆは瞳移動モータ７ｄの作動により回動する。アーム７ｆの先端には、ピン７ｆａが形成されており、該ピン７ｆａは駆動部材７ｓに上下方向に延びるように形成された長溝部７ｓａに係合している。これにより、アーム７ｆが回動すると、駆動部材７ｓは図中左右方向に移動する。
【００６６】
ここで、前述した光量調節機能において絞り羽根７ａ，７ｂを上下方向にガイドする役割を果たしていたガイドピン７ｔａ，７ｔｂは、駆動部材７ｓに一体的に設けられている。このため、駆動部材７ｓが左右方向に移動すると、このガイドピン７ｔａ，７ｔｂを介して絞り羽根７ａ，７ｂに左右方向への駆動力が作用する。
【００６７】
絞り羽根７ａ，７ｂは、それぞれの長穴部７ａｂ，７ｂｂが前述したアーム７ｇのボス７ｈ，７ｉに対して左右方向に移動可能に係合している。このため、左右方向への駆動力を受けた絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、ボス７ｈ，７ｉによってガイドされて左右方向（第２の方向）に移動する。このとき、絞りモータ７ｃは停止したままであり、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐのサイズは変化しない。
【００６８】
この絞り羽根７ａ，７ｂの左右方向への移動により、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐは、地板７ｍに形成された固定開口７ｎに対して左右方向にシフトする。これにより、固定開口７ｎと可変開口７ｐとが光軸方向において重なる光通過領域の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＬずつ左右方向にシフトする。これにより、瞳時分割機能が果たされる。
【００６９】
本実施例でも、可変開口７ｐがシフトした状態での光通過領域は円形とはならない。このため、実施例１と同様に、光通過該領域の「中心Ｂ」は、光軸中心Ａを通り、シフト方向に沿った水平ライン上での領域幅の中心を意味する。
【００７０】
図１２６では、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成される可変開口７ｐを開放径状態に設定して左右にシフトするように説明したが、可変開口７ｐを適宜絞り込んだ後に左右にシフトさせてもよい。また、可変開口７ｐが固定開口７ｎ内でシフトするように可変開口７ｐの大きさを設定してもよい。
【実施例３】
【００７１】
図８〜図１０には、本発明の実施例３としてのいわゆる虹彩絞り型の光量調節ユニットを示す。この光量調節ユニットも、実施例１で説明したビデオカメラに搭載され、光量調節機能と瞳時分割機能とを有する。図８は、本実施例の光量調節ユニット６０７の正面図、図９はその背面図である。
【００７２】
これらの図において、６０７ｍは光量調節ユニット６０７のベース部材となる地板である。地板６０７ｍは、６枚の絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆ、絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄを保持する。また、地板６０７ｍには、固定開口６０７ｎが形成されている。絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆは、その基端部が地板６０７ｍにおける周方向６箇所に形成されたピン６０７ｇ〜６０４ｌに対して回動可能に取り付けられている。また、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆには、カム溝部６０７ｒ〜６０７ｗが形成されている。
【００７３】
６０１は駆動リングであり、その周方向６箇所には駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆが形成されている。駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆはそれぞれ、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆのカム溝部６０７ｒ〜６０７ｗに挿入されて係合している。また、駆動リング６０１の内周部６０１ｎは、地板６０７の固定開口６０７ｎより大きな径を有する。また、駆動リング６０１の外周の一部には、ギヤ部６０１ｇが形成されている。
【００７４】
６０６はリングベースであり、駆動リング６０１を回転可能に保持している。該リングベース６０６は、地板６０７ｍによって、該地板６０７ｍに形成されたガイド部６０７ｙに沿って図中の上下方向にシフト可能に保持されている。
【００７５】
６０５は駆動部材であり、長穴部６０５ａを有する。この長穴部６０５ａには、リングベース６０６に設けられた駆動ピン６０６ａが挿入されて係合している。
【００７６】
絞りモータ７ｃは、ギヤ６０３及びギヤ部６０１ｇを介して駆動リング６０１を光軸中心Ａ回りで回動させる。これにより、駆動リング６０１の駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆと絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆのカム溝部６０７ｒ〜６０７ｗとの係合によるカム作用によって絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆが基端部を中心に回動する。これにより、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆによって形成された可変開口６０７ｐの大きさが変化する。このとき、リングベース６０６及び駆動リング６０１は、可変開口６０７ｐの中心が光軸中心Ａに一致する位置に保持されている。
【００７７】
絞りモータ７ｃを停止させた状態（任意の可変開口７ｐを設定した後）で瞳移動モータ７ｄを駆動部材６０５が下方に回動するよう駆動する。これにより、駆動部材６０５の長穴部６０５ａに対して駆動ピン６０６ａが係合したリングベース６０６が、ガイド部６０７ｙに沿って下方に移動する。このリングベース６０６の移動とともに駆動リング６０１も下方に移動する。なお、このとき、駆動リング６０１に形成されたギヤ部６０１ｇは停止している絞りモータ７ｃに出力部であるギヤ６０３と噛み合っているので、駆動リング６０１（及びリングベース６０６は、絞りモータ７ｃ回りで回動する。
【００７８】
そして、駆動リング６０１が下方に移動（回動）すると、これに設けられている駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆとこれに係合するカム溝部６０７ｒ〜６０７ｗを介して、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆが下方に回動される。これにより、可変開口６０７ｐが下方にシフトする。
【００７９】
こうして可変開口６０７ｐが下方にシフトすることで、固定開口７ｎと可変開口７ｐとが光軸方向において重なる光通過領域（図では、可変開口６０７ｐに一致する）の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＨだけ下方にシフトする。
【００８０】
一方、瞳移動モータ７ｄを駆動部材６０５が上方に回動するよう駆動することで、光通過領域の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＨだけ上方にシフトする。これにより、瞳時分割機能が果たされる。
【００８１】
なお、上下にシフトした光通過領域は、図８の円形からつぶれた形状となる。この状態での該領域の「中心Ｂ」とは、光軸中心Ａを通り、シフト方向に沿った垂直ライン上での領域幅の中心を意味する。
【００８２】
また、可変開口６０７ｐをシフトさせるときの該可変開口６０７ｐの大きさは任意に設定できる。
【００８３】
上記各実施例の光量調節ユニットでは、１つの絞りモータ７ｃによって複数の絞り羽根をベース部材としての地板に対して移動させて光量調節を行い、他の１つの瞳移動モータ７ｄによって該複数の絞り羽根を地板に対して移動させて瞳時分割を行う。このため、２つのモータを用いるだけで、かつベース部材を移動させることなく、簡単かつコンパクトな構成で、光量調節機能と瞳時分割機能を有する光量調節ユニットを実現できる。
【００８４】
したがって、この光量調節ユニットを搭載するビデオカメラに、その大型化を招くことなく、瞳時分割ＡＦ機能を装備することができる。
【００８５】
さらに、上記実施例１，２では、それぞれ絞り羽根７ａ，７ｂに係合して絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄの駆動力を絞り羽根に伝達するアーム７ｇ及び駆動部材７ｅ，７ｓを有する。そして、絞り羽根７ａ，７ｂは、絞りモータ７ｃの駆動力により移動するときには駆動部材７ｅ，７ｓとの係合によりその移動方向にガイドされる。一方、絞り羽根７ａ，７ｂは、瞳移動モータ７ｄの駆動力により移動するときにはアーム７ｇとの係合によりその移動方向にガイドされる。このようにアーム７ｇ及び駆動部材７ｅ，７ｓに、絞り羽根７ａ，７ｂの駆動の役割と自ら駆動しないときのガイドの役割とを持たせることで、光量調節ユニットの構成をより簡単、かつよりコンパクトにすることができる。
【００８６】
なお、上記各実施例で説明した絞り羽根の駆動方向は例にすぎず、任意の方向に移動させてよい。
【００８７】
また、各実施例にて使用した絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄとしては、ガルバノメータだけでなく、ステッピングモータ、ＤＣモータなど様々なアクチュエータを使用できる。
【００８８】
また、上記各実施例では、ビデオカメラについて説明したが、本発明の瞳時分割機能を有する光量調節装置は、デジタルスチルカメラや交換レンズ等の他の光学機器にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施例１であるビデオカメラの分解斜視図。
【図２】実施例１のビデオカメラにおけるレンズ鏡筒の断面図。
【図３】実施例１のビデオカメラの電気回路構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の光量調節ユニットの構成を示す正面図。
【図５】実施例１の光量調節ユニットの構成（左シフト状態）を示す正面図。
【図６】実施例１の光量調節ユニットの構成（右シフト状態）を示す正面図。
【図７】本発明の実施例２である光量調節ユニットの構成を示す正面図。
【図８】本発明の実施例３である光量調節ユニットの構成を示す正面図。
【図９】実施例３の光量調節ユニットの構成を示す背面図。
【図１０】実施例３の光量調節ユニットの構成（下シフト状態）を示す正面図。
【符号の説明】
【００９０】
Ｌ１〜Ｌ４ 第１〜第４レンズユニット
１ 前玉鏡筒
２ ズーム移動枠
３ 固定鏡筒
４ フォーカス移動枠
５ ＣＣＤホルダ
６ 撮像素子
７，１０７，６０７ 光量調節ユニット
７ａ，７ｂ，６０７ａ〜６０７ｆ 絞り羽根
７ｃ 絞りモータ
７ｄ 瞳移動モータ
７ｅ，７ｓ，６０５ 駆動部材
７ｇ アーム
７ｍ，６０７ｍ 地板
６０１ 駆動リング
６０５ 駆動部材
６０６ リングベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の遮光部材を駆動して開口サイズを変更することで光量調節を行うとともに、開口の位置を変化させて焦点検出用の複数の像を形成させる光量調節装置及びこれを備えた撮像装置等の光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光量調節装置には、被写体からの光束が通過する開口のサイズ（径）を変化させて像面に到達する光量を変化させる光量調節機能に加えて、該開口の位置を変化させるいわゆる瞳時分割機能を有するものがある。この瞳時分割機能によって撮像素子上に時系列的に形成された２像のずれ量（位相差）を演算することで、位相差検出方式ＡＦを行うことができる。
【０００３】
このような瞳時分割機能を有する光量調節装置は、例えば特許文献１にて開示されたものがある。この光量調節装置では、２つのモータによって２つの遮光部材を独立に駆動可能な構成を有する。光量調節時には、該２つの遮光部材を互いに反対方向に移動させることで開口のサイズを変更する。また、瞳時分割時には、該２つの遮光部材を互いに同じ方向に移動させることで、開口の位置をシフトさせる。
【０００４】
また特許文献１には、２つの遮光部材を２つのモータで移動させることで開口のサイズを変更し、該２つの遮光部材と２つのモータを保持する部材を別のモータで遮光部材の移動方向に直交する方向に移動させて開口の位置をシフトさせる構成も開示されている。
【特許文献１】特開２００４−０３８１１４号公報（段落００１１〜００１５，００３１、図２，図７等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のうち特に２つの遮光部材と２つのモータを保持する保持部材を別のモータで移動させて開口をシフトさせる構成では、遮光部材を保持、位置決め及びガイドする保持部材自体を移動させる。このため、光学機器内に該保持部材の移動スペースを確保する必要があり、また保持部材の位置決めや移動ガイドのための構成が新たに必要となる。しかも、開口サイズの変更（光量調節）と保持部材の移動（瞳時分割）のために３つのモータが使用される。これらにより、該光量調節装置やこれを搭載する光学機器の大型化が問題となる。
【０００６】
そこで、本発明は、コンパクトな構成で光量調節と瞳時分割とを行えるようにした光量調節装置及びこれを備えた光学機器を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての光量調節装置は、開口を形成する複数の遮光部材と、該複数の遮光部材を移動可能に保持するベース部材と、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の大きさを変化させる第１のアクチュエータと、該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて該開口の位置を、該開口を含む面内でシフトさせる第２のアクチュエータとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光量調節装置では、１つのアクチュエータによって複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて光量調節を行い、もう１つのアクチュエータによって該複数の遮光部材をベース部材に対して移動させて瞳時分割を行う。すなわち、２つのアクチュエータを用いるだけで、かつベース部材を移動させることなく光量調節と瞳時分割とを行うことができる。したがって、本発明によれば、簡単かつコンパクトな構成でありながらも光量調節機能と瞳時分割機能とを有する光量調節装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１及び図２には、本発明の実施例１であるビデオカメラの構成を示す。本実施例のビデオカメラは、物体側から凸凹凸凸の４つのレンズユニットを有する変倍光学系としての撮影光学系を有する。図１はビデオカメラの分解斜視図、図２はその主要な断面図である。
【００１１】
これらの図において、物体側から順に、Ｌ１は固定の第１レンズユニット、Ｌ２は光軸方向に移動することにより変倍を行う第２レンズユニット、Ｌ３は固定の第３レンズユニット、Ｌ４は光軸方向に移動して焦点調節を行う第４レンズユニットである。
【００１２】
また、１は第１レンズユニットＬ１を保持する前玉鏡筒、２は第２レンズユニットＬ２を保持するズーム移動枠である。３は第３レンズユニットＬ３を保持する第３レンズ鏡筒を一体化した固定鏡筒である。４は第４レンズユニットを保持するフォーカス移動枠である。
【００１３】
５はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子６が固定される撮像素子ホルダである。
【００１４】
前玉鏡筒１は、固定鏡筒３に対して３本のビスにより前方から結合される。また、撮像素子ホルダ５は、固定鏡筒３に対して３本のビスで後方から結合される。
【００１５】
７は光量調節ユニット（光量調節装置）である。該光量調節ユニット７は、２枚の絞り羽根（遮光部材）７ａ，７ｂによって光が通過する開口（可変開口）を形成する。光量調節ユニット７は、ガルバノメータ等により構成される第１のアクチュエータとしての絞りモータ７ｃによって絞り羽根７ａ，７ｂを図中の上下方向（第１の方向）における互いに反対方向に移動させることで、開口径を変化させる。光量調節ユニット７は、いわゆるギロチン式の光量調節ユニットである。
【００１６】
また、光量調節ユニット７は、第２のアクチュエータとしての瞳移動モータ７ｄによって絞り羽根７ａ，７ｂを図中の左右方向（第２の方向）に移動させる。これにより、絞り羽根７ａ，７ｂによって形成された開口の位置を、その開口を含む面内でシフトさせる。これらの機能については、後述する。なお、光量調節ユニット７は、固定鏡筒３に設けられた開口部３ａを通して下方から組み込まれ、撮影光学系の瞳位置又はその周辺に配置される。
【００１７】
図１において、８，９は固定鏡筒３と前玉鏡筒１によりその両端が保持されたガイドバーである。また、１０，１１は固定鏡筒３と撮像素子ホルダ５によりその両端が保持されたガイドバーである。
【００１８】
ズーム移動枠２は、ガイドバー８，９により光軸方向に移動可能に支持されている。また、フォーカス移動枠４は、ガイドバー１０，１１により光軸方向に移動可能に支持されている。なお、ズーム移動枠２及びフォーカス移動枠４はそれぞれ、光軸方向に特定の長さを有するスリーブ部２ａ，４ａを有し、各スリーブ部にて一方のガイドバーに光軸方向に移動可能に係合する。これにより、各移動枠の光軸方向への倒れが防止される。また、各移動枠はＵ溝部を有し、このＵ溝部で他方のガイドバーに係合する。これにより、各移動枠の上記一方のガイドバー回りでの回転が阻止される。
【００１９】
１２，１３はフォトインタラプタにより構成されるズームリセットスイッチとフォーカスリセットスイッチである。これらリセットスイッチ１２，１３はそれぞれ、ズーム移動枠２及びフォーカス移動枠４に形成された遮光部２ｂ，４ｂの光軸方向移動による遮光状態と透光状態との切り換わりを光学的に検出する。該リセットスイッチ１２，１３からの出力変化によって、第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４がそれぞれ、その移動量を計測するための基準位置に位置しているか否かを検出することができる。
【００２０】
ズームリセットスイッチ１２及びフォーカスリセットスイッチ１３はそれぞれ、補強板を介してビスにより固定鏡筒３に固定されている。
【００２１】
１４は第２レンズユニットＬ２を光軸方向に移動させるアクチュエータとしてのステッピングモータ（以下、ズームモータという）である。１５は第４レンズユニットＬ４を光軸方向に移動するアクチュエータとしてのステッピングモータ（以下、フォーカスモータという）である。
【００２２】
ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５の出力軸にはそれぞれ、リードスクリューが形成されている。ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５はそれぞれ、２本のビスと一箇所の引っ掛け部（不図示）により固定鏡筒３に固定される。
【００２３】
１６，１７はラックであり、ズーム及びフォーカス移動枠２，４に取り付けられている。これらラック１６，１７はそれぞれ、ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５のリードスクリューに噛み合う。ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５が回転すると、ードスクリューの回転力がラック１６，１７によって光軸方向の駆動力に変換される。これにより、ズーム移動枠２及びフォーカス移動枠４が光軸方向に駆動される。
【００２４】
１８，１９はコイルばねであり、ラック１６，１７をズーム及びフォーカス移動枠２，４のそれぞれに対して光軸方向一方に向けて片寄せしている。また、コイルばね１８，１９は、ラック１６，１７をリードスクリューに噛み合う方向に付勢する機能も有する。
【００２５】
図３には、本実施例のビデオカメラの電気的構成を示している。なお、図１及び図２中の構成要素と共通するものには、図１及び図２と同じ符号を付している。
【００２６】
２２５はバリエータである第２レンズユニットＬ２の光軸方向での位置を検出するためのズームエンコーダである。２２７は第４レンズユニットＬ４の光軸方向での位置を検出するためのフォーカスエンコーダである。これらのエンコーダはそれぞれ、ズーム及びフォーカスリセットスイッチ１２，１３により検出された基準位置からの第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４の光軸方向での位置（移動量＝駆動パルス数）を検出する。
【００２７】
なお、ズームモータ１４及びフォーカスモータ１５としては、上述したステッピングモータに限らず、ＤＣモータや振動型モータを用いることもできる。また、第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４の位置を検出するために、エンコーダ以外の位置検出器を用いてもよい。
【００２８】
２２６は絞りエンコーダであり、第１及び第２の絞りモータ７ｃ，７ｄの内部にホール素子（hall element）を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のもの等を用いることができる。なお、絞り羽根７ａ，７ｂには、いわゆる小絞り回折による画質劣化を防止するためにＮＤフィルタ（図示せず）が貼り付けられている。ただし、ＮＤフィルタを絞り羽根７ａ，７ｂとは独立して設け、専用のモータによってＮＤフィルタを光路に出し入れしてもよい。
【００２９】
２２８はカメラ信号処理回路であり、撮像素子６からの出力に対して増幅処理やガンマ補正処理等を施す。これらの処理を経て生成された映像信号は、不図示のディスプレイに表示されたり、不図示の記録媒体（半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク、磁気テープ等）に記録されたりする。
【００３０】
また、映像信号のうち輝度信号Ｙは、ＡＥ（自動露出）ゲート２２９、ＡＦ（オートフォーカス）ゲート２３０及び位相差ＡＦ回路２５０に入力される。ＡＥゲート２２９及びＡＦゲート２３０は、全画面のうち露出決定及びピント合わせのために最適な信号取り出し範囲を設定する。これらのゲート２２９，２３０による信号取り出し範囲の大きさは可変であってもよいし、ゲートが複数設けられていてもよい。
【００３１】
２３１はＴＶ−ＡＦに用いられる信号を生成するＡＦ信号処理回路である。ＡＦ信号処理回路２３１は、ＡＦゲート２３０の数に応じて、映像信号の高周波成分に関する１若しくは複数のＡＦ評価値信号を生成する。
【００３２】
位相差ＡＦ回路２５０は、光量調節ユニット７の開口の中心位置がシフトしたそれぞれの状態で取得した画像（輝度信号）のずれ量、すなわち位相差を算出する。算出した位相差の情報はＣＰＵ２３２に出力される。本実施例のビデオカメラでは、静止画撮影も可能である。そして、ＴＶ−ＡＦよりも素早いＡＦ動作が必要な静止画撮影において、この位相差情報を用いた位相差検出方式での撮影光学系の焦点状態の検出及びフォーカス制御（瞳時分割ＡＦ）が行われる。但し、動画撮影においても素早いＡＦが要求される場合には、該位相差情報を用いた瞳時分割ＡＦを行ってもよい。
【００３３】
２３３はズームスイッチであり、ユーザの操作に応じてズーム指令をコントローラとしてのＣＰＵ２３２に出力する。
【００３４】
２３４はズームトラッキングメモリであり、変倍に際して、被写体距離と第２レンズユニットＬ２の位置に対して合焦を維持するための第４レンズユニットＬ４の位置情報を記憶する。ズームトラッキングメモリとして、ＣＰＵ２３２内のメモリを使用してもよい。
【００３５】
ズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２は以下の動作を行う。ＣＰＵ２３２は、ズームトラッキングメモリ２３４内の位置情報（メモリ位置）に基づき、第２及び第４レンズユニットＬ２，Ｌ４が被写体距離に応じた特定の位置関係を維持するように両レンズユニットＬ２，Ｌ４を移動させる。すなわち、ズームエンコーダ２２５で得られる第２レンズユニットＬ２の移動位置と被写体距離に対応するメモリ位置に対して、フォーカスエンコーダ２２７で得られる第４レンズユニットＬ４の位置が一致するようにフォーカスモータ１５の駆動を制御する。
【００３６】
また、ＴＶ−ＡＦ動作では、ＣＰＵ２３２は、ＡＦ信号処理回路２３１からのＡＦ評価値がピーク値を示すように、フォーカスモータ１５の駆動を制御する。
【００３７】
さらに、ＣＰＵ２３２は、位相差ＡＦ回路２５０から入力された位相差情報に基づいて、被写体に対するデフォーカス量を求め、さらにこのデフォーカス量から第４レンズユニットＬ４の合焦位置までの駆動量を算出する。そして、第４レンズユニットＬ４が合焦位置に到達するようにフォーカスモータ１５の駆動を制御する。
【００３８】
また、ＣＰＵ２３２は、ＡＥゲート２２９を通過した輝度信号Ｙの平均値が適正露出を得るための値になるように、第１及び第２の絞りモータ７ｃ，７ｄの駆動を制御して、開口径をコントロールする。
【００３９】
次に、本実施例における光量調節ユニット７の構成及び機能について、図４〜図６を用いて説明する。図４〜図６は、光量調節ユニット７を、光が通過する方向（以下、光軸方向という）から見た図である。
【００４０】
これらの図において、７ｍは光量調節ユニット７のベース部材となる地板である。この地板７ｍは、２枚の絞り羽根７ａ，７ｂ、絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄを保持する。また、地板７ｍには、固定開口７ｎが形成されている。遮光部材としての絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、その下部に円形穴部７ａａ，７ｂａを有し、これらの円形穴部７ａａ，７ｂａに対して第１の伝達部材であるアーム７ｇの両端に形成されたボス７ｈ，７ｉが挿入されて係合している。また、絞り羽根７ａ，７ｂにはそれぞれ、図中の上下方向（矢印５０３，５０４の方向）に延びるガイド溝穴部７ｑ，７ｒが形成されている。これらガイド溝穴部７ｑ，７ｒには、ガイドピン７ｋが挿入されている。
【００４１】
なお、実際には、絞り羽根７ａ，７ｂを図の紙面に垂直な方向から押さえる機能を有する押さえ板が地板７ｍに組み合わされるが、図４〜図６では押さえ板の図示を省略している。
【００４２】
前述した絞りモータ７ｃによってアーム７ｇがその軸部７ｊを中心として回動すると、絞り羽根７ａ，７ｂは、ガイドピン７ｋによってガイドされながら矢印５０３，５０４の方向（第１の方向）において互いに反対側に移動する。これにより、絞り羽根７ａ，７ｂによって形成される可変開口７ｐのサイズ及び形状が変化し、光量調節機能を果たす。このとき、可変開口７ｐの中心は、地板７ｍに形成された固定開口７ｎの中心（前述した撮影光学系の光軸が通る位置：以下、光軸中心という）Ａに一致したままである。
【００４３】
また、瞳移動モータ７ｄの出力軸には一体的にアーム７ｆが設けられている。アーム７ｆは瞳移動モータ７ｄの作動により回動する。アーム７ｆの先端には、ピン７ｆａが形成されており、該ピン７ｆａは第２の伝達部材である駆動部材７ｅに上下方向に延びるように形成された長溝部７ｅａに係合している。これにより、アーム７ｆが回動すると、駆動部材７ｅは図中左右方向（矢印５１１の方向）に移動する。
【００４４】
ここで、前述した光量調節機能において絞り羽根７ａ，７ｂを上下方向にガイドする役割を果たしていたガイドピン７ｋは、駆動部材７ｅに一体的に設けられている。このため、駆動部材７ｅが左右方向に移動すると、このガイドピン７ｋを介して絞り羽根７ａ，７ｂに左右方向への駆動力が作用する。
【００４５】
絞り羽根７ａ，７ｂは、それぞれの円形穴部７ａａ，７ｂａが前述したアーム７ｇのボス７ｈ，７ｉに対して回動可能に係合している。このため、左右方向への駆動力を受けた絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、ボス７ｈ，７ｉによって回転ガイドされながら左右方向における互いに同一方向に回動する。
【００４６】
図４では、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐが開放径状態にあり、かつその中心が光軸中心Ａに一致している。また、可変開口７ｐの開放径（直径）は、固定開口７ｎの直径に一致している。
【００４７】
図５では、駆動部材７ｅからの駆動力によって絞り羽根７ａ，７ｂが図中の左方向に回動した状態を示している。この図においても、可変開口７ｐは開放径状態に設定されている。すなわち、絞りモータ７ｃは図４の状態から停止したままである。
【００４８】
そして、この図において、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐは、地板７ｍに形成された固定開口７ｎに対して左方向にシフトしている。このため、固定開口７ｎのうち右側端部の周辺部の領域が絞り羽根７ａ，７ｂによって覆われている。したがって、図中にハッチングで示した実際に光が通過する開口領域（固定開口７ｎと可変開口７ｐとが光軸方向において重なる領域：以下、光通過領域という）の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＬだけ左方向にシフトしている。なお、可変開口７ｐの動きは厳密には回動であるが、本実施例ではこれも含めてシフトという。
【００４９】
一方、図６では、駆動部材７ｅからの駆動力によって絞り羽根７ａ，７ｂが図中の右方向に回動した状態を示している。この図においても、可変開口７ｐは開放径状態に設定されている。すなわち、絞りモータ７ｃは図４及び図５の状態から停止したままである。
【００５０】
そして、この図において、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐは、地板７ｍに形成された固定開口７ｎに対して右方向にシフトしている。このため、固定開口７ｎのうち左側端部の周辺部の領域が絞り羽根７ａ，７ｂによって覆われている。したがって、図中にハッチングで示した光通過領域の中心Ｃが光軸中心Ａに対してΔＬだけ右方向にシフトしている。
【００５１】
この光通過領域の中心Ｂの左右へのシフトにより、瞳時分割機能が果たされる。
【００５２】
なお、図５及び図６に示す状態での光通過領域は、図４に示す円形からつぶれた形状となる。この状態での該領域の「中心Ｂ」とは、光軸中心Ａを通り、シフト方向に沿った水平ライン上での領域幅の中心を意味する。
【００５３】
また、図５及び図６では、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成される可変開口７ｐを開放径状態に設定して左右にシフトする様子を示したが、可変開口７ｐを適宜絞り込んだ後に左右にシフトさせてもよい。また、可変開口７ｐが固定開口７ｍ内でシフトするように可変開口７ｐの大きさを設定してもよい。
【００５４】
以下、本実施例の光量調節ユニット７を用いた瞳時分割ＡＦについて説明する。このＡＦに対しては、特にＣＭＯＳセンサのような高速画像処理が可能な撮像素子を用いることが有効である。
【００５５】
通常のビデオ出力では、１画像の出力は、ＮＴＳＣ方式で６０分の１秒である。本実施例の撮像素子６としてのＣＭＯＳセンサは高速読み出しが可能であり、１回の画像出力の間に複数回の画像を取り込むことも可能である。例えば、６０分の１秒の間に６つの画像を順次取り込むことができる。
【００５６】
この場合の６つの画像のうちの１つとして、６０分の１秒を６分の１した時間の間に、光量調節ユニット７を図５の状態（ただし、可変開口７ｐのサイズは任意である：以下、図６及び図４の状態に関しても同じ）にして第１の位相差検出用画像を取り込む。さらに、上記６つの画像のうちの他の１つとして、６０分の１秒を６分の１した時間の間に、光量調節ユニット７を図６の状態にして第２の位相差検出用画像を取り込む。
【００５７】
他の４つの画像は、光量調節ユニット７を図４に示す状態として取り込み、これら４つの画像を合成して出力画像とする。
【００５８】
図５及び図６の状態では、瞳位置での被写体光束の中心が光軸中心Ａに対してΔＬだけずれているので、被写体に対して非合焦状態では、２つの位相差検出用画像に非合焦の度合いに応じたずれが生ずる。
【００５９】
したがって、位相差ＡＦ回路２５０によって２つの位相差検出用画像のずれ量（位相差）を求めることで、ＣＰＵ２３２では、該ずれ量からデフォーカス量を計算することができる。そして、ＣＰＵ２３２は、そのデフォーカス量に基づいて第４レンズユニットＬ４（フォーカスモータ１５）をコントロールすることにより、合焦を得ることができる。特に、撮像素子６としてＣＭＯＳセンサを用いることで、高速で高性能なＡＦを実現できる。
【実施例２】
【００６０】
図７には、本発明の実施例２である光量調節ユニットを示している。この光量調節ユニットも、実施例１で説明したビデオカメラに搭載され、光量調節機能と瞳時分割機能とを有する。なお、本実施例において、実施例１で説明した光量調節ユニット７と共通する構成要素又は共通する機能、実施例１と同符号を付す。
【００６１】
７ｍは本実施例の光量調節ユニット１０７のベース部材となる地板である。この地板７ｍは、２枚の絞り羽根７ａ，７ｂ、絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄを保持する。また、地板７ｍには、固定開口７ｎが形成されている。遮光部材としての絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、その下部に図中の左右方向（矢印５１１の方向）に延びる長穴部７ａｂ，７ｂｂを有し、これらの長穴部７ａｂ，７ｂｂに対してアーム７ｇの両端に形成されたボス７ｈ，７ｉが挿入されて係合している。
【００６２】
また、絞り羽根７ａ，７ｂにはそれぞれ、図中の上下方向（矢印５０３，５０４の方向）に延びるガイド溝穴部７ｑ，７ｒが形成されている。これらガイド溝穴部７ｑ，７ｒには、ガイドピン７ｔａ，７ｔｂが挿入されている。
【００６３】
なお、実際には、絞り羽根７ａ，７ｂを図の紙面に垂直な方向から押さえる機能を有する押さえ板が地板７ｍに組み合わされるが、図１２では押さえ板の図示を省略している。
【００６４】
絞りモータ（図示せず）によってアーム７ｇがその軸部７ｊを中心として回動すると、絞り羽根７ａ，７ｂは、ガイドピン７ｔａ，７ｔｂによってガイドされながら矢印５０３，５０４の方向（第１の方向）において互いに反対側に移動する。これにより、絞り羽根７ａ，７ｂによって形成される可変開口７ｐのサイズ及び形状が変化し、光量調節機能を果たす。このとき、可変開口７ｐの中心は、光軸中心Ａに一致したままである。
【００６５】
また、瞳移動モータ７ｄの出力軸には一体的にアーム７ｆが設けられている。アーム７ｆは瞳移動モータ７ｄの作動により回動する。アーム７ｆの先端には、ピン７ｆａが形成されており、該ピン７ｆａは駆動部材７ｓに上下方向に延びるように形成された長溝部７ｓａに係合している。これにより、アーム７ｆが回動すると、駆動部材７ｓは図中左右方向に移動する。
【００６６】
ここで、前述した光量調節機能において絞り羽根７ａ，７ｂを上下方向にガイドする役割を果たしていたガイドピン７ｔａ，７ｔｂは、駆動部材７ｓに一体的に設けられている。このため、駆動部材７ｓが左右方向に移動すると、このガイドピン７ｔａ，７ｔｂを介して絞り羽根７ａ，７ｂに左右方向への駆動力が作用する。
【００６７】
絞り羽根７ａ，７ｂは、それぞれの長穴部７ａｂ，７ｂｂが前述したアーム７ｇのボス７ｈ，７ｉに対して左右方向に移動可能に係合している。このため、左右方向への駆動力を受けた絞り羽根７ａ，７ｂはそれぞれ、ボス７ｈ，７ｉによってガイドされて左右方向（第２の方向）に移動する。このとき、絞りモータ７ｃは停止したままであり、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐのサイズは変化しない。
【００６８】
この絞り羽根７ａ，７ｂの左右方向への移動により、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成された可変開口７ｐは、地板７ｍに形成された固定開口７ｎに対して左右方向にシフトする。これにより、固定開口７ｎと可変開口７ｐとが光軸方向において重なる光通過領域の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＬずつ左右方向にシフトする。これにより、瞳時分割機能が果たされる。
【００６９】
本実施例でも、可変開口７ｐがシフトした状態での光通過領域は円形とはならない。このため、実施例１と同様に、光通過該領域の「中心Ｂ」は、光軸中心Ａを通り、シフト方向に沿った水平ライン上での領域幅の中心を意味する。
【００７０】
図１２６では、絞り羽根７ａ，７ｂにより形成される可変開口７ｐを開放径状態に設定して左右にシフトするように説明したが、可変開口７ｐを適宜絞り込んだ後に左右にシフトさせてもよい。また、可変開口７ｐが固定開口７ｎ内でシフトするように可変開口７ｐの大きさを設定してもよい。
【実施例３】
【００７１】
図８〜図１０には、本発明の実施例３としてのいわゆる虹彩絞り型の光量調節ユニットを示す。この光量調節ユニットも、実施例１で説明したビデオカメラに搭載され、光量調節機能と瞳時分割機能とを有する。図８は、本実施例の光量調節ユニット６０７の正面図、図９はその背面図である。
【００７２】
これらの図において、６０７ｍは光量調節ユニット６０７のベース部材となる地板である。地板６０７ｍは、６枚の絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆ、絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄを保持する。また、地板６０７ｍには、固定開口６０７ｎが形成されている。絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆは、その基端部が地板６０７ｍにおける周方向６箇所に形成されたピン６０７ｇ〜６０４ｌに対して回動可能に取り付けられている。また、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆには、カム溝部６０７ｒ〜６０７ｗが形成されている。
【００７３】
６０１は駆動リングであり、その周方向６箇所には駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆが形成されている。駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆはそれぞれ、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆのカム溝部６０７ｒ〜６０７ｗに挿入されて係合している。また、駆動リング６０１の内周部６０１ｎは、地板６０７の固定開口６０７ｎより大きな径を有する。また、駆動リング６０１の外周の一部には、ギヤ部６０１ｇが形成されている。
【００７４】
６０６はリングベースであり、駆動リング６０１を回転可能に保持している。該リングベース６０６は、地板６０７ｍによって、該地板６０７ｍに形成されたガイド部６０７ｙに沿って図中の上下方向にシフト可能に保持されている。
【００７５】
６０５は駆動部材であり、長穴部６０５ａを有する。この長穴部６０５ａには、リングベース６０６に設けられた駆動ピン６０６ａが挿入されて係合している。
【００７６】
絞りモータ７ｃは、ギヤ６０３及びギヤ部６０１ｇを介して駆動リング６０１を光軸中心Ａ回りで回動させる。これにより、駆動リング６０１の駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆと絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆのカム溝部６０７ｒ〜６０７ｗとの係合によるカム作用によって絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆが基端部を中心に回動する。これにより、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆによって形成された可変開口６０７ｐの大きさが変化する。このとき、リングベース６０６及び駆動リング６０１は、可変開口６０７ｐの中心が光軸中心Ａに一致する位置に保持されている。
【００７７】
絞りモータ７ｃを停止させた状態（任意の可変開口７ｐを設定した後）で瞳移動モータ７ｄを駆動部材６０５が下方に回動するよう駆動する。これにより、駆動部材６０５の長穴部６０５ａに対して駆動ピン６０６ａが係合したリングベース６０６が、ガイド部６０７ｙに沿って下方に移動する。このリングベース６０６の移動とともに駆動リング６０１も下方に移動する。なお、このとき、駆動リング６０１に形成されたギヤ部６０１ｇは停止している絞りモータ７ｃに出力部であるギヤ６０３と噛み合っているので、駆動リング６０１（及びリングベース６０６は、絞りモータ７ｃ回りで回動する。
【００７８】
そして、駆動リング６０１が下方に移動（回動）すると、これに設けられている駆動ピン６０１ａ〜６０１ｆとこれに係合するカム溝部６０７ｒ〜６０７ｗを介して、絞り羽根６０７ａ〜６０７ｆが下方に回動される。これにより、可変開口６０７ｐが下方にシフトする。
【００７９】
こうして可変開口６０７ｐが下方にシフトすることで、固定開口７ｎと可変開口７ｐとが光軸方向において重なる光通過領域（図では、可変開口６０７ｐに一致する）の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＨだけ下方にシフトする。
【００８０】
一方、瞳移動モータ７ｄを駆動部材６０５が上方に回動するよう駆動することで、光通過領域の中心Ｂが光軸中心Ａに対してΔＨだけ上方にシフトする。これにより、瞳時分割機能が果たされる。
【００８１】
なお、上下にシフトした光通過領域は、図８の円形からつぶれた形状となる。この状態での該領域の「中心Ｂ」とは、光軸中心Ａを通り、シフト方向に沿った垂直ライン上での領域幅の中心を意味する。
【００８２】
また、可変開口６０７ｐをシフトさせるときの該可変開口６０７ｐの大きさは任意に設定できる。
【００８３】
上記各実施例の光量調節ユニットでは、１つの絞りモータ７ｃによって複数の絞り羽根をベース部材としての地板に対して移動させて光量調節を行い、他の１つの瞳移動モータ７ｄによって該複数の絞り羽根を地板に対して移動させて瞳時分割を行う。このため、２つのモータを用いるだけで、かつベース部材を移動させることなく、簡単かつコンパクトな構成で、光量調節機能と瞳時分割機能を有する光量調節ユニットを実現できる。
【００８４】
したがって、この光量調節ユニットを搭載するビデオカメラに、その大型化を招くことなく、瞳時分割ＡＦ機能を装備することができる。
【００８５】
さらに、上記実施例１，２では、それぞれ絞り羽根７ａ，７ｂに係合して絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄの駆動力を絞り羽根に伝達するアーム７ｇ及び駆動部材７ｅ，７ｓを有する。そして、絞り羽根７ａ，７ｂは、絞りモータ７ｃの駆動力により移動するときには駆動部材７ｅ，７ｓとの係合によりその移動方向にガイドされる。一方、絞り羽根７ａ，７ｂは、瞳移動モータ７ｄの駆動力により移動するときにはアーム７ｇとの係合によりその移動方向にガイドされる。このようにアーム７ｇ及び駆動部材７ｅ，７ｓに、絞り羽根７ａ，７ｂの駆動の役割と自ら駆動しないときのガイドの役割とを持たせることで、光量調節ユニットの構成をより簡単、かつよりコンパクトにすることができる。
【００８６】
なお、上記各実施例で説明した絞り羽根の駆動方向は例にすぎず、任意の方向に移動させてよい。
【００８７】
また、各実施例にて使用した絞りモータ７ｃ及び瞳移動モータ７ｄとしては、ガルバノメータだけでなく、ステッピングモータ、ＤＣモータなど様々なアクチュエータを使用できる。
【００８８】
また、上記各実施例では、ビデオカメラについて説明したが、本発明の瞳時分割機能を有する光量調節装置は、デジタルスチルカメラや交換レンズ等の他の光学機器にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施例１であるビデオカメラの分解斜視図。
【図２】実施例１のビデオカメラにおけるレンズ鏡筒の断面図。
【図３】実施例１のビデオカメラの電気回路構成を示すブロック図。
【図４】実施例１の光量調節ユニットの構成を示す正面図。
【図５】実施例１の光量調節ユニットの構成（左シフト状態）を示す正面図。
【図６】実施例１の光量調節ユニットの構成（右シフト状態）を示す正面図。
【図７】本発明の実施例２である光量調節ユニットの構成を示す正面図。
【図８】本発明の実施例３である光量調節ユニットの構成を示す正面図。
【図９】実施例３の光量調節ユニットの構成を示す背面図。
【図１０】実施例３の光量調節ユニットの構成（下シフト状態）を示す正面図。
【符号の説明】
【００９０】
Ｌ１〜Ｌ４ 第１〜第４レンズユニット
１ 前玉鏡筒
２ ズーム移動枠
３ 固定鏡筒
４ フォーカス移動枠
５ ＣＣＤホルダ
６ 撮像素子
７，１０７，６０７ 光量調節ユニット
７ａ，７ｂ，６０７ａ〜６０７ｆ 絞り羽根
７ｃ 絞りモータ
７ｄ 瞳移動モータ
７ｅ，７ｓ，６０５ 駆動部材
７ｇ アーム
７ｍ，６０７ｍ 地板
６０１ 駆動リング
６０５ 駆動部材
６０６ リングベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を形成する複数の遮光部材と、
該複数の遮光部材を移動可能に保持するベース部材と、
該複数の遮光部材を前記ベース部材に対して移動させて前記開口の大きさを変化させる第１のアクチュエータと、
前記複数の遮光部材を前記ベース部材に対して移動させて前記開口の位置を、該開口を含む面内でシフトさせる第２のアクチュエータとを有することを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
前記第２のアクチュエータは、前記第１のアクチュエータが停止した状態で前記複数の遮光部材を移動させ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】
前記第１のアクチュエータは、前記遮光部材を前記ベース部材に対して第１の方向に移動させ、
前記第２のアクチュエータは、前記遮光部材を前記ベース部材に対して前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光量調節装置。
【請求項４】
それぞれ前記遮光部材に係合して、前記第１及び第２のアクチュエータの駆動力を該遮光部材に伝達する第１及び第２の伝達部材を有し、
前記遮光部材は、前記第１のアクチュエータの駆動力により移動するときには前記第２の伝達部材との係合によりその移動方向にガイドされ、前記第２のアクチュエータの駆動力により移動するときには前記第１の伝達部材との係合によりその移動方向にガイドされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光量調節装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の光量調節装置と、
該光量調節装置の前記開口を通過した光束により像を形成させる光学系とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項６】
前記第２のアクチュエータの動作により前記開口の位置をシフトさせて前記光学系の焦点状態を検出することを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
【請求項１】
開口を形成する複数の遮光部材と、
該複数の遮光部材を移動可能に保持するベース部材と、
該複数の遮光部材を前記ベース部材に対して移動させて前記開口の大きさを変化させる第１のアクチュエータと、
前記複数の遮光部材を前記ベース部材に対して移動させて前記開口の位置を、該開口を含む面内でシフトさせる第２のアクチュエータとを有することを特徴とする光量調節装置。
【請求項２】
前記第２のアクチュエータは、前記第１のアクチュエータが停止した状態で前記複数の遮光部材を移動させ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】
前記第１のアクチュエータは、前記遮光部材を前記ベース部材に対して第１の方向に移動させ、
前記第２のアクチュエータは、前記遮光部材を前記ベース部材に対して前記第１の方向とは異なる第２の方向に移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光量調節装置。
【請求項４】
それぞれ前記遮光部材に係合して、前記第１及び第２のアクチュエータの駆動力を該遮光部材に伝達する第１及び第２の伝達部材を有し、
前記遮光部材は、前記第１のアクチュエータの駆動力により移動するときには前記第２の伝達部材との係合によりその移動方向にガイドされ、前記第２のアクチュエータの駆動力により移動するときには前記第１の伝達部材との係合によりその移動方向にガイドされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光量調節装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の光量調節装置と、
該光量調節装置の前記開口を通過した光束により像を形成させる光学系とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項６】
前記第２のアクチュエータの動作により前記開口の位置をシフトさせて前記光学系の焦点状態を検出することを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
【図７】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−１２９１０６（Ｐ２００８−１２９１０６Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１０９９２（Ｐ２００６−３１０９９２）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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