撮影レンズの絞り装置
【課題】互いに接離する方向に移動する絞り羽根を使用した撮影レンズの絞り装置に関し、回折による画質劣化やＮＤフィルタ等による周辺光量落ちを防止すると同時に、絞り装置を小型化・低価格化することで、撮影レンズの市場価値を高める。
【解決手段】互いに接離する方向に移動する２枚の絞り羽根の片方にＮＤフィルタを具備し、絞り開口の面積が小さくなり前記絞り開口の全面をＮＤフィルタが覆う直前に光線が素通しとなる部分の形状を概略正三角形とすることで、中間絞りでの回折を効率的に改善し、絞り羽根やＮＤフィルタの枚数を増やすことなく、また絞り羽根やＮＤフィルタの面積を小さくし、絞り装置ならびに撮影レンズの小型化を可能とするものである。
【解決手段】互いに接離する方向に移動する２枚の絞り羽根の片方にＮＤフィルタを具備し、絞り開口の面積が小さくなり前記絞り開口の全面をＮＤフィルタが覆う直前に光線が素通しとなる部分の形状を概略正三角形とすることで、中間絞りでの回折を効率的に改善し、絞り羽根やＮＤフィルタの枚数を増やすことなく、また絞り羽根やＮＤフィルタの面積を小さくし、絞り装置ならびに撮影レンズの小型化を可能とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズの絞り装置に関し、詳しくは、互いに逆方向に移動する絞り羽根によって絞り開口が形成される撮影レンズの絞り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の撮影レンズに設けられている絞り装置は、鏡筒などを備えたレンズユニット内に組み込まれており、制御回路により絞り装置が制御されてその絞り開口の径が自動的にコトロールされることで、レンズを通過して撮像素子へ到達する光の明るさを略一定に保つ機能を有している。
【０００３】
具体的には、図９に示すように、レンズ鏡筒は、光の入射方向に向かって第一の固定レンズ群２１，光軸ｘ−ｘに沿って移動可能な変倍用のレンズ群２２，第二の固定レンズ２３および光軸ｘ−ｘに沿って移動可能な焦点調節用のレンズ群２４を有し、入射光が撮像素子２５に到達するようになっている。前記レンズ群を構成するうちの変倍用レンズ群２２と第二の固定レンズ２３との間に、複数の絞り羽根３，４を有する絞り装置２０を配置している。そして、絞り装置２０は、前記した複数のレンズ群２１〜２４と撮像素子２５との間を結ぶ光軸ｘ−ｘに対して直交する面上を、前記複数の絞り羽根３，４が互いに接離する方向に移動させることにより絞り開口を形成するようにして、前記した如く撮像素子２５へ到達する光の明るさを略一定に保つようにしているものである。
【０００４】
ところで、このような、光軸ｘ−ｘと直交する面上を、絞り羽根３，４が互いに接離する方向に移動させることにより、絞り開口の面積を変化させて透過光量を調整するようにしたビデオカメラ等の撮影レンズに設けられている絞り装置２０においては、透過光量を極めて小さくしたいとき、すなわち、絞り込みたいときに、入射光量の僅かな変化によって絞り羽根３，４がハンチング現象を起こしてしまうといった問題点がある。
【０００５】
また、従来の絞り装置では、透過光量を極めて小さくしたとき、つまり、絞り込みたいときに、絞り開口の面積が極めて小さくなることで光の回折現象が生じる欠点がある。従って、こうした絞り装置が組み込まれたビデオカメラにおいては、晴天時の屋外等の光量が十分ある被写体を撮影する際に、撮像画像の解像度が著しく劣化する原因となる。さらに、前記光の回折現象による解像度の劣化により、自動焦点検出装置を備えたビデオカメラでは、オートフォーカスの性能を低下させる原因ともなり得る。こうした問題点を小絞りと呼ぶ。
【０００６】
そこで、このような問題の発生を防止する一般的な手法として、絞り羽根の一方にＮＤフィルタを固着して該ＮＤフィルタが絞り羽根の絞り開口を形成するための切り欠き内に突出するようにして、小絞りになるのを防ぐようにしたものがあるが、ＮＤフィルタが１枚ではその濃度を濃くしなければならず、極小絞りに到る中間の過程で、ＮＤフィルタがかかりきらない素通し部分があたかも小絞りのような効果を出してしまうという問題がある。こうした問題点を中間絞りと呼ぶ。
【０００７】
そこで、特許文献１に述べられているように、互いに接離する方向に移動する２枚の絞り羽根それぞれにＮＤフィルタを固着した構造が従来から採用されている。ＮＤフィルタを２枚とすることにより、小絞りにおいては２枚のＮＤフィルターが重なった状態で使用することにより、ＮＤフィルター１枚毎の透過光量を大きくすることが出来るため、上記した小絞りおよび中間絞りおける問題が緩和されることとなる。
【０００８】
図６はこの種の従来の撮影レンズの絞り装置の正面図、図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図６に示す絞り装置の構成部材であるＮＤフィルタを固着した絞り羽根の移動状態を示す図である。
【０００９】
図６および図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、撮影レンズの絞り装置１は、固定枠２と、この固定枠２内に上下方向に接離（移動）自在に収納された２枚の絞り羽根３，４と、この絞り羽根３，４を移動させるための駆動機構としてのモータ７と、それぞれの絞り羽根３，４に固着されたＮＤフィルタ５，６等から構成されている。
【００１０】
図６において、第一の絞り羽根３は、正面視して左右が逆になった略Ｊ字形状であり、上下に延びる３つの被案内スリット１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成され、これらの被案内スリット１２ａ，１２ｂ，１２ｃに、固定枠２に突出して形成されたガイドピン２ａ,２ｂ，２ｃとが挿通された状態で、上下に移動自在に配設されている。また、この絞り羽根３の下部上面側にほぼ半円形の絞り開口形成用の切欠き１０が形成されている。前記半円形の切り欠き１０の下方寄りの部分に概略９０度の開角を有する頭頂部１０ａが形成され、前記の上方寄りの部分を覆うようにＮＤフィルタ５が固着されている。
【００１１】
第二の絞り羽根４は、正面視して左右が逆になった略ｎ字形状であり、上下に延びる３つの被案内スリット１３ａ，１３ｂ，１３ｄが形成され、これらの被案内スリット１３ａ，１３ｂ，１３ｄに、固定枠２に突出して形成されたガイドピン２ａ，２ｂ，２ｄとが挿通された状態で、上下に移動自在に配設されている。そして、この絞り羽根４の下部上面側にほぼ半円形の絞り開口形成用の切り欠き１１が形成されている。前記半円形の切り欠き１１の上方寄りの部分に概略９０度の開角を有する頭頂部１１ａが形成され、前記の上方寄りの部分を覆うようにＮＤフィルタ６が固着されている。この切り欠き１１の部分と、前記第一の絞り羽根３の切り欠き１０とで形成される孔形状部分（絞り開口９）を光が通過するようになっている。なお、２ｅは、固定枠２に設けられた固定絞り孔であり、開放状態における絞り開口９より０．１〜０．２ｍｍ小径となるよう設定されている。前記固定絞り孔２ｅは撮影レンズにおける絞り装置１が配置されている部位における有効像円半径と等しく設定されており、撮像素子２５に前記有効像円の外側から不要な光が入射することを防ぐ為に必要であり、このことは解像度を確保するため不可欠である。特に図６に示す従来の絞り装置においては、絞り羽根３，４における切り欠きの頭頂部１１ａ，１１ｂの部分から不要な光が入射することを防いでいる。
【００１２】
さらに、第一の絞り羽根３には左右方向に長い連結長孔１４ａが形成され、また、第二の絞り羽根４には左右方向に長い連結長孔１４ｂが形成され、これらの連結長孔１４ａ，１４ｂに、後述する回動アーム８に形成された連結ピン８ａ，８ｂが挿入されて係合されている。
【００１３】
撮影レンズの絞り装置１の駆動機構は、駆動源としてのモータ７及びこのモータ７により駆動される回動アーム８等から構成される。回動アーム８は、その中央部がモータ７の回転軸７ａに固定されており、回動アーム８の左右端部に連結ピン８ａ、８ｂが突設されて、絞り羽根３，４の連結長孔１４ａ，１４ｂに連結ピン８ａ，８ｂがそれぞれ挿入されて係合されている。
【００１４】
モータ７が回転し、それにより回動アーム８が回動すると、回動アーム８に固着された連結ピン８ａ、８ｂが互いに上下反対方向に変位し、これに伴って、絞り羽根３，４が上下反対方向へ、同じ変位量で移動する。そして、絞り羽根３と絞り羽根４とが互いに接近する方向へ移動することにより、それぞれの絞り径形成用の切欠き１０，１１が重なり合ってできる絞り開口９の大きさが変化し、絞り羽根３がその移動範囲の上端に位置し、絞り羽根４がその移動範囲の下端に位置したとき、図７（ｃ）に示すように、絞り開口９が最も小さな小絞りの状態となる。また、この小絞りの状態の位置から、絞り羽根３がその移動範囲の中間位置まで上方に移動し、絞り羽根４がその移動範囲の中間位置まで下方に移動したとき、図７（ｂ）に示すように、絞り開口９が中間絞りの状態となる。つまり、絞り開口９において、ＮＤフィルタ５，６が重ならない、光が素通しとなる部位がある状態となる。さらに、絞り羽根３がその移動範囲の下端付近に、絞り羽根４がその移動範囲の上端付近に移動したとき、図７（ａ）に示すように、絞り開口９が大きくなった開放絞りの状態となる。
【００１５】
ここで、前記絞り羽根３，４に設けられたほぼ半円状の切り欠き１０，１１の頭頂部１０ａ，１１ａの開角を概略９０度としているのは、光が通過する部位の形状が扁平であることにより光の回折現象が起こり易くなることを防ぐものであり、小絞りにおける光が通過する部位の形状を概略正方形とするためである。
【００１６】
しかしながら特許文献１における図１４〜図１７、並びに［０００６］段落から［００１２］段落に述べられているように、透過光量の差が生じる部位の形状が扁平であったりすると、ＮＤフィルターを２枚とするなどで透過光量の差を小さくしても、同様に小絞りや中間絞りといった状態において、光の回折現象の影響を受けやすくなることがわかっている。こうした問題を無くすため、前述した絞り羽根の切り欠き形状における頭頂部１０ａ，１１ａの開角を概略９０度とすることと同様に、図９に示しているＮＤフィルターの絞り開口部を覆う部位の形状５ａ，６ａの開角も概略９０度としている。この結果、図７（ｂ）に示す中間絞りにおいて、絞り開口９のＮＤフィルタ５，６で覆われていない部分の形状が概略正方形となっており、光の回折現象が起こりにくくしている。
【００１７】
しかしながら、図７（ａ）に示すように、開放状態から少し絞った状態において、ＮＤフィルタ５，６が重ならない素通しとなる部分の形状が扁平な異形状となることにより点光源のボケた像やゴースト像がこの素通し部の形状の影響を受けて異形になってしまうという問題もある。第２にゴーストの大きさと強度の問題であり、２枚のＮＤフィルタ５，６が重なり合った絞り開口の面積に比較して、ＮＤフィルタ５，６全体の面積が大きくなるため、絞り羽根で形成された絞り開口部に対するＮＤフィルタ５，６が占める面積比が大きくなり、ＮＤフィルタ５，６の反射によるゴーストが現れ易いという問題もある。即ち、ＮＤフィルタの材料には反射防止処理を施すことが出来ないので、特に、撮像素子２５の撮像面とＮＤフィルタ５，６との間の相互反射によるゴーストは、ＮＤフィルタの反射面積が増すことによって現れ易くなってしまう。
【００１８】
これらに対し絞り装置を改善する手段として、特許文献１の図１〜図６、並びに［００１６］段落から［００４８］段落に述べられているように、絞り開口９を形成する為の絞り羽根と別に、ＮＤフィルターを駆動するための羽根を形成し、それぞれ違う動作をさせることで、絞り開放時から中間の絞りまでは、ＮＤフィルターを有していない側の絞り羽根が絞り開口の面積を決め、中間の絞り開口以降にＮＤフィルタが絞り開口の中に突出してくるので、上記した従来の問題点がなくなることが提案されている。
【００１９】
即ち、絞り羽根の移動ストロークをそれほど大きくする必要がないので、小型化を阻害することがなく、また、ＮＤフィルタのエッジ形状をシンプルなものとすることができるためＮＤフィルタのエッジで形成される素通し部の形状を多角形とすることが出来、異形のボケ像やゴースト像が現れてしまうことがなく、更に、ＮＤフィルタの相対面積がそれほど大きくならないため、ＮＤフィルタと撮像素子との間の相互反射によるゴーストの発生を少なくすることができるとするものである。
【特許文献１】特開平０４−１０３８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、小絞り・中間絞りといった光の回折現象による不具合等を改善する為、絞り羽根３，４およびＮＤフィルタ５，６に不具合が発生しにくくなるような形状を付加することにより、絞り羽根３，４およびＮＤフィルタ５，６の面積が大きくなり、同時に絞り羽根３，４を移動させる距離は大きくなってくる。
【００２１】
ここで、図６において、絞り羽根４は、絞り羽根の切欠き１１の頭頂部１１ａが光軸中心Ｘまで移動することとなり、移動量Ｌが必要となる。絞り羽根３についても同様に、絞り羽根３の切欠き１０の頭頂部１０ａが光軸中心Ｘまで移動することによる移動量Ｌが必要であり、さらに絞り羽根３，４を駆動させる回動アーム８が動作する為のスペースとしても距離Ｌが必要となる。このため、絞り装置２０は、その他構成する部品や移動のマージンの為のスペースも合せて少なくとも３Ｌ以上の長さが必要となる。特に図６におけるモータ７側においては、光軸中心Ｘから２Ｌの長さが必要となることから、図９におけるレンズ鏡筒の構成部品のなかで最も半径の大きいレンズ群２１より絞り装置１のモータ７の大半となるＦの範囲がはみ出す形となる。実際には、小絞り状態から絞り開口が閉じきる部分で、絞り羽根がバウンドすることに配慮したオーバーラップ量など、絞り装置としての性能を満足する為に必要な構成を取るため、前記の寸法より相当なスペースの余裕を取ることとなり、結果としてレンズ鏡筒のサイズが大きくなってしまう。
【００２２】
すなわち、レンズ鏡筒を小型化するにあたって、設計的な努力や光学材料の進歩等によって各レンズ群２１〜２４の小型化が進められた場合においても、絞り装置を小さくしなければ意味が無くなることが考えられる。特に最近のビデオカメラといった光学製品においては、レンズ鏡筒を製品の特徴として捉えるケースが多く、レンズ鏡筒の部分を円筒状に形成し、さらにはメッキや塗装によって強調することが多い。この場合、例え絞り装置のみの部分的な突起であっても、光軸中心Ｘからの半径として最も出っ張った部分でもってレンズ鏡筒のサイズとされる。このことからも絞り装置の小型化は、レンズ鏡筒の小型化、さらにはレンズ鏡筒を搭載した製品にとって重要な要素となっている。
【００２３】
これに対し絞り装置を小型化する手段として、特許文献１の図１〜図６、並びに［００１６］段落から［００４８］段落に述べられているように、絞り開口を形成する為の絞り羽根を別途設け、ＮＤフィルターを駆動するための絞り羽根と違う動作をさせることで、絞り装置を小型化することが提案されている。しかしながら特許文献１は、小絞りおよび中間絞りにおいての解像度の問題を最優先とし、絞り開口やＮＤフィルタの覆われる形状を最適化するため、ＮＤフィルタと絞り羽根とを別々に動作させることとしている。このため、４枚の絞り羽根が必要であり、かつそのうち２枚の絞り羽根に２枚のＮＤフィルタを固着させる構造となっている。さらには、開放状態やそこから中間絞り側に寄った状態までＮＤフィルタが絞り開口に突出しない構造とする為に、相当な長さが必要とされる。つまり特許文献１により解像度を改善する為に最適な形状とした絞り装置を前提とした絞り装置と比較すると小型化はされるものの、図６に示すような今回の従来例、つまりは通常の２枚のＮＤフィルタで構成される絞り装置や１枚のＮＤフィルタで構成される絞り装置と比較すると相当大きいものとなっている。
【００２４】
さらに、特許文献１においては、小型化のためにＮＤフィルタを動かすことを目的とする絞り羽根を追加していることから、光軸ｘ−ｘ方向の厚さが増えることとなる。絞り羽根自体は０．１ｍｍ以下と薄いことから影響は小さいように思われるが、絞り羽根のたわみ、曲がりやカット面のバリなどを考慮すると、実際の製品上ではＮＤフィルタ1枚につき０．３ｍｍ程度のスペースを確保するのが通常である。これに対して、特に最近の小型ズームレンズにおいては、変倍用の光軸ｘ−ｘ方向に移動可能としたレンズ群２２が、第二の固定レンズ２３の極近傍まで移動可能と設定されており、前記レンズ群２２と前記レンズ２３との間の距離をいかに小さくするかが、重要となってきている。レンズ群２２とレンズ２３との間の距離を０．１ｍｍ大きくすることによって、レンズ鏡筒全長として数ｍｍ程度長くなる場合もあり、結果として絞り装置の厚さがレンズ鏡筒の小型化に対する制約となってしまう。
【００２５】
さらに、ＮＤフィルタ５，６は、絞り羽根３，４の切り欠き１０，１１の反対側で接着等で固定され、もう一方がフリーの状態となることから絞り羽根３，４から浮いた状態となる。また、ＮＤフィルタ５，６は、絞り羽根３，４から浮いた状態での相互の干渉を避ける為、絞り羽根３，４の外側に配置されることになる。（図８に示す絞り装置の光軸ｘ-ｘ方向の断面図参照）このため、特許文献１による絞り装置においては、光軸ｘ-ｘ方向の厚さがどうしても厚くなることから、大型の撮影レンズへの搭載は可能であったとしても、小型レンズへの搭載不可となる場合が多い。
【００２６】
さらに、中間絞りの状態、つまり２枚のＮＤフィルタが重なり始める状態で、２枚のＮＤフィルタ同士の距離が離れることとなり、光軸ｘ-ｘ方向に入射する光線は２枚のＮＤフィルタのどちらかに遮光されるが、斜めに入射する光線は素通しとなるといった現象が生じることとなる。このことも、光の回折現象をより発生し易くする要因となり、特許文献１による解像度の劣化に対する改善効果を小さくするものである。
【００２７】
さらに、特許文献１による絞り装置においては、絞り羽根やＮＤフィルタの枚数が増えることで駆動する負荷が増えることとなり、従来小型小径のモータで済んでいたものが発生トルクの大きい大型のモータを使用する必要性が生じる場合もある。また、仮に小型モータのまま使用できたとしても、異物付着や変形などによって生じる負荷増に対するマージンが小さくなり、絞り装置の動作不良につながる可能性もある。さらには、ＮＤフィルタや絞り羽根の形状及びそれらの取り付け構造をより複雑にすることによって、作業工数が増えることとなるし、このことによる絞り装置の信頼性を悪化させる恐れもある、といった種々の課題も生じるものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記絞り開口の面積が小さくなる過程で前記ＮＤフィルタが前記絞り開口の全面を覆う直前に光線が素通しとなる部分の形状を概略正三角形とすることを特徴とする。より、具体的には、前記光線が素通しとなる部分を形成する２枚の絞り羽根とＮＤフィルタのそれぞれの辺からなる三角形の頂角の角度がそれぞれ概略６０°となるよう、絞り羽根およびＮＤフィルタの形状を設定したことを特徴とする。
【００２９】
この構成により、通常絞り羽根やＮＤフィルタの枚数を増やしたり、絞り羽根やＮＤフィルタを複雑な形状とすることで、前記光線が素通しとなる部位の形状が異形状となることを防ぐことで中間絞りの状態での解像度の劣化を改善し、結果として絞り装置を大型化させていたものが、絞り装置をより小型化すると同時に中間絞りによる解像度を改善することを可能とするものである。
【００３０】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタの前記概略正三角形を形成する切片部に傾斜角２０度程度で形成される２等辺の台形状の凹を持たせることを特徴とする。
【００３１】
この構成により、ＮＤフィルタが前記絞り開口の全面を覆う直前のいわゆる中間絞りの状態の一歩手前、つまりは光を素通しする面積が若干大きくなった状態での光を素通しする部分の形状において、鋭角となる部分を緩和することで、中間絞りによる解像度を改善することを可能とするものである。
【００３２】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、開放状態での絞り開口形状のうちＮＤフィルタで覆われた部分を前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔で形成し、ＮＤフィルタで覆われてない部分を前記２枚の絞り羽根に設けられた概略半円形状の切り欠きで形成することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔の直径を、撮影レンズにおける絞り装置が配置される位置での有効像円の直径と同じか０．２ｍｍ程度大きくすることを特徴とする。
【００３４】
この構成により、開放絞り状態においてＮＤフィルタとともに絞り羽根の切り欠きを光軸中心から遠ざけることで、開放絞り状態の絞り開口面積をより大きく開くし、より多くの光量を確保することを可能とし、かつＮＤフィルタによって多くの光が遮られることによる弊害を改善するものである。また、絞り羽根を支持する固定枠に設けられた固定絞り孔の一部で絞り開口が大きくならないよう遮光することにより、開放絞り状態での余分な光線を通さないことで、撮影レンズで撮影する映像の劣化を防ぐものである。
【００３５】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタを取り付けた側の絞り羽根を、ＮＤフィルタの無い側の絞り羽根より遅い速度で移動させることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根で形成される絞り開口の中心を、絞り開口の面積が小さくなったところで光軸中心に合致させたことを特徴とする。
【００３７】
この構成により、かつ開放側での絞り開口の面積を大きくすることを実現し、中間絞りから開放までの広い範囲で、より多くの光量を確保することを可能とし、かつＮＤフィルタによって多くの光が遮られることによる弊害を改善するものである。同時に、中間絞りの改善によるＮＤフィルタの大型化や絞り羽根の移動量アップを防ぐものである。また、小絞り時の絞り開口の中心を光軸中心と一致させることで、小絞り時の光学性能を安定化させるものである。
【００３８】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタの取付けられてない側の絞り羽根を駆動するための連結ピンの動作点半径を小さくしたことを特徴とする。
【００３９】
この構成により、効果的に２枚の絞り羽根の移動速度と移動量に差を持たせることを可能とし、絞り装置の改善に伴う大型化を防ぐものである。
【００４０】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記連結ピンの取付けられたアームの回転中心を、撮影レンズの光軸を中心としかつ絞り羽根の移動方向を軸とする線から、連結ピンの動作点半径の小さい方へずらしたことを特徴とする。
【００４１】
この構成により、絞り装置の形状を出っ張り部分を凹ますことで、複雑な構造をシンプルなものとし、結果的に絞り装置をより小型化することを可能とするものである。
【００４２】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り径が形成される撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタを絞り羽根に挟まれる形に配置したことを特徴とする。
【００４３】
この構成により、中間絞りといった問題を改善する為に絞り装置の厚さを大きくすることを防ぎ、レンズ鏡筒の小型化に寄与するものである。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の撮影レンズの絞り装置によれば、小絞りおよび中間絞りの状態で絞り開口やＮＤフィルタの覆わない部位の形状を扁平としないなかで、絞り羽根の移動量を必要最低である有効像円の半径と同等とすることができ、光の回折現象が生じたりすることなく、絞り装置およびレンズ鏡筒の小型化を可能とするものである。また、ＮＤフィルタや絞り羽根の枚数を少なくし、１枚分の厚さを小さくすることができるので、絞り装置を薄型化することができ、加工費を低減することができるとともに、さらに、貼り合わせ作業等による信頼性や組込品質の低下も最小限に抑えることができる。特に、光軸方向の絞り装置の厚さを小さくすることに効果があり、撮影レンズの全長および外径を短小さくすることができ、撮影レンズを搭載するビデオカメラ等の製品の小型化やデザイン性向上に対して大きな効果を持つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に、本発明の実施の形態に係る撮影レンズの絞り装置を図面とともに詳細に説明する。ここで、図１は、本発明による撮影レンズの絞り装置の実施例を示す平面図、図３は、図１の絞り装置を構成する２枚の絞り羽根の平面図、図４は、図３における複数の絞り羽根の移動状態を示す説明図、図２は、絞り装置を構成する絞り羽根やＮＤフィルタの配置状態を示す光軸ｘ-ｘ方向の断面図、図５は、本発明による絞り装置を撮影レンズに取付けた状態を示す断面図であり、図の左側にある被写体から一群レンズ２１、二群レンズ２２、絞り装置１、三群レンズ２３及び四群レンズ２４を光線が通り、撮像素子２５に結像される状態を示す。図の状態は、ズーミングによりテレ側に二群レンズ２２と四群レンズ２４が配置された状態を示し、後に詳細説明する二群レンズ２２と三群レンズ２３との隙間が１．６ｍｍ程度に設定されており、絞り装置１の厚さに制約があることを示している。
【００４６】
図１、図２において、３は、絞り開口が形成されるよう切り欠き１０が設けられている第一の絞り羽根であり、４は、絞り羽根３に形成された切り欠き１０と合せることで絞り開口９が形成されるよう切り欠き１１を設けた第二の絞り羽根である。ＮＤフィルタ５は、第一の絞り羽根３に形成された絞り開口形成用切り欠き１０より突出した状態で第一の絞り羽根３に固着されている。絞り開口形成用の切り欠き１０及び１１の形状は、レンズ鏡筒において絞り装置１が配置される位置での有効像円Ｄの半径と概略等しい半円状であり、かつ小絞り時の絞り開口形状が扁平となることを防ぐ為の突起形状が形成されている。その詳細を図３で説明する。
【００４７】
図３において、第一の絞り羽根３に形成される絞り開口形成用切欠き１０の突起形状は、開角９０度の二等辺１０ｂで形成され、その頭頂部１０ａは前記二等辺をＲ０．２で結んでいる。Ｒ０．２は、絞り羽根を形成するシートを量産するための金型加工技術によって、これ以上小さくすることが困難なものである。勿論このＲ形状をさらに小さくすることが可能となれば、絞り装置の小絞りによる問題はさらに改善されることになる。前記二等辺１０ｂの外側は、前記有効像円Ｄを形成する半径の半円１０ｄと緩やかなコーナーＲ１０ｃでもってつながれている。ここで、絞り羽根３に設けられた半円状の切り欠き１０ｄの中心１０ｅは、光軸中心Ｘより絞り羽根３の移動方向で下側に０．２ｍｍ程度ずらしている。
【００４８】
第二の絞り羽根４に形成される絞り開口形成用切欠き１１の突起形状は、開角６０度の二等辺１１ｂで形成され、その頭頂部１１ａは前記二等辺をＲ０．２で結んでいる。前記二等辺１１ｂの外側は、前記有効像円Ｄを形成する半径の半円１１ｄと緩やかなコーナーＲ１１ｃでもってつながれており、前記絞り羽根４に設けられた半円状の切り欠き１１ｄの中心１１ｅは、光軸中心Ｘと一致させている。
【００４９】
撮影レンズの絞り装置１の駆動機構は、駆動源としてのモータ７及びこのモータ７により駆動される回動アーム８等から構成される。回動アーム８は、その中央部がモータ７の回転軸７ａに固定されており、回動アーム８の左右端部に連結ピン８ａ、８ｂが突設されて、絞り羽根３，４の連結長孔１４ａ，１４ｂに連結ピン８ａ，８ｂがそれぞれ挿入されて係合されている。モータ７が回転し、それにより回動アーム８が回動すると、回動アーム８に固着された連結ピン８ａ、８ｂが互いに上下反対方向に変位し、これに伴って、絞り羽根３，４が上下反対方向へ、移動する。そして、絞り羽根３と絞り羽根４とが互いに接近する方向へ移動することにより、それぞれの絞り開口形成用の切欠き１０，１１が重なり合ってできる絞り開口９の大きさが、開放状態から閉じた状態まで変化することとなる。
【００５０】
図４（ａ）に、開放状態から少し絞った状態を示す。第一の絞り羽根３の半円状の切り欠き１０の中心位置１０ｅを光軸中心Ｘの位置からずらしたことから、絞り開口９の面積的な中心９ｅはレンズ鏡筒の光軸中心Ｘからずれている。このことは、小絞り対策としてＮＤフィルタを使用する弊害として発生する周辺光量落ちといった問題を改善する効果を有している。このことを以下で詳細説明する。
【００５１】
元々、複数の光学レンズを使用したレンズ鏡筒においては、光の屈折によってどうしても光軸中心と比べて周辺部の光量が小さくなるといった課題を持っている。これを光軸中心に対する周辺の光量のレベルを７０％程度以上となる様、光学設計上配慮することで実用上問題無くしている。これは、光量差を７０％程度に抑えることができれば、人間の感覚上不自然に感じられないことによる。これに対し、絞り開口９のうちの一部にＮＤフィルタ５が覆われることで、周辺の光量が光軸中心の７０％を割り込む場合が出てくる。この場合、撮影された映像を見た際に、画面周辺が明らかに暗くなって、不自然に感じられてくる。この現象を周辺光量落ちと呼び、特に中間絞りを対策することで顕著になる傾向がある。この対策としては、理屈上、ＮＤフィルタ５が絞り開口９の全面を覆う前の状態で、ＮＤフィルタ５が覆う面積を小さくする方向しかない。しかし、このことは、中間絞り・小絞りを悪化させる方向であり、両立させることが困難な課題である。これを解決するには、極論として、小絞り対策が必要になった瞬間に素早くＮＤフィルタを絞り開口部に移動させるしかなく、実際、駆動系つまりモータを２個使うことで、上記の課題解決を行っているものも多い。しかし、このことは本発明の課題である小型化に反することとなるし、絞り装置を高価なものとし、互いに接離する方向に移動する絞り羽根を使用した絞り装置を利用する意味を失わせるものである。つまりは、性能重視・価格割切りの絞り装置である、５枚程度複数枚数の絞り羽根を環状に配置し、それぞれをカム駆動により回転させながら絞り開口を変化させる絞り装置と大差なくなってしまう。
【００５２】
これらを考慮して、中間絞り・小絞りおよび周辺光量落ちの課題の全てを満足させる方法として考案したのが、ＮＤフィルタ５を固着した絞り羽根３の移動速度をＮＤフィルタの固着されてない絞り羽根４より早くし、かつ、ＮＤフィルタが絞り開口を覆う面積を開放側で小さくすることを実現する為の、本特許請求の範囲４および６に示す対策である。上記は個々の対策においても効果があるが、双方を適切に組み合わせることで、顕著な効果を得ることが出来る。例えば、上述したように究極の対策であるモータを２個使い、ＮＤフィルタを絞り開口が適切な面積となった瞬間にさっと入れることと、同等の効果を得ることも可能となっている。
【００５３】
移動速度を変えている部分を図１で詳細説明する。図１において、第一の絞り羽根３の移動量がＬａであり、第二の絞り羽根４の移動量がＬｂとなっている。２枚の絞り羽根を駆動するモータ７で上記の移動量の差を生じさせるため、回動アーム８の連結ピン８ａの回動半径と連結ピン８ｂの回動半径に差を付けている。このことによって、モータ７部での連結ピン８ａの上下方向の移動量つまりは絞り羽根の移動量がＬａとなり、連結ピン８ｂの上下方向の移動量つまりは絞り羽根４の移動量がＬｂとなり、ＮＤフィルタ５が固着された絞り羽根３の方が移動量が多くなり、同様に、移動速度も速くなる。このことによって、図４（ｂ）から（ｃ）へと絞り開口９の面積が小さくなるにつれ、絞り開口の面積上の中心９ｅが光軸中心Ｘに近づいていくこととなり、図４（ｄ）に示される小絞りの状態で一致する様設定している。
【００５４】
通常回動アーム８の部分は、絞り羽根３・４の切り欠き１０・１１の部分の全幅より幅を大きく取ることとなる。回動アームを回動させるモータのトルクを確保可能な範囲が４０°程度であり、このことにより絞り羽根の移動量を確保するため連結ピンを配置する半径が設定される為である。ここで、連結ピン８ａの移動量が大きくなると、絞り羽根の固定枠２の駆動部側が大きくはみ出すこととなり、他のレンズ鏡筒を構成する部品との干渉からレンズ鏡筒の小型化の障害となる。これを避ける為、つまりは回動アーム８の動作領域による固定枠のはみ出しを小さくする為、モータ７の取付け位置をＣほど連結ピン８ｂつまりは移動量の小さいＬｂ側へ移動させている。このことにより、固定枠つまりは絞り装置の駆動部の占有面積を小さくすることができ、結果としてレンズ鏡筒の小型設計に寄与できる。さらには、第一の絞り羽根３の連結長孔１４ａの移動範囲を絞り羽根の切り欠き側の全幅の範囲内とすることにより、被案内スリット１２ａ・１２ｂとの配置を工夫することなどにより余分なスペースを省略可能となり、さらなる絞り装置の小型化も可能となる。
【００５５】
ここで、従来通り第一の絞り羽根３と第二の絞り羽根４とを同じ速度で動かしている場合は、図４（ｄ）に示す小絞りの状態まで絞り開口の中心９ｅが光軸中心Ｘとずれた状態が続くことから、特にテレ側でレンズ鏡筒に使われているレンズの中心から外れた所を光が通過したものが撮像素子２５に入射することとなり、光学的に望ましくないし、中心が合致した場合と比べて光量が小さくなってしまう。このことは、開放状態では影響が小さいが、小絞りでＮＤフィルタに覆われた状態では、特に実感として暗くなることが判る。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に、ＮＤフィルタ５が絞り開口９を覆う直前、つまりは中間絞りの状態を示す。絞り開口９のうちＮＤフィルタ５で覆われていない部分つまりは光線が直接透過する部分９ａの形状が概略正三角形になっている。このことにより、光線が直接透過する部分の形状が扁平となることによって生じる、光の回折現象による解像度の劣化を対策するものである。通常、前記の中間絞りにおける光線が直接透過する部分は、ＮＤフィルタが取り付けられていない第二の絞り羽根４に設けられた半円状の切り欠き１１の突起部を形成する二等辺１１ｂとＮＤフィルタ５の切片による３個の直線で形成される。３個の直線で形成される最も均一な形状が正三角形であることから、前記絞り羽根の二等辺の頂角を６０°とし、前記ＮＤフィルタの切片を二等辺に対して形成される頂角が６０°となるよう進入する様設定したものである。仮に、中間絞りにおける光線が直接透過する部分を形成するのが２個の絞り羽根とＮＤフィルタのそれぞれの直線部分で形成されたり、その他の組合せによる３個の直線で形成される場合においても、同様に正三角形を形成するよう設定することが、中間絞りによる回折現象を改善する最善の方策と考えられる。勿論、中間絞りにおける光線が直接透過する部分を形成するのを４個の直線とすれば正方形であり、さらには多角形に近づける方が改善されることになるが、これらは、絞り羽根やＮＤフィルタなど構成する部品点数を増やすことにつながり、２枚の絞り羽根で構成される絞り装置の持っている、安価で簡単であるといった特徴を無くすものである。
【００５７】
次に、図４（ｄ）に、絞り開口９が小さくなった状態、つまりは小絞りの状態を示す。小絞りにおける絞り開口９の形状を決定するのは、第一の絞り羽根１０と第二の絞り羽根それぞれの切り欠き形状における頭頂部を形成する１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１１ｂであり、図３で先に説明したとおり、第一の絞り羽根の切り欠きの頭頂部は開角９０度の二等辺１０ｂで形成され、第二の絞り羽根の切り欠きの頭頂部は開角６０度の二等辺１１ｂで形成されている。上記で形成される小絞り時の絞り開口９の形状は、四角形時における絞り開口形状として最も有利である正方形に対すると、一つの頂角が６０度となっていることから若干不利となっているが、極端に扁平となっていないことから、実質的な問題レベルとはなっていない。
【００５８】
次に、図４（ｂ）に、図４（ｃ）より若干開放状態に近づけた状態を示す。絞り開口９のうちＮＤフィルタ５で覆われていない部分つまりは光線が直接透過する部分の形状が、正三角形から異形状となっており、図４（ｃ）と比較して回折現象による解像度の劣化が起こり易くなっている。こうした状態を改善する為に、図３（ｂ）における第二の絞り羽根の切り欠き形状１１の開角６０°で形成する突起部分を大きくすることが有効である。しかしながら、突起部が大きくなることにより、第二の絞り羽根４の移動量を大きく取る必要が生じ、絞り装置が大きくなってしまう。そこで、ＮＤフィルタ５に台形状の凹部を形成し、絞り羽根の切り欠き形状１１とＮＤフィルタ５によって形成される頂角を可能な限り鈍角とすることで、絞り装置を大型化させることなく、中間絞りによる解像度の劣化を抑えることを可能としている。ここで、ＮＤフィルタ５の凹部を大きく取れば大きく取るほど中間絞りでの頂角の角度を大きく取ることが可能であるが、このことは絞り開口９の全面をＮＤフィルタ５が覆った時点の絞り開口面積が小さくなることにつながる。つまりは、中間絞りの状態が長くなり、より明るい状態で中間絞りの現象が発生することとなる。折角中間絞りの対策を行ってるのに、中間絞りを起こり易くもすることとなり、結局中間絞り対策の効果を小さくしてしまう。これらを配慮し、ＮＤフィルタ５の凹部は極力小さくしている。このことは絞り装置の小型化にも寄与している。
【００５９】
また、それぞれの絞り羽根の半円状の切り欠き１０ｄ，１１ｄの半径を、前記有効像円Ｄを形成する半径と概略同等としているのは、撮像素子２５に前記有効像円の外側から不要な光が入射することを防ぐ為に必要であり、このことは解像度を確保するためである。絞り羽根や固定枠その他の機械的な誤差によって、絞り羽根によって形成される絞り開口９の半径や中心位置の誤差が生じることを考慮し、前記絞り羽根の半円状の切り欠き１０ｄ，１１ｄの半径を前記有効像円の半径よりも０．１ｍｍから０．２ｍｍ大きくし、マージンとする場合が多い。ただし、上記マージンを多くとりすぎると不要な光が入射するので、適切なマージン量を検討することとなる。
【００６０】
一方、固定枠２に設けられた固定絞り孔２ｅの半径は絞り羽根３，４によって形成される絞り開口９の開放時の半径より０．２ｍｍ程度大きく設定している。絞り羽根や固定枠その他の機械的な誤差によって、有効像円の半径より内側に光を遮るものが入らない為の措置である。従来技術のように前記固定絞り孔２ｅの半径を有効像円の半径と同等とした場合、逆に絞り羽根によって形成される絞り開口９の開放時の半径を大きく取る必要が生じる。このことによって、絞り羽根の移動量が大きくなることによる絞り装置の大型化を無くすことが出来る。このことは、それぞれの羽根の移動量および回動アーム８の移動範囲で０．２ｍｍの３倍程度の問題ではあるが、ギリギリの設計をするなかでは割切ることが出来ない場合も出てくる。また、回動アーム８の移動範囲が増えることは、モータ７の回転角度が増えることとなり、モータ７のトルクが小さくなるなどの種々の不具合が発生することにつながる。このことは、モータ７の構成部品の機械的・磁気的ばらつきによって影響が顕著になることもあり、最悪外形φ６ｍｍのモータで良いものが外形φ８ｍｍのモータに切り替える必要が生じる場合も出てくる。
【００６１】
ここで、上記の対策、つまりＮＤフィルタ５の絞り羽根３の位置を絞り羽根の切り欠き１０の中心で光軸Ｘから０．２ｍｍずらすことにより、絞り羽根３の移動量が大きくなってしまう。このことは、ＮＤフィルタ1枚・モータ1個の条件のなかで、周辺光量落ちと中間絞りを同時に解決する為に不可欠な事項と捉え、小型化を優先する為に他の対策などのなかから選択している。また、固定枠に設けられた固定絞り孔２ｅの半径より、絞り羽根の切り欠き１０，１１の半径を小さくしたにも関らず、結果として開放状態において絞り羽根３の切り欠き１０の大部分が固定絞り孔２ｅよりはみ出すこととなっている。このことは、前に指摘したように、有効像円より外側の不要な光を撮像素子２５に入射させることとなり、映像の劣化につながる可能性がある。しかしながら、当該部分はＮＤフィルタ５に覆われていることなどから、実害はほとんどないことが確認されている。
【００６２】
逆に、このことによって開放状態において、絞り開口９にＮＤフィルタ５が覆われる面積が小さくなることにより、より大きい光量が必要な場合に、より多くの光線を透過させることが可能となり、つまりはレンズ鏡筒の光学性能を向上させるといった効果も出てくる。
【００６３】
ところで、従来例および特許文献１などによると、中間絞りによる回折現象を改善する為、ＮＤフィルタを１枚追加し、中間絞り時の光線が直接透過する部分の形状を正方形とすることが提案されている。この改善案によると、ＮＤフィルタが追加されることによる光軸ｘ-ｘ方向の厚さが大きくなる、コストアップとなる、さらにはＮＤフィルタ接着などによる工数および接着剤が周辺部に付着することによる不具合およびハンドリングが増えることによるゴミなどの異物付着といった不具合の発生頻度を増やすものであった。また、従来例による図７（ａ）に示すように、ＮＤフィルタのサイズを小さくする為にＮＤフィルタ５，６に設けられた頂角９０°の二等辺でなる凹部から両サイドで水平へ移行させた場合、９ａ部分において扁平部分が発生することで、回折現象による解像度の劣化となった。これを改善する為、特許文献１においては、ＮＤフィルタ５，６の頂角９０°の二等辺をさらに延長している。このことは、ＮＤフィルタのサイズがさらに大きくなるし、絞り羽根の移動距離を大きくする必要から、絞り装置がさらに大きくなるものであるが、ここでは絞り開口を形成する絞り羽根とＮＤフィルタを保持する羽根を別個に用意し、違った動作をさせることで、大きくなることを可能な限り抑えるというものであり、中間絞り対策を考慮してない元の絞り装置の大きさからすると相当大型化したものにある。本発明による絞り装置においては、絞り羽根およびＮＤフィルタを元の中間絞りといった課題を配慮する絞り装置のものより小さくしながら、中間絞りや周辺光量落ちといった課題を解決可能とするものであり、絞り装置ならびに撮影レンズの小型化を可能とするものである。
【００６４】
ここで、本発明の絞り装置が、中間絞りといった課題に配慮していない従来の絞り装置に対しても、小型化が可能であることを図１０で示す。図１０は、絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根およびＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図である。
【００６５】
図１０（ａ）に、開放状態から少し絞った状態を示す。絞り開口９の面積的な中心９ｅはレンズ鏡筒の光軸中心Ｘと一致していることから、ＮＤフィルタ５に覆われた部分により画面の一部で光量が小さくなる問題である周辺光量落ちといった問題となり易い。特に中間絞りといった課題に配慮してＮＤフィルタの覆う面積が大きくなったりすると、周辺光量落ちの問題が顕著となる。
【００６６】
次に、図１０（ｂ）から（ｃ）、（ｄ）の順に、絞り開口９が小さくなるが、図１０（ｃ）に示す中間絞りの状態において、絞り開口９のうちＮＤフィルタ５に覆われてない部分９ａの形状が頂角９０度の二等辺三角形となることから、やや扁平となり、回折による解像度の劣化が問題となってくる。また、絞り羽根の切り欠きの頭頂部１０ａ，１１ａの開角を９０度としていることから、半円からの頭頂部１０ａ，１１ａのはみ出し部分が２ｍｍと大きくなり、その分絞り装置が大型化することとなる。実際、絞り装置を少しでも小さくしたいとの要求から頭頂部１０ａ，１１ａの開角を１１０度、１２０度と大きくする例があったが、中間絞りにおける絞り開口９ａの形状がより扁平となることから、回折による解像度の劣化が深刻な問題となった事例もある。
【００６７】
以上のように、絞り羽根を有し、互いに逆方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成される撮影レンズにおいて、小絞りや中間絞りによる解像度の劣化と光量落ちは潜在的に有している課題であり、開放時の光量の問題と合わせていずれか改善することでいずれかが悪くなる場合が多い。これに対して、絞り羽根の形状やＮＤフィルタの形状による対策が、特許文献１を始めとして複数の特許で提案されている。これらの提案による対策によって、小絞り、中間絞り、いずれかによる解像度劣化の問題を改善することが可能となっているが、小絞り、中間絞りの両方をクリアするものは少ない。
【００６８】
また、これらの対策によると、絞り装置を大型化することとなり、レンズ鏡筒さらにはレンズ鏡筒を搭載したビデオカメラといった商品の商品価値を悪くする場合が多い。特許文献１においては、従来技術より絞り装置の小型化が可能である、とされているが、中間絞りを対策する手段としてＮＤフィルタや絞り羽根の枚数を増やしたものと比較して小型化が可能としているが、本来の絞り羽根２枚にＮＤフィルタを1枚貼るものと比べると遥かに大型化するものであった。また、これらの提案においては、ＮＤフィルタによって生じる光量落ちに対する問題については触れられておらず、なかには解像度の改善の副作用として光量落ちを悪化させるものもあった。本発明によれば、光量落ちおよび小絞り・中間絞りでの解像度といった課題を同時に改善するとともに、絞り装置およびレンズ鏡筒の小型化を可能とするものである。
【００６９】
また、もうひとつの改善方法として、ＮＤフィルタの透過光量を段階的に変化させることで、小絞りの状態のみ透過光量を小さくし、中間絞り側において透過光量を大きくし、ＮＤフィルタとの境界で急激な光量差を無くすといったものが採用される場合がある。この場合、絞り装置を大型化する必要は無くなるが、ＮＤフィルタの透過光量を段階的に変化させる技術が一般的でないことから対応できる絞り装置メーカーが限定され、その結果として絞り装置を高価なものとしている。本発明においては、絞り装置を従来の２枚の絞り羽根と１枚のＮＤフィルタで構成される絞り装置よりさらに小型化するなかで、光量落ちや小絞り・中間絞りでの解像度といった問題を同時に解決し、さらには上記従来の構成部品をさらに小型化することでコストダウンも可能とするものであり、ビデオカメラといった撮影レンズの小型化が優先される商品のデザイン上の自由度を大幅に改善し、より商品力の高いものとすることを可能にしている。
【００７０】
一方で、図５に示すように、最近の小型撮影レンズにおいては、絞り装置１を挟んだ形で二群レンズ２２と三群レンズ２３が配置され、テレ側において、二群レンズ２２と三群レンズ２３のレンズ面間距離が１．６ｍｍと小さく設定される場合がある。このことは、絞り装置の厚さに対する大変な制約となっており、撮影レンズに絞り装置を組み込む際の作業ばらつきによって近接するレンズと接触することで傷や汚れによる撮影レンズの性能を劣化させるといった問題も発生する。このため、図２の絞り装置の断面図に示すように、絞り装置の固定枠２は通常樹脂成形で形成され、強度や成形精度を確保する為基本肉厚は０．７ｍｍから1ｍｍとしており、前記レンズ面間距離１．６ｍｍとする為、レンズの一部が絞り装置に嵌り込む形となる様、肉盗み２ｆを設けるなどの配慮が必要となっている。こうしたなか、通常絞り羽根やＮＤフィルタの板厚が０．０７ｍｍ程度であるが、羽根等の変形やＮＤフィルタ固着時の浮き等を考慮する必要があることから、絞り羽根やＮＤフィルタによる厚さは１枚あたり０．３〜０．４ｍｍ程度見込まれ、絞り羽根やＮＤフィルタの枚数を増やすことは、撮影レンズの小型化に対する障害となっている。
【００７１】
これに対して、図２の絞り装置の断面図において、絞り羽根を保持する固定枠２に対し、第二の絞り羽根４が挿入され、その上（図では左側）にＮＤフィルタ５を接着剤１５で固着した第一の絞り羽根３が挿入されて、前記固定枠２のガイドピン２ａ〜２ｃに支持された状態で上下に移動可能とされている。さらにその左側に絞り羽根がはみ出すことと異物が混入されることを防止する為のカバー１６が固定されている。図示しないが固定枠２から０．１ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置することで、固定枠２側へのソリ・曲がりを防ぐ。逆方向のソリ・曲がりについては、絞り羽根３との距離を十分に取ることで、動作不良といった不具合を無くす。絞り羽根３が絞り羽根４に近接しないようにするため、固定枠２から０．６ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置する。同様にカバー１６からもそれぞれの絞り羽根の位置をキープするために、それぞれの絞り羽根をガイドする凸を形成する。それぞれの絞り羽根をガイドする固定枠２のガイドとカバー１６のガイドは互いに向かい合う形で配置され、その隙間は０．２ｍｍ程度とする。絞り羽根の厚さは０．０７ｍｍ程度であることから隙間を０．１ｍｍ程度確保することとなり、ガイドの面積をある程度小さくすることで、絞り羽根のソリ・曲がりによって動作に支障をきたすことを防いでいる。
【００７２】
また、第一の絞り羽根をガイドする部位と第二の絞り羽根をガイドする部位は互いの羽根が動作する範囲を外して、干渉しないよう配置される。こうすることにより、絞り羽根同士の隙間は０．３〜０．４ｍｍに保持され、ＮＤフィルタ５のソリ・曲がりやＮＤフィルタの接着剤１５の塗布厚を０．３ｍｍ以下で管理することで、動作不良を防ぐことができる。さらに、ガイドする箇所と絞り羽根の形状に配慮することで、絞り羽根の曲がりを規制し、小さい隙間でありながら互いの絞り羽根同士がぶつかりあって、動作不良とならないように配慮することも出来る。さらには、最悪ぶつかる箇所を指定し、それらの箇所に端面や孔などの部位を避けることによって、最悪ぶつかっても大きな負荷とならない様配慮される。こうした配慮によって、第一の絞り羽根３と第二の絞り羽根４が占有するスペースとして、厚さ０．７ｍｍ程度とすることを可能としている。さらには、カバー１６および固定枠２に対して、図５の二群レンズ２２および三群レンズ２３がめり込む形となる様、逃がしを設けることによって、前述した二群レンズ２２と三群レンズ２３との面間距離が１．６ｍｍと小さいレンズ鏡筒でも使用可能な絞り装置となっている。
【００７３】
従来の技術による絞り装置の断面図を図８に示す。図８において、絞り羽根を保持する固定枠２に対し、ＮＤフィルタ６を接着剤１５で固着した第二の絞り羽根４が挿入され、その上（図では左側）にＮＤフィルタ５を接着剤１５で固着した第一の絞り羽根３が挿入されて、前記固定枠２のガイドピン２ａ〜２ｃに支持された状態で上下に移動可能とされている。さらにその左側に絞り羽根がはみ出すことと異物が混入されることを防止する為のカバー１６が固定されている。ＮＤフィルタ５，６は、相互に干渉しないように絞り羽根３，４の外側に配置されている。図示しないが固定枠２から０．４ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置することで、固定枠２とＮＤフィルタ６との干渉による動作不良を防いでいる。絞り羽根４の逆方向（左側）のソリ・曲がりを配慮し、絞り羽根３との距離を十分に取ることで、動作不良といった不具合を無くしている。絞り羽根３が絞り羽根４に近接しないようにするため、固定枠２から０．９ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置する。
【００７４】
同様にカバー１６からもそれぞれの絞り羽根の位置をキープするために、それぞれの絞り羽根をガイドする凸を形成する。それぞれの絞り羽根をガイドする固定枠２のガイドとカバー１６のガイドは互いに向かい合う形で配置され、その隙間は０．４ｍｍ程度となっている。上記の本発明による絞り装置において、絞り羽根の動作を安定させる為の隙間が０．１ｍｍ程度であったのに対し、従来例で０．４ｍｍ程度必要とされるのは絞り羽根の面積が大きいことと絞り羽根同士の干渉を防ぐために、本発明の絞り装置よりも大きくとる必要があることによる。上記により、絞り羽根およびＮＤフィルタが占有するスペースとしては、厚さ１．５ｍｍ以上となるのが通常である。カバー１６および固定枠２に対して、図５の二群レンズ２２および三群レンズ２３がめり込む形となる様、逃がしを設けた場合でも、前述した二群レンズ２２と三群レンズ２３との面間距離は最低２ｍｍ以上必要となる。
【００７５】
面間距離１．６ｍｍと２ｍｍの差は僅かではあるが、当社製品比較では、２４倍相当のズーム比を有するレンズ鏡筒において、面間距離を１．６ｍｍとすれば鏡筒全長（図８の寸法Ｇ）を４５ｍｍとすることが可能であることに対して、面間距離が２ｍｍを超えた場合では鏡筒全長が５０ｍｍ以上となるといった実績がある。こうした傾向は、ズーム比率が大きくなるほど顕著であることから、昨今の高倍率・小型レンズが求められる状況では製品デザインや製品性能上効果が大である。
【００７６】
さらには、ＮＤフィルタ５とＮＤフィルタ６の光軸ｘ-ｘ上の距離が大きくなることによって、中間絞りにおいて、つまりはＮＤフィルタ同士が重なり合う直前において、光軸ｘ-ｘと平行な光線においては遮光できるものが、斜め（図８に示す矢印の方向）の光線が入射した場合に遮光できない、といった現象が生じる。このことによっても、回折現象による解像度の劣化が生じることとなり、図２に示すように、本発明による構造であれば、斜めの光線の影響を受けることなく、解像度の劣化の少ない良好な撮像を得ることを可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明にかかる撮影レンズの絞り装置は、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラなどに用いられる可変焦点のレンズ鏡筒に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による撮影レンズの絞り装置の正面図
【図２】同絞り装置の光軸方向に対する各部品の配置を概略的に示す断面図
【図３】同絞り装置の第一の絞り羽根および固着したＮＤフィルタ、第二の絞り羽根を示す正面図
【図４】同絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根および第一の絞り羽根に固着したＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図
【図５】本発明による絞り装置を使用したレンズ鏡筒の断面図
【図６】従来の絞り装置の正面図
【図７】従来の絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根およびそれぞれの絞り羽根に固着したＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図
【図８】従来の絞り装置の光軸方向に対する各部品の配置を概略的に示す断面図
【図９】従来の絞り装置を使用したレンズ鏡筒の断面図
【図１０】従来の絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根および第一の絞り羽根に固着したＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図
【符号の説明】
【００７９】
１ 絞り装置
２ 固定枠（固定側部材）
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ ガイドピン（ボス）
２ｅ 固定枠に設けられた固定絞り孔
３ 第一の絞り羽根
４ 第二の絞り羽根
５ ＮＤフィルタ
７ モータ（駆動源）
８ 回動アーム（駆動力伝達部材）
８ａ、８ｂ 連結ピン
９ 絞り開口
９ａ 絞り開口のうちＮＤフィルタに覆われてない部分
１０ 第一の絞り羽根の切欠き
１１ 第二の絞り羽根の切欠き
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 被案内スリット
１３ａ，１３ｂ，１３ｄ 被案内スリット
１４ａ、１４ｂ 連結長孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズの絞り装置に関し、詳しくは、互いに逆方向に移動する絞り羽根によって絞り開口が形成される撮影レンズの絞り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の撮影レンズに設けられている絞り装置は、鏡筒などを備えたレンズユニット内に組み込まれており、制御回路により絞り装置が制御されてその絞り開口の径が自動的にコトロールされることで、レンズを通過して撮像素子へ到達する光の明るさを略一定に保つ機能を有している。
【０００３】
具体的には、図９に示すように、レンズ鏡筒は、光の入射方向に向かって第一の固定レンズ群２１，光軸ｘ−ｘに沿って移動可能な変倍用のレンズ群２２，第二の固定レンズ２３および光軸ｘ−ｘに沿って移動可能な焦点調節用のレンズ群２４を有し、入射光が撮像素子２５に到達するようになっている。前記レンズ群を構成するうちの変倍用レンズ群２２と第二の固定レンズ２３との間に、複数の絞り羽根３，４を有する絞り装置２０を配置している。そして、絞り装置２０は、前記した複数のレンズ群２１〜２４と撮像素子２５との間を結ぶ光軸ｘ−ｘに対して直交する面上を、前記複数の絞り羽根３，４が互いに接離する方向に移動させることにより絞り開口を形成するようにして、前記した如く撮像素子２５へ到達する光の明るさを略一定に保つようにしているものである。
【０００４】
ところで、このような、光軸ｘ−ｘと直交する面上を、絞り羽根３，４が互いに接離する方向に移動させることにより、絞り開口の面積を変化させて透過光量を調整するようにしたビデオカメラ等の撮影レンズに設けられている絞り装置２０においては、透過光量を極めて小さくしたいとき、すなわち、絞り込みたいときに、入射光量の僅かな変化によって絞り羽根３，４がハンチング現象を起こしてしまうといった問題点がある。
【０００５】
また、従来の絞り装置では、透過光量を極めて小さくしたとき、つまり、絞り込みたいときに、絞り開口の面積が極めて小さくなることで光の回折現象が生じる欠点がある。従って、こうした絞り装置が組み込まれたビデオカメラにおいては、晴天時の屋外等の光量が十分ある被写体を撮影する際に、撮像画像の解像度が著しく劣化する原因となる。さらに、前記光の回折現象による解像度の劣化により、自動焦点検出装置を備えたビデオカメラでは、オートフォーカスの性能を低下させる原因ともなり得る。こうした問題点を小絞りと呼ぶ。
【０００６】
そこで、このような問題の発生を防止する一般的な手法として、絞り羽根の一方にＮＤフィルタを固着して該ＮＤフィルタが絞り羽根の絞り開口を形成するための切り欠き内に突出するようにして、小絞りになるのを防ぐようにしたものがあるが、ＮＤフィルタが１枚ではその濃度を濃くしなければならず、極小絞りに到る中間の過程で、ＮＤフィルタがかかりきらない素通し部分があたかも小絞りのような効果を出してしまうという問題がある。こうした問題点を中間絞りと呼ぶ。
【０００７】
そこで、特許文献１に述べられているように、互いに接離する方向に移動する２枚の絞り羽根それぞれにＮＤフィルタを固着した構造が従来から採用されている。ＮＤフィルタを２枚とすることにより、小絞りにおいては２枚のＮＤフィルターが重なった状態で使用することにより、ＮＤフィルター１枚毎の透過光量を大きくすることが出来るため、上記した小絞りおよび中間絞りおける問題が緩和されることとなる。
【０００８】
図６はこの種の従来の撮影レンズの絞り装置の正面図、図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図６に示す絞り装置の構成部材であるＮＤフィルタを固着した絞り羽根の移動状態を示す図である。
【０００９】
図６および図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、撮影レンズの絞り装置１は、固定枠２と、この固定枠２内に上下方向に接離（移動）自在に収納された２枚の絞り羽根３，４と、この絞り羽根３，４を移動させるための駆動機構としてのモータ７と、それぞれの絞り羽根３，４に固着されたＮＤフィルタ５，６等から構成されている。
【００１０】
図６において、第一の絞り羽根３は、正面視して左右が逆になった略Ｊ字形状であり、上下に延びる３つの被案内スリット１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成され、これらの被案内スリット１２ａ，１２ｂ，１２ｃに、固定枠２に突出して形成されたガイドピン２ａ,２ｂ，２ｃとが挿通された状態で、上下に移動自在に配設されている。また、この絞り羽根３の下部上面側にほぼ半円形の絞り開口形成用の切欠き１０が形成されている。前記半円形の切り欠き１０の下方寄りの部分に概略９０度の開角を有する頭頂部１０ａが形成され、前記の上方寄りの部分を覆うようにＮＤフィルタ５が固着されている。
【００１１】
第二の絞り羽根４は、正面視して左右が逆になった略ｎ字形状であり、上下に延びる３つの被案内スリット１３ａ，１３ｂ，１３ｄが形成され、これらの被案内スリット１３ａ，１３ｂ，１３ｄに、固定枠２に突出して形成されたガイドピン２ａ，２ｂ，２ｄとが挿通された状態で、上下に移動自在に配設されている。そして、この絞り羽根４の下部上面側にほぼ半円形の絞り開口形成用の切り欠き１１が形成されている。前記半円形の切り欠き１１の上方寄りの部分に概略９０度の開角を有する頭頂部１１ａが形成され、前記の上方寄りの部分を覆うようにＮＤフィルタ６が固着されている。この切り欠き１１の部分と、前記第一の絞り羽根３の切り欠き１０とで形成される孔形状部分（絞り開口９）を光が通過するようになっている。なお、２ｅは、固定枠２に設けられた固定絞り孔であり、開放状態における絞り開口９より０．１〜０．２ｍｍ小径となるよう設定されている。前記固定絞り孔２ｅは撮影レンズにおける絞り装置１が配置されている部位における有効像円半径と等しく設定されており、撮像素子２５に前記有効像円の外側から不要な光が入射することを防ぐ為に必要であり、このことは解像度を確保するため不可欠である。特に図６に示す従来の絞り装置においては、絞り羽根３，４における切り欠きの頭頂部１１ａ，１１ｂの部分から不要な光が入射することを防いでいる。
【００１２】
さらに、第一の絞り羽根３には左右方向に長い連結長孔１４ａが形成され、また、第二の絞り羽根４には左右方向に長い連結長孔１４ｂが形成され、これらの連結長孔１４ａ，１４ｂに、後述する回動アーム８に形成された連結ピン８ａ，８ｂが挿入されて係合されている。
【００１３】
撮影レンズの絞り装置１の駆動機構は、駆動源としてのモータ７及びこのモータ７により駆動される回動アーム８等から構成される。回動アーム８は、その中央部がモータ７の回転軸７ａに固定されており、回動アーム８の左右端部に連結ピン８ａ、８ｂが突設されて、絞り羽根３，４の連結長孔１４ａ，１４ｂに連結ピン８ａ，８ｂがそれぞれ挿入されて係合されている。
【００１４】
モータ７が回転し、それにより回動アーム８が回動すると、回動アーム８に固着された連結ピン８ａ、８ｂが互いに上下反対方向に変位し、これに伴って、絞り羽根３，４が上下反対方向へ、同じ変位量で移動する。そして、絞り羽根３と絞り羽根４とが互いに接近する方向へ移動することにより、それぞれの絞り径形成用の切欠き１０，１１が重なり合ってできる絞り開口９の大きさが変化し、絞り羽根３がその移動範囲の上端に位置し、絞り羽根４がその移動範囲の下端に位置したとき、図７（ｃ）に示すように、絞り開口９が最も小さな小絞りの状態となる。また、この小絞りの状態の位置から、絞り羽根３がその移動範囲の中間位置まで上方に移動し、絞り羽根４がその移動範囲の中間位置まで下方に移動したとき、図７（ｂ）に示すように、絞り開口９が中間絞りの状態となる。つまり、絞り開口９において、ＮＤフィルタ５，６が重ならない、光が素通しとなる部位がある状態となる。さらに、絞り羽根３がその移動範囲の下端付近に、絞り羽根４がその移動範囲の上端付近に移動したとき、図７（ａ）に示すように、絞り開口９が大きくなった開放絞りの状態となる。
【００１５】
ここで、前記絞り羽根３，４に設けられたほぼ半円状の切り欠き１０，１１の頭頂部１０ａ，１１ａの開角を概略９０度としているのは、光が通過する部位の形状が扁平であることにより光の回折現象が起こり易くなることを防ぐものであり、小絞りにおける光が通過する部位の形状を概略正方形とするためである。
【００１６】
しかしながら特許文献１における図１４〜図１７、並びに［０００６］段落から［００１２］段落に述べられているように、透過光量の差が生じる部位の形状が扁平であったりすると、ＮＤフィルターを２枚とするなどで透過光量の差を小さくしても、同様に小絞りや中間絞りといった状態において、光の回折現象の影響を受けやすくなることがわかっている。こうした問題を無くすため、前述した絞り羽根の切り欠き形状における頭頂部１０ａ，１１ａの開角を概略９０度とすることと同様に、図９に示しているＮＤフィルターの絞り開口部を覆う部位の形状５ａ，６ａの開角も概略９０度としている。この結果、図７（ｂ）に示す中間絞りにおいて、絞り開口９のＮＤフィルタ５，６で覆われていない部分の形状が概略正方形となっており、光の回折現象が起こりにくくしている。
【００１７】
しかしながら、図７（ａ）に示すように、開放状態から少し絞った状態において、ＮＤフィルタ５，６が重ならない素通しとなる部分の形状が扁平な異形状となることにより点光源のボケた像やゴースト像がこの素通し部の形状の影響を受けて異形になってしまうという問題もある。第２にゴーストの大きさと強度の問題であり、２枚のＮＤフィルタ５，６が重なり合った絞り開口の面積に比較して、ＮＤフィルタ５，６全体の面積が大きくなるため、絞り羽根で形成された絞り開口部に対するＮＤフィルタ５，６が占める面積比が大きくなり、ＮＤフィルタ５，６の反射によるゴーストが現れ易いという問題もある。即ち、ＮＤフィルタの材料には反射防止処理を施すことが出来ないので、特に、撮像素子２５の撮像面とＮＤフィルタ５，６との間の相互反射によるゴーストは、ＮＤフィルタの反射面積が増すことによって現れ易くなってしまう。
【００１８】
これらに対し絞り装置を改善する手段として、特許文献１の図１〜図６、並びに［００１６］段落から［００４８］段落に述べられているように、絞り開口９を形成する為の絞り羽根と別に、ＮＤフィルターを駆動するための羽根を形成し、それぞれ違う動作をさせることで、絞り開放時から中間の絞りまでは、ＮＤフィルターを有していない側の絞り羽根が絞り開口の面積を決め、中間の絞り開口以降にＮＤフィルタが絞り開口の中に突出してくるので、上記した従来の問題点がなくなることが提案されている。
【００１９】
即ち、絞り羽根の移動ストロークをそれほど大きくする必要がないので、小型化を阻害することがなく、また、ＮＤフィルタのエッジ形状をシンプルなものとすることができるためＮＤフィルタのエッジで形成される素通し部の形状を多角形とすることが出来、異形のボケ像やゴースト像が現れてしまうことがなく、更に、ＮＤフィルタの相対面積がそれほど大きくならないため、ＮＤフィルタと撮像素子との間の相互反射によるゴーストの発生を少なくすることができるとするものである。
【特許文献１】特開平０４−１０３８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、小絞り・中間絞りといった光の回折現象による不具合等を改善する為、絞り羽根３，４およびＮＤフィルタ５，６に不具合が発生しにくくなるような形状を付加することにより、絞り羽根３，４およびＮＤフィルタ５，６の面積が大きくなり、同時に絞り羽根３，４を移動させる距離は大きくなってくる。
【００２１】
ここで、図６において、絞り羽根４は、絞り羽根の切欠き１１の頭頂部１１ａが光軸中心Ｘまで移動することとなり、移動量Ｌが必要となる。絞り羽根３についても同様に、絞り羽根３の切欠き１０の頭頂部１０ａが光軸中心Ｘまで移動することによる移動量Ｌが必要であり、さらに絞り羽根３，４を駆動させる回動アーム８が動作する為のスペースとしても距離Ｌが必要となる。このため、絞り装置２０は、その他構成する部品や移動のマージンの為のスペースも合せて少なくとも３Ｌ以上の長さが必要となる。特に図６におけるモータ７側においては、光軸中心Ｘから２Ｌの長さが必要となることから、図９におけるレンズ鏡筒の構成部品のなかで最も半径の大きいレンズ群２１より絞り装置１のモータ７の大半となるＦの範囲がはみ出す形となる。実際には、小絞り状態から絞り開口が閉じきる部分で、絞り羽根がバウンドすることに配慮したオーバーラップ量など、絞り装置としての性能を満足する為に必要な構成を取るため、前記の寸法より相当なスペースの余裕を取ることとなり、結果としてレンズ鏡筒のサイズが大きくなってしまう。
【００２２】
すなわち、レンズ鏡筒を小型化するにあたって、設計的な努力や光学材料の進歩等によって各レンズ群２１〜２４の小型化が進められた場合においても、絞り装置を小さくしなければ意味が無くなることが考えられる。特に最近のビデオカメラといった光学製品においては、レンズ鏡筒を製品の特徴として捉えるケースが多く、レンズ鏡筒の部分を円筒状に形成し、さらにはメッキや塗装によって強調することが多い。この場合、例え絞り装置のみの部分的な突起であっても、光軸中心Ｘからの半径として最も出っ張った部分でもってレンズ鏡筒のサイズとされる。このことからも絞り装置の小型化は、レンズ鏡筒の小型化、さらにはレンズ鏡筒を搭載した製品にとって重要な要素となっている。
【００２３】
これに対し絞り装置を小型化する手段として、特許文献１の図１〜図６、並びに［００１６］段落から［００４８］段落に述べられているように、絞り開口を形成する為の絞り羽根を別途設け、ＮＤフィルターを駆動するための絞り羽根と違う動作をさせることで、絞り装置を小型化することが提案されている。しかしながら特許文献１は、小絞りおよび中間絞りにおいての解像度の問題を最優先とし、絞り開口やＮＤフィルタの覆われる形状を最適化するため、ＮＤフィルタと絞り羽根とを別々に動作させることとしている。このため、４枚の絞り羽根が必要であり、かつそのうち２枚の絞り羽根に２枚のＮＤフィルタを固着させる構造となっている。さらには、開放状態やそこから中間絞り側に寄った状態までＮＤフィルタが絞り開口に突出しない構造とする為に、相当な長さが必要とされる。つまり特許文献１により解像度を改善する為に最適な形状とした絞り装置を前提とした絞り装置と比較すると小型化はされるものの、図６に示すような今回の従来例、つまりは通常の２枚のＮＤフィルタで構成される絞り装置や１枚のＮＤフィルタで構成される絞り装置と比較すると相当大きいものとなっている。
【００２４】
さらに、特許文献１においては、小型化のためにＮＤフィルタを動かすことを目的とする絞り羽根を追加していることから、光軸ｘ−ｘ方向の厚さが増えることとなる。絞り羽根自体は０．１ｍｍ以下と薄いことから影響は小さいように思われるが、絞り羽根のたわみ、曲がりやカット面のバリなどを考慮すると、実際の製品上ではＮＤフィルタ1枚につき０．３ｍｍ程度のスペースを確保するのが通常である。これに対して、特に最近の小型ズームレンズにおいては、変倍用の光軸ｘ−ｘ方向に移動可能としたレンズ群２２が、第二の固定レンズ２３の極近傍まで移動可能と設定されており、前記レンズ群２２と前記レンズ２３との間の距離をいかに小さくするかが、重要となってきている。レンズ群２２とレンズ２３との間の距離を０．１ｍｍ大きくすることによって、レンズ鏡筒全長として数ｍｍ程度長くなる場合もあり、結果として絞り装置の厚さがレンズ鏡筒の小型化に対する制約となってしまう。
【００２５】
さらに、ＮＤフィルタ５，６は、絞り羽根３，４の切り欠き１０，１１の反対側で接着等で固定され、もう一方がフリーの状態となることから絞り羽根３，４から浮いた状態となる。また、ＮＤフィルタ５，６は、絞り羽根３，４から浮いた状態での相互の干渉を避ける為、絞り羽根３，４の外側に配置されることになる。（図８に示す絞り装置の光軸ｘ-ｘ方向の断面図参照）このため、特許文献１による絞り装置においては、光軸ｘ-ｘ方向の厚さがどうしても厚くなることから、大型の撮影レンズへの搭載は可能であったとしても、小型レンズへの搭載不可となる場合が多い。
【００２６】
さらに、中間絞りの状態、つまり２枚のＮＤフィルタが重なり始める状態で、２枚のＮＤフィルタ同士の距離が離れることとなり、光軸ｘ-ｘ方向に入射する光線は２枚のＮＤフィルタのどちらかに遮光されるが、斜めに入射する光線は素通しとなるといった現象が生じることとなる。このことも、光の回折現象をより発生し易くする要因となり、特許文献１による解像度の劣化に対する改善効果を小さくするものである。
【００２７】
さらに、特許文献１による絞り装置においては、絞り羽根やＮＤフィルタの枚数が増えることで駆動する負荷が増えることとなり、従来小型小径のモータで済んでいたものが発生トルクの大きい大型のモータを使用する必要性が生じる場合もある。また、仮に小型モータのまま使用できたとしても、異物付着や変形などによって生じる負荷増に対するマージンが小さくなり、絞り装置の動作不良につながる可能性もある。さらには、ＮＤフィルタや絞り羽根の形状及びそれらの取り付け構造をより複雑にすることによって、作業工数が増えることとなるし、このことによる絞り装置の信頼性を悪化させる恐れもある、といった種々の課題も生じるものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記絞り開口の面積が小さくなる過程で前記ＮＤフィルタが前記絞り開口の全面を覆う直前に光線が素通しとなる部分の形状を概略正三角形とすることを特徴とする。より、具体的には、前記光線が素通しとなる部分を形成する２枚の絞り羽根とＮＤフィルタのそれぞれの辺からなる三角形の頂角の角度がそれぞれ概略６０°となるよう、絞り羽根およびＮＤフィルタの形状を設定したことを特徴とする。
【００２９】
この構成により、通常絞り羽根やＮＤフィルタの枚数を増やしたり、絞り羽根やＮＤフィルタを複雑な形状とすることで、前記光線が素通しとなる部位の形状が異形状となることを防ぐことで中間絞りの状態での解像度の劣化を改善し、結果として絞り装置を大型化させていたものが、絞り装置をより小型化すると同時に中間絞りによる解像度を改善することを可能とするものである。
【００３０】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタの前記概略正三角形を形成する切片部に傾斜角２０度程度で形成される２等辺の台形状の凹を持たせることを特徴とする。
【００３１】
この構成により、ＮＤフィルタが前記絞り開口の全面を覆う直前のいわゆる中間絞りの状態の一歩手前、つまりは光を素通しする面積が若干大きくなった状態での光を素通しする部分の形状において、鋭角となる部分を緩和することで、中間絞りによる解像度を改善することを可能とするものである。
【００３２】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、開放状態での絞り開口形状のうちＮＤフィルタで覆われた部分を前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔で形成し、ＮＤフィルタで覆われてない部分を前記２枚の絞り羽根に設けられた概略半円形状の切り欠きで形成することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔の直径を、撮影レンズにおける絞り装置が配置される位置での有効像円の直径と同じか０．２ｍｍ程度大きくすることを特徴とする。
【００３４】
この構成により、開放絞り状態においてＮＤフィルタとともに絞り羽根の切り欠きを光軸中心から遠ざけることで、開放絞り状態の絞り開口面積をより大きく開くし、より多くの光量を確保することを可能とし、かつＮＤフィルタによって多くの光が遮られることによる弊害を改善するものである。また、絞り羽根を支持する固定枠に設けられた固定絞り孔の一部で絞り開口が大きくならないよう遮光することにより、開放絞り状態での余分な光線を通さないことで、撮影レンズで撮影する映像の劣化を防ぐものである。
【００３５】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタを取り付けた側の絞り羽根を、ＮＤフィルタの無い側の絞り羽根より遅い速度で移動させることを特徴とする。
【００３６】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根で形成される絞り開口の中心を、絞り開口の面積が小さくなったところで光軸中心に合致させたことを特徴とする。
【００３７】
この構成により、かつ開放側での絞り開口の面積を大きくすることを実現し、中間絞りから開放までの広い範囲で、より多くの光量を確保することを可能とし、かつＮＤフィルタによって多くの光が遮られることによる弊害を改善するものである。同時に、中間絞りの改善によるＮＤフィルタの大型化や絞り羽根の移動量アップを防ぐものである。また、小絞り時の絞り開口の中心を光軸中心と一致させることで、小絞り時の光学性能を安定化させるものである。
【００３８】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタの取付けられてない側の絞り羽根を駆動するための連結ピンの動作点半径を小さくしたことを特徴とする。
【００３９】
この構成により、効果的に２枚の絞り羽根の移動速度と移動量に差を持たせることを可能とし、絞り装置の改善に伴う大型化を防ぐものである。
【００４０】
また、本発明は、前記撮影レンズの絞り装置において、前記連結ピンの取付けられたアームの回転中心を、撮影レンズの光軸を中心としかつ絞り羽根の移動方向を軸とする線から、連結ピンの動作点半径の小さい方へずらしたことを特徴とする。
【００４１】
この構成により、絞り装置の形状を出っ張り部分を凹ますことで、複雑な構造をシンプルなものとし、結果的に絞り装置をより小型化することを可能とするものである。
【００４２】
また、本発明は、２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り径が形成される撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタを絞り羽根に挟まれる形に配置したことを特徴とする。
【００４３】
この構成により、中間絞りといった問題を改善する為に絞り装置の厚さを大きくすることを防ぎ、レンズ鏡筒の小型化に寄与するものである。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の撮影レンズの絞り装置によれば、小絞りおよび中間絞りの状態で絞り開口やＮＤフィルタの覆わない部位の形状を扁平としないなかで、絞り羽根の移動量を必要最低である有効像円の半径と同等とすることができ、光の回折現象が生じたりすることなく、絞り装置およびレンズ鏡筒の小型化を可能とするものである。また、ＮＤフィルタや絞り羽根の枚数を少なくし、１枚分の厚さを小さくすることができるので、絞り装置を薄型化することができ、加工費を低減することができるとともに、さらに、貼り合わせ作業等による信頼性や組込品質の低下も最小限に抑えることができる。特に、光軸方向の絞り装置の厚さを小さくすることに効果があり、撮影レンズの全長および外径を短小さくすることができ、撮影レンズを搭載するビデオカメラ等の製品の小型化やデザイン性向上に対して大きな効果を持つものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に、本発明の実施の形態に係る撮影レンズの絞り装置を図面とともに詳細に説明する。ここで、図１は、本発明による撮影レンズの絞り装置の実施例を示す平面図、図３は、図１の絞り装置を構成する２枚の絞り羽根の平面図、図４は、図３における複数の絞り羽根の移動状態を示す説明図、図２は、絞り装置を構成する絞り羽根やＮＤフィルタの配置状態を示す光軸ｘ-ｘ方向の断面図、図５は、本発明による絞り装置を撮影レンズに取付けた状態を示す断面図であり、図の左側にある被写体から一群レンズ２１、二群レンズ２２、絞り装置１、三群レンズ２３及び四群レンズ２４を光線が通り、撮像素子２５に結像される状態を示す。図の状態は、ズーミングによりテレ側に二群レンズ２２と四群レンズ２４が配置された状態を示し、後に詳細説明する二群レンズ２２と三群レンズ２３との隙間が１．６ｍｍ程度に設定されており、絞り装置１の厚さに制約があることを示している。
【００４６】
図１、図２において、３は、絞り開口が形成されるよう切り欠き１０が設けられている第一の絞り羽根であり、４は、絞り羽根３に形成された切り欠き１０と合せることで絞り開口９が形成されるよう切り欠き１１を設けた第二の絞り羽根である。ＮＤフィルタ５は、第一の絞り羽根３に形成された絞り開口形成用切り欠き１０より突出した状態で第一の絞り羽根３に固着されている。絞り開口形成用の切り欠き１０及び１１の形状は、レンズ鏡筒において絞り装置１が配置される位置での有効像円Ｄの半径と概略等しい半円状であり、かつ小絞り時の絞り開口形状が扁平となることを防ぐ為の突起形状が形成されている。その詳細を図３で説明する。
【００４７】
図３において、第一の絞り羽根３に形成される絞り開口形成用切欠き１０の突起形状は、開角９０度の二等辺１０ｂで形成され、その頭頂部１０ａは前記二等辺をＲ０．２で結んでいる。Ｒ０．２は、絞り羽根を形成するシートを量産するための金型加工技術によって、これ以上小さくすることが困難なものである。勿論このＲ形状をさらに小さくすることが可能となれば、絞り装置の小絞りによる問題はさらに改善されることになる。前記二等辺１０ｂの外側は、前記有効像円Ｄを形成する半径の半円１０ｄと緩やかなコーナーＲ１０ｃでもってつながれている。ここで、絞り羽根３に設けられた半円状の切り欠き１０ｄの中心１０ｅは、光軸中心Ｘより絞り羽根３の移動方向で下側に０．２ｍｍ程度ずらしている。
【００４８】
第二の絞り羽根４に形成される絞り開口形成用切欠き１１の突起形状は、開角６０度の二等辺１１ｂで形成され、その頭頂部１１ａは前記二等辺をＲ０．２で結んでいる。前記二等辺１１ｂの外側は、前記有効像円Ｄを形成する半径の半円１１ｄと緩やかなコーナーＲ１１ｃでもってつながれており、前記絞り羽根４に設けられた半円状の切り欠き１１ｄの中心１１ｅは、光軸中心Ｘと一致させている。
【００４９】
撮影レンズの絞り装置１の駆動機構は、駆動源としてのモータ７及びこのモータ７により駆動される回動アーム８等から構成される。回動アーム８は、その中央部がモータ７の回転軸７ａに固定されており、回動アーム８の左右端部に連結ピン８ａ、８ｂが突設されて、絞り羽根３，４の連結長孔１４ａ，１４ｂに連結ピン８ａ，８ｂがそれぞれ挿入されて係合されている。モータ７が回転し、それにより回動アーム８が回動すると、回動アーム８に固着された連結ピン８ａ、８ｂが互いに上下反対方向に変位し、これに伴って、絞り羽根３，４が上下反対方向へ、移動する。そして、絞り羽根３と絞り羽根４とが互いに接近する方向へ移動することにより、それぞれの絞り開口形成用の切欠き１０，１１が重なり合ってできる絞り開口９の大きさが、開放状態から閉じた状態まで変化することとなる。
【００５０】
図４（ａ）に、開放状態から少し絞った状態を示す。第一の絞り羽根３の半円状の切り欠き１０の中心位置１０ｅを光軸中心Ｘの位置からずらしたことから、絞り開口９の面積的な中心９ｅはレンズ鏡筒の光軸中心Ｘからずれている。このことは、小絞り対策としてＮＤフィルタを使用する弊害として発生する周辺光量落ちといった問題を改善する効果を有している。このことを以下で詳細説明する。
【００５１】
元々、複数の光学レンズを使用したレンズ鏡筒においては、光の屈折によってどうしても光軸中心と比べて周辺部の光量が小さくなるといった課題を持っている。これを光軸中心に対する周辺の光量のレベルを７０％程度以上となる様、光学設計上配慮することで実用上問題無くしている。これは、光量差を７０％程度に抑えることができれば、人間の感覚上不自然に感じられないことによる。これに対し、絞り開口９のうちの一部にＮＤフィルタ５が覆われることで、周辺の光量が光軸中心の７０％を割り込む場合が出てくる。この場合、撮影された映像を見た際に、画面周辺が明らかに暗くなって、不自然に感じられてくる。この現象を周辺光量落ちと呼び、特に中間絞りを対策することで顕著になる傾向がある。この対策としては、理屈上、ＮＤフィルタ５が絞り開口９の全面を覆う前の状態で、ＮＤフィルタ５が覆う面積を小さくする方向しかない。しかし、このことは、中間絞り・小絞りを悪化させる方向であり、両立させることが困難な課題である。これを解決するには、極論として、小絞り対策が必要になった瞬間に素早くＮＤフィルタを絞り開口部に移動させるしかなく、実際、駆動系つまりモータを２個使うことで、上記の課題解決を行っているものも多い。しかし、このことは本発明の課題である小型化に反することとなるし、絞り装置を高価なものとし、互いに接離する方向に移動する絞り羽根を使用した絞り装置を利用する意味を失わせるものである。つまりは、性能重視・価格割切りの絞り装置である、５枚程度複数枚数の絞り羽根を環状に配置し、それぞれをカム駆動により回転させながら絞り開口を変化させる絞り装置と大差なくなってしまう。
【００５２】
これらを考慮して、中間絞り・小絞りおよび周辺光量落ちの課題の全てを満足させる方法として考案したのが、ＮＤフィルタ５を固着した絞り羽根３の移動速度をＮＤフィルタの固着されてない絞り羽根４より早くし、かつ、ＮＤフィルタが絞り開口を覆う面積を開放側で小さくすることを実現する為の、本特許請求の範囲４および６に示す対策である。上記は個々の対策においても効果があるが、双方を適切に組み合わせることで、顕著な効果を得ることが出来る。例えば、上述したように究極の対策であるモータを２個使い、ＮＤフィルタを絞り開口が適切な面積となった瞬間にさっと入れることと、同等の効果を得ることも可能となっている。
【００５３】
移動速度を変えている部分を図１で詳細説明する。図１において、第一の絞り羽根３の移動量がＬａであり、第二の絞り羽根４の移動量がＬｂとなっている。２枚の絞り羽根を駆動するモータ７で上記の移動量の差を生じさせるため、回動アーム８の連結ピン８ａの回動半径と連結ピン８ｂの回動半径に差を付けている。このことによって、モータ７部での連結ピン８ａの上下方向の移動量つまりは絞り羽根の移動量がＬａとなり、連結ピン８ｂの上下方向の移動量つまりは絞り羽根４の移動量がＬｂとなり、ＮＤフィルタ５が固着された絞り羽根３の方が移動量が多くなり、同様に、移動速度も速くなる。このことによって、図４（ｂ）から（ｃ）へと絞り開口９の面積が小さくなるにつれ、絞り開口の面積上の中心９ｅが光軸中心Ｘに近づいていくこととなり、図４（ｄ）に示される小絞りの状態で一致する様設定している。
【００５４】
通常回動アーム８の部分は、絞り羽根３・４の切り欠き１０・１１の部分の全幅より幅を大きく取ることとなる。回動アームを回動させるモータのトルクを確保可能な範囲が４０°程度であり、このことにより絞り羽根の移動量を確保するため連結ピンを配置する半径が設定される為である。ここで、連結ピン８ａの移動量が大きくなると、絞り羽根の固定枠２の駆動部側が大きくはみ出すこととなり、他のレンズ鏡筒を構成する部品との干渉からレンズ鏡筒の小型化の障害となる。これを避ける為、つまりは回動アーム８の動作領域による固定枠のはみ出しを小さくする為、モータ７の取付け位置をＣほど連結ピン８ｂつまりは移動量の小さいＬｂ側へ移動させている。このことにより、固定枠つまりは絞り装置の駆動部の占有面積を小さくすることができ、結果としてレンズ鏡筒の小型設計に寄与できる。さらには、第一の絞り羽根３の連結長孔１４ａの移動範囲を絞り羽根の切り欠き側の全幅の範囲内とすることにより、被案内スリット１２ａ・１２ｂとの配置を工夫することなどにより余分なスペースを省略可能となり、さらなる絞り装置の小型化も可能となる。
【００５５】
ここで、従来通り第一の絞り羽根３と第二の絞り羽根４とを同じ速度で動かしている場合は、図４（ｄ）に示す小絞りの状態まで絞り開口の中心９ｅが光軸中心Ｘとずれた状態が続くことから、特にテレ側でレンズ鏡筒に使われているレンズの中心から外れた所を光が通過したものが撮像素子２５に入射することとなり、光学的に望ましくないし、中心が合致した場合と比べて光量が小さくなってしまう。このことは、開放状態では影響が小さいが、小絞りでＮＤフィルタに覆われた状態では、特に実感として暗くなることが判る。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に、ＮＤフィルタ５が絞り開口９を覆う直前、つまりは中間絞りの状態を示す。絞り開口９のうちＮＤフィルタ５で覆われていない部分つまりは光線が直接透過する部分９ａの形状が概略正三角形になっている。このことにより、光線が直接透過する部分の形状が扁平となることによって生じる、光の回折現象による解像度の劣化を対策するものである。通常、前記の中間絞りにおける光線が直接透過する部分は、ＮＤフィルタが取り付けられていない第二の絞り羽根４に設けられた半円状の切り欠き１１の突起部を形成する二等辺１１ｂとＮＤフィルタ５の切片による３個の直線で形成される。３個の直線で形成される最も均一な形状が正三角形であることから、前記絞り羽根の二等辺の頂角を６０°とし、前記ＮＤフィルタの切片を二等辺に対して形成される頂角が６０°となるよう進入する様設定したものである。仮に、中間絞りにおける光線が直接透過する部分を形成するのが２個の絞り羽根とＮＤフィルタのそれぞれの直線部分で形成されたり、その他の組合せによる３個の直線で形成される場合においても、同様に正三角形を形成するよう設定することが、中間絞りによる回折現象を改善する最善の方策と考えられる。勿論、中間絞りにおける光線が直接透過する部分を形成するのを４個の直線とすれば正方形であり、さらには多角形に近づける方が改善されることになるが、これらは、絞り羽根やＮＤフィルタなど構成する部品点数を増やすことにつながり、２枚の絞り羽根で構成される絞り装置の持っている、安価で簡単であるといった特徴を無くすものである。
【００５７】
次に、図４（ｄ）に、絞り開口９が小さくなった状態、つまりは小絞りの状態を示す。小絞りにおける絞り開口９の形状を決定するのは、第一の絞り羽根１０と第二の絞り羽根それぞれの切り欠き形状における頭頂部を形成する１０ａ，１１ａ，１０ｂ，１１ｂであり、図３で先に説明したとおり、第一の絞り羽根の切り欠きの頭頂部は開角９０度の二等辺１０ｂで形成され、第二の絞り羽根の切り欠きの頭頂部は開角６０度の二等辺１１ｂで形成されている。上記で形成される小絞り時の絞り開口９の形状は、四角形時における絞り開口形状として最も有利である正方形に対すると、一つの頂角が６０度となっていることから若干不利となっているが、極端に扁平となっていないことから、実質的な問題レベルとはなっていない。
【００５８】
次に、図４（ｂ）に、図４（ｃ）より若干開放状態に近づけた状態を示す。絞り開口９のうちＮＤフィルタ５で覆われていない部分つまりは光線が直接透過する部分の形状が、正三角形から異形状となっており、図４（ｃ）と比較して回折現象による解像度の劣化が起こり易くなっている。こうした状態を改善する為に、図３（ｂ）における第二の絞り羽根の切り欠き形状１１の開角６０°で形成する突起部分を大きくすることが有効である。しかしながら、突起部が大きくなることにより、第二の絞り羽根４の移動量を大きく取る必要が生じ、絞り装置が大きくなってしまう。そこで、ＮＤフィルタ５に台形状の凹部を形成し、絞り羽根の切り欠き形状１１とＮＤフィルタ５によって形成される頂角を可能な限り鈍角とすることで、絞り装置を大型化させることなく、中間絞りによる解像度の劣化を抑えることを可能としている。ここで、ＮＤフィルタ５の凹部を大きく取れば大きく取るほど中間絞りでの頂角の角度を大きく取ることが可能であるが、このことは絞り開口９の全面をＮＤフィルタ５が覆った時点の絞り開口面積が小さくなることにつながる。つまりは、中間絞りの状態が長くなり、より明るい状態で中間絞りの現象が発生することとなる。折角中間絞りの対策を行ってるのに、中間絞りを起こり易くもすることとなり、結局中間絞り対策の効果を小さくしてしまう。これらを配慮し、ＮＤフィルタ５の凹部は極力小さくしている。このことは絞り装置の小型化にも寄与している。
【００５９】
また、それぞれの絞り羽根の半円状の切り欠き１０ｄ，１１ｄの半径を、前記有効像円Ｄを形成する半径と概略同等としているのは、撮像素子２５に前記有効像円の外側から不要な光が入射することを防ぐ為に必要であり、このことは解像度を確保するためである。絞り羽根や固定枠その他の機械的な誤差によって、絞り羽根によって形成される絞り開口９の半径や中心位置の誤差が生じることを考慮し、前記絞り羽根の半円状の切り欠き１０ｄ，１１ｄの半径を前記有効像円の半径よりも０．１ｍｍから０．２ｍｍ大きくし、マージンとする場合が多い。ただし、上記マージンを多くとりすぎると不要な光が入射するので、適切なマージン量を検討することとなる。
【００６０】
一方、固定枠２に設けられた固定絞り孔２ｅの半径は絞り羽根３，４によって形成される絞り開口９の開放時の半径より０．２ｍｍ程度大きく設定している。絞り羽根や固定枠その他の機械的な誤差によって、有効像円の半径より内側に光を遮るものが入らない為の措置である。従来技術のように前記固定絞り孔２ｅの半径を有効像円の半径と同等とした場合、逆に絞り羽根によって形成される絞り開口９の開放時の半径を大きく取る必要が生じる。このことによって、絞り羽根の移動量が大きくなることによる絞り装置の大型化を無くすことが出来る。このことは、それぞれの羽根の移動量および回動アーム８の移動範囲で０．２ｍｍの３倍程度の問題ではあるが、ギリギリの設計をするなかでは割切ることが出来ない場合も出てくる。また、回動アーム８の移動範囲が増えることは、モータ７の回転角度が増えることとなり、モータ７のトルクが小さくなるなどの種々の不具合が発生することにつながる。このことは、モータ７の構成部品の機械的・磁気的ばらつきによって影響が顕著になることもあり、最悪外形φ６ｍｍのモータで良いものが外形φ８ｍｍのモータに切り替える必要が生じる場合も出てくる。
【００６１】
ここで、上記の対策、つまりＮＤフィルタ５の絞り羽根３の位置を絞り羽根の切り欠き１０の中心で光軸Ｘから０．２ｍｍずらすことにより、絞り羽根３の移動量が大きくなってしまう。このことは、ＮＤフィルタ1枚・モータ1個の条件のなかで、周辺光量落ちと中間絞りを同時に解決する為に不可欠な事項と捉え、小型化を優先する為に他の対策などのなかから選択している。また、固定枠に設けられた固定絞り孔２ｅの半径より、絞り羽根の切り欠き１０，１１の半径を小さくしたにも関らず、結果として開放状態において絞り羽根３の切り欠き１０の大部分が固定絞り孔２ｅよりはみ出すこととなっている。このことは、前に指摘したように、有効像円より外側の不要な光を撮像素子２５に入射させることとなり、映像の劣化につながる可能性がある。しかしながら、当該部分はＮＤフィルタ５に覆われていることなどから、実害はほとんどないことが確認されている。
【００６２】
逆に、このことによって開放状態において、絞り開口９にＮＤフィルタ５が覆われる面積が小さくなることにより、より大きい光量が必要な場合に、より多くの光線を透過させることが可能となり、つまりはレンズ鏡筒の光学性能を向上させるといった効果も出てくる。
【００６３】
ところで、従来例および特許文献１などによると、中間絞りによる回折現象を改善する為、ＮＤフィルタを１枚追加し、中間絞り時の光線が直接透過する部分の形状を正方形とすることが提案されている。この改善案によると、ＮＤフィルタが追加されることによる光軸ｘ-ｘ方向の厚さが大きくなる、コストアップとなる、さらにはＮＤフィルタ接着などによる工数および接着剤が周辺部に付着することによる不具合およびハンドリングが増えることによるゴミなどの異物付着といった不具合の発生頻度を増やすものであった。また、従来例による図７（ａ）に示すように、ＮＤフィルタのサイズを小さくする為にＮＤフィルタ５，６に設けられた頂角９０°の二等辺でなる凹部から両サイドで水平へ移行させた場合、９ａ部分において扁平部分が発生することで、回折現象による解像度の劣化となった。これを改善する為、特許文献１においては、ＮＤフィルタ５，６の頂角９０°の二等辺をさらに延長している。このことは、ＮＤフィルタのサイズがさらに大きくなるし、絞り羽根の移動距離を大きくする必要から、絞り装置がさらに大きくなるものであるが、ここでは絞り開口を形成する絞り羽根とＮＤフィルタを保持する羽根を別個に用意し、違った動作をさせることで、大きくなることを可能な限り抑えるというものであり、中間絞り対策を考慮してない元の絞り装置の大きさからすると相当大型化したものにある。本発明による絞り装置においては、絞り羽根およびＮＤフィルタを元の中間絞りといった課題を配慮する絞り装置のものより小さくしながら、中間絞りや周辺光量落ちといった課題を解決可能とするものであり、絞り装置ならびに撮影レンズの小型化を可能とするものである。
【００６４】
ここで、本発明の絞り装置が、中間絞りといった課題に配慮していない従来の絞り装置に対しても、小型化が可能であることを図１０で示す。図１０は、絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根およびＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図である。
【００６５】
図１０（ａ）に、開放状態から少し絞った状態を示す。絞り開口９の面積的な中心９ｅはレンズ鏡筒の光軸中心Ｘと一致していることから、ＮＤフィルタ５に覆われた部分により画面の一部で光量が小さくなる問題である周辺光量落ちといった問題となり易い。特に中間絞りといった課題に配慮してＮＤフィルタの覆う面積が大きくなったりすると、周辺光量落ちの問題が顕著となる。
【００６６】
次に、図１０（ｂ）から（ｃ）、（ｄ）の順に、絞り開口９が小さくなるが、図１０（ｃ）に示す中間絞りの状態において、絞り開口９のうちＮＤフィルタ５に覆われてない部分９ａの形状が頂角９０度の二等辺三角形となることから、やや扁平となり、回折による解像度の劣化が問題となってくる。また、絞り羽根の切り欠きの頭頂部１０ａ，１１ａの開角を９０度としていることから、半円からの頭頂部１０ａ，１１ａのはみ出し部分が２ｍｍと大きくなり、その分絞り装置が大型化することとなる。実際、絞り装置を少しでも小さくしたいとの要求から頭頂部１０ａ，１１ａの開角を１１０度、１２０度と大きくする例があったが、中間絞りにおける絞り開口９ａの形状がより扁平となることから、回折による解像度の劣化が深刻な問題となった事例もある。
【００６７】
以上のように、絞り羽根を有し、互いに逆方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成される撮影レンズにおいて、小絞りや中間絞りによる解像度の劣化と光量落ちは潜在的に有している課題であり、開放時の光量の問題と合わせていずれか改善することでいずれかが悪くなる場合が多い。これに対して、絞り羽根の形状やＮＤフィルタの形状による対策が、特許文献１を始めとして複数の特許で提案されている。これらの提案による対策によって、小絞り、中間絞り、いずれかによる解像度劣化の問題を改善することが可能となっているが、小絞り、中間絞りの両方をクリアするものは少ない。
【００６８】
また、これらの対策によると、絞り装置を大型化することとなり、レンズ鏡筒さらにはレンズ鏡筒を搭載したビデオカメラといった商品の商品価値を悪くする場合が多い。特許文献１においては、従来技術より絞り装置の小型化が可能である、とされているが、中間絞りを対策する手段としてＮＤフィルタや絞り羽根の枚数を増やしたものと比較して小型化が可能としているが、本来の絞り羽根２枚にＮＤフィルタを1枚貼るものと比べると遥かに大型化するものであった。また、これらの提案においては、ＮＤフィルタによって生じる光量落ちに対する問題については触れられておらず、なかには解像度の改善の副作用として光量落ちを悪化させるものもあった。本発明によれば、光量落ちおよび小絞り・中間絞りでの解像度といった課題を同時に改善するとともに、絞り装置およびレンズ鏡筒の小型化を可能とするものである。
【００６９】
また、もうひとつの改善方法として、ＮＤフィルタの透過光量を段階的に変化させることで、小絞りの状態のみ透過光量を小さくし、中間絞り側において透過光量を大きくし、ＮＤフィルタとの境界で急激な光量差を無くすといったものが採用される場合がある。この場合、絞り装置を大型化する必要は無くなるが、ＮＤフィルタの透過光量を段階的に変化させる技術が一般的でないことから対応できる絞り装置メーカーが限定され、その結果として絞り装置を高価なものとしている。本発明においては、絞り装置を従来の２枚の絞り羽根と１枚のＮＤフィルタで構成される絞り装置よりさらに小型化するなかで、光量落ちや小絞り・中間絞りでの解像度といった問題を同時に解決し、さらには上記従来の構成部品をさらに小型化することでコストダウンも可能とするものであり、ビデオカメラといった撮影レンズの小型化が優先される商品のデザイン上の自由度を大幅に改善し、より商品力の高いものとすることを可能にしている。
【００７０】
一方で、図５に示すように、最近の小型撮影レンズにおいては、絞り装置１を挟んだ形で二群レンズ２２と三群レンズ２３が配置され、テレ側において、二群レンズ２２と三群レンズ２３のレンズ面間距離が１．６ｍｍと小さく設定される場合がある。このことは、絞り装置の厚さに対する大変な制約となっており、撮影レンズに絞り装置を組み込む際の作業ばらつきによって近接するレンズと接触することで傷や汚れによる撮影レンズの性能を劣化させるといった問題も発生する。このため、図２の絞り装置の断面図に示すように、絞り装置の固定枠２は通常樹脂成形で形成され、強度や成形精度を確保する為基本肉厚は０．７ｍｍから1ｍｍとしており、前記レンズ面間距離１．６ｍｍとする為、レンズの一部が絞り装置に嵌り込む形となる様、肉盗み２ｆを設けるなどの配慮が必要となっている。こうしたなか、通常絞り羽根やＮＤフィルタの板厚が０．０７ｍｍ程度であるが、羽根等の変形やＮＤフィルタ固着時の浮き等を考慮する必要があることから、絞り羽根やＮＤフィルタによる厚さは１枚あたり０．３〜０．４ｍｍ程度見込まれ、絞り羽根やＮＤフィルタの枚数を増やすことは、撮影レンズの小型化に対する障害となっている。
【００７１】
これに対して、図２の絞り装置の断面図において、絞り羽根を保持する固定枠２に対し、第二の絞り羽根４が挿入され、その上（図では左側）にＮＤフィルタ５を接着剤１５で固着した第一の絞り羽根３が挿入されて、前記固定枠２のガイドピン２ａ〜２ｃに支持された状態で上下に移動可能とされている。さらにその左側に絞り羽根がはみ出すことと異物が混入されることを防止する為のカバー１６が固定されている。図示しないが固定枠２から０．１ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置することで、固定枠２側へのソリ・曲がりを防ぐ。逆方向のソリ・曲がりについては、絞り羽根３との距離を十分に取ることで、動作不良といった不具合を無くす。絞り羽根３が絞り羽根４に近接しないようにするため、固定枠２から０．６ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置する。同様にカバー１６からもそれぞれの絞り羽根の位置をキープするために、それぞれの絞り羽根をガイドする凸を形成する。それぞれの絞り羽根をガイドする固定枠２のガイドとカバー１６のガイドは互いに向かい合う形で配置され、その隙間は０．２ｍｍ程度とする。絞り羽根の厚さは０．０７ｍｍ程度であることから隙間を０．１ｍｍ程度確保することとなり、ガイドの面積をある程度小さくすることで、絞り羽根のソリ・曲がりによって動作に支障をきたすことを防いでいる。
【００７２】
また、第一の絞り羽根をガイドする部位と第二の絞り羽根をガイドする部位は互いの羽根が動作する範囲を外して、干渉しないよう配置される。こうすることにより、絞り羽根同士の隙間は０．３〜０．４ｍｍに保持され、ＮＤフィルタ５のソリ・曲がりやＮＤフィルタの接着剤１５の塗布厚を０．３ｍｍ以下で管理することで、動作不良を防ぐことができる。さらに、ガイドする箇所と絞り羽根の形状に配慮することで、絞り羽根の曲がりを規制し、小さい隙間でありながら互いの絞り羽根同士がぶつかりあって、動作不良とならないように配慮することも出来る。さらには、最悪ぶつかる箇所を指定し、それらの箇所に端面や孔などの部位を避けることによって、最悪ぶつかっても大きな負荷とならない様配慮される。こうした配慮によって、第一の絞り羽根３と第二の絞り羽根４が占有するスペースとして、厚さ０．７ｍｍ程度とすることを可能としている。さらには、カバー１６および固定枠２に対して、図５の二群レンズ２２および三群レンズ２３がめり込む形となる様、逃がしを設けることによって、前述した二群レンズ２２と三群レンズ２３との面間距離が１．６ｍｍと小さいレンズ鏡筒でも使用可能な絞り装置となっている。
【００７３】
従来の技術による絞り装置の断面図を図８に示す。図８において、絞り羽根を保持する固定枠２に対し、ＮＤフィルタ６を接着剤１５で固着した第二の絞り羽根４が挿入され、その上（図では左側）にＮＤフィルタ５を接着剤１５で固着した第一の絞り羽根３が挿入されて、前記固定枠２のガイドピン２ａ〜２ｃに支持された状態で上下に移動可能とされている。さらにその左側に絞り羽根がはみ出すことと異物が混入されることを防止する為のカバー１６が固定されている。ＮＤフィルタ５，６は、相互に干渉しないように絞り羽根３，４の外側に配置されている。図示しないが固定枠２から０．４ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置することで、固定枠２とＮＤフィルタ６との干渉による動作不良を防いでいる。絞り羽根４の逆方向（左側）のソリ・曲がりを配慮し、絞り羽根３との距離を十分に取ることで、動作不良といった不具合を無くしている。絞り羽根３が絞り羽根４に近接しないようにするため、固定枠２から０．９ｍｍ程度の凸で形成される第二の絞り羽根４をガイドする部位を適所に配置する。
【００７４】
同様にカバー１６からもそれぞれの絞り羽根の位置をキープするために、それぞれの絞り羽根をガイドする凸を形成する。それぞれの絞り羽根をガイドする固定枠２のガイドとカバー１６のガイドは互いに向かい合う形で配置され、その隙間は０．４ｍｍ程度となっている。上記の本発明による絞り装置において、絞り羽根の動作を安定させる為の隙間が０．１ｍｍ程度であったのに対し、従来例で０．４ｍｍ程度必要とされるのは絞り羽根の面積が大きいことと絞り羽根同士の干渉を防ぐために、本発明の絞り装置よりも大きくとる必要があることによる。上記により、絞り羽根およびＮＤフィルタが占有するスペースとしては、厚さ１．５ｍｍ以上となるのが通常である。カバー１６および固定枠２に対して、図５の二群レンズ２２および三群レンズ２３がめり込む形となる様、逃がしを設けた場合でも、前述した二群レンズ２２と三群レンズ２３との面間距離は最低２ｍｍ以上必要となる。
【００７５】
面間距離１．６ｍｍと２ｍｍの差は僅かではあるが、当社製品比較では、２４倍相当のズーム比を有するレンズ鏡筒において、面間距離を１．６ｍｍとすれば鏡筒全長（図８の寸法Ｇ）を４５ｍｍとすることが可能であることに対して、面間距離が２ｍｍを超えた場合では鏡筒全長が５０ｍｍ以上となるといった実績がある。こうした傾向は、ズーム比率が大きくなるほど顕著であることから、昨今の高倍率・小型レンズが求められる状況では製品デザインや製品性能上効果が大である。
【００７６】
さらには、ＮＤフィルタ５とＮＤフィルタ６の光軸ｘ-ｘ上の距離が大きくなることによって、中間絞りにおいて、つまりはＮＤフィルタ同士が重なり合う直前において、光軸ｘ-ｘと平行な光線においては遮光できるものが、斜め（図８に示す矢印の方向）の光線が入射した場合に遮光できない、といった現象が生じる。このことによっても、回折現象による解像度の劣化が生じることとなり、図２に示すように、本発明による構造であれば、斜めの光線の影響を受けることなく、解像度の劣化の少ない良好な撮像を得ることを可能とする。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明にかかる撮影レンズの絞り装置は、例えばビデオカメラ、電子スチルカメラなどに用いられる可変焦点のレンズ鏡筒に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による撮影レンズの絞り装置の正面図
【図２】同絞り装置の光軸方向に対する各部品の配置を概略的に示す断面図
【図３】同絞り装置の第一の絞り羽根および固着したＮＤフィルタ、第二の絞り羽根を示す正面図
【図４】同絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根および第一の絞り羽根に固着したＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図
【図５】本発明による絞り装置を使用したレンズ鏡筒の断面図
【図６】従来の絞り装置の正面図
【図７】従来の絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根およびそれぞれの絞り羽根に固着したＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図
【図８】従来の絞り装置の光軸方向に対する各部品の配置を概略的に示す断面図
【図９】従来の絞り装置を使用したレンズ鏡筒の断面図
【図１０】従来の絞り装置の第一の絞り羽根と第二の絞り羽根および第一の絞り羽根に固着したＮＤフィルタとを組み合わせた位置関係を示す正面図
【符号の説明】
【００７９】
１ 絞り装置
２ 固定枠（固定側部材）
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ ガイドピン（ボス）
２ｅ 固定枠に設けられた固定絞り孔
３ 第一の絞り羽根
４ 第二の絞り羽根
５ ＮＤフィルタ
７ モータ（駆動源）
８ 回動アーム（駆動力伝達部材）
８ａ、８ｂ 連結ピン
９ 絞り開口
９ａ 絞り開口のうちＮＤフィルタに覆われてない部分
１０ 第一の絞り羽根の切欠き
１１ 第二の絞り羽根の切欠き
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 被案内スリット
１３ａ，１３ｂ，１３ｄ 被案内スリット
１４ａ、１４ｂ 連結長孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記絞り開口の面積が小さくなる過程で前記ＮＤフィルタが前記絞り開口の全面を覆う直前に光線が素通しとなる部分の形状を概略正三角形とすることを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項２】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタの前記概略正三角形を形成する切片部に傾斜角２０度程度で形成される２等辺の台形状の凹を持たせることを特徴とする請求項１に記載する撮影レンズの絞り装置。
【請求項３】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、開放状態での絞り開口形状のうちＮＤフィルタで覆われた部分を前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔で形成し、ＮＤフィルタで覆われてない部分を前記２枚の絞り羽根に設けられた概略半円形状の切り欠きで形成することを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項４】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔の直径を、撮影レンズにおける絞り装置が配置される位置での有効像円の直径と同じか０．２ｍｍ程度大きくすることを特徴とする請求項３に記載する撮影レンズの絞り装置。
【請求項５】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタを取り付けた側の絞り羽根を、ＮＤフィルタの無い側の絞り羽根より遅い速度で移動させることを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項６】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根で形成される絞り開口の中心を、絞り開口の面積が小さくなったところで光軸中心に合致させたことを特徴とする請求項５に記載する撮影レンズの絞り装置。
【請求項７】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタの取付けられてない側の絞り羽根を駆動するための連結ピンの動作点半径を小さくしたことを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項８】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記連結ピンの取付けられたアームの回転中心を、撮影レンズの光軸を中心としかつ絞り羽根の移動方向を軸とする線から、連結ピンの動作点半径の小さい方へずらしたことを特徴とする請求項７に記載した撮影レンズの絞り装置。
【請求項９】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り径が形成される撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタを絞り羽根に挟まれる形に配置したことを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項１】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記絞り開口の面積が小さくなる過程で前記ＮＤフィルタが前記絞り開口の全面を覆う直前に光線が素通しとなる部分の形状を概略正三角形とすることを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項２】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタの前記概略正三角形を形成する切片部に傾斜角２０度程度で形成される２等辺の台形状の凹を持たせることを特徴とする請求項１に記載する撮影レンズの絞り装置。
【請求項３】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、開放状態での絞り開口形状のうちＮＤフィルタで覆われた部分を前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔で形成し、ＮＤフィルタで覆われてない部分を前記２枚の絞り羽根に設けられた概略半円形状の切り欠きで形成することを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項４】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根を保持する固定枠に形成された固定絞り孔の直径を、撮影レンズにおける絞り装置が配置される位置での有効像円の直径と同じか０．２ｍｍ程度大きくすることを特徴とする請求項３に記載する撮影レンズの絞り装置。
【請求項５】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、前記ＮＤフィルタを取り付けた側の絞り羽根を、ＮＤフィルタの無い側の絞り羽根より遅い速度で移動させることを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項６】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記２枚の絞り羽根で形成される絞り開口の中心を、絞り開口の面積が小さくなったところで光軸中心に合致させたことを特徴とする請求項５に記載する撮影レンズの絞り装置。
【請求項７】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り開口が形成され、前記絞り開口が所定の面積より小さくなった際に絞り開口の全面を覆うＮＤフィルタを具備する撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタの取付けられてない側の絞り羽根を駆動するための連結ピンの動作点半径を小さくしたことを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【請求項８】
前記撮影レンズの絞り装置において、前記連結ピンの取付けられたアームの回転中心を、撮影レンズの光軸を中心としかつ絞り羽根の移動方向を軸とする線から、連結ピンの動作点半径の小さい方へずらしたことを特徴とする請求項７に記載した撮影レンズの絞り装置。
【請求項９】
２枚の絞り羽根を有し、互いに接離する方向に移動する絞り羽根で絞り径が形成される撮影レンズの絞り装置において、ＮＤフィルタを絞り羽根に挟まれる形に配置したことを特徴とする撮影レンズの絞り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１４０２５０（Ｐ２００７−１４０２５０Ａ）
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３３５４９８（Ｐ２００５−３３５４９８）
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２１日（２００５．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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