絞り装置
【課題】 絞り羽根の開閉動作時にピンとカム溝とのガタをなくして、スムーズに絞り羽根を駆動できる絞り装置を提供する。
【解決手段】 絞り装置１は、スライドピン１２が植設された絞り羽根１０、スライドピン１２を案内するカム溝４５を有するカムプレート４０、及び、スライドピン１２を付勢する線バネ５０を具備する。線バネ５０は、絞り羽根１０のスライドピン１２の光路開口側の面に当接摺動し、同ピン１２をカム溝４５の縁に向けて付勢して同ピンとカム溝との間のガタをなくすので、絞り羽根１０のスムーズな開閉動作が可能となる。また、絞り羽根１０の開限位置においては、線バネ５０が付勢力を有しない自由姿勢となって、バネ５０とスライドピン１２間にスキマが開いている。
【解決手段】 絞り装置１は、スライドピン１２が植設された絞り羽根１０、スライドピン１２を案内するカム溝４５を有するカムプレート４０、及び、スライドピン１２を付勢する線バネ５０を具備する。線バネ５０は、絞り羽根１０のスライドピン１２の光路開口側の面に当接摺動し、同ピン１２をカム溝４５の縁に向けて付勢して同ピンとカム溝との間のガタをなくすので、絞り羽根１０のスムーズな開閉動作が可能となる。また、絞り羽根１０の開限位置においては、線バネ５０が付勢力を有しない自由姿勢となって、バネ５０とスライドピン１２間にスキマが開いている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパクトデジタルカメラや一眼レフカメラなどの光学機器の絞り装置に関する。特には、動画撮影時に、被写体の明るさの変化に追随してスムーズに開閉できる絞り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の絞り装置には、複数の絞り羽根を、光軸を中心に回転する環状の風車で駆動して光路開口を開閉するタイプのものがある。各絞り羽根あるいは地板にピンを植設し、地板あるいは各絞り羽根に各ピンが係合するカム溝を形成し、各絞り羽根を風車で回動することにより各ピンが各カム溝の縁で押され、各絞り羽根が回動支点を中心として回動して光路開口を開閉する。
【０００３】
このようにカム溝をスライドするピンを有するタイプの絞り装置においては、ピンとカム溝との間にクリアランスがあると、絞り羽根の動きにガタ（段ともいう）が生じ、スムーズな光量調整が困難となる。特に、動画撮影において、光路開口を閉じる場合にガタが生じると、光量の急激な変化が撮影される画像の明るさ変化に顕著に表れ、違和感を与える動画となる。ピンとカム溝との間のクリアランスを機械的になくすことは可能であるが、温度や湿度の変化などに対応させるためには、若干のクリアランスを持たせるように設計されている。
【０００４】
このようにガタを含みつつ絞り羽根の駆動をスムーズに行うための対策として、板バネで絞り羽根の羽根本体を付勢して、スライドピンをカム溝の縁に付勢した絞り装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置の場合、板バネはある程度の幅をもつ必要がある。すると、バネ定数が高くなってしまい、付勢力の変動が大きくなるので好ましくない。また、羽根本体が樹脂製の場合は、羽根本体を付勢すると羽根本体がたわんで変形するなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２６５９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、絞り羽根の開閉動作時にピンとカム溝とのガタをなくして、スムーズに絞り羽根を駆動できる絞り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様の絞り装置は、 光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、 前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、を具備する絞り装置であって、 さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、 前記絞り羽根の開限位置においては、前記線バネが付勢力を有しない自由姿勢となって、該バネと前記スライドピン間にスキマが開くことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、線バネで絞り羽根のスライドピンをカム溝の縁に向けて付勢して同ピンとカム溝との間のガタをなくすので、絞り羽根のスムーズな開閉動作が可能となる。すなわち、開限位置以外、特に絞りの敏感な開口閉近辺の位置で常に線バネから絞り羽根に与圧がかかった状態であるので、スライドピンの急激な移動が起こりにくく、スムーズに開口を開閉することができる。このように、開閉方向性のヒステリシスやカメラにかかる重力・慣性力変化による絞りの急激な変化がなくなり、特に一眼レフカメラの動画・連射撮影時の絞り性能が向上する。なお、絞り開限においては絞り羽根にかかる付勢力（与圧）はゼロであり絞り羽根がふらつくが、開限ではそれほど高度な絞り性能は要求されないので、特に問題は起こらない。あるいは開限の光路開口は絞り羽根によらず、地板やカバー等の固定開口で決めても良い。
なお、絞り開限においては絞り羽根に係る付勢力がゼロであるが、絞り羽根を回動させればスライドピンが線バネに当接するので、開限から離れれば自動的に線バネが絞り羽根を付勢する。絞り羽根の付勢力がゼロである範囲は、開限近くの１０％程度以下の範囲が好ましい。
【０００９】
この態様の絞り装置においては、絞り開限時には、線バネも付勢力を有しない自由姿勢である。すなわち、開限位置において線バネの与圧がゼロであり、かつ、バネ−ピン間にクリアランスがある。したがって、組み立て時には、絞り羽根を一方の地板の開限の所定位置に置いた後に、線バネをもう一方の地板に置けばよい（逆の順序でもよい）。あるいは、バネをフリーな姿勢で組み込んだ部品（地板、カムプレート、カバーなど）と、絞り羽根を開限位置で組み込んだ部品とを組み立てれば、バネと絞り羽根とが開限の形態で自動的に組み立てられる。つまり、線バネを人為的に変形させることなく絞り羽根の組み込みができる。線バネが細いものである場合、組立時にできるだけ線バネに触れないで済ませることが、線バネの永久変形やバネ特性変化を避けることができるため好ましい。また、組立工程の工数減にもなる。
【００１０】
これに対して、開限位置でも線バネがピンに当たっていると、組み立て時に線バネを変形させる作業が必要になり、神経を使う作業となるとともに、上述のようなバネの損傷の懸念がある。
【００１１】
さらに、バネは絞り羽根のスライドピンを付勢しているので、絞り羽根の羽根本体を付勢する場合に生じる羽根本体（光路遮蔽のフィルム部）の変形などの問題がない。また、羽根本体を付勢する場合には、ある程度の幅のある、バネ定数の比較的高い板バネを使用する必要があったが（線バネだとフィルム状の絞り羽根本体の側辺にうまく当たらないため）、本発明では線バネを使用するので、バネ定数を低くでき、付勢力及びその変動を小さくすることができる。
【００１２】
なお、絞り羽根の開閉駆動機構としては、複数の絞り羽根のピンを風車を介して回動させる方式の他に、風車を用いず、カムプレートを回動させるタイプもある。また、絞り羽根の開閉駆動機構を、モータ等のアクチュエータを用いない手動絞りのタイプとすることもできる。
【００１３】
本発明の第２の態様の絞り装置は、 光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、 前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、を具備する絞り装置であって、 さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、 該線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路の外方向に付勢することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、線バネがスライドピンの光路開口側の面に当接摺動して、同ピンを外方向（光路開口中心方向と逆の方向）に付勢する。すなわち、線バネの作動領域は、絞り装置の外周付近ではなく、光路開口寄りの部分となる。つまり、絞り装置の外周付近は線バネの作動に干渉しない領域であるので、絞り装置の外周付近に、絞り装置とレンズ鏡筒などとの係合部や他の部品の取付け部を配置できる。
【００１５】
これに対して、線バネを絞り羽根の外側に配置して、絞り羽根を内方向（光路開口中心方向）に付勢する場合、絞り装置の外周近辺に線バネが存在することになる。すると、線バネの動きとの干渉が問題となって、絞り装置とレンズ鏡筒などとの係合部や他の部品の取付け部の配置に制限が加わる。すなわち、本発明のように、線バネを光路開口側の面に当接摺動させて光路開口外方向に付勢することは、レンズ鏡筒と絞り装置のスペース設定（開口径の拡大、絞り装置の外径拡縮など）の自由度が増すことになる。
【００１６】
この態様においては、 前記絞り羽根が開限近傍以外の位置にあるときは、前記線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路外方向に付勢することが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、特に、線バネがスライドピンの光路開口側の面に当接摺動するので、ピンが外側位置に来る開限において線バネが自由姿勢となり、開限時のバネ−ピン間のスキマ開けを実現しやすい。
【００１８】
以上の態様においては、 前記線バネが、スパライル巻き重ね部、該スパイラル巻き重ね部の一端に接続された引っ掛けアーム及び他端に接続されたスライドピン当接アームを有し、 前記カムプレートにバネ支点ボス及びバネ引っ掛けボスが立設されており、 前記線バネの前記スパイラル巻き重ね部が、前記カムプレートの前記バネ支点ボスに嵌合し、前記引っ掛けアームが前記バネ引っ掛けボスに係合することが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、カムプレートのバネ支点ボスに、線バネのスパライル巻き重ね部を嵌合させ、バネ引っ掛けボスに引っ掛けアームを係合させるだけで簡単に線バネをカムプレートにセットできる。
【００２０】
本発明の第３の態様の絞り装置は、 光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、 前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、を具備する絞り装置であって、 さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、 該線バネの径が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
線バネのバネ定数が低い方が、スライドピンの付勢力が小さいので、絞り羽根回動アクチュエータの出力が小さくかつ安定する。
【００２２】
本発明の第１の態様及び第２の態様においては、 前記線バネの径が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。線バネの径は、好ましくは０．１５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。バネの材料は、好ましくはステンレス線、硬銅線、伸銅線などであるが、その他のバネ材料も適用可能である。
【００２３】
また、 前記線バネのバネ定数が０．０１〜２．２０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇであることが好ましい。線バネのバネ定数は、好ましくは０．０２〜０．１５ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、より好ましくは０．０５〜０．１０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇである。
【００２４】
さらに、 前記線バネの付勢力が０．１０〜２５ｇｆ・ｍｍであることが好ましい。線バネの付勢力は、好ましくは０．２５〜１．５０ｇｆ・ｍｍ、より好ましくは０．４０〜１．３０ｇｆ・ｍｍである。
【００２５】
さらに、 前記線バネのスパライル巻き重ね部の巻き数が１〜６回であることが好ましい。巻き数は、好ましくは１〜５回、より好ましくは１〜３回である。線バネのスパイラル巻き重ね部の巻き数は、多いほどバネ定数が小さくなる一方、バネの厚さが厚くなる。細線のバネを用いることで厚さの増加を抑えつつ、巻き数を多くしてバネ定数を小さくすることが好ましい。
【００２６】
線バネの線径・バネ定数・付勢力・スパイラル巻き重ね部の巻き数などの設定、並びに、駆動モータ・減速機の諸元の設定の基本的な考え方の例を以下に説明する。
線バネの各諸元は以下の条件を満足する必要がある。
（Ａ）絞り羽根にかかる自重及び慣性のモーメントに、必要十分に対抗できる付勢力を有する線バネを選定する。
（Ｂ）モータ起動性を実用範囲を超えて劣化させない。
（Ｃ）要求スペース内に収める。
これらの条件から以下のように設定する。
（１）要求スペース内にモータ、絞り羽根などの各部品を配置した上で、残された制限空間内に線バネを配置するので、これから線バネの形状は、ほぼ決まってくる。また、絞り羽根の寸法・重量も、ほぼ決定されている。
（２）線バネを上記（１）に基づいて設計した基本形状として、モーメント計算・線バネの他の諸元決定を行う。なお、線バネの付勢力がゼロとなる位置は、閉限から開眼に至る絞り羽根の回動ストロークのうち、開限寄りの５％〜２５％（ピンのストロークで）の位置が、例えば１０％程度が好ましい。そして、閉限の位置において、絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント／付勢力モーメント：１／２〜１／６５０の範囲とすることが好ましい。同モーメント比は、より好ましく１／１０〜１／１００、最も好ましくは１／２０〜１／５０である。なお、「絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント」とは、「絞り羽根１枚の重量×回動支点ピンと羽根重心との距離」である。「付勢力モーメント」とは、「線バネ付勢力×回動支点ピンとスライドピンとの距離である。
（３）絞り羽根の重量＋バネ付勢力の３倍以上のトルクを目標として、モータ及び減速機が出力出来うるかを計算する。
（４）上記（２）又は（３）の計算において目標に達しない場合は、（１）又は（２）に戻って再検討する。
【発明の効果】
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、線バネで絞り羽根のスライドピンをカム溝の縁に向けて付勢して同ピンとカム溝との間のガタをなくするので、絞り羽根のスムーズな開閉動作が可能となる。さらに、絞り開限においては絞り羽根にかかる付勢力（与圧）をゼロ、すなわち線バネも付勢力を有しない自由姿勢とすれば、線バネと絞り羽根とを独立して組み込むことができ、線バネの好ましくない永久変形やバネ特性変化を避けることができる。また、組立工程の工数を減らすこともできる。
【００２８】
さらに、バネ定数の比較的低い細線線バネを使用すれば、付勢力の変動を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る絞り装置を説明する図であり、図１（Ａ）は全開時の平面図、図１（Ｂ）は全閉時の平面図である（カバーは省略されている）。
【図２】図１（Ａ）、図１（Ｂ）の一部を拡大した図である。
【図３】図１の絞り装置の分解斜視図である。
【図４】図１の絞り装置の地板Ｂの平面図である。
【図５】図１の絞り装置の線バネの図であり、図５（Ａ）は線バネの平面図、図５（Ｂ）は線バネを地板Ｂに収容した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図３を参照して、本発明の実施の形態に係る絞り装置の構成を説明する。図３は、本発明の絞り装置の分解斜視図である。
絞り装置１は、光路開口を絞る複数（この例では７枚、図１には１枚のみ図示）の絞り羽根１０と、光軸ＯＡを中心に回転して絞り羽根１０を回動させる風車２０と、光路開口が形成された地板Ａ３０及び地板Ｂ（カムプレート）４０と、各絞り羽根１０を付勢する線バネ５０と、線バネ５０を保持するカバー６０と、を備える。
【００３１】
まず、各部品について説明する。
絞り羽根１０は全て同一形状であり、羽根本体１１と、羽根本体１１に植設されたスライドピン１２を備える。羽根本体１１は、例えば、遮光能力のあるコーティングを施した樹脂フィルム（一例でポリエステルフィルム）で作製される。羽根本体１１は略半円状で、内周部には円弧状の絞り形成縁１１ａが形成されている。各羽根部材１０の絞り形成縁１１ａによって光軸ＯＡを中心とする光路が形成される。スライドピン１２は、各羽根本体１１の一面の端部に植設されている。各羽根本体１１の反対側の面には、絞り羽根１０の回動支点ピン１５が植設されている。
【００３２】
風車２０はリング状の薄い部材である。風車２０には、絞り羽根１０の枚数と同じ数（この例では７個）の孔２１が等間隔で開けられている。各孔２１に絞り羽根１０の回動支点ピン１５が嵌合し、各絞り羽根１０が孔２１の周囲を回動可能となる。
また、風車２０の外周の一部には外方向に張り出す突部２３が形成されている。この突部２３は風車２０の位置決め用のものである。さらに、外周の一部にはラック２５が形成されている。このラック２５は、後述するように地板Ａ３０に取り付けられたモータ３５の回転軸に固定されたピニオン３６と噛み合う。モータ３５の回転によって風車２０は光軸ＯＡを中心として回転する。
【００３３】
地板Ａ３０及び地板Ｂ４０はほぼ同じ中空円板状であり、中心には光路開口３１及び４１が形成されている。絞り羽根１０及び風車２０は、地板Ａ３０と地板Ｂの間に支持される。
地板Ａ３０の一面の光路開口３１の周囲は、絞り羽根１０及び風車２０が載置される凹部３３となっている。地板Ａ３０の反対側の面にはモータ３５が取り付けられている。モータ３５の回転軸は地板Ａ３０を貫通して凹部３３に突き出ている。この突き出た回転軸に、風車２０のラック２５と噛み合うピニオン３６が固定されている。
【００３４】
地板Ｂ４０（カムプレート）について図４も参照して説明する。
地板Ｂ４０の一面（地板Ａ３０と反対側の面）の光路開口４１の周囲は、後述する線バネ５０が収容される凹部４３となっている。この凹部４３には、絞り羽根１０の枚数と同じ数（この例では７個）のカム溝４５が形成されている。カム溝４５は同じ形状であり、地板Ｂ４０の外側から内側へ向かって斜めに形成されている。このカム溝４５に、絞り羽根１０のスライドピン１２が係合する。凹部４３の、各カム溝４５の側方には、バネ支点ボス４７が立設されている。さらに、各バネ支点ボス４７の、カム溝４５と反対方向の側方には、バネ引っ掛けボス４８が立設されている。
【００３５】
地板Ａ３０及び地板Ｂ４０の、各凹部３３、４３の外側の部分には、レンズ鏡筒などとの係合部や他の部品（制御用電子部品ＰＩなど）の取付け部である突起や凹部、孔、切り欠きなどが形成されている。
【００３６】
線バネ５０について図５も参照して説明する。図５（Ａ）は、線バネの平面図、図５（Ｂ）は、線バネを地板Ｂにセットした状態を示す図である。
線バネ５０はトーションバネであって、図５（Ａ）に示すように、スパライル巻き重ね部５１と、スパイラル巻き重ね部５１の一端に接続された引っ掛けアーム５２と、他端に接続されたスライドピン当接アーム５３とを有する。引っ掛けアーム５２の先端５２ａはＵ字型に折り返されている。この例では、自由姿勢での両アーム５２、５３間の角度は１１５．８７°（設計値）である。
【００３７】
線バネ５０の材料は、好ましくはステンレス線、硬銅線、伸銅線などであり、バネ定数が低い方が好ましい。これは、バネ定数が低い方が絞り羽根１０のピン１２の付勢力の変動が小さいためである。バネ定数は、０．０１〜２．２０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、好ましくは、０．０２〜０．１５ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、より好ましくは０．０４〜０．１０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇであり、以下のいずれかの条件を満足するように選定される。
（１）線バネの径が０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。線径が細いほどバネの厚さを薄くできるので好ましい。
（２）線バネの付勢力モーメントが０．１０〜２５ｇｆ・ｍｍ、好ましくは０．２５〜１．５０ｇｆ・ｍｍ、より好ましくは０．４０〜１．３０ｇｆ・ｍｍである。
（３）線バネのスパライル巻き重ね部の巻き数が１〜６回、好ましくは１〜５回、より好ましくは１〜３回である。なお、巻き重ね部の高さはできるだけ低いことが、絞り装置を薄くできるため好ましい。
ただし、バネ定数は、絞り装置の光路開口の径や絞り羽根の形状・重量・枚数や絞り装置の外径などによって変わるが、できるだけ低いように選定する。なお、羽根の枚数によって、バネの腕長さが変わってくる。
後ほど、各諸元の設定例について説明する。
【００３８】
図５（Ｂ）に示すように、線バネ５０は、スパイラル巻き重ね部５１が、地板Ｂ４０の凹部４３に立設されたバネ支点ボス４７にはめ込まれ、引っ掛けアーム５２の先端の折り返し部５２ａがバネ引っ掛けボス４８に引っ掛けられて装着される。実際に組み付ける際は、例えば、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３や引っ掛けアーム５２の直線状の一部分をピンセット等でつまんで、巻き重ね部５１をバネ支点ボス４７に合わせ、かつ、折り返し部５２ａをバネ引っ掛けボス４８に合わせて、線バネ５０を落下させればよい。直線状のアーム５２、５３の一点をつまめば、線バネ５０に曲げ力がかからないので、線バネ５０の自然姿勢で地板Ｂ４０に装着できる。この際、バネ支点ボス４７と線バネ５０のスパイラル巻き重ね部５１とのクリアランスを０．１ｍｍ程度としておけば、線バネ５０を落下させるだけで巻き重ね部５１をバネ支点ボス４７にはめ込むことができる。この姿勢で、スライドピン当接アーム５３は、カム溝４５を横切って（カム溝４５の外端と内端の間を通って）カム溝４５の内端を超えて延びる。
【００３９】
カバー６０は、薄いリング状の部材で、地板Ｂ４０の凹部４３を塞いで、線バネ５０を凹部４３に保持するものである。カバー６０には、地板Ｂ４０のカム溝４５と同じ位置に同溝と同じ形状の溝が形成されている。さらに、地板Ｂ４０に立設している各バネ支点ボス４７とバネ引っ掛けボス４８が貫通する孔が開けられている。
【００４０】
図１、図２を参照して、この絞り装置１の光路開口開閉動作について説明する。各図（Ａ）は、全開時、各図（Ｂ）は全閉時を示す。各図においてカバー６０は省略されている。
図１（Ａ）、図２（Ａ）に示す絞り全開時においては、全ての絞り羽根１０の絞り形成縁１１ａは地板Ａ３０及び地板Ｂ４０の光路開口３１、４１のやや外側に位置して、光路開口３１、４１は全開となっている。そして、図２（Ａ）に拡大して示すように、各絞り羽根１０のスライドピン１２は、地板Ｂ４０のカム溝４５の外端に位置している。このとき、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３は、スライドピン１２の内側（光路開口側）に位置しており、同アーム５３とスライドピン１２とは接触せずスキマＣが開いている。つまり、線バネ５０は負荷がかかっていない自然姿勢であり、スライドピン１２にも与圧がかかっていない状態となっている。
【００４１】
また、風車２０のラック２５には、モータ３５の出力軸に固定されたピニオン３６が噛み合っている。モータ３５が駆動されてピニオン３６が回転すると、ラック２５を介して風車２０が光軸ＯＡを中心として図１の時計方向に回転し始める。
【００４２】
風車２０の回転とともに、風車２０に回動可能に支持されている絞り羽根１０も、風車２０と同方向に移動する。絞り羽根１０のスライドピン１２も、図２（Ａ）の矢印に示すように風車２０と同方向に移動するが、カム溝４５の外側の縁に押されるので、スライドピン１２はカム溝４５の外端から同溝４５に沿って進み出す。すると、絞り羽根１０は支点ピン１５を中心として図の反時計方向に旋回し始める。絞り羽根１０がさらに回動すると、スライドピン１２はカム溝４５の外縁に押され続けて、絞り羽根１０が図の反時計方向に旋回し続ける。これにより、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）に示すように、各絞り羽根１０が地板Ａ３０及び地板Ｂ４０の光路開口３１、４１を塞ぐように侵入する。
【００４３】
次に、光路開口開閉動作に伴う線バネ５０の作用を図２を参照して説明する。
図２（Ａ）に示すように、全開時においては、各絞り羽根１０のスライドピン１２は、地板Ｂ４０のカム溝４５の外端に位置している。そして、スライドピン１２は、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３の外側（光路開口と反対側）に位置して、同アーム５３に接触していない。つまり、スライドピン１２には線バネ５０から与圧がかかっていない。スライドピン１２とカム溝４５とは両者間に多少のクリアランスを持つように設計されているので、自然状態においては絞り羽根１０は多少ふらつくが、全開時では高度な絞り性能要求されないので、特に問題は起こらない
【００４４】
光路開口閉時に風車２０が回転して絞り羽根１０が図の時計方向に回動すると、前述のように、スライドピン１２はカム溝４５に沿って進む。すると、スライドピン１２の進行方向に線バネ５０のスライドピン当接アーム５３が存在するので、やがて、スライドピン１２がスライドピン当接アーム５３の外側に当接する。さらにスライドピン１２がカム溝４５内を進行すると、スライドピン１２は自動的に線バネ５０のスライドピン当接アーム５３を内方向（光路開口側）に押す。言い換えると、スライドピン１２には、スライドピン当接アーム５３から外方向（光路開口と反対側）への圧力がかかって、カム溝４５の外縁に押し付けられる。このように、スライドピン１２は、スライドピン当接アーム５３でカム溝４５の外縁に押し付けられた状態、すなわち、カム溝４５とのクリアランス（ガタ）のない状態でカム溝４５内を進行する。スライドピン当接アーム５３は、カム溝４５の内端を超えて延びているので、スライドピン１２がカム溝４５の内端に達するまで（光路開口全閉まで）、スライドピン１２は同アーム５３の反力を受ける。
【００４５】
なお、光路を開く際は、モータ３５を逆回転させて、風車２０を反対方向に回動させる。この場合も、絞り羽根１０のスライドピン１２は、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３から外方向への反力を受け続けているので、スライドピン１２はカム溝４５とのガタのない状態でカム溝４５内を外方向に進行する。
【００４６】
このように、絞り開閉時に線バネ５０でスライドピン１２をカム溝４５の縁に向けて付勢して同ピン１２とカム溝４５との間のガタをなくすので、絞り羽根１０のスムーズな開閉動作が可能となる。特に、光路開口を絞る際にも常に線バネ５０から絞り羽根１０に与圧がかかった状態であるので、スライドピン１２（絞り羽根１０）の急激な移動が起こりにくい。特に、線バネ５０のバネ定数が小さいので、付勢力の変動を小さくできる。これらのことにより、開閉方向性のヒステリシスやカメラにかかる重力・慣性力変化による絞りの変化がなくなり、一眼レフカメラの動画・連射撮影時の絞り性能が向上する。
【００４７】
また、一眼レフカメラの絞り装置においては、今後、絞り装置の外径は小さく、かつ、光路開口径を大きくする傾向が一層増すと予想される。この場合、樹脂製の絞り羽根に樹脂製のスライドピン（羽根本体が金属製の場合はステンレス製のスライドピン）を植設する構成が主流となる。本発明では、絞り羽根が樹脂製の場合であっても、絞り羽根１０のスライドピン１２に与圧をかけるので、羽根本体１１の変形などが生じない。
【００４８】
さらに、本発明の絞り装置は以下の利点を有する。
（１）全開時には、絞り羽根１０にかかる付勢力（与圧）はゼロであり、線バネ５０が自由姿勢であるので、絞り羽根１０と線バネ５０とを独立して組み込むことができる。具体的には、絞り羽根１０を、地板Ａ３０の凹部３３に設置した風車２０に対して全開状態となるように置き、その後、線バネ５０を地板Ｂ４０の所定位置に置けばよい。あるいは、その逆の順序でもよい。線バネ５０は細く変形しやすいので、組立時にできるだけ触れないで済ませることが好ましいが、本発明では、線バネ５０を人為的に変形させることなく絞り羽根１０の組み込みができる。このため、線バネ５０の好ましくない永久変形や、バネ特性変化を避けることができる。また、組立工程の工数減にもなる。
【００４９】
（２）線バネ５０のスライドピン当接アーム５３がスライドピン１２の光路開口側の面に当接摺動する。すなわち、線バネ５０は、地板Ｂ４０の比較的光路開口側に存在する。このため、線バネ５０の作動領域は、地板Ｂ４０の比較的中心寄り（光路開口側）の部分となり、地板Ａ及びＢ３０、４０の外周部は線バネ５０の作動領域と干渉しない。したがって、この外周部にレンズ鏡筒などとの係合部や他の部品の取付け部を配置できる。これにより、レンズ鏡筒と絞り装置のスペース設定（開口径の拡大、絞り装置の外径拡縮など）の自由度が増す。
【００５０】
なお、本発明では、絞り羽根の開閉機構として、絞り羽根にスライドピンを植設し、地板Ｂにカム溝を形成し、絞り羽根を風車で回動させる機構としたが、絞り羽根にスライドピンを植設することを前提とすれば、様々な機構を使用可能である。例えば、風車にカム溝を設けて、絞り羽根を回動させることとしてもよい。なお、本発明の絞り羽根の開閉駆動機構は、モータ等のアクチュエータを用いない手動絞りのタイプとすることもできる。
【００５１】
また、本発明では、絞り羽根の枚数を７枚としたが、他の枚数でも可能である。羽根の枚数が多いほど線バネのスライドピン当接アームの長さを短くできるので、線バネの加工精度が向上し、組み込み時や取り扱い時の変形も少ないので好ましい。
【実施例】
【００５２】
本発明の絞り装置の各諸元の一例を説明する。
（１）絞り装置
開口径：φ１６.０ｍｍ、
絞り装置外径ｆ３８．０ｍｍ。
（２）線バネ
線径：０．１ｍｍ、
材質：ステンレス、
バネ定数：０．０４１ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、
付勢力モーメント：０．４６ｇｆ・ｍｍ（全閉時）、
スパイラル巻き重ね部の巻き数：５．１８回。
（３）絞り羽根
重量：０．００５ｇ、
スライドピンと回動支点ピン間距離：４．１８ｍｍ、
回動支点と光路開口中心間の距離：１１．２９ｍｍ。
【００５３】
（４）その他
絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント／閉限の位置における線バネのスライドピンにかかる付勢力モーメント：０．０２／０．４６＝１／２３。なお、このモーメント比は１／２〜１／６５０の範囲とすることが好ましい。
開限における線バネと絞り羽根とのスキマ：０・１ｍｍ。このスキマは、０．０５〜１ｍｍが好ましい。
線バネの付勢力がゼロとなる位置：閉限から開眼に至る絞り羽根の回動ストロークのうち、開限寄りの１０％程度の位置。この値は、５％〜２５％が好ましい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 絞り装置
１０ 絞り羽根 １１ 羽根本体
１２ スライドピン １５ 回動支点ピン
２０ 風車 ２１ 孔
２３ 突部 ２５ ラック
３０ 地板Ａ ３１ 開口
３３ 凹部 ３５ モータ
３６ ピニオン
４０ 地板Ｂ（カムプレート） ４１ 開口
４３ 凹部 ４５ カム溝
４７ バネ支点ボス ４８ バネ引っ掛けボス
５０ 線バネ ５１ スパイラル巻き重ね部
５２ 引っ掛けアーム ５３ スライドピン当接アーム
６０ カバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンパクトデジタルカメラや一眼レフカメラなどの光学機器の絞り装置に関する。特には、動画撮影時に、被写体の明るさの変化に追随してスムーズに開閉できる絞り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の絞り装置には、複数の絞り羽根を、光軸を中心に回転する環状の風車で駆動して光路開口を開閉するタイプのものがある。各絞り羽根あるいは地板にピンを植設し、地板あるいは各絞り羽根に各ピンが係合するカム溝を形成し、各絞り羽根を風車で回動することにより各ピンが各カム溝の縁で押され、各絞り羽根が回動支点を中心として回動して光路開口を開閉する。
【０００３】
このようにカム溝をスライドするピンを有するタイプの絞り装置においては、ピンとカム溝との間にクリアランスがあると、絞り羽根の動きにガタ（段ともいう）が生じ、スムーズな光量調整が困難となる。特に、動画撮影において、光路開口を閉じる場合にガタが生じると、光量の急激な変化が撮影される画像の明るさ変化に顕著に表れ、違和感を与える動画となる。ピンとカム溝との間のクリアランスを機械的になくすことは可能であるが、温度や湿度の変化などに対応させるためには、若干のクリアランスを持たせるように設計されている。
【０００４】
このようにガタを含みつつ絞り羽根の駆動をスムーズに行うための対策として、板バネで絞り羽根の羽根本体を付勢して、スライドピンをカム溝の縁に付勢した絞り装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置の場合、板バネはある程度の幅をもつ必要がある。すると、バネ定数が高くなってしまい、付勢力の変動が大きくなるので好ましくない。また、羽根本体が樹脂製の場合は、羽根本体を付勢すると羽根本体がたわんで変形するなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２６５９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、絞り羽根の開閉動作時にピンとカム溝とのガタをなくして、スムーズに絞り羽根を駆動できる絞り装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様の絞り装置は、 光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、 前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、を具備する絞り装置であって、 さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、 前記絞り羽根の開限位置においては、前記線バネが付勢力を有しない自由姿勢となって、該バネと前記スライドピン間にスキマが開くことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、線バネで絞り羽根のスライドピンをカム溝の縁に向けて付勢して同ピンとカム溝との間のガタをなくすので、絞り羽根のスムーズな開閉動作が可能となる。すなわち、開限位置以外、特に絞りの敏感な開口閉近辺の位置で常に線バネから絞り羽根に与圧がかかった状態であるので、スライドピンの急激な移動が起こりにくく、スムーズに開口を開閉することができる。このように、開閉方向性のヒステリシスやカメラにかかる重力・慣性力変化による絞りの急激な変化がなくなり、特に一眼レフカメラの動画・連射撮影時の絞り性能が向上する。なお、絞り開限においては絞り羽根にかかる付勢力（与圧）はゼロであり絞り羽根がふらつくが、開限ではそれほど高度な絞り性能は要求されないので、特に問題は起こらない。あるいは開限の光路開口は絞り羽根によらず、地板やカバー等の固定開口で決めても良い。
なお、絞り開限においては絞り羽根に係る付勢力がゼロであるが、絞り羽根を回動させればスライドピンが線バネに当接するので、開限から離れれば自動的に線バネが絞り羽根を付勢する。絞り羽根の付勢力がゼロである範囲は、開限近くの１０％程度以下の範囲が好ましい。
【０００９】
この態様の絞り装置においては、絞り開限時には、線バネも付勢力を有しない自由姿勢である。すなわち、開限位置において線バネの与圧がゼロであり、かつ、バネ−ピン間にクリアランスがある。したがって、組み立て時には、絞り羽根を一方の地板の開限の所定位置に置いた後に、線バネをもう一方の地板に置けばよい（逆の順序でもよい）。あるいは、バネをフリーな姿勢で組み込んだ部品（地板、カムプレート、カバーなど）と、絞り羽根を開限位置で組み込んだ部品とを組み立てれば、バネと絞り羽根とが開限の形態で自動的に組み立てられる。つまり、線バネを人為的に変形させることなく絞り羽根の組み込みができる。線バネが細いものである場合、組立時にできるだけ線バネに触れないで済ませることが、線バネの永久変形やバネ特性変化を避けることができるため好ましい。また、組立工程の工数減にもなる。
【００１０】
これに対して、開限位置でも線バネがピンに当たっていると、組み立て時に線バネを変形させる作業が必要になり、神経を使う作業となるとともに、上述のようなバネの損傷の懸念がある。
【００１１】
さらに、バネは絞り羽根のスライドピンを付勢しているので、絞り羽根の羽根本体を付勢する場合に生じる羽根本体（光路遮蔽のフィルム部）の変形などの問題がない。また、羽根本体を付勢する場合には、ある程度の幅のある、バネ定数の比較的高い板バネを使用する必要があったが（線バネだとフィルム状の絞り羽根本体の側辺にうまく当たらないため）、本発明では線バネを使用するので、バネ定数を低くでき、付勢力及びその変動を小さくすることができる。
【００１２】
なお、絞り羽根の開閉駆動機構としては、複数の絞り羽根のピンを風車を介して回動させる方式の他に、風車を用いず、カムプレートを回動させるタイプもある。また、絞り羽根の開閉駆動機構を、モータ等のアクチュエータを用いない手動絞りのタイプとすることもできる。
【００１３】
本発明の第２の態様の絞り装置は、 光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、 前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、を具備する絞り装置であって、 さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、 該線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路の外方向に付勢することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、線バネがスライドピンの光路開口側の面に当接摺動して、同ピンを外方向（光路開口中心方向と逆の方向）に付勢する。すなわち、線バネの作動領域は、絞り装置の外周付近ではなく、光路開口寄りの部分となる。つまり、絞り装置の外周付近は線バネの作動に干渉しない領域であるので、絞り装置の外周付近に、絞り装置とレンズ鏡筒などとの係合部や他の部品の取付け部を配置できる。
【００１５】
これに対して、線バネを絞り羽根の外側に配置して、絞り羽根を内方向（光路開口中心方向）に付勢する場合、絞り装置の外周近辺に線バネが存在することになる。すると、線バネの動きとの干渉が問題となって、絞り装置とレンズ鏡筒などとの係合部や他の部品の取付け部の配置に制限が加わる。すなわち、本発明のように、線バネを光路開口側の面に当接摺動させて光路開口外方向に付勢することは、レンズ鏡筒と絞り装置のスペース設定（開口径の拡大、絞り装置の外径拡縮など）の自由度が増すことになる。
【００１６】
この態様においては、 前記絞り羽根が開限近傍以外の位置にあるときは、前記線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路外方向に付勢することが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、特に、線バネがスライドピンの光路開口側の面に当接摺動するので、ピンが外側位置に来る開限において線バネが自由姿勢となり、開限時のバネ−ピン間のスキマ開けを実現しやすい。
【００１８】
以上の態様においては、 前記線バネが、スパライル巻き重ね部、該スパイラル巻き重ね部の一端に接続された引っ掛けアーム及び他端に接続されたスライドピン当接アームを有し、 前記カムプレートにバネ支点ボス及びバネ引っ掛けボスが立設されており、 前記線バネの前記スパイラル巻き重ね部が、前記カムプレートの前記バネ支点ボスに嵌合し、前記引っ掛けアームが前記バネ引っ掛けボスに係合することが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、カムプレートのバネ支点ボスに、線バネのスパライル巻き重ね部を嵌合させ、バネ引っ掛けボスに引っ掛けアームを係合させるだけで簡単に線バネをカムプレートにセットできる。
【００２０】
本発明の第３の態様の絞り装置は、 光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、 前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、を具備する絞り装置であって、 さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、 該線バネの径が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２１】
線バネのバネ定数が低い方が、スライドピンの付勢力が小さいので、絞り羽根回動アクチュエータの出力が小さくかつ安定する。
【００２２】
本発明の第１の態様及び第２の態様においては、 前記線バネの径が０．２ｍｍ以下であることが好ましい。線バネの径は、好ましくは０．１５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。バネの材料は、好ましくはステンレス線、硬銅線、伸銅線などであるが、その他のバネ材料も適用可能である。
【００２３】
また、 前記線バネのバネ定数が０．０１〜２．２０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇであることが好ましい。線バネのバネ定数は、好ましくは０．０２〜０．１５ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、より好ましくは０．０５〜０．１０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇである。
【００２４】
さらに、 前記線バネの付勢力が０．１０〜２５ｇｆ・ｍｍであることが好ましい。線バネの付勢力は、好ましくは０．２５〜１．５０ｇｆ・ｍｍ、より好ましくは０．４０〜１．３０ｇｆ・ｍｍである。
【００２５】
さらに、 前記線バネのスパライル巻き重ね部の巻き数が１〜６回であることが好ましい。巻き数は、好ましくは１〜５回、より好ましくは１〜３回である。線バネのスパイラル巻き重ね部の巻き数は、多いほどバネ定数が小さくなる一方、バネの厚さが厚くなる。細線のバネを用いることで厚さの増加を抑えつつ、巻き数を多くしてバネ定数を小さくすることが好ましい。
【００２６】
線バネの線径・バネ定数・付勢力・スパイラル巻き重ね部の巻き数などの設定、並びに、駆動モータ・減速機の諸元の設定の基本的な考え方の例を以下に説明する。
線バネの各諸元は以下の条件を満足する必要がある。
（Ａ）絞り羽根にかかる自重及び慣性のモーメントに、必要十分に対抗できる付勢力を有する線バネを選定する。
（Ｂ）モータ起動性を実用範囲を超えて劣化させない。
（Ｃ）要求スペース内に収める。
これらの条件から以下のように設定する。
（１）要求スペース内にモータ、絞り羽根などの各部品を配置した上で、残された制限空間内に線バネを配置するので、これから線バネの形状は、ほぼ決まってくる。また、絞り羽根の寸法・重量も、ほぼ決定されている。
（２）線バネを上記（１）に基づいて設計した基本形状として、モーメント計算・線バネの他の諸元決定を行う。なお、線バネの付勢力がゼロとなる位置は、閉限から開眼に至る絞り羽根の回動ストロークのうち、開限寄りの５％〜２５％（ピンのストロークで）の位置が、例えば１０％程度が好ましい。そして、閉限の位置において、絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント／付勢力モーメント：１／２〜１／６５０の範囲とすることが好ましい。同モーメント比は、より好ましく１／１０〜１／１００、最も好ましくは１／２０〜１／５０である。なお、「絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント」とは、「絞り羽根１枚の重量×回動支点ピンと羽根重心との距離」である。「付勢力モーメント」とは、「線バネ付勢力×回動支点ピンとスライドピンとの距離である。
（３）絞り羽根の重量＋バネ付勢力の３倍以上のトルクを目標として、モータ及び減速機が出力出来うるかを計算する。
（４）上記（２）又は（３）の計算において目標に達しない場合は、（１）又は（２）に戻って再検討する。
【発明の効果】
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、線バネで絞り羽根のスライドピンをカム溝の縁に向けて付勢して同ピンとカム溝との間のガタをなくするので、絞り羽根のスムーズな開閉動作が可能となる。さらに、絞り開限においては絞り羽根にかかる付勢力（与圧）をゼロ、すなわち線バネも付勢力を有しない自由姿勢とすれば、線バネと絞り羽根とを独立して組み込むことができ、線バネの好ましくない永久変形やバネ特性変化を避けることができる。また、組立工程の工数を減らすこともできる。
【００２８】
さらに、バネ定数の比較的低い細線線バネを使用すれば、付勢力の変動を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る絞り装置を説明する図であり、図１（Ａ）は全開時の平面図、図１（Ｂ）は全閉時の平面図である（カバーは省略されている）。
【図２】図１（Ａ）、図１（Ｂ）の一部を拡大した図である。
【図３】図１の絞り装置の分解斜視図である。
【図４】図１の絞り装置の地板Ｂの平面図である。
【図５】図１の絞り装置の線バネの図であり、図５（Ａ）は線バネの平面図、図５（Ｂ）は線バネを地板Ｂに収容した状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図３を参照して、本発明の実施の形態に係る絞り装置の構成を説明する。図３は、本発明の絞り装置の分解斜視図である。
絞り装置１は、光路開口を絞る複数（この例では７枚、図１には１枚のみ図示）の絞り羽根１０と、光軸ＯＡを中心に回転して絞り羽根１０を回動させる風車２０と、光路開口が形成された地板Ａ３０及び地板Ｂ（カムプレート）４０と、各絞り羽根１０を付勢する線バネ５０と、線バネ５０を保持するカバー６０と、を備える。
【００３１】
まず、各部品について説明する。
絞り羽根１０は全て同一形状であり、羽根本体１１と、羽根本体１１に植設されたスライドピン１２を備える。羽根本体１１は、例えば、遮光能力のあるコーティングを施した樹脂フィルム（一例でポリエステルフィルム）で作製される。羽根本体１１は略半円状で、内周部には円弧状の絞り形成縁１１ａが形成されている。各羽根部材１０の絞り形成縁１１ａによって光軸ＯＡを中心とする光路が形成される。スライドピン１２は、各羽根本体１１の一面の端部に植設されている。各羽根本体１１の反対側の面には、絞り羽根１０の回動支点ピン１５が植設されている。
【００３２】
風車２０はリング状の薄い部材である。風車２０には、絞り羽根１０の枚数と同じ数（この例では７個）の孔２１が等間隔で開けられている。各孔２１に絞り羽根１０の回動支点ピン１５が嵌合し、各絞り羽根１０が孔２１の周囲を回動可能となる。
また、風車２０の外周の一部には外方向に張り出す突部２３が形成されている。この突部２３は風車２０の位置決め用のものである。さらに、外周の一部にはラック２５が形成されている。このラック２５は、後述するように地板Ａ３０に取り付けられたモータ３５の回転軸に固定されたピニオン３６と噛み合う。モータ３５の回転によって風車２０は光軸ＯＡを中心として回転する。
【００３３】
地板Ａ３０及び地板Ｂ４０はほぼ同じ中空円板状であり、中心には光路開口３１及び４１が形成されている。絞り羽根１０及び風車２０は、地板Ａ３０と地板Ｂの間に支持される。
地板Ａ３０の一面の光路開口３１の周囲は、絞り羽根１０及び風車２０が載置される凹部３３となっている。地板Ａ３０の反対側の面にはモータ３５が取り付けられている。モータ３５の回転軸は地板Ａ３０を貫通して凹部３３に突き出ている。この突き出た回転軸に、風車２０のラック２５と噛み合うピニオン３６が固定されている。
【００３４】
地板Ｂ４０（カムプレート）について図４も参照して説明する。
地板Ｂ４０の一面（地板Ａ３０と反対側の面）の光路開口４１の周囲は、後述する線バネ５０が収容される凹部４３となっている。この凹部４３には、絞り羽根１０の枚数と同じ数（この例では７個）のカム溝４５が形成されている。カム溝４５は同じ形状であり、地板Ｂ４０の外側から内側へ向かって斜めに形成されている。このカム溝４５に、絞り羽根１０のスライドピン１２が係合する。凹部４３の、各カム溝４５の側方には、バネ支点ボス４７が立設されている。さらに、各バネ支点ボス４７の、カム溝４５と反対方向の側方には、バネ引っ掛けボス４８が立設されている。
【００３５】
地板Ａ３０及び地板Ｂ４０の、各凹部３３、４３の外側の部分には、レンズ鏡筒などとの係合部や他の部品（制御用電子部品ＰＩなど）の取付け部である突起や凹部、孔、切り欠きなどが形成されている。
【００３６】
線バネ５０について図５も参照して説明する。図５（Ａ）は、線バネの平面図、図５（Ｂ）は、線バネを地板Ｂにセットした状態を示す図である。
線バネ５０はトーションバネであって、図５（Ａ）に示すように、スパライル巻き重ね部５１と、スパイラル巻き重ね部５１の一端に接続された引っ掛けアーム５２と、他端に接続されたスライドピン当接アーム５３とを有する。引っ掛けアーム５２の先端５２ａはＵ字型に折り返されている。この例では、自由姿勢での両アーム５２、５３間の角度は１１５．８７°（設計値）である。
【００３７】
線バネ５０の材料は、好ましくはステンレス線、硬銅線、伸銅線などであり、バネ定数が低い方が好ましい。これは、バネ定数が低い方が絞り羽根１０のピン１２の付勢力の変動が小さいためである。バネ定数は、０．０１〜２．２０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、好ましくは、０．０２〜０．１５ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、より好ましくは０．０４〜０．１０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇであり、以下のいずれかの条件を満足するように選定される。
（１）線バネの径が０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下である。線径が細いほどバネの厚さを薄くできるので好ましい。
（２）線バネの付勢力モーメントが０．１０〜２５ｇｆ・ｍｍ、好ましくは０．２５〜１．５０ｇｆ・ｍｍ、より好ましくは０．４０〜１．３０ｇｆ・ｍｍである。
（３）線バネのスパライル巻き重ね部の巻き数が１〜６回、好ましくは１〜５回、より好ましくは１〜３回である。なお、巻き重ね部の高さはできるだけ低いことが、絞り装置を薄くできるため好ましい。
ただし、バネ定数は、絞り装置の光路開口の径や絞り羽根の形状・重量・枚数や絞り装置の外径などによって変わるが、できるだけ低いように選定する。なお、羽根の枚数によって、バネの腕長さが変わってくる。
後ほど、各諸元の設定例について説明する。
【００３８】
図５（Ｂ）に示すように、線バネ５０は、スパイラル巻き重ね部５１が、地板Ｂ４０の凹部４３に立設されたバネ支点ボス４７にはめ込まれ、引っ掛けアーム５２の先端の折り返し部５２ａがバネ引っ掛けボス４８に引っ掛けられて装着される。実際に組み付ける際は、例えば、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３や引っ掛けアーム５２の直線状の一部分をピンセット等でつまんで、巻き重ね部５１をバネ支点ボス４７に合わせ、かつ、折り返し部５２ａをバネ引っ掛けボス４８に合わせて、線バネ５０を落下させればよい。直線状のアーム５２、５３の一点をつまめば、線バネ５０に曲げ力がかからないので、線バネ５０の自然姿勢で地板Ｂ４０に装着できる。この際、バネ支点ボス４７と線バネ５０のスパイラル巻き重ね部５１とのクリアランスを０．１ｍｍ程度としておけば、線バネ５０を落下させるだけで巻き重ね部５１をバネ支点ボス４７にはめ込むことができる。この姿勢で、スライドピン当接アーム５３は、カム溝４５を横切って（カム溝４５の外端と内端の間を通って）カム溝４５の内端を超えて延びる。
【００３９】
カバー６０は、薄いリング状の部材で、地板Ｂ４０の凹部４３を塞いで、線バネ５０を凹部４３に保持するものである。カバー６０には、地板Ｂ４０のカム溝４５と同じ位置に同溝と同じ形状の溝が形成されている。さらに、地板Ｂ４０に立設している各バネ支点ボス４７とバネ引っ掛けボス４８が貫通する孔が開けられている。
【００４０】
図１、図２を参照して、この絞り装置１の光路開口開閉動作について説明する。各図（Ａ）は、全開時、各図（Ｂ）は全閉時を示す。各図においてカバー６０は省略されている。
図１（Ａ）、図２（Ａ）に示す絞り全開時においては、全ての絞り羽根１０の絞り形成縁１１ａは地板Ａ３０及び地板Ｂ４０の光路開口３１、４１のやや外側に位置して、光路開口３１、４１は全開となっている。そして、図２（Ａ）に拡大して示すように、各絞り羽根１０のスライドピン１２は、地板Ｂ４０のカム溝４５の外端に位置している。このとき、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３は、スライドピン１２の内側（光路開口側）に位置しており、同アーム５３とスライドピン１２とは接触せずスキマＣが開いている。つまり、線バネ５０は負荷がかかっていない自然姿勢であり、スライドピン１２にも与圧がかかっていない状態となっている。
【００４１】
また、風車２０のラック２５には、モータ３５の出力軸に固定されたピニオン３６が噛み合っている。モータ３５が駆動されてピニオン３６が回転すると、ラック２５を介して風車２０が光軸ＯＡを中心として図１の時計方向に回転し始める。
【００４２】
風車２０の回転とともに、風車２０に回動可能に支持されている絞り羽根１０も、風車２０と同方向に移動する。絞り羽根１０のスライドピン１２も、図２（Ａ）の矢印に示すように風車２０と同方向に移動するが、カム溝４５の外側の縁に押されるので、スライドピン１２はカム溝４５の外端から同溝４５に沿って進み出す。すると、絞り羽根１０は支点ピン１５を中心として図の反時計方向に旋回し始める。絞り羽根１０がさらに回動すると、スライドピン１２はカム溝４５の外縁に押され続けて、絞り羽根１０が図の反時計方向に旋回し続ける。これにより、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）に示すように、各絞り羽根１０が地板Ａ３０及び地板Ｂ４０の光路開口３１、４１を塞ぐように侵入する。
【００４３】
次に、光路開口開閉動作に伴う線バネ５０の作用を図２を参照して説明する。
図２（Ａ）に示すように、全開時においては、各絞り羽根１０のスライドピン１２は、地板Ｂ４０のカム溝４５の外端に位置している。そして、スライドピン１２は、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３の外側（光路開口と反対側）に位置して、同アーム５３に接触していない。つまり、スライドピン１２には線バネ５０から与圧がかかっていない。スライドピン１２とカム溝４５とは両者間に多少のクリアランスを持つように設計されているので、自然状態においては絞り羽根１０は多少ふらつくが、全開時では高度な絞り性能要求されないので、特に問題は起こらない
【００４４】
光路開口閉時に風車２０が回転して絞り羽根１０が図の時計方向に回動すると、前述のように、スライドピン１２はカム溝４５に沿って進む。すると、スライドピン１２の進行方向に線バネ５０のスライドピン当接アーム５３が存在するので、やがて、スライドピン１２がスライドピン当接アーム５３の外側に当接する。さらにスライドピン１２がカム溝４５内を進行すると、スライドピン１２は自動的に線バネ５０のスライドピン当接アーム５３を内方向（光路開口側）に押す。言い換えると、スライドピン１２には、スライドピン当接アーム５３から外方向（光路開口と反対側）への圧力がかかって、カム溝４５の外縁に押し付けられる。このように、スライドピン１２は、スライドピン当接アーム５３でカム溝４５の外縁に押し付けられた状態、すなわち、カム溝４５とのクリアランス（ガタ）のない状態でカム溝４５内を進行する。スライドピン当接アーム５３は、カム溝４５の内端を超えて延びているので、スライドピン１２がカム溝４５の内端に達するまで（光路開口全閉まで）、スライドピン１２は同アーム５３の反力を受ける。
【００４５】
なお、光路を開く際は、モータ３５を逆回転させて、風車２０を反対方向に回動させる。この場合も、絞り羽根１０のスライドピン１２は、線バネ５０のスライドピン当接アーム５３から外方向への反力を受け続けているので、スライドピン１２はカム溝４５とのガタのない状態でカム溝４５内を外方向に進行する。
【００４６】
このように、絞り開閉時に線バネ５０でスライドピン１２をカム溝４５の縁に向けて付勢して同ピン１２とカム溝４５との間のガタをなくすので、絞り羽根１０のスムーズな開閉動作が可能となる。特に、光路開口を絞る際にも常に線バネ５０から絞り羽根１０に与圧がかかった状態であるので、スライドピン１２（絞り羽根１０）の急激な移動が起こりにくい。特に、線バネ５０のバネ定数が小さいので、付勢力の変動を小さくできる。これらのことにより、開閉方向性のヒステリシスやカメラにかかる重力・慣性力変化による絞りの変化がなくなり、一眼レフカメラの動画・連射撮影時の絞り性能が向上する。
【００４７】
また、一眼レフカメラの絞り装置においては、今後、絞り装置の外径は小さく、かつ、光路開口径を大きくする傾向が一層増すと予想される。この場合、樹脂製の絞り羽根に樹脂製のスライドピン（羽根本体が金属製の場合はステンレス製のスライドピン）を植設する構成が主流となる。本発明では、絞り羽根が樹脂製の場合であっても、絞り羽根１０のスライドピン１２に与圧をかけるので、羽根本体１１の変形などが生じない。
【００４８】
さらに、本発明の絞り装置は以下の利点を有する。
（１）全開時には、絞り羽根１０にかかる付勢力（与圧）はゼロであり、線バネ５０が自由姿勢であるので、絞り羽根１０と線バネ５０とを独立して組み込むことができる。具体的には、絞り羽根１０を、地板Ａ３０の凹部３３に設置した風車２０に対して全開状態となるように置き、その後、線バネ５０を地板Ｂ４０の所定位置に置けばよい。あるいは、その逆の順序でもよい。線バネ５０は細く変形しやすいので、組立時にできるだけ触れないで済ませることが好ましいが、本発明では、線バネ５０を人為的に変形させることなく絞り羽根１０の組み込みができる。このため、線バネ５０の好ましくない永久変形や、バネ特性変化を避けることができる。また、組立工程の工数減にもなる。
【００４９】
（２）線バネ５０のスライドピン当接アーム５３がスライドピン１２の光路開口側の面に当接摺動する。すなわち、線バネ５０は、地板Ｂ４０の比較的光路開口側に存在する。このため、線バネ５０の作動領域は、地板Ｂ４０の比較的中心寄り（光路開口側）の部分となり、地板Ａ及びＢ３０、４０の外周部は線バネ５０の作動領域と干渉しない。したがって、この外周部にレンズ鏡筒などとの係合部や他の部品の取付け部を配置できる。これにより、レンズ鏡筒と絞り装置のスペース設定（開口径の拡大、絞り装置の外径拡縮など）の自由度が増す。
【００５０】
なお、本発明では、絞り羽根の開閉機構として、絞り羽根にスライドピンを植設し、地板Ｂにカム溝を形成し、絞り羽根を風車で回動させる機構としたが、絞り羽根にスライドピンを植設することを前提とすれば、様々な機構を使用可能である。例えば、風車にカム溝を設けて、絞り羽根を回動させることとしてもよい。なお、本発明の絞り羽根の開閉駆動機構は、モータ等のアクチュエータを用いない手動絞りのタイプとすることもできる。
【００５１】
また、本発明では、絞り羽根の枚数を７枚としたが、他の枚数でも可能である。羽根の枚数が多いほど線バネのスライドピン当接アームの長さを短くできるので、線バネの加工精度が向上し、組み込み時や取り扱い時の変形も少ないので好ましい。
【実施例】
【００５２】
本発明の絞り装置の各諸元の一例を説明する。
（１）絞り装置
開口径：φ１６.０ｍｍ、
絞り装置外径ｆ３８．０ｍｍ。
（２）線バネ
線径：０．１ｍｍ、
材質：ステンレス、
バネ定数：０．０４１ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇ、
付勢力モーメント：０．４６ｇｆ・ｍｍ（全閉時）、
スパイラル巻き重ね部の巻き数：５．１８回。
（３）絞り羽根
重量：０．００５ｇ、
スライドピンと回動支点ピン間距離：４．１８ｍｍ、
回動支点と光路開口中心間の距離：１１．２９ｍｍ。
【００５３】
（４）その他
絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント／閉限の位置における線バネのスライドピンにかかる付勢力モーメント：０．０２／０．４６＝１／２３。なお、このモーメント比は１／２〜１／６５０の範囲とすることが好ましい。
開限における線バネと絞り羽根とのスキマ：０・１ｍｍ。このスキマは、０．０５〜１ｍｍが好ましい。
線バネの付勢力がゼロとなる位置：閉限から開眼に至る絞り羽根の回動ストロークのうち、開限寄りの１０％程度の位置。この値は、５％〜２５％が好ましい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 絞り装置
１０ 絞り羽根 １１ 羽根本体
１２ スライドピン １５ 回動支点ピン
２０ 風車 ２１ 孔
２３ 突部 ２５ ラック
３０ 地板Ａ ３１ 開口
３３ 凹部 ３５ モータ
３６ ピニオン
４０ 地板Ｂ（カムプレート） ４１ 開口
４３ 凹部 ４５ カム溝
４７ バネ支点ボス ４８ バネ引っ掛けボス
５０ 線バネ ５１ スパイラル巻き重ね部
５２ 引っ掛けアーム ５３ スライドピン当接アーム
６０ カバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、
前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、
を具備する絞り装置であって、
さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、
前記絞り羽根の開限位置においては、前記線バネが付勢力を有しない自由姿勢となって、該バネと前記スライドピン間にスキマが開くことを特徴とする絞り装置。
【請求項２】
光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、
前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、
を具備する絞り装置であって、
さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、
該線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路の外方向に付勢することを特徴とする絞り装置。
【請求項３】
前記絞り羽根が開限近傍以外の位置にあるときは、前記線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路外方向に付勢することを特徴とする請求項１記載の絞り装置。
【請求項４】
前記線バネが、スパライル巻き重ね部、該スパイラル巻き重ね部の一端に接続された引っ掛けアーム及び他端に接続されたスライドピン当接アームを有し、
前記カムプレートにバネ支点ボス及びバネ引っ掛けボスが立設されており、
前記線バネの前記スパイラル巻き重ね部が、前記カムプレートの前記バネ支点ボスに嵌合し、前記引っ掛けアームが前記バネ引っ掛けボスに係合することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の絞り装置。
【請求項５】
光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、
前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、
を具備する絞り装置であって、
さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、
該線バネの径が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする絞り装置。
【請求項６】
前記線バネの径が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項７】
前記線バネのバネ定数が０．０１〜２．２０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に絞り装置。
【請求項８】
前記線バネの付勢力モーメントが０．１０〜２５ｇｆ・ｍｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項９】
前記線バネのスパライル巻き重ね部の巻き数が１〜６回であることを特徴とする請求項４、６〜８のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項１０】
前記絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント／閉限の位置における線バネのスライドピンにかかる付勢力モーメントの比が、１／２〜１／６５０であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項１１】
開限における前記線バネと前記絞り羽根とのスキマが、０．０５〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１、３〜１０のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項１２】
前記線バネの付勢力がゼロとなる位置が、閉限から開眼に至る絞り羽根の回動ストロークのうち、開限寄りの５％〜２５％の位置であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項１】
光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、
前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、
を具備する絞り装置であって、
さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、
前記絞り羽根の開限位置においては、前記線バネが付勢力を有しない自由姿勢となって、該バネと前記スライドピン間にスキマが開くことを特徴とする絞り装置。
【請求項２】
光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、
前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、
を具備する絞り装置であって、
さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、
該線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路の外方向に付勢することを特徴とする絞り装置。
【請求項３】
前記絞り羽根が開限近傍以外の位置にあるときは、前記線バネが、前記スライドピンの前記光路中心寄りの面に当接摺動し、該スライドピンを前記光路外方向に付勢することを特徴とする請求項１記載の絞り装置。
【請求項４】
前記線バネが、スパライル巻き重ね部、該スパイラル巻き重ね部の一端に接続された引っ掛けアーム及び他端に接続されたスライドピン当接アームを有し、
前記カムプレートにバネ支点ボス及びバネ引っ掛けボスが立設されており、
前記線バネの前記スパイラル巻き重ね部が、前記カムプレートの前記バネ支点ボスに嵌合し、前記引っ掛けアームが前記バネ引っ掛けボスに係合することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の絞り装置。
【請求項５】
光路の開口を絞る羽根本体、及び、スライドピン、を有し、光路の開口を絞る絞り羽根と、
前記スライドピンを案内するカム溝を有するカムプレートと、
を具備する絞り装置であって、
さらに、前記スライドピンを付勢する線バネを具備し、
該線バネの径が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする絞り装置。
【請求項６】
前記線バネの径が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項７】
前記線バネのバネ定数が０．０１〜２．２０ｇｆ・ｍｍ／ｄｅｇであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に絞り装置。
【請求項８】
前記線バネの付勢力モーメントが０．１０〜２５ｇｆ・ｍｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項９】
前記線バネのスパライル巻き重ね部の巻き数が１〜６回であることを特徴とする請求項４、６〜８のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項１０】
前記絞り羽根の回動支点ピン回りの重力モーメント／閉限の位置における線バネのスライドピンにかかる付勢力モーメントの比が、１／２〜１／６５０であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項１１】
開限における前記線バネと前記絞り羽根とのスキマが、０．０５〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項１、３〜１０のいずれか１項に記載の絞り装置。
【請求項１２】
前記線バネの付勢力がゼロとなる位置が、閉限から開眼に至る絞り羽根の回動ストロークのうち、開限寄りの５％〜２５％の位置であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の絞り装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６８２３７（Ｐ２０１２−１６８２３７Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６９６９（Ｐ２０１１−２６９６９）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５９３１３７５５４）株式会社東京マイクロ (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５９３１３７５５４）株式会社東京マイクロ (23)
【Ｆターム（参考）】
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