JP6494581B2

JP6494581B2 - 絞り装置及びそれを有するレンズ装置及び撮像装置

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Publication number: JP6494581B2
Application number: JP2016191613A
Authority: JP
Inventors: 大地加茂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: US10558106B2; JP2018054925A; US20180088442A1

Description

本発明は撮影用レンズ装置に用いられる絞り装置に関し、特に回転操作によって絞り開口径が変化する絞り装置及びそれを有するレンズ装置及び撮像装置に関するものである。

従来より、回転軸を備えた複数枚の絞り羽根を同一円周上に等角度間隔に配置し、絞り羽根の回転軸周りの回動によって絞り羽根内縁部の重なりで形成される絞り開口を変化させる絞り装置が知られている。このような絞り装置では、絞り羽根に回動中心ピンと駆動ピンが備えられており、固定位置に支持された回動中心ピンに対する駆動ピンの位置を、円板状のカム板に形成されたカム溝でガイドする構造が一般的である。

また、絞り開口形状は撮影映像における主被写体の周辺のボケ味の良さに影響し、絞り開口形状が円形に近いほど綺麗なボケ像を得ることができる。絞り開口形状を円形に近付ける手段としては、絞り羽根の枚数を多くする方法が一般的に用いられている。

特開２０１２−１２３２９９号公報特開２００９−１６２９２４号公報

しかし、このような絞り装置で、絞り羽根の枚数を多くすると、開口径を小さくしていくに従い、羽根同士の重なり合いが窮屈になり、羽根の開閉動作に対する抵抗が増加するという課題がある。特に羽根同士の重なり合いによる抵抗は、開放側から設計上の最小絞り径まで絞った後、更に羽根を傾けていき、開口を完全に閉口するクローズ状態にする際に、最も増加する。上記のような、重なり合いが窮屈になり、摺動抵抗が増加している状態での駆動は、羽根の動きの不具合や破損の原因となる恐れがある。

このような課題に対し、特許文献１では、異なる開口径を形成する羽根のセットを複数用意し、開口径が大きい領域と小さい領域で使用するセットを切り替えることで、重なり合う羽根の枚数を減らし、抵抗を低減している。しかし、この方法では、絞り装置に複数セット分の多数枚の羽根を搭載しなければならない。また、絞り装置に搭載された多数枚の羽根を開口形状形成に同時に活用できないという恐れがある。

また、特許文献２では、予め絞り羽根を湾曲させておくことで、絞った際に絞り羽根が撓む方向及び量を制御し、羽根の重なり合いによる軋みを抑制している。しかし、予め湾曲させた羽根は、加工や管理の難易度が高く、部品コストが増加してしまう恐れがある。

本発明の絞り装置は、複数の絞り羽根と、前記複数の絞り羽根をそれぞれの回動中心の周りに回動可能に支持する支持部材と、前記複数の絞り羽根を回動する回動部材と、を備えた絞り装置であって、前記複数の絞り羽根は、前記絞り装置の開口部を開放状態からクローズ状態まで絞る場合に、前記開放状態から所定の開口径の状態まで、および前記所定の開口径の状態から前記クローズ状態まで、ともに前記開口部を閉じる方向に回動し、前記クローズ状態を構成するクローズ羽根と、前記場合に、前記開放状態から前記所定の開口径の状態まで前記開口部を閉じる方向に回動し、前記所定の開口径の状態から前記クローズ状態まで前記開口部を閉じる方向とは反対の方向に回動する非クローズ羽根と、を含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、開口部をクローズ状態まで絞るのに有利な絞り装置を提供することができる。

本発明の実施例における絞り機構の分解斜視図である。本発明の実施例におけるカム板の図である。本発明の実施例における絞り羽根の駆動ピン側からの視図である。本発明の実施例における絞り機構の絞り開放状態の図である。本発明の実施例における羽根支持筒（支持部材）の図である。本発明の実施例における絞り機構の略縦断面図である。本発明の実施例における絞り機構の設計上の最小絞り状態の図である。本発明の実施例における絞り機構のクローズ状態の図である。本発明の実施例における小型絞り羽根の駆動ピン側からの視図である。参考例における絞り機構のクローズ状態の図である。参考例における絞り機構のクローズ状態の部分拡大図である。参考例におけるカム板の図である。本発明の実施例における小型絞り羽根を搭載した絞り機構のクローズ状態の図である。本発明の実施例における小型絞り羽根を搭載した絞り機構のクローズ状態の部分拡大図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、図１〜８に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

本実施例の分解斜視図を図１に示す。絞り装置は図１に示すように絞り羽根支持筒（支持部材）１と、複数枚の絞り羽根２と、カム板（カム部材、回動部材３と、押えワッシャ４によって構成され、oは光軸位置を示す。光軸とは、本発明の絞り装置が装着・固定されるレンズ装置の光軸を指す用語である。絞り装置をレンズ装置に装着する場合、絞り羽根で形成される開口部の中心が装着されるレンズ装置の光軸と一致するように装着する。したがって、本明細書の説明においては、光軸位置とは、絞り羽根で形成される開口部中心の位置、及び、カム板３の回動中心の位置、と同義として扱うものとする。

カム板３は図２に示すように、３本の第１のカム溝３ａと６本の第２のカム溝３ｂを有す。第１のカム溝３ａと第２のカム溝３ｂは、絞り装置を絞り開放から絞っていき、設計上の最小絞り開口径を達成するカム上の点３ｅまでは同形状をしている。第１のカム溝３ａは、設計上の最小絞り開口径を達成した後、カムに駆動ピンを係合した絞り羽根が絞り開口径の中心を閉口するカム形状をしており、クローズカム３ａとも呼ばれる。一方、第２のカム溝３ｂは、設計上の最小絞り開口径を達成した後、カムに駆動ピンを係合した羽根が、光漏れの起きない範囲で、絞り開口を再び開く方向へ駆動するカム形状をしており、非クローズカム３ｂとも呼ばれる。すなわち、非クローズカム３ｂの内径側終点（クローズ側終点）３ｄの光軸位置oからの距離Ａは、カム溝３ａ、３ｂに駆動ピンを係合した絞り羽根が設計上の最小絞り開口径を達成するカム上の点３ｅの光軸位置oからの距離Ｂより大きい。

絞り羽根５は、いずれも図３に示すように片側の面に回転中心ピン（回動中心部材）５ａが凸設され、対面側の面には駆動ピン５ｂが凸設されている。図４は、本実施例の絞り機構の絞り開放状態の図である。複数枚の絞り羽根２は、図４に示すように、絞り羽根５の駆動ピン５ｂが係合するカムの種類により、クローズ羽根５１と非クローズ羽根５２と呼ばれる２種類で構成される。ここで、クローズ羽根５１は絞り羽根５の駆動ピン５ｂがクローズカム３ａに、非クローズ羽根５２は絞り羽根５の駆動ピン５ｂが非クローズカム３ｂに係合したものを指す。

本実施例における複数枚の絞り羽根２は、３枚のクローズ羽根５１と６枚の非クローズ羽根５２で構成され、回転中心ピン５ａが絞り羽根支持筒１に設けられた係合穴（凹部）１ａ（図５参照）に係合している。本実施例においては、絞り羽根５に回転中心ピンが凸設して設けられ、この回転中心ピンが、絞り羽根支持筒１の係合穴１ａに係合する構成としたが、本発明はこれに限定されることはない。絞り羽根支持筒１に回転中心ピンが設けられ、その回転中心ピンが絞り羽根に設けられた回転中心孔に係合するように構成しても同様の効果を得ることができる。複数枚の絞り羽根２の駆動ピン５ｂ側にはカム板３が、光軸位置ｏを中心に絞り羽根支持筒１に対して回動可能に連設されている。図６に示すように複数枚の絞り羽根２は、カム板３と絞り羽根支持筒１との間に挟持される。

上記構造により、絞り羽根支持筒１に対してカム板３を光軸位置ｏ周りに回転させると、絞り羽根５の駆動ピン５ｂがカム溝３ａ、３ｂにそれぞれ沿って案内される。そうして、絞り羽根５が回転中心ピン５ａを軸として回動する。図７は、実施例１における絞り機構の、設計上の最小絞り状態の図、図８はクローズ状態の図である。ここで、図３、図７に示すように、絞り羽根５の回動方向は、回転中心ピン５ａを軸として絞り装置の開口を開く方向（第２の方向）Ｐと開口を閉じる方向（第１の方向）Ｑの二種類がある。本実施例の絞り装置は、図４の開放状態から図７の設計上の最小絞り状態までは、全ての羽根が開口を閉じる方向Ｑへ略同一の角度ずつ駆動していき、全ての羽根で開口を形成していく。そして図７の設計上の最小絞り状態から図８のクローズ状態までの間は、クローズ羽根５１は開口を閉じる方向Ｑに、非クローズ羽根５２は開口を開く方向Ｐへ駆動していく。

本実施例の様な羽根同士を重ね合わせた虹彩絞りでは、絞り開口径が小さくなるにしたがって、羽根同士の重なり合いが窮屈になり、羽根への抵抗が増していく。そこで、本実施例では、最小絞りを形成した後、開口部中心のクローズを行わない非クローズ羽根５２を最小絞り状態から、光漏れの起きない範囲で開口を開く方向Ｐへ駆動することで、羽根同士の重なり合いを緩める。

よって、本実施例の絞り装置は、設計上の最小絞り開口径を達成するまでは、開口を全ての絞り羽根を利用して形成し、多数枚の絞り羽根による円形に近い絞り開口形状を備えられる。その上で、クローズ状態への移行時に２種類の羽根が異なる方向へ駆動し、従来、最も大きかった最小絞り状態からクローズ状態へ移行する際の羽根への抵抗を低減できる。

本実施例では、図７、図８に示すように、設計上の最小絞りを形成後、クローズ羽根がクローズ状態へ駆動し始めると略同一のタイミングに、非クローズ羽根が開口径を開く方向Ｐへ駆動するカム形状としたが、この限りではない。非クローズ羽根は略同一の姿勢（回転中心ピンの周りでの非回動の状態）を保ち、クローズ羽根がクローズ状態へ駆動し始めた後で、開口径を開く方向Ｐへ駆動するカム形状としてもよい。あるいは、クローズ羽根と非クローズ羽根の両方が所定の期間、略同一の姿勢（回転中心ピンの周りでの非回動の状態）を保った後、互いに異なる方向へ駆動するカム形状としてもよい。こうした駆動とすることで、部品ガタ等により、クローズ羽根が開口を閉じ始めるより先に、あるいは最小絞り径を形成するより先に、非クローズ羽根が再び開口を開く方向Ｐへ駆動し始め、設計上の最小絞り径を保証されないといった不具合の発生を防止できる。

上述した実施例においては、設計上の最小絞り状態の後、クローズ状態に向けてクローズ羽根が移動する際に、すべての非クローズ羽根が回転中心ピンの周りで開く側へ回動する構成としていたが、本発明はこれに限定されることはない。少なくとも１つの非クローズ羽根が回転中心ピンの周りで開く側へ回動する構成とすることで本発明の効果を享受することができる。すなわち、少なくとも１本の非クローズカムが、設計上の最小絞り状態の位置から内径側終点に向けて、開口部の中心（光軸位置）からの距離が長くなるように構成されていれば、本発明の効果を享受することができる。

また、絞り装置及び、絞り装置が組み込まれるレンズ装置を小型化・軽量化するため、及び絞り羽根の摺動抵抗を低減するため、一般に個々の絞り羽根は形状を小さく設計することが好ましいとされる。したがって、絞り羽根は、開放時の径方向外側への突出部を小さくし、光軸方向から見たときの面積、光軸を中心とする径方向の大きさをコンパクトにするように設計される。図９に光軸方向から見たときの面積を小型に設計した小型絞り羽根５０を示す。絞り羽根５０は、図９に示すように片側の面に回転中心ピン（回動中心部材）５０ａが凸設され、対面側の面には駆動ピン５０ｂが凸設されている。図１０に、小型絞り羽根５０を搭載した絞り装置７０を、図１１に図１０の枠Ｓ内の拡大図を示す。ここで、小型絞り羽根５０は、駆動ピン５０ｂが係合するカムの種類により、小型クローズ羽根５３と小型非クローズ羽根５４と呼ばれる２種類で構成される。図１２は絞り装置７０に搭載されるカム板３０で、クローズカム３０ａ、非クローズカム３０ｂには、小型クローズ羽根５３、小型非クローズ羽根５４の駆動ピン５０ｂが、それぞれ係合する。小型絞り羽根５０の回転中心ピン５０ａは、絞り羽根支持筒１の係合穴１ａにそれぞれ係合する。カム板３とカム板３１は、非クローズカム３１ｂの形状のみが異なる。絞り装置７０は、設計上の最小絞り径を達成した後、小型非クローズ羽根５４が同じ姿勢を保ったまま、クローズを達成するという一般的な絞り装置の羽根の駆動を行う。よって非クローズカム３０ｂは、絞り装置が設計上の最小絞り径を達成した後、小型非クローズ羽根５４が同じ姿勢を保ったまま、クローズを達成するカム形状をしている。

ここで、図１０、１１に示すように、絞り羽根を小さく設計しすぎると、小型クローズ羽根５３のみを駆動し、クローズ状態としたときに、絞り羽根支持筒１やカム板３０と絞り羽根との間、または、絞り羽根同士の間に隙間１００ができてしまい、漏れ光が発生して絞り本来の機能を果たさなくなる恐れがある。そのため、従来の絞り装置においては、クローズ状態としたときでも、隙間が形成されて漏れ光が発生することがないように、絞り羽根の形状をある程度大きくして設計する必要がある。

図１３に小型絞り羽根５０を搭載した場合の本発明の絞り装置７１を、図１４に図１３の枠Ｔ内の拡大図を示す。こちらでも、小型絞り羽根５０は、駆動ピン５０ｂが係合するカムの種類により、小型クローズ羽根５３と小型非クローズ羽根５４と呼ばれる２種類で構成される。小型クローズ羽根５３、小型非クローズ羽根５４は、カム板３のクローズカム３ａ、非クローズカム３ｂに駆動ピン５０ｂがそれぞれ係合する。小型クローズ羽根５３、小型非クローズ羽根５４の回転中心ピン５０ａは、絞り羽根支持筒１の係合穴１ａにそれぞれ係合する。本発明の絞り装置７１では、最小絞り状態からクローズ状態への駆動において、クローズカム３ａにて小型クローズ羽根５３をクローズ方向Ｑに移動させ、非クローズカム３ｂにて小型非クローズ羽根５４を開放方向Ｐに移動させている。この動きにより、絞り装置７１では、絞り装置７０においては、クローズ状態を達成するために小型クローズ羽根５３が動いた後に形成されていた隙間１００を小型非クローズ羽根５４にて覆うことで、漏れ光を防止できる。以上のように、本発明の構成を実施すれば、個々の絞り羽根の面積を有効に活用でき、絞り羽根を従来より小さく設計することも可能となる。

上述した実施例に係る絞り装置を備えるレンズ装置を構成することにより、本発明の絞り装置の作用効果を享受できるレンズ装置を実現することができる。

また、上述した実施例に係る絞り装置を備えるレンズ装置と、該レンズ装置に接続されたカメラ装置と、を含む撮像装置を構成することにより、本発明の絞り装置の作用効果を得られる撮像装置を実現することができる。

１：絞り羽根支持筒（支持部材）
２：複数枚の絞り羽根
３：カム板（回動部材）
３ａ：クローズカム（第１のカム溝）
３ｂ：非クローズカム（第２のカム溝）
５：絞り羽根
５ａ：絞り羽根の回転中心ピン（回動中心部材）
５ｂ：絞り羽根の駆動ピン
５１：クローズ羽根
５２：非クローズ羽根
ｏ：光軸位置（開口部の中心）

Claims

複数の絞り羽根と、前記複数の絞り羽根をそれぞれの回動中心の周りに回動可能に支持する支持部材と、前記複数の絞り羽根を回動する回動部材と、を備えた絞り装置であって、
前記複数の絞り羽根は、前記絞り装置の開口部を開放状態からクローズ状態まで絞る場合に、前記開放状態から所定の開口径の状態まで、および前記所定の開口径の状態から前記クローズ状態まで、ともに前記開口部を閉じる方向に回動し、前記クローズ状態を構成するクローズ羽根と、前記場合に、前記開放状態から前記所定の開口径の状態まで前記開口部を閉じる方向に回動し、前記所定の開口径の状態から前記クローズ状態まで前記開口部を閉じる方向とは反対の方向に回動する非クローズ羽根と、を含む、
ことを特徴とする絞り装置。
前記回動部材には、前記クローズ羽根の有するピンと係合するクローズカムと、前記非クローズ羽根の有するピンと係合する非クローズカムとが形成され、
前記非クローズカムの内の少なくとも１つの形状は、内径側終点の前記開口部の中心からの距離が、前記非クローズ羽根が前記所定の開口径の状態を構成する位置における前記ピンの係合位置の前記開口部の中心からの距離より長い形状を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の絞り装置。
虹彩絞りであることを特徴とする請求項１または２に記載の絞り装置。
前記クローズ羽根を複数有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の絞り装置。
前記クローズ羽根を３枚有することを特徴とする請求項４に記載の絞り装置。
前記所定の開口径は、前記クローズ羽根および前記非クローズ羽根で構成される開口径であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の絞り装置。
前記所定の開口径は、前記クローズ状態を除く最小の開口径であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の絞り装置。
前記場合において、前記クローズ羽根が前記所定の開口径の状態から前記クローズ状態まで絞る間に、前記非クローズ羽根は、非回動の状態の後に、前記開口部を閉じる方向とは反対の方向に回動することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の絞り装置。
前記回動中心は、前記複数の絞り羽根の有するピンであり、該ピンは、前記支持部材に形成された凹部または穴に係合することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の絞り装置。
前記回動中心は、前記絞り羽根に形成された凹部または穴であり、該凹部または穴は、前記支持部材の有するピンに係合することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の絞り装置。
前記クローズ羽根と前記非クローズ羽根とは、互いに同一の形状を有することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の絞り装置。
複数の絞り羽根と、前記複数の絞り羽根をそれぞれの回動中心の周りに回動可能に支持する支持部材と、前記複数の絞り羽根を回動する回動部材と、を備えた絞り装置であって、
前記複数の絞り羽根は、クローズ羽根と非クローズ羽根とを有し、
前記クローズ羽根と前記非クローズ羽根とは、前記絞り装置の開口部の開放状態から所定の開口径の状態までの回動範囲では、互いに同一の方向に回動し、前記開口部の前記所定の開口径の状態からクローズ状態までの回動範囲では、互いに異なる方向に回動し、前記クローズ羽根がクローズ状態を構成する、
ことを特徴とする絞り装置。
複数の絞り羽根と、前記複数の絞り羽根をそれぞれの回動中心の周りに回動可能に支持する支持部材と、前記複数の絞り羽根の有する駆動ピンに係合するカムが形成されたカム部材と、を備えた絞り装置であって、
前記複数の絞り羽根は、
前記絞り装置の開口部を開放状態からクローズ状態まで絞る場合に、前記開口部を閉じる方向に前記回動中心の周りに回動するクローズ羽根と、前記場合に、所定の開口径の状態からは、前記開口部を閉じる方向とは反対の方向に前記回動中心の周りに回動する非クローズ羽根とを含む、
ことを特徴とする絞り装置。
請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の絞り装置を含むことを特徴とするレンズ装置。
請求項１４に記載のレンズ装置と、該レンズ装置に接続されたカメラ装置とを含むことを特徴とする撮像装置。