光圈单元以及包括该光圈单元的透镜镜筒的制作方法

专利名称：光圈单元以及包括该光圈单元的透镜镜筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调节穿过成像系统的光量的光圈单元，并且涉及一种包括该光圈 单元的透镜镜筒。
背景技术：
诸如数码照相机和视频摄像机的图像拾取设备包括光圈单元，当获取图像时， 所述光圈单元调节穿过成像系统的光量。这种光圈单元的示例是所谓的可变光圈(iris aperture)单元，其改变光穿过的光圈的形状，而同时通过使用绕光轴转动的构件转动多个 光阑叶片而维持光圈的基本圆形的形状。就可变光圈单元而言，因为可变光圈单元的光圈 具有基本圆形的形状，所以在获取的图像中可以实现美学观点上合意的模糊。然而，因为可变光圈单元包括大量的部件，所以包含有可变光圈单元的设备趋向 于较大。另一个示例是闸刀型光圈单元，其通过使两个光阑叶片沿着相反的方向在打开的 光圈状态与关闭的光圈状态之间运动而改变光圈的形状。具有较少数量的部件且具有简单 的结构的闸刀型光圈单元广泛地用在以消费者为主的照相机和其它设备中。然而，通过使 用闸刀型光圈单元所获取的图像模糊的美学质量趋向于低于通过使用可变光圈单元所获 取的图像，这是因为闸刀型光圈单元的光圈具有基本菱形的形状。关于用于驱动光阑叶片的机构，日本专利公开No. 6-3520和日本专利特开 No. 10-301159各自公开了包括三个或者更多个光阑叶片的闸刀型光圈单元。这种光圈单元 的光圈具有多边形形状，由此与光圈具有基本菱形形状的情况相比，提高了模糊的美学质量。日本专利公开No. 6-3520说明了 一种具有由三个光阑叶片形成的五边形光圈 的光圈单元和一种具有由四个光阑叶片形成的六边形光圈的光圈单元。日本专利特开 No. 10-301159也说明了一种具有由四个光阑叶片形成的六边形光圈的光圈单元。当在闸刀型光圈单元中使用三个或者更多个光阑叶片以形成多边形光圈时，光阑 叶片的运动距离大于当使用两个光阑叶片时的光阑叶片的运动距离。在闸刀型光圈单元 中，多边形光圈的侧边(光圈边缘)通过使用运动较大距离的光阑叶片和运动较小距离的 光阑叶片的组合而形成。与具有菱形光圈的光圈单元的光阑叶片相比，运动较大距离的光 阑叶片在光圈处具有较小的顶角，并且在打开的光圈状态中光轴与这些光阑叶片的顶点之 间的距离较大。当光圈单元也用作快门时，在关闭的光圈状态中的光阑叶片的交迭量将是 较大的，以便防止由于快门的回弹所导致的两次曝光。因此，光阑叶片的运动距离将增大。 为了使光阑叶片运动较大的距离，光圈单元的尺寸必须增大。此外，光阑叶片通过使用难以 致动的长臂而运动。因而，为了减小光圈单元的尺寸，重要的是使光阑叶片的运动距离最小 化。物理上在光圈处出现光的衍射。当光圈较小时，光的衍射显著地影响光学性能，使 得成像性能降低。因此，除了在获取特定物体的图像时以外，通常使用对光学性能有较小影响的光圈值。为了进一步减少光量，在光路中插入有ND滤光器以调节光量。例如，当在全 日光下获取物体的图像时，可以采用较小的光圈状态。然而，因为在这种环境下光学性能由 于衍射光的影响而降低，所以用于产生美学观点上令人满意的模糊的严格多边形光圈是不 必要的。因此，重要的是，光圈的形状至少在从打开光圈到通常使用的光圈值的范围内维 持相似的多边形形状。此外，重要的是，适当地设定由光阑叶片形成的光圈的形状，以便减 小光阑叶片的运动距离。

发明内容
根据本发明的方面，光圈单元包括三个或者更多个光阑叶片；基板，其支撑所述 三个或者更多个光阑叶片，以便使光阑叶片可沿着与光轴垂直的方向直线地运动；驱动杆， 其连接到光阑叶片，该驱动杆是可转动的；和光圈马达，其转动驱动杆，其中，沿着第一方向 直线地运动的所述光阑叶片中的两个或者更多个光阑叶片具有不同形状的光圈边缘，并且 由所述两个或者更多个光阑叶片的光圈边缘和沿着与第一方向相反的第二方向直线地运 动的所述三个或者更多个光阑叶片中的至少一个光阑叶片的光圈边缘形成多边形光圈，其 中，沿着第一方向从打开的光圈状态运动到关闭的光圈状态的所述两个或者更多个光阑叶 片的运动距离和运动速度分别彼此不同，并且在所述两个或者更多个光阑叶片之中，以高 速运动较大距离的光阑叶片具有与以低速运动较小距离的光阑叶片的光圈边缘平行的光 圈边缘。本发明的其它特征将从以下参照附图的示例性实施例的说明而变得明显。


图1是根据本发明的第一实施例的光圈单元的分解透视图；图2A至2F是根据本发明的第一实施例的光圈单元的正视图，示出光圈的形状的 变化；图3A至3F是图2A至2F中示出的光圈单元的放大图；图4A至4F是根据本发明的第二实施例的光圈单元的正视图，示出光圈的形状的 变化；图5A至5F是图4A至4F中示出的光圈的放大图；图6A至6F是根据本发明的第三实施例的光圈单元的正视图，示出光圈的形状的 变化；图7A至7F是图6A至6F中示出的光圈的放大图；图8A至8F示出现有的光圈单元的光圈；图9是包含有根据本发明的实施例的光圈单元的透镜镜筒的剖视图；图10是包含有根据本发明的光圈单元的透镜镜筒的分解透视图；图11是示出包含有具有根据本发明的光圈单元的透镜镜筒的照相机的电路结构 的框图。
具体实施例方式以下，将参照

本发明的实施例。用在光学系统(成像光学系统)的光路中的根据本发明的光圈单元包括用于调节 穿过光学系统的光量的三个或者更多个光阑叶片。光圈单元包括基板1 和形成在基板 1 上的引导销129a和129b。引导销129a和129b支撑三个或者更多个光阑叶片，使得光 阑叶片可以沿着与光轴垂直的方向直线地运动。光阑叶片通过使用检流计(马达)1 转 动驱动杆120而运动，所述驱动杆120连接到三个或者更多个光阑叶片。光阑叶片121和122沿着第一方向直线地运动。光阑叶片121和122的光圈边缘 具有不同的形状。由光阑叶片121和122的光圈边缘和沿着与第一方向相反的第二方向直 线地运动的至少一个光阑叶片的光圈边缘形成多边形光圈。光阑叶片121和122沿着第一 方向从打开的光圈状态运动到关闭的光圈状态的运动距离和运动速度彼此不同。光阑叶片 121以高速运动较大的距离，并且光阑122以低速运动较小的距离。光阑叶片121和122的 光圈边缘彼此平行。术语“基准光圈值”指的是当光阑叶片从打开的光圈状态运动时仅由 光阑叶片的光圈边缘形成的多边形光圈的光圈值。当光圈值处于从基准光圈值到小于基准 光圈值的特定光圈值的范围内时，由沿着第一方向直线地运动的光阑叶片121和122的光 圈边缘和沿着与第一方向相反的第二方向运动的至少一个光阑叶片的光圈边缘形成多边 形光圈。当光圈值处于从所述特定光圈值到关闭的光圈的范围内时，由光阑叶片121的光 圈边缘和光阑叶片123的光圈边缘形成光圈，光阑叶片121和123沿着相反的方向运动。图9是包含有根据本发明的实施例的光圈单元的透镜镜筒的剖视图。图10是图 9的分解透视图。该实施例的透镜镜筒附装到诸如视频摄像机或者数码照相机的图像拾取 设备或者与其一体地形成。该实施例的透镜镜筒包括例如变焦光学系统(变焦透镜)，所述变焦光学系统(变 焦透镜)包括四个透镜组，所述四个透镜组分别具有正折光力、负折光力、正折光力和正折光 力。透镜镜筒可以包括任何类型的光学系统。第一透镜组Ll相对于光轴方向固定(不动)。第二透镜组L2沿着光轴方向运动以用于变焦。第三透镜组L3包括稳定光学元件， 其通过沿着与光轴垂直的竖直方向和水平方向运动而执行照相机抖动校正(图像稳定)， 以下将对此进行说明。第四透镜组L4沿着光轴方向运动，以便执行根据变焦而变化的图像 平面的聚焦和校正。第一透镜组Ll由固定的透镜镜筒1保持。第二透镜组L2由第二透镜组运动框架 2保持。第三透镜组L3由变位(shift)单元3保持。第四透镜组L4由第四透镜组运动框 架4保持。在第四透镜组运动框架4后面(在较靠近图像的一侧上)布置有CXD保持器5，所 述CXD保持器5附装有诸如CXD的成像元件。固定的透镜镜筒1通过螺钉固定到前固定镜 筒6。CXD保持器5和前固定镜筒6通过螺钉固定到后固定镜筒7。第二透镜组运动框架2由导杆8和9支撑，以便可沿着光轴方向运动。导杆8和 9相对于前固定镜筒6和后固定镜筒7定位，并且固定到前固定镜筒6和后固定镜筒7。第 四透镜组运动框架4由导杆10和11支撑，以便可沿着光轴方向运动。导杆10和11相对 于CXD保持器5和后固定镜筒7定位，并且固定到CXD保持器5和后固定镜筒7。变位单元3相对于后固定镜筒7定位并且使用螺钉固定到后固定镜筒7。在第三透镜组L3中布置有光圈单元12 (以下将详细说明)。检流计1 驱动光圈单元12。通过音圈马达13沿着光轴方向驱动第四透镜组L4。音圈马达13包括磁体13a、 轭13b、轭13c和线圈13d。音圈马达13的轭1 被压配合到后固定镜筒7中。磁体13a 和轭13c通过磁力固定到轭13b。通过施加电流到线圈13d，在线圈13d中产生洛伦兹力， 由此可以沿着光轴方向驱动线圈13d。线圈13d固定到第四透镜组运动框架4。当驱动线 圈13d时，沿着光轴方向驱动第四透镜组运动框架4。后固定镜筒7借助两个螺钉固定有变焦马达14。变焦马达(步进马达)14沿着 光轴方向驱动第二透镜组L2以用于变焦。变焦马达14包括与转子同轴的丝杠14a。丝杠 14a与布置在第二透镜组运动框架2上的齿条加啮合。通过转子的转动而沿着光轴方向驱 动第二透镜组L2。通过扭转盘簧2b推动导杆8和9、齿条加和丝杠14a，以便防止配合或 啮合松弛。光断路器15光学地检测遮光部分2c沿着光轴方向的运动，所述遮光部分2c形成 在第二透镜组运动框架2中。光断路器15用作变焦复位开关以用于检测第二透镜组L2是 否位于基准位置处。固定到后固定镜筒7的编码器(光学传感器)16包括光发射器和光接收器。光 学传感器16借助由光发射器所发射的光照射结合到第四透镜组运动框架4的光学尺 (optical scale) 17，并且借助光接收器读取反射光，并且由此检测第四透镜组L4沿着光轴 方向的绝对位置。变位单元3保持第三透镜组L3，使得第三透镜组L3可以在与光轴垂直的平面内运 动。竖直驱动致动器在与光轴方向垂直的平面内驱动第三透镜组L3。竖直驱动致动器校正 当透镜镜筒或者拍摄的方向沿着上下偏移(pitch)方向(即，沿着竖直方向)抖动时出现 的图像的模糊。此外，水平驱动致动器在与光轴方向垂直的平面内驱动第三透镜组L3。水 平驱动致动器校正当透镜镜筒或者拍摄的方向沿着左右偏移(yaw)方向(即，沿着水平方 向)抖动时出现的图像的模糊。图11是包含有根据本发明的实施例的透镜镜筒的图像拾取设备(光学设备)的 框图，示出与图像拾取设备的部件的驱动相关的电路结构。在图11中，与图9和10中所示 元件相同的元件用相同的附图标记表示。如图11中所示，该实施例的图像拾取设备包括上下偏移方向振动传感器59和左 右偏移方向振动传感器60，其分别用于检测照相机的定向沿着上下偏移方向和左右偏移方 向(水平方向)的变化。变位单元3包括位置传感器27，其检测第三透镜组L3在与光轴垂 直的平面内的位置(在竖直方向上的位置和在水平方向上的位置)。控制电路56(图像拾 取设备的控制器，例如CPU)基于振动传感器59和60的输出以及来自第三透镜组L3的位 置传感器27的信号而控制致动器。沿着上下偏移方向和左右偏移方向独立地控制致动器。分别沿着竖直方向和水 平方向布置致动器，以便使致动器沿着与光轴垂直且彼此垂直的两个方向驱动第三透镜组 L3。通过结合沿着竖直方向的运动和沿着水平方向的运动，第三透镜组在与光轴垂直的平 面内在预定的范围内自由地运动，由此稳定图像。光断路器15在已经检测到第二透镜组运动框架2已经运动到基准位置之后通过 对输入到变焦马达14的脉冲信号持续地计数而检测第二透镜组运动框架2沿着光轴方向的运动距离(相对于基准位置的位置)。光圈编码器36检测转子的位置与定子的位置之间的关系，所述光圈编码器36包 括布置在检流计1 中的霍尔元件。照相机信号处理电路50对成像元件58的输出执行信 号处理，例如预定的放大和伽马校正。在这种处理之后，图像信号的对比信号供给到AE门52和AF(自动聚焦)门51。 AE门52和AF门51分别设定最适用于曝光控制和聚焦控制的图像信号的范围。门的尺寸 可以是可变的，或者可以提供多个门。AF信号处理电路53产生与图像信号的高频部分相关的一个或者多个输出。设置有变焦开关M和变焦追踪存储器55。变焦追踪存储器55存储第四透镜组运 动框架4的位置信息以用于根据物距和第二透镜组运动框架2的运动距离而变焦。控制电 路56的内存储器可以用作变焦追踪存储器55。例如，当摄影者操作变焦开关M时，控制电路56执行控制以维持第二透镜组运动 框架2和第四透镜组运动框架4之间的预定的位置关系，所述预定的位置关系基于存储在 变焦追踪存储器阳中的信息而计算。也就是说，控制电路56控制变焦马达14和音圈马达 13的驱动，以便使第二透镜组运动框架2沿着光轴方向的绝对位置的计数值与所计算出的 第二透镜组运动框架2待被设定的位置一致。此外，控制电路56控制变焦马达14和音圈 马达13的驱动，以便使第四透镜组运动框架4沿着光轴方向的绝对位置的计数值与所计算 出的第四透镜组运动框架4将设定的位置一致。当执行自动聚焦操作时，控制电路56控制音圈马达13的驱动，以便使AF信号处 理电路53的输出成为峰值。为了获得适度曝光，控制电路56通过控制检流计12a的驱动而控制光量，以便使 光圈编码器36的输出与已经穿过AE门52的Y信号输出的平均值一致，该平均值是基准值。控制电路56基于来自上下偏移方向振动传感器59、左右偏移方向振动传感器60 和位置传感器27的信号而计算用于执行图像稳定的稳定光学元件的驱动量。控制电路56 控制供给到第三透镜组马达31的驱动器线圈的电流。因而，控制电路56控制稳定光学元 件以稳定图像。在上述实施例中，说明了具有与照相机本体一体形成的透镜镜筒的图像拾取设 备。根据本发明的透镜镜筒可以应用于可互换的透镜单元，并且可以应用于胶片摄影机、数 码相机、视频摄像机和类似物，所述可互换的透镜单元可以附装到照相机本体和从照相机 本体去除。第一实施例参照图1至3F，将说明根据本发明的第一实施例的光圈单元。图1是根据本发明的第一实施例的光圈单元的分解透视图。图2A至2F是根据本 发明的第一实施例的光圈单元的正视图，示出光圈的形状的变化。图3A至3F是图2A至2F 中示出的光圈单元的放大图。检流计12a驱动多个光阑叶片。驱动杆120连接到检流计12a的输出轴。驱动杆 120包括驱动器销120a、120b、120c、和120d，其与形成在光阑叶片中的狭槽接合并且驱动 光阑叶片。基板1 包括固定的光阑129c和引导销129a和U9b，所述固定的光阑129c具 有圆形的光圈，所述引导销129a和129b导引光阑叶片121至IM和ND滤光器光阑126。
将说明光阑叶片121至124。光阑叶片121包括与基板129的引导销129a和129b 接合的运动导引件121b和121c，如以下将说明。光阑叶片121还包括与驱动杆120的驱动 器销120a接合的狭槽121a。光阑叶片122包括与基板129的引导销129a和129b接合的 运动导引件12 和122c，如以下将说明。光阑叶片122还包括与驱动杆120的驱动器销 120b接合的狭槽12加。光阑叶片123包括与基板129的引导销129a和129b接合的运动 导引件123b和123c，如以下将说明。光阑叶片123还包括与驱动杆120的驱动器销120c 接合的狭槽123a。光阑叶片IM包括与基板1 的引导销129a和129b接合的运动导引件 124b和lMc，如以下将说明。光阑叶片IM还包括与驱动杆120的驱动器销120d接合的 狭槽IMa。在该实施例中，光阑叶片121至IM各自的光圈形状被确定成使得四个光阑叶片 形成六边形光圈。当驱动杆120转动时，光阑叶片121和122以不同的速度沿着第一方向 运动，并且光阑叶片123和IM以不同的速度沿着与第一方向相反的第二方向运动，由此光 圈形状从打开的光圈状态改变到关闭的光圈状态。与驱动器销120b相比，驱动器销120a布置成与驱动杆120的转动中心相距较远。 因此，与光阑叶片122相比，光阑叶片121以较高的速度运动较大的距离。与驱动器销120d 相比，驱动器销120c布置成与驱动杆120的转动中心相距较远。因此，与光阑叶片IM相 比，光阑叶片123以较高的速度运动较大的距离。检流计130驱动ND滤光器光阑126。驱动杆1 连接到检流计130的输出轴。驱 动杆128包括驱动器销U8a，其与形成在ND滤光器光阑126中的狭槽126a接合。ND滤光 器光阑126结合有ND滤光器127，所述ND滤光器光阑1 保持ND滤光器127。狭槽126b 导引ND滤光器光阑126的运动。狭槽126a与驱动器销128a接合。当驱动杆1 转动时， ND滤光器127插入到光路中或者从光路抽出。在ND滤光器光阑1 与光阑叶片121至124之间布置有分隔板125。金属板12b 遮盖光阑叶片。接下来，将说明根据本发明的光圈单元的光阑叶片的光圈形状。图3A至3F是图 2A至2F中示出的光圈单元的放大图，示出从打开的光圈状态到关闭的光圈状态的光圈形 状的变化。在图3A至3F中光阑叶片121和122向上运动。在图3A至3F中光阑叶片123 和124向下运动。固定的光阑129c形成在基板129中。固定的光阑129c确定打开的光圈状态中的光圈直径。光阑叶片122的光圈边缘122d形成六边形的一个侧边。光阑叶片121的光圈边 缘121d和121e各自形成六边形的一个侧边。光阑叶片121的光圈边缘121f与光圈边缘 122d基本平行。光阑叶片124的光圈边缘124d形成六边形的一个侧边。光阑叶片123的 光圈边缘123d和12 各自形成六边形的一个侧边。光阑叶片123的光圈边缘123f与光 圈边缘124d基本平行。在该实施例中，由光圈单元的光圈的形状限定基准光圈值和特定光圈值。术语“基 准光圈值”指的是当光圈的尺寸从打开的光圈状态减小时仅由光阑叶片的光圈边缘形成光 圈时的光圈值。术语“特定光圈值”指的是当光圈尺寸从基准光圈值的尺寸减小时光圈的 形状可以维持相似形状时的光圈值。9
在图;3B和3C中，四个光阑叶片121至124的光圈边缘形成六边形光圈。在基准 光圈值(未示出)处，四个光阑叶片形成大于图3B的六边形光圈的六边形光圈。图3D示 出与特定光圈值相对应的状态。在该状态中，光圈边缘121f和122d彼此交迭并且光圈边 缘123f和124d彼此交迭，并且维持与图;3B和3C中所示的六边形光圈相似的光圈形状。图3A至3D与通常使用的光圈值的范围相对应。光圈边缘121f和123f的位置被 确定成使得光圈的形状可以在该范围内维持相似的(六边形)形状。图3E示出其中光圈 的尺寸进一步减小的状态。在该状态中，光圈边缘121f超越光圈边缘122d。此外，光圈边 缘123f超越光圈边缘124d。结果，两个光阑叶片121和123形成具有椭圆形状的光圈。图 3F示出其中光圈完全关闭的关闭的光圈状态。光圈边缘121f到光圈边缘123f之间的距离 是光阑叶片的交迭量0D。如上所述，根据该实施例的光圈单元包括沿着第一方向运动的两个光阑叶片121 和122和沿着与第一方向相反的第二方向运动的两个光阑叶片123和124。在从基准光圈 值(未示出)到特定光圈值(图3D)的范围内，光阑叶片121至124形成六边形光圈。由 沿着第一方向以低速运动较小距离的光阑叶片122的光圈边缘122d和沿着第一方向以高 速运动较大距离的光阑叶片121的两个光圈边缘121d和121e形成六边形光圈的一部分。 由沿着与第一方向相反的第二方向以低速运动较小距离的光阑叶片1 的光圈边缘124d 和沿着第二方向以高速运动较大距离的光阑叶片123的两个光圈边缘123d和12 形成六 边形光圈的其余部分。在从特定光圈值(图3D)到关闭的光圈(图3F)的范围内，由沿着 相反的方向以高速运动较大距离的两个光阑叶片121和123的光圈边缘121d、121e、121f、 123d、123e和123f形成光圈。图8A至8F是现有光圈单元的光圈的示意图。在8A至8F中，与图3A至3F的那 些构件相同的构件用相同的附图标记表示。现有的光圈单元包括四个以与第一实施例中的 方式相同的方式驱动的光阑叶片。现有的光圈单元与本发明的第一实施例的不同之处在于，现有的光圈单元没有图 3A至3F中所示的光阑叶片121的光圈边缘121f和光阑叶片123的光圈边缘123f。就现 有的光圈单元而言，当光圈如图8E中所示是较小的光圈状态时，维持具有相似形状的六边 形光圈。然而，为了使图8F中所示的关闭的光圈状态中的交迭量与图3F中所示的交迭量 基本相同，图8A至8F中所示的现有的光圈单元的光阑叶片121和123的运动距离将大于 图1至3F中所示的第一实施例的情况。结果，光圈单元的尺寸增大。如上所述，当光圈处于较小的光圈状态中时，光学性能由于衍射光的影响而降低。 因此，当光圈值小于通常使用的光圈值的范围时，通过独立的驱动单元所驱动的ND滤光器 插入光路中，以便调节光量。可以采用图3E或8E中所示的较小的光圈状态以用于特定物 体，例如在全日光下的物体。然而，在这些条件下，因为光学性能由于衍射光的影响而降低， 所以具有用于实现模糊的美学质量的规则六边形形状的光圈是不必要的。因而，在该实施例中，以高速运动较大距离的光阑叶片121和123的光圈边缘121f 和123f与以低速运动较小距离的光阑叶片122和124的光圈边缘122d和124d平行。此 外，其中光圈维持相似的六边形形状(图3A至3D)的范围是通常使用的光圈值的范围。根据该实施例，可以减小光阑叶片的运动距离，由此可以获得较小的光圈单元。第二实施例
参照图4A至5F，将说明根据本发明的第二实施例的光圈单元。图4A至4F是根据 本发明的第二实施例的光圈单元的正视图，示出光圈的形状的变化。图5A至5F是图4A至 4F中示出的光圈单元的光圈的放大图。根据第二实施例的光圈单元的总体结构与图1至3F中所示的根据第一实施例的 光圈单元的总体结构相同。第二实施例与第一实施例的不同之处在于，通过改变四个光阑 叶片121至124的光圈形状而形成八边形光圈。图5A至5F是图4A至4F中示出的、由光阑叶片121至IM所形成的光圈的放大 图，示出从打开的光圈状态到关闭的光圈状态的光圈形状的变化。固定的光阑129c形成在基板129中。具有圆形光圈的固定的光阑129c确定打开 的光圈状态中的光圈直径。光阑叶片122的光圈边缘12 和122f各自形成八边形光圈的一个侧边。光阑叶 片121的光圈边缘121g和121h各自形成八边形光圈的一个侧边。光阑叶片121的光圈边 缘121 j与光圈边缘12 平行或者基本平行，并且光阑叶片121的光圈边缘121k与光圈边 缘122f平行或者基本平行。光阑叶片124的光圈边缘12 和124f各自形成八边形光圈 的一个侧边。光阑叶片123的光圈边缘123g和12 各自形成八边形光圈的一个侧边。光 阑叶片123的光圈边缘123j与光圈边缘12 平行或者基本平行，并且光阑叶片123的光 圈边缘123k与光圈边缘124f平行或者基本平行。在图5B和5C中，四个光阑叶片121至124的光圈边缘形成八边形光圈。同样地， 当光圈值是基准光圈值(未示出)时，四个光阑叶片形成大于图5B的八边形光圈的八边形 光圈。在与特定光圈值相对应的图5D中，光圈边缘121j和122e、光圈边缘121k和122f、 光圈边缘123 j和lMe、以及光圈边缘123k和124f分别彼此交迭，并且光圈维持与图5B和 5C中相似的八边形形状。图5A至5D与通常使用的光圈值的范围相对应。光圈边缘121 j、121k、123j和123k 的位置被确定成使得当光圈值处于该范围内时，在光圈的形状维持相似的(八边形)形状 的同时光圈的形状改变。在与较小的光圈值相对应的图5E中，光圈边缘121j超越光圈边 缘12 ，光圈边缘121k超越光圈边缘122f，光圈边缘123j超越光圈边缘lMe，并且光圈边 缘123k超越光圈边缘124f。因而，光阑叶片121和光阑叶片123形成椭圆形的光圈形状。 图5F示出关闭的光圈状态。光圈边缘121 j和光圈边缘121k的交点与光圈边缘123j和光 圈边缘123k的交点之间的距离是光阑叶片的交迭量0D。当没有提供光圈边缘121 j、121k、123j和123k时，如在第一实施例中，甚至当光圈 较小时也可以维持具有相似的八边形形状的光圈。然而，为了保证关闭的光圈状态中的交 迭量0D，光阑叶片的运动距离进一步增大。结果，光圈单元的尺寸增大。如上所述，当光圈处于较小的光圈状态中时，光学性能由于衍射光的影响而降低。 因此，当采用小于通常使用的光圈值的范围的光圈时，通过独立的驱动单元所驱动的ND滤 光器插入光路中，以便调节光量。例如，当在全日光下拍摄物体的图像时，可以采用图5E中 所示的较小的光圈状态。然而，因为在这种环境下，光学性能由于衍射光的影响而降低，所 以具有用于产生美学观点上令人满意的模糊的严格多边形形状的光圈是不必要的。因而，在该实施例中，以高速运动较大距离的光阑叶片121和123包括与以低速运 动较小距离的光阑叶片122和124的光圈边缘平行的光圈边缘。此外，光圈维持相似的八边形形状(图5A至5D)的范围是通常使用的光圈值的范围。如上所述，根据该实施例的光圈单元包括沿着第一方向运动的两个光阑叶片121 和122和沿着与第一方向相反的第二方向运动的两个光阑叶片123和124。在从基准光圈 值(未示出)到特定光圈值(图5D)的范围内，光阑叶片121至IM形成八边形光圈。由以 低速运动较小距离的光阑叶片122的光圈边缘12 和122f和以高速运动较大距离的光阑 叶片121的两个光圈边缘121g和121h形成八边形光圈的一部分。由沿着与第一方向相反 的第二方向以低速运动较小距离的光阑叶片124的两个光圈边缘12 和124f和沿着第二 方向以高速运动较大距离的光阑叶片123的两个光圈边缘123g和12 形成八边形光圈的 其余部分。在从特定光圈值(图5D)到关闭的光圈(图5F)的范围内，由沿着相反的方向 以高速运动较大距离的两个光阑叶片121和123的光圈边缘121g、121h、121j、121k、123g、 123h、123j和123k形成光圈。根据该实施例，可以减小光阑叶片的运动距离，由此可以获得较小的光圈单元。第三实施例参照图6A至7F，将说明根据本发明的第三实施例的光圈单元。图6A至6F是根据 本发明的第三实施例的光圈单元的正视图，示出光圈的形状的变化。图7A至7F是图6A至 6F中示出的光圈的放大图。根据第三实施例的光圈单元的总体结构与图1至3F中所示的根据第一实施例的 光圈单元的总体结构相同。第三实施例与第一实施例的不同之处在于，由三个光阑叶片121 至123而不是四个光阑叶片，形成五边形光圈。图7A至7F是图6A至6F中示出的、由光阑叶片121至123形成的光圈的放大图， 示出从打开的光圈状态到关闭的光圈状态的光圈形状的变化。固定的光阑129c形成在基板129中。具有圆形光圈的固定的光阑129c确定打开 的光圈状态中的光圈直径。光阑叶片122的光圈边缘122g形成五边形光圈的一个侧边。光阑叶片121的光 圈边缘121m和121η各自形成五边形光圈的一个侧边。光阑叶片121的光圈边缘121ο与 光圈边缘122g平行或者基本平行。光阑叶片123的光圈边缘12 !和123η各自形成五边 形光圈的一个侧边。在图7Β和7C中，三个光阑叶片121至123的光圈边缘形成五边形光圈。同样地， 当光圈值是基准光圈值(未示出)时，三个光阑叶片形成大于图7Β的五边形光圈的五边形 光圈。在与特定光圈值相对应的图7D中，光圈边缘121ο和122g彼此交迭，并且光圈维持 与图7B和7C中相似的五边形形状。图7A至7D与通常使用的光圈值的范围相对应。光圈 边缘121ο的位置被确定成使得当光圈值处于该范围内时，在光圈的形状维持相似的(五边 形)形状的同时光圈的形状改变。在与较小的光圈值相对应的图7E中，光圈边缘121ο超 越光圈边缘122g。因而，光阑叶片121和光阑叶片123形成椭圆形的光圈形状。图7F示出 关闭的光圈状态。光圈边缘12 !和光圈边缘123η的交点与光圈边缘121ο之间的距离是 光阑叶片的交迭量OD。当没有给光阑叶片121提供光圈边缘121ο时，甚至当光圈较小时也可以维持具有 相似的五边形形状的光圈。然而，为了保证关闭的光圈状态中的交迭量0D，光阑叶片的运动 距离进一步增大。结果，光圈单元的尺寸增大。
如上所述，当光圈处于较小的光圈状态中时，光学性能由于衍射光的影响而降低。 因此，当采用小于通常使用的光圈值的范围的光圈时，通过独立的驱动单元所驱动的ND滤 光器插入光路中，以便调节光量。例如，当在全日光下拍摄物体的图像时，可以采用图7E中 所示的较小的光圈状态。然而，因为在这种环境下光学性能由于衍射光的影响而降低，所以 用于产生美学观点上令人满意的模糊的严格多边形形状的光圈是不必要的。因而，在该实 施例中，以高速运动较大距离的光阑叶片121包括与以低速运动较小距离的光阑叶片122 的光圈边缘平行的光圈边缘。此外，光圈维持相似的五边形形状(图7A至7D)的范围是通 常使用的光圈值的范围。根据该实施例，可以减小光阑叶片的运动距离，由此可以减小光圈单元的尺寸。如上所述，根据该实施例的光圈单元包括沿着第一方向运动的两个光阑叶片121 和122和沿着与第一方向相反的第二方向运动的一个光阑叶片123。当光圈值处于从基准 光圈值(未示出)到特定光圈值(图7D)的范围内时，光阑叶片121至123形成五边形光 圈。由沿着第一方向以低速运动较大距离的光阑叶片122的一个光圈边缘122g和沿着第一 方向以高速运动较大距离的光阑叶片121的两个光圈边缘121m和121η形成五边形光圈的 一部分。由光阑叶片123的两个光圈边缘12 !和123η形成五边形光圈的其余部分。在从 特定光圈值(图7D)到关闭的光圈(图7F)的范围内，由沿着相反的方向运动的光阑叶片 123和以高速运动较大运动距离的光阑叶片121的光圈边缘121m、121η、121ο、12 !和123η 形成光圈。根据该实施例，可以减小光阑叶片的运动距离，由此可以获得较小的光圈单元。如上所述，根据本发明，在没有使多个光阑叶片运动较大距离的情况下，多个光阑 叶片可以运动以形成多边形光圈，由此可以减小光圈单元的尺寸。虽然已经参照示例性实施例说明本发明，但应理解本发明不受所公开的示例性实 施例限制。以下权利要求的范围将与最广泛的解释一致，从而包含所有这些修改和等同结 构以及功能。
权利要求
1.一种光圈单元，其包括 三个或更多个光阑叶片；基板，其支撑所述三个或更多个光阑叶片，以便使所述光阑叶片能沿着与光轴垂直的 方向直线地运动；驱动杆，其连接到所述光阑叶片，所述驱动杆能转动；和 光圈马达，其转动所述驱动杆，其中，所述光阑叶片中沿着第一方向直线地运动的两个或更多个光阑叶片具有不同形 状的光圈边缘，并且由所述两个或更多个光阑叶片的光圈边缘和所述光阑叶片中沿着与所 述第一方向相反的第二方向直线地运动的至少一个光阑叶片的光圈边缘形成多边形光圈， 其中，所述两个或更多个光阑叶片各自沿着所述第一方向从打开的光圈状态运动到关 闭的光圈状态的运动距离和运动速度彼此不同，并且在所述两个或更多个光阑叶片中，以 高速运动较大距离的光阑叶片具有与以低速运动较小距离的光阑叶片的光圈边缘平行的 光圈边缘，其中，在从基准光圈值到特定光圈值的范围内，由沿着所述第一方向直线地运动的所 述两个或更多个光阑叶片的光圈边缘和沿着所述第二方向直线地运动的所述至少一个光 阑叶片的光圈边缘形成所述多边形光圈，所述基准光圈值是当所述光阑叶片从所述打开的 光圈状态运动时仅由所述光阑叶片的光圈边缘形成的多边形光圈的光圈值，其中，在从所述特定光圈值到所述关闭的光圈状态的范围内，由沿着相反的方向运动 的两个光阑叶片的光圈边缘形成光圈。
2.根据权利要求1所述的光圈单元，还包括，沿着所述第一方向运动的两个光阑叶片和沿着与所述第一方向相反的所述第二方向 运动的两个光阑叶片，并且其中，在从所述基准光圈值到所述特定光圈值的范围内，由沿着所述第一方向运动的 两个光阑叶片中以低速运动较小距离的一个光阑叶片的一个光圈边缘、沿着所述第一方向 运动的两个光阑叶片中以高速运动较大距离的另一个光阑叶片的两个光圈边缘、沿着所述 第二方向运动的两个光阑叶片中以低速运动较小距离的一个光阑叶片的一个光圈边缘、和 沿着所述第二方向运动的两个光阑叶片中以高速运动较大距离的另一个光阑叶片的两个 光圈边缘形成六边形光圈，并且，其中，在从所述特定光圈值到所述关闭的光圈状态的范围内，由沿着相反的方向以高 速运动较大距离的两个光阑叶片的光圈边缘形成光圈。
3.根据权利要求1所述的光圈单元，还包括，沿着所述第一方向运动的两个光阑叶片和沿着与所述第一方向相反的所述第二方向 运动的两个光阑叶片，并且其中，在从所述基准光圈值到所述特定光圈值的范围内，由沿着所述第一方向运动的 两个光阑叶片中以低速运动较小距离的一个光阑叶片的两个光圈边缘、沿着所述第一方向 运动的两个光阑叶片中以高速运动较大距离的另一个光阑叶片的两个光圈边缘、沿着所述 第二方向运动的两个光阑叶片中以低速运动较小距离的一个光阑叶片的两个光圈边缘、和 沿着所述第二方向运动的两个光阑叶片中以高速运动较大距离的另一个光阑叶片的两个 光圈边缘形成八边形光圈，并且，其中，在从所述特定光圈值到所述关闭的光圈状态的范围内，由沿着相反的方向以高 速运动较大距离的两个光阑叶片的光圈边缘形成光圈。
4.根据权利要求1所述的光圈单元，其中，所述光圈单元包括沿着所述第一方向运动的两个光阑叶片和沿着与所述第一方 向相反的所述第二方向运动的一个光阑叶片，并且其中，在从所述基准光圈值到所述特定光圈值的范围内，由沿着所述第一方向运动的 两个光阑叶片中以低速运动较小距离的一个光阑叶片的一个光圈边缘、沿着所述第一方向 运动的两个光阑叶片中以高速运动较大距离的另一个光阑叶片的两个光圈边缘、和沿着所 述第二方向运动的光阑叶片的两个光圈边缘形成五边形光圈，并且，其中，在从所述特定光圈值到所述关闭的光圈状态的范围内，由沿着所述第一方向以 高速运动较大距离的光阑叶片的光圈边缘和沿着所述第二方向运动的光阑叶片的光圈边 缘形成光圈。
5.一种透镜镜筒，其包括根据权利要求1所述的光圈单元；和光学系统，其中，所述光圈单元布置在所述光学系统的光路中。
6.一种图像拾取设备，其包括根据权利要求5所述的透镜镜筒；和振动传感器，其构造成检测所述图像拾取设备的定向的变化。
全文摘要
本发明涉及一种光圈单元以及包括该光圈单元的透镜镜筒，所述光圈单元包括三个或更多个光阑叶片、支撑光阑叶片的基板、连接到光阑叶片的驱动杆和转动驱动杆的光圈马达，其中，在从基准光圈值到特定光圈值的范围内，由沿着第一方向直线地运动的所述三个或更多个光阑叶片中的两个或更多个光阑叶片的光圈边缘和沿着与第一方向相反的第二方向直线地运动的所述三个或更多个光阑叶片中的至少一个光阑叶片的光圈边缘形成多边形光圈，并且其中，在从特定光圈值到关闭的光圈状态的范围内，由沿着相反的方向运动的两个光阑叶片的光圈边缘形成光圈。
文档编号G03B9/06GK102043305SQ201010509990
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月15日 优先权日2009年10月20日
发明者长谷川智基 申请人:佳能株式会社