本发明涉及一种光调节装置，通过在光路上将光调节部插入或拆下来调节光。
背景技术：
具有摄像功能的摄像设备在各种领域中被广泛利用，但在其中也存在形状比较小的小型摄像设备的领域。作为这样的小型摄像设备的几个例子，举出了包含显微内窥镜的电子内窥镜、具备摄像功能的光学显微镜、具备摄像功能的便携设备等。
现有的小型摄像设备为了优先实现小型化，作为透镜以及光阑、光学滤镜等的光学要素，采用了固定焦点透镜、固定孔径光阑、固定特性滤镜等。
相对于此，近年来，这样的小型摄像设备也被要求高画质化，作为上述的光调节装置的光学要素，采用聚焦透镜、可变光阑、可变特性滤镜等的要求，即作为进行光的调节的光调节装置发挥功能的要求提高。
因此，提出了诸多实现光调节装置的小型化以便能够适用于小型摄像设备的技术。
作为一例，在日本特开平9-22042号公报中记载有在摄影透镜的周围配置的电磁驱动装置，其构成为，具备磁轭、线圈、与磁轭对置的永久磁铁，通过向线圈通电，使磁轭产生磁力而使永久磁铁旋转。并且，通过在永久磁铁上一体转动地安装作为光调节部的例如快门叶片，能够将快门叶片位于光路上的状态与从光路上退避的状态进行切换。
然而，存在对搭载有光调节装置的摄像设备等施加突发性的冲击的情况。在这种情况下，如果是在上述日本特开平9-22042号公报中记载的构成，则作为可动体的光调节部有可能向与意图不同的位置移动。特别是在光调节装置成为非驱动时即在线圈中未流通电流的电源断开状态时，对永久磁铁以及光调节部并没有作用施加力，因此，光调节部容易因冲击等非意图的作用而移动。另外，在从线圈没有产生设计那样的磁力等的情况下，也有时会造成光调节部在应移动的路径的途中停止的状态，而不退避至规定位置。
技术实现要素：
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种光调节装置，能够抑制在电源断开状态中的光调节部的意外的移动。
本发明的一个方式的光调节装置，具有：基板，形成有开口；旋转轴部件，以围绕与上述基板的基板面垂直的旋转中心轴在规定的可旋转范围内可旋转的方式安装于该基板，由被磁化为围绕轴具有不同磁极的轴磁铁构成；光调节部，被固定为与上述旋转轴部件一体转动，将从上述开口入射的入射光调节后射出；以及电磁驱动源，具有由磁性体形成的在2个芯材端非接触地夹入上述旋转轴部件的侧面的线圈芯材以及卷绕于上述线圈芯材的线圈；通过将在上述线圈中流通电流所产生的磁力经由上述线圈芯材传导至上述旋转轴部件，来转动该旋转轴部件；通过由上述电磁驱动源使上述旋转轴部件旋转，将上述光调节部在从上述入射光的光路上退避的位置即退避位置与在上述入射光的光路上插入的位置即插入位置之间进行位移，来调节该入射光，上述退避位置与上述可旋转范围的一端侧对应，上述插入位置与上述可旋转范围的另一端侧对应，在上述光调节装置中，上述可旋转范围被设定为，具有与第1角度域和第2角度域中的至少一方重叠的部分，该第1角度域是在上述线圈中未流通电流时通过作用于上述旋转轴部件与上述线圈芯材之间的磁力而在该旋转轴部件上产生的转矩的方向成为一个方向的该旋转轴部件的角度域，该第2角度域是上述转矩的方向成为另一个方向的该旋转轴部件的角度域，并且，上述可旋转范围为，与上述第1角度域重叠的第1可动范围和与上述第2角度域重叠的第2可动范围的范围大小不同。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的光调节装置的构成的立体图。
图2是将上述实施方式1的光调节装置的构成沿光轴方向拉伸表示的分解立体图。
图3是表示在上述实施方式1中光调节部处于退避位置时的光调节装置的构成的透视图。
图4是表示在上述实施方式1中光调节部处于插入位置时的光调节装置的构成的透视图。
图5是表示在上述实施方式1中光调节部处于退避位置时的旋转轴部件的极性方向以及电磁驱动源的磁化的情况的图。
图6是表示在上述实施方式1中光调节部处于插入位置时的旋转轴部件的极性方向以及电磁驱动源的磁化的情况的图。
图7是表示在上述实施方式1中当在线圈中未流通电流时光调节部处于退避位置的情况的图。
图8是表示在上述实施方式1中当在线圈中未流通电流时光调节部处于插入位置的情况的图。
图9是表示在上述实施方式1中旋转轴部件的极性方向与旋转角度的关系的图。
图10是表示在上述实施方式1中当在线圈中未流通电流时通过与线圈芯材之间的磁力而作用于旋转轴部件的转矩与旋转轴部件的可旋转范围的线图。
图11是表示在上述实施方式2中当在线圈中未流通电流时光调节部7处于退避位置的情况的图。
图12是表示在上述实施方式2中当在线圈中未流通电流时光调节部7处于插入位置的情况的图。
图13是表示在上述实施方式2中旋转轴部件的极性方向与旋转角度的关系的图。
图14是表示在上述实施方式2中当在线圈中未流通电流时通过与线圈芯材之间的磁力而作用于旋转轴部件的转矩与旋转轴部件的可旋转范围的线图。
图15是表示相对于上述各实施方式可适用的光调节部的其他的构成例的立体图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
图1～图10示出了本发明的实施方式1。
首先，参照图1～图6，对光调节装置的基本的构成以及作用进行说明。此处，图1是表示光调节装置的构成的立体图，图2是将光调节装置的构成沿光轴方向拉伸表示的分解立体图，图3是表示光调节部处于退避位置时的光调节装置的构成的透视图，图4是表示光调节部处于插入位置时的光调节装置的构成的透视图，图5是表示光调节部处于退避位置时的旋转轴部件的极性方向以及电磁驱动源的磁化的情况的图，图6是表示光调节部处于插入位置时的旋转轴部件的极性方向以及电磁驱动源的磁化的情况的图。
光调节装置是用于调节入射光的装置，关于这里所说的调节，作为几个例子而举出：基于光阑的光量调节以及光瞳调节、基于ND滤镜的光量调节、基于透镜的聚光调节、基于偏光滤镜的偏光调节、基于彩色滤光片的光带调节、基于快门的通过时间调节、或者这些的组合等，但并不限定于此，只要是光学的调节便能够广泛适用。
以下，举例说明光调节是使用了光阑的调节的情况。
光调节装置具备：第1基板1、第2基板2、包括线圈芯材4以及线圈5的电磁驱动源3、旋转轴部件6、光调节部7、以及挡块8、9。
第1基板1具有：用于通过入射光的开口1a、以及用于插通旋转轴部件6的轴向的一端侧的轴孔1b，在一面侧配设有电磁驱动源3。
第2基板2以与第1基板1的另一面侧(即，与第1基板1的配设有电磁驱动源3的面相反一侧)对置的方式，隔着未图示的间隔件等与第1基板1具有规定间隔地平行配设，该第2基板2具有形成在中央部的用于通过入射光的开口2a、以及用于插通旋转轴部件6的轴向的另一端侧的轴孔2b。
第1基板1的开口1a以及第2基板2的开口2a作为例如圆形的开口而形成在各基板1、2的中央部，未图示的主光学系统的光轴O与第1基板1以及第2基板2的基板面垂直地从这些开口1a、2a的例如中心通过。另外，开口1a、开口2a也可以是作为未图示的主光学系统中的开放光阑来发挥功能的光学开口。
轴孔1b以及轴孔2b以能够围绕与第1基板1以及第2基板2的基板面垂直的(即与光轴O平行的)旋转中心轴旋转的方式轴支承旋转轴部件6。
电磁驱动源3具有：由磁性体形成的线圈芯材4、以及卷绕于线圈芯材4的线圈5，通过将因在线圈5中流通电流而产生的磁力经由线圈芯材4传导至旋转轴部件6，来转动旋转轴部件6。
此处，旋转轴部件6构成为被磁化为围绕轴具有不同磁极的棒状的(例如圆柱状)永久磁铁(轴磁铁)。如图5以及图6等所示那样，该旋转轴部件6为例如双极构成，被磁化为圆柱状的一方的半圆柱部分为S极6s且另一方的半圆柱部分为N极6n。
线圈芯材4也称为磁轭，由强磁性铁镍合金、硅钢等磁性体形成为具有2个芯材端4a的开放曲线状(即，在闭合曲线的一部分具有切口的形状)，在图示的例子中，成为一个顶点为开放端的大致三角形状。接着，作为大致三角形状的开放端的一对芯材端4a非接触地夹入旋转轴部件6的外侧面的两侧(在图示的例子中，旋转轴部件6为圆柱形，因此为旋转轴部件6的周面的两侧)。这样，由线圈芯材4与旋转轴部件6构成闭合磁路，以传导由线圈5产生的磁。
线圈5被卷绕在沿形成闭合曲线状的线圈芯材4的磁路的至少一处(在图示的例子中为2处)，通过流通电流而产生磁力。
光调节部7是将从开口1a、开口2a入射的入射光调节(如上述那样，使光进行光学变化)后射出的光调节用的部件，被固定为与上述的旋转轴部件6一体转动。并且，光调节部7构成为，伴随旋转轴部件6的转动，而在第1基板1与第2基板2之间的上述规定间隔的空间内转动。本实施方式的光调节部7具备光阑开口7a，如上述那样，在被插入到未图示的主光学系统的光路上时成为改变光束的通过范围的光阑叶片。
挡块8是将以旋转轴部件6为中心进行旋转的光调节部7限制在从通过开口1a、2a的入射光的光路上退避的退避位置的第1限制部件。
另外，挡块9是将光调节部7限制在被插入到通过开口1a、2a的入射光的光路上的插入位置的第2限制部件。
这样，光调节部7能够在由挡块8限制的退避位置与由挡块9限制的插入位置之间的规定的可旋转范围内旋转。因此退避位置与可旋转范围的一端侧对应，插入位置与可旋转范围的另一端侧对应。
通过这样的构成，光调节装置通过电磁驱动源3使旋转轴部件6旋转并使光调节部7在退避位置与插入位置之间进行位移，来调节入射光。
即，如图5以及图6所示那样，当在线圈5中流通一个方向的电流时，线圈芯材4的2个芯材端4a中的一方被磁化为S极，另一方被磁化为N极，当在线圈5中流通另一个方向的电流时，被磁化的极呈相反。由此，在旋转轴部件6的N极6n/S极6s与芯材端4a的S极/N极之间产生引力，在旋转轴部件6的N极6n/S极6s与芯材端4a的N极/S极之间产生排斥力。通过这样的磁力，旋转轴部件6顺时针或逆时针地旋转。并且，与旋转轴部件6一体地旋转的光调节部7在与挡块8或挡块9抵接的位置停止，限制从退避位置或插入位置的在此以上的移动。
接着，图7是表示当在线圈5中未流通电流时光调节部7处于退避位置的情况的图，图8是表示当在线圈5中未流通电流时光调节部7处于插入位置的情况的图。
旋转轴部件6是永久磁铁，会产生磁场，另一方面，线圈芯材4由磁性体形成，因此即使在线圈5中未流通电流的状态下，在旋转轴部件6与线圈芯材4之间也产生磁力(引力)。这是因为，当向由磁性体形成的线圈芯材4施加磁场时便产生磁化，呈现与相邻的永久磁铁的磁极相反的磁极。该磁力成为，使旋转轴部件6旋转以使旋转轴部件6的极性方向与将一对芯材端4a连结的线平行的力(转矩)。
此处，将这样的转矩用作当在线圈5中未流通电流时(例如电源断开时)将旋转轴部件6(进而光调节部7)卡止在退避位置或者插入位置的力(锁紧力)。
具体来说，旋转轴部件6被配设为，以在光调节部7处于退避位置时N极6n与图7中的例如右侧的芯材端4a对置、在光调节部7处于插入位置时N极6n与图8中的例如左侧的芯材端4a对置的方式决定旋转轴周围的位置。参照图9以及图10对该旋转轴部件6的配置进行更详细的说明。
此处，图9是表示旋转轴部件6的极性方向与旋转角度的关系的图，图10是表示当在线圈5中未流通电流时通过与线圈芯材4之间的磁力而作用于旋转轴部件6的转矩与旋转轴部件6的可旋转范围的线图。
首先，如图9所示那样，将旋转轴部件6上从S极6s朝向N极6n的极性方向相对于将2个芯材端4a连结的方向即图9中的右侧方向所成的角度设为θ。此处，角度θ的正向设为图9中的逆时针方向。另外，当在线圈5中未流通电流时通过与线圈芯材4之间的磁力而作用于旋转轴部件6的转矩T的正向也设为图9中的逆时针方向。
这时，转矩T成为图10所示的曲线那样。而且，在图10中，以任意单位(a.u.：arbitrary unit)表示转矩T的大小。
首先，在θ＝0°、θ＝90°、θ＝180°时，旋转轴部件6的极性方向与将2个芯材端4a连结的线成为平行，因此，转矩T＝0。接着，在作为0°＜θ＜90°的第1角度域θn中成为负转矩(欲使旋转轴部件6向顺时针方向转动的转矩)，θ＝45°时取得极小值(在取绝对值的情况下为最大值)。并且，在作为90°＜θ＜180°的第2角度域θp中成为正转矩(欲使旋转轴部件6向逆时针方向转动的转矩)，θ＝135°时取得正的最大值。
并且，旋转轴部件6的可旋转范围θa(从与退避位置对应的角度Po至与插入位置对应的角度Pi的范围)被设定为，夹着转矩T为0的角度90°并跨越第1角度域θn与第2角度域θp，可旋转范围θa与第1角度域θn重叠的第1可动范围θ1被设定为，比可旋转范围θa与第2角度域θp重叠的第2可动范围θ2的范围大。并且，被设定为，在光调节部7处于退避位置时，作用于旋转轴部件6的向退避位置方向的转矩T的绝对值成为最大，具体而言，作为可旋转范围θa的最小值的角度Po成为赋予转矩T的负的最大值的角度45°。
而且，此处设第1角度域为θn，设第2角度域为θp，但也可以设第1角度域为θp，设第2角度域为θn。在这种情况下，第1可动范围成为θ2，第2可动范围成为θ1。
这样，关于旋转轴部件6(进而光调节部7)，可旋转范围θa被设定为，具有与第1角度域和第2角度域中的至少一方重叠的部分，该第1角度域是在线圈5中未流通电流时通过作用于旋转轴部件6与线圈芯材4之间的磁力而在旋转轴部件6上产生的转矩T的方向成为一个方向(顺时针方向与逆时针方向的一方)的旋转轴部件6的角度域，该第2角度域是在线圈5中未流通电流时通过作用于旋转轴部件6与线圈芯材4之间的磁力而在旋转轴部件6上产生的转矩T的方向成为另一个方向(顺时针方向与逆时针方向的另一方)的旋转轴部件6的角度域，并且，可旋转范围θa被设定为，与第1角度域重叠的第1可动范围和与第2角度域重叠的第2可动范围的范围的大小不同。
例如，设一个方向为光调节部7趋向图3等所示的退避位置的方向(图3～图9的顺时针方向)，设另一个方向为光调节部7趋向图4等所示的插入位置的方向(图3～图9的逆时针方向)。这时，可旋转范围θa被设定为，夹着转矩为0的角度并跨越第1角度域θn与第2角度域θp，并且可旋转范围θa被设定为，第1可动范围θ1比第2可动范围θ2的范围大。在图10所示的具体例中，设Po＝45°、Pi＝105°。在这种情况下，45°≤θ1＜90°、90°＜θ2≤105°，即，第1可动范围θ1≒90°－45°＝45°、第2可动范围θ2≒105°－90°＝15°，因此，范围的大小成为θ1＞θ2。
而且，设定可旋转范围θa(具体的是，设为45°≤θa)，以在处于与退避位置对应的可旋转范围θa的一端侧时取得第1角度域θn中的转矩的绝对值的最大值。
另外，在旋转轴部件6为双极构成的情况下，可旋转范围θa能够设定为小于180°的范围，但从某种程度大小的转矩T作用于旋转轴部件6的观点出发，优选设可旋转范围θa为120°以下。并且，在旋转轴部件6因冲击等外力而在退避位置与插入位置之间的位置上变化了时，从设计成以更高的概率向退避位置移动的观点出发，优选设第2可动范围θ2为45°以下。
根据这样的实施方式1，构成为，当在线圈5中未流通电流时，欲使光调节部7停止在退避位置或者插入位置的转矩(锁紧力)在退避位置侧与插入位置侧之间偏向一侧，因此，对在电流断开的非驱动时以1/2的概率配置在退避位置侧与插入位置侧的情况进行抑制，能够以更高的概率配置在某一方，能够提高当在线圈5中未流通电流时的稳定性。
另外，设第1可动范围θ1比第2可动范围θ2的范围大，因此，即使施加外力而光调节部7向任意的旋转角度移动，也能够以高概率向退避位置移动。退避位置是电源断开时等被使用的可能性高的位置，因此，通过采用这样的构成，电源断开时的光调节部7的位置稳定。
并且，构成为欲使光调节部7停止在退避位置的锁紧力最大，因此，能够使电源断开时等的光调节部7的位置更进一步稳定化。
并且，通过相对于线圈芯材4的旋转轴部件6的极性方向的配置来实现了这样的电源断开时的光调节部7的位置稳定机构，因此不需要追加另外的构成便能够抑制光调节装置的大型化。
(实施方式2)
图11～图14示出了本发明的实施方式2，图11是表示当在线圈5中未流通电流时光调节部7处于退避位置的情况的图，图12是表示当在线圈5中未流通电流时光调节部7处于插入位置的情况的图。
在该实施方式2中，对与上述实施方式1相同的部分标注相同的符号等，并适当省略说明，主要仅对不同点进行说明。
本实施方式的构成为，即使当在线圈5中未流通电流时旋转轴部件6因冲击等外力而向可旋转范围θa内的某个位置移动，也必然复位到退避位置。
并且，光调节装置的构成与上述的实施方式1大致相同，但为了实现必然复位到退避位置的构成，使旋转轴部件6的极性方向与上述的实施方式1不同。
即，如图11以及图12所示那样，在本实施方式中，构成为，在光调节部7处于从退避位置至插入位置的任一个位置时，旋转轴部件6的N极6n也始终仅与2个芯材端4a中的一方对置，即，S极6s始终仅与另一方的芯材端4a对置。
参照图13以及图14，对这样的构成进行进一步说明。此处，图13是表示旋转轴部件6的极性方向与旋转角度的关系的图，图14是表示当在线圈5中未流通电流时通过与线圈芯材4之间的磁力而作用于旋转轴部件6的转矩与旋转轴部件6的可旋转范围的线图。
如图13所示那样，在本实施方式中，角度θ的定义以及转矩T的正向的定义也与上述的实施方式1相同。
这时，如图14的曲线所示那样，当在线圈5中未流通电流时，通过与线圈芯材4之间的磁力而作用于旋转轴部件6的转矩T也与上述的实施方式1的图10示出的曲线相同。
另一方面，本实施方式的旋转轴部件6的可旋转范围θa被设定为，都包含在转矩T为负的第1角度域θn内。并且被设定为，包含第1角度域θn的取得转矩T的绝对值的最大值的角度。在图14所示的具体例中，设Po＝15°、Pi＝75°。在这种情况下，可旋转范围θa被设定为，15°≤θa≤75°，都包含在0°＜θn＜90°的第1角度域θn内。并且，取得转矩T的绝对值的最大值的角度45°也包含在可旋转范围θa内。
在这种情况下，可旋转范围θa与第1角度域θn重叠的第1可动范围θ1也成为与可旋转范围θa相同的角度范围15°≤θ1≤75°。另外，可旋转范围θa没有与第2角度域θp重叠，因此第2可动范围θ2并不存在而为0°。因此，第1可动范围θ1被设定为比第2可动范围θ2的范围大。
通过这样的构成，当在线圈5中未流通电流时，负方向的转矩T即欲使向图11～图13中的顺时针方向转动的转矩T始终作用于旋转轴部件6。因此，例如在光调节部7处于插入位置时，也有欲使光调节部7向退避位置移动的力起作用。
而且，在旋转轴部件6为双极构成的情况下，成为0°＜θn＜90°的第1角度域θn大约为90°，因此可旋转范围θa能够设定为小于90°的范围，但从某种程度的转矩作用于旋转轴部件6的观点出发，优选设可旋转范围θa为70°以下(例如10°≤θn≤80°)。具体的是，在本实施方式中，设可旋转范围θa为75°－15°＝60°，但如果将可旋转范围θa设定为包含转矩T的最小值(θ＝45°)那样的更狭窄的范围，能够更强地发挥使旋转轴部件6(进而光调节部7)向退避位置移动的力。
根据这样的实施方式2，发挥了与上述的实施方式1大致相同的效果，并且可旋转范围θa被设定为都包含在第1角度域θn内，因此，当在线圈5中未流通电流时，光调节部7始终向退避位置旋转。因此，例如电源断开时的位置始终定位于退避位置，因此从电源断开时开始使用之际的稳定性提高。
这时，通过将可旋转范围θa设定为包含取得转矩T的绝对值的最大值的角度，从而能够发挥更强的转动力。
另外，假设即使线圈5在使用中故障等而成为不能够产生磁场的状态，通过光调节部7自动地旋转并向退避位置移动，也能够防止光调节部7在转动途中停止时可能产生的、被摄体像变暗、或者被摄体像的一部分看不到等的不良状态。
这样，能够具备光调节部7不会在途中停止而可靠地向退避位置移动的失效保护功能，使用时的稳定性也进一步提高。
(变形例)
图15是表示相对于上述各实施方式可适用的光调节部的其他的构成例的立体图。
在上述的实施方式1、2中，设光调节部7为具备光阑开口7a的光阑叶片，但该图15所示的变形例的光调节部7A为具备光学透镜(或者也可以是光学滤镜)7Aa的构成。
这样，光调节部能够广泛适用光阑、透镜、滤镜、快门等的具备调节光的功能的光学元件。
这样，通过使用各种光调节部，能够将主光学系统的光学性能变更为所希望的。
而且，本发明并不原封不动限定于上述的实施方式，在实施阶段中，能够在不脱离其宗旨的范围内将构成要素变形并具体化。另外，通过上述实施方式所公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明方式。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除若干的构成要素。并且，也可以将涉及不同的实施方式的构成要素进行适当地组合。这样，当然也可以在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变形和应用。
本申请以2014年2月24日在日本提出了申请的专利申请2014-33082号为优先权主张的基础而申请，本申请说明书、权利要求书、附图中引用了上述基础申请的公开内容。