光量调节装置、光学设备及光量调节装置的制造方法

专利名称：光量调节装置、光学设备及光量调节装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于如可互换镜头、摄影机、数码相机和 投影仪等光学设备的光量调节装置。
背景技术：
照相机和可互换镜头设置有孔径光阑装置(光量调节装置)，该孔径光阑装置的开口直径可以改变以调节视场(field) 的深度和到达摄像元件和胶巻等的摄像面上的光量。将来自如 液晶面板等像频调制元件的光进行投影的许多投影仪的投影光 学系统也设置有同样类型的光量调节装置。这种光量调节装置包括所谓的虹彩(iris)光圏，该虹彩光 圏的开口直径可以通过多个(大于等于三个)光阑叶片的转动 来改变，就像人的眼睛的虹膜。用于使转动中心部和被驱动部 受到驱动力的凸起部(boss portion )和孔部形成在用于虹彩光 圈的各光阑叶片的基部处。此外，在各光阑叶片中，位于比基部距离凸起部更远位置 的叶片部在光轴方向上覆盖另 一光阑叶片，以形成允许光通过 的开口 。在传统的光阑叶片中，凸起部由机械嵌塞在形成叶片部和 基部的金属片或塑料片上的金属凸起构件形成。作为选择，对 树脂进行基体上注射成型(outsert-mold)以在片材上形成凸起 部。这样，光阑叶片需要多个制造步骤，所制造的光阑叶片存 在可靠性问题。为了解决这些问题，日本特开平6-317826号公报公开了 一 种包括凸起部的光阑叶片的制造方法，其中，通过利用注射成型 一 体形成基部和凸起部来显著地减少该光阑叶片的制造步骤。然而，在日本特开平6-317826号y^^^所〃^开的光阑叶片的 制造方法中，随着光阑叶片厚度的减小，用于注射成型的树脂 的流动恶化，由此，引起尺寸精度下降或容易在光阑叶片的外 周部上产生毛刺的缺陷。相反，随着光阑叶片的厚度的增大， 用于驱动光阑叶片的负荷增大，这使孔径光阑装置在其厚度方 向上的尺寸增大。此外，当光阑叶片的厚度增大时，形成在光 阑叶片和开口之间的台阶变大，这引起使光学性能劣化的所谓 的小光阑书亍射(small-aperture diffraction )。此外，如日本特开平2006-84658号公报所公开的那样，利 用由固定模具和可动模具构成的注射模具树脂成形上述用于光 量调节装置的光阑叶片。固定模具和可动模具的成型面具有微小的凹凸形状。利用 这些成型面，用于漫反射光的非平滑面形状(无光泽面形状) 被转印在光阑叶片的前后两面和外周端面上。无光泽面防止来 自被摄体且在光阑叶片处被反射的光变成如重影(ghost)等不 必要的光。然而，在日本特开平2006-84658号公报所公开的光阑叶片 中，固定模具和可动模具在它们的边界处(形成光阑叶片的外 周部的部分)也具有用于将无光泽面形状转印到光阑叶片的凹 凸面，所以4丼在一起以形成光阑叶片的外周部的这些才莫具的凹 凸面在外周部处产生毛刺。图20示出了形成日本特开平2006-84658号公报所公开的光 阑叶片的制造状态。附图标记P表示可动模具和固定模具之间 的边界线(分型线)，阴影部分表示将被成型的光阑叶片53。分 别形成在固定模具和可动模具中的凹凸面51和52在它们的边界T处被拼在一起。图21是图20所示的边界T的放大图。如图21中所示，在光阑叶片的外周部产生毛刺53a。通过流入到由在边界处拼在一起的可动模具和固定模具的凹凸面形成的狭窄空间中的树脂产生毛刺53a,该毛刺53a沿与分型线P的延伸方向相同的方向延伸。这样在确定光阑开口直径的光阑叶片的外周部处产生的毛刺使光实际通过的区域的面积小于开口直径的设计值。另外，进入薄的半透明的毛刺的光以不期望的角度折射，由此导致不必要的光。而且，当在孔径光阑装置组装时或者操作时光阑叶片上的 毛刺彼此接触时，毛刺可能被从光阑上除去，从而产生灰尘。发明内容本发明提供一种光量调节叶片具有高尺寸精度且降低光学 性能劣化的薄的光量调节装置、包括该光量调节装置的光学设 备、以及光量调节装置的制造方法。本发明还提供一种减少用树脂成型的光量调节叶片的外周 部处产生的毛刺且确保了良好的光学性能的光量调节装置、包 括该光量调节装置的光学设备、以及光量调节装置的制造方法。根据一个方面，本发明提供一种光量调节装置，其包括多 个光量调节叶片，通过转动所述多个光量调节叶片而使光通过 开口的尺寸改变。每个所述光量调节叶片包括基部，在所述 基部上形成有转动中心部和被驱动部；以及叶片部，其在光通 过方向上与另 一光量调节叶片重叠，从而形成所述光通过开口 。 所述叶片部的厚度小于所述基部的厚度。当使所述多个光量调 节叶片转动而将所述光通过开口设定为小于全开开口时，在各 所述光量调节叶片中，与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度小于不与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度。根据另一方面，本发明提供一种光量调节装置，其包括用 树脂成型的多个光量调节叶片。各所述光量调节叶片的第一叶 片表面和外周端面具有对光进行漫反射的非平滑形状。各所述 光量调节叶片中的设置在所述第一叶片表面相反侧的第二叶片 表面包括具有所述非平滑形状的第 一 区域和具有比所述非平滑 形状平滑的形状的第二区域，所述第二区域位于所述第二叶片 表面的外周缘和所述第一区域之间。各所述光量调节叶片的所 述外周端面是第 一叶片表面侧的边缘部比第二叶片表面侧的另 一边缘部更靠近所述光量调节叶片的内部的斜面。根据又一个方面，本发明提供一种光学设备，其包括上述 光量调节装置。根据另 一 方面，本发明提供 一 种光量调节装置的制造方法， 所述光量调节装置包括多个光量调节叶片，通过转动所述多个光量调节叶片而使光通过开口的尺寸改变。所述方法包括第 一步骤，通过用树脂注射成型来一体形成各所述光量调节叶片， 使得各所述光量调节叶片包括基部和叶片部，在所述基部上形 成有用作转动中心部和被驱动部的两个凸起部，所述叶片部在光通过方向上与另一光量调节叶片重叠，从而形成所述光通过 开口；使得所述叶片部的厚度小于所述基部的厚度；使得当使 所述多个光量调节叶片转动而将所述光通过开口设定为小于全 开开口时，与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度小于不与相邻 的光阑叶片重叠的部分的厚度。所述方法还包括用所述多个光 量调节叶片组装所述光量调节装置的第二步骤。在所述第一步 骤，将注射浇口布置在两个所述凸起部中的 一 个所在的位置， 将起模杆布置在两个所述凸起部中的另 一个所在的位置。根据另 一 方面，本发明提供 一 种光量调节装置的制造方法，所述光量调节装置包括多个光量调节叶片。所述方法包括第一步骤，通过采用第一模具和第二模具用树脂成型来形成各所 述光量调节叶片，所述第一模具用于形成各所述光量调节叶片 的第一叶片表面和外周端面，所述第二模具用于形成各所述光 量调节叶片的第二叶片表面，所述第二叶片表面是所述第一叶 片表面相反侧的表面，和第二步骤，用所述光量调节叶片组装 所述光量调节装置。在所述第一步骤，用所述第一模具形成所述第一叶片表面 和所述外周端面，使得这些面具有对光进行漫反射的非平滑形 状以及使得所述外周端面在第 一 叶片表面侧具有边缘部，该边 缘部比位于第二叶片表面侧的另 一 边缘部更靠近所述光量调节 叶片的内部。用所述第二模具形成所述第二叶片表面，使得所 述第二叶片表面包括具有所述非平滑形状的第 一 区域和具有比 所述非平滑形状平滑的形状的第二区域，所述第二区域位于所 述外周端面和所述第一区域之间。从以下参照附图所说明的实施例，本发明的其它方面将变 得明显。


图l是示出作为本发明的实施例1的孔径光阑单元的分解透视图。图2是示出用于实施例l的孔径光阑单元的光阑叶片的平面图。图3是示出实施例1中的光阑叶片的侧视图。 图4是示出实施例1的孔径光阑单元的制造方法的流程图。 图5是示出沿光轴方向观察时处于全开状态的实施例l的孔 径光阑单元的光阑叶片的图。图6是示出处于半开状态的实施例l的孔径光阑单元的光阑 叶片的图。图7是示出处于小开口状态的实施例l的孔径光阑单元的光 阑叶片的图。图8是示出设置有实施例1的孔径光阑单元的光学设备的图。图9是示出作为本发明的实施例2的孔径光阑单元的分解透视图。图IO是示出用于实施例2的孔径光阑单元的光阑叶片的平面图。图ll是示出实施例2中的光阑叶片的侧视图。 图12是示出实施例2中的光阑叶片(模具构造)的局部放大 剖视图。图13是示出图12所示的光阑叶片的一部分的放大剖视图。 图14是示出传统光阑叶片(模具构造)的局部放大剖视图。 图15是示出图14所示的传统光阑叶片的一部分的放大剖视图。图16是示出作为实施例2的变形例的光阑叶片(模具构造)的局部放大剖浮见图。图17是示出实施例2的孔径光阑单元的制造方法的流程图。 图18是示出设置有实施例2的孔径光阑单元的可互换镜头的剖碎见图。图19是示出由设置有实施例2的孔径光阑单元的可互换镜 头和照相机构成的摄像系统的构造的方框图。图20是示出传统光阑叶片(模具构造)的局部放大剖视图。 图21是示出图20所示的传统光阑叶片的一部分的放大剖视图。
具体实施方式
以下将参照

本发明的典型实施例。实施例1图8示出了包括作为本发明的实施例l的光量调节装置的可 互换镜头装置500。可互换镜头装置500被可拆卸地安装到如数 码相机和摄影机等摄像设备(未示出)上。在可互换镜头装置(光学装置)500中，附图标记501、 502、 503、 504和505分别表示第一透镜单元至第五透镜单元。附图标 记105表示用作光量调节装置的孔径光阑单元，该孔径光阑单元 布置在第二透镜单元502和第三透镜单元503之间。构成摄像光学系统的第一透镜单元501至第五透镜单元505 将被摄体像形成在如设置在摄像设备中的C C D传感器和C M 0 S 传感器等摄像元件上。摄像元件通过光电转换被摄体像产生图 像。孔径光阑单元10 5改变稍后说明的开口的直径，从而调节从 被摄体(未示出)进入可互换镜头装置500、然后到达摄像元件 的光的量。下文中，孔径光阑单元105的开口一皮称为光阑开口 。尽管图8示出了孔径光阑单元105设置在构成镜头可互换类 型的摄像系统的 一 部分的可互换镜头装置5 0 0中的情况，但是， 孔径光阑单元105也可以设置在镜头 一体化的摄像装置(光学设 备)中。图1是孔径光阑单元105的分解图。图2和图3分别是用于孔 径光阑单元105的光阑叶片中的一个的俯视图和侧视图。在图1中，附图标记l、 2、 3、 4、 5、 6和7表示用作光量调 节叶片的光阑叶片。用合成树脂以薄板状一体成形光阑叶片1 至7中的每一个。光阑叶片l至7分别包括基部la、 2a、 3a、 4a、5a、 6a、 7a和叶片部lb、 2b、 3b、 4b、 5b、 6b、 7b。叶片部比基部薄。在各基部la至7a的两个表面中的一个上，形成具有圆柱状 的第一凸起部lc、 2c、 3c、 4c、 5c、 6c、 7c,以用作各光阑叶 片的转动中心部。另外，在各基部la至7a的另 一表面上，形成 圆柱状的第二凸起部ld、 2d、 3d、 4d、 5d、 6d、 7d(注意在 图l中仅示出第二凸起部ld、 2d、 6d、 7d),以用作各光阑叶片 的将一皮llT入驱动力的 一皮驱动部。附图标记8表示具有环状并且在其中央形成有开口部8a的 转动构件。转动构件8包括沿其圆周方向形成在七个部位的凸 起孔部8b、 8c、 8d、 8e、 8f、 8g、 8h;沿圓周方向分割成七份 的肋部8 i;以及沿圆周方向形成在转动构件8的 一 部分处的齿轮 部8j。转动构件8还包括位于沿圆周方向的一个位置的遮光部 8k。附图标记9表示用作该实施例的孔径光阑单元10 5的基部构 件的环状凸轮构件。开口部9a形成在凸轮构件9的中央。七个凸 轮槽部9b、 9c、 9d、 9e、 9f、 9g、 9h沿凸轮构件9的圆周方向形 成在凸轮构件9中。附图标记10表示在其中央形成有开口部10a的环状保持构 件。保持构件10在沿其圆周方向的 一个位置处设置有孔部10b 和电动4几安装部10c。附图标记11表示驱动转动构件8的步进电动机。小齿轮12 被安装到步进电动机ll的输出轴上。步进电动机ll被固定到保 持构件10的电动才几安装部10c。小齿轮12贯穿保持构件10的孔部10b,并且与转动构件8的 齿轮部8j啮合。转动构件8、凸轮构件9、步进电动机ll和小齿 寿仑12构成驱动一几构。附图标记13表示包括光电断路器的初始位置传感器。当形成在转动构件8中的遮光部8k插入初始位置传感器13的光投射 部和光"f妄收部之间时，可以;险测到转动构件84立于初始位置。这里所说的初始位置与由光阑叶片1至7形成的光阑开口 (光通过开口 )的直径(尺寸)最大、即作为全开开口的位置 对应。保持构件10被固定到凸轮构件9，使得转动构件8和光阑叶 片1至7被布置在凸轮构件9和保持构件10之间，这样保持构件IO 防止转动构件8和光阑叶片l至7在光轴方向(光通过方向)上与 凸轮构件9分离。转动构件8的肋部8H皮可转动地插入到保持构 件10的开口部10a中。转动构件8的肋部8i的外周面相对于保持 构件10的开口部10 a的内周面滑动，使得转动构件8被可转动地 支撑。光阑叶片l至7的第一凸起部lc至7c分别被可转动地插入 到形成在转动构件8中的凸起孔部8b至8h中。另外，第二凸起部 ld至7d分别被插入到形成在凸轮构件9中的凸轮槽部9b至9h中。当固定到保持构件10上的步进电动机11使小齿轮12转动 时，齿轮部8j与小齿轮12啮合的转动构件8转动。因此，各光阑 叶片的第二凸起部沿着形成在凸轮构件9中的各凸轮槽部移动 (也就是说，第二凸起部受到来自凸轮槽部的驱动力)，以使光 阑叶片绕第一凸起部转动。绕光轴(开口部8a和9a的中心位置)以均等间隔布置光阑 叶片1至7。光阑叶片l至7的一部分彼此重叠，以在光阑叶片l 至7的内侧形成作为光通过开口的光阑开口 。光阑叶片l至7的转 动改变它们的重叠量，由此光阑开口的直径(以下称作光阑开 口直径)连续改变。随着光阑叶片l至7的重叠量的增大，光阑 开口直径减小。由初始位置传感器13检测到的初始位置作为基 准计数被发送到步进电动机11的驱动脉冲信号的数量，以控制光阑开口直径，由此能够进行光量的调节。接着，将参照图2和图4说明光阑叶片和孔径光阑单元10 5 的制造方法。图4是示出该制造方法的流程图。图2示出了代表 七个光阑叶片1至7的光阑叶片1 。光阑叶片2至7的形状与光阑叶 片l的形状相同。在步骤(图4中示出为S) l中，在注射成形装置(未示出) 中设定起模杆(ejectorpin)和包括注射浇口的模具。这里，将 注射浇口布置在第二凸起部ld所在的位置，该第二凸起部ld在 光阑叶片l的长度方向上比第一凸起部lc更靠近光阑叶片l的中 心，将起模杆布置在第一凸起部lc所在的位置。注意，可以将 注射浇口布置在第一凸起部lc所在的位置，并且可以将起模杆 布置在第二凸起部ld所在的位置。在步骤2中，将熔化的合成树脂注射(填充)到模具中，然 后使树脂固化。在步骤3中，用起模杆推动固化了的光阑叶片1,以从模具 中取出光阑叶片1 。在步骤4中，制造构成孔径光阑单元105的除了光阑叶片1 至7以外的其它部件(凸轮构件9、转动构件8、保持构件IO、以 及步进电动机ll )。最终，在步骤5中，如上所述将在步骤3中从模具中取出的 光阑叶片l至7以及在步骤4中制造的凸轮构件9、转动构件8、保 持构件10和步进电动机11互相组合，以组装孔径光阑单元10 5 。在上述制造方法中，将起模杆和注射浇口分别布置在第一 凸起部lc和第二凸起部ld的位置提供了以下效果。由于注射免 口布置在形成在比叶片部lb厚的基部la上的第二凸起部ld的位 置，所以树脂可以稳定地流入到叶片部lb的端部，从而以精确 的尺寸形成整体具有薄板状的光阑叶片1。而且，由于起模杆布置在形成在比叶片部lb厚的基部la上的第 一 凸起部lc的位置，所以可以防止当/人才莫具中取出光阑叶片1时光阑叶片1的翘曲。 由此，可以防止光阑叶片l的平面度的劣化。现在，如图3所示，在本实施例中，将叶片部lb的厚度t2 设定成等于或小于基部la的厚度tl的1/2。然而，这仅是一个例 子，仅必需的是tl和t2满足tl〉t2的关系。如图3所示，锥面le和lf分别设置在第 一 凸起部lc和第二凸 起部ld的前端。锥面le和lf可以降低第 一凸起部lc和第二凸起 部1 d抵抗转动构件8的凸起孔部8 b和凸轮构件9的凸轮槽部9 b的 滑动阻力。另外，曲面(可以是锥面)lg和lh分别设置在第一凸起部 lc和第二凸起部ld的才艮部。曲面lg和lh可以降低注射模具中的 树脂流动阻力和模具解除阻力。这样，可以更加稳定地形成光 阑叶片l,并且可以进一步加强各凸起部。相对于光阑叶片l的厚度方向倾斜的锥面(可以是曲面)li 形成在光阑叶片l的外周端处。此外，相对于厚度方向倾斜的锥 面(可以是曲面)lj还形成在彼此具有不同厚度的基部la和叶 片部lb之间的台阶部处。锥面li和lj防止入射到光阑叶片l的外 周端和台阶部上的光被漫反射和变成如重影等不必要的光。锥 面li和lj还防止光阑叶片1至7在互相重叠时彼此抓住，由此降低 光阑叶片l至7的操作阻力。图5至图7示出了当沿光轴方向观察时上述孔径光阑单元 105中的光阑叶片l至7的操作状态。图5示出了孔径光阑单元105 的全开状态，图6示出了孔径光阑单元105的半开状态，图7示出 了孔径光阑单元105的小开口状态。在全开状态、半开状态以及窄开口状态中的任何状态下， 光阑叶片l至7的一部分互相重叠。在图5所示的全开状态下，关于在逆时针方向上彼此相邻的光阑叶片l和光阑叶片2，光阑叶片l的叶片部lb和光阑叶片2的 基部2a互相重叠。此外，关于在顺时针方向上彼此相邻的光阑 叶片l和光阑叶片7，光阑叶片l的基部la和光阑叶片7的叶片部 7b互相重叠。在全开状态下，由光阑叶片l至7的基部la至7a和 叶片部lb至7b二者形成光阑开口 。在图6所示的半开状态和图7所示的小开口状态(光阑开口 直径小于特定直径的状态)下，光阑叶片l至7的重叠状态如下。关于光阑叶片l和光阑叶片2,光阑叶片l的叶片部lb的一部 分与光阑叶片2的基部2a重叠，光阑叶片l的叶片部lb的另 一部 分与光阑叶片2的叶片部2b重叠。此外，关于光阑叶片l和光阑 叶片7,光阑叶片7的叶片部7b的 一部分与光阑叶片l的基部la 重叠，光阑叶片7的叶片部7b的另 一部分与光阑叶片l的叶片部 lb重叠。在上述的半开状态和小开口状态下，仅由比基部la至 7a薄的叶片部1 b至7b形成光阑开口 ，而不用基部1 a至7a。如上所述，在包括全开状态、半开状态以及小开口状态的 所有操作状态下，两个相邻光阑叶片中的包括第一凸起部和第 二凸起部且比叶片部厚的基部/人来不互相重叠。因此，可以减 小转动构件8和凸轮构件9之间的用于容纳光阑叶片1至7的空间 在光轴方向上的厚度。这样，可以减小孔径光阑单元105在光轴 方向上的尺寸(厚度)。另外，小开口状态下 <又由叶片部lb至7b形成的光阑开口可 以减小光阑开口平面与环绕光阑开口的圆周的叶片部lb至7b之 间在光轴方向上的台阶。这可以抑制小光阑衍射的发生，随着 台阶变大，小光阑衍射更容易发生。因此，可以降低光学性能 的劣化。尽管在本实施例中说明了具有七个光阑叶片的孔径光阑单元，^旦也可以j吏用除了七个以外的多个光阑叶片。根据本实施例，可以增大光量调节叶片的基部的厚度，使 得在注射成形光量调节叶片时，树脂可以稳定地流入到模具中 的整个基部。因此，可以形成具有精确尺寸的光量调节叶片， 并且可以减小叶片部的厚度，由此能够减小光量调节装置的厚 度。而且，叶片部厚度的减小可以减小叶片部与光通过开口之 间的台阶，由此能够减小对光学设备的光学性能的负面影响。 换句话说，可以实现具有良好的光学性能的光学设备。 实施例2参照图18，将说明设置作为本发明的实施例2的孔径光阑单 元(光量调节装置)的可互换镜头(光学设备)。在可互换镜头300中，附图标记301至305分别表示第 一透镜 单元至第五透镜单元。附图标记307表示孔径光阑单元。在可互 换镜头300中，孔径光阑单元307布置在第二透镜单元302与第三 透镜单元303之间。孔径光阑单元307包括均通过树脂成型来一 体形成的多个光阑叶片(光量调节叶片)21至27。附图标记308是将可互换镜头300安装到照相机(未示出) 上的安装座。在可互换镜头300中，对于孔径光阑单元307，第一透镜单 元侧是被摄体侧，安装座侧是像侧(摄像元件侧)。接着，将参照图9详细说明孔径光阑单元307的构造。图9 是孔径光阑单元307的分解图。在图9中，附图标记21、 22、 23、 24、 25、 26、 27是用作光 量调节叶片的光阑叶片。光阑叶片21至27中的每一个都是用合 成树脂一体成型的部件。光阑叶片分别包括具有薄板状的叶片部21a、 22a、 23a、 24a、 25a、 26a、 27a。在叶片部21a至27a中， 在图中面向上的第一叶片表面21a - l至27a - l上的基端部处，分别形成用作各光阑叶片的转动中心的第一凸起部21c、 22c、 23c、 24c、 25c、 26c、 27c。在叶片部21a至27a中，在图中面向 下的第二叶片表面上的基端部处，分别形成用作各光阑叶片的 将被输入驱动力的^^皮驱动部的第二凸起部21d、 22d、 23d、 24d、 25d、 26d、 27d (图9中仅示出21d、 22d、 26d、 27d )。附图标记28表示在其中央形成有开口部28a的环状转动构 件。转动构件28包括沿其圆周方向形成在七个部位的凸起孔 部28b、 28c、 28d、 28e、 28f、 28g、 28h;沿圆周方向分割成七 份的肋部28i;以及沿圆周方向形成在转动构件28的一部分处的 齿轮部28j。转动构件28还包括位于沿圆周方向的一个位置的遮 光部28k。附图标记29表示用作孔径光阑单元307的基部构件的环状 凸轮构件。开口部29a形成在凸轮构件29的中央。七个凸轮槽部 29b、 29c、 29d、 29e、 29f、 29g、 29h沿凸轮构件29的圆周方向 形成在凸轮构件29中。附图标记30表示在其中央形成有开口部30a的环状保持构 件。保持构件30在沿其圆周方向的 一个位置设置有孔部30b和电 动机安装部30c。附图标记31表示驱动转动构件28的步进电动机。小齿轮32 被安装到步进电动机31的输出轴上。步进电动机3 l被固定到保 持构件30的电动机安装部30c。小齿轮32贯穿保持构件30的孔部30b,并且与转动构件28 的齿轮部28j啮合。转动构件28、凸轮构件29、步进电动机31 和小齿轮3 2构成驱动机构。附图标记3 3表示包括光电断路器的初始位置传感器。当形 成在转动构件28中的遮光部28k插入初始位置传感器33的光投 射部和光接收部之间时，可以检测到转动构件28位于初始位置。这里所说的初始位置与由光阑叶片21至27形成的光阑开口 (光 通过开口 )的直径(尺寸)最大、即作为全开开口的位置对应。保持构件30被固定到凸轮构件29,使得转动构件28和光阑 叶片21至27被布置在凸轮构件29和保持构件30之间，这样保持 构件30防止转动构件28和光阑叶片21至27在光轴方向(光通过 方向)上与凸轮构件29分离。转动构件28的肋部28i被可转动地 插入到保持构件30的开口部30a中。转动构件28的肋部28i的外 周面相对于保持构件30的开口部30a的内周面滑动，由此可转动 地支撑转动构件28。光阑叶片21至27的各第 一凸起部21c至27c 被可转动地插入到形成在转动构件28中的凸起孑L部28b至28h 中。另外，第二凸起部21d至27d分别被插入到形成在凸轮构件 29中的凸轮槽部29b至29h中。当固定到保持构件30的步进电动机31使小齿轮32转动时， 齿轮部28j与小齿轮32啮合的转动构件28转动。因此，各光阑叶 片中的第二凸起部沿着凸轮构件29的各凸轮槽部移动(也就是 说，第二凸起部受到来自凸轮槽部的驱动力)，以使光阑叶片绕 第一凸起部转动。绕光轴(开口部28a和29a的中心位置)以均等间隔配置光 阑叶片21至27。光阑叶片21至27的一部分;f皮此重叠，以在光阑 叶片21至27的内侧形成作为光通过开口的光阑开口 。光阑叶片 21至27的转动改变它们的重叠量，由此光阑开口的直径(光阑 开口直径)连续改变。随着光阑叶片21至27的重叠量的增大， 光阑开口直径减小。由初始位置传感器3 3检测到的初始位置作 为基准计数被发送到步进电动机31的驱动脉冲信号的数量，以 控制光阑开口直径，由此能够进行光量的调节。接着，将说明光阑叶片21至27的形状。图10示出了当从第 二叶片表面侧观察时代表七个光阑叶片21至27的光阑叶片21。图1 l是光阑叶片21的侧视图。光阑叶片22至27的形状与光阑叶 片21的形状相同。如上所述，第二凸起部21d形成在第二叶片表面21a- 2上， 第一凸起部21c形成在第一叶片表面21a- l上。附图标记21h表示叶片部21a的外周缘。第二叶片表面21a -2延伸至外周缘21h。外周端面21e形成在外周缘21h与第一叶 片表面21a- l之间，以环绕叶片部21a。外周端面21e形成为相对于叶片部21a的厚度方向(光轴方 向)倾斜的斜面，使得第一叶片表面侧的缘部21g比第二叶片表 面侧的缘部(叶片部21a的外周缘)21h更向叶片部21a的内部。 在本实施例中，外周端面21e形成为包括两个斜面的两台阶斜 面，这两个斜面彼此具有不同的倾斜角。第一叶片表面侧的斜 面的倾斜角比第二叶片表面侧的斜面的倾斜角大。接着，将参照图12和图17说明光阑叶片21和孔径光阑单元 307的制造方法。图12是图IO所示的光阑叶片21的放大的A- A 剖视图。图17是示出该制造方法的流程图。在图17中的步骤(简化为S) 101中，在注射成形装置(未 示出)中设定起模杆(未示出)和包括注射浇口的模具。如图 12所示，使用可动模具(第一模具)50和固定模具(第二模具) 5、可动模具50形成光阑叶片21的第一叶片表面21a- 1、外周 端面21e和第 一凸起部21c。固定模具55形成光阑叶片21的第二 叶片表面21a- 2和第二凸起部21d。稍后将说明用于形成光阑叶 片21的可动模具50和固定模具55的成型面的形状。将注射浇口布置在第 一 凸起部21 c所在的位置，将起模杆布 置在第二凸起部21d所在的位置。注意，可以将注射浇口布置在 第二凸起部21d所在的位置，并且可以将起模杆布置在第一凸起 部21c所在的位置。在步骤102中，将熔化的合成树脂注射(填充)到模具50 和55中，然后使树脂固化。在步骤103中，用起模杆推动固化了的光阑叶片21,以从模 具50和55中耳又出光阑叶片21。在步骤104中，制造包含在孔径光阑单元307中的除了光阑 叶片21至27以外的其它部件(凸轮构件29、转动构件28、保持 构件30、以及步进电动机31)。最终，在步骤105中，如上所述将在步骤103中从模具50和29、转动构件28、保持构件30和步进电动机31互相组合，以组 装孔径光阑单元307。接着，将参照图12和图13说明用于形成上述光阑叶片的可 动模具50和固定模具55的成型面的形状。图13示出了外周端面 21e (图IO和图11所示的外周缘21h)和图12所示的光阑叶片21 中的第二叶片表面21a - 2之间的边界部分Q的放大图。图12和 图13所示的附图标记P表示可动模具50和固定模具55之间的边 界线(分型线)，阴影部分表示将被成型的光阑叶片21。对用于形成微小凹凸形状的可动模具50的成型面进行无光 泽处理。因此，非平滑形状的凹凸形状被转印到成型的光阑叶 片21的第一叶片表面21a- l和外周端面21e。由此，第一叶片表 面21a- l和外周端面21e的全体形成为无光泽面。无光泽面的非 平滑形状对入射到其上的光进行漫反射。另一方面，对固定模具55的成型面进行无光泽处理，使得 作为第二叶片表面21a- 2的大部分的区域(第一区域)21a - 2a 形成为无光泽面。然而，在固定模具55的成型面中，比无光泽 处理区域更靠外的区域不进行无光泽处理，而是形成为平滑面， 该平滑面具有比无光泽处理所形成的非平滑形状更平滑的形状。因此，在第二叶片表面21a-2中，无光泽面区域21a- 2a 的外周缘和外周端面21e与第二叶片表面21a - 2之间的边界(也 就是说，第二叶片表面21a- 2的外周缘21h)之间的区域(第二 区域)21a- 2b形成为平滑面，该平滑面具有比无光泽面的非平 滑形状更平滑的形状。以下将第二区域21a- 2b称作平滑面区 域。根据该模具构造，在分型线P处将可动模具50的无光泽处 理的成型面和固定才莫具55的平滑面区域4并在一起。因此，难以 在光阑叶片21的外周部处的分型线P上产生毛刺。此外，可以 获得具有稳定厚度的光阑叶片21。对光阑叶片22至27是一样的。这样，可以防止由于在确定光阑开口直径的光阑叶片21至 27的外周部处产生的毛刺而引起实际的光阑开口直径相对于设 计直径减小。此外，可以避免由于在半透明的薄毛刺处不期望 被折射的光而引起的不必要的光。因此，可以确保孔径光阑单 元307和设置有该孔径光阑单元307的可互换镜头300的良好的 光学性能。此外，可以避免由于毛刺而引起的灰尘的产生，在组装或 者操作孔径光阑单元3 0 7时，光阑叶片上的毛刺彼此接触以从光 阑叶片上除去毛刺而产生该灰尘。图14和图15示出了用于形成传统的光阑叶片l'的模具的构 造。图15是图14中的部分R的放大图。在这些图中，附图标记 101a - l和101a-2分别表示第一叶片表面和第二叶片表面， 101e表示外周端面。如图所示，在用于形成光阑叶片的可动模具50'和固定模具 55'的所有成型面都是无光泽处理面的情况下，在分型线P处将 可动模具50'的无光泽处理部分和固定模具55'的无光泽处理部 分拼在一起。这样，在所成型的光阑叶片l'的外周端部处产生毛刺101a。因此，由于在确定光阑开口直径的光阑叶片r的外周部处 产生的毛刺导致实际的光阑开口直径相对于设计直径减小。此外，由于在毛刺101a处不期望被折射的光导致产生不必要的光。由于这些原因，不可能确保孔径光阑单元和设置有该孔径 光阑单元的可互换镜头的良好的光学性能。而且，在组装或者 操作孔径光阑单元时，从光阑叶片上除去毛刺，从而产生灰尘。将包括如图12和图13所示形成的光阑叶片21至27的孔径光 阑单元307布置在图18所示的可互换镜头300中，使得第二叶片 表面21a-2面向像侧，也就是说，面向从一皮摄体的光入射侧的 相反侧。因此，从被摄体进入可互换镜头3 0 0的光不直接到达形成在 第二叶片表面21a-2上的平滑面区域21a-2b。因此，即使在光 阑叶片中设置这种平滑面区域，在平滑面区域上反射的光也非 常不可能变成如重影等不必要的光。在可互换镜头中可以将孔径光阑单元307布置成第二叶片 表面21a-2面向被摄体侧。在该情况下，采用图16所示的模具 构造。附图标记P表示固定模具5 6和可动模具51之间的分型线， 阴影部分示出将被成型的光阑叶片41 。可动模具51的成型面是无光泽处理面，从而具有凹凸形状，也就是说，非平滑形状被转印到光阑叶片41的第 一 叶片表面41a -l和外周端面41e。这样，第一叶片表面41a- l和外周端面41e 的全部被形成为无光泽面。另一方面，对固定模具56的成型面进行无光泽处理，以形 成作为第二叶片表面41a- 2的大部分的区域(第 一 区域)41a -2a，该区域是无光泽面。然而，在固定模具56的成型面中， 比无光泽处理的区域更靠外的区域不进行无光泽处理，而是形成为平滑面，该平滑面具有比无光泽处理所形成的非平滑形状更平滑的形状。因此，在第二叶片表面41a-2中，无光泽面区 域41a- 2a的外周缘和外周端面41e与第二叶片表面41a- 2之间 的边界(也就是说，第二叶片表面41a- 2的外周缘41h)之间的 区域(第二区域)41a - 2b形成为平滑面，该平滑面具有比无光 泽面的非平滑形状更平滑的形状。下文中，第二区域41a-2b 被称为平滑面区域。在成形了光阑叶片41之后，在平滑面区域 41a_ 2b上进行的如涂漆等抵抗反射处理(anti-reflection)可以 降低从被摄体进入可互换镜头的光的反射。根据本实施例，在抑制在形成在光量调节叶片的大部分中的非平滑面上所反射的光变成不必要光的同时，用树脂成型光 量调节叶片时，可以避免在光量调节叶片中的外周部处产生毛刺。实施例3接着，将参照图19说明作为本发明的实施例3的摄像系统， 参照图19,该才聂像系统由包括上面的实施例l或实施例2中说明 的孔径光阑单元105或307的可互换镜头和可拆卸地安装有可互 换镜头的照相^^凡构成。这里，将说明由包括实施例2中说明的孔 径光阑单元307的可互换镜头300和可拆卸地安装有可互换镜头 300的照相机构成的摄像系统。然而，也可以用包括实施例l中 说明的孔径光阑单元105的可互换镜头500代替可互换镜头300。照相机200设置有电源开关203 、释放开关204和照相机CPU 201。可互换镜头300设置有镜头CPU 301、调焦驱动单元306和 孔径光阑单元307。照相机CPU 201由微型计算机构成，其控制焦点检测单元 208、测光单元205、曝光单元206、存储单元207和显示单元209。 在可互换镜头300安装在照相机200上的状态下，照相机CPU和镜头接点309与镜头CPU 301进行通信。当电源开关203被打开时，照相机CPU201开始操作，以向 系统中的各致动器和传感器供给电力。释放开关204是两行程开关。来自释放开关204的操作信号 被输入到照相机C P U 2 01 。释放开关2 04的第 一 行程操作使照相 机CPU利用测光单元205进行测光和利用焦点检测单元208进行 焦点检测。然后，照相机CPU 201基于测光结果和焦点检测结 果计算曝光量和调焦透镜(未示出)的驱动量。调焦透镜的驱 动量的信息被发送到镜头CPU 301。镜头CPU301经由用于调焦 的调焦驱动单元306驱动调焦透镜。释放开关204的第二行程操作使照相机CPU 201向镜头 CPU 301发送用于孔径光阑单元307的驱动指令。镜头CPU 301 响应该驱动指令驱动孔径光阑单元3 0 7 。照相机C P U 2 01向曝光 单元206发送曝光开始指令，以使快门(未示出)开闭并且使如 CCD传感器和CMOS传感器等摄像元件(未示出)积聚电荷。 当曝光完成时，基于从摄像元件读取的信号产生的像被储存在 存储单元207中。显示单元209根据来自照相机CPU 201的指令显示如光阑 值和快门速度等各种摄像条件、拍摄图像的数量、电池剩余量、 操作模式和拍摄图像。尽管已经说明了本发明的典型实施例，但本发明不限于这 些实施例，而是可以在不偏离本发明范围的情况下进行各种修 改和变型。例如，实施例3说明了孔径光阑单元设置在构成可互换镜头 式摄像系统的可互换镜头中的情况。然而，孔径光阑单元也可 以设置在镜头一体化的摄像装置(光学设备)中。此外，上述各实施例说明了设置在摄像用光学设备中的光 量调节装置。然而，与上述实施例所说明的光量调节装置类似 的光量调节装置可以设置在如投影仪等除了摄像用光学设备之 外的其它光学设备中。而且，上述各实施例说明了包括七个光量调节叶片的所谓 的虹彩式光量调节装置。然而，本发明还可以应用于包括数量 不同于七个的光量调节叶片的光量调节装置和除了虹彩式之外 的其它类型的光量调节装置。此外，本发明不限于这些优选实施例，可以在不偏离本发 明范围的情况下进行各种修改和变型。
权利要求
1.一种光量调节装置，其包括多个光量调节叶片，通过转动所述多个光量调节叶片而使光通过开口的尺寸改变，其中，每个所述光量调节叶片包括基部，在所述基部上形成有转动中心部和被驱动部；以及叶片部，其在光通过方向上与另一光量调节叶片重叠，从而形成所述光通过开口，所述叶片部的厚度小于所述基部的厚度，当使所述多个光量调节叶片转动而将所述光通过开口设定为小于全开开口时，在各所述光量调节叶片中，与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度小于不与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度。
2. 根据权利要求l所述的光量调节装置，其特征在于，仅 由各所述光量调节叶片的所述叶片部形成比所述全开开口小的所述光通过开口 。
3. 根据权利要求l所述的光量调节装置，其特征在于，在 各所述光量调节叶片中，在所述基部和所述叶片部之间形成相 对于所述光量调节叶片的厚度方向倾斜的表面。
4. 一种光学设备，其包括 如权利要求l所述的光量调节装置；和光学系统，在所述光学系统中，由所述光量调节装置调节 光量。
5. —种光量调节装置，其包括用树脂成型的多个光量调节 叶片，其中，各所述光量调节叶片的第一叶片表面和外周端面具 有对光进行漫反射的非平滑形状，各所述光量调节叶片中的设置在所述第一叶片表面相反侧 的第二叶片表面包括具有所述非平滑形状的第 一 区域和具有比所述非平滑形状平滑的形状的第二区域，所述第二区域位于所 述外周端面和所述第一区域之间，以及各所述光量调节叶片的所述外周端面是第 一叶片表面侧的 边缘部比第二叶片表面侧的另 一 边缘部更靠近所述光量调节叶 片的内方的斜面。
6. —种光学设备，其包括 如权利要求5所述的光量调节装置；和光学系统，在所述光学系统中，由所述光量调节装置调节 光量。
7. 根据权利要求6所述的光学设备，其特征在于，所述光 量调节装置被布置成所述第二叶片表面面向与光入射侧相反的
8. —种光量调节装置的制造方法，所述光量调节装置包括 多个光量调节叶片，通过转动所述多个光量调节叶片而使光通 过开口的尺寸改变，所述方法包括第一步骤，通过用树脂注射成型来一体形成各所述光量调 节叶片，使得各所述光量调节叶片包括基部和叶片部，在所述 基部上形成有用作转动中心部和驱动部的两个凸起部，所述 叶片部在光通过方向上与另一光量调节叶片重叠，从而形成所 述光通过开口 ；使得所述叶片部的厚度小于所述基部的厚度； 使得当使所述多个光量调节叶片转动而将所述光通过开口设定 为小于全开开口时，与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度小于 不与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度，以及第二步骤，用所述多个光量调节叶片组装所述光量调节装置，其中，在所述第一步骤，将注射免口布置在两个所述凸起 部中的一个所在的位置，将起模杆布置在两个所述凸起部中的另一个所在的位置。
9. 一种光量调节装置的制造方法，所述光量调节装置包括多个光量调节叶片，所述方法包括第一步骤，通过采用第一模具和第二模具用树脂成型来形 成各所述光量调节叶片，所述第一模具用于形成各所述光量调 节叶片的第一叶片表面和外周端面，所述第二模具用于形成各 所述光量调节叶片的第二叶片表面，所述第二叶片表面是所述 第一叶片表面相反侧的表面，和第二步骤，用所述光量调节叶片组装所述光量调节装置，其中，在所述第一步骤，用所述第一模具形成所述第一叶片表面和所述外周端面， 使得这些面具有对光进行漫反射的非平滑形状以及使得所述外 周端面在第一叶片表面侧具有边缘部，该边缘部比位于第二叶 片表面侧的另 一边缘部更靠近所述光量调节叶片的内方，用所述第二模具形成所述第二叶片表面，使得所述第二叶 片表面包括具有所述非平滑形状的第 一 区域和具有比所述非平 滑形状平滑的形状的第二区域，所述第二区域位于所述外周端 面和所述第 一 区域之间。
全文摘要
一种光量调节装置、光学设备及光量调节装置的制造方法，该光量调节装置包括多个光量调节叶片，通过转动该多个光量调节叶片而使光通过开口的尺寸改变。各光量调节叶片包括基部，在该基部上形成转动中心部和被驱动部；和叶片部，其在光通过方向上与另一光量调节叶片重叠，从而形成光通过开口。叶片部的厚度小于基部的厚度。当多个光量调节叶片转动以将光通过开口设定为小于全开开口时，在各光量调节叶片中，与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度小于不与相邻的光阑叶片重叠的部分的厚度。该叶片具有高尺寸精度，并且降低装置的光学性能的劣化。
文档编号B29C69/00GK101241295SQ20081000641
公开日2008年8月13日 申请日期2008年2月3日 优先权日2007年2月8日
发明者水牧雅夫, 赤田弘司 申请人:佳能株式会社