CN101779162B - 叶片驱动装置和光学设备 - Google Patents

Abstract

叶片驱动装置具有快门单元(1)，快门单元(1)包括被可摆动地支撑的叶片(40a-40c)和用于限定容纳叶片(40a-40c)的叶片室(S)的板(10，20)，所述板具有通过所述叶片(40a-40c)打开和关闭的开口，叶片驱动装置还具有致动器(100)，该致动器包括具有旋转轴(131)的转子(130)并且用作所述叶片(40a-40c)的驱动源。旋转轴(131)穿至叶片室(S)中并具有螺旋弹簧(60)，该螺旋弹簧容纳在叶片室(S)内，且在推力方向上推动旋转轴(131)。所述旋转轴的一端与将驱动力传递到所述叶片的齿轮装配在一起；所述致动器包括具有轴孔的支撑元件，该支撑元件用于支撑所述旋转轴的另一端以供旋转；并且螺旋弹簧将所述齿轮向所述支撑元件推动。

Description

叶片驱动装置和光学设备

技术领域

本发明涉及叶片驱动装置和光学设备。

背景技术

在专利文献1公开的装置中，磁性转子的轴部以给定的极性被磁化。在轴和定子磁轭之间施加磁力，从而向转子施加推力方向的力。这防止了在推力方向上的游隙。除此之外，专利文献1还揭示了该装置被使用于光学设备的光圈装置中。

专利文献1：日本未审查专利公报8-289529。

发明内容

本发明要解决的问题

在专利文献1公开的装置中，推力方向的力必须由磁力产生。为此需要足够的磁力强度和足够大小的装置。因此，在设计上存在较大限制，从而难以轻微调整该力。另外，轴部必须被磁化，因此磁化转子的过程可能会变得复杂并且成本会增加。另外，定子的形状可能较复杂。

为了克服上述问题，可以想到的是转子被例如弹簧的弹性元件推动，以向转子施加推力方向的力。然而，如果使用弹簧等，装置本身在推力方向上的大小就可能增加。

此外，传统的步进电机不能在非通电状态下每隔一个脉冲稳定地停止。光圈叶片的可停止位置导致了每隔一个脉冲。这就产生了一个问题：无法在高速下高精度地控制叶片。

为了克服上述问题，在所有的脉冲分别与光圈直径相关的情况下，已经存在一种光圈装置。该光圈装置在非通电状态下在叶片不能停止的位置保持施加电压，该电压比驱动所用的电压低。然而，功耗仍然是个问题。

因此本发明的一个目的是提供叶片驱动装置和光学设备，由此可以抑制转子在推力方向上的颤动以降低致动器的操作声音，并且可以容易地调整施加于转子上的推力方向的力，可以减少在推力方向上的尺寸扩大和制造成本的增加，并且可以高速并且高精度地控制光圈直径。

解决问题的方法

根据本发明的一个方面，提供了一种叶片驱动装置，其特征在于包括：快门单元，其包括被可摆动地支撑的叶片、限定叶片室的多个板，每个板具有通过所述叶片打开和关闭的开口；以及致动器，其用作叶片的驱动源并且包括具有旋转轴的转子；其中：所述旋转轴穿过至所述叶片室，弹性元件容纳在所述叶片室内，并且在推力方向上推动所述旋转轴。所述旋转轴的一端与将驱动力传递到所述叶片的齿轮装配在一起；所述致动器包括具有轴孔的支撑元件，该支撑元件用于支撑所述旋转轴的另一端以供旋转；并且所述弹性元件将所述齿轮向所述支撑元件推动。

因为弹性元件容纳在叶片室中并且旋转轴穿过而到达叶片室，所以弹性元件可以在推力方向上推动可旋转轴。这抑制了转子在推力方向上的颤动并且减少了致动器的操作声音。另外，容纳在叶片室中的弹性元件不会影响叶片驱动装置的旋转轴的轴向上的厚度，从而抑制了其尺寸扩大并减小其厚度。另外，通过替换弹性元件可以容易地调整施加在转子上的推力方向的力。此外，不必磁化旋转轴，从而降低了制造成本。而且，对于上述构造，致动器可以在非通电状态中停止在所有脉冲下。叶片构造成使得期望的光圈直径与所有脉冲中的任意一个相关联，从而高速并且高精度地控制光圈直径。

本发明的效果

根据本发明，可以提供叶片驱动装置和光学设备，由此可以抑制转子在推力方向上的颤动以降低致动器的操作声音，并且可以容易地调整施加于转子上的推力方向的力，可以减少在推力方向上的尺寸扩大和制造成本的增加，并且可以高速并且高精度地控制光圈直径。

附图说明

图1为叶片驱动装置的剖面图；

图2为叶片驱动装置的前视图；

图3为轴孔及其附近的放大图。

具体实施方式

根据本发明参照附图给出具体实施方式的描述。图1是用于光学设备中的叶片驱动装置的剖面图。叶片驱动装置用作光圈装置，以用来调整到达安装在光学设备中的摄像元件(未示出)的光量。叶片驱动装置配备有快门单元1和致动器100。快门单元1包括：板10和20；布置在叶片室S内的驱动环30，叶片室S限定在板10和20之间；将在后面描述的叶片40a到40c；以及齿轮55和57。致动器100用作驱动源以驱动叶片40a到40c，并固定在板10上。来自致动器100的驱动力传递到叶片40a和40c，使得叶片40a和40c调整开口11和21的开口量。开口11和21的开口量被调整，从而也调整了进入摄像元件的物体光。

下面将描述致动器100。致动器是所谓的步进电机，并且可以停止在给定的旋转角度。致动器100包括：框架板110和120；被旋转支撑的转子130，其在其圆周方向上被磁化成具有多个磁极；定子141，其在定子141和转子130之间产生磁力；线圈143，其缠绕在定子141周圈，用来激励定子141。

转子130由磁性树脂制成。另外，转子130与旋转轴131通过注塑成型一体形成。因此，旋转轴131与转子130一起旋转。转子130、定子141和线圈143设置在框架板110和120之间。框架板120与轴孔123一起形成，其中旋转轴131的一端131a穿过轴孔123。并且，框架板110形成有轴孔113，其中旋转轴131的另一端131b可旋转地装配至轴孔113中。框架板110对应于支撑元件。

电连接在线圈143上的印刷基板150附接在框架板110的外侧上。安装在光学设备内的CPU(未示出)使印刷基板150控制线圈143的通电状态。这控制了转子130的旋转。

框架板120设有向外延伸的突起部122。突起部122分别与形成在板10上的孔部12接合。这将致动器100组装至快门单元1中。另外，板10形成有***孔13，旋转轴131穿过该***孔13。另外，旋转轴131的一端131a被压配合到小齿轮70中，以将转子130的旋转力传递到其外部。一端131a和小齿轮70被布置在叶片室S中。而且，小齿轮70由树脂制成。

此外，螺旋弹簧60被布置在小齿轮70和板20之间。螺旋弹簧60与小齿轮70接触并且在推力方向上推动小齿轮70。因为小齿轮70被压配合在旋转轴131的一端131a上，所以小齿轮在推力方向上被推动，从而在推力方向上推动转子130和旋转轴131。即，旋转轴131被向着框架板110推动。螺旋弹簧60和小齿轮70将在后面被更详细地描述。

接下来，将描述致动器100的驱动力的传递路径。图2为在完全打开状态下的叶片驱动装置的前视图，在该状态下叶片从开口11退回。此外，板20在图2中被省略。在小齿轮70的外周部分设有齿部分73a。齿部分73a与齿轮55的大直径齿部分55a啮合。齿轮55与形成在板10上的销15可旋转地装配。并且，齿轮55具有直径小于大直径齿部分55a的小直径齿部分55b。小直径齿部分55b与齿轮57的大直径齿部分57a啮合。齿轮57也与形成在板10上的销17可旋转地装配。而且，齿轮57具有直径小于大直径齿部分57a的小直径齿部分57b。小齿轮70的旋转驱动力经由齿轮55和57下降。此外，销15和17分别与接合凹部25和27接合。因此，板10和20被组装。

被可旋转支撑的驱动环30设置在叶片室S中。驱动环30与开口11和21基本同心。驱动环30的外周部分在给定的范围内形成有齿部分35，如图2中所示。齿部分35和齿轮57的小直径齿部分57b啮合。在这种方式下，转子130的旋转驱动力经由小齿轮70和齿轮55和57下降并传递到驱动环30。

驱动环30以相同间距设有三个驱动销34a到34c。另外，三个叶片40a到40c布置在叶片室S内。其中，叶片支撑板50被设置在驱动环30与叶片40a到40c之间，用来将驱动环30与叶片40a到40c分开，以防止它们操作时的干扰。叶片40a到40c均具有相同的形状。叶片40a到40c分别设有具有弧形形状的凸轮槽44a到44c。驱动销34a到34c分别可滑动地接合在凸轮槽44a到44c中。此外，叶片40a到40c被可摆动地支撑在形成于板10上的支撑轴14a到14c上。支撑轴14a到14c被设置在驱动环30的外侧。

另外，叶片40a到40c设有槽49a到49c。槽49a到49c接近叶片40a到40c的中心部分，并且凸轮槽44a到44c分别与叶片40a到40c的中心部分隔开。另外，如图2所示，板10形成有单个调节销19。调节销19接合在槽49a中。调节销19与槽49a的内端部接触，从而限制了叶片40a摆动的范围。

例如，当驱动环30从图2所示的状态逆时针旋转时，驱动销34a到34c也逆时针运动。驱动销34a到34c在凸轮槽44a到44c中滑动，并且叶片40a到40c分别围绕支撑轴14a到14c摆动，以与开口11重叠。叶片40a到40c定位成与开口11重叠，从而调整开口11的开口量。另外，因为致动器100是步进电机，所以可调整转子130的停止位置。因此，也调整叶片40a到40c的位置。从而，可以精细地调整开口11的开口量。

接下来，将更详尽地描述螺旋弹簧60和小齿轮70。螺旋弹簧60被装配在形成于板20的内表面侧上的凸出部分23中。凸出部分23设置在面向小齿轮70的位置。凸出部分23的直径略小于螺旋弹簧60的直径。这防止螺旋弹簧60的移位。

下面更详细地描述小齿轮70。如图1所示，小齿轮70在其外周部分具有齿部分73a，并且在其轴端侧具有小直径部分73b。小直径部分73b的直径小于齿部分73a的直径。螺旋弹簧60设置成环绕小直径部分73b。小直径部分73b的直径小于螺旋弹簧60的直径。小直径部分73b具有圆柱形状。

在这种方式下，螺旋弹簧60具有与凸出部分23装配的一端，并且具有以给定间隙装配至小直径部分73b中的另一端。这防止了螺旋弹簧60的移位。

具有环形的可滑动元件80被设置在小齿轮70和螺旋弹簧60之间。可滑动元件80设置在由齿部分73a和小直径部分73b限定的台阶部分处，并且以给定间隙与小直径部分73b装配。可滑动元件80由良好的可滑动材料(例如表面涂覆有润滑剂的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜)制成。这减少了螺旋弹簧60和小齿轮70之间产生的摩擦阻力。

如上所述，螺旋弹簧60经由小齿轮70在推力方向上推动转子130。而且，螺旋弹簧60被布置在叶片室S内。与没有设置螺旋弹簧60的情况下相比，所述结构使得叶片驱动装置的厚度不会在旋转轴131的方向上改变。因为设置在叶片室S中的螺旋弹簧60不会影响叶片驱动装置在旋转轴131的方向上的厚度，所以可以抑制叶片驱动装置在推力方向上的尺寸扩大，并且减小厚度。另外，因为转子130在推力方向上被推动，抑制了转子130的颤动。这抑制了致动器100的摆动并且降低了它的操作声音。

而且，具有不同弹簧常数的螺旋弹簧被用作弹性元件，从而容易地调整对转子130的推力。而且，不像传统的技术，不用使用例如磁性树脂的材料制造旋转轴，并且不用将轴的轴端磁化成给定的磁极，就可以防止转子130的颤动。这降低了由于复杂的磁化过程引起的制造成本的增加。

另外，不需要干扰叶片40a到40c的驱动就可以影响推力方向的力，从而在转子130的旋转方向上产生摩擦力。因此，转子130可以在致动器100没有通电的非通电状态的所有脉冲下停止。其中，叶片40a到40c的凸轮槽44a到44c设置成使得叶片40a到40c在每个脉冲以期望的光圈直径停止，从而高速并且高精度地控制光圈直径。这是因为与传统的叶片驱动装置比较(在传统的叶片驱动装置中每隔一个脉冲限定期望的光圈直径)，在光圈直径类型相同的情况下，在根据本发明的叶片驱动装置中，在光圈直径从最大变为最小期间转子130和驱动环30的旋转次数均变成一半。与此相关，凸轮槽44a到44c变短，所以叶片40a到40c变小。换句话说，从最大光圈直径到最小直径的周期变短，从而高速地控制叶片。此外，叶片40a到40c更小，从而抑制叶片驱动装置的尺寸扩大。另外，在根据本发明的叶片驱动装置中，在转子130的旋转角度与其中每隔一个脉冲限定期望光圈直径的传统叶片驱动装置相同的情况下，从最大到最小可控制的光圈直径的类型的数量变成两倍。这可以高精度地控制光圈直径。

接下来，将对叶片驱动装置的组装进程进行简短的描述。首先，将预先组装好的致动器100组装至板10中。此时，突起部122与孔部12接合以将小齿轮70***至***孔13中。***孔13的尺寸供小齿轮70***。接下来，齿轮55和57分别与销15和17一起***，使得小齿轮70的齿部分73a与齿轮55的大直径齿部分55a啮合，并且齿轮55的小直径齿部分55b与齿轮57的大直径齿部分57a啮合。而且，驱动环30被设置在板10上，使得齿部分35与小直径齿部分57b啮合。接下来，在叶片支撑板50被附接后，支撑轴14a到14c分别***到形成在叶片40a到40c中的孔，而叶片40a到40c被组装，使得驱动销34a到34c分别***到凸轮槽44a到44c中。

接下来，可滑动元件80被布置在由齿部分73a和小直径部分73b限定的台阶部分处。然后，螺旋弹簧60被装配到板20的凸出部分23上，并且板20被组装至板10中，使得小直径部分73b被***到螺旋弹簧60中，并且销15和17分别与接合凹部25和27接合。以这种方式，组装叶片驱动装置。

接下来，将描述形成在框架板110中的轴孔113。图3为轴孔113及其附近的放大图。轴孔113具有个底部，如图3所示。在旋转轴131被推向轴孔113的情况下，在轴孔113的底部和所述另一端131b的端面之间限定了空间。该空间施加有用于减小在轴孔113和旋转轴131之间产生的摩擦力的油脂G。这抑制了由螺旋弹簧60的强度较大的推动力产生的摩擦力的增加。

可以想到地，可以通过使用推力较弱的螺旋弹簧来抑制在轴孔113和旋转轴131之间产生的摩擦力。然而，如果使用推力较弱的螺旋弹簧，转子130可能不能根据对致动器100等的冲击以稳定的方式被推动。如上所述，润滑剂G施加在轴孔113中，从而抑制在轴孔113和旋转轴131之间产生的摩擦力，并且使用具有强推力的螺旋弹簧。因此，转子130以稳定的方式被推动。

此外，润滑剂G被施加在形成于框架板110上的轴孔113中，该框架板110被设置在远离快门单元1的一侧。这样，润滑剂G被施加在布置于远离快门单元1的一侧的轴孔113内，从而防止润滑剂泄露到外部然后侵入快门单元1中。另外，如上所述，旋转轴131被推向轴孔113。从而，这防止了润滑剂G从轴孔113泄露至致动器100中。

此外，在组装致动器100的过程中，必须在旋转轴131被***轴孔113中之前施加润滑剂G。

另外，轴孔113具有锥形面113a，锥形面113a的直径从旋转轴131的一端131a朝另一端131b变小。这样在旋转轴131在推力方向上被推动时，可抑制径向方向上的颤动。

虽然详细描述了本发明的示例性实施方式，但本发明并不局限于上述实施方式，在不脱离本发明范围的情况下可以实行其他实施方式、变化和修改。

在当前实施方式中，转子130和旋转轴131通过注塑成型一体形成。然而，转子和旋转轴可以由分离部件制成，或者可以以压配合等方式一体成型。

Claims (7)

1.一种叶片驱动装置，其特征在于包括：

快门单元，其包括：

被可摆动地支撑的叶片；和

限定叶片室的多个板，每个板具有通过所述叶片打开和关闭的开口；以及

致动器，其用作所述叶片的驱动源并且包括具有旋转轴的转子，其中：

所述旋转轴穿过至所述叶片室，

弹性元件容纳在所述叶片室内，并且在推力方向上推动所述旋转轴，

所述旋转轴的一端与将驱动力传递到所述叶片的齿轮装配在一起；

所述致动器包括具有轴孔的支撑元件，该支撑元件用于支撑所述旋转轴的另一端以供旋转；并且

所述弹性元件将所述齿轮向所述支撑元件推动。

2.如权利要求1所述的叶片驱动装置，该叶片驱动装置还包括设置在所述齿轮和所述弹性元件之间的可滑动元件。

3.如权利要求1或2所述的叶片驱动装置，其特征在于：

所述齿轮包括齿部分和直径比形成该齿部分的位置的直径小的小直径部分；并且

所述弹性元件是设置成环绕所述小直径部分的螺旋弹簧。

4.如权利要求3所述的叶片驱动装置，其特征在于：

所述螺旋弹簧被设置于所述多个板中的一个板与所述齿轮之间；并且

所述多个板中的所述一个板具有与所述螺旋弹簧装配在一起的凸出部分。

5.如权利要求1或2所述的叶片驱动装置，其特征在于：

所述支撑元件的所述轴孔具有底部；并且

在所述轴孔的底部与所述旋转轴的所述另一端之间限定有空间。

6.如权利要求5所述的叶片驱动装置，其特征在于，所述轴孔具有从所述旋转轴的一端朝所述旋转轴的另一端直径逐渐变小的锥形面。

7.一种光学设备，其包括如权利要求1或2所述的叶片驱动装置。

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