JP4423089B2 - 光量調節装置および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ等の光学機器に用いられる光量調節装置に関するものである。

従来、ムービングマグネット式の電磁駆動ユニットを、シャッタ羽根の駆動源として用いた光量調節装置がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の光量調節装置は、基板の一方の面側に電磁駆動ユニットを配置して、他方の面側にシャッタ羽根を配置している。

近年、光量調節装置を備えたデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの光学機器では、小型化（薄型化）の要求が強く、光学機器内に配置される光量調節装置の小型化も要求される。

ここで、レンズ鏡筒を備えたカメラにおいて、光通過光量を調節する光量調節装置は、フォーカシングやズーミングを行うためのレンズ駆動ユニットとともに、円筒状のレンズ鏡筒内に配置されている。このため、レンズ鏡筒を径方向に小型化するためには、光量調節装置などを小型化する必要がある。

また、レンズ鏡筒を光軸方向に小型化する場合、光量調節装置から撮像素子（フィルムやＣＣＤ等の撮像素子）までの距離や、光量調節装置からレンズ駆動源までの距離を短くする必要があるが、各部材間の干渉を防ぐためには、光軸方向における光量調節装置の厚み寸法を出来る限り小さく設定するのが好ましい。

ここで、永久磁石にネオジム系（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）マグネット等の高磁性材料からなるロータマグネットを用いることにより、駆動ユニットを小型化してシャッタ装置全体としても小型化を図ることができる。
特開平５−２１６０９０号公報（図１）

しかし、駆動ユニットを小型化すると、永久磁石および磁性ステータヨーク間に生じる吸引力や反発力を大きくすることができない。そして、駆動源とシャッタ羽根との間に駆動レバー等の動力伝達部材が配置された構成では、駆動源からの駆動力がシャッタ羽根等に効率良く伝達されず、シャッタ羽根等の駆動が不安定になるおそれがある。

一方、シャッタ羽根に必要な駆動力を伝達するためには、駆動ユニット（電磁コイル）に供給される電力を大きくする必要があるが、この場合には消費電力が大きくなってしまう。このため、光量調節装置の小型化および低消費電力化を両立させることが困難になっている。

本発明は、小型化を図るとともに、駆動電流を大きくしなくてもシャッタ羽根等を適切に駆動することができる光量調節装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明の光量調節装置は、光通過口が形成されたベース部材と、ベース部材に対して移動可能な第１及び第２の遮光部材と、ベース部材の一方の面に対して、第１及び第２の遮光部材を挟むように配置された押さえ部材と、第１のコイルに通電して第１のロータマグネットを回転させることにより、第１の遮光部材を駆動する第１の駆動ユニットと、第２のコイルに通電して第２のロータマグネットを回転させることにより、第２の遮光部材を駆動する第２の駆動ユニットとを有し、第１及び第２のコイルは、ベース部材の他方の面と、押さえ部材のベース部材側とは反対側の面との間のスペース内に光軸方向において互いに重ならないように配置されていることを特徴とする。

本願発明の光量調節装置によれば、第１及び第２の遮光部材と、第１及び第２のコイルを、ベース部材の他方の面と、押さえ部材のベース部材側とは反対側の面との間のスペース内に配置する（第１及び第２のコイルを該スペース内に光軸方向において互いに重ならないように配置する）ことができるため、光量調節装置を光軸方向において小型化することができる。

また、ベース部材に、第１及び第２のコイルに対して光軸側に退避した第１及び第２の凹形状部を設けることにより、ベース部材の光軸直交面内において、第１及び第２のコイルの一部を配置できるため、光量調節装置を光軸方向において小型化することができる。

さらに、第１の当接面を、第１の面よりも押さえ部材の略厚み分だけ、ベース部材側に位置させるとともに、第２の当接面を、第２の面よりもベース部材の略厚み分だけ、押さえ部材側に位置させた場合、第２の面及びベース部材の他方の面を略同一平面内に配置するとともに、第１の面及び押さえ部材のベース部材とは反対側の面を略同一平面内に配置することができる。

本発明の光量調節装置は、カメラや携帯電子機器などの光学機器に搭載することができる。上述したように小型化が可能な光量調節装置を光学機器に搭載すれば、光学機器全体も小型化が可能となる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。 本発明の実施例であるカメラについて図面を参照して説明する。ここで、図１は、本実施例のカメラの斜視図である。

図１において、１００はカメラ本体であり、このカメラ本体１００の前面中央にはズーミングが可能なレンズ鏡筒１１０が設けられている。レンズ鏡筒１１０には、被写体にて反射された反射光の光通過光量を調節する光量調節装置が組み込まれている。光量調節装置の詳細な説明は、後述する。また、カメラ本体１００の前面における向かって右側には被写体に照明光を照射するストロボ装置を構成する発光窓部１２０が設けられ、発光窓部１２０の左側にはファインダ窓１４０及び測光窓１３０がそれぞれ設けられている。

さらに、カメラ本体１００の上面には、撮影準備動作（焦点調節動作及び測光動作）及び撮影動作（フィルムやＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子への露光）を開始させるためのレリーズボタン１５０が設けられている。

次に、図２を参照して、光量調節装置の構成について説明する。ここで、図２は、光量調節装置の分解斜視図である。

１は基板（ベース部材）であり、この基板１には以下に説明する部材が取り付けられている。基板１の中央には、被写体からの反射光を通過させる開口部１ｄが形成されている。また、基板１の略４隅には、第１及び第２の回転軸１a、１a’、第１及び第２のビス穴部１e、１e’が形成されており、第１及び第２の回転軸１a、１a’は、光軸を中心とした略点対称の配置関係を有しており、第１及び第２のビス穴部１e、１e’も光軸を中心とした略点対称の配置関係を有している。

７は光透過口７ｄを有した口径板（薄板部材）であり、開口部１ｄを覆うようにして基板１上に配されている。

２は永久磁石で構成された第１のロータマグネットであり、外周面が２極（Ｎ極、Ｓ極）に着磁されている。第１のロータマグネット２の軸受け穴部２ａは、基板１に設けられた第１の回転軸１ａに回転可能に支持されている。ロータマグネット２の上面には、凸状の駆動ピン２ｂが設けられている。なお、２’は、第２のロータマグネットであり、第１のロータマグネット２と同様の構成となっている。

３はシャッタ羽根（第１の遮光部材）であり、このシャッタ羽根３に形成された回転軸穴部３ａ及び長穴部３ｂはそれぞれ、第１の回転軸１ａ及び羽根駆動ピン２ｂに係合している。

４は軟磁性材料からなる板状の部材を一枚又は複数枚積層して構成した第１のステータヨークであり、この第１のステータヨーク４には、第１のロータマグネット２の外周曲面を挟んで対向する磁極部４ａ、４ｂが設けられている。また、第１のステータヨーク４は、後述する第１のコイル５とともに、基板１に対して図２中上側から取り付けられる。

５は第１のコイルであり、ボビン５ａに導線を巻き回した構成となっている。この第１のコイル５は、第１のステータヨーク４が挿入された状態で、基板１に形成された光軸側に退避した第１の凹形状部１ｆに配置される。

第１の凹形状部１ｆを設けることにより、第１のコイル５を、最大で基板１の厚み分だけ、基板１の下面よりに配置できるため、光量調節装置１２を光軸方向に小型化することができる。
第１のコイル５の第１のステータヨーク４挿入方向の両端面には、不図示の電源に接続された端子５ｄ、５ｅを保持する端子保持部５a、５bが設けられている。

６は絞り羽根（第２の遮光部材）であり、この絞り羽根６に形成された回転軸穴部６ａ及び長穴部６ｂはそれぞれ、第２の回転軸１ａ’及び羽根駆動ピン２ｂ’に係合している。

４’は軟磁性材料からなる板状の部材を一枚又は複数枚積層して構成した第２のステータヨークであり、この第２のステータヨーク４’には、第２のロータマグネット２’の外周曲面を挟んで対向する磁極部４ａ’、４ｂ’が設けられている。また、この第２のテータヨーク４’は、後述する第２のコイル５’とともに、基板１に対して図２中上側から取り付けられる。

５’は第２のコイルであり、ボビン５ａ’に導線を巻き回した構成となっている。この第２のコイル５’は、第２のステータヨーク４’が挿入された状態で、基板１に形成された光軸側に退避した第２の凹形状部１ｆ’に配置される。

第２の凹形状部１ｆ’を設けることにより、第１の凹形状部１ｆと同様に、光量調節装置を光軸方向に小型化することができる。

第２のコイル５’における第２のステータヨーク４’挿入方向の両端面には、不図示の電源に接続された端子５ｄ’、５ｅ’を保持する端子保持部５ｂ’、５ｃ’が設けられている。

ここで、第１及び第２のロータマグネット２、２’、第１及び第２のステータヨーク４、４’、第１及び第２のコイル５、５’はそれぞれ同一形状であり、基板１に対して光軸Ｘを中心に略点対称の関係に配置される。

８は羽根押さえ板（押さえ部材）であり、この羽根押さえ板８には、第１及び第２のビス９、９’を締結するための第１及び第２の貫通穴部８ｄ、８ｄ’が、第１及び第２のビス穴部１e、１e’に対応した位置、すなわち光軸に対して略点対称な配置関係を有するように形成されている。また、羽根押さえ板８のうち、第１及び第２の回転軸１a、１a’に対応した位置、すなわち光軸に対して略点対称な関係を有する位置には、第１及び第２の回転軸１a、１a’が係合する第１及び第２の軸穴部８e、８e’が設けられている。

ここで、羽根押さえ板８において、第１及び第２の貫通穴部８ｄ、８ｄ’の近傍部分は、他の部分よりも羽根押さえ板８の略厚み寸法ｔ１だけ、下方に位置している。これにより、シャッタ羽根３および絞り羽根６の走行スペースを確実に確保することができる。

次に、図２、図３を参照して、光量調節装置１２の光軸方向の厚みについて説明する。ここで、図３は、図２の矢印Ｙ方向視における、光量調節装置の断面図である。

光量調節装置１２の組み立て時において、羽根押さえ板８における、角部８０ｂ、８１ｂの下面には、端子保持部５ｂ、５ｃの上面（第１の当接面）５０ｂ、５０ｃが当接する。この上面５０ｂ、５０ｃは、第１のコイル５の上面（第１の面）よりも寸法ｔ２だけ、下方に位置している。ここで、寸法ｔ２は、羽根押さえ板８の厚み寸法ｔ１と略同一に設定されている。第１のコイル５および第１のステータヨーク４は、羽根押さえ板８および基板１により挟み込まれた状態で固定されている。

羽根押さえ板８における、角部８０ｂ’、８１ｂ’の下面には、端子保持部５ｂ’、５ｃ’の上面（第１の当接面）５０ｂ’、５０ｃ’が当接する。この上面５０ｂ’、５０ｃ’ は、第２のコイル５’の上面（第１の面）よりも羽根押さえ板８の厚み寸法ｔ２だけ、下方に位置している。第2のコイル５’および第２のステータヨーク４’は、羽根押さえ板８および基板１により挟み込まれた状態で固定されている。

上述の構成では、寸法ｔ１と、羽根押さえ板８の厚み寸法ｔ２とが略一致しているため、第１及び第２のコイル５、５’の上面及び端子保持部５ｂ〜５ｃ’の上面５０ｂ〜５０ｃ’を略同一平面内に配置することができる。

また、端子保持部５ｂ〜５ｃ’の下面（第２の当接面）５１ｂ〜５１ｃ’は、第１及び第２のコイル５、５’の下面（第２の面）に対して寸法ｔ３だけ上方に位置している。ここで、寸法ｔ３は、基板１における第１及び第２の凹形状部１ｆ、１ｆ’の厚み寸法ｔ４と略同一に設定されている。

これにより、光量調節装置１２を組み立てた状態において、基板１の下面およびコイル５、５’の下面が略同一平面内に位置するようにすることができる。なお、端子５ｄ〜５ｅ’は、基板１の下面より下側に突出している。

図３に示すように、本実施例では第１及び第２のコイル５、５’を、羽根押さえ板８の上面から基板１の下面までの寸法ｔ５内に、光軸方向において互いに重ならないように配置することができるため、シャッタ駆動ユニット及び絞り駆動ユニットを別部材で支持していた従来例よりも、光量調節装置を光軸方向に小型化することができる。
すなわち、本実施例では、図３に示すように、第１及び第２のコイル５、５’を、光軸に対して点対称な位置に配置しているため、シャッタ羽根及び絞り羽根を駆動する２つの駆動ユニットを別部材で支持している従来例よりも、光量調節装置１２を光軸方向に小型化することができる。

また、本実施例では、シャッタ羽根３の駆動ユニット（第１のロータマグネット２，第１のステータヨーク４，第１のコイル５）及び絞り羽根６の駆動ユニット（第２のロータマグネット２’，第２のステータヨーク４’，第２のコイル５’）を単一の基板１で支持している。したがって、これらのコイルを別部材で支持する従来例よりも、部品点数を減らして、光量調節装置１２の低コスト化を図ることができる。

また、第１及び第２のコイル５、５’（第１及び第２のステータヨーク４、４’）は、第１及び第２のビス９、９’を締結した際に、端子保持部５ｂ〜５ｃ’が羽根押さえ板８および基板１によって挟み込まれることにより固定されるため、コイル５、５’（ステータヨーク４、４’）を基板１に固定するために、別の部材（例えば、ビス）が不要になる。これにより、部品点数を削減できるため、光量調節装置１２の低コスト化を図るとともに、光量調節装置１２を小型化（薄型化）することができる。

次に、本実施形態における光量調節装置１２の組み立て方法について説明する。

まず、第１のステータヨーク４が挿入された第１のコイル５を基板１に組み込む。同様に第２のステータヨーク４’が挿入された第２のコイル５’を基板１に組み込む。

次に、口径板７を固定するために、当接部７ｂ、７ｂ’を、第１及び第２のステータヨーク４、４’のうち光軸に面した領域の一部に係合させ、７ａ、７ａ’を基板１上に形成された凸部の突き当て面１ａ、１ａ’に係合させる。

そして、第１及び第２の回転軸１ａ、１ａ’に、第１及び第２のロータマグネット２、２’を挿入する。このとき、これらのロータマグネット２、２’は、無着磁状態である。次に、回転軸穴部３ａ及び長穴部３ｂを、第１の回転軸１ａ及び駆動ピン２ｂに係合させることにより、シャッタ羽根３を取り付ける。同様に、回転軸穴部６ａ及び長穴部６ｂを、第２の回転軸１ａ’及び駆動ピン２ｂ’に係合させることにより、シャッタ羽根３を取り付ける。

そして、第１及び第２のビス９、９’を、第１及び第２の貫通穴部８ｄ、８ｄ’を通して、第１及び第２のビス穴部１e、１e’にねじ込むことにより、羽根押さえ板８を基板１に固定する。最後にシャッタ羽根３および絞り羽根６を閉じ状態にして、第１及び第２のロータマグネット２、２’を同時に所定の磁化方向へ着磁する。これにより、光量調節装置１２の組み立て作業が終了する。

本実施例の光量調節装置１２では、光量調節装置１２を構成するすべての部品を基板１に対して一方（図２中上方）から取り付けることができるため、光量調節装置１２の組み立てが容易になる。また、第１及び第２のロータマグネット２、２’を同時に着磁することで、工数の削減が図れる。

このように、シャッタ羽根３及び絞り羽根６を駆動する２つの駆動ユニットを、光軸に対して点対称な関係を有するように配置することで、これらの駆動ユニットを基板１及び羽根押さえ板８で挟みこんで支持した後に、第１及び第２のロータマグネット２、２’を同時に同一方向で着磁することが可能であり、微細な部品を使用していながら、従来の駆動ユニットよりも組み立てを容易にしている。

次に、上述した構成の光量調節装置１２の動作について、図４〜図７を用いて説明する。ここで、図４〜図７では、羽根押さえ板８を取り外した状態で光量調節装置を図示している。

図４は、シャッタ羽根３及び絞り羽根６が開状態にあるときの光量調節装置の状態を示している。また、図５は、シャッタ羽根が閉じ状態にあって、絞り羽根が開状態（開放口径でのシャッタ閉じ状態）にあるときの光量調節装置の状態を示している。図６は、シャッタ羽根が開状態にあって、絞り羽根の小絞り口径６ｄが光通過口内に進入した状態（小絞り開放状態）を示している。図７は、シャッタ羽根及び絞り羽根が光透過口内に進入した状態（小絞り口径でのシャッタ閉じ状態）を示している。

第１及び第２のコイル５、５’が通電ＯＦＦ状態にあるとき、第１及び第２のステータヨーク４、４’は、非励磁状態にあり、シャッタ羽根３及び絞り羽根６は、第１及び第２のステータヨーク４、４’の磁極部４ａ〜４ｂ’の吸引力（ディテントトルク）によって、当接部１ｂ、１ｃに当接している。

この状態から、第１のステータヨーク４の磁極部４ａがＳ極になり、磁極部４ｂがＮ極になるように第１のコイル５の通電制御を行うと、第１のステータヨーク４と第１のロータマグネット２との間に吸引力と反発力が生じて、第１のロータマグネット２は、図４の状態から、反時計回り方向に約４０°〜５０°の角度で回転する。その結果、図５に示すように、シャッタ羽根３は、当接部１ｂから離脱し、光通過口７ｄを閉じる位置まで移動する。

ここで、第１のロータマグネット２および第１のステータヨーク４は、第１のロータマグネット２の全作動範囲（角度４０°〜５０°）のうち中間位置（約２０°〜２５°）でディテントトルクがゼロとなり、かつディテントトルクの方向が該中間位置の前後で左右（逆方向）に切り換わるように配置されている。

このような配置関係とすることにより、コイル５に通電してシャッタ羽根３の回動を行った後、通電ＯＦＦの状態にしても、ディテントトルクにより、シャッタ羽根３を、ストッパ部１ｂに当接した状態（光通過口７ｄを覆った状態）で保持することができる。

次に、第１のステータヨーク４の磁極部４ａがＮ極になり、磁極部４ｂがＳ極になるように第１のコイル５の通電制御を行うと、第１のステータヨーク４および第１のロータマグネット２の間に反発力と吸引力が生じて、第１のロータマグネット２が、図４中時計回り方向に約４０°〜５０°の角度だけ回転して、初期位置（図４に示す位置）に戻る。

図４の状態から、第２のステータヨーク４’の磁極部４ａ’がＮ極になり、磁極部４ｂ’がＳ極になるように、第２のコイル５’を通電制御すると、第２のステータヨーク４’と第２のロータマグネット２’との間に吸引力と反発力が生じて第２のロータマグネット２’は、図４の状態から反時計回りに約４０°〜５０°の角度だけ回転する。

これにより、絞り羽根６は、図６に示すように、開状態から閉じ状態（小絞り口径６ｄを光通過口７ｄに進入させた状態）まで移動する。

そして、第２のコイル５’を通電ＯＦＦ状態にすると、第２のロータマグネット２’と第２のステータヨーク４’との間のディテントトルクによって絞り羽根６が、図６に示す状態に保持される。

ここで、第１のステータヨーク４の磁極部４ａがＳ極になり、磁極部４ｂがＮ極になるように第１のコイル５を通電制御すると、第１のステータヨーク４と第１のロータマグネット２との間に吸引力と反発力が生じて第１のロータマグネット２は、図６の状態から反時計回り方向に約４０°〜５０°の角度だけ回転する。

これにより、シャッタ羽根３は、開状態から光通過口７ｄを覆う位置まで移動する（図７参照）。

このように第１及び第２のコイル５、５’への正、逆通電による第１及び第２のロータマグネット２、２’と、第１及び第２のステータヨーク４、４’の磁気的な吸引、反発作用によって、シャッタ羽根３及び絞り羽根６は、回転軸１ａ、１ａ’周りに回転して、光通過口７ｄを通過する光通過光量を調節する。

また、第１及び第２のコイル５、５’への通電が遮断された後は、第１及び第２のロータマグネット２、２’、第１及び第２のステータヨーク４、４’間に生じるディテントトルクにより、シャッタ羽根３および絞り羽根６は、当接部１ｂ及び１ｃに当接した状態で停止する。

なお、本実施例の光量調節装置１２を、撮像媒体１３がＣＣＤ等の撮像素子で構成されたデジタルカメラに搭載した場合には、第１及び第２のコイル５、５’への正、逆通電の制御により、シャッタ羽根３および絞り羽根６の駆動を制御することができる。また、本実施例の光量調節装置１２を、撮像媒体１３がフィルムで構成されたカメラに搭載する場合には、第１及び第２のコイル５、５’への通電時間および通電タイミングにより、シャッタ羽根３および絞り羽根６の駆動を制御することになる。

本実施例の光量調節装置は、カメラ本体に着脱可能なレンズ装置（光学機器）やカメラが内蔵された携帯電子機器（携帯電話、光学機器）等にも搭載することができる。

以上、本発明の光量調節装置によれば、装置全体を小型化できるとともに、コイルユニットに供給する電力を大きくしなくても遮光部材を効率良く駆動することができる。

カメラ正面斜視図。 実施形態である光量調節装置の分解斜視図。 光量調節装置の断面図。 光量調節装置の状態遷移を示す平面図（絞り開放シャッタ全開状態）。 光量調節装置の状態遷移を示す平面図（絞り開放シャッタ全閉状態）。 光量調節装置の状態遷移を示す平面図（小絞りシャッタ全開状態）。 光量調節装置の状態遷移を示す平面図（小絞りシャッタ全閉状態）。

符号の説明

１ 基板
１ｂ、１ｃ 突き当て面
２ ロータマグネット
２ｂ、２ｂ’ 駆動ピン
３ シャッタ羽根
３ａ 回転軸穴部
３ｂ 長穴部
４、４’ ステータヨーク
５、５’ コイル
５ｂ、５ｃ 端子保持部
６ 絞り羽根
６ａ 回転軸穴部
６ｂ 長穴部
７ 口径板
８ 羽根押さえ板

Claims (7)

1. 光通過口が形成されたベース部材と、
   該ベース部材に対して移動可能な第１及び第２の遮光部材と、
   前記ベース部材の一方の面に対して、前記第１及び第２の遮光部材を挟むように配置された押さえ部材と、
   第１のコイルに通電して第１のロータマグネットを回転させることにより、前記第１の遮光部材を駆動する第１の駆動ユニットと、
   第２のコイルに通電して第２のロータマグネットを回転させることにより、前記第２の遮光部材を駆動する第２の駆動ユニットとを有し、
   前記第１及び第２のコイルは、前記ベース部材の他方の面と、前記押さえ部材の前記ベース部材側とは反対側の面との間のスペース内に光軸方向において互いに重ならないように配置されていることを特徴とする光量調節装置。
2. 前記第１及び第２のロータマグネットは、光軸に対して略点対称な配置関係を有することを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記ベース部材には、前記第１のロータマグネット及び前記第１の遮光部材を回転可能に支持する第１の支持軸と、前記第２のロータマグネット及び前記第２の遮光部材を回転可能に支持する第２の支持軸とが設けられており、 前記第１及び第２の支持軸は、光軸に対して略点対称な配置関係を有することを特徴とする請求項２に記載の光量調節装置。
4. 前記押さえ部材と前記ベース部材を締結する第１及び第２の締結部材を有しており、 前記第１及び第２の締結部材は、光軸に対して略点対称な配置関係を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の光量調節装置。
5. 前記ベース部材には、前記第１及び第２のコイルに対して光軸側に退避した第１及び第２の凹形状部が設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の光量調節装置。
6. 前記押さえ部材及び前記ベース部材にそれぞれ当接する第１及び第２の当接面を備え、端子を保持する端子保持部材を有しており、前記第１の当接面は、前記第１及び第２のコイルのうち光軸方向での前記押さえ部材側に位置する第１の面よりも前記押さえ部材の略厚み分だけ、前記ベース部材側に位置しており、 前記第２の当接面は、前記第１及び第２のコイルのうち光軸方向での前記押さえ部材側とは反対側に位置する第２の面よりも前記ベース部材の略厚み分だけ、前記押さえ部材側に位置していることを特徴とする請求項５に記載の光量調節装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の光量調節装置を有することを特徴とする光学機器。

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