JP4671671B2 - アクチュエータ及びこれを用いる光量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は小型のアクチュエータに関する。より詳細には、光量制御装置等に好適に使用できる小型のアクチュエータ及び光量制御装置に関する。

撮像装置にはセクタ（羽根）を揺動させて開口を開閉するセクタ駆動装置（光量制御装置）が内蔵されている。近年、撮像装置の自動化が図られており、例えば特許文献１で示すシャッタ装置のようにアクチュエータ（ステップモータ）によってシャッタ羽根を駆動するように形成したものが多く提供されるようになっている。

特開平９−６５６３９号公報

撮像装置についても他の電子機器と同様に装置の小型化を図ること、さらには製造コストの低減を図ることの要請が大きなっている。したがって、セクタ駆動装置に内蔵されるアクチュエータについてもより小型で、より低コストで製造できるものが求められる。しかしながら、特許文献１で開示するシャッタ装置に内蔵されるアクチュエータは外形が大きい。よって、このようなアクチュエータを使用した場合にはセクタ駆動装置の小型化を図ることが困難である。また、このアクチュエータは２個のステータを配置している点でも小型化が困難であり、製造工程が複雑となりコストが上昇するという問題もある。

そこで、本発明の目的は、コイルとコイル枠との大きさを小型化することにより光量制御装置に好適である小型化のアクチュエータを提供すること、またコイル枠を簡易な構造にすることにより簡易な構造で製造し易くコスト低減を図れることができるアクチュエータを提供することである。

上記目的は、Ｕ字形状のステータと、該ステータのアーム部に装着したコイル枠と、該コイル枠に巻回したコイルと、前記ステータに対向して配置されるロータとを備えたアクチュエータであって、前記コイル枠は、前記コイルが巻回されるコイル巻回部と該コイル巻回部の端部に設けた鍔部とを含み、前記コイル巻回部には前記コイルと接触しない切欠部が形成されているアクチュエータによって達成できる。

また、前記鍔部が前記コイル巻回部端部の片側のみに設けられている構造とすることが好ましい。また、前記鍔部の一部を突出させて前記コイルの端末部分が巻回される一対のコイル端末巻回部が形成されており、該コイル端末巻回部が互いに並列となる位置から一方のコイル端末巻回部がコイル軸方向へずれた位置に配置されている構造とすることが好ましい。上記アクチュエータを搭載した光量制御装置は小型化を図ることができると共に低コストにて製造できる。

本発明のアクチュエータは、コイル巻回部がコイルと接触しない切欠部を含むのでコイルの巻径を小径にして小型化を図ることができる。また、コイル巻回部の片側のみに鍔部を配置することで構成を簡素化してアクチュエータの小型を図ることができる。さらに、一対のコイル端末巻回部の一方をオフセットさせた構造を採用することで製造し易いアクチュエータとすることができる。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図１は、実施形態に係る電磁アクチュエータ１（以下、単にアクチュエータ１という）の外観を示した斜視図である。アクチュエータ１は、ステータ２、一対のコイル枠３−１、３−２、一対のコイル４−１、４−２及びロータ５を含んでいる。ただし、ロータ５は他の構成が確認し易いように点線で大略のみを示している。

図２は、図１のアクチュエータ１からステータ２を取り出して示した平面図である。ステータ２は大略の外形が略Ｕ字形状を成しており、中央の直線部分を基部２ｂとして左右から対称にアーム部２ａ−１，２ａ−２が延在している。なお、基部２ｂの背部側の中央には盛り上った凸部２ｃが形成されている。このようにステータ２が外側に突出する凸部２ｃを備えた構造となっていることについては後の説明で明らかにする。アーム部２ａ−１，２ａ−２のそれぞれに、図１で示すようにコイル４−１、４−２が配設されている。各コイル４−１、４−２は、コイル枠３−１．３−２を介してステータ２にセットされている。各コイル枠３−１．３−２は左右で対称な形状に形成されている。片側のコイル枠３−１及びコイル４−１について説明する。

図３は、コイル４−１が巻回された状態のコイル枠３−１を示した斜視図である。この図３はステータ２の開放端側から見た図である。図４は、図３で示す状態からコイル４−１を除いてコイル枠３−１の構造を示した斜視図である。さらに、図５は図４におけるＡ−Ａ矢視での断面図である。図４で示すように、コイル枠３−１は、平面状の鍔部３１と、この鍔部３１の中央部分から略直角に延出させたコイル巻回部３３とを備えている。鍔部３１の下部は所定間隔をもって一対のコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂが下向きに突出している。

コイル巻回部３３は、片持ち梁状に形成した２つの巻回腕３３ａ、３３ｂ及びこれらの自由端を接続して補強する端部接続部３４によって形成されている。巻回腕３３ａ、３３ｂは板状であり上下で互いに対向するように配置されている。これら巻回腕３３ａ、３３ｂにコイル４−１が巻回される。巻回腕３３ａ、３３ｂの間の空間にはアーム部２ａを嵌装される。

一般的にコイルが巻回される巻付け部分（コイル巻回部３３に相当する部分）は横断面が環状となるように形成されている。すなわち、コイルは巻き付け部分の外周部（壁部）に接触するようにして巻回されるのが一般的である。しかし、図４で示すように、コイル枠３−１のコイル巻回部３３は各巻回腕３３ａ、３３ｂ同士を接続する部分が途中に存在せず、これらの自由端が端部接続部３４のみで接続されている。よって、コイル巻回部３３は両側部に大きな切欠部３５が形成された構造となる。このように切欠部３５を含んでコイル巻回部３３を形成すると垂直方向ではコイル４−１がコイル巻回部３３に接触することなく巻回される。この構造では垂直な壁部を設けた場合の領域を利用してコイルが巻回されるので巻上がったコイルが小径化する。このようなコイル部を含むアクチュエータ１は小型化を促進できる。また、コイル枠３−１に上記切欠部３５を設けることで構造を簡素化できると共に製造に用いる材料を低減することもできる。

さらに、コイル枠３−１は片側にだけ大きな鍔部３１が形成され、巻回腕３３ａ、３３ｂの自由端側は小さく形成した端部接続部３４で接続した構造である。端部接続部３４は四隅の一部を突出させた係止部３４ａが形成されている。よって、コイル４−１を鍔部３１の面と端部接続部３４の係止部３４ａとの間に精度良く位置決めできる。一般に鍔部はコイルの両側に配置されるが、この構造では反対側に鍔部を設けていない。そのため、鍔部を設ける領域をコイルの巻回に用いることができる。よって、両側に鍔部を設けた構造と比較してコイル枠を小さく形成できる。この点でもアクチュエータ１は小型化を促進できる。コイルは、自己融着線等のコイル自身が形状を保持するものを使用しており、鍔部が片側のみでもコイルは崩れない。

さらに、図４で示すように、鍔部３１の下部に設けた一対のコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂに関して、片側のコイル端末巻回部３２ｂが鍔部３１の面から長さＤだけコイル軸方向にずれてオフセットして形成されている。これらコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂにはコイル４−１の始端部分と終端部分とが巻回される。コイル枠３−１を小さく形成すると、コイル端末巻回部３２ａ、３２ｂの間隔が狭くなると共に鍔部３１が小さくなる。コイル端末巻回部が鍔部３１上に平行に並んで設けられると、製造工程で、一方のコイル端末巻回部（例えば３２ａ）にコイル４−１を巻回するときに、他方のコイル端末巻回部（例えば３２ｂ）や鍔部３１が障害となる場合ある。特にコイルの巻き始めなどでは、コイルを鍔部３１付近に巻回しようとするときコイル端末巻回部にすでに巻回されているコイルにぶつかって断線する等の問題が発生する場合がある。しかし、ここで示す構造のようにオフセットさせた一方のコイル端末巻回部３２ｂからコイル４−１を巻き始めると、鍔部３１付近の巻回時にもコイル端末巻回部３２ｂに巻いてあるコイル線とぶつかることなくコイルを巻回できる。よって、このような特殊な形状のコイル枠３−１を用いると、製造工程でコイルを効率良く巻回できる。

また、上記のようにコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂの位置をオフセットさせておくと、コイル枠３−１を金型によって成型することが容易となる。コイル端末巻回部３２ａとコイル端末巻回部３２ｂとを同一面内（鍔部３１の面内）で並列に配置した場合には、これらの間に位置した金型を引き抜くことが難しい。よって、金型構成が複雑となる。しかし、コイル端末巻回部３２ａ、３２ｂをオフセットさせて配置しておくことで金型作製が容易となる。図４で示すように矢印Ｘの両方向へ金型を引き抜いてコイル枠３−１を簡単に作製できる。なお、端部接続部３４についても先端側が段状とされ金型が容易に作製できるように形成されている。コイル枠３−１は上記のように金型が容易に作製できるように設計されているので、アクチュエータ１の製造コストを抑制できる。

図３から図５を参照して片側のコイル枠３−１及びコイル４−１について説明したが、図１で示す反対側のコイル枠３−２及びコイル４−２についても同様である。なお、２個のコイル４−１とコイル４−２とはステータ２に流れる磁束の流れが同方向になるように接続されている。よって、ステータ２の左右のアーム部に１つずつの磁極が形成される。このように本来１つのコイルを分割して形成すると、それぞれのコイル部を小さくできる。このようにコイルを分割形成する構造によってもアクチュエータ１の小型化が図られている。

そして、各コイル枠３−１、３−２に予めコイル４−１、４−２を巻回してから（図３参照）、左右のアーム部２ａ―１、２ａ−２に差し込むようにして嵌装すると図１で示すようにコイル４−１、４−２を極めて接近させた形態とすることができる。よって、コイル４−１、４−２をセットしたステータ２を小さく作製できる。

図６から図８は、上記アクチュエータ１を搭載した光量制御装置としてのシャッタ駆動装置５０を示した図である。図６はシャッタ羽根を装着する前のシャッタ駆動装置５０を示した図、図７は２枚のシャッタ羽根が開口を開いた状態を示した図、図８は２枚のシャッタ羽根が開口を閉じた状態を示した図である。

シャッタ駆動装置５０はシャッタ基板５１を備えている。シャッタ基板５１の中央部分には大きめの開口５２が形成されている。このシャッタ基板５１上の複数箇所にはアクチュエータ１等の部品（他の部品については図示を省略）を固定するため壁部５３が形成されている。特に、このシャッタ駆動装置５０ではアクチュエータ１が右下隅部に配置されている。また、シャッタ基板５１とアクチュエータ１との間にはＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５７が介挿されており、シャッタ駆動装置５０はＦＰＣ５７により外部と電気的に接続される。アクチュエータ１の２個のコイル４−１、４−２はＦＰＣ５７上で結線されて電気的に直列に接続される。

アクチュエータ１の外周に配置されている壁部５３は、アクチュエータ１のステータ２の基部２ｂに形成されている凸部２ｃ（図２参照）に対応して切欠５３ａが設けられている。そして、この切欠５３ａにステータ２の凸部２ｃが嵌め込まれている。このような構造を採用するとアクチュエータ１を簡単に位置決めできる。また、このように基部２ｂの中央部でのボリュームを大きく形成すると共に、両側部を薄く形成したステータ２はシャッタ基板５１上での位置を端部側へ寄せることができる。よって、このシャッタ駆動装置５０は小型化したアクチュエータ１を採用して小型化を促進でき、アクチュエータ１がより端部側に配置できるので更に小型化を促進できる。なお、アクチュエータ１をセットした後にあっては、ステータ２の基部２ｂがシャッタ基板５１に設けた壁部５３と同様に壁部として機能するので実用的な構造である。

図７及び図８は、２枚のシャッタ羽根を配置したシャッタ駆動装置５０を示している。シャッタ羽根の全開状態を示している図７を参照して説明する。シャッタ駆動装置５０は第１のシャッタ羽根６０と第２のシャッタ羽根７０とを備えている。第１のシャッタ羽根６０はアクチュエータ１のロータ５に接続された駆動軸６１に固定されており、この駆動軸６１を中心に揺動するように形成されている。また、第１のシャッタ羽根６０の所定位置には第２のシャッタ羽根７０を揺動させるための駆動ピン６２が立設されている。

第２のシャッタ羽根７０は、シャッタ基板５１から立上げた支軸７１を中心として揺動自在に配置されている。第２のシャッタ羽根７０は所定位置にカム穴７２が形成されている。このカム穴７２に、第１のシャッタ羽根６０の駆動ピン６２が係合している。よって、図７で示す全開状態から第１のシャッタ羽根６０が揺動すると、これに連動して第２のシャッタ羽根７０が揺動してシャッタ開口５６を閉じる図８に示した全閉状態を形成できる。なお、このシャッタ駆動装置５０はシャッタ基板５１には大きな開口５２を形成し、このシャッタ基板５１上にシャッタ開口５６を設けたフィルム状の遮光材５５が配置されている。

以上説明したように、アクチュエータ１はコイルが巻回されるコイル枠３−１、３−２のコイル巻回部に切欠部を設けてコイルの巻径を小径にできるので、結果として小型化を図ることができる。また、アクチュエータ１はコイル枠３−１、３−２に設けた鍔部３１を片側とすることでコイルを巻回する領域を確保する共に簡素化した構造とすることでも小型化される。さらに、鍔部３１の下に設けるコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂをオフセットさせた構造によりアクチュエータ１を低コストで製造できる。

そして、このように小型で製造し易いアクチュエータ１を搭載するシャッタ駆動装置５０は小型化を図ることできると共に、低コストで製造できる。なお、上記実施例ではセクタ駆動装置としてシャッタ駆動装置を例示したが絞り装置に本発明を同様に適用できることは言うまでもない。さらに、本発明のアクチュエータはセクタ駆動装置以外の小型化が必要な種々の機器にも適用できる。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施形態に係る電磁アクチュエータの外観を示した斜視図である。 図１のアクチュエータからステータを取り出して示した平面図である。 コイルが巻回された状態のコイル枠を示した斜視図である。 図３で示す状態からコイルを除いてコイル枠の構造を示した斜視図である。 図４におけるＡ−Ａ矢視での断面図である。 シャッタ羽根を装着する前のシャッタ駆動装置を示した図である。 ２枚のシャッタ羽根が開口を開いた状態を示した図である。 ２枚のシャッタ羽根が開口を閉じた状態を示した図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ ステータ
２ａ（２ａ−１，２ａ−２） ステータのアーム部
３（３−１，３−２） コイル枠
４（４−１，４−２） コイル
５ ロータ
３１ 鍔部
３２（３２ａ、３２ｂ） コイル端末巻回部
３３ コイル巻回部
３５ 切欠部
５０ シャッタ駆動装置（セクタ駆動装置）
６０ 第１のシャッタ羽根
７０ 第２のシャッタ羽根

Claims (4)

1. Ｕ字形状のステータと、該ステータのアーム部に装着したコイル枠と、該コイル枠に巻回したコイルと、前記ステータに対向して配置されるロータとを備えたアクチュエータであって、
   前記コイル枠は、前記コイルが直接巻回されるコイル巻回部と該コイル巻回部の端部に設けた鍔部とを含み、
   前記コイル巻回部には前記コイルと接触しない切欠部が形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記鍔部が前記コイル巻回部端部の片側のみに設けられていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記鍔部の一部を突出させて前記コイルの端末部分が巻回される一対のコイル端末巻回部が形成されており、該コイル端末巻回部が互いに並列となる位置から一方のコイル端末巻回部がコイル軸方向へずれた位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアクチュエータ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のアクチュエータを搭載したことを特徴とする光量制御装置。

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