JP5323379B2 - 電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置 - Google Patents
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Description
また、駆動ピンと突出部は、ロータの回転方向において異なる角度位置にそれぞれ離して設けられていたため、駆動ピンと突出部をそれぞれ肉厚にして機械的強度をそれぞれ確保する必要があった。
この構成によれば、ロータを、着磁ロータ部の外周面から径方向に突出して径方向外側を向く端面及び周方向(ロータの回転方向)を向く側面を画定すると共にその外周面と同一の磁極に着磁された突出部を設け、ロータが回転範囲の回転端(一方側の回転端又は他方側の回転端)に位置するとき、この突出部の径方向外側を向く端面がヨークの第1磁極部又は第2磁極部において略L字状に屈曲して形成された端面対向部と対向するため、突出部とヨークとの間の磁気的吸引力又は磁気的反発力を増加させることができる。
すなわち、コイルへの非通電時には、着磁ロータ部の外周面とヨークの円弧状対向面との間及び突出部の端面と第1磁極部又は第2磁極部の端面対向部との間で強力な磁気的吸引力を生じて、ロータを回転範囲の回転端に停止させる安定した保持力が得られ、一方、コイルへの通電時には、着磁ロータ部の外周面とヨークの円弧状対向面との間及び突出部の端面と第1磁極部又は第2磁極部の端面対向部との間で電磁力による強力な反発力を生じて、ロータを回転させる安定した駆動トルクが得られる。
このように、ロータとヨークの間において効率の良い磁気回路を形成したことにより、小型化を達成しつつ、所望の駆動トルク、磁気的付勢力(磁気的吸引力、磁気的反発力)等を確保することができ、ロータを回転端に保持する保持力の強化、ロータの高速化等を達成することができる。
この構成によれば、従来のロータに対して、外周面に突出部を設けその外周面と同一の磁極に着磁するだけでよいため、構造の簡略化を図りつつ、必要とされる駆動トルク及び磁気的付勢力の設定を容易に行うことができる。
この構成によれば、突出部と駆動ピンが一体的に形成されてロータの外周面から突出するため、小型化を達成しつつ、機械的強度を高めることができる。
この構成によれば、ロータが回転範囲の回転端(一方側の回転端又は他方側の回転端)に位置するとき、この突出部の端面がヨークの第1磁極部又は第2磁極部に形成された端面対向部(例えば、第1磁極部に形成された第1端面対向部又は第2磁極部に形成された第2端面対向部)と対向すると共に突出部の側面が第1磁極部又は第2磁極部に形成された側面対向部(例えば、第1磁極部に形成された第1側面対向部又は第2磁極部に形成された第2側面対向部)と対向するため、突出部とヨークとの間の磁気的吸引力又は磁気的反発力をさらに増加させることができる。
この構成によれば、ロータが回転範囲の一方側の回転端に位置するとき、この突出部の端面がヨークの第1磁極部に形成された第1端面対向部と対向する(と共にヨークが第1側面対向部を備える場合は、突出部の側面が第1磁極部に形成された第1側面対向部と対向する)ため、ロータが一方側の回転端に位置するときの保持力(磁気的吸引力)を増加させることができ、又、一方側の回転端から他方側の回転端に向けて回転する際の回転トルクを増加させることができ、一方、ロータが回転範囲の他方側の回転端に位置するとき、この突出部の端面がヨークの第2磁極部に形成された第2端面対向部と対向する(と共に、ヨークが第2側面対向部を備える場合は、突出部の側面が第2磁極部に形成された第2側面対向部と対向する)ため、ロータが他方側の回転端に位置するときの保持力(磁気的吸引力)を増加させることができ、又、他方側の回転端から一方側の回転端に向けて回転する際の回転トルクを増加させることができる。
また、ヨークは、略U字状をなすと共に第1ヨークと第2ヨークに二分されているため、第1磁極部又は第2磁極部の先端側が例えばL字状に屈曲していても、コイルを巻回するボビン等に容易に挿入して固定することができ、組付け作業性が向上する。
ここで、第1ヨーク及び第2ヨークは、お互いに重ね合わせて接合するべく第1磁極部及び第2磁極部よりも薄板状に形成された接合片を有してもよい。この場合、薄板状の接合片同士を重ね合わせることで、第1ヨークと第2ヨークを接合することができるため、接合領域における磁路の面積を十分確保することができ、又、一体形成されたヨークと同様に同一板厚に形成することができる。
この構成によれば、駆動源として上述の電磁アクチュエータを採用するが故に、装置の小型化を達成しつつも、十分な駆動力がロータから出力されて、羽根部材は所望のタイミングで確実に安定して駆動され、又、所定の位置(例えば、開口部に臨む位置あるいは開口部から退避した位置)に保持される。
また、上記構成をなすカメラ用羽根駆動装置によれば、駆動源として上述の電磁アクチュエータを採用するが故に、装置の小型化を達成しつつも、ロータにより得られる十分な駆動トルクにより、羽根部材(例えば、シャッタ羽根、絞り羽根、NDフィルタ羽根等)を、所望のタイミングで確実に安定して駆動させることができ、又、開口部に臨む位置又は開口部から退避した位置に確実に保持することができる。
図1ないし図9は、本発明に係る電磁アクチュエータをカメラ用羽根駆動装置に適用した一実施形態を示すものであり、図1は装置の分解斜視図、図2は装置の平面図、図3は装置の背面図、図4は装置の断面図、図5は電磁アクチュエータの一部をなすロータの斜視図、図6は電磁アクチュエータの一部をなすロータ及びヨークの平面図、図7は電磁アクチュエータの動作を説明するための平面図、図8及び図9は羽根部材が開口部から退避した位置と開口部に臨む位置にある状態を示す平面図である。
電磁アクチュエータMは、図1に示すように、ロータ100、略U字状のヨーク110、励磁用のコイル120、コイル120を巻回すると共にヨーク110を固定する保持部材130等を備えている。
裏板20は、図1及び図3に示すように、被写体光を通すための円形の開口部20a、後述するロータ100の駆動ピン103を移動自在に受け入れる円弧状の長孔21、ネジBを通す円孔22、支軸15を通す円孔23等を備えている。そして、裏板20は、地板10の背面と所定の間隔をおいてネジBにより連結され、地板10と協働して羽根部材30を回動自在に収容する羽根室Cを画定している。尚、裏板20は、地板10に柱を形成し、この柱に対して溶着することにより、地板10に連結されてもよい。
そして、駆動ピン103が往復動することにより、羽根部材30は、図8に示すように開口部10a,20aから退避した退避位置と、図9に示すように開口部10a,20aに臨む位置との間を往復動するようになっている。
尚、羽根部材30としては、遮光性の板材により形成されたシャッタ羽根、通過する光量を減少させる絞り羽根やNDフィルタ羽根、あるいは、赤外光をカットするフィルタ羽根等各種の羽根部材が適用される。
そして、ロータ100は、回転軸Lを中心として、図1及び図6に示すように、所定の回転範囲(作動角θ)を回動し得るように地板10に支持されている。
駆動ピン103は、図5に示すように、着磁ロータ部102と一体的にかつ樹脂材料等により非着磁に形成されており、ロータ100の径方向に延出する腕部103a、腕部103aの先端から直角に屈曲するピン部103b、ピン部103bの先端から直角に張出して形成された抜け止め片103cを備えている。
そして、駆動ピン103は、図4、図8、図9に示すように、羽根部材30の長孔32に挿入されて、ロータ100の回転駆動力を外部としての羽根部材30に及ぼすようになっている。
また、突出部104は、図5及び図6に示すように、着磁ロータ部102のS極外周面102bから径方向に直方体状に突出して、径方向外側を向く端面104aと、周方向(ロータ100の回転方向)を向く2つの側面104b,104cとを画定するように形成されている。
また、突出部104は、図5に示すように、S極外周面102bから駆動ピン103(の腕部103a)と同一方向に突出して一体的に重なり合うように形成されている。
これによれば、突出部104と駆動ピン103(の腕部103a)が一体的に重なり合って形成されているため、ロータ100の外周面から突出する形状であっても、小型化を達成しつつ、機械的強度を高めることができる。
第1円弧状対向面111aは、図6に示すように、着磁ロータ部102のN極外周面102a又はS極外周面102bと所定隙間をおいて対向するように形成されている。
第2円弧状対向面112aは、図6に示すように、着磁ロータ部102のN極外周面102a又はS極外周面102bと所定隙間をおいて対向するように形成されている。
第1端面対向部111bは、図6に示すように、ロータ100が回転範囲(作動角θ)の一方側の回転端P1に位置するとき、ロータ100の突出部104の端面104aと所定の隙間をおいて対向するように、略L字状に屈曲して形成されている。
第2端面対向部112bは、図6に(二点鎖線で)示すように、ロータ100が回転範囲(作動角θ)の他方側の回転端P2に位置するとき、ロータ100の突出部104の端面104aと所定の隙間をおいて対向するように、略L字状に屈曲して形成されている。
これにより、ロータ100が一方側の回転端P1又は他方側の回転端P2に位置するときの保持力(磁気的吸引力)を増加させることができ、又、一方側の回転端P1から他方側の回転端P2に向けて又は他方側の回転端P2から一方側の回転端P1に向けて回転する際の回転トルク(磁気的反発力)を増加させることができる。
そして、コイル120は、通電されることにより、ヨーク110内に電磁力による磁力線を発生させ、又、その通電方向を切り替えることにより、ヨーク110の第1磁極部111にN極及び第2磁極部112にS極又は第1磁極部111にS極及び第2磁極部112にN極を発生させるものである。
そして、保持部材130は、コイル120をボビン部131の周りに巻回して保持すると共に、嵌合孔133にヨーク110を嵌合して保持するようになっている。また、保持部材130は、ヨーク110及びコイル120を保持した状態で、ネジBを用いて、地板10に固定されるようになっている。尚、保持部材130は、地板10に対して円孔134を貫通する柱を形成し、この柱の突出部分を平板部132の上面と溶着することにより、地板10に固定されてもよい。
先ず、コイル120に非通電の状態で、図7(a)に示すように、ロータ100が時計回り(回転範囲の一方側)の回転端P1に位置するとき、着磁ロータ部102の磁極の境界線が第1円弧状対向面111a及び第2円弧状対向面112aの各々の中間位置からずれた位置にあり、又、突出部104の端面104aが第1端面対向部111bと対向しているので、S極外周面102bと第1磁極部111の第1円弧状対向面111aとの間、N極外周面102aと第2磁極部112の第2円弧状対向面112aとの間、さらに、突出部104の端面104aと第1磁極部111の第1端面対向部111bとの間に、それぞれ磁気的吸引力が生じており、ロータ100は時計回りの回転端P1に(羽根部材30がストッパ106に当接して位置決めされることで)位置決めされて確実に保持される。
この状態は、カメラ用羽根駆動装置において、羽根部材30が、図8に示すように、ストッパ16に当接して、開口部10a,20aから退避した退避位置(開放位置)に位置決めされた状態に対応する。
これにより、S極外周面102bと第1磁極部111の第1円弧状対向面111aとの間、N極外周面102aと第2磁極部112の第2円弧状対向面112aとの間、さらに、突出部104の端面104aと第1磁極部111の第1端面対向部111bとの間に、それぞれ電磁力による反発力が生じて、ロータ100は反時計回りに回転し始める。
この状態は、カメラ用羽根駆動装置において、羽根部材30が、図9に示すように、ストッパ17に当接して、開口部10a,20aに臨む位置(閉鎖位置)に位置決めされた状態に対応する。
このとき、カメラ用羽根駆動装置においては、羽根部材30は、図9に示すように開口部10a,20aに臨む位置(閉鎖位置)から図8に示すように開口部10a,20aから退避した位置(開放位置)に移動して位置決めされる。
この電磁アクチュエータMにおいては、図10(a),(b)及び図11に示すように、ヨーク110´が、接合可能に二分された、第1磁極部111を有する第1ヨーク110aと、第2磁極部112を有する第2ヨーク110bとにより形成されている。
第2ヨーク110bは、図10(a),(b)に示すように、第2円弧状対向面112a及び第2端面対向部112bを画定する第2磁極部112、ヨーク110´全体の板厚Wよりも薄板状に形成された板厚W2をなす接合片114bを備えている。
接合片114a,114bは、第1ヨーク110a及び第2ヨーク110bをお互いに重ね合わせて接合するべく、ヨーク110´(第1磁極部111及び第2磁極部112)の厚さWよりも薄板状に形成されている。具体的には、接合片114aの厚さW1と接合片114bの厚さW2は、それぞれヨーク110´の厚さWの半分又は半分以下に形成されている。すなわち、W1+W2≦Wの関係をなすように形成されている。
このように、接合片114a,114b同士を重ね合わせることで、第1ヨーク110aと第2ヨーク110bを接合することができるため、磁路の面積を十分確保することができ、又、一体形成されたヨークと同様に同一板厚に形成することができる。
また、ヨーク110´が略U字状をなすと共に第1磁極部111又は第2磁極部112の先端側が例えばL字状に屈曲していても、第1ヨーク110aと第2ヨーク110bに二分されているため、保持部材130の嵌合孔133(コイル120を巻回するボビン131の内側に形成された嵌合孔133等)に容易に挿入して固定することができ、組付け作業性が向上する。
この電磁アクチュエータMにおいては、図12(a),(b)に示すように、ヨーク210が、第1磁極部111において第1円弧状対向面111a及び第1側面対向部111cを画定し、第2磁極部112において第2円弧状対向面112a及び第2端面対向部112bを画定するように形成されている。
第1側面対向部111cは、ロータ100が回転範囲の一方側の回転端P1に位置するとき、突出部104の周方向を向く側面104bと所定の隙間をおいて対向するように形成されている。
この電磁アクチュエータMにおいては、図13に示すように、ヨーク310が、第1磁極部111において、第1円弧状対向面111a、第1端面対向部111b、第1側面対向部111cを画定し、又、第2磁極部112において、第2円弧状対向面112a、第2端面対向部112b、第2側面対向部112cを画定するように形成されている。
第1側面対向部111cは、ロータ100が回転範囲の一方側の回転端P1に位置するとき、突出部104の周方向を向く側面104bと所定の隙間をおいて対向するように形成されている。
第2側面対向部112cは、ロータ100が回転範囲の他方側の回転端P2に位置するとき、突出部104の周方向を向く側面104cと所定の隙間をおいて対向するように形成されている。
したがって、ロータ100が一方側の回転端P1に位置するときの保持力(磁気的吸引力)を増加させることができ、又、一方側の回転端P1から他方側の回転端P2に向けて回転する際の回転トルクを増加させることができる。
また、ロータ100が回転範囲の他方側の回転端P2に位置するとき、突出部104の端面104aがヨーク310の第2磁極部112に形成された第2端面対向部112bと対向すると共に、突出部104の側面104cがヨーク310の第2磁極部112に形成された第2側面対向部112cと対向するようになっている。
したがって、ロータ100が他方側の回転端P2に位置するときの保持力(磁気的吸引力)を増加させることができ、又、他方側の回転端P2から一方側の回転端P1に向けて回転する際の回転トルクを増加させることができる。
この状態は、カメラ用羽根駆動装置において、羽根部材30が、図8に示すように、ストッパ16に当接して、開口部10a,20aから退避した退避位置(開放位置)に位置決めされた状態に対応する。
これにより、S極外周面102bと第1磁極部111の第1円弧状対向面111aとの間、N極外周面102aと第2磁極部112の第2円弧状対向面112aとの間、突出部104の端面104aと第1磁極部111の第1端面対向部111bとの間、さらに突出部104の側面104bと第1磁極部111の第1側面対向部111cとの間に、それぞれ電磁力による反発力が生じて、ロータ100は反時計回りに回転し始める。
この状態は、カメラ用羽根駆動装置において、羽根部材30が、図9に示すように、ストッパ17に当接して、開口部10a,20aに臨む位置(閉鎖位置)に位置決めされた状態に対応する。
このとき、カメラ用羽根駆動装置においては、羽根部材30は、図9に示すように開口部10a,20aに臨む位置(閉鎖位置)からから図8に示すように開口部10a,20aから退避した位置(開放位置)に移動して位置決めされる。
この電磁アクチュエータMにおいては、図15(a),(b)に示すように、ヨーク410が、第1磁極部111において第1円弧状対向面111a及び第1側面対向部111cを画定し、第2磁極部112において第2円弧状対向面112a及び第2端面対向部112b並びに第2側面対向部112cを画定するように形成されている。
この電磁アクチュエータMにおいては、図16(a)及び図17(a)に示すように、ロータ100´が、駆動ピン103と異なる角度位置から突出した突出部104を備えている。
この場合は、駆動ピン103の機械的強度はそれ程要求されない場合に適しており、特に、突出部104に対して駆動ピン103の配置を自由に設定することができるため、電磁アクチュエータMの配置の自由度を高めることができ、それ故に、カメラ用羽根駆動装置の駆動源として適用される際に、装置の設計自由度を高めることができる。
10a 開口部
11 支軸
12 貫通孔
13 凹部
14 ネジ穴
15 支軸
16,17 ストッパ
20 裏板(基板)
20a 開口部
21 長孔
22,23 円孔
30 羽根部材
31 円孔
32 長孔
M 電磁アクチュエータ(駆動源)
100,100´ ロータ
P1 回転範囲の一方側の回転端
P2 回転範囲の他方側の回転端
101 貫通孔
102 着磁ロータ部
102a N極外周面
102b S極外周面
103 駆動ピン
103a 腕部
103b ピン部
103c 抜け止め片
104 突出部
104a 端面
104b,104c 側面
110,110´,210,310,410 ヨーク
111 第1磁極部
111a 第1円弧状対向面
111b 第1端面対向部
111c 第1側面対向部
112a 第2円弧状対向面
112b 第2端面対向部
112c 第2側面対向部
110a 第1ヨーク
110b 第2ヨーク
113 位置決め円孔
114a,114b 接合片
120 励磁用のコイル
130 保持部材
131 ボビン部
132 平板部
133 嵌合孔
134 円孔
C 羽根室
B ネジ
Claims (6)
- 円筒状の外周面及び前記外周面から径方向に突出して外部に駆動力を及ぼす駆動ピンを有し所定の回転範囲を回動し得るロータと、励磁用のコイルと、前記ロータの外周面に対向する円弧状対向面を画定しかつ前記コイルへの通電によりお互いに異なる磁極が発生する第1磁極部及び第2磁極部を有するヨークと、を備えた電磁アクチュエータであって、
前記ロータは、前記ヨークの第1磁極部と第2磁極部とで挟まれた内側の領域に回転中心を有するように配置されて前記外周面を画定すると共に周方向に異なる磁極に着磁された着磁ロータ部と、前記外周面から径方向に突出して径方向外側を向く端面及び周方向を向く側面を画定すると共にその外周面と同一の磁極に着磁された突出部を含み、
前記ヨークは、前記第1磁極部又は前記第2磁極部において、前記ロータが前記回転範囲の回転端に位置するとき、前記突出部の径方向外側を向く端面と対向するように略L字状に屈曲して形成された端面対向部を有する、
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記着磁ロータ部は、周方向に二分されるN極外周面及びS極外周面を有し、
前記突出部は、前記N極外周面及びS極外周面の一方から突出するように形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記突出部は、前記外周面から前記駆動ピンと同一方向に突出して一体的に形成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記ヨークは、前記第1磁極部又は前記第2磁極部において、前記ロータが前記回転範囲の回転端に位置するとき、前記突出部の側面と対向する側面対向部を有する、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれか一つに記載の電磁アクチュエータ。 - 前記ヨークは、一端側に前記第1磁極部及び他端側に前記第2磁極部を有するべく略U字状に屈曲して形成され、かつ、前記ロータが前記回転範囲の一方側の回転端に位置するとき前記突出部の端面と対向するべく前記第1磁極部に形成された第1端面対向部と、前記ロータが前記回転範囲の他方側の回転端に位置するとき前記突出部の端面と対向するべく前記第2磁極部に形成された第2端面対向部とを有し、
前記ヨークは、接合可能に二分された、前記第1磁極部を有する第1ヨークと前記第2磁極部を有する第2ヨークとにより形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし4いずれか一つに記載の電磁アクチュエータ。 - 被写体光を通す開口部を有する基板と、前記開口部に臨む位置と前記開口部から退避した退避位置との間を移動自在に設けられた羽根部材と、前記羽根部材を駆動する駆動源とを備え、
前記駆動源は、請求項1ないし5いずれか一つに記載の電磁アクチュエータである、
ことを特徴とするカメラ用羽根駆動装置。
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