JP5342179B2 - 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
この電磁アクチュエータにおいては、ロータに突出部を設けたことにより、両端位置からの回転起動力及び両端位置における保持力(ディテントトルク)を高めることはできても、ロータを作動範囲の途中の角度位置に停止させることができない。
そこで、この電磁アクチュエータをカメラの絞り羽根等の駆動源として適用する場合、例えば、絞り羽根を絞り位置に停止させるべくロータを作動範囲の途中の角度位置まで回転させて機械的に停止させようとすると、複雑な停止機構等が必要になり、部品点数の増加による高コスト化、装置の大型化等を招く。
この電磁アクチュエータにおいては、複数の角度位置においてロータを停止させることはできるものの、2つのコイルを必要とし、二相励磁及び一相励磁を行うため通電制御も複雑であり、電磁アクチュエータの大型化、高コスト化等を招く。
この構成によれば、ロータが作動範囲の一方の回転端に位置する状態で、コイルが通電されて、ロータが途中位置である中間位置に移動してその突出部が補助磁極部と径方向において対向することで、コイルが非通電とされてもロータはその途中位置(中間位置)に停止し、又、コイルが通電されて、ロータがさらに回転して作動範囲の他方の回転端に至った時点でコイルが非通電とされると、ロータはその他方の回転端に停止する。すなわち、特別な部品を設けることなくロータ及びヨークの形状を変更するだけで、構造の簡素化、低コスト化等を達成しつつ、ロータを作動範囲の両端位置及び途中位置である中間位置の少なくとも3箇所に停止させることができる。
特に、ヨークの形状を簡素化しつつ、突出部と補助磁極部がロータの径方向において対向する状態で、ロータを作動範囲の中間位置(作動角の中間角度位置)に停止させることができる。また、ロータを作動範囲の中間位置に停止させる構成となるように、(第1磁極部及び第2磁極部並びに補助磁極部をもつ)ヨークを簡単な輪郭形状に形成することができる。
この構成によれば、突出部及び補助磁極部の形状の簡素化を達成しつつ、突出部と補助磁極部との間に発生する磁気的吸引力及び磁気的反発力を効率良く作用させることができる。
この構成によれば、ロータが中間位置に位置するとき、突出部が補助磁極部と対向して磁気的吸引力を生じると共に磁性部材がロータの外周面と対向して磁気的吸引力を生じるため、強力な磁気的保持力によってロータを中間位置に確実に停止させることができる。
この構成によれば、磁力の影響を受けない出力ピンを、カメラの羽根部材等の駆動対象に連結することで、駆動対象を円滑に駆動することができる。
この構成によれば、コイルが巻回されるボビンに挿入されるヨークの第2腕部が第1腕部より薄く形成されているため、第2腕部が第1腕部と同一の厚さに形成される場合に比べて、第2腕部が挿入されるボビンの挿入孔を小さすることができ、その分だけ、コイルの巻き数を増やすことができる。
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、構造の簡素化、低コスト化等を達成しつつ、羽根部材を、全開位置、絞り位置、全閉位置の3箇所の位置に移動させて位置決めすることができる。
この構成によれば、第1揺動羽根及び第2揺動羽根が、互いに協働して、全開状態,絞り状態,及び全閉状態を画定する絞り兼用シャッタ羽根を構成するため、開口部を開閉するだけの専用の2つのシャッタ羽根及び開口部を所定の口径に絞るだけの専用の絞り羽根を含む構成に比べて、構造を簡素化することができる。
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はカメラ用羽根駆動装置の平面図、図2はカメラ用羽根駆動装置の一部を示す展開断面図、図3は電磁アクチュエータの平面図、図4はカメラ用羽根駆動装置に含まれる羽根部材等を示す平面図、図5及び図6は電磁アクチュエータの動作を説明する平面図、図7羽根部材が開口部を全開する全開位置にある状態を示す平面図、図8は羽根部材が開口部を所定の口径に絞る絞り位置にある状態を示す平面図、図9は羽根部材が開口部を全閉する全閉位置にある状態を示す平面図である。
裏板20は、図2及び図4に示すように、円形をなす露光用の開口部20a、後述するロータ40の出力ピン43を移動自在に露出させる円弧状の長孔21、円孔22等を備え、地板10の裏側端面と所定の間隔をおいてネジBにより連結され、羽根部材30を回動自在に収容する羽根室Wを画定している。
第1揺動羽根31は、図4に示すように、支軸14が通される円孔31a、後述するロータ40の出力ピン43が挿入される長孔31b、開口部10a,20aよりも大きい内径をなす円形状の大開口31c、大開口31cに連続して形成された開口部10a,20aよりも小さい所定の内径をなす半円開口31d等を備えている。
第2揺動羽根32は、図4に示すように、支軸15が通される円孔32a、後述するロータ40の出力ピン43が挿入される長孔32b、半円開口31dと協働して開口部10a,20aよりも小さい所定の口径をなす円形開口を画定するべく形成された所定の内径をなす半円開口32d等を備えている。
すなわち、第1揺動羽根31及び第2揺動羽根32は、互いに協働して、全開位置に位置するとき開口部10a,20aを全開し、絞り位置に位置するとき開口部10a,20aを所定の口径に絞り、全閉位置に位置するとき開口部10a,20aを全閉するようになっている。
着磁ロータ部41は、図2及び図3に示すように、支軸11が通される貫通孔41a、回転中心Lを通る境界面を境に周方向に二分されて異なる磁極に着磁されたN極外周面41b及びS極外周面41cを画定するように形成されている。
そして、突出部42の円弧面42aは、ロータ40が作動範囲θの中間位置Pm(途中位置)に位置するとき、ロータ40の径方向において後述するヨーク50の補助磁極部51b(の円弧面51b´)と対向するようになっている。
このように、突出部42の円弧面42aと後述する補助磁極部51bの円弧面51b´が対向するように形成されているため、突出部42及び補助磁極部51bの形状の簡素化を達成しつつ、突出部42と補助磁極部51bとの間に発生する磁気的吸引力及び磁気的反発力を効率良く作用させることができる。
そして、ロータ40は、図3に示すように、作動範囲θの一端位置P1及び他端位置P2の間を往復動するように、かつ、作動範囲θの途中位置である中間位置Pmに停止し得るように、地板10の支軸11に支持されている。
そして、ヨーク50は、第1腕部51の先端側において円弧面51a´を画定する第1磁極部51a、第1腕部51の先端側において第1磁極部51aからさらに延出して形成され円弧面51b´を画定する補助磁極部51b、第2腕部52の先端側において円弧面52a´を画定する第2磁極部52aを備えている。
第1磁極部51a(円弧面51a´)と第2磁極部52a(円弧面52a´)は、ロータ40の回転中心Lに対して点対称に形成されている。また、第1磁極部51aの円弧面51a´と第2磁極部52aの円弧面52a´は、ロータ40のN極外周面41b及びS極外周面41cと所定隙間をおいて対向するように形成されて、ロータ40(着磁ロータ部41)との間に磁気的吸引力及び反発力を発生させるようになっている。
補助磁極部51bの円弧面51b´は、ロータ40の径方向において、突出部42の円弧面42aと所定隙間をおいて対向するように形成されて、突出部42との間に磁気的吸引力及び反発力を発生させるようになっている。
押え板70は、図1及び図2に示すように、ヨーク60を地板10に押え付けるように略扁平な板状に形成され、コイル60を巻回するボビン71、ネジBを通す円孔72等を備えている。ボビン71は、ヨーク50の第2腕部52を挿入する挿入孔71aを画定している。
そして、押え板70は、ボビン71に予めコイル60が巻回され、挿入孔71aにヨーク50(の第2腕部52)が挿入された状態で、地板10に接合されてネジBにより固定され、支軸11に装着されたロータ40の抜け落ちを規制すると共に、ヨーク60を所定位置に固定し、又、コイル60を所定位置に保持するようになっている。
先ず、コイル60が非通電の状態において、ロータ40は、例えば、図5(a)に示すように、一端位置P1に位置している。このとき、第1磁極部51aがN極外周面41bを時計回りに引き付け、第2磁極部52aがS極外周面41cを時計回りに引き付け、ロータ40に対して共に時計回りの磁気的付勢力を及ぼす。したがって、ロータ40は、ストッパにより(ここでは、出力ピン43及び羽根部材30を介して全開ストッパ17により)時計回りの回転が規制されて、一端位置P1に位置決め保持される。
先ず、待機状態において、ロータ40は、初期位置(一端位置P1)に停止している。このとき、図7に示すように、出力ピン43は、長孔31b,32bを介して、第1揺動羽根31及び第2揺動羽根32を全開位置に位置付けている。尚、この全開状態においては、第1揺動羽根31及び第2揺動羽根32は、全開ストッパ17に当接して全開位置に位置決めされている。
上記ように、羽根部材30(第1揺動羽根31及び第2揺動羽根31)の閉じ動作により、撮像素子を備えたカメラにおける1回の撮影が完了する。
尚、この実施形態においては、電磁アクチュエータM´に磁性部材80を含めた以外は、前述の実施形態と基本的に同一であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
磁性部材80は、円柱状に形成されており、図12に示すように、ロータ40が作動範囲θの中間位置Pmに位置するとき、ロータ40の回転中心Lと突出部42を通る直線SL上において、ロータ40のN極外周面41bと対向するように配置されて、図11に示すように地板10に固定されている。
先ず、コイル60が非通電の状態において、ロータ40は、例えば、図13(a)に示すように、一端位置P1に位置している。このとき、第1磁極部51aがN極外周面41bを時計回りに引き付け、第2磁極部52aがS極外周面41cを時計回りに引き付け、ロータ40に対して共に時計回りの磁気的付勢力を及ぼす。尚、磁性部材80はN極外周面41bとの間に磁気的吸引力を生じるが、上記時計回りの磁気的付勢力に比べて小さい。したがって、ロータ40は、ストッパにより(ここでは、出力ピン43及び羽根部材30を介して全開ストッパ17により)時計回りの回転が規制されて、一端位置P1に位置決め保持される。
すなわち、この実施形態において、ヨーク50´は、第1磁極部51a及び補助磁極部51bをもつ第1腕部51、第2磁極部52aをもつ第2腕部52´、円孔53、段差部54´を備えている。
そして、第2腕部52´は、段差部54´を境にして、第1腕部51よりも薄い肉厚に形成されている。
したがって、この第2腕部52´が挿入される押え板70におけるボビン71´の挿入孔71a´は、前述の実施形態の挿入孔71aに比べて小さく形成されている。
これによれば、第2腕部52´が挿入されるボビン71´の挿入孔71a´を小さすることができる分だけ、コイル60の巻き数を増やすことができる。
また、コイル60の巻き数が同じ場合、ボビン71´はロータ40の回転軸(回転中心L)方向に薄くできるので、電磁アクチュエータの薄型化が可能となる。
上記実施形態においては、羽根部材30として、第1揺動羽根31及び第2揺動羽根32からなるものを示したが、これに限定されるものではなく、羽根部材として、2つ又は3つの絞り開口を画定する一つの絞り羽根を採用してもよく、又、二段階又は三段階に濃度の異なるNDフィルタ羽根を採用してもよい。
上記実施形態においては、ロータ40が作動範囲θの両端位置以外に停止する位置として中間位置Pmを採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、その他の途中位置を採用してもよい。
上記実施形態においては、羽根部材30を全開位置及び全閉位置に停止させるべく、地板10に全開ストッパ17及び全閉ストッパ18を設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、地板10の貫通孔12の内縁の両端部に出力ピン43を当接させることで全開ストッパ及び全閉ストッパの機能を得ることもできる。
10a 露光用の開口部
11 支軸
12 貫通孔
13 連結部
14,15 支軸
16 連結部
17 全開ストッパ
18 全閉ストッパ
20 裏板(基板)
20a 露光用の開口部
21 長孔
22 円孔
30 羽根部材
31 第1揺動羽根
31a 円孔
31b 長孔
31c 大開口
31d 半円開口
32 第2揺動羽根
32a 円孔
32b 長孔
32d 半円開口
M,M´ 電磁アクチュエータ
40 ロータ
41 着磁ロータ部
41a 貫通孔
41b N極外周面
41c S極外周面
42 突出部
42a 円弧面
43 出力ピン
50,50´ ヨーク
51 第1腕部
51a 第1磁極部
51a´ 円弧面
51b 補助磁極部
51b´ 円弧面
52,52´ 第2腕部
52a 第2磁極部
52a´ 円弧面
53 円孔
54´ 段差部
60 コイル
B ネジ
70 押え板
71,71´ ボビン
71a,71a´ 挿入孔
72 円孔
80 磁性部材
L 回転中心
SL ロータの回転中心と突出部を通る直線
θ ロータの作動範囲
P1 一端位置(初期回転位置)
Pm 中間位置(途中位置)
P2 他端位置(最大回転位置)
Claims (7)
- 円筒状の外周面を有し所定の作動範囲を回動するロータと、励磁用のコイルと、前記ロータの外周面に対向する円弧面を画定すると共に前記コイルへの通電により互いに異なる磁極を生じる第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、前記外周面の周方向に二分されて着磁されたN極外周面及びS極外周面を有する着磁ロータ部と、前記N極外周面及びS極外周面の一方の中央から径方向に突出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とを含み、
前記ヨークは、前記ロータが前記作動範囲の途中位置である中間位置に位置するとき前記ロータの径方向において前記突出部と対向するべく、前記第1磁極部及び第2磁極部の一方から延出して形成された補助磁極部を含む、
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記突出部は、径方向の先端において円弧面を画定するように形成され、
前記補助磁極部は、前記突出部の円弧面と対向する円弧面を画定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。 - 前記ロータが前記中間位置に位置するとき、前記ロータの回転中心及び前記突出部を通る直線上において、前記N極外周面及びS極外周面の他方と対向するように配置された磁性部材をさらに含む、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記ロータは、外部に駆動力を出力するべく、樹脂材料により形成された出力ピンを含む、
ことを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の電磁アクチュエータ。 - 前記ヨークは、前記第1磁極部を有する第1腕部と、前記第2磁極部を有すると共に前記コイルを巻回するボビンに挿入される第2腕部とを一体的に有し、
前記第2腕部は、前記第1腕部よりも薄い肉厚に形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし4いずいれか一つに記載の電磁アクチュエータ。 - 露光用の開口部を有する基板と、前記開口部を全開する全開位置,前記開口部を所定の口径に絞る絞り位置,及び前記開口部を全閉する全閉位置にそれぞれ位置付けられるべく前記基板に対して移動自在に支持された羽根部材と、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。 - 前記羽根部材は、互いに協働して、前記全開位置に位置するとき前記開口部を全開し、前記絞り位置に位置するとき前記開口部を所定の口径に絞り、前記全閉位置に位置するとき前記開口部を全閉するように形成された第1揺動羽根及び第2揺動羽根からなる、
ことを特徴とする請求項6に記載のカメラ用羽根駆動装置。
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