JP6770450B2 - 羽根駆動装置及びこの羽根駆動装置を備えた撮像機器 - Google Patents

Description

本発明は、光路用の開口を羽根によって開閉するようにした羽根駆動装置及びこの羽根駆動装置を備えた撮像機器に関するものである。

従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるように、光路用の開口部を有する地板と、前記地板上の異なる位置でそれぞれ回転して前記開口部を開閉する複数のシャッター羽根と、ロータ、コイル及びヨーク等から構成された駆動源とを備えたカメラ用シャッター機構がある。
この従来技術では、前記ロータと一体の駆動ピンにより駆動用シャッター羽根を回動させ、この駆動用シャッター羽根に設けられた駆動係合部により他のシャッター羽根を回動させるようにしている。

特開２０１２−７８５０２号公報 特開２００６−１８９５１３号公報

特許文献１に記載の従来技術よれば、ロータの回転力を多数の駆動ピンや駆動係合部によって複数のシャッター羽根に伝達するようにしているため、その動力伝達構造が複雑である。その上、地板を挟むようにして、その一方の面側に駆動源を設け、他方の面側にシャッター羽根を設けるようにしているため、回転軸方向に厚肉な構造になり易い。
そこで、特許文献２に記載の従来技術のように地板（基板）の一方の面側に駆動源とシャッター羽根の双方を設ける構造とすることも考えられるが、地板の一方側に全ての部品が集中するため、装置全体が大型化したり厚肉になったりし易い。
また、何れの従来技術においても、地板の同一面上において各部品をより小型に構成した場合、マグネットやコイルも小さくなるので、十分な羽根駆動力が得られない。特に、赤外線カメラでは、シャッター羽根を開放させた状態に保持する必要があるが、このような保持力を得られないおそれがある。

このような課題を解決するために、本発明は以下の構成を具備するものである。
光路用の開口を有する地板と、前記地板上に有する羽根支持面に沿って回転し前記開口を開閉する羽根と、前記羽根の回転中心周りに固定されたマグネットと、前記地板に固定されたヨークと、前記ヨークに巻かれたコイルとを備え、前記ヨークは、前記羽根支持面に沿って前記マグネットに近接する近接片部と、この近接片部に対し交差方向へ延設されて前記地板の側面部に沿う交差片部とを有し、前記交差片部側に前記コイルを配置していることを特徴とする羽根駆動装置。

本発明に係る羽根駆動装置の第１実施例を示し、（ａ）はカバー部材側から視た外観斜視図、（ｂ）は地板側（入光側）から視た外観斜視図である。 第１実施例の分解斜視図である。 第１実施例の要部を入光側から視た斜視図である。 第１実施例の要部を分解して示す斜視図である。 本発明に係る羽根駆動装置の第２実施例を示す分解斜視図である。 第２実施例における地板を示す斜視図である。 図６の（VII）−（VII）線に沿う断面図であり、地板と羽根の関係を示す。 第２実施例の要部を入光側から示す視た斜視図である。 撮像機器を（ａ）と（ｂ）にそれぞれ例示する斜視図である モバイル機器を例示する斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

＜第１実施例＞
図１および図２に示すように、この羽根駆動装置１は、光路用の開口１１ａを有する地板１０と、地板１０における羽根支持面１１ｅの異なる位置でそれぞれ回転して開口１１ａを開閉する第１の羽根２０及び第２の羽根３０と、第１の羽根２０の回転軸周りに固定された第１のマグネット４０と、第２の羽根３０の回転軸周りに固定された第２のマグネット５０と、地板１０に固定されたヨーク６０と、ヨーク６０に巻かれたコイル７０と、カバー部材９０とを備える。

地板１０は、中央側に開口１１ａを有する本体部１１と、該本体部１１の一端側において光軸方向の一方へ突出してヨーク６０等を支持する支持片部１２とを有し、側面視略Ｌ字状に形成される。この地板１０の入光側のスペースＳは、図示しないレンズユニット等を組み付けるために用いられる。
この地板１０は、例えばモールド成形によって樹脂等で一体に形成されている。ただし、他例としては、アルミニウムやマグネシウム、その他の金属材料、これらの合金等がダイキャスト成形によって一体に形成されたものとしてもよい。

本体部１１は、矩形板状に形成され、その羽根支持面１１ｅの中央側に、矩形貫通孔状の開口１１ａを有する。羽根支持面１１ｅは、本体部１１の一方側の面に形成される凹状部分の底面であり、第１の羽根２０及び第２の羽根３０を所定量回動させるように平坦面状に形成される。
図２によれば、開口１１ａ内において図示の上下方向が光軸方向となり、開口１１ａに光が入り込むようになっている。

また、この本体部１１の支持片部１２が突出する方向とは逆の面において、支持片部１２の近くには、間隔を置いて支持軸１１ｂ，１１ｃが設けられる。これら支持軸１１ｂ，１１ｃは、後述する第１の羽根２０と第２の羽根３０をそれぞれ支持し、支持片部１２とは逆の方向に突出している。

支持軸１１ｂ，１１ｃの各々は、本体部１１面に対し垂直に突出する円柱状の軸である。一方の支持軸１１ｂは、その外周面を、第１のマグネット４０の内周面に摺接させて、第１のマグネット４０を回転自在に支持する。同様に、他方の支持軸１１ｃも、その外周面を、第２のマグネット５０の内周面に摺接させて、第２のマグネット５０を回転自在に支持する。

本体部１１上における支持軸１１ｂ，１１ｃの周囲には、本体部１１の厚みを薄くする凹部１１ｄが設けられ、この凹部１１ｄには、ヨーク６０が嵌め合わせられる。

支持片部１２の外側の側面には、ヨーク６０、コイル７０等を嵌め合わせて固定する凹状の嵌合支持部１２ａ等が設けられている。

また、第１の羽根２０及び第２の羽根３０は、それぞれ、例えばアルミニウム合金等から薄板状に形成され、地板１０上で回動することによって地板１０の開口１１ａを開閉する。
開口１１ａを開放又は閉鎖する際に、第１の羽根２０と第２の羽根３０が回動する方向は、図３に示すように、互いに逆回転方向である。
第１の羽根２０は、地板１０面の対向面における回転中心周りに一体回転するように第１のマグネット４０を固定している。同様に、第２の羽根３０も、地板１０面の対向面における回転中心周りに一体回転するように第２のマグネット５０を固定している
これら第１の羽根２０と第２の羽根３０は、第１のマグネット４０及び第２のマグネット５０の周りで部分的に重なり合っている。具体的には、第１の羽根２０に対し、その反地板面側（図３によれば下側）に、第２の羽根３０が重なり合っている。

第１のマグネット４０と第２のマグネット５０の各々は、径方向の両側に異なる極性（Ｎ極とＳ極）を有する円筒状の永久磁石であり、例えば、サマリウムコバルトや、フェライト、ネオジウム等の磁石材料から形成される。
この第１のマグネット４０は、軸方向の一端部が第１の羽根２０の回転軸周りに接着剤４１を介して接着固定され、その他端側が、地板１０の支持軸１１ｂに対し、回転自在となるように環状に装着される。
同様に、第２のマグネット５０は、軸方向の一端部が第２の羽根３０の回転軸周りに接着剤５１を介して接着固定され、地板１０の支持軸１１ｃに対し、回転自在となるように環状に装着される。

ヨーク６０は、磁性体により構成され、羽根支持面１１ｅに沿って径方向の外側から第１のマグネット４０の外周面に近接する第１の近接片部６１ａと、第１の近接片部６１ａに対し交差方向へ延設されて地板１０の側面部（詳細には支持片部１２表面）に沿う交差片部６１ｂと、羽根支持面１１ｅに沿って径方向の外側から第２のマグネット５０の外周面に近接する第２の近接片部６２ａと、第２の近接片部６２ａに対し交差方向へ延設されて地板１０の側面部に沿う交差片部６２ｂとを一体的に有し、二つの交差片部６１ｂ，６２ｂの中央寄りにコイル７０を配置している。

なお、本実施例のヨーク６０では、特に組立性の良好な態様として、図４に示すように、第１の近接片部６１ａ及びその交差片部６１ｂを有する片半部６０ｂと、第２の近接片部６２ａ及びその交差片部６２ｂを有する他半部６０ａとを、これらの中央部で接続して一体的に構成しているが、他例としては、これらを予め一体に加工された部材とすることも可能である。

第１の近接片部６１ａは、第１のマグネット４０の外周面に対し、所定のクリアランスを置いて近接する円弧状の端面を有する。また、交差片部６１ｂは、近接片部６１ａに対し略直角に曲がった部位であり、地板１０の嵌合支持部１２ａに嵌り合っている。
同様に、第２の近接片部６２ａは、第２のマグネット５０の外周面に対し、所定のクリアランスを置いて近接する円弧状の端面を有する。また、交差片部６２ｂは、第２の近接片部６２ａに対し略直角に曲がった部位であり、地板１０の嵌合支持部１２ａに嵌り合っている。
二つの交差片部６１ｂ，６２ｂは、直線状に並設され、その中央側が接触し、一体化されている。

コイル７０は、左右の交差片部６１ｂ，６２ｂに跨るようにして、これら二つの交差片部６１ｂ，６２ｂに巻かれている。
このコイル７０は、外部から電力が供給された際に、第１の近接片部６１ａ側を一方の極性（例えばＮ極）に励磁し、第２の近接片部６２ａ側を他方の極性（例えばＳ極）に励磁するように、端子板７０ａを介して図示しない電源回路に接続されている。

カバー部材９０は、例えば非磁性ステンレス材等の硬質材料により、地板１０の本体部１１及び支持片部１２の外面等を覆う断面Ｌ字の板状に形成される（図１及び図２参照）。
このカバー部材９０の中央寄りには、地板１０の開口１１ａに連通する開口９１が形成されている。
このカバー部材９０は、上述した第１の羽根２０，第２の羽根３０、第１のマグネット４０、第２のマグネット５０、ヨーク６０、コイル７０、端子板７０ａ等を覆うようにして、地板１０に接続固定され、端子板７０ａの端子部分を貫通孔９２に挿通して外部に露出する。
そして、このカバー部材９０の反地板側の面には、開口９１を覆うようにして図示しない受光素子（例えば、焦電センサや、サーモバイル、ボロメータ等の赤外線センサ、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等）が装着される。

次に、上記構成の羽根駆動装置１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
コイル７０に直流電力が供給されると、図３に示すように、コイル７０の一端側と他端側にて、第１の近接片部６１ａと第２の近接片部６２ａが異なる極性（例えばＮ極とＳ極）になり、これら近接片部から受ける磁気作用によって、第１のマグネット４０及び第１の羽根２０と、第２のマグネット５０及び第２の羽根３０とが、それぞれ、開口１１ａを開放（又は閉鎖）する方向へ回動する。また、前記直流電力の向きが逆になると、第１のマグネット４０及び第１の羽根２０と、第２のマグネット５０及び第２の羽根３０とが、それぞれ、前記したのと逆方向へ回動する。

このように、羽根駆動装置１によれば、一体状のマグネット及び羽根を直接的に回動させるようにしているため、単一の駆動源の動力を係合ピン等を介して複数の羽根に伝達するようにした従来技術に比較し、動力伝達経路中の遊びやバックラッシュ等が少なく、応答性の良好なスムーズな動作を行うことができる。
しかも、第１の羽根２０、第２の羽根３０、第１のマグネット４０、第２のマグネット５０、第１の近接片部６１ａ及び第２の近接片部６２ａ等を、地板１０の一方側の面に沿わせているため、全体的に薄肉に構成される。特に本実施例では、ヨーク６０を、地板１０の一辺側の略Ｌ字状に曲がった部分（詳細には凹部１１ｄ及び嵌合支持部１２ａ等）に嵌め合わせることで、薄肉かつコンパクトな構成を実現している。

＜第２実施例＞
図５〜図８は、本発明に係る第２実施例である羽根駆動装置２を示している。
この羽根駆動装置２は、上述した羽根駆動装置１に対し、地板１０を地板１０’に置換し、第１のマグネット４０を第１のマグネット４０’に置換し、第２のマグネット５０を第２のマグネット５０’に置換したものであり、全体の外外観形状は、羽根駆動装置１（図１参照）と略同様である。

地板１０’は、上述した地板１０に対し、支持軸１１ｂ，１１ｃを、それぞれ支持凹部１１ｆ，１１ｇに置換したものである。

支持凹部１１ｆ，１１ｇは、図５〜図７に示すように、それぞれ、第１の羽根２０と第２の羽根３０の回転中心部に対応する位置に設けられ、有底円筒穴状に形成される。
一方の支持凹部１１ｆには、第１のマグネット４０’の反羽根側の端部側が挿入される。
同様に、他方の支持凹部１１ｇには、第２のマグネット５０’の反羽根側の端部側が挿入される。

第１のマグネット４０’は、径方向の片半部と他半部に反対の極性を有する中実円柱状に形成され、軸方向の一端側に第１の羽根２０を固定するとともに、他端側が支持凹部１１ｆに嵌め合わせられる（図７参照）。
そして、この第１のマグネット４０’は、反羽根側の外周面を支持凹部１１ｆの内周面に摺接させるとともに、その端面を同支持凹部１１ｆの底部に接触させて、回転自在に支持される。

同様に、第２のマグネット５０’は、径方向の片半部と他半部に反対の極性を有する中実円柱状に形成され、軸方向の一端側に第２の羽根３０を固定するとともに、他端側が支持凹部１１ｇに嵌め合わせられる（図７参照）。
そして、この第２のマグネット５０’は、反羽根側の外周面を支持凹部１１ｇの内周面に摺接させるとともに、その端面を同支持凹部１１ｇの底部に接触させて、回転自在に支持される。
なお、支持凹部１１ｇの底面は、支持凹部１１ｆの底面よりも浅い位置にある。

よって、第２実施例の羽根駆動装置２によれば、第１実施例の羽根駆動装置１と略同様に、薄肉かつコンパクトな構成を実現できる上、第１のマグネット４０’及び第２のマグネット５０’を中実状に形成して体積を増大しているため、第１の羽根２０及び第２の羽根３０の駆動力を増大することができ、特に、第１の羽根２０及び第２の羽根３０を閉位置又は開位置に保持する際の保持力を十分に得ることができる。

なお、他の実施例としては、第１のマグネット４０’及び第２のマグネット５０’は、たとえば駆動力、磁力等を調整するために貫通孔が設けられていてもよいし、位置決め用の穴が設けられていてもよい。すなわち、他の実施例としては、第１のマグネット４０’及び第２のマグネット５０’を、図示の中実円柱状以外の形状にすることが可能である。

＜撮像機器等＞
上記構成の羽根駆動装置１，２は、例えば、図９（ａ）（ｂ）に示すように、撮像機器Ａ，Ｂを構成する。
撮像機器Ａは、赤外線カメラ（暗視カメラ）の一例であり、ケーシング内に、羽根駆動装置１又は２や、羽根駆動装置１又は２の前方に位置するレンズ、受光素子、この受光素子による撮像画像信号を処理する処理回路、メモリー等を備えている。
撮像機器Ｂは、デジタルカメラの一例であり、ケーシング内に、羽根駆動装置１又は２や、羽根駆動装置１又は２の前方に位置するレンズ、受光素子、この受光素子による撮像画像信号を処理する処理回路や、メモリー等を備えている。
これら撮像機器Ａ，Ｂは、羽根駆動装置１又は２の上述した構造により、比較的小型に構成され、動作性も良好である。
また、羽根駆動装置１又は２は、これら撮像機器Ａ，Ｂ以外に、図１０に示すモバイル機器２００や、図示しない車載搭載機器等に適用することが可能である。

また、図示例では、羽根駆動装置１，２は、支持片部１２が突出する側が被写体側となるようにカメラモジュールに組み込まれるが、他の実施形態では、支持片部１２が突出する側がセンサ側、すなわち上記の状態とは逆向きでカメラモジュールに組み込まれてもよい。

また、上記実施例では、地板上の羽根を２枚具備するようにしたが、他例としては、１又は３以上の羽根を具備した態様とすることも可能である。

また、その他の実施例としては、第１のマグネット４０、第２のマグネット５０は、それぞれ、平面視において円形ではなく、たとえば六角形などの多角形とすることも可能である。

また、上記構成の第１のマグネット４０（又は４０’）、第２のマグネット５０（又は５０’）、ヨーク６０、コイル７０は、アクチュエータを構成しており、このアクチュエータは、上述した羽根以外の部材を駆動回転するのに用いることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１，２：羽根駆動装置 １０：地板
１１ｅ：羽根支持面 １１ａ：開口
１１ｆ，１１ｇ：支持凹部 ２０：第１の羽根
３０：第２の羽根 ４０，４０’：第１のマグネット
５０，５０’：第２のマグネット ６０：ヨーク
６１ａ：第１の近接片部 ６１ｂ：交差片部
６２ａ：第２の近接片部 ６２ｂ：交差片部
７０：コイル Ａ，Ｂ：撮像機器
２００：モバイル機器

Claims (5)

1. 光路用の開口を有する地板と、前記地板上に有する羽根支持面に沿って回転し前記開口を開閉する羽根と、前記羽根の回転中心周りに固定されたマグネットと、前記地板に固定されたヨークと、前記ヨークに巻かれたコイルとを備え、
   前記ヨークは、前記羽根支持面に沿って前記マグネットに近接する近接片部と、この近接片部に対し交差方向へ延設されて前記地板の側面部に沿う交差片部とを有し、前記交差片部側に前記コイルを配置していることを特徴とする羽根駆動装置。
2. 前記羽根として、第１の羽根と、前記第１の羽根とは異なる位置で回転する第２の羽根とを備え、
   前記マグネットとして、前記第１の羽根に固定された第１のマグネットと、前記第２の羽根に固定された第２のマグネットとを備え、
   前記ヨークは、前記第１のマグネットに近接する第１の近接片部と、前記第２のマグネットに近接する第２の近接片部とを有し、これら２つの近接片部が前記交差片部を介して一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の羽根駆動装置。
3. 前記コイルは、前記第１の近接片部を一方の極性にするとともに、前記第２の近接片部を反対の極性にするように、前記交差片部に巻かれていることを特徴とする請求項２に記載の羽根駆動装置。
4. 前記地板には、前記羽根の回転中心部に対応する位置に、円筒穴状の支持凹部が設けられ、
   前記マグネットは、径方向の片半部と他半部を反対の極性にした中実円柱状に形成され、このマグネットは、軸方向の一端側に前記羽根を固定するとともに、他端側が前記支持凹部に嵌め合わせられ回転自在に支持されていることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の羽根駆動装置。
5. 請求項１〜４何れか１項に記載の羽根駆動装置を具備した撮像機器。
   

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