JP2004064899A - Drive unit and light volume adjusting device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等の駆動源として好適な駆動装置及び該駆動装置を具備する光量調節装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のレンズシャッタカメラの光量調節装置としては、図17に示すものがある。
【0003】
同図において、201は永久磁石、202は駆動レバー、202aは駆動レバー202に設けられた駆動ピンである。前記駆動レバー202は永久磁石201に固着され、該永久磁石201と一体的に回転する。203はコイル、204,205は軟磁性材料から成り、前記コイル203により励磁されるステータである。ステータ204とステータ205は204a部と205a部において接合されており、磁気回路上一体となっている。前記コイル203への通電により、ステータ204及びステータ205が励磁され、永久磁石201は所定の角度内を回転駆動する。206,207はシャッタ羽根であり、208は地板である。前記シャッタ羽根206,207は地板208のピン208a,208bへ穴部206a,207aにおいて回転可能に取り付けられ、長穴206b,207bが前記駆動ピン202aに摺動可能に嵌合し、前記永久磁石201とともに駆動レバー202が回転する事で、該シャッタ羽根206,207は穴部206a,207aを中心として回転駆動され、不図示の開口部を開閉する。
【0004】
この他の形態としては、コストアップを防ぐ為に永久磁石をプラスチックマグネットで形成し、駆動ピンを一体的に成形したものもある。
【0005】
209は前記シャッタ羽根206,207を前記地板208との間で移動可能に保持する前地板であり、120は前記ステータ204,205を保持し、前記永久磁石201を回転可能に保持する後地板である。
【0006】
上記のな光量調節装置においては、コイルやステータが地板上において多くの範囲を占めてしまい、他のアクチエータやレンズのガイド棒等を配置する事が困難になってしまう欠点があった。この点に鑑み、本願出願人により特開2002−49076号公報において、以下の光量調節装置が提案されている。
【0007】
少なくとも外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転中心を中心として回転可能なマグネットを備え、該マグネットの軸方向にコイルを配置し、前記コイルにより励磁される外側磁極部と内側磁極部が前記マグネットの外周面及び内周面に対向したステータと前記マグネットと一体的に構成された羽根駆動ピンとからなる駆動装置と、開口部を備えた地板と、前記駆動装置の羽根駆動ピンにより駆動され前記地板の開口部の開口量を調節する光量調節羽根とを備えた光量調節装置とするものである。
【0008】
このような構成の光量調整装置とする事により、コイルとマグネットが軸方向に配置されるので、これらが地板上において多くの範囲を占めないコンパクトな装置となる等、大きな効果を有するもとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成の光量調節装置を用いてカメラの光量調節羽根を駆動した場合、前記コイルへの無通電時には前記マグネットが外側磁極部に吸引される力(コギング力)により該マグネットの安定する位置がシャッタ羽根の最大開口と完全に遮光した閉鎖状態の開口行程の途中にあることが判明した。
【0010】
上記カメラがデジタルカメラの場合は、被写界像を光電変換してCCD等の記憶媒体に記録しているので、電源が投入されていない状態で露出することはなく、よって、前記光量調節部材がどの位置にあろうと問題はない。一方、フィルムを記録媒体とする銀塩カメラの場合は、電源を切ったカメラ未使用時、つまり前記コイルへの無通電時には無用な露光が行われないように前記光量調節羽根を前記開口部を完全に覆う位置(閉鎖状態)で保持する必要がある。したがって、前記コイルへの無通電時には付勢手段によって前記光量調節羽根を前記閉鎖状態で保持することが考えられる。
【0011】
しかしながら、前記コギング力が強いと、前記付勢手段の付勢力を強くしなければ無通電時に安定して前記閉鎖状態を保持することができない。だからといって前記付勢手段の付勢力を強くすると、前記光量調節羽根を最大開口状態にするために前記コイルへ通電を行った場合の開き特性が悪くなるといった問題があった。
【0012】
また、上記のようなコギング力を有する駆動装置をステッピングモータとして利用しようとした場合、外側磁極部が励磁されることにより発生するエネルギー(通電により発生する駆動トルク)が前記コギング力(コギングトルク)によって減少させられ、滑めらかな回転をさせるには高電力を有するといった問題があった。
【0013】
(発明の目的)
本発明の第1の目的は、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、外側磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことのできる駆動装置を提供しようとするものである。
【0014】
本発明の第2の目的は、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、光量調節部材の動きを小電力でも滑めらかにすることのできる光量調節装置を提供しようとするものである。
【0015】
本発明の第3の目的は、付勢手段の付勢力を小さなものにすることを可能にし、通電時には、小電力で前記付勢手段の付勢力に抗して光量調節部材を所望の開口状態まで作動させることができ、無通電時には、前記付勢手段により光量調節部材を初期状態まで移動させ、安定的にその状態を保持することのできる光量調節装置を提供しようとするものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネット部をもち、回転中心を軸として回転可能なロータと、該ロータの前記軸方向に配置されたコイルと、少なくとも一つの歯形状の外側磁極部と内側磁極部をもち、該外側磁極部と内側磁極部が前記マグネット部の外周面と内周面に対向し、前記コイルにより励磁されるステータとを有する駆動装置において、前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された1極あたりの角度の比率をY、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された1極あたりの円周上の長さの比の値をXとすると
−0.3X+0.72≦Y≦−0.3X+0.63
の条件を満たすように設定した駆動装置とするものである。
【0017】
また、上記第2の目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネット部をもち、回転中心を軸として回転可能なロータ、該ロータの前記軸方向に配置されたコイル、及び、少なくとも一つの歯形状の外側磁極部と内側磁極部をもち、該外側磁極部と内側磁極部が前記マグネット部の外周面と内周面に対向し、前記コイルにより励磁されるステータを有する駆動装置と、前記駆動装置の構成要素である前記ロータの回転に伴って作動し、開口部の開口量を調節する光量調節部材とを有する光量調節装置において、前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された1極あたりの角度の比率をY、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された1極あたりの円周上の長さの比の値をXとすると
−0.3X+0.72≦Y≦−0.3X+0.63
の条件を満たすように設定した光量調節装置とするものである。
【0018】
また、上記第3の目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を所定の開口状態するように、前記ロータを付勢する付勢手段を有する請求項2に記載の光量調節装置とするものである。
【0019】
同じく上記第3の目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を完全に閉じた閉鎖状態にするように、前記ロータを付勢する付勢手段を有する請求項2に記載の光量調節装置とするものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0021】
(実施の第1の形態)
図1は本発明の実施の第1の形態に係る駆動装置及び該駆動装置を具備した光量調節装置の分解斜視図、図2は図1の駆動装置等の組み立て完成状態の斜視図である。図3は図2の左半分はステータの外側磁極部が存在する部分を、右半分は外側磁極部がない部分での断面である。図4は光量調節羽根の開口部閉鎖時の図3のB−B断面図、図5は光量調節羽根の開口部開放時の図3のB−B断面図である。
【0022】
これらの図において、101はプラスチックマグネット材料からなる円筒形状のマグネットであり、外周面を円周方向に4分割して交互にS極とN極に着磁されている。詳しくは図17に示すように、着磁部101a,101cは外周面がN極に、着磁部101b,101dは外周面がS極に、それぞれ着磁されている。この例では着磁極数は4極であるが、2極以上であれば何極でもかまわない。
【0023】
102は円筒形状のコイルであり、絶縁形状からなるボビン3に巻きつけられている。該コイル2は前記マグネット101と同心でかつ、該マグネット101の回転軸方向に重なる位置に配置され、コイル102はその外径が前記マグネット101のマグネット部の外径とほぼ同じ寸法である。
【0024】
104は軟磁性材料からなるステータであり、該ステータ104は先端部に歯形状の外側磁極部104a,104bが形成された外筒および円柱形状の内側磁極部である内筒4cからなる。前記外側磁極部104a,104bは前記マグネット101の外周面に所定の隙間を持って所定の角度(図4のA度)対向するように構成されている。この実施の第2の形態における前記所定の角度に関しては後述する。また、内側磁極部104cも前記マグネット101の内周面に所定の隙間を持って対向している。又ステータ104は外筒104d部が後述のカバー107の内周面107aと嵌合し、ここに固定される。
【0025】
前記マグネット101には回転軸方向に延出するピン101gが一体で形成されている。このピン101gは後述のストッパー溝105bの溝内で回転可能となる。
【0026】
105は地板である。図3に示すように、前記マグネット101はその軸部101eが前記地板105の穴部105aに回転可能に嵌合し、軸部101fが前記ステータ104の内側磁極部の穴部104eに回転可能に嵌合するように取り付けられている。また、地板105は該地板105の外周面105cが後述のカバー107の内周面107aと嵌合し、ここに固定されている。
【0027】
106は前記マグネット101の回転に伴って駆動し、不図示の露出開口部を覆うことのできる光量調節羽根である。光量調節羽根106は、前記マグネット101の回転軸と垂直方向の面1hに接着等によって固定される。前記マグネット101との位相合わせのために穴部106a,106bを設け、穴部106aがマグネット101の軸部101eと嵌合し、穴部106bがマグネット101のピン1gと嵌合するようになっている。前記光量調節羽根106はマグネット101に接着したときに駆動装置からはみ出る部分がステータ104の外側磁極部に当接しない位置に固定されている。前記マグネット101の回転に応じて光量調節羽根106は開口部を閉鎖する位置と開放する位置に移動する。
【0028】
107は、前記ステータ104の外周部に配置し、上記101から106の部品を覆うとともに前記ステータ104の軸穴104eと前記地板105の軸穴105aの軸が一致するようにするためのカバーである。該カバー107の内周面107aでステータ104および地板105を嵌合させ固定させているためである。
【0029】
108は前記マグネット101を所定方向に付勢する付勢手段の一例であるねじりコイルばねであり、前記カバー107の径D1よりも大きなコイル径D2をもち、その端部108aを前記マグネット101のピン101gに引っ掛けてある。該ねじりコイルばね108の逆側の端部108bは前記カバー107の切り込み107b部に引っ掛ける。該ねじりコイルばね108の付勢力は前記コイル102への無通電時に、前記マグネット101が所定位置で保持される強さ、つまりコギング力よりも大きく設定してある。
【0030】
この実施の第1の形態では、駆動装置の取り付け位置が自由に設定できる光量調節装置としており、実際には中央に最大露出を規定する開口部をもつ光量調節装置の地板に取り付けるものである。すなわち、前記光量調節羽根106はこの本来取り付けられるべき光量調節装置の地板の開口部を覆う閉位置と該開口部から退避した開放位置との間で移動可能となるものである。この例では光量調節装置の地板に自由に取り付け可能なユニットとしたため、開口部をもつ地板の説明については省略する。
【0031】
図4におけるマグネット101の回転位置が、光量調節羽根106が不図示の開口部を完全に閉じた状態(閉鎖状態)であり、図5におけるマグネット101の回転位置が、光量調節羽根106が開口部より退避した開放状態である。
【0032】
図4の状態からコイル102に通電を行い、ステータ104の外側磁極部104a,104bをS極に、内側磁極部104cをN極にそれぞれ励磁すると、マグネット101は時計方向に回転し、図5に示す状態になる。この状態から前記コイル102に逆方向の通電を行い、ステータ104の外側磁極部104a,104bをN極に、内側磁極部104cをS極にそれぞれ励磁すると、マグネット101は図5において反時計方向に回転し、図4に示す状態になる。また、前記ねじりコイルばね108はコイル102への非通電時には図4の状態になるように図2の矢印の方向へ付勢している。
【0033】
マグネット101はプラスチックマグネット材料で形成され、軸部101e,101fやピン101gを一体に成形されるので、別部品で構成される場合に比べて低コストであり、組み立て誤差も少なくなる。また、外側磁極部104a,104bとマグネット101のピン1gは該マグネット101の軸方向に関して重複する位置に配置できるので、概略円筒形状の本アクチュエータの軸方向の長さを低く抑えることができる。
【0034】
上記構成において、前記コイル102はマグネット101と軸方向に配置されるので、駆動装置の径寸法に関して非常にコンパクトなアクチュエータとなる。また、マグネット101の外周面と内周面に対向する外側磁極部と内側磁極部とで該マグネット101を挟む磁路となるので、磁気抵抗が少ないものとなる。さらに、前記コイル102により発生する磁力線が効果的にマグネット101に作用するため、出力の高いアクチュエータとなり、結果的にコンパクトで、安定した動作特性を有する光量調節装置とすることができる。
【0035】
前記ステータ104の外側磁極部104a,104bをマグネット101の軸方向と平行方向に延出する櫛歯形状により構成しているので、該ステータ104の直径はマグネット101のマグネット部の直径に磁気ギャップを自らの肉厚を加えた最小限の寸法に抑えることができ、非常に小型のアクチュエータとすることができる。
【0036】
次に、外側磁極部104a,104bの形状について詳細に説明する。但し、前記マグネット101には付勢手段(この例では、ねじりコイルばね108)による付勢のない状態での駆動装置としての詳細を説明する。
【0037】
前記マグネット101は、該マグネット101が外側磁極部104a,104bに吸引される力が最小になるように設定されている。このことを図6および図7を用いて説明する。
【0038】
図6において、縦軸は、マグネット101に作用する外側磁極部104a,104bと内側磁極部104cとの間で発生するトルクとコイル102への通電時に発生するトルクを示し、横軸は、マグネット101の回転位相を示すものである。
【0039】
E1点,E2点で示されるところは、正回転しようとするとマイナスの力が働いて元の位置に戻ろうとし、逆回転しようとするとプラスの力が働いて元の位置にもどされる。すなわち、マグネットと外側磁極部の間の磁力によってマグネット101がE1点あるいはE2点に安定的に位置決めされようとするコギングの位置である。F1点,F2点,F3点はマグネットの位相が少しでもずれると前後のE1点、あるいはE2点の位置に回転する力が働く不安定な均衡状態にある停止位置である。前記コイル102への通電がなく、また前記付勢手段による付勢がない状態ではE1点あるいはE2点の位置で停止する。
【0040】
E1点,E2点のようなコギング安定点はマグネットの着磁極数をnとすると(360/n)度の周期で存在し、その中間位置がF1点,F2点,F3点のような不安定点になる。
【0041】
有限要素法による数値シミュレーションの結果、着磁される極の角度と外側磁極部のマグネットに対向する角度(外側磁極部104a,104bのマグネットに対向する角度は図4においてAで示す角度)との関係により、コイルへの通電がなされていない状態での外側磁極部とマグネットとの吸引状態の様子が変化することが明らかになった。それによると、外側磁極部とマグネットに対向する角度により該マグネットのコギング位置が変化する。すなわち、外側磁極部のマグネットに対向する角度が所定値以下の場合には、該マグネットの極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。つまり、図6で述べたE1点およびE2点がこの状態である。逆に、外側磁極部のマグネットに対向する角度が所定値を超える場合には、該マグネットの極と極の境界が外側磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持され、この位置が図6で述べたE1点およびE2点となる。その様子を図7を用いて説明する。
【0042】
図7は、外側磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を示す図である。
【0043】
図7において、横軸は「マグネットの厚み/マグネット1極あたりの外周長さ」、横軸は「外側磁極部1つあたりのマグネットに対向する対向角度/マグネット1極あたりの角度」である。
【0044】
例えば、マグネットの外径寸法が10mm、内径寸法が9mmで、極数が16極の場合、マグネットの厚みは「(10−9)/2」、着磁された1極あたりの外周長さは「10×π/16」であるから、横軸の「マグネットの厚み/マグネット1極あたりの外周長さ」の値は0.255となる。また、外側磁極部1つあたりのマグネットに対する対向角度を13度とすると、マグネット1極あたりの角度は22.5度であるから、縦軸の「外側磁極部1つあたりのマグネットに対する対向角度/マグネット1極あたりの角度」は0.578となる。
【0045】
図7中の各ポイントは、コギングトルクがほぼ0或は最小となるようなモデルの「外側磁極部1つあたりのマグネットに対する対向角度/マグネット1極あたりの角度」をプロットしたものであり、図8に示す9種類のモータについて、コギングトルクがほぼ0或は最小となるような場合をグラフ化したものである。
【0046】
図7の縦軸を「Y=外側磁極部1つあたりのマグネットに対する対向角度/マグネット1極あたりの角度」、横軸を「X=マグネットの厚み/マグネット1極あたりの外周長さ」とすると、これらのポイントは「Y=−0.3X+0.63」の式で近似した直線1と、「Y=−0.3X+0.72」の式で近似した直線2とに囲まれた領域に存在する。
【0047】
直線1より図中の下範囲、すなわち「Y<−0.3X+0.63」の範囲はマグネットの極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持され、直線2より上範囲、すなわち「Y>−0.3X+0.72」ならば、マグネットの極と極の境界が外側磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。直線1と直線2とに囲まれた領域、すなわち「−0.3X−0.72≦Y≦−0.3X+0.63」ならば、コギングトルクがほぼ0或は極めて小さくなる。
【0048】
ここで、外側磁極部104a,104bの軸方向のマグネット101に対向する各対向角度A度は、該マグネット101の回転軸方向の位置によって徐々に変化するような場合であれば平均的な対向角が上記の条件式を満たしていればよい。すなわち、マグネット101の端面部付近の各対向角度が多少大きくても先端部、つまりマグネット101の回転軸方向中央付近での外側磁極部104a,104bのマグネット101に対する各対向角度がその分小さければそれらの平均値を上記条件式にあてはめればよい。
【0049】
図9、図10、図11に、実験結果を示す。
【0050】
図9、図10、図11ともに、図6と同様、横軸は、マグネット101に作用する外側磁極部と内側磁極部とで発生する磁力によるトルクを示し、横軸は、マグネット101の回転位相を示す。コイルに無通電時のトルク、即ちコギングトルクとコイル端子間に3Vの電圧を印加したときの発生トルクを示している。
【0051】
このモデルは
・マグネットは、外径φ10.6mm、内径φ9.8mm、着磁極数16極
・コイルは、巻き数112ターン、抵抗10Ω
・ステータの外側磁極部は、外径φ11.6mm、内径11.1mm
・ステータの内側磁極部は、外径φ9.3mm、内径φ8.8mm
の円筒形状の構成である。
【0052】
図9は、外側磁極部のマグネットに対する各対向角A度は10.35度のものである。X,Yの値は、X=0.192、Y=0.46となる。
【0053】
図10は、外側磁極部のマグネットに対する各対向角A度は13.45度のものである。この場合が無通電時の発生するトルク、即ちコキングトルクが一番小さくなっているのである。X,Yの値は、X=0.192,Y=0.60となる。
【0054】
図11は、外側磁極部のマグネットに対する各対向角A度は15.52度のものである。X,Yの値は、X=0.192,Y=0.69となる。
【0055】
図7で求めた直線上に、図9、図10、図11の結果を重ねて示したものを図25に示し、それぞれをa,b,cとする。
【0056】
図9に特性を示した構成のもの、つまり外側磁極部のマグネットに対する対向角A度が10.35度のものは、X=0.192,Y=0.46で、「Y<−0.3X+0.63」の条件に当てはまり、マグネットの安定位置は着磁部の極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置であった。
【0057】
図10に特性を示した構成のもの、つまり外側磁極部のマグネットに対する対向角A度が13.45度のものは、X=0.192,Y=0.60で、「−0.3X+0.63≦Y≦−0.3X+0.72」の条件に当てはまり、コキングトルクが極めて小さくなっている。
【0058】
図11に特性を示した構成のもの、つまり外側磁極部のマグネットに対する対向角A度が15.52度のものは、X=0.192,Y=0.69で、「Y>−0.3X+0.72」の条件に当てはまり、マグネットの安定位置は着磁部の極の境界が外側磁極部の中心に対向する位置であった。
【0059】
本実施の第1の形態では、「−0.3X+0.72≦Y≦−0.3X+0.63」となるように寸法が設定されており、コギング力によって所定位置に停止しない場合もある。例えば、マグネット101の着磁部の極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置で停止した場合、この状態からコイル102へ通電を行って外側磁極部104aを励磁しても、マグネット101に回転力が生じない。
【0060】
そこで、この実施の第1の形態では、地板105のストッパー溝105bとマグネット101のピン1gの関係が以下のように構成している。
【0061】
ストッパー溝105bの端面に当接してマグネット101の回転位置が、図4に示すように、該マグネット101のマグネットの極、即ち着磁部101bの中心Q1とステータ104の外側磁極部104aの中心R1とのなす角度がα度になるように設定してある。これにより、図4の状態からコイル102へ通電して外側磁極部104a,104bをS極に励磁すると、マグネット101に時計方向の回転力が生じて、安定して起動が行われ、図5に示す状態になる。
【0062】
同様に、マグネット101の時計方向の回転に関しては、この実施の第2の形態では、図5に示す位置になるように地板105のストッパー溝105bの端面がマグネット101のピン1gと当接するように設定してある。この場合のマグネット101の位置は、該マグネット101の極、即ち着磁部1aの中心Q2と外側磁極部104a,104bの中心R1とのなす角度がβ度になるように設定してある。これにより、図5の状態からコイル102へ通電して外側磁極部104a,104bをN極に励磁すると、マグネット101に反時計方向の回転力が生じて安定して駆動が行われ、図4の状態になる。
【0063】
図5の状態を図6に当てはめると、H点の位置となる。この位置でのコギングトルク(マグネット101に作用するステータ104との間で発生する吸引力)はT3であり、これは、E2点に進もうとする回転方向にプラスの力(図5において時計方向の力)が働くことになる。すなわち、地板105のストッパー溝105bの他方の端面がマグネット101のピン101gに当接する位置の保持力がT1となる。図4の状態と図5の状態とではマグネット101はθ度回転したことになるように設定してある。
【0064】
以上のように駆動装置は、コイル102への通電方向を切り換えることにより、マグネット101のマグネット部は図4の状態から図5の状態、或いは、図5の状態から図4の状態に切り換わることができるようになっている。
【0065】
上記のような駆動装置に前記ねじりコイルばね108を例とする付勢手段を設けることによって、コイル102への無通電時には常に図4の状態を保持するようになっている。この付勢手段(ねじりコイルばね108)の付勢力は図4の状態で働く該付勢手段によって付勢した向きと逆向きのコギング力、すなわちT1よりも大きく、コイル102へ通電したときに働く駆動力T3(図6参照)よりも小さく設定されている。このことにより、コイル102への無通電時には図4の状態で保持され、コイル102へ通電時には付勢手段の付勢力に打ち勝って安定的に駆動が行われるようになっている。前記ステータ104の外側磁極部を前記のように設定し、コギング力を最小にすることによって付勢手段の付勢力を小さく設定でき、これによってマグネット101の駆動力を大きくすることができ、安定した駆動となる。総合的に考えると、駆動装置を非常に小さく設計することができるものである。
【0066】
光量調節羽根106はマグネット101に連動して回転する。マグネット101のマグネット部が図5の状態にある時、光量調節羽根106は開口部から退避する位置にあり、マグネット101のマグネット部が図4の状態にある時、光量調節羽根106は開口部を閉鎖する位置に駆動される。よって、コイル102への通電方向を切り換える(図5の状態から図4の状態に駆動する場合には、付勢手段を設けたことにより通電を絶つだけでも可)ことにより、光量調節羽根106の位置を開放位置と閉鎖位置とに制御可能となり、光量調節装置の開口部の通過光量を制御できる。
【0067】
本駆動装置は、以下の特徴もある。
【0068】
コイル102への通電により発生する磁束は、外側磁極部104a,104bと内側磁極部104cとの間にあるマグネットを横切るので効果的に作用する。
【0069】
外側磁極部104a,104bは円筒形状のマグネット101の軸方向と平行方向に延出する歯形状もしくは櫛歯形状により構成されるため、軸の中心に向かうような半径方向への凹凸により構成されるものに比べて直径方向に関する寸法は小さく構成できる。これにより、非常に小径の円筒状のアクチエータとすることができる。
【0070】
前記コイル102は一つで構成されるので通電の制御回路も単純になり、コストも安く構成できる。また、前記コイル102はマグネット101と軸方向に並べて配置され、前記マグネット101の回転中心は光量調節装置の光軸と並行に配置されているため、小径で、光量調節装置の地板上においてコイルやマグネットが多くの範囲を占めることのないコンパクトな駆動装置となり、光量調節装置を非常に小型化できる。
【0071】
以上により、出力が高く、かつ安価で非常に小型で安定した駆動のアクチュエータを備えた光量調節装置を提供することができる。
【0072】
上記の例では、ねじりコイルばね108を前記カバー107の外周部に設けたが、ステータ104の外側磁極部の外側であり、カバー107の内側に設けてもよい。
【0073】
(実施の第2の形態)
図13及び図14は本発明の実施の第2の形態に係る光量調節装置を示す図であり、詳しくは、図13は光量調節装置の分解斜視図であり、図14は光量調節装置の斜視図である。上記実施の第1の形態に係る図1等と同じ部品に関しては同一の符号を付してある。
【0074】
この実施の第2の形態は、上記実施の第1の形態での付勢手段を地板の軸方向に重ねて配置したものである。
【0075】
115は上記実施の第1の形態の地板105と同様の地板であり、これに加え、後述の付勢手段を配置するための突部115c,115dをもつ地板である。118は上記実施の第1の形態のねじりコイルばね108と同様の向きにマグネット101を付勢する付勢手段である。この付勢手段118も、ねじりコイルばねを例にしており、前記カバー107の径D1よりも小さいコイル径D3をもち、その端部を前記マグネット101のピン101gに引っ掛け、もう一方の端部を地板115の突部115dで固定している。
【0076】
上記実施の第1の形態とは付勢手段の違いのみであって、駆動装置の駆動の仕組みなどは上記の実施の第1の形態と同様なので、その説明は省略する。
【0077】
上記の構成により、付勢手段118を駆動装置の軸方向に重ねた構成にすることによって、光量調節装置の径は駆動装置の径、すなわちマグネット径とそれに対向するステータ厚およびマグネットとステータ間距離によってのみ決まるものであり、軸に平行な寸法はステータ高さと地板厚と付勢手段によって決まるものであるから、非常に小型な円筒形状の光量調節装置となるものである。
【0078】
(実施の第3の形態)
図15及び図16は本発明の実施の第3の形態に係る光量調節装置を示す図であり、詳しくは、図15は光量調節装置の分解斜視図であり、図16は光量調節装置の斜視図である。上記の実施の第1の形態における図1等と同じ部品に関しては同じ符号を付してある。
【0079】
この実施の第3の形態は、付勢手段を前記ステータ104と軸方向と垂直な方向から見て重複する位置であり、かつ、該ステータ104の外側磁極部104a,104bを避けた部分に配置したものである。
【0080】
117は上記実施の第1の形態と同様のカバーであり、これに加え、前記ステータ104の外側磁極部104a,104bと径方向で重複しない位置に切り込み部117bを設けたものである。
【0081】
128は前記カバー117の切り込み部117bの周辺部で固定され、カバー117の切り込み部117bおよびステータ104の外側磁極部104a,104bと軸方向で重複するが、外側磁極部104a,104b部を避けた部分に配置され、ばね腕128bが地板105の軸方向で軸と垂直方向に延びる板ばねである。ばね腕128bはその先端でマグネット101のピン101gを実施の第2の形態のねじりコイルばね108と同様の向きに付勢している。
【0082】
上記実施の第1の形態とは付勢手段の違いのみであって、駆動装置の駆動の仕組みなどは上記の実施の第1の形態と同様なので、その説明は省略する。
【0083】
上記構成により、マグネット101を付勢する付勢手段をステータ104の外側磁極部104a,104bを避けた隙間に配置することによって、スペースを有効的に利用することができ、非常に小型な光量調節装置とすることができるものである。
【0084】
なお、上記実施の第1〜第3の形態では、光量調節羽根はロータであるマグネットに接着された1枚の羽根であったが、駆動装置の回転軸とは別の回転中心によって回転し、回転するロータのピンと摺動可能に嵌合することによって駆動される羽根でも構わない。また羽根は1枚でも、2枚以上でも構わない。
【0085】
また、光量調節羽根を中央に絞り径をもつ絞り羽根などにする場合には、付勢手段によってコイルへの無通電時に保持される位置は、光量調節羽根が開口から退避した位置としてもよい。
【0086】
最後に、上記実施の第1〜第3の形態の効果をまとめて、請求項の構成要素との関係を明示しつつ、以下の説明する。
【0087】
1)円筒形状のマグネット部を有するロータ101と、コイル102と、歯形状の外側磁極部と内側磁極部104a,104b(一つでも良い)と内側磁極部104cを具備するし、前記コイル102により励磁されるステータ104とを有し、前記外側磁極部104a,104bは前記マグネット部の外周面に所定の角度(A度)範囲に対向するものであって、前記外側磁極部104a,104bの前記マグネット部に対向する前記所定の角度Aと前記マグネット部の着磁された1極あたりの角度の比率をYとし、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する前記マグネット部の着磁された1極あたりの円周上の長さの比の値をXとすると、「−0.3x+0.72≦Y≦−0.3X+0.63」の条件を満たすように設定した構成にしている。
【0088】
上記のような条件を満足することで、前記磁極部が励磁されそれにより発生するマグネットの回転力に抗する力として作用することのあった、マグネットと各磁極部との間の吸引力を激減させることができ、つまり、コイルに通電して駆動させた時に働く駆動方向と逆向きのコギング力を抑えることができ、マグネットの回転力を大きくすることができる。
【0089】
よって、前記各磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができ、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことができる駆動装置(ステッピングモータ)とすることができる。又この事により、駆動装置を小型にすることにもつながる。
【0090】
2)上記構成の駆動装置と、該駆動装置の構成要素である前記ロータ101(マグネット部)の回転に伴って作動し、開口部の開口量を調節する光量調節部材(光量調節羽根106)とを有する光量調節装置とすることで、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、光量調節部材の動きを小電力でも滑めらかにすることが可能となる。
【0091】
3)前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を所定の開口状態となるように、具体的には前記開口部を完全に閉じた閉鎖状態にするように、前記ロータを付勢する付前記ロータ101(マグネット部)を付勢する付勢手段(ねじりコイルばね108や付勢手段118,128)を有する光量調節装置とすることにより、付勢手段の付勢力を小さなものにでき、この事により、通電時には、小電力で前記付勢手段の付勢力に抗して光量調節部材を所望の開口状態まで作動させることができ、無通電時には、前記付勢手段により光量調節部材を初期状態まで移動させ、安定的にその状態を保持することができるようになる。
【0092】
4)その他、実施の各形態特有の効果として、付勢手段をステータ104の外側磁極部104a,104bと軸方向と垂直な方向から見て重複する位置であって、該外側磁極部104a,104bを避けた位置に配置したことにより、駆動装置の空いたスペースを有効的に利用することができ、光量調節装置を非常に小型化とすることができるものである。
【0093】
以上のように、マグネット101が外側磁極部104a,104bに吸引されるコギング力を最小にした超小型の駆動装置を構成することができ、また付勢手段(108,118)を設けたことにより、コイルへの無通電時でもロータ、つまりは光量調節部材を所定位置に保持することができ、小型で駆動トルクが大きく安定した駆動を行う光量調節装置を提供することができる。
【0094】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、外側磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことができる駆動装置を提供できるものである。
【0095】
また、請求項2に記載の発明によれば、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、光量調節部材の動きを小電力でも滑めらかにすることができる光量調節装置を提供できるものである。
【0096】
また、請求項3又は4に記載の発明によれば、付勢手段の付勢力を小さなものにすることを可能にし、通電時には、小電力で前記付勢手段の付勢力に抗して光量調節部材を所望の開口状態まで作動させることができ、無通電時には、前記付勢手段により光量調節部材を初期状態まで移動させ、安定的にその状態を保持することができる光量調節装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1の形態における光量調節装置の分解斜視図である。
【図2】図1の光量調節装置の斜視図である。
【図3】図1の光量調節装置の断面図である。
【図4】開口部に進入したシャッタ閉鎖時の図3のB−B断面図である。
【図5】開口部から退避したシャッタ開放時の図3のB−B断面図である。
【図6】本発明の実施の第1の形態におけるコギングトルクと通電時の発生トルクの様子を示す図である。
【図7】本発明の実施の第1の形態における外側磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を表す図である。
【図8】図7各関係を求めるために使用した駆動装置の種類を示す図である。
【図9】本発明の実施の第1の形態における実験結果であるトルクとロータの回転位相との関係を示す図である。
【図10】本発明の実施の第1の形態における実験結果であるトルクとロータの回転位相との関係を示す図である。
【図11】本発明の実施の第1の形態における実験結果であるトルクとロータの回転位相との関係を示す図である。
【図12】本発明の実施の第1の形態における実験モデルの外側磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を表す図である。
【図13】本発明の実施の第2の形態における光量調節装置の分解斜視図である。
【図14】図13の光量調節装置の斜視図である。
【図15】本発明の実施の第3の形態における光量調節装置の分解斜視図である。
【図16】図15の光量調節装置の斜視図である。
【図17】従来の光量調節装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
101 ロータ
102 コイル
104 ステータ
104a,104b 外側磁極部
104c 内側磁極部
105 地板
106 光量調節羽根
107,117 カバー
108,118,128 付勢手段(ねじりコイルばね)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device suitable as a driving source for a camera or the like and an improvement of a light amount adjusting device including the driving device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 17 shows a conventional light amount adjusting device for a lens shutter camera.
[0003]
In the figure, 201 is a permanent magnet, 202 is a drive lever, and 202a is a drive pin provided on the
[0004]
As another form, a permanent magnet is formed of a plastic magnet to prevent cost increase, and a drive pin is integrally formed.
[0005]
[0006]
The above-described light amount adjusting device has a disadvantage that the coil and the stator occupy a large area on the main plate, and it is difficult to arrange other actuators, lens guide bars, and the like. In view of this point, the present applicant has proposed the following light amount adjusting device in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-49076.
[0007]
At least the outer peripheral surface is divided in the circumferential direction and is alternately magnetized to different poles, provided with a magnet rotatable about a rotation center, a coil arranged in the axial direction of the magnet, and an outer magnetic pole excited by the coil A drive device comprising a stator and a blade drive pin integrally formed with the magnet, wherein the stator and the inner magnetic pole portion face the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the magnet; a base plate having an opening; A light amount adjusting device including a light amount adjusting blade driven by a blade driving pin to adjust an opening amount of an opening of the ground plate.
[0008]
With the light amount adjusting device having such a configuration, the coil and the magnet are arranged in the axial direction, so that they have a large effect, such as a compact device that does not occupy a large area on the base plate. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the light amount adjusting blade of the camera is driven by using the light amount adjusting device having such a configuration, when the coil is not energized, the magnet is attracted to the outer magnetic pole portion (cogging force) to stabilize the magnet. It has been found that the position of the shutter blade is halfway through the maximum opening of the shutter blade and in the closed opening process where light is completely shielded.
[0010]
When the camera is a digital camera, the object image is photoelectrically converted and recorded in a storage medium such as a CCD, so that the image is not exposed when the power is not turned on. There is no problem in any position. On the other hand, in the case of a silver halide camera using a film as a recording medium, when the camera is turned off and the camera is not used, that is, when the coil is not energized, the light amount adjusting blade is moved to the opening so that unnecessary exposure is not performed. It must be held in a completely covered position (closed state). Therefore, it is conceivable that the light amount adjusting blade is held in the closed state by the urging means when the coil is not energized.
[0011]
However, if the cogging force is strong, the closed state cannot be stably maintained when no power is supplied unless the urging force of the urging means is increased. However, if the urging force of the urging means is increased, there is a problem in that the opening characteristic when the coil is energized in order to bring the light quantity adjusting blade into the maximum open state deteriorates.
[0012]
When a driving device having the above-described cogging force is used as a stepping motor, the energy (drive torque generated by energization) generated when the outer magnetic pole portion is excited is converted into the cogging force (cogging torque). The problem is that high power is required for smooth rotation.
[0013]
(Object of the invention)
A first object of the present invention is to minimize the generation of an attractive force between a magnet portion and an outer magnetic pole portion, and to convert a large amount of energy generated when the outer magnetic pole portion is excited into a rotating force. It is an object of the present invention to provide a driving device capable of performing smooth rotation with high output and low power.
[0014]
A second object of the present invention is to provide a light amount adjusting device capable of minimizing the generation of an attractive force between a magnet part and an outer magnetic pole part and making the movement of a light amount adjusting member smooth even with a small power. It is intended to provide.
[0015]
A third object of the present invention is to make it possible to reduce the urging force of the urging means, and to set the light quantity adjusting member in a desired opening state against the urging force of the urging means with a small amount of power when energized. It is an object of the present invention to provide a light-amount adjusting device that can operate the light-amount adjusting member to an initial state by the urging means when no power is supplied, and can stably maintain the state.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the invention according to
−0.3X + 0.72 ≦ Y ≦ −0.3X + 0.63
The driving device is set so as to satisfy the following condition.
[0017]
In order to achieve the second object, the invention according to
−0.3X + 0.72 ≦ Y ≦ −0.3X + 0.63
The light amount adjusting device is set so as to satisfy the condition (1).
[0018]
In order to achieve the third object, the invention according to
[0019]
Similarly, in order to achieve the third object, the invention according to
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
[0021]
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of a driving device according to a first embodiment of the present invention and a light amount adjusting device including the driving device, and FIG. 2 is a perspective view of an assembled state of the driving device and the like in FIG. FIG. 3 is a cross section of the left half of FIG. 2 where the outer magnetic pole portion exists, and the right half of FIG. 2 is a cross section where the outer magnetic pole portion does not exist. FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3 when the opening of the light quantity adjusting blade is closed, and FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3 when the opening of the light quantity adjusting blade is opened.
[0022]
In these figures,
[0023]
[0024]
[0025]
The
[0026]
105 is a main plate. As shown in FIG. 3, the
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
In the first embodiment of the present invention, a light amount adjusting device in which a mounting position of a driving device can be freely set is actually mounted on a base plate of a light amount adjusting device having an opening for defining the maximum exposure at the center. In other words, the light
[0031]
The rotational position of the
[0032]
When the
[0033]
Since the
[0034]
In the above configuration, since the
[0035]
Since the outer
[0036]
Next, the shapes of the outer
[0037]
The
[0038]
6, the vertical axis indicates the torque generated between the outer
[0039]
At points indicated by points E1 and E2, a negative force acts to return to the original position when trying to rotate forward, and a positive force acts to return to the original position when trying to reversely rotate. In other words, it is a cogging position at which the
[0040]
Cogging stable points such as points E1 and E2 exist at a period of (360 / n) degrees when the number of magnetized poles of the magnet is n, and intermediate points thereof are unstable points such as points F1, F2 and F3. become.
[0041]
As a result of the numerical simulation by the finite element method, the angle of the magnetized pole and the angle of the outer magnetic pole portion facing the magnet (the angle of the outer
[0042]
FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the width dimension of the outer magnetic pole portion, the cogging torque, and the magnet dimension.
[0043]
In FIG. 7, the horizontal axis is “magnet thickness / peripheral length per magnet pole”, and the horizontal axis is “facing angle facing magnet per outer magnetic pole portion / angle per magnet pole”.
[0044]
For example, when the outer diameter of the magnet is 10 mm, the inner diameter is 9 mm, and the number of poles is 16, the thickness of the magnet is “(10−9) / 2”, and the outer peripheral length per magnetized pole is Since it is “10 × π / 16”, the value of “magnet thickness / peripheral length per magnet pole” on the horizontal axis is 0.255. Also, if the angle of facing the magnet per one outer magnetic pole portion is 13 degrees, the angle per magnet of the magnetic pole is 22.5 degrees. The "angle per magnet pole" is 0.578.
[0045]
Each point in FIG. 7 is a plot of “facing angle to magnet per one outer magnetic pole portion / angle per magnet pole” of a model in which the cogging torque is almost zero or minimum. 8 is a graph showing a case where the cogging torque is substantially zero or minimum for the nine types of motors shown in FIG.
[0046]
The vertical axis of FIG. 7 is defined as “Y = facing angle to magnet per outer magnetic pole portion / angle per magnet” and the horizontal axis is “X = thickness of magnet / peripheral length per magnet”. , These points exist in a region surrounded by a
[0047]
The range below the
[0048]
Here, the respective opposing angles A degrees of the outer
[0049]
9, 10, and 11 show experimental results.
[0050]
9, 10, and 11, as in FIG. 6, the horizontal axis indicates the torque due to the magnetic force generated between the outer magnetic pole portion and the inner magnetic pole portion acting on the
[0051]
This model
・ The magnet has an outer diameter of 10.6 mm, an inner diameter of 9.8 mm, and 16 magnetized poles
・ The coil has 112 turns and a resistance of 10Ω
The outer magnetic pole portion of the stator has an outer diameter of φ11.6 mm and an inner diameter of 11.1 mm
・ The inner magnetic pole portion of the stator has an outer diameter of 9.3 mm and an inner diameter of 8.8 mm
Is a cylindrical configuration.
[0052]
In FIG. 9, each of the opposite angles A of the outer magnetic pole portion with respect to the magnet is 10.35 degrees. The values of X and Y are X = 0.192 and Y = 0.46.
[0053]
FIG. 10 shows the case where the opposite angle A degrees of the outer magnetic pole portion with respect to the magnet is 13.45 degrees. In this case, the torque generated when no current is supplied, that is, the coking torque, is the smallest. The values of X and Y are X = 0.192 and Y = 0.60.
[0054]
FIG. 11 shows that each of the opposite angles A of the outer magnetic pole portion with respect to the magnet is 15.52 degrees. The values of X and Y are X = 0.192 and Y = 0.69.
[0055]
FIG. 25 shows the results of FIG. 9, FIG. 10, and FIG. 11 superimposed on the straight line obtained in FIG.
[0056]
In the configuration whose characteristics are shown in FIG. 9, that is, the configuration in which the outer magnetic pole portion has an angle A of 10.35 degrees with respect to the magnet, X = 0.192, Y = 0.46, and "Y <-0. 3X + 0.63 ", and the stable position of the magnet was a position where the center of the pole of the magnetized portion was opposed to the center of the outer magnetic pole portion.
[0057]
In the configuration shown in FIG. 10, that is, the configuration in which the outer magnetic pole portion has an angle A of 13.45 degrees with respect to the magnet, X = 0.192, Y = 0.60, and “−0.3
[0058]
In the configuration whose characteristics are shown in FIG. 11, that is, the configuration in which the outer magnetic pole portion has an angle A of 15.52 degrees with respect to the magnet, X = 0.192, Y = 0.69 and "Y> -0. 3X + 0.72 ”, and the stable position of the magnet was a position where the boundary between the poles of the magnetized portion was opposed to the center of the outer magnetic pole portion.
[0059]
In the first embodiment, the dimension is set so as to satisfy “−0.3X + 0.72 ≦ Y ≦ −0.3X + 0.63”, and the cogging force may not stop at a predetermined position. For example, when the center of the pole of the magnetized portion of the
[0060]
Therefore, in the first embodiment, the relationship between the
[0061]
As shown in FIG. 4, the rotational position of the
[0062]
Similarly, regarding the clockwise rotation of the
[0063]
When the state of FIG. 5 is applied to FIG. 6, the position of point H is obtained. The cogging torque at this position (attraction force generated between the
[0064]
As described above, the driving device switches the direction of energization to the
[0065]
By providing a biasing means, such as the
[0066]
The light
[0067]
The present driving device also has the following features.
[0068]
The magnetic flux generated by energizing the
[0069]
Since the outer
[0070]
Since the
[0071]
As described above, it is possible to provide a light amount adjusting device having a high output, an inexpensive, extremely small, and stable driving actuator.
[0072]
In the above example, the
[0073]
(Second embodiment)
13 and 14 are views showing a light amount adjusting device according to a second embodiment of the present invention. More specifically, FIG. 13 is an exploded perspective view of the light amount adjusting device, and FIG. 14 is a perspective view of the light amount adjusting device. FIG. The same parts as those in FIG. 1 and the like according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
[0074]
In the second embodiment, the urging means of the first embodiment is arranged so as to overlap in the axial direction of the main plate.
[0075]
[0076]
The first embodiment is different from the first embodiment only in the urging means, and the driving mechanism of the driving device is the same as that of the first embodiment, so that the description thereof is omitted.
[0077]
According to the above configuration, the biasing means 118 is configured to be overlapped in the axial direction of the driving device, so that the diameter of the light amount adjusting device is equal to the diameter of the driving device, that is, the magnet diameter and the stator thickness opposed thereto and the distance between the magnet and the stator Since the dimension parallel to the axis is determined by the height of the stator, the thickness of the ground plane, and the biasing means, a very small cylindrical light amount adjusting device is obtained.
[0078]
(Third embodiment)
15 and 16 are views showing a light amount adjusting device according to a third embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 15 is an exploded perspective view of the light amount adjusting device, and FIG. 16 is a perspective view of the light amount adjusting device. FIG. The same reference numerals are given to the same components as those in FIG. 1 and the like in the first embodiment.
[0079]
In the third embodiment, the biasing means is located at a position overlapping with the
[0080]
[0081]
[0082]
The first embodiment is different from the first embodiment only in the urging means, and the driving mechanism of the driving device is the same as that of the first embodiment, so that the description thereof is omitted.
[0083]
According to the above configuration, by arranging the urging means for urging the
[0084]
In the first to third embodiments, the light amount adjusting blade is a single blade adhered to the magnet, which is a rotor. However, the light amount adjusting blade is rotated by a rotation center different from the rotation axis of the driving device. A blade driven by being slidably fitted with a pin of a rotating rotor may be used. The number of blades may be one or two or more.
[0085]
In the case where the light amount adjusting blade is an aperture blade having an aperture diameter at the center, the position held by the urging means when the coil is not energized may be the position where the light amount adjusting blade is retracted from the opening.
[0086]
Finally, the effects of the first to third embodiments will be summarized and the following description will be given while clearly showing the relationship with the constituent elements of the claims.
[0087]
1) A
[0088]
By satisfying the above conditions, the magnetic pole portion is excited, and the attraction force between the magnet and each magnetic pole portion, which sometimes acts as a force opposing the rotating force of the magnet generated thereby, is drastically reduced. That is, it is possible to suppress the cogging force in the opposite direction to the driving direction when the coil is energized and driven, thereby increasing the rotational force of the magnet.
[0089]
Therefore, a driving device (stepping motor) that can generate a large amount of energy generated by exciting each of the magnetic pole portions as a rotating force, and can perform smooth rotation with high output and small power. It can be. This also leads to downsizing of the driving device.
[0090]
2) A driving device having the above-described configuration, and a light amount adjusting member (light amount adjusting blade 106) that operates with rotation of the rotor 101 (magnet portion) as a component of the driving device and adjusts an opening amount of the opening. , The generation of the attractive force between the magnet portion and the outer magnetic pole portion can be minimized, and the movement of the light amount adjusting member can be made smooth even with a small electric power. .
[0091]
3) When the current is not supplied to the coil, the rotor is adjusted so that the light amount adjusting member brings the opening into a predetermined opening state, specifically, puts the opening into a completely closed state. A light amount adjusting device having an urging means (
[0092]
4) Another effect unique to each embodiment is that the biasing means overlaps the outer
[0093]
As described above, it is possible to configure an ultra-small drive device in which the
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the invention, the generation of the attractive force between the magnet portion and the outer magnetic pole portion is minimized, and the energy generated by exciting the outer magnetic pole portion is reduced. An object of the present invention is to provide a drive device that can make a large amount of rotational force, and that can perform smooth rotation with high output and low power.
[0095]
According to the second aspect of the present invention, it is possible to minimize the generation of an attractive force between the magnet portion and the outer magnetic pole portion, and to make the movement of the light amount adjusting member smooth even with a small power. It is possible to provide a light amount adjusting device capable of performing the above operation.
[0096]
According to the third or fourth aspect of the present invention, it is possible to reduce the urging force of the urging means, and to adjust the amount of light against the urging force of the urging means with a small amount of electric power when energized. A light amount adjusting device capable of operating a member to a desired opening state and moving the light amount adjusting member to an initial state by the urging means when no power is supplied, and stably maintaining the state. It is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a light amount adjusting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the light amount adjusting device of FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view of the light amount adjusting device of FIG.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 3 when the shutter has entered the opening and the shutter is closed.
FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3 when the shutter retracted from the opening is opened.
FIG. 6 is a diagram showing a state of a cogging torque and a torque generated at the time of energization in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a width dimension of an outer magnetic pole portion, a cogging torque, and a magnet dimension according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing types of driving devices used for obtaining each relationship.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between torque and a rotation phase of a rotor, which is an experimental result according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between torque and a rotation phase of a rotor, which is an experimental result according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between torque and a rotation phase of a rotor, which is an experimental result according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a width dimension of an outer magnetic pole portion, a cogging torque, and a magnet dimension of the experimental model according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an exploded perspective view of a light amount adjusting device according to a second embodiment of the present invention.
14 is a perspective view of the light amount adjusting device of FIG.
FIG. 15 is an exploded perspective view of a light amount adjusting device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a perspective view of the light amount adjusting device of FIG.
FIG. 17 is an exploded perspective view of a conventional light amount adjusting device.
[Explanation of symbols]
101 rotor
102 coil
104 Stator
104a, 104b Outer magnetic pole
104c inner magnetic pole
105 Ground plate
106 Light control blade
107, 117 cover
108, 118, 128 biasing means (torsion coil spring)
Claims (4)
前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された1極あたりの角度の比率をY、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された1極あたりの円周上の長さの比の値をXとすると
−0.3X+0.72≦Y≦−0.3X+0.63
の条件を満たすように設定してあることを特徴とする駆動装置。An outer peripheral surface has a cylindrical magnet portion which is divided in the circumferential direction and alternately magnetized to different poles, a rotor rotatable around a rotation center, and a coil arranged in the axial direction of the rotor, A drive having at least one tooth-shaped outer magnetic pole portion and an inner magnetic pole portion, wherein the outer magnetic pole portion and the inner magnetic pole portion face the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the magnet portion, and have a stator excited by the coil. In the device,
The tooth-shaped outer magnetic pole portion facing the outer peripheral surface of the magnet portion faces a predetermined angular range of the outer peripheral surface of the magnet portion, and the predetermined outer magnetic pole portion faces the magnet portion. Y is the ratio of the angle to the angle per magnetized pole of the magnet unit, and the ratio of the length of the magnet unit on the circumference per magnetized pole to the radial thickness of the magnet unit. Assuming that the value is X, −0.3X + 0.72 ≦ Y ≦ −0.3X + 0.63
A driving device characterized in that it is set so as to satisfy the following conditions.
前記駆動装置の構成要素である前記ロータの回転に伴って作動し、開口部の開口量を調節する光量調節部材とを有する光量調節装置において、
前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された1極あたりの角度の比率をY、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された1極あたりの円周上の長さの比の値をXとすると
−0.3X+0.72≦Y≦−0.3X+0.63
の条件を満たすように設定してあることを特徴とする光量調節装置。The outer peripheral surface has a cylindrical magnet portion which is divided in the circumferential direction and is alternately magnetized to different poles, a rotor rotatable around a rotation center, a coil arranged in the axial direction of the rotor, and A drive device having at least one tooth-shaped outer magnetic pole portion and an inner magnetic pole portion, wherein the outer magnetic pole portion and the inner magnetic pole portion face the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the magnet portion, and have a stator excited by the coil. When,
A light amount adjusting device having a light amount adjusting member that operates with the rotation of the rotor that is a component of the driving device and adjusts an opening amount of an opening,
The tooth-shaped outer magnetic pole portion facing the outer peripheral surface of the magnet portion faces a predetermined angular range of the outer peripheral surface of the magnet portion, and the predetermined outer magnetic pole portion faces the magnet portion. Y is the ratio of the angle to the angle per magnetized pole of the magnet unit, and the ratio of the length of the magnet unit on the circumference per magnetized pole to the radial thickness of the magnet unit. Assuming that the value is X, −0.3X + 0.72 ≦ Y ≦ −0.3X + 0.63
Characterized in that it is set so as to satisfy the following condition.
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WO2014050201A1 (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-03 | オリンパス株式会社 | Light adjusting device |
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- 2002-07-30 JP JP2002220528A patent/JP2004064899A/en active Pending
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