JP2004258062A - 絞り兼用シャッタ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】開放姿勢や半開放姿勢では駆動コイルに通電が必要となり、省電力化を図ることが困難であった。
【解決手段】固定側磁気駆動部11には、駆動コイル15が設けられた磁性部材12が設けられ、可動側磁気駆動部21には、可動体22が前記磁性部材12に対向して設けられ、前記可動体22にはマグネット24が前記磁性部材12に対向するように固定されている。前記磁性部材12に形成された凸部12aと凸部12bのピッチに対して、マグネット24の磁極間のピッチが1.5倍に設定されている。
【選択図】 図1
【解決手段】固定側磁気駆動部11には、駆動コイル15が設けられた磁性部材12が設けられ、可動側磁気駆動部21には、可動体22が前記磁性部材12に対向して設けられ、前記可動体22にはマグネット24が前記磁性部材12に対向するように固定されている。前記磁性部材12に形成された凸部12aと凸部12bのピッチに対して、マグネット24の磁極間のピッチが1.5倍に設定されている。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラなどに搭載される露光量を調節するための絞り兼用シャッタ駆動装置に係り、特に簡易な構造で絞り機能とシャッタ機能の部材を兼用できる絞り兼用シャッタ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
下記特許文献1に示す発明は、カメラに設けられる絞り兼用シャッタ装置である。この装置は、3枚の羽根が開口部の周囲に回動自在に支持されており、これら3枚の羽根が同期して回動するようになっている。また開口部の近傍にはソレノイドが設けられており、このソレノイドにプランジャが進退自在に支持されている。プランジャは回動自在に支持されたレバーの一端に当接し、他端が前記羽根を同期して動作させる部材に連結され、さらにプランジャには付勢部材が装着されて前記プランジャは突出する方向に常に付勢されている。ソレノイドが通電されると、プランジャが前記付勢手段に反発しながら吸引されて、前記羽根が開口部を開放する位置に移動させられ、またソレノイドへの通電が解除されると、プランジャへの吸引力は解除されてプランジャは付勢部材の付勢力によってソレノイドから突出して各羽根が開口部を閉鎖する方向へ移動させられる。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−159851号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
デジタルカメラなどの電子式のカメラには、撮像素子としてCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)が内蔵されており、このCCDとこの前方に設けられたレンズとの間に露光量を調節する絞りや光を遮断するシャッタが設けられている。デジタル式のカメラでは、CCDを介して画像を取り込む際には電子シャッタとメカニカルシャッタとを併用するのが一般的となっており、この場合にはまず電子シャッタを起動させて、その後にメカニカルシャッタを動作させている。また、デジタル式のカメラでは、銀塩フィルムを使用したカメラのように撮影するときだけ開口部を開放してそれ以外は開口部を閉じておくものではなく、通常は開口部を開放しておき撮影後に開口部を閉じるものとなっている。
【0005】
しかし、特許文献1に示すものでは、開口部を開放状態に維持する場合には、常に通電状態にしておく必要があり、装置の消費電力が大きくなって、頻繁に電池交換をしたり充電する必要が生じる問題がある。また特許文献1に示すものは、通電量を調節することにより、開口部を最大に開いた状態と完全に閉じた状態の途中の絞り状態に設定することが可能であるが、この絞り状態でもソレノイドの通電状態を維持する必要があり、低消費電力化を図ることができない。さらに、ソレノイドやステッピングモータを用いて駆動させているため大型で厚み寸法の大きな構造になってしまい、その結果カメラ自体が大きくなってしまうという問題があった。
【0006】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、機構が簡単、小型・薄型で且つ消費電力を低減できる絞り兼用シャッタ駆動装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、開口部を閉鎖して光を遮断する閉鎖姿勢と前記開口部を開放して光を通過させる開放姿勢との間で移動させられる光調節部材を駆動させる磁気駆動手段を有し、
前記磁気駆動手段は、前記光調節部材を、前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢とさらに前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢との間の途中の半開放姿勢の少なくとも3姿勢に設定可能であることを特徴とするものである。
【0008】
上記本発明では、光調節部材を3姿勢に設定できるため、ひとつのまたは1組の光調節部材により絞り機能とシャッタ機能とを兼用することができ、その結果、ひとつの磁気駆動手段で駆動可能になってコスト的に安価に製造できるようになる。
【0009】
例えば、前記磁気駆動手段は、ベース側に固定される固定側磁気駆動部と、前記固定側磁気駆動部に対向して直線的に往復動作させられる可動側磁気駆動部で構成されている。
【0010】
また、前記可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部は、前記光調節部材が前記開放姿勢と半開放姿勢のときに無通電状態で釣り合うように設定されている構成にできる。これにより、通常の姿勢である開放姿勢を無通電で維持することが可能になるため消費電力を低減できる。さらに半開放姿勢においても無通電状態で前記姿勢を維持できるためさらなる低消費電力化を図ることが可能になる。
【0011】
上記の場合において、前記ベースには、前記光調節部材が半開放姿勢であるときに前記可動側磁気駆動部と前記固定側磁気駆動部との間に作用する磁気力と釣り合う弾性力を発生させる弾性部材が設けられている構成にできる。
【0012】
例えば、前記可動側磁気駆動部には、N極とS極が交互に着磁されたマグネットが設けられ、前記固定側磁気駆動部には、前記可動側磁気駆動部に対向する複数の凸部と駆動コイルが設けられ、隣接する前記凸部のピッチが、前記マグネットの隣接するN極とS極との間の磁極間のピッチの1.3〜1.5倍に設定されていることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の絞り兼用シャッタ駆動装置の一例を示す斜視図、図2乃至図4は各姿勢での光調節部材を示す平面図、図5乃至図7は各姿勢での可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部の位置関係を示す平面図、図8は可動側磁気駆動部に働く位置と力の関係を示すグラフである。
【0014】
本発明の絞り兼用シャッタ駆動装置は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付きの携帯電話、パソコン用カメラなどの絞り機能とシャッタ機能が必要なカメラに搭載することができる。
【0015】
図1に示すように、本実施の形態の絞り兼用シャッタ駆動装置には、光調節部材を駆動する磁気駆動手段10が設けられている。前記光調節部材は、図2乃至図4に示すように、3枚1組で動作する羽根部材31,32,33を有している。前記磁気駆動手段10は、固定側磁気駆動部11と可動側磁気駆動部21を有している。
【0016】
前記固定側磁気駆動部11には、鉄などの磁性材料で形成された磁性部材12が設けられている。前記磁性部材12は、図1に示すように、X−Y平面視したときの形状がコ字状でY1側に突出する四角ブロック状の凸部12a,12bを有している。図5に示すように、前記磁性部材12の各凸部12a,12bは、X方向の幅寸法がいずれもW1に設定されており、前記凸部12aと凸部12bとの間にはY1側が開放する凹部12cとなっている。
【0017】
前記磁性部材12の凸部12aには、銅線などを複数回巻回して形成された駆動コイル15が設けられている。このとき、前記駆動コイル15のY1側の面と前記凸部12aの先端面12a1とが一致するか、あるいは駆動コイル15のY1側の面が前記先端面12a1から突出しないように取り付けられる。
【0018】
図1に示すように、前記磁性部材12は、樹脂や非磁性金属などの材料で形成された支持体16に固定されている。支持体16は、L字状に折り曲げ形成された一対の支持部材16a,16bで構成され、前記支持部材16aと16bとで前記磁性部材12をX方向の両側から挟むようにして固定されている。前記支持部材16a,16bの先端は、それぞれY1側を向くように設定され、前記磁性部材12と前記支持部材16a,16bにより、Y1側が開口する凹部17が形成されている。
【0019】
前記支持部材16a,16bには、それぞれZ方向に並列に2つの貫通孔18a,18b(支持部材16bにしか図示していない)が形成されており、支持部材16aの貫通孔18a,18bから支持部材16bの貫通孔にかけてガイド軸19a,19bが挿入されている。
【0020】
前記可動側磁気駆動部21は、X方向に長く形成された四角柱状の可動体22を有しており、前記可動体22のX軸側の側面にはX1−X2方向に貫通するガイド穴22a,22bが穿設されている。前記ガイド穴22a,22bには、前記ガイド軸19a,19bが挿通されて、前記可動体22がX1−X2方向に移動自在に支持されている。
【0021】
前記可動体22のY2側の側面には、鉄やフェライトなどの磁性材料で形成された板状のヨーク部材23が重ねて固定され、さらにヨーク部材23の側面に永久磁石でN極、S極、N極およびS極となるように交互に磁化されたマグネット24が重ねて固定されている。図5に示すように、前記マグネット24は、X1側の端部がN極に磁化されて、そしてS極、N極に磁化されて、X2側の端部がS極に磁化されている。このときマグネット24のY2側の面と前記磁性部材12のY1側の面との間に微小な隙間が形成された状態で対向している。
【0022】
また、前記可動体22には、Z1方向に突出する棒状の連結ピン25(図1参照)が突出して形成されている。この連結ピン25が以下に示す光調節部材に連結されている。
【0023】
図2に示すように、本実施の形態の光調節部材はベース30に固定されている。ベース30の中央部には円形の開口部34が形成されている。本実施の形態の光調節部材は3枚の羽根部材31,32,33で構成され、各羽根部材31,32,33が前記ベース30に軸31a,32a,33aを介して回動自在に支持されている。前記羽根部材31,32,33の基端は、前記軸31a,32a,33aに支持されている。また前記羽根部材31,32,33の先端には前記開口部34の周縁部に沿う円弧状の開閉板31b,32b,33bが形成されている。
【0024】
前記羽根部材31,32,33には、前記軸31a,32a,33aの近傍に半径方向に延びる長穴31c,32c,33cがZ方向に貫通して形成されている。前記ベース30の内周縁と前記開口部34の周縁部との間には、リング状に形成されたリンク部材35が回動自在に支持されている。前記リンク部材35には、羽根部材32,33側に突出するピン35a,35bが突出して形成され、前記ピン35a,35bが前記長穴32c,33cに移動自在に挿入されている。
【0025】
前記ベース30上には、前記磁気駆動手段10が前記羽根部材31と一部重なる位置に固定されている。前記磁気駆動手段10に設けられた前記連結ピン25が前記長穴31c内に移動自在に挿入されている。なお、図示していないが、前記リンク部材35には、Y軸方向に微小距離移動可能となるように前記連結ピン25よりもY軸方向に延びる長穴が形成されて、この長穴にも前記連結ピン25が移動自在に挿入されている。これにより、前記連結ピン25が磁気駆動手段により直線的に動作させられたときに、前記連結ピン25の移動によってリンク部材35が回動可能となる。
【0026】
本実施の形態では、図2に示す位置が開放姿勢すなわち絞りが完全に開放した状態であり、図3に示す位置が半開放姿勢すなわち半絞り状態であり、図4に示す位置が閉鎖姿勢すなわちシャッタ状態である。
【0027】
図2に示す状態では、前記連結ピン25がX2方向に移動させられており、リンク部材35が反時計方向に回動させられている。リンク部材35が反時計方向に回動させられると、羽根部材31が軸31aを支点として時計回り方向に回動させられるとともに、この羽根部材31の動作に同期して羽根部材32,33も時計回り方向に軸32a,33aを支点として回動させられる。すなわち、リンク部材35が反時計方向に回動させられることで、ピン35a,35bが長穴32c,33c内を移動させられて、このときの移動力に基づいて羽根部材32,33が時計回り方向へ回動させられる。
【0028】
前記連結ピン25がX1方向に移動させられると、リンク部材35が時計回り方向に回動させられるとともに連結ピン25が長穴31c内を移動させられて、このときの連結ピン25の移動力によって前記羽根部材31が軸31aを支点として反時計方向へ回動させられる。さらに、リンク部材35の回動力に基づいてピン35a,35bが長穴32c,33c内を移動させられて、羽根部材31の動作動作に同期して羽根部材32,33も反時計方向へ回動させられる。この動作によって、図3に示す光調節部材として機能する羽根部材31,32,33が半開放姿勢に設定される。
【0029】
さらに、連結ピン25が図3に示す位置からさらにX1方向に移動させられると、図4に示すようにリンク部材35がさらに時計回り方向に回動させられて、前記羽根部材31,32,33が連結ピン25、ピン35a,35bの移動力によって同期しながら開口部34を完全に閉鎖する閉鎖姿勢に至る。
【0030】
本実施の形態では、図7に示すようにマグネット24の互いに隣り合うN極とS極のピッチをpとすると、磁性部材12に形成された凸部12aと凸部12bのピッチは1.5pに設定されている。さらに詳述すると、N極に磁化された部分のX方向の中心から前記N極に隣接するS極の磁化された部分のX方向の中心までの距離をpとしたときに、凸部12aのX方向の中心から凸部12bのX方向の中心までの距離がpの1.5倍に設定されている。なお、マグネット24のN極−S極間のピッチに対して磁性部材12の凸部12a,12bのピッチは、1.5倍に限られるものはなく、1.3倍以上1.5倍未満であってもよく、あるいは1.5倍を若干超えていてもよい。
【0031】
また、図5に示すように、前記磁気駆動手段10が固定されるベース30には、トーションバネで形成された弾性部材36が設けられている。弾性部材36の一端は前記ベース30に掛止され、他端は自由状態に設定されている。本実施の形態では、前記弾性部材36は、図5に示す開放状態では可動体22側とは接しておらず、図6に示す半開放姿勢において可動体22側に接触して弾性復帰力が発生するように設定されている。
【0032】
次に、本実施の形態の絞り兼用シャッタ駆動装置での3姿勢の設定動作について図5〜図8を参照して説明する。なお、図8の縦軸は推力の大きさ(割合)を示し、横軸(x)の上側が図5〜図7において可動体22を左側(X1側)へ動作させる力であり、x軸より下側が可動体22を右側(X2側)に動作させる力である。また横軸(x)は、可動体22の位置を示し、図5に示す位置が0(ゼロ)である。また、図8に示すグラフaは、駆動コイル15が通電されていないときにマグネット24と磁性部材12との間、あるいはマグネット24と磁性部材12及び駆動コイル15との間に働く磁気力(無通電推力)である。またグラフbは、駆動コイル15が通電されたときの可動側磁気駆動部(可動体22側)に働く推力である。
【0033】
図5に示す位置は、連結ピン25が光調節部材として機能する羽根部材31,32,33を開放姿勢とする位置に設定させる状態である。このとき、連結ピン25が設けられた可動体22が図1に示す支持体16bのX1側の内側面に当接してそれ以上可動体22がX2方向へは移動できないようになっている。すなわち、可動体22は図8のグラフaで示すように、無通電状態では右方向(図5ではX2方向)へ磁気力(無通電推力)f1が作用している。したがって、可動体22は支持体16bの内面に当たっているためそれ以上X2方向へは移動できず、羽根部材31,32,33は開放姿勢を維持することができる。
【0034】
前記凸部12aと12bが、それぞれマグネット24のN極に対してほぼ等しい面積で対向するように設定すると、無通電状態であっても可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部とが釣り合う状態に設定されるが、図5に示すように、凸部12b側のN極との対向面積を若干凸部12aより大きくしておくことで、可動体22側に対して無通電でX2方向への推力を発生させるようにしている。
【0035】
図5に示す開放姿勢において、駆動コイル15を一定の電圧で短時間通電し、駆動コイル15のX1側のコイル15aに紙面裏側から表側に電流が流れるように、そしてX2側のコイル15bに前記とは逆向きの電流が流れるように制御すると、駆動コイル15とマグネット24との間にはX1方向への推力が発生する。この開放姿勢で発生する推力が図8に符号F1で示すものである。推力F1は、前記無通電推力f1よりも大きいため、可動体22に対して左方向(X1方向)への推力が発生する。
【0036】
そして、前記可動体22は、図6に示す位置に移行させられるが、この位置に至る直前に可動体22のX1側の進行方向に設けられた弾性部材36の一端に可動体22のX1側の面が当接する。このときには既に駆動コイル15の通電がカットされて、可動体22にはX1方向への無通電推力が発生し、図6の位置において可動体22の無通電推力f2と前記弾性部材37の弾性復帰力S1とが釣り合って、この時点で可動体22は停止する。この位置が半開放姿勢となる。よって、この半開放姿勢においても無通電状態で前記姿勢を維持することが可能になる。
【0037】
なお、半開放姿勢の場合には、図6に示す位置において凸部12a,12bとマグネット24のN極との各対向面積が等しくなる方向すなわちX1方向へ可動体22側を動作させる無通電推力が働くことになる。
【0038】
さらに図6に示す半開放姿勢において、前記より高い電圧の電流が、駆動コイル15のコイル15a側では紙面裏側から表側に、コイル15b側ではそれとは逆向きに短時間だけ流れることにより、可動体22に対してX1方向への推力が発生する。図6に示す姿勢で発生する推力は、図8において符号f3で示すように、前記弾性復帰力S1よりも大きなものとなる。よって、可動体22は弾性部材36の弾性復帰力S1に打ち勝ってさらにX1方向へ移動できることになる。これにより、可動体22の連結ピン25は図7に示す羽根部材31,32,33を閉鎖姿勢にする位置まで移動させられる。
【0039】
閉鎖姿勢の位置に至った可動体22は、通電状態は解除されているため、その後は弾性部材36の弾性復帰力によって開放姿勢へと復帰させられる。
【0040】
なお、本実施の形態では、羽根部材31,32,33を開放姿勢から直接に閉鎖姿勢へと切り換えるようにすることもできる。この場合には、図5に示す開放姿勢において、駆動コイル15に対して高い電圧の電流すなわち、半開放姿勢から閉鎖姿勢に移行させるときに発生させる電圧よりも高い電圧の電流を流すことにより、羽根部材31,32,33を開放姿勢から一気に閉鎖姿勢へ移行させることができる。
【0041】
また、可動体22が図7に示す閉鎖姿勢の位置から図5に示す開放姿勢の位置に復帰する際に、弾性部材36の弾性復帰力のみで移行させるだけでなく、駆動コイル15を通電して可動体22に対してX2方向への移動力を発生させるようにしてもよい。
【0042】
本実施の形態では、マグネット24と鉄芯磁性部材12が羽根部材31,32,33(光調節部材)の開閉動作方向と平行な方向に配置されているが、直交する方向に配置してもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上説明した本発明は、絞りとシャッタとを兼用できる光調節部材が設けられているものにおいて、無通電状態で開放姿勢と半開放姿勢に設定できるので省電力化を図ることが可能になる。また、ひとつの磁気駆動手段だけで絞りとシャッタを兼用できるのでコスト的に安価なカメラを提供できる。
【0044】
また、光調節部材の開閉方向と磁気駆動手段を方向に動作するように設定し、しかもマグネットと駆動コイルの方向を同じ向きに延びるように設定したので、超薄型のアクチュエータにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の絞り兼用シャッタ駆動部材を示す斜視図、
【図2】光調節部材が開放姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図3】光調節部材が半開放姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図4】光調節部材が閉鎖姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図5】磁気駆動手段が開放姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図6】磁気駆動手段が半開放姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図7】磁気駆動手段が閉鎖姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図8】可動体の位置と作用する力との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
11 固定側磁気駆動部
12 磁性部材
12a,12b 凸部
15 駆動コイル
21 可動側磁気駆動部
22 可動体
23 ヨーク部材
24 マグネット
25 連結ピン
30 ベース
31,32,33 羽根部材(光調節部材)
31a,32a,33a 軸
31b,32b,33b 開閉板
31c,32c,33c 長穴
34 開口部
35 リンク部材
35a,35b ピン
36 弾性部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラなどに搭載される露光量を調節するための絞り兼用シャッタ駆動装置に係り、特に簡易な構造で絞り機能とシャッタ機能の部材を兼用できる絞り兼用シャッタ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
下記特許文献1に示す発明は、カメラに設けられる絞り兼用シャッタ装置である。この装置は、3枚の羽根が開口部の周囲に回動自在に支持されており、これら3枚の羽根が同期して回動するようになっている。また開口部の近傍にはソレノイドが設けられており、このソレノイドにプランジャが進退自在に支持されている。プランジャは回動自在に支持されたレバーの一端に当接し、他端が前記羽根を同期して動作させる部材に連結され、さらにプランジャには付勢部材が装着されて前記プランジャは突出する方向に常に付勢されている。ソレノイドが通電されると、プランジャが前記付勢手段に反発しながら吸引されて、前記羽根が開口部を開放する位置に移動させられ、またソレノイドへの通電が解除されると、プランジャへの吸引力は解除されてプランジャは付勢部材の付勢力によってソレノイドから突出して各羽根が開口部を閉鎖する方向へ移動させられる。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−159851号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
デジタルカメラなどの電子式のカメラには、撮像素子としてCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)が内蔵されており、このCCDとこの前方に設けられたレンズとの間に露光量を調節する絞りや光を遮断するシャッタが設けられている。デジタル式のカメラでは、CCDを介して画像を取り込む際には電子シャッタとメカニカルシャッタとを併用するのが一般的となっており、この場合にはまず電子シャッタを起動させて、その後にメカニカルシャッタを動作させている。また、デジタル式のカメラでは、銀塩フィルムを使用したカメラのように撮影するときだけ開口部を開放してそれ以外は開口部を閉じておくものではなく、通常は開口部を開放しておき撮影後に開口部を閉じるものとなっている。
【0005】
しかし、特許文献1に示すものでは、開口部を開放状態に維持する場合には、常に通電状態にしておく必要があり、装置の消費電力が大きくなって、頻繁に電池交換をしたり充電する必要が生じる問題がある。また特許文献1に示すものは、通電量を調節することにより、開口部を最大に開いた状態と完全に閉じた状態の途中の絞り状態に設定することが可能であるが、この絞り状態でもソレノイドの通電状態を維持する必要があり、低消費電力化を図ることができない。さらに、ソレノイドやステッピングモータを用いて駆動させているため大型で厚み寸法の大きな構造になってしまい、その結果カメラ自体が大きくなってしまうという問題があった。
【0006】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、機構が簡単、小型・薄型で且つ消費電力を低減できる絞り兼用シャッタ駆動装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、開口部を閉鎖して光を遮断する閉鎖姿勢と前記開口部を開放して光を通過させる開放姿勢との間で移動させられる光調節部材を駆動させる磁気駆動手段を有し、
前記磁気駆動手段は、前記光調節部材を、前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢とさらに前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢との間の途中の半開放姿勢の少なくとも3姿勢に設定可能であることを特徴とするものである。
【0008】
上記本発明では、光調節部材を3姿勢に設定できるため、ひとつのまたは1組の光調節部材により絞り機能とシャッタ機能とを兼用することができ、その結果、ひとつの磁気駆動手段で駆動可能になってコスト的に安価に製造できるようになる。
【0009】
例えば、前記磁気駆動手段は、ベース側に固定される固定側磁気駆動部と、前記固定側磁気駆動部に対向して直線的に往復動作させられる可動側磁気駆動部で構成されている。
【0010】
また、前記可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部は、前記光調節部材が前記開放姿勢と半開放姿勢のときに無通電状態で釣り合うように設定されている構成にできる。これにより、通常の姿勢である開放姿勢を無通電で維持することが可能になるため消費電力を低減できる。さらに半開放姿勢においても無通電状態で前記姿勢を維持できるためさらなる低消費電力化を図ることが可能になる。
【0011】
上記の場合において、前記ベースには、前記光調節部材が半開放姿勢であるときに前記可動側磁気駆動部と前記固定側磁気駆動部との間に作用する磁気力と釣り合う弾性力を発生させる弾性部材が設けられている構成にできる。
【0012】
例えば、前記可動側磁気駆動部には、N極とS極が交互に着磁されたマグネットが設けられ、前記固定側磁気駆動部には、前記可動側磁気駆動部に対向する複数の凸部と駆動コイルが設けられ、隣接する前記凸部のピッチが、前記マグネットの隣接するN極とS極との間の磁極間のピッチの1.3〜1.5倍に設定されていることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の絞り兼用シャッタ駆動装置の一例を示す斜視図、図2乃至図4は各姿勢での光調節部材を示す平面図、図5乃至図7は各姿勢での可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部の位置関係を示す平面図、図8は可動側磁気駆動部に働く位置と力の関係を示すグラフである。
【0014】
本発明の絞り兼用シャッタ駆動装置は、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付きの携帯電話、パソコン用カメラなどの絞り機能とシャッタ機能が必要なカメラに搭載することができる。
【0015】
図1に示すように、本実施の形態の絞り兼用シャッタ駆動装置には、光調節部材を駆動する磁気駆動手段10が設けられている。前記光調節部材は、図2乃至図4に示すように、3枚1組で動作する羽根部材31,32,33を有している。前記磁気駆動手段10は、固定側磁気駆動部11と可動側磁気駆動部21を有している。
【0016】
前記固定側磁気駆動部11には、鉄などの磁性材料で形成された磁性部材12が設けられている。前記磁性部材12は、図1に示すように、X−Y平面視したときの形状がコ字状でY1側に突出する四角ブロック状の凸部12a,12bを有している。図5に示すように、前記磁性部材12の各凸部12a,12bは、X方向の幅寸法がいずれもW1に設定されており、前記凸部12aと凸部12bとの間にはY1側が開放する凹部12cとなっている。
【0017】
前記磁性部材12の凸部12aには、銅線などを複数回巻回して形成された駆動コイル15が設けられている。このとき、前記駆動コイル15のY1側の面と前記凸部12aの先端面12a1とが一致するか、あるいは駆動コイル15のY1側の面が前記先端面12a1から突出しないように取り付けられる。
【0018】
図1に示すように、前記磁性部材12は、樹脂や非磁性金属などの材料で形成された支持体16に固定されている。支持体16は、L字状に折り曲げ形成された一対の支持部材16a,16bで構成され、前記支持部材16aと16bとで前記磁性部材12をX方向の両側から挟むようにして固定されている。前記支持部材16a,16bの先端は、それぞれY1側を向くように設定され、前記磁性部材12と前記支持部材16a,16bにより、Y1側が開口する凹部17が形成されている。
【0019】
前記支持部材16a,16bには、それぞれZ方向に並列に2つの貫通孔18a,18b(支持部材16bにしか図示していない)が形成されており、支持部材16aの貫通孔18a,18bから支持部材16bの貫通孔にかけてガイド軸19a,19bが挿入されている。
【0020】
前記可動側磁気駆動部21は、X方向に長く形成された四角柱状の可動体22を有しており、前記可動体22のX軸側の側面にはX1−X2方向に貫通するガイド穴22a,22bが穿設されている。前記ガイド穴22a,22bには、前記ガイド軸19a,19bが挿通されて、前記可動体22がX1−X2方向に移動自在に支持されている。
【0021】
前記可動体22のY2側の側面には、鉄やフェライトなどの磁性材料で形成された板状のヨーク部材23が重ねて固定され、さらにヨーク部材23の側面に永久磁石でN極、S極、N極およびS極となるように交互に磁化されたマグネット24が重ねて固定されている。図5に示すように、前記マグネット24は、X1側の端部がN極に磁化されて、そしてS極、N極に磁化されて、X2側の端部がS極に磁化されている。このときマグネット24のY2側の面と前記磁性部材12のY1側の面との間に微小な隙間が形成された状態で対向している。
【0022】
また、前記可動体22には、Z1方向に突出する棒状の連結ピン25(図1参照)が突出して形成されている。この連結ピン25が以下に示す光調節部材に連結されている。
【0023】
図2に示すように、本実施の形態の光調節部材はベース30に固定されている。ベース30の中央部には円形の開口部34が形成されている。本実施の形態の光調節部材は3枚の羽根部材31,32,33で構成され、各羽根部材31,32,33が前記ベース30に軸31a,32a,33aを介して回動自在に支持されている。前記羽根部材31,32,33の基端は、前記軸31a,32a,33aに支持されている。また前記羽根部材31,32,33の先端には前記開口部34の周縁部に沿う円弧状の開閉板31b,32b,33bが形成されている。
【0024】
前記羽根部材31,32,33には、前記軸31a,32a,33aの近傍に半径方向に延びる長穴31c,32c,33cがZ方向に貫通して形成されている。前記ベース30の内周縁と前記開口部34の周縁部との間には、リング状に形成されたリンク部材35が回動自在に支持されている。前記リンク部材35には、羽根部材32,33側に突出するピン35a,35bが突出して形成され、前記ピン35a,35bが前記長穴32c,33cに移動自在に挿入されている。
【0025】
前記ベース30上には、前記磁気駆動手段10が前記羽根部材31と一部重なる位置に固定されている。前記磁気駆動手段10に設けられた前記連結ピン25が前記長穴31c内に移動自在に挿入されている。なお、図示していないが、前記リンク部材35には、Y軸方向に微小距離移動可能となるように前記連結ピン25よりもY軸方向に延びる長穴が形成されて、この長穴にも前記連結ピン25が移動自在に挿入されている。これにより、前記連結ピン25が磁気駆動手段により直線的に動作させられたときに、前記連結ピン25の移動によってリンク部材35が回動可能となる。
【0026】
本実施の形態では、図2に示す位置が開放姿勢すなわち絞りが完全に開放した状態であり、図3に示す位置が半開放姿勢すなわち半絞り状態であり、図4に示す位置が閉鎖姿勢すなわちシャッタ状態である。
【0027】
図2に示す状態では、前記連結ピン25がX2方向に移動させられており、リンク部材35が反時計方向に回動させられている。リンク部材35が反時計方向に回動させられると、羽根部材31が軸31aを支点として時計回り方向に回動させられるとともに、この羽根部材31の動作に同期して羽根部材32,33も時計回り方向に軸32a,33aを支点として回動させられる。すなわち、リンク部材35が反時計方向に回動させられることで、ピン35a,35bが長穴32c,33c内を移動させられて、このときの移動力に基づいて羽根部材32,33が時計回り方向へ回動させられる。
【0028】
前記連結ピン25がX1方向に移動させられると、リンク部材35が時計回り方向に回動させられるとともに連結ピン25が長穴31c内を移動させられて、このときの連結ピン25の移動力によって前記羽根部材31が軸31aを支点として反時計方向へ回動させられる。さらに、リンク部材35の回動力に基づいてピン35a,35bが長穴32c,33c内を移動させられて、羽根部材31の動作動作に同期して羽根部材32,33も反時計方向へ回動させられる。この動作によって、図3に示す光調節部材として機能する羽根部材31,32,33が半開放姿勢に設定される。
【0029】
さらに、連結ピン25が図3に示す位置からさらにX1方向に移動させられると、図4に示すようにリンク部材35がさらに時計回り方向に回動させられて、前記羽根部材31,32,33が連結ピン25、ピン35a,35bの移動力によって同期しながら開口部34を完全に閉鎖する閉鎖姿勢に至る。
【0030】
本実施の形態では、図7に示すようにマグネット24の互いに隣り合うN極とS極のピッチをpとすると、磁性部材12に形成された凸部12aと凸部12bのピッチは1.5pに設定されている。さらに詳述すると、N極に磁化された部分のX方向の中心から前記N極に隣接するS極の磁化された部分のX方向の中心までの距離をpとしたときに、凸部12aのX方向の中心から凸部12bのX方向の中心までの距離がpの1.5倍に設定されている。なお、マグネット24のN極−S極間のピッチに対して磁性部材12の凸部12a,12bのピッチは、1.5倍に限られるものはなく、1.3倍以上1.5倍未満であってもよく、あるいは1.5倍を若干超えていてもよい。
【0031】
また、図5に示すように、前記磁気駆動手段10が固定されるベース30には、トーションバネで形成された弾性部材36が設けられている。弾性部材36の一端は前記ベース30に掛止され、他端は自由状態に設定されている。本実施の形態では、前記弾性部材36は、図5に示す開放状態では可動体22側とは接しておらず、図6に示す半開放姿勢において可動体22側に接触して弾性復帰力が発生するように設定されている。
【0032】
次に、本実施の形態の絞り兼用シャッタ駆動装置での3姿勢の設定動作について図5〜図8を参照して説明する。なお、図8の縦軸は推力の大きさ(割合)を示し、横軸(x)の上側が図5〜図7において可動体22を左側(X1側)へ動作させる力であり、x軸より下側が可動体22を右側(X2側)に動作させる力である。また横軸(x)は、可動体22の位置を示し、図5に示す位置が0(ゼロ)である。また、図8に示すグラフaは、駆動コイル15が通電されていないときにマグネット24と磁性部材12との間、あるいはマグネット24と磁性部材12及び駆動コイル15との間に働く磁気力(無通電推力)である。またグラフbは、駆動コイル15が通電されたときの可動側磁気駆動部(可動体22側)に働く推力である。
【0033】
図5に示す位置は、連結ピン25が光調節部材として機能する羽根部材31,32,33を開放姿勢とする位置に設定させる状態である。このとき、連結ピン25が設けられた可動体22が図1に示す支持体16bのX1側の内側面に当接してそれ以上可動体22がX2方向へは移動できないようになっている。すなわち、可動体22は図8のグラフaで示すように、無通電状態では右方向(図5ではX2方向)へ磁気力(無通電推力)f1が作用している。したがって、可動体22は支持体16bの内面に当たっているためそれ以上X2方向へは移動できず、羽根部材31,32,33は開放姿勢を維持することができる。
【0034】
前記凸部12aと12bが、それぞれマグネット24のN極に対してほぼ等しい面積で対向するように設定すると、無通電状態であっても可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部とが釣り合う状態に設定されるが、図5に示すように、凸部12b側のN極との対向面積を若干凸部12aより大きくしておくことで、可動体22側に対して無通電でX2方向への推力を発生させるようにしている。
【0035】
図5に示す開放姿勢において、駆動コイル15を一定の電圧で短時間通電し、駆動コイル15のX1側のコイル15aに紙面裏側から表側に電流が流れるように、そしてX2側のコイル15bに前記とは逆向きの電流が流れるように制御すると、駆動コイル15とマグネット24との間にはX1方向への推力が発生する。この開放姿勢で発生する推力が図8に符号F1で示すものである。推力F1は、前記無通電推力f1よりも大きいため、可動体22に対して左方向(X1方向)への推力が発生する。
【0036】
そして、前記可動体22は、図6に示す位置に移行させられるが、この位置に至る直前に可動体22のX1側の進行方向に設けられた弾性部材36の一端に可動体22のX1側の面が当接する。このときには既に駆動コイル15の通電がカットされて、可動体22にはX1方向への無通電推力が発生し、図6の位置において可動体22の無通電推力f2と前記弾性部材37の弾性復帰力S1とが釣り合って、この時点で可動体22は停止する。この位置が半開放姿勢となる。よって、この半開放姿勢においても無通電状態で前記姿勢を維持することが可能になる。
【0037】
なお、半開放姿勢の場合には、図6に示す位置において凸部12a,12bとマグネット24のN極との各対向面積が等しくなる方向すなわちX1方向へ可動体22側を動作させる無通電推力が働くことになる。
【0038】
さらに図6に示す半開放姿勢において、前記より高い電圧の電流が、駆動コイル15のコイル15a側では紙面裏側から表側に、コイル15b側ではそれとは逆向きに短時間だけ流れることにより、可動体22に対してX1方向への推力が発生する。図6に示す姿勢で発生する推力は、図8において符号f3で示すように、前記弾性復帰力S1よりも大きなものとなる。よって、可動体22は弾性部材36の弾性復帰力S1に打ち勝ってさらにX1方向へ移動できることになる。これにより、可動体22の連結ピン25は図7に示す羽根部材31,32,33を閉鎖姿勢にする位置まで移動させられる。
【0039】
閉鎖姿勢の位置に至った可動体22は、通電状態は解除されているため、その後は弾性部材36の弾性復帰力によって開放姿勢へと復帰させられる。
【0040】
なお、本実施の形態では、羽根部材31,32,33を開放姿勢から直接に閉鎖姿勢へと切り換えるようにすることもできる。この場合には、図5に示す開放姿勢において、駆動コイル15に対して高い電圧の電流すなわち、半開放姿勢から閉鎖姿勢に移行させるときに発生させる電圧よりも高い電圧の電流を流すことにより、羽根部材31,32,33を開放姿勢から一気に閉鎖姿勢へ移行させることができる。
【0041】
また、可動体22が図7に示す閉鎖姿勢の位置から図5に示す開放姿勢の位置に復帰する際に、弾性部材36の弾性復帰力のみで移行させるだけでなく、駆動コイル15を通電して可動体22に対してX2方向への移動力を発生させるようにしてもよい。
【0042】
本実施の形態では、マグネット24と鉄芯磁性部材12が羽根部材31,32,33(光調節部材)の開閉動作方向と平行な方向に配置されているが、直交する方向に配置してもよい。
【0043】
【発明の効果】
以上説明した本発明は、絞りとシャッタとを兼用できる光調節部材が設けられているものにおいて、無通電状態で開放姿勢と半開放姿勢に設定できるので省電力化を図ることが可能になる。また、ひとつの磁気駆動手段だけで絞りとシャッタを兼用できるのでコスト的に安価なカメラを提供できる。
【0044】
また、光調節部材の開閉方向と磁気駆動手段を方向に動作するように設定し、しかもマグネットと駆動コイルの方向を同じ向きに延びるように設定したので、超薄型のアクチュエータにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の絞り兼用シャッタ駆動部材を示す斜視図、
【図2】光調節部材が開放姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図3】光調節部材が半開放姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図4】光調節部材が閉鎖姿勢であるときの状態を示す平面図、
【図5】磁気駆動手段が開放姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図6】磁気駆動手段が半開放姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図7】磁気駆動手段が閉鎖姿勢に設定されているときの状態を示す平面図、
【図8】可動体の位置と作用する力との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
11 固定側磁気駆動部
12 磁性部材
12a,12b 凸部
15 駆動コイル
21 可動側磁気駆動部
22 可動体
23 ヨーク部材
24 マグネット
25 連結ピン
30 ベース
31,32,33 羽根部材(光調節部材)
31a,32a,33a 軸
31b,32b,33b 開閉板
31c,32c,33c 長穴
34 開口部
35 リンク部材
35a,35b ピン
36 弾性部材
Claims (5)
- 開口部を閉鎖して光を遮断する閉鎖姿勢と前記開口部を開放して光を通過させる開放姿勢との間で移動させられる光調節部材を駆動させる磁気駆動手段を有し、
前記磁気駆動手段は、前記光調節部材を、前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢とさらに前記開放姿勢と前記閉鎖姿勢との間の途中の半開放姿勢の少なくとも3姿勢に設定可能であることを特徴とする絞り兼用シャッタ駆動装置。 - 前記磁気駆動手段は、ベース側に固定される固定側磁気駆動部と、前記固定側磁気駆動部に対向して直線的に往復動作させられる可動側磁気駆動部で構成されている請求項1記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
- 前記可動側磁気駆動部と固定側磁気駆動部は、前記光調節部材が前記開放姿勢と半開放姿勢のときに無通電状態で釣り合うように設定されている請求項2記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
- 前記ベースには、前記光調節部材が半開放姿勢であるときに前記可動側磁気駆動部と前記固定側磁気駆動部との間に作用する磁気力と釣り合う弾性力を発生させる弾性部材が設けられている請求項2または3記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
- 前記可動側磁気駆動部には、N極とS極が交互に着磁されたマグネットが設けられ、前記固定側磁気駆動部には、前記可動側磁気駆動部に対向する複数の凸部と駆動コイルが設けられ、隣接する前記凸部のピッチが、前記マグネットの隣接するN極とS極との間の磁極間のピッチの1.3〜1.5倍に設定されている請求項1ないし4のいずれかに記載の絞り兼用シャッタ駆動装置。
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