JP2004304907A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向の長さを小さくしかつ出力を向上させることができる、安価で小型の駆動装置とする。
【解決手段】円筒形状の第１、第２のマグネット５，１１と、第１、第２のマグネットの軸方向に配置される第１、第２のコイル２，８と、第１、第２のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置され、かつ前記第１、第２のマグネットの内径部に固定され、一体で回転可能な軟磁性材料からなる第１、第２のロータ軸４，１０と、前記第１、第２のマグネットの外周面に対向するとともに前記第１、第２のコイルにより励磁される磁極部１ａ〜１ｄ，７ａ〜７ｄを具備する第１、第２のステ−タ１，７とを備えた第１、第２の駆動手段とを有し、前記第１、第２の駆動手段それぞれの回転軸の方向が平行になるように配置する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁回転する第１および第２の駆動手段を有する駆動装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数個のステッピングモータをレンズ鏡筒の周囲に配置したレンズ鏡筒および絞りシャッタの駆動装置が、特許文献１にて提案されている。これは、略コ字形状のステータをロータに対して相対向に配置して成るステッピングモータを鏡筒の周囲に複数個配置し、各々のステッピングモータをレンズ移動機構や絞りシャッタ駆動機構の駆動装置としたもので、撮影レンズ装置、特に鏡筒径方向の小型化を狙ったものである。しかし、上記特許文献１に記載のステッピングモータは、略コ字形状のステータのコイルへの通電で発生する磁束には、漏れ磁束が多く発生してマグネットに効果的に作用しない。そのため、小型のままでは大きいトルクを引き出せないという課題がある。
【０００３】
本願出願人は、上記のような課題を解決したモータを特許文献２により開示している。この提案されたモータは、円周方向に等分割して異なる極に交互に着磁された永久磁石から成るロータを円筒形状に形成し、該ロータの軸方向に第１のコイル、ロータ及び第２のコイルを順に配置し、第１のコイルにより励磁される第１の外側磁極及び第１の内側磁極をそれぞれロータの外周面及び内周面に対向させ、第２のコイルにより励磁される第２の外側磁極及び第２の内側磁極をそれぞれロータの外周面及び内周面に対向させるように構成したものであり、ロータ軸である回転軸が円筒形状の永久磁石から取り出されている。
【０００４】
上記構成のモータは、出力が高く、該モータの外形寸法を小さいものとすることができ、更にマグネットを薄くすることにより第１の外側磁極と第１の内側磁極の間の距離及び第２の外側磁極と第２の内側磁極の間の距離を結果的に小さくでき、磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。これによれば、第１のコイル及び第２のコイルに流す電流が少なくても、多くの磁束を発生させることができる。
【０００５】
また、本願出願人は上記特許文献２に開示のモータを更に改良したものとして、内側磁極を円筒形状で構成し、その内側磁極の内径部に挿入されている出力軸を軟磁性材料で構成し、更にはステータに取り付けられ該出力軸を回転可能に保持する軸受けを非磁性材料で構成したものを、特許文献３により開示している。この提案によれば、出力軸も磁気回路として利用できるため、モータの出力がさらに向上する。また、その際のステータと出力軸の磁気による吸着は、軸受けを非磁性材料で構成することで防いでいる。
【０００６】
上記特許文献２や特許文献３に記載されているタイプのモータは、前述したような効果を有する反面、軸方向の長さが長くなり、カメラや鏡筒内で光軸と平行となるように配置して、絞り羽根やシャッタ、レンズ等を駆動するために用いようとした場合、他のレンズの配置の邪魔になったり、他の構造物を切り欠かなければならなかったりするという課題は残ったままであった。
【０００７】
そこで、このような課題を解決すべく、本願出願人は特許文献４に記載の駆動伝達装置を提案している。この駆動装置は、円周方向に等分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットを円筒形状に形成し、該マグネットの軸方向にコイル、マグネットを順に配置し、コイルにより励磁される外側磁極及び内側磁極をそれぞれマグネットの外周面及び内周面に対向させるように構成した駆動装置を二つ備え、この二つの駆動装置を軸方向が平行になるように並べて配置し、一方の駆動装置のマグネットに一体的に設けられた歯車と他方の駆動装置のマグネットに一体的に設けられた歯車とに噛み合う歯車部を有する伝達機構とで構成されるものである。
【０００８】
【特許文献１】
特公平０６−６４２８１号公報
【特許文献２】
特開平０９−３３１６６６号公報
【特許文献３】
特開平１０−２２９６７０号公報
【特許文献４】
特開２００１−２９８９３８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献４に記載の駆動伝達装置は、軸方向の長さは短くなる（高さは低くなる）ものの、上記特許文献２や特許文献３にて記載されているものと同様に、マグネットの内径とそれに対向する内側磁極との間には所定の間隔が必要であり、それを製造時に管理することはコストアップを招くものである。
【００１０】
また、ステータの形状としても円筒形状の内側磁極部と外側磁極部が必要であり、それらを一体的に構成するのは部品製造上難しい。又それらを別体で製造した後、一体的に組み立てる場合は部品点数が多くなり、コストアップを招いてしまうものであった。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、軸方向の長さを小さくすることができ、かつ出力を向上させることができる、安価で小型の駆動装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、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第１のマグネットと、該第１のマグネットの軸方向に配置される第１のコイルと、該第１のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置され、かつ前記第１のマグネットの内径部に固定され、一体で回転可能な軟磁性材料からなる第１のロータ軸と、前記第１のマグネットの外周面に対向するとともに前記第１のコイルにより励磁される磁極部を具備する第１のステ−タとを備えた第１の駆動手段と、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第２のマグネットと、該第２のマグネットの軸方向に配置される第２のコイルと、該第２のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置され、かつ前記第２のマグネットの内径部に固定され、一体で回転可能な軟磁性材料からなる第２のロータ軸と、前記第２のマグネットの外周面に対向するとともに前記第２のコイルにより励磁される磁極部を具備する第２のステ−タとを備えた第２の駆動手段と、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとに連結して回転し、該回転出力を被駆動部材に伝達する出力手段とを有し、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを、それぞれの回転軸の方向が平行になるように配置した駆動装置とするものである。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１〜図９は本発明の実施の一形態に係る図であり、詳しくは、図１は光量制御装置の分解斜視図、図２は光量制御装置の絞り羽根が開放状態にある時の正面図、図３は光量制御装置の絞り羽根が開放状態と閉鎖状態の中間の状態にある時の正面図、図４は光量制御装置の絞り羽根が閉鎖状態にある時の正面図、図５は第１の駆動手段及び第２の駆動手段を含む図１の光量制御装置の部分断面図（図３のＡ−Ａ断面図）である。また、図６〜図９は第１の駆動手段と第２の駆動手段とから成る駆動装置のマグネットとステータの位相関係を各動作段階毎に示す断面図である。
【００１５】
図１〜図９において、１は第１の駆動手段の構成要素である軟磁性材料から成るステータであり、該ステータ１は外筒及びドーナツ状の天板で構成されている。該ステータ１の外筒はその先端部が櫛歯形状の外側磁極部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを形成している。該ステータ１の天板は中央に後述のロータ軸４の軸突起４ｄが嵌合する軸穴１ｅが形成されている。２は円筒形状のコイルであり、該コイル２はボビン３に巻き付けられている。該コイル２及び該ボビン３はその外径が後述のマグネット５の外径とほぼ同じ寸法となっている。
【００１６】
４は軟磁性材料からなるロータ軸、５は永久磁石からなる円筒形状のマグネットであり、前記ロータ軸４の第１円柱部４ａの外周面と前記マグネット５の内周面とが接着や圧入等により密着固定される。前記ロータ軸４には軸突起４ｄと軸突起４ｅとが形成され、これらがステ−タ１の軸穴１ｅと後述の地板１３の軸穴１３ａにより回転嵌合保持される。その際、該ロータ軸４の第２円柱部４ｃはコイル２の内周面に所定の隙間を持って配置される。前記マグネット５は、図６〜図９に示すように、外周表面及び内周表面を円周方向に多分割、即ち着磁極数がＮとなるよう（本実施形態では８分割、即ちＮ＝８となるよう）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁されている。該マグネット５を射出成形等により成形されるプラスチックマグネット材料により構成することで、円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くすることができる。該マグネット５の内周面は、外周面に比べ弱い着磁分布を持つか、あるいは全く着磁されていないか、あるいは外周面と逆の極、すなわち外周面がＳ極の場合はその範囲の内周面はＮ極に着磁されているもののいずれかでよく、この例では外周面と逆の極としている。
【００１７】
６は連結部材であり、該連結部材６は円盤部６ａの外周面が前記マグネット５の内周部５ａに、円盤部６ａの内周面が前記ロータ軸４の第３円柱部６ａの外周面に圧入や接着等により固定され、前記ロータ軸４、前記マグネット５及び該連結部材６は一体で回転可能となる。また、該連結部材６にはリンク突起部６ｂ及び６ｃが一体的に形成されている。該リンク突起部６ｂ及び６ｃは二つの突起の内壁で形成される溝が後述する駆動伝達リング１４と嵌合する。
【００１８】
前記ステータ１の外側磁極部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれが前記マグネット５の着磁に関して同位相になるように、円周方向に３６０／（Ｎ／２）度、即ち９０度ずつずれて形成されている。
【００１９】
以上のようなステータ１、コイル２、ボビン３、ロータ軸４、マグネット５、連結部材６により、第１の駆動手段が構成されている。
【００２０】
同様に、図１〜図９において、７は第２の駆動手段の構成要素である軟磁性材料から成るステータであり、該ステータ７は外筒及びドーナツ状の天板で構成されている。該ステータ７の外筒はその先端部が櫛歯形状の外側磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを形成している。該ステータ７の天板は中央に後述のロータ軸１０の軸突起１０ｄが嵌合する軸穴７ｅ（図１では不図示）が形成されている。８は円筒形状のコイルであり、該コイル８はボビン９に巻き付けられている。該コイル８及び該ボビン９はその外径が後述のマグネット１１の外径とほぼ同じ寸法となっている。
【００２１】
１０は軟磁性材料からなるロータ軸、１１は永久磁石からなる円筒形状のマグネットであり、前記ロータ軸１０の第１円柱部１０ａの外周面と前記マグネット１１の内周面とが接着や圧入等により密着固定される。ロータ軸１０には軸突起１０ｄと軸突起１０ｅとが形成され、これらが前記ステ−タ７の軸穴７ｅと後述の地板１３の軸穴１３ｂにより回転嵌合保持される。その際、該ロータ軸１０の第２円柱部１０ｃは前記コイル８の内周面に所定の隙間を持って配置される。前記マグネット１１は、図６〜図９に示すように、外周表面及び内周表面を円周方向に多分割、即ち着磁極数がＮとなるよう（本実施形態では８分割、即ちＮ＝８となるよう）Ｓ極、Ｎ極が交互に着磁されている。該マグネット１１を射出成形等により成形されるプラスチックマグネット材料により構成することで、円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くすることができる。該マグネット１１の内周面は、外周面に比べ弱い着磁分布を持つか、あるいは全く着磁されていないか、あるいは外周面と逆の極、すなわち外周面がＳ極の場合はその範囲の内周面はＮ極に着磁されているもののいずれかでよく、この例では外周面と逆の極としている。
【００２２】
１２は連結部材であり、該連結部材１２は円盤部１２ａの外周面が前記マグネット１１の内周部１１ａに、円盤部１２ａの内周面が前記ロータ軸１０の第３円柱部１０ａの外周面に圧入や接着等により固定され、前記ロータ軸１０、前記マグネット１１及び該連結部材１２は一体で回転可能となる。また、該連結部材１２にはリンク突起部１２ｂ及び１２ｃが一体的に形成されている。該リンク突起部１２ｂ及び１２ｃは二つの突起の内壁で形成される溝が後述する駆動伝達リング１４と嵌合する。
【００２３】
前記ステータ７の外側磁極部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、それぞれが前記マグネット１１の着磁に関して同位相になるように、円周方向に３６０／（Ｎ／２）度、即ち９０度ずつずれて形成されている。
【００２４】
以上のようなステータ７、コイル８、ボビン９、ロータ軸１０、マグネット１１、連結部材１２により、第２の駆動手段が構成されている。
【００２５】
１３は中央に開口部１３ｅが形成されたドーナツ形状の地板であり、１４は前記地板１３の嵌合部１３ｌに開口部１４ｅが嵌合して回転可能に取り付けられる駆動伝達リングである。この取り付けの際、駆動伝達リング１４は前記地板１３の断面が円弧状のレール面１３ｍ（図５参照）に当接する。前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段は、それぞれ、その構成要素である前記ステータ１及び前記ステータ７が公知の方法（例えば接着やビス止め等）により前記地板１３の保持部１３ｃ及び保持部１３ｄに取り付けることにより固定される。その際、第１の駆動手段のロータ軸４の軸突起４ｅが前記地板１３の軸穴１３ａに嵌合し、該第２の駆動手段のロータ軸１０の軸突起１０ｅが前記地板１３の軸穴１３ｂに嵌合して、前記ロータ軸４は一体固定される前記マグネット５及び前記連結部材６とともに回転可能に保持され、前記ロータ軸１０は一体固定される前記マグネット１１及び前記連結部材１２とともに回転可能に保持されることになる。
【００２６】
前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段はそれらの軸方向が平行な状態で前記地板１３に前記駆動伝達リング１４の回転軸を挟んで対向する位置に配置されており、前記第１の駆動手段の連結部材６に一体的に形成された前記リンク突起部６ｂ及び６ｃの内壁で形成される溝が前記駆動伝達リング１４のリンク腕部１４ａ上に設けられたリンク突起１４ｃと嵌合し、前記第２の駆動手段の連結部材１２に一体的に形成された前記リンク突起部１２ｂ及び１２ｃの内壁で形成される溝が前記駆動伝達リング１４のリンク腕部１４ｂ上に設けられたリンク突起１４ｄと嵌合する（図５参照）。これにより、前記第１の駆動手段のマグネット５と前記第２の駆動手段のマグネット１０は前記駆動伝達リング１４を介してお互いに連動して駆動されるようにリンク連結される。この時、前記マグネット５の着磁位相と前記ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄの関係は、前記マグネット１０の着磁位相と前記ステータ７の外側磁極７ａ〜７ｄの関係に対して１８０／Ｎ度、すなわち２２．５度ずれて配置される。前記駆動伝達リング１４は、連動して駆動する前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段それぞれによって回転駆動される。その様子は後述する。
【００２７】
１５，１６，１７，１８，１９，２０は絞り羽根であり、これらの絞り羽根１５〜２０には軸穴１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ，２０ａが形成されており、これらの軸穴は前記地板１３に形成された突起１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊ，１３ｋにそれぞれ回転可能に嵌合している。また、前記絞り羽根１５〜２０にはカム溝１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ，２０ｂが形成されており、これらのカム溝は前記駆動伝達リング１４に形成された突起１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ，１４ｊ，１４ｋに摺動可能に嵌合している。したがって、前記駆動伝達リング１４を回転させて絞り羽根１５〜２０をそれぞれ軸穴１５ａ〜２０ａを中心に回転させることにより、図１に示す光量制御装置における前記地板１３の開口部１３ｅの通過光量を変化させることができるように構成されている。
【００２８】
２１は中央に開口部２１ａが設けられた羽根押え板であり、前記絞り羽根１５〜２０及び駆動伝達リング１４を間に挟んで地板１３に固定され、前記絞り羽根１５〜２０及び駆動伝達リング１４を回転可能に保持して光軸方向の抜け止めの役割を果たす。
【００２９】
図２〜図４は、光量制御装置の前記駆動装置を駆動した時の前記駆動伝達リング１４の回転による前記絞り羽根１５〜２０の状態の変化を示した図であり、前述したように、図２は開放状態にある時の正面図、図３は開放状態と閉鎖状態の中間の状態にある時の正面図、図４は閉鎖状態にある時の正面図である。これらの図はいずれも前記羽根押え板２１を省略して見やすくしている。
【００３０】
図２〜図４に示すように、前記第１の駆動手段の構成要素である連結部材６と駆動伝達リング１４とのリンク連結部を、絞り羽根１５の回転中心と絞り羽根２０の回転中心との間のスペースに構成し、前記第２の駆動手段の構成要素である連結部材１２と駆動伝達リング１４とのリンク連結部を、絞り羽根１７の回転中心と絞り羽根１８の回転中心との間のスペースに構成したので、光量制御装置のデッドスペースに有効的に駆動手段をレイアウト可能となり、各駆動手段はもちろん、該装置についても、光軸と平行方向の寸法のみならず、直径方向の寸法を小さくすることができる。
【００３１】
前記ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄ及び前記ステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄは軸（４ｄ，４ｅ，１０ｄ，１０ｅ）と平行方向に延出する歯により構成されている。これにより、駆動手段の直径を最小限にし得る磁極の構成が可能となる。つまり、外側磁極部を半径方向に延びる凹凸で形成するとその分駆動手段の直径が大きくなってしまうが、本実施形態では、軸と平行方向に延出する歯により外側磁極部を構成しているので、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の直径を最小限に抑えることができる。また、前記地板１３の開口部１３ｅを遮らないように前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段が配置されているが、それらの直径を最小限に抑えることで、光量制御装置そのものの外径も小さく抑えることが可能となる。
【００３２】
前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段とも、軸方向の長さはマグネットの長さとコイルの長さを加えただけの長さでほぼ決まるため、軸方向の高さ（長さ）が非常に低い（短い）アクチエータとして構成することができる。また、前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段は軸方向に平行に配置してあるので、前記絞り羽根１５〜２０を駆動するアクチエータとして光軸と平行方向の寸法を短く構成することができ、したがって、図１のように光量制御装置のアクチュエータとして用いる場合に、他のレンズや構造物に対して邪魔にならない構成を実現することができる。
【００３３】
前記ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄは前記マグネット５の外周面に所定の隙間をもって対向して配置される。同様に、前記ステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄは前記マグネット１１の外周面に所定の隙間をもって対向して配置される。前記ロータ軸４の第１円柱部４ａ及び第２円柱部４ｃで第１の内側磁極部が形成される。同様に、前記ロータ軸１０の第１円柱部１０ａ及び第２円柱部１０ｃで第２の内側磁極部が形成される。
【００３４】
前記コイル２への通電により、外側磁極部１ａ〜１ｄと第１の内側磁極部が励磁され、その磁極間にはマグネット５を横切る磁束が発生し、効果的に該マグネット５に作用する。その際、外側磁極部１ａ〜１ｄと第１の内側磁極部はそれぞれ反対の極に励磁される。同様に、前記コイル８への通電により、外側磁極部７ａ〜７ｄと第２の内側磁極部が励磁され、その磁極間にはマグネット１１を横切る磁束が発生し、効果的に該マグネット１１に作用する。その際、外側磁極部７ａ〜７ｄと第２の内側磁極部はそれぞれ反対の極に励磁される。
【００３５】
また、前記マグネット５は前記したように射出成形等により成形される円筒形状のプラスチックマグネット材料により構成されているので、円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くすることができるとともに、該マグネット５の内周面に対向して第１の内側磁極部を形成する前記ロータ軸４の第１円柱部４ａは該マグネット５の内周面との間に空隙を設ける必要がない。そのため、第１の外側磁極部１ａ〜１ｄと第１円柱部４ａとの距離を非常に小さくできる。同様に、前記マグネット１１は前記したように射出成形等により成形される円筒形状のプラスチックマグネット材料により構成されているので、円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くすることができるとともに、該マグネット１１の内周面に対向して第２の内側磁極部を形成する前記ロータ軸１０の第１円柱部１０ａは該マグネット１１の内周面との間に空隙を設ける必要がない。そのため、外側磁極部７ａ〜７ｄと第１円柱部１０ａとの距離を非常に小さくできる。よって、前記コイル８と前記外側磁極部１ａ〜１ｄと第１の内側磁極部とで形成される磁気回路、及び前記コイル８と前記外側磁極部７ａ〜７ｄと前記第２の内側磁極部とで形成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、モータの出力を高めることが出来る。
【００３６】
また、前記マグネット５はその内径部が前記ロータ軸４によって埋められており、前記マグネット１１はその内径部が前記ロータ軸１０によって埋められているので、上記特許文献４に記載されているものに比べ、マグネットの機械的強度が大きく、又前記ロータ軸４及びロータ軸１０はマグネット５，１１の内径部に現れるＳ極、Ｎ極との間の磁気抵抗を小さくするいわゆるバックメタルとして作用するので、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになり、高温下の環境で使用されても減磁による磁気的劣化も少ない。
【００３７】
さらに、上記特許文献４に記載のモータはマグネットの外径部と外側磁極部の隙間を精度良く保って組み立てる必要がある他に、該マグネットの内径部に対向する位置にある内側磁極部を該マグネットに対し所定の隙間を設けて配置する必要があり、部品精度のばらつきや組み立て精度が悪い場合にこの隙間を確保できず、内側磁極部がマグネットに接触してしまうなどの不良が生じる可能性が高いが、本実施の形態では、マグネット５の外径部及びマグネット１１の外径部のみの隙間を管理するだけでよいので、組み立てが容易になる。
【００３８】
前記第１の駆動手段の第１の内側磁極部を形成するうちの第１円柱部４ａは前記コイル２の内径よりも大きな外径を有し、前記第２の駆動手段の第２の内側磁極部を形成するうちの第１円柱部１０ａは前記コイル８の内径よりも大きな外径を有している（図５参照）ことで、コイルの内径を小さくして、該コイルの占有する体積を大きくしても、前記第１の駆動手段の外側磁極部１ａ〜１ｄと前記第１円柱部４ａとの距離及び該第２の駆動手段の外側磁極部７ａ〜７ｄと前記第１円柱部１０ａとの距離を小さく構成することが可能になる。これにより、コイル側から見た磁気抵抗が小さくなるので、小さな電力によっても多くの磁束を発生させることが可能となり、駆動手段の出力を向上させることができる。
【００３９】
図６〜図９は、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを主たる構成要素とする駆動装置に具備されるマグネットとステータの位相関係を各動作段階で示す断面図であり、各図とも、（ａ）は第１の駆動手段を、（ｂ）は第２の駆動手段を、それぞれ示している。
【００４０】
図６〜図９において、第１の駆動手段のマグネット５の着磁位相とステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄとの関係は、第２の駆動手段のマグネット１１の着磁位相とステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄとの関係に対して、１８０／Ｎ度、すなわち２２．５度ずれて配置されている。これは前記マグネット５と前記マグネット１１が前記駆動伝達リング１４にリンク連結された状態で位相関係が互いに異なるように、前記ステータ１及び前記ステータ７がそれぞれ前記地板１３の保持部１３ｃ及び保持部１３ｄに位置決め固定される構成となっている。
【００４１】
次に、前記駆動伝達リング１４が前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段によって駆動される様子を説明する。
【００４２】
図６の状態は、第１の駆動手段のコイル２に対して正通電することにより、ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄをＮ極とし、前記ロータ軸４の第１の内側磁極部（４ａ，４ｃ）をＳ極とし、同時に第２の駆動手段のコイル８に対して逆通電することにより、前記ステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄをＳ極とし、前記ロータ軸１０の第２の内側磁極部（１０ａ，１０ｃ）をＮ極とした場合を示す。
【００４３】
前記マグネット５の外周表面のＳ極に着磁された着磁部がステータ１の外側磁極部の中心に向かう回転力が発生する（図６の時計方向）とともに、前記マグネット１１の外周表面のＮ極に着磁された着磁部がステータ７の外側磁極部の中心に向かう回転力が発生し（図６の反時計方向）、該マグネット５及び該マグネット１１はそれぞれに固定されているロータ軸４及びロータ軸１０が駆動伝達リング１４を介してリンク連結されているので、図６の状態でバランスを保って静止する。この状態は、図２に示す様に光量制御装置の絞り羽根１５〜２０が地板１３の開口部１３ｅを開放する状態にあり、ここで、該駆動伝達リング１４はリンク腕部１４ａ及び１４ｂが該地板１３のストッパーに当接している。
【００４４】
次に、図６の状態から、前記第１の駆動手段のコイル２への正通電を維持しながら、すなわち前記ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄをＮ極とし、前記ロータ軸４の第１の内側磁極部をＳ極としながら、前記第２の駆動手段のコイル８への通電を正通電に切り換えると、前記ステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄはＮ極に励磁され、前記ロータ軸１０の第２の内側磁極部はＳ極に励磁され、前記マグネット１１は外周表面のＳ極に着磁された着磁部が前記ステータ７の外側磁極部の中心に向かう回転力が発生し、図中時計方向に回転を始める。前記マグネット５及び前記マグネット１１はそれぞれに固定されている連結部材６及び連結部材１２が駆動伝達リング１４を介してリンク連結されているので、前記マグネット１１の時計方向の回転に伴い前記駆動伝達リング１４は反時計方向へと回転し、前記マグネット５は時計方向に回転する。そして、図７に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図６の状態から前記マグネット５及び前記マグネット１１がそれぞれ時計方向に２２．５度回転した状態である。
【００４５】
次に、図７の状態から、前記第２の駆動手段のコイル８への正通電を維持しながら、すなわち前記ステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄをＮ極とし、前記ロータ軸１０の第２の内側磁極部をＳ極としながら、前記第１の駆動手段の前記コイル２への通電を逆通電に切り換えると、前記ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄはＳ極に励磁され、前記ロータ軸４の第１の内側磁極部はＮ極に励磁され、前記マグネット５は外周表面のＮ極に着磁された着磁部がステータ１の外側磁極部の中心に向かう回転力が発生し、図中時計方向に回転を始める。前記マグネット５及び前記マグネット１１はそれぞれに固定されている連結部材６及び連結部材１２が駆動伝達リング１４を介してリンク連結されているので、前記マグネット５の時計方向の回転に伴い前記駆動伝達リング１４は反時計方向へと回転し、前記マグネット１１は時計方向に回転する。そして、図８に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は、図７の状態から前記マグネット５及び前記マグネット１１がそれぞれ時計方向に２２．５度回転した状態である。
【００４６】
ここで、図３に示す状態、すなわち前記絞り羽根１５〜２０が中間絞り位置にある状態は、図７の状態と図８の状態の中間位置に対応する。
【００４７】
次に、図８の状態から、前記第１の駆動手段のコイル２への逆通電を維持しながら、すなわち前記ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄをＳ極とし、前記ロータ軸４の第１の内側磁極部をＮ極としながら、前記第２の駆動手段の前記コイル８への通電を逆通電に切り換えると、前記ステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄはＳ極に励磁され、前記ロータ軸１０の第２の内側磁極部はＮ極に励磁され、前記マグネット１１は外周表面のＮ極に着磁された着磁部が前記ステータ７の外側磁極部の中心に向かう回転力が発生し、図中時計方向に回転を始める。前記マグネット５及び前記マグネット１１はそれぞれに固定されている連結部材６及び連結部材１２が駆動伝達リング１４を介してリンク連結されているので、前記マグネット１１の時計方向の回転に伴い前記駆動伝達リング１４は反時計方向へと回転し、前記マグネット５は時計方向に回転する。そして、図９に示す状態でバランスを保って静止する。この状態は図８の状態から前記マグネット５及び前記マグネット１１がそれぞれ時計方向に２２．５度回転した状態である。また、この状態は、図４に示す様に光量制御装置の絞り羽根１５〜２０が地板１３の開口部１３ｅを閉鎖する状態にあり、ここで、前記駆動伝達リング１４はリンク腕部１４ａ及び１４ｂが前記地板１３のストッパーに当接している。
【００４８】
上記のようにコイル２及びコイル８への通電方向を順次切り換えていくことにより、リンク連結されている前記マグネット５、前記マグネット１１、前記駆動伝達リング１４は同時に回転し、通電位相に応じた位置へと順次回転することになる。ここで、マグネットの回転角は２相励磁でステップ駆動するためには少なくとも（１８０／Ｎ）度以上回転する必要があり、また、リンク連結により駆動伝達レバーが回転するためにはマグネットの回転角は最低でも１８０度未満にする必要がある。本実施形態では、開放状態から閉鎖状態までを３パルスで駆動する構成としている。すなわち、前記マグネット５及び前記マグネット１１の回転角は
（１８０／Ｎ）×３＝６７．５度
としている（Ｎ＝８極）。
【００４９】
ここで、このような構成の駆動装置が超小型化になる上で最適な構成であることについて説明する。
【００５０】
本実施の形態に係る駆動装置の基本構成について述べると、第１に、第１の駆動手段及び第２の駆動手段のマグネットを円筒形状（リング状）に形成していることであり、第２に、第１の駆動手段及び第２の駆動手段のマグネットの外周面及び内周面を周方向にＮ分割して異なる極に交互に着磁していることであり、第３に、第１の駆動手段及び第２の駆動手段ともに軸方向にコイルとマグネットを順に配置していることであり、第４に、第１の駆動手段及び第２の駆動手段の外側磁極部を軸と平行方向に延出する歯により構成していることであり、第５に、第１の駆動手段及び第２の駆動手段ともにコイルにより励磁されるステータの外側磁極部をマグネットの外周面に対向させ、コイルにより励磁されるロータ軸の内側磁極部をマグネットの内周面に密着固定させていることであり、第６に、第１の駆動手段及び第２の駆動手段とをそれぞれの回転軸の方向が平行になるように配置していることであり、第７に、第１の駆動手段のマグネットと第２の駆動手段のマグネットを駆動伝達リングを介して連結していることである。
【００５１】
その他、上記の第１の駆動手段及び第２の駆動手段の径は、マグネットの径にステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよく、また、第１の駆動手段及び第２の駆動手段の軸方向の長さはマグネットの長さにコイルの長さを加えた程度の長さがあれば良いことになる。このため、第１の駆動手段及び第２の駆動手段の大きさは、マグネット及びコイルの径と長さによって決まるもので、該マグネット及びコイルの径と長さをそれぞれ非常に小さくすれば、第１の駆動手段及び第２の駆動手段を超小型にすることができるものである。
【００５２】
また、前記地板１３の開口部１３ｅを遮らないように第１の駆動手段及び第２の駆動手段を配置してあるが、それらの直径を最小限に抑えることができることで、光量制御装置そのものの直径も小さく抑えることができる。
【００５３】
また、第１の駆動手段及び第２の駆動手段を回転軸方向に平行に配置していることで、絞り羽根を駆動するアクチュエータとして光軸と平行方向に関して短く、他のレンズや構造物に対して邪魔にならないように構成できる。
【００５４】
また、第１の駆動手段のマグネットと第２の駆動手段のマグネットを、駆動伝達リングを介して連結していることで、双方向の回転が可能な駆動装置とすることが可能となる。
【００５５】
また、第１の駆動手段及び第２の駆動手段ともに、その構成要素であるマグネットを射出成形等により成形される円筒形状のプラスチックマグネット材料により構成することで円筒形状の半径方向の厚さを非常に薄くすることができるとともに、前述したように内側磁極部（ロータ軸）はマグネットの内周面との間に空隙を設ける必要がないので外側磁極部部と内側磁極部との距離を非常に小さくできる。よって、コイルと外側磁極部と内側磁極部とで形成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、モータの出力を高めることが出来る。
また、第１の駆動手段及び第２の駆動手段ともに、その構成要素であるマグネットはその内径部がロータ軸によって埋められているので該マグネットの機械的強度が大きく、またロータ軸はバックメタルとして作用するので該マグネットの磁気的劣化も少ない。
【００５６】
さらに、第１の駆動手段及び第２の駆動手段ともに、その構成要素であるマグネットの外径部のみの隙間を管理するだけでよいので組み立てが容易になる。
【００５７】
更に、第１の駆動手段及び第２の駆動手段ともに、内側磁極部はロータ軸で構成してあるので、上記特許文献４に示される外側磁極部と内側磁極部とを接続或いは一体的に製造する場合に比べて容易に製造でき、コストが安くなる。
【００５８】
更に又、前記マグネット５の着磁位相と前記ステータ１の外側磁極部１ａ〜１ｄとの関係は、前記マグネット１１の着磁位相と前記ステータ７の外側磁極部７ａ〜７ｄとの関係に対して１８０／Ｎ度、すなわち「Ｎ＝８」とした本実施形態では２２．５度ずれて配置する必要がある。そこで、前記連結部材６と前記駆動伝達リング１４、及び、前記連結部材１２と該駆動伝達リング１４をリンク連結するだけで位相関係が１８０／Ｎ度ずれて配置されるように、前記ステータ１及び前記ステータ７が前記地板１３の保持部１３ｃ及び保持部１３ｄに位置決め固定される構成にしている。これにより、組み立て時に着磁位相合わせの必要がなくなり、組み立て作業効率が一段と高まる。
【００５９】
次に、本発明と上記実施の形態との対応について説明する。
【００６０】
上記実施の形態において、図１〜図９のマグネット５が本発明の第１のマグネットに相当し、図１〜図５のロータ軸４が本発明の第１のロータ軸に相当し、図１，図５のコイル２が本発明の第１のコイルに相当し、図１，図２及び図６〜図９のステータ１及びロータ軸４（第１円柱部４ａ及び第２円柱部４ｃ）が本発明の第１のステータに相当し、図１，図５，図６〜図９のマグネット１１が本発明の第２のマグネットに相当し、図１〜図５のロータ軸１０が本発明の第２のロータ軸に相当し、図１、図５のコイル８が本発明の第２のコイルに相当し、図１、図５，図６〜図９のステータ７及びロータ軸１０（第１円柱部１０ａ及び第２円柱部１０ｃ）が本発明の第２のステータに相当し、図１〜図５の駆動伝達リング１４が本発明の出力手段に相当し、図１〜図５の絞り羽根１５，１６，１７，１８，１９，２０が本発明の羽根部材に相当する。
【００６１】
以上が実施の形態の各構成と本発明の各構成の対応関係であるが、本発明はこれら実施の形態に限定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施の形態がもつ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても良いことは言うまでもない。
【００６２】
次に、本発明に係る変形例について説明する。
【００６３】
上記実施の形態においては、第１の駆動手段の連結部材と駆動伝達リングとの連結および第２の駆動手段の連結部材と駆動伝達リングとの連結をリンク連結で構成したが、ギアによる連結で構成してもよい。その場合、それぞれの連結部材にギア部を備え、駆動伝達リングにもそれぞれの連結部材に噛み合うギア部を備える構成とすればよい。
【００６４】
また、第１の駆動手段及び第２の駆動手段によって構成される駆動装置は絞り羽根を駆動するためのアクチュエータとして用いたが、他の用途、例えばレンズ駆動のためのカム筒等を回転させる等にも使用可能であり、高出力で直径が小さく、かつ、軸方向の長さも短いという利点を持った駆動装置として有用なものとなる。
【００６５】
最後に、請求項１に記載の発明以外の本発明に係る駆動装置や該駆動装置を用いる光量制御装置の実施態様およびその効果を以下に列挙する。
【００６６】
（実施態様１） 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第１のマグネット、該第１のマグネットの軸方向に配置される第１のコイル、該第１のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置され、かつ前記第１のマグネットの内径部に固定されて一体で回転可能な軟磁性材料からなる第１のロータ軸、および、前記第１のマグネットの外周面に対向するとともに前記第１のコイルにより励磁される磁極部を具備する第１のステ−タを備えた第１の駆動手段と、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第２のマグネット、該第２のマグネットの軸方向に配置される第２のコイル、該第２のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置され、かつ前記第２のマグネットの内径部に固定されて一体で回転可能な軟磁性材料からなる第２のロータ軸、および、前記第２のマグネットの外周面に対向するとともに前記第２のコイルにより励磁される磁極部を具備する第２のステ−タとを備え、回転軸の方向が、前記第１の駆動手段の回転軸の方向と平行になるように配置される第２の駆動手段と、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとに連結して回転し、該回転出力を被駆動部材に伝達する出力手段と、該出力手段の回転出力が伝達されることにより開閉して、通過光量を制御する羽根部材とを有する光量制御装置。
【００６７】
（実施態様２） 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第１のマグネット、該第１のマグネットの軸方向に配置される第１のコイル、該第１のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置されるとともに前記第１のマグネットの内径部に固定され、かつ内側磁極を兼ねる、前記第１のマグネットと一体で回転可能な軟磁性材料からなる第１のロータ軸、および、前記第１のマグネットの外周面に対向するとともに前記第１のコイルにより励磁される外側磁極部を具備する第１のステ−タを備えた第１の駆動手段と、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第２のマグネット、該第２のマグネットの軸方向に配置される第２のコイル、該第２のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置されるとともに前記第２のマグネットの内径部に固定され、かつ内側磁極を兼ねる、前記第２のマグネットと一体で回転可能な軟磁性材料からなる第２のロータ軸、および、前記第２のマグネットの外周面に対向するとともに前記第２のコイルにより励磁される外側磁極部を具備する第２のステ−タを備えた第２の駆動手段と、前記第１のマグネットと前記第２のマグネットに連結して回転し、該回転出力を被駆動部材に伝達する出力手段とを有し、前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを、それぞれの回転軸の方向が平行になるように配置したことを特徴とする駆動装置。
【００６８】
上記構成によれば、第１の駆動手段及び第２の駆動手段の外径は、マグネットの径にステータの磁極を対向させるだけの大きさがあればよく、又平行に配置される第１の駆動手段及び第２の駆動手段の軸方向の長さは、マグネットの長さにコイルの長さを加えた程度にできる。
【００６９】
また、前記第１のマグネットの内周面に固定された前記第１のロータ軸の、前記第１のステータの外側磁極部と対向する一部分が内側磁極部をなし、前記第１のコイルにより発生する磁束は前記第１のステータ外側磁極部と前記第１のロータ軸の前記内側磁極部との間を通過するので、効果的にマグネットに作用する。その際、前記内側磁極部は前記第１のマグネットの内周面との間に空隙を設ける必要がない。同様に、前記第２のマグネットの内周面に固定された前記第２のロータ軸の、前記第２のステータの外側磁極部と対向する一部分が内側磁極部をなし、前記第２のコイルにより発生する磁束は前記第２のステータ外側磁極部と前記第２のロータ軸の前記内側磁極部との間を通過するので、効果的にマグネットに作用する。その際、前記内側磁極部は前記第２のマグネットの内周面との間に空隙を設ける必要がない。したがって、上記特許文献４に記載のものに比べて外側磁極部と内側磁極部との距離を小さく構成することが可能となり、これにより磁気抵抗を減少させ、出力を高めることが出来る。
【００７０】
また、前記各内側磁極部は前記第１，第２のロータ軸の一部分（第１，第２のマグネットが固定されて接する面側）で構成してあるので、上記特許文献４に記載のように外側磁極部と内側磁極部とを接続或いは一体的に製造する場合に比べて容易に製造でき、コストが安くなる。
【００７１】
また、前記第１のマグネット及び前記第２のマグネットはそれぞれ内径部に前記第１のロータ軸及び前記第２のロータ軸が固定されるので、強度的に優れる。
【００７２】
（実施態様３） 前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとが前記出力手段を介して連結されている状態において、前記第１のマグネットの極と前記第１のステータの外側磁極部との位相関係と、前記第２のマグネットの極と前記第２のステータの外側磁極部との位相関係とが互いに異なる状態になるようにした実施態様２に記載の駆動装置。
【００７３】
上記構成によれば、両コイルの通電タイミングを制御することで双方向の回転が可能な駆動伝達装置とすることができる。
【００７４】
（実施態様４） 実施態様２又は３に記載の駆動装置と、前記出力手段の回転出力が伝達されることにより開閉して、通過光量を制御する羽根部材とを有する光量制御装置。
【００７５】
上記構成によれば、光軸と平行方向の長さが短く、小型化に出来ることから、羽根部材へ光束を導く光学系や構造部材に対して邪魔することなく、前記羽根部材を駆動する駆動装置の配置とした光量制御装置とすることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、軸方向の長さを小さくすることができ、かつ出力を向上させることができる、安価で小型の駆動装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る光量制御装置の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る光量制御装置の羽根が開放状態にある時の正面図である。
【図３】本発明の実施の一形態に係る光量制御装置の羽根が開放状態と閉鎖状態の中間の状態にある時の正面図である。
【図４】本発明の実施の一形態に係る光量制御装置の羽根が閉鎖状態にある時の正面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の実施の一形態に係る第１の駆動手段と第２の駆動手段とからなる駆動装置のマグネットとステータの位相関係を示す断面図である。
【図７】図６の状態からコイル通電を切り換えて各マグネットを２２．５度回転させた状態を示す断面図である。
【図８】図７の状態からコイル通電を切り換えて各マグネットをさらに２２．５度回転させた状態を示す断面図である。
【図９】図８の状態からコイル通電を切り換えて各マグネットをさらに２２．５度回転させた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ステ−タ
２ コイル
３ ボビン
４ ロータ軸
５ マグネット
６ 連結部材
７ ステータ
８ コイル
９ ボビン
１０ ロータ軸
１１ マグネット
１２ 連結部材
１３ 地板
１４ 駆動伝達リング（出力手段）
１５〜２０ 絞り羽根（羽根部材）
２１ 羽根押え板

Claims (1)

1. 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第１のマグネットと、該第１のマグネットの軸方向に配置される第１のコイルと、該第１のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置され、かつ前記第１のマグネットの内径部に固定され、一体で回転可能な軟磁性材料からなる第１のロータ軸と、前記第１のマグネットの外周面に対向するとともに前記第１のコイルにより励磁される磁極部を具備する第１のステ−タとを備えた第１の駆動手段と、
   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第２のマグネットと、該第２のマグネットの軸方向に配置される第２のコイルと、該第２のコイルの内径部に所定の間隔をもって配置され、かつ前記第２のマグネットの内径部に固定されて一体で回転可能な軟磁性材料からなる第２のロータ軸と、前記第２のマグネットの外周面に対向するとともに前記第２のコイルにより励磁される磁極部を具備する第２のステ−タとを備えた第２の駆動手段と、
   前記第１のマグネットと前記第２のマグネットとに連結して回転し、該回転出力を被駆動部材に伝達する出力手段とを有し、
   前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段とを、それぞれの回転軸の方向が平行になるように配置したことを特徴とする駆動装置。

Images