JP2006296142A - 電磁駆動装置及びこれを備えた光量調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータとヨークとの間の磁気ギャップを小さく抑えることが可能で装置の小型化と同時に消費電力の小さい電磁駆動装置の提供と、ロータの回転軸とこれを支持する軸受孔との間で軸が常に安定した状態で円滑に回転することが可能な電磁駆動装置とこれを用いた光量調整装置を提供する。
【解決手段】永久磁石の軸中心に設けた回転軸を有するマグネットロータと、回転軸の両端部を回転自在に軸承する一対の軸受を有するコイル枠と、コイル枠の外周に巻廻された励磁コイルと、マグネットロータを所定角度内で回動するよう運動規制する規制手段とを備え、マグネットロータには円筒形状の一端面に軟磁性材から成る磁気誘導部材を対向配置する。磁気誘導部材は上記マグネットロータに対し回転軸方向の付勢力と同時に該回転軸中心の回転力を付与する位置に配置し、磁気誘導部材によって回転軸を軸受の一方に付勢し、マグネットロータを規制手段位置に保持する。
【選択図】図９

Description

本発明はスチールカメラ、ビデオカメラ等の光学機器においてシャッタ羽根、絞り羽根などを開閉駆動する電磁駆動装置及びこれを用いて光量調整羽根を開閉して光量調整する光量調整装置に関する。

一般に、この種の光量調整装置はカメラ等の撮影光軸に羽根部材を配置し、この羽根部材を電磁駆動装置で開閉することによってシャッタ、或いは絞りなどの光量を調整している。そしてこの電磁駆動装置は永久磁石の中心に回転軸を設けたマグネットロータと、コイル枠の外周に励磁コイルを巻廻したステータとで構成され、励磁コイルに正逆電流を供給することによって羽根部材の開位置と閉位置との所定角度範囲でロータを往復回転させている。

このような電磁駆動装置にあっては羽根部材を所定角度範囲で開閉するのと同時に羽根部材を開位置或いは閉位置に保持させ装置に加わる衝撃などで羽根部材が開閉しないようにする必要がある。同様に開方向若しくは閉方向に回動した羽根部材を駆動装置に給電することなく復帰させるオートクローズ機構も装置仕様によって必要となる。

従来このような羽根部材を励磁コイルに電流を供給しない状態でその位置に保持、或いは初期位置に復帰させる構造としては例えば特許文献１（特開２００２−１１６４７８号公報）に開示されている。この文献１には、励磁コイルへの通電を断った状態でマグネットロータの回転位置を所定位置に保持するために鉄その他の軟磁気誘導部材でロータを磁気的に吸引する方法が提案されている。同文献１の図１に示されているようにマグネットロータとヨークとの間に軟磁性材の軟磁性ピンを設け、このピンとマグネットロータとの間に磁気吸引力が作用してその磁気吸引力によりマグネットロータが無通電下で回転し、ストッパーなどの運動規制部材に突き当たってその位置に保持される構造となっている。

そして、この軟磁性ピンはマグネットロータとヨークとの間に配設され、同時にこのロータとヨークとの間に形成される磁界と励磁コイルに生起される磁界とで回転力を得るようになっている。一方、マグネットロータの回転軸はコイル枠に形成した軸受で回動自在に支持されるが、同文献には図１８に開示されているようにコイル枠に上下一対の軸孔を設け、この軸孔に回転軸の軸端をそれぞれ嵌合支持した構造を採っている。この軸孔と回転軸の軸端との間には軸の回転を妨げないクリアランス（隙間）が設けられている。このような電磁駆動装置にあってはカメラ装置の小型化或いは携帯端末に内蔵されたカメラなどその小型化と省電力化が求められている。
特開２００２−１１６４７８号公報

上述のように、マグネットロータを全開又は全閉位置に保持或いは復帰させるためにマグネットロータとその外周を覆うヨークとの間に軟磁気誘導部材を配置するとロータとヨークとの間に特別なスペースを確保しなければならない。この軟磁気誘導部材を配置するためのスペースによってロータの磁極とヨークとの間に形成される磁気ギャップが大きく磁気効率の損失を招くこととなる。その結果、励磁コイルの巻数を大きくしなければならず装置は大型化し、消費電力も大きくなるなどの問題がある。

一方、マグネットロータの回転軸はその両端をコイル枠に形成した軸受孔に嵌合支持するようにしているが、軸と軸受孔との間には軸の回転を許容する隙間（クリアランス）が必要となり、前掲特許文献１のようにロータの周方向側面に軟磁気誘導部材を配置した場合には回転軸の周面と軸受孔の内周面との間に磁気吸引力によって偏った力が作用し回転斑などの問題を引き起こす。同様に回転軸と軸受孔との間には軸方向（スラスト方向）に少許の間隙を形成する必要があるが、この軸方向の間隙（クリアランス）によってマグネットロータが軸方向上下に振動しその影響で回転時の負荷が激しく変動する問題がある。あり、回転軸の軸径を小さくするとその影響は大きくなる。特に、装置の小型化に伴い回転軸の軸径とマグネットロータの外径との比率を小さくすると軟磁気誘導部材が及ぼす磁気吸引力の影響がロータの回転軸に大きく影響し、円滑な作動が得られない問題が生ずる。

そこで本発明は、マグネットロータの周囲に軟磁気誘導部材を配置してロータを所定位置に復帰或いは保持する際に、ロータとヨークとの間の磁気ギャップを小さく抑えることが可能で装置の小型化と同時に消費電力の小さい電磁駆動装置の提供をその課題としている。更に、本発明はロータの回転軸とこれを支持する軸受孔との間で軸が偏倚して嵌合状態が変化することが少なく常に安定した状態で円滑に回転することが可能な電磁駆動装置とこれを用いた光量調整装置の提供をその課題としている。

本発明は上記課題を解決するために以下の構成を採用したものである。まず本発明に係わる電磁駆動装置は、外周に少なくとも一対のＮＳ対向磁極を有する円筒形状の永久磁石と、上記永久磁石の軸中心に設けた回転軸を有するマグネットロータと、上記回転軸の両端部を回転自在に軸承する一対の軸受を有するコイル枠と、上記コイル枠の外周に巻廻された励磁コイルと、上記マグネットロータを所定角度内で回動するよう運動規制する規制手段とを備え、上記コイル枠には円筒形状に構成された永久磁石の一端面と距離を隔てて対向する位置に軟磁性材から成る磁気誘導部材を設ける。この磁気誘導部材は上記マグネットロータに対し回転軸方向の付勢力と同時に該回転軸中心の回転力を付与する位置に配置し、上記磁気誘導部材によって上記回転軸を上記軸受の一方に付勢し、上記マグネットロータを上記規制手段位置に保持する。

そして前記磁気誘導部材は、前記永久磁石の磁界により前記マグネットロータの一端面との間に磁気回路を形成し、この磁気回路はその磁気抵抗が最小となるように前記マグネットロータを前記規制手段に不勢するラジアル方向の回転力を付与する。前記コイル枠の外周には軟磁性材から成るヨークを設け、このヨークと永久磁石との間に形成される磁気ギャップに対し、前記永久磁石と前記磁気誘導部材との間に形成される磁気ギャップが小さくなるように構成する。前記マグネットロータの回転軸は少なくとも一端を先鋭ピボット形状に形成し、このピボット状端部を円錐形状の凹陥部を有する軸受に嵌合支持し、前記磁気誘導部材は上記回転軸に対し、ピボット状端部が円錐状凹陥部に密着する方向に付勢力を付与する。

さらに前記磁気誘導部材は、前記マグネットロータの一端面と所定間隔を形成して略々平行に配置した板状部材で構成し、この板状部材は前記所定角度内で回転するマグネットロータの磁極の回動範囲の外側に位置し、前記所定角度内で回転するマグネットロータの磁極に対し、その回動範囲の外側でＮＳ２つの磁極のそれぞれに対向する位置に配置する。そして前記磁気誘導部材は前記コイル枠に形成した軸受と、このコイル枠に巻廻した励磁コイルとの間に配置し、前記コイル枠に取付けられる。

そして前記回転軸の少なくとも一方の軸端を球面形状に形成し、この軸端を軸承する軸受を円錐形状のテーパ面を有する凹溝で構成する。前記磁気誘導部材は前記球面形状の軸端と前記円錐形状の凹溝とが互いに密着するように磁気吸引力を付与する。

尚、光軸開口を有する基板と、この基板に取付けられ前記光軸開口を規制する羽根部材と、この羽根部材を開閉駆動する電磁駆動装置とからなる光量調整装置において、前記電磁駆動は前記一対の軸受の少なくとも一方側で前記マグネットロータの端面に対峙した位置に、しかもそのマグネットロータの磁界により所定方向に磁気回路を形成し、その磁気回路の磁気抵抗が最小に成る方向にそのマグネットロータを回転させる磁気吸引力を付与する軟磁性材から成る磁気誘導部材を設けた。

本発明は、円筒形状のマグネットロータを回転自在に支持する一対の軸受の少なくとも一方側でそのマグネットロータの端面と対向する位置に軟磁性材から成る磁気誘導部材を配置すると共に、この磁気誘導部材をロータの磁極に対し回転軸中心の回転力を付与する位置に配置したものであるから、この磁気誘導部材によってロータには磁極を所定位置に位置付ける回転力と同時に回転軸には軸受に密着させる方向の付勢力が作用することとなる。

従って、マグネットロータを非通電状態で所定の位置に復帰或いは保持することが可能で、この場合ロータとヨークとの間に軟磁気誘導部材を配置する場合に比べその磁気ギャップを小さくすることが出来、小型で消費電力の小さい駆動装置の提供が可能となる。また、マグネットロータの回転軸と軸受とを回転軸の中心軸がスラスト方向にもラジアル方向にも偏倚することがなく、常に安定した状態で円滑な回動が得られその為の駆動トルクも小さい電磁駆動装置とこれを用いた光量調整装置を提供することが出来る。

以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。図１（ａ）は電磁駆動装置の要部を示し、図２はカメラ装置のシャッタ開閉構造を示す光量調整装置の斜視図である。まず図１（ａ）に基づいて本発明の原理を説明すると、本発明に係わる電磁駆動装置４０は、外周に少なくとも２極のＮＳ磁極を形成した円筒形状の永久磁石４２と、この永久磁石４２の軸中心に回転軸４３を一体形成して構成されたマグネットロータ４１と、この回転軸４３の両端部を軸承する一対の軸受を有するコイル枠４６と、このコイル枠４６の外周に巻回した励磁コイル４９と、上記マグネットロータ４１を所定角度範囲内で回動するよう運動規制する規制手段で構成される。

永久磁石４２は強磁性材料を焼結などで円筒形状に形成し、その外周には少なくとも２つの磁極（Ｎ極とＳ極）を形成する。この永久磁石４２には円筒形状の軸中心に回転軸４３を設ける。図示のものは永久磁石４２の中央に軸孔を一体形成し、この軸孔に樹脂製の回転軸４３をインサート成形で一体形成してある。このように円筒形状の永久磁石４２の中心に回転軸４３を一体形成してマグネットロータ４１を形成し、このマグネットロータ４１をコイル枠４６に形成した上下一対の軸受（後述の軸受孔４７ａ，軸受凹溝４８ａ）で回動自在に支持する。

コイル枠４６は内部にマグネットロータ４１を収容する空洞部と外周に励磁コイル４９を巻廻する凹溝を備え、樹脂などのモールド成形で上下若しくは左右に分割した２つの半裁状コイル枠で構成する。図示のものは上コイル枠４７と下コイル枠４８で上下に区割され、マグネットロータ４１の回転軸４３を回動自在に支持する軸受孔４７ａが上コイル枠４７に形成してあり、同様に軸受凹溝４８ａが下コイル枠４８に形成してある。つまり上下に軸端を有する回転軸４３の上端軸承部４３ａは上コイル枠４７の軸受孔４７ａに嵌合して回動自在に支持され、回転軸４３の下端軸承部４３ｂは先端が球形状に形成され、下コイル枠４８の軸受凹溝４８ａにピボット支持されている。

そして、上端軸承部４３ａと軸受孔４７ａとは軸外周と孔内周との間に少許の間隔（クリアランス）を設け回転軸４３がスムーズに回転するように嵌合する。同様に、この上端軸承部４３ａと軸受孔４７ａとの間には軸方向（スラスト方向）にも少許の間隔（クリアランス）を設け、回転軸４３の摩擦を軽減する。

一方、下端軸承部４３ｂは先端を球形状に形成し、軸受凹溝４８ａでこれを支持する。その為、軸受凹溝４８ａは断面Ｖ字状のテーパ面で構成し、回転軸４３をピボット支持する。このようなピボット軸受によって回転軸４３に加わる回転時の摩擦力は著しく低減され、小さな駆動トルクで円滑に回転することが出来る。尚、この下端軸承部４３ｂと軸凹溝４８ａは上端軸承部４３ａの軸受構造と同一に構成しても良い。

このようにコイル枠４６に回動自在に軸受支持したマグネットロータ４１はコイル枠４６の外周に巻廻した励磁コイル４９によって回転軸４３を中心に回転することとなる。そこで回転軸４３には１つ若しくは図示のように２つのアーム状の伝動レバー（伝動アーム）４４と、このレバーに一体形成した伝動ピン４４ａ，４４ｂを設け、この伝動ピン４４ａ，４４ｂには後述のように羽根部材を連結する。そしてマグネットロータ４１の回転を羽根部材に連結する駆動伝達系にマグネットロータ４１が所定角度内で回動するように運動規制する規制手段を設ける。この規制手段は例えばストッパー部材で構成し、このストッパー部材は所定角度内の運動を許容し、その角度領域外の運動を阻止するようにマグネットロータ４１の回動領域に設けるか、伝動アーム４４の回動領域あるいは羽根部材の開閉領域に設ける。

以上の構成において本発明はマグネットロータ４１の一端面に軟磁性体から成る磁気誘導部材Ｐを対向配置させたものである。この磁気誘導部材Ｐは、鉄その他の軟磁性材料で板形状、軸ピン形状その他適宜な形状に形成し、マグネットロータ４１を構成する円筒形状の永久磁石４２の端面（図示のものは下側端面）に距離を隔てて対向し、その位置は磁石外周に形成したＮ−Ｓ磁極の回動領域の近傍に配置する。

これを図１０に従って説明すると、磁気誘導部材Ｐを同図（ａ）は菱形形状で、同図（ｂ）は矩形状で、同図（ｃ）は軸ピン形状で構成した場合を示し、何れも図１１に示すように永久磁石４２の端面と対向する位置で、図１０に示すように磁石外周のＮ−Ｓ磁極の回動領域に臨ませて配置する。図１０において、マグネットロータ４１の磁極Ｎ−Ｓ極と直交する方向に励磁コイル（図示せず）が巻廻され、磁極と直交する方向に伝動アーム４４の伝動ピン４４ａ，４４ｂが設けられている。そこで、伝動ピン４４ａ，４４ｂの回動角度を規制手段でαに運動規制した場合、磁極（Ｎ−Ｓ）は図示Ｘ−Ｘを中心に１／２α角度時計方向及び反時計方向に回動する。前述の磁気誘導部材Ｐ（図１０におけるＰ_１，Ｐ_２，Ｐ_３）はＸ−Ｘ線を基準に図示β角度位置に配置してあり、この角度βは角度αより大きい角度に設定してある。つまり磁気誘導部材Ｐはマグネットロータ４１の磁極（Ｎ，Ｓ）の回動領域外で、その近傍に配置する。

このように構成すると励磁コイルに所定通電を印加してマグネットロータ４１を回転駆動する際、図１１から理解されるようにマグネットロータ４１を構成する永久磁石４２の端面と拒絶を隔てて対向する位置に配置された磁気誘導部材Ｐはマグネットロータ４１を同図下側に吸引する。その結果マグネットロータ４１の回転軸４３は軸受孔４７ａ及び軸受凹溝４８ａとの間に設けられたクリアランスに拘わらず常にその下端軸承部４３ｂを軸受凹溝４８ａのテーパ面に密着した状態に維持される。従って、回転軸４３が上下スラスト方向及び左右ラジアル方向に振れることが無く、安定した姿勢で円滑に作動することとなる。また励磁コイルによってマグネットロータ４１を羽根部材の全閉位置若しくは全開位置（図示のｄ_２位置）に回動した後、その通電を断つとマグネットロータ４１は磁極（Ｎ，Ｓ）が磁気誘導部材Ｐに吸引されその位置に保持されることとなる。

マグネットロータ４１は円筒形状の永久磁石４２とこの永久磁石４２の中央に挿通され一体化形成された回転軸４３と、この回転軸４３に一体形成された伝動アーム４４とから構成される。その詳細は図７、図８に基づいて後述する。

一方、ステータは上下一対の上コイル枠４７及び下コイル枠４８とで構成されたコイル枠４６と、このコイル枠４６に巻廻した励磁コイル４９（以下コイルと云う）で構成される。このコイル枠４６は内部にマグネットロータ４１を収納する空洞部を形成する。このようにコイル枠４６を上下に分割したのはコイル枠内部の空洞部にマグネットロータ４１を収容するためであり、上下２分割の他回転軸を中心に左右に２分割することも可能である。またヨーク５２は軟磁性体で構成され永久磁石４２に生起される磁界をシールドして外部に漏洩しないように磁気回路を構成する。

そこでマグネットロータ４１の回転軸４３にはその端部に上端軸承部４３ａと下端軸承部４３ｂを形成する。上端軸承部４３ａは軸外周を後述する軸孔で支持するよう所定の軸径で形成し、下端軸承部４３ｂは球面に形成する。図示Ｘ−Ｘは仮想回転軸中心であり、上端軸承部４３ａは軸外周がこの軸中心Ｘ−Ｘを中心に形成してあり、下端軸承部４３ｂは中心点Ｑが軸中心Ｘ−Ｘと一致する球面形状に形成してある。従って、上端軸承部４３ａの軸外周と下端軸承部４３ｂの球面Ｒの外周とは軸中心Ｘ−Ｘを中心に対称形状にそれぞれ形成されている。

次に上コイル枠４７には上端軸承部４３ａと係合する軸受孔４７ａを設け、下コイル枠４８には下端軸承部４３ｂと係合する円錐形状の軸受凹溝４８ａを設ける。軸受孔４７ａは軸中心Ｘ−Ｘを中心とする円筒状内周面を有し、この内周面と上端軸承部４３ａが互いに嵌合し、両者には回転軸４３の回転を許容する少許の隙間（ギャップ）が形成されるようになっている。また軸受凹溝４８ａは中心Ｑが軸中心Ｘ−Ｘと一致する円錐形状のテーパ面で構成する。従って、軸受凹溝４８ａは軸中心Ｘ−Ｘを中心とする２等辺三角錐を形成することとなる。

そこで図１に示すようにマグネットロータ４１の永久磁石４２を下コイル枠４８の空洞部に収納し、回転軸４３の下端軸承部４３ｂを下コイル枠４８の軸受凹溝４８ａに係合支持する。そしてこの下コイル枠４８に上コイル枠４７を合体する際に回転軸４３の上端軸承部４３ａを軸受孔４７ａに嵌合し、次いで上コイル枠４７に形成したコイル巻廻溝に沿ってコイル４９を巻廻する。このように構成されたマグネットロータ４１は回転軸４３の一端（上端軸承部）を軸受孔４７ａに、他端（下端軸承部）を三角錐状の軸受凹溝４８ａにそれぞれ回動自在に支持されることとなる。このときマグネットロータ４１は図１Ｘ−Ｘ方向に少許な範囲で移動自在となるが、図示のものはマグネットロータ４１には常時下端軸承部４３ｂの球面が軸受凹溝４８ａと当接するように付勢力Ｆが作用し、下端軸承部４３ｂの球面Ｒは下コイル枠４８に形成された軸受凹溝４８ａに当接した状態で保持される。

この付勢力は下コイル枠４８とコイル４９との間に配置された磁気誘導部材Ｐとマグネットロータ４１との磁気吸引力によるものである。このため磁気誘導部材Ｐは軟磁性材から成り、図１で示す様に下コイル枠４８の軸受凹溝４８ａ外面側に突出した突起部に嵌合し位置決めされた状態で接着保護材Ｓにより固定保持される。また、この磁気誘導部材Ｐは図９で説明する様に軸受凹溝４８ａの軸受中心からラジアル方向にマグネットロータ４１を構成する永久磁石４２の端面にほぼ平行に延びた突起部Ｐ１ａ、Ｐ１ｂを形成し、この突起部Ｐ１ａ、Ｐ１ｂはそれぞれマグネットロータ４１を構成する永久磁石４２のＮＳ２極の磁極との間に磁気吸引力が作用し、この磁気吸引力によりマグネットロータ４１に常時回転力が作用し、コイル４９への通電を断つことでマグネットロータ４１はその磁気吸引力によりストッパー規制位置まで回転し磁気的に保持される。

ここで、その磁気吸引力について図９の磁気誘導部材の配設状態を説明するための斜視図と、 図１０の磁気誘導部材とマグネットロータの磁極との関係を説明するための概略図に基づき詳しく説明する。まず図９は電磁駆動装置４０のコイル４９を除去した状態を示すもので、下コイル枠４８の軸受凹溝４８ａ外面側に突出した突起部に軟磁性材から成る磁気誘導部材Ｐが嵌合した状態で接着保護材Ｓにより固定保持されている。

図１０は、磁気誘導部材Ｐとマグネットロータ４１の永久磁石４２のＮＳ磁極との位置関係を示す。同図 (ａ)に示すように後述する規制手段によって伝動ピン４４ａ、４４ｂの揺動角度をαに運動規制した場合に、マグネットロータ４１の永久磁石４２もＹ−Ｙを中心に左右に角度α／２づつ回動することが出来、この角度α／２より大きい角度位置に磁気誘導部材Ｐ_１の突起部先端ｄ２が位置する様に配設されている。従って、永久磁石４２の端面側に発生した磁束は磁気誘導部材Ｐ_１を迂回して閉ループを形成するように磁気回路を構成する。この磁気回路は同図(ａ)の状態で見て磁界が角度β折り曲げられ、その分磁気回路長が長く形成される。この磁気回路の特性上、磁気回路長が最も短くなるようにマグネットロータ４１に磁気吸引力が付加され時計方向に回動する。

尚、この際に反時計方向に磁気吸引力が作用しないように永久磁石４２の磁極と磁気誘導部材Ｐ_１の先端位置ｄ２及びｄ３との間の距離（角度）は、磁極位置と磁気誘導部材Ｐの先端位置ｄ２をｄ３より充分に大きく設定する。そこで、マグネットロータ４１のコイル４９への通電を断つと常に反時計方向の磁気吸引力が付与されロータは回転して運動規制位置に保持される。この場合、永久磁石４２の揺動範囲内でその大小関係が反転する位置関係に設定することによってその反転位置を境に逆方向にそれぞれ磁気吸引力を付与され回転し保持することも可能である。

また、同図中(ｂ)、(ｃ)は磁気誘導部材Ｐの他の実施例を示したもので、同図(ｂ)で示す磁気誘導部材Ｐは棒状の磁気誘導部材Ｐ_２であっても良く、また同図(ｃ)で示す様に円柱状の磁気誘導部材Ｐ_３であっても良い。但し、形状によって磁気吸引力に差異が生ずる。

更に、このマグネットロータ４１の永久磁石４２と磁気誘導部材Ｐとの間に付与する磁気吸引力について図１１及び図１２を用いて詳述する。図１１はマグネットロータ４１の永久磁石４２とヨーク５２と磁気誘導部材Ｐとの位置関係を示したもので、図１２は磁気誘導部材Ｐとマグネットロータ４１の永久磁石４２との磁気回路を説明するための概略図を示したものである。

まず図１１で示す様に、マグネットロータ４１の永久磁石４２の端面とこの端面に対峙する磁気誘導部材Ｐの面との間の間隙Ｌ２がマグネットロータ４１の永久磁石４２の外周面とヨーク５２の内周面との間の間隙Ｌ１より小さくなる様に磁気誘導部材Ｐが配設されており、マグネットロータ４１の永久磁石４２と磁気誘導部材Ｐの間の磁気抵抗をマグネットロータ４１の永久磁石４２とヨーク５２の間の磁気抵抗より小さくすることで、その磁気抵抗の差によりマグネットロータ４１の永久磁石４２からヨーク５２に流れる磁束の一部を磁気誘導部材Ｐを経由する磁気回路を構成し、マグネットロータ４１を常時回転軸方向に磁気吸引力を付与する様にしている。

同時に図１２で示す様に、その磁気誘導部材Ｐの突起部はマグネットロータ４１の永久磁石４２の回転中心と磁気誘導部材Ｐの突起部の中央部位を通る直線がマグネットロータ４１の永久磁石４２のＮＳ磁極の回動範囲外近傍に位置付けられる位置に配設して成ることで、常時マグネットロータ４１にディテントトルクを与え、マグネットロータ４１をコイル４９への非通電時に所定位置に回動し、またその位置に磁気保持することが出来る。更に先に説明した図１で示す様に、その磁気誘導部材Ｐをコイル枠４６の外周に形成した凹溝の底面とコイル４９との間に配設することで、より磁気誘導部材Ｐをマグネットロータ４１の永久磁石４２の端面に近接させることが容易で、磁気回路を効率よく形成でき、磁気保持するために充分なディテントトルクを得ることが出来る

以上の様に、この磁気誘導部材Ｐを設けることによって、第１のメリットとしてはマグネットロータ４１との間に作用する磁気吸引力により下コイル枠４８の軸受である軸受凹溝４８ａに常時接した状態で回転可能に維持することでき、マグネットロータ４１はその回転軸中心に位置する円錐形状の軸受凹溝４８ａに沿って先端球面が移動し中心ブレを生ずることが無く、先に説明した従来の様にマグネットロータ４１に対する調整ねじの位置を調整すること無く、また回転軸下方に位置することで軸心近傍に配置可能であることからモーメント作用が小さく回転に及ぼす負荷も軽減でき、円滑な運動が保証される。

また、第２のメリットとしては下コイル枠４８の軸受の軸中心からラジアル方向にマグネットロータ４１の端面にほぼ平行に延びた突起部Ｐ１ａ、Ｐ１ｂとマグネットロータ４１の磁極との間に作用する磁気吸引力により回転力を得ることから、従来の様にマグネットロータ４１のＮＳ２極の磁極とヨーク５２との間に位置する調整ねじでは直接磁界が通ることから、磁気作用が強く磁気吸引力を調整することが困難であるのに対し、位置的に回転トルクに作用しない磁界を利用することで、磁気作用が弱く磁気吸引力を調整することが容易で、マグネットロータ４１の回転時の負荷が抑えられ電磁駆動装置４０が円滑に作動できる。

そこでかかる電磁駆動装置４０の詳細を図３乃至図８に基づき説明する。その電磁駆動装置４０としては通常の電磁モータなど種々の駆動装置が採用可能であり、例えば次の構成にすれば良い。まず図７、図８で示す様に円筒形状の永久磁石４２に伝動アーム４４を一体形成した回転軸４３を設けてマグネットロータ４１を構成し、このロータ４１を図５、図６で示す様にコイル枠４６内に回動自在に軸受支持し、このコイル枠４６にコイル４９を巻回してステータを構成する。そしてマグネットロータ４１のＮ−Ｓ磁極に対しコイル４９に生起した磁界でマグネットロータ４１を所定角度内で回動させ、外周を図３、図４で示す様にヨーク５２で覆う。

また、この伝動アーム４４には図示するアーム部の両先端部に伝動ピン４４ａ、４４ｂが設けられている。つまり電磁駆動装置４０の回転軸４３には一対の伝動ピン４４ａ、４４ｂを有する伝動アーム４４が設けられ、回転軸４３の回転は距離を隔てた位置に配置されている一対の伝動ピン４４ａと４４ｂとに互いに反対方向の運動を伝達する。従って、伝動アーム４４は電磁駆動装置４０の回転軸４３に一体に取付ける必要はなく、例えば基板３０にリング状の伝動部材を回動自在に取付け、この伝動部材を駆動装置の回転軸と連結して回転運動を生起し、この伝動部材に駆動ピンを設ける構成であっても良い。

このように構成した電磁駆動装置４０は前述の基板３０の羽根部材を配置した側の背面側にビスなどで固定され、図２で示す様にその基板３０には伝動ピン４４ａ、４４ｂの逃げ溝３５ａ、３５ｂが設けられ、また第１、第２の羽根部材にはこの伝動ピン４４ａ、４４ｂと係合するスリット孔１３、２３が設けられている。そしてその逃げ溝３５ａ、３５ｂに伝動ピン４４ａ、４４ｂが挿通され基板３０の羽根部材を配置した面側に突出する。そこで伝動アーム４４に設けた伝動ピン４４ａ、４４ｂが第１、第２の羽根部材１０、２０のスリット孔１３、２３に連結される。

次に、そのマグネットロータ４１を回転可能に支持するコイル枠４６について詳述すると、このコイル枠４６は図５の斜視図及び図１の側面断面図で示す通り紙面上下２体分割され上コイル枠４７と下コイル枠４８からなる。そして、その合せ面に上述の伝動アーム４４が両側に突出する開口を有し、また外周にコイル４９を巻廻する凹環溝が形成されている。更に下コイル枠４８はマグネットロータ４１の回転位置を永久磁石４２の磁束の変化を捕らえ検出するホール素子５０を半田付けしてなるプリント板５１が挿入される切欠け部４８ｂが形成されている。また、その下コイル枠４８の底面には図４及び図６で示す様にコイル４９の口出し用にリン青銅の導電性の金属棒から成る口出し端子４８ｃ、４８ｄが圧入されていると共に、この口出し端子４８ｃ、４８ｄが貫通し半田付けされ外部の制御回路と電気的に接続する図示せぬプリント基板が下コイル枠４８の底面から浮き上がらないよう３箇所で保持するための補助端子４８ｅが設けられている。また、そのコイル枠４６の外側に嵌合し磁気的にシールドするヨーク５２と磁気誘導部材Ｐが設けられている。

この結果、このマグネットロータ４１の回転軸４３は電磁駆動装置４０の姿勢差に係らず常に軸受凹溝４８ａの中心軸を中心に回転することとなり、回転軸４３の回転時の振れが小さくなることから回転軸４３と軸受凹溝４８ａの取付け寸法を極力小さく抑えることが可能となり、取付け寸法を小さく抑えた分装置の小型化を図ることが出来る。

次に上述の電磁駆動装置４０を用いた光量調整装置Ｅについて説明する。図２に示すように光量調整装置Ｅは光路開口を有する基板３０と、この基板３０に組み込んだ一対の羽根部材１０、２０と、この羽根部材を開閉する駆動装置４０とから構成されている。

その基板３０は合成樹脂のモールド成形或いは金属板のプレス加工で後述する羽根部材を開閉自在に支持し、この羽根部材を開閉駆動する駆動装置を取付けられる形状でカメラ装置などの組込みスペースに応じた形状に形成されている。この基板３０にはカメラ装置などの撮影光軸Ｙ２−Ｙ２を中心とする光路開口３１を形成する。この光路開口３１は撮影に要する光路の最大径より若干大きい口径に形成する。そして、この光路開口３１には複数の羽根部材１０、２０を配置する。図示のものは第１の羽根部材１０と第２の羽根部材２０の２枚で構成されている。

この第１、第２の羽根部材１０、２０の形状は光路開口３１を通過する光量を大小に調整する絞り羽根と、光路開口３１を遮閉するシャッタ羽根と、光路開口３１の光量（露光量）を調整した後、光路を遮閉する絞り兼用シャッタ羽根との何れかその働きに適した形状に構成される。図示のものは絞り兼用シャッタ羽根として図示の形状に構成してある。つまり第１の羽根部材１０は開口１１とこの開口１１の一部端縁を先鋭状に形成した絞り形成面１１ａと光路開口３１の一部を覆うシャッタ機能部１４を備えている。また第２の羽根部材２０は半円形状の開口２１と、この開口２１の一部端縁を先鋭状に形成した絞り形成面２１ａとを備えている。

この第１、第２の羽根部材１０、２０の形状は基板３０に摺動自在に支持するか回動自在に支持するか或いは２枚構成にするか３枚以上複数の構成にするかによってそれぞれ異なった形状を採用する。図示のものは２枚構成の羽根を同一直線上で反対方向に移動（摺動）するようにしている関係で、第１の羽根部材１０には右側の半円弧を形成する開口１１が、第２の羽根部材２０には左側の半円弧を形成する開口２１が必要となる。

従って、この左右の半円状の開口１１、開口２１が互いに接近或いは離反することによって光路開口３１を開閉することとなる。また、図示のものは撮影などの露光量を規制する為、開口１１には先鋭状の絞り形成面１１ａが第１の羽根部材１０に、同様の絞り形成面２１ａが第２の羽根部材２０にそれぞれ形成してある。これは略々菱型形状の絞り口径を第１、第２の羽根部材１０、２０で形成し、この絞り口径を大小に調整することによって近似した開口径で開口１１を通過する光量を調整する為である。

従って、この絞り口径をどのような形状に設定するかによって開口１１と開口２１の形状が決定される。そこで、前述の基板３０には第１の羽根部材１０と第２の羽根部材２０とを摺動自在に案内するガイドリブ３６ａ、３６ｂとガイドピン３４ａ、３４ｂ、３４ｃが形成され、第１の羽根部材１０にはガイド溝１２ａ、１２ｂが、第２の羽根部材２０にはガイド溝２２ａ、２２ｂとが形成されている。つまり、第１の羽根部材１０は前述の開口１１を備え、互いに平行するガイド溝１２ａ、１２ｂが形成され、このガイド溝１２ａには基板３０に植設したガイドピン３４ａが係合し、ガイド溝１２ｂにはガイドピン３４ｂが係合するようになっている。

また、この第１の羽根部材１０の側縁（図２上側）は基板３０に形成したガイドリブ３６ｂと係合する。従って、第１の羽根部材１０はガイドピン３４ａと３４ｂ及びガイドリブ３６ｂに沿って図２左右方向に摺動自在に案内されることとなる。同様に第２の羽根部材２０は前述の開口２１を備え、平行するガイド溝２２ａと２２ｂが形成され、ガイド溝２２ａにはガイドピン３４ｂが、ガイド溝２２ｂにはガイドピン３４ｃがそれぞれ嵌合され、またこの第２の羽根部材２０の側縁（図２下側）は基板３０に形成したガイドリブ３６ａと係合するようになっている。

以上説明した構成によって第１の羽根部材１０と第２の羽根部材２０とは基板３０に同一直線上（図２左右方向）で摺動自在に支持され、この第１、第２の羽根部材１０、２０はそれぞれ基板３０に形成した光路開口３１を過ぎる方向に移動自在となる。そこで、前述した駆動装置４０は基板３０の羽根部材を配置した側の背面側にビスなどで固定され、図２で示す様にその基板３０には伝動ピン４４ａ、４４ｂの逃げ溝３５ａ、３５ｂが設けられている。

そしてこの基板３０に形成した逃げ溝（スリット溝）３５ａ，３５ｂが伝動ピン４４ａ、４４ｂの回転角度を規制している。このようにマグネットロータはスリット溝などのストッパー部材（運動規制手段）で所定角度内で揺動するように運動規制されている。また第１、第２の羽根部材１０、２０にはこの伝動ピン４４ａ、４４ｂと係合するスリット孔１３、２３が設けられている。そしてその逃げ溝３５ａ、３５ｂに伝動ピン４４ａ，４４ｂが挿通され基板３０の羽根部材を配置した面側に突出する。そこで伝動アーム４４に設けた伝動ピン４４ａ、４４ｂが第１、第２の羽根部材１０、２０のスリット孔１３、２３に連結される。

尚、本発明にあって伝動アーム４４は電磁駆動装置４０の回転軸４３に一体に取付ける必要はなく、例えば基板３０にリング状の伝動部材を回動自在に取付け、この伝動部材を駆動装置の回転軸と連結して回転運動を生起し、この伝動部材に駆動ピンを設ける構成であっても良い。

次に上述の光量調整装置Ｅを用いた撮像装置について図１３に基づいて説明する。スチールカメラ、ビデオカメラ等のレンズ鏡筒に前述の光量調整装置Ｅを組込む。図示Ａは撮影光路に配置した前レンズ、Ｂは後レンズであり、これ等のレンズで被写体像を結像しその結像面に撮像手段Ｇを配置する。撮像手段ＧとしてはＣＣＤなどの固体撮像素子或いは感光フィルムなどを用いる。そして制御はＣＰＵ制御回路、露出制御回路、及びシャッタ駆動回路で実行するように構成する。図示のＳＷ１はメイン電源スイッチであり、ＳＷ２はシャッタレリーズスイッチを示す。カメラ装置としての制御には、この他オートフォーカス回路などが用いられるが良く知られた構成であるので説明を省く。

そこでレンズ鏡筒に組込まれた前レンズＡと後レンズＢとの間に基板３０を組込む。この基板３０には前述の第１、第２の羽根部材１０、２０及び駆動装置４０が組込まれ光量調整装置Ｅがユニット化されている。そこで制御ＣＰＵは露出量、シャッタスピードなどの撮影条件を設定し、露出制御回路及びシャッタ駆動回路に指示信号を発する。まず露光量は露出制御回路が制御ＣＰＵからの指示信号で駆動装置４０のコイルに所定方向の電流を供給する。すると第１、第２の羽根部材１０、２０は駆動装置４０の回転を伝動アーム４４を介して伝動ピン４４ａ、４４ｂから伝達され最適露光量に光路開口３１を形成する。

本発明に係わる電磁駆動装置の要部の説明図であり、（ａ）は電磁駆動装置の断面図を示し、（ｂ）は軸受凹溝と下端軸承部との係合を示す断面図。 本発明に係る光量調整装置の分解斜視図。 本発明に係わる電磁駆動装置の構成を説明するための斜視図。 図３の装置の背面斜視図。 図３の装置の要部を示す斜視図。 図５の装置の背面斜視図。 マグネットロータの斜視図。 図７の背面斜視図。 本発明の電磁駆動装置に係る磁気誘導部材の配設状態を説明するための斜視図。 （ａ）は本発明の電磁駆動装置に係る磁気誘導部材とマグネットロータの磁極との関係を説明するための概略図であり、（ｂ）及び（ｃ）は（ａ）と異なる変形例を示す。 本発明の電磁駆動装置に係るマグネットロータとヨークと磁気誘導部材との位置関係を説明するための概略図。 本発明の電磁駆動装置に係る磁気誘導部材とマグネットロータとの磁気回路を説明するための概略図。 本発明に係る光量調整装置を備えた撮像装置の概略構成図。

符号の説明

１０ 第１の羽根
１１ 開口
２０ 第２の羽根
２１ 開口
３０ 基板
３１ 光路開口
４０ 電磁駆動装置
４１ マグネットロータ
４２ 永久磁石
４３ 回転軸
４３ａ 上端軸承部
４３ｂ 下端軸承部
４４ 伝動アーム
４６ コイル枠
４７ 上コイル枠
４８ 下コイル枠
４８ａ 軸受凹溝
４９ 励磁コイル
５２ ヨーク
Ｅ 光量調整装置
Ｐ(Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３) 磁気誘導部材

Claims (9)

1. 外周に少なくとも一対のＮＳ対向磁極を形成した円筒形状の永久磁石と、
   上記永久磁石と、軸中心に一体形成した回転軸とから構成したマグネットロータと、
   上記回転軸の両端部を回転自在に軸承する一対の軸受を有するコイル枠と、
   上記コイル枠の外周に巻廻された励磁コイルと、
   上記マグネットロータを所定角度内で回動するよう運動規制する規制手段と、を備えた電磁駆動装置であって、
   上記コイル枠には、上記円筒形状に構成された永久磁石の軸方向一端面と距離を隔てて対向する位置に軟磁性材から成る磁気誘導部材が設けられ、
   この磁気誘導部材は、上記マグネットロータの回転軸に対してスラスト方向の磁気吸引力とラジアル方向の回転力を付与する位置に配置され、
   上記磁気誘導部材によって上記回転軸を上記軸受の一方に付勢し、上記マグネットロータを上記規制手段位置に保持することを特徴とする電磁駆動装置。
2. 前記磁気誘導部材は、前記永久磁石の磁界により前記マグネットロータの一端面との間に磁気回路を形成し、この磁気回路はその磁気抵抗が最小となるように前記マグネットロータを前記規制手段に付勢するラジアル方向の回転力を付与することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
3. 前記コイル枠の外周には軟磁性材から成るヨークが設けられ、このヨークと前記永久磁石との間に形成される磁気ギャップに対し、前記永久磁石と前記磁気誘導部材との間に形成される磁気ギャップが小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁駆動装置。
4. 前記マグネットロータの回転軸は少なくとも一端が先鋭ピボット形状に形成され、このピボット状端部は円錐形状の凹溝を有する軸受に嵌合支持され、前記磁気誘導部材は前記回転軸に対し、ピボット状端部が円錐状凹溝に密着する方向に付勢力を付与することを特徴とする請求項１乃至３に記載の電磁駆動装置。
5. 前記磁気誘導部材は、前記マグネットロータの一端面と所定間隔を形成して略々平行に配置された板状部材で構成され、この板状部材は前記所定角度内で回転するマグネットロータの磁極の回動範囲の外側に位置することを特徴とする請求項１乃至４に記載の電磁駆動装置。
6. 前記磁気誘導部材は、前記所定角度内で回転するマグネットロータの磁極に対し、その回動範囲の外側でＮＳ２つの磁極のそれぞれに対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の電磁駆動装置。
7. 前記磁気誘導部材は前記コイル枠に形成した軸受と、このコイル枠に巻廻した励磁コイルとの間に配置され、前記コイル枠に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の電磁駆動装置。
8. 前記回転軸の少なくとも一方は軸端を球面形状に形成され、この軸端を軸承する軸受は円錐形状のテーパ面を有する凹溝で構成され、
   前記磁気誘導部材は、前記球面形状の軸端と前記円錐形状の凹溝とを互いに密着するように磁気吸引力を付与することを特徴とする請求項１乃至３に記載の電磁駆動装置。
9. 光軸開口を有する基板と、
   この基板に取付けられ上記光軸開口を規制する羽根部材と、
   この羽根部材を開閉駆動する電磁駆動装置とからなる光量調整装置において、
   上記電磁駆動装置は、
   外周に少なくとも一対のＮＳ対向磁極を形成した円筒形状の永久磁石と、
   上記永久磁石と、軸中心に一体形成した回転軸とから構成したマグネットロータと、
   上記回転軸の両端部を回転自在に軸承する一対の軸受を有するコイル枠と、
   上記コイル枠の外周に巻廻された励磁コイルと、
   上記マグネットロータを所定角度内で回動するよう運動規制する規制手段とから構成され、
   上記コイル枠には、上記円筒形状に構成された永久磁石の軸方向一端面と距離を隔てて対向する位置に軟磁性材から成る磁気誘導部材が設けられ、
   この磁気誘導部材は、上記マグネットロータの回転軸に対してスラスト方向の磁気吸引力とラジアル方向の回転力を付与する位置に配置され、この磁気誘導部材によって上記回転軸を上記軸受の一方に付勢すると共に、上記マグネットロータを上記規制手段位置に保持することを特徴とする光量調整装置。

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