JP2010154627A - 電磁アクチュエータ及び露光条件切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化・小型化が可能で、大きな駆動力を発生させることが可能な電磁アクチュエータ及びこれを備えた露光条件切替装置を提供する。
【解決手段】ハウジング１０及び上蓋２０と、これらに揺動自在に支持された可動子１００と、ハウジング１０に固定された励磁用コイル２１０及び磁路形成用のヨーク２２０とを備え、励磁用コイル２１０への通電によって可動子１００が揺動する揺動型電磁アクチュエータであって、可動子１００は、第１の露光部と第２の露光部とを備え、励磁用コイル２１０によって取り囲まれる領域の外側のハウジング１０及び上蓋２０に設けられた揺動受け軸１３及び揺動軸受け穴２２を支点として揺動し、励磁用コイル２１０は、可動子１００の永久磁石１１４を取り囲み、永久磁石１１４が揺動する平面に交差するとともに、略沿うように巻回されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、揺動型の電磁アクチュエータ及びそれを駆動源とする露光条件切替装置に関する。

ノートパソコンや携帯電話端末、車載用に小型のカメラ（スチルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ等）が搭載されるようになっている。

それらのカメラに装備されているシャッタ装置、絞り装置又はフィルタ装置等の露光条件切替装置の駆動源としては、多くの場合は所定の角度範囲を回動するロータ形式のものが用いられている。
このタイプのアクチュエータは、円柱状の永久磁石を有し、かつ回転中心から偏心した位置に駆動ピンを有するロータと、ロータを回動自在に支持する枠部材と、枠部材の外側に巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周にはめ込まれたヨーク等によって構成されている。

上記構成において、励磁用のコイルは、枠部材の外周に巻回されていて、ロータの回転軸を包囲するように巻回されているのが一般的である。このため、ロータの回転軸方向における寸法が大きくなり、その結果、絞り装置等の露光条件切替装置の厚さ寸法が大きくなってしまう。

露光条件切替装置の厚さ寸法が大きくなると、それを搭載するカメラの薄型化や小型化が困難となる。

薄型化を図った電磁アクチュエータに関連する発明として、特許文献１に開示される「電磁アクチュエータ及びカメラ用シャッタ装置」がある。特許文献１に開示される発明は、永久磁石４０１を自由端側の途中に搭載し、その自由端の先端側に駆動ピン４０２を有する可動子４００と、ボビン４１２に巻かれた励磁用のコイル４１０と、磁路を形成する励磁用のコイルの厚さ方向の外側にあるヨーク４２１を含む固定子４２０とを備え、励磁用コイル４１０への通電によって可動子４００を揺動させて、駆動ピン４０２によって駆動力を出力する形式のアクチュエータである。特許文献１に係る発明においては、可動子４００の揺動支点４０３は、励磁用のコイル４１０によって囲繞される領域の外側に配置されている。

この構成とすることにより、可動子４００が励磁用のコイル４１０に囲繞される領域の外側にある揺動支点４０３を中心として揺動するため、可動子４００の励磁用のコイル４１０に囲繞された領域を薄く扁平に形成できる。したがって、ロータの周りにコイルを巻き回す構造のものと比較して、薄型化が可能である。
特開２００２−１６５４３２号公報

図１３に示した電磁アクチュエータは、励磁用のコイル４１０をボビン４１２に筒型に巻回し、ヨークを厚さ方向の外側に配置し、ヨークに可動子の揺動受け軸を配置しているため、薄型化には限界があった。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、薄型化・小型化が可能で、大きな駆動力を発生させることが可能な電磁アクチュエータ及びこれを備えた露光条件切替装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様としてハウジング及び上蓋と、これらに揺動自在に支持された可動子と、ハウジングに固定された励磁用のコイル及び磁路形成用のヨークとを備え、励磁用のコイルへの通電によって可動子が揺動する揺動型電磁アクチュエータであって、可動子は、第１の露光部と第２の露光部とを備え、励磁用のコイルによって取り囲まれる領域の外側のハウジング及び上蓋に設けられた軸及び軸受穴を支点として揺動し、励磁用のコイルは、可動子の永久磁石を取り囲み、該永久磁石が揺動する平面に交差するとともに、略沿うように巻回されていることを特徴とする揺動型電磁アクチュエータを提供するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様に係る揺動型電磁アクチュエータを有し、可動子を揺動させることにより、ハウジング及び上蓋に形成された露光用の開口部における露光条件を切り替えることを特徴とする露光条件切替装置を提供するものである。

本発明によれば、薄型化・小型化が可能で、大きな駆動力を発生させることが可能な電磁アクチュエータ及びこれを備えた露光条件切替装置を提供できる。

本発明の好適な実施の形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る露光条件切替装置の構成を示す。この露光条件切替装置は、ビデオカメラ用であり、駆動源として揺動型の電磁アクチュエータを備えている。また、図２は露光条件切替装置の組立状態での全体図であり、図３は組立状態での断面側面図である。

図１に示すように、可動子１００は揺動軸１１２を挟んで保持部１１０ａと１１０ｂとが対向した構成となっている。保持部１１０ａ側には露光条件切替部材１１９及びダミーフィルタ１２０が、押さえ板１２１によって取り付けられている。また、保持部材１１０ｂ側には永久磁石１１４が取り付けられている。

また、可動子１００は、ハウジング１０に設けられている揺動受け軸１３に取り付けられる。ハウジング１０の中央部に円形に設けられた露光用の開口部１１の周囲には、リブ１４が形成されており、揺動受け軸１３に取り付けられた可動子１００を円滑にスライドさせることが可能となっている。

さらに、励磁用コイル２１０及び磁路を構成するヨーク２２０をハウジング１０に取り付けることによって固定子２００を構成し、可動子１００と固定子２００とで駆動部３００が構成される。励磁用のコイル２１０として、電線を熱等で溶着させて固着形成した空芯コイルを用いることにより、捲回用の枠が不要となり、固定子２００を薄型化可能である。そして永久磁石１１４が励磁用コイル２１０内を揺動できるようにし、磁路を構成するヨーク２２０も可動子１００の揺動方向の励磁コイル２１０の外側に配置することにより、固定子２００も薄くでき、駆動部３００全体を薄型化できる。さらに、捲回用の枠が存在しないため、可動子１００の永久磁石１１４と励磁用コイル２１０との距離が小さくなり、励磁用コイル２１０に対して永久磁石１１４の磁力が強く働いて駆動力が向上する。よって、薄型で強い駆動力を持つ駆動部３００を構成できる。

また、ハウジング１０の裏面には、露光条件切替装置の電源へ接続する通電用のコネクタ付リード線５１と駆動回路基板５０とがネジ５２によって止められている。

上蓋２０には、可動子１００の揺動軸１１２を支持する揺動軸受け穴２２が設けられている。また、上蓋２０の中央部には、露光用開口部２１が円形に設けられ、その周囲で図では不図示となる側には、可動子１００を円滑にスライドさせるためのリブ２４が設けられている。

さらに上蓋２０には、ハウジング１０に取り付ける際に、ハウジング１０の位置決めガイドピン１５ａ、１５ｂを挿入するガイド穴２５ａ、２５ｂが設けられており、ハウジング１０の開口部１１及び揺動受け軸１３に対して、上蓋２０の露光用の開口部２１及び揺動軸受け穴２２の位置精度が出せるように設計されている。

上蓋２０とハウジング１０とは、上蓋２０に設けられているネジ通し穴２６ａ〜２６ｃを通して、ハウジング１０のネジ穴１６ａ〜１６ｃにネジ２３ａ〜２３ｃをネジ止めすることにより固定される。

図２に示すように、ハウジング１０の揺動受け軸１３に可動子１００を取り付けた後で、励磁用コイル２１０をスライドさせてハウジング１０に形成してある揺動用コイル取付部１２ａ、１２ｂに挿入し、励磁用コイル当てストッパ１７ａ、１７ｂまで押し込んで取り付ける。

次に、磁路を構成するヨーク２２０に形成されている出っ張り２２１、２２２をハウジング１０に形成されているヨーク挿入凹部２７ａ、２７ｂに差し込んで取り付ける。これにより、固定子２００が構成される。

なお、励磁用のコイル当てストッパ１７ａ、１７ｂの裏側には可動子１００の揺動を保持部１１０ａが当たり規制するストッパである凸部１９ａ、１９ｂが形成されていて、可動子１００をハウジング１０の揺動支点１３に取り付けるだけで可動子１００の矢印Ｆａ及び矢印Ｆｂ方向への揺動を規制できる。

図２、図３に示すように、揺動軸１１２よりもハウジング１０の露光用の開口部１１側に位置する保持部１１０ａ側の露光用穴１１１ａには、露光条件切替部材１１９が取り付けられ、露光用の穴１１１ｂ側にはダミーフィルタ１２０が取り付けられている。
ハウジング１０の露光用の開口部１１側に位置する保持部１１０ａにカメラの露光条件切替部材１１９を直接取り付けることにより、一つの部材としてハウジングの揺動受け軸に取り付けられるため、組立作業を簡素化し、コストダウンを図ることが可能となる。

可視光の光と近赤外光とでは、波長域の違いにより屈折率が異なる。このため、カメラを昼間に可視光域で使用する場合と夜間に近赤外光域で使用する場合とでは、光学的な原因によって焦点の移動が発生し、これを補正するために焦点の移動を補正するダミーフィルタが必要となる。

よって、保持部１１０ａの露光用の穴１１１ａ側に露光条件切替部材１１９を、露光用の穴１１１ｂ側にダミーフィルタ１２０を取り付けることにより、昼夜撮影可能となる。

ハウジング１０の露光用の開口部１１側に位置する保持部１１０ａに可視光用の露光条件切替部材１１９を取り付け、保持部１１０ｂには近赤外光用のダミーフィルタをそれぞれ一体に取り付けることにより、露光条件切替部材１１９とダミーフィルタ１２０とのどちらを用いるかの切替を一体の部品で行うことができる。また、ハウジング１０に形成された揺動受け軸１３に可動子１００を取り付けることにより、組立作業を簡素化してコストダウンを図れる。

励磁用のコイル２１０側に位置する可動子１００の保持部１１０ｂ側には、可動子１００の揺動方向を含む平面において揺動方向に着磁した永久磁石１１４が取り付けられていて、励磁用のコイル２１０内を揺動できるようになっている。
永久磁石１１４が揺動する励磁用のコイル２１０は、空芯のため永久磁石１１４と励磁用のコイル２１０の内側での距離が短いため、コイル２１０に対しての永久磁石１１４の磁力が増し、駆動力が向上する。

また、保持部１１０ｂには、永久磁石１１４を差し込んで取り付けるリブ１１８が設けられており、保持部１１０ｂのリブ１１８で永久磁石１１４を差し込んだ後、外れないようになっている。

可動子１００が揺動する方向の励磁用のコイル２１０の外側に取り付けた磁路を形成するヨーク２２０は、永久磁石１１４との磁路を形成し、ヨーク２２０に吸引され、励磁用のコイル２１０への通電を遮断した時の揺動位置に可動子１００を保持することが可能である。このため、励磁用コイル２１０に通電しなくても可動子１００は保持され、この間は電力の節約を図ることができる。

また、可動子１００の揺動軸１１２よりも保持部１１０ｂ側に取り付けられた励磁用のコイル２１０は、永久磁石１１４を取り囲んでおり、これを揺動させる。

図４に示すように、露光条件切替部材１１９は、矢印Ｙａ方向へスライドさせることにより保持部１１０ａのフック１１５ａ〜１１５ｄに差し込んで、保持部１１０ａに取り付ける。

また、図５に示すように、ダミーフィルタ１２０は、矢印Ｙｂ方向にスライドさせて保持部１１０ａのフック１１６ａ〜１１６ｄに差し込んで取り付ける。

保持部１１０ａに差し込んで取り付けた露光条件切替部材１１９とダミーフィルタ１２０とが外れないように、弾性材の押さえ板１２１を保持部１１０ａのフック１１７ａ、１１７ｂに曲げながら差し込んで取り付ける。図６に示すように、弾性材の押さえ板１２１は、フック１１７ａ、１１７ｂに差し込み後に弾性力で戻り、フック１１７ａ、１１７ｂと嵌合する。

このように露光条件切替部材１１９及びダミーフィルタ１２０は、接着剤などを使用せずに取り付けられるため、取り付け作業時の工数を削減できる。

図７に示すように、導通ピン１８ａ、１８ｂとコネクタ付リード線５１とをはんだ付けし、次にハウジング１０に形成されているリード線引っかけ用のフック３０にコネクタ付リード線５１を引っかける。これにより、コネクタ付リード線５１が乱暴に引っ張られても回路基板５０にはんだ付けされたコネクタ付リード線５１が切れないように保護できる。すなわち、はんだ付けされたリード線をいろいろな方向に引っ張られて接合箇所が疲労して破断することを防止できる。

また、ハウジング１０には、不図示のカメラ基板に取り付けられている受光素子を挿入できる挿入用凹穴２８と、完成した露光条件切替装置を不図示のカメラ基板に取り付ける凹穴２９ａ、２９ｂとが形成されている。

図８に示すように、励磁用のコイル２１０がハウジング１０に取り付けられた後に、励磁用のコイル端部２１１、２１２を導通ピン１８ａ、１８ｂに絡ませて（巻き付けて）はんだ付けすることにより、励磁用のコイル２１０の外部への導通信頼性を確保できる。

以上のような組立工程により揺動型電磁アクチュエータが完成する。

上記の露光条件切替装置は、露光条件切替部材１１９とダミーフィルタ１２０とが保持部１１０ａに直接取り付けられるので、組み立て作業が簡素化され、コストダウンを図れる。

ビデオカメラの性能によっては、露光条件切替部材１１９による焦点ずれを補正する必要のないものもある。このようなビデオカメラに用いるフィルタ装置では、ダミーフィルタ１２０は省かれても良い。

上記実施形態においては、露光条件切替装置がフィルタ装置を構成している例について説明したが、露光条件切替装置は、二つの光学フィルタを切り替えるフィルタ装置に限らず、光の透過・遮断を切り替えるシャッタ装置や、絞りの大きさを切り替える絞り装置を構成することも可能である。

シャッタ装置を構成するには、図１〜図８に示した露光条件切替装置において、露光条件切替部材１１９及びダミーフィルタ１２０を省くとともに、例えば図９に示すように、保持部１１０ａの挿入部１０２ａ及び挿入部１０２ｂの一方だけが貫通穴を有している構成にすれば良い。挿入部１０２ａは貫通穴１１１ａを有しているが、挿入部１０２ｂは貫通穴を有していない構成にすればよい。この例では、二つの挿入部１０２ａ、１０２ｂの重量差を補償するためのウェイト１２２が挿入部１０２ａに設けられている。

絞り装置を構成するには、図１〜図８に示した露光条件切替装置において、露光条件切替部材１１９及びダミーフィルタ１２０を省くとともに、貫通穴１１１ａと貫通穴１１１ｂとで径が互いに異なるように構成すれば良い。例えば、図１０に示すように、貫通穴１１１ａが貫通穴１１１ｂよりも小径である構成にすればよい。この例では、二つの挿入部１０２ａ、１０２ｂの重量差を補償するためのウェイト１２２が貫通穴１１１ａよりも大径の貫通穴１１１ｂを有する挿入部１０２ｂに設けられている。

この絞り装置を備えたカメラでは、小径の貫通穴１１１ａが光学的開口１１、２１の間に配置される場合、大径の貫通穴１１１ｂが光学的開口１１、２１の間に配置された場合に比べて被写体深度が深くなる。つまり、被写体深度を切り替えることができる。

被写体深度の切り替えは、例えば、被写体までの距離の遠い近いに応じて行われる。被写体が遠い場合には大径の貫通穴１１１ｂが光学的開口１１、２１の間に配置され、被写体が近い場合には小径の貫通穴１１１ａが光学邸開口１１、２１の間に配置される。これにより、被写体の遠近に応じて良好な撮影を行える。

さらには、絞り装置とフィルタ装置とを組み合わせた装置を構成することも可能である。このような装置を構成するには、図１〜図８に示した露光条件切替装置において、単に貫通穴１１１ａと貫通穴１１１ｂの径が互いに異なるように構成すれば良い。例えば、図１１に示すように、貫通穴１１１ａが貫通穴１１１ｂよりも小径である構成とすればよい。この例では、二つの挿入部１０２ａ、１０２ｂの重量差を補償するためのウェイト１２２が、貫通穴１１１ａよりも大径の貫通穴１１１ｂを有する挿入部１０２ｂに設けられている。しかし、露光条件切替部材１１９とダミーフィルタ１２０との重量に応じて、ウェイト１２２を挿入部１０２ａに設けても良い。

図１１では、小径の貫通穴１１１ａを有する挿入部１０２ａに露光条件切替部材１１９が設けられ、大径の貫通穴１１１ｂを有する挿入部１０２ｂにダミーフィルタ１２０が設けられているが、これとは反対に、図１２に示すように、小径の貫通穴１１１ａを有する挿入部１０２ａにダミーフィルタ１２０が設けられ、大径の貫通穴１１１ｂを有する挿入部１０２ｂに露光条件切替部材１１９が設けられた構成であっても良い。
露光条件切替部材１１９は、例えばＮＤフィルタやＩＲカットフィルタやそれらを組み合わせたものがあげられる。ただし、これらに限定される訳ではない。
ダミーフィルタ１２０は、例えば、露光条件切替部材１１９による焦点ずれを補償するフィルタであっても良い。ダミーフィルタ１２０は、反射防止コートが施されていても良い。また、ダミーフィルタは必要に応じて省略しても良い。
このように露光条件切替部材１１９と絞りの大きさとを組み合わせることにより、様々な撮影環境に対応可能である。これにより、この絞り・フィルタ組み合わせ装置を備えたカメラでは、様々な撮影環境下において良好な条件で撮影を行える。

このように、本実施形態に係る揺動型電磁アクチュエータは、可動子の揺動軸が励磁用のコイルに囲繞されている領域の外側に設けられているため、可動子の取り付けが簡単であり、励磁用のコイルは可動子に取り付けられた励磁用のコイルは、可動子に取り付けられた永久磁石が揺動する方向に略沿うように捲回されているため、可動子は励磁用のコイル内を揺動することができる。したがって、薄型化・小型化が可能でしかも大きな駆動力を発生させることが可能である。

上記本発明に係る揺動型電磁アクチュエータを駆動源として用いた露光条件切替装置は、薄型化・小型化が可能で、組立が容易である。しかも揺動型電磁アクチュエータが大きな駆動力を持つため、適用する露光条件切替部材やダミーフィルタに制約を受けにくい。

なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることなく様々な変形が可能である。

本発明の好適な実施の形態に係る露光条件切替装置の構成を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係る露光条件切替装置の構成を示す図である。 本発明の好適な実施の形態に係る露光条件切替装置の構成を示す図である。 露光条件切替部材の装着方法を示す図である。 ダミーフィルタの装着方法を示す図である。 露光条件切替部材及びダミーフィルタを押さえ板で保持した状態を示す図である。 ハウジングに形成されているリード線引っかけ用のフックにコネクタ付リード線を引っかけた状態を示す図である。 励磁用のコイル端部を導通ピンに絡ませてはんだ付けした状態を示す図である。 挿入部の一方のみが貫通穴を有する構成を示す図である。 一方の挿入部の貫通穴が他方の挿入部の貫通穴よりも小径である構成を示す図である。 小径の貫通穴を有する挿入部に露光条件切替部材が設けられ、大径の貫通穴を有する挿入部にダミーフィルタが設けられた構成を示す図である。 小径の貫通穴を有する挿入部にダミーフィルタが設けられ、大径の貫通穴を有する挿入部に露光条件切替部材が設けられた構成を示す図である。 従来の揺動型電磁アクチュエータの構成を示す図である。

符号の説明

１０ ハウジング
１１ 開口部
１２ａ、１２ｂ 取付部
１３ 揺動受け軸
１４、２４、１１８ リブ
１５ａ、１５ｂ ガイドピン
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ ネジ穴
１７ａ、１７ｂ 励磁用コイル当てストッパ
１８ａ、１８ｂ 導通ピン
１９ａ、１９ｂ 凸部
２０ 上蓋
２１ 露光用開口部
２２ 揺動軸受け穴
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、５２ ネジ
２５ａ、２５ｂ ガイド穴
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ ネジ通し穴
２７ａ、２７ｂ ヨーク挿入凹部
２８ 挿入用凹部
２９ａ、２９ｂ 凹穴
３０、１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ、１１７ａ、１１７ｂ フック
５０ 駆動回路基板
５１ コネクタ付リード線
１００、４００ 可動子
１１０ａ、１１０ｂ 保持部
１１１ａ、１１１ｂ 露光用穴
１１２ 揺動軸
１１４、４０１ 永久磁石
１１９ 露光条件切替部材
１２０ ダミーフィルタ
１２１ 押さえ板
１２２ ウェイト
２１０、４１０ 励磁用コイル
２１１、２１２ コイル端部
２２０、４２１ ヨーク
２２１、２２２ 出っ張り
３００ 駆動部
４０２ 駆動ピン
４０３ 揺動支点
４１２ ボビン
４２０ 固定子

Claims (10)

1. ハウジング及び上蓋と、これらに揺動自在に支持された可動子と、前記ハウジングに固定された励磁用のコイル及び磁路形成用のヨークとを備え、前記励磁用のコイルへの通電によって前記可動子が揺動する揺動型電磁アクチュエータであって、
   前記可動子は、第１の露光部と第２の露光部とを備え、前記励磁用のコイルによって取り囲まれる領域の外側のハウジング及び上蓋に設けられた軸及び軸受穴を支点として揺動し、
   前記励磁用のコイルは、前記可動子の永久磁石を取り囲み、該永久磁石が揺動する平面に交差するとともに、略沿うように巻回されていることを特徴とする揺動型電磁アクチュエータ。
2. 前記可動子の永久磁石は、該可動子の揺動平面と平行な平面において、揺動方向に着磁されており、
   前記励磁用コイルは、巻回し用の枠のない空芯コイルであり、
   前記ヨークは、前記可動子の揺動方向で前記空芯コイルの外側に配置され、ハウジングに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の揺動型電磁アクチュエータ。
3. 前記第１の露光部には、露光条件切替部材を一体的に装着可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の揺動型電磁アクチュエータ。
4. 前記露光条件切替部材は、前記可動子の出力部に形成されたフックに薄板状の押さえ部材を装着することにより前記第１の露光部に固定されることを特徴とする請求項３記載の揺動型電磁アクチュエータ。
5. 前記第１の露光部と前記第２の露光部とで、光を透過させる穴の径が異なることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の揺動型電磁アクチュエータ。
6. 前記第２の露光部に、ダミーフィルタを装着可能であることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の揺動型電磁アクチュエータ。
7. 前記ダミーフィルタは、前記可動子の出力部に形成されたフックに薄板状の押さえ部材を装着することにより前記保持部に固定されることを特徴とする請求項６記載の揺動型電磁アクチュエータ。
8. 前記第１の露光部にのみ光を透過させる穴の径が形成されており、前記第２の露光部は光を遮光することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の揺動型電磁アクチュエータ。
9. 前記ハウジングには、その内部に収容する回路基板に接合されるリード線の前記回路基板との接合箇所に引っ張り力が作用することを防止する保護用フックが形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項記載の電磁アクチュエータ。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載の揺動型電磁アクチュエータを有し、
    前記可動子を揺動させることにより、前記ハウジング及び上蓋に形成された露光用の開口部における露光条件を切り替えることを特徴とする露光条件切替装置。

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