JP2010204242A - 駆動装置、カメラ用シャッタ装置、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性と電磁波遮蔽性の向上を図る。
【解決手段】シャッタ装置１３は、モータ１３からの回転が伝達されることでシャッタ羽根３１，３２が移動して撮影光軸上に配したシャッタ開口を開閉する。モータ１３は、周囲にコイル４７が巻かれているロータ４６と、ロータ４６を回転自在に支持するコイル枠５２と、コイル枠５２の外周に配されているヨーク４８と、で構成されている。モータ３３は、保持部材４５を介してシャッタ地板３５に取り付けられる。保持部材４５は、高熱伝導樹脂材料で作られており、一部が外に露呈し、かつ他部がコイル４７、及びヨーク４８に接触している。
【選択図】 図５

Description

本発明は、回転力を発生する駆動装置、この駆動装置の駆動を利用してシャッタ羽根を開閉するカメラ用シャッタ装置、このカメラ用シャッタ装置を用いる撮像装置に関する。

従来、カメラ用シャッタ装置には、ムービングマグネット型モータを用いたものが知られている（特許文献１）。このモータは、一般的に、２極に着磁された永久磁石製の回転子が、その径方向位置において回転軸と平行に延伸した駆動ピンを有していて、その回転子は、固定子コイルに対する通電方向に対応した方向へ所定の角度範囲で回転できるように構成されており、低コストで小型化し易い。ところで、カメラ用シャッタ装置も軽量化が望まれている。そこで、近年では、シャッタ装置の部品の材料が金属から樹脂に変わりつつある。

実開平６−１５０４１号公報

モータは、通電によりコイルから発熱する。モータ部品が殆ど金属製であれば、その影響は受けない。また、モータに多くの樹脂製部品を用いていても、シャッタ地板が金属製であれば放熱され、モータの樹脂製部品が高温となるようなことがない。

ところが、シャッタ地板までも樹脂製に変えると、短時間しか通電しない日中での撮影の場合は特に問題がないのに対し、例えば高速連写撮影時には問題になる。近年、コンパクトなデジタルカメラでも、３コマ／秒を越える高速な連写撮影機能をもつものが多い。連写撮影では、シャッタ羽根を長時間作動状態にしておかなければならない。このため、コイルに対して通電を続けることになる。コイルに対する通電時間が長ければ長いほど、モータの樹脂製部品における蓄熱量は大きくなる。一般的に、樹脂製部品は、例えば７０℃を超えると、その部品が変形する。モータの樹脂製部品が変形すると、シャッタ羽根が適正な閉じ作動を行なえなくなってしまう。

また、モータは、高温になると、磁気飽和現象を起こしてトルクが低下してシャッタ羽根が正確に開閉できないおそれがある。

また、ムービングマグネット型モータは、磁場の影響を受けやすい。外部からの漏れ磁界による影響により、磁石が形成する磁界が乱れると、誤動作を起こし、その結果、シャッタ羽根が正確な位置に移動しない問題があった。

本発明は、前述した問題点を解決するためになされたものであり、シャッタ羽根を駆動するモータの発熱を極力放熱して樹脂製部品の変形や高温による磁気飽和を防止するとともに、外部からの漏れ磁界による影響も防止することができるように工夫した駆動装置、カメラ用シャッタ装置、及び撮像装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明の駆動装置では、周囲にコイルが巻かれているロータと、前記ロータを回転自在に支持するコイル枠と；前記コイル枠の外周に配されているヨークと、を備えた駆動装置において；高熱伝導樹脂材料で作られており、一部が外に露呈し、かつ他部が前記コイル、及び前記ヨークに接触するように取り付けられている高熱伝導樹脂部材を備えたものである。

高熱伝導樹脂部材としては、コイル枠としてもよいし、コイルとヨークとの間に充填されたものとしてもよい。

本発明のカメラ用シャッタ装置は、周囲にコイルが巻かれているロータと、前記ロータを回転自在に支持するコイル枠と、前記コイル枠の外周に配されているヨークと、を有する駆動装置と；前記駆動装置から得られる回転力を利用して移動されることで撮影光軸上に配されるシャッタ開口を開閉するシャッタ羽根と；高熱伝導樹脂材料で作られており、一部が前記駆動装置の外に露呈し、かつ他部が前記コイル、及び前記ヨークに接触するように取り付けられている高熱伝導樹脂部材と；を備えたものである。

この場合、高熱伝導樹脂部材としては、モータをシャッタ地板に取り付けるための保持部材とするのが好適である。また、放熱性を向上させるためには表面積を広くするのがよい。そこで、保持部材の外面にシボ加工を施しても良い。

本発明の撮像装置では、ボイスコイルモータの一部を構成する可動コイルと、撮影用レンズとを保持し、フォーカス時に撮影光軸方向に移動される可動レンズ枠と；前記可動レンズ枠に対して光軸方向の前、又は後に配したシャッタ開口を開閉するシャッタ羽根と、前記シャッタ羽根に伝達する回転力を発生する駆動源と、を有し、周囲にコイルが巻かれたロータと、前記ロータを回転自在に支持するコイル枠と、前記コイル枠の外周に配されているヨークと、で前記駆動源が構成されているシャッタ用駆動装置と；高熱伝導樹脂材料で作られており、一部が前記シャッタ用駆動装置の外に露呈し、かつ他部が前記コイル、及び前記ヨークに接触するように取り付けられている高熱伝導樹脂部材と；を備えたものである。

この場合、高熱伝導樹脂部材としては、コイル、及びヨークを覆うように取り付けられている蓋部材とするのが、シャッタ装置の前、又は後に配されるボイスコイルモータから生じる電磁波を遮蔽することができるから、好適である。

本発明では、一部が外に露呈し、かつ他部がコイルとヨークとに接触する高熱伝導樹脂部材を設けたから、放熱性及び電磁波遮蔽性が向上する。

デジタルカメラのレンズ鏡筒を示す要部断面図である。 ボイスコイルモータを使用したレンズ移動機構の概略を示す説明図である。 シャッタ装置のシャッタ羽根の動作を示す説明図である。 シャッタ装置の外観を示す斜視図である。 高熱伝導樹脂材料で作った保持部材をコイル及びヨークに接触させたシャッタ装置を示す要部断面図である。 高熱伝導樹脂材料で作った蓋部材でコイル及びヨークを覆った別の実施形態のシャッタ装置を示す要部断面図である。

本発明のシャッタ装置は、図１に示すように、デジタルカメラ用の撮像装置のレンズ鏡筒１０に用いられている。レンズ鏡筒１０は、固定筒１１、撮影レンズ１２、シャッタ装置１３、及びレンズ移動機構１４等で構成されている。撮影レンズ１２は、物体側から順に第１レンズ群１５、及び第２レンズ群１６等で構成されている。第１レンズ群１５は、固定筒に固定されている。第２レンズ群１６は、第２レンズ保持枠１７により保持されており、第２レンズ保持枠１７は、フォーカス時にレンズ移動機構１４により光軸１８の方向に移動される。シャッタ装置１３は、第２レンズ群１６の後方に固定筒１１により固定されている。なお、図１には、第１及び第２レンズ群１５，１６しか記載していないが、撮影レンズ１２は、シャッタ装置１３の後方にもフォーカス時に光軸方句に移動する第３レンズ群が配されている。また、第３レンズ群の背後にはＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサ等の撮像センサが固定されている。

レンズ移動機構１４は、ボイスコイルモータを備える。ボイスコイルモータは、可動コイル２０、マグネット２１、メインガイド軸２４，及びサブガイド軸２５等で構成されている。可動コイル２０は、円筒状を呈しており、第２レンズ保持枠１７に設けた軸受部２２に設けられ、その巻線の内側に断面円形のガイド穴２３が形成されている。ガイド穴２３には、メインガイド軸２４が挿通される。メインガイド軸２４は、光軸１８と平行となるように固定筒１１に固定されている。マグネット２１は、光軸１８と平行になるようにサブガイド軸２５に接触した状態で固定筒１１に固定され、可動コイル２０の移動域に沿って伸長して配されている。なお、第２レンズ保持枠１７には、回転止め用軸受部２７が設けられており、回転止め用軸受部２７は、光軸１８と平行に固定筒１１に固定されている回転止め用ガイド軸２８に摺動する。

マグネット２１は、図２に示すように、メインガイド軸２４の中心とサブガイド軸２５の中心を結ぶ軸線方向の一方の面にＮ極が、他方の面にＳ極が位置するように着磁されており、前記軸線方向に直交する幅方向の中心が前記軸線の上に位置するように配されている。メインガイド軸２４とサブガイド軸２５とは、磁性体で作られている。これにより、メインガイド軸２４とサブガイド軸２５は、マグネット２１から発せられる磁力線を可動コイル２０に導くヨークの作用をする。

すなわち、メインガイド軸２４は、マグネット２１に対向して配置され、マグネット２１から発せられる磁力線を、可動コイル２０を通過させる方向に導く対向ヨークとして作用をする。また、サブガイド軸２５は、マグネット２１に接触して配され、マグネット２１から発せられる磁力線を、可動コイル２０を通過させる方向に導く接地ヨークとして作用をする。したがって、マグネット２１と、前記対向ヨークと、前記接地ヨークとによってマグネット２１の磁力線を可動コイル２０に導く磁気回路が構成される。

なお、可動コイル２０には、駆動信号を供給するためのフレキシブル配線板（図示なし）が電気的に接続されており、カメラの制御部（図示なし）によって制御されるドライブ回路（図示なし）から前記フレキシブル配線板を介して駆動信号が可動コイル２０に供給される。

また、固定筒１１には、光軸１８方向に沿って磁石をＮ極Ｓ極交互配列したＭＲマグネット２９が固定されている。第２レンズ保持枠１７には、ＭＲマグネット２９に対向する位置に、ＭＲセンサ（磁気抵抗素子）３０が固定されている。ＭＲセンサ３０は、ＭＲマグネット２９の磁気目盛りを検出して光軸１８方向における第２レンズ保持枠１７の位置を検出し、位置検出信号を前記カメラの制御部に送る。

第２レンズ保持枠１７を移動させる場合には、前記制御部が前記ドライブ回路を介して前記駆動信号を可動コイル２０に供給する。可動コイル２０に通電が行われると、可動コイル２０で発生した磁界と、前記磁気回路の磁界と間でフレミング左手の法則に従った磁気相互作用が発生し、可動コイル２０に対して光軸１８方向に向かう推力が発生し、第２レンズ保持枠１７が物体側あるいは結像面側に向けて移動される。前記制御部は、ＭＲセンサ３０から得られる位置検出信号に基づいて前記駆動信号を制御することにより、第２レンズ保持枠１７の光軸１８方向の位置をフィードバック制御する。なお、第３レンズ保持枠を移動させるレンズ移動機構も前述したレンズ移動機構１４と同じ構成の機構となっている。

シャッタ装置１３は、絞り兼用になっており、図３に示すように、２枚のシャッタ羽根３１，３２、ムービングマグネット型のモータ３３等から構成されている。シャッタ羽根３１，３２、及びモータ３３は、シャッタ開口３４が形成されたシャッタ地板３５に取り付けられている。モータ３３は、シャッタ地板３５の一方側の面に固定されており、コイルに通電すると、その通電方向に応じて所定の角度だけ正・逆方向へ回転する。シャッタ地板３５の他方側の面には、シャッタ羽根３１，３２を回動自在に支持する回動軸３６，３７が設けられている。

モータ３３の出力軸には、駆動レバー３８の一端が固定されている。駆動レバー３８の他端には、駆動ピン３９が形成されている。駆動ピン３９は、シャッタ地板３５に設けた長孔４０を介して各シャッタ羽根３１，３２に設けた係合孔４１，４２に係合する。シャッタ羽根３１，３２は、駆動ピン３９の移動により、シャッタ開口３４の前面で交叉し、シャッタ開口３４を閉鎖する閉じ位置と、シャッタ開口３４を全部露呈する開放位置との間で回転する。シャッタ羽根３１，３２は、開き位置のときに外側縁３１ａ，３２ａがストッパ３５ａ，３５ｂに当接して停止する。閉じ位置のときには、シャッタ羽根３１，３２の内側爪３１ｂ、３２ｂがストッパ３５ｂ，３５ａに当接してそれ以上の移動を阻止する。

図４に示すように、シャッタ地板３５の反対側には押え板４３が取り付けられている。シャッタ地板３５と押え板４３と内部には、図５に示すように、羽根室４４が形成されており、羽根室４４に２枚のシャッタ羽根３１，３２が配されている。モータ３３は、保持部材４５によりシャッタ地板３５の上面に取り付けられている。

モータ３３は、Ｎ極及びＳ極に着磁されて所定の角度範囲を回動するロータ４６、励磁用のコイル４７、円筒状のヨーク４８、磁性ピン４９、及び磁束密度を検出するホール素子５０等で構成されている。ロータ４６の回転軸５１には、駆動レバー３８が一体的に取り付けられている。コイル４７は、コイル枠５２に巻回されている。磁性ピン４９は、コイル４７への非通電状態のときにロータ４６の磁極部分に磁着して、シャッタ羽根３１，３２を閉じ位置で保持する。

なお、モータ３３には、駆動信号を供給するためのフレキシブル配線板５３（図４参照）が電気的に接続されており、シャッタ制御部（図示なし）によって制御されるドライブ回路（図示なし）から前記フレキシブル配線板５３を介して駆動信号がモータ３３に供給される。前記シャッタ制御部は、測光手段から得られる被写体輝度信号に基づいてモータ３３の駆動を制御する。

デジタルカメラでは、通常スルー画を表示している。この間、前記シャッタ制御部は、シャッタ開口３４の絞り口径を自動制御（オートアイリス制御）している。この自動制御は、コイル４７に印加する電流を増減し、モータ３３の回転力を変化させることにより行う。すなわち、測光手段から得られる被写体輝度信号に基づいて、シャッタ制御部が演算を行ない最適な絞り口径値を算出する。そして、この算出値に適応した印加すべき電流値を演算もしくはメモリ（マップ）から抽出し、その抽出された電流をコイル４７に印加すべく、シャッタ制御部がドライブ回路に対して制御信号を出力する。この制御信号に応じて、ドライブ回路からコイル４７に通電が行われると、磁性ピン４９とロータ４６の磁極部分との吸引力に抗してロータ４６が回転を開始する。そして、ロータ４６の回転力と吸引力とが釣り合った位置で、ロータ４６は回転を停止する。これにより、所望の絞り口径が得られることになる。シャッタ制御部は、ホール素子５０から得られるロータ４６の位置信号に基づいてコイル４７への通電を制御する。

スルー画表示のときには、シャッタ制御部がシャッタ装置１３を自動制御し、シャッタレリーズ信号に応じてシャッタ羽根３１，３２を閉じ位置に移動させるようにモータ３３を制御し、閉じ位置に戻した後に、静止画を取得するためのシャッタ動作が行われる。

連写撮影を行うと、コイル４７に対して通電を続けることになり、コイル４７やヨーク４８が高熱になり易い。また、図１で説明したように、シャッタ装置１３の物体側には、ボイスコイルモータを持つ第２レンズ保持枠１７が配されている。第２レンズ保持枠１７は、フォーカス時にシャッタ装置１３に接近する位置と離間する位置との間で光軸１８方向に移動する。シャッタ装置１３のムービングマグネット型モータ３３は、第２レンズ保持枠１７、又はシャッタ機構１３の後で移動する第３レンズ保持枠が保持するボイスコイルモータの磁場の影響を受け易く、しかも第２レンズ保持枠１７、又は第３レンズ保持枠が移動することに伴う磁界の乱れにより誤動作を起こし易い。

そこで、モータ３３をシャッタ地板３５に取り付けるための保持部材４５を高熱伝導樹脂材料で作っている。高熱伝導樹脂材料は、マトリックス樹脂にフィラーとしてカーボンファイバーを含有した樹脂材料であり、例えば、カーボンファイバー５〜５０重量％と、マトリックス樹脂９５〜５０重量％とを含む樹脂材料が望ましい。カーボンファイバーが５重量％未満では充分な熱伝導性が得られず、また、５０重量％を越えると射出成型等での金型成形が困難になる。同様にマトリックス樹脂が９５重量％を越えると充分な熱伝導性が得られず、また、５０重量％未満であると射出成型等での成形が困難になる。

マトリックス樹脂としては、熱可塑性樹脂が好適である。熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネート（ＰＣ）が望ましい。カーボンファイバーを含有したポリカーボネートは、質感が金属材料に似て高級感を醸しだし、また、略０．７Ｗ／ｍ・ｋ相当の熱伝導率をもち、強靱で耐衝撃性が高く壊れにくい。さらに、導電性においても略２．１０Ｅ＋１６Ω／ｍ相当の表面抵抗率をもつため、帯電性に優れ、ゴミ等の付着を防止することができる。さらにまた、この樹脂は、１０^−２〜１０Ω・ｃｍの体積固有抵抗値を有するため、電磁波遮蔽性に優れている。

コイル４７は、高熱によりエナメル線の被覆が溶融して短絡し易い。ヨーク４８は、コイル４７の放熱の作用も持っているが、本実施形態のような小型のシャッタ装置１３では放熱面積が少ないため、高熱には不利となる。また、ムービングマグネット型モータ３３は、高温になると磁気飽和の影響により誤動作し易い。そこで、高熱伝導樹脂材料で作った保持部材４５を、コイル４７、及びヨーク４８に接触させて取り付けている。これにより、コイル４７、及びヨーク４８の熱を保持部材４５が放熱するため、コイル４７の発熱を抑制することができる。また、電磁波遮蔽性が高いため、フォーカス時にボイスコイルモータが接近したり離間したりすることによる磁界の乱れも防止することができる。

上記実施形態では、高熱伝導樹脂材料で作る部材を保持部材４５としているが、本発明ではこれに限らず、例えば、図５で説明した、外周にコイル４７が巻回されロータ５１を回転自在に支持するコイル枠５２を高熱伝導樹脂材料で作っても良い。また、ヨーク４８とコイル枠５２との隙間に高熱伝導樹脂を充填しても良い。

放熱性を高めるためには、高熱伝導樹脂部品の表面積を広くするのが好適である。そこで、保持部材４５の表面にシボ加工を施して放熱性を向上させるようにしてもよい。

電磁波遮蔽性を高めるためには、図６に示すように、コイル４７、及びヨーク４８を覆うように高熱伝導樹脂材料で作った蓋部材５５を取り付けても良い。この場合、蓋部材５５の内面をコイル４７，及びヨーク４８に接触させればよい。また、蓋部材５５に熱を逃がすための開口５５ａ，５５ｂ，５５ｃを設けるのが好適である。

上記実施形態では、絞り兼用のシャッタ羽根３１，３２を２枚構成としているが、本発明ではこれに限らず、３枚以上からなるシャッタ羽根でもよい。

また、上記各実施形態では、シャッタ用のモータとしてムービングマグネット型モータを用いているが、本発明ではこれに限らず、周知のモータであればいずれを用いても良い。また、フォーカス用モータもボイスコイルモータに限らず、周知のモータであればいずれを用いても良い。

また、上記各実施形態では、３群レンズからなる撮影レンズを有する撮像装置として説明しているが、本発明では３群に限らす、２群レンズ、又は４群レンズ以上で構成された撮影レンズを有する撮像装置にも採用することができる。

さらに、上記各実施形態では、デジタルカメラ用のシャッタ装置として説明しているが、本発明ではデジタルカメラ用に限定されるものではなく、例えばビデオカメラ、テレビカメラ付き携帯電話、及び電子内視鏡等の撮像装置にも採用することができる。

１３ シャッタ装置
３３ ムービングマグネット型モータ
４５ 保持部材
４７ コイル
４８ ヨーク

Claims (8)

1. 周囲にコイルが巻かれているロータと、前記ロータを回転自在に支持するコイル枠と、前記コイル枠の外周に配されているヨークと、を備えた駆動装置において、
   高熱伝導樹脂材料で作られており、一部が外に露呈し、かつ他部が前記コイル、及び前記ヨークに接触するように取り付けられている高熱伝導樹脂部材を備えたことを特徴とする駆動装置。
2. 前記高熱伝導樹脂部材は、前記コイル枠となっていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記高熱伝導樹脂部材は、前記コイルと前記ヨークとの間に充填されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
4. 周囲にコイルが巻かれているロータと、前記ロータを回転自在に支持するコイル枠と、前記コイル枠の外周に配されているヨークと、を有する駆動装置と、
   前記駆動装置から得られる回転力を利用して移動されることで撮影光軸上に配されるシャッタ開口を開閉するシャッタ羽根と、
   高熱伝導樹脂材料で作られており、一部が前記駆動装置の外に露呈し、かつ他部が前記コイル、及び前記ヨークに接触するように取り付けられている高熱伝導樹脂部材と、
   を備えたことを特徴とするカメラ用シャッタ装置。
5. 前記シャッタ羽根は、シャッタ開口を有するシャッタ地板に移動自在に取り付けられており、前記高熱伝導樹脂部材は、前記モータを前記シャッタ地板に取り付けるための保持部材となっていることを特徴とする請求項４記載のカメラ用シャッタ装置。
6. 前記保持部材は、外面の全部又は一部にシボ加工が施されていることを特徴とする請求項５記載のカメラ用シャッタ装置。
7. ボイスコイルモータの一部を構成する可動コイルと、撮影用レンズとを保持し、フォーカス時に撮影光軸方向に移動される可動レンズ枠と、
   前記可動レンズ枠に対して光軸方向の前、又は後に配したシャッタ開口を開閉するシャッタ羽根と、前記シャッタ羽根に伝達する回転力を発生する駆動源と、を有し、周囲にコイルが巻かれたロータと、前記ロータを回転自在に支持するコイル枠と、前記コイル枠の外周に配されているヨークと、で前記駆動源が構成されているシャッタ用駆動装置と、
   高熱伝導樹脂材料で作られており、一部が前記シャッタ用駆動装置の外に露呈し、かつ他部が前記コイル、及び前記ヨークに接触するように取り付けられている高熱伝導樹脂部材と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
8. 前記高熱伝導樹脂部材は、前記コイル、及び前記ヨークを覆うように取り付けられている蓋部材となっていることを特徴とする請求項７記載の撮像装置。

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