JP2012068343A - 電磁駆動装置、光量調節装置および光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁駆動装置において、コイルボビン上でのコイルの巻き付けスペースを増加させ、高出力化する。
【解決手段】電磁駆動装置Ｍは、出力軸８と一体回転するマグネット１２の周囲に配置されるコイルボビン１（１０，１１）と、コイルボビンの外周に巻き付けられるコイル１６と、コイルボビンの周囲に配置されるヨークとを有する。コイルボビンは、一端側に出力軸を回転可能に支持する軸受け部１５を有するとともに、他端側から出力軸を軸方向に突出させる。コイルは、コイルボビンの一端側において、軸方向における軸受け部の外側を通り、コイルボビンの一端側から他端側に向かって、出力軸の径方向両側に向かって分かれて該出力軸に対して傾いて延びるようにコイルボビンに巻き付けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器に搭載される光量調節装置の駆動源として好適な電磁駆動装置に関する。

上記のような光学機器では、機器全体の小型化が進められている一方で、撮影画像のより高画質化および高画素化の要求に応じて撮影光学系およびこれを収容するレンズ鏡筒は大型化している。そして、レンズ鏡筒に内蔵される光量調節装置は、特許文献１にて開示されているように、複数の絞り羽根を電磁駆動装置の駆動力によって移動させることにより、該複数の絞り羽根によって形成される光通過口としての絞り開口の径を変化させる。

光量調節装置に用いられる電磁駆動装置としては、特許文献２にて開示されているように、出力軸に取り付けられた２極着滋マグネットと、該マグネットを取り囲むように配置されたコイルとを有し、コイルに通電することによりマグネットとともに出力軸を回転させるモータが一般的である。

特許文献２にて開示されたモータでは、コイルはコイルボビンに巻き付けられて支持される。コイルボビンの一端には、外部の回路とコイルとを接続するためのコイル端子が設けられており、コイルボビンの他端からは出力軸が突出している。コイルは、コイル端子と出力軸とを避けるように、コイルボビンの一端側から他端側に向かって出力軸の軸方向に対して平行に延びるようにコイルボビンに巻き付けられている。

特開平１０−１８６４４５号公報 特公平８−１２８１８号公報

前述した撮影レンズの大型化によって、それに内蔵される光量調節装置に用いられる絞り羽根も大きくなり、これを良好に駆動するためには、光量調節装置に用いられる電磁駆動装置の出力アップが求められる。一方、光学機器の小型化によって、レンズ鏡筒のサイズアップには限界がある。このため、小型で高出力の電磁駆動装置が必要である。

この点、特許文献２にて開示されたモータでは、コイルボビンにおいてコイルを巻き付けるためのスペースが少なく、コイルの巻き数を増やすことが難しい。このため、コイルへの通電量を増加させなければ、十分な駆動力を確保することが難しい。コイルへの通電量を増加させることは、光学機器の消費電力を増加させることになるので、好ましくない。

本発明は、コイルボビンにおいてコイルを巻き付けるスペースを従来に比べて増加させることで、コイルへの通電量を増加させることなく高出力化することができるようにした小型の電磁駆動装置を提供する。さらに、本発明は、該電磁駆動装置を備えた光量調節装置、さらには該光量調節装置を有する光学機器を提供する。

本発明の一側面としての電磁駆動装置は、出力軸と一体回転するマグネットと、該マグネットの周囲に配置されるコイルボビンと、該コイルボビンの外周に巻き付けられるコイルと、該コイルが巻き付けられたコイルボビンの周囲に配置されるヨークとを有する。コイルボビンは、出力軸の軸方向における一端側に該出力軸を回転可能に支持する軸受け部を有するとともに、軸方向における他端側から出力軸を突出させている。そして、コイルは、コイルボビンの一端側において、軸方向における軸受け部の外側を通り、コイルボビンの一端側から他端側に向かって、出力軸の径方向両側に向かって分かれて該出力軸に対して傾いて延びるように、コイルボビンに巻き付けられていることを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての光量調節装置は、移動して光通過口のサイズを変化させる１又は複数の遮光羽根と、該遮光羽根を移動させる上記電磁駆動装置とを有する。なお、上記光量調節装置を有する光学機器も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、コイルを、コイルボビンの一端側において軸方向における軸受け部の外側を通り、コイルボビンの一端側から他端側に向かって出力軸の径方向両側に分かれて該出力軸に対して傾いて延びるようにコイルボビンに巻き付けることで、電磁駆動装置の外径を拡大することなくコイルの巻き付けスペース（つまりはコイルの巻き数）を増加させることができる。このため、コイルへの通電量を増加させることなく高出力化が可能な小型の電磁駆動装置を実現することができる。そして、このような電磁駆動装置を用いることで、大きな径の光通過口の設定が可能である小型の光量調節装置やこれを備えた小型の光学機器を実現することができる。

本発明の実施例１であるモータを用いた絞り装置の分解斜視図。 実施例１のモータの側面図および断面図。 実施例１のモータに用いられるコイルボビンの斜視図。 従来のモータの側面図および断面図。 実施例１の絞り装置を備えた本発明の実施例２である撮像装置の断面図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である電磁駆動装置としてのモータＭを駆動源として備えた光量調節装置としての絞り装置を分解して示している。

２は光を通過させる円形の開口（以下、固定開口という）が形成された地板である。１はモータＭの一部を構成するコイルボビンである。３はコイルボビン１の周囲に配置されるヨークである。モータＭは、コイルボビン１が地板２の表面に固定されることによって保持される。モータＭの出力軸８は、地板２に形成された孔部を貫通して地板２の裏面側（図１における下面）側に延び、該裏面側に配置された羽根駆動アーム４と結合される。

地板２の裏面側には、遮光羽根である絞り羽根５，６も配置されている。羽根駆動アーム４の長手方向両端に設けられた駆動ピンはそれぞれ、絞り羽根５，６に形成された孔部に係合する。また、絞り羽根５，６に形成されたガイド溝部には、地板２の裏面に形成されたガイドピンが係合する。７は絞り羽根５，６の地板２に対する脱落を防止するためのカバー板である。

モータＭの出力軸８が回転して羽根駆動アーム４が揺動すると、絞り羽根５，６は、ガイド溝部がガイドピンによってガイドされながら、互いに反対方向に移動する。これにより、絞り羽根５，６は、地板２の固定開口に対して進退するとともに該絞り羽根５，６により形成される光通過口としての絞り開口の径（サイズ）を変化させる。

本実施例では、２つの絞り羽根５，６が直線的に移動して絞り開口径を変化させる、いわゆるギロチンタイプの絞り装置について説明するが、本実施例のモータＭは、２つの絞り羽根が回動して絞り開口径を変化させる、いわゆる蟹鋏タイプの絞り装置や、３つ以上の絞り羽根が回動して絞り開口径を変化させる虹彩タイプの絞り装置のような他のタイプの絞り装置にも適用することができる。また、１つの絞り羽根を直線的に移動させたり回動させたりして固定開口と該絞り羽根とにより形成される絞り開口のサイズを変化させる絞り装置に適用してもよい。

図２の（Ａ）および（Ｂ）にはそれぞれ、ヨーク３を取り外し、コイル１６をコイルボビン１に巻き付けた状態のモータＭの側面視（径方向視）での外観および断面を示している。

１２はマグネット（ロータ）であり、その中心穴部に出力軸８が圧入又は接着されることで、出力軸８はマグネット１２に一体回転可能に固定される。マグネット１２は、その周方向においてＮ極とＳ極とが交互に着磁（二極着磁）されている。

マグネット１２の周囲に配置されたコイルボビン１は、出力軸８の軸方向（以下、出力軸方向という）における一端側に底面を有する円筒形状の第１のコイルボビン１０と、該第１のコイルボビン１０の出力軸方向における他端側の開口を塞ぐ円盤形状を有する第２のコイルボビン１１とが、出力軸方向にて結合されて構成されている。コイルボビン１の内側空間に、マグネット１２が収容されている。

なお、本実施例では、コイルボビン１が出力軸方向にて分割された構造を有する場合について説明しているが、コイルボビンは径方向にて分割された構造を有していてもよい。

コイルボビン１（第１のコイルボビン１０）の一端側の内部には、出力軸８の一端を回転可能に支持する第１の軸受け部１５が形成されている。第１の軸受け部１５は、出力軸８の一端側の端面を受けて出力軸８の一端側への移動を阻止する底面を有する。また、コイルボビン１の他端側（第２のコイルボビン１１）には、出力軸８の中間部を回転可能に支持する第２の軸受け部１７が形成されている。出力軸８は、第２の軸受け部１７を貫通して、その軸方向にてコイルボビン１の外部に突出している。

コイルボビン１の一端側の外端面には、不図示の外部回路と後述するコイルとを接続するための２つのコイル端子１３が設けられている。コイル端子１３には、外部回路に繋がるプリント配線板等の配線部材が半田付け等によって接続される。なお、コイル端子１３は、コイルボビン１上のいずれの位置に配置されてもよい。

コイルボビン１には、その外周面（すなわち、側面と一端側および他端側の外端面）に沿って、一端側から他端側に延びる部分と各外端面の径方向に延びる部分とを含むようにコイル１６が複数回巻き付けられる。コイルボビン１の外周面には、巻き付けられたコイル１６を収容する溝部１４が形成されている。

溝部１４は、コイルボビン１の一端側において、出力軸方向における第１の軸受け部１５（の底面）の外側に形成されている。つまり、溝部１４は、コイルボビン１の一端側において、第１の軸受け部１５（の底面）に対して出力軸方向にて（言い換えれば、出力軸方向から見て）重なる領域に形成されている。

さらに、溝部１４は、コイルボビン１の一端側から他端側に向かって、出力軸８の径方向両側に向かって二股に分かれて該出力軸８に対して傾いて延びるように形成されている。すなわち、溝部１４の二股部分は、コイルボビン１の一端側においてコイル端子１３を避けるように設定したコイルボビン１の径方向外端からの長さａよりも、コイルボビン１の他端側において径方向外端からの長さｂが短くなるように出力軸方向に対して傾いている。

そして、溝部１４の二股部分は、コイルボビン１の他端側の端面においては、出力軸８の径方向両側を通るように互いに平行に形成されている。

このような２股形状の溝部１４内に、コイルボビン１にコイル１６が巻き付けられる。このため、コイル１６は、コイルボビン１の一端側において、出力軸方向における第１の軸受け部１５（の底面）の外側を通る。言い換えれば、溝部１４と同様に、コイル１６は、コイルボビン１の一端側において、第１の軸受け部１５（の底面）に対して出力軸方向にて（出力軸方向から見て）重なる領域を通る。そして、コイル１６は、コイルボビン１の一端側から他端側に向かって、出力軸８の径方向両側に向かって分かれて該出力軸８に対して傾いて延びる。そして、２つに分かれたコイル１６は、コイルボビン１の他端側の端面上において出力軸８の径方向両側を通って互いに平行に延びる。

コイルボビン１の一端側の外端面のうちコイル１６よりも出力軸８から離れた位置（コイル１６よりも出力軸８の径方向外側）には、上述したコイル端子１３が配置されている。

このようにコイル１６をコイルボビン１に巻き付ける（つまりは溝部１４を形成する）ことで、コイル端子１３および出力軸８を避けつつ、溝部１４の幅を大きくすることができ、コイルボビン１上に広いコイル巻き付けスペースを確保することができる。したがって、モータＭの外径を拡大することなくコイル１６の巻き数を増やすことができ、この結果、コイル１６への通電量を増加させることなくモータＭの高出力化を図ることができる。

なお、後述する従来のモータに対して、モータＭの出力を増加させなくてもよい（同じでよい）場合には、コイルボビン１の大きさを小さくすることができ、モータＭの小型化が可能となる。

図４の（Ａ）および（Ｂ）にはそれぞれ、ヨークを取り外し、コイル１６’をコイルボビン１’に巻き付けた状態の従来のモータの側面視での外観および断面を示している。

従来のモータでは、コイルボビン１’に出力軸８と平行に延びるように溝部１４’を形成するとともに、該溝部１４’に沿ってコイル１６’を巻き付けている。これは、コイルボビン１’の出力軸方向での一端側において、第１の軸受け部１５’がコイルボビン１’の外端面を底面とするように形成されているため、溝部１４’を第１の軸受け部１５’とコイル端子１３との間を通すように（第１の軸受け部１５’と溝部１４’がコイルボビン１’の径方向にて並ぶように）形成するしかなく、この結果、溝部１４’を出力軸８と平行に延びるように形成せざるを得ないためである。このように、コイルボビン１’の一端側においてはコイル端子１３と第１の軸受け部１５’を避け、他端側においては突出する出力軸８を避けながらコイル１６’を巻き付けるため、その巻き付けスペース（溝部１４’の幅）は、本実施例のモータＭに比べて狭い。したがって、本実施例のモータＭのコイル１６に対する通電量と同じ通電量をコイル１６’に与えても、出力（駆動力）は本実施例のモータＭの出力よりも小さくなる。

そして、図１に示すように、コイル１６が巻き付けられたコイルボビン１の周囲には、磁気回路を閉じるための円筒形状のヨーク３が配置される。

コイル１６に通電することでコイル１６に発生した磁力とマグネット１２との磁気作用によってマグネット１２および出力軸８が回転する。出力軸８が回転することで、図１に示した羽根駆動アーム４を介して絞り羽根５，６が開方向又は閉じ方向に移動される。コイル１６への通電方向を変えることで、マグネット１２および出力軸８が逆転し、絞り羽根５，６の移動方向が変化する。

なお、本実施例では、コイルボビン１の外周面にコイル１６を収容するための溝部１４を形成した場合について説明したが、溝部１４は必ずしも必要ではなく、ピンや壁面等の溝部以外の形状によってコイル１６の巻き付けをガイドしたり巻き付けたコイル１６を保持したりするようにしてもよい。

図５には、実施例１の絞り装置を備えたデジタルビデオカメラ等の撮像装置（光学機器）を示している。

２５は撮像装置の本体であり、該本体２５の前部には、レンズ２１および実施例１の絞り装置２２を含む撮影光学系を収容したレンズ鏡筒ユニット２０が設けられている。

また、レンズ鏡筒ユニット２０の後端部には、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子２３が設けられている。撮像素子２３は、撮影光学系により形成された被写体像を電気信号に変換する。本体２５内には、不図示の画像処理回路が配置されており、該画像処理回路は、撮像素子２３からの電気信号に基づいて画像データを生成し、不図示の記録媒体に記録する。絞り装置２２は、その絞り開口径を変化させて、撮影光学系に適切な明るさの被写体像を形成させる。

絞り装置２２のモータＭは、レンズ鏡筒ユニット２０の内部空間に図示のように配置される。このため、モータＭの大きさは、レンズ鏡筒ユニット２０の大きさ、ひいては撮像装置の大きさに影響を与える。したがって、実施例１のように小型のモータＭを有する絞り装置を用いることにより、レンズ鏡筒ユニット２０および撮像装置の小型化を図りつつ、モータＭの高出力を利用して撮影光学系の大口径化に対した大型の絞り羽根の良好な駆動可能とすることができる。

なお、本実施例では、デジタルビデオカメラについて説明したが、実施例１で説明した絞り装置と同様に絞り／シャッタ装置（光量調節装置）を構成し、これをデジタルスチルカメラ（撮像装置、光学機器）に搭載してもよい。この場合、高出力のモータＭによって絞り羽根（シャッタ羽根）を高速で開閉動作させることができる。

また、実施例で説明した絞り装置は、交換レンズ（光学機器）に搭載することも可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

光量調節装置の駆動源等として好適な、小型で高出力の電磁駆動装置を提供できる。

１（１０，１１） コイルボビン
５，６ 絞り羽根
８ 出力軸
１２ マグネット
１３ コイル端子
１４ 溝部
１５，１７ 軸受け部
１６ コイル
２２ 絞り装置
２５ デジタルビデオカメラ

Claims (5)

1. 出力軸と一体回転するマグネットと、
   該マグネットの周囲に配置されるコイルボビンと、
   該コイルボビンの外周に巻き付けられるコイルと、
   該コイルが巻き付けられた前記コイルボビンの周囲に配置されるヨークとを有し、
   前記コイルボビンは、前記出力軸の軸方向における一端側に該出力軸を回転可能に支持する軸受け部を有するとともに、前記軸方向における他端側から前記出力軸を突出させており、
   前記コイルは、
   前記コイルボビンの前記一端側において、前記軸方向における前記軸受け部の外側を通り、
   前記コイルボビンの前記一端側から前記他端側に向かって、前記出力軸の径方向両側に向かって分かれて該出力軸に対して傾いて延びるように、
   前記コイルボビンに巻き付けられていることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 前記コイルボビンの外周に、該コイルボビンに巻き付けられた前記コイルが収容される溝部が形成されており、
   前記溝部は、前記コイルボビンの前記一端側において１つの溝部として形成され、前記他端側において前記出力軸の径方向両側に分かれていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
3. 前記コイルボビンの前記一端側において、前記コイルよりも前記出力軸の径方向外側に、該コイルの端部が接続されるコイル端子が設けら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. 移動して光通過口のサイズを変化させる１又は複数の遮光羽根と、
   該遮光羽根を移動させる請求項１から３のいずれか一項に記載の電磁駆動装置とを有することを特徴とする光量調節装置。
5. 請求項４に記載の光量調節装置を有することを特徴とする光学機器。