JP2013130648A - アクチュエータ、フォーカルプレーンシャッタ、及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルへ印加される電力を調整しなくてもロータの回転速度を調整可能であり小型化されたアクチュエータ、それを備えたフォーカルプレーンシャッタ、及びそれを備えた光学機器を提供できる。
【解決手段】ロータと、コイルと、前記ロータと対向する第１及び第２磁極部を有し前記コイルが巻回され磁性体である本体部、前記本体部の途中に設けられた凹部、前記凹部に対向して移動可能であり磁性体である可動部、を含むステータと、を備えたアクチュエータ。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ、それを備えたフォーカルプレーンシャッタ、及びそれを備えた光学機器に関する。

特許文献１には、ステータの外側に配置された永久磁石の位置を調節することにより、コイルに印加される電力を調整しなくてもロータの回転速度を調整できるアクチュエータが開示されている。

特開２０００−２８７４３２号公報

しかしながら、ステータの外側に永久磁石を配置しなければならないので、アクチュエータ全体が大型化する。

そこで本発明は、コイルへ印加される電力を調整しなくてもロータの回転速度を調整可能であり小型化されたアクチュエータ、それを備えたフォーカルプレーンシャッタ、及びそれを備えた光学機器を提供することを目的とする。

上記目的は、ロータと、コイルと、前記ロータと対向する第１及び第２磁極部を有し前記コイルが巻回され磁性体である本体部、前記本体部の途中に設けられた凹部、前記凹部に対向して移動可能であり磁性体である可動部、を含むステータと、を備えたアクチュエータによって達成できる。

可動部が本体部に対して移動することにより、ステータ内を通過する磁束量が変化する。これにより、ステータとロータとの間に作用する磁力を調整される。これにより、コイルへ印加される電力を調整することなくロータの回転速度を調整することができる。

上記目的は、開口を有した基板と、前記開口を開閉する第１及び第２幕と、前記第１及び第２幕をそれぞれ駆動する第１及び第２駆動源と、を備え、前記第１駆動源は、第１アクチュエータであり、前記第１アクチュエータは、上記のアクチュエータである、フォーカルプレーンシャッタによっても達成できる。

第１アクチュエータに印加される電力量を調整しなくても、第１アクチュエータのロータの回転を調整できる。これにより、電力量を調整することなく、第１幕の移動速度を調整できる。

上記目的は、上記フォーカルプレーンシャッタを備えた光学機器によっても達成できる。

本発明によれば、コイルへ印加される電力を調整しなくてもロータの回転速度を調整可能であり小型化されたアクチュエータ、それを備えたフォーカルプレーンシャッタ、及びそれを備えた光学機器を提供できる。

図１Ａ〜１Ｃは、本実施例のアクチュエータの説明図である。 図２は、本実施例のアクチュエータを採用したフォーカルプレーンシャッタの正面図である。 図３Ａ、３Ｂは、第１変形例のアクチュエータの説明図である。 図４は、第２変形例のアクチュエータの説明図である。 図５Ａ、５Ｂは、第２変形例のアクチュエータの説明図である。

以下、図面を参照して実施例を説明する。図１Ａ〜１Ｃは、本実施例のアクチュエータ７０の説明図である。アクチュエータ７０は、ロータ７１、コイル７３、コイル７３が巻回されたステータ７５、を含む。ロータ７１は、周方向に複数の磁極が着磁された永久磁石である。ロータ７１は円柱状である。ロータ７１の中心にはロータ軸７１１が設けられており、ロータ軸７１１によりロータ７１は回転可能に支持されている。

コイル７３は、不図示のコイルボビンに巻回されており、このコイルボビンがステータ７５に装着されている。ステータ７５は、ステータ７５を支持する基板等に固定される本体部７６、本体部７６に対して移動可能に設けられた可動部７８を含む。ステータ７５は、略Ｕ字状である。本体部７６、可動部７８は、何れも磁性体である。本体部７６は、互いに略平行で直線状の腕部７６１、７６２を含む。また、本体部７６は、腕部７６１、７６２に連続して腕部７６１、７６２に直交する方向に伸びた連続部７６３を含む。腕部７６１にコイル７３が巻回されたコイルボビンが装着されている。腕部７６１の先端、及び腕部７６２の先端には、それぞれロータ７１と対向する磁極部７６５、７６６が形成されている。磁極部７６５、７６６は、それぞれロータ７１の外周に沿うように湾曲した曲面を有している。

コイル７３への通電によりステータ７５が励磁されると、磁極部７６５、７６６は、互いに異なる極性に励磁される。磁極部７６５、７６６とロータ７１との間に作用する磁気的吸引力、反発力により、ロータ７１が回転する。コイル７３が通電されることにより、本体部７６には、腕部７６１から連続部７６３を通過して腕部７６２へ磁束が通過する磁路が形成される。

腕部７６２には凹部７６８が形成されている。凹部７６８は、本体部７６の外側に設けられている。可動部７８は、凹部７６８に対向する位置に設けられている。従って、可動部７８は、腕部７６１、７６２の間に挟まれる位置には設けられていない。また、可動部７８はコイル７３とは直接には対向していない。可動部７８は、半円柱状であり、軸７８１により回転可能に支持されている。凹部７６８は、可動部７８の外周曲面に対応した湾曲面を含む。薄肉部７６４は、凹部７６８の裏側に位置している。

磁極部７６５から磁極部７６６までの間の磁路に直交する本体部７６の断面の面積は、薄肉部７６４が最小である。可動部７８の軸方向の厚みは、本体部７６の厚みと同じである。

可動部７８は、所望の位置で停止可能である。例えば、可動部７８を所望の位置で固定する固定手段を設ける。固定手段としては、例えば、軸７８１を支持する基板の軸孔と同心状にネジ孔を設け、軸７８１の内部にもネジ孔を設け、可動部７８の位置を調整した後に、基板のネジ孔と軸７８１のネジ孔とを単一のネジにより螺合させることにより、可動部７８を固定してもよい。または、可動部７８の位置を調整した後に軸７８１を軸孔に接着剤等により固定してもよい。

図１Ａ〜１Ｃでは、可動部７８と凹部７６８との間には若干の隙間が形成されているが、このような隙間がなくてもよい。すなわち、可動部７８が凹部７６８の表面に当接して摺動するように設けてもよい。

図１Ａの場合、可動部７８が腕部７６２内に位置し凹部７６８に完全に収納されている。図１Ｂの場合、可動部７８の一部が凹部７６８の外に位置している。図１Ｃの場合、可動部７８の半分が凹部７６８の外に位置している。このように、可動部７８は、凹部７６８の内と外との間を移動可能に設けられている。

図１Ａ〜１Ｃにおいては、磁束が通過する可動部７８の部分に斜線を描いている。ここで、本体部７６を通過する磁束は、可動部７８が凹部７６８に完全に収納されている状態で最大となり、可動部７８が移動するにつれて少なくなる。図１Ａの場合、磁束は薄肉部７６４及び可動部７８の双方を通過する。図１Ｂの場合、磁束は薄肉部７６４と可動部７８の一部とを通過する。図１Ｃの場合、磁束は薄肉部７６４のみを通過し可動部７８は通過しない。図１Ｂの場合では、図１Ａと比較して、磁束が通過する断面の面積が小さい。また、図１Ｃの場合では、磁束が通過する断面の面積は最小となる。従って、図１Ａの場合では、本体部７６内を通過する磁束量が最大となり、図１Ｃの場合では本体部７６内を通過する磁束量は最小となる。よって、図１Ａの場合で、ロータ７１とステータ７５との間に作用する磁力は最大となる。図１Ａの状態から可動部７８を回転させることにより、ロータ７１とステータ７５との間に作用する磁力は減少していく。これにより、ロータ７１の回転速度を低下させることができる。

このように可動部７８を回転させることにより、ステータ７５内を通過する磁束が変化する。これにより、コイル７３への電力量を変化させなくても、ステータ７５とロータ７１との間に作用する磁力は変化する。よって、コイル７３への電力量を調整することなくロータ７１の回転速度を調整することができる。

図１Ａに示したように、可動部７８は凹部７６８内に収納可能に設けられている。よって、可動部７８を設けた場合であってもアクチュエータ７０の大型化が抑制されている。

ここで、ロータ７１周辺に永久磁石を配置し、永久磁石の位置又は姿勢を変更することにより、ロータ７１の回転速度を調整することも考えられる。しかしながら、このような構成では、例えば、このアクチュエータに隣接された電子部品は、ロータのみならずこの永久磁石からも磁力を常に受ける。これにより、電子部品によっては、強い磁力によって影響を受けるおそれがある。また、このアクチュエータに隣接して他のアクチュエータを配置する場合には、一方のアクチュエータに設けられた永久磁石の磁力が、他のアクチュエータのロータの回転に影響を与える恐れがある。

本実施例のアクチュエータ７０では、磁性体である可動部７８を移動させることにより、ステータ７５を通過する磁束の量を調整し、これによりロータ７１の回転速度を調整している。このため、上記のような問題は生じない。

図１Ａに示したように、凹部７６８は、腕部７６２の外側に設けられており、可動部７８は本体部７６に対して外側に設けられているが、これに限定されない。例えば、腕部７６２の内側に凹部７６８を設けて、腕部７６１と腕部７６２との間に可動部７８を設けてもよい。また、連続部７６３に凹部７６８を設けてもよい。また、可動部７８が本体部７６の厚みと同じで半円柱状の例を示したが、可動部７８は軸７８１方向において、少なくとも本体部７６の厚み分だけ凹部７６８に対向する部分が半円柱状の形状を有していればよい。

尚、可動部７８は、半円柱状の磁性体と非磁性体である合成樹脂とが組みつけられた円柱状の部材であってもよい。

図２は、アクチュエータ７０、７０ｂを採用したフォーカルプレーンシャッタ１の正面図である。アクチュエータ７０ｂは、アクチュエータ７０と同様の構造を有している。フォーカルプレーンシャッタ１は、開口１１を有した基板１０、開口１１を開閉する先幕２０及び後幕２０Ｂ、先幕２０を駆動するためのアーム３１及び補助アーム３２、後幕２０Ｂを駆動するためのアーム３１ｂ及び補助アーム３２ｂ、アーム３１、３１ｂをそれぞれ駆動するための駆動レバー４０、４０ｂ、を有している。アクチュエータ７０、７０ｂは、それぞれ駆動レバー４０、４０ｂを駆動する。駆動レバー４０、４０ｂは、それぞれアクチュエータ７０のロータ７１、アクチュエータ７０ｂのロータ７１ｂに固定されている。

ロータ７１が回転することにより、駆動レバー４０は所定の範囲を揺動する。駆動レバー４０の先端には駆動ピン４３が形成されている。駆動ピン４３は、アーム３１に形成された嵌合孔に嵌合している。また、基板１０には駆動ピン４３を逃がす円弧状の逃げ溝１３が形成されている。駆動ピン４３が逃げ溝１３の端部に当接することにより、駆動レバー４０の揺動範囲が制限されている。同様の構成により、駆動レバー４０ｂの揺動範囲が制限されている。

以上の構成により、ロータ７１が回転すると駆動レバー４０が揺動してアーム３１が揺動する。これにより、先幕２０が移動して開口１１を開閉する。同様に、ロータ７１ｂが回転すると駆動レバー４０ｂが揺動してアーム３１ｂが揺動する。これにより、後幕２０Ｂが移動して開口１１を開閉する。

次に、先幕２０、後幕２０Ｂの移動速度の調整について説明する。一般的には、コイル７３、７３ｂへ印加される電力量、具体的にはコイル７３、７３ｂへ印加される電流量を調整することにより、ロータ７１、７１ｂの回転速度を調整する。これによって先幕２０、後幕２０Ｂの移動速度が一致するように調整する。コイル７３、７３ｂにそれぞれ印加される調整後の電流量が異なっていた場合には、コイル７３、７３ｂへの通電による温度上昇率も異なる。このため、コイル７３、７３ｂ間で温度差が生じ、コイル７３、７３ｂ間で抵抗値に差が生じる恐れがある。この結果、ロータ７１、７１ｂの回転速度に差が生じ、先幕２０、後幕２０Ｂの移動速度にも差が生じる恐れがある。これにより、露光期間にバラつきが生じて画質に影響を与える恐れがある。

しかしながら、本実施例のように、可動部７８、７８ｂの位置を調整することにより、コイル７３、７３ｂへ印加される電流量を調整することなくロータ７１、７１ｂの回転速度を調整することができる。よって、コイル７３、７３ｂの温度上昇率の差を抑制しつつ、ロータ７１、７１ｂの回転速度を一致させることができる。これにより、先幕２０、後幕２０Ｂの移動速度に差が生じることを抑制できる。よって、画質への影響も抑制できる。

また、このようにコイル７３、７３ｂへの電流値を調整する必要がないので、コイル７３、７３ｂへ電力を供給する回路の構成が簡易なものにでき、本実施例のフォーカルプレーンシャッタ１を備えた光学機器のコストを抑制することができる。

また、本実施例のフォーカルプレーンシャッタ１では、可動部７８、７８ｂがそれぞれ基板１０の外側を向くようにアクチュエータ７０、７０ｂが配置されている。可動部７８、７８ｂが対向するようにアクチュエータ７０、７０ｂを配置した場合、可動部７８、７８ｂが隣接する。このため、冶具等を用いて可動部７８、７８ｂの一方の位置を調整をしている際に、冶具が可動部７８、７８ｂの他方に接触して他方の位置がずれるおそれがある。従って、可動部７８、７８ｂが直接対向する場合と比較して、可動部７８、７８ｂが基板１０の外側を向く場合のほうが可動部７８、７８ｂの位置調整の作業が容易となる。

尚、アクチュエータ７０ｂの可動部７８ｂがアクチュエータ７０のコイル７３と対向するようにアクチュエータ７０、７０ｂを配置してもよい。この場合においても、可動部７８、７８ｂは直接対向することはなく、可動部７８、７８ｂ間の距離を確保することができる。

尚、フォーカルプレーンシャッタ１においては、先幕２０、後幕２０Ｂをそれぞれ駆動する双方の駆動源として、本実施例のアクチュエータ７０、７０ｂを採用した。しかしながら、このような構成に限定されない。例えば、先幕２０、後幕２０Ｂの少なくとも一方の駆動源としてアクチュエータ７０を採用していればよい。従って、先幕２０、後幕２０Ｂの他方の駆動源として可動部７８を備えていない通常のアクチュエータを採用してもよい。また、先幕２０、後幕２０Ｂの他方の駆動源として、電磁石及びバネを採用してもよい。これらの場合であっても、先幕２０、後幕２０Ｂの一方の駆動源として採用されたアクチュエータ７０の可動部７８を調整することにより、先幕２０、後幕２０Ｂの一方の移動速度を調整することができる。これにより、先幕２０、後幕２０Ｂの一方の移動速度を他方の移動速度に一致させることができる。

図３Ａ、３Ｂは、第１変形例のアクチュエータ７０´の説明図である。アクチュエータ７０´は、略直方体の可動部７８´を有している。凹部７６８´も可動部７８´の形状に対応しており複数の平面を有している。可動部７８´は、ロータ軸７１１に直交する平面において、腕部７６２が伸びる方向に直交する方向に移動可能である。例えば、可動部７８´は、アクチュエータ７０´を支持する基板に設けられたレールにより直線移動可能に支持されている。可動部７８´は、凹部７６８´に接近、退避可能である。可動部７８´は、所望の位置で停止可能である。図３Ａ、３Ｂにおいては、磁束が通過する可動部７８´の部分に斜線を描いている。

図３Ａに示すように、凹部７６８´に可動部７８´が接近していることにより、７６４´及び可動部７８´の双方に磁束が通過する。図３Ｂに示すように、凹部７６８´から可動部７８´が離れるにつれて、可動部７８´を通過する磁束が減少する。これにより、ロータ７１の回転速度を低下させることができる。

可動部７８´が直線状に移動するため、可動部７８´を通過する磁束量と可動部７８´の移動量とは線形性の関係を有する。従って、可動部７８´の移動量を目安にステータ７５全体を流れる磁束量を調整することができ、ロータ７１の回転速度の調整が容易になる。

可動部７８´は、所望の位置で停止可能である。例えば、可動部７８´を所望の位置で固定する固定手段を設ける。固定手段としては、例えば、可動部７８´の底面にネジ孔を設け、可動部７８´と対向する基板の部分に可動部７８の移動方向に伸びた逃げ孔を設け、可動部７８´の位置を調整した後に、逃げ孔周辺の部分をネジのフランジ部と可動部７８´の底面とにより挟むようにしてネジを可動部７８のネジ孔に螺合することにより、可動部７８´を固定してもよい。

図３Ａ、３Ｂでは、可動部７８´と凹部７６８´との間には若干の隙間が形成されているが、このような隙間がなくてもよい。すなわち、可動部７８´が凹部７６８´の表面に当接して摺動するように設けてもよい。

図４、５Ａ、５Ｂは、第２変形例のアクチュエータ７０´´の説明図である。図４は、アクチュエータ７０´´の一部を示している。アクチュエータ７０´´は、可動部７８´´を備えている。それ以外の点では、アクチュエータ７０´´は、アクチュエータ７０´と同じ構成である。図５Ａは、図４のＡ−Ａ断面図である。図５Ｂは、可動部７８´´が移動した後を示した図である。可動部７８´´は、ロータ軸７１１の方向に直線状に移動可能に設けられている。

可動部７８´´は、図５Ａ、５Ｂに示すように、直方体部７８１´´、直方体部７８１´´よりも上端側に設けられたテーパ部７８３´´を有している。テーパ部７８３´´は、直方体部７８１´´から離れるほど先端が細くなっている。テーパ部７８３´´と凹部７６８´の側面との重なり具合により、可動部７８´´を通過する磁束量が変化する。これにより、ロータ７１の回転速度を調節することができる。

可動部７８´´は、所望の位置で停止可能である。例えば、アクチュエータ７０´´を支持する基板に可動部７８´´が挿通する逃げ孔を設けて、可動部７８´´を所望の位置で固定する固定手段を設ける。固定手段としては、例えば、２つのネジにより可動部７８´´の直方体部７８１´´の両側面を挟むものであってもよい。

図４、５Ａ、５Ｂでは、可動部７８´´と凹部７６８´との間には若干の隙間が形成されているが、このような隙間がなくてもよい。すなわち、可動部７８´´が凹部７６８´の表面に当接して摺動するように設けてもよい。

尚、可動部７８´´は、ロータ軸７１１の方向に移動可能に支持され所望の位置で停止可能であれば、このような形状に限定されない。例えば、可動部７８´´は、可動部７８´´を通過する磁束量と可動部７８´´の移動量とが線形性の関係を有するように下端から上端まで幅、厚みが一定の直方体状であってもよい。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

本実施例のアクチュエータは、フォーカルプレーンシャッタ以外に採用してもよい。本実施例のフォーカルプレーンシャッタは、スチールカメラやデジタルカメラなどの光学機器に採用できる。

また、上記実施例において、先幕及び後幕はそれぞれ４枚の羽根から構成されるが、これに限定されない。先幕及び後幕は、それぞれ２枚〜５枚の何れであってもよい。

１ フォーカルプレーンシャッタ
１０ 基板
１１ 開口
２０ 先幕
２０Ｂ 後幕
３１、３１ｂ アーム
３２、３２ｂ 補助アーム
４０、４０ｂ 駆動レバー
７０、７０ｂ、７０´、７０´´ アクチュエータ
７１、７１ｂ ロータ
７３、７３ｂ コイル
７５、７５ｂ ステータ
７６、７６ｂ 本体部
７６１、７６２ 腕部
７６３ 連続部
７６５、７６６ 磁極部
７６８、７６８´ 凹部
７８、７８ｂ、７８´、７８´´ 可動部

Claims (7)

1. ロータと、
   コイルと、
   前記ロータと対向する第１及び第２磁極部を有し前記コイルが巻回され磁性体である本体部、前記本体部の途中に設けられた凹部、前記凹部に対向して移動可能であり磁性体である可動部、を含むステータと、を備えたアクチュエータ。
2. 前記本体部は、前記凹部の裏側に位置する薄肉部を有し、
   前記第１磁極部から前記第２磁極部までの間の磁路に直交する前記本体部の断面の面積は、前記薄肉部が最小である、請求項１のアクチュエータ。
3. 前記可動部は、回転可能である、請求項１又は２のアクチュエータ。
4. 前記可動部は、直線移動可能である、請求項１又は２のアクチュエータ。
5. 開口を有した基板と、
   前記開口を開閉する第１及び第２幕と、
   前記第１及び第２幕をそれぞれ駆動する第１及び第２駆動源と、を備え、
   前記第１駆動源は、第１アクチュエータであり、
   前記第１アクチュエータは、請求項１乃至４の何れかのアクチュエータである、フォーカルプレーンシャッタ。
6. 前記第２駆動源は、第２アクチュエータであり、
   前記第２アクチュエータは、請求項１乃至４の何れかのアクチュエータであり、
   前記第１アクチュエータの前記可動部と前記第２アクチュエータの前記可動部とは直接は対向しない、請求項５のフォーカルプレーンシャッタ。
7. 請求項５又は６のフォーカルプレーンシャッタを備えた光学機器。

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