JP2017067872A - フィルタ切替装置、光学機器、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタを切り替えた位置に維持することができるフィルタ切替装置の小型化等を図る。【解決手段】回転部材３０が所定の方向に回転することにより、突出部８０は、長孔７０内を移動しつつ、フィルタ移動部材１０を第２の位置から第１の位置までスライドさせる。回転部材３０は、フィルタ移動部材１０が第１の位置に位置するときに、中心軸３３（第１の回転軸）と突出部８０とを結んだ線の方向が、第２の方向と平行になるように位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタ切替装置、光学機器、及び電子機器に関する。

レンズ面を覆うフィルタを切り替える装置として、例えば、監視カメラに取り付けられる赤外線カットフィルタを切り替える装置が知られている（特許文献１）。このフィルタ切替装置は、２つの取付板にダミーフィルタと赤外線カットフィルタを取り付け、２つの取付板を相互にスライドさせることでフィルタを切り替えている。そして、取付板は、永久磁石とコイルとを備えるモータを利用して、スライドされる。

このフィルタ切替装置は、フィルタを切り替えた後、当該フィルタをその位置で確実に固定する必要がある。そのため、磁石とヨークとの間に生じる磁性吸着力を利用して、フィルタの位置を維持し、外部からの衝撃等により移動しないようにしている。

特開２０１２−２４２４６３号公報

特許文献１に記載されたフィルタ切替装置においては、磁石の磁性吸着力等を利用して、フィルタの位置を維持している。したがって、取付板を所定の位置に維持するだけの磁力を備える磁石が必要となる。特に、フィルタがガラス等の重い材質で形成されたときは、大きな磁性吸着力が必要となる。大きな磁性吸着力を発生するためには、磁石やヨークを大きくしたり、コイルの巻線の巻き数を多くする必要があり、結果的に装置の大型化に繋がっていた。

例えば、光学機器や電子機器（例えばカメラなど）では、更なる性能を担保することが要求された場合、様々な機能を有する部品を更に備える等を要求されることがある。この際にカメラ等に備えられる部品（フィルタ切替装置等）の大きさが制限されることがある。この制限のことがあり、該部品についてより小型化等を要求されることがある。また、光学機器や電子機器自体の小型化が要求される場合は、部品自体の小型化も要望されていた。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、フィルタを切り替えた位置に維持することができるフィルタ切替装置の小型化等を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るフィルタ切替装置は、
光学フィルタが取り付けられる開口部を有し、当該光学フィルタが、当該開口部から入る光線に垂直に配置される第１の位置と、当該光線に垂直に配置される位置から離れる第２の位置と、の間で、前記第１の位置から前記第２の位置に向かう第１の方向、及び前記第２の位置から前記第１の位置に向かう第２の方向の双方に、スライド移動可能なフィルタ移動部材と、
前記光学フィルタのフィルタ面に垂直な第１の回転軸を中心に回転する回転部材と、を備え、
前記フィルタ移動部材は、前記第１の方向及び前記第２の方向と、前記第１の回転軸の方向と、の双方に垂直な方向に延在する長孔を有し、
前記回転部材は、前記第１の回転軸から所定の間隔を隔てた位置に、前記長孔に係合する突出部を有し、
前記回転部材が所定の方向に回転することにより、前記突出部は、前記長孔内を移動しつつ、前記フィルタ移動部材を前記第２の位置から前記第１の位置までスライドさせ、
前記回転部材が前記所定の方向と反対の方向に回転することにより、前記突出部は、前記長孔内を移動しつつ、前記フィルタ移動部材を前記第１の位置から前記第２の位置までスライドさせ、
前記回転部材は、前記フィルタ移動部材が前記第１の位置に位置するときに、前記第１の回転軸の軸方向から見て、前記第１の回転軸と前記突出部とを結んだ線の方向が、前記第２の方向と平行になるように位置し、
前記回転部材は、前記フィルタ移動部材が前記第２の位置に位置するときに、前記第１の回転軸の軸方向から見て、前記第１の回転軸と前記突出部とを結んだ線の方向が、前記第１の方向と平行になるように位置する。

前記回転部材を回転させる駆動部を更に備え、
当該駆動部は、
コイルと、当該コイルに通電することにより発生する磁力により、前記回転部材の第１の回転軸に平行な第２の回転軸を中心に回転する磁石と、当該磁石と同軸に固定された第１のギアと、当該第１のギアに噛み合い、前記回転部材と同軸に固定された第２のギアと、を備える、こととしてもよい。

前記回転部材は、前記第１の回転軸から前記フィルタ面と平行に延出するアームを備え、当該アームの先端に前記突出部が設けられてもよい。

前記アームの延出方向は、前記フィルタ移動部材が前記第１の位置に位置するときに、前記第２の方向と平行であり、前記フィルタ移動部材が前記第２の位置に位置するときに、前記第１の方向と平行であってもよい。

前記コイルは、前記磁石の外周に巻回軸を中心に巻回され、
前記巻回軸と前記磁石の前記第２の回転軸は、垂直になるように配置されてもよい。

本発明の第２の観点に係る光学機器は、前記フィルタ切替装置を含んでもよい。

本発明の第３の観点に係る電子機器は、前記フィルタ切替装置を含んでもよい。

本発明によれば、フィルタを切り替えた位置に維持するフィルタ切替装置の小型化等を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係るフィルタ切替装置を、ハウジングの所定の高さで切断した上面図であり、赤外線カットフィルタがレンズに対向する位置にある状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るフィルタ切替装置を備えるカメラの概略図である。 図１のＸ−Ｘ’線で切断した断面図である。 図４（ａ）は、フィルタ移動部材の上面図、図４（ｂ）は、フィルタ移動部材の側面図である。 図５（ａ）は、ハウジングの上面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＹ−Ｙ’線で切断した断面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＺ−Ｚ’線で切断した断面図である。 図６（ａ）は、磁石と、磁石に取り付けられた第１のギアの上面図で有り、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＰ−Ｐ’線で切断した断面図である。 図７（ａ）は、回転部材の上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＱ−Ｑ’線で切断した断面図である。 本発明の実施の形態１に係るフィルタ切替装置を、ハウジングの所定の高さで切断した上面図であり、赤外線カットフィルタがレンズに対向する位置から離れた位置に移動した状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るフィルタ切替装置を、ハウジングの所定の高さで切断した上面図であり、赤外線カットフィルタがレンズに対向する位置にある状態を示す図である。 図１０（ａ）は、コイルが巻回されたコイルボビンの側面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）Ｏ−Ｏ’線での断面図である。 図９のＲ−Ｒ’線で切断した断面図である。 本発明の実施の形態２に係るフィルタ切替装置を、ハウジングの所定の高さで切断した上面図であり、赤外線カットフィルタがレンズに対向する位置から離れた位置に移動した状態を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るフィルタ切替装置について、図面を参照しながら説明する。全図を通じて以下に示す図において、同一の要素には同一の符号を付す。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るフィルタ切替装置１は、監視カメラのレンズに使用するフィルタを切り替える装置である。図１、図３に示すように、フィルタ切替装置１は、フィルタ移動部材１０と、フィルタ移動部材１０に取り付けられるフィルタ２０と、フィルタ移動部材１０を移動する回転部材３０と、回転部材３０を回転駆動する駆動部４０と、フィルタ移動部材１０、フィルタ２０、回転部材３０、駆動部４０を収容するハウジング５０と、ハウジング５０の開口部を閉塞する底板６０と、を備える。尚、以下の説明では、フィルタ移動部材１０の幅方向をＸ軸方向、長手方向をＹ軸方向、厚さ方向をＺ軸方向とするＸＹＺ軸座標を設定し、適宜参照する。

また、フィルタ切替装置１は、監視カメラのカメラに適用されるものである。図２に示すように、カメラ１００は、光軸Ａ方向に、フィルタ２０、レンズ１１０、シャッタ１１１、ＣＣＤ等の撮像素子１１２を、この順に並べて配置された構成を備える。フィルタ２０は、フィルタ切替装置１によって切り替えられる。なお、フィルタ２０の位置は、レンズ１１０の前面でもよいし、レンズ１１０の後面に対向して配置してもよい。

フィルタ移動部材１０は、図１、図４に示すように、矩形状に形成された板状部材の１つの角部を切り欠いて形成され、Ｙ、−Ｙ軸方向（矢印Ｓ１、Ｓ２の方向）にスライド移動する。また、フィルタ移動部材１０には、長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、フィルタ２０を取り付けるための矩形状の第１の開口部１１と、第２の開口部１２とが形成されている。

フィルタ２０は、カメラのレンズに使用される光学フィルタであり、本実施の形態では、光学フィルタとして、クリアフィルタ２１と、赤外線カットフィルタ２２を用いる。クリアフィルタ２１は、素通しのガラス板である。赤外線カットフィルタ２２は、入射した光から赤外線の波長を除去するフィルタである。赤外線カットフィルタ２２は、昼間の高照度時に、光の赤外線をカットすることで色再現性を保つものであり、クリアフィルタ２１は、夜間の低照度時に、低照度撮影を実現するものである。

クリアフィルタ２１は、第１の開口部１１より一回り大きな矩形状に形成され、第１の開口部１１を閉塞するように接着剤等により、フィルタ移動部材１０に取り付けられている。赤外線カットフィルタ２２は、第２の開口部１２より一回り大きな矩形状に形成され、第２の開口部１２を閉塞するように接着剤等によりフィルタ移動部材１０に取り付けられている。

フィルタ移動部材１０の切り欠き部が形成された側の一端部には、スライド移動する方向に垂直な方向に延在する長孔７０が形成されている。長孔７０は、後述する回転部材３０の突出部８０と係合する。

フィルタ移動部材１０のスライド移動する方向に沿った側部には、Ｘ軸、−Ｘ軸方向に突出するスライド部材（図示せず）が設けられている。このスライド部材は、後述するスライド溝５８と係合して、フィルタ移動部材１０をスライドさせる。

回転部材３０は、図７に示すように、円柱状に形成された本体部３１と、本体部３１の一端部から本体部３１の軸方向に垂直に伸びるアーム３２と、を備える。本体部３１は、本体部３１の軸方向が、フィルタ２０のフィルタ面に垂直となるように配置される。また、本体部３１には、本体部３１の中心軸３３に沿って貫通する貫通孔３４が形成されている。本体部３１は、中心軸３３を中心に回転し、本体部３１が回転することで、アーム３２も回転する。

アーム３２の先端部には、中心軸３３と平行であり、本体部３１の一端部の側（図７（ｂ）の−Ｚ軸方向）に突出する突出部８０が設けられている。突出部８０は、フィルタ移動部材１０に形成された長孔７０に係合する。本体部３１が回転することによりアーム３２が回転し、アーム３２の回転に従って長孔７０に係合する突出部８０は、フィルタ移動部材１０を移動させる。

図１に示す駆動部４０は、回転部材３０を回転駆動する駆動機構である。駆動部４０は、図１、図３、図６、図７に示すように、ヨーク４１と、ヨーク４１に巻かれたコイル４２と、コイル４２に電流源（図示せず）から通電されて発生する磁力により回転する磁石４３と、磁石４３に同軸に固定された第１のギア４４と、第１のギア４４と噛み合い回転部材３０に同軸に固定された第２のギア４５と、を備える。

ヨーク４１は、基部４１ａと、基部４１ａの両端部から起立する２つの腕部４１ｂ、腕部４１ｂと、を備える。ヨーク４１は、鉄等の透磁性材料から形成されている。

コイル４２は、ヨーク４１の基部４１ａに設けられ、銅等の導電性材料で成形された導線を、ヨーク４１の基部４１ａに巻回して構成される。

磁石４３は、図６に示すように、円柱状の形状を有し、その中心軸４３ａを含む平面に対向して配置された磁石を、２極に着磁させた永久磁石である。また、磁石４３には、中心軸４３ａに沿って貫通する貫通孔４３ｂが形成されている。

第１のギア４４は、磁石４３が回転することにより発生するトルクを、第２のギア４５に伝達するためのギアである。第１のギア４４は、図６に示すように、磁石４３の上面に磁石４３の中心軸４３ａと同軸に固定されている。第１のギア４４は、扇状に形成された板状部材であり、樹脂材料により形成されている。第１のギア４４は、扇状の円弧部分に第２のギア４５と噛み合う歯を有する。第１のギア４４の円弧部分は、クリアフィルタ２１と、赤外線カットフィルタ２２とが、切り替わるだけの長さがあればよい。

本実施の形態における第１のギア４４は、扇形の板状部材であるが、本発明はこれに限定されない。第１のギア４４は、円盤状の板状部材であってもよい。

第２のギア４５は、図７に示すように、本体部３１のアーム３２が設けられた端部と対向する端部に設けられ、回転部材３０の中心軸３３に同軸に固定される。第２のギア４５は、第１のギア４４と噛み合い、第１のギア４４により中心軸３３を中心に回転される。第１のギア４４と、第２のギア４５とのギア比は、本実施の形態では１：２に設定されている。また、第２のギア４５には、本体部３１の中心軸３３に沿って貫通する貫通孔３４が形成されている。

このように構成された駆動部４０において、図１の位置にあるコイル４２に所定の電流が供給されると、ヨーク４１がコイル４２により励磁される。これにより磁石４３に磁力が作用し、磁石４３は時計回り（Ｔ１）に回転する。磁石４３の回転により磁石４３と同軸に形成された第１のギア４４が回転して、第２のギア４５に回転トルクを伝達する。第２のギア４５が第１のギア４４により反時計回りに回転されることにより、回転部材３０のアーム３２が回転して、長孔７０に係合する突出部８０が、フィルタ移動部材１０をＳ１の方向へスライド移動させる。

また、コイル４２に所定の電流と反対の流れの電流が供給されると、図８の位置にある磁石４３は、反時計回り（Ｔ２）に回転し、磁石４３の回転により磁石４３と同軸に形成された第１のギア４４が回転して、第２のギア４５に回転トルクを伝達する。第２のギア４５が第１のギア４４により時計回りに回転されることにより、回転部材３０のアーム３２が回転して、長孔７０に係合する突出部８０が、フィルタ移動部材１０をＳ２の方向へはスライド移動させる。

ハウジング５０は、図１、図３、図５に示すように、フィルタ移動部材１０と、回転部材３０と、駆動部４０を収容する。ハウジング５０は、回転部材３０と駆動部４０を収容する第１の収容部５１と、フィルタ移動部材１０を収容する第２の収容部５２と、第３の開口部５３を有する。また、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、ハウジング５０の第１の収容部５１には、ハウジング５０の底面から突出する第１の突出軸５４と、図５（ｃ）に示すように、同じくハウジング５０の底面から突出する第２の突出軸５５が形成されている。第１の突出軸５４は、磁石４３の貫通孔４３ｂに挿入され、第２の突出軸５５は、第２のギア４５の貫通孔３４に挿入される。

第１の収容部５１の回転部材３０が配置される側面には、図１、図５、図８に示すように、第１のストッパ５６と、第２のストッパ５７が形成されている。第１のストッパ５６と、第２のストッパ５７は、第１の収容部５１の側面からＸ軸方向に突出し、アーム３２が１８０度回以上回転することを阻止する長さを有する。

第２の収容部５２のフィルタ移動部材１０がスライド移動する方向に沿った両側面には、スライド部材と係合するスライド溝５８が形成されている。スライド溝５８は、スライド部材と係合して、フィルタ移動部材１０をスライド方向（−Ｙ軸方向）にスライドさせるとともに、フィルタ移動部材１０のＸ軸または−Ｘ軸方向の移動を規制する。なお、フィルタ移動部材１０にスライド部材を設けずに、フィルタ移動部材１０の両側部を、スライド溝５８に直接挿入して、フィルタ移動部材１０をスライド移動させてもよい。

第２の収容部５２のレンズ１１０に対向する位置には、図５に示すように、レンズ用開口部５９が形成されている。レンズ用開口部５９は、フィルタ２０と略同一の矩形状に形成されている。レンズ用開口部５９は、赤外線カットフィルタ２２又はクリアフィルタ２１と重なることで、これらのフィルタを介してレンズ１１０に光を入射させる。

底板６０は、ハウジング５０の第３の開口部５３を閉塞する部材である。また、底板６０には、第２の収容部５２のレンズ用開口部５９と対向する位置に開口部（図示せず）が設けられている。

次に、本実施の形態１のフィルタ切替装置１において、フィルタを切り替える動作について、図１、図８を参照して説明する。フィルタの切替は、昼間から夜間に移行する場合と、夜間から昼間移行する場合に分けて説明する。

フィルタ切替装置１の各構成要素は、昼間には、図１に示すような初期状態で配置されている。すなわち、コイル４２には、電流源から通電はされておらず、非通電状態である。磁石４３は、紙面の上側がＳ極、下側がＮ極になるように配置されている。また、磁石４３の２極は、Ｘ軸と平行な線に対して所定角度、時計回りの方向に傾斜するように配置されている。回転部材３０のアーム３２は、Ｙ軸方向を向いて配置されている。フィルタ移動部材１０は、ハウジング５０のレンズ用開口部５９から入る光線と垂直な位置（第１の位置）、すなわち、レンズ１１０と対向する位置に赤外線カットフィルタ２２が位置し、ハウジング５０のレンズ用開口部５９から入る光線と垂直な位置から離れた位置、すなわち、レンズ１１０と対向する位置から離れた位置にクリアフィルタ２１が位置するように配置されている。

このような初期状態において、昼間から夜間に移行して、照度が所定の基準以下であることを光学センサ（図示せず）等が検知すると、コイル４２に通電される。そして、コイル４２に通電されると磁力が発生し、磁石４３が時計回り（Ｔ１）に回転する。磁石４３が時計回りに回転することで、磁石４３と同軸に固定された第１のギア４４も回転する。第１のギア４４の回転により、第１のギア４４に噛み合う第２のギア４５が反時計回りに回転し、第２のギア４５に同軸に固定された回転部材３０が反時計回りに回転する。

回転部材３０が反時計回りに回転すると、中心軸３３を中心にアーム３２も反時計回りに回転する。アーム３２の先端に設けられた突出部８０は、長孔７０に係合して移動し、フィルタ移動部材１０を、赤外線カットフィルタ２２がレンズ用開口部５９に対向する位置（第１の位置）から、赤外線カットフィルタ２２がレンズ用開口部５９から離れる位置（第２の位置）に向けて移動させる。

ここで、磁石４３は時計回りに９０度回転し、第１のギア４４も９０度時計回りに回転する。第１のギア４４と第２のギア４５とは、１：２のギア比を備えるように構成されているので、第１のギア４４が９０度回転することにより、第２のギア４５は、１８０度反時計回りに回転する。第２のギア４５に同軸に固定された固定部材３０のアーム３２も、反時計回りに１８０度回転する。

アーム３２が１８０度回転している間、フィルタ移動部材１０は、スライド溝５８にスライド部材が係合することにより、Ｘ軸、−Ｘ軸方向の動きを規制されながら、アーム３２の先端に取付けられた突出部８０により、−Ｙ軸方向（矢印Ｓ１の方向）にスライド移動される。フィルタ移動部材１０が、アーム３２の回転により第２の位置まで移動すると、磁石４３を回転させるコイル４２への通電が停止される。なお、コイル４２への通電は、フィルタ移動部材１０が第２の位置まで移動した後、しばらく継続してもよい。

アーム３２が１８０度回転すると、アーム３２の先端は第２のストッパ５７に当接する。アーム３２の先端が第２のストッパ５７に当接することで、アーム３２は１８０度で回転を阻止され、アーム３２は−Ｙ軸方向を向いて回転を停止される。そして、フィルタ移動部材１０も第２の位置で停止する。

フィルタ移動部材１０が、図８に示すように、第２の位置で停止した状態にあるとき、回転部材３０は、回転部材３０の中心軸３３方向から見て、回転部材３０の中心軸３３と、突出部材８０とを結んだ線が、第１の位置から第２の位置に向かう方向（第１の方向）と平行になる位置に位置付けられる。具体的には、アーム３２の延出方向は、第１の位置から第２の位置に向かう方向（第１の方向）と平行になる。

フィルタ移動部材１０が第２の位置に停止した状態で、フィルタ移動部材１０に第２の位置から第１の位置の向かう方向（第２の方向）から力が加わると、フィルタ移動部材１０は、回転部材３０の中心軸３３と、突出部材８０とを結んだ線が、第１の位置から第２の位置に向かう方向（第１の方向）と平行になる位置に位置付けられているので、外部からの力に対向する力が働く。

さらに、フィルタ移動部材１０が、第２の位置で停止した状態のとき、コイル４２への通電は停止しているが、磁石４３とヨーク４１との間には磁性吸着力が生じている。したがって、アーム３２は、この磁性吸着力によって、反時計回りの力を加えられているので、アーム３２は、第２のストッパ５７により回転を阻止されるとともに、フィルタ移動部材１０を、第２の位置で停止した状態を維持することができる。

フィルタ移動装置１の各構成要素は、夜間には、図８に示すような初期状態で配置されている。すなわち、コイル４２には、電流源からの通電はされておらず、非通電状態である。磁石４３は、紙面の上側がＮ極、下側がＳ極になるように配置されている。また、磁石４３の２極は、Ｘ軸と平行な線に対して所定角度反時計回りに傾斜するように配置されている。回転部材３０のアーム３２は、−Ｙ軸方向を向いて配置されている。フィルタ移動部材１０は、ハウジング５０のレンズ用開口部５９から入る光線と垂直な位置、すなわち、レンズ１１０と対向する位置にクリアフィルタ２１が位置し、ハウジング５０のレンズ用開口部５９から入る光線と垂直な位置から離れた位置（第２の位置）、すなわち、レンズ１１０と対向する位置から離れた位置に赤外線カットフィルタ２２が位置するように配置されている。

このような初期状態において、夜間から昼間に移行して、照度が所定の基準以上であることを光学センサ（図示せず）等が検知すると、コイル４２に、昼間から夜間に移行するときと逆向きの電流が通電される。そして、コイル４２に通電されると磁力が発生し、磁石４３が反時計回り（Ｔ２）に回転する。磁石４３が反時計回りに回転することで、磁石４３と同軸に固定された第１のギア４４も回転する。第１のギア４４の回転により、第１のギア４４に噛み合う第２のギア４５が時計回りに回転し、第２のギア４５に同軸に固定された回転部材３０が時計回りに回転する。

回転部材３０が時計回りに回転すると、中心軸３３を中心にアーム３２も時計回りに回転する。アーム３２の先端に設けられた突出部８０は、長孔７０に係合して移動し、フィルタ移動部材１０を、赤外線カットフィルタ２２がレンズ１１０と対向する位置から離れる位置（第２の位置）から、赤外線カットフィルタ２２がレンズ１１０と対向する位置（第１の位置）に向けて移動させる。

ここで、磁石４３は反時計回りに９０度回転し、第１のギア４４も９０度反時計回りに回転する。第１のギア４４と第２のギア４５とは、１：２のギア比を備えるように構成されているので、第１のギア４４が９０度回転することにより、第２のギア４５は、１８０度時計回りに回転する。第２のギア４５に同軸に固定された固定部材３０のアーム３２も、１８０度時計回り回転する。

アーム３２が１８０度回転している間、フィルタ移動部材１０は、スライド溝５８に係合するスライド部材によりＸ軸、−Ｘ軸方向の動きを規制されながら、アーム３２の先端に取付けられた突出部８０により、Ｙ軸方向（矢印Ｓ２の方向）にスライド移動される。フィルタ移動部材１０が、アーム３２の回転により第１の位置まで移動すると、磁石４３を回転させるコイル４２への通電が停止される。なお、コイル４２への通電は、フィルタ移動部材１０が第１の位置まで移動した後、しばらく継続してもよい。

アーム３２が１８０度回転すると、アーム３２の先端は第１のストッパ５６に当接する。アーム３２の先端が第１のストッパ５６に当接することで、アーム３２は１８０度で回転を阻止され、アーム３２はＹ軸方向を向いて回転を停止される。そして、フィルタ移動部材１０も第１の位置で停止する。

フィルタ移動部材１０が、図１に示すように、第１の位置で停止した状態にあるとき、回転部材３０は、回転部材３０の中心軸３３方向から見て、回転部材３０の中心軸３３と、突出部材８０とを結んだ線が、第２の位置から第１の位置に向かう方向（第２の方向）と平行になる位置に位置付けられる。具体的には、アーム３２の延出方向は、第２の位置から第１の位置に向かう方向（第２の方向）と平行になる。

フィルタ移動部材１０が第１の位置に停止した状態で、フィルタ移動部材１０に第１の位置から第２の位置の向かう方向（第１の方向）から力が加わると、フィルタ移動部材１０は、回転部材３０の中心軸３３と、突出部材８０とを結んだ線が、第２の位置から第１の位置に向かう方向（第２の方向）と平行になる位置に位置付けられているので、外部からの力に対向する力が働く。

さらに、フィルタ移動部材１０が、第１の位置で停止した状態のとき、コイル４２への通電は停止しているが、磁石４３とヨーク４１との間には磁性吸着力が生じている。したがって、アーム３２は、この磁性吸着力によって、時計回りの力を加えられているので、アーム３２は、第１のストッパ５６により回転を阻止されるとともに、フィルタ移動部材１０を第１の位置で停止した状態を維持することができる。

このように、フィルタ移動部材１０を第１の位置又は第２の位置に停止させたとき、回転部材３０の中心軸３３から見て、回転部材３０の中心軸３３と、突出部８０を結んだ線が、第１の方向、又は第２の方向と平行になるように位置付けられる。したがって、外部からの衝撃、特に、第１の方向又は第２の方向から衝撃が、フィルタ移動部材１０に加えられても、回転部材３０の中心軸３３と、突出部８０を結んだ線の向きが、加えられた力の方向と対向するので、フィルタ移動部材１０を第１の位置又は第２の位置に維持することができる。

さらに、回転部材３０側に突出部８０を設け、フィルタ移動部材１０側に長孔７０を設けることで、フィルタ切替装置１自体を小型化することができるとともに、他機能を備える部品を追加した光学機器等における、限定された設置スペース内でのフィルタ切替装置１の配置を可能とすることができる。

また、固定部材３０によって、第１の位置及び第２の位置に維持する力をフィルタ移動部材１０に与えることができる。したがって、磁石、及び磁石を励磁するコイルの大きさを小さくできるので、フィルタ切替装置１を小型化させることができる。

本実施の形態１では、アーム３２を用いて説明したが、アーム３２を適用することに限定されない。回転部材３０の中心軸３３から所定の距離に突出部８０を備える構成であれば、アーム３２を備えなくてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ヨーク４１にコイル４２を巻回して、コイル４２に通電することで磁界を発生させて磁石４３を回転していた。本発明は、このようなコイルと磁石の組み合わせに限定されず、例えば、コイルを磁石４３の外周に巻回するにしてもよい。

実施の形態２に係るフィルタ切替装置１の構成について、図９から図１２を参照して説明する。フィルタ切替装置１は、実施の形態１と同様に、フィルタ移動部材１０と、フィルタ移動部材１０に取り付けられるフィルタ２０と、回転部材３０と、回転部材３０を回転駆動する駆動部４０と、フィルタ移動部材１０、フィルタ２０、回転部材３０、駆動部４０を収容するハウジング５０と、ハウジング５０の開口部を閉塞する底板６０と、を備える。実施の形態１と実施の形態２とは、駆動部４０のコイルと磁石の配置が相違し、その他の構成は同一であるので、同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

駆動部４０は、図９から図１１に示すように、コイルボビン９０と、コイルボビン９０に導線９１ａが巻回されたコイル９１と、コイルボビン９０の貫通孔に配置された磁石４３と、磁石４３に同軸に固定された第１のギア４４と、第１のギア４４と噛み合い回転部材３０に同軸に固定された第２のギア４５と、を備える。

コイルボビン９０は、図１０に示すように、樹脂材料により形成され、導線９１ａを巻回する巻回部９２と、コイルボビン９０の軸方向に貫通するボビン貫通孔９３と、を備える。また、巻回部９２は、対向する一対の第１の板状部材９２ａ、第１の板状部材９２ａと、対向する一対の第２の板状部材９２ｂ、第２の板状部材９２ｂとで構成されている。第１の板状部材９２ａと第２の板状部材９２ｂとの間に導線９１ａを巻回することによりコイル９１を構成する。そして、対向する一対の第１の板状部材９２ａ、第１の板状部材９２ａの間には、後述するピンを挿入するためのピン挿入部９４が形成されている。このピン挿入部９４によって、導線が巻回される空間を仕切り、第１の巻回部９５と第２の巻回部９６とが形成される。対向する一対の第２の板状部材９２ｂ、第２の板状部材９２ｂの間にも同様に、第１の板状部材９２ａに形成されたピン挿入部９４と対応する位置に、ピン挿入部９４が形成されている。そして、ピン挿入部９４により第１の巻回部９５と第２の巻回部９６とが形成される。

コイル９１は、一端部を電流源（図示せず）に接続した導線９１ａを、第１の巻回部９５の外周に、巻回軸９１ｂを中心に設定された回数巻回されて構成される。さらに、コイル９１は、第２の巻回部９６の外周に、導線９１ａを巻回軸９１ｂを中心に設定された回数巻回されて構成される。コイル９１は、第１の巻回部９５に巻回された導線９１ａを連続して、第２の巻回部９６に巻回して構成される。

磁石４３は、コイルボビン９０のボビン貫通孔９３内に、磁石４３の中心軸４３ａがコイルボビン９０の巻回軸９１ｂと垂直になるように配置される。磁石４３は、コイルボビン９０に巻回されたコイル９１に電流が流れると、コイル９１に発生する磁力により、所定の回転方向に回転する。コイル９１に流れる電流の向きを切り替えると、所定の回転方向とは、逆の方向に回転する。

第１の巻回部９５と、第２の巻回部９６とを仕切るピン挿入部９４には、円柱状のピン９７が挿入されている。ピン９７は鉄等の透磁性部材で形成されている。ピン９７が挿入されることにより、ピン９７がヨークの役割を果たし、コイル９１により発生する磁力を磁石４３に効果的に付与することができる。また、別途、ヨークを設ける必要がないことから、部品点数が減少し、スペースを有効に活用でき、フィルタ切替装置１を小型化することができる。

次に、本実施の形態２のフィルタ切替装置１のフィルタ切替動作について、図９、図１２を参照して説明する。

フィルタ移動装置１の各構成要素は、昼間には、図９に示すような初期状態で配置されている。フィルタ移動部材１０は、ハウジング５０のレンズ用開口部５９から入る光線と垂直な位置（第１の位置）に、すなわちレンズ１１０と対向する位置に赤外線カットフィルタ２２が位置して、停止している。

初期状態において、昼間から夜間に移行したことが光学センサ等で検知されると、コイル９０に電流が通電され、磁石４３に時計回りの力が発生し、磁石４３は時計回りに回転する。磁石４３が時計回りに回転することで、磁石４３と同軸に固定された第１のギア４４も回転する。第１のギア４４の回転により、第１のギア４４に噛み合う第２のギア４５も回転し、第２のギア４５に同軸固定された回転部材３０が反時計回りに回転する。

回転部材３０が反時計回りに回転すると、アーム３２も中心軸３３を中心に反時計回りに回転する。突出部８０は、長孔７０に係合し、フィルタ移動部材１０を、第１の位置から第２の位置に向かう方向（Ｓ１の方向）にスライド移動させる。

フィルタ移動装置１の各構成要素は、夜間には、図１２に示すような初期状態で配置されている。フィルタ移動部材１０は、ハウジング５０のレンズ用開口部５９から入る光線と垂直な位置から離れた位置（第２の位置）、すなわちレンズ１１０と対向する位置から離れた位置に赤外線カットフィルタ２２が位置して、停止している。

初期状態において、夜間から昼間に移行したことが光学センサ等で検知されると、コイル９１に、コイル９１に昼間から夜間に移行したときと逆方向の電流が通電され、磁石４３は反時計回りに回転する。磁石４３が反時計回りに回転することで、第２のギア４５に同軸固定された回転部材３０が時計回りに回転する。

回転部材３０が時計回りに回転すると、アーム３２も中心軸３３を中心に時計回りに回転する。突出部８０は、長孔７０に係合し、フィルタ移動部材１０を、第２の位置から第１の位置に向かう方向（Ｓ２の方向）にスライド移動させる。

本実施の形態２のフィルタ切替装置１によれば、コイル９１を、コイル９１の巻回軸９１ｂを中心として磁石４３の外周に巻回したので、コイル９１の設置スペースをコンパクトにできる。したがって、フィルタ切替装置１の小型化を図ることができる。

本実施の形態２のフィルタ切替装置１によれば、磁石４３の外周にコイル９１を配置したので、コイル９１により発生する磁力を効率よく、またバランスよく磁石４３に及ぼすことができる。

本実施の形態２においては、駆動部４０として、コイル９１と、磁石４３と、第１のギア４４と、第２のギア４５と、を用いたが、本発明は、これに限定されない。例えば、第１のギア４４、第２のギア４５を介さずに、磁石４３の回転力により、フィルタ移動部材１０を直接スライド移動させることもできる。

本実施の形態２においては、コイルボビン９０の巻線部は、２つであるとして説明したが、本発明はこれに限定されない。フィルタ移動部材１０の移動させる距離に応じて、巻線部を１つ又は２つ以上としてもよい。

本実施の形態１及び２におけるフィルタ切替装置１は、赤外線カットフィルタ２２とクリアフィルタ２１という２種類の光学フィルタを備えるフィルタ切替装置として説明したが、本発明のフィルタ切替装置１のフィルタの枚数、及び種類はこれに限定されない。例えば、フィルタを３枚以上備える、あるいは、１枚のフィルタをスライドさせるもの本発明に含まれる。

本実施の形態１及び２におけるフィルタ切替装置１は、監視カメラに適用することを前提として説明したが、本発明は、これに限定されない。複数のフィルタを切り替えて使用するカメラであれば、車載カメラ等種々のカメラに適用することができる。

本実施の形態１及び２におけるフィルタ切替装置１は、Ｎ極とＳ極の磁石を１つづつ備える永久磁石を用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。アーム３２を１８０度回転させることができる構成であれば、磁石の数は限定されない。

本実施の形態１及び２に係るフィルタ切替装置１は、光学機器、電子機器などに取り付けられる装置である。光学機器の例としては、デジタルカメラなどの民生用カメラ、車載カメラ、監視カメラ、内視鏡などに搭載される医療用カメラ、動画撮影を行うカムコーダー（ムービーカメラ）、各種検査用カメラ、ロボット用カメラなどがある。電子機器の例としては、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータなどがある。

上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲とみなされる。

１ フィルタ切替装置
１０ フィルタ移動部材
１１ 第１の開口部
１２ 第２の開口部
２０ フィルタ
２１ クリアフィルタ
２２ 赤外線カットフィルタ
３０ 回転部材
３１ 本体部
３２ アーム
３３ 中心軸
３４ 貫通孔
４０ 駆動部
４１ ヨーク
４１ａ 基部
４１ｂ 腕部
４２ コイル
４３ 磁石
４３ａ 中心軸
４３ｂ 貫通孔
４４ 第１のギア
４５ 第２のギア
５０ ハウジング
５１ 第１の収容部
５２ 第２の収容部
５３ 第３の開口部
５４ 第１の突出軸
５５ 第２の突出軸
５６ 第１のストッパ
５７ 第２のストッパ
５８ スライド溝
５９ レンズ用開口部
６０ 底板
７０ 長孔
８０ 突出部
９０ コイルボビン
９１ コイル
９１ａ 導線
９１ｂ 巻回軸
９２ 巻回部
９２ａ 第１の板状部材
９２ｂ 第２の板状部材
９３ ボビン貫通孔
９４ ピン挿入部
９５ 第１の巻回部
９６ 第２の巻回部
９７ ピン
１００ カメラ
１１０ レンズ
１１１ シャッタ
１１２ 撮像素子

Claims (7)

1. 光学フィルタが取り付けられる開口部を有し、当該光学フィルタが、当該開口部から入る光線に垂直に配置される第１の位置と、当該光線に垂直に配置される位置から離れる第２の位置と、の間で、前記第１の位置から前記第２の位置に向かう第１の方向、及び前記第２の位置から前記第１の位置に向かう第２の方向の双方に、スライド移動可能なフィルタ移動部材と、
   前記光学フィルタのフィルタ面に垂直な第１の回転軸を中心に回転する回転部材と、を備え、
   前記フィルタ移動部材は、前記第１の方向及び前記第２の方向と、前記第１の回転軸の方向と、の双方に垂直な方向に延在する長孔を有し、
   前記回転部材は、前記第１の回転軸から所定の間隔を隔てた位置に、前記長孔に係合する突出部を有し、
   前記回転部材が所定の方向に回転することにより、前記突出部は、前記長孔内を移動しつつ、前記フィルタ移動部材を前記第２の位置から前記第１の位置までスライドさせ、
   前記回転部材が前記所定の方向と反対の方向に回転することにより、前記突出部は、前記長孔内を移動しつつ、前記フィルタ移動部材を前記第１の位置から前記第２の位置までスライドさせ、
   前記回転部材は、前記フィルタ移動部材が前記第１の位置に位置するときに、前記第１の回転軸の軸方向から見て、前記第１の回転軸と前記突出部とを結んだ線の方向が、前記第２の方向と平行になるように位置し、
   前記回転部材は、前記フィルタ移動部材が前記第２の位置に位置するときに、前記第１の回転軸の軸方向から見て、前記第１の回転軸と前記突出部とを結んだ線の方向が、前記第１の方向と平行になるように位置する、
   フィルタ切替装置。
2. 前記回転部材を回転させる駆動部を更に備え、
   当該駆動部は、
   コイルと、当該コイルに通電することにより発生する磁力により、前記回転部材の第１の回転軸に平行な第２の回転軸を中心に回転する磁石と、当該磁石と同軸に固定された第１のギアと、当該第１のギアに噛み合い、前記回転部材と同軸に固定された第２のギアと、を備える、
   請求項１に記載のフィルタ切替装置。
3. 前記回転部材は、前記第１の回転軸から前記フィルタ面と平行に延出するアームを備え、当該アームの先端に前記突出部が設けられた、
   請求項１又は２に記載のフィルタ切替装置。
4. 前記アームの延出方向は、前記フィルタ移動部材が前記第１の位置に位置するときに、前記第２の方向と平行であり、前記フィルタ移動部材が前記第２の位置に位置するときに、前記第１の方向と平行である、
   請求項３に記載のフィルタ切替装置。
5. 前記コイルは、前記磁石の外周に巻回軸を中心に巻回され、
   前記巻回軸と前記磁石の前記第２の回転軸は、垂直になるように配置された、
   請求項２に記載のフィルタ切替装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタ切替装置を含む、光学機器。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のフィルタ切替装置を含む、電子機器。

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