JP2017151231A - フィルター駆動装置、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的薄型のフィルター切り替え装置などに用いられる駆動装置を提供する。【解決手段】所定波長の光の透過を遮断するフィルターと、通電により励磁される空芯コイルと、前記空芯コイルの空芯部と平面視で重なる重なり位置に磁石を有し、回動することで前記フィルターを移動させるよう構成されたレバーと、を備え、前記レバーは、前記空芯コイルの励磁状態に応じて前記重なり位置に位置する前記磁石の極が切り替わることにより回動するフィルター駆動装置を採用する。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、監視カメラまたは車載カメラなどの撮像装置に採用されるフィルター切り替え装置に用いられるフィルター駆動装置などに関する。

従来から、監視カメラや車載カメラなどの撮像装置において、日中に撮影した際に、取得した映像または画像に赤みが発生することを防止するため、赤外線カットフィルター（ＩＲカットフィルター）を採用する構成にすることがある。このとき、赤外線カットフィルターを日中のみ使用するなど、選択的に使用可能にするため、赤外線カットフィルターと、フィルター機能を有さないダミーガラスとを切り替える構成にすることがある。このような構成では、フィルターを切り替えるための駆動装置が必要となる。一方で、このようなフィルター切り替え装置用の駆動装置に類似する構成として、特許文献１に記載されたカメラ用シャッタが開示されている。

特開２００１−２８１７２４号公報

上記のような従来のフィルター切り替え装置用の駆動装置では、駆動機構として、コイルボビンに巻回したコイル、ヨーク、及び永久磁石などを用いた構成を採っていた。しかしながら、コイルボビン及びヨークを有する構成では駆動装置がある程度以上の厚みを持つ構成となってしまい、薄型化に限界があった。一方で、単純にコイルボビンを小型化すると、駆動トルクが低下してしまい、低下したトルクを補おうとすると電力をアップする必要があった。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
所定波長の光の透過を遮断するフィルターと、
通電により励磁される空芯コイル（１０）と、
前記空芯コイルの空芯部と平面視で重なる重なり位置に磁石（８ａ及び８ｂ）を有し、回動することで前記フィルターを移動させるよう構成されたレバー（７）と、を備え、
前記レバーは、前記空芯コイルの励磁状態に応じて前記重なり位置に位置する前記磁石の極が切り替わることにより回動する
フィルター駆動装置である。

上記構成のフィルター駆動装置によれば、コイルボビン及びヨークを有さない空芯コイルを採用し、コイルに発生する電磁力により直接磁石を駆動する構成であるため、コイルボビン及びヨークを有する構成よりも薄型の構成とすることができる。また、部品点数を削減した構成となっているため、比較的低コストのフィルター駆動装置を構成することが可能となる。

上記フィルター駆動装置において、好ましくは、
前記空芯コイル及び前記レバーの側方位置に配置された磁性体をさらに備える。

上記構成のフィルター駆動装置によれば、磁性体と磁石との間に発生する吸引力によって状態を保持するための保持力を発生させ、状態を安定的に保持することが可能となる。

上記フィルター駆動装置において、好ましくは、
前記磁石が、前記レバーの回転軸を中心として対向する位置に互いに磁極が逆になるよう配置された第１磁石（８ａ）及び第２磁石（８ｂ）を含んでおり、
前記レバーは、
第１状態では、前記重なり位置に前記第１磁石及び前記第２磁石の第１の極が位置し、
第２状態では、前記重なり位置に前記第１磁石及び前記第２磁石の第２の極が位置するよう動作する。

上記構成のフィルター駆動装置によれば、例えば一対の磁石を磁極が逆になるよう配置することで、レバーを回動させるために効率の良いトルクを発生させることが可能となる。

上記フィルター駆動装置において、好ましくは、
前記第１磁石及び前記第２磁石は、前記空芯コイルに対向する方向にも分極されている。

上記構成のフィルター駆動装置によれば、空芯コイルから磁石に対して与えられる力を効果的に増大させることができ、これによりレバーを回動させるためにより大きなトルクを得ることが可能となる。

また、本発明の別の手段は、
上記いずれかのフィルター駆動装置を備える撮像装置である。

上記構成の撮像装置によれば、比較的薄型にもかかわらず、十分なトルクで赤外線カットフィルターなどを駆動可能な構成とすることができる。

第１状態のフィルター切り替え装置の三面図。 第２状態のフィルター切り替え装置の平面図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

＜１．実施形態＞
本実施形態の監視カメラまたは車載カメラなどの撮像装置に適用されるフィルター切り替え装置用の駆動装置は、空芯コイルを採用した構成としている点に特徴のひとつがある。以下、本実施形態のフィルター切り替え装置、及びその駆動装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本実施形態の、第１状態におけるフィルター切り替え装置の三面図である。図１において、中央の図は平面図であり、右側の図は側面図であり、下側の図は平面図の点線部分における断面図である。図１の第１状態では、開口部２がＩＲカットフィルター４ｂにより覆われている。一方、図２は、本実施形態の第２状態におけるフィルター切り替え装置の平面図である。図２の第２状態では、開口部２がダミーガラス４ａにより覆われている状態であるが、駆動装置部分を見やすくするため、フィルター搭載枠３、ダミーガラス４ａ、及びＩＲカットフィルター４ｂなどの構成については表示が省略されている。

図１及び図２に示されるように、本実施形態のフィルター切り替え装置は、ベース１、フィルター搭載枠３、ダミーガラス４ａ、ＩＲカットフィルター４ｂ、補助レバー６、レバー７、空芯コイル１０、磁性板１１、及びカバー１２などを含んで構成される。なお、本実施形態では、空芯コイル１０、レバー７、補助レバー６、及び磁性板１１を含む構成を指してフィルター駆動装置、または単に駆動装置と呼ぶ。

＜ベース１、カバー１２＞
ベース１は、フィルター切り替え装置の基板となる部分であり、駆動装置などの種々の構成を支持する。ベース１には開口部２が形成されている。開口部２の被写体とは逆側には撮像素子（図示せず）が配置され、この撮像装置によって被写体の映像または画像が取得される。カバー１２は、ベース１に搭載された駆動装置（アクチュエータ）を覆うように配置される。

＜フィルター搭載枠３＞
フィルター搭載枠３は、ダミーガラス４ａ、及びＩＲ（赤外線）カットフィルター４ｂを搭載するよう構成された可動部である。フィルター搭載枠３は、金属または樹脂等で形成され、その一部にダミーガラス４ａ及びＩＲカットフィルター４ｂが埋め込まれている。フィルター搭載枠３には、補助レバー６の一端が挿入される孔５が形成されている。この孔５に挿入された補助レバー６の一端が回動することにより、フィルター搭載枠３が図１における上下方向に移動し、これによって開口部２を覆うものがダミーガラス４ａとＩＲカットフィルター４ｂとで切り替えられる。ＩＲカットフィルター４ｂは、透過する光に含まれる赤外線成分をカット（遮断）する機能を有するフィルターである。ダミーガラス４ａは、ＩＲカットフィルター４ｂと異なり、特定の波長の光をカットするような機能を有さず、光をそのまま通過させるガラスであって、ＩＲカットフィルター４ｂと同等の屈折率を有するガラスで構成される。なお、フィルター搭載枠３は、羽根と呼ばれることもある。

＜補助レバー６＞
補助レバー６は、レバー７とフィルター搭載枠３との間に介在されたレバーであって、その一端がフィルター搭載枠３の孔５に挿入され、その他端には歯車が形成されている。この歯車はレバー７の歯車と噛み合っており、レバー７が回動することで補助レバー６も回動する。補助レバー６が回動すると、孔５に挿入された端部が移動し、これによってフィルター搭載枠３を、図１及び図２の平面図における上下方向に移動させる。

＜レバー７＞
レバー７は、補助レバー６と噛み合う歯車、及び１組の永久磁石８ａ及び８ｂを備えており、軸９により回動可能に支持されている。レバー７に形成された歯車は、補助レバー６の歯車と噛み合っており、この歯車部分を介してレバー７から補助レバー６に対して動力が伝達される。レバー７では、軸９に対して対向する位置に永久磁石８ａ及び８ｂが配置されている。これらの永久磁石８ａ及び８ｂは、互いに対向する極性が逆になるよう対称的に配置されており、図１の第１状態では空芯コイル１０の空芯部と平面視で重なる位置（重なり位置）にＳ極が位置し、図２の第２状態ではこの重なり位置にＮ極が位置するよう状態が変化する。すなわち、レバー７は、空芯コイル１０の空芯部と平面視で重なる位置（重なり位置）に永久磁石８ａ及び８ｂの同じ磁極が位置するように、軸９を中心に回動する。また、図１の断面図に示されるように、永久磁石８ａ及び８ｂは、空芯コイル１０に対向する垂直方向にも分極されている。なお、図１及び図２にも示されるように、レバー７の軸９は、空芯コイル１０の空芯部の中心（中心位置と呼ぶ）と平面視で重なるように配置されることが特に好ましい。レバー７と空芯コイル１０とをこのように配置することで、空芯コイル１０で発生する磁界を特に有効的に利用することが可能になる。

＜空芯コイル１０＞
空芯コイル１０は、レバー７と平面視で重なり合う位置に配置されており、その中心部は鉄芯などの芯を有さない空芯となっている。空芯コイル１０は、巻回された導線により形成されており、外部から電力を与えられて通電されることで励磁され、その空芯部を中心に磁束が発生する。

＜磁性板１１＞
磁性板１１は、図１及び図２に示されるように、平面視において永久磁石８ａ及び８ｂの側方位置に配置されており、磁性体により形成されている。磁性板１１は、永久磁石８ａ及び８ｂが第１状態または第２状態にあるときに、最も近接する永久磁石８ａまたは８ｂとの間で吸引力を発生することで、永久磁石８ａ及び８ｂの位置状態を保持（維持）するよう作用する。なお、磁性板１１は配置の容易性などの観点から板状の磁性体を採用することが好ましいが、必ずしも板状の磁性体である必要はなく、永久磁石８ａ及び８ｂとの間で吸引力による保持力を発生可能な形状であれば、板状以外の形状のものを採用してもよい。

次に、図１及び図２を参照しながら、本実施形態のフィルター切り替え装置における駆動装置の動作について説明する。

図１の状態は、空芯コイル１０には第１の極性で電圧が印加されているか、または電圧が印加されていない状態である。この状態では、永久磁石８ａのＮ極と、磁性板１１との間で吸引力が発生することで、レバー７の回動位置が保持（維持）されている。このとき、開口部２はＩＲカットフィルター４ｂにより覆われた状態となっている。

この図１の状態から、空芯コイル１０に対して第１の極性とは逆極性の第２の極性で電圧が印加されると、空芯コイル１０が励磁され、その空芯部（中央部）の磁極により永久磁石８ａ及び８ｂが移動する。この場合には、空芯コイル１０の空芯部にはＳ極の磁極が発生しており、そのため空芯部に重なる位置には永久磁石８ａ及び８ｂのＮ極が位置するよう、永久磁石８ａ及び８ｂが移動する。このように永久磁石８ａ及び８ｂが移動する際に、レバー７は軸９を中心に時計回り方向に回動する。レバー７が回動すると、補助レバー６も共に回動し、これによってフィルター搭載枠３の孔５に挿入された補助レバー６の端部も移動する。これにより、フィルター搭載枠３が図面の下方向に移動し、開口部２がＩＲカットフィルター４ｂにより覆われた状態（図１の状態）から、開口部２がダミーガラス４ａにより覆われた状態（図２の状態）へと変化する。このようにして、図１の第１状態から図２の第２状態へと変化する。この図２の状態では、永久磁石８ｂのＳ極と、磁性板１１との間に吸引力が発生し、これによりレバー７の回動位置が保持（維持）されている。

さらに、図２の状態から、空芯コイル１０に対して第１の極性で電圧が印加されると、空芯コイル１０が、図２とは逆の極性に励磁され、その空芯部（中央部）の磁極により永久磁石８ａ及び８ｂが移動する。このとき、空芯コイル１０の空芯部にはＮ極の磁極が発生しており、空芯部に重なる位置には永久磁石８ａ及び８ｂのＳ極が位置するよう、永久磁石８ａ及び８ｂが移動する。このように永久磁石８ａ及び８ｂが移動する際に、レバー７は軸９を中心に反時計回りに回動する。レバー７が回動すると、補助レバー６も共に回動し、これによってフィルター搭載枠３の孔５に挿入された補助レバー６の端部も移動する。これにより、フィルター搭載枠３が図面の上方向に移動し、開口部２がダミーガラス４ａにより覆われた状態（図２の状態）から、開口部２がＩＲカットフィルター４ｂにより覆われた状態へと変化する。上記のとおり、この図１の状態では、永久磁石８ａのＮ極と、磁性板１１との間で吸引力が発生することで、レバー７の回動位置が保持（維持）されている。

上記のように動作可能な構成の本実施形態のフィルター切り替え装置用の駆動装置によれば、コイルボビン及びヨークを有さない空芯コイル１０を採用し、空芯コイル１０に発生する電磁力により直接永久磁石８ａ及び８ｂを駆動する構成であるため、コイルボビン及びヨークを有する構成よりも薄型の構成とすることができる。また、部品点数を削減した構成となっているため、比較的低コストのフィルター駆動装置を構成することが可能となる。

また、上記本実施形態のフィルター切り替え装置用の駆動装置では、レバー７の側方位置に磁性板１１を配置しているため、磁性板１１と永久磁石８ａ及び８ｂとの間に発生する吸引力によってレバー７の位置状態を保持するための保持力を発生させ、状態を安定的に保持することが可能となる。

また、上記本実施形態のフィルター切り替え装置用の駆動装置では、軸９を中心として対向するよう配置された一対の永久磁石８ａ及び８ｂを備える構成としているため、レバー７を回動させるために効率の良いトルクを発生させることが可能となっている。

さらに、永久磁石８ａ及び８ｂは、空芯コイル１０に対向する垂直方向にも分極された構成としているため、空芯コイル１０から永久磁石８ａ及び８ｂに対して与えられる力を効果的に増大させることができる。これによって、レバー７を回動させるために、より大きなトルクを得ることが可能となる。

また、上記フィルター切り替え装置用の駆動装置を備えたカメラなどの撮像装置では、比較的薄型にも関わらず、十分なトルクでＩＲカットフィルターなどを駆動可能な構成とすることが可能となる。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、同様の技術思想に基づいて当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

上記実施形態では、フィルター駆動装置は、レバー７に加えて補助レバー６を備える構成としているが、補助レバー６は必須の構成ではなく、レバー７が直接フィルター搭載枠３を駆動する構成としてもよい。

また、上記実施形態のフィルター駆動装置では、１つの空芯コイル１０を備える構成を例に挙げて説明したが、例えば永久磁石８ａ及び８ｂを挟み込むように配置された２つの空芯コイルを備える構成とすることも可能である。ただし、このような２つの空芯コイルを備える構成では、部品点数が増加するデメリットがある。

本発明の駆動装置は、例えば撮像装置に用いられるフィルター切り替え装置の駆動装置などに好適に適用される。

１…ベース
２…開口部
３…フィルター搭載枠
４ａ…ダミーガラス
４ｂ…カットフィルター
５…孔
６…補助レバー
７…レバー
８ａ、８ｂ…永久磁石
９…軸
１０…空芯コイル
１１…磁性板
１２…カバー

Claims (5)

1. 所定波長の光の透過を遮断するフィルターと、
   通電により励磁される空芯コイルと、
   前記空芯コイルの空芯部と平面視で重なる重なり位置に磁石を有し、回動することで前記フィルターを移動させるよう構成されたレバーと、を備え、
   前記レバーは、前記空芯コイルの励磁状態に応じて前記重なり位置に位置する前記磁石の極が切り替わることにより回動する
   フィルター駆動装置。
2. 前記空芯コイル及び前記レバーの側方位置に配置された磁性体をさらに備える、
   請求項１に記載のフィルター駆動装置。
3. 前記磁石が、前記レバーの回転軸を中心として対向する位置に互いに磁極が逆になるよう配置された第１磁石及び第２磁石を含んでおり、
   前記レバーは、
   第１状態では、前記重なり位置に前記第１磁石及び前記第２磁石の第１の極が位置し、
   第２状態では、前記重なり位置に前記第１磁石及び前記第２磁石の第２の極が位置するよう動作する
   請求項１または請求項２に記載のフィルター駆動装置。
4. 前記第１磁石及び前記第２磁石は、前記空芯コイルに対向する方向にも分極されている
   請求項３に記載のフィルター駆動装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のフィルター駆動装置を備える撮像装置。

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