JP2017167213A - 羽根駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の微細調整を可能にし、省電力駆動が可能な羽根駆動装置を提供する。【解決手段】羽根駆動装置１は、開口２Ａを有するベース部材２と、ベース部材２に沿って摺動して開口２Ａを遮蔽する単数又は複数の羽根部材３，４と、羽根部材３，４を摺動させる駆動部５とを備え、駆動部５は、マグネット６Ａを備えて、ベース部材２に沿って、羽根部材３，４の全開又は全閉の一方に対応する第１位置から羽根部材３，４の全開又は全閉の他方に対応する第２位置まで摺動する動作部材６と、動作部材６を弾性力により第１位置に向けて付勢する弾性部材７と、マグネット６Ａに作用する電磁力により動作部材６を第２位置に向けて付勢する電磁石８とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、開口を遮蔽する羽根部材を駆動する羽根駆動装置に関するものである。

羽根駆動装置は、地板の開口を遮蔽する単数又は複数の羽根部材を駆動して、開口面積を全開から全閉まで変化させるものであり、絞り、シャッター、絞り兼用シャッター、フィルタなどとして、カメラユニットなどの各種電子機器に採用されている。羽根駆動装置の駆動源には、電磁アクチュエータが用いられている。電磁アクチュエータは、Ｎ極とＳ極に着磁されたマグネットを備えるロータの回転で、羽根部材を駆動する駆動ピンを所定の角度範囲揺動させるものであり、ロータは、近傍に設けられる磁性部材への磁気吸引で無通電時には片側（例えば、全閉側）に吸引付勢されており、励磁用コイルへの通電によって生じる電磁気力と磁性部材との磁気吸引力とのバランスを制御することで、ロータを回転駆動している。

特開２００２−３１８２８号公報

前述した従来技術によると、励磁用コイルへの通電電流と駆動力との関係にヒステリシスがあり、また、磁性部材とロータとの磁気吸引力は、ロータの回転に対してリニアには変化しないので、羽根部材を微細に開閉動作させる際の制御が煩雑になり、高精度の微細調整が困難になる問題があった。また、磁性部材とロータとの磁気吸引が高い全閉状態で、この磁気吸引力に反発する駆動力を得ようとすると、全閉状態からの初動で励磁用コイルへの通電流電が大きくならざるを得ず、駆動時の消費電力が大きくなる問題があった。

本発明は、このような問題を解決することを課題とするものであり、羽根部材の開閉を高精度で微細調整することができ、省電力駆動が可能な羽根駆動装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明による羽根駆動装置は、以下の構成を具備するものである。
開口を有するベース部材と、前記ベース部材に沿って摺動して前記開口を遮蔽する単数又は複数の羽根部材と、前記羽根部材を摺動させる駆動部とを備え、前記駆動部は、マグネットを備えて、前記ベース部材に沿って、前記羽根部材の全開又は全閉の一方に対応する第１位置から前記羽根部材の全開又は全閉の他方に対応する第２位置まで摺動する動作部材と、前記動作部材を弾性力により前記第１位置に向けて付勢する弾性部材と、前記マグネットに作用する電磁力により前記動作部材を前記第２位置に向けて付勢する電磁石とを備えることを特徴とする羽根駆動装置。

本発明の実施形態に係る羽根駆動装置（羽根全閉状態）を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る羽根駆動装置（羽根全開状態）を示した説明図である。 動作部材の動作を示した説明図（（ａ）が第１位置に摺動した状態、（ｂ）が第２位置に摺動した状態）である。 検出部と制御部を示した説明図である。 駆動部の他の例を示した説明図（（ａ）は、動作部材が第１位置に摺動した状態、（ｂ）は、動作部材が第２位置に摺動した状態）である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図面における同一符号は同一部位を指しており、重複説明を適宜省略する。

図１及び図２に示すように、羽根駆動装置１は、開口２Ａを有するベース部材２と、開口２Ａを遮蔽する羽根部材３，４と、駆動部５とを備えている。図示の例では、２枚の羽根部材３，４を用いて開口２Ａを遮蔽する例を示しているが、１枚（単数）或いは３枚以上の複数の羽根部材によって開口２Ａを遮蔽するものであってもよい。

羽根部材３，４は、開口２Ａとの重なり度合いに応じて開口２Ａを遮蔽して、開口２Ａの開口面積を可変にするものであり、ベース部材２に沿って摺動自在に支持されている。図示の例では、羽根部材３は、長孔３Ａ，３Ｂ，３Ｃを備えており、これらにベース部材２に設けた突起部２Ｂ，２Ｃ，２Ｄがそれぞれ係合している。羽根部材４は、長孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃを備えており、これらにベース部材２に設けた突起部２Ｄ，２Ｅ，２Ｃがそれぞれ係合している。長孔３Ａ〜４Ｃは全て同方向に延設されており、その方向が羽根部材３，４の摺動方向になっている。

羽根部材３，４を摺動させる駆動部５は、動作部材６、弾性部材７、電磁石８、動作機構１０を備えている。動作部材６は、マグネット６Ａとマグネット支持部材６Ｂを備えており、ベース部材２上に摺動自在に支持されている。動作部材６は、ベース部材２に沿って、羽根部材３，４の全開又は全閉の一方に対応する第１位置から羽根部材３，４の全開又は全閉の他方に対応する第２位置まで摺動する。

弾性部材７は、図１及び図２に示した例ではコイルバネ７Ａであり、一端側がベース部材２の支持枠２Ｆに固定され、他端側がマグネット支持部材６Ｂに固定されており、動作部材６を弾性力によって第１位置（図示の例では、羽根部材３，４の全閉に対応する位置）に向けて付勢する。

電磁石８は、コイル８Ａと、コイル８Ａが巻かれたコイルボビン８Ｂと、磁性体部材のヨーク８Ｃを備え、マグネット６Ａに作用する電磁力により動作部材６を第２位置（図示の例では、羽根部材３，４の全開に対応する位置）に向けて付勢する。

動作機構１０は、動作部材６の摺動を増幅して羽根部材３，４に伝えるものであり、連結レバー１１と作動レバー１２を備えている。連結レバー１１は、一端側の連結部１１Ａが羽根部材３の端部に設けられた連結孔（長孔）３Ｄに連結しており、他端側の連結部１１Ｂが羽根部材４の端部に設けられた連結孔（長孔）４Ｄに連結している。連結レバー１１は、略中央に軸支部１１Ｃを備えており、軸支部１１Ｃがベース部材２の軸部２Ｇに軸支されている。

作動レバー１２は、一端側の端部に設けられる連結部１２Ａが連結レバー１１の連結孔（長孔）１１Ｄに連結しており、他端側の端部に設けられる連結孔１２Ｂが動作部材６の連結部６Ｃに連結されている。作動レバー１２は、中央より連結孔１２Ｂ側に軸支部１２Ｃが設けられており、この軸支部１２Ｃがベース部材２の軸部２Ｈに軸支されている。

ベース部材２にはガイド部材１３が設けられている。ガイド部材１３は、作動レバー１２における連結部１２Ａの揺動をガイドするガイド孔１３Ａと、動作部材６における連結部６Ｃの摺動をガイドするガイド孔１３Ｂが設けられている。動作部材６が摺動して、連結部６Ｃがガイド孔１３Ｂ内を摺動すると、それに応じて連結孔１２Ｂにて連結部６Ｃに連結されている作動レバー１２の一端側が回転し、その回転が増幅されて作動レバー１２の他端側の連結部１２Ａがガイド孔１３Ａ内を摺動する。そして、増幅されて摺動する連結部１２Ａに連結孔１１Ｄにて連結する連結レバー１１が回転する。

図１は、羽根部材３，４によって開口２Ａが全閉された状態を示している。図２は、羽根部材３，４が摺動して、開口２Ａが全開された状態を示している。図１における動作部材６の状態を図３（ａ）に示している。この状態では、動作部材６は電磁石８側の第１位置に保持されている。図２における動作部材６の状態を図３（ｂ）に示している。この状態では、動作部材６は弾性部材７側の第２位置に保持されている。

ここで、第１位置は、電磁石８の無通電時における動作部材６の位置であり、コイルバネ（圧縮コイルバネ）７Ａである弾性部材７の弾性力と、マグネット６Ａとヨーク８Ｃとの磁気吸引力とによって、動作部材６は、電磁石８側に付勢されて、ストッパとなる枠体９の当接面９Ａに当接保持されている。第２位置では、電磁石８のコイル８Ａへの通電によって、マグネット６Ａに電磁気反発力を作用させ、コイルバネ（圧縮コイルバネ）７Ａである弾性部材７が最も圧縮された状態になるまで、動作部材６を電磁石８側とは逆側に摺動させている。

動作部材６は、電磁石８のコイル８Ａへの通電電流を調整することで、図３（ａ）に示した第１位置と図３（ｂ）に示した第２位置との間で摺動する。第１位置に向けて動作部材６が摺動すると、動作部材６の連結部６Ｃに連結孔１２Ｂが連結している作動レバー１２が軸部２Ｈの周りに回転して、連結部１２Ａが揺動し、連結部１２Ａに連結孔１１Ｄにて連結している連結レバー１１が軸部２Ｇ周りに回転して、連結レバー１１の連結部１１Ａ，１１Ｂに連結孔３Ｄ，４Ｄにて連結している羽根部材３，４を開口２Ａが全閉になるように摺動させる。逆に、第２位置に向けて動作部材６が摺動すると、作動レバー１２とそれに連結されている連結レバー１１が前述と逆向きに回転して、羽根部材３，４を開口２Ａが全開になるように摺動させる。そして、動作部材６の位置を第１位置と第２位置との間で調整することで、開口２Ａの開口面積を適宜調整することができる。

図４に示した制御部を採用することで、動作部材６の位置を微細に調整して開口２Ａの開口面積を制御することができる。図示の例では、動作部材６におけるマグネット６Ａの位置を検出するホール素子などからなる検出部２０と、検出部２０の検出値に応じて電磁石８のコイル８Ａへの通電電流の制御する制御部２１を備えている。制御部２１は、コイル８Ａへの通電電流を可変にする駆動回路２１Ａと、駆動回路２１Ａを制御するＣＰＵ２１Ｂなどによって構成することができる。ＣＰＵ２１Ｂは、フィードバックされる検出部２０の検出値と入力される測光信号や画像信号によって駆動回路２１Ａを制御して、コイル８Ａの通電電流を制御し、動作部材６の位置を所望の位置に調整する。

ここで、コイル８Ａが無通電の場合には、任意の位置にある動作部材６は、弾性部材７（コイルバネ７Ａ）の弾性力によって第１位置に付勢され、第１位置に近づくとマグネット６Ａとヨーク８Ｃとの磁気吸引力で第１位置に保持される。そして、コイル８Ａへの通電は、マグネット６Ａとヨーク８Ｃとの間の磁気吸引力を消失して逆に電磁気反発力が作用するように、電流の向き（コイルの巻方向）が設定されている。この電磁気反発力によって、通電電流を大きくすると、徐々に動作部材６は、第１位置から第２位置に向けて移動し、通電による電磁気反発力と動作部材６の第２位置に向けた変位で徐々に大きくなる弾性力とが釣り合ったところで、動作部材６は停止する。

これによると、動作部材６の移動変位に対してリニアに変化する弾性力と電磁気反発力が釣り合うように通電電流を制御するので、微細な動作部材６の変位に対して電流の変化レンジを広げて対応させることができ、高い解像度で制御することが可能になる。また、通電電流の上昇・降下に対して駆動力にヒステリシスが生じ難くなるので、これによっても動作部材６を高い解像度で制御することが可能になる。

また、無通電時から通電初期の駆動力は、通電によってマグネット６Ａとヨーク８Ｃとの磁気吸引力を消失させて電磁気反発力に変えるので、大きな通電電流を要すること無く、無通電状態で第１位置に保持されている動作部材６の移動を開始させることができる。これによって、従来技術と比較して、省電力での羽根駆動が可能になる。

図５は駆動部の他の構成例を示している。この例では、弾性部材７として、巻きバネ７Ｂを用いるが、他の構成は前述した例と同様である。巻きバネ７Ｂは、連結レバー１１の軸支部１１Ｃに設けられ、連結レバー１１の回転を図示左周りに付勢している。これによって、動作レバー１２を介して連結される動作部材６が電磁石８側に付勢され、無通電時の羽根部材３，４の状態を全閉状態に保持している。

この例においても、無通電時に当接面９Ａに当接している動作部材６に対して、電磁石８のコイル８Ａへの通電により、マグネット６Ａに電磁気反発力を作用し、動作部材６を、図５（ａ）に示した第１位置から図５（ｂ）に示した第２位置まで移動させる。このような巻きバネ７Ｂを用いることで、コイルバネ７Ａの配置に要する動作部材６の摺動方向に沿ったスペースを削減することができ、装置の小型化が可能になる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る羽根駆動装置１は、省電力駆動で、開口２Ａの開口面積の調整を高精度で微調整することができる。これによって、カメラユニットの絞り調整などに用いることで、高品質の画像を得ることが可能になる。また、各種の電子機器に用いることで、高精度の光量調整を低消費電力で行うことができる。

また、従来の電磁アクチュエータを用いる場合と比べて、動作部材６の高さを低くすることができるため、羽根駆動装置１全体を厚みを薄くすることができる。これにより、本発明の実施形態に係る羽根駆動装置１は薄型化が可能になり、この羽根駆動装置１を内部に搭載する電子機器は、羽根駆動装置１の設置占有スペースの省スペース化が可能になる。これにより、本発明の実施形態に係る羽根駆動装置１を備える電子機器は、電子機器自体の薄型化・小型化を実現することができると共に、高精度の光量調整を低消費電力で行うことができる。

また、前述した実施形態では、動作部材６を第１位置に保持した状態で開口２Ａが全閉となり、動作部材６を第２位置に保持した状態で開口２Ａが全開になる例を示して説明したが、他の実施形態としては、動作部材６が第１位置で開口２Ａが全開となり、動作部材６が第２位置で開口２Ａが全閉となるようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：羽根駆動装置，
２：ベース部材，２Ａ：開口，
２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ：突起部，２Ｆ：支持壁，２Ｇ，２Ｈ：軸部，
３，４：羽根部材，
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ：長孔，３Ｄ，４Ｄ：連結孔，
５：駆動部，
６：動作部材，６Ａ：マグネット，６Ｂ：マグネット支持部材，６Ｃ：連結部，
７：弾性部材，７Ａ：コイルバネ，７Ｂ：巻きバネ，
８：電磁石，８Ａ：コイル，８Ｂ：コイルボビン，８Ｃ：ヨーク，
９：枠体，９Ａ：当接面，
１０：動作機構，
１１：連結レバー，１１Ａ，１１Ｂ：連結部，
１１Ｃ：軸支部，１１Ｄ：連結孔，
１２：作動レバー，１２Ａ：連結部，１２Ｂ：連結孔，１２Ｃ：軸支部，
１３：ガイド部材，１３Ａ，１３Ｂ：ガイド孔，
２０：検出部（ホール素子），
２１：制御部，２１Ａ：駆動回路，２１Ｂ：ＣＰＵ

Claims (7)

1. 開口を有するベース部材と、前記ベース部材に沿って摺動して前記開口を遮蔽する単数又は複数の羽根部材と、前記羽根部材を摺動させる駆動部とを備え、
   前記駆動部は、
   マグネットを備えて、前記ベース部材に沿って、前記羽根部材の全開又は全閉の一方に対応する第１位置から前記羽根部材の全開又は全閉の他方に対応する第２位置まで摺動する動作部材と、
   前記動作部材を弾性力により前記第１位置に向けて付勢する弾性部材と、
   前記マグネットに作用する電磁力により前記動作部材を前記第２位置に向けて付勢する電磁石とを備えることを特徴とする羽根駆動装置。
2. 前記電磁石は、コイルとヨークを備え、
   前記コイルへの無通電時には、前記マグネットと前記ヨークとの磁気吸引力により、前記動作部材は前記第１位置に保持され、
   前記コイルへの通電時には、前記マグネットに作用する電磁気反発力により、前記動作部材を前記第１位置から第２位置に向けて摺動させることを特徴とする請求項１又は２記載の羽根駆動装置。
3. 前記第１位置が前記羽根部材の全閉位置に対応し、前記第２位置が前記羽根部材の全開位置に対応することを特徴とする請求項１又は２記載の羽根駆動装置。
4. 前記駆動部は、前記動作部材の摺動を増幅して前記羽根部材に伝える動作機構を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の羽根駆動装置。
5. 前記マグネットの位置を検出する検出部と、
   前記検出部の検出値に応じて前記電磁石への通電電流を制御する制御部とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載された羽根駆動装置を備えたカメラユニット。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載された羽根駆動装置を備えた電子機器。

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