JP2550109B2 - 絞り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明はカメラ等の光学機器に搭載するための絞り
装置に関し、特に超小型カメラに好適な絞り装置に関す
るものである。

［発明の背景］ ビデオカメラは映画等の撮影用や一般の画像記録用に
用いられるほか、ロボット等の自動機器のための物体認
識センサーや防犯設備の監視センサーなどとして広く用
いられているが、従来のビデオカメラはかなり大型であ
るとともにかなり高価であるため、かなり普及したとは
言うものゝ、まだ各種の潜在需要を満すには至っていな
い。

ビデオカメラに関する市場調査によれば潜在需要は膨
大であり、低価格の超小型ビデオカメラが開発されれば
該カメラを種々の分野に適用することによってその膨大
な潜在需要を顕在化させることができると予想されてい
る。

このような現状を考慮して現在、直径５〜15mm程度の
円柱形の超小型ビデオカメラの開発が企図されている
が、このような小径のビデオカメラ乃至スティルカメラ
に関する技術開発は過去には行われたことがないので、
このビデオカメラの実用化のためには解決しなければな
らぬ技術的問題がかなりあり、たとえば絞り装置に関す
る問題もその一つであった。この超小型カメラはその寸
法の面から、人が手で支持しつゝ撮影するという使用形
態よりも他物体に支持させつゝ無人状態且つ遠隔操作で
使用するという使用形態に適しているため、該カメラの
シャッターや絞り装置は電動型であることが必要である
が、該カメラは非常に小型であるためたとえば、レンズ
シャッターカメラに搭載されている公知の電磁駆動絞り
装置を利用することは不可能であった。また、公知の電
磁駆動絞り装置のモータ部分はコンパクトカメラのレン
ズ径を基準として設計されているので該モータ部分を単
に小型化しただけでは出力不足となって絞り羽根を駆動
できなくなることがわかっている。

従って、前記の超小型カメラを実現するためには、コ
ンパクトカメラに搭載されている公知の電磁駆動絞り装
置とは異る構造の新規な電磁駆動絞り装置の開発が必要
であった。

なお、従来、コンパクトカメラ等に搭載するために提
案されている各種の電磁駆動絞り装置の中には、環状円
板形のステータと環状円板形のロータとを有したモータ
を具備するとともに該ロータに絞り羽根が枢着されてい
る構造のものがあるが、この型式の電磁駆動絞り装置を
小型化した場合、モータ出力が著るしく小さくなって絞
り羽根を駆動できなくなり、また、絞り羽根を駆動でき
るような出力を該モータから得られるように設計を行う
とモータの外径が大型化してしまう、という問題があっ
た。

一方、前記の如き超小型絞り装置を設計する場合、前
記の如きモータに関する問題とは別に絞り羽根に関する
次のような問題のあることも判明している。

一般に絞り装置では、絞り全閉時には各絞り羽根の先
端が互いに重り合って相互接触した状態となるので各絞
り羽根はそれぞれの先端を押し曲げられてたわんだ状態
となるが、コンパクトカメラ等の絞り装置では各絞り羽
根の長さが比較的長いので絞り羽根のたわみ角が小さ
く、従って、絞り羽根のたわみが絞り羽根の回動に悪影
響を及ぼすことはなかった。

これに対し、前記の如き超小型の絞り装置では各絞り
羽根の長さが短いため各絞り羽根のたわみ角が大きく、
従って、各絞り羽根が光軸に対する直交平面内で回動で
きなくなって回動中に他の絞り羽根と衝突を起す危険性
があった。

［発明の目的］ この発明の目的は、超小型でありながら高出力である
絞り装置を提供することである。

［発明の概要］ 本発明による絞り装置は、略円筒形状部を有するとと
もに、該略円筒形状部の周囲に磁極が形成される回転体
と、通電することで磁極を発生するものであって、概略
円筒形状部の中心軸方向と直交する方向を中心として巻
回されるとともに、該回転体の周面とほぼ同じ曲率に外
形が湾曲形成される駆動コイルと、該駆動コイルの湾曲
形状とほぼ一致する湾曲溝が形成され、該湾曲溝に該駆
動コイルの外形の一部を挿入することで、該駆動コイル
の巻回中心が該回転体の磁極に対向するように該駆動コ
イルを立設させて支持するコイル支持部材と、該回転体
の回動によって移動する複数の絞り羽根と、を有するこ
とを特徴とするものである。

すなわち、本発明の絞り装置では駆動コイルが回転体
の略円筒形状部の中心軸方向を中心として巻回されるの
で、コイルを大型化することなくコイルの巻数を増加さ
せることができるので、コイルの大型化を招くことなく
大きな磁力を発生させることができるとともに、コイル
外径が該回転体の磁極に対向し、該回転体の周面とほぼ
同じ曲率に湾曲形成され、さらにコイル支持部材に設け
られた駆動コイルの湾曲形状とほぼ一致する湾曲溝に駆
動コイルの外形の一部を挿入するので、駆動コイルと回
転体に形成される磁極とは広い範囲で均一なギヤップに
なり、磁気効率が高く、安定した出力を得ることができ
るものである。

［発明の実施例］ 以下に図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明による絞り装置を内蔵した超小型カメ
ラの概略縦断面図であり、第１図では本発明の絞り装置
を除いた他の殆んどのカメラ構造部分については図示さ
れていない。第２図は本発明の絞り装置の要部分解斜視
図、第３図は第１図におけるIII−III矢視断面図、第４
図は本発明の絞り装置を内蔵している超小型ビデオカメ
ラの外観を示した斜視図、である。

第１図において、１は該カメラのカメラボディであ
り、該カメラボディ１の先端部近傍には本発明による絞
り装置２と、レンズ前玉L₁とが内蔵されている。

本発明による絞り装置２は、カメラボディ１に固定さ
れる本体３と、該本体３に対して回動可能なロータ４
と、該本体３に固定されたコイルユニット５と、該ロー
タ４の前端面に枢着された複数の絞り羽根６〜８と、該
ロータ４に固定された永久磁石９及び10と、該絞り羽根
６〜８の開閉動作を制御するカム溝を備えるとともに該
本体３に固定された前カバー11と、を具備している。

本体３はその中心部に円筒形のレンズ保持部3aを具備
するとともに該レンズ保持部3aと同心の外側円筒部3bを
有した二重円筒形構造であり、該レンズ保持部3aの外周
面と外側円筒部3bの内周面との間に環状空間が形成され
ている。該レンズ保持部3aの内部にはレンズ後玉L₂が収
容され、該レンズ保持部3aの先端部外周面にはロータ４
を回転可能に支持するための球体12の転動路として周方
向凹部3c（第２図参照）が形成されている。また、該本
体３の外周面には前カバー11の連結固定用のビスを挿入
するためのビス挿入孔3d（バカ孔）が貫設されている。

本体３のレンズ保持部3aと外側円筒部3bとの間に形成
された環状空間には内側円筒部4aと外側円筒部4bとを具
備した二重円筒形のロータ４が挿入され、該ロータ４の
内側円筒部4aは本体３のレンズ保持部3aの外周面に該球
体12を介して回転可能に嵌装されている。該ロータ４の
内側円筒部4aの外周面の２ヶ所には第３図に示すように
該ロータの中心に関して対称位置に円筒状の湾曲した一
対の永久磁石９及び10が固定されている。また、該ロー
タ４の前方端板部には第２図に示すように３枚の絞り羽
根６〜８を枢着するための３個のビン孔4c〜4eが形成さ
れ、各ピン孔4c〜4eには各絞り羽根６〜８の一面に突設
されている枢着用のピン6a〜8a（6aは図示されていな
い）が動可能に挿入されている。該ロータ４の外側円筒
部と前方端板部には該絞り装置の組立の際の位置決めの
ために第２図に示したように切欠き4fが形成されてお
り、該絞り装置の組立の際には該切欠きの位置に該本体
３のビス挿入孔3dと後述の前カバー11の突片とが位置決
めされるようになっている。

本体３のレンズ保持部3aと外側円筒部3bとの間に形成
されている環状空間には第２図に示したコイルユニット
５が配置され、該コイルユニット５に設けられた複数の
コイルがロータ４の外側円筒部4bと該永久磁石９及び10
とに対して各々所定の間隙を以て対向するように該環状
空間内に配置されている。該コイルユニット５は、本体
３の後方端板部に形成された環状溝に嵌合固定される環
状円板形のプリント配線板13と、該プリント配線板13の
周縁と平行な円弧に沿って配置されるとともに該プリン
ト配線板上に直立固定された４個の円筒面状に湾曲した
板状のコイル14〜17と、によって構成されている。該プ
リント配線板13には各コイルに接続される配線18が取付
けられており、該配線18は該ロータの切欠き4fの位置に
配置されている。各コイル14〜17は第２図に示されるよ
うにプリント配線板13の中心に対して放射方向の軸線を
中心として巻線が巻かれており、且つ、プリント配線板
13の周縁と平行な円弧に沿って円筒面状に湾曲してい
る。これらの４個のコイルのうち、プリント配線板の軸
心に関して対称位置に配置された一対のコイル14及び15
は該ロータ４を駆動する電磁力を発生させるための駆動
用コイルであり、他の一対のコイル16及び17は該ロータ
４の回動速度と回動方向とを検出するための検出用コイ
ルとなっている。

プリント配線板13には第５図及び第６図に示すように
各コイルの下端部を嵌入固定するための円弧状の溝13a
が形成されており、各コイルは該溝13aの一つに嵌入さ
れて該プリント配線板13に固定される。該溝13aは各コ
イルを湾曲した形状に保持する機能のほか、各コイルと
ロータの外側円筒部との間のギャップや各コイルと永久
磁石との間のギャップを一定に保つ機能を有しており、
該溝13aの深さｔはコイルが倒れたり変形したりしない
ようにかなり大きな値に設計されている。なお、該溝13
aの深さを所定値以上にするために該溝の配置されてい
る部分のみを肉厚に構成してもよい。

各コイルは第１図及び第３図に示すように永久磁石９
及び10の外周面とロータの外側円筒部4bの内周面とに対
して所定の間隙をおいて対向配置されているが、各コイ
ルは第３図に示すように各永久磁石９及び10の周方向の
中心から片側へ寄った位置に配置されている。

第７図は永久磁石と各コイルとの位置関係を更に詳細
に示すとともにロータ休止位置における磁束分布の状況
を示した図である。

各永久磁石９及び10は第７図に示すように（第７図で
は絞り装置の半部のみを示す）周方向に沿って一端側か
ら他端側へ向ってＳ、Ｎ、Ｓとなるように分極されてお
り、駆動コイル14の中心と検出コイル16の中心とはそれ
ぞれ永久磁石のＳ極とＮ極との境界位置に配置されてい
る。従って、駆動コイル14と検出コイル16は第７図の如
く光軸と直交する面内においてそれぞれの一半部が永久
磁石９のＮ極もしくはＳ極に対向し、他の一半部が永久
磁石９のＳ極もしくはＮ極に対向している。なお、ロー
タに駆動トルクを与えるコイル部分は駆動用コイルの光
軸方向部分（第７図で紙面に直交する方向の巻線部分）
であり、２つの光軸方向部分のうち、一方は永久磁石９
のＮ極に対向し、他方はＳ極に対向している。

永久磁石９から発生する磁束の分布は図示のようにな
り、この状態で駆動コイル14に図示の方向の電流が流さ
れると、フレミングの左手の法則によって駆動コイル14
の２つの光軸方向部分にはそれぞれ図示矢印T₁及びT₂の
トルクが作用するが、該駆動コイル14は本体３に固定さ
れているため、ロータ４が該駆動コイル14に対して矢印
Ａの向きに動かされることになる。ロータ４が第７図の
位置から矢印Ａの向きに回動されて駆動コイル14の２つ
の光軸方向部分が共に永久磁石９のＮ極領域に対向する
位置に相対移動すると、駆動コイルの一方の光軸方向部
分（第７図において下側の部分）に対して作用する電磁
力の向きが逆になるためロータ４は停止する。

一方、ロータ４が第７図の位置から矢印Ａ方向に回動
されると、永久磁石９のＮ極領域が検出コイル16から遠
去かり代ってＳ極領域に（第７図では上方のＳ極領域）
が検出コイルの中心部に向って移動してくるので、検出
コイル16の二つの巻線部分と鎖交する磁束数が変化する
ため、その鎖交磁束変化を補償する方向の誘電電流が該
検出コイル16に生じ、該検出コイル16に接続されている
不図示の制御回路においてロータ４の回動速度（すなわ
ち絞り羽根の開閉速度、絞り変化率）と回動方向とが検
出される。

該制御回路は該絞り装置を通る光量を一定に制御する
機能を有し、検出コイル16及び17により検出された絞り
羽根開閉速度と他の光量検出子により検出された光量と
に応じて実際の光量を算出し、設定光量と実際の光量と
の差を零にするように駆動コイル14,15に対する供給電
流を変化させる。

なお、駆動コイルに供給する電流の方向を第７図の状
態とは逆向きにすれば、ロータ４に作用するトルクの向
きは第７図とは逆になってロータ４は矢印Ａとは逆向き
に駆動される。

第８図はロータ４の縦断面における磁束分布を示した
ものであり、永久磁石９の外周面のＮ極領域から生じた
磁束は図示のようにロータ４の外側円筒部4bとロータの
前方端板部とを通って永久磁石９の内周面のＳ極領域に
戻る磁気回路を構成する。この磁気回路によって生じる
電磁力はロータ４を第８図において下向きに（絞り装置
の前方から後方へ向って）付勢する力となり、従って、
ロータ４に前向きの軸方向移動を生じさせぬようにする
効果がある。

本実施例の絞り装置ではロータ４が二重円筒形のいわ
ゆるダブルロータ構造となっているので、永久磁石から
生じた磁束の殆んどが駆動コイルと鎖交した後にロータ
を通って該永久磁石に戻り、従って漏れ磁束が公知のス
ピンドルモータにくらべて少いため漏れ損も少く、その
結果効率のよい駆動源を有した絞り装置となっている。

また、軸方向断面において生じる電磁力がロータ４を
軸方向後方へ付勢する力となっているため、ロータ４が
軸方向に振動する恐れがなく、軸受としての球体12もレ
ンズ保持部3aの外周の周方向凹部3cから脱出する恐れが
ない。

なお、球体12が該周方向凹部3cから脱出しないように
該周方向凹部3cには押えリング19が嵌着されている。

絞り羽根６〜８の前方に配置される前カバー11は本体
３に締結されるように構成されており、本体３のビス挿
入孔3dに合致するねじ孔11aを具備した突片11bが軸方向
に突設されている。該絞り装置の組立の際には該突片11
bと本体３のビス挿入孔3dとをロータ４の切欠き4fの位
置に位置決めするとともに該ビス挿入孔3dと該突片11b
のねじ孔11aとを合致させた後、該ビス挿入孔3dを通っ
て該ねじ孔11aに不図示のビスをねじ込むことによって
本体３と前カバー11とを締結する。

前カバー11の前方端板部には各絞り羽根６〜８の他面
に突設されている従動ピン6b,7b,8bを摺動可能に挿入す
るための３個のカム溝11c,11d,11eが貫設されている。
このカム溝は本実施例の場合、前カバー11の軸心に関し
て放射方向に延在する直線溝となっており、各カム溝11
c〜11eは該軸心に関して互いに120゜ずつ隔った位置に
形成されている。

ロータ４の前方端板部に枢着された３枚の絞り羽根６
〜８はロータ４の回動に応じて該前方端板部の面とほゞ
平行に（光軸に対して直交する平面内で）それぞれの枢
着点を中心として揺動する。絞り羽根６〜８は本体３の
レンズ保持部3aの前端面に貫設された光路孔3e（第１図
参照）の開閉を行う。該光路孔3eが完全に絞り羽根で閉
じられた全閉状態では各絞り羽根の先端部分は光軸方向
において互いに重り合って接触するが、該光路孔3eが完
全に開かれた全開状態では各絞り羽根の先端は互いに離
れた位置に停止する。また、該光路孔3eが全開された時
には各絞り羽根の従動ピン6b〜8bは前カバー11の各カム
溝の最外端位置に移動し、該光路孔3eが全閉された時に
は各絞り羽根の従動ピン6b,7b,8bは各カム溝の最内端位
置に移動する。

なお、以上の実施例では永久磁石がロータ４の内側円
筒部に取付けされているが、永久磁石をロータの外側円
筒部の内周面に取付けた構造を採用してもよく、また、
ロータは必ずしも二重円筒形でなくともよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の絞り装置は、駆動コイ
ルが回転体の略円筒形部の中心軸方向と直交する方向を
中心として巻回されるので、略円筒形部の中心軸方向と
同じ方向を中心としてコイルを巻回した場合に比較して
コイルの外径を小さくすることができるとともに、コイ
ルの巻数を多く形成することができ、そのうえ、回転体
の略円筒形状部の周面に磁極が形成されるので、狭い空
間に配置することのできる小さなコイルであっても大き
な磁力を発生させることができる。

一方、コイル支持部材に設けられた駆動コイルの湾曲
形状とほぼ一致する湾曲溝に駆動コイルの外形の一部が
挿入されて、駆動コイルの巻回中心が回転体の磁極に対
向するように駆動コイルをコイル支持部材に対して立設
させているので、駆動コイルがコイル支持部材から離脱
すること、駆動コイルの湾曲形状が変形すること等を防
止することができる。また、この絞り装置を組み立てる
際に湾曲溝に駆動コイルを挿入するだけで駆動コイルの
位置決めを容易且つ正確に行うことができる。したがっ
て、駆動コイルと回転体に形成される磁極と均一なギャ
ップを維持することができるので、広い範囲で磁気効率
を高めることができる。

本発明の絞り装置は上述した効果を得ることができる
ので、十分な出力を得られるものでありながら、特に径
方向において大幅に小型化することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による絞り装置を内蔵した超小型ビデオ
カメラの要部概略縦断面図、第２図は第１図のカメラに
内臓されている本発明の絞り装置の要部分解斜視図、第
３図は第１図のIII−III矢視断面図、第４図は第１図に
示したカメラの外観を示した斜視図、第５図は前記の絞
り装置の一部であるコイルユニットのプリント配線板の
正面図、第６図は同プリント配線板の断面図、第７図は
前記絞り装置の要部に関する半部拡大横断面図、第８図
は該絞り装置から絞り羽根を省略して表わした拡大縦断
面図である。 １……カメラボディ、２……電磁駆動絞り装置、 ３……（電磁駆動絞り装置２の）本体、 ４……ロータ、５……コイルユニット、 ６〜８……絞り羽根、9,10……永久磁石、 11……前カバー、13……プリント配線板、 14,15……駆動コイル、 16,17……検出コイル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−129529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−75542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−73107（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−64176（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−31001（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−94401（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−161901（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略円筒形状部を有するとともに、該略円筒
   形状部の周囲に磁極が形成される回転体と、 通電することで磁極を発生するものであって、概略円筒
   形状部の中心軸方向と直交する方向を中心として巻回さ
   れるとともに、該回転体の周面とほぼ同じ曲率に外形が
   湾曲形成される駆動コイルと、 該駆動コイルの湾曲形状とほぼ一致する湾曲溝が形成さ
   れ、該湾曲溝に該駆動コイルの外形の一部を挿入するこ
   とで、該駆動コイルの巻回中心が該回転体の磁極に対向
   するように該駆動コイルを立設させて支持するコイル支
   持部材と、 該回転体の回動によって移動する複数の絞り羽根と、を
   有する絞り装置。