JP2937724B2

JP2937724B2 - 光量制御装置

Info

Publication number: JP2937724B2
Application number: JP5325408A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　修
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH07181552A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等の撮影
機器に搭載される光量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラ等の撮影機器に搭載される
光量制御装置は、例えば図８に示すように、永久磁石で
構成される例えば２極着磁されたロータマグネット８２
の外周にロータマグネット８２と磁気回路を構成するヨ
ーク８３を設けるとともに、ロータマグネット８２とヨ
ーク８３との空隙に駆動コイル８１と、ロータマグネッ
トの回転速度を検出する制動コイル８５とを設置した内
磁型の駆動源であるモータにより、遮光部材からなる光
量制御部材８６を駆動するようにしている。８４はロー
タマグネット８２の回転位置を該ロータマグネット８２
の磁束から検出するホール素子、８７は光量制御部材８
６を閉方向に付勢する戻しバネである。

【０００３】図９はこの内磁型のモータ駆動源とする光
量制御装置のブロック図を示し、Ａはビデオカメラのレ
ンズ部、Ｂはカメラの制御回路部で、レンズ部Ａにはズ
ームモータ１００、光量制御装置の駆動源１０２と一体
の制動コイル１０１および位置検出手段１０３の検出装
置（ホール素子８４）１０３ａ、オートフォーカスモー
タ１０４、撮影光学系を通過した被写体の光量を検出す
る光量検出装置１０５で構成され、またカメラの制御回
路Ｂは光量検出装置１０５からの信号を映像信号に処理
してビデオ信号として出力する映像信号処理回路１０
６、該光量検出装置１０５からの信号を基に、合焦のた
めにオートフォーカスモータ１０４を駆動制御する制御
回路１０７、絞りを開閉駆動させるための駆動量を設定
するための駆動量設定手段１０８を有し、また制動コイ
ル１０１からの速度情報を増幅する増幅器１１０、該増
幅器１１０からの速度情報と該駆動量設定手段１０８か
らの情報の比較に基づいて光量制御部材８６を駆動する
モータの駆動コイルへの通電を制御する比較手段１１１
を有し、さらに検出手段１０３の検出装置（ホール素子
３４）１０３ａで検出した位置情報を増幅する増幅器１
０３ｂを有し、増幅器１０３ｂからの位置情報は駆動量
設定手段１０８に入力される。

【０００４】このような構成の従来の光量制御装置は、
光量制御部材８６を緩やかに、しかもスムーズに開閉動
作させるために、制動コイル１０１でロータマグネット
８２の回転速度を検出し、最適な光量となる位置まで速
度制御を行っており、閉方向へは戻しバネ８７の付勢力
で光量制御部材８６を駆動させている。

【０００５】一方、光量制御装置を構成する機械的な駆
動機構と、電気的な制御回路とは別々に離れて配置さ
れ、制御回路はカメラの制御回路部へ、駆動機構はレン
ズ部へと夫々設けられ、その間をホール素子８４やコネ
クターが実装されたインターフェースであるプリント基
板８８と、該プリント基板とカメラ制御回路を接続する
（不図示）のフレキシブルプリント基板等により接続し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の光量制御装置は、光量制御部材の駆動源が内磁型のモ
ータを使用しているため、以下のような問題が指摘され
ている。

【０００７】（１）内磁型のモータは、構造上円筒形に
形成されるため、装着されるレンズ鏡筒から飛び出し、
レンズ鏡筒の小型化、ひいてはカメラのカメラ全体の小
型化を阻害していた。

【０００８】（２）内磁型のモータは、ロータマグネッ
トとヨークとの間の空隙にコイルを設置する必要があ
り、しかもこの空隙は大きくて均一であることが要求さ
れ、ロータマグネットの磁力を非効率的に利用してい
た。また、このためにコイルは小さな空隙内に限定され
て配置されることから、コイルの巻き数が十分ではな
く、この結果大きな体積のロータマグネットを使用する
ことになり、駆動部の大型化及び重量の増大を招いてい
た。

【０００９】（３）内磁型のモータは、半円筒形のコイ
ル形状となるため、加工が困難であり、また空隙内にコ
イルを設置しなければならないという組立上の難しさ
や、断線、短絡といった品質上のトラブルの原因等を招
き、生産性低下の原因となっていた。

【００１０】一方、内磁型のモータに対して、外磁型の
モータ、例えばステッピングモータにより光量制御部材
を駆動しようとすると、光量制御部材が間欠的なステッ
プ駆動されることになり、動画を撮影するビデオカメラ
では、自然な映像変化にならず、より微細でなめらかな
変化を要求される光量制御装置に利用することは困難で
あった。

【００１１】さらに、電磁石等の駆動源を利用した往復
駆動装置等でも、同様に微細でなめらかな光量制御は期
待できず、ハンチング等の制御不能状態に陥ってしまう
という難点があった。

【００１２】他方、光学制御機構と制御回路が離れてい
るため、信号線を引き回さなければならず、ホール素子
のような微細な信号に対してクロストークノイズや飛び
込みノイズといったノイズの影響が大きくなり、信号の
Ｓ／Ｎ比が著しく劣化し、このため非常に不安定な制御
となり、発振等の誤動作を引き起こす虞があった。

【００１３】特に、通常光量制御装置の信号線は、ズー
ムモータやオートフォーカスモータ等のステップモータ
の高周波のパルス信号であるドライブ信号線と隣接して
配線されているため、平行線間のクロストークノイズが
発生し、モータがドライブされる度に光量制御装置が誤
動作するといった問題が発生していた。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、永久磁石よりなるロータマグネットに対して、駆動
コイルへの通電により励磁トルクを発生する励磁トルク
発生用ステータヨークの磁極を対向配置した駆動手段に
より開位置と閉位置との間を駆動される光量制御部材
と、前記駆動手段を駆動制御して前記光量制御部材を開
閉動作させる制御回路とを有する光量制御装置におい
て、前記駆動手段の動作量を検出する検出手段と、前記
動作量を駆動速度情報に修正する修正手段と、前記駆動
速度情報と前記駆動手段の駆動量を設定する駆動量情報
とを比較してその差分を前記駆動コイルに出力する比較
手段とを有する制御回路が実装されるプリント基板を光
量制御装置本体に取り付けたことを特徴としている。

【００１５】

【実施例】図１ないし図３は本発明の第１の実施例を示
し、図１は光量制御装置のブロック図、図２は図１の光
量制御装置を用いたビデオカメラのブロック図、図３は
図１の光量制御装置の分解斜視図を示している。

【００１６】図３に示す光量制御装置はいわゆる外磁型
のモータを駆動源とする光量制御装置を示し、３は２分
割構成のステータヨークで、光軸１２に対して周方向に
配置されていて、コイル１が巻き回されたコイルボビン
１ａが一方のヨークに装着されている。２はステータヨ
ーク３の先端部に形成された円周部内に空隙を有して配
置されたロータマグネットで、径方向に２極に着磁され
ている。ステータヨーク３の該円周部には、開角の大き
い対向した一対の主磁極３ａ，３ｃと、開角の小さい一
対の対向した補極３ｂ，３ｄとが形成されており、本実
施例ではこの主磁極と補極との開角の差によって、ロー
タマグネット２に対して一方向のディテントトルクを発
生させ、本実施例ではこのディテントトルクによって光
量制御部材６、７が閉じる方向にロータマグネット２を
付勢し、このため従来のように戻しバネを用いる必要が
ない。

【００１７】９は回転軸９ｃに一対のアーム部９ａ、９
ｂを一体的に形成した伝達部材で、ロータマグネット２
の軸穴に該回転軸９ｃが固定され、該一対のアーム部９
ａ、９ｂの先端にそれぞれ形成した作動ピンが光量制御
部材６、７の各係合穴に係合し、ロータマグネット２の
回転により光量制御部材６、７が互いに向かい合う方向
に移動させて開口径を小さくさせ、また互いに離れあう
方向に移動させることにより開口径を大きくさせるよう
にしており、これによりレンズ入射光の光量を調節す
る。

【００１８】８は地板で、開口部８ａ、ステータヨーク
３を係合保持する係合爪、ロータマグネット２に固定さ
れた回転軸９ｃの一方の軸端を軸支する軸受８ｂ、およ
びホール素子４が臨むホール素子用開口８ｃ、光量制御
部材６，７に形成された支持案内用の長溝が嵌合する案
内ピン等が形成され、モータ部が片側の円弧部に嵌め込
まれ、また光量制御部材６，７も該モータ部と同じ方向
から装着される。そして、開口部１０ａ、回転軸９ｃの
他方の軸端を軸支する軸受１０ｂ等を有すると共に、光
量制御部材６，７の保持や外部からのゴミ等の侵入を防
ぐケース１０により地板８の表側の開口が塞がれてい
る。

【００１９】また、地板８の裏側には、地板８の円弧部
に対してプリント基板、例えばフレキシブルプリント基
板１１が取り付けられており、このフレキシブルプリン
ト基板１１にはホール素子４を含む図１に示すモータ駆
動回路か実装され、カメラの制御回路部と信号の授受を
行っており、またホール素子用開口８ｃから臨むホール
素子４によりロータマグネット２の磁気をスラスト方向
より検出する。

【００２０】なお、図３の（ｂ）に示すように、ヨーク
３に対してロータマグネット３は中心位置が軸方向にお
いてずれており、これにより磁気的なアンバランスがロ
ータマグネット２に発生し、軸方向下方に向けて付勢力
が発生する。これにより、外部振動によるロータマグネ
ット２の軸方向におけるブレの発生が抑えられ、ホール
素子４による磁気の検出に誤差が生じたり、検出不能に
なったりすることが防止される。

【００２１】また、図３の（ｃ）に示すように、伝達部
材９の両アーム部９ａ、９ｂのなす角度δは、１８０度
よりも小さい角度として開口部８ａ側に折った扇形の形
状とし、狭い範囲内に伝達部材９を有効に配置できるよ
うにしている。

【００２２】図７は光量制御装置をレンズ鏡筒に取り付
けた状態を示し、図７の（ａ）は上記した実施例の光量
制御装置を装備した状態、図７の（ｂ）は従来の光量制
御装置を装備した例を示し、Ｌは光学スペース、Ｄはレ
ンズ鏡筒スペース、７１は従来の内磁型モータ、７２は
レンズを移動可能に支持するガイドバー、７３は本実施
例の光量制御装置、７４はレンズを移動可能に支持する
ガイドバーである。

【００２３】図７の（ａ）に示す本実施例の光量制御装
置を装備したレンズ鏡筒の場合、外磁型のモータはコイ
ルスペースを自由に設定できるため、図３に示すように
円弧型の駆動部とすることができ、光学スペースＬとレ
ンズ鏡筒スペースの間のデッドスペースに駆動部を収納
することができる。また、光量制御部材６、７が互いに
向かい合う方向に直進移動するので、ガイドバーをレン
ズ鏡筒内のスペース内に設けることができるといった、
すなわちレンズ鏡筒のコンパクト化が可能であると共
に、レンズ鏡筒への組込みを後から差し込んで行うこと
ができ、保守、修正、交換、組み立て作業等を容易にす
ることができる。

【００２４】一方、図３の（ｃ）に示すように伝達部材
９を扇形にすることで、図１４に示すように、光量制御
部材６、７を直進移動させる駆動部の外周を円弧形状に
形成することができ、円弧型のレンズ鏡筒のデッドスペ
ース内に収納することができる。

【００２５】また制御回路を実装した基板を駆動部と同
じ円弧形状とすることで、レンズ鏡筒のスペースより一
層有効に使用することができる。

【００２６】次に、上記した構成の光量制御装置を装備
したビデオカメラを図２に示すブロック図を用いて説明
する。なお、図９のブロック図と同一の手段には同一の
符号を付してその説明を省略する。

【００２７】撮影レンズへの入射光が光量制御部材６、
７で形成される開口部を通り、ＣＣＤからなる光量検出
装置１０５上で結像し、光信号を電気信号に変換して映
像信号ＹＳを出力する。

【００２８】この映像信号ＹＳを受けて、駆動量設定手
段１０８は、検出手段２００の動作量情報と合わせてメ
モリ１０９に設定されたテーブルに基づいて光量制御部
材６、７の駆動量情報ＶＰを入射光量が適正値になるよ
うに設定し、比較手段２０２に出力する。

【００２９】比較手段２０２では、駆動量情報ＶＰに基
づいて駆動源２０１の駆動コイル１を励磁し、ステータ
ヨーク３を通してロータマグネット２の吸着作用や反発
作用によりロータマグネット２を回転駆動させる。ロー
タマグネット２が回転すると、伝達部材９を介して光量
制御部材６、７が互いに向かい合う方向に直進移動し、
レンズ入射光を調整して適正露光量となるように動作す
る。伝達部材９は地板８により回転範囲が規制されてお
り、本実施例ではロータマグネット２が２極に着磁され
ていることから、１８０度の範囲内での回転が許容され
る。

【００３０】ロータマグネット２が回転すると、ホール
素子４からなる検出手段２００がその出力変化からロー
タマグネット２の回転位置を検出する。

【００３１】検出手段２００からの位置情報ＶＦは、位
置情報であり、このままではロータマグネット２の回転
範囲を制御するのに供することができるだけで、光量制
御のためにロータマグネット２をビデオカメラにおいて
要求されるゆっくりした速度で回転させるのに供するこ
とはできない。そこで、本実施例では、位置情報ＶＦを
修正手段２０３に入力し、修正手段２０３の微分回路に
より駆動速度情報ＶＳに修正し、比較手段２０２に出力
する。

【００３２】比較手段２０２では、位置情報ＶＦの入力
によって駆動量設定手段１０８から出力された駆動量情
報ＶＰに対してロータマグネット２の回転速度に比例し
た駆動速度情報ＶＳをフィードバックし、その差分であ
る駆動制御情報ＶＤを駆動源２０１の駆動コイル１に出
力する。なお、検出手段２００の出力は、ロータマグネ
ット２が２極着磁されていて、１８０度の角度範囲内で
回転することから、例えば正弦波のピークとピークの間
での略リニアな信号に変化する。

【００３３】図１は、図２に示す比較手段２０２、駆動
源２０１、検出手段２００、修正手段２０３の具体的な
駆動回路の構成を示している。

【００３４】この駆動回路は、負帰還のフィードバック
制御行うもので、検出手段２００はホール素子４の出力
を増幅調整して位置情報でもある動作量情報ＶＦを出力
する増幅器を有し、修正手段２０３は動作量情報ＶＦを
微分して駆動速度情報ＶＳに変換する微分回路を有して
おり、ＶＲは参照電圧である。比較手段２０２は、駆動
速度情報ＶＳと駆動量情報ＶＰとを比較してその差分を
駆動制御情報ＶＤとして駆動コイル１に出力する積分回
路を有している。

【００３５】この駆動回路の動作を各回路の信号の変化
を相関的に表した図１３に基づいて説明する。

【００３６】図１３の（Ａ）は駆動量情報ＶＰを示し、
光量の変化に応じて、光量ＹＳを設定した目標値に常に
近づけるように、あるいは動作量情報ＶＦを目標値に近
づけるように、参照電圧ＶＲの値を中心に駆動量情報Ｖ
Ｐを変化させる。ここで、参照電圧ＶＲのレベルで光量
制御部材の停止、参照電圧ＶＲ以上では光量制御部材を
閉じるクローズ信号を、また参照電圧ＶＲ以下では光量
制御部材を開くオープン信号を出力する。したがって、
光量ＹＳ等の制御量と目標値の差が大きいほど参照電圧
ＶＲと駆動量情報ＶＰとのレベル差が大きくなる。

【００３７】図１３の（Ｂ）は駆動制御情報ＶＤを示
し、駆動量情報ＶＰと駆動速度情報ＶＳの差分を積分し
た駆動制御情報ＶＤが駆動コイル１に印加される。Ｌ₀
はディデントトルクによる戻しトルクに相当する電圧レ
ベルを示し、駆動制御情報ＶＤがＬ₀ と一致すれば停
止、越えればオープン側に、また下がればクローズ方向
に光量制御部材を駆動する。

【００３８】図１３の（Ｃ）は、動作量情報ＶＦを示
し、駆動制御情報ＶＤに従ってロータマグネット２が動
作した量をホール素子４でリニアにかつ直接的に検出し
たもので、増幅器により例えば絞り制御部材の開放端で
１ボルト（Ｖ）に、閉鎖端で３Ｖに調節されており、そ
の電圧レベルはロータマグネット２の回転位置と光量制
御部材の開口径（絞り値）に対応している。

【００３９】図１３の（Ｄ）は、修正手段から出力され
る駆動速度情報ＶＳを示し、この駆動速度情報ＶＳは、
動作情報ＶＦを微分した信号で、動作情報ＶＦの変化速
度が速いほど（動作情報ＶＦの傾きが大きいほど）大き
な出力となり、したがってロータマグネット２の回転速
度に比例した信号となる。ここで、駆動速度情報ＶＳが
参照信号ＶＲと一致しているときは速度０、参照信号Ｖ
Ｒより大きいときは開放方向の速度を、参照信号ＶＲよ
りも小さいレベルのときはクローズ方向の速度を検出し
ている。

【００４０】このような駆動回路において、駆動量情報
ＶＰのオープン信号に従って駆動制御情報ＶＤが立ち上
がり、電圧レベルＬ₀ を越えるところから、ロータマグ
ネット２が回転を初め、加速される。このままでは、わ
ずかな回転範囲である開放端まで一気に数ｍＳで達し、
目標値を通り過ぎてしまう。一方、駆動量情報ＶＰのク
ローズ信号で、逆にクローズ端までといったように目標
値に近づけられないステップ動作となる。

【００４１】そこで、動作量情報ＶＦの変化速度に比例
した駆動速度情報ＶＳを駆動量情報ＶＰに負帰還させ、
その差分を駆動制御情報ＶＤとしている。

【００４２】ロータマグネット２が回転をはじめて加速
していくと、それにしたがって、動作量情報ＶＦが急激
に変化し、そのため駆動速度情報ＶＳが急激に立ち上が
る。そして、この駆動速度情報ＶＳと動作量情報ＶＰを
比較した結果、駆動量情報ＶＤの降下が始まり、駆動量
情報ＶＤのレベルをＬ₀ より下げてクローズ方向のトル
クを発生させる。このため、ロータマグネット２の回転
速度が遅くなり停止しようとするが、動作量情報ＶＦの
変化速度も緩やかになるため、駆動速度情報ＶＳも参照
信号ＶＲに近づく。

【００４３】しかし、この駆動速度情報ＶＳと駆動量情
報ＶＰとを比較した結果、駆動制御情報ＶＤが上昇し、
レベルＬ₀ より上り、またロータマグネット２が加速を
はじめる。

【００４４】このようなネガティブフィードバック動作
により、ステップ動作を招く一相励磁型モータを微速で
安定に制御することができる。

【００４５】したがって、本実施例の動作によりロータ
マグネット２は、僅かな回転範囲でも低速かつなめらか
に動作でき、ハンチング等の光量制御の不安定な動作が
改善される。その結果、微細でなめらかな光量制御が可
能となる外磁型の光量制御装置が得られる。

【００４６】また本実施例はロータマグネット２はステ
ータヨーク３の磁極の相殺手段で設定された適正なディ
テントトルクによって光量制御部材６、７が閉じる方向
にバネ付勢されており、駆動コイル１に通電しない状態
ではこのバネ付勢力で光量制御部材は自動的に閉位置に
戻るオートクローズド方式を採用している。勿論この方
式に限定されるものではなく、ディテントトルクを略完
全に相殺する方式等であっても良い。

【００４７】以下に、上記したディテントトルクの設
定、相殺手段の原理について図５、６、１０、１１、１
２を用いて説明する。

【００４８】図５は、磁極の開角によってディテントト
ルクの極性が相反するものとなることを示しており、ロ
ータマグネットに２極着磁されている場合、磁極の開角
の大きさθが、θ₁ ＜９０°であれば、図５の（ａ）に
示すように、ＳＮの磁極がヨークに対向する極性にディ
テントトルクが作用し、また、θ₂ ＞９０°であれば、
図５の（ｂ）に示すように、ＳＮの磁極がヨークの対向
部位に対して直交する方向の極性にディテントトルクが
作用する。なおｘは安定点、Ｏは不安定点を示してい
る。

【００４９】図１０は、このトルク特性を回転角に対し
て示したもので、図５の（ａ）のトルク特性を図１０の
（ａ）に、図５の（ｂ）のトルク特性を図１０の（ｂ）
に夫々示し、反時計回りを正（オープン方向）、図５の
ロータマグネットのＮ・Ｓの位置を０°とする。図１０
の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、ａ、ｃ、ｅはディ
テントトルクを示し、ｂ、ｄ、ｆはコイル電流Ｉによる
励磁トルクを示す。

【００５０】このディテントトルクの特性を利用して、
ディテントトルクを相殺する方式を図６に示す。

【００５１】図６の（ａ）は磁極Ａの開角を９０°以下
に、磁極Ｂの開角を９０°以上にした例で、夫々のディ
テントトルクは磁極Ａについては図１０の（ａ）に示す
ａ、磁極Ｂは図１０の（ｂ）に示すｃの極性となり、相
反する極性の合力となるため、図６の（ａ）のディテン
トトルクは図１０の（ｃ）に示すｅとなって略相殺され
得る。このとき図１０のｂ，ｄで示すような僅かな励磁
トルクでは、ａ，ｃで示すようなディテントトルクに逆
らって駆動させ得る範囲は斜線で示すごく僅かな範囲で
あるが、図１０の（ｃ）ではｆで示す同じ用にごく僅か
な励磁トルクで、１８０°の範囲で駆動できるようにな
る。

【００５２】図６の（ｂ）は、主磁極Ｍに対して９０°
だけ磁極の角度をずらした同じ開角の補極を設けること
により、図６の（ａ）と同等の効果を得ているもので、
主磁極Ｍによるディテントトルクは図１０の（ａ）にお
ける極性ａとなり、補極ｃは図１０の（ｂ）の極性ｃと
なり、結果として図１０の（ｃ）におけるｅのディテン
トトルクとなって略完全に相殺することが可能となる。

【００５３】以上の２つの相殺手段を利用してディテン
トトルクを設定した方式を図６の（ｃ）、（ｄ）に示
す。

【００５４】図６の（ｃ）は上記した本実施例のモデル
を示し、磁極Ｍ１、Ｍ２の開角は９０°以上に設定して
いるので、発生するディテントトルクは図１１の（ａ）
に示すｇとなり、また補極Ｃ１、Ｃ２の開角は９０°以
下に設定されていて、正対する主磁極Ｍ１とＭ２に対し
て、正対する補極Ｃ１、Ｃ２はロータマグネットの正の
回転方向に位相がずれて配置されているため、発生する
ディテントトルクは図１１の（ｂ）に示す曲線ｈとな
り、この２つの合力は図１１の（ｃ）に示す曲線ｋとな
り、ディテントトルクを相殺して曲線ｇ，ｈの１／３程
度の大きさで、かつ励磁トルクｊのピークとディテント
トルクｉの逆極性のピークが略一致するように位相をず
らしている。この励磁トルクｊは、一方の同一のヨーク
に形成される補極Ｃ１と主磁極Ｍ１と、他方の同一ヨー
クに形成される補極Ｃ２と主磁極Ｍ２との対向角度ずれ
によって位相がずれている。

【００５５】モータの使用可能範囲はディテントトルク
ｉを戻しトルクに利用し、励磁トルクｊによってディテ
ントトルクｉに打ち勝って駆動できる範囲を示したもの
で、ディテントトルクｉと励磁トルクｊの合力ｋがオー
プントルク、ｉがクローズトルクとなる。この場合、デ
ィテントトルクｉに対して励磁トルクｊは２倍程度のト
ルク設定が望ましい。

【００５６】特に動画用の光量制御装置は高速動作を必
要とせず、連続動作のために省電力が要求されるので、
必要最小限の駆動トルクで良い。このため、大きな負荷
となるディテントトルクの２倍の励磁トルクが必要であ
って従来のディテントトルク設定手段では、本実施例の
ような小型、軽量、省電力化は期待できない。

【００５７】図６の（ｄ）は、後述する図４に示す他の
実施例のモデル図で、図６の（ｃ）の場合と同様に主磁
極Ｍの開角は９０°以下に設定されているため、主磁極
Ｍのディテントトルクは図１２の（ａ）に示す曲線ｌと
なり、また補極Ｃの開角も９０°以下に設定され、図６
の（ｂ）に対して負の回転方向にずらしているため、補
極Ｃのディテントトルクは図１２の（ｂ）に示す曲線ｎ
となる。そして、この２つのディテントトルクの合力
は、図１２の（ｃ）に示す曲線ｑとなり、ディテントト
ルクを相殺して、曲線ｌ，ｎの１／２程度の大きさでか
つ励磁トルクｒのピークとｑの逆極性のピークが略一致
するように位相をずらしている。

【００５８】使用可能範囲は、ディテントトルクｑを戻
しトルクとして利用し、かつ励磁トルクｒによってディ
テントトルクｑに打ち勝って駆動できる範囲を示したも
ので、両トルクｑとｒの合力Ｓがオープントルク、ｒが
クローズドトルクとなる。

【００５９】このようなディテントトルクを相殺する手
段を利用してディテントトルクを設定する手段は、２つ
の実施例において補極の開角の中心が主磁極の開角の中
心に対してα＝９０°の角度から戻し力を発生する回転
方向にずらして、β＝９０°以下の角度位置に配置した
ことで、戻し力に必要な大きさと、励磁トルクと合致し
た位相とを有する所望のディテントトルクを設定してい
る。なお、上記した実施例において、主磁極とは、駆動
コイルが巻かれているステータヨークの磁極の内、開角
の大きいものを指し、補極とは駆動コイルが巻かれてい
ないステータヨークの磁極、又は駆動コイルが巻かれて
いるステータヨークの磁極の内、開角の小さいもの指
す。

【００６０】またディテントトルクの設定手段は、磁極
の開角の大きさを、９０°から大きくしたり、小さくし
たり、またロータマグネットとの対向面積を増減した
り、さらにはロータマグネットのエアーキャップを変化
させる手段等により相殺されていたディテントトルクを
アンバランスに調整でき、ディテントトルクの極性、位
相、大きさを自在に設定できる。

【００６１】なお上記した実施例および後記する実施例
の光量制御装置では、共にディテントトルクを光量制御
部材の戻し力に利用しているが、図６の（ａ）、（ｂ）
のように完全にディテントトルクをキャンセルした方式
を適用しても良く、この場合、さらに低励磁トルクで駆
動可能となるため、より小型・軽量・省電力化が可能と
なる。

【００６２】これにより、従来使用していた光量制御部
材の機械的な戻しバネに代わり、ディテントトルクを利
用することができ、しかも戻し力を自在に設定すること
が可能となる。

【００６３】またディテントトルクは駆動コイルによる
駆動制御力に対して巨大な負荷となっていたが、このデ
ィテントトルクを相殺する手段を磁気的に設けているの
で、僅かな駆動制御力で回転駆動できる光量制御装置を
実現でき、小型軽量化・ローコスト、省電力化に効果が
あり、特に外乱となる大きなディテントトルクの変化が
なくなるため、良好で微細、かつなめらかな制御特性を
得ることができる。

【００６４】図４は本発明の第２の実施例を示し、上記
した図３に示す第１の実施例の構成と異なるところのみ
説明し、他の部分については説明を省略する。

【００６５】４３は主磁極４３ｂ，４３ｃを有する２分
割構造のステータヨーク部４３−１と４３−２と、補極
４９ｂ，４９ｃを有する補極ヨーク部４９とからなるス
テータヨークで、ステータヨーク部４３−１と４３−２
が光軸方向において係合する部分に駆動コイル４１が巻
かれているボビンが装着され、これらの磁極、補極の中
に一定の空隙を有してロータマグネット４２が配置さ
れ、ステータヨーク部４３−２と補極ヨーク部４９にロ
ータマグネットの軸部を軸支する軸受け穴４３ａ、４９
ａが形成されている。ここで、補極ヨーク部４９の作用
等については上述しているため、ここでは説明を省略す
るが、補極４９と共に相殺・設定したディテントトルク
でロータマグネット４２を閉じ方向に付勢している。

【００６６】４４はホール素子で、図１に示すような駆
動回路を実装した基板５１に光軸方向に延びるようにし
て取り付けられている。

【００６７】なお、ロータマグネット４２は、ローコス
ト化を図るために伝達部材４２ａと回転軸４２ｂとを一
体的に形成したプラスチックマグネットから構成され、
径方向に２極に着磁されている。

【００６８】また、上記した各実施例は部品の組立がす
べて一方向から行えるため、組立が容易で自動実装に適
した構造となる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、駆
動手段として外磁型駆動源である一相励磁型モータによ
り微細で滑らかな光量制御を行うことが可能となり、光
量制御装置の駆動源としての外磁型モータを動画用の撮
影装置であるビデオカメラ等に利用することができ、（１）駆動手段の駆動コイルの位置を自由に設定するこ
とができるので、円弧形状等の光軸に直交する方向の狭
い場所にモータを配置することが可能となり、レンズ鏡
筒に設置するのに好適な外形状が得られ、レンズ鏡筒の
デッドスペースの有効利用が図れ、レンズ鏡筒の小型
化、ひいてはカメラ全体の小型化に寄与することができ
る。

【００７０】（２）駆動手段は、ヨークとロータマグネ
ットとの間の隙間や、駆動コイルの配置スペースを自由
に設定でき、最適な永久磁石の動作点を容易に実現で
き、駆動部の小型化に寄与できる。

【００７１】（３）駆動手段の駆動コイルは、四角柱や
円柱形のコイル形状が可能となり、加工が容易で組みつ
け作業も容易になる等、コスト低減化に寄与する。

【００７２】（４）駆動速度情報を位置情報である動作
量情報より得ているため、従来のように、マグネットロ
ータの回転速度を検出するための制動コイルといった外
磁型のモータには取り付けが困難である速度センサーを
不要とし、小型軽量化やコスト低減を図れる。

【００７３】といった上記の外磁型モータを採用するこ
とによる固有の効果に加えて、ノイズの影響を受けにく
く安定した制御特性が得られると共に、（ａ）例えばカ
メラ制御回路の基板面積の減少を図れ、（ｂ）光量制御
装置のユニット化が可能となり、保守点検、修正、取り
換え等を容易にしかも低コストで行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す駆動回路の詳細を
示す回路図。

【図２】図１の駆動回路を搭載したビデオカメラのブロ
ック図。

【図３】本発明の第１の実施例を示す光量制御装置の分
解斜視図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す光量制御装置の分
解斜視図。

【図５】ディテントトルクの発生原理を示す図。

【図６】ディテントトルクの相殺、設定原理を示す図。

【図７】光量制御装置を有するレンズ鏡筒の断面図を示
し、（ａ）は第１の実施例の光量制御装置を搭載した場
合、（ｂ）は従来例を示す。

【図８】従来の内磁型モータにより駆動される光量制御
装置の平面図。

【図９】図８のレンズ鏡筒を有するビデオカメラのブロ
ック図。

【図１０】ディテントトルクと回転角との関係を示す
図。

【図１１】ディテントトルクと回転角との関係を示す
図。

【図１２】ディテントトルクと回転角との関係を示す
図。

【図１３】図１のブロックにおける各信号の出力波形を
示す図。

【図１４】図３の光量制御装置の組み立て状態の平面
図。

【図１５】図４の光量制御装置の組み立て状態の平面
図。

【符号の説明】

１駆動コイル２ロータマグネット３ステータヨーク４ホール素子６、７光量制御部材２００検出手段２０１駆動源２０２比較手段２０３修正手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】永久磁石よりなるロータマグネットに対
して、駆動コイルへの通電により励磁トルクを発生する
励磁トルク発生用ステータヨークの磁極を対向配置した
駆動手段により開位置と閉位置との間を駆動される光量
制御部材と、前記駆動手段を駆動制御して前記光量制御
部材を開閉動作させる制御回路とを有する光量制御装置
において、前記駆動手段の動作量を検出する検出手段と、前記動作
量を駆動速度情報に修正する修正手段と、前記駆動速度
情報と前記駆動手段の駆動量を設定する駆動量情報とを
比較してその差分を前記駆動コイルに出力する比較手段
とを有する制御回路が実装されるプリント基板を光量制
御装置本体に取り付けたことを特徴とする光量制御装
置。
【請求項２】請求項１において、前記検出手段は、前
記ロータマグネットの磁束を検出するホール素子が前記
プリント基板の前記マグネットロータの周面に対向する
位置に起立して実装配置されていることを特徴とする光
量制御装置。