JP2937754B2

JP2937754B2 - 光量制御装置

Info

Publication number: JP2937754B2
Application number: JP11703294A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　修
Original assignee: Canon Electronics Inc
Current assignee: Canon Electronics Inc
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1994-05-30
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH07319007A

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２３（ａ）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８９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８６を閉方向に付勢する戻しバネである。

【０００３】図２３（ｂ），（ｃ）は従来例をカメラに
装備した状態を示し、Ｌは光学スペース、Ｄはレンズ鏡
筒スペース、ｈ１はカメラデッキ幅、Ｖ１はカメラデッ
キ高さとレンズ鏡筒スペースを加えた高さ、であり、ｈ
２は、従来例の光量制御部材８６が駆動源８９に回動駆
動されるために、レンズ鏡筒スペースＤ外にレンズを移
動自在に支持するガイドバー２３，２４を設置すること
により大きくなったカメラ幅、Ｖ２は円筒形の内磁型モ
ータを使用したために大きくなったカメラの高さを示
す。

【０００４】図２３（ｄ）はホール素子８４がホール素
子用プリント基板８９に実装されている状態を示し、プ
リント基板８９とカメラ本体との導通をとるためのプリ
ント基板８８は不図示のリード線等により結線されてい
る。また、プリント基板８９と８８は実開平５−５５１
３１号公報のように一体のフレキシブルプリント基板で
ある場合もある。

【０００５】図２４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器１０３ｂ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。

【０００６】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。

【０００７】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。

【０００８】

【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。

【０００９】（１）内磁型のモータは、構造状円筒形に
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。

【００１０】（２）オートフォーカスやズームモータ駆
動時の振動により、レンズ鏡筒が振動するとともに光量
制御装置が共振し発音していた。このため従来では、防
振部材を光量制御装置に貼り付ける等の対策をとってい
た。

【００１１】（３）上記（２）の問題に起因し、コネク
タによる接続不良が生ずる場合があった。

【００１２】（４）ホール素子の取り付けは、ヨークや
コイルボビン等にホール素子用プリント基板を接着して
あるいはテープで固定していたが、上記振動や環境条件
下で貼り付け位置がずれ、検出信号の信頼性をなくし、
装置の誤動作を招いていた。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、光軸に対し直交する平面内を直進移動可能な光量制
御部材を有する光量制御部材保持部と、前記光量制御部
材を開き位置と閉じ位置との間で駆動する駆動源とを有
し、前記光量制御部材保持部と前記駆動源とが連結され
て光軸に対して直交する前記平面内において平面略Ｌ字
形状に形成され、前記駆動源は、光軸方向に沿って回転
軸を有する永久磁石よりなるロータマグネットに対向し
て、巻回される駆動コイルへの通電により励磁トルクを
発生するステータヨークの磁極を配置すると共に、前記
ステータヨークにディテントトルクを磁気的に調整する
ディテントトルク調整手段を設けたことを特徴としてい
る。

【００１７】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載した発明において、ロータマグネットの回転中心を光
軸の中心よりも前記駆動源の長手方向にずらして配置す
ることを特徴としている。

【００１８】請求項３に記載した発明は、永久磁石より
なるロータマグネットと、前記ロータマグネットを通電
により駆動するための駆動コイルと、前記ロータマグネ
ットの磁気を検知するためのホール素子とを有する駆動
源と、前記駆動源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、前記駆動源の前記駆動コイルと前
記ホール素子の端子が接続されるプリント基板とを有
し、前記プリント基板の一端側の接続部はくし歯状のラ
ンドが形成されていることを特徴としている。

【００１９】請求項４に記載した発明は、請求項３に記
載した発明において、前記プリント基板が駆動源と同じ
直線部に形成された係合爪により係止されると共に、前
記駆動部の端より前記プリント基板の接続部をなすくし
歯状のランドが突出することを特徴としている。

【００２０】請求項５に記載した発明は、永久磁石より
なるロータマグネットと、前記ロータマグネットを通電
により駆動するための駆動コイルと、前記ロータマグネ
ットの磁気を検知するためのホール素子とを有する駆動
源と、前記駆動源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、前記駆動源の前記駆動コイルと前
記ホール素子の端子が接続されるプリント基板とを有
し、前記プリント基板のランド穴にさし込まれる前記ホ
ール素子の端子の少なくとも一本は前記プリント基板と
平行に折曲している部分が形成され、前記ホール素子は
前記プリント基板に対して起立して実装配置することを
特徴としている。

【００２１】請求項６に記載した発明は、請求項５に記
載した発明において、前記ホール素子は、前記光量制御
部材と前記ロータマグネットを含む駆動源及び前記プリ
ント基板を支持する地板に係止されていることを特徴と
している。

【００２２】請求項７に記載した発明は、請求項６に記
載した発明において、前記プリント基板は請求項３にお
けるプリント基板であることを特徴としている。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【実施例】

（第１の実施例）図１ないし図５は本発明の特徴を最も
よく表す図面であり、同図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す。

【００３０】３−１，３−２はステータヨークで、光軸
１２に対して直交する方向に配置されていて、コイル１
が巻き回されるコイルボビン１ａがヨーク３−１に装着
されている。２はステータヨーク３−１，３−２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３−１の該円周部には、磁極３ａが形成さ
れ、ステータヨーク３−２の該円周部には開角が該磁極
３ａよりも小さく９０度以上である磁極３ｂが、該磁極
３ａの対向する位置からずらして配置されるように形成
され、該磁極３ｂのずらした方向と反対側の側面３ｃ
は、該磁極３ａ側へ傾けるように形成されている。

【００３１】本実施例では、この磁極３ａと３ｂの開角
の大きさと対向角度位置、さらには、磁極の側面３ｃに
よって、ロータマグネット２に対して一方向の最適なデ
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。

【００３２】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。

【００３３】８は地板で、開口部８ａ、ステータヨーク
３−１，３−２を係合保持する係合爪８ｈ，８ｉ，８
ｊ，８Ｋ，８Ｌ、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、ホール素子４
が臨むホール素子用開口８ｄ、ホール素子４を係合保持
する係合爪８ｅ，８ｆ、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８ｕ，８ｘ、該
光量制御部材６，７を光軸方向に光量制御部材ごとに段
差を設けて支持する支持レール８ｙ，８ｚ，８ｗ、該回
転軸９ｃの他方の軸端を軸支する軸受キャップ１３を係
合支持する係合爪８ｃ，８ｇ、プリント基板１１を係合
支持する支持部８ｍ，８ｐ，８ｎが地板８の裏側に形成
され、モータ部が光軸のラジアル方向に垂直な直線部に
はめ込まれ、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、光量制
御部材６，７を光量制御部材ごと光軸方向に段差を設け
て支持する支持レール１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ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。

【００３４】プリント基板１１には、ホール素子が起立
して実装され、コイル１の端子がハンダ付けされ、カメ
ラの制御回路部と信号の授受を行うためのランド部１１
ａ，１１ｂがくし歯形状に形成され、カメラの制御回路
のプリント基板の穴２０ａにさし込まれ、図４（ａ）の
ようにハンダ付けされて導通をとるとともに固定され
る。特にランド部１１ｂは上記目的の他、テストパター
ンとして特性動作等のチェックランドとしての役割をか
ねる。

【００３５】このプリント基板では、コネクタや中間イ
ンターフェース部材が必要なく、接触不良やノイズ源が
なくなり、信頼性の高い接続が可能となっただけでな
く、オートフォーカスモータやズームモータ駆動時に発
生する振動による共振を防止する効果もある。特に本実
施例のホール出力を微分する速度制御方式では、ホール
出力にノイズがのらない事が重要である。該プリント基
板１１に実装されるホール素子４の端子は、直線でのば
した端子と折り曲げた端子を有し、端子のランド間を広
げるとともに、ホール素子４をプリント基板１１に離し
て起立させた場合の倒れを防止し、安定した位置で検知
する役割をもつ。

【００３６】図７はレンズ鏡筒部２２をカメラデッキ部
２１に取り付けた場合のデッドスペースを表わしたもの
で、Ｌは光学スペース、Ｄはレンズ鏡筒スペースｈ１
は、カメラデッキ幅、Ｖ１はデッキ高さとレンズ鏡筒ス
ペースを合わせた高さである。斜線で示すようにデッド
スペースは、レンズ鏡筒スペースＤから光学スペースＬ
を除いたレンズ鏡筒デッドスペースに、カメラデッキ部
とレンズ鏡筒スペースのデッドスペースを加えたもので
ある。

【００３７】図６は、上記デッドスペース内に本実施例
の光量制御装置を装備した状態を示し、２３，２４はレ
ンズを移動可能に支持するガイドバーである。このよう
に光量制御部材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、図２に示すように駆動部を光量制御
部材６，７の直進移動方向に直角に配置するとともに、
ロータマグネット２の回転中心を光軸中心から寸法Ｓの
分だけずらすことで略Ｌ字型の光量制御装置とすること
ができ、上記デッドスペース内に収納可能とした。

【００３８】すなわち、カメラ全体のコンパクト化が可
能であるととも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、上記プリント基板１１の接続及び
固定に適した構成で、保守、修正、交換、組み立て作業
等も容易にすることができる。

【００３９】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９に示すブロック図を用いて説明
する。なお、図２４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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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、ロータマグネット２が３６０度／Ｐ（Ｐは極数：２
以上の整数）以下の範囲、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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】図８は、図９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。

【００４７】この駆動回路は、負帰還のフィードバック
制御を行うもので、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。

【００４８】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１０に基づいて説明する。

【００４９】図１０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。

【００５０】図１０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
はディテ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。

【００５１】図１０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。

【００５２】図１０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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】また本実施例はロータマグネット２はステ
ータヨーク３−１，３−２の磁極の相殺手段及び調整手
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。

【００６０】次に本実施例に利用したディテントトルク
の相殺・調整手段について図１１，１２を用いて説明す
る。

【００６１】図１１は磁極の開角と対向角度位置によっ
てディテントトルクが相殺されることを示しており、ロ
ータマグネットＭｇに２極着磁されている場合、ロータ
マグネットと均一な空隙を形成する磁極Ａ，Ｂの開角θ
_a とθ_b がθ_a ＝θ_b ＞９０°でθ_a とθ_b が対称に対
向していれば、図１１の（ａ）に示すようにロータマグ
ネットのＳＮの磁極がヨークの対向部分に対して直交す
る方向の極性にディテントトルクが作用する。

【００６２】これに対して、図１１の（ｂ）に示すよう
に、磁極Ｂの開角θ_b を θ_a ＞θ_b ＞９０° の範囲に調整し、磁極Ａの開角の中心の対向位置ａ−
ａ’に対して磁極Ｂの開角の中心の位置ｂを角度γずら
す事で、磁極Ｂに流れていた磁束Ｆが対向する磁極Ａに
流入して逆位相のディテントトルクを発生させる。（磁
極がズレていなければ、両側で、この成分が発生して、
逆位相のディテントトルクは、相殺されて、開角が９０
°以上であれば結果図１１（ａ）とディテントトルクは
あまりかわらない。）この非対称部分によって発生する
逆位相のディテントトルクにより、磁極Ａ（及び磁極
Ｂ）で発生するディテントトルクを略完全に相殺可能と
なる。なおｘは安定点、Ｏは不安定点を示している。

【００６３】図１２は、図１１（ｂ）に示す実施例の変
形例を示し、本実施例は図１１の（ｂ）に示す実施例に
対して磁極Ｂの側面で、磁極Ａの対向位置からずらした
回転方向と逆側の側面Ｃを対向磁極Ａ側に傾けて近接さ
せ、磁極Ａと磁極Ｂの最小空隙の中心とロータマグネッ
トの回転中心を通る平面ｆ−ｆ’に平行な角度よりもσ
傾けており、これにより前記もれ磁束Ｆの磁極Ａへの流
入量を調整して最適なディテントトルクを得ている。

【００６４】このディテントトルクで、ロータマグネッ
トＭｇを閉じ方向（−の回転方向）に付勢しており、こ
の場合上記ずれ角γを開き方向（＋の回転方向）に９０
°以内の角度で設置している。

【００６５】図１３は本発明の第２の実施例を示し、上
記した図１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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】なお、ロータマグネット４２は、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。

【００６９】ここで、主磁極４３ｂ，４３ｃと補極４９
ｂ，４９ｃの開角は９０°以上であり、主磁極と補極の
なす角は９０°の角度位置から、ロータマグネット４２
の閉じ回転方向へ９０°以内ずらすことで、ディテント
トルクを相殺して調整し、適性な戻し力でロータマグネ
ット４２を閉じ方向に付勢している。

【００７０】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１４，１５，１６，１７，
２１，２２を用いて説明する。

【００７１】図１４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Ｍｇに径方向に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１４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１４の（ｂ）に示すように、ＳＮの
磁極がヨークに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。

【００７２】図２１は、このトルク特性を回転角に対し
て示したもので、図１４の（ａ）のトルク特性を図２１
の（ａ）に、図１４の（ｂ）のトルク特性を図２１の
（ｂ）に夫々示し、反時計回りを正（オープン方向）、
図１４のロータマグネットのＮ・Ｓの位置を０°とす
る。図２１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。

【００７３】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１５に示す。

【００７４】図１５の（ａ）は磁極Ｂの開角θ_b を９０
°以下に、磁極Ａの開角θ_a を９０°以上にした例で、
夫々のディテントトルクは磁極Ｂについては図２１の
（ａ）に示すａ、磁極Ａは図２１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１５の
（ａ）のディテントトルクは図２１の（ｃ）に示すｅと
なって略相殺され得る。このとき図２１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２１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。図１５の（ｂ）は、主磁極Ｍに対
して角度α＝９０°の磁極の角度をずらした９０°以下
の同じ開角の補極を設けることにより、図１５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２１の（ａ）における極性ａとなり、補
極ｃは図２１の（ｂ）の極性ｃとなり、結果として図２
１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。

【００７５】図１５の（ｃ）は磁極Ａの開角θ_a を９０
°より大にし、磁極Ｂの開角θ_b を９０°より大とする
とともに磁極Ａの対向位置ａ−ａ’から角度γずらして
おり、開角θ_a ，θ_b が９０°より大であるので、図２
１の（ｂ）のＣのディテントトルクの極性となり、この
磁極の対向位置をずらすことで、非対称部によるディテ
ントトルクは図２１の（ａ）のａの極性となって結果と
して図２１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。

【００７６】図１５の（ｄ）は、主磁極Ｍに対して角度
α＝９０°の磁極の角度ずらした９０°より大の同じ開
角の補極をスラスト方向にずらして設けることにより、
図１５の（ｂ）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２１の（ｂ）におけるｃ
の極性となり、補極Ｃは図２１の（ａ）におけるａの極
性となり、結果として図２１の（ｃ）におけるｅのデッ
ト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。

【００７７】以上の４つの相殺手段を利用してディテン
トトルクを調整する方式を図１６に示す。

【００７８】図１６の（ａ）は、図１５の（ａ）におい
て、図２２の（ａ）に示すｇのディテントトルクの極性
を有する磁極Ａに対向する位置から磁極Ｂを＋の回転方
向側へ角度γずらすことで、磁極Ｂにおけるディテント
トルクの位相が図２２の（ｂ）のｈに示すように＋の回
転方向側にずれ、この２つの合力は図２２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。なお＋の回転方向は、ロータマ
グネットＭｇの開き回転方向に、逆は閉じ回転方向に対
向している。

【００７９】同様に、図１６の（ｂ）は図１５の（ｂ）
において、主磁極Ｍと補極Ｃのなす角をα＝９０°の位
置から、閉じ回転方向に角度βを９０°以内ずらしてデ
ィテントトルクの相殺・調整を行う。

【００８０】また図１６の（ｃ）は図１５の（ｃ）にお
いて、角度γをさらに大きくして９０° ＞γ＞０° の範囲で、ディテントトルクを相殺調整する。

【００８１】図１６の（ｄ）は図１５の（ｄ）におい
て、主磁極Ｍと補極Ｃのなす角をα＝９０°の位置か
ら、閉じ回転方向に角度βを９０°以内ずらしてディテ
ントトルクの相殺・調整を行う。

【００８２】このようなモータの図２２に示すような使
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は励
磁トルクｊの１／２程度に調整する事が望ましい。

【００８３】図１７は、磁極に切り欠きを設けたもの
で、図１７（ａ），（ｃ），（ｄ）は、図１６（ａ），
（ｃ），（ｄ）の磁極Ａに切り欠きを設けて、その切り
欠きを含めた励磁極Ａの開角θを９０°より大とするこ
とで、Ａのディテントトルク成分を増大させて前記相殺
・調整手段と合わせて所望のディテントトルクを得てい
る。

【００８４】図１７（ｂ）は、図１６（ａ）と１６
（ｂ）の応用例で、同一ステータに開角が９０°より大
なる主磁極Ｍ１（Ｍ２）と、９０°以下の補極Ｃ１（Ｃ
２）のなす角δが９０°より大であるように戻し方向に
形成されており、角度δによってディテントトルクを相
殺・調整する。

【００８５】図１８は、図１７（ｂ）に対し、さらに、
補極Ｃ１，Ｃ２とロータマグネット２の空隙ＧＣをひ
ろげることと切り欠きの深さＬを調整することで、ディ
テントトルクの相殺量を調整するステータヨーク形状の
実施例であり、図１８（ａ）は平面図を図１８（ｂ）に
図のｆ−ｆ’断面図を示し、ロータマグネット２と主磁
極Ｍ１，Ｍ２の均一空隙Ｇｍに対しＧＣはここで
は、

【００８６】

【外１】２×Ｇ_mＧ_c に設定しているが、この調整量に３×Ｇ_mＧ_c＞Ｇ_mが
効果的で、好しくは２×Ｇ_mＧ_c１．５×Ｇ_m程度が
よい。

【００８７】また図１８（ｂ）に示すようにステータ厚
みｔ_s に対してロータマグネット厚みＬ_M の有効率Ｖが
Ｖ＝Ｔ_s ／Ｌ_M ＜０．５程度の場合、ロータマグネット
の側面部からステータ上・下面への漏れ磁束Ｆ１，Ｆ
２，Ｆ３，Ｆ４の影響が顕著で上述の手段だけでは調整
困難となるがこれを利用して、ロータマグネットの漏れ
磁束のでる部分のスラスト方向の無効長さを略表すＬ_f
が、Ｌ_f ＝（Ｌ_M −ｔ_s −２Ｇ_m ）／２＞＞２×Ｇ_m のとき、Ｌ_f ＞Ｌ＞Ｇ_m 、さらに好ましくはＬ_f ／２＞
Ｌ＞２×Ｇ_m の範囲で切り欠きの深さＬを調整すること
で、ディテントトルクを微細に設定できる。

【００８８】図１９に示す実施例は図１５（ｃ）に示す
実施例のディテントトルク相殺手段により、ディテント
トルクを角度λの範囲で略完全に相殺するステータヨー
クの実施例を示す。

【００８９】図１９において、９０°よりより大きい開
角θ_a の磁極ＡをユウスルステータヨークＳｔ３に励磁
用の駆動コイル１が巻回され、９０°より大きい開角θ
_b の中心が該磁極Ａの対向位置ａ−ａ’から角度γずら
して配置された磁極Ｂと、該磁極Ｂの該ずれ角度γ方向
と反対の側面を対向磁極Ａ側に向けて近接させて磁極Ａ
と磁極Ｂの最小空隙の中心とロータマグネットの回転位
置を通る平面ｆ−ｆ’に平行な角度よりもσ傾けた磁極
の側面Ｃを有すると共に、該ステータヨークＳｔ３と接
続されているステータヨークＳｔ４と、該ステータヨー
クＳｔ３の磁極Ａと該ステータヨークＳｔ４の磁極Ｂと
に均一空隙で対向配置された、Ｐ＝２極に径方向に２極
着磁されたロータマグネット２とから構成されている。

【００９０】従来例のようなロータマグネットに対して
均一な空隙を形成する円筒形のヨークも理想的には、デ
ィテントトルクのないモータとなるが、実際には、ヨー
クの真円度・同軸度等の問題があってディテントトルク
が発生しており、これがモータの作動に悪影響を及ぼし
ている。これを防ぐためには、高精度の部品と組立が必
要で、従来例の欠点であった。

【００９１】これに対して、本実施例では、従来例より
さらに良好にかつ安定にディテントトルクを相殺できる
が、これは、粗悪部品でも安定していれば、調整可能で
あり、やじろべえに重りをつけて安定にするのに似てい
る。

【００９２】図２０は、図１７（ａ）の実施例であり、
コの字型ステータＳｔ５を利用可能にしている。

【００９３】図２０において、切欠きＤを含んだ開角θ
_a が９０°より大きい磁極Ａと、９０°以下の開角θ_b
の中心が該磁極Ａの対向位置ａ−ａ’から角度γずらし
て配置された磁極Ｂと、該磁極Ｂの該ずれ角度γ方向と
反対の側面を対向磁極Ａ側に傾けて近接させて磁極Ａと
磁極Ｂの最小空隙の中心とロータマグネットの回転位置
を通る平面ｆ−ｆ’に平行な角度よりもσ傾けた磁極の
側面Ｃを有するステータヨークＳｔ５に励磁用駆動コイ
ル１が巻回され、該磁極Ａと磁極Ｂとに均一空隙で対向
配置された、Ｐ＝２極に径方向に着磁されたロータマグ
ネット２とから構成されている。

【００９４】なお上述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磁極のう
ち、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
ものを指す。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動手段として外励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事が可能となり、光
量制御装置の駆動源として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、特
に、ステータヨークにディテントトルクを減じる手段を
設けることで、小型軽量の駆動源にでき、この駆動源に
より光量制御部材を直進移動させて、光量制御装置を略
Ｌ字型にすることが可能となったことで、カメラのデッ
ドスペースの有効利用が図れ、カメラ装置全体の小型化
に寄与できる。

【００９６】また、プリント基板の一端をくし歯状にす
る事で、防振効果と接続の信頼性アップとなる。

【００９７】さらにホール素子の端子を折曲させて基板
に起立させる事で、ホール素子のたおれを防止でき、安
定な位置出しが可能となり、信頼性の高い検出信号とな
りくわえて、駆動部・プリント基板・光量制御部材を支
持する地板にホール素子を係止することで、高精度の位
置出しを可能とし、信号の信頼性やバラツキを向上させ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】図１の光量制御装置の平面図。

【図３】図１の光量制御装置の背面図。

【図４】図１の光量制御装置のプリント基板に対する接
続状態を示す図。

【図５】図１の光量制御装置におけるホール素子の取り
付け状態を示す図。

【図６】図１の光量制御装置をビデオカメラに組込んだ
状態の外形寸法を示す図。

【図７】ビデオカメラのレンズ鏡筒とデッキ部との組合
せ状態での外形寸法を示す図。

【図８】図１に示す光量制御装置の駆動回路の詳細を示
す図。

【図９】図８の駆動回路を搭載したビデオカメラのブロ
ック図。

【図１０】図８の回路図における各信号の出力波形を示
す図。

【図１１】第１の実施例におけるディテントトルク相殺
・調整手段を示す平面図。

【図１２】図１１の（ｂ）に示す実施例の変形例を示す
平面図。

【図１３】本発明の第２の実施例を示す分解斜視図。

【図１４】ディテントトルクの発生原理を示す図。

【図１５】（ａ）〜（ｄ）は夫々ディテントトルクの相
殺方式を示す。

【図１６】（ａ）〜（ｄ）は夫々ディテントトルクの調
整方式を示す。

【図１７】（ａ）〜（ｄ）は夫々ディテントトルクの他
の相殺・調整方式を示す。

【図１８】図１７の（ｂ）に示すディテントトルク相殺
・調整手段の変形例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）のｆ−ｆ’線断面図。

【図１９】図１５の（ｃ）に示すディテントトルク相殺
・調整手段を実現したステータヨークの平面図。

【図２０】図１７の（ａ）に示すディテントトルク相殺
・調整手段を実現したステータヨークの平面図。

【図２１】回転角とディテントトルクとの関係を示し、
（ａ）は図１４の（ａ）に対応し、（ｂ）は図１４の
（ｂ）に対応し、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）との合成され
た状態での回転角とディテントトルクとの関係を示す。

【図２２】ディテントトルク相殺・調整手段の回転角と
トルクとの関係を示す図。

【図２３】（ａ）は従来の内磁型モータにより駆動され
る光量制御装置、（ｂ），（ｃ）は（ａ）に示す光量制
御装置を組込んだビデオカメラの外形寸法を示す図。

【図２４】図２３（ｃ）のビデオカメラのブロック図。

【符号の説明】

１…コイル２…ロータマグ
ネット３−１，３−２…ステータヨーク３ａ，３ｂ…磁
極３ｃ…側面４…ホール素子６，７…光量制御部材８…地板９…伝達部材１０…ケース１１…プリント基板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸に対し直交する平面内を直進移動可
能な光量制御部材を有する光量制御部材保持部と、前記
光量制御部材を開き位置と閉じ位置との間で駆動する駆
動源とを有し、前記光量制御部材保持部と前記駆動源と
が連結されて光軸に対して直交する前記平面内において
平面略Ｌ字形状に形成され、前記駆動源は、光軸方向に
沿って回転軸を有する永久磁石よりなるロータマグネッ
トに対向して、巻回される駆動コイルへの通電により励
磁トルクを発生するステータヨークの磁極を配置すると
共に、前記ステータヨークにディテントトルクを磁気的
に調整するディテントトルク調整手段を設けたことを特
徴とする光量制御装置。
【請求項２】請求項１において、ロータマグネットの
回転中心を光軸の中心よりも前記駆動源の長手方向にず
らして配置することを特徴とする光量制御装置。
【請求項３】永久磁石よりなるロータマグネットと、
前記ロータマグネットを通電により駆動するための駆動
コイルと、前記ロータマグネットの磁気を検知するため
のホール素子とを有する駆動源と、前記駆動源により開
位置と閉位置との間を駆動される光量制御部材と、前記
駆動源の前記駆動コイルと前記ホール素子の端子が接続
されるプリント基板とを有し、前記プリント基板の一端
側の接続部はくし歯状のランドが形成されていることを
特徴とする光量制御装置。
【請求項４】請求項３において、前記プリント基板が
駆動源と同じ直線部に形成された係合爪により係止され
ると共に、前記駆動部の端より前記プリント基板の接続
部をなすくし歯状のランドが突出することを特徴とする
光量制御装置。
【請求項５】永久磁石よりなるロータマグネットと、
前記ロータマグネットを通電により駆動するための駆動
コイルと、前記ロータマグネットの磁気を検知するため
のホール素子とを有する駆動源と、前記駆動源により開
位置と閉位置との間を駆動される光量制御部材と、前記
駆動源の前記駆動コイルと前記ホール素子の端子が接続
されるプリント基板とを有し、前記プリント基板のラン
ド穴にさし込まれる前記ホール素子の端子の少なくとも
一本は前記プリント基板と平行に折曲している部分が形
成され、前記ホール素子は前記プリント基板に対して起
立して実装配置することを特徴とする光量制御装置。
【請求項６】請求項５において、前記ホール素子は、
前記光量制御部材と前記ロータマグネットを含む駆動源
及び前記プリント基板を支持する地板に係止されている
ことを特徴とする光量制御装置。
【請求項７】請求項６において、前記プリント基板は
請求項３におけるプリント基板であることを特徴とする
光量制御装置。