JP3122024U - 揺動型の電磁アクチュエータ及びカメラ用の露光条件切替装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】薄型コンパクト化が可能な揺動型の電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】2枚のフィルタ21、22を開口部1に対して抜き差しする電磁アクチュエータMが、ハウジング10と、ハウジングに揺動自在に支持された出力レバー30と、出力レバーの揺動軸線と交差する回動軸線L2の回りに回動自在な可動子51を有し、空芯コイル52への通電制御により可動子を回動させるアクチュエータ本体50と、可動子と出力レバーの間に設けられて、可動子の回動変位を出力レバーの揺動変位に変換して伝達する係合機構40と、を具備する。フィルタ枠20は、出力レバーの揺動平面と平行に直線スライド可能に設けられ、フィルタ枠20の長孔24に、出力レバーの駆動ピンが係合されている。
【選択図】図1

Description

本考案は、揺動型の電磁アクチュエータ、及び、その電磁アクチュエータを駆動源として備えたカメラ用の露光条件切替装置(例えば、シャッタ装置、絞り装置、フィルタ切替装置など)に関する。
ノートパソコンや携帯電話などに小型のカメラ(スチルカメラやビデオカメラ)が搭載されるようになってきており、それらのカメラに装備されるシャッタ装置や絞り装置あるいはフィルタ切替装置等の露光条件切替装置の駆動源として、多くの場合、揺動型の電磁アクチュエータが使用されている。
この種の用途に用いられる電磁アクチュエータとして、従来では、所定の角度範囲を回動するロータ形式のものが知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。このタイプのアクチュエータは、円柱状の永久磁石を有し且つ回転中心から偏倚した位置に駆動ピンを有するロータと、ロータを回動自在に支持する枠部材と、枠部材の外側に巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周に外嵌されたヨーク等によって構成されている。
この場合のコイルは、ロータの回転軸を包囲するように巻回されているのが普通であり、このことから、ロータの回転軸方向における寸法が大きくなり、その結果、絞り装置等の露光条件切替装置の厚さが厚くなってしまうという問題があった。絞り装置等の露光条件切替装置の厚みが大きくなると、それを搭載するカメラの薄型化及び小型化にも影響が出てくる。
例えば、回路基板上にCCD等の撮像素子を実装し、その上側に露光条件切替装置を取り付ける場合、露光条件切替装置のアクチュエータ部分の高さ(厚み)が大きくなると、回路基板全体の高さが大きくなり、ノートパソコンや携帯電話の小型化の障害となる。
そこで、薄型化を図れる電磁アクチュエータが開発され、特許文献3に開示されている。
特許文献3に記載のアクチュエータは、永久磁石を自由端側の途中に搭載し更にその自由端側の先端部に駆動ピンを有する可動子と、ボビンに巻かれた励磁用のコイル及び磁路を形成するヨークを含む固定子とを備え、コイルへの通電により可動子を揺動させて、駆動ピンにより駆動力を取り出す形式のアクチュエータであって、可動子の揺動支点を、コイルにより囲繞される領域の外側に配置したものである。
この構成によれば、可動子が、コイルに囲繞される領域の外側にある揺動支点を中心にして揺動するので、可動子のコイルに囲繞される領域を薄く扁平に形成することができ、コイルも薄く幅広く巻回することができる。従って、ロータの周りにコイルを巻回するものに比べて、揺動支点の軸方向に関するアクチュエータの薄型化が行なえる。
特開平10−254022号公報 特開平11−183962号公報 特開2002−165432号公報
ところで、特許文献1、2に記載の電磁アクチュエータは、いずれも、揺動出力を外部へ取り出す駆動ピンの揺動面と直交する方向にロータの回動軸線が向いているので、駆動ピンの揺動面と直交する方向の寸法が大きくなってしまうという問題がある。つまり、ロータの回動軸の向きが、駆動ピンの揺動面と直交する関係にあるので、どうしても、軸の取り合いの関係などにより、駆動ピンの揺動面と直交する方向の寸法が大きくなってしまうのである。この点は、特許文献3に記載の技術においても同様であり、可動子の回動軸の向きが駆動ピンの揺動面と直交する関係にあることから、駆動ピンの揺動面と直交する方向の寸法の短縮には限界があった。
ここで、露光条件切替装置のシャッタ板や絞り羽根、あるいは、フィルタを取り付けた可動板のスライド方向は、通常、駆動ピンの揺動面と平行に設定されているので、駆動ピンの揺動面と直交する方向のアクチュエータ寸法が大きくなると、シャッタ板などのスライド方向と直交するカメラの光軸方向の寸法が大きくなってしまい、カメラの薄型化に困難が出てしまうという問題がある。
本考案は、上記事情を考慮し、薄型コンパクト化が可能な揺動型の電磁アクチュエータ、及び、その電磁アクチュエータを駆動源として備えたカメラ用の露光条件切替装置を提供することを目的とする。
請求項1の考案は、ハウジングと、該ハウジングに支点部が揺動自在に支持された出力レバーと、該出力レバーの揺動軸線と交差する回動軸線の回りに回動自在とされた可動子を有し、該可動子に対応して設けられたコイルへの通電制御により可動子を回動させるアクチュエータ本体と、前記可動子と出力レバーの間に設けられ、可動子の回動変位を出力レバーの揺動変位に変換して伝達する動作方向変換手段と、を具備することを特徴としている。
請求項2の考案は、請求項1に記載の揺動型の電磁アクチュエータであって、前記出力レバーの支点部が出力レバーの基端部に配されると共に、出力レバーの先端部に被駆動側へ出力を取り出す出力取出部が設けられ、出力レバーに隣接する位置に、該出力レバーの揺動平面と前記回動軸線を平行にして前記可動子が配置され、前記出力レバーの支点部と出力取付部の間に、前記動作方向変換手段として可動子と出力レバーを係合させる係合機構が配されていることを特徴としている。
請求項3の考案は、請求項1または2に記載の揺動型の電磁アクチュエータであって、前記ハウジングに、前記コイルへの非通電時に前記可動子に設けられた永久磁石を一定の回動位置に吸着する吸着片が配設されていることを特徴としている。
請求項4の考案は、請求項3に記載の揺動型の電磁アクチュエータであって、前記吸着片が、前記永久磁石を一方の回動端と他方の回動端に選択的に位置決めできるよう設けられており、前記コイルへの通電を切断した時の回動位置に近い側の回動端に前記永久磁石が吸着されることを特徴としている。
請求項5の考案は、露光用の開口部を開閉したり、前記開口部の開度を絞り調節したり、あるいは、前記開口部にフィルタ作用を持たせたりする可動部材と、該可動部材を駆動する駆動源とを備えたカメラ用の露光条件切替装置において、前記駆動源として、請求項1〜4のいずれかに記載の揺動型の電磁アクチュエータが使用されていることを特徴としている。
請求項6の考案は、請求項5に記載のカメラ用の露光条件切替装置であって、前記可動部材が、前記出力レバーの揺動平面と平行に直線スライド可能に前記ハウジング上に設けられると共に、そのスライド方向が、前記出力レバーの支持部と出力取付部とを結ぶ直線と交差する方向に設定されており、前記可動部材に形成された長孔に、前記出力レバーの出力取付部として設けられた駆動ピンが係合されていることを特徴としている。
請求項7の考案は、請求項5または6にに記載のカメラ用の露光条件切替装置であって、前記可動部材に少なくとも1枚のフィルタが設けられており、前記出力レバーの揺動により、前記露光用の開口部に対して前記フィルタが抜き差しされることを特徴としている。
請求項1の考案によれば、出力レバーの揺動軸線と可動子の回動軸線を交差する関係に設定しているので、つまり、可動子の軸の向きが出力レバーの揺動面と平行な方向に向いているので、出力レバーの揺動面と直交する方向の寸法を短縮することができる。従って、電磁アクチュエータの薄型コンパクト化が可能となり、カメラ用の露光条件切替装置の駆動源として使用した場合に、露光条件切替装置の高さ(厚さ)の低減が可能となる。
請求項2の考案によれば、出力レバーの支点部と出力取付部の間に、可動子の動作を出力レバーに伝達する動作方向変換手段を設けているので、可動子の変位を出力取付部から拡大して取り出すことができる。つまり、可動子の変位が小さくても、出力レバーの揺動変位を大きく取り出すことができる。従って、取り出せる揺動変位の割にアクチュエータ本体の小型化が図れる。また、動作方向変換手段を係合機構で構成しているので、構造の単純化が図れる。
請求項3の考案によれば、非通電時に吸着片によって永久磁石つまりは可動子を定位置に保持することができる。
請求項4の考案によれば、可動子を通電を切断したときの位置に保持することができる。
請求項5の考案によれば、薄型コンパクトなカメラ用の露光条件切替装置を提供することができる。
請求項6の考案によれば、可動部材を出力レバーの揺動平面と平行に直線スライド可能に設けているので、可動部材のスライド方向と直交する方向、つまりカメラの光軸方向の寸法の短縮を図ることができる。また、可動部材のスライド方向を、出力レバーの支持部と出力取付部とを結ぶ直線と交差する方向に設定し、可動部材に形成された長孔に出力レバーの駆動ピンを係合させているので、簡単な構造で可動部材のスライド動作を実現することができる。
請求項7の考案によれば、可動部材にフィルタを設けて、出力レバーの揺動により、露光用の開口部に対してフィルタを抜き差しするように構成しているので、薄型のフィルタ切替装置を実現することができる。
以下、本考案の実施形態を図面を参照して説明する。
図1は本考案の揺動型の電磁アクチュエータを駆動源として組み込んだフィルタ切替装置(露光条件切替装置)の一方のフィルタ切り替え状態のときの構成図で、(a)は平面図、(b)は側断面図、図2はフィルタの切り替え途中の中立状態のときの構成図で、(a)は平面図、(b)は側断面図、図3は他方のフィルタ切り替え状態のときの構成図で、(a)は平面図、(b)は側断面図である。図4は同フィルタ切替装置の部品である可動子の構成図で、(a)は平面図、(b)は(a)のIVb−IVb矢視断面図、(c)は(b)のIVc−IVc矢視図、図5は同フィルタ切替装置の部品である出力レバーの構成図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。
このフィルタ切替装置は、図1に示すように、フィルタ取付用の基板部10Aを有するハウジング10と、第1、第2の2枚の光学フィルタ21、22を並べて搭載し、ハウジング10のフィルタ切替室11内に前記基板部10Aの上面に沿って直線スライド自在に設けられた長方形状のフィルタ枠(可動部材)20と、フィルタ枠20をスライドさせて、使用すべきフィルタ21、22を切り替える揺動型の電磁アクチュエータMと、フィルタ枠20を内部にセットした上でフィルタ切替室11の上面に被せられる図示しないカバーと、から構成されている。
電磁アクチュエータMは、フィルタ枠20を移動させるための駆動源として装備されており、ハウジング10の側部に設けられた作動部室14内に配設されている。作動部室14の内底部には、箱形のアクチュエータ室15が設けられており、そのアクチュエータ室15内に、電磁アクチュエータMの主要部であるアクチュエータ本体50が収容されている。
ハウジング10の基板部10Aには、図示しないカメラに対する露光用の開口部1が設けられており、開口部1の中心1Aを通る基板部10Aに垂直な軸線L0がカメラ(撮像素子)の光軸に一致するように、ハウジング10が、カメラを搭載した回路基板(図示略)上に取り付けられる。ハウジング10には、回路基板にネジで取り付けるための取付部19が設けられると共に、開口部1を囲むように基板部10Aの下側に遮光用の筒部16が突設されている。
ハウジング10のフィルタ切替室11は、底の浅い平面視矩形で偏平な空間として構成されており、その中にフィルタ枠20が、矢印S方向に直線スライド自在に収容されている。2枚のフィルタ21、22は、異なる光学特性を有するもので、例えば、一方が赤外カットフィルタ、他方が赤外カットフィルタと光路長を等しくするためのダミーフィルタで構成されている。
2枚のフィルタ21、22は、それぞれ露光用の開口部1の全面を覆う大きさのもので、フィルタ枠20のスライドストロークは、各フィルタ21、22の中心を選択的に開口部1の中心1Aに位置決めすることができる大きさ(即ち両フィルタ21、22の中心間距離)に設定されている。ハウジング10には、スライド枠20のストローク範囲(スライド限)を決めるためのストッパ13A、13Bが設けられており、図1に示すように、スライド枠20が一方のストッパ13Aに当たるまでスライドしたとき、一方のフィルタ21の中心が開口部1の中心1Aに位置決めされ、図3に示すように、スライド枠20が他方のストッパ13Bに当たるまでスライドしたとき、他方のフィルタ22の中心が開口部1の中心1Aに位置決めされるようになっている。
フィルタ枠20には、2枚並んだフィルタ21、22の両側に位置させて、スライド方向に平行な2本のガイド溝23が設けられており、これらガイド溝23がハウジング10の基板部10A上に突設した片側2本のガイドピン12に嵌まっていることで、フィルタ枠20が直線スライドできるようにガイドされている。また、フィルタ枠20のスライド方向の一端部(作動部室14側の端部)には、2枚のフィルタ21、22の中心を通る直線L1(フィルタ枠20の幅方向の中心線)上に位置させて、駆動用の係合孔24が設けられている。この係合孔24は、フィルタ枠20のスライド方向(矢印S方向)と直交する方向に長い長孔により構成されている。
一方、作動部室14に収容された電磁アクチュエータMは、ハウジング10の一部と、ハウジング10に突設された軸31に支点部であるボス部32が嵌合されることで、軸31を支点P1として揺動自在に支持された出力レバー30と、出力レバー30の揺動軸線(軸31の中心を通る線)と交差する回動軸線L2の回りに回動自在に支持された可動子51を有し、可動子51を囲繞するようにアクチュエータ室15内に固定された空芯コイル53への通電制御により可動子51を回動させるアクチュエータ本体50と、可動子51と出力レバー30の間に設けられ、可動子51の矢印Y方向の回動変位を出力レバー30の揺動変位に変換して伝達する動作方向変換手段としての係合機構40と、から構成されている。
出力レバー30が揺動する平面(揺動平面)は、フィルタ枠20のスライド方向と平行に設定されており、そのために、出力レバー30を支持する前記軸31は、フィルタ枠20のスライド平面に対して直交する方向に突設されている。図5に示すように、出力レバー30のボス部(支点部)32は、出力レバー30の基端部に配されており、出力レバー30の先端部の上面には、被駆動側であるフィルタ枠20へ向けて揺動出力を取り出す駆動ピン(出力取出部)33が突設されている。
この場合、図5(b)に示すように、出力レバー30は、長さ方向の中間部に段部30dを有しており、駆動ピン33の高さの中間とボス部32の高さの中間が、ほぼ同じ高さの直線Q上に位置するようになっている。これは、ボス部32を支点にして出力レバー30が揺動し、駆動ピン33により外部へ駆動力を伝達するときに、出力レバー30にできるだけ捩り力が発生しないようにするためである。
そして、この駆動ピン33が、フィルタ枠20に力を及ぼす作用点P3として、フィルタ枠20の係合孔24に摺動可能に係合されている。これにより、フィルタ枠20のスライド方向(矢印S方向)と、出力レバー30の軸31と駆動ピン33とを結ぶ直線とが、図2に示すように、中立状態においてほぼ直交する関係に設定されている。また、出力レバー30の下面には、ボス部32と駆動ピン33との間に位置させて、動作方向変換手段としての係合機構40の一方の要素である係合ピン34が突設されている。この係合ピン34は、出力レバー30にアクチュエータ本体50からの力を入力する力点P2に相当する。
一方、アクチュエータ本体50の可動子51は、出力レバー30の下側に、出力レバー30の揺動平面と回動軸線L2を平行にして回動可能に配置されている。この可動子51は、図4に示すように、両端に軸58を突設した樹脂製の本体51Aに直方体形状の永久磁石52を嵌め込んだもので、永久磁石52は、可動子51の回動軸線L2と直交する方向の両端に異なる磁極が表れるように着磁されている。空芯コイル53は、可動子51を取り囲む矩形状に形成されており、対向する直線部が永久磁石52の磁極と対向している。
また、ハウジング10のアクチュエータ室15の底面には、空芯コイル53への非通電時に、可動子51に設けられた永久磁石53を一定の回動位置に吸着する吸着片54が設けられている。この吸着片54は、永久磁石53を組み込んだ可動子51を、一方の回動端と他方の回動端に選択的に位置決めできるよう設けられており、空芯コイル53への通電を切断した時の回動位置に近い側の回動端に永久磁石52を吸着して保持する。
また、可動子51の本体51Aの外周部には、図4に示すように、動作方向変換手段としての係合機構40の他方の要素である係合枠56が、アーム55の先端に位置させて設けられている。この係合枠56は、一対のピン56a、56aの間に、出力レバー30の係合ピン34の遊嵌する係合凹部56bを確保したコ字形のものであり、可動子51が回動したときに、ピン56a、56a間に挟まれた係合ピン34を、可動子51の回動方向に変位させ、それにより出力レバー30を揺動させる。
係合ピン34と係合枠56の係合の遊びは、係合枠56が使用限界位置まで最大に回動したときにも、係合ピン34と係合枠56が無理に干渉しないようにするためのものであり、それを満足する限りにおいて最小の遊び量とするのが、ガタを少なくする上で望ましい。また、係合ピン34の長さは、係合枠56が使用限界位置まで最大に回動したときにも、係合枠56から抜けない長さに設定しておく。
次に作用を説明する。
露光用の開口部1に位置決めするフィルタ21、22を切り替える場合は、図1の状態または図3の状態にする。即ち、空芯コイル52への通電制御により、図1に示す方向に可動子51を回動させると、可動子51の回動変位が、係合機構40を介して、出力レバー30に揺動変位として伝達される。そして、出力レバー30の駆動ピン33の揺動により、フィルタ枠20が一方側にスライドさせられ、一方のフィルタ21が開口部1に位置決めされる。
また、図3に示す方向に可動子51を回動させると、可動子51の回動変位が、係合機構40を介して、出力レバー30に揺動変位として伝達される。そして、出力レバー30の駆動ピン33の揺動により、フィルタ枠20が他方側にスライドさせられ、他方のフィルタ21が開口部1に位置決めされる。
このフィルタ切替装置では、出力レバー30の揺動軸線(軸31)と可動子51の回動軸線L2を交差する関係に設定しており、可動子51の軸31の向きが出力レバー30の揺動面と平行な方向に向いているので、電磁アクチュエータMを組み込んだ部分(作動部室14)の高さ寸法H2(出力レバー30の揺動面と直交する方向の寸法)をできるだけ小さくすることができる。従って、電磁アクチュエータMを組み込んだ部分の薄型コンパクト化が可能となり、フィルタ切替装置の全高H1の低減が可能となる。
また、出力レバー30の支点P1(軸31)と駆動ピン33(作用点P3)の間に、可動子51の動作を出力レバー30に伝達する係合機構40(力点P2)を設けているので、可動子51の変位を駆動ピン33から拡大して取り出すことができる。つまり、可動子51の変位が小さくても、出力レバー30の揺動変位を大きく取り出すことができる。従って、取り出せる揺動変位の割にアクチュエータ本体50の小型化が図れる。また、動作方向変換手段を係合機構40で構成しているので、構造の単純化が図れる。
また、非通電時には、吸着片54の働きにより、永久磁石52、つまり可動子51を定位置に保持するので、節電を図ることができる。
また、フィルタ枠20を出力レバー30の揺動平面と平行に直線スライド可能に設けているので、フィルタ枠20のスライド方向と直交する方向、つまりカメラの光軸方向の寸法の短縮を図ることができる。また、フィルタ枠20に形成された長孔(係合孔24)に出力レバー30の駆動ピン33を係合させているので、簡単な構造でフィルタ枠20のスライド動作を実現することができる。
なお、上記実施形態においては、電磁アクチュエータMをフィルタ切替装置の駆動源として適用した場合を示したが、電磁アクチュエータMは、露光用の開口部を羽根で開閉するシャッタ装置や、露光用の開口部の開度を羽根で絞り調節する絞り装置等の駆動源としても組み付けることができる。
本考案の揺動型の電磁アクチュエータを駆動源として組み込んだフィルタ切替装置(露光条件切替装置)の一方のフィルタ切り替え状態のときの構成図で、(a)は平面図、(b)は側断面図である。 同装置のフィルタの切り替え途中の中立状態のときの構成図で、(a)は平面図、(b)は側断面図である。 同装置の他方のフィルタ切り替え状態のときの構成図で、(a)は平面図、(b)は側断面図である。 同装置の部品である可動子の構成図で、(a)は平面図、(b)は(a)のIVb−IVb矢視断面図、(c)は(b)のIVc−IVc矢視図である。 同装置の部品である出力レバーの構成図で、(a)は平面図、(b)は側面図である。
符号の説明
M 電磁アクチュエータ
1 開口部
1A 開口中心
10 ハウジング
10A 基板部
11 フィルタ切替室
12 ガイドピン
13A、13B ストッパ
14 作動部室
15 アクチュエータ室
16 筒部
19 取付部
20 フィルタ枠
21 フィルタ
22 フィルタ
23 ガイド溝
24 係合孔
30 出力レバー
31 軸(支点P1)
32 ボス部
33 駆動ピン(作用点P3)
34 係合ピン(力点P2)
40 係合機構(動作方向変換手段)
50 アクチュエータ本体
51 可動子
51A 本体
52 永久磁石
53 空芯コイル
54 吸着片
55 アーム
56 係合枠
56a ピン
56b 係合凹部
58 軸
L2 回動軸線

Claims (7)

  1. ハウジングと、
    該ハウジングに支点部が揺動自在に支持された出力レバーと、
    該出力レバーの揺動軸線と交差する回動軸線の回りに回動自在とされた可動子を有し、該可動子に対応して設けられたコイルへの通電制御により可動子を回動させるアクチュエータ本体と、
    前記可動子と出力レバーの間に設けられ、可動子の回動変位を出力レバーの揺動変位に変換して伝達する動作方向変換手段と、
    を具備することを特徴とする揺動型の電磁アクチュエータ。
  2. 請求項1に記載の揺動型の電磁アクチュエータであって、
    前記出力レバーの支点部が出力レバーの基端部に配されると共に、出力レバーの先端部に被駆動側へ出力を取り出す出力取出部が設けられ、出力レバーに隣接する位置に、該出力レバーの揺動平面と前記回動軸線を平行にして前記可動子が配置され、前記出力レバーの支点部と出力取付部の間に、前記動作方向変換手段として可動子と出力レバーを係合させる係合機構が配されていることを特徴とする揺動型の電磁アクチュエータ。
  3. 請求項1または2に記載の揺動型の電磁アクチュエータであって、
    前記ハウジングに、前記コイルへの非通電時に前記可動子に設けられた永久磁石を一定の回動位置に吸着する吸着片が配設されていることを特徴とする揺動型の電磁アクチュエータ。
  4. 請求項3に記載の揺動型の電磁アクチュエータであって、
    前記吸着片が、前記永久磁石を一方の回動端と他方の回動端に選択的に位置決めできるよう設けられており、前記コイルへの通電を切断した時の回動位置に近い側の回動端に前記永久磁石が吸着されることを特徴とする揺動型の電磁アクチュエータ。
  5. 露光用の開口部を開閉したり、前記開口部の開度を絞り調節したり、あるいは、前記開口部にフィルタ作用を持たせたりする可動部材と、該可動部材を駆動する駆動源とを備えたカメラ用の露光条件切替装置において、
    前記駆動源として、請求項1〜4のいずれかに記載の揺動型の電磁アクチュエータが使用されていることを特徴とするカメラ用の露光条件切替装置。
  6. 請求項5に記載のカメラ用の露光条件切替装置であって、
    前記可動部材が、前記出力レバーの揺動平面と平行に直線スライド可能に前記ハウジング上に設けられると共に、そのスライド方向が、前記出力レバーの支持部と出力取付部とを結ぶ直線と交差する方向に設定されており、前記可動部材に形成された長孔に、前記出力レバーの出力取付部として設けられた駆動ピンが係合されていることを特徴とするカメラ用の露光条件切替装置。
  7. 請求項5または6に記載のカメラ用の露光条件切替装置であって、
    前記可動部材に少なくとも1枚のフィルタが設けられており、前記出力レバーの揺動により、前記露光用の開口部に対して前記フィルタが抜き差しされることを特徴とするカメラ用の露光条件切替装置。
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