JP3238539B2 - 光量調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカメラ等の光学機器に使
用される光量調節装置に関し、従来の光量調節装置より
も光量調節部材の位置検出と位置制御を高精度に行なう
ことができる改良された電磁駆動光量調節装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電磁駆動式アクチュエータにより光量調
節部材を駆動する光量調節装置は現在ではビデオカメラ
やスティルカメラ等の撮影機器に搭載されて広く使用さ
れている。この公知の光量調節装置においては、光量調
節部材を駆動する電磁アクチュエータの永久磁石製のロ
ータの回転位置をホール素子等の磁気感応型検出素子に
より検出することにより光量調節部材の位置すなわち該
光量調節装置の絞り開口の大きさを検出し且つ光量調節
部材の位置を制御している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】公知の光量調節装置に
おいては、該ロータの回転位置を検出する該磁気感応型
検出素子の配置位置が必ずしも適切な位置ではなかった
ため、該素子の検出出力に誤差が入りやすく、従って、
光量調節部材の位置制御を高精度に行なうことが困難で
あるという欠点があった。

【０００４】本発明の目的は、前述した従来装置の欠点
を排除して改善された光量調節装置を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する構成は、複数の磁極が形成されるロータと、
複数の磁極部が形成されるステータと、通電することで
前記ステータを励磁するコイルと、前記ロータの回転範
囲を制限する制限手段と、前記ロータの回転に連動して
移動することで光量を調節する光量調節部材とを有し、
前記制限手段は前記ロータの回転範囲の略中央に前記ロ
ータに形成される磁極の境界が位置するように前記ロー
タの回転範囲を設定し、前記ロータの回転範囲の略中央
に前記ロータの回転位置を検出する磁気感応型検出素子
が配置されるようにした光量調節装置において、前記制
限手段は、前記コイルに通電されたときに前記ロータに
生じるトルクを第１のトルクとし、前記コイルへの通
電、無通電に関係なく前記ロータに生じるトルクを第２
のトルクとし、前記第１のトルクと前記第２のトルクの
合成トルクを第３のトルクとするとき、前記第１のトル
クと前記第２のトルクは互いに反対方向にとなり、前記
第３のトルクが前記第１のトルクと同じ方向となる範囲
を前記ロータの回転範囲に設定することを特徴としてい
る。

【０００６】

【実施例】以下に添付図面を参照しつつ本発明による改
善された光量調節装置の実施例を説明する。

【０００７】＜装置全体の概略構造＞ 図５及至図８において、１は電磁アクチュエータのロー
タであり、ロータ１はたとえばネオジウム−鉄−ボロン
系の強磁性合金で構成された円柱体から成るロータ本体
１ａを有し、該ロータ本体１ａは軸心を通る半径方向線
（放射線）に沿ってＮ極領域とＳ極領域とに二分割着磁
されており、従って該ロータの外周面は円周長の１／２
ずつがＮ極領域とＳ極領域とに分たれている。ロータ本
体１ａの両端面には軸１ｂ及び１ｃが突設されており、
該軸１ｂは後述のアクチュエータ端板５の軸孔に支持さ
れ、他方の軸１ｃは後述の光量調節装置の地板７の軸孔
に支持されている。

【０００８】２は該電磁アクチュエータのステータであ
り、ステータ２は、硅素鋼板の積層体から成る一対のヨ
ーク２ａ及び２ｂと、ヨーク２ｂに嵌装されたプラスチ
ック製のボビン４と、ボビン４に巻かれたコイル３と、
を有している。

【０００９】ヨーク２ａ及び２ｂは図１に示されるよう
に、それぞれの一端側はロータ本体１ａの外周面を包囲
するように半円筒形に形成され、両ヨーク２ａ及び２ｂ
のそれぞれの半円筒部によって円柱形のロータ本体１ａ
の外周面が包囲されている。なお、ヨーク２ａ及び２ｂ
の厚さ方向（ロータ本体１ａの軸方向と平行な方向）の
寸法はロータ本体１ａの軸方向寸法よりも短くなってお
り、従って、該アクチュエータが組立てられた時にはロ
ータ本体１ａの一端側（図５では上端側）がヨーク２ａ
及び２ｂよりも上側（端板５の方）へ突出するように設
計されている。なお、ロータ本体１ａの下端面（図５で
は下側になるので、下端面と記載しておく）には、外周
縁部から軸線方向に突出した腕６ａを有している円板６
が固着されており、該円板６はヨーク２ａ及び２ｂの下
側に（地板７の側に）配置され、腕６ａは地板７に貫設
されている後述の窓７ｐを通って後述の光量調節部材８
ａ及び８ｂの長穴に挿入されている。

【００１０】コイル３が巻かれているボビン４の上面に
はコイル３の両端が接続されるコイル接続用端子４ａ及
び４ｂが突出しており、該端子４ａ及び４ｂは後述の端
板５の孔５ｂ及び５ｃを通って更に端板５の外側のフレ
キシブルプリント基板１１の孔１１ｃ及び１１ｄに挿入
され、該孔１１ｃ及び１１ｄの周囲のランド部において
フレキシブルプリント基板１１（以下にはフレキと略記
する）上の配線にハンダ付けにより接続されている。

【００１１】ロータ１のロータ本体１ａはステータ２の
一対のヨーク２ａ及び２ｂのそれぞれの半円筒部により
形成された孔の中にわずかの隙間をもって挿入され、ス
テータ２は後述の取付け構造により光量調節装置の地板
７の一方の面上に据え着けられ、アクチュエータ端板５
は後述の取付け構造により該地板７に固定されてステー
タ２を地板７に押さえつけるとともにロータ１及びステ
ータ２を覆い隠す。

【００１２】１０はロータ本体１ａの回転位置を検出す
るためのホール素子であり、ホール素子１０はフレキ１
１に接着されており、該端板５に貫設された窓５ｆには
め込まれてロータ本体１ａの端面に対向して配置されて
いる。

【００１３】９は光量調節装置の地板７の他方の面に対
向して配置された端板もしくはカバーであり、該カバー
９はその外周縁に突設された３個の爪９ａ〜９ｃにより
該地板７に固着され、該カバー９と該地板７との間に形
成される空間内には一対の光量調節部材８ａ及び８ｂが
配置されている。光量調節部材８ａ及び８ｂは該地板７
の面に突設されたピンに枢着されてピン孔８ａ−１及び
８ｂ−２をそれぞれの回転中心として回動されるように
なっており、光量調節部材８ａ及び８ｂの各々に貫設さ
れた長穴８ａ−１及び８ｂ−１にはロータ本体１ａに固
着された円板６の腕６ａが挿入される。

【００１４】次に、前記構造部材の各々の詳細構造につ
いて更に説明する。

【００１５】〈光量調節装置の地板７の構造〉 該地板７のステータ側の面には図５に示されるように、
ステータ２の外側面に嵌合するように突設された４個の
突部７ｎ，７ｇ，７ｆ，７ｅ，が設けられ、これらの突
部はステータ２を地板７に位置決めする時の位置決め部
材となるとともにステータ２の固定部材となっており、
該突部はステータ２の外側の輪郭に合せて配置されてい
る。突部７ｎと突部７ｅの上にはそれぞれピン７ｃとピ
ン７ｂとが突設されており、ピン７ｃはアクチュエータ
端板５のピン孔５ｅに挿入されるようになっており、ピ
ン７ｂは該端板５のピン孔５ｄに挿入されるようになっ
ている。

【００１６】また、突部７ｆ，７ｇ，７ｅのそれぞれの
外壁面には溝部７ｋ，溝部７ｑ，溝部７ｉが形成されて
おり、溝部７ｋには該端板５の不図示の脚部もしくは突
片が嵌合され、溝部７ｑには該端板５の脚部５ｊが嵌合
され、溝部７ｉには該端板５の脚部５ｇが嵌合されるよ
うになっている。また、地板７の突部７ｅの外側の位置
には溝部７ｊが形成され、該溝部７ｊには該端板５の脚
部５ｈが挿入されるようになっている。

【００１７】すなわち、前記３個の突部の外壁面に形成
された溝部と地板７の面に形成された溝部７ｊとは該端
板５を地板７に係止し且つ固定するための取付け構造を
構成している。

【００１８】地板７の突部７ｇに近接して該地板７の表
面には方形の浅い凹部７ｈが形成されており、該凹部７
ｈはステータ２のボビン４を位置決めし且つ固定するた
めの部分となっている。また、湾曲した突部７ｅに近接
した位置には前記円板６を配置するための円形の凹部７
ｄが形成され、該凹部７ｄの中心にはロータ１の軸１ｃ
を回転可能に支持するための軸受孔７ａが貫設されてい
る。すなわち、前記円板６は該凹部７ｄ内に配置され、
ロータ１の軸１ｃは軸受孔７ａに挿入される。該凹部７
ｄの外周縁に沿って円弧状になった窓７ｐが地板７に貫
設されており、該窓７ｐには前記円板６の腕６ａが挿通
され、該腕６ａは光量調節部材８ａ及び８ｂのそれぞれ
の長穴８ａ−１及び８ｂ−１に相対摺動可能に挿入され
ている。図７に示されるように窓７ｐの両側端縁７ｐ−
１及び７ｐ−２は円板６の腕６ａの回動限界を決定する
（すなわちロータ１の回転限界を決定する）ストッパー
となっている。なお、窓７ｐの周方向長はロータ１の軸
心に関する中心角で５０°である。

【００１９】地板７の反対側の面には該窓７ｐの近傍の
位置に光量調節部材８ａ及び８ｂをそれぞれ枢着するた
めのピン７ｔ及び７ｕ（図８参照）が突設され、ピン７
ｔは光量調節部材８ａのピン孔８ａ−２に挿入され、ピ
ン７ｕは光量調節部材８ｂのピン孔８ｂ−２に挿入され
ている。

【００２０】００２０地板７の外周面の３ヶ所にはカバ
ー９の爪もしくは係止片９ａ〜９ｃを係止させるための
凹部７ｍ．７ｒ，７ｓが形成されている。

【００２１】＜アクチュエータ端板５の構造＞ 該端板５は図５に示されるように、ステータ２の平面形
状に対応した形状を有しており、地板７への取付け用の
４本の脚部５ｊ及び５ｇ並びに５ｈ（図５では３本のみ
が現れている）、コイル端子４ａ及び４ｂを挿通させる
ための孔５ａ及び５ｂ，ロータ１の軸１ｂを挿入するた
めの軸受用孔５ａ、地板７の突部に設けられたピン７ｂ
及び７ｃを挿入するためのピン孔５ｄ及び５ｅ、ホール
素子１０を挿入させるための窓５ｆ，フレキ１１の穴１
１ａに挿入されるフレキ係止片５ｋ、等が設けられてい
る。

【００２２】フレキ１１にはホール素子１０の引出し線
１０ａを挿通し且つ該フレキ１１上の配線に接続するた
めの孔１１ｂ、コイル端子４ａ及び４ｂを挿通し且つハ
ンダ付けするための孔１１ｃ及び１１ｄ、該端部５上に
突設されているフレキ係止片５ｋが挿入されるフレキ係
止用穴１１ａ、等が設けられており、フレキ１１は該端
板５上に該フレキ係止片５ｋによって係止されている。

【００２３】＜ヨーク２ａ及び２ｂの構造＞ ヨーク２ａ及び２ｂのそれぞれの半円筒部の内周面には
図５及び図９に示されるようにロータの軸心に関して対
称位置に大きなギャップすなわち周方向溝２ａ−１及び
２ｂ−１が形成されている。この溝はヨークからロータ
へ流れる磁束を最小にするために設けられているもの
で、ロータ１の回動範囲の中央に対応した位置に設けら
れている。すなわち、ヨーク２ｂの溝２ｂ−１はヨーク
２の長手方向中心線Ｙから時計方向に４２．５°だけ回
転した位置（すなわち図９においては第一象限）に設け
られ、ヨーク２ａの溝２ａ−１は該溝２ｂ−１に対して
１８０°隔たった位置（図９においては第三象限）に設
けられている。ロータ１が回転されて回動範囲の中央に
来た時にはロータ本体１ａの外周面のＮ極もしくはＳ極
のいずれかの領域の最大磁束密度の範囲（すなわちＮ極
領域もしくはＳ極領域のほヾ中央部）が該溝２ａ−１も
しくは溝２ｂ−１のほぼ中央に面した状態となる。ま
た、この時には、ロータ１に取付けられている円板６の
腕６ａはヨーク２の長手方向中心線Ｙ上に（図９に示さ
れるように地板７の窓７ｐの長手方向の中心位置に）位
置する。

【００２４】なお、ヨーク２ａ及び２ｂの溝２ａ−１及
び２ｂ−１の配置位置と地板７の窓７ｐの周方向長さと
はロータ１の駆動特性に関連して決められているので、
以下にはホール素子の配置位置に関する理由とともに説
明する。

【００２５】 ＜ホール素子１０の配置位置、ヨーク２ａ及び２ｂの周
方向溝２ａ−１及び２ｂ−１の配置位置、地板７の窓７
ｐの周方向長さ＞ 図９に示すように、ロータ１の軸心を通りヨーク２の長
手方向中心線Ｙに直交する面を基準面とし、該基準面か
らロータ１の軸心を中心として反時計方向に（＋方向
に）測った中心角が１５５°の所にホール素子１０が配
置されている。この理由について図１０及び図１１を参
照して以下に説明する。ロータ１の軸心を通りヨーク２
の長手方向中心線Ｙに直交する面（基準面）とロータ１
のＮ極領域とＳ極領域との境界線（すなわちロータ１の
軸心を通る線）とが一致する図１０の状態からロータ１
をプラス方向（図１０において反時計方向）に一回転さ
せると図１１に示すようなトルク特性が得られる。

【００２６】図１１において、１３はコギングトルク
（すなわち制動トルク）、１４はコイル電流により生じ
る駆動トルク、１５は該コギングトルクと該駆動トルク
との和を示す総トルク、である。本図を参照すると、コ
ギングトルクが全域で、該ロータを一方向に回転させる
ように働くと共に該ゴギングトルクと駆動トルクとの和
を示す総トルクが全域で該ロータを他方向に回転させる
ように働く該ロータの回転角範囲を形成しているのは、
１５５°となる位置を中心として略±４５°の範囲とな
っていることがわかる。

【００２７】従って、前記基準面から１５５°の位置を
中心として±２５°の範囲をロータの回動範囲とすれば
ロータを最も効率よく駆動することができる。

【００２８】本実施例の装置では、前記した理由から、
ロータ１の回動範囲を決める前記窓７ｐの周方向長をロ
ータ軸心に関する中心角が５０°となる長さにしてい
る。

【００２９】また、ロータ１が回動範囲の中央位置にあ
る時にはロータ１の着磁面の境界線（Ｎ極領域とＳ極領
域との境界線）が前記１５５°の位置に来るので、ホー
ル素子１０も前記１５５°の位置に配置した。すなわ
ち、両極の境界線にホール素子が配置されていればロー
タ１の回転移動を高精度に検出できるからである。

【００３０】また、ヨーク２ａ及び２ｂのそれぞれの溝
２ａ−１及び２ｂ−１が前記基準面から十方向に４７．
５度と２２７．５度の位置に配置した理由は、ロータ１
のＮ極領域とＳ極領域との境界線が前記１５５°の位置
に来た時に、Ｓ極面及びＮ極面のそれぞれの中央部が該
溝に向き合うようにするためである。

【００３１】図１及至図３を参照して、本発明による改
良された光量調節装置の電磁アクチュエータ部分の模式
図を示す。

【００３２】同図において、１６はコイル３に対する印
加電圧を制御する絞り制御回路、１７は該絞り制御回路
１６を制御するカメラマイコン（カメラに搭載されてい
るマイクロコンピュータ）、１８はホール素子１０を駆
動する検出器用電源、である。カメラマイコン１７は不
図示の測光装置の出力に基ずいて最適露出条件を決定
し、該露出条件を満足させるような露出制御（ＡＥ）信
号を絞り制御回路１６に与え、絞り制御回路１６は該露
出制御信号に基ずいてコイル３の印加電圧を制御すると
ともにホール素子１０の出力信号によりロータ１の回転
位置（すなわち絞り開口の大きさ）を検出してコイル印
加電圧を調整する。

【００３３】図１はコイル３に対して通電されていない
非通電状態を示しており、この状態ではロータ１に取付
けられている前記円板６の腕６ａは地板７の窓７ｐの左
端に当接している。この時にはロータ１のコギングトル
ク（図１においてロータ１を反時計方向に回転させよう
とするトルクとして作用している）により該腕６ａが窓
７ｐの左側の端縁に圧接され、また、光量調節部材８ａ
及び８ｂは該腕６ａにより絞り閉じ方向に付勢され、絞
り開口は閉じている。

【００３４】カメラマイコン１７から露出制御信号（Ａ
Ｅ制御信号）が絞り制御回路１６に入力されると、該信
号に基ずいて絞り制御回路１６はコイル３に適切な電圧
を印加して該コイルに通電し、ロータ１をコギングトル
クに打ち勝って時計方向に回転させる。

【００３５】そして、ロータ１が図１の非通電位置から
図２の位置を経て図３のようにロータ回動範囲の中央位
置に達すると、ロータ１のＳ極領域とＮ極領域との境界
線がホール素子１０上に来るので、ホール素子１０の周
囲には大きな磁界の変化が生じ、ホール素子１０は該磁
界の変化に応じた出力電圧を発生する。

【００３６】図４に本発明の光量調節装置におけるホー
ル素子１０の出力とロータ１の回転角度（前記窓７ｐに
より決定される回動範囲内での）との関係を示す。同図
に示されるように、本発明の光量調節装置では、ホール
素子１０の出力はロータ１の回転角度に対して直線的に
変化しており、ホール素子がロータの回転角度を高精度
に検出していることを表している。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、ロータの回転位置を高精度で検出することができ、
従来の光量調節装置よりも高精度の光量制御が可能な光
量調節装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光量調節装置の電磁アクチュエー
タ部分の概略模式図で、コイルに通電されていない状態
を示した図。

【図２】図１に示した電磁アクチュエータ部分において
コイルに通電された状態を示した図。

【図３】図１に示した電磁アクチュエータ部分において
コイルに通電が行なわれてロータ１がそれ自身の回動可
能範囲の中央にまで回転された時の状態を示した図。

【図４】図１〜図３に示した電磁アクチュエータ部分に
おいてロータ１の回転角とホール素子１０の出力電圧と
の関係を示した図。

【図５】本発明の光量調節装置の分解斜視図。

【図６】該光量調節装置の光量調節装置の地板７の一方
の面を見た平面図。

【図７】図６の一部の拡大平面図。

【図８】図５の光量調節装置の光量調節部材と該地板７
とを示す斜視図。

【図９】本発明の光量調節装置における特徴的構造を説
明するための電磁アクチュエータ部分の概略模式図。

【図１０】本発明の光量調節装置における特徴的構造を
説明するための電磁アクチュエータ部分の概略模式図。

【図１１】該電磁アクチュエータのロータのトルク特性
図。

【符号の説明】

１…ロータ １ａ…ロータ本
体 １ｂ，１ｃ…軸 ２…ステータ ２ａ，２ｂ…ヨーク ３…コイル ４…ボビン ５…アクチュエ
ータ端板 ６…円板 ６ａ…腕 ７…光量調節装置の地板 ８…光量
調節部材群 ９…カバー １０…ホール素
子 １１…フレキシブルプリント基板 １６…絞り制御
回路 １７…カメラマイコン １８…検出器用
電源

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁極が形成されるロータと、複数
   の磁極部が形成されるステータと、通電することで前記
   ステータを励磁するコイルと、前記ロータの回転範囲を
   制限する制限手段と、前記ロータの回転に連動して移動
   することで光量を調節する光量調節部材とを有し、 前記制限手段は前記ロータの回転範囲の略中央に前記ロ
   ータに形成される磁極の境界が位置するように前記ロー
   タの回転範囲を設定し、前記ロータの回転範囲の略中央
   に前記ロータの回転位置を検出する磁気感応型検出素子
   が配置されるようにした光量調節装置において、 前記制限手段は、前記コイルに通電されたときに前記ロ
   ータに生じるトルクを第１のトルクとし、前記コイルへ
   の通電、無通電に関係なく前記ロータに生じるトルクを
   第２のトルクとし、前記第１のトルクと前記第２のトル
   クの合成トルクを第３のトルクとするとき、前記第１の
   トルクと前記第２のトルクは互いに反対方向にとなり、
   前記第３のトルクが前記第１のトルクと同じ方向となる
   範囲を前記ロータの回転範囲に設定すること を特徴とす
   る光量調節装置。