JP3733177B2 - 回転駆動装置及び該回転駆動装置を備えた光学機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転部材、特にステッピングモータを駆動源にして回転する回転部材の回転駆動装置及びそれを備えた光学機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ステッピングモータを使用した回転駆動装置、例えば光学機器等に使用される絞り装置は、2つの環状の固定部材の間に環状の回転部材(回転リング)と絞り羽根を挟んで絞りユニットを構成している。その絞り羽根は第1の固定部材(カム板)に切られた複数個のカムと回転リングに切られた穴にそれぞれダボが嵌入係合している。そして、絞り羽根の駆動は回転リングの回転により該カムに沿ってダボが摺動することにより行われ、その結果、第1の固定部材及び回転リングに設けられた開口穴を遮蔽し、設定された絞り値まで駆動することができるようにしている。
その際、回転リングと第1の固定部材の回転嵌合は、回転リングの外周で行うことが必要である。なぜならば、回転リングと第1の固定部材の間には絞り羽根が収納されており、その絞り羽根が駆動される際、回転リングの内周側を通過するため、回転リングと第1の固定部材とを内周側で回転嵌合させることは不可能となるからである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述従来例では回転リングの外周にて第1の固定部材と回転嵌合する構造であることから、外径大部での回転嵌合は回転負荷トルクとして大きくなってしまうという欠点があった。すなわち、外径大部での嵌合はその嵌合部での接触することによる摩擦力が小でも、嵌合径が大きいことにより、回転リングとしての回転負荷トルクは大きくなってしまう。
【0004】
一方、回転リングの駆動源として電磁モータ、例えばステッピングモータを使用する場合が考えられるが、このステッピングモータを使用した場合においては前述した回転負荷トルクが大きいことは不利であり、回転性能、すなわち回転効率の低下につながる恐れがあるばかりでなく、最悪の場合、脱調現象を起こしてステッピングモータが停止してしまうという問題点があった。
また、近年、コンパクト化が志向されている中、ステッピングモータ自体も小型化する必要が生じ、その小型化はモータ自体のパワーとして弱くするものであるため、前述した回転性能、すなわち回転効率の低下は顕著となり、脱調現象もさらに起きやすくなるという危険性も秘めていた。
【0005】
そこで、この欠点を解消するために、回転リングの嵌合を第1の固定部材との間で行うのではなく、第1の固定部材上に絞り羽根、回転リングを組み込んだ状態で最後に該絞り羽根及び回転リングをはさみ込むような形で蓋をする第2の固定部材(環状地板)との間で回転嵌合を行えば、径が小さい部分で嵌合することが可能となる。その理由は回転リングと環状地板とのスラスト間には絞り羽根が存在しないため、前述した絞り羽根の通過を気にすることなく、撮影光束が通る開口穴内径ぎりぎりに回転嵌合径を設けることが可能となるからである。
この場合、回転リングと第1の固定部材との外径大部での嵌合は削除した形にて構成するのが通常である。この方法により径小部での嵌合で回転負荷トルク増大を防ぐことができる。
【0006】
しかしながら、この方法においては回転リングと環状地板とを嵌合させる組立手順を考えると、まず、第1の固定部材上のカムに絞り羽根の一方のダボを係合させる形で絞り羽根を組み込み、その後、回転リングの穴部を絞り羽根の他方のダボと係合させる形で回転リングを組み込み、最後に環状地板を位置決め固定する手順となる。
この組立手順においては、第1の固定部材上に絞り羽根を組み込んだ形での回転リングは第1の固定部材との回転嵌合部が無い状態、すなわち芯が出ていない状態のまま(または芯を出してから)環状地板との嵌合をとる必要がある。従って、環状地板は第1の固定部材と位置決め支持しながら回転リングと嵌合させる必要があるため、その際の組立性としては非常に困難な構造となっており、このことは組立時間アップにつながり、コストアップの要因となっていた。
【0007】
請求項1に示す本発明は、前述従来技術の欠点を除去し、第1の固定部材(カム板)、回転部材(回転リング)及び第2の固定部材(環状地板)との組立において、回転部材の負荷トルクを増大させずに、かつ組立性を損なわない回転駆動装置を提供することを目的とする。
請求項2に示す本発明は、前記請求項1に示す本発明の目的と同様な目的を持つとともに、組立において回転部材の芯出しができる構造にして組立性を大幅にアップする回転駆動装置を提供することを目的とする。
【0008】
請求項3に示す本発明は、駆動源にステッピングモータを使用した場合に、モータ効率低下及び脱調の発生しにくい回転駆動装置を提供することを目的とする。
請求項4及び5に示す本発明は、光学機器として絞り装置に組み込んだ構造では、効率よく絞り装置を駆動でき、かつその組立性を向上できる回転駆動装置を有する光学機器を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、本発明は円環状の第1の固定部材と円環状の第2の固定部材との間に円環状の回転部材を嵌装させ、該回転部材の回転により内周開口径内に出入可能な移動部材を有する回転駆動装置において、該回転部材に対する第1及び第2の固定部材に対する回転嵌合ガタ量が異なるようにしたものである。
【0010】
【発明の実施の態様】
請求項1に示す本発明は、円環状の第1の固定部材と、該第1の固定部材と同軸上に回転可能に収容保持された円環状の回転部材と、該第1の固定部材および該回転部材に対して係合する部分を有し、該回転部材の回転により該第1の固定部材および該回転部材の内周開口穴径内に進出可能な移動部材と、該第1の固定部材と該回転部材との間に該移動部材をはさみ込んで、該第1の固定部材に対して該回転部材と該移動部材とを位置決め支持し、該回転部材を回転自在に保持する円環状の第2の固定部材とを備え、前記第1の固定部材はその外周側に、前記回転部材の外周と嵌合した複数の凸部を有し、前記回転部材はその内周側に、前記第2の固定部材の内周と嵌合した突起部を有し、前記第1の固定部材の前記凸部の内径と前記回転部材の外径との嵌合径に対し、前記第2の固定部材の内径と前記回転部材の前記突起部の外径との嵌合径を小さく設定し、前記第1の固定部材と前記回転部材との回転嵌合ガタ量Yと、前記回転部材と前記第2の固定部材との回転嵌合ガタ量Xとの関係を、X<Yとしたことにより、回転駆動装置の回転性能、すなわち回転効率ダウンを発生させずに、かつ組立性を損なわないようにすることができる。
【0011】
請求項2に示す本発明は、該回転駆動装置に加えて、前記回転部材と前記第2の固定部材との嵌合部分である、前記回転部材の前記突起部の外周および前記第2の固定部材の前記内周の少なくとも一方に、回転軸方向と直交する面に対して傾斜した傾斜部を形成し、該傾斜部のラジアル方向開始点から前記嵌合部分までの距離に前記回転嵌合ガタ量Xを加えた値Zの関係を、X<Y<Zとしたことにより、請求項1に示す本発明と同様に回転駆動装置の回転性能、すなわち回転効率ダウンを発生させずに、かつ組立性を大幅にアップさせ、組立時間短縮によるコストダウンができる。
【0012】
請求項3に示す本発明は、該回転部材を回転させる駆動源はステッピングモータにしたことにより、回転駆動装置が電動駆動構造でもモータ効率ダウンを発生せずに、かつ脱調現象が発生しにくくなる。
請求項4に示す本発明は、該移動部材は絞り装置の絞り羽根であることにより、製品の小型化要求に十分対応できる。
請求項5に示す本発明は請求項1ないし4に示す本発明の回転駆動装置を光学機器に備えることにより、光学機器がその回転部材の回転効率をダウンさせず、かつ小型化できる。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の第1実施例を図1ないし図3に基づいて説明する。
図1は本実施例の回転駆動装置を光学機器の絞り装置に採用した分解斜視図、図2はその断面図、図3はその拡大平面図である。
図において、1,2は軟磁性の同形状の板を複数枚(本実施例では6枚)を積層して固着したステータヨークで、二相タイプのステッピングモータのそれぞれのステータヨークを形成する。そして、ステータヨーク2はステータヨーク1を裏返して使用した形態になっている。3は該ステータヨーク1,2の励磁状態により回転可能となるプラスチックマグネット製のロータで、その回転力は後述する回転リング14に伝達するためのギヤ3aが一体的に設けられている。4,5はそれぞれステータヨーク1,2を励磁するためのコイルで、同一部品で構成されている。該コイル4,5はそれぞれ端子4a及び4b、5a及び5bから通電されることによりステータヨーク1,2をそれぞれ励磁する構成になっている。
【0014】
6はステータヨーク1,2をそれぞれ穴部1a,2aと軸6a,6bにより位置決め支持するモータケースで、該モータ3の回転軸3bを回転軸支持している。すなわち、モータケース6にはステータヨーク1,2とロータ3とを位置決めしていることにより、モータケース6のみの寸法公差関係で成り立っているため、モータ性能に非常に影響があるステータヨーク1,2とロータ3とのギャップのバラツキを最小限に維持することができ、精度の良いステッピングモータの構造となる。7はモータケース蓋で、前記ロータ3の回転軸3bを回転軸支するとともに、爪部7a〜7eにて該モータケース6の溝部6c〜6gにそれぞれ引っ掛けることにより、ステッピングモータAとしてユニット化される。
【0015】
以上がステッピングモータAの構造であり、これに装着されるのが回転駆動装置としての絞り装置Bである。
そこで、絞り装置Bの構造について説明する。
11は導電性の環状地板で、中央に撮影光が通過する開口穴部11eを有し、前記したステッピングモータAが周知の手段で固定される。12は絶縁部材である環状のカム板で、周知の複数本の絞りカム12aが切られている。13は複数枚の絞り羽根で、その裏面に突設したダボ13aが該カム板12の絞りカム12aに嵌合している。14は光軸を中心に回転する回転リングで、その中央に撮影光が通過する開口を有し、それに設けた複数の穴14aに各絞り羽根13の表面に突設したダボ13bがそれぞれ嵌合している。そして、該回転リング14の外周面14bは該カム板12の4ケ所に設けられた離間用凸部の内周面12bに嵌合し、該回転リング14は該カム板12に回転自在に支持されている。また、該回転リング14にはギヤ部14cが設けられており、該ギヤ部14cは前記ステッピングモータA内のマグネットロータ3のギヤ部3aと噛み合うように構成されている。
【0016】
さらに、該回転リング14にはその外周縁に突起部14dが設けられ、その内周縁には突起部14eが設けられており、該突起部14dは前記環状地板11に設けられた長穴11aに相対摺動可能に挿入されている。一方、前記カム板12にはその外周側に鈎部12cが3ケ所設けられるとともに位置決めピン12dが設けられ、該鈎部12cが該環状地板11に設けた3ケ所の切欠部11bに係合されかつ該位置決めピン12dが該環状地板11に設けた穴部11cに係合されることにより、該回転リング14を挟み、環状地板11、カム板12、絞り羽根13及び回転リング14をユニット化して絞り装置Bが構成されている。
【0017】
この絞り装置Bは絞り開放か否かを検出するスイッチを備えている。15はスイッチの構成要素である導電部材のばねであり、前記カム板12の突起部12fに一体的に設けられたスイッチ取付け部12eに挿入され、一端が該カム板12の突起部12fに、他端は後記するスイッチピン16に、それぞれ係止されている。該スイッチピン16は同じく導電部材であり、該環状地板11にかしめられることで該環状地板11と常時導通されている。すなわち、該環状地板11自体が電気的にグランドになり、その内周縁に設けた立ち曲げ部11dとばね15との係合による電気的信号をばね15とスイッチピン16の接触、非接触で検知することによりスイッチを構成している。このスイッチの接触、非接触は前記回転リング14の突起部14dで絞り開放になった時、ばね15とスイッチピン16との接触を断ってスイッチがオフするようばね15の一端と衝突させる構成になっている。
【0018】
以上の構成において、環状地板11、カム板12、回転リング14の回転嵌合について詳細に説明する。
まず、組み手順として、カム板12上に絞り羽根13が裏面のダボ13aとカム板12の絞りカム12aに嵌合するよう複数枚組み込まれる。その後、回転リング14が穴部14aと絞り羽根13の表面のダボ13bに嵌合するよう組み込まれる。その時のカム板12と回転リング14の嵌合は、前述したようにカム板12に4ケ所設けた離間用凸部の内周面12bと回転リング14の外周面14bの間で行うが、その嵌合ガタがY寸法に設定されている。この状態の平面図が図3である。
【0019】
次に、カム板12上に絞り羽根13、回転リング14をはさみ込むように環状地板11を組み込むことになるが、その際、環状地板11と回転リング14とが回転リング14の突起部14eと開口部11eで嵌合するように設定されている。
すなわち、その組み手順は環状地板11をまずカム板12の位置決めピン12d(2ケ所)と穴部11c(2ケ所)を嵌合するよう組み込む。その際、回転リング14とカム板12とは嵌合ガタYとの間で目安で芯を出しておく。なお、回転リング14とカム板12とを嵌合ガタYで嵌合させてあるため、回転リング14とカム板12との嵌合部が無い場合に比べ目安で芯を出しやすい構造となっている。そのため、環状地板11を位置決めピン12dと穴部11cを嵌合させながら回転リング14の突起部14eと開口穴部11eを嵌合させることが容易に可能となる。そして、その結果、環状地板11の切欠部11bがカム板12の鈎部12cが係合することにより、図2に示すように絞り装置Bのユニットが完成する。
なお、絞り装置Bのユニットが完成後は、環状地板11の開口穴部11eと回転リング14の突起部14eとの嵌合ガタXが前述したカム板12の回転リング14との嵌合ガタYよりも小さく設定されているため、環状地板11と回転リング14との間のみで嵌合する構成となる。
【0020】
一方、従来までのカム板12と回転リング14との嵌合を絞り装置Bのユニット完成後も維持するタイプに比べ、環状地板11と回転リング14との間で絞り装置Bのユニット完成時に嵌合させるタイプと変更したことにより、嵌合径としては環状地板11と回転リング14との嵌合の方が小さく設定できる(カム板12と回転リング14との嵌合は内径部で嵌合しようとすると、絞り羽根が干渉するため、回転リング14の外周部でカム板12と嵌合する方法しか無く、どうしても嵌合径が大きくなってしまう)ので、回転リング14の回転損失トルクが小さくなる。このことは脱調現象のあるステッピングモータを駆動源として使用する場合は、非常に有利であり、特にステッピングモータを小型化する必要が生じた場合にはパワーが弱いことによる脱調危険性はかなり減少するという効果がある。
【0021】
次に、以上の構成の本実施例の動作を図1により説明する。
まず、コイル4及び5に接続端子4a,4b及び5a,5bから通電することにより、ステータヨーク2及び3に磁界が発生し、マグネットロータ3の磁界と作用し合い閉磁路を形成する。このとき、コイル5に通電されていなければ、通電されたコイル4によって生じた磁路が支配的となり、マグネットロータ1に回転トルクを発生させる(コイル5のみの通電時も同じ)。また、両コイル4及び5に通電された場合も同様にステータヨーク2及び3にそれぞれ磁路を形成し、マグネットロータ3と作用し合い、マグネットロータ3に回転トルクを与える。
【0022】
一方、両方のコイル4及び5に順次電流方向を切り換えながら通電することにより、従来から周知であるステッピングモータの駆動を行うようにしている。この回転はマグネットロータ3のギヤ部3aと回転リング14のギヤ部14cとの噛み合いにより、回転リング14を所定角度回転させる。この回転リング14の回転によって絞り羽根13の表面ダボ13bは回転方向に移動される。そして、絞り羽根13の裏面ダボ13aはカム板12に設けられた絞りカム12aとの相関関係により絞り羽根13を開方向もしくは閉方向に揺動させて周知の絞り開閉動作を行い、露出調節が行われる。
【0023】
図4は本発明の第2実施例を示すものである。なお、説明を簡単にするために前述第1実施例と同一部分には同一符号を付し、相違する点のみを説明する。
本実施例が前述第1実施例と相違する点は回転リング14と環状地板11との嵌合部分である。
すなわち、図4(a)に示す例においては、回転リング14にはその外周面に面取り形状部14fが施され、該面取り形状部14fのラジアル方向開始点から環状地板11の開口穴部11eまでの寸法をZとして設定されている。
次に、図4(b)に示す例においては、環状地板11の開口穴部11eに面取り形状部11fが施され、該面取り形状部11fのラジアル方向開始点から回転リング14の突起部14eの嵌合部までの寸法をZとして設定されている。
【0024】
さらに、図4(c)に示す例においては、環状地板11と回転リング14にそれぞれ面取り形状部11f,14fが施され、その面取り形状部11f,14fのラジアル方向開始点同志の距離をZとして設定されている。
その他の構成については、いずれも前述第1実施例と同様である。
【0025】
そして、図4(a)〜(c)において、X,Y,Zの寸法関係式を X<Y<Z として設定されている。
このような関係を持つことにより、前述第1実施例のように回転リング14とカム板12とを目安で芯を出しておいて環状地板11を組むという技法でなく、たとえ回転リング14とカム板12とが回転嵌合ガタY寸法だけ片寄って組み込まれていても環状地板11をカム板12に対して位置決め支持するだけで前記面取り形状部14fに沿って回転リング14が自動的にラジアル方向に移動し、環状地板11の開口穴部11eと回転リング14の突起部14eとが嵌合されることになるため、組立性は大幅にアップする。その際、前述第1実施例と同様に環状地板11とカム板12が組み込み後は、嵌合ガタ関係はX<Yのため、カム板12と回転リング14は嵌合接触せず、環状地板11と回転リング14のみで嵌合し、かつ嵌合径が環状地板11と回転リング14の方が小さいことにより回転負荷トルクが小となることは勿論である。なお、本実施例では面取り形状にて設定したが、R面形状でも同様な機能を有することは言うまでもない。
【0026】
【発明と実施例の対応】
以上の実施例において、カム板12が本発明の第1の固定部材に、回転リング14が本発明の回転部材に、絞り羽根13が本発明の移動部材に、環状地板11が本発明の第2の固定部材に、それぞれ相当する。
以上が実施例の各構成と本発明の各構成の対応関係であるが、本発明はこれら実施例の構成に限られるものではなく、請求項で示した機能、または実施例の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよいことは言うまでもない。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に示す本発明は、円環状の第1の固定部材と、該第1の固定部材と同軸上に回転可能に収容保持された円環状の回転部材と、該第1の固定部材および該回転部材に対して係合する部分を有し、該回転部材の回転により該第1の固定部材および該回転部材の内周開口穴径内に進出可能な移動部材と、該第1の固定部材と該回転部材との間に該移動部材をはさみ込んで、該第1の固定部材に対して該回転部材と該移動部材とを位置決め支持し、該回転部材を回転自在に保持する円環状の第2の固定部材とを備え、前記第1の固定部材はその外周側に、前記回転部材の外周と嵌合した複数の凸部を有し、前記回転部材はその内周側に、前記第2の固定部材の内周と嵌合した突起部を有し、前記第1の固定部材の前記凸部の内径と前記回転部材の外径との嵌合径に対し、前記第2の固定部材の内径と前記回転部材の前記突起部の外径との嵌合径を小さく設定し、前記第1の固定部材と前記回転部材との回転嵌合ガタ量Yと、前記回転部材と前記第2の固定部材との回転嵌合ガタ量Xとの関係を、X<Yとしたことにより、第1の固定部材と回転部材とを目安で芯を合わせて組み込んでおくことが容易にでき、その状態で第2の固定部材を第1の固定部材に位置決め支持しながら、第2の固定部材を回転部材に嵌合させることも容易となり、組立性を向上でき、また、第1の固定部材と回転部材及び大2の固定部材相互の回転嵌合ガタ量の違いで回転負荷トルクとしては小さく、回転性能すなわち回転効率ダウンを発生させない効果がある。
【0028】
請求項2に示す本発明は、請求項1記載の回転駆動装置に加えて、前記回転部材と前記第2の固定部材との嵌合部分である、前記回転部材の前記突起部の外周および前記第2の固定部材の前記内周の少なくとも一方に、回転軸方向と直交する面に対して傾斜した傾斜部を形成し、該傾斜部のラジアル方向開始点から前記嵌合部分までの距離に前記回転嵌合ガタ量Xを加えた値Zの関係を、X<Y<Zとしたことにより、前述のような第1の固定部材と回転部材とを目安で芯を合わせておく必要がなく、回転部材が第1の固定部材に対しガタ量Yだけ片寄っていても第2の固定部材を第1の固定部材に位置決め支持する工程だけで第2の固定部材と回転部材とを嵌合可能となり、回転効率ダウンを発生させずにかつ組立性が大幅にアップできる。
【0029】
請求項3に示す本発明は該回転部材を回転させる駆動源はステッピングモータにしたことにより、電動駆動でもモータ効率ダウンを発生せずに、かつ脱調現象が発生しにくくなる。
請求項4に示す本発明は該移動部材は絞り装置の絞り羽根であることにより、製品の小型化要求に十分対応し、また組立性の向上が低コストででき、かつ回転効率の良いものとすることができる。
請求項5に示す本発明は請求項1ないし4記載の回転駆動装置を光学機器に備えることにより、光学機器がその回転部材の回転効率をダウンさせず、組立性を向上し、製品を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1実施例の回転駆動装置を用いた光学機器の絞り装置の分解斜視図である。
【図2】その断面図である。
【図3】その回転駆動装置の平面図である。
【図4】本発明の第2実施例の回転駆動装置の断面図で、(a),(b),(c)はそれぞれ異なる変形例である。
【符号の説明】
A・・ステッピングモータ、B・・絞り装置、11・・環状地板、11e・・開口穴部、12・・カム板、12b・・離間用凸部の内周面、13・・絞り羽根、14・・回転リング、14b・・外周面、14e・・突起部。
Claims (5)
- 円環状の第1の固定部材と、
該第1の固定部材と同軸上に回転可能に収容保持された円環状の回転部材と、
該第1の固定部材および該回転部材に対して係合する部分を有し、該回転部材の回転により該第1の固定部材および該回転部材の内周開口穴径内に進出可能な移動部材と、
該第1の固定部材と該回転部材との間に該移動部材をはさみ込んで、該第1の固定部材に対して該回転部材と該移動部材とを位置決め支持し、該回転部材を回転自在に保持する円環状の第2の固定部材とを備え、
前記第1の固定部材は、その外周側に、前記回転部材の外周と嵌合した複数の凸部を有し、
前記回転部材は、その内周側に、前記第2の固定部材の内周と嵌合した突起部を有し、
前記第1の固定部材の前記凸部の内径と前記回転部材の外径との嵌合径に対し、前記第2の固定部材の内径と前記回転部材の前記突起部の外径との嵌合径を小さく設定し、前記第1の固定部材と前記回転部材との回転嵌合ガタ量Yと、前記回転部材と前記第2の固定部材との回転嵌合ガタ量Xとの関係を、X<Yとしたことを特徴とする回転駆動装置。 - 前記回転部材と前記第2の固定部材との嵌合部分である、前記回転部材の前記突起部の外周および前記第2の固定部材の前記内周の少なくとも一方に、回転軸方向と直交する面に対して傾斜した傾斜部を形成し、該傾斜部のラジアル方向開始点から前記嵌合部分までの距離に前記回転嵌合ガタ量Xを加えた値Zの関係を、X<Y<Zとしたことを特徴とする請求項1記載の回転駆動装置。
- 前記回転部材を回転させる駆動源はステッピングモータであることを特徴とする請求項1または2に記載の回転駆動装置。
- 前記移動部材は絞り装置の絞り羽根であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の回転駆動装置。
- 請求項1から4のいずれか1項記載の回転駆動装置を備えたことを特徴とする光学機器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18995096A JP3733177B2 (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 回転駆動装置及び該回転駆動装置を備えた光学機器 |
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