JP4021188B2 - 電磁アクチュエータ及びカメラ用絞り装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルへの通電制御により所定の角度範囲を往復動するロータを有する電磁アクチュエータ及びカメラ用絞り装置に関し、特に、ロータの周りに配置されて磁気的吸引力を及ぼす磁性ピン等を備えた電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用絞り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁アクチュエータとしては、所定の角度範囲を往復動するロータ、ロータを休止位置に復帰させるべくあるいは休止位置及び最大回転位置に保持するべくそれぞれ異なる向きに磁気的吸引力を及ぼす磁性ピン、ロータの周りに巻回された励磁用のコイル等を備えたものが知られている。
【０００３】
例えば、図１４に示すように、Ｎ極及びＳ極に着磁されかつ回転中心から偏倚した位置に出力ピン１ａが一体的に形成されたロータ１、ロータ１の周りに配置された磁性ピン２等を備えた電磁アクチュエータの場合、コイルへの通電により、ロータ１が、休止位置から図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように時計回りに回転して最大回転位置に達し、一方、コイルへの通電を断つと、磁性ピン２の磁気的吸引力により初期位置（休止位置）に復帰させられる。この動作において、磁性ピン２の磁気的吸引力は、ロータ１を反時計回りに回転させるトルクとして作用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このトルクは、図１４及び図１５に示すように、ロータ１の周方向における磁極（Ｎ極）の中心部分（回転角度０°）とＮ極及びＳ極の境界部分（回転角度９０°）とで零となり、両者の中間部分（回転角度４５°）で最大となるような変動幅の大きい特性となる。したがって、ロータ１の作動範囲を４５°（回転角度２２．５°〜６７．５°までの間）とした場合、その作動範囲においてトルク変動Ｗを生じることになる。このトルク変動Ｗは、通電によりロータ１の回転角度を制御する際に、負荷変動として作用する。
【０００５】
一方、このような電磁アクチュエータを、例えばカメラ用絞り装置の駆動源として採用し、ホール素子等の磁気センサを用いて回転角度による磁束の変化を検出し、この検出結果に基づき角度変化に応じたフィードバック制御を行なう際に、上記のようにトルク変動（負荷変動）が大きいと、制御誤差が大きくなり、絞り動作の精度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ロータの作動範囲におけるトルク変動（負荷変動）を極力小さくして、絞り装置等の駆動源として適用した場合に制御の容易化、高精度化が図れる電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用絞り装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁アクチュエータは、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁され所定の角度範囲を回動して駆動力を出力するロータと、ロータの周りに磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、ロータを初期位置に向けて付勢する磁気的吸引力を及ぼす磁性体とを備えた電磁アクチュエータであって、上記磁性体は、ロータの周方向において離隔した位置に配置されかつロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピンからなり、この複数の磁性ピンは、ロータが初期位置にあるとき一方の磁極の磁極中心と対向するように配置された第１磁性ピンと、ロータが最大回転位置にあるときに両磁極の境界部分と対向するように配置された第２磁性ピンと、を有することを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、ロータに対して回転付勢力すなわちトルクを及ぼす磁性ピンが、離れた位置において同一方向に作用するように複数設けられているため、それぞれの磁性ピンが及ぼすトルクのピークが、回転角度に対してそれぞれ異なる位置に現れる。これにより、複数の磁性ピンによる合成トルクは、変動幅が低減されあるいは平坦化され、ロータは作動範囲において安定して回転する。
特に、ロータが初期位置にあるとき第１磁性ピンがトルクを生じず、第２磁性ピンのみがトルクを生じる。一方、ロータが最大回転位置にあるとき第２磁性ピンはトルクを生じず、第１磁性ピンのみがトルクを生じる。これにより、作動範囲においては、変動幅が低減されたあるいは平坦化された合成トルクが作用する。
【０００９】
上記構成において、第１磁性ピン及び第２磁性ピンは、両者の中心角がロータの作動角度に直角を加えた角度となる位置に配置されている、構成を採用できる。
この構成によれば、ロータの回転中心に対して第１磁性ピンと第２磁性ピンとのなす中心角がロータの作動角度＋直角（９０°）となるように、両者を画一化した位置に配置することで、配置角度の検討が不要になり、設計が容易になる。
【００１０】
上記構成において、第１磁性ピン及び第２磁性ピンは、磁気的吸引力を異ならせるべく体積が異なる、構成を採用することができる。
この構成によれば、それぞれの磁性ピンでの磁気的吸引力が異なるため、初期位置での合成トルクと最大回転位置での合成トルクも異なる。したがって、トルク変動の低減を図りつつも、それぞれの回転位置で作用するトルクに変化を持たせて、種々の要求に適合するトルク特性を設定することができる。
【００１１】
上記構成において、ロータとヨークとの間に配置されて磁束の変化を検出する磁気センサを有する、構成を採用できる。
この構成によれば、磁気センサによりロータの回転角度位置を検出することができ、又、変動幅が低減されたあるいは平坦化されたトルクが作用するため高精度な検出が行なえる。
【００１２】
本発明のカメラ用絞り装置は、露光用の開口部を形成する基板と、基板に移動自在に配置されて開口部を所望の口径に絞るための絞り羽根と、絞り羽根を駆動する駆動源とを備えたカメラ用絞り装置であって、上記駆動源は、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁され所定の角度範囲を回動して駆動力を出力するロータと、ロータの周りに磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、ロータを初期位置に復帰させるべくロータの周方向において離隔した位置に配置されかつロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピンからなり、この複数の磁性ピンは、ロータが初期位置にあるとき一方の磁極の磁極中心と対向するように配置された第１磁性ピンと、ロータが最大回転位置にあるときに両磁極の境界部分と対向するように配置された第２磁性ピンと、を有することを特徴としている。
この構成によれば、複数の磁性ピン（第１磁性ピン及び第２磁性ピン）による合成トルクは、変動幅が低減されあるいは平坦化されるため、ロータは作動範囲において安定して回転する。したがって、このロータにより駆動される絞り羽根は、安定した高精度な絞り動作を行なうことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明に係る電磁アクチュエータの一実施形態を示すものである。この電磁アクチュエータは、図１に示すように、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁されたロータ１０、ロータ１０の周りに磁路を形成する円筒状のヨーク２０、励磁用のコイル３０、ロータ１０を初期位置に向けて付勢する磁気的吸引力を及ぼす磁性体としての第１磁性ピン４０及び第２磁性ピン５０、ロータ１０とヨーク２０との間に配置されて磁束を検出する磁気センサとしてのホール素子６０等を備えている。
【００１４】
ロータ１０は、図１に示すように、略円柱状をなす着磁部１０ａ、着磁部１０ａの回転中心から偏倚した位置に一体的に形成されて外部に駆動力を伝える駆動ピン１０ｂを有し、所定の角度範囲θ（作動角度）を回動し得るように、上枠７０及び下枠８０により支持されている。
着磁部１０ａは、回転中心を通る面により（それぞれ中心角１８０°にて）二分される一方の半体がＮ極に着磁され、他方の半体がＳ極に着磁されている。そして、それぞれの磁極中心Ｐｎ，Ｐｓにて磁力が最も大きく、両磁極の境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２にて磁力が最も小さくなっている。
したがって、磁極中心Ｐｎ，Ｐｓと対向する位置あるいは境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２と対向する位置に磁性ピン４０，５０が位置するとき、ロータ１０を回転させようとするトルクは発生しない。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、第１磁性ピン４０は、ロータ１０が初期位置θｏにあるとき、Ｎ極の磁極中心Ｐｎと対向する位置に配置されている。第２磁性ピン５０は、ロータ１０が時計回りに回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、両磁極の境界部分Ｐｂ１と対向する位置に配置されている。
すなわち、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とは、両者の中心角が直角（９０°）＋作動角度θとなるように、ロータ１０の周方向（回転方向）において離隔した位置に配置されている。
【００１６】
第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とは、ロータ１０が作動角度θの範囲内にあるとき、第１磁性ピン４０が磁極中心Ｐｎを反時計回りに引き付けかつ第２磁性ピン５０が磁極中心Ｐｓを反時計回りに引き付けるように、すなわち、ロータ１０に対して共に反時計回りに（同一方向への）回転付勢力を及ぼすようになっている。また、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とは、同一の寸法（同一径及び同一長さ）すなわち同一の体積に形成されている。したがって、ロータ１０に対して作用する磁気的吸引力は同一となる。
【００１７】
次に、この電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を、図２及び図３に基づき説明する。ここで、ロータ１０の作動角度θは４５°とする。
図２（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１０が初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｓと境界部分Ｐｂ１との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図３中のＰ１点で示す値Ｔｃとなる。尚、ロータ１０は、初期位置θｏにおいて、ストッパ（不図示）で位置決めされている。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに２２．５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに２２．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに６７．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図３中のＰ２点で示す値Ｔｃとなる。
【００１９】
図２（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに４５°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｎと境界部分Ｐｂ２との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図３中のＰ３点で示す値Ｔｃとなる。
【００２０】
このように、ロータ１０が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度４５°を回転する間において、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図３に示すように、変動のない一定値Ｔｃとなる。したがって、ロータ１０が作動範囲を回動する際に負荷変動がないため、ロータ１０は安定して回転する。
【００２１】
図４及び図５は、他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を示すものである。この実施形態においては、第１磁性ピン４０よりも小さい体積の第２磁性ピン５０´を採用した以外は、前述の実施形態と同一であり、それ故に同一の構成については説明を省略する。
【００２２】
この電磁アクチュエータにおいては、図４（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１０が初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン５０´は磁極中心Ｐｓから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｓと境界部分Ｐｂ１との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図５中のＰ１点で示す値Ｔｓとなる。
【００２３】
図４（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに２２．５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに２２．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０´は磁極中心Ｐｓから反時計回りに６７．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図５中のＰ２点で示す値（Ｔｓ＋Ｔｈ）／２となる。
【００２４】
図４（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに４５°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｎと境界部分Ｐｂ２との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０´は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図５中のＰ３点で示す値Ｔｈとなる。
【００２５】
このように、ロータ１０が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度４５°を回転する間において、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０´とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図５に示すように、初期位置θｏでＴｓ〜最大回転位置θｍａｘでＴｈ（Ｔｓ＜Ｔｈ）となり、作動範囲においてΔＴのトルク変動を生じる。
【００２６】
すなわち、全体としてトルク変動を抑制しつつも、初期位置θｏよりも最大回転位置θｍａｘでのトルクがΔＴだけ大きくなるようにトルク特性を設定するものである。したがって、ロータ１０の回転制御において、最大回転位置θｍａｘ側で特に負荷を大きくしてロータ１０を確実に停止させるような場合、あるいは、初期位置θｏ側で小さい負荷とし最大回転位置θｍａｘ側で大きな負荷を要するような駆動源として適用されるのに好適である。
【００２７】
図６及び図７は、さらに他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を示すものである。この実施形態においては、第２磁性ピン５０よりも小さい体積の第１磁性ピン４０´をした採用した以外は、図１及び図２に示す実施形態と同一であり、それ故に同一の構成については説明を省略する。
【００２８】
この電磁アクチュエータにおいては、図６（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１０が初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン４０´は磁極中心Ｐｎに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｓと境界部分Ｐｂ１との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図７中のＰ１点で示す値Ｔｈとなる。
【００２９】
図６（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに２２．５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン４０´は磁極中心Ｐｎから反時計回りに２２．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに６７．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図７中のＰ２点で示す値（Ｔｈ＋Ｔｓ）／２となる。
【００３０】
図６（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに４５°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン４０´は磁極中心Ｐｎから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｎと境界部分Ｐｂ２との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図７中のＰ３点で示す値Ｔｓとなる。
【００３１】
このように、ロータ１０が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度４５°を回転する間において、第１磁性ピン４０´と第２磁性ピン５０とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図７に示すように、初期位置θｏでＴｈ〜最大回転位置θｍａｘでＴｓ（Ｔｈ＞Ｔｓ）となり、作動範囲においてΔＴのトルク変動を生じる。
【００３２】
すなわち、全体としてトルク変動を抑制しつつも、最大回転位置θｍａｘよりも初期位置θｏでのトルクがΔＴだけ大きくなるようにトルク特性を設定するものである。したがって、ロータ１０の回転制御において、初期位置θｏ側で特に負荷（磁気的吸引力）を大きくしてロータ１０を確実に停止させるような場合、あるいは、初期位置θｏ側で大きな負荷を要し最大回転位置θｍａｘ側で小さい負荷とするような駆動源として適用されるのに好適である。
【００３３】
図８ないし図１３は、本発明に係るカメラ用絞り装置の一実施形態を示すものであり、図８ないし図１１は概略構成及び動作を示す図、図１２及び図１３は電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を示す図である。
この絞り装置は、図８及び図９に示すように、露光用の開口部１００ａ，１１０ａ，１２０ａを形成する基板として地板１００、中間板１１０及び押え板１２０、地板１００に移動自在に配置されて開口部１００ａ，１１０ａ，１２０ａを所望の口径に絞るための５枚の絞り羽根１３０、絞り羽根１３０に連結された駆動リング１４０、駆動リング１４０を回転駆動する駆動源としての電磁アクチュエータ１５０等を備えている。
尚、この装置においては、中間板１１０と押え板１２０との間にシャッタ羽根（不図示）が配置され、又、このシャッタ羽根を駆動する電磁駆動源が設けられて、シャッタ機構も備えるようになっているが、ここでの説明は省略する。
【００３４】
絞り羽根１３０は、地板１００の支軸１０１に揺動自在に支持され、後述する駆動リング１４０のピン１４１が長孔１３１に連結されている。
駆動リング１４０は、環状をなし、周方向において等間隔で設けられた５個のピン１４１及びＵ字状の被駆動部１４２を有し、地板１００に対して回動自在に支持されている。
【００３５】
電磁アクチュエータ１５０は、図８及び図９に示すように、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁されたロータ１５１、ロータ１５１の周りに磁路を形成する円筒状のヨーク１５２、励磁用のコイル１５３、ロータ１５１を初期位置に向けて付勢する磁気的吸引力を及ぼす磁性体としての第１磁性ピン１５４及び第２磁性ピン１５５、ロータ１５１とヨーク１５２との間に配置されて磁束を検出する磁気センサとしてのホール素子１５６等を備えている。
【００３６】
ロータ１５１は、図８及び図９に示すように、略円柱状をなす着磁部１５１ａ、着磁部１５１ａの回転中心から偏倚した位置に一体的に形成されて被駆動部１４２に連結される駆動ピン１５１ｂを有し、作動角度θ＝５０°の角度範囲を回動し得るように、上枠１５７及び下枠１５８により支持されている。
【００３７】
着磁部１５１ａは、回転中心を通る面により（それぞれ中心角１８０°にて）二分される一方の半体がＮ極に、他方の半体がＳ極に着磁されている。そして、磁極中心Ｐｎ，Ｐｓにて磁力が最も大きく、両磁極の境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２にて磁力が最も小さくなっている。
したがって、磁極中心Ｐｎ，Ｐｓと対向する位置あるいは境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２と対向する位置に第１磁性ピン１５４及び第２磁性ピン１５５が位置するとき、ロータ１５１を回転させようとするトルクは発生しない。
【００３８】
第１磁性ピン１５４は、図１０に示すように、ロータ１５１が初期位置θｏにあるとき、Ｓ極の磁極中心Ｐｓと対向する位置に配置されている。第２磁性ピン１５５は、図１１に示すように、ロータ１５１が時計回りに回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、両磁極の境界部分Ｐｂ１と対向する位置に配置されている。すなわち、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、両者の中心角が直角（９０°）＋作動角度θ（５０°）となるように、ロータ１５１の周方向（回転方向）において離隔した位置に配置されている。
【００３９】
第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、ロータ１５１が作動範囲内にあるとき、第１磁性ピン１５４が磁極中心Ｐｓを反時計回りに引き付けかつ第２磁性ピン１５５が磁極中心Ｐｎを反時計回りに引き付けるように、すなわち、ロータ１５１に対して共に反時計回りに（同一方向への）回転付勢力を及ぼすようになっている。
【００４０】
また、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、第１磁性ピン１５４が大径で短いもの、第２磁性ピン１５５が小径で長いものが用いられ、両者の体積は同一となるように形成されている。したがって、ロータ１５１に対して作用する磁気的吸引力は同一となる。
【００４１】
次に、電磁アクチュエータ１５０の動作及びトルク特性を図１２及び図１３に基づき、又、絞り羽根１３０の動作を図１０及び図１１を参照しつつ説明する。尚、図１２において、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、同一の磁気的吸引力を及ぼすため同一の大きさで表されている。
【００４２】
図１２（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１５１がストッパにより停止して初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン１５４は磁極中心Ｐｓに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン１５５は境界部分Ｐｂ１から時計回りに５０°（磁極中心Ｐｎから反時計回りに４０°）離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１５１に作用する合成トルクは、図１３中のＰ１点で示す値Ｔｓとなる。
また、ロータ１５１が初期位置θｏにあるとき、図１０に示すように、絞り羽根１３０は開口部１００ａを全開した状態にある。
【００４３】
図１２（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１５１が時計回りに２５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン１５４は磁極中心Ｐｓから反時計回りに２５°離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン１５５は境界部分Ｐｂ１から時計回りに２５°（磁極中心Ｐｎから反時計回りに６５°）離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１５１に作用する合成トルクは、図１３中のＰ２点で示す値Ｔｈとなる。
また、ロータ１５１がこの中間位置にあるとき、絞り羽根１３０は開口部１００ａを途中の口径に絞った状態にある。
【００４４】
図１２（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１５１が時計回りに５０°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン１５４は磁極中心Ｐｓから反時計回りに５０°離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン１５５は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１５１に作用する合成トルクは、図１３中のＰ３点で示す値Ｔｓとなる。
また、ロータ１５１が最大回転位置θｍａｘにあるとき、図１１に示すように、絞り羽根１３０は開口部１００ａを最も絞った状態にある。
【００４５】
このように、ロータ１５１が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度５０°を回転する間において、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図１３に示すように、初期位置θｏで最小値Ｔｓ、回転角度５°〜４５°の範囲で最大値Ｔｈ、最大回転位置θｍａｘで最小値Ｔｓとなり、作動範囲においてトルク変動ΔＴ（＝Ｔｈ−Ｔｓ）を生じるものの、回転角度５°〜４５°の幅広い範囲において一定値Ｔｈとなる。すなわち、作動範囲の両端側において僅かな負荷変動があるものの、殆どの領域において負荷変動（トルク変動）がないため、ロータ１５１は安定して回転することができる。
【００４６】
したがって、ホール素子１５６により磁束の変化を検出しつつ、ロータ１５１の回転位置をフィードバック制御して、最適な露光量が得られるように絞り口径を自動的に制御する際に、上記のように、作動範囲の殆どの領域において負荷変動（トルク変動）がないため、ロータ１５１が通電に応じて安定して回転することになる。これにより、露光量に応じた絞り口径となるように、高精度な絞り制御を行なうことができる。
【００４７】
上記実施形態においては、ロータ１０，１５１の周りに配置する複数の磁性ピンとして、２本の磁性ピン４０（４０´），５０（５０´）、１５４，１５５を示したが、これに限定されるものではなく、ロータ１０，１５１に対して、周方向において相互に離隔した位置に配置されかつ同一方向への回転付勢力を及ぼすものである限り、３本以上の磁性ピンを適用することも可能である。
【００４８】
上記実施形態においては、ロータ１０，１５１の作動角度θとして、４５°、５０°の場合を示したが、これに限定されるものではなく、４５°以下の角度、あるいは、５０°以上の角度を採用することも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電磁アクチュエータによれば、二極に着磁されたロータの周りにおいて、ロータの周方向において離隔した位置に配置されかつロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピン（第１磁性ピン及び第２磁性ピン）を設けたことにより、ロータに作用するトルク（合成トルク）は、変動幅が低減されあるいは平坦化される。これにより、ロータは作動範囲において安定した回転が可能となる。
特に、この電磁アクチュエータを駆動源として用いたカメラ用絞り装置によれば、安定した高精度な絞り動作を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁アクチュエータの一実施形態を示すものであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】図１に示す電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図３】図１に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図４】他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図５】図４に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図６】さらに他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図７】図６に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図８】本発明に係るカメラ用絞り装置の一実施形態を示す正面図である。
【図９】図８に示すカメラ用絞り装置の縦断面図である。
【図１０】図８に示すカメラ用絞り装置の内部を示すものであり、絞り羽根が開いて初期位置にある状態を示す透視図である。
【図１１】図８に示すカメラ用絞り装置の内部を示すものであり、絞り羽根が作動して最大絞り位置にある状態を示す透視図である。
【図１２】図８に示すカメラ用絞り装置に用いられた電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図１３】図１２に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図１４】従来の電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図１５】図１４に示す従来の電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【符号の説明】
１０，１５１ ロータ
１０ａ，１５１ａ 着磁部
１０ｂ，１５１ｂ 駆動ピン
２０，１５２ ヨーク
３０，１５３ コイル
４０，４０´，１５４ 第１磁性ピン（磁性体）
５０，５０´，１５５ 第２磁性ピン（磁性体）
６０，１５６ ホール素子（磁気センサ）
１００ 地板（基板）
１００ａ 開口部
１３０ 絞り羽根
１４０ 駆動リング
１５０ 電磁アクチュエータ（駆動源）
Ｐｎ，Ｐｓ 磁極中心
Ｐｂ１，Ｐｂ２ 両磁極の境界部分
【発明の属する技術分野】
本発明は、コイルへの通電制御により所定の角度範囲を往復動するロータを有する電磁アクチュエータ及びカメラ用絞り装置に関し、特に、ロータの周りに配置されて磁気的吸引力を及ぼす磁性ピン等を備えた電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用絞り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電磁アクチュエータとしては、所定の角度範囲を往復動するロータ、ロータを休止位置に復帰させるべくあるいは休止位置及び最大回転位置に保持するべくそれぞれ異なる向きに磁気的吸引力を及ぼす磁性ピン、ロータの周りに巻回された励磁用のコイル等を備えたものが知られている。
【０００３】
例えば、図１４に示すように、Ｎ極及びＳ極に着磁されかつ回転中心から偏倚した位置に出力ピン１ａが一体的に形成されたロータ１、ロータ１の周りに配置された磁性ピン２等を備えた電磁アクチュエータの場合、コイルへの通電により、ロータ１が、休止位置から図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように時計回りに回転して最大回転位置に達し、一方、コイルへの通電を断つと、磁性ピン２の磁気的吸引力により初期位置（休止位置）に復帰させられる。この動作において、磁性ピン２の磁気的吸引力は、ロータ１を反時計回りに回転させるトルクとして作用する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このトルクは、図１４及び図１５に示すように、ロータ１の周方向における磁極（Ｎ極）の中心部分（回転角度０°）とＮ極及びＳ極の境界部分（回転角度９０°）とで零となり、両者の中間部分（回転角度４５°）で最大となるような変動幅の大きい特性となる。したがって、ロータ１の作動範囲を４５°（回転角度２２．５°〜６７．５°までの間）とした場合、その作動範囲においてトルク変動Ｗを生じることになる。このトルク変動Ｗは、通電によりロータ１の回転角度を制御する際に、負荷変動として作用する。
【０００５】
一方、このような電磁アクチュエータを、例えばカメラ用絞り装置の駆動源として採用し、ホール素子等の磁気センサを用いて回転角度による磁束の変化を検出し、この検出結果に基づき角度変化に応じたフィードバック制御を行なう際に、上記のようにトルク変動（負荷変動）が大きいと、制御誤差が大きくなり、絞り動作の精度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ロータの作動範囲におけるトルク変動（負荷変動）を極力小さくして、絞り装置等の駆動源として適用した場合に制御の容易化、高精度化が図れる電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用絞り装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁アクチュエータは、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁され所定の角度範囲を回動して駆動力を出力するロータと、ロータの周りに磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、ロータを初期位置に向けて付勢する磁気的吸引力を及ぼす磁性体とを備えた電磁アクチュエータであって、上記磁性体は、ロータの周方向において離隔した位置に配置されかつロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピンからなり、この複数の磁性ピンは、ロータが初期位置にあるとき一方の磁極の磁極中心と対向するように配置された第１磁性ピンと、ロータが最大回転位置にあるときに両磁極の境界部分と対向するように配置された第２磁性ピンと、を有することを特徴としている。
【０００８】
この構成によれば、ロータに対して回転付勢力すなわちトルクを及ぼす磁性ピンが、離れた位置において同一方向に作用するように複数設けられているため、それぞれの磁性ピンが及ぼすトルクのピークが、回転角度に対してそれぞれ異なる位置に現れる。これにより、複数の磁性ピンによる合成トルクは、変動幅が低減されあるいは平坦化され、ロータは作動範囲において安定して回転する。
特に、ロータが初期位置にあるとき第１磁性ピンがトルクを生じず、第２磁性ピンのみがトルクを生じる。一方、ロータが最大回転位置にあるとき第２磁性ピンはトルクを生じず、第１磁性ピンのみがトルクを生じる。これにより、作動範囲においては、変動幅が低減されたあるいは平坦化された合成トルクが作用する。
【０００９】
上記構成において、第１磁性ピン及び第２磁性ピンは、両者の中心角がロータの作動角度に直角を加えた角度となる位置に配置されている、構成を採用できる。
この構成によれば、ロータの回転中心に対して第１磁性ピンと第２磁性ピンとのなす中心角がロータの作動角度＋直角（９０°）となるように、両者を画一化した位置に配置することで、配置角度の検討が不要になり、設計が容易になる。
【００１０】
上記構成において、第１磁性ピン及び第２磁性ピンは、磁気的吸引力を異ならせるべく体積が異なる、構成を採用することができる。
この構成によれば、それぞれの磁性ピンでの磁気的吸引力が異なるため、初期位置での合成トルクと最大回転位置での合成トルクも異なる。したがって、トルク変動の低減を図りつつも、それぞれの回転位置で作用するトルクに変化を持たせて、種々の要求に適合するトルク特性を設定することができる。
【００１１】
上記構成において、ロータとヨークとの間に配置されて磁束の変化を検出する磁気センサを有する、構成を採用できる。
この構成によれば、磁気センサによりロータの回転角度位置を検出することができ、又、変動幅が低減されたあるいは平坦化されたトルクが作用するため高精度な検出が行なえる。
【００１２】
本発明のカメラ用絞り装置は、露光用の開口部を形成する基板と、基板に移動自在に配置されて開口部を所望の口径に絞るための絞り羽根と、絞り羽根を駆動する駆動源とを備えたカメラ用絞り装置であって、上記駆動源は、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁され所定の角度範囲を回動して駆動力を出力するロータと、ロータの周りに磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、ロータを初期位置に復帰させるべくロータの周方向において離隔した位置に配置されかつロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピンからなり、この複数の磁性ピンは、ロータが初期位置にあるとき一方の磁極の磁極中心と対向するように配置された第１磁性ピンと、ロータが最大回転位置にあるときに両磁極の境界部分と対向するように配置された第２磁性ピンと、を有することを特徴としている。
この構成によれば、複数の磁性ピン（第１磁性ピン及び第２磁性ピン）による合成トルクは、変動幅が低減されあるいは平坦化されるため、ロータは作動範囲において安定して回転する。したがって、このロータにより駆動される絞り羽根は、安定した高精度な絞り動作を行なうことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、本発明に係る電磁アクチュエータの一実施形態を示すものである。この電磁アクチュエータは、図１に示すように、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁されたロータ１０、ロータ１０の周りに磁路を形成する円筒状のヨーク２０、励磁用のコイル３０、ロータ１０を初期位置に向けて付勢する磁気的吸引力を及ぼす磁性体としての第１磁性ピン４０及び第２磁性ピン５０、ロータ１０とヨーク２０との間に配置されて磁束を検出する磁気センサとしてのホール素子６０等を備えている。
【００１４】
ロータ１０は、図１に示すように、略円柱状をなす着磁部１０ａ、着磁部１０ａの回転中心から偏倚した位置に一体的に形成されて外部に駆動力を伝える駆動ピン１０ｂを有し、所定の角度範囲θ（作動角度）を回動し得るように、上枠７０及び下枠８０により支持されている。
着磁部１０ａは、回転中心を通る面により（それぞれ中心角１８０°にて）二分される一方の半体がＮ極に着磁され、他方の半体がＳ極に着磁されている。そして、それぞれの磁極中心Ｐｎ，Ｐｓにて磁力が最も大きく、両磁極の境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２にて磁力が最も小さくなっている。
したがって、磁極中心Ｐｎ，Ｐｓと対向する位置あるいは境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２と対向する位置に磁性ピン４０，５０が位置するとき、ロータ１０を回転させようとするトルクは発生しない。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、第１磁性ピン４０は、ロータ１０が初期位置θｏにあるとき、Ｎ極の磁極中心Ｐｎと対向する位置に配置されている。第２磁性ピン５０は、ロータ１０が時計回りに回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、両磁極の境界部分Ｐｂ１と対向する位置に配置されている。
すなわち、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とは、両者の中心角が直角（９０°）＋作動角度θとなるように、ロータ１０の周方向（回転方向）において離隔した位置に配置されている。
【００１６】
第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とは、ロータ１０が作動角度θの範囲内にあるとき、第１磁性ピン４０が磁極中心Ｐｎを反時計回りに引き付けかつ第２磁性ピン５０が磁極中心Ｐｓを反時計回りに引き付けるように、すなわち、ロータ１０に対して共に反時計回りに（同一方向への）回転付勢力を及ぼすようになっている。また、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とは、同一の寸法（同一径及び同一長さ）すなわち同一の体積に形成されている。したがって、ロータ１０に対して作用する磁気的吸引力は同一となる。
【００１７】
次に、この電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を、図２及び図３に基づき説明する。ここで、ロータ１０の作動角度θは４５°とする。
図２（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１０が初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｓと境界部分Ｐｂ１との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図３中のＰ１点で示す値Ｔｃとなる。尚、ロータ１０は、初期位置θｏにおいて、ストッパ（不図示）で位置決めされている。
【００１８】
図２（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに２２．５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに２２．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに６７．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図３中のＰ２点で示す値Ｔｃとなる。
【００１９】
図２（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに４５°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｎと境界部分Ｐｂ２との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図３中のＰ３点で示す値Ｔｃとなる。
【００２０】
このように、ロータ１０が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度４５°を回転する間において、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図３に示すように、変動のない一定値Ｔｃとなる。したがって、ロータ１０が作動範囲を回動する際に負荷変動がないため、ロータ１０は安定して回転する。
【００２１】
図４及び図５は、他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を示すものである。この実施形態においては、第１磁性ピン４０よりも小さい体積の第２磁性ピン５０´を採用した以外は、前述の実施形態と同一であり、それ故に同一の構成については説明を省略する。
【００２２】
この電磁アクチュエータにおいては、図４（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１０が初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン５０´は磁極中心Ｐｓから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｓと境界部分Ｐｂ１との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図５中のＰ１点で示す値Ｔｓとなる。
【００２３】
図４（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに２２．５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに２２．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０´は磁極中心Ｐｓから反時計回りに６７．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図５中のＰ２点で示す値（Ｔｓ＋Ｔｈ）／２となる。
【００２４】
図４（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに４５°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン４０は磁極中心Ｐｎから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｎと境界部分Ｐｂ２との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０´は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図５中のＰ３点で示す値Ｔｈとなる。
【００２５】
このように、ロータ１０が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度４５°を回転する間において、第１磁性ピン４０と第２磁性ピン５０´とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図５に示すように、初期位置θｏでＴｓ〜最大回転位置θｍａｘでＴｈ（Ｔｓ＜Ｔｈ）となり、作動範囲においてΔＴのトルク変動を生じる。
【００２６】
すなわち、全体としてトルク変動を抑制しつつも、初期位置θｏよりも最大回転位置θｍａｘでのトルクがΔＴだけ大きくなるようにトルク特性を設定するものである。したがって、ロータ１０の回転制御において、最大回転位置θｍａｘ側で特に負荷を大きくしてロータ１０を確実に停止させるような場合、あるいは、初期位置θｏ側で小さい負荷とし最大回転位置θｍａｘ側で大きな負荷を要するような駆動源として適用されるのに好適である。
【００２７】
図６及び図７は、さらに他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を示すものである。この実施形態においては、第２磁性ピン５０よりも小さい体積の第１磁性ピン４０´をした採用した以外は、図１及び図２に示す実施形態と同一であり、それ故に同一の構成については説明を省略する。
【００２８】
この電磁アクチュエータにおいては、図６（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１０が初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン４０´は磁極中心Ｐｎに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｓと境界部分Ｐｂ１との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図７中のＰ１点で示す値Ｔｈとなる。
【００２９】
図６（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに２２．５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン４０´は磁極中心Ｐｎから反時計回りに２２．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は磁極中心Ｐｓから反時計回りに６７．５°離れた位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図７中のＰ２点で示す値（Ｔｈ＋Ｔｓ）／２となる。
【００３０】
図６（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１０が時計回りに４５°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン４０´は磁極中心Ｐｎから反時計回りに４５°離れた位置すなわち磁極中心Ｐｎと境界部分Ｐｂ２との中間位置にあり、ロータ１０を反時計回りに回転させようとする最大トルクを発生する。一方、第２磁性ピン５０は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１０に作用する合成トルクは、図７中のＰ３点で示す値Ｔｓとなる。
【００３１】
このように、ロータ１０が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度４５°を回転する間において、第１磁性ピン４０´と第２磁性ピン５０とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図７に示すように、初期位置θｏでＴｈ〜最大回転位置θｍａｘでＴｓ（Ｔｈ＞Ｔｓ）となり、作動範囲においてΔＴのトルク変動を生じる。
【００３２】
すなわち、全体としてトルク変動を抑制しつつも、最大回転位置θｍａｘよりも初期位置θｏでのトルクがΔＴだけ大きくなるようにトルク特性を設定するものである。したがって、ロータ１０の回転制御において、初期位置θｏ側で特に負荷（磁気的吸引力）を大きくしてロータ１０を確実に停止させるような場合、あるいは、初期位置θｏ側で大きな負荷を要し最大回転位置θｍａｘ側で小さい負荷とするような駆動源として適用されるのに好適である。
【００３３】
図８ないし図１３は、本発明に係るカメラ用絞り装置の一実施形態を示すものであり、図８ないし図１１は概略構成及び動作を示す図、図１２及び図１３は電磁アクチュエータの動作及びトルク特性を示す図である。
この絞り装置は、図８及び図９に示すように、露光用の開口部１００ａ，１１０ａ，１２０ａを形成する基板として地板１００、中間板１１０及び押え板１２０、地板１００に移動自在に配置されて開口部１００ａ，１１０ａ，１２０ａを所望の口径に絞るための５枚の絞り羽根１３０、絞り羽根１３０に連結された駆動リング１４０、駆動リング１４０を回転駆動する駆動源としての電磁アクチュエータ１５０等を備えている。
尚、この装置においては、中間板１１０と押え板１２０との間にシャッタ羽根（不図示）が配置され、又、このシャッタ羽根を駆動する電磁駆動源が設けられて、シャッタ機構も備えるようになっているが、ここでの説明は省略する。
【００３４】
絞り羽根１３０は、地板１００の支軸１０１に揺動自在に支持され、後述する駆動リング１４０のピン１４１が長孔１３１に連結されている。
駆動リング１４０は、環状をなし、周方向において等間隔で設けられた５個のピン１４１及びＵ字状の被駆動部１４２を有し、地板１００に対して回動自在に支持されている。
【００３５】
電磁アクチュエータ１５０は、図８及び図９に示すように、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁されたロータ１５１、ロータ１５１の周りに磁路を形成する円筒状のヨーク１５２、励磁用のコイル１５３、ロータ１５１を初期位置に向けて付勢する磁気的吸引力を及ぼす磁性体としての第１磁性ピン１５４及び第２磁性ピン１５５、ロータ１５１とヨーク１５２との間に配置されて磁束を検出する磁気センサとしてのホール素子１５６等を備えている。
【００３６】
ロータ１５１は、図８及び図９に示すように、略円柱状をなす着磁部１５１ａ、着磁部１５１ａの回転中心から偏倚した位置に一体的に形成されて被駆動部１４２に連結される駆動ピン１５１ｂを有し、作動角度θ＝５０°の角度範囲を回動し得るように、上枠１５７及び下枠１５８により支持されている。
【００３７】
着磁部１５１ａは、回転中心を通る面により（それぞれ中心角１８０°にて）二分される一方の半体がＮ極に、他方の半体がＳ極に着磁されている。そして、磁極中心Ｐｎ，Ｐｓにて磁力が最も大きく、両磁極の境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２にて磁力が最も小さくなっている。
したがって、磁極中心Ｐｎ，Ｐｓと対向する位置あるいは境界部分Ｐｂ１，Ｐｂ２と対向する位置に第１磁性ピン１５４及び第２磁性ピン１５５が位置するとき、ロータ１５１を回転させようとするトルクは発生しない。
【００３８】
第１磁性ピン１５４は、図１０に示すように、ロータ１５１が初期位置θｏにあるとき、Ｓ極の磁極中心Ｐｓと対向する位置に配置されている。第２磁性ピン１５５は、図１１に示すように、ロータ１５１が時計回りに回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、両磁極の境界部分Ｐｂ１と対向する位置に配置されている。すなわち、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、両者の中心角が直角（９０°）＋作動角度θ（５０°）となるように、ロータ１５１の周方向（回転方向）において離隔した位置に配置されている。
【００３９】
第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、ロータ１５１が作動範囲内にあるとき、第１磁性ピン１５４が磁極中心Ｐｓを反時計回りに引き付けかつ第２磁性ピン１５５が磁極中心Ｐｎを反時計回りに引き付けるように、すなわち、ロータ１５１に対して共に反時計回りに（同一方向への）回転付勢力を及ぼすようになっている。
【００４０】
また、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、第１磁性ピン１５４が大径で短いもの、第２磁性ピン１５５が小径で長いものが用いられ、両者の体積は同一となるように形成されている。したがって、ロータ１５１に対して作用する磁気的吸引力は同一となる。
【００４１】
次に、電磁アクチュエータ１５０の動作及びトルク特性を図１２及び図１３に基づき、又、絞り羽根１３０の動作を図１０及び図１１を参照しつつ説明する。尚、図１２において、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とは、同一の磁気的吸引力を及ぼすため同一の大きさで表されている。
【００４２】
図１２（ａ）に示すように、非通電の状態でロータ１５１がストッパにより停止して初期位置θｏにあるとき、第１磁性ピン１５４は磁極中心Ｐｓに対向する位置にあり、トルクを発生しない。一方、第２磁性ピン１５５は境界部分Ｐｂ１から時計回りに５０°（磁極中心Ｐｎから反時計回りに４０°）離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１５１に作用する合成トルクは、図１３中のＰ１点で示す値Ｔｓとなる。
また、ロータ１５１が初期位置θｏにあるとき、図１０に示すように、絞り羽根１３０は開口部１００ａを全開した状態にある。
【００４３】
図１２（ｂ）に示すように、通電状態でロータ１５１が時計回りに２５°（作動角度θの半分）回転した位置にあるとき、第１磁性ピン１５４は磁極中心Ｐｓから反時計回りに２５°離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン１５５は境界部分Ｐｂ１から時計回りに２５°（磁極中心Ｐｎから反時計回りに６５°）離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。このとき、ロータ１５１に作用する合成トルクは、図１３中のＰ２点で示す値Ｔｈとなる。
また、ロータ１５１がこの中間位置にあるとき、絞り羽根１３０は開口部１００ａを途中の口径に絞った状態にある。
【００４４】
図１２（ｃ）に示すように、通電状態でロータ１５１が時計回りに５０°（作動角度θ）回転した最大回転位置θｍａｘにあるとき、第１磁性ピン１５４は磁極中心Ｐｓから反時計回りに５０°離れた位置にあり、ロータ１５１を反時計回りに回転させようとするトルクを発生する。一方、第２磁性ピン１５５は境界部分Ｐｂ１と対向する位置にあり、トルクを発生しない。このとき、ロータ１５１に作用する合成トルクは、図１３中のＰ３点で示す値Ｔｓとなる。
また、ロータ１５１が最大回転位置θｍａｘにあるとき、図１１に示すように、絞り羽根１３０は開口部１００ａを最も絞った状態にある。
【００４５】
このように、ロータ１５１が初期位置θｏから最大回転位置θｍａｘまでの作動角度５０°を回転する間において、第１磁性ピン１５４と第２磁性ピン１５５とが及ぼす合成トルク（反時計回りの回転トルク）は、図１３に示すように、初期位置θｏで最小値Ｔｓ、回転角度５°〜４５°の範囲で最大値Ｔｈ、最大回転位置θｍａｘで最小値Ｔｓとなり、作動範囲においてトルク変動ΔＴ（＝Ｔｈ−Ｔｓ）を生じるものの、回転角度５°〜４５°の幅広い範囲において一定値Ｔｈとなる。すなわち、作動範囲の両端側において僅かな負荷変動があるものの、殆どの領域において負荷変動（トルク変動）がないため、ロータ１５１は安定して回転することができる。
【００４６】
したがって、ホール素子１５６により磁束の変化を検出しつつ、ロータ１５１の回転位置をフィードバック制御して、最適な露光量が得られるように絞り口径を自動的に制御する際に、上記のように、作動範囲の殆どの領域において負荷変動（トルク変動）がないため、ロータ１５１が通電に応じて安定して回転することになる。これにより、露光量に応じた絞り口径となるように、高精度な絞り制御を行なうことができる。
【００４７】
上記実施形態においては、ロータ１０，１５１の周りに配置する複数の磁性ピンとして、２本の磁性ピン４０（４０´），５０（５０´）、１５４，１５５を示したが、これに限定されるものではなく、ロータ１０，１５１に対して、周方向において相互に離隔した位置に配置されかつ同一方向への回転付勢力を及ぼすものである限り、３本以上の磁性ピンを適用することも可能である。
【００４８】
上記実施形態においては、ロータ１０，１５１の作動角度θとして、４５°、５０°の場合を示したが、これに限定されるものではなく、４５°以下の角度、あるいは、５０°以上の角度を採用することも可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の電磁アクチュエータによれば、二極に着磁されたロータの周りにおいて、ロータの周方向において離隔した位置に配置されかつロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピン（第１磁性ピン及び第２磁性ピン）を設けたことにより、ロータに作用するトルク（合成トルク）は、変動幅が低減されあるいは平坦化される。これにより、ロータは作動範囲において安定した回転が可能となる。
特に、この電磁アクチュエータを駆動源として用いたカメラ用絞り装置によれば、安定した高精度な絞り動作を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁アクチュエータの一実施形態を示すものであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】図１に示す電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図３】図１に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図４】他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図５】図４に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図６】さらに他の実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図７】図６に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図８】本発明に係るカメラ用絞り装置の一実施形態を示す正面図である。
【図９】図８に示すカメラ用絞り装置の縦断面図である。
【図１０】図８に示すカメラ用絞り装置の内部を示すものであり、絞り羽根が開いて初期位置にある状態を示す透視図である。
【図１１】図８に示すカメラ用絞り装置の内部を示すものであり、絞り羽根が作動して最大絞り位置にある状態を示す透視図である。
【図１２】図８に示すカメラ用絞り装置に用いられた電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図１３】図１２に示す電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【図１４】従来の電磁アクチュエータの動作を示すものであり、（ａ）ロータが初期位置にある状態、（ｂ）はロータが作動範囲の中間位置まで回転した状態、（ｃ）はロータが最大回転位置にある状態、をそれぞれ示す。
【図１５】図１４に示す従来の電磁アクチュエータに設けられた磁性ピンのトルク特性を示す図である。
【符号の説明】
１０，１５１ ロータ
１０ａ，１５１ａ 着磁部
１０ｂ，１５１ｂ 駆動ピン
２０，１５２ ヨーク
３０，１５３ コイル
４０，４０´，１５４ 第１磁性ピン（磁性体）
５０，５０´，１５５ 第２磁性ピン（磁性体）
６０，１５６ ホール素子（磁気センサ）
１００ 地板（基板）
１００ａ 開口部
１３０ 絞り羽根
１４０ 駆動リング
１５０ 電磁アクチュエータ（駆動源）
Ｐｎ，Ｐｓ 磁極中心
Ｐｂ１，Ｐｂ２ 両磁極の境界部分
Claims (5)
- 外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁され所定の角度範囲を回動して駆動力を出力するロータと、前記ロータの周りに磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、前記ロータを初期位置に向けて付勢する磁気的吸引力を及ぼす磁性体と、を備えた電磁アクチュエータであって、
前記磁性体は、前記ロータの周方向において離隔した位置に配置されかつ前記ロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピンからなり、
前記複数の磁性ピンは、前記ロータが初期位置にあるとき一方の磁極の磁極中心と対向するように配置された第１磁性ピンと、前記ロータが最大回転位置にあるときに両磁極の境界部分と対向するように配置された第２磁性ピンと、を有する、
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記第１磁性ピン及び前記第２磁性ピンは、両者の中心角が前記ロータの作動角度に直角を加えた角度となる位置に配置されている、
ことを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第１磁性ピン及び第２磁性ピンは、磁気的吸引力を異ならせるべく体積が異なる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記ロータと前記ヨークとの間に配置されて磁束の変化を検出する磁気センサを有する、
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の電磁アクチュエータ。 - 露光用の開口部を形成する基板と、前記基板に移動自在に配置されて前記開口部を所望の口径に絞るための絞り羽根と、前記絞り羽根を駆動する駆動源と、を備えたカメラ用絞り装置であって、
前記駆動源は、外周面を二分するようにＮ極及びＳ極に着磁され所定の角度範囲を回動して駆動力を出力するロータと、前記ロータの周りに磁路を形成するヨークと、励磁用のコイルと、前記ロータを初期位置に復帰させるべく前記ロータの周方向において離隔した位置に配置されかつ前記ロータに対して同一方向への回転付勢力を及ぼす複数の磁性ピンからなり、
前記複数の磁性ピンは、前記ロータが初期位置にあるとき一方の磁極の磁極中心と対向するように配置された第１磁性ピンと、前記ロータが最大回転位置にあるときに両磁極の境界部分と対向するように配置された第２磁性ピンと、を有する、
ことを特徴とするカメラ用絞り装置。
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