JP4164297B2 - 駆動装置、光量調節装置及びレンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等の光学機器に好適な駆動装置、光量調節装置及びレンズ駆動装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズシャッタカメラのシャッタ装置としては、図１５に示すものがある。
【０００３】
同図において、１０１は永久磁石、１０２は駆動レバー、１０２ａは駆動レバー１０２に設けられた駆動ピンである。前記駆動レバー１０２は永久磁石１０１に固着され、該永久磁石１０１と一体的に回転する。１０３はコイル、１０４，１０５は軟磁性材料から成り、前記コイル１０３により励磁されるステータである。ステータ１０４とステータ１０５は１０４ａ部と１０５ａ部において接合されており、磁気回路上一体となっている。前記コイル１０３への通電により、ステータ１０４及びステータ１０５が励磁され、永久磁石１０１は所定の角度内を回転駆動する。１０６，１０７はシャッタ羽根であり、１０８は地板である。前記シャッタ羽根１０６，１０７は地板１０８のピン１０８ａ，１０８ｂへ穴部１０６ａ，１０７ａにおいて回転可能に取り付けられ、長穴１０６ｂ，１０７ｂが前記駆動ピン１０２ａに摺動可能に嵌合し、前記永久磁石１０１とともに駆動レバー１０２が回転する事で、該シャッタ羽根１０６，１０７は穴部１０６ａ，１０７ａを中心として回転駆動され、不図示の開口を開閉する。
【０００４】
この他の形態としては、コストアップを防ぐ為に永久磁石をプラスチックマグネットで形成し、駆動ピンを一体的に成形したものもある。
【０００５】
１０９は前記シャッタ羽根１０６，１０７を前記地板１０８との間で移動可能に保持する前地板であり、１１０は前記ステータ１０４，１０５を保持し、前記永久磁石１０１を回転可能に保持する後地板である。
【０００６】
また、撮像素子にＣＣＤなどを用い、被写界像を光電変換して記憶媒体に静止画像の情報として記録するデジタルカメラが普及してきている。この種のデジタルカメラの露光に関する動作について、以下に簡単に説明する。
【０００７】
まず撮影に先立って主電源が投入され、撮像素子が動作状態になるとシャッタ羽根は前記撮像素子に露光可能な開位置に保持される。これにより前記撮像素子にて電荷の蓄積と放出転送が繰り返され、画像モニターによって被写界の観察が可能になる。
【０００８】
その後、レリーズボタンが押されると、その時点での撮像素子の出力に応じて絞り値と露光時間が決定され、それに基づいて、露光開口の口径を絞る必要がある場合には、まず、絞り羽根が駆動されて所定の絞り値にセットされる。次に、蓄積電荷の放出がされている前記撮像素子に対して電荷の蓄積開始が指示され、それと同時にその蓄積開始信号をトリガー信号として露光時間制御回路が起動され、所定の露光時間の経過により、前記シャッタ羽根が前記撮像素子への露光を遮る閉位置へと駆動される。前記撮像素子への露光が遮られた後、蓄積された電荷の転送が行われ、画像書き込み装置を介して記録媒体に画像情報が記録される。電荷の転送中に撮像素子への露光を防ぐのは、電荷の転送中に余分な光によって電荷が変化してしまうことを防ぐためである。
【０００９】
上記のようなシャッタ装置の他に、ＮＤフィルターを進退させる機構を持つものや、小さな絞り径をもつ絞り規制部材を進退させる機構を持つものがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記シャッタ装置はコイルやステータにより地板において多くの範囲を占めてしまい、他のアクチエータやレンズのガイド棒等を配置する事が困難になってしまう。この欠点を解消するものとして、本願出願人により特開２００２−４９０７６号公報において、以下の実施例に開示の装置が提案されている。
【００１１】
回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が該仮想軸を中心とする角度方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転中心を中心として回転可能なマグネットを備え、該マグネットの外周或いは内周コイルを配置し、前記コイルにより励磁される第１のステータと第２のステータが前記マグネットの上面及び下面及び内周面に対向したステータと、前記マグネットと一体的に構成された羽根駆動ピンとからなる駆動装置と、開口部を備えた地板と、前記駆動装置の羽根駆動ピンにより駆動され、前記地板の開口部の開口量を調節する光量調節羽根とを備えた光量調節装置である。
【００１２】
このような構成の光量調節装置とする事により、地板上においてコイルやステータ以外の構成部材を配置可能なコンパクトな装置にすることができるといった従来にない効果を有するものとなる。
【００１３】
その後、本願出願人が更にこの種の装置の開発を進めていくと、前記コイルヘの通電がなされないときに生じる、前記マグネットが磁極部に吸引される力により該マグネットの安定する位置がシャッタの開口行程の途中にある場合、最大開口を保持する状態、或いは、完全に遮光している状態に保持するには前記コイルへの通電を続けなければならず、消費電力の面に難があることが判明した。
【００１４】
また、近年製品の使用によっては２種類の位置の間でレンズ駆動を行えば良いものもある。例えば収納位置と使用位置との間で移動させる場合や、通常撮影距離位置とマクロ撮影位置との間で移動させる場合である。このような簡易のレンズ駆動機構を、上記の構成に使用されるアクチュエータを用いて、前記光量調節羽根の代わりに用いる構成も考えているが、この際にも２種類の位置でレンズを保持するのに通電をし続けなければならないとすると、電池を電源とするカメラ等には適さないことになる。
【００１５】
そこで本願出願人は、省電化を可能にする光量調節装置やレンズ駆動装置を新たに考えている。
【００１６】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、コイルへの無通電時において、マグネットの着磁部の１極の中心が各磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される条件を設定し、一旦コイルへ通電して駆動動作を行った後は、前記コイルへの通電を断っても、マグネットを回動範囲端である第１もしくは第２の位置に保持することができ、省電力化を達成し得る駆動装置を提供しようとするものである。
【００１７】
本発明の第２の目的は、省電化を達成しつつ、所望の第１の開口状態もしくは第２の開口状態を保持することのできる光量調節装置を提供しようとするものである。
【００１８】
本発明の第３の目的は、省電化を達成しつつ、所望の第１のレンズ位置もしくは第２のレンズ位置を保持することのできるレンズ駆動装置を提供しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、リング形状を成しその円心を軸中心として回転可能に保持されるとともに、周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットと、該マグネットの外径側もしくは内径側に配置されるコイルと、前記マグネットの回転軸方向の一方の面に対向し、前記コイルにより励磁される櫛歯形状の第１の磁極部と、前記マグネットの回転軸方向の他方の面に対向し、前記コイルにより励磁される櫛歯形状をした第２の磁極部を具備した円盤形状のステータとを有する駆動装置において、前記コイルへの正逆通電が切り換えられることで正逆回転する前記マグネットの回動範囲を、所定の第１の位置と第２の位置の間で一方から他方へ回転できるように規定すると共に、前記マグネットが前記第１の位置もしくは前記第２の位置に達した状態では、前記各磁極部の中心に対して前記マグネットの着磁部の１極の中心が一定の角度をなし、この状態時に前記コイルへの通電が断たれると、前記各磁極部の中心に前記マグネットの着磁部の１極の中心を対向させるコギング力が前記第１の位置もしくは前記第２の位置の状態を保持する力として作用するように、前記各磁極部に対する前記マグネットの関係を規定する規定部材を有し、前記各磁極部の一つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネットの回転軸方向の板厚に対する該マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３３３Ｘ＋０．７＞Ｙ
の条件を満たすように設定した駆動装置とするものである。
【００２１】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項２及び３に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置と、リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、前記マグネットの回転に連動して前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、前記光量調節部材が、前記マグネットが前記第１の位置と前記第２の位置の間で一方から他方へ回転するのに連動して、前記開口部の開口径を第１の開口状態もしくは第２の開口状態のうちの何れか一方に変化させる光量調節装置とするものである。
【００２３】
また、上記第３の目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置と、前記ステータの内径部を光路とするレンズを前記マグネットの回転に連動して光軸方向に移動させて該レンズの位置を変化させるレンズ位置出し機構とを有し、前記レンズ位置出し機構が、前記マグネットが前記第１の位置と前記第２の位置の間で一方から他方へ回転するのに連動して、前記レンズを第１のレンズ位置もしくは第２のレンズ位置のうちの何れか一方に変化させるレンズ駆動装置とするものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１〜図４は本発明の第１の形態に係る図を示すものであり、詳しくは、図１は光量調節装置の分解斜視図、図２は図１の光量調節装置の断面図、図３は図１の光量調節装置のシャッタ閉鎖時における図２のＣ−Ｃ断面図、図４は同じく図１の光量調節装置のシャッタ開放時における図２のＣ−Ｃ断面図であり、いずれもボビンとコイル、及び対向するステータは不図示としてある。また羽根の駆動部分は地板上に１８０度反対位置で同様に機能するため、図示は一方のみとした。
【００２７】
これらの図において、１はプラスチックマグネット材料からなるリング形状のマグネットであり、リング形状の中心である回転中心を仮想軸とすると該仮想軸に対して垂直な方向の平面である一方の面及び他方の面を円周方向に１６分割して交互にＳ極、Ｎ極に着磁されている。着磁部１ａ，１ｃはＮ極に、着磁部１ｂ，１ｄはＳ極に着磁されており、各々その裏面は反対の極になっている。この例では着磁極数は１６極であるが、マグネットは２極以上であればよい。１１は前記マグネット１に一体的に固定される軸受リングであり、回転の為、摺動性の良い材料で成形されている。１２は軸受であり、第１のステータ３と第２のステータ４の間に固定され、前記軸受リング１１及びマグネット１が第１のステータ３と第２のステータ４の間で所定の間隔を維持しながら円滑に回転できるように構成されている。２はリング形状のコイルであり、該コイル２は前記マグネット１と同心でかつ、該マグネット１の外径側に配置されて、電気的に絶縁されている材料で作られたボビン２ａに導線が巻かれている。
【００２８】
３は軟磁性材料からなる第１のステータであり、コイル２への通電により励磁される第１の磁極部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈを持ち、該磁極部３ａ〜３ｈは前記リング形状のマグネット１の軸方向と垂直な第１の平面（一方の面）に所定の隙間をもって対向し、前記マグネット１の径方向でしかも内径方向に延出する平板の櫛歯形状により構成されている。ここの延出する櫛歯形状の磁極部の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（この実施の形態では４５度）ずつ等分（ここでは８つ）配置されている。前記コイル２ヘの通電により、前記第１の磁極部３ａ〜３ｈはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００２９】
４は軟磁性材料からなる第２のステータであり、前記コイル２への通電により励磁される第２の磁極部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈを持ち、該磁極部４ａ〜４ｈは前記マグネット１の前記第１の平面と反対側の平面である第２の平面（他方の面）に所定の隙間をもって対向し、マグネット１の半径方向でしかも内径方向に延出する平板の櫛歯形状により構成されている。この延出する櫛歯形状の磁極部の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（この実施の形態では４５度）ずつ等分（ここでは８つ）配置されている。
【００３０】
前記コイル２ヘの通電により、第２の磁極部４ａ〜４ｈはすべて互いに同極になるように、しかも第１の磁極部３ａ〜３ｈとは逆の極性になるよう励磁される。前記第２のステータ４の第２の磁極部４ａ〜４ｈは、前記マグネット１を挟んで前記第１のステータ３の第１の磁極部３ａ〜３ｈに対向する位置に形成されている。前記第１のステータ３と前記第２のステータ４は、磁極部とは径方向において逆側の位置、即ちコイル２の外径を覆う３ｉ部で磁気的に連結されている。
【００３１】
前記マグネット１、コイル２、第１のステータ３及び第２のステータ４で磁気回路を構成している。
【００３２】
前記マグネット１には第１のステータ３の側に駆動ピン１ｈと１ｉが形成されている。また、駆動ピン１ｈと１ｉは後述の地板５の開口中心と同軸の円弧状の長穴５ｄと５ｅの中をそれぞれ開口中心と同軸の円周方向に概略移動するように配置されている。これらで、マグネット１の回動範囲を所定の状態に規制することになる。
【００３３】
５は光量調節装置の地板であり、該地板５は開口部５ａを備えている。前記第１のステータ３はその第１の平面側において前記地板５に固定されている。６は前地板であり、前記地板５との間に所定の空間を保ち、該空間に後述する光量調節羽根が移動可能に保持するものであり、開口部６ａを備えている。７，８，９，１０は光量調節羽根であり、光量調節羽根７と９の丸穴７ａ，９ａがそれぞれ地板５のピン５ｂ，５ｃに回転可能に嵌合している。また、長穴７ｂ，９ｂはマグネット１の駆動ピン１ｈに摺動可能に嵌合している。前記光量調節羽根８と１０の丸穴８ａ，１０ａはそれぞれ地板５のピン５ｆ，５ｇに回転可能に嵌合しており、長穴８ｂ，１０ｂはマグネット１の駆動ピン１ｉに摺動可能に嵌合している。これにより、マグネット１の回転に応じて地板５の開口部５ａの開口量を変化させることができる。
【００３４】
図３のマグネット１の回転位置は、光量調節羽根７〜１０により開口部５ａを閉じた（最小開口径）とした状態であり、図４のマグネット１の回転位置は、前記光量調節羽根７〜１０を開口部５ａより退避させた位置であり、該開口部５ａを開放にしている状態である。
【００３５】
図３の状態からコイル２に通電を行い、第１のステータ３の磁極部をＮ極、第２のステータ４の磁極部をＳ極に励磁すると、マグネット１は反時計回りに回転して図４に示す開口部５ａを開放する状態になり、この図４の状態からコイル２に逆方向の通電を行い、第１のステータ３の磁極部をＳ極、第２のステータ４の磁極部をＮ極に励磁すると、マグネット１は時計回りに回転して図３に示す開口部５ａを閉じた状態になる。駆動ピン１ｈと１ｉはマグネットと一体的に成形されるので、別部品で構成される場合に比べ、低コストで少ない組み立て誤差となる。
【００３６】
上記構成において、前記コイル２はマグネット１と軸方向における同じ高さの外周（或いは内周でも良い）に配置されるので、図２において回転軸方向が薄型のアクチエータとなり、また、マグネット１の上面及び下面に対向する第１のステータ３と第２のステータ４を挟む磁路となるので磁気抵抗が少なく、コイル２により発生する磁力線が効果的にマグネットに作用する為、出力の高いアクチエータとなり、結果的に薄型で安定した特性を備えた光量調節装置を構成できる。
【００３７】
次に、磁極部の形状について詳細に説明する。
【００３８】
マグネット１はコイル２ヘの無通電時にそれに応じた状態で回転位置が保持される。この様子を図５及び図６を用いて説明する。
【００３９】
図５において、縦軸はマグネット１に作用する第１のステータ３と第２のステータ４との間で発生する磁力を示し、横軸はマグネット１の回転位相を示す。
【００４０】
Ｅ１点，Ｅ２点で示されるところは、正回転しようとするとマイナスの力が働いて元の位置に戻ろうとし、逆回転しようとするとプラスの力が働いて元の位置に戻される。すなわち、マグネット１と磁極部の間の磁力によって該マグネット１がＥ１点或いはＥ２点に安定的に位置決めされようとするコギングの位置である。Ｆ１点，Ｆ２点，Ｆ３点はマグネットの位相が少しでもずれると前後のＥ１点或いはＥ２点の位置に回転する力が働く不安定な均衡状態にある停止位置である。コイル２への通電がなされない状態では、振動や姿勢の変化によってＦ１点，Ｆ２点，Ｆ３点に停止していることはなく、Ｅ１点或いはＥ２点の位置で停止する。
【００４１】
Ｅ１点，Ｅ２点のようなコギング安定点はマグネット１の着磁極数をｎとすると、「３６０／ｎ」度の周期で存在し、その中間位置がＦ１点，Ｆ２点，Ｆ３点のような不安定点になる。
【００４２】
有限要素法による数値シミュレーションの結果、着磁される極の角度（図３においてＢで示す角度) と磁極部の角度（図３においてＡで示す角度) との関係により、コイルヘの通電がない状態での磁極部とマグネットとの吸引状態の様子が変化することが明らかになった。
【００４３】
それによると、磁極部の角度により該マグネットのコギング安定位置が変化する。すなわち、磁極部の角度が所定値以下の場合には、マグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。この時、図５で述べたＥ１点及びＥ２点が、マグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置となる。逆に、磁極部の角度が所定値以上の場合にはマグネットの極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。この時、図５で述べたＥ１点及びＥ２点が、マグネットの極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置となる。その様子を図６で詳しく説明する。
【００４４】
図６は、磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係をグラフ化して示す図である。
【００４５】
図６において、横軸は「マグネットの板厚（軸方向の厚みを意味する）／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ（＝マグネット１極あたりの外周長さ) 」、縦軸は「磁極部１つあたりの角度（図３のＡ度）／マグネット１極あたりの角度（図３のＢ度）」である。例えば、マグネットの外径寸法がφ１８mm、マグネットの板厚が０．０５mmで、極数が１６極の場合、磁極部１極あたりの外周長さは「１８×π／１６」であるから、横軸の「マグネットの板厚／マグネットの外径の１極あたりの外周長さ」の値は０．１４１となる。
【００４６】
また、磁極部１つあたりの角度を１３．５度とすると、マグネット１極あたりの角度は２２．５度であるから、縦軸の「磁極部１つあたりの角度／マグネット１極あたりの角度」は０．６００となる。
【００４７】
図６中の各ポイントはコギングトルクがほぼ０或いは最小となるようなモデルの「磁極部１つあたりの角度／マグネット１極あたりの角度」をプロットしたものであり、図７に示す１４種類のモータについてコギングトルクがほぼ０或いは最小となるような場合をグラフ化したものである。
【００４８】
縦軸を「Ｙ＝磁極部１つあたりの角度／マグネット１極あたりの角度」、横軸を「Ｘ＝マグネットの板厚／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」とすると、これらのポイントは「Ｙ＝−０．３３３Ｘ＋０．７」の式で近似した直線１と、「Ｙ＝−０．３３３Ｘ＋０．９」の式で近似した直線２とに囲まれた領域に存在する。直線１より下の範囲、即ち、「Ｙ＜−０．３３３Ｘ＋０．７」の範囲はマグネット１の極の中心が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持され、「Ｙ＞−０．３３３Ｘ＋０．９」ならば、マグネット１の極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。直線１と直線２とに囲まれた領域、即ち、「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件を満たしている場合はコギングトルクがほぼ０或いは極めて小さく構成される。
【００４９】
図８、図９、図１０に実験結果を示す。
【００５０】
図８、図９、図１０はともに図５と同様に、縦軸はマグネット１に作用する第１のステータ３と第２のステータ４とで発生する磁力によるトルクを示し、横軸はマグネット１の回転位相を示す。コイル２に無通電時のトルク、即ちコギングトルクとコイル端子間に３Ｖの電圧を印加した時の発生トルクを示している。
【００５１】
このモデルのマグネットは外径φ１６mm、内径φ１４mm、着磁極部の数４０極、コイルは巻き数１０５ターン、抵抗１０．６５Ω、ステータは外径φ１９．１mmであり、図８は、磁極部の角度Ａは４．５度のものである。Ｘ，Ｙの値はＸ＝０．４５５，Ｙ＝０．５０となる。
【００５２】
図９は、磁極部の角度Ａは５．６３度のものであり、この場合が、無通電時の発生するトルク、即ちコギングトルクが一番小さくなっている。Ｘ，Ｙの値はＸ＝０．４５５，Ｙ＝０．６２５となる。
【００５３】
図１０は、磁極部の角度Ａは７．２度のものであり、Ｘ，Ｙの値はＸ＝０．４５５Ｙ＝０．８０となる。
【００５４】
図６で求めた直線１，２に対して図８、図９、図１０の構成のものを、図１１上でそれぞれａ，ｂ，ｃで示す。図８に特性を示した構成のもの、つまり磁極部の角度Ａは、４．５度のものはＸ＝０．４５５，Ｙ＝０．５０で、「Ｙ＜−０．３３３Ｘ＋０．７」の条件に当てはまり、マグネット１の安定位置は着磁部の極の中心が磁極部の中心に対向する位置であった。
【００５５】
図９に特性を示した構成のもの、つまり磁極部の角度Ａが、５．６３度のものはＸ＝０．４５５，Ｙ＝０．６０で、「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件に当てはまり、コギングトルクが極めて小さくなっている。
【００５６】
図１０に特性を示した構成のもの、つまり磁極部の角度Ａは、７．２度のものはＸ＝０．４５５Ｙ，Ｙ＝０．８０で、「Ｙ＞−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件に当てはまり、マグネット１の安定位置は着磁部の極の境界が磁極部の中心に対向する位置であった。
【００５７】
本実施の形態では、「Ｙ＜−０．３３３Ｘ＋０．７」となるように寸法が設定されており、コイル２への通電がない状態では、上記Ｅ１点及びＥ２点が、マグネット１の極の中心がステータ４の磁極部部の中心に対向する位置となり、マグネット１の極の中心がステータ４の磁極部の中心に対向する位置で安定的に停止するようになっている。しかし、この状態からコイル２へ通電をして磁極部を励磁しても、マグネット１に回転力が生じない。
【００５８】
そこで、この実施の形態では、地板５に長穴５ｄ（５ｅ）を設け、該長穴５ｄ（５ｅ）とマグネット１のピン１ｈ（１ｉ）の関係が以下のように構成されてある。
【００５９】
つまり、図３に示すように開口部５ａを閉じた状態時には、長穴５ｄ（５ｅ）の一方の端面に当接してマグネット１の回転位置が、該マグネット１ｂの極（即ち着磁部１ａ）の中心Ｑ１と第１のステータ３の磁極部Ｒ１の中心とのなす角度がα度になるように設定してある。
【００６０】
これにより、図３の状態からコイル２へ通電して磁極部をＳ極に励磁すると、マグネット１に時計方向の回転力が生じて安定して起動が行われ、図４に示す開口部５ａを開放する状態になる。また、図３の状態を図５に当てはめると、Ｇ点の位置となる。この位置でのコギングトルク（マグネット１に作用するステータ４との間で発生する吸引力）はＴ２であり、これは、Ｅ１点に戻ろうとする回転方向にマイナスの力（図３において反時計方向の力）が働くことになる。すなわち、マグネット１のピン１ｈ，１ｉが地板５の長穴５ｄ，５ｅに当接する位置の保持力がＴ２となる。よって、図３の状態においてコイル２への通電を切ってもマグネット１は安定的にこの位置に停止する。
【００６１】
同様に、マグネット１の時計方向の回転に関しては、この実施の形態では図４に示す位置になるように、地板５の長穴５ｄ（５ｅ）の他方の端面がマグネット１のピン１ｈ（１ｉ）と当接するように設定してある。この場合のマグネット１の位置は、マグネット１の極の中心Ｑ２と磁極部３ｂの中心Ｒ２とのなす角度がβ度になるように設定してある。
【００６２】
図４に示す開口部５ａを開放する状態で通電を断っても、マグネット１は安定的にこの位置に停止する。図４の状態を図５に当てはめると、Ｈ点の位置となる。この位置でのコギングトルク（マグネット１に作用する第１のステータ３との間で発生する吸引力）はＴ１であり、これは、Ｅ２点に進もうとする回転方向にプラスの力（図４において時計方向の力）が働くことになる。すなわち、地板５の長穴５ｄ，５ｅの端面がマグネット１のピン１ｈ，１ｉに当接する位置の保持力がＴ１となる。よって、コイル２への無通電時にはマグネット１は安定的にこの位置（図４の位置）に停止する。
【００６３】
上述したように、光量調節羽根７〜１０はマグネット１に連動して回転する。マグネット１が図４の状態にある時、光量調節羽根７〜１０はそれぞれ地板５の開口部５ａから退避する位置にある。一方、マグネット１が図３の状態にある時、光量調節羽根７〜１０により地板５の開口部５ａは閉鎖される。よって、コイル２への通電方向を切り換えることにより、光量調節羽根７〜１０の位置を開放位置と閉鎖位置の２状態に切り換え可能となり、羽根押え６の開口部６ａ及び地板５の開口部５ａの通過光量を制御できる。
【００６４】
そして、図３又は図４の状態で前記コイル２への通電を断っても、マグネット１と第１のステータ３、第２のステータ４との吸引力により、それぞれの位置が保持される。よって、通電していなくても振動等により光量調節羽根７〜１０の位置が変化することはなく、シャッタの信頼性が向上するとともに、従来に比べてはるかに省電化を図った装置とすることができる。
【００６５】
つまり、本装置は、開き位置でも閉じ位置でも無通電で安定して保持できるシャッタ装置として作用する。
【００６６】
上記マグネットや磁極部等よりなる駆動装置は、以下の特徴も有する。
【００６７】
コイル２への通電により発生する磁束は、第１のステータ３と第２のステータ４との間にあるマグネット１を横切るので効果的に作用する。磁極部は径方向に延出する平板の櫛歯形状により構成されるため、軸方向への凹凸により構成されるものに比べて外周或いは内周関する寸法は小さく構成できる。これにより、非常に薄型のリング形状の駆動装置（アクチエータ）とすることができる。
【００６８】
また、コイル２は一つで構成されるので通電の制御回路も単純になり、コストも安く構成できる。そして、該コイル２はマグネット１と同じ高さで該マグネットの外周（或いは内周）などに配置され、シャッタを薄く、小型化できる。
【００６９】
以上により、出力が高く、かつ安価で薄く、小型の駆動装置を備えた光量調節装置を提供することができる。
【００７０】
（実施の第２の形態）
図１２は本発明の実施の第２の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図であり、上記実施の第１の形態と同様な機能を有する部分は同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００７１】
上記実施の第１の形態では、開口部を閉じる状態と開放する状態に切り換えるシャッタとしての機能を有する装置を例にしていたが、本発明の実施の第２の形態では、被写界輝度に応じて撮像素子に入る光量を調節する光量調節装置として用いる例である。つまり、ＮＤフィルター板をマグネットで駆動し、開口部に対して進退させ、透過光量を調節する光量調節装置である。
【００７２】
１２は光量調整部材であるＮＤフィルター板であり、穴１２ａ部が地板５のピン５ｂに回転可能に嵌合している。１２ｃは透過光量を減少させるＮＤフィルター部であり、ＮＤフィルター板１２の長穴１２ｂは上記実施の第１の形態における光量調節羽根７〜１０と同様に、マグネット１の駆動ピン１ｈに摺動可能に嵌合し、該駆動ピン１ｈの回転位置により地板５の開口部５ａ内に進入し、透過光量を減少させる位置と開口部５ａから退避した位置へと移動可能である。よって、開口部５ａを通過する光量を調整可能である。
【００７３】
この構成においては、ＮＤフィルター板１２を開口部５ａに進入させた、光量を調節した状態で通電を断ったとしても、その状態を保持することができる。
【００７４】
（実施の第３の形態）
図１３は本発明の実施の第３の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図であり、上記実施の第１の形態と同様な機能を有する部分は同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００７５】
本発明の実施の第３の形態は、上記実施の第２の形態におけるＮＤフィルター板１２の代わりに、小さい口径の開口部をもつ絞り口径板を進退させるようにしたものである。
【００７６】
図１３において、２０は絞り口径板であり、遮光性のあるプラスチック或いは金属で構成され、穴２０ａ部が地板５のピン５ｂに回転可能に嵌合している。２０ｃは地板５の開口部５ａよりも口径が小さい開口部であり、開口部以外は遮光性の材料から構成されている。絞り口径板２０は長穴２０ｂが上記実施の第２の形態におけるＮＤフィルター板１２と同様に、マグネット１の駆動ピン１ｈとの摺動可能に嵌合し該駆動ピン１ｈの回転位置により地板５の開口部５ａ内に進入し、開口径を小さくする位置と開口部５ａから退避した位置へと移動可能である。よって、開口部５ａを通過する光量を調整可能となる。
【００７７】
この構成においては、絞り口径板２０を開口部５ａに進入させた、光量を調節した状態で通電を断ったとしても、その状態を保持することができる。
【００７８】
（実施の第４の形態）
図１４は本発明の実施の第４の形態に係るレンズ駆動装置を示す断面図であり、上記実施の第１の形態と同様な機能を有する部分は同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００７９】
本発明の実施の第４の形態は、上記実施の第１の形態等においても用いた駆動装置を用いて、簡易的に２種類の繰り込んだ第１のレンズ位置（例えばマクロ撮影位置）と繰り出した第２のレンズ位置（例えば無限撮影位置）の間でレンズを光軸方向に移動させるようにしたものである。
【００８０】
１０１は内径側にメスヘリコイド部が形成された円筒形状の鏡筒部材であり、第１の磁極部３の図１において地板側の面に固定されるものである。１０２は前記ステータ３，４の内径部を光路とするレンズを保持するレンズ保持部材で、外周側に前記鏡筒部材１０１に形成されたメスヘリコイド部に回転可能に嵌合するオスヘリコイド部が形成されていて、その後端に形成された穴部１０２ａ，１０２に前記マグネットの駆動ピン１ｈ，１ｉが挿入されている。
【００８１】
よって、前述した様にマグネット１が図３と図４の間で回転すると、駆動ピン１ｈ，１ｉに案内されて前記レンズ保持部材１０２が正逆回転し、前記オスヘリコイド部とメスヘリコイド部との作用により、前記レンズ１０２が光軸方向へ移動する。なお、前記駆動ピンの光軸と平行方向の長さは、前記レンズ保持部材１２０が光軸方向に移動しても、その穴部１０２ａ，１０２ｂ内に挿入した状態を保つことができる長さを必要とすることはいうまでもない。
【００８２】
つまり、不図示のレンズ駆動信号に基づいて前記コイル２への正逆通電の切り換えを行うことにより、マグネット１は図３から図４の状態、又は図４から図３の状態まで回転し、これに連動してレンズ１０２は図１４の繰り込んだ第１のレンズ位置から繰り出した第２のレンズ位置（不図示）へ、もしくは図１３の繰り出した第２のレンズ位置から繰り込んだ第１のレンズ位置へ光軸に沿って移動することになる。
【００８３】
そして、所望のレンズ位置に達した時点で、前記コイル２への通電を断つと、前述したコギング力によってマグネット１はその位置を保持されるため、レンズ１０２もその時のレンズ位置で保持されることになる。
【００８４】
よって、簡易的な２種類のレンズ位置を設定可能なレンズ駆動装置を構成したとしても、第１もしくは第２のレンズ位置を保持するために通電し続けなければならないといったことがなくなり、省電化の達成されたレンズ駆動装置となる。
【００８５】
また、前記ステータの内径部を光路としてレンズを光軸方向に移動させる構成をとることができるので、該装置を小型化することも可能である。
以上の実施の各形態では、マグネット１の極数を１６極としたが、少なくとも２極あれば良い。
【００８６】
最後に、上記実施の各形態の特徴的な構成及び効果を、請求項との関係を明示しつつ以下にまとめて列挙する。
【００８７】
１）マグネット１と、コイル２と、該コイル２により励磁される櫛歯形状の第１の磁極部３ａ〜３ｈと第２の磁極部４ａ〜４ｂを具備した円筒形状のステータ３，４とを有する駆動装置とし、前記ステータ３、４の前記第１の磁極部と前記第２の磁極部はそれぞれ前記マグネットの前記一方の面及び前記他方の面に所定の角度だけ対向するものであって、前記各磁極部の一つあたりの角度をＡ（図３のＡ度）、前記マグネット１極あたりの角度をＢ（図３のＢ度）をＹ（＝Ａ／Ｂ）、前記マグネットの前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると、「−０．３３３Ｘ＋０．７＞Ｙ」の条件を満たすように設定している。
【００８８】
上記条件を満たすことで、前記コイル２へ通電して前記マグネット１が図３の位置もしくは図４の位置に達した状態では、前記各磁極部の中心に対して前記マグネット１の着磁部の１極の中心とが一定の角度α，β（図３、図４参照）をなし、この状態時に前記コイルへの通電が断たれると、前記各磁極部の中心に前記マグネットの着磁部の１極の中心を対向させるコギング力が前記第１の位置もしくは前記第２の位置の状態を保持する力として作用するように、前記各磁極部に対する前記マグネットの関係を規定する構成（駆動ピン１ｈ，１ｉと長穴５ｄ，５ｅがこの関係を規制する）をとることができ、前記コイルへの通電が断たれても、前記コギング力により図３もしくは図４の状態を保持することができる。
【００８９】
よって、コイルへの通電を断っても、所望の位置でその位置に保持することができ、省電力化を達成し得る駆動装置とすることができる。
【００９０】
２）上記の構成の駆動装置を、実施の第１の形態のようにシャッタ羽根の駆動、上記実施の第２の形態のようにＮＤフィルターの駆動、上記実施の第３の形態のように絞り口径板の駆動用、つまり光量調節用の手段として用いることにより、省電化を達成しつつ、所望の第１の開口状態（ＮＤフィルターの場合は正確には濃度調節になるが、この事を含むものとする）を保持することができる光量調節装置とすることができる。
【００９１】
３）また、上記の構成の駆動装置を、実施の第４の形態のようにレンズ駆動のための手段として用いることにより、省電化を達成しつつ、所望の第１のレンズ位置もしくは第２のレンズ位置を保持することができるレンズ駆動装置とすることができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、コイルへの無通電時において、マグネットの着磁部の１極の中心が各磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される条件を設定し、一旦コイルへ通電して駆動動作を行った後は、前記コイルへの通電を断っても、マグネットを回動範囲端である第１もしくは第２の位置に保持することができ、省電力化を達成し得る駆動装置を提供できるものである。
【００９３】
また、請求項２又は３に記載の発明は、省電化を達成しつつ、所望の第１の開口状態もしくは第２の開口状態を保持することができる光量調節装置を提供できるものである。
【００９４】
また、請求項４に記載の発明は、省電化を達成しつつ、所望の第１のレンズ位置もしくは第２のレンズ位置を保持することができるレンズ駆動装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の光量調節装置の断面図である。
【図３】図１の光量調節装置のシャッタ閉鎖時における図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図１の光量調節装置のシャッタ開放時の図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の実施の第１の形態に係るコギングトルクの様子を示す図である。
【図６】本発明の実施の第１の形態に係る外側磁極の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を示す図である。
【図７】実験に用いたモータの種類を示す図である。
【図８】実験結果を示すトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図９】実験結果を示すトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１０】実験結果を示すトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１１】実験モデルの外側磁極の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の第２の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図である。
【図１３】本発明の実施の第３の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図である。
【図１４】本発明の実施の第４の形態に係るレンズ駆動装置を示す断面図である。
【図１５】従来のシャッタ羽根駆動装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１ マグネット
２ コイル
３ 第１のステータ
４ 第２のステータ
５ 地板
６ 羽根押え板
７，８，９，１０ 光量調節羽根
１０１ 鏡筒部材
１０２ レンズ保持部材
１０３ レンズ

Claims (4)

1. リング形状を成しその円心を軸中心として回転可能に保持されるとともに、周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットと、
   該マグネットの外径側もしくは内径側に配置されるコイルと、
   前記マグネットの回転軸方向の一方の面に対向し、前記コイルにより励磁される櫛歯形状の第１の磁極部と、前記マグネットの回転軸方向の他方の面に対向し、前記コイルにより励磁される櫛歯形状をした第２の磁極部を具備した円盤形状のステータとを有する駆動装置において、
   前記コイルへの正逆通電が切り換えられることで正逆回転する前記マグネットの回動範囲を、所定の第１の位置と第２の位置の間で一方から他方へ回転できるように規定すると共に、前記マグネットが前記第１の位置もしくは前記第２の位置に達した状態では、前記各磁極部の中心に対して前記マグネットの着磁部の１極の中心が一定の角度をなし、この状態時に前記コイルへの通電が断たれると、前記各磁極部の中心に前記マグネットの着磁部の１極の中心を対向させるコギング力が前記第１の位置もしくは前記第２の位置の状態を保持する力として作用するように、前記各磁極部に対する前記マグネットの関係を規定する規定部材を有し、
   前記各磁極部の一つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネットの回転軸方向の板厚に対する該マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
   −０．３３３Ｘ＋０．７＞Ｙ
   の条件を満たすように設定してあることを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１に記載の駆動装置と、
   リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、
   前記マグネットの回転に連動して前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、
   前記光量調節部材は、前記マグネットが前記第１の位置と前記第２の位置の間で一方から他方へ回転するのに連動して、前記開口部の開口径を第１の開口状態もしくは第２の開口状態のうちの何れか一方に変化させることを特徴とする光量調節装置。
3. 前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する前記光量調節部材は、シャッタ羽根、光量調節用フィルター部材、絞り口径板の何れかであることを特徴とする請求項２に記載の光量調節装置。
4. 請求項１に記載の駆動装置と、
   前記ステータの内径部を光路とするレンズを前記マグネットの回転に連動して光軸方向に移動させて該レンズの位置を変化させるレンズ位置出し機構とを有し、
   前記レンズ位置出し機構は、前記マグネットが前記第１の位置と前記第２の位置の間で一方から他方へ回転するのに連動して、前記レンズを第１のレンズ位置もしくは第２のレンズ位置のうちの何れか一方に変化させることを特徴とするレンズ駆動装置。

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