JP4204311B2 - 光量調節装置 - 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用いられる光量調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ムービングマグネット式の電磁駆動ユニットを、シャッタ羽根等の駆動源として用いたシャッタ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、光量調節装置を備えたビデオカメラ、スチルカメラなどの光学機器では、小型化（薄型化）の要求が強く、必然的に光学機器内に配置される光量調節装置の小型化も要求される。
【０００４】
ここで、レンズ鏡筒を備えたカメラにおいて、光量調節装置は、フォーカシングやズーミングを行うためのレンズ駆動機構（レンズ駆動源を含む）とともに、円筒状のレンズ鏡筒内に配置されている。そこで、カメラの小型化（レンズ鏡筒の径方向における小型化）を図るためには、光量調節装置などを光軸中心とする極力小さい径内に収納したいという要求がある。
【０００５】
また、カメラの小型化（レンズ鏡筒の光軸方向での小型化）を図る場合、光量調節装置から撮像媒体（フィルムやＣＣＤ等の撮像素子）までの距離や、光量調節装置からレンズ駆動源までの距離を短くする必要があるが、各部材間の干渉を防ぐためには、光量調節装置の厚み（光軸方向における長さ）を薄くしたいという要求がある。
【０００６】
ここで、永久磁石にネオジム系（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）マグネット等の高磁性材料からなるロータマグネットを用いることにより、駆動ユニットを小型化してシャッタ装置全体としても小型化を図ることができる。
【０００７】
このシャッタ装置では、小型で高特性の永久磁石の外周面に２極（Ｎ極とＳ極）に着磁されたロータマグネットと、このロータマグネットの外周に配置されたステータヨークとを有し、電磁コイルへの通電によりロータマグネットおよびステータヨーク間に生じる吸引力および反発力を利用してシャッタ羽根の駆動（開閉動作）を行うことになる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−２１６０９０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、駆動ユニットを小型化すると、永久磁石および磁性ステータヨーク間に生じる吸引力や反発力を大きくすることができない。そして、駆動源とシャッタ羽根との間に駆動レバー等の動力伝達部材が配置された構成では、駆動源からの駆動力がシャッタ羽根等に効率良く伝達されず、シャッタ羽根等の駆動が不安定になるおそれがある。
【００１０】
一方、シャッタ羽根に必要な駆動力を伝達させるためには、駆動ユニット（電磁コイル）に供給される電力を大きくする必要があるが、この場合には消費電力が大きくなってしまう。このため、光量調節装置の小型化および低消費電力化を両立させることが困難になっている。
【００１１】
本発明は、小型化を図るとともに、駆動電流を大きくしなくてもシャッタ羽根等を適切に駆動することができる光量調節装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光量調節装置は、外周面が着磁された回転可能なロータマグネットと、このロータマグネットの外周面に対向して配置されたステータヨークと、通電によりステータヨークを励磁させるコイルユニットとを有する駆動ユニットと、ロータマグネットに取り付けられ、ロータマグネットの回転に応じて光通過口に対して進退可能な遮光部材と、この遮光部材を回転可能に支持する装置基板と、装置基板とともに光量調節装置の外装を構成し、遮光部材の走行スペースを確保するための押さえ部材とを備え、コイルユニットは、ボビンと、このボビンに巻き付けられるコイルとを有し、装置基板および押さえ部材は、コイルユニットのうち光通過方向における両端面を外部に露出させた状態でボビンを挟むことにより、駆動ユニットを支持している。そして、コイルユニットの両端面は、装置基板および押さえ部材の外表面と略同一平面内に位置している。
【００１３】
すなわち、駆動ユニットを装置基板および押さえ部材で挟み込んで支持することで、光量調節装置全体を小型化（薄型化）することができるようにしている。具体的には、駆動ユニットを支持させるための部材が不要になるため、部品点数の削減により小型化を図ることができる。
【００１４】
しかも、ロータマグネットに遮光部材を取り付けることにより、ロータマグネットの回転力を遮光部材に直接伝達するようにしており、ロータマグネットおよび遮光部材間に駆動レバーなどの動力伝達部材を配置する場合に比べて駆動ユニットからの動力を遮光部材に効率良く伝達するようにしている。これにより、上述した従来技術のようにコイルユニットに大きな電流を供給する必要がなくなり、省電力化を図ることができる。
【００１８】
本発明の光量調節装置は、カメラや携帯電子機器などの光学機器に搭載することができる。上述したように小型化が可能な光量調節装置を光学機器に搭載すれば、光学機器全体も小型化が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態であるシャッタ装置（光量調節装置）について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１はシャッタ装置の分解斜視図、図２はシャッタ装置の平面図である。図３は図２中のＡ−Ａ断面図であり、図４は図２中のＢ−Ｂ断面図である。図７は、本実施形態のシャッタ装置を備えたカメラ（光学機器）の概略図である。
【００２１】
なお、本実施形態のシャッタ装置は、カメラ本体に着脱可能なレンズ装置（光学機器）やカメラが内蔵された携帯電子機器（携帯電話、光学機器）等にも搭載することができる。
【００２２】
図７において、１０はカメラ本体であり、この内部には撮影を可能とする各種の部材が配置されている。１１はカメラ本体１０内に配置された撮影レンズであり、被写体光束を通過させる。ここで、撮影レンズ１１を複数のレンズ群で構成し、これらのレンズ群の光軸方向における距離を変えることにより、光学ズームを行わせることもできる。
【００２３】
１２はシャッタ装置であり、撮影レンズ１１を通過した被写体光束の遮光を行う。このシャッタ装置１２の具体的な構成については後述する。１３は撮像媒体であり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子で構成されている。なお、撮像媒体１３として、フィルムを用いることもできる。
【００２４】
撮像媒体１３には、撮影レンズ１１を通過した被写体光束が受光（露光）される。これにより、撮像媒体（撮像素子）１３からは受光量に応じた画像信号が出力され、この画像信号に所定の画像信号処理が施された後、カメラ本体１０に設けられた不図示の表示部に被写体画像として表示される。この被写体画像のデータは、カメラ本体１０内に挿入される不図示の記録媒体（例えば、コンパクトフラッシュ(登録商標)カード）に記録することもできる。
【００２５】
なお、カメラ本体１０には、撮影動作を開始させるための操作部が設けられており、この操作部を撮影者が操作することにより撮影（撮像）を行うことができる。
【００２６】
次に、シャッタ装置１２の構成について図１を用いて説明する。
【００２７】
１はシャッタ地板（装置基板）であり、このシャッタ地板１には以下に説明する部材が取り付けられる。シャッタ地板１の中央には、光通過口となる開口部１ｄが形成されている。
【００２８】
２は永久磁石で構成されたロータマグネットであり、この外周面が２極（Ｎ極、Ｓ極）に着磁されている。
【００２９】
３はシャッタ羽根（遮光部材）であり、この表裏面には羽根走行面に対して直交方向に延びる回転軸３ａ、３ｂが一体形成されている。回転軸３ｂには、ロータマグネット２が圧入されて一体的に構成されている。ここで、回転軸３ｂおよびロータマグネット２を、インサート成形又は２色成形により一体的に構成することもできる。
【００３０】
また、回転軸３ａは、後述する羽根押さえ板（押さえ部材）６に形成された軸受け穴部６ａに対して回転可能な状態で係合する。回転軸３ｂは、シャッタ地板１に形成された軸受け穴部１ａに対して回転可能な状態で係合する。
【００３１】
４は軟磁性材料からなるステータヨークであり、馬蹄形状に形成されている。このステータヨーク４は、ロータマグネット２の外周曲面に対向して配置される磁極部４ａ、４ｂを有する。また、ステータヨーク４は、後述する電磁コイルユニット５とともに、シャッタ地板１に対して羽根取り付け側（図１中上側）から取り付けられる。
【００３２】
５は電磁コイルユニットであり、ボビン５ａに導線からなるコイルが巻き付けられて構成されている。この電磁コイルユニット５は、１枚又は複数枚積層された構成のステータヨーク４が挿入された状態でシャッタ地板１に取り付けられる。
【００３３】
６は羽根押さえ板であり、シャッタ地板１に対して所定の間隔を空けた状態で取り付けられる。これにより、羽根押さえ板６は、シャッタ羽根３を保護するとともに、シャッタ羽根３の走行スペースを確保する。また、羽根押さえ板６の中央には、光通過口となる開口部６ｃが形成されている。
【００３４】
シャッタ装置１２の組み立て時において、羽根押さえ板６の角部６ｂは、ボビン５ａのフランジ部５ｂ、５ｃに当接するようになっており、電磁コイルユニット５およびステータヨーク４は、羽根押さえ板６およびシャッタ地板１により挟み込まれた状態で固定されている。
【００３５】
ここで、フランジ部５ｂ、５ｃの上面（図１中上側の面）は、電磁コイルユニット５の上面に対して羽根押さえ板６の厚み分だけ下方に位置しており、シャッタ装置１２を組み立てた状態において、羽根押さえ板６の上面および電磁コイルユニット５の上面が、図２、３に示すように略同一平面内に位置するようになっている。
【００３６】
また、フランジ部５ｂ、５ｃの下面（図１中下側の面）は、電磁コイルユニット５の下面に対してシャッタ地板１の厚み（ｘ）分だけ上方に位置しており、シャッタ装置１２を組み立てた状態において、シャッタ地板１の下面および電磁コイルユニット５の下面が、図２、３に示すように略同一平面内に位置するようになっている。
【００３７】
上記構成において、電磁コイルユニット５は、図３および図４に示すように、シャッタ装置１２の厚み内に収まるようになっている。
【００３８】
また、シャッタ羽根３に一体形成された回転軸３ｂには、ロータマグネット２が直接固定されているため、ロータマグネット２の回転力をシャッタ羽根３に直接、伝達することができる。このため、ロータマグネット２の回転力を駆動レバー等の動力伝達部材を介してシャッタ羽根に伝達する場合（従来技術）に比べて、駆動源からの動力を効率良くシャッタ羽根３に伝達させることができ、シャッタ羽根３を高速駆動することができる。
【００３９】
また、電磁コイルユニット５（ステータヨーク４）は、このフランジ部５ｂ、５ｃが羽根押さえ板６（角部６ｂ）およびシャッタ地板１により挟み込まれた状態で固定されているため、電磁コイルユニット５（ステータヨーク４）をシャッタ地板１に固定するための部材（例えば、ビス）が不要になる。このように部品点数を削減することで、シャッタ装置１２の低コスト化を図ることができるとともに、シャッタ装置１２を小型化（薄型化）することができる。
【００４０】
しかも、シャッタ羽根３のアクチュエータ（ロータマグネット２、電磁コイルユニット５およびステータヨーク４）をシャッタ装置１２の厚み内に収まるように構成することで、特許文献１に示されているシャッタ装置などに比べてシャッタ装置の小型化（薄型化）を図ることができる。
【００４１】
すなわち、本実施形態におけるシャッタ装置１２では、上述したように電磁コイルユニット５に供給する電力を大きくしなくてもシャッタ羽根３を効率良く駆動することができるとともに、装置全体の小型化を図ることができる。
【００４２】
次に、本実施形態におけるシャッタ装置１２の組み立て方法について説明する。
【００４３】
まず、ステータヨーク４が挿入された電磁コイルユニット５をシャッタ地板１に組み込む。そして、ステータヨーク４の磁極部４ａ、４ｂ間のスペースに、回転軸３ｂが係合したロータマグネット２を配置する。このとき、回転軸３ｂが、シャッタ地板１の軸受け穴部１ａにはまり込むように配置する。
【００４４】
そして、羽根押さえ板６をシャッタ地板１に取り付ける。このとき、回転軸３ａが羽根押さえ板６の軸受け穴部６ａにはまり込むように羽根押さえ板６を取り付ける。これにより、シャッタ装置１２が組み立てられる。
【００４５】
本実施形態のシャッタ装置１２では、シャッタ装置１２を構成するすべての部品をシャッタ地板１に対して一方（図１中上方）から取り付けることができるため、シャッタ装置１２の組み立てが容易になる。
【００４６】
次に、上述した構成のシャッタ装置１２の動作について説明する。
【００４７】
電磁コイルユニット５が通電ＯＦＦ状態にあるとき、ステータヨーク４は非励磁状態にあり、ロータマグネット２は、ステータヨーク４の磁極部４ａ、４ｂとの吸引力（デイテント力）によって所定の位置（図２に示す位置）に保持される。
【００４８】
このとき、シャッタ羽根３は、シャッタ地板１に形成されたストッパ部１ｃに当接した状態で保持されており、羽根押さえ板６の開口部６ｃから退避した状態（開放状態）にある。
【００４９】
図２に示す状態において、ステータヨーク４の磁極部４ａがＳ極になり、磁極部４ｂがＮ極になるように電磁コイルユニット５に通電（正通電）制御を行うと、ステータヨーク４とロータマグネット２との間に吸引力と反発力が生じてロータマグネット２は、図２の状態から反時計回りに約４０°〜５０°の角度で回転する。
【００５０】
これにより、シャッタ羽根３は、開放状態から開口部６ｃを覆う位置まで移動する。
【００５１】
ここで、ロータマグネット２およびステータヨーク４は、ロータマグネット２の全作動範囲（角度４０°〜５０°）のうち中間位置（約２０°〜２５°）でデイテント力がゼロとなり、かつデイテント力の方向が中間位置の前後で左右（逆方向）に切り換わるように配置されている。
【００５２】
このような配置関係とすることにより、電磁コイルユニット５に通電してシャッタ羽根３の回動を行った後、通電ＯＦＦの状態にしても、デイテント力によりシャッタ羽根３がシャッタ地板１に形成されたストッパ部１ｂに当接したままとなる。すなわち、シャッタ羽根３が、羽根押さえ板６の開口部６ｃを覆った状態に保持される。
【００５３】
一方、ステータヨーク４の磁極部４ａがＮ極になり、磁極部４ｂがＳ極になるように電磁コイルユニット５に通電（逆通電）制御を行うと、ステータヨーク４およびロータマグネット２の間に反発力と吸引力が生じてロータマグネット２が図２中時計回りに約４０°〜５０°の角度で回転して、初期の位置（図２に示す位置）に戻る。
【００５４】
そして、電磁コイルユニット５を通電ＯＦＦ状態にすると、ロータマグネット２およびステータヨーク４間のデイテント力によってシャッタ羽根３が図２に示す状態に保持される。
【００５５】
このように電磁コイルユニット５への正、逆通電によるロータマグネット２およびステータヨーク４の磁気的な吸引、反発作用の２つの力の働きを受けて、シャッタ羽根３は、回転軸３ａ、３ｂを中心に回転して光通過口となる開口部６ｃを開閉する。
【００５６】
また、電磁コイルユニット５への通電が遮断された後は、ロータマグネット２およびステータヨーク４間に生じるデイテント力により、シャッタ羽根３はストッパ部１ｂ又はストッパ部１ｃに付勢された状態で当接（停止）する。
【００５７】
なお、本実施形態のシャッタ装置１２を、撮像媒体１３がＣＣＤ等の撮像素子で構成されたデジタルカメラに搭載した場合には、電磁コイルユニット５への正、逆通電の制御により、シャッタ羽根３の駆動を制御することになる。また、本実施形態のシャッタ装置１２を、撮像媒体１３がフィルムで構成されたカメラに搭載する場合には、電磁コイルユニット５への通電時間および通電タイミングにより、シャッタ羽根３の駆動を制御することになる。
【００５８】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態であるシャッタ装置について図５、６を用いて説明する。ここで、図５および図６は、本実施形態のシャッタ装置における部分断面図である。
【００５９】
本実施形態のシャッタ装置は、第１実施形態で説明したシャッタ装置と概ね同様の構成となっている。以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。なお、第１実施形態で説明した部材と同じ部材については同一符号を付す。
【００６０】
第１実施形態では、シャッタ羽根３に回転軸３ａ、３ｂを一体成形し、回転軸３ａ、３ｂをそれぞれ、シャッタ地板１の軸受け穴部１ａと羽根押さえ板６の軸受け穴部６ａに回転可能な状態で係合させている。
【００６１】
一方、本実施形態では、図５に示すように、シャッタ地板１に回転軸１ｅが形成されており、この回転軸１ｅは、シャッタ羽根３に形成された円筒状の軸受け穴部３ｃに係合している。これにより、シャッタ羽根３は、回転軸１ｅを中心に回転可能となる。
【００６２】
また、軸受け穴部３ｃの外周面には、ロータマグネット２が圧入により一体的に取り付けられている。なお、軸受け穴部３ｃおよびロータマグネット２は、インサート成形や２色成形により一体的に成形してもよい。
【００６３】
図６には、本実施形態のシャッタ装置における変形例を示す。
【００６４】
同図において、シャッタ地板１には回転軸１ｅが形成されており、この回転軸１ｅはロータマグネット２の内周面２ａに係合するようになっている。ロータマグネット２は、摺動性の良いプラスチックマグネットで構成されており、シャッタ羽根３に対して２色成形により一体的に取り付けられている。
【００６５】
ロータマグネット２は摺動性の良いプラスチックマグネットで構成されているため、回転軸１ｅおよび内周面２ａ間の摩擦力を軽減することができ、シャッタ羽根３を効率良く駆動することができる。
【００６６】
図５および図６に示すような構成でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、第１実施形態および第２実施形態では、シャッタ装置について説明したが、絞り羽根を備えた絞り装置や、絞り羽根およびシャッタ羽根を備えた装置にも本発明を適用することができる。
【００６８】
絞り装置の場合には、図１に示すシャッタ装置の構成において、シャッタ羽根３の代わりに、開口部６ｃの径よりも小さい径の開口部が形成された絞り羽根を用いることができる。この絞り装置の構成において、絞り羽根に形成された開口部を、羽根押さえ板６の開口部６ｃ内に進入させると被写体光束の光量を制限することができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の光量調節装置によれば、装置全体を小型化できるとともに、コイルユニットに供給する電力を大きくしなくても遮光部材を効率良く駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態であるシャッタ装置の分解斜視図。
【図２】第１実施形態であるシャッタ装置の平面図。
【図３】第１実施形態であるシャッタ装置の断面図（図２中Ａ−Ａ断面図）。
【図４】第１実施形態であるシャッタ装置の断面図（図２中Ｂ−Ｂ断面図）。
【図５】第２実施形態であるシャッタ装置の部分断面図。
【図６】第２実施形態であるシャッタ装置の部分断面図（変形例）。
【図７】第１実施形態であるシャッタ装置を備えたカメラの概略図。
【符号の説明】
１：シャッタ地板 ２：ロータマグネット
３：シャッタ羽根 ３ａ、３ｂ：回転軸
４：ステータヨーク ５：電磁コイルユニット
５ａ：ボビン ５ｂ、５ｃ：フランジ部
６：羽根押さえ板 ６ａ：軸受け穴部

Claims (4)

1. 外周面が着磁された回転可能なロータマグネットと、このロータマグネットの外周面に対向して配置されたステータヨークと、通電により前記ステータヨークを励磁させるコイルユニットとを有する駆動ユニットと、
   前記ロータマグネットに取り付けられ、前記ロータマグネットの回転に応じて光通過口に対して進退可能な遮光部材と、
   この遮光部材を回転可能に支持する装置基板と、
   前記装置基板とともに光量調節装置の外装を構成し、前記遮光部材の走行スペースを確保するための押さえ部材とを備え、
   前記コイルユニットは、ボビンと、このボビンに巻き付けられるコイルとを有し、
   前記装置基板および前記押さえ部材は、前記コイルユニットのうち光通過方向における両端面を外部に露出させた状態で前記ボビンを挟むことにより、前記駆動ユニットを支持し、
   前記コイルユニットの両端面は、前記装置基板および前記押さえ部材の外表面と略同一平面内に位置していることを特徴とする光量調節装置。
2. 前記ボビンは、前記装置基板および前記押さえ部材によって挟まれるフランジ部を有することを特徴とする請求項１に記載の光量調節装置。
3. 前記フランジ部が、前記ボビンの両端面に対して、前記装置基板および前記押さえ部材の厚み分だけ離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光量調節装置。
4. 前記ロータマグネットは、前記装置基板および前記押さえ部材に形成された軸受け部に回転可能な状態で係合し、光量調節装置の角部に配置されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１つに記載の光量調節装置。

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