JP4575099B2 - 電動絞り装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノートパソコンや携帯電話等に搭載される小型カメラ用の電動絞り装置に関する。本発明の電動絞り装置には、絞り開度を全閉と全開の２位置に切り替えるシャッタ装置に相当するものも含まれる。

従来のこの種の電動絞り装置においては、絞り羽根を駆動するアクチュエータ（駆動機構）として、所定の角度範囲を回動するロータ形式のものが用いられていることが多い。このタイプのアクチュエータは、円柱状の永久磁石を有し且つ回転中心から偏倚した位置に駆動ピンを有するロータと、ロータを回動自在に支持する枠部材と、枠部材の外側に巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周に外嵌されたヨーク等によって構成されている。

この場合のコイルは、ロータの回転軸を包囲するように巻回されているのが普通であり、このことから、ロータの回転軸方向における寸法が大きくなり、その結果、電動絞り装置の厚さが厚くなってしまうという問題があった。電動絞り装置の厚みが大きくなると、それを搭載するカメラの薄型化及び小型化にも影響が出てくる。

そこで、電動絞り装置の薄型化を図れるアクチュエータが開発され、特許文献１に開示されている。
図７、図８に特許文献１に記載のアクチュエータの構成を示す。このアクチュエータは、永久磁石１０１を自由端側の途中に搭載し更にその自由端側の先端部に駆動ピン１０２を有する可動子１００と、ボビン１１２に巻かれた励磁用のコイル１１０及び磁路を形成するヨーク１２１を含む固定子１２０とを備え、コイル１１０への通電により可動子１００を揺動させて、駆動ピン１０２により駆動力を取り出す形式のアクチュエータであって、前記可動子１００の揺動支点１０３を、コイル１１２により囲繞される領域の外側に配置したものである。

この構成によれば、可動子１００が、コイル１１０に囲繞される領域の外側にある揺動支点１０３を中心にして揺動するので、可動子１００のコイル１１０に囲繞される領域を薄く扁平に形成することができ、コイル１１０も薄く幅広く巻回することができる。従って、従来のようなロータの周りにコイルを巻回するものに比べて、揺動支点１０３の軸方向に関するアクチュエータの薄型化が行なえる。

特開２００２−１６５４３２号公報

ところで、図７、図８に示した従来のアクチュエータは、揺動支点１０３をコイル１１０の外側に配置しているので、薄型化は可能であるが、永久磁石１０１を搭載してコイル１１０内に挿入された同じ自由端の更に先側に駆動ピン１０２を設けているので、必然的に駆動ピン１０２の揺動半径Ｒ１が永久磁石１０１の揺動半径Ｒ２よりもかなり大きくなってしまい、その結果、駆動ピン１０２の揺動力（即ち、絞り羽根に与える駆動力）が弱くなるという問題がある。図示例では、Ｒ１がＲ２の２倍程度であるから、駆動ピン１０２に作用する駆動力は、永久磁石１０１部分に作用する揺動力の１／２程度となる。従って、駆動ピン１０２の駆動力が小さくなる分だけ、場合によっては、永久磁石１０１やコイル１１０を大型化せざるを得なくなり、薄型化は可能であるものの、装置全体が大型化してしまうおそれがある。

また、従来のアクチュエータにおいては、駆動ピン１０２を設ける方向が、揺動支点１０３から見た場合に、永久磁石１０１と大体同じ方向にならざるを得ないので、駆動ピン１０２の揺動の向きを大きく変更することはできない。つまり、駆動ピン１０２の揺動方向は、大体のところ、永久磁石１０１の揺動方向と同じ方向になってしまい、それ以外の方向に設定するのは難しい。従って、電動絞り装置に適用する場合、羽根に対する駆動ピン１０２の揺動方向が決まると、自ずと、永久磁石１０１の向きやコイル１１０の向きが決まってしまい、アクチュエータの取り付け向きの選択の自由度がほとんどない。

本発明は、上記事情を考慮し、駆動機構の薄型化・小型化が共に可能であり、且つ、絞り羽根に対する高い駆動力の発揮により動作を安定させることができ、しかも、駆動機構の取り付け方向の選択の自由度を増して、設計の容易化を図ることのできる電動絞り装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、光路を形成する開口部を有した地板と、該地板の一方の板面上に前記開口部を挟んで互いに対向するように配され、且つ、軸によりそれぞれ地板の板面に沿って回動自在に支持され、前記各軸を支点に対称的に回動させられることで、前記開口部により形成される光路を絞り調節する２枚の絞り羽根と、前記地板の他方の板面に配され、地板を貫通して前記２枚の絞り羽根の相互の重なり部に形成した両長孔に挿入される駆動ピンを有し、該駆動ピンを移動させることにより、前記光路を絞り調節するために前記絞り羽根を駆動する駆動機構と、を備える電動絞り装置であって、
前記駆動機構は、揺動支点を中心に揺動自在に支持され、前記揺動支点から離れた１つの揺動端に、揺動方向に両磁極を持つ永久磁石を有し、且つ、前記揺動支点から離れた別の１つの揺動端に前記駆動ピンを有する可動子と、励磁用のコイルを含み、該コイルに通電することにより、前記永久磁石に磁力を及ぼして前記可動子を前記揺動支点を中心に揺動させる固定子と、を備え、
前記可動子の揺動支点及び前記駆動ピンを有する揺動端が、前記コイルにより囲繞される領域の外側に配置されると共に、前記永久磁石を有する揺動端が、前記コイルにより囲繞される領域の内側に配置されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電動絞り装置であって、前記駆動ピンと前記揺動支点とを通る直線上またはその近傍に、前記両絞り羽根を回動自在に支持する前記軸が配されており、前記駆動ピンから前記各軸までの距離が等しく設定されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電動絞り装置であって、前記永久磁石を有する揺動端と前記揺動支点とを結ぶ直線に対して交差する方向に、前記駆動ピンを有する揺動端が配されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、駆動機構を構成する可動子の揺動支点を、コイルにより囲繞される領域の外側に設けたので、揺動支点の軸方向に関する装置の薄型化が可能である。

また、駆動ピンを、永久磁石と同じ揺動端上の先端にではなくて、コイル外にある別の揺動端上に設けたので、駆動ピンの揺動半径を、永久磁石やコイルの寸法に制約されずに、任意の値に設定できる。例えば、駆動ピンの揺動半径を永久磁石の揺動半径より小さく設定することも可能である。従って、駆動ピンに作用する揺動力を永久磁石に発生する揺動力よりも大きくすることができ、駆動ピンの揺動ストロークは小さくなるが、駆動力を大きく設定できるようになる。その結果、駆動力を大きくできる分だけ、永久磁石やコイルを小型化することができ、薄型化と共に装置全体の小型化を図ることができる。なお、駆動ピンの揺動ストロークが小さくなっても、この形式の羽根駆動の場合、絞り羽根を支持する軸と駆動ピンの距離の設定の仕方によってカバーすることができるので、特に支障となることはない。

また、揺動支点を基準に見た場合の永久磁石に対する駆動ピン（揺動端）の配置の方向を、コイルに制約されずに自由に選べる。そのため、駆動機構の取り付け向きを、設計段階で任意に設定することができて、設計の自由度を高められる。

請求項２の発明によれば、駆動ピンによる駆動力を、絞り羽根の回動力として最大限に利用することができ、無駄な力の伝達を極力排することができる。また、駆動ピンと絞り羽根を支持する各軸までの距離を等しく設定したので、両方の絞り羽根を同じ条件でバランス良く駆動することができるし、また、略同じ形状の羽根を表向きと裏向きに配置して使用することもできる。

請求項３の発明によれば、駆動ピンの揺動方向を、例えば、永久磁石の揺動方向に対して最大で９０度変えることができる。このため、駆動ピンを有する揺動端の方向の選定により、絞り羽根と組み合わせる駆動機構の配置を、揺動端の方向に応じて設計段階で自由に選択できる。

以下、本発明の実施形態の電動絞り装置について説明する。この実施形態として示す電動絞り装置は、光路を全開と全閉の２位置に切り替えるものであり、シャッタ装置とも呼べるものである。

図１は実施形態の電動絞り装置の羽根押えカバーを外した状態を示す概略平面図、図２は羽根押えカバーを付けた状態での側断面図、図３は主要部品間の関係を示す図１と同じ方向から見た断面図、図４は主要部品である地板、羽根、羽根押えカバーの平面図、図５は主要部品であるアクチュエータ（駆動機構）の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は駆動ピン側から見た正面図である。

図１〜図４に示すように、この電動絞り装置は、矩形状の地板１０と、極薄材料よりなる２枚の絞り羽根２０Ａ、２０Ｂと、アクチュエータ５０と、羽根押えカバー９０と、から概略構成されるもので、地板１０は、片面に絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを収容するための浅いフラットな凹所１１を有し、その凹所１１内に位置させて、光路を形成する円形の開口部１２と、後述する駆動ピン６３を貫通させる貫通孔１３と、絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを支持するために立設された軸１５Ａ、１５Ｂと、を有する。軸１５Ａ、１５Ｂは、貫通孔１３を挟んで対向している。また、地板１０の外周縁部には、羽根押えカバー９０を係合するフック１９が設けられている。

絞り羽根２０Ａ、２０Ｂは、地板１０の一方の板面上に形成された凹所１１内に、開口部１２を挟んで互いに対向するように配されている。両絞り羽根２０Ａ、２０Ｂは、略同一形状のもので、一方を表向き、他方を裏向きにして配置されている。各絞り羽根２０Ａ、２０Ｂは、先端側縁に地板１０の開口部１２に対応した半円状の切欠２１、基端部に円孔２２及び長孔２３を有するもので、円孔２２を、地板１０に立設された各軸１５Ａ、１５Ｂに嵌めることで、各軸１５Ａ、１５Ｂを支点に、それぞれ地板１０の板面に沿って回動自在に支持されている。

そして、各軸１５Ａ、１５Ｂを支点にして、絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを対称的に回動させることで、開口部１２により形成される光路を絞り調節するようになっている。この場合の絞り羽根２０Ａ、２０Ｂは、光路を全閉する位置と全開する位置の２位置に切り替えられる。図１及び図３の実線は全開位置、図３の二点鎖線は全閉位置を示している。羽根押えカバー９０は、周縁をフック１９に係合されることで、絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを保護して脱落を押さえる。この羽根押えカバー９０にも、地板１０の開口部１２に対応した開口９１と、２つの軸１５Ａ、１５Ｂの周辺部に対応した開口９２が設けられている。

アクチュエータ（駆動機構）４０は、固定子５０と可動子６０とよりなるもので、地板１０の反対側の板面に取り付けられている。図５に詳細を示すように、固定子５０は、ハウジングを兼ねた上下割構造のボビン５１と、ボビン５１の外周の凹部に巻かれた励磁用のコイル５２と、その外側に嵌合されたヨーク８０（図２に図示）とよりなり、ボビン５１の内部に可動子６０の揺動空間５３が確保されている。

可動子６０は、ボビン５１の内部に収容され、揺動支点Ｐ１として設けられた支軸６２を中心に、ボビン５１に揺動自在に支持されており、支軸６２を上下に突設した矩形枠状の樹脂製の本体６１と、本体６１に一端が嵌合された永久磁石６８とからなる。可動子６０上には、揺動支点Ｐ１から離れた第１の揺動端Ｐ２と、同じく揺動支点Ｐ１から離れた別の第２の揺動端Ｐ３とが設けられており、第１の揺動端Ｐ２上に、揺動方向に両磁極（Ｎ極とＳ極）を持つ前記永久磁石６８が設けられ、第２の揺動端Ｐ３上に駆動ピン６３が設けられている。そして、コイル５２に通電した際に、通電の向きにより図３に矢印Ａ、Ｂで示すように、ボビン５１を貫通する方向にＮ極とＳ極とが発生し、それにより、永久磁石６８に電磁力を及ぼして、可動子６０を揺動させるようになっている。

図１に示すように、駆動ピン６３は、地板１０の貫通孔１３を通して反対面に突出しており、２枚の絞り羽根２０Ａ、２０Ｂの相互の重なり部に形成してある両長孔２３に挿入されている。そして、可動子６０が一方側へ回動して駆動ピン６３が揺動することにより、両絞り羽根２０Ａ、２０Ｂが軸１５Ａ、１５Ｂを支点にして相対的に開方向に回動し、可動子６０が他方側へ回動して駆動ピン６３が揺動することにより、両絞り羽根２０Ａ、２０Ｂが軸１５Ａ、１５Ｂを支点にして相対的に閉方向に回動するようになっている。

ここで、重要なことは、第１に、可動子６０の揺動支点Ｐ１及び駆動ピン６３を有する第２の揺動端Ｐ３が、コイル５２により囲繞される領域の外側に配置されると共に、永久磁石６８を有する第１の揺動端Ｐ２が、コイル５２により囲繞される領域の内側に配置されていることである。

また、第２に、駆動ピン６３と揺動支点Ｐ１とを通る直線上またはその近傍に、両絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを回動自在に支持する軸１５Ａ、１５Ｂが配されており、駆動ピン６３から各軸１５Ａ、１５Ｂまでの距離が等しく設定されていることである。

また、第３に、永久磁石６８を有する第１の揺動端Ｐ２と揺動支点Ｐ１とを結ぶ直線に対して交差する方向（本例ではほぼ９０°の方向）に、駆動ピン６３を有する第２の揺動端Ｐ３が配されていることである。

以上の構成により、次の作用効果を得ることができる。
即ち、アクチュエータ（駆動機構）４０を構成する可動子６０の揺動支点Ｐ１を、コイル５２により囲繞される領域の外側に設けていることにより、揺動支点Ｐ１の軸方向に関する電動絞り装置の薄型化が可能となっている。

また、駆動ピン６３を、永久磁石６８と同じ第１の揺動端Ｐ２上の先端にではなくて、コイル５２外にある別の第２の揺動端Ｐ３上に設けているので、駆動ピン６３の揺動半径Ｒ１（図５（ａ）参照）を、永久磁石６８やコイル５２の寸法に制約されずに、任意の値に設定できる。例えば、本例のように、駆動ピン６３の揺動半径Ｒ１を永久磁石６８の揺動半径Ｒ２より小さく設定することも可能である。従って、駆動ピン６３に作用する揺動力を永久磁石６８に発生する揺動力よりも大きくすることができ、駆動ピン６３の揺動ストロークは小さくなるものの、駆動力を大きく設定できるようになる。

その結果、駆動力を大きくできる分だけ、永久磁石６８やコイル５２を小型化することが可能となり、薄型化と共に、電動絞り装置全体の小型化を図ることができる。なお、駆動ピン６３の揺動ストロークが小さくなっても、この形式の羽根駆動の場合、絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを支持する軸１５Ａ、１５Ｂと駆動ピン６３の距離の設定の仕方によって十分にカバーすることができるので、特に支障となることはない。

また、揺動支点Ｐ１を基準に見た場合の永久磁石６８に対する駆動ピン６３（第２の揺動端）の配置の方向を、コイル５２に制約されずに自由に選べる。そのため、アクチュエータ４０の取り付け向きを、設計段階で任意に設定することができる。本例では、駆動ピン６３の揺動方向を、永久磁石６８の揺動方向に対して大体９０度程度変換している。このため、駆動ピン６３を有する揺動端Ｐ３の方向の選定により、絞り羽根２０Ａ、２０Ｂと組み合わせるアクチュエータ４０の配置を、揺動端Ｐ３の方向に応じて、設計段階で自由に選択できる。

例えば、図６に示す別実施形態のように、第２の揺動端Ｐ３の向きを、永久磁石６８を備えた第１の揺動端Ｐ２の１８０度反対側に設定して、アクチュエータ４０を取り付けることも可能である。

また、駆動ピン６３と揺動支点Ｐ１とを通る直線上またはその近傍に、両絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを回動自在に支持する軸１５Ａ、１５Ｂを配しているので、駆動ピン６３による駆動力を、絞り羽根２０Ａ、２０Ｂの回動力として最大限に利用することができ、無駄な力の伝達を極力排することができる。また、駆動ピン６３と絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを支持する各軸１５Ａ、１５Ｂまでの距離を等しく設定しているので、両方の絞り羽根２０Ａ、２０Ｂを同じ条件でバランス良く駆動することができるし、また、略同じ形状の羽根を表向きと裏向きに配置して使用することもできる。

なお、上記実施形態では、絞り開度を２位置（全開と全閉）に切り替える場合を示したが、可動子６０に所定の磁気的付勢力を及ぼす磁性部材（付勢部材）や機械的な付勢力を与えるバネなどを付加し、その付勢力と前記磁力とのバランスで絞り開度を中間位置に調節できるように構成することもできる。また、それらの付勢手段により、可動子６０を非通電時でも定位置に保持するように構成することもできる。

本発明の実施形態の電動絞り装置の羽根押えカバーを外した状態を示す概略平面図である。 同電動絞り装置の羽根押さえカバーを付けた状態での側断面図である。 同電動絞り装置の主要部品間の関係を示す図１と同じ方向から見た断面図である。 同電動絞り装置の主要部品である地板、羽根、羽根押えカバーの平面図である。 同電動絞り装置の主要部品であるアクチュエータ（駆動機構）の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は駆動ピン側から見た正面図である。 本発明の他の実施形態の概略平面図である。 従来の電動絞り装置（シャッタ装置）用のアクチュエータの例を示す分解斜視図である。 同アクチュエータの横断面図である。

符号の説明

１０ 地板
１２ 開口部
１５Ａ，１５Ｂ 軸
２０Ａ，２０Ｂ 絞り羽根
２３ 長孔
４０ アクチュエータ（駆動機構）
５０ 固定子
５２ コイル
６０ 可動子
６３ 駆動ピン
６８ 永久磁石
Ｐ１ 揺動支点
Ｐ２ 第１の揺動端
Ｐ３ 第２の揺動端

Claims (3)

1. 光路を形成する開口部を有した地板と、
   該地板の一方の板面上に前記開口部を挟んで互いに対向するように配され、且つ、軸によりそれぞれ地板の板面に沿って回動自在に支持され、前記各軸を支点に対称的に回動させられることで、前記開口部により形成される光路を絞り調節する２枚の絞り羽根と、
   前記地板の他方の板面に配され、地板を貫通して前記２枚の絞り羽根の相互の重なり部に形成した両長孔に挿入される駆動ピンを有し、該駆動ピンを移動させることにより、前記光路を絞り調節するために前記絞り羽根を駆動する駆動機構と、を備える電動絞り装置であって、
   前記駆動機構は、
   揺動支点を中心に揺動自在に支持され、前記揺動支点から離れた１つの揺動端に、揺動方向に両磁極を持つ永久磁石を有し、且つ、前記揺動支点から離れた別の１つの揺動端に前記駆動ピンを有する可動子と、
   励磁用のコイルを含み、該コイルに通電することにより、前記永久磁石に磁力を及ぼして前記可動子を前記揺動支点を中心に揺動させる固定子と、を備え、
   前記揺動支点を前記地板の開口部と前記コイルとの間の領域に配置し、
   前記揺動支点から前記駆動ピンを有する揺動端までの距離を、前記揺動支点から前記永久磁石を有する揺動端までの距離より小さく設定し、
   前記可動子の揺動支点及び前記駆動ピンを有する揺動端が、前記コイルにより囲繞される領域の外側に配置されると共に、前記揺動方向に両磁極を持つ永久磁石を有する揺動端が、前記コイルにより囲繞される領域の内側に配置されていることを特徴とする電動絞り装置。
2. 前記駆動ピンと前記揺動支点とを通る直線上またはその近傍に、前記両絞り羽根を回動自在に支持する前記軸が配されており、前記駆動ピンから前記各軸までの距離が等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電動絞り装置。
3. 前記永久磁石を有する揺動端と前記揺動支点とを結ぶ直線に対して交差する方向に、前記駆動ピンを有する揺動端が配されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動絞り装置。

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