JP4690711B2 - アクチュエータの位置決め構造及びこれを含むセクタ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明はアクチュエータの位置決め構造に関する。より詳細には、アクチュエータを基板に配置する際の位置決め構造に関する。

撮像装置にはセクタ（羽根）を揺動させて開口を開閉するセクタ駆動装置が内蔵されている。近年、撮像装置の自動化が図られており、例えば特許文献１で示すシャッタ装置のようにアクチュエータ（ステップモータ）によってシャッタ羽根を駆動するように形成したものが多く提供されるようになっている。

特開平９−６５６３９号公報

撮像装置についても他の電子機器と同様に装置の小型化への要請が大きなっている。したがって、セクタ駆動装置に内蔵されるアクチュエータやこのアクチュエータを固定する基板についても小型化することが求められる。しかしながら、特許文献１で開示するシャッタ装置に内蔵されるアクチュエータは比較的大きく、さらにアクチュエータが固定される基板も大きなものが採用されている。このように大きな基板を用いるとシャッタ装置の小型化を図ることが困難となる。

そこで、本発明の目的は基板の小型化を促進できるアクチュエータの位置決め構造を提供することである。

上記目的は、基板上にアクチュエータを位置決めする構造であって、前記基板が周縁の少なくとも一部に壁部を備えていると共に該壁部には切欠が形成されており、前記アクチュエータは、コイルが巻回されたステータを有し、前記ステータは所定位置に凸部を有し、前記凸部が前記切欠に係合して前記アクチュエータが前記基板上に位置決めされているアクチュエータの位置決め構造によって達成できる。

本発明によると、基板の周縁に備えた壁部の切欠を利用してアクチュエータを基板の周縁部に固定するので、アクチュエータを固定するため基板上に配置される固定ピン等を低減できる。また、アクチュエータは基板の周縁部に位置決め固定されるので基板表面を効率的に使用できる。よって、基板の小型化を図ることができる。

前記ステータはＵ字形状であって該ステータが基部と該基部の左右から延出させたアーム部とを含み、前記基部に前記凸部が形成されている構造とすることができる。そして、前記切欠が、前記壁部に設けた開口でもよい。上記のようなアクチュエータの位置決め構造を含む光量制御装置は小型を図ることができる。

本発明のアクチュエータの位置決め構造によるとアクチュエータを固定する基板の小型化を促進できる。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図１は、実施形態に係る電磁アクチュエータ１（以下、単にアクチュエータ１という）の外観を示した斜視図である。アクチュエータ１は、ステータ２、一対のコイル枠３−１、３−２、一対のコイル４−１、４−２及びロータ５を含んでいる。ただし、ロータ５は他の構成が確認し易いように点線で大略のみを示している。

図２は、図１のアクチュエータ１からステータ２を取り出して示した平面図である。ステータ２は大略の外形が略Ｕ字形状を成しており、中央の直線部分を基部２ｂとして左右から対称にアーム部２ａ−１，２ａ−２が延在している。なお、基部２ｂの背部側の中央には盛り上った凸部２ｃが形成されている。この凸部２ｃはアクチュエータ１を基板に位置決めするために形成されている。このようにステータ２が外側に突出する凸部２ｃを備えた構造としていることについては後の説明で明らかにする。アーム部２ａ−１，２ａ−２のそれぞれに、図１で示すようにコイル４−１、４−２が配設されている。各コイル４−１、４−２は、コイル枠３−１．３−２を介してステータ２にセットされている。各コイル枠３−１．３−２は左右で対称な形状に形成されている。片側のコイル枠３−１及びコイル４−１について説明する。

図３は、コイル４−１が巻回された状態のコイル枠３−１を示した斜視図である。この図３はステータ２の開放端側から見た図である。図４は、図３で示す状態からコイル４−１を除いてコイル枠３−１の構造を示した斜視図である。さらに、図５は図４におけるＡ−Ａ矢視での断面図である。図４で示すように、コイル枠３−１は、平面状の鍔部３１と、この鍔部３１の中央部分から略直角に延出させたコイル巻回部３３とを備えている。鍔部３１の下部は所定間隔をもって一対のコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂが下向きに突出している。

コイル巻回部３３は、片持ち梁状に形成した２つの巻回腕３３ａ、３３ｂ及びこれらの自由端を接続して補強する端部接続部３４によって形成されている。巻回腕３３ａ、３３ｂは板状であり上下で互いに対向するように配置されている。これら巻回腕３３ａ、３３ｂにコイル４−１が巻回される。巻回腕３３ａ、３３ｂの間の空間にアーム部２ａが嵌装される（差し込まれる）ことで、図１で示すようにコイル４−１が装着されたコイル枠３−１の形態とすることができる。

一般的にコイルが巻回される巻付け部分（コイル巻回部３３に相当する部分）は横断面が環状となるように形成されている。すなわち、コイルは巻き付け部分の外周部（壁部）に接触するようにして巻回されるのが一般的である。しかし、図４で示すように、コイル枠３−１のコイル巻回部３３は各巻回腕３３ａ、３３ｂ同士を接続する部分が途中に存在せず、これらの自由端が端部接続部３４のみで接続されている。よって、コイル巻回部３３は両側部に大きな切欠部３５が形成された構造となる。このように切欠部３５を含んでコイル巻回部３３を形成すると垂直方向ではコイル４−１がコイル巻回部３３に接触することなく巻回される。この構造では垂直な壁部を設けた場合の領域を利用してコイルが巻回されるので巻上がったコイルが小径化する。このようなコイル部を含むアクチュエータ１は小型化を促進できる。また、コイル枠３−１に上記切欠部３５を設けることで構造を簡素化できると共に製造に用いる材料を低減することもできる。

さらに、コイル枠３−１は片側にだけ大きな鍔部３１が形成され、巻回腕３３ａ、３３ｂの自由端側は小さく形成した端部接続部３４で接続した構造である。端部接続部３４は四隅の一部を突出させた係止部３４ａが形成されている。よって、コイル４−１を鍔部３１の面と端部接続部３４の係止部３４ａとの間に精度良く位置決めできる。一般に鍔部はコイルの両側に配置されるが、この構造では反対側に鍔部を設けていない。そのため、鍔部を設ける領域をコイルの巻回に用いることができる。よって、両側に鍔部を設けた構造と比較してコイル枠を小さく形成できる。この点でもアクチュエータ１は小型化を促進できる。コイルは、自己融着線等のコイル自身が形状を保持するものを使用しており、鍔部が片側のみでもコイルは崩れない。

さらに、図４で示すように、鍔部３１の下部に設けた一対のコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂに関して、片側のコイル端末巻回部３２ｂが鍔部３１の面から長さＤだけコイル軸方向にずれてオフセットして形成されている。これらコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂにはコイル４−１の始端部分と終端部分とが巻回される。コイル枠３−１を小さく形成すると、コイル端末巻回部３２ａ、３２ｂの間隔が狭くなると共に鍔部３１が小さくなる。コイル端末巻回部が鍔部３１上に平行に並んで設けられると、製造工程で、一方のコイル端末巻回部（例えば３２ａ）にコイル４−１を巻回するときに、他方のコイル端末巻回部（例えば３２ｂ）や鍔部３１が障害となる場合ある。特にコイルの巻き始めなどでは、コイルを鍔部３１付近に巻回しようとするときコイル端末巻回部にすでに巻回されているコイルにぶつかって断線する等の問題が発生する場合がある。しかし、ここで示す構造のようにオフセットさせた一方のコイル端末巻回部３２ｂからコイル４−１を巻き始めると、鍔部３１付近の巻回時にもコイル端末巻回部３２ｂに巻いてあるコイル線とぶつかることなくコイルを巻回できる。よって、このような特殊な形状のコイル枠３−１を用いると、製造工程でコイルを効率良く巻回できる。

また、上記のようにコイル端末巻回部３２ａ、３２ｂの位置をオフセットさせておくと、コイル枠３−１を金型によって成型することが容易となる。コイル端末巻回部３２ａとコイル端末巻回部３２ｂとを同一面内（鍔部３１の面内）で並列に配置した場合には、これらの間に位置した金型を引き抜くことが難しい。よって、金型構成が複雑となる。しかし、コイル端末巻回部３２ａ、３２ｂをオフセットさせて配置しておくことで金型作製が容易となる。図４で示すように矢印Ｘの両方向へ金型を引き抜いてコイル枠３−１を簡単に作製できる。なお、端部接続部３４についても先端側が段状とされ金型が容易に作製できるように形成されている。コイル枠３−１は上記のように金型が容易に作製できるように設計されているので、アクチュエータ１の製造コストを抑制できる。

図３から図５を参照して片側のコイル枠３−１及びコイル４−１について説明したが、図１で示す反対側のコイル枠３−２及びコイル４−２についても同様である。

さらに、アクチュエータ１はコイル構成に関しても工夫して小型化を図っている。この点について説明する。前述した２個のコイル４−１とコイル４−２とはステータ２に流れる磁束の流れが同方向になるように接続される。よって、ステータ２の左右のアーム部に１つずつ、すなわちステータ２に一対の磁極が形成される。本来１個のコイルを分割して配置すると、それぞれのコイル部分を小さくできる。このようにコイルを分割形成した構造によってもアクチュエータ１は小型化が図られている。

そして、各コイル枠３−１、３−２に予めコイル４−１、４−２を巻回してから（図３参照）、左右のアーム部２ａ―１、２ａ−２のそれぞれに嵌装する（差し込む）ことにより図１で示すようにコイル４−１、４−２を極めて接近させた形態とすることができる。なお、アーム部にコイルを直巻きする場合や一般的なコイル枠（コイルボビン）をアームに装着した後にコイルを巻回するときには、コイル間隔を所定以上離す必要があるので図１で示すようにコイル間隔を接近させることができない。以上のようにアクチュエータ１は分割したコイル４−１、４−２を接近させて配置できるのでステータ２を小さく形成でき、その結果としてこの点でも小型化を図ることができる。

図６から図８は、上記アクチュエータ１を搭載したセクタ駆動装置としてのシャッタ駆動装置５０を示した図である。図６はシャッタ羽根を装着する前のシャッタ駆動装置５０を示した図、図７は２枚のシャッタ羽根が開口を開いた状態を示した図、図８は２枚のシャッタ羽根が開口を閉じた状態を示した図である。

シャッタ駆動装置５０はシャッタ基板５１を備えている。シャッタ基板５１の中央部分には大きめの開口５２が形成されている。このシャッタ基板５１上の複数箇所にはアクチュエータ１等の部品（他の部品については図示を省略）を固定するため壁部５３が形成されている。特に、このシャッタ駆動装置５０ではアクチュエータ１がシャッタ基板５１の周縁部（図示の例では右下隅部）に配置されている。また、シャッタ基板５１とアクチュエータ１との間にはＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５７が介挿されており、シャッタ駆動装置５０はＦＰＣ５７により外部と電気的に接続される。アクチュエータ１に組込まれる２個のコイル４−１、４−２は、ＦＰＣ５７上で結線されてステータに流れる磁束が同方向になるように接続される。

さらに、シャッタ基板５１は小型化を図った構成を含んでいる。この点について説明する。シャッタ基板５１は内部への光の進入抑制や部品保護等のため、周縁の少なくとも一部に壁部５３が設けられている。そして、右下の壁部５３にはアクチュエータ１のステータ２の基部２ｂに形成されている凸部２ｃ（図２参照）と対応する切欠５３ａが形成されている。この切欠５３ａにステータ２の基部２ｂに設けた前述の凸部２ｃが係合してアクチュエータ１が位置決めされている。すなわち、ここで例示する構造では、アクチュエータ１を位置決めするために壁部５３が兼用されている。よって、従来においてアクチュエータを固定するためシャッタ基板上に配置していた位置決め用の固定ピン等を低減できる。したがってシャッタ基板５１の小型化を図ることができる。

また、ステータ２に形成されている凸部２ｃはボリュームが大きく（幅広）、両側部が薄く（幅狭）形成されている。ステータ２の凸部２ｃ付近には壁部５３と当接する位置決め部２ｄ，２ｅが設けられている。この凸部２ｃを上記のように壁部５３の切欠５３ａに係合すると、アクチュエータ１のシャッタ基板５１上での位置を周縁部（特に図示の例では隅部）側へ寄せることができる。シャッタ基板５１上で所定面積を占めるアクチュエータ１を周縁部に寄せることができれば、他の部品の配置に関して自由度が増すので省スペース化の設計が容易となる。よって、この点でもシャッタ基板５１を小型化できる。以上のように、シャッタ駆動装置５０は小型化したアクチュエータ１を採用することで小型化が促進され、さらにアクチュエータ１を位置決めする構造によりシャッタ基板５１が小さく形成される点でも小型化される。なお、アクチュエータ１をセットした後にあっては、ステータ２の基部２ｂがシャッタ基板５１に設けた壁部５３と同様に壁部として機能するので実用的な構造となる。

図７及び図８は、２枚のシャッタ羽根を配置したシャッタ駆動装置５０を示している。シャッタ羽根の全開状態を示している図７を参照して説明する。シャッタ駆動装置５０は第１のシャッタ羽根６０と第２のシャッタ羽根７０とを備えている。第１のシャッタ羽根６０はアクチュエータ１のロータ５に接続された駆動軸６１に固定されており、この駆動軸６１を中心に揺動するように形成されている。また、第１のシャッタ羽根６０の所定位置には第２のシャッタ羽根７０を揺動させるための駆動ピン６２が立設されている。

第２のシャッタ羽根７０は、シャッタ基板５１から立上げた支軸７１を中心として揺動自在に配置されている。第２のシャッタ羽根７０は所定位置にカム穴７２が形成されている。このカム穴７２に、第１のシャッタ羽根６０の駆動ピン６２が係合している。よって、図７で示す全開状態から第１のシャッタ羽根６０が揺動すると、これに連動して第２のシャッタ羽根７０が揺動してシャッタ開口５６を閉じる図８に示した全閉状態を形成できる。なお、このシャッタ駆動装置５０はシャッタ基板５１には大きな開口５２を形成し、このシャッタ基板５１上にシャッタ開口５６を設けたフィルム状の遮光材５５が配置されている。

以上説明した実施例では、ステータ２の凸部２ｃとシャッタ基板５１の周縁に備えた壁部５３の切欠５３ａとを係合させて、アクチュエータ１を位置決めするという簡単な構造でシャッタ基板５１の小型化を図ることができる。よって、このようなシャッタ基板５１を含むシャッタ駆動装置５０も小型化できる。なお、切欠５３ａは壁部５３を一定幅で切り欠いてもよいが、壁部５３をくり抜いて開口状としてもよい。このように切欠５３ａを開口にすると、ステータ２を幅方向及びこれと垂直な方向へも位置決めできる。また、上記実施例ではセクタ駆動装置としてシャッタ駆動装置を例示したが絞り装置に本発明を同様に適用できることは言うまでもない。さらに、本発明のアクチュエータはセクタ駆動装置以外の小型化が必要な種々の機器にも適用できる。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

実施形態に係る電磁アクチュエータの外観を示した斜視図である。 図１のアクチュエータからステータを取り出して示した平面図である。 コイルが巻回された状態のコイル枠を示した斜視図である。 図３で示す状態からコイルを除いてコイル枠の構造を示した斜視図である。 図４におけるＡ−Ａ矢視での断面図である。 シャッタ羽根を装着する前のシャッタ駆動装置を示した図である。 ２枚のシャッタ羽根が開口を開いた状態を示した図である。 ２枚のシャッタ羽根が開口を閉じた状態を示した図である。

符号の説明

１ アクチュエータ
２ ステータ
２ａ（２ａ−１，２ａ−２） ステータのアーム部
３（３−１，３−２） コイル枠
４（４−１，４−２） コイル
５ ロータ
３１ 鍔部
３２（３２ａ、３２ｂ） コイル端末巻回部
３３ コイル巻回部
３５ 切欠部
５０ シャッタ駆動装置（セクタ駆動装置）
６０ 第１のシャッタ羽根
７０ 第２のシャッタ羽根

Claims (3)

1. 基板上にアクチュエータを位置決めする構造であって、
   前記基板は、光が通過可能なシャッタ開口を有し、
   前記基板が周縁の少なくとも一部に壁部を備えていると共に該壁部には切欠が形成されており、
   前記アクチュエータは、コイルが巻回されたステータを有し、
   前記ステータは所定位置に凸部を有し、
   前記凸部が前記切欠に係合して前記アクチュエータが前記基板上に位置決めされ、
   前記ステータはＵ字形状であって該ステータが基部と該基部の左右から延出させたアーム部とを含み、
   前記基部に前記凸部が形成されていることを特徴とするアクチュエータの位置決め構造。
2. 前記切欠が、前記壁部に設けた開口であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータの位置決め構造。
3. 請求項１又は２に記載のアクチュエータの位置決め構造を含むことを特徴とする光量制御装置。

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