JP4768151B2 - 電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の角度範囲を回動するロータを備えた電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置に関し、特に、デジタルカメラ等のシャッタ装置あるいは絞り装置等の駆動源として用いられる電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用羽根駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電磁アクチュエータは、図8に示すように、N極及びS極に着磁されかつ駆動ピン1aを有するロータ1と、ロータ1を回動自在に支持する上側枠部材2及び下側枠部材3と、上側枠部材2及び下側枠部材3を上下方向から取り囲むように巻回された励磁用のコイル4と、上側枠部材2の外周に取り付けられた円筒状ヨーク5と、上側枠部材2と円筒状ヨーク5との間に挿入された複数の鉄ピン6等により構成されている。
【0003】
ここで、複数の鉄ピン6は、コイル4への非通電時に、ロータ1との間に磁気的吸引力を発生させて、ロータ1を所定の位置に停止させるためのものであり、又、ヨーク5はコイル4への通電により発生する磁束を通す磁路として機能し磁束の漏れを抑制するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、デジタルカメラ等の小型化に対応させるべく、電磁アクチュエータを小型化、例えば、高さ寸法Hを低くする必要がある。そこで、上記従来の構成で単に寸法上の小型化を図ると、ロータ1が短くなり、又、鉄ピン6も短くなって、静的な磁気的吸引力が小さくり、要求される通電時の駆動力及び非通電時の磁気的吸引力が十分に確保されず、所望の機能が得られなくなる。
【0005】
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、小型化を図りつつも、要求される駆動力及び磁気的吸引力が得られて所望の機能を確保できる電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置を提供することにある。
【0006】
【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、異なる極性に着磁されかつ回転中心軸から偏倚した位置に出力部を有するロータと、ロータを回動自在に支持する枠部材と、回転中心軸方向におけるロータの両端面を囲むように枠部材の周りに巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周に取り付けられた円筒状ヨークと、磁気的吸引力を得るべく円筒状ヨークの内側でかつコイルの巻回方向からロータの回転方向に外れた位置に配置された磁性ピンとを備えて、コイルへの通電により所定の角度範囲を回動して出力部より駆動力を出力する電磁アクチュエータであって、上記円筒状ヨークの内側でかつ磁性ピンからロータの回転方向に所定角度離れたコイルの巻回方向の少なくともコイルと対向する位置において、円筒状ヨークと協働して磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るための補助ヨークを設けた、ことを特徴としている。
この構成によれば、補助ヨークが、コイルへの非通電時には磁性ピンと共に作用して磁気的吸引力を補うことでロータを確実に停止させ、一方、コイルへの通電時には発生する磁束の漏れを抑制するように作用して、所望の駆動力が得られる。すなわち、小型化を行ないつつ、所望の磁気的吸引力及び駆動力を得ることができる。
特に、磁性ピンが配置されない領域(円筒状ヨークの内側でかつコイルの巻回方向の外側領域)に補助ヨークを配置することで、効率良く磁気的吸引力を補うことができる。
【0007】
上記構成において、補助ヨークは、ロータの端面に対向する端面対向部と、端面対向部から円筒状ヨークの内壁に沿って伸長すると共にコイルと対向する立ち曲げ部とを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、端面対向部は主として磁束の漏れを抑制するために機能し、立ち曲げ部は主として磁気的吸引力を補うために機能する。
【0009】
上記構成において、補助ヨークは、端面対向部から円筒状ヨークの内壁に沿って伸長する二つの立ち曲げ部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、二つの立ち曲げ部がロータの外周面と対向するため、磁気的吸引力をより大きくすることができ、又、二つの立ち曲げ部が円筒状ヨークに嵌合するようにすれば、補助ヨークの位置決め及び取り付けが容易になる。
【0010】
上記構成において、補助ヨークは、ロータの両端面にそれぞれ配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ロータの両端面が補助ヨークの端面対向部で覆われるため、発生する磁束の漏れをより確実に抑制ないしは防止でき、又、ロータの外周と対向する立ち曲げ部が増えるため、磁気的吸引力をより一層大きくすることができる。
【0011】
また、本発明のカメラ用羽根駆動装置は、露光用の開口部を有する基板と、基板に対して回動自在に支持されて開口部を遮光し得る羽根と、羽根を駆動する駆動源とを備えたカメラ用羽根駆動装置であって、この駆動源として、前述の構成をなすいずれかの電磁アクチュエータを採用した、ことを特徴としている。
この構成によれば、小型化された電磁アクチュエータを用いることで、所望の磁気的吸引力及び駆動力より、安定した遮光機能が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
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り、図1は分解斜視図、図2(a),(b)は平面図及び縦断面図、図3(a),(b)は動作説明図である。この実施形態に係る電磁アクチュエータは、図1に示すように、N極及びS極の異なる極性に着磁されたロータ10と、ロータ10を回動自在に支持する上側枠部材20及び下側枠部材30と、両枠部材20,30の周りに巻回された励磁用のコイル40と、上側枠部材20の外周に取り付けられた円筒状ヨーク50と、円筒状ヨーク50の内側に配置された磁性ピン60と、補助ヨーク70等を、その基本構成として備えている。
【0013】
ロータ10は、図1に示すように、円柱状をなす本体部11と、本体部11に一体的に形成された回転中心軸としての上側軸12及び下側軸13と、回転中心軸から偏倚した位置に一体的に形成された出力部としての駆動ピン14等により形成されている。本体部11は、その半分の外周面がN極、他の半分の外周面がS極となるように着磁されている。
【0014】
上側枠部材20は、図1に示すように、両側が開口した略キャップ(鍔付き帽子)形状をなし、その上壁部には軸受孔21及びコイル40を巻回するための巻回溝22が形成されている。また、外周面23には、図1及び図2(a)に示すように、巻回溝22を境として両側の領域に、ロータ10の回転中心軸と平行に伸長した磁性ピン60(61,62,63,及び64,65,66)を挿入するための取り付け溝24が、それぞれ3個ずつ形成されている。これら6個の取り付け溝24は、外周面23を周方向において略8等分するそれぞれの位置に配置されている。
上側枠部材20の下端部には、図1に示すように、下側枠部材30に連結するための連結部25が形成されており、連結部25を下側枠部材30に向けて押し込むことにより、容易に連結できるようになっている。
【0015】
下側枠部材30は、図1に示すように、その基部31において、軸受孔32、コイル40を巻回するための巻回溝33、駆動ピン14を遊挿させる開口34等が形成されている。また、基部31の両側に位置する縦壁には、上側枠部材20の連結部25を受け入れる連結受部35が形成されており、さらに続いて水平方向に拡がるフランジ部36が形成されている。フランジ部36には、ボルト80等を通す貫通孔36aが設けられており、例えば、カメラ用シャッタ装置の地板等に対して、フランジ部36が接合され、ボルト80により締結される。
【0016】
コイル40は、図1及び図2に示すように、ロータ10の下側軸13が下側枠部材30の軸受孔32に挿入され、ロータ10の上側軸12が上側枠部材20の軸受孔21に挿入されて、上側枠部材20と下側枠部材30とが連結された後、巻回溝22,33内に巻回される。すなわち、コイル40は、回転中心軸方向において、ロータ10の両端面12a,13aを囲むように巻回される。
磁性ピン60(61〜66)は、円柱状の鉄ピンからなり、上側枠部材20に円筒状ヨーク50が嵌合された後に、それぞれの取り付け溝24に挿入されて固定されるようになっている。
【0017】
補助ヨーク70は、磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るためのものであり、図1及び図2に示すように、ロータ10の下側の端面13a側において対向する端面対向部71と、端面対向部71から立ち曲げられて伸長する二つの立ち曲げ部72,73とを有している。
補助ヨーク70の組み付けに際しては、コイル40が上側枠部材20及び下側枠部材30の巻回溝22,33内に巻回された後、ロータ10の下側端面13aを覆う位置にあるコイル40の外側(下側)から、コイル40を覆うように端面対向部71を位置付け、二つの立ち曲げ部72,73を円筒状ヨーク50の内壁に沿って押し込むように取り付ける。
【0018】
また、立ち曲げ部72,73は、図2に示すように、磁性ピン60(61〜66)が設けられていない領域、すなわち、巻回されたコイル40の側面に沿って対向する角度位置に位置付けられる。これにより、ロータ10の外周面に対して、6個の磁性ピン60(61〜66)と2個の立ち曲げ部72,73が、略45°の等しい角度間隔で配置されることになる。
【0019】
ここで、補助ヨーク70はロータ10の磁力により引き付けられるため、組み付けの際に脱落等は防止できるが、二つの立ち曲げ部72が円筒状ヨーク50の内壁に密接するような寸法に形成して嵌合させることにより、組み付けの際に補助ヨーク70の角度位置等を確実に位置決めすることができる。また、立ち曲げ部72は、組み付けた状態において、その先端部がロータ10(本体部11)の上端近傍の位置まで達する長さに設定することで、無駄を省き効率良くロータ10との間に磁気的吸引力を生じさせることができる。
【0020】
次に、この電磁アクチュエータの動作について、図3を参照しつつ説明する。先ず、コイル40への非通電状態では、例えば図3(a)に示すように、ロータ10の外周面11aと磁性ピン63,65,66と立ち曲げ部72との間に静的な磁気的吸引力が作用し、又、外周面11bと磁性ピン61,62,64と立ち曲げ部73との間に静的な磁気的吸引力が作用し、ロータ10はストッパ(不図示)に当接して停止し、反時計回りの回転端に保持される。
この停止状態においては、従来に比べて立ち曲げ部72,73が追加されたことで、特に二つの立ち曲げ部72,73が磁気的吸引力を補なうように作用し、より強力な磁気的吸引力が得られて、ロータ10は確実に停止位置に保持されることになる。
【0021】
この状態において、コイル40に所定の方向の通電がなされると、円筒状ヨーク50と補助ヨーク70とに囲まれる領域に磁界が発生する。この際、補助ヨーク70が追加されたことにより、二つの立ち曲げ部72,73及び端面対向部71が発生した磁束の漏れを防止ないしは抑制するように作用し、その結果回転力が効率良く生じ、ロータ10は時計回りに回転する。これにより、駆動ピン14は時計回りの駆動力を発生することになり、図3(b)に示すように時計回りの回転端に至り、ストッパ(不図示)に当接して停止する。
【0022】
この状態で、コイル40への通電が断たれると、ロータ10の外周面11aと磁性ピン62,63,66と立ち曲げ部72との間に静的な磁気的吸引力が作用し、又、磁性ピン61,64,65と磁性ピン73との間に静的な磁気的吸引力が作用して、ロータ10は図3(b)に示す時計回りの回転端にて保持される。
一方、図3(b)に示す状態から、コイル40に逆向きの通電がなされると、同様の作用により、図3(a)に示す状態に至り停止する。
【0023】
以上のように、補助ヨーク70が設けられたことで、電磁アクチュエータの高さを低くして小型化を行なっても、所望の駆動力及び磁気的吸引力が得られる。
尚、図3(a),(b)に示すような停止位置において、ロータ10を確実に保持するような磁気的吸引力が得られるようにするため、6個の磁性ピン60(61〜66)及び補助ヨーク70の立ち曲げ部72,73は、適宜最適な寸法(大きさ及び長さ)に設定される。尚、磁性ピン60の個数及び相互の配置間隔等も、要求に応じて適宜最適な仕様に設定される。
【0024】
図4及び図5は、本発明に係る電磁アクチュエータの他の実施形態を示すものであり、図4は分解斜視図、図5(a),(b)は平面図及び縦断面図である。この実施形態に係る電磁アクチュエータにおいては、二つの補助ヨークを設けた以外は前述の実施形態と同一である。したがって、前述の実施形態と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0025】
この実施形態に係る電磁アクチュエータにおいては、図4及び図5に示すように、ロータ10の回転中心軸方向における両端面すなわち下側端面13a及び上側端面12aに対向するように、第1の補助ヨーク70´及び第2の補助ヨーク70´´が配置されている。
第1の補助ヨーク70´は、端面対向部71´と、端面対向部71´から立ち曲げられた二つの立ち曲げ部72´,73´とを有する。立ち曲げ部72´,73´は、前述の補助ヨーク70の立ち曲げ部72,73に比べて長さが若干短く設定されている。
第2の補助ヨーク70´´は、同様に、端面対向部71´´と、端面対向部71´´から立ち曲げられた二つの立ち曲げ部72´´,73´´とを有する。第2の補助ヨーク70´´は、第1の補助ヨーク70´と同一のものであってもよく、あるいは、立ち曲げ部71´´,72´´の長さが異なるものであってもよい。
【0026】
第1の補助ヨーク70´及び第2の補助ヨーク70´´の組み付けに際しては、コイル40が上側枠部材20及び下側枠部材30の巻回溝22,33内に巻回された後、ロータ10の下側端面13aを覆う位置にあるコイル40の外側(下側)から、コイル40を覆うように端面対向部71´を位置付け、二つの立ち曲げ部72´,73´を円筒状ヨーク50の内壁に沿って押し込むように取り付ける。また、ロータ10の上側端面12aを覆う位置にあるコイル40の外側(上側)から、コイル40を覆うように端面対向部71´´を位置付け、二つの立ち曲げ部72´´,73´´を円筒状ヨーク50の内壁に沿って押し込むように取り付ける。
【0027】
また、立ち曲げ部72´,73´及び72´´,73´´は、図5(a)に示すように、磁性ピン60(61〜66)が設けられていない領域、すなわち、巻回されたコイル40の側面に沿って対向する角度位置に位置付けられる。これにより、コイル40の巻回方向に沿って、四つの立ち曲げ部72´,73´,72´´,73´´が対向し、又、ロータ10の両端面12a,13aの上下外側からコイル40が覆われることになる。
【0028】
したがって、第2の補助ヨーク70´´が追加されたことにより、前述の実施形態に比べて、非通電時の静的な磁気的吸引力がより大きくなり、又、通電時に発生する磁束の漏れをさらに抑制ないしは防止でき、得られる回転力がより大きくなる。
【0029】
尚、上記実施形態においては、ロータ10の両端面に二つの補助ヨーク70´,70´´を配置したが、さらなる他の実施形態として上側端面12aに対向する補助ヨーク70´´のみを設ける構成としてもよい。
【0030】
図6及び図7は、図1及び図2に示す電磁アクチュエータを、デジタルカメラの羽根駆動装置(ここでは、シャッタ装置の羽根駆動装置)の駆動源として適用した例を示すものである。このシャッタ装置は、図6に示するように、露光用の開口部100a,110aを有する基板としての地板100及び押え板110と、開口部100a,110aを開閉する遮光用のシャッタ羽根120と、シャッタ羽根120を駆動する駆動源としての電磁アクチュエータ130等を備えている。
【0031】
地板100と押え板110とは、図7に示すように、羽根室Wを画定するように結合されており、羽根室W内にシャッタ羽根120が配置されている。地板100の上面には、電磁アクチュエータ130が配置されている。
電磁アクチュエータ130は、図7に示すように、駆動ピン14を有するロータ10、上側枠部材20及び下側枠部材30、コイル40、円筒状ヨーク50、磁性ピン60、補助ヨーク70等を備えている。
【0032】
シャッタ羽根120は、図6及び図7に示すように、第1シャッタ羽根121及び第2シャッタ羽根122の2枚羽根からなる。第1シャッタ羽根121及び第2シャッタ羽根122は、地板100の支持軸101,102により、それぞれ回動自在に支持されている。また、第1シャッタ羽根121及び第2シャッタ羽根122の長孔121a,122aには、ロータ10の駆動ピン14が連結されている。
【0033】
そして、図6に示すように、駆動ピン14が略上向きに(ロータ10が時計回りに)回転した休止状態において、シャッタ羽根120は開口部100a,110aを完全に開放する開放位置に至り、ストッパ103,104に当接して停止し、その位置に位置決めされる。
一方、コイル40が通電されると、ロータ10が反時計回りに回転して、シャッタ羽根120は開口部100a,110aを完全に閉鎖する閉鎖位置に至る。その後、逆向きに通電されると、ロータ10が時計回りに回転して再び図6に示す開放位置に至る。
このように、本発明の電磁アクチュエータを適用することにより、シャッタ装置さらにはデジタルカメラの小型化を行なうことができる。
【0034】
尚、ここでは、本発明の電磁アクチュエータをシャッタ装置に適用した例を示したが、これに限定されるものではなく、絞り装置等その他の装置の駆動源として適用することができる。
【0035】
【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、ロータの両端面を囲むように枠部材の周りに巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周に取り付けられた円筒状ヨークと、磁気的吸引力を得るべく円筒状ヨークの内側に配置された磁性ピンとを備えた構成において、円筒状ヨークの内側及びコイルの外側において、磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るための補助ヨークを設けたことにより、非通電時には磁気的吸引力が補われ、又、通電時には発生する磁束の漏れがさらに抑制ないしは防止される。したがって、小型化を行ないつつ、所望の磁気的吸引力及び駆動力を得ることができる。
また、本発明のカメラ用羽根駆動装置によれば、装置全体の小型化を行ないつつ、所望の遮光機能を得ることができる。
【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分解斜視図である。
【図2】図1に示す電磁アクチュエータの一部を示すものであり、(a)は平面図、(b)は縦断面図である。
【図3】(a),(b)はそれぞれ電磁アクチュエータの動作を説明する図である。
【図4】本発明に係る電磁アクチュエータの他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図5】図4に示す電磁アクチュエータの一部を示すものであり、(a)は平面図、(b)は縦断面図である。
【図6】本発明の電磁アクチュエータをシャッタ装置の駆動源として適用した実施形態を示す平面図である。
【図7】図6に示すシャッタ装置の展開断面図である。
【図8】従来の電磁アクチュエータを示すものであり、(a)は平面図、(b)は縦断面図である。
【符号の説明】
10 ロータ
12 上側軸(回転中心軸)
12a 上側端面
13 下側軸(回転中心軸)
13a 下側端面
14 駆動ピン(出力部)
20 上側枠部材
30 下側枠部材
40 コイル
50 円筒状ヨーク
60(61,62,63,64,65,66) 磁性ピン
70,70´,70´´ 補助ヨーク
71,71´,71´´ 端面対向部
72,72´,72´´,73,73´,73´´ 立ち曲げ部
100 地板
100a 開口部
120 シャッタ羽根
130 電磁アクチュエータ
Claims (5)
- 異なる極性に着磁されかつ回転中心軸から偏倚した位置に出力部を有するロータと、前記ロータを回動自在に支持する枠部材と、前記回転中心軸方向における前記ロータの両端面を囲むように前記枠部材の周りに巻回された励磁用のコイルと、前記枠部材の外周に取り付けられた円筒状ヨークと、磁気的吸引力を得るべく前記円筒状ヨークの内側でかつ前記コイルの巻回方向から前記ロータの回転方向に外れた位置に配置された磁性ピンとを備えて、前記コイルへの通電により所定の角度範囲を回動して前記出力部より駆動力を出力する電磁アクチュエータであって、
前記円筒状ヨークの内側でかつ前記磁性ピンから前記ロータの回転方向に所定角度離れた前記コイルの巻回方向の少なくとも前記コイルと対向する位置において、前記円筒状ヨークと協働して磁路を形成すると共に磁気的吸引力を得るための補助ヨークを設けた、
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記補助ヨークは、前記ロータの端面に対向する端面対向部と、前記端面対向部から前記円筒状ヨークの内壁に沿って伸長すると共に前記コイルと対向する立ち曲げ部と、を有する、
ことを特徴とする請求項1記載の電磁アクチュエータ。 - 前記補助ヨークは、前記端面対向部から前記円筒状ヨークの内壁に沿って伸長する二つの立ち曲げ部を有する、
ことを特徴とする請求項2に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記補助ヨークは、前記ロータの両端面にそれぞれ配置されている、
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の電磁アクチュエータ。 - 露光用の開口部を有する基板と、前記基板に対して回動自在に支持されて前記開口部を遮光し得る羽根と、前記羽根を駆動する駆動源と、を備えたカメラ用羽根駆動装置であって、
前記駆動源は、請求項1ないし4いずれか一つに記載の電磁アクチュエータからなる、
ことを特徴とするカメラ用羽根駆動装置。
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