JP4869855B2

JP4869855B2 - 電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置

Info

Publication number: JP4869855B2
Application number: JP2006273245A
Authority: JP
Inventors: 満鈴木
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2026-10-04
Also published as: JP2008092741A

Description

本発明は、電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置に関する。

従来から、カメラのシャッタ羽根の駆動源としては、電磁アクチュエータが採用されている（特許文献１参照）。このような電磁アクチュエータは、励磁用のコイル、周方向に異なる極性に着磁され所定の角度範囲を回動するロータ、コイルへの通電により極性を生じる磁極部を有するステータ等を備えている。このような電磁アクチュエータがカメラに採用される際には、ロータの角度範囲を規制するためのストッパなどが用いられ、その回動範囲が設定される。

特開２００２−２７７９２７号公報

しかしながら、このような電磁アクチュエータは、ロータ回転位置に応じてトルクが変動する。このトルク変動が大きいと、その回転速度にも影響を与える。従って、このようにロータのトルク変動が大きいと、ロータの回動する角度範囲の設定精度にバラつきがある場合には、固体間でのトルクの差が大きくなる恐れがあった。また、個体間でのトルクの差は、回転速度の差にもつながるため、個体間での性能の差が大きくなる恐れがあった。

また、このような個体差の大きい電磁アクチュエータをカメラ用の羽根の駆動源として採用すると、ロータの回動範囲の設定精度や、ステータに対するロータの組付け精度、ロータの回動を羽根に伝達する伝達部材のロータへの取付精度などによっては、シャッタ速度に大きなバラつきが生じるなど、更に個体間の性能の差が大きくなるおそれがあった。

そこで、本発明は、個体間の性能の差が抑制された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を目的とする。

上記目的は、励磁用のコイルと、周方向に２極に着磁され所定の角度範囲を回動するロータと、前記コイルへの通電により異なる極性に励磁される第１及び第２磁極部を有するステータとを備え、前記第１及び第２磁極部は、所定のギャップを隔てて前記ロータの外周に対向する第１及び第２対向面をそれぞれ有し、前記第１及び第２対向面は、前記ロータのトルク変動を低減すべく、その両側端部から中央部に至るにつれ前記ロータまでのギャップが徐々に大きくなるようにそれぞれ設定してある、ことを特徴とする電磁アクチュエータによって達成できる。
この構成によれば、ロータのトルク変動を低減することができるので、ロータの回動する角度範囲の設定精度にバラつきがある場合であっても、個体間でのトルクの差を抑制できる。従って、個体間の性能差を抑制できる。また、ロータが回動をし始める際の始動トルクが大きいので、ロータの始動直後から強いトルクでロータを回動させることができる。

また、上記構成において、前記第１及び第２対向面は、前記ロータの回転軸線に直交する平面内において前記ロータの回転軸線上の点を中心として点対称に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、ロータのトルク変動をより低減させることができる。

また、上記目的は、シャッタ開口を有する基板と、前記シャッタ開口を開閉自在に支持された羽根と、励磁用のコイルと、周方向に２極に着磁され所定の角度範囲を回動して前記羽根に駆動力を供給するロータと、前記コイルへの通電により異なる極性に励磁される第１及び第２磁極部を有するステータとを含む電磁アクチュエータとを備え、前記第１及び第２磁極部は、所定のギャップを隔てて前記ロータの外周と対向する第１及び第２対向面をそれぞれ有し、前記第１及び第２対向面は、前記ロータのトルク変動を低減すべく、その両側端部から中央部に至るにつれ前記ロータまでのギャップが徐々に大きくなるようにそれぞれ設定してある、ことを特徴とするカメラ用羽根駆動装置によっても達成できる。
この構成によれば、ロータのトルク変動を低減することができるので、ロータの回動する角度範囲の設定精度にバラつきがある場合であっても、個体間でのトルクの差を抑制できる。従って、ロータの回動する角度範囲の設定精度にバラつきがあっても、羽根の駆動に伴う、個体間の性能差を抑制できる。また、ロータが回動をし始める際の始動トルクが大きいので、ロータの始動直後から強いトルクで羽根を駆動することができ、その結果、シャッタスピードが増加する。

また、上記構成において、前記第１及び第２対向面は、前記ロータの回転軸線に直交する平面内において前記ロータの回転軸線上の点を中心として点対称に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、ロータのトルク変動をより低減させることができる。従って、カメラ用羽根駆動装置の個体差を抑制できる。

個体間の性能の差が抑制された電磁アクチュエータ及びカメラ用羽根駆動装置を提供できる。

以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本実施例に係る電磁アクチュエータの主要部の構成を示した図である。
電磁アクチュエータ１は、ステータ１０、ロータ２０、コイル４０等から構成される。
電磁アクチュエータ１は、Ｕ字状に形成されてその両端部に第１磁極部１１、第２磁極部１２を有するステータ１０、周方向に異なる２極に着磁され円筒形状を成すロータ２０、コイルボビン４１に巻回され通電により互いに異なる極性を第１磁極部１１及び第２磁極部１２に生じさせるコイル４０などを備えている。
また、第１磁極部１１は、所定のギャップを隔ててロータ２０の外周と対向する第１対向面１１ａを、また同様に、第２磁極部１２は第２対向面１２ａをそれぞれ有する。
また、ロータ２０の一方の面には、ロータ２０の回動を外部へ出力する出力ピン３０が取り付けられている。これにより、出力ピン３０はロータ２０と一体的に所定角度範囲を回動する。

図２及び図３は、このような電磁アクチュエータを駆動源として採用したカメラ用羽根駆動装置であるカメラ用シャッタ駆動装置９０の透視図である。図２は、全開状態でのカメラ用シャッタ駆動装置９０の透視図であり、図３は、全閉状態でのカメラ用シャッタ駆動装置９０の透視図である。
電磁アクチュエータ１を採用したカメラ用シャッタ駆動装置９０は、基板５０、第１羽根６０、第２羽根７０などから構成される。基板５０は、撮影用の開口５１を有し、図中において基板５０よりも手前側に配置された第１羽根６０及び第２羽根７０の駆動により開口５１を全閉又は全開状態にする。また、電磁アクチュエータ１は、第１羽根６０及び第２羽根７０が配置された側の裏側に配置されている。従って、図２及び図３の電磁アクチュエータ１は、図１と左右対称に示されている。

基板５０には、出力ピン３０の回動を逃がすために逃げ孔５２が円弧状に形成され、出力ピン３０は逃げ孔５２（規制部）に貫通して所定範囲の回動が許容される。即ち、逃げ孔５２は、出力ピン３０の回動範囲を規制することにより、ロータ２０の回動範囲を規制する機能を有している。

第１羽根６０及び第２羽根７０は、それぞれに形成された長孔６１及び長孔７１に出力ピン３０が係合して、基板５０に形成された軸部５３、軸部５４を中心に所定の範囲揺動する。これにより、ロータ２０の回動が、出力ピン３０を介して第１羽根６０及び第２羽根７０に伝達され、第１羽根６０及び第２羽根７０はシャッタ動作を行う。

次に、電磁アクチュエータ１の作動の一例について説明する。
図４は、全開状態から全閉状態に移行する際のロータ２０の動作の説明図である。
図４（ａ）は、全開状態でのロータ２０の停止位置を示している。この状態において出力ピン３０が逃げ孔５２の一端に当接した状態でロータ２０は停止している。従って、ロータ２０の時計方向の回動が規制されている。また、この状態においてコイル４０への通電は行われないため、第１磁極部１１及び第２磁極部１２には、極性は生じない。従って、ロータ２０はディテントトルクによって上記位置に停止されている。

この状態においてコイル４０に所定の向きに通電が行われると、図４（ｂ）に示すように、第１磁極部１１にＮ極、第２磁極部１２にＳ極が発生する。Ｎ極に励磁された第１磁極部１１と、ロータ２０のＮ極の磁極中心とが反発力を生じ、Ｓ極に励磁された第２磁極部１２と、ロータ２０のＳ極の磁極中心とが反発力を生じる。この反発力によって、ロータ２０は反時計方向に回動し始める。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）の状態からロータ２０が所定範囲回動したときの状態を示している。この状態において、Ｓ極の磁極中心は、第１磁極部１１との間では吸引力を生じ、第２磁極部１２との間では反発力を生じる。また、Ｎ極の磁極中心は、第２磁極部１２との間では吸引力を生じ、第１磁極部１１との間では反発力を生じる。

図４（ｄ）は、ロータ２０が更に反時計方向に回転した場合の状態を示している。この状態においては、出力ピン３０は、逃げ孔５２の他端に当接されてロータ２０の回動が停止される。この状態において、開口５１は全閉状態となる。尚、この状態での所定期間経過後、コイル４０への通電が停止されて、ロータ２０はディテントトルクによりこの位置で停止状態が維持される。

次に、ロータ２０と第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａとのギャップについて説明する。
図５は、ロータ２０と第１及び第２対向面とのギャップの説明図である。
図５において、第１対向面１１ａとロータ２０とのギャップを、第１対向面１１ａの図中左側端部からｄ１、中央部をｄ２、右側端部をｄ３とする。同様に、第２対向面１２ａとロータ２０とのギャップを、第２対向面１２ａの図中右側端部からｄ４、中央部をｄ５、左側端部をｄ６とする。

第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａは、ロータ２０の半径よりも小さい径で円弧状に形成されている。従って、第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａは、両側端部から中央部に至るにつれロータ２０までのギャップが徐々に大きくなるようにそれぞれ設定してある。即ち、ギャップｄ２は、ギャップｄ１、ｄ３よりも大きく設定してある。同様に、ギャップｄ５は、ギャップｄ４、ｄ６より大きく設定してある。尚、ギャップｄ２及びｄ５は同一の大きさに設定されており、ギャップｄ１、ｄ３、ｄ４及びｄ６についても同一の大きさに設定されている。詳細には、第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａは、ロータ２０の回転軸線に直交する平面内においてロータ２０の回転軸線上の点を中心として点対称に形成されている。

このように設定することにより、ロータ２０とのギャップを一定とした場合と比較し、ロータ２０の回転位置でのトルクの変動が小さくすることができる。詳細には、第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａの中央部でのロータ２０とのギャップｄ２、ｄ５が第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａの両側端部のギャップから徐々に大きく設定されていることにより、第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａとロータ２０との間に働く磁力が、中央部では弱く働き、中央部から側端部にかけて徐々に強く働く。

図６は、従来の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフであり、図７は、本実施例に係る電磁アクチュエータ１でのロータ２０の回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。図６及び図７は、横軸はロータの作動角度、縦軸はトルクを示している。また、横軸の中心を作動角度０°としており、０°におけるロータの位置は図１に示したロータ２０の位置に対応する。

図６及び図７に示したＣＣＷ１、ＣＣＷ３は、ロータが−９０°から反時計方向に回動して、＋８０°まで回動した際のトルクの変動を示している。ＣＣＷ２、ＣＣＷ４は、ロータが＋８０°から時計方向に回動して、−９０°まで回動した際のトルクの変動を示している。尚、ロータの始動は、無通電状態で保持された状態から通電されて始動を開始する。
また、図６及び図７には、それぞれの電磁アクチュエータを上記のカメラ用羽根駆動装置に採用した場合での、仮想的な作動範囲を記載している。この作動範囲は、０°を中心として６０°の範囲を想定している。
尚、ロータが回動をし始める際のトルクを始動トルクと称し、ロータの回動が停止される際でのトルクを終端トルクと称す。

尚、従来の電磁アクチュエータとしては、ロータと第１対向面及び第２対向面とのギャップが、略一定に設定されているものを用いており、その他の構成は本実施例に係る電磁アクチュエータ１と同様である。また、この従来の電磁アクチュエータにおけるロータと第１対向面及び第２対向面とのギャップは、本実施例に係る電磁アクチュエータ１の最も狭いギャップの部分（ギャップｄ１、ｄ４など）と同一に設定されている。

図６及び図７に示すように、ＣＣＷ３における始動トルクａ´と終端トルクｂ´とのトルク差ｘ´は、ＣＣＷ１における始動トルクＡ´と終端トルクＢ´とのトルク差Ｘ´よりも小さい。つまり、作動範囲におけるトルクの変動が小さい。同様にＣＷ４とＣＷ２とを比較した場合も、トルク差ｘは、トルク差Ｘよりも小さい。これは、本実施例での電磁アクチュエータ１の始動トルクａ´、ａは、従来の電磁アクチュエータを採用した場合の始動トルクＡ´、Ａよりも大きいことが主な原因である。

この理由は、本実施例に係る電磁アクチュエータ１は、第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａの側端部でのギャップｄ１、ｄ３、ｄ４、ｄ６は、中央部でのギャップｄ２、ｄ５よりも狭く形成されているので、ロータ２０の始動時に、狭いギャップｄ１、ｄ３、ｄ４、ｄ６から受ける磁気的吸引力及び反発力が、従来の電磁アクチュエータよりも大きいからである。また、本実施例に係る電磁アクチュエータ１は、第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａの側端部でのギャップｄ１、ｄ３、ｄ４、ｄ６は、中央部でのギャップｄ２、ｄ５よりも徐々に狭く形成されているので、作動範囲におけるトルクの変動を小さくすることができる。即ち、本実施例に係る電磁アクチュエータ１は、始動直後から強いトルクで、また変動の少ないトルクでロータ２０を回動させることができる。

従来の電磁アクチュエータのようにトルクの変動が大きいと、ロータの作動範囲の設定精度に依存して、個体間でのトルク差が大きくなる。このような個体間でのトルク差は、回転速度の差にもつながるので、個体間での性能の差が大きくなる。
しかし、本実施例に係る電磁アクチュエータによれば、ロータ２０のトルク変動を低減することができるので、ロータ２０の回動する角度範囲の設定精度にバラつきがある場合であっても、個体間でのトルクの差を抑制できる。このようなトルクの差を抑制することにより、回転速度の差についても抑制されるので、個体間の性能の差を抑制することができる。

また、本実施例に係る電磁アクチュエータ１を採用したカメラ用シャッタ駆動装置９０は、ロータ２０の回動する角度範囲の設定精度にバラつきがある場合であっても、個体間でのトルクの差を抑制できる。従って、ロータ２０の回動する角度範囲の設定精度にバラつきがあっても、第１羽根６０及び第２羽根７０の駆動に伴う、性能の個体差を抑制することができる。例えば、ロータ２０への出力ピン３０の取り付け角度の精度にバラつきがある場合であっても、シャッタ速度のバラつきを抑制できる。また、従来の電磁アクチュエータよりも始動直後から強いトルクでロータ２０を回動させることができる本実施例に係る電磁アクチュエータ１を採用したカメラ用シャッタ駆動装置９０は、従来の電磁アクチュエータを採用したカメラ用シャッタ駆動装置よりもシャッタスピードが増加する。

また、本実施例に係る電磁アクチュエータ１が、ロータ２０の作動範囲が多少異なるカメラ用シャッタ駆動装置に採用された場合であっても、その他の機構上の設定条件が同じであれば、シャッタ速度を略一定に保つことができる。
従って、諸事情によりロータ２０の作動範囲を設計変更しなければならない場合であっても、シャッタ速度を略一定に保つことができるので、このような場合に電磁アクチュエータ１を設計変更しなくても対応できる。

また、前述したように、第１対向面１１ａ及び第２対向面１２ａは、ロータ２０の回転軸線に直交する平面内においてロータ２０の回転軸線上の点を中心として点対称に形成されている。この構成により、ロータ２０のトルク変動をより低減させることができる。従って、本実施例に係る電磁アクチュエータ１を採用したカメラ用シャッタ駆動装置９０は、その個体差が抑制される。

尚、第１対向面及び第２対向面とロータとのギャップを中央部のみならず、側端部も含めた全体的に大きく設定することによって、トルク変動を小さくすることも可能である。しかし、第１対向面及び第２対向面の側端部でのギャップをも大きくすると、全体的にトルクが小さくなり、このため羽根の駆動に必要なトルクが得られない、又は得られたとしても狭い作動範囲内でしか得られない恐れがある。従って、カメラ用シャッタ駆動装置に採用できない恐れがある。しかしながら、本実施例に係る電磁アクチュエータ１は、ロータの始動直後からある程度のトルクを確保しつつ、その変動を抑制することができる。

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。

本実施例に係る電磁アクチュエータの主要部の構成を示した図である。全閉状態でのカメラ用シャッタ駆動装置の透視図である。全開状態でのカメラ用シャッタ駆動装置の透視図である。全閉状態から全開状態に移行する際のロータの動作の説明図である。ロータと第１及び第２対向面とのギャップの説明図である。従来の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。本実施例に係る電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。

符号の説明

１電磁アクチュエータ
１０ステータ
１１第１磁極部
１２第２磁極部
１１ａ第１対向面
１２ａ第２対向面
２０ロータ
３０出力ピン
４０コイル
４１コイルボビン
５０基板
５１開口
５２逃げ孔
６０第１羽根
７０第２羽根
９０カメラ用シャッタ駆動装置

Claims

励磁用のコイルと、周方向に２極に着磁され所定の角度範囲を回動するロータと、前記コイルへの通電により異なる極性に励磁される第１及び第２磁極部を有するステータとを備え、
前記ステータは、前記第１及び第２磁極部以外の磁極部は有しておらず、
前記第１及び第２磁極部は、所定のギャップを隔てて前記ロータの外周に対向する第１及び第２対向面をそれぞれ有し、
前記第１及び第２対向面は、前記ロータのトルク変動を低減すべく、その両側端部から中央部に至るにつれ前記ロータまでのギャップが徐々に大きくなるようにそれぞれ設定してあり、
前記ロータの外周面は円形であり、
前記ロータは、径方向外側に向かって突出する突出部は有しておらず、
前記ロータの回転範囲の中間位置では、前記ロータの異なる２極の境界線が延長した仮想線が前記第１及び第２磁極部と交差すると共に、前記第１及び第２対向面のそれぞれの前記中央部と交差することを特徴とする電磁アクチュエータ。
前記第１及び第２対向面は、前記ロータの回転軸線に直交する平面内において前記ロータの回転軸線上の点を中心として点対称に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
シャッタ開口を有する基板と、
前記シャッタ開口を開閉自在に支持された羽根と、
励磁用のコイルと、周方向に２極に着磁され所定の角度範囲を回動して前記羽根に駆動力を供給するロータと、前記コイルへの通電により異なる極性に励磁される第１及び第２磁極部を有するステータとを含む電磁アクチュエータとを備え、
前記ステータは、前記第１及び第２磁極部以外の磁極部は有しておらず、
前記第１及び第２磁極部は、所定のギャップを隔てて前記ロータの外周と対向する第１及び第２対向面をそれぞれ有し、
前記第１及び第２対向面は、前記ロータのトルク変動を低減すべく、その両側端部から中央部に至るにつれ前記ロータまでのギャップが徐々に大きくなるようにそれぞれ設定してあり、
前記ロータの外周面は円形であり、
前記ロータは、径方向外側に向かって突出する突出部は有しておらず、
前記ロータの回転範囲の中間位置では、前記ロータの異なる２極の境界線が延長した仮想線が前記第１及び第２磁極部と交差すると共に、前記第１及び第２対向面のそれぞれの前記中央部と交差することを特徴とするカメラ用羽根駆動装置。
前記第１及び第２対向面は、前記ロータの回転軸線に直交する平面内において前記ロータの回転軸線上の点を中心として点対称に形成されている、ことを特徴とする請求項３に記載のカメラ用羽根駆動装置。