JP4906296B2 - 光量調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、露光用開口部を閉鎖し又は所定の口径に絞ることで、開口部を通過する光を完全に遮断又は減少させて光量を調整する光量調整装置に関し、特に、所定軸の回りに回転する円板を備えた光量調整装置に関する。

従来、開口（透光部）を有する円板の回転によって撮像素子等を露光する光量調整装置が知られている。そしてこの光量調整装置においては、円板の遮光部と同一あるいは近似する比重のガラスや透明の樹脂材料等によって構成された透明部材を開口に嵌め込んで一体化し、円板のバランス（質量バランス）をとることにより回転ぶれ等の発生を抑制するようになっていた。（特許文献１参照）

特開平１１−２７５４２４号公報

しかしながら、上記従来の光量調整装置においては、開口に透明部材を嵌め込むようにしているため、円板の重量増加や慣性モーメントの増大により起動時の応答性が悪化し、また、透明部材そのもののコストやそれを嵌め込んで円板を製作する際の工数が増えることにより高コスト化を招く等の問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、円板のバランスをとりつつ、特に、円板の軽量化、起動応答性、低コスト化を可能とする光量調整装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の光量調整装置は、露光用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いて円周方向において二つの極性に着磁されたマグネット及び露光用開口部を開閉するべく回動中心から径方向に離れて形成された開口と回動中心を挟んで開口と反対側に設けられた欠損部とを含む円板と、略Ｕ字状に形成されその自由端側においてマグネットと磁気的作用を及ぼすべく円板の外周面に対向する第１および第２の磁極片をもつヨークとヨークの第１および第２の磁極片が連結される側に巻回された励磁用のコイルを含む円板を回動させる駆動機構と、を備えていることを特徴としている。

また、本発明の光量調整装置においては、基板は、円板と同心に形成された円弧状の長孔を有しており、円板には開口と同じ半径方向に長孔に挿入されその回動範囲を規制するピンを備えていて、欠損部は回動中心を挟んでその半径方向とは反対側に設ける、構成を採用することができる。

また、本発明の光量調整装置においては、円板は、開口に加えて露光用開口部を絞る絞り開口を有していて、円板の回動中心を挟んで絞り開口と反対側に絞り開口用欠損部を設ける、構成を採用することができる。

また、本発明の光量調整装置においては、カメラに適用することができる。

上記構成をなす光量調整装置によれば、円板にその回動中心を挟んで開口と反対側に欠損部を設けて、円板の回動中心に重心を合わせるようにしてバランスをとるようにしたことにより、円板のバランスが確保されると共に、円板の軽量化や起動応答性の向上、円板のコスト低減が可能となる光量調整装置が得られる。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図４は、本発明に係る光量調整装置の一実施形態を示すものであり、図１は装置の外観正面図、図２及び図４は装置の内部を示す平面図、図３は装置断面図である。

この光量調整装置は、図１ないし図４に示すように、基板としてベース１０及びカバー２０、ベース１０に回動自在に支持された円板３０、ベース１０に固定されたヨーク４０、ヨーク４０にボビン５０を介して巻回された励磁用のコイル６０等を備えている。
尚、ヨーク４０、コイル６０等により、円板３０を回動する駆動機構が構成されている。

ベース１０は、図２ないし図４に示すように、例えば樹脂材料を用いて略短形形状の輪郭をなすように形成され、円形をなす露光用開口部１１、円板３０を回動自在に支持する軸受孔１２、円板３０を収容する収容室１３、ヨーク４０及びボビン５０を位置決めする位置決め部１４等を備えている。
カバー２０は、図１及び図３に示すように、例えば樹脂材料を用いてベース１０と略同一の輪郭をなす短形形状に形成され、ベース１０の露光用開口部１１より若干大きく且つ後述する円板の開口３２よりも小さな円形をなす開口部２１、円板３０を回動自在に支持する軸受孔２２、後述する円板３０のピン３３ａを挿入して円板３０が回動する角度範囲を規定する円弧状の長孔２３等を備えている。そのため、露光用開口は開口部１１によって規制されることになる。
尚、ベース１０とカバー２０とは、ベース１０に対して円板３０、ボビン５０の周りに巻回されたコイル６０を保持したヨーク４０が収容された後にネジ等により一体的に締結される。

円板３０は、図２ないし図４に示すように、磁性粉末を含む樹脂材料により型成形され、かつ、成型後に周方向において異なる極性をもつように（Ｎ極とＳ極とに二分するように）着磁処理が施されてマグネット（永久磁石）を有するものである。
円板３０は、支軸３１、開口部１１，２１よりも大きい径をなす円形の開口３２、厚肉の外縁部３３、外縁部３３上でかつ開口３２と同じ半径方向に突出して形成されたピン３３ａ、欠損部３４等を備えている。
そして、支軸３１がベース１０の軸受孔１２及びカバー２０の軸受孔２２に挿入されて、円板３０はベース１０及びカバー２０に対して回動自在に支持されている。このように、円板３０はその回動中心が支軸３１で回動自在に支持されるため、摺動界面の面積を小さくすることができ、それ故に円板３０の回動に伴う摩擦力等を極力抑制することができる。

欠損部３４は、円板３０の回動中心と開口３２とピン３３ａとを結んだ一直線上にあって、開口３２とピン３３ａとは回動中心を挟んだ反対側に、円板３０の回動中心にその重心を合わせるようにしてバランスをとるための孔または窪みとして形成されている。
また、開口３２とピン３３ａと欠損部３４において、それらの大きさの関係は、円板３０の比重が全体で略均一となるように形成されているため、開口３２の体積からピン３３ａの体積を差し引いた体積と、欠損部３４の体積とが等しくなるように形成されており、それらの位置関係は、図２、図４に示すように、開口３２と同じ半径方向にピン３３ａを設け、欠損部３４は回動中心と開口３２とピン３３ａとを結んだ一直線上にあって円板３０の回動中心を挟んで反対側に設けてある。

また、円板３０の外周面３０ａは、図２ないし図４に示すように、後述するヨーク４０の磁極片４１，４２と対向するように形成されており、円板３０のマグネット（Ｎ極及びＳ極）と磁極片４１，４２とは、円板３０の径方向において、お互いに磁気的吸引力及び反発力を生じるようになっている。
ピン３３ａは、長孔２３に挿入されて、長孔２３の一端縁部２３ａに当接することで、円板３０を時計回りの回転端に位置決めし、長孔２３の他端縁部２３ｂに当接することで、円板３０を反時計回りの回転端に位置決めするものである。

ヨーク４０は、磁力線を通す磁路を画定するものであり、図２及び図４に示すように、略Ｕ字状に屈曲して形成され、その自由端側に第１磁極片４１及び第２磁極片４２、二つの磁極片４１，４２を連結する領域に直線状の連結部４３等を備えている。
第１磁極片４１及び第２磁極片４２は、所定の間隔を置いて円板３０の外周面３０ａと対向するように円弧状に形成されている。連結部４３には、長手方向に二分割されたボビン５０が一体的に成形され、その後、ボビン５０の周りにはコイル６０が巻回されている。
そして、ヨーク４０は、ボビン５０にコイル６０が巻回された状態で、ベース１０の位置決め部１４に嵌め込まれて固定されるようになっている。

そして、コイル６０に対して、一方向に通電されると、第１磁極片４１にＮ極（又はＳ極）が生じ、第２磁極片４２にＳ極（又はＮ極）が生じ、他方向に通電されると、第１磁極片４１にＳ極（又はＮ極）が生じ、第２磁極片４２にＮ極（又はＳ極）が生じるようになっている。

次に、この装置がデジタルカメラのシャッタ装置として適用される場合の動作について、図１ないし図４に基づいて説明する。
先ず、コイル６０への通電が断たれた非通電の状態において、図１ないし図３に示すように、ピン３３ａは長孔２３の一端縁部２３ａに当接して、円板３０は時計回りの回転端に停止し、円板３０の開口３２が開口部１１，２１に臨む全開状態にある。
このとき、円板３０のＮ極は第１磁極片４１と磁気的に吸引し合い、又、円板３０のＳ極は第２磁極片４２と磁気的に吸引しあって、円板３０は、さらに磁気的安定位置へと向かおうとする力により付勢されているので時計回りの回転端に位置決め保持されている。

この全開状態において、レリーズ信号に基づき、コイル６０に対して一方向に通電されると、第１磁極片４１にＮ極が生じ、又、第２磁極片４２にＳ極が生じる。これにより、円板３０のＮ極は第１磁極片４１と磁気的に反発し合い、又、円板３０のＳ極は第２磁極片４２と磁気的に反発しあって、図４に示すように、円板３０は反時計回りに回転して、ピン３３ａが長孔２３の他端縁部２３ｂに当接して停止すると同時に、円板３０が開口部１１，２１を閉鎖する。これにより、開口部１１，２１を閉鎖するシャッタ動作が行われる。

この閉じ作動の際には、肉抜きをした欠損部３４を設けて円板３０のバランスをとるようにしたので、円板３０が軽量になり、さらに慣性モーメントも小さくなった分だけ起動応答性が良くなり、開口部１１，２１を閉鎖するシャッタ動作を高速で行うことが可能となる。
また、円板のバランスをとるために別の部材を必要としないので、円板のコスト低減が可能となる。この場合、前述のように円板が磁性粉末を含んだ樹脂材料を金型で一体成形されるようにすると、欠損部も同時に成形されるのでさらに好適となる。
そして、コイル６０への通電が断たれると、円板３０のＳ極は第１磁極片４１と磁気的に吸引し合い、又、円板３０のＮ極は第２磁極片４２と磁気的に吸引し合って、円板３０は、さらに磁気的安定位置へと向かおうとする力により付勢されているので反時計回りの回転端に位置決め保持される。

一方、この全閉状態において、コイル６０に対して逆向きに通電されると、第１磁極片４１にＳ極が生じ、又、第２磁極片４２にＮ極が生じる。これにより、円板３０のＳ極は第１磁極片４１と磁気的に反発し合い、又、円板３０のＮ極は第２磁極片４２と磁気的に反発し合って、円板３０は時計回りに回転して、ピン３３ａが長孔２３の一端縁部２３ａに当接して停止すると同時に、円板３０の透光部３２が露光用の開口部１１，２１を全開する位置に至る。これにより、図２に示された最初の全開状態に復帰する。そして、次のシャッタ動作に備えて待機することになる。
この復帰動作の際にも、円板３０の軽量化と慣性モーメントの減少によりその起動応答性が向上した分、高速復帰が可能となり、特に、連続的に撮影を行う場合に好適となる。さらに、装置の被写体に対する傾き度合（姿勢差）による動作時間への影響も排除されるので、円板３０を円滑に往復回動させることができる。

また、このように、開口３２をもつ円板３０にマグネットを設け、円板３０の周面と対向するように配置したヨーク４０との間で生じる磁気的吸引力及び反発力を回転駆動力として円板３０に直接及ぼすようにしたことで、装置全体の構造を簡略化、小型化、薄型化することができる。

図５及び図６は、本発明に係る光量調整装置の他の実施形態を示すものであり、図５及び６は装置の内部を示す平面図である。尚、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。

この光量調整装置は、図５及び図６に示すように、基板としてベース１０及びカバー２０、ベース１０に回動自在に支持された円板３０´、ベース１０に固定されたヨーク４０、ヨーク４０にボビン５０を介して巻回された励磁用のコイル６０等を備えている。尚、ヨーク４０、コイル６０等により、円板３０´を回動する駆動機構が構成されている。

円板３０´は、図５及び図６に示すように、前述同様に、磁性粉末を含む樹脂材料により型形成された後に周方向において異なる極性を持つように（Ｎ極とＳ極とに二分するように）着磁処理が施されてマグネット（永久磁石）を有していて、支軸３１が軸受孔１２，２２に挿入され、ベース１０及びカバー２０に対し回動自在に支持されている。
また、円板３０´は、支軸３１，開口３２，外縁部３３，ピン３３ａ，欠損部３４等の他に、開口１１よりも小径の絞り開口３５，絞り開口３５と円板３０´の回動中心を結ぶ一直線上であって且つ回動中心を挟んで絞り開口３５の反対側に絞り開口３５と同じ体積の絞り開口用欠損部３６が孔または窪みとして形成されていて、円板３０´は回動中心にその重心を合わせるようにしてバランスが保たれている。

そして、円板３０´は、ピン３３ａが長孔２３の一端縁部２３ａに当接するとき、開口３２が開口部１１，２１に臨んで全開状態を形成し、ピン３３ａが長孔２３の他端縁部２３ｂに当接するとき、絞り開口３５が開口部１１，２１に臨んで絞り状態を形成するようになっている。

次に、この装置がデジタルカメラの絞り装置として適用される場合の動作について図５及び図６に基づいて説明する。
先ず、コイル６０への通電が断たれた非通電の状態において、図５及び図６に示すように、ピン３３ａは長孔２３の一端縁部２３ａに当接して、円板３０´は時計回りの回転端に停止して、開口３２が露光用の開口部１１，２１に臨む全開状態にある。このとき、円板３０´のＮ極は第１磁極片４１と磁気的に吸引し合い、又、円板３０´のＳ極は第２磁極片４２と磁気的に吸引し合って、円板３０´は時計回りの回転端に位置決めされる。

この全開状態において、所定の信号に基づき、コイル６０に対して一方向に通電されると、第１磁極片４１にＮ極が生じ、又、第２磁極片４２にＳ極が生じる。これにより、円板３０´のＮ極は第１磁極片４１と磁気的に反発し合い、又、円板３０´のＳ極は第２磁極片４２と磁気的に反発しあって、図６に示すように、円板３０´は反時計回りに回転して、ピン３３ａが長孔２３の他端縁部２３ｂに当接して停止すると同時に、絞り開口３５が開口部１１，２１に臨み、開口部１１，２１を所定の口径に絞る絞り動作が行われる。これにより、開口部１１を絞る絞り作動が行われる。

この絞り作動の際に、欠損部３４に加えて絞り開口用欠損部３６を設けるようにして円板３０´のバランスをとるようにしたので、円板３０´の軽量化され、さらに慣性モーメントが小さくなった分だけ起動応答性が良くなり、開口部１１と絞り開口３５の中心を速やかに合わせることが可能となる。
また、円板のバランスをとるために別の部材を必要としないので、円板のコスト低減が可能となる。この場合、前述のように、円板が磁性粉体を含んだ樹脂材料を金型で一体成形されるようにすると、欠損部も同時に成形されるのでさらに好適となる。そして、コイル６０への通電が断たれると、円板３０´のＳ極は第１磁極片４１と磁気的に吸引し合い、又、円板３０´のＮ極は第２磁極片４２と磁気的に吸引し合って、円板３０´は反時計回りの回転端に位置決めされる。

一方、この絞り状態において、コイル６０に対して逆向きに通電されると、第１磁極片４１にＳ極が生じ、又、第２磁極片４２にＮ極が生じる。これにより、円板３０´のＳ極は第１磁極片４１と磁気的に反発し合い、又、円板３０´のＮ極は第２磁極片４２と磁気的に反発し合って、円板３０´は時計回りに回転して、ピン３３ａが長孔２３の一端縁部２３に当接して停止すると同時に、開口３２が開口部１１，２１に臨む全開位置に至る。これにより、図５に示された最初の全開状態に復帰する。
この復帰動作の際にも、円板３０´が軽量化され、さらに、慣性モーメントが小さくなってその応答性が向上した分だけ高速復帰が可能になる。さらに、装置の被写体に対する傾き度合（姿勢差）による影響も排除されるので、円板３０´を円滑に往復回動させることができる。

このように、開口３２及び絞り用開口３５をもつ円板３０´にマグネットを設け、円板３０´の周面と対向するように配置したヨーク４０との間で生じる磁気的吸引力及び反発力を回転駆動力として円板３０´に直接及ぼすようにしたことで、装置全体の構造を簡略化、小型化、薄型化することができる。

図７は、上記光量調整装置Ｍが、携帯電話機に搭載された実施形態を示すものである。
即ち、携帯電話機２００は、図７に示すように、種々の操作釦２０１ａが配列されると共に内部に種々の電子部品が配置された本体２０１、本体２０１に対して開閉自在に連結され種々の情報を表示するモニター２０２ａが設けられた蓋体２０２、蓋体２０２に配置されたカメラユニット２０３等により形成されている。そして、カメラユニット２０３に本発明の光量調整装置Ｍが適用されている。
このように、軽量化、薄型化、小型化が要求される携帯電話２０２において、本発明の光量調整装置Ｍを容易に搭載することができる。

上記実施例においては、ピン３３ａを円板３０，３０´の半径方向外側に設けるようにしたが、これに限定されるものでなく支軸３１に円板３０，３０´の回動角度範囲に相当する切欠部を形成し、その切欠部の両端に当接するようなストッパ（突起）をベース１０に設けるようにしても差し支えない。
上記実施形態においては、ヨーク４０を円板３０，３０´の周面に対向させる場合を示したが、これに限定されるものではなくヨークを円板の回動中心線に垂直な面に対向させる構成にしても装置の小型化を図ることは可能である。
また、上記実施形態においては、磁性材料を含んだ材料で成形された円板３０，３０´に対して、着磁処理によりマグネットを形成したが、別個に形成されたマグネットを円板に後付けするようにしても差し支えない。
また、上記各実施形態においては、長孔２３はカバー２０に形成されているが、ベース１０に形成するようにしても差し支えない。
また、上記実施形態においては、欠損部または絞り開口用欠損部を、各々同じ半径方向において、円板３０，３０´の回転中心線に垂直な２つの面（表裏面）に、各々窪みを設けるようにしても差し支えない。
また、上記実施形態においては、欠損部と絞り開口用欠損部を、各々同じ半径方向において、一方を表面に形成し、他方を裏面に形成するようにしても差し支えない。

本発明の光量調整装置では、開口や絞り用開口をもつ円板にマグネットを形成し、駆動機構として、マグネットに磁気的作用を及ぼすヨーク及びコイルを採用したことにより、小型化、薄型化等が達成され、さらに、円板に欠損部を設けてバランスをとることにより、円板の軽量化と起動応答性も高まる。そのため、特に小型化や軽量化が要求される携帯電話機等のカメラユニットの光量調整装置として使用することができるのは勿論のこと、その他のカメラユニットにおいても有用である。

本発明の光量調整装置の一実施形態を示す外観正面図である。 図１に示す装置の内部を示す平面図である。 図１に示す装置の断面図である。 図１に示す装置の平面図である。 本発明の光量調整装置の他の実施形態を示す内部の平面図である。 図５に示す装置の内部を示す平面図である。 本発明の光量調整装置を携帯電話機に搭載した実施形態を示す外観斜視図である。

符号の説明

１０ ベース（基板）
１１ 露光用開口部
１２，２２ 軸受孔
１３ 収容室
１４ 位置決め部
２０ カバー（基板）
２１ 開口部
２３ 長孔
２３ａ 一端縁部
２３ｂ 他端縁部
３０，３０´ 円板
３０ａ 外周面
３１ 支軸
３２ 開口
３３ 外縁部
３３ａ ピン
３４ 欠損部
３５ 絞り開口
３６ 絞り開口用欠損部
４０ ヨーク
４１ 第１磁極片
４２ 第２磁極片
４３ 連結部
５０ ボビン
６０ コイル
２００ 携帯電話機
２０１ａ 操作釦
２０２ａ モニター
２０３ カメラユニット

Claims (4)

1. 露光用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いて円周方向において二つの極性に着磁されたマグネット及び前記露光用開口部を開閉するべく回動中心から径方向に離れて形成された開口と該回動中心を挟んで前記開口と反対側に設けられた欠損部とを含む円板と、略Ｕ字状に形成されその自由端側において前記マグネットと磁気的作用を及ぼすべく前記円板の外周面に対向する第１および第２の磁極片をもつヨークと前記ヨークの第１および第２の磁極片が連結される側に巻回された励磁用のコイルとを含む前記円板を回動させる駆動機構と、を備えていることを特徴とする光量調整装置。
2. 前記基板は、前記円板と同心に形成された円弧状の長孔を有しており、前記円板には前記開口と同じ半径方向に前記長孔に挿入されその回動範囲を規制するピンを備えていて、前記欠損部は前記回動中心を挟んで前記半径方向とは反対側に設けるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光量調整装置。
3. 前記円板は、前記開口に加えて前記露光用開口部を絞る絞り開口を有していて、前記円板の回動中心を挟んで前記絞り開口と反対側に絞り開口用欠損部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の光量調整装置。
4. 請求項１乃至３の何れかの光量調整装置を備えたカメラ。

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