JP5001060B2 - 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
しかしながら、この電磁アクチュエータでシャッタ羽根(すなわちロータ)を起動させる場合、保持力に打ち勝つために2つのコイルが同時に通電されるため、消費電力が増大する。すなわち、動作直前に保持力を軽減する手法がないため、ロータを起動させるにはその保持力に対応した電力消費を必要とする上に、大きな保持力から動き出すため、加速し難い。
また、この電磁アクチュエータにおいては、休止位置から通電により他方向にロータを回転させても、非通電にするとロータが元の休止位置に戻る(片側吸引である)ため、動作中において常に通電する必要があり、消費電力がさらに増大する。
しかしながら、この電磁アクチュエータにおいては、前述同様に、ロータを起動させる場合、2つのコイルが同時に通電されるため、消費電力が増大する。また、動作直前に保持力を軽減する手法がないため、ロータを起動させるにはその保持力に対応した電力消費を必要とする上に、大きな保持力から動き出すため、加速し難い。
この構成によれば、第1ヨーク及び第1コイルからなる磁気回路が、ロータを回転駆動するための駆動力を生じるために適用され、第2ヨーク及び第2コイルからなる磁気回路が、ロータを休止位置に保持する保持力を生じるために適用される。
このように、一方の磁気回路をロータの駆動用に、他方の磁気回路をロータの保持用に設けたことにより、ロータを休止位置に停止させる場合は、第1コイル及び第2コイルを非通電とした状態で強力な保持力(ディテントトルク)が得られ、一方、ロータを最大回転位置に向けて起動させる場合は、第1コイルを通電することで休止位置にてあるいは休止位置から僅かにずれた位置であっても回転駆動力が得られ、さらには、第2コイルを通電することで保持力が弱められてロータを素早く回転させることができる。
したがって、ロータが衝撃等により休止位置から勝手に回転するのを防止でき、又、ロータを起動させるときは円滑に回転動作を行わせることができる。また、保持力を小さくするために第2コイルに通電することによって消費する電力は少ないため、従来のように両方のコイルに駆動のための通電を行う場合に比べて消費電力を低減することができる。
この構成によれば、第1ヨーク及び第1コイルにより形成される磁気回路及び第2ヨーク及び第2コイルにより形成される磁気回路は共に、非通電の状態でロータを最大回転位置に保持する保持力を生じるため、通電により最大回転位置に保持する場合(片側吸引)に比べて、消費電力を低減することができる。
この構成によれば、ロータを回転駆動する際に、先ず、第1ヨーク及び第1コイルからなる磁気回路が生じる付勢力によりロータを休止位置に位置決めした後に、第2ヨーク及び第2コイルからなる磁気回路が生じる保持力を小さくし、その後、第1ヨーク及び第1コイルからなる磁気回路で回転駆動力を生じるようにするため、ロータが仮に休止位置から僅かにずれていても、ロータは所定の休止位置に位置決めされた状態から素早く起動することができる。
この構成によれば、ロータを回転駆動する際に、先ず、第2ヨーク及び第2コイルからなる磁気回路が生じる保持力を小さくした後に、第1ヨーク及び第1コイルからなる磁気回路で回転駆動力を生じるようにするため、ロータは起動の指令に対して即座にかつ素早く起動して回転することができる。
この構成によれば、第1ヨーク及び第2ヨークを組付ける際に、誤組付けを防止することができる。
この構成によれば、第1ヨーク及び第2ヨークが共に略U字形状をなすように形成され、それらの端部領域に形成される磁極部同士が、ロータの外周面の重なる領域に対して磁気的吸引力及び反発力を生じるように配置されるため、第1ヨークが生じる磁力(非通電による磁気的保持力、通電による磁気的吸引力及び反発力)及び第2ヨークが生じる磁力(非通電による磁気的保持力、通電による磁気的吸引力及び反発力)を、それぞれ十分(所定レベル以上)に確保することができる。
この構成によれば、第1ヨーク及び第2ヨークがロータの径方向に並ぶように配置されるため、ロータの回転軸方向において電磁アクチュエータを薄型化することができる。
この構成によれば、第1ヨーク及び第2ヨークがロータの径方向に並ぶように配置されると共に第1ヨークの腕部と第2ヨークの腕部をロータの回転軸方向において略同一の高さに配置するため、それぞれの腕部に巻回される第1コイル及び第2コイルの高さをロータの回転軸方向において共に低くすることができる。これにより、ロータの回転軸方向において電磁アクチュエータをさらに薄型化することができる。
この構成によれば、第1ヨーク及び第2ヨークを重なるように配置することで、ロータの近傍に部品を集約することができ、ロータの回転軸に垂直な面方向において電磁アクチュエータの占有面積を小さくすることができる。
この構成によれば、駆動源として上述の電磁アクチュエータを採用するが故に、装置の小型化を図りつつも、十分な保持力(ディテントトルク)がロータに作用するため、シャッタ動作あるいは絞り動作等を行う羽根を所定の休止位置(例えば、開口部を全開した開き位置)に確実に位置決めして保持することができ、又、シャッタ動作又は絞り動作を行う場合は、ロータを素早く駆動させて所望のタイミングでシャッタ動作又は絞り動作を円滑に行わせることができる。
また、本発明のカメラ用羽根駆動装置によれば、駆動源として上述の電磁アクチュエータを採用するが故に、装置の小型化を図りつつも、シャッタ動作あるいは絞り動作等を行う羽根を、確実に作動させつつ、所望の休止位置(例えば、全開位置あるいは非絞り位置)に確実に保持することができる。
図1ないし図8は、本発明に係る電磁アクチュエータをカメラ用羽根駆動装置(ここでは、カメラ用シャッタ装置)に適用した一実施形態を示すものである。尚、図1及び図2は説明の便宜上羽根室の構造についても実線で示した装置の平面図、図3は装置の一部を示す展開断面図、図4は装置に搭載される電磁アクチュエータの平面図、図5は電磁アクチュエータに含まれる第1ヨーク,第1コイル,及びロータを示す平面図、図6は電磁アクチュエータに含まれる第2ヨーク,第2コイル,及びロータを示す平面図、図7は装置の駆動制御を示すタイムチャート、図8は電磁アクチュエータの動作を説明するための動作図である。
裏板20は、図3に示すように、露光用の円形をなす開口部21、略扇状の貫通孔22、支軸16,17を嵌合させる嵌合孔23,24等を備えるように形成されており、地板10の裏側端面と所定の間隔をおいてネジ等により連結されてシャッタ羽根31,32を回動自在に収容する羽根室Wを画定するようになっている。
駆動ピン112は、ロータ110の回転駆動力を外部に伝達するものであり、シャッタ羽根31,32の長孔31b,32bに挿入されるように形成されている。
腕部121には、第1コイル130を巻回したボビン130aが嵌合されている。
磁極部122は、ロータ110のN極外周面111b及びS極外周面111cと対向する円弧面122aを画定するように形成されている。
磁極部123は、ロータ110のN極外周面111b及びS極外周面111cと対向する円弧面123aを画定するように形成されている。
尚、円弧面122a,123aは、ロータ110の外径よりも大きい内径をなす寸法に形成されて、ロータ110のN極外周面111b及びS極外周面111cと所定の間隙をあけて対向している。
さらに、第1ヨーク120は、ロータ110が最大回転位置θmaxに位置するとき、第1コイル130を非通電としても、ロータ110を最大回転位置θmaxに保持する保持力を生じるように形成されている。
第1ヨーク120及び第1コイル130からなる磁気回路は、主としてロータ110を回転駆動するための駆動力を生じるために適用されるものである。
腕部141には、第2コイル150を巻回したボビン150aが嵌合されている。
磁極部142は、ロータ110のN極外周面111b及びS極外周面111cと対向する円弧面142aを画定するように形成されている。
磁極部143は、ロータ110のN極外周面111b及びS極外周面111cと対向する円弧面143aを画定するように形成されている。
尚、円弧面142a,143aは、ロータ110の外径よりも大きい円弧面をなす寸法に形成されて、ロータ110のN極外周面111b及びS極外周面111cと所定の間隙をあけて対向している。ここで、円弧面142a,143aの内径は、円弧面122a,123aと同一でもよいが、第2コイル150のターン数や通電の際の電圧値又は電流値に応じて小さくしてもあるいは大きくしてもよい。
さらに、第2ヨーク140は、ロータ110が最大回転位置θmaxに位置するとき、第2コイル150を非通電としても、ロータ110を最大回転位置θmaxに保持する保持力を生じるように形成されているが、第2ヨーク140及び第2コイル150からなる磁気回路は、主としてロータ110を休止位置θoに保持する保持力を生じるために適用されるものである。
そして、第1ヨーク120及び第2ヨーク140は、図3及び図4に示すように、第1ヨーク120の2つの磁極部122,123と第2ヨーク140の2つの磁極部142,143が、ロータ110の回転軸方向Lにおいて重なるように(接触しないように所定の隙間をおいて)配置されると共に、第1ヨーク120の腕部121と第2ヨーク140の腕部141が、ロータ110を両側から挟みこむように(向かい合うように)配置されている。
さらに、第1ヨーク120及び第2ヨーク140は、第1コイル130を巻回した腕部121と第2コイル150を巻回した腕部141がロータ110を挟んで両側に配置されているため、第1ヨーク120及び第2ヨーク140がロータ110の径方向に並ぶように配置されて、ロータ110の回転軸方向Lにおいて電磁アクチュエータを薄型化することができる。
したがって、ロータ110が衝撃等により休止位置θoから勝手に回転するのを防止でき、又、ロータ110を起動させるときは円滑に回転動作を行わせることができる。また、保持力を小さくするために第2コイル150に通電することによって消費する電力は少ないため、従来のように両方のコイルに駆動のための通電を行う場合に比べて消費電力を低減することができる。
ここで、第1コイル130及び第2コイル150を通電制御する際に、シャッタ羽根31,32が開口部11,21を開く向きに(ロータ110を時計回りに回転させるように)通電を行う場合を「開き通電」とし、シャッタ羽根31,32が開口部11,21を閉じる向きに(ロータ110を反時計回りに回転させるように)通電を行う場合を「閉じ通電」とする。
このとき、図8中の(A)に示すように、磁極部122,142はS極外周面111cとの間で磁気的吸引力を生じ、かつ、磁極部123,143はN極外周面111bとの間で磁気的吸引力を生じて、ロータ110は時計回りの回転端である休止位置θoに停止し、強力な保持力(ディテントトルク)により保持されている。
その後、さらに第1コイル130を非通電とする(図7中のF点)。すると、第1ヨーク120においては、図8中の(F)に示すように、磁極部122,123において電磁力により発生したS極,N極が消滅し、通常の静的な磁気的吸引力により、ロータ110を最大回転位置θmaxに付勢する保持力が生じる。尚、E点とF点を同一点とし、第1コイル130と第2コイル150を同時に非通電としてもよい。
このように、第1ヨーク120及び第1コイル130により形成される磁気回路及び第2ヨーク140及び第2コイル150により形成される磁気回路は共に、非通電の状態でロータ110を最大回転位置θmaxに保持する保持力を生じるため、通電により最大回転位置θmaxに保持する場合(片側吸引)に比べて、消費電力を低減できる。
すなわち、ロータ110を回転駆動する際に、先ず、第1ヨーク120及び第1コイル130からなる磁気回路が生じる付勢力によりロータ110を休止位置θoに位置決めした後に、第2ヨーク140及び第2コイル150からなる磁気回路が生じる保持力を小さくし、その後、第1ヨーク120及び第1コイル130からなる磁気回路で回転駆動力を生じるようにするため、ロータ110が仮に休止位置θoから僅かにずれていても、ロータ110は所定の休止位置θoに位置決めされた状態から素早く起動させられる。
したがって、ロータ110が衝撃等により休止位置θoから勝手に回転するのを防止でき、又、ロータ110を起動させるときは円滑に回転動作を行わせることができる。また、保持力を小さくするために第2コイル150に通電することによって消費する電力は少ないため、従来のように両方のコイルに駆動のための通電を行う場合に比べて消費電力を低減することができる。
これにより、ロータ110は、図10中の(D)に示すように、最大回転位置θmaxまで移動し、シャッタ羽根31,32は、図2に示すように、全閉位置まで移動して開口部11,21を閉鎖する。
その後、さらに第1コイル130を非通電とする(図9中のE点)。すると、第1ヨーク120においては、図10中の(E)に示すように、磁極部122,123において電磁力により発生したS極,N極が消滅し、通常の静的な磁気的吸引力により、ロータ110を最大回転位置θmaxに付勢する保持力が生じる。尚、図9中のD点とE点を同一点とし、第1コイル130と第2コイル150を同時に非通電としてもよい。
すなわち、ロータ110を回転駆動する際に、先ず、第2ヨーク140及び第2コイル150からなる磁気回路が生じる保持力を小さくした後に、第1ヨーク120及び第1コイル130からなる磁気回路で回転駆動力を生じるようにするため、ロータ110は起動の指令に対して即座にかつ素早く起動することができる。
すなわち、この実施形態において、電磁アクチュエータ100は、図11に示すように、ロータ110、第1ヨーク120´、第1コイル130、第2ヨーク140、第2コイル150等により形成されている。
したがって、第1ヨーク120´及び第2ヨーク140のそれぞれの腕部121´,141に巻回される第1コイル130及び第2コイル150の高さをロータ110の回転軸方向Lにおいて共に低くすることができる。これにより、ロータ110の回転軸方向Lにおいて電磁アクチュエータ100をさらに薄型化することができる。
尚、図11においては、第1ヨーク120´に屈曲部を設けたが、第2ヨークに屈曲部を設けてもよい。
すなわち、この実施形態において、電磁アクチュエータ100は、図12に示すように、ロータ110´´、第1ヨーク120´´、第1コイル130、第2ヨーク140´´、第2コイル150等により形成されている。
ロータ110´´は、図12に示すように、ロータ部111´´が前述のロータ部111よりも回転軸方向Lに長めに形成されている。
第1ヨーク120´´及び第2ヨーク140´´は、第1コイル130を巻回した腕部121と第2コイル150を巻回した腕部141が、ロータ110の回転軸方向Lにおいて重なるように(所定の隙間をおいて)配置されている。
このように、第1ヨーク120´´及び第2ヨーク140´´を重なるように配置することで、ロータ110´´の近傍に部品を集約することができ、ロータ110´´の回転軸Lに垂直な面方向において電磁アクチュエータ100の占有面積を小さくすることができる。
20 裏板(基板)
11,21 露光用の開口部
12 支軸
13 貫通孔
14,15 位置決め部
16,17 支軸
18 全開ストッパ
19 全閉ストッパ
22 貫通孔
23 嵌合孔
24 嵌合孔
31,32 シャッタ羽根
31a 円孔
31b 長孔
32a 円孔
32b 長孔
100 電磁アクチュエータ(駆動源)
110,110´´ ロータ
111,111´´ ロータ部
111a 貫通孔
111b N極外周面
111c S極外周面
112 駆動ピン
120,120´,120´´ 第1ヨーク
121,121´ 腕部
122,123 2つの磁極部
122a,123a 円弧面
130 第1コイル
130a ボビン
140,140´´ 第2ヨーク
141 腕部
142,143 2つの磁極部
142a,143a 円弧面
150 第2コイル
150a ボビン
θo 休止位置
θmax 最大回転位置
L ロータの回転軸方向
So ストッパ
Sm ストッパ
W 羽根室
Claims (10)
- N極及びS極に着磁された外周面を有し休止位置と最大回転位置の角度範囲を回動するロータと、前記ロータの外周面との間で磁気的吸引力及び反発力を生じ得る第1ヨークと、前記第1ヨークに巻回された励磁用の第1コイルと、前記ロータの外周面との間で磁気的吸引力及び反発力を生じ得る第2ヨークと、前記第2ヨークに巻回された励磁用の第2コイルを備えた電磁アクチュエータであって、
前記第1ヨークは、前記第1コイルを非通電とするとき前記ロータを休止位置に保持する保持力を生じ、かつ、前記第1コイルを一方向に通電するとき前記ロータを最大回転位置に向けて回転駆動する駆動力を生じるように形成され、
前記第2ヨークは、前記第2コイルを非通電とするとき前記ロータを休止位置に保持する保持力を生じ、かつ、前記第2コイルを一方向に通電するとき前記保持力を小さくするように形成されている、
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記第1ヨークは、前記第1コイルを非通電とするとき、前記ロータを最大回転位置に保持する保持力を生じるように形成され、
前記第2ヨークは、前記第2コイルを非通電とするとき、前記ロータを最大回転位置に保持する保持力を生じるように形成されている、
ことを特徴とする請求項1記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第1コイル及び第2コイルへの通電を制御する制御手段を含み、
前記制御手段は、前記第1ヨークが前記ロータを休止位置に向けて回転付勢した後に最大回転位置に向けて起動させるべく前記第1コイルを通電制御すると共に、前記ロータを起動させる前に前記第2ヨークが前記ロータを休止位置に保持する保持力を小さくするように前記第2コイルを通電制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第1コイル及び第2コイルへの通電を制御する制御手段を含み、
前記制御手段は、前記第2ヨークが前記ロータを休止位置に保持する保持力を小さくするように前記第2コイルを通電制御した後に、前記第1ヨークが前記ロータを最大回転位置に向けて起動させるべく前記第1コイルを通電制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第1ヨーク及び第2ヨークは、互いに異なる形状に形成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第1ヨークは、前記第1コイルを巻回する略U字状の腕部と、前記腕部の両端領域に形成されて前記ロータの外周面に対向すると共に前記第1コイルへの通電により互いに異なる磁極を生じる2つの磁極部を有し、
前記第2ヨークは、前記第2コイルを巻回する略U字状の腕部と、前記腕部の両端領域に形成されて前記ロータの外周面に対向すると共に前記第2コイルへの通電により互いに異なる磁極を生じる2つの磁極部を有し、
前記第1ヨークの磁極部と前記第2ヨークの磁極部は、前記ロータの回転軸方向において重なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第1ヨーク及び第2ヨークは、前記第1コイルを巻回した腕部と前記第2コイルを巻回した腕部が前記ロータを挟んで両側に配置されている、
ことを特徴とする請求項6記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第1ヨーク及び第2ヨークは、前記第1コイルを巻回した腕部と前記第2コイルを巻回した腕部が前記ロータの回転軸方向において略同一の高さに位置するように、それらの一方が屈曲して形成されている、
ことを特徴とする請求項7記載の電磁アクチュエータ。 - 前記第1ヨーク及び第2ヨークは、前記第1コイルを巻回した腕部と前記第2コイルを巻回した腕部が前記ロータの回転軸方向において重なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項6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、前記開口部を開閉又は所定の口径に絞って光量を調整するべく前記基板に回動自在に支持された羽根と、前記羽根を駆動する駆動源とを備え、
前記駆動源は、請求項1ないし8いずれか一つに記載の電磁アクチュエータである、
ことを特徴とするカメラ用羽根駆動装置。
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