JP5584326B2 - 磁気駆動装置及び光量絞り装置及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラ、銀塩フィルム用スチルカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮影装置に搭載されるシャッター装置に特に好適な磁気駆動装置に関するものである。

従来、着磁されたローターマグネットの回転軸方向にコイルを搭載した円筒型回動アクチュエータとしては、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１では、ローターを回動可能に支持して収容する本体ケースと、ローターの軸線方向に配置されコイルが巻回されたボビンとを有する構成において、ヨークを断面略コの字形状に形成している。ヨークのコの字中央部分をコイルの内部に挿通するとともに、断面略コの字両脚部分が本体ケースの外側面に配置されている。

また、特許文献２では、まずヨークを、コイルボビンの貫通穴に挿通されるストレート部分と、このストレート部分の先端に接続される円弧形状部分とにより形成し、コイルボビンの貫通穴にヨークのストレート部分を挿入する構成としている。また、上地板は、コイルボビンを載置するとともに、上地板の下面が円弧形状部分の上面と接触する構成としている。またこの上地板は、ローターマグネットの軸受ともなっている。すなわち、この上地板は、下地板から突出した係止部により下地板に対して固定されることによって、ロータの軸受となるとともに、ストレート部分が挿通されてコイルボビンと一体的に嵌合しているヨークを、上地板と下地板との間に挟み込み固定する構成となっている。

特開平１０−２４８２３１号公報 特開２００８−１８７８３２号公報

しかしながら上記の特許文献１においては、駆動精度に重要な影響を与えるヨークの円弧形状部分（上記、断面略コの字両脚部分）についてのローターマグネットに対する位置決めは、ローターマグネットに対向する一面（上記コの字中央部分）によってしかなされていない。

また、特許文献２においては、近年の小型化の要求により、上地板は、コイルボビンと一体的に嵌合しているヨークを固定する役割と同時に、ローターの軸受となる役割も果たしている。このような構成によると、これら一連の構成部品の固定のための部品が複雑化せざるを得なくなり、加工が複雑化してしまう。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成部品全体としての形状を単純化しつつ、ヨークのローターマグネットに対する位置決めを強固に行えるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる磁気駆動装置は、コイルが巻回されるコイルボビンと、前記コイルボビンに設けられた貫通穴に挿入される棒状のヨークと、前記ヨークの両端部に対して磁気的に接続される一対の磁極部材と、前記一対の磁極部材の間に配置されるロータマグネットと、前記ロータマグネットを回転可能に保持する地板と、前記コイルボビンと前記ロータマグネットとの間に配置される規制部材と、を備え、前記貫通穴に挿入状態の前記ヨークの両端は、前記規制部材のうち前記ロータマグネット側の一方面側において前記ロータマグネットに対して位置決め状態の前記一対の磁極部材に対し、前記規制部材の一方面とは反対側の他方面側から磁気的に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、構成部品全体としての形状を単純化しつつ、ヨークのローターマグネットに対する位置決めを強固に行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係わる駆動装置を示す分解斜視図である。 図１に示した駆動装置の完成品の斜視図である。 図１に示した駆動装置の完成品の裏面側の斜視図である。 円弧形状の磁極部と直方体ヨークの固着部を示す部分図である。 コイルボビンのスペースを説明するための斜視図および平面図である。 第１の実施形態の構成を使用しない場合のコイルボビンのスペースを説明するための斜視図および平面図である。 図１に示した駆動装置の完成品の断面図である。 第１の実施形態の駆動装置を搭載したシャッター装置を示す図である。 図９に示したシャッター装置を搭載した光学機器を示す図である。 第２の実施形態の駆動装置を示す斜視図である。

以下、本発明の磁気駆動装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における磁気駆動装置の基本的構成について図１から図３を用いて説明する。図１は本実施形態における円筒型の磁気駆動装置の構成部品の分解斜視図である。図２は図１に示す構成部品の組立後の斜視図である。図３は図１に示す構成部品の組立後の斜視図で、裏面側を示す。

図１において、ローターマグネット１は、２極に着磁されたマグネット１ａと、アーム部１ｂとが固着されて一体化されている。ローターマグネット１の中心にはこれの回転中心となる軸穴１ｃが形成されている。下地板２は円筒型の磁気駆動装置のベースとなり非磁性材料から形成されている。下地板２にはローターマグネット１を回転可能に軸支する回転軸２ａが突出して一体的に形成されており、回転軸２ａがローターマグネット１の軸穴１ｃに挿入され、ローターマグネット１を下側（他端）から回転可能に支持している。

ローターマグネット１のアーム部１ｂは、図３に示すように、下地板２の穴部２ｂから下地板２の裏面側へ延出しており、アーム部１ｂと係合するシャッタ羽根を駆動する構成となっている。

コイルが巻回されたコイルボビン４には、中央部に貫通した挿通穴（貫通穴）４ａが形成されている。また本実施形態においては、ヨークを、コイルボビン４の挿通穴４ａに挿通されるストレート部材である直方体ヨーク（棒状のヨーク）５と、この直方体ヨーク５の両端にそれぞれ溶接等により固着される一対の円弧形状に形成された磁極部材３とから構成している。直方体ヨーク５は、複数の部分には分割されておらず、１個の一体物として形成されている。このように構成することによって、ヨーク部分の加工を簡略化することができる。

コイルボビン４の挿通穴４ａに直方体ヨーク５が挿通され、図１中において磁極部３の中心軸の上方に配置される。直方体ヨーク５の両端は後述の磁極部３の凸部３ａ、３ｂに一致した位置に置かれる。

このとき磁極部３とコイルボビン４の間にスラスト押さえ６（ローターマグネット１の一端をスラスト方向に規制する規制部材）を配置させる。スラスト押さえ６は、ローターマグネット１の一端とコイルボビン４が擦れることを防止する目的で配置される。そのため摺動抵抗の低い部材が適しており、たとえばＰＯＭ、液晶ポリマー、ＰＥＴなどの樹脂材料のシート材か、あるいは金属または金属の表面に防錆処理を施した部材が適している。金属の表面に摺動抵抗を下げる処理を行えばなお効果的である。また、スラスト押さえ６に摺接するローターマグネット１の端面１ｄは、スラスト押さえ６との当接面積が狭いほうが摺動摩擦は小さくなるため、端面１ｄはできる限り小さくすることが望ましい。

磁極部３の凸部（凸形状部）３ａ，３ｂの上に設置された直方体ヨーク５は、例えばレーザー溶接等により凸部３ａ，３ｂに固着される。

図４はレーザー溶接された状態を示した図である。

レーザー溶接跡９は直方体ヨーク５の片側に２個形成され、不図示であるが反対側も同様にレーザー溶接を行っている。レーザー溶接を行う個所数は必要とされる強度を得るための数とする。このとき磁極部３の凸部３ａ、３ｂと直方体ヨーク５は隙間無く固着して磁気抵抗を低減することが望ましく、抵抗溶接あるいはスポット溶接と呼ばれる手法で固着しても良い。

カバー７（上地板）は、コイルボビン４に挿通された直方体ヨーク５の両端部を下地板２の方向へ押しつけ取り付ける役割を有しており、本実施形態では、ビス８により下地板２と結合される。

図７は一連の部材の組立完成状態での駆動装置の断面を示す図である。上述したようにカバー７は直方体ヨーク５の両端を上から押さえる構造となっている。

また、コイルボビン４には、巻き回されたコイル線の両端と接続されたピンが固定されており、カバー７にはピン４ｂを逃げる溝部７ａが形成されている。

また、下地板２にはさらに、一対の磁極部３が対向する間隔に対応して嵌合する、凸状の嵌合部２ｃが形成されており、一対の磁極部３ａ，３ｂはそれぞれ嵌合部２ｃにより位置決めされて下地板２に組み込まれる。

すなわち本実施形態においては、コイルボビン４と、これに挿通される直方体ヨーク５と、直方体ヨーク５に固着された磁極部３とは下地板２に対して位置決めされる。また、下地板２には、ローターマグネット１の回転中心となる回転軸２ａが形成されているため、ローターマグネット１と磁極部３は精度よく位置決めされる。

このような構成でカバー７と下地板２とを結合すると、これら上下の地板は、コイルボビン４およびヨーク（直方体ヨーク５および磁極部３）ならびにローターマグネット１を取り囲み、また、軸方向および径方向にこれらを位置決め固定する構成となる。

次に本実施形態におけるコイルボビン４および一対の磁極部３の構成についてさらに説明する。

図５は磁極部３とコイルボビン４、直方体ヨーク５の組込みを示した図であり、本構成の特徴をわかりやすく示すためにそれ以外の部品やレーザー溶接跡は省略してある。

図５（ａ）において、一対の磁極部３は、それぞれの中央に凸部３ａ，３ｂが形成されており、凸部３ａ，３ｂの両脇に形成された脚受け部３ｃにコイルボビン４が載置される。結果として、コイルボビン４には図５（ｂ）に示すように、コイル巻き線幅Ｌ１が確保される。

図６は磁極部に凸部３ａ，３ｂを設けない例を示した図である。凸部３ａ，３ｂを設けない場合、一対の磁極部３の対向間隔を変えずにコイルボビン４を設置しようとすると、コイル巻き線は磁極部３の内側に配置する必要があるため、図６（ａ）に示すようになる。結果として、図６（ｂ）に示すように、コイル巻き線幅はＬ２となり狭くなってしまう。巻き線幅が広くコイルの巻回数が大きい方が磁気駆動装置としてより高トルク、高効率となる。図５のように、磁極部３に凸部３ａ，３ｂを形成し、凸部両脇の脚受け部３ｃにコイルボビン４の両脚を置くように構成したことにより、コイルボビン４のコイルの巻きスペースを大きく確保することができる。

このように構成することによって、コイルの磁力を弱めることなく、ヨークの径方向の大きさを抑えることができるため、カバー７により直方体ヨーク５を抑える構成によっても、駆動装置としての径を小型化することができる。

上述のスラスト押さえ６は、板状の部材を、凸部３ａ，３ｂに嵌合するように当接する部分を切り欠いた形状に形成することで、脚受け部３ｃ上に載置されて、コイルボビン４と脚受け部３ｃとの間に挟みこまれることによって保持される。このように構成することによって、スラスト押さえ６を組み込んでも軸方向の厚みを広げず、また、スラスト押さえ６を固定するのにコイルボビン４とヨークの組み込みを利用できる。

次にこのように構成された円筒型磁気駆動装置の動作について説明する。

コイルに正通電が行われると、直方体ヨーク５がコイル内側にあるため、ヨークは電磁石となり一対の磁極部３は磁極となる。円弧形状部分の極により、ローターマグネット１は吸引と反発を起こし磁気的に安定な方向に回転し、アーム部１ｂが回動する。さらにコイルに逆通電が印加されるとヨークの極は反転し、吸引と反発力が逆転し、アーム部１ｂは逆に回動する。このようにコイルに通電する電流の印加方向でローターマグネット１の回転方向が変化し、結果としてアーム部１ｂの回動方向が変わり、シャッタ羽根の駆動方向が変わるため、シャッタ羽根は開閉の動作を行う。アーム部１ｂの駆動範囲は下地板２の穴部２ｂで規制されるか、あるいはシャッタ羽根により規制される。

また正逆通電の時、通電を止めてもディテントトルクによって姿勢は保たれる。これは上記のような動作を行うためにマグネット１ａの磁極位置(位相角)を決めているからであり、ヨーク（磁極部３）の形状によって位相角は変化する。本実施形態では、アーム部１ｂ等の駆動部は上記のように２箇所で停止するようにしている。

図８は本実施形態の磁気駆動装置を利用したシャッター装置の例を示す図である。

図８（ａ）において、本実施形態におけるシャッター装置では下地板２を図のようにシャッターのフレームと一体的に形成する。下地板２の穴部２ｂから下地板２の裏面側へ延在したアーム部１ｂにシャッタ羽根１０を係合させ、カバー板１１でシャッタ羽根１０をカバーする。組立後のシャッタ装置１１０を図８（ｂ）に示す。

図９は図８のシャッター装置を含んだ光学機器の例を示しており、本実施形態では、デジタルスチルカメラを示す。上述の磁気駆動装置あるいは図８に示したようなシャッター装置１１０を搭載した光学機器としては、他にもビデオカメラ、銀塩フィルム用スチルカメラなどが考えられる。

以上のような構成によって、本実施形態の磁気駆動装置は、ヨークの形状およびこれのローターマグネットに対する位置決め構造を簡単な構造にすることができる。また、このような構成においても、コイルの巻回数が小さくなってしまうなど駆動精度を落すことなく、ローターマグネットの同心円上の外形を小型化することができ、すなわち磁気駆動装置としての外形を小型化することができる。さらに、このような磁気駆動装置を光量調節装置及び、電子カメラ等の光学機器に用いた場合、高精度で小型な装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、直方体ヨーク５と磁極部３との固着方法について別の構成例を第２の実施形態として図１０に示す。

図１０において、磁極部３の凸部３ａ，３ｂの一部にそれぞれ凹部３ｄ（嵌合部）を形成し、直方体ヨーク５にもこの凹部３ｄに対応した端部５ａを形成する。これらを嵌合させることによって直方体ヨーク５と磁極部３とを固着する。これによって位置精度を向上でき、さらには組立も簡略化できる。

以上説明したように、上記のような構成とすることにより、ヨークのローターマグネットに対する位置決めを強固に行うとともに、構成部品全体としての部品形状を簡略化できる。

また、ローターマグネットの同心円上の外形が大型化するのを回避しつつ磁極部を励磁するコイルの巻き線スペースを大きく確保できるため、効率の良い磁気駆動装置を提供することができる。

結果としてこの磁気駆動装置を使用した光量絞り装置および、このような光量絞り装置を使用したビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の光学機器の精度を向上させることができる。

１ ローターマグネット
２ 下地板
３ 磁極部
４ コイルボビン
５ 直方体ヨーク
６ スラスト押さえ
７ カバー
８ ビス
９ レーザー溶接跡

Claims (11)

1. コイルが巻回されるコイルボビンと、
   前記コイルボビンに設けられた貫通穴に挿入される棒状のヨークと、
   前記ヨークの両端部に対して磁気的に接続される一対の磁極部材と、
   前記一対の磁極部材の間に配置されるロータマグネットと、
   前記ロータマグネットを回転可能に保持する地板と、
   前記コイルボビンと前記ロータマグネットとの間に配置される規制部材と、を備え、
   前記貫通穴に挿入状態の前記ヨークの両端は、前記規制部材のうち前記ロータマグネット側の一方面側において前記ロータマグネットに対して位置決め状態の前記一対の磁極部材に対し、前記規制部材の一方面とは反対側の他方面側から磁気的に接続されることを特徴とする磁気駆動装置。
2. 前記規制部材は、前記ロータマグネットの移動をスラスト方向に規制することを特徴とする請求項１に記載の磁気駆動装置。
3. 前記規制部材は、板状部材であることを特徴とする請求項２に記載の磁気駆動装置。
4. 前記ロータマグネットは、前記地板と前記規制部材との間で回転可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気駆動装置。
5. 前記地板には前記ロータマグネットを回転可能に軸支する回転軸が突出して設けられ、
   前記規制部材は、前記回転軸に挿入された前記ロータマグネットを前記地板側に向かって押さえる部材であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の磁気駆動装置。
6. 前記ロータマグネットには前記回転軸が挿入される軸穴が設けられ、前記コイルボビン側である前記軸穴の開口周縁の端面のみが前記規制部材に摺接するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の磁気駆動装置。
7. 前記地板に対して接合されるカバー部材を更に備え、
   前記カバー部材は、前記ヨークの両端部を前記地板側に押し付けて、前記ヨークの両端部に磁気的に接続された前記一対の磁極部材を前記地板側に押し付ける部材であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気駆動装置。
8. 前記ヨークと前記一対の磁極部材とは、溶接によって固着されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気駆動装置。
9. 前記ヨークと前記一対の磁極部材とは、凹凸形状の嵌合部を介して固着されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の磁気駆動装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の磁気駆動装置を有することを特徴とする光量絞り装置。
11. 請求項１０に記載の光量絞り装置を備えたことを特徴とする光学機器。

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