JP5677054B2

JP5677054B2 - 駆動装置

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Publication number: JP5677054B2
Application number: JP2010266970A
Authority: JP
Inventors: 吉隆橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: JP2012120308A

Description

本発明は、ボビン部に巻回したコイルに通電して駆動対象を駆動する駆動装置に関する。

従来、ボビン部に巻回したコイルに通電して駆動対象を駆動する駆動装置が知られている。例えばカメラ装置に搭載され、シャッタ等を駆動する駆動装置として、下記特許文献１、２に示される技術が知られている。

下記特許文献１の駆動装置では、ストレート部分と円弧状部分とを有する一対のヨークがコイルボビンの貫通穴に挿入され、上地板にコイルボビンが組み合わされる。また、円周方向に複数極に着磁されたロータマグネット部材が上地板に回転可能に支持される。

しかしながら、この駆動装置は１つの動作のみを行わせる構成である。従って、２つ以上の動作を行わせるように構成するには、駆動装置を構成する部品をそれぞれ設ける必要があり、部品点数が多くなる。

一方、下記特許文献２の駆動装置では、２つの動作を行わせる上で、複数の電磁アクチュエータを駆動するためのボビン部を一体に構成し、部品点数の増大を抑制している。すなわち、一体成形した枠部材に２つのボビン部を設け、これらボビン部の各々にコイルを巻回している。また、２つの回転子が、地板の回転軸に回転可能に取り付けられている。２つのヨークは、一方の脚部がボビン部の中空部に嵌合される。回転子の駆動ピンでシャッタ羽根が駆動される。

特開２００８−１８７８３２号公報特開２００８−００８９４７号公報

上記特許文献２の技術では、小型化のため、枠部材は、略平行な２つのボビン部とそれらを繋ぐ部位とで略コ字状に形成されている。しかしながら、このような構成では、一方のボビン部にコイルを巻くときに他方のボビン部が邪魔になってしまい、コイルを巻く作業が容易でないという問題が生じる。あるいは巻回作業を簡単にするために複雑な機構や装置が必要となってしまう。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、部品点数を削減すると共に、コイル巻回作業を容易にすることができる駆動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の駆動装置は、軸線を中心に各々コイルを巻回するための複数のコイル巻回部を有して、一体に構成されるコイルボビンと、前記コイルボビンの前記複数の各コイル巻回部に装着される複数のヨークと、前記各コイル巻回部に対応し、対応するコイル巻回部に巻回されたコイルへの通電により動作するように配設される複数の可動子とを有し、前記各コイル巻回部の軸線方向における前記コイルの巻回可能範囲の一端を含み前記軸線方向に垂直な第１の仮想面と前記軸線方向における前記巻回可能範囲の他端を含み前記軸線方向に垂直な第２の仮想面とに囲まれる領域内に、前記コイルボビンにおける当該コイル巻回部以外の部位が存在しないことを特徴とする。

本発明によれば、部品点数を削減すると共に、コイル巻回作業を容易にすることができる。

本発明の一実施の形態に係る駆動装置の分解斜視図である。コイルボビンを斜め下方からみた斜視図、コイルが巻回されたコイルボビンとヨークとの組み付け図である。組み付け後の駆動装置の斜視図である。地板における、ヨーク及びロータ部材が配設される部分の上面図である。図４のＬ−Ｌ線に沿う本駆動装置の概略断面図である。本実施の形態におけるコイルボビンの上面図、工夫を施さない場合のコイルボビンの上面図である。本実施の形態におけるコイルボビンの上面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る駆動装置の分解斜視図である。本駆動装置は、一例としてカメラに搭載され、撮影光の遮蔽と透過とを制御する公知のシャッタの駆動と、撮影光量を規制する公知のＮＤ（ＮｅｕｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙ）フィルタの駆動とに用いられる。機構ＭでＮＤフィルタを駆動し、機構Ｎでシャッタを駆動する。この駆動装置は、コイルボビン１０を含み、コイルボビン１０は機構Ｍの一部と機構Ｎの一部を兼ねる。地板３は、撮影光路用の開口を有する。以降、便宜上、地板３が本駆動装置の最下に位置するとし、図１の上側、下側を本駆動装置の上側、下側と呼称する。

図２（ａ）は、コイルボビン１０を斜め下方からみた斜視図である。図２（ａ）に示すように、コイルボビン１０は、上方または下方から見て略円弧形状に一体に構成され、板状の中央部１から両側に延びる腕部にそれぞれコイル巻回部（ボビン部）１０１、１０２を有する。コイル巻回部１０１、１０２は、それぞれ、コイル２１、２２を巻回するための部分である。図２（ａ）では、コイルボビン１０にコイル２１、２２が巻回されていない状態が示されている。

コイル巻回部１０１、１０２はいずれも中空で、それぞれ貫通穴である角穴１０３、１０４が形成されている。角穴１０３、１０４の中心でもある軸線Ａ、軸線Ｂの周りにおいて、コイル巻回部１０１、１０２の露出している領域にコイル２１、２２が巻回されることになる。中央部１には、地板３に固定されるための係合部１０６が形成される。また、コイルボビン１０において、コイル巻回部１０１、１０２よりも軸線Ａ方向、軸線Ｂ方向における中央部１より遠い側の位置には、地板３に固定されるための係合部１０５、１０７が形成される。

図２（ｂ）は、コイル２１、２２が巻回されたコイルボビン１０とヨークとの組み付け図である。図１、図２（ｂ）に示すように、コイルボビン１０には、ヨーク４１〜４４が装着される。具体的には、ヨーク４１、４２の組がコイル巻回部１０１に組み付けられ、ヨーク４３、４４の組がコイル巻回部１０２に組み付けられる。

ヨーク４１は、ストレートな直方体部分４１ａと円弧部分４１ｂとを有して一体に形成される。ヨーク４２も同様に、直方体部分４２ａと円弧部分４２ｂとを有して一体に形成される。ヨーク４３、４４の構成はヨーク４１、４２と同じであり、それぞれ、直方体部分４３ａ、４４ａと円弧部分４３ｂ、４４ｂとを有して一体に形成される（図１参照）。

図２（ｂ）に示すように、ヨーク４１、ヨーク４２は、角穴１０３に対して、それぞれ中央部１の反対側、中央部１の側から挿入される。その際、直方体部分４２ａが直方体部分４１ａの上側（図２（ｂ）でいう下側）に重なり、円弧部分４１ｂ、４２ｂが互いに対向するようにして挿入される。また、ヨーク４３、ヨーク４４も同様に、角穴１０４に対して、それぞれ中央部１の反対側、中央部１の側から、直方体部分４４ａが直方体部分４３ａの上側に重なり且つ円弧部分４３ｂ、４４ｂが互いに対向するようにして挿入される。

角穴１０３、１０４の各内部には、軸線Ａ方向、軸線Ｂ方向に沿う不図示のレールが形成されており、ヨーク４１及び４２、ヨーク４３及び４４は、角穴１０３、１０４内のレールを潰しながら軽度な圧入状態で挿入される。これは、上下に積層される直方体部分４２ａと直方体部分４１ａとの間隔、及び、直方体部分４４ａと直方体部分４３ａとの間隔が開かず密着するようにするためである。直方体部分同士の接触状態が不十分であると、磁気回路の磁気抵抗が上昇し、駆動性能が低下するからである。

図１に示すように、コイル巻回部１０１、１０２（乃至コイル２１、２２）に対応して、それらの下方にシート部材６１、６２、ロータ部材（可動子）５１、５２が配設される。

図３は、組み付け後の駆動装置の斜視図である。図４は、地板３における、ヨーク４１、４２及びロータ部材５１が配設される部分の上面図である。図５は、図４のＬ−Ｌ線に沿う本駆動装置の概略断面図である。

図１、図５に示すように、ロータ部材５１は、ピン５０３を有するアーム部材５０１と、円周方向に二極に着磁され、中心に貫通孔５０２ａ（図５）が形成されたマグネット５０２とを有して構成される。ロータ部材５１は、アーム部材５０１の回転軸５０１ａ（図５）がマグネット５０２の貫通孔５０２ａに挿入されて一体的に構成される。また、アーム部材５０１の回転軸５０１ａには貫通孔５０１ｂ（図５）が形成されており、地板３に設置された回転軸ピン３１に貫通孔５０１ｂにてアーム部材５０１が軸支される。

ロータ部材５２もロータ部材５１と同様の構成となっており、ピン５０６（図１）を有するアーム部材５０４とマグネット５０５とで構成され、回転軸ピン３２（図１）に軸支されている。シート部材６１、６２は、コイル２１、２２とロータ部材５１、５２との間に配設され、ロータ部材５１及び５２の回転によりコイル２１及び２２が磨耗するのを防止する。

図１に示すように、コイルボビン１０のコイル巻回部１０１と、それに対応する構成部品である、コイル２１、ヨーク４１、４２、シート部材６１、ロータ部材５１により機構Ｍが構成される。また、コイルボビン１０のコイル巻回部１０２と、それに対応する構成部品である、コイル２２、ヨーク４３、４４、シート部材６２、ロータ部材５２により機構Ｎが構成される。

図１に示すように、地板３には、コイルボビン１０の係合部１０５、１０６、１０７を係止するための突起部３３、３４、３５が形成されている。本駆動装置の組み付けにおいては、まず、地板３の回転軸ピン３１、３２にロータ部材５１、５２を軸支し、回転軸ピン３１、３２の上端にシート部材６１、６２を当接させるよう載置する。一方、コイルボビン１０のコイル巻回部１０１、１０２にコイル２１、２２を巻くと共に、角穴１０３、１０４にヨーク４１、４２、ヨーク４３、４４を挿入して装着しておく。

そして、コイルボビン１０の係合部１０５、１０６、１０７を地板３の突起部３３、３４、３５に係止する。突起部３３、３４、３５は鉤状になっており、上方から係合部１０５、１０６、１０７を押圧すると、各々が突起部３３、３４、３５を乗り越えて係合する。それにより、係合部１０５、１０６、１０７は、突起部３３、３４、３５から下方への付勢力を付与された状態で安定し、コイルボビン１０が地板３に一体的に結合される。

ヨーク４１、４２に対するマグネット５０２の位置関係やヨーク４３、４４に対するマグネット５０５の位置関係は、本駆動装置の駆動特性に影響しやすい。これらの位置関係を精度良くするために次に説明するような工夫がなされている。機構Ｍ、Ｎを構成する部品が組み付けられたコイルボビン１０が地板３に取り付けられた状態を本駆動装置の「組み付け状態」と呼称する。

代表して機構Ｍについて説明する。図４において、領域３６〜３８は、地板３の上面における領域である。地板３には、回転軸ピン３１を囲むように、欠円型の壁部３９、２９が突設形成されている。壁部３９の外側に壁部２９が位置する。組み付け状態の本駆動装置においては、ヨーク４１の円弧部分４１ｂが領域３７、３８に当接すると共に、ヨーク４２の円弧部分４２ｂが領域３６に当接して、ヨーク４１、４２の下方における位置が規制される。

ヨーク４２の円弧部分４２ｂの内周面４２ｂ１は、地板３の壁部２９の外面に突き当たって固定されている（図５）。さらに、コイルボビン１０は、地板３に設けられたピン（図示せず）によって水平方向の位置が位置決めされる。ヨーク４１、４２はコイル巻回部１０１の角穴１０３に嵌合されているため、ヨーク４１、４２の、回転軸ピン３１周りの回転方向の位置決めもなされている。

また、上記したように、係合部１０５、１０６、１０７が突起部３３、３４、３５に係止されることで、コイルボビン１０は下方へ付勢されているので、コイルボビン１０の角穴１０３に嵌合するヨーク４１、４２も下方向に付勢される。よって、ヨーク４１及びヨーク４２は、対応する領域３６〜３８に圧接状態となり、上下方向の位置が決まる。

一方、図５に示すように、壁部３９の上端にはロータ部材５１の回転軸５０１ａの下面が当接する。シート部材６１は、回転軸ピン３１の上端と、コイルボビン１０の軸線Ａ方向におけるコイル巻回部１０１の両端部（両鍔部）の下面１０８、１０９とに挟まれて固定されている。従って、ロータ部材５１は壁部３９とシート部材６１との間に存在する。

ここで、図５に示すように、壁部３９の上端とシート部材６１の下面との上下方向の距離を「間隔α」とし、壁部３９の上端と回転軸ピン３１の上端との上下方向の間隔をロータ部材５１の「高さβ」とする。各構成部品の寸法のばらつきを見越したクリアランス分のガタ（遊び）が設けられ、α＞βとなっている。しかしこのガタは微小となっており、また、磁極の分極方向に対して垂直方向のガタであるため、駆動特性には影響をほとんど与えることがない。

このような構成にすることによって、駆動装置の駆動特性を安定化させることができる。また、機構Ｎについても、対応する部品の配置や位置規制の構成は機構Ｍのものと同様であるので、その説明を省略する。

次に、このように構成された駆動装置の動作について説明する。まず、代表して機構Ｍについて説明する。

ヨーク４１、４２の各直方体部分４１ａ、４２ａがコイル２１内側にあるため、コイル２１に正通電が行われると、ヨーク４１、４２は電磁石となり円弧部分４１ｂ、４２ｂの先端（下端）は極となる。円弧部分４１ｂ、４２ｂの極により、マグネット５０２は吸引と反発を起こし、磁気的に安定な方向に回転し、ロータ部材５１乃至アーム部材５０１が回動する。

コイル２１に逆通電が行われると、ヨーク４１、４２の極は反転し、吸引と反発が逆転し、アーム部材５０１は正通電時とは逆の方向に回転する。これはマグネット５０２を２極に着磁した場合を表している。上記のようにコイル２１の通電方向により、円弧部分４１ｂ、４２ｂのＮ極、Ｓ極が変化することでロータ部材５１が往復回動する。

ところで、正逆通電において、通電を止めてもディテントトルクによってロータ部材５１の姿勢は保たれる。これは、上記のような動作を行うためにマグネット５０２の磁極位置（位相角）を決めているからであり、ヨーク４１、４２の形状によって位相角は異なる。ロータ部材５１は２箇所のいずれかの位置で停止する。

また、機構Ｎについても同様に、コイル２２への正逆通電により、ヨーク４３、４４の円弧部分４３ｂ、４４ｂのＮ極、Ｓ極が変化することでロータ部材５２が往復回動する。

次に、コイルボビン１０のコイル巻回部１０１、１０２にコイル２１、２２を巻回する作業を行いやすくした工夫について説明する。

図６（ａ）は、本実施の形態におけるコイルボビン１０の上面図である。図６（ｂ）は、工夫を施さない場合のコイルボビン１０の上面図である。図７は、本実施の形態におけるコイルボビン１０の上面図である。

図６（ａ）に示すように、本駆動装置が搭載されるカメラ装置においては、コイルボビン１０の平面視における円弧形状の内側（当該円弧形状が一部を構成している円の半径方向内側：Ｐ側）には、平面視で円形状のレンズユニット２１０が配設される。コイルボビン１０は、レンズユニット２１０と干渉しないように、レンズユニット２１０の光軸方向（紙面垂直方向）から見て、レンズユニット２１０のある側（内周側）が、レンズユニット２１０の外周に沿った略円弧形状を呈するように形成されている。一方、コイルボビン１０を含む駆動装置全体が、円筒形の鏡筒（図示せず）に組み込まれるため、コイルボビン１０の外周側（Ｑ側）も略円弧形状となっている。これらにより、コイルボビン１０は全体が略円弧形状に湾曲して形成されている。

コイルボビン１０のコイル巻回部１０１とコイル巻回部１０２が互いに少し向き合う形態となっていることから、コイル２１、２２を巻回する上で注意する必要がある。まず、コイル巻回部１０１において、軸線Ａ方向におけるコイル２１の巻回可能範囲は、中央部１に近い側の一端１０１ａから中央部１に遠い側の他端１０１ｂまでの範囲である（図６（ａ））。一方、コイル巻回部１０２において、軸線Ｂ方向におけるコイル２２の巻回可能範囲は、中央部１に近い側の一端１０２ａから中央部１に遠い側の他端１０２ｂまでの範囲である（図７）。

ここで、一端１０１ａを含み軸線Ａ方向に垂直な第１の仮想面Ｆ１ａと他端１０１ｂを含み軸線Ａ方向に垂直な第２の仮想面Ｆ１ｂとに囲まれる領域が、通常の巻回作業時にコイル２１が存在乃至通る領域である。この領域が、コイルボビン１０におけるコイル巻回部１０１以外の部位に干渉しないようになっている（図６（ａ））。

表現を変えると、仮想面Ｆ１ａ、Ｆ１ｂで囲まれる領域は、領域２０１及び領域２０２とからなる。領域２０１、２０２は、コイル巻回部１０１を、軸線Ａに対して垂直方向に、且つ、コイルボビン１０が呈する円弧形状のそれぞれ内側（Ｐ側）、外側（Ｑ側）に伸ばした領域である。領域２０１、２０２は、コイル巻回部１０１においてコイル２１が巻回される全領域を軸線Ａに対して垂直方向に全方位延長した領域でもある。これら領域２０１、２０２が、コイル巻回部１０１を除くコイルボビン１０の他の部分に干渉しないように、軸線Ａの角度や巻回可能範囲が設定されている。

このような構成により、コイル２１をコイル巻回部１０１に巻くときに、コイルボビン１０の他の部分が邪魔にならないため、コイル２１を容易に巻くことが可能である。

これに対し、コイル巻回部１０１の配設に何ら工夫を施さない場合は、図６（ｂ）に示すような形態となり得る。すなわち、コイル巻回部１０１の軸線Ｃが図６（ａ）に示す軸線Ａに対してθ°異なり、軸線Ｃと軸線Ｂとが成す鋭角が、軸線Ａと軸線Ｂとが成す鋭角よりも小さいとする。

このような構成では、仮想面Ｆ１ａ、Ｆ１ｂで囲まれる領域（領域２０１及び領域２０２）のうち、領域２０１が、図６（ｂ）のＸ領域においてコイルボビン１０と干渉してしまう。こうなると、コイル２１を巻回する際にコイルボビン１０の干渉領域が邪魔になるので、巻回作業を容易化するために複雑な機構や装置が必要となってしまう。この点で、図６（ａ）の構成が優れている。

コイル巻回部１０２についても同様の工夫が反映される。すなわち、図７に示すように、一端１０２ａを含み軸線Ｂ方向に垂直な第１の仮想面Ｆ２ａと他端１０２ｂを含み軸線Ｂ方向に垂直な第２の仮想面Ｆ２ｂとに囲まれる領域は、コイルボビン１０におけるコイル巻回部１０２以外の部位に干渉しないようになっている。

表現を変えると、仮想面Ｆ２ａ、Ｆ２ｂで囲まれる領域である領域２０５、２０６は、コイル巻回部１０２を、軸線Ｂに対して垂直方向に、且つ、コイルボビン１０が呈する円弧形状のそれぞれ内側、外側に伸ばした領域である。領域２０５、２０６は、コイル巻回部１０２においてコイル２２が巻回される全領域を軸線Ｂに対して垂直方向に全方位延長した領域でもある。これら領域２０５、２０６が、コイル巻回部１０２を除くコイルボビン１０の他の部分に干渉しないように、軸線Ｂの角度や巻回可能範囲が設定されている。これにより、コイル２２をコイル巻回部１０２に巻くときにコイルボビン１０の他の部分が邪魔にならないため、容易に巻くことが可能となる。

本実施の形態によれば、コイルボビン１０に２つのコイル巻回部１０１、１０２が設けられて一体的に構成されるので、部品点数を削減することができる。そのような構成でありながら、コイル２１、２２をコイル巻回部１０１、１０２に巻くときにコイル２１、２２の未巻回の部分がコイルボビン１０に干渉しにくいので、コイル巻回作業を容易にすることができる。

ところで、本実施の形態では、シャッタとＮＤフィルタを駆動するための装置として説明したが、これに限らない。例えば、シャッタ、ＮＤフィルタ及び絞りのうち少なくとも１つを含む複数の駆動対象を駆動するものであればよい。

また、本駆動装置が搭載される装置としてカメラ装置を例示したが、これに限らない。すなわち、複数の駆動対象を有する各種の装置に適用可能であり、駆動対象の種類にも限定はない。また、可動子としてロータ部材５１、５２を例示したが、駆動対象によっては、可動子の動作は回転動作に限られず、直線往復動作であってもよい。

さらに、コイル巻回部及び駆動対象は、３つ以上であってもよく、各ボビン部（コイル巻回部）に巻回されるコイルが、コイルボビンにおける当該ボビン部以外の部位に干渉しないように構成すればよい。また、コイルボビンの全体形状は円弧形状に限定されず、搭載される装置の制約で真っ直ぐな形状にできず、湾曲した形状とする必要がある場合に特に好適である。

１０コイルボビン
２１、２２コイル
４１〜４４ヨーク
５１、５２ロータ部材
１０１、１０２コイル巻回部
Ｆ１ａ、Ｆ２ａ第１の仮想面
Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂ第２の仮想面

Claims

軸線を中心に各々コイルを巻回するための複数のコイル巻回部を有して、一体に構成されるコイルボビンと、
前記コイルボビンの前記複数の各コイル巻回部に装着される複数のヨークと、
前記各コイル巻回部に対応し、対応するコイル巻回部に巻回されたコイルへの通電により動作するように配設される複数の可動子とを有し、
前記各コイル巻回部の軸線方向における前記コイルの巻回可能範囲の一端を含み前記軸線方向に垂直な第１の仮想面と前記軸線方向における前記巻回可能範囲の他端を含み前記軸線方向に垂直な第２の仮想面とに囲まれる領域内に、前記コイルボビンにおける当該コイル巻回部以外の部位が存在しないことを特徴とする駆動装置。
前記コイルボビンは全体が略円弧形状を呈していることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
当該駆動装置はカメラ装置に用いられ、前記コイルボビンは、全体が前記カメラ装置のレンズユニットの外周に沿った円弧形状を呈していることを特徴とする請求項２記載の駆動装置。
前記複数の可動子によって、シャッタ、ＮＤフィルタ及び絞りのうち少なくとも１つが駆動されることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。