JP6421006B2

JP6421006B2 - 電磁アクチュエータ、羽根駆動装置、及び該羽根駆動装置を備えたカメラ

Info

Publication number: JP6421006B2
Application number: JP2014195476A
Authority: JP
Inventors: 若山　富裕; 富裕若山; 敏宏西村
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP2016067157A

Description

本発明の一態様は、電磁力により駆動力を発生する電磁アクチュエータ、該アクチュエータを用いた羽根駆動装置、及び該羽根駆動装置を備えたカメラに関する。

従来から、カメラ用羽根駆動装置等に搭載される電磁アクチュエータとして、露光用の開口部を有する基板に対して回動自在に支持されると共に外周面が周方向に二分されてＮ極及びＳ極に着磁された円柱状のロータ、ロータの外周面に対向するように配置される磁極部を有する略Ｕ字型のヨーク、及びヨークの周りに巻回された励磁用のコイル等を備えるものが知られている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。また、露光部の開口部を有する基板に対して回動自在に支持されると共に外周面が周方向に二分されてＮ極及びＳ極に着磁された円柱状のロータを設け、このロータに対して周方向に突出する突出部を一体的に回動するよう固定し、突出部を基板に形成したストッパに当接させることでロータの回動範囲を規制する電磁アクチュエータが知られている（特許文献３参照）。さらに、ロータに突出部を設けることでヨークに対向するロータの面を増加させ、電磁アクチュエータによる駆動トルクを強化する技術がある（特許文献４参照）。

特開平９−１５２６４５号公報特開２００１−３２７１４３号公報特開平７−１３２１５号公報特開２００４−１９４４０３号公報

上記のような構成の電磁アクチュエータ（マグネット駆動装置を含む）では、無通電状態におけるヨークに対するロータの位置を保持するためのディテントトルクを強化しつつ、ロータの回転スピードを安定的に速める技術が求められる。この点、例えば、上記特許文献４に記載の技術では、特許文献１〜特許文献３に記載の技術と比較してディテントトルクは強化されているものの、ロータを形成するマグネットの形状が複雑になり、コストアップにつながるなどの課題があった。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一手段は、
周方向に分割され異なる磁極に着磁された外周面を有し、かつ該外周面から突出して形成された駆動ピン（５１ｄ）を有するロータ（５１）と、
励磁用のコイル（５５）と、
前記ロータの外周面に対向する円弧面を有し、かつ前記コイルへの通電により互いに異なる磁極が発生する第１磁極部及び第２磁極部を有する少なくとも１つのヨーク（上側ヨーク５４）と、を備え、
前記ヨークの前記円弧面部分は、該ヨークの他の部分よりも、前記ロータのスラスト方向の厚みが厚く形成されており、
前記ロータの回動により前記駆動ピンから駆動力を出力するよう構成された
ことを特徴とする電磁アクチュエータである。

上記構成の電磁アクチュエータによれば、ロータの外周面を覆うヨークの円弧面部分がロータと対向する面積を広くすることができる。これによって、ロータを複雑な形状にすることなく、無通電状態においてロータとヨークとの間に発生する、ヨークに対するロータの位置を保持するためのディテントトルクを強化することができる。さらに、コイルへの通電の際に発生するロータを回転させるための駆動トルクを強化することができる。

本発明の手段２は、
被写体光路用の開口部を有する地板（１０）と、
前記開口部を開閉するべく前記地板に回動自在に指示された羽根（３１及び３２）と、
前記羽根を駆動する駆動源と、を備え、
前記駆動源は、上記の電磁アクチュエータである
ことを特徴とする羽根駆動装置である。

上記構成の羽根駆動装置によれば、比較的低コストで、安定的に動作可能な羽根駆動装置を構成することができる。

本発明の手段３は、
上記の電磁アクチュエータまたは羽根駆動装置を含むカメラである。

上記構成のカメラによれば、シャッタ開閉時に安定的に動作する比較的低コストのカメラを構成することができる。

電磁アクチュエータを含む羽根駆動装置の分解斜視図。電磁アクチュエータを含む羽根駆動装置の平面図。電磁アクチュエータを含む羽根駆動装置の断面図。上側ヨークの斜視図。ヨーク及びロータの斜視図。ロータの回転動作を説明する平面図。電磁アクチュエータを含む羽根駆動装置の動作を説明する平面図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
（１）羽根駆動装置の構成例
（２）動作例
２．補足事項
３．本発明の特徴

＜１．実施形態＞
本実施形態の電磁アクチュエータの特徴のひとつは、上側ヨーク５４の端部に円弧状に形成された磁極部（第１磁極部及び第２磁極部）が、スラスト方向に厚く（長く）形成されている点であり、これによってロータとヨークとの間に発生するディテントトルク及び駆動トルクを強化することなどが可能となる。以下、具体的に説明する。

図１は、電磁アクチュエータを含む羽根駆動装置の分解斜視図である。
図２は、電磁アクチュエータを含む羽根駆動装置を押え板側から見た平面図である。
図３は、電磁アクチュエータを含む羽根駆動装置を、図２のＢ−Ｂの位置で見た断面図である。
図４は、張出部５４ｄ及び５４ｅを備える上側ヨーク５４の斜視図である。
図５は、組み立てられた状態のヨーク（下側ヨーク５２、中ヨーク５３、及び上側ヨーク５４）、及びロータ５１の斜視図である。
図６は、回動するときのロータ５１及びヨークを示す平面図である。
図７は、シャッタ羽根３１及び３２が動作するときの羽根駆動装置の平面図である。

＜（１）羽根駆動装置の構成例＞
図１に示されるように、本実施形態の羽根駆動装置（シャッタ装置とも呼ばれる）は、地板１０、口径板２０、シャッタ羽根３１及び３２、羽根押え板４０、ロータ５１、下側ヨーク５２、中ヨーク５３、上側ヨーク５４、コイル５５、並びに押え板５６を含んで構成される。本実施形態では、ロータ５１、下側ヨーク５２、中ヨーク５３、上側ヨーク５４、及びコイル５５を含む構成を電磁アクチュエータと呼ぶ。また、地板１０は基板と呼ばれることもある。

＜地板１０＞
地板１０は、図１〜図３に示されるように、円形をなす被写体光路用の開口部１０ａ、ロータ５１を回動自在に支持する支軸１１などを備える。また、後述するように、地板１０の支軸１１を備える面と反対の面には、シャッタ羽根３１及び３２を回動自在に支持する支軸１２ａ及び１２ｂなどを備える（図７参照）。

＜口径板２０＞
口径板２０は、図１及び図３に示されるように、開口部２０ａにより、羽根駆動装置における開口を所定の口径にするため、地板１０とシャッタ羽根３１及び３２との間に配置される。

＜シャッタ羽根３１及び３２＞
シャッタ羽根３１及び３２は、組み合わされることによって一対のシャッタ羽根対を構成する。図１及び図７に示されるように、シャッタ羽根３１及び３２は、それぞれ支軸１２ａ及び１２ｂが挿入される円孔３１ａ及び３２ａ、並びに駆動ピン５１ｄが挿入される長孔３１ｂ及び３２ｂを備える。シャッタ羽根３１及び３２は、駆動ピン５１ｄの移動によって、互いに近づいて開口部２０ａを閉鎖し、または互いに遠ざかり開口部２０ａを開放するような開閉動作を行う（図７参照）。この動作については後述する。

＜羽根押え板４０＞
羽根押え板４０は、図１及び図３に示されるように、開口部４０ａを備えており、地板１０と共に、口径板２０、並びにシャッタ羽根３１及び３２を挟むように配置される。羽根押え板４０は、所定の間隔をおいてネジ等により地板１０と連結され、シャッタ羽根３１及び３２を回動自在に収容する羽根室を画定する。

＜電磁アクチュエータ＞
上記のとおり、本実施形態の電磁アクチュエータは、ロータ５１、下側ヨーク５２、中ヨーク５３、上側ヨーク５４、及びコイル５５を含む。

＜ロータ５１＞
ロータ５１は、図１、図３、図５、及び図６に示されるように、円筒状に形成され、支軸１１が通される貫通孔５１ａ、外周面５１ｂ、及び該外周面５１ｂから径方向外側に突出してさらに地板側に伸長されて形成された駆動ピン５１ｄを備える。また、ロータ５１は、ヨーク５２〜５４の第１腕部と第２腕部とにそれぞれ対向する箇所が互いに異なる極性になるよう、所定の境界面を境に二分されて着磁される。本実施形態では、ロータ５１は、ヨーク５２〜５４の第１腕部５２ａ〜５４ａに対向する第１磁極部５２ａ´〜５４ａ´がＮ極に、ヨーク５２〜５４の第２腕部５２ｂ〜５４ｂに対向する第２磁極部５２ｂ´〜５４ｂ´がＳ極に、それぞれ着磁される。駆動ピン５１ｄは合成樹脂により形成され、接着剤により外周面５１ｂに取り付けられる。なお、駆動ピン５１ｄは必ずしも合成樹脂である必要はなく、他の材料により形成されてもよい。

＜駆動ピン５１ｄ＞
駆動ピン５１ｄは、ロータ５１の回転駆動力を外部に伝達すると共に、ヨーク５２〜５４との間で磁気的吸引力及び磁気的反発力を生じるよう作用する。本実施形態では、駆動ピン５１ｄは、回転駆動力をシャッタ羽根３１及び３２に対して伝達するよう構成される。

＜ヨーク５２〜５４＞
本実施形態の電磁アクチュエータは、下側ヨーク５２、中ヨーク５３、及び上側ヨーク５４からなる複数のヨークを含んで構成される。このヨークは必ずしも３つで構成される必要はなく、少なくとも上側ヨーク５４を含んで構成されうる。

下側ヨーク５２は、図１、図３、及び図５に示されるように、湾曲して形成されその端部に円弧面５２ａ´´をなす第１磁極部５２ａ´をもつ第１腕部５２ａ、直線状に形成されその端部に円弧面５２ｂ´´をなす第２磁極部５２ｂ´をもつ第２腕部５２ｂを画定するように、略Ｕ字状に屈曲した板状に形成される。

中ヨーク５３は、下側ヨーク５２と同じ構成である。中ヨーク５３は、図１、図３、及び図５に示されるように、湾曲して形成されその端部に円弧面５３ａ´´をなす第１磁極部５３ａ´をもつ第１腕部５３ａ、直線状に形成されその端部に円弧面５３ｂ´´をなす第２磁極部５３ｂ´をもつ第２腕部５３ｂを画定するように、略Ｕ字状に屈曲した板状に形成される。

上側ヨーク５４は、下側ヨーク５２及び中ヨーク５３と類似した構成であるが、円弧面５４ａ´´及び円弧面５４ｂ´´の部分（第１磁極部５４ａ´及び第２磁極部５４ｂ´の部分）がスラスト方向（図４及び図５の上側であって、上側ヨーク５４が中ヨーク５３と接する面とは反対の面の側）に厚く、形成されている点で異なる。上側ヨーク５４は、図１、図３、図５、及び図６に示されるように、湾曲して形成されその端部に円弧面５４ａ´´をなす第１磁極部５４ａ´をもつ第１腕部５４ａ、直線状に形成されその端部に円弧面５４ｂ´´をなす第２磁極部５４ｂ´をもつ第２腕部５４ｂを画定するように、略Ｕ字状に屈曲した板状に形成される。また、上記のように、上側ヨーク５４の第１磁極部５４ａ´及び第２磁極部５４ｂ´は、中ヨーク５３及び下側ヨーク５２と比較して厚みを有するよう形成される。例えば、この上側ヨーク５４は、第１磁極部５４ａ´及び第２磁極部５４ｂ´を除く部分の厚みが薄くなるように鍛造される。これらの第１磁極部５４ａ´及び第２磁極部５４ｂ´は、図５に示されるように、ロータ５１との間で磁気的吸引力を発生する。この磁気的吸引力は、コイル５５に電力が供給されない無通電状態において、コイル５５とロータ５１との位置関係を保持するよう作用する。さらに、ロータ５１は、後述する押え板５６の凸部５６ｄと接触することで、ロータ５１がスラスト方向（ロータ５１の軸に沿った上側ヨーク５４の方向）に動くことを抑制される。

＜コイル５５＞
コイル５５は、押え板５６の切欠き５６ａに巻回され、図２及び図６に示されるように、下側ヨーク５２、中ヨーク５３、及び上側ヨーク５４が重ね合わされた状態で、第２腕部５２ａ〜５４ａを覆うよう配置される。コイル５５は、該コイル５５に外部から所定の電力が供給されることで励磁され、これによってヨーク５２〜５４を電磁的に着磁可能に構成される。なお、図６では押え板５６の図示が省略されている。

＜押え板５６＞
押え板５６は、図１に示されるように、コイル５５の収容スペースを画定する切欠き５６ａ、端子５６ｂ及び５６ｃ、並びに凸部５６ｄを備える。

＜（２）動作例＞
次に、上記構成の羽根駆動装置における電磁アクチュエータの動作について、図６及び図７を参照しながら具体的に説明する。

コイル５５に対して電力が供給されない無通電状態では、ロータ５１の外周部と、ヨークの第１磁極部５２ａ´〜５４ａ´及び第２磁極部５２ｂ´〜５４ｂ´との磁気的吸引力により図６（ａ）の状態が保持される。次に、コイル５５に電力が供給されない無通電状態から、コイル５５に電力が供給される通電状態へと変化すると、第１磁極部５２ａ´〜５４ａ´はＳ極に、第２磁極部５２ｂ´〜５４ｂ´はＮ極に、それぞれ着磁される。これによって、第１磁極部５２ａ´〜５４ａ´はロータ５１のＮ極に着磁された部分との間で、第２磁極部５２ｂ´〜５４ｂ´はロータ５１のＳ極に着磁された部分との間でそれぞれ磁気的吸引力を発生し、図６（ａ）から図６（ｂ）を経て図６（ｃ）の状態へと遷移する。その後、コイル５５への電力供給が停止され無通電状態になると、この図６（ｃ）の状態が保持される。なお、ロータ５１は、ストッパ１０ｂによって、羽根３１及び３２を介し、その停止位置が決定される。このように、コイル５５への通電によってロータ５１が反時計回りに回転する。このロータ５１の回転に伴い、ロータ５１と一体的に形成された駆動ピン５１ｄが回転することで、磁気的吸引力により発生された駆動力が電磁アクチュエータの外部（本実施形態では羽根駆動装置のシャッタ羽根３１及び３２）に伝達される。

一方で、コイル５５に逆向きの通電が行われると、第１磁極部５２ａ´〜５４ａ´はＮ極に、第２磁極部５２ｂ´〜５４ｂ´はＳ極にそれぞれ着磁される。これによって、第１磁極部５２ａ´〜５４ａ´はロータ５１のＮ極に着磁された部分との間で、第２磁極部５２ｂ´〜５４ｂ´はロータ５１のＳ極に着磁された部分との間でそれぞれ磁気的反発力を発生し、図６（ｃ）から図６（ｂ）を経て図６（ａ）の状態へと遷移する。その後、コイル５５への電力供給が停止され無通電状態になると、この図６（ａ）の状態が保持される。なお、ロータ５１は、ストッパ１０ｃによって、羽根３１及び３２を介し、その停止位置が決定される。このように、コイル５５への逆向きの通電によってロータ５１が時計回りに回転する。このロータ５１の回転に伴い、ロータ５１と一体的に形成された駆動ピン５１ｄが回転することで、磁気的反発力により発生された駆動力が電磁アクチュエータの外部（本実施形態では羽根駆動装置のシャッタ羽根３１及び３２）に伝達される。

図７には、上記のようにコイル５５への通電がなされたときのシャッタ羽根３１及び３２の動作が示されている。すなわち、図７（ａ）に示されるように、開口部１０ａがシャッタ羽根３１及び３２によって覆われず開放された状態でコイル５５への通電がなされると、駆動ピン５１ｄの移動に伴い、シャッタ羽根３１及び３２開口部１０ａを閉鎖するよう移動する。同様に、コイル５５への逆向きの通電がなされると、シャッタ羽根３１及び３２が開口部１０ａを閉鎖した状態（図７（ｂ））から、開口部１０ａを開放する状態（図７（ａ））へと遷移する。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

上記実施形態では、３つのヨーク５２〜５４を含む構成について説明しているが、このヨークの数は任意に決定可能である。

また、上記実施形態では、駆動される羽根がシャッタ羽根である例について説明したが、この羽根は絞り羽根またはフィルタ羽根としても適用可能である。

また、上記実施形態では、上側ヨーク５４が鍛造により形成される例について説明したが、必ずしも鍛造されることが要求されるものではなく、別の方法で形成されてもよい。

＜３．本発明の特徴＞
以上、説明したような構成の電磁アクチュエータ及び羽根駆動装置は、以下のような特徴を備える。

本発明の電磁アクチュエータは、周方向に分割され異なる磁極に着磁された外周面を有し、かつ該外周面から突出して形成された駆動ピン５１ｄを有するロータ５１と、励磁用のコイル５５と、ロータ５１の外周面に対向する円弧面を有し、かつコイル５５への通電により互いに異なる磁極が発生する第１磁極部及び第２磁極部を有する少なくとも１つのヨーク（上側ヨーク５４）と、を備え、ヨーク（上側ヨーク５４）の円弧面部分は、該ヨークの他の部分よりも、ロータ５１のスラスト方向の厚みが厚く形成されており、ロータ５１の回動により駆動ピン５１ｄから駆動力を出力するよう構成されたこ

上記構成の電磁アクチュエータによれば、ロータ５１の外周面を覆うよう対向して配置されるヨーク（上側ヨーク５４）の円弧面部分の面積を広くすることができる。これによって、ロータ５１を複雑な形状にすることなく、無通電状態においてロータ５１とヨーク５２〜５４との間に発生する、ヨーク５２〜５４に対するロータ５１の位置を保持するためのディテントトルクを強化することができる。さらに、コイル５５への通電の際に発生するロータ５１を回転させるための駆動トルクを強化することができる。

また、本発明の羽根駆動装置は、被写体光路用の開口部を有する地板１０と、開口部を開閉するべく地板に回動自在に指示されたシャッタ羽根３１及び３２と、シャッタ羽根３１及び３２を駆動する上記電磁アクチュエータを備えることを特徴とする。

また、本発明のカメラは、上記の電磁アクチュエータまたは羽根駆動装置を含む。

本発明はカメラ用の羽根駆動装置などとして好適に適用される。

１０…地板
１０ａ…開口部
１０ｂ、１０ｃ…羽根ストッパ
２０…口径板
２０ａ…開口部
３１、３２…シャッタ羽根
４０…羽根押え板
５１…ロータ
５１ａ…貫通孔
５１ｂ…外周面
５１ｄ…駆動ピン
５２…下側ヨーク
５３…中ヨーク
５４…上側ヨーク
５２ａ、５３ａ、５４ａ…第１腕部
５２ａ´、５３ａ´、５４ａ´…第１磁極部
５２ａ´´、５３ａ´´、５４ａ´´…円弧面
５２ｂ、５３ｂ、５４ｂ…第２腕部
５２ｂ´、５４ｂ´、５４ｂ´…第２磁極部
５２ｂ´´、５３ｂ´´、５４ｂ´´…円弧面
５５…コイル
５６…押え板

Claims

周方向に分割され異なる磁極に着磁された外周面を有し、かつ該外周面から突出して形成された駆動ピンを有するロータと、
励磁用のコイルと、
前記ロータの外周面に対向する円弧面を有し、かつ前記コイルへの通電により互いに異なる磁極が発生する第１磁極部及び第２磁極部を有する、重ねて配置された複数のヨークと、を備え、
複数の前記ヨークのうち、最も外側に配置された前記ヨークの前記円弧面部分は、他の前記ヨークと対向する側とは逆側のみが、該ヨークの他の部分に対して前記ロータのスラスト方向に突出して形成されており、
複数の前記ヨークの前記円弧面部分は、最も外側に配置された前記ヨークの前記円弧面部分が突出する方向と逆方向には突出しないよう形成されており、
前記ロータの回動により前記駆動ピンから駆動力を出力するよう構成された
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
被写体光路用の開口部を有する地板と、
前記開口部を開閉するべく前記地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に記載の電磁アクチュエータである
ことを特徴とする羽根駆動装置。
請求項１に記載の電磁アクチュエータを備えたカメラ。