JP6429556B2 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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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、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(例えば特許文献3参照)。さらに、2極着磁されたロータマグネットと、このロータマグネットに対してギャップを形成して対向配置される一対の円弧形状磁極を備えたヨークとを備え、円弧形状磁極の半径が異なるよう形成されるマグネット駆動装置が知られている(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 特開平11−95279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。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、ロータの回転スピードを安定的に速めるという点については課題があった。
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。
本発明の手段1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、
略直線状に形成された第1腕部(52a〜54a)、及び湾曲して形成された第2腕部(52b〜54b)、を含むヨーク(52〜54)と、を備え、
前記ロータ(51)は、該ロータの回動により前記駆動ピン(51d)から駆動力が出力されるよう構成されており、
前記第1腕部(52a〜54a)は、前記ロータの外周面に対向する第1の円弧面を有する第1磁極部(52a´〜54a´)であって、前記コイルへの通電により第1の磁極が発生する第1磁極部(52a´〜54a´)を含み、
前記第2腕部(52b〜54b)は、前記ロータの外周面に対向する第2の円弧面を有する第2磁極部(52b´〜54b´)であって、前記コイルへの通電により前記第1の磁極とは異なる第2の磁極が発生する第2磁極部(52b´〜54b´)を含み、
前記第1の円弧面は、前記第2の円弧面と共通の円心を持ち、
前記第1の円弧面と前記ロータとの距離は、前記第2の円弧面と前記ロータとの距離よりも短い
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、第1磁極部とロータとの間で発生する磁力と、第2磁極部とロータとの間で発生する磁力とのバランスを取ることが可能となる。これによって、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ことが可能となる。
本発明の手段2は、
前記第1の円弧面が、前記第2の円弧面よりも短い弧長を備える
ことを特徴とする上記の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、第1磁極部とロータとの間で発生する磁力と、第2磁極部とロータとの間で発生する磁力とのバランスを、さらに取りやすくすることが可能となる。
本発明の手段3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、動作時以外の定常状態における意図しない羽根の挙動を抑制しつつ、動作時における羽根の開閉スピードを安定的に速めることが可能となる。
本発明の手段4は、
上記の電磁アクチュエータを備えるカメラである。
上記構成のカメラによれば、動作時以外の定常状態において、意図せずシャッタが開閉することを防止しつつ、動作時におけるシャッタの開閉スピードを安定的に速めることが可能となる。
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、ヨークの第1磁極部と第2磁極部とにおいて、第1磁極部の円弧面とロータとの距離が、第2磁極部の円弧面とロータとの距離よりも短くなっており、かつ、これらの円弧面を形成する円が共通の円心となっている点である。これによって、ディテントトルクを強化しつつ、第1磁極部とロータとの間で発生する磁力と、第2磁極部とロータとの間で発生する磁力とのバランスを取ることなどを可能にするものである。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、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乃至図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、図6に示されるように、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。本実施形態に含まれるこれらのヨークは、いずれも同じ形状である。これらのヨークは、必ず3つのヨークが組になる必要はなく、1つのヨークであってもよいし、2以上のヨークが組とされてもよい。
下側ヨーク52、中ヨーク53、及び上側ヨーク54は、上記のとおり同じ形状である。以下の説明では、主に上側ヨーク54について説明し、下側ヨーク52及び中ヨーク53について上側ヨーク54と共通の部分についてはその説明を省略する。
上側ヨーク54は、図1、図3、図4、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54a´´をなす第1磁極部54a´をもつ第1腕部54a、及び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。
上側ヨーク54の第1磁極部54a´とロータ51との間、及び上側ヨークの第2磁極部54b´とロータ51との間には、それぞれギャップが形成されている。このギャップは、第1磁極部54a´(第1の円弧面54a´´)とロータ51との距離の方が、第2磁極部54b´(第2の円弧面54b´´)とロータ51との距離よりも、短くなるように形成されている。また、第1の円弧面54a´´の円心、及び第2の円弧面54b´´の円心は、いずれもロータ51を構成する円筒の円心と共通になっている。これにより、第1の円弧面54a´´及び第2の円弧面54b´´は、それぞれの円弧面の全体にわたってロータ51との距離が略等しくなっている。また、第1の円弧面54a´´の弧長は第2の円弧面54b´´の弧長よりも短くなっている。
ここで、上側ヨーク54は、鋳造または鍛造などで形成された後、コイル55に第1腕部54aの第1磁極部54a´を挿入することにより電磁アクチュエータが組み立てられる(図6参照)。そのため、第1腕部54aはコイル55に挿入不可能な湾曲形状にすることができず、ほぼ直線状に形成される必要がある。よって、第1磁極部54a´の円弧面54a´´の弧長は制限されることとなる。一方で、第2腕部54bにはこのような形状の上での制限はなく湾曲形状にすることができ、その結果、円弧面54b´´の弧長は、円弧面54a´´よりも長く形成することができる。これらの円弧面54a´´及び円弧面54b´´の弧長がそれぞれ長くなると、コイル55と対向する面積が広くなり、これによりコイル55と第1磁極部54a´及び第2磁極部54b´とのそれぞれの間に発生する磁力が強くなる。つまり、第2磁極部54b´においては、円弧面54b´´の弧長が長くなる形状にすることで、第2磁極部54b´とコイル55との間に発生する磁力を強化できる一方、第1磁極部54a´では、このような手段を採ることができない。
そこで、本実施形態では、上記のように第1磁極部54a´の円弧面54a´´とコイル55との距離を短くすることで、円弧面54a´´とコイル55との間に発生する磁力を強化する手段を採用している。これによって、第2磁極部54b´においては円弧面54b´´の弧長を長くし、第1磁極部54a´においては円弧面54a´´とコイル55とをより近接させることで、第1磁極部54a´及び第2磁極部54b´と、コイル55との間の磁力をバランスよく強化することが可能となる。
<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。以下の説明では、上側ヨーク54の着磁状態を例に挙げて説明するが、下側ヨーク52及び中ヨーク53についても同様の着磁状態となる。
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、ヨークの両側の腕部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腕部54aはS極に、第2腕部54bはN極に、それぞれ着磁される。これによって、第1腕部54aはロータ51のN極に着磁された部分との間で、第2腕部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(図7参照)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が逆向きの通電が行われると、第1腕部54aはN極に、第2腕部54bはS極にそれぞれ着磁される。これによって、第1腕部54aはロータ51のN極に着磁された部分との間で、第2腕部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(図7参照)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、上記実施形態の電磁アクチュエータまたは羽根駆動装置は、カメラなどの撮像装置に適用可能である。
<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、略直線状に形成された第1腕部52a〜54a、及び湾曲して形成された第2腕部52b〜54b、を含むヨーク52〜54と、を備え、ロータ51は、該ロータ51の回動により駆動ピン51dから駆動力が出力されるよう構成されている。そして、第1腕部52a〜54aは、ロータ51の外周面に対向する第1の円弧面52a´´〜54a´´を有する第1磁極部52a´〜54a´であって、コイル55への通電により第1の磁極(S極またはN極の一方)が発生する第1磁極部52a´〜54a´を含み、第2腕部52b〜54bは、ロータ51の外周面に対向する第2の円弧面52b´´〜54b´´を有する第2磁極部52b´〜54b´であって、コイル55への通電により第1の磁極とは異なる第2の磁極(S極またはN極の他方)が発生する第2磁極部52b´〜54b´を含む。さらに、第1の円弧面52a´´〜54a´´は、第2の円弧面52b´´〜54b´´と共通の円心を持ち、第1の円弧面52a´´〜54a´´とロータ51との距離は、第2の円弧面52b´´〜54b´´とロータ51との距離よりも短いことを特徴とする。
上記構成の電磁アクチュエータによれば、第1磁極部52a´〜54a´とロータ51との間で発生する磁力と、第2磁極部52b´〜54b´とロータ51との間で発生する磁力とのバランスを取ることが可能となる。これによって、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ことが可能となる。
また、本発明の電磁アクチュエータは、第1の円弧面52a´´〜54a´´が、第2の円弧面52b´´〜54b´´よりも短い弧長を備えることを特徴とする。
上記構成の電磁アクチュエータによれば、第1磁極部52a´〜54a´とロータ51との間で発生する磁力と、第2磁極部52b´〜54b´とロータ51との間で発生する磁力とのバランスを、さらに取りやすくすることが可能となる。
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前記地板に回動自在に指示された羽根31及び32と、羽根31及び32を駆動する駆動源と、を備え、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。
上記構成の羽根駆動装置によれば、動作時以外の定常状態における意図しない羽根の挙動を抑制しつつ、動作時における羽根の開閉スピードを安定的に速めることが可能となる。
また、本発明は、上記の電磁アクチュエータを備えたカメラを含む。
上記構成のカメラによれば、動作時以外の定常状態において、意図せずシャッタが開閉することを防止しつつ、動作時におけるシャッタの開閉スピードを安定的に速めることが可能となる。
本発明はカメラに用いられる羽根駆動装置の電磁アクチュエータ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
40a…開口部
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´´…第1の円弧面
52b、53b、54b…第2腕部
52b´、54b´、54b´…第2磁極部
52b´´、53b´´、54b´´…第2の円弧面
54d、54e…張出部
55…コイル
56…押え板

Claims (3)

  1. 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、
    略直線状に形成された第1腕部、及び湾曲して形成された第2腕部、を含むヨークと、を備え、
    前記ロータは、該ロータの回動により前記駆動ピンから駆動力が出力されるよう構成されており、
    前記第1腕部は、前記ロータの外周面に対向する第1の円弧面を有する第1磁極部であって、前記コイルへの通電により第1の磁極が発生する第1磁極部を含み、
    前記第2腕部は、前記ロータの外周面に対向する第2の円弧面を有する第2磁極部であって、前記コイルへの通電により前記第1の磁極とは異なる第2の磁極が発生する第2磁極部を含み、
    前記第1の円弧面は、前記第2の円弧面と共通の円心を持ち、前記第2の円弧面よりも短い弧長を有しており、
    前記第1の円弧面と前記ロータとの距離は、前記第2の円弧面と前記ロータとの距離よりも短い
    ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
  2. 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。
  3. 請求項1に記載の電磁アクチュエータを備えたカメラ。
JP2014195475A 2014-09-25 2014-09-25 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 Active JP6429556B2 (ja)

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