JP6773474B2 - 羽根駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、羽根を駆動する羽根駆動装置に関するものである。

羽根駆動装置は、開口に進入する単数又は複数の羽根部材を駆動して、開口の状態を変化させるものであり、絞り、シャッター、絞り兼用シャッター、フィルタなどとして、カメラユニットなどの各種光学ユニットに採用されている。従来の羽根駆動装置としては、駆動源としてマグネットとコイルを用いた電磁駆動式のものが一般に知られている（下記特許文献１参照）。

特開２００１−２８１７２４号公報

前述した従来の羽根駆動装置は、開口を有する地板上にコイルなどの駆動源と羽根が配置されており、駆動源のコイルやマグネットと羽根が仕切りのない共通の空間内に配置されている。

このような従来の羽根駆動装置によると、薄厚状の羽根が、コイルやマグネットを収容している光軸方向に厚みを有する空間に配置されているので、羽根駆動時に羽根に暴れが生じ易くなり、薄厚状の羽根を円滑に動作しにくい問題がある。また、駆動源の作動によって生じる塵が羽根に付着しやすくなるので、移動する羽根の耐久性を十分に高めることができない問題がある。

本発明は、このような問題に対処することを課題とするものである。すなわち、駆動源の作動が羽根に影響しない構造にして、羽根の作動を円滑にすると共に、羽根の耐久性を向上させること、などが本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明による羽根駆動装置は、以下の構成を具備するものである。
駆動部材と、前記駆動部材を収容する駆動枠室を備える枠体と、開口を有すると共に前記駆動枠室とは分離した羽根室を構成する羽根支持体と、前記羽根室に収容され、前記駆動部材によって移動して前記開口に進入する羽根部材とを備え、前記枠体は２つの枠体で構成され、それぞれの枠体の外周縁に光軸と垂直な方向に凹む凹部が形成され、前記羽根支持体は、前記２つの枠体に挟まれた状態で、前記羽根支持体の前記開口を含む一部が前記凹部の前記凹み方向に突出する位置に配置され、前記凹部には、前記羽根支持体が挿入されるスリットを有するレンズ枠が収容されていることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る羽根駆動装置を示した分解斜視図である。 羽根部材の動きを示す説明図である（（ａ）が全開状態、（ｂ）が絞り状態を示している。）。 本発明の実施形態に係る羽根駆動装置の外観図（平面図）である。 図３におけるＡ−Ａ断面斜視図である。 レンズ枠に羽根駆動装置を組み付けた状態を示す説明図（（ａ）が正面図、（ｂ）が平面図）である。 図５（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 羽根駆動装置の他の構成例を示した分解斜視図である。 羽根駆動装置の他の構成例を示した平面図である。 羽根駆動装置の他の構成例を示した分解斜視図である。 羽根駆動装置を備えたカメラを示す説明図である。 羽根駆動装置（カメラ）を備えた携帯電子機器を示す説明図である。

本発明の実施形態に係る羽根駆動装置は、前述した構成を備えることで、駆動部材が収容された駆動枠室と羽根部材が収容された羽根室が空間的に分離している。これによって、羽根室を構成する羽根支持体を薄厚状にして羽根部材を円滑に移動できるように支持することができる。また、駆動枠室とは分離した羽根室内に羽根部材を収容するので、駆動部材の作動による塵などを遮蔽して、羽根部材の耐久性を高めることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。図において、矢印Ｚ方向は光軸方向（羽根駆動装置の厚さ方向）を指し、矢印Ｘは羽根部材の移動方向を指し、矢印Ｙ方向はＸ，Ｙ方向に直交する方向を指している。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る羽根駆動装置１は、駆動部材２、枠体３、羽根支持体４、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）を備えている。枠体３は、ベース枠１０と、ベース枠１０を覆うカバー枠１１とにより構成され、内部に駆動部材２を収容する駆動枠室３Ｓを形成している。駆動部材２は、ベース枠１０の支持面１０Ａ上に移動自在に支持され、平面上を移動することで羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）を移動させる。

駆動部材２と枠体３には、駆動源であるマグネット２０とコイル２１が取り付けられている。図１の例では、駆動部材２にマグネット２０が取り付けられ、枠体３（カバー枠１１）にコイル２１が取り付けられており、配線基板（フレキシブル基板）２２を介してコイル２１に通電することで駆動部材２が図示Ｘ方向に往復移動する。駆動部材２は、支持面１０Ａの支持溝１０Ｂに支持されるベアリング２３を介して移動自在に支持されている。また、配線基板２２には、マグネット２０と対応する位置に、駆動部材２又は羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）の動きを検知するホール素子（検知部材）３０が配置されている。なお、駆動源は、後述する突出部分４Ｐをスリット６Ｓに差し込む方向（以下、差込方向と言う。）に対して水平または略水平に配置される。

駆動部材２には、直接又は連結部材７を介して羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）が連結されている。図１に示す例では、枠体３内に連結部材７が軸支されている。連結部材７は、中央の軸支部７Ａがベース枠１０の軸１０Ｐに軸支され、両端の連結部７Ｂが、羽根支持体４の長孔４Ｂを通って、羽根部材５Ｘ，５Ｙの連結孔５Ｂにそれぞれ連結され、中央に近い連結部７Ｃが、羽根支持体４の長孔４Ｃを通って、駆動部材２に連結されている。これにより、駆動部材２がＸ方向に沿って直線的に往復移動すると、連結部材７が軸１０Ｐの周りに回動し、連結部７Ｂに連結されている羽根部材５Ｘ，５ＹがＸ方向に沿って互いに逆向きに移動する。

羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）は、羽根支持体４に支持されている。羽根支持体４は、薄厚状の金属板等からなる一対の羽根支持板１２，１３によって構成されている。一対の薄厚部材である羽根支持板１２，１３は、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）を挟んで周縁の段部４Ｔが貼り合わせられ、内部に羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）を収容する羽根室４Ｓを形成している。羽根支持体４は、枠体３の厚さ方向（図示Ｚ方向）に沿った光軸周りの開口４Ａを有している。羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）は、駆動部材２によって移動して開口４Ａに進入する。図示の例では、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）は、開口５Ａを有しており、図示Ｘ方向の移動で開口４Ａ内での開口５Ａの重なり度合いが可変に調整される。

図示の例を更に詳細に説明すると、ベース枠１０の突起１０Ｑは、羽根支持体４の孔４Ｑに嵌合することで、羽根支持体４をベース枠１０に係止しており、更に突起１０Ｑは、羽根支持体４に支持される羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）のガイド孔（長孔）５Ｑに挿入することで、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）の移動をガイドしている。また、枠体３内（ベース枠１０）には、羽根部材５を初期位置で保持し、ベース枠１０に対して駆動枠部材２を光軸方向に吸引するための磁性体２４が配置されている。

図２は、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）の動きを示している。図示の例では、羽根駆動装置１が、開口４Ａを通過する光の光量を可変に調整する絞り装置として機能する例を示している。（ａ）は、前述した駆動部材２（図示省略）の移動による連結部材７の回動によって、開口４Ａが全開になった状態を示しており、（ｂ）は、開口４Ａ内での開口５Ａの重なりによって、開口面積が絞れられた状態を示している。図示の例では、絞り装置の例を示しているが、羽根駆動装置１は、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）の重なりで開口４Ａを全閉にして、開口４Ａを通過する光を遮光するシャッタ装置として機能することもできるし、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）の開口５Ａの端部に光の波長又は光量を制限するフィルタを取り付けて、フィルタ装置として機能することもできる。

なお、図２に示す例では、図示省略した駆動部材２と連結部材７との連結部において、一端が駆動部材２に固定され、他端が連結部材７の連結部７Ｃを押圧する弾性部材（板バネ）１４を設けている。このように、弾性部材１４を介して駆動部材２と連結部材７とを連結することで、がたつき無く駆動部材２の移動を連結部材７に伝動することができ、羽根部材５（５Ｘ，５Ｙ）の移動精度を高め、光量の調整精度を高めることができる。

図３は、羽根駆動装置１の外観を示し、図４は、図３のＡ−Ａ断面斜視図を示している。羽根駆動装置１は、枠体３が駆動部材２を収容する駆動枠室３Ｓを構成しており、羽根支持体４が、駆動枠室３Ｓとは分離した羽根室４Ｓを構成している。また、羽根部材５を収容する羽根支持体４が、ベース枠１０とカバー枠１１との間で、枠体３の厚みの一部から駆動部材２の移動方向（図示Ｘ方向）に沿って外部に突出しており、羽根支持体４の開口４Ａは、枠体３の外部に配置されている。羽根支持体４は薄厚状の部材であり、枠体３の厚さより薄厚に構成されている。

枠体３の外周縁は、羽根支持体４の突出位置に凹部３Ａを有している。これにより、羽根支持体４の突出部分４Ｐ及び開口４Ａは、凹部３Ａによる枠体３の外側空間内に配置されている。また、枠体３の凹部３Ａには、枠体３によって収容物を支持する段部３Ｂが設けられている。そして、枠体３の凹部３Ａの外周と凹部３Ａに突出している羽根支持体４の突出部分４Ｐとの間には間隙Ｓが設けられている。

このような羽根駆動装置１によると、先ず、羽根室４Ｓを構成する羽根支持体４を薄厚状にして羽根部材５を円滑に移動できるように支持することができる。更に、駆動枠室３Ｓとは分離した羽根室４Ｓ内に羽根部材５を収容するので、駆動部材２の作動による塵などを遮蔽して、羽根部材５の耐久性を高めることができる。

また、薄厚状の羽根支持体４が枠体３の厚さ方向の一部から外部に突出しており、この突出部分４Ｐに開口４Ａを設けているので、この突出部分４Ｐをレンズ枠などの光学部品に対して側方から挿入して、光学部品の光軸上に開口４Ａを配置することができる。これによって、光学部品と羽根駆動装置１とが光軸方向に重ねて配置されることを防ぐことができ、光学部品と羽根駆動装置１との組み合わせを薄厚構造にすることができる。

更には、羽根支持体４の突出部分４Ｐと枠体３の凹部３Ａの外周との間に隙間Ｓを設けて、突出部分４Ｐを片持ち支持した状態で突出させているので、一体化された光学部品の一部に側方から突出部分４Ｐを挿入して、開口４Ａを光学部品の光軸上に配置することができる。これによって、光学部品の調整等を完了した後に、一体の光学部品に対して羽根駆動装置１を組み込むことが可能になり、羽根駆動装置１が組み付けられる光学部品の調整を簡易化することができる。なお、光学部品の調整などは、羽根駆動装置１に対して組み込んだ後に行われてもよい。

なお、図示の例では、駆動部材２は、平面上を往復移動する駆動機構としてＶＣＭ（Voice Coil Motor）の例を示しているが、駆動方式はこれに特に限定されるものではなく、各種の駆動方式を採用することができる。

図５及び図６は、レンズ枠６に羽根駆動装置１を組み付けた状態を示している。レンズ枠６は側面にスリット６Ｓを備えており、枠体３の凹部３Ａに収容されるレンズ枠６のスリット６Ｓに羽根支持体４の突出部分４Ｐが挿入されている。レンズ枠６は、羽根支持体４の前後に配置されるレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を一体に支持している。ここでは、レンズＬ２とレンズＬ３の間のスペースに羽根支持体４の突出部分４Ｐが挿入されており、レンズＬ１，Ｌ２が羽根支持体４の前側（物体側）に配置され、レンズＬ３が羽根支持体４の後ろ側（撮像素子側）に配置されている。レンズ枠６には側枠に段部６Ａが設けられており、この段部６Ａを枠体３の段部３Ｂに載せることで、レンズ枠６に対して羽根駆動装置１を座りよく組み付けている。ただし、他の実施例では、段部３Ｂおよび段部６Ａは設けなくてもよい。このようにした場合、レンズ枠６の裏表に関係なく、枠体３に対して取り付けることができる。

このような構成例によると、レンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３を一体に支持しているレンズ枠６は、レンズ間の調整などをレンズ枠６単独で行うことができ、その調整後に、スリット６Ｓに羽根支持体４を挿入して、レンズ枠６に羽根駆動装置１を組み付けることができる。また、羽根支持体４は、レンズ枠６の側方から、レンズ枠６の光軸上に挿入されるので、レンズ枠６と羽根駆動装置１とが光軸方向に重ねて配置されることがなく、光軸方向に薄厚状に組み付けることができる。この際、レンズ枠６の光軸方向厚さに対して枠体３の光軸方向厚さを薄厚にすることで、レンズ枠６の厚さ内に羽根駆動装置１を組み付けることができ、光軸方向に沿ってスペース効率の良い組み付けが可能になる。なお、図示は省略したが、スリット６Ｓはレンズ枠６の内部を貫通するように形成されている。そのため、これらを組み立てるときは、突出部分４Ｐはレンズ枠６（スリット６Ｓ）の何れの方向からでも差し込むことができる。ただし、他の実施例では、スリット６Ｓは貫通しないようにしてもよい。

図７及び図８は、羽根駆動装置１の他の構成例を示している。図１に示した羽根駆動装置１は、駆動源であるマグネット２０とコイル２１が、枠体３内で羽根支持体４の突出方向（図示Ｘ方向）に沿って延設されている。これに対して、図７に示した例は、駆動源であるマグネット２０とコイル２１が、枠体３内で羽根支持体４の突出方向（図示Ｘ方向）に対して交差する方向（図示Ｙ方向）に沿って延設されている。図７の例も駆動部材２は図示Ｘ方向に移動し、図１に示した例と同様に駆動される。

駆動源の延設方向は、駆動部材２の移動方向（図示Ｘ方向）に所望の駆動力が得られるように、適宜の方向に延設することができる。例えば、図１の例と図７の例を組み合わせて、駆動源（マグネット２０とコイル２１）を、枠体３内で、羽根支持体４の突出方向（図示Ｘ方向）に沿って延設すると共に、羽根支持体４の突出方向（図示Ｘ方向）に対して交差する方向に延設してもよい。たとえば、駆動源の一部を、羽根支持体４の突出方向（図示Ｘ方向）に沿って延設させ、かつ突出方向（図示Ｘ方向）に対して交差する方向に延設せることで、駆動源がＬ字となるようにしてもよい。

なお、駆動源は、差込方向に対して、垂直または略垂直に配置される。 また、他の実施例では、図１の例と図７の例を組み合わせて、羽根支持体４の突出方向（図示Ｘ方向）に沿って延設した駆動源と、羽根支持体４の突出方向（図示Ｘ方向）に対して交差する方向に延設した駆動源とがそれぞれ設けられてもよい。

また、図７及び図８に示した例は、枠体３が組み付け突起３Ｐを備えている。これによると、レンズ枠などの側面に組み付け突起３Ｐを挿入させる嵌合孔を設けることで、レンズ枠などの側面に簡易に羽根駆動装置１を組み付けることができる。

図９は、羽根駆動装置１の他の構成例を示している。この例では、羽根部材５は、複数の羽根部材５Ｘ，５Ｙが重ねて配置されており、一方の羽根部材５Ｘは駆動部材２に直接固定され、他方の羽根部材５Ｙは駆動部材２に連結部材７を介して接続されている。具体的には、駆動部材２の固定部２Ａは、羽根支持体４の孔４Ｑ１を通して、羽根部材５Ｘの被固定部５Ｃに直接固定されている。また、駆動部材２は、連結部材７の連結部７Ｃに連結されている。駆動部材２が図示Ｘ方向に移動すると、一体に羽根部材５Ｘが移動すると共に、連結部材７が軸１０Ｐ周りに回動する。これによって、連結部材７の端部の連結部７Ｂに連結孔５Ｂを介して連結されている羽根部材５Ｙは、羽根部材５Ｘとは逆方向に移動する。

図９に示した例は、一方の羽根部材５Ｘを駆動部材２と一体に移動させるので、一対の羽根部材５Ｘ，５Ｙを１つの駆動部材２で互いに逆向きに移動させる機構において、一対の羽根部材５Ｘ，５Ｙを連結部材７で連結する場合と比較して、がたつきの影響が少なくなり、羽根部材５Ｘ，５Ｙの移動精度を向上させることができる。これによって、より精度の高い光量調整などが可能になる。なお、駆動部材２を左右に分けて、それぞれの駆動部材２に対して羽根部材５Ｘおよび羽根部材５Ｙが直接固定されるようにしてもよい。この場合、連結部材７は不要になり、さらに精度の高い光量調整が可能になる。

図１０は、羽根駆動装置１を備えた光学ユニットとしてのカメラ１００を示している。羽根駆動装置１は、前述したようにレンズ枠６に組み付けて、撮像素子１０１が搭載された筐体１００Ａに実装することで、カメラ１００を構成することができる。また、他の光学部品に対して羽根駆動装置１を組み付けることで、各種の光学ユニットを得ることができる。このようなカメラ１００或いは光学ユニットは、薄厚化が可能であり、光軸方向に沿った設置スペースを省スペース化することができる。また、レンズ枠６などの調整を行った後に羽根駆動装置１を組み付けて一体化することができるので、簡易且つ精度の高い調整が可能であり、且つ羽根駆動装置１を一体化した簡易な実装が可能になる。

図１１は、前述したカメラ１００を備える携帯電子機器（携帯情報端末）２００を示している。スマートホンなどの携帯電子機器２００は、内部に実装するユニットの厚さが厳しく制限されるが、前述したカメラ１００は、レンズ枠６の厚さ内に羽根駆動装置１を収めて組み付けることで薄厚化を可能にするので、高い携帯性或いはデザイン性を追求した携帯電子機器２００にスペース効率よく実装することができる。なお、本実施例の枠体３の内部に配置される部材は、ベース枠１０の片側から順に組みつけられるように配置位置および形状が設計されている。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。特に、前述した実施形態では、羽根駆動装置１の枠体３と羽根支持体４とを別部材で構成しているが、枠体３と一体に羽根支持体４を構成して、枠体３内の駆動枠室３Ｓと羽根支持体４内の羽根室４Ｓを仕切りによって分離することもできる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：羽根駆動装置，２：駆動部材，２Ａ：固定部，
３：枠体，３Ａ：凹部，３Ｂ：段部，３Ｓ：駆動枠室，３Ｐ：組み付け突起，
４：羽根支持体，４Ａ：開口，４Ｂ，４Ｃ：長孔，４Ｐ：突出部分，
４Ｓ：羽根室，４Ｔ：段部,４Ｑ，４Ｑ１：孔，
５（５Ｘ，５Ｙ）：羽根部材，５Ａ：開口，５Ｂ：連結孔，
５Ｃ：被固定部，５Ｑ：ガイド孔，
６：レンズ枠，６Ａ：段部，６Ｓ：スリット，
７：連結部材，７Ａ：軸支部，７Ｂ，７Ｃ：連結部，
１０：ベース枠，１０Ａ：支持面，１０Ｂ：支持溝，
１０Ｐ：軸，１０Ｑ：突起，
１１：カバー枠，１２，１３：羽根支持板，１４：弾性部材（板バネ），
２０：マグネット（駆動源），２１：コイル（駆動源），
２２：配線基板（フレキシブル基板），２３：ベアリング，２４：磁性体，
３０：ホール素子（検出部材），
１００：カメラ，１００Ａ：筐体，１０１：撮像素子，Ｓ：隙間，
２００：携帯電子機器（携帯情報端末）

Claims (15)

1. 駆動部材と、
   前記駆動部材を収容する駆動枠室を備える枠体と、
   開口を有すると共に前記駆動枠室とは分離した羽根室を構成する羽根支持体と、
   前記羽根室に収容され、前記駆動部材によって移動して前記開口に進入する羽根部材とを備え、
   前記枠体は２つの枠体で構成され、それぞれの枠体の外周縁に光軸と垂直な方向に凹む凹部が形成され、前記羽根支持体は、前記２つの枠体に挟まれた状態で、前記羽根支持体の前記開口を含む一部が前記凹部の前記凹み方向に突出する位置に配置され、前記凹部には、前記羽根支持体が挿入されるスリットを有するレンズ枠が収容されていることを特徴とする羽根駆動装置。
2. 前記凹部には、前記枠体によって収容物を支持する段部が設けられることを特徴とする請求項１記載に記載の羽根駆動装置。
3. 前記レンズ枠は、前記羽根支持体の前後に配置されるレンズを一体に支持することを特徴とする請求項１又は２に記載の羽根駆動装置。
4. 前記枠体と前記駆動部材の一方にはマグネットが配置され、他方にはコイルが配置され、前記駆動部材は平面上を移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
5. 前記枠体内には、前記駆動部材と前記羽根部材とを連結する連結部材が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
6. 前記連結部材は、がたつきを無くすための弾性部材を介して軸支されていることを特徴とする請求項５に記載の羽根駆動装置。
7. 前記羽根部材は、複数部材が重ねて配置されており、前記羽根部材の少なくとも１つは前記駆動部材に直接固定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
8. 前記羽根支持体は、前記羽根室を構成するための段部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
9. 前記羽根部材は、前記開口を通過する光を遮光することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
10. 前記羽根部材は、前記開口を通過する光の光量を可変に調整することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
11. 前記羽根部材は、前記開口を通過する光の波長又は光量を制限することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
12. 前記駆動部材又は前記羽根部材の動きを検知する検知部材を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の羽根駆動装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の羽根駆動装置を備える光学ユニット。
14. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の羽根駆動装置を備えるカメラ。
15. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の羽根駆動装置を備える携帯電子機器。

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