JP6932072B2

JP6932072B2 - 羽根駆動装置

Info

Publication number: JP6932072B2
Application number: JP2017230345A
Authority: JP
Inventors: 孝司澤登; 歩志子中川; 謙三今井; 悠介江原
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2021-09-08
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP2019101154A

Description

本発明は、撮像装置などに用いられる羽根駆動装置に関するものである。

羽根駆動装置は、開口に進入又は開口から退避する単数又は複数の羽根を駆動して、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、撮像ユニットなどの各種光学ユニット、或いは撮像機能を有する電子機器に採用されている。羽根駆動装置は、駆動源として磁石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。

羽根駆動装置が備える羽根は、一般に、１０分の１ｍｍより薄厚（例えば、３／１００〜６／１００ｍｍ程度）の平板状部材である。羽根駆動装置は、このような羽根をその平板面に沿った方向に摺動させるために、羽根の一部を、電磁駆動される駆動部材或いはその駆動部材によって駆動される被駆動部材に連結する駆動機構を備えている。

このような羽根駆動装置は、一対の羽根を互いに逆向きに同時摺動させる駆動機構として、左右に延びるアームを備えて軸回りに回動するレバー部材を備えたものが知られている。レバー部材は、設定された角度範囲で左右に回転駆動され、左右の両端部がそれぞれ別の羽根に連結されている（下記特許文献１参照）。

特開２０１４−１２３０７９号公報

前述した従来の羽根駆動装置におけるレバー部材は、軸孔に軸を嵌合することで、軸周りに回動自在に軸支されている。この際、軸孔と軸との嵌め合いは、円滑な回動を許容するために隙間を有する（隙間嵌め）状態になっている。このため、レバー部材は、軸に垂直な平面に沿って常時安定して回動することはできず、がたつきを伴う回動にならざるを得ない。

このようなレバー部材のがたつきは、レバー部材に連結されている羽根にビビリ振動として伝わることになり、羽根によって形成される開口面積を不安定にする。このため、羽根駆動装置において精度の高い開口調整を行い難くなる問題があった。特に、羽根で光量絞りを行う場合には、前述したレバー部材のがたつきによって光の透過光量が不安定になり、また、羽根の動作に対する絞り量の再現性が得られなくなるので、精度の高い絞り量の調整が困難になる問題があった。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、本発明の羽根駆動装置は、羽根を動作させるレバー部材をがたつき無く回動させることで、精度の高い開口調整を行うこと、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
ベース枠と、前記ベース枠に回動自在に軸支されたレバー部材と、前記レバー部材に連結された羽根と、前記レバー部材を回動させる駆動部とを備え、前記レバー部材は、回動軸に対する左右一方側が常時前記ベース枠側に片寄せされるように、前記ベース枠に向けて磁力吸引されていることを特徴とする羽根駆動装置。

本発明の実施形態に係る羽根駆動装置の構成例を示した分解斜視図である。本発明の実施形態に係る羽根駆動装置の構成例を示した内部平面図であり、カバー枠とカバー枠側の羽根収容体を外した状態を示している。本発明の実施形態に係る羽根駆動装置における羽根の動作を示した説明である（（ａ）が全開状態、（ｂ）が全閉状態を示している。）。本発明の実施形態に係る羽根駆動装置の内部構造を示した断面図である。羽根駆動装置が装備された撮像装置と携帯電子機器（携帯情報端末）を示した説明図である。

本発明の実施形態に係る羽根駆動装置は、ベース枠と、ベース枠に回動自在に軸支されたレバー部材と、レバー部材に連結された羽根と、レバー部材を回動させる駆動部とを備え、レバー部材は、回動軸に対する左右一方側が常時ベース枠側に片寄せされるように、ベース枠に向けて磁力吸引されている。

このような特徴を有する羽根駆動装置は、レバー部材の回動軸に対する左右一方側が常時ベース枠側に片寄せされているので、レバー部材が回動軸に対して隙間嵌めされている状態であっても、レバー部材は、がたつき無く回動軸周りを回動することができる。これによって、レバー部材に連結された羽根は、ビビリ振動などを起こすこと無く円滑に動作することができ、羽根駆動装置は精度の高い開口調整を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る羽根駆動装置の構成例を説明する。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。各図における矢印Ｘは羽根の移動方向、矢印Ｚは光軸方向、矢印Ｚは、矢印Ｘ，Ｙに直交する方向をそれぞれ示している。

図１〜図４に示すように、羽根駆動装置１は、ベース枠２、レバー部材３、羽根４Ａ，４Ｂ、カバー枠５、羽根収容体６Ａ，６Ｂを備えている。また、レバー部材３に取り付けられた駆動用のマグネット１１，１２とコイル１３によって駆動部（電磁アクチュエータ）１０を構成している。更に、ベース枠２には、マグネット１１，１２と対向するようにヨーク１４，１５が配備されている。ヨーク１４，１５は、レバー部材３に取り付けられたマグネット１１，１２に対向配置されることで、非駆動時にレバー部材３を設定位置に吸引保持する機能を備えている。

ベース枠２は、軸２０を備えており、この軸２０がレバー部材３の軸孔３０に挿入されることで、レバー部材３がベース枠２に回動自在に軸支されている。軸２０と軸孔３０との嵌め合い状態は、レバー部材３が少ない抵抗で回動するように、隙間を有する嵌め合い状態（隙間嵌め状態）になっている。ベース枠２における軸２０の周囲には、レバー部材３の回動範囲が許容され且つコイル１３及びヨーク１４，１５が収容される収容部２１が設けられている。

図示の例では、ベース枠２は、図示省略したレンズ枠が収容される凹状周縁部２２を備えている。更にベース枠２は、軸２０と平行に突出する複数のガイド突起２３と複数の支持突起２４を備えている。また、カバー枠５は、ベース枠２の軸２０が挿通される軸孔５０、ガイド突起２３や支持突起２４が挿通される孔５１を備え、ベース枠２の凹状周縁部２２に対応する凹状周縁部５２を備えている。

羽根４Ａ，４Ｂは、絞り羽根であって、２つの羽根４Ａ，４Ｂには、それぞれ絞り開口４０，４１が設けられている。絞り開口４０，４１は、その重なり度合いを調整することで、絞り開口４０，４１を通過する光量を調整する。羽根４Ａ，４Ｂには、べース枠２のガイド突起２３が挿通されるガイド孔４２が設けられており、長孔状のガイド孔４２は、その長手方向に沿って羽根４Ａ，４Ｂの動作方向を制限している。そして、羽根４Ａ，４Ｂには、係合孔４３，４４が設けられている。

レバー部材３は、左右に延びるアームを備えて軸２０回りに回動することで、２つの羽根４Ａ，４Ｂの動きを連動させる部材であり、一方の羽根４Ａの係合孔４３に挿入される係合突起３１を左右アームの一端側に設け、他方の羽根４Ｂの係合孔４４に挿入される係合突起３２を左右アームの他端側に設けている。

レバー部材３は、係合突起３１を係合孔４３に挿入することで、一方の羽根４Ａに連結しており、係合突起３２を係合孔４４に挿入することで、他方の羽根４Ｂに連結している。これにより、レバー部材３を軸２０の回りに回動させることで、２つの羽根４Ａ，４Ｂは、図示のＸ方向に沿って互いに逆向きに同時に摺動される。

羽根収容体６Ａ，６Ｂは、これらの間に、羽根４Ａ，４Ｂを収容する薄厚状の羽根室６０を形成している。また、羽根収容体６Ａ，６Ｂは、ベース枠２の凹状周縁部２２に突出する突出部６１をそれぞれ備えており、その突出部６１に、開口６２がそれぞれ設けられている。開口６２の中心は、凹状周縁部２２に収容されるレンズ枠（図示省略）内のレンズの光軸と一致し、突出部６１は、凹状周縁部２２内に収容される図示省略したレンズ枠のレンズ間に挿入される。

羽根収容体６Ａ，６Ｂ間の羽根室６０には、開口６２と羽根４Ａ，４Ｂの絞り開口４０，４１とが重なるように、羽根４Ａ，４Ｂが収容される。また、羽根収容体６Ａ，６Ｂとカバー枠５には、レバー部材３の係合突起３１，３２の動きを逃がす逃がし孔６４が設けられ、羽根収容体６Ａ，６Ｂには、カバー枠５における複数の孔５１に対向する複数の孔６３が設けられている。

ベース枠２の収容部２１内に配置されるコイル１３は、例えば、樹脂材にコイルパターンをプリントしたフラットコイルを用いることができる。この実施形態では、フラットコイルを装備しているが、コイル１３の形態は、空芯コイルなど他の形態であっても良い。コイル１３は、回路基板１６に実装したり、別の位置に配置しても良い。

コイル１３に対して、マグネット１１，１２が対向するように、マグネット１１，１２が取り付けられるレバー部材３が軸２０に軸支されている。ここで、マグネット１１，１２は、回路基板１６に実装される磁気検出素子（ホール素子）１７によって、レバー部材３の動作位置を検知する検知用磁石としても用いられている。

羽根駆動装置１の動作は、回路基板１６からコイル１３に通電することで、マグネット１１，１２が装着されたレバー部材３を軸２０の回りに回動させることで、羽根４Ａ，４Ｂを図示Ｘ方向に沿って互いに逆向きに摺動させる。また、無通電時には、レバー部材３は、マグネット１１，１２がヨーク１４，１５に吸引されることで、所定の初期位置に保持される。この初期位置は、ヨーク１４，１５の取り付け位置で設定することができ、例えば、羽根４Ａ，４Ｂの全開位置又は全閉位置を初期位置に設定することができる。

コイル１３への通電で、レバー部材３を図示の右回りに回動させると、開口６２と絞り開口４０，４１とが重なる面積は大きくなり、開口６２を通過する光量は増大する。これに対して、レバー部材３を図示の左回りに回動させると、開口６２と絞り開口４０，４１とが重なる面積は小さくなり、開口６２を通過する光量は減少する。図３の（ａ）が最も開口６２を通過する光量が大きくなった状態（全開状態）を示しており、図３の（ｂ）が最も開口６２を通過する光量が小さくなった状態（全閉状態）を示している。

軸２０の周りに回動するレバー部材３は、図４に示すように、軸２０に対する左右一方側が常時ベース枠２側に片寄せされるように、ベース枠２に向けて磁力吸引されている。この際、マグネット１１，１２に対向するようにベース枠２に固定されたヨーク１４，１５とマグネット１１，１２間の吸引磁力が、軸２０の左右で非対称になっている。

図示の例では、ヨーク１４の厚さｔ１とヨーク１５の厚さｔ２を軸２０の左右で異ならせている。図示のようにｔ１＞ｔ２とすることで、マグネット１１とヨーク１４との間の吸引磁力がマグネット１２とヨーク１５との間の吸引磁力より強くなって、レバー部材３は、マグネット１１側がベース部材２側に片寄せされた状態で、軸２０に直交する基準線に対して角度θだけ傾いた状態になる。

図示の例では、ヨーク１４，１５の厚さを異ならせることで、吸引磁力を非対称にしているが、これに限らず、レバー部材３が軸２０に対して垂直な状態で、マグネット１１とヨーク１４との距離とマグネット１２とヨーク１５との距離を異ならせることで、非対称な吸引磁力を実現してもよい。また、ヨーク１４，１５の材質を軸２０の左右で異ならせることで、非対称な吸引磁力を実現することもできる。

図４に示すように、軸２０の左右一方側が常時ベース部材２側に片寄せされると、レバー部材３は、がたつき無く軸２０の周りを回動する。この際、軸２０の外周面と軸孔３０の内面との接触は常時部分接触になるので、レバー部材３の回動の円滑性は維持される。また、レバー部材３における軸孔３０の周囲に、接触面積の小さい摺動接触部３３を設けて、これをベース部材２側の低摩擦な摺動面２５上に摺動させることで、傾斜した状態のレバー部材３をより円滑に回動させることができる。

前述した実施形態では、羽根が絞り羽根である例を説明したが、羽根駆動装置においては、羽根は、開口を通過する光を遮蔽するシャッタ羽根であってもよいし、開口を通過する光の波長等を選択的に変更する光フィルタなどであってもよい。また、前述した例では、羽根は２つであるが、一つであっても３つ以上の複数であってもよい。羽根が一つの場合には、開口とは大きさが異なる開口を設けた一枚の絞り羽根によって、絞り量が二段階に変化するようにしてもよい。

図５は、羽根駆動装置を備えた撮像装置１００を搭載した携帯電子機器である携帯情報端末２００を示している。羽根駆動装置を備えた撮像装置１００は、がたつきの無いレバー部材の回動によって、絞り量などの光学調整量を高精細に調整することができるので、高品質の画像を得ることができる。また、このような撮像装置１００を搭載したスマートホンなどの携帯電子機器２００は、撮像装置１００が小型になることで、撮像装置１００の開口が小口径になるが、この開口に対しても、高精細な絞り量の調整によって、高品質の画像を得ることができ、携帯情報端末２００が表示又は情報伝送できる画像の質を高めることができる。ここでは、携帯電子機器の一例を示したが、羽根駆動装置は、撮像機能を備える各種の電子機器に搭載させることができる。

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。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：ベース枠，
２０：軸，２１：収容部，２２：凹状周縁部，
２３：ガイド突起，２４：支持突起，２５：摺動面，
３：レバー部材，３０：軸孔，３１，３２：係合突起，３３：摺動接触部，
４Ａ，４Ｂ：羽根，４０，４１：絞り開口，
４２：ガイド孔，４３，４４：係合孔，
５：カバー枠，
５０：軸孔，５１：孔，５２：凹状周縁部，
６Ａ，６Ｂ：羽根収容体，６０：羽根室，
６１：突出部，６２：開口，６３：孔，６４：逃がし孔，
１０：駆動部，
１１，１２：マグネット，１３：コイル，
１４，１５：ヨーク，１６：回路基板（フレキシブル基板），
１７：磁気検出素子（ホール素子），
１００：撮像装置，２００：携帯情報端末（携帯電子機器）

Claims

ベース枠と、
前記ベース枠に回動自在に軸支されたレバー部材と、
前記レバー部材に連結された羽根と、
前記レバー部材を回動させる駆動部とを備え、
前記レバー部材は、回動軸に対する左右一方側が常時前記ベース枠側に片寄せされるように、前記ベース枠に向けて磁力吸引されていることを特徴とする羽根駆動装置。
前記駆動部は、前記回動軸の左右にそれぞれ配置され前記レバー部材に固定されたマグネットと、前記マグネットに対向配置されたコイルとを備え、
前記マグネットに対向するように前記ベース枠に固定されたヨークと前記マグネット間の吸引磁力が、前記回動軸の左右で非対称となっていることを特徴とする請求項１記載の羽根駆動装置。
前記ヨークは、非駆動時に前記レバー部材を設定位置に吸引保持することを特徴とする請求項２記載の羽根駆動装置。
前記ヨークは、前記回動軸の左右で異なる厚さを有することを特徴とする請求項２又は３記載の羽根駆動装置。
前記ヨークと前記マグネットとの距離が、前記回転軸の左右で異なっていることを特徴とする請求項２又は３記載の羽根駆動装置。
前記ヨークの材質が、前記回転軸の左右で異なっていることを特徴とする請求項２又は３記載の羽根駆動装置。
前記羽根を複数備え、前記レバー部材の左右端部に前記羽根がそれぞれ連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の羽根駆動装置。
前記羽根は、光量を可変調整する絞り羽根であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の羽根駆動装置。
前記羽根は、光を遮蔽するシャッタ羽根であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の羽根駆動装置。
前記羽根は、光学フィルタであ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。
請求項１〜１０のいずれか１項記載の羽根駆動装置を備えた撮像装置。
請求項１〜１０のいずれか１項記載の羽根駆動装置を備えた電子機器。