KR100789778B1

KR100789778B1 - 섹터 구동 기구

Info

Publication number: KR100789778B1
Application number: KR1020067003614A
Authority: KR
Inventors: 세이이찌 오이시; 히로유키 미즈카미; 히사시 카와모토; 타카시 나카노
Original assignee: 세이코 프레시죤 가부시키가이샤
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2007-12-28
Also published as: JP2005091496A; KR20060054448A; JP4335623B2; WO2005026834A1; US7338221B2; US20060152093A1

Abstract

4자극을 가지는 로터(2)와, 제1 코일(4)에 의해 여자되는 제1 자극(11), 제2 코일(5)에 의해 여자되는 제2 자극(12) 및 제1 및 제2 코일에 의해 여자되는 제3 자극을 포함하는 C자 모양의 고정자(3)와, 제1 코일(4) 및 상기 제2 코일(5)에 공급하는 전류를 제어하는 전류 제어 수단(25)을 구비한 전자 액추에이터(1)와, 이 전자 액추에이터(1)에 접속되어 기판(50)에 형성한 셔터 개구를 개폐하는 섹터(60, 65, 70)를 포함하고, 셔터 개구를 닫을 때에는 셔터 개구를 열 때보다도 전류 제어 수단(25)으로부터 공급하는 구동 펄스의 수를 감소시켜 제1 및 제2 코일(4, 5)을 구동한다.

자극, 로터, 코일, 여자, 자극, 고정자, 전류 제어, 액추에이터, 셔터 개구, 섹터

Description

섹터 구동 기구{SECTOR DRIVE MECHANISM}

본 발명은 카메라에 내장되는 섹터(sector) 구동 기구에 관한 것으로, 특히 전자 액추에이터(electromagnetic actuator)를 이용하여 섹터를 효율적으로 구동시킬 수가 있는 섹터 구동 기구에 관한 것이다.

요즈음, 카메라는 전자화되어 있고 전자 액추에이터를 이용하여 섹터의 구동을 하도록 되어 있다. 이런 종류의 카메라에서는 섹터인 셔터 날개나 조임 날개를 무통전(無通電) 때이어도 보유할 수 있는 구성을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 예를 들면 특허문헌 1에서는 코일의 무통전 때에 로터의 흔들림을 발생시키지 않고 소정 위치에 오도록 잠그는 힘(locking power)을 주는 자성 부재를 설치한 전자 액추에이터를 개시하고 있다. 이러한 전자 액추에이터이면 모터 정지시에 로터를 정확한 위치에 정지시킬 수가 있고, 또 전력 소비를 억제할 수 있다.

또, 카메라에 채용하는 섹터 구동 장치에 관해서는 필요한 때에 조임 날개나 셔터 날개 등의 구동 부분을 재빠르게 구동하는 것이 바람직하다. 예를 들면 특허문헌 2에서는 조임 개폐 기구의 최종 정지 위치의 근처까지 2상 여자(勵磁) 방식에 의해 신속히 구동하고, 그 후의 최종 정지 위치까지의 얼마 안 되는 부분을 1-2상 여자 방식으로 하는 전자 액추에이터의 구동 방법을 제안하고 있다. 이 제안에 의 하면 필요한 조임값까지 단시간에 조일 수가 있으므로 타임 래그(time lag)의 감축이 가능하게 되고, 완료시의 조임값의 정밀도가 향상한다.

<특허문헌 1> 일본특허공개 2001-61268호 공보

<특허문헌 2> 일본특허공개 평성11-18492호 공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

그렇지만, 상기 특허문헌 1에서 개시하는 전자 액추에이터는 로터(rotor)에 잠그는 힘(locking power)을 주기 위해서 새롭게 자성 부재를 배치할 필요가 있다. 그 때문에 고정자측에 새로운 부재를 더하거나 복잡한 가공을 하거나 하므로 모터의 구조가 복잡화하고, 그 결과로서 제조비용이 증가한다고 하는 문제가 있다. 또, 상기 특허문헌 2에서 개시하는 구동 방법은 종래의 일반적인 2상 여자형의 전자 액추에이터를 이용한 경우에 대해서 정밀도 좋은 위치 제어를 행하기 위한 기술을 제안한다. 그러나 이 특허문헌 2에서 개시하는 구동 방법에서는 조임 개폐 기구를 구동하고 있는 동안에 전자 액추에이터를 2상 여자 상태로부터 1-2상 여자 상태로 전환하므로, 그를 위한 데이터 작성이나 제어계가 복잡화하여 비용이 증가한다고 하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하고, 정밀도 좋고 효율적으로 섹터 구동을 할 수 있는 섹터 구동 기구를 제공하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 목적은 4자극을 가지는 로터와, 제1 코일에 의해 여자되는 제1 자극, 제2 코일에 의해 여자되는 제2 자극 및 상기 제1 및 제2 코일에 의해 여자되는 제3 자극을 포함하는 C자 모양의 고정자와, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 공급하는 전류를 제어하는 전류 제어 수단을 구비한 전자 액추에이터와, 상기 전자 액추에이터에 접속되어 기판에 형성한 셔터 개구를 개폐하는 섹터를 포함하고, 상기 셔터 개구를 닫을 때에는 상기 셔터 개구를 열 때보다도 상기 전류 제어 수단으로부터 공급하는 구동 펄스의 수를 감소시켜 상기 제1 및 제2 코일을 구동하는 섹터 구동 기구에 의해 달성된다.

본 발명에 의하면 셔터 속도가 요구되는 셔터 개구를 섹터로 닫는 동작일 때에는, 전류 제어 수단으로부터 공급하는 구동 펄스의 수를 감소시켜 효율적으로 섹터가 구동된다. 따라서, 본 섹터 구동 기구를 채용하는 카메라에서는 촬영 감도가 좋은 화상을 얻을 수 있다.

그리고, 상기 섹터가 상기 셔터 개구를 연 상태일 때에 상기 섹터를 소정 위치에 규제하는 이동 규제 부재를 구비하고, 상기 상태에서는 상기 로터의 자극이 상기 고정자의 자극과 대향하는 위치로부터 어긋나도록 설정된 구조인 것이 바람직하다. 이러한 구조이면, 어긋남이 발생하고 있는 위치를 기점으로 하여 로터를 회전할 수 있으므로, 적은 구동 펄스로 섹터를 이동시켜 셔터 개구를 닫는 것이 가능하게 된다.

또한 상기 셔터 개구를 연 상태에는, 상기 섹터에 포함되는 셔터 날개 및 조임 날개의 모두가 상기 셔터 개구를 개방하는 전개 상태와, 조임 날개가 상기 셔터 개구에 위치하는 조금 조임 상태를 포함할 수가 있다.

또, 상기 전류 제어 수단은, 상기 셔터 개구를 닫을 때에는 1개의 구동 펄스를 공급하고, 상기 셔터 개구를 열 때에는 복수개의 구동 펄스를 공급하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 1개의 구동 펄스에 의해 섹터를 1스텝에서 이동시켜 셔터 개구를 닫으므로 셔터 속도를 가장 고속화할 수 있다. 또, 상기 셔터 개구를 열 때에는 상기 전류 제어 수단으로부터 공급하는 복수개의 구동 펄스에는 상기 로터의 회전 방향을 결정하기 위한 방향 제어 펄스를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 전폐(全閉) 위치에 있는 로터를 확실히 소망의 방향으로 회전시켜 셔터 개구를 전개(全開) 혹은 조금 조임으로 할 수가 있다.

또한, 상기 전류 제어 수단은 상기 셔터 개구를 닫을 때에 공급하는 1개의 구동 펄스 중에 브레이크 펄스를 개재시켜도 좋다. 마찬가지로 상기 전류 제어 수단은 상기 셔터 개구를 열 때에 공급하는 구동 펄스의 전에 홀딩 펄스를 개재시켜도 좋다. 이들을 개재하면 섹터의 개폐 동작을 한층 더 안정화시킬 수가 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면 셔터 속도가 요구될 때에 전류 제어 수단이 효율 좋게 코일을 구동하여 섹터를 닫을 수가 있다.

도 1은 실시 형태의 섹터 구동 기구에서 채용하는 전자 액추에이터의 주요부 구성을 나타낸 도이다.

도 2의 (a) 내지 (e)는 도 1에 나타내는 전자 액추에이터의 제1 코일 및 제2 코일을 여자하고, 스텝 각(angle) 45°로 로터를 시계 방향으로 회전하는 경우를 나타낸 도이다.

도 3의 (a)는 셔터 기판에 대해서 전자 액추에이터를 배치한 모습을 평면시(平面視)로 모식적으로 나타낸 도이고, (b)는 계합 핀의 이동 궤적에 대해서 나타낸 도이다.

도 4는 기판에 설치한 촬영용의 셔터 개구를 전개(全開)로 한 상태를 나타낸 도이다.

도 5는 기판에 설치한 촬영용의 셔터 개구를 전폐(全閉)로 한 상태를 나타낸 도이다.

도 6은 기판에 설치한 촬영용의 셔터 개구를 조금 조임으로 한 상태를 나타낸 도이다.

도 7의 (a) 내지 (e)는 각 섹터가 전개, 전폐, 조금 조임 상태로 되었을 때, 로터의 회전 상태를 알 수 있도록 나타낸 전자 액추에이터의 도이다.

도 8은 전개로부터 전폐로 되고, 다시 전개로 돌아오는 경우의 타이밍 차트를 나타낸 도이다.

도 9는 조금 조임으로부터 전폐로 되고, 다시 조금 조임으로 돌아오는 경우의 타이밍 차트를 나타낸 도이다.

도 10은 전개로부터 전폐를 개재하여 최종적으로 조금 조임으로 하는 경우의 타이밍 차트를 나타낸 도이다.

도 11은 조금 조임으로부터 전폐를 개재하여 최종적으로 전개로 하는 경우의 타이밍 차트를 나타낸 도이다.

본 발명과 관련되는 하나의 실시 형태의 섹터 구동 기구에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 이하에서는 먼저 본 섹터 구동 기구에 채용하는 것이 바람직한 전자 액추에이터에 대해서 설명하고, 그 후에 본 섹터 구동 기구의 전체 구성과 그 동작에 대해서 설명한다.

도 1은 실시 형태의 섹터 구동 기구에서 채용하는 전자 액추에이터(1)의 주요부 구성을 나타낸 도이다. 전자 액추에이터(1)는 중앙에 배치한 양방향으로 회전 가능한 로터(2) 및 이 로터(2)의 외측에 대향하도록 배치한 고정자(3)를 구비하고 있다. 로터(2)는 단면 원형으로 원통 형상을 이루고 있다. 고정자(3)는 평면 형상이 C자 모양으로 일체형으로 형성되어 있다. 로터(2)는 그 대부분이 고정자(3)에 의해 둘러싸인 공간 내에 존재하도록 배치된다.

여기서 C자 모양이라는 것은 문자 C에 근사한 형상만은 아니고, 원, 타원, 다각형 등과 같이 닫힌 도형의 일부가 개방되어 열려진 형상을 포함하는 넓은 개념이다. 따라서 도 1에 나타낸 고정자(3)의 경우는 사각형 한 변의 일부를 잘라낸 것 같은 형상으로 되어 있다. 또한, 도 1에서는 고정자(3)의 개방측, 즉 양단부를 상측에 배치한 상태로 전자 액추에이터(1)를 나타내고 있다.

로터(2)는 N자극 및 S자극을 각각 2개씩 구비한 4자극 구성이다. 이 로터(2)는 동일 자극이 서로 대향하는 위치에 착자(着磁)된 영구자석이고, 축(21) 주위를 양방향으로 회전운동이 자유롭게 설정되어 있다. 상기 C자 모양을 가지는 고정자(3)의 양단부는 로터(2)의 주위면에 대향하도록 형성되어 있다. 이들 각각이 제1 자극(11), 제2 자극(12)으로 된다. 그리고 이 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 중간 위치에 제3 자극(13)이 배치되어 있다.

상기 제1 자극(11)과 제3 자극(13)의 사이에는 제1 코일(4)이, 제2 자극(12)과 제3 자극(13)의 사이에는 제2 코일(5)이 각각 권회(卷回)되어 있다. 제1 자극(11)은 제1 코일(4)이 통전되었을 때에 여자되고, 제2 자극(12)은 제2 코일(5)이 통전되었을 때에 여자된다. 이에 대해서 제3 자극(13)은 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)의 양쪽 모두에 의해 여자된다. 따라서 제3 자극(13)의 여자 상태는 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)에의 통전 상태를 조합한 상태가 겉모양의 상태로서 나타난다.

또, 전자 액추에이터(1)는 로터(2)의 회전을 제어하기 위해서 전류 제어 수단으로서 전류 제어 회로(25)가 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)에 접속되어 있다. 이 전류 제어 회로(25)로부터 펄스 형상의 전류(구동 펄스)가 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)로 공급되어 이들을 여자한다. 도시하듯이 전류 제어 회로(25)로부터 제1 코일(4)에는 소정 파형의 전류 Vo1이 입력되고, 이와 대칭 파형으로 되는 Vo2가 출력된다. 마찬가지로 제2 코일(5)에는 전류 Vo3가 입력되고, 이와 대칭 파형으로 되는 Vo4가 출력된다. 후술하듯이 이 전류 제어 회로(25)로부터 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)로 공급하는 구동 펄스에 의해 전자 액추에이터(1)가 회전 구동된다. 그리고 이 전자 액추에이터(1)에 접속된 섹터가 스텝 구동되게 된다.

전류 제어 회로(25)로부터 양쪽 코일(4, 5)로 공급하는 전류의 공급 방향을 적당하게 전환함으로써, 발생하는 자계를 변경하여 로터(2)의 회전 구동을 제어할 수 있다. 전류 제어 회로(25)로부터 공급하는 전류의 방향에 따라, 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)을 모두 같은 자극으로 여자하는 상태와, 서로 다른 자극으로 여자하는 상태를 형성할 수 있다. 이때 제3 자극(13)에 결과적으로 나타나는 자계는 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 모두 같은 자극으로 여자된 경우에는 이들보다도 강력한 것으로 된다. 그 반대로 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 서로 다른 자극으로 여자된 경우에는, 제3 자극(13)에서의 자화는 상쇄되어 무자화 상태로 된다. 로터(2)가 회전운동하는 모습에 대해서는 후에 도를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

이 전자 액추에이터(1)는 로터(2)가 4자극 구성이고, 특히 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)에의 통전을 하지 않는 무통전 상태에서 충분한 디텐트 토크(detent torque)가 얻어지는 구조를 구비하고 있다. 이 점에 대해서 설명한다. 전자 액추에이터(1)에서는 로터(2)의 주표면(周表面)과 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 사이의 간격은 동일한 갭 d로 되어 있다. 이 갭 d는 로터(2)측의 자극과의 사이에 충분한 자기적 흡인력이 얻어지는 좁은 거리를 가지고 설정되어 있다. 이에 대해 로터(2)의 주표면(周表面)과 제3 자극(13)과의 사이의 갭 D는 이 갭 d보다 크게 설정되어 있다. 이 갭 D는 제3 자극(13)과 로터(2)와의 사이에 발생하는 자기적 흡인력이 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과 로터(2)와의 사이에 발생하는 자기적 흡인력과 동등하게 되는 거리를 가지고 설정된다. 예를 들면 갭 D는 갭 d의 1.3배 정도로 된다.

상기 구성에서는 제1 자극(11), 제2 자극(12) 및 제3 자극(13)이 로터(2)와의 자기적 관계가 동일한 정도로 되는 구조가 실현된다. 따라서 무통전 상태에서는 도 1에서 그 상태를 예시하듯이, 로터(2)측의 2극이 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 각각에 정확히 대향한 위치에서 안정된다. 전자 액추에이터(1)에서는 무통전 때에 서로 자기적으로 흡인하는 장소가 3곳 존재하고 있어 강력한 디텐트 토크를 얻을 수 있다. 따라서 본 전자 액추에이터(1)는 무통전 상태로 로터를 소정 위치에 안정되게 보유할 수 있다.

또한, 도 2를 참조하여 전자 액추에이터(1)의 로터(2)가 회전할 때의 모습을 설명한다. 전자 액추에이터(1)는 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)을 여자하는 2상 여자에 의해 로터(2)를 회전시킨다. 도 2에 나타내는 각 코일(4, 5)로의 전류 공급은 도 1에 나타낸 전류 제어 회로(25)에 의해 행해지지만, 이들 도에서는 도시를 생략하고 있다.

도 2는 제1 코일(4) 및 제2 코일(5)을 여자하고, 스텝 각 45°로 로터(2)를 시계 방향(오른쪽 회전 방향)으로 회전하는 경우를 나타내고 있다. 도 2(a)는 코일(4, 5)이 무통전인 상태를 나타내고 있다. 도 2(b) 내지 (e)에서는 코일(4, 5)로 공급하는 전류를 제어하여 로터(2)를 시계 방향으로 회전시키는 경우를 시계열적로 나타내고 있다. 도 2(a)는 코일(4, 5)에 통전되어 있지 않고, 제1 자극(11), 제2 자극(12) 및 제3 자극(13)은 여자되지 않은 무자화의 상태이지만, 전술한 것처럼 로터(2)의 S, N자극의 각각은 강한 디텐트 토크로 제1, 제2 자극(11, 12)의 대향 위치에 보유된다.

도 2(b)는 도 2(a)의 상태로부터 제1 및 제2 코일(4, 5)에 통전되어, 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 모두 S극으로 여자된 경우를 나타내고 있다. 이 (b)의 상태는 제3 자극(13)으로 되는 N극이 배화(倍化)하여 여자되므로, (a)의 상태로부터 (b)의 상태로 확실히 이행한다. 다음에 나타내는 도 2(c)에서는 도 2(b)의 상태로부터 제1 자극(11)의 여자 상태가 S극으로 유지되고, 제2 자극(12)이 역의 N극으로 여자된 경우를 나타내고 있다. 이때 제3 자극(13)에는 N극과 S극이 여자되므로 서로 상쇄하여 무자화 상태로 된다. 이하와 같이 도 2(d)에서는 도 2(c)의 상태로부터 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 모두 N극으로 여자된 경우를 나타내고 있다. 이 (d)의 상태는 정확히 (b)의 상태와 역이고, 제3 자극(13)으로 되는 S극이 배화하여 여자되므로, (c)의 상태로부터 (d)의 상태로 확실히 이행한다.

다음에 도 2(e)에서는 도 2(d)의 상태로부터 제1 자극(11)의 여자 상태가 N극으로 유지되고, 제2 자극(12)이 역의 S극으로 여자된 경우를 나타내고 있다. 이때 제3 자극(13)에는 N극과 S극이 여자되므로 서로 상쇄하여 무자화 상태로 된다. 도 2에 있어서 상기 설명으로부터 분명하듯이 고정자(3)측의 자극(11, 12)과 대향하도록 로터측의 자극이 위치하는 상태는 (a), (c), (e)이다. 그 사이에 중립 상태로 되는 (b), (d)가 존재한다. 이 (b), (d)는 제3 자극(13)의 자력이 배가된 상태이다. 따라서 이 이전의 상태로부터 (b) 또는 (d)의 상태로 확실히 이행시킬 수가 있으므로, (a)부터 (e)로의 회전 구동은 원활히 실행된다.

상기와 같이 고정자(3)측의 각 자극(11∼13)의 자화 상태가 순차 변화하는데 따라서, 도시하듯이 로터(2)가 시계 회전 방향으로 45°씩 회전한다. 또한, 도 2의 각 도에서는 제1, 제2 코일(4, 5)에 통전이 행해져 45°의 회전이 완료한 위치에 있는 로터(2)를 나타내고 있다. 이 도 2에 있어서 주목해야할 점의 하나로서는 무 통전 상태를 나타낸 도 2(a)이다. 전자 액추에이터(1)에서는 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과 로터(2)의 갭 d를 좁게 형성하고 있으므로, 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)과 로터(2)측의 2자극의 사이에 강한 자기 흡인력이 생기고 있으므로, 무통전이어도 디텐트 토크에 의해 도 2(a)의 상태를 확실히 보유할 수 있다.

또, 도 2(c) 및 도 2(e)에서 나타내는 상태는 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)이 여자되어 있지만, 로터(2)측의 2자계가 제1 자극(11) 및 제2 자극(12)의 각각에 정확히 대향하고 있으므로, 만일 코일(4, 5)에의 통전을 차단하여도 도 2(a)의 경우와 마찬가지로 디텐트 토크에 의해 그 때의 상태를 보유할 수 있다. 또한, 도 2(e)의 로터(2)의 위치는 도 2(a)와 마찬가지로 도 2(e)의 상태로부터 코일(4, 5)에의 통전을 차단하면 도 2(a)의 상태로 된다. 상기와 같이 상기 전자 액추에이터(1)는 코일(4, 5)로의 무통전시에 강한 디텐트 토크가 얻어지므로 전력 소비를 억제할 수 있다고 하는 뛰어난 구조를 구비하고 있다.

또한 이하에 있어서 도 3 내지 도 6을 참조하여 상기 전자 액추에이터(1)를 카메라의 섹터 구동부에 채용하여 구동 기구를 구성한 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 3(a)는 셔터 기판(50)에 대해서 상기 전자 액추에이터(1)를 배치한 모습을 평면시(平面視)로 모식적으로 나타낸 도이다. 셔터 기판(50)은 후술하듯이 촬영용의 셔터 개구(51)를 구비하고 있다. 셔터 기판(50)의 전면측에는 3매의 섹터(60, 65, 70)가 기판면을 따르도록 배치되어 있다. 이러한 섹터는 셔터 기판(50)측으로부터 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65), 조임 날개(70)이다. 셔터 기판(50)의 배면측에는 상기 전자 액추에이터(1)가 배치되어 있다.

이 도 3(a)에서는 구멍의 위치는 확인할 수 없지만, 제1 셔터 날개(60)는 기판(50)에 설치한 돌기(61)에 계합하는 구멍 및 로터(2)로부터 뻗어 있는 계합 핀(27)에 계합하는 구멍을 구비하고 있다. 마찬가지로 제2 셔터 날개(65)는 기판(50)에 설치한 돌기(66)에 감합하는 구멍 및 로터(2)로부터 뻗어 있는 계합 핀(27)에 계합하는 구멍을 구비하고 있다. 또, 조임 날개(70)는 기판(50)에 설치한 돌기(71)에 계합하는 구멍 및 로터(2)로부터 뻗어 있는 계합 핀(27)에 계합하는 구멍을 구비하고 있다. 이들 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)는 후술하는 계합 핀(27)의 회전운동 동작에 수반하여 각각이 독자적인 궤적을 그리며 요동한다. 이들 날개(60, 65, 70)에 설치된 구멍의 위치나 이들의 동작은 이 뒤에 나타내는 도 4 내지 도 6에서 분명히 한다.

기판(50) 배면측에 배치하고 있는 전자 액추에이터(1)의 로터축(21)에는 반경 방향으로 뻗어 나온 암부(26)가 접속되어 있다. 이 암부(26)의 단부로부터는 셔터 기판(50)측에 설치한 개구(55)를 통과하여 반대측까지 뻗어있는 계합 핀(27)이 접속되어 있다. 전면측에 나온 이 계합 핀(27)에 상기 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)의 각각에 설치한 구멍이 계합하고 있다. 따라서 전자 액추에이터(1)의 로터(2)가 회전운동할 때에는 계합 핀(27)이 이에 수반하여 회전운동하고, 또한 상기 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)가 소정의 궤적으로 요동한다.

도 3(b)은 상기 계합 핀(27)의 이동 궤적(CR)에 대해서 나타낸 도이다. 계합 핀(27)은 로터(2)의 회전에 수반하여 360°의 회전이 가능하지만, 기판(50)에 형성된 개구(55)는 부채형이고, 또 암(26)의 이동을 규제하는 부재(29)가 배치되어 있다. 이 규제 부재(29)에 암(26)이 맞닿음하면 로터(2)의 회전이 제한된다. 또, 암(26)에 접속된 계합 핀(27)의 움직임도 규제되어 이 계합 핀(27)에 의해 구동되는 각 섹터(60, 65 및 70)도 소정 위치에 규제되게 된다. 따라서 규제 부재(29)는 상기 섹터를 소정 위치에 규제하는 기능을 완수한다. 이 규제 부재(29)는 암(26)의 회전운동 범위를 설정하는 양단에 하나씩 배치되어 있다. 암(26)은 섹터가 전개(全開) 상태일 때에 1개째의 규제 부재(29-1)에 맞닿음하고, 섹터가 조금 조임 상태일 때에 2개째의 규제 부재(29-2)에 맞닿음한다. 또한 본 예에서는, 계합 핀(27)은 소정 범위(RE) 내를 회전운동하도록 설정되어 있다. 이 범위(RE)는 예를 들면 중심각 약 120°로 설정된다. 도 3에서는 축(21)과 암(26)과의 사이의 구동비를 조정하는 기어를 도시하고 있지 않지만, 축(21)과 암(26)과의 사이에는 기어가 개재하고 있고, 도 2에서 나타내듯이 로터(2)의 회전운동 범위가 상기 범위(RE)로 되도록 조정되어 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 섹터의 구동 기구를 동작시킨 경우에 대해서 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 이들 각 도에서는 셔터 기판(50)의 전면측에서 보아, 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65) 및 조임 날개(70)의 위치가 변화하는 모습이 나타나 있다. 이들 각 도의 상부에는 로터(2)의 회전 상태를 확인할 수 있도록 전자 액추에이터(1)를 나타내고 있다.

도 4는 기판(50)에 설치한 촬영용의 셔터 개구(51)를 전개로 한 상태가 나타나 있다. 이때 전자 액추에이터(1)의 로터(2)는 회전각 0°(도 2에 있어서의 (a)의 위치에 상당)로 되어 있지만, 실제로는 도 2(a)의 경우보다 약간 도 2(b)에 치우친 위치에 어긋나 있다. 즉, 로터(2)의 자극이 고정자(3)의 자극과 대향하는 위치보다도 우회전(시계 주위 방향)으로 어긋나 있다. 이는 전술한 규제 부재(29-1)에 맞닿음하여 정지하고 있기 때문이다. 이때 로터(2)의 S, N자극의 각각은 디텐트 토크에 의해 제1, 제2 자극(11, 12)에 대향하는 위치로 이동하려고 하지만, 규제 부재(29)에 의해 규제된 상태로 되어 있다. 따라서 도 4에 나타내는 상태로 코일(4, 5)에의 통전을 행하지 않아도 이 섹터의 상태를 보유할 수 있다. 또한 이 도 4에서는 제1 셔터 날개(60)의 돌기(61)에 계합하는 구멍(62), 제2 셔터 날개(65)의 돌기(66)에 감합하는 구멍(67) 및 조임 날개(70)의 돌기(71)에 계합하는 구멍(72)이 나타나 있다. 또, 계합 핀(27)에 계합하는 계합 구멍은 전측(前側)에 있는 조임 날개(70)의 계합 구멍(73)을 확인할 수 있다.

도 5는 기판(50)에 설치한 촬영용의 셔터 개구(51)를 전폐로 한 상태가 나타나 있다. 이 도 5는 도 4의 상태로부터 로터(2)가 약 65° 시계 방향으로 회전한 상태이고, 계합 핀(27)이 이에 연동하여 회전운동한다. 이 계합 핀(27)의 회전운동에 수반하여, 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65), 조임 날개(70)가 소정의 궤적을 그리며 요동하고, 제1 셔터 날개(60) 및 제2 셔터 날개(65)에 의해 셔터 개구(51)가 닫힌다. 이때 전자 액추에이터(1)의 로터(2)는 시계 방향으로 회전하고, 예를 들면 도 2(c)의 상태에 상당하고 있다. 이 도 5의 경우는 로터(2)의 N, S자극 각각이 정확히 제1, 제2 자극(11, 12)에 대향한 위치에서 디텐트 토크(detent torque)에 의해 보유된다. 따라서 도 5에서 나타낸 경우에, 이 상태로 코일(4, 5) 에의 통전이 차단되어도 섹터를 이 닫힌 상태에서 보유할 수 있다. 이 상태 보유력은 충분히 크기 때문에 카메라에 조금의 충격이 가해지는 경우에도 확실히 보유한다.

도 6은 기판(50)에 설치한 촬영용의 셔터 개구(51)에 조임 날개를 위치시켜 조금 조임으로 한 상태를 나타낸 도이다. 이 도 6은 도 5의 상태로부터 로터(2)가 한층 더 시계 방향으로 회전한 상태이다. 계합 핀(27)이 이에 연동하여 회전운동한다. 이 계합 핀(27)의 회전운동에 수반하여 제1 셔터 날개(60), 제2 셔터 날개(65), 조임 날개(70)가 소정의 궤적을 그리며 요동하고, 제1 셔터 날개(60) 및 제2 셔터 날개(65)는 셔터 개구(51)를 여는 위치까지 멀어지고, 그 대신에 조임 날개(70)가 셔터 개구(51)를 가리는 위치에 온다. 이 조임 날개(70)는 조임 개구(75)를 구비하고 있으므로, 셔터 개구(51)를 조금 조임으로 한 상태를 실현한다. 이때 전자 액추에이터(1)의 로터(2)는 시계 방향으로 회전하고, 예를 들면 도 2(e)보다 약간 도 2(d)에 치우친 위치로 한다. 여기서의 위치 어긋남도 도 4의 경우와 마찬가지로, 규제 부재(29)에 맞닿음하여 정지하기 때문이다. 단, 이 경우에는 반대측의 규제 부재(29-2)에 맞닿음하므로, 도 4의 경우와는 반대로 로터(2)의 위치가 약간 반시계 회전 방향으로 어긋난 상태로 되어 있다. 이 도 6에 나타내는 경우도, 코일(4, 5)에의 통전을 차단하여도 각 섹터의 위치가 보유되므로 조금 조임 상태를 보유할 수 있다.

여기서 도 7을 참조하여 설명한다. 이 도 7은 상기와 같이, 섹터(60, 65, 70)가 전개, 전폐, 조금 조임 상태로 되었을 때, 로터(2)의 회전 상태를 알 수 있 도록 나타낸 전자 액추에이터(1)의 도이다. 이 도 7은 앞서 나타낸 도 2와 대응하고 있다. 좌측 상단에 붙인 (a)∼(e)는 도 2와 대응시키고 있다. 도 7에 나타내는 전개 상태와 조금 조임 상태는 도 2에서 나타낸 (a) 및 (e)에 각각이 대응하지만, 전술한 것처럼 상기 전자 액추에이터(1)를 본 섹터 구동 기구에 조립해 넣음으로써, 규제 부재(29)에 의한 이동 규제를 받은 로터(2)의 위치가 어긋나 있다(도 3(b) 참조).

본 섹터 구동 기구는 상기와 같이 전개 상태 및 조금 조임 상태로 되었을 때에 발생하는 어긋남을 유효하게 활용하고, 셔터 속도를 향상시키는 구성을 구비하고 있다. 이하, 이 점에 대해서 설명한다. 도 7에 나타내듯이 조금 조임 상태일 때에는 로터(2)의 위치가 반시계방향으로 어긋나 있으므로 코일(4, 5)에 1개의 구동 펄스를 공급하는 것뿐인 1스텝의 구동으로 전폐 상태로 할 수가 있다. 마찬가지로 전개 상태일 때에도 로터(2)의 위치가 시계 방향으로 어긋나 있으므로 코일(4, 5)에 1개의 구동 펄스를 공급하는 것뿐인 1스텝의 구동으로 전폐 상태로 할 수가 있다.

그런데, 전폐 상태로부터 전개 혹은 조금 조임 상태로 이행시킬 때에는 상기와는 모습이 다르다. 도 7에서 나타내듯이 전폐 상태일 때에는 로터(2)측의 자극과 고정자측의 자극(11, 12)이 정확히 대향한 상태이다. 따라서, 이 위치에 있는 로터(2)에 대해서 코일(4, 5)로부터 자속을 미치게 하여도, 전개, 조금 조임의 어느 측으로 치우칠지 불확정하게 된다. 그래서, 본 섹터 구동 기구에서는 전폐로부터 전개로 이행시키는 때에는 동적 안정 위치 A, 전폐로부터 조금 조임으로 이행시키는 때에는 동적 안정 위치 B를 개재하여 이행시키도록 하고 있다. 이들 동적 안정 위치 정지 상태에 의해 전폐 상태로부터 전개 또는 조금 조임의 어느 측으로 회전시킬지를 결정할 수 있다.

여기서 나타내는 동적 안정 위치 정지 상태는 도 2의 (b), (d)에 대응하고 있고, 제3 자극(13)의 자화가 배가되어 있으므로, 전폐 상태로부터라도 로터(2)는 확실히 이 중립 위치로 회전한다. 그리고 중립 상태 A로부터 전개, 혹은 중립 상태 B로부터 조금 조임으로 로터(2)를 순조롭게 회전운동시킬 수가 있다.

도 7에 나타내는 전자 액추에이터(1)의 구동은 전류 제어 회로(25)로부터 코일(4, 5)로 공급하는 전류(구동 펄스)에 의해 실행된다. 따라서 전개 상태 또는 조금 조임 상태로부터 전폐 상태로 이동시키는데에는, 전류 제어 회로(25)로부터 코일(4, 5)로 구동 펄스가 1개 공급된다. 전폐 상태로부터 전개 상태 또는 조금 조임 상태로 이동시킬 때에는 먼서 회전 방향을 결정하기 위해 동적 안정 정지 상태 A, B로 이행시키는 구동 펄스(방향 제어 펄스)가 공급된다. 그리고 동적 안정 정지 상태 A, B로부터 전개 상태 또는 조금 조임 상태로 이동시키는 구동 펄스가 공급된다.

이상으로부터 분명하듯이 본 섹터 구동 기구에서는 앞서 나타낸 전자 액추에이터(1)를 이용하여 전개 혹은 조금 조임의 상태로부터 전폐 상태로 할 때에는, 전류 제어 회로(25)로부터 1개의 구동 펄스를 공급하여 1스텝에서 전폐 상태를 형성시킨다. 따라서 셔터 개구를 고속으로 닫을 수가 있다. 한편, 이 전폐 상태로부터 전개 혹은 조금 조임 상태로 할 때에는, 개구를 닫을 때에와 비교하여 스피드를 요구받지 않는다. 그래서 전류 제어 회로(25)로부터 회전 방향을 결정하는 동적 안정 정지 상태 A, B로 이행시키는 제어 펄스를 공급하여 회전 방향을 결정짓고, 이어서 전개 혹은 조금 조임 상태로 하는 구동 펄스를 공급한다. 즉, 전폐 상태로부터는 복수 스텝에서 확실히 전개 혹은 조금 조임 상태를 형성시킨다.

도 8 내지 도 11은 본 섹터 구동 기구에서 섹터가 이동할 때의 타이밍 차트를 나타내고 있다. 도 8은 전개로부터 전폐로 하고 다시 전개로 돌아오는 경우의 타이밍 차트를 나타내고 있다. 도 9는 조금 조임으로부터 전폐로 하고 다시 조금 조임으로 돌아오는 경우의 타이밍 차트를 나타내고 있다. 도 10은 전개로부터 전폐를 개재하여 최종적으로 조금 조임으로 하는 경우의 타이밍 차트를 나타내고 있다. 도 11은 조금 조임으로부터 전폐를 개재하여 최종적으로 전개로 하는 경우의 타이밍 차트를 나타내고 있다.

도 8에서 최상단은 섹터의 개폐 상태를 나타낸 파형이다. 이 파형은 전개로부터 전폐로, 그리고 전폐로부터 전개로 섹터가 이동하는 상태를 나타내고 있다. 중앙부에는 Vo1로부터 Vo4의 4개의 파형을 나타내고 있다. 이들은 도 1에 나타낸 전류 제어 회로(25)에 의해 제어된 전류 파형, 즉 구동 펄스 파형을 예시하고 있다. 제1 코일(4)에는 전류 Vo1가 입력되어 이와 대칭 파형으로 되는 Vo2가 출력된다. 제2 코일(5)에는 전류 Vo3가 입력되어 이와 대칭 파형으로 되는 Vo4가 출력된다.

도 8에서 전개로부터 전폐로 할 때에는, 전류 제어 회로(25)로부터 1개의 구동 펄스 PU1이 코일(4, 5)로 각각 공급되어 1스텝에서 섹터가 전폐로 된다. 또한 코일(4)측에 공급되는 구동 펄스의 중간에 브레이크 펄스 BPU가 개재(介在)되어 있 다. 이는 이동하고 있는 섹터를 전폐 위치에서 정지할 때에 관성력(관성)에 의해 오버런(over-run)하므로 이를 감쇠시키기 위해서이다. 따라서 코일(4)측에 공급되는 구동 펄스도 실질적으로는 1구동 펄스이다. 이와 같이 본 섹터 구동 기구에서는 1스텝에서 섹터를 전폐 위치에 이동시키므로 재빠르게 셔터 개구를 닫을 수가 있다.

또한 도 8의 최상단에 나타낸 섹터의 구동 파형에서는 코일(4, 5)로 구동 펄스가 공급되고 나서 시간 어긋남(TL)을 가지고 전폐측으로 이행하는 모습이 나타나 있다. 이는 퇴피(退避) 위치에 있던 섹터가 셔터 개구를 막는 위치에 오기까지 이동하는 타임 래그(time lag)이다.

상기에 의해 섹터가 전폐 상태로 되었을 때에는 코일(4, 5)을 무통전 상태(무자화 상태)로 하여도 전술한 것처럼 전자 액추에이터(1)에서는 디텐트 토크에 의해 로터(2)의 위치가 보유된다. 이어서 전폐 상태로부터 전개 상태로 하는 경우에는 2스텝에서 섹터가 구동된다. 즉, 앞서 설명한 도 7에 나타낸 α루트에서 전폐 상태로부터 전개 상태로 이행된다. 따라서 도 8로 나타내듯이 전류 제어 회로(25)로부터 코일(4, 5)로 먼저 PU2를 공급하여 로터(2)를 동적 안정 정지 상태 A로 하고, 또한 PU3을 공급하여 전개 상태로 한다. 이 경우에는 동적 안정 정지 상태 A를 개재하므로 확실히 전폐로부터 전개로 섹터를 돌아오게 할 수가 있다.

또한 1번째의 구동 펄스 PU2의 전에 개재되어 있는 펄스 HPU는 홀딩 펄스이다. 이 펄스는 로터(2)의 위치를 소정 위치로 가지런히 하기 위해서 공급된다. 따라서 전폐로부터 전개로 하기 위한 실질적인 구동 펄스는 PU2와 PU3이다. 상기 브 레이크 펄스 BPU와 홀딩 펄스 HPU는 생략할 수가 있다. 또, 도 8의 최하단에는 카메라에 내장한 촬상용 CCD의 구동 파형을 대응하여 나타내고 있다. CCD는 코일(4, 5)이 구동된 후 소정 시간 하고 나서 기동되어 셔터 개구가 전폐로 된 직전의 화상을 촬영하고, 후단에 부가한 펄스 TPU일 때에 소정 부위에 취득한 화상 신호를 송신한다.

상기와 같이 본 섹터 구동 기구에서는 셔터 속도(speed)가 요구되는 전폐로의 이동시에는 1스텝에서 구동을 하므로 카메라에 내장하여 사용하면 정밀도의 좋은 촬영 화상을 얻을 수 있다.

도 9 내지 도 11은 상기 도 8과 마찬가지로 나타낸 타이밍 차트이다. 도 9로 나타내는 타이밍 차트도 1스텝에서 조금 조임으로부터 전폐로 되고, 2스텝에서 조금 조임으로 돌아온다고 하는 동작으로 도 8과 마찬가지이다. 이 도 9의 구동 펄스는 도 8에 나타낸 것과 Vo1 및 Vo2와 Vo3 및 Vo4를 바꿔 넣은 상태로 나타난다. 이 도 9의 동작의 흐름은 앞서 설명한 도 7로 나타낸 β의 루트로 된다.

상기 도 8 및 도 9는 전개 혹은 조금 조임으로부터 전폐로 하고, 다시 초기의 상태로 돌아오는 동작을 나타내고 있다. 도 10은 전개로부터 전폐를 통해 최종적으로 조금 조임, 도 11은 조금 조임으로부터 전폐를 통해 최종적으로 전개로 하는 경우를 나타내고 있다. 이 양쪽 도에 관해서도 구동 펄스 PU1의 1스텝에서 전폐 상태로 되고, 이어서 전개 혹은 조금 조임 상태가 되는데 2개의 스텝을 필요로 한다고 하는 점에서 같다. 도 10은 전개로부터 조금 조임, 도 11은 조금 조임으로부터 전개로 이행시키기 위한 차트이므로, 전폐 위치는 통과점으로 된다. 따라서 전 폐 위치에서 섹터가 지나쳐도 문제가 없기 때문에 도 8, 9에 나타낸 것 같은 브레이크 펄스 BPU나 홀딩 펄스 HPU는 공급할 필요가 없다.

이상 설명한 것처럼 전자 액추에이터(1)를 채용한 본 섹터 구동 기구에서는, 도 8 내지 도 11에 나타낸 모든 상태에서 전폐로 할 때에는 1스텝에서 섹터가 구동한다. 전폐로부터 전개 혹은 조금 조임으로 하는 경우에는 복수의 스텝에서 구동되고, 그 중에 회전 방향을 규정하는 동적 안정 정지 상태를 포함하므로 확실히 섹터를 전개 혹은 조금 조임의 위치로 이동할 수 있다. 또, 도 1에 나타낸 전자 액추에이터(1)를 채용하면 무통전의 상태에서도 소정 위치에 로터를 보유할 수 있으므로, 전력 절약화도 도모한 기구로서 제공할 수 있다. 상기에서 나타낸 섹터 구동 기구의 예에서는 2매의 셔터 날개와 1매의 조임 날개를 전자 액추에이터로 구동하는 예를 나타냈지만, 이 모양에 한정하는 것은 아니고 셔터 날개와 조임 날개의 매수는 필요에 따라 적당하게 변경하면 좋다.

이상 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 대해서 상술하였지만, 본 발명은 관계되는 특정의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.

Claims

4자극을 가지는 로터와, 제1 코일에 의해 여자되는 제1 자극, 제2 코일에 의해 여자되는 제2 자극 및 상기 제1 및 제2 코일에 의해 여자되는 제3 자극을 포함하는 C자 모양의 고정자와, 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일에 공급하는 전류를 제어하는 전류 제어 수단을 구비한 전자 액추에이터와,

상기 전자 액추에이터에 접속되어 기판에 형성한 셔터 개구를 개폐하는 섹터를 포함하고,

상기 전류 제어 수단은, 상기 셔터 개구를 닫을 때에는 상기 로터의 동적 안정 위치를 통하지 않고 상기 로터를 구동하고, 상기 셔터 개구를 열 때에는 상기 로터의 동적 안정 위치를 통해서 상기 로터를 구동하는 것을 특징으로 하는 섹터 구동 기구.
제1항에 있어서,

상기 섹터가 상기 셔터 개구를 연 상태일 때에 상기 섹터를 소정 위치에 규제하는 이동 규제 부재를 구비하고, 상기 상태에서는 상기 로터의 자극이 상기 고정자의 자극과 대향하는 위치로부터 어긋나도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 섹터 구동 기구.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 셔터 개구를 연 상태에는 상기 섹터에 포함되는 셔터 날개 및 조임 날 개의 모두가 상기 셔터 개구를 개방하는 전개 상태와, 조임 날개가 상기 셔터 개구에 위치하는 조금 조임 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 섹터 구동 기구.
제1항에 있어서,

상기 전류 제어 수단은 상기 셔터 개구를 닫을 때에는 1개의 구동 펄스를 공급하고, 상기 셔터 개구를 열 때에는 복수개의 구동 펄스를 공급하는 것을 특징으로 하는 섹터 구동 기구.
제4항에 있어서,

상기 셔터 개구를 열 때에 상기 전류 제어 수단으로부터 공급하는 복수개의 구동 펄스에는 상기 로터의 회전 방향을 결정하기 위한 방향 제어 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 섹터 구동 기구.
제4항에 있어서,

상기 전류 제어 수단은 상기 셔터 개구를 닫을 때에 공급하는 1개의 구동 펄스 중에 브레이크 펄스를 개재시키는 것을 특징으로 하는 섹터 구동 기구.
제4항에 있어서,

상기 전류 제어 수단은 상기 셔터 개구를 열 때에 공급하는 구동 펄스의 전에 홀딩 펄스를 개재시키는 것을 특징으로 하는 섹터 구동 기구.