WO2010041501A1 - 駆動機構、羽根駆動装置及び光学機器 - Google Patents

Abstract

　羽根駆動装置１は、着磁されたロータ７２を含むアクチュエータ７０と、ロータ７２との間で磁気的な吸引力が生じる磁性体９０と、ロータ７２と磁性体９０とに挟まれる減速部材２０、薄板３０とを備えている。減速部材２０は、ロータ７２に連動し、磁性体９０と摺接する。減速部材２０は、ロータ７２からの動力を減速して羽根４０に伝達する。

Description

駆動機構、羽根駆動装置及び光学機器

　本発明は、駆動機構、羽根駆動装置及び光学機器に関する。

　アクチュエータに採用されるロータを、コイル状のバネによって軸方向の一方寄りに付勢する技術が知られている。このバネは、ロータの軸方向に配置されている（特許文献１参照）。ロータを軸方向の一方寄りに付勢することにより、ガタつきなどが防止されている。

特開２００４－０３７１７６号公報

　ロータを軸方向の一方寄りに付勢することにより、ロータは他の部材に摺接する。これにより、ロータのハンチングを防止することができるものと思われる。しかしながら、このようなバネをロータの軸方向に配置すると、機構の軸方向での厚みが増大する。

　そこで本発明は、薄型化されハンチングを防止できる駆動機構、羽根駆動装置及び光学機器を提供することを目的とする。

　上記目的は、着磁されたロータを含むアクチュエータと、前記ロータとの間で磁気的な吸引力が生じる磁性体と、前記ロータと前記磁性体とに挟まれる被挟持部材とを備え、前記磁性体及び被挟持部材は、少なくとも一方が前記ロータに連動すると共に、互いに摺接する、駆動機構によって達成できる。

　磁気的な吸引力によって、磁性体が被挟持部材に押し付けられるように力が作用する。また、磁性体及び被挟持部材の少なくとも一方がロータに連動するので、軸方向の力の作用により磁性体及び被挟持部材間の摩擦力が増大する。これにより、ロータに連動した部材の、他方の部材に対する摺動抵抗が増して、ロータに連動した部材の動きに対して抵抗が与えられる。これにより、ロータの回転に対しても負荷が与えられる。よって、ロータのハッチングが防止される。

　また上記目的は、着磁されたロータを含むアクチュエータと、前記ロータとの間で磁気的な吸引力が生じる磁性体と、前記ロータと前記磁性体とに挟まれる複数の被挟持部材とを備え、前記複数の被挟持部材は、少なくとも一つは前記ロータに連動すると共に、互いに摺接する、駆動機構によっても達成できる。

　これにより、磁気的な吸引力によって、複数の被挟持部材とが互いに押し付けられるように力が作用する。また、少なくとも一つの被挟持部材がロータに連動しているので、連動した部材と他方の部材とが摺接する。これにより、ロータの回転に対しても負荷が与えられ、ハンチングが防止される。

　また上記目的は、着磁されたロータを含むアクチュエータと、前記ロータとの間で磁気的な吸引力が生じる磁性体と、前記ロータと前記磁性体とに挟まれる被挟持部材とを備え、前記ロータは、前記被挟持部材と摺接する、駆動機構によっても達成できる。

　磁気的な吸引力によって、被挟持部材はロータに押し付けられるように力が作用する。これにより、ロータの回転に対して直接負荷が与えられる。これにより、よって、ロータのハッチングが防止される。

　また、上記目的は、上記の駆動機構と、開口を有した基板と、前記ロータの動力により駆動すると共に、前記開口を通過する光量を調整する羽根とを備えた、羽根駆動装置によっても達成できる。

　また上記目的は、上記の駆動装置を備えた光学機器によっても達成できる。

　本発明によれば、薄型化されハンチングを防止できる駆動機構、羽根駆動装置及び光学機器を提供できる。

図１は、羽根駆動装置の分解斜視図である。 図２は、組立後の羽根駆動装置の内部構成を示した正面図である。 図３は、組立後の羽根駆動装置の内部構成を示した正面図である。 図４は、磁性体の拡大図である。 図５は、磁性体の状態を示した羽根駆動装置の正面図である。 図６は、羽根駆動装置の断面図である。 図７（Ａ）（Ｂ）は、磁性体の変形例を示した図である。 図８は、羽根駆動装置の変形例の断面図である。

　以下、本発明に係る実施例について図面を参照して説明する。

　図１は、羽根駆動装置１の分解斜視図である。羽根駆動装置１は、図面上側を被写体側、下側を結像側としたとき、被写体側から順に、シャッタ基板１０、磁性体９０、減速部材（伝達部材、被挟持部材）２０、薄板（被挟持部材）３０、５枚の羽根４０、薄板５０、駆動リング６０、電磁アクチュエータ７０、シャッタ基板８０を含む。本実施例に係る羽根駆動装置がカメラ（光学機器）に採用された場合には、結像側に被写体像を結像するための撮像素子（不図示）が配置されることになる。

　磁性体９０、減速部材２０、薄板３０、羽根４０、薄板５０、駆動リング６０、電磁アクチュエータ７０は、シャッタ基板１０、８０の両者間に収納される。シャッタ基板１０、薄板３０、５０、シャッタ基板８０には、それぞれ光路を画定するための開口１１、３１、５１、８１が中央部に形成されている。尚、開口の大きさは、開口１１、８１よりも、開口３１、５１の方が小さい。電磁アクチュエータ７０の動力は、減速部材２０、駆動リング６０を介して、複数の羽根４０に伝達される。詳しくは後述する。

　羽根４０に動力が伝達されると、複数の羽根４０は所定位置を支点として揺動する。これにより、開口１１、３１、５１、８１の口径が調整される。口径が調整されることにより、開口１１、３１、５１、８１を通過する被写体側からの光量が調整される。即ち、本実施例に係る羽根駆動装置は、光量を調整するための絞り装置として機能する。薄板３０、５０は、羽根４０を挟むように配置されており、羽根４０のバタつきを抑える機能を有している。

　図２、図３は、組立後の羽根駆動装置の内部構成を示した正面図である。尚、図２、図３においては、シャッタ基板１０、薄板３０、５０、磁性体９０について省略してある。但し、薄板５０の開口５１については破線で示している。尚、図２は、羽根４０が開口５１から退避した全開状態を示しており、図３は、羽根４０が開口５１に臨む小絞り状態を示している。

　電磁アクチュエータ７０は、図２、図３に示すように、ロータ７２、ステータ７４、コイル７６などから構成される。

　ロータ７２は、円筒状に形成され周方向に極性の異なる磁極が着磁された円筒部７２２と、円筒部７２２と一対に形成された回転軸部７２３とを含む。円筒部７２２と回転軸部７２３とはインサート成形によって一体的に形成されている。円筒部７２２はマグネット樹脂により形成されている。回転軸部７２３は摺動性のよい合成樹脂によって形成されている。例えば、回転軸部７２３はポリアセタール樹脂によって形成されている。また、シャッタ基板８０には支軸８７が立設している。回転軸部７２３は、支軸８７により摺動回転自在に支持されている。これによりロータ７２は、回転自在に支持されている。

　羽根４０は、固定軸８２により揺動自在に支持されている。固定軸８２は、図２、図３に示すように、駆動リング６０よりも内側に配置されている。また、図２に示すように、シャッタ基板８０の外周には複数の切欠８４が形成されている。切欠８４は、全開状態での羽根４０との干渉を回避している。

　図２、図３に示すように、ステータ７４は、正面から見てコ字状に形成され、その両腕部にそれぞれ、コイル７６が巻回されている。コイル７６は、不図示のフレキシブルプリント基板に通電可能に接続されている。コイル７６への通電状態により、ステータ７４が励磁される。励磁されたステータ７４とロータ７２との間に発生する磁気吸着力及び反発力によって、ロータ７２が所定量回転する。

　次に、磁性体９０について簡単に説明する。図４は、磁性体９０の拡大図である。図４に示すように、磁性体９０は、円板状に形成され、中央に貫通孔９３を有している。磁性体９０の材質は金属である。詳細には、磁性体９０の材質は、スチールやステンレスである。磁性体９０は、ロータ７２の軸方向に配置される。貫通孔９３は、回転軸部７２３により貫通される。尚、貫通孔９３の径は、歯部７２４の径よりも大きく形成されている。即ち、貫通孔９３を貫通した状態で、歯部７２４は回転可能である。磁性体９０とロータ７２との間には、磁気的な吸引力が作用する。

　図５は、磁性体９０の状態を示した羽根駆動装置の正面図である。図６は羽根駆動装置の断面図である。図５、６に示すように、磁性体９０とロータ７２との間には、減速部材２０と薄板３０とが挟まれる。磁性体９０は、減速部材２０と直接当接している。減速部材２０と薄板３０とは、被挟持部材に相当する。電磁アクチュエータ７０、磁性体９０、減速部材２０、薄板３０は、駆動機構に相当する。尚、図６に示すように、薄板３０は、ロータ７２とは当接していない。

　また、図２、３、４、６に示すように、回転軸部７２３には、ギアに相当する歯部７２４が一体に形成されている。ロータ７２の回転と共に歯部７２４が回転する。尚、薄板３０には、図１に示すように回転軸部７２３の回転を許容する逃げ孔３７が形成されている。歯部７２４は、減速部材２０の歯部２４と噛合っている。減速部材２０は、図１に示すように略中心に軸孔２３を有している。図１乃至図３に示すように、シャッタ基板８０の支軸８３と軸孔２３とが係合して、減速部材２０は回転自在に支持されている。また、減速部材２０はカム溝２６を有している。減速部材２０は、歯部７２４の歯幅より薄いシート状に形成されている。具体的には、減速部材２０の厚さは、０．０３～０．１５mm程度に設定されている。好ましくは、０．０５～０．１０mmである。

　ここで、シート状の材料とは、可撓性の有無を問わない。例えば可撓性を有しない、ポリアセタール樹脂やポリエチレンテレフタラート樹脂や金属であってもよい。本実施例において減速部材２０は、可撓性を有するシート状の部材により形成されている。歯部２４は、減速部材２０の外周の略半周にわたって形成されている。カム溝２６は、軸孔２３とは中心が異なる円弧状に形成されている。

　羽根４０の駆動について説明する。歯部７２４が回転すると、歯部７２４と歯部２４との噛合いにより減速部材２０が回転する。減速部材２０が回転すると、カム溝２６と係合する従動ピン６６が光軸周りに回転する。従動ピン６６は、駆動リング６０に立設されている。図２に示した全開状態から、減速部材２０が時計方向に回転すると、図３に示すように、駆動リング６０が反時計方向に回転する。

　また、駆動リング６０には、駆動ピン６４が形成されている。駆動ピン６４には、それぞれ羽根４０に形成された係合溝４４が係合している。また、羽根４０は、図１に示すように軸孔４２が形成されており、それぞれシャッタ基板８０に形成された固定軸８２と係合する。これにより羽根４０は、固定軸８２を支点として揺動可能に支持される。

　尚、図１に示すように、シャッタ基板１０、薄板３０、５０のそれぞれには、駆動ピン６４の移動を許容する逃げ孔１４、３４、５４が形成されている。シャッタ基板１０、薄板３０のそれぞれには、従動ピン６６の移動を許容する逃げ孔１６、３６が形成されている。薄板３０、５０のそれぞれには、固定軸８２が挿入される逃げ孔３２、５２が形成されている。尚、シャッタ基板１０に設けられた係止爪１９と、シャッタ基板８０に設けられた係止部８９とが係合することにより、羽根駆動装置１は組み立てられる。

　駆動リング６０が全開状態から反時計方向に回転すると、駆動ピン６４が光軸周りに反時計方向に移動する。これにともない、羽根４０は、固定軸８２を支点として開口５１の中心に近づくように揺動する。このようにして、開口５１の口径が調整される。尚、電磁アクチュエータ７０の回転位置を制御することにより、開口５１の口径を連続的に調整できる。

　尚、開口１１、８１の大きさよりも、開口３１、５１の方が小さい。また、開口３１、５１も略同径である。従って、全開状態での光量は、開口３１、５１によって画定されている。

　次に、磁性体９０について詳細に説明する。ロータ７２と磁性体９０との間に磁気的な吸引力が作用しているので、磁性体９０は、ロータ７２側に付勢される。これにより、減速部材２０は、薄板３０側に押圧されるように力が作用する。
また、減速部材２０は、ロータ７２に連動している。このため、薄板３０に対する減速部材２０の摺動抵抗が増し、減速部材２０と薄板３０とは摺接する。また、磁性体９０と減速部材２０とが摺接することによっても、磁性体９０に対する減速部材２０の摺動抵抗が増す。これにより、減速部材２０に対しては負荷が与えられる。従って、ロータ７２の回転に対しても負荷が与えられ、ロータ７２のハッチングが防止されている。ハッチングが防止されることにより、光量の調整精度が向上し、再露光を防止できる。また、羽根駆動装置１の作動音が低減する。

　このように作動音が低減されているので、例えば動画撮影機能を有したカメラに本実施例に係る羽根駆動装置を採用した場合、動画撮影時に羽根駆動装置の作動音が収録されてしまうような恐れを回避できる。

　また、ハッチングを防止すためにコイル状のバネを用いた場合と比較し、羽根駆動装置１の軸方向での薄型化が達成される。また、磁気的な吸引力は半永久的に変化しない。このため、バネのように長期的な使用に伴って付勢力が低減する恐れは少ない。従って、羽根駆動装置１は長期的にハッチングを防止できる。

　また、磁性体９０の材質や大きさ、厚さを変更することにより、磁性体９０とロータ７２との間に作用する磁気的な吸引力を調整できる。これにより、ロータ７２に対する負荷を容易に変更することができる。

　また、磁性体９０は、貫通孔９３を介して回転軸部７２３に貫通されているので、羽根駆動装置１は、軸方向での薄型化が確保されている。

　また、減速部材２０は、ロータ７２の回転よりも減速して回転する。磁性体９０は、このように減速された減速部材２０に対して負荷を与える。これにより、ロータ７２のみに直接負荷を与える場合よりも、ロータ７２のハッチングを効果的に防止できる。

　また、減速部材２０の一部分が磁性体９０によりロータ７２側に押さえつけられるので、例えば組立作業中に減速部材２０がめくれることが防止される。これにより、組立作業性が向上する。また、磁性体９０はバネのように伸縮しないため、組立が容易である。

　尚、磁性体９０の径は、小型化の観点からは、ロータ７２の径の１．５倍以下、製造の容易化の観点からは、ロータ７２の径の０．５倍以上が好ましい。また、磁性体９０の厚さは、０．０５ｍｍ～０．１ｍｍ程度が好ましい。

　次に、磁性体の変形例について説明する。図７（Ａ）（Ｂ）は、磁性体の変形例を示した図である。図７（Ａ）に示すように、貫通孔９３の付近には、貫通孔９３の中心部に向けて突出した２つの突部９４が形成されている。図７（Ｂ）は、回転軸部７２３に貫通された磁性体９０ａを示している。回転軸部７２３と磁性体９０ａとは、回転軸部７２３と突部９４とが噛合うようにして、嵌合している。これにより、磁性体９０ａは、回転軸部７２３と共に回転する。即ち、磁性体９０ａは、ロータ７２に連動して回転する。これにより、貫通孔９３の内周面と歯部７２４とが摺接して、歯部７２４の先端が削れることを防止できる。尚、磁性体９０ａは、軸方向に移動可能に回転軸部７２３と嵌合している。

　次に、羽根駆動装置の変形例について説明する。図８は、羽根駆動装置の変形例の断面図である。図８に示すように、羽根駆動装置１ａは、薄板３０を有していない。磁性体９０とロータ７２との間に、減速部材２０のみが挟まれている。また、減速部材２０は、ロータ７２、及び、磁性体９０の両方に摺接する。ロータ７２と磁性体９０によって、減速部材２０を挟み込み、スラスト方向の圧力を加え、ロータ７２と減速部材２０の間の摩擦力を高めているので、ロータ７２は、減速部材２０によって回転方向の負荷が与えられ、ガタつきが防止される。これにより、ロータ７２のハッチングが防止される。尚、磁性体９０の代わりに、ロータ７２と連動する磁性体９０ａを採用してもよい。

　仮に、コイルバネなどにより、ロータ７２が軸方向の一方側に直接付勢されガタつきを防止する従来の軸受け構造とした場合には、ロータ７２と支軸８７の接触抵抗が大きくなるので、ロータ７２、または、支軸８７の摩耗が促進されることがある。また、この場合には、摩耗を抑制するために、ロータ７２と支軸８７との間に潤滑剤を塗布することも考えられるが、ロータ７２と支軸８７との間に潤滑剤を塗布すると、潤滑剤が飛散する恐れがある。本実施例では、ロータ７２と磁性体９０によって、減速部材２０を挟み込みことにより、減速部材２０とロータ７２に回転方向の負荷を相互に与えているので、ロータ７２の軸方向の負荷を小さく出来、ロータ７２と支軸８７の接触抵抗を極めて小さく出来るので、ロータ７２、または、支軸８７の摩耗が抑制され、潤滑剤を塗布する必要などもない。

　以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

　例えば、ロータ７２に連動する磁性体９０ａとロータ７２との間に、薄板３０のみを配置し、ロータ７２と薄板３０とが摺接するように構成してもよい。また、薄板３０と磁性体９０ａとが摺接するように構成してもよい。また、薄板３０が、ロータ７２及び磁性体９０ａの双方と摺接するように構成してもよい。

　磁性体９０とロータ７２との間に、薄板３０のみを配置し、ロータ７２と薄板３０とが摺接する用に構成してもよい。

　磁性体９０とロータ７２との間に減速部材２０と薄板３０とが挟まれ、磁性体９０側に薄板３０が配置され、ロータ７２側に減速部材２０を配置し、ロータ７２と減速部材２０とが接触しないように配置してもよい。この場合、磁気的な吸引力により、薄板３０が減速部材２０に押し付けられて、薄板３０と減速部材２０とは摺接する。これにより、ロータ７２の回転に抵抗を与えることができる。

　また、ロータ７２に連動する磁性体９０ａと、ロータ７２との間に、減速部材２０のみを配置し、減速部材２０が磁性体９０ａと摺接し、かつ減速部材２０がロータ７２とも摺接するように構成してもよい。この場合、ロータ７２の回転に強い負荷を与えることができる。

　本実施例において、ロータ７２は、円筒部７２２と回転軸部７２３とがインサート成形により一体に形成された例を挙げたが、ロータと回転軸を別部品で構成し、圧入等により一体に形成してもよい。また、本実施例においては、回転軸部７２３に一体に歯部７２４が形成されているが、このような構成に限定されず、例えば回転軸にピニオンギアを圧入するものであってもよい。

　本実施例において、本発明の減速機構を用いた駆動装置として、羽根駆動装置やレンズ駆動装置の例を挙げたが、これに限定されず、例えばシャッタ羽根やＮＤフィルタを駆動して開口の光量を調整し、撮像素子へ入射する被写体光の光量を制御するシャッタ駆動装置に用いてもよい。

Claims (12)

1. 　着磁されたロータを含むアクチュエータと、
   　前記ロータとの間で磁気的な吸引力が生じる磁性体と、
   　前記ロータと前記磁性体とに挟まれる被挟持部材とを備え、
   　前記磁性体及び被挟持部材は、少なくとも一方が前記ロータに連動すると共に、互いに摺接する駆動機構。
2. 　着磁されたロータを含むアクチュエータと、
   　前記ロータとの間で磁気的な吸引力が生じる磁性体と、
   　前記ロータと前記磁性体とに挟まれる複数の被挟持部材とを備え、
   　前記複数の被挟持部材は、少なくとも一つは前記ロータに連動すると共に、互いに摺接する、駆動機構。
3. 　着磁されたロータを含むアクチュエータと、
   　前記ロータとの間で磁気的な吸引力が生じる磁性体と、
   　前記ロータと前記磁性体とに挟まれる被挟持部材とを備え、
   　前記ロータは、前記被挟持部材と摺接する、駆動機構。
4. 　前記被挟持部材は、前記ロータに摺接する、請求項１又は２の駆動機構。
5. 　前記被挟持部材は、前記ロータに連動し、前記ロータよりも減速して回転する、請求項１乃至３の何れかの駆動機構。
6. 　前記ロータは、回転軸を含み、
   　前記磁性体は、前記回転軸が貫通した貫通孔を有している、請求項１乃至３の何れかの駆動機構。
7. 　前記ロータは、前記回転軸の先端に設けられたギアを含み、
   　前記磁性体は、前記ロータの軸方向に移動可能に前記ギアと嵌合して前記ロータと連動する、請求項６の駆動機構。
8. 　請求項１乃至３の何れかの駆動機構と、
   　開口を有した基板と、
   　前記ロータの動力により駆動すると共に、前記開口を通過する光量を調整する羽根とを備えている、羽根駆動装置。
9. 　前記被挟持部材は、前記ロータに連動し、前記駆動機構からの動力を前記羽根に伝達する伝達部材を含む、請求項８の羽根駆動装置。
10. 　前記伝達部材は、前記駆動機構からの動力を減速して前記羽根に伝達する、請求項９の羽根駆動装置。
11. 　前記伝達部材は、シート状である、請求項９又は１０の羽根駆動装置。
12. 　請求項８の羽根駆動装置を備えた光学機器。

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