JPH01120544A - 電磁駆動絞り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明はカメラ等の光学機器に搭載するたる。

［発明の背景］ ビデオカメラは映画等の撮影用や一般の画像記録用に用
いられるほか、ロボット等の自動機器のための物体認識
センサーや防犯設備の監視センサーなどとして広く用い
られているが、従来のビデオカメラはかなり大型である
とともにかなり高価でもあるため、かなり普及したとは
言うものの、まだ各種の潜在需要を満すには至っていな
い。

ビデオカメラに関する市場調査によれば潜在需要は膨大
であり、低価格の超小型ビデオカメラが開発されれば該
カメラを種々の分野に適用・することによってその膨大
な潜在需要を顕在化させることができると予想されてい
る。

このような現状を考慮して現在、直径５〜１５ｍｍ程度
の円柱形の超小型ビデオカメラの開発が企図されている
が、このような小径のビ′デオカメラ乃至ステイルカメ
ラに関する技術開発は過去には行われたことがないので
、このビデオカメラの実用化のためには解決しなければ
ならぬ技術問題がかなりあり、たとえば絞り装置に関す
る問題もその一つであった。この超小型カメラはその寸
法の面から、人が手で支持しつつ撮影するという使用形
態よりも他物体に支持させつつ無人状態且つ遠隔操作で
使用するという使用形態に適しているため、該カメラの
シャッターや絞り装置は電動型であることが必要である
が、該カメラは非常に小型であるためたとえば、レンズ
シャッターカメラに搭載されている公知の電磁駆動絞り
装置を利用することは不可能であった。また、公知の電
磁駆動絞り装置のモータ部分はコンパクトカメラのレン
ズ径を基準として設計されているので該モータ部分を単
に小型化しただけでは出力不足となって絞り羽根を駆動
できなくなることがわかっている。従フて、前記の超小
型カメラを実現するためには、コンパクトカメラに搭載
されている公知の電磁駆動絞り装置とは異なる構造の新
規な電磁駆動絞り装置の開発が必要であった。

°′なお、従来、コンパクトカメラ等に搭載するために
提案されている各種の電磁駆動絞り装置の中には、環状
円板形のステータと環状円板形のロータとを有したモー
タを具備するとともに該ロータに絞り羽根が枢着されて
いる構造のものがあるが、この型式の電磁駆動絞り装置
を小型化した場合、モータ出力が著るしく小さくなフて
絞り羽根を駆動できなくなり、また、絞り羽根を駆動で
きるような出力を該モータから得られるように設計を行
うとモータの外径が大型化してしまう、という問題があ
った。

一方、前記の如き超小型絞り装置を設計する場合、前記
の如きモータに関する問題とは別に絞り羽根に関する次
のような問題のあることも判明している。

一般に絞り装置では、絞り全閉時には各絞り羽根の先端
が互いに重なり合って相互接触した状態となるので各絞
り羽根はそれぞれの先端を押し曲げられてたわんだ状態
となるが、コンパクトカメラ等の絞り装置では各絞り装
置の長さが比較的長いので絞り羽根のたわみ角が小さく
、従って、絞り羽根のたわみが絞り羽根の回動に悪影響
を及ぼすことはなかった。

これに対し、前記の如き超小型の絞り装置では各絞り羽
根の長さが短いため、各絞り羽根のたわみ角が大きく、
従って、各絞り羽根が光軸に対する直交平面内で回動で
きなくなって回動中に他の絞り羽根と衝突を起す危険性
があった。

［発明の目的］ この発明の目的は、超小型カメラに好適な電磁駆動絞り
装置を提供することであり、従来公知のの電磁駆動絞り
装置（もしくは直接電動式シャッター）とは異なる新規
な構造の電磁駆動絞り装置を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明によるカメラの電磁駆動絞り装置は、円筒形のレ
ンズ保持部を中心部に有した本体と、該レンズ保持部と
同心の円筒形部分に局面に沿った形状の永久磁石を有す
るとともに該円筒形部分が該レンズ保持部の外周面に沿
って回動しうるように構成されたロータと、該ロータの
該円筒形部分に対して平行に形成されるとともに該円筒
形部分の周面に対して所要の間隙を以て対向するように
該本体等に直立固定されたヨークレス駆動コイルと、該
ロータの回動に連動して開閉動作する複数の絞り羽根と
、を具備して成り、該レンズ保持部及び該ロータの該円
筒形部分並びに該ヨークレス駆動コイルが光軸方向にお
いてほぼ同一位置に配置されるととも同心円状に配置さ
れていることを特徴とするものである。

本発明の絞り装置では駆動コイルが円筒面状の湾曲片で
ありヨークレスとして構成され、該ヨークレス駆動コイ
ルと永久磁石を存する円筒形のロータとが該レンズ保持
部の外側に同心円状に配置されているので直径が小さく
、しかも　゛全長の短かいカメラに適した小型の絞り装
置を構成することができる。また、直径寸法にくらべて
駆動コイルを大きくすることができるので小径にもかか
わらず大きな駆動力を発生できるモータが構成されてお
り、従って、公知のレンズシャッターカメラの電磁駆動
絞り装置の構成では不可能であった小型の電磁駆動絞り
装置を実現することができる。

［発明の実施例］ 以下に図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明による絞り装置を内蔵した超小型カメラ
の概略縦断面図であり、第１図では本発明の絞り装置を
除いた他の殆んどのカメラ構造部分については図示され
ていない。第２図は本発明の絞り装置の要部分解斜視図
、第３図は、第１図におけるＩＩＩ　−ＩＩＩ矢視断面
図、第４図は本発明の絞り装置を内蔵している超小型ビ
デオカメラの外観を示した斜視図、である。

第１図において、１は該カメラのカメラボディであり、
該カメラボディ１の先端部近傍には本発明による絞り装
置２と、レンズ前玉Ｌ１と、が内蔵されている。

、本発明による絞り装置２は、カメラボディ１に固定さ
れる本体３と該本体３に対して回動可能なロータ４と、
該本体３に固定されたコイルユニット５と、該ロータ４
の前端面に枢着された複数の絞り羽根６〜８と、該ロー
タ４に固定された永久磁石９及び１０と、該絞り羽根６
〜８の開閉動作を制御するカム溝を備えるとともに該本
体３に固定された前カバー１１と、を具備している。

本体３はその中心部に円筒形のレンズ保持部３ａを具備
するとともに該レンズ保持部３ａと同心の外側円筒部３
ｂを有した二重円筒形構造であり、該レンズ保持部３ａ
の外周面と外側円筒部３ｂの内周面との間に環状空間が
形成されている。該レンズ保持部３ａの内部にはレンズ
後玉Ｌ２が収容され、該レンズ保持部３ａの先端部外周
面にはロータ４を回蚊可能に支持するための球体１２の
転勤路として周方向凹部３ｃ（第２図参照）が形成され
ている。また、該本体３の外周面には前カバー１１の連
結固定用のビスを挿入するためのビス挿入孔３ｄ（バカ
孔）が貫設されている。

本体３のレンズ保持部３ａと外側円筒部３ｂとの間に形
成された環状空間には内側円筒部４ａと外側円筒部４ｂ
とを具備した二重円筒形ロータ４が挿入され、該ロータ
４の内側円筒部４ａは本体３のレンズ保持部３ａの外周
面に該球体１２を介して回転可能に嵌装されている。

該ロータ４の内側円筒部４ａの外周面の２ケ所には第３
図に示すように該ロータの中心に関して対称位置に円筒
状の湾曲した一対の永久磁石９及び１０が固定されてい
る。また、該ロータ４の前方端板部には第２図に示すよ
うに３枚の絞り羽根６〜８を枢着するための３個のビン
孔４０〜４ｅが形成され、各ビン孔４０〜４ｅには各絞
り羽根６〜８の一面に突設されている枢着用のビン６ａ
〜８ａ（６ａは図示されていない）が動可能に挿入され
ている。該ロータ４の外側円筒部と前方端板部には該絞
り装置の組立の際の位置決めの°ため５第２図に示した
ように切欠き４ｆが形成されており、該絞り装置の組立
の際には該切欠きの位置に該本体３のビス挿入孔３ｄと
後述の前カバー１１の突片とが位置決めされるようにな
りている。

本体３のレンズ保持部３ａと外側円筒部３ｂとの間に形
成されている環状空間には第２図に示したコイルユニッ
ト５が配置され、該コイルユニット５に設けられた複数
のコイルがロータ４の外側円筒部４ｂと該永久磁石９及
び１０とに対して各々所定の間隙を以って対向するよう
に該環状空間内に配置されている。該コイルユニット５
は、本体３の後方端板部に形成された環状溝に嵌合固定
される環状円板形のプリント配線板１３と、該プリント
配線板１３の周縁と平行な円弧に沿って配置されるとと
もに該プリント配線板上に直立固定された４個の円筒面
状に湾曲した板状のヨークレス状のコイル１４〜１７と
、によって構成されている。該プリント配線板１３には
各コイルに接続される配線１８が取付けられており、該
配線１８は該ロータの切欠！１４ｆの位置に配置されて
いる。各コイル１４〜１７は第２図に示されるようにプ
リント配線板１３の中心に対して放射方向の軸線を中心
として巻かれており、且つ、プリント配線板１３の周縁
と平行な円弧に沿って円筒面状に湾曲している。これら
の４個のコイルのうち、プリント配線板の軸心に関して
対称位置に配置された一対のコイル１４及び１５は該ロ
ータ４を駆動する電磁力を発生するための駆動用コイル
であり、他の一対のコイル１６及び１７は該ロータの回
動速度と回動方向とを検出するための検出用コイルとな
っている。

プリント配線板１３には第５図及び第６図に示すように
各コイルの下端部を嵌入固定するための円弧状の溝１３
ａが形成されており、各コイルは該溝１３ａの一つに嵌
入されて該プリント配線板１３に固定される。該溝１３
ａは各コイルを湾曲した形状に保持する機能、ほか、各
コイルとロータの外側円筒部との間のギャップや各コイ
ルと永久磁石との間のギャップを一定に保つ機能を有し
ており、該溝１３ａの深さｔはコイルが倒れたり変形し
たりしないようにかなり大きな値に設計されている。な
お、該溝１３ａの深さを所定値以上にするために該溝の
配置されている部分のみを肉厚に構成してもよい。

各コイルは第１図及び第３図に示すように永久磁石９及
び１０の外周面とロータの外側円筒部４ｂの内周面とに
対して所定の間隙をおいて対向配置されているが、各コ
イルは第３図に示すように各永久磁石９及び１０の周方
向の中心から片側へ寄った位置に配置されている。

第７図は永久磁石と各コイルとの位置関係を更に詳細に
示すとともにロータ休止位置における磁束分布の状況を
示した図である。

各永久磁石９及び１０は７図に示すように（７図では絞
り装置の半部のみを示す）周方向に沿って一端側から他
端側へ向ってＳ、Ｎ、’Ｓとなるように分極されており
、駆動コイル１４の中心と検出コイル１６の中心とはそ
れぞれ永久磁石のＳ極とＮ極との境界位置に配置されて
いる。従フて、駆動コイル１４と検出コイル１６は第７
図の如く光軸と直交する面内においてそれぞれの一半部
が永久磁石９のＮ極もしくはＳ極に対向し、他の一半部
が永久磁石９のＳ極もしくはＮｌｉに対向している。な
お、ロータに駆動トルクを与えるコイル部分は駆動用コ
イルの光軸方向部分（第７図で紙面に直交する方向の巻
線部分）であり、２つの光軸方向部分のうち、一方は永
久磁石９のＮ極に対向し、他方はＳ極に対向している。

永久磁石９から発生する磁束の分布は図示のようになり
、この状態で駆動コイル１４に図示の方向の電流が流れ
ると、フレミングの左手の法則によって駆動コイル１４
の２つの光軸方向部分にはそれぞれ図示矢印ＴＩ及びＴ
２のトルクが作用するが、該駆動コイル１４は本体３に
固定されているため、ロータ４が該ＷｉＡｗＪコイル１
４に対して矢印Ａの向きに動かされることになる。ロー
タ４が第７図の位置から矢印Ａの向きに回動されて駆動
コイル！４の２つの光軸方向部分が共に永久磁石９のＮ
極領域に対向する位置に相対８動すると、駆動コイルの
一方の光軸方向部分（第７図において下側の部分）に対
して作用する電磁力の向きが逆になるためロータ４は停
止する。

一方、ロータ４が第７図の位置から矢印Ａ方向に回動さ
れると、永久磁石９のＮ極領域が検出コイル１６から遠
去かり代ってＳ領域（第７図では上方のＳ極領域）が検
出コイルの中心部に向って移動してくるので、検出コイ
ル１６の二つの巻線部分と鎖交する磁束数が変化するた
め、その鎖交磁束変化を補償する方向の請導電流が該検
出コイル１６に生じ、該検出コイル１６に接続されてい
る不図示の制御回路においてロータ４の回動速度（すな
わち絞り羽根の開閉速度、絞り変化率）と回動方向とが
検出される。

該制御回路は該絞り装置を通る光量を一定に制御する機
能を有し、検出コイル１６及び１７により検出された絞
り羽根開閉速度と他の光量検出子により検出された光量
とに応じて実際の光量を算出し、設定光量と実際の光量
との差を零にするように駆動コイル１４．１５に対する
供給電流を変化させる。

なお、駆動コイルに供給する電流の方向を第７図の状態
とは逆向きにすれば、ロータ４に作用するトルクの向き
は第７図とは逆になってロータ４は矢印Ａとは逆向きに
駆動される。

第８図はロータ４の縦断面における磁束分布を示したも
のであり、永久磁石°９の外周面のＮ極領域から生じた
磁束は図示のようにロータ４の外側円筒部４ｂとロータ
の前方端板部とを通って永久磁石９の内周面のＳ極領域
に戻る磁気回路を構成する。この磁気回路によって生じ
る電磁力はロータ４を第８図において下向きに（絞り装
置の前方から後方へ向って）付勢する力となり、従って
、ローラ４に前向きの軸方向移動を生じさせぬようにす
る効果がある。

本実施例の絞り装置ではロータ４が二重円筒形のいわゆ
るダブルロータ構造となっているので永久磁石から生じ
た磁束の殆んどが駆動コイルと鎖交した後にロータを通
って該永久磁石に戻り、従りて漏れ磁束が公知のスピン
ドルモータにくらべて少いため漏れ損も少く、その結果
効率のよい駆動源を有した絞り装置となっている。

また、軸方向断面において生じる電磁力がロータ４を軸
方向後方へ付勢する力となっているため、ロータ４が軸
方向に振動する恐れがなく、軸受としての球体１２もレ
ンズ保持部３ａの外周の周方向何凹部３Ｃから脱出する
恐れがない。

なお、球体１２が該周方向凹部３Ｃから脱出しないよう
に該周方向凹部３Ｃには押えリング１９が嵌着されてい
る。

絞り羽根６〜８の前方に配置される前カバー１１は本体
３に締結されるように構成されており、本体３のビス挿
入孔３ｄに合致するねじ孔１１ａを具備した突片１１ｂ
が軸方向に突設されている。該絞り装置の組立の際には
該突片１１ｂと本体３のビス挿入孔３ｄとをロータ４の
切欠き４ｆの位置に位置決めするとともに該ビス挿入孔
３ｄと該突片１１ｂのねじ孔１１ａとを合致させた後、
該ビス挿入孔３ｄを通って該ねじ孔１１ａに不図示のビ
スをねじ込むことによって本体３と前カバー１１とを締
結する。

前カバー１１の前方端板部には各絞り羽根６〜８の他面
に突設されている従動ピン６ｂ。

７ｂ、８ｂを摺動可能に挿入するための３個のカム溝１
１ｃ、ｌｉｄ、ｌｉｅが貫設されている。このカム溝は
本実施例の場合、前カバー１１の軸心に関して放射方向
に延在する直線溝となっており、各カム溝ｔｉｅ〜ｌｉ
ｅは該軸心に関して互いに１２０″″ずつ隔った位置に
形成されている。

ロータ４の前方端板部に枢着された３枚の絞り羽根６〜
８はロータ４の回動に応じて該前方端板部の面とほぼ平
行に（光軸に対して直交する平面内で）それぞれの枢着
点を中心として揺動する。絞り羽根６〜８は本体３のレ
ンズ保持部３ａの前端面に貫設された光路孔３ｅ（第１
図参照）の開閉を行う。該光路孔３ｅが完全に絞り羽根
で閉じられた全閉状態では各絞り羽根の先端部分は光軸
方向において互いに重り合って接触するが、該光路孔３
ｅが完全に開かれた全開状態では各絞り羽根の先端は互
いに離れた位置に停止する。また、該光路孔３ｅが全開
された時には各絞り羽根の従動ピン６ｂ〜８ｂは前カバ
ー１１の各カム溝の最外端位置に移動し、該光路孔３ｅ
が全閉された時には各絞り羽根の従動ピン６ｂ、７ｂ、
８ｂは各カム溝の最内端位置に移動する。

なお、以上の実施例では永久磁石がロータ４の内側円筒
部に取付けされているが、永久磁石をロータの外側円筒
部の内周面に取付けた構造を採用してもよく、また、ロ
ータは必ずしも二重円筒形でなくともよい。

［発明の効果］ 本発明の電磁駆動絞り装置では、絞り羽根を駆動するモ
ータのロータが円筒形に形成される一方、該ロータにト
ルクを生じさせるためのヨークレス駆動コイルと永久磁
石とが該ロータの円筒面と平行な円筒面形状に湾曲形成
されるとともに該ロータに対して同心円状に配装置され
ているので該ロータが小径であるにもかかわらず大きな
トルクを発生しうるモータが構成されており、従って、
本発明によれば超・小型ビデオカメラ等に適した超小型
の電磁駆動絞り装置が提供される。また、本発明の電磁
駆動絞り装置ではモータ部分の内側にレンズを配置する
ことができるので、絞り装置とカメラ鏡筒とが一体化し
た極めて小型のカメラを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電磁駆動絞り装置を内蔵した超小
型ビデオカメラの要部概略縦断面図、第２図は第１図の
カメラに内蔵されている本発明の電磁駆動絞り装置の要
部分解斜視図、第３図は第１図のｌｌｌ−［１矢視断面
図、第４図は第１図に示したカメラの外観を示した斜視
図、第５図は前記の電磁駆゛動絞り装置の一部であるコ
イルユニットのプリント配線板の正面図、第６図は同プ
リント配線板の断面図、第７図は前記電磁駆動絞り装置
の要部に関する半部拡大横断面図、第８図は該電磁駆動
絞り装置から絞り羽根を省略して表わした拡大縦断面図
である。 １・・・カメラボディ　　２・・・電磁駆動絞り装置３
・・・（電磁駆動絞り装置２の）本体４・・・Ｏ−夕５
−・・コイルユニット６〜８・・・絞り羽根　　９．１
０・・・永久磁石１１・・・前カバー　　　１３・・・
プリント配線板１４．１５・・・駆動コイル １６．１７・・・検出コイル 第５図 ■

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒形のレンズ保持部を有した本体と、該レンズ保持部
   と同心の円筒形部分に周面に沿った形状の永久磁石を有
   するとともに該円筒形部分が該レンズ保持部の外周面に
   沿って回動しうるように構成されているロータと、該ロ
   ータの該円筒形部分に対して周方向及び軸線方向に平行
   な円筒面形状に形成されるとともに該円筒形部分に対し
   て所要の間隙をおいてコイル面が対向するように該本体
   等に直立固定されたヨークレス駆動コイルと、該ロータ
   の回動に応じて開閉動作する絞り羽根と、を具備して成
   り、該レンズ保持部及び該ロータの該円筒形部分並びに
   該ヨークレス駆動コイルが軸線方向においてほぼ同一位
   置に配置されるとともに該レンズ保持部及び該ロータの
   該円筒形部分並びに該ヨークレス駆動コイルが同心円状
   に配置されていることを特徴とするカメラの電磁駆動絞
   り装置。