JPH0695207A - 絞り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来の絞り装置では、電磁アクチュエータの
ロータの速度を検出する速度検出手段と、該ロータの停
止位置を検出する位置検出手段と、を必要とし、該検出
手段のためのコネクターとして大型のものを要するた
め、電子部品実装の高密度化に対応できなかった。本発
明は、この欠点を排除し、従来よりも小型化できる絞り
装置を提供する。 【構成】 本発明の絞り装置では、該アクチュエータの
制動コイルを位置検出手段として利用し、該制動コイル
に位置検出回路を接続し、該アクチュエータの駆動コイ
ルの駆動回路には位置信号となる交流信号を発生する発
振器を接続するとともに該位置検出回路の出力を微分し
て該駆動回路にフィード・バックするように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ等の光学機
器に使用する絞り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の絞り装置の構成を図６乃至図９に
示す。図６及び図７において、１は絞り羽根駆動用電磁
アクチュエータの回転軸、２は回転軸１に固定された永
久磁石（絞り羽根駆動用アクチュエータのロータ）、５
は永久磁石２と磁気回路を構成するヨーク、６は該アク
チュエータの制動コイル１５と該アクチュエータの駆動
コイル１４が装着されたコイル枠、７は駆動コイル１４
と制動コイル１５のコイル端子が接続されている端子基
板、８は絞り羽根１１及び１２を案内するためのガイド
ピン８ｂ及び８ｃと絞り開口８ａが設けられるとともに
回転軸１を回転可能に保持している羽根ケース、９は中
央部において回転軸１に固定されるとともに両端部に突
設されたピン９ａ及び９ｂに絞り羽根１１及び１２が枢
着されている絞り羽根駆動レバー、１０は羽根ケース８
に固定された裏蓋、である。絞り羽根１１及び１２には
ガイドピン８ｂ及び８ｃが相対摺動可能に挿入される直
線溝１２ｂ及び１１ｂが貫設されている。１６は回転軸
１を回転可能に保持するとともに羽根ケース８にコイル
枠６及びヨーク５とともにビス８ｄにより固定されてい
る軸受けケース、１４は通電する事により永久磁石２に
回転力を与える駆動コイル、１５は永久磁石２の回転す
る速度を検出するとともに永久磁石２に制動をかける制
動コイル、１７はコイル枠６のミゾ部６ａ内に挿入され
てテープなどで固定されるとともに永久磁石２の回転方
向の位置を検知するホール素子、である。

【０００３】前記構成において、絞り羽根の開閉動作中
の任意の位置はホール素子１７により検出される。（永
久磁石２の位置によってホール素子１７を通過する磁束
密度が変化する様に永久磁石２が着磁してあるのでホー
ル素子１７の出力電圧により絞り羽根の位置が検出され
る。）又、絞り装置の羽根の開閉動作の速度は制動コイ
ル１５により検出される。すなわち、永久磁石２が回転
作動すると制動コイル１５に電圧が誘起され、該誘起電
圧の大きさから絞り羽根の速度の情報が得られる様にな
っている。

【０００４】図８は前述した従来の絞り装置のアクチュ
エータの制御回路を示した図である。同図において、４
０は駆動コイル１４に対する印加電圧を制御するための
反転増幅回路を構成する演算増幅器（以下にはオペアン
プと略記する）であり、帰還抵抗２７と抵抗２８及び可
変抵抗３７〜３９とともに反転増幅回路を構成してい
る。３６はビデオカメラ等の光学機器内に設けられてい
るカメラ制御回路もしくは露出制御回路から発生される
絞り制御信号であり、該信号３６を増幅して駆動コイル
１４に印加することにより該アクチュエータのロータ
（すなわち永久磁石２）を回転させる。

【０００５】前述の制動コイル１５はオペアンプ４０の
非反転入力端子と抵抗２８とに接続され、永久磁石２の
回転動作に応じて該コイル１５に誘起された誘導電圧
（永久磁石２の回転速度に比例する電圧）がオペアンプ
４０にフィードバックされる。また、制動コイル１５に
生じた誘導電圧は駆動コイル１４により生じる磁界とは
逆向きの磁界を該コイル１５に生じさせるので永久磁石
２には制動がかけられる。

【０００６】前述のホール素子１７は永久磁石２の瞬時
回動位置（回転位相）を検出するために永久磁石２の着
磁面（すなわち外周面）に対向する位置に配置されてお
り、永久磁石２が回転軸１を中心として回動された時に
永久磁石２の着磁面が移動することによる磁界の変化に
応じて出力を発生する。

【０００７】図９は永久磁石２（ロータ）の瞬時位置検
出素子ととしてのホール素子１７に接続された回路を示
したものである。同図において、４１はホール素子１７
を定電流駆動するためのホール素子駆動回路を構成して
いるオペアンプであり、オペアンプ４１の出力端子はホ
ール素子１７の駆動電流入力端子ａに接続され、オペア
ンプ４１の反転入力端子はホール素子１７の駆動電流出
力端子ｂに接続されるとともに接地抵抗４６に並列接続
されている。オペアンプ４１の非反転入力端子には可変
抵抗４３〜４５が接続され、この可変抵抗４３〜４５に
より、オペアンプ４１からホール素子１７に流れる電流
が常に一定となるように調整されている。

【０００８】４２はホール素子１７の出力電圧を検出す
るための差動増幅器を構成しているオペアンプであり、
オペアンプ４２及び帰還抵抗５２並びに抵抗５０と５
１、及び可変抵抗４７〜４９によって該差動増幅器が構
成されている。この差動増幅器はホール素子１７の出力
電圧端子ｃ及びｄから生じる電圧出力から同相分を除去
して真の出力（永久磁石２の回動による磁界変化を表わ
す出力）を取出す機能を有している。オペアンプ４２の
反転入力端子は抵抗５１を介してホール素子１７の一方
の出力電圧端子ｄに接続され、オペアンプ４２の非反転
入力端子は抵抗５０を介してホール素子１７の他方の出
力電圧端子ｃに接続されている。

【０００９】永久磁石２が回転軸１を中心として回動す
ると、永久磁石２によるホール素子１７に対する磁界の
変化が生じ、その磁界変化によりホール素子１７の出力
電圧端子ｃ及びｄには電圧出力が生じ、この電圧出力は
オぺアンプ４２を含む差動増幅器により同相分が除去さ
れた後、不図示のカメラ制御回路もしくは露出制御回路
に入力される。該カメラ制御回路もしくは露出制御回路
はオペアンプ４２の出力にもとずいて該ロータ（永久磁
石２）の停止位置や回動角を検出し、該停止位置や回動
角により絞り装置の開き度や動作量の判断を行い、オペ
アンプ４０に対する駆動を決定する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の構成の絞
り装置では位置検出と速度検出を別々の検出手段で検出
する為、次の様な欠点があった。

【００１１】（１）制動コイル、駆動コイル、ホール素
子を回路と結線する際、８極のコネクターを必要とする
為、近年の高密度実装に対して不利である。

【００１２】（２）絞り装置を小型化した場合、ホール
素子などの位置検出素子が装着できなくなる。

【００１３】本発明は部品点数を増やすことなく上記の
ような問題点を解決する絞り装置を提供する事を目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明では絞り装置の小
型化を実現するために、制動コイル１５を位置検出手段
とし、該コイル１５に位置検出回路を接続し、該位置検
出回路の出力を微分して駆動コイル制御回路へフィード
バックすることにより従来の絞り装置で必要とされてい
た位置検出手段としてのホール素子を廃止したことを特
徴とする。以下の実施例に示す本発明の絞り装置では、
絞り羽根駆動用アクチュエータのロータ（永久磁石）の
着磁面（外周面）とは別の位置（端面）に磁気材料片を
取付ける一方、該アクチュエータの駆動コイルの印加電
圧に交流信号を重畳させるための交流発振器を該駆動コ
イル制御用の駆動オペアンプに接続し、該磁気材料片と
該制動コイルとの接近及び離間にもとずく相互インダク
タンスの変化に応じて該制動コイルに生じた交流電圧を
検出する信号検出回路系（たとえば、ハイパスフィルタ
ー、交流アンプ、整流回路、ローパスフィルター、オフ
セット調整用アンプ、ダイナミックレンジ調整用アン
プ）を該制動コイルに接続し、該駆動コイル制御用の該
駆動アンプの入力端子には該信号検出回路系の出力を微
分する微分回路を接続したことを特徴とする。すなわ
ち、本発明の絞り装置では、該磁気材料片と制動コイル
との間の相互インダクタンスの変化に応じて該制動コイ
ルに生じた交流電圧を該信号検出回路系により該ロータ
（永久磁石２）の位置信号として検出し、該位置信号を
微分して速度信号として駆動コイルの制御アンプにフィ
ードバックすることで該ロータの速度制御を行うように
したので、制動コイルを速度検出手段にする必要がなく
なり、また、位置検出手段としてのホール素子を設置す
る必要がなくなった。

【００１５】

【実施例】以下に図を参照して本発明の一実施例として
の絞り装置について説明する。なお、本発明は絞り装置
の機械的構造にあるのではなく、絞り羽根駆動用アクチ
ュエータの制御系にあるので、アクチュエータ以外の機
械的構造についての説明は必要がないかぎり省略する。
また、電気的構成においても従来装置と同一の構成要素
については図８及び図９における表示符号と同じ符号で
表示するとともに説明を省略する。

【００１６】図１は本発明の絞り装置に用いられる電磁
アクチュエータの制御回路の一実施例を示したものであ
る。なお、図１において図８及び図９と同一符号で表示
した構成要素の説明は省略する。図３及び図４におい
て、６３及び６４は磁気材料片で、永久磁石２の両端面
に接着などで固定されている。

【００１７】本発明では絞り装置の開閉動作の任意の位
置を検出するために永久磁石２の両端面に磁気材料片６
３及び６４を設けているので永久磁石２の任意の停止位
置により駆動コイル１４と制動コイル１５の間の相互イ
ンダクタンスが変化し、該インダクタンス変化を制動コ
イル１５の出力として検出する。

【００１８】磁気材料片６３と磁気材料片６４は同形状
でも良い。磁気材料片６３、磁気材料片６４の駆動コイ
ル１４と制動コイル１５との位置関係は例えば図２のよ
うになる。図２（ｃ）は絞り装置が全開している状態を
示し、図２（ｂ）は全閉している状態を示している。こ
のときの磁気材料片６４は磁気材料片６３と同位相に置
くと絞り装置の全開から全閉までの駆動コイル１４と制
動コイル１５との相互インダクタンスの変化がより大き
くとれる。また、磁気材料片６３及び６４と駆動コイル
１４と制動コイル１５との位置関係は１８０°逆でも同
様の効果が得られる。永久磁石２の回転角度に対する相
互インダクタンスの変化は磁気材料片の形状を任意に変
えて直線性を持たせたり非直線性をもたせたりする事が
可能である。

【００１９】次に、図１の構成について説明する。図１
において、２５は演算増幅器で、固定抵抗２８，２９で
増幅度が決定されて制御信号３６により駆動コイル１４
に電源を供給する。２６は駆動コイル１４に直流成分に
加えて交流信号を供給する交流発振器である。該交流発
振器２６により駆動コイル１４に供給される交流成分は
永久磁石２が応答できない周波数に設定されていて電圧
振幅と周波数は一定となっている。１８は交流発振器２
６で駆動コイル１４に供給され制動コイル１５に相互誘
導により生じた交流成分を検出するハイパスフィルター
である。１９はハイパスフィルター１８より検出された
交流成分を増幅する交流増幅器、２０は整流回路、であ
る。２１は整流回路２０の出力をさらに直流に平滑する
ためのローパスフィルター、２２，２３は演算増幅器
で、固定抵抗２９，３０，３１，３３，３５と可変抵抗
３２，３４で構成される増幅回路で、ローパスフィルタ
ー２１の出力を適切な信号レベルに調整する事ができる
様になっていて演算増幅器２３の出力信号は位置の情報
として利用できる。２４は微分回路で、演算増幅器２３
の出力変化を微分し永久磁石の回転速度を演算増幅器２
５に負帰還がかかる様に接続し速度制御ができる。

【００２０】図２は駆動コイル１４の入力波形と制動コ
イル１５の出力波形を示し、図２（ｂ）は絞り装置が全
閉のとき図２（ｃ）は絞り装置が全開の状態のときを示
す。図２でわかる様に図２（ｂ）及び図２（ｃ）の磁気
材料片６３の位置と制動コイル１５の出力を実験結果よ
り図示してある。５３は直流成分に交流発振器２６で合
成される合成波、５４は絞り装置が全閉のときの制動コ
イル１５の出力波形、５５は絞り装置が全開のときの制
動コイル１５の出力波形、である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば位
置検出素子が不要となるので絞り装置の小型化に有利で
ある。また、位置検出素子が不要となることでコネクタ
ーのピン数が減少し実装面積の減少を図る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した絞り装置のアクチュエータの
電気的構成を示した図。

【図２】（ａ）は図１の構成において駆動コイル１４の
入力波形。（ｂ）は絞り装置が全閉の時の制動コイル１
５の出力波形。（ｃ）は絞り装置が全開の時の制動コイ
ル１５の出力波形。

【図３】本発明の絞り装置の断面図。

【図４】本発明の絞り装置の正面図。

【図５】（ａ）は本発明の絞り装置の全開時の一部の正
面図。（ｂ）は本発明の絞り装置の全閉時の一部の正面
図。

【図６】従来の絞り装置の断面図。

【図７】従来の絞り装置の正面図。

【図８】従来の絞り装置のアクチュエータの制御回路の
概略図。

【図９】従来の絞り装置の位置検出系の概略図。

【符号の説明】

１…回転軸 １４…駆動コイル ２…永久磁石 １５…制動コイル ６３…磁気材料片 １６…軸受けケース ６４…磁気材料片 １７…ホール素子 ５…ヨーク １８…ハイパスフィ
ルター ６…コイル枠 １９…交流増幅器 ７…端子基板 ２０…整流回路 ８…羽根ケース ２１…ローパスフィ
ルター ９…アームレバー １０…地板 ２４…微分回路 １１…絞り羽根 ２６…交流発振器 １２…絞り羽根 ２２，２３，２５，４０，４１，４２…演算増幅器 ３２，３４，３８，４４，４８…可変抵抗器 １３…軸受ケース ３６…制御信号 ２７，２８，２９，３０，３１，３３，３５，３７，３
９，４３，４５，４６，４７，４９，５０，５１，５２
…固定抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓ極とＮ極とが外周面に着磁された円柱
   形の永久磁石製ロータと、該ロータの外周面に対向する
   ように配置された駆動用コイルと、該ロータをはさんで
   該駆動用コイルに対向する位置に配置された制動用コイ
   ルと、該駆動用コイルに駆動用電圧を印加するための駆
   動回路と、を有した電磁アクチュエータを具備している
   絞り装置において、 該ロータの端面には該ロータの外周面の着磁領域と交叉
   する方向に広がる磁気材料片が取付けられ、 該駆動回路の入力側には該駆動コイルに交流信号を印加
   するための交流発振器が設けられ、 該ロータが回転した時に該制動コイルと該磁気材料片と
   の相互インダクタンス変化からロータ位置信号を検出す
   る位置信号検出回路が該制動コイルに接続されており、 該位置検出回路の出力を微分して該駆動回路の入力に印
   加する微分回路が該位置検出回路の出力端と該駆動回路
   の入力端との間に接続されていることを特徴とする絞り
   装置。
2. 【請求項２】 該位置検出回路は、ハイパスフィルタ
   ー、交流増幅器、整流器、ローパスフィルター、等を含
   んでいることを特徴とする請求項１の絞り装置。