JPH0743491B2 - 電磁駆動絞り装置 - Google Patents

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めの電磁駆
動絞り装置に関し、特に超小型カメラに好適な電磁駆動
絞り装置に関するものである。

〔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、ロボツ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
技術的問題がかなりあり、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
ヤツ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
ヤツ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。

従って、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って絞り
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
の如きモーター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た湾曲状態となる
が、コンパクトカメラ等の絞り装置では各絞り羽根の長
さが比較的長いので絞り羽根のたわみ角が小さく、絞っ
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
根の長さが短か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。

第５図乃至第９図は既に本出願人によって出願されてい
る先願発明の電磁駆動絞り装置の構造を示したものであ
り、後に説明する本発明との相異点を明らかにするため
に以下には該先願発明の電磁駆動絞り装置の構造につい
て説明する。

第５図において、１は該カメラのカメラボデイであり、
該カメラボデイ１の先端部近傍には前記先願発明の絞り
装置２と、レンズ前玉L₁と、が内蔵されている。

該絞り装置２は、第６図に示すように、カメラボデイ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ツト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3b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
動可能に支持するための球体12の転動路として周方向凹
3c（第６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
れた環状空間には第８図に示すように内側円筒部4aと外
側円筒部4bとを具備した二重円筒形のロータ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を介して回動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
７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６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個のピン
孔4c〜4eが形成され、各ピン孔4c〜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ピン6a〜8a（6aは
図示されていない）が回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に第６図に示したように切欠き4f
が形成されており、該絞り装置の組立ての際には該切欠
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っている。

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６図に示したコイルユニツト５
が配置され、該コイルユニツト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
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６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個のピン孔4c〜4eが形成さ
れ、各ピン孔4c〜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ピン6a〜8a（6aは図示されていな
い）が回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
のために第６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
めされるようになっている。

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６図に示したコイルユニツト５
が配置され、該コイルユニツト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。該コイルユニツト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
円板形のコイル支持板13と、該コイル支持板13の周縁と
平行な円弧に沿って配置されるとともに該コイル支持板
上に直立固定された４個の円筒面状に湾曲した板状のコ
イル14〜17と、によって構成されている。該コイル支持
板13はプリント配線板であり、該板13のコイル立設面に
は各コイルに接続される配線18との半田接続部が形成さ
れており、該配線18は該ロータの切欠き4fの位置に配置
されている。各コイル14〜17は第６図に示されるように
コイル支持板13の中心に対して放射方向の軸線を中心と
して巻線が巻かれており、且つ、コイル支持板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、コイル支持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させ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４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。

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とが締結される。

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11c,11d,11eが貫設されている。

第９図には第２の先願発明の電磁駆動絞り装置が示され
ている。

第９図において、110は前カバー、40はロータ、50はコ
イル14〜17及びコイル支持板130並びに外部引出用フレ
キシブルプリント板180を含むコイルユニツト、30は鏡
筒を兼ねる本体、である。

前カバー110の外周面には３ケ所の凹部110aが形成さ
れ、該凹部110aの内側には周方向の係合用突部110bが形
成されており、該係合用突部110bは本体30の外側円筒部
30bと一体の嵌合部30dに形成された周方向の係合溝30e
にはまり込むようになっている。

なお、110c〜110eは絞り羽根６〜８の従動ピン6b〜8bが
挿入されるカム溝、110fは前カバー110と本体30とを組
立てる際に前カバー110を位置決めするための治具挿入
穴、である。

前カバー110と嵌合される本体30は、レンズ保持部30a
と、外側円筒部30bと、ロータ40を支持するためのロー
タ支持部30cと、該外側円筒部30bと一体の嵌合部30d
と、を有しており、該嵌合部30dにおいて前カバー110の
周壁部と嵌合されるようになっている。嵌合部30dの前
端縁（第９図では上端部）には周方向に延在する第１の
切欠き30fが形成されており、この切欠き30f内には後述
するロータ40の半径方向突出部が周方向移動可能に配置
される。また、第１の切欠き30fと対応する位置の外側
円筒部30bの後端縁（第９図では下端縁）には同じく周
方向に延在する第２の切欠き30gが形成され、該第２の
切欠き30g内にはフレキシブルプリント板180が配置され
ている。第１の切欠き30fの周方向長さはロータ40の回
動範囲に対応しており、該切欠き30fの両端の端縁はロ
ータ40の回動ストツパーとなっている。なお、レンズ保
持部30aの前方端板部には絞り羽根で開閉される光路孔3
0iが貫設されている。

ロータ40は前記のロータ４と同じく、内側円筒部40aと
外側円筒部40bとを有した二重円筒形であり、内側円筒
部40aの外周面全面に円筒状の永久磁石90が固定されて
いる。該ロータ40の前端面（第９図では上端面）には光
軸と直交する三つの絞り羽根支持面40c,40d,40eが段差
を以て形成され、該面40cには絞り羽根６が、該面40dに
は絞り羽根７が、そして該面40eには絞り羽根８が、そ
れぞれ別々に支持されている。該面40cには絞り羽根６
の枢着ピン6aを挿入するためのピン孔40fが穿設され、
該面40dには絞り羽根７の枢着ピン7aを挿入するための
ピン孔40gが、また、該面40eには絞り羽根８の枢着ピン
8aを挿入するためのピン孔40hが、それぞれ穿設されて
いる。また、ロータ40の絞り羽根支持面40cに対応する
位置の外周面には本体30の前記切欠き30f内に挿入され
る半径方向突出部40iが形成されている。半径方向突出
部40iを絞り羽根支持面40cに対応する位置に設けた理由
はロータ40の慣性中心を40の軸心と一致させるためであ
り、半径方向突出部40iの質量及び長さと絞り羽根支持
面40d及び40eの部分の質量とはロータ40の慣性中心を偏
らせないように決定されている。

〔発明が解決しようとしている課題〕

前記の如き構造の先願発明の電磁駆動絞り装置には次の
ような問題点があった。

（ｉ） ローターの作動角がカバーによって決まってお
り、作動角の変更に際してはカバーのストツパー位置を
変更しなければならなかった。

（ii） 超小型の絞り装置の為、小絞りでのハンチング
がある場合、対策として小絞りで作動が止まるようにカ
バーのストツパー位置を変更することが考えられる。先
願発明の電磁駆動絞り装置では、各部の嵌合ガタにより
絞り口径がばらついてしまい、目的の口径にすることが
非常に困難であった。

（iii） 従来多くの絞り装置に設けられた口径調整機
構（例えば偏心ダボ）を取付けるだけのスペースがなか
った。

（iv） 開放口径の異なる絞りを新たに設ける場合、現
有のものより小絞りであれば開放口径を決める部材の口
径を変更することで達成できるが、ロータの作動に口径
調整に関与しない不感帯が生じてしまい制御がしずらい
欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による改善された電磁駆動絞り装置においては、
ロータの回動角を制御するストツパー部をカバーと基台
の二部材に分離して設けることにより、カバーと基台の
相対位置を変化させることで容易に絞り羽根の口径調整
ができる構造としたものである。

〔実施例〕

以下に第１図乃至第４図を参照して本発明による改良さ
れた電磁駆動絞り装置について説明する。なお、第１図
乃至第４図において、第５図乃至第９図と同一符号で表
示された部材は前記先願発明の絞り装置の構成部材と同
じ部材であり、本発明により改良された部材には第５図
乃至第９図において表示した符号に更に添字５を付して
表示してある。

第１図乃至第４図において、115は前カバー、40はロー
タ、50はコイルユニツトであり、コイル14〜17及びコイ
ル支持板130並びに外部引出用フレキシブルプリント板1
80を含む。35は鏡筒を兼ねる基台としての本体、であ
る。

前カバー115の外周面には３ケ所の凹部115aが120度間隔
に形成され、該凹部115aの中には周方向の係合用突部11
5bが形成されている。該係合用突部115bは、本体35の外
側円筒部35bと一体の嵌合部35d位置に形成された周方向
の係合溝35eにはまり込むようになっている。よって前
記カバー115は本体35に対して回動自在に支持されたこ
とになる。

なお、115c〜115eは絞り羽根６〜８の従動ピン6b〜8bが
挿入されるカム溝、115fは前カバー115と本体35とを組
立てる際に前カバー115を位置決めするための治具挿入
穴、である。

前カバー115の外側円筒部の後端縁（第１図では下端
部）には周方向に延在する切欠き115hが形成されてお
り、この切欠き115h内には後述するロータ40の半径方向
突出部（40i）が周方向移動可能に配置されている。切
欠き115hの周方向長さはロータ40の回動範囲に調整代を
加えた長さに設定しており、該切欠き115hの片端の端縁
115iはロータ40の回動ストツパーとなっている。

前カバー115と嵌合される本体35は、レンズ保持部35aと
外側円筒部35bと、ロータ40を支持するためのロータ支
持部35cと、該外側円筒部35bと一体の嵌合部35dと、を
有しており、該嵌合部35dにおいて前カバー115の周壁部
と嵌合されるようになっている。嵌合部35dの前端縁
（第１図では上端部）には周方向に延在する第１の切欠
き35fが形成されており、この切欠き35f内には後述する
ロータ40の半径方向突出部が周方向移動可能となり、片
端は段付きとして端縁35hと35iが形成されている。

また、第１の切欠き35fと対応する位置の外側円筒部35b
の後端縁（第１図では下端縁）には同じく周方向に延在
する第２の切欠き35gが形成され、該第２の切欠き35g内
にはフレキシブルプリント板180が配置される。第１の
切欠き35fの周方向長さはロータ40の回動範囲に前カバ
ー115の嵌合部を加えた長さに設定しており、該切欠き3
5fの片端の端縁35hはロータ40の回動ストツパーとなっ
ている。なお、該切欠き35fの片端の端縁35iは、前カバ
ーの嵌合部の長さに調整代を加えた長さに設定してお
り、該切欠き35fの両端の端縁35i,35jは前カバー115の
回動ストツパーとなっている。なお、レンズ保持部35a
の前方端板部には絞り羽根で開閉される光路孔35kが貫
設されている。

ロータ40は内側円筒部40aと外側円筒部40bとを有した二
重円筒形であり、内側円筒部40aの外周面全面に円筒状
の永久磁石90が固定されている。該ロータ40の前端面
（第１図では上端面）には光軸と直交する三つの絞り羽
根支持面40c、40d,40eが段差を以て形成され、該面40c
には絞り羽根６が、該面40dには絞り羽根７が、そして
該面40eには絞り羽根８が、それぞれ別々に支持されて
いる。該面40cには絞り羽根６の枢着ピン6aを挿入する
ためのピン孔40fが穿設され、該面40dには絞り羽根７の
枢着ピン7aを挿入するためのピン孔40gが、また該面40e
には絞り羽根８の枢着ピン8aを挿入するためのピン孔40
hが、それぞれ穿設されている。また、ロータ40の絞り
羽根支持面40cに対応する位置の外周面には本体35の前
記切欠き35f内に挿入される半径方向突出部40iが形成さ
れている。半径方向突出部40iを絞り羽根支持面40cに対
応する位置に設けた理由は、ロータ40の慣性中心を40の
軸心と一致させるためであり、半径方向突出部40iの質
量及び長さと絞り羽根支持面40d及び40eの部分の質量と
は、ロータ40の慣性中心を偏らせないように決定されて
いる。

なお、絞り羽根７及び８を支持する二つの階段状の絞り
羽根支持面はロータ40の本体とは別体に成形されたプラ
スチツク片によって構成してもよい。

本体35に設けられた回動ストツパーとしての端縁35hと
前カバー115に設けられた回動ストツパーとしての端縁1
15iによってロータ40の回動角が規制され、回動角に応
じた口径で絞り羽根６〜８がとまることになる。しかし
ながら前カバー115に設けられたカム溝115c〜115eと絞
り羽根６〜８の従動ピン6b〜8bとの嵌合ガタ、ロータ40
に設けられたピン孔40f〜40hと絞り羽根６〜８の枢着ピ
ン6a〜8aとの嵌合ガタ等により口径のバラツキを生じて
しまう。

本実施例の絞り装置に組込みされた前カバー115と本体3
5は、第４図（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本体35
と前カバー115の相対位置を回転移動させることによ
り、本体35に設けられた回動ストツパーとしての端線34
hと前カバー115に設けられた回動ストツパーとしての端
縁115iの扇角αがα＋βもしくはα−βに調整可能とな
り、ロータ40の回動角が調整される。例えば本実施例の
ような配置にした場合、小絞り側のストツパーが本体35
に設けられているため、絞り切りでの口径を微調整する
ことが可能となる。

なお、回動ストツパーの配置を小絞り側ストツパーを前
カバー115に開放側ストツパーを本体35に設けることに
より開放口径の調整を行うことが可能となる。

前記の如き構造の本実施例の電磁駆動絞り装置では、不
図示の制御回路から駆動コイル14及び15のそれぞれの巻
線に対して第１の方向の電流を供給することによって駆
動コイル14及び15のそれぞれの光軸方向部分（第２図に
おいて紙面に直交する方向の巻線部分）の電流により第
１の方向の駆動トルクが発生するが、駆動コイルは本体
35に固定されているため、ロータ40がたとえば第２図に
おいて反時計方向に回動されることになる。従ってロー
タ40に枢着されている絞り羽根６〜８がロータ40ととも
に光軸を中心として反時計方向に回動しつつ、それぞれ
の枢着ピン6a〜8aを中心として揺動し、レンズ保持部35
aの前端の光路孔35kの開口率がたとえば大きくなるよう
に変更される。各絞り羽根６〜８の従動ピン6b〜8bは開
口率が大きくなる時には前カバー115のカム溝115c〜115
eの中を半径方向内向きに摺動する。この場合、各絞り
羽根６〜８はロータ40の前端面においてそれぞれ光軸方
向の位置が異る三つの平行な絞り羽根支持面40c,40d,40
eを摺動するのでそれぞれの絞り羽根の運動面が互いに
平行となり、従って各絞り羽根が互いに摺接することは
なく、各絞り羽根は軽快に動作する。

ロータ40が回動されると、永久磁石90もロータ40ととも
に回動されるため、永久磁石90の磁極と駆動コイル及び
検出用コイルのそれぞれの光軸平行部分との相対位置が
変化するため、各コイルの光軸方向部分に対する鎖交磁
束数も変化する。従って、この鎖交磁束変化を補償証す
る方向の誘導電流が検出用コイル16及び17に生じ、該コ
イル16及び17に接続されている前記制御回路においてロ
ータ40の回動速度及び回動方向（すなわち、絞り羽根の
開閉速度と開閉方向）が電気的に検出される。

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前記とは逆向
きにすれば、ロータ40に作用するトルクの向きも前記と
は逆になってロータ40は前記とは逆向きに駆動される。

ロータ40の最大回動角度は、本体35の外側円筒部35bの
後端部近傍に形成された周方向の切欠き35gの周方向長
さによって決定され、ロータ40の外周面から突出した半
径方向突出部40iが該切欠き35g両端縁に衝突する位置で
ロータ40の回動が停止する。

なお、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、従って漏れ磁束が公知の
スピンドルモータにくらべて少ないため漏れ損も少な
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。

〔発明の効果〕

以上説明したように、ロータの回動角を制御する部材を
カバー（前カバー）と基台（本体）の二部材に分離して
設けることにより製造コストを上げず、容易に希望する
口径に調整することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による改良された電磁駆動絞り装置の要
部分解斜視図、第２図は第１図に示した諸部材を組立て
た状態の要部横断面図、第３図は第２図のIII-III線で
本発明の絞り装置を切断した状態の縦断面図、第４図
（ａ）〜（ｃ）は本発明の電磁駆動絞り装置の絞り口径
調整時の状態図、第５図は本出願人による先願発明に関
連する超小型カメラの要部縦断面図、第６図は該先願発
明の電磁駆動しぼり装置の要部分解斜視図、第７図は先
願発明の電磁駆動絞り装置の電磁駆動絞り装置の要部横
断面及び正面図、第８図は先願発明の電磁駆動装置の要
部縦断面図、第９図は先願本明の電磁駆動絞り装置の要
部斜視図である。 １……カメラボデイ ２……絞り装置 ３……（絞り装置２の）本体 ４……ロータ ５……コイルユニツト ６〜８……絞り羽根 9,10……永久磁石 11……前カバー 14,15……駆動コイル 16,17……検出コイル 30……（先願発明の絞り装置の）本体 35……（本発明の絞り装置の）基台としての本体 40……ロータ 50……コイルユニツト 90……永久磁石 115……（本発明の絞り装置の）前カバー 130……コイル支持板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略筒状の基台と、該基台に対して回動可能
   となるロータと、該基台に装着されるカバーと、該ロー
   タと該カバーとで揺動自在に支持された複数の絞り羽根
   と、該ロータに回動力を与える電磁機構と、からなる電
   磁駆動絞り装置において、 前記ロータ回転角規制の為のストツパー部を、該ロータ
   の一方向回転側と他方向回転側とで、前記基台と前記カ
   バーとに分けて形成し、更に、該カバーを該基台に対し
   て所定角度回動できるように形成したことによって、前
   記絞り羽根の開口径を微調整可能としたことを特徴とす
   る電磁駆動絞り装置。