光量調整装置
【課題】ロータ軸を軸受支持する際に摩擦負荷を軽減して安定した羽根部材の駆動が可能であり、しかも羽根部材にガタつきが生ずることの少ない光量調整装置を提供する。
【解決手段】光路開口を備えた基板と、この基板に配置され上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、これを開閉動する電磁駆動装置とを備える。そして上記電磁駆動装置は、ロータ軸と、このロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠から構成する。この場合ロータ軸はその両端に先鋭形状の第１軸端部と円柱形状の第２軸端部とを設ける。また上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を設ける。そこで上記電磁駆動装置は上記基板側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように配置し、このロータ軸の第１軸端部には上記羽根部材に開閉駆動力を伝達するアーム部材を連結する。
【解決手段】光路開口を備えた基板と、この基板に配置され上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、これを開閉動する電磁駆動装置とを備える。そして上記電磁駆動装置は、ロータ軸と、このロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠から構成する。この場合ロータ軸はその両端に先鋭形状の第１軸端部と円柱形状の第２軸端部とを設ける。また上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を設ける。そこで上記電磁駆動装置は上記基板側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように配置し、このロータ軸の第１軸端部には上記羽根部材に開閉駆動力を伝達するアーム部材を連結する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスチールカメラ、ビデオカメラその他の撮像装置においてシャッタ羽根、絞り羽根などの羽根部材を開閉駆動して撮影光量を調整する光量調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の光量調整装置はカメラ等の撮影光軸に羽根部材を配置し、この羽根部材を電磁駆動装置で開閉することによってシャッタ、或いは絞りなどの光量を調整している。そしてこの電磁駆動装置は永久磁石の中心に回転軸を設けたマグネットロータと、コイル枠の外周に励磁コイルを巻廻したステータとで構成され、励磁コイルに通電することによってマグネットロータを所定角度回転させ、羽根部材を開閉するようになっている。
【０００３】
このような電磁駆動式光量調整装置は最近特に小型コンパクト化が要求され、例えば携帯電話などの小型機器に組み込まれたカメラ装置では、シャッタ羽根、絞り羽根などの光量調整装置は微細な程にその小型化と省電力化か求められている。そしてこの光量調整装置の駆動部は、マグネットロータの回転軸をコイル枠で回転自在に軸受支持し、このコイル枠に励磁コイルを捲回した後、その外側をスリーブ状のヨークで覆っているが、このヨーク径が２ｍｍ〜３ｍｍ程度にまで小型化が進み、更にその小型化が要求されている。
【０００４】
上述のように駆動部の小型化に伴ってマグネットロータの回転軸（以下、「ロータ軸」という）をコイル枠などのフレーム枠でどのように軸受支持するかが問題となる。従来この軸受構造としては円柱形状の軸端部を円筒形状の軸受孔に嵌合することによって軸受支持することが知られている。このような軸受構造ではスラスト方向（軸方向）にロータ軸が移動しないように例えばマグネットロータの端面をフレーム枠に摺接させてスラスト方向を支持し、ラジアル方向はロータ軸の外周壁と軸受孔の内壁とを摺接させているため、軸受部での摩擦負荷が大きく、またロータ軸の軸径を小さくすると軸受孔との間でガタつきが生じ易くこの嵌合部のギャップを適確に形成するには加工が困難であるという問題が知られている。
【０００５】
そこで例えば特許文献１（特開２００４−１３８９３９号公報）には、ロータ軸をコイル枠にピボット軸受構造で軸承することが提案されている。同公報には羽根部材を配置した基板の背面側にマグネットロータ軸、コイル枠、コイル、ヨークの順で円環状に配置し、ロータ軸の下端部を球形状若しくは円錐形状に形成し、この軸下端縁を円錐形状若しくは球形状の軸受孔で支持する軸受構造が提案されている。
【０００６】
このようなピボット軸受けの場合には回転軸（ロータ軸）の両端を先鋭状に形成してこれをＶ溝軸受で支持すると両端のＶ溝軸受間隔を極めて正確に形成しなければ回転軸が上下に踊ることとなる。このため同文献のものはロータ軸の一端は先鋭形状でＶ溝軸受に支持し、他端は円柱形状に形成して円筒状軸受で支持している。そしてロータ軸をＶ溝軸受側に磁気的に付勢して荷重がＶ溝側に作用するように構成し、ロータ軸の安定と負荷軽減を計っている。
【特許文献１】特開２００４−１３８９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようにロータ軸を、軸受負荷を軽減した状態で安定して支持する際に、比較的スラスト方向の負荷が少ないピボット軸受を採用することが例えば前述の特許文献１に開示されている。このように従来知られた軸受構造は図８に示すように基板５０にコイルを捲回したコイル枠５１を取付け、このコイル枠５１の下端部にＶ若しくはＵ字状の軸受溝５２を設けてロータ軸５３に形成した先鋭状軸端部５３ａを支持し、ロータ軸５３の他端側は円柱状軸端部５３ｂに形成してその外周を円筒状軸受５４で支持している。そしてこの円筒状軸受５４で支持されている円柱状軸端部５３ｂにアーム部材５５を一体的に取付け、このアーム部材５５を基板５０に取付けた羽根部材５６に係合している。
【０００８】
上述のような従来の軸受構造ではロータ軸５３が図示の軸受溝５２で位置決めされ、この点（ピボット点）を中心に傾斜することがある。これは上端側に位置する円柱状軸端部５３ｂとその周囲を嵌合支持する円筒状軸受５４との間にクリアランスが必要となり、このクリアランスが加工精度でバラつくことが原因する。つまり円柱状軸端部５３ｂの外径ｄ１と円筒状軸受５４の内径ｄ２が等しい（ｄ１＝ｄ２）と摩擦負荷が大きく、この外径ｄ１と内径ｄ２との寸法差が大きいとギャップが大きくなり図示のようにロータ軸５３が傾くこととなる。このようなクリアランスは円滑な回転のために必要であり、その加工精度を均一に保つことは不可能に近いこととされている。例えばロータ軸の外径は、その真円度と外径寸法を１／１００ｍｍ以上の精度で加工するとコストが高くなり製造工程での仕損も多くなる。また円筒状軸受部の加工も同様となる。
【０００９】
そこで、従来のようにロータ軸の下端部をピボット状に支持し、その上端部にアーム部材を設けて羽根部材を開閉駆動すると次の問題が起きる。ロータ軸５３の上端部の円柱状軸端部５３ｂとこれを支持する円筒状軸受５４との間に必要以上のクリアランス（ギャップ）が形成されるとロータ軸５３が傾く（図示角度α）こととなる。この傾斜（角度α）によって羽根部材５６には変移量Ｙがガタつきとして生ずる。この変移量ＹはＹ＝２Ｌｙ・ｓｉｎ(βｙ／２)・ｃｏｓ(α＋βｙ／２)となり、ピボット支点ｏ１とアーム部５５材と羽根部材５６との係合点ｏ２との長さＬｙに比例してガタつき量が大きくなる。
【００１０】
上述のようにロータ軸と羽根部材との間にガタつきが生ずると、羽根部材が例えばシャタ動作する場合には光路開口を完全に閉鎖（クローズ）或いは開放（オープン）できない問題が発生する。また羽根部材が絞り動作する場合には撮影条件に応じた光量に調整できない問題と、動作時にハンチングによって羽根が振動して制御不能となり装置故障に至ることがある。
【００１１】
そこで本発明はロータ軸を軸受支持する際に摩擦負荷を軽減して安定した羽根部材の駆動が可能であり、しかも羽根部材にガタつきが生ずることの少ない光量調整装置の提供をその主な課題としている。更に本発明は装置の小型化と省電力の節減が可能な光量調整装置を簡単な構造で安価に提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために以下の構成を採用する。光路開口を備えた基板と、この基板に配置され上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、これを開閉動する電磁駆動装置とを備える。そして上記電磁駆動装置は、ロータ軸と、このロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠から構成する。この場合ロータ軸はその両端に先鋭形状の第１軸端部と円柱形状の第２軸端部とを設ける。また上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を設ける。
【００１３】
そこで上記電磁駆動装置は上記基板側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように配置し、このロータ軸の第１軸端部には上記羽根部材に開閉駆動力を伝達するアーム部材を連結する。これによってロータ軸は先鋭形状の第１軸端部と円錐状の軸受凹部とで位置決め支持され、他端側の第２軸端部と円筒状軸受孔との間にガタつきが生じてもその影響が羽根部材にガタつきハンチングなどとして及ぶことが少ない。
【００１４】
また、前記ロータ軸には前記第１軸端部側を前記軸受凹部側に圧接するように該ロータ軸を付勢する付勢手段が設け、この付勢手段は上記ロータ軸に作用する磁気吸引力で構成する。これによって簡単な構造で安定した軸受作用を得ることが出来る。
【００１５】
上記付勢手段をマグネットロータの外周に配置する軟磁性材のヨークによってロータ軸に磁気的な付勢力を作用させることが出来る。更に、前記第１軸端部の端面を球面状凸曲面に形成し、前記軸受凹部を上記球面状凸曲面に適合する円錐状凹曲面に形成する。そして上記凹曲面の曲率は上記凸曲面の曲率より大きく設定することによってロータ軸を成形する際に寸法誤差が生じてもこれを軸受支持する際にその影響を受けることが少ない。
【００１６】
前記フレーム枠は前記永久磁石に回転力を付与する励磁コイルを巻装するコイル枠で構成し、このフレーム枠には前記基板の背面側に位置する上半部に軟磁性体のスリーブ状ヨークを、下半部に熱収縮性チューブをそれぞれ嵌合する。そして上記ヨークは前記第１軸端部を前記軸受凹部側に付勢するように前記ロータ軸に磁気吸引力を作用させ、上記熱収縮性チューブと上記フレーム枠との間には前記ロータ軸の磁気を検出する磁気検出素子を収容支持する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、基板上に光路開口を開閉するように配置した羽根部材を開閉駆動する際に、その駆動装置を構成するロータ軸の一端を先鋭形状に形成してフレーム枠の円錐状軸受凹部に支持してこの先鋭状軸端部が基板側に位置するように配置して羽根部材と連結するアーム部材を設け、ロータ軸の他端は円柱形状に形成してフレーム枠の円筒状軸受孔に支持したものであるから、ロータ軸の軸形状及び軸受部の形状に加工上の寸法誤差が生じてもロータ軸はコイル枠などのフレーム枠に先鋭状軸端部を基準に回転自在に支持されることとなる。
【００１８】
そしてこの先鋭状軸端部を、羽根部材を支持する基板側に位置するように配置してあるからロータ軸に寸法誤差による傾きが生じてもロータ軸に固定したアーム部材が大きく傾くことがなく羽根部材にガタつき、位置ズレなどを及ぼすことが少ない。つまりロータ軸はその加工時に寸法誤差が生じても先鋭状軸端部を基準に軸受支持され、この軸端部に設けられたアーム部材から羽根部材に駆動伝達するからアーム部材と羽根部材の係合部に生ずる位置ずれ、或いはガタつきを最小限に止めることが出来る。
【００１９】
従って、加工時の加工誤差或いは使用途上での変形がロータ軸又はアーム部材に生じても先鋭状軸端部を基準に位置決めされ、この先鋭状軸端部が羽根部材の係合部と最も近い位置（基板背面の近傍）に設定されているから、ロータ軸の軸承部に加工誤差があっても羽根部材に大きな位置ズレを生ずることがない。これによって羽根部材は予め設定したクローズ位置とオープン位置との間で開閉動することとなり、また所定の口径に開口規制する制御時にハンチングなどの開閉挙動を示す動作不良を招くことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。図１は本発明に係わる光量調整装置の分解斜視図であり、図２は羽根部材を開閉駆動する電磁駆動装置の斜視図であり、図３はその縦断断面図である。
【００２１】
まず図１に基づいて光量調整装置Ａの全体構成を説明する。図１に示すように本発明の光量調整装置Ａは基板１と羽根部材２と駆動装置３とから構成される。基板１は扁平形状の地板１ａと、この地板１ａに少許の間隙を形成して重ね合わせられた押え板１ｂとから構成される。地板１ａはカメラ装置などの撮影鏡筒の組込みスペースに応じた形状に構成され、例えば耐熱性、機械的強度に富んだ合成樹脂のモールド成形、或いは金属板のプレス加工で形成する。
【００２２】
この地板１ａには中央部に羽根支持面１１と光路開口１２と、周囲にフランジ１３が形成してある。そして羽根支持面１１には第１羽根部材２０ａと第２羽根部材２０ｂが上下に重ね合わせて支持してあり、この第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂは光路開口１２に臨ませてある。図示の第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂは光路開口１２を大小口径に規制する絞り羽根で構成する場合を示し、第１羽根部材２０ａは半円形状の開口部２１ａを有し、その中央に狭窄部２１ｂが形成してあり、第２羽根部材２０ｂは円形状の開口部２２ａを有し、その中央に狭窄部２２ｂが形成してある。この第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂの開口部２１ａ、２２ａを光路開口１２に臨ませ、この光路開口１２を中心に両者を接近方向に摺動させると光路開口１２は小口径に、逆に離反方向に摺動すると大口径となり、撮影条件に応じて光量調整することが出来る。
【００２３】
この為、第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂはそれぞれ両側縁を地板１ａのフランジ１３の対向側壁１３ａ、１３ｂにガイドされ、図１左右方向に摺動自在に支持されている。これと共に第１羽根部材２０ａにはスリット溝２３ａ、２３ｂが、第２羽根部材２０ｂには同様のスリット溝２４ａ、２４ｂが設けてあり、地板１ａの羽根支持面１１に植設したガイドピン１４ａ、１４ｂ、１４ｃが嵌合してある。
【００２４】
図示ガイドピン１４ａはスリット溝２４ａに、ピン１４ｂはスリット溝２３ａとスリット溝２４ｂに、ピン１４ｃはスリット溝２３ｂにそれぞれ嵌合してある。従って第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂはフランジ１３の対向側壁１３ａ、１３ｂとガイドピン１４ａ、１４ｂ、１４ｃに案内され図１左右方向に直線的に移動することとなる。そして各羽根部材２０ａ、２０ｂには摺動方向と所定角度で交差する方向にカム溝２５ａと２５ｂが穿設してあり、このカム溝２５ａ、２５ｂに後述する駆動装置３の駆動アーム３４が係合するようになっている。
【００２５】
上述の地板１ａには羽根部材２を装備した表面側に対し、その背面側には駆動装置３の取付部１５が設けられ、次の駆動装置３が取付けられている。駆動装置３は、ロータ組３１とステータ組３０から構成され、ロータ組３１はロータ軸３２と永久磁石３３と駆動アーム３４とから構成されている。図示のロータ組３１は円柱形状の永久磁石３３の中心にロータ軸３２（以下、「回転軸」という）を一体的に固定し、この回転軸３２に駆動アーム３４が一体的に固定してある。永久磁石３３はフェライト磁石、ネオジウム磁石などで中心に軸孔を有する円筒形状に焼成し、中心の軸孔に別途金属或いは樹脂で成形した回転軸３２を貫挿して一体化する。
【００２６】
この他磁気ポリマーなどの高分子材料でモールド成形することも可能であり、この場合には回転軸３２を一体成形する。そして回転軸３２を貫挿した場合には例えば接着剤で一体化した後、円筒形状の磁石（強磁性体）に着磁する。着磁方向は２極、４極その他、適宜極数に円筒状磁石の外周を分極着磁する。尚回転軸３２は成型時に図４に示すように上端部は先鋭形状の軸端部３２ａ（以下、「第１軸端部」という）に、下端部は円柱形状の軸端部３２ｂ（以下、「第２軸端部」という）に形成してある。この第１、第２軸端部形状については後述する。
【００２７】
このように一体化された永久磁石３３と回転軸３２には駆動アーム３４が一体化される。図示の駆動アーム３４は回転軸３２に一体化されこの軸の回転を羽根部材２に伝達するため軸に対しラジアル方向に張り出した第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂで構成されている。この駆動アーム３４は樹脂などで回転軸３２と一体成形しても、図示のように別途成形して接着剤などで回転軸に固着しても良い。この場合回転軸の軸径を小さく（小径）するときには永久磁石の端面と回転軸の両者に被冠して接着すると確実な一体化が可能となる。
【００２８】
尚図示の駆動アーム３４は第１、第２アーム３４ａ、３４ｂを、回転軸３２を挟んで対向する位置に配置したのは羽根部材２を第１、第２、２つの羽根で形成し、この２つの羽根を相反方向に摺動させる関係で２つのアームで形成したが、１枚の羽根部材、或いは複数の羽根部材に連結した伝動リングを備える場合には１つのアームで構成し、このアームを羽根部材或いは伝動リングに連結することも可能である。
【００２９】
上記ロータ組３１は下記のステータ組３０に回動自在に内蔵される。ステータ組３０はコイル枠３５とこのコイル枠３５に巻回された励磁コイル３６と、外筐シールドとしてのヨーク３７とから構成される。コイル枠３５は円筒形状で図３左右若しくは上下に２分割され、内部にロータ組３１を内蔵するように構成される。通常は合成樹脂などでカップ状に上下２分割されるか回転軸３２を境に左右に縦断２分割する。図示のものは上コイル枠３５ａと下コイル枠３５ｂで上下２分割され、合体した状態で内部に永久磁石３３を収容する空洞部３５ｃと回転軸３２の前記第１、第２軸端部３２ａ、３２ｂを軸受支持する軸受部３５ｄ、３５ｅと、外周に励磁コイルを巻回するコイル巻回溝３５ｆとを備えている。
【００３０】
そして前記第１軸端部３２ａは先鋭形状の軸端部に形成されているが、上記上コイル枠３５ａには第１軸端部３２ａに適合する円錐形状の軸受凹部３５ｄが設けられている。この第１軸端部３２ａと軸受凹部３５ｄの形状について説明すると図５に示すように両者を略２等片三角形状（同図（ａ）参照）とすることも可能であるがこの場合には軸端部３２ａが摩損する耐久性の問題と、材質によっては第１軸端部３２ａが軸受凹部３５ｄ内に刺入する問題があり光量調整装置としては適さない。
【００３１】
図２の装置は図５（ｂ）に示すように第１軸端部３２ａの先端を、曲率ｒ１を有する断面Ｕ字状に形成し、軸受凹部３５ｄ側も曲率ｒ２を有する断面Ｕ字状に形成している。この軸端部３２ａと軸受凹部３５ｄは同図（ｃ）に示す断面Ｖ字状、同図（ｄ）に示す斜裁状に形成しても良いがいずれの場合も軸端部の先端は曲率ｒ１を有する円弧形状に形成する。また軸受凹部３５ｄも凹陥部は曲率ｒ２を有する円弧形状に形成してある。そして曲率ｒ１は曲率ｒ２より小さく設定され、ｒ１＜ｒ２になっている。このような軸支持構造を採用すると回転軸３２の軸径Ｄｒに加工精度上の誤差が生じても、また同様に軸受凹部３５ｄの内径Ｄｅに加工精度上の誤差が存在しても図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す接点ｏの位置が変化することが少ない。
【００３２】
一方前記第２軸端部３２ｂは下コイル枠３５ｂに形成された円筒状の軸受孔３５ｅに支持されている。この軸受構造は円柱形状の第２軸端部３２ｂの外周を軸受孔３５ｅで嵌合支持するため、回転軸３２の軸径Ｄｒと軸受孔３５ｅの内径Ｄｆとは円滑な回転運動と回転軸３２にガタつきが生じないように配慮する必要がある。上記軸径Ｄｒと内径Ｄｆとを等しくなるように近づけるとガタつきは少ないが摩擦負荷が大きくなり大きな回転駆動力を要し、逆にギャップを大きく（Ｄｒ≪Ｄｆ）すると摩擦負荷は軽減されるがガタつきによって回転軸３２が傾くことがある。このように回転軸３２の軸支持は軸両端の軸支持部にそれぞれガタつきが生ずると回転軸３２がブレて円滑な運動が得られない。
【００３３】
そこで本発明は前記第１軸端部３２ａをピボット状の軸支持構造を採用し、第２軸端部３２ｂは通状の円筒状軸受孔で支持している。上述のように上コイル枠３５ａと下コイル枠３５ｂとは永久磁石３３を有する回転軸３２を回転自在に支持し、その外周にはコイル巻回溝３５ｆに励磁コイル３６が捲回してあり、この励磁コイル３６の捲回によって上下コイル枠３５ａ、３５ｂを一体化している。そして励磁コイル３６を外周に捲回したコイル枠３５にはヨーク３７嵌装してあり、このヨーク３７は鉄などの軟磁性材料でロータ組３１の永久磁石３３を磁気的にシールドする。
【００３４】
このためコイル枠３５の外周で内部の永久磁石３３を覆うように配置する。これと同時にこのヨーク３７は回転軸３２を常時図３上方、即ち第１軸端部３２ａを軸受凹部３５ｄ側に付勢するように永久磁石３３の軸方向中央に対しヨーク３７の軸方向中央を第１軸端部３２ａ側に距離ｍ（図３）だけ片寄らせてある。これによって回転軸３２は磁気的に図３上方に付勢され第１軸端部３２ａが軸受凹部３５ｄに当接する状態に保持される。
【００３５】
上記コイル枠３５の下端部には熱収縮性のチューブ３８が嵌合してあり、下コイル枠３５ｂとこれに捲回した励磁コイル３６の外周を覆って保護している。図示３９は磁気検出素子（ホール素子）であり、永久磁石３３の回転位置（ロータ軸の回転位置）を検出する。特に図示のものは熱収縮性の樹脂チューブをコイル枠３５に磁気検出素子３９を挟んで嵌挿し、その後加熱することによって検出素子３９をコイル枠３５に固定している。
【００３６】
上述のようにユニット構成された駆動装置３は前記地板１ａの駆動装置の取付部１５に装着される。前記コイル枠３５には一体化された上コイル枠３５ａと下コイル枠３５ｂのいずれかに取付ステムが設けられ、このステムを地板１ａ背面側の取付部１５に固定している。この固定はビスなどで固定しても良いが、地板１ａに設けた取付穴（図示せず）にステム端縁に設けた弾性爪を嵌合して取付けると組立て作業が容易である。尚、この取付の際に前記回転軸３２の第１、第２アーム３４ａ、３４ｂを地板１ａに形成された逃げ溝１６ａ、１６ｂに貫挿し、羽根部材２に形成した前記カム溝２５ａ、２５ｂに係合する。
【００３７】
尚、上述の地板１ａにはこれに形成した前記フランジ１３に押え板１ｂが取付けられる。この押え板１ｂは金属板のプレス加工で地板１ａと略々同一形状に形成され、上記フランジ１３上に重ね合わせられ、地板１ａに形成した弾性爪で固定されている。
【００３８】
上述のように構成された光量調整装置Ａは例えば図６に示す撮像装置に組み込まれて光路開口１２を通過する光量を調整する。スチールカメラ、ビデオカメラ等のレンズ鏡筒に前述の光量調整装置Ａを組込む。図示４０は撮影光路に配置した前レンズ、４１は後レンズであり、これ等のレンズで被写体像を結像しその結像面に撮像手段４２を配置する。撮像手段４２としてはＣＣＤなどの固体撮像素子或いは感光フィルムなどを用いる。そして制御はＣＰＵ制御回路、露出制御回路、及びシャッタ駆動回路で実行するように構成する。図示のＳＷ１はメイン電源スイッチであり、ＳＷ２はシャッタレリーズスイッチを示す。カメラ装置としての制御には、この他オートフォーカス回路などが用いられるが良く知られた構成であるので説明を省く。
【００３９】
そこでレンズ鏡筒に組込まれた前レンズ４０と後レンズ４１との間に基板１を組込む。この基板１には前述の第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂ及び駆動装置３が組込まれた光量調整装置Ａがユニット化されている。そこで制御ＣＰＵは露出量、シャッタスピードなどの撮影条件を設定し、露出制御回路及びシャッタ駆動回路に指示信号を発する。まず露光量は露出制御回路が制御ＣＰＵからの指示信号で駆動装置３のコイルに所定方向の電流を供給する。すると第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂは駆動装置３の回転を駆動アーム３４ａ、３４ｂから伝達され最適露光量に光路開口１２を形成する。
【００４０】
本発明は斯かる光量調整の過程で、回転軸（ロータ軸）３２をフレーム枠（前記コイル枠）３５に回動自在に支持する際に、地板１ａ側に近接する回転軸３２の軸端部（第１軸端部３２ａ）を先鋭形状に形成してコイル枠３５の円錐状軸受凹部３５ｄで軸受支持し、地板１ａと距離を隔てた軸端部（第２軸端部３２ｂ）を円柱形状に形成してコイル枠３５の円筒状軸受孔３５ｅで軸受支持しているため、回転軸３２およびコイル枠３５の加工時の寸法精度によって軸径にバラツキが生じても次のように作用する。
【００４１】
図７に示すように回転軸（ロータ軸）３２の軸径Ｄｒと軸受凹部３５ｄの内径Ｄｅに加工精度或いは使用過程での径時変化によって図示ギャップ誤差Δｇが生じた場合に、回転軸３２（ロータ軸）は第１軸端部３２ａと軸受凹部３５ｄとの接点ｏを中心に図示のように傾く、このとき回転軸３２（ロータ軸）と一体の第１、第２アーム３４ａ、３４ｂは図示角度αだけ傾く。このとき羽根部材２に作用する変位量Ｘは次式で表される。
Ｘ＝２Ｌｘ・ｓｉｎ（α／２）・ｃｏｓ（βｘ＋α／２）
尚上記変位量Ｘは図７（ｂ）に示す模式図において第１、第２アーム３４ａ、３４ｂの傾き角度αの形成する２等辺三角形に角度α／２の垂線を引き、その底辺の長さ（２Ｌｘ・ｓｉｎ（α／２）を求め、羽根移動方向（水平方向）の長さＸを求める算出式である。
【００４２】
この変位量Ｘは仮にロータ軸３２の他端縁である第２軸端部３２ｂを中心にロータ軸３２が傾いた場合には図８に示すように変位量Ｙは、Ｙ＝２Ｌｙ・ｓｉｎ（α／２)・ｃｏｓ（βｙ＋α／２）となり、接点ｏの位置を異ならせたことにより、変位量Ｘと変位量Ｙとの間には接点（軸支点）ｏからの距離の差（Ｌｙ−Ｌｘ）の２倍のガタつき量の差が生ずる。このガタつき量の差は本発明者の算出によれば変位量Ｘは変位量Ｙの約１／３に軽減することが認められた。つまり接点（軸支点）ｏの移動により上記算出式でＬｘ＜Ｌｙと同時にβｘ＞βｙとなる関係で変位量Ｘと変位量Ｙに著しい差違が生ずることが判明した。
【００４３】
従って、ロータ軸３２の軸径Ｄｒが加工精度によって大きく異なっても前述の軸受構造を採用することによって、著しいガタつき量の軽減が計られ、ロータ軸３２の軸径Ｄｒに多少の加工誤差が生じても安定したロータの回転が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係わる光量調整装置の組立て分解斜視図である。
【図２】図１の装置における駆動装置の斜視説明図。
【図３】図２の装置の縦断断面図。
【図４】図２の装置のロータ組を示す斜視説明図。
【図５】図２の装置における第１軸端部の断面形状を示す拡大説明図であり、（ａ）は先鋭状端面を２等辺三角形とする場合、（ｂ）は先鋭状端面をＵ字状断面とする場合、（ｃ）は先鋭状端面をＶ字状断面とする場合、（ｄ）は先鋭状端面を斜裁形状とする場合を示す。
【図６】撮像装置の鏡筒に図１の光量調整装置を組み込んだ場合の制御構成を示す説明図。
【図７】図２の装置においてロータ軸の軸径が異なった場合の羽根部材に及ぼす位置ズレ度合いを示す説明図であり、（ａ）はロータ軸が所定角度傾いた場合の説明図、（ｂ）はその位置ズレ量を算出する模式図である。
【図８】従来の装置におけるロータ軸の軸径が異なった場合の羽根部材に及ぼす位置ズレ度合いを示す説明図であり、（ａ）はロータ軸が所定角度傾いた場合の説明図、（ｂ）はその位置ズレ量を算出する模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 基板
１ａ 地板
１ｂ 押え板
２ 羽根部材
３ 駆動装置
１２ 光路開口
１３ フランジ
２０ａ 第１羽根部材
２０ｂ 第２羽根部材
３０ ステータ組
３１ ロータ組
３２ ロータ軸（回転軸）
３２ａ 第１軸端部
３２ｂ 第２軸端部
３３ 永久磁石
３４ 駆動アーム
３４ａ 第１アーム
３４ｂ 第２アーム
３５ コイル枠（フレーム枠）
３５ａ 上コイル枠
３５ｂ 下コイル枠
３５ｄ 軸受部（軸受凹部）
３５ｅ 軸受部（軸受孔）
Ａ 光量調整装置
ｏ 接点（軸支点）
【技術分野】
【０００１】
本発明はスチールカメラ、ビデオカメラその他の撮像装置においてシャッタ羽根、絞り羽根などの羽根部材を開閉駆動して撮影光量を調整する光量調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の光量調整装置はカメラ等の撮影光軸に羽根部材を配置し、この羽根部材を電磁駆動装置で開閉することによってシャッタ、或いは絞りなどの光量を調整している。そしてこの電磁駆動装置は永久磁石の中心に回転軸を設けたマグネットロータと、コイル枠の外周に励磁コイルを巻廻したステータとで構成され、励磁コイルに通電することによってマグネットロータを所定角度回転させ、羽根部材を開閉するようになっている。
【０００３】
このような電磁駆動式光量調整装置は最近特に小型コンパクト化が要求され、例えば携帯電話などの小型機器に組み込まれたカメラ装置では、シャッタ羽根、絞り羽根などの光量調整装置は微細な程にその小型化と省電力化か求められている。そしてこの光量調整装置の駆動部は、マグネットロータの回転軸をコイル枠で回転自在に軸受支持し、このコイル枠に励磁コイルを捲回した後、その外側をスリーブ状のヨークで覆っているが、このヨーク径が２ｍｍ〜３ｍｍ程度にまで小型化が進み、更にその小型化が要求されている。
【０００４】
上述のように駆動部の小型化に伴ってマグネットロータの回転軸（以下、「ロータ軸」という）をコイル枠などのフレーム枠でどのように軸受支持するかが問題となる。従来この軸受構造としては円柱形状の軸端部を円筒形状の軸受孔に嵌合することによって軸受支持することが知られている。このような軸受構造ではスラスト方向（軸方向）にロータ軸が移動しないように例えばマグネットロータの端面をフレーム枠に摺接させてスラスト方向を支持し、ラジアル方向はロータ軸の外周壁と軸受孔の内壁とを摺接させているため、軸受部での摩擦負荷が大きく、またロータ軸の軸径を小さくすると軸受孔との間でガタつきが生じ易くこの嵌合部のギャップを適確に形成するには加工が困難であるという問題が知られている。
【０００５】
そこで例えば特許文献１（特開２００４−１３８９３９号公報）には、ロータ軸をコイル枠にピボット軸受構造で軸承することが提案されている。同公報には羽根部材を配置した基板の背面側にマグネットロータ軸、コイル枠、コイル、ヨークの順で円環状に配置し、ロータ軸の下端部を球形状若しくは円錐形状に形成し、この軸下端縁を円錐形状若しくは球形状の軸受孔で支持する軸受構造が提案されている。
【０００６】
このようなピボット軸受けの場合には回転軸（ロータ軸）の両端を先鋭状に形成してこれをＶ溝軸受で支持すると両端のＶ溝軸受間隔を極めて正確に形成しなければ回転軸が上下に踊ることとなる。このため同文献のものはロータ軸の一端は先鋭形状でＶ溝軸受に支持し、他端は円柱形状に形成して円筒状軸受で支持している。そしてロータ軸をＶ溝軸受側に磁気的に付勢して荷重がＶ溝側に作用するように構成し、ロータ軸の安定と負荷軽減を計っている。
【特許文献１】特開２００４−１３８９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のようにロータ軸を、軸受負荷を軽減した状態で安定して支持する際に、比較的スラスト方向の負荷が少ないピボット軸受を採用することが例えば前述の特許文献１に開示されている。このように従来知られた軸受構造は図８に示すように基板５０にコイルを捲回したコイル枠５１を取付け、このコイル枠５１の下端部にＶ若しくはＵ字状の軸受溝５２を設けてロータ軸５３に形成した先鋭状軸端部５３ａを支持し、ロータ軸５３の他端側は円柱状軸端部５３ｂに形成してその外周を円筒状軸受５４で支持している。そしてこの円筒状軸受５４で支持されている円柱状軸端部５３ｂにアーム部材５５を一体的に取付け、このアーム部材５５を基板５０に取付けた羽根部材５６に係合している。
【０００８】
上述のような従来の軸受構造ではロータ軸５３が図示の軸受溝５２で位置決めされ、この点（ピボット点）を中心に傾斜することがある。これは上端側に位置する円柱状軸端部５３ｂとその周囲を嵌合支持する円筒状軸受５４との間にクリアランスが必要となり、このクリアランスが加工精度でバラつくことが原因する。つまり円柱状軸端部５３ｂの外径ｄ１と円筒状軸受５４の内径ｄ２が等しい（ｄ１＝ｄ２）と摩擦負荷が大きく、この外径ｄ１と内径ｄ２との寸法差が大きいとギャップが大きくなり図示のようにロータ軸５３が傾くこととなる。このようなクリアランスは円滑な回転のために必要であり、その加工精度を均一に保つことは不可能に近いこととされている。例えばロータ軸の外径は、その真円度と外径寸法を１／１００ｍｍ以上の精度で加工するとコストが高くなり製造工程での仕損も多くなる。また円筒状軸受部の加工も同様となる。
【０００９】
そこで、従来のようにロータ軸の下端部をピボット状に支持し、その上端部にアーム部材を設けて羽根部材を開閉駆動すると次の問題が起きる。ロータ軸５３の上端部の円柱状軸端部５３ｂとこれを支持する円筒状軸受５４との間に必要以上のクリアランス（ギャップ）が形成されるとロータ軸５３が傾く（図示角度α）こととなる。この傾斜（角度α）によって羽根部材５６には変移量Ｙがガタつきとして生ずる。この変移量ＹはＹ＝２Ｌｙ・ｓｉｎ(βｙ／２)・ｃｏｓ(α＋βｙ／２)となり、ピボット支点ｏ１とアーム部５５材と羽根部材５６との係合点ｏ２との長さＬｙに比例してガタつき量が大きくなる。
【００１０】
上述のようにロータ軸と羽根部材との間にガタつきが生ずると、羽根部材が例えばシャタ動作する場合には光路開口を完全に閉鎖（クローズ）或いは開放（オープン）できない問題が発生する。また羽根部材が絞り動作する場合には撮影条件に応じた光量に調整できない問題と、動作時にハンチングによって羽根が振動して制御不能となり装置故障に至ることがある。
【００１１】
そこで本発明はロータ軸を軸受支持する際に摩擦負荷を軽減して安定した羽根部材の駆動が可能であり、しかも羽根部材にガタつきが生ずることの少ない光量調整装置の提供をその主な課題としている。更に本発明は装置の小型化と省電力の節減が可能な光量調整装置を簡単な構造で安価に提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために以下の構成を採用する。光路開口を備えた基板と、この基板に配置され上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、これを開閉動する電磁駆動装置とを備える。そして上記電磁駆動装置は、ロータ軸と、このロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠から構成する。この場合ロータ軸はその両端に先鋭形状の第１軸端部と円柱形状の第２軸端部とを設ける。また上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を設ける。
【００１３】
そこで上記電磁駆動装置は上記基板側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように配置し、このロータ軸の第１軸端部には上記羽根部材に開閉駆動力を伝達するアーム部材を連結する。これによってロータ軸は先鋭形状の第１軸端部と円錐状の軸受凹部とで位置決め支持され、他端側の第２軸端部と円筒状軸受孔との間にガタつきが生じてもその影響が羽根部材にガタつきハンチングなどとして及ぶことが少ない。
【００１４】
また、前記ロータ軸には前記第１軸端部側を前記軸受凹部側に圧接するように該ロータ軸を付勢する付勢手段が設け、この付勢手段は上記ロータ軸に作用する磁気吸引力で構成する。これによって簡単な構造で安定した軸受作用を得ることが出来る。
【００１５】
上記付勢手段をマグネットロータの外周に配置する軟磁性材のヨークによってロータ軸に磁気的な付勢力を作用させることが出来る。更に、前記第１軸端部の端面を球面状凸曲面に形成し、前記軸受凹部を上記球面状凸曲面に適合する円錐状凹曲面に形成する。そして上記凹曲面の曲率は上記凸曲面の曲率より大きく設定することによってロータ軸を成形する際に寸法誤差が生じてもこれを軸受支持する際にその影響を受けることが少ない。
【００１６】
前記フレーム枠は前記永久磁石に回転力を付与する励磁コイルを巻装するコイル枠で構成し、このフレーム枠には前記基板の背面側に位置する上半部に軟磁性体のスリーブ状ヨークを、下半部に熱収縮性チューブをそれぞれ嵌合する。そして上記ヨークは前記第１軸端部を前記軸受凹部側に付勢するように前記ロータ軸に磁気吸引力を作用させ、上記熱収縮性チューブと上記フレーム枠との間には前記ロータ軸の磁気を検出する磁気検出素子を収容支持する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、基板上に光路開口を開閉するように配置した羽根部材を開閉駆動する際に、その駆動装置を構成するロータ軸の一端を先鋭形状に形成してフレーム枠の円錐状軸受凹部に支持してこの先鋭状軸端部が基板側に位置するように配置して羽根部材と連結するアーム部材を設け、ロータ軸の他端は円柱形状に形成してフレーム枠の円筒状軸受孔に支持したものであるから、ロータ軸の軸形状及び軸受部の形状に加工上の寸法誤差が生じてもロータ軸はコイル枠などのフレーム枠に先鋭状軸端部を基準に回転自在に支持されることとなる。
【００１８】
そしてこの先鋭状軸端部を、羽根部材を支持する基板側に位置するように配置してあるからロータ軸に寸法誤差による傾きが生じてもロータ軸に固定したアーム部材が大きく傾くことがなく羽根部材にガタつき、位置ズレなどを及ぼすことが少ない。つまりロータ軸はその加工時に寸法誤差が生じても先鋭状軸端部を基準に軸受支持され、この軸端部に設けられたアーム部材から羽根部材に駆動伝達するからアーム部材と羽根部材の係合部に生ずる位置ずれ、或いはガタつきを最小限に止めることが出来る。
【００１９】
従って、加工時の加工誤差或いは使用途上での変形がロータ軸又はアーム部材に生じても先鋭状軸端部を基準に位置決めされ、この先鋭状軸端部が羽根部材の係合部と最も近い位置（基板背面の近傍）に設定されているから、ロータ軸の軸承部に加工誤差があっても羽根部材に大きな位置ズレを生ずることがない。これによって羽根部材は予め設定したクローズ位置とオープン位置との間で開閉動することとなり、また所定の口径に開口規制する制御時にハンチングなどの開閉挙動を示す動作不良を招くことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。図１は本発明に係わる光量調整装置の分解斜視図であり、図２は羽根部材を開閉駆動する電磁駆動装置の斜視図であり、図３はその縦断断面図である。
【００２１】
まず図１に基づいて光量調整装置Ａの全体構成を説明する。図１に示すように本発明の光量調整装置Ａは基板１と羽根部材２と駆動装置３とから構成される。基板１は扁平形状の地板１ａと、この地板１ａに少許の間隙を形成して重ね合わせられた押え板１ｂとから構成される。地板１ａはカメラ装置などの撮影鏡筒の組込みスペースに応じた形状に構成され、例えば耐熱性、機械的強度に富んだ合成樹脂のモールド成形、或いは金属板のプレス加工で形成する。
【００２２】
この地板１ａには中央部に羽根支持面１１と光路開口１２と、周囲にフランジ１３が形成してある。そして羽根支持面１１には第１羽根部材２０ａと第２羽根部材２０ｂが上下に重ね合わせて支持してあり、この第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂは光路開口１２に臨ませてある。図示の第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂは光路開口１２を大小口径に規制する絞り羽根で構成する場合を示し、第１羽根部材２０ａは半円形状の開口部２１ａを有し、その中央に狭窄部２１ｂが形成してあり、第２羽根部材２０ｂは円形状の開口部２２ａを有し、その中央に狭窄部２２ｂが形成してある。この第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂの開口部２１ａ、２２ａを光路開口１２に臨ませ、この光路開口１２を中心に両者を接近方向に摺動させると光路開口１２は小口径に、逆に離反方向に摺動すると大口径となり、撮影条件に応じて光量調整することが出来る。
【００２３】
この為、第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂはそれぞれ両側縁を地板１ａのフランジ１３の対向側壁１３ａ、１３ｂにガイドされ、図１左右方向に摺動自在に支持されている。これと共に第１羽根部材２０ａにはスリット溝２３ａ、２３ｂが、第２羽根部材２０ｂには同様のスリット溝２４ａ、２４ｂが設けてあり、地板１ａの羽根支持面１１に植設したガイドピン１４ａ、１４ｂ、１４ｃが嵌合してある。
【００２４】
図示ガイドピン１４ａはスリット溝２４ａに、ピン１４ｂはスリット溝２３ａとスリット溝２４ｂに、ピン１４ｃはスリット溝２３ｂにそれぞれ嵌合してある。従って第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂはフランジ１３の対向側壁１３ａ、１３ｂとガイドピン１４ａ、１４ｂ、１４ｃに案内され図１左右方向に直線的に移動することとなる。そして各羽根部材２０ａ、２０ｂには摺動方向と所定角度で交差する方向にカム溝２５ａと２５ｂが穿設してあり、このカム溝２５ａ、２５ｂに後述する駆動装置３の駆動アーム３４が係合するようになっている。
【００２５】
上述の地板１ａには羽根部材２を装備した表面側に対し、その背面側には駆動装置３の取付部１５が設けられ、次の駆動装置３が取付けられている。駆動装置３は、ロータ組３１とステータ組３０から構成され、ロータ組３１はロータ軸３２と永久磁石３３と駆動アーム３４とから構成されている。図示のロータ組３１は円柱形状の永久磁石３３の中心にロータ軸３２（以下、「回転軸」という）を一体的に固定し、この回転軸３２に駆動アーム３４が一体的に固定してある。永久磁石３３はフェライト磁石、ネオジウム磁石などで中心に軸孔を有する円筒形状に焼成し、中心の軸孔に別途金属或いは樹脂で成形した回転軸３２を貫挿して一体化する。
【００２６】
この他磁気ポリマーなどの高分子材料でモールド成形することも可能であり、この場合には回転軸３２を一体成形する。そして回転軸３２を貫挿した場合には例えば接着剤で一体化した後、円筒形状の磁石（強磁性体）に着磁する。着磁方向は２極、４極その他、適宜極数に円筒状磁石の外周を分極着磁する。尚回転軸３２は成型時に図４に示すように上端部は先鋭形状の軸端部３２ａ（以下、「第１軸端部」という）に、下端部は円柱形状の軸端部３２ｂ（以下、「第２軸端部」という）に形成してある。この第１、第２軸端部形状については後述する。
【００２７】
このように一体化された永久磁石３３と回転軸３２には駆動アーム３４が一体化される。図示の駆動アーム３４は回転軸３２に一体化されこの軸の回転を羽根部材２に伝達するため軸に対しラジアル方向に張り出した第１アーム３４ａと第２アーム３４ｂで構成されている。この駆動アーム３４は樹脂などで回転軸３２と一体成形しても、図示のように別途成形して接着剤などで回転軸に固着しても良い。この場合回転軸の軸径を小さく（小径）するときには永久磁石の端面と回転軸の両者に被冠して接着すると確実な一体化が可能となる。
【００２８】
尚図示の駆動アーム３４は第１、第２アーム３４ａ、３４ｂを、回転軸３２を挟んで対向する位置に配置したのは羽根部材２を第１、第２、２つの羽根で形成し、この２つの羽根を相反方向に摺動させる関係で２つのアームで形成したが、１枚の羽根部材、或いは複数の羽根部材に連結した伝動リングを備える場合には１つのアームで構成し、このアームを羽根部材或いは伝動リングに連結することも可能である。
【００２９】
上記ロータ組３１は下記のステータ組３０に回動自在に内蔵される。ステータ組３０はコイル枠３５とこのコイル枠３５に巻回された励磁コイル３６と、外筐シールドとしてのヨーク３７とから構成される。コイル枠３５は円筒形状で図３左右若しくは上下に２分割され、内部にロータ組３１を内蔵するように構成される。通常は合成樹脂などでカップ状に上下２分割されるか回転軸３２を境に左右に縦断２分割する。図示のものは上コイル枠３５ａと下コイル枠３５ｂで上下２分割され、合体した状態で内部に永久磁石３３を収容する空洞部３５ｃと回転軸３２の前記第１、第２軸端部３２ａ、３２ｂを軸受支持する軸受部３５ｄ、３５ｅと、外周に励磁コイルを巻回するコイル巻回溝３５ｆとを備えている。
【００３０】
そして前記第１軸端部３２ａは先鋭形状の軸端部に形成されているが、上記上コイル枠３５ａには第１軸端部３２ａに適合する円錐形状の軸受凹部３５ｄが設けられている。この第１軸端部３２ａと軸受凹部３５ｄの形状について説明すると図５に示すように両者を略２等片三角形状（同図（ａ）参照）とすることも可能であるがこの場合には軸端部３２ａが摩損する耐久性の問題と、材質によっては第１軸端部３２ａが軸受凹部３５ｄ内に刺入する問題があり光量調整装置としては適さない。
【００３１】
図２の装置は図５（ｂ）に示すように第１軸端部３２ａの先端を、曲率ｒ１を有する断面Ｕ字状に形成し、軸受凹部３５ｄ側も曲率ｒ２を有する断面Ｕ字状に形成している。この軸端部３２ａと軸受凹部３５ｄは同図（ｃ）に示す断面Ｖ字状、同図（ｄ）に示す斜裁状に形成しても良いがいずれの場合も軸端部の先端は曲率ｒ１を有する円弧形状に形成する。また軸受凹部３５ｄも凹陥部は曲率ｒ２を有する円弧形状に形成してある。そして曲率ｒ１は曲率ｒ２より小さく設定され、ｒ１＜ｒ２になっている。このような軸支持構造を採用すると回転軸３２の軸径Ｄｒに加工精度上の誤差が生じても、また同様に軸受凹部３５ｄの内径Ｄｅに加工精度上の誤差が存在しても図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す接点ｏの位置が変化することが少ない。
【００３２】
一方前記第２軸端部３２ｂは下コイル枠３５ｂに形成された円筒状の軸受孔３５ｅに支持されている。この軸受構造は円柱形状の第２軸端部３２ｂの外周を軸受孔３５ｅで嵌合支持するため、回転軸３２の軸径Ｄｒと軸受孔３５ｅの内径Ｄｆとは円滑な回転運動と回転軸３２にガタつきが生じないように配慮する必要がある。上記軸径Ｄｒと内径Ｄｆとを等しくなるように近づけるとガタつきは少ないが摩擦負荷が大きくなり大きな回転駆動力を要し、逆にギャップを大きく（Ｄｒ≪Ｄｆ）すると摩擦負荷は軽減されるがガタつきによって回転軸３２が傾くことがある。このように回転軸３２の軸支持は軸両端の軸支持部にそれぞれガタつきが生ずると回転軸３２がブレて円滑な運動が得られない。
【００３３】
そこで本発明は前記第１軸端部３２ａをピボット状の軸支持構造を採用し、第２軸端部３２ｂは通状の円筒状軸受孔で支持している。上述のように上コイル枠３５ａと下コイル枠３５ｂとは永久磁石３３を有する回転軸３２を回転自在に支持し、その外周にはコイル巻回溝３５ｆに励磁コイル３６が捲回してあり、この励磁コイル３６の捲回によって上下コイル枠３５ａ、３５ｂを一体化している。そして励磁コイル３６を外周に捲回したコイル枠３５にはヨーク３７嵌装してあり、このヨーク３７は鉄などの軟磁性材料でロータ組３１の永久磁石３３を磁気的にシールドする。
【００３４】
このためコイル枠３５の外周で内部の永久磁石３３を覆うように配置する。これと同時にこのヨーク３７は回転軸３２を常時図３上方、即ち第１軸端部３２ａを軸受凹部３５ｄ側に付勢するように永久磁石３３の軸方向中央に対しヨーク３７の軸方向中央を第１軸端部３２ａ側に距離ｍ（図３）だけ片寄らせてある。これによって回転軸３２は磁気的に図３上方に付勢され第１軸端部３２ａが軸受凹部３５ｄに当接する状態に保持される。
【００３５】
上記コイル枠３５の下端部には熱収縮性のチューブ３８が嵌合してあり、下コイル枠３５ｂとこれに捲回した励磁コイル３６の外周を覆って保護している。図示３９は磁気検出素子（ホール素子）であり、永久磁石３３の回転位置（ロータ軸の回転位置）を検出する。特に図示のものは熱収縮性の樹脂チューブをコイル枠３５に磁気検出素子３９を挟んで嵌挿し、その後加熱することによって検出素子３９をコイル枠３５に固定している。
【００３６】
上述のようにユニット構成された駆動装置３は前記地板１ａの駆動装置の取付部１５に装着される。前記コイル枠３５には一体化された上コイル枠３５ａと下コイル枠３５ｂのいずれかに取付ステムが設けられ、このステムを地板１ａ背面側の取付部１５に固定している。この固定はビスなどで固定しても良いが、地板１ａに設けた取付穴（図示せず）にステム端縁に設けた弾性爪を嵌合して取付けると組立て作業が容易である。尚、この取付の際に前記回転軸３２の第１、第２アーム３４ａ、３４ｂを地板１ａに形成された逃げ溝１６ａ、１６ｂに貫挿し、羽根部材２に形成した前記カム溝２５ａ、２５ｂに係合する。
【００３７】
尚、上述の地板１ａにはこれに形成した前記フランジ１３に押え板１ｂが取付けられる。この押え板１ｂは金属板のプレス加工で地板１ａと略々同一形状に形成され、上記フランジ１３上に重ね合わせられ、地板１ａに形成した弾性爪で固定されている。
【００３８】
上述のように構成された光量調整装置Ａは例えば図６に示す撮像装置に組み込まれて光路開口１２を通過する光量を調整する。スチールカメラ、ビデオカメラ等のレンズ鏡筒に前述の光量調整装置Ａを組込む。図示４０は撮影光路に配置した前レンズ、４１は後レンズであり、これ等のレンズで被写体像を結像しその結像面に撮像手段４２を配置する。撮像手段４２としてはＣＣＤなどの固体撮像素子或いは感光フィルムなどを用いる。そして制御はＣＰＵ制御回路、露出制御回路、及びシャッタ駆動回路で実行するように構成する。図示のＳＷ１はメイン電源スイッチであり、ＳＷ２はシャッタレリーズスイッチを示す。カメラ装置としての制御には、この他オートフォーカス回路などが用いられるが良く知られた構成であるので説明を省く。
【００３９】
そこでレンズ鏡筒に組込まれた前レンズ４０と後レンズ４１との間に基板１を組込む。この基板１には前述の第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂ及び駆動装置３が組込まれた光量調整装置Ａがユニット化されている。そこで制御ＣＰＵは露出量、シャッタスピードなどの撮影条件を設定し、露出制御回路及びシャッタ駆動回路に指示信号を発する。まず露光量は露出制御回路が制御ＣＰＵからの指示信号で駆動装置３のコイルに所定方向の電流を供給する。すると第１、第２羽根部材２０ａ、２０ｂは駆動装置３の回転を駆動アーム３４ａ、３４ｂから伝達され最適露光量に光路開口１２を形成する。
【００４０】
本発明は斯かる光量調整の過程で、回転軸（ロータ軸）３２をフレーム枠（前記コイル枠）３５に回動自在に支持する際に、地板１ａ側に近接する回転軸３２の軸端部（第１軸端部３２ａ）を先鋭形状に形成してコイル枠３５の円錐状軸受凹部３５ｄで軸受支持し、地板１ａと距離を隔てた軸端部（第２軸端部３２ｂ）を円柱形状に形成してコイル枠３５の円筒状軸受孔３５ｅで軸受支持しているため、回転軸３２およびコイル枠３５の加工時の寸法精度によって軸径にバラツキが生じても次のように作用する。
【００４１】
図７に示すように回転軸（ロータ軸）３２の軸径Ｄｒと軸受凹部３５ｄの内径Ｄｅに加工精度或いは使用過程での径時変化によって図示ギャップ誤差Δｇが生じた場合に、回転軸３２（ロータ軸）は第１軸端部３２ａと軸受凹部３５ｄとの接点ｏを中心に図示のように傾く、このとき回転軸３２（ロータ軸）と一体の第１、第２アーム３４ａ、３４ｂは図示角度αだけ傾く。このとき羽根部材２に作用する変位量Ｘは次式で表される。
Ｘ＝２Ｌｘ・ｓｉｎ（α／２）・ｃｏｓ（βｘ＋α／２）
尚上記変位量Ｘは図７（ｂ）に示す模式図において第１、第２アーム３４ａ、３４ｂの傾き角度αの形成する２等辺三角形に角度α／２の垂線を引き、その底辺の長さ（２Ｌｘ・ｓｉｎ（α／２）を求め、羽根移動方向（水平方向）の長さＸを求める算出式である。
【００４２】
この変位量Ｘは仮にロータ軸３２の他端縁である第２軸端部３２ｂを中心にロータ軸３２が傾いた場合には図８に示すように変位量Ｙは、Ｙ＝２Ｌｙ・ｓｉｎ（α／２)・ｃｏｓ（βｙ＋α／２）となり、接点ｏの位置を異ならせたことにより、変位量Ｘと変位量Ｙとの間には接点（軸支点）ｏからの距離の差（Ｌｙ−Ｌｘ）の２倍のガタつき量の差が生ずる。このガタつき量の差は本発明者の算出によれば変位量Ｘは変位量Ｙの約１／３に軽減することが認められた。つまり接点（軸支点）ｏの移動により上記算出式でＬｘ＜Ｌｙと同時にβｘ＞βｙとなる関係で変位量Ｘと変位量Ｙに著しい差違が生ずることが判明した。
【００４３】
従って、ロータ軸３２の軸径Ｄｒが加工精度によって大きく異なっても前述の軸受構造を採用することによって、著しいガタつき量の軽減が計られ、ロータ軸３２の軸径Ｄｒに多少の加工誤差が生じても安定したロータの回転が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係わる光量調整装置の組立て分解斜視図である。
【図２】図１の装置における駆動装置の斜視説明図。
【図３】図２の装置の縦断断面図。
【図４】図２の装置のロータ組を示す斜視説明図。
【図５】図２の装置における第１軸端部の断面形状を示す拡大説明図であり、（ａ）は先鋭状端面を２等辺三角形とする場合、（ｂ）は先鋭状端面をＵ字状断面とする場合、（ｃ）は先鋭状端面をＶ字状断面とする場合、（ｄ）は先鋭状端面を斜裁形状とする場合を示す。
【図６】撮像装置の鏡筒に図１の光量調整装置を組み込んだ場合の制御構成を示す説明図。
【図７】図２の装置においてロータ軸の軸径が異なった場合の羽根部材に及ぼす位置ズレ度合いを示す説明図であり、（ａ）はロータ軸が所定角度傾いた場合の説明図、（ｂ）はその位置ズレ量を算出する模式図である。
【図８】従来の装置におけるロータ軸の軸径が異なった場合の羽根部材に及ぼす位置ズレ度合いを示す説明図であり、（ａ）はロータ軸が所定角度傾いた場合の説明図、（ｂ）はその位置ズレ量を算出する模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 基板
１ａ 地板
１ｂ 押え板
２ 羽根部材
３ 駆動装置
１２ 光路開口
１３ フランジ
２０ａ 第１羽根部材
２０ｂ 第２羽根部材
３０ ステータ組
３１ ロータ組
３２ ロータ軸（回転軸）
３２ａ 第１軸端部
３２ｂ 第２軸端部
３３ 永久磁石
３４ 駆動アーム
３４ａ 第１アーム
３４ｂ 第２アーム
３５ コイル枠（フレーム枠）
３５ａ 上コイル枠
３５ｂ 下コイル枠
３５ｄ 軸受部（軸受凹部）
３５ｅ 軸受部（軸受孔）
Ａ 光量調整装置
ｏ 接点（軸支点）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光路開口を備えた基板と、
上記基板に配置され上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、
上記羽根部材を開閉動する電磁駆動装置と、を備えた光量調整装置であって、
上記電磁駆動装置は、
ロータ軸と、
上記ロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、
上記ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠と、を備え、
上記ロータ軸はその両端に先鋭形状の第１軸端部と円柱形状の第２軸端部とを有し、
上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を有し、
上記電磁駆動装置は上記基板側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように配置され、
このロータ軸の第１軸端部には上記羽根部材に開閉駆動力を伝達するアーム部材が連結されていることを特徴とする光量調整装置。
【請求項２】
前記ロータ軸には前記第１軸端部側を前記軸受凹部側に圧接するように該ロータ軸を付勢する付勢手段が設けられ、
この付勢手段は上記ロータ軸に作用する磁気吸引力で構成されていることを特徴とする光量調整装置。
【請求項３】
前記ロータ軸は略々円柱形状の永久磁石を有し、
前記フレーム枠には上記永久磁石に回転力を付与する励磁コイルが装備され、
前記付勢手段は上記フレーム枠に嵌装された軟磁性体のヨークで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光量調整装置。
【請求項４】
前記第１軸端部の端面は球面状凸曲面に形成され、
前記軸受凹部は上記球面状凸曲面に適合する円錐状凹曲面に形成され、
上記凹曲面の曲率は上記凸曲面の曲率より大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の電磁駆動装置。
【請求項５】
略々扁平形状で光路開口を有する基板と、
上記基板の表面側に開閉自在に取付けられ上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、
上記基板の背面側に取付けられ、上記羽根部材を開閉動する電磁駆動装置と、を備えた光量調整装置であって、
上記電磁駆動装置は、
永久磁石を有するロータ軸と、
上記ロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、
上記ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠とから構成され、
上記ロータ軸はその一端縁を先鋭形状に形成した第１軸端部と、他端縁を円柱形状に形成した第２軸端部とを有し、
上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を有し、
上記電磁駆動装置は上記基板の背面側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように取付けられ、
この第１軸端部に連結されたアーム部材を上記羽根部材に連結して上記光路開口を通過する光量を調節するようにしたことを特徴とする光量調整装置。
【請求項６】
前記フレーム枠には前記永久磁石に回転力を付与する励磁コイルが巻装され、
このフレーム枠には前記基板の背面側に位置する上半部に軟磁性体のスリーブ状ヨークが
下半部に熱収縮性チューブがそれぞれ嵌合され、
上記ヨークは前記第１軸端部を前記軸受凹部側に付勢するように前記ロータ軸に磁気吸引力を作用させ、
上記熱収縮性チューブと上記フレーム枠との間には前記ロータ軸の磁気を検出する磁気検出素子が収容支持されていることを特徴とする請求項３に記載の光量調整装置。
【請求項１】
光路開口を備えた基板と、
上記基板に配置され上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、
上記羽根部材を開閉動する電磁駆動装置と、を備えた光量調整装置であって、
上記電磁駆動装置は、
ロータ軸と、
上記ロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、
上記ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠と、を備え、
上記ロータ軸はその両端に先鋭形状の第１軸端部と円柱形状の第２軸端部とを有し、
上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を有し、
上記電磁駆動装置は上記基板側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように配置され、
このロータ軸の第１軸端部には上記羽根部材に開閉駆動力を伝達するアーム部材が連結されていることを特徴とする光量調整装置。
【請求項２】
前記ロータ軸には前記第１軸端部側を前記軸受凹部側に圧接するように該ロータ軸を付勢する付勢手段が設けられ、
この付勢手段は上記ロータ軸に作用する磁気吸引力で構成されていることを特徴とする光量調整装置。
【請求項３】
前記ロータ軸は略々円柱形状の永久磁石を有し、
前記フレーム枠には上記永久磁石に回転力を付与する励磁コイルが装備され、
前記付勢手段は上記フレーム枠に嵌装された軟磁性体のヨークで構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光量調整装置。
【請求項４】
前記第１軸端部の端面は球面状凸曲面に形成され、
前記軸受凹部は上記球面状凸曲面に適合する円錐状凹曲面に形成され、
上記凹曲面の曲率は上記凸曲面の曲率より大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかの項に記載の電磁駆動装置。
【請求項５】
略々扁平形状で光路開口を有する基板と、
上記基板の表面側に開閉自在に取付けられ上記光路開口を通過する光量を調整する羽根部材と、
上記基板の背面側に取付けられ、上記羽根部材を開閉動する電磁駆動装置と、を備えた光量調整装置であって、
上記電磁駆動装置は、
永久磁石を有するロータ軸と、
上記ロータ軸に回転力を付与する励磁コイルと、
上記ロータ軸を回転自在に軸受支持するフレーム枠とから構成され、
上記ロータ軸はその一端縁を先鋭形状に形成した第１軸端部と、他端縁を円柱形状に形成した第２軸端部とを有し、
上記フレーム枠には上記第１軸端部を支持する円錐形状の軸受凹部と上記第２軸端部を支持する円筒状軸受孔を有し、
上記電磁駆動装置は上記基板の背面側に上記ロータ軸の第１軸端部が位置するように取付けられ、
この第１軸端部に連結されたアーム部材を上記羽根部材に連結して上記光路開口を通過する光量を調節するようにしたことを特徴とする光量調整装置。
【請求項６】
前記フレーム枠には前記永久磁石に回転力を付与する励磁コイルが巻装され、
このフレーム枠には前記基板の背面側に位置する上半部に軟磁性体のスリーブ状ヨークが
下半部に熱収縮性チューブがそれぞれ嵌合され、
上記ヨークは前記第１軸端部を前記軸受凹部側に付勢するように前記ロータ軸に磁気吸引力を作用させ、
上記熱収縮性チューブと上記フレーム枠との間には前記ロータ軸の磁気を検出する磁気検出素子が収容支持されていることを特徴とする請求項３に記載の光量調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−３４３７（Ｐ２００８−３４３７Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７４８０３（Ｐ２００６−１７４８０３）
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（０００２３１５８９）ニスカ株式会社 (568)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２６日（２００６．６．２６）
【出願人】（０００２３１５８９）ニスカ株式会社 (568)
【Ｆターム（参考）】
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