羽根駆動装置及び光学機器
【課題】簡易な構造でシャッタスピードが向上した羽根駆動装置及びそれを備えた光学機器を提供することを課題とする。
【解決手段】ロータの回転角度範囲は、ステータが励磁されることによって回転し得る前記ロータの全回転角度範囲よりも小さい作動角度範囲に制限されており、前記ロータが作動角度範囲の第１端に位置している場合には、羽根は前記開口に重なり、前記ロータが前記作動角度範囲の第２端に位置している場合には、前記羽根は前記開口から退避しており、作動角度範囲は、ロータの回転角度範囲が制限されていない場合に前記ロータが前記第１方向に回転する場合での全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる位置を含んでおり、付勢部材は、少なくとも前記作動角度範囲の途中位置から第１端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する。
【解決手段】ロータの回転角度範囲は、ステータが励磁されることによって回転し得る前記ロータの全回転角度範囲よりも小さい作動角度範囲に制限されており、前記ロータが作動角度範囲の第１端に位置している場合には、羽根は前記開口に重なり、前記ロータが前記作動角度範囲の第２端に位置している場合には、前記羽根は前記開口から退避しており、作動角度範囲は、ロータの回転角度範囲が制限されていない場合に前記ロータが前記第１方向に回転する場合での全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる位置を含んでおり、付勢部材は、少なくとも前記作動角度範囲の途中位置から第１端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根駆動装置及び光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、開口を有した基板と、開口を開閉する羽根と、羽根が開口を閉じるように羽根を付勢する付勢部材と、を備えた羽根駆動装置が記載されている。付勢部材は羽根が開口を閉じるように付勢をしているので、羽根が開口に進行するスピードが向上している。これによってシャッタスピードが向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４７２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしなら、このような羽根駆動装置において羽根を開口から退避した退避位置で維持させる場合には、付勢部材の付勢力に抗して羽根を退避位置に維持させる必要がある。例えば、アクチュエータへ通電がされていない場合のロータのディテントトルクにより羽根を退避位置に維持させる場合には、ロータのディテントトルクが大きいアクチュエータを用いる必要がある。このようなアクチュエータは大型である。また、ストッパや別の機構を用いて羽根を退避位置に維持させる場合には、羽根駆動装置の構造が複雑化し、場合によっては製造コストも増大する。
【０００５】
そこで本発明は、簡易な構造でシャッタスピードが向上した羽根駆動装置及びそれを備えた光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、付勢部材と、開口を有した基板と、前記開口に対して進退自在な羽根と、ステータ、前記ステータが励磁されることにより回転すると共に前記羽根を駆動するロータ、を含むアクチュエータと、を備え、前記ロータが第１方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口に進行し、前記ロータが第２方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口から退避し、前記ロータの回転角度範囲は、前記ステータが励磁されることによって回転し得る前記ロータの全回転角度範囲よりも小さい作動角度範囲に制限されており、前記ロータが前記作動角度範囲の第１端に位置している場合には、前記羽根は前記開口に重なり、前記ロータが前記作動角度範囲の第２端に位置している場合には、前記羽根は前記開口から退避しており、前記作動角度範囲は、前記ロータの回転角度範囲が制限されていない場合に前記ロータが前記第１方向に回転する場合での前記全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる位置を含んでおり、前記付勢部材は、少なくとも前記作動角度範囲の途中位置から前記第１端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、羽根駆動装置によって達成できる。
【０００７】
ロータの作動角度範囲は、ロータが第１方向に回転する場合での全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる地点を含むことにより、ロータが第１方向に回転している際のトルクを確保できる。これにより、羽根が開口に進行する際の羽根のスピードを確保でき、シャッタスピードが向上している。
【０００８】
また、付勢部材は、ロータの作動角度範囲の第１端から途中位置までの区間でロータを第２方向に直接又は間接的に付勢しているため、ロータの第２方向への回転を補助する。
【０００９】
上記目的は、上記羽根駆動装置を備えた光学機器によっても達成できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構造でシャッタスピードが向上した羽根駆動装置及びそれを備えた光学機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１の羽根駆動装置の分解斜視図である。
【図２】図２は、羽根駆動装置の斜視図である。
【図３】図３は、羽根駆動装置の斜視図である。
【図４】図４は、全開状態の羽根駆動装置の説明図である。
【図５】図５は、全開状態と全閉状態との途中の状態の羽根駆動装置の説明図である。
【図６】図６は、全閉状態の羽根駆動装置の説明図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｄは、ロータの回転の説明図である。
【図８】図８は、実施例１の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。
【図９】図９は、従来の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。
【図１０】図１０は、作動角度範囲の変更例を示している。
【図１１】図１１は、実施例２の羽根駆動装置の説明図である。
【図１２】図１２は、実施例２の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。
【図１３】図１３は、実施例３の羽根駆動装置の説明図である。
【図１４】図１４は、実施例３の羽根駆動装置の説明図である。
【図１５】図１５は、実施例３の羽根駆動装置の説明図である。
【図１６】図１６は、実施例４の羽根駆動装置の説明図である。
【図１７】図１７Ａ、１７Ｂは、実施例４の羽根駆動装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１の羽根駆動装置１の分解斜視図、図２、３は、羽根駆動装置１の斜視図である。羽根駆動装置１は、カメラなどの光学機器に採用される羽根駆動装置である。羽根駆動装置１は、いわゆるフォーカルプレーンシャッタである。羽根駆動装置１は、基板１０、複数の羽根２０、アーム３０ａ、３０ｂ、付勢部材４０ａ、４０ｂ、電磁アクチュエータＡ、駆動部材９０ａ、９０ｂを備えている。基板１０には、開口ＯＰが設けられている。被写体側の光は開口ＯＰを通過し、カメラ側に設けられたＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子へ入射する。これにより撮像素子で結像される。基板１０は、第１面１１、第２面１２を有している。電磁アクチュエータＡは、第１面１１側に配置され、羽根２０は、第２面１２側に配置される。羽根２０は、いわゆる後幕を構成する。羽根駆動装置１は、先幕の機能を撮像素子の露光タイミングを制御する事により実現する電子先幕と称される機能を備えたカメラ用フォーカルプレーンシャッタである。尚、本実施例では、上述したように後幕のみを有するフォーカルプレーンシャッタについて説明するが、本発明は、この形態に限るわけではなく、先幕および後幕を有するフォーカルプレーンシャッタに適用しても良い。その場合、後幕と同様の機構で、先幕を作動させるようにすれば良い。
【００１４】
アーム３０ａ、３０ｂは、第２面１２側に形成された支軸１３ａ、１３ｂを支点として揺動可能である。尚、支軸１３ｂには、図１に示す回転部材５０ｂが回転可能が嵌合し、回転部材５０ｂにはアーム３０ｂの嵌合孔３５ｂが嵌合する。尚、図示しないが、支軸１３ａにも同様の回転部材が嵌合し、この回転部材にアーム３０ａの嵌合孔３５ａが嵌合する。アーム３０ａ、３０ｂは、それぞれ複数の羽根２０に連結されている。アーム３０ａ、３０ｂは、並行リンクとして機能する。付勢部材４０ａ、４０ｂは、トーションバネである。付勢部材４０ａ、４０ｂについては後述する。
【００１５】
電磁アクチュエータＡは、基板１０に回転可能に支持されたロータ６０、ロータ６０との間で磁力が作用することによりロータ６０を回転させるステータ７０、ステータ７０を励磁させるためのコイル８５、コイル８５が巻回されてステータ７０に組み付けられたコイルボビン８２、を含む。ロータ６０と対向するステータ７０の両端部には、それぞれ磁極部７２ａ、７２ｂが形成されている。コイル８５が通電されることにより、磁極部７２ａ、７２ｂは、互いに異なる極性に励磁される。また、ロータ６０は、周方向に異なる極性に着磁されている。磁極部７２ａ、７２ｂとロータ６０との間に作用する磁気的吸引力、反発力により、ロータ６０は所定の範囲を回転する。
【００１６】
駆動部材９０ａは、ロータ６０の端部に嵌合する嵌合孔９４ａを有しており、ロータ６０と共に回転する。駆動部材９０ａには、ギア部９５ａが設けられている。駆動部材９０ｂは、基板１０の第１面１１側で回転可能に支持されている。駆動部材９０ｂには、基板１０の第１面１１に形成された軸部に摺動可能に嵌合した軸孔９４ｂが形成されている。駆動部材９０ｂは、駆動部材９０ａのギア部９５ａと噛合うギア部９５ｂを有している。駆動部材９０ｂには、駆動ピン９６ｂが形成されている。駆動ピン９６ｂは、基板１０に形成された逃げ孔１６を貫通して、アーム３０ａの嵌合孔３６ａに嵌合する。従って、ロータ６０が回転することにより、駆動部材９０ａ、９０ｂが回転し、アーム３０ａが揺動する。アーム３０ａの揺動に伴って、アーム３０ｂが揺動し、これにより羽根２０が開口ＯＰに対して進退移動する。羽根２０は、開口ＯＰから退避することにより開口ＯＰを開状態にし、また、開口ＯＰを遮蔽することにより開口ＯＰを全閉状態にする。
【００１７】
図４は、全開状態を示し、図５は、全開状態と全閉状態との途中の状態を示し、図６は、全閉状態を示している。図４〜６は、基板１０の第２面１２側から見た羽根駆動装置１の図である。
【００１８】
図４に示すように、付勢部材４０ａ、４０ｂは、それぞれ支軸１３ａ、１３ｂに巻きつけられている。全開状態では、付勢部材４０ａの一端部４１ａは、他の部材に当接しておらず自由な状態である。付勢部材４０ａの他端部４２ａは、アーム３０ａの係合孔３２ａに係合している。即ち、付勢部材４０ａの他端部４２ａは、アーム３０ａに連結されている。付勢部材４０ｂも同様に、一端部４１ｂは他の部材に当接しておらず、他端部４２ｂはアーム３０ｂの係合孔３２ｂに係合している。尚、基板１０には、付勢部材４０ｂの他端部４２ｂを逃がすための逃げ孔１７が円弧状に形成されている。
【００１９】
ロータ６０が所定方向に回転すると、図５に示すように、駆動ピン９６ｂが移動してアーム３０ａ、３０ｂ、羽根２０が開口ＯＰに向けて進行する。羽根２０が開口ＯＰから退避した位置から開口ＯＰを閉じる位置まで移動する間に、付勢部材４０ａの一端部４１ａ、付勢部材４０ｂの一端部４１ｂのそれぞれは、基板１０の第１面１１側に形成されたピン１４ａ、１４ｂに当接する。
【００２０】
更に、ロータ６０が回転すると、図６に示すように、駆動ピン９６ｂが更に移動して羽根２０は開口ＯＰを完全に閉じる。図６に示すように、付勢部材４０ａの一端部４１ａと他端部４２ａとの間の角度は、図５よりも更に小さくなっている。付勢部材４０ｂについても同様である。従って、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力は、図５に示した状態から図６に示した状態にかけて増大している。従って、付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰから退避する方向、換言すれば羽根２０が開口ＯＰを開くように付勢している。ロータ６０は、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力に抗して羽根２０を駆動して開口ＯＰが閉じられる。
【００２１】
次に、ロータ６０の回転について説明する。図７Ａ〜７Ｄは、ロータ６０の回転の説明図である。図７Ａ〜７Ｄは、全開状態から全閉状態への移行の際のロータ６０を示している。図７Ａは、全開状態でのロータ６０の停止位置を示している。この状態において駆動ピン９６ｂが逃げ孔１６の一端部に当接した状態でロータ６０は停止している。従って、ロータ６０の反時計方向の回動が規制されている。また、この状態においてコイル８５への通電は行われないため、磁極部７２ａ、７２ｂには、極性は生じない。従って、ロータ６０はディテントトルクによって停止されている。
【００２２】
この状態においてコイル８５に所定の向きに通電が行われると、図７Ｂに示すように、磁極部７２ａにＳ極、磁極部７２ｂにＮ極が発生する。Ｓ極に励磁された磁極部７２ａと、ロータ６０のＳ極の磁極中心とが反発力を生じ、Ｎ極に励磁された磁極部７２ｂと、ロータ６０のＮ極の磁極中心とが反発力を生じる。この反発力によって、ロータ６０は時計方向に回転し始める。
【００２３】
図７Ｃは、図７Ｂの状態からロータ６０が所定角度回転したときの状態を示している。この状態において、ロータ６０のＮ極の磁極中心は、磁極部７２ａとの間では吸引力を生じ、磁極部７２ｂとの間では反発力を生じる。また、ロータ６０のＳ極の磁極中心は、磁極部７２ｂとの間では吸引力を生じ、磁極部７２ａとの間では反発力を生じる。
【００２４】
図７Ｄは、ロータ６０が更に時計方向に回転した場合の状態を示している。この状態においては、駆動ピン９６ｂは、逃げ孔１６の他端に当接してロータ６０の回動が停止される。この状態において、開口ＯＰは全閉状態となる。尚、この状態での所定期間経過後、コイル８５への通電が停止されて、ロータ６０はディテントトルクによりこの位置で停止状態が維持される。
【００２５】
尚、羽根２０が開口ＯＰから退避する際には、図７Ｄに示した状態から、磁極部７２ａ、７２ｂがそれぞれＮ極、Ｓ極に励磁されることにより、ロータ６０が反時計方向に回転する。これにより、羽根２０は開口ＯＰから退避する。
【００２６】
図８は、実施例１の電磁アクチュエータＡのロータ６０の回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。図８は、横軸はロータの回転角度、縦軸はトルクを示している。また、横軸の中心を回転角度９０°としており、９０°におけるロータ６０の位置は図７Ａに示したロータ６０の位置に対応する。
【００２７】
トルクＴ１は、ステータ７０が励磁された際にロータ６０が第１方向に回転する場合でのトルクを示している。ここで、ロータ６０が第１方向に回転する場合には、羽根２０は開口ＯＰに向かって進行する。ロータ６０が第１方向に回転するとは、図７Ａ〜７Ｄに示したロータ６０が時計方向に回転することを意味する。トルクＴ２は、ステータ７０が励磁された際にロータ６０が第２方向に回転する場合でのトルクを示している。ここで、ロータ６０が第２方向に回転する場合には、羽根２０は開口ＯＰから退避する。ロータ６０が第２方向に回転するとは、図７Ａ〜７Ｄに示したロータ６０が反時計方向に回転することを意味する。尚、ロータ６０が反時計方向に回転する際には、ロータ６０は図７Ｄに示した位置から回転する。
【００２８】
作動角度範囲ＤＲは、実際のロータ６０の回転範囲である。ロータ６０の回転範囲は、上述したように逃げ孔１６内に駆動ピン９６ｂが当接することにより規制されている。従って、図８に示したトルクＴ１、Ｔ２は、このような規制が無かった場合でのロータ６０の全回転角度範囲でのトルクを示している。即ち、トルクＴ１、Ｔ２は、ロータ６０が回転範囲を制限されていなかった場合において、ステータ７０が励磁されることによって回転し得るロータ６０の全回転角度範囲でのトルクである。ディテントトルクＤＴは、コイル８５への通電が遮断された状態でロータ６０を回転させるのに必要なトルクを示している。図８では、ディテントトルクＤＴがゼロとなる地点を９０°として設定している。作動角度範囲ＤＲは、トルクＴ１の最大値Ｍの地点を含んでいる。また、作動角度範囲ＤＲの中心位置ＰＣは、第１端Ｐ１と９０°との間に位置している。
【００２９】
作動角度範囲ＤＲの第１端Ｐ１は、１３５°付近に設定され、作動角度範囲ＤＲの第２端Ｐ２は９０°付近に設定されている。従って、作動角度範囲ＤＲは４５°程度に設定されている。ロータ６０が第１方向に回転する場合には、ロータ６０は第２端Ｐ２から第１端Ｐ１に向けて回転する。ロータ６０が第２方向に回転する場合には、ロータ６０が第１端Ｐ１から第２端Ｐ２に向けて回転する。第１端Ｐ１でのディテントトルクＤＴの絶対値は、第２端Ｐ２でのディテントトルクＤＴの絶対値よりも大きい。
【００３０】
上述したように、羽根駆動装置１は付勢部材４０ａ、４０ｂを備えている。付勢部材４０ａ、４０ｂは、作動角度範囲ＤＲの途中位置から第１端Ｐ１までの間、アーム３０ａ、３０ｂを付勢している。付勢部材４０ａ、４０ｂは、ロータ６０が第２方向に回転するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。即ち、付勢部材４０ａ、４０ｂは、ロータ６０が第２方向に回転するように間接的にロータ６０を付勢している。バネトルクＳＴは、付勢部材４０ａ、４０ｂがロータ６０に与えるトルクを示している。バネトルクＳＴは、ロータ６０が第１端Ｐ１に近づくほど増大する。トルクＦＴ１は、バネトルクＳＴが作用した場合でのロータ６０が第１方向に回転する際のトルクである。即ち、トルクＦＴ１は、ロータ６０が第１方向に回転する際の実際のトルクである。トルクＦＴ１は、作動角度範囲ＤＲの途中位置から第１端Ｐ１までの区間で、トルクＴ１よりも低下している。これは、付勢部材４０ａ、４０ｂのバネトルクＳＴがトルクＴ１に対してマイナスとして作用するからである。
【００３１】
トルクＦＴ２は、バネトルクＳＴが作用した場合でのロータ６０が第２方向に回転する際のトルクである。即ち、トルクＦＴ２は、ロータ６０が第２方向に回転する際の実際のトルクである。図８に示すように、トルクＦＴ２は、第１端Ｐ１から作動角度範囲ＤＲの途中位置までの区間で、トルクＴ２よりも第２方向でのトルクが増大している。これは、付勢部材４０ａ、４０ｂのバネトルクＳＴがトルクＴ２に対してプラスとして作用するからである。尚、ディテントトルクＦＤＴは、バネトルクＳＴが作用する場合でのディテントトルクを示している。即ち、ディテントトルクＦＤＴは、ロータ６０の実際のディテントトルクである。
【００３２】
図９は、従来の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。従来の電磁アクチュエータのロータの作動角度範囲ＤＲｘは、ディテントトルクＤＴがゼロとなる地点の９０°が概ね中心となるように設定されている。その理由は、ロータ６０が第２端Ｐ２ｘから第１方向に回転し始める際のトルクＴ１２ｘ、或いは、第１端Ｐ１ｘから第２方向に回転し始める際のトルクＴ２１ｘが弱すぎて、羽根２０が進退移動出来なくならないように、トルクＴ１２ｘとトルクＴ２１ｘをほぼ等しくするためである。このように作動角度範囲ＤＲｘを設定した場合、作動角度範囲ＤＲｘには、トルクＴ１の最大値Ｍの地点は含まれず、又、ロータ６０が第１方向に回転を開始する際のトルク、即ち第２端Ｐ２ｘでのロータ６０のトルクＴ１２ｘは、小さいものとなる。このため、羽根２０が開口ＯＰに進行するスピードが低下し、シャッタスピードが低下するおそれがある。
【００３３】
これに対し、本実施例の羽根駆動装置１では、作動角度範囲ＤＲは、トルクＴ１の最大値Ｍの地点を含んでいる。また、作動角度範囲ＤＲの中心位置ＰＣは、第１端Ｐ１と９０°との間に位置している。これにより、第２端Ｐ２でのトルクＴ１２は、第２端Ｐ２ｘのトルクＴ１２ｘよりも大きくなる。これにより、ロータ６０が第１方向に回転を開始した当初から強いトルクでロータ６０が回転する。このため羽根２０が開口ＯＰに進行するスピードも向上する。このように簡易な構造でシャッタスピードが向上している。
【００３４】
しかしながら、作動角度範囲ＤＲをこのような範囲に設定した場合には、ロータ６０が第２方向に回転を開始する際のトルク、即ち第１端Ｐ１でのトルクＴ２１の値は、第１端Ｐ１ｘのトルクＴ２１ｘの値よりも低下する。このため、ロータ６０が第２端Ｐ２から第２方向に回転し始める際のトルクが弱すぎて、羽根２０を確実に開口ＯＰから退避できないおそれがある。
【００３５】
そこで、実施例１の羽根駆動装置１では、羽根２０を開口ＯＰに対して退避するようにアーム３０ａ、３０ｂをそれぞれ付勢する付勢部材４０ａ、４０ｂを設けることにより、羽根２０の開口ＯＰからの退避を確保している。
【００３６】
ここで、従来の羽根駆動装置においては、シャッタスピードを向上させるために、羽根が開口に進行する方向に付勢する付勢部材を備えたものがある。このような付勢部材を設けると、付勢部材の付勢力に抗して羽根を退避位置に維持させる必要がある。例えば、アクチュエータへ通電がされていない場合のロータのディテントトルクにより羽根を退避位置に維持させる場合には、ロータのディテントトルクが大きいアクチュエータを用いる必要がある。このようなアクチュエータは大型である。また、ストッパや別の機構を用いて羽根を退避位置に維持させる場合には、羽根駆動装置の構造が複雑化し、場合によっては製造コストも増大する。
【００３７】
しかしながら本実施例では、付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰから退避するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。また、羽根２０が退避位置にある場合には、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力は羽根２０には作用しない。このため、羽根２０が退避位置にある場合でのロータ６０のディテントトルクが弱くても、羽根２０を退避位置に維持させることができる。
【００３８】
また、付勢部材４０ａ、４０ｂは、作動角度範囲ＤＲの全範囲にわたって付勢しているわけではない。このためロータ６０が第２端Ｐ２から第１方向に回転し始める際のトルクには影響を与えない。従って、シャッタスピードの低下は抑制されている。
【００３９】
また、付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰを閉じる際に羽根２０が開口ＯＰを開くように付勢している。このため、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力によって、羽根２０が開口ＯＰを完全に閉じる直前で羽根２０の走行速度は減速されることになる。従って、付勢部材４０ａ、４０ｂは、減速部材を兼ねている。これにより、駆動ピン９６ｂなどが逃げ孔１６に当接してバウンドすることが防止される。これにより、再露光が防止される。
【００４０】
付勢部材４０ａ、４０ｂは、少なくとも付勢部材４０ａ、４０ｂが設けられていなかった場合にロータ６０が第１端Ｐ１から第２方向に回転しない区間で羽根２０が第２方向に回転するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。図８によれは、付勢部材４０ａ、４０ｂのバネトルクＳＴが作用する区間でのトルクＴ２は、マイナスの値を示している。このため、ロータ６０の回転に対して抵抗が一切働かないのであれば、ロータ６０は第２方向に回転できる。しかしながら、上述したように、ロータ６０には駆動部材９０ａが固定されており、駆動部材９０ａは複数の部材を介して羽根２０に連結されているために、摩擦等による機械的負荷が少なからずある。このため、第２端Ｐ２においてトルクＴ２がマイナスの値を示していたとしても、上記機械的負荷に打ち勝つことが出来ず、ロータ６０が第２方向に回転しないおそれがある。このような区間で付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰから退避することを補助している。
【００４１】
図１０は、作動角度範囲の変更例を示している。作動角度範囲ＤＲ´は、第１端Ｐ１´が１２２．５°程度であり、第２端Ｐ２´が８０°程度に設定されている。作動角度範囲ＤＲ´は、トルクＴ１の最大値Ｍの地点を含んでいる。また、作動角度範囲ＤＲ´の中心位置ＰＣ´は、第１端Ｐ１´と９０°との間に位置している。このような作動角度範囲ＤＲ´であっても、シャッタスピードが向上する。尚、図１０においては、バネトルクＳＴは省略してある。
【００４２】
付勢部材４０ａ、４０ｂは、一方のみ設けられていてもよい。また、このような付勢部材は、ロータ６０に回転により連動する部材の何れかを付勢してもよい。例えば、ロータ６０に連動する羽根２０、駆動部材９０ａ、９０ｂの少なくとも一つを付勢するものであればよい。これにより、付勢部材はロータ６０を第２方向に間接的に付勢することになるからである。また、付勢部材はロータ６０を直接第２方向に付勢させてもよい。
【実施例２】
【００４３】
図１１は、実施例２の羽根駆動装置１ａの説明図である。尚、実施例１と類似の構成については類似の符号を付することによりその説明を省略してある。付勢部材４０ａ´、４０ｂ´のそれぞれの一端部４１ａ、４１ｂは、それぞれ常にピン１４ａ、１４ｂに当接している。即ち、羽根２０が退避位置にある場合においても、付勢部材４０ａ´、４０ｂ´は、羽根２０が開口ＯＰから退避するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。尚、実施例２の羽根駆動装置１ａに採用されている電磁アクチュエータは、実施例１の羽根駆動装置１で採用されている電磁アクチュエータと同じである。
【００４４】
図１２は、実施例２の電磁アクチュエータでのロータ６０の回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。図１２は、図８に対応している。付勢部材４０ａ´、４０ｂ´は、作動角度範囲ＤＲの全範囲でアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。バネトルクＳＴａは、付勢部材４０ａ´、４０ｂ´がロータ６０に与えるトルクを示している。バネトルクＳＴａは、ロータ６０が第１端Ｐ１に近づくほど増大する。トルクＦＴ１ａは、バネトルクＳＴａが作用した場合でのロータ６０が第１方向に回転する際のトルクである。トルクＦＴ２ａは、バネトルクＳＴａが作用した場合でのロータ６０が第２方向に回転する際のトルクである。
【００４５】
第２端Ｐ２においてもロータ６０にはバネトルクＳＴは作用しているが、第２端Ｐ２でのバネトルクＳＴの値は比較的小さい。このため羽根２０が開口ＯＰに進行するスピードも維持され、簡易な構造でシャッタスピードが向上している。
【００４６】
また、ロータ６０が第２端Ｐ２に位置する場合においても、付勢部材４０ａ´、４０ｂ´は羽根２０が開口ＯＰから退避する方向に付勢している。このため、コイル８５が無通電の状態でも羽根２０を退避位置に安定して維持させることができる。
【実施例３】
【００４７】
図１３〜１５は、全開状態から全閉状態に移行する際の実施例３の羽根駆動装置１Ａの説明図である。尚、実施例１と類似の構成については類似の符号を付することによりその説明を省略してある。図１３は、全開状態を示しており、図１４は、全開状態と全閉状態との間の状態を示しており、図１５は、全閉状態を示している。尚、図１３〜１５においては、基板１０Ａの形状については省略してある。電磁アクチュエータＡＡのロータ６０の回転範囲は、図８に示した回転範囲と同じである。
【００４８】
図１３に示すように、基板１０Ａの第１面１１Ａ側には付勢部材４０Ａが固定されている。付勢部材４０Ａは、第１面１１Ａ側に形成されたピン１４Ａに巻回されている。即ち、ピン１４Ａは、基板１０Ａに固定されている。付勢部材４０Ａは、ロータ６０に向けて延びた一端部４１Ａを有している。一端部４１Ａは、基板１０Ａとステータ７０との間に延在している。駆動部材９０Ａには、突起９８ａが設けられている。図１３に示した状態では、駆動部材９０Ａの突起９８ａは、付勢部材４０Ａの一端部４１Ａに当接していない。
【００４９】
図１４に示すように、ロータ６０が回転すると駆動部材９０Ａが回転して突起９８ａが付勢部材４０Ａの一端部４１Ａに当接する。更にロータ６０が回転すると、突起９８ａが付勢部材４０Ａの一端部４１Ａを押して付勢部材４０Ａを変形させる。これにより、ロータ６０には、駆動部材９０Ａを介して第２方向への付勢力が作用する。このような付勢部材４０Ａを採用することによっても、簡易な構造でシャッタスピードを向上させることができる。また、羽根２０の開口ＯＰからの退避を確保している。
【００５０】
このような付勢部材４０Ａの一端部４１Ａに当接し得る突起を、駆動部材９０ｂ側に設けてもよいし、ロータ６０に直接設けてもよい。また、このような突起はロータ６０と一体成形してもよい。また、付勢部材４０Ａをロータ６０に固定してロータ６０と共に回転するようにし、この付勢部材４０Ａに当接し得る突起を基板１０Ａに設けてもよい。
【実施例４】
【００５１】
図１６〜１７Ｂは、実施例４の羽根駆動装置１Ｂの説明図である。尚、実施例１と類似の構成については類似の符号を付することによりその説明を省略してある。図１６は、全開状態を示しており、図１７Ａは、全開状態と全閉状態との間の状態を示しており、図１７Ｂは、全閉状態を示している。
【００５２】
基板１０Ｂは、略円形状である。基板１０Ｂは、略円形の開口ＯＰＢを有している。ロータ６０Ｂの下端部には駆動部材９０Ｂが固定されている。ロータ６０Ｂと共に駆動部材９０Ｂが回転することにより、羽根２０Ｂが揺動して開口ＯＰＢを開閉する。基板１０Ｂには、電磁アクチュエータＡＢのステータ７０Ｂと当接してステータ７０Ｂを位置決めするピン１４Ｂが形成されている。電磁アクチュエータＡＢのロータ６０Ｂの上端部には、付勢部材４０Ｂが巻回されてロータ６０Ｂに固定されている。付勢部材４０Ｂは、付勢部材４０Ｂの径方向外側に延びた一端部４１Ｂ、一端部４１Ｂよりも短い他端部４２Ｂを有している。
【００５３】
また、実施例４は実施例１〜３と異なり、図１６〜１７Ｂに示したロータ６０Ｂが時計方向に回転することが第２方向に回転することを意味し、ロータ６０Ｂが反時計方向に回転することが第１方向に回転することを意味する。
【００５４】
図１６に示した状態からロータ６０Ｂが反時計方向に回転し始めると、図１７Ａに示すように付勢部材４０Ｂの一端部４１Ｂがピン１４Ｂに当接する。更に、ロータ６０Ｂが反時計方向に回転すると、図１７Ｂに示すように一端部４１Ｂと他端部４２Ｂとの間の角度が小さくなるようにして付勢部材４０Ｂが変形して付勢力が増大する。これにより、付勢部材４０Ｂは、羽根２０Ｂが開口ＯＰＢを開くように羽根２０Ｂを間接的に付勢する。このような構成によっても、簡易な構造でシャッタスピードを向上させることができる。また、羽根２０Ｂの開口ＯＰＢからの退避を確保している。
【００５５】
付勢部材４０Ｂを駆動部材９０Ｂに固定して、駆動部材９０Ｂと共に回転するようにしてもよい。また、付勢部材４０Ｂを基板１０Ｂに固定して、駆動部材９０Ｂが付勢部材４０Ｂに当接するようにしてもよい。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１ 羽根駆動装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 基板
２０、２０Ｂ 羽根
３０ａ、３０ｂ アーム
４０ａ、４０ｂ、４０ａ´、４０ｂ´、４０Ａ、４０Ｂ 付勢部材
６０ ロータ
７０ ステータ
８５ コイル
９０ａ、９０ｂ、９０Ｂ 駆動部材
Ａ、ＡＡ、ＡＢ 電磁アクチュエータ
ＤＲ 作動角度範囲
Ｐ１ 第１端
Ｐ２ 第２端
ＯＰ、ＯＰＢ 開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽根駆動装置及び光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、開口を有した基板と、開口を開閉する羽根と、羽根が開口を閉じるように羽根を付勢する付勢部材と、を備えた羽根駆動装置が記載されている。付勢部材は羽根が開口を閉じるように付勢をしているので、羽根が開口に進行するスピードが向上している。これによってシャッタスピードが向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３４７２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしなら、このような羽根駆動装置において羽根を開口から退避した退避位置で維持させる場合には、付勢部材の付勢力に抗して羽根を退避位置に維持させる必要がある。例えば、アクチュエータへ通電がされていない場合のロータのディテントトルクにより羽根を退避位置に維持させる場合には、ロータのディテントトルクが大きいアクチュエータを用いる必要がある。このようなアクチュエータは大型である。また、ストッパや別の機構を用いて羽根を退避位置に維持させる場合には、羽根駆動装置の構造が複雑化し、場合によっては製造コストも増大する。
【０００５】
そこで本発明は、簡易な構造でシャッタスピードが向上した羽根駆動装置及びそれを備えた光学機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、付勢部材と、開口を有した基板と、前記開口に対して進退自在な羽根と、ステータ、前記ステータが励磁されることにより回転すると共に前記羽根を駆動するロータ、を含むアクチュエータと、を備え、前記ロータが第１方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口に進行し、前記ロータが第２方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口から退避し、前記ロータの回転角度範囲は、前記ステータが励磁されることによって回転し得る前記ロータの全回転角度範囲よりも小さい作動角度範囲に制限されており、前記ロータが前記作動角度範囲の第１端に位置している場合には、前記羽根は前記開口に重なり、前記ロータが前記作動角度範囲の第２端に位置している場合には、前記羽根は前記開口から退避しており、前記作動角度範囲は、前記ロータの回転角度範囲が制限されていない場合に前記ロータが前記第１方向に回転する場合での前記全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる位置を含んでおり、前記付勢部材は、少なくとも前記作動角度範囲の途中位置から前記第１端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、羽根駆動装置によって達成できる。
【０００７】
ロータの作動角度範囲は、ロータが第１方向に回転する場合での全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる地点を含むことにより、ロータが第１方向に回転している際のトルクを確保できる。これにより、羽根が開口に進行する際の羽根のスピードを確保でき、シャッタスピードが向上している。
【０００８】
また、付勢部材は、ロータの作動角度範囲の第１端から途中位置までの区間でロータを第２方向に直接又は間接的に付勢しているため、ロータの第２方向への回転を補助する。
【０００９】
上記目的は、上記羽根駆動装置を備えた光学機器によっても達成できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構造でシャッタスピードが向上した羽根駆動装置及びそれを備えた光学機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施例１の羽根駆動装置の分解斜視図である。
【図２】図２は、羽根駆動装置の斜視図である。
【図３】図３は、羽根駆動装置の斜視図である。
【図４】図４は、全開状態の羽根駆動装置の説明図である。
【図５】図５は、全開状態と全閉状態との途中の状態の羽根駆動装置の説明図である。
【図６】図６は、全閉状態の羽根駆動装置の説明図である。
【図７】図７Ａ〜７Ｄは、ロータの回転の説明図である。
【図８】図８は、実施例１の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。
【図９】図９は、従来の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。
【図１０】図１０は、作動角度範囲の変更例を示している。
【図１１】図１１は、実施例２の羽根駆動装置の説明図である。
【図１２】図１２は、実施例２の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。
【図１３】図１３は、実施例３の羽根駆動装置の説明図である。
【図１４】図１４は、実施例３の羽根駆動装置の説明図である。
【図１５】図１５は、実施例３の羽根駆動装置の説明図である。
【図１６】図１６は、実施例４の羽根駆動装置の説明図である。
【図１７】図１７Ａ、１７Ｂは、実施例４の羽根駆動装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、実施例１の羽根駆動装置１の分解斜視図、図２、３は、羽根駆動装置１の斜視図である。羽根駆動装置１は、カメラなどの光学機器に採用される羽根駆動装置である。羽根駆動装置１は、いわゆるフォーカルプレーンシャッタである。羽根駆動装置１は、基板１０、複数の羽根２０、アーム３０ａ、３０ｂ、付勢部材４０ａ、４０ｂ、電磁アクチュエータＡ、駆動部材９０ａ、９０ｂを備えている。基板１０には、開口ＯＰが設けられている。被写体側の光は開口ＯＰを通過し、カメラ側に設けられたＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子へ入射する。これにより撮像素子で結像される。基板１０は、第１面１１、第２面１２を有している。電磁アクチュエータＡは、第１面１１側に配置され、羽根２０は、第２面１２側に配置される。羽根２０は、いわゆる後幕を構成する。羽根駆動装置１は、先幕の機能を撮像素子の露光タイミングを制御する事により実現する電子先幕と称される機能を備えたカメラ用フォーカルプレーンシャッタである。尚、本実施例では、上述したように後幕のみを有するフォーカルプレーンシャッタについて説明するが、本発明は、この形態に限るわけではなく、先幕および後幕を有するフォーカルプレーンシャッタに適用しても良い。その場合、後幕と同様の機構で、先幕を作動させるようにすれば良い。
【００１４】
アーム３０ａ、３０ｂは、第２面１２側に形成された支軸１３ａ、１３ｂを支点として揺動可能である。尚、支軸１３ｂには、図１に示す回転部材５０ｂが回転可能が嵌合し、回転部材５０ｂにはアーム３０ｂの嵌合孔３５ｂが嵌合する。尚、図示しないが、支軸１３ａにも同様の回転部材が嵌合し、この回転部材にアーム３０ａの嵌合孔３５ａが嵌合する。アーム３０ａ、３０ｂは、それぞれ複数の羽根２０に連結されている。アーム３０ａ、３０ｂは、並行リンクとして機能する。付勢部材４０ａ、４０ｂは、トーションバネである。付勢部材４０ａ、４０ｂについては後述する。
【００１５】
電磁アクチュエータＡは、基板１０に回転可能に支持されたロータ６０、ロータ６０との間で磁力が作用することによりロータ６０を回転させるステータ７０、ステータ７０を励磁させるためのコイル８５、コイル８５が巻回されてステータ７０に組み付けられたコイルボビン８２、を含む。ロータ６０と対向するステータ７０の両端部には、それぞれ磁極部７２ａ、７２ｂが形成されている。コイル８５が通電されることにより、磁極部７２ａ、７２ｂは、互いに異なる極性に励磁される。また、ロータ６０は、周方向に異なる極性に着磁されている。磁極部７２ａ、７２ｂとロータ６０との間に作用する磁気的吸引力、反発力により、ロータ６０は所定の範囲を回転する。
【００１６】
駆動部材９０ａは、ロータ６０の端部に嵌合する嵌合孔９４ａを有しており、ロータ６０と共に回転する。駆動部材９０ａには、ギア部９５ａが設けられている。駆動部材９０ｂは、基板１０の第１面１１側で回転可能に支持されている。駆動部材９０ｂには、基板１０の第１面１１に形成された軸部に摺動可能に嵌合した軸孔９４ｂが形成されている。駆動部材９０ｂは、駆動部材９０ａのギア部９５ａと噛合うギア部９５ｂを有している。駆動部材９０ｂには、駆動ピン９６ｂが形成されている。駆動ピン９６ｂは、基板１０に形成された逃げ孔１６を貫通して、アーム３０ａの嵌合孔３６ａに嵌合する。従って、ロータ６０が回転することにより、駆動部材９０ａ、９０ｂが回転し、アーム３０ａが揺動する。アーム３０ａの揺動に伴って、アーム３０ｂが揺動し、これにより羽根２０が開口ＯＰに対して進退移動する。羽根２０は、開口ＯＰから退避することにより開口ＯＰを開状態にし、また、開口ＯＰを遮蔽することにより開口ＯＰを全閉状態にする。
【００１７】
図４は、全開状態を示し、図５は、全開状態と全閉状態との途中の状態を示し、図６は、全閉状態を示している。図４〜６は、基板１０の第２面１２側から見た羽根駆動装置１の図である。
【００１８】
図４に示すように、付勢部材４０ａ、４０ｂは、それぞれ支軸１３ａ、１３ｂに巻きつけられている。全開状態では、付勢部材４０ａの一端部４１ａは、他の部材に当接しておらず自由な状態である。付勢部材４０ａの他端部４２ａは、アーム３０ａの係合孔３２ａに係合している。即ち、付勢部材４０ａの他端部４２ａは、アーム３０ａに連結されている。付勢部材４０ｂも同様に、一端部４１ｂは他の部材に当接しておらず、他端部４２ｂはアーム３０ｂの係合孔３２ｂに係合している。尚、基板１０には、付勢部材４０ｂの他端部４２ｂを逃がすための逃げ孔１７が円弧状に形成されている。
【００１９】
ロータ６０が所定方向に回転すると、図５に示すように、駆動ピン９６ｂが移動してアーム３０ａ、３０ｂ、羽根２０が開口ＯＰに向けて進行する。羽根２０が開口ＯＰから退避した位置から開口ＯＰを閉じる位置まで移動する間に、付勢部材４０ａの一端部４１ａ、付勢部材４０ｂの一端部４１ｂのそれぞれは、基板１０の第１面１１側に形成されたピン１４ａ、１４ｂに当接する。
【００２０】
更に、ロータ６０が回転すると、図６に示すように、駆動ピン９６ｂが更に移動して羽根２０は開口ＯＰを完全に閉じる。図６に示すように、付勢部材４０ａの一端部４１ａと他端部４２ａとの間の角度は、図５よりも更に小さくなっている。付勢部材４０ｂについても同様である。従って、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力は、図５に示した状態から図６に示した状態にかけて増大している。従って、付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰから退避する方向、換言すれば羽根２０が開口ＯＰを開くように付勢している。ロータ６０は、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力に抗して羽根２０を駆動して開口ＯＰが閉じられる。
【００２１】
次に、ロータ６０の回転について説明する。図７Ａ〜７Ｄは、ロータ６０の回転の説明図である。図７Ａ〜７Ｄは、全開状態から全閉状態への移行の際のロータ６０を示している。図７Ａは、全開状態でのロータ６０の停止位置を示している。この状態において駆動ピン９６ｂが逃げ孔１６の一端部に当接した状態でロータ６０は停止している。従って、ロータ６０の反時計方向の回動が規制されている。また、この状態においてコイル８５への通電は行われないため、磁極部７２ａ、７２ｂには、極性は生じない。従って、ロータ６０はディテントトルクによって停止されている。
【００２２】
この状態においてコイル８５に所定の向きに通電が行われると、図７Ｂに示すように、磁極部７２ａにＳ極、磁極部７２ｂにＮ極が発生する。Ｓ極に励磁された磁極部７２ａと、ロータ６０のＳ極の磁極中心とが反発力を生じ、Ｎ極に励磁された磁極部７２ｂと、ロータ６０のＮ極の磁極中心とが反発力を生じる。この反発力によって、ロータ６０は時計方向に回転し始める。
【００２３】
図７Ｃは、図７Ｂの状態からロータ６０が所定角度回転したときの状態を示している。この状態において、ロータ６０のＮ極の磁極中心は、磁極部７２ａとの間では吸引力を生じ、磁極部７２ｂとの間では反発力を生じる。また、ロータ６０のＳ極の磁極中心は、磁極部７２ｂとの間では吸引力を生じ、磁極部７２ａとの間では反発力を生じる。
【００２４】
図７Ｄは、ロータ６０が更に時計方向に回転した場合の状態を示している。この状態においては、駆動ピン９６ｂは、逃げ孔１６の他端に当接してロータ６０の回動が停止される。この状態において、開口ＯＰは全閉状態となる。尚、この状態での所定期間経過後、コイル８５への通電が停止されて、ロータ６０はディテントトルクによりこの位置で停止状態が維持される。
【００２５】
尚、羽根２０が開口ＯＰから退避する際には、図７Ｄに示した状態から、磁極部７２ａ、７２ｂがそれぞれＮ極、Ｓ極に励磁されることにより、ロータ６０が反時計方向に回転する。これにより、羽根２０は開口ＯＰから退避する。
【００２６】
図８は、実施例１の電磁アクチュエータＡのロータ６０の回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。図８は、横軸はロータの回転角度、縦軸はトルクを示している。また、横軸の中心を回転角度９０°としており、９０°におけるロータ６０の位置は図７Ａに示したロータ６０の位置に対応する。
【００２７】
トルクＴ１は、ステータ７０が励磁された際にロータ６０が第１方向に回転する場合でのトルクを示している。ここで、ロータ６０が第１方向に回転する場合には、羽根２０は開口ＯＰに向かって進行する。ロータ６０が第１方向に回転するとは、図７Ａ〜７Ｄに示したロータ６０が時計方向に回転することを意味する。トルクＴ２は、ステータ７０が励磁された際にロータ６０が第２方向に回転する場合でのトルクを示している。ここで、ロータ６０が第２方向に回転する場合には、羽根２０は開口ＯＰから退避する。ロータ６０が第２方向に回転するとは、図７Ａ〜７Ｄに示したロータ６０が反時計方向に回転することを意味する。尚、ロータ６０が反時計方向に回転する際には、ロータ６０は図７Ｄに示した位置から回転する。
【００２８】
作動角度範囲ＤＲは、実際のロータ６０の回転範囲である。ロータ６０の回転範囲は、上述したように逃げ孔１６内に駆動ピン９６ｂが当接することにより規制されている。従って、図８に示したトルクＴ１、Ｔ２は、このような規制が無かった場合でのロータ６０の全回転角度範囲でのトルクを示している。即ち、トルクＴ１、Ｔ２は、ロータ６０が回転範囲を制限されていなかった場合において、ステータ７０が励磁されることによって回転し得るロータ６０の全回転角度範囲でのトルクである。ディテントトルクＤＴは、コイル８５への通電が遮断された状態でロータ６０を回転させるのに必要なトルクを示している。図８では、ディテントトルクＤＴがゼロとなる地点を９０°として設定している。作動角度範囲ＤＲは、トルクＴ１の最大値Ｍの地点を含んでいる。また、作動角度範囲ＤＲの中心位置ＰＣは、第１端Ｐ１と９０°との間に位置している。
【００２９】
作動角度範囲ＤＲの第１端Ｐ１は、１３５°付近に設定され、作動角度範囲ＤＲの第２端Ｐ２は９０°付近に設定されている。従って、作動角度範囲ＤＲは４５°程度に設定されている。ロータ６０が第１方向に回転する場合には、ロータ６０は第２端Ｐ２から第１端Ｐ１に向けて回転する。ロータ６０が第２方向に回転する場合には、ロータ６０が第１端Ｐ１から第２端Ｐ２に向けて回転する。第１端Ｐ１でのディテントトルクＤＴの絶対値は、第２端Ｐ２でのディテントトルクＤＴの絶対値よりも大きい。
【００３０】
上述したように、羽根駆動装置１は付勢部材４０ａ、４０ｂを備えている。付勢部材４０ａ、４０ｂは、作動角度範囲ＤＲの途中位置から第１端Ｐ１までの間、アーム３０ａ、３０ｂを付勢している。付勢部材４０ａ、４０ｂは、ロータ６０が第２方向に回転するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。即ち、付勢部材４０ａ、４０ｂは、ロータ６０が第２方向に回転するように間接的にロータ６０を付勢している。バネトルクＳＴは、付勢部材４０ａ、４０ｂがロータ６０に与えるトルクを示している。バネトルクＳＴは、ロータ６０が第１端Ｐ１に近づくほど増大する。トルクＦＴ１は、バネトルクＳＴが作用した場合でのロータ６０が第１方向に回転する際のトルクである。即ち、トルクＦＴ１は、ロータ６０が第１方向に回転する際の実際のトルクである。トルクＦＴ１は、作動角度範囲ＤＲの途中位置から第１端Ｐ１までの区間で、トルクＴ１よりも低下している。これは、付勢部材４０ａ、４０ｂのバネトルクＳＴがトルクＴ１に対してマイナスとして作用するからである。
【００３１】
トルクＦＴ２は、バネトルクＳＴが作用した場合でのロータ６０が第２方向に回転する際のトルクである。即ち、トルクＦＴ２は、ロータ６０が第２方向に回転する際の実際のトルクである。図８に示すように、トルクＦＴ２は、第１端Ｐ１から作動角度範囲ＤＲの途中位置までの区間で、トルクＴ２よりも第２方向でのトルクが増大している。これは、付勢部材４０ａ、４０ｂのバネトルクＳＴがトルクＴ２に対してプラスとして作用するからである。尚、ディテントトルクＦＤＴは、バネトルクＳＴが作用する場合でのディテントトルクを示している。即ち、ディテントトルクＦＤＴは、ロータ６０の実際のディテントトルクである。
【００３２】
図９は、従来の電磁アクチュエータでのロータの回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。従来の電磁アクチュエータのロータの作動角度範囲ＤＲｘは、ディテントトルクＤＴがゼロとなる地点の９０°が概ね中心となるように設定されている。その理由は、ロータ６０が第２端Ｐ２ｘから第１方向に回転し始める際のトルクＴ１２ｘ、或いは、第１端Ｐ１ｘから第２方向に回転し始める際のトルクＴ２１ｘが弱すぎて、羽根２０が進退移動出来なくならないように、トルクＴ１２ｘとトルクＴ２１ｘをほぼ等しくするためである。このように作動角度範囲ＤＲｘを設定した場合、作動角度範囲ＤＲｘには、トルクＴ１の最大値Ｍの地点は含まれず、又、ロータ６０が第１方向に回転を開始する際のトルク、即ち第２端Ｐ２ｘでのロータ６０のトルクＴ１２ｘは、小さいものとなる。このため、羽根２０が開口ＯＰに進行するスピードが低下し、シャッタスピードが低下するおそれがある。
【００３３】
これに対し、本実施例の羽根駆動装置１では、作動角度範囲ＤＲは、トルクＴ１の最大値Ｍの地点を含んでいる。また、作動角度範囲ＤＲの中心位置ＰＣは、第１端Ｐ１と９０°との間に位置している。これにより、第２端Ｐ２でのトルクＴ１２は、第２端Ｐ２ｘのトルクＴ１２ｘよりも大きくなる。これにより、ロータ６０が第１方向に回転を開始した当初から強いトルクでロータ６０が回転する。このため羽根２０が開口ＯＰに進行するスピードも向上する。このように簡易な構造でシャッタスピードが向上している。
【００３４】
しかしながら、作動角度範囲ＤＲをこのような範囲に設定した場合には、ロータ６０が第２方向に回転を開始する際のトルク、即ち第１端Ｐ１でのトルクＴ２１の値は、第１端Ｐ１ｘのトルクＴ２１ｘの値よりも低下する。このため、ロータ６０が第２端Ｐ２から第２方向に回転し始める際のトルクが弱すぎて、羽根２０を確実に開口ＯＰから退避できないおそれがある。
【００３５】
そこで、実施例１の羽根駆動装置１では、羽根２０を開口ＯＰに対して退避するようにアーム３０ａ、３０ｂをそれぞれ付勢する付勢部材４０ａ、４０ｂを設けることにより、羽根２０の開口ＯＰからの退避を確保している。
【００３６】
ここで、従来の羽根駆動装置においては、シャッタスピードを向上させるために、羽根が開口に進行する方向に付勢する付勢部材を備えたものがある。このような付勢部材を設けると、付勢部材の付勢力に抗して羽根を退避位置に維持させる必要がある。例えば、アクチュエータへ通電がされていない場合のロータのディテントトルクにより羽根を退避位置に維持させる場合には、ロータのディテントトルクが大きいアクチュエータを用いる必要がある。このようなアクチュエータは大型である。また、ストッパや別の機構を用いて羽根を退避位置に維持させる場合には、羽根駆動装置の構造が複雑化し、場合によっては製造コストも増大する。
【００３７】
しかしながら本実施例では、付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰから退避するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。また、羽根２０が退避位置にある場合には、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力は羽根２０には作用しない。このため、羽根２０が退避位置にある場合でのロータ６０のディテントトルクが弱くても、羽根２０を退避位置に維持させることができる。
【００３８】
また、付勢部材４０ａ、４０ｂは、作動角度範囲ＤＲの全範囲にわたって付勢しているわけではない。このためロータ６０が第２端Ｐ２から第１方向に回転し始める際のトルクには影響を与えない。従って、シャッタスピードの低下は抑制されている。
【００３９】
また、付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰを閉じる際に羽根２０が開口ＯＰを開くように付勢している。このため、付勢部材４０ａ、４０ｂの付勢力によって、羽根２０が開口ＯＰを完全に閉じる直前で羽根２０の走行速度は減速されることになる。従って、付勢部材４０ａ、４０ｂは、減速部材を兼ねている。これにより、駆動ピン９６ｂなどが逃げ孔１６に当接してバウンドすることが防止される。これにより、再露光が防止される。
【００４０】
付勢部材４０ａ、４０ｂは、少なくとも付勢部材４０ａ、４０ｂが設けられていなかった場合にロータ６０が第１端Ｐ１から第２方向に回転しない区間で羽根２０が第２方向に回転するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。図８によれは、付勢部材４０ａ、４０ｂのバネトルクＳＴが作用する区間でのトルクＴ２は、マイナスの値を示している。このため、ロータ６０の回転に対して抵抗が一切働かないのであれば、ロータ６０は第２方向に回転できる。しかしながら、上述したように、ロータ６０には駆動部材９０ａが固定されており、駆動部材９０ａは複数の部材を介して羽根２０に連結されているために、摩擦等による機械的負荷が少なからずある。このため、第２端Ｐ２においてトルクＴ２がマイナスの値を示していたとしても、上記機械的負荷に打ち勝つことが出来ず、ロータ６０が第２方向に回転しないおそれがある。このような区間で付勢部材４０ａ、４０ｂは、羽根２０が開口ＯＰから退避することを補助している。
【００４１】
図１０は、作動角度範囲の変更例を示している。作動角度範囲ＤＲ´は、第１端Ｐ１´が１２２．５°程度であり、第２端Ｐ２´が８０°程度に設定されている。作動角度範囲ＤＲ´は、トルクＴ１の最大値Ｍの地点を含んでいる。また、作動角度範囲ＤＲ´の中心位置ＰＣ´は、第１端Ｐ１´と９０°との間に位置している。このような作動角度範囲ＤＲ´であっても、シャッタスピードが向上する。尚、図１０においては、バネトルクＳＴは省略してある。
【００４２】
付勢部材４０ａ、４０ｂは、一方のみ設けられていてもよい。また、このような付勢部材は、ロータ６０に回転により連動する部材の何れかを付勢してもよい。例えば、ロータ６０に連動する羽根２０、駆動部材９０ａ、９０ｂの少なくとも一つを付勢するものであればよい。これにより、付勢部材はロータ６０を第２方向に間接的に付勢することになるからである。また、付勢部材はロータ６０を直接第２方向に付勢させてもよい。
【実施例２】
【００４３】
図１１は、実施例２の羽根駆動装置１ａの説明図である。尚、実施例１と類似の構成については類似の符号を付することによりその説明を省略してある。付勢部材４０ａ´、４０ｂ´のそれぞれの一端部４１ａ、４１ｂは、それぞれ常にピン１４ａ、１４ｂに当接している。即ち、羽根２０が退避位置にある場合においても、付勢部材４０ａ´、４０ｂ´は、羽根２０が開口ＯＰから退避するようにアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。尚、実施例２の羽根駆動装置１ａに採用されている電磁アクチュエータは、実施例１の羽根駆動装置１で採用されている電磁アクチュエータと同じである。
【００４４】
図１２は、実施例２の電磁アクチュエータでのロータ６０の回転角度に応じたトルクの変動を示したグラフである。図１２は、図８に対応している。付勢部材４０ａ´、４０ｂ´は、作動角度範囲ＤＲの全範囲でアーム３０ａ、３０ｂを付勢している。バネトルクＳＴａは、付勢部材４０ａ´、４０ｂ´がロータ６０に与えるトルクを示している。バネトルクＳＴａは、ロータ６０が第１端Ｐ１に近づくほど増大する。トルクＦＴ１ａは、バネトルクＳＴａが作用した場合でのロータ６０が第１方向に回転する際のトルクである。トルクＦＴ２ａは、バネトルクＳＴａが作用した場合でのロータ６０が第２方向に回転する際のトルクである。
【００４５】
第２端Ｐ２においてもロータ６０にはバネトルクＳＴは作用しているが、第２端Ｐ２でのバネトルクＳＴの値は比較的小さい。このため羽根２０が開口ＯＰに進行するスピードも維持され、簡易な構造でシャッタスピードが向上している。
【００４６】
また、ロータ６０が第２端Ｐ２に位置する場合においても、付勢部材４０ａ´、４０ｂ´は羽根２０が開口ＯＰから退避する方向に付勢している。このため、コイル８５が無通電の状態でも羽根２０を退避位置に安定して維持させることができる。
【実施例３】
【００４７】
図１３〜１５は、全開状態から全閉状態に移行する際の実施例３の羽根駆動装置１Ａの説明図である。尚、実施例１と類似の構成については類似の符号を付することによりその説明を省略してある。図１３は、全開状態を示しており、図１４は、全開状態と全閉状態との間の状態を示しており、図１５は、全閉状態を示している。尚、図１３〜１５においては、基板１０Ａの形状については省略してある。電磁アクチュエータＡＡのロータ６０の回転範囲は、図８に示した回転範囲と同じである。
【００４８】
図１３に示すように、基板１０Ａの第１面１１Ａ側には付勢部材４０Ａが固定されている。付勢部材４０Ａは、第１面１１Ａ側に形成されたピン１４Ａに巻回されている。即ち、ピン１４Ａは、基板１０Ａに固定されている。付勢部材４０Ａは、ロータ６０に向けて延びた一端部４１Ａを有している。一端部４１Ａは、基板１０Ａとステータ７０との間に延在している。駆動部材９０Ａには、突起９８ａが設けられている。図１３に示した状態では、駆動部材９０Ａの突起９８ａは、付勢部材４０Ａの一端部４１Ａに当接していない。
【００４９】
図１４に示すように、ロータ６０が回転すると駆動部材９０Ａが回転して突起９８ａが付勢部材４０Ａの一端部４１Ａに当接する。更にロータ６０が回転すると、突起９８ａが付勢部材４０Ａの一端部４１Ａを押して付勢部材４０Ａを変形させる。これにより、ロータ６０には、駆動部材９０Ａを介して第２方向への付勢力が作用する。このような付勢部材４０Ａを採用することによっても、簡易な構造でシャッタスピードを向上させることができる。また、羽根２０の開口ＯＰからの退避を確保している。
【００５０】
このような付勢部材４０Ａの一端部４１Ａに当接し得る突起を、駆動部材９０ｂ側に設けてもよいし、ロータ６０に直接設けてもよい。また、このような突起はロータ６０と一体成形してもよい。また、付勢部材４０Ａをロータ６０に固定してロータ６０と共に回転するようにし、この付勢部材４０Ａに当接し得る突起を基板１０Ａに設けてもよい。
【実施例４】
【００５１】
図１６〜１７Ｂは、実施例４の羽根駆動装置１Ｂの説明図である。尚、実施例１と類似の構成については類似の符号を付することによりその説明を省略してある。図１６は、全開状態を示しており、図１７Ａは、全開状態と全閉状態との間の状態を示しており、図１７Ｂは、全閉状態を示している。
【００５２】
基板１０Ｂは、略円形状である。基板１０Ｂは、略円形の開口ＯＰＢを有している。ロータ６０Ｂの下端部には駆動部材９０Ｂが固定されている。ロータ６０Ｂと共に駆動部材９０Ｂが回転することにより、羽根２０Ｂが揺動して開口ＯＰＢを開閉する。基板１０Ｂには、電磁アクチュエータＡＢのステータ７０Ｂと当接してステータ７０Ｂを位置決めするピン１４Ｂが形成されている。電磁アクチュエータＡＢのロータ６０Ｂの上端部には、付勢部材４０Ｂが巻回されてロータ６０Ｂに固定されている。付勢部材４０Ｂは、付勢部材４０Ｂの径方向外側に延びた一端部４１Ｂ、一端部４１Ｂよりも短い他端部４２Ｂを有している。
【００５３】
また、実施例４は実施例１〜３と異なり、図１６〜１７Ｂに示したロータ６０Ｂが時計方向に回転することが第２方向に回転することを意味し、ロータ６０Ｂが反時計方向に回転することが第１方向に回転することを意味する。
【００５４】
図１６に示した状態からロータ６０Ｂが反時計方向に回転し始めると、図１７Ａに示すように付勢部材４０Ｂの一端部４１Ｂがピン１４Ｂに当接する。更に、ロータ６０Ｂが反時計方向に回転すると、図１７Ｂに示すように一端部４１Ｂと他端部４２Ｂとの間の角度が小さくなるようにして付勢部材４０Ｂが変形して付勢力が増大する。これにより、付勢部材４０Ｂは、羽根２０Ｂが開口ＯＰＢを開くように羽根２０Ｂを間接的に付勢する。このような構成によっても、簡易な構造でシャッタスピードを向上させることができる。また、羽根２０Ｂの開口ＯＰＢからの退避を確保している。
【００５５】
付勢部材４０Ｂを駆動部材９０Ｂに固定して、駆動部材９０Ｂと共に回転するようにしてもよい。また、付勢部材４０Ｂを基板１０Ｂに固定して、駆動部材９０Ｂが付勢部材４０Ｂに当接するようにしてもよい。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１ 羽根駆動装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 基板
２０、２０Ｂ 羽根
３０ａ、３０ｂ アーム
４０ａ、４０ｂ、４０ａ´、４０ｂ´、４０Ａ、４０Ｂ 付勢部材
６０ ロータ
７０ ステータ
８５ コイル
９０ａ、９０ｂ、９０Ｂ 駆動部材
Ａ、ＡＡ、ＡＢ 電磁アクチュエータ
ＤＲ 作動角度範囲
Ｐ１ 第１端
Ｐ２ 第２端
ＯＰ、ＯＰＢ 開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
付勢部材と、
開口を有した基板と、
前記開口に対して進退自在な羽根と、
ステータ、前記ステータが励磁されることにより回転すると共に前記羽根を駆動するロータ、を含むアクチュエータと、を備え、
前記ロータが第１方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口に進行し、
前記ロータが第２方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口から退避し、
前記ロータの回転角度範囲は、前記ステータが励磁されることによって回転し得る前記ロータの全回転角度範囲よりも小さい作動角度範囲に制限されており、
前記ロータが前記作動角度範囲の第１端に位置している場合には、前記羽根は前記開口に重なり、
前記ロータが前記作動角度範囲の第２端に位置している場合には、前記羽根は前記開口から退避しており、
前記作動角度範囲は、前記ロータの回転角度範囲が制限されていない場合に前記ロータが前記第１方向に回転する場合での前記全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる位置を含んでおり、
前記付勢部材は、少なくとも前記作動角度範囲の途中位置から前記第１端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、羽根駆動装置。
【請求項２】
前記ロータが前記第２端に位置するときより、前記ロータが前記第１端に位置するときの方が、前記ロータのディテントトルクが大きい、請求項１の羽根駆動装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記第１端から前記第２端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、請求項１又は２の羽根駆動装置。
【請求項４】
前記付勢部材の付勢力は、前記ロータが前記第１端に接近するにつれて増大する、請求項１乃至３の何れかの羽根駆動装置。
【請求項５】
前記付勢部材は、前記付勢部材が設けられていない場合に前記ロータが前記第１端から前記第２方向に回転しない区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、請求項１乃至４の何れかの羽根駆動装置。
【請求項６】
前記付勢部材は、前記羽根が前記開口を完全に閉じる直前で、前記羽根の走行速度を減速する減速部材を兼ねる、請求項１乃至５の何れかの羽根駆動装置。
【請求項７】
前記付勢部材は、トーションバネである、請求項１乃至６の何れかの羽根駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかの羽根駆動装置を備えた光学機器。
【請求項１】
付勢部材と、
開口を有した基板と、
前記開口に対して進退自在な羽根と、
ステータ、前記ステータが励磁されることにより回転すると共に前記羽根を駆動するロータ、を含むアクチュエータと、を備え、
前記ロータが第１方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口に進行し、
前記ロータが第２方向に回転する場合は、前記羽根が前記開口から退避し、
前記ロータの回転角度範囲は、前記ステータが励磁されることによって回転し得る前記ロータの全回転角度範囲よりも小さい作動角度範囲に制限されており、
前記ロータが前記作動角度範囲の第１端に位置している場合には、前記羽根は前記開口に重なり、
前記ロータが前記作動角度範囲の第２端に位置している場合には、前記羽根は前記開口から退避しており、
前記作動角度範囲は、前記ロータの回転角度範囲が制限されていない場合に前記ロータが前記第１方向に回転する場合での前記全回転角度範囲中での前記ロータのトルクの最大値となる位置を含んでおり、
前記付勢部材は、少なくとも前記作動角度範囲の途中位置から前記第１端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、羽根駆動装置。
【請求項２】
前記ロータが前記第２端に位置するときより、前記ロータが前記第１端に位置するときの方が、前記ロータのディテントトルクが大きい、請求項１の羽根駆動装置。
【請求項３】
前記付勢部材は、前記第１端から前記第２端までの区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、請求項１又は２の羽根駆動装置。
【請求項４】
前記付勢部材の付勢力は、前記ロータが前記第１端に接近するにつれて増大する、請求項１乃至３の何れかの羽根駆動装置。
【請求項５】
前記付勢部材は、前記付勢部材が設けられていない場合に前記ロータが前記第１端から前記第２方向に回転しない区間で前記ロータを前記第２方向に直接又は間接的に付勢する、請求項１乃至４の何れかの羽根駆動装置。
【請求項６】
前記付勢部材は、前記羽根が前記開口を完全に閉じる直前で、前記羽根の走行速度を減速する減速部材を兼ねる、請求項１乃至５の何れかの羽根駆動装置。
【請求項７】
前記付勢部材は、トーションバネである、請求項１乃至６の何れかの羽根駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかの羽根駆動装置を備えた光学機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１８９６４１（Ｐ２０１２−１８９６４１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０８２１（Ｐ２０１１−５０８２１）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]