JP4741229B2

JP4741229B2 - 電動絞り装置

Info

Publication number: JP4741229B2
Application number: JP2004376775A
Authority: JP
Inventors: 常男山下
Original assignee: Japan Precision Instruments Inc
Current assignee: Japan Precision Instruments Inc
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2024-12-27
Also published as: JP2006184459A; KR20060074824A

Description

本発明は、ノートパソコンや携帯電話等に搭載される小型カメラ用の電動絞り装置に係り、特に固定絞り式の電動絞り装置に関する。本発明の電動絞り装置には、光路を閉と開の２位置に切り替えるシャッタ装置も含まれる。

従来の電動絞り装置においては、絞り羽根を駆動するアクチュエータ（駆動機構）として、所定の角度範囲を回動するロータ形式のものが用いられていることが多い。このタイプのアクチュエータは、円柱状の永久磁石を有し且つ回転中心から偏倚した位置に駆動ピンを有するロータと、ロータを回動自在に支持する枠部材と、枠部材の外側に巻回された励磁用のコイルと、枠部材の外周に外嵌されたヨーク等によって構成されているのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

このタイプの駆動機構を備えた電動絞り装置では、ロータを包囲するようにコイルを巻回しているため、コイルが大型化しやすく、その結果、絞り装置の全体が大きくなりがちであった。

最近では、パソコンや携帯電話等へ搭載するカメラが小型化され、それに使用されるレンズも小さくなってきたため、搭載する絞り装置も小型化の要望が強くなってきた。また、コスト面でも低価格化が強く要望されるようになってきた。

特開２００２−１６５４３２号公報

しかし、従来の構造でいくら各部品を小さくしていっても、小型化に限界があり、部品製作や組立等を考えた場合、コストが高くなり、市場から要望されている価格で提供するのは無理であった。

本発明は、上記事情を考慮し、低コストで小型化を図れる電動絞り装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、光路を形成する開口部を有した地板と、前記地板の開口部よりも小さい絞り孔を有した絞り羽根と、前記地板の開口部を開放させる絞り開度大の位置と、当該開口部の中心に前記絞り孔を位置させる絞り開度小の位置との間で前記絞り羽根を選択的に移動させる駆動機構と、を備える電動絞り装置であって、前記駆動機構が、回動支点となるピンと、前記ピンを中心に一方側と他方側に回動自在に支持された可動片と、前記可動片を一方側に付勢する付勢手段と、鉄心と、当該鉄心に巻かれたコイルと、前記鉄心に磁気的に結合した状態で前記コイルの外側に配置されたヨークとを有し、前記コイルに通電することにより、前記付勢手段の付勢力に抗して前記可動片を他方側に吸引する吸引力を発生させる電磁石と、を備え、前記絞り羽根は、前記絞り孔が設けられている側とは反対側の端部を基端部とし、この基端部が、前記可動片の上面に当該可動片と重なり合う状態で直接取り付けられ、前記絞り羽根と前記可動片とは、前記ピンを中心に前記可動片を前記一方側に変位させたときに前記絞り羽根が前記絞り開度大の位置に移動し、前記可動片を他方側に変位させたときに前記絞り羽根が前記絞り開度小の位置に移動するように連結され、前記地板の開口部の中心と前記ピンの中心を結んだ直線と、前記電磁石の鉄心の中心軸線とが互いに直交する関係に設定され、且つ、当該直線上における前記ピンの位置が、前記電磁石のヨークの横幅寸法範囲内で前記鉄心の中心軸線から離れた端に設定されていることを特徴とする。

第２の発明は、上記第１の発明に記載の電動絞り装置であって、前記ヨークに、前記ピンの少なくとも一端を支持するブラケットが一体に形成されていることを特徴とする。

第３の発明は、上記第２の発明に記載の電動絞り装置であって、前記ピンを支持するブラケットと、ピンによりブラケットに回動自在に取り付けられた前記可動片との対向面間に、前記絞り羽根の基端部が滑り材として挟まれていることを特徴とする。

第４の発明は、上記第１、第２または第３の発明に記載の電動絞り装置であって、前記絞り羽根の基端部に形成された第１取付孔に前記ピンを通し、且つ、絞り羽根の前記第１取付孔から離れた位置に形成された第２取付孔に、前記可動片の端面上に突設した突起を嵌めることで、前記絞り羽根と可動片とが一体に回動するように連結されていることを特徴とする。

本発明によれば、絞り羽根を駆動する駆動機構を、絞り羽根と連結された回動式の可動片と、可動片を一方側へ付勢する付勢手段と、可動片を付勢力に抗して他方側へ回動させる電磁石とで構成し、電磁石を可動片の側面に対向する位置に配置して可動部分を電磁石の外側に配置したから、ロータ形式と違って電磁石のコイルを極力小さく形成することができ、可動片や付勢手段を含めた駆動機構全体の小型化を図ることができる。また、構造が簡単であり、部品数や組立工数を減らせるから、低コスト化を図ることができる。従って、携帯電話等の小型機器への固定絞り装置あるいはシャッタとして使用することが可能である。また、電磁石とそれに吸引される可動片の組み合わせにより、可動片の作動領域（振れ角）を小さくすることができるため、可動片に絞り羽根を直接取り付けて使用することもでき、そうすることで、構造の一層のシンプル化を図ることができる。なお、絞り羽根の振れ角を大きくしたい場合は、可動片の変位量を大きくして絞り羽根に伝える変位拡大機構を両者間に設ければよい。

また、本発明によれば、可動片の基端をピンで回動自在に支持し、可動片の先端側に延ばして１枚の絞り羽根を可動片１２に直結したので、シンプルな構造でありながら、可動片の小さな変位により、絞り羽根に大きめの変位を与えることができる。

また、本発明によれば、電磁石の鉄心の前端とそれに近接するヨークの先端とにより、可動片を強い力で吸引することができるので、その分だけコイルの小型化が可能となる。また、可動片の基端を支持するピンを、鉄心の中心軸線から最大に離れ且つ電磁石の横幅寸法範囲にほぼ入る位置に配置してあるので、コンパクト化を図りながら、電磁石の吸引力を最大限に可動片に伝えることができる。

また、本発明によれば、ヨークにピンを支持するブラケットを一体に設けたので、部品点数が少なく組み立ての容易なシンプルな構造を実現することができる。

また、本発明によれば、両方が金属であるため摩擦を起こしやすい可動片とブラケットの対向面間に、滑り材として絞り羽根の基端部を挟んだので、摩擦防止を図ることができ、可動片および絞り羽根の作動の円滑化が図れる。

また、本発明によれば、絞り羽根に設けた２つの取付孔をピンと突起に嵌めるだけで、可動片に絞り羽根を連結することができるので、精度の良い組付を簡単に行うことができる。

また、本発明によれば、地板の開口部の中心とピンの中心を結んだ直線と、電磁石の中心軸線とを互いに直交する関係に設定し、可動片が電磁石によって吸着されたとき絞り羽根が地板の開口部を覆い、吸着が解除されたとき絞り羽根が地板の開口部を開放するように構成したので、絞り装置のコンパクト化に寄与することができる。

また、本発明によれば、絞り羽根が地板の開口部を開放するときの開放位置を、地板の開口部の中心にできるだけ近い側に制限するべく、可動片の回動限を規定するストッパを設けたので、絞り羽根を他の部品との干渉から守りながら、絞り装置のコンパクト化に寄与することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は実施形態の電動絞り装置の駆動機構の原理構成を示す平面図で、（ａ）は絞り開放（絞り開度大）時の状態を示す図、（ｂ）は固定絞り設定（絞り開度小）時の状態を示す図である。また、図２は駆動機構の具体的な構成を示す斜視図、図３は電動絞り装置の全体構成を示す平面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図、図５は一部を断面で示す図３のＶ−Ｖ矢視図である。

この電動絞り装置は、図３〜図５に示すように、光路を形成する開口部１ａを有した地板１と、地板１の板面に沿って回動させられることで光路の絞り開度を大か小に切り替える１枚の樹脂フィルム製の絞り羽根１０と、絞り羽根１０を絞り開度大の位置または小の位置に選択的に切り替える駆動機構５０と、を備えている。

絞り羽根１０は、図４に示すように、地板１の上面の凹所１ｂ内に収容されており、凹所１ｂの底面に円弧状の経路に沿って突設した突部５の上でスライドできるように備わっている。そして、絞り羽根１０をセットした上で、地板１の上に、地板１の開口部１ａに対応した開口部９ａを有する絞り羽根保護カバー９が装着されている。

図１、図２にわかりやすく示すように、絞り羽根１０の駆動機構５０は、磁性金属よりなる可動片１２と、付勢手段としてのバネ１４（図１のみに図示）と、電磁石２０とで構成されている。可動片１２は、回動支点であるピン１３を中心に図１（ａ）に示す第１の位置と、（ｂ）に示す第２の位置との間で回動自在に支持されている。ピン１３は可動片１２の基端に配置され、絞り羽根１０は、可動片１２の先端方向へ延びるように、その基端側が可動片１２の上端面に直結されている。

可動片１２に対する絞り羽根１０の固定は、図２に示すように、絞り羽根１０の基端部に形成した第１取付孔１０ｂに可動片１２の支持用のピン１３を通し、且つ、絞り羽根１０の第１取付孔１０ｂから先端方向に離れた位置に形成した第２取付孔１０ｃに、可動片１２の上端面に突設した突起１５を嵌めることで行われている。

そして、このように可動片１２と絞り羽根１０とを直結することにより、可動片１２を図１（ａ）に示す第１の位置へ変位させたとき、絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを開放し、可動片１２を図１（ｂ）に示す第２の位置へ変位させたとき、絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを覆うようになっている。この絞り羽根１０は、固定絞り用のものであり、可動片１２および絞り羽根１０を図１（ｂ）に示す第２の位置に移動したときに、地板１の開口部１ａの中心に位置するように、小円孔よりなる絞り孔１０ａを有している。従って、絞り羽根１０が（ａ）の第１の位置にあるとき絞り開度が大（全開放）となり、絞り羽根１０が（ｂ）の第２の位置にあるとき絞り開度が小（固定絞り）となる。

また、図１に便宜的に示したバネ１４は、例えばピン１３の外周に装着されることで、可動片１２を第１の位置へ向かう矢印Ａ方向に付勢している。一方の電磁石２０は、可動片１２の側面に対向するように配置され、コイル２１に通電することで、可動片１２に吸引力を及ぼして、可動片１２をバネの付勢力に抗して矢印Ｂ方向に回動させ、図１（ｂ）に示す第２の位置（固定絞り位置）に変位させるように設けられている。

電磁石２０は、柱状の鉄心２２と、鉄心２２の外周に巻回され通電により鉄心の前端２２ａと後端２２ｂに異なる磁極を生成するコイル２１と、鉄心２２の後端に磁気的に結合され自身の先端２３ａがコイル２１の側部に沿って鉄心２２の前端２２ａに近接する位置まで延ばされたヨーク２３と、からなり、鉄心２２の前端２２ａとヨーク２３の先端２３ａが、可動片１２の側面に対向している。

また、可動片１２を支持するピン１３は、図１に示すように、鉄心２２の中心軸線Ｌ１から最大に離れ（地板１の開口部から離れる方向に）且つ電磁石２０の横幅寸法Ｄの範囲にほぼ入る位置に配置されている。また、図２〜図５に示すように、コイル２１の外側に配置されたヨーク２３には、ピン１３の少なくとも一端を支持するブラケット２３ｆが一体に形成され、そのブラケット２３ｆに形成したピン孔にピン１３の端部が嵌まっている。そして、同じくピン１３に第１取付孔１０ｂが嵌められた絞り羽根１０の基端部は、ブラケット２３ｆと可動片１２との対向面間に滑り材として挟まれている。なお、ピン１３の他端は、地板１側の凹部１ｈ（図５参照）に嵌まっている。

また、この絞り装置では、図１に示すように、地板１の開口部１ａの中心１ｃとピン１３の中心を結んだ直線Ｌ２と、電磁石２０の中心軸線Ｌ１とが互いに直交する関係に設定されており、可動片１２が電磁石２０によって吸着されて、図１（ｂ）に示すように第２の位置に変位したとき、可動片１２に直結された絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを覆い、吸着が解除されて図１（ａ）に示すようにバネ１４の力で可動片１２が第１の位置に変位したとき、絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを全開放するようになっている。

また、図３に示すように、地板１には、可動片１２の矢印Ａ方向の回動限を規定するストッパ１７が設けられている。このストッパ１７は、電磁石２０による吸着が解除されることでバネ１４の力で可動片１２が矢印Ａ方向に変位して、絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを開放したとき、その開放位置を開口部１ａの中心１ｃにできるだけ近い側に制限する役目を果たしている。

次に作用を説明する。
この電動絞り装置では、絞り羽根１０を駆動する駆動機構５０を、絞り羽根１０と連結された回動式の可動片１２と、可動片１２を第１の位置（絞り開放位置）へ付勢するバネ１４と、可動片１２をバネ１４の付勢力に抗して第２の位置（固定絞り設定位置）へ回動させる電磁石２０とで構成し、電磁石２０を可動片１２の側面に対向する位置に配置して、可動部分を電磁石２０の外側に配置しているので、従来のロータ形式と違って、電磁石２０のコイル２１を極力小さく形成することができ、可動片１２やバネ１４を含めた駆動機構５０全体の小型化を図ることができる。

また、ロータ形式よりも構造を簡略化できるので、部品数や組立工数を減らして低コスト化を図ることができる。従って、携帯電話等の小型機器への固定絞り装置として適用するのに好適である。また、絞り孔１０ａをなくせば、シャッタ装置として使用することも可能である。

また、電磁石２０とそれに吸引される可動片１２の組み合わせであるから、可動片１２の作動領域（振れ角）を小さくすることができる。このため、本実施形態のように、可動片１２に絞り羽根１０を直接取り付けることができ、構造の一層のシンプル化を図ることができる。なお、絞り羽根１０の振れ角を大きくしたい場合は、可動片１２の変位量を大きくして絞り羽根１０に伝える変位拡大機構を両者の間に設ければよい。

また、可動片１２の基端をピン１３で回動自在に支持しており、可動片１２の先端側に延ばして１枚の絞り羽根１０を可動片１２に直結しているので、シンプルな構造でありながら、可動片１２の小さな変位により絞り羽根１０に大きめの変位を与えることができる。

また、電磁石２０の鉄心２２の前端２２ａとそれに近接するヨーク２３の先端２３ａとにより、可動片１２を強い力で吸引することができるので、その分だけコイル２１の小型化が可能となる。さらに、可動片１２の基端を支持するピン１３を、鉄心２２の中心軸線Ｌ１から最大に離れ且つ電磁石２０の横幅寸法Ｄの範囲にほぼ入る位置に配置してあるので、絞り装置のコンパクト化を図りながら、電磁石２０の吸引力を最大限に可動片１２に伝えることができる。

また、ヨーク２３にピン１３を支持するブラケット２３ｆを一体に設けているので、部品点数が少なく組み立ての容易なシンプルな構造を実現することができる。

また、両方が金属であるため摩擦を起こしやすい可動片１２とブラケット２３ｆの対向面間に、滑り材として絞り羽根１０の基端部を挟んているので、摩擦防止を図ることができ、可動片１２および絞り羽根１０の作動の円滑化が図れる。

また、絞り羽根１０に設けた２つの取付孔１０ｂ、１０ｃをピン１３と突起１５に嵌めるだけで、可動片１２に絞り羽根１０を直結することができるので、精度の良い組付を簡単に行うことができる。

さらに、地板１の開口部１ａの中心１ｃとピン１３の中心を結んだ直線Ｌ２と、電磁石２０の鉄心２２の中心軸線Ｌ１とを互いに直交する関係に設定し、可動片１２が電磁石２０によって吸着されたとき絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを覆い、吸着が解除されたとき絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを開放するように構成してあるので、絞り装置のコンパクト化に寄与するところ大である。

また、絞り羽根１０が地板１の開口部１ａを開放するときの開放位置を、地板１の開口部１ａの中心１ｃにできるだけ近い側に制限するべく、可動片１２の回動限を規定するストッパ１７を設けているので、絞り羽根１０を他の部品との干渉から守りながら、絞り装置のコンパクト化に寄与することができる。

本発明の実施形態の電動絞り装置の駆動機構の原理構成を示す平面図で、（ａ）は絞り開放（絞り開度大）時の状態を示す図、（ｂ）は固定絞り設定（絞り開度小）時の状態を示す図である。同絞り羽根の駆動機構の具体的な構成を示す斜視図である。実施形態の電動絞り装置の平面図である。図３のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。一部を断面で示す図３のＶ−Ｖ矢視図である。

符号の説明

１地板
１ａ開口部
１ｃ開口部の中心
１０絞り羽根
１０ｂ第１取付孔
１０ｃ第２取付孔
１２可動片
１３ピン（回動支点）
１４バネ（付勢手段）
１７ストッパ
２０電磁石
２１コイル
２２鉄心
２２ａ前端
２２ｂ後端
２３ヨーク
２３ａ先端
２３ｆブラケット
５０駆動機構
Ｌ１電磁石の中心軸線（鉄心の中心軸線）
Ｌ２地板の開口部の中心とピンの中心を結んだ直線
Ｄ電磁石の横幅寸法

Claims

光路を形成する開口部を有した地板と、
前記地板の開口部よりも小さい絞り孔を有した絞り羽根と、
前記地板の開口部を開放させる絞り開度大の位置と、当該開口部の中心に前記絞り孔を位置させる絞り開度小の位置との間で前記絞り羽根を選択的に移動させる駆動機構と、を備える電動絞り装置であって、
前記駆動機構が、
回動支点となるピンと、
前記ピンを中心に一方側と他方側に回動自在に支持された可動片と、
前記可動片を一方側に付勢する付勢手段と、
鉄心と、当該鉄心に巻かれたコイルと、前記鉄心に磁気的に結合した状態で前記コイルの外側に配置されたヨークとを有し、前記コイルに通電することにより、前記付勢手段の付勢力に抗して前記可動片を他方側に吸引する吸引力を発生させる電磁石と、を備え、
前記絞り羽根は、前記絞り孔が設けられている側とは反対側の端部を基端部とし、この基端部が、前記可動片の上面に当該可動片と重なり合う状態で直接取り付けられ、
前記絞り羽根と前記可動片とは、前記ピンを中心に前記可動片を前記一方側に変位させたときに前記絞り羽根が前記絞り開度大の位置に移動し、前記可動片を他方側に変位させたときに前記絞り羽根が前記絞り開度小の位置に移動するように連結され、
前記地板の開口部の中心と前記ピンの中心を結んだ直線と、前記電磁石の鉄心の中心軸線とが互いに直交する関係に設定され、且つ、当該直線上における前記ピンの位置が、前記電磁石のヨークの横幅寸法範囲内で前記鉄心の中心軸線から離れた端に設定されている
ことを特徴とする電動絞り装置。
請求項１に記載の電動絞り装置であって、
前記ヨークに、前記ピンの少なくとも一端を支持するブラケットが一体に形成されていることを特徴とする電動絞り装置。
請求項２に記載の電動絞り装置であって、
前記ピンを支持するブラケットと、ピンによりブラケットに回動自在に取り付けられた前記可動片との対向面間に、前記絞り羽根の基端部が滑り材として挟まれていることを特徴とする電動絞り装置。
請求項１、２または３に記載の電動絞り装置であって、
前記絞り羽根の基端部に形成された第１取付孔に前記ピンを通し、且つ、絞り羽根の前記第１取付孔から離れた位置に形成された第２取付孔に、前記可動片の端面上に突設した突起を嵌めることで、前記絞り羽根と可動片とが一体に回動するように連結されていることを特徴とする電動絞り装置。