JP2566031B2 - 電磁駆動露光量調節装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数枚の遮光羽根と、この遮光羽根の動き
を規制するカムを有するカム部材と、遮光羽根を開閉す
る開閉手段と、この開閉手段を駆動するステッピングモ
ータとからなる電磁駆動露光量調節装置に関し、特にス
テッピングモータに改良を加えたスチルカメラ、ビデオ
カメラ等に用いて好適な電磁駆動露光量調節装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 近年、一般にコンパクトカメラと称されるレンズ非交
換型カメラの、シャッタ装置と絞り装置を兼ねた露光量
調節装置は、ステッピングモータを駆動動力源としたも
のが主流となっている。一方一眼レフカメラの交換レン
ズの絞り装置においても、ステッピングモータを動力源
として駆動することが行われている。

このようなステッピングモータを駆動動力源とする電
磁駆動露光量調節装置としては、実開昭60−141682号公
報，実開昭60−141683号公報，実開昭60−140934号公報
等に開示されている様な、弓状の基板と、外周部に４極
の着磁を施したロータと、略Ｕ字型状をなす１対のステ
ータと、それぞれのステータを励磁させるための１対の
コイルより成るステッピングモータを駆動動力源とする
電磁駆動露光量調節装置が知られている。

また、特開昭62-240942号公報、特開平1-164258号公
報等に開示されているように、各々１個のロータ軸と平
行な、鉄芯を中心に捲回されたコイルと、ロータ軸と垂
直な面に設けられ、ロータ外周面と対向する複数の磁極
部を有する各々２個の磁極部材から成る１対のステータ
を有するステッピングモータを駆動動力源とする露光量
調節装置も知られている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、ステッピングモータを駆動動力源とした露
光量調節装置においては、例えば一眼レフカメラの場合
にはステッピングモータに所定の相から通電を開始し
て、何ステップロータを回転させるかで、絞り口径を決
定している。そのため、高い精度の絞り口径を得るため
には、１ステップ当りにロータが回転する角度が少ない
方が望ましい。

一方、電源となる電池の消耗を避けるために、比較的
長時間露光を行う場合には、モーターへの通電を切る率
が高い方が望ましく、そのためには、コギングトルクに
よりロータ１回転当りのロータが安定に停止する停止位
置が数多くあることが望ましい。

しかしながら、実開昭60−141682号公報，実開昭60−
141683号公報，実開昭60−140934号公報に開示される様
な従来例では、周知の１、２相通電を行った際のロータ
１回転に要するパルス数は16パルスであるのに対し、コ
ギングトルクによる安定な停止位置は着磁極数に等い４
個所しかなく、そのために、比較的長時間の露光を行う
場合にも、高い絞り口径精度を得るためには、コイルへ
の通電を継続しなければならず電源となる電池の消耗が
はげしいという問題点がある。

また、特開昭62-240942や特開平1-164258号公報に開
示される様な、電磁駆動露光量調節装置においては、ス
テータが３次元的な配置となるため、各磁極の位相を正
確に配置することが困難であり、高い絞り口径精度を安
定して得ることが困難であるという欠点がある。

また、特開平1-164258号公報に開示される電磁駆動露
光量調節装置においては、通電を継続した際にロータが
停止できる位置の数に対し、通電を切った時にロータが
コギングトルクにより安定して停止していられる位置の
数は、1/2であり、比較的多いが、通電を切った時に不
安定となる停止位置で通電を切ると、コギングトルクに
よって、小絞り方向へ１ステップ分ずれるか、開放方向
へ１ステップ分ずれるかを特定できず結果的に、±１ス
テップの誤差が生じ、通電を切った場合には高い絞り口
径精度が得られないという問題点がある。

本発明は、上記したような従来技術の問題点或は欠点
を解消し、高い絞り口径精度を得ることのできる電磁駆
動露光量調節装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、複数枚の遮光
羽根と、該遮光羽根の動きを規制するカムを有するカム
部材と、前記遮光羽根を開閉する開閉手段と、該開閉手
段を駆動するステッピングモータとからなり、前記ステ
ッピングモータは、ロータと、該ロータの外周に配置さ
れている第１及び第２のステータとからなり、前記ロー
タは、2n極（ｎ＝２、３、、、）に着磁され、その外周
部には着磁の中心部から時計回りまたは反時計回りの所
定の方向に、所定角度だけずれた位置に溝を有し、前記
第１及び第２のステータは、それぞれ略コ字形をなす第
１及び第２の伸長部を有し、これらの伸長部の先端部に
は電気角で90°の開角を有する第１及び第２の磁極が電
気角で略180°離間して設けられ、前記第１の伸長部に
は電機子コイルが巻回され、これらの第１及び第２のス
テータは電気角で｛90＋180×ｍ｝°（ｍ＝０、１、
２、３、、）離間して配置されるものとした。

［作用］ 今、例えばカメラに搭載されたマイクロコンピュータ
により、ステータの電機子コイルが１相励磁、２相励磁
或は１−２相励磁されると、ロータが回動する。そして
ロータは開閉手段を駆動する。したがって、複数板の遮
光羽根は、カム部材に規制されながら光量を絞る方向或
は増す方向へ所定量だけ駆動される。

［実施例］ 以下本発明を、一眼レフカメラの交換レンズに用いら
れる絞り装置に用いた一実施例を第１図及び第２図に従
って説明する。

第１図は実施例による電磁駆動露光量調節装置の分解
斜視図であり、第２図はステッピングモータ部分の正面
図である。

これらの図において、１はカム部材、２は遮光羽根、
３は回転リング、４はロータ、５は固定リング、６は第
１のステータ、７は第２のステータ、８は第１の電機子
コイル、９は第２の電機子コイル、10は軸受け部材、11
はフレキシブルプリント基板をそれぞれ示している。そ
してステッピングモータのロータ４が回転すると、ロー
タのギヤが、開閉手段である回転リング３のギヤに噛合
しているので、回転リング３が回動し、遮光羽根２が所
定量駆動される。

以下、これらの各部材について詳細に説明する。

第１図において、たとえばプラスチックで作られたカ
ム部材１には、複数の遮光羽根の枚数に等しいカム溝1
a,1b,1c,1d,1eが設けられるとともに、凸部1f,1g,1h,1i
が設けられ、凸部1f,1g,1h,1iの光軸100に対する内周部
は、回転リング３の外径部3aと嵌合し、回転リング３を
回動自在に支持する。また、凸部1f,1g,1h,1iにはそれ
ぞれ穴が設けられており、該穴を通してビス13a,13b,13
c,13d,（13b〜13dは不図示）を固定リング５に設けられ
たネジ穴5a,5b,5c,5dに固定することによりカム部材１
は固定リング５に固定される。

たとえばプラスチックで作られた遮光羽根２は、カム
部材１に設けられたカムの数に等しい枚数が使われる
が、第１図においては１枚のみを示し、他を省略してい
る。

遮光羽根２に設けられた第１のダボ、2aは、カム部材
１に設けられた第１のカム溝1aと嵌合し、また、第２の
ダボ2bは、回転リング３に設けられた第１の穴3bと同様
に嵌合する。

不図示の第２〜第５の遮光羽根のそれぞれの第１及び
第２のダボも、同様にカム部材１に設けられたカム溝と
回転リング３に設けられた穴に嵌合する。

カム部材１の凸部1f,1g,1h,1iはそれぞれ回転リング
３の厚さと、遮光羽根２の厚さの和よりも所定の量だけ
大きい量の高さを有し、カム部材１と固定リング５が回
転リング３と遮光羽根２を組み込んだ状態でネジ13a〜1
3dにより固定されると、回転リング３は、所定のガタを
有しながら、光軸方向の位置を規制される。回転リング
３の外周部の一部にはギヤ3fが設けられている。そし
て、このギヤは後述するロータのギヤと噛合する。

カム部材１には、軸受け部1jが設けられており、ロー
タ４の第１の軸部4dを軸支する。

たとえば、プラスチックにより一体成形で作られた固
定リング５には、第１の台座部5e、第２の台座部5o第３
の台座部5hが設けられている。第１の台座部5eには、第
１のステータ６の位置決めを行うため第１の位置決めピ
ン5fと、段差を有する第１の溝5gが設けられている。同
様に、第２の台座部5oには、第２のステータ７の位置決
めを行うための第２の位置決めピン5pと、段差を有する
第２の溝5qが設けられている。

第３の台座部5hには、ロータ４の外径よりも所定の量
だけ大きな穴5jが設けられ、また第１のステータ６の位
置決めを行うための第１の伸長部5iと、第２のステータ
７の位置決めを行うための第２の伸長部5mが設けられて
いる。さらに第３の台座部5hには、段差を有する第３、
第４、第５の溝5k,5l,5n（第５の溝5nは不図示）が設け
られている。

第１のステータ６は、たとえばケイ素鋼板を積層して
作られ、第２図に示す様に、略コの字形状を成す。第１
のステータ６の第１及び第２の伸長部6b,6dの先端部に
は、それぞれ、ロータ４の外周部と、所定の空隙を介し
て対向する、第１及び第２の磁極部6a,6cが設けられて
いる。第１のステータ６の第１及び第２の磁極部6a,6c
はそれぞれ電気角で略90°の開角を有するとともに、互
いに電気角で180°離間されている。

第１のステータ６の第１の伸長部6bには第１の電機子
コイル８が装置される。

第１の電機子コイル８は、プラスチックで作られたボ
ビン8aに銅線8bを巻回し、前記ボビンに圧入された端子
8c,8dに銅線8bの両端すなわち巻き始めと巻き終りを半
田付け等の手段により、電気的に接続して成るものであ
る。さらに、第１のステータ６には、位置決め用の穴6e
が設けられている。

第２のステータ７も、同様にたとえばケイ素鋼板を積
層して作られ、第２図に示す様に、略コの字形状を成
す。第２のステータ７の第１及び第２の伸長部7b,7dの
先端部には、それぞれ、ロータ４の外周部と、所定の空
隙を介して対向する、第１及び第２の磁極部7a,7cが設
けられている。第２のステータ７の第１及び第２の磁極
部7a,7cはそれぞれ電気角で略90°の開角を有するとと
もに、互いに電気角で180°離間されている。

第２のステータ７の第１の伸長部7bには、電機子コイ
ル９が装置される。

第２の電機子コイル９は、プラスチックで作られたボ
ビン9aに銅線9bを巻回し、前記ボビンに圧入された端子
9c,9dに銅線9bの両端すなわち巻き始めと巻き終りを半
田付け等の手段により、電気的に接続して成るものであ
る。さらに、第２のステータ７には、位置決め用の穴7e
が設けられている。

第１のステータ６は、固定リング５に組み付けられる
際に、固定リング５の第１及び第３の台座部5e,5hとの
当接により、光軸方向の位置決めが行われ、第１のステ
ータ６の穴6eと、固定リング５に設けられた第１の位置
決めピン5fとが嵌合し、かつ、第２図に示す様に第１の
ステータ６の第１の伸長部6bと、第２の伸長部6dの間隙
に、固定リング５の第１の伸長部5iが嵌合することによ
って、光軸と垂直方向の位置決めがなされる。

第２のステータ７は、第１のステータ６と同様に、固
定リング５に組み付けられる際には、固定リング５の第
２及び第３の台座部5o,5hとの当接により光軸方向の位
置決めが行われ、第２のステータ７の穴7eと、固定リン
グ５に設けられた第２の位置決めピン5pとが嵌合し、か
つ第２図に示す様に、第２のステータ７の第１の伸長部
7bと第２の伸長部7cの間隙に、固定リング５の第２の伸
長部5mが嵌合することによって、光軸と垂直な方向の位
置決めがなされる。

ロータ４は、プラスチックマグネットで作られ、第１
及び第２の回転軸4d,4eとギヤ4cと磁極部分4aが一体成
型されている。ロータ４の磁極部分4aは、外周部に均等
な８極の磁極ができる様に、極異方性が付けられてお
り、また同様に、８極の均等な磁極ができる様に、着磁
が成されている。

さらに、ロータ４の磁極4aのそれぞれＮ極およびＳ極
の中心から、時計回り方向または反時計回り方向に所定
の角度だけずれた位置に、その外周に溝4bが設けられて
いる。ロータ４の第１の回転軸4dはカム部材１に設けら
れた第１の軸受け1Jによって回動自在に軸支される。一
方ロータ４の第２の回転軸4eは、軸受け部材10に設けら
れた第２の軸受け10aによって回動自在に軸支される。

軸受部材10は、たとえばプラスチックの一体成形によ
り作られ、ロータ４の第２の回転軸4eを軸支する軸受け
10aと、第１〜第４の穴10l,10m,10n,10oを有する。第１
〜第４の穴10l,10m,10n,10oを介して前述の第１、第２
の電機子コイル８、９の端子8c,8d,9c,9dが軸受部材10
の背面に導かれ、フレキシブルプリント基板11に接続さ
れる。フレキシブルプリント基板は不図示のドライブ回
路に接続される。

軸受け部材10には、第１〜第４の突出部10b,10d,10f,
10iが設けられ、（第２の突出部10dは不図示）それぞれ
の突出部には、第１〜第５のフック10c,10e,10g,10h,10
j（第２のフック10eは不図示）が設けられている。これ
らの第１〜第５のフック10c,10e,10g,10h,10jはそれぞ
れ、固定リング５に設けられた、第１〜第５の段差を有
する溝5g,5q,5k,5lと係合し、段差にフックが係止する
ことにより軸受部材10は、固定リング５に固定される。

この時、軸受部材10の光軸と垂直方向の位置決めは、
固定リング５の第１の位置決めピン5fと軸受け部材10の
第１の位置決め穴10p及び固定リング５の第２の位置決
めピン5pと軸受け部材10の第２の位置決め穴10qがそれ
ぞれ嵌合することによって行われる。

したがって、カム部材１と固定リング５とは回転リン
グ３を挟んでビス13a…で固定することによって、また
固定リング５と軸受け部材10とは、ステータ6,7とロー
タ４とを位置決めして軸受け部材10の第１〜５のフック
10c,10e…を固定リング５の溝5g,5q…にそれぞれ嵌合す
ることによって一体化される。そしてロータ４が回転す
ると、そのギヤ4cが回転リング３のギヤ3fと噛合してい
るので回転リング３が所定方向に回転し、遮光羽根２…
は、ダボ2a、…を中心にして回動し、光量を適宜絞るよ
うになっている。

次に第２図に従って、第１のステータ６の第１及び第
２の磁極部6a,6c,第２のステータ７の第１及び第２の磁
極部7a,7cの位相関係について説明する。前述の通り、
各磁極部6a,6c,7a,7cは電気角で90°の開角を有し、第
１のステータ６の磁極部6aと第２の磁極部6cは互いに電
気角で180°離間されている。また、第２のステータ７
の第１の磁極部7aと第２の磁極部7cも互いに電気角で18
0°離間している。

また、第１のステータ６の第１の磁極部6aと、第２の
ステータ７の第２の磁極部7cは互いに、電気角で630°
離間しており、これは第１のステータ６と第２のステー
タ７の位相差が90°であることと等価であり、周知の２
相のステッピングモータの駆動方法例えば１相励磁、２
相励磁、１−２相励磁法等により、カメラに搭載された
マイクロコンピューターからの指令により、所定の絞り
値まで絞り装置を駆動し、あるいは開放位置へもどすこ
とのできるものである。

また、ロータ４の磁極面に設けられた着磁極数に等し
い８本の溝4bは、溝4bの中心Ｐがそれぞれ着磁の中心Ｑ
に対して、反時計回り方向にθだけずれた位置に設けら
れている。

次に第２図、第３図（Ａ）、第３図（Ｂ）に従って本
実施例による電磁駆動露光量調節装置の駆動源となるス
テッピングモータのコギングトルクについて説明する。

第３図（Ａ）は第２図に示す本実施例による電磁駆動
露光量調節装置の駆動源となるロータの着磁中心から反
時計方向に所定量ズレた位置に溝を有するステッピング
モータにおける各相の出力トルク、コギングトルク及び
全体のコギングトルクを表す図であり、第３図（Ｂ）
は、ロータの着磁中心に溝を有するステッピングモータ
における各相の出力トルク、コギングトルク及び全体の
コギングトルクを表す図である。ここで角度は、着磁の
Ｎ極、Ｓ極一対を360°とする電気角で示し、モータの
回転方向は、反時計回り方向である。角度０°は第２図
に示した位置即ち着磁の中心方向が第１のステータ６の
磁極の中心と一致する位置を表している。

第３図（Ａ）、（Ｂ）において、Ａは第２図の第１の
ステータ６に捲回された第１のコイルに第１の磁極6aに
Ｎ極が発生する様に、通電を行った際の第１のステータ
６とロータ４に作用し合うトルクを示し、CAは、第１の
ステータ６とロータ４に作用し合うコギングトルクを表
す。また、同様にＢは、第２のステータ７の第１の磁極
部7aにＳ極が発生する様に第２のコイル９に通電を行っ
た際の第２のステータ７とロータ４に作用し合うトルク
を示し、CBは第２のステータ７とロータ４に作用し合う
コギングトルクを表す。Ｃは、第１及び第２のステータ
双方によって発生するコギングトルクであり、前記CA、
CBの和である。

第３図（Ｂ）に示す様に、溝4bの中心が着磁の中心に
一致している場合には、第１のコイル８に通電をした時
の安定な停止位置は、第１のステータが発生したコギン
グトルクによる安定な停止位置と一致し、また、第２の
コイル９に通電をした時の安定な停止位置は第２のステ
ータが発生したコギングトルクによる安定な停止位置と
一致した。また、第１及び第２のコイルともに通電を行
った場合の安定な停止点、Ｓ及びＳ′はコギングトルク
による不安定な停止位置と一致した。

第３図（Ａ）は、電気角で40°の幅の溝を電気角で20
°反時計回り方向にずらした時の各トルクを表すグラフ
である。

第３図（Ａ）に示される様に、溝4bの中心が着磁の中
心に対し、反時計回り方向にずらして設けられた場合に
は、第１のコイル８と第２のコイル９の双方に通電を行
う２相通電状態でロータ４が停止する位置Ｓ及びＳ′に
おいて、コギングトルクは必ず正の値となった。またコ
ギングトルクによる安定な停止位置は、90°及び180°
で示される１相通電によるロータ４の安定な停止位置と
略一致した。

即ち、本実施例による電磁駆動露光量調節装置におい
ては、通電状態で安定な停止位置となりかつ無通電状態
では安定な停止位置とはならないロータの位置で、モー
ターへの通電を切っても、絞り口径は、所定の小絞り方
向もしくは、開放方向に１ステップ分しか変化せず、長
時間露光中の様な状況で電磁駆動露光量調節装置への通
電が切られても、高い口径精度を得ることができた。

なお、本発明の第１の実施例においては、ロータのマ
グネットは、８極に着磁されていたが当然のことなが
ら、４極以上の着磁極数を有すれば、実施可能である。

また、前述の本発明の第１の実施例は、一眼レフカメ
ラの交換レンズに用いられる絞り装置の例であるが、コ
ンパクトカメラのシャッタ装置としても用いることが可
能なのは明らかである。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によると、ロータは2n極に着磁
され、そしてその外周部には着磁の中心から所定量ずれ
た位置に溝が形成され、また一対の第１及び第２のステ
ータは、それぞれ略コ字形をなす第１及び第２の伸長部
を有し、これらの伸長部の先端部には電気角で略90°の
開角を有する第１及び第２の磁極が電気角で略180°離
間して設けられ、第１の伸長部には電機子コイルが巻回
され、これらの第１及び第２のステータは電気角で｛90
＋180×ｍ｝°（ｍ＝０、１、２、３、、）離間して配
置されているので、多くのコギングトルクによる安定な
停止位置を２次元的なステータの配置によって得ること
ができ、しかも無通電状態では安定な停止位置でなく、
通電状態では安定な停止位置となる位置で通電を切った
時に、ロータが引き寄せられる方向が特定でき、長時間
の露光に際しても電池を消耗させることなく、高い絞り
精度を、容易に、しかも安定して得られるという効果が
ある。

さらに、本発明による電磁駆動露光量調節装置におい
ては、各相毎のステータがロータのマグネットの隣接す
る磁極から磁束を集めることのできる構造のために、極
異方性のマグネットを使用することにより強力なトルク
を得ることが可能であり、大口径の絞り装置を容易に駆
動することができるという効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を示す分解斜視図、第２図
はステッピングモータ部分の拡大正面図、第３図（Ａ）
は本実施例による、また（Ｂ）はロータの着磁中心に溝
を設けたときの出力トルク、コギングトルク等を示す説
明図である。 １…カム部材、２…遮光羽根、３…回転リング（開閉手
段）、４…ロータ、4b…溝、６、７…ステータ、6a,6c,
7a,7c…磁極、6b,6d,7b,7d…伸長部、８、９…電機子コ
イル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の遮光羽根と、該遮光羽根の動きを
   規制するカムを有するカム部材と、前記遮光羽根を開閉
   する開閉手段と、該開閉手段を駆動するステッピングモ
   ータとからなり、 前記ステッピングモータは、ロータと、該ロータの外周
   に配置されている第１及び第２のステータとからなり、 前記ロータは、2n極（ｎ＝２、３、、、）に着磁され、
   その外周部には着磁の中心部から時計回りまたは反時計
   回りの所定の方向に、所定角度だけずれた位置に溝を有
   し、 前記第１及び第２のステータは、それぞれ略コ字形をな
   す第１及び第２の伸長部を有し、これらの伸長部の先端
   部には電気角で略90°の開角を有する第１及び第２の磁
   極が電気角で略180°離間して設けられ、前記第１の伸
   長部には電機子コイルが巻回され、これらの第１及び第
   ２のステータは電気角で｛90＋180×ｍ｝°（ｍ＝０、
   １、２、３、、）離間して配置されていることを特徴と
   する電磁駆動露光量調節装置。