JP3684184B2 - 駆動装置及び光量調節手段を有する光学機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にロータの回転軸方向における寸法を小型化した駆動装置、およびこの駆動装置をシャッターあるいは絞り値調整機構等の光量調整機構に用いた光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にデジタルカメラの露光に関する動作は以下のようにして行われる。
【０００３】
まず撮影に先立って主電源が投入され撮像素子が動作状態になると、シャッター羽根が開位置に保持され、撮像素子に被写界光束が達する状態となる。被写界光束を受けた撮像素子は光電変換を行って電荷の蓄積と放出転送を繰り返し、画像モニターが転送された信号に基づいて被写界映像を表示する。レリーズボタンが押されると、その時点での撮像素子の出力に応じて絞り値と露光時間が決定され、決定された絞り値に応じて絞り羽根を駆動する。次に蓄積電荷の放出されている撮像素子に対して電荷の蓄積を開始させ、それと同時にその蓄積開始信号をトリガー信号として露光時間制御回路を起動させる。所定の露光時間が経過したらシャッター羽根を閉位置に移動させて保持し、撮像素子へ被写界光束が達するのを遮る。その後、蓄積された電荷を転送し、画像書き込み装置により記録媒体に画像情報が記録される。電荷の転送中に撮像素子への露光を防ぐのは、電荷の転送中に余分な光によって電荷が変化してしまうことを防ぐためである。
【０００４】
これらのシャッター羽根や絞り羽根を作動させる駆動装置として小型モータが使用される。小型モータに適する形態としてブラシレスタイプのものがあり、ブラシレスタイプのモータとして図９に示したタイプのステップモータがある。
【０００５】
これは、ボビン１０１にコイル１０５が同心状に巻回され、ボビン１０１は２個のステータヨーク１０６で軸方向において挟持固定されており、かつステータヨーク１０６にはボビン１０１の内周側にステータ歯１０６ａと１０６ｂが交互に配置されている。ケース１０３には、ステータ歯１０６ａまたは１０６ｂと一体のステータヨーク１０６が固定されてステータ１０２が構成されている。２組のケース１０３の一方にはフランジ１１５と軸受け１０８が固定され、他方のケース１０３には他の軸受け１０８が固定されている。ロータ１０９はロータ軸１１０に固定されたロータ磁石１１１からなり、ロータ磁石１１１はステータ１０２のステータヨーク１０６ａと放射状の空隙部を形成している。そして、ロータ軸１１０は２個の軸受け１０８の間に回転可能に支持されている。
【０００６】
しかし、図９に示したタイプのモータは出力軸を中心に設けた中実の円筒形状であったため、絞り羽根やシャッターあるいはレンズ等を駆動するのに用いようとした場合は、カメラの鏡筒内で光軸と並行になるように配置することになる。したがって鏡筒の半径寸法はレンズの半径や絞り開口の半径寸法にモータの直径を加えた値になることから、カメラの鏡筒の直径を十分小さい値にすることはできなかった。
【０００７】
そのため、本出願人が特開平０９−３３１６６６号公報等によってロータの直径方向を小型化したモータを提案した。このモータはロータの直径方向における大きさを小型化したため、モータをレンズの外周に配置しても鏡筒の直径を十分に小さいものとすることができた。
【０００８】
一方、モータを中実の円筒形状ではなく中空形状とし、中空部を被写界光束が通過できるよう構成したものが提案されている。モータの中心部を被写界光束が通過するため、モータをレンズと並行して配置する構成よりも径方向の小型化が容易であり、ロータの回転の軸方向におけるモータの寸法を小さくすれば、レンズ鏡筒を非常にコンパクトに構成することができる。
【０００９】
そこで、ロータの回転の軸方向における全長が短い扁平なモータが特開平７−２１３０４１号公報や特開２０００−５０６０１号公報等で提案されている。上記２つの公報に記載されたモータは中実形状であって中空形状ではないが、リング状のロータを設け、このロータを出力部材とすることによって中空形状のモータに変形することができる。
【００１０】
これらのモータを図１０，図１１に示す。複数のコイル３０１，３０２，３０３と円盤形状のマグネット３０４とで構成され、コイルは図に示すように薄型コイン形状であり、その軸はマグネットの軸と平行に配置されている。円盤形状のマグネットはその円盤の軸方向に着磁されており、マグネットの着磁面とコイルの軸とが対向するように配置されている。複数のコイル３０１〜３０３への通電を順に行い磁束を発生させることにより、マグネット３０４を回転させる。コイル３０１〜３０３とマグネット３０４とがともに薄く形成されているため、モータの回転軸方向の寸法を小さくすることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−２１３０４１号公報や特開２０００−５０６０１号公報等で提案されたモータでは、図１１に示すように、それぞれのコイルで発生した磁束は必ずしもマグネット３０４に有効に作用するわけではなく、モータ全体の大きさの割にはトルクがあまり大きくなかった。またモータ内に複数のコイル３０１〜３０３を配置するため、コイルへの通電を制御するのが容易ではない。
【００１２】
また、コイル３０１〜３０３とマグネット３０４とがモータの回転軸方向に並んで配置されているため、このモータをシャッター羽根や絞り羽根の調整機構として用いると装置自体の全長が長くなってしまう。そのため、撮影レンズを絞り羽根或いはシャッター羽根の近くまで配置することが難しかった。
【００１３】
本発明はこれらの課題に鑑み、モータの回転軸方向の寸法の小型化を図るとともに、ステータとロータとの間で磁束を効果的に作用させることで高出力が得られるモータを提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願請求項１に記載の発明は、中空円盤形状に形成されるとともに、少なくとも円盤の一方の平面が周方向において少なくとも２つの異なる極に着磁されたロータと、内周面が前記ロータの外周面と対向する位置、あるいは外周面が前記ロータの内周面と対向する位置に配置されたコイルと、前記ロータの一方の平面と対向し、前記ロータの径方向に延出した磁極歯により形成され、前記コイルによって励磁される第１の磁極部と、前記ロータを挟んで前記第１の磁極部の反対側に設けられ、前記コイルによって励磁される第２の磁極部とを備え、前記コイルへの無通電時に前記ロータを、ロータの極の中心と前記磁極歯の中心点と一致して対向する位置から位相をずらした２箇所の停止位置で保持する駆動装置を提供する。
【００１５】
同様に上記課題を解決するため、本願請求項３に記載の発明は、中空円盤形状に形成されるとともに、少なくとも円盤の一方の平面が周方向において少なくとも２つの異なる極に着磁されたロータと、内周面が前記ロータの外周面と対向する位置、あるいは外周面が前記ロータの内周面と対向する位置に配置されたコイルと、前記ロータの一方の平面と対向し、前記ロータの径方向に延出した磁極歯により形成され、前記コイルによって励磁される第１の磁極部と、前記ロータを挟んで前記第１の磁極部の反対側に設けられ、前記コイルによって励磁される第２の磁極部と、前記ロータの回転によりシャッター羽根を駆動し、レンズ部材を通過する光量を調節する光量調節手段とを備え、前記コイルへの無通電時に前記ロータを、ロータの極の中心と前記磁極歯の中心点と一致して対向する位置から位相をずらした２箇所の停止位置で保持する光学機器を提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図５は本発明における第１の実施の形態のシャッター駆動装置を示す図である。図１はシャッター駆動装置の分解斜視図、図２はシャッター駆動装置の組み立て完成状態での回転の軸方向断面図、図３は後述するワンウエイクラッチの断面図、図４は後述するラチェット部材１４と出力部材１３の関係を表す平面図、図５はシャッター駆動装置のマグネットの回転動作を説明するための図である。
【００１８】
図１から図５において、１はロータであるマグネットであり、中空円盤形状（リング形状）に形成され、円の中心を軸として回転可能に保持されるとともに、少なくとも回転の軸に対して垂直方向の面１ｅ（つまり円盤の一方の平面）が円周方向に分割して異なる極に交互に着磁される。図５に示すように、マグネット１の面１ｅが回転の軸を中心として円周方向にｎ分割（本実施の形態では１０分割）され、S極，N極が交互に着磁されている。マグネット１の面１ｅに対して裏の面１ｆは面１ｅとは逆の極性に分割着磁されているか、あるいは全く着磁されていない。もしくはマグネット１の面１ｅが着磁されておらず、面１ｆのみが分割着磁されていても構わない。マグネット１はプラスチックマグネット材料を射出成形して形成される。これによりマグネット１の円筒形状の厚さ方向、即ち軸方向に関する長さを非常に短く形成することができる。
【００１９】
マグネット１には回転の軸と平行方向に突出するダボ１ｂ，１ｃ，１ｄと、中央の嵌合部１ａが形成され、この嵌合部１ａは後述の嵌合リング６の嵌合部６ｂと嵌合し回転可能に支持される。マグネット１はプラスチックマグネットを射出成形して形成するため、ダボ１ｂ，１ｃ，１ｄを有するという複雑な形状でも製造が容易であり、嵌合部１ａをマグネット１と一体成形するため回転の中心に対するマグネット部の軸精度が向上する。
【００２０】
なお、射出成形マグネットは表面に薄い樹脂皮膜が形成されるため、コンプレッションマグネットと比較して錆の発生が大幅に少ないので、塗装などの防錆処理を廃止できる。また、コンプレッションマグネットで問題になる磁性粉の付着や、防錆塗装時に発生しやすい表面のふくらみもない。
【００２１】
２は円筒形状のコイルであり、絶縁材料からなるボビン３に巻き付けられている。コイル２はマグネット１の外側に同心状に配置され、コイル２の内周面がマグネット１の外周面と対向するようになっている。また、コイル２の回転の軸方向の厚みとマグネット１の回転の軸方向の厚み（つまりはマグネット１の厚さ）とが略同一寸法となっている。つまり、マグネット１とコイル２とは、回転軸に垂直な同一平面上に配置され、かつ回転軸方向においては同一位置となるように構成されている。
【００２２】
４は軟磁性材料からなるステータであり、コイル２への通電により励磁される第１の磁極部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅを有している。この磁極部４ａ〜４ｅは円盤形状のマグネット１の面１ｅと所定の隙間をもって対向し、マグネット１の径方向に延出する櫛歯形状の歯により構成されている。この延出する櫛歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２にて形成されている（本実施の形態では５つ）。コイルへの通電により磁極部４ａ〜４ｅはすべて互いに同極に励磁される。
【００２３】
磁極部４ａ〜４ｅは円周方向に７２０／ｎ度（本実施の形態では７２度）ずつ等角度に分割されて形成される。このように第１の磁極部を構成することで、シャッター駆動装置全体の厚さをより薄くすることが可能となる。仮に磁極部を軸方向と平行に延びる凹凸で形成すると、凹部と凸部の差分だけステータの厚みが増してしまうが、本実施形態のような櫛歯形状とすることで、この差分の厚みを省いたステータを形成することができるからである。
【００２４】
９は後述する羽根押さえ板であり、マグネット１を挟んで磁極部４ａ〜４ｅに対向する位置に配置されて第２の磁極部を形成し、コイル２によって磁極部４ａ〜４ｅとは逆の極性に励磁される。羽根押さえ板９は軟磁性材料からなり、磁極部４ａ〜４ｅとは異なる位置でステータ４と磁気的に接続され、コイル２、ステータ４および羽根押さえ板９とで磁気回路を構成している。本実施の形態では図２に示すようにコイル２の外径を覆う位置４ｆで羽根押さえ板９と接続している。
【００２５】
羽根押さえ板９は、マグネット１の面１ｅの反対側の面１ｆと平行であり、面１ｆとは所定の隙間をもって対向している。羽根抑え板９は本実施の形態の場合は単なる平板形状で構成しているが、ステータ４の磁極部４ａ〜４ｅと同数の櫛歯形状で構成してもよい。ただし羽根押さえ板９を櫛歯形状で構成した場合は、羽根押さえ板のそれぞれの櫛歯とステータ４の櫛歯４ａ〜４ｅとを対向させる。この場合、マグネット１の面１ｆが面１ｅとは逆の極性に分割着磁されていれば、ロータの回転出力をより大きくすることができる。羽根押さえ板９を本実施の形態のように単なる平板形状で構成すると、コイル２により発生する磁束は、ステータ４の櫛歯状の磁極部４ａ〜４ｅと、この磁極部４ａ〜４ｅの形状を羽根押さえ板９の平面に投影した位置との間を通過する。したがってステータ４の磁極部４ａ〜４ｅに対向する第２の磁極部である羽根押さえ板９の形状は単なる平板形状形状のままでもよいのである。また、第２の磁極部を羽根押さえ板９で兼用せずに別部材（軟磁性材料）によって構成してもよい。この場合は別部材が第２の磁極部として役割を果たしているため、羽根押さえ板９は軟磁性材料である必要はない。本実施の形態ではステータ４の磁極部４ａ〜４ｅに対向する磁極を羽根押さえ板９で兼用しているため、シャッター駆動装置を非常に薄く構成することができる。
【００２６】
コイル２及びボビン３は接着等によりステータ４と羽根押さえ板９の間に固定される。ボビン３のリブ３ｂはマグネット１の面１ｅの位置を規制するように構成されており、マグネット１とステータ４の磁極部４ａ〜４ｅの間隔を所定量だけ確保する。
【００２７】
第１の磁極部であるステータ４の磁極４ａ〜４ｅと、第２の磁極部である羽根押さえ板９の磁極とは、マグネット１の着磁部１ｅを所定の空隙を保って挟み込むように設けられており、コイル２への通電により発生する磁束がステータ４の磁極４ａ〜４ｅ及び羽根押さえ板９の磁極との間にあるマグネット１を横切る。したがって磁束はロータであるマグネット１に効果的に作用し、ロータの出力を高める。さらに、マグネット１は前記したようにマグネット１の回転の軸方向の長さ、即ちマグネット１の厚さ方向において非常に薄く構成することができるため、ステータ４の磁極４ａ〜４ｅ及び羽根押さえ板９の磁極部との間隔を非常に短くでき、コイル２とステータ４及び羽根押さえ板９により形成される磁気回路の磁気抵抗を小さく構成することができる。これにより少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、ロータの出力アップ、低消費電力化、コイルの小型化が達成されることになる。
【００２８】
５は中央に開口部５ａが形成された地板であり、光軸と平行方向に突出するダボ５ｂ及び５ｃが一体で形成されるとともに、マグネット１のダボ１ｃ，１ｄが当接する長穴５ｄ，５ｅが形成されている。マグネット１のダボ１ｃ，１ｄが長穴５ｄ，５ｅに当接することにより、マグネット１は回転可能な角度が規制されている。なお、この回転可能な角度をθ度とする。また、地板５の外周端部は地板５の他の部分よりも厚みがあり外壁を形成している。
【００２９】
６は嵌合リングであり、６ａ部が羽根押さえ板９の嵌合穴９ａに嵌合することで固定されている。嵌合リング６は、マグネット１との摺動面である面６ｂがマグネット１の内径部１ａと回転可能に嵌合しており、リブ６ｃがマグネット１の面１ｆの位置規制をし、第２の磁極部である羽根押さえ板９とマグネット１との間隔を所定量だけ確保する。
【００３０】
７及び８はシャッター羽根であり、シャッター羽根７に設けられた丸穴７ａが地板５のダボ５ｃに回転可能に嵌合し、丸穴７ｂがマグネット１のダボ１ｄに摺動可能に嵌合している。また、シャッター羽根８に設けられた丸穴８ａが地板５のダボ５ｂに回転可能に嵌合し、丸穴８ｂがマグネット１のダボ１ｃに摺動可能に嵌合している。
【００３１】
シャッター羽根押さえ板９は最大開口量を規定する最大開口部９ａが中央に形成されている。シャッター羽根押さえ板９の外周部と地板５の外壁とが接することでシャッター押さえ板９と地板５との間には所定幅の隙間が形成され、シャッター羽根７およびシャッター羽根８とがこの隙間に配置されている。また、シャッター押さえ板９はシャッター羽根７及びシャッター羽根８の軸方向の抜けを防ぐ受け部材にもなっている。
【００３２】
コイル２が通電されマグネット１が回転すると、シャッター羽根７の丸穴７ｂがマグネット１のダボ１ｃに押され、シャッター羽根７が丸穴７ａを中心として回転し、シャッター羽根８の丸穴８ｂがマグネット１のダボ１ｄに押され、シャッター羽根８が丸穴８ａを中心として回転する。回転可能な角度内でマグネット１を回転させることにより、シャッター羽根７，８がシャッター羽根押さえ板９の最大開口部９ａ及び地板５の開口部５ｂを覆う遮光位置と光の通過を許容する露光位置との間を移動する。
【００３３】
１０はNDフィルター板で穴１０ａ部が地板５のダボ５ｆに回転可能に嵌合している。１０ｂは光の透過率が小さいNDフィルター部であり、NDフィルター板１０の回転により、シャッター羽根押さえ板９の開口部９ａを覆う位置と開口部９ａから退避した位置との間を移動し、開口部９ａを通過する光量を調整する。
【００３４】
１１は連動レバーであり、穴１１ａがボビン３のダボ３ａに回転可能に取り付けられている。溝部１１ｂはマグネット１のダボ１ｂに摺動可能に嵌合しており、マグネット１が回転すると、連動レバー１１はマグネット１の回転に応じた角度だけ穴１１ａを中心として回転する。
【００３５】
１２は入力ギヤであり、ギヤ部１２ａが連動レバー１１のギヤ部１１ｃと噛み合い、不図示の地板からのピンと１２ｂ部で回転可能に嵌合している。この入力ギヤ１２は出力部材１３、ラチェット部材１４とともにワンウエイクラッチを構成している。
【００３６】
図３にワンウエイクラッチの断面図、図４に入力ギヤ１２側から見たラチェット部材１４と出力部材１３との関係を表す平面図を示す。
【００３７】
１３はワンウエイクラッチの出力部材であり、ピン１３ｂがNDフィルター板１０の長穴１０ｃと摺動可能に嵌合している。出力部材１３の回転に応じて、NDフィルター１０がシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａを覆う位置と開口部９ａから退避した位置との間で移動する。出力部材１３は図４に示すように不図示の地板からのピン１５に１３ｃ部で回転可能に取り付けられ、内径部にはラチェットギヤ１３ｄが形成されている。
【００３８】
１４は図４に示すラチェット部材で、弾性を有する爪部１４ｂがあり、その爪部１４ｂが出力部材１３のラチェットギヤ１３ｄに係合している。ラチェット部材１４は不図示の地板からのピン１５と１４ａ部で回転可能に嵌合している。ラチェット部材１４が図４の矢印Ａ方向に回転する場合には、爪部１４ｂがラチェットギヤ１３ｄにひっかかり出力部材１３が回転するが、ラチェット部材１４が矢印Ａとは反対方向に回転する場合には、爪部１４ｂがたわんでラチェットギヤ１３ｄ上をすべるため、出力部材１３が回転することはない。ラチェット部材１４には図３に示すようにピン１４ｃが設けられており、このピン１４ｃが入力ギヤ１２の穴１２ｃに嵌合しているため、ラチェット部材１４と入力ギヤ１２は常に一体的に回転する。
【００３９】
なお、連動レバー１１及び入力ギヤ１２は、マグネット１がθ度回転すると入力ギヤ１２が１８０度回転するように構成されている。
【００４０】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）はシャッター駆動装置のマグネットの回転動作を説明するための図であって、図２の上方からシャッター駆動装置を見た図を示している。図５（ａ），（ｃ）はマグネット１のダボ１ｃ、１ｄが地板５の長穴５ｄ、５ｅの端面に当接して反時計回り方向の回転を規制されている状態であり、図５（ｂ）はマグネット１のダボ１ｃ、１ｄが地板５の長穴５ｄ、５ｅの端面に当接して時計回り方向の回転を規制されている状態である。図５（ａ），（ｃ）のマグネット１の回転位置と図５（ｂ）はマグネット１の回転位置はθ度だけ異なる。
【００４１】
コイル２に通電を行わないときは、マグネット１は図５（ａ），（ｂ），（ｃ）のいずれかの回転位置で保持されることになる。この様子を図５、図６を用いて説明する。
【００４２】
図６はコギングトルクの様子を表すグラフであり、コイル２への通電が行われない状態での、マグネット１の回転位置とマグネット１が第１の磁極部４ａ〜４ｅから受ける吸引力の関係を示している。
【００４３】
具体的には、縦軸はマグネット１とステータ４との間で発生する磁力を表し、横軸はマグネット１の回転位相を表す。Ｅ１点，Ｅ２点で示される点では、マグネットが正回転しようとすると逆回転の力が発生して元の位置に戻そうとし、逆回転しようとすると正回転の力が発生して元の位置に戻そうとする。つまり、マグネットにはＥ１点あるいはＥ２点のいずれかに安定に位置決めしようとするコギング力が発生する。また、マグネット１はＦ１点，Ｆ２点，Ｆ３点のいずれかの位相に位置しているときは停止しているが、位相が少しでもこれらの位置からずれると前後のＥ１点或いはＥ２点の位置に回転する力が働く。つまりＦ１点，Ｆ２点，Ｆ３点は不安定な均衡状態の停止位置であるといえる。
【００４４】
本実施の形態では、コイル２への通電が行われないときは、マグネット１の各極の中心部がＥ１点あるいはＥ２点の位置にあるときにマグネット１が安定して停止する構成となっているが、第１の磁極部４ａ〜４ｅの形状を変化させることで、マグネット１の極の境界部がＥ１点あるいはＥ２点の位置にあるときにマグネット１が安定して停止する構成にもなる。
【００４５】
コイル２への通電が行われない状態では、マグネット１の磁極の中心部は、振動や姿勢の変化等があるためＦ１点，Ｆ２点，Ｆ３点のいずれかの位置に停止していることはなく、安定性のあるＥ１点あるいはＥ２点の位置で停止する。
【００４６】
Ｅ１点，Ｅ２点のようなコギングの安定点はマグネットの着磁極数をｎとすると、３６０／ｎ度の周期で存在し、その中間位置がＦ１点，Ｆ２点，Ｆ３点のような不安定な点になる。
【００４７】
本実施の形態では、Ｅ１点及びＥ２点は第１の磁極部４ａ〜４ｅの中心点に相当する。つまり、マグネット１の極の中心が第１の磁極部４ａ〜４ｅの中心点と対向するときにマグネット１が安定して停止するのである。しかし、マグネット１の極の中心が第１の磁極部４ａ〜４ｅの中心点と対向している状態から、コイル２への通電を行って磁極部４ａ〜４ｅを励磁したとしても、マグネット１には回転力は生じない。そこで本実施の形態では図５（ａ）のようにダボ１ｃ，１ｄを長穴５ｄ、５ｅの端面に当接させ、コイル２への通電がないときはマグネット１の極の中心と第１の磁極部４ａ〜４ｅの中心とのなす角度がα度になるように設定してある。これにより、図５（ａ）の状態からコイル２へ通電を行って磁極部４ａ〜４ｅを励磁させると、マグネット１にＥ１点からＥ２点に向かう回転力、つまり時計回り方向の回転力が生じる。また、図５（ａ）の状態を図６に当てはめると、Ｇ点の位置となる。この位置でのコギングトルク（マグネット１に作用するステータ４との間で発生する吸引力）はＴ２であり、これは、Ｅ１点に戻ろうとするマイナスの力（図５において半時計回り方向の力）が働くことになる。すなわち、マグネット１のダボ１ｃ、１ｄが地板５の長穴５ｄ、５ｅに当接した位置の保持力がＴ２となる。よって、コイル２への無通電時にはマグネット１は保持力Ｔ２によって安定的に図５（ａ）の位置に停止する。
【００４８】
同様に、マグネット１の時計回り方向の回転に関しては、図５（ｂ）に示すようにダボ１ｃ，１ｄを長穴５ｄ、５ｅの端面に当接させ、コイル２への通電がないときはマグネット１の極の中心と第1の磁極部４ａ〜４ｅの中心とのなす角度がβ度になるように設定してある。
【００４９】
図５（ａ）の状態からコイル２へ通電を行って磁極部４ａ〜４ｅを励磁させると、マグネット１にＥ２点からＥ１点に向かう回転力、つまり反時計回り方向の回転力が生じる。また、図５（ｂ）の状態を図６に当てはめると、Ｈ点の位置となる。この位置でのコギングトルクはＴ１であり、これは、Ｅ２点に進もうとするプラスの力（図５において時計回り方向の力）が働くことになる。すなわち、マグネット１のダボ１ｃ、１ｄが地板５の長穴５ｄ、５ｅに当接した位置の保持力がＴ１となる。よって、コイル２への無通電時にはマグネット１は保持力Ｔ１によって安定的に図５（ｂ）の位置に停止する。図５（ａ）に示した状態から図５（ｂ）に示した状態になるまでのマグネット１の回転角度が、上述したθ度である。
【００５０】
次に、マグネット１とNDフィルター板１０との回転動作の様子を図５を用いて説明する。
【００５１】
コイル２への通電を行っていないとき、仮にマグネット１は図５（ａ）の位置で安定的に停止しているとする。このときは出力部材１３のピン１３ｂによって、NDフィルター部１０ｂはシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａから退避した位置に保持される。この状態を第１の露光状態とする。
【００５２】
図５（ａ）の状態からコイル２に通電を行い、ステータ４の磁極部４ａ〜４ｅをＳ極に励磁すると、マグネット１は回転方向の電磁力を受け、ロータであるマグネット１は時計回り方向にスムーズに回転し始める。そして回転角度がθ度となると（つまり図５（ｂ）に示す状態）、コイル２への通電を断つ。図５（ｂ）に示す状態は図６におけるＨ点であるから、上述したようにコキング力Ｔ１によりマグネット１は安定的にこの位置に保持される。
【００５３】
マグネット１の時計回りの回転に伴い、入力ギヤ１２は時計回り方向に回転するが、図３、図４で説明したように、入力ギヤ１２と一体的に回転するラチェット部材１４の爪部１３ｂはたわんでラチェットギヤ１３ｄ上をすべるため、出力部材１３は回転しない。したがって出力部材のピン１３ｂの位置は動かず、NDフィルター部１０ｂはシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａから退避した位置のままである。
【００５４】
ここで、先ほどとは反対方向にコイル２への通電を行い、ステータ４の磁極部４ａ〜４ｅをＮ極に励磁すると、ロータであるマグネット１は反時計回り方向にスムーズに回転し始める。そして回転角度がθ度となると（つまり図５（ｃ）に示す状態）、コイル２への通電を断つ。図５（ｃ）に示す状態は図５（ａ）と同様に図６におけるＧ点であるから、上述したようにコキング力Ｔ２によりマグネット１は安定的にこの位置に保持される。
【００５５】
図５（ａ）と図５（ｃ）とでは、マグネット１の回転位置は同じであるが、出力部材１３のピン１３ｂの位置が異なっている。図５（ｂ）の位置からマグネット１が反時計回り方向にθ度回転すると、入力ギヤ１２は反時計回り方向に１８０度回転（つまり半回転）する。入力ギヤ１２と一体的に回転するラチェット部材１４の爪部１３ｂは、出力部材１３のラチェットギヤ１３ｄに係合し、出力部材１３を反時計回り方向に１８０度回転させる。これに伴い、出力部材のピン１３ｂによって、NDフィルター部１０ｂがシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａを覆う位置まで回転する。この状態での開口部９ａを通過する光量は、図５（ａ）と比較すると少なくなっており、この状態を第２の露光状態とする。
【００５６】
再び、コイル２へ通電を行い、ステータ４の磁極部４ａ〜４ｅをＳ極に励磁すると、ロータであるマグネット１は時計回り方向に回転し始める。マグネット１がθ度回転した後、コイル２への通電を反転させ、ステータ４の磁極部４ａ〜４ｅをＮ極に励磁し、マグネット１を再度反時計回り方向に回転させると、図５（ａ）に示す第１の露光状態に戻る。
【００５７】
このようにマグネット１の反時計回り方向の運動によって、NDフィルター部１０ｂがシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａから退避した位置と開口部９ａを覆う位置とを移動し、上述した第１の露光状態と第２の露光状態とを切り換えることができる。
【００５８】
以上のように、コイル２への通電方向を切り換えてマグネット１を回転させることにより、シャッター羽根７及びシャッター羽根８の位置を開放位置と閉鎖位置とに制御可能となり、シャッター羽根押さえ板９の開口部９ａ及び地板５の開口部５ｂの通過光量を制御できる。さらに、コイル２への無通電時にはマグネット１と磁極部４ａ〜４ｅとの吸引力により、それぞれの位置が保持される。よって、通電していなくても振動等によりシャッター羽根７及びシャッター羽根８の位置が変化することはなく、シャッターの信頼性が向上するとともに、省エネルギーになる。したがって、本装置は開き位置でも閉じ位置でも無通電で安定して保持できるシャッター装置として作用する。
【００５９】
図５（ａ）に示すNDフィルター部１０ｂがシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａから退避した位置である第１の露光状態からコイル２に通電してステータ４の磁極部４ａ〜４ｅをＳ極に励磁し、マグネット１をθ度時計回り方向に回転させてシャッター羽根７及びシャッター羽根８で羽根押さえ板９の最大開口部９ａ及び地板５の開口部５ｂを覆う遮光位置にする動作と、図５（ｃ）に示すNDフィルター部１０ｂがシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａを覆う位置である第２の露光状態からコイル２に通電してステータ４の磁極部４ａ〜４ｅをＳ極に励磁し、マグネット１をθ度時計回り方向に回転させてシャッター羽根７及びシャッター羽根８で羽根押さえ板９の最大開口部９ａ及び地板５の開口部５ｂを覆う遮光位置にする動作と、の２通りのシャッター閉じ動作が行える。
【００６０】
即ち撮影レンズとしては２種類のＦ値を持ったレンズとすることができ、被写界が暗いときには第１の露光状態から露出が行え、また被写界が明るいときには第２の露光状態から露出が行える。
【００６１】
また１つの駆動装置でそれらの駆動を行うことができ、しかも最大開口を保持するために通電を続ける必要はない。ＮＤフィルターの出し入れで透過光量の調節を行っているので光の回折現象を招かない。
【００６２】
ロータの回転軸方向におけるこの駆動装置全体の寸法は、円盤形状のマグネットの厚さと、このマグネットに対向するステータの厚さがあればよい。ステータの厚み自体は薄いため、マグネットとステータ内に格納されるコイルとを薄くすれば、駆動装置を超小型にすることができる。さらに、コイルは１つだけ設ければよいので、通電の制御回路も単純になりコストを安くして構成できる。
【００６３】
また、駆動装置の形状をドーナツ状のものとすることで、その内側にレンズを配置したり光路として利用できる。
【００６４】
なお、マグネット１の材料にはNｄ-Fｅ-B系希土類磁性粉とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材との混合物を射出成形することにより形成されたプラスチックマグネットを用いている。これにより、コンプレッション成形されたマグネットの場合の曲げ強度が５００Kgf/ｃｍ２程度なのに対して、例えばポリアミド樹脂をバインダー材として使用した場合８００Kgf/ｃｍ２以上の曲げ強度が得られ、コンプレッション成形では出来ない薄肉円筒形状に形成することが可能となる。薄肉円筒状に形成することでステータ４の磁極部と羽根抑え板９の磁極との間隔を短く設定することができ、その間の磁気抵抗を小さい磁器回路とすることができる。これにより、のコイル２への通電を行った場合、小さな起磁力でも多くの磁束を発生することができ、アクチュエータの性能が高まる。
【００６５】
（第２の実施の形態）
図７は第２の実施の形態におけるシャッター駆動装置を示す図であり、第１実施の形態のNDフィルター板１０の変わりに絞り口径を変える絞り口径板２０を出し入れするようにしたものである。
【００６６】
地板のダボ５ｆが絞り口径板の穴２０ａに回転可能に嵌合し、ダボ１３ｂが絞り口径板２０の長穴２０ｃと摺動可能に嵌合している。２０ｂは開口部であり、シャッター羽根押さえ板９の開口部９ａよりも口径が小さく形成されており、開口部９ａ以外は遮光性の材料から構成されている。出力部材１３の回転に応じて、絞り口径板２０がシャッター羽根押さえ板９の開口部９ａ内に進入し開口径を小さくする位置と開口部９ａから退避した位置との間で移動して、開口部９ａを通過する光量を調整する。
【００６７】
この絞り口径板２０の材質は遮光性のあるプラスチック或いは金属で構成可能であるから、第１実施の形態におけるNDフィルター板よりも安価に構成できる。
【００６８】
また第１，第２の実施の形態においては、マグネットがθ度回転することで入力ギヤ１２が１８０度回転し、これに応じて出力部材１３のピン１３ｂが２箇所の回転位置の間を移動するように構成したが、例えばマグネットがθ度回転することで入力ギヤ１２が１２０度回転するように構成すれば、出力部材１３のピン１３ｂが３箇所の回転位置の間を移動するように構成できる。このようにすることで３通りの絞り値の設定も可能になり、設定できる絞り値の数はこの発明を限定するものではない。
【００６９】
（第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態では、コイルをマグネットの外側に配置したが、コイルをマグネットの内側に配置してもよい。この場合もコイル２の回転の軸方向の厚みとマグネット１の回転の軸方向の厚み（つまりはマグネット１の厚さ）とが略同一寸法となっている。このときのシャッター駆動装置の断面を図８に示す。ここでは第１の実施の形態と異なる構成を中心として説明を行う。
【００７０】
図８において、５１はロータであるマグネットであり、中空円盤形状（リング形状）に形成され、円の中心を軸として回転可能に保持されるとともに、少なくとも回転の軸に対して垂直方向の面１ｅが円周方向に分割して異なる極に交互に着磁される。第１の実施の形態のマグネット１と同様にマグネット５１は面５１ｅが回転の軸を中心として円周方向にｎ分割（本実施の形態では１０分割）され、Ｓ極，Ｎ極が交互に着磁されている。マグネット５１の５１ｅ面に対して裏の裏の面５１ｆは面５１ｅとは逆の極性に分割着磁されているか、あるいは全く着磁されていない。もしくはマグネット５１の面５１ｅが着磁されておらず、面５１ｆのみが分割着磁されていても構わない。マグネット５１はプラスチックマグネット材料を射出成形して形成される。また、マグネット５１には回転の軸と平行方向に突出するダボ５１ｂ，５１ｃ，５１ｄと、中央部の嵌合部５１ａが形成され、この嵌合部５１ａは後述の嵌合リング５６の嵌合部５６ｂと嵌合し回転可能に支持される。
【００７１】
５２は円筒形状のコイルであり、絶縁材料からなるボビン５３に巻き付けられている。コイル５２はマグネット５１の内側に配置され、コイル２の外周面がマグネット１の内周面と対向するようになっている。また、コイル２の回転の軸方向の厚みとマグネット１の回転の軸方向の厚み（つまりはマグネット１の厚さ）とが略同一寸法となっている。
【００７２】
５４は軟磁性材料からなるステータであり、第１の実施の形態と同様にコイル５２への通電により励磁される第１の磁極部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅを有している。この磁極部５４ａ〜５４ｅは円盤形状のマグネット５１の面５１ｅと所定の隙間をもって対向し、マグネット５１の径方向に延出する櫛歯形状の歯により構成されている。この延出する櫛歯の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２にて形成されている（本実施の形態では５つ）。コイルへの通電により磁極部５４ａ〜５４ｅはすべて互いに同極に励磁される。
【００７３】
磁極部５４ａ〜５４ｅは円周方向に７２０／ｎ度（本実施の形態では７２度）ずつ等角度に分割されて形成される。
【００７４】
５９は羽根押さえ板であり、マグネット５１を挟んで磁極部５４ａ〜５４ｅに対向する位置に配置され、コイル５２によって磁極部５４ａ〜５４ｅとは逆の極性に励磁され、第２の磁極部を形成する。羽根押さえ板５９は軟磁性材料からなり、磁極部５４ａ〜５４ｅとは異なる位置でステータ４と磁気的に接続され、コイル５２、ステータ５４および羽根押さえ板５９とで磁気回路を構成している。本実施の形態では図８に示すようにコイル２の内径を覆う位置（コイルの内周より内側）で羽根押さえ板５９と接続している。
【００７５】
羽根押さえ板５９は、マグネット５１の面５１ｅの反対側の面５１ｆと平行であり、面５１ｆとは所定の隙間をもって対向している。羽根押さえ板５９は単なる平板形状で構成しても、ステータ５４の磁極部５４ａ〜５４ｅと同数の櫛歯形状で構成しても構わない。ただし羽根押さえ板５９を櫛歯形状で構成した場合は、羽根押さえ板の櫛歯とステータ５４の櫛歯５４ａ〜５４ｅを対向させる。この場合、マグネット５１の面５１ｆが面５１ｅとは逆の極性に分割着磁されているとロータの回転出力をより大きくすることができる。
【００７６】
コイル５２及びボビン５３は接着等によりステータ５４と羽根押さえ板５９の間に固定される。ボビン５３のリブ５３ｂはマグネット５１の面５１ｅの位置を規制するように構成されており、マグネット５１とステータ５４の磁極部５４ａ〜５４ｅの間隔を所定量だけ確保する。
【００７７】
第１の磁極部であるステータ５４の磁極５４ａ〜５４ｅと、第２の磁極部である羽根押さえ板５９の磁極部とは、マグネット５１の着磁部５１ｅを所定の空隙を保って挟み込むように設けられており、コイル５２への通電により発生する磁束が磁極５４ａ〜５４ｅ及び羽根押さえ板５９の磁極部との間にあるマグネット１を横切る。
【００７８】
５５は中央に開口部５５ａが形成された地板であり、光軸と平行方向に突出するダボ５５ｂ及び５５ｃが一体で形成されるとともに、マグネット５１のダボ５１ｃ，５１ｄが当接する長穴５５ｄ，５５ｅが形成されている。マグネット５１のダボ５１ｃ，５１ｄが長穴５５ｄ，５５ｅに当接することにより、マグネット５１は回転可能な角度が規制されている。なお、この回転可能な角度をθ度とする。また、地板５５の内周端部は地板５５の他の部分よりも厚みがあり外壁を形成している。
【００７９】
５６は嵌合リングであり、５６ａ部が羽根押さえ板５９の嵌合穴５９ａに嵌合することで固定されている。嵌合リング５６は、マグネット５１との摺動面である面５６ｂがマグネット１の内径部５１ａと回転可能に嵌合しており、リブ５６ｃがマグネット５１の面５１ｆの位置規制をし、第２の磁極部である羽根押さえ板５９とマグネット５１との間隔を所定量だけ確保する。
【００８０】
５７及び５８はシャッター羽根であり、シャッター羽根５７に設けられた丸穴５７ａが地板５５のダボ５５ｃに回転可能に嵌合し、丸穴５７ｂがマグネット５１のダボ５１ｄに摺動可能に嵌合している。また、シャッター羽根５８に設けられた丸穴５８ａが地板５５のダボ５５ｂに回転可能に嵌合し、丸穴５８ｂがマグネット５１のダボ５１ｃに摺動可能に嵌合している。
【００８１】
シャッター羽根押さえ板５９は最大開口量を規定する最大開口部５９ａが中央に形成されている。シャッター羽根押さえ板５９の外周部と地板５５の外壁とが接することでシャッター押さえ板５９と地板５５との間には所定幅の隙間が形成され、シャッター羽根５７およびシャッター羽根５８とがこの隙間に配置されている。また、シャッター押さえ板５９がシャッター羽根５７及びシャッター羽根５８の軸方向の抜けを防ぐ受け部材にもなっている。
【００８２】
コイル５２が通電されマグネット５１が回転すると、シャッター羽根５７の丸穴５７ｂがマグネット５１のダボ５１ｃに押され、シャッター羽根５７が丸穴５７ａを中心として回転し、シャッター羽根５８の丸穴５８ｂがマグネット５１のダボ５１ｄに押され、シャッター羽根５８が丸穴５８ａを中心として回転する。回転可能な角度内でマグネット５１を回転させることにより、シャッター羽根５７，５８がシャッター羽根押さえ板５９の最大開口部５９ａ及び地板５５の開口部５５ｂを覆う遮光位置と光の通過を許容する露光位置との間を移動する。
【００８３】
なお、上記の実施の形態ではシャッター駆動装置として用いたためマグネットが円盤中空形状となっているが、単に極扁平なモータとして使用する場合はマグネットは単なる円盤形状でも構わない。ただし中空形状ではないため、第３の実施の形態のようにマグネットの内周に対向するようにコイルを配置することはできず、第１の実施の形態のようにマグネットの外周に対向するようにコイルを配置しなければならないことは言うまでもないであろう。
【００８４】
また、回転トルクは落ちるがマグネットにＮ極，Ｓ極を１つずつ設け、ステータにもただ１つの第１の磁極だけを有する構成にしても上記の実施の形態と同様にシャッター羽根を駆動することが可能である。この場合はマグネットの円周にただ２つの磁極を配置さえすればよいので、マグネットの回転可能な角度であるθを自由に設定できる。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シャッター駆動装置の回転の軸方向長は円盤状のマグネット厚さと該マグネットに対向する磁極部の厚さと足した長さでほぼ足り、シャッター駆動装置の径の大きさは円盤状のマグネットの径と該マグネットの外側或いは内側に同心円状に配置されたコイルとを足した大きさでほぼ足りるため、モータを非常に小型化することができるようになる。またコイルに通電させることでステータに発生する磁束は、第１の磁極からマグネットを横切って第２の磁極へ達するため、磁束が効果的にマグネットに作用する。そのため、同様のサイズであるならば従来のものよりも高出力となるモータを構成することができる。
さらに、コイルへの通電方向を切り換えてマグネットを回転させることにより、シャッター羽根の位置を開放位置と閉鎖位置とに制御可能となり、地板の開口部の通過光量を制御できる。また、コイルへの無通電時にはマグネットと磁極部との吸引力で、特にマグネットの極の中心と磁極歯の中心点と一致して対向する位置から位相をずらした２箇所の停止位置で安定して保持することで、通電していなくても振動等によりシャッター羽根やその位置が変化することはなく、シャッターの信頼性が向上するとともに、省エネルギーになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるシャッター駆動装置の分解斜視図である。
【図２】図１に示すシャッター駆動装置の組み立て完成状態の軸方向断面図である。
【図３】ワンウエイクラッチの断面図である。
【図４】図３に示すワンウエイクラッチの平面図である。
【図５】第１の実施の形態におけるシャッター駆動装置のマグネットの回転動作を説明するための図である。
【図６】コギングトルクの様子を表すグラフである。
【図７】第２の実施の形態におけるシャッター駆動装置の分解斜視図である。
【図８】第３の実施の形態におけるシャッター駆動装置の組み立て完成状態の軸方向断面図である。
【図９】従来のステップモータの断面図である。
【図１０】従来の扁平なブラシレスモータの一例を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示したモータの回転軸方向断面図である。
【符号の説明】
１ マグネット
１ｅ 着磁部
２ コイル
３ ボビン
４ ステータ
４ａ〜４ｅ 第1の磁極部
５ 地板
６ 嵌合リング
７，８ シャッター羽根
９ シャッター羽根押さえ板（第２の磁極部）
１０ ＮＤフィルター板
１１ 出力部材
１２ 入力ギヤ
１４ ラチェット部材
２０ 絞り口径板

Claims (7)

1. 中空円盤形状に形成されるとともに、少なくとも円盤の一方の平面が周方向において少なくとも２つの異なる極に着磁されたロータと、
   内周面が前記ロータの外周面と対向する位置、あるいは外周面が前記ロータの内周面と対向する位置に配置されたコイルと、
   前記ロータの一方の平面と対向し、前記ロータの径方向に延出した磁極歯により形成され、前記コイルによって励磁される第１の磁極部と、
   前記ロータを挟んで前記第１の磁極部の反対側に設けられ、前記コイルによって励磁される第２の磁極部とを備え、
   前記コイルへの無通電時に前記ロータを、ロータの極の中心と前記磁極歯の中心点と一致して対向する位置から位相をずらした２箇所の停止位置で保持することを特徴とする駆動装置。
2. 中空円盤形状に形成されるとともに、少なくとも円盤の一方の平面が周方向において少なくとも２つの異なる極に着磁されたロータと、
   内周面が前記ロータの外周面と対向する位置、あるいは外周面が前記ロータの内周面と対向する位置に配置されたコイルと、
   前記ロータの一方の平面と対向し、前記ロータの径方向に延出した磁極歯により形成され、前記コイルによって励磁される第１の磁極部と、
   前記ロータを挟んで前記第１の磁極部の反対側に設けられ、前記コイルによって励磁される第２の磁極部と、
   前記ロータの回転によりシャッター羽根を駆動し、レンズ部材を通過する光量を調節する光量調節手段とを備え、
   前記コイルへの無通電時に前記ロータを、ロータの極の中心と前記磁極歯の中心点と一致して対向する位置から位相をずらした２箇所の停止位置で保持することを特徴とする光学機器。
3. 前記２箇所の停止位置は前記シャッター羽根の開き位置と閉じ位置であることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
4. 前記ロータの回転により駆動し、設けられた開口部またはフィルタ部材により前記レンズ部材を通過する光量を規制する光量規制手段とを有することを特徴とする請求項２、３に記載の光学機器。
5. 前記光量規制手段は前記ロータと嵌合して前記ロータとともに回転し、かつ出力側が前記光量規制手段に連結されたギヤ部材を有し、
   前記ギヤ部材はロータが所定方向に回転したときのみ光量規制手段を駆動し、光量を規制することを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
6. 前記２箇所の停止位置は前記光量規制手段の挿入位置と退避位置であることを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
7. 前記シャッター羽根の開動作の方向で、前記光量規制手段の位置を切り替えることを特徴とする請求項６に記載の光学機器。

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