(57)【要約】【課題】従来の小型モーターを用いたオートアイリス制御では特定の絞り値を設定する為には制動コイルを用いたフィードバック制御手段を要し、また、高輝度の被写体に対する対応ではハンチングを引き起こす等の、制御面での課題があった。【解決手段】本発明は４極構造のソレノイドアクチュエーターを制御する制御電圧に対応し、駆動コイルAを差動駆動し、駆動コイルBをシングルエンドで駆動する事で、ソレノイドアクチュエーターを制御電圧に対応した所定の回転角に停止させ、180度の往復運動を可能にする事で、特定の回転位相を制御電圧で一義的に決める事が出来る機能を提供、アイリスやロボットアーム等に用いて好適なるソレノイドアクチュエーターと制御回路である。 2018151585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径方向に着磁されたローターと前記ローターを囲むように、且つ互いに交差するように配置された複数個の駆動コイルを持ち、前記ローターが前記複数個の駆動コイルの内、制御電圧に対応し選択された２組の駆動コイルからなる合成磁界により、回転運動をするソレノイドアクチュエーターと前記の互いに交差する複数個の駆動コイルを交互に差動駆動するコイルと、シングルエンド駆動するコイルとに分け、制御電圧に対応し、差動駆動コイルとシングルエンド駆動コイルの２組みを選択、駆動する事で、直流又は脈流の制御電圧で前記ソレノイドアクチュエーターのローターを360度以内の往復運動させる事を特徴とする、ソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項２】
直径方向に着磁されたローターと前記ローターを囲むように、且つ互いに直交するように配置され駆動コイルAと駆動コイルBを持ち、前記ローターが前記駆動コイルAと駆動コイルBとからなる合成磁界により回転運動をするソレノイドアクチュエーターと、前記駆動コイルAを差動で駆動する手段と、前記駆動コイルBをシングルエンドで駆動する手段を備え、直流又は脈流の制御電圧で前記ソレノイドアクチュエーターのローターを180度の往復運動させる事を特徴とした、ソレノイドアクチュエーターとその制御方式。
【請求項３】
請求項２に記載するソレノイドアクチュエーターの駆動コイルAを駆動する駆動増幅器A＋と駆動増幅器A−と駆動コイルBを駆動する駆動増幅器Bを備え、前記ソレノイドアクチュエーターを制御する直流又は脈流の制御電圧を非反転で増幅する手段と、反転で増幅する手段と、非反転及び反転増幅器の互の出力を比較する比較手段と、前記比較手段の結果により、非反転増幅器出力か反転増幅器出力かを選択する選択手段（アナログスイッチ）を備え、非反転増幅器出力で前記駆動増幅器A＋を駆動し、反転増幅器出力で前記駆動増幅器A−を駆動し、選択手段により選択された非反転増幅器出力又は反転増幅器出力で駆動する駆動増幅器Bを有する請求項２のソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項４】
請求項１に記載するソレノイドアクチュエーターの複数の駆動コイル例えば奇数番目nを差動で駆動する駆動増幅器N＋と駆動増幅器N−と偶数番目の駆動コイルmをシングルエンドで駆動する駆動増幅器Mを備え、前記駆動増幅器の入力個々にD/A変換器を備え、デジタル符号での入力、駆動を可能とする手段と、前記ソレノイドアクチュエーターを制御する直流又は脈流の制御電圧に対応した、各駆動増幅器N＋、N−、Mの入力電圧として、デジタル符号で記憶しておく記憶手段（ROM）と、その記憶を読み出すアドレスを入力する入力手段とを備え、前記駆動増幅器N＋、N−、Mをデジタル符号で駆動するデジタル対応の請求項１のソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項５】
請求項２に記載するソレノイドアクチュエーターの駆動コイルAを差動で駆動する駆動増幅器A＋と駆動増幅器A−と駆動コイルBをシングルエンドで駆動する駆動増幅器Bを
備え、前記駆動増幅器の入力個々にD/A変換器を備え、デジタル符号での入力、駆動を可能とする手段と、前記ソレノイドアクチュエーターを制御する直流又は脈流の制御電圧に対応した、各駆動増幅器A＋、A−、Bの入力電圧として、デジタル符号で記憶しておく記憶手段（ROM）と、その記憶を読み出すアドレスを入力する入力手段とを備え、前記駆動増幅器A＋、A−、Bをデジタル符号で駆動するデジタル対応の請求項２のソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載する、何れかのソレノイドアクチュエーターと制御方式を用いたアイリス機構。
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載する、何れかのソレノイドアクチュエーターと制御方式を用いたロボットの腕、指等の機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流又は脈流で制御するソレノイドアクチュエーターであって、前期ソレノイドアクチュエーターのローターを360度以内の回転角で往復運動をさせる事を特徴とする駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では被写体にかかわらず撮像素子に到達する被写体の光量の平均値を所定の値にするために通過光量を調節する機構が設けられており、これを一般的にはアイリス（絞り）と呼称し、前記、アイリスは被写体を捉えるレンズと被写体を映像信号に変える撮像素子との間に設けられており、小型駆動モーターの回転で複数枚の絞り羽根を動かし通過光量を調節している。そして前記小型モーターを駆動し、絞り羽根の開口量を制御、撮像素子から得られる映像信号の平均輝度レベルを所定の値とする、フィードバック回路構成を一般的にはオートアイリスと呼称している。
【０００３】
ここで、従来のオートアイリスに使用される小型モーターの基本構造の一例を図1に、それを制御する基本制御回路の一例を図2に示す。図1に於いては、駆動コイル（1）をステータとして、直径方向にN・Sと着磁されたマグネットをローター（3）として構成され、（下記、特許文献１及び特許文献２）前記、駆動コイルに制御電圧を印加する事で磁界を発生させ、この磁界とマグネットの磁界とで生じる磁力でローターを回転させる仕組みをとっており、前記、ローターの軸にはピン（5）が取り付けられたアーム（4）が固着されており、このアームの回転に応じて、前記、絞り羽根をピン（5）で移動し、絞り値を調節している。しかし、前記駆動コイルに制御電圧を印加しただけでは絞り値の制御精度に不足が生じる為、前記小型モーターのステータ側にはローターの回転位相を知るための制動コイル（2）又はホール素子（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献８参照）等が組み込まれている。
【０００４】
図2に一般的に使用されているオートアイリスの基本的制御回路を示す。被写体の像を集光するレンズ（1）と、レンズから到達する被写体の光量を制限するアイリス（2）と、それを通過した被写体の像を映像信号に変換する撮像素子（3）と、その映像信号を増幅する前置増幅器（4）と、増幅された映像信号の平均輝度レベル（光量）を検出するレベル検出器（6）と、レベル検出器（6）で検出された映像輝度情報と、11の制動増幅器から供給されるアイリスの位相情報とを加算する加算器（8）と、加算器（8）から出力されるアイ
リスの位相情報と映像輝度情報の加算結果と7の基準レベルとを比較しアイリス駆動信号
を出力する比較器（9）と、比較器（9）から出力されたアイリス駆動信号で駆動コイル2aを駆動する駆動増幅器（10）と、制動コイル2bから得られるアイリスの位相情報を増幅する制動増幅器（11）とからなるフィードバック制御回路構成がなされている。
【０００５】
次に、前記オートアイリスの動作に付いて説明をする。被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、レベル検出器（6）に供給さる。ここで映像信号の輝度情報として平均輝度レベルを検出し、この輝度情報と制動増幅器（11）の出力、即ちアイリス（2）の制動コイル（2b）から得られるアイリス位相の情報とを加算器（8）で加算し、加算した結果を比較器（9）に供給する、比較器（9）では加算器（8）の出力情報と7のRef  Vから供給される基準レベルとを比較し、その比較結果をアイリスの駆動信号として駆動増幅器（10）に供給、駆動増幅器（10）の出力でアイリス（2）の駆動コイル（2a）を駆動し、アイリスの開口量を調節する、つまり、このフィードバック制御により、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をフィードバック制御（特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８を参照）する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正で、且つ高精度に収束させている。
【０００６】
又、近年、ステッピングモーターの小型化、低価格化に伴い、特定の絞り値を精度良く制御するには好適と言う事で、ステッピングモーターを採用したアイリス機構も多く出ている。反面、オートアイリス制御ではフィードバック制御系の遅延時間が大きく、応答速度（特許文献９参照）が遅い、又、図３に示す如く、特に明るいレンズ（F値1.4や2.0等）の場合の小絞り状態、つまり、絞り値が大きい（開口面積が小さい）場合ではステップ制御である為、精度が粗くなる事から、輝度の高い被写体では輝度を意図的に落とすフィルターを併用する（特許文献１参照）事で対応している機種もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2003-348398号公報
【特許文献２】特開2007-164042号公報
【特許文献３】実開平7-8841号公報
【特許文献４】特開2004-207814号公報
【特許文献５】特開2008-76833号公報
【特許文献６】特開平5-292391号公報
【特許文献７】特開平7-250275号公報
【特許文献８】特開平11-249194号公報
【特許文献９】特開平6-217192号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上述べた如く、従来のアイリス制御では特定の絞り値を設定する為には制動コイルやホール素子等を用いたフィードバック制御手段を要する。オートアイリス制御ではハンチングを引き起こす。ステッピングモーターを用いた場合にはオートアイリス制御で応答速度が上げられない。絞り値の制御がステップ制御である為、絞り値の大きい場合、精度が粗く、輝度の高い被写体では輝度を意図的に落とすフィルターを併用し対応する等の課題を残している。
【０００９】
そこで、本発明は上記の問題を鑑み、特定の絞り値を簡単、且つ正確に、更に連続的（ノンステップ）に設定が可能で前記小型モーターと置き換え可能なソレノイドアクチュエーターとその制御回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は４極構造のソレノイドアクチュエーターとその制御回路とで構成され、本発明の制御回路に制御電圧として直流又は脈流を印加する事により、ソレノイドアクチュエーターを制御電圧に対応した所定の回転角に停止させる機能を有し、その有効回転角は180度で回転停止角は制御電圧に比例し、180度で往復運動をする。従って、特定の制御電圧を与える事で0度&#12316;180度までの特定の回転位相を一義的に決める事が出来、アイリスやロボットアーム等に用いて好適なるソレノイドアクチュエーターと制御回路である。
【００１１】
以下、図面に基づき、本発明のソレノイドアクチュエーターの基本構造と制御回路に関し、説明をする。図4に示すのはソレノイドアクチュエーターの基本構造で、２極の極を
持つ巻線（空心、有心どちらでも可）、駆動コイルA（1）と駆動コイルB（2）を有し、駆動コイルA（1）と駆動コイルB（2）は互いに直交して、直径方向にN・Sに着磁された
ローター（3）を収めた外筐に巻線されている。ローター（3）の中心軸にはアーム（4）が固着されており、アーム（4）の両端にはピン（5）が設けられている。このピン（5）は後にアイリスに組み込まれた時、このピン（5）で絞り羽根を移動、絞り値（開口）を制御するのに使用される。また、前記ソレノイドアクチュエーターの制御電圧は直流又は脈流とし、駆動コイルA（1）及びB（2）は図5に示す如き制御回路にて駆動する。
【００１２】
図5に於いて、Ev（1）はソレノイドアクチュエーターを制御する制御電圧、非反転増幅器（2）は制御電圧を正方向に増幅する増幅器、反転増幅器（3）は制御電圧を負方向に増幅する増幅器で、非反転及び反転増幅器は同じ増幅度を有し、その出力は互いに反比例関係となる。比較器（4）は非反転増幅器（2）の出力と反転増幅器（3）の出力とを比較する比較器、アナログスイッチ（5）は比較器（4）の結果を得て非反転増幅器（2）の出力か反転増幅器（3）の出力を選択するかの選択手段、駆動増幅器A＋（6）はソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイルAの1に接続され、駆動増幅器A−（7）は駆動コイルAの2に接続され、駆動増幅器A＋（6）と駆動増幅器A−（7）で駆動コイルAを差動で駆動する。駆動増幅器B（8）はソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイルBの2に接続され、駆動コイルBの1はGNDに接続し、駆動増幅器B（8）単独で駆動コイルBをシングルエンドで駆動する、制御回路の構成がなされている。
【００１３】
次に、制御回路の動作に付いて説明をする。ソレノイドアクチュエーター（9）の制御電圧として加えられたEv（1）例えば0V&#12316;3Vの場合を説明すると、制御電圧Ev（0V&#12316;3V）は非反転増幅器（2）と反転増幅器（3）の入力に加えられる。結果、非反転増幅器（2）の出力（増幅度1の場合）は0V&#12316;3Vに、反転増幅器（3）の出力（増幅度１の場合）は3V&#12316;0Vと両増幅器の出力からは相反する出力が得られる。次に非反転増幅器（2）の出力を比較器（4）のプラス側に入力、反転増幅器（3）の出力を比較器（4）のマイナス側に入力する。結果、比較器（4）からはプラス側入力とマイナス側入力の値が同じ値1.5V近傍で反転する出力が得られ、アナログスイッチのコントロールに使用される。一方、非反転増幅器（2）の出力と反転増幅器（3）の出力にはアナログスイッチ（5）が接続され、それぞれの出力が選択可能となっている。アナログスイッチ（5）のコントロールには比較器（4）の出力が接続されている事から、アナログスイッチ（5）の出力には制御電圧Ev（0V&#12316;1.5V）までは非反転増幅器（2）の出力（0V&#12316;1.5V）が出力され、制御電圧Ev（1.5V&#12316;3V）までは反転増幅器（3）の出力（1.5V&#12316;0V）が出力され、駆動増幅器B（8）に入力される。駆動増幅器B（8）は2倍の増幅度を有し、駆動増幅器B（8）は制御電圧Ev（0V&#12316;1.5V&#12316;3V）に対し、（0V&#12316;3V&#12316;0V）の駆動電圧でソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイ
ルBを駆動する。他方、非反転増幅器（2）の出力は駆動増幅器A＋（6）に入力され、反転増幅器（3）の出力は駆動増幅器A−（7）に入力され、駆動増幅器A＋（6）と駆動増幅
器A−（7）は共に1倍の増幅度を有し、駆動増幅器A＋（6）と駆動増幅器（7）とでソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイルAを駆動する。
【００１４】
以上、制御回路の動作に関して説明したが、この制御回路にてソレノイドアクチュエーター（9）が如何なる動きをするのかを図6で制御電圧Evとローター回転角の関係を図7    
で制御電圧（Ev）とソレノイドアクチュエーター（9）に固着されたアームの回転角と、マグネットローラーの極と駆動コイルA及びBの極との関係を説明する。
【００１５】
先ず、制御電圧Evが0Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力0Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力3Vが印加される。結果、駆動コイルAには2から1に電流が流れ、Aの2側にS極がAの1側にはN極が発生、この時、駆動増幅器Bの出力は0Vであるので駆動コイルBには磁極（磁界）は発生せず、ローターのS極はAの1側に、N極はAの2側に吸着され、結果ローターのS極の吸着角は0度になる。
【００１６】
制御電圧Evが0.75Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力0.75Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力2.25Vが印加される。結果、駆動コイルAの2からAの1に流れる電流は半分程に低下し、Aの2側のS極及びAの1側のN極の磁力は半分程度に低下するが、一方、駆動コイルBに接続されている駆動増幅器Bの出力は1.5Vとなり、駆動コイルBの2側から1側に電流が流れ、Bの2側にN、Bの1側にSの磁極が発生、この時、互いに直交する駆動コイルA及び駆動コイルBが共に磁極を発生し、それに因る磁束は合成され、最も強い磁極Nは45度の点になる為、ローターのS極は45度に吸着され、ローターのS極の吸着角は45度とる。
【００１７】
制御電圧Evが1.5Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力1.5Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力1.5Vが印加される。結果、駆動コイルAには電流は流れず、磁極は発生しない、一方、駆動増幅器Bの出力は3Vとなり駆動コイルBの1から2流れる電流は最大値となり、Bの1側にN、Bの2側にSの極が出来、その磁力は最大となり、ローターのS極はBの1側にN極はBの2側に吸着され、ローターのS極の吸着角は90度となる。
【００１８】
制御電圧Evが2.25Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力2.25Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力0.75Vが印加される。結果、駆動コイルAの流れる電流は逆方向に変わりAの1から2には最大時の半分程の電流が流れ、Aの2側にN極が
Aの1側にS極の極が出来、一方、駆動コイルBに接続されている駆動増幅器Bの出力も1.5Vに低下、磁力は低下するがその磁極は変わらず、互いに直交する駆動コイルA及び駆
動コイルB共に磁極を発生し、それに因る磁束は合成され、最も強い磁極Nは135度の点になる為、ローターのS極は135度に吸着され、ローターのS極の吸着角は135度とる。
【００１９】
制御電圧Evが3Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力3Vが、A2には駆動増幅器A−（7）の出力0Vが印加される。結果、駆動コイルAの流れる電流は最                                                                            
大となり、Aの2側のN極とAの1側のS極の磁力が最大となり、駆動コイルBに接続されている駆動増幅器Bの出力は0Vに低下、極は発生しない為、ローターのS極はAの2側にN極はAの1側に吸着され、結果ローターのS極の吸着角は180度になる。
【００２０】
図６には制御電圧に対する各駆動増幅器の出力とローターS極の回転角をグラフで示す。以上説明を理解しやすくする為に制御電圧及び駆動電圧の最低電圧を例として0Vとしたが、実施に関しては必ずしも0Vである必要はなく駆動に影響がない範囲で最低駆動電圧＜最大駆動電圧で有れば良い。
【００２１】
上記説明の如く、互に磁束が直交する様に配置された駆動コイルA（仮に水平）と駆動コイルB（仮に垂直）の中心に配置されたマグネットローラーは互いに直交する駆動コイルAの磁束と駆動コイルBの磁束との合成磁界に因る磁極に吸着され、制御電圧に対応した合成磁界の回転により、円周上で180度の往復運動をすることとなる。
【発明の効果】
【００２２】
即ち、従来の小型モーターとその制御回路を本発明のソレノイドアクチュエーターとその制御回路に置き換える事で従来の小型モーターを用いたアイリス機構の持つフィードバック処理の煩雑さ、ハンチング等の課題を克服し、特定の絞り値を簡単、且つ正確に、更に連続的（ノンステップ）に設定が可能になり、高精度化が実現出来る。また、パルスモーターを用いたアイリス機構に関しても絞り動作の遅延や、絞り値の大きい場合のステップの粗さの課題を克服出来る。また、現在一部ではあるが明るいレンズを使用した場合に問題になる高輝度時の小絞り状態（絞り値の大きい場合）での課題を避ける為、高輝度時には輝度を落とす為のフィルターを使用するケースもあるが、これでは、明るいレンズで期待出来る小絞りでの被写体深度を得る事が出来ない等の課題が残るがこれらの課題も本発明により克服出来る。更に、現状の2極小型モーターに比べ、ローターの極間移動距離が短くなる為、回転トルクを増す事が出来る等の利得もある。以上、小型モーターを用いたアイリス機構に関して例えを出し説明をしたが、本発明はこの用途に限らず、ロボットの腕、指、等、回転角180度程度で往復運動させる場合や、更に本発明の駆動方法の考え方を拡張し、巻線の極数を増す事でトルクの増大や回転角360度以内の往復運動をさせる用途に広く活用出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術で使用されている、2極の小型モーターの基本構造図。
【図２】図1の２極の小型モーターを使用したアイリス機構を使用した、オートアイリス制御回路の構成を示すブロック図。
【図３】アイリス機構にステッピングモーターを使用した場合のステッピングモーターのステップ数とアイリス機構に因る絞り値の関係を示すグラフ。
【図４】本発明に使用するソレノイドアクチュエーターの基本構造図。
【図５】ソレノイドアクチュエーターを180度往復運動させる為の制御回路を示すブロック図。
【図６】本発明のソレノイドアクチュエーターの制御電圧と各駆動コイルに与える駆動電圧とそれにより回転するローターの回転角の関係を示すグラフ。
【図７】制御電圧（Ev）に対応する駆動コイルAと駆動コイルBの極の動きと、ソレノイドアクチュエーターに固着されたアームの回転角との関係を示した図。
【図８】実施例1として、ビデオカメラ等のアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、手動絞りを実現する場合のブロック図を示す。
【図９】実施例2として、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する場合のブロック図を示す。
【図１０】実施例3として、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する場合に制御電圧情報としてデジタル情報で受け取る場合のブロック図を示す。
【図１１】実施例4として、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する場合に本発明の制御方法に従い各駆動コイルの駆動電圧を発生するデジタル記憶素子を用いて本発明の制御回路のデジタル化を果した場合のブロック図を示す。
【図１２】実施例5として、ロボットのアーム等でオールデジタル化を果たした、本発明のソレノイドアクチュエーターを使用する場合のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に関して図を参照に説明をする。
【００２５】
実施例1、ビデオカメラ等で、アイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を用いた、手動式の絞り制御を実現した場合のブロック図を図８に示しているが、
本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を用いた場合にはフィードバック回路の構成は必要なく、ただ、制御電圧（Ev）を与えるだけで、所定の絞り値を得られる。この説明に関しては既に述べた通りで、制御電圧（Ev）の最小値と制御電圧(Ev)最大値の差の1/2の制御電圧((Ev max &#8211; Ev min)/2)でソレノイドアクチュエーターのアーム回転角が90度に設定される事となる。
【００２６】
実施例2、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制                                                                          
御回路を使用し、オートアイリスを実現する基本的制御回路を図９のブロック図に示し、その動作に付いて説明をする。
【００２７】
被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、レベル検出器（6）に供給さる。ここで映像信号の輝度情報として平均輝度レベルを検出し、この輝度情報を比較器（7）に供給する、比較器（7）では、この輝度情報と8の基準電圧とを比較し、その比較結果を本発明のアイリス制御電圧として、印加、アイリスの開口量を調節する、つまり、このフィードバック制御により、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をフィードバック制御する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正で、且つ高精度に収束させる。
【００２８】
実施例3、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する基本的制御回路に於いて、映像処理をデジタル化した場合のブロック図を図１０に示し、その動作に付いて説明をする。
【００２９】
被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、A/D変換器（5）でデジタル信号化される。デジタル信号化された映像信号はデジタル映像処理器（6）にて、平均輝度レベルを検出し、この輝度情報と所定の基準電圧とを比較し、その比較結果をデジタル制御電圧としてデジタルで出力、D/A変換器（7）に印加され、D/A変化器でアナログ電圧に変換され、本発明のアイリス制御電圧として印加される事で、アイリスの開口量を調節する、つまり、このフィードバック制御により、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をフィードバック制御する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正、且つ高精度に収束させる。
【００３０】
実施例4、ビデオカメラ等で、アイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する基本的制御回路に於いて、本発明の制御回路も含め、オールデジタル化した、ブロック図を図１１に示し、その動作に付いて説明をする。
【００３１】
被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、A/D変換器（5）でデジタル信号化される。デジタル信号化された映像信号はデジタル映像処理器（6）にて、平均輝度レベルを検出し、この輝度情報と所定の基準電圧とを比較し、その比較結果を駆動電圧記憶素子（7）のアドレスに対応し、駆動電圧指示信号として出力する。駆動電圧記憶素子（7）は例えば、3byteを用い、各駆動増幅器に対する駆動電圧データとして1byte(8bit)を割り当て、駆動電圧A＋、駆動電圧A−、駆動電圧Bとして、デジタル値で記述されている。前記駆動電圧を格納するアドレスとしては、例えば、8bitの記述でアームの回転角に対応して180度を256分割し、0度を1番地から180度の255番地に割り当てる事でアイリスの開口量をアーム角度と置き換え記述する。即ち、駆動電圧記憶素子（7）からは所望の回転角に対応した任意の駆動電圧指示信号がデジタルデータとして出力され、アーム回転角を任意に制御出来る。デジタルデータで出力された駆動電圧は、各駆動増幅器（11、12、13）に接続されるD/A変換器（8、9、10）に印加される。D/A変化器でアナログ電圧に変換された比較結果は本発明のアイリス制御電圧として印加され、アイリスの開口量を調節する、つまり、デジタル値によりフィードバック制御され、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をデジタルフィードバック制御する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正で、且つ高精度に収束させる。
【００３２】
実施例5、ロボットの腕等で、180度以上の回転動作を必要としない場合に、本発明のオールデジタル化したソレノイドアクチュエーターと制御回路を用いる場合の一例を図１２のブロック図で示し、その動作に付いて説明をする。
【００３３】
ロボットのアーム（1）の回転位置を知る為の位置センサー（2）からでたアナログ信号はA/D変換器（3）でデジタル信号化される。但し、位置センサー出力がデジタル出力の場合はA/D変換器（3）は必要としない、デジタル信号化された位置信号はデジタルプロッサー（CPU）（4）にて、位置検出され、この位置情報と所定の基準電圧とを比較し、その比較結果を駆動電圧記憶素子（5）のアドレスに対応した、駆動電圧指示信号として出力、駆動電圧記憶素子（7）はデータとして、例えば、3byteを用い、1byte（8bit）に対し各駆動増幅器の駆動電圧とし割り当て、駆動電圧A＋、駆動電圧A−、駆動電圧Bとしてデジタル値で記述されており、前記駆動電圧を格納するアドレスとしては、例えば、8bitの記述でロボットアームの回転角に対応、180度を256分割し、0度を1番地から180度の255番地に割り当て記述している。即ち、駆動電圧記憶素子（7）からは所望の回転角に対応した任意の駆動電圧指示信号がデジタルデータとして出力され、ロボットアームの回転角を    
任意に制御出来る。デジタルデータで出力された駆動電圧は、D/A変換器（8、9、10）に印加され、D/A変化器でアナログの駆動電圧に変換され、駆動増幅器（11、12、13）に接続され、ロボットアームの位置を調節する、つまり、このフィードバック制御により、ロボットのアームの位置と基準レベルの差が最小になる様にロボットのアーム（1）をフィードバック制御する事で、最終的にロボットのアームの位置を適切、且つ高精度に収束させる。
【符号の説明】
【００３４】
図４−３  ローター
図４−１  駆動コイルA
図４−２  駆動コイルB
図５−１  制御電圧
図５−２  非反転増幅器
図５―３  反転増幅器
図５−４  比較器
図５−５  アナログスイッチ
図５−６  駆動増幅器A＋
図５―７  駆動増幅器A−
図５―８  駆動増幅器B
図１１―８、９、１０    D/A変換器
図１１―７  記憶素子（ROM）
【図１】
2018151585.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月22日(2017.5.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径方向に着磁されたローターと前記ローターを囲むように、且つ互いに交差するように配置された複数個の駆動コイルを持ち、前記ローターが前記複数個の駆動コイルの内、制御電圧に対応し選択された２組の駆動コイルからなる合成磁界により、回転運動をするソレノイドアクチュエーターと前記の互いに交差する複数個の駆動コイルを交互に差動駆動するコイルと、シングルエンド駆動するコイルとに分け、制御電圧に対応し、差動駆動コイルとシングルエンド駆動コイルの２組みを選択、駆動する事で、直流又は脈流の制御電圧で前記ソレノイドアクチュエーターのローターを360度以内の往復運動させる事を特徴とする、ソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項２】
直径方向に着磁されたローターと前記ローターを囲むように、且つ互いに直交するように配置され駆動コイルAと駆動コイルBを持ち、前記ローターが前記駆動コイルAと駆動コイルBとからなる合成磁界により回転運動をするソレノイドアクチュエーターと、前記駆動コイルAを差動で駆動する手段と、前記駆動コイルBをシングルエンドで駆動する手段を備え、直流又は脈流の制御電圧で前記ソレノイドアクチュエーターのローターを180度の往復運動させる事を特徴とした、ソレノイドアクチュエーターとその制御方式。  
【請求項３】
請求項２に記載するソレノイドアクチュエーターの駆動コイルAを駆動する駆動増幅器A＋と駆動増幅器A−と駆動コイルBを駆動する駆動増幅器Bを備え、前記ソレノイドアクチュエーターを制御する直流又は脈流の制御電圧を非反転で増幅する手段と、反転で増幅する手段と、非反転及び反転増幅器の互の出力を比較する比較手段と、前記比較手段の結果により、非反転増幅器出力か反転増幅器出力かを選択する選択手段（アナログスイッチ）を備え、非反転増幅器出力で前記駆動増幅器A＋を駆動し、反転増幅器出力で前記駆動増幅器A−を駆動し、選択手段により選択された非反転増幅器出力又は反転増幅器出力で駆動する駆動増幅器Bを有する請求項２のソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項４】
請求項１に記載するソレノイドアクチュエーターの複数の駆動コイル例えば奇数番目nを差動で駆動する駆動増幅器N＋と駆動増幅器N−と偶数番目の駆動コイルmをシングルエンドで駆動する駆動増幅器Mを備え、前記駆動増幅器の入力個々にD/A変換器を備え、デジタル符号での入力、駆動を可能とする手段と、前記ソレノイドアクチュエーターを制御する直流又は脈流の制御電圧に対応した、各駆動増幅器N＋、N−、Mの入力電圧として、デジタル符号で記憶しておく記憶手段（ROM）と、その記憶を読み出すアドレスを入力する入力手段とを備え、前記駆動増幅器N＋、N−、Mをデジタル符号で駆動するデジタル対応の請求項１のソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項５】
請求項２に記載するソレノイドアクチュエーターの駆動コイルAを差動で駆動する駆動増幅器A＋と駆動増幅器A−と駆動コイルBをシングルエンドで駆動する駆動増幅器Bを備え、前記駆動増幅器の入力個々にD/A変換器を備え、デジタル符号での入力、駆動を可能とする手段と、前記ソレノイドアクチュエーターを制御する直流又は脈流の制御電圧に対応した、各駆動増幅器A＋、A−、Bの入力電圧として、デジタル符号で記憶しておく記憶手段（ROM）と、その記憶を読み出すアドレスを入力する入力手段とを備え、前記駆動増幅器A＋、A−、Bをデジタル符号で駆動するデジタル対応の請求項２のソレノイドアクチュエーターと制御方式。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載する、何れかのソレノイドアクチュエーターと制御方式を用いたアイリス機構。  
【請求項７】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載する、何れかのソレノイドアクチュエーターと制御方式を用いたロボットの腕、指等の機構。
【請求項８】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５に記載する、何れかのソレノイドアクチュエーターと制御方式を用い、曲げセンサーとソレノイドアクチュエーターを人間に装着し、ソレノイドアクチュエーターの駆動トルクで人間等の関節部の動きをアシストする機構。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】          本発明は直流又は脈流で制御するソレノイドアクチュエーターであって、前記ソレノイドアクチュエーターのローターを360度以内の回転角で往復運動をさせる事を特徴とする駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】従来、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では被写体にかかわらず撮像素子に到達する被写体の光量の平均値を所定の値にするために通過光量を調節する機構が設けられており、これを一般的にはアイリス（絞り）と呼称し、前記、アイリスは被写体を捉えるレンズと被写体を映像信号に変える撮像素子との間に設けられており、小型駆動モーターの回転で複数枚の絞り羽根を動かし通過光量を調節している。そして前記小型モーターを駆動し、絞り羽根の開口量を制御、撮像素子から得られる映像信号の平均輝度レベルを所定の値とする、フィードバック回路の構成を一般的にはオートアイリスと呼称している。      【０００３】ここで、従来のオートアイリスに使用される小型モーターの基本構造の一例を図1に、それを制御する基本制御回路の一例を図2に示す。図1に於いては、駆動コイル（1）をステータとして、直径方向にN・Sと着磁されたマグネットをローター（3）として構成され、（下記、特許文献１及び特許文献２）前記、駆動コイルに制御電圧を印加する事で磁界を発生させ、この磁界とマグネットの磁界とで生じる磁力でローターを回転させる仕組みをとっており、前記、ローターの軸にはピン（5）が取り付けられたアーム（4）が固着されており、このアームの回転に応じて、前記、絞り羽根をピン（5）で移動し、絞り値を調節している。しかし、前記駆動コイルに制御電圧を印加しただけでは絞り値の制御精度に不足が生じる為、前記小型モーターのステータ側にはローターの回転位相を知るための制動コイル（2）又はホール素子（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献８参照）等が組み込まれている。【０００４】図2に一般的に使用されているオートアイリスの基本的制御回路を示す。被写体の像を集光するレンズ（1）と、レンズから到達する被写体の光量を制限するアイリス（2）と、それを通過した被写体の像を映像信号に変換する撮像素子（3）と、その映像信号を増幅する前置増幅器（4）と、増幅された映像信号の平均輝度レベル（光量）を検出するレベル検出器（6）と、レベル検出器（6）で検出された映像輝度情報と、11の制動増幅器から供給されるアイリスの位相情報とを加算する加算器（8）と、加算器（8）から出力されるアイリスの位相情報と映像輝度情報の加算結果と7の基準レベルとを比較しアイリス駆動信号を出力する比較器（9）と、比較器（9）から出力されたアイリス駆動信号で駆動コイル2aを駆動する駆動増幅器（10）と、制動コイル2bから得られるアイリスの位相情報を増幅する制動増幅器（11）とからなるフィードバック制御回路構成がなされている。【０００５】次に、前記オートアイリスの動作に付いて説明をする。被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、レベル検出器（6）に供給さる。ここで映像信号の輝度情報として平均輝度レベルを検出し、この輝度情報と制動増幅器（11）の出力、即ちアイリス（2）の制動コイル（2b）から得られるアイリス位相の情報とを加算器（8）で加算し、���算した結果を比較器（9）に供給する、比較器（9）では加算器（8）の出力情報と7のRef  Vから供給される基準レベルとを比較し、その比較結果をアイリスの駆動信号として駆動増幅器（10）に供給、駆動増幅器（10）の出力でアイリス（2）の駆動コイル（2a）を駆動し、アイリスの開口量を調節する、つまり、このフィードバック制御により、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をフィードバック制御（特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８を参照）する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正で、且つ高精度に収束させている。【０００６】又、近年、ステッピングモーターの小型化、低価格化に伴い、特定の絞り値を精度良く制御するには好適と言う事で、ステッピングモーターを採用したアイリス機構も多く出ている。反面、オートアイリス制御ではフィードバック制御系の遅延時間が大きく、応答速度（特許文献９参照）が遅い、又、図３に示す如く、特に明るいレンズ（F値1.4や2.0等）の場合の小絞り状態、つまり、絞り値が大きい（開口面積が小さい）場合ではステップ制御である為、精度が粗くなる事から、輝度の高い被写体では輝度を意図的に落とすフィルターを併用する（特許文献１参照）事で対応している機種もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2003-348398号公報
【特許文献２】特開2007-164042号公報
【特許文献３】実開平7-8841号公報
【特許文献４】特開2004-207814号公報
【特許文献５】特開2008-76833号公報
【特許文献６】特開平5-292391号公報
【特許文献７】特開平7-250275号公報
【特許文献８】特開平11-249194号公報
【特許文献９】特開平6-217192号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】以上述べた如く、従来のアイリス制御では特定の絞り値を設定する為には制動コイルやホール素子等を用いたフィードバック制御手段を要する。オートアイリス制御ではハンチングを引き起こす。ステッピングモーターを用いた場合にはオートアイリス制御で応答速度が上げられない。絞り値の制御がステップ制御である為、絞り値の大きい場合、精度が粗く、輝度の高い被写体では輝度を意図的に落とすフィルターを併用し対応する等の課題を残している。【０００９】そこで、本発明は上記の問題を鑑み、特定の絞り値を簡単、且つ正確に、更に連続的（ノンステップ）に設定が可能で前記小型モーターと置き換え可能なソレノイドアクチュエーターとその制御回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】本発明は４極構造のソレノイドアクチュエーターとその制御回路とで構成され、本発明の制御回路に制御電圧として直流又は脈流を印加する事により、ソレノイドアクチュエーターを制御電圧に対応した所定の回転角に停止させる機能を有し、その有効回転角は180度で回転停止角は制御電圧に比例し、180度で往復運動をする。従って、特定の制御電圧を与える事で0度&#12316;180度までの特定の回転位相を一義的に決める事が出来、アイリスやロボットアーム、又、人間の関節部に装着して動きをアシストする人体装着型ロボット等に用いて好適なるソレノイドアクチュエーターと制御回路である。【００１１】以下、図面に基づき、本発明のソレノイドアクチュエーターの基本構造と制御回路に関し、説明をする。図4に示すのはソレノイドアクチュエーターの基本構造で、２極の極を持つ巻線（空心、有心どちらでも可）、駆動コイルA（1）と駆動コイルB（2）を有し、駆動コイルA（1）と駆動コイルB（2）は互いに直交して、直径方向にN・Sに着磁されたローター（3）を収めた外筐に巻線されている。ローター（3）の中心軸にはアーム（4）が固着されており、アーム（4）の両端にはピン（5）が設けられている。このピン（5）は後にアイリスに組み込まれた時、このピン（5）で絞り羽根を移動、絞り値（開口）を制御するのに使用される。また、前記ソレノイドアクチュエーターの制御電圧は直流又は脈流とし、駆動コイルA（1）及びB（2）は図5に示す如き制御回路にて駆動する。【００１２】図5に於いて、Ev（1）はソレノイドアクチュエーターを制御する制御電圧、非反転増幅器（2）は制御電圧を正方向に増幅する増幅器、反転増幅器（3）は制御電圧を負方向に増幅する増幅器で、非反転及び反転増幅器は同じ増幅度を有し、その出力は互いに反比例関係となる。比較器（4）は非反転増幅器（2）の出力と反転増幅器（3）の出力とを比較する比較器、アナログスイッチ（5）は比較器（4）の結果を得て非反転増幅器（2）の出力か反転増幅器（3）の出力を選択するかの選択手段、駆動増幅器A＋（6）はソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイルAの1に接続され、駆動増幅器A−（7）は駆動コイルAの2に接続され、駆動増幅器A＋（6）と駆動増幅器A−（7）で駆動コイルAを差動で駆動する。駆動増幅器B（8）はソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイルBの2に接続され、駆動コイルBの1はGNDに接続し、駆動増幅器B（8）単独で駆動コイルBをシングルエンドで駆動する、制御回路の構成がなされている。【００１３】次に、制御回路の動作に付いて説明をする。ソレノイドアクチュエーター（9）の制御電圧として加えられたEv（1）例えば0V&#12316;3Vの場合を説明すると、制御電圧Ev（0V&#12316;3V）は非反転増幅器（2）と反転増幅器（3）の入力に加えられる。結果、非反転増幅器（2）の出力（増幅度1の場合）は0V&#12316;3Vに、反転増幅器（3）の出力（増幅度１の場合）は3V&#12316;0Vと両増幅器の出力からは相反する出力が得られる。次に非反転増幅器（2）の出力を比較器（4）のプラス側に入力、反転増幅器（3）の出力を比較器（4）のマイナス側に入力する。結果、比較器（4）からはプラス側入力とマイナス側入力の値が同じ値1.5V近傍で反転する出力が得られ、アナログスイッチのコントロールに使用される。一方、非反転���幅器（2）の出力と反転増幅器（3）の出力にはアナログスイッチ（5）が接続され、それぞれの出力が選択可能となっている。アナログスイッチ（5）のコントロールには比較器（4）の出力が接続されている事から、アナログスイッチ（5）の出力には制御電圧Ev（0V&#12316;1.5V）までは非反転増幅器（2）の出力（0V&#12316;1.5V）が出力され、制御電圧Ev（1.5V&#12316;3V）までは反転増幅器（3）の出力（1.5V&#12316;0V）が出力され、駆動増幅器B（8）に入力される。駆動増幅器B（8）は2倍の増幅度を有し、駆動増幅器B（8）は制御電圧Ev（0V&#12316;1.5V&#12316;3V）に対し、（0V&#12316;3V&#12316;0V）の駆動電圧でソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイルBを駆動する。他方、非反転増幅器（2）の出力は駆動増幅器A＋（6）に入力され、反転増幅器（3）の出力は駆動増幅器A−（7）に入力され、駆動増幅器A＋（6）と駆動増幅器A−（7）は共に1倍の増幅度を有し、駆動増幅器A＋（6）と駆動増幅器（7）とでソレノイドアクチュエーター（9）の駆動コイルAを駆動する。【００１４】以上、制御回路の動作に関して説明したが、この制御回路にてソレノイドアクチュエーター（9）が如何なる動きをするのかを図6で制御電圧Evとローター回転角の関係を図7で制御電圧（Ev）とソレノイドアクチュエーター（9）に固着されたアームの回転角と、マグネットローラーの極と駆動コイルA及びBの極との関係を説明する。  【００１５】先ず、制御電圧Evが0Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力0Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力3Vが印加される。結果、駆動コイルAには2から1に電流が流れ、Aの2側にS極がAの1側にはN極が発生、この時、駆動増幅器Bの出力は0Vであるので駆動コイルBには磁極（磁界）は発生せず、ローターのS極はAの1側に、N極はAの2側に吸着され、結果ローターのS極の吸着角は0度になる。【００１６】  制御電圧Evが0.75Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力0.75Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力2.25Vが印加される。結果、駆動コイルAの2からAの1に流れる電流は半分程に低下し、Aの2側のS極及びAの1側のN極の磁力は半分程度に低下するが、一方、駆動コイルBに接続されている駆動増幅器Bの出力は1.5Vとなり、駆動コイルBの2側から1側に電流が流れ、Bの2側にN、Bの1側にSの磁極が発生、この時、互いに直交する駆動コイルA及び駆動コイルBが共に磁極を発生し、それに因る磁束は合成され、最も強い磁極Nは45度の点になる為、ローターのS極は45度に吸着され、ローターのS極の吸着角は45度とる。【００１７】          制御電圧Evが1.5Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力1.5Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力1.5Vが印加される。結果、駆動コイルAには電流は流れず、磁極は発生しない、一方、駆動増幅器Bの出力は3Vとなり駆動コイルBの1から2流れる電流は最大値となり、Bの1側にN、Bの2側にSの極が出来、その磁力は最大となり、ローターのS極はBの1側にN極はBの2側に吸着され、ローターのS極の吸着角は90度となる。【００１８】            制御電圧Evが2.25Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力2.25Vが、Aの2には駆動増幅器A−（7）の出力0.75Vが印加される。結果、駆動コイルAの流れる電流は逆方向に変わりAの1から2には最大時の半分程の電流が流れ、Aの2側にN極がAの1側にS極の極が出来、一方、駆���コイルBに接続されている駆動増幅器Bの出力も1.5Vに低下、磁力は低下するがその磁極は変わらず、互いに直交する駆動コイルA及び駆動コイルB共に磁極を発生し、それに因る磁束は合成され、最も強い磁極Nは135度の点になる為、ローターのS極は135度に吸着され、ローターのS極の吸着角は135度とる。   【００１９】          制御電圧Evが3Vの時、駆動コイルAの1には駆動増幅器A＋（6）の出力3Vが、A2には駆動増幅器A−（7）の出力0Vが印加される。結果、駆動コイルAの流れる電流は最大となり、Aの2側のN極とAの1側のS極の磁力が最大となり、駆動コイルBに接続されている駆動増幅器Bの出力は0Vに低下、極は発生しない為、ローターのS極はAの2側にN極はAの1側に吸着され、結果ローターのS極の吸着角は180度になる。【００２０】図６には制御電圧に対する各駆動増幅器の出力とローターS極の回転角をグラフで示す。以上説明を理解しやすくする為に制御電圧及び駆動電圧の最低電圧を例として0Vとしたが、実施に関しては必ずしも0Vである必要はなく駆動に影響がない範囲で最低駆動電圧＜最大駆動電圧で有れば良い。【００２１】上記説明の如く、互に磁束が直交する様に配置された駆動コイルA（仮に水平）と駆動コイルB（仮に垂直）の中心に配置されたマグネットローラーは互いに直交する駆動コイルAの磁束と駆動コイルBの磁束との合成磁界に因る磁極に吸着され、制御電圧に対応した合成磁界の回転により、円周上で180度の往復運動をすることとなる。
【発明の効果】
【００２２】即ち、従来の小型モーターとその制御回路を本発明のソレノイドアクチュエーターとその制御回路に置き換える事で従来の小型モーターを用いたアイリス機構の持つフィードバック処理の煩雑さ、ハンチング等の課題を克服し、特定の絞り値を簡単、且つ正確に、更に連続的（ノンステップ）に設定が可能になり、高精度化が実現出来る。また、パルスモーターを用いたアイリス機構に関しても絞り動作の遅延や、絞り値の大きい場合のステップの粗さの課題を克服出来る。また、現在一部ではあるが明るいレンズを使用した場合に問題になる高輝度時の小絞り状態（絞り値の大きい場合）での課題を避ける為、高輝度時には輝度を落とす為のフィルターを使用するケースもあるが、これでは、明るいレンズで期待出来る小絞りでの被写体深度を得る事が出来ない等の課題が残るがこれらの課題も本発明により克服出来る。更に、現状の2極小型モーターに比べ、ローターの極間移動距離が短くなる為、回転トルクを増す事が出来る等の利得もある。以上、小型モーターを用いたアイリス機構に関して例えを出し説明をしたが、本発明はこの用途に限らず、ロボットの腕、指、等、回転角180度程度で往復運動させる場合や、人間の関節部に装着して動きをアシストする人体装着型ロボット等に用いてもセンサーから得た情報をシステム遅延無く駆動に結び付けるに好適なるソレノイドアクチュエーターと制御回路である、更に本発明の駆動方法の考え方を拡張し、巻線の極数を増す事でトルクの増大や回転角360度以内の往復運動をさせる用途にも広く活用出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来技術で使用されている、2極の小型モーターの基本構造図。
【図２】図1の２極の小型モーターを使用したアイリス機構を使用した、オートアイリス制御回路の構成を示すブロック図。
【図３】アイリス機構にステッピングモーターを使用した場合のステッピングモーターのステップ数とアイリス機構に因る絞り値の関係を示すグラフ。
【図４】本発明に使用するソレノイドアクチュエーターの基本構造図。
【図５】ソレノイドアクチュエーターを180度往復運動させる為の制御回路を示すブロック図。
【図６】本発明のソレノイドアクチュエーターの制御電圧と各駆動コイルに与える駆動電圧とそれにより回転するローターの回転角の関係を示すグラフ。
【図７】制御電圧（Ev）に対応する駆動コイルAと駆動コイルBの極の動きと、ソレノイドアクチュエーターに固着されたアームの回転角との関係を示した図。
【図８】実施例1として、ビデオカメラ等のアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、手動絞りを実現する場合のブロック図を示す。
【図９】実施例2として、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する場合のブロック図を示す。
【図１０】実施例3として、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する場合に制御電圧情報としてデジタル情報で受け取る場合のブロック図を示す。
【図１１】実施例4として、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する場合に本発明の制御方法に従い各駆動コイルの駆動電圧を発生するデジタル記憶素子を用いて本発明の制御回路のデジタル化を果した場合のブロック図を示す。
【図１２】実施例5として、ロボットのアーム等でオールデジタル化を果たした、本発明のソレノイドアクチュエーターを使用する場合のブロック図を示す。
【図１３】実施例6として、人体に曲げセンサーと本発明のソレノイドアクチュエーターを装着し、人間の関節部をパワーアシストするシステムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】以下、本発明の実施の形態に関して図を参照に説明をする。
【００２５】実施例1、ビデオカメラ等で、アイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を用いた、手動式の絞り制御を実現した場合のブロック図を図８に示しているが、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を用いた場合にはフィードバック回路の構成は必要なく、ただ、制御電圧（Ev）を与えるだけで、所定の絞り値を得られる。この説明に関しては既に述べた通りで、制御電圧（Ev）の最小値と制御電圧(Ev)最大値の差の1/2の制御電圧((Ev max &#8211; Ev min)/2)でソレノイドアクチュエーターのアーム回転角が90度に設定される事となる。
【００２６】実施例2、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する基本的制御回路を図９のブロック図に示し、その動作に付いて説明をする。
【００２７】被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、レベル検出器（6）に供給さる。ここで映像信号の輝度情報として平均輝度レベルを検出し、この輝度情報を比較器（7）に供給する、比較器（7）では、この輝度情報と8の基準電圧とを比較し、その比較結果を本発明のアイリス制御電圧として、印加、アイリスの開口量を調節する、つまり、このフィードバック制御により、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をフィードバック制御する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正で、且つ高精度に収束させる。
【００２８】実施例3、ビデオカメラ等でアイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する基本的制御回路に於いて、映像処理をデジタル化した場合のブロック図を図１０に示し、その動作に付いて説明をする。   
【００２９】被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、A/D変換器（5）でデジタル信号化される。デジタル信号化された映像信号はデジタル映像処理器（6）にて、平均輝度レベルを検出し、この輝度情報と所定の基準電圧とを比較し、その比較結果をデジタル制御電圧としてデジタルで出力、D/A変換器（7）に印加され、D/A変化器でアナログ電圧に変換され、本発明のアイリス制御電圧として印加される事で、アイリスの開口量を調節する、つまり、このフィードバック制御により、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をフィードバック制御する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正、且つ高精度に収束させる。
【００３０】実施例4、ビデオカメラ等で、アイリスとして、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を使用し、オートアイリスを実現する基本的制御回路に於いて、本発明の制御回路も含め、オールデジタル化した、ブロック図を図１１に示し、その動作に付いて説明をする。
【００３１】被写体の像は入射光としてレンズ（1）で捉えられ集光さるが、アイリス（2）を通過する際に、その光量はアイリスの開口量により制限され、撮像素子（3）に到達する、ここで到達した像は光から電気信号に変換され、映像信号となって、前置増幅器（4）で、所望のレベルに増幅され、A/D変換器（5）でデジタル信号化される。デジタル信号化された映像信号はデジタル映像処理器（6）にて、平均輝度レベルを検出し、この輝度情報と所定の基準電圧とを比較し、その比較結果を駆動電圧記憶素子（7）のアドレスに対応し、駆動電圧指示信号として出力する。駆動電圧記憶素子（7）は例えば、3byteを用い、各駆動増幅器に対する駆動電圧データとして1byte(8bit)を割り当て、駆動電圧A＋、駆動電圧A−、駆動電圧Bとして、デジタル値で記述されている。前記駆動電圧を格納するアドレスとしては、例えば、8bitの記述でアームの回転角に対応して180度を256分割し、0度を1番地から180度の255番地に割り当てる事でアイリスの開口量をアーム角度と置き換え記述する。即ち、駆動電圧記憶素子（7）からは所望の回転角に対応した任意の駆動電圧指示信号がデジタルデータとして出力され、アーム回転角を任意に制御出来る。デジタルデータで出力された駆動電圧は、各駆動増幅器（11、12、13）に接続されるD/A変換器（8、9、10）に印加される。D/A変化器でアナログ電圧に変換された比較結果は本発明のアイリス制御電圧として印加され、アイリスの開口量を調節する、つまり、デジタル値によりフィードバック制御され、撮像素子より得られる被写体の映像信号の平均輝度レベルと基準レベルの差が最小になる様にアイリス（2）をデジタルフィードバック制御する事で、最終的に撮像素子に到達する光量が適正で、且つ高精度に収束させる。
【００３２】実施例5、ロボットの腕等で、180度以上の回転動作を必要としない場合に、本発明のオールデジタル化したソレノイドアクチュエーターと制御回路を用いる場合の一例を図１２のブロック図で示し、その動作に付いて説明をする。
【００３３】ロボットのアーム（1）の回転位置を知る為の位置センサー（2）からでたアナログ信号はA/D変換器（3）でデジタル信号化される。但し、位置センサー出力がデジタル出力の場合はA/D変換器（3）は必要としない、デジタル信号化された位置信号はデジタルプロッサー（CPU）（4）にて、位置検出され、この位置情報と所定の基準電圧とを比較し、その比較結果を駆動電圧記憶素子（5）のアドレスに対応した、駆動電圧指示信号として出力、駆動電圧記憶素子（7）はデータとして、例えば、3byteを用い、1byte（8bit）に対し各駆動増幅器の駆動電圧とし割り当て、駆動電圧A＋、駆動電圧A−、駆動電圧Bとしてデジタル値で記述されており、前記駆動電圧を格納するアドレスとしては、例えば、8bitの記述でロボットアームの回転角に対応、180度を256分割し、0度を1番地から180度の255番地に割り当て記述している。即ち、駆動電圧記憶素子（7）からは所望の回転角に対応した任意の駆動電圧指示信号がデジタルデータとして出力され、ロボットアームの回転角を任意に制御出来る。デジタルデータで出力された駆動電圧は、D/A変換器（8、9、10）に印加され、D/A変化器でアナログの駆動電圧に変換され、駆動増幅器（11、12、13）に接続され、ロボットアームの位置を調節する、つまり、このフィードバック制御により、ロボットのアームの位置と基準レベルの差が最小になる様にロボットのアーム（1）をフィードバック制御する事で、最終的にロボットのアームの位置を適切、且つ高精度に収束させる。
【００３４】実施例6、近年、肉体労働による人体の関節（膝、腰、腕等）部の負担を軽減する目的で人体装着型のアシストロボット等が着目されている。これら、人間の関節等も180度以上の回転動作を必要としない、むしろ、それ以上回転する場合は関節を壊し危険でもある。ここで、本発明のソレノイドアクチュエーターと制御回路を用いる場合の一例を図１３のブロック図で示し、その動作に付いて説明をする。  
【００３５】人体の関節部（膝、腰、腕、手首等）にソレノイドアクチュエータ（4）を装着、更に前記関節部には曲げセンサー（1）も装着、前記、曲げセンサーは曲げる事により、抵抗値の変化や電圧を発生するもので有り、これによりソレノイドアクチュエータ（4）の制御電圧を発生する事になる。つまり、人体が関節を曲げようとすると一義的に曲げセンサーの抵抗値、又は電圧が発生し、制御電圧発生器（2）から制御電圧が曲げ角度により発生し、図5の本発明制御回路（3）に加えられる事となる。結果、図5の本発明制御回路（3）により人体に装着されたソレノイドアクチュエータ（4）が駆動し、結果的に人体の関節部の動きをソレノイドアクチュエータ（4）の駆動トルクによりアシストする事となる。
【００３６】ここで、本発明の注目すべき点は、制御回路的に180度以上の回転能力を持たないことで、これが人体に装着した場合の安全性の確保に貢献する、更に、曲げセンターの反応からソレノイドアクチュエータ（4）の駆動までのシステムの遅延が無く、ステッピングモーター等をCPUで制御するシステムなどに対し、システム遅延少なく無視出来る事が大きなメリットでもある。
【符号の説明】
【００３７】図４−３  ローター図４−１  駆動コイルA図４−２  駆動コイルB図５−１  制御電圧図５−２  非反転増幅器図５―３  反転増幅器図５−４  比較器図５−５  アナログスイッチ図５−６  駆動増幅器A＋図５―７  駆動増幅器A−図５―８  駆動増幅器B図１１―８、９、１０    D/A変換器図１１―７  記憶素子（ROM）図１３−１  曲げセンサー図１３−２  制御電圧発生器   
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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