(57)【要約】【課題】コイルへの通電制御を無通電、正通電、逆通電の何れかに切り換えることで、マグネットの回転状態を３状態に設定できるようにし、該マグネットの回転に連動させられる非駆動部材の状態も３状態に設定させ得る。【解決手段】円周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネット１と、コイル２と、前記コイルにより励磁される櫛歯形状の第１の磁極部３と、前記コイルにより励磁される櫛歯形状をした第２の磁極部４とを有しており、櫛歯形状の前記各磁極部の一つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネットの前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネット１極あたりの外周の長さの比の値をＸとすると、「−０．３３３Ｘ＋０．９＜Ｙ」の条件を満たすように設定する。【選択図】　　　　図１
2004048874.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング形状を成しその中心を回転中心として回転可能に保持されるとともに、回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が該仮想軸を中心とする円周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットと、該マグネットの外径側もしくは内径側に配置されるコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の一方の面に対向し、前記コイルにより励磁される歯形状の第１の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面に対向し、前記コイルにより励磁される歯形状をした第２の磁極部とを有する駆動装置において、
前記各磁極部の一つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネットの前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３３３Ｘ＋０．９＜Ｙ
の条件を満たすように設定してあることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記コイルへの通電状態を、無通電、正通電、逆通電の各状態に切り換えることにより、コギング力により前記マグネットの回転位置が安定的に保持される第１の状態と、前記マグネットが前記第１の状態から正方向に一定の角度回転する第２の状態と、前記マグネットが前記第１の状態から逆方向に一定の角度回転する第３の状態とを選択的に設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記一定の角度とは、前記コイルへの通電を断つことにより発生するコギング力により、着磁された極と極の境界が前記各磁極部の中心に対向する位置の方向へ前記マグネットを回転させるように作用させ得る角度であることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
請求項１に記載の駆動装置と、リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、前記マグネットの回転に伴って前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、
前記マグネットは所定の第１の位置と第２の位置との間で回転するようにその回動範囲が規制されており、
前記光量調節部材は、前記マグネットが規制位置である前記第１の位置もしくは前記第２の位置の状態では、前記開口部を最大開口径もしくは最小開口径にし、前記マグネットが前記第１の位置と前記第２の位置の略中間の位置の状態では、前記開口部を前記最大開口径と最小開口径の間の開口径にすることを特徴とする光量調節装置。
【請求項５】
請求項１に記載の駆動装置と、リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、前記マグネットの回転に伴って前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、
前記マグネットは所定の第１の位置と第２の位置との間で回転するようにその回動範囲が規制されており、
前記コイルへの無通電時には、前記マグネットは着磁された極と極の境界が前記各磁極部の中心に対向する位置で安定的に停止した状態にあり、この際前記光量調節部材は前記開口部を前記最大開口径と最小開口径の間の開口径にし、
前記コイルへの正通電もしくは逆通電により、前記マグネットは前記安定的に停止した位置から規制位置である前記第１の位置もしくは前記第２の位置まで回転し、該回転に伴って前記光量調節部材は前記開口部を最大開口径もしくは最小開口径にすることを特徴とする光量調節装置。
【請求項６】
前記マグネットの前記安定的に停止した位置から規制位置である前記第１の位置もしくは前記第２の位置までの回転は、歯形状の前記各磁極部の中心に対して前記マグネットの着磁された極と極の境界が一定の角度をなす位置となるようにそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光量調節装置。
【請求項７】
請求項１に記載の駆動装置と、リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、前記マグネットの回転に伴って前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、
前記コイルへの通電状態を、無通電、正通電、逆通電の各状態に切り換えることにより、コギング力により前記マグネットの回転位置が安定的に保持される第１の状態と、前記マグネットが前記第１の状態から正方向に一定の角度回転する第２の状態と、前記マグネットが前記第１の状態から逆方向に一定の角度回転する第３の状態とを選択的に設定でき、
前記光量調節部材は、前記第１の状態時には、前記開口部を最大開口径と最小開口径の間の開口径にし、前記第２の状態時には、前記開口部を最大開口径にし、前記第３の状態時には、前記開口部を最小開口径にすることを特徴とする光量調節装置。
【請求項８】
前記一定の角度とは、前記コイルへの通電を断つことにより発生するコギング力により、着磁された極の中心が前記各磁極部の中心に対向する位置方向へ前記マグネットを回転させるように作用させ得る角度であることを特徴とする請求項６又は７に記載の光量調節装置。
【請求項９】
前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する前記光量調節部材は、シャッタ羽根、光量調節用フィルター部材、絞り口径板の何れかであることを特徴とする請求項４〜８の何れかに記載の光量調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等の光学装置に好適な駆動装置及び光量調節装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズシャッタカメラのシャッタ装置としては、図１５に示すものがある。
【０００３】
同図において、１０１は永久磁石、１０２は駆動レバー、１０２ａは駆動レバー１０２に設けられた駆動ピンである。前記駆動レバー１０２は永久磁石１０１に固着され、該永久磁石１０１と一体的に回転する。１０３はコイル、１０４，１０５は軟磁性材料から成り、前記コイル１０３により励磁されるステータである。ステータ１０４とステータ１０５は１０４ａ部と１０５ａ部において接合されており、磁気回路上一体となっている。前記コイル１０３への通電により、ステータ１０４及びステータ１０５が励磁され、永久磁石１０１は所定の角度内を回転駆動する。１０６，１０７はシャッタ羽根であり、１０８は地板である。前記シャッタ羽根１０６，１０７は地板１０８のピン１０８ａ，１０８ｂへ穴部１０６ａ，１０７ａにおいて回転可能に取り付けられ、長穴１０６ｂ，１０７ｂが前記駆動ピン１０２ａに摺動可能に嵌合し、前記永久磁石１０１とともに駆動レバー１０２が回転する事で、該シャッタ羽根１０６，１０７は穴部１０６ａ，１０７ａを中心として回転駆動され、不図示の開口を開閉する。
【０００４】
この他の形態としては、コストアップを防ぐ為に永久磁石をプラスチックマグネットで形成し、駆動ピンを一体的に成形したものもある。
【０００５】
１０９は前記シャッタ羽根１０６，１０７を前記地板１０８との間で移動可能に保持する前地板であり、１１０は前記ステータ１０４，１０５を保持し、前記永久磁石１０１を回転可能に保持する後地板である。
【０００６】
また、撮像素子にＣＣＤなどを用い、被写界像を光電変換して記憶媒体に静止画像の情報として記録するデジタルカメラが普及してきている。この種のデジタルカメラの露光に関する動作について、以下に簡単に説明する。
【０００７】
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羽根は前記撮像素子に露光可能な開位置に保持される。これにより前記撮像素子にて電荷の蓄積と放出転送が繰り返され、画像モニターによって被写界の観察が可能になる。
【０００８】
その後、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、それに基づいて、露光開口の口径を絞る必要がある場合には、まず、絞り羽根が駆動されて所定の絞り値にセットされる。次に、蓄積電荷の放出がされている前記撮像素子に対して電荷の蓄積開始が指示され、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が起動され、所定の露光時間の経過により、前記シャッタ羽根が前記撮像素子への露光を遮る閉位置へと駆動される。前記撮像素子への露光が遮られた後、蓄積された電荷の転送が行われ、画像書き込み装置を介して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。
【０００９】
上記のようなシャッタ装置の他に、ＮＤフィルターを進退させる機構を持つものや、小さな絞り径をもつ絞り規制部材を進退させる機構を持つものがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記シャッタ装置はコイルやステータの高さ（軸方向の）がある為に薄型でコンパクトな装置とするのは困難であった。この欠点を解消するものとして、本願出願人より特開２００２−４９０７６号公報において、以下の実施例に開示の装置が提案されている。
【００１１】
回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が該仮想軸を中心とする角度方向に分割して異なる極に交互に着磁され、回転中心を中心として回転可能なマグネットを備え、該マグネットの外周或いは内周側にコイルを配置し、前記コイルにより励磁される第１のステータと第２のステータが前記マグネットの上面及び下面及び内周面に対向したステータと前記マグネットと、一体的に構成された駆動ピンとからなる駆動装置と、開口部を備えた地板と、前記駆動装置の駆動ピンにより駆動され前記地板の開口部の開口量を調節する光量調節羽根とを備えた光量調節装置である。
【００１２】
このような構成の光量調節装置とする事により、薄型でコンパクトな装置にすることができるといった従来にない効果を有するものとなる。
【００１３】
その後、更にこの種の装置の開発を進めていくと、前記コイルへの通電制御は正通電と逆通電の２段階であり、この通電制御によるマグネットの一方もしくは他方への回転に伴う光量調節羽根による開口量の調節も例えば開放状態と閉鎖状態の２状態のみであった。そこで、前記コイルへの無通電状態にも前記開口量（通過光量）の調節できる第３の状態を更に設定可能にする構成や、このような構成においても省電化を達成し得る新たな装置を本願出願人は考えている。
【００１４】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、駆動装置に具備されるコイルへの通電状態を無通電、正通電、逆通電の何れかに切り換えることで、マグネットの回転状態を３状態に設定できるようにし、該マグネットの回転に連動させられる非駆動部材の状態も３状態に設定させ得る駆動装置を提供しようとするものである。
【００１５】
本発明の第２の目的は、駆動装置に具備されるコイルへの通電状態を無通電、正通電、逆通電の何れかに切り換えることで、該駆動装置により光量調節部材の開口状態を３状態に設定できるようにし、かつこの事を消費電力を増加すること無しに行うことのできる光量調節装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１〜３に記載の発明は、リング形状を成しその中心を回転中心として回転可能に保持されるとともに、回転中心の仮想軸に対して垂直方向の面が該仮想軸を中心とする円周方向に分割して異なる極に交互に着磁されたマグネットと、該マグネットの外径側もしくは内径側に配置されるコイルと、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の一方の面に対向し、前記コイルにより励磁される歯形状の第１の磁極部と、前記マグネットの前記仮想軸に対して垂直方向の他方の面に対向し、前記コイルにより励磁される歯形状をした第２の磁極部とを有する駆動装置において、前記各磁極部の一つあたりの角度をＡ、前記マグネット１極あたりの角度をＢとして、「Ａ／Ｂ」をＹとし、前記マグネットの前記仮想軸方向の板厚に対する該マグネット１極あたりの外周の長さの比の値をＸとすると
−０．３３３Ｘ＋０．９＜Ｙ
の条件を満たすように設定した駆動装置とするものである。
【００１７】
上記の条件を満たすように設定することにより、前記コイルへの通電状態を正通電の状態にすると、前記マグネットが第１の状態から正方向に一定の角度回転する第２の状態になり、前記コイルへの通電状態を逆通電の状態に切り換えると、前記マグネットが第１の状態から逆方向に一定の角度回転する第３の状態になり、前記コイルへの通電状態を無通電状態にすると、コギング力（マグネットに作用する各磁極部との間で発生する吸引力）により、前記第２もしくは第３の状態から前記マグネットの回転位置が安定的に保持される第１の状態になり、通電制御により何れかの状態を選択的に設定可能にしている。
【００１８】
なお、上記磁極部の一つあたりの角度Ａとは、以下の図３のＡ度に対応する角度を意味し、上記マグネット１極あたりの角度Ｂとは、以下の図３のＢ度に対応する角度を意味するものである。
【００１９】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項４，６，８，９に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置と、リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、前記マグネットの回転に伴って前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、前記マグネットは所定の第１の位置と第２の位置との間で回転するようにその回動範囲が規制されており、
前記光量調節部材は、前記マグネットが規制位置である前記第１の位置もしくは前記第２の位置の状態では、前記開口部を最大開口径もしくは最小開口径にし、前記マグネットが前記第１の位置と前記第２の位置の略中間の位置の状態では、前記開口部を前記最大開口径と最小開口径の間の開口径にすることを特徴とする光量調節装置とするものである。
【００２０】
なお、上記の開口部の開口径を変化させることには、光量調節部材をフィルター部材としてその通過光束の濃度を変化させることを含むものとする（以下も同様とする）。
【００２１】
具体的な構成例を示すと、前記板部材には前記マグネットの回動範囲を規制する案内溝が形成され、前記マグネットには前記案内溝に挿入される突起部が一体的に形成されており、前記マグネットの回転に伴って前記突起部材が前記案内溝の一方もしくは他方の端面に突き当たった状態では、前記光量調節部材は前記開口部を最大開口径もしくは最小開口径にし、前記案内溝の一方もしくは他方の端面のいずれにも突き当たらない略中間に前記突起部材がある状態では、前記光量調節部材は前記開口部を前記最大開口径と最小開口径以外の開口径にする装置とするものである。
【００２２】
同じく上記第２の目的を達成するために、請求項５，６，８，９に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置と、リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、前記マグネットの回転に伴って前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、前記マグネットは所定の第１の位置と第２の位置との間で回転するようにその回動範囲が規制されており、前記コイルへの無通電時には、前記マグネットは着磁された極と極の境界が前記各磁極部の中心に対向する位置で安定的に停止した状態にあり、この際前記光量調節部材は前記開口部を前記最大開口径と最小開口径の間の開口径にし、前記コイルへの正通電もしくは逆通電により、前記マグネットは前記安定的に停止した位置から規制位置である前記第１の位置もしくは前記第２の位置まで回転し、該回転に伴って前記光量調節部材は前記開口部を最大開口径もしくは最小開口径にする光量調節装置とするものである。
【００２３】
具体的な構成例を示すと、前記板部材には前記マグネットの回動範囲を規制する案内溝が形成され、前記マグネットには前記案内溝に挿入される突起部が一体的に形成されており、前記コイルへの正通電もしくは逆通電により、前記マグネットは前記突起部材が前記案内溝の一方もしくは他方の端面に突き当たるまで正回転もしくは逆回転し、該正逆回転に伴って前記光量調節部材は前記開口部を最大開口径もしくは最小開口径にし、前記コイルへの無通電時には、前記マグネットは着磁された極と極の境界が前記各磁極部の中心に対向する位置で安定的に停止した状態となり、この際前記光量調節部材は前記開口部を前記最大開口径と最小開口径の間の開口径にする装置とするものである。
【００２４】
同じく上記第２の目的を達成するために、請求項７〜９に記載の発明は、請求項１に記載の駆動装置と、リング形状の前記マグネットの内径部の少なくとも一部を光路とし、該光路を通過する光に対する最大開口を規定する開口部を有する板部材と、前記マグネットの回転に伴って前記開口部の開口径を変化させて通過光量を調整する光量調節部材とを有し、前記コイルへの通電状態を、無通電、正通電、逆通電の各状態に切り換えることにより、コギング力により前記マグネットの回転位置が安定的に保持される第１の状態と、前記マグネットが前記第１の状態から正方向に一定の角度回転する第２の状態と、前記マグネットが前記第１の状態から逆方向に一定の角度回転する第３の状態とを選択的に設定でき、前記光量調節部材は、前記第１の状態時には、前記開口部を最大開口径と最小開口径の間の開口径にし、前記第２の状態時には、前記開口部を最大開口径にし、前記第３の状態時には、前記開口部を最小開口径にする光量調節装置とするものである。
【００２５】
上記請求項４〜９に記載の発明においては、上記「−０．３３３Ｘ＋０．９＜Ｙ」の条件を満たすように設定すると共に、マグネットの回動範囲を上記のように規制する構成にしたことにより、例えば、前記コイルへの通電状態を正通電の状態にすると、着磁された極と極の境界が各磁極部の中心に対向する位置で安定的に停止した状態にあるマグネットが、正方向に一定の角度回転した状態になり、この際光量調節部材は開口部を最大開口径とした状態となり、前記コイルへの通電状態を逆通電の状態に切り換えると、着磁された極と極の境界が各磁極部の中心に対向する位置で安定的に停止した状態にあるマグネットが、逆方向に一定の角度回転した状態になり、この際光量調節部材は開口部を最小開口径とした状態となり、前記コイルへの通電状態を無通電状態にすると、コギング力により、前記マグネットは前記一定の角度回転した前記各状態から前記マグネットの回転位置が安定的に停止した状態（着磁された極と極の境界が各磁極部の中心に対向する位置）になり、この際光量調節部材は開口部を最大開口径と最小開口径以外の開口径の状態となり、通電制御により何れかの状態を選択的に設定可能にしている。
【００２６】
また、新たに設定可能とする、前記マグネットの回転位置が安定的に停止した状態（前記光量調節部材が開口部を最大開口径と最小開口径以外の開口径の状態）への設定は、前記コイルへの通電を断つことで生じるコギング力を利用するようにしているので、新たに消費電力が増加することも一切ない構成である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
（実施の第１の形態）
図１〜図５は本発明の実施の第１の形態を示す図であり、詳しくは、図１は光量調節装置の分解斜視図、図２はその断面図、図３は光量調節装置の中間絞り径時の図２のＣ−Ｃ断面図、図４は光量調節装置の最大絞り径時の図２のＣ−Ｃ断面図、図５は光量調節装置の最小絞り径時の図２のＣ−Ｃ断面図であり、いずれもボビンとコイル、及び対向するステータは不図示としてある。また、光量調節羽根の駆動部分は地板上に１８０度反対位置で同様に機能するため、図示は一方のみとした。
【００２９】
これらの図において、１はプラスチックマグネット材料からなるリング形状のマグネットであり、リング形状の中心である回転中心を仮想軸とすると該仮想軸に対して垂直な面である一方の面及び他方の面を円周方向に１６分割して交互にＳ極、Ｎ極に着磁されている。図３に示すように着磁部１ａ，１ｃはＮ極に、着磁部１ｂ，１ｄはＳ極に着磁されており、各々その裏面は反対の極になっている。この例では着磁極数は１６極であるが、マグネットは２極以上であればよい。１１は前記マグネット１に一体的に固定される軸受リングであり、回転の為、摺動性の良い材料で成形されている。１２は軸受であり、第１のステータ３と第２のステータ４の間に固定され、前記軸受リング１１及びマグネット１が第１のステータ３と第２のステータ４の間で所定の間隔を維持しながら円滑に回転できるように構成されている。２はリング形状のコイルであり、該コイル２は前記マグネット１と同心でかつ、該マグネット１の外径側に配置されて、電気的に絶縁されている材料で作られたボビン２ａに導線が巻かれている。
【００３０】
３は軟磁性材料からなる第１のステータであり、コイル２への通電により励磁される第１の磁極部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈを持ち、該磁極部３ａ〜３ｈは前記リング形状のマグネット１の軸方向と垂直な第１の平面（一方の面）に所定の隙間をもって対向し、前記マグネット１の径方向でしかも内径方向に延出する平板の櫛歯形状により構成されている。この延出する櫛歯形状の磁極部の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（この実施の形態では４５度）ずつ等分（ここでは８つ）配置されている。前記コイル２ヘの通電により、前記第１の磁極部３ａ〜３ｈはすべて互いに同極になるように励磁される。
【００３１】
４は軟磁性材料からなる第２のステータであり、前記コイル２への通電により励磁される第２の磁極部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈを持ち、該磁極部４ａ〜４ｈは前記マグネット１の前記第１の平面と反対側の平面である第２の平面（他方の面）に所定の隙間をもって対向し、マグネット１の径方向でしかも内径方向に延出する平板の櫛歯形状により構成されている。この延出する櫛歯形状の磁極部の数はマグネット１の着磁分割数ｎの１／２個形成され、それらが７２０／ｎ度（この実施の形態では４５度）ずつ等分（ここでは８つ）配置されている。
【００３２】
前記コイル２ヘの通電により、第２の磁極部４ａ〜４ｈはすべて互いに同極になるように、しかも第１の磁極部３ａ〜３ｈとは逆の極性になるよう励磁される。前記第２のステータ４の第２の磁極部４ａ〜４ｈは、前記マグネット１を挟んで前記第１のステータ３の第１の磁極部３ａ〜３ｈに対向する位置に形成されている。前記第１のステータ３と前記第２のステータ４は、磁極部とは径方向において逆側の位置、即ちコイル２の外径を覆う３ｉ部で磁気的に連結されている。
【００３３】
前記マグネット１、コイル２、第１のステータ３及び第２のステータ４で磁気回路を構成している。
【００３４】
前記マグネット１には第１のステータ３の側に駆動ピン１ｈと１ｉが形成されている。また、駆動ピン１ｈと１ｉは後述の地板５の開口中心と同軸の円弧状の長穴５ｄと５ｅの中をそれぞれ開口中心と同軸の円周方向に概略移動するように配置されている。
【００３５】
５は光量調節装置の地板であり、該地板５は開口部５ａを備えている。前記第１のステータ３はその第１の平面側において前記地板５に固定されている。６は前地板であり、前記地板５との間に所定の空間を保ち、該空間に後述する光量調節羽根が移動可能に保持するものであり、開口部６ａを備えている。７，８，９，１０は光量調節羽根であり、光量調節羽根７と９の丸穴７ａ，９ａがそれぞれ地板５のピン５ｂ，５ｃに回転可能に嵌合している。また、長穴７ｂ，９ｂはマグネット１の駆動ピン１ｈに摺動可能に嵌合している。前記光量調節羽根８と１０の丸穴８ａ，１０ａはそれぞれ地板５のピン５ｆ，５ｇに回転可能に嵌合しており、長穴８ｂ，１０ｂはマグネット１の駆動ピン１ｉに摺動可能に嵌合している。これにより、マグネット１の回転に応じて地板５の開口部５ａの開口量を変化させることができる。
【００３６】
図３のマグネット１の回転位置は、光量調節羽根７〜１０により開口部５ａを中間の開口径とした状態であり、図４のマグネット１の回転位置は、光量調節羽根７〜１０により開口部５ａを最大開口径とした状態であり、図５のマグネット１の回転位置は、前記光量調節羽根７〜１０は開口部５ａを最小開口径としている状態である。
【００３７】
図３の状態からコイル２に通電（逆通電）を行い、第１のステータ３の磁極部をＮ極、第２のステータ４の磁極部をＳ極に励磁すると、マグネット１は反時計回りに回転して開口部５ａを閉じた（最小開口径）図５の状態になる。一方、図３の状態からコイル２に逆方向の通電（正通電）を行い、第１のステータ３の磁極部をＳ極、第２のステータ４の磁極部をＮ極に励磁すると、マグネット１は時計回りに回転して開口部５ａを開放（最大開口径）する図４の状態になる。駆動ピン１ｈと１ｉはマグネットと一体的に成形されるので、別部品で構成される場合に比べ、低コストで少ない組み立て誤差となる。
【００３８】
上記構成において、前記コイル２はマグネット１と同じ高さの外周（或いは内周でも良い）に配置されるので、図２に示すように回転軸方向が薄型のアクチエータとなり、また、マグネット１の一方の面及び他方の面に対向する第１のステータ３と第２のステータ４を挟む磁路となるので磁気抵抗が少なく、又コイル２により発生する磁力線が効果的にマグネットに作用する為、出力の高いアクチエータとなり、結果的に薄型で安定した特性を備えた光量調節装置を構成できる。
【００３９】
次に、磁極部の形状について詳細に説明する。
【００４０】
図３、図４、図５は光量調節装置のマグネットの回転動作を説明する為の図であって、上述したように図２のＣ−Ｃから見た断面図を示している。
【００４１】
図３は、コイル２の無通電時にマグネット１がコギング力（マグネット１に作用する各磁極部との間で発生する吸引力）により停止している状態であり、図４は、コイル２の正通電時にマグネット１の駆動ピン１ｈ（１ｉ）が地板５の長穴部５ｄ（５ｅ）の一方の側壁に当接している状態であり、図５は、コイル２の逆通電時にマグネット１の該駆動ピン１ｈ（１ｉ）が地板５の長穴部５ｄ（５ｅ）の他方の側壁に当接している状態である。
【００４２】
図６はコギングトルクの様子をグラフ化して示す図であり、コイル２への通電がない状態でマグネット１の回転位置とマグネット１が第１のステータ３により吸引される様子を示している。
【００４３】
図６において、縦軸はマグネット１に作用する第１のステータ３と第２のステータ４との間で発生する磁力を示し、横軸はマグネット１の回転位相を示す。
【００４４】
Ｅ１点，Ｅ２点，Ｅ３点で示されるところは、正回転しようとするとマイナスの力が働いて元の位置に戻ろうとし、逆回転しようとするとプラスの力が働いて元の位置に戻される。すなわち、マグネット１とステータの間の磁力によってマグネット１がＥ１点，Ｅ２点，Ｅ３点に安定的に位置決めされようとするコギングの位置である。Ｆ１点，Ｆ２点は、マグネット１の位相が少しでもずれると前後のＥ１点、Ｅ２点，Ｅ３点の位置に回転する力が働く不安定な均衡状態にある停止位置である。コイル２への通電がなされない状態では、振動や姿勢の変化によってＦ１点，Ｆ２点に停止していることはできず、Ｅ１点，Ｅ２，Ｅ３点の位置へ移動して停止する。
【００４５】
Ｅ１点，Ｅ２点，Ｅ３点のようなコギング安定点はマグネット１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点のような不安定点になる。
【００４６】
有限要素法による数値シミュレーションの結果、着磁される極の角度と磁極部のマグネットに対向する角度との関係により、コイルへの通電がない状態での磁極部とマグネットとの吸引状態の様子が変化することが明らかになった。それによると、磁極部のマグネットに対向する角度によりマグネットのコギング位置が変化する。
【００４７】
すなわち、磁極部のマグネットに対向する角度が所定値以下の場合には、マグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持されるので、図６で述べたＥ１点，Ｅ２点，Ｅ３点が、マグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置となる。
【００４８】
逆に、磁極部のマグネットに対向する角度が所定値以上の場合には、マグネットの極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持されので、図６で述べたＥ１点，Ｅ２点，Ｅ３点が、マグネットの極と極の境界が外側磁極部の中心に対向する位置となる。その様子を図７で詳しく説明する。
【００４９】
図７は、磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係をグラフ化して示す図である。
【００５０】
図７において、横軸は「マグネットの板厚（軸方向の厚みを意味する）／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」、縦軸は「磁極部１つあたりの角度（図３のＡ度を意味する）／マグネット１極あたりの角度（図３のＢ度を意味する）」である。例えば、マグネットの外径寸法がφ１８ｍｍ、板厚が０．０５ｍｍで、極数が１６極の場合、磁極部１極あたりの外周長さは「１８×π／１６」であるから、横軸の「マグネットの板厚／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」の値は０．１４１となる。また、磁極部１つあたりの角度を１３．５度とすると、マグネット１極あたりの角度は２２．５度であるから、縦軸の「磁極部１つあたりの角度／マグネット１極あたりの角度」は０．６００となる。
【００５１】
図７中の各ポイントはコギングトルクがほぼ０或いは最小となるようなモデルの「磁極部１つあたりの角度／マグネット１極あたりの角度」をプロットしたものであり、図８に示す１４種類のモータについてコギングトルクがほぼ０或いは最小となるような場合をグラフ化したものである。
【００５２】
縦軸をＹ＝「磁極部１つあたりの角度／マグネット１極あたりの角度」、横軸をＸ＝「マグネットの板厚／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」とすると、これらのポイントは「Ｙ＝−０．３３３Ｘ＋０．７」の式で近似した直線１と、「Ｙ＝−０．３３３Ｘ＋０．９」の式で近似した直線２とに囲まれた領域に存在する。
【００５３】
直線１より下の範囲、即ち、「Ｙ＜−０．３３３Ｘ＋０．７」の範囲はマグネットの極の中心が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持され、「Ｙ＞−０．３３３Ｘ＋０．９」ならばマグネットの極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。直線１と直線２とに囲まれた領域、即ち、「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件を満たしている場合は、コギングトルクがほぼ０或いは極めて小さく構成される。
【００５４】
図９、図１０、図１１は実験結果を示す。
【００５５】
図９、図１０、図１１において、縦軸はマグネット１に作用する第１のステータ３と第２のステータ４とで発生する磁力によるトルクを示し、横軸はマグネット１の回転位相を示す。
【００５６】
データはコイルに通電しない時のトルク、即ちコギングトルクとコイル端子間に３Ｖの電圧を印加した時に発生する通電トルクを示している。
【００５７】
このモデルのマグネットは外径φ１６ｍｍ、内径φ１４ｍｍ、着磁極部の数４０極、コイルは巻き数１０５ターン、抵抗１０６５Ω、ステータは外径φ１９．１ｍｍであり、図９は磁極部の角度はＡ度（図３参照）は４．５度のものである。Ｘ，Ｙの値はＸ＝０．４５５，Ｙ＝０．５０となる。
【００５８】
図１０は、磁極部の角度Ａ（ステータ４の外周の長さに対する外側磁極部１つあたりの外周の長さの比に相当）は５．６３度のものである。この場合が無通電時の発生するトルク、即ちコギングトルクが一番小さくなっている。Ｘ，Ｙの値はＸ＝０．４５５，Ｙ＝０．６２５となる。
【００５９】
図１１は、磁極部の角度Ａは７．２度のものである。Ｘ，Ｙの値はＸ＝０．４５５，Ｙ＝０．８０となる。
【００６０】
図７で求めた直線１，２に対して図９、図１０、図１１の構成を図１２上でそれぞれａ，ｂ，ｃで示す。図９に特性を示した構成のもの、つまり磁極部の角度Ａが４．５度のものは「Ｘ＝０．４５５，Ｙ＝０．５０」で「Ｙ＜−０．３３３Ｘ＋０．７」の条件に当てはまり、マグネットの安定位置は着磁部の極の中心が磁極部の中心に対向する位置であった。
【００６１】
図１０に特性を示した構成のもの、つまり磁極部の角度Ａが５．６３度のものは「Ｘ＝０．４５５，Ｙ＝０．６０」で「−０．３３３Ｘ＋０．７≦Ｙ≦−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件に当てはまり、コギングトルクが極めて小さくなっている。
【００６２】
図１１に特性を示した構成のもの、つまり磁極部の角度Ａ度が７．２度のものは「Ｘ＝０．４５５Ｙ＝０．８０」で「Ｙ＞−０．３３３Ｘ＋０．９」の条件に当てはまり、マグネットの安定位置は着磁部の極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置であった。
【００６３】
この実施の第１の形態では、「Ｙ＞−０．３３３Ｘ＋０．９」となるように寸法が設定されており、コイル２への通電がない状態では、上記Ｅ１点及びＥ２点においてマグネット１の極と極の境界がステータ４の磁極部の中心に対向する位置となり、マグネット１の極と極の境界がステータ４の磁極部の中心に対向する位置で安定的に停止するようになっている。従って、マグネット１がこの位置にある時、光量調節部材が待機状態、たとえば常時使用する（使用頻度が高い）中間絞り位置と設定すれば、消費電力を増加することなくこの状態を設定できるのみならず、装置全体として省電化にもつながる。
【００６４】
次に、マグネット１に着磁された極と極の境界が磁極部の中心に対向する位置にある時、コイル２へ通電をして磁極部を励磁すると、必ずマグネット１には回転力が生じ、起動が行われる。そこで、正逆に通電を制御することで該マグネット１を異なる方向に回転するように構成される。
【００６５】
図３の状態からコイル２に通電して、第１のステータ３の磁極部３ａをＮ極とし、第２のステータ４の磁極部４ａ（不図示）をＳ極に励磁すると、この励磁によりマグネット１の極（例えば裏Ｓ極）の中心は櫛歯形状の磁極部３ａの中心Ｒ１に向かって吸引され、マグネット１は回転方向の電磁力を受けて反時計方向にスムーズに回転し始める。そして、図５のようにマグネット１の駆動ピン１ｈ（１ｉ）が地板５に設けたマグネット１の回転規制のための長穴５ｄ（５ｅ）一方の側壁に当接してマグネット１は回転を止められる。このとき、マグネット１の回転量をβ度とし、すなわち図３の状態からβ度回転したことになる。この状態は図６においてＨ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に作用する第１のステータ３との間で発生する吸引力）はＴ２であり、これは、Ｅ２点に進もうとする回転方向にプラスの力（図５において時計方向の力）が働くことになる。よって、図５の状態からコイル２への通電を切ると、マグネット１はＥ２点である図３の状態まで時計方向にβ度回転して復帰する。
【００６６】
一方、図３の状態からコイル２へ逆方向に通電して、第１のステータ３の磁極部３ａをＳ極とし、第２のステータ４の磁極部４ａ（不図示）をＮ極に励磁すると、この励磁によりマグネット１の極（例えば裏Ｎ極）の中心は櫛歯形状の磁極部３ａの中心Ｒ１に向かって吸引され、マグネット１は回転方向の電磁力を受けて時計方向にスムーズに回転し始める。そして、図４のようにマグネット１の駆動ピン１ｈ（１ｉ）が地板５に設けたマグネット１の回転規制のための長穴５ｄ（５ｅ）の他方の側壁に当接してマグネット１は回転を止められる。このときマグネット１の回転量をα度とし、すなわち図３の状態からα度回転したことになる。また、この状態を図６に当てはめる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に作用する第１のステータ３との間で発生する吸引力）はＴ２であり、これは、Ｅ２点に戻ろうとする回転方向にマイナスの力（図４において反時計方向の力）が働くことになる。よって、図４の状態からコイル２への通電を切ると、マグネット１はＥ２点である図３の状態まで反時計方向にβ度回転して復帰する。
【００６７】
以上のように、コイル２への通電方向を切り換えることにより、マグネット１は図４の状態と図５の状態とに切り換わり、どちらの状態からもコイル２への通電を断つと図３の状態となってマグネット１はコギング力によりその位置が安定的に保持される。
【００６８】
上述したように、光量調節羽根７〜１０はマグネット１に連動して回転する。マグネット１が図３の状態にある時、光量調節羽根７〜１０はそれぞれ地板５の開口部５ａよりも所定量絞りこんだ位置（中間の絞り径）にある。また、マグネット１が図４の状態にある時、光量調節羽根７〜１０はそれぞれ地板５の開口部５ａから退避する位置にある。一方、マグネット１が図５の状態にある時、光量調節羽根７〜１０により地板５の開口部５ａは閉鎖される。よって、コイル２への通電状態及び通電方向を切り換えることにより、光量調節羽根７〜１０の位置を開放位置（最小開口径）と中間絞り位置と閉鎖位置（最小開口径）とに制御可能となり、地板５の開口部５ａの通過光量の状態を３状態に制御できる。さらに、コイル２への無通電で、磁極部３ａ、磁極部４ａとの吸引力（コギングトルク）により中間絞りの位置が保持されるので、消費電力の面でも有利である。
【００６９】
以上の実施の第１の形態では、磁極部１つあたりの角度をＡ（図３に示すＡ度）／マグネット１極あたりの角度Ｂ（図３に示すＣ度を意味する）」）をＹ（＝Ａ／Ｂ）、マグネットの板厚に対するマグネットの外径の１極あたりの円周上の長さの比（「マグネットの板厚／マグネットの外径の１極あたりの円周上の長さ」）の値をＸとすると、「−０．３３３Ｘ＋０．９＜Ｙ」に設定したので、マグネット１に着磁された極と極の境界が磁極部の櫛歯の中心に対向する位置で安定的に保持される。そして、本実施の第１の形態では、このコギング安定位置から時計方向にα度回転した位置、及び反時計方向にβ度回転した位置とにマグネットの回転規制を設けた構造にしているので、図３〜図５の３状態を設定することができる。
【００７０】
また、図４又は図５の状態より通電を断つことで、図３の状態を設定できるので、省電化（図３の状態を保持するのに通電し続ける必要がない事と、使用頻度の高い絞り位置（開口径）をこの位置としている事による装置全体としての電力の軽減による）を達成した新たな光量調節装置とすることができる。つまり、一旦通電を行って光量調節羽根により開口部を開放或いは閉鎖後、無通電にすることでその中間の状態を安定的に保持可能であり、消費電力の少ない光量調節装置とする事ができる。
【００７１】
その他の実施の形態の効果として、上記構成のマグネットや磁極部等より成る駆動装置が出力が、高くて超小型化になる上で最適であることの基本構成について述べると、
第１に、マグネット１をリング形状に形成していること、
第２に、マグネット１の外周面を周方向にｎ分割して異なる極に交互に着磁していること、
第３に、マグネット１の外周（或いは内周）にコイル２を配置していること、第４に、コイル２により励磁されるステータ３，４の磁極部をそれぞれマグネットの上面及び下面に対向させていること、
第５に、磁極部を径方向に延出する平板の櫛歯状により構成していること、
第６に、ステータ３，４の磁極部をリング形状にすることで、駆動装置の形状をドーナツ状のものとしていること、
第７に、コイル２への無通電時にはマグネット１の極と極の境界と磁極部の中心とが対向する位置で安定的に保持されること、
である。
【００７２】
また、この駆動装置の高さ（軸方向の寸法）はマグネット１の軸方向の厚さ（板厚）に所定の隙間をもって一対のステータ３，４の厚さを加えただけの高さがあれば良いことになる。このため、駆動装置の高さはマグネット及びコイル、ステータの厚さをそれぞれ非常に小さくすれば該駆動装置を超薄型にすることができる。
【００７３】
また、コイルにより発生する磁束は、第１のステータ３と第２のステータ４との間にあるマグネットを横切るので効果的に作用する。磁極部は半径方向に延出する櫛歯形状により構成されるため、軸方向に関する寸法は小さく構成できる。
【００７４】
また、コイル２は一つで構成されるので、通電の制御回路も単純になり、コストも安く構成できる。
【００７５】
また、マグネット１に連結して羽根７〜１０が開閉して地板５の開口部５ａの通過光量を制御する光量制御装置とすることで、駆動装置の中央部を光が通過する構成とすることができる。すなわち、駆動装置の形状をリング形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。
【００７６】
以上により、出力が高く、かつ安価で薄型の駆動装置を備えた光量制御装置を提供可能となる。
【００７７】
（実施の第２の形態）
図１３は本発明の実施の第２の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図であり、上記実施の第１の形態と同等の機能を有する部分は同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００７８】
上記実施の第１の形態においては、光量調節羽根を、中間絞り径と最小開口径（最小絞り径）と最大開口径（最大絞り径）の３つの状態に切り換える光量調節装置としているのに対し、本発明の実施の第２の形態では、被写界輝度に応じて撮像素子に入る光量を調節する光量調節装置として用いる例である。つまり、濃度が３段階のＮＤフィルターを有するＮＤフィルター板をマグネット１で駆動し、開口部に対してその進入状態を変化させ、透過光量を調節する光量調節装置とするものである。
【００７９】
１２は光量調節部材であるＮＤフィルター板であり、穴１２ａ部が地板５のピン５ｂに回転可能に嵌合している。このＮＤフィルター板１２の長穴１２ｂは実施の第１の形態における光量調節羽根７〜１０と同様に、マグネット１の駆動ピン１ｈに摺動可能に嵌合し、該駆動ピン１ｈの位置により地板５の開口部５ａ内を回動進入する。
【００８０】
１２ｃは透過光量を減少させるＮＤフィルター部であり、その濃度は段階に異なるものが順に並んでいる。これにより、ＮＤフィルター板１２の回動位置により、濃度の異なるＮＤフィルターが光路中に進入するので、通過する光量を調整できる。
【００８１】
この構成においては、コイル２に通電しないときは、使用頻度の高い中間の濃度のＮＤフィルターが開口部に安定的に保持され、省電化を達成している。
【００８２】
（実施の第３の形態）
図１４は本発明の実施の第３の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図であり、上記実施の第１の形態と同等の機能を有する部分は同一符号を付し、その詳細は省略する。
【００８３】
本発明の実施の第３の形態は、上記実施の第２の形態におけるＮＤフィルター板１２の代わりに、小さい口径の開口部をもつ絞り口径板を進退させるようにしたものである。
【００８４】
図１４において、２０は絞り口径板であり、遮光性のあるプラスチック或いは金属で構成され、穴２０ａ部が地板５のピン５ｂに回転可能に嵌合している。長穴２０ｂは上記実施の第２の形態におけるＮＤフィルター板１２と同様、マグネット１の駆動ピン１ｈとの摺動可能に嵌合し、該駆動ピン１ｈの回転位置により地板５の開口部５ａ内に回動進入する。２０ｃは地板５の開口部５ａよりもはるかに小さい開口径と中間の開口径とほぼ同じ開口径の３つの開口部であり、これらの開口部以外は遮光性の材料から構成されているので、絞り口径板２０の回動位置により径の異なる絞り開口が光路中に進入し、通過する光量を調節することができる。
【００８５】
この構成においては、コイル２へ通電しない時は、使用頻度の高い中間の絞り口径の位置に保持されるようにしている。
【００８６】
（変形例）
以上の実施の各形態では、マグネットの極数を１６極としたが、少なくともＮ極とＳ極の２極以上であれば良い。同様に、第１の磁極部と第２の磁極部を複数の櫛歯形状としたが、前記マグネットのＮ極とＳ極の２極に対向する少なくとも一つの歯形状の磁極部を有するものであっても良い。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３の何れかに記載の発明によれば、駆動装置に具備されるコイルへの通電状態を無通電、正通電、逆通電の何れかに切り換えることで、マグネットの回転状態を３状態に設定できるようにし、該マグネットの回転に連動する非駆動部材の状態も３状態に設定させ得る駆動装置を提供できるものである。
【００８８】
また、請求項４〜９の何れかに記載の発明によれば、駆動装置に具備されるコイルへの通電状態を無通電、正通電、逆通電の何れかに切り換えることで、該駆動装置により光量調節部材の開口状態を３状態に設定できるようにし、かつこの事を消費電力を増加すること無しに行うことができる光量調節装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の光量調節装置の断面図である。
【図３】図１の光量調節装置の中間絞り径時の図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図１の光量調節装置の最大絞り径時の図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１の光量調節装置の最小絞り径時の図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】本発明の実施の第１の形態に係るコギングトルクの様子を示す図である。
【図７】本発明の実施の第１の形態に係る磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を示す図である。
【図８】図７の各関係を求める為に使用したモータの種類を示す図である。
【図９】実験結果におけるトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１０】実験結果におけるトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１１】実験結果におけるトルクとマグネットの回転位相との関係を示す図である。
【図１２】実験モデルの磁極部の幅寸法とコギングトルク、マグネット寸法の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の第２の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図である。
【図１４】本発明の実施の第３の形態に係る光量調節装置を示す分解斜視図である。
【図１５】従来のシャッタ羽根駆動装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　　マグネット
２　　　　　コイル
３　　　　　第１のステータ
３ａ〜３ｈ　第１の磁極部
４　　　　　第２のステータ
４ａ〜４ｈ　第２の磁極部
５　　　　　地板
６　　　　　羽根押え板
７〜１０　　光量調節羽根
１２　　　　ＮＤフィルター板
２０　　　　絞り口径板
【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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【図１４】
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【図１５】
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