(57)【要約】【課題】マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、外側磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行えるようにする。【解決手段】マグネット部をもつロータ１０１と、コイル１０２と、歯形状の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂと内側磁極部１０４ｃをもつステータとを有し、マグネット部の外周面に対向する前記外側磁極部は前記マグネット部の外周面に所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された１極あたりの角度の比率をＹ、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると「−０．３Ｘ＋０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３」の条件を満たすように設定している。【選択図】　　　　図１
2004064899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネット部をもち、回転中心を軸として回転可能なロータと、該ロータの前記軸方向に配置されたコイルと、少なくとも一つの歯形状の外側磁極部と内側磁極部をもち、該外側磁極部と内側磁極部が前記マグネット部の外周面と内周面に対向し、前記コイルにより励磁されるステータとを有する駆動装置において、
前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された１極あたりの角度の比率をＹ、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３Ｘ＋０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３
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】
外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネット部をもち、回転中心を軸として回転可能なロータ、該ロータの前記軸方向に配置されたコイル、及び、少なくとも一つの歯形状の外側磁極部と内側磁極部をもち、該外側磁極部と内側磁極部が前記マグネット部の外周面と内周面に対向し、前記コイルにより励磁されるステータを有する駆動装置と、
前記駆動装置の構成要素である前記ロータの回転に伴って作動し、開口部の開口量を調節する光量調節部材とを有する光量調節装置において、
前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された１極あたりの角度の比率をＹ、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３Ｘ＋０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３
の条件を満たすように設定してあることを特徴とする光量調節装置。
【請求項３】
前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を所定の開口状態にするように、前記ロータを付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項２に記載の光量調節装置。
【請求項４】
前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を完全に閉じた閉鎖状態にするように、前記ロータを付勢する付勢手段を有することを特徴とする請求項２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、カメラ等の駆動源として好適な駆動装置及び該駆動装置を具備する光量調節装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズシャッタカメラの光量調節装置としては、図１７に示すものがある。
【０００３】
同図において、２０１は永久磁石、２０２は駆動レバー、２０２ａは駆動レバー２０２に設けられた駆動ピンである。前記駆動レバー２０２は永久磁石２０１に固着され、該永久磁石２０１と一体的に回転する。２０３はコイル、２０４，２０５は軟磁性材料から成り、前記コイル２０３により励磁されるステータである。ステータ２０４とステータ２０５は２０４ａ部と２０５ａ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２０３への通電により、ステータ２０４及びステータ２０５が励磁され、永久磁石２０１は所定の角度内を回転駆動する。２０６，２０７はシャッタ羽根であり、２０８は地板である。前記シャッタ羽根２０６，２０７は地板２０８のピン２０８ａ，２０８ｂへ穴部２０６ａ，２０７ａにおいて回転可能に取り付けられ、長穴２０６ｂ，２０７ｂが前記駆動ピン２０２ａに摺動可能に嵌合し、前記永久磁石２０１とともに駆動レバー２０２が回転する事で、該シャッタ羽根２０６，２０７は穴部２０６ａ，２０７ａを中心として回転駆動され、不図示の開口部を開閉する。
【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】
２０９は前記シャッタ羽根２０６，２０７を前記地板２０８との間で移動可能に保持する前地板であり、１２０は前記ステータ２０４，２０５を保持し、前記永久磁石２０１を回転可能に保持する後地板である。
【０００６】
上記のな光量調節装置においては、コイルやステータが地板上において多くの範囲を占めてしまい、他のアクチエータやレンズのガイド棒等を配置する事が困難になってしまう欠点があった。この点に鑑み、本願出願人により特開２００２−４９０７６号公報において、以下の光量調節装置が提案されている。
【０００７】
少なくとも外周面が周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、該マグネットの軸方向にコイルを配置し、前記コイルにより励磁される外側磁極部と内側磁極部が前記マグネットの外周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羽根駆動ピンとからなる駆動装置と、開口部を備えた地板と、前記駆動装置の羽根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とするものである。
【０００８】
このような構成の光量調整装置とする事により、コイルとマグネットが軸方向に配置されるので、これらが地板上において多くの範囲を占めないコンパクトな装置となる等、大きな効果を有するもとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような構成の光量調節装置を用いてカメラの光量調節羽根を駆動した場合、前記コイルへの無通電時には前記マグネットが外側磁極部に吸引される力（コギング力）により該マグネットの安定する位置がシャッタ羽根の最大開口と完全に遮光した閉鎖状態の開口行程の途中にあることが判明した。
【００１０】
上記カメラがデジタルカメラの場合は、被写界像を光電変換してＣＣＤ等の記憶媒体に記録しているので、電源が投入されていない状態で露出することはなく、よって、前記光量調節部材がどの位置にあろうと問題はない。一方、フィルムを記録媒体とする銀塩カメラの場合は、電源を切ったカメラ未使用時、つまり前記コイルへの無通電時には無用な露光が行われないように前記光量調節羽根を前記開口部を完全に覆う位置（閉鎖状態）で保持する必要がある。したがって、前記コイルへの無通電時には付勢手段によって前記光量調節羽根を前記閉鎖状態で保持することが考えられる。
【００１１】
しかしながら、前記コギング力が強いと、前記付勢手段の付勢力を強くしなければ無通電時に安定して前記閉鎖状態を保持することができない。だからといって前記付勢手段の付勢力を強くすると、前記光量調節羽根を最大開口状態にするために前記コイルへ通電を行った場合の開き特性が悪くなるといった問題があった。
【００１２】
また、上記のようなコギング力を有する駆動装置をステッピングモータとして利用しようとした場合、外側磁極部が励磁されることにより発生するエネルギー（通電により発生する駆動トルク）が前記コギング力（コギングトルク）によって減少させられ、滑めらかな回転をさせるには高電力を有するといった問題があった。
【００１３】
（発明の目的）
本発明の第１の目的は、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、外側磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことのできる駆動装置を提供しようとするものである。
【００１４】
本発明の第２の目的は、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、光量調節部材の動きを小電力でも滑めらかにする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。
【００１５】
本発明の第３の目的は、付勢手段の付勢力を小さなものにすることを可能にし、通電時には、小電力で前記付勢手段の付勢力に抗して光量調節部材を所望の開口状態まで作動させることができ、無通電時には、前記付勢手段により光量調節部材を初期状態まで移動させ、安定的にその状態を保持する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に記載の発明は、外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネット部をもち、回転中心を軸として回転可能なロータと、該ロータの前記軸方向に配置されたコイルと、少なくとも一つの歯形状の外側磁極部と内側磁極部をもち、該外側磁極部と内側磁極部が前記マグネット部の外周面と内周面に対向し、前記コイルにより励磁されるステータとを有する駆動装置において、前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された１極あたりの角度の比率をＹ、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３Ｘ＋０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３
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】
また、上記第２の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、外周面が周方向に分割して異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネット部をもち、回転中心を軸として回転可能なロータ、該ロータの前記軸方向に配置されたコイル、及び、少なくとも一つの歯形状の外側磁極部と内側磁極部をもち、該外側磁極部と内側磁極部が前記マグネット部の外周面と内周面に対向し、前記コイルにより励磁されるステータを有する駆動装置と、前記駆動装置の構成要素である前記ロータの回転に伴って作動し、開口部の開口量を調節する光量調節部材とを有する光量調節装置において、前記マグネット部の外周面に対向する前記歯形状の外側磁極部は前記マグネット部の外周面の所定の角度範囲に対向するものであって、該外側磁極部の前記マグネット部に対向する前記所定の角度と前記マグネット部の着磁された１極あたりの角度の比率をＹ、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する該マグネット部の着磁された１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると
−０．３Ｘ＋０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３
の条件を満たすように設定した光量調節装置とするものである。
【００１８】
また、上記第３の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を所定の開口状態するように、前記ロータを付勢する付勢手段を有する請求項２に記載の光量調節装置とするものである。
【００１９】
同じく上記第３の目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を完全に閉じた閉鎖状態にするように、前記ロータを付勢する付勢手段を有する請求項２に記載の光量調節装置とするものである。
【００２０】
【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。
【００２１】
（実施の第１の形態）
図１は本発明の実施の第１の形態に係る駆動装置及び該駆動装置を具備した光量調節装置の分解斜視図、図２は図１の駆動装置等の組み立て完成状態の斜視図である。図３は図２の左半分はステータの外側磁極部が存在する部分を、右半分は外側磁極部がない部分での断面である。図４は光量調節羽根の開口部閉鎖時の図３のＢ−Ｂ断面図、図５は光量調節羽根の開口部開放時の図３のＢ−Ｂ断面図である。
【００２２】
これらの図において、１０１はプラスチックマグネット材料からなる円筒形状のマグネットであり、外周面を円周方向に４分割して交互にＳ極とＮ極に着磁されている。詳しくは図１７に示すように、着磁部１０１ａ，１０１ｃは外周面がＮ極に、着磁部１０１ｂ，１０１ｄは外周面がＳ極に、それぞれ着磁されている。この例では着磁極数は４極であるが、２極以上であれば何極でもかまわない。
【００２３】
１０２は円筒形状のコイルであり、絶縁形状からなるボビン３に巻きつけられている。該コイル２は前記マグネット１０１と同心でかつ、該マグネット１０１の回転軸方向に重なる位置に配置され、コイル１０２はその外径が前記マグネット１０１のマグネット部の外径とほぼ同じ寸法である。
【００２４】
１０４は軟磁性材料からなるステータであり、該ステータ１０４は先端部に歯形状の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂが形成された外筒および円柱形状の内側磁極部である内筒４ｃからなる。前記外側磁極部１０４ａ，１０４ｂは前記マグネット１０１の外周面に所定の隙間を持って所定の角度（図４のＡ度）対向するように構成されている。この実施の第２の形態における前記所定の角度に関しては後述する。また、内側磁極部１０４ｃも前記マグネット１０１の内周面に所定の隙間を持って対向している。又ステータ１０４は外筒１０４ｄ部が後述のカバー１０７の内周面１０７ａと嵌合し、ここに固定される。
【００２５】
前記マグネット１０１には回転軸方向に延出するピン１０１ｇが一体で形成されている。このピン１０１ｇは後述のストッパー溝１０５ｂの溝内で回転可能となる。
【００２６】
１０５は地板である。図３に示すように、前記マグネット１０１はその軸部１０１ｅが前記地板１０５の穴部１０５ａに回転可能に嵌合し、軸部１０１ｆが前記ステータ１０４の内側磁極部の穴部１０４ｅに回転可能に嵌合するように取り付けられている。また、地板１０５は該地板１０５の外周面１０５ｃが後述のカバー１０７の内周面１０７ａと嵌合し、ここに固定されている。
【００２７】
１０６は前記マグネット１０１の回転に伴って駆動し、不図示の露出開口部を覆うことのできる光量調節羽根である。光量調節羽根１０６は、前記マグネット１０１の回転軸と垂直方向の面１ｈに接着等によって固定される。前記マグネット１０１との位相合わせのために穴部１０６ａ，１０６ｂを設け、穴部１０６ａがマグネット１０１の軸部１０１ｅと嵌合し、穴部１０６ｂがマグネット１０１のピン１ｇと嵌合するようになっている。前記光量調節羽根１０６はマグネット１０１に接着したときに駆動装置からはみ出る部分がステータ１０４の外側磁極部に当接しない位置に固定されている。前記マグネット１０１の回転に応じて光量調節羽根１０６は開口部を閉鎖する位置と開放する位置に移動する。
【００２８】
１０７は、前記ステータ１０４の外周部に配置し、上記１０１から１０６の部品を覆うとともに前記ステータ１０４の軸穴１０４ｅと前記地板１０５の軸穴１０５ａの軸が一致するようにするためのカバーである。該カバー１０７の内周面１０７ａでステータ１０４および地板１０５を嵌合させ固定させているためである。
【００２９】
１０８は前記マグネット１０１を所定方向に付勢する付勢手段の一例であるねじりコイルばねであり、前記カバー１０７の径Ｄ１よりも大きなコイル径Ｄ２をもち、その端部１０８ａを前記マグネット１０１のピン１０１ｇに引っ掛けてある。該ねじりコイルばね１０８の逆側の端部１０８ｂは前記カバー１０７の切り込み１０７ｂ部に引っ掛ける。該ねじりコイルばね１０８の付勢力は前記コイル１０２への無通電時に、前記マグネット１０１が所定位置で保持される強さ、つまりコギング力よりも大きく設定してある。
【００３０】
この実施の第１の形態では、駆動装置の取り付け位置が自由に設定できる光量調節装置としており、実際には中央に最大露出を規定する開口部をもつ光量調節装置の地板に取り付けるものである。すなわち、前記光量調節羽根１０６はこの本来取り付けられるべき光量調節装置の地板の開口部を覆う閉位置と該開口部から退避した開放位置との間で移動可能となるものである。この例では光量調節装置の地板に自由に取り付け可能なユニットとしたため、開口部をもつ地板の説明については省略する。
【００３１】
図４におけるマグネット１０１の回転位置が、光量調節羽根１０６が不図示の開口部を完全に閉じた状態（閉鎖状態）であり、図５におけるマグネット１０１の回転位置が、光量調節羽根１０６が開口部より退避した開放状態である。
【００３２】
図４の状態からコイル１０２に通電を行い、ステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂをＳ極に、内側磁極部１０４ｃをＮ極にそれぞれ励磁すると、マグネット１０１は時計方向に回転し、図５に示す状態になる。この状態から前記コイル１０２に逆方向の通電を行い、ステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂをＮ極に、内側磁極部１０４ｃをＳ極にそれぞれ励磁すると、マグネット１０１は図５において反時計方向に回転し、図４に示す状態になる。また、前記ねじりコイルばね１０８はコイル１０２への非通電時には図４の状態になるように図２の矢印の方向へ付勢している。
【００３３】
マグネット１０１はプラスチックマグネット材料で形成され、軸部１０１ｅ，１０１ｆやピン１０１ｇを一体に成形されるので、別部品で構成される場合に比べて低コストであり、組み立て誤差も少なくなる。また、外側磁極部１０４ａ，１０４ｂとマグネット１０１のピン１ｇは該マグネット１０１の軸方向に関して重複する位置に配置できるので、概略円筒形状の本アクチュエータの軸方向の長さを低く抑えることができる。
【００３４】
上記構成において、前記コイル１０２はマグネット１０１と軸方向に配置されるので、駆動装置の径寸法に関して非常にコンパクトなアクチュエータとなる。また、マグネット１０１の外周面と内周面に対向する外側磁極部と内側磁極部とで該マグネット１０１を挟む磁路となるので、磁気抵抗が少ないものとなる。さらに、前記コイル１０２により発生する磁力線が効果的にマグネット１０１に作用するため、出力の高いアクチュエータとなり、結果的にコンパクトで、安定した動作特性を有する光量調節装置とすることができる。
【００３５】
前記ステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂをマグネット１０１の軸方向と平行方向に延出する櫛歯形状により構成しているので、該ステータ１０４の直径はマグネット１０１のマグネット部の直径に磁気ギャップを自らの肉厚を加えた最小限の寸法に抑えることができ、非常に小型のアクチュエータとすることができる。
【００３６】
次に、外側磁極部１０４ａ，１０４ｂの形状について詳細に説明する。但し、前記マグネット１０１には付勢手段（この例では、ねじりコイルばね１０８）による付勢のない状態での駆動装置としての詳細を説明する。
【００３７】
前記マグネット１０１は、該マグネット１０１が外側磁極部１０４ａ，１０４ｂに吸引される力が最小になるように設定されている。このことを図６および図７を用いて説明する。
【００３８】
図６において、縦軸は、マグネット１０１に作用する外側磁極部１０４ａ，１０４ｂと内側磁極部１０４ｃとの間で発生するトルクとコイル１０２への通電時に発生するトルクを示し、横軸は、マグネット１０１の回転位相を示すものである。
【００３９】
Ｅ１点，Ｅ２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もどされる。すなわち、マグネットと外側磁極部の間の磁力によってマグネット１０１がＥ１点あるいはＥ２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，Ｆ３点はマグネットの位相が少しでもずれると前後のＥ１点、あるいはＥ２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。前記コイル１０２への通電がなく、また前記付勢手段による付勢がない状態ではＥ１点あるいはＥ２点の位置で停止する。
【００４０】
Ｅ１点，Ｅ２点のようなコギング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点のような不安定点になる。
【００４１】
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外側磁極部のマグネットに対向する角度（外側磁極部１０４ａ，１０４ｂのマグネットに対向する角度は図４においてＡで示す角度）との関係により、コイルへの通電がなされていない状態での外側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、外側磁極部とマグネットに対向する角度により該マグネットのコギング位置が変化する。すなわち、外側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、該マグネットの極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持される。つまり、図６で述べたＥ１点およびＥ２点がこの状態である。逆に、外側磁極部のマグネットに対向する角度が所定値を超える場合には、該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で安定的に保持され、この位置が図６で述べたＥ１点およびＥ２点となる。その様子を図７を用いて説明する。
【００４２】
図７は、外側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。
【００４３】
図７において、横軸は「マグネットの厚み／マグネット１極あたりの外周長さ」、横軸は「外側磁極部１つあたりのマグネットに対向する対向角度／マグネット１極あたりの角度」である。
【００４４】
例えば、マグネットの外径寸法が１０ｍｍ、内径寸法が９ｍｍで、極数が１６極の場合、マグネットの厚みは「（１０−９）／２」、着磁された１極あたりの外周長さは「１０×π／１６」であるから、横軸の「マグネットの厚み／マグネット１極あたりの外周長さ」の値は０．２５５となる。また、外側磁極部１つあたりのマグネットに対する対向角度を１３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「外側磁極部１つあたりのマグネットに対する対向角度／マグネット１極あたりの角度」は０．５７８となる。
【００４５】
図７中の各ポイントは、コギングトルクがほぼ０或は最小となるようなモデルの「外側磁極部１つあたりのマグネットに対する対向角度／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９種類のモータについて、コギングトルクがほぼ０或は最小となるような場合をグラフ化したものである。
【００４６】
図７の縦軸を「Ｙ＝外側磁極部１つあたりのマグネットに対する対向角度／マグネット１極あたりの角度」、横軸を「Ｘ＝マグネットの厚み／マグネット１極あたりの外周長さ」とすると、これらのポイントは「Ｙ＝−０．３Ｘ＋０．６３」の式で近似した直線１と、「Ｙ＝−０．３Ｘ＋０．７２」の式で近似した直線２とに囲まれた領域に存在する。
【００４７】
直線１より図中の下範囲、すなわち「Ｙ＜−０．３Ｘ＋０．６３」の範囲はマグネットの極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置で安定的に保持され、直線２より上範囲、すなわち「Ｙ＞−０．３Ｘ＋０．７２」ならば、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、すなわち「−０．３Ｘ−０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３」ならば、コギングトルクがほぼ０或は極めて小さくなる。
【００４８】
ここで、外側磁極部１０４ａ，１０４ｂの軸方向のマグネット１０１に対向する各対向角度Ａ度は、該マグネット１０１の回転軸方向の位置によって徐々に変化するような場合であれば平均的な対向角が上記の条件式を満たしていればよい。すなわち、マグネット１０１の端面部付近の各対向角度が多少大きくても先端部、つまりマグネット１０１の回転軸方向中央付近での外側磁極部１０４ａ，１０４ｂのマグネット１０１に対する各対向角度がその分小さければそれらの平均値を上記条件式にあてはめればよい。
【００４９】
図９、図１０、図１１に、実験結果を示す。
【００５０】
図９、図１０、図１１ともに、図６と同様、横軸は、マグネット１０１に作用する外側磁極部と内側磁極部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１０１の回転位相を示す。コイルに無通電時のトルク、即ちコギングトルクとコイル端子間に３Ｖの電圧を印加したときの発生トルクを示している。
【００５１】
このモデルは
・マグネットは、外径φ１０．６ｍｍ、内径φ９．８ｍｍ、着磁極数１６極
・コイルは、巻き数１１２ターン、抵抗１０Ω
・ステータの外側磁極部は、外径φ１１．６ｍｍ、内径１１．１ｍｍ
・ステータの内側磁極部は、外径φ９．３ｍｍ、内径φ８．８ｍｍ
の円筒形状の構成である。
【００５２】
図９は、外側磁極部のマグネットに対する各対向角Ａ度は１０．３５度のものである。Ｘ，Ｙの値は、Ｘ＝０．１９２、Ｙ＝０．４６となる。
【００５３】
図１０は、外側磁極部のマグネットに対する各対向角Ａ度は１３．４５度のものである。この場合が無通電時の発生するトルク、即ちコキングトルクが一番小さくなっているのである。Ｘ，Ｙの値は、Ｘ＝０．１９２，Ｙ＝０．６０となる。
【００５４】
図１１は、外側磁極部のマグネットに対する各対向角Ａ度は１５．５２度のものである。Ｘ，Ｙの値は、Ｘ＝０．１９２，Ｙ＝０．６９となる。
【００５５】
図７で求めた直線上に、図９、図１０、図１１の結果を重ねて示したものを図２５に示し、それぞれをａ，ｂ，ｃとする。
【００５６】
図９に特性を示した構成のもの、つまり外側磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度が１０．３５度のものは、Ｘ＝０．１９２，Ｙ＝０．４６で、「Ｙ＜−０．３Ｘ＋０．６３」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外側磁極部の中心に対向する位置であった。
【００５７】
図１０に特性を示した構成のもの、つまり外側磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度が１３．４５度のものは、Ｘ＝０．１９２，Ｙ＝０．６０で、「−０．３Ｘ＋０．６３≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．７２」の条件に当てはまり、コキングトルクが極めて小さくなっている。
【００５８】
図１１に特性を示した構成のもの、つまり外側磁極部のマグネットに対する対向角Ａ度が１５．５２度のものは、Ｘ＝０．１９２，Ｙ＝０．６９で、「Ｙ＞−０．３Ｘ＋０．７２」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境界が外側磁極部の中心に対向する位置であった。
【００５９】
本実施の第１の形態では、「−０．３Ｘ＋０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３」となるように寸法が設定されており、コギング力によって所定位置に停止しない場合もある。例えば、マグネット１０１の着磁部の極の中心が外側磁極部の中心に対向する位置で停止した場合、この状態からコイル１０２へ通電を行って外側磁極部１０４ａを励磁しても、マグネット１０１に回転力が生じない。
【００６０】
そこで、この実施の第１の形態では、地板１０５のストッパー溝１０５ｂとマグネット１０１のピン１ｇの関係が以下のように構成している。
【００６１】
ストッパー溝１０５ｂの端面に当接してマグネット１０１の回転位置が、図４に示すように、該マグネット１０１のマグネットの極、即ち着磁部１０１ｂの中心Ｑ１とステータ１０４の外側磁極部１０４ａの中心Ｒ１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４の状態からコイル１０２へ通電して外側磁極部１０４ａ，１０４ｂをＳ極に励磁すると、マグネット１０１に時計方向の回転力が生じて、安定して起動が行われ、図５に示す状態になる。
【００６２】
同様に、マグネット１０１の時計方向の回転に関しては、この実施の第２の形態では、図５に示す位置になるように地板１０５のストッパー溝１０５ｂの端面がマグネット１０１のピン１ｇと当接するように設定してある。この場合のマグネット１０１の位置は、該マグネット１０１の極、即ち着磁部１ａの中心Ｑ２と外側磁極部１０４ａ，１０４ｂの中心Ｒ１とのなす角度がβ度になるように設定してある。これにより、図５の状態からコイル１０２へ通電して外側磁極部１０４ａ，１０４ｂをＮ極に励磁すると、マグネット１０１に反時計方向の回転力が生じて安定して駆動が行われ、図４の状態になる。
【００６３】
図５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（マグネット１０１に作用するステータ１０４との間で発生する吸引力）はＴ３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。すなわち、地板１０５のストッパー溝１０５ｂの他方の端面がマグネット１０１のピン１０１ｇに当接する位置の保持力がＴ１となる。図４の状態と図５の状態とではマグネット１０１はθ度回転したことになるように設定してある。
【００６４】
以上のように駆動装置は、コイル１０２への通電方向を切り換えることにより、マグネット１０１のマグネット部は図４の状態から図５の状態、或いは、図５の状態から図４の状態に切り換わることができるようになっている。
【００６５】
上記のような駆動装置に前記ねじりコイルばね１０８を例とする付勢手段を設けることによって、コイル１０２への無通電時には常に図４の状態を保持するようになっている。この付勢手段（ねじりコイルばね１０８）の付勢力は図４の状態で働く該付勢手段によって付勢した向きと逆向きのコギング力、すなわちＴ１よりも大きく、コイル１０２へ通電したときに働く駆動力Ｔ３（図６参照）よりも小さく設定されている。このことにより、コイル１０２への無通電時には図４の状態で保持され、コイル１０２へ通電時には付勢手段の付勢力に打ち勝って安定的に駆動が行われるようになっている。前記ステータ１０４の外側磁極部を前記のように設定し、コギング力を最小にすることによって付勢手段の付勢力を小さく設定でき、これによってマグネット１０１の駆動力を大きくすることができ、安定した駆動となる。総合的に考えると、駆動装置を非常に小さく設計することができるものである。
【００６６】
光量調節羽根１０６はマグネット１０１に連動して回転する。マグネット１０１のマグネット部が図５の状態にある時、光量調節羽根１０６は開口部から退避する位置にあり、マグネット１０１のマグネット部が図４の状態にある時、光量調節羽根１０６は開口部を閉鎖する位置に駆動される。よって、コイル１０２への通電方向を切り換える（図５の状態から図４の状態に駆動する場合には、付勢手段を設けたことにより通電を絶つだけでも可）ことにより、光量調節羽根１０６の位置を開放位置と閉鎖位置とに制御可能となり、光量調節装置の開口部の通過光量を制御できる。
【００６７】
本駆動装置は、以下の特徴もある。
【００６８】
コイル１０２への通電により発生する磁束は、外側磁極部１０４ａ，１０４ｂと内側磁極部１０４ｃ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。
【００６９】
外側磁極部１０４ａ，１０４ｂは円筒形状のマグネット１０１の軸方向と平行方向に延出する歯形状もしくは櫛歯形状により構成されるため、軸の中心に向かうような半径方向への凹凸により構成されるものに比べて直径方向に関する寸法は小さく構成できる。これにより、非常に小径の円筒状のアクチエータとすることができる。
【００７０】
前記コイル１０２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。また、前記コイル１０２はマグネット１０１と軸方向に並べて配置され、前記マグネット１０１の回転中心は光量調節装置の光軸と並行に配置されているため、小径で、光量調節装置の地板上においてコイルやマグネットが多くの範囲を占めることのないコンパクトな駆動装置となり、光量調節装置を非常に小型化できる。
【００７１】
以上により、出力が高く、かつ安価で非常に小型で安定した駆動のアクチュエータを備えた光量調節装置を提供することができる。
【００７２】
上記の例では、ねじりコイルばね１０８を前記カバー１０７の外周部に設けたが、ステータ１０４の外側磁極部の外側であり、カバー１０７の内側に設けてもよい。
【００７３】
（実施の第２の形態）
図１３及び図１４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図であり、詳しくは、図１３は光量調節装置の分解斜視図であり、図１４は光量調節装置の斜視図である。上記実施の第１の形態に係る図１等と同じ部品に関しては同一の符号を付してある。
【００７４】
この実施の第２の形態は、上記実施の第１の形態での付勢手段を地板の軸方向に重ねて配置したものである。
【００７５】
１１５は上記実施の第１の形態の地板１０５と同様の地板であり、これに加え、後述の付勢手段を配置するための突部１１５ｃ，１１５ｄをもつ地板である。１１８は上記実施の第１の形態のねじりコイルばね１０８と同様の向きにマグネット１０１を付勢する付勢手段である。この付勢手段１１８も、ねじりコイルばねを例にしており、前記カバー１０７の径Ｄ１よりも小さいコイル径Ｄ３をもち、その端部を前記マグネット１０１のピン１０１ｇに引っ掛け、もう一方の端部を地板１１５の突部１１５ｄで固定している。
【００７６】
上記実施の第１の形態とは付勢手段の違いのみであって、駆動装置の駆動の仕組みなどは上記の実施の第１の形態と同様なので、その説明は省略する。
【００７７】
上記の構成により、付勢手段１１８を駆動装置の軸方向に重ねた構成にすることによって、光量調節装置の径は駆動装置の径、すなわちマグネット径とそれに対向するステータ厚およびマグネットとステータ間距離によってのみ決まるものであり、軸に平行な寸法はステータ高さと地板厚と付勢手段によって決まるものであるから、非常に小型な円筒形状の光量調節装置となるものである。
【００７８】
（実施の第３の形態）
図１５及び図１６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図であり、詳しくは、図１５は光量調節装置の分解斜視図であり、図１６は光量調節装置の斜視図である。上記の実施の第１の形態における図１等と同じ部品に関しては同じ符号を付してある。
【００７９】
この実施の第３の形態は、付勢手段を前記ステータ１０４と軸方向と垂直な方向から見て重複する位置であり、かつ、該ステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂを避けた部分に配置したものである。
【００８０】
１１７は上記実施の第１の形態と同様のカバーであり、これに加え、前記ステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂと径方向で重複しない位置に切り込み部１１７ｂを設けたものである。
【００８１】
１２８は前記カバー１１７の切り込み部１１７ｂの周辺部で固定され、カバー１１７の切り込み部１１７ｂおよびステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂと軸方向で重複するが、外側磁極部１０４ａ，１０４ｂ部を避けた部分に配置され、ばね腕１２８ｂが地板１０５の軸方向で軸と垂直方向に延びる板ばねである。ばね腕１２８ｂはその先端でマグネット１０１のピン１０１ｇを実施の第２の形態のねじりコイルばね１０８と同様の向きに付勢している。
【００８２】
上記実施の第１の形態とは付勢手段の違いのみであって、駆動装置の駆動の仕組みなどは上記の実施の第１の形態と同様なので、その説明は省略する。
【００８３】
上記構成により、マグネット１０１を付勢する付勢手段をステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂを避けた隙間に配置することによって、スペースを有効的に利用することができ、非常に小型な光量調節装置とすることができるものである。
【００８４】
なお、上記実施の第１〜第３の形態では、光量調節羽根はロータであるマグネットに接着された１枚の羽根であったが、駆動装置の回転軸とは別の回転中心によって回転し、回転するロータのピンと摺動可能に嵌合することによって駆動される羽根でも構わない。また羽根は１枚でも、２枚以上でも構わない。
【００８５】
また、光量調節羽根を中央に絞り径をもつ絞り羽根などにする場合には、付勢手段によってコイルへの無通電時に保持される位置は、光量調節羽根が開口から退避した位置としてもよい。
【００８６】
最後に、上記実施の第１〜第３の形態の効果をまとめて、請求項の構成要素との関係を明示しつつ、以下の説明する。
【００８７】
１）円筒形状のマグネット部を有するロータ１０１と、コイル１０２と、歯形状の外側磁極部と内側磁極部１０４ａ，１０４ｂ（一つでも良い）と内側磁極部１０４ｃを具備するし、前記コイル１０２により励磁されるステータ１０４とを有し、前記外側磁極部１０４ａ，１０４ｂは前記マグネット部の外周面に所定の角度（Ａ度）範囲に対向するものであって、前記外側磁極部１０４ａ，１０４ｂの前記マグネット部に対向する前記所定の角度Ａと前記マグネット部の着磁された１極あたりの角度の比率をＹとし、前記マグネット部の半径方向の厚みに対する前記マグネット部の着磁された１極あたりの円周上の長さの比の値をＸとすると、「−０．３ｘ＋０．７２≦Ｙ≦−０．３Ｘ＋０．６３」の条件を満たすように設定した構成にしている。
【００８８】
上記のような条件を満足することで、前記磁極部が励磁されそれにより発生するマグネットの回転力に抗する力として作用することのあった、マグネットと各磁極部との間の吸引力を激減させることができ、つまり、コイルに通電して駆動させた時に働く駆動方向と逆向きのコギング力を抑えることができ、マグネットの回転力を大きくすることができる。
【００８９】
よって、前記各磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができ、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことができる駆動装置（ステッピングモータ）とすることができる。又この事により、駆動装置を小型にすることにもつながる。
【００９０】
２）上記構成の駆動装置と、該駆動装置の構成要素である前記ロータ１０１（マグネット部）の回転に伴って作動し、開口部の開口量を調節する光量調節部材（光量調節羽根１０６）とを有する光量調節装置とすることで、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、光量調節部材の動きを小電力でも滑めらかにすることが可能となる。
【００９１】
３）前記コイルへの無通電時に、前記光量調節部材が前記開口部を所定の開口状態となるように、具体的には前記開口部を完全に閉じた閉鎖状態にするように、前記ロータを付勢する付前記ロータ１０１（マグネット部）を付勢する付勢手段（ねじりコイルばね１０８や付勢手段１１８，１２８）を有する光量調節装置とすることにより、付勢手段の付勢力を小さなものにでき、この事により、通電時には、小電力で前記付勢手段の付勢力に抗して光量調節部材を所望の開口状態まで作動させることができ、無通電時には、前記付勢手段により光量調節部材を初期状態まで移動させ、安定的にその状態を保持することができるようになる。
【００９２】
４）その他、実施の各形態特有の効果として、付勢手段をステータ１０４の外側磁極部１０４ａ，１０４ｂと軸方向と垂直な方向から見て重複する位置であって、該外側磁極部１０４ａ，１０４ｂを避けた位置に配置したことにより、駆動装置の空いたスペースを有効的に利用することができ、光量調節装置を非常に小型化とすることができるものである。
【００９３】
以上のように、マグネット１０１が外側磁極部１０４ａ，１０４ｂに吸引されるコギング力を最小にした超小型の駆動装置を構成することができ、また付勢手段（１０８，１１８）を設けたことにより、コイルへの無通電時でもロータ、つまりは光量調節部材を所定位置に保持することができ、小型で駆動トルクが大きく安定した駆動を行う光量調節装置を提供することができる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、外側磁極部が励磁されることにより発生するエネルギーの多くを回転する力とすることができるようにし、高出力で、小電力でも滑めらかな回転を行うことができる駆動装置を提供できるものである。
【００９５】
また、請求項２に記載の発明によれば、マグネット部と外側磁極部との間の吸引力の発生を最小限に抑え、光量調節部材の動きを小電力でも滑めらかにすることができる光量調節装置を提供できるものである。
【００９６】
また、請求項３又は４に記載の発明によれば、付勢手段の付勢力を小さなものにすることを可能にし、通電時には、小電力で前記付勢手段の付勢力に抗して光量調節部材を所望の開口状態まで作動させることができ、無通電時には、前記付勢手段により光量調節部材を初期状態まで移動させ、安定的にその状態を保持する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の形態における光量調節装置の分解斜視図である。
【図２】図１の光量調節装置の斜視図である。
【図３】図１の光量調節装置の断面図である。
【図４】開口部に進入したシャッタ閉鎖時の図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】開口部から退避したシャッタ開放時の図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本発明の実施の第１の形態におけるコギングトルクと通電時の発生トルクの様子を示す図である。
【図７】本発明の実施の第１の形態における外側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表す図である。
【図８】図７各関係を求めるために使用した駆動装置の種類を示す図である。
【図９】本発明の実施の第１の形態における実験結果であるトルクとロータの回転位相との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の第１の形態における実験結果であるトルクとロータの回転位相との関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施の第１の形態における実験結果であるトルクとロータの回転位相との関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の第１の形態における実験モデルの外側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表す図である。
【図１３】本発明の実施の第２の形態における光量調節装置の分解斜視図である。
【図１４】図１３の光量調節装置の斜視図である。
【図１５】本発明の実施の第３の形態における光量調節装置の分解斜視図である。
【図１６】図１５の光量調節装置の斜視図である。
【図１７】従来の光量調節装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
１０１　　　　　　　　　ロータ
１０２　　　　　　　　　コイル
１０４　　　　　　　　　ステータ
１０４ａ，１０４ｂ　　　外側磁極部
１０４ｃ　　　　　　　　内側磁極部
１０５　　　　　　　　　地板
１０６　　　　　　　　　光量調節羽根
１０７，１１７　　　　　カバー
１０８，１１８，１２８　付勢手段（ねじりコイルばね）
【図１】
2004064899.tif 000003
【図２】
2004064899.tif 000004
【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】
2004064899.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004064899.tif 000011
【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】
2004064899.tif 000017
【図１６】
2004064899.tif 000018
【図１７】
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