驅動裝置、光量調節裝置以及透鏡驅動裝置的制作方法

專利名稱：驅動裝置、光量調節裝置以及透鏡驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及適合于數字照相機等攝影裝置中的快門等的驅動裝置，光量調節裝置，以及適合于驅動攝影裝置的透鏡的透鏡驅動裝置的改進。
背景技術：
作為現有技術的鏡間快門照相機的快門裝置，有的如圖17所示。
在該圖中，101是作為永磁體的磁體，102是驅動桿，102a是設于驅動桿102上的驅動銷。驅動桿102固定在磁體101上，與磁體101成一整體地旋轉。103是線圈，104，105是由軟磁性材料構成的、利用線圈103激磁的定子。定子104和定子105在104a部及105a部處結合，在磁路上成為一個整體。通過向線圈103通電，定子104和定子105被激磁，磁體101在規定的角度內驅動旋轉。106和107是快門葉片，108是基板。快門葉片106，107，將其孔部106a，107a可旋轉地安裝到基板108的銷108b，108c上，長孔106b，107b可滑動地配合到驅動銷102a上，通過驅動桿102和磁體101一起旋轉，葉片106，107以孔部106a，107a為中心被旋轉驅動，開閉基板的開口部108a。為了防止增加成本，用塑料磁體形成磁體，將驅動銷成一整體地成形。
109是將快門葉片106，107可移動地保持在其與基板108之間的前基板，110是保持定子104，105，并且可旋轉地保持磁體101的后基板。
目前，利用CCD作為攝像元件，將被拍照范圍的像進行光電變換，作為靜止圖像信息記錄在存儲媒體上的數字照相機正在普及。下面，簡單地說明有關這種數字照相機的曝光動作的一個例子。
首先，在攝影之前，接通主電源，當攝像元件變成動作狀態時，快門葉片被保持在能夠使攝像元件曝光的打開的位置。借此，攝像元件重復進行電荷的積累和放出輸送，利用圖像監視器可以觀察被拍照的范圍。
然后，當按下釋放鈕時，根據該時刻的攝像元件的輸出決定光圈值和曝光時間，根據這些數據，有必要縮小曝光開口的孔徑時，首先，驅動光圈葉片，設定規定的光圈值。其次，對放出積累電荷的攝像元件，發出開始電荷積累的指令，與此同時，將該積累開始信號作為觸發信號，起動曝光時間控制電路，經過規定的曝光時間，快門葉片被驅動到遮擋對攝像元件曝光的關閉位置。在遮擋對攝像元件的曝光之后，進行積累的電荷的輸送，經由圖像寫入裝置，將圖像信息記錄到記錄媒體上。之所以在電荷輸送過程中防止對攝像元件曝光，是為了防止在電荷輸送過程中電荷因額外的光線發生變化。
除上述裝置快門裝置之外，還有具有使ND濾光片前進后退的機構的裝置，以及具有使帶有小的光圈直徑的光圈限制構件前進后退的機構的裝置。
上述快門裝置可以減少其厚度，但是，線圈和定子在基板上占據更大的范圍。鑒于這一問題，有人提出了圖18所示的方案。
在該圖中，201是筒狀轉子，201a被磁化成N極，201b被磁化成S極。201c是和轉子201整體成形的臂，驅動銷201d從該臂201c上向轉子201的旋轉軸方向延伸。202是線圈，配置在轉子201的軸方向。203是由軟磁性材料構成的、利用線圈202激磁的定子。定子203具有與轉子201的外周面相對的外側磁極部203a，以及插入轉子201的內部的內筒。204是輔助定子，固定在定子203的內筒上，與轉子201的內周面相對。通過向線圈202上通電，將外側磁極部203a、輔助定子204激磁，轉子202旋轉到規定的位置。207，208是快門葉片，205是基板。快門葉片207，208在孔部207a，208a處可旋轉地安裝到基板205的銷205b，205c上，長孔207b，208b可滑動地配合到驅動銷201d上。206是扭力彈簧，賦予轉子201彈性力，以便把驅動銷201d壓到長孔207b，208b的端部上。通過向線圈202通電，使驅動銷201d克服扭力彈簧206的彈性力與轉子201一起旋轉，將快門葉片207，208以孔部207a，208a為中心旋轉驅動，進行基板的開口部5a的開閉驅動。
利用這種結構的光量調節裝置，可以構成緊湊的光量控制裝置。
圖18所示的光量控制裝置，形成比圖17所示的裝置更適合于小型化的形狀，但僅通過對線圈進行通電的接通、斷開切換，只能將快門葉片207、208保持在開放位置和關閉位置中的一個位置上。即，該光亮調節葉片僅以2個狀態驅動，更具體的說，或驅動其覆蓋開口部、或驅動其退避，人們還希望獲得例如可以設定中間的開口狀態的簡易裝置。

發明內容
本發明的一個方案為一種驅動裝置，該驅動裝置包括具有將外周面沿周向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁體部、能夠以軸為中心旋轉的轉子；至少一個通過與軸平行地延伸形成的、與磁體部的外周面相對的外側磁極部；在與外側磁極部相對的位置處、與磁體的內周面相對的內側磁極部；沿轉子的軸的方向配置、將外側磁極部和內側磁極部激磁的線圈，其特征為，為了將所述轉子保持在三個停止位置上，當令外側磁極部的每一個極的中心角相對于磁體部的被磁化的每一個極的中心角的比值為Y，磁體部的被磁化的每一個極在圓周上的長度相對于磁體部在徑向的厚度的比值為X時，Y和X滿足條件-0.3X+0.72＜Y。
此外，本發明另外一個方案為一種驅動裝置，該驅動裝置包括具有將外周面沿周向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁體部、能夠以軸為中心旋轉的轉子；響應轉子的旋轉而動作的輸出構件；至少一個通過與軸平行地延伸形成的同時、與磁體部的外周面相對的外側磁極部；在與外側磁極部相對的位置處、與磁體的內周面相對的內側磁極部；沿轉子的軸的方向配置、將外側磁極部和內側磁極部激磁的線圈；備有開口部的基板；利用輸出構件驅動、通過向基板的開口部前進和后退使通過開口部的光量變化的光量調節構件，其特征為，為了將所述光量調節構件保持在三個停止位置上，當令外側磁極部的每一個極的中心角相對于磁體部的被磁化的每一個極的中心角的比值為Y，磁體部的被磁化的每一個極在圓周上的長度相對于磁體部在徑向的厚度的比值為X時，Y和X滿足條件-0.3X+0.72＜Y。
此外，本發明的再一個方案為一種透鏡驅動裝置，該驅動裝置包括具有將外周面沿周向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁體部、能夠以軸為中心旋轉的轉子；響應轉子的旋轉動作的輸出構件；至少一個通過與軸平行地延伸形成的同時、與磁體部的外周面相對的外側磁極部；在與外側磁極部相對的位置處、與磁體的內周面相對的內側磁極部；沿轉子的軸的方向配置、將外側磁極部和內側磁極部激磁的線圈；備有開口部的基板；利用輸出構件驅動、通過向基板的開口部前進和后退使通過開口部的光束的焦距變化的透鏡，其特征為，為了將所述透鏡保持在三個停止位置上，當令外側磁極部的每一個極的中心角相對于磁體部的被磁化的每一個極的中心角的比值為Y，磁體部的被磁化的每一個極在圓周上的長度相對于磁體部在徑向的厚度的比值為X時，Y和X滿足條件-0.3X+0.72＜Y。
借此，在不對線圈進行通電時，借助在轉子的磁體部和定子之間作用的齒槽效應轉矩，將轉子保持在磁體部的極與極的邊界部與外側磁極部相對的位置上，同時，對應于向線圈的通電方向，可以使轉子向不同的方向旋轉，因此，本發明可以提供具有三個停止位置的簡易的驅動裝置。
除上面所述之外的本發明的其它目的和優點，通過下面對本發明的優選實施例的描述，對于熟悉本領域的人員，將會變得十分明顯。在下面的描述中，將會參照作為說明書的一部分的用于說明本發明的例子的附圖。但這種例子并沒有完全包括本發明的各種實施例，因此，本發明的范圍由說明書所附權利要求書限定。


圖1是本發明的第一個實施形式中的光量調節裝置的分解斜視圖。
圖2是圖1所示的光量調節裝置的剖面圖。
圖3是本發明的第一個實施形式中轉子位于第三位置時的圖2的B-B剖面圖。
圖4是本發明的第一個實施形式中轉子位于第一位置時的圖2的B-B剖面圖。
圖5是本發明的第一個實施形式中轉子位于第二位置時的圖2的B-B剖面圖。
圖6是表示本發明的第一個實施形式中轉子位于第三位置時的光量調節葉片的旋轉位置的圖示。
圖7是表示本發明的第一個實施形式中轉子位于第一位置時的光量調節葉片的旋轉位置的圖示。
圖8是表示本發明的第一個實施形式中轉子位于第二位置時的光量調節葉片的旋轉位置的圖示。
圖9是表示本發明的第一個實施形式中齒槽效應轉矩的狀態的圖示。
圖10是表示本發明的第一個實施形式中外側磁極的寬度尺寸和齒槽效應轉矩、磁體尺寸的關系的圖示。
圖11是表示用于求出圖10的各種關系用的馬達的種類的圖示。
圖12是表示作為本發明的第一個實施形式中的實驗結果的轉矩與轉子的旋轉相位之間的關系的圖示。
圖13是表示作為本發明的第一個實施形式中的實驗結果的轉矩與轉子的旋轉相位之間的關系的圖示。
圖14是表示作為本發明的第一個實施形式中的實驗結果的轉矩與轉子的旋轉相位之間的關系的圖示。
圖15是表示本發明的第一個實施形式中實驗模型的外側磁極的寬度尺寸和嵌齒扭據、磁體尺寸的關系的圖示。
圖16是本發明的第二個實施形式中的光量調節裝置的分解斜視圖。
圖17是現有技術的快門葉片驅動裝置。
圖18是現有技術的另外一種快門的葉片驅動裝置。
具體實施例方式
下面，根據圖示的實施形式詳細說明本發明。
圖1～圖8是表示本發明的第一個實施形式的光量調節裝置的圖示，其中，圖1是具有光量調節裝置的分解斜視圖，圖2是其剖面圖。在圖2的驅動裝置的剖面圖中，左半部分為存在定子外側磁極部的部分處的剖面圖，右半部分為不存在外側磁極部的部分處的剖面圖。圖3是轉子在第三位置時的圖2的B-B剖面圖，圖4是轉子在第一位置時的圖2的B-B剖面圖，圖5是轉子在第二位置時的圖2的B-B剖面圖。6圖是表示轉子在第三位置時的光量調節葉片的旋轉位置的圖示，圖7是表示轉子在第一位置時的光量調節葉片的旋轉位置的圖示，圖8是轉子在第二位置時的光量調節葉片的旋轉位置的圖示。后面將對轉子的第一位置、第二位置和第三位置進行詳細說明。
在這些圖中，1是具有大致為圓筒狀的磁體部的由塑料磁性材料構成的轉子，磁體部將外周面沿圓周方向分割成4個部分，交替地磁化成S極和N極。更詳細地說，如圖3所示，磁化部1a，1c，其外周面被磁化成N極，磁化部1b，1d，其外周面被磁化成S極。在該第一個實施形式中，磁化極數是4極，但只要在兩極以上即可。在轉子1的磁體部上與其成一體地形成有沿軸向延伸的驅動銷1g。該驅動銷1g的移動范圍被后面所述的基板5的導向槽5b限制。光量調節裝置的驅動裝置，以驅動銷1g在朝向和背離基板5的開口部5a的中心的方向，即基板5的徑向上移動的方式配置。
2是圓筒形的線圈，卷繞在線軸3上。該線圈2與轉子1同心，并且配置于與轉子1在軸向相鄰的位置上，線圈2的外徑與轉子1的磁體部的外徑尺寸基本相同。該驅動裝置為單相驅動，只設置一個線圈2即可。
4是由軟磁性材料構成的定子，定子4由前端部為齒形的外側磁極部4a、4b形成的外筒及圓柱狀的作為內側磁極部的內筒4c構成。外側磁極部4a、4b以規定的間隙并且以規定的角度(參照圖3的角度A)與轉子1的外周面相對地構成。這里的所謂角度是指由各個外側磁極部4a、4b和磁體的旋轉中心位置構成的扇形的中心角。關于該實施形式1中的規定的角度，將在后面加以描述。定子4的圓柱形狀的內筒4c形成內側磁極部。該內筒以與轉子1的內周面以規定間隙相對的方式構成。利用這些轉子1、線圈2、線軸3、還有定子4，構成用于操作光量調節裝置的驅動裝置。
5是光量調節裝置的基板，在中央備有開口部5a。在該開口部5a的前面配置葉片構件，通過控制該葉片構件的旋轉位置，調節通過開口部5a的光量。如圖2所示，轉子1的軸部1e可旋轉地配合到基板5的凹部5c中，軸部1f可旋轉地配合到定子4的內側磁極部的孔部4d中，以這種方式將定子4在其外側磁極部4a、4b處固定在基板5上。
6和7是光量調節葉片，伴隨轉子1的驅動銷1g的移動(旋轉)進行驅動，通過覆蓋開口部5a使開口面積變化(例如使曝光量變化)。光量調節葉片6的圓孔6a與基板5的突起5d可旋轉地配合，長孔6b與轉子1的驅動銷1g可滑動地配合。同樣，光量調節葉片7的圓孔7a可旋轉地與基板5的突起5e配合，長孔7b可滑動地與轉子1的驅動銷1g配合。借此，與轉子1的驅動銷1g的移動相聯動、光量調節葉片6以圓孔6a的軸為中心旋轉，并且光量調節葉片7以圓孔7a的軸為中心旋轉。
圖6為不對線圈2進行通電、轉子處于第三位置(圖3的狀態)時的光量調節葉片6和7的狀態，是通過基板5的開口部5a的光量被減小規定的量的狀態。并且，圖7是對線圈2進行某一方向的通電、并且轉子1位于第一位置(圖4的狀態)時的光量調節葉片6和7的狀態，是光量調節葉片6、7從基板5的開口部5a退避開的狀態。進而，圖8是對線圈進行反方向通電且轉子1處于第二位置(圖5的狀態)時的光量調節葉片6和7的狀態，是光量調節葉片6、7覆蓋基板5的開口部5a的狀態。
即，光量調節葉片6和7具有利用轉子1的停止位置改變通過基板5的開口部5a的光量的作用。具體地說，通過在從開口部5a退避開的第一狀態、蓋住開口部5a的第二狀態、和處于第一狀態和第二狀態之間的第三狀態這三個狀態的變化，使由光量調節葉片6、7形成的開口面積變化，調節通過開口部5a的光量。
8是用于防止光量調節葉片6和7沿軸向脫落的蓋，被固定在基板5上。
圖3表示不對線圈2進行通電、利用轉子1的磁體部和外側磁極部4a、4b所形成的齒槽效應轉矩保持的轉子1的旋轉位置。當從圖3的狀態對線圈2進行通電，分別將轉子4的外側磁極部4a、4b激磁成S極、將內側磁極部激磁成N極時，形成轉子1順時針旋轉、驅動銷1g與導向槽5b的一端碰撞的圖4所示的狀態。在該狀態下，若切斷向線圈2的通電，則轉子1再次返回圖3的狀態。當從圖3的狀態以與先前相反的方向對線圈2通電，分別將定子4的外側磁極部4a、4b激磁成N極，將內側磁極部4c激磁成S極時，轉子1向圖3中的逆時針方向旋轉，形成驅動銷1g與導向槽5b的另一端碰撞的圖5所示的狀態。當從該狀態切斷向線圈的通電時，轉子1再次返回到圖3的狀態。這樣，通過切換對線圈2的通電狀態，驅動銷1g可以在圖3、圖4、圖5所示的三個位置之間往復運動。另外，將圖4所示的轉子1的停止位置作為第一位置，圖5所示的轉子的停止位置作為第二位置，圖3所示的轉子1的停止位置作為第三位置。
由于軸部1e、1f及驅動銷1g與由塑料磁性材料構成的轉子1形成一體，因而，與由單獨的構件構成的情況相比，成本較低，并且可以減少組裝誤差。并且，外側磁極部4a、4b和馬達1的驅動銷1g在轉子1的軸向上的位置重疊，可以抑制大致圓筒形的主驅動裝置的軸向長度L(參照圖2)進而，由于通過從外筒的前端部設置切口、使定子4的外側磁極部4a、4b構成沿著與轉子1的軸向平行的方向延伸的齒形，因而，定子4的直徑可以控制在馬達1的磁體部的直徑加上磁性縫隙及其自身的厚度的最小限度的尺寸內，可以形成直徑非常小的驅動裝置。結果，配置在基板5上的構件的面積非常小，形成緊湊的驅動裝置。
并且，由于用與馬達1的外周面相對的外側磁極部和與內周面相對的內側磁極部夾住轉子1，因此可以構成磁性阻力小的磁路，同時，由向線圈2通電產生的從一個磁極部出來的磁力線通向另一個磁極部，因而，所產生的大多數磁力線作用在夾持于磁極部之間的轉子1上。因而，構成旋轉輸出高的驅動裝置，從而易于小型化。并且，由于只需要一個線圈2就足夠了，所以通電控制電路也很簡單，可以以廉價的成本構成。
下面，對各外側磁極部4a、4b與轉子1相對的角度進行詳細的說明。
在本實施形式中，當不向線圈2通電時，轉子1的旋轉位置保持在圖3所示的第三位置上。采用圖9和圖10對這種狀態進行說明。
在圖9中，縱軸表示發生在外側磁極部和內側磁極部之間、作用在轉子1上的磁力，橫軸表示轉子1的旋轉相位。
在E1點、E2點、E3點所示的部位上，在轉子1即將進行正向旋轉時，使轉子1反向旋轉的力作用；而在轉子1即將進行反向旋轉時，使轉子1正向旋轉的力作用，從而使轉子1返回到原來的位置。在E1點、E2點或E3點，利用磁體和外側磁極部之間的磁力使轉子1穩定地定位。F1點、F2點是當磁體的相位即使只是稍稍偏移時，使其向其前后的E1點、E2點或E3點的位置旋轉的力便作用的不穩定的均衡狀態的停止位置。在不向線圈2通電的狀態下，由于振動及姿勢的變化，轉子1不會停止在F1點、F2點，而是停止在E1點、E2點或E3點的位置上。
E1點、E2點、E3點這種齒槽效應穩定點，當令磁體的磁化極數為NA時，以(360/NA)的周期存在，其中間位置成為F1點、F2點這種不穩定點。
從根據有限元素法進行的數值模擬的結果可以看出，在不向線圈通電的狀態下，外側磁極部與磁體的吸引狀態對應于磁體的磁化的每一個極的角度(磁體的磁化部的中心角)和外側磁極部的與磁體相對的相對角度(圖3中用A表示的角度，是外側磁極部4a與磁體的旋轉中心位置構成的扇形的中心角)的關系而變化。
因此，磁體的齒槽效應位置根據與磁體相對的外側磁極部的角度而變化。即，在外側磁極部的與磁體相對的角度在規定值以下的情況下，磁體的磁極的中心穩定地被保持在與外側磁極部的中心相對的位置。即，圖9中所述的E1點、E2點和E3點就是這種狀態。反之，當外側磁極部的與磁體相對的角度超過規定的值時，磁體的極與極的交界被穩定地保持在與外側磁極部的中心相對的位置，該位置為圖9所述的E1點、E2點和E3點。下面用圖10說明其狀態。
圖10是表示外側磁極部的寬度尺寸與齒槽效應轉矩、磁體的尺寸的關系的圖示。
在圖10中，橫軸是“磁體的厚度/轉子的每一個極的外周長度”，縱軸表示“每一個外側磁極部與磁體相對的相對角度/轉子的每一個極的角度”(換句話說，“每一個外側磁極部的中心角/磁體的每一個極的中心角”)。
例如，在磁體的外徑尺寸為10mm，內徑尺寸為9mm，極數為16極的情況下，磁體的厚度為“(10-9)/2”，磁化的每一個極的外周長度為“10×π/16”，所以，橫軸的“磁體厚度/轉子的每一個極的外周長度”的值為0.255。此外，由于每一個外側磁極部的與磁體相對的相對角度為13度時，轉子的每一個極的角度為22.5度，所以，縱軸的“每一個外側磁極部的與磁體相對的相對角度/轉子的每一個極的角度”為0.578。
圖10中的各點表示在齒槽效應基本上為0或者最小時的馬達的“每一個外側磁極部與磁體相對的相對角度/轉子的每一個極的角度”及“磁體的厚度/轉子的每一個極的外周長度”，它們將圖11所示的9種馬達圖表化。
當令圖10的縱軸為“Y＝每一個外側磁極部的與磁體相對的相對的角度/轉子的每一個極的角度”，橫軸為“X＝磁體的厚度/轉子的每一個極的外周長度”時，這些點處于由公式“Y＝-0.3X+0.63”表示的直線1和由公式“Y＝-0.3X+0.72”表示的直線2包圍的區域內。
圖中直線1以下的范圍，即“Y＜-0.3X+0.63”的范圍，磁體的極的中心穩定地保持在與外側磁極部的中心相對的位置，如果“-0.3X+0.72＜Y”的話，磁體的極與極的交界被穩定地保持在與外側磁極部的中心相對的位置。
在直線1和直線2包圍的區域內，即，在滿足下面的條件的情況下，齒槽效應轉矩極小。
-0.3X+0.63≤Y≤-0.3X+0.72這里，外側磁極部4a、4b相對于磁體的各個相對角A滿足上述條件式即可，在相對角A根據磁體的軸向的位置逐漸變化的情況下，其平均值滿足上述條件式即可。即，例如磁體端面部附近的相對角度A為15度，外側磁極部的前端部附近的相對角度A為13度左右時，將作為它們的平均值的14度用于上述條件式即可。
圖12、圖13、圖14表示實驗結果。
和圖9一樣，圖12、圖13、圖14的縱軸均表示由作用在轉子1上的由外側磁極部和內側磁極部產生的磁力引起的轉矩，橫軸均表示轉子1的旋轉相位。圖中示出在線圈中不通電時的轉矩、即齒槽效應轉矩，以及在線圈端子之間外加3V電壓時產生的轉矩。
構成這種模型的馬達的結構為·磁體，外徑為φ10.6mm，內徑為φ9.8mm，磁化極數16極·線圈，圈數112匝，電阻10Ω·定子的外側磁極部，外徑φ11.6mm，內徑φ11.1mm·定子的內側磁極部，外徑φ9.3mm，內徑φ8.8mm。
馬達的形狀和圖1至圖4所示的一樣。
圖12是外側磁極部相對于磁體的各相對角度A為10.35度的情況。X，Y的值成為X＝0.192，Y＝0.46。
圖13是外側磁極部相對于磁體的各相對角度A為13.45度的情況。這種情況是不通電時產生的轉矩，即齒槽效應轉矩最小的情況。X，Y的值變成X＝0.192，Y＝0.60。
圖14是外側磁極部相對于磁體的各相對角度A為15.52度的情況。X，Y的值變成X＝0.192，Y＝0.69。
在表示由圖10求出的直線的圖15上分別用a，b，c表示具有上述圖12，圖13，圖14所示的特性的結構的裝置。
具有圖12所示的特性的結構的裝置，即，外側磁極部相對于磁體的相對角度A為10.35度的結構的裝置，X＝0.192，Y＝0.46，符合“Y＜-0.3X+0.63”的條件，磁體的穩定位置為磁化部的極的中心與外側磁極部的中心相對的位置。
具有圖13所示的特性的結構的裝置，即，外側磁極部相對于磁體的相對角度A為13.45度的結構的裝置，X＝0.192，Y＝0.60，符合“-0.3X+0.63≤Y≤-0.3X+0.72”的條件，齒槽效應轉矩變成極小。
具有圖14所示的特性的結構的裝置，即，外側磁極部相對于磁體的相對角度A為15.52度的結構的裝置，X＝0.192，Y＝0.69，符合“-0.3X+0.72＜Y”的條件，磁體的穩定位置為磁化部的極的交界與外側磁極部的中心相對的位置。
在本實施形式中，以滿足“-0.3X+0.72＜Y”的方式設定尺寸，在不向線圈2通電的圖3的狀態下，圖9所示的上述E1點、E2點和E3點對應于轉子1的磁體部的極與極的交界Q1穩定地停止在與外側磁極部4a、4b的中心R1相對的位置上的狀態。
在此，在設定與外側磁極部4a、4b的磁體部的外周面相對的相對角度A時，希望對構件尺寸公差及配合間隙等予以考慮。即，在上述情況下，例如即使外側磁極4a、4b的Y值設定的較大，雖然在理論上磁體的極與極的交界穩定地保持在與外側磁極部4a、4b的中心相對的位置上，但是若考慮到構件的公差等，則難以保證磁體的極與極的交界總是穩定地保持在與外側磁極部4a、4b的中心相對的位置上。因此，在設定外側磁極部時，必須留有少量余量，但是若外側磁極部的相對角度A過大，則齒槽效應轉矩過大且存在轉矩下降的傾向，因而，必須著眼于齒槽效應轉矩和必要的轉矩的平衡這一點進行設定。
從圖3所示的狀態對線圈2進行通電時，磁體的極的中心欲與外側磁極部4a、4b的中心位置相對，馬達1旋轉。如果這時使轉子1旋轉至磁體的極的中心和外側磁極部4a、4b的中心位置相對為止，則轉子1位于與圖9的F1點、F2點相對應的位置上。因而，當停止向線圈2通電時，在磁體上施加有向兩個旋轉方向的均等的力，轉子1不限于必須返回到圖3所示的狀態。
因此，在本實施形式中，按如下方式設定基板5的導向槽5b與轉子1的驅動銷1g的關系，使轉子1旋轉至轉子1的中心尚未和外側磁極部4a、4b的中心相對的位置為止。
使圖3所示的轉子1的旋轉位置對應于圖9中的E2點的位置。轉子1的磁體部的極與極的交界部的Q1和外側磁極部4a(對于4b也一樣)的中心R1所成的角度設定為，當如圖4所示，驅動銷1g與導向槽5b的一個端面接觸時，該角度為β(≠0度)。若將這時的轉子1的旋轉位置表示在圖9中，則其對應于E2點和與其相鄰的F2點之間的H點的位置。在該位置上的齒槽效應轉矩(作用在轉子1的磁體部上的轉子1的磁體與定子4之間產生的吸引力引起的扭矩)為T2，力沿著使轉子1返回到E2點的旋轉方向作用。
轉子1的磁體部的極與極的交界部的Q1和外側磁極部4a(對于4b也一樣)的中心R1所成的角度設定為，當如圖5所示，驅動銷1g與導向槽5b的另一個端面接觸時，該角度為α(≠0度)。若將這時的轉子1的旋轉位置表示于圖9，則其對應于E2點和與其相鄰的F1點之間的G點的位置。在該位置上，齒槽效應轉矩為T1，力在使轉子1返回E2點的旋轉方向上作用。
換而言之，轉子1的旋轉角度被設定為，包含作用于轉子1的磁體部上的齒槽效應轉矩處于反向的范圍，并且，不包含轉子1的磁體部的極與極的交界部和外側磁極部的中心位置相對的范圍。
采用這種結構，通過切換向線圈2的通電，轉子1在圖4所示的第一位置和圖5所示的第二位置之間旋轉，從所述任何位置切斷向線圈2的通電時，轉子1均返回圖3所示的第三位置。
光量調節葉片6、7與轉子1聯動地旋轉。如上所述，當轉子1的磁體部位于圖4所示的第一位置時，光量調節葉片6、7處于如圖7所示的從各基板5的開口部5a退避開的位置上。這時，由光量調節葉片6、7形成的開口量達到最大。當轉子1的磁體部處于圖5所示的第二位置時，光量調節葉片6、7處于如圖8所示的閉鎖開口部5a的位置。這時，光量調節葉片6、7形成的開口量達到最小。當轉子1的磁體部處于圖3所示的第三位置時，光量調節葉片6、7成為如圖6所示的堵塞開口部5a的一部分的位置。這時，由光量調節葉片6、7形成的開口量達到圖7時的一半左右。因而，通過對線圈2的通電與否及切換通電方向，光量調節葉片6、7的狀態相對于開口部5a可以控制在開放狀態、中間收縮狀態和閉鎖狀態(從圖6至圖8的某一種狀態)中，從而可以調節通過基板5的開口部5a的光量。進而，在不向線圈2通電時，利用轉子1和磁體部的外側磁極部4a、4b的吸引力，保持中間收縮位置。另外，在第一個實施形式中，設有兩個外側磁極部，但是僅采用一個也可以。
另外，在第一個實施形式中，作為光量調節構件，以光量調節葉片(光圈口徑葉片)為例，記述了是其開口面積變化的例子，但是光量調節構件并不限于此。光量調節葉片也可以為快門葉片，或使不同濃度的ND過濾器相對于開口部進退，以調節通過的光量的光量調節用過濾器板。并且，第一個實施形式中的驅動裝置，以光軸和驅動裝置的旋轉軸平行的方式設置，但是，也可以不平行地設置。并且，被驅動體也可以不為光圈葉片或快門葉片等葉片構件，而采用其它構件。
圖16是表示本發明第二個實施形式的透鏡驅動裝置的分解斜視圖。它是用于沿光軸方向驅動透鏡的裝置。由馬達1、線圈2、線軸3、定子4構成的驅動裝置，除了在轉子上設置沿徑向延伸的臂1h、并且在其前端設置1g以外，采用與第一個實施形式基本上相同的結構。
在圖16中，10是透鏡保持器、11是固定在透鏡保持器10上的透鏡。12和13是平行于透鏡11的光軸設置的軸，用于當透鏡保持器10移動時對其進行引導。軸12和13沿相對于驅動裝置的轉子的旋轉軸正交的方向配置。
透鏡保持器的配合部10a和配合部10b可以滑動地與軸12和軸13配合，且可以沿著所述軸往復運動。并且，保持器10具有臂部10c，在其前端設有滑動部10d，在該滑動部10d上可滑動地配合有轉子1的驅動銷1g，透鏡保持器10對應于驅動銷1g的移動沿光軸方向移動。
由于驅動裝置與第一個實施形式中說明的驅動裝置相同，所以通過對線圈2的通電與否及切換通電方向，可以使轉子1的驅動銷1g停止在三個位置上，可以與此聯動地將透鏡保持在三個位置上。通過使透鏡沿著相對于光軸平行的方向移動，可以形成可對三個焦距進行任意選擇的透鏡驅動裝置。并且，在選擇其中的一個焦距的情況下，不對線圈通電，而利用齒槽效應轉矩保持透鏡的位置，從而可以節省電力。
另外，轉子的驅動銷1g和設有驅動銷1g的臂1h，也可以不與轉子的磁體部成一體地成型，而是設置與磁體部聯動的單獨構件。
并且，也可以將驅動裝置這樣地構成，即以與透鏡的光軸平行的方式配置驅動裝置的旋轉軸，相對于光軸沿垂直方向移動透鏡。若在透鏡保持器上相互錯開地配置三種不同的透鏡，則可以構成對應于轉子的旋轉可以選擇三種透鏡的透鏡驅動裝置。
如上所述，采用上述實施形式，每個極外側磁極部的中心角相對于磁體部的被磁化的每個極的中心角的比值為Y，磁體部的被磁化的每個極的圓周上的長度相對于磁體部的徑向的厚度的比值為X，通過以滿足-0.3X+0.72＜Y的方式設定驅動裝置，齒槽效應轉矩以使磁體部的被磁化的極與極的交界部與外側磁極部的中心位置相對的方式作用。
因此，在不進行通電時，利用在轉子的磁體部和定子之間作用的齒槽效應轉矩，將轉子保持在磁體部的極與極的交界部與外側磁極部相對的位置上，可以使轉子沿對應于線圈通電方向的方向旋轉，可以提供具有三個停止位置的簡單的驅動裝置。
權利要求
1.一種驅動裝置，包括具有將外周面沿周向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁體部、能夠以軸為中心旋轉的轉子；至少一個通過與前述軸平行地延伸形成的同時、與前述磁體部的外周面相對的外側磁極部；在與前述外側磁極部相對的位置處、與前述磁體的內周面相對的內側磁極部；和沿前述轉子的軸向配置、將前述外側磁極部和前述內側磁極部激磁的線圈，其特征為，為了將前述馬達保持在三個停止位置上，當令前述外側磁極部的每一個極的中心角相對于前述磁體部的被磁化的每一個極的中心角的比值為Y，前述磁體部的被磁化的每一個極在圓周上的長度相對于前述磁體部在徑向的厚度的比值為X時，Y和X滿足條件-0.3X+0.72＜Y。
2.如權利要求1所述的驅動裝置，其特征為，它還具有限制構件，前述限制構件對前述轉子的動作范圍加以限制，前述動作范圍包含由在前述轉子的磁體部和前述外側磁極部之間作用的磁力產生的吸引力的方向相反的區域，不包含前述磁體部的被磁化的極的中心與前述外側磁極部的中心相對的區域。
3.一種光量調節裝置，包括具有將外周面沿周向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁體部、能夠以軸為中心旋轉的轉子；響應前述轉子的旋轉而動作的輸出構件；至少一個通過與前述軸平行地延伸形成的同時、與前述磁體部的外周面相對的外側磁極部；在與前述外側磁極部相對的位置處、與前述磁體的內周面相對的內側磁極部；沿前述轉子的軸的方向配置、將前述外側磁極部和前述內側磁極部激磁的線圈；備有開口部的基板；利用前述輸出構件驅動、通過向前述基板的開口部前進和后退使通過前述開口部的光量變化的光量調節構件，其特征為，為了前述將光量調節構件保持在三個停止位置上，當令外前述側磁極部的每一個極的中心角相對于前述磁體部的被磁化的每一個極的中心角的比值為Y，前述磁體部的被磁化的每一個極在圓周上的長度相對于前述磁體部在徑向的厚度的比值為X時，Y和X滿足條件-0.3X+0.72＜Y。
4.如權利要求3所述的光量調節裝置，其特征為，在前述基板上形成與前述輸出構件配合、限制前述輸出構件的動作范圍的導向槽，前述導向槽的形成方式為，使前述動作范圍包含由在前述轉子的磁體部和前述外側磁極部之間作用的磁力產生的吸引力的方向相反的區域，不包含前述磁體部的被磁化的極的中心與前述外側磁極部的中心相對的區域。
5.如權利要求3所述的光量調節裝置，其特征為，以在不對前述線圈進行通電時的前述轉子的停止位置為界，通過切換向前述線圈的通電方向，前述轉子向相反的方向旋轉。
6.如權利要求3所述的光量調節裝置，其特征為，通過從筒的前端部設置切口，前述外側磁極部形成沿前述轉子的軸向延伸的齒形。
7.如權利要求3所述的光量調節裝置，其特征為，成為前述轉子的旋轉中心的軸的一端可旋轉地配合到與前述基板的開口部錯開地設置在前述基板上的孔部，其另一端可旋轉地配合到設置在前述內側磁極部的中心部中的孔部內。
8.一種透鏡驅動裝置，包括具有將外周面沿周向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁體部、能夠以軸為中心旋轉的轉子；響應前述轉子的旋轉動作的輸出構件；至少一個通過與前述軸平行地延伸形成的同時、與前述磁體部的外周面相對的外側磁極部；在與前述外側磁極部相對的位置處、與前述磁體的內周面相對的內側磁極部；沿前述轉子的軸的方向配置、將前述外側磁極部和前述內側磁極部激磁的線圈；備有開口部的基板；利用前述輸出構件驅動、通過向前述基板的開口部前進和后退使通過前述開口部的光束的焦距變化的透鏡，其特征為，為了將前述透鏡保持在三個停止位置上，當令前述外側磁極部的每一個極的中心角相對于前述磁體部的被磁化的每一個極的中心角的比值為Y，前述磁體部的被磁化的每一個極在圓周上的長度相對于前述磁體部在徑向的厚度的比值為X時，Y和X滿足條件-0.3X+0.72＜Y。
9.如權利要求8所述的透鏡驅動裝置，其特征為，在前述基板上形成有與前述輸出構件配合、限制前述輸出構件的動作范圍的導向槽，前述導向槽的形成方式為，使前述動作范圍包含由在前述轉子的磁體部和前述外側磁極部之間的磁力產生的吸引力的方向相反的區域，不包含前述磁體部的被磁化的極的中心與前述外側磁極部的中心相對的區域。
全文摘要
一種驅動裝置，該驅動裝置包括具有將外周面沿周向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁體部、能夠以軸為中心旋轉的轉子；至少一個通過與軸平行地延伸形成的、與磁體部的外周面相對的外側磁極部；在與外側磁極部相對的位置處、與磁體的內周面相對的內側磁極部；沿轉子的軸的方向配置、將外側磁極部和內側磁極部激磁的線圈，其特征為，為了將轉子保持在三個停止位置上，當令外側磁極部的每一個極的中心角相對于磁體部的被磁化的每一個極的中心角的比值為Y，磁體部的被磁化的每一個極在圓周上的長度相對于磁體部在徑向的厚度的比值為X時，Y和X滿足條件－0.3X+0.72＜Y。
文檔編號H02K37/12GK1481065SQ0314984
公開日2004年3月10日 申請日期2003年7月28日 優先權日2002年7月29日
發明者堀池香織 申請人:佳能株式會社