驅動裝置、光量調節裝置以及鏡頭驅動裝置的制作方法

專利名稱：驅動裝置、光量調節裝置以及鏡頭驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及適用于數字照相機等攝像裝置中的快門等的驅動裝置，光量調節裝置，以及適用于驅動照相裝置的鏡頭的鏡頭驅動裝置的改進。
在該圖中，101是作為永磁鐵的磁鐵，102是驅動桿，102a是設于驅動桿102上的驅動銷。驅動桿102固定在磁鐵101上，與磁鐵101成一整體地旋轉。103是線圈，104，105是由軟磁性材料構成的定子，利用線圈103對其勵磁。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被勵磁，磁鐵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和磁鐵101一起旋轉，葉片106，107以孔部106a，107a為中心被旋轉驅動，從而開閉基板的開口部108a。為了防止增加成本，用塑料磁鐵形成磁鐵，并對驅動銷整體成形而成。
109是將快門葉片106，107可移動地保持在基板108之間的前基板，110是保持定子104，105，并且可旋轉地保持磁鐵101的后基板。
目前，利用CCD作為攝像元件，將被拍照范圍內的像進行光電變換，作為靜止圖象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在攝像元件上曝光的打開的位置。借此，在攝像元件上重復進行電荷的積累和放出輸送，利用圖象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，在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，指示電荷積累的開始，與此同時，將該積累開始信號作為觸發信號，起動曝光時間控制回路，經過規定的曝光時間后，快門葉片被驅動到遮擋向攝像元件上曝光的關閉位置。在遮擋對攝像元件的曝光之后，進行積累的電荷的輸送，經由圖象寫入裝置，將圖象信息記錄到記錄媒體上。在電荷輸送過程中，防止向攝像元件曝光，以便防止在電荷輸送過程中由額外的光線引起電荷的變化。
除上述裝置快門裝置之外，還有具有使ND濾光片進、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機構進、退的機構的裝置。
上述快門裝置可以減少其厚度，但是，會使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17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的旋轉方向延伸。202是線圈，配置在轉子201的軸向方向。203是由軟磁性材料構成的利用線圈202勵磁的定子。定子203具有與轉子201的外周面相向的外側磁極部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的內周面相向。通過向線圈202上通電，對外側磁極部203a、輔助定子204進行勵磁，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，向轉子201施加彈性力，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反抗扭力彈簧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，從而進行基板的開口部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17所示的光量控制裝置，構成比圖16所示的裝置更適合于小型化的形狀，但在抗拒扭力彈簧的彈性力使快門葉片移動到關閉的位置并使其保持在該位置時，必須持續地通電。此外，也可以考慮采用不用扭力彈簧，通過向線圈上通電將快門葉片保持在開、閉的位置的結構，但在這種情況下，由于將被驅動機構保持在與基板的長孔的端部相接觸的位置，所以，也不得不持續向線圈通電。從而，為了達到節省電力，還有需要改進的余地。
此外，本發明的驅動裝置包括轉子，該轉子具有將外周面沿周向方向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；輸出部件，該輸出部件響應轉子的旋轉而進行動作；至少一個外側磁極部，該外側磁極部通過與軸平行地延伸形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部，該內側磁極部位于外側磁極部的相向位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈，該線圈沿轉子的軸的方向配置，用于對外側磁極部和內側磁極部進行勵磁；基板，該基板備有開口部；光量調節部件，該光量調節部件在輸出驅動下，通過相向于基板的開口部進、退而使通過開口部的光量發生變化；并且，所述驅動裝置將光量調節部件保持在兩個停止位置，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
此外，本發明的鏡頭驅動裝置包括轉子，該轉子具有將外周面沿周向方向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；輸出部件，該輸出部件響應轉子的旋轉而進行動作；至少一個外側磁極部，該外側磁極部通過與軸平行地延伸形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部，該內側磁極部位于外側磁極部相向的位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈，該線圈沿轉子的軸的方向配置，用于對外側磁極部和內側磁極部進行勵磁；基板，該基板備有開口部；鏡頭，該鏡頭在輸出部件對驅動下，通過相向于基板的開口部進、退，使通過開口部的光束的焦距發生變化；并且，所述驅動裝置將鏡頭保持在兩個停止位置，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
借此，利用作用在磁鐵部和外側磁極部之間的磁力將轉子穩定地保持在規定的兩個部位，一旦向線圈進行通電使轉子旋轉到兩個部位中的一個部位后，即使切斷向線圈上的通電，也可以將轉子保持在其旋轉位置上，由此可以節省電力地進行轉子的兩個位置的控制。
除上面所述之外的本發明的其它目的和優點，將在以下的對本發明的最佳實施方式的說明中得到明確。以下將結合附圖對本發明的實施例進行說明。以下所述實施例不能窮盡本發明的各種實施方式，本發明的范圍由各權利要求項所確定。


圖1是本發明第一種實施方式的光量調節裝置的分解透視圖。
圖2是圖1所示的光量調節裝置的剖面圖。
圖3是本發明第一種實施方式的快門閉鎖時的沿圖2的B-B線的剖面圖。
圖4是本發明第一種實施方式的快門打開時的沿圖2的B-B線的剖面圖。
圖5是本發明第一種實施形式的齒槽效應扭矩的狀態示意圖。
圖6是本發明第一種實施形式的外側磁極的寬度尺寸和齒槽效應扭矩、磁鐵尺寸的關系示意圖。
圖7是用于求出圖6的各種關系的馬達的種類示意圖。
圖8是作為本發明第一種實施形式中的試驗結果的扭矩與轉子的旋轉相位之間的關系示意圖。
圖9是作為本發明第一種實施形式中的試驗結果的扭矩與轉子的旋轉相位之間的關系示意圖。
圖10是表示作為本發明第一種實施形式中的試驗結果的扭矩與轉子的旋轉相位之間的關系示意圖。
圖11是本發明第一實施形式中實驗模型的外側磁極的寬度尺寸和齒槽效應扭矩、磁鐵尺寸的關系示意圖。
圖12是本發明第二實施形式中的光量調節裝置的分解透視圖。
圖13是本發明第三種實施方式中的光量調節裝置的分解透視圖。
圖14是本發明第三種實施方式中的光量調節裝置的剖面圖。
圖15是表示本發明第四種實施形式的鏡頭驅動裝置的透視圖。
圖16是現有技術中的快門葉片驅動裝置。
圖17是現有技術中的另外一種快門的葉片驅動裝置。
圖1～圖4是表示根據本發明的第一種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快門葉片驅動機構的分解透視圖，圖2是其剖面圖，圖3是快門閉鎖時沿圖2的B-B的剖面圖，圖4是快門打開時沿圖2的B-B的剖面圖。
在這些圖中，1是具有大致為圓筒狀的磁鐵部的由塑料磁鐵材料構成的轉子，磁鐵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被其外周面被磁化成S極。在該第一種實施形式中，磁化極數是4極，但兩極以上即可。2是圓筒形線圈，線圈2與轉子1同心，并且，在轉子1的軸向方向配置在與轉子1相鄰的位置上，線圈2，其外徑與轉子1的磁鐵部的外徑基本上相同。
3是由軟磁性材料構成的定子，定子3由前端部形成齒形的外側磁極部3a的外筒及圓柱狀的內筒3b構成。外側磁極部3a形成從定子3的外筒延伸的與磁鐵1的旋轉軸平行的板狀的形狀，同時，與轉子1的外周面具有規定的間隔，并以規定的角度與該外周面相向地構成(參照圖3)。這里的所謂角度是指由外側磁極部3a和磁鐵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。4是輔助定子，其內徑部4a(參照圖2)配合固定到定子3的內筒3b上。此外，在輔助定子4的外徑部上，以與定子3的外側磁極部3a相向的相位形成圖3所示的相向部4b。
利用定子3的圓柱形的內筒3b和輔助定子4構成內側磁極部。內側磁極部由相向部4b向外側磁極部3a突出地形成，但它既可以是簡單的圓筒狀，也可以僅由內筒3b構成內側磁極。但設置圖3所示的相向部4b時，與不設置所述相向部的情況相比，轉子1的扭矩更大。
在轉子1上，在不與外側磁極部3a相向的位置上，成一整體地形成臂1g，在臂1g的前端上，形成作為轉子的輸出部件的驅動銷1h。此外，驅動銷1h沿著指向或者遠離后面所述的基板5的開口部5a的中心的方向，即其在相向槽5e的引導下，大致沿基板5的半徑方向移動。
5是光量調節裝置的基板，基板5備有開口部5a。轉子1，如圖2所示，其軸部1e與基板5的凹部5d可旋轉地配合，軸部1f以可旋轉地配合到定子3的內側磁極部前端的孔3c內的方式安裝。定子3在外側磁極部3a處固定到基板5上。由于轉子1其軸部1f可旋轉地配合到孔3c內，所以，對于內側磁極部、外側磁極部與轉子1的間隙，其部件的累計誤差非常小，因此大量生產時的性能十分穩定。
線圈2配置在與轉子1在軸向方向相鄰的位置上，此外，轉子1在其旋轉的過程中的中心位置位于基板開口部5a的外側(軸1e和凹部5d的位置)，其旋轉軸的方向與開口部5a的光軸并行地配置。
6是與基板5之間保持規定的空間、在空間內可移動地保持后面所述的光量調節用的快門葉片7，8的基板，并備有開口部6a。7，8是作為光量調節部件的快門葉片。孔7a，8a分別可旋轉地配合到基板5的銷5b，5c內。此外，長孔7b，8b可滑動地配合到轉子1的驅動銷1h上，隨著轉子1的旋轉驅動快門葉片7，8。使基板5的開口部5a的開口量變化。
圖3中轉子1的旋轉位置，是由快門葉片7，8將開口部5a關閉的狀態，圖4中轉子1的旋轉位置是葉片7，8離開開口部5a的退避位置，此時開口部5a處于開放的狀態。
在從圖3的狀態向線圈2上進行通電，分別將定子3的外側磁極部3a勵磁成S極，將作為內側磁極部的一部分的輔助定子4勵磁成N極時，轉子1沿順時針方向旋轉，成為圖4所示的狀態，將開口部5a打開。當從該圖4的狀態向線圈2上通以與前述通電電流反向的電流，分別將定子3的外側磁極部3a勵磁成N極，將作為內側磁極部的一部分的輔助定子4勵磁成S極時，轉子1在圖4中沿逆時針方向旋轉，變成圖3所示的將開口部5a關閉的狀態。通過這樣切換向線圈2上通電的方向，驅動銷1h可以在圖3所示的位置和圖4所示的位置進行往復運動。
由于設置在轉子1上的驅動銷1h，夾持轉子1，配置在外側磁極部3a的相反側，遠離外側磁極部3a，所以，即使用磁性材料制成驅動銷1h而使其磁化，驅動銷1h發生的電磁力也非常小，對磁鐵的整個輸出特性基本上不會產生影響。從而，可以制成動作特性穩定的驅動裝置。
此外，由于驅動銷1h和由塑料磁性材料構成的轉子1成一整體地成形，所以，與利用另外的部件構成的情況相比，成本低，組裝誤差小。此外，外側磁極部3a和具有驅動銷1h的臂1g在轉子1的軸向方向的位置是重合的，可以抑制大致未圓筒狀的本驅動裝置的軸向方向的長度(參照圖2)。
進而，由于使定子3的外側磁極部3a沿著和轉子1的軸向的平行方向延伸而成齒狀(在用多個構成外側磁極部的的場合，為梳齒狀)，所以，可以將定子3的直徑抑制在將磁隙和本身厚度與轉子1的磁鐵部的直徑之和的最小限度的尺寸，可以制成直徑非常小的驅動裝置。
在上述結構中，由于線圈2配置在轉子1的軸向方向，在具有最大寬度的部位處，也可以將驅動裝置的直徑抑制成為上述定子3的直徑與上臂1g的長度之和。從而，如從圖3中可以看出的，配置在基板5上的部件的面積非常小，構成緊湊的驅動裝置。
此外，由于由分別和轉子1的外周面及內周面相向的外側磁極部和內側磁極部構成夾持轉子1的磁路，所以，能夠構成磁阻小的磁路，同時，由于通過向線圈2通電從一個磁極部出來的磁力線流入另一個磁極部，所以，所產生的磁力線的大部分都作用在臂夾持在磁極部之間的轉子1上。因此，成為旋轉輸出高的驅動裝置，從而容易小型化。此外，由于只用一個線圈2就足夠了，所以通電控制回路也簡單，成本也低。
接下來，說明外側磁極3a的詳細形狀。
轉子1在不向線圈2通電時，在快門打開或者閉鎖的狀態下保持其旋轉位置。下面用圖5和圖6說明裝置狀態。
在圖5中，縱軸表示發生在外側磁極部和內側磁極部之間的作用在轉子1上的磁力，橫軸表示轉子1的旋轉相位。
E1點，E2點所示情況為，分別是即將進行正向旋轉時，在反向旋轉力的作用下而返回到原來的位置的情況，以及即將進行反向旋轉時，在正向旋轉力的作用下返回到原來的位置的情況。即，在磁鐵和外側磁極部之間的磁力的作用下，將轉子1穩定地定位在E1點或者E2點處時的齒槽效應的位置。F1點，F2點，F3點是當磁鐵的相位稍稍偏移時，旋轉力在前后的E1點或者E2點的位置起作用下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不能停止在F1點，F2點，F3點，而是停止在E1點或者E2點的位置。
E1，E2點這種齒槽效應穩定點，當令磁鐵的磁化極數為NA時，以(360/NA)的周期存在，其中間位置成為F1點，F2點，F3點這種不穩定點。
利用有限元法數值模擬的結果，可以根據磁鐵磁化的每一個極的角度(磁鐵的磁化部的中心角)和與外側磁極部與磁鐵的相向角度(圖3中用A表示的角度，是外側磁極部3a與磁鐵的旋轉中心位置構成的扇形的中心角)的關系，清楚地看到在不向線圈通電的狀態下的外側磁極部與磁鐵的吸引狀態變化的情況。
借此，利用外側磁極部與磁鐵的相向角度，變化磁鐵的齒槽效應位置。即，在外側磁極部與磁鐵相向的角度在規定值以下的情況下，磁鐵的磁極的中心穩定地被保持在與外側磁極部的中心相向的位置。即，圖5中所述的E1點和E2點就是這種狀態。反之，當外側磁極部與磁鐵相向的角度超過規定的值時，磁鐵的極與極的交界被穩定地保持在與外側磁極部的中心相向的位置，該位置為圖5所述的E1點和E2點。下面用圖6說明其形式。
圖6是表示外側磁極部的寬度尺寸與齒槽效應扭矩，磁鐵的尺寸的關系的圖示。
在圖6中，橫軸是“磁鐵的厚度/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鐵磁鐵的相向角度/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/磁鐵的每一個極的中心角”)。
例如，在磁鐵的外徑尺寸為10mm，內徑尺寸為9mm，極數為16極的情況下，磁鐵的厚度為“(10-9)/2”，每一個磁化的極的外周長度為“10×π/16”，所以，橫軸的“磁鐵厚度/轉子的每一個極的外周長度”的值為0.255。此外，外側磁極部的每一個相向于磁鐵的相向角度為13度時，由于轉子的每一個極的角度為22.5度，所以，縱軸的“外側磁極部的每一個相向于磁鐵的相向角度/轉子的每一個極的角度”為0.578。
圖6中的各點是齒槽效應扭矩基本上為0或者最小時，將馬達的“外側磁極部每一個相向于磁鐵的相向角度/轉子的每一個極的角度”及“磁鐵的厚度/轉子的每一個極的外周長度”繪制成的圖，圖7所示為對9種馬達制成的圖表。
當令圖6的縱軸為“Y＝外側磁極部的每一個相向于磁鐵的相向的角度/轉子的每一個極的角度”，橫軸為“X＝磁鐵的厚度/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，將磁鐵的極的中心穩定地保持在與外側磁極部的中心相向的位置，如果“Y＞-0.3X+0.72”的話，磁鐵的極與極的交界部位穩定地保持在與外側磁極部的中心相向的位置。
直線1和直線2包圍的區域，即，在滿足下面的條件的情況下，齒槽效應扭矩極小。
此處，外側磁極部3a相向于磁鐵的各個相向角A，由于磁鐵的軸向方向的位置的變化而緩慢的變化的情況下，平均的相向角度滿足上述條件式即可。即，例磁鐵端面部附近的相向角度A例如為15度時，外側磁極部的前端部附近的相向角度A為13度左右，可以將作為它們的平均值的14度用于上述條件式。
圖8，圖9，圖10中表示實驗結果。
圖8，圖9，圖10都和圖5一樣，縱軸表示由作用在轉子1上的由外側磁極部和內側磁極部產生的磁力引起的扭矩，橫軸表示轉子1的旋轉相位。表示在線圈中不通電時的扭矩、即齒槽效應扭矩，以及在線圈端子之間外加3V電壓時產生的扭矩。
構成這種模型的馬達的結構為·磁鐵，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8是外側磁極部相向于磁鐵的各相向角度A為10.35度的情況。X，Y的值，成為X＝0.192，Y＝0.46。
圖9是外側磁極部相向于磁鐵的各相向角A為13.45度的情況。這種情況是不通電時產生的扭矩，即齒槽效應扭矩變得最小的情況。X，Y值變成X＝0.192，Y＝0.60。
圖10是外側磁極部相向于磁鐵的各相向角A為15.52度的情況。X，Y值變成X＝0.192，Y＝0.69。
在表示由圖6求出的直線的圖11上分別用a，b，c表示上述圖8，圖9，圖10的結構。
具有圖8所示的特性的結構，即，外側磁極部相向于磁鐵的相向角度A為10.35度的結構，X＝0.192，Y＝0.46，符合“Y＜-0.3X+0.63”的條件，磁鐵的穩定位置為磁化部的極的中心與外側磁極部的中心相向的位置。
具有圖9所示的的特性的結構，即，外側磁極部相向于磁鐵的相向角度A為13.45度的結構，X＝0.192，Y＝0.60，符合“-0.3X+0.63≤Y≤-0.3X+0.72”的條件，齒槽效應扭矩變成極小。
具有圖10所示的特性的結構，即，外側磁極部相向于磁鐵的相向角度A為15.52度的結構，X＝0.192，Y＝0.69，符合“Y＞-0.3X+0.72”的條件，磁鐵的穩定位置為磁化部的極的交界部位與外側磁極部的中心相向的位置。
在本實施形式中，以滿足“Y＜-0.3X+0.63”的方式設定尺寸，在不向線圈2通電的狀態下，圖5所示的上述E1點和E2點，成為轉子1的極的中心與定子3的外側磁極部3a的中心相向的位置，轉子1在極的中心穩定地停止在與外側磁極部3a的中心相向的位置上。
但是，即使從轉子1的極的中心與外側磁極部3a的中心相向的狀態向線圈2通電，將外側磁極部3a勵磁，由于向兩個旋轉方向施加均等的力，所以在轉子1上不會產生旋轉力矩。
因此，在本實施形式中，按如下方式設定基板5的導向槽5e與轉子1的驅動銷1h的關系，直到轉子1的中心和外側磁極部3a的中心相向的位置，轉子1不會旋轉。
如圖3所示，當驅動銷1h與導向槽5e的一個端面接觸時，轉子1與磁鐵部的極，即，令磁化部1b的中心Q1與定子3的外側磁極部3a的中心R1構成的角度為α(≠0度)的方式設定。當從圖3的狀態向線圈2通電，將外側磁極部3a勵磁成S極時，在轉子1上產生順時針的旋轉力，成為圖4所示的將開口打開的狀態。
此外，當把圖3的狀態對應到圖5中時，成為G點的位置。在該位置的齒槽效應扭矩(在作用于轉子1上在定子3之間產生的吸引力)為T2，它成為作用在將要返回到E1點的旋轉方向的負力(圖3中逆時針方向的力)。即，在轉子1的驅動銷1h與基板5的導向槽5e的一個端面接觸的位置處的轉子1的磁鐵部的保持力成為T2。從而，在圖3的狀態，即使切斷的線圈2的通電，轉子1的磁鐵部也可以穩定地停止在該位置(圖3的位置)。
同樣地，關于轉子1的順時針方向旋轉，當驅動銷1h與導向槽5e的另一個端面接觸時，轉子1的磁鐵部極，極磁化部1b的中心Q2與定子3的外側磁極部3a的中心R1構成的角度設定成β度(≠0度)。與圖3一樣，即使在圖4所示的打開開口的狀態切斷通電，轉子1也可以穩定地停止在該位置(圖4的位置)。
但把圖4的狀態對應到圖5上時，成為H點的位置。在該位置的齒槽效應扭矩(發生在與定子3之間的作用到轉子1上的吸引力)為T1，它成為作用到即將進入E2點的旋轉方向的正力(圖4中順時針方向的力)。即，成為基板5的導向槽5e的另一個端面與轉子1的驅動銷1h接觸的位置的保持力T1。借此，在線圈2不通電時，轉子1穩定地停止在該位置(圖4的位置)上。在圖3的狀態和圖4的狀態，設定成轉子1旋轉θ度。
當從圖4的狀態向線圈2進行反方向通電，將定子3的外側磁極部3a勵磁成N極時，在轉子1的磁鐵部產生逆時針方向的旋轉力，變成圖3所示的關閉開口部的狀態。當變成圖3所示的這種狀態時，即使切斷向線圈2上的通電，也像前面所述的那樣原封不動保持這種狀態。
如上所述，通過切換向線圈2上的通電方向，將轉子1的磁鐵部從圖3所示的狀態切換到圖4所示的狀態，或者從圖4所示的狀態切換到圖3所示的狀態。
這樣，在以滿足上述的條件的方式設定外側磁極部的形狀的同時，設定轉子1的旋轉角度，使其包含作用到轉子1的磁鐵部上的齒槽效應力的反向范圍，而不包含轉子的磁化部的中心位置與外側磁極部的中心位置相向的范圍，借此，可以構成在不通電的狀態下能夠將轉子1保持在兩個停止位置上的驅動裝置。
快門葉片7和快門葉片8與轉子1連動旋轉。如上所述，當轉子1的磁鐵不處于圖4的狀態時，快門葉片7和快門葉片8分別處于從基板5的開口部5b退避的位置。另一方面，當轉子1的磁鐵不處于圖3所示的位置時，由快門葉片7和快門葉片8將基板5的開口部5b閉鎖。從而，通過切換向線圈2上通電的方向，能夠將快門葉片7和快門葉片8的位置控制在開放位置和閉鎖位置，可以控制通過基板6的開口部6a和基板5的開口部5b的光量。
進而，在不向線圈2上通電時，利用轉子1的磁鐵部和磁極部的吸引力保持各個位置。借此，即使不通電，也不會由于振動等引起快門葉片7和快門葉片8的位置的變化，在提高快門的可靠性的同時，節省能量。
從而，在本實施形式中的光量調節裝置，起著不管是在打開的位置還是在關閉的位置，在不通電的狀態下就可以保持這些位置的快門裝置和光圈裝置的作用。在本實施形式中，將外側磁極部制成一個部位處的齒形，但也可以如后面所述，設置多個。
圖12是表示根據本發明的第二種實施形式的光量調節裝置的圖示，是代替圖1至圖4所述的快門葉片，用于驅動調節進入攝像元件的光量的光圈部件的例子。更詳細地說，是一種用轉子1驅動ND濾光片、使之在開口內進退從而具有調節透過的光量的功能的光量調節裝置。和圖1相同的部分(包括形狀和材料)標注相同的標號。
在該圖中，10是作為光量調節部件的ND濾光片，孔10a可旋轉地配合到基板5的突起5b上。10b是設置在ND濾光片10上的長孔，長孔10b和上述第一種實施形式中的快門葉片7或者8一樣，與轉子1的驅動銷1h可滑動地配合。通過轉子1的驅動銷1h的旋轉，ND濾光片10進入基板5的開口部5a內，可以向減少透過光量的位置以及向從開口部5a退避的位置移動。借此，調節通過開口部5a的光量。
不言而喻，代替ND濾光片10，也可以使具有小孔徑的的開口部的開口調節板進退。
圖13是根據本發明的第三種實施形式的光量調節裝置的圖示，與圖1相同的部分(包括形狀和材料)標注相同的標號。
在該圖中，20是光圈孔徑板，由遮光性塑料或者金屬構成，孔部20a可旋轉地配合到基板5的突起5b上。20c是孔徑小于基板5的開口部5a的開口部，開口部之外，由具有遮光性的材料構成。光圈孔徑板20，其長孔20b與上述第二種實施形式中的ND濾光片10一樣，可以滑動地與轉子1的驅動銷1h配合，利用轉子1的驅動銷1h的旋轉位置進入基板5的開口部5a內，可以向減小開口直徑的位置和從開口部5a退避的位置移動。借此，調節通過開口部5a的光量。在這種方法中，在調節光量的位置的狀態，即使切斷通電，也可以保持這種狀態。
在上述第二種實施形式和第三種實施形式中，磁鐵部的極數是4極，但極數并沒有限制。
此外，在上述實施形式中，外側磁極部設在一個部位處，但也可以設置在磁鐵的磁化極數的一半或一半以下的部位處。即，由于磁鐵磁化成4極，所以也可以在其一半的部位的2處設置外側磁極部。在這種情況下，外側磁極部以轉子1的旋轉中心為中心，相互錯開720/n度的整數倍(n為磁化極數，在上述各實施形式中，n＝4)進行配置。在圖14中，表示出這種情況的剖面平面圖。磁化極數為8時，720/8度的整數倍，例如可以有相互離開90度或者180的四個部位，3個部位，2個部位。
在圖14中，33是定子，由于磁鐵的磁化極數是4極，所以，在相隔180度的兩個部位處有外側磁極部33a，33c。33b是內筒。
外側磁極部33a，33c和上述個實施形式一樣，具有沿著與轉子1的磁鐵部的軸向方向平行的方向延伸并形成齒狀。在這種情況下，由于具有多個，所以構成梳齒狀。當令n為磁化極數時，定子33的外側磁極部33a，33c以錯開720/n度的相位形成。由于磁鐵的磁化極數n＝4，所以，為180度。在輔助定子4的外徑部上，以和定子33的外側磁極部33a，33c相向的相位形成相向部4b，4c。
圖15是表示根據本發明的第四種實施形式的鏡頭驅動裝置的圖示，和圖1相同的部(包括形狀和材料)賦予相同的標號。
在上述各實施形式中，驅動快門葉片和光圈部件，不言而喻，也可以是驅動其它機構的結構。圖15所示的鏡頭驅動裝置，代替上述光量調節裝置的快門葉片和光圈部件，用于驅動鏡頭。
40上鏡頭保持器，41是安裝在鏡頭保持器上的鏡頭。鏡頭保持器40的孔部40a可旋轉地配合到基板的突起5b上。40b是設置在鏡頭保持器40上的長孔，長40b與上述各實施形式中的快門葉片8或者9一樣，可滑動地配合到轉子1的驅動銷1h上，鏡頭保持器40通過轉子1的驅動銷1h的旋轉位置或者使鏡頭41進入基板5的開口部5a內，或者使鏡頭41從開口部5a退避。借此，調節通過開口部5a的光的焦點。
由于轉子1，線圈2，定子3，以及，輔助定子4，具有和上述第一種實施形式相同的結構，所以在線圈2上不通電時，利用轉子1的磁鐵和磁極部的吸引力，將鏡頭保持在其位置上。從而，即使不通電，鏡頭31的位置也不會因振動等發生變化，在提高鏡頭驅動的可靠性的同時，節省能量。
下面，說明上述第一至第四種實施形式中的效果與結構部件之間的對應關系，并且綜合列舉如下。
本發明的驅動裝置，該裝置包括轉子1，該轉子1具有將外周面沿周向方向分割并交替地磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；至少一個外側磁極部3a(33a，33c)，該外側磁極部3a(33a，33c)與軸平行地延伸形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部(3b，4b，4c，33b)，該內側磁極部(3b，4b，4c，33b)位于外側磁極部3a(33a，33c)的相向位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈2，該線圈2沿轉子的軸的方向配置，用于對外側磁極部3a(33a，33c)和內側磁極部3b，4b，4c，33b)進行勵磁；并且，所述驅動裝置將轉子保持在兩個停止位置上，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
本發明的光量調節裝置，其包括轉子1，該轉子1具有將外周面沿周向方向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；輸出部件1h，該輸出部件1h響應轉子1的旋轉而進行動作；至少一個外側磁極部3a(33a，33c)，該外側磁極部3a(33a，33c)與軸平行地延伸形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部(3b，4b，4c，33b)，該內側磁極部(3b，4b，4c，33b)位于外側磁極部3a(33a，33c)的相向位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈2，該線圈2沿轉子的軸的方向配置，并對外側磁極部3a(33a，33c)和內側磁極部(3b，4b，4c，33b)進行勵磁；基板5，該基板5備有開口部5a；光量調節部件(7，8，10，20)，該光量調節部件(7，8，10，20)在輸出部件1h的驅動下，通過相向于基板5的開口部5a進、退，使通過開口部5a的光量發生變化；并且，所述驅動裝置將光量調節部件保持在兩個停止位置，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部3a(33a，33c)的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
本發明的鏡頭驅動裝置，其包括轉子1，該轉子1具有將外周面沿周向方向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；輸出部件1h，該輸出部件1h響應轉子1的旋轉而進行動作；至少一個外側磁極部3a(33a，33c)，該外側磁極部3a(33a，33c)與軸平行地延伸形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部(3b，4b，4c，33b)，該內側磁極部(3b，4b，4c，33b)位于外側磁極部3a(33a，33c)相向的位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈2，該線圈2沿轉子的軸的方向配置，用于對外側磁極部3a(33a，33c)和內側磁極部(3b，4b，4c，33b)進行勵磁；基板5，該基板5備有開口部5a；鏡頭41，該鏡頭41在輸出部件的驅動下，通過相向于基板5的開口部5a進、退，使通過開口部5a的光束的焦距發生變化；并且所述驅動裝置將鏡頭41保持在兩個停止位置，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
根據這些結構，在齒槽效應力的作用下，使磁鐵部的被磁化的極的中心位置與外側磁極部3a的中心位置相向。由于在磁鐵的外周面上磁化成不同的極(N極，S極)，所以，在線圈部通電時，可以在兩處位置上保持轉子的旋轉位置。
具體地說，在向線圈2通電的場合，驅動磁鐵部(轉子1)，以使磁鐵部的被磁化的極的中心位置在與外側磁極部3a的齒的中心相向的位置之間移動，所以，通過向線圈2上通電驅動的磁鐵部(轉子1)，即使切斷向線圈2上的通電，也會被定子上產生的磁力(齒槽效應力)所吸引，使其保持自身的位置。即，即使在不通電時，也能夠保持轉子的旋轉位置，可以減少電力消耗。
此外，在上述實施形式中，將轉子1的動作范圍進行限制，使其包含將作用于轉子1的磁體部與外側磁極部3a之間的磁力所產生的吸引力的反向區域，而不包含磁體部的被磁化的極的中心與外側磁極部3a的中心相向的區域。
當從圖3所示的狀態向線圈2通電，而將外側磁極部3a勵磁成S極時，在磁鐵部產生順時針方向的旋轉力，進行穩定地起動，成為圖4的打開狀態，此外，當從圖4的狀態向線圈2通電，而將外側磁極部3a勵磁成N極時，在磁體部產生逆時針方向的旋轉力，進行穩定地起動，成為圖3的閉鎖狀態。
此外，在上述實施形式中，由于外側磁極部3a被配置在遠離輸出部件1h的動作范圍的位置，所以，即使用磁性磁力構成驅動銷1h，在驅動銷部產生的電磁力也非常小，對整個磁鐵的輸出特性不會產生影響，可以獲得穩定的驅動特性。
此外，在上述實施方式中，成為轉子1的旋轉中心的軸的一端1e可以配合到比基板5的開口部5a更靠外的前基板5上的孔部5d內，其另一端1f可以配合到設于內側磁極3b部的中心部的孔內，所以，容易控制內側磁極部3b或者外側磁極部3a與磁鐵部之間的間隙，穩定大量生產時的性能。
權利要求
1.一種驅動裝置，該驅動裝置包括轉子，該轉子具有將外周面沿周向方向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；至少一個外側磁極部，該外側磁極部與軸平行地延伸形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部，該內側磁極部位于外側磁極部相向的位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈，該線圈沿轉子的軸的方向配置，用于對外側磁極部和內側磁極部進行勵磁；并且，所述驅動裝置將轉子保持在兩個停止位置上，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
2.如權利要求1所述的驅動裝置，其特征為其具有限制部件，該限制部件對前述轉子的動作范圍加以限制，以便使所述動作范圍包含由作用到前述轉子的磁鐵部和前述外側磁極部之間的磁力所產生的吸引力變成反向的區域，而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向的區域。
3.一種驅動裝置，該驅動裝置包括轉子，該轉子具有將外周面沿周向方向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；輸出部件，該輸出部件響應轉子的旋轉而進行動作；至少一個外側磁極部，該至外側磁極部通過與軸平行地延伸而形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部，該內側磁極部位于外側磁極部相向的位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈，該線圈沿轉子的軸的方向配置，用于對外側磁極部和內側磁極部進行勵磁；基板，該基板備有開口部；光量調節部件，該光量調節部件在輸出部件的驅動下，通過相向于基板的開口部進、退，使通過開口部的光量發生變化；并且，所述驅動裝置將光量調節部件保持在兩個停止位置，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
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有與前述輸出部件相配合的限制前述輸出部件的動作范圍的導向槽，其結構使得前述動作范圍包含由作用到前述轉子的磁鐵部和前述外側磁極部之間的磁力所產生的吸引力變成反向的區域，而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向的區域。
5.如權利要求4所述的光量調節裝置，其特征為前述光量調節部件是快門葉片，當前述輸出部件與前述導向槽的一個端面接觸時，前述快門葉片呈將前述開口部打開的狀態，當前述輸出部件與前述導向槽的另一個端面接觸時，前述快門葉片呈將前述開口部閉鎖的狀態。
6.如權利要求4所述的光量調節裝置，其特征為前述光量調節部件是光圈部件，當前述輸出部件與前述導向槽的一個端面接觸時，前述光圈部件進入前述開口部，減少通過前述開口部的光量，當前述輸出部件與前述導向槽的另一個端面接觸時，前述光圈部件從前述開口部退避。
7.如權利要求4所述的光量調節裝置，其特征為前述輸出部件的動作范圍和前述外側磁極部對前述轉子進行夾持并位于互相位于相反側。
8.如權利要求3所述的光量調節裝置，其特征為前述輸出部件與前述磁鐵部整體地形成并進行旋轉，前述外側磁極部與前述輸出部件在前述轉子軸向方向的位置重合。
9.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，可旋轉地配合到設置在前述基板上比前述基板的開口部更靠外側的孔部內，另一端可旋轉地配合到設于前述內側磁極部的中心部上的孔部內。
10.一種鏡頭驅動裝置，該鏡頭驅動裝置包括轉子，該轉子具有將外周面沿周向方向分割并磁化成不同的極的圓筒狀磁鐵部，并能夠以軸為中心旋轉；輸出部件，該輸出部件響應轉子的旋轉而進行動作；至少一個外側磁極部，該外側磁極部與軸平行地延伸形成，并與磁鐵部的外周面相向；內側磁極部，該內側磁極部位于外側磁極部相向的位置，并與磁鐵的內周面相向；線圈，該線圈沿轉子的軸的方向配置，用于對外側磁極部和內側磁極部進行勵磁；基板，該基板備有開口部；鏡頭，該鏡頭在輸出部件的驅動下，通過相向于基板的開口部進、退，使通過開口部的光束的焦距發生變化；并且，所述驅動裝置將鏡頭保持在兩個停止位置，其特征為滿足條件-0.3X+0.63＞Y，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
11.如權利要求10所述的鏡頭驅動裝置，其特征為在前述基板上形成與前述輸出部件相配合的限制前述輸出部件的動作范圍的導向槽，其結構使得前述動作范圍包含由作用到前述轉子的磁鐵部和前述外側磁極部之間的磁力所產生的吸引力變成反向的區域，而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向的區域。
全文摘要
一種驅動裝置、光量調節裝置以及鏡頭驅動裝置，其特征為滿足條件－0.3X+0.63＞Y，其中，Y為外側磁極部的每一個極的中心角與磁鐵部的被磁化的每一個極的中心角的比值，X為磁鐵部的被磁化的每一個極在圓周上的長度與磁鐵部在徑向方向的厚度的比值。
文檔編號H04N5/232GK1462904SQ0313699
公開日2003年12月24日 申請日期2003年5月26日 優先權日2002年5月28日
發明者青島力 申請人:佳能株式會社