葉片驅動裝置和光學設備的製作方法

2023-06-22 15:45:51

專利名稱：葉片驅動裝置和光學設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及葉片驅動裝置和光學設備。
背景技術：
在專利文獻1公開的裝置中，磁性轉子的軸部以給定的極性被磁化。在軸和定子磁軛之間施加磁力，從而向轉子施加推力方向的力。這防止了在推力方向上的遊隙。除此之外，專利文獻1還揭示了該裝置被使用於光學設備的光圈裝置中。
專利文獻1 :日本未審查專利公報8-289529。

發明內容
本發明要解決的問題 在專利文獻1公開的裝置中，推力方向的力必須由磁力產生。為此需要足夠的磁力強度和足夠大小的裝置。因此，在設計上存在較大限制，從而難以輕微調整該力。另外，軸部必須被磁化，因此磁化轉子的過程可能會變得複雜並且成本會增加。另外，定子的形狀可能較複雜。 為了克服上述問題，可以想到的是轉子被例如彈簧的彈性元件推動，以向轉子施加推力方向的力。然而，如果使用彈簧等，裝置本身在推力方向上的大小就可能增加。
此外，傳統的步進電機不能在非通電狀態下每隔一個脈衝穩定地停止。光圈葉片的可停止位置導致了每隔一個脈衝。這就產生了一個問題無法在高速下高精度地控制葉片。 為了克服上述問題，在所有的脈衝分別與光圈直徑相關的情況下，已經存在一種光圈裝置。該光圈裝置在非通電狀態下在葉片不能停止的的位置保持施加電壓，該電壓比驅動所用的電壓低。然而，功耗仍然是個問題。 因此本發明的一個目的是提供葉片驅動裝置和光學設備，由此可以抑制轉子在推
力方向上的顫動以降低致動器的操作聲音，並且可以容易地調整施加於轉子上的推力方向
的力，可以減少在推力方向上的尺寸擴大和製造成本的增加，並且可以高速並且高精度地
控制光圈直徑。 解決問題的方法 根據本發明的一個方面，提供了一種葉片驅動裝置，其特徵在於包括快門單元，其包括被可擺動地支撐的葉片、限定葉片室的多個板，每個板具有通過所述葉片打開和關閉的開口 ；以及致動器，其用作葉片的驅動源並且包括具有旋轉軸的轉子；其中所述旋轉軸穿過至所述葉片室，彈性元件容納在所述葉片室內，並且在推力方向上推動所述旋轉軸。
因為彈性元件容納在葉片室中並且旋轉軸穿過而到達葉片室，所以彈性元件可以在推力方向上推動可旋轉軸。這抑制了轉子在推力方向上的顫動並且減少了致動器的操作聲音。另外，容納在葉片室中的彈性元件不會影響葉片驅動裝置的旋轉軸的軸向上的厚度，從而抑制了其尺寸擴大並減小其厚度。另外，通過替換彈性元件可以容易地調整施加在轉子上的推力方向的力。此外，不必磁化旋轉軸，從而降低了製造成本。而且，對於上述構造，致動器可以在非通電狀態中停止在所有脈衝下。葉片構造成使得期望的光圈直徑與所有脈衝中的任意一個相關聯，從而高速並且高精度地控制光圈直徑。
本發明的效果 根據本發明，可以提供葉片驅動裝置和光學設備，由此可以抑制轉子在推力方向上的顫動以降低致動器的操作聲音，並且可以容易地調整施加於轉子上的推力方向的力，可以減少在推力方向上的尺寸擴大和製造成本的增加，並且可以高速並且高精度地控制光
圈直徑。


圖1為葉片驅動裝置的剖面 圖2為葉片驅動裝置的前視 圖3為軸孔及其附近的放大圖。
具體實施例方式
根據本發明參照附圖給出具體實施方式
的描述。圖1是用於光學設備中的葉片驅動裝置的剖面圖。葉片驅動裝置用作光圈裝置，以用來調整到達安裝在光學設備中的攝像元件(未示出)的光量。葉片驅動裝置配備有快門單元1和致動器100。快門單元1包括板10和20 ;布置在葉片室S內的驅動環30，葉片室S限定在板10和20之間；將在後面描述的葉片40a到40c ;以及齒輪55和57。致動器100用作驅動源以驅動葉片40a到40c，並固定在板10上。來自致動器100的驅動力傳遞到葉片40a和40c，使得葉片40a和40c調整開口 11和21的開口量。開口 11和21的開口量被調整，從而也調整了進入攝像元件的物體光。 下面將描述致動器100。致動器是所謂的步進電機，並且可以停止在給定的旋轉角度。致動器100包括框架板110和120 ;被旋轉支撐的轉子130，其在其圓周方向上被磁化成具有多個磁極；定子141，其在定子141和轉子130之間產生磁力；線圈143，其纏繞在定子141周圈，用來激勵定子141。 轉子130由磁性樹脂製成。另外，轉子130與旋轉軸131通過注塑成型一體形成。因此，旋轉軸131與轉子130 —起旋轉。轉子130、定子141和線圈143設置在框架板110和120之間。框架板120與軸孔123 —起形成，其中旋轉軸131的一端131a穿過軸孔123。並且，框架板110形成有軸孔113，其中旋轉軸131的另一端131b可旋轉地裝配至軸孔113中。框架板110對應於支撐元件。 電連接在線圈143上的印刷基板150附接在框架板110的外側上。安裝在光學設備內的CPU(未示出)使印刷基板150控制線圈143的通電狀態。這控制了轉子130的旋轉。 框架板120設有向外延伸的突起部122。突起部122分別與形成在板10上的孔部12接合。這將致動器100組裝至快門單元1中。另外，板10形成有插入孔13，旋轉軸131穿過該插入孔13。另外，旋轉軸131的一端131a被壓配合到小齒輪70中，以將轉子130的旋轉力傳遞到其外部。 一端131a和小齒輪70被布置在葉片室S中。而且，小齒輪70由樹
4脂製成。 此外，螺旋彈簧60被布置在小齒輪70和板20之間。螺旋彈簧60與小齒輪70接觸並且在推力方向上推動小齒輪70。因為小齒輪70被壓配合在旋轉軸131的一端131a上，所以小齒輪在推力方向上被推動，從而在推力方向上推動轉子130和旋轉軸131。 S卩，旋轉軸131被向著框架板110推動。螺旋彈簧60和小齒輪70將在後面被更詳細地描述。
接下來，將描述致動器100的驅動力的傳遞路徑。圖2為在完全打開狀態下的葉片驅動裝置的前視圖，在該狀態下葉片從開口 ll退回。此外，板20在圖2中被省略。在小齒輪70的外周部分設有齒部分73a。齒部分73a與齒輪55的大直徑齒部分55a嚙合。齒輪55與形成在板10上的銷15可旋轉地裝配。並且，齒輪55具有直徑小於大直徑齒部分55a的小直徑齒部分55b。小直徑齒部分55b與齒輪57的大直徑齒部分57a嚙合。齒輪57也與形成在板10上的銷17可旋轉地裝配。而且，齒輪57具有直徑小於大直徑齒部分57a的小直徑齒部分57b。小齒輪70的旋轉驅動力經由齒輪55和57下降。此外，銷15和17分別與接合凹部25和27接合。因此，板10和20被組裝。 被可旋轉支撐的驅動環30設置在葉片室S中。驅動環30與開口 11和21基本同心。驅動環30的外周部分在給定的範圍內形成有齒部分35，如圖2中所示。齒部分35和齒輪57的小直徑齒部分57b嚙合。在這種方式下，轉子130的旋轉驅動力經由小齒輪70和齒輪55和57下降並傳遞到驅動環30。 驅動環30以相同間距設有三個驅動銷34a到34c。另外，三個葉片40a到40c布置在葉片室S內。其中，葉片支撐板50被設置在驅動環30與葉片40a到40c之間，用來將驅動環30與葉片40a到40c分開，以防止它們操作時的幹擾。葉片40a到40c均具有相同的形狀。葉片40a到40c分別設有具有弧形形狀的凸輪槽44a到44c。驅動銷34a到34c分別可滑動地接合在凸輪槽44a到44c中。此外，葉片40a到40c被可擺動地支撐在形成於板10上的支撐軸14a到14c上。支撐軸14a到14c被設置在驅動環30的外側。
另外，葉片40a到40c設有槽49a到49c。槽49a到49c接近葉片40a到40c的中心部分，並且凸輪槽44a到44c分別與葉片40a到40c的中心部分隔開。另外，如圖2所示，板10形成有單個調節銷19。調節銷19接合在槽49a中。調節銷19與槽49a的內端部接觸，從而限制了葉片40a擺動的範圍。 例如，當驅動環30從圖2所示的狀態逆時針旋轉時，驅動銷34a到34c也逆時針運動。驅動銷34a到34c在凸輪槽44a到44c中滑動，並且葉片40a到40c分別圍繞支撐軸14a到14c擺動，以與開口 ll重疊。葉片40a至lj40c定位成與開口 ll重疊，從而調整開口ll的開口量。另外，因為致動器100是步進電機，所以可調整轉子130的停止位置。因此，也調整葉片40a到40c的位置。從而，可以精細地調整開口 ll的開口量。
接下來，將更詳盡地描述螺旋彈簧60和小齒輪70。螺旋彈簧60被裝配在形成於板20的內表面側上的凸出部分23中。凸出部分23設置在面向小齒輪70的位置。凸出部分23的直徑略小於螺旋彈簧60的直徑。這防止螺旋彈簧60的移位。
下面更詳細地描述小齒輪70。如圖1所示，小齒輪70在其外周部分具有齒部分73a，並且在其軸端側具有小直徑部分73b。小直徑部分73b的直徑小於齒部分73a的直徑。螺旋彈簧60設置成環繞小直徑部分73b。小直徑部分73b的直徑小於螺旋彈簧60的直徑。小直徑部分73b具有圓柱形狀。
在這種方式下，螺旋彈簧60具有與凸出部分23裝配的一端，並且具有以給定間隙裝配至小直徑部分73b中的另一端。這防止了螺旋彈簧60的移位。 具有環形的可滑動元件80被設置在小齒輪70和螺旋彈簧60之間。可滑動元件80設置在由齒部分73a和小直徑部分73b限定的臺階部分處，並且以給定間隙與小直徑部分73b裝配。可滑動元件80由良好的可滑動材料(例如表面塗覆有潤滑劑的PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)膜)製成。這減少了螺旋彈簧60和小齒輪70之間產生的摩擦阻力。
如上所述，螺旋彈簧60經由小齒輪70在推力方向上推動轉子130。而且，螺旋彈簧60被布置在葉片室S內。與沒有設置螺旋彈簧60的情況下相比，所述結構使得葉片驅動裝置的厚度不會在旋轉軸131的方向上改變。因為設置在葉片室S中的螺旋彈簧60不會影響葉片驅動裝置在旋轉軸131的方向上的厚度，所以可以抑制葉片驅動裝置在推力方向上的尺寸擴大，並且減小厚度。另外，因為轉子130在推力方向上被推動，抑制了轉子130的顫動。這抑制了致動器100的擺動並且降低了它的操作聲音。 而且，具有不同彈簧常數的螺旋彈簧被用作彈性元件，從而容易地調整對轉子130的推力。而且，不像傳統的技術，不用使用例如磁性樹脂的材料製造旋轉軸，並且不用將軸的軸端磁化成給定的磁極，就可以防止轉子130的顫動。這降低了由於複雜的磁化過程引起的製造成本的增加。 另外，不需要幹擾葉片40a到40c的驅動就可以影響推力方向的力，從而在轉子130的旋轉方向上產生摩擦力。因此，轉子130可以在致動器100沒有通電的非通電狀態的所有脈衝下停止。其中，葉片40a到40c的凸輪槽44a到44c設置成使得葉片40a到40c在每個脈衝以期望的光圈直徑停止，從而高速並且高精度地控制光圈直徑。這是因為與傳統的葉片驅動裝置比較(在傳統的葉片驅動裝置中每隔一個脈衝限定期望的光圈直徑)，在光圈直徑類型相同的情況下，在根據本發明的葉片驅動裝置中，在光圈直徑從最大變為最小期間轉子130和驅動環30的旋轉次數均變成一半。與此相關，凸輪槽44a到44c變短，所以葉片40a到40c變小。換句話說，從最大光圈直逕到最小直徑的周期變短，從而高速地控制葉片。此外，葉片40a到40c更小，從而抑制葉片驅動裝置的尺寸擴大。另外，在根據本發明的葉片驅動裝置中，在轉子130的旋轉角度與其中每隔一個脈衝限定期望光圈直徑的傳統葉片驅動裝置相同的情況下，從最大到最小可控制的光圈直徑的類型的數量變成兩倍。這可以高精度地控制光圈直徑。 接下來，將對葉片驅動裝置的組裝進程進行簡短的描述。首先，將預先組裝好的致動器100組裝至板10中。此時，突起部122與孔部12接合以將小齒輪70插入至插入孔13中。插入孔13的尺寸供小齒輪70插入。接下來，齒輪55和57分別與銷15和17—起插入，使得小齒輪70的齒部分73a與齒輪55的大直徑齒部分55a嚙合，並且齒輪55的小直徑齒部分55b與齒輪57的大直徑齒部分57a嚙合。而且，驅動環30被設置在板10上，使得齒部分35與小直徑齒部分57b嚙合。接下來，在葉片支撐板50被附接後，支撐軸14a到14c分別插入到形成在葉片40a到40c中的孔，而葉片40a到40c被組裝，使得驅動銷34a到34c分別插入到凸輪槽44a到44c中。 接下來，可滑動元件80被布置在由齒部分73a和小直徑部分73b限定的臺階部分處。然後，螺旋彈簧60被裝配到板20的凸出部分23上，並且板20被組裝至板10中，使得小直徑部分73b被插入到螺旋彈簧60中，並且銷15和17分別與接合凹部25和27接合。
6以這種方式，組裝葉片驅動裝置。 接下來，將描述形成在框架板110中的軸孔113。圖3為軸孔113及其附近的放大圖。軸孔113具有個底部，如圖3所示。在旋轉軸131被推向軸孔113的情況下，在軸孔113的底部和所述另一端131b的端面之間限定了空間。該空間施加有用於減小在軸孔113和旋轉軸131之間產生的摩擦力的油脂G。這抑制了由螺旋彈簧60的強度較大的推動力產生的摩擦力的增加。 可以想到地，可以通過使用推力較弱的螺旋彈簧來抑制在軸孔113和旋轉軸131之間產生的摩擦力。然而，如果使用推力較弱的螺旋彈簧，轉子130可能不能根據對致動器IOO等的衝擊以穩定的方式被推動。如上所述，潤滑劑G施加在軸孔113中，從而抑制在軸孔113和旋轉軸131之間產生的摩擦力，並且使用具有強推力的螺旋彈簧。因此，轉子130以穩定的方式被推動。 此外，潤滑劑G被施加在形成於框架板110上的軸孔113中，該框架板IIO被設置在遠離快門單元1的一側。這樣，潤滑劑G被施加在布置於遠離快門單元1的一側的軸孔113內，從而防止潤滑劑洩露到外部然後侵入快門單元1中。另外，如上所述，旋轉軸131被推向軸孔113。從而，這防止了潤滑劑G從軸孔113洩露至致動器100中。
此外，在組裝致動器100的過程中，必須在旋轉軸131被插入軸孔113中之前施加潤滑劑G。 另外，軸孔113具有錐形面113a，錐形面113a的直徑從旋轉軸131的一端131a朝另一端131b變小。這樣在旋轉軸131在推力方向上被推動時，可抑制徑向方向上的顫動。
雖然詳細描述了本發明的示例性實施方式，但本發明並不局限於上述實施方式，在不脫離本發明範圍的情況下可以實行其他實施方式、變化和修改。 在當前實施方式中，轉子130和旋轉軸131通過注塑成型一體形成。然而，轉子和旋轉軸可以由分離部件製成，或者可以以壓配合等方式一體成型。
權利要求
一種葉片驅動裝置，其特徵在於包括快門單元，其包括被可擺動地支撐的葉片；和限定葉片室的多個板，每個板具有通過所述葉片打開和關閉的開口；以及致動器，其用作所述葉片的驅動源並且包括具有旋轉軸的轉子，其中所述旋轉軸穿過至所述葉片室，彈性元件容納在所述葉片室內，並且在推力方向上推動所述旋轉軸。
2. 如權利要求l所述的葉片驅動裝置，其特徵在於所述旋轉軸的一端與將驅動力傳遞到所述葉片的齒輪裝配在一起；所述致動器包括具有軸孔的支撐元件，該支撐元件用於支撐所述旋轉軸的另一端以供旋轉；並且所述彈性元件將所述齒輪向所述支撐元件推動。
3. 如權利要求2所述的葉片驅動裝置，該葉片驅動裝置還包括設置在所述齒輪和所述彈性元件之間的可滑動元件。
4. 如權利要求2或3所述的葉片驅動裝置，其特徵在於所述齒輪包括齒部分和直徑比形成該齒部分的位置的直徑小的小直徑部分；並且所述彈性元件是設置成環繞所述小直徑部分的螺旋彈簧。
5. 如權利要求4所述的葉片驅動裝置，其特徵在於所述螺旋彈簧被設置於所述多個板中的一個板與所述齒輪之間；並且所述多個板中的所述一個板具有與所述螺旋彈簧裝配在一起的凸出部分。
6. 如權利要求1到3中任一項所述的葉片驅動裝置，其特徵在於所述支撐元件的所述軸孔具有底部；並且在所述軸孔的底部與所述旋轉軸的所述另一端之間限定有空間。
7. 如權利要求6所述的葉片驅動裝置，其特徵在於，所述軸孔具有從所述旋轉軸的一端朝所述旋轉軸的另一端直徑逐漸變小的錐形面。
8. —種光學設備，其包括如權利要求1到3中任一項所述的葉片驅動裝置。
全文摘要
葉片驅動裝置具有快門單元(1)，快門單元(1)包括被可擺動地支撐的葉片(40a-40c)和用於限定容納葉片(40a-40c)的葉片室(S)的板(10，20)，所述板具有通過所述葉片(40a-40c)打開和關閉的開口，葉片驅動裝置還具有致動器(100)，該致動器包括具有旋轉軸(131)的轉子(130)並且用作所述葉片(40a-40c)的驅動源。旋轉軸(131)穿至葉片室(S)中並具有螺旋彈簧(60)，該螺旋彈簧容納在葉片室(S)內，且在推力方向上推動旋轉軸(131)。
文檔編號G03B9/22GK101779162SQ200980100141
公開日2010年7月14日 申請日期2009年2月23日 優先權日2008年4月25日
發明者川本尚志 申請人:精工精密株式會社