CN105723279A - 焦平面快门和光学装置 - Google Patents

Abstract

一种焦平面快门包括：基板，所述基板包括开口；幕帘，所述幕帘打开和闭合所述开口；驱动杆，所述驱动杆具有驱动销并进行摆动；驱动臂，所述驱动臂由合成树脂制成，具有与所述驱动销接合的接合孔，并围绕与所述驱动杆的摆动中心相同的中心摆动以驱动所述幕帘；以及限制部，所述限制部用于限制所述驱动杆的摆动范围。

Description

焦平面快门和光学装置

技术领域

本发明涉及焦平面快门和光学装置。

背景技术

已知一种配备有缓冲构件的焦平面快门，该缓冲构件吸收因快门的停止而引起的冲击。例如，缓冲构件被设置为在其停止位置处抵接快门。在专利文件1中公开了这样的焦平面快门。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：日本未审查专利申请特开第2011-170226号

发明内容

本发明解决的问题

驱动杆的驱动销与驱动臂的接合孔接合，并且驱动臂响应于驱动杆的摆动而驱动。驱动杆的摆动范围受预定的限制部限制。即使在摆动的驱动杆抵接限制部并停止之后，施加在驱动臂上的惯性力也将驱动臂的接合孔的边缘推动至驱动杆的驱动销。因此，取决于驱动臂的材料，驱动臂的接合孔的边缘可能变形。

可以想象，解决这样的问题的方式是加厚快门或改变其材料，以使快门变硬。

顺便，为了增加由驱动杆驱动的快门的速度，或者为了减少驱动所述驱动杆的电磁致动器的驱动电流，需要减薄快门而轻量化或者在一些情况下使用合成树脂制成的快门。

当快门被加厚以防止变形时，重量会增加。这可能不增加快门的驱动速度，或者可能增加驱动电流。

此外，当臂的材料改变为刚性材料以防止臂的接合孔的变形时，臂的重量取决于材料而增加。这可能不增加速度，或者可能不降低驱动电流。另外，甚至当速度可以增加或者驱动电流可以降低时，制造成本也可能增加。

因此，目的是提供一种抑制驱动臂重量、制造成本和驱动电流的增加且抑制驱动臂的接合孔的变形的焦平面快门及光学装置。

解决问题的手段

上述目的通过一种焦平面快门实现，所述焦平面快门包括：基板，所述基板包括开口；快门，所述快门打开和闭合所述开口；驱动杆，所述驱动杆设置有驱动销并进行摆动；驱动臂，所述驱动臂设置有与所述驱动销接合的接合孔，围绕与所述驱动杆的摆动中心相同的中心摆动，驱动所述快门，并由合成树脂制成；以及限制部，所述限制部限定所述驱动杆的摆动范围，其中所述接合孔包括：位于始端侧的第一边缘部，所述驱动杆在预定方向上从所述始端侧移动；以及位于终端侧的第二边缘部，所述驱动杆在所述预定方向上移动至所述终端侧，所述驱动销包括分别能够抵接所述第一边缘部和所述第二边缘部的第一侧表面和第二侧表面，并且当在所述摆动中心的轴向方向上观察时，所述第一边缘部和所述第一侧表面既不平行于也不垂直于能够从所述摆动中心通向所述驱动销的假想线中的任何一个假想线。

上述目的还通过一种包括所述焦平面快门的光学装置实现。

本发明的效果

根据本发明，可以提供一种抑制驱动臂重量、制造成本和驱动电流的增加且抑制驱动臂的接合孔的变形的焦平面快门及光学装置。

附图说明

图1是根据本实施方式的焦平面快门的正视图；

图2是包括焦平面快门的相机的框图；

图3A和图3B是前快门致动器和后快门致动器的相应示意图；

图4是焦平面快门的操作的示意图；

图5是焦平面快门的操作的示意图；

图6是图5的局部放大图；

图7是比较例的视图；

图8是变型例的视图；以及

图9是变型例的视图。

具体实施方式

在下面，将参考附图描述实施方式。图1是根据本实施方式的焦平面快门1的正视图。图2是包括焦平面快门1的相机的框图。图3A和图3B是前快门致动器70a和后快门致动器70b的相应示意图。焦平面快门1包括：包括开口11的基板10；打开和闭合开口11的前快门20A和后快门20B；用于驱动前快门20A的臂31a和辅助臂32a；以及用于驱动后快门20B的臂31b和辅助臂32b。臂31b是驱动臂的示例。

基板10由合成树脂制成，并且包括具有矩形形状的开口11。虽然前快门20A和后快门20B均包括多个叶片，但是仅示出了叶片21a和21b并且在图1中省略了其它叶片。叶片21a和21b中的每个均由合成树脂制成，并且形成为薄的形状。此外，臂31a和31b以及辅助臂32a和32b具有薄板形状并由诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成树脂制成。这些臂以可摆动的方式由基板10支撑。

焦平面快门1包括前快门致动器70a(下文中，被称为致动器)和后快门致动器70b(下文中，被称为致动器)，作为驱动前快门20A和后快门20B的相应驱动源。致动器70a和70b分别包括能在两个方向上在预定范围内旋转的转子71a和71b。将稍后详细描述致动器70a和70b。转子71a和71b分别固定有充当驱动构件的前快门驱动杆(下文中被称为驱动杆)40a和后快门驱动杆(下文中被称为驱动杆)40b。

转子71a的旋转引起驱动杆40a在预定范围内围绕轴部41a摆动。驱动杆40a的轴部41a以可旋转的方式由基板10支撑。驱动杆40a在其端部处形成有驱动销43a。驱动销43a被装配到臂31a的接合孔中。此外，基板10形成有逃逸槽13a，逃逸槽13a释放驱动销43a并具有弧形。驱动销43a与逃逸槽13a的端部13a1和13a2的抵接限制了驱动杆40a的可摆动范围。

在前快门20A后退远离开口11的状态下，驱动杆40a的驱动销43a抵接端部13a1。在前快门20A闭合开口11的状态下，驱动杆40a的驱动销43a抵接端部13a2。

同样，驱动杆40b包括装配到臂31b的接合孔中的驱动销43b，并且驱动销43b抵接逃逸槽13b的端部13b1和13b2，以限制驱动杆40b的摆动范围。在后快门20B从开口11后退的状态下，驱动杆40b的驱动销43b抵接端部13b2。在后快门20B闭合开口11的状态下，驱动杆40b的驱动销43b抵接端部13b1。逃逸槽13a和13b是分别限制驱动杆40a和40b的摆动范围的限制部的示例。

臂31a和31b分别连接到驱动杆40a和40b的轴部41a和41b并能围绕轴部41a和41b摆动。利用上述构造，转子71a的旋转引起驱动杆40a摆动，从而能够使臂31a摆动。因此，前快门20A移动而打开或闭合开口11。同样，转子71b的旋转引起驱动杆40b摆动，从而能够使臂31b摆动。因此，后快门20B移动而打开或闭合开口11。

由此，逃逸槽13a和13b分别限制驱动杆40a和40b的摆动范围。换句话说，逃逸槽13a和13b分别限制转子71a和71b的旋转范围。这限制了前快门20A和后快门20B的往复范围。在图1的完全打开状态下，驱动杆40a和40b的驱动销43a和43b分别抵接端部13a2和13b2，使得逃逸槽13a限制驱动杆40a和转子71a以防从图1的完全打开状态沿顺时针摆动。逃逸槽13b限制驱动杆40b和转子71b以防从图1的完全打开状态沿逆时针摆动。由此，在图1的完全打开状态下，前快门20A和后快门20B被限制以防进一步移动远离开口11。

将给出配备有焦平面快门1的相机的构造的描述。如图2所示，相机包括：焦平面快门1；控制部300；以及摄像元件400。控制部300控制整个相机的操作并包括CPU、ROM和RAM。另外，相机包括图2未示出的透镜，用于调整焦距。

控制部300控制致动器70a和70b的线圈的通电状态。控制部300是驱动控制部的示例。光经由开口11进入摄像元件400，并且摄像元件400将由进入的光形成的目标图像改变为电信号。例如，摄像元件400为CCD或CMOS。

另外，未设置有一组构件用于分别将前快门20A和后快门20B定位在充电位置处。这是因为前快门20A和后快门20B可以由能在两个方向上旋转的转子71a和71b定位在充电位置处。

致动器70a和70b被支撑在基板10上。致动器70a和70b分别驱动所述驱动杆40a和40b。致动器70a包括：以可旋转的方式由基板10支撑的转子71a；定子74a被激励以在定子74a和转子71a之间生成磁力；以及用于激励定子74a的线圈76a。转子71a是被通电而在圆周方向上具有不同极性的永磁体。转子71a的旋转轴线连接到驱动杆40a的轴。相应地，为线圈76a通电会引起转子71a旋转，使得驱动杆40a旋转。驱动杆40a的旋转会引起前快门20A驱动。另外，为线圈76a反向通电会引起转子71a在逆向方向上旋转，使得前快门20A在与上述方向相反的方向上驱动。同样，对于致动器70b，为线圈76b通电会引起致动器70b的转子71b旋转，借此使驱动杆40b旋转，使得后快门20B得以移动。另外，为线圈76b反向通电会引起后快门20B在与上述方向相反的方向上移动。另外，转子71a和驱动杆40a可经由齿轮等间接连接。也就是说，驱动杆40a只须响应于转子71a的旋转而旋转。

接下来，将给出焦平面快门1的操作的描述。图1示出了焦平面快门1的初始状态。在如图1所示的初始状态下，前快门20A和后快门20B后退远离开口11。

推动相机的释放按钮来启动充电操作。当充电操作开始时，致动器70a的线圈76a被通电，所以前快门20A移动而闭合开口11。

之后，在前快门20A闭合开口11且后快门20B被定位成远离开口11的状态下，停止致动器70a和70b的线圈76a和76b的通电。以这样的方式，完成充电操作。图4示出了处于完成充电操作的状态下的焦平面快门1。此外，在本实施方式中，即使在停止通电之后，充电完成的状态也通过转子71a和71b的定位转矩来维持。

在本实施方式中，在停止充电操作的状态下驱动销所定位的一侧被称为始端侧。此外，另一侧被称为终端侧。也就是说，在完成充电操作的状态下，后快门20B中的驱动杆40b的驱动销43b定位在端部13b2侧。由此，端部13b2侧为驱动杆40b的始端侧，并且端侧13b1为终端侧。

当在充电操作之后预定的休止期过去时，开始曝光操作。

当曝光操作开始时，致动器70a的线圈76a被通电，并且前快门20A移动而打开开口11。在从致动器70a的线圈76a被通电时起的预定周期过去之后，致动器70b的线圈76a被通电，所以后快门20B移动而闭合开口11。当前快门20A移动完全远离开口11且后快门20B完全闭合开口11时，停止致动器70a和70b的线圈76a和76b的通电。以这样的方式，曝光操作得以完成。从前快门20A开始移动而打开开口11的时刻到后快门20B完全闭合开口11的时刻的期间被称为曝光期间。图5示出了在完成曝光操作之后的焦平面快门1的状态。

在完成曝光操作之后，摄像元件400的数据被控制部300的RAM或相机侧的存储器读取。接下来，致动器70b的线圈76b被通电，并且后快门20B移动远离开口11。由此，状态返回至图1所示的初始状态。

接下来，将详细描述驱动销43b和接合孔33b。图6是图5的局部放大图。臂31b设置有接合孔33b，驱动销43b穿过接合孔33b。当在轴向方向上观察时，驱动销43b具有三角形形状。当在轴向方向上观察时，驱动销43b具有侧表面43b1至43b3，侧表面43b1至43b3均具有笔直的形状。接合孔33b具有分别面对侧表面43b1至43b3的边缘部33b1至33b3。虽然边缘部33b3具有弯曲形状，边缘部33b1和33b2均具有笔直的形状。

在曝光操作中，边缘部33b2和侧表面43b2沿驱动杆40b的摆动方向定位在始端侧。在曝光操作中，边缘部33b1和侧表面43b1沿驱动杆40b的摆动方向定位在终端侧。边缘部33b2和33b1分别是第一边缘部和第二边缘部的示例。侧表面43b2和43b1分别是第一侧表面和第二侧表面的示例。在曝光操作中，在边缘部33b1线性地抵接侧表面43b1的同时使驱动杆40b和臂31b摆动。在充电操作中，在边缘部33b2线性地抵接侧表面43b2的同时使驱动杆40b和臂31b摆动。

正当在曝光操作中驱动杆40b的摆动的驱动销43b抵接端部13b1时，惯性力引起臂31b试图进一步摆动并引起后快门20B试图进一步移动。该惯性力将臂31b的接合孔33b的边缘部33b2推动至驱动销43b的侧表面43b2。此时，边缘部33b2接收来自侧表面43b2的反作用力F。反作用力F的方向与当驱动销43b抵接端部13b1时惯性力施加在臂31b上的方向相反。

该反作用力F分解为垂直于边缘部33b2和侧表面43b2的分力A和平行于边缘部33b2和侧表面43b2的分力B。这是因为边缘部33b2和侧表面43b2相对于反作用力F的方向倾斜预定角度θ。角度θ位于与穿过摆动中心C和侧表面43b2的中心的线垂直的方向与在侧表面43b2中心处的法向方向之间。在此，小于反作用力F的分力A施加在这样的方向上：使边缘部33b2变形并使接合孔33b扩大。另外，分力B几乎不影响边缘部33b2的变形，因为分力B在与之平行的方向上施加在其上。

分力A和B分别用以下公式(1)和(2)计算。

A＝FXcosθ···公式(1)

B＝FXsinθ···公式(2)

例如，当角度θ为45度时，分力A约为反作用力F大小的0.7倍。另外，对于角度θ，位于穿过摆动中心C和侧表面43b2中心的线与侧表面43b2之间的角度表示为90°-θ。

图7是比较例的视图。对于比较例，本实施方式的类似部件由类似的附图标记指定，并且这些部件的描述将被省略。当在轴向方向上观察时，驱动销43x具有大致四边形形状，并具有侧表面43x1至43x4。臂31x的供驱动销43x穿过的接合孔33x具有分别面对侧表面43x1至43x4的边缘部33x1至33x4。边缘部33x3和33x4具有弧形。边缘部33x1和33x2具有线性形状。侧表面43x2和边缘部33x2平行于从摆动中心C穿过驱动销43x的中心的假想线L。

正当驱动销43x抵接端部13b1且驱动杆40x停止时，惯性力将臂31x的接合孔33x的边缘部33x2推动至驱动销43x的侧表面43x2。此时，边缘部33x2接收来自侧表面43x2的反作用力F。在此，边缘部33x2和侧表面43x2垂直于反作用力F的方向。因此，反作用力F施加在边缘部33x2上(沿与之垂直的方向)。将图6的本实施方式与图7的比较例比较，在本实施方式中，小于分力A的反作用力F施加在边缘部33b2上(沿与之垂直的方向)；而在比较例中，反作用力F施加在边缘部33x2上(沿与之垂直的方向)。

本文中，鉴于快门速度的增加、重量的降低、制造成本的降低等，臂31b和31x较薄并且由合成树脂制成。因此，当在比较例中较大反作用力F施加在边缘部33x2上(沿与之垂直的方向)时，接合孔33x可能会变形并扩大。当接合孔33x扩大时，接合孔33x与驱动销43x之间的间隙扩大，使得可能增加从驱动杆40x开始旋转时到驱动销43x抵接接合孔33x的边缘且臂31x开始移动时的周期。这可能增加从驱动杆40x开始移动时到后快门20B开始移动时的周期，所以曝光周期中的变化可能劣化。

在该实施方式中，施加在接合孔33b上且扩大接合孔33b的分力A小于反作用力F，所以边缘部33b2的变形被抑制，并且接合孔33b的扩大被抑制。这抑制了曝光周期中的变化的劣化。

例如，这可消除在曝光操作中当臂31b停止在臂31b的摆动范围的终端位置处时抵接臂31b且吸收臂31b的冲击的缓冲构件。这可以减少部件的数量。替代地，可使用较小缓冲构件。这可以抑制制造成本。

优选地，图6所示的角度θ等于或大于30度，且等于或小于60度。这是因为分力A可以在角度θ等于或大于30度的情况下比在角度θ小于30度的情况下小。这还因为，在角度θ为61度以上的情况下，当驱动杆40b在摆动范围的终端位置处停止时，边缘部33b2可能在侧表面43b2上滑动并且臂31b可能超限。

另外，边缘部33b2和侧表面43b2可以是任何事物，只要它们既不平行于也不垂直于从摆动中心C穿过驱动销43b的多个假想线L中的任何一个假想线即可。这是因为，在这种情况下，施加在边缘部33b2上的反作用力F可以分解为垂直于边缘部33b2的分力和平行于边缘部33b2的分力。

另外，在该实施方式中，侧表面43b2面对驱动杆40b的摆动中心C的逆向侧，但可面对摆动中心C侧。此外，驱动杆40a和臂31a可类似于驱动杆40b和臂31b进行构造。

图8和图9是变型例的视图。对于变型例，本实施方式的类似部件由类似的附图标记指定，并且这些部件的描述将被省略。当在轴向方向上观察时，驱动杆40b'的驱动销43b'具有大致四边形形状，并具有各呈线形的侧表面43b1'至43b4'。臂31b'的供驱动销43b'穿过的接合孔33b'具有分别面对侧表面43b1'至43b4'的边缘部33b1'至33b4'。边缘部33b3'和33b4'均具有弧形。边缘部33b1'和33b2'均具有线性形状。接合孔33b'具有椭圆形孔形状。

边缘部33b2'和侧表面43b2'在曝光操作中沿驱动杆40b'的摆动方向定位在始端侧，并且在充电操作中沿驱动杆40b'的摆动方向定位在终端侧。边缘部33b1'和侧表面43b1'在曝光操作中沿驱动杆40b'的摆动方向定位在终端侧，并且在充电操作中沿驱动杆40b'的摆动方向定位在始端侧。在曝光操作中，在边缘部33b2'线性地抵接侧表面43b2'的同时使驱动杆40b'和臂31b'摆动。在充电操作中，在边缘部33b2'抵接侧表面43b2'的同时使驱动杆40b'和臂31b'摆动。

如图8所示，在曝光操作中，正当驱动销43b'抵接端部13b1且摆动的驱动杆40b'停止时，边缘部33b2'接收来自侧表面43b2'的反作用力F。然而，甚至在变型例中，小于反作用力F的分力A施加在边缘部33b2'上(沿与之垂直的方向)，所以边缘部33b2'的变形被抑制。

图9示出了，在充电操作中当驱动杆40b摆动且驱动销43b'抵接端部13b2并且停止时，反作用力F施加在接合孔33b'上。此时，惯性力将臂31b'的接合孔33b'的边缘部33b1'推动至驱动销43b的侧表面43b1'。此时，边缘部33b1'接收来自侧表面43b1'的反作用力F。反作用力F的方向与当驱动销43b'抵接端部13b2时施加在臂31b'上的惯性力的方向相反。反作用力F分解为垂直于边缘部33b1'和侧表面43b1'的分力A和平行于边缘部33b1'和侧表面43b1'的分力B。另外，在这种情况下，由于分力A小于施加在边缘部33b1'上(沿与之垂直的方向)的反作用力F，所以边缘部33b1'的变形被抑制。以这种方式，变型例抑制了接合孔33b'的边缘部33b1'和33b2'的变形。这抑制了曝光期间的变化的劣化。

例如，这可消除在充电操作中当臂31b停止在臂31b'的摆动范围的终端位置处时，通过抵接臂31b而吸收臂31b的冲击的缓冲构件。可以减少各部分的数量。替代地，可使用较小缓冲构件。可以抑制制造成本。

另外，边缘部33b1'和侧表面43b1'可以是任何事物，只要它们既不垂直于也不平行于从驱动杆40b'的摆动中心C穿过驱动销43b'的多个假想线L中的任何一个假想线即可。这是因为，在这种情况下，施加在边缘部33b1'上的反作用力F可以分解为垂直于边缘部33b1'的分力和平行于边缘部33b1'的分力。

另外，边缘部33b2可具有弧形，并且侧表面43b2可与之对应地弯曲。在这种情况下，这是因为施加在边缘部33b2与侧表面43b2的接触点上的反作用力F可以分解为垂直于穿过接触点的切线的分力和平行于所述切线的分力。

驱动杆40a和臂31a还可具有与驱动杆40b'和臂31b'相同的结构。

在本实施方式中，致动器70a和70b分别驱动前快门20A和后快门20B。然而，本发明并不限于这种布置。例如，电磁体和弹簧可用来驱动所述驱动杆和快门。在这种情况下，驱动杆设置有吸附至电磁体的铁片，并且驱动杆由弹簧偏置而移动远离电磁体。在驱动杆的铁片被吸附至电磁体的状态下，电磁体的通电状态被改变。结果，根据弹簧的偏置力，铁片移动远离电磁体，并且驱动杆摆动远离电磁体。

虽然已经详细示出了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式，并且可作出其它实施方式、变型例和修改而不偏离本发明的范围。

根据本实施方式的焦平面快门可以在诸如静态相机或数字相机的光学装置中采用。

在以上实施方式中，前快门和后快门各由三个叶片构成，但并不限于这些布置。前快门和后快门可各由二至五个叶片构成。

Claims (6)

1.一种焦平面快门，所述焦平面快门包括：

基板，所述基板包括开口；

快门，所述快门打开和闭合所述开口；

驱动杆，所述驱动杆设置有驱动销并进行摆动；

驱动臂，所述驱动臂设置有与所述驱动销接合的接合孔，围绕与所述驱动杆的摆动中心相同的中心摆动，驱动所述快门，并由合成树脂制成；以及

限制部，所述限制部限定所述驱动杆的摆动范围，

其中，

所述接合孔包括：

位于始端侧的第一边缘部，所述驱动杆在预定方向上从所述始端侧移动；以及

位于终端侧的第二边缘部，所述驱动杆在所述预定方向上向所述终端侧移动，

所述驱动销包括分别能够抵接所述第一边缘部和所述第二边缘部的第一侧表面和第二侧表面，并且

当在所述摆动中心的轴向方向上观察时，所述第一边缘部和所述第一侧表面既不平行于也不垂直于能够从所述摆动中心通向所述驱动销的假想线中的任何一个假想线。

2.根据权利要求1所述的焦平面快门，其中，所述第一侧表面面向所述摆动中心的逆向侧。

3.根据权利要求1所述的焦平面快门，其中，所述第一侧表面面向所述摆动中心那一侧。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的焦平面快门，其中，当在所述摆动中心的轴向方向上观察时，所述第二边缘部和所述第二侧表面既不平行于也不垂直于能够从所述摆动中心通向所述驱动销的假想线中的任何一个假想线。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的焦平面快门，其中，位于如下方向与所述第一侧表面的中心处的法线之间的角度在30度以上且在60度以下，该方向是与穿过所述摆动中心和所述第一侧表面的中心的线垂直的方向。

6.一种包括权利要求1至3中的任一项所述的焦平面快门的光学装置。