CN114967283A - 快门装置和摄像设备 - Google Patents

Abstract

快门装置和摄像设备。快门装置包括：基板，其包括开口；叶片单元，其被构造为切换所述开口的状态；驱动构件，其构造成驱动所述叶片单元；马达；减速器，其被构造为使来自所述马达的动力减速；第一连接件，其与所述减速器接合；第二连接件，其一端附接到所述驱动构件并且另一端附接到所述第一连接件；第一位置检测器，其被构造为检测经过所述驱动构件或所述第一连接件的移动轨迹中的预定位置；和第二位置检测器，其被构造为检测与所述第一位置检测器的相对差异。所述叶片单元通过所述第一连接件的连续转动将所述开口的状态从所述关闭状态切换到所述打开状态。基于所述第一位置检测器和所述第二位置检测器的检测结果来控制所述马达的驱动。

Description

快门装置和摄像设备

技术领域

本公开涉及一种快门装置以及包括该快门装置的摄像设备。

背景技术

已知的现有快门装置被构造成使得驱动弹簧通过马达等的驱动力卷起，驱动弹簧的卷绕状态通过电磁体等保持，并且由源于所保持的卷绕状态的解除而产生的驱动弹簧的力使快门中包括的叶片行进。

例如，日本特开2019-61127号公报讨论了一种摄像设备，该摄像设备被构造成利用杠杆曲柄机构将马达的驱动力转换成驱动杆的往复运动，并通过该往复运动卷起驱动弹簧，使得叶片行进。

发明内容

根据本公开的方面，快门装置包括：基板，其包括开口；叶片单元，其被构造为在关闭状态和打开状态之间切换所述开口的状态；驱动构件，其附接到所述叶片单元并且被构造成驱动所述叶片单元；马达；减速器，其被构造为使来自所述马达的动力减速；第一连接件，其与所述减速器接合；第二连接件，其一端附接到所述驱动构件并且另一端附接到所述第一连接件；第一位置检测器，其被构造为检测经过所述驱动构件或所述第一连接件的移动轨迹中的预定位置；和第二位置检测器，其被构造为检测与所述第一位置检测器的相对差异，其中，所述叶片单元通过所述第一连接件在第一方向上的连续转动将所述开口的状态从所述关闭状态切换到所述打开状态，并且基于所述第一位置检测器和所述第二位置检测器的检测结果来控制所述马达的驱动。

参考附图，根据示例性实施方式的以下说明，本公开的其它特征将变得明显。

附图说明

图1A和图1B是示出根据本公开的第一示例性实施方式的快门装置的叶片和驱动单元的图。

图2是示出根据本公开的第一示例性实施方式的曲柄板的曲柄轴的角度与叶片行进中的每个相位之间的关系的图。

图3是示出曲柄板和叶片的主臂之间的相对角度关系的曲线图。

图4是示出根据本公开的第一示例性实施方式的包括前帘幕和后帘幕两者的快门装置的图。

图5A和图5B是根据本公开的第一示例性实施方式的快门装置的分解立体图。

图6是根据本公开的第二示例性实施方式的叶片单元的驱动机构的局部外观立体图。

具体实施方式

参考附图详细说明了本公开的优选示例性实施方式。图1A和图1B是示出快门装置50的叶片和驱动单元的图。图2是示出曲柄板15的曲柄轴的角度与叶片行进中的每个相位之间的关系的图。图3是示出曲柄板15和叶片的主臂2d之间的相对角度关系的曲线图。图4是示出包括前帘幕和后帘幕两者的快门装置的图。图5A和图5B是快门装置50的分解立体图。快门装置50布置在摄像设备100内部，并且可以关闭和打开设置在快门装置50的基板1中的曝光开口(在下文中，简称为开口)1a，以便调节设置在摄像设备100中的摄像装置(未示出)的曝光状态。快门装置50包括在光轴方向上依次布置的基板1、分隔板6、叶片单元2、间隔件29和盖板8。

参照图1A至图5B说明根据本公开的第一示例性实施方式的快门装置50。

马达19的驱动力直接或通过齿轮系传递到曲柄板15。

在本示例性实施方式中，马达小齿轮21和空转齿轮17(减速器)介于马达19和曲柄板15之间。然而，马达19可以直接驱动曲柄板15。驱动构件11是以能够与主臂2d一体转动的方式附接的连接件。布置在偏离转动中心的位置处的销部11a和连杆13的一个端部可转动地附接到连接件11。连杆13的另一个端部可转动地附接到曲柄板15的曲柄轴15a。驱动上述叶片单元2的驱动部件由第一保持件构件和第二保持件构件10定位。

图1A示出了叶片单元2展开的状态，图1B示出了叶片单元2折叠(缩回)的状态。驱动构件11以这两种状态作为最大位移点执行杠杆操作。在这种情况下，驱动构件11在以连接到连杆13的销部11a为作用点的情况下像跷跷板一样往复运动，以改变叶片单元2的状态。曲柄板15被构造成使得与驱动构件11的上述最大位移点相对应的曲柄轴15a的位置彼此180度转动对称。在本示例性实施方式中，上述机构元件被称为杠杆曲柄机构。

根据本示例性实施方式的快门装置50不包括可以在现有快门装置中行进的叶片中起到主驱动构件作用的驱动弹簧和吸附保持件。驱动构件11被消隙(anti-backlash)弹簧4施力而定位在预定位置。然而，消隙弹簧4不向驱动构件11施加用于叶片行进的驱动力。

根据本示例性实施方式的快门装置50包括第一位置检测器23和第二位置检测器25，第一位置检测器23检测驱动构件11的运动轨迹上的一个点，第二位置检测器25可以检测马达19的移动角度(转动角度)。在该方面，根据本示例性实施方式的快门装置50与现有快门不同。

在快门装置50中，可以基于第一位置检测器23的检测结果确定用于驱动构件11的驱动的基准位置，并且基于第二位置检测器25的检测结果确定从基准位置的移动量。如图1A和图1B所示，期望的是第一位置检测器23被配置成避开驱动构件11的运动轨迹上的两端附近。这是因为，在两端附近，驱动构件11的转动角度的变化相对于曲柄板15的转动角度的变化较小，并且由于驱动构件11或第一位置检测器23的轻微位移和变形，在位置检测上可能发生较大的误差。图5A所示的第二位置检测器25通过使用例如附接到马达19的下述的缝盘27而每转发射n次周期性脉冲信号，并且因为第二位置检测器25如上构造，所以还起到速度检测器的作用。由于如上所述的构造，马达19被驱动，使得叶片单元2的缝形成部2f可以移动，并且缝形成部2f可以停止在任选的位置处。

缝形成部2f的行进速度可以通过调节马达的输出来任意控制。当设置在摄像设备100内部的控制单元(例如，未示出的中央处理单元(CPU))执行储存在存储器(未示出)中的预定程序时，可以实现快门装置50的驱动控制。

在杠杆曲柄机构中，叶片单元2在曲柄板15转动一次的状态下往复运动一次。换句话说，当曲柄板15转动一次时，完成了曝光期间从正常行进(normal running)(叶片行进以获取拍摄图像)到返回行进(在正常行进之后，叶片从叶片关闭开口的状态移动到叶片打开开口的状态的操作)的一系列操作。缝形成部2f与曲柄板15的曲柄轴15a的角度位置的位置关系示于图1A中。叶片的缝形成部2f不出现在作为曝光开口的开口1a处的区间可用于加速和减速。

无论曲柄板15的转动方向如何，叶片单元2都可以往复运动。然而，曲柄板15的转动角度和叶片单元2的主臂2d的转动角度之间的关系依据转动方向而改变。这是因为，例如，与滑块曲柄机构不同，由杠杆曲柄机构驱动的从动侧(即，叶片单元2侧)不绘制线性轨道而是绘制弧形轨道。

图3是示出当曲柄板15转动时曲柄板15和主臂2d之间的转动角度关系的曲线图。曲线图中的实线表示曲柄板15从图1A所示的状态沿顺时针(cw)方向转动的情况下主臂2d的移动轨迹cw。曲线图中的短划线表示曲柄板15从图1A所示的状态沿逆时针(ccw)方向转动的情况下主臂2d的移动轨迹ccw。曲线图中的点线表示理想余弦曲线。在曲柄板15沿一个方向连续转动的情况下，主臂2d的转动方向在cw方向和ccw方向之间周期性地切换。

如图3所示，在主臂2d的转动方向与曲柄板15的转动方向一致的区间中，主臂2d绘制接近理想余弦曲线的轨迹。相反，在主臂2d的转动方向与曲柄板15的转动方向相反的情况下，主臂2d的移动轨迹很大程度上偏离理想余弦曲线。换句话说，作为叶片行进曲线，当曲柄板15转动一次时，轨迹在接近理想余弦曲线和很大程度上偏离理想余弦曲线之间交替。前者轨迹接近直线，并且该轨迹在曲柄板15的转动的前半部和后半部之间具有对称性。为此，该轨迹适合于使用叶片单元2的主曝光期间的行进曲线。由于该轨迹接近直线，因此在有意使马达加速或减速以形成叶片单元2的行进曲线的情况下容易执行调整。

如上所述，优选地执行如下的控制：使得在曝光期间，在叶片单元2的叶片行进中，主臂2d的转动方向与曲柄板15的转动方向彼此一致。换句话说，叶片单元2的主臂2d的转动方向与曲柄板15的转动方向彼此一致的区间被用作叶片单元2的叶片行进区域。

马达小齿轮21和空转齿轮17介于马达19和曲柄板15之间。然而，马达小齿轮21和曲柄板15可以通过彼此啮合而被驱动。换句话说，可以采用任何构造，只要马达19的动力减速并传递到曲柄板15即可。

马达19的动力减速，以便减小马达19上的负载并提高马达19的驱动效率。在根据本示例性实施方式的快门装置50中，驱动马达优选地具有低惯性，以便快速加速并获得必要的帘幕速度。通常，当马达具有低惯性时，马达的转矩低，驱动效率可能劣化，并且全体消耗电流增加。因此，如上所述，当马达19的动力适度减速时，可以增加效率高的区域中的驱动率，并且可以减小马达19的消耗电流。

通常，齿轮的减速比被设定为不可分割的值，以便避免特定部分的重复啮合，以导致均匀磨损。然而，在根据本示例性实施方式的快门装置50中，减速比被设定为整数倍。由于该构造，可以在每次行进开始时设定相同的马达19的行进开始角度。此外，从行进的开始到停止，齿轮在相同位置处彼此啮合。因此，在根据本示例性实施方式的快门装置50中，在不使马达19的驱动角度和每次行进所用的驱动齿轮的啮合条件变化的情况下，可以使叶片单元2的行进稳定，并且以此方式，可以减少帘幕速度和曝光的变化。在马达小齿轮21和曲柄板15彼此直接啮合的情况以及空转齿轮17介于马达小齿轮21和曲柄板15之间的情况下，齿轮的减速比都被调整为整数倍。

(快门装置的驱动顺序)

说明快门装置50的驱动顺序。为了实际驱动叶片单元2，需要掌握缝形成部2f的当前位置。如上所述，在曝光期间从正常行进到返回行进的一系列操作及其相位如图2所示。然而，希望预先掌握当缝形成部2f处于主控制目标位置时的角度信息。例如，通过第一位置检测器23获取基准位置O，并且通过第二位置检测器25预先获取关于诸如行进开始位置A、初始位置B、结束位置C和停止极限位置D的相对角度的信息。

行进开始位置A是当在曝光期间开始叶片单元2的行进时作为开始基准的位置。因此，设定实现叶片单元2的预定行进速度(幕帘速度)的最佳启动区间，并且将行进开始位置A设定在图2所示的加速区间内，使得在叶片单元2行进之前不会发生向开口1a的所谓漏光。注意，根据本示例性实施方式的马达19包括齿槽转矩(cogging torque)，并且通过齿槽转矩自然停止的马达的轴角度与上述行进开始位置A一致即可。初始位置B是使用叶片单元2的曝光开始的基准位置，并被设定在开口1a的曝光开始那侧(叶片单元2的行进方向的上游侧)的端部(开口端)附近的位置。结束位置C是使用叶片单元2的曝光结束的基准位置，并被设定在开口1a的曝光结束那侧(叶片单元2的行进方向的下游侧)的端部(开口端)附近的位置。停止极限位置D是叶片单元2的停止极限位置，并被设定在图2所示的减速/停止区间内，以便防止在曝光结束后因再次解除开口1a的遮光而引起的不必要的曝光。

如图2所示，作为对应于曲柄板15的缝形成部2f的位置，从行进开始位置A开始行进，在曲柄板15经过初始位置B之后直到经过结束位置C的时间对应于叶片单元2的帘幕速度。期望帘幕速度被控制成使得叶片单元2在行进方向上的行进速度恒定并且接近目标值(理想值)。作为控制帘幕速度的方法，调节代表叶片的行进位置和行进时间之间的关系的曲线(称为行进曲线)的方法是已知的。在本示例性实施方式中，提供转动编码器(未示出)作为用于检测马达19的输出轴的转动的检测器，并且可以确定马达19的转动速度和距初始位置的位移量。

在本示例性实施方式中，叶片单元2的理想行进曲线事先记录在摄像设备100中，并且检测与从转动编码器输出的叶片单元2的正常行进期间的曲线的差异。此外，调节马达19的输出以减小该差异，使得叶片单元2的行进曲线可以接近理想行进曲线。

返回行进是使驱动构件从停止位置返回到行进开始位置的操作。通常，需要通过改变马达等的转动方向来反转驱动构件的转动方向。相反，在本示例性实施方式中，在返回行进期间使曲柄板15在与正常行进方向相同的方向上转动即可。因此，曲柄板15可以通过小的移动量返回到行进开始位置A。

返回行进是与主曝光没有直接关系的操作。因此，不需要高精度地控制叶片单元2的行进速度和返回行进的行进时间。因此，例如，马达19的输出在返回行进期间减小，以大幅度地减少叶片单元2的每系列操作(一个序列)的电流消耗。

为了简化说明，已经说明了操作单个叶片单元2的情况。这种情况例如适用于通过传感器的复位(或读取)来控制前帘幕的所谓电子前帘幕快门驱动。在上述快门装置50中，叶片单元2可以起到前帘幕的作用，并且叶片单元3可以起到后帘幕的作用，如图4所示。在这种情况下，用于每个叶片单元的驱动机构能独立操作。叶片单元和驱动机构对称地布置，并且每个叶片单元被控制成基于上述机构执行操作。例如，驱动构件和叶片单元被布置成关于穿过开口1a的中心并且平行于开口1a的长边方向(纵向)的线(即，将开口1a分成上部和下部的线)线对称。

(LV连续成像序列)

为了执行在连续成像(称为LV连续成像)期间执行所谓的实时取景显示的操作，作为快门装置50的状态，有必要准备在两次连续主曝光(正常行进)之间(成像帧之间)打开开口1a(LV相位)的状态。如上所述，在根据本示例性实施方式的快门装置50中，可以独立地驱动两个不同的叶片单元(前帘幕和后帘幕)。因此，通过在读取特定帧的成像(图像)数据之后执行后帘幕侧的叶片单元的返回行进，可以实现开口1a被打开的状态。此外，叶片单元(在后帘幕侧)的缝形成部2f紧接在成像之后处于停止极限位置D。因此，仅通过使马达在相同方向上转动以将缝形成部2f移动到行进开始位置A，可以快速打开开口1a。

为了在快门装置50的LV相位结束之后转换到行进待机状态，执行对应于前帘幕的叶片单元2从停止极限位置D到行进开始位置A的返回行进。通过执行上述操作，用于前帘幕和用于后帘幕的叶片单元都停留在行进开始位置A，这使得能够立即转换到下一个成像帧。

(断电期间快门装置的状态)

说明了在摄像设备100断电的情况下快门装置50的状态。在摄像设备100断电的状态下，不向快门装置50的马达19供电。

上述杠杆曲柄机构通过转动曲柄板15使驱动构件11往复运动。另一方面，可以通过向驱动构件11施加力来操作曲柄板15。在处于停止状态的曲柄板15被操作的情况下，用于曲柄板15的操作的负载依据驱动构件11的位置而变化。例如，在驱动构件11定位于往复轨道的中间的情况下，通过小负载来操作曲柄板15。相反，在驱动构件11位于往复运动的上止点或下止点附近的情况下，需要大负载来操作曲柄板15。换句话说，在驱动构件11位于往复运动的上止点或下止点附近的情况下，除非从曲柄板15侧施加力，否则驱动构件11不易移动。由于这些特性，即使在摄像设备100断电的情况下，也可以通过叶片单元2保持开口1a的打开状态和遮光状态(关闭状态)。

例如，为了在摄像设备100断电时将开口1a保持在打开状态，响应于摄像设备100的断电指令来驱动马达19，并且在叶片单元2移动到开口1a打开的位置之后将摄像设备100断电。例如，为了在摄像设备100断电时将开口1a保持在遮光状态，响应于摄像设备100的断电指令来驱动马达19，并且在通过叶片单元2使开口1a处于遮光状态之后将摄像设备100断电。利用这种构造，根据本示例性实施方式的快门装置50可以在摄像设备100断电的状态下通过叶片单元2容易地保持遮光状态或打开状态。

如上所述，由于根据本示例性实施方式的快门装置50采用杠杆曲柄机构，因此可以防止帘幕速度和行进曲线的调节中的灵活性的损失，而不需要诸如驱动弹簧的驱动构件和诸如叶片吸附保持机构的另一机构。

说明根据本公开的第二示例性实施方式的快门装置60。快门装置60与上述第一示例性实施方式中说明的快门装置50的不同之处在于快门装置60包括限制构件31。除此之外，根据本示例性实施方式的快门装置60具有与根据第一示例性实施方式的快门装置50的构造相同的构造，并且对这些部分使用相同的名称和相同的附图标记。

在本示例性实施方式中，为了防止在叶片单元2正常行进之前的漏光和在正常行进之后的不必要的再曝光，限制构件31将曲柄板15的移动限制在预定范围内。图6是根据本公开的第二示例性实施方式的叶片单元2的驱动机构的局部外观立体图。如图6所示，限制构件31的突起31a布置成在曲柄板15的转动方向上抵靠曲柄板15的突起15b。限制构件31布置成使得突起15b和突起31a彼此抵靠的曲柄板15的转动相位在与图2中的返回行进对应的范围内。换句话说，在突起15b和突起31a彼此干涉的情况下，缝形成部2f不位于停止极限位置D和行进开始位置A之间，但是可以如上述第一示例性实施方式中那样确保用于正常行进、加速和减速的区间。利用这种构造，可以防止由曲柄板15的意外转动引起的漏光和再曝光的发生。

另一方面，在本示例性实施方式中，与上述第一示例性实施方式不同，通过沿相同方向转动曲柄板15，不能完成从叶片单元2的正常行进到返回行进的一系列转动。更具体地，在根据本示例性实施方式的快门装置60中，在叶片单元2的正常行进之后，需要通过使马达19在与正常行进的转动方向相反的方向上转动来使曲柄板15反转，从而使曲柄板15返回到行进开始位置A。

在根据本示例性实施方式的快门装置60中，在返回行进期间需要使马达19和曲柄板15反转。因此，与根据上述第一示例性实施方式的快门装置50相比，返回行进所需的时间较长。然而，通常，快门装置的返回行进不需要高度精确的位置控制，并且能通过马达的低输出来执行，并且可用于完成操作的时间较长。因此，对使用快门装置60的被摄体成像操作的影响较小。换句话说，根据本示例性实施方式的快门装置60可以防止帘幕速度和行进曲线的调节中的灵活性的损失，同时防止不必要的曝光。

在摄像设备100断电时的叶片单元2的状态保持方面，快门装置60与快门装置50的不同之处在于，即使当驱动构件11从往复运动中的每个止点附近的位置分离时，快门装置60也可以防止驱动构件11由于外力而移动。更具体地，在快门装置60中，马达19用作在电枢中包括铁芯并且包括齿槽转矩的驱动源。此外，诸如空转齿轮17的减速器介于马达19和曲柄板15之间。结果，为了使曲柄板15从驱动构件11侧移动，需要增大速度，并且需要通过将马达19的齿槽转矩乘以速度增加比而获得的力。当快门装置60具有这种构造时，与根据第一示例性实施方式的快门装置50相比，即使在从驱动构件11的往复运动中的每个止点偏移的位置处，驱动构件11也几乎不由于朝向驱动构件11的外力而移动。例如，驱动构件11由于朝向驱动构件11的外力的移动可以被限制在从驱动构件11的往复运动中的两个止点附近到抵靠限制构件31的位置的范围内。换句话说，即使当与驱动构件的控制相关的位置精度与第一示例性实施方式相比较低时，快门装置60也可以保持开口1a打开的状态和开口1a关闭的状态作为摄像设备100断电时的叶片单元2的状态。

尽管上面说明了本公开的优选示例性实施方式，但是本公开不限于这些示例性实施方式，并且可以在本公开的精神和范围内进行各种变型和替换。例如，在每个上述示例性实施方式中，说明了采用杠杆曲柄机构作为与快门装置相关的用于调节被摄体成像中的曝光量的驱动机构的构造。然而，构造不限于此。

例如，上述快门装置中的任何一种都可以适用于不涉及被摄体成像中的曝光量调节的遮光装置。在这种情况下，上述快门装置可以用作遮光装置，该遮光装置保护摄像设备100的成像传感器免受阳光和灰尘的影响，同时使用电子快门功能来调节被摄体成像中的曝光量。

其它实施方式

本发明的实施方式还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施方式的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法

虽然已经参考示例性实施方式说明了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施方式。所附权利要求的范围应符合最广泛的解释，以便涵盖所有此类变型和等效结构和功能。

Claims (10)

1.一种快门装置，包括：

基板，其包括开口；

叶片单元，其被构造为在关闭状态和打开状态之间切换所述开口的状态；

驱动构件，其附接到所述叶片单元并且被构造成驱动所述叶片单元；

马达；

减速器，其被构造为使来自所述马达的动力减速；

第一连接件，其与所述减速器接合；

第二连接件，其一端附接到所述驱动构件并且另一端附接到所述第一连接件；

第一位置检测器，其被构造为检测经过所述驱动构件或所述第一连接件的移动轨迹中的预定位置；和

第二位置检测器，其被构造为检测与所述第一位置检测器的相对差异，

其特征在于，所述叶片单元通过所述第一连接件在第一方向上的连续转动将所述开口的状态从所述关闭状态切换到所述打开状态，并且

基于所述第一位置检测器和所述第二位置检测器的检测结果来控制所述马达的驱动。

2.根据权利要求1所述的快门装置，其中，所述减速器的减速比为整数倍。

3.根据权利要求1所述的快门装置，其中，所述叶片单元通过所述第一连接件在所述第一方向上的连续转动将所述开口的状态从所述关闭状态切换到所述打开状态并通过在对被摄体成像时的正常行进再次返回到所述关闭状态。

4.根据权利要求3所述的快门装置，其中，所述叶片单元仅通过所述第一连接件在所述第一方向上的连续转动来执行对被摄体连续成像的操作。

5.根据权利要求3所述的快门装置，还包括限制构件，所述限制构件被构造为限制所述第一连接件的转动角度，

其中，所述限制构件限制在所述叶片单元的正常行进之后所述第一连接件在所述第一方向上的、以将所述开口的状态从所述关闭状态切换到所述打开状态的移动。

6.根据权利要求1所述的快门装置，其中，

所述第一连接件是能够转动的曲柄，

所述第二连接件是通过所述第一连接件的转动在预定轨迹上移动的臂，并且

所述驱动构件随着所述第二连接件的移动而往复运动。

7.根据权利要求6所述的快门装置，其中，所述第一位置检测器布置在与所述驱动构件的往复运动的止点附近的位置不同的位置处。

8.根据权利要求1所述的快门装置，其中，所述第二位置检测器检测所述马达的转动角度。

9.根据权利要求1所述的快门装置，其中，所述马达包括齿槽转矩，并且通过所述齿槽转矩自然停止的轴角度与行进开始位置一致。

10.一种摄像设备，包括：

根据权利要求1所述的快门装置。

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