JP2005077760A - シャッタ装置及びこれを含む光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 シャッタ羽根を２枚として簡易化すると共に、効率的にセクタを駆動できるシャッタ装置を提供する。
【解決手段】 シャッタ開口４を備えたシャッタ基板３と、このシャッタ基板３に回動自在に軸支され、カム穴１２，２２を備えた２枚のシャッタ羽根１０，２０と、このカム穴１２，２２に係合し、シャッタ羽根１０，２０を回動駆動させる作動部材５とを含むシャッタ装置１であり、シャッタ羽根１０，２０は作動部材５によりシャッタ開口４を全開、全閉、小絞りの３つの状態を成すものであり、一方のシャッタ羽根１０はシャッタ開口４に位置して小絞り状態とする絞り穴１３を有している。本シャッタ装置は、一方のシャッタ羽根１０が小絞り状態を形成するための絞り穴１３を備え、簡易な構成で全開、全閉、小絞りの３状態を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は光学機器用のシャッタ装置に関する。より詳細には、デジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に好適に使用できるシャッタ装置に関する。

近年、カメラ等の光学機器に内蔵されるシャッタ装置は、モータによって駆動される形式のものが多くなっている。カメラは著しいスピードで小型化されており、例えば携帯電話に内蔵されるデジタルカメラは極めて小型化されている。よって、カメラに内蔵するシャッタ装置についてもより小型化することが望まれ、またその構成をより簡素化する必要がある。

シャッタ装置には露光の際にシャッタ開口を閉じるシャッタ羽根が含まれるが、より高速でシャッタ開口を閉じるため一般に複数枚のセクタが用いられている。また、例えば特許文献１に開示されるように、絞り穴を有する絞り羽根を用いて小絞り状態を形成できる様にしたシャッタ装置も知られている。このシャッタ装置は複数のシャッタ羽根と絞り羽根とを有している。

また、特許文献２では、２枚のシャッタ羽根で全閉状態及び小絞り状態を形成するようにしたシャッタ装置が開示されている。この特許文献２は、上絞り羽根及び下絞り羽根という２枚のセクタをステップモータで開閉駆動する。図５は、特許文献２で示されるセクタ動作について示した図である。第１のセクタ１０１は固定軸１０２について回動自在であり、第２のセクタ１０７は固定軸１０８について回動自在である。これらのセクタ１０１、１０７は、シャッタ基板に形成したシャッタ開口１００を開及び閉とする位置に移動可能に配置されている。

具体的には、第１のセクタ１０１には開口１０３が設けられ、同様に第２のセクタ１０７には開口１０９が設けられている。これらの開口１０３、１０９には図示しないステップモータによって揺動される作動ピン１０５が貫通し、係合している。よって、図５で示すように、作動ピン１０５を所定方向に移動させることで、２枚のセクタ１０１、１０７の位置を制御して小絞り、全閉、全開の各状態を形成できる。このように構成すると２枚のセクタで全閉状態及び小絞り状態を形成できるので、シャッタ装置のセクタ構成を簡素化できる。

特開２００１−１１７１３５号 公報 特開２０００−３９６４６号 公報

しかし、上記特許文献１で示すシャッタ装置では、絞り羽根は小絞り状態を形成するために用いられ、シャッタ開口を閉じるときにはこの絞り羽根は機能していない。よって、全閉状態を形成するために専用のシャッタ羽根が複数必要となるのでセクタ枚数が増加する。一方、特許文献２に開示されるシャッタ装置は、２枚のシャッタ羽根で全閉状態（クローズ）及び小絞り状態が形成できるので、構成を簡素化できる。しかしながら、これら２枚のシャッタ羽根は互いに所定位置にあるときにのみ、全閉状態や小絞り状態を形成できる。よって、特許文献２で示すシャッタ装置では、両シャッタ羽根の位置制御を高精度に行うことが必要である。

ところが、特許文献２で開示するシャッタでは、第１のセクタ１０１及び第２のセクタ１０７の開口１０３、１０９は共に単純な形状であり、作動ピン１０５の位置が上方へ移動するのに伴って、上記第１のセクタ１０１及び第２のセクタ１０７により小絞り、全閉、全開の状態が形成される。また、全開の状態から作動ピン１０５を下方に移動するとこれとは逆の状態が形成される。ここで、全閉の状態は、小絞り状態と全閉状態との間に存在する。

各セクタ１０１、１０７がある位置から他の位置に移動されたときには慣性力（イナーシャ）が作用する。ステップモータで駆動される作動ピン１０５により、小絞り位置から全閉位置にセクタ１０１、１０７を移動させたとき、或いは全開位置から全閉位置にセクタ１０１、１０７を移動させたときに、セクタに作用する慣性力とステップモータ側のブレーキとに基づいてハンチングが発生する場合がある。すなわち、移動状態から全閉位置に止められるセクタ１０１、１０７には慣性力が作用しているので、全閉位置（停止位置）から先にオーバーランするような力が作用する。

一方、電気的に制御されているステップモータには、所定位置でロータの回転を止めるように電気的或いは磁気的な制動力（ブレーキ力）が作用する。よって、全閉位置では、上記慣性力とブレーキ力との衝突により、セクタ１０１、１０７が移動方向で振動する（ハンチング）状態が誘発されてしまう場合がある。このように、セクタ１０１、１０７が振動するとセクタが予定された全閉用の位置からずれて開口１００に光が入る状態（以下、再露光状態）となる。本来の全閉位置で、光を確実に遮蔽できないシャッタ装置を採用するカメラ等の光学機器では適正な撮影を行なうことができない。

そこで、本発明の目的は、上記従来の複数の課題を解決し、シャッタ羽根を２枚として簡易化すると共に効率的にセクタを駆動できるシャッタ装置を提供することであり、更に全閉状態での再露光を抑制することもできるシャッタ装置を提供することである。

上記目的は、シャッタ開口を備えたシャッタ基板と、前記シャッタ基板に回動自在に軸支され、カム穴を備えた２枚のシャッタ羽根と、前記カム穴に係合し、前記シャッタ羽根を回動駆動させる作動部材とを、含むシャッタ装置であって、前記シャッタ羽根は前記作動部材により前記シャッタ開口を全開、全閉、小絞りの３つの状態を成すものであり、該シャッタ羽根の一方は前記シャッタ開口に位置して小絞り状態とする絞り穴を有しているシャッタ装置により達成することができる。本発明では、２枚のシャッタ羽根の一方が小絞り状態を形成するための絞り穴を備え、簡易な構成で全開、全閉、小絞りの３状態を形成することができる。

そして、前記作動部材の移動に伴って、前記２枚のシャッタ羽根が移動して全開状態、全閉状態、小絞り状態をこの順で形成し、前記２枚のシャッタ羽根は全開状態では前記シャッタ開口を挟んで位置し、全閉状態に移行するときにはそれぞれが前記シャッタ開口の両側から該シャッタ開口を閉じるように、構成することが望ましい。このように構成すると、シャッタ開口を両側から閉じる状態を形成できるので、２枚のセクタであっても効率的にシャッタ開口を閉じることができる。よって、２枚のシャッタ羽根でもシャッタスピードの高速化に対応できる。

また、前記作動部材の移動に伴って、前記２枚のシャッタ羽根が移動して全開状態、全閉状態、小絞り状態をこの順で形成し、前記２枚のシャッタ羽根は全開状態では前記シャッタ開口を挟んで位置し、前記絞り開口を有する第１のシャッタ羽根は、全開状態、全閉状態、小絞り状態となるに従って前記シャッタ開口へ向かって１方向へ移動し、第２のシャッタ羽根は、全閉状態を折返し点として往復移動するように構成することが望ましい。このように構成すると、全閉位置に来た第２のシャッタ羽根はオーバーランすることがないので、前述した再露光という問題を確実に防止できる。第１及び第２のシャッタ羽根の移動する軌跡は、これらが有するカム穴の形状を適宜に設計することで調整できる。

そして、前記絞り穴を有するシャッタ羽根は、全閉状態で前記絞り穴が前記シャッタ開口と重なるように形成してもよい。また、前記絞り穴を有さないシャッタ羽根は、少なくとも前記シャッタ開口を遮蔽する面積を有していることが望ましい。また、前記絞り穴を有さないシャッタ羽根は、小絞り状態で前記シャッタ開口と重なることが望ましい。上記のようなシャッタ装置は部品点数を抑制して小型化が可能であり、しかも再露光等の問題も抑制できるので、これを内蔵したカメラ等の光学機器は小型化でき、鮮明な撮影画像を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、セクタ構成を簡素化したシャッタ装置を提供できる。また、本シャッタ装置は全閉時での再露光を防止することもできる。

以下図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は一実施形態に係るシャッタ装置１が全開状態にあるときの様子を示した図である。図２は、図１のシャッタ装置１に含まれる構成の一部を取り出して示した図である。図３は、図１のシャッタ装置１に含むシャッタ基板とステップモータ７との配置関係を模式的に示した図である。図４はシャッタ装置１で、全開状態、全閉状態、小絞り状態の順に移行させたときのシャッタ羽根の変化を確認できるように示した図である。

本シャッタ装置１はセクタ２枚を備えた構成である。シャッタ装置１は、シャッタ基板３と、２枚のセクタ１０、２０を備えている。シャッタ基板３の中央には、シャッタ開口４が形成されている。セクタ１０は第１シャッタ羽根であり、セクタ２０は第２シャッタ羽根である。第１シャッタ羽根１０は絞り穴を備えて、絞り羽根としても機能する。第２のシャッタ羽根２０は通常の板状のシャッタ羽根であり、単独で上記シャッタ開口４を遮蔽できる程度の面積を有している。ここでは、各シャッタ羽根を確認し易いように、第１シャッタ羽根１０に関する部分を破線、第シャッタ羽根２０に関する部分を実線で示している。

第１シャッタ羽根１０は、固定軸１１回りに回動自在に構成され、カム穴１２を備えると共に、絞り穴１３を有している。第２シャッタ羽根２０は、固定軸２１回りに回動自在に構成され、カム穴２２を備えている。上記２個のカム穴１２、２２には、ここでは図示しないステップモータにより所定範囲で駆動される作動ピン（作動部材）５が係合している。すなわち、１つの作動ピン５が２個のカム穴１２、２２を貫通し、この作動ピン５の移動により２枚のシャッタ羽根１０、２０が所定位置に移動されるように構成されている。

図２は、図１に示した各部構成を確認し易いように取り出して示した図である。図２（Ａ）は第１シャッタ羽根１０、同図（Ｂ）は第２シャッタ羽根２０を示している。シャッタ羽根１０は絞り穴１３を備えた絞り羽根であるが、全閉状態とするときにはシャッタ開口４を閉じる位置に移動する。また、第２のシャッタ羽根２０は単独でシャッタ開口４を遮蔽できる面積を有している。また、図２（Ｃ）は、作動ピン５の移動範囲を拡大して示している。５−１の位置が図１に示した全開状態の位置である。この後に図４で示すが、５−２が全閉状態の位置であり、５−３が小絞り状態の位置である。

なお、図２（Ｃ）では、作動ピン５を駆動するステップモータ７及びこのステップモータ７から延びたアーム部８が示されている。作動ピン５はアーム部８の他端に固定されている。シャッタ基板３には、この作動ピン５が背面側から正面側に突出するようい扇状の開口９が形成されている。よって、ステップモータ７が所定範囲で回転すると、アーム部８先端の作動ピン５が図示のように扇状開口９内の所定範囲を揺動する。

本シャッタ装置１では、前述した作動ピン５が一方向に移動する間に、上記２枚のシャッタ羽根１０、２０が所定の軌跡を描いて揺動して、全開状態、全閉状態、小絞り状態を順に形成する。このとき、第１シャッタ羽根１０と第２シャッタ羽根２０とは異なった動きをみせる。絞り穴１３を備えた第１シャッタ羽根１０は、全開状態、全閉状態、小絞り状態となるに従い、前記シャッタ開口４へ向かって１方向に移動する。小絞り状態のときには、絞り穴１３がシャッタ開口４に位置する。

一方、第２シャッタ羽根２０は、全開状態から全閉状態となったときに前記シャッタ開口４を閉鎖するように位置するが、全閉状態から小絞り状態となるに従ってシャッタ開口４から退避するように移動する。すなわち、第２シャッタ羽根２０は、全閉状態を折返し点として往復移動する。なお、作動ピン５が終端（図２（Ｃ）で５−３の位置）まで到達し、ここから戻るときには第１、２のシャッタ羽根１０、２０は上記とは逆の動作を行う。

上記シャッタ羽根１０，２０の動作は、各羽根を軸支する固定軸１１，２１の位置と、各羽根に形成したカム穴１２、２２の形状により規定されている。特に、全閉状態を折返し点として往復移動する第２シャッタ羽根２０のカム穴２２は、作動ピン５の移動で全閉位置に至ると移動方向が変更されるように形成されている。より具体的には、第２シャッタ羽根２０がシャッタ開口４を遮蔽する位置に来たときには、カム穴２２の位置が所定方向に転換しており、作動ピン５がそれ以上に進む場合には、第２シャッタ羽根２０がシャッタ開口４から退避する状態となるようにカム穴２２の形状が設計されている。

図３は、図１のシャッタ装置でシャッタ基板３とステップモータ７との配置関係が確認できるように平面視により模式的に示した図である。ステップモータ７はロータ７０２、この外周にステータ７０３を備えている。図３はこのステータ７０３の端部側を示している。このステータ７０３には２個のコイル７０４、７０５が巻回されている。これらのコイル７０４、７０５は制御回路７０６により駆動制御されている。

シャッタ基板３は、上記撮影用のシャッタ開口４を備えているがこの図３では示されていない。シャッタ基板３の前面側には２枚のセクタ１０、２０が基板面に沿うように配置されている。これらのセクタは、シャッタ基板３側から第１シャッタ羽根１０、第２シャッタ羽根２０である。シャッタ基板３の背面側には上記ステップモータ７が配置されている。

この図３では穴の位置は確認できないが、第１シャッタ羽根１０は基板３に設けた固定軸１１に係合する穴、及びステップモータ７のロータ軸７０７に接続された作動ピン５に係合する穴を備えている。同様に、第２シャッタ羽根２０は基板３に設けた固定軸２１に嵌合する穴、及び上記作動ピン５に係合する穴を備えている。これら第１シャッタ羽根１０及び第２シャッタ羽根２０は、前述したように作動ピン５の回動動作に伴って、それぞれが独自の軌跡を描いて揺動する。これらの羽根１０、２０の動作は、この後に示す図４で明らかとなる。

基板３の背面側に配置しているステップモータ７のロータ軸７０７には、半径方向に延出したアーム部８が接続されている。このアーム部８の端部からはシャッタ基板３側に設けた扇形状の開口９を通り反対側まで延在した作動ピン５が接続されている。前面側に出たこの作動ピン５に、前記第１シャッタ羽根１０及び第２シャッタ羽根２０のそれぞれに設けた穴が係合している。よって、ステップモータ７のロータ７０２が回動したときには、作動ピン５がこれに伴って回動し、さらに前記第１シャッタ羽根１０及び第２シャッタ羽根２０が所定の軌跡で揺動する。

上記の構成を備える本シャッタ装置１での動作を、全開状態から小絞り状態まで連続して示したのが図４である。この図４を参照して説明する。図４（Ａ）には、図１に示した全開状態を示している。この全開状態では作動ピン５は移動範囲の右端（図２（Ｃ）の５−１の位置）にあり、このときには各シャッタ羽根１０、２０はカム穴１２、２２の形状に基づいて、シャッタ開口４を開く位置に移動される。なお、本シャッタ装置１では、この図４（Ａ）で示すように、シャッタ羽根１０、２０はシャッタ開口４を間に挟んで左右に位置するように設定されている。

次に、図４（Ｂ）で示すように、作動ピン５が右端から左方向へ移動すると、両シャッタ羽根１０，２０は両側からシャッタ開口４を閉じるように接近する。そして、図４（Ｃ）で示すように両シャッタ羽根１０、２０により全閉状態が形成される。

この図４（Ｃ）で示す全閉状態となるときについてより詳細に解説する。第２シャッタ羽根２０は、それ単独でシャッタ開口４を遮蔽可能な大きさに形成されている。よって、このシャッタ羽根２０のみでもシャッタ開口４を閉じることができる。また、この第２シャッタ羽根２０がシャッタ開口４を閉じる位置に移動したときには、作動ピン５とカム穴２２との位置関係が特徴的に変化する。すなわち、この第２シャッタ羽根２０は、図４（Ａ）の（全開状態）から図４（Ｃ）の（全閉状態）に変化するときには作動ピン５の移動によりシャッタ開口４に近付くように誘導される。ところが、一度、図４（Ｃ）の（全閉状態）の位置に来ると、カム穴２２に対する作動ピン５の関係が変化する。作動ピン５がさらに移動する方向は、第２シャッタ羽根２０をシャッタ開口４から遠のかせる（元に戻す）方向となるのである。よって、第２シャッタ羽根２０は、図４（Ｃ）の（全閉状態）位置でハンチングすることなく安定的に停止する。

そして、本シャッタ装置では、全閉状態となるときに、絞り穴１３を有する第１シャッタ羽根１０が並行してシャッタ開口４に掛かるように移動される。前述したように、第２シャッタ羽根２０はそれ単独でシャッタ開口４を閉じることができるのであるが、第１シャッタ羽根１０についてもシャッタ開口４を閉じる位置へ移動させることで遮蔽時間の短縮化、すなわちシャッタスピードの高速化を図っている。このような効果を得るために、本シャッタ装置では第１シャッタ羽根１０と第２シャッタ羽根２０とをシャッタ開口４を間にして、両側に配置しているのである。

図４（Ｂ）、（Ｃ）によって確認できるように、主に第２シャッタ羽根２０がシャッタ開口４を閉じるのであるが、反対側から第１シャッタ羽根１０が補助的に開口４を閉じる動作を行うのでシャッタスピードの高速化を図ることができる。そして、図４（Ｃ）に示すように全閉状態が完了した場合には、第２シャッタ羽根２０が単独でシャッタ開口４を遮蔽した状態を形成する。従って、第１シャッタ羽根１０の絞り穴１３が、シャッタ開口４と一部重なる部分ＭＴが存在しても、第１シャッタ羽根１０が完全にシャッタ開口４を閉じているので光が漏れるという事態にならない。よって、第１シャッタ羽根１０は少なくとも小絞り状態を形成できる面積を有していればよいので、小さく形成することができる。

そして、シャッタ装置１では、図４（Ｃ）の全閉状態から作動ピン５が更に左方向へ移動すると、図４（Ｄ）で示すように第１シャッタ羽根１０は小絞り状態を形成するためにシャッタ開口４へ向けてさらに移動する。これとは逆に、第２シャッタ羽根２０はシャッタ開口４を終点として折り返して退避する動作に変わる。図４では、矢印Ｒにより第１シャッタ羽根１０の移動方向を、矢印Ｌにより第２シャッタ羽根２０の移動方向が変化する様子を示している。

最後は、図４（Ｅ）に示すように、作動ピン５が左端まで来ると、第１シャッタ羽根１０の絞り穴１３がシャッタ開口４上に位置して小絞り状態が形成される。このとき、第２シャッタ２０は絞り穴１３に干渉しない位置まで移動している。但し、この第２シャッタ２０は、この図４（Ｅ）で示すように、小絞り状態でシャッタ開口４の周縁部の一部に重なり部分ＮＴがあるように配置しておくことが好ましい。第２シャッタ２０をこのような状態に配置しておけば、小絞り状態から全閉状態に切り替えるときより早くシャッタ開口４を閉じることができる。

以上のように本シャッタ装置１は、２枚のシャッタ羽根を効率的に移動させて、作動ピン５が一方向に移動する最中に、全開状態、全閉状態及び小絞り状態を形成する。よって、セクタ構成を簡素化できる。そして、全閉状態とするときには、２枚のシャッタ羽根が協働してシャッタ開口４を閉じるのでシャッタスピードを高速化できる。また、全閉時には第２シャッタ羽根２０が主に機能し、第１シャッタ羽根１０が補助的に動作するという構成であるので、両シャッタ羽根の位置を高精度に制御する必要もないので制御系を簡素化できる。さらに、第２シャッタ羽根２０に関しては、全閉状態になったときに移動方向が変換するようにカム穴２２が形成されている。すなわち、第２シャッタ羽根２０は、全閉位置から移動する方向が逆向きとなりシャッタ開口４から遠のくようになる。よって、全閉状態とするときにシャッタ羽根２０がシャッタ開口４を過ぎて再露光が発生するという事態もない。したがって、本シャッタを一部として含んだデジタルスチルカメラ等の光学機器によれば鮮明な画像を撮影できる。

なお、シャッタ構造ではセクタの移動範囲を規定するために当接部材が配置される場合がある。セクタがこの部材に強く当たると強くはね返されたり、破損したりする場合がある。第２シャッタ羽根２０のカム穴の構成を採用すると当接部材への当接力を抑制するという効果を得ることもできる。また、第２シャッタ羽根２０のカム穴の構成では、従来のようにハンチングが発生しないので、制動力を発生させるステップモータに過度の負荷を与えない構造も合わせて実現していることになる。

以上、本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

一実施形態に係るシャッタ装置が全開状態にあるときの様子を示した図である。 図１のシャッタ装置に含まれる構成の一部を取り出して示した図である。 図１のシャッタ装置でシャッタ基板とステップモータとの配置関係が確認できるように平面視により模式的に示した図である。 シャッタ装置で、全開状態、全閉状態、小絞り状態の順に移行させたときのシャッタ羽根の変化を確認できるように示した図である。 従来のシャッタ装置でのセクタ動作について示した図である。

符号の説明

１ シャッタ装置
３ シャッタ基板
４ シャッタ開口
５ 作動ピン
７ ステップモータ
１０ 第１シャッタ羽根
１１ 固定軸
１２ カム穴
１３ 絞り穴
２０ 第２シャッタ羽根
２１ 固定軸
２２ カム穴

Claims (7)

1. シャッタ開口を備えたシャッタ基板と、前記シャッタ基板に回動自在に軸支され、カム穴を備えた２枚のシャッタ羽根と、前記カム穴に係合し、前記シャッタ羽根を回動駆動させる作動部材とを、含むシャッタ装置であって、
   前記シャッタ羽根は前記作動部材により前記シャッタ開口を全開、全閉、小絞りの３つの状態を成すものであり、該シャッタ羽根の一方は前記シャッタ開口に位置して小絞り状態とする絞り穴を有していることを特徴とするシャッタ装置。
2. 前記作動部材の移動に伴って、前記２枚のシャッタ羽根が移動して全開状態、全閉状態、小絞り状態をこの順で形成し、
   前記２枚のシャッタ羽根は全開状態では前記シャッタ開口を挟んで位置し、全閉状態に移行するときにはそれぞれが前記シャッタ開口の両側から該シャッタ開口を閉じることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
3. 前記作動部材の移動に伴って、前記２枚のシャッタ羽根が移動して全開状態、全閉状態、小絞り状態をこの順で形成し、
   前記２枚のシャッタ羽根は全開状態では前記シャッタ開口を挟んで位置し、
   前記絞り開口を有する第１のシャッタ羽根は、全開状態、全閉状態、小絞り状態となるに従って前記シャッタ開口へ向かって１方向へ移動し、
   第２のシャッタ羽根は、全閉状態を折返し点として往復移動することを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
4. 前記絞り穴を有するシャッタ羽根は、全閉状態で前記絞り穴が前記シャッタ開口と重なることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
5. 前記絞り穴を有さないシャッタ羽根は、少なくとも前記シャッタ開口を遮蔽する面積を有していることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
6. 前記絞り穴を有さないシャッタ羽根は、小絞り状態で前記シャッタ開口と重なることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のシャッタ装置を含むことを特徴とする光学機器。
   

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