JP2005148237A - シャッタ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速シャッタ秒時のシャッタ開閉が可能であるシャッタ駆動装置を提供すること。
【解決手段】本シャッタ駆動装置は、２系統の先，後シャッタ羽根駆動部からなり、シャッタ秒時の時間差で上記２系統のシャッタ羽根駆動部が駆動される。すなわち、シャッタ開閉開始時に駆動源である駆動モータ３２が始動し、その回転は、駆動ギヤ１８に伝達され、高速駆動される駆動ギヤのレバー駆動ピン１８ｂが駆動レバー２４の衝突する。駆動レバー２４は、その衝撃力でレバー駆動ピンから離反して高速回動駆動され、先羽根群７が開放方向に高速移動する。一方、始動よりシャッタ秒時経過後、駆動源である駆動モータ３４が始動し、同様に衝撃力をもって後羽根群８を閉じ方向に高速駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射光束を遮断および通過させるためのシャッタを駆動するシャッタ駆動装置に関する。

従来、フォーカルプレーンシャッタ等のシャッタ装置（シャッタ駆動装置）に関して各種提案がなされているが、例えば、、特許文献１に開示のものは、フォーカルプレーンシャッタの羽根に連結されるシャッタ羽根駆動部材と、シャッタ駆動モータとを有するシャッタ装置である。このシャッタ装置においては、上記駆動モータを所定の回転速度になるまで回転させた後、シャッタ羽根駆動部材に係合させて該駆動部材を保持部材による停止状態から解放し、シャッタ羽根が開放方向に移動するように駆動される。

また、他の従来のシャッタ機構としてチャージされたシャッタバネをリリースすることによってシャッタの開閉を行うものもある。
特許文献１は、実開昭６０−１８１７２９号公報である。

しかし、上述した特許文献１のシャッタ装置においては、上記駆動モータがシャッタ開放動作の初期に上記シャッタ羽根駆動部材に係合後、該駆動部材と一体的に移動するように記載されている。従って、上記シャッタ羽根が上記駆動モータに対して開放動作の初めから終わりまで負荷として作用し、シャッタ羽根の移動速度を上げるには、必ずしも十分とはいえない。

また、他の従来のシャッタ機構で上記シャッタバネの付勢力によってシャッタ羽根の開閉を行うものでは、シャッタ羽根移動期間における該駆動部材の移動速度が初期と終端で大きく変化するので、移動初期では低速でも終端では高速とならざるを得ない。従って、高速シャッタ秒時を実行する場合、終端ではかなりの高速移動が避けられない。図１３は、上記従来のシャッタ装置におけるシャッタ開動作時の駆動部材（駆動レバー）の回動角θの変化を示す図である。本図に示すように上記駆動レバーは、起動時ｔ0 から時間ｔ1 までの間の予備走行を行った後、所定の回動角度θ0だけ回動するがその回動期間中、初期の回動角速度ω1 と終端回動角速度ω2 とが大きく変化し、その終端回動角速度ω2 自体が大きくなってしまう。このように回動角速度ω2 が大きくなると、１／２×回転モーメントＩ×（ω2 ）² の運動エネルギが与えられるため、シャッタ羽根等の剛性を上記運動エネルギに耐えるように強くする必要がある。このためにこのタイプの従来のシャッタ装置は、シャッタ高速化に不利である。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、高速シャッタ秒時のシャッタ開閉が可能であるシャッタ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１記載のシャッタ駆動装置は、撮影光を撮影媒体に露光するためのシャッタ羽根と、上記シャッタ羽根に開動作、若しくは、閉じ動作を行わせるための駆動源と、上記駆動源の駆動力を上記シャッタ羽根に衝撃力をもって伝達するための衝撃力伝達機構とを有しており、上記駆動源の駆動力は、衝撃力伝達機構を介して上記シャッタ羽根に衝撃力をもって伝達される。

本発明の請求項２記載のシャッタ駆動装置は、請求項１に記載のシャッタ駆動装置において、上記衝撃力伝達機構は、上記駆動源の運動エネルギを上記シャッタ羽根の運動エネルギに変換する。

本発明の請求項３記載のシャッタ駆動装置は、請求項１に記載のシャッタ装置において、上記衝撃力伝達機構は、上記駆動源の運動エネルギを上記シャッタ羽根の運動エネルギに変換するため、上記駆動源側に打撃部材と、上記シャッタ羽根側に被打撃部材とを設ける。

本発明の請求項４記載のシャッタ駆動装置は、請求項３に記載のシャッタ装置において、上記衝撃力伝達機構は、上記打撃部材と上記被打撃部材との接触前は上記打撃部材と上記被打撃部材は互いに非接触状態であり、上記打撃部材と上記被打撃部材との接触後は、上記打撃部材と上記被打撃部材は互いに離反する。

本発明によれば、駆動源の運動エネルギを衝撃によりシャッタ羽根に与えることによってシャッタの開閉を行わせるので、シャッタの高速化が実現できる。

以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるシャッタ駆動装置の分解斜視図である。図２は、図１のシャッタ駆動装置における羽根駆動部まわりの断面図である。図３は、図１のシャッタ装置が組み込まれるカメラの電気回路図である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）および図５（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図１のシャッタ駆動装置のシャッタ開閉動作時の駆動レバー等の各回動状態を前方からみた動作図であって、図４（Ａ）は、シャッタ開閉動作開始前の状態を示し、図４（Ｂ）は、先羽根走行開始時（インパクト後）の状態を示し、図４（Ｃ）は、先羽根走行完了時の状態を示す。図５（Ａ）は、後羽根走行開始時（インパクト後）の状態を示し、図５（Ｂ）は、後羽根走行完了時の状態を示す。図６，７，８は、図１のシャッタ駆動装置における先羽根，後羽根の各走行状態を示し、図６は、図４（Ｂ）に対応する走行状態を示す。図７は、図４（Ｃ）に対応する走行状態を示す。図８は、図５（Ａ）に対応する走行状態を示す。図９は、図１のシャッタ駆動装置におけるシャッタ開動作時の駆動レバーの回動角の変化を示す図である。

なお、以下の説明において、本実施形態のシャッタ駆動装置における撮影光軸Ｏ方向の被写体側を前方側とし、結像側を後方側と記載する。また、回動方向は、前方側からみたときの回動方向で示す。

本実施形態のシャッタ駆動装置は、カメラ用のシャッタ装置であって、撮影光を撮影媒体である銀塩フィルム、または、ＣＣＤ等の撮像素子に露光するための撮影開口部を開閉可能なシャッタ羽根である先羽根（先幕），後羽根（後幕）を有するシャッタ装置である。露光処理を実行するに際して上記先羽根，後羽根を開閉駆動するが、その場合、本シャッタ装置においては、駆動源である駆動モータから伝達される駆動力を上記先羽根，後羽根に衝撃力をもって伝達して上記先羽根，後羽根の開閉駆動が行われる。

図１等に示すように本シャッタ駆動装置は、該シャッタ駆動装置が組み付けられるシャッタ地板１と、駆動モータ取り付け板２と、駆動源部と、シャッタ羽根駆動機構部と、シャッタ羽根部と、電気回路部とからなる。

図１，２等に示すようにシャッタ地板（以下、地板と記載する）１には、撮影開口部（以下、開口部と記載する）１ａと、ギヤ・レバー支持軸（以下支持軸と記載する）９，１０の近傍に配され、円弧に沿った駆動ピン逃げ溝１ｂ，１ｃおよび扇状の前面側凹部１ｄ，１ｅとが設けられる。さらに、地板１には前後両面に突出する支持軸９，１０と、後面側に起立するアーム支持ピン１１，１２と、前面側に起立する保持レバー支持ピン１３，１５およびストッパピン１４，１６および取り付け板支持軸１７とが設けられる。

支持軸９，１０は、それぞれ後面側に突出するアーム支持軸部９ｄ，１０ｄと、前面側に突出する３段状の軸，ピン部であって、レバー支持軸部９ａ，１０ａおよびスリーブ嵌入部９ｂ，１０ｂおよび軸先端部９ｃ，１０ｃを有している。

モータ取り付け板２には、モータ取り付け用の２つずつのビス挿通穴２ａ，２ｃと、ピニオン挿通孔２ｂ，２ｄと、ビス挿通穴２ｅと、軸先端部９ｃ，１０ｃが嵌入する支持穴２ｆ，２ｇとが設けられている。このモータ取り付け板２には、後述する駆動モータ３２，３４が取り付けられる。そして、シャッタ羽根駆動機構部が組み付けられた地板１に対して支持軸９，１０の軸先端部９ｃ，１０ｃにより所定の間隔で位置決めされた状態で取り付け板支持軸１７を介してビス３６により螺着固定される。

上記駆動源部は、それぞれモータ出力軸に固着されたピニオン３３，３５をもつ駆動源である先羽根用駆動モータ３２、および、後羽根用駆動モータ３４を有している。この駆動モータ３２，３４は、モータ取り付け板２の前面側からピニオン挿通孔２ｂ，２ｄにピニオン３３，３５を後面側に挿通させて、ビス挿通穴２ａ，２ｃを挿通させたビス３７，３８を駆動モータ本体に螺着してモータ取り付け板２に固定される。

上記シャッタ羽根駆動機構部は、先羽根駆動部と後羽根駆動部とからなる二系統の衝撃力伝達機構を含んで構成される。すなわち、鍔付きスリーブ２１，２２と、打撃部材である先羽根側の駆動ギヤ１８，後羽根側の駆動ギヤ１９と、強磁性体材料からなる羽根駆動用の被打撃部材である先羽根側の駆動レバー２４，後羽根側の駆動レバー２５と、保持レバー２６，２７と、保持バネ２８，２９と、緩衝ゴム３０，３１と、保持マグネット４１，４２を有してなる。

駆動ギヤ１８，１９は、モータピニオン３３，３５と噛合可能なギヤであって、軸穴１８ａ，１９ａと、前方側に突出する打撃部材であるレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂとが設けられる。この駆動ギヤ１８，１９は、それぞれ支持軸９，１０のスリーブ嵌入部９ｂ，１０ｂに嵌入したスリーブ２１，２２の外径部にギヤ軸穴１８ａ，１９ａを回動自在に嵌入して装着される。

駆動レバー２４，２５には、軸穴２４ａ，２５ａと、一方のレバー体２４ｄ，２５ｄと、他方のレバー体と、レバー体２４ｄ，２５ｄ上に一体的に配され、後方側に起立する羽根駆動ピン２４ｂ，２５ｂと、他方のレバー体の前方側に起立する係止ピン２４ｃ，２５ｃとが設けられる。この駆動レバー２４，２５は、それぞれの軸穴２４ａ，２５ａを支持軸９，１０のレバー支持軸部９ａ，１０ａに回動自在に嵌入させて支持される。羽根駆動ピン２４ｂ，２５ｂは、地板１の駆動ピン逃げ溝１ｂ，１ｃを挿通して後面側に突出している。係止ピン２４ｃ，２５ｃが設けられる他方のレバー体は、レバー体２４ｄ，２５ｄに対して後面側（地板側）に逃げた段差付き状態で一体化されており、駆動レバー取り付け状態で地板１の凹部１ｄ，１ｅ上を移動可能である（図２）。

駆動ギヤ１８，１９と駆動レバー２４，２５の装着状態において、駆動ギヤ１８，１９のレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂは、駆動ギヤ１８，１９が回動駆動された場合、駆動レバー２４，２５のレバー体２４ｄ，２５ｄの両側面に当接可能であるが、駆動レバー２４，２５の係止ピン２４ｃ，２５ｃが設けられる側の他方のレバー体には当接しない（図２，４，５）。

鍔付きスリーブ２１，２２は、それぞれ組み付け状態で支持軸９，１０のスリーブ嵌入部９ｂ，１０ｂに嵌入し、該支持軸の段部とモータ取り付け板２に挟持されている。鍔付きスリーブ２１，２２の鍔部によって駆動ギヤ１８，１９と駆動レバー２４，２５とが直接接触せず、共回りする状態が規制される（図２）。

保持レバー２６，２７は、それぞれ係止部２６ａ，２７ａを有しており、保持レバー支持ピン１３，１５に回動自在に支持されている。また、保持レバー支持ピン１３，１５に支持された保持バネ２８，２９によって反時計回りに付勢されている。

保持マグネット４１，４２は、それぞれ地板１の前面側に固定されており、その固定位置は、後述する先羽根閉，後羽根開放（シャッタ羽根開閉動作前の状態、図４（Ａ））の状態にあるとき、駆動レバー２４，２５の係止ピン２４ｃ，２５ｃに接近した位置とする。その状態で係止ピン２４ｃ，２５ｃ、若しくは、駆動レバー２４，２５そのものが永久磁石からなる保持マグネット４１，４２により吸引されているので駆動レバー２４，２５が上記シャッタ羽根動作前の姿勢位置に保持される。

駆動レバー２４，２５がそれぞれ時計回りに回動して先羽根開放，後羽根閉じ（シャッタ開閉動作終了状態、図５（Ｂ））の状態に到達すると、駆動レバー２４，２５の係止ピン２４ｃ，２５ｃで保持バネ２８，２９の付勢力に抗して保持レバー２６，２７を僅かに時計回りに回動させた後、係止ピン２４ｃ，２５ｃが保持レバー２６，２７の係止部２６ａ，２７ａと係合する。従って、駆動レバー２４，２５は、それぞれ上記先羽根開放，後羽根閉じ態の回動位置に保持される。

緩衝ゴム３０，３１は、運動エネルギを熱エネルギに変換するようなゴム部材等で形成されており、それぞれ地板１の駆動ピン逃げ溝１ｂ，１ｃの時計回り側端部位置に挿入され、固定されている。駆動レバー２４，２５が高速で時計回りに回動端位置まで回動したとき、駆動レバー２４，２５の羽根駆動ピン２４ｂ，２５ｂが緩衝ゴム３０，３１に当接し、該駆動ピンおよび先，後羽根群７，８の衝撃力が吸収される。

上記シャッタ羽根部は、地板１の後面側に配置され、先羽根部と後羽根部とで構成される。すなわち、上記先羽根部は、駆動アーム３と、従動アーム４と、複数のシャッタ羽根からなる先羽根群７とを有してなる。上記後羽根部は、上記先羽根部の上方に配置され、同様に駆動アーム５と、従動アーム６と、複数のシャッタ羽根からなる後羽根群８とを有してなる、所謂、縦走りシャッタ羽根を形成している。

駆動アーム３は、軸穴部３ａと長穴状の駆動ピン穴３ｂを有しており、アーム支持軸部９ｄに軸穴部３ａを嵌入させた状態で回動自在に支持され、かつ、駆動レバーの羽根駆動ピン２４ｂが駆動ピン穴３ｂに摺動自在に嵌入している。従動アーム４は、アーム支持軸部９ｄの上方位置に配されるアーム支持ピン１１にピン穴４ａを嵌入させた状態で回動自在に支持される。

先羽根群７は、それぞれの羽根が駆動アーム３，従動アーム４の複数の羽根支持ピン３ｃ，４ｃにより平行状態を維持して上下に移動可能に支持される。羽根駆動ピン２４ｂにより駆動アーム３が時計回りに回動駆動されると、先羽根群７の各羽根は、図１の開口１ａを閉じた状態の位置から図６の状態を経て図７の開口１ａを開放する状態の位置に移動する。また、駆動アーム３が反時計回りに回動駆動されると図１の開口１ａを閉じた状態の位置に戻る。

駆動アーム５は、軸穴部５ａと長穴状の駆動ピン穴５ｂを有しており、アーム支持軸部１０ｄに軸穴部５ａを嵌入させた状態で回動自在に支持され、かつ、駆動レバーの羽根駆動ピン２５ｂが駆動ピン穴５ｂに摺動自在に嵌入している。従動アーム６は、アーム支持軸部１０ｄの下方位置に配されるアーム支持ピン１２にピン穴６ａを嵌入させた状態で回動自在に支持される。

後羽根群８は、それぞれの羽根が駆動アーム５，従動アーム６の複数の羽根支持ピン５ｃ，６ｃにより平行状態を維持して上下に移動可能に支持される。羽根駆動ピン２５ｂにより駆動アーム５が時計回りに回動駆動されると、後羽根群８の各羽根は、図１の開口１ａを開放した状態の位置から図８の状態を経て開口１ａを閉じた状態の位置に移動する。また、駆動アーム５が反時計回りに回動駆動されると図１の開口１ａを開放した状態の位置に戻る。

なお、本実施形態の場合、衝撃力伝達機構系を形成する部材として、打撃部材となるレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂを有する駆動ギヤ１８，１９および被打撃部材となるレバー体２４ｄ，２５ｄを持つ駆動レバー２４，２５は、表面が高硬度の金属材料で形成し、かつ、高剛性の形状とする。このように上記各部材を形成することによりレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂとレバー体２４ｄ，２５ｄが衝突したときの反発係数ｅ（後述）をより大きく採ることができるので、後述するようにシャッタ秒時の高速化が実現できる。

なお、レバー体２４ｄ，２５ｄのそれぞれと、羽根駆動ピン２４ｂ，２５ｂのそれぞれとは、完全に一体的に形成されていること、かつ、駆動ギヤ１８，１９のそれぞれと、レバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂのそれぞれとは、一体的に形成されていることが望ましい。

本実施形態のシャッタ駆動装置が組み込まれるカメラの電気回路部は、図３に示すようにカメラ駆動用電源である電池５１と、カメラの制御を司るＣＰＵ５２と、ＣＰＵに接続されるメインスイッチ５３，ミラーアップ検出スイッチ５５，ミラーダウン検出スイッチ５６，レリーズスイッチ５４と、ＣＰＵ５２に制御されるモータドライバ５７と、モータドライバ５７により駆動され、後，先羽根の開閉駆動を行う駆動源である駆動モータ３２，３４と、撮影レンズ絞りおよびシャッタ秒時を決定するための被写体の輝度を測定し、輝度情報をＣＰＵ５２に出力する測光回路６０等を有してなる。

上述した構成を有する本シャッタ駆動装置のシャッタ開閉動作（露光動作）について、シャッタ羽根駆動機構部の各状態を示す図４（Ａ）〜（Ｃ）および図５（Ａ），（Ｂ）と、シャッタ羽根の状態を示す図６，７，８等を用いて説明する。
なお、動作中、駆動レバー２４，２５のレバー体２４ｄ，２５ｄに駆動ギヤ１８，１９のレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂが当接するが、その当接する側面の方向は、以下の説明において、駆動レバー２４，２５の羽根駆動ピン２４ｂ，２５ｂを上にして見たときのレバー体２４ｄ，２５ｄの左右側で示す。

さらに、羽根駆動用の駆動モータ３２，３４の回転方向として、反時計回りを正転方向とし、時計回りを逆転方向とする。すなわち、先羽根駆動用の駆動モータ３２では、先羽根群７の開放駆動方向を正転方向とし、後羽根駆動用の駆動モータ３４では、後羽根群８の閉じ駆動方向を正転方向とする。

本シャッタ駆動装置のシャッタ開閉駆動前の状態では、シャッタ羽根駆動機構部は、図４（Ａ）に示す状態にある。すなわち、先羽根側の駆動レバー２４は、最反時計回り回動位置（羽根閉位置）にあり、レバー駆動ピン１８ｂは、レバー体２４ｄの右側に当接し、かつ、係止ピン２４ｃが保持マグネット４１に近接し、吸引保持されている。一方、後羽根側の駆動レバー２５は、最反時計回り回動位置（羽根開位置）にあり、レバー駆動ピン１９ｂは、レバー体２５ｄの右側に当接し、かつ、係止ピン２５ｃが保持マグネット４２に近接し、吸引保持されている。そして、先羽根群７と後羽根群８は、図１に示すように先羽根群７が開口部１ａを閉じた状態に保持され、後羽根群８は、開放状態に保持されている。

そこで、レリーズスイッチ５４からの撮影開始信号に基づいてＣＰＵ５２よりシャッタ開閉開始の指示がなされた場合、先羽根群７の開放駆動が行われ、続いて、ＣＰＵ５２によって設定された高速、または、低速のシャッタ秒時経過後、後羽根群８の閉じ駆動が行われ、シャッタ開閉動作を終了する。まず、シャッタ開閉動作開始時、後羽根用の駆動モータ３４の停止状態のまま、先羽根用の駆動モータ３２が正転（時計回り）駆動される。その駆動モータ３２の正転にともなって駆動ギヤ１８のレバー駆動ピン１８ｂが高速回転速度で時計回りに回転し、羽根閉位置にある駆動レバー２４のレバー体２４ｄの左側面に所定の速度で衝突する（インパクト、すなわち、非接触状態から一旦接触する，図４（Ｂ））。

レバー駆動ピン１８ｂとレバー体２４ｄとの衝突により駆動モータ３２，駆動ギヤ１８側である駆動源側（打撃部材側）の運動エネルギ、すなわち、モータ３２のロータに蓄えられた運動エネルギと他の駆動源側慣性が有していた運動エネルギが駆動レバー２４，先羽根群７側である従動側（非打撃部材側）の運動エネルギに変換される。すなわち、従動側に衝撃力が伝達される。従って、駆動レバー２４は、反発してレバー駆動ピン１８ｂと離反し、時計回りに高速回動を開始する。その回動により羽根駆動ピン２４ｂ，駆動アーム３を介して先羽根群７が開放方向Ｄ1 に移動する。図６は、該開放移動中の先羽根群７の状態を示している。

先羽根群７が終端の開放位置に到達すると、羽根駆動ピン２４ｂが緩衝ゴム３０に当接し、移動による衝撃が緩和され、駆動レバー２４，先羽根群７の回動、または、移動が停止する（図７）。駆動レバー２４の上記開放回動動作の終端にて係止ピン２４ｃは、保持レバー２６の係止部２６ａを押圧して該係止部に係止され、保持された状態となる。その後、駆動ギヤ１８のレバー駆動ピン１８ｂは、駆動レバー２４の後から時計回りに回動移動し、レバー体２４ｄの左側面に当接した状態となる（図４（Ｃ））。

一方、上記シャッタ開閉開始後、所定のシャッタ秒時経過すると、後羽根群８の閉じ駆動が開始される。この後羽根群８の閉じ駆動も先羽根群７の開放駆動と同様の動作と作用により行われる。すなわち、後羽根用の駆動モータ３４が正転（時計回り）駆動される。その駆動モータ３４の正転にともなって駆動ギヤ１９のレバー駆動ピン１９ｂが高速回転速度で時計回りに回転し、羽根開位置にある駆動レバー２５のレバー体２５ｄの左側面に所定の速度で衝突する（インパクト、すなわち、非接触状態から一旦接触する。図５（Ａ））。

レバー駆動ピン１９ｂとレバー体２５ｄとの衝突により駆動モータ３４，駆動ギヤ１９側である駆動源側（打撃部材側）の運動エネルギが駆動レバー２５，後羽根群８側である従動側（非打撃部材側）の運動エネルギに変換される。すなわち、従動側に衝撃力が伝達される。従って、駆動レバー２５は、反発してレバー駆動ピン１９ｂと離反し、時計回りに高速回動を開始する。その回動により羽根駆動ピン２５ｂ，駆動アーム５を介して後羽根群８が閉じ方向Ｄ2 に移動する。図８は、該閉じ移動中の後羽根群８の状態を示している。

後羽根群８が終端の開放位置に到達すると、羽根駆動ピン２５ｂが緩衝ゴム３１に当接し、移動による衝撃が緩和され、駆動レバー２５，後羽根群８の回動、または、移動が停止する。駆動レバー２５の上記閉じ回動動作の終端にて係止ピン２５ｃは、保持レバー２７の係止部２７ａを押圧して該係止部に係止され、保持された状態となる。駆動ギヤ１９のレバー駆動ピン１９ｂは、駆動レバー２５の後から時計回りに回動移動し、レバー体２７ｄの左側面に当接した状態となる（図５（Ｂ））。

上述した一連の動作によりシャッタ開閉動作が終了する。その後、次のレリーズ信号によるシャッタ開閉のためのリセット動作として先羽根群７の閉じおよび後羽根群８の開放駆動が行われ、シャッタ羽根駆動機構部により図５（Ｂ）の状態から図４（Ａ）の開閉駆動前の状態（先，後羽根群７，８は図１に示す状態）に戻される。このリセット動作では、駆動モータ３２，３４がそれぞれ逆転方向に駆動され、駆動ギヤ１８，１９が反時計回りに回動される。このときの駆動モータ３２，３３の回転速度は、上述したシャッタ開閉動作時より低速である。従って、図５（Ｂ）の状態からレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂは、反時計回りの回動移動して、駆動レバー２４，２５のレバー体２４ｄ，２５ｄの右側面に当接し、レバー体２４ｄ，２５ｄを略一体の状態で先羽根群を閉じ方向、また、後羽根群を開放方向に回動駆動する。そのとき、係止ピン２４ｃ，２５ｃの係止レバー２６，２７との係止状態が解放される。

ここで、上述したシャッタ開閉動作にて、シャッタ羽根駆動機構部における衝突時（運動エネルギ伝達）の駆動系と被駆動系の速度の変化、および、シャッタ開閉時の駆動モータの電流波形等について、駆動レバーの回動角の変化図である図９、各シャッタ秒時における駆動モータの電流波形を示す図１０，１１等を用いて説明する。

なお、運動量保存の原理に基づいた二つの質点の衝突による衝突前後の速度の変化（運動エネルギ変換）について文献提要力学演習（槇書店発行、太田時男，宇佐見誠二編）に記載されている。
すなわち、２つの質点の質量をＭ1 ，Ｍ2 とし、それぞれの質点の衝突前の速度をＶ1 ，Ｖ2 とし、それぞれの質点の衝突後の速度をＶ1 ′，Ｖ2 ′とすると、
衝突の前後において、運動量保存の原理を表す次式が成り立つ。

Ｍ1 ×Ｖ1 ＋Ｍ2 ×Ｖ2 ＝Ｍ1 ×Ｖ1 ′＋Ｍ2 ×Ｖ2 ′ …（１）
また、両質点の反発係数をｅとして、衝突後のそれぞれの質点の速度Ｖ1 ′，Ｖ2 ′は、
Ｖ1 ′＝｛（Ｍ1 −Ｍ2 ×ｅ）×Ｖ1 ＋Ｍ2 ×（１＋ｅ）×Ｖ2 ｝／（Ｍ1 ＋Ｍ2 ）
…（２）
Ｖ2 ′＝｛Ｍ1 ×（１＋ｅ）×Ｖ1 ＋（Ｍ2 −Ｍ1 ×ｅ）×Ｖ2 ｝／（Ｍ1 ＋Ｍ2 ）
…（３）
となる。

上記質点の衝突前後の関係式を参照して本実施形態における回転慣性系である駆動系と被駆動系との衝突前後の回転速度の変化を説明する。
但し、シャッタ開閉動作における運動エネルギ伝達の挙動自体は、先羽根群７の開放動作と後羽根群８の閉じ動作とでは、同様の挙動であるので主に先羽根群７の開放動作での説明を行う。また、以下に示す回転角速度は、駆動側（駆動ギヤ１８側）、および、被駆動側（先羽根用駆動レバー２４側）ともに支持軸９の軸上の回転角速度とする。

上述した先羽根群７の開放動作にて駆動モータ３２，駆動ギヤを含む駆動系（駆動側回転慣性系）が回転を開始して、少なくとも駆動系回転速度の立ち上げの時定数を経過後のインパクト（衝突）開始時間にて（図１０）、所定の高速度で駆動ギヤ１８のレバー駆動ピン１８ｂが静止状態にある駆動レバー２４のレバー体２４ｄに衝突する。この衝突によって上記駆動系の運動エネルギが上記従動系に伝達され、駆動レバー２４のレバー体２４ｄは、その後、反発して単独で時計回りに回動し、先羽根群７を含む被駆動系（被駆動側回転慣性系）が高速で開放方向に移動する。

いま、駆動モータ３２のローター，出力軸，ピニオン、さらに、駆動ギヤ１８等を含む駆動系（回転慣性系）の支持軸９上に等価換算された回転慣性モーメントをＩ1 とする。一方、先羽根群７、さらに、駆動アーム３，従動アーム４，駆動レバー２４等を含む被駆動系（回転慣性系）の支持軸９上に等価換算された回転慣性モーメントをＩ2 とする。さらに、衝突前の上記駆動系の回転角速度をｄθ1 ／ｄｔとし、衝突後の上記駆動系の回転角速度をｄθ1 ′／ｄｔとする。また、衝突前の上記被駆動系の回転角速度をｄθ2 ／ｄｔとし、衝突後の上記被駆動系の回転角速度をｄθ2 ′／ｄｔとする。駆動ギヤ１８のレバー駆動ピン１８ｂと駆動レバー２４のレバー体２４ｄの間の支持軸９に関する反発係数をｅとする。但し、θ1 ，θ1 ′は、上記駆動系（駆動ギヤのレバー駆動ピン１８ｂ）の支持軸９上での衝突前後の回動角度を示し、θ2 ，θ2 ′は、上記被駆動系（駆動レバー２４）の支持軸９上での衝突前後の回動角度を示す。

本実施形態の場合、前述した質点の運動量保存の原理による（１）式を回転慣性系に変換して、
Ｉ1 ×ｄθ1 ／ｄｔ＋Ｉ2 ×ｄθ2 ／ｄｔ
＝Ｉ1 ×ｄθ1 ′／ｄｔ＋Ｉ1 ×ｄθ2 ′／ｄｔ …（４）
が成り立ち、衝突後の駆動系の回転速度ｄθ1 ′／ｄｔと、被駆動系の回転速度ｄθ2 ′／ｄｔは、（２），（３）式を回転慣性系に変換して、
ｄθ1 ′／ｄｔ＝
{Ｉ2 ×(１＋ｅ)×ｄθ2 ／ｄｔ＋(Ｉ1 −Ｉ2 ×ｅ)ｄθ1 ／ｄｔ｝／(Ｉ1 ＋Ｉ2 )
…（５）
ｄθ2 ′／ｄｔ＝
{(Ｉ2 −Ｉ1 ×ｅ)×ｄθ2 ／ｄｔ＋Ｉ1 ×(１＋ｅ)×ｄθ1 ／ｄｔ｝／(Ｉ1 ＋Ｉ2 ) …（６）
が求められる。

本実施形態において、先羽根群７をより高速に移動させるためには、まず、駆動モータ３２からのインパクト（衝撃）で駆動レバー２４に打撃を与え、その後、駆動系から離間させてシャッタ羽根系の先羽根群７，アーム３，４，駆動レバー２４だけで走行させることからｄθ2 ′／ｄｔ＞ｄθ1 ′／ｄｔであることが必要である。すなわち、（５），（６）式より、
Ｉ1 ×（ｄθ1 ／ｄｔ−ｄθ2 ／ｄｔ）＞Ｉ2 （ｄθ2 ／ｄｔ−ｄθ1 ／ｄｔ）
であることが必要であり、少なくとも衝突前の駆動系の回転速度ｄθ1 ／ｄｔを衝突前の被駆動側の回転速度ｄθ2 ／ｄｔより高速とする。なお、実際には、衝突前の被駆動は、停止しているとすれば（ｄθ2 ／ｄｔ＝０）、上記の条件を満足する。

また、ｄθ2 ／ｄｔ＝０として、（６）式より衝突後の被駆動側の回転速度は、
ｄθ2 ′／ｄｔ＝｛Ｉ1 ×(１＋ｅ)×ｄθ1 ／ｄｔ｝／(Ｉ1 ＋Ｉ2 ) …（７）
となるが、ｄθ2 ′／ｄｔをより大きな値として、衝突後のシャッタ羽根系を高速で移動させるには、（７）式から解るように、駆動モータ系のＩ1 を大きく（重く）、被駆動側のＩ2 をより小さくする（軽くする）。また、反発係数ｅをより大きくする。すなわち、駆動レバー２４まわりの剛性を高く、かつ、衝突部分の表面を高硬度とする。さらに、駆動モータ３２の衝突時点での回転速度をより高速とする等によって上記シャッタ羽根系の移動速度を上げることができる。

上述したように駆動レバー２４およびシャッタ羽根（先羽根群７）は、衝突（インパクト）後、単独で移動し、摩擦などの大きな運動エネルギの消費がないことなどから略等速度で移動することになる。図９は、インパクト後の駆動レバー２４の回転角の変化を示す図である。本図に示すようにインパクト時ｔ0 から時間ｔ1 までの極、僅かな時間の間、予備走行を行った後、開口１ａを開放する羽根開放角度θ0 だけ回動する間、駆動レバー２４は、略一定の回動角速度ω2 ′（＝ｄθ2 ′／ｄｔ）で回動する。この駆動レバー２４の回動角速度ω2 ′は、駆動期間中、略一定であることから前述した図１３に示した従来のシャッタ駆動装置のように徐々に高速に変化する終端回動角速度ω2 に比べると、同程度のシャッタ秒時を得る場合であれば低く抑えることができる（ω2 ＞ω2 ′）。

このように本シャッタ駆動装置では、高速のシャッタ秒時が得られると同時に駆動レバー２４の回動角速度ω2 ′自体を低く抑えることができるために先羽根群７やアーム３，４を軽量、かつ、薄い部材で形成でき、シャッタ秒時の高速化が容易に実現できる。

なお、上述した駆動レバー２４と先羽根群７との開放駆動の動作とその効果は、駆動レバー２５と後羽根群８の閉じ駆動に対しても同様なことがいえる。

次に、本実施形態のシャッタ駆動装置における高速シャッタ秒時と低速シャッタ秒時とにおける駆動モータの電流波形について、図１０，１１を用いて説明する。
なお、図１０は、図１のシャッタ駆動装置における先羽根用駆動モータおよび後羽根用駆動モータの高速シャッタ秒時での電流波形を示す図である。図１１は、図１のシャッタ駆動装置における先羽根用駆動モータおよび後羽根用駆動モータの低速シャッタ秒時での電流波形を示す図である。なお、以下の説明でｔxxは、経過時間を示す。

本シャッタ駆動装置において、所謂、ストロボシンクロ秒時（Ｘ接点用）より速い高速シャッタ秒時でシャッタ開閉する場合、図１０に示すように、まず、先羽根用駆動モータ３２がｔ10で始動する。モータ回転駆動の時定数を過ぎ所定の回転数に到達したｔ12に駆動ギヤ１８のレバー駆動ピン１８ｂが駆動レバー２４に衝突する（但し、先羽根インパクト点）。そこで、駆動モータ３２の電流ｉ1aは急上昇し、先羽根群７が走行を開始する（但し、先羽根走行開始時ｔ12≒ｔ13）。衝突後は、レバー駆動ピン１８ｂと駆動レバー２４とは離反するので、駆動モータ３２の電流ｉ1aは、定常電流値に落ち着いた状態に保持される。走行時間Ｔ11を経過して先羽根群７は、走行を終了する。

一方、後羽根用駆動モータ３４は、ｔ10から指定の高速シャッタ秒時ＴV1が経過した時間ｔ11に始動する。モータ回転駆動の時定数を経過し、所定の回転数に到達したｔ14で駆動ギヤ１９のレバー駆動ピン１９ｂが駆動レバー２５に衝突する（後羽根インパクト点）。そこで、駆動モータ３４の電流ｉ1bは急上昇し、後羽根群８が走行を開始する。この後羽根走行開始時のｔ14（ｔ14≒ｔ15）は、先羽根走行開始時ｔ13より高速シャッタ秒時ＴV1だけ遅れた時間である。衝突後は、レバー駆動ピン１９ｂと駆動レバー２５とは離反するので、駆動モータ３４の電流ｉ1bは、定常電流値に落ち着いた状態に保持される。走行時間Ｔ12を経過すると後羽根群８は、走行を終了するのでｔ17で駆動モータ３４の電流ｉ1bおよび駆動モータ３２の電流ｉ1aがともにカットされる。

また、本シャッタ駆動装置にて、所謂、ストロボシンクロ秒時以下の低速シャッタ秒時でシャッタ開閉する場合も同様であり、図１１に示すように、まず、先羽根用駆動モータ３２がｔ20で始動する。モータ回転駆動の時定数の時間経過し、所定の回転数に達したｔ22に駆動ギヤ１８のレバー駆動ピン１８ｂが駆動レバー２４に衝突する（先羽根インパクト点）。そこで、駆動モータ３２の電流ｉ2aは急上昇し、先羽根群７が走行を開始する（但し、先羽根走行開始時ｔ22≒ｔ23）。衝突後は、レバー駆動ピン１８ｂと駆動レバー２４とは離反するので、駆動モータ３２の電流ｉ2aは、定常電流値に落ち着いた状態に保持される。走行時間Ｔ21を経過すると、先羽根群７は走行を終了する。

一方、後羽根用駆動モータ３４は、ｔ20から指定の低速シャッタ秒時ＴV2が経過したｔ21に始動する。モータ回転駆動の時定数を経過し、所定の回転数に到達したｔ25で駆動ギヤ１９のレバー駆動ピン１９ｂが駆動レバー２５に衝突する（後羽根インパクト点）。そこで、駆動モータ３４の電流ｉ2bは急上昇し、後羽根群８が走行を開始する。この後羽根走行開始時のｔ25（ｔ25≒ｔ26）は、先羽根走行開始時のｔ23より低速シャッタ秒時ＴV2だけ経過した時間である。衝突後は、レバー駆動ピン１９ｂと駆動レバー２５とは離反するので、駆動モータ３４の電流ｉ2bは、定常電流値に落ち着いた状態に保持される。走行時間Ｔ22を経過すると後羽根群８は、走行を終了し、ｔ27で駆動モータ３４の電流ｉ2bおよび駆動モータ３２の電流ｉ2aがともにカットされる。以上の駆動モータ３２，３４の駆動によりシャッタ開閉動作は終了する。

次に、本実施形態のシャッタ駆動装置のカメラ撮影シーケンス中でのシャッタ開閉処理について、図１２のフローチャートを用いて説明する。

カメラの制御部において、レリーズ信号の処理があった場合、図１２の処理が実行される。まず、レリーズスイッチ５４のオン後、ミラーアップの処理を行う。その後、ステップＳ０１にてミラーアップ信号が得られていることを確認し、オンであれば、ステップＳ０２，０３，０４に進み、先羽根用駆動モータ３２，後羽根用駆動モータ３４を第一の所定時間だけ逆転駆動し、駆動系のガタとりを行う。

ステップＳ０５にて先羽根群７の開放方向の移動を行うために先羽根用駆動モータ３２の正転駆動を開始し、ステップＳ０６で秒時タイマをスタートさせる。ステップＳ０７で上記秒時タイマがシャッタの秒時をカウントしたことを確認してステップＳ０８に進む。

ステップＳ０８で後羽根群８の閉じ方向の移動を行うために後羽根用駆動モータ３４の正転駆動を開始する。ステップＳ０９で先羽根群７の開放動作および後羽根群８の閉じ動作が終了して第二の所定時間の経過が確認されると、ステップＳ１０，１１に進み、先羽根用駆動モータ３２および後羽根用駆動モータ３４の駆動を停止する。

続いて、ステップＳ１２にてミラーダウン信号が得られたことが確認されれば、ステップＳ１３にて先羽根用駆動モータ３２の逆転駆動を行い、先羽根群７を閉じ状態にする。ステップＳ１４にて第三の所定時間の経過を待ち、ステップＳ１５に進み、レリーズ信号があるかをチェックし、レリーズ信号がなければ本ルーチンを終了し、レリーズ信号があればステップＳ０１に戻る。

上述したように本実施形態のシャッタ駆動装置によれば、シャッタ羽根駆動機構部の衝撃力伝達機構によりシャッタ羽根駆動を行うことから、シャッタ羽根を極めて高速で開閉することが可能で、高速のシャッタ秒時のシャッタ駆動装置を実現できる。すなわち、先後羽根を駆動する駆動レバー２４，２５に対して高速で移動する駆動側のレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂを衝突させる。駆動レバー２４，２５側は、その衝撃力を受けてレバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂから離反して、開放方向、または、閉じ方向に高速移動する。その高速移動を可能にするためには、レバー駆動ピン１８ｂ，１９ｂおよび駆動レバー２４，２５まわりを高剛性とし、さらに、衝突部分を高硬度にして反発性をよくし、また、羽根回りも軽量化し、さらには、駆動モータ等の駆動系の慣性モーメントを大きく設定する。これらによってシャッタ羽根のより高速な移動が実現できる。そして、シャッタ羽根の高速化によりさらなる高速シャッタ秒時が実現できる。

そして、本シャッタ駆動装置では、高速のシャッタ秒時が得られると同時に駆動レバー２４の回動角速度ω2 ′自体を低く抑えることができるために先羽根群７やアーム３，４を軽量、かつ、薄い部材で形成でき、シャッタ秒時の高速化が容易に実現できる。

本発明によるシャッタ駆動装置は、高速のシャッタ秒時を必要とするカメラのシャッタ駆動装置として利用することができる。

本発明の一実施形態であるシャッタ駆動装置の分解斜視図である。 図１のシャッタ駆動装置における羽根駆動部まわりの断面図である。 図１のシャッタ駆動装置が組み込まれるカメラの電気回路図である。 図１のシャッタ駆動装置のシャッタ開閉動作時の駆動レバー等の各回動状態を前方からみた動作状態図であって、図４（Ａ）は、シャッタ開閉動作開始前の状態を示し、図４（Ｂ）は、先羽根走行開始時（インパクト後）の状態を示し、図４（Ｃ）は、先羽根走行完了時の状態を示す。 図１のシャッタ駆動装置のシャッタ開閉動作時の駆動レバー等の図４に続く各回動状態を前方からみた動作状態図であって、図５（Ａ）は、後羽根走行開始時（インパクト後）の状態を示し、図５（Ｂ）は、後羽根走行完了時の状態を示す。 図１のシャッタ駆動装置における先羽根，後羽根の走行状態のうち、図４（Ｂ）に対応する走行状態を示す。 図１のシャッタ駆動装置における先羽根，後羽根の各走行状態のうち、図４（Ｃ）に対応する走行状態を示す。 図１のシャッタ駆動装置における先羽根，後羽根の各走行状態のうち、図５（Ａ）に対応する走行状態を示す。 図１のシャッタ駆動装置におけるシャッタ開動作時の駆動レバーの回動角の変化を示す図である。 図１のシャッタ駆動装置における先羽根用駆動モータおよび後羽根用駆動モータの高速シャッタ秒時時での電流波形を示す図である。 図１のシャッタ駆動装置における先羽根用駆動モータおよび後羽根用駆動モータの低速シャッタ秒時での電流波形を示す図である。 図１のシャッタ駆動装置を適用するカメラにおけるシャッタ開閉処理のフローチャートである。 従来のシャッタ装置におけるャッタ開動作時の駆動レバーの回動角の変化を示す図である。

符号の説明

７ …先羽根群（シャッタ羽根）
８ …後羽根群（シャッタ羽根）
９，１０
…支持軸（衝撃力伝達機構）
１８，１９
駆動ギヤ…（衝撃力伝達機構）
１８ｂ，１９ｂ
…レバー駆動ピン
（打撃部材，衝撃力伝達機構）
２４，２５
…駆動レバー
（被打撃部材，衝撃力伝達機構）
３２ …先羽根用駆動モータ（駆動源）
３４ …後羽根用駆動モータ（駆動源）

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (4)

1. 撮影光を撮影媒体に露光するためのシャッタ羽根と、
   上記シャッタ羽根に開動作、若しくは、閉じ動作を行わせるための駆動源と、
   上記駆動源の駆動力を上記シャッタ羽根に衝撃力をもって伝達するための衝撃力伝達機構と、
   を有することを特徴とするシャッタ駆動装置。
2. 上記衝撃力伝達機構は、上記駆動源の運動エネルギを上記シャッタ羽根の運動エネルギに変換することを特徴とする請求項１に記載のシャッタ駆動装置。
3. 上記衝撃力伝達機構は、上記駆動源の運動エネルギを上記シャッタ羽根の運動エネルギに変換するため、上記駆動源側に打撃部材と、上記シャッタ羽根側に被打撃部材とを設けることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ駆動装置。
4. 上記衝撃力伝達機構は、上記打撃部材と上記被打撃部材との接触前は上記打撃部材と上記被打撃部材は互いに非接触状態であり、上記打撃部材と上記被打撃部材との接触後は、上記打撃部材と上記被打撃部材は互いに離反することを特徴とする請求項３に記載のシャッタ駆動装置。

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