JP2005274873A - カメラ用シャッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の構成でありながらカメラのシャッタチャージ相当の時間を節約して連写間隔を短くすることのできるカメラ用シャッタ装置を提供する。
【解決手段】フォーカルプレーンシャッタ装置８の基板１４には中央に光学的開口１６が形成され上下の縁部に横方向に棒状の間隔維持部１７が配設され、２つの間隔維持部１７の間の面には光学的開口１６を除く全面に帯状の駆動電極１８が所定の配設ピッチで配置される。第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３は電気的な分極が予め形成されておりこれら第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３間には所定の面積に制限された光学的開口１９が形成されて上下の間隔維持部１７間に摺動自在に保持され、押え板１１により脱落を禁止される。第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３は駆動電極１８に駆動されて右方向又は左方向へ、同時に同じ方向に移動し、往路、復路ともに、制限された光学的開口１９が。光路の光学的開口１６を横切りながら露光する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、小型の構成でありながらカメラのシャッタチャージ相当の時間を節約して連写間隔を短くするカメラ用シャッタ装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータ等による情報処理の発展に伴って、画像情報の分野でカメラが再び広く使用されるようになってきている。カメラを用いると、光学レンズなどを用いて結像させた被写体像を銀塩フィルムに焼き付けて現像し、これをスキャナで読み取るか、あるいは結像させた被写体像をＣＣＤ（Charge Coupled Device ）などの撮像素子で電気信号に変換し、記録媒体に撮像画像として画像情報を記録することができる。

一般に、カメラには、銀塩フィルム用カメラや電子カメラのいずれにおいても、被写体からの光路上の光学的開口に、被写体からの光量を調節するための絞りや被写体の瞬時の像を捉えるためのシャッタが設けられている。シャッタの形式にも種々あるが、中でもフォーカルプレーンシャッタは一眼レフカメラに多く使用されている。

図９(a) 〜(g) は、そのようなフォーカルプレーンシャッタの動作状態を模式的に示す図である。同図(a) 〜(g) に示すように、カメラのフォーカルプレーンシャッタは、先幕１と後幕２の２枚のシャッタ幕により構成されている。その動作は、(a) 先幕１が光学的開口部３を覆っている初期状態から、(b) 先幕１が移動して後幕２との間に設定された設定開口４を形成し、(c) その形成された設定開口４を維持しながら先幕１と後幕２が等速で移動して、(d) 後幕２が光学的開口部４を覆って露光が完了する。

続いて、初期状態に戻すシャッタチャージという動作が行われる。シャッタチャージは上記の露光完了の状態から、(e) 先ず先幕１が後戻りして、(f) 先幕１が光学的開口４を覆い、(g) 次に後幕３が後戻りして、(a) 上記の初期状態に戻るという順で行われる。
つまり、 従来のフォーカルプレーンシャッタは、図９に示すように１回の撮影が完了した後、先幕１と後幕２の２枚のシャッタ幕が初期の状態に戻るまでは、次の撮影を行うことができない。

このような不便な問題を解決するために、シャッタ幕の往路と復路のそれぞれで露光が行えるようにしたシャッタ装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−０９６９７５号公報（［要約］、段落［０００９］、［００２６］〜［００３２］、図１、図２）

ところで、上記特許文献１のシャッタ機構は、２枚のシャッタ幕を駆動するために、各々に設けられた平行リンクを構成するためのリンク機構や、それぞれのリンク機構を駆動するための２個の電磁アクチュエータ、及び２個の電磁アクチュエータを駆動するための２つの駆動回路等が必要であり、このために、カメラが大型化するという問題が残されていた。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、小型の構成でありながらカメラのシャッタチャージ相当の時間を節約して連写間隔を短くすることのできるカメラ用シャッタ装置を提供することである。

先ず、第１の発明のカメラ用シャッター装置は、撮影対象物からの光を結像面に導く光路の光軸と直交する面内における上記光路の断面積を遮光幕により所定の面積の光学的開口に制限するカメラ用シャッター装置であって、上記光路を横切って移動する複数の遮光幕と、上記複数の遮光幕に上記光路を横切って所定の方向に移動させるための駆動力を与える共通の駆動力供給手段と、上記駆動力によって移動される上記複数の遮光幕に挟まれて上記所定の面積に制限されて形成される光学的開口と、を具備し、上記所定の面積に制限されて形成された光学的開口が、上記光路中を第１の方向に移動する第１のモードと、上記光路を上記第１の方向と反対の第２の方向に移動する第２のモードと、を有して構成される。

そして、例えば上記第１のモードと第２のモードそれぞれにおいて、上記複数の遮光幕は互いに同じ向きに移動するように構成され、また、例えば上記第１のモードの上記制限された光学的開口と、上記第２のモードの上記制限された光学的開口は、同じ面積であるように構成され、そして、例えば上記第１のモードと上記第２のモードとを交互に実行するように構成される。また、例えば上記複数の遮光幕のそれぞれに働く上記駆動力は、同一の位相を有するように制御される。

また、例えば上記遮光幕は、その移動方向に周期的に静電分極された部位を有し、上記駆動力供給手段は、上記静電分極された部位と対向するとともに複数の電極で構成された複数の電極群と、該電極群毎に所定の位相の電圧を印加する電圧印加手段とを有して構成される。

そして、上記複数の遮光幕は、例えば共通の上記電極群と対向するように構成され、また、例えばエレクトレット処理により少なくとも一部に静電分極された部位を有して構成される。
次に、第２の発明のカメラ用シャッタ装置は、撮影対象物からの光を結像面に導く光路の光軸と直交する面内における上記光路の断面積を遮光幕により所定の面積の光学的開口に制限するカメラ用シャッター装置であって、上記光路を横切って移動する複数の遮光幕と、上記複数の遮光幕に上記光路を所定の方向に移動させるための駆動力を与える共通の駆動力供給手段と、上記駆動力によって移動される複数の遮光幕に挟まれて上記所定の面積に制限されて形成される光学的開口と、を具備し、上記所定の面積に制限された光学的開口が、上記光路中を第１の方向に移動して上記結像面に露光を行ない、上記光路を上記第１の方向と反対の第２の方向に移動して上記結像面に露光を行うように構成される。

本発明によれば、単一の駆動源により駆動される複数の遮光幕に挟まれて所定の面積に制限されて形成される光学的開口が撮影対象物からの光を結像面に導く光路中を第１の方向に移動する第１のモードとこの第１の方向と反対の第２の方向に移動する第２のモードとを有して構成されるので、往復で露光することできシャッタチャージ相当の時間を節約し撮影間隔を短くすることができると共に、単一の駆動源という簡単な構成で装置をより小型化することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１(a),(b) は、実施例１としてのカメラ本体とその交換レンズの正面図である。同図(a) に示すカメラ本体５は、交換レンズ取り付け部６から同図(b) に示す交換レンズ７を取り外してレンズ背後に在る内部構成を示している。同図(a) に示す内部構成において、焦点面の被写体側近傍に本発明を応用したフォーカルプレーンシャッタ装置８が組み込まれている。同図ではフォーカルプレーンシャッタ装置８の中央部分が見えている。尚、同図(a) には、フォーカルプレーンシャッタ装置８を図示しやすくするために、本来はその手前に配置されているクイックリターンミラーの図示を省略している。このカメラ本体５は、図の左側に電池室を兼ねた握り部９があり、その上面部にシャッタボタン１０を備えている。

図２は、本例のフォーカルプレーンシャッタ装置８の分解斜視図である。同図に示すように、フォーカルプレーンシャッタ装置８は、図の左から示す長方形の押え板１１、複数の遮光幕としての第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３、押え板１１とほぼ同一形状の長方形の基板１４とで構成される。

押え板１１は、中央に光路の断面積としての光学的開口１５が形成されており、基板１４にも、押え板１１の光学的開口１５に対応する中央位置に光路の断面積としての光学的開口１６が形成されている。この基板１４の上下の縁部には、第１及び第２のシャッタ幕１２および１３を押え板１１との間に移動可能に保持する間隔を維持するために、それぞれ、横方向に棒状に延在する間隔維持部１７が配設されている。また、これら上下の間隔維持部１７の間の面には、上記光学的開口１６を除く全面に、帯状の駆動電極１８が所定の配設ピッチで配置されている。

なお、上記の光学的開口１５及び１６は、必ずしも貫通孔のような物理的な開口部とする必要はなく、押え板１１及び基板１４を透過部材とし、基板１４の場合には開口部に相当する位置に駆動電極１８が設けられていない透過領域を形成するようにしても良い。
上記第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３は、詳しくは後述するが、電気的な分極が所望のピッチで予め形成されており、組み立て時には、基板１４の上下の間隔維持部１７の間に摺動自在に保持され、間隔維持部１７に密着して固定される押え板１１により脱落を禁止される。また、第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３間には、所定の面積に制限された光学的開口１９が形成されて配置される。

ここで、本例におけるフォーカルプレーンシャッタ装置８における第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３を駆動するシャッタ機構の駆動原理を説明する。
図３(a),(b) は、本発明のフォーカルプレーンシャッタ装置８における第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３を駆動するシャッタ機構の駆動原理を説明する図である。尚、以下の駆動原理の説明では、基板１４を固定子２１とし、第１又は第２のシャッタ幕１２又は１３を移動子２２として説明する。また、図３(a),(b) では、分かり易く説明するために移動子２２を１個のみとして説明する。

図３(a),(b) に示すように、本例のシャッタ機構は、基本的に固定子２１と移動子２２７とを備え、移動子２２は、固定子２１に対して同図(a),(b) に示すように左右方向に移動自在に構成されている。そして、固定子２１には、被写体からの光像を撮像素子（図１(a) のフォーカルプレーンシャッタ装置８の後方に配置されている）に導くための光学的開口２３が設けられ、更に、帯状の複数の駆動電極２４が所定の間隔で並べて形成されている。他方の移動子２２は、遮光性を有する部材であり、永久分極された誘電体の部位を備えている。このような移動子２２の構成はエレクトレットと呼ばれている。

一般に、エレクトレットとは、電気を通しにくい例えばテフロン（登録商標）、ポリプロピレン、マイラーなどの高分子材料を加熱溶融し、これに直流の高電圧を加えながら電極の間で固化させたあとで電極を取り去ると、電極に接していた面が正または負に帯電し、これらの分極（正と負の電気に分かれた状態）が半永久的に保持されているもののことを称する用語である。

上記のシャッタ機構において、駆動電極２４に正負の電圧を周期的に印加すると、駆動電極２４と移動子２２の上記エレクトレットとの間に吸引力又は反発力が発生し、結果的に移動子２２が固定子２１に対して相対移動する。
したがって、移動子２２が固定子２１の光学的開口２３を開放又は遮蔽するように移動可能にすることによってシャッタ機構を構成することができる。図３(a) はシャッタが開の状態を示し、同図(b) はシャッタが閉の状態を示している。以下、本構成に係るシャッタ機構を「エレクトレットシャッタ」と称することにする。

図４は、エレクトレットシャッタとその駆動回路を模式的に示す図である。同図は右にエレクトレットシャッタの断面を模式的に示し、左に駆動回路をブロック図で示している。同図に示すように、固定子２１に並べられたそれぞれの駆動電極２４には、駆動（電圧印加）回路２５からの電圧信号線が接続されている。この電圧信号線には４相の電圧信号が印加され、従って、駆動電極２４には、４本毎に同一の電圧信号が印加される。図４では、駆動電極２４にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの符号を付してこの電圧信号を区別している。

この固定子２１の駆動電極２４の配設面に対向して移動子２２が配置される。移動子２２には、固定子２１との対向面に永久分極された上述した誘電体（エレクトレット）２６を複数備えている。
同図の左に示す駆動回路２５では、パルス発生回路２７で矩形波列（駆動パルス信号）が生成され、この駆動パルス信号が昇圧回路２８と位相器２９に供給される。昇圧回路２８では、入力した駆動パルス信号を１００Ｖ程度まで昇圧するとともに、２つの極性を有する電圧信号に分岐して、駆動電極Ａ及びＣに供給する。

他方、位相器２９に入力した駆動パルス信号は、９０°位相が遅れた波形となり、その後、昇圧回路２８に入力されて、上述と同様の２つの極性を有する電圧信号に分岐されて駆動電極Ｂ及びＤに供給される。
図５は、駆動回路２２によって生成されて駆動電極２４に印加される電圧信号列を示す図である。駆動電極２４の電圧の状態は、期間Ｔにおけるｔ１〜ｔ４の４つの状態変化が時間ｔにおける期間Ｔごとの経過に対応して繰り返される。

図６は、上記のエレクトレットシャッタの動作を更に説明する図である。同図(a) は図５において各駆動電極２４（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の電圧状態が、図５に示したｔ１の印加電圧の状態に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極との対応関係を示している。
エレクトレット２６ａは、駆動電極Ａから反発力を受け、駆動電極Ｂから吸引力を受ける。また、エレクトレット２６ｂは、駆動電極Ｃから反発力を受け、駆動電極Ｄから吸引力を受ける。このため、移動子２２は図の右方向に力を受けて、１つの駆動電極ピッチｄだけ移動する。

図６(b) は、上記に続いて図５に示したｔ２の印加電圧の状態に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極との対応関係を示している。エレクトレット２６ａは、駆動電極Ｂから反発力を受け、駆動電極Ｃから吸引力を受ける。また、エレクトレット２６ｂは、駆動電極Ｄから反発力を受け、駆動電極Ａから吸引力を受ける。このため、移動子２２は図の右方向に力を受けて、再び１つの駆動電極ピッチｄだけ移動する。

図６(c) は、上記に続いて図５に示したｔ３の印加電圧の状態に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極との対応関係を示し、図６(d) は、同図(c) に続いて図５に示したｔ４の印加電圧の状態に切り替った直後のエレクトレットと駆動電極との対応関係を示している。図６(a),(b) で説明した動作と同様に、移動子２２は、１つの駆動電極ピッチｄだけ順次移動する。

そして、この動作が繰り返されることにより、移動子２２は図の右方向に移動する。なお、移動子２２を図の左方向に移動するためには、駆動電極２４に印加する電圧の極性を逆に切り替えればよい。
このように、本例の移動子２２は、それ自体が半永久的な分極帯電部を備えているので、例えば誘導電荷形アクチュエータのように、電圧印加、電荷蓄電及び静電誘導を繰り返す手数と時間を要することなく、単に駆動電圧の印加だけで移動子を迅速に駆動することができる。

図７は、図２に示した本例のフォーカルプレーンシャッタ装置８の第１のシャッタ幕１２及び第２のシャッタ幕１３を駆動する共通の駆動力供給手段としての駆動部を模式的に示す図である。同図は右に第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３及び基板１４の断面を模式的に示し、左に駆動部（駆動力供給部）３０の駆動回路３１をブロック図で示している。本例の駆動部３０は、駆動回路３１と基板１４の駆動電極１８とで構成される。

同図に示すように、固定子としての基板１４に並べられたそれぞれの駆動電極１８には駆動部３０の駆動回路３１からの電圧信号線が接続されている。この電圧信号線には４相の電圧信号が印加され、従って、駆動電極１８には、４本毎に同一の電圧信号が印加されること、及び駆動電極１８にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの符号を付してこの電圧信号を区別していることは、図４の駆動原理で説明した駆動回路２５と固定子２１の駆動電極２４の場合と同様である。

本例の場合も駆動回路３１は、パルス発生回路３２、昇圧回路３３、及び位相器３４で構成される。これらパルス発生回路３２、昇圧回路３３、及び位相器３４の動作は、図４の駆動回路２５のパルス発生回路２７、昇圧回路２８、及び位相器２９の場合と同一である。

また、第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３は、図４の移動子２２が２個になったものであり、２個の移動子（第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３）が並んで、駆動部３０から共通の駆動力を供給される構成となっている。この場合も、第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３は、それぞれが図５及び図６で説明したと同様に動作する。すなわち、第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３のそれぞれに働く駆動力は、同一の位相を有するように制御され、第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３は一定の間隔を維持したまま同一の方向へ移動する。

図８(a) 〜(f) は、本例における上記構成のフォーカルプレーンシャッタの動作状態を模式的に示す図である。同図(a) 〜(f) に示すように、本例のフォーカルプレーンシャッタは、図２にも示した第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３の２枚のシャッタ幕が、相互間に予め所定の面積に制限されて形成された光学的開口１９を形成して配置される。

本例のシャッタ機構は、(a) 先ず第１のシャッタ幕１２が、光学的開口部１５（及び１６、以下同様）を覆って、第２のシャッタ幕１３が退避位置にいる状態を初期状態として、(b) 第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３間に上記所定の面積に制限されて形成された光学的開口１９を維持したまま、第１のシャッタ幕１２と第２のシャッタ幕１３が、同時に同じ向き、すなわち第１の方向としての第１のシャッタ幕１２の退避位置方向へ移動する。

これにより、(c) 光路の断面積である光学的開口部１５を所定の面積に制限されて形成された光学的開口１９が横切って移動し、(d) 第１のシャッタ幕１２が退避位置まで移動し、第２のシャッタ幕１３が光学的開口部１５を覆った状態で第１のモードとしての移動による露光が完了する。

次に、同図において、次回のシャッタチャンス時には、(d) の状態から、(e) 第１及び第２のシャッタ幕１２及び１３が再び上記所定の面積に制限されて形成された光学的開口１９を維持したまま、同じ向き、ただし今度は第２の方向としての第２のシャッタ幕１３の退避位置方向へ移動する。

これにより、(f) 光路の断面積である光学的開口部１５を所定の面積に制限されて形成された光学的開口１９が横切って移動し、(a) 第２のシャッタ幕１３が退避位置まで移動し、第１のシャッタ幕１２が光学的開口部１５を覆った状態で第２のモードとしての移動による露光が完了する。

このように、本例のフォーカルプレーンシャッタ装置８においては、第１及び第２のシャッタ１２及び１３が、光路の断面積である光学的開口部１５を、所定の面積に制限されて形成された光学的開口１９を維持したまま、第１のモードの移動(a) →(b) →(c) →(d) と、第２のモードの移動(d) →(e) →(f) →(a) を交互に実行して、それぞれのモードで露光を行う。

(a) は実施例１としてのカメラ本体のレンズを取り外した正面図、(b) はそのレンズの正面図である。 実施例例１のカメラ本体のフォーカルプレーンシャッタ装置の分解斜視図である。 (a),(b) は実施例例１のフォーカルプレーンシャッタ装置における第１及び第２のシャッタ幕を駆動するシャッタ機構の駆動原理を説明する図である。 本発明のシャッタ装置に係わるエレクトレットシャッタとその駆動回路を模式的に示す図である。 エレクトレットシャッタの駆動回路によって生成されて駆動電極に印加される電圧信号列を示す図である。 エレクトレットシャッタの動作を更に説明する図である。 本例のフォーカルプレーンシャッタ装置の第１のシャッタ幕及び第２のシャッタ幕を駆動する駆動回路を模式的に示す図である。 (a) 〜(f) は本例における構成のフォーカルプレーンシャッタの動作状態を模式的に示す図である。 (a) 〜(g) は従来のフォーカルプレーンシャッタの動作状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 先幕
２ 後幕
３ 光学的開口部
４ 設定開口
５ カメラ本体
６ 交換レンズ取り付け部
７ 交換レンズ
８ フォーカルプレーンシャッタ装置
９ 握り部
１０ シャッタボタン
１１ 押え板
１２ 第１のシャッタ幕
１３ 第２のシャッタ幕
１４ 基板
１５、１６ 光学的開口
１７ 間隔維持部
１８ 駆動電極
１９ 所定の面積に制限された光学的開口
２１ 固定子
２２ 移動子
２３ 光学的開口
２４ 駆動電極
２５ 駆動回路（電圧印回路）
２６ 誘電体（エレクトレット）
２７ パルス発生回路
２８ 昇圧回路
２９ 位相器
３０ 駆動部（駆動力供給部）
３１ 駆動回路（電圧印加回路）
３２ パルス発生回路
３３ 昇圧回路
３４ 位相器

Claims (10)

1. 撮影対象物からの光を結像面に導く光路の光軸と直交する面内における前記光路の断面積を遮光幕により所定の面積の光学的開口に制限するカメラ用シャッタ装置であって、
   前記光路を横切って移動する複数の遮光幕と、
   前記複数の遮光幕に前記光路を横切って所定の方向に移動させるための駆動力を与える共通の駆動力供給手段と、
   前記駆動力によって移動される前記複数の遮光幕に挟まれて前記所定の面積に制限されて形成される光学的開口と、
   を具備し、
   前記所定の面積に制限されて形成された光学的開口が、前記光路中を第１の方向に移動する第１のモードと、前記光路を前記第１の方向と反対の第２の方向に移動する第２のモードと、を有することを特徴とするカメラ用シャッタ装置。
2. 前記第１のモードと第２のモードそれぞれにおいて、前記複数の遮光幕は互いに同じ向きに移動する、ことを特徴とする請求項１に記載のカメラ用シャッタ装置。
3. 前記第１のモードの前記制限された光学的開口と、前記第２のモードの前記制限された光学的開口は、同じ面積であることを特徴とする請求項１に記載のカメラ用シャッタ装置。
4. 前記第１のモードと前記第２のモードとを交互に実行することを特徴とする請求項１に記載のカメラ用シャッタ装置。
5. 前記複数の遮光幕のそれぞれに働く前記駆動力は、同一の位相を有するように制御されたものであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ用シャッタ装置。
6. 前記遮光幕は、その移動方向に周期的に静電分極された部位を有し、前記駆動力供給手段は、前記静電分極された部位と対向するとともに複数の電極で構成された複数の電極群と、該電極群毎に所定の位相の電圧を印加する電圧印加手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ用シャッタ装置。
7. 前記複数の遮光幕は、共通の前記電極群と対向することを特徴とする請求項６に記載のカメラ用シャッタ装置。
8. 前記遮光幕は、エレクトレット処理により少なくとも一部に静電分極された部位を有することを特徴とする請求項７に記載のカメラ用シャッタ装置。
9. 撮影対象物からの光を結像面に導く光路の光軸と直交する面内における前記光路の断面積を遮光幕により所定の面積の光学的開口に制限するカメラ用シャッタ装置であって、
   前記光路を横切って移動する複数の遮光幕と、
   前記複数の遮光幕に前記光路を所定の方向に移動させるための駆動力を与える共通の駆動力供給手段と、
   前記駆動力によって移動される複数の遮光幕に挟まれて前記所定の面積に制限されて形成される光学的開口と、
   を具備し、
   前記所定の面積に制限された光学的開口が、前記光路中を第１の方向に移動して前記結像面に露光を行ない、前記光路を前記第１の方向と反対の第２の方向に移動して前記結像面に露光を行なうことを特徴とするカメラ用シャッタ装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のシャッタ装置を搭載したことを特徴とするカメラ。
    
    

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