JP2008242183A - Arm member, shutter device, and arm member manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アーム部材、シャッタ装置およびアーム部材の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an arm member, a shutter device, and a method for manufacturing the arm member.
従来、シャッタ装置の一つであるフォーカルプレーンシャッタは、シャッタ基板と複数枚の分割羽根とに回転自在に連結されて平行リンクを構成する主アームと従アームとを有している。主アームとシャッタ基板とは、主アームに形成された駆動ピン孔に係合する駆動ピンにより、主アームが回動軸を中心として回動可能に軸支されている。また、各アームと各分割羽根とは、連結ピンにより回転可能に軸支されている。このような平行リンク構成により、各分割羽根がシャッタ基板の露光窓の外部で折り畳まれた開放状態と露光窓を覆う遮蔽状態とを繰り返してシャッタレリーズを行うようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a focal plane shutter, which is one of shutter devices, has a main arm and a secondary arm that are rotatably connected to a shutter substrate and a plurality of divided blades to form a parallel link. The main arm and the shutter substrate are pivotally supported by a drive pin that engages with a drive pin hole formed in the main arm so that the main arm can rotate about a rotation axis. Each arm and each divided blade are pivotally supported by a connecting pin. With such a parallel link configuration, shutter release is performed by repeatedly performing an open state where each divided blade is folded outside the exposure window of the shutter substrate and a shielding state covering the exposure window.
しかしながら、近年開発が進んでいるデジタルカメラにもフォーカルプレーンシャッタが用いられており、ユーザはフィルム消費の問題から開放されて必然的にシャッタレリーズの回数が多くなっているという現状がある。そして、シャッタレリーズの回数が増すほど駆動ピンとアームの駆動ピン孔との摩擦が進行してしまい、シャッタ精度が低下したり摩擦により生じた磨耗粉がCCDなどの撮像素子に堆積してしまうというおそれがあった。 However, the focal plane shutter is also used in digital cameras that have been developed in recent years, and there is a current situation that the user has been released from the problem of film consumption and the number of shutter releases has inevitably increased. As the number of shutter releases increases, the friction between the drive pin and the drive pin hole of the arm progresses, and there is a risk that the shutter accuracy will be reduced or wear powder generated by the friction will accumulate on the image sensor such as a CCD. was there.
そこで、従来では、連結ピン(加締ピンともいう)とアームの材質や硬度を規定してシャッタ装置の耐摩耗性を向上させる提案がなされている。
しかしながら、従来のアーム部材を備えるシャッタ装置では耐久性が十分でないという問題があった。 However, the conventional shutter device provided with the arm member has a problem that durability is not sufficient.
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、耐久性の高いアーム部材、シャッタ装置およびアーム部材の製造方法の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a highly durable arm member, a shutter device, and a method for manufacturing the arm member.
請求項1に記載の発明によれば、アーム部材において、基材(121)の表面にめっき処理により形成された第1層(122)と、前記第1層より硬度が高く、前記第1層の表面にめっき処理により形成された第2層(123)とを備えることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, in the arm member, the first layer (122) formed by plating on the surface of the base material (121), the hardness is higher than the first layer, and the first layer And a second layer (123) formed by plating on the surface.
請求項6に記載の発明によれば、シャッタ装置において、開口部(36)と溝(37)とを有するシャッタ基板(30)と、前記溝に沿って移動する駆動ピン(40)と、前記駆動ピンを介して前記シャッタ基材と相対運動する請求項1〜5のいずれか1項に記載のアーム部材(12,13,22,23)と、前記アーム部材に取り付けられて前記開口部を開閉するシャッタ羽根(11,21)とを備えることを特徴とする。
According to the invention described in claim 6, in the shutter device, the shutter substrate (30) having the opening (36) and the groove (37), the drive pin (40) moving along the groove, and the The arm member (12, 13, 22, 23) according to any one of
請求項7に記載の発明によれば、アーム部材の製造方法において、基材(121)の表面にめっき処理を行って第1層(122)を形成する工程と、前記第1層の表面にめっき処理を行って前記第1層より硬度の高い第2層(123)を形成する工程とを備えることを特徴とする。 According to invention of Claim 7, in the manufacturing method of an arm member, the process of performing a plating process on the surface of a base material (121) to form the first layer (122), and the surface of the first layer And performing a plating treatment to form a second layer (123) having a higher hardness than the first layer.
本発明によれば、耐久性の高いアーム部材と、そのアーム部材を備えるシャッタ装置の提供が可能である。 According to the present invention, it is possible to provide a highly durable arm member and a shutter device including the arm member.
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態による一眼レフデジタルカメラの全体構成図である。一眼レフデジタルカメラ1では、カメラボディ2に撮影レンズ3が交換可能に取り付けられる。カメラボディ2は、クイックリターンミラー4、ペンタプリズム5、接眼レンズ6、サブミラー7、焦点検出装置8、撮像素子9およびシャッタ装置100を備えている。シャッタ装置100は、フォーカルプレーンシャッタと呼ばれるものであり、撮像素子9に近接して配置されている。また、撮影レンズ3は、その鏡筒内にレンズ、絞りなどからなる撮影光学系を有する。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a single-lens reflex digital camera according to an embodiment of the present invention. In the single-lens reflex
撮影レンズ3を透過した被写体からの光束Lは、クイックリターンミラー4により図中上方に反射され、ペンタプリズム5および接眼レンズ6を介して撮影者の目に達する。一方、光束Lの一部はクイックリターンミラー4を透過し、サブミラー7により図中下方に反射されて焦点検出装置8へ導かれる。不図示のレリーズボタンが押されると、シャッタ装置100が動作を開始し、クイックリターンミラー4とサブミラー7が跳ね上げられて撮影光路から退避する。撮影レンズ3を透過した光束Lは撮像素子9へ導かれ、撮像素子9の受光面に被写体像が形成される。
The light beam L from the subject that has passed through the photographing
図2は、本発明の実施の形態によるシャッタ装置100の分解斜視図である。図3はシャッタがチャージされた状態の正面図である。図4はレリーズボタンが押されて露光動作が終了した状態の正面図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the
シャッタ装置100は、先幕10、後幕20およびシャッタ基板30を備えている。シャッタ基板30と先幕10とは、後述の駆動ピン40と回動軸50と連結ピン(図示省略)によって連結されている(図3および図4参照)。また、シャッタ基板30と後幕20の連結にも駆動ピン40と回動軸50と連結ピンが用いられている(図3および図4参照)。
The
シャッタ基板30は、撮影レンズ3側に位置する第1基板31と撮像素子9側に位置する第2基板32とを備えている。また、シャッタ装置100は、第1基板31と第2基板32との間に配置される遮光板33、中間板34およびスペーサ35などを備えている。シャッタ基板30は、撮像素子9と略同形状に形成されて光束Lを透過させる開口部36を略中央部に有している。また、シャッタ基板30は、シャッタ基板30を貫通する2つの円弧溝37を開口部36の側方で上下に配置するように有している。なお、本実施形態の円弧溝37は、シャッタ基板30を貫通するものとしたが、後述のように駆動ピン40が内側に沿って移動可能であれば良く、シャッタ基板30を貫通しない溝状のものであっても良い。
The
先幕10は、4枚の遮光羽根(シャッタ羽根)11と先幕主アーム12と先幕従アーム13とを有している。先幕主アーム12には、シャッタ基板30と先幕主アーム12を回動可能に連結する回動軸50が貫通する軸受孔14が形成されている。また、先幕主アーム12には、先幕主アーム12を支持しながら円弧溝37に沿って移動する駆動ピン40が貫通する駆動ピン孔15が形成されている。さらに、先幕主アーム12には、遮光羽根11を連結ピンにより取り付ける4つの連結孔16が形成されている。同様に、先幕従アーム13には、軸受孔14と4つの連結孔16とが形成されている。連結孔16にそれぞれ連結ピンを嵌合させてから、連結ピンを4枚の遮光羽根11に加締めることにより、先幕主アーム12および先幕従アーム13と遮光羽根11とが連結されている。連結ピンは加締ピンとも呼ばれる。
The
後幕20は、4枚の遮光羽根(シャッタ羽根)21と後幕主アーム22と後幕従アーム23とを有している。先幕10と同様に、後幕主アーム22には、シャッタ基板30と後幕主アーム22とを回動可能に連結する回動軸50が貫通する軸受孔24が形成されている。また、後幕主アーム22には、後幕主アーム22を支持しながら円弧溝37に沿って移動する駆動ピン40が貫通する駆動ピン孔25が形成されている。さらに、後幕主アーム22には、遮光羽根21を連結ピンにより取り付ける4つの連結孔26が形成されている。同様に、後幕従アーム23には、軸受孔24と4つの連結孔26とが形成されている。ここで、先幕主アーム12、先幕従アーム13、後幕主アーム22、後幕従アーム23をまとめてアーム部材とも呼ぶ。
The
図3では、第2基板32に形成された開口部36を、先幕10の4枚の遮光羽根11で覆う遮蔽状態にあり、後幕20の遮光羽根21は、開口部36の上方に重なり合って収容されることにより開口部36を開放する開放状態にある。すなわち、先幕10が遮蔽状態、後幕20が開放状態にあって、露光を阻止している。
In FIG. 3, the
図4では、先幕10の遮光羽根11は、開口部36の下方に重なり合って開口部36を開放する開放状態にあり、後幕20の4枚の遮光羽根21で第1基板31に形成された開口部36を覆う遮蔽状態にある。すなわち、先幕10が開放状態、後幕20が遮蔽状態にあって、露光を阻止している。
In FIG. 4, the
回動軸50はシャッタ基板30に植設されており、先幕主アーム12、後幕主アーム22、先幕従アーム13および後幕従アーム23をそれぞれ回動可能に支持して平行リンク機構を構成する。駆動ピン40は、図示しない駆動機構に接続されており、レリーズボタンからの信号に応じて円弧溝37に沿って移動するようになっている。駆動ピン40が円弧溝37に沿って移動すると回動軸50を回転中心として円弧運動することとなり、その動きに従って先幕主アーム12と先幕従アーム13又は後幕主アーム22と後幕従アーム23がシャッタ基板30に対して相対運動されて先幕10又は後幕20の走行(露光動作)が行われる。
The
図3のシャッタチャージ状態から図4の露光動作終了状態までのシャッタ動作は次の順番で行われる。先ず、レリーズボタンが押されると、遮光羽根11が先幕従アーム13と先幕主アーム12の回動により、開口部36の上から下へ走行して開口部36を開いていく。開口部36が開かれると、撮影レンズ3からの光束Lが撮像素子9に導かれ、露光が開始される。露光開始後一定時間経過すると、開口部36の上方に重なり合っていた遮光羽根21が後幕従アーム23と後幕主アーム22の回動により、走行を開始しつつ展開して開口部36を覆っていく。
The shutter operation from the shutter charge state of FIG. 3 to the exposure operation end state of FIG. 4 is performed in the following order. First, when the release button is pressed, the light-
遮光羽根21は、駆動ピン40がブレーキ部材38に衝突して先幕主アーム12、後幕主アーム22の回動が急停止することにより、走行の終了直前で急激に運動エネルギーを失って停止する。遮光羽根21が開口部36を完全に遮蔽した時点で露光動作が終了する。
The light-
図5は、本発明の実施の形態によるシャッタ装置100の先幕主アーム12を模式的に示す部分断面図である。先幕主アーム12は、チタンを用いた基材121と、基材121の表面に電気ニッケルめっきによって形成された第1層122と、第1層122の表面に無電解ニッケルめっきによって形成された第2層123とを有する。図示されるように、駆動ピン孔15の内周面にも第1層122および第2層123が形成されている。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view schematically showing the front curtain
基材121は、金属素材を主として150μm程度の厚みで成形されるものである。金属素材としては、例えば、チタン、チタン合金、アルミ、アルミ合金が挙げられ、少なくとも一つを主とする材質とすればよい。基材121の硬度は、先幕主アーム12の耐久性の観点からは高い方が好ましいが、本実施形態においてはビッカース硬度でHv150程度であればよい。
The
第1層122は、基材121の表面全体に3μm(膜厚ばらつき±1μm以下)程度の厚みで形成されるものである。第1層122の硬度は基材121の硬度より高く、Hv150〜450程度であり、先幕主アーム12の靭性を向上させている。第1層122の材質に特に制限は無いが、基材121との密着性、駆動ピン40との摺動性、黒色化処理の利便性などの観点からニッケルが好ましい。また、第1層122の形成方法も特に限定されないが、後述する第2層123を形成するための熱処理の際に硬度を変化させないために、電気めっきにより形成するのが好ましい。
The
第2層123は、第1層122の表面全体に12μm(膜厚ばらつき±2μm以下)程度の厚みで形成されるものである。第2層の材質に特に制限は無いが、その上下の層(本実施形態においては第1層122)との密着性、駆動ピン40との摺動性、黒色化処理の利便性などの観点からニッケルが好ましい。第2層123の硬度は第1層122の硬度より高く、Hv450〜800程度であれば先幕主アーム12の強度を十分に向上させることができる。また、第2層123の硬度は、磨耗性向上の理由から、Hv600〜750Hv程度が好ましい。第2層123の形成方法も特に限定されないが、材質としてニッケルを用いる場合には、硬度を向上させるために、無電解ニッケルめっきにより成膜した後に熱処理(後に詳述)を行って形成するのが好ましい。
The
ここで、第1層122と第2層123の硬度について述べると、第2層123の硬度は第1層122の硬度の1.0〜5.33倍である。また、磨耗性向上の理由から、1.5〜2.0倍が好ましく、1.8〜2.0倍がより好ましい。
Here, the hardness of the
第1層122および第2層123は、駆動ピン40との摩擦や衝撃に耐えるという観点から少なくとも駆動ピン孔15の周辺部に形成されていれば良いが、先幕主アーム12の全域に渡って破断を防止するためには、基材121の表面全域に渡って形成するのが好ましい。また、基材121の表面には、第1層122および第2層123以外の中間層などを形成することとしても良い。さらに、先幕主アーム12の構成について説明したが、後幕主アーム22についても同様である。なお、軸受孔14や連結孔16の周囲に生じる摩擦や衝撃力によりアーム部材が破損することを防止するために、先幕従アーム13と後幕従アーム23も同様の構成とすることとしてもよい。
The
また、本実施形態におけるアーム部材によれば、基材121の表面に第1層122と硬度のより高い第2層123とを形成するので、第1層122で先幕主アーム12の靭性を向上させるとともに第2層123で先幕主アーム12の強度を向上させることが可能である。したがって、先幕主アーム12の破断や駆動ピン孔15の孔広がりを防止することができ、シャッタ装置100の耐久性を十分なものとすることが可能である。
Further, according to the arm member in the present embodiment, the
本実施形態におけるシャッタ装置100の先幕主アーム12の製造方法は、基材121を構成する材質からなる平板状シートに、軸受孔14、駆動ピン孔15、連結孔16などを穿設するとともに先幕主アーム12の形状になるように平板状シートを打ち抜いて基材121を準備する。その後、基材121に電気ニッケルめっき処理を施して第1層122を形成する。第1層122が基材121の表面全体に形成されると、第1層122の表面全体に無電解ニッケルめっき処理を施す。無電解ニッケルめっき処理が終わると、第2層123の硬度を高くするための熱処理を行った。なお、これらの成膜処理は、基材121の各孔の内周部にも行った。また、先幕主アーム12の製造方法について説明したが、その他のアーム部材の製造方法についても同様である。
The manufacturing method of the front curtain
ここで、一連のシャッタ動作では、駆動ピン40が円弧溝37に沿って動くことにより先幕主アーム12又は後幕主アーム22を回動させるので、露光動作の度に駆動ピン40と駆動ピン孔15,25との間で摺動による摩擦が生じる。また、駆動ピン40をブレーキ部材38に衝突させてアーム部材の停止を行うので、シャッタ動作の度にアーム部材は停止の際の衝撃力を受けることとなる。この摩擦および衝撃力は、駆動ピン40と駆動ピン孔15,25との間でシャッタをレリーズする度に繰り返し発生する。ここで、従来は、デジタルカメラでは、ユーザがフィルム消費の心配をせずに済むので、銀塩フィルム用のカメラよりも必然的にシャッタレリーズ回数が多くなる傾向にある。そのため、近年のシャッタ装置では摩擦や衝撃力の負荷が増えているという問題があった。
Here, in the series of shutter operations, the driving
本実施形態に係るシャッタ装置100においては、上述した衝撃力によりアーム部材の駆動ピン孔15,25が変形(例えば、孔拡がり)したりアーム部材に微小なクラックが生じるなどの損傷を防止し、また、衝撃や摺動により駆動ピン孔15,25が磨耗するのを防止して磨耗粉の発生を抑制することが可能である。
In the
そして、アーム部材の破損などを防止することにより、シャッタ装置100の耐久性が向上し、一眼レフデジタルカメラ1のシャッタ性能の低下が防止できる。また、磨耗粉の発生も防止することができるので、磨耗粉による撮像素子9の受光面の汚染を防止して、良好な画質で撮影が可能である。
By preventing the arm member from being damaged, the durability of the
また、従来ではアーム部材の損傷などを防止するために、アーム部材を厚くして駆動ピン40から受ける圧力を分散させる方法も考えられていたが、本実施形態によればアーム部材を厚く形成する必要も無く、アーム部材の重量が増加してシャッタ速度が遅くなってしまうおそれもない。
Conventionally, in order to prevent damage to the arm member and the like, a method of dispersing the pressure received from the
また、先幕従アーム13と後幕従アーム23も同様の構成とすることにより、回動軸50や連結ピンから軸受孔14,24や連結孔16,26に与えられる摩擦や衝撃力に対する耐久性も向上させて、アーム部材の破損を防止してシャッタ装置100の耐久性もより向上させることができる。
Further, the front
[実施例]
次に、本実施の形態によるシャッタ装置100の耐久試験とその結果について説明する。
[Example]
Next, the durability test and the result of the
まず、厚さ150μmのチタン基材121に、直径1.6mmの駆動ピン孔15、軸受孔14および連結孔16を形成する。その後、厚さ3μm(膜厚ばらつき±1μm)の電気ニッケルめっきによる第1層122と厚さ12μm(膜厚ばらつき±2μm)の無電解ニッケルめっきによる第2層123とを成膜した後に300℃で1時間の熱処理を施して先幕主アーム12を形成した。基材121の硬度は150Hv、第1層122の硬度は400Hv、第2層123の硬度は750Hvであった。同様にして先幕従アーム13、後幕主アーム22および後幕従アーム23も形成した。
First, a
シャッタ基板30と遮光羽根12〜14を、先幕主アーム12、先幕従アーム13、回動軸50、駆動ピン40および連結ピンを用いて取り付ける。同様に、シャッタ基板30と遮光羽根21を、後幕主アーム22、後幕従アーム23、回動軸50、駆動ピン40および連結ピンを用いて取り付けてシャッタ装置100とする。
The
一方、本実施形態によるシャッタ装置100と同じ連結構造をもつが、第1層を形成せずに無電解ニッケルめっきにより厚さ15μmのニッケル層を成膜した後に300℃で1時間の熱処理を施して形成したチタン製のアーム部材を用いたシャッタ装置をこの耐久試験の比較例とした。ニッケル層の硬度は750Hvであった。なお、第1層の有無以外の条件は実施例と同じであり、アーム部材の外形寸法も同じである。
On the other hand, although it has the same connection structure as the
耐久試験では、幕速(シャッタ羽根の走行速度に対応)2.9msecで20万回の繰り返しシャッタレリーズを実施した。耐久試験後、比較例のシャッタ装置ではアームの駆動ピン孔の孔広がりや破損が多発したが、本実施形態のシャッタ装置100では、駆動ピン孔15,25の孔広がりや損傷は認められなかった。
In the durability test, shutter release was repeated 200,000 times at a curtain speed (corresponding to the travel speed of the shutter blades) of 2.9 msec. After the durability test, in the shutter device of the comparative example, the hole spreading and damage of the drive pin hole of the arm frequently occurred, but in the
なお、本実施形態においては第1層122と第2層123をニッケルにより形成したが、第2層123の方が硬度が高ければよく、材質や形成方法は変更可能である。また、基材121の材質としてのチタン合金やアルミ合金における金属元素の構成比率も変更可能である。
In the present embodiment, the
また、アーム部材、シャッタ基板30および遮光羽根11,21の取り付け方法にも特に制限は無く、駆動ピン40、回動軸50および連結ピンの形状や寸法は適宜調整することとしてもよい。
Further, there is no particular limitation on the mounting method of the arm member, the
また、本実施形態のシャッタ装置100およびアーム部材を用いたフォーカルプレーンシャッタは、一眼レフデジタルカメラに限らず、フィルムタイプの一眼レフカメラにも適用できる。
Further, the focal plane shutter using the
一眼レフデジタルカメラ 1
シャッタ装置 100
先幕 10
遮光羽根 11,21
先幕主アーム 12
基材 121
第1層 122
第2層 123
先幕従アーム 13
軸受孔 14,24
駆動ピン孔 15,25
連結孔 16,26
後幕 20
後幕主アーム 22
後幕従アーム 23
シャッタ基板 30
開口部 36
円弧溝 37
駆動ピン 40
回動軸 50
SLR
Front curtain
Front
Bearing holes 14, 24
Drive
Connecting
Rear curtain
Rear
Drive
Rotating
Claims (7)
前記第1層より硬度が高く、前記第1層の表面にめっき処理により形成された第2層とを備えることを特徴とするアーム部材。 A first layer formed by plating on the surface of the substrate;
An arm member comprising: a second layer having a hardness higher than that of the first layer and formed on the surface of the first layer by plating.
前記第2層のビッカース硬度は450以上800以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のアーム部材。 The first layer has a Vickers hardness of 150 or more and 450 or less,
The arm member according to claim 1, wherein the second layer has a Vickers hardness of 450 or more and 800 or less.
前記溝に沿って移動する駆動ピンと、
前記駆動ピンを介して前記シャッタ基材と相対運動する請求項1〜5のいずれか1項に記載のアーム部材と、
前記アーム部材に取り付けられて前記開口部を開閉するシャッタ羽根とを備えることを特徴とするシャッタ装置。 A shutter substrate having an opening and a groove;
A drive pin that moves along the groove;
The arm member according to any one of claims 1 to 5, which moves relative to the shutter base material via the drive pin,
A shutter device comprising: a shutter blade attached to the arm member to open and close the opening.
前記第1層の表面にめっき処理を行って前記第1層より硬度の高い第2層を形成する工程とを備えることを特徴とするアーム部材の製造方法。
Forming a first layer by plating the surface of the substrate;
And a step of plating the surface of the first layer to form a second layer having a higher hardness than the first layer.
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