JP2009516234A - 非接触型シャッター駆動システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

電磁エネルギーを利用してシャッターブレードを作動させるシャッター作動システムを提供する。永久磁石とソレノイドのシステムがシャッターブレードを作動させる。この磁石が動くことで、シャッターブレードがレンズを横切って開位置と閉位置との間を移動する。この永久磁石は、一対の離間したコイルのうち一方に、次に他方にと選択的に電圧を印加することによって、これら一対のコイル間を移動することができる。この磁石はシャッターブレードに直接取り付けてもよく、回転シャッターの場合は、磁石を駆動リングに取り付け、その駆動リングを機械的にシャッターブレードに連結してもよい。

Description

本発明は、シャッター装置に関し、特に電磁力によって開閉する写真用のタイプのシャッターに関する。このシャッターは、ひとつの実施例においては、シャッター開閉時の衝撃および跳ね返りを低減する自己緩衝性を備えている。

種々の写真用および実験用の装置に用いられる電動式レンズシャッターは、当該技術分野において公知である。特に高速開閉用に作られたレンズシャッターは、1秒足らずの速さで動作可能である。３０−４０ミリ秒以下の開閉サイクルが可能であり、1秒間に３０サイクルという頻度でサイクルを繰り返すことも一般的である。

レンズシャッターには一般的に２つのタイプがある。第１のタイプは「ギロチンシャッター」と呼ばれるもので、１枚または２枚の薄い金属製のブレードまたはリーフがレンズ開口部を覆うように配置されている。各ブレードはピボット接続されているため、レンズ開口部を覆う閉位置と、レンズ開口部からその脇に後退した開位置との間を揺動可能である。

第２のタイプのシャッターにおいては、回動可能に取り付けられた複数の、通常５枚のブレードが、レンズ開口部の周りに配置されている。各ブレードは回動可能な駆動リングに接続されている。これらのシャッターの動作において、駆動リングが一方向に回動するとブレードが一斉に開位置まで揺動する。露出の後に、リングが逆方向に回動すると、ブレードがレンズ開口部を覆う閉位置まで揺動する。上記シャッターの駆動には、一般的にリニア電気モータが用いられる。このリニアモータは,作動時にレバーアームを引っ張り、このレバーアームが駆動リングを回動させてシャッターを開く。モータが非作動になると、ばねが駆動リングを逆方向に回動させ、シャッターを閉じる。上述のとおり、この種のシャッターは1秒間に３０回の開閉サイクルが可能である。

いずれのタイプのシャッターにおいても、ブレードが開位置と閉位置との間を回動する際の衝撃を吸収するショックアブソーバまたはダンパを設けることは公知である。この点に関して、米国特許第３，５９５，５５３号、米国特許第３，６６４，２５１号、米国特許第６，６５２，１６５号等の数々の米国特許の開示内容は、引用により組み込まれる。これらの先行技術文献で開示されているように、ショックアブソーバは、シャッターブレードを非常に迅速かつソフトに、損傷をきたさぬように停止させる働きをする。また、シャッターがリニア電気モータの働きによって最初にカシャッと開き、それからモータの非作動時にばねの作用でカシャッと閉じる際に、殆ど跳ねを生じさせることがない。

しかし、露出時間を長くするため、シャッターをより長い時間開状態に保持することが望ましい場合もある。こうした場合、シャッターを閉位置に付勢するばねの付勢力に対抗して、シャッターを開位置に保持するために、露出時間中はモータを作動状態にしていた。

リニア電気モータのコイルへの長時間にわたる電力供給維持には、主としてそれに伴う発熱に起因する欠点がある。放熱を行わないと、この熱が、光学素子の配列構造に悪影響を及ぼし、画像のゆがみをもたらし、モータやその他の熱に敏感なシャッターシステムの部品の短命化をもたらす可能性がある。ファン、放熱板または放熱フィンは、通常熱に起因する問題を解決してくれるが、これらの使用が適さない場合が多々ある。たとえば、シャッターが真空の環境に置かれている場合、ファンはほとんど役に立たない。軍事利用および宇宙開発利用では、重量が問題になることがあり、その場合、放熱板、放熱フィン等の付加的部品の使用は適切ではない。米国特許出願第１１／０９９，７４４号は、過度な発熱を伴うことなく、シャッターを開状態または閉状態に長時間維持できるという点において双安定であるシャッター装置を開示している。

空間的な制約がある場合もある。空間的制約、とくにシャッター開口部の領域での制約は、シャッターを開状態に維持する装置の寸法および配置を制約する。たとえば、シャッター開口部近傍に設置される部品は、開状態のシャッターを通過する光の円錐角と干渉しないよう、比較的薄型にしなければならない。また空間的制約があると、基本構造部分を維持したままシャッターサイズを変更するような、シャッター装置の交換を複雑にする。

上述のとおり、従来のシャッター装置においては、レンズ開口部の開閉のため、シャッターにリニア電気モータを機械的に連結しているものがほとんどである。適切な動作、特に高速動作のためには、上記機械的連結構造を精密に製造する必要があり、この連結構造の動きを緩衝させる必要がある。出願人の知る限り、緩衝システム（ダンパーシステム）を完全に省く試みがなされたことがなく、あるいは試みられていたとしても商業的に成功したことはない。

上記に鑑み、本発明の目的は、シャッター開閉のためにアクチュエータとシャッターとの間を機械的に連結する必要性を無くした、回転シャッターの動作システムにある。

本発明の他の目的は、電磁作動システムを有する回転シャッターを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、シャッター開閉のために電磁エネルギーを利用した回転シャッターの作動方法を提供することにある。

本発明は、電磁エネルギーによってシャッターブレードを作動し、駆動モータとシャッターブレードとの間の機械的連結を減少、または完全に除去できるようにした、シャッター作動システムを提供する。
この点に関して、本発明は、永久磁石とソレノイドのシステムを利用してシャッターブレードを作動させており、磁石が動くことで、シャッターブレードをレンズ開口部を横切って開位置と閉位置との間で移動させるようになっている。
本発明の１つの実施例においては、単一の永久磁石が、離間した一対のコイルに選択的に順次に電圧を印加することによって、これら一対のコイルの間を移動する。磁石の移動がシャッターの開閉をもたらす。この点に関しては、磁石はシャッターブレードに直接取り付けてもよく、回転シャッターの場合には、磁石を駆動リングに取り付け、この駆動リングをシャッターブレードに機械的に連結してもよい。

好ましい実施例においては、シャッターブレードに連携される２つの永久磁石が用いられ、２つの固定コイルが各磁石に対応して用いられている。コイル間の距離は磁石間の距離よりも若干大きくなっており、一方のコイルが対応する磁石と同一直線上に並んでいるときには、他方のコイルは対応する磁石よりも外側に少しずれている。この配置で、同一直線状にあるコイルに電圧を印加すると、対応する磁石を他方のコイルの方に遠ざけ、あるいは押し離す。これにより、シャッターブレードがたとえば開位置に移動し、また第２の磁石が対応するコイルの方に移動する。第２ソレノイドが対応する永久磁石を引き付けるように、第２ソレノイドに電圧を印加することで、上記移動が助けられる。

第２磁石が第２コイルに近づくと、第２磁石は第２コイルのコアに引き付けられる。そして、第２磁石の磁界が第２コイルのコアを捕らえると、第２磁石の動きが停止する。これにより、両ソレノイドへの電源供給が停止された後も、シャッターの位置が保持される。

シャッターブレードを逆方向に揺動（swing）させるためには、第２コイルに逆の極性の電圧を印加し、第２磁石を遠ざけ、あるいは押し離す。これにより、シャッターブレードは逆方向、すなわち閉位置に移動し、同時に第１磁石が対応するコイルの方向に移動する。第１コイルが対応する永久磁石を引き付けるように、第１コイルに逆の極性の電圧を印加することで、上記移動が助けられる。

上述のとおり、シャッターを駆動する固定コイルとシャッターブレードを移動させる磁石との間には、物理的な接触がまったくない。したがって、永久磁石がシャッターブレードに直接連結されているとしても、アクチュエータはシャッターブレードから機械的に分離されている。磁石を駆動リングに取り付ける場合は、必要な機械的リンク部材の数が少なくて済む。また、シャッターブレードの開閉に際して、行程端での機械的衝撃がないため、本システムは自己緩衝型である。本システムにおいては、各永久磁石の磁界が各コイルのコアを捕らえたとき、機械的ダンパなしに永久磁石のあらゆる跳ね返り動作を減衰させ、このとき永久磁石の磁界がシャッターブレードの位置を固定する。しかし、磁気による緩衝と機械的ダンパとの併用を妨げるものではない。

したがって、本発明の一態様は、分離されたアクチュエータを有するシャッターであって、以下の構成を備えたことを特徴とする。
ａ）シャッター開口部を横切って移動可能で、シャッター開口部を開閉するシャッターブレード。
ｂ）上記シャッターブレードに機械的に連結された第１制御要素。この制御要素は、磁界に反応して、上記シャッターブレードをシャッター開位置とシャッター閉位置との間で移動させる。
ｃ）上記第１制御要素と機械的に切り離され、上記磁界を選択的に生成する第２制御要素。

方法の態様においては、本発明は以下の工程を備えたシャッター作動方法である。
ａ）シャッター開位置とシャッター閉位置との間を移動可能な可動シャッターブレードに、永久磁石を作用的に接続する。
ｂ）電気コイルを、永久磁石の移動に対して固定された位置で、永久磁石と機械的に切り離して設ける。
ｃ）上記磁石を遠ざけまたは引き付けるようにして、電気コイルに選択的に電圧を印加し、それによってシャッターブレードを開位置と閉位置との間で動かす。

図１は、自己緩衝型駆動システムを採用した本発明のシャッターを示し、シャッター全体を符号１０で示す。本シャッターは、一枚または複数のブレードをシャッター開口部を横切って移動させることによるシャッター開口部の開閉を１サイクル以上行うことが要求されるものであって、写真、科学、較正（キャリブレーション）のあらゆる用途に適用可能である。このようなシステムにおいては、ブレードが開位置と閉位置との間を移動（通常は回動）する際に生じる衝撃を吸収するショックアブソーバまたはダンパを備えているのが一般的である。この点に関して、米国特許第３，５９５，５５３号、米国特許第３，６６４，２５１号、米国特許第６，６５２，１６５号等の数々の米国特許の開示内容は、引用により組み込まれる。

本シャッターは、シャッター開口部１４を有する基板１２を備えている。シャッター開口部は、複数（通常５枚）のシャッターブレード１６をシャッター開口部を横切って回動させることにより、開閉される。従来のシャッターにおいては、基板に取り付けられたリニアモーターによってシャッターブレードを作動させていた。このモーターは機械的な連結を通して駆動板を回動させ、この駆動板が往復回動することで、シャッターブレードを開閉する。従来技術においては、シャッターブレードを非常に迅速かつソフトに、しかも損傷をきたさぬように停止させるためのショックアブソーバーとしての働きをする緩衝装置も、基板に取り付けられている。この緩衝装置はまた、シャッターがリニア電気モータの作用で最初にカシャッと開き、それからばね機構の作用でカシャッと閉じる際に、ほとんど跳ねを生じさせることがない。

本発明はまた従来の駆動リング１８を利用しており、その一部が図１において基板の細長い開口部２０越しに示されている。離間されたソレノイド２２、２４が基板に搭載されている。これらソレノイドは以下に述べる目的のため、細長い開口部２０に被さるように配置されている。

図３、図４に示すように、上記駆動リング１８は、シャッターの開口部１４と同軸をなす開口部２６を有している。駆動リングからピン２８が突出している。これらのピンは、各シャッターブレードに形成された対応するカムスロット３０に入り込んでいる。この構成において、駆動リングがレンズ開口部と同一直線上に配置された軸３３の周りを往復回動すると、シャッターブレードが開位置と閉位置の間を回動する。

上記駆動リングから基板の開口部１８を通って、一対の支柱３２、３４が突出している。これらの支柱およびこれまでに説明した他の部品は、すべてステンレス鋼のような非磁性材から成っている。しかし、各支柱３２、３４には、それぞれ永久磁石３６、３８が支持されている。これらの永久磁石３６、３８は、ソレノイド２２、２４にそれぞれ対応している。

図２に最も良く示されるように、磁石３６、３８間の距離は、対応するソレノイド２２、２４間の距離よりもわずかに小さくなっている。したがって、永久磁石３８が対応するソレノイド２４のコアと同軸に位置しているとき、永久磁石３６は対応するソレノイド２２よりも内側に位置している。この距離の差は、シャッターブレードを開位置と閉位置との間で移動させるのに必要な行程に等しい。

以下、作用を説明する。ソレノイドに電圧が印加されていない状態で、図１、図２および図３に示すように、シャッターが閉位置にある時、永久磁石３８は磁力によってソレノイド２４のコアに引き付けられ、このソレノイドのコアと同軸に位置する。第２磁石３６とこれに対応するソレノイド２２は、両者間の引力が磁石３８とソレノイド２４のコアとの間の引力に打ち勝つことが出来ない程度に十分離れている。そのため、いずれのコイルにも電圧を印加せずに、シャッターは安定しており、閉位置にロックされる。

シャッターを開く際には、制御装置４０が両ソレノイドに電圧を印加する働きをする。ソレノイド２４は磁石３８を遠ざける極性で電圧を印加され、ソレノイド２２は、対応する磁石３６を引き付ける極性で電圧を印加される。ソレノイド２４，永久磁石３８間の反発作用とソレノイド２２，永久磁石３６間の引力の組み合わせは、駆動リング２８をシャッター開方向に動かす。磁石３６が対応するソレノイド２２のコアと同一直線上に到達すると、シャッターブレードを図４に示す開位置にロックするように、駆動リングの動きが拘束され、停止する。

両ソレノイドへの電圧印加を停止すると、シャッターブレードは、ソレノイドに上記とは逆相の電流が供給されてソレノイドの極性が上記とは逆になるまで、開位置に保持される。したがって、シャッターブレードを閉じる際は、制御装置４０は、ソレノイド２２に磁石３６を遠ざける極性で電圧を印加し、ソレノイド２４に対応する磁石３８を引き付ける極性で電圧を印加するように働く。ソレノイド２２，永久磁石３６間の反発作用とソレノイド２４，永久磁石３４間の引力の組み合わせは、駆動リング２８を上記とは反対にシャッター閉方向に動かす。磁石３８が対応するソレノイド２４のコアと同一直線上に到達すると、シャッターブレードを閉位置に固定するように、駆動リングの動きが拘束され、停止する。

逆位相電流の供給を遅延させることで、シャッターを遅延時間分だけ開位置にとどまらせることができる。逆に、シャッターが開いた後ただちに逆位相の電流を供給すれば、シャッターを高速で開閉させることができる。

上述したように、磁石とこれに対応するソレノイドのコアとの間の引力は駆動リングの動きを拘束し、磁石は磁気的吸引力によりソレノイドのコアと同一軸線上で停止する。たとえば、開く際にシステムの慣性により、磁石３６が対応するソレノイド２２のコアより若干先まで行ってしまっても、磁石３６とソレノイド２２のコアとの間の磁気的吸引力が両者を同一線上まで引き戻す。このようにして、機械的ダンパを用いることなく、駆動リングの動きは拘束され、緩衝され、シャッターは開位置および閉位置の双方で安定し、ロックされる。

図１から図４の実施例では、永久磁石２個とソレノイド２個が用いられ、制御装置４０はシャッター開閉のためにソレノイドに印加される電流を逆転させる働きをする。この実施例においては、ソレノイドに電圧が印加されない時に、シャッターブレードは開位置、閉位置のいずれにおいても安定しており、開閉時にシャッターブレードがもたらす衝撃を吸収するために、開閉時に接触する機械的ダンパまたはストッパは存在しない。図５の実施例においては、ソレノイド１個と永久磁石１個が用いられている。

図５においては、単一の磁石５０が支柱５２に搭載され、その支柱が駆動リング１８に連結されている。単一のソレノイド５４が、その軸線を磁石５０からずらして配置されている。制御装置４０によりソレノイドに電流が供給されていないときは、ソレノイド５４のコアと磁石５０との間の自然の磁気的吸引力が、磁石をソレノイドのコアに引き付ける。これにより、磁石ひいては駆動リング１８が、シャッター閉位置となる、その移動路の一端に保持される。図示の閉位置においては、移動路の端は、図示のように、支柱５２と基板１２の開口部２０一端部との係合、または機械的ダンパ（図示せず）によって定めることができる。

シャッターを開ける際には、ソレノイド５４が永久磁石５０と同じ極性になるように、制御装置４０がソレノイド５４に電圧を印加する。すると、磁石５０はソレノイド５４から遠ざけられる。磁石が遠ざけられると、駆動板１８がシャッター開位置まで回動する。制御装置４０がソレノイドへの電流供給を停止すると、磁石５０とソレノイド５４のコアとの間の磁気的吸引力により、駆動リングはシャッター閉位置に戻る。

この実施例は主として、シャッターの開放時間が短い場合、または高速で開閉サイクルを繰り返すことが望ましい場合に有用である。シャッターを開状態に維持するために、ソレノイドへの電圧印加を継続するか、機械的ラッチ機構を用いる必要があるからである。また、ソレノイドへの電流供給および供給停止を、シャッターブレードの開方向および閉方向への行き過ぎを防ぐようなタイミングにして、機械的ダンパが不要となるようにしてもよい。たとえば、シャッターを開く際に、ソレノイドへの電圧印加を、シャッターブレードが全開位置に達する前に停止し、ブレードの慣性で全開位置まで到達させ、それ以上進ませないようにすることができる。逆にシャッターを閉じる際には、シャッターブレードが完全閉位置に達する前にソレノイドに電圧を印加して、磁石を抑えることができる。

図６はさらに別の実施例を示す。この実施例においては、永久磁石２個とソレノイド2個が用いられているが、図３、図４の実施例のようにソレノイドの極性を逆転させる必要はない。図６はまた、磁石６０、６２をシャッター開口部１４の中心線６３のいずれの側に配置してもよいことを示している。先行して記述した実施例においては同一の側に配置する必要があった。

図６の実施例においては、符号６０で示される一方の磁石が、対応するソレノイド６４のコアから若干ずれており、他方の磁石６２は対応するソレノイド６６のコアからより大きく離れている。シャッターブレード１６が閉位置にあるとき、磁石６２とソレノイド６６との距離は、磁石６０がソレノイド６４のコアに引き付けられる力を越えることが出来ないほど大きいため、いずれのコイルにも電圧を印加することなく、シャッターは閉位置に安定して保たれる。

シャッターブレードを開く際には、ソレノイド６４だけに電流を供給し、ソレノイドに磁石を遠ざけるような極性を与えるようにする。ずれによって所望の移動方向に誘導され、磁石６０は点線で示す位置に移動する。これにより、駆動板が回動して、シャッターブレードを開位置まで回動させる。磁石６０はいったん遠ざけられると、対応するソレノイド６４への電流が停止されても、ソレノイド６４のコアからは遠すぎるため、磁気的吸引力によって引き戻されることはない。

駆動板の回動に伴って、磁石６２が対応するソレノイド６６に近づき、点線で示す位置に達する。これが移動行程の端である。この位置において、磁石６２は、磁気的吸引力によって対応するソレノイド６６のコアに保持され、いずれのソレノイドにも電流が供給されなくても、シャッターブレードは開位置でのロックを維持される。

シャッターを閉じ、シャッターブレードを図６の位置に戻すには、磁石６２を遠ざける極性を生成するように、ソレノイド６６に電圧を印加し、磁石６２を実線の位置に戻す。これにより、磁石６０も実線の位置に戻り、この位置で磁石６０は磁気的吸引力により、対応するソレノイド６４のコアに保持される。

図６の実施例においては、回転シャッターの開閉に電磁力を用いているが、このシステムにおいては機械的緩衝装置が必要となることが考えられるため、望ましくはない。

図７、図８はさらに別の実施例を示す。この実施例においては、1個の永久磁石７８、2個のソレノイド８２、８４、および、永久磁石７８の移動範囲の開端および閉端において永久磁石７８に係合する2個の機械的ダンパ７４、７６が用いられている。

図７の実施例においては、シャッターは閉状態で示されているが、符号７８によって示される磁石はダンパ７６のストッパ面に当たって停止している。対応するソレノイド８４は磁石７８の停止位置からずれており、ソレノイド８４が生成する磁界が停止位置にある磁石７８を引き付け続けるようになっている。

図８に示すように、ダンパ７４は、シャッターが開位置にあるときの磁石７８の位置に対応して配置されている。開位置において、磁石７８はダンパ７４のストッパ面に当たって停止する。対応するソレノイド８２は、電圧を印加されたときに磁石７８を引き付け続け、磁石をダンパ７４のストッパ面に当たって停止させるように配置されている。第２ソレノイド８２は、ソレノイド８２が生成する磁界が磁石７８を引き付け続け、ダンパ７４のストッパ面に当たって停止する位置まで移動させるように配置されている。

図７に戻って説明すると、シャッターブレードを開く際には、磁石７８を遠ざける磁界を生成するように、ソレノイド８４に電流が供給され、略同時に、磁石７８を引き付けるような磁界を生成するようにソレノイド８２に電流が供給される。両ソレノイド８２、８４に略同時に電流を印加すると有効な開動作が得られるが、必ずしも電流は同時に印加しなくてもよいことが理解されよう。たとえば、最初にソレノイド８４に反発磁界を生成するように電流を印加し、次に磁石７８が他のダンパ７４に向かって移動しているときに、ソレノイド８２に吸引磁界を生成するように電流を印加してもよい。ソレノイド８４への電流供給は、所望の開動作の特徴に応じて、維持してもよいし停止してもよい。両ソレノイド８２、８４に電圧を印加すると磁石７８に対して最大の力が生成されるが、逐次的にソレノイドに電圧を印加したり、磁石７８を引き付け又は遠ざけるように、一方のソレノイドのみに二者択一的に電圧を印加すると駆動リング１８に与える力は小さくなる。加えて、ソレノイド８２、８４への電流を調節して、シャッター開位置とシャッター閉位置との間における磁石７８の動きを制御することができる。たとえば、幅の変動するパルスを２つのソレノイド８２、８４に供給したり、磁石７８の移動行程のさまざまな点において、磁石７８を加速あるいは減速するように、ソレノイド８２、８４に印加する電流の極性を逆転させたりすることもできる。あるいは、磁石７８の動きを制御して、たとえば、シャッター開口部１４の寸法を、時間の経過に従って線形増加させる等、その他あらゆる所望の特性に従って増加させることができる。

図７、図８に示す発明の実施例においては示されているのは一対のソレノイド８２、８４と１個の磁石７８であるが、複数個の磁石と複数対のソレノイドを、駆動リング１８におけるシャッター開口部の周りの様々な径方向位置に連結してもよい。複数対のソレノイドと複数個の磁石を用いることで、駆動リング１８に対して同じ力を生成するために各ソレノイドに供給する必要のある電流の大きさを低減できる。

図７、図８に示す実施例においては一対のソレノイド８２、８４を１個の磁石７８に対応させているが、この構成に変形を加えてもよいことが理解されるであろう。たとえば、シャッター開口部１４の周りにおいて径方向に離間した位置に複数の磁石を配置し、１つのソレノイド８２または８４を各磁石７８に対応させてもよい。一例として、ソレノイド８２を第１磁石と対応させ、ソレノイド８４を第２磁石と対応させてもよい。磁石は駆動板によって機械的に連結されているため、さまざまな配置が考えられる。

同様に、ダンパを磁石や駆動されるソレノイドに物理的に関係付ける必要はない。当業者に周知のいかなるダンパを磁石およびソレノイドから離れた位置において駆動リングに連結しても、有効な緩衝作用を得ることが出来る。

本発明のもう１つの実施例を図９、図１０、図１１および図１２に示す。図９は本発明にかかるシャッターの平面図である。シャッター１０は、基板１２とシャッター開口部１４と複数のシャッターブレード１６を備えている。一対のソレノイド２２、２４が、シャッター開口部１４を挟んで径方向に離間した位置において、基板上に配置されている。図１０は図９の１０−１０線に沿う断面図である。図１０でより良く示されるように、第１、第２磁石６０、６２が駆動リング１８に連結され、この駆動リングがシャッターブレード１６に連結されている。磁石６０，６２は反対方向に引き付けられるように、駆動リング上に取り付けられている。すなわち、磁石６０はＮ極を上に向けて配置され、磁石６２はＮ極を下に向けて配置される。その逆の配置でもよい。

ソレノイド２４は、鉄材等の磁性体から成るコア２５を含んでいる。このコアは、ボビン２９に巻きつけられたコイル２７に取り囲まれている。本実施例および他の実施例において、コア２５は、Magnetic Metals of Camden NJ社製の粒子配向した３．３％シリコン鋼Ｍ６、商標名Ｍｉｃｒｏｓｉｌのような保磁力の弱い材料から成るのが好ましい。それにより、コイル２７への電圧印加停止後は、コイル２７は速やかに非磁性化された状態に戻ることができ、またコイルは最小限の残留磁気しか残すことなく、ある帯磁方向から別の帯磁方向へと比較的すみやかに極性を切り替えることが出来る。適切な極性の信号をコイル２７に与えることにより、コア２５を一時的に、信号の極性によってＮ極が上または下にくるような磁性状態にすることができる。たとえば、磁石６０をＮ極を上にして配置し、ソレノイド２４にＮ極が下に来るように電圧を印加すると、コア２５が磁石６０を遠ざけ、磁石６２を引き付ける。これが図１０に示す配置である。この配置においては、磁石６０、６２は駆動リングを図１０に示す位置から図１２に示す位置に駆動させる。この配置においては、ソレノイド２４と磁石６０、６２との間に存在する吸引力および反発力をともに利用して、駆動リングを動かし、シャッターを図９に示す閉位置から図１１に示す開位置まで移動させている。シャッターが図１２に示す構成に達したら、ソレノイド２４への電圧印加を停止する。コア２５は磁性体によって構成されているため、磁石６２はコアに電圧が印加されていないときにもコア２５に引き付けられ、これによってシャッターは開位置に保持される。

シャッターを図１１、図１２に示す開位置から図９、図１０に示す閉位置へと動かすには、Ｓ極が下になるように、ソレノイドに電圧を印加する。これによって、磁石６２が遠ざけられ、同時に磁石６０が引き付けられる。これによって、基板が図１０に示す位置へと回動し、シャッターが閉じる。コイル２７から磁化信号が消えた後も、磁石６０は依然としてコア２５に引き付けられ、これによってシャッターは閉位置に保持される。

図１２に示す開位置から図１０に示す閉位置へと動かすには、上で述べた信号とは逆の極性を持つ信号をソレノイド２４に与える。これによって、コア２５が一時的に磁化される。

必要に応じて、第２のソレノイド２２と第２の対の磁石を用いることにより、駆動リングに対する力を強くしてシャッターの開閉速度を増加させたり、単一のコイルを用いた場合と同じ開閉速度を得るために必要とされるコイルへの電力を減少させるようにしてもよい。

好ましくは、シャッター１０にはダンパ７０が設けられている。ダンパ７０は基板１２に形成されたスロット７２を有し、このスロットからピン７４が上方に突出している。好ましくは、このスロットには、スロットを取り巻くリング７６や、スロット端のブロック等の、衝撃吸収プラスチックまたは類似の素材から成るダンパ材が設けられている。適切なダンパ材の例は、特許番号６６５２１６５に記載されている。ダンパは、ソレノイドがシャッターを全開位置から全閉位置に移動させる際に起こる衝撃を緩和することによって、シャッターの寿命を延長させる。加えて、ダンパはシャッターを低騒音化するが、用途によっては、この特性が重要となる場合がある。

ダンパはさまざまな配置が可能である。シャッターブレードが比較的頑丈である場合は、シャッターブレード自体をダンパシステムに直接連結することも可能であるが、シャッターブレードが非常に薄く、損傷または衝撃を受けやすい場合は、好ましくない。好ましくは、ダンパは、図９から図１２に示すように、ソレノイドアクチュエータおよび磁石とは分離されている。

あるいは、ダンパを磁石に直接係合するように配置してもよい。ダンパの態様は図９および図１１に示す態様と実質的に同一であるが、ダンパ材７６を磁石６０、６２の一方または両方に関して配置し、図９および図１１ａにおいてピン７４に関して提供される緩衝作用と類似の作用を提供するようにする。

別の方法としては、基板と駆動リングとの間の動きを緩衝させるように、ダンパを配置してもよい。

ダンパ材は、どのように配置するとしても、ダンパが存在しなかった場合に磁石またはピンが達するであろう位置の少なくとも少し手前の位置で磁石またはピンに係合するように、配置するのが好ましい。これにより、磁石とソレノイドの組み合わせが端位置を制御するのではなく、ダンパが端位置を制御することを保証する。また、磁石が磁石とソレノイドのコアとの間の磁力によってその位置に保持される時、この位置がダンパによって確定され、予め知り得ることを保証する。

したがって、本発明は、シャッター開閉のための機械的リンク機構の必要性を排除したシャッター作動システムを提供する点において、その目的を果たしていることが理解されよう。本発明はまた、電磁的に駆動される作動システムによって開閉され、また少なくとも１つの実施例においては機械的緩衝の必要性を排除したシャッターを提供する。

シャッターの平面図であり、基板を、基板に支持される部品を取り除いた状態で示す。 図1の部分拡大図であり、部分的に破断して示す。 図１の３−３線におおむね沿う断面図である。 図３と同様の断面図であるが、開位置のシャッターを示す。 図３と同様の図であるが、本発明の他の実施例を示す。 図３と同様の図であるが、本発明のさらに他の実施例を示す。

Claims (29)

1. 以下の構成を備えたシャッター装置。
   ａ）シャッター開口部を有する基板。
   ｂ）少なくとも１枚のシャッターブレード。このシャッターブレードは、上記シャッター開口部を横切ってシャッター開位置とシャッター閉位置との間を移動できるように、上記基板に対して移動可能に設けられている。
   ｃ）上記シャッターブレードと連携された永久磁石。
   ｄ）固定電気ソレノイド。この電気ソレノイドは、上記永久磁石を引き付けあるいは遠ざけるように、選択的に電圧を印加され、上記シャッターを上記シャッター開位置およびシャッター閉位置の一方に移動させ、次に他方に移動させる。
   ｅ）上記基板および上記シャッターブレードは非磁性材からなる。
2. 以下の構成を含む請求項１に記載のシャッター装置。
   ａ）上記基板の平面と直交して延びる軸のまわりを往復回動可能に、上記基板に設けられた非磁性の駆動リング。
   ｂ）上記シャッターブレードおよび上記駆動リングに設けられたカムおよびカムスロット。このカムおよびカムスロットは、上記駆動リングが往復回動した時に、協働して、上記シャッターブレードを上記開位置および閉位置の一方または他方に移動させる。
   ｃ）上記永久磁石は上記駆動リングに固定されて一緒に移動可能であり、上記電気ソレノイドは上記駆動リングの回動に対して固定位置にある。
3. 上記ソレノイドに電圧を印加すると、上記永久磁石を遠ざけて、上記シャッターを上記開位置および閉位置の一方へと移動させ、上記ソレノイドへの電圧印加を停止すると、上記永久磁石を上記ソレノイドのコアに引き付けて、上記シャッターを上記開位置および閉位置の他方へと移動させることを特徴とする、請求項２に記載のシャッター装置。
4. さらに第２固定電気ソレノイドを備え、この第２固定電気ソレノイドは、上記永久磁石を上記第１固定電気ソレノイドと同期し逆の動作で引き付けあるいは遠ざけるように、選択的に電圧を印加され、上記シャッターを上記シャッター開位置およびシャッター閉位置の一方に移動させ、次に他方に移動させることを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のシャッター装置。
5. さらに上記シャッターブレードに連携された第２永久磁石を備え、この第２永久磁石は上記第１永久磁石が引き付けられるときはソレノイドによって遠ざけられ、上記第１永久磁石が遠ざけられるときは引き付けられるように配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のシャッター装置。
6. さらに第２固定電気ソレノイドを備え、この第２固定電気ソレノイドは、上記第２永久磁石を上記第１固定電気ソレノイドと同期し逆の動作で引き付けあるいは遠ざけるように、選択的に電圧を印加され、上記シャッターを上記シャッター開位置およびシャッター閉位置の一方に移動させ、次に他方に移動させることを特徴とする、請求項５に記載のシャッター装置。
7. 上記開位置および閉位置の一方において上記シャッターブレードの動きに対する緩衝を行う機械的ダンパを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のシャッター装置。
8. 上記開位置および閉位置の両方において上記シャッターブレードの動きに対する緩衝を行う機械的ダンパを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のシャッター装置。
9. 上記機械的ダンパが上記永久磁石の少なくとも１つに係合することを特徴とする、請求項７に記載のシャッター装置。
10. 分離されたアクチュエータを有する、以下の構成を備えたシャッター。
    ａ）シャッター開口部を横切って移動可能で、シャッター開口部を開閉するシャッターブレード。
    ｂ）上記シャッターブレードに機械的に連結された第１制御要素。この制御要素は、磁界に反応して、上記シャッターブレードをシャッター開位置とシャッター閉位置との間で移動させる。
    ｃ）上記第１制御要素と機械的に切り離され、上記磁界を選択的に生成する第２制御要素。
11. 以下の構成を備えた請求項１０に記載のシャッター装置。
    ａ）上記シャッターブレードの平面と直交して延びる軸のまわりを往復回動可能に、シャッターブレードに連結された駆動リング。
    ｂ）上記シャッターブレードおよび上記駆動リングに設けられたカムおよびカムスロット。このカムおよびカムスロットは、上記駆動リングが往復回動した時に、協働して、上記シャッターブレードを上記開位置および閉位置の一方または他方に移動させる。
    ｃ）上記第１制御要素は、上記駆動リングに固定されて一緒に移動可能な永久磁石を備え、上記第２制御要素は、上記駆動リングの回動に対して固定位置にある電気ソレノイドを備えている。
12. 上記ソレノイドに電圧を印加すると、上記永久磁石を遠ざけて、上記シャッターを上記開位置および閉位置の一方へと移動させ、上記ソレノイドへの電圧印加を停止すると、上記永久磁石を上記ソレノイドのコアに引き付けて、上記シャッターを上記開位置および閉位置の他方へと移動させることを特徴とする、請求項１０に記載のシャッター装置。
13. さらに第２固定電気ソレノイドを備え、この第２固定電気ソレノイドは、上記永久磁石を上記第１固定電気ソレノイドと同期し逆の動作で引き付けあるいは遠ざけるように、選択的に電圧を印加され、上記シャッターを上記シャッター開位置およびシャッター閉位置の一方に移動させ、次に他方に移動させることを備えたことを特徴とする、請求項１０に記載のシャッター装置。
14. さらに上記シャッターブレードに連携された第２永久磁石を備え、この第２永久磁石は上記第１永久磁石が引き付けられるときはソレノイドによって遠ざけられ、上記第１永久磁石が遠ざけられるときは引き付けられるように配置されていることを特徴とする、請求項１０に記載のシャッター装置。
15. さらに第２固定電気ソレノイドを備え、この第２固定電気ソレノイドは、上記第２永久磁石を上記第１固定電気ソレノイドと同期し逆の動作で引き付けあるいは遠ざけるように、選択的に電圧を印加され、上記シャッターを上記シャッター開位置およびシャッター閉位置の一方に移動させ、次に他方に移動させることを特徴とする、請求項１４に記載のシャッター装置。
16. 上記開位置および閉位置の一方において上記シャッターブレードの動きに対する緩衝を行う機械的ダンパを備えたことを特徴とする、請求項１０に記載のシャッター装置。
17. 上記開位置および閉位置の両方において上記シャッターブレードの動きに対する緩衝を行う機械的ダンパを備えたことを特徴とする、請求項１０に記載のシャッター装置。
18. 上記機械的ダンパが上記永久磁石の少なくとも１つに係合することを特徴とする、請求項１６に記載のシャッター装置。
19. 上記機械的ダンパが両方の上記永久磁石に係合することを特徴とする、請求項１７に記載のシャッター装置。
20. 以下の構成を備えたシャッター。
    ａ）開位置と閉位置との間を移動可能な、少なくとも１枚の可動シャッターブレード。
    ｂ）上記シャッターブレードに機械的に連結された磁石。
    ｃ）上記磁石の近傍に設けられた電気駆動ソレノイドコイル。このコイルは与えられた信号に応答して上記磁石を動かし、上記シャッターブレードを開位置と閉位置との間で移動させる。
21. 以下の構成を含む請求項２０に記載のシャッター装置。
    ａ）上記シャッターブレードの平面と直交して延びる軸のまわりを往復回動可能に、上記シャッターブレードに連結された非磁性の駆動リング。
    ｂ）上記シャッターブレードおよび上記駆動リングに設けられたカムおよびカムスロット。このカムおよびカムスロットは、上記駆動リングが往復回動した時に、協働して、上記シャッターブレードを上記開位置および閉位置の一方または他方に移動させる。
    ｃ）上記永久磁石は上記駆動リングに固定されて一緒に移動可能であり、上記電気駆動ソレノイドは上記駆動リングの回動に対して固定位置にある。
22. 上記ソレノイドに電圧を印加すると、上記永久磁石を遠ざけて、上記シャッターを上記開位置および閉位置の一方へと移動させ、上記ソレノイドへの電圧印加を停止すると、上記永久磁石を上記ソレノイドのコアに引き付けて、上記シャッターを上記開位置および閉位置の他方へと移動させることを特徴とする、請求項２１に記載のシャッター装置。
23. さらに第２固定電気ソレノイドを備え、この第２固定電気ソレノイドは、上記永久磁石を上記第１固定電気ソレノイドと同期し逆の動作で引き付けあるいは遠ざけるように、選択的に電圧を印加され、上記シャッターを上記シャッター開位置およびシャッター閉位置の一方に移動させ、次に他方に移動させることを備えたことを特徴とする、請求項２０に記載のシャッター装置。
24. さらに上記シャッターブレードに連携された第２永久磁石を備え、この第２永久磁石は上記第１永久磁石が引き付けられるときはソレノイドによって遠ざけられ、上記第１永久磁石が遠ざけられるときは引き付けられるように配置されていることを特徴とする、請求項２０に記載のシャッター装置。
25. さらに第２固定電気ソレノイドを備え、この第２固定電気ソレノイドは、上記第２永久磁石を上記第１固定電気ソレノイドと同期し逆の動作で引き付けあるいは遠ざけるように、選択的に電圧を印加され、上記シャッターを上記シャッター開位置およびシャッター閉位置の一方に移動させ、次に他方に移動させることを特徴とする、請求項２４に記載のシャッター装置。
26. 上記開位置および閉位置の一方において上記シャッターブレードの動きに対する緩衝を行う機械的ダンパを備えたことを特徴とする、請求項２０に記載のシャッター装置。
27. 上記開位置および閉位置の両方において上記シャッターブレードの動きに対する緩衝を行う機械的ダンパを備えたことを特徴とする、請求項２０に記載のシャッター装置。
28. 上記機械的ダンパが上記永久磁石の少なくとも１つに係合することを特徴とする、請求項２６に記載のシャッター装置。
29. 上記機械的ダンパが上記永久磁石の両方に係合することを特徴とする、請求項２７に記載のシャッター装置。

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