JP2015004819A - フォーカルプレーンシャッタ及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】幕の停止時の衝撃を吸収する緩衝部材を採用した場合の問題点を解消したフォーカルプレーンシャッタ及び光学機器を提供することを課題とする。
【解決手段】開口を有した基板と、前記開口を開閉する幕と、前記幕を駆動するための駆動源と、前記駆動源により駆動される駆動レバーと、前記駆動レバーに連結され前記幕を駆動する駆動アームと、前記駆動レバーの停止位置を規定する規制部と、弾性変形可能な緩衝部材と、を備え、駆動中の前記駆動レバーが前記規制部に当接して停止する際に、前記駆動アーム及び幕の少なくとも一方は、前記緩衝部材に瞬間的に当接して前記緩衝部材から離れて停止する、フォーカルプレーンシャッタ。
【選択図】図７

Description

本発明は、フォーカルプレーンシャッタ及び光学機器に関する。

幕が停止する際の衝撃を吸収する緩衝部材を備えたフォーカルプレーンシャッタが知られている。例えば、幕の停止位置で幕や幕を駆動する駆動アームに接触するように緩衝部材が設けられている。特許文献１には、このようなフォーカルプレーンシャッタが開示されている。

特開２０１１−１７０２２６号公報

幕が停止している間は、幕や駆動アームはこのような緩衝部材に接触し続ける。このため、緩衝部材の大きさのバラつき等により、幕の停止位置にもバラつきが生じて、幕の停止位置での位置精度を確保できないおそれがある。

また、幕や駆動アームが緩衝部材に長期間接触していると、緩衝部材の材料によっては、幕や駆動アームが緩衝部材に接着して離れ難くなるおそれがある。また、幕や駆動アームが撓んだり、変形するおそれもある。

そこで本発明は、幕の停止時の衝撃を吸収する緩衝部材を採用した場合の問題点を解消したフォーカルプレーンシャッタ及び光学機器を提供することを目的とする。

上記目的は、開口を有した基板と、前記開口を開閉する幕と、前記幕を駆動するための駆動源と、前記駆動源により駆動される駆動レバーと、前記駆動レバーに連結され前記幕を駆動する駆動アームと、前記駆動レバーの停止位置を規定する規制部と、弾性変形可能な緩衝部材と、を備え、駆動中の前記駆動レバーが前記規制部に当接して停止する際に、前記駆動アーム及び幕の少なくとも一方は、前記緩衝部材に瞬間的に当接して前記緩衝部材から離れて停止する、フォーカルプレーンシャッタによって達成できる。

上記目的は、上記フォーカルプレーンシャッタを備えた光学機器によっても達成できる。

本発明によれば、幕の停止時の衝撃を吸収する緩衝部材を採用した場合の問題点を解消したフォーカルプレーンシャッタ及び光学機器を提供できる。

図１Ａは、本実施例のフォーカルプレーンシャッタの正面図、図１Ｂは、逃げ溝の一端周辺を示した部分拡大図である。 図２は、フォーカルプレーンシャッタを備えたカメラのブロック図である。 図３Ａ、３Ｂは、それぞれ先幕アクチュエータ、後幕アクチュエータの説明図である。 図４は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。 図５は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。 図６は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。 図７Ａ、７Ｂは、後幕が停止する際の緩衝部材とアームと拡大図である。

以下、図面を参照して実施例を説明する。図１は、本実施例のフォーカルプレーンシャッタ１の正面図である。図２は、フォーカルプレーンシャッタ１を備えたカメラのブロック図である。図３Ａ、３Ｂは、それぞれ先幕アクチュエータ７０ａ、後幕アクチュエータ７０ｂの説明図である。フォーカルプレーンシャッタ１は、開口１１を有した基板１０、開口１１を開閉する先幕２０Ａ及び後幕２０Ｂ、先幕２０Ａを駆動するためのアーム３１ａ及び補助アーム３２ａ、後幕２０Ｂを駆動するためのアーム３１ｂ及び補助アーム３２ｂを有している。アーム３１ａ、補助アーム３２ａは、先幕駆動アームの一例である。アーム３１ｂ、補助アーム３２ｂは、後幕駆動アームの一例である。

基板１０は合成樹脂製であり、矩形状の開口１１を有している。先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、それぞれ複数の羽根から構成されるが、図１においては、羽根２１ａ、２１ｂのみを示し、他の羽根は省略してある。羽根２１ａ、２１ｂは合成樹脂製であり、薄く形成されている。また、アーム３１ａ、３１ｂ、補助アーム３２ａ、３２ｂは薄板状の合成樹脂製である。これらアームは基板１０に揺動自在に支持されている。

フォーカルプレーンシャッタ１は、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂをそれぞれ駆動するための駆動源である先幕アクチュエータ（以下、アクチュエータと称する）７０ａ、後幕アクチュエータ（以下、アクチュエータと称する）７０ｂを備えている。アクチュエータ７０ａ、７０ｂは、それぞれ所定の範囲を双方向に回転可能なロータ７１ａ、７１ｂを有している。アクチュエータ７０ａ、７０ｂについては詳しくは後述する。ロータ７１ａ、７１ｂにはそれぞれ、先幕駆動レバー（以下、駆動レバーと称する）４０ａ、後幕駆動レバー（以下、駆動レバーと称する）４０ｂが固定されている。

ロータ７１ａが回転することにより、駆動レバー４０ａは所定の範囲を揺動する。駆動レバー４０ａの先端には駆動ピン４３ａが形成されている。駆動ピン４３ａは、アーム３１ａに形成された嵌合孔に嵌合している。また、基板１０には駆動ピン４３ａを逃がす円弧状の逃げ溝１３ａが形成されている。駆動ピン４３ａが逃げ溝１３ａの端部１３ａ１、１３ａ２に当接することにより、駆動レバー４０ａの揺動範囲が規制されている。尚、端部１３ａ１にゴム等の緩衝部材（不図示）が設けられているがなくてもよい。

尚、基板１０には、駆動ピン４３ａが端部１３ａ２と共に当接する位置決め部１３ａ３が形成されている。位置決め部１３ａ３は、基板１０から正面又は背面側に突出して形成され、基板１０の他の部分よりも肉厚に形成されている。駆動ピン４３ａが端部１３ａ２、位置決め部１３ａ３の双方に当接することにより、駆動ピン４３ａが停止する際に基板１０と当接する面積を確保でき、駆動ピン４３ａが基板１０に当接して停止する際に傾くことが防止される。

先幕２０Ａが開口１１から退避した状態においては、駆動レバー４０ａの駆動ピン４３ａは端部１３ａ１に当接する。先幕２０Ａが開口１１を閉鎖した状態では、駆動レバー４０ａの駆動ピン４３ａは端部１３ａ２に当接する。

同様に、駆動レバー４０ｂもアーム３１ｂの嵌合孔に嵌合した駆動ピン４３ｂを有し、駆動ピン４３ｂが逃げ溝１３ｂの端部１３ｂ１、１３ｂ２に当接することにより、駆動レバー４０ｂの揺動範囲が制限されている。尚、端部１３ｂ１にゴム等の緩衝部材（不図示）が設けられているがなくてもよい。後幕２０Ｂが開口１１から退避した状態においては、駆動レバー４０ｂの駆動ピン４３ｂは端部１３ｂ２に当接する。後幕２０Ｂが開口１１を閉鎖した状態では、駆動レバー４０ｂの駆動ピン４３ｂは端部１３ｂ１に当接する。同様に、基板１０には、駆動ピン４３ｂが端部１３ｂ２と共に当接する位置決め部１３ｂ３が形成されている。位置決め部１３ｂ３は、基板１０から正面又は背面側に突出して形成され、基板１０の他の部分よりも肉厚に形成されている。逃げ溝１３ａ、１３ｂ、位置決め部１３ａ３、１３ｂ３は、駆動レバー４０ａ、４０ｂの停止位置を規定する規制部の一例である。

以上の構成により、ロータ７１ａが回転すると駆動レバー４０ａが揺動してアーム３１ａが揺動する。これにより、先幕２０Ａが移動して開口１１を開閉する。同様に、ロータ７１ｂが回転すると駆動レバー４０ｂが揺動してアーム３１ｂが揺動する。これにより、後幕２０Ｂが移動して開口１１を開閉する。

基板１０には、ゴムＧが設けられている。ゴムＧは、後幕２１ｂがチャージ完了状態にあるときにはアーム３１ｂとは当接しないが、チャージしようとして駆動中の後幕２０Ｂが停止する際にはアーム３１ｂがゴムＧに瞬間的に当接して、アーム３１ｂの衝撃を吸収可能な位置に設けられている。これにより、例えば、駆動ピン４３ｂが嵌合したアーム３１ｂの嵌合孔の縁が駆動ピン４３ｂに当接して破損することが防止される。例えば、後幕２０Ｂが開口１１に移動する側でのアーム３１ｂの嵌合孔と駆動ピン４３ｂとの隙間が大きくなることを防止できる。ゴムＧは緩衝部材の一例である。緩衝部材は、ゴム製に限定されず、シリコン等の弾性を有する他の材料であってもよい。詳しくは後述する。

従って、逃げ溝１３ａ、１３ｂは、それぞれ駆動レバー４０ａ、４０ｂの揺動範囲を規制する。換言すれば、逃げ溝１３ａ、１３ｂは、それぞれロータ７１ａ、７１ｂの回転範囲を規制している。これにより、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂの往復走行の範囲が規制される。図１の全開状態では、駆動レバー４０ａ、４０ｂの駆動ピン４３ａ、４３ｂは端部１３ａ２、１３ｂ２に当接しているため、駆動レバー４０ａ、ロータ７１ａは、図１の全開状態から時計方向への揺動は逃げ溝１３ａにより規制される。駆動レバー４０ｂ、ロータ７１ｂは、図１の全開状態から反時計方向の揺動は逃げ溝１３ｂにより規制される。これにより、図１の全開状態では、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが更に開口１１から退避する方向への移動は規制される。

フォーカルプレーンシャッタ１を備えたカメラの構成について説明する。図２に示すように、カメラは、フォーカルプレーンシャッタ１、制御部３００、撮像素子４００等を備えている。制御部３００は、カメラ全体の動作を制御し、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。尚、カメラは、図２には図示していないが、焦点距離を調整するためのレンズ等を備えている。

制御部３００は、アクチュエータ７０ａ、７０ｂのそれぞれのコイルの通電状態を制御する。制御部３００は、駆動制御部の一例である。撮像素子４００には、開口１１を介して光が入射し、入射した光により形成された被写体像を電気信号に変換する。撮像素子４００は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳである。

尚、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂをチャージ位置に位置付けるためのセット部材は設けられていない。先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、双方向に回転可能なロータ７１ａ、７１ｂによってチャージ位置に位置付けることができるからである。

アクチュエータ７０ａ、７０ｂは、基板１０に支持される。アクチュエータ７０ａ、７０ｂは、それぞれ駆動レバー４０ａ、４０ｂを駆動する。アクチュエータ７０ａは、基板１０に回転可能に支持されたロータ７１ａ、励磁されることによりロータ７１ａとの間で磁力が作用するステータ７４ａ、ステータ７４ａを励磁するためのコイル７６ａを備えている。ロータ７１ａは、周方向に異なる極性に着磁された永久磁石である。ロータ７１ａの回転軸は、駆動レバー４０ａの軸部に連結されている。このため、コイル７６ａへの通電によりロータ７１ａが回転し、駆動レバー４０ａが回転する。駆動レバー４０ａが回転することにより、先幕２０Ａが走行する。また、コイル７６ａへの逆通電によりロータ７１ａが逆回転し、先幕２０Ａが前述とは逆方向に走行する。アクチュエータ７０ｂについても同様に、コイル７６ｂへの通電によってアクチュエータ７０ｂのロータ７１ｂが回転することにより駆動レバー４０ｂが回転し、後幕２０Ｂが走行する。また、コイル７６ｂへの逆通電により、後幕２０Ｂは前述とは逆方向に走行する。尚、ロータ７１ａと駆動レバー４０ａとの連結は、ギアなどを介して間接的に連結されていてもよい。即ち、ロータ７１ａの回転に連動して駆動レバー４０ａが回転する構成であればよい。

次に、フォーカルプレーンシャッタ１の動作について説明する。図１は、初期状態でのフォーカルプレーンシャッタ１を示している。初期状態においては、図１に示すように、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは開口１１から退避している。

カメラのレリーズスイッチが押されると、チャージ動作が開始される。チャージ動作が開始されると、アクチュエータ７０ａのコイル７６ａに通電されて先幕２０Ａは開口１１を閉じるように走行する。

その後、先幕２０Ａが開口１１を閉鎖し後幕２０Ｂが開口１１から退避した状態でアクチュエータ７０ａ、７０ｂのコイル７６ａ、７６ｂへの通電が遮断される。このようにしてチャージ動作が完了する。図４は、チャージ動作が完了した状態でのフォーカルプレーンシャッタ１の状態を示している。なお、本実施例では、通電を遮断してもロータ７１ａ、７１ｂのディテントトルクにより、チャージ完了状態が保持される。

チャージ動作完了後、所定の休止期間を経て、露出作動が開始される。露出作動が開始されると、アクチュエータ７０ａのコイル７６ａが通電されて先幕２０Ａは開口１１を開くように走行する。アクチュエータ７０ａのコイル７６ａが通電されてから所定時間経過後に、アクチュエータ７０ｂのコイル７６ｂが通電されて後幕２０Ｂが開口１１を閉じるように走行する。先幕２０Ａが開口１１から完全に退避し後幕２０Ｂが開口１１を完全に閉鎖するとアクチュエータ７０ａ、７０ｂのコイル７６ａ、７６ｂへの通電は遮断される。このようにして、露出作動が終了する。先幕２０Ａが開口１１を開き始めたときから後幕２０Ｂが開口１１を完全に閉じるまでの間の期間を露出期間と称する。図５は、露出作動終了後のフォーカルプレーンシャッタ１の状態を示している。

露出作動終了後、撮像素子４００から制御部３００のＲＡＭや又はカメラ側のメモリに画像データが読み込まれる。次に、アクチュエータ７０ｂのコイル７６ｂが通電されて後幕２０Ｂが開口１１から退避して、図１に示す初期状態に戻る。

ここで、後幕２０Ｂが開口１１から退避する場合、図６に示すように、アーム３１ｂは瞬間的にゴムＧに当接する。図７Ａは、アーム３１ｂがゴムＧに瞬間的に当接した場合の部分拡大図である。その後、アーム３１ｂはゴムＧから離れる。図７Ｂは、アーム３１ｂがゴムＧから離れた場合の部分拡大図である。

揺動中の駆動レバー４０ｂの駆動ピン４３ｂが端部１３ｂ２、位置決め部１３ｂ３に当接した瞬間は、慣性力によりアーム３１ｂは更に揺動しようとし、後幕２０Ｂは更に開口１１から離れる方向に走行しようとする。これにより、駆動レバー４０ｂの駆動ピン４３ｂが端部１３ｂ２、位置決め部１３ｂ３に当接して駆動レバー４０ｂが停止した瞬間は、慣性力によりアーム３１ｂはゴムＧに瞬間的に当接する。これにより、アーム３１ｂの衝撃がゴムＧにより吸収される。アーム３１ｂがゴムＧに当接した後、駆動ピン４３ｂが停止した状態のままアーム３１ｂはゴムＧから離れる。この理由は、例えば駆動ピン４３ｂと駆動ピン４３ｂが貫通されているアーム３１ｂの嵌合孔との間にはある程度のガタがあり、アーム３１ｂに慣性力が作用している間はそのガタ分だけ駆動レバー４０ｂに対してアーム３１ｂの位置がずれる。また、アーム３１ｂに慣性力が作用している際には、アーム３１ｂは薄板状であるためアーム３１ｂが一時的に変形するおそれもある。このため、揺動中の駆動レバー４０ｂが停止してアーム３１ｂに慣性力が作用している間は、アーム３１ｂはゴムＧに当接する。アーム３１ｂから慣性力が消失すると、アーム３１ｂは元の状態に戻りゴムＧから離れる。即ち、ゴムＧの位置は、駆動レバー４０ｂが所定の速度で揺動している状態で端部１３ｂ２、位置決め部１３ｂ３に当接して急停止した場合に、アーム３１ｂが瞬間的にのみゴムＧに当接する位置に設定されている。尚、駆動レバー４０ｂの駆動ピン４３ｂは、アクチュエータ７０ｂの通電が遮断された後もロータ７１ｂのディテントトルクにより、端部１３ｂ２、位置決め部１３ｂ３に当接した状態に維持される。

このように、揺動中の駆動レバー４０ｂの駆動ピン４３ｂが端部１３ｂ２、位置決め部１３ｂ３に当接した瞬間は、慣性力によりアーム３１ｂは更に揺動しようとするが、その場合はアーム３１ｂがゴムＧに当接するので、駆動ピン４３ｂが嵌合したアーム３１ｂの嵌合孔の縁が駆動ピン４３ｂに当接して破損することが抑制される。例えば後幕２０Ｂが開口１１に移動する側でのアーム３１ｂの嵌合孔と駆動ピン４３ｂとの隙間が大きくなることが抑制される。

後幕２０Ｂが開口１１に移動する側の隙間が大きくなるとロータ７１ｂが後幕２０Ｂを開口１１側に移動させる方向に回転しても、駆動ピン４３ｂがアーム３１ｂの嵌合孔と当接するまでの距離が長くなる。このため、後幕２０ｂが動き出すまでの時間が長くなり、後幕２０Ｂの露出期間のばらつきが大きくなる。しかしながら本実施例では、駆動ピン４３ｂと嵌合孔との隙間が大きくなることが抑制されるので、後幕２０Ｂの露出期間のばらつきが抑制される。

また、本実施例では、アーム３１ｂが慣性力を失った状態では、アーム３１ｂとゴムＧとは当接しない。これにより、アーム３１ｂがゴムＧに長期間当接することによる問題点を解消できる。例えば、アーム３１ｂがゴムＧから離れにくくなることや、アーム３１ｂがゴムＧに押付けられることによりアーム３１ｂが撓んだり変形することが抑制される。

また、アーム３１ｂはゴムＧに当接しないため、後幕２０Ｂが停止した際のアーム３１ｂの位置精度を確保できる。ゴムＧは、成型上、形状のバラつきが大きいため、アーム３１ｂが常時ゴムＧに当接していると、アーム３１ｂの位置精度も確保しにくいからである。アーム３１ｂには後幕２０Ｂが連結されているため、アーム３１ｂの位置精度を確保することにより、後幕２０Ｂの位置精度も確保できる。特に、本実施例では、後幕２０Ｂが開口１１から退避した位置は、露出作動を開始する位置でもある。このため、後幕２０Ｂの露出作動を開始する位置での位置精度を確保することにより、後幕２０Ｂの露出期間のバラつきを抑制できる。

尚、ゴムＧは、後幕２０Ｂとアーム３１ｂの双方に瞬間的に当接する位置に設けてもよいし、後幕２０Ｂにのみ瞬間的に当接する位置に設けてもよい。また、後幕２０Ｂが開口１１を閉鎖して停止する際に、後幕２０Ｂ及び補助アーム３２ｂの少なくとも一方に瞬間的に当接する緩衝部材を設けてもよい。

また、先幕２０Ａが開口１１を閉鎖して停止する際に、先幕２０Ａ及び補助アーム３２ａの少なくとも一方に瞬間的に当接する緩衝部材を設けてもよい。また、先幕２０Ａが開口１１から退避して停止する際に、先幕２０Ａ及びアーム３１ａの少なくとも一方に瞬間的に当接する緩衝部材を設けてもよい。

尚、本実施例のフォーカルプレーンシャッタ１は、初期状態で開口１１を全開に維持するノーマリーオープンタイプである。このため、本実施例のカメラでは、撮像素子４００からの動画出力をモニタ等にリアルタイムに表示させることができる。

初期状態で開口１１が閉鎖されるノーマリークローズドタイプのフォーカルプレーンシャッタであってもよい。この場合、開口１１が閉鎖された状態から、露出作動が行われる。露出作動後は、開口１１を全閉状態に維持しつつ先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが走行して初期状態に戻る。

本実施例では、アクチュエータ７０ａ、７０ｂにより先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが駆動するがこれに限定されない。例えば、電磁石とバネの作用によって、駆動レバーを駆動して幕を駆動させるものであってもよい。この場合、駆動レバーには、電磁石に吸着される鉄片が設けられ、駆動レバーはバネにより電磁石から離れる方向に付勢されている。駆動レバーの鉄片が電磁石に吸着された状態から電磁石の通電状態が切り替えられることにより、鉄片が電磁石から離れバネの付勢力により駆動レバーは電磁石から離れるように揺動する。

以上本発明の好ましい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、変形・変更が可能である。

本実施例のフォーカルプレーンシャッタは、スチールカメラやデジタルカメラなどの光学機器に採用できる。

また、本実施例においては、羽根、アームは薄く形成された合成樹脂製である場合を説明したが、薄く形成された金属製であってもよい。上記実施例において、先幕及び後幕はそれぞれ４枚の羽根から構成されるが、これに限定されない。先幕及び後幕は、それぞれ２枚〜５枚の何れであってもよい。

１ フォーカルプレーンシャッタ
１０ 基板
１１ 開口
１３ａ、１３ｂ 逃げ溝（規制部）
位置決め部１３ａ３、１３ｂ３（規制部）
２０Ａ 先幕
２０Ｂ 後幕
２１ａ、２１ｂ 羽根
３１ａ、３１ｂ アーム
３２ａ、３２ｂ 補助アーム
４０ａ 先幕駆動レバー
４０ｂ 後幕駆動レバー
Ｇ ゴム（緩衝部材）
７０ａ 先幕アクチュエータ
７０ｂ 後幕アクチュエータ

Claims (6)

1. 開口を有した基板と、
   前記開口を開閉する幕と、
   前記幕を駆動するための駆動源と、
   前記駆動源により駆動される駆動レバーと、
   前記駆動レバーに連結され前記幕を駆動する駆動アームと、
   前記駆動レバーの停止位置を規定する規制部と、
   弾性変形可能な緩衝部材と、を備え、
   駆動中の前記駆動レバーが前記規制部に当接して停止する際に、前記駆動アーム及び幕の少なくとも一方は、前記緩衝部材に瞬間的に当接して前記緩衝部材から離れて停止する、フォーカルプレーンシャッタ。
2. 前記駆動レバーが前記規制部により停止する際の前記幕の位置は、露出作動を開始する位置である、請求項１のフォーカルプレーンシャッタ。
3. 前記幕は、先幕及び後幕を含み、
   前記駆動アームは、前記先幕及び後幕をそれぞれ駆動する先幕駆動アーム及び後幕駆動アームを含み、
   前記後幕駆動アーム及び後幕の少なくとも一方は、前記緩衝部材に瞬間的に当接して前記緩衝部材から離れて停止する、請求項１又は２のフォーカルプレーンシャッタ。
4. 前記駆動アームは、前記緩衝部材に瞬間的に当接し、
   前記幕は、前記緩衝部材には当接しない、請求項１乃至３の何れかのフォーカルプレーンシャッタ。
5. 前記駆動源は、アクチュエータである、請求項１乃至４の何れかのフォーカルプレーンシャッタ。
6. 請求項１乃至５の何れかのフォーカルプレーンシャッタを備えた光学機器。
   
   

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