JP2015232646A - フォーカルプレーンシャッタ及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁石の鉄芯と駆動レバーの鉄片との間の吸着力の低下を抑制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】開口を有する基板と、前記開口を開閉可能な幕と、鉄芯７６ｂを有し前記基板に支持された電磁石と、前記鉄芯７６ｂにより吸着保持される鉄片４６ｂを有し前記基板に揺動可能に支持され前記幕を駆動するための駆動レバーと、前記鉄芯７６ｂから前記鉄片４６ｂが離れるように前記駆動レバーを付勢して前記幕を走行させる付勢部材と、から構成されるフォーカルプレーンシャッタにおいて、前記鉄芯７６ｂ及び前記鉄片４６ｂの当接面７６ｂ?、４６ｂ?に磁性流体Ｍを塗布する。【選択図】図５

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。

特許文献１には、電磁石の吸着力と付勢部材の付勢力とを利用して幕を駆動させるフォーカルプレーンシャッタが開示されている。このような電磁石は鉄芯を有し、幕を駆動させるための駆動レバーは鉄芯に吸着保持される鉄片を有している。また、付勢部材は鉄芯から鉄片が離れるように駆動レバーを付勢している。鉄片が鉄芯に吸着された状態で電磁石への通電状態が切り替えられることにより、吸着力が低下する。吸着力が付勢部材の付勢力よりも低下すると、鉄片が鉄芯から離れるように駆動レバーは付勢部材の付勢力に従って駆動する。これにより幕が走行する。

特開２０１１−１７０２２７号公報

このような鉄芯及び鉄片の当接面には、いわゆる表面粗さと呼ばれる、微小な凹凸がある。この微小な凹凸により、鉄片が鉄芯に当接した状態であっても両者の当接面の間にエアギャップが生じる。これにより、鉄片及び鉄芯間の吸着力が低下する恐れがある。

そこで本発明は、電磁石の鉄芯と駆動レバーの鉄片との間の吸着力の低下を抑制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、開口を有する基板と、前記開口を開閉可能な幕と、鉄芯を有し前記基板に支持された電磁石と、前記鉄芯により吸着保持される鉄片を有し前記基板に揺動可能に支持され前記幕を駆動するための駆動レバーと、前記鉄芯から前記鉄片が離れるように前記駆動レバーを付勢して前記幕を走行させる付勢部材と、前記鉄芯及び鉄片の当接面に塗布された磁性流体と、を備えた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、電磁石の鉄芯と駆動レバーの鉄片との間の吸着力の低下を抑制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１は、本実施例のフォーカルプレーンシャッタの正面図である。 図２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３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４は、駆動レバーが電磁石に吸着保持された状態にある駆動レバー、電磁石周辺の断面図である。 図５Ａは、鉄片が鉄芯に当接した状態での当接面の拡大図であり、図５Ｂは、比較例での鉄片が鉄芯に当接した状態での当接面の拡大図である。 図６は、本実施例と比較例との吸着力を示したグラフである。

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の正面図である。図１に示すように、フォーカルプレーンシャッタ１は、基板１０、羽根２１ａ〜２４ａ、２１ｂ〜２４ｂ、駆動アーム３１ａ、３１ｂ、補助アーム３２ａ、３２ｂ、電磁石７０Ａ、７０Ｂ等を有している。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。羽根２１ａ〜２４ａ、２１ｂ〜２４ｂは合成樹脂製であり、それぞれ薄く形成されている。また、羽根２１ａ〜２４ａ、２１ｂ〜２４ｂは合成樹脂製であるが金属の薄板あるいは繊維強化樹脂製であってもよく、駆動アーム３１ａ、３１ｂ、補助アーム３２ａ、３２ｂは金属の薄板であるが合成樹脂製であってもよい。

４枚の羽根２１ａ〜２４ａは、先幕２０Ａを構成する。４枚の羽根２１ｂ〜２４ｂは、後幕２０Ｂを構成する。先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、開口１１を開閉する。図１は、先幕２０Ａが重畳状態であり後幕２０Ｂが展開状態の場合を示している。図１の場合には、先幕２０Ａは開口１１から退避し、後幕２０Ｂが開口１１を閉鎖している。先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、それぞれ開口１１を閉鎖する閉鎖位置、開口１１から退避した退避位置間を移動可能である。

先幕２０Ａは駆動アーム３１ａ、補助アーム３２ａに連結されている。後幕２０Ｂは、駆動アーム３１ｂ、補助アーム３２ｂに連結されている。これら駆動アーム３１ａ、３１ｂ、補助アーム３２ａ、３２ｂは、それぞれ基板１０に揺動自在に支持されている。

基板１０には、駆動アーム３１ａ、３１ｂをそれぞれ駆動するための駆動レバー４０Ａ、４０Ｂが設けられている。駆動レバー４０Ａ、４０Ｂは、基板１０に対して、所定の範囲を揺動可能に支持されている。詳細には、駆動レバー４０Ａは基板１０に形成された軸を中心にして揺動可能に支持されている。駆動レバー４０Ｂも同様である。駆動レバー４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ先幕２０Ａ、後幕２０Ｂを駆動する駆動部材である。駆動レバー４０Ａ、４０Ｂは、合成樹脂製である。

駆動アーム３１ａは、駆動レバー４０Ａに連結されている。駆動アーム３１ｂは、駆動レバー４０Ｂに連結されている。駆動レバー４０Ａが揺動することにより、駆動アーム３１ａが揺動し、これにより先幕２０Ａが移動する。同様に、駆動レバー４０Ｂが揺動することにより、駆動アーム３１ｂが揺動し、これにより後幕２０Ｂが移動する。

具体的には、駆動レバー４０Ａ、４０Ｂのそれぞれに駆動ピン４３ａ、４３ｂが設けられ、駆動ピン４３ａ、４３ｂはそれぞれ駆動アーム３１ａ、３１ｂに嵌合している。基板１０には、駆動ピン４３ａ、４３ｂをそれぞれ逃すための逃げ孔１３ａ、１３ｂが円弧状に形成されている。逃げ孔１３ａ、１３ｂのそれぞれの端部には駆動ピン４３ａ、４３ｂを緩衝するためのゴムＧａ、Ｇｂが設けられている。

駆動レバー４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ符号は付さないが鉄片を保持している。駆動レバー４０Ａは、鉄片が電磁石７０Ａに当接した位置から、鉄片が電磁石７０Ａから離反した位置の間を揺動可能である。即ち、駆動レバー４０Ａは、鉄片が電磁石７０Ａから離接するように移動可能である。駆動レバー４０Ｂについても同様である。

また、駆動レバー４０Ａは、不図示のバネにより鉄片が電磁石７０Ａから離れる方向に付勢されている。同様に、駆動レバー４０Ｂは、不図示のバネにより鉄片が電磁石７０Ｂから離れる方向に付勢されている。尚、後述の図４では、駆動レバー４０Ｂの鉄片、バネについて示す。

駆動レバー４０Ａ、４０Ｂには、上述したバネを介して、それぞれラチェット車５０Ａ、５０Ｂが係合している。駆動レバー４０Ａを電磁石７０Ａから離れる方向に付勢するバネの一端は、ラチェット車５０Ａに係合しており、バネの他端は駆動レバー４０Ａに係合している。ラチェット車５０Ａの任意の基準位置からの回転量を調整することにより、バネの付勢力を調整することができる。例えば回転量が増加するのに応じてバネの付勢力が増大する。ラチェット車５０Ｂも、ラチェット車５０Ａと同様の機能を有している。

電磁石７０Ａは、通電されることにより、上述のバネの付勢力に抗して駆動レバー４０Ａの鉄片を吸着可能となる。同様に、電磁石７０Ｂも通電されることにより、上述のバネの付勢力に抗して駆動レバー４０Ｂの鉄片を吸着可能となる。

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乃至３は、フォーカルプレーンシャッタ１の動作の説明図である。ここで、図２は、フォーカルプレーンシャッタ１の初期状態を示している。この初期状態においては、不図示のセットレバーが初期位置に固定されており、先幕２０Ａは展開して開口１１を閉鎖し、後幕２０Ｂは重畳して開口１１から退避している。この初期状態において、駆動レバー４０Ａ、４０Ｂの鉄片は、それぞれ電磁石７０Ａ、７０Ｂに当接し、これに吸着可能な初期位置にセットされている。

撮影に際して、カメラのレリーズボタンが押されると、電磁石７０Ａ、７０Ｂのコイルが通電され、駆動レバー４０Ａの鉄片は電磁石７０Ａに吸着され、駆動レバー４０Ｂの鉄片は電磁石７０Ｂに吸着される。その後、セットレバーは、駆動レバー４０Ａ、４０Ｂから退避する。ここで、駆動レバー４０Ａ、４０Ｂはそれぞれ電磁石７０Ａ、７０Ｂに吸着された状態で保持されている。

その後、電磁石７０Ａのコイルの通電が遮断されると、図３に示すように、駆動レバー４０Ａはバネの付勢力に従って時計方向に回転した後、駆動ピン４３ａが、逃げ孔１３ａの端部に形成されたゴムＧａに当接して停止する。これにより、先幕２０Ａは開口１１から退避して重畳状態となる。また、所定期間電磁石７０Ｂのコイルへの通電が維持され、後幕２０Ｂは開口１１から退避した状態に維持される。これにより、開口１１は開いた状態となる。図３は、露出中の状態を示している。

レリーズボタンが押されてから所定期間経過後に電磁石７０Ｂのコイルへの通電が遮断され、バネの付勢力により駆動レバー４０Ｂが時計方向に回転する。これにより、後幕２０Ｂは展開して開口１１を閉鎖する。駆動レバー４０Ｂは、逃げ孔１３ｂの端部に形成されたゴムＧｂに当接して停止する。図１は、露光作動を終了した直後の状態を示している。このようにして１回の撮影が終了する。

次に、不図示のセットレバーにより駆動レバー４０Ａ、４０Ｂが反時計方向に回転させられる。これにより、先幕２０Ａは展開されて開口１１を閉鎖し、後幕２０Ｂは重畳して開口１１から退避し、図２に示す初期状態に戻る。

次に、電磁石７０Ｂについて詳細に説明する。図４は、駆動レバー４０Ｂが電磁石７０Ｂに吸着保持された状態にある駆動レバー４０Ｂ、電磁石７０Ｂ周辺の断面図である。

駆動レバー４０Ｂは、板状のベース部４１ｂ、ベース部４１ｂ上に立設した円筒部４１ｂ１、駆動ピン４３ｂ、鉄片４６ｂを保持する保持部４２ｂ等を含む。円筒部４１ｂ１周りには、ラチェット車５０Ｂや、駆動レバー４０Ｂに付勢力を与えるバネ５９Ｂなどが配置される。バネ５９Ｂの一端は駆動レバー４０Ｂ側に固定され、バネ５９Ｂの他端はラチェット車５０Ｂ側に固定される。ラチェット車５０Ｂの回転量を調整することにより、バネ５９Ｂの付勢力を調整できる。バネ５９Ｂは、電磁石７０Ｂから離れる方向に駆動レバー４０Ｂを付勢する。

円筒部４１ｂ１内には、基板１０に設けられた支軸１１ｂ１が嵌合する。駆動レバー４０Ｂは、支軸１１ｂ１周りに所定の範囲を回転する。支軸１１ｂ１の先端には、ピン１１０により保持板１２０が固定されている。保持板１２０の上面側にはプリント基板１００が固定されている。保持板１２０は、電磁石７０Ａ、７０Ｂを保持する。プリント基板１００は、電磁石７０Ａ、７０Ｂへの通電を制御する。

駆動ピン４３ｂは、ベース部４１ｂから下側に向けて延在している。駆動ピン４３ｂは、駆動アーム３１ｂと嵌合する。基板１０には、支軸１１ｂ１と略同軸上にある支軸１１ｂ２が形成されている。駆動アーム３１ｂは、支軸１１ｂ２に回転可能に嵌合している。駆動アーム３１ｂは、支軸１１ｂ２を支点として所定の範囲を回転する。

保持部４２ｂは、ベース部４１ｂから上方に向けて立設した壁状である。保持部４２ｂには、鉄片４６ｂに嵌合したピン４５ｂが貫通している。ピン４５ｂは、保持部４２ｂに対してピン４５ｂの軸方向に所定範囲を移動可能に貫通している。保持部４２ｂと鉄片４６ｂとの間には、両者が離れるように付勢するバネ４７ｂが配置されている。バネ４７ｂは、鉄片４６ｂが後述する電磁石７０Ｂの鉄芯７６ｂに当接した際の衝撃を吸収する機能を有している。

背面板１８は、基板１０と対向している。基板１０と背面板１８との間に、駆動アーム３１ｂや後幕２０Ｂなどが収納される。背面板１８には、駆動ピン４３ｂを逃すための逃げ孔１８ｂ８、支軸１１ｂ２を逃すための逃げ孔１８ｂ２が形成されている。

電磁石７０Ｂは、鉄芯７６ｂと、鉄芯７６ｂを励磁するためのコイル７９ｂと、コイル７９ｂが巻回されたボビン７２ｂを有している。コイル７９ｂが通電されることにより、鉄芯７６ｂと鉄片４６ｂとの間には磁気的吸引力が発生する。鉄芯７６ｂは、Ｕ字状に形成されている。鉄芯７６ｂの先端部の端面が、鉄片４６ｂに吸着する。コイル７９ｂは、半田によりプリント基板１００に形成されたパターンと導通可能に接続されている。これにより、電磁石７０Ｂとプリント基板１００とは電気的に接続される。

保持板１２０は、平板状の平板部１２１と、平板部１２１から立ち上がった一対の挟持部１２２ｂ、１２５ｂとを有している。保持板１２０は、弾性変形可能な金属製の薄板状である。平板部１２１には、プリント基板１００が固定されている。挟持部１２２ｂ、１２５ｂは、基板１０側に向けて突出するように平板部１２１から立ち上がっている。挟持部１２２ｂ、１２５ｂは、電磁石７０Ｂを挟んで保持している。

図４には、ラチェット車５０Ｂと係合してラチェット車５０Ｂの回転を停止させる係止部材１３０ｂを示している。係止部材１３０ｂは、保持板１２０に一体に形成されている。係止部材１３０ｂは、板バネであり、係止部材１３０ｂの先端部とラチェット車５０Ｂの外周に形成された歯列部の歯が係合することにより、ラチェット車５０Ｂが所定の位置で停止される。尚、ラチェット車５０Ｂは、支軸１１ｂ１の先端側で回転可能に支持されている。

バネ５９Ｂの付勢力は、ラチェット車５０Ｂの停止位置に応じて調整される。バネ５９Ｂは、駆動レバー４０Ｂを常に付勢しており後幕２０Ｂを走行させる。上述したように、ラチェット車５０Ｂの歯列部の歯と係止部材１３０ｂとが係合することによりラチェット車５０Ｂが所定の位置で停止される。従って、ラチェット車５０Ｂの停止可能な位置は、ラチェット車５０Ｂの歯列部の歯のピッチに依存する。尚、ラチェット車５０Ａによって付勢力が調整される、先幕２０Ａを走行させるためのバネ５９Ａについても、同様である。バネ５９Ｂは付勢部材の一例である。

図５Ａは、鉄片４６ｂが鉄芯７６ｂに当接した状態での当接面４６ｂ´、７６ｂ´の拡大図である。鉄片４６ｂの当接面４６ｂ´及び鉄芯７６ｂの当接面７６ｂ´には、いわゆる表面粗さと呼ばれる、微小な凹凸が存在している。当接面４６ｂ´、７６ｂ´の表面粗さは、いわゆるＲａは、例えば０．２ａ程度である。この凹凸の山頂部と谷底部の最大高さ、いわゆるＲｍａｘは、例えば０．８ｓ程度である。この凹凸により、当接面４６ｂ´、７６ｂ´間には表面粗さに起因するエアギャップが生じる。例えば、当接面４６ｂ´と７６ｂ´のそれぞれのＲｍａｘを０．８ｓとすれば、Ｒｍａｘ部同士が突き当たった場合の、一方の谷底から他方の谷底までの距離は１．６μｍとなり、１．６μｍのエアギャップが生じたことになる。このように本実施例では、当接面４６ｂ´と７６ｂ´の全面で表面粗さに起因するエアギャップが生じている。しかしながら、本実施例では、当接面４６ｂ´、７６ｂ´に磁性流体Ｍが、当接面４６´、７６´のそれぞれの凹凸を覆う程度に塗布されている。このため、当接面４６ｂ´、７６ｂ´が当接した状態では両者間に磁性流体Ｍが充填されてエアギャップが生じることが抑制される。尚、電磁石７０Ａの鉄芯の当接面と駆動レバー４０Ａの鉄片の当接面にも同様の磁性流体Ｍが塗布されている。

磁性流体Ｍは、流体である油と固体である磁性粒子とを含む。油は、例えば炭化水素系油、エステル系油、フッ素系油の少なくとも一つを含む。磁性粒子は、例えば酸化鉄である。尚、磁性粒子の直径は、例えば０．０２μｍ以下である。

図５Ｂは、本実施例とは異なる比較例での鉄片４６ｂｘが鉄芯７６ｂｘに当接した状態での当接面４６ｂｘ´、７６ｂｘ´の拡大図である。本実施例と異なり、比較例では当接面４６ｂｘ´、７６ｂｘ´には磁性流体Ｍは塗布されていない。このため、当接面４６ｂｘ´、７６ｂｘ´が当接した状態で両者間にエアギャップＡＧが生じて、両者間には空気層が形成される。エアギャップＡＧは例えば１．６μｍ程度である。ここで、空気層の透磁率は、磁性流体Ｍの透磁率よりも小さい。磁性流体Ｍ内には磁性粒子が含まれているからである。このため、鉄片４６ｂｘ、鉄芯７６ｂｘ間の吸着力が低下する恐れがある。

なお、磁性粒子の直径が、例えば表面粗さの最大高さＲｍａｘよりも大きい場合には、磁性粒子が凹凸に充填された際に、凸部の頂点を超えてしまうことが考えられる。このような磁性粒子同士が当接して、当接面４６ｂ´、７６ｂ´の当接を阻害すると、今度は磁性粒子に起因するエアギャップが発生して吸着力が低下する恐れがある。したがって、磁性粒子の径は、磁性粒子が凹凸に充填された際に、凸部の頂点を超えないものを適宜選択するのが好ましい。

例えば、表面粗さを測定して、頂点から、谷底までの間隔が最小のものを選択して、それよりも磁性粒子の直径が小さければ、充填された際に、磁性粒子が凸部の頂点を超えることはない。本実施形態では凹凸に塗布されている磁性流体の径は凸部の頂点を超えることがないものが選択されており、当接面４６ｂ´、７６ｂ´の当接を阻害することがないため、磁性粒子によるエアギャップが発生する恐れが少ない。

図６は、本実施例と比較例との吸着力を示したグラフである。図６では、縦軸が吸着力を示し、横軸は電磁石に印加される電流値を示している。本実施例と比較例とについて、電磁石に印加する電流値が高い場合と低い場合とについて示している。尚、電圧値は同じである。線分Ｃは、本実施例の吸着力を示し、線分Ｃｘは比較例の吸着力を示している。電流値が高い場合には、比較例の吸着力は本実施例の吸着力よりも若干小さい。具体的には、比較例の吸着力は本実施例の吸着力よりも３パーセント程度低下している。しかしながら、電流値が低い場合には、比較例の吸着力は本実施例の給略力よりも大きく低下している。具体的には、比較例の吸着力は本実施例の吸着力よりも１０〜２０パーセント程度低下する。

吸着力が低下すると、電磁石７０Ｂの、コイル７９ｂへの通電が遮断されてから、実際に鉄心７６ｂと鉄片４６ｂが離反するまでのタイミングが早くなる。具体的には、レリーズボタンが押されてから、後幕２０Ｂが展開して開口１１を閉鎖するタイミングが早くなる。このため露出時間が短くなってしまう恐れがある。

本実施例では、当接面４６ｂ´、７６ｂ´間に磁性流体Ｍを塗布することにより、エアギャップが生じることを抑制し、吸着力の低下が抑制されている。これにより、駆動レバー４０Ｂを初期位置で安定して保持でき、駆動レバー４０Ｂの誤動作などが防止される。また、消費電力抑制等の観点から電磁石７０Ｂへの印加される電流値が低く設定されている場合であっても、吸着力の低下が抑制される。したがって露出時間の変動が抑制される。

比較例の場合、当接面４６ｂｘ´、７６ｂｘ´の当接の繰り返しによって当接面４６ｂｘ´、７６ｂｘ´が磨耗して、磨耗粉が発生する恐れがある。また当接面４６ｂｘ´、７６ｂｘ´にさびが生じる恐れもある。本実施例の場合、磁性流体Ｍにより当接面４６ｂ´、７６ｂ´が覆われるので磨耗が抑制される。これにより、磨耗粉やさびの発生が抑制される。また、当接面４６ｂ´、７６ｂ´が磨耗して磨耗粉が生じたとしても、磨耗粉は磁性流体Ｍに含有される。これにより、磨耗粉の飛散が抑制される。

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。

電磁石７０Ａ、７０Ｂの少なくとも一方が自己保持型ソレノイドであってもよい。尚、自己保持型ソレノイドは、非通電状態で鉄片を吸着可能であり、通電状態で鉄片へ作用する吸着力が弱まる。自己保持型ソレノイドは、ヨーク、ヨークに取り付けられたコイルボビン、コイルボビンに巻回されたコイル、ヨークに固定された永久磁石、を含む。ヨークに永久磁石が設けられているので、ヨークも磁石として作用する。これにより、自己保持型ソレノイドは、非通電状態でも鉄片を吸着可能となる。

１ フォーカルプレーンシャッタ
１０ 基板
１１ 開口
２０Ａ 先幕
２０Ｂ 後幕
２１ａ〜２４ａ、２１ｂ〜２４ｂ 羽根
３１ａ、３１ｂ 駆動アーム
４０Ａ、４０Ｂ 駆動レバー
４６ｂ 鉄片
４６ｂ´、７６ｂ´ 当接面
７０Ａ、７０Ｂ 電磁石
７６ｂ 鉄芯

Claims (2)

1. 開口を有する基板と、
   前記開口を開閉可能な幕と、
   鉄芯を有し前記基板に支持された電磁石と、
   前記鉄芯により吸着保持される鉄片を有し前記基板に揺動可能に支持され前記幕を駆動するための駆動レバーと、
   前記鉄芯から前記鉄片が離れるように前記駆動レバーを付勢して前記幕を走行させる付勢部材と、
   前記鉄芯及び前記鉄片の当接面に塗布された磁性流体と、を備えたフォーカルプレーンシャッタ。
2. 請求項１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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