JP2016161839A - シャッタ装置およびそれを備える撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタ地板の軸の直角度を悪化させることなく、露光時間が安定したシャッタ装置および撮像装置を提供すること。【解決手段】開口および軸が形成されるシャッタ地板と、開口を開閉するシャッタ羽根と、軸に軸支され、シャッタ羽根を駆動する駆動部材と、軸との間に隙間が形成された状態で配置されるラチェット部材と、第１端が駆動部材に係止され、第２端がラチェット部材に係止され、駆動部材を付勢する駆動バネと、軸の先端に係合するとともに、ラチェット部材を保持する補助地板と、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、シャッタ装置および撮像装置に関する。

フォーカルプレーンシャッタは、撮影時にシャッタ羽根を設定した速度で走行させるために、シャッタ羽根と連結して作動する駆動部材を回転させる羽根駆動バネの付勢力を調整する必要がある。そこで、駆動部材と、駆動部材と同軸に配置されるラチェットとの間に羽根駆動バネを配置し、ラチェットを回転させて羽根駆動バネのラチェット爪との係合位置を変えることで、羽根駆動バネの付勢力を調整する。

特許文献１に開示されたシャッタ装置は、シャッタ地板に形成された軸に駆動部材とラチェットが軸支される。羽根駆動バネの一端は、ラチェットに形成されたスリットに係止される。また、ラチェットに形成されたラチェット歯は、補助地板に形成された係合爪部に係合される。この構成によると、補助地板の係合爪部がラチェットに与えられる羽根駆動バネの付勢力を受け、ラチェットを軸支するシャッタ地板の軸がその反力を受ける。

特開２０１２−１１３１１３号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、シャッタ地板の軸の直角度は悪化する。特に、曲げ強さは温度依存性を有しているため、温度によってその直角度は変化してしまう。このとき、シャッタ羽根を作動させる際の軸およびその台座と駆動部材との摺動摩擦が変わるため、シャッタ羽根を設定した速度で走行させることができなくなってしまう。これにより、露光時間が大きく変化してしまう。

このような課題に鑑みて、本発明は、シャッタ地板の軸の直角度を悪化させることなく、露光時間が安定したシャッタ装置および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としてのシャッタ装置は、開口および軸が形成されるシャッタ地板と、前記開口を開閉するシャッタ羽根と、前記軸に軸支され、前記シャッタ羽根を駆動する駆動部材と、前記軸との間に隙間が形成された状態で配置されるラチェット部材と、第１端が前記駆動部材に係止され、第２端が前記ラチェット部材に係止され、前記駆動部材を付勢する駆動バネと、前記軸の先端に係合するとともに、前記ラチェット部材を保持する補助地板と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、シャッタ地板の軸の直角度を悪化させることなく、露光時間が安定したフォーカルプレーンシャッタを提供することができる。

本発明の実施形態に係るシャッタ装置の一例であるフォーカルプレーンシャッタが搭載された撮像装置の斜視図である。 撮像装置のブロック図である。 フォーカルプレーンシャッタの分解斜視図である。 フォーカルプレーンシャッタの背面図である。 カムギアの正面図である。 羽根駆動部材の側面図である。 羽根駆動部材の分解斜視図である。 実施例１のシャッタ地板の軸の断面図である。 補助地板とラチェットを拡大した正面図である。 補助地板の斜視図である。 フォーカルプレーンシャッタの背面図である。 図１１のＡ−Ａ線断面図である。 フォーカルプレーンシャッタの一部を拡大した図である。 図１３のＡ−Ａ線断面図である。 緩衝部材をシャッタ地板に取り付ける直前の状態を示した斜視図である。 補助地板への取り付け方向から見た電磁石を示している図である。 羽根群の動作図である。 フォーカルプレーンシャッタおよび撮像素子の動作タイミングを示す図である。 実施例２のラチェットの斜視図である。 実施例２のシャッタ地板の軸の断面図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の実施形態に係るシャッタ装置の一例であるフォーカルプレーンシャッタが搭載された撮像装置１００の斜視図である。撮像装置１００の上面には、電源ボタン１１０、レリーズボタン１３０、ストロボ装置などの撮影アクセサリーを取り付けるアクセサリーシュー１４０が設けられている。レンズマウント１５０は、撮影用レンズ（不図示）の取り付け部である。撮像装置１００はレフレックスミラーが廃止されたミラーレスタイプの撮像装置であるため、ライブビュー表示のため撮影待機の状態でシャッタ幕は開いている。そのため、図１に示されるように、撮影用レンズを取り外した状態において撮像素子３の撮像面は露出している。

図２は、撮像装置１００のブロック図である。フォーカルプレーンシャッタ（シャッタ装置）２は、撮影光路上において被写体からの光を結像する撮像レンズ１とＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子３との間に設けられ、撮像素子３の電子先幕動作と連動して撮像素子３を露光する時間を調節する。撮像素子３は、撮像レンズ１により結像された被写体像を光電変換する。撮像素子３から出力されたアナログ画像信号は、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）４によりデジタル信号に変換される。ＡＦＥ４から出力されたデジタル画像信号には、ＤＳＰ（Ｄｉｓｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｒ）５によって各種画像処理や圧縮・伸張処理などが行われる。記録媒体６は、ＤＳＰ５により処理された画像データを記録する。表示部７は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等が使用され、撮影した画像や各種メニュー画面などを表示する。ＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）８は、撮像素子３に駆動信号を供給する。ＲＡＭ１０は、ＤＳＰ５に接続され、画像データなどを一時的に記憶する。シャッタ駆動回路１１は、フォーカルプレーンシャッタ２を駆動する。ＣＰＵ９は、ＡＦＥ４、ＤＳＰ５、ＴＧ８、およびシャッタ駆動回路１１の制御を行う。電圧検出手段９１は、撮像装置１００の電源電圧を検出する。温度検出手段９２は、撮像装置１００の温度を検出する。位相検出手段９３は、フォーカルプレーンシャッタ２の内部に設けられ、羽根位相検出手段とカム位相検出手段から構成される。レンズ制御手段９４は、撮像レンズ１の焦点距離、絞り径、瞳径、および瞳と撮像素子３の距離等のレンズ情報をＣＰＵ９に出力するとともに、ＣＰＵ９による制御に応じて絞りやレンズ等を駆動する。各検出手段の検出結果は、ＣＰＵ９に入力される。

図３は、フォーカルプレーンシャッタ２の分解斜視図である。図３（ａ）はフォーカルプレーンシャッタ２を撮像素子３が取り付けられる側（以下、背面という）から見た分解斜視図、図３（ｂ）は撮影用レンズが取り付けられる側（以下、正面という）から見た分解斜視図である。図４は、フォーカルプレーンシャッタ２の背面図である。図面の見易さのために、補助地板２０５とカバー板２０６は省略している。シャッタ地板２０１は、撮像装置１００の内部に固定されており、羽根群（シャッタ羽根）２３０の駆動機構を構成する各部品が取り付けられている。羽根駆動部材２０２、カムギア２０３およびチャージレバー２６０は、それぞれシャッタ地板２０１に回転自在に軸支されている。モータ２２０は、出力軸が撮影光軸と平行になるようにシャッタ地板２０１に取り付けられている。モータ２２０から減速ギア列を介して伝達される駆動力によって、カムギア２０３は回動する。本実施形態では、カムギア２０３に伝達された駆動力がチャージレバー２６０を介して羽根駆動部材２０２に伝わることでチャージ動作およびチャージ解除動作を行う。

補助地板２０５は、シャッタ地板２０１の軸２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０１ｅの先端に係合することで、シャッタ地板２０１に取り付けられている。補助地板２０５には、保持電磁石２５０がビス（不図示）により固定されている。カバー板２０６は、補助地板２０５と同一側において、シャッタ地板２０１に固定されている。カバー板２０６の中央部には、組み立てた際にシャッタ地板２０１に形成された開口部２０１ｐと対応する位置に開口２０６ａが形成されている。シャッタ地板２０１とカバー板２０６との間には、羽根駆動部材２０２に取り付けられた羽根群２３０を配置する羽根室が形成されている。

羽根群２３０は、それぞれ黒色塗料が塗布された金属板で作られた１番羽根２３１、２番羽根２３２、３番羽根２３３、４番羽根２３４を備える。１番羽根２３１の走行方向の先端（以下、開口形成端という）と開口部２０１ｐによって、開口領域が形成される。それぞれの羽根は、羽根アーム部材であるメインアーム（第１のアーム）２３５とサブアーム（第２のアーム）２３６に回転可能に軸支され、平行リンクを形成している。メインアーム２３５とサブアーム２３６は、羽根群２３０の走行方向において、順に開口形成端側から配置されている。サブアーム２３６は、シャッタ地板２０１に設けられた軸に回転可能に軸支されており、羽根群２３０が走行する方向へ付勢する羽根ガタ寄せバネ（不図示）が取り付けられている。

図５は、カムギア２０３の正面図である。図６は羽根駆動部材２０２の側面図、図７は羽根駆動部材２０２の分解斜視図である。カムトップ部２０３ａ、カム傾斜部２０３ｂおよびカム部２０３ｃは、カムギア２０３の回動に応じて、チャージレバー２６０に設けられたチャージコロ（第２のチャージコロ）２０４ｂに当接して、チャージレバー２６０を回動させる。チャージコロ２０４ｂは、オーバーチャージを調整し、オーバーチャージが所定の規格から外れたとき交換される。図４に示すように、チャージコロ２０４ｂは、カムギア２０３のフランジ部２０３ｄに重なり合っているため、外すことができない。この構成により、カムギア２０３を外すだけでチャージコロ２０４ｂを交換してオーバーチャージ量を調整することが可能である。そのため、部品点数を多くすることなく、組立が容易になる。チャージレバー２６０は、羽根駆動部材２０２を回動させる際に、羽根駆動部材２０２に設けられたチャージコロ（第１のチャージコロ）２０４ａに当接して往復運動を行う。チャージレバー２６０には、チャージレバー２６０と羽根駆動部材２０２が離れるように付勢するチャージレバー戻しバネ（不図示）が取り付けられている。

チャージコロカバー２１４は、可撓性を有し、断面がコの字形状をしている。また、チャージコロカバー２１４には、第１の穴２１４ａおよび第２の穴２１４ｂが形成されている。第１および第２の穴２１４ａ，２１４ｂは、中心軸が異なるように形成されている。羽根駆動部材２０２には、第１の突起部２０２ｅおよび第２の突起部２０２ｆが設けられている。第２の突起部２０２ｆは、第１の突起部２０２ｅの中心軸と平行な軸に沿って、第１の突起部２０２ｅの突出方向とは反対方向へ形成されている。第１および第２の突起部２０２ｅ，２０２ｆの各中心軸間の距離は、羽根駆動部材２０２の嵌合部２０２ｄの中心軸と第１の突起部２０２ｅの中心軸との距離よりも短い。

羽根駆動部材２０２にチャージコロカバー２１４を取り付ける際、チャージコロ２０４ａを第１の突起部２０２ｅに嵌めこんでおく。その状態で、第１および第２の穴２１４ａ，２１４ｂを、それぞれ第１および第２の突起部２０２ｅ，２０２ｆに係合させる。そうすることで、チャージコロ２０４ａは、チャージレバー２６０に当接するとともに、チャージコロカバー２１４に回転可能に保持される。チャージコロカバー２１４は、羽根駆動部材２０２に一度取り付けられると、回転することができなくなる。すなわち、チャージコロ２０４ａは一意的に位置決めされるので、組立性が向上する。本実施形態では、羽根駆動バネ２４１とは関係なくチャージコロ２０４ａを固定しているため、羽根走行動作の精度に影響を与えない。前述したように、チャージコロ２０４ｂがオーバーチャージを調整するため、チャージコロ２０４ａは交換不要である。そのため、羽根駆動部材２０２のイナーシャを変化させることがなく、羽根群２３０の走行特性が安定する。

カムギアによって羽根駆動部材をチャージ動作およびチャージ解除動作を行う構成では、カムギアと羽根駆動部材の衝突を避けるために、カムギアを光軸から離れた位置に配置しなければならない。そのため、カムギアを大きくする必要がある。また、カムギアは１回転させる必要があるので、シャッタユニットが大型化してしまう。そこで、本実施形態では、チャージレバー２６０を羽根駆動部材２０２よりも光軸から離れた側に配置し、カムギア２０３を羽根駆動部材２０２よりも光軸に近い側に配置している。また、チャージレバー２６０は、往復運動することで、羽根駆動部材２０２をチャージしている。そのため、フォーカルプレーンシャッタ２を小型化することができる。

また、チャージレバー２６０の回転中心からチャージコロ２０４ｂとの当接部までの距離は、チャージレバー２６０の回転中心からチャージコロ２０４ａとの当接部までの距離に比べて短い。これにより、カムギア２０３のチャージ量を増幅して羽根駆動部材２０２をチャージすることができる。そのため、チャージレバー２６０の往復運動範囲が小さくなるので、フォーカルプレーンシャッタ２を小型化することができる。

図８はシャッタ地板２０１の軸２０１ａの断面図、図９は補助地板２０５とラチェット（ラチェット部材）２４０を拡大した正面図である。メインアーム２３５に形成された回転穴部２３５ｂは、羽根駆動部材２０２の嵌合部２０２ｄと嵌合する。メインアーム２３５と羽根駆動部材２０２は軸２０１ａを中心に回動するため、個々に回転軸を設けた場合に比べてフォーカルプレーンシャッタ２を小型化可能である。図３（ｂ）に示すように、羽根駆動部材２０２の先端部に形成された駆動ピン２０２ａは、メインアーム２３５に形成された穴２３５ａと連結し、シャッタ地板２０１に形成された長穴部２０１ｇを貫通する。羽根駆動部材２０２の回動に伴い駆動ピン２０２ａが長穴部２０１ｇに沿って移動すると、メインアーム２３５は回転穴部２３５ｂを中心に回動する。メインアーム２３５の回動によって、羽根群２３０は、開口部２０１ｐが被写体光束を通過させる開口状態あるいは被写体光束を遮断する閉口状態との間を移動する。すなわち、羽根群２３０は、開口部２０１ｐを開閉するように移動する。羽根群２３０はメインアーム２３５に嵌合しているがメインアーム２３５および羽根駆動部材２０２と一体となって回転するため、羽根群２３０に発生する摺動摩擦は低減される。

ラチェット２４０は、中心軸が軸２０１ａと同軸となるように配置されている。ラチェット２４０は、ラチェット歯２４０ａが補助地板２０５の係合部２０５ａに係合することで、把持されている。羽根駆動部材２０２とラチェット２４０との間には、ねじりコイルバネである羽根駆動バネ（弾性部材）２４１が配置されている。羽根駆動バネ２４１の第１端は羽根駆動部材２０２に係止され、羽根駆動バネ２４１の第２端はラチェット２４０に形成されたスリット２４０ｂに係止されている。そのため、羽根駆動バネ２４１は、羽根駆動部材２０２を図４において時計方向へ付勢する。また、羽根群２３０を設定速度で走行させるために、ラチェット２４０を回転させて、ラチェット爪２０５ｂと係合するラチェット歯２４０ａの位置を変えることで羽根駆動バネ２４１の付勢力を調整する。

ラチェット２４０は、図９において反時計方向へ回転する力で付勢されている。ラチェット爪２０５ｂは、その回転する力を矢印Ａに示されるように受けることで、ラチェット２４０の回転を止めている。補助地板２０５の係合部２０５ａは、その反力を矢印Ｂに示されるようにラチェット２４０の係合部２４０ｃに係合することで受けている。係合部２４０は、軸２０１ａの突出方向において、ラチェット歯２４０ａよりも補助地板２０５側に形成されている。また、係合部２４０ｃは、ラチェット２４０の径方向において、ラチェット歯２４０ａよりも外側に延出するように形成されている。本実施形態では、図８に示されるように、ラチェット２４０の内周部２４０ｄと軸２０１ａとの間には、隙間が形成されている。そのため、羽根駆動バネ２４１による力は、軸２０１ａには影響しない。軸２０１ａの直角度は常に維持されるため、曲げ強さが特に下がる高温下でも直角度の変化は起きない。したがって、羽根駆動部材２０２と、軸２０１ａおよびシャッタ地板２０１との摺動摩擦の関係は偏ることなく安定するため、羽根群２３０は温度に影響されずに設定速度で走行可能となる。

また、ラチェット爪２０５ｂは、弾性力を有し、ラチェット２４０を矢印Ｃに示す方向へ付勢する。補助地板２０５には、ラチェット２４０がラチェット爪２０５ｂによって付勢された際に当接する当接部２０５ｃが設けられている。そのため、当接部２０５ｃは、ラチェット２４０を把持可能となる。羽根駆動バネ２４１は、外周面にラチェット歯２４０ａが形成されている第１の円筒部２４０ｅと、内周面に内周部２４０ｄが形成されている第２の円筒部２４０ｆとの間に配置されている。従来、羽根駆動バネ２４１を羽根駆動部材２０２に配置した状態の上からラチェット２４０を取り付け、その後、補助地板２０５をセットしていた。しかしながら、羽根駆動バネ２４１がいずれにも嵌合していないために不安定であり、ラチェット２４０および補助地板２０５をセットするのが困難であった。本実施形態では、羽根駆動バネ２４１はあらかじめラチェット２４０の内周部にセットし、ラチェット２４０が補助地板２０５に把持された状態となる。そして、それらの部品を羽根駆動部材２０２とシャッタ地板２０１にセットすることができるので、組立性が向上する。

第１の光学検出手段２０７ａおよび第２の光学検出手段２０７ｂは、非接触式の位相検出手段であり、補助地板２０５に取り付けられている。本実施形態では、第１および第２の光学検出手段２０７ａ，２０７ｂとしてフォトインタラプタを使用している。羽根駆動部材２０２には被検出部２０２ｃが形成されており、第１の光学検出手段２０７ａと被検出部２０２ｃによって、羽根位相検出手段を構成する。羽根位相検出手段は、第１の光学検出手段２０７ａを遮光することで、羽根駆動部材２０２の回転位置を検出する。そうすることで、羽根群２３０の開口部２０１ｐでの位置を検出可能となる。本実施形態では、羽根駆動部材２０２のチャージ完了時に遮光するように構成されている。すなわち、羽根位相検出手段は、遮光時（チャージ完了時）はＨ、非遮光時（走行完了時）はＬを検出する。

カムギア２０３には、カム面が形成された面とは反対側の面に被検出部２０３ｅが形成されている。第２の光学検出手段２０７ｂと被検出部２０３ｅによって、カム位相検出手段を構成する。カム位相検出手段は、カムトップおよびカムボトムの位相に合わせて第２の光学検出手段２０７ｂを遮光することで、カムギア２０３の回転位置を検出する。カム位相検出手段は、遮光時はＨ、非遮光時はＬを検出する。

カム位相検出手段の構成について図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、フレキシブル基板２７０が取り付けられた状態の補助地板２０５の斜視図である。図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は背面図である。図１１は、フレキシブル基板２７０が取り付けられた状態のフォーカルプレーンシャッタ２の背面図である。図１２は、図１１のＡ−Ａ線断面図である。軸２０１ｃは、図１２に示されるように、カムギア２０３の回転中心軸であり、補助地板２０５に係合している。補助地板２０５には、フレキシブル基板２７０が取り付けられている。フレキシブル基板２７０には、第２の光学検出手段２０７ｂが設けられている。そのため、被検出部２０３ｅの位置によって、第２の光学検出手段２０７ｂを設置する位置が変わると同時に、フレキシブル基板２７０の配線も変わる。被検出部２０３ｅは、図１２に示されるように、軸２０１ｃの突出方向と平行な方向に沿って設けられているため、第２の光学検知手段２０７ｂは軸２０１ｃの近傍に配置可能となる。このとき、図１０に示されるように、フレキシブル基板２７０の配線を簡略化にすることができるため、小型化することができる。

接触式の位相検出手段を用いてカムギア２０３の回転位置を検出する場合、位相検出手段をカム面に設ける必要がある。その場合、フレキシブル基板２７０の配線が複雑になってしまい、大型化してしまう。また、非接触式の位相検出手段を用いて検出する場合、接触式の位相検出手段とは異なりゴミや油などによる検出不良やチャタリング等によるフレキのパターン削れといった経年劣化が発生することがないため、信頼性が向上する。

カムギア２０３にカムトップおよびカムボトムそれぞれを検出するように２つの遮光部を設けても回転位置を検出できる。その場合、２つの遮光部を第２の光学検知手段２０７ｂに接触しないように配置する必要があり、カムギア２０３が大きくなってしまう。さらに、カムギア２０３は１回転するため、フォーカルプレーンシャッタ２は遮光部を配置するために大きくなった半径の２倍の大きさだけ大型化してしまう。本実施形態では、遮光部として被検出部２０３ｅをカムギア２０３に１つだけ形成している。被検出部２０３ｅはカム面およびギアより回転中心側に配置されているため、フォーカルプレーンシャッタ２を小型化することができる。

羽根駆動部材２０２は往復運動をするため、フォーカルプレーンシャッタ２は被検出部２０２ｃの走行軌跡分だけ大きくなる。また、被検出部２０２ｃは、回転運動をするカムギア２０３にもう１つの遮光部を設けるよりも設計の自由度がある。そのため、被検出部２０２ｃは、撮像装置１００内のスペースに合わせて配置することができ、撮像装置１００の小型化にも寄与する。

図１３は、フォーカルプレーンシャッタ２の背面図の一部を拡大した図である。図１４は、図１３のＡ−Ａ線断面であり、上方が羽根室外側、下方が羽根室内側である。図１５は、緩衝部材２４２をシャッタ地板２０１に取り付ける直前の状態を示した羽根室内側から見た斜視図である。緩衝部材２４２は、長穴部２０１ｇの第１端に取り付けられ、ゴム等の材質にて形成されている。羽根駆動部材２０２が露光完了時において、駆動ピン２０２ａが緩衝部材２４２に衝突することで、緩衝部材２４２は羽根駆動部材２０２の衝撃を吸収する。そのため、緩衝部材２４２は、羽根駆動部材２０２の耐久性を向上させるとともに、駆動完了時のバウンドを抑制することができる。長穴部２０１ｇには、円弧状の縁に沿って、羽根室外側には第１の凸部２０１ｈ、一対の凹部（第２の凹部）２０１ｉが形成され、羽根室内側には一対の凹部（第１の凹部）２０１ｊが形成されている。また、緩衝部材２４２には、羽根室外側に凹部（第３の凹部）２４２ｈが形成され、羽根室内側に一対の凸部（第３の凸部）２４２ｉおよび一対の凸部（第２の凸部）２４２ｊが形成されている。

緩衝部材２４２を長穴部２０１ｇに取り付ける場合、まず、緩衝部材２４２の凹部２４２ｈをシャッタ地板２０１の凸部２０１ｈの下側に挿入する。このとき、緩衝部材２４２の一対の凸部２４２ｊがシャッタ地板２０１に形成された一対のテーパ面２０１ｋ上に位置する。次に、緩衝部材２４２の一対の凸部２４２ｊがシャッタ地板２０１の一対の凹部２０１ｊに嵌まるように緩衝部材２４２を変形させて挿入する。取り付け後、緩衝部材２４２には原形に戻ろうとする力が働くため、緩衝部材の凹部２４２ｈ、一対の凸部２４２ｉ、一対の凸部２４２ｊはそれぞれシャッタ地板２０１の凸部２０１ｈ、凹部２０１ｉ、凹部２０１ｊと当接する。このとき、図１４に示されるように、緩衝部材２４２は、シャッタ地板２０１の板厚内に配置されていてシャッタ地板２０１の羽根室外側には突き出ていない。そのため、シャッタ地板２０１に取り付けられている他の構成部材が干渉することもなく、設計上の制約を受けない。以上の構成により、上下方向の振動が加えられたとしても、緩衝部材２４２はシャッタ地板２０１の板厚内に配置される。

また、本実施形態では、緩衝部材２４２は、以下の条件を満足している。Ｌは、駆動ピン２０２ａと緩衝部材２４２との当接部分であってシャッタ地板２０１に最も近い部分２４２ｍと第３の凸部２０１ｈの先端２０１ｍとの距離であり、Ｒは取り付け方向における駆動ピン２０２ａの長さである。

Ｌ＞Ｒ
上記条件を満たすことにより、緩衝部材２４２の強度をより強くすることができるため、羽根駆動部材２０２の耐久性を向上させることができる。

図１６は、補助地板２０５への取り付け方向から電磁石２５０を見た図である。ヨーク２５１は、第１の脚部と第２の脚部を備えた略Ｕ字形状である。第１の脚部には、コイル２５３が巻回されたボビン２５２が設けられている。ボビン２５２には、コイル２５３の両端のそれぞれに接続された端子ピン２５４ａ，２５４ｂが形成されている。羽根駆動部材２０２には、図３（ａ）に示されるように、アマチャ支持部２０２ｂが設けられている。アマチャ支持部２０２ｂに形成された貫通孔部（不図示）には、アマチャ２１２の吸着面に対して略直交方向に延び、アマチャ２１２に対して一体的に取り付けられたアマチャ軸が係合している。アマチャ軸の外周には圧縮バネ（不図示）が配置されており、圧縮バネはアマチャ２１２およびアマチャ支持部２０２ｂを互いに引き離す方向へ付勢する。端子ピン２５４ａ，２５４ｂの間に電圧が加えられると、コイル２５３は磁束を発生する。このとき、第１の脚部の吸着面２５１ａおよび第２の脚部の吸着面２５１ｂは、アマチャ２１２との吸着面として機能する。

本実施形態におけるヨーク２５１とアマチャ２１２で形成される磁気回路においては、アマチャ２１２の断面積が最も小さくなる。そのため、磁気回路に発生する磁束は、アマチャ２１２の断面における磁束密度が飽和する量によって決定される。本実施形態では、アマチャ２１２を羽根駆動部材２０２の慣性モーメントを小さくしつつ、剛性、強度等が弱くなり過ぎない程度の大きさに設計している。

通常、磁気回路中においては、空気中への漏洩磁束が存在する。吸着面２５１ａはアマチャ２１２よりも磁束の発生源であるコイル２５３に近いため、吸着面２５１ａに発生する磁束量Φ_Ｙ１はアマチャ２１２の断面に発生する磁束量Φ_Ａよりも多くなる。一方、吸着面２５１ｂはアマチャ２１２よりもコイル２５３から離れているため、吸着面２５１ｂに発生する磁束量Φ_Ｙ２はアマチャ２１２の断面に発生する磁束量Φ_Ａよりも少なくなる。

ヨーク２５１のそれぞれの吸着面に作用する磁気的な吸着力は、次式を用いて表すことができる。Ｆは吸着面に作用する吸着力、μは透磁率、Ｂは吸着面の磁束密度、Ｓは吸着面の面積、Φは磁束量である。

上述したように、吸着面２５１ａと吸着面２５１ｂに発生する磁束量は、Φ_Ｙ１＞Φ_Ｙ２である。そこで、本実施形態では、それぞれの面で発生する吸着力を等しくなるように、吸着面２５１ｂの面積を吸着面２５１ａの面積よりも小さくしている。そのため、コイルへの通電を停止してから露光を開始する際、アマチャ２１２を吸着面２５１ａ，２５１ｂから同時に離反させることができる。そのため、羽根駆動部材２０２が駆動するまでの時間が一定となり、露光時間のバラつきを抑制することができる。なお、アマチャ２１２およびヨーク２５１のうち少なくとも一方は、パーマロイ合金で構成されている。

次に、本実施形態の撮像動作について、図１７，１８を用いて説明する。図１７は、羽根群２３０の動作図であり、図面の見易さのために補助地板２０５とカバー板２０６は省略している。図１７（ａ）は、羽根駆動部材２０２のオーバーチャージ状態、すなわち、撮像装置１００が停止している状態およびライブビュー状態を示している。図１７（ｂ）は羽根群２３０の走行前待機状態、図１７（ｃ）は羽根群２３０の走行完了状態を示している。図１７（ｄ）は、図１７（ａ）から図１７（ｃ）の状態に至る露光過程において、開口形成端２３１ａが開口部２０１ｐの略半分を遮光した状態を示している。図１８は、フォーカルプレーンシャッタ２および撮像素子３の各構成部品の動作タイミングを表した図である。図１８の（１）〜（１１）は、各動作状態に対応している。

図１８（１）では、フォーカルプレーンシャッタ２は、図１７（ａ）に示されるオーバーチャージ状態である。羽根群２３０は重畳しているため、被写体光束は開口部２０１ｐを通過する。撮像装置１００では、ライブビュー撮像動作が行われ、撮像素子３に入射した被写体像が画像表示部（不図示）に表示される。このとき、羽根位相検出手段とカム位相検出手段はそれぞれ、Ｈとなっているか確認を行う。すなわち、羽根駆動部材２０２がチャージ完了状態であることとカムギア２０３がカムトップであることの確認を行う。もし、羽根位相検出手段とカム位相検出手段の少なくともいずれか一方がＬである場合、どちらもＨとなるようにモータ２２０を通電する。本実施形態では、一つのカム位相検出手段がカムギア２０３の回転位置を検出するため、カムトップとカムボトムのどちらもＨとなる。その状態で羽根検出手段が羽根駆動部材２０２の回転位置を検出し、羽根駆動部材２０２がチャージ完了状態であることを確認する。

レリーズ動作の開始（図１８（２））により、コイル２５３に通電し、ヨーク２５１に磁力を発生させる。そうすることで、ヨーク２５１とアマチャ２１２が吸着状態になる。ヨーク２５１とアマチャ２１２が吸着状態となった後、モータ２２０を通電し、カムギア２０３を反時計方向へ回転させる。チャージコロ２０４ｂはカムギア２０３のカムトップ部２０３ａからカム傾斜部２０３ｂに移動し、カム位相検出手段はＬを検出する。チャージコロ２０４ｂがカム傾斜部２０３ｂを摺動すると、チャージレバー２６０は徐々に退避してオーバーチャージ状態が解除される。カム位相検出手段はＨを検出して、モータ２２０は停止する。フォーカルプレーンシャッタ２は、図１７（ｂ）に示される羽根群２３０の走行前待機状態となる（図１８（３））。

撮像素子３の全画素をリセット状態にした後（図１８（４））、電子先幕走査を開始する（図１８（５））。電子先幕走査は、羽根群２３０の走行特性に合わせた走査パターンとなっている。設定されたシャッタ秒時に対応する時間が経過した後、コイル２５３の通電を切る（図１８（６））。このとき、ヨーク２５１とアマチャ２１２との間に働いていた吸着力は消滅する。羽根駆動部材２０２は、羽根駆動バネ２４１に付勢され、時計方向へ回動し始める。その際、ヨーク２５１とアマチャ２１２の２つの吸着面に働いていた吸着力は等しいため、２つの吸着面は略同時に離反する。したがって、コイル２５３への通電が切られたときの羽根駆動部材２０２の駆動タイミングのばらつきが抑制される。

図１７（ａ）の状態から図１７（ｃ）の状態に至る露光過程において、メインアーム２３５の駆動力被伝達部２３５ｃを介して、１番羽根２３１に駆動力が伝達される。駆動力被伝達部２３５ｃは１番羽根２３１の重心より露光方向において先行する位置に設けられているため、１番羽根２３１はメインアーム２３５により牽引されて走行する。羽根駆動部材２０２は駆動力被伝達部２３５ｃを介して一番羽根２３１を走行させるため、開口形成端２３１ａは光軸方向にブレることなく安定して移動する。１番羽根２３１はサブアーム２３６を牽引して走行するので、サブアーム２３６はメインアーム２３５に牽引されながら動作する。２番羽根２３２、３番羽根２３３、４番羽根２３４も順次１番羽根２３１と同様に走行する。走行量は、１番羽根２３１、２番羽根２３２、３番羽根２３３、４番羽根２３４の順に少なくなる。

本実施形態では、メインアーム２３５に形成された穴２３５ａは、メインアーム２３５の回転中心である軸２０１ａと１番羽根２３１の軸支されている部分とを結んだ略直線上に形成されている。そのため、図１７（ｄ）に示される矢印のように、軸２０１ａと１番羽根２３１が軸支されている部分とを結んだ直線の法線方向、すなわち羽根群２３０の走行方向と、駆動ピン２０２ａの回動軌跡の中央における接戦方向が略同一となる。そのため、羽根駆動部材２０２の駆動力は、開口部２０１ｐを半分遮光した状態において、最も効率よく１番羽根２３１に伝達することができる。上記構成により、羽根群２３０の走行を開始する状態と走行を完了する状態の羽根駆動部材２０２の駆動力伝達効率は略同一となり、走行特性が安定する。また、メインアーム２３５と連節する羽根群２３０を牽引しているので、メインアーム２３５の光軸方向へのあおりを低減し、羽根駆動部材２０２の駆動力が効率よく伝達される。

なお、本実施形態では、羽根駆動部材２０２とメインアーム２３５を別部材としている。しかしながら、締結、熱溶着、インサート成形およびアウトサート成形等の一体成形等により部材一体化を行ってもよい。

羽根駆動部材２０２の走行が進むと、駆動ピン２０２ａが当接部（第１の当接部）２４２ａに当接する。その後、駆動ピン２０２ａが緩衝部材２４２を圧縮させながらさらに走行すると、図１４に示されるように、メインアーム２３５は、当接部（第２の当接部）２４２ｂに衝突し、衝撃部材２４２によって衝撃を吸収されて停止する。このようにして、羽根駆動部材２０２とメインアーム２３５はそれぞれ、当接部２４２ａ，２４２ｂによって効果的に衝撃を吸収される。そして、羽根群２３０の露光が完了し、シャッタ地板２０１の開口部２０１ｐは図１７（ｃ）に示されるように被写体光束を遮断された状態となる（図１８（７））。

フォーカルプレーンシャッタ２の羽根群２３０の走行が終了し、撮像素子３が完全に遮光されると、静止画読出し走査が開始される。このとき、羽根位相検出手段とカム位相検出手段がそれぞれＬとなっているか、チェックを行う。すなわち、羽根駆動部材２０２が走行完了状態であることとカムギア２０３がカムボトムであることの確認を行う。もし、羽根位相検出手段ともカム位相検出手段の少なくともいずれか一方がＨである場合、羽根群２３０や羽根駆動部材２０２などの異常状態が疑われるため、撮像動作を中止し、表示部７にエラー表示を行う。電荷の読み出しが完了していない箇所は、被写体光束が遮断された状態にしておく必要がある。

撮像素子３の電荷の読み出し開始から所定時間が経過した後（図１８（８））、モータ２２０に通電し、カムギア２０３を反時計方向へ回転させる。羽根駆動部材２０２は羽根駆動バネ２４１の付勢力に抗して時計方向へ回転し、カムギア２０３はチャージ動作を行う。羽根群２３０は徐々に重畳され、撮像素子３の画素１行目側から順次、開口部２０１ｐが開口状態となる。すなわち、撮像素子３の電荷の読み出しと並行して、羽根群２３０の開口動作が行われる。この際、開口部２０１ｐの開いた部分から漏れ込んだ光が静止画読み出し走査がまだ到達していない行の画素に入射しないように、すなわち、羽根群２３０が電荷の読み出し行を追い越さないように、チャージ開始の時間を調節する。

撮像素子３の電荷の読み出しが完了した（図１８（９））後、羽根群２３０は重畳を完了する。そして、カム位相検出手段がＨを検出して、モータ２２０が停止する（図１８（１０））。このとき、図１７（ａ）に示されるように、羽根駆動部材２０２はオーバーチャージ状態となる。チャージ動作が終了すると、指定時間後に動画撮影あるいは電子ビューファインダー機能のためのライブビュー撮像動作を開始する。

本実施例について、図１９および図２０を参照して説明する。図１９は、ラチェット３４０の斜視図であり、図２０はシャッタ地板２０１の軸２０１ａの断面図である。なお、実施例１と同様の部材には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

ラチェット３４０は、軸２０１ａの突出方向において、ラチェット歯３０４ａよりも補助地板３５０側に形成された嵌合部３４０ｂを備える。嵌合部３４０ｂは、ラチェット３４０の径方向において、ラチェット歯３４０ａよりも内側に円筒状に形成され、補助地板３０５の円形に形成された凹部３０５ａの全周に嵌合する。ラチェット３４０は、中心軸が軸２０１ａと同軸となるように配置されている。図２０に示されるように、ラチェット３４０の内周部３４０ｃと軸２０１ａとの間には、隙間が形成されている。これにより、ラチェット歯３４０ａがラチェット爪（不図示）と係合して回転止めとして受けた力の反力は嵌合部３４０ｂと凹部３０５ａの当接箇所で受けるため、軸２０１ａには影響しない。一方、ラチェット爪のラチェット３４０への付勢力は、嵌合部３４０ｂと凹部３０５ａの当接箇所で受けるため、ラチェット３４０は補助地板３０５に把持された状態で組み立てることができる。したがって、本実施例でも実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに、嵌合部３４０ｂが凹部３０５ａと全周で嵌合されているため、ラチェット３４０のガタつきや煽りが少なく、羽根群２３０の走行速度の調整を安定的に行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

２ フォーカルプレーンシャッタ（シャッタ装置）
２０１ シャッタ地板
２０１ａ 軸
２０１ｐ 開口
２０２ 羽根駆動部材（駆動部材）
２０５ 補助地板
２３０ シャッタ羽根
２４０ ラチェット（ラチェット部材）
２４１ 羽根駆動バネ

Claims (9)

1. 開口および軸が形成されるシャッタ地板と、
   前記開口を開閉するシャッタ羽根と、
   前記軸に軸支され、前記シャッタ羽根を駆動する駆動部材と、
   前記軸との間に隙間が形成された状態で配置されるラチェット部材と、
   第１端が前記駆動部材に係止され、第２端が前記ラチェット部材に係止され、前記駆動部材を付勢する駆動バネと、
   前記軸の先端に係合するとともに、前記ラチェット部材を保持する補助地板と、を有することを特徴とするシャッタ装置。
2. 前記ラチェット部材は、外周に形成されたラチェット歯と、第１の係合部と、を備え、
   前記補助地板は、前記ラチェット歯に係合することで力を受けるラチェット爪と、前記力の反力を受けるように前記第１の係合部に係合する第２の係合部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
3. 前記補助地板は、前記第１の係合部に係合し、前記ラチェット爪が前記ラチェット歯を付勢する力を受ける第３の係合部を備えることを特徴とする請求項２に記載のシャッタ装置。
4. 前記第１の係合部は、前記軸の突出方向において、前記ラチェット歯よりも前記補助地板側に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のシャッタ装置。
5. 前記第１の係合部は、前記ラチェット部材の径方向において、前記ラチェット歯よりも外側に延出するように形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のシャッタ装置。
6. 前記第１の係合部は、前記ラチェット部材の径方向において、前記ラチェット歯よりも内側に形成されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のシャッタ装置。
7. 前記第１の係合部は、円筒状に形成され、
   前記第２の係合部は、前記第１の係合部の全周に係合するように形成されていることを特徴とする請求項６に記載のシャッタ装置。
8. 前記ラチェット部材は、前記補助地板に保持される側とは反対側の面に第１の円筒部と、第２の円筒部を備え、
   前記駆動バネは、前記第１の円筒部と前記第２の円筒部との間に設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のシャッタ装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のシャッタ装置を有することを特徴とする撮像装置。