JP2017026835A - 羽根駆動装置および羽根駆動装置を備えた光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】露光開口へ進退する羽根が、その作動終了時にストッパに当接するとき、衝撃力が小さく、バウンドを抑制するカメラ用羽根駆動装置を提供すること。【解決手段】地板１の羽根取付け軸１ｃ，１ｄに取り付けられたシャッタ羽根２，３は、回転子６の出力ピン６ａにより相反する方向へ往復回転させられる。シャッタ羽根２、３が地板１のストッパ軸１ｅ、１ｆに当接し、更に回転子６の突起部６ｂ、６ｃが地板１の孔１ａに当接することで作動が停止される。回転子６は、軸６ｅを中心に一定の摩擦を持ちながら回動可能に取り付けられたブレーキ部材５を有しており、ブレーキ部材５は突起部５ａ、５ｂを有している。回転子６が回転する際、突起部６ｂ、６ｃが地板１の孔１ａに当接するよりも前に、ブレーキ部材５の突起部５ａ、５ｂが地板１の孔１ａに当接し、回転子６との摩擦力により減速される。【選択図】図１

Description

本発明は、シャッタ羽根や絞り羽根などを、モータで駆動するようにした羽根駆動装置に関する。

最近のカメラに採用されているレンズシャッタ装置（以下、単にシャッタ装置という），絞り装置，フィルタ装置は、各々１枚又は複数枚の羽根を有していて、モータによって往復作動させられるようになっている。そして、シャッタ装置の場合には、シャッタ羽根を２枚とし、それらを一つのモータによって相反する方向へ往復回転させるようにしたものや、２枚の羽根を相反する方向へ直線的に作動させるようにしたものが多いが、携帯電話用カメラなどのように極めて小型のカメラに採用されるものとしては、下記の特許文献１に記載されているように、シャッタ羽根を１枚だけとし、それを一つのモータによって往復回転させるようにしたものがある。

また、絞り装置の場合には、従来から、一つのモータによって複数枚の絞り羽根を同じ方向へ同時に回転させるようにしたり、一つのモータによって２枚の絞り羽根を相反する方向へ直進させたりすることによって、絞り開口の大きさを連続的に変化させ得るようにしたものが知られているが、最近の小型カメラの場合には、デジタルカメラの出現に伴って、特許文献２に記載されているように、一つのモータが、小さい円形の開口部を有している絞り羽根を往復回転させ、撮影光路内に進退させるようにしたものが多くなっている。

また、小型カメラ用のフィルタ装置の場合には、最近では、上記のような円形の開口部を有する絞り羽根と類似の形状（但し、その開口部は、地板に形成された撮影光路用の開口部と略同じ大きさの場合もある）をした羽根部材に、その開口部を覆うようにしてＮＤフィルタ板を取り付けたものをフィルタ羽根とし、そのフィルタ羽根をモータによって撮影光路内に進退させるようにしたものが多いが、ＮＤフィルタ板自身を羽根形状にして、フィルタ羽根とすることも知られている。

更に、これらの装置に採用されているモータとしては、ムービングマグネット型モータなどと称されている電流制御式モータの場合と、ステップモータの場合とがあるが、いずれのモータの場合でも、回転子の本体部には、径方向に複数極に着磁された永久磁石を有している。また、その本体部の形状は、二つの端面を有した略円筒形又は略円柱形をしているが、電流制御式モータの場合には、特許文献１に記載されているもののように、出力ピン（駆動ピンともいう）を本体部と共に永久磁石で同時成形したものと、特許文献２に記載されているもののように、合成樹脂製の出力ピンを本体部と一体成形したものとがある。そして、その出力ピンは、２枚の羽根を相反する方向へ直線運動させるように構成する場合、二つ設けることがある。また、ステップモータの場合には、本体部に対して合成樹脂製の出力歯車を一体成形しているのが普通であるが、上記の電流制御式モータの場合と同様に、出力ピンを本体部と一体的に設けたものも知られている。

他方、固定子の方は、電流制御式モータの場合には、特許文献１に記載されているもののように、略Ｕ字形をしたヨークにコイルを巻装（通常は、ヨークに直接巻回することなく、コイルを巻回したボビンをヨークの一方の脚部に嵌装）するようにしたものと、特許文献２に記載されているもののように、回転子を軸受けしている枠体に、その二つの軸受け部を囲むようにしてコイルを巻回し、その外側に略円筒形をしたヨークを嵌装したたものとがあるが、ステップモータの場合には、上記のような略Ｕ字形をしていてコイルを巻装したヨークを二つ備えるものが知られている。

そして、各モータの回転子は、永久磁石を有していることから、ヨークとの配置関係によって、軸方向の一方へ移動する習性が与えられており、その回転に際しては、軸方向への移動を生じさせることなく、一方の端面を固定部材に摺接させて、回転運動だけをさせるようにしている。本発明は、このように、回転子が本体部の一方の端面を固定部材に接触させて回転するように構成したモータにより、上記した各種の羽根を回転又は直線運動させるようにした羽根駆動装置に関するものである。

特開２００５−１０６９８７号公報 特開２００１−７５１４３号公報

ここで、デジタルカメラ（携帯電話等の端末機器に内蔵するカメラを含む）の場合は、撮影の終了時において、シャッタ羽根が、露光開口を閉鎖し、固体撮像素子の前面を覆うと、その閉鎖状態において撮像情報が記憶装置に転送される。ところが、シャッタ羽根は、固体撮像素子の前面を覆った直後に、ストッパに当接して停止させられるため、その当接によってバウンドし、露光開口の一部を一時的に開いてしまい、固体撮像素子を再露光してしまうことがある。そして、そのような再露光が行われると、スミア現象が発生するなどして、良好な画像が得られなくなってしまう。また、銀塩フィルムカメラの場合には、そのような再露光が行われると、露光むらが生じてしまい、やはり、良好な画像が得られなくなってしまう。そこで、そのようなバウンドが生じても再露光が行われないようにするためには、シャッタ羽根が露光開口を閉鎖してからストッパに当接するまでの作動量を大きくすればよいことになるが、そのようにすると、シャッタ羽根の面積を大きくしなければならず、シャッタ装置が大型化してしまうし、シャッタ羽根の閉じ作動速度が遅くなってしまうという問題点がある。

また、上記のような絞り羽根やフィルタ羽根の場合には、デジタルカメラに採用した場合であっても、銀塩フィルムカメラに採用した場合であっても、それらの羽根は、撮影の初期段階において露光開口内へ作動させられ、所定の位置でストッパに当接して停止させられるようにしている。そのため、その場合にも、それらの羽根は、その当接によってバウンドをしてしまい、所定の位置で静止するまでの時間が長くかかってしまう。しかも、その時間は安定しない。そして、実際の撮影は、各羽根の静止を待ってから開始することになるため、レリーズボタンを押してから実際の撮影が開始されるまでの時間が長くなってしまい、動いている被写体の撮影に際しては、撮影者の意図するタイミングでの画像が得られなくなってしまう（シャッタチャンスを逸する）という問題点がある。

更に、デジタルカメラにおいては、ダイナミックレンジが狭い為、高輝度時の光量調整には、高速のシャッタ速度が要求される。ここで、シャッタ速度の高速化に伴う問題として、シャッタ羽根の劣化があげられる。

本発明は、シャッタ等の羽根の耐久性を向上できる羽根駆動装置及び光学機器を提供する。

本発明の羽根駆動装置は、光が通過する開口部を形成する開口形成部材と、前記開口形成部材の一方面上で前記開口部に対して出入りする羽根と、前記開口形成部材の他方面側に配置され、前記開口形成部材を貫通する貫通部を通じて前記羽根と係合して前記羽根に動力を伝達する動力伝達部材と、を備え、前記動力伝達部材には、前記羽根が有する係合孔に挿通される係合ピンが立設され、前記動力伝達部材と前記開口形成部材との間には、前記動力伝達部材の回転軸と同軸上において前記動力伝達部材に従動して回動するブレーキ部材が配置され、前記ブレーキ部材は、前記動力伝達部材の一部が前記貫通部の端部に当接する前のタイミングで、前記貫通部の端部に当接する突起部を有することを特徴とする。
かかる本発明の態様によれば、ブレーキ部材が貫通部の端部に先当たりして動力伝達部材の動作が停止前に減速するため、羽根の停止動作に伴う負荷を軽減し、羽根の耐久性を向上できる。

また、本発明の羽根駆動装置は、被写体光路用の開口部を有していてカバー板との間に羽根室を構成しており羽根室側の面には少なくとも一つの羽根取付け軸と少なくとも一つのストッパを設けている地板と、羽根取付け軸に回転可能に取り付けられており駆動源によって往復回転させられて前記開口部に進退可能でありストッパに当接して停止させられる少なくとも１枚の羽根と、径方向に複数極に着磁された永久磁石を有していて実質的に円筒形又は円柱形をしている本体部と本体部に一体化されていて前記本体部の往復回転によって少なくとも１枚の羽根を往復作動させる出力手段とを備えている回転子と、前記回転子に一定の摩擦力を有しながら回動可能に取り付けられているブレーキ部材と、を備え、撮影時においては、羽根が前記ストッパに当接する直前に、前記ブレーキ部材が前記地板の壁面に当接して、前記回転子との摩擦により、前記回転子および羽根を減速させることを特徴とする。
かかる本発明は、ブレーキ部材が地板の壁面に先当たりして動力伝達部材の動作が停止前に減速するため、羽根の停止動作に伴う負荷を軽減し、羽根の耐久性を向上できる。

また、上記本発明では、前記ブレーキ部材は回転子に圧入することによって取り付けられていることを特徴としてもよい。
かかる本発明の態様によれば、ブレーキ部材と回転子とが圧入によって一体化され、圧入の程度によってブレーキ部材のブレーキ力を調整できる。

なお、本発明は、上記羽根駆動装置を備えたカメラ等の光学機器についても広く対象とする。
かかる本発明の態様によれば、羽根の耐久性に優れた羽根駆動装置を使って高耐久の光学機器を実現できる。

本発明によれば、シャッタ等の羽根の耐久性を向上できる羽根駆動装置及び光学機器を実現できる。

例えば、本発明の羽根駆動装置では、回転子に一定の摩擦力を有しながら回動可能に取り付けられているブレーキ部材を有し、撮影時においては、羽根がストッパに当接する直前に、ブレーキ部材が地板の壁面に当接し、回転子を減速するようにした為、羽根がストッパに当接するときの衝撃が緩和されると共に、羽根のバウンドが好適に抑制することができる。また、シャッタ羽根，絞り羽根，フィルタ羽根が、撮影に際して、永久磁石を有していて略円筒形又は略円柱形をした回転子の本体部が、その軸方向の一方の端面を固定部材に摺接させて回転するように構成されたモータによって作動させられ、所定の位置でストッパに当接しても、バウンドが好適に抑制され、更に羽根の劣化を抑制するカメラ用羽根駆動装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる羽根駆動装置の分解図。 本発明の一実施形態にかかる羽根駆動装置におけるシャッタ全開状態を示す平面図。 図２の回転子部分の拡大図。 本発明の一実施形態にかかる羽根駆動装置におけるシャッタ閉じ動作の途中状態を示す平面図。 図４の回転子部分の拡大図。 本発明の一実施形態にかかる羽根駆動装置におけるシャッタ閉じ動作の終了状態を示す平面図。 図６の回転子部分の拡大図である。 本発明の一実施形態にかかる羽根駆動装置におけるシャッタ開き動作の途中状態を示す平面図。 図８の回転子部分の拡大図である。

以下、図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態について詳細に説明するが、本発明はこの一実施形態に限定されるものではない。

本実施形態は、同じ駆動手段によって同時に相反する方向へ往復作動させられる２枚のシャッタ羽根が、開き作動を行う場合には露光開口の中央部から開き始め、閉じ作動を行う場合には露光開口の中央部を最後にして閉じるように構成したシャッタ装置である。そして、この種のシャッタ装置は、銀塩フィルムを使用するカメラにも、各種情報端末機器用カメラを含むデジタルカメラにも採用することが可能であるが、本実施形態の作動は、デジタルカメラに採用された場合で説明する。

先ず、主に図１を用いて、本実施形態の構成を説明する。本実施形態の地板１は、合成樹脂製であって、図１に示されているように、その略中央部に円形をした被写体光路用の開口部１ｂを形成している。すなわち、地板１は、光が通過する開口部を形成する開口形成部材の一例である。また、この地板１には、所定の間隔を空けてカバー板４が取り付けられ、両者の間に一つの羽根室を構成している。このカバー板４は、図１にだけ示してあり、以降の図においては省略してあるが、平面形状は地板１と略同じ形状をしており、その略中央部には円形をした被写体光路用の開口部を形成している。しかしながら、その開口部よりも上記の開口部１ｂの方が直径が小さいため、本実施形態における露光開口は、開口部１ｂによって規制されている。また、このカバー板４は、図示はしていないが複数箇所でビスにより、地板１に取り付けられている。

図１に示されているように、地板１の羽根室外側には、電磁アクチュエータである回転子６、ブレーキ部材５、ヨーク７、コイル８、固定枠９が取り付けられている。本実施形態の回転子６は、径方向に２極に着磁された円筒状の永久磁石６ｄと、その永久磁石に一体化された合成樹脂製の駆動ピン部６ａ、突起部６ｂ、６ｃとからなっていて、孔６ｆにより地板１に回転可能に取り付けられている。そして、駆動ピン６ａは、地板１に円弧状に形成された周知の孔１ａから羽根室内に挿入され、その先端を、カバー板４の同じ形状をした孔に挿入している。尚、本実施形態では、駆動ピン６ａが合成樹脂製になっているが、それらを永久磁石製にすることも知られている。ブレーキ部材５は、突起部５ａ、５ｂを有し、孔５ｃと回転子６ａの軸６ｅとが嵌合し、回動可能なように取り付けられている。ヨーク７は、平面形状が示されていないが、特開２００６-７２１７４号公報に記載されているヨークのように略Ｕ字形をしており、二つの脚部の一方をコイル８の中空部に挿入しており、固定枠９により地板１に固定されている。

図２に示されているように、地板１の羽根室側の面には、二つの羽根軸１ｃ，１ｄと、２つのストッパ軸１ｅ,１ｆとが一体成形で立設されている。また、羽根室内には、２枚のシャッタ羽根２、３が配置されている。それらのうち、地板１側に配置されているシャッタ羽根２は、長孔２ａを有していて、上記の羽根軸１ｄに回転可能に取り付けられている。一方、カバー板４側に配置されているシャッタ羽根３は、長孔３ａを有していて、上記の羽根軸１ｃに回転可能に取り付けられている。そして、それらのシャッタ羽根２、３の長孔２ａ、３ａには、上記の回転子６の駆動ピン６ａが嵌合されている。

次に、本実施形態の作動を説明する。図２は、撮影待機状態を示したものであって、シャッタ羽根２、３は、開口部１ｂを全開にしている。そのため、図示していない固体撮像素子には被写体光が当たっており、撮影者は、モニターによって被写体像を観察することが可能になっている。また、このとき、電磁アクチュエータのコイル８には通電されていない。ところが、このとき、シャッタ羽根２、３に対する動力伝達部材となる回転子６は、その永久磁石６ｄの磁極とヨーク７の二つの磁極部との対向配置関係によって時計方向へ回転するように付勢されており、それによって、駆動ピン６ａには、図２において略下方へ移動し、シャッタ羽根２，３を相反する方向へ回転させる力が与えられている。しかしながら、シャッタ羽根２，３が、ストッパ軸１ｇ，１ｈに接触し、さらに図３のように駆動ピン６ａの突起部６ｃが地板１の孔１ａに接触し、その回転を阻止されているため、この状態が維持されている。

撮影に際してレリーズボタンが押されると、固体撮像素子に蓄積されていた電荷を放出させて、撮影が開始され、新たな電荷が固体撮像素子に蓄積されていく。そして、所定の時間が経過すると、露光時間制御回路からの信号によって、コイル８に対して順方向の電流が供給される。そのため、回転子６は、ブレーキ部材５と一体となって反時計方向へ回転させられ、駆動ピン６ａを、図２において略上方へ移動させていくので、シャッタ羽根２は時計方向へ回転され、シャッタ羽根３は反時計方向へ回転される。それによって、２枚のシャッタ羽根２，３は、開口部１ｅを閉じていく。その後、図４のようにシャッタ羽根２，３が開口部１ｂの中央部を覆い終わると、図５のようにブレーキ部材５は、突起部５ａが地板１の孔（貫通部）１ａに当接（先当たり）することにより停止し、このとき回転子６は、ブレーキ部材５との摩擦により、回転速度が減速される。その後、回転子６は減速されながらも回転を続け、図７のように回転子６の突起部６ｂが地板１の孔１ａに当接して停止させられ、同時に図６のようにシャッタ羽根２、３も減速されながら地板１のストッパ部１ｅ、１ｆに当接することにより回転が停止させられる。

このようにして、図６に示された状態になると、固体撮像素子に蓄積された電荷が、撮像情報として記憶装置に転送される。そして、その転送が終わると、コイル８に対して上記とは異なり逆方向の電流が供給されるため、回転子６は、ブレーキ部材５と一体となって反時計方向へ回転させられ、その駆動ピン６ａを、図６において略下方へ移動させていく。そのため、シャッタ羽根２、３は、相反する方向へ回転させられ、開口部１ｂをその略中央部から開放していく。そして、図８のようにシャッタ羽根２、３が開口部１ｂを全開にすると、図９のようにブレーキ部材５は、突起部５ｂが地板１の孔１ａに当接することにより停止し、回転子６は、ブレーキ部材５との摩擦により、回転速度が減速される。その後、回転子６は減速されながらも回転を続け、図３の状態に復帰することになる。同時にシャッタ羽根２、３も減速されながら地板１のストッパ部１ｅ、１ｆに当接することにより回転が停止させられ、図２の状態に復帰することになる。尚、本実施形態の作動はデジタルカメラに採用された場合で説明したが、銀塩フィルムカメラに採用された場合には、周知のように、図６に示された状態が撮影待機状態になって、シャッタ羽根２、３の開閉作動によって撮影が行われる。

このように、本実施形態によれば、羽根２，３がブレーキ部材５により減速されながら地板１のストッパ１ｅ、１ｆに当接する為、衝撃力を低減させることができ、羽根２、３の耐久性およびバウンドに有利である。尚、羽根２、３がブレーキ部材５により減速されるのは、シャッタ閉じ動作においては、羽根２、３が地板１の開口部１ｂを遮蔽し終わった後であり、シャッタ開き動作においては、羽根２、３が地板１の開口部１ｂを全開にした後である為、シャッタスピードへの影響は無い。

１・・・地板
１ａ・・・孔
１ｂ・・・開口部
１ｃ,１ｄ・・・羽根軸
１ｅ,１ｆ・・・羽根ストッパ軸
２・・・羽根
２ａ・・・長孔
３・・・羽根
３ａ・・・長孔
４・・・カバー板
５・・・ブレーキ部材
５ａ,５ｂ・・・突起
５ｃ・・・孔
６・・・回転子
６ａ・・・駆動ピン
６ｂ,６ｃ・・・突起
６ｄ・・・永久磁石
６ｅ・・・軸
６ｆ・・・孔
７・・・ヨーク
８・・・コイル
８ａ・・・巻き線
９・・・固定枠

Claims (4)

1. 光が通過する開口部を形成する開口形成部材と、
   前記開口形成部材の一方面上で前記開口部に対して出入りする羽根と、
   前記開口形成部材の他方面側に配置され、前記開口形成部材を貫通する貫通部を通じて前記羽根と係合して前記羽根に動力を伝達する動力伝達部材と、を備え、
   前記動力伝達部材には、前記羽根が有する係合孔に挿通される係合ピンが立設され、
   前記動力伝達部材と前記開口形成部材との間には、前記動力伝達部材の回転軸と同軸上において前記動力伝達部材に従動して回動するブレーキ部材が配置され、
   前記ブレーキ部材は、前記動力伝達部材の一部が前記貫通部の端部に当接する前のタイミングで、前記貫通部の端部に当接する突起部を有することを特徴とする羽根駆動装置。
2. 被写体光路用の開口部を有していてカバー板との間に羽根室を構成しており羽根室側の面には少なくとも一つの羽根取付け軸と少なくとも一つのストッパを設けている地板と、
   羽根取付け軸に回転可能に取り付けられており駆動源によって往復回転させられて前記開口部に進退可能でありストッパに当接して停止させられる少なくとも１枚の羽根と、
   径方向に複数極に着磁された永久磁石を有していて実質的に円筒形又は円柱形をしている本体部と本体部に一体化されていて前記本体部の往復回転によって少なくとも１枚の羽根を往復作動させる出力手段とを備えている回転子と、
   前記回転子に一定の摩擦力を有しながら回動可能に取り付けられているブレーキ部材と、を備え、
   撮影時においては、羽根が前記ストッパに当接する直前に、前記ブレーキ部材が前記地板の壁面に当接して、前記回転子との摩擦により、前記回転子および羽根を減速させることを特徴とする羽根駆動装置。
3. 前記ブレーキ部材は回転子に圧入することによって取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の羽根駆動装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の羽根駆動装置を備えることを特徴とする光学機器。

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