JP2017067939A - 撮像装置用フォーカルプレンシャッタ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】羽根が衝撃等で所定の停止位置から移動することを防止できる撮像装置用フォーカルプレンシャッタ及び撮像装置の提供。
【解決手段】ロータ１２が羽根３の開放位置及び閉鎖位置にある時、ロータ１２の永久磁石の磁極とヨーク１３の磁極部１３ａ、１３ｂの磁極部により生じるディテントトルクに加えて、ロータ１２の駆動力を羽根３に伝達する連結レバーの内周縁が、ロータ１２の回転中心と駆動ピン１２ｂを通る直線に対して、略直角となるようにしたので、羽根３の停止位置が確実に保持できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載されて、被写体光路用の開口部を開閉する羽根を位置決めする撮像装置用フォーカルプレンシャタ及び撮像装置に関するものである。

従来、この種の関連技術には、例えば特許文献１に記載のもののように、電磁式アクチュエータ２０、３０により駆動される第１遮光部材、第２遮光部材が、シャッタ開口１ａを開閉するフォーカルプレンシャッタが提案されている。このフォーカルプレンシャッタの電磁式アクチュエータ２０、３０は、略Ｕ字形状のヨーク２５、３５に取り付けられるコイル２７、３７と、永久磁石からなる回転子２４、３４とから構成されている。そしてこの電磁式アクチュエータ２０、３０を通電制御することにより、主レバー８、１０と補助レバー９、１１に連結された各遮光部材５、７を、開位置と閉位置との間で移動させることができる。また、電磁式アクチュエータ２０、３０が無通電状態にあるとき、このアクチュエータに発生する磁気力により各遮光部材５、７が開位置および閉位置のうち少なくとも一方に保持できるようになっている。

しかし、特許文献１のように、電磁式アクチュエータの無通電状態において発生する磁気力により各遮光部材を保持しようとしても、遮光部材の重心は、その回転中心から離れた位置にあるため、回転中心回りの慣性や回転モーメントが大きくなり、例えば、デジタルカメラ等の撮像装置を落下させてしまった場合のような衝撃には耐えられず、遮光部材が勝手に移動してしまう虞がある。

特開平１０−９６９７５号公報

本発明は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、その課題とする処は、落下等による衝撃が加わっても、羽根（遮光部材）を所定の停止位置に確実に保持することができる、撮像装置用フォーカルプレンシャッタ及び撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明による撮像装置用フォーカルプレンシャッタは、被写体光路用の開口部を有する地板と、地板に対して回転可能なアーム及びそのアームに連結された羽根部材とからなる羽根と、駆動ピンを有し所定の作動角を回動するロータを含む電磁アクチュエータと、羽根及び駆動ピンと連結される連動レバーと、を備え、連動レバーには、駆動ピンと内接する内周縁が形成されておりロータの作動角の両端位置において、内周縁がロータの回転中心と駆動ピンとを通る直線に対して略直角な方向に伸長することを特徴とする。

また、本発明による撮像装置用フォーカルプレンシャッタは、ロータの作動角の中間位置において、ロータの回転中心と駆動ピンと連動レバーの回転中心が略一直線上に配置されるようにすること好ましい。

また、本発明による撮像装置用フォーカルプレンシャッタは、ロータの作動角度の中間位置は、羽根の作動範囲の中間位置であるようにすることが好ましい。

さらに、本発明による撮像装置は、上記撮像装置用フォーカルプレンシャッタを備えている。

本発明の撮像装置用フォーカルプレンシャッタ及び撮像装置によれば、落下等の衝撃が加わっても、羽根を所定の停止位置（例えば、開口部を閉鎖する閉鎖位置又は開口部を開放する開放位置）に確実に保持することができる。さらに、デジタルカメラ等の撮像装置に搭載された場合には、羽根の誤動作を防止して高精度な撮影を行うことができる。

本発明の実施例にかかる撮像装置用フォーカルプレンシャッタの分解斜視図である。 本実施例の撮像装置用フォーカルプレンシャッタにおける、セット作動が完了した状態を示す平面図である。 図２の状態からレリーズボタンを全押した後、露光作動の途中の状態を示す平面図である。 図３の状態から露光作動が終了した状態を示す平面図である。 図２、図３、図４の状態における、ロータと連動レバーの関係を示す要部の拡大図である。 撮像装置の主な電気的構成を示したブロック図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は撮像装置用フォーカルプレンシャッタの分解斜視図、図２はセット作動が完了した状態を示す平面図、図３は図２の状態からレリーズボタンを全押した後、露光作動の途中状態を示す平面図、図４は図３の状態から露光作動が終了した状態を示す平面図、図５は各状態におけるロータと連動レバーの関係を示した要部拡大図、図６は撮像装置の主な電気的構成を示したブロック図である。

図１から図４に示すように、このフォーカルプレンシャッタ１０２は、開口部1ａを有する地板１、地板１に対して回動自在に支持され開口部１ａを閉鎖する閉鎖位置と開口部１ａを開放する開放位置の間を移動する羽根３、地板１に対して回動自在に支持された連動レバー１０、地板１に固定されて回転駆動力を発生する電磁アクチュエータ１１等を備えている。尚、本実施形態においては、フォーカルプレンシャッタを撮像装置に組み込んだとき、図２から図４の表面側（手前側）が被写体側（撮影レンズ側）であり、図２から図４の背面側が固体撮像素子側であることにして説明する。しかし、周知のように、デジタルカメラ等の場合には、図２から図４の表面側を固体撮像素子側にし、背面側を被写体側にするようにしても差し支えない。

地板１には、略矩形をなす被写体光路用の開口部１ａが形成され、地板１の表面側には、軸１ｃ、１ｄが立設されている。また、地板１の背面側には、軸１ｅ、１ｆが立設されている。また、開口部１ａの右側の領域に、後述する連動レバー１０の連結ピン１０ｃの作動軌跡に沿って、円弧状の長孔１ｂが形成されている。長孔１ｂの下方端部には、平面形状が略Ｃ字状をした周知のゴム製の緩衝部材２が取り付けられており、この緩衝部材２は、連結ピン１０ｃの一端側のストッパとなっている。また、長孔１ｂの上方端部はストッパ１ｈとして形成されており、連結ピン１０ｃの他端側のストッパとなっている。

また、周知のために図示を省略した補助地板は、地板１と略同じ形状をしており、地板１の背面側に所定の間隔を空けて配置されて地板１との間に羽根３を収納する羽根室を構成する。そして、補助地板にも、開口部１ａと略同様の開口部が形成されていて、被写体光を通過させるためにシャッタユニットとしての開口部の形状は、地板１と補助地板の開口部の組合せや、地板１と補助地板以外に設けられた薄板の開口規制部材により形成されることもあるが、本実施形態においては、地板１の開口部１ａにより決められている。

連動レバー１０は、略くの字状をなすように形成され、地板１の軸１ｃに回転可能に取り付けられる孔１０ａ、一端側に設けられて後述するロータ１２の駆動ピン１２ａと連結するＵ字状の連結部１０ｂ、他端側に設けられて地板１の長孔１ｂを貫通して後述するアーム４の孔４ｂに挿入される連結ピン１０ｃ等を備えている。また、連結部１０ｂのＵ字状の切欠きには、直線状の内周縁１０ｄが駆動ピン１２ａと接触するように形成されている。さらに、内周縁１０ｄは、羽根３が開閉駆動される際に、ロータ１２の作動範囲において駆動ピン１２ａと接触する領域である。

電磁アクチュエータ１１は、ムービングマグネット型のモータであり、地板１の軸１ｄを回転中心として所定の作動角を回動すると共に駆動ピン１２ａを一体的に有するロータ１２、磁気回路を形成する略Ｕ字状の板部材を積層したヨーク１３、ヨーク１３の一部が挿入されて保持されるボビン１４の周りに巻回された励磁用のコイル１５等を備えている。
ロータ１２は、周方向においてＮ極及びＳ極に二極着磁された永久磁石により円柱状に形成されており、又その底面に駆動ピン１２ａを一体的に備えている。駆動ピン１２ａは、後述する連動レバーの連結部１０ｂの二つの内周縁１０ｄに挟まれて連結されており、連動レバー１０を介して羽根３を駆動する。

ヨーク１３は、ロータ１２の外周面に非接触にて対向する第１磁極部１３ａ及び第２磁極部１３ｂを備える。
ボビン１４は、周囲にコイル１５を巻回し、ボビン１４の孔にヨーク１３の一部を嵌合させている。そして、コイル１５への正通電及び逆通電により、ロータ１２（駆動ピン１２ａ）が所定の角度範囲を回動することで、連動レバー１０を介して、羽根３を図２に示す開放位置と図４に示す閉鎖位置との間で往復駆動する。そして、図２に示す開放位置において、コイル１５への非通電の状態で羽根３を開き側ストッパとしての長孔１ｂの端部１ｈに押し付けるディテントトルクを発生し、図４に示す閉鎖位置において、コイル１５への非通電の状態で羽根３を閉じ側ストッパとしての緩衝部材３に押し付けるディテントトルクを発生するようになっている。

次に地板１の背面側の構成について説明する。
地板１と図示していない補助地板との間の羽根室に配置されている羽根３は、地板１の上記の軸１ｅに対して一端側の孔４ａを回転可能に取り付けられたアーム４と、地板１の上記の軸１ｆに対して一端側の孔５ａを回転可能に取り付けられたアーム５と、それらの自由端である他端部に向けて、一つにだけ符号を付した複数の連結軸４ｃ、５ｂによって順に回転可能に取り付けられた４枚の羽根部材６、７，８，９とで構成されている。また、アーム４，５の先端側に取り付けられた羽根部材９がスリット形成羽根となっており、その下方端縁がスリット形成縁である。そして、上記したように、連結ピン１０ｃの先端部は、地板１の長孔１ｂを貫通してアーム４に形成された孔４ｂに嵌合している。

次にフォーカルプレンシャッタ１０２が、デジタルカメラ等の撮像装置１００に組み込まれたときの主な電気的構成を説明する。撮像装置１００は、交換可能な撮影レンズ１０１、フォーカルプレンシャッタ１０２、固体撮像素子１０３、レリーズスイッチ１０４、測光回路１０５、画像処理回路１０６、画像表示装置１０７、シャッタ駆動回路１０８、記憶装置１０９、そして種々の制御を司る中央制御回路１１０を備えている。尚、本実施形態におけるフォーカルプレンシャッタは、メカニカルな羽根を一組のみ備えるため、撮影に際しては固体撮像素子の先羽根電子シャッタを併用するが、その制御に関する詳しい説明は省略する。

撮影レンズ１０１は、複数のレンズを含む交換可能なレンズ鏡胴を構成している。フォーカルプレンシャッタ１０２は、上記したように羽根３を有している。固体撮像素子１０３は、撮影レンズ１０１の光路Ｌ上において結像された被写体像を、光電変換する撮像センサを撮影レンズ１０１側に向けて配置している。レリーズスイッチ１０４は、半押しされたとき、測光、測距、あるいは露光時間の設定等のトリガ信号を発するものであり、さらに、全押しされたときに、シャッタ駆動回路１０８に電磁アクチュエータ１１を通電制御してシャッタ動作を行わせるためのトリガ信号を発するものである。測光回路１０５は、レリーズスイッチ１０４が半押しされたときに、測光や測距等を行うものである。

画像処理回路１０６は、固体撮像素子１０３からの出力信号について画素補正、ホワイトバランス等の画像処理を行うものである。画像表示装置１０７は、例えば液晶表示器（ＬＣＤ）からなり、撮影前のプレビュー時の画像や撮影画像を表示することができる。シャッタ駆動回路１０８は、測光回路からの被写体の輝度等に基づいて算出された最適露出時間の情報を受けて、レリーズスイッチ１０４が全押しされたときに、フォーカルプレンシャッタ１０２の羽根３を所定のタイミングで駆動するため、電磁アクチュエータ１１を通電制御するものである。

次に、上記構成における作動を、主に図２から図６を参照しつつ説明する。 図２は、羽根３のセット完了状態を示したものである。この時、シャッタ駆動回路１０８からコイル１５に非通電の状態にある。そのため、ロータ１２は、その永久磁石の磁極とヨーク１３の二つの磁極部１３ａ、１３ｂとにより生じるディテントトルクにより、反時計方向に回転する推力を発生している。また、連結レバー１０の連結ピン１０ｃは、地板１の長孔１ｂの一端部に形成されたストッパ１ｈに押し付けられているので、羽根３の開放位置が位置決めされている。また、この位置はアーム４がセンサ１５によって検出されるようになっている。また、この状態においては、開口部１ａが全開になっているので、固体撮像素子１０３からの被写体像の画像信号を画像表示装置１０７で観察し、さらには動画撮影を行うことが可能となっている。

この状態における、ロータ１２と連動レバー１０の関係が、図５（ａ）に示されている。羽根３が停止位置（開放位置）にある時、連動レバー１０の連結部１０ｂの内周縁１０ｄを伸長する直線Ｌ１は、ロータ１２の回転中心Ｓ１及び駆動ピン１０ｂの中心を通る直線Ｌ２に対して、略直角な方向となるように、即ち角度θが略９０度になるように形成されている。そのため、内周縁１０ｄは、ロータ１２の回転中心と駆動ピン１２ｂの中心を通る直線Ｌ２に対して略直角な方向に伸長するため、衝撃等により、羽根３が開放位置（停止位置）から閉鎖位置に向けて移動しようとしても、内周縁１０ｄが、駆動ピン１２ｂをロータ１２の回転中心Ｓ１に向けて押圧することになり、内周縁１０ｄと駆動ピン１２ｂとの相対的な移動が防止され、連動レバー１０の回転すなわち羽根３の移動が確実に防止される。

これにより、落下等による衝撃を受けても、羽根３を所定の開放位置（停止位置）に保持することができる。

次に、図２のセット完了状態から、撮影を行うために撮像装置１００のレリーズボタン１０４が全押しされると、シャッタ駆動回路１０８からコイル１５に正通電される。そのため、ロータ１２の永久磁石と二つの磁極部１３ａ、１３ｂに発生する電磁気力によって、ロータ１２は、時計方向に回転し始める。すると、ロータ１２の駆動ピン１２ｂに連結された連動レバー１０が反時計方向に回転し始めるので、羽根３は閉鎖位置に向けて反時計方向に回転し始める。そして、ロータ１２の作動角の略中間位置で、羽根３の羽根部材９のスリット形成縁が開口部１ａの略中間位置に達する。このようにして固体撮像素子１０３の露光作動が行われている途中の状態が図３に示されている。

この状態における、ロータ１２と連動レバー１０の関係が、図５（ｂ）に示されている。羽根３の羽根部材９がそのスリット形成縁を開口部１ａの略中間位置に至った時、ロータ１２もその作動角の略中間位置に至る。すると、連動レバー１０の内周縁１０ｄを伸長する直線Ｌ１は、ロータ１２の回転中心Ｓ１と駆動ピン１２ｂの中心とに加えて連動レバー１０の回転中心Ｓ２を通る直線Ｌ２と略平行になるように方向付けられる。そのため、駆動ピン１２ｂが及ぼす回転トルクは効率よく連動レバー１０に伝達されるので、羽根３をより円滑に且つ確実に作動させることができる。また、羽根３の中間位置をロータ１２の作動角の中間位置とすることで、開放位置と閉鎖位置とで同等のディテントトルクを得ることができる。

続いて、ロータ１２がさらに時計方向に回転して閉鎖位置（停止位置）に至ると、開口部１ａは、羽根３を構成する４枚の羽根部材６〜９により閉鎖されて全閉状態となり、連動レバー１０の連結ピン１０ｃは、ストッパとしての緩衝部材２に当接して停止して露光作動が終了する。この状態が図４に示されている。この状態において、直ちに被写体像の撮像情報が固体撮像素子１０３から画像処理回路１０６を介して記憶装置１０９に転送されるが、撮像情報転送中に羽根３は開口部１ａを閉鎖したままであって固体撮像素子１０３には被写体光があたらないようにし、撮像情報転送の完了後に次の撮影に備えてセット作動を行うことになる。

この時、露光作動終了後から次のセット作動が開始されるまでの短時間は、コイル１５への正通電を続けて、羽根３による開口部１ａの閉鎖状態を保持し、撮像情報の転送が完了した直後にコイル１５への逆通電を開始するようにして図２の状態に復帰させることになる。

しかし、本実施形態においては、図４に示された露光作動終了後の状態のまま撮像装置１００の主電源を切る場合について説明する。この場合、開口部１ａが羽根部材６〜９により閉鎖されているので、固体撮像素子１０３を撮影レンズ１０１が通過する被写体光から保護することができる。

図４は既に説明したように露光作動終了後の状態を示している。この状態において撮像装置１００の主電源を切ると、シャッタ駆動回路１０８からコイル１５に非通電の状態になり、ロータ１２は、その永久磁石の磁極とヨーク１３の二つの磁極部１３ａ、１３ｂとにより生じるディテントトルクにより、時計方向に回転する推力を発生する。そのため、連結レバー１０の連結ピン１０ｃは、地板１の長孔１ｂの緩衝部材２に押し付けられているので、羽根３の閉鎖位置が位置決めされている。またこの状態はアーム５がセンサ１６によって検出されている。

この状態における、ロータ１２と連動レバー１０の関係が、図５（ｃ）に示されている。羽根３が停止位置（閉鎖位置）にある時、連動レバー１０の連結部１０ｂの内周縁１０ｄを伸長する直線Ｌ１は、ロータ１２の回転中心Ｓ１及び駆動ピン１０ｂの中心を通る直線Ｌ２に対して、略直角な方向となるように、即ち角度θが略９０度になるように形成されている。そのため、内周縁１０ｄは、ロータ１２の回転中心と駆動ピン１２ｂの中心を通る直線Ｌ２に対して略直角な方向に伸長するため、意図しない衝撃等により、羽根３が閉鎖位置（停止位置）から開放位置に向けて移動しようとしても、内周縁１０ｄが、駆動ピン１２ｂをロータ１２の回転中心Ｓ１に向けて押圧することになり、内周縁１０ｄと駆動ピン１２ｂとの相対的な移動が防止され、連動レバー１０の回転すなわち羽根３の移動が確実に防止される。そのため、撮影レンズ１０１が通過する被写体光から固体撮像素子１０３を保護することができると共に、次に撮像装置１００の主電源をＯＮにした時に、羽根３が閉鎖位置に位置決めされているので、復帰させる動作なく素早く撮影可能な状態を得ることができる。

これにより、落下等による衝撃を受けても、羽根３を所定の閉鎖位置（停止位置）に保持することができる。

上記実施形態においては、連結部１０ｂはＵ字状をした切欠形状としたが、本発明においては、連結部を長孔形状にして、長孔の内接縁に駆動ピンを内接させるようにしても差し支えない。

１ 地板
１ａ 開口部
１ｂ 長孔
１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ 軸
２ 緩衝部材
３ 羽根
４，５ アーム
６〜９ 羽根部材
１０ 連動レバー
１０ａ 孔
１０ｂ 連結部
１０ｃ 連結ピン
１０ｄ 内周縁
１１ 電磁アクチュエータ
１２ ロータ
１２ｂ 駆動ピン
１３ ヨーク
１４ ボビン
１５ コイル
１０１ 撮影レンズ
１０２ フォーカルプレンシャッタ
１０４ レリーズスイッチ
Ｓ１ ロータの回転中心
Ｓ２ 連動レバーの回転中心
Ｌ１ 内周縁を伸長する直線
Ｌ２ ロータの回転中心と駆動ピンの中心を通る直線
θ 直線Ｌ１及び直線Ｌ２がなす角度

Claims (4)

1. 被写体光路用の開口部を有する地板と、前記地板に対して回転可能なアーム及びそのアームに連結された羽根部材とからなる羽根と、駆動ピンを有し所定の作動角を回動するロータを含むアクチュエータと、前記羽根及び駆動ピンと連結される連動レバーと、を備え、前記連動レバーには、前記駆動ピンと内接する内周縁が形成されており前記ロータの作動角の両端位置において、前記内周縁が前記ロータの回転中心と前記駆動ピンとを通る直線に対して略直角な方向に伸長することを特徴とする撮像装置用フォーカルプレンシャッタ。
2. 前記ロータの作動角の中間位置において、前記ロータの回転中心と前記駆動ピンと前記連動レバーの回転中心が略一直線上に配置されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置用フォーカルプレンシャッタ。
3. 前記ロータの作動角度の中間位置は、前記羽根の作動範囲の中間位置であるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置用フォーカルプレンシャッタ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置用フォーカルプレンシャッタを備えていることを特徴とする撮像装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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