JP2018004806A - 羽根駆動装置及び光学機器 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、シャッタ動作の高速化を図るために、電磁アクチュエータのディテントトルクを小さくすると、落下衝撃等によって先幕及び後幕が閉方向に予期せず移動するおそれがある。
しかも、先幕及び後幕の閉方向への移動を1つの羽根位置保持部材により規制できるので、先幕及び後幕それぞれに羽根位置保持部材を設ける場合に比べて羽根駆動装置の小型化を図ることができる。
この構成によれば、羽根位置保持部材のがたつきを抑制できる。そのため、羽根位置保持部材が予期せず進入位置に進入してシャッタ動作等が羽根位置保持部材により阻害されるのを抑制できる。
この構成によれば、先幕及び後幕が開口部内に進入するのを確実に抑制できるので、例えば光学機器のモニタに先幕や後幕が写り込むのを確実に抑制できる。
この構成によれば、羽根位置保持部材のうち、第1軸線から先幕規制部までの距離と、第1軸線から後幕規制部までの距離と、を同等にすることができる。これにより、衝撃荷重等の入力時において、各駆動部材(各係止部)から各規制部に作用する第1軸線周りのモーメントの差を小さくできる。これにより、羽根位置保持部材が第1軸線周りの両方向にバランスよく回動することになるので、羽根位置保持部材を確実に進入位置に留めることができる。
この構成によれば、開位置において、複数枚の羽根が重畳状態で保持されるので、例えば1枚の羽根で開口部を開閉する場合に比べて羽根駆動装置の小型化を図ることができる。
この構成によれば、上記態様に係る羽根駆動装置を備えているので、耐衝撃性を確保した上で、小型で信頼性の高い光学機器を提供できる。
[光学機器]
図1は、光学機器1のブロック図である。
図1に示すように、光学機器1は、例えばミラーレス一眼カメラやデジタル一眼レフカメラ等として用いられる。光学機器1は、FPシャッタ(羽根駆動装置)2と、制御部3と、撮像素子4と、を備えている。
撮像素子4は、例えばCCDやCMOSイメージセンサ等である。撮像素子4は、光により形成された被写体像を電気信号に変換する。
なお、光学機器1は、焦点距離を調整するためのレンズ(不図示)等も備えている。
図2は、FPシャッタ2において、羽根位置保持機構13が進入位置にある状態を示す平面図である。
図2に示すように、FPシャッタ2は、基板10と、先幕機構11と、後幕機構12と、羽根位置保持機構13と、を主に有している。
基板10は、基板10を光軸P方向に貫通する開口部15が形成されている。基板10は、基板10に対して光軸P方向の一方に配置された羽根受板(不図示)との間に、セクタ領域を画成している。なお、羽根受板には、光軸P方向から見た平面視で開口部15と同形状の開口部(不図示)が形成されている。また、基板10は、基板10に対して光軸P方向の他方に配置された駆動受板16との間に、駆動領域を画成している。図中では、セクタ領域に配置された部材を二点鎖線で示し、駆動領域に配置された部材を実線又は破線で示している。
先幕機構11は、いわゆる平行リンクによって光軸P方向に沿って延びる先幕軸線O1周りの回動運動を光軸Pに直交する方向(図2に示すX方向)のスライド移動に変換して、開口部15を開閉する。具体的に、先幕機構11は、先幕電磁アクチュエータ21と、先幕駆動レバー22と、先幕アーム(第1先幕アーム23及び第2先幕アーム24)と、先幕25と、を有している。なお、先幕機構11のうち、先幕電磁アクチュエータ21及び先幕駆動レバー22は、上述した駆動領域に配置されている。一方、先幕アーム23,24及び先幕25は、上述したセクタ領域に配置されている。
先幕ステータ31は、平面視でU字状に形成されている。先幕ステータ31には、先幕ステータ31を励磁するための先幕コイル33が装着されている。
先幕ロータ32は、先幕ステータ31の内側に収容されている。先幕ロータ32は、光軸P方向に沿って延びる先幕軸線O1周りに回転可能に構成されている。なお、先幕ロータ32の回転軸32aは、基板10を貫通してセクタ領域を臨んでいる。
第2先幕アーム24は、光軸P方向に直交する方向に第1先幕アーム23に倣って延在している。第2先幕アーム24の基端部は、基板10から光軸P方向の一方に突出する支持ピン39周りに回動可能に支持されている。
図3に示す展開状態において、各羽根25a〜25dが開口部15を光軸P方向の一方から覆うことで、先幕25が閉位置となる。先幕25は、先幕電磁アクチュエータ21のディテントトルクによって開位置及び閉位置で無通電保持されるようになっている。本実施形態では、光学機器1の電源オフ時において、先幕25がディテントトルクによって開位置で無通電保持される。
図2に示すように、後幕機構12は、先幕機構11に対してX方向の他方に配置されている。後幕機構12は、上述した先幕機構11と同様に、いわゆる平行リンクによって光軸P方向に沿って延びる後幕軸線O2周りの回動運動をX方向のスライド移動に変換して、開口部15を開閉する。なお、後幕機構12は、X方向に直交する面に対して先幕機構11と面対称に形成されている。したがって、以下の説明では、先幕機構11と同様の構成については、説明を簡略化する。
後幕電磁アクチュエータ51は、後幕ステータ61と、後幕ロータ62と、を有している。
後幕ステータ61には、後幕ステータ61を励磁するための後幕コイル63が装着されている。
後幕ロータ62は、後幕ステータ61の内側に収容されている。後幕ロータ62は、光軸P方向に沿って延びる後幕軸線O2周りに回転可能に構成されている。なお、後幕ロータ62の回転軸62aは、基板10を貫通してセクタ領域を臨んでいる。
第2後幕アーム54は、基端部が基板10から光軸P方向の一方に突出する支持ピン69周りに回動可能に支持されている。
図4に示す展開状態において、各羽根55a〜55dが開口部15を光軸P方向の一方から覆うことで、後幕55が閉位置となる。後幕55は、後幕電磁アクチュエータ51のディテントトルクによって開位置及び閉位置で無通電保持されるようになっている。本実施形態では、光学機器1の電源オフ時において、後幕55がディテントトルクによって開位置で無通電保持される。なお、先幕25及び後幕55の羽根25a〜25d,55a〜55dの枚数等は、4枚に限らず、適宜変更が可能である。
先幕係止部67は、先幕駆動レバー22の基端部からX方向の他方に向けて突出している。先幕係止部67は、平面視で三角形状に形成されている。具体的に、先幕係止部67は、先幕軸線O1周りの周方向のうち、先幕駆動レバー22の閉方向を向く面(以下、「係止面67a」という。)が先幕軸線O1の径方向に沿って延びる平坦面に形成されている。一方、先幕係止部67は、先幕軸線O1周りの周方向のうち、先幕駆動レバー22の開方向を向く面が開方向に向かう従い先幕軸線O1の径方向への突出量が漸次小さくなる傾斜面とされている。
羽根位置保持機構13は、X方向において上述した先幕機構11及び後幕機構12の間に配置されている。羽根位置保持機構13は、例えば光学機器1の電源オフ時において、上述した先幕機構11及び後幕機構12の閉方向への移動を規制する。具体的に、羽根位置保持機構13は、規制電磁アクチュエータ71と、連係レバー72と、規制レバー73と、を主に有している。なお、羽根位置保持機構13は、上述した駆動領域に配置されている。
図5に示すように、規制電磁アクチュエータ71は、規制ステータ75と、規制ロータ76と、を有している。
規制ステータ75は、光軸P方向に延びる筒状に形成されている。規制ステータ75には、規制ステータ75を励磁するための規制コイル(不図示)が装着されている。
規制ロータ76は、規制ステータ75の内側に収容されている。規制ロータ76は、光軸P方向に沿って延びる規制軸線O3周りに回転可能に構成されている。なお、規制電磁アクチュエータ71の出力は、上述した先幕電磁アクチュエータ21及び後幕電磁アクチュエータ51の出力よりも小さくなっている。但し、各アクチュエータ21,51,71の出力は、適宜変更が可能である。
ベース部82は、基板10から光軸P方向の他方に突出する支持ピン85に、光軸P方向に沿って延びるレバー軸線O4周りに回動可能に支持されている。本実施形態において、上述した先幕機構11及び後幕機構12は、平面視でレバー軸線O4を通りY方向に延びる対称線に対して線対称となる位置に配置されている。換言すれば、先幕軸線O1及び後幕軸線O2は、レバー軸線O4を通り先幕25及び後幕55の延在する方向(Y方向)に延びる直線を含み、開口部15を含む面(開口部15の開口面)に直交する面に対して面対称となる位置に配置されている。なお、先幕機構11及び後幕機構12の位置は、適宜変更が可能である。例えば、先幕機構11及び後幕機構12は、例えば平面視で規制軸線O3を通りY方向に延びる対称線に対して線対称となる位置に配置されてもよい。すなわち、先幕軸線O1及び後幕軸線O2は、規制軸線O3を通り先幕25及び後幕55の延在する方向(Y方向)に延びる直線を含み、開口部15を含む面(開口部15の開口面)に直交する面に対して面対称となる位置に配置されていてもよい。
先幕規制部83のうち、レバー軸線O4周りの周方向で退避位置を向く面は、先幕規制部83の先端部に向かうに従い先幕規制部83の幅が漸次細くなる傾斜面に形成されている。
図6に示すように、先幕規制部83は、退避位置において、上述した先幕係止部67の動作軌跡に対してX方向の他方に位置している。すなわち、先幕規制部83は、規制レバー73の退避位置において、先幕機構11(先幕駆動レバー22)の閉方向への移動を許容する。
図6に示すように、後幕規制部84は、退避位置において、上述した後幕係止部68の動作軌跡に対してX方向の一方に位置している。すなわち、後幕規制部84は、規制レバー73の退避位置において、後幕機構12(後幕駆動レバー52)の閉方向への移動を許容する。なお、規制レバー73は、規制電磁アクチュエータ71のディテントトルクによって進入位置及び退避位置のそれぞれで無通電保持されるようになっている。本実施形態では、光学機器1の電源オフ時において、規制レバー73がディテントトルクによって進入位置で無通電保持される。
基板10には、規制レバー73の回動範囲を規定する第1規制ピン87及び第2規制ピン88が設けられている。第1規制ピン87は、先幕規制部83がレバー軸線O4周りの周方向における一方から当接可能に構成されている。第1規制ピン87は、レバー軸線O4周りの周方向における一方への規制レバー73の回動を規制し、規制レバー73を退避位置で位置決めする。
第2規制ピン88は、後幕規制部84がレバー軸線O4周りの周方向における他方から当接可能に構成されている。第2規制ピン88は、レバー軸線O4周りの周方向における他方への規制レバー73の回動を規制し、規制レバー73を進入位置で位置決めする。なお、各規制ピン87,88は、規制レバー73の回動範囲を規定する構成であれば、必ずしも先幕規制部83や後幕規制部84に当接する必要はない。
ガイド孔91の内周面のうち、規制軸線O3周りの周方向の他方で第2摺接部95に連なる部分は、規制軸線O3周りの周方向で連係ピン81に対向する第2当接部97を構成している。第2当接部97は、第2摺接部95からY方向の他方に向けて延在している。このように、連係ピン81は、規制軸線O3周りの周方向(連係レバー72の回動方向)で遊びを持ってガイド孔91内に配置されている。そのため、本実施形態のガイド孔91において、規制軸線O3周りの周方向で連係ピン81と、摺接部94,95及び当接部96,97との間の隙間は、連係レバー72の規制軸線O3周りの回動に伴い規制レバー73に対して連係ピン81が空走する空走領域を構成している。なお、ガイド孔91の内周面のうち、連係ピン81に対してY方向の他方に位置する面についても、連係ピン81に対してY方向の他方に離間した逃げ部99を構成している。
次に、本実施形態の作用を説明する。以下の説明では、光学機器1の起動動作及び停止動作、シャッタ動作、並びに衝撃入力時の動作について説明する。なお、以下の説明では、図2に示す電源オフ時を初期状態とする。すなわち、電源オフ時において、先幕25及び後幕55は、各電磁アクチュエータ21,51のディテントトルクによって何れも開位置で無通電保持されている。また、電源オフ時において、規制レバー73はディテントトルクによって進入位置で無通電保持されている。
図2、図5に示すように、起動動作では、光学機器1が電源オフの状態で、光学機器1の電源ボタン(不図示)を押す。すると、規制電磁アクチュエータ71の規制コイル(不図示)が通電されることで、規制ロータ76が規制軸線O3周りの一方(反時計回り)に向けて回転する。規制ロータ76の回転に伴い連係レバー72が規制軸線O3周りの一方に回動すると、連係ピン81がガイド孔91内を規制軸線O3周りの一方に向けて移動する。すると、連係ピン81が第2摺接部95や第2当接部97から離間し、連係ピン81が第1摺接部94や第1当接部96に向けてガイド孔91内を空走する。
図6、図7に示すように、連係ピン81が第2摺接部95や第2当接部97から離間すると、規制レバー73は付勢部材86の付勢力によって退避位置に向けてレバー軸線O4周りの一方に向けて回動する。その後、規制レバー73(先幕規制部83)がレバー軸線O4周りの周方向における一方から第1規制ピン87に当接することで、規制レバー73の回動が停止する。
これにより、規制レバー73が図7に示す退避位置となる。退避位置では、上述した先幕機構11及び後幕機構12の閉方向への移動(シャッタ動作)が許容される。
撮影時は、光学機器1が電源オンの状態で、レリーズボタン(不図示)を押すと、先幕25が閉位置に向けて移動する。具体的には、先幕電磁アクチュエータ21の先幕コイル33が通電されることで、先幕ロータ32が先幕軸線O1周りの一方(反時計回り)に回転する。これにより、図3に示すように、先幕25が閉方向(X方向の他方)にスライド移動することで、各羽根25a〜25dが展開状態となる。その結果、先幕25が閉位置となり、開口部15が先幕25によって閉塞される。
続いて、図8に示す露出動作を行う。具体的には、先幕コイル33の通電方向を切り替え、先幕ロータ32を先幕軸線O1周りの他方(時計回り)に回転させる。すると、先幕25が開方向(X方向の一方)に向けてスライド移動する。先幕25の移動開始から所定時間の経過後、後幕55を閉位置に向けて移動させる。具体的には、先幕25の動作方法と同様に、後幕電磁アクチュエータ51の後幕コイル63に通電することで、後幕ロータ62が後幕軸線O2周りの一方(時計回り)に回転する。これにより、後幕55が先幕25との間に隙間をあけた状態で、閉方向(X方向の一方)に向けてスライド移動する。このとき、先幕25と後幕55との間の隙間を光が通過することで、撮像素子4が露光される。そして、先幕25が開位置になり、後幕55が閉位置になることで露出動作が完了する。
以上により、シャッタ動作が終了する。
続いて、光学機器1が電源オフの状態において、落下等による衝撃荷重が光学機器1に入力された場合のFPシャッタ2の動作について説明する。なお、以下の説明では、先幕25が下方を向いた状態で光学機器1が落下した場合を例にして説明する。
まず、図2に示すように、光学機器1が電源オフの状態では、先幕25及び後幕55がともに開位置にあり、羽根位置保持機構13の規制レバー73が進入位置にある。この状態で、光学機器1に衝撃荷重が入力されると、先幕25が閉方向(X方向の他方)に向けて予期せずスライド移動しようとする。そして、先幕25のスライド移動に伴い、先幕ロータ32や先幕駆動レバー22が先幕軸線O1周りの一方に向けて回動しようとする。
この構成によれば、落下衝撃等によって先幕25及び後幕55が予期せず閉方向に移動する際、先幕係止部67及び後幕係止部68が規制レバー73をレバー軸線O4周りの逆方向に回転させるように先幕規制部83及び後幕規制部84に当接することになる。そのため、先幕係止部67が先幕規制部83に当接したことによる規制レバー73のレバー軸線O4周りの一方に向けた回動動作が、後幕係止部68が後幕規制部84に当接したことによる規制レバー73のレバー軸線O4周りの他方に向けた回動動作によってキャンセルされる。これにより、規制レバー73を確実に進入位置に留めることができるので、先幕25及び後幕55を開位置で保持するために電磁アクチュエータ21,51のディテントトルクを大きくする必要がない。そのため、小型化、シャッタ動作の高速化及び耐衝撃性を実現できる。
しかも、先幕25及び後幕55の閉方向への移動を1つの羽根位置保持機構13により規制できるので、先幕25及び後幕55それぞれに羽根位置保持機構を設ける場合に比べてFPシャッタ2の小型化を図ることができる。
この構成によれば、先幕25及び後幕55が平面視で開口部15内に進入するのを確実に抑制できるので、例えば光学機器1のモニタ(不図示)に先幕25や後幕55が写り込むのを確実に抑制できる。また、先幕25及び後幕55の移動量を小さくできるので、先幕25及び後幕55が衝撃荷重等により閉方向に移動した場合であっても、ディテントトルクによって初期状態に復帰し易くなる。
この構成によれば、規制レバー73のうち、レバー軸線O4から先幕規制部83の先端部までの距離と、レバー軸線O4から後幕規制部84の先端部までの距離と、を同等にすることができる。これにより、衝撃荷重等の入力時において、各駆動レバー22,52(各係止部67,68)から各規制部83,84に作用するレバー軸線O4周りのモーメントの差を小さくできる。これにより、規制レバー73がレバー軸線O4周りの両方向にバランスよく回動することになるので、規制レバー73を確実に進入位置に留めることができる。
この構成によれば、開位置において、複数枚の羽根25a〜25d,55a〜55dが重畳状態で保持されるので、例えば1枚の羽根で開口部15を開閉する場合に比べてFPシャッタ2の小型化を図ることができる。
例えば、上述した実施形態では、駆動レバー22,52に係止部67,68を設けた場合について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、アーム23,24,53,54や羽根25a〜25d,55a〜55d等、先幕25及び後幕55に連動する部材に係止部67,68が設けられていれば構わない。
上述した実施形態では、先幕25及び後幕55が開口部15に差し掛かる前に係止部67,68と規制部83,84がそれぞれ当接する構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、先幕25及び後幕55が閉位置に移行する前であれば、先幕25及び後幕55が開口部15に一部入り込んだ位置で、係止部67,68と規制部83,84とが当接する構成であっても構わない。
上述した実施形態では、規制レバー73の回動動作に伴い、規制レバー73が進入位置と退避位置とに切り替わる構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、規制レバーのスライド移動に伴い、規制レバー73が進入位置と退避位置とに切り替わる構成であっても構わない。
上述した実施形態では、規制レバー73が付勢部材86によって退避位置に向けて付勢された構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、規制電磁アクチュエータ71の動力のみで退避位置に向けて規制レバー73を回動させても構わない。
2…シャッタ(羽根駆動装置)
10…基板
15…開口部
22…先幕駆動レバー(先幕駆動部材)
25…先幕
25a〜25d…羽根
52…後幕駆動レバー(後幕駆動部材)
55…後幕
55a〜55d…羽根
67…先幕係止部
68…後幕係止部
83…先幕規制部
84…後幕規制部
86…付勢部材
O1…先幕軸線
O2…後幕軸線
O4…レバー軸線(第1軸線)
Claims (6)
- 開口部を有する基板と、
前記開口部の開口面に沿って移動可能とされ、前記開口部を開閉する先幕及び後幕と、
前記先幕の開閉動作に連動する先幕係止部と、
前記後幕の開閉動作に連動する後幕係止部と、
前記開口面に交差する第1方向に延びる第1軸線周りに回動可能に構成され、前記先幕及び前記後幕の開閉動作に伴う前記先幕係止部及び前記後幕係止部の動作軌跡に進入した進入位置、及び前記動作軌跡から退避した退避位置の間を進退可能な羽根位置保持部材と、を備え、
前記羽根位置保持部材は、
前記進入位置において前記第1軸線周りの一方から前記先幕係止部に係止可能とされ、前記先幕の閉方向への移動を規制する先幕規制部と、
前記進入位置において前記第1軸線周りの他方から前記後幕係止部に係止可能とされ、前記後幕の閉方向への移動を規制する後幕規制部と、を有していることを特徴とする羽根駆動装置。 - 前記羽根位置保持部材を前記退避位置に向けて付勢する付勢部材を有していることを特徴とする請求項1に記載の羽根駆動装置。
- 前記先幕規制部は、前記進入位置において、前記先幕が前記第1方向から見て前記開口部から退避した開領域で前記先幕係止部に係止され、
前記後幕規制部は、前記進入位置において、前記後幕が前記第1方向から見て前記開口部から退避した開領域で前記後幕係止部に係止されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の羽根駆動装置。 - 前記第1方向に延びる先幕軸線周りに回動可能に構成され、回動動作に伴い前記先幕を前記開口面に沿って移動させる先幕駆動部材と、
前記第1方向に延びる後幕軸線周りに回動可能に構成され、回動動作に伴い前記後幕を前記開口面に沿って移動させる後幕駆動部材と、
前記先幕軸線及び前記後幕軸線は、前記第1軸線を通り前記先幕及び後幕の延在する方向に延びる直線を含み、前記開口面に直交する面に対して面対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載の羽根駆動装置。 - 前記先幕及び前記後幕は、複数枚の羽根をそれぞれ有し、
複数枚の前記羽根は、前記開口部の開口方向から見てそれぞれ重なり合う重畳状態で前記開口部から退避して前記先幕及び前記後幕が開位置になり、前記開口方向から見てそれぞれ展開する展開状態で前記開口部を閉塞して前記先幕及び前記後幕が閉位置になることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の羽根駆動装置。 - 請求項1から請求項5の何れか1項に記載の羽根駆動装置を備えていることを特徴とする光学機器。
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