JP2020046611A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カムの駆動中には負荷にならず、停止時にはカムの空走を抑制可能な駆動装置を提供すること。【解決手段】駆動装置は、電力を供給されることで駆動力を発生させる駆動源と、駆動源からの駆動力に応じて第１の回転方向へ回転する第１のカム部材と、第１のカム部材の回転に応じて駆動部材を駆動する駆動部材と、駆動源への給電が停止された後、駆動部材に当接することで、第１のカム部材を第１の回転方向とは反対方向である第２の回転方向へ回転させる第２のカム部材と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、ミラーやシャッターの駆動装置に関する。

従来、一眼レフカメラをはじめとする撮像装置において、光路の切替を行うミラー駆動機構や、露出制御を行うシャッター装置のチャージ機構としてモータとカムを用いた機構が使用されている。高速連写を行う場合、動力源や伝達部材の慣性力が生じるため、停止信号が出力されてからカムが完全に回転停止するまでのカムの空走距離が生じる。空走距離はチャージ速度、温湿度または部材の摩耗状況によって変動するが、正しいシーケンスでカムを動作させるためには、あらかじめ定められた範囲（停止位相範囲）で停止するように制御する必要がある。

特許文献１では、ミラーの係合解除を担うカム上に凹形状の制動部を設け、駆動源であるモータの駆動停止に際し、制動部の押圧によりカム部材の空走を抑制するミラー駆動装置を開示している。

特許文献２では、カムによってチャージ動作を行うチャージ部材上に係止部材を設け、チャージ解放時の運動エネルギーによって係止部材を突出させることでカムの空走を抑制する光学機器を開示している。

特開２００６−３４５９号公報 特開２０１０−１２２５１８号公報

しかしながら、特許文献１のミラー駆動装置では、一度停止してから、再びチャージを開始する際に駆動源の動力で制動部によるカム部材の制動を解除させる必要があり、駆動効率に影響が出るおそれがある。また、チャージ動作に影響がないように別の駆動源によりカム部材の制動を解除する場合、機構の大型化や消費電力の増加が懸念される。

特許文献２の光学機器では、撮像装置本体が揺れている状態など、撮像装置本体の運動状態が係止機能に影響を及ぼす懸念がある。

本発明は、カムの駆動中には負荷にならず、停止時にはカムの空走を抑制可能な駆動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駆動装置は、電力を供給されることで駆動力を発生させる駆動源と、駆動源からの駆動力に応じて第１の回転方向へ回転する第１のカム部材と、第１のカム部材の回転に応じて被駆動部材を駆動する駆動部材と、駆動源への給電が停止された後、駆動部材に当接することで、第１のカム部材を第１の回転方向とは反対方向である第２の回転方向へ回転させる第２のカム部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、カムを用いた駆動中には負荷にならず、停止時にはカムの空走を抑制可能な駆動装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電子機器の外観斜視図である（実施例１，２）。 デジタル一眼レフカメラのブロック図である（実施例１，２）。 シャッター装置の正面模式図である（実施例１，２）。 カムギアの上面図である（実施例１）。 チャージレバーの斜視図である（実施例１）。 カムギアとチャージレバーとの位置関係を示す図である（実施例１）。 シャッター装置の待機状態を示す上面図である（実施例１）。 シャッター装置のチャージ動作開始直後の状態を示す上面図である（実施例１）。 シャッター装置のチャージ完了状態を示す上面図である（実施例１）。 シャッター装置のチャージ完了後、駆動モータへの通電が終了し、カムギアが慣性力によって回転し始めた状態を示す上面図である（実施例１）。 シャッター装置のカムギア逆転動作を示す上面図である（実施例１）。 シャッター装置の撮像からチャージ完了までの一連の動作を時系列順に示すタイムチャートである（実施例１）。 カムギアの上面図である（実施例２）。 カムギアとカムフォロワとの位置関係を示す図である（実施例２）。 カムフォロワおよびピン形状のオーバーラン抑制時の軌跡を示す上面図である（実施例２）。

以下、本発明の実施形態について、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。

まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る電子機器の一例であるデジタル一眼レフカメラ（カメラシステム）１００の基本的な構造について説明する。図１は、デジタル一眼レフカメラ１００の外観斜視図である。図１（ａ）は正面側から見た外観斜視図であり、図１（ｂ）は背面側から見た外観斜視図である。図２は、デジタル一眼レフカメラ１００の概略図である。

デジタル一眼レフカメラ１００は、カメラ本体１と、カメラ本体１に着脱可能な撮影レンズ（レンズ装置）３とを有する。カメラ本体１の正面側には、撮影者がカメラ本体１を安定して保持するためのグリップ部１ａが設けられている。グリップ部１ａの上部には、撮像開始のスイッチであるシャッターボタン２が設けられている。シャッターボタン２を押下することで、撮影レンズ３内に設けられた撮影光学系ＩＯＳを通過した光束が撮像素子４に導かれ、画像を撮影することができる。撮像素子４は、撮影レンズ３により結像された被写体像を光電変換して電気信号を出力する。カメラ本体１の背面側には、カメラ本体１の起動、および停止を行うための電源スイッチ６が設けられている。カメラ本体１は、着脱可能なバッテリーユニット５を有し、電源スイッチ６をＯＮすることでバッテリーユニット５から給電され、動作を開始する。カメラ本体1の背面上部には、ファインダ７が設けられている。ファインダ７は、撮影レンズ３を通して撮像される領域を映す。シャッター装置８は、撮像素子４に入光する光量を調整する。ミラー駆動機構１０は、光路の切替を行うために、ミラーユニットを駆動する。制御部１１は、カメラ本体１の内部に設けられた各種機構の制御を司る。

次に、図３から図６を参照して、シャッター装置８の構造について説明する。図３は、シャッター装置８の正面模式図である。図４は、カムギア９２の上面図である。図５は、チャージレバー（駆動部材）９３の斜視図である。図６は、カムギア９２とチャージレバー９３との位置関係を示す図である。

シャッター装置８は、シャッター幕（シャッタ羽根）８１、セットレバー８２、幕走行バネ（不図示）８３、電磁石（不図示）８５、およびチャージ機構９を有する。幕走行バネ８３は、シャッター幕８１を開閉する。電磁石８５は、シャッター幕８１の開閉タイミングを制御する。チャージ機構９は、撮影ごとに幕走行バネ８３をチャージする。チャージ機構９から延びるチャージレバー９３は、セットレバー８２を押すことで幕走行バネ８３のチャージ動作を行う。

チャージ機構９は、駆動モータ（駆動源）９１、カムギア９２、チャージレバー９３、チャージレバーバネ９４、遮光板９５、およびフォトインタラプタ９６を有する。駆動モータ９１は、電力を供給されることで駆動力を発生させる。チャージレバー９３は、本実施形態では、幕走行バネ８３をチャージするように移動可能である。チャージレバーバネ９４は、カムギア９２に向けてチャージレバー９３を付勢する。遮光板９５は、カムギア９２の位相を監視する。

図４に示されるように、カムギア９２には、カムボトム部９２ａ、チャージカム部９２ｂ、カムトップ部９２ｃ、チャージレバー引込みカム部（誘導部材）９２ｄ、および逆転カム部９２ｅが形成されている。

図５に示されるように、チャージレバー９３には、カムフォロワ９３ａ、ピン形状９３ｂ、引込みコロ９３ｃ、およびチャージコロ９３ｄが取り付けられている。カムフォロワ９３ａ、引込みコロ９３ｃ、およびチャージコロ９３ｄは、チャージレバー９３に対して自由に回転できるように取り付けられている。

以下、図６を参照して、カムギア９２とチャージレバー９３との位置関係について説明する。カムフォロワ９３ａは、カムボトム部９２ａ、チャージカム部９２ｂ、およびカムトップ部９２ｃから成るカム面に接触可能となる高さで配置されている。カムフォロワ９３ａは、チャージレバー引込みカム部９２ｄ、および逆転カム部９２ｅには接触しない。ピン形状９３ｂは、カムフォロワ９３ａと同軸上に延びるように設けられ、逆転カム部９２ｅに接触可能な高さで配置されている。引込みコロ９３ｃは、チャージレバー引込みカム部９２ｄに接触可能な高さで配置されている。本実施形態では、カムフォロワ９３ａがカムボトム部９２ａ、チャージカム部９２ｂ、およびカムトップ部９２ｃから成るカム面に当接している間、ピン形状９３ｂは逆転カム部９２ｅから離れている（逆転カム部９２ｅに当接しない）。一方、ピン形状９３ｂが逆転カム部９２ｅに当接している間、カムフォロワ９３ａはカムボトム部９２ａ、チャージカム部９２ｂ、およびカムトップ部９２ｃから成るカム面から離れている（カム面に当接しない）。

次に、図７から図１２を参照して、チャージ機構９のチャージ動作について説明する。図１２は、シャッター装置８の撮像からチャージ完了までの一連の動作を時系列順に示すタイムチャートである。

まず、図１２のＳ１区間のシャッター装置８の待機状態について説明する。図７は、シャッター装置８の待機状態を示す上面図である。駆動モータ９１は、ショートブレーキにより停止している。駆動モータ９１に歯車で接続されるカムギア９２は、同様にブレーキ力が働き、停止している。チャージレバー９３は、カムフォロワ９３ａがカムボトム部９２ａに接触するように、チャージレバーバネ９４により矢印Ａ方向へ付勢された状態で停止している。チャージコロ９３ｄは、セットレバー８２に設けられたセットコロ８２ａから離れている。幕走行バネ８３は、チャージが完了した状態で、電磁石８５の吸着により保持されている。

シャッターボタン２が押下されると、制御部１１からシャッター幕走行信号が発信され、電磁石８５への通電がオフになる。電磁力が失われると、吸着が解除され、シャッター幕８１が幕走行バネ８３により走行することで撮像素子４への露光が行われる。露光が完了すると、次の撮影に備えて幕走行バネ８３のチャージ動作に移行する。

次に、図１２のＳ２区間のシャッター装置８のチャージ動作について説明する。図８は、シャッター装置８のチャージ動作開始直後の状態を示す上面図である。チャージ動作では、まず、駆動モータ９１への通電が開始され、カムギア９２は矢印Ｂ方向（第１の回転方向）への回転を開始する。カムフォロワ９３ａは、チャージカム部９２ｂの形状に沿ってカムギア９２の回転中心から遠ざかる方向へ押される。これにより、チャージレバー９３は、矢印Ｃ方向へ回動する。チャージレバー９３の回動に伴い、チャージコロ９３ｄはセットコロ８２ａを矢印Ｃ方向へ押し始める。セットレバー８２が矢印Ｃ方向へ押されることで、幕走行バネ８３はチャージされ始める。

次に、図１２のＳ３区間のシャッター装置８のチャージ完了状態について説明する。図９は、シャッター装置８のチャージ完了状態の上面図である。駆動モータ９１への通電を継続することで、カムギア９２は回転を続け、カムフォロワ９３ａはカムトップ部９２ｃまで移動する。チャージレバー９３は、セットレバー８２を矢印Ｃ方向へ押し切った状態となる。この状態で、幕走行バネ８３のチャージは完了し、シャッター幕８１および幕走行バネ８３は電磁石８５によりチャージ状態で保持される。

チャージが完了すると、駆動モータ９１への通電は終了し、ショートブレーキが掛けられる。なお、駆動モータ９１への通電の終了は、駆動モータ９１への通電が完全に停止されている状態だけでなく、カムギア９２など、駆動モータ９１により動作可能な部材が動作しないレベルの微小な電力が給電されている状態も含み得る。しかしながら、駆動モータ９１の回転部分やカムギア９２には慣性によって回転を続けようとする力が働く。慣性回転が長く続き、例えば、図１２のＳ１区間（シャッター装置８の待機状態）を過ぎ、タイミングＴ１の状態まで回転してしまうと、チャージレバー９３がセットレバー８２を押した状態となる。このとき、シャッター装置８内の種々の機構は、幕走行バネ８３をチャージしている途中の状態である。仮に、このようなチャージ状態のまま、幕走行バネ８３を開放しシャッター幕８１を走行させると、機構の干渉が生じ、撮像失敗や破損のおそれがある。この問題をオーバーランと呼ぶ。

駆動モータ９１の出力やショートブレーキのタイミングを調整することで、チャージ完了直前の回転速度を抑え、適切な待機位置に停止するように制御することができる。しかしながら、高速な連写の実現にはチャージ動作の高速化が必要であり、カムギア９２の回転速度を落とすことなく、オーバーランを抑制できることが望ましい。

次に、図１２のＳ４区間のシャッター装置８の通電終了後のチャージレバー９３の引込み動作について説明する。図１０は、チャージ完了後、駆動モータ９１への通電が終了し、カムギア９２が慣性力によって回転し始めた状態を示す上面図である。前述したように、図９の状態で駆動モータ９１への通電を終了しても、カムギア９２は慣性力によって矢印Ｂ方向への回転を続ける。その結果、カムフォロワ９３ａは、カムトップ部９２ｃを通過する。このとき、図１０に示されるように、引込みコロ９３ｃがチャージレバー引込みカム部９２ｄに接触する。カムギア９２の慣性力により、引込みコロ９３ｃが押され、チャージレバー９３をカムボトム部９２ａに向けて回動させる力が働く。カムギア９２の慣性力でチャージレバー９３を引き込むことで、慣性エネルギーを消費することができる。また、カムギア９２がチャージレバー９３に対して先行して回転してしまうことを防ぎ、後述するオーバーラン抑制機能を確実に動作させることができる。なお、低速駆動時など、大きな慣性力が働かない場合においても、チャージレバー９３はチャージレバーバネ９４による、矢印Ａ方向への付勢力によってカムボトム部９２ａに向かう。また、セットレバー８２も同様にセットレバーバネ８４によって待機状態の位相に向かう。

最後に、図１２のＳ５区間のシャッター装置８のオーバーラン抑制機能について説明する。図１１は、シャッター装置８のカムギア逆転動作を示す上面図であり、チャージレバー９３が待機状態に移行する途中の状態、すなわちオーバーラン抑制機能が働いている状態を示している。図１０を用いて説明した引込み動作の後、チャージレバー９３はカムボトム部９２ａに向かう。一方、カムギア９２は、慣性による回転を続ける。その結果、図１１に示されるように、カムフォロワ９３ａと同軸に設けられたピン形状９３ｂは、逆転カム部９２ｅに当接する。逆転カム部９２ｅは、回転方向に対して傾斜した円弧形状で形成されている。チャージレバーバネ９４の矢印Ａ方向への付勢力によってピン形状９３ｂが逆転カム部９２ｅに向けて押し込まれると、カムギア９２には矢印Ｂ方向とは反対方向である矢印Ｄ方向（第２の回転方向）へ回転する力が働く。すなわち、チャージレバー９３は、チャージレバーバネ９４の付勢力により、カムフォロワ９３ａがカムボトム部９２ａに向かうようにカムギア９２をチャージ時とは逆方向へ回転させる。これにより、駆動モータ９１の駆動により生じた慣性力に対抗する力が加わり、オーバーランを抑制する効果が得られる。ここで、逆転カム部９２ｅに起因するカムギア９２の矢印Ｄ方向への回転量は任意であり、回転がほとんど生じない場合でもオーバーラン抑制効果を得ることができる。

カムフォロワ９３ａがカムボトム部９２ａに到達すると、シャッター装置８は再び図７の状態(図１２のＳ１区間の待機状態)になる。待機状態では、ピン形状９３ｂは逆転カム部９２ｅから離れている。したがって、チャージレバー９３は、逆転カム部９２ｅの影響を受けることなく再度、チャージを行うことができる。すなわち、オーバーラン抑制機能は、図１２のＳ４〜Ｓ５区間でのみ機能し、チャージ時に負荷になることはない。

以上説明したように、本実施例によれば、駆動モータ９１の高速回転を制限することなく、確実にオーバーランを抑制し、かつ、チャージ動作時には負荷にならないオーバーラン抑制手段を提供することができる。

実施例１では、カムギア９２に設けられたチャージレバー引込みカム部９２ｄ、および逆転カム部９２ｅの効果により、高速なシャッターチャージ動作においても確実にオーバーランを抑制することが可能な構成について説明した。本実施例では、カムギア９２にチャージレバー引込みカム部９２ｄを設けずに、逆転カム部９２ｅの形状を拡大することで同様の効果を得られる構成について説明する。本実施例では、実施例１と同一の部材については同一の参照番号を付し、詳細な説明は省略する。

図１３は、本実施例のカムギア１００の上面図である。カムギア１００には、カムボトム部１００ａ、チャージカム部１００ｂ、カムトップ部１００ｃ、壁部１００ｄ、および逆転カム部１００ｅが形成されている。

図１４は、カムギア１００と、カムフォロワ９３ａおよびピン形状９３ｂとの位置関係を示す図である。カムフォロワ９３ａは、カムボトム部１００ａ、チャージカム部１００ｂ、およびカムトップ部１００ｃから成るカム面に接触可能となる高さで配置されている。カムフォロワ９３ａは、壁部１００ｄ、および逆転カム部１００ｅには接触しない。ピン形状９３ｂは、壁部１００ｄ、および逆転カム部１００ｅからなるカム面に接触可能な高さで配置されている。

図１５を用いて、本実施例のオーバーラン抑制動作について説明する。図１５は、チャージ完了後、駆動モータ９１への通電が終了し、カムトップ部１００ｃからカムボトム部１００ａに向かうカムフォロワ９３ａ、およびピン形状９３ｂの軌跡（オーバーラン抑制時の軌跡）を示す上面図である。なお、図１２のＳ１区間の待機状態から図１２のＳ１区間の駆動モータ９１への通電が終了するチャージ完了状態までの動作は実施例１と同様のため、説明を省略する。

実施例１と同様に、駆動モータ９１への通電が終了しても、カムギア１００は慣性力により矢印Ｂ方向へ回転を続ける。カムフォロワ９３ａは、カムトップ部１００ｃを通過すると、チャージレバーバネ９４の付勢力によってカムボトム部１００ａに向かうが、途中でピン形状９３ｂが逆転カム部１００ｅに当接する。このとき、慣性力がチャージレバーバネ９４の付勢力を上回ると、ピン形状９３ｂが逆転カム部１００ｅを矢印Ｅ方向へ上っていく可能性がある。しかしながら、慣性力による回転が続いたとしても、ピン形状９３ｂが壁部１００ｄと逆転カム部１００ｅとの間の領域に突き当たるため、回転は強制的に停止させられる。その後、ピン形状９３ｂはチャージレバーバネ９４の付勢力により逆転カム部１００ｅを押し、実施例１と同様にカムギア１００をチャージ時の回転方向(矢印Ｂ方向)と反対方向へ回転させながら、矢印Ｆに沿ってカムボトム部１００ａに向かう。

以上説明したように、本実施例によれば、実施例１で説明したチャージレバー引込みカム部９２ｄ、および引込みコロ９３ｃを設けることなく、カムギア１００のオーバーランを防止しつつ、確実にピン形状９３ｂを逆転カム部１００ｅに接触させることができる。すなわち、実施例１と同様の効果を得ることができるとともに、実施例１に比べて、小型化および低コスト化を実現することができる。

なお、本実施形態では、本発明をシャッター装置８のチャージ機構に適用し、被駆動部材としてシャッター幕８１を駆動する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明を、例えば、ミラー駆動機構１０に適用し、被駆動部材としてミラーユニットを駆動してもよい。

また、本実施形態では、カムボトム部９２ａ、チャージカム部９２ｂ、カムトップ部９２ｃ、および逆転カム部９２ｅは、カムギア９２に設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、カムボトム部９２ａ、チャージカム部９２ｂ、およびカムトップ部９２が第１のカム部材を構成し、逆転カム部９２ｅが第１のカム部材とは異なる第２のカム部材を構成してもよい。また、チャージレバー引込みカム部９２ｄが第１および第２のカム部材とは異なる第３のカム部材を構成してもよい。このとき、第１から第３のカム部材は、同軸周りで回転するように構成される。

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。

１ カメラ本体（撮像装置）
８ シャッター装置（駆動装置）
９１ 駆動モータ（駆動源）
９２ａ カムボトム部（第１のカム部材）
９２ｂ チャージカム部（第１のカム部材）
９２ｃ カムトップ部（第１のカム部材）
９２ｅ 逆転カム部（第２のカム部材）
９３ チャージレバー（駆動部材）

Claims (7)

1. 電力を供給されることで駆動力を発生させる駆動源と、
   前記駆動源からの駆動力に応じて第１の回転方向へ回転する第１のカム部材と、
   前記第１のカム部材の回転に応じて被駆動部材を駆動する駆動部材と、
   前記駆動源への給電が停止された後、前記駆動部材に当接することで、前記第１のカム部材を前記第１の回転方向とは反対方向である第２の回転方向へ回転させる第２のカム部材と、を有することを特徴とする駆動装置。
2. 前記第１のカム部材および前記第２のカム部材は、同軸周りで回転することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記駆動部材は、前記第１のカム部材に当接している間、前記第２のカム部材から離れ、前記第２のカム部材に当接している間、前記第１のカム部材から離れていることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
4. 前記第１のカム部材と前記駆動部材との当接が解除された場合、前記駆動部材を、前記第２のカム部材に当接するように誘導する誘導部材を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 前記誘導部材は、前記第１のカム部材と同軸周りで回転する第３のカム部材であることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記駆動部材は、撮像装置の内部に設けられた、シャッター羽根またはミラーユニットであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の駆動装置。
7. レンズ装置により結像された被写体像を光電変換して電気信号を出力する撮像素子と、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の駆動装置と、を有することを特徴とする撮像装置。