JP2020122942A - フォーカルプレンシャッタ、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子先幕用フォーカルプレンシャッタにおいて、開口部に対して一方向のみでなく、双方向にバランスよく走行可能な構成とする。【解決手段】電子先幕用フォーカルプレンシャッタにおいて、開口部を有する地板と、一方向に走行して前記開口部を閉鎖する第１羽根と、前記第１羽根と逆の他方向に走行して前記開口部を閉鎖する第２羽根と、前記開口部を閉じる方向に前記第１羽根を付勢する第１付勢部材と、前記開口部を閉じる方向に前記第２羽根を付勢する第２付勢部材と、を備える構成とする【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、カメラなどの撮像装置に用いられるフォーカルプレンシャッタなどに関する。

フォーカルプレンシャッタでは、先羽根（または先幕）と後羽根（または後幕）との間にスリットを形成しながら開口部が形成された領域を走行することで撮像素子に対する露光を行う構成のものがある。このようなフォーカルプレンシャッタでは、開口部が意図せず閉じられてしまうことを防止するため、または羽根のがたつきを抑制するために、羽根に連結されたアームにばねを取り付ける構成とすることがある。例えば、特許文献１には、先幕及び後幕を、開口から退避するようにそれぞれ付勢する付勢部材を備える構成が開示されている。

特開２０１３−１３０６５２号公報

上記特許文献１に記載の構成では、先幕２０Ａ及び後幕２０Ｂを、各々、第１付勢部材６０ａ及び第２付勢部材６０ｂにより、開口部１１から退避する方向に付勢している。しかし、このような構成において羽根を走行させて撮像を行う場合、第２付勢部材６０ｂは後幕２０Ｂを走行方向とは逆方向に付勢しているので、後幕２０Ｂの初動を遅延させてしまうこととなる。そのため、第２付勢部材６０ｂの付勢力をロータ７１ｂの起動時トルクＴ７ｂｍｉｎよりも小さくなるように設定しているが、第２付勢部材６０ｂを設ける以上、初速の遅延は解決されず、特にシャッタ速度が高速になるほど撮像の際に悪影響を与える課題がある。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
電子先幕用フォーカルプレンシャッタにおいて、
開口部（１ａ）を有する地板（１）と、
一方向に走行して前記開口部（１ａ）を閉鎖する第１羽根（２）と、
前記第１羽根（２）と逆の他方向に走行して前記開口部（１ａ）を閉鎖する第２羽根（３）と、
前記開口部（１ａ）を閉じる方向に前記第１羽根（２）を付勢する第１付勢部材（４２ｂ）と、
前記開口部（１ａ）を閉じる方向に前記第２羽根（３）を付勢する第２付勢部材（５２ｂ）と、を備える、フォーカルプレンシャッタである。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、電子先幕を採用した構成において、第１羽根及び第２羽根に対して、閉じ方向に向かってそれぞれ付勢部材により付勢力を与える構成としている。そのため、第１羽根及び第２羽根が開口部を閉じる時に、各羽根が動き出した直後の初速を速くすることができるので、シャッタ速度の高速化、連写速度の高速化ができる。

上記構成のフォーカルプレンシャッタにおいて、好ましくは、
前記第１羽根と前記第２羽根の一方は、撮像の際には撮像素子の電子走査線よりも遅れて前記開口部を閉鎖する。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、撮像の際、電子先幕と後羽根として機能する羽根のみとを作動させることで、シャッタの静音化、省電力化ができる。

上記構成のフォーカルプレンシャッタにおいて、好ましくは、
撮像の際には、前記第１羽根及び前記第２羽根が前記開口部を開放した状態から、前記第１羽根または前記第２羽根が前記開口部を閉鎖する方向に移動する。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、所謂電子先幕を利用した作動を行うことができる。

上記構成のフォーカルプレンシャッタにおいて、好ましくは、
前記第１羽根及び前記第２羽根が前記開口部に対して双方向に移動する際にそれぞれ撮像する。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、例えば、羽根を双方向に走行させながら連続で撮像することで、高速での撮像が可能となる。また、例えば、撮像装置の重力に対する向きに応じて撮像の際の羽根の走行方向を変化させることで、撮像装置の向きにかかわらず重力方向に向かって羽根を走行させるような制御が可能となる。これにより、撮像方法を変化させたり、撮像した画像の品質を調整したりすることなどが可能となる。

上記構成のフォーカルプレンシャッタにおいて、好ましくは、
撮像の際には、
前記第２羽根が前記開口部を閉鎖した状態から、前記第２羽根及び前記第１羽根が前記開口部に入光するように隙間を形成しながら移動し、
その後、前記第１羽根が前記開口部を閉鎖した状態から、前記第１羽根及び前記第２羽根が前記開口部に入光するように隙間を形成しながら移動し、
電子先幕の走査線は、前記隙間に位置するように移動する。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、
双方向に略同様の速度で羽根を走行させながら、高速で連続撮像することなどが可能となる。

上記構成のフォーカルプレンシャッタにおいて、好ましくは、
前記第１羽根を駆動する第１電磁アクチュエータと、
前記第２羽根を駆動する第２電磁アクチュエータと、を備える。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、第１羽根と第２羽根とをそれぞれ電磁アクチュエータで駆動する構成において、付勢部材によって第１羽根及び第２羽根に対して与えられる付勢力を適切なバランスにすることができる。

上記構成のフォーカルプレンシャッタにおいて、好ましくは、
前記第１羽根と前記第２羽根の少なくとも一方は、撮像に際して駆動ばねにより駆動される。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、初期トルクの大きな駆動ばねを用いることで、撮像の際、付勢部材と協働して後羽根として機能する羽根の初速をより高速にできる。

上記いずれかのフォーカルプレンシャッタは、撮像装置に好適に適用される。

上記のような撮像装置によれば、従来構成と比較して、シャッタの高速化、連写速度の高速化、静音化、及び省電力化などに優れた装置とすることができる。

図１は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第１羽根及び第２羽根が開口部を開放した状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。 図２は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第２羽根が部分的に開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。 図３は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第２羽根が完全に開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。 図４は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第１羽根及び第２羽根が移動しながら開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。 図５は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第１羽根が完全に開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。 図６は、フォーカルプレンシャッタの駆動機構が配置された側の平面図である。 図７は、フォーカルプレンシャタを含む撮像素子の機能的構造を示すブロック図である。 図８は、実施形態１のフォーカルプレンシャッタの作動のシーケンス図である。 図９は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第１羽根及び第２羽根がスリットを形成しながら移動している状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。 図１０は、実施形態２のフォーカルプレンシャッタの作動のシーケンス図である。

本発明のフォーカルプレンシャッタは、電子先幕と第１羽根または第２羽根が開口部に対して一方向及び逆方向に走行して撮像素子に対する露光を行う構成において、第１羽根及び第２羽根のそれぞれに対して開口部を閉じる方向に付勢する付勢部材を備える構成としている点を特徴のひとつとしている。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態１
２．実施形態２
３．本発明の特徴
４．補足事項

＜１．実施形態１＞
本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、第１羽根及び第２羽根のそれぞれに対して、開口部を閉じる方向に付勢する付勢部材を備える構成としており、第１羽根が遮光羽根、第２羽根が後羽根として機能する場合と、第２羽根が遮光羽根、第１羽根が後羽根として機能する場合とがある。撮像作動に際しては、所謂電子先幕を用いた撮像を行う。以下、具体的に説明する。

図１〜図５は、本実施形態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。図１は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第１羽根及び第２羽根が開口部を開放した状態の平面図である。図２は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第２羽根が部分的に開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。図３は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第２羽根が完全に開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。図４は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第１羽根及び第２羽根が移動しながら開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。図５は、補助地板と中間板の図示を省略して羽根室内を示した、第１羽根が完全に開口部を覆った状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。後述するように、本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、撮像を含む一連の作動の際には、図１〜図５の順に状態が変化し、さらに図１の状態に戻るよう作動する。

図６は、本実施形態のフォーカルプレンシャッタを、駆動機構が配置された側から見た平面図である。

図示されるように、本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、地板１、第１羽根２、第２羽根３、第１羽根用主アーム４１、第１羽根用従アーム４２、第２羽根用主アーム５１、及び第２羽根用従アーム５２を含んで構成される。また、本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、第１羽根用駆動ピン４３、第１羽根用付勢ばね４２ｂ、第２羽根用駆動ピン５３、及び第２羽根用付勢ばね５２ｂを含む。また、本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、図６に示されるように、第１羽根用電磁アクチュエータ６１、及び第２羽根用電磁アクチュエータ６２を含む。本明細書では、第１羽根及び第２羽根を「羽根」と総称することがある。また、第１羽根用主アーム４１及び第１羽根用従アーム４２を「第１羽根用アーム」と総称することがある。また、第２羽根用主アーム５１及び第２羽根用従アーム５２を「第２羽根用アーム」と総称することがある。また、第１羽根用アーム及び第２羽根用アームを「アーム」と総称することがある。また、アームを介して羽根を駆動するための構成をまとめて「駆動機構」と総称することがある。

＜地板１＞
図１〜図５に示されるように、地板１は、フォーカルプレンシャッタの基板部分であって、略矩形状の開口部１ａを有する。開口部１ａは、矩形以外の任意の形状であってもよい。地板１の開口部１ａの側方（図の左裏面側）には、第１羽根２及び第２羽根３を駆動する駆動機構６が搭載される。

地板１の後述する羽根室内には、軸４１ａ、４２ａ、５１ａ及び５２ａが立設される。軸４１ａには、第１羽根用主アーム４１が連結される。軸４１ａは、第１羽根用主アーム４１の回動の中心軸となる。軸４２ａには、第１羽根用従アーム４２が連結される。軸４２ａは、第１羽根用従アーム４２の回動の中心軸となる。軸４２ａには第１羽根用付勢ばね４２ｂが配置される。軸５１ａには、第２羽根用主アーム５１が連結される。軸５１ａは、第２羽根用主アーム５１の回動の中心軸となる。軸５２ａには、第２羽根用従アーム５２が連結される。軸５２ａは、第２羽根用従アーム５２の回動の中心軸となる。軸５２ａには第２羽根用付勢ばね５２ｂが配置される。

地板１の羽根室内には、軸４５、及び５５が立設される。軸４５には、第１羽根用付勢ばね４２ｂの第１腕部が掛け止められる。軸４５は、第１羽根用付勢ばね４２ｂの第１腕部の位置を固定する。軸５５には、第２羽根用付勢ばね５２ｂの第１腕部が掛け止められる。軸５５は、第２羽根用付勢ばね５２ｂの第１腕部の位置を固定する。

地板１には、軸４１ａを中心に円弧状に延びる長孔状の貫通孔１１と、軸５１ａを中心に円弧状に延びる長孔状の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１１には、第１羽根用電磁アクチュエータ６１の出力が伝達される第１羽根用駆動ピン４３が挿通される。貫通孔１２には、第２羽根用電磁アクチュエータ６２の出力が伝達される第２羽根用駆動ピン５３が挿通される。

地板１の開口部１ａの被写体側に対して反対側の位置には、撮像素子（図示省略）が配置される。撮像素子は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどのイメージセンサであって、照射された光を電気信号に変換する光電変換素子である。

＜補助地板、中間板＞
本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、周知のため図示しない補助地板及び中間板を有する。補助地板は、地板１の開口部１ａに対向する位置に開口部を有し、地板１に対して所定の間隔を空けて地板１に対向するよう配置される。中間板は、羽根室内に配置されて地板１の開口部１ａに対向する位置に開口部を有し、地板１と補助地板との間に、地板１及び補助地板のそれぞれに対して所定の空間を空けて配置される。地板１と中間板との間、及び補助地板と中間板との間には、それぞれ第１羽根及び第２羽根が配置される羽根室が形成される。

＜第１羽根２＞
第１羽根２は、複数の板状の羽根部材２１〜２４からなる。第１羽根２は、周知のように、複数のリベットなどの連結具によって、第１羽根用主アーム４１及び第１羽根用従アーム４２に連結される。第１羽根２は、地板１と図示しない中間板の間に配置される。第１羽根２は、第１羽根用主アーム４１を介して、第１羽根用駆動ピン４３により駆動され、開口部１ａにより形成される露光開口を覆う状態と開放する状態と（開閉状態）を切り替える。第１羽根２を構成する羽根部材２１〜２４は、それぞれアルミニウムなどの金属、カーボンファイバー、または樹脂などの素材により形成されるが、これらの素材に限定されるものではない。本実施形態では、第１羽根２は、遮光羽根（遮光幕）及び後羽根（後幕）として機能する。

＜第２羽根３＞
第２羽根３は、複数の板状の羽根部材３１〜３４からなる。第２羽根３は、周知のように、複数のリベットなどの連結具によって、第２羽根用主アーム５１及び第２羽根用従アーム５２に連結される。第２羽根３は、上記のように羽根室に配置される。第２羽根３は、第２羽根用主アーム５１を介して、第２羽根用駆動ピン５３により駆動され、開口部１ａにより形成される露光開口を覆う状態と開放する状態と（開閉状態）を切り替える。第２羽根３を構成する羽根部材３１〜３４は、それぞれアルミニウムなどの金属、カーボンファイバー、または樹脂などの素材により形成されるが、これらの素材に限定されるものではない。本実施形態では、第２羽根３は、遮光羽根（遮光幕）及び後羽根（後幕）として機能する。

撮像素子に対する露光により撮像が行われる際、第１羽根２及び第２羽根３は、図１〜図５に示す開口部１ａに対して、図の上側から下側、及び下側から上側に向かって走行する。撮像の際の具体的な作動については後述する。

なお、本実施形態の第１羽根２及び第２羽根３は、本発明の「第１羽根」及び「第２羽根」の一例となる場合もあるし、逆に「第２羽根」及び「第１羽根」の一例となる場合もある。

＜第１羽根用主アーム４１＞
第１羽根用主アーム４１は、第１羽根用駆動ピン４３及び第１羽根２に連結される。第１羽根用主アーム４１は、地板１の軸４１ａに回動自在に連結され、軸４１ａを中心に回動する。第１羽根用主アーム４１には、第１羽根用駆動ピン４３が挿入される連結孔が形成される。第１羽根用主アーム４１は、第１羽根用電磁アクチュエータ６１の作動により発生した駆動力を、第１羽根用駆動ピン４３を介して第１羽根２に伝達する。

＜第１羽根用従アーム４２＞
第１羽根用従アーム４２は、第１羽根２に連結される。第１羽根用従アーム４２は、地板１の軸４２ａに回動自在に連結され、軸４２ａを中心に回動する。第１羽根用従アーム４２に対しては直接駆動力が与えられず、第１羽根用主アーム４１の作動に合わせて羽根部材２１〜２４を介して作動する。第１羽根用従アーム４２は貫通孔４２ｃを有する。貫通孔４２ｃには、第１羽根用付勢ばね４２ｂの第２腕部が掛け止められる。

＜第２羽根用主アーム５１＞
第２羽根用主アーム５１は、第２羽根用駆動ピン５３及び第２羽根３に連結される。第２羽根用主アーム５１は、地板１の軸５１ａに回動自在に連結され、軸５１ａを中心に回動する。第２羽根用主アーム５１には、第２羽根用駆動ピン５３が挿入される連結孔が形成される。第２羽根用主アーム５１は、第２羽根用電磁アクチュエータ６２の作動により発生した駆動力を、第２羽根用駆動ピン５３を介して第２羽根３に伝達する。

＜第２羽根用従アーム５２＞
第２羽根用従アーム５２は、第２羽根３に連結される。第２羽根用従アーム５２は、地板１の軸５２ａに回動自在に連結され、軸５２ａを中心に回動する。第２羽根用従アーム５２に対しては直接駆動力が与えられず、第２羽根用主アーム５１の作動に合わせて羽根部材３１〜３４を介して作動する。第２羽根用従アーム５２は貫通孔５２ｃを有する。貫通孔５２ｃには、第２羽根用付勢ばね５２ｂの第２腕部が掛け止められる。

＜第１羽根用駆動ピン４３＞
第１羽根用駆動ピン４３は、第１羽根用主アーム４１に連結され、貫通孔１１に挿通される。第１羽根用駆動ピン４３は、第１羽根用電磁アクチュエータ６１により駆動され、軸４１ａを中心として貫通孔１１の領域を円弧状に移動する。

＜第２羽根用駆動ピン５３＞
第２羽根用駆動ピン５３は、第２羽根用主アーム５１に連結され、貫通孔１２に挿通される。第２羽根用駆動ピン５３は、第２羽根用電磁アクチュエータ６２により駆動され、軸５１ａを中心として貫通孔１２の領域を円弧状に移動する。

＜第１電磁アクチュエータ６１＞
第１羽根用電磁アクチュエータ６１は、永久磁石とコイルとを含んで構成される。コイルは、通電により励磁されて磁力を帯びる。第１羽根用電磁アクチュエータ６１は、第１羽根用駆動ピン４３に連結され、第１羽根２を駆動する。第１羽根用電磁アクチュエータは周知の構成であり、モータとも呼ばれる。

＜第２電磁アクチュエータ６２＞
第２羽根用電磁アクチュエータ６２は、永久磁石とコイルとを含んで構成される。コイルは、通電により励磁されて磁力を帯びる。第２羽根用電磁アクチュエータ６２は、第２羽根用駆動ピン５３に連結され、第２羽根３を駆動する。第２羽根用電磁アクチュエータは周知の構成であり、モータとも呼ばれる。

＜第１羽根用付勢ばね４２ｂ＞
第１羽根用付勢ばね４２ｂは、ねじりコイルばねであって、コイル部、並びにコイル部から延びる第１腕部及び第２腕部を有する。コイル部は、軸４２ａを中心として配置される。第１腕部は、地板１の軸４５に掛け止められる。第２腕部は、第１羽根用従アーム４２の貫通孔４２ｃに掛け止められる。軸４５は地板１上の固定軸であるため、第１羽根用付勢ばね４２ｂは、第２腕部によって第１羽根用従アーム４２に対して反時計回り方向の付勢力を与える。この第１羽根用付勢ばね４２ｂから与えられる付勢力により、第１羽根２は開口部１ａを閉鎖する方向に付勢される。第１羽根用付勢ばね４２ｂは、本発明の「第１付勢部材」の一具体例である。なお、第１羽根用付勢ばね４２ｂは、ばね以外の付勢部材を用いてもよい。

＜第２羽根用付勢ばね５２ｂ＞
第２羽根用付勢ばね５２ｂは、ねじりコイルばねであって、コイル部、並びにコイル部から延びる第１腕部及び第２腕部を有する。コイル部は、軸５２ａを中心として配置される。第１腕部は、地板１の軸５５に掛け止められる。第２腕部は、第２羽根用従アーム５２の貫通孔５２ｃに掛け止められる。軸５５は地板１上の固定軸であるため、第２羽根用付勢ばね５２ｂは、第２腕部によって第２羽根用従アーム５２に対して時計回り方向の付勢力を与える。この第２羽根用付勢ばね５２ｂから与えられる付勢力により、第２羽根３は開口部１ａを閉鎖する方向に付勢される。第２羽根用付勢ばね５２ｂは、本発明の「第２付勢部材」の一具体例である。なお、第２羽根用付勢ばね５２ｂは、ばね以外の付勢部材を用いてもよい。

第１羽根用付勢ばね４２ｂが第１羽根２に対して与える付勢力は、第２羽根用付勢ばね５２ｂが第２羽根３に対して与える付勢力と、対称になっている。具体的には、各図において、第１羽根２が下側に位置し、開口部１ａを開放した状態のときに第１羽根用付勢ばね４２ｂが第１羽根２に対して与える付勢力は、第２羽根３が上側に位置し、開口部１ａを開放した状態のときに第２羽根用付勢ばね５２ｂが第２羽根３に対して与える付勢力と略等しい。また、第１羽根２が開口部１ａを閉鎖した状態のときに第１羽根用付勢ばね４２ｂが第１羽根２に対して与える付勢力は、第２羽根３が開口部１ａを閉鎖した状態のときに第２羽根用付勢ばね５２ｂが第２羽根３に対して与える付勢力と略等しい。

図７は、本実施形態のフォーカルプレンシャッタを含む撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。図７には、本実施形態のフォーカルプレンシャッタの第１羽根用電磁アクチュエータ６１及び第２羽根用電磁アクチュエータ６２が示されている。本実施形態のフォーカルプレンシャッタを含む撮像装置は、第１羽根用電磁アクチュエータ６１及び第２羽根用電磁アクチュエータ６２、撮像レンズ７１、シャッタ制御部７２、撮像素子７３、撮像素子制御部７４、画像処理部７５、画像表示部７６、スイッチ部７７、記憶部７８、及びシステム制御部７９を含んで構成される。

撮像レンズ７１は、被写体からの光を撮像素子７３に向かって集光する。撮像素子７３は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子であり、撮像レンズ７１を透過した被写体からの光を受けて電気信号に変換することで画像を取得する。シャッタ制御部７２は、第１羽根用電磁アクチュエータ６１及び第２羽根用電磁アクチュエータ６２に与える電圧及び電流を制御して、これらのモータを駆動する。撮像素子制御部７４は、撮像素子７３の作動を制御する。例えば、撮像素子制御部７４は、撮像素子７３の各画素による光電変換のタイミングを制御することで、撮像素子７３の水平画素ラインのリセット走査である電子先幕走査Ａ（図２参照）などを行う。画像処理部７５は、撮像素子７３で取得された画像に対して所定の画像処理を行う。画像表示部７６は、例えば液晶表示装置であって、撮像しようとしている画像をユーザが視認できるように表示するなど、種々の表示を行う。スイッチ部７７は、レリーズを行うための操作などのユーザ操作を検出する。記憶部７８は、画像処理部７５で処理された、撮像画像を記憶する。システム制御部７９は、スイッチ部７７で検出されたユーザ操作などに基づいて、シャッタ制御部７２、撮像素子制御部７４、画像処理部７５、画像表示部７６、スイッチ部７７、及び記憶部７８などの作動を統合的に制御する。撮像素子制御部７４は、本発明の「制御部」の一構成例である。

＜フォーカルプレンシャッタの作動＞
次に、本実施形態のフォーカルプレンシャッタを備える撮像装置の、撮像時における作動について、図８のシーケンス図及び図１〜図７を参照しながら具体的に説明する。図８のシーケンス図では、フォーカルプレンシャッタが所定の状態となった時間を、時間Ｔ０１〜Ｔ０９として示している。

図１の状態が、撮像準備が完了したセット完了の状態である。セット完了状態では、第１羽根２は第１羽根用付勢ばね４２ｂによって上側に、第２羽根３は第２羽根用付勢ばね５２ｂによって下側に付勢されている。つまり、第１羽根２及び第２羽根３は、開口部１ａを閉じる方向に付勢されている。また、セット完了状態においては、開口部１ａが全開状態のため、撮像素子７３が受光した被写体像を画像表示部７６により視認できる。

セット完了の状態において、レリーズによりシャッタの露光作動が開始されると（Ｔ０１）、撮像素子制御部７４の制御による撮像素子７３の電子先幕Ａ（図２参照）が、撮像素子７３の上端側から下端側に向けて作動し、画像の取得を開始する。その後、第２羽根用電磁アクチュエータ６２が作動を開始し、第２羽根用駆動ピン５３が時計回りに回動する。これによって、第２羽根３が下方向に移動を開始し（Ｔ０２）、開口部１ａを閉鎖していく。このとき、第２羽根３には下方向の付勢力が与えられているため、第２羽根用付勢ばね５２ｂの付勢力がない場合と比較して第２羽根３が開口部を閉じる時に、羽根が動き出した直後の初速を速くすることができるので、シャッタ速度の高速化ができる。第２羽根３の走行中は、先幕として機能する撮像素子７３の制御による電子先幕Ａ、及び後羽根として機能する第２羽根３によって撮像のためのスリットが擬似的に形成される。図２の状態が、第２羽根３が開口部１ａを閉鎖する途中の状態である。

そして、電子先幕Ａが撮像素子７３の下端に達した後、第２羽根３の移動が完了すると（Ｔ０３）、第２羽根３により開口部１ａが閉鎖されて撮像が完了する。図３の状態が、第２羽根３により開口部１ａが閉鎖された状態である。

その後、次の撮像のためのセット作動が開始される。まずは、第１羽根用電磁アクチュエータ６１が作動して第１羽根用駆動ピン４３が反時計回りに回動する。これによって、遮光羽根として機能する第１羽根２が上方向に移動を開始する（Ｔ０４）。このとき、第１羽根２には第１羽根用付勢ばね４２ｂにより上方向の付勢力が与えられているため、付勢力がない場合と比較して、第１羽根２が開口部を閉じる時に、羽根が動き出した直後の初速を速くすることができるので、セット作動の高速化ができる。

その後、開口部１ａに隙間が生じないように第１羽根２と第２羽根３は、部分的に重なるようにして、第２羽根３が上方向に移動を開始する（Ｔ０５）。このとき、第２羽根用電磁アクチュエータ６２の作動により、第２羽根用駆動ピン５３が反時計回りに回動する。また、第２羽根３には第２羽根用付勢ばね５２ｂにより下方向の付勢力が与えられているため、付勢力がない場合と比較してゆっくりと作動を開始するため、第１羽根２の上側の端部が、第２羽根３の下側の端部を追い越すことはない。図４がこの状態を示しており、互いに部分的に重なり合った第１羽根２及び第２羽根３が開口部１ａを閉鎖したまま移動している状態である。

そして、第１羽根２が開口部１ａを閉鎖し（Ｔ０６）、第２羽根３が開口部１ａを開放する（Ｔ０７）。図５が、この状態を示している。撮像素子７３に撮像された被写体像の画像データは、開口部１ａが閉鎖されて光が遮蔽されている間に画像処理部７５に転送される。

撮像素子からのデータ転送処理が完了した後、第１羽根２が下側に移動を開始し、開口部１ａを開放していく（Ｔ０８）。このとき第１羽根用電磁アクチュエータ６１の作動により、第１羽根用駆動ピン４３が時計回りに回動する。第１羽根２が完全に下側に移動するとセット作動が完了した図１の状態に復帰し（Ｔ０９）、次の撮像が可能な状態となる。

以上のようにして、撮像時、及び撮像終了後のセット作動時にフォーカルプレンシャッタが作動する。

なお、本実施形態では、第２羽根３が下方向に移動しながら後羽根として機能する作動について説明したが、第１羽根２が上方向に移動しながら後羽根として機能する場合は、本実施形態の第１羽根２と第２羽根３とが入れ替わった作動となるだけで、同様の作動となる。この時、撮像素子７３の電子先幕Ａは、撮像素子７３の下端側から上端側に向かって走査する。

また、本実施形態では、第１羽根２と第２羽根３を電磁アクチュエータで駆動するようにしたが、これに限定されず、撮影時には周知の駆動ばねにより各羽根を駆動させるようにしても差し支えない。さらに、遮光羽根として機能する羽根を電磁アクチュエータで駆動し、撮影時に後羽根として機能する羽根を駆動ばねで駆動するようにしても差し支えない。

＜２．実施形態２＞
本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、第１羽根及び第２羽根のそれぞれに対して、開口部を閉じる方向に付勢する付勢部材を備える構成としており、第１羽根が遮光羽根、第２羽根が後羽根として機能する場合と、第２羽根が遮光羽根、第１羽根が後羽根として機能する場合とがある。撮像作動に際しては、所謂電子先幕を用いた撮像を行う。本実施形態のフォーカルプレンシャッタの構成は、実施形態１の構成と同様であるが、撮像作動が異なっている。本実施形態では、第１羽根と第２羽根のうち、遮光羽根として機能する羽根が、開口部を全開にする前に撮像が行われる。以下、実施形態１との相違点について具体的に説明する。

本実施形態におけるフォーカルプレンシャッタの状態は、図１、図２、図３、図９、及び図５に示される。図１、図２、図３、及び図５については、実施形態１と同様である。図９は、第１羽根及び第２羽根がスリットを形成しながら移動している状態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。後述するように、本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、撮像の際には、図１、図２、図３、図９、図５の順に状態が変化する。

＜フォーカルプレンシャッタの作動＞
本実施形態のフォーカルプレンシャッタを備える撮像装置の、撮像時における作動について、図１０のシーケンス図、並びに図１、図２、図３、図９、及び図５を参照しながら具体的に説明する。図１０のシーケンス図では、フォーカルプレンシャッタが所定の状態となった時間を、時間Ｔ２１〜Ｔ３３として示している。

図１の状態が、撮像準備が完了したセット完了の状態である。セット完了状態では、第１羽根２は第１羽根用付勢ばね４２ｂによって上側に、第２羽根３は第２羽根用付勢ばね５２ｂによって下側に付勢されている。つまり、第１羽根２及び第２羽根３は、開口部１ａを閉じる方向に付勢されている。

セット完了の状態において、レリーズによりシャッタの露光作動が開始されると、撮像素子の制御による電子先幕Ａが、撮像素子７３の上端側から下端側に向けて作動し（Ｔ２１）、画像の取得を開始する。その後、第２羽根用電磁アクチュエータ６２が作動を開始し、第２羽根用駆動ピン５３が時計回りに回動する。これによって、第２羽根３が下方向に移動を開始し（Ｔ２２）、開口部１ａを閉鎖していく。このとき、第２羽根３には、第２羽根用付勢ばね５２ｂにより下方向の付勢力が与えられているため、付勢力がない場合と比較して、第２羽根３が開口部を閉じる時に、羽根が動き出した直後の初速を速くすることができるので、シャッタ速度の高速化ができる。第２羽根３の走行中は、先幕として機能する撮像素子７３の制御による電子先幕Ａ、及び後羽根として機能する第２羽根３によって撮像のためのスリットが擬似的に形成される。図２の状態が、第２羽根３が開口部１ａを閉鎖する途中の状態である。

その後、第２羽根３により開口部１ａが閉鎖されて、第２羽根３の移動が完了し（Ｔ２３）、撮像が完了する。図３の状態が、第２羽根３により開口部１ａが閉鎖された状態である。そして、開口部１ａが閉鎖された状態で、撮像素子７３の撮像データが画像処理部７５に転送される。

その後、次の撮像が開始される。第２羽根用電磁アクチュエータ６２が作動して、第２羽根用駆動ピン５３が反時計回りに回動し、これによって第２羽根３が上方向に移動を開始する（Ｔ２４）。

そして、撮像素子の制御による電子先幕が作動する。電子先幕の走査線Ａは、上方向に移動する第２羽根３の下方向の端部より下側を上方向に向かって移動する。その後、第１羽根用電磁アクチュエータ６１が作動を開始し、第１羽根用駆動ピン４３が反時計回りに回動する。これによって、第１羽根２が上方向に移動を開始し（Ｔ２５）、開口部１ａを閉鎖していく。図９がこの状態を示している。第２羽根３と第１羽根２との間にはスリットが形成されるが、実際には電子先幕Ａと第１羽根２との間に擬似的に形成されるスリットを用いて撮像が行われる。

その後、第２羽根３が、開口部１ａを開放して開口部１ａの上側に退避し（Ｔ２６）、第１羽根２が開口部１ａを閉鎖して開口部１ａの上側に向かって展開して撮像が完了する（Ｔ２７）。このとき、第１羽根２には、第１羽根用付勢ばね４２ｂにより上方向の付勢力が与えられているため、付勢力がない場合と比較して、第１羽根２が開口部を閉じる時に、羽根が動き出した直後の初速を速くすることができる。これにより、シャッタ速度の高速化が可能となる。また、セット作動が不要となるため連写速度の高速化ができる。そして、開口部１ａが閉鎖された状態で、撮像素子７３の撮像データが画像処理部７５に転送される。図５はこの状態を示している。

その後、連続して次の撮像が開始される。第１電磁アクチュエータ６１が作動して、第１羽根用駆動ピン４３が時計回りに回動し、これによって第１羽根２が下方向に移動を開始して開口部１ａを開放し始める（Ｔ２８）。

そして、撮像素子の制御による電子先幕Ａが作動する。電子先幕Ａは、下方向に移動する第１羽根２の上方向の端部より上側を下方向に向かって移動する。その後、第２電磁アクチュエータ６２が作動を開始し、第２羽根用駆動ピン５３が時計回りに回動する。これによって、第２羽根３が下方向に移動を開始し（Ｔ２９）、開口部１ａを閉鎖していく。

その後、第１羽根２が、開口部１ａを開放して開口部１ａの下側に退避し（Ｔ３０）、第２羽根３が開口部１ａを閉鎖して開口部１ａの下側に向かって展開して撮像が完了する（Ｔ３１）。この時も、付勢部材がない場合と比較して、第２羽根３の初速を速くすることができるので、シャッタ速度の高速化が可能となる。また、セット作動が不要となるため連写速度を高速化することができる。そして、開口部１ａが閉鎖された状態で、撮像素子７３の撮像データが画像処理部７５に転送される。図３はこの状態を示している。

そして、連続撮影後、第１羽根２は開口部１ａを開放したままの状態で、第２羽根３は開口部１ａを開放するために移動を開始する（Ｔ３２）。第２羽根３は、上側に向かって移動を続け開口部１ａを全開にして停止し（Ｔ３３）、図１の状態に復帰する。

このように、連続撮像が繰り返される場合には、Ｔ２４からＴ２７又はＴ２４からＴ３１の作動が繰り返される。連続撮像が終了する場合には、開口部１ａを閉鎖している第２羽根３（または第１羽根２）が開口部１ａを開放する方向に移動し、図１に示される開口部１ａが開放されたセット完了状態で、次の撮像が待機される。

以上のようにして、撮像時、及び撮像終了後のセット作動時にフォーカルプレンシャッタが作動する。

本実施形態においては、２つの羽根のうち、遮光羽根として機能する羽根が開口部を全開にする前に、電子先幕と後羽根として機能する羽根による撮像が開始される。また、撮像に際して、羽根が往復作動しながら連続撮像ができる。そのため、撮像に際して、セット作動が無くなるので次の撮像までの時間が短縮されるので、連写速度の向上ができる。

＜３．本発明の特徴＞
上記実施形態のフォーカルプレンシャッタは、上記のような構成を採ることで、例えば以下のような特徴を有する。なお、以下で説明する実施形態の各構成は、本発明の構成の一例に過ぎず、本発明はこれらの具体的な構成に限定されるものではない。

実施形態のフォーカルプレンシャッタは、電子先幕用のフォーカルプレンシャッタであって、第１羽根２及び第２羽根３を、それぞれ開口部１ａを閉じる方向に付勢する第１付勢ばね４２ｂ及び第２付勢ばね５２ｂを有する構成にしている。この構成により、第１羽根２及び第２羽根３が開口部１ａを閉じる時に、各羽根が動き出した直後の初速を速くすることができるので、シャッタ速度の高速化、及び連写速度の高速化可能な構成となっている。

実施形態のフォーカルプレンシャッタは、第１羽根２及び第２羽根３の一方が、撮像時の走行方向に応じて、撮像素子の電子走査線Ａよりも遅れて開口部を閉鎖する構成としている。この構成により、撮像の際、電子先幕と、後羽根として機能する羽根のみとを作動させることで、シャッタの静音化、及び省電力化が可能な構成となっている。

実施形態１のフォーカルプレンシャッタは、撮像の際に、第１羽根２及び第２羽根３が、開口部１ａを開放した状態から、第１羽根２または第２羽根３が開口部１ａを閉鎖する方向に移動する構成としている。この構成により、所謂電子先幕を利用した作動を行うことができる。

実施形態２のフォーカルプレンシャッタは、第１羽根２及び第２羽根３が開口部１ａに対して双方向（図の上方向及び下方向）に移動する際に、それぞれ撮像するよう構成している。この構成により、例えば、羽根を双方向に走行させながら連続で撮像することで、高速での撮像が可能となる。また、例えば、撮像装置の重力に対する向きに応じて撮像の際の羽根の走行方向を変化させることで、撮像装置の向きにかかわらず重力方向に向かって羽根を走行させるような制御が可能となる。これにより、撮像方法を変化させたり、撮像した画像の品質を調整したりすることなどが可能となる。

実施形態２のフォーカルプレンシャッタは、撮像の際に、第２羽根３が開口部１ａを閉鎖した状態から第２羽根３及び第１羽根２が開口部１ａに入光するよう隙間を形成しながら移動し、その後、第１羽根２が開口部１ａを閉鎖した状態から、第１羽根２及び第２羽根３が開口図１ａに入光するよう隙間を形成しながら移動し、電子先幕の走査線Ａが、第１羽根２と第２羽根３との間の隙間に位置するよう移動する構成としている。この構成によれば、双方向に略同様の速度で羽根を走行させながら、高速で連続撮像することなどが可能となる。

実施形態のフォーカルプレンシャッタは、第１羽根２を駆動する第１電磁アクチュエータ６１と、第２羽根３を駆動する第２電磁アクチュエータ６２とを備える構成としている。この構成により、第１羽根２と第２羽根３とをそれぞれ電磁アクチュエータで駆動する構成において、付勢ばねによって第１羽根２及び第２羽根３に対して与えられる付勢力を適切なバランスに調整した構成とすることができる。

実施形態のフォーカルプレンシャッタは、第１羽根２及び第２羽根３の少なくとも一方が駆動ばねにより駆動させる構成としている。この構成によれば、初期トルクの大きな駆動ばねを用いることで、撮像の際、付勢部材と協働して後羽根として機能する羽根の初速をより高速にする構成とすることができる。

実施形態のフォーカルプレンシャッタを備える撮像装置は、従来の撮像装置を比較して、例えば、シャッタの高速化、連写速度の高速化、静音化、及び／または省電力化に優れた構成にすることなどが可能である。

＜４．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一具体例としての説明であって、本発明の範囲はこの実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

例えば、実施形態では、第１羽根２及び第２羽根３がそれぞれ４枚の羽根部材からなる構成を挙げて説明したが、各羽根を構成する羽根部材の数は任意に変更可能である。

また、実施形態では、付勢部材の一例として、トーションばね（ねじりコイルばね）である付勢ばね４２ｂ及び５２ｂを例示したが、板ばね、圧縮コイルばね、もしくは引張コイル、またはこられのばねの組み合わせを用いてもよい。

本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置のフォーカルプレンシャッタなどとして好適に適用される。

１…地板
１ａ…開口部
１１、１２…貫通孔
２…第１羽根
２１〜２４…羽根部材
３…第２羽根３
３１〜３４…羽根部材
４１ａ、４２ａ、５１ａ、５２ａ、４５、５５…軸
４２ｂ…第１羽根用付勢ばね
５２ｂ…第２羽根用付勢ばね
４２ｃ、５２ｃ…貫通孔
６…駆動機構
７１…撮像レンズ
７２…シャッタ制御部
７３…撮像素子１３
７４…撮像素子制御部
７５…画像処理部
７６…画像表示部
７７…スイッチ部
７８…記憶部
７９…システム制御部

Claims (8)

1. 電子先幕用フォーカルプレンシャッタにおいて、
   開口部を有する地板と、
   一方向に走行して前記開口部を閉鎖する第１羽根と、
   前記第１羽根と逆の他方向に走行して前記開口部を閉鎖する第２羽根と、
   前記開口部を閉じる方向に前記第１羽根を付勢する第１付勢部材と、
   前記開口部を閉じる方向に前記第２羽根を付勢する第２付勢部材と、を備える、
   フォーカルプレンシャッタ。
2. 前記第１羽根と前記第２羽根の一方は、撮像の際には撮像素子の電子走査線よりも遅れて前記開口部を閉鎖する、
   請求項１に記載のフォーカルプレンシャッタ。
3. 撮像の際には、前記第１羽根及び前記第２羽根が前記開口部を開放した状態から、前記第１羽根または前記第２羽根が前記開口部を閉鎖する方向に移動する、
   請求項１または請求項２に記載のフォーカルプレンシャッタ。
4. 前記第１羽根及び前記第２羽根が前記開口部に対して双方向に移動する際にそれぞれ撮像する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャッタ。
5. 撮像の際には、
   前記第２羽根が前記開口部を閉鎖した状態から、前記第２羽根及び前記第１羽根が前記開口部に入光するように隙間を形成しながら移動し、
   その後、前記第１羽根が前記開口部を閉鎖した状態から、前記第１羽根及び前記第２羽根が前記開口部に入光するように隙間を形成しながら移動し、
   電子先幕の走査線は、前記隙間に位置するように移動する、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャッタ。
6. 前記第１羽根を駆動する第１電磁アクチュエータと、
   前記第２羽根を駆動する第２電磁アクチュエータと、を備える、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャタ。
7. 前記第１羽根と前記第２羽根の少なくとも一方は、撮像に際して駆動ばねにより駆動される、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャッタ。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャッタを備える、撮像装置。

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