JP2022149137A - 羽根駆動装置及びこれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先羽根室と後羽根室とを仕切る仕切板が羽根に与える影響を低減しつつ高速動作が可能な羽根駆動装置を提供する。【解決手段】羽根駆動装置１は、開口部Ｓが形成された１対の地板１０，１２と、開口部Ｓを塞ぐ第１の閉塞位置と開口部Ｓよりも－Ｙ方向側にある第１の退避位置との間で移動可能な先羽根３１～３４と、開口部Ｓよりも＋Ｙ方向側にある第２の退避位置と開口部Ｓを塞ぐ第２の閉塞位置との間で移動可能な後羽根３５～３８と、地板１０，１２の間に形成される空間を、先羽根３１～３４を収容する先羽根室Ｒ１と後羽根３５～３８を収容する後羽根室Ｒ２とに区画する１対の仕切板５１，５２とを備える。１対の仕切板５１，５２は、開口部Ｓのうち－Ｙ方向側に位置する第１の領域Ｓ１の周囲に延びる第１の仕切板５１と、開口部Ｓのうち＋Ｙ方向側に位置する第２の領域Ｓ２の周囲に延びる第２の仕切板５２とを含む。第１の仕切板５１と第２の仕切板５２の材質及び厚さの少なくとも一方が異なる。【選択図】図２

Description

本発明は、羽根駆動装置及びこれを備えた撮像装置に係り、特にカメラなどの撮像装置におけるシャッタ羽根を駆動するための羽根駆動装置に関するものである。

カメラなどの撮像装置においては、シャッタ羽根を高速で移動させることによって露光開口を開閉し、撮像素子に対する露光を行っている。従来から、シャッタ羽根を高速で駆動する羽根駆動装置として、先羽根と後羽根とから構成されるシャッタ羽根をそれぞれアクチュエータによって同一方向に移動させるフォーカルプレーンシャッタが知られている。このようなフォーカルプレーンシャッタにおいては、２枚の地板の間に形成される空間を仕切板によって先羽根室と後羽根室とに分け、先羽根室に先羽根を収容し、後羽根室に後羽根を収容することが多い（例えば、特許文献１参照）。

このような仕切板が変形したり破損したりすると、先羽根や後羽根の動作に悪影響を与えることが考えられるため、仕切板の剛性はなるべく高いことが好ましい。一方で、高速で移動してきた羽根が停止する際に、羽根が厚さ方向に揺れることがある。このため、仕切板の剛性を高くした場合には、揺れた羽根が仕切板に接触してダメージを受けることが考えられる。

特開２００１－２８１７３２号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、先羽根室と後羽根室とを仕切る仕切板が羽根に与える影響を低減しつつ高速動作が可能な羽根駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、先羽根室と後羽根室とを仕切る仕切板が羽根に与える影響を低減しつつ高速動作が可能な羽根駆動装置が提供される。この羽根駆動装置は、開口部が形成された１対の地板と、上記開口部を塞ぐ第１の閉塞位置と上記開口部よりも羽根走行方向側にある第１の退避位置との間で移動可能な少なくとも１つの先羽根と、上記開口部よりも上記羽根走行方向とは反対側にある第２の退避位置と上記開口部を塞ぐ第２の閉塞位置との間で移動可能な少なくとも１つの後羽根と、上記１対の地板の間に形成される空間を、上記先羽根を収容する先羽根室と上記後羽根を収容する後羽根室とに区画する１対の仕切板とを備える。上記１対の仕切板は、上記開口部のうち上記羽根走行方向側に位置する第１の領域の周囲に延びる第１の仕切板と、上記開口部のうち上記羽根走行方向とは反対側に位置する第２の領域の周囲に延びる第２の仕切板とを含む。

図１は、本発明の一実施形態における羽根駆動装置を示す正面図である。 図２は、図１に示す羽根駆動装置の一部を示す分解斜視図である。 図３は、図１のＡ－Ａ線断面図である。 図４は、図１に示す羽根駆動装置が露光動作を完了したときの状態を示す正面図である。 図５は、図２に示す羽根駆動装置における仕切板と地板との関係を示す正面図である。 図６は、図４に示す露光動作完了時における後羽根と仕切板との関係を示す模式図である。

以下、本発明に係る羽根駆動装置の実施形態について図１から図６を参照して詳細に説明する。図１から図６において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図６においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。以下の説明では、特に言及がない場合には、「第１」や「第２」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているだけであり、特定の順位や順番を表すものではない。

図１は、本発明の一実施形態における羽根駆動装置１を示す正面図である。本実施形態における羽根駆動装置１は、本実施形態における羽根駆動装置１は、カメラなどの光学機器に組み込まれるフォーカルプレーンシャッタであるものとして説明するが、これは例示に過ぎず、本発明に係る羽根駆動装置はこのようなシャッタの用途に限られるもいのではない。図１は、カメラによるセット動作が完了したときの状態を示している。

図１に示すように、本実施形態における羽根駆動装置１は、矩形状の開口が形成された第１の地板１０と、第１の地板１０の開口と略同一の形状の開口が形成された第２の地板１２（カバー板）と、これら１対の地板１０，１２の間に形成される空間に収容される８枚の羽根３１～３８とを含んでいる。地板１０，１２の開口により露光開口部Ｓが形成されている。この羽根駆動装置１は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（図示せず）を備えた撮像装置に組み込まれるものである。図１の羽根駆動装置１の紙面手前側に撮像素子が位置しており、被写体からの光は、地板１０，１２の露光開口部Ｓを通過して、撮像素子に入射するようになっている。

図２は、羽根駆動装置１の一部を示す分解斜視図であり、図３は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３においては、理解を容易にするために、一部の要素の厚さを誇張して表示するとともに、第１の地板１０の＋Ｚ方向側の要素の図示を省略するなど、全体を簡略化している。図２に示すように、羽根３１～３８のそれぞれは、全体としてＸ方向に延びる薄板状の部材である。本実施形態では、羽根３１～３８のうち、順番に重ねられる羽根３１～３４が、フォーカルプレーンシャッタの先幕を構成する先羽根となり、順番に重ねられる羽根３５～３８が後幕を構成する後羽根となる。

第１の地板１０と第２の地板１２（図２においては図示せず）との間には、第１の仕切板５１と第２の仕切板５２とが配置されている。これらの仕切板５１，５２は、いずれも先羽根３１～３４と後羽根３５～３８との間に配置されており、図３に示すように、仕切板５１，５２と第２の地板１２との間には、先羽根３１～３４を収容する先羽根室Ｒ１が形成され、仕切板５１，５２と第１の地板１０との間には、後羽根３５～３８を収容する後羽根室Ｒ２が形成されている。

また、羽根駆動装置１は、先羽根３１～３４に連結される先羽根アーム４１，４２と、後羽根３５～３８に連結される後羽根アーム４３，４４とを含んでいる。先羽根３１～３４は、リベットなどによりそれぞれ先羽根アーム４１，４２と連結され、先羽根３１～３４と先羽根アーム４１，４２とが互いに回転可能となっている。したがって、それぞれの先羽根３１～３４と先羽根アーム４１，４２とによってリンク機構が構成される。また、後羽根３５～３８は、リベットなどによりそれぞれ後羽根アーム４３，４４と連結され、後羽根３５～３８と後羽根アーム４３，４４とが互いに回転可能となっている。したがって、それぞれの後羽根３５～３８と後羽根アーム４３，４４とによってリンク機構が構成される。

先羽根アーム４１は回転軸２１を中心として回転可能に構成され、先羽根アーム４２は回転軸２２を中心として回転可能に構成される。図２に示すように、第１の地板１０の＋Ｚ方向側には先羽根駆動レバー６１が配置されている。この先羽根駆動レバー６１は、回転軸２１を中心として回転可能に構成されており、先羽根駆動レバー６１の先端には連結部４５が設けられている。第１の地板１０には、回転軸２１を中心とする円弧に沿った円弧孔１１が形成されており、先羽根駆動レバー６１の連結部４５はこの円弧孔１１を通って先羽根アーム４１の連結孔４１Ａに連結されている。

また、後羽根アーム４３は回転軸２３を中心として回転可能に構成され、後羽根アーム４４は回転軸２４を中心として回転可能に構成される。図２に示すように、第１の地板１０の＋Ｚ方向側には後羽根駆動レバー６２が配置されている。この後羽根駆動レバー６２は、回転軸２３を中心として回転可能に構成されており、後羽根駆動レバー６２の先端には連結部４６が設けられている。第１の地板１０には、回転軸２３を中心とする円弧に沿った円弧孔１３が形成されており、後羽根駆動レバー６２の連結部４６はこの円弧孔１３を通って後羽根アーム４３の連結孔４３Ａに連結されている。

このような構成において、図示しない駆動機構によって先羽根駆動レバー６１を回転軸２１周りに回転させると、先羽根駆動レバー６１の連結部４５が円弧孔１１に沿って移動し、この連結部４５に連結された先羽根アーム４１が回転軸２１を中心として回転する。先羽根アーム４１が回転軸２１を中心として回転すると、上述したリンク機構によって、先羽根アーム４２も回転軸２２を中心として回転し、先羽根３１～３４が互いに重なる領域を変化させつつ、ＸＹ平面（移動平面）上を主としてＹ方向に移動するようになっている。

同様に、図示しない駆動機構によって後羽根駆動レバー６２を回転軸２３周りに回転させると、後羽根駆動レバー６２の連結部４６が円弧孔１３に沿って移動し、この連結部４６に連結された後羽根アーム４３が回転軸２３を中心として回転する。後羽根アーム４３が回転軸２３を中心として回転すると、上述したリンク機構によって、後羽根アーム４４も回転軸２４を中心として回転し、後羽根３５～３８が互いに重なる領域を変化させつつ、ＸＹ平面（移動平面）上を主としてＹ方向に移動するようになっている。

図１に示すセット動作の完了状態では、先羽根３１～３４が開口部Ｓを塞いでおり、後羽根３５～３８は開口部Ｓから＋Ｙ方向側の位置に退避している。この状態から駆動機構によって先羽根駆動レバー６１及び後羽根駆動レバー６２を駆動させると、先羽根３１～３４及び後羽根３５～３８はＸＹ平面上を主として－Ｙ方向（羽根走行方向）に移動する。このとき、後羽根３５は先羽根３４からＹ方向に離れた状態で－Ｙ方向に移動するようになっている。したがって、先羽根３４と後羽根３５との間には露光用のスリットが形成され。このスリットが先羽根３１～３４及び後羽根３５～３８の移動とともに－Ｙ方向に移動し、撮像面に対する露光が行われる。図４は、この露光動作が完了したときの状態を示している。

図４に示す露光動作の完了状態では、後羽根３５～３８が開口部Ｓを塞いでおり、先羽根３１～３４が開口部Ｓから－Ｙ方向側の位置に退避している。このように、先羽根３１～３４は、開口部Ｓを塞ぐ閉塞位置（第１の閉塞位置（図１））と開口部Ｓよりも－Ｙ方向（羽根走行方向）側にある退避位置（第１の退避位置（図４））との間で移動可能となっており、後羽根３５～３８は、開口部Ｓよりも＋Ｙ方向側にある退避位置（第２の退避位置（図１））と前記開口部を塞ぐ閉塞位置（第２の閉塞位置（図４））との間で移動可能となっている。

図５は、仕切板５１，５２と地板１０，１２との関係を示す正面図である。図５に示すように、第１の仕切板５１は、露光開口部Ｓのうち－Ｙ方向（羽根走行方向）側に位置する第１の領域Ｓ１の周囲に延びており、Ｘ方向に延びる基部５１１と、基部５１１の両側から＋Ｙ方向に向かって延びる腕部５１２とを有している。また、第２の仕切板５２は、露光開口部Ｓのうち＋Ｙ方向側に位置する第２の領域Ｓ２の周囲に延びており、Ｘ方向に延びる基部５２１と、基部５２１の両側から－Ｙ方向に向かって延びる腕部５２２とを有している。第１の仕切板５１の腕部５１２と第２の仕切板５２の腕部５２２とは、わずかな隙間をもってＹ方向に対向するように配置されている。

一般的に、高速で羽根を駆動するフォーカルプレーンシャッタにおいては、羽根が受ける揺れや衝撃は、露光動作が完了して羽根が停止したときに最も大きくなる。したがって、露光動作完了時には、羽根３１～３８が移動する－Ｙ方向（羽根走行方向）側の羽根が大きく揺れることとなる。上述のように、大きく揺れる羽根の近傍に位置する仕切板の剛性が高い場合には、揺れた羽根が仕切板に接触してダメージを受ける可能性がある。一方、これとは反対側の＋Ｙ方向においては信頼性を高めるために仕切板の剛性を高めることが好ましい。

このような観点から、本実施形態では、先羽根室Ｒ１と後羽根室Ｒ２とを仕切る仕切板を羽根走行方向で２つに分割することで、仕切板が羽根３１～３８に与える影響を低減するとともに羽根３１～３８の高速動作を可能にしている。すなわち、－Ｙ方向側の領域に位置する第１の仕切板５１と＋Ｙ方向側の領域に位置する第２の仕切板５２の材質や厚さをその近傍を通過する羽根の特性に応じて変更できるようにしている。例えば、露出動作完了時に羽根が大きく揺れると考えられる－Ｙ方向側の領域に位置する第１の仕切板５１を樹脂により形成して、近傍の羽根が厚さ方向（Ｚ方向）に揺れた場合に仕切板５１をしならせて羽根へのダメージを低減する一方で、＋Ｙ方向側の領域に位置する第２の仕切板５２を剛性の高い金属により形成することができる。

このように、－Ｙ方向側における羽根の揺れへの対応と＋Ｙ方向側における仕切板の剛性の確保を効果的に行うためには、第１の仕切板５１が取り囲む第１の領域Ｓ１が開口部Ｓの全領域の半分より小さく、また、第２の仕切板５２が取り囲む第２の領域Ｓ２が開口部Ｓの全領域の半分よりも大きいことが好ましい。

また、本発明者は、本発明に至る過程で、露出動作完了時に厚さ方向に最も大きく揺れるのは２番目の後羽根（後羽根３６）であることを発見し、図６に示すように、露光動作完了時において後羽根３５（第１の後羽根）と後羽根３６（第２の後羽根）とが重なる領域Ｗ（網掛け領域）の近傍に仕切板５１と仕切板５２の分割位置Ｇを設定した場合に、羽根の揺れへの対応と仕切板の剛性の確保のバランスが良いことを見出した。したがって、第１の仕切板５１及び第２の仕切板５２は、後羽根３５～３８が開口部Ｓを塞ぐ位置（第２の閉塞位置）に移動したときに後羽根３５と後羽根３６とが重なる領域Ｗの近傍で互いにＹ方向において対向するように配置されることが好ましい。

なお、本明細書において使用した用語「上」、「下」、「上方」、「下方」、「上側」、「下側」、「底」、その他の位置関係を示す用語は、図示した実施形態との関連において使用されているのであり、装置の相対的な位置関係によって変化するものである。

以上述べたように、本発明の第１の態様によれば、先羽根室と後羽根室とを仕切る仕切板が羽根に与える影響を低減しつつ高速動作が可能な羽根駆動装置が提供される。この羽根駆動装置は、開口部が形成された１対の地板と、上記開口部を塞ぐ第１の閉塞位置と上記開口部よりも羽根走行方向側にある第１の退避位置との間で移動可能な少なくとも１つの先羽根と、上記開口部よりも上記羽根走行方向とは反対側にある第２の退避位置と上記開口部を塞ぐ第２の閉塞位置との間で移動可能な少なくとも１つの後羽根と、上記１対の地板の間に形成される空間を、上記先羽根を収容する先羽根室と上記後羽根を収容する後羽根室とに区画する１対の仕切板とを備える。上記１対の仕切板は、上記開口部のうち上記羽根走行方向側に位置する第１の領域の周囲に延びる第１の仕切板と、上記開口部のうち上記羽根走行方向とは反対側に位置する第２の領域の周囲に延びる第２の仕切板とを含む。上記第１の仕切板と上記第２の仕切板の材質及び厚さの少なくとも一方が異なっていることが好ましい。

このように、羽根走行方向に分割された２つの仕切板によって先羽根を収容する先羽根室と後羽根を収容する後羽根室とを仕切ることで、羽根に与える影響が少なくなるように仕切板の材質や厚さをその近傍を通過する羽根の特性に応じて変えることが可能になる。したがって、本発明に係る羽根駆動装置によれば、先羽根室と後羽根室とを仕切る仕切板が羽根に与える影響を低減しつつ、羽根を高速動作させることが可能となる。

上記開口部の上記第１の領域は、上記開口部の全領域の半分よりも小さく、上記開口部の上記第２の領域は、上記開口部の全領域の半分よりも大きいことが好ましい。

上記少なくとも１つの後羽根は、上記第２の退避位置から上記第２の閉塞位置に移動する際に最初に上記開口部に進入する第１の後羽根と、上記第２の退避位置から上記第２の閉塞位置に移動する際に上記第１の後羽根に続いて上記開口部に進入する第２の後羽根とを含んでいてもよい。この場合において、上記第１の仕切板及び上記第２の仕切板は、上記第２の閉塞位置における上記第１の後羽根と上記第２の後羽根とが重なる領域の近傍で互いに上記羽根走行方向において対向するように配置されることが好ましい。

本発明の第２の態様によれば、上述した羽根駆動装置と、上記羽根駆動装置の上記１対の地板の上記開口部を透過した光が結像する面に配置された撮像素子とを備える撮像装置が提供される。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ 羽根駆動装置
１０，１２ 地板
１１，１３ 円弧孔
２１～２４ 回転軸
３１～３４ 先羽根
３５～３８ 後羽根
４１，４２ 先羽根アーム
４３，４４ 後羽根アーム
４５，４６ 連結部
５１ 第１の仕切板
５２ 第２の仕切板
６１ 先羽根駆動レバー
６２ 後羽根駆動レバー
５１１，５２１ 枠部
５１２，５２２ 腕部
Ｇ 分割位置
Ｒ１ 先羽根室
Ｒ２ 後羽根室
Ｓ 開口部
Ｓ１ 第１の領域
Ｓ２ 第２の領域

Claims (5)

1. 開口部が形成された１対の地板と、
   前記開口部を塞ぐ第１の閉塞位置と前記開口部よりも羽根走行方向側にある第１の退避位置との間で移動可能な少なくとも１つの先羽根と、
   前記開口部よりも前記羽根走行方向とは反対側にある第２の退避位置と前記開口部を塞ぐ第２の閉塞位置との間で移動可能な少なくとも１つの後羽根と、
   前記１対の地板の間に形成される空間を、前記先羽根を収容する先羽根室と前記後羽根を収容する後羽根室とに区画する１対の仕切板と
   を備え、
   前記１対の仕切板は、
   前記開口部のうち前記羽根走行方向側に位置する第１の領域の周囲に延びる第１の仕切板と、
   前記開口部のうち前記羽根走行方向とは反対側に位置する第２の領域の周囲に延びる第２の仕切板と
   を含む、
   羽根駆動装置。
2. 前記第１の仕切板と前記第２の仕切板の材質及び厚さの少なくとも一方が異なる、請求項１に記載の羽根駆動装置。
3. 前記開口部の前記第１の領域は、前記開口部の全領域の半分よりも小さく、
   前記開口部の前記第２の領域は、前記開口部の全領域の半分よりも大きい、
   請求項１又は２に記載の羽根駆動装置。
4. 前記少なくとも１つの後羽根は、
   前記第２の退避位置から前記第２の閉塞位置に移動する際に最初に前記開口部に進入する第１の後羽根と、
   前記第２の退避位置から前記第２の閉塞位置に移動する際に前記第１の後羽根に続いて前記開口部に進入する第２の後羽根と
   を含み、
   前記第１の仕切板及び前記第２の仕切板は、前記第２の閉塞位置における前記第１の後羽根と前記第２の後羽根とが重なる領域の近傍で互いに前記羽根走行方向において対向するように配置される、
   請求項３に記載の羽根駆動装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の羽根駆動装置と、
   前記羽根駆動装置の前記１対の地板の前記開口部を透過した光が結像する面に配置された撮像素子と
   を備える、撮像装置。

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