JP3176166U - フォーカルプレーンシャッタ及び撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】露出期間のバラつきが抑制された撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】フォーカルプレーンシャッタは、開口を有した基板と、第1及び第2アクチュエータと、前記第1及び第2アクチュエータによりそれぞれ駆動されて前記開口から退避した退避位置又は前記開口を閉じる閉鎖位置間を走行可能な第1及び第2幕と、前記第1幕が走行軌跡上の第1位置を通過したことを検出する第1検出部と、を有し、前記第1幕が前記閉鎖位置にあり前記第2幕が前記退避位置にある場合に、前記第1検出部は、前記第1幕が前記開口から退避するように走行して前記第1位置を通過したことを検出する出力信号を出力し、前記第2幕は、前記第1検出部が前記出力信号を出力してから所定期間経過後に前記開口を閉じるように走行する。
【選択図】図6

Description

本考案は、フォーカルプレーンシャッタ及び撮像装置に関する。
特許文献1、2には、先幕及び後幕をそれぞれ駆動する先幕アクチュエータ及び後幕アクチュエータを備えたフォーカルプレーンシャッタが開示されている。
特公平5−79969号公報 特許第2525459号公報
露出作動時においては、先幕アクチュエータのコイルが通電されて先幕の走行を開始し、この先幕アクチュエータの駆動開始時から予め設定された一定期間経過後に後幕アクチュエータのコイルが通電された後幕の走行が開始する。
部品の成型精度や組付け精度などによっては、先幕の走行スピードにバラつきが生じたり、又は先幕アクチュエータへの通電が開始されてから先幕が走行を開始するまでの期間にバラつきが生じるおそれがある。このように先幕の走行特性にバラつきが生じると、露出期間にバラつきが生じるおそれがある。後幕は、先幕アクチュエータへの通電の開始を基準として一定期間経過後に駆動が開始されるからである。
そこで本考案は、露出期間のバラつきが抑制されたフォーカルプレーンシャッタ及び撮像装置を提供することを目的とする。
上記目的は、開口を有した基板と、第1及び第2アクチュエータと、前記第1及び第2アクチュエータによりそれぞれ駆動されて前記開口から退避した退避位置又は前記開口を閉じる閉鎖位置間を走行可能な第1及び第2幕と、前記第1幕が走行軌跡上の第1位置を通過したことを検出する第1検出部と、を有し、前記第1幕が前記閉鎖位置にあり前記第2幕が前記退避位置にある場合に、前記第1検出部は、前記第1幕が前記開口から退避するように走行して前記第1位置を通過したことを検出する出力信号を出力し、前記第2幕は、前記第1検出部が前記出力信号を出力してから所定期間経過後に前記開口を閉じるように走行する、フォーカルプレーンシャッタによって達成できる。
第1幕が第1位置を通過したことを検出した時を基準として第2幕の走行開始時を設定することにより、第1幕の走行特性のバラつきによる影響を抑制して露出期間のバラつきを抑制することができる。
また、上記目的は、前記フォーカルプレーンシャッタと、前記第1幕が前記閉鎖位置にあり前記第2幕が前記退避位置にある場合に、前記第1アクチュエータを制御して前記第1幕を走行させ、前記第1検出部が前記出力信号を出力したことを検出してから所定期間経過後に前記第2アクチュエータを制御して前記第2幕を走行させる制御部と、を備えた撮像装置によっても達成できる。
本考案によれば、露出期間のバラつきが抑制されたフォーカルプレーンシャッタ及び撮像装置を提供できる。
図1は、フォーカルプレーンシャッタを備えたカメラのブロック図である。 図2は、フォーカルプレーンシャッタの正面図である。 図3A、3Bは、センサの説明図である。 図4は、通常動作時でのフォーカルプレーンシャッタのタイミングチャートである。 図5は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。 図6は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。 図7は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。 図8は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。 図9は、連写動作時でのフォーカルプレーンシャッタのタイミングチャートである。
図1は、フォーカルプレーンシャッタ1を備えたカメラ(撮像装置)Aのブロック図である。カメラAは、フォーカルプレーンシャッタ1、制御部110、撮像素子130、駆動制御部170を備えている。フォーカルプレーンシャッタ1は、詳しくは後述するが先幕アクチュエータ(以下、アクチュエータと称する)70a、後幕アクチュエータ(以下、アクチュエータと称する)70b、先幕センサ(以下、センサと称する)60a、後幕センサ(以下、センサと称する)60bを備えている。駆動制御部170は、制御部110からの指令に応じてアクチュエータ70a、70bの駆動を制御する。駆動制御部170は、CPU等を備えている。制御部110は、詳しくは後述するがセンサ60a、60bからの信号に応じて駆動制御部170に所定の指令を出す。駆動制御部170は、この指令を受けてアクチュエータ70a、70bの駆動を制御する。制御部110は、カメラ全体の動作を制御し、CPU、ROM、RAM等を備えている。撮像素子130は、CMOSである。撮像素子130は、被写体像を光電変換作用により電気的信号に変換する受光素子である。尚、カメラAは、図1には図示していないが、焦点距離を調整するためのレンズ等を備えている。
図2は、フォーカルプレーンシャッタ1の正面図である。図2では、アクチュエータ70a、70bについては省略してある。フォーカルプレーンシャッタ1は、基板10、先幕20A、後幕20B、アーム31a、32a、31b、32b、アクチュエータ70a、70b等を有している。基板10には、矩形状の開口11を有している。先幕20A、後幕20Bは、それぞれ第1及び第2幕の一例である。また、アクチュエータ70a、70bは、それぞれ第1及び第2アクチュエータの一例である。
先幕20Aは、3枚の羽根21a〜23aから構成され、後幕20Bは、3枚の羽根21b〜23bから構成される。図2は、先幕20A、後幕20Bが重畳状態である場合を示している。図2の場合には、先幕20A、後幕20Bは開口11から退避している。先幕20Aはアーム31a、32aに連結されている。後幕20Bは、アーム31b、32bに連結されている。これらアーム31a、32a、31b、32bは、それぞれ基板10に回転自在に支持されている。
基板10には、アーム31a、31bをそれぞれ駆動するための先幕駆動レバー(以下、駆動レバーと称する)55a、後幕駆動レバー(以下、駆動レバーと称する)55bが設けられている。駆動レバー55a、55bは、それぞれ歯車50a、50bに連結されている。歯車50a、50bは、それぞれ歯車40a、40bと噛合している。歯車40a、40b、50a、50bは、それぞれ筒部41a、41b、51a、51bを有し、各筒部と嵌合する軸42a、42b、52a、52bを中心に基板10に回転可能に支持されている。尚、軸42a、42b、52a、52bは必ずしも開口11が形成された基板10に形成されていなくてもよく、開口11に対して定位置に設ければよい。歯車40a、40bは、それぞれアクチュエータ70a、70bのロータに連結されている。アクチュエータ70aが駆動することにより、歯車40a、50aが駆動し、これにより駆動レバー55aが駆動する。駆動レバー55aが駆動することにより、アーム31aが駆動する。これにより、先幕20Aが走行する。先幕20Aは、開口11から退避した退避位置及び開口11を閉鎖する閉鎖位置間を走行可能である。先幕20Aは、アクチュエータ70aにより退避位置及び閉鎖位置間を走行する。歯車40b、50b、駆動レバー55b、後幕20Bについても同様である。
歯車40a、40bには、それぞれ薄板45a、45bが設けられている。薄板45a、45bはそれぞれ歯車40a、40bと共に回転する。薄板45a、45bはそれぞれ扇状である。センサ60a、60bは、詳しくは後述するが、基板10上に配置されている。センサ60a、60bは、それぞれ第1、第2検出部の一例である。
また、アーム31a、31bにはそれぞれバネSa、Sbが連結されている。詳細には、バネSaの一端はアーム31aに連結され他端は基板10に連結されている。バネSbの一端はアーム31bに連結され他端は基板10に連結されている。バネSa、Sbは、それぞれ先幕20A、後幕20Bが開口11から退避するようにアーム31a、31bを付勢している。バネSa、Sbはそれぞれ第1、第2付勢部材の一例である。
図3A、3Bは、センサ60aの説明図である。センサ60aは、基板10上に配置されている。センサ60aは、互いに対向するように配置された発光素子62、受光素子63を有している。発光素子62から照射された光は、受光素子63で受光される。図3A、3Bに示すように、駆動レバー55aの回転に応じて、薄板45aは、発光素子62、受光素子63間に移動する。薄板45aが発光素子62、受光素子63間に位置すると、発光素子62から照射された光は遮断される。この際に受光素子63の出力信号に基づいて、薄板45aが発光素子62と受光素子63との間に位置しているか否かが検出され、これにより駆動レバー55aの位置を検出することができる。この結果、先幕20Aが所定の位置を通過したか否かを検出できる。尚、センサ60b、薄板45bについても同様である。
尚、センサ60aは上記のような構成に限定されない。例えば、センサ60aは、発光素子と、発光素子の光を反射するミラーと、ミラーにより反射された光を受光する受光素子と、を含む構成であってもよい。薄板45aが、発光素子とミラーとの間、または、受光素子とミラーとの間に位置することにより、薄板45aの位置を検出できる。
次に、フォーカルプレーンシャッタ1の通常動作について説明する。図4は、通常動作時でのフォーカルプレーンシャッタ1のタイミングチャートである。図5〜8は、フォーカルプレーンシャッタ1の動作の説明図である。尚、図5〜8においては、一部構成を省略してある。
待機状態においては、図2に示すように先幕20A、後幕20Bは、退避位置に位置づけられ開口11は全開状態のままに維持される。この状態では、薄板45aは、センサ60aの発光素子62と受光素子63との間に位置している。同様に薄板45bもセンサ60bの発光素子と受光素子との間に位置している。尚、図4に示したセンサ60aの出力信号は、詳細には受光素子63の出力信号である。発光素子62からの光が薄板45aにより遮蔽された際には受光素子63はL信号を制御部110に出力し、発光素子62からの光を受けた場合には受光素子63はH信号を制御部110に出力する。センサ60bについても同様である。尚、図2に示す待機状態において、先幕20A、後幕20Bは、それぞれバネSa、Sbにより開口11から退避した位置で維持されている。
ここで、センサ60a、60bの出力信号は、L信号を制御部110に出力しており、センサ60a、60bは、開口11の全開状態を検知するセンサとして機能している。この機能によりカメラAは、撮像素子からの出力を液晶モニター等にリアルタイムに映し出すライブビューモードに対応可能である。
カメラAのレリーズスイッチが押されると、チャージ動作が開始される。チャージ動作が開始されると、アクチュエータ70aのコイルに通電されて先幕20Aは開口11を閉じるように走行する。具体的には、歯車40aが反時計方向に回転して歯車50aが時計方向に回転して31aが駆動する。また、アクチュエータ70bのコイルには、後幕20Bが開口11に向けて一度移動するように通電される。その後、後幕20Bが開口11を完全に閉じる前にアクチュエータ70bのコイルへの通電方向が切り替えられて、後幕20Bは開口11から退避する。
その後、先幕20Aが開口11を閉鎖し後幕20Bが開口11から退避した状態でアクチュエータ70a、70bのコイルへの通電が遮断される。このようにしてチャージ動作が完了する。図5は、チャージ動作が完了した状態でのフォーカルプレーンシャッタ1の状態を示している。図5では、先幕20Aが閉鎖位置にあり後幕20Bが退避位置にある。尚、図5に示すように、先幕20Aが開口11を閉鎖する過程で薄板45aはセンサ60aから退避する。これにより、センサ60aからの出力信号はL信号からH信号に切り替わる。
チャージ動作完了後、所定の休止期間を経て、露出動作が開始される。制御部110は駆動制御部170に指令を出してアクチュエータ70aのコイルを通電して先幕20Aが開口11を開くように走行させる。具体的には、歯車40aが時計方向に駆動し歯車50aが反時計方向に駆動する。先幕20Aは、バネSaの付勢方向と同じ方向に走行する。先幕20Aが開口11から退避する過程で、薄板45aはセンサ60aに進行する。図6は、薄板45aがセンサ60aに進行する状態を示しており、センサ60aからの出力信号がH信号からL信号に切り替わるときを示している。センサ60aの出力信号が切り替わるタイミングは、先幕20Aの羽根21aが地点Daから退避したときに設定されている。換言すれば、先幕20Aの開口11からの退避により撮像素子130の露光が開始されるタイミングである。地点Daは、羽根21aが開口11から退避し始める地点である。地点Daは第1位置の一例である。このようにセンサ60aは、先幕20Aが閉鎖位置にあり後幕20Bが退避位置にある場合に、先幕20Aが開口11から退避するように走行して第1位置を通過したことを検出する出力信号を発生する。制御部110は、センサ60aからの出力信号の切り替わりを検出することにより、先幕20Aが地点Daを通過したことを検出することができる。尚、センサ60aの出力信号が切り替わるタイミングはこのタイミングに限定されない。
制御部110はセンサ60aの出力信号がH信号からL信号に切り替わったことを検出してから所定期間経過後にアクチュエータ70bのコイルに通電して後幕20Bの走行を開始する。後幕20Bは、バネSbの付勢方向とは反対方向に走行する。これにより、後幕20Bが開口11を閉じるように走行する。図7は、詳しくは後述するが後幕20Bの走行途中での状態を示している。先幕20Aが開口11から完全に退避し後幕20Bが開口11を完全に閉鎖するとアクチュエータ70a、70bのコイルへの通電は遮断される。図8は、先幕20Aが退避位置にあり後幕20Bが閉鎖位置にある状態を示している。このようにして、露出動作が終了する。先幕20Aが開口11を開き始めたときから後幕20Bが開口11を完全に閉じるまでの間の期間を露出期間と称する。
露出動作終了後、制御部300のRAMや又はカメラ側のメモリにデータが読み込まれる。次に、アクチュエータ70bのコイルが通電されて後幕20Bが開口11から退避し、開口11は全開状態が維持されて、図2に示した初期状態に戻る。
以上のように、制御部110は、走行している先幕20Aが所定位置を通過したことを検出してから所定期間経過後に、アクチュエータ70bのコイルに通電を開始して後幕20Bの走行を開始する。
例えば、先幕20Aの走行を開始してから所定期間経過した後に後幕20Bの走行を開始する場合、部品の成型精度や組み付け精度等によっては、先幕20Aの走行特性にバラつきが生じるおそれがある。先幕20Aの走行特性にバラつきがあると、露出期間にバラつきが生じるおそれがある。先幕20Aが走行を開始してから予め定められた一定期間を経過後に後幕20Bの走行が開始されるからである。また、露光動作時においては、先幕20AはバネSaの付勢方向と同じ方向に走行するが、後幕20BはバネSbの付勢方向と反対方向に走行する。このため、アクチュエータ70a、70bの負荷がそれぞれ異なり、フォーカルプレーンシャッタ1の継続的な使用によりアクチュエータ70a、70bのコイルの温度差が大きくなるおそれがある。これにより、一方のコイルの抵抗値が他方のコイルの抵抗値よりも小さくなり、一方のコイルに流れる電流量が変化し、アクチュエータ70a、70bの回転速度の差が大きくなるおそれがある。このような原因によっても先幕20Aの走行特性と後幕20Bの走行特性との差が大きくなるおそれがある。
本実施例の場合、センサ60aの出力の変化に基づいて先幕20Aが所定位置を実際に通過したことを検出し、先幕20Aが所定位置を実際に通過した検出してから所定期間経過後に後幕20Bの走行が開始する。このため、先幕20Aの走行特性のバラつきがある場合であっても、先幕20Aの走行特性に応じて後幕20Bの走行開始のタイミングが設定される。これにより、露出期間のバラつきを抑制される。
尚、先幕20Aの通過が検出される地点は、先幕20Aが閉鎖位置にある場合での羽根21aの位置から開口11の中心位置までの間であればよい。先幕20Aの走行が開始されてからできる限り早い時期に後幕20Bの走行を開始するためである。尚、羽根21aは、先幕20Aの羽根21a〜23aのうち最も走行範囲の大きい第1羽根である。
次に、フォーカルプレーンシャッタ1の連写動作について説明する。図9は、連写動作時でのフォーカルプレーンシャッタ1のタイミングチャートである。待機状態においてレリーズスイッチが押されると、前述したようにチャージ動作が開始され、図5に示したように先幕20Aが開口11を閉じ後幕20Bは開口11から退避した状態になる。チャージ動作完了後、所定の休止期間を経て、1フレーム分の露出動作が開始される。制御部110はアクチュエータ70aのコイルに通電を開始し、先幕20Aの羽根21aが地点Daから退避したことを検出してから後幕20Bの走行を開始する。これにより、図8に示すように後幕20Bが開口11を閉鎖する。このようにこの場合においても、先幕20Aが所定位置を通過してから所定期間経過後に後幕20Bの走行が開始される。
次に所定の休止期間の経過後、2フレーム目の露出動作が開始される。制御部110は、図8に示した状態、すなわち、先幕20Aが退避位置にあり後幕20Bが閉鎖位置にある状態からアクチュエータ70bのコイルに通電をして後幕20Bを開口11から退避するように走行させる。後幕20Bが開口11を開く過程で、薄板45bはセンサ60bに進行する。図7は、薄板45bがセンサ60bに進行する状態を示しており、センサ60bからの出力信号がH信号からL信号に切り替わるときを示している。センサ60bの出力信号が切り替わるタイミングは、後幕20Bの羽根21bが地点Dbから退避したときに設定されている。地点Dbは、羽根21bが開口11から退避し始める地点である。換言すれば、後幕20Bの開口11からの退避により撮像素子130の露光が開始されるタイミングである。地点Dbは、第2位置の一例である。このようにセンサ60bは、先幕20Aが退避位置にあり後幕20Bが閉鎖位置にある場合に、後幕20Bが開口11から退避するように走行して第2位置を通過したことを検出する出力信号を発生する。尚、センサ60bの出力信号が切り替わるタイミングはこのタイミングに限定されない。
制御部110はセンサ60bの出力信号がH信号からL信号に切り替わったことを検出してから所定期間経過後にアクチュエータ70aのコイルに通電して先幕20Aの走行を開始する。これにより、先幕20Aが開口11を閉じるように走行する。以上の動作を繰り返すことにより、連写が行われる。
以上のように、連写時においては、先幕20Aよりも先に後幕20Bを駆動させて露出動作する場合においても、後幕20Bが所定の位置を通過したことを検出してから所定期間経過後に先幕20Aの駆動を開始する。ここで、後幕20Bの走行を開始してから予め設定された一定期間経過後に先幕20Aの駆動を開始する場合も同様に、部品の成型精度や組付け精度等によって、後幕20Bの走行特性がバラつき、露出期間にバラつきが生じるおそれがある。また、先幕20Aと後幕20Bの一定期間内での移動量は、先幕20Aと後幕20Bの構成上の差異、例えば、バネSa、Sbの付勢状態、開口11までの距離等、により異なるため、先幕20Aの走行特性と後幕20Bの走行特性との差がさらに大きくなるおそれがある。したがって、先幕20Aが後幕20Bよりも先に駆動される場合と、後幕20Bが先幕20Aよりも先に駆動される場合とで露出期間にバラつきが生じるおそれがある。上記実施例においては、先幕20A、後幕20Bが所定の位置を通過したことを検知してから所定期間経過後に、それぞれ後幕20B、先幕20Aの駆動を開始する。これにより、連写時においては、先幕20Aが後幕20Bよりも先に駆動する場合、後幕20Bが先幕20Aよりも先に駆動する場合の双方の場合で、露出期間のバラつきが抑制される。これにより、連写時でも露出期間のバラつきが抑制される。
尚、後幕20Bの通過が検出される地点は、後幕20Bが閉鎖位置にある場合での羽根21bの位置から開口11の中心位置までの間であればよい。後幕20Bの走行が開始されてからできる限り早い時期に先幕20Aの走行を開始するためである。尚、羽根21bは、後幕20Bの羽根21b〜23bのうち最も走行範囲の大きい第2羽根である。
以上本考案の好ましい実施形態について詳述したが、本考案は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本考案の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
制御部110と駆動制御部170は、単一のICチップにより実現されていてもよい。
上記実施例において、先幕及び後幕は、それぞれ3枚の羽根から構成されるが、これに限定されない。
1 フォーカルプレーンシャッタ
10 基板
11 開口
20A 先幕
20B 後幕
21a〜23a、21b〜23b 羽根
31a、32a、31b、32b アーム
40a、40b、50a、50b 歯車
45a、45b 薄板
55a 先幕駆動レバー
55b 後幕駆動レバー
60a 先幕センサ
60b 後幕センサ
62 発光素子
63 受光素子
70a 先幕アクチュエータ
70b 後幕アクチュエータ
110 制御部
130 撮像素子
170 駆動制御部

Claims (7)

  1. 開口を有した基板と、
    第1及び第2アクチュエータと、
    前記第1及び第2アクチュエータによりそれぞれ駆動されて前記開口から退避した退避位置又は前記開口を閉じる閉鎖位置間を走行可能な第1及び第2幕と、
    前記第1幕が走行軌跡上の第1位置を通過したことを検出する第1検出部と、を有し、
    前記第1幕が前記閉鎖位置にあり前記第2幕が前記退避位置にある場合に、前記第1検出部は、前記第1幕が前記開口から退避するように走行して前記第1位置を通過したことを検出する出力信号を出力し、前記第2幕は、前記第1検出部が前記出力信号を出力してから所定期間経過後に前記開口を閉じるように走行する、フォーカルプレーンシャッタ。
  2. 前記第2幕が走行軌跡上の第2位置を通過したことを検出する第2検出部を有し、
    前記第1幕が前記退避位置にあり前記第2幕が前記閉鎖位置にある場合に、前記第2検出部は、前記第2幕が前記開口から退避するように走行して前記第2位置を通過したことを検出する出力信号を出力し、前記第1幕は、前記第2検出部が前記出力信号を出力してから所定期間経過後に前記開口を閉じるように走行する、請求項1のフォーカルプレーンシャッタ。
  3. 前記第1幕は、前記第1幕が走行する際に最も走行範囲が大きい第1羽根を含み、
    前記第1位置は、前記第1幕が前記閉鎖位置にある場合での前記第1羽根の位置から前記開口の中心位置までの間にある、請求項1又は2のフォーカルプレーンシャッタ。
  4. 前記第2幕は、前記第2幕が走行する際に最も走行範囲が大きい第2羽根を含み、
    前記第2位置は、前記第2幕が前記閉鎖位置にある場合での前記第2羽の位置から前記開口の中心位置までの間にある、請求項1乃至3の何れかのフォーカルプレーンシャッタ。
  5. 前記第1及び第2検出部は、前記開口の全開状態を検知する、請求項1乃至4の何れかのフォーカルプレーンシャッタ。
  6. 前記退避位置に向けて前記第1幕及び第2幕をそれぞれ付勢する第1及び第2付勢部材を備えた、請求項1乃至5の何れかのフォーカルプレーンシャッタ。
  7. 請求項1乃至6の何れかのフォーカルプレーンシャッタと、
    前記第1幕が前記閉鎖位置にあり前記第2幕が前記退避位置にある場合に、前記第1アクチュエータを制御して前記第1幕を走行させ、前記第1検出部が前記出力信号を出力したことを検出してから所定期間経過後に前記第2アクチュエータを制御して前記第2幕を走行させる制御部と、を備えた撮像装置。

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104081273A (zh) * 2012-06-15 2014-10-01 精工精密株式会社 焦平面快门、成像装置和数字照相机
US9465275B2 (en) 2013-03-28 2016-10-11 Seiko Precision Inc. Imaging device and focal plane shutter

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