JP3400011B2 - 電子駆動式連続可変シャッタシステム - Google Patents
電子駆動式連続可変シャッタシステムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、広くは写真機カメラシ
ャッタ技術に関し、特に、開口サイズと露出時間とをと
もに制御することのできる電磁的に駆動されるカメラシ
ャッタシステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】開口と露出時間とをともに制御するシャ
ッタが、カメラ内に収納されたフィルムストリップの現
像区域に達する光線の量を調整するために用いられてき
ている。従来技術が示すように、シャッタ・ブレードの
動作を制御するためにはオープンループシステムが用い
られてきた。オープンループシステムにおいては、シャ
ッタへの入力は個別のシャッタに適合されている複雑な
波形であり、シャッタを制御する電子装置にはシャッタ
の位置についての情報が何ら供給されない。しかしなが
ら、シャッタの特性には経時変化がある。これは、シャ
ッタ部品の摩擦に変化があるためであり、それはシャッ
タの汚れや疲労により引き起こされる。こうして、同じ
制御信号によっては、継続的にカメラシャッタ・ブレー
ドに同じ露出時間内に同じ開口サイズを形成させること
ができなくなる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】そこで、従来技術の欠
点の一つは、シャッタ用電子装置が、開口孔(apertureo
pening)のサイズと露出時間を精確に制御するために、
シャッタ・ブレードの位置を認識していないことであ
る。従来技術のもう一つの欠点は、トルクにおけるロッ
ク、すなわち、レラクタンストルクが永久磁石および電
磁石によって、その電磁石のコイル中の電流に依存する
ことなく、生じることである。このレラクタンストルク
により、従来の電磁石式シャッタシステムは制御可能で
なく、かつ、多くの開口孔を持つことができなかった。
例えば、電磁石コイルの電流を歩進させて変化しても、
永久磁石の位置を歩進的に変化させることはできないの
で、シャッタ・ブレードは多くの異なった開口孔を形成
することができないこととなる。 【０００４】本発明の主要な目的は、アクチュエータの
バランス点で回動し、かつ、単一のコイルを用いて構成
された複数位置が可能なシャッタ・アクチュエータを提
供することである。本発明は、上述した従来技術の欠点
を解消するもので、シャッタ・ブレードの位置が、把握
され、かつ、開口サイズおよび露出時間を精確に制御す
るために用いられるようにされた電子的に駆動されるシ
ャッタを提供する。また、本発明は、永久磁石および電
磁石によって発生されるレラクタンストルクを実質的に
減少させて、多くの異なった開口孔が得られるようにす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上述したことは、一つあ
るいは二つ以上のシャッタ・ブレードの開口サイズおよ
び露出時間をともに制御することのできる連続的に可変
の電子的駆動シャッタ装置を提供することによって、達
成され、そのためのシステムは、コアおよびコイルを有
し、そのコイルがそのコアにより限定された空間内に第
１の磁界を発生するための電流を受け入れるようになっ
ているヨークと、シャッタ・ブレードに結合されている
移動可能な磁石であって、その磁石は第２の磁界を生
じ、そして、ギャップがその磁石を隣接して取り囲み、
かつ、上記コアとその磁石との間に存在しており、そこ
で、その第２の磁界が上記第１の磁界と相互干渉すると
いう態様で、上記空間内に配置されているものと、上記
第１および第２の磁界の相互干渉にさらされており、上
記磁石の位置を指示する信号を発生するセンサと、上記
コイルに結合されており、そして、上記信号に応答し
て、第１の磁界と上記磁石および一つあるいは二つ以上
のシャッタ・ブレードの位置とを調整し、そこで、開口
孔を形成する場合の上記磁石および該シャッタ・ブレー
ドの位置における変化が、第１の方向に上記コイルを通
って流れる電流の流れの方向および大きさに比例するこ
ととなるとともに、開口孔を閉じる場合の上記磁石およ
びシャッタ・ブレードの位置における変化が、第２の方
向に上記コイルを通って流れる電流の流れの方向および
大きさに比例することとなる手段とを備えている。 【０００６】 【作用】上記構成によれば、シャッタ・ブレードが、複
数の露出時間を伴う複数の開口孔を形成することができ
る。 【０００７】 【実施例】図面、特に、図１を詳細に参照すれば、参照
符号１１はヨークを示しており、それはコア１２、＃３
９巻線の約５５０ターンからなるコイル１３、およびポ
ールチップ１４および１５を有している。円筒形の永久
磁石１６がヨーク１１中で、ポールチップ１４および１
５の間に、ギャップ１７を形成するように配置されてい
る。アーム１８がストップ２３に係止されている。アー
ム１８は磁石１６に結合されており、アーム１８のピン
１９がリング２６のスロット２５に係合している。リン
グ２６はシャッタ・ブレード２７、２８および２９に結
合されている。リング２６は軸受け（図示せず）上で回
転することができる。 【０００８】ピン３０がシャッタ・ブレード２７をリン
グ２６に結合し、また、ピン３１がシャッタ・ブレード
２８をリング２６に結合している。シャッタ・ブレード
２９はピン３２によりリング２６に結合されている。シ
ャッタ・ブレード２７はピン３５の回りを回動し、ま
た、シャッタ・ブレード２８はピン３６の回りを回動す
る。シャッタ・ブレード２９はピン３７の回りを回動す
る。開口孔の形成の制御性を増すために、更なるピンを
用いて更なるシャッタ・ブレードをリング２６に結合す
ることができることは明らかである。 【０００９】スプリング２０がアーム１８を固定面４０
に結合している。スプリング２０はシャッタ・ブレード
２７、２８および２９を閉じるために必要なトルクを与
えている。スプリング２０のスプリングレートは、ブレ
ード２７、２８および２９の最大孔が利用可能な最大入
力パワーの約１／２で実現されるように選ばれている。
このことは、パワー無しでブレード２７、２８および２
９を閉じるに十分なトルクが供給され、しかも、図３に
示されている駆動および制御回路によってブレード２
７、２８および２９が迅速に開閉されることを可能とす
る。 【００１０】磁石１６は接着されたメンデレビウム・鉄
・ボロン合金により製造されており、１２０００エルス
テッドのインダクタンスを持ち、６２００ガウスの磁界
を有している。磁石１６はポールチップ１４および１５
から約４５°の角度で直径方向に磁化されている。ポー
ルチップ１４および１５を形成するために用いられてい
る高透磁率の鉄が、可能な限り小さいロックイン・トル
クを供給し、また、コイル１３により発生される磁束を
最も効率的に結合させるために、ギャップ１７を形成す
るように磁石１６に沿った形状とされている。 【００１１】コイル１３に入力される電流量がポールチ
ップ１４および１５間の磁束を決定する。この磁束は、
磁石１６上にトルクを生じ、その結果、アーム１８を反
時計方向に回転させることとなる。例えば、コイル１３
中の０．２５アンペアの電流は、磁石１６をベクトルＡ
に関して５°回動させる。コイル１３中の０．３７アン
ペアの電流は、磁石１６をベクトルＡに関して１５°回
動させる。コイル１３中の０．５０アンペアの電流は、
磁石１６をベクトルＡに関して３０°回動させる。コイ
ル１３中の０．７５アンペアの電流は、磁石１６をベク
トルＡに関して４０°回動させる。この電流と角度との
間の関係は、ほぼリニアであることのみが必要である。
こうして、磁石１６の位置を歩進的に変化させることが
可能となり、シャッタ・ブレード２７、２８および２９
は多くの異なった開口孔を形成することができることと
なる。 【００１２】ホール効果センサ２１が、磁石１６に極め
て近接して配置されて、磁石１６により発生される境界
の磁界を測定する。磁石１６が回転しても、センサ２１
は固定されて止まり、センサ２１磁石１６により発生さ
れる磁束密度の変化を測定する。磁束密度の変化は、磁
石１６の配置角度、すなわち、ベクトルＡの位置に実質
的に比例する。好適なセンサ２１は、東芝製のTHS108A
GaAs注入プレーナ型ホールセンサである。 【００１３】図２は、磁石１６をアーム１８に結合する
ために用いることのできる構成要素の側面図である。磁
石１６は、その上面から底面に貫通するホール４２を有
している。アーム１８は、その上面から底面に貫通する
ホール４３を有している。シャフト４４がホール４２お
よび４３に挿入されている。軸受４５がシャフト４４に
結合されて、磁石１６およびピン１９が取り付けられた
アーム１８がシャフト４４の回りを回転することができ
るようになっている。 【００１４】図３は、本発明による装置の駆動および制
御回路の概略的なブロック図である。フォトセル５０は
二つの端子を持っている。第１の端子は接地に接続さ
れ、第２の端子はパルス選定器５１の入力と抵抗器５２
の一端に接続されている。抵抗器５２の他端は電圧源
（図示せず）に結合されている。選定器５１の出力は加
算増幅器５５の二つの入力の一方に接続されている。増
幅器５５の第２の入力は増幅器６５の出力である。増幅
器５５の出力は進相ー遅相（Lead-Lag）補償器５６の入
力に結合されている。補償器５６の出力はパルス幅変調
器５８の二つの入力の一方に結合されている。変調器５
８の第２の入力は２５ｋＨの発振器５７の出力である。
変調器５８の二つの出力はプッシュプル電力増幅器５９
の入力に結合されている。増幅器５９の出力の一方はコ
イル１３の一端に接続され、増幅器５９の他方の出力は
コイル１３の他端に接続されている。ホールセンサ２１
は磁石１６に極めて近接しており、磁石１６により発生
される磁界を検知する。ホールセンサ２１の出力は差動
増幅器６５の入力に結合されている。 【００１５】フォトセル５０は写真撮影されようとして
いるシーンの光量レベルを測定し、フォトセル５０は測
定された光量レベルに比例した電圧出力を発生する。パ
ルス選定器５１がフォトセル５０により測定された光量
レベルを用いて、フィルム（図示せず）を正しく露出す
ることになるシャッタ速度および開口孔の各種の組み合
わせを決定する。選定器５１の動作は、図４の記述にお
いて、より完全に説明されることとなろう。 【００１６】選定器５１の各出力パルスには、特定のシ
ャッタ露出時間と特定の開口孔とが関連付けられてい
る。選定器５１の出力は加算増幅器５５の正極性の入力
に供給されている。加算増幅器５５への負極性入力は、
シャッタ・ブレード２７、２８および２９（図１参照）
の実際の位置を表す信号である。上記した負極性の信号
は、ホールセンサ２１と増幅器６５により発生される。
アナログ・ホールセンサ２１は、磁石１６（図１参照）
により発生される磁束密度における変化を測定する微分
装置である。磁石１６からの端縁の磁界は、コイル１３
によりポールチップに発生される端縁磁界よりもかなり
大きいものである。それ故、センサ２１の出力振幅は、
磁石１６の配置角度に直接的に関係することとなる。セ
ンサ２１の出力は増幅器６５により増幅されてフィード
バック信号となり、加算増幅器５５の負極性入力に伝送
される。増幅器５５は、その正極性および負極性入力間
の差を測定することになる。増幅器５５への正極性およ
び負極性入力間の差が所望の状態に達すると、増幅器５
５は磁石１６を特定の方向へ回転させることとなる信号
を出力する。これにより、シャッタ・ブレード２７、２
８および２９が所望の開口孔を形成することとなる。増
幅器５５がパルスを出力している継続時間が露出時間を
決定することとなる。 【００１７】進相ー遅相補償器５６は増幅器５５の出力
に対して補償用ファクタを供給し、シャッタ２７、２８
および２９が開口孔をオーバシュートさせたり、あるい
は、緩慢な応答をしたりすることを防止する。進相ー遅
相補償器５６は、Adel S. Sedra およびKenneth C. Smi
thｃ著「Microelectronic Circuit 」（Sanders Colleg
e Publishing、1991年発行）の第７７９頁に開示されて
おり、それを参照によりここに取り込むこととする。 【００１８】発振器５７は、安定なＤＣ電圧に対して対
称な、自走周波数の２５ｋＨの三角波形を出力する。パ
ルス幅変調器５８は、補償器５６により出力された補償
信号に上記三角波形を加えて、磁石１６を回転させるこ
ととなる信号のデューティサイクルと磁石１６が動く方
向、すなわち、時計方向あるいは反時計方向とを決定す
る。変調器５８の動作および説明は、図５の記述におい
てより完全に説明されることとなろう。 【００１９】変調器５８の出力は、増幅器５９により増
幅され、コイル１３に伝送される。図４は、より詳細
に、図３のパルス選定器５１を示すブロック図である。
図３の選定器５１は、比較器６５、６６および６７とマ
ルチプレクサ６８を有している。フォトセル５０は写真
撮影されようとしているシーンの光量レベルを測定し、
フォトセル５０は測定された光量レベルに比例した電圧
出力ＶE を発生する。この光量レベルＶE は比較器６
５、６６および６７の各二つの入力の一方に入力されて
いる。比較器６５、６６および６７の他の入力は、それ
ぞれ、Ｖ1 、Ｖ2 およびＶ3 である。Ｖ1 は最低の露出
の基準電圧であり、Ｖ2 は中間的な露出の基準電圧であ
る。Ｖ3 は最高の基準電圧である。基準電圧Ｖ1 、Ｖ2
およびＶ3 は、カメラ（図示せず）のパワー供給源に抵
抗器のはしご形接続回路を介して接続されている。比較
器６７はＶE をＶ1 と比較する。Ｖ1 がＶE と等しくな
れば、比較器６７は出力信号を生じることとなる。比較
器６６はＶE をＶ2 と比較する。Ｖ2 がＶE と等しくな
れば、比較器６６は出力信号を生じることとなる。比較
器６５はＶE をＶ3 と比較する。Ｖ3 がＶE と等しくな
れば、比較器６５は出力信号を生じることとなる。比較
器６５、６６および６７の出力パルスの幅が、露出時間
を決定することとなる。 【００２０】比較器６５の出力はマルチプレクサ６８の
入力のうちの一つに結合され、比較器６６の出力はマル
チプレクサ６８の入力のうちの一つに結合される。比較
器６７の出力はマルチプレクサ６８の入力のうちの一つ
に結合される。マルチプレクサ６８は出力のある比較器
を選択して、開口孔および露出時間を決定することとな
る。マルチプレクサ６８の出力は、図３の加算増幅器５
５の正極性入力に結合されている。異なった開口孔およ
び露出時間を形成するために、追加の比較器を抵抗器の
はしご形接続回路およびマルチプレクサ６８に結合する
ことができることは明らかである。 【００２１】図５は、より詳細に、図３のパルス幅変調
器５８を示すブロック図である。変調器５８は加算増幅
器７０と比較器７１および７２とを有している。増幅器
７０の二つの入力の一方は、あるＤＣ電圧に関して安定
な、自走周波数２５ｋＨの発振器５７の三角波形出力に
結合されている。増幅器７０の第２の入力は補償器５６
から出力された補償信号である。増幅器７０の出力は、
比較器７１の負極性入力および比較器７２の正極性入力
に結合されている。比較器７１の正極性入力は、１ボル
トにセットされた基準電圧ＶR1に結合されている。比較
器７２の負極性入力は、２ボルトにセットされた基準電
圧ＶR2に結合されている。比較器７１の出力は増幅器５
９を経てコイル１３の一端に結合され、比較器７２の出
力は増幅器５９を経てコイル１３の他端に結合されてい
る。 【００２２】増幅器７０は、発振器５７の２５ｋＨの三
角波出力を進相ー遅相補償器５６の出力に加算する。補
償器５６からの信号が変化して、正の駆動電流を要求す
る場合、安定なＤＣレベルが増大し、三角波の三角形の
先端が正の出力パルスを生じるようにセットされている
しきい値を超えてシフトすることとなる。比較器７１は
上記の出力パルスをＶR1と比較し、それら二つの信号が
等しい時に、比較器７１は増幅器５９を経てコイル１３
の一方の端部へ信号を伝送することとなる。上記した信
号が、磁石１６、アーム１８、ブレード２７、２８およ
び２９を時計方向に回転させることとなる。 【００２３】補償器５６からの信号が変化して、負の駆
動電流を要求する場合、安定なＤＣレベルが減少し、三
角波の三角形の先端が負の出力パルスを生じるようにセ
ットされている低い方のしきい値を超えてシフトするこ
ととなる。比較器７２は上記の出力パルスをＶR2と比較
し、それら二つの信号が等しい時に、比較器７２は増幅
器５９を経てコイル１３の一方の端部へ信号を伝送する
こととなる。上記した信号が、磁石１６、アーム１８、
ブレード２７、２８および２９を反時計方向に回転させ
ることとなる。 【００２４】こうして、画像が撮影されると、増幅器７
０は、比較器７１および７２からパルス幅変調出力を発
生するための比較器７１および７２の上方および下方の
トリップ点を超えて、三角波形をシフトする信号を発生
する。比較器７１は正方向の電流の流れを発生し、比較
器７２は負方向の、すなわち、反転した電流の流れを発
生する。このことは、効果的に、磁石１６およびアーム
１８を作動してシャッタ・ブレード２７、２８および２
９を要求されたｆ値の絞りの位置に加速させるととも
に、ブレーキの解放時には、磁石１６、アーム１８およ
びブレード２７、２８および２９をそれらの閉じられた
位置に加速させるととなる。 【００２５】本発明のその他の実施例として、以下のよ
うなものがある。特許請求の範囲の請求項１に記載され
ているシステムにおいて、センサが磁石の位置の変化に
よって誘起される磁束の変化を測定するホールセンサで
あるシステム。上記のシステムであって、一つあるいは
二つ以上のシャッタ・ブレードに磁石を結合する可動部
材を更に備えているシステム。 【００２６】上記のシステムにおいて、調整するための
手段が、写真を撮影するための開口孔および露出時間を
決定するための手段と、上記決定手段とセンサに結合さ
れており、開口孔とシャッタ・ブレードの現在位置と間
の差を測定するための手段と、ある安定な電圧に関して
対称な出力を生じるクロック発振器と、上記クロック発
振器および上記差を測定する手段に応答し、かつ、コイ
ルの両端に結合されており、上記クロックパルスおよび
上記決定手段の測定信号を変調して該コイルを通って流
れるコイル電流の伝送方向および大きさを決定するため
の手段とを有しているシステム。 【００２７】上記のシステムにおいて、決定手段が、写
真を撮影するために利用可能な光量を設定するための手
段と、上記設定手段の出力に結合されており、上記設定
手段の出力を複数の個別の開口孔と比較し、開口孔が上
記設定手段により選択された孔(opening) に等しくなる
ように選択するための手段と、入力が上記比較手段に結
合され、かつ、出力が測定手段に結合されて、正しい開
口孔および露出時間を決定するためのマルチプレクサと
を有しているシステム。 【００２８】上記のシステムにおいて、設定手段が検知
した光量に比例する電圧を出力するフォトセルであるシ
ステム。上記のシステムにおいて、比較手段が複数の比
較器を有しているシステム。上記のシステムにおいて、
差を測定する手段が加算増幅器を有するシステム。上記
のシステムにおいて、変調手段がパルス幅変調器を有す
るシステム。 【００２９】上記のシステムであって、測定手段の出力
と変調手段の入力に結合されており、シャッタ・ブレー
ドが開口孔をオーバシュートさせ、あるいは、緩慢に応
答することを防止するための進相ー遅相補償器を更に備
えているシステム。上記のシステムにおいて、ギャップ
がコアの一対のポールチップおよび磁石により形成され
たスペースであるシステム。 【００３０】 【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、電子的駆動シャッタ・ブレードの位置が把握され
て、開口サイズおよび露出時間を精確に制御することが
可能となる。
ャッタ技術に関し、特に、開口サイズと露出時間とをと
もに制御することのできる電磁的に駆動されるカメラシ
ャッタシステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】開口と露出時間とをともに制御するシャ
ッタが、カメラ内に収納されたフィルムストリップの現
像区域に達する光線の量を調整するために用いられてき
ている。従来技術が示すように、シャッタ・ブレードの
動作を制御するためにはオープンループシステムが用い
られてきた。オープンループシステムにおいては、シャ
ッタへの入力は個別のシャッタに適合されている複雑な
波形であり、シャッタを制御する電子装置にはシャッタ
の位置についての情報が何ら供給されない。しかしなが
ら、シャッタの特性には経時変化がある。これは、シャ
ッタ部品の摩擦に変化があるためであり、それはシャッ
タの汚れや疲労により引き起こされる。こうして、同じ
制御信号によっては、継続的にカメラシャッタ・ブレー
ドに同じ露出時間内に同じ開口サイズを形成させること
ができなくなる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】そこで、従来技術の欠
点の一つは、シャッタ用電子装置が、開口孔(apertureo
pening)のサイズと露出時間を精確に制御するために、
シャッタ・ブレードの位置を認識していないことであ
る。従来技術のもう一つの欠点は、トルクにおけるロッ
ク、すなわち、レラクタンストルクが永久磁石および電
磁石によって、その電磁石のコイル中の電流に依存する
ことなく、生じることである。このレラクタンストルク
により、従来の電磁石式シャッタシステムは制御可能で
なく、かつ、多くの開口孔を持つことができなかった。
例えば、電磁石コイルの電流を歩進させて変化しても、
永久磁石の位置を歩進的に変化させることはできないの
で、シャッタ・ブレードは多くの異なった開口孔を形成
することができないこととなる。 【０００４】本発明の主要な目的は、アクチュエータの
バランス点で回動し、かつ、単一のコイルを用いて構成
された複数位置が可能なシャッタ・アクチュエータを提
供することである。本発明は、上述した従来技術の欠点
を解消するもので、シャッタ・ブレードの位置が、把握
され、かつ、開口サイズおよび露出時間を精確に制御す
るために用いられるようにされた電子的に駆動されるシ
ャッタを提供する。また、本発明は、永久磁石および電
磁石によって発生されるレラクタンストルクを実質的に
減少させて、多くの異なった開口孔が得られるようにす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上述したことは、一つあ
るいは二つ以上のシャッタ・ブレードの開口サイズおよ
び露出時間をともに制御することのできる連続的に可変
の電子的駆動シャッタ装置を提供することによって、達
成され、そのためのシステムは、コアおよびコイルを有
し、そのコイルがそのコアにより限定された空間内に第
１の磁界を発生するための電流を受け入れるようになっ
ているヨークと、シャッタ・ブレードに結合されている
移動可能な磁石であって、その磁石は第２の磁界を生
じ、そして、ギャップがその磁石を隣接して取り囲み、
かつ、上記コアとその磁石との間に存在しており、そこ
で、その第２の磁界が上記第１の磁界と相互干渉すると
いう態様で、上記空間内に配置されているものと、上記
第１および第２の磁界の相互干渉にさらされており、上
記磁石の位置を指示する信号を発生するセンサと、上記
コイルに結合されており、そして、上記信号に応答し
て、第１の磁界と上記磁石および一つあるいは二つ以上
のシャッタ・ブレードの位置とを調整し、そこで、開口
孔を形成する場合の上記磁石および該シャッタ・ブレー
ドの位置における変化が、第１の方向に上記コイルを通
って流れる電流の流れの方向および大きさに比例するこ
ととなるとともに、開口孔を閉じる場合の上記磁石およ
びシャッタ・ブレードの位置における変化が、第２の方
向に上記コイルを通って流れる電流の流れの方向および
大きさに比例することとなる手段とを備えている。 【０００６】 【作用】上記構成によれば、シャッタ・ブレードが、複
数の露出時間を伴う複数の開口孔を形成することができ
る。 【０００７】 【実施例】図面、特に、図１を詳細に参照すれば、参照
符号１１はヨークを示しており、それはコア１２、＃３
９巻線の約５５０ターンからなるコイル１３、およびポ
ールチップ１４および１５を有している。円筒形の永久
磁石１６がヨーク１１中で、ポールチップ１４および１
５の間に、ギャップ１７を形成するように配置されてい
る。アーム１８がストップ２３に係止されている。アー
ム１８は磁石１６に結合されており、アーム１８のピン
１９がリング２６のスロット２５に係合している。リン
グ２６はシャッタ・ブレード２７、２８および２９に結
合されている。リング２６は軸受け（図示せず）上で回
転することができる。 【０００８】ピン３０がシャッタ・ブレード２７をリン
グ２６に結合し、また、ピン３１がシャッタ・ブレード
２８をリング２６に結合している。シャッタ・ブレード
２９はピン３２によりリング２６に結合されている。シ
ャッタ・ブレード２７はピン３５の回りを回動し、ま
た、シャッタ・ブレード２８はピン３６の回りを回動す
る。シャッタ・ブレード２９はピン３７の回りを回動す
る。開口孔の形成の制御性を増すために、更なるピンを
用いて更なるシャッタ・ブレードをリング２６に結合す
ることができることは明らかである。 【０００９】スプリング２０がアーム１８を固定面４０
に結合している。スプリング２０はシャッタ・ブレード
２７、２８および２９を閉じるために必要なトルクを与
えている。スプリング２０のスプリングレートは、ブレ
ード２７、２８および２９の最大孔が利用可能な最大入
力パワーの約１／２で実現されるように選ばれている。
このことは、パワー無しでブレード２７、２８および２
９を閉じるに十分なトルクが供給され、しかも、図３に
示されている駆動および制御回路によってブレード２
７、２８および２９が迅速に開閉されることを可能とす
る。 【００１０】磁石１６は接着されたメンデレビウム・鉄
・ボロン合金により製造されており、１２０００エルス
テッドのインダクタンスを持ち、６２００ガウスの磁界
を有している。磁石１６はポールチップ１４および１５
から約４５°の角度で直径方向に磁化されている。ポー
ルチップ１４および１５を形成するために用いられてい
る高透磁率の鉄が、可能な限り小さいロックイン・トル
クを供給し、また、コイル１３により発生される磁束を
最も効率的に結合させるために、ギャップ１７を形成す
るように磁石１６に沿った形状とされている。 【００１１】コイル１３に入力される電流量がポールチ
ップ１４および１５間の磁束を決定する。この磁束は、
磁石１６上にトルクを生じ、その結果、アーム１８を反
時計方向に回転させることとなる。例えば、コイル１３
中の０．２５アンペアの電流は、磁石１６をベクトルＡ
に関して５°回動させる。コイル１３中の０．３７アン
ペアの電流は、磁石１６をベクトルＡに関して１５°回
動させる。コイル１３中の０．５０アンペアの電流は、
磁石１６をベクトルＡに関して３０°回動させる。コイ
ル１３中の０．７５アンペアの電流は、磁石１６をベク
トルＡに関して４０°回動させる。この電流と角度との
間の関係は、ほぼリニアであることのみが必要である。
こうして、磁石１６の位置を歩進的に変化させることが
可能となり、シャッタ・ブレード２７、２８および２９
は多くの異なった開口孔を形成することができることと
なる。 【００１２】ホール効果センサ２１が、磁石１６に極め
て近接して配置されて、磁石１６により発生される境界
の磁界を測定する。磁石１６が回転しても、センサ２１
は固定されて止まり、センサ２１磁石１６により発生さ
れる磁束密度の変化を測定する。磁束密度の変化は、磁
石１６の配置角度、すなわち、ベクトルＡの位置に実質
的に比例する。好適なセンサ２１は、東芝製のTHS108A
GaAs注入プレーナ型ホールセンサである。 【００１３】図２は、磁石１６をアーム１８に結合する
ために用いることのできる構成要素の側面図である。磁
石１６は、その上面から底面に貫通するホール４２を有
している。アーム１８は、その上面から底面に貫通する
ホール４３を有している。シャフト４４がホール４２お
よび４３に挿入されている。軸受４５がシャフト４４に
結合されて、磁石１６およびピン１９が取り付けられた
アーム１８がシャフト４４の回りを回転することができ
るようになっている。 【００１４】図３は、本発明による装置の駆動および制
御回路の概略的なブロック図である。フォトセル５０は
二つの端子を持っている。第１の端子は接地に接続さ
れ、第２の端子はパルス選定器５１の入力と抵抗器５２
の一端に接続されている。抵抗器５２の他端は電圧源
（図示せず）に結合されている。選定器５１の出力は加
算増幅器５５の二つの入力の一方に接続されている。増
幅器５５の第２の入力は増幅器６５の出力である。増幅
器５５の出力は進相ー遅相（Lead-Lag）補償器５６の入
力に結合されている。補償器５６の出力はパルス幅変調
器５８の二つの入力の一方に結合されている。変調器５
８の第２の入力は２５ｋＨの発振器５７の出力である。
変調器５８の二つの出力はプッシュプル電力増幅器５９
の入力に結合されている。増幅器５９の出力の一方はコ
イル１３の一端に接続され、増幅器５９の他方の出力は
コイル１３の他端に接続されている。ホールセンサ２１
は磁石１６に極めて近接しており、磁石１６により発生
される磁界を検知する。ホールセンサ２１の出力は差動
増幅器６５の入力に結合されている。 【００１５】フォトセル５０は写真撮影されようとして
いるシーンの光量レベルを測定し、フォトセル５０は測
定された光量レベルに比例した電圧出力を発生する。パ
ルス選定器５１がフォトセル５０により測定された光量
レベルを用いて、フィルム（図示せず）を正しく露出す
ることになるシャッタ速度および開口孔の各種の組み合
わせを決定する。選定器５１の動作は、図４の記述にお
いて、より完全に説明されることとなろう。 【００１６】選定器５１の各出力パルスには、特定のシ
ャッタ露出時間と特定の開口孔とが関連付けられてい
る。選定器５１の出力は加算増幅器５５の正極性の入力
に供給されている。加算増幅器５５への負極性入力は、
シャッタ・ブレード２７、２８および２９（図１参照）
の実際の位置を表す信号である。上記した負極性の信号
は、ホールセンサ２１と増幅器６５により発生される。
アナログ・ホールセンサ２１は、磁石１６（図１参照）
により発生される磁束密度における変化を測定する微分
装置である。磁石１６からの端縁の磁界は、コイル１３
によりポールチップに発生される端縁磁界よりもかなり
大きいものである。それ故、センサ２１の出力振幅は、
磁石１６の配置角度に直接的に関係することとなる。セ
ンサ２１の出力は増幅器６５により増幅されてフィード
バック信号となり、加算増幅器５５の負極性入力に伝送
される。増幅器５５は、その正極性および負極性入力間
の差を測定することになる。増幅器５５への正極性およ
び負極性入力間の差が所望の状態に達すると、増幅器５
５は磁石１６を特定の方向へ回転させることとなる信号
を出力する。これにより、シャッタ・ブレード２７、２
８および２９が所望の開口孔を形成することとなる。増
幅器５５がパルスを出力している継続時間が露出時間を
決定することとなる。 【００１７】進相ー遅相補償器５６は増幅器５５の出力
に対して補償用ファクタを供給し、シャッタ２７、２８
および２９が開口孔をオーバシュートさせたり、あるい
は、緩慢な応答をしたりすることを防止する。進相ー遅
相補償器５６は、Adel S. Sedra およびKenneth C. Smi
thｃ著「Microelectronic Circuit 」（Sanders Colleg
e Publishing、1991年発行）の第７７９頁に開示されて
おり、それを参照によりここに取り込むこととする。 【００１８】発振器５７は、安定なＤＣ電圧に対して対
称な、自走周波数の２５ｋＨの三角波形を出力する。パ
ルス幅変調器５８は、補償器５６により出力された補償
信号に上記三角波形を加えて、磁石１６を回転させるこ
ととなる信号のデューティサイクルと磁石１６が動く方
向、すなわち、時計方向あるいは反時計方向とを決定す
る。変調器５８の動作および説明は、図５の記述におい
てより完全に説明されることとなろう。 【００１９】変調器５８の出力は、増幅器５９により増
幅され、コイル１３に伝送される。図４は、より詳細
に、図３のパルス選定器５１を示すブロック図である。
図３の選定器５１は、比較器６５、６６および６７とマ
ルチプレクサ６８を有している。フォトセル５０は写真
撮影されようとしているシーンの光量レベルを測定し、
フォトセル５０は測定された光量レベルに比例した電圧
出力ＶE を発生する。この光量レベルＶE は比較器６
５、６６および６７の各二つの入力の一方に入力されて
いる。比較器６５、６６および６７の他の入力は、それ
ぞれ、Ｖ1 、Ｖ2 およびＶ3 である。Ｖ1 は最低の露出
の基準電圧であり、Ｖ2 は中間的な露出の基準電圧であ
る。Ｖ3 は最高の基準電圧である。基準電圧Ｖ1 、Ｖ2
およびＶ3 は、カメラ（図示せず）のパワー供給源に抵
抗器のはしご形接続回路を介して接続されている。比較
器６７はＶE をＶ1 と比較する。Ｖ1 がＶE と等しくな
れば、比較器６７は出力信号を生じることとなる。比較
器６６はＶE をＶ2 と比較する。Ｖ2 がＶE と等しくな
れば、比較器６６は出力信号を生じることとなる。比較
器６５はＶE をＶ3 と比較する。Ｖ3 がＶE と等しくな
れば、比較器６５は出力信号を生じることとなる。比較
器６５、６６および６７の出力パルスの幅が、露出時間
を決定することとなる。 【００２０】比較器６５の出力はマルチプレクサ６８の
入力のうちの一つに結合され、比較器６６の出力はマル
チプレクサ６８の入力のうちの一つに結合される。比較
器６７の出力はマルチプレクサ６８の入力のうちの一つ
に結合される。マルチプレクサ６８は出力のある比較器
を選択して、開口孔および露出時間を決定することとな
る。マルチプレクサ６８の出力は、図３の加算増幅器５
５の正極性入力に結合されている。異なった開口孔およ
び露出時間を形成するために、追加の比較器を抵抗器の
はしご形接続回路およびマルチプレクサ６８に結合する
ことができることは明らかである。 【００２１】図５は、より詳細に、図３のパルス幅変調
器５８を示すブロック図である。変調器５８は加算増幅
器７０と比較器７１および７２とを有している。増幅器
７０の二つの入力の一方は、あるＤＣ電圧に関して安定
な、自走周波数２５ｋＨの発振器５７の三角波形出力に
結合されている。増幅器７０の第２の入力は補償器５６
から出力された補償信号である。増幅器７０の出力は、
比較器７１の負極性入力および比較器７２の正極性入力
に結合されている。比較器７１の正極性入力は、１ボル
トにセットされた基準電圧ＶR1に結合されている。比較
器７２の負極性入力は、２ボルトにセットされた基準電
圧ＶR2に結合されている。比較器７１の出力は増幅器５
９を経てコイル１３の一端に結合され、比較器７２の出
力は増幅器５９を経てコイル１３の他端に結合されてい
る。 【００２２】増幅器７０は、発振器５７の２５ｋＨの三
角波出力を進相ー遅相補償器５６の出力に加算する。補
償器５６からの信号が変化して、正の駆動電流を要求す
る場合、安定なＤＣレベルが増大し、三角波の三角形の
先端が正の出力パルスを生じるようにセットされている
しきい値を超えてシフトすることとなる。比較器７１は
上記の出力パルスをＶR1と比較し、それら二つの信号が
等しい時に、比較器７１は増幅器５９を経てコイル１３
の一方の端部へ信号を伝送することとなる。上記した信
号が、磁石１６、アーム１８、ブレード２７、２８およ
び２９を時計方向に回転させることとなる。 【００２３】補償器５６からの信号が変化して、負の駆
動電流を要求する場合、安定なＤＣレベルが減少し、三
角波の三角形の先端が負の出力パルスを生じるようにセ
ットされている低い方のしきい値を超えてシフトするこ
ととなる。比較器７２は上記の出力パルスをＶR2と比較
し、それら二つの信号が等しい時に、比較器７２は増幅
器５９を経てコイル１３の一方の端部へ信号を伝送する
こととなる。上記した信号が、磁石１６、アーム１８、
ブレード２７、２８および２９を反時計方向に回転させ
ることとなる。 【００２４】こうして、画像が撮影されると、増幅器７
０は、比較器７１および７２からパルス幅変調出力を発
生するための比較器７１および７２の上方および下方の
トリップ点を超えて、三角波形をシフトする信号を発生
する。比較器７１は正方向の電流の流れを発生し、比較
器７２は負方向の、すなわち、反転した電流の流れを発
生する。このことは、効果的に、磁石１６およびアーム
１８を作動してシャッタ・ブレード２７、２８および２
９を要求されたｆ値の絞りの位置に加速させるととも
に、ブレーキの解放時には、磁石１６、アーム１８およ
びブレード２７、２８および２９をそれらの閉じられた
位置に加速させるととなる。 【００２５】本発明のその他の実施例として、以下のよ
うなものがある。特許請求の範囲の請求項１に記載され
ているシステムにおいて、センサが磁石の位置の変化に
よって誘起される磁束の変化を測定するホールセンサで
あるシステム。上記のシステムであって、一つあるいは
二つ以上のシャッタ・ブレードに磁石を結合する可動部
材を更に備えているシステム。 【００２６】上記のシステムにおいて、調整するための
手段が、写真を撮影するための開口孔および露出時間を
決定するための手段と、上記決定手段とセンサに結合さ
れており、開口孔とシャッタ・ブレードの現在位置と間
の差を測定するための手段と、ある安定な電圧に関して
対称な出力を生じるクロック発振器と、上記クロック発
振器および上記差を測定する手段に応答し、かつ、コイ
ルの両端に結合されており、上記クロックパルスおよび
上記決定手段の測定信号を変調して該コイルを通って流
れるコイル電流の伝送方向および大きさを決定するため
の手段とを有しているシステム。 【００２７】上記のシステムにおいて、決定手段が、写
真を撮影するために利用可能な光量を設定するための手
段と、上記設定手段の出力に結合されており、上記設定
手段の出力を複数の個別の開口孔と比較し、開口孔が上
記設定手段により選択された孔(opening) に等しくなる
ように選択するための手段と、入力が上記比較手段に結
合され、かつ、出力が測定手段に結合されて、正しい開
口孔および露出時間を決定するためのマルチプレクサと
を有しているシステム。 【００２８】上記のシステムにおいて、設定手段が検知
した光量に比例する電圧を出力するフォトセルであるシ
ステム。上記のシステムにおいて、比較手段が複数の比
較器を有しているシステム。上記のシステムにおいて、
差を測定する手段が加算増幅器を有するシステム。上記
のシステムにおいて、変調手段がパルス幅変調器を有す
るシステム。 【００２９】上記のシステムであって、測定手段の出力
と変調手段の入力に結合されており、シャッタ・ブレー
ドが開口孔をオーバシュートさせ、あるいは、緩慢に応
答することを防止するための進相ー遅相補償器を更に備
えているシステム。上記のシステムにおいて、ギャップ
がコアの一対のポールチップおよび磁石により形成され
たスペースであるシステム。 【００３０】 【発明の効果】上述したように、本発明の構成によれ
ば、電子的駆動シャッタ・ブレードの位置が把握され
て、開口サイズおよび露出時間を精確に制御することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁シャッタの上面図である。
【図２】永久磁石１６の側面図である。
【図３】電磁シャッタの駆動および制御回路の概略的な
ブロック図である。 【図４】図３のパルス選定器を詳細に示すブロック図で
ある。 【図５】図３のパルス幅変調器を詳細に示すブロック図
である。 【符号の説明】 １１…ヨーク １２…コア １３…コイル １４、１５…ポールチップ １６…永久磁石 １７…ギャップ １８…アーム １９…ピン ２０…スプリング ２１…ホールセンサ ２３…ストップ ２５…スロット ２６…リング ２７、２８、２９…シャッタ・ブレード ３０〜３２、３５〜３７…ピン ４２、４３…ホール ４４…シャフト ４５…軸受 ５０…フォトセル ５１…パルス選定器 ５５、７０…加算増幅器 ５６…進相ー遅相補償器 ５７…発振器 ５８…パルス幅変調器 ５９、６５…増幅器 ６５、６６、６７…比較器 ６８…マルチプレクサ
ブロック図である。 【図４】図３のパルス選定器を詳細に示すブロック図で
ある。 【図５】図３のパルス幅変調器を詳細に示すブロック図
である。 【符号の説明】 １１…ヨーク １２…コア １３…コイル １４、１５…ポールチップ １６…永久磁石 １７…ギャップ １８…アーム １９…ピン ２０…スプリング ２１…ホールセンサ ２３…ストップ ２５…スロット ２６…リング ２７、２８、２９…シャッタ・ブレード ３０〜３２、３５〜３７…ピン ４２、４３…ホール ４４…シャフト ４５…軸受 ５０…フォトセル ５１…パルス選定器 ５５、７０…加算増幅器 ５６…進相ー遅相補償器 ５７…発振器 ５８…パルス幅変調器 ５９、６５…増幅器 ６５、６６、６７…比較器 ６８…マルチプレクサ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−313871（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−150288（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−287446（ＪＰ，Ａ)
実開 昭57−22727（ＪＰ，Ｕ)
米国特許5150149（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 一つあるいは二つ以上のシャッタ・ブレ
ードの開口サイズおよび露出時間をともに制御すること
のできる電子的に駆動される連続可変シャッタシステム
であって、 コアおよびコイルを有するヨークであって、該コイルが
該コアにより限定された空間内に第１の磁界を発生する
ための電流を受け入れるようになっているものと、 シャッタ・ブレードに結合されている移動可能な磁石で
あって、該磁石は第２の磁界を生じ、そして、ギャップ
が該磁石を隣接して取り囲み、かつ、上記コアと該磁石
との間に存在しており、そこで、該第２の磁界が上記第
１の磁界と相互干渉するという態様で、上記空間内に配
置されているものと、 上記第１および第２の磁界の相互干渉にさらされてお
り、上記磁石の位置を指示する信号を発生するセンサ
と、 上記コイルに結合されており、そして、上記信号に応答
して、第１の磁界と上記磁石および一つあるいは二つ以
上のシャッタ・ブレードの位置とを調整し、そこで、開
口孔を形成する場合の上記磁石および該シャッタ・ブレ
ードの位置における変化が、第１の方向に上記コイルを
通って流れる電流の流れの方向および大きさに比例する
こととなるとともに、該開口孔を閉じる場合の上記磁石
および該シャッタ・ブレードの位置における変化が、第
２の方向に上記コイルを通って流れる電流の流れの方向
および大きさに比例することとなる手段とを備え、 それによって、シャッタ・ブレードが、複数の露出時間
を伴う複数の開口孔を形成することができるシャッタシ
ステム。
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|---|---|---|---|
| JP11465193A Expired - Fee Related JP3400011B2 (ja) | 1992-05-18 | 1993-05-17 | 電子駆動式連続可変シャッタシステム |
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