JP3612397B2

JP3612397B2 - カメラ用シャッタ

Info

Publication number: JP3612397B2
Application number: JP33341396A
Authority: JP
Inventors: 肇織田; 正石川
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JPH10170984A; US6027260A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、圧電素子によってシャッタ羽根の開閉動作を行うようにしたカメラ用シャッタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ用シャッタには種々の形式があるが、シャッタ羽根の開閉動作用の駆動源としては、ばねまたはモータあるいはこれら両者を併用したものが多く採用されている。例えば実開昭６２−１４２０３５号公報、あるいは特公平４−７４６９３号公報には、シャッタの駆動源としてステップモータを採用したものが記載してある。
【０００３】
ステップモータをシャッタ羽根の開閉用駆動源として採用した構成の一例として、上記の実開昭６２−１４２０３５号公報に記載してある「モータ駆動式シャッタ」について説明する。ステップモータは、地板に取り付けられた１対のステータにそれぞれコイルを巻回し、各ステータの磁極部によって囲まれた空間に永久磁石を有するロータをロータ軸がステータに対して垂直となるように設けたものからなる。ロータ軸にはロータカナが固着してあり、ロータの回転により、ロータカナを含む輪列を介してシャッタ羽根が揺動するようにしてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、シャッタ羽根をモータによって駆動する機構では、まずモータを構成するためのステータとコイル及びロータを必要とし、さらにモータの回転を伝達するための輪列が必須である。このために駆動機構が複雑になる問題がある。上記の実開昭６２−１４２０３５号公報に記載の構成などは装置の大型化・複雑化をできるだけ抑えるような工夫がなされているが、それでもモータによってシャッタ羽根を駆動する機構ではシャッタの小型化には限界がある。シャッタ羽根の開閉速度すなわちシャッタスピードの高速化に伴いロータの回転を速くすることが要求されており、コイルの巻数を多くする必要があることが、シャッタの小型化の妨げとなっている。また、ロータや輪列の存在もシャッタの薄型化を困難にしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明のカメラ用シャッタは、シャッタの薄型化を妨げる要因となるモータに代えて、シャッタ羽根の駆動源として電圧の印加によって伸長する圧電素子を採用してある。
【０００６】
１対のレバーがヒンジ部を支点としてそれぞれ反対方向に揺動可能に設けてあり、圧電素子は、これらの１対のレバーの一端部間に介在してこれを揺動させるように設けてある。１対のレバーの他端部間にはレバーの揺動に伴って屈曲または伸長する弾性はりが介在させてある。この弾性はりの中間部はレバーの揺動によって撓み変形し、この変形が伝達部材を介して伝達されシャッタ羽根が揺動する。このようにシャッタ羽根の開閉動作は、弾性はりの中間部に設けた伝達部材にシャッタ羽根が連結される駆動軸を設け、レバーの振動を駆動軸の進退運動に変換することによって行なわれる。なお、駆動軸の変位の大きさは、圧電素子の振幅をレバーで拡大し、さらに弾性はりによって拡大するようにしてあるため、シャッタ羽根の開閉動作に必要な振幅が得られる。
【０００７】
レバーの先端間隔の幅を圧電素子の設置部の間隔の幅よりも大きくし、これに対応して弾性はりを長くすると、圧電素子の振幅の拡大率がより大きくなる。さらに他の手段では、圧電素子とヒンジ部との設置位置を変えて、レバーの振動方向を逆にすることによって弾性はりに振幅を与えるようにすることもできる。なお、１対のレバーは、揺動範囲がシャッタ開口部の外側に位置するように設けられている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のカメラ用シャッタの特徴は、圧電変形をレバーに伝達してこれらを揺動させる手段として圧電素子を採用し、このレバーの揺動を伝達してシャッタ羽根を駆動するところにある。
【０００９】
具体的には、圧電素子と、この圧電素子の伸張及び復元の動作を一端部に受けて、ヒンジ部を支点として揺動可能であり、シャッタ開口部を挟んで互いに対向するように設けてある１対のレバーと、これら１対のレバーの他端部間に介在し、レバーの揺動に伴って屈曲または伸張する弾性はりと、この弾性はりの中間部に固着してあり、シャッタ羽根を駆動する伝達部材とを備えている。
【００１０】
１対のレバーの各他端部間の間隔を各ヒンジ部間の間隔よりも大きくすることにより、弾性はりのスパンを長くしてレバーの変位量に対する弾性はりの中間部の振幅を大きくすることにより圧電素子の伸張動作の拡大率を大きくすることができる。
【００１１】
１対のレバーの各ヒンジ部を圧電素子よりも上記シャッタ開口部寄りにそれぞれ位置させ、圧電素子の伸張時に上記弾性はりが屈曲する方向に弾性変形するようにすることもできる。
【００１２】
また、圧電素子は、１対のレバーの各ヒンジ部よりも上記シャッタ開口部寄りにそれぞれ位置させ、圧電素子の伸張時に上記弾性はりも伸張する方向に弾性変形して伝達部材を進退させるようにしてもよい。
【００１３】
また、シャッタ羽根は上ケースと中板との間に設けられるシャッタ室内で移動可能で、レバーは中板に設けられた切欠部内または薄肉溝部内で揺動可能であり、シャッタ羽根とレバーとは同一平面内でなく異なる平面内でそれぞれ移動する構成とすることもできる。
【００１４】
なお、１対のレバーは、揺動範囲がシャッタ開口部の外側に位置するように設けられている。
【００１５】
【第１の実施例】
図１に示すように、中央にシャッタ開口部１を有する円板状の下ケース２上に中板３が積層してある。中板３の下面かつ図面右側に形成された第１収納部３ａには、直方体状の圧電素子４が設けてある。なお図１（ａ）においては、簡略化のために、中板３は後述する支持軸部３ｂ及び支持ピン３ｄ以外は省略して図示している。
【００１６】
圧電素子４は、電圧の印加によって伸張し、電圧の印加を停止すると現状に復帰するもので、図示しないリード線を介して制御回路からの制御電圧が供給される。本実施例では積層型圧電素子を用いており、電圧印加により数ミクロン〜数十ミクロンの変位を生じる。
【００１７】
圧電素子４の両端には、それぞれ圧電素子の保護部４ａ，４ａが設けてあり、その外側に１対のレバー５，５の各一端部に設けてある当接部５ａ，５ａの先端が当接している。
【００１８】
互いに平行な１対のレバー５，５は、圧電素子４の内方にこれと平行に設けてある取付部５ｂと一体的に形成してあり、具体的には取付部５ｂの両端に設けてあるヒンジ部５ｃ，５ｃを介して一体になっている。レバー５の一端が圧電素子４の伸縮により変位すると、ヒンジ部５ｃ，５ｃを支点としてレバー５が揺動し、他端部において拡大した変位が得られる。なお取付部５ｂは、中板３から背面側に突設してある支持軸部３ｂによって固定されている。
【００１９】
各レバー５，５の他端部の内側には、弾性はり６の両端が固着してある。弾性はり６は、りん青銅板等により帯状に形成されバネ性を有するものであり、中間部が外方（図面左方）に張り出すように屈曲させてある。レバー５及び弾性はり６は変位拡大機構を構成しており、圧電素子４が伸張すると、レバー５，５はヒンジ部５ｃ，５ｃを介して他端部が互いに接近する方向に拡大されて変位するため、弾性はり６はレバー５の各他端部によって圧縮力を受け、中間部で外方に向けて大きく屈曲する。このように弾性はり６の中間部の変位量はレバー５，５及び弾性はり６によって拡大されている。すなわち、この変位拡大機構によって圧電素子４の微小な伸張量が十分に利用可能な大きな変位に拡大される。
【００２０】
弾性はり６の中間部の内側（図面右側）には、この弾性はり６の変位をシャッタ羽根８に伝達する伝達部材７が固着してある。伝達部材７は、水平ロッド部７ａの一端が弾性はり６の中間部内側に固着してあり、他端には前方（図１（ｂ）上方）に向けて立ち曲げられた駆動軸部７ｂが一体形成してある。弾性はり６及び伝達部材７は、中板３の第２収納部３ｃに収納してあり、駆動軸部７ｂは中板の窓部を通ってその上方に突出している。
【００２１】
中板３の上面には１対のシャッタ羽根８，８が取り付けてある。各シャッタ羽根８，８は、それぞれ中板の上面に立設された支持ピン３ｄ，３ｄによって揺動自在に支持してあり、両支持ピン間の中間位置に設けてある長溝部８ａ，８ａには、上述した駆動軸部７ｂが係合させてある。各シャッタ羽根８，８は駆動軸部７ｂの横方向（図１左右方向）の往復移動により、互いに上下に離反する方向へ揺動可能である。この揺動は、レバー５，５が互いに接近する方向に変位し、これに伴い弾性はり６の中間部が外方へ変位することにより、各シャッタ羽根８，８が離反するように揺動して、両シャッタ羽根８の切欠部８ｂ，８ｂ間にシャッタ開口部１と対向する開口部が形成される。なお、圧電素子４が現状に復帰する（収縮する）と、弾性はり６が弾性力によって復帰するため、シャッタ羽根８も原位置（図１の状態）に復帰して、シャッタ開口部１がシャッタ羽根８により閉じられる。
中板３の上面には、シャッタ室９の間隔だけ離して上ケース１０が取り付けてある。
【００２２】
上述したように、シャッタ羽根は圧電素子の伸張によって開閉する構成にしてあるので、シャッタの開口の大きさは圧電素子への印加電圧の大きさによって調整可能である。圧電素子への電圧の印加の制御は図示してない制御回路によって行なわれる。
【００２３】
実質的に円形のシャッタ装置において、シャッタ開口部１を中心として一方にシャッタ羽根８の支持部分（支持ピン３ｄや伝達部材７など）が位置し、他方に駆動源となる圧電素子４や取付部５ｂが位置しているためスペース効率がよい。
【００２４】
【第２実施例】
図２に示す第２実施例は、第１実施例とほぼ同一のシャッタ羽根を備えたものであるが、中板１３の構造及び圧電素子１４，弾性はり１６の位置を変えることによりシャッタの薄型化を達成している。すなわち本実施例では、中板１３のうちレバー１５の揺動範囲にあたる位置と圧電素子１４及び連結部１５ｂの位置だけ切り欠いてある。つまり、図２において中板１３はごく一部しか図示されていないのは、この断面位置が切欠部にあたっているためである。
【００２５】
第１実施例の構成では、レバー５の揺動範囲内において中板３，レバー５，シャッタ羽根８が重なり、さらに互いに接触しないように若干の遊びの間隔を取るため、その分だけ厚くなってしまう。しかし第２実施例では、レバー１５とシャッタ羽根１８とが重なる部分は中板１３の切欠部にあたり、シャッタ羽根１８と中板１３が重なる部分はレバー１５の揺動範囲外であるため、中板１３，レバー１５，シャッタ羽根１８の３部材が１個所で重なり合うことはない。そして、圧電素子１４及び弾性はり１６は、シャッタ羽根１８の移動範囲に重ならない位置に配置してある。
【００２６】
これにともない、弾性はり１６及び伝達部材１７も互いに干渉することなく厚さ方向でシャッタ羽根１８に近接する位置に配置できるため、厚さ方向のスペースが狭くなってシャッタ全体が薄くなっている。なお、この構成においてもシャッタ室１９は上ケース２０との間に十分なスペースを確保可能であり、シャッタ羽根の作動が可能である。また、駆動部材１７に一体的に立設してある駆動軸部１７ｂは短くなっており、弾性はり１６の振幅運動を効率的に伝達可能にしてある。
【００２７】
上記実施例のように中板を完全に切り欠いた切欠部を設けなくても、図３に示すように、薄肉の溝状の部分を設けてその薄肉溝部１３ａ内でレバー１５が揺動するようにしても、同様に薄型化の効果が発揮できる。また、図４に示すようにこの薄肉溝部１３ａ上にシャッタ羽根の摺動する面１３ｂを残しておいてもよい。
【００２８】
【第３実施例】
図５に示すように、第３実施例ではレバー２５，２５をヒンジ部２５ｃ，２５ｃの設置位置から他端部側が外方に向かうように屈成し、他端部間の間隔をヒンジ部間の間隔よりも大きくし、他端部近傍に固着してある弾性はり２６のスパンを長くしてある。
【００２９】
その他の構成は、上述の実施例１または実施例２と同様である。本実施例においては、圧電素子２４の伸張量が同一であっても弾性はり２６の振幅（変位量）を大きくすることができる。このため、シャッタ羽根２８，２８の開度を大きくする（切欠部２８ｂ間の間隔を大きくする）ことが可能であり、シャッタ開口部２１を大きくして絞りの設定範囲を広くすることができる。
【００３０】
【第４実施例】
図６に示す第４実施例のように、圧電素子３４を各レバー３５，３５の各ヒンジ部３５ｃ，３５ｃよりも内側に配置することも可能である。すなわち、各レバー３５，３５の一端部に取付部３５ｂを位置させ、ヒンジ部３５ｃ，３５ｃを支点としてこれらのレバーを揺動自在に支持してある。上述したように圧電素子３４の両端の保護部３４ｂ，３４ｂ及びレバー３５の当接部３５ａ，３５ａは、これらのヒンジ部よりも内側（シャッタ開口部３１寄り）に位置しているため、圧電素子３４の伸張時には、レバー３５，３５の他端部は互いに離反して開く方向に揺動する。
【００３１】
各レバー３５，３５の他端部の中間部内側に固着してある弾性はり３６は、中間部がシャッタ開口部３１に近付く方向（内側向き）に屈成するように設けてあり、この中間部に固着してある伝達部材３７は、弾性はり３６の中間部の変位に応じて変位してシャッタ羽根３８，３８を揺動させる構成としてあることは、上記各実施例と同様である。この構成では、圧電素子３４の伸張時には弾性はり３６も伸張する方向に弾性変位するものであるため、弾性はり３６が図４に示す屈成状態から伸張して直線状になったときに、切欠部３８ｂ間が最大開口となる。
【００３２】
【第５実施例】
前述の第１〜４実施例においては、図１，７に示すように、ヒンジ部５ｃと、各レバー５，５と、レバー５，５の内側にこれと直交するように設けてある取付部５ｂとは一体形成してある。これらは同一部材であるため製造コストの面で極めて有利である。しかし、上記構成はヒンジ部５ｃ自体が変形することによりレバーを揺動させるものであるため、ヒンジ部５ｃの応力が大きくなってしまうため、疲労破壊などの問題も生じないとはいえない。そこで、図８に示すように、レバー４５，４５と取付部４５ｂ及びヒンジ部４５ｃ，４５ｃとを別部材とし、レバー４５と一体形成されているヒンジ部４５ｃ，４５ｃは、取付部４５ｂと部分的に重なり合うようにし、この部分に支持ピン４５ｄ，４５ｄを用いて互いに回動可能としてもよい。ヒンジ部４５ｄ及びレバー４５は支持ピン４５ｄを中心として回動可能であるため、抵抗が小さくなり疲労の問題も解決される。
【００３３】
【第６実施例】
また、前述の第１〜５実施例ではいずれも圧電素子を１個設けた例を説明してあるが、シャッタ性能の要求に対応してこれを２個以上としてもよい。図９は、２個の圧電素子５４，５４を直列に接続した例を示している。この例では取付部５５ｂの中央部に圧電素子の支持部５５ｄが設けてあり、各圧電素子５４はこの支持部５５ｄに内側の端部を支持され、外側の端部がレバー５５，５５の一端部の当接部５５ａに当接している。両圧電素子５４，５４に電圧が印加された時に、両レバー５５，５５を均等かつ効率よく揺動させるようにしてある。
【００３４】
なお、以上説明した第５，６実施例のような構成は、圧電素子をヒンジ部の内側に設ける場合（第４実施例）についても同様に適用可能である。
【００３５】
【第７実施例】
上記実施例では全てレバーは直線状に形成してあるが、図１０に示すように、円形のシャッタ外形形状に合わせて円弧状のレバー６５を用いるなど、形状的な変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、シャッタ羽根開閉の駆動源として複雑な構成のステップモータに代えて圧電素子を採用し、輪列等の複雑な動力伝達機構に代えてレバーと弾性はりによって動力伝達する機構を採用してあるため、構成が簡単になり、部品点数の減少によりコスト低減が可能となり、シャッタを高速で開閉させることが可能となる。また、レバーや弾性はりは薄板状のものを用いることができるので、シャッタの厚さを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の構成を示すもので、（ａ）は上ケース及び中板の一部を省略した平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。
【図２】第２実施例の中板を一部省略して示した断面図である。
【図３】第２実施例の中板の他の例を示した説明図である。
【図４】第２実施例の中板のさらに他の例を示した説明図である。
【図５】第３実施例の上ケース及び中板の一部を省略した平面図である。
【図６】第４実施例の上ケース及び中板の一部を省略した平面図である。
【図７】第１〜４実施例のレバー及びヒンジ部の構成を示す斜視図である。
【図８】第５実施例のレバー及びヒンジ部の構成を示す斜視図である。
【図９】第６実施例の圧電素子をを示す平面図である。
【図１０】第７実施例のレバーを示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２１，３１シャッタ開口部
３，１３中板
４，１４，２４，３４圧電素子
５，１５，２５，３５，４５，５５，６５レバー
５ｃ，２５ｃ，３５ｃ，４５ｃ，ヒンジ部
６，１６，２６，３６弾性はり
７，１７，３７伝達部材
８，１８，２８，３８シャッタ羽根
９，１９シャッタ室
１０，２０上ケース
１３ａ，１３ｂ薄肉溝部

Claims

ヒンジ部を支点として揺動可能であり、シャッタ開口部を挟んで互いに対向するように設けてある１対のレバーと、
上記１対のレバーの各一端部間に介在し、圧電変形を上記レバーに伝達してこれらを揺動させる圧電素子と、
上記１対のレバーの各他端部間に介在しており、上記レバーの揺動に伴って屈曲または伸張する弾性はりと、
上記弾性はりの中間部に固着してある伝達部材と、
上記伝達部材と連結されており、上記レバーの揺動に伴う上記弾性はりの屈曲または伸張動作が上記伝達部材により伝達されて、上記シャッタ開口部の開閉動作を行うシャッタ羽根と
を有することを特徴とするカメラ用シャッタ。
請求項１において、上記１対のレバーの各他端部間の間隔を上記各ヒンジ部間の間隔よりも大きくすることにより、上記弾性はりのスパンを長くしてあることを特徴とするカメラ用シャッタ。
請求項１または２において、上記１対のレバーの各ヒンジ部は、上記圧電素子よりも上記シャッタ開口部寄りにそれぞれ位置しており、上記圧電素子の伸張時に上記弾性はりは屈曲する方向に弾性変形することを特徴とするカメラ用シャッタ。
請求項１または２において、上記圧電素子は、上記１対のレバーの各ヒンジ部よりも上記シャッタ開口部寄りにそれぞれ位置しており、上記圧電素子の伸張時に上記弾性はりも伸張する方向に弾性変形することを特徴とするカメラ用シャッタ。
請求項１〜４のいずれかにおいて、上記シャッタ羽根は上ケースと中板との間に設けられるシャッタ室内で移動可能なものであり、上記レバーは上記中板に設けられた切欠部内または薄肉溝部内で揺動可能なものであり、上記シャッタ羽根と上記レバーとは異なる平面内でそれぞれ移動することを特徴とするカメラ用シャッタ。