JP3995667B2 - フォーカルプレーン式シャッタの測定装置 - Google Patents

Description

本発明はデジタルカメラや光学式カメラなど（以下、単にカメラという）が備えるフォーカルプレーン式シャッタの測定装置に関する。

カメラが備えるフォーカルプレーン式シャッタは、近年シャッタ速度の高速化が進んでいるが、高速時のシャッタ速度が正確でないと、撮影条件が変動して、理想的な撮影条件として設定したシャッタ速度を実現できない事態が生じる。そこで、フォーカルプレン式シャッタが所望の高速でのシャッタ速度を達成しているかどうかを測定するため、シャッタの精度測定装置が特許文献１により提案されている。

特許文献１のフォーカルプレーン式シャッタの精度測定装置は、フォーカルプレーン式シャッタを構成するシャッタ幕の走行位置の後方に位置するフィルム設置面上に配された反射体と、前記走行位置の前方に配され、前記反射体の所定領域内へスポット光を投光する投光手段と、前記走行位置の前方に配されたスリットを有するスリット板と、前記スリットと前記所定領域とを結ぶ光路上に配され、所定領域内の反射光をスリットへ集光する集光レンズと、前記スリットの前方に配され、スリットを通して入光する光を電気信号に変換する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号のパルス幅を測定し、前記フォーカルプレーンシャッタのシャッタ速度を演算して求める演算手段とを具備する構成によってシャッタ測定装置を形成し、カメラの前方から投光手段によりスポット光を反射体の所定領域内に投光し、そのスポット光の反射体における反射光を、カメラの前方に配した集光レンズでスリットに集光させ、スリットを通過した光を受光手段により電気信号に変換して、演算手段により電気信号のパルス幅からシャッタ速度を演算することができるので、従来のようにカメラの裏蓋を開けてシャッタ幕の後方にスリット板とフォトセンサを配する必要がなくなり、カメラの裏蓋を閉めた状態でのシャッタ速度の測定を可能としている。

しかし、上記のフォーカルプレーン式シャッタの測定装置には次の課題がある。即ち、この測定装置では、投光レンズと集光レンズの２個のレンズをそれぞれ単独で使用するレンズ配置を採るため、測定点がシャッタ幕の走行方向の始点近傍、中央部、終点近傍の３箇所であると、前記２個のレンズを３組設ける必要があり、従って、光学系の構造が自づから複雑にならざるを得ず、また、このために測定装置としての精度が前記レンズ光学系の配置精度に影響されるという点である。
特開昭６３−１６９６３６号公報

本発明は上記の問題点に鑑み、１個のレンズで投光レンズと集光レンズの役割を共用させることによって光学系の構成を簡素化して製造コスト，製造手間の低減を図ると共に、測定装置としての精度を高めることができる構成のフォーカルプレーン式シャッタの動作精度の測定装置を提供することを、課題とする。

上記課題を解決することを目的としてなされた本発明測定装置の構成は、フォーカルプレーン式シャッタを構成するシャッタ幕の走行位置の背後に位置する撮像素子の受光面上に配された反射性部材と、前記走行位置の手前側に配され、前記反射性部材の測定領域へ向けて光を投光する光源と、該光源の前方に配されたピンホールを備えたピンホール板と、該ピンホール板と前記測定領域とを結ぶ光路上に配され、測定領域へ前記ピンホールを投光すると共に該測定領域からの反射光を集光する投光レンズ兼用の集光レンズと、該レンズと前記ピンホール板の間に配した光路偏光用ハーフミラーと、該ハーフミラーを通って入光する光を電気信号に変換する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号のパルス幅を測定し、前記フォーカルプレーン式シャッタのシャッタ速度を演算して求める演算手段とを具備したことを特徴とするものである。

上記構成において光源とピンホールを、前記シャッタ幕の走行方向に関し、中心と両端部に設け、さらに必要に応じシャッタ幕の上下幅に関しても複数段、好ましくは中央部を含み上下方向で３段設けると共に、前記受光手段を、前記複数のピンホール毎に配する構成とすれば、シャッタ幕の走行位置における複数点でのシャッタ速度が測定できる。

本発明測定装置では、シャッタ幕の走行位置の背後に位置する撮像素子の受光面上に反射性部材があることを要件とする。反射性部材としては、前記受光面がＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子であるときは、その前面に配置された光学フィルタを利用するが、表面が光を反射可能なものであれば前記フィルタ以外の反射性部材でもよく、その材質は問われない。光源はシャッタ幕走行位置の手前側に配され、反射性部材の測定領域内へターゲットの集光光を投光する。ターゲット板は走行位置の手前側に配され、投光レンズ兼用の集光レンズがターゲットと測定領域とを結ぶ光路上に配され、測定領域内の反射光をピンホール板に設けられたピンホールを通過し、反射面で反射されたピンホールの集光光はハーフミラーを通って受光手段に入射し、電気信号に変換される。演算手段では、受光手段から出力される電気信号のパルス幅を測定し、フォーカルプレーン式シャッタのシャッタ速度を演算して求める。本発明装置では、光源，ピンホール，投光レンズ兼用の集光レンズ、ハーフミラー、受光手段が、シャッタ幕の走行位置に対して手前側に位置しているので、シャッタ幕の走行位置の向う側にスリット板や受光手段を配する必要がなくなる。

次に、本発明装置の実施の形態例について、図を参照して説明する。図１は本発明測定装置の概要を模式的に示したブロック図、図２は本発明測定装置における測定原理を説明するっための構成を示した平面図である。

図２において、１はカメラボディCBの内部において、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２の手前（前面側、受光面側）に配置されたフォーカルプレーン式シャッタのシャッタ幕、３はシャッタ幕１の走行位置の後方（図１の右方）に位置する前記素子２の受光面に配置された光学フィルタなどによる反射面である。即ち、この反射面３は、撮像素子２の手前に配置される光学フィルタなどによる最初に光が到達する面を利用するが、それ以外の反射性部材を使用してもよい。例えば、撮像素子のシャッタ幕１の走行位置に面した側に、表面が光を反射するシート材を設置した形態もある。このシート材による反射面の材質は特定のものに限られるものではない。例えば、撮像素子前面に配置されている光学フィルタと同質の反射性のある材料、或は、これと類似した材質（合成樹脂）のシート材、若しくは、金属製の薄い板材を使用してもよい。

４は、投光手段の一例として設けたＬＥＤによる光源で、この光源４はシャッタ幕１の走行位置の前方（図１の左方）に配され、反射面３の所定領域内へスポット光を投光するためのものであるから、ＬＥＤのほかにレーザ光源などを用いることも可能である。５は前記光源４の手前（図の右方）に配したピンホール板で、中央部位に前記光源４からの光を通すピンホール5aが形成されている。ピンホール5aに入る光源４からの光は、小径の光ほど望ましい。６は前記ピンホール5aを通った光源４のスポット光を、前記の反射面３に結像させるための投光レンズで、本発明装置においては、後に説明するが集光レンズを兼用するものである。

７は前記ピンホール板５と投光レンズ６の間に配置された、ここでは平面45度の配置角を付与したハーフミラーで、反射面３に当ってそこから反射され、集光レンズ61（投光レンズ６が兼用するが、説明の便宜上集光レンズは符号を61として使用する）を通った前記ピンホール5aによるスポット光像の反射像の光路を、図の例では90度方向変換して受光素子８に導くためのものである。このハーフミラー７はプリズムで代替可能である。受光素子８は、反射面３から見て光源１と共役点をなす位置乃至その近傍に設定される。

本発明測定位置は、図２に例示するように、上記の光源４，ピンホール5aを有するピンホール板５，集光レンズ61を兼用する投光レンズ６、ハーフミラー７、受光部８を、シャッタ幕１の走行方向に関し、反射面３の前後両端部と中央部に当る３点に対応して設ける。図２の例では、ハーフミラー７は、各ミラー７の３枚分の大きさを有する一枚のハーフミラー71に代替している。このミラー71を一枚ものとするか、３本の各光路別の３枚のハーフミラー７とするかは任意である。

図２において、９は各受光素子８から入力する信号を演算処理し、シャッタ幕１の走行性能などの測定値を求めるための演算部である。

次に、フォーカルプレン式シャッタ幕の構成と動作態様、並びに、その動作性能を測定する原理について述べる。
フォーカルプレン式シャッタのシャッタ幕は２枚の幕から成り、シャッタ動作時に、先に走行し始める前幕と、設定されたシャッタ速度に従って遅れて走行し始める後幕とを備えているので、このシャッタが設定速度通りに動作しているかどうかは、前幕の後端と前幕の先端の隙間から入射する光の入射時間を測定すれば判別することができる。

そこで本発明では、２枚のシャッタ幕の走行開始点に近い点に当る反射面３の一端と、両シャッタ幕が走行する距離の中間部に当る反射面３の中央部と両シャッタ幕の走行終端に近い点に当る反射面３の他端の３点に、図１で説明した光源１のピンホール5aを通って投光レンズ６から投光されるスポット光像を照射して、各点におけるスポット光像の受光時間を、各点に対応した各々の受光素子８に得られる電気信号を演算部９で処理することにより測定するようにした。

本発明測定装置では、反射面３に測定用スポット光を投光照射する光学系、並びに、その光路が、反射面３に対し各光路ともすべて直交方向から投光され、反射して同一光路を戻るので、図１に仮想線と符号3′，3″例示したように、撮像素子２がカメラボディＣＢに対して平面から見て傾いて取付けられていると、例えば反射面3′，3″の中央部では基準値と同じ測定値が得られてもシャッタ幕の走行始めや走行し終りでは基準値から離れた測定値となるので、撮像素子２のカメラボディに対する取付精度、或は、反射面３と撮像素子２の受光面との間に傾きがあることなど、シャッタ速度以外の不具合も検出できるメリットがある。

なお、演算処理部としては、図示しないが、ＣＰＵ，各受光素子８からの出力を増幅するオペアンプ、このアンプの増幅出力をＡ／Ｄ変換して前記ＣＰＵに出力するＡ／Ｄコンバータ、前記ＣＰＵの出力をＤ／Ａ変換し、閥値電圧として出力するＤ／Ａコンバータ、増幅信号と閥値電圧を比較して波形整形するコンパレータを備えて形成したものがある。前記ＣＰＵはコンパレータの出力するパルス波形の時間を計測し、この時間に基づきシャッタ速度を演算する。

本発明は以上の通りであるから、公知の測定装置に比べ次の利点があるので、産業上の利用可能性がきわめて大きい。
即ち、
(イ) １個のレンズで投光レンズと集光レンズを兼用する構成であるから測定装置がシンプルかつコンパクトに形成できる。
(ロ) 光源の前に小径のピンホールを配置し、投光レンズを通して撮像素子などの反射面に反射されたピンホールのスポット光を集光して受光部に入れる構成であるから、仮に反射面に傾きがあっても、集光レンズに反射光が入射でき、測定範囲の拡大とその精度の向上に寄与する。
(ハ) また、光源にＬＥＤを使用し小径ピンホールを通しているので、小径のスポット光を形成しやすく、前記(ロ)の利点が増強される。しかも、レーザー光を使用しない場合には、装置外部に対するレーザー光安全対策が不要となる。

本発明測定装置の概要を模式的に示したブロック図。 本発明測定装置における測定原理を説明するっための構成を示した平面図。

符号の説明

１ シャッタ幕
２ 撮像素子
３ 反射面
４ 光源
５ ピンホール板
６ 投光レンズ
７ ハーフミラー
８ 受光素子
９ 演算部

Claims (5)

1. フォーカルプレーン式シャッタを構成するシャッタ幕の走行位置の背後に位置する撮像素子の受光面上に配された反射性部材と、前記走行位置の手前側に配され、前記反射性部材の測定領域へ向けて光を投光する光源と、該光源の前方に配されたピンホールを備えたピンホール板と、該ピンホール板と前記測定領域とを結ぶ光路上に配され、測定領域へ前記ピンホールを投光すると共に該測定領域からの反射光を集光する投光レンズ兼用の集光レンズと、該レンズと前記ピンホール板の間に配した光路偏光用ハーフミラーと、該ハーフミラーを通って入光する光を電気信号に変換する受光手段と、該受光手段から出力される電気信号のパルス幅を測定し、前記フォーカルプレーン式シャッタのシャッタ速度を演算して求める演算手段とを具備したことを特徴とするフォーカルプレーン式シャッタの測定装置。
2. 光源とピンホールは、シャッタ幕の走行方向の中央部に少なくとも１個、又は、中央部と両端部に設けた請求項１のフォーカルプレーン式シャッタの測定装置。
3. 光源とピンホールはシャッタ幕の上下幅に関し中央部又は中央部と上下端部に設けた請求項１又は２のフォーカルプレーン式シャッタの測定装置。
4. 光源にはＬＥＤを用いる請求項１〜３のいずれかのフォーカルプレーン式シャッタの測定装置。
5. ピンホールは、丸穴又は角穴に形成した請求項１〜４のいずれかのフォーカルプレーン式シャッタの測定装置。
   

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