JP4368287B2 - カメラ用シャッタ - Google Patents

Description

本発明は、カメラ用シャッタに関するものであり、特にカメラ用シャッタを薄型化・小型化するとともに、シャッタの開閉を安定化させる技術に関する。

従来、カメラ用シャッタには、その開閉機構にレバーが用いられることが多かった。このレバーにつき、二枚のシャッタ羽根（セクタ）によってシャッタ開口を開閉する機構の一例を示すと、例えば、基板に設けられた支軸に回動可能に支持されたレバーにピンを設け、このピンに基板に回動可能に支持されたシャッタ羽根（セクタ）を取り付け、レバーをアクチュエータ等で駆動することによって二枚のシャッタ羽根（セクタ）を同時に開閉する機構等がある。

一方、近年、携帯電話にカメラ機能が搭載される等、カメラはより小型化する傾向にあり、これに伴って、カメラ用シャッタの小型化も求められるところである。

しかし、前記のようなレバーはある程度の厚みを有し、その搭載のための占有スペースが比較的大きく、カメラ用シャッタの小型化の妨げとなっていた。

このような状況下、カメラのシャッタ開口を開閉する前記のようなレバーを廃止し、シャッタの薄型化を図る提案がされている（特許文献１）。

特許文献１記載のカメラ用シャッタは、第一のシャッタ羽根（セクタ）に駆動源のロータが一体的に設けられ、この第一のシャッタ羽根（セクタ）の作動に第二のシャッタ羽根（セクタ）が連動することによって、開閉作動せしめられるようにした構造により、シャッタレバーを廃止している。

このような構造により、特許文献１記載のカメラ用シャッタは、第一のシャッタ羽根（セクタ）が開放又は閉鎖作動すると、第一のシャッタ羽根（セクタ）に形成された連係ピン又はカムによって第二のシャッタ羽根（セクタ）に形成されたカム又は連係ピンが押動させられて第二のシャッタ羽根（セクタ）も連動して開放動作又は閉鎖動作をする。すなわち、連係ピンは、終始カムに沿って移動するので、連係ピンの移動により二枚のシャッタ羽根（セクタ）が同時に開放動作又は閉鎖動作を開始する。
実開平３−１０８２０９号公報

しかしながら、特許文献１記載のカメラ用シャッタは、ロータの磁極とステータとを静的安定位置に適正に合わせることが難しい問題があった。このため、セクタの停止位置に対応したロータの静的安定位置において、ロータの磁極とステータとの距離が必ずしも近づいた位置ではなく、安定してセクタを停止できないおそれがあった。

そこで本発明は、シャッタ開口の開閉を安定化させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、カメラ用シャッタであって、シャッタ開口を有するシャッタ基板と、前記シャッタ開口の開閉を行う複数のセクタと、当該セクタを駆動するアクチュエータとを有し、前記複数のセクタは前記シャッタ基板に回動自在に取り付けられ、前記アクチュエータは前記セクタに一体的に設けたロータと、当該ロータの側方で前記セクタの作動領域外に設置したコイルと、当該コイルから前記ロータの周方向に伸びる複数の腕部を有するステータとを有し、前記シャッタ開口の開状態においては前記ロータが一の前記腕部に他の前記腕部よりも近接し、前記シャッタ開口の閉状態においては前記ロータが当該他の前記腕部に当該一の前記腕部よりも近接するように前記ロータが回転中心に対して偏心していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカメラ用シャッタにおいて、前記複数のセクタは、一のセクタに設けた係合部と、当該一のセクタと連動する他のセクタに設けた前記係合部に係合する被係合部とを介して連動することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のカメラ用シャッタにおいて、前記ロータと前記セクタとは前記シャッタ基板に同軸的に支持されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のカメラ用シャッタにおいて、前記シャッタ基板には、前記ロータと前記セクタとを同軸的に支持する支軸が設けられており、前記支軸には、摺接体が設けられ、前記セクタは当該セクタの取付孔の内周壁と前記摺接体の内周壁との少なくとも一方により前記支軸に摺接支持させたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４に記載のカメラ用シャッタにおいて、前記係合部又は前記被係合部のいずれか一方が係合ピンであり、他方が係合溝であり、当該係合溝は前記係合ピンとその開閉方向に間隙をもって係合していることを特徴とする。

本発明によれば、ロータがシャッタ開口の開状態においてはステータの一の腕部に他の腕部よりも近接し、シャッタ開口の閉状態においてはロータがステータの当該他の腕部に当該一の腕部よりも近接する位置に偏心して設けられているため、シャッタ開口の開状態又は閉状態においてロータとステータとの距離が近くなり、セクタを安定して停止させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。以下の説明では、説明の都合上、二枚のセクタでシャッタ開口を開閉するものについて説明する。但し、本発明は、二枚のセクタでシャッタ開口を開閉するもののみならず、３枚以上のセクタでシャッタ開口を開閉するカメラ用シャッタも含まれる。

本発明のカメラ用シャッタ１は、図に示すように、支軸１２ａ、１２ｂを有する樹脂製のシャッタ基板１２、連動部１３によって相互に連動させてシャッタ開口９の開閉を行う第一セクタ２、第二セクタ３と、当該セクタ２、３の側方に並列設置し、当該セクタ２、３を駆動するアクチュエータ１０とを有する。

第一セクタ２は、取付孔２ａを備え、この取付孔２ａを介して支軸１２ａに回動自在に取り付けられている。第二セクタ３は、取付孔３ａを備え、この取付孔３ａを介して支軸１２ｂに回動自在に取り付けられている。このようにしてシャッタ基板１２に取り付けられている第一セクタ２、第二セクタ３は、いずれも樹脂製で、それぞれ、図１、図２に示すような凹部２ｂ、３ｂを有する鈎状をなしている。

アクチュエータ１０は、マグネット（永久磁石）からなる環状のロータ４、当該ロータの側方でセクタ２，３の作動領域外に並列的に設置したコイル７、当該コイル７の両端からそれぞれロータ４側に延び、当該ロータ４を周方向から囲うように設けた二本の腕部６ａ、６ｂを備えたステータ６を有する。

本実施例のカメラ用シャッタ１では、アクチュエータ１０が直接駆動するのは第一セクタ２である。このため、図６に示すように、ロータ４は、第１セクタ２の支軸１２ａを貫通させてロータ４の一面側４ａを第一セクタ２上に接着剤等で一体的に設けられている。このため、ロータ４の回転中心の支軸は第一セクタ２の回転中心の支軸と一致している。また、ロータ４は、その他面側４ｂとシャッタ基板１２との間に摺接体として金属製の環状平板１５を介在させて支軸１２ａに取り付けられている。この際、ロータ４は、ロータ４自身で支軸１２ａに支持されていない。第一セクタ２の取付孔２ａの内周壁が支軸１２ａに摺接支持されている。

ロータ４の回転中心の支軸１２ａは、ロータ４の重心（中心）位置にではなく、偏心した位置に設けられている。シャッタ開口９を開放したときは、ロータ４は反時計方向に回転して、図１に示すように、ロータ４の極（磁極部）が腕部６ｂに近接する状態で停止し、マグネットであるロータ４と軟磁性体である腕部６ｂとの間に作用する磁気力（引力）によりシャッタ開の状態が無通電で維持される。また、シャッタ開口９を閉鎖したときは、ロータ４は時計方向に６０度回転して、図２に示すように、ロータ４の極が腕部６ａに近接する状態で停止し、マグネットであるロータ４と軟磁性体である腕部６ａとの間に作用する磁気力（引力）によりシャッタ閉の状態が無通電で維持される。

すなわち、ロータ４の支軸は、ロータ４の極が、シャッタの開状態においてステータ６の一方端に設けられている腕部６ｂに近接し、シャッタの閉状態においてステータ６の他方端に設けられている腕部６ａに近接する位置に設けられている。

ロータ４と腕部６ａ、６ｂの間に作用する磁気力の強さはこれらの間の距離の２乗に反比例する。従って、ロータ４の支軸をその重心位置から偏心させてシャッタ開閉状態でのロータ４と腕部６ａ、６ｂとの距離を近づけることにより、シャッタの開状態もしくは閉状態を安定したものとすることができる。

連動部１３は、アクチュエータ１０が直接駆動する第一セクタ２に設けた係合部である係合ピン５と、第二セクタ３に設けた被係合部である係合溝１４からなる。係合ピン５は、第一セクタ２と一体となって動く。係合溝１４は、図３、図４に拡大して示したように、矩形の切欠き様をなし、係合ピン５の開閉方向に間隙をもって形成されており、シャッタ開口９を開放するときに係合ピン５が接触する開方向移動時接触部１４ａと、シャッタ開口９を閉鎖するときに係合ピン５が接触する閉方向移動時接触部１４ｂを有している。また、開方向移動時接触部１４ａと閉方向移動時接触部１４ｂとの間に移動中の係合ピン５が第二セクタ３を移動させることのない助走区間１６を有している。

図１は、シャッタ開口９を完全に開放した状態の説明図であるが、図１に示す状態のとき、係合ピン５と係合溝１４との位置関係は、係合ピン５が開口方向移動時接触部１４ａに接触している。また、第一セクタ２は、図１に示す状態のとき、凹部２ｂがシャッタ開口９の縁部から隙間１７を空けた状態でシャッタ基板１２に取り付けてある。一方、第二セクタ３は、第一セクタ２とは異なりシャッタ開口９の縁部と凹部３ｂとの間に隙間を空けることなく、第二セクタ３がシャッタ開口９を塞がない程度の位置に取り付けてある。

図２は、シャッタ開口９を完全に閉鎖した状態の説明図であるが、図２に示す状態のとき、係合ピン５と係合溝１４との位置関係は、係合ピン５が閉方向移動時接触部１４ｂに接触している。また、第一セクタ２、第二セクタ３は、図２に示す状態のとき、互いに重なり合った状態でシャッタ開口９を覆い、シャッタ開口９を閉鎖するように取り付けてある。

シャッタ基板１２は、前記のように配置して取り付けた第一セクタ２、第二セクタ３の可動範囲を覆うような形状、寸法を有している。なお、前記のように第一のセクタ２、第二セクタ３、アクチュエータ１０を取り付けたシャッタ基板１２には、図５に示すようにフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）８が取り付けられる。

以上のように構成したカメラ用シャッタ１において、ロータ４の支軸１２ａがロータ４の重心から偏心した位置に設けられてシャッタ開口９の開状態又は閉状態においてロータ４の極がステータ６の腕部６ａ、６ｂに近くなるように配置しているのは、マグネットのロータ４と軟磁性体の腕部６ａ、６ｂとの距離を短くして、これらに作用する磁気力を強め、これにより第１セクタ２と第２セクタ３の開閉を確実にするためである。

また、第一セクタ２、第二セクタ３を連動部１３で連動させ、さらに、図に示すようにアクチュエータ１０を第一セクタ２、第二セクタ３の側方に配置しているのは、構成要素を平面的に配置するためである。これにより、カメラ用シャッタ１の薄型化が図られている。

さらに、カメラ用シャッタ１の第一セクタ２の取り付けにおいて、ロータ４を支軸１２ａに摺接支持させずに環状平板１５と第一セクタ２の取付孔２ａの内周壁とを支軸１２ａに摺接支持するようにしたのは、ロータ４の円滑な回動運動を実現するため及びロータ４の加工精度が高くなくても組み立てに支障が出ないようにするためである。

まず、環状平板１５について説明する。ロータ４は、前記のようにマグネットからなるが、マグネットは、シャッタ基板１２との間の摺動性がよくない。このため、ロータ４とシャッタ基板１２との間に何も介在させることなくロータ４とシャッタ基板１２とを直接対向、接触させると、ロータ４の円滑な回転が実現できない。そこで、図に示すような環状平板１５をロータ４とシャッタ基板１２との間に介在させ、両者間の摺動性を向上させて、ロータ４の円滑な回転運動を実現している。

以上説明したように、環状平板１５は、ロータ４をシャッタ基板１２に直接接触させないようにし、ロータ４とシャッタ基板１２との間の摺動性を向上させる摺接体として機能するものである。本実施例では、このような摺接体として金属製、環状の環状平板１５を用いているが、前記機能を発揮できるものであれば、材質は問わず（例えば樹脂製）、形状も環状に限定されることなく、どのような形状であってもよい。また、環状平板１５（摺接体）とロータ４とは、ロータが円滑に回動運動できれば、必ずしも固着されてなくてもよい。

但し、後に説明するように、環状平板１５とロータ４とは固着されていることが望ましい場合もある。

次に、ロータ４の取り付けにおける、第一セクタ２の取付孔２ａの内周壁による摺接支持について説明する。これは、第一セクタ２を軸受けとして機能させ、ロータ４の円滑、確実な回転運動を実現しようとするものである。

本実施例のカメラ用シャッタ１では、前記のようにアクチュエータ１０が直接駆動するのは第一セクタ２である。このため、ロータ４は、第一セクタ２と一体化してシャッタ基板１２の支軸１２ａに取り付けられる。このようにして支軸１２ａに取り付けたロータ４は、支軸１２ａに対して回転運動を行う。そのため、その取り付けがガタついていると、回転時にブレが生じ、円滑な回動が行えず、ひいてはシャッタ開口９の円滑な開閉動作が実現できない。

しかし、前記のようにロータ４はマグネットからなり、その加工は困難で、ガタつきのない取り付けができるような高精度な孔加工、ロータ４の内周壁面の精密な仕上げがされないことがある。

そこで、ロータ４と一体化した第一セクタ２の取付孔２ａの内周壁を支軸１２ａに摺接支持させて軸受けとして機能させ、ロータ４の内周壁面では支持しないようにした。

すなわち、マグネットと比較して高精度の加工が可能な樹脂製の第一セクタ２に孔加工を施し、ロータ４の支軸１２ａへの取付精度を高め、ロータ４が円滑に回動運動できるようにした。これにより、シャッタ開口９の円滑、確実な開閉動作が可能となっている。

なお、本実施例のカメラ用シャッタ１では、第一セクタ２の取付孔２ａの内周壁を支軸１２ａに摺接支持しているのみであるが、これに代えて、又はこれと同時に前記環状平板１５の内周壁を支軸１２ａに摺接支持させることもできる。

ここで、環状平板１５とロータ４とは、前記のようにロータ４が円滑に回動運動できれば、必ずしも固着されている必要はない。

但し、環状平板１５の内周壁を支軸１２ａに摺接支持させてロータ４を支軸１２ａに取り付ける場合、特に、環状平板１５だけでロータ４を支持しようとする場合には、環状平板１５とロータ４とは固着され、一体化されていることが望ましい。環状平板１５とロータ４とが一体化されていれば、より正確な取付精度を得られ、ロータ４の円滑な回動運動が実現できるからである。

次に、本実施例のカメラ用シャッタ１において、連動部１３、第一セクタ２、第２セクタ３の配置を前記のように構成した理由について、カメラ用シャッタ１の動作を説明しつつ、説明する。

図１に示したようなシャッタ開口９を完全に開放した状態のとき、図３に示すように連動部１３は係合ピン５が開方向移動時接触部１４ａに接触している。この状態で、コイル７に通電し、ステータ６に発生させた磁界によって図１、図２中、矢示１８方向へロータ４を右旋させると、ロータ４と一体化している第一セクタ２も同様に右旋する。また、これに伴って、第一セクタ２に設けた係合ピン５が第一セクタ２と一体となって動く。

動き始めた係合ピン５は、開方向移動時接触部１１ａから離れ、閉方向移動時接触部１１ｂへ向かう。このとき、係合ピン５と係合溝１１とはカム機構を構成していないことから、係合ピン５は、矩形の係合溝１４の内周壁に沿って移動することはなく、係合溝１４の符号１４ｃを付した部分を経由せずに、助走区間１６を閉方向移動時接触部１４ｂへ向かう。

このため、係合ピン５が助走区間１６を移動している間は、係合ピン５は係合溝１４に係合することはなく、いわば空走状態にある。従って、第２セクタ３は動くことはなく、第一セクタ２のみが動く。

第一セクタ２は、図１に示す状態のとき、凹部２ｂとシャッタ開口９の縁部との間に隙間１７を有している。この隙間１７は、係合ピン５が助走区間１６を移動する間に第一セクタ２が移動する距離に相当する。第一セクタ２は、この隙間１７を移動する間に、撮影に必要となるシャッタ開閉速度まで加速することができる。

すなわち、アクチュエータ１０は、その特性上、作動直後の初期トルクがそれ程大きくなく、立ち上がり速度も速くないが、一枚のセクタ（第一セクタ２）のみを動かすのであれば、素早く第一セクタ２を加速させることができる。このため、従来のカメラ用シャッタと比較して、隙間１７の距離を小さく設定できるので、カメラ用シャッタ１は、従来と比較して小型が図られる。

助走区間１６を移動し、十分に加速した係合ピン５は、勢いよく閉方向移動時接触部１４ｂへぶつかる。これにより、第二セクタ３は、瞬時に矢示１８の方向へ動き始め、撮影に必要なシャッタ開閉速度まで、一気に加速することができる。すなわち、従来であれば、第二セクタ３も、シャッタ開口９の開放時に、シャッタ開口９の縁部と凹部３ｂとの間に隙間を設けておき、第２セクタ３を撮影に必要なシャッタ開閉速度にまで加速させる必要があったが、この隙間は不要となる。

これにより、第二セクタ３は、シャッタ開口９を塞がない程度の位置にスタンバイさせておけばよく、不要となった隙間分だけ、カメラ用シャッタ１の小型化が図られている。

隙間１７を移動する間に加速してきた第一セクタ２と、加速してきた係合ピン５が勢いよくぶつかることによって瞬時に加速した第二セクタ３は、同時に重なるようにシャッタ開口９を閉鎖し、図２に示す状態となる。

次に、シャッタ開口９を開放するときの第一セクタ２、第二セクタ３の動作について説明する。シャッタ開口９を開放するときは、シャッタ開口９を閉鎖するときと逆のプロセスを辿る。

図２に示したようなシャッタ開口９を完全に閉鎖した状態のとき、連動部１３は図４に示すように、係合ピン５が閉方向移動時接触部１４ｂに接触している。この状態で、コイル７に通電し、ステータ６に発生させた磁界によって図１、図２中、矢示１９方向へロータ４を左旋させると、ロータ４と一体化している第一セクタ２も同様に左旋する。また、これに伴って、第一セクタ２に設けた係合ピン５が第一セクタ２と一体となって動く。

左旋を始めた第一セクタ２は単独で動き、シャッタ開口９を開かないぎりぎりのところまで移動する間に、十分に加速する。閉方向移動時接触部１４ｂに接触していた係合ピン５は、助走区間１６を移動して開方向移動時接触部１４ａへ向かう。係合ピン５は、この間に、十分加速される。

その後、十分に加速した係合ピン５は、勢いよく開方向移動時接触部１４ａへぶつかり、第二セクタ３を一気に加速させる。第二セクタ３は、加速しながらシャッタ開口９を開かないぎりぎりのところまで移動してきている第一セクタ２と共にシャッタ開口９を開放し、図１に示す状態となる。

カメラ用シャッタ１は、以上のように動作する構成としたことにより、小型化を実現できた。この小型化のポイントは以下の如くである。

カメラ用シャッタの小型化という観点からは、シャッタ開口９の開放時に第一セクタ２と第二セクタ３の双方をシャッタ開口９を塞ぐことのないぎりぎりの位置にスタンバイさせ、最低限の距離を移動させてシャッタ開口９を閉鎖することが考えられる。

しかし、カメラ用シャッタは、撮影のためにシャッタ開口をある程度の速度で開閉することが必要である。すなわち、セクタは、シャッタ開口９を閉鎖し始めたら、ある適度の移動速度をもって素早くシャッタ開口９を閉め切ることを必要とする。一方、これとは逆に、シャッタ開口９を開放し始めたら、ある程度の移動速度をもって素早くシャッタ開口９を開ききることが必要である。

ところが、セクタを駆動するアクチュエータは、作動直後の初期トルクが小さく、立ち上がり速度も遅いという特性がある。このため、シャッタ開口９の開放時に第一セクタ２と第二セクタ３の双方をシャッタ開口９を塞ぐことのないぎりぎりの位置にスタンバイさせておいたのでは、第一セクタ２と第二セクタ３が動き始めてからシャッタ開口９を塞ぎ始めるまでに十分加速することができず、撮影には不都合であった。

これに対し、本発明では、図１に示したように一箇所の隙間１７を設け、アクチュエータ１０の作動直後は一枚のセクタだけを駆動して負荷を軽くして加速しやすくし、加速してある程度のエネルギを貯えた時点でそのエネルギを利用して他方のセクタを一気に駆動させ、このセクタを加速させる為の道程を不要としたものである。

また、隙間１７の距離も、アクチュエータ１０の作動直後は一枚のセクタだけを加速させればよいので、従来と比較しても短い距離が確保されていれば十分である。これもカメラ用シャッタ１の小型化に資するものである。

なお、上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

本発明の実施例のシャッタ開口を開放した状態の説明図である。 本発明の実施例のシャッタ開口を閉鎖した状態の説明図である。 図１における、リンク機構部を拡大した説明図である。 図２における、リンク機構部を拡大した説明図である。 本発明の実施例を図１におけるＡ−Ａ線で断面とし、一部を拡大した断面説明図である。 図５におけるアクチュエータ部分を拡大した断面説明図である。

符号の説明

１ カメラ用シャッタ
２ 第一セクタ
３ 第二セクタ
４ ロータ
５ 係合ピン（係合部）
６ ステータ ７ コイル
８ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
９ シャッタ開口
１０ アクチュエータ
１２ シャッタ基板
１３ 連動部
１４ 係合溝（被係合部）
１４ａ 開方向移動時接触部
１４ｂ 閉方向移動時接触部
１５ 環状平板
１６ 助走区間
１７ 隙間

Claims (5)

1. シャッタ開口を有するシャッタ基板と、前記シャッタ開口の開閉を行う複数のセクタと、当該セクタを駆動するアクチュエータとを有し、
   前記複数のセクタは前記シャッタ基板に回動自在に取り付けられ、
   前記アクチュエータは前記セクタに一体的に設けたロータと、当該ロータの側方で前記セクタの作動領域外に設置したコイルと、当該コイルから前記ロータの周方向に伸びる複数の腕部を有するステータとを有し、
   前記シャッタ開口の開状態においては前記ロータが一の前記腕部に他の前記腕部よりも近接し、前記シャッタ開口の閉状態においては前記ロータが当該他の前記腕部に当該一の前記腕部よりも近接するように前記ロータが回転中心に対して偏心している
   ことを特徴とするカメラ用シャッタ。
2. 前記複数のセクタは、一のセクタに設けた係合部と、当該一のセクタと連動する他のセクタに設けた前記係合部に係合する被係合部とを介して連動することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載のカメラ用シャッタ。
3. 前記ロータと前記セクタとは前記シャッタ基板に同軸的に支持されていることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載のカメラ用シャッタ。
4. 前記シャッタ基板には、前記ロータと前記セクタとを同軸的に支持する支軸が設けられており、前記支軸には、摺接体が設けられ、前記セクタは当該セクタの取付孔の内周壁と前記摺接体の内周壁との少なくとも一方により前記支軸に摺接支持させたことを特徴とする請求項３に記載のカメラ用シャッタ。
5. 前記係合部又は前記被係合部のいずれか一方が係合ピンであり、他方が係合溝であり、当該係合溝は前記係合ピンとその開閉方向に間隙をもって係合していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項記載のカメラ用シャッタ。

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