JP4485177B2 - シャッタ装置 - Google Patents

Description

本発明は光学機器用のシャッタ装置に関する。より詳細にはデジタルカメラやビデオカメラ等の光学機器に好適に使用できるシャッタ装置に関する。

近年、デジタルカメラ等に組み込まれるシャッタ装置は小型化と共に、シャッタスピードの高速化が図られている。例えば特許文献１は、この種のシャッタ装置を開示している。特許文献１で開示するシャッタ装置は、露光用の開口部を揺動により開閉する２枚のシャッタ羽根を備えている。このシャッタ羽根はそれぞれが連結孔を備え、この連結孔に往復動される駆動ピンが挿通されており、駆動ピンの移動に伴ってシャッタ羽根が開口部を開閉するように構成されている。上記連結孔は、閉じ動作の際に駆動ピンが係合する閉じ側内縁部と、開き動作の際に駆動ピンが係合する開き側内縁部とが形成されている。そして、閉じ側内縁部には、閉じ方向と逆向きに後退する後退内縁部が形成されている。

上記のように後退内縁部を設けることによりシャッタ開口を高速で閉じることができるようにしている。さらに、上記閉じ側内縁部と開き側内縁部との間に、駆動ピンが遊動し得る遊び代Ｗが形成されている。この遊び代Ｗを設けることで駆動ピンの動き始めでの負荷を軽減し、駆動ピンが十分に加速してからシャッタ羽根の閉じ動作を行う。上記のように特許文献１のシャッタ装置では、後退内縁部や遊び代Ｗを設けることで、シャッタスピードの高速化及び装置の小型化を図っている。

特開２００２−１６２６６６号 公報

しかしながら、特許文献１で開示するシャッタ装置は、各セクタの揺動中心となる支軸が他のセクタと干渉しない所に配置されている。すなわち、他のセクタの停止位置や通過領域に掛からないように、それぞれのセクタの支軸が配設されている。図８は、従来において一般的なシャッタ装置１００での第１セクタ１０５の支軸（ダボとも称される）１０３の周部を拡大した側面図である。支軸１０３は、基板１０１と一体成形されて基板表面から突出した状態に形成されている。この支軸１０３の頭部側は支持板１０２に形成した穴１０７に差し込まれている。支軸１０３はこのような構造で所定位置に固定されている。この支軸１０３を中心にして第１セクタ１０５が揺動するように構成されている。

シャッタ装置１００の小型化のためには、例えば図８の矢印ＳＰ部分に支軸１０３を配置することが望ましい。しかし、この位置は、第２セクタ１０６が揺動するため、支軸１０３を配置することができなかった。そこで、従来においては図８に示すように、第２セクタ１０６と干渉する領域を避けた所に第１セクタ１０５の支軸１０３が設定されていた。なお、図８では第１セクタ１０５の支軸１０３のみを例示したが、第２セクタ１０６の支軸も第１セクタ１０５と干渉しない場所に設定されている。

上記のように、従来のシャッタ装置では一方のセクタの支軸が他方のセクタと干渉しないように配置されている。よって、従来のシャッタ装置は、小型化や組立効率の観点、或いはシャッタスピードを上げるという観点から支軸を配置したい場所があっても、他のセクタとの干渉を回避するため設置位置が制限されるという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、セクタ配置の自由度を向上させたシャッタ装置を提供することである。

上記目的は、シャッタ開口を備えた基板と、支軸に揺動自在に軸支され前記シャッタ開口を開閉する少なくとも２枚のセクタとを備えたシャッタ装置であって、一方のセクタの支軸を、他方のセクタの揺動範囲内に配置したシャッタ装置により達成できる。本発明によると、一方のセクタの支軸を他方の揺動範囲に配置できるので自由度を持ってセクタの配置設計を行うことができる。よって、シャッタスピードの高速化或いは小型化や組立効率の良い位置にセクタを配置したシャッタ装置を作製できる。

前記一方のセクタの支軸は、他方のセクタが揺動する高さ位置よりも全高が低くなるようにして、前記基板上に棒状部を形成したピンを採用することができる。このようなピンは全高が低いので、他のセクタの揺動動作の障害とならないので、制限なく配置できる。そして、前記ピンは、頭部にセクタ抜落ち防止用の鍔部を備えていることが望ましい。また、前記揺動範囲には、前記他方のセクタが全閉、全開或いは小絞りを形成するために停止する位置及び該セクタが通過する領域を含めることができる。

また、アクチュエータに接続されて移動する作動部材を含み、前記セクタは前記作動部材が係合する貫通孔を備え、該貫通孔は前記作動部材を無負荷で移動させる加速領域と、該加速領域に連続して形成され、前記作動部材の移動に伴って前記セクタが所定軌跡で揺動するように形成したカム溝を備えた揺動領域とを含んでいる構造を採用すれば高速化も図ったシャッタ装置とすることができる。また、前記セクタは、前記シャッタ開口を閉じる位置に移動したときに該シャッタ開口に掛からない領域に肉抜き穴（軽量穴）を有していてもよい。このようなセクタを採用しても高速化も図ったシャッタ装置とすることができる。前述したシャッタ装置を含む光学機器は小型化や低コスト化を図ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、一方のセクタの支軸を他方のセクタの揺動範囲内に配置するのでシャッタ装置で設計の自由度が向上する。

以下、図面に基づいて一実施形態のシャッタ装置を説明する。図１は本発明に係るシャッタ装置１が全開状態にあるときの様子を示した図である。図２は、図１のシャッタ装置１に含まれる構成の一部を取り出して示した図である。図３は図１のシャッタ装置の第１セクタ（一方のセクタ）の支軸と他のセクタ（他方のセクタ）との関係を示した図である。図４は、図１のシャッタ装置が備えるシャッタ基板とモータとの配置関係を平面視により示した図である。さらに、図５はシャッタ装置１が全閉状態にあるときの様子を示した図である。図６はシャッタ装置１が小絞り状態にあるときの様子を示した図である。

図１に示すように、本シャッタ装置１はセクタ３枚構成のシャッタ装置である。シャッタ装置１は、シャッタ基板３と、３枚のセクタ１０、２０、３０を備えている。第１セクタ１０は第１シャッタ羽根であり、第２セクタ２０は小絞り穴を備えた小絞り羽根である。第３セクタ３０は第２シャッタ羽根である。この図１では、各セクタを確認し易いように、第１セクタ１０に関する部分を実線、第２セクタ２０に関する部分を長い破線、第３セクタに関する部分を点線で示している。なお、シャッタ基板３の中央には、シャッタ開口４が形成されている。

第１セクタ１０は、支軸１１を中心に揺動自在に構成され、貫通孔１２を備えている。第２セクタ２０は、支軸２１を中心に揺動自在に構成され、貫通孔２２を備えると共に小絞り開口２３を有している。第３セクタ３０は、支軸３１を中心に揺動自在に構成され、貫通孔３２を備えている。上記３個の貫通孔１２、２２、３２には、アクチュエータとしてのステップモータ（図４参照）によって、円弧状の軌跡を描いて揺動する作動部材としての駆動ピン５が係合している。すなわち、１つの駆動ピン５が３個の貫通孔１２、２２、３２を貫通し、この駆動ピン５の移動により全てのセクタ１０、２０、３０が所定位置に移動されるように構成されている。

図２は、図１に示した各部構成が確認し易いように取り出して示した図である。（Ａ）は第１セクタ１０、（Ｂ）は第２セクタ２０、（Ｃ）は第３セクタ３０を示している。また、（Ｄ）は円弧状の軌跡を描いて移動する駆動ピン５の移動範囲を拡大して示している。５−１の位置が図１に示した全開の位置である。５−２の位置が、この後に図５で示す全閉位置である。５−３の位置が、この後に図６で示す小絞り位置である。本シャッタ装置１では、駆動ピン５が一方向へ移動する間に各セクタ１０、２０，３０により全開、全閉、小絞りの状態が形成される。

特に、第１セクタ１０及び第２セクタ２０の貫通孔１２、２２は、加速領域を備えており、図１に示した全開状態で駆動ピン５が移動を開始したときに無負荷状態の駆動を可能とする。これにより十分に加速した駆動ピン５が揺動領域へと入って、シャッタ開口４を高速に閉じるという動作が実行される。なお、図２（Ｄ）は、駆動ピン５を駆動するステップモータ７及びこのステップモータ７から延びたアーム部８を示している。駆動ピン５はアーム部８の他端に固定されている。よって、ステップモータ７のロータ軸が所定範囲で回転すると、アーム部８先端の駆動ピン５が図示のように円弧上を揺動する。

図３は、本シャッタ装置１の第１セクタ１０の支軸１１と他のセクタ２０，３０との関係を示した側面図である。本シャッタ装置１では、第１セクタ１０の支軸１１が、第２セクタ２０及び第３セクタ３０の揺動範囲内に配置されている。なお、ここで言う揺動範囲は、セクタ２０，３０が全閉、全開或いは小絞りを形成するために停止する位置及びセクタ２０，３０が通過する領域を含んでいる。

図３は、第１セクタ１０の支軸１１の周部を拡大して示している。この支軸１１は、樹脂材料を用いて基板３を形成するときに一体成形することができる。この場合、基板３の所定位置に設けた棒状部としてのピンを支軸１１とすることができる。この支軸１１に第１セクタ１０を差し込んで回動自在に保持する。支軸１１は樹脂製であるので、熱を加えながら頭部を押し込んで熱カシメ処理することによって頭部に鍔部１１ａを形成できる。このように鍔部１１ａが形成されているので、セクタ１０は支軸（ピン）１１から抜け落ちることがない。この支軸１１を中心にして第１セクタ１０が揺動する。この支軸１１は、従来のように支持板６まで延在しておらず全高が低く、セクタ２０、３０の揺動の障害とならないように形成される。

上記のように図３に示した支軸１１は第２セクタ２０及び第３セクタ３０が揺動しても干渉することがないので、第２セクタ２０及び第３セクタ３０の揺動範囲に設定できる。このように本シャッタ装置１では、所望位置にセクタ１０の支軸１１を配置できるので、セクタ設計の自由度が向上する。よって、本シャッタ装置１は従来にあっては配置できなかった場所に支軸を配置できるので、小型化や組立て効率に基づいたセクタ設計が可能となる。なお、上記支軸１１は前述したように基板３と一体成形することなく、棒状部材を準備して基板３に固定するようにしてもよい。

図４は、図１に示したシャッタ装置１が備えるシャッタ基板３とステップモータ７との配置関係を平面視で模式的に示した図である。ステップモータ７は、ロータ７０２、この外周にＵ字状のステータ７０３を備えている。図４は、このステータ７０３の端部側を示している。このステータ７０３には２個のコイル７０４、７０５が巻回されている。これらのコイル７０４、７０５は制御回路７０６により駆動制御されている。

シャッタ基板３は、上記のようにシャッタ開口４を備えているがこの図４では示されていない。シャッタ基板３の前面側には前記した３枚のセクタ１０、２０、３０が基板面に沿うように配置されている。これらのセクタは、シャッタ基板３側から第１セクタ１０、第２セクタ２０、第３セクタ３０である。シャッタ基板３の背面側には上記ステップモータ７が配置されている。

この図４では穴の位置は確認できないが、第１セクタ１０は基板３に設けた支軸１１に係合する穴、及びステップモータ７のロータ軸７０７に接続された駆動ピン５に係合する貫通孔を備えている。また、第２セクタ２０は基板３に設けた支軸２１に嵌合する穴、及び上記駆動ピン５に係合する貫通孔を備えている。同様に、第３セクタ３０も基板３に設けた支軸３１に嵌合する穴、及び上記駆動ピン５に係合する貫通孔を備えている。本シャッタ装置１では、前述のように第１セクタ１０の支軸１１を熱カシメ処理で全高が低く形成されている。一方、第２セクタ２０の支軸２１及び第３セクタ３０の支軸３１は、従来と同様に他のセクタの揺動範囲とならない位置に配置されている。セクタ１０，２０、３０は駆動ピン５の移動に伴ってそれぞれが独自の軌跡を描いて揺動する。

基板３の背面側に配置しているステップモータ７のロータ軸７０７には、半径方向に延出したアーム部８が接続されている。このアーム部８の端部からはシャッタ基板３側に設けた扇形状の開口７０８を通り反対側まで延在した駆動ピン５が接続されている。前面側に出たこの駆動ピン５に、セクタ１０、２０、３０のそれぞれに設けた貫通穴が係合している。よって、ステップモータ７のロータ軸７０７が回動したときには、駆動ピン５がこれに伴って移動し、さらにセクタ１０，２０,３０が所定の軌跡で揺動する。

図１（全開）、図５（全閉）及び図６（小絞り）を参照して、それぞれの状態での第１セクタ１０の支軸１１と第２セクタ２０及び第３セクタ３０との位置関係を確認する。図１の全開状態では、第１セクタ１１の支軸１１上方に、第２セクタ２０及び第３セクタ３０が停止している。この全閉状態から、第２セクタ２０及び第３セクタ３０は全閉及び小絞り状態を形成するためそれぞれが所定の軌跡を描いて揺動するが、支軸１１の全高が低いのでこれらセクタ２０，３０とは干渉しない。以上説明したように支軸１１が上記のように形成されているので、本シャッタ装置１は従来よりも自由度をもってセクタを配置することができる。よって、小型化、組立て効率或いはシャッタスピードが得られるようなセクタ設計が可能となる。

さらに、本シャッタ装置１は、第１セクタ１０及び第２セクタ２０を高速で動作させるための構成を備えている。この点ついて説明する、第１セクタ１０と第２セクタ２０とが備える貫通孔１２、２２は、加速領域と揺動領域を備えている。なお、第３セクタ３０の貫通孔３２は駆動ピン５の移動方向と交差する方向へ延びているが、この貫通孔３２の形状は直線状であり駆動ピン５への負荷が少ない形状とされている。図１（全開）、図５（全閉）及び図６（小絞り）を参照して説明する。

図１の全開状態では駆動ピン５が移動範囲の右端にある。このときには各セクタ１０、２０、３０は貫通孔１２、２２、３２の形状に基づいて、シャッタ開口４を開く位置に移動される。貫通孔１２、２２のそれぞれに注目すると、駆動ピン５が移動する方向へ円弧状の加速域が形成されている。この点については、図７を示して説明する。

図７（Ａ）は、図１で示す全開状態での第１セクタ１０の貫通孔１２及び第２セクタ２０の貫通孔２２と、駆動ピン５との位置関係を拡大して示した図である。図７（Ｂ）は図５で示す全閉状態での第１セクタ１０の貫通孔１２及び第２セクタ２０の貫通孔２２と、駆動ピン５との位置関係を拡大して示した図である。また、図７（Ｃ）は全開状態と全閉状態とで変化が確認できるように第１セクタ１０の貫通孔１２と駆動ピン５とでの相対位置関係を示した図である。同様に図７（Ｄ）は全開状態と全閉状態とで変化が確認できるように第２セクタ２０の貫通孔２２と駆動ピン５とでの相対位置関係を示した図である。

図７（Ａ）の全閉状態では、駆動ピン５が右端に位置している。第１セクタ１０の貫通孔１２及び第２セクタ２０の貫通孔２２ともに駆動ピン５に負荷を掛けない形状に成形されている。図７（Ｃ）においてαで示す領域が貫通孔１２の加速領域、図７（Ｄ）においてβで示す領域が貫通孔２２の加速領域であり、これらの加速領域は駆動ピン５の移動軌跡に対応した形状に成形されている。よって、駆動ピン５は位置（５−１）を初期位置として、無負荷の状態で移動を開始できる。

駆動ピン５は加速が十分についた状態で、加速領域α、βに連続する揺動領域に進入することができる。図７（Ｃ）においてγで示す領域が貫通孔１２の第１の揺動領域、図７（Ｄ）においてδで示す領域が貫通孔２２の第１の揺動領域である。すなわち、図７（Ｃ）及び（Ｄ）で示すように駆動ピン５は矢印の経路を辿ることで、加速した状態で第１の揺動領域γ、δに入る。この第１の揺動領域γ、δには、セクタ１０及びセクタ２０をシャッタ開口へ誘導するカム溝が形成されている。よって、セクタ１０，２０を高速に揺動して、図７（Ａ）の全開状態から７（Ｂ）の全閉状態へと素早く変化させることができる。なお、本シャッタ装置１では第３セクタ３０を備えているので、実際の全閉状態では３枚のセクタが協働して図５に示す全閉状態が形成される。

また、第１、第２セクタ１０、２０の貫通孔１２、２２の第１揺動領域γ、δに連続して、図６に示す小絞り状態を形成するための第２の揺動領域がさらに形成されている。この第２の揺動領域には小絞り状態を形成するため、第１、第２セクタ１０、２０を揺動するカム溝が形成されている。よって、駆動ピン５が図７（Ｂ）に示す位置（５−２）から位置（５−３）へと進むと図６に示した小絞り状態が形成される。なお、図７から確認できるように、全閉から小絞りへと駆動ピン５を誘導する貫通孔１２、２２の形状は、通常のカム溝形状となっている。これは、全閉から小絞りへの移行ではシャッタスピードが要求されないためである。

さらに、図７（Ｃ），（Ｄ）を参照して、全閉状態から全開状態へ戻る際の駆動ピン５の経路について説明する。図５の全閉状態から図１の全開状態へと戻る場合、駆動ピン５が図７（Ｃ），（Ｄ）で右図から左図の状態へ戻ることになる。その際、両貫通孔１２、２２で斜線の部分１２１、２２１で駆動ピン５への負荷が大きくとなる。そこで、本シャッタ装置１ではこの部分１２１，２２１を削り落して溝幅を拡大している。よって、駆動ピン５は円滑に往復動できる。

さらに本シャッタ装置１はセクタ移動の高速化を図るための他の構成を含んでいる。この点について説明する。図３（Ｂ）示した第２セクタ２０は、小絞り開口２３とは別に、セクタを切り欠いて形成した肉抜き穴（軽量穴）２５が形成されている。この肉抜き穴２５は、図１（全開）、図５（全閉）、図６（小絞り）とセクタ２０が揺動しても、シャッタ開口の開閉や絞りに影響しない領域に形成されている。このように肉抜き穴２５をセクタ２０に形成することで、重量を低減して移動の高速化を図ることができる。特にセクタ２０は小絞り開口２３を設けるために一定の面積が必要となり、他のセクタと比較して重量が大きくなる傾向がある。しかし、このように肉抜き穴を形成することで重量の増加を抑制できる。もちろん、他のセクタに上記と同様の肉抜き穴を形成してもよい。

以上のようにシャッタ装置１は、セクタ１０の支軸１１をセクタ２０，３０の揺動範囲に配置しているのセクタ設計の自由度を向上することができる。よって、小型化や組立て効率の向上図ることできる。また、貫通孔内に加速領域と揺動領域とを備えた場合にはシャッタスピードの高速化を図ることもできる。また、セクタに肉抜き穴を設けることによってもシャッタスピードの高速化を図ることもできる。このようなシャッタ装置１を内蔵する光学機器であれば、鮮明な撮影画像を得ることができる。

以上、本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明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発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明に係るシャッタ装置が全開状態にあるときの様子を示した図である。 図１のシャッタ装置に含まれる構成の一部を取り出して示した図である。 図１のシャッタ装置の第１セクタ（一方のセクタ）の支軸と他のセクタ（他方のセクタ）との関係を示した図である。 図１のシャッタ装置が備えるシャッタ基板とモータとの配置関係を平面視により示した図である。 シャッタ装置が全閉状態にあるときの様子を示した図である。 シャッタ装置が小絞り状態にあるときの様子を示した図である。 第１セクタの貫通孔及び第２セクタの貫通孔と、駆動ピンとの位関係を示した図である。 一般的なシャッタ装置に関するセクタの支軸の周部を拡大した側面図である。

符号の説明

１ シャッタ装置
３ シャッタ基板
４ シャッタ開口
５ 駆動ピン
７ ステップモータ
１０ 第１セクタ
１１ 支軸
１２ 貫通孔
２０ 第２セクタ
２２ 貫通孔
３０ 第３セクタ
３２ 貫通孔
α、β 加速領域
γ、δ 揺動領域

Claims (5)

1. シャッタ開口を備えた基板と、支軸に揺動自在に軸支され前記シャッタ開口を開閉する少なくとも２枚のセクタとを備えたシャッタ装置であって、
   一方のセクタの支軸を、他方のセクタの揺動範囲内に配置し、
   アクチュエータに接続されて移動する作動部材を含み、
   前記セクタは前記作動部材が係合する貫通孔を備え、該貫通孔は前記作動部材を無負荷で移動させる加速領域と、該加速領域に連続して形成され、前記作動部材の移動に伴って前記セクタが所定軌跡で揺動するように形成したカム溝を備えた揺動領域とを含み、
   前記作動部材が一方向へ移動される間に、前記シャッタ開口は、全開状態、全閉状態、小絞り状態、の順に形成され、
   前記シャッタ開口が前記全開状態から前記全閉状態となるときには、前記作動部材は前記加速領域から前記揺動領域に入って、前記セクタで前記シャッタ開口を前記全閉状態にし、
   前記シャッタ開口が前記全閉状態から前記小絞り状態となるときは、前記作動部材は前記揺動領域内で移動して、前記セクタで前記シャッタ開口を小絞り状態にする、ことを特徴とするシャッタ装置。
2. 前記一方のセクタの支軸は、他方のセクタが揺動する高さ位置よりも全高が低くなるようにして、前記基板上に棒状部を形成したピンであることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
3. 前記ピンは、頭部にセクタ抜落ち防止用の鍔部を備えていることを特徴とする請求項２に記載のシャッタ装置。
4. 前記揺動範囲には、前記他方のセクタが前記全閉状態、前記全開状態或いは前記小絞り状態を形成するために停止する位置及び該セクタが通過する領域を含むことを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のシャッタ装置を含むことを特徴とする光学機器。

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