JP5373261B2 - デジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタ - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタに関する。

周知のように、従来のデジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタには、大きく分けると二つの作動方式がある。第１の作動方式は、デジタルカメラが普及する前からフィルムを使用するカメラに採用されてきたフォーカルプレンシャッタと同様に、シャッタ羽根を二つ備えていて、少なくとも撮影直前には一方のシャッタ羽根によって露光開口を閉鎖しておき、撮影時には、両方のシャッタ羽根が同じ方向へ順番に作動を開始し、両者によって形成されるスリットにより固体撮像素子の撮像面を露光していくようにしたものである。そして、下記の特許文献１には、そのような作動方式を採用したフォーカルプレンシャッタが記載されている。また、第２の作動方式は、撮影開始前から露光開口を全開にして固体撮像素子を被写体光にさらしておき、撮影の開始は、シャッタ羽根を作動させることなく、それまで固体撮像素子に蓄積されていた電荷を放出させることによって行われ、シャッタ羽根は、撮影の終了時においてだけ、露光開口を閉じるようにしたものである。そのため、この第２の作動方式の場合には、シャッタ羽根を二つ備える必要がなく、これまでは一つだけしか備えていなかった。そして、下記の特許文献２には、そのような二つの作動方式を採用したフォーカルプレンシャッタの構成例がいずれも記載されている。本発明は、それらのうち、第２の作動方式を採用するのに好適なデジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタに関するものである。

特開２００３−１６７２８５号公報 特開２００４−２６４４６８号公報

上記のように、第２の作動方式を採用するフォーカルプレンシャッタの場合には、使用する固体撮像素子の種類によって、シャッタ羽根が露光開口を完全に閉じたときを撮影終了時点とする場合と、露光開口が全開になっている段階で電子回路によって決定された時点を撮影終了時点とし、シャッタ羽根は、その時点から閉じ作動を行わせる場合とがある。ところが、シャッタ羽根が従来のように一つであると、露光開口を完全に閉鎖するためには、方形をしている露光開口の一辺から、それと平行な反対側の辺まで走行する必要があるから所要時間が長くかかることになる。そのため、前者の場合においては、露光むらを生じさせてしまうという問題があり、後者の場合には、固体撮像素子からの撮像情報の転送時にスミア現象を生じさせてしまうという問題がある。このような問題を解決するためには、露光開口を閉じ始めてから完全に閉じ終わるまでの時間を短くすればよいわけであるから、その一つの方法としては、シャッタ羽根の駆動力を大きくすればよいことになるが、駆動源がばねの場合でもモータの場合でも、種々の要因から、これまで以上に大きくするには困難な状況にある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シャッタ羽根の駆動力をこれまで以上に大きくすることなく、露光開口を閉じ始めてから閉じ終わるまでの時間を短くすることができ、露光むらやスミア現象の発生を好適に抑制できるようにしたデジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタを提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明のデジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタは、被写体光路用の開口部を有しているシャッタ地板と、被写体光路用の開口部を有していて前記シャッタ地板に所定の間隔を空けて取り付けられている補助地板と、前記二つの開口部とのうちの少なくとも一つによって方形の露光開口を形成する被写体光路用の開口部を有していて前記二つの地板の間において所定の間隔を空けて配置されている中間板と、前記シャッタ地板に枢着された複数のアームと該アームの夫々に連結軸を介して枢支された少なくとも１枚の羽根とで構成されていて前記シャッタ地板と前記中間板との間に配置されており往復作動させられることによって該羽根が露光開口を形成している４辺のうち所定の第１辺と平行な状態を保ったまま作動させられ該第１辺から露光開口の中央を若干超えるまでの領域を開閉するようにした第１シャッタ羽根と、前記シャッタ地板に枢着された複数のアームと該アームの夫々に連結軸を介して枢支された少なくとも１枚の羽根とで構成されていて前記中間板と前記補助地板との間に配置されており往復作動させられることによって該羽根が前記第１辺と平行な第２辺と平行な状態を保ったまま作動させられ該第２辺から露光開口の中央を若干超えるまでの領域を開閉するようにした第２シャッタ羽根と、を備えていて、前記中間板は、前記第１辺及び第２辺と平行になるようにして交互に折り曲げられることでそれぞれが前記二つの地板と平行な第１平面部，第２平面部，第３平面部を順に階段状に形成していて、前記二つの地板の間において該第１平面部を前記シャッタ地板に近接させ該第３平面部を前記補助地板に近接させて配置されており、該第２平面部は、露光開口を間にして前記第１辺及び第２辺に垂直な第３辺の側方位置と前記第１辺及び第２辺に垂直な第４辺の側方位置とに分離した二つの部位からなっていて、前記二つのシャッタ羽根は、略同時に相反する方向へ作動させられて露光開口を開閉し、露光開口を閉鎖しているとき、露光開口の中央部を覆っている羽根同士が、前記第２平面部を間にして重なっているようにする。

また、前記露光開口を閉鎖しているとき、前記第２平面部を間にして一部を重なり合わせている２枚の羽根は、相互に重ならない部位で各々の前記アームに対し前記連結軸を介して枢支されているようにすると、各シャッタ羽根の構成において、アームに対する羽根の取付面をどちらにしてある場合でも、第２平面部を間にして重なっている羽根同士の間隔を最小限にすることが可能になる。

更に、前記連結軸は、一端に頭部を有するリベット部品であって、前記アーム側から順に該アームの孔と前記羽根の孔に挿入し、貫通させた先端を前記羽根に対して固定しており、カメラ内においては、前記各シャッタ羽根が、いずれも前記アームを前記羽根よりも被写体側にして配置し得るようにしておくと、そのようにしてカメラに取り付けられたとき、連結軸とアームとの相対的な回転によって生じた磨耗粉が、撮像装置の撮像面に付着するのを抑制することが可能になる。

本発明によれば、シャッタ羽根を二つ備え、略同時に相反する方向へ作動させて、露光開口を閉鎖するようにしたので、各シャッタ羽根の閉鎖作動距離は、シャッタ羽根が一つであった従来に比較して約半分になり、駆動力を大きくしなくても、露光開口を閉じ始めてから閉じ終わるまでの時間を短くすることが可能となる。そのため、露光むらやスミア現象の発生を従来よりも大幅に抑制することが可能になるという特徴がある。また、シャッタ地板と補助地板との間に中間板を配置する場合には、中間板を折り曲げ形状にして三つの平面部を形成するようにすると、シャッタ地板と補助地板の間隔を小さくすることが可能になり、カメラの小型化，薄型化に有利な構成となる。

本発明の実施の形態を、図示した実施例によって説明する。そして、図１は、撮影待機状態を被写体側から見て示した平面図であり、図２は、図１の要部断面図である。また、図３は、撮影終了直後の状態を被写体側から見て示した平面図であり、図４は、図３の要部断面図である。尚、図１は、シャッタ地板の右方部位を破断して示したものであり、図３は、シャッタ地板と中間板の右方部位を破断して示したものである。また、本実施例の場合には、図１及び図３を、被写体側から見た平面図とするが、本実施例は、デジタルカメラ用のフォーカルプレンシャッタであるから、固体撮像素子側から見た平面図ということにしてもよいことは言うまでもない。

先ず、本実施例の構成を説明する。図１において、シャッタ地板１と補助地板２は、略同じ外形をしており、補助地板２は、シャッタ地板１の背面側、即ち固体撮像素子側に、所定の間隔を空け、適宜な手段によって取り付けられている。また、シャッタ地板１と補助地板２の間には、それらよりも外形の小さな中間板３が取り付けられている。従来から中間板は、図１の紙面の垂直方向に若干動き得るようにして取り付けられる場合と、動かないようにして取り付けられる場合とがあるが、本実施例の中間板３は、適宜な手段によって動かないようにしてシャッタ地板１に取り付けられている。

図１は、シャッタ地板１を破断して示しているが、シャッタ地板１に形成されている被写体光路用の開口部１ａは、光軸Ｏを中心にした方形をしていて、補助地板２に形成されている方形をした被写体光路用の開口部２ａと全く同じ大きさをしている。また、中間板３は、後述するように特殊な形状をしているが、その被写体光路用の開口部３ａは、開口部１ａ，２ａと類似の平面形状をしていて、それらよりも若干大きい。周知のように、シャッタユニットとしての被写体光路、即ち露光開口は、それらの三つの開口部１ａ，２ａ，３ａの少なくとも一つによって規制されることになるが、本実施例の場合には、開口部１ａ，２ａは完全に重なっているのに対して、開口部３ａは、その右辺が開口部１ａ，２ａと重なっているだけで、左辺は、開口部１ａ，２ａよりも若干左側にあり、上辺と下辺は、上方と下方に山形をしているため、露光開口は、開口部１ａ，２ａによって規制されていることになる。

本実施例の中間板３は、図２及び図４に示されているように、特殊な形状をしている。即ち、本実施例の中間板３は、従来のように平板状ではなく、開口部１ａ，２ａの上辺及び下辺と平行になるようにして交互に４箇所で折り曲げられた階段状をしており、シャッタ地板１と補助地板２の面に対して平行となる三つの平面部３ｂ，３ｃ，３ｄを順に形成している。そして、それらの折り曲げ箇所は、開口部３ａを間にして、言い換えれば露光開口を間にして左右両側にあるため、三つの平面部のうち真中の平面部は、分離された二つの部位からなっている。

シャッタ地板１には、図１に示されているように、開口部１ａを形成している上辺と下辺の左方位置に、円弧状をした長孔１ｂ，１ｃが形成されている。また、シャッタ地板１の被写体側の面には、軸１ｄ，１ｅが立設され、背面の固体撮像素子側には軸１ｆ，１ｇが立設されている。更に、シャッタ地板１の固体撮像素子側には、上記の軸１ｄ，１ｅと同軸上に、図示していない二つの軸も立設されている。

シャッタ地板１の固体撮像素子側には、二つのシャッタ羽根が配置されている。先ず、図１において上方に配置されている第１シャッタ羽根は、二つのアーム４，５と、それらに枢支された２枚の羽根６，７とで構成されていて、図２から分かるように、シャッタ地板１と中間板３の間において、アーム４，５を羽根６，７よりもシャッタ地板１側にして配置されている。そして、アーム４は、その一端を、軸１ｄと同軸上に立設された上記の図示していない軸に枢着され、アーム５は、その一端を軸１ｆに枢着されている。他方、図１において下方に配置されている第２シャッタ羽根は、二つのアーム８，９と、それらに枢支された２枚の羽根１０，１１とで構成されていて、図２から分かるように、補助地板２と中間板３の間において、アーム８，９を羽根１０，１１よりも中間板３側にして配置されている。そして、アーム８は、その一端を、軸１ｅと同軸上に立設された上記の図示していない軸に枢着され、アーム９は、その一端を軸１ｇに枢着されている。

上記のように、羽根６，７は、各々がアーム４，５の両方に枢支され、羽根１０，１１は、各々がアーム８，９の両方に枢支されている。そのため、枢支箇所は合計８箇所になるが、それらの各枢支構成は全く同じであって、周知の構成をしている。そこで、各図においては、その枢支構成に用いられている連結軸の全てに符号１２を付けておき、具体的な枢支構成については、アーム４に対する羽根６の枢支構成についてだけ説明することにする。先ず、連結軸１２は、一端に頭部を有するリベット部品である。また、アーム４と羽根６には、枢支箇所に各々孔が形成されている。そこで、アーム４と羽根６に形成されている孔を重ねておき、連結軸１２をアーム４側から挿入して、羽根６側に突き出た先端を、かしめ機によって変形させて羽根６に固定させ、アーム４と連結軸１２が相対的に回転し得るようにしている。

最後に、上記の第１シャッタ羽根を往復作動させる第１駆動装置と、上記の第２シャッタ羽根を往復作動させる第２駆動装置を説明する。本実施例においては、それらの駆動装置はモータであって、その基本構成は、両方とも、特許文献２に記載されている駆動装置と同じである。そのため、その構成については、簡単に説明する。

第１駆動装置の回転子１３は、径方向に２極に着磁された永久磁石からなっていて、シャッタ地板１に立設されている上記の軸１ｄに回転可能に取り付けられている。駆動部材１４は、回転子１３に一体化されていて、その駆動ピン１４ａを上記の長孔１ｂに挿入し、シャッタ地板１の背面側において、上記のアーム４に形成された明示していない孔に嵌合させている。また、固定子は、シャッタ地板１に、適宜な手段によって取り付けられた二つのヨーク１５，１６と、図示を省略されているコイルを巻回した二つのボビン１７，１８とで構成されており、ヨーク１５，１６はその両端に形成された串状部をボビン１７，１８の中空部に対して反対側から挿入している。

第２駆動装置は、第１駆動装置と同じ構成をしていて、永久磁石製の回転子１９は、軸１ｅに回転可能に取り付けられ、それと一体の駆動部材２０は、その駆動ピン２０ａを長孔１ｃに挿入し、アーム８の孔に嵌合させている。また、固定子は、二つのヨーク２１，２２と、図示していないコイルを巻回した二つのボビン２３，２４とで構成されている。尚、図１，図３においては、それらの四つのボビン１７，１８，２３，２４は、断面で示されている。また、回転子１３，１９は、ボビン１７，１８，２３，２４に巻回されたコイルに対し、順方向に電流を供給すると、時計方向へ回転し、逆方向に電流を供給すると、反時計方向へ回転するようになっている。

次に、本実施例の作動を説明する。図１及び図２は、撮影待機状態を示したものであって、カメラの電源はオンになっている。このとき、第１シャッタ羽根の２枚の羽根６，７と第２シャッタ羽根の２枚の羽根１０，１１とは、いずれも、相互の重なりを最大にした重畳状態になっていて、羽根６，７は、露光開口を規制している開口部１ａ，２ａの上方位置に格納され、羽根１０，１１は、下方位置に格納されている。そのため、撮影者は、液晶モニターなどの表示装置によって被写体像を観察することが可能になっている。

撮影に際してレリーズボタンを押すと、露光制御回路からの信号によって、固体撮像素子に蓄積された電荷が放出され、撮影のための電荷の蓄積が開始する。そして、測光回路の測定結果に対応した所定の時間が経過すると、露光制御回路からの信号によって、第１駆動装置のコイルには順方向の電流が、第２駆動装置のコイルには逆方向の電流が、略同時に供給される。それにより、一方の回転子１３は時計方向へ回転して、駆動部材１４の駆動ピン１４ａによって第１シャッタ羽根のアーム４を時計方向へ回転させる。また、他方の回転子１９は反時計方向へ回転して、駆動部材２０の駆動ピン２０ａによって第２シャッタ羽根のアーム８を反時計方向へ回転させる。そのため、第１シャッタ羽根の２枚の羽根６，７と第２シャッタ羽根の２枚の羽根１０，１１とは、いずれも、相互の重なりを小さくしつつ、露光開口を上方と下方とから閉じていく。

そして、露光開口が閉鎖され、第１シャッタ羽根の羽根６の下端縁と第２シャッタ羽根の羽根１０の上端縁とが、露光開口の中央を若干超えたところに達すると、第１駆動装置の駆動ピン１４ａが長孔１ｂの右下方の端部に当接し、第２駆動装置の駆動ピン２０ａが長孔１ｃの右上方の端部に当接することによって、回転子１３，１９の回転が停止させられる。図３及び図４は、その停止状態を示したものであるが、図４からも分かるように、このとき、羽根６と羽根１０は、それらの一部が、中間板３の真中の平面部を間にして重なっている。しかも、アーム５，９に対する羽根６，１０の枢支は、それらの羽根６，１０が重ならないところでなされている。そのため、羽根６と羽根１０との間の隙間は、中間板３の厚さに略等しい最小限の隙間になっている。そして、この閉鎖状態になると、固体撮像素子で光電変換された撮像情報が記憶装置に転送される。

ところで、本実施例の二つのシャッタ羽根は上記のようにして閉じ作動を行うが、既に説明したように、実際の撮影の終了時点は、固体撮像素子の種類によって二つの場合がある。その一つは、露光開口を完全に閉じたときを撮影終了時点とする場合であり、もう一つは、露光開口が未だ全開になっているときを撮影終了時点とする場合である。そのため、従来のようにシャッタ羽根が一つであると、露光開口を閉じ始めてから完全に閉じ終わるまでの時間が長くかかるため、前者の場合には、閉じ作動の最初に遮光される撮像領域と、最後に遮光される撮像領域とでは露光量の差が大きく、いわゆる露光むらが顕著になってしまうし、後者の場合には、撮影終了後も撮像面が比較的に長い時間露光されることになり、上記のような撮像情報の転送時に無視することのできないスミア現象を生じさせてしまうことになる。ところが、本実施例の場合には、二つのシャッタ羽根が、相反する方向から、露光開口を略同時に閉鎖するので、露光開口を完全に閉鎖するまでの時間が短くなり、従来のような問題の発生が極端に抑制される。

上記のようにして固体撮像素子で光電変換された撮像情報が記憶装置に転送されると、第１駆動装置のコイルには逆方向の電流が、第２駆動装置のコイルには順方向の電流が、略同時に供給される。それにより、回転子１３は反時計方向へ回転し、駆動ピン１４ａによってアーム４を反時計方向へ回転させ、また、回転子１９は時計方向へ回転し、駆動ピン２０ａによってアーム８を時計方向へ回転させる。そのため、第１シャッタ羽根の２枚の羽根６，７と第２シャッタ羽根の２枚の羽根１０，１１とは、いずれも、相互の重なりを大きくしつつ上方と下方へ作動させられ、露光開口を開いていく。その後、露光開口が全開になると、その直後に、第１駆動装置の駆動ピン１４ａが長孔１ｂの左上方の端部に当接し、第２駆動装置の駆動ピン２０ａが長孔１ｃの左下方の端部に当接することによって、回転子１３，１９の回転が停止させられる。そして、両方の駆動装置のコイルに対する通電が断たれると、図１及び図２に示された撮影待機状態に復帰したことになる。

このように、本実施例では二つのシャッタ羽根を相反する方向から同時に作動させて露光開口を閉鎖させるので、露光開口を閉じ始めてから完全に閉じ終わるまでの時間が従来よりも短くなる。そのため、上記したような、露光むらやスミア現象の発生を好適に抑制することができるほか、撮影待機状態への復帰も早くなって、次の撮影を早く開始させることが可能になり、連写も好適に行えるようになる。

また、二つのシャッタ羽根を備えた従来のフォーカルプレンシャッタの場合には、いずれのシャッタ羽根も、露光開口の全領域を開閉していた。それに対して、本実施例の二つのシャッタ羽根は、いずれも相手のシャッタ羽根とは反対方向から露光開口の中央を若干超えるまでの領域を開閉するだけである。そのため、本実施例では、中間板３を折り曲げ形状にして三つの平面部を形成し、両側の平面部を、シャッタ地板１と補助地板２とに近接させて配置させるようにしたので、シャッタ地板１と補助地板２との間隔を従来の半分近くにまで小さくすることが可能になっている。しかしながら、本発明は、このような折り曲げ形状にすることに限定されず、周知の形状をした中間板を配置しても構わないし、中間板自体を配置しないようにしても構わない。デジタルカメラの場合には露光開口を小さくすることが可能であるため、中間板を配置しなくても、羽根６の下端縁をシャッタ地板１側に斜めに折り曲げ、羽根１０の上端縁を補助地板２側に斜めに折り曲げるようにしたり、羽根６と羽根１０の形状を、露光開口の全開時から閉鎖時まで、それらの一部が常に重なっているようにすることによって、閉じ作動時における羽根６と羽根１０との衝突を防止することが可能である。

また、本実施例における二つのシャッタ羽根は、上記のような枢支構成をしているため、連結軸とアームと摺接によって極めて微細な磨耗粉を発生させる。そして、それらの磨耗粉が、長い期間をかけて固体撮像素子の前面に付着していくと、良好な撮影画像が得られなくなってしまうことがある。ところが、本実施例の二つのシャッタ羽根は、特許文献１に記載されているフォーカルプレンシャッタのように、いずれも、アームが羽根よりも被写体側になるようにして配置されているため、そのような磨耗粉が発生しても、殆ど固体撮像素子側に飛来することがない。そのため、長期間にわたって良好な撮影画像を得ることができる。しかしながら、本発明は、そのように配置したものに限定されない。

更に、本実施例においては、第１シャッタ羽根も第２シャッタ羽根も、２枚の羽根を有している。しかしながら、この種のシャッタ羽根には、３枚以上の羽根を有したものも知られているし、デジタルカメラ用の場合には１枚にすることも知られている。従って、本発明の二つのシャッタ羽根の各々は、羽根を何枚有していても構わないし、二つのシャッタ羽根同士で枚数が異なっても構わない。また、本実施例の二つのシャッタ羽根は、各々モータを駆動源にしているが、本発明は、ばねを駆動源としても構わないし、一つの駆動装置で二つのシャッタ羽根を作動させるようにしても構わない。

撮影待機状態を示した実施例の平面図である。 図１の要部断面図である。 撮影終了直後の状態を示した実施例の平面図である。 図３の要部断面図である。

符号の説明

Ｏ 光軸
１ シャッタ地板
１ａ，２ａ，３ａ 開口部
１ｂ，１ｃ 長孔
１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ 軸
２ 補助地板
３ 中間板
３ｂ，３ｃ，３ｄ 平面部
４，５，８，９ アーム
６，７，１０，１１ 羽根
１２ 連結軸
１３，１９ 回転子
１４，２０ 駆動部材
１４ａ，２０ａ 駆動ピン
１５，１６，２１，２２ ヨーク
１７，１８，２３，２４ ボビン

Claims (3)

1. 被写体光路用の開口部を有しているシャッタ地板と、被写体光路用の開口部を有していて前記シャッタ地板に所定の間隔を空けて取り付けられている補助地板と、前記二つの開口部とのうちの少なくとも一つによって方形の露光開口を形成する被写体光路用の開口部を有していて前記二つの地板の間において所定の間隔を空けて配置されている中間板と、前記シャッタ地板に枢着された複数のアームと該アームの夫々に連結軸を介して枢支された少なくとも１枚の羽根とで構成されていて前記シャッタ地板と前記中間板との間に配置されており往復作動させられることによって該羽根が露光開口を形成している４辺のうち所定の第１辺と平行な状態を保ったまま作動させられ該第１辺から露光開口の中央を若干超えるまでの領域を開閉するようにした第１シャッタ羽根と、前記シャッタ地板に枢着された複数のアームと該アームの夫々に連結軸を介して枢支された少なくとも１枚の羽根とで構成されていて前記中間板と前記補助地板との間に配置されており往復作動させられることによって該羽根が前記第１辺と平行な第２辺と平行な状態を保ったまま作動させられ該第２辺から露光開口の中央を若干超えるまでの領域を開閉するようにした第２シャッタ羽根と、を備えていて、前記中間板は、前記第１辺及び第２辺と平行になるようにして交互に折り曲げられることでそれぞれが前記二つの地板と平行な第１平面部，第２平面部，第３平面部を順に階段状に形成していて、前記二つの地板の間において該第１平面部を前記シャッタ地板に近接させ該第３平面部を前記補助地板に近接させて配置されており、該第２平面部は、露光開口を間にして前記第１辺及び第２辺に垂直な第３辺の側方位置と前記第１辺及び第２辺に垂直な第４辺の側方位置とに分離した二つの部位からなっていて、前記二つのシャッタ羽根は、略同時に相反する方向へ作動させられて露光開口を開閉し、露光開口を閉鎖しているとき、露光開口の中央部を覆っている羽根同士が、前記第２平面部を間にして重なっているようにしたことを特徴とするデジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタ。
2. 前記露光開口を閉鎖しているとき、前記第２平面部を間にして一部を重なり合わせている２枚の羽根は、相互に重ならない部位で各々の前記アームに対し前記連結軸を介して枢支されていることを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタ。
3. 前記連結軸は、一端に頭部を有するリベット部品であって、前記アーム側から順に該アームの孔と前記羽根の孔に挿入し、貫通させた先端を前記羽根に対して固定しており、カメラ内においては、前記各シャッタ羽根が、いずれも前記アームを前記羽根よりも被写体側にして配置し得るようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のデジタルカメラ用フォーカルプレンシャッタ。

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