JP5607989B2 - シャッタ装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、一眼レフカメラ等の撮像装置に搭載されるシャッタ装置に関する。

一眼レフカメラには、いわゆる先幕と後幕をばねによる付勢力によって走行させて撮像面への露光量を制御するフォーカルプレンシャッタが搭載される。
従来のフォーカルプレンシャッタとしては、露光用の開口部を有する地板に軸部を設け、この軸部に、先幕や後幕を構成する遮光羽根を駆動する駆動レバーを回転（揺動）可能に取り付ける構成を有するものが多く知られている。また、特許文献１にて開示されたフォーカルプレンシャッタのように、遮光羽根を駆動する駆動レバーに軸部を形成し、地板によって軸部を回転可能に保持する構成を有するものも知られている。

ところで、フォーカルプレンシャッタにおいて先幕および後幕の駆動速度である幕速を上げるためには、先幕および後幕を駆動するばねが発生する付勢力を大きくする必要があるが、付勢力を大きくすると、走行完了後の先幕および後幕を、ばねをチャージしながら走行開始位置まで戻すチャージ動作の際に必要なエネルギが増加し、さらにチャージ力のピークも大きくなってしまう。チャージ動作はモータの駆動力によって行われるのが一般的であるが、チャージ動作のエネルギの増加やチャージ力のピークが大きくなることで、モータでの消費電力が大きくなったり、チャージ速度が遅くなったりする。

このため、特許文献２には、先幕および後幕の走行域全体において駆動レバーに付勢力を作用させるメイン駆動ばねと、走行開始時から途中位置まで駆動レバーに付勢力を作用させるサブ駆動ばねとを用いたフォーカルプレンシャッタが開示されている。このフォーカルプレンシャッタでは、２つの駆動ばね（メイン駆動ばねおよびサブ駆動ばね）のチャージをそれぞれ設定された範囲で独立して行うことで、チャージ力のピークを低減する。

特開平６−３０８５７７号公報 特開平８−１９０１２４号公報

しかしながら、特許文献２にて開示されたフォーカルプレンシャッタでは、メイン駆動ばねの付勢力によって先幕又は後幕を駆動するメイン駆動レバーと、サブ駆動ばねの付勢力をメイン駆動レバーに伝達するサブ駆動レバーとが設けられ、これらは地板に設けられた軸部によって回転可能に保持されている。この構成において、メイン駆動ばねとサブ駆動ばねとしてねじりコイルばねを用いる場合、該ねじりコイルばねのコイル部は軸部の外周に配置されることになるが、コイル部にラジアル方向に発生する力による側圧によって各駆動レバーと軸部との摺動抵抗が大きくなり、この結果、チャージ動作に必要なエネルギが大きくなる。

本発明は、チャージ動作に必要なエネルギを軽減し、チャージ力のピークも低くすることができるようにしたシャッタ装置およびこれを備えた撮像装置を提供する。

本発明の一側面としてのシャッタ装置は、露光用の開口部を有するベース部材と、該開口部に対して開閉動作する遮光羽根と、ベース部材に対して回転して遮光羽根を駆動するメイン駆動部材と、該メイン駆動部材を、遮光羽根を駆動する回転方向に付勢するメイン駆動ばねと、遮光羽根の駆動開始位置から駆動途中位置までメイン駆動部材とともに回転するサブ駆動部材と、該サブ駆動部材を、該サブ駆動部材がメイン駆動部材を介して遮光羽根を駆動する回転方向に付勢するサブ駆動ばねとを有する。メイン駆動部材に一体的に設けられた軸部がベース部材によって回転可能に保持され、サブ駆動部材が該軸部の外周に配置された軸受けを介して該軸部によって回転可能に保持されている。メイン駆動ばねおよびサブ駆動ばねは、軸部の外周に配置されたコイル部を有するねじりコイルばねである。そして、メイン駆動部材およびサブ駆動部材が駆動開始位置にある状態においては、サブ駆動ばねの可動端はサブ駆動部材に係合し、該サブ駆動ばねの固定端はベース部材に設けられた係止部に係合しており、サブ駆動部材が駆動途中位置に到達する直前の状態から該駆動途中位置に到達するまでに、サブ駆動ばねの前記固定端は、係止部から離脱することを特徴とする。

なお、上記シャッタ装置によって撮像面の露光が制御される撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、高速のシャッタ秒時においても良好な露光精度が得られ、チャージ動作に必要なエネルギが少なく、チャージ力のピークも低いシャッタ装置および撮像装置を実現することができる。

本発明の実施例であるフォーカルプレンシャッタのチャージ途中の状態を示す正面図。 図１に示したシャッタにおける後幕駆動部の拡大図。 実施例における後幕駆動部の走行前待機状態を示す図。 実施例における後幕駆動部のサブ駆動レバー停止直前状態を示す図。 実施例における後幕駆動部のサブ駆動レバー停止状態を示す図。 実施例における後幕駆動部の走行完了状態を示す図。 実施例における後幕駆動部のチャージ完了前状態を示す図。 図３の状態に対応する後幕駆動部の（ａ）側面図および（ｂ）断面図。 実施例のシャッタを使用した一眼レフカメラの構成を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１〜図８には、本発明の実施例であるシャッタ装置としてのフォーカルプレンシャッタ（以下、単にシャッタという）の構成を示している。図１は、該シャッタのチャージ途中の状態を示す正面図である。図２には、図１に示した後幕駆動部を拡大して示している。図３は、後幕駆動部の走行前待機状態を示している。図４には、後幕駆動部のサブ駆動レバー停止直前状態を示している。図５には、後幕駆動部のサブ駆動レバー停止状態を示している。図６には、後幕駆動部の走行完了状態を示している。図７には、後幕駆動部のチャージ完了前状態を示している。図８には、図３に示した後幕駆動部の（ａ）側面図と（ｂ）断面図を示している。

まず、シャッタの基本構成について説明する。該シャッタは、露光用の開口部ＡＰが形成された第１のベース部材としての下地板５と、それぞれ複数の遮光羽根によって構成され、開口部ＡＰに対して開閉動作する先幕（図示せず）および後幕ＲＣと、先幕を駆動する先幕駆動部ＦＤと、後幕ＲＣを駆動する後幕駆動部ＲＤとを有する。また、先幕駆動部ＦＤおよび後幕駆動部ＲＤを挟んで下地板５とは反対側に配置された第２のベース部材としての上地板６（図８参照）も有する。

先幕および先幕駆動部ＦＤの構成と後幕ＲＣおよび後幕駆動部ＲＤの構成は互いに同じであるため、以下では、後幕ＦＣおよび後幕駆動部ＦＤについて説明する。

図１および図２において、後幕駆動部Ｄのメイン駆動レバー（メイン駆動部材）１は、メイン回転軸（軸部）８を一体的に有している。メイン回転軸８は、図８（ｂ）に示すように、下地板５と上地板６にそれぞれ設けられたメイン回転軸保持部１６ａ，１６ｂによって回転可能に保持されている。つまり、メイン駆動レバー１は、メイン回転軸８を介して、下地板５と上地板６によって、メイン回転軸８を中心として回転（揺動）可能に保持されている。

メイン回転軸８のスラスト方向において、下地板５とメイン駆動レバー１との間には、後述するサブ駆動レバー２やサブ駆動ばね４を配置するためのクリアランスが設けられている。

なお、本実施例では、図８（ｂ）に示すように、メイン駆動レバー１とメイン回転軸８は互いに相対回転できないように固定されている場合について説明するが、これらを一体成形してもよい。メイン駆動レバー１の駆動アーム部は、後幕ＲＣおよびこれに連結されたリンク機構を含む後幕系１７に対して羽根駆動ピン１０によって連結されている。

メイン回転軸８の外周には、メイン駆動ばね３のコイル部が配置され、該メイン駆動ばね３の可動端３ｂは、メイン駆動レバー１に形成された可動端係止部１ｃに係合している。また、メイン駆動ばね３の固定端３ａは、図８（ｂ）に示す幕速調整部材１５に係合している。幕速調整部材１５を回転させてメイン駆動ばね３の固定端３ａと可動端３ｂとの間の周方向間隔を変更することで、メイン駆動ばね３がメイン駆動レバー１に対して羽根走行方向（後幕を駆動する回転方向）に与える付勢力を調整することができ、これにより幕速を調整できる。

メイン駆動レバー１には、駆動コロ１１が取り付けられている。メイン駆動レバー１は、駆動コロ１１が、不図示のモータによって、下地板５に設けられた軸９ａを中心に回転駆動されるチャージレバー９によって押されることで、メイン駆動ばね３をチャージしながら走行開始位置（駆動開始位置）としての走行前待機位置に向けて回転（揺動）する。

サブ駆動レバー（サブ駆動部材）２は、これに一体的に設けられたサブ駆動レバー軸受け７を、図８（ｂ）に示すようにメイン回転軸８の外周に配置することで、メイン回転軸８によって回転（揺動）可能に保持されている。サブ駆動レバー２は、下地板５および上地板６に対して、メイン回転軸８を中心に回転可能である。サブ駆動レバー２は、メイン駆動レバー１よりも地板５側に配置されている。

サブ駆動ばね４のコイル部は、サブ駆動レバー軸受け７の外周に配置されており、サブ駆動ばね４の可動端４ｂは、サブ駆動レバー２に設けられた可動端係止部２ｂに係合している。また、サブ駆動ばね４の固定端４ａは、下地板５に設けられたサブ駆動ばね固定端係止部５ａに係合している。

サブ駆動レバー２には被押動部２ａが設けられており、チャージレバー９に保持されたサブ駆動レバーチャージコロ１２によって被押動部２ａが押されることで、サブ駆動レバー２は、サブ駆動ばね４をチャージしながら走行前待機位置に向けて回転（揺動）する。

チャージレバー９は、メイン駆動レバー１およびサブ駆動レバー２を、走行前待機位置を超えた所定位置（オーバーチャージ位置）まで回転させた後（図７参照）、図３の位置に向かって逆回転する。これにより、チャージレバー９がメイン駆動レバー１に設けられた駆動コロ１１から離脱するとともに、サブ駆動レバーチャージコロ１２がサブ駆動レバー２（被押動部２ａ）から離脱する。

一方、メイン駆動レバー１は、オーバーチャージ位置から走行前待機位置に戻る際にメイン駆動レバー１に設けられたメイン駆動レバー係止部１ａが緊定レバー１３の係止部１３ａに係合することで、走行前待機位置にて保持される。また、サブ駆動レバー２は、該サブ駆動レバー２に設けられた押動部２ｃがメイン駆動レバー１に設けられた被押動部１ｂに接触することで、走行前待機位置にて保持される。この状態において、メイン駆動ばね３とサブ駆動ばね４は、メイン駆動レバー１とサブ駆動レバー２をそれぞれ羽根走行方向に付勢している。緊定レバー１３は、該緊定レバー１３に設けられた不図示のアマチャが、下地板５に取り付けられた不図示の電磁マグネットによって吸着されることにより図３の位置に保持される。

図３の走行前待機状態において、電磁マグネットによるアマチャの吸着が解除されて緊定レバー１３が不図示のばねによる付勢力によって回転し、該緊定レバー１３によるメイン駆動レバー１の保持が解除されると、図４に示すように、メイン駆動レバー１およびサブ駆動レバー２はそれぞれ、メイン駆動ばね３およびサブ駆動ばね４の付勢力によって後幕系１７を伴って羽根走行方向に回転する。これにより、後幕系１７は、メイン駆動レバー１を介してメイン駆動ばね３の付勢力を受けるだけでなく、サブ駆動レバー２およびメイン駆動レバー１を介してサブ駆動ばね４の付勢力も受けて強力かつ安定的に加速されながら閉方向に走行を開始する。

尚、緊定レバー１３の保持と解除は、前述のような電磁マグネットによるアマチャの吸着と解除による方法の他、緊定レバー１３がメイン駆動レバー１を物理的に緊定保持し、不図示のロータリーマグネットなどによってこの緊定を解除するようにしてもよい。

羽根走行方向への回転開始後、所定の中間位置（駆動途中位置）に到達したサブ駆動レバー２は、図５に示すようにストップ軸１４に当接して停止する。一方、メイン駆動レバー１は、後幕系１７を閉方向に走行させながらそのまま回転を続ける。

図４に示すサブ駆動レバー停止直前状態において、該サブ駆動レバー２に設けられた固定端係止部２ｄは、下地板５のサブ駆動ばね固定端係止部５ａに係合しているサブ駆動ばね４の固定端４ａに当接する。この当接の時点では、サブ駆動レバー２はストップ軸１４に当接しておらず、その後さらにサブ駆動レバー２が羽根走行方向に回転することで、図５に示すようにサブ駆動レバー２がストップ軸１４に当接する。そして、サブ駆動レバー２がストップ軸１４に当接するまでの間に、サブ駆動ばね４の固定端４ａは下地板５のサブ駆動ばね固定端係止部５ａから離脱してサブ駆動レバー２の固定端係止部２ｄに係合する状態となる。

こうしてサブ駆動レバー２がストップ軸１４に当接したサブ駆動レバー停止状態では、サブ駆動ばね４の固定端４ａは、下地板５のサブ駆動ばね固定端係止部５ａから離脱してサブ駆動レバー２の固定端係止部２ｄに係合し、サブ駆動ばね４の可動端４ｂはサブ駆動レバー２の可動端係止部２ｂに係合する。この状態では、サブ駆動ばね４のコイル部がラジアル方向に発生させる側圧は、サブ駆動レバー軸受け７の外周のみが受けるため、その後のメイン駆動レバー１の動作にはほとんど影響を与えない。

サブ駆動レバー２が停止した後、メイン駆動レバー１は、それまでの回転により発生した慣性力とメイン駆動ばね３の残存トルクとによって、図６に示すように、予め設定された走行完了位置（駆動完了位置）まで後幕系１７を走行させながら回転し、停止する。

このように、本実施例では、メイン駆動レバー１は、サブ駆動レバー２が停止した後のサブ駆動ばね４のコイル部が発生させる側圧の影響を受けにくいため、サブ駆動レバー２が停止した後も安定した回転を行うことができる。この結果、シャッタによる露光秒時の安定化と高速化を両立することができる。

こうして、後幕系１７の走行が完了した後、図２および図７に示す方向に回転駆動されたチャージレバー９によって駆動コロ１１が押されることで、メイン駆動レバー１は、その可動端係止部１ｃによってメイン駆動ばね３をチャージしながら図２の状態を経由して、図３に示す走行前待機位置を超え、さらに図７に示すオーバーチャージ位置まで回転される。また、サブ駆動レバー２は、チャージレバー９に保持されたサブ駆動レバーチャージコロ１２によって被押動部２ａが押されることで、走行前待機位置を超えたオーバーチャージ位置まで回転される。このとき、サブ駆動レバー２は、サブ駆動ばね４の固定端４ａが下地板５のサブ駆動ばね固定端係止部５ａに当接した後に該サブ駆動ばね４をチャージする。図７に示すオーバーチャージ位置まで駆動した後、前述したように図３の走行前待機状態に戻される。

このチャージ動作においてメイン駆動レバー１およびサブ駆動レバー２は図６および図５の状態を経由して回転するが、図６の状態から図５の状態までは、前述した羽根走行時における図５の状態から図６の状態に至るまでと同様に、サブ駆動ばね４のコイル部が発生する側圧は、サブ駆動レバー軸受け７の外周のみが受ける。このため、該側圧はメイン駆動レバー１の動作にはほとんど影響を与えない。

しかも、本実施例では、後幕走行時における図３に示した走行開始状態から図５に示したサブ駆動レバー停止状態までの間、およびチャージ動作中における図６に示した走行完了状態から図７に示したチャージ完了前状態において、サブ駆動レバー軸受け７は、メイン駆動レバー１と一体化されているメイン回転軸８と共に回転する。このため、サブ駆動レバー軸受け７のメイン回転軸８に対する回転に伴う摺動抵抗の発生を低く抑えることができ、より露光秒時の安定化（高精度化）と高速化に有効である。

さらに、図７に示す状態において、メイン駆動レバー１の駆動コロ１１は、チャージレバー９に当接している。また、サブ駆動レバー２の被押動部２ａは、チャージレバー９に配置されたサブ駆動レバーチャージコロ１２に当接している。ただし、メイン駆動レバー１の被押動部１ｂは、サブ駆動レバー２の押動部２ｃには当接していない。このような構成にすることで、メイン駆動ばね３およびサブ駆動ばね４のそれぞれのチャージに必要な駆動力がピークとなる位置（以下、ピーク位置という）を容易に変更することができる。このため、メイン駆動ばね３およびサブ駆動ばね４のそれぞれのチャージにおけるピーク位置をずらすことによって、チャージレバー９の回転駆動に必要な力（チャージ力）の最大値(ピーク)を低減することができる。したがって、チャージレバー９を駆動するためのエネルギを少なくすることができ、チャージレバー９を駆動するモータの消費電力を小さくしたり該モータの小型化を図ったりすることができる。

図９には、上記フォーカルプレンシャッタを使用したデジタル一眼レフカメラ（撮像装置）の構成を示している。

２０はカメラ本体であり、２１は該カメラ本体２０に取り外し可能に装着される交換レンズである。交換レンズ２１内には、撮影光学系２２が収容されている。

撮影光学系２２を通過した不図示の被写体からの光は、カメラ本体２０内におけるダウン位置に配置されたクイックリターンミラー２３によって反射され、フォーカシングスクリーン２４、ペンタプリズム２５および接眼レンズ２６を介して撮影者の眼（図示せず）に導かれる。これにより、撮影者は、被写体を観察することができる。

カメラ本体２０に設けられたレリーズスイッチ（図示せず）が撮影者によって操作されると、クイックリターンミラー２３がダウン位置から図中に二点鎖線で示したアップ位置に回転して光路外に退避する。また、フォーカルプレンシャッタ１７において、先幕が走行開始位置である閉位置から開位置に走行し、設定されたシャッタ秒時が経過した後、後幕が走行開始位置である開位置から閉位置に走行する。これにより、先幕と後幕との間にスリットが形成される。

撮影光学系２２からの光は該スリットを通過し、赤外カットフィルタ等の光学フィルタ１９を透過して、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子１８に到達する。こうしてシャッタ１７によって、撮像面（撮像素子１８）の露光が制御される。

撮像素子１８に到達した光によって形成された被写体像は、該撮像素子１８によって光電変換され、撮像素子１８からの出力信号に基づいて、撮影画像が生成される。

こうして撮影が完了すると、フォーカルプレンシャッタ１７は、先幕を開位置から閉位置に戻し、後幕を閉位置から開位置に戻しながらチャージ動作を行う。

なお、上記実施例では先幕および後幕がそれぞれ複数の遮光羽根によって構成されたフォーカルプレンシャッタについて説明したが、本発明は、１枚のみの遮光羽根によって露光用の開口部を開閉するシャッタにも適用することができる。

以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

本発明は、チャージ動作に必要なエネルギを軽減し、チャージ力のピークも低くすることができるようにしたシャッタ装置およびこれを備えた撮像装置を提供できる。

１ メイン駆動レバー
２ サブ駆動レバー
３ メイン駆動ばね
４ サブ駆動ばね
５ 下地板
６ 上地板
７ サブ駆動レバー軸受け
８ メイン回転軸
１３ 緊定レバー
１７ フォーカルプレンシャッタ
１８ 撮像素子

Claims (3)

1. 露光用の開口部を有するベース部材と、
   前記開口部に対して開閉動作する遮光羽根と、
   前記ベース部材に対して回転して前記遮光羽根を駆動するメイン駆動部材と、
   該メイン駆動部材を、前記遮光羽根を駆動する回転方向に付勢するメイン駆動ばねと、
   前記遮光羽根の駆動開始位置から駆動途中位置まで前記メイン駆動部材とともに回転するサブ駆動部材と、
   前記サブ駆動部材を、該サブ駆動部材が前記メイン駆動部材を介して前記遮光羽根を駆動する回転方向に付勢するサブ駆動ばねとを有し、
   前記メイン駆動部材に一体的に設けられた軸部が前記ベース部材によって回転可能に保持され、前記サブ駆動部材が前記軸部の外周に配置された軸受けを介して該軸部によって回転可能に保持され、
   前記メイン駆動ばねおよび前記サブ駆動ばねは、前記軸部の外周に配置されたコイル部を有するねじりコイルばねであり、
   前記メイン駆動部材および前記サブ駆動部材が前記駆動開始位置にある状態においては、前記サブ駆動ばねの可動端は前記サブ駆動部材に係合し、該サブ駆動ばねの固定端は前記ベース部材に設けられた係止部に係合しており、
   前記サブ駆動部材が前記駆動途中位置に到達する直前の状態から該駆動途中位置に到達するまでに、前記サブ駆動ばねの前記固定端は、前記係止部から離脱することを特徴とするシャッタ装置。
2. 前記係止部から離脱した前記サブ駆動ばねの前記固定端は、前記サブ駆動部材に係合することを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
3. 請求項１又は２に記載のシャッタ装置と、
   該シャッタ装置によって露光が制御される撮像面とを有することを特徴とする撮像装置。