JP5978101B2 - フォーカルプレーンシャッタ及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、フォーカルプレーンシャッタ及び光学機器に関する。

アクチュエータで幕を駆動するフォーカルプレーンシャッタが知られている。アクチュエータの動力を受けて駆動部材が回転することにより、幕が移動する。特許文献１には、このようなフォーカルプレーンシャッタが開示されている。

特開２００２−２８７２１０号公報

駆動部材に当接して駆動部材の回転開始の位置を規定する位置決め部が設けられる場合がある。この駆動部材に対して、駆動部材の回転軸の方向で異なる位置に力が作用すると、位置決め部に位置決めされている状態であっても駆動部材が所望の姿勢から傾くおそれがある。位置決めされた状態で駆動部材が傾くと、駆動部材の回転開始位置にバラつきが生じ、幕の動作特性にもバラつきが生じる恐れがある。

そこで本発明は、幕の動作特性のバラつきを抑制したフォーカルプレーンシャッタ及びそれを備えた光学機器を提供することを目的とする。

上記目的は、開口を有した基板と、前記開口を開閉する幕と、前記幕を駆動するためのアクチュエータのロータと、前記アクチュエータのロータにより回転し第１ギア部を有した出力部材と、前記第１ギア部に噛合う第２ギア部を有し所定の軸心周りに回転し前記幕を駆動する駆動部材と、前記駆動部材に当接して前記駆動部材の回転範囲の一端を規定する位置決め部と、を備え、前記第１及び第２ギア部、及び前記位置決め部は、前記軸心に直交する面方向において互いに重なっている、フォーカルプレーンシャッタによって達成できる。

これにより、回転開始位置での駆動部材の回転軸心に対する傾きを防止できる。これにより、駆動部材の回転開始位置のバラつきを抑制でき、幕の動作特性のバラつきを抑制できる。

上記目的は、上記のフォーカルプレーンシャッタを備えた光学機器によっても達成できる。

本発明によれば、幕の動作特性のバラつきを抑制したフォーカルプレーンシャッタ及びそれを備えた光学機器を提供できる。

図１は、本実施例のフォーカルプレーンシャッタの内部構成を示した正面図である。 図２は、フォーカルプレーンシャッタの外観斜視図である。 図３は、ロータ、駆動部材、出力部材の拡大図である。 図４は、駆動部材、出力部材、ロータ周辺の断面図である。 図５は、露出動作後の駆動部材、出力部材の位置関係の説明図である。

図１は、本実施例のフォーカルプレーンシャッタ１の内部構成を示した正面図である。図２は、フォーカルプレーンシャッタ１の外観斜視図である。フォーカルプレーンシャッタ１は、ディジタルカメラやスチールカメラ等の光学機器に採用される。フォーカルプレーンシャッタ１は、基板１０、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂ、アーム３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ、駆動部材４０ａ、４０ｂ、出力部材５０ａ、５０ｂ、ロータ７２ａ、７２ｂ等を有している。尚、図１においては、ロータ７２ａ、７２ｂや出力部材５０ａ、５０ｂは省略してある。基板１０は、開口１１を有している。先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、開口１１を開閉する。ロータ７２ａは、先幕２０Ａを駆動するためのアクチュエータに含まれ、ロータ７２ｂは、後幕２０Ｂを駆動するためのアクチュエータに含まれる。アクチュエータは、それぞれコイルが巻回されたステータを含むが、図１、２においては省略してある。

先幕２０Ａは、複数の羽根２１ａ〜２３ａから構成され、後幕２０Ｂも同様に複数の羽根から構成される。先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、それぞれ、複数の羽根が重なった重畳状態、複数の羽根が展開した展開状態に移行可能である。これら複数の羽根は、重畳状態では開口１１から退避して開口１１を全開状態にし、展開状態では開口１１を閉鎖して開口１１を全閉状態にする。図１、２では、先幕２０Ａが展開して開口１１を閉鎖し、後幕２０Ｂは開口１１から退避した状態を示している。換言すれば、図１、２は露光動作前のセット状態を示している。

先幕２０Ａはアーム３１ａ、３２ａに連結されている。後幕２０Ｂは、アーム３１ｂ、３２ｂに連結されている。図１に示すように、アーム３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂは、基板１０に設けられた軸１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂに回転可能に支持されている。

駆動部材４０ａ、４０ｂは、それぞれアーム３１ａ、３１ｂを駆動する。駆動部材４０ａ、４０ｂには、それぞれアーム３１ａ、３１ｂに連結された駆動ピン４３ａ、４３ｂが設けられている。基板１０には、駆動ピン４３ａ、４３ｂの移動をそれぞれ逃がすための逃げ孔１３ａ、１３ｂが設けられている。駆動部材４０ａ、４０ｂについては、詳しくは後述する。ロータ７２ａ、７２ｂには、それぞれ出力部材５０ａ、５０ｂが固定されている。ロータ７２ａ、７２ｂがそれぞれ回転することにより、出力部材５０ａ、５０ｂが回転し、駆動部材４０ａ、４０ｂが回転し、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが駆動する。出力部材５０ａ、５０ｂ、駆動部材４０ａ、４０ｂの各回転軸心の位置は異なっている。

図２に示すように、基板１０には、逃げ孔１３ａの一端の近傍に位置決め部１９ａが形成されている。同様に、逃げ孔１３ｂの一端の近傍に位置決め部１９ｂが形成さている。位置決め部１９ａは、駆動部材に当接して駆動部材の回転範囲の一端を規定する位置決め部の一例である。位置決め部１９ａ、１９ｂは基板１０の面から突出している。ロータ７２ａが回転して駆動部材４０ａが位置決め部１９ａに押付けられることにより、駆動部材４０ａを位置決めしている。詳細には、位置決め部１９ａは、露光動作前のセット状態での駆動部材４０ａの位置を規定している。換言すれば、位置決め部１９ａは、露光操作を開始する際の駆動部材４０ａの回転開始位置を規定している。位置決め部１９ａは、先幕２０Ａが開口１１を閉鎖した状態での駆動部材４０ａの位置を規定している。同様に、位置決め部１９ｂも露光操作を開始する際の駆動部材４０ｂの回転開始位置を規定している。逃げ孔１３ａ、１３ｂの他端には、それぞれ、駆動部材４０ａ、４０ｂを緩衝するゴムＧａ、Ｇｂが設けられている。尚、基板１０には、上述した不図示のアクチュエータを保持するホルダが組み付けられる。

図３は、ロータ７２ａ、駆動部材４０ａ、出力部材５０ａの拡大図である。駆動部材４０ａは、板状の腕部４１ａ、腕部４１ａの一端に形成され回転の支点となる支持孔４２ａ、腕部４１ａの他端に形成され所定方向に延在した駆動ピン４３ａ、を有している。また、腕部４１ａの上部には、第２ギア部である、ギア部４５ａが形成されている。ロータ７２ａは、周方向に異なる極性に着磁されている。ロータ７２ａの下部に出力部材５０ａが嵌合している。従って、出力部材５０ａはロータ７２ａと共に回転する。駆動部材４０ａは、後述する、出力部材５０ａの第１ギア部５５ａに噛合う、第２ギア部である、ギア部４５ａを有している。駆動部材４０ａは、所定の軸心周りに回転し幕を駆動する駆動部材の一例である。

出力部材５０ａは、ロータ７２ａの下部に嵌合した略円筒状の筒部５２ａ、筒部５２ａから径方向外側に突出した突出部５４ａ、突出部５４ａの先端に形成された、第１ギア部である、ギア部５５ａを有している。出力部材５０ａのギア部５５ａと駆動部材４０ａのギア部４５ａとが噛合う。これにより、出力部材５０ａの動力が駆動部材４０ａに伝達される。駆動部材４０ｂ、出力部材５０ｂについても同様の構成である。

図２、３に示すように、ギア部４５ａは、腕部４１ａ上に形成された薄肉部４５ａ１、薄肉部４５ａ１よりも厚みが厚く腕部４１ａの横側に形成された厚肉部４５ａ２、を含む。即ち、薄肉部４５ａ１、厚肉部４５ａ２は、駆動部材４０ａが回転する軸心の方向での厚みが異なっている。同様に、ギア部５５ａも、軸心の方向での厚みが相違した薄肉部５５ａ１、厚肉部５５ａ２を含む。ロータ７２ａの回転に伴い、薄肉部４５ａ１、５５ａ１同士が噛合い、厚肉部４５ａ２、５５ａ２同士が噛合う。また、図２、３に示すように、駆動部材４０ａが位置決め部１９ａにより位置決めされている場合には、厚肉部４５ａ２、５５ａ２同士が噛合い、薄肉部４５ａ１、５５ａ１は離れている。駆動部材４０ｂ、出力部材５０ｂについても同様の構成であり、図２に示すように、駆動部材４０ｂが位置決め部１９ｂにより位置決めされている場合には、ギア部４５ｂ及び５５ｂの薄肉部同士が噛合い、厚肉部は離れている。

図４は、駆動部材４０ａ、出力部材５０ａ、ロータ７２ａ周辺の断面図である。尚、図４は、図３における、ロータ７２ａの回転中心、支持孔４２ａ、駆動ピン４３ａを通過した線分による断面図である。図４に示すように、フォーカルプレーンシャッタ１は、基板１０の他に、基板１０Ａ、１０Ｂが設けられている。基板１０、１０Ｂの間に基板１０Ａが設けられている。基板１０に設けられた開口１１と同様に、基板１０Ａ、１０Ｂもそれぞれ開口が設けられている。基板１０、１０Ａの間に、先幕２０Ａやアーム３１ａ等が配置され、基板１０Ａ、１０Ｂの間に後幕２０Ｂ、アーム３１ｂ等が配置されている。

基板１０上に組み付けられるホルダ８０、９０には、アクチュエータが保持される。アクチュエータは、ロータ７２ａ、ステータ７４ａ、コイル７６ａを含む。ホルダ８０が基板１０上に組みつけられ、ホルダ８０上にホルダ９０が組みつけられている。ホルダ８０の軸８４ａに駆動部材４０ａの支持孔４２ａが回転可能に嵌合している。これにより、駆動部材４０ａは回転可能に支持される。駆動ピン４３ａは、所定方向に延びており、基板１０、１０Ａの間に配置されたアーム３１ａに連結されている。上述したようにアーム３１ａは先幕２０Ａに連結されている。出力部材５０ａと駆動部材４０ａとの連結は、ホルダ８０に形成された逃げ孔８５ａを介して確保されている。詳細には、ギア部４５ａ、５５ａは、逃げ孔８５ａ内に位置している。

図４には、軸心方向ＡＤ、軸心方向ＡＤに直交する方向である面方向ＰＤを示している。軸心方向ＡＤは、駆動部材４０ａを回転可能に支持する軸８４ａの軸方向を示している。尚、軸心方向ＡＤは、開口１１を通過する光軸の方向と一致する。また、駆動部材４０ａを回転可能に支持するために、軸８４ａと支持孔４２ａとの間には所定のクリアランスが設定されている。このため、後述するが本実施例での位置決め部１９ａが設けられていない場合には、所定の場合に駆動部材４０ａが軸心方向ＡＤに対して傾くおそれがある。

露出動作前のセット状態においては、ロータ７２ａの回転により、駆動部材４０ａの腕部４１ａの先端が位置決め部１９ａに押付けられる。従って、この時に厚肉部４５ａ２、５５ａ２は互いに噛合っているので、駆動部材４０ａはギア部５５ａから力を受ける。本実施例の場合、図４に示すように、位置決め部１９ａは、駆動部材４０ａやロータ７２ａが設けられた側の基板１０の面から突出している。ここで、噛合っている厚肉部４５ａ２、５５ａ２と、位置決め部１９ａとは、面方向ＰＤにおいて互いに重なる。これにより、厚肉部４５ａ２、５５ａ２の噛合いによってギア部５５ａから駆動部材４０ａに対して面方向ＰＤに力が作用した場合であっても、位置決め部１９ａにより駆動部材４０ａを押さえることができる。これにより、駆動部材４０ａが軸８４ａの軸心に対して傾かないようにして駆動部材４０ａの回転開始位置を規定することができる。さらに、駆動部材４０ａの回転開始位置のバラつきを抑制でき、先幕２０Ａの移動開始位置のバラつきが抑制される。従って、先幕２０Ａが開口１１を開き始めたときから後幕２０Ｂが開口１１を完全に閉じるまでの間の期間である、露出期間のバラつきも抑制され、画像の品質を一定に維持することができる。

ここで、位置決め部１９ａが設けられていない場合や厚肉部４５ａ２、５５ａ２が設けられていない場合、即ち、位置決め部と互いに噛合うギア部が面方向ＰＤに重なっていない場合を想定する。この場合に、ギア部５５ａから駆動部材４０ａに力が作用すると、駆動ピン４３ａが逃げ孔１３ａの一端の内縁に当接して駆動ピン４３ａに反力が作用する。ギア部５５ａから駆動部材４０ａに力が作用する位置と、逃げ孔１３ａの内縁から駆動ピン４３ａに力が作用する位置とは、軸心方向ＡＤで異なっている。従って、両者の力のバランスによっては、駆動部材４０ａ全体が軸心方向ＡＤに対して傾くおそれがある。このように駆動部材４０ａに対して、軸心方向ＡＤでの異なる複数の箇所に面方向ＰＤの力が作用すると、駆動部材４０ａが軸８４ａに対して傾き、駆動部材４０ａの回転開始位置がバラつくおそれがある。本実施例では、厚肉部４５ａ２、５５ａ２と、位置決め部１９とが面方向ＰＤに重なるように設けられているので、上記のような問題を抑制している。

次に、後幕２０Ｂを駆動する駆動部材４０ｂについて説明する。上述したように、出力部材５０ｂの、第１ギア部である、ギア部５５ｂと、駆動部材４０ｂの、第２ギア部である、ギア部４５ｂとが噛合うことにより、出力部材５０ｂの動力が駆動部材４０ｂに伝達される。図２に示す、露光動作前のセット状態において、駆動部材４０ｂの駆動ピン４３ｂが、逃げ孔１３ｂの一端の近傍に設けられた位置決め部１９ｂに当接することにより駆動部材４０ｂの回動範囲の一部が規定されている。

図２に示すように、噛合っているギア部４５ｂ及び５５ｂの薄肉部と、位置決め部１９ｂとは、面方向ＰＤにおいて互いに重なってはいない。本実施例の場合、ギア部５５ｂから駆動部材４０ｂに力が作用する位置と、位置決め部１９ｂから駆動ピン４３ｂが受ける反力とが、駆動ピン４３ｂの回転の支点となる支持孔４２ｂに近接して並ぶため、駆動部材４０ｂ全体が軸心方向ＡＤに対して傾くおそれがない。

しかしながら、開口１１の大きさや、基板１０の形状の変更に伴う、駆動部材４０ｂや出力部材５０ｂの位置によっては駆動部材４０ｂが軸心方向ＡＤに対して傾くおそれがある。この場合、位置決め部材１９ｂを基板１０の面から更に突出して位置決め部材を設けてもよい。この位置決め部材が、噛合っているギア部４５ｂ及び５５ｂの薄肉部と面方向ＰＤにおいて互いに重なるように構成することにより、駆動部材４０ｂの軸心方向ＡＤに対しての傾きを抑制することができる。これにより、駆動部材４０ｂの回転開始位置のバラつきを抑制でき、後幕２０Ｂの移動開始位置のバラつきが抑制されるため、露出期間のバラつきが抑制され画像の品質を一定に維持することができる。

次に、露出動作後での駆動部材４０ａ、出力部材５０ａについて説明する。図５は、露出動作後の駆動部材４０ａ、出力部材５０ａの位置関係の説明図である。尚、図５においては、基板１０や逃げ孔１３ａ等は省略してある。駆動部材４０ａが回転を開始すると、腕部４１ａは薄肉部５５ａ１と基板１０との間を通過して、逃げ孔１３ａの他端へ移動する。これにより、図５に示すように、軸心方向ＡＤから見て腕部４１ａの一部分、詳細には腕部４１ａの駆動ピン４３ａが形成された先端部分が薄肉部５５ａ１に重なる。このように、ギア部５５ａの一部分に薄肉部５５ａ１が形成されていることにより、駆動部材４０ａ、出力部材５０ａとが軸心方向ＡＤで部分的に重なることが許容されている。これにより、駆動部材４０ａ、出力部材５０ａを接近して配置でき、フォーカルプレーンシャッタ１の大型化を抑制している。

また、図５に示すように、駆動ピン４３ａは、ロータ７２ａに重なっている。詳細には、駆動ピン４３ａの移動軌跡の一部がロータ７２ａに重なる。このようにロータ７２ａ、駆動部材４０ａが配置されているので、平面方向でのフォーカルプレーンシャッタ１の小型化が達成されている。

駆動ピン４３ｂについても同様である。ここで、露出動作後での駆動部材４０ａの位置が露出動作前の駆動部材４０ｂの位置に相当する。すなわち、図２に示すように、軸心方向ＡＤから見て腕部４１ｂの一部分、詳細には腕部４１ａの駆動ピン４３ｂが形成された先端部分が出力部材５０ｂの薄肉部５５ａ１に重なっている。このように、ギア部５５ｂの一部分に薄肉部が形成されていることにより、駆動部材４０ｂと出力部材５０ｂが軸心方向ＡＤで部分的に重なることが許容されている。これにより、駆動部材４０ｂ、出力部材５０ｂを接近して配置でき、フォーカルプレーンシャッタ１の大型化を抑制している。

また同様に、露光動作前のセット状態において、駆動ピン４３ｂは、ロータ７２ｂに重なっている。詳細には、駆動ピン４３ｂの移動軌跡の一部がロータ７２ｂに重なる。このようにロータ７２ｂ、駆動部材４０ｂが配置されているので、平面方向でのフォーカルプレーンシャッタ１の小型化が達成されている。

また、図４に示すように、駆動部材４０ａのギア部４５ａと出力部材５０ａのギア部５５ａは、ホルダ８０の逃げ孔８５ａ内に位置している。このため、フォーカルプレーンシャッタ１を薄型化されている。

また、逃げ孔８５ａの大きさは、ギア部４５ａ、５５ａ同士の連結を可能とする程度の大きさに設定されている。このため、逃げ孔８５ａは、比較的大きく形成されている。このため、ホルダ８０は軽量化されている。

また、逃げ孔８５ａ内でギア部４５ａ、５５ａ同士が連結されているので、駆動部材４０ａと出力部材５０ａとを接近させて配置することができる。このため、駆動部材４０ａ及び出力部材５０ａの全体の大きさを小型化できる。これにより、駆動部材４０ａ及び出力部材５０ａの全体が軽量化されている。従って、フォーカルプレーンシャッタ１は軽量化されている。

以上本発明の好ましい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、変形・変更が可能である。

先幕２０Ａのみがアクチュエータによって駆動し、後幕２０Ｂは電磁石とバネにより駆動するものであってもよい。基板１０側に位置決め部１９を設ける代わりにホルダ８０側に位置決め部を設けてもよい。位置決め部１９ａは、基板１０と別体に構成されていてもよく、例えば、合成樹脂製又はゴム製であってもよい。

１ フォーカルプレーンシャッタ
１０、１０Ａ、１０Ｂ 基板
１１ 開口
２０Ａ 先幕
２０Ｂ 後幕
４０ａ、４０ｂ 駆動部材
４５ａ ギア部（第２ギア部）
４５ａ１ 薄肉部（第２薄肉部）
４５ａ２ 厚肉部（第２厚肉部）
５０ａ 出力部材
５５ａ、５５ｂ ギア部（第１ギア部）
５５ａ１ 薄肉部（第１薄肉部）
５５ａ２ 厚肉部（第２厚肉部）
７２ａ ロータ
７４ａ ステータ
７６ａ コイル
８０、９０ ホルダ

Claims (9)

1. 開口を有した基板と、
   前記開口を開閉する幕と、
   前記幕を駆動するためのアクチュエータのロータと、
   前記ロータにより回転し第１ギア部を有した出力部材と、
   前記第１ギア部に噛合う第２ギア部を有し、前記ロータの回転軸心と平行な所定の軸心周りに回転し前記幕を駆動する駆動部材と、
   前記駆動部材に当接して前記駆動部材の回転範囲の一端を規定し、前記駆動部材及びロータが設けられている側の前記基板の面から突出した位置決め部と、を備え、
   前記第１及び第２ギア部は、前記基板の前記面側に位置しており、
   前記駆動部材が前記位置決め部に当接している時に、前記第１及び第２ギア部が互いに噛み合っている部分、及び前記位置決め部は、前記軸心に直交する面方向において互いに重なっている、フォーカルプレーンシャッタ。
2. 前記第１ギア部は、前記軸心の方向の厚みが相違した第１薄肉部及び第１厚肉部を含み、
   前記第２ギア部は、前記軸心の方向の厚みが相違した第２薄肉部及び第２厚肉部を含み、
   前記駆動部材が前記位置決め部に当接している時には、前記第１及び第２厚肉部が噛合い、前記第１及び第２薄肉部は互いに離れ、前記第１及び第２厚肉部及び位置決め部は前記面方向において互いに重なっている、請求項１のフォーカルプレーンシャッタ。
3. 前記駆動部材が前記回転範囲の他端に位置している時は、前記第１及び第２薄肉部が噛合い、前記第１及び第２厚肉部は互いに離れ、前記軸心の方向において前記駆動部材は部分的に前記第１薄肉部に重なっている、請求項２のフォーカルプレーンシャッタ。
4. 前記駆動部材が前記回転範囲の他端に位置している時は、前記軸心の方向において前記駆動部材は部分的に前記ロータに重なっている、請求項３のフォーカルプレーンシャッタ。
5. 前記第１ギア部は、前記軸心の方向の厚みが相違した第１薄肉部及び第１厚肉部を含み、
   前記第２ギア部は、前記軸心の方向の厚みが相違した第２薄肉部及び第２厚肉部を含み、
   前記駆動部材が前記位置決め部に当接している時には、前記第１及び第２薄肉部が噛合い、前記第１及び第２厚肉部は互いに離れ、前記第１及び第２薄肉部及び位置決め部は前記面方向において互いに重なっている、請求項１のフォーカルプレーンシャッタ。
6. 前記駆動部材が前記回転範囲の他端に位置している時は、前記第１及び第２厚肉部が噛合い、前記第１及び第２薄肉部は互いに離れ、前記軸心の方向において前記駆動部材は部分的に前記第１薄肉部に重なっている、請求項５のフォーカルプレーンシャッタ。
7. 前記軸心の方向において前記駆動部材は部分的に前記ロータに重なっている、請求項６のフォーカルプレーンシャッタ。
8. 前記位置決め部は、前記基板に設けられている、請求項１乃至７の何れかのフォーカルプレーンシャッタ。
9. 請求項１乃至８の何れかのフォーカルプレーンシャッタを備えた光学機器。

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