JP6536729B2 - フォーカルプレンシャッタユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォーカルプレンシャッタユニットおよび撮像装置に関する。

フォーカルプレンシャッタユニットは、チャージされた先幕および後幕を個別に係止して、独立して開放するラッチ機構を備える（特許文献１参照）。
［特許文献１］特開２０１１−０９５６８７号公報

フォーカルプレンシャッタユニットは、略同じ機構を二重に備えるので、部品点数および占有空間が大きい。

本発明の第一態様として、基板に設けた開口を開閉する第１シャッタ幕を駆動する第１駆動レバーと、開口を開閉する第２シャッタ幕を駆動する第２駆動レバーと、第１駆動レバーに接触して第１駆動レバーを駆動する第１のカムと、第２駆動レバーに接触して第２駆動レバーを駆動する、第１のカムが第１駆動レバーに接触する長さよりも第２駆動レバーに接触する長さが短い第２のカムとを備え、第２のカムが第２駆動レバーを駆動した後に第２駆動レバーから離れても、第１のカムにより第１駆動レバーが駆動された状態を保持する駆動部と、駆動部が駆動した第２駆動レバーが駆動された状態を保持した後、第２駆動レバーの保持を解除する保持部とを備えるシャッタユニットが提供される。

本発明の第二態様として、上記シャッタユニットを備えた撮像装置が提供される。

本発明の第三態様として、基板に設けた開口を開閉するシャッタ幕を駆動する駆動レバーと、駆動レバーを開口に対して第１方向へ駆動し、駆動レバーが第１方向へ駆動された状態を保持した後に、駆動レバーの保持を解除する駆動部と、外部から指定された第１タイミングよりも早い第２タイミングに駆動部を駆動し始め、第１タイミングに駆動レバーの保持を解除する制御部とを備えるシャッタユニットと、被写体光束の光路中に進入した第１位置と光路から退避した第２位置との間で移動するミラーとを備え、制御部は、第２タイミングを、ミラーの第２位置への移動が完了するタイミングよりも先にし、第１タイミングを、ミラーの第２位置への移動が完了するタイミングの後にする撮像装置が提供される。

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。これら特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

一眼レフカメラ１００の模式的断面図である。 シャッタユニット４００の正面図である。 シャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図である。 シャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図である。 シャッタユニット４００の正面図である。 シャッタユニット４００の正面図である。 シャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図である。 幅広カム４２９のカムプロファイルを部分的に示す図である。 シャッタユニット４００の正面図である。 シャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図である。 シャッタユニット４００の動作タイミングを示す図である。 シャッタユニット４０１の正面図である。 シャッタユニット４０１の動作タイミングを示す図である。 シャッタユニット４０２の正面図である。 シャッタユニット４０２の動作タイミングを示す図である。

下記に、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、一眼レフカメラ１００の模式的断面図である。一眼レフカメラ１００は、レンズユニット２００およびカメラボディ３００を含む。なお、以降の説明においては、カメラボディ３００に対してレンズユニット２００が装着されている側を「前」と記載する。また、カメラボディ３００においてレンズユニット２００が装着されている側の反対側を「後」と記載する。

レンズユニット２００は、固定筒２１０、レンズ２２０、２３０、２４０、鏡筒ＣＰＵ２５０およびレンズ側マウント２６０を有する。レンズ側マウント２６０は固定筒２１０の一端に設けられ、カメラボディ３００のボディ側マウント３６０と嵌合することにより、レンズユニット２００をカメラボディ３００に結合する。

レンズ側マウント２６０およびボディ側マウント３６０の結合は特定の操作により解除できる。これにより、同じ規格のレンズ側マウント２６０を有する他のレンズユニット２００をカメラボディ３００に装着することができる。

レンズユニット２００において、レンズ２２０、２３０、２４０は、固定筒２１０の内側において光軸Ｘに沿って配列されて光学系を形成する。レンズ２２０、２３０、２４０の一部または全部は、光軸Ｘに沿って移動する。これにより、光学系の焦点距離および焦点位置が変化する。

レンズユニット２００において、鏡筒ＣＰＵ２５０は、レンズユニット２００自体の制御を司ると共に、カメラボディ３００の本体ＣＰＵ３２２との通信も担う。これにより、カメラボディ３００に装着されたレンズユニット２００は、カメラボディ３００と連携して動作する。

カメラボディ３００は、筐体３１０の前面に配されたボディ側マウント３６０に取り付けられたレンズユニット２００に対して後方にミラーユニット３８０を備える。ミラーユニット３８０の上方には、フォーカシングスクリーン３４６およびペンタプリズム３４４が順次配される。ペンタプリズム３４４の後方には、ファインダ光学系３４２が配される。ファインダ光学系３４２の後端は、筐体３１０の背面にファインダ３４０として露出する。

カメラボディ３００において、ミラーユニット３８０の後方には、シャッタユニット４００、光学フィルタ３７２および撮像素子３７０が順次配される。シャッタユニット４００は、レンズユニット２００を通じて入射する光を、撮像素子３７０の直前で遮断または開放するフォーカルプレンシャッタを形成する。

光学フィルタ３７２は、撮像素子３７０の直前に配され、撮像素子３７０に入射する被写体光束から可視光帯域外の成分を除去する。また、光学フィルタ３７２は、ローパスフィルタとして被写体光束の空間周波数を減じて、撮像画像におけるモアレの発生を抑制する。

撮像素子３７０は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子により形成される。撮像素子３７０の更に背後には、主基板３２０、背面表示部３３０が順次配される。主基板３２０には、本体ＣＰＵ３２２および画像処理部３２４等が実装される。背面表示部３３０は、液晶表示板等の表示デバイスを有し、筐体３１０の背面に露出する。

カメラボディ３００において、ミラーユニット３８０は、メインミラー保持枠３８１およびメインミラー３８２を有する。メインミラー保持枠３８１は、メインミラー３８２を保持しつつ、メインミラー回転軸３８３により後端側を軸支される。

ミラーユニット３８０は、サブミラー保持枠３８５およびサブミラー３８６も有する。サブミラー保持枠３８５は、サブミラー３８６を保持しつつ、サブミラー回転軸３８７によりメインミラー保持枠３８１から軸支される。

これにより、サブミラー３８６は、メインミラー保持枠３８１に対して回転する。メインミラー保持枠３８１が回転した場合、サブミラー３８６およびサブミラー保持枠３８５はメインミラー保持枠３８１と共に移動しつつ、メインミラー保持枠３８１に対して回転する。

ミラーユニット３８０において、メインミラー保持枠３８１の前端が位置決めピン３８４に当接している場合、メインミラー３８２は観察位置に位置決めされる。観察位置にあるメインミラー３８２は、レンズユニット２００の光学系を通じて入射した被写体光束の大半を、上方のフォーカシングスクリーン３４６に向かって反射する。フォーカシングスクリーン３４６は、撮像素子３７０の撮像面と光学的に共役な位置に配され、レンズユニット２００の光学系が形成した被写体像を可視化する。

フォーカシングスクリーン３４６に結ばれた被写体像は、ペンタプリズム３４４およびファインダ光学系３４２を通じてファインダ３４０から観察される。ペンタプリズム３４４を介することにより、被写体像はファインダ３４０から正立正像として観察される。

ペンタプリズム３４４から射出される被写体光束の一部は、ファインダ光学系３４２の上方に配された測光センサ３５０に受光される。カメラボディ３００のレリーズボタンが半押し状態になると、測光センサ３５０は、受光した入射光束の一部から被写体輝度を検出する。

本体ＣＰＵ３２２は、検出された被写体輝度に応じて、絞り値、シャッタ速度、ＩＳＯ感度等の撮像条件を算出する。これにより、一眼レフカメラ１００は、適切な撮影条件で被写体を撮影できる状態になる。また、本体ＣＰＵ３２２は、カメラボディ３００におけるシャッタユニット４００等の動作を制御する制御部でもある。

観察位置にあるメインミラー３８２に入射した被写体光束の一部は、メインミラー３８２の一部に形成されたハーフミラー領域を透過してサブミラー３８６に入射する。サブミラー３８６に入射した被写体光束の一部は、合焦光学系３９０に向かって反射され、やがて、合焦位置センサ３９２に入射する。

合焦位置センサ３９２は、レンズユニット２００の光学系におけるデフォーカス量を検出して、本体ＣＰＵ３２２に通知する。本体ＣＰＵ３２２は、鏡筒ＣＰＵ２５０と通信して、検知されたデフォーカス量を打ち消すように、レンズ２２０、２３０、２４０のいずれかを移動させる。こうして、レンズユニット２００は、撮像素子３７０の撮像面に被写体像を結ぶべく合焦する。

一眼レフカメラ１００においてレリーズボタンが半押しを超えて押し込まれた場合、メインミラー保持枠３８１はメインミラー３８２と共に図中時計回りに回転し、緩衝部材３８８に当接して、退避位置に略水平に停止する。緩衝部材３８８は弾性を有する材料で形成され、メインミラー保持枠３８１が当接した場合の衝撃を緩和する。こうして、メインミラー３８２は、レンズユニット２００の光学系を通じて入射した被写体光束の光路から退避する。

メインミラー３８２が撮影位置に向かって回転する場合、サブミラー保持枠３８５も、メインミラー保持枠３８１と共に上昇すると共に、サブミラー回転軸３８７の回りに回転して、撮影位置において略水平に停止する。これにより、サブミラー３８６も、被写体光束の光路から退避する。

メインミラー３８２およびサブミラー３８６が撮影位置に移動すると、シャッタユニット４００の先幕が開いて画枠が開放される。これにより、レンズユニット２００の光学系を通じて入射した入射光束は、光学フィルタ３７２を透過して撮像素子３７０に受光される。

更に、予め算出された露光時間が経過すると、シャッタユニット４００において後幕が画枠を遮蔽し、メインミラー３８２およびサブミラー３８６は再び観察位置に復帰する。このように、メインミラー３８２およびサブミラー３８６は、観察位置と撮影位置との間を往復回転するクイックリターンミラーを形成する。

図２は、シャッタユニット４００の正面図である。図２は、カメラボディ３００においてレリーズボタンが操作されていない状態、即ち、待機状態のシャッタユニット４００を、カメラボディ３００の前側から見た様子を示す。シャッタユニット４００は、メインフレーム４１０、駆動部４２０、先幕駆動レバー４３０、先幕４４０、後幕駆動レバー４５０、後幕４６０、フォトインタラプタ４７０および電磁石４８０を備える。

メインフレーム４１０は、シャッタユニット４００の他の部材を支持すると共に、シャッタユニット４００をカメラボディ３００に対して固定する場合のブラケットを兼ねる。また、メインフレーム４１０は、中央に開口する画枠４１２を有する。画枠４１２は、シャッタユニット４００をカメラボディ３００の前側から見た場合に、撮像素子３７０の受光部領域を包囲する。

ただし、図示の待機状態においては、画枠４１２は、後幕４６０により覆われている。後幕４６０は、複数のシャッタ羽根４６１、４６２、４６３、４６４を含む。シャッタ羽根４６１、４６２、４６３、４６４は隣接するものどうしが一部ずつ重なりあいながら図中上下に展開して、画枠４１２全体を閉鎖している。シャッタ羽根４６１、４６２、４６３、４６４の各々は、駆動アーム４５１により支持され、駆動アーム４５１の回転により図中垂直に走行して変位する。

また、図示の待機状態において、先幕４４０は、画枠４１２の下方に畳まれている。即ち、畳まれた先幕４４０においては、複数のシャッタ羽根４４１、４４２、４４３が互いに重なりあって、先幕４４０の図中上下方向の寸法を縮小している。シャッタ羽根４４１、４４２、４４３の各々は、駆動アーム４３１により支持され、駆動アーム４３１の図中垂直に走行して変位する。

メインフレーム４１０は、画枠４１２の外側であって、図中左側にサブフレーム４１４を有する。サブフレーム４１４は、メインフレーム４１０に対して紙面手間側に間隔を置いて固定され、メインフレーム４１０との間に駆動アーム４３１、４５１を挟む。また、サブフレーム４１４は、先幕駆動レバー４３０および後幕駆動レバー４５０を、紙面に垂直な回転軸４３２、４５２の回りに回転可能に支持する。

先幕駆動レバー４３０は、回転軸４３２から概ね対称に延在し、一端にコロ４３４およびばね受け４３７を、他端に駆動ピン４３５をそれぞれ有する。駆動ピン４３５は、サブフレーム４１４の影で先幕４４０の駆動アーム４３１に係合しており、先幕駆動レバー４３０が回転した場合に、シャッタ羽根４４１、４４２、４４３を変位させる。

先幕駆動レバー４３０のコロ４３４は、先幕駆動レバー４３０に対して回転自在に取り付けられており、先幕駆動レバー４３０の一端に対する摺動抵抗を軽減する。コロ４３４の回転軸と同軸に配されたばね受け４３７は、回転軸４３２を挿通された捩じりばね４３６の一端を押し付けられる。

捩じりばね４３６の他端は、サブフレーム４１４に固定されたストッパ４１８に押し付けられる。これにより、先幕駆動レバー４３０は、図中時計回りに回転すべく付勢される。ただし、図示の待機状態においては、先幕４４０のシャッタ羽根４４１、４４２、４４３が変位する範囲の下端で重なって、画枠４１２の範囲からはずれているので、先幕駆動レバー４３０はもはや図中時計回りには回転しない。

後幕駆動レバー４５０は、回転軸４５２から概ね対称に延在して、一端にコロ４５４およびばね受け４５７を、他端に駆動ピン４５５をそれぞれ有する。駆動ピン４５５は、サブフレーム４１４の影で後幕４６０の駆動アーム４５１に係合しており、後幕駆動レバー４５０が回転した場合に、シャッタ羽根４６１、４６２、４６３、４６４を変位させる。

後幕駆動レバー４５０のコロ４５４は、後幕駆動レバー４５０に対して回転自在に取り付けられており、後幕駆動レバー４５０の一端に対する摺動抵抗を軽減する。コロ４５４の回転軸と同軸に配されたばね受け４５７は、回転軸４５２を挿通された捩じりばね４５６の一端を押し付けられる。

捩じりばね４５６の他端は、サブフレーム４１４に固定されたストッパ４１９に押し付けられる。これにより、後幕駆動レバー４５０は、図中時計回りに回転すべく付勢される。ただし、図示の待機状態においては、後幕４６０のシャッタ羽根４６１、４６２、４６３、４６４が変位する範囲の下端まで展開して画枠４１２を覆っているので、後幕駆動レバー４５０はもはや図中時計回りには回転しない。

更に、後幕駆動レバー４５０は、一部が枝分かれして磁性体片４５８を支持する。これにより、磁性体片４５８は、後幕駆動レバー４５０の回転に伴って変位する。換言すれば、磁性体片４５８を係止することにより、後幕駆動レバー４５０の回転を規制できる。

図示のシャッタユニット４００においては、後幕駆動レバー４５０が捩じりばね４５６の付勢力に抗して回転した場合に磁性体片４５８に当接する位置に、電磁石４８０が配される。電磁石４８０は、通電された場合は、後幕駆動レバー４５０を捩じりばね４５６の付勢力に抗して係止できる。

シャッタユニット４００において、駆動部４２０は、メインフレーム４１０の外側に配される。駆動部４２０は、モータ４２１、減速ギア４２３、４２５、４２６、従動ギア４２７およびフォトインタラプタ４７０を有する。

モータ４２１は、ピニオンギア４２２を回転駆動し、複数の減速ギア４２３、４２５、４２６を介して、従動ギア４２７を駆動する。従動ギア４２７は、一対の幅狭カム４２８と、一対の幅広カム４２９とを有する。幅狭カム４２８および幅広カム４２９は、従動ギア４２７と一体的に回転する。

なお、幅狭カム４２８および幅広カム４２９は、紙面対して直交する方向について互いに異なる位置に配される。よって、幅狭カム４２８および幅広カム４２９は、互いに異なるフォロワを個別に駆動できる。

図示のシャッタユニット４００において、幅狭カム４２８は、後幕駆動レバー４５０のコロ４５４をフォロワとして駆動する。幅狭カム４２８は、従動ギア４２７の回転軸を中心とする、約３０°の中心角を有する扇形のプロファイルを有する。

コロ４５４が幅狭カム４２８の外周部を走行する場合、後幕駆動レバー４５０は、捩じりばね４５６の付勢力に抗して図中反時計回りに回転する。これにより、駆動ピン４５５および駆動アーム４５１を介して、後幕４６０が図中上方に引き上げられる。コロ４５４が幅狭カム４２８の外周部からはずれた場合、捩じりばね４５６の付勢力により後幕駆動レバー４５０が図中時計回りに回転し、図示のように、後幕４６０が展開して画枠４１２を閉鎖する。

また、シャッタユニット４００において、幅広カム４２９は、先幕駆動レバー４３０のコロ４３４をフォロワとして駆動する。幅広カム４２９は、従動ギア４２７の回転軸を中心とする、約９０°の中心角を有する扇形のプロファイルを有する。

コロ４３４が幅広カム４２９の外周部を走行する場合、先幕駆動レバー４３０は、捩じりばね４３６の付勢力に抗して図中反時計回りに回転する。これにより、駆動ピン４３５および駆動アーム４３１を介して、先幕４４０が図中上方に引き上げられる。コロ４３４が幅広カム４２９の外周部からはずれた場合、捩じりばね４３６の付勢力により先幕駆動レバー４３０が図中時計回りに回転し、図示のように、先幕４４０が畳まれて画枠４１２を開放する。

なお、ひとつの減速ギア４２５は、ロータリスケール４２４を有する。よって、当該ロータリスケール４２４をフォトインタラプタ４７０でカウントすることによりロータリエンコーダを形成する。

これにより、駆動部４２０においては、減速ギア４２５の回転量を検出して、幅狭カム４２８および幅広カム４２９の回転角を検出できる。よって、カメラボディ３００の本体ＣＰＵ３２２は、幅狭カム４２８および幅広カム４２９の回転角を監視しつつ、モータ４２１の駆動を制御できる。

図３は、駆動部４２０によるシャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図である。図３は、シャッタユニット４００から、幅狭カム４２８および幅広カム４２９を有する従動ギア４２７と、先幕駆動レバー４３０および後幕駆動レバー４５０とを、図２に示した待機状態で抜き出して示す。

待機状態において、先幕駆動レバー４３０および後幕駆動レバー４５０のコロ４３４、４５４はいずれも、幅広カム４２９または幅狭カム４２８に接していない。よって、先幕駆動レバー４３０および後幕駆動レバー４５０は、捩じりばね４３６、４５６の付勢力により、回転可能な範囲で、図中時計回りに回転し切った状態にある。この場合、後幕駆動レバー４５０に設けられた磁性体片４５８は、電磁石４８０から離れており、電磁石４８０への通電は遮断されている。

また、図２に示したように、先幕４４０および後幕４６０はいずれもチャージされていない状態にある。このため、先幕４４０は、画枠４１２の下側に畳まれている。また、後幕４６０は、展開して画枠４１２を閉鎖している。本体ＣＰＵ３２２は、上記のような状態を待機状態とし、フォトインタラプタ４７０によるロータリスケール４２４のカウントをリセットする。

図４は、駆動部４２０によるシャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図である。図４は、図中に矢印Ｒで示すように、モータ４２１により回転駆動された従動ギア４２７が、図中時計回りに回転した状態を示す。

従動ギア４２７の回転に伴い、幅広カム４２９および幅狭カム４２８も一体的に回転する。これにより、まず、幅広カム４２９がコロ４３４に当接して、図中に矢印Ａで示すように、捩じりばね４３６の付勢力に抗して先幕駆動レバー４３０を図中反時計回りに回転させる。

図５は、シャッタユニット４００の正面図であり、図４に示した状態から、従動ギア４２７が更に回転した状態を示す。従動ギア４２７が回転したことにより、先幕駆動レバー４３０のコロ４３４は、幅広カム４２９の外周に達しており、先幕駆動レバー４３０は回転し切っている。これにより、先幕４４０は、展開して画枠４１２を閉鎖する。こうして、先幕４４０は、捩じりばね４３６の付勢力に抗して展開して画枠４１２を閉鎖し、チャージされた状態となる。このように、シャッタユニット４００においては、幅広カム４２９が、先幕４４０をチャージするチャージ部材を形成する。

図示の状態において、画枠４１２は、先幕４４０および後幕４６０の両方により閉鎖されている。しかしながら、従動ギア４２７の回転に伴い、幅狭カム４２８も一体的に回転しているので、幅狭カム４２８が、後幕駆動レバー４５０のコロ４５４に当接する。これにより、図中に矢印Ｂで示すように、捩じりばね４５６の付勢力に抗して後幕駆動レバー４５０は図中反時計回りに回転し始める。また、後幕駆動レバー４５０の回転に伴い、シャッタ羽根４６１、４６２、４６３、４６４が図中上方に走行し始める。

図６は、シャッタユニット４００の正面図であり、図５に示した状態から、従動ギア４２７が更に回転した状態を示す。従動ギア４２７が回転したことにより、後幕駆動レバー４５０のコロ４５４は幅狭カム４２８の外周に達して、後幕駆動レバー４５０が回転し切ている。これにより、後幕４６０は、画枠４１２の上側で畳まれ、画枠４１２を開放する。

こうして、後幕４６０は、捩じりばね４５６の付勢力に抗して、画枠４１２を開放したチャージされた状態になる。このように、シャッタユニット４００においては、幅狭カム４２８が、後幕４６０をチャージするチャージ部材を形成する。なお、既に説明したように、チャージされた先幕４４０が展開して画枠４１２を閉鎖しているので、後幕４６０がチャージされても、画枠４１２が開放されるわけではない。

また、後幕駆動レバー４５０の回転により、後幕駆動レバー４５０と一体的に移動する磁性体片４５８が、電磁石４８０に当接する。本体ＣＰＵ３２２は、フォトインタラプタ４７０のカウントに基づいて、磁性体片４５８が電磁石４８０に当接した状態を検出して、電磁石４８０への通電を指示する。これにより、磁性体片４５８は、電磁石４８０に吸着されて、後幕駆動レバー４５０が係止される。

このように、シャッタユニット４００においては、幅広カム４２９が先幕４４０を、幅狭カム４２８が後幕４６０を、順次チャージする。よって、従動ギア４２７を駆動する駆動部４２０に、先幕４４０のチャージの負荷と後幕４６０のチャージの負荷とが同時にかかることが回避される。これにより、負荷容量の小さな小型のモータ４２１を使用できる。

なお、従動ギア４２７が回転しても、先幕駆動レバー４３０のコロ４３４は、依然として幅広カム４２９の外周に接している。よって、先幕４４０は、捩じりばね４３６の付勢力に抗して画枠４１２を閉鎖するチャージされた状態を継続している。このように、従動ギア４２７と一体的に回転する幅狭カム４２８および幅広カム４２９は、回転することにより、先幕４４０および後幕４６０を、待機状態からチャージされた状態にする。

図７は、シャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図であり、図６に示した状態から、従動ギア４２７が更に回転した状態を示す。図示の状態において、先幕駆動レバー４３０のコロ４３４は、幅広カム４２９の外周の終端に達しているが、依然として幅広カム４２９の外周に接して、先幕４４０がチャージされた状態を維持している。

一方、幅狭カム４２８は、後幕駆動レバー４５０のコロ４５４との接触から抜け出してしている。このため、後幕駆動レバー４５０は、もはや幅狭カム４２８に支持されていない。しかしながら、磁性体片４５８が電磁石４８０に吸着されているので、後幕駆動レバー４５０は、依然としてチャージされた状態を維持している。このように、電磁石４８０は、後幕駆動レバー４５０がチャージされた状態を磁力により保持するラッチ部材を形成する。

本体ＣＰＵ３２２は、フォトインタラプタ４７０のカウントに基づいて上記のような状態が検出されると、モータ４２１の回転を停止して、シャッタユニット４００がチャージされた状態を保つ。カメラボディ３００においては、クイックリターンミラーのミラーアップが完了するまでに、上記のようにシャッタユニット４００がチャージされる。

なお、図７に示したチャージされた状態において、先幕駆動レバー４３０に作用する捩じりばね４３６の付勢力は、幅広カム４２９に対して径方向にコロ４３４を押し付ける。よって、従動ギア４２７の回転を特に制動することなく、幅広カム４２９は、先幕駆動レバー４３０がチャージされた状態を維持できる。

しかしながら、外部から衝撃、振動等が伝わった場合に、コロ４３４が幅広カム４２９の外周からはずれて、捩じりばね４３６の付勢力により先幕駆動レバー４３０が回転してしまうことがあり得る。そこで、幅広カム４２９の外周の終端から離れた位置において、幅広カム４２９がコロ４３４を支持してもよい。

ただし、コロ４３４を支持する位置が、幅広カム４２９の外周の終端から離れ過ぎると、後述する先幕４４０のレリーズにタイムラグが生じる。そこで、コロ４３４を支持する位置を外周の終端から離す代わりに、図８に示すように、幅広カム４２９においてコロ４３４を支持する位置に凹部４３９を設けて、コロ４３４の脱落を防止してもよい。

図９は、シャッタユニット４００の正面図である。図９は、図７に示した状態から、従動ギア４２７が更に回転した状態を示す。従動ギア４２７が回転したことにより、先幕駆動レバー４３０のコロ４３４は、幅広カム４２９の外周による支持を失う。これにより、先幕駆動レバー４３０は、図中に矢印Ｃにより示すように、捩じりばね４３６の付勢力に従って、図中時計回りに回転する。

先幕駆動レバー４３０が回転すると、駆動ピン４３５および駆動アーム４３１を介してシャッタ羽根４４１、４４２、４４３、４４４が順次移動し、先幕４４０が画枠４１２の下側に畳まれるので画枠４１２が開放される。このとき、電磁石４８０への通電が継続されているので、後幕４６０は、依然として画枠４１２の上方に畳まれている。

また、既に説明した通り、シャッタユニット４００がチャージされる間にクイックリターンミラーのミラーアップは完了している。よって、先幕４４０が画枠４１２を開放することにより、カメラボディ３００においては、撮像素子３７０が露光される。

なお、幅広カム４２９が先幕駆動レバー４３０のコロ４３４の変位を妨げない位置まで回転すると、本体ＣＰＵ３２２は、モータ４２１の回転を停止する。これにより、幅狭カム４２８および幅広カム４２９のいずれもが、コロ４３４、４５４から離れた状態で、従動ギア４２７は回転を停止する。

図１０は、シャッタユニット４００の駆動状態を示す模式図である。図１０は、図９に示した状態に続く状態を示す。カメラボディ３００において本体ＣＰＵ３２２は、先幕４４０が開き始めてから予め算出されている露光時間が経過すると、電磁石４８０に対する通電を遮断する。これにより、後幕駆動レバー４５０に対する係止が解かれ、後幕駆動レバー４５０は、矢印Ｄにより示すように、捩じりばね４５６の付勢力に従って図中時計回りに回転する。

後幕駆動レバー４５０が回転すると、駆動ピン４５５および駆動アーム４５１を介してシャッタ羽根４６１、４６２、４６３、４６４が順次移動し、後幕４６０が展開して画枠４１２を閉鎖する。こうして、撮像素子３７０の露光は完了する。また、シャッタユニット４００は、図２に示した待機状態と同じ状態になる。

図１１は、シャッタユニット４００における先幕４４０および後幕４６０の動作タイミングを示す図である。図１１の上段には、シャッタユニット４００における先幕４４０の下端および後幕４６０の上端の位置が示される。図１１の中段には、ロータリスケール４２４をカウントするフォトインタラプタ４７０が出力するパルス波形が示される。図１１の下段には、電磁石４８０をリセットして後幕駆動レバー４５０の係止を開放するリセットパルスのタイミングが示される。

カメラボディ３００においてレリーズボタンが押し下げられると、クイックリターンミラーのミラーアップが完了した後、シャッタユニット４００の動作が開始される。先幕４４０および後幕４６０がチャージされた状態でシャッタユニット４００が起動した場合、回転を開始してから先幕４４０が走行を開始するまでの、従動ギア４２７の回転量は予め定められている。

先幕４４０がリリースされるまでの回転量は、例えば３０°であり、図示の例では、フォトインタラプタ４７０により５パルスがカウントされた時点で先幕４４０が走行を開始する。これにより、撮像素子３７０の露光が開始される。

次いで、カメラボディ３００の本体ＣＰＵ３２２は、タイミングＰＳから撮像素子３７０の露光時間の計測を開始し、予め算出されていた露光時間Ｔ１が経過した時点で、電磁石４８０のリセットパルスを発生させる。これにより、後幕駆動レバー４５０の係止が電磁石４８０から開放されて後幕４６０が走行を開始する。よって、画枠４１２が後幕４６０により閉鎖され、撮像素子３７０の露光が終了する。

このように、シャッタユニット４００は、先幕４４０をチャージする幅広カム４２９により、チャージされた先幕４４０を係止することにより、単一の電磁石４８０により露光時間を制御する。これにより、先幕４４０を係止する電磁石を省き、シャッタユニット４００の部品点数を削減すると共に小型化している。

なお、シャッタユニット４００は、扇状の幅広カム４２９により先幕４４０をチャージし、且つ係止した。しかしながら、シャッタユニット４００をチャージする機構を、先幕４４０の係止にも利用できれば、クランク、リンク等の他の構造も選ぶことができる。

図１２は、他のシャッタユニット４０１の正面図である。シャッタユニット４０１は、次に説明する部分を除くと、シャッタユニット４００と同じ構造を有する。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

シャッタユニット４０１は、先幕駆動レバー４３０が磁性体片４３８を有すると共に、通電された場合に磁性体片４３８を吸着して先幕駆動レバー４３０を係止する電磁石４８０が先幕駆動レバー４３０側に配されている点で、シャッタユニット４００と異なる構造を有する。

また、磁性体片４３８および電磁石４８０が先幕駆動レバー４３０側に配されたことにより、シャッタユニット４０１においては、先幕駆動レバー４３０が幅狭カム４２８によりチャージされ、後幕駆動レバー４５０が、幅広カム４２９によりチャージされ、且つ、チャージされた状態を維持される点が、シャッタユニット４００と異なる。更に、シャッタユニット４０１においては、従動ギア４２７において、幅狭カム４２８および幅広カム４２９の位相が、シャッタユニット４００とは異なっている。

上記のような構造を有するシャッタユニット４０１においては、まず、幅狭カム４２８により先幕駆動レバー４３０が回転されることにより、先幕４４０がチャージされる。チャージされた先幕４４０は、電磁石４８０に通電して磁性体片４３８を吸着することにより、チャージされた状態を維持される。

次いで、シャッタユニット４０１においては、幅広カム４２９により後幕駆動レバー４５０が回転されることにより、後幕４６０がチャージされる。チャージされた後幕４６０は、幅広カム４２９の外周により後幕駆動レバー４５０のコロ４５４を支持することにより、チャージされた状態が維持される。

更に、シャッタユニット４０１においては、電磁石４８０の通電を遮断することにより、先幕４４０の走行が開始され、次いで、幅広カム４２９の回転により、後幕駆動レバー４５０の係止が解除される。このように動作するシャッタユニット４０１においても、個別のタイミングで走行する先幕４４０および後幕４６０は、幅狭カム４２８および幅広カム４２９を共通に駆動する従動ギア４２７と、単一の電磁石４８０によりチャージされ、且つ、走行のタイミングを制御される。

図１３は、シャッタユニット４０１における先幕４４０および後幕４６０の動作タイミングを示す図である。図１３の上段には、シャッタユニット４０１における先幕４４０の下端および後幕４６０の上端の位置が示される。図１３の中段には、ロータリスケール４２４をカウントするフォトインタラプタ４７０が出力するパルス波形が示される。図１３の下段には、電磁石４８０をリセットするリセットパルスのタイミングが示される。

シャッタユニット４０１において、本体ＣＰＵ３２２は、電磁石４８０への通電を遮断することにより先幕４４０の走行を瞬時に開始させることができる。これに対して、幅広カム４２９によりチャージされた状態を維持している後幕４６０は、予め定められた回転量まで幅広カム４２９を回転させないと走行が開始されない。

そこで、本体ＣＰＵ３２２は、幅広カム４２９が回転を開始したタイミングからフォトインタラプタ４７０によるパルスのカウントを開始して後幕４６０が走行を開始するタイミングを予測し、予測したタイミングＴ２を基準にして先幕４４０に走行を開始させるタイミングを決定する。これにより、本体ＣＰＵ３２２は、算出された様々な露光時間Ｔ１に対応して撮像素子３７０を露光できる。

即ち、本体ＣＰＵ３２２は、タイミングＴ０に回転を開始した幅広カム４２９により後幕４６０が走行を開始するタイミングＴ２を予測し、予測したタイミングＴ２に対して予め算出された露光時間Ｔ１が得られるように、電磁石４８０のリセットパルスを発生するタイミングＰＳを決定して、シャッタユニット４０１を制御する。よって、シャッタユニット４０１においては、後幕４６０を開放するタイミングにより早い駆動開始タイミングに、幅広カム４２９の駆動を開始する。

このように、シャッタユニット４０１は、後幕４６０をチャージする幅広カム４２９により、チャージされた後幕４６０を係止することにより、単一の電磁石４８０により露光時間を制御する。これにより、後幕４６０を係止する電磁石を省き、シャッタユニット４０１の部品点数を削減すると共に小型化している。

図１４は、シャッタユニット４０２の正面図である。シャッタユニット４０２は、次に説明する部分を除くと、シャッタユニット４０１と同じ構造を有する。よって、共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

シャッタユニット４０２は、撮像素子３７０を電気的にリセットする電子シャッタを設ける代わりに、先幕駆動レバー４３０、先幕４４０および電磁石４８０を備えていない点において、シャッタユニット４０１と異なる。また、このために、幅狭カム４２８も有していない点でも、シャッタユニット４０１と異なる。

上記のような構造を有するシャッタユニット４０２においては、幅広カム４２９により後幕駆動レバー４５０が回転されることにより、後幕４６０がチャージされる。チャージされた後幕４６０は、幅広カム４２９の外周により後幕駆動レバー４５０のコロ４５４を支持することにより、チャージされた状態が維持される。更に、シャッタユニット４０２においては、幅広カム４２９の回転により、後幕駆動レバー４５０の係止が解除される。

図１５は、シャッタユニット４０２における後幕４６０の動作タイミングを示す図である。図１５の上段には、先幕４４０に変わる電子シャッタのリセットタイミングと、後幕４６０の上端の位置とが示される。図１５の中段には、ロータリスケール４２４をカウントするフォトインタラプタ４７０が出力するパルス波形が示される。図１５の下段には、撮像素子３７０をリセットするリセットパルスのタイミングが示される。

シャッタユニット４０１において、先幕４４０は、撮像素子３７０にリセットパルスを入力することにより動作する電子シャッタにより代替される。電子シャッタは、リッセトパルスが発生したタイミングから、撮像素子３７０の画素を順次初期化する。これに対して、幅広カム４２９によりチャージされた状態を維持している後幕４６０は、予め定められた回転量まで幅広カム４２９を回転させないと走行が開始されない。

そこで、本体ＣＰＵ３２２は、幅広カム４２９が回転を開始したタイミングからフォトインタラプタ４７０によるパルスのカウントを開始して後幕４６０が走行を開始するタイミングを予測し、予測したタイミングＴ２を基準にして電子シャッタに撮像素子３７０の初期化を開始させるタイミングを決定する。これにより、本体ＣＰＵ３２２は、算出された様々な露光時間Ｔ１に対応して撮像素子３７０を露光できる。

即ち、本体ＣＰＵ３２２は、タイミングＴ０に回転を開始した幅広カム４２９により後幕４６０が走行を開始するタイミングＴ２を予測し、予測したタイミングＴ２を基準として、予め算出された露光時間Ｔ１が得られるように、撮像素子３７０のリセットパルスを発生するタイミングＰＳを決定して、シャッタユニット４０２を制御する。このように、シャッタユニット４０２においては、後幕４６０を開放するタイミングにより早い駆動開始タイミングに、幅広カム４２９の駆動を開始する。

このように、シャッタユニット４０２は、後幕４６０をチャージする幅広カム４２９により、チャージされた後幕４６０を係止することにより、単一の電磁石４８０により露光時間を制御する。これにより、後幕４６０を係止する電磁石を省き、シャッタユニット４０２の部品点数を削減すると共に小型化している。

更に、後幕４６０を幅広カム４２９によりチャージし、且つ、係止する構造においては、駆動部４２０でモータ４２１が起動する場合に不可避にタイムラグが生じる。よって、幅広カム４２９のカムプロファイル等を勘案して、幅広カム４２９の駆動開始タイミングを決定してもよい。このために、露光時間が非常に短い場合等は、クイックリターンミラーのミラーアップが完了する前に、後幕４６０を開放する幅広カム４２９の駆動を開始してもよい。

ここまで、一眼レフカメラ１００のシャッタユニット４００、４０１、４０２について説明した。しかしながら、クイックリターンミラーを備えていないノンレフレックスカメラ、レンジファインダカメラ、レンズ固定式カメラ等におけるフォーカルプレンシャッタユニットにも上記の構造を適用できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００ 一眼レフカメラ、２００ レンズユニット、２１０ 固定筒、２２０、２３０、２４０ レンズ、２５０ 鏡筒ＣＰＵ、２６０ レンズ側マウント、３００ カメラボディ、３１０ 筐体、３２０ 主基板、３２２ 本体ＣＰＵ、３２４ 画像処理部、３３０ 背面表示部、３４０ ファインダ、３４２ ファインダ光学系、３４４ ペンタプリズム、３４６ フォーカシングスクリーン、３５０ 測光センサ、３６０ ボディ側マウント、３７０ 撮像素子、３７２ 光学フィルタ、３８０ ミラーユニット、３８１ メインミラー保持枠、３８２ メインミラー、３８３ メインミラー回転軸、３８４ 位置決めピン、３８５ サブミラー保持枠、３８６ サブミラー、３８７ サブミラー回転軸、３８８ 緩衝部材、３９０ 合焦光学系、３９２ 合焦位置センサ、４００ シャッタユニット、４００、４０１、４０２ シャッタユニット、４１０ メインフレーム、４１２ 画枠、４１４ サブフレーム、４１８、４１９ ストッパ、４２０ 駆動部、４２１ モータ、４２２ ピニオンギア、４２３、４２５、４２６ 減速ギア、４２４ ロータリスケール、４２７ 従動ギア、４２８ 幅狭カム、４２９ 幅広カム、４３０ 先幕駆動レバー、４３１、４５１ 駆動アーム、４３２、４５２ 回転軸、４３４、４５４ コロ、４３５、４５５ 駆動ピン、４３６、４５６ 捩じりばね、４３７、４５７ ばね受け、４３８、４５８ 磁性体片、４３９ 凹部、４４０ 先幕、４４１、４４２、４４３、４４４、４６１、４６２、４６３、４６４ シャッタ羽根、４５０ 後幕駆動レバー、４６０ 後幕、４７０ フォトインタラプタ、４８０ 電磁石

Claims (12)

1. 基板に設けた開口を開閉する第１シャッタ幕を駆動する第１駆動レバーと、
   前記開口を開閉する第２シャッタ幕を駆動する第２駆動レバーと、
   前記第１駆動レバーに接触して前記第１駆動レバーを駆動する第１のカムと、前記第２駆動レバーに接触して前記第２駆動レバーを駆動する、前記第１のカムが前記第１駆動レバーに接触する長さよりも前記第２駆動レバーに接触する長さが短い第２のカムとを備え、前記第２のカムが前記第２駆動レバーを駆動した後に前記第２駆動レバーから離れても、前記第１のカムにより前記第１駆動レバーが駆動された状態を保持する駆動部と、
   前記駆動部が駆動した前記第２駆動レバーが駆動された状態を保持した後、前記第２駆動レバーの保持を解除する保持部と
   を備えるシャッタユニット。
2. 請求項１に記載のシャッタユニットであって、
   前記保持部は、前記第２駆動レバーが駆動された状態を電磁石の磁力により保持するシャッタユニット。
3. 請求項１または２に記載のシャッタユニットであって、
   前記第１駆動レバーの保持が解除された後に前記第１駆動レバーを前記駆動された方向と反対の方向へ駆動する第１ばねと、
   前記第２駆動レバーの保持が解除された後に前記第２駆動レバーを前記反対の方向へ駆動する第２ばねとを備える
   シャッタユニット。
4. 請求項３に記載のシャッタユニットであって、
   前記保持部は、前記駆動部が前記第１駆動レバーの保持を解除した第１タイミングと異なる第２タイミングに前記第２駆動レバーの保持を解除するシャッタユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のシャッタユニットであって、
   第１タイミングよりも早い第２タイミングに前記駆動部を駆動し始め、前記第１タイミングに前記第１駆動レバーの保持を解放する制御部を更に備えるシャッタユニット。
6. 請求項５に記載のシャッタユニットであって、
   前記保持部は、前記駆動部が前記第１駆動レバーの保持を解放する前記第１タイミングを予測して、前記第１タイミングまでに外部から指定された露光時間が得られるように決定された第３タイミングに前記第２駆動レバーを解放するシャッタユニット。
7. 請求項６に記載のシャッタユニットであって、
   前記第２タイミングを前記第３タイミングよりも時間的に早くして、前記第３タイミングに前記第２駆動レバーを解放するシャッタユニット。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のシャッタユニットであって、
   前記第１のカムは、前記第２駆動レバーが駆動された状態を保持する場合に、前記駆動レバーの一部が入り込む凹部を有するシャッタユニット。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のシャッタユニットを備えた撮像装置。
10. 基板に設けた開口を開閉するシャッタ幕を駆動する駆動レバーと、
    前記駆動レバーを前記開口に対して第１方向へ駆動し、前記駆動レバーが前記第１方向へ駆動された状態を保持した後に、前記駆動レバーの保持を解除する駆動部と、
    外部から指定された第１タイミングよりも早い第２タイミングに前記駆動部を駆動し始め、前記第１タイミングに前記駆動レバーの保持を解除する制御部と
    を備えるシャッタユニットと、
    被写体光束の光路中に進入した第１位置と前記光路から退避した第２位置との間で移動するミラーとを備え、
    前記制御部は、前記第２タイミングを、前記ミラーの前記第２位置への移動が完了するタイミングよりも先にし、前記第１タイミングを、前記ミラーの第２位置への移動が完了するタイミングの後にする撮像装置。
11. 請求項１０に記載の撮像装置であって、
    前記駆動部は、前記駆動レバーを駆動する駆動カムを有し、
    前記制御部は、前記駆動カムのカムプロファイルに基づいて前記第２タイミングを決定する撮像装置。
12. 請求項１０または１１に記載の撮像装置であって、
    撮像素子を電気的にリセットする電子シャッタを備える撮像装置。

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