JP6693753B2 - 羽根駆動装置、フォーカルプレンシャッタ、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、カメラなどの撮像装置に採用されるフォーカルプレンシャッタにおける羽根駆動装置などに関する。

従来から、撮影に際して、一組または複数組の羽根群を駆動して露光用の開口部（画枠）を開閉して感光面に露光を行う、カメラ用のフォーカルプレンシャッタが知られている。フォーカルプレンシャッタの羽根駆動装置には複数の方式があるが、例えば扁平モータを利用した構成の羽根駆動装置がある。特許文献１には、このようなモータを電磁駆動源として用いた羽根駆動装置が開示されている。このようなフォーカルプレンシャッタでは、シャッタースピードを高速化しつつ、羽根群の走行完了時のバウンドを抑制する構成が求められている。

特開２００２−４０５１３号公報

上記のような、扁平モータを利用した従来のフォーカルプレンシャッタ用の羽根駆動装置では、マグネットの回転角度により羽根群に与えられる駆動トルクが変化するが、扁平モータの性質上、初動時には保持力（ディテントトルク）が最大となっているため、初動時に駆動トルクが最大になることはない。一方で、シャッタースピードの高速化のためには初動時に大きなトルクを発生させることが重要である。初動時のトルクを大きくするためには、マグネットの着磁角度を、行きと帰りと（順方向への回動と逆方向への回動と）で変化させる構成も考えられる。ところが、このような構成では行きと帰りとで駆動トルクが異なるため、シャッタースピードの高速化と高速連写を実現することが困難となる。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
地板に形成された開口部（２ａ、２ｂ）の開閉動作を行う羽根群（３）を駆動する羽根駆動装置であって、
通電により前記羽根群に対して駆動力を与え、非通電時には前記羽根群を所定位置に保持する保持力を与える電磁駆動源（ロータ１５、ヨーク１６、コイル１７、及び駆動レバー１２）と、
弾性体（ばね１３）により付勢された補助レバー（第１補助レバー１４ａ、及び第２補助レバー１４ｂ）であって、前記羽根群の動作開始位置近傍では前記羽根群に補助駆動力を与え、前記羽根群の動作終端位置近傍では前記羽根群に補助制動力を与える補助レバーと、を備える
羽根駆動装置である。

上記構成の羽根駆動装置によれば、弾性体（ばね１３）の作用により、羽根群の初動時には駆動力を補助しつつ、羽根群の走行完了間際では制動力を与えることが可能となる。これにより、羽根群の初動をスムーズにしてシャッタースピードを高速化させつつ、羽根群の走行完了時のバウンドを抑制して羽根群の破損や露光不具合を防止することが可能となる。

上記羽根駆動装置において、好ましくは、
前記弾性体が、前記羽根群に補助駆動力を与える第１アームと、前記羽根群に補助制動力を与える第２アームとを有するねじりコイルばねである。

上記構成の羽根駆動装置によれば、羽根駆動装置において羽根群の初動時に駆動力を補助し、走行完了間際に制動力を与える機構を単純なねじりコイルばねで実現することが可能となる。これにより、簡易かつ低コストの構成で、シャッタースピードを高速化しつつ、羽根群の走行完了時のバウンドを防止する羽根駆動装置を構成することが可能となる。

また、本発明の別の手段は、
上記の羽根駆動装置と、
開口部が形成された地板と、
前記開口部の開閉状態を切り替える羽根群と、
を備えるフォーカルプレンシャッタである。

上記構成のフォーカルプレンシャッタによれば、簡易かつ低コストに、シャッタースピードを高速化しつつ、羽根群の走行完了時のバウンドを抑制可能なフォーカルプレンシャッタ等を構成することなどが可能となる。

また、本発明の別の手段は、上記のフォーカルプレンシャッタを備える撮像装置である。

上記構成の撮像装置によれば、電磁駆動により動作するフォーカルプレンシャッタを備える構成において、シャッタースピードを高速化しつつ、高品質かつ耐久性の高い構成とすることなどが可能となる。

フォーカルプレンシャッタの分解斜視図。 フォーカルプレンシャッタの平面図。 第１状態（走行待機状態）の羽根駆動装置の平面図。 第２状態（補助レバー付勢完了位置）の羽根駆動装置の平面図。 第３状態（制動開始位置）の羽根駆動装置の平面図。 第４状態（羽根群走行完了状態）の羽根駆動装置の平面図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

＜１．実施形態＞
本実施形態のカメラなどの撮像装置に適用されるフォーカルプレンシャッタは、羽根群を駆動する駆動レバーに対して初動時に補助駆動力を与えつつ、走行完了時に補助制動力を与えるねじりコイルばねを備える構成としている点に特徴のひとつがある。以下、本実施形態のフォーカルプレンシャッタについて、図を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本実施形態のフォーカルプレンシャッタの分解斜視図である。図２は、本実施形態のフォーカルプレンシャッタの平面図である。以下の説明では、まずフォーカルプレンシャッタの全体構成について説明し、その後、本実施形態の特徴部分である羽根駆動装置（本発明の羽根駆動機構）について説明していく。

図１及び図２に示されるように、本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、地板１ａ及び１ｂ、開口部２ａ及び２ｂ、羽根群３、アーム４ａ及び４ｂ、並びに羽根駆動装置５を含んで構成される。

＜地板１ａ、１ｂ＞
地板１ａ及び１ｂは、フォーカルプレンシャッタの基板部分であって、それぞれに開口部２ａ及び２ｂが形成されている。これらの開口部２ａおよび２ｂは、地板１ａ及び１ｂが連結されて結合された状態で互いに平面視で重なり合う位置に形成されており、開口部２ａ及び２ｂによりフォーカルプレンシャッタの画枠が形成される。この開口部２ａ及び２ｂの重なり合いにより形成された開口部を指して開口部２と呼ぶことがある。開口部２は、羽根群３の状態によってその開閉状態が変化する。地板１ａと１ｂとは、羽根室となる所定の空間（隙間）を介して配置される。この羽根室には、複数の羽根を有する羽根群３が配置される。地板１ａ上には羽根駆動装置５が搭載される。地板１ａに対して、地板１ｂは補助地板と呼ばれることがある。

＜羽根群３＞
羽根群３は、複数枚（例えば４枚）の羽根の集合であって、開口部を開閉する羽根群として機能する。この羽根群３は、幕と呼ばれることもある。羽根群３は、羽根駆動装置５によって駆動されることで動作して、開口部２の開閉状態を変化させる。これにより、開口部２の先に配置された撮像素子に対して露光が行われる。なお、本実施形態では、一組の羽根群を備える単幕構成のフォーカルプレンシャッタの構成となっているが、本実施形態のフォーカルプレンシャッタは、先羽根群及び後羽根群の２組の羽根群を備える構成のフォーカルプレンシャッタにも応用可能である。

＜アーム４ａ、４ｂ＞
アーム４ａ及び４ｂは、羽根駆動装置５と羽根群３との双方に連結されて配置され、羽根駆動装置５により与えられた駆動力を羽根群３に伝達することで羽根群３を駆動するよう構成される。アーム４ａ及び４ｂは、羽根駆動装置５の駆動レバー１２が回動することで動作する。

＜羽根駆動装置５＞
次に、本発明の特徴部分である羽根駆動装置５について説明する。図１及び図２に示されるように、羽根駆動装置５は、孔１１、駆動レバー１２、ばね１３、第１補助レバー１４ａ、第２補助レバー１４ｂ、ロータ１５、ヨーク１６、及びコイル１７を含んで構成される。図３〜図６は、本実施形態のフォーカルプレンシャッタにおける羽根駆動装置５の各動作状態を示す図である。羽根駆動装置５は、動作時には図３−図４−図５−図６の順にその状態が変化する。図３は、フォーカルプレンシャッタにおける羽根群３が走行動作をする前の、走行待機状態における羽根駆動装置５の状態を示す図である。図４は、フォーカルプレンシャッタにおける羽根群３が走行を開始した後、補助駆動力の付加が終了した時の状態における羽根駆動装置５の状態を示す図である。図５は、フォーカルプレンシャッタにおける羽根群３が走行した後、補助制動力の付加が開始した時の状態における羽根駆動装置５の状態を示す図である。図６は、フォーカルプレンシャッタにおける羽根群３が走行を完了した状態における羽根駆動装置５の状態を示す図である。なお、羽根駆動装置５以外のアーム４ａ及び４ｂ、並びに羽根群３などは、一般的なフォーカルプレンシャッタと同様の動作をするため、ここではその説明を省略する。

また、図３〜図６に示されるように、羽根駆動装置５は、孔１１、駆動レバー１２、ばね１３、第１補助レバー１４ａ、第２補助レバー１４ｂ、ロータ１５、ヨーク１６、及びコイル１７に加え、軸１８、ストッパ１９ａ及び１９ｂなどを含んで構成される。

コイル１７は、ボビンに巻回された導線により構成され、通電可能となっている。ヨーク１６は２つの腕を有してＵ字状（コの字状）に形成されており、その一方の腕がコイル１７の中空部分に挿入されるよう組み立てられる。コイル１７に対して通電が行われるとヨーク１６が励磁されて電磁石となる。また、コイル１７の２つの腕の先端部は、ロータ１５を両側から覆うようになっている。ロータ１５は、少なくともヨーク１６と対向する位置が永久磁石になっており、ヨーク１６の着磁状態によって回動するよう構成される。ロータ１５には、駆動レバー１２と対向する位置に歯車１５ａが形成されている。歯車１５ａは、ロータ１５から突出したレバー１５ｂの側面に形成されている。駆動レバー１２には、この歯車１５ａと噛み合うように形成された歯車１２ａが形成されている。ロータ１５が回動すると、歯車１５ａと歯車１２ａとが互いに噛み合うことで駆動レバー１２が回動する。駆動レバー１２は駆動アーム１２ｂを備えており、その先端部は地板１ａに形成された孔１１に挿入される。駆動アーム１２ｂの先端部はアーム４ａ及び４ｂに連結される。駆動レバー１２が回動するとアーム４ａ及び４ｂが移動し、これによって羽根群３が駆動される。

＜ばね１３＞
駆動レバー１２の近傍に配置された軸１８には、ばね１３の胴部（巻回部）が固定されている。ばね１３はねじりコイルばねであって、軸１８に固定された胴部と、第１アーム１３ａ及び第２アーム１３ｂを有する構成となっている。第１アーム１３ａは、第１補助レバー１４ａに対して反時計回り方向の付勢力を与える。第２アーム１３ｂは、第２補助レバー１４ｂに対して時計回り方向の付勢力を与える。なお、これらの時計回りまたは反時計回りの方向は、図３〜図６に示される平面視における方向を指しており、以下も同様である。

＜第１補助レバー１４ａ＞
第１補助レバー１４ａは、一端が軸１８に固定され、他端には、ばね１３の第１アーム１３ａにより反時計回り方向に付勢力が与えられている。第１補助レバー１４ａは、ストッパ１９ａにより反時計回り方向への移動が規制される。第１補助レバー１４ａは、羽根群３の走行待機状態では（図３参照）、駆動レバー１２との接点から与えられる保持力Ａ（ディテントトルク）と、第１アーム１３ａから与えられる付勢力Ｂとがバランスした状態で固定されている。

＜第２補助レバー１４ｂ＞
第２補助レバー１４ｂは、第１補助レバー１４ａと同軸の軸１８に一端が固定され、他端には、ばね１３の第２アーム１３ｂにより時計回り方向に付勢力が与えられている。第２補助レバー１４ｂは、ストッパ１９ｂにより時計回り方向への移動が規制される。第２補助レバー１４ｂは、羽根群３の走行完了状態では（図６参照）、駆動レバー１２との接点から与えられる力Ｄと、第２アーム１３ｂから与えられる付勢力Ｅとがバランスした状態で固定されている。

＜羽根駆動装置５の動作＞
次に、本実施形態の羽根駆動装置５の動作について説明する。

まず、図３の羽根走行前の待機状態から、羽根群を走行させる動作について説明する。図３の走行待機状態では、開口部２（画枠）は開放状態になっており、この状態から羽根群３を走行させて、羽根群３により開口部２を遮蔽状態（閉じた状態）にする（図６の状態）。

図３の走行待機状態では、駆動レバー１２には矢印Ａ方向への保持力（ディテントトルク）が与えられており、この保持力Ａによって第１補助レバー１４ａを時計回り方向に押している。一方で、ばね１３の第１アーム１３ａは、矢印Ｂ方向の付勢力により第１アーム１３ａを反時計回り方向に押している。図３の状態では保持力Ａと付勢力Ｂとがバランスしており、これによって駆動レバー１２が固定されている。

ここでユーザによりレリーズが行われると、コイル１７に対して通電され、これによりヨーク１６が励磁される。ヨーク１６が励磁されると、ヨーク１６に発生した磁力とロータ１５の磁力との間で発生した吸着力及び反発力によってロータ１５が回動する。ロータ１５が回動すると、歯車１５ａが回動し、歯車１５ａに噛み合う駆動レバー１２の歯車１２ａが反時計回り方向に回動する。これにより、駆動レバー１２が反時計回りに回動を開始する。駆動レバー１２が回動すると、羽根群３が移動する。このとき、駆動レバー１２には、ロータ１５の歯車１５ａから与えられる力と、ばね１３の第１アーム１３ａから与えられる付勢力Ｂとによって移動していく。このように、ばね１３からの付勢力が駆動レバー１２に与えられることで、羽根群３の初動時のトルクを高めて、羽根群３の初動時の加速度を高めることができる。

さらに駆動レバー１２が回動すると、ストッパ１９ａに第１補助レバー１４ａの一端が当接し、第１補助レバー１４ａのさらなる回動が規制される。図４は、このときの状態を示している。第１補助レバー１４ａの回動が規制されると、第１補助レバー１４ａから駆動レバー１２に対して与えられる付勢力がなくなり、駆動レバー１２はロータ１５の歯車１５ａから与えられる力のみによって回動する。

さらに駆動レバー１２が回動すると、駆動レバー１２が第２補助レバー１４ｂに当接して押し始める。図５は、このときの状態を示している。駆動レバー１２が第２補助レバー１４ｂと当接すると、駆動レバー１２は、ばね１３の第２アーム１３ａから第２補助レバー１４ｂに対して与えられる付勢力Ｅによって制動力が与えられる。これにより、駆動レバー１２にはブレーキがかけられた状態となり、羽根群３の移動速度が低下する。このように、羽根群３に対して制動力が与えられることにより、羽根群３の走行終端位置近傍での速度が低下し、羽根群３が動作終端位置に達した時にバウンドが発生することを防止している。

さらに駆動レバー１２が回動すると、駆動レバー１２から第２補助レバー１４ｂに対して与えられる力Ｄと、ばね１３の第２アーム１３ｂから第２補助レバー１４ｂに対して与えられる付勢力Ｅとがバランスし、これによって駆動レバー１２の回動が停止する。これに伴い、羽根群３の動作も停止する。

すなわち、上記の動作では、図３の状態から図４の状態までの間では、第１補助レバー１４ａからの付勢力により、駆動レバー１２の動作に補助力が与えられる。また、図５の状態から図６の状態までの間では、第２補助レバー１４ｂからの付勢力により、駆動レバー１２の動作に制動力が与えられる。これにより、羽根群３の初動をスムーズにしてシャッタースピードを高速化させつつ、羽根群３の走行完了時のバウンドを抑制して羽根群の破損や露光不具合を防止することが可能となる。

また、羽根群３を逆方向に移動させる場合には、上記の動作とは逆の動作となる。この場合には、図６の羽根群の走行完了状態から、図５、図４の状態を経て、図３の羽根群の走行待機状態へと変化する。このとき、図６の状態から図５の状態までの間では、第２補助レバー１４ｂからの付勢力により駆動レバー１２の動作に補助力が与えられ、図４の状態から図３の状態までの間では、第１の駆動アーム１４ａからの付勢力により駆動レバー１２の動作に制動力が与えられる。このように、羽根群３を逆方向に移動させるときにも露光を行うことが可能である。羽根群３が順方向に移動するとき、及び逆方向に移動するときの双方で露光を行うことで、高速連写が可能となる。

このような本実施形態のフォーカルプレンシャッタの羽根駆動装置によれば、１つのばね１３によって、羽根群３の動作開始時の初速を上げるとともに、羽根群３の走行完了時の制動力を発生させることができる。これによって、従来構成よりも羽根群の初動時の応答性を良くし、シャッタースピードを高速化させることができる。さらに、羽根群を同等の速度で往復動作させることが可能となり、高速連写が可能となる。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、同様の技術思想に基づいて当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

上記実施形態では、１つのねじりコイルばね１３を利用して、駆動レバー１２の初動時の加速、及び動作完了位置近傍での制動を行ったが、これは別部材に置き換えることも可能である。例えば、ねじりコイルばねに代えて、Ｖ字状の板バネなどを用いる構成も考えられる。

また、上記実施形態の羽根駆動装置は、羽根群が一組の構成のみでなく、先羽根群と後羽根群とを備える構成のフォーカルプレンシャッタの羽根駆動装置としても適用可能である。この場合、先羽根群と後羽根群のそれぞれの駆動機構に対して、上記羽根駆動装置の構成を適用する。

本発明の羽根駆動装置は、例えばフォーカルプレンシャッタなどに好適に適用される。このフォーカルプレンシャッタによれば、簡易かつ低コストに、シャッタースピードを高速化しつつ、羽根群の走行完了時のバウンドを抑制可能なフォーカルプレンシャッタ等を構成することなどが可能となる。

さらに、上記のフォーカルプレンシャッタは、たとえばカメラ等の撮像装置に適用されてもよい。この撮像装置によれば、電磁駆動により動作するフォーカルプレンシャッタを備える構成において、シャッタースピードを高速化しつつ、高品質かつ耐久性の高い構成とすることなどが可能となる。

１ａ、１ｂ…地板
２、２ａ、２ｂ開口部
３…羽根群
４ａ、４ｂ…アーム
５…羽根駆動装置
１１…孔
１２…駆動レバー
１２ａ…歯車
１２ｂ…駆動アーム
１３ａ…第１アーム
１３ｂ…第２アーム
１４ａ…第１補助レバー
１４ｂ…第２補助レバー
１５…ロータ
１５ａ…歯車
１５ｂ…レバー
１６…ヨーク
１７…コイル
１８…軸
１９ａ、１９ｂ…ストッパ

Claims (3)

1. 地板に形成された開口部の開閉動作を行う羽根群を駆動する羽根駆動装置であって、
   前記羽根群と連結され、前記地板に対して回動可能に配置される駆動レバーと、
   通電により前記駆動レバーに対して駆動力を与え、非通電時には前記駆動レバーを所定位置に保持する保持力を与える電磁駆動源と、
   前記羽根群に補助駆動力を与える第１アームと、前記羽根群に補助制動力を与える第２アームと、前記駆動レバーの回動中心と異なる位置において前記地板に立設された軸に固定される胴部と、を有するねじりコイルばねと、
   前記第１アームにより付勢され、前記軸を回動中心とし、前記駆動レバーの動作開始後に、前記地板に形成された第１ストッパと当接するまでの所定角度範囲で前記駆動レバーに補助駆動力を与える第１補助レバーと、
   前記第２アームにより付勢され、前記軸を回動中心とし、前記駆動レバーの動作終端前に、前記地板に形成された第２ストッパと当接した状態からの所定角度範囲で前記駆動レバーに補助制動力を与える第２補助レバーと、を備える、
   羽根駆動装置。
2. 請求項１に記載の羽根駆動装置と、
   開口部が形成された地板と、
   前記開口部の開閉状態を切り替える羽根群と、を備える、
   フォーカルプレンシャッタ。
3. 請求項２に記載のフォーカルプレンシャッタを備える撮像装置。

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