JPH0516013B2

JPH0516013B2 -

Info

Publication number: JPH0516013B2
Application number: JP57173065A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Kato; Atsushi Sano; Takashi Matsubara; Yoshikazu Nagai
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1982-10-01
Filing date: 1982-10-01
Publication date: 1993-03-03
Also published as: JPS5961827A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、カメラの縦走りフオーカルプレンシ
ヤツタのように高速で走行することが要求される
遮光羽根の改良に関するものである。

従来、遮光羽根がほぼ直線運動する縦走りフオ
ーカルプレンシヤツタに使用される遮光羽根は撮
影画面各部における露光の同時性を確保するため
に、高速で運動することが要求されていた。その
ためには第一の方法として作動力量を増大させる
ことが考えられるが、この場合は、その力量を蓄
えるために巻上トルクを増大させることになり、
手動巻上の場合は操作者に不快感を与え、電動巻
上の場合はモータの消費電力を大きくするので好
ましくない。さらに、運動開始時あるいは終了時
に羽根に与える衝撃力も大きいため、耐久性の点
でも不利である。

もう一つの方法として、遮光羽根の軽量化を図
ることが考えられる。しかし、従来使用されてい
る炭素鋼の薄板をこれ以上薄くすることは、遮光
羽根として必要な剛性等の機械的強度を維持する
のが困難であり、さらに平面性の確保も困難であ
る。そこで、羽根全体としては薄くせずに、部分
的に表面を肉抜き（即ち部分的に羽根を薄く）す
ることによつて、軽量化することが試みられてい
る。しかし、この場合には、表面が凹凸になつて
いるために、応力集中の原因となり易い。また、
このような羽根を数枚用いてシヤツタを構成した
とき、羽根と羽根の重なり部分に漏光する危険が
ある。これらの欠点を除去するために、羽根の組
み合わせ、重ね合わせに特別な工夫を要し、設計
上および製造上煩わしいことになる。しかし、羽
根を高速で作動させるには、その軽量化は不可欠
である。

従つて、本発明の目的は、表面は平滑であつ
て、必要な機械的強度を与えるに十分な厚さを有
し、軽く、高速走行可能な縦走りフオーカルプレ
ーンシヤツタ用の遮光羽根を提供することにあ
る。一般に高速走行可能な遮光羽根は、軽い、
曲げ剛性が大きい、平面性が良いという３つ
の重要な性質を満足しなければならない。これら
の性質を同時に満足する単一の材料を探すこと
は、例えば最高シヤツタスピード4000分の１秒を
上廻るシヤツタを実現する上では、非常に困難で
ある。

そこで本発明者らは複合材に着目し研究を進め
た結果、本発明を成すに至つた。即ち、本発明
は、「中空部分を有する芯部及び表皮部からなる
複合部材で構成された縦走りフオーカルプレーン
シヤツタ用の遮光羽根において、前記芯部及び表皮部は、それぞれ共に『炭素繊
維の連続繊維で内部強化された高剛性樹脂層』を
含み、前記芯部及び表皮部を比較したとき、前記
連続繊維がほぼ直交し、かつ前記表皮部の連繊繊
維は羽根の長手方向とほぼ平行であることを特徴
とする縦走りフオーカルプレーンシヤツタ用の遮
光羽根」を提供する。

一般に軽量化するためには、密度の低い材料を
用い、さらに軽量化を図るためには、一定体積を
除去すればよい。従来、密度の低い材料として、
チタンやプラスチツクが利用されているが、本発
明では低密度、高強度、高弾性の炭素繊維の中で
も特に連続繊維で強化された樹脂（以下、単に
CFRPと省略する）を使用する。このCFRPは、
炭素繊維にエポキシ樹脂や不飽和ポリエステルな
どの熱硬化性樹脂を結合剤として含浸したもので
あり、本発明では炭素繊維／樹脂の混合比（Vol
％）が75／25ないし50／50程度のものが好適であ
る。この範囲内のCFRPの比重は1.58〜1.65であ
り、チタンやアルミニウと比較すると、相当に小
さく、プラスチツク単体にほぼ匹敵する値であ
る。CFRPの前駆体であるプリプレグ・シート
（Prepreg Sheet）は、炭素繊維に未硬化Ｂステ
ージ状態の樹脂を含浸させたもので、炭素繊維が
一方向に揃つたプリプレグ・シートを使用すれ
ば、これを繊維方向に切断して細い帯状とし、そ
の帯状物を間隔をあけて配列させることにより中
空構造を得るのは容易である。

また、曲げ剛性を大きくするには、曲げ剛性は
縦弾性係数Ｅと断面二次モーメントIzの積で表わ
されるので、Ｅ及びIzを大きくすればよい。Ｅは
材料固有の値であるから、当然Ｅの大きい材料が
望ましく、この点でも炭素繊維は200〜350GPaと
チタンの２倍も大きいので適当である。CFRPに
した場合にも、例えば炭素繊維60％エポキシ樹脂
40％のもので繊維方向のＥは150GPaとチタンの
それ110GPaよりも大きい。ただし、繊維と直角
方向のＥは8GPaで、これはエポキシ樹脂自身の
値にほぼ等しい。従つて、炭素繊維は全部一方向
に配列するのではなく、直交する二方向又は直交
しない二方向に炭素繊維を交差させたCFRPや任
意の方向に配列したCFRPも使用することができ
る。しかしながら、遮光羽根を縦走りフオーカル
プレーンシヤツタに適用した場合、一般に羽根の
形状は細長くなり、その長手方向は羽根の走行方
向と直角をなしている。羽根の運動を高速度カメ
ラによつて解析した結果、羽根の長手方向の曲げ
剛性を、他の方向に比べて大きくすることが望ま
しいことが判つた。この要求に応ずるには、曲げ
剛性に異方性をもつCFRPが材料設計上適してい
る。

他方、曲げ剛性のもう一つの因子であるIzは、
断面の形状、寸法によつて決まる値である。い
ま、羽根の断面構造に着目してIzを大きくするた
めには、羽根の厚さおよび幅を大きくすればよい
が、厚くすると、(1)重量が増加する、(2)アームと
の接触面から羽根の重心に至る距離が大きくなる
ので走行時のバランスが悪くなる、(3)収納スペー
スが大きくなるという欠点があり、幅を広くする
と、(1)重量が増加する、(2)平面性の確保が難しく
なるという欠点がある。また長さはアパーチユア
の大きさによつて制限を受ける。従つて、現状の
羽根の寸法を大幅に変えることは期待できない。
そこでIzを変えずに軽くするには一定体積を除去
することが考えられるが、一定の体積を除去する
ならば、羽根の横断面に於て、中立軸に近い部分
を除去する方がIzの低下が小さい。このため、本
発明の好ましい実施態様ではIzをなるべく低下さ
せずに軽量化を図るために、中立軸近傍（芯部）
を肉抜きし、羽根全体として中空構造とする。こ
の中空構造は、表皮部表面の肉抜きに比べて表面
が平滑になるので、この点からも好都合である。

更に良好な平面性を得るには内部応力を有する
金属薄板に比べて熱硬化性樹脂の方が優れてい
る。特に従来高速シヤツタに使用されているチタ
ン羽根の場合には、平面性を向上させるためにチ
タン薄板を真空中で高温熱処理する必要がある
が、熱硬化性樹脂の場合は大気中で硬化させるこ
とができ、そのままで簡単に良好な平面性を得る
ことができるので、この点でもCFRPは有利であ
る。

次いで図面を引用して実施例（好ましい実施態
様）により本発明を具体的に説明する。

実施例第１図は本実施例の遮光羽根の部分断面図で、
第１ａ図はその部分斜視図である。本実施例の羽
根は５層構造を持ち、ここでは表皮部１ａ，１ｂ
は厚さが例えば20μｍのCFRPから構成され、一
方芯部２は、一定間隔を置いて配列された帯状の
厚さが例えば20μｍのCFRP２ａ，２ｃとそれら
に挟まれた厚さが例えば10μｍの中心基板２ｂと
から構成されている。中心基板２ｂには多数の貫
通穴２b₁があり、この穴は両側に接合するCFRP
２ａ，２ｂの接合強度を高める働きがある。つま
り、プリプレグ・シート中の樹脂あるいは別に塗
布した接着剤がプレスされた際にこの穴を通して
流れ両側の樹脂が一体化する場合があるからであ
る。また、場合によつては特に中心基板２ｂに遮
光性を持たせる目的で貫通穴２b₁を設けなくとも
よい。

CFRP中の炭素繊維の方向は、１ａ及び１ｂで
は羽根の長手方向に一致させ、２ａ及び２ｃでは
長手方向と直角に揃えてある。そして２ａ及び２
ｃは同一寸法である。つまり、本実施例の羽根は
中立軸に対して鏡面対称となつている。鏡面対称
とする理由は、羽根の平面性を保持することにあ
る。しかし、中空部分３は長手方向に対して体積
が異なるように設計してもよい（第４ａ図参照）。
これは羽根を支持するアームとの結合位置付近は
高い強度が要求されるものの、先端に行くほど強
度は低くなつてもよいので、中空部分を大きくし
て出来るだけ軽量化したい場合に有用である。

中心基板の材料としては、多数の貫通した中空
部分３を有する金属箔又はプラスチツクフイルム
が使用される。使用し得る金属としては、軽金属
が望ましく、例えばチタン、チタン合金、アルミ
ニウム、アルミニウム合金、ベリリウム、ベリリ
ウム合金などが挙げられる。またプラスチツクと
しては、引張強度の大きいものが好ましく、例え
ばセルロイド、酢酸セルロース、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネ
ート、ナイロンおよびポリイミドなどが使用され
る。

なお、CFRPはそれ自身遮光性を有するが、
CFRP自体では遮光性が不足する場合には、樹脂
中に黒色染料やカーボン微粒子を添加するか、
CFRPを黒色染色するか、又はCFRPの表面又は
裏面に黒色塗料層を設けるとよい。

また、所定形状に打抜いて遮光羽根を作製する
場合は、中空部分を切断すると端面が凹凸になる
ので、それを避けるため、予め必要形状より内部
に中空部分が来るように設計しておくか、あるい
は先に必要形状の部材を作製しておき後に部材を
積層することにより遮光羽根を作製するのも一法
である。

応用例第２図は、実施例の羽根を第１羽根３１、第２
羽根３９、第３羽根４０、第４羽根４１および第
５羽根４２として応用した公知の上下走行式フオ
ーカルプレンシヤツタの組立図である。

第１羽根３１に植設されたピン３２，３３と、
アーム３４，３５が回転可能に連結されている。
またアーム３４，３５はシヤツタ基板３６に植設
された軸３７，３８を中心として回動可能となつ
ている。ピン３２，３３を軸３７，３８とはほぼ
平行四辺形を成しているため、第１羽根３１は、
アーム３２，３３の回動に従つてアパーチユア４
６の縦方向に平行移動する。しかし、第２羽根３
９、第３羽根４０、第４羽根４１および第５羽根
４２は、第１羽根と異る動きをする。すなわち、
第１羽根３１上に植設されたピン４３は、第２羽
根３９と回転可能に結合されており、軸３７に回
動可能に支持されたアーム４４に植設されたピン
４５と係合するカム溝３９ａが第２羽根３９の基
部に設けられている。それ故、第２羽根３９の運
動はピン４３を介してピン４５の動きとカム溝３
９ａの形状によつて定まる。第３羽根４０は軸３
８に回転可能に支持され、その基部にピン４５と
係合するカム溝４０ａが設けられている。以下、
第４羽根４１、第５羽根４２も同様にして軸３８
に回転可能に支持され、ピン４５と係合するカム
溝４１ａ，４２ａがそれぞれ設けられている。ピ
ン４５はまた軸３７に回転可能に支持されたアー
ム３４とも回転可能に結合しており、軸３７を中
心にして回動するアーム４４と共に回動する。各
羽根のカム溝３９ａ，４０ａ，４１ａ，４２ａ
は、第１羽根３１が図においてアパーチユア４６
の上方に位置するとき、羽根が展開状態となつ
て、アパーチユアをおおい、第１羽根３１がアパ
ーチユア４６の下方に退避するとき、ほぼすべて
の羽根が重なるよう構成されている。この場合、
第３羽根４０から第５羽根４２までの３枚の羽根
は軸３８を中にして回動し、あたかも、扇を開閉
するように動作する。そしてこの種のフオーカル
プレンシヤツタにおいては、通常このような羽根
群がもう１組あり、一方の羽根群をシヤツタ開き
部材、他方をシヤツタ閉じ部材として相前後して
作動させる構成になつている。

このように、上下走行式フオーカルプレンシヤ
ツタに於ては、第２羽根３９以下の羽根の動き
は、軸３７，３８を回転軸とする回転運動から、
カム溝３９ａないし４２ａを介して変換された並
進運動である。従つて、カム溝３９ａないし４２
ａはピン４５と摺れ合うため、その内壁は耐摩耗
性が要求される。実施例の羽根は、金属との摩擦
係数が0.2と低く、摩耗率も低い、炭素繊維を主
体に構成されているため、上記の要求を十分満足
するものである。さらに、炭素繊維の熱膨張係数
は−0.8×10^-6／℃と極めて低いので、高い寸法
精度が要求されるカム溝には最適な素材である。

一方、スリツトを構成する第１羽根３１は、ピ
ン３２，３３および４３が植設されているが、植
設方法としては剛体であるピンを第１羽根３１に
挿入し、プリプレグ・シート中のエポキシ樹脂を
利用して接合すれば簡便である。

更に第１羽根３１ないし第５羽根４２の構造
は、第３図，第４図に示すように、ピンあるいは
カム溝から遠ざかるほど中空部分の体積を増すと
いう設計とすれば、さらに軽量化に寄与すること
になる。

第３図は、第１羽根３１の平面図であり、第３
ａ図は第３図のＸ−Ｙ矢視断面図である。１ａ，
１ｂは表皮部、２は芯部、３は中空部分、６は植
設されたピンを示す。中空部分３は図示の如く、
ピン６から遠ざかるに従つて体積を増す。なお、
芯部２の中心基板に存在する貫通孔は第３ａ図で
は省略されている。

第４図は、第２羽根３９乃至第５羽根４２の平
面図であり、第４ａ図は第４図のＸ−Ｙ矢視断面
図である。１ａ，１ｂは表皮部、２は芯部、３は
中空部分であり、６は回転運動のためのアームと
当該羽根を連結するためのピンを挿入するための
小孔であり、７はアームに植設されたピンと係合
する厚さ方向に貫通したカム溝である。中空部分
３はピン６、カム溝７から遠ざかるに従つて体積
を増す。

なお、芯部２に存在する中空部分は第４ａ図で
は省略されている。

以上述べたように、本応用例に実施例の遮光羽
根を適用することにより、前述した、軽い、
曲げ剛性が大きいという基本的性質を満足したシ
ヤツタ羽根が実現可能となつた。さらに、平面
性、寸法安定性、耐摩耗性、耐環境性なども満足
された。

以上のとおり、本発明によれば、表面が平滑で
十分な機械的強度があり軽く高速走行可能な遮光
羽根が得られ、加えて、衝撃吸収性が高く、高速
走行終了時に受ける大きな加速度に耐えられ、羽
根の耐久性は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す遮光羽根の部分
断面図である。第１ａ図は第１図に示す遮光羽根
の部分斜視図である。第２図は応用例を示す上下
走行式フオーカルプレンシヤツタの組立図であ
る。第３図は本発明の実施例を示す遮光羽根の平
面図であり、第３ａ図は第３図のＸ−Ｙ矢視断面
図である。第４図は本発明の他の実施例を示す遮
光羽根の平面図であり、第４ａ図は第４図のＸ−
Ｙ矢視断面図である。主要部分の符号の説明、１ａ，１ｂ……表皮
部、２……芯部、３……中空部分。

Claims

【特許請求の範囲】１中空部分を有する芯部及び表皮部からなる複
合部材で構成された縦走りフオーカルプレーンシ
ヤツタ用の遮光羽根において、前記芯部及び表皮部は、それぞれ共に「炭素繊
維の連続繊維で内部強化された高剛性樹脂層」を
含み、前記芯部及び表皮部を比較したとき、前記
連続繊維がほぼ直交し、かつ前記表皮部の連繊繊
維は羽根の長手方向とほぼ平行であることを特徴
とする縦走りフオーカルプレーンシヤツタ用の遮
光羽根。