JPS5961827A - 光制御装置用の遮光羽根 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、カメラのフォーカルプレンシャッタやレンズ
シャッタのシャッタ羽根味たは絞り羽根のように高速で
運動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、フォーカルプレンシャッタ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。

また絞り羽根はカメラの撮影シーケンスに要する時間に
おける絞り込み時間の占める割合を低くするために、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蓋を増大させるこ
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１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
、ＩＴＩｔ久住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１羽根全体としては薄く
せすに１部分的に表面を肉抜き（即ち部分的に羽根を薄
く）することによって、軽量化することが試みられてい
る。しかし、この場合には１表面が凹凸になりているた
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ャッタを構成したとき、
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１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１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。

従りて１本発明の目的は１表面は平滑でありて。

必要な機械的強度を与えるに十分な厚さを有し。

軽く、高速走行可能な光制御装置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１例えば最高シ
ャッタスピード４０００分の１秒を上廻るシャッタを実
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５
本発明を成すに至った。即ち１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材で構
成された光制御装置用の遮光羽根に於いて。

前記芯部又は表皮部の少なくとも一方が炭素繊維の連続
繊維で強化された樹脂からなることを特徴とする前記遮
光羽根」を提供するものである。

一般に軽蓋−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。

チタンやプラスチックが利用されているが１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０ＦＲＰと略称する）
を使用する。この０ＦＲＰ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１本発明では炭素繊維／樹脂の混
合比（Ｖｏ１％）が７５／２５ないし５０１５０程度の
ものが好適である。この範囲内の０ＦＲＦの比重は１．
５８〜１．６５であり、チタンやアルミニウムと比較す
ると、相当に小さく、プラスチック単体にはゾ匹敵する
値である。ＯＦ’ＢＰの前駆体であるプリプレグ−シー
ト（Ｐｒｅｐｒｅｇ　５ｈｅｅｔ　）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りたプリプレグ・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１曲げ剛性を大きくするには１曲げ剛性は縦弾性係
数Ｅと断面二次モーメントエ２の積で表わされるので、
Ｅ及び工ｚ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。０ＦＲＰにした
。ｖ！会にも１例えば炭素繊維６０％エポキシ樹脂４０
％のもので繊維方向−（２）　ｉｉ）は１５０ＧＰａと
チタンのそれ１１００Ｐａよりも大きい。ただし、繊維
と直角方向のＥは８０Ｐａで、これはエポキシ樹脂自身
の値にはゾ等しい。

従って、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０ＦＲＰや任意の方向に配列した０ＦＲＰも使用
することができる。しかしながら、遮光羽根を縦送りシ
ャッタに適用した場合。

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ζこよりて解析した結果１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
判った。この要求に応するには１曲げ剛性を異方性をも
つ０ＦＲＰが材料設計上適している。

他方１曲げ剛性のもう一つの因子であるＩｚは。

断面の形状、寸法によって決まる値である。いま。

羽根の断面構造ζこ着目してＩｚを大きくするためには
１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３１３）収納スペースが大きくな
るという欠点があり１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。該た長さはアパーチュアの大きさ
によって制限を受ける。従って、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１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１本発明では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１羽根全
体として中空構造とする。この中空構造は１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箔に
比べて１本発明で使用するような熱硬化性樹脂の方が優
れている。特に従来高速シャッ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、その才まで
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０ＦＲＦは有利である。

次いで図面を引用して実施例により本発明を具体的に説
明する。

実施例１ 第１図は、基本的な中空サンドインチ構造を有する本実
施例の羽根の部分断面図である。（１８）および（ｌｂ
）は表皮部、（２）は芯部、（３）は中空部分を表わす
。この場合１表皮部（ｌａ）　、　（ｌｂ）は厚さ１０
μｍのチタンノ１．芯部（２）は厚さ４０μｍ（７）Ｏ
Ｆ’ＲＰであり１表皮部と芯部の接合には０ＦＩ（Ｐの
前駆体であるプリプレグ・シート自身に含まれるエポキ
シ樹脂を利用する。この羽根を得るには、先ず前記チタ
ン箔の上に帯状のプリプレグ・シートを一定間隔を置い
て載置し、その上に別のチタン箔を重ね合わせ、接合強
度を上げるために５〜７Ｋｇ／ｄの圧力でプレスしなが
ら、１３０℃の電気炉中で９０分間加熱すること（こよ
り、芯部に中空部分を有する複合材を得る。この複合材
を打抜いて得られる遮光羽根は１通常のシャッタ羽根に
要求される平面度の規格値０．１ｕ以下を十分に満足す
る。

複合材を所定形状に打抜いて遮光羽根を作製する方法は
、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、あるいは先に必袋形状の部材を作
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。

第２図は上述の実施例の変形例を示す遮光羽根の部分断
面図であり、表皮部（ｌａ）　、　（ｌｂ）及び芯部（
２）は上述の実施例と同一である。ただし、ここでは表
皮部（ｌａ）　、　（ｌｂ）の内側に凹部（４）を設け
。

この凹部（４）の位置と芯部（２１の位置とな一致させ
ている。この場合には、複合材を製造する際にプリプレ
グ・シート中に金談れるエポキシ樹脂がプレスによって
一部流出して凹部（４）に充満するので。

いわゆる投錨効呆によって芯部と表皮部との接合強度は
向上する。才た。一般に接合強度は接合面積に比例する
から、凹部な設ける代りに、エツチングζこより細かい
凹凸を形成させても、接合強度を増加させることができ
る。

実施例１及びその変形例に使用される表皮部の材料とし
ては、チタン箔の他に比弾性係数が比較的大きくかつ遮
光性のある金属例えばアルミニウム、アルミニウム合金
、チタン合金、ベリリウム。

ベリリウム合金などの箔も使用することができる。

更に遮光性を向上させるためにこれらの金属箔の表面に
潤滑性黒色塗料層を設けてもよい。

才た芯部（２）の材料としてプリプレグ・シートを用い
たが、このシートは表皮部と接合する前にプレス硬化さ
せ、得られたｃＦａｐ４他の接着剤を用いて表皮部と接
合してもよい。

以上に説明した例では、帯状のプリプレグ・シートを長
手方向に直角な方向に一定間隔をあけて配列することに
より芯部を形成しているが、場合によっては、長手方向
に間隔をあけて配列した短かい帯状プリプレグ・シート
の列と長い帯状プリプレグ・シートとを混ぜて配列する
こと（こより芯部を形成してもよい。

実施例２ 第３図は本実施例に於ける遮光羽根の部分断面図であり
、構成材料及び構造ともに第１図とほとんど同じである
が、表皮部（ｌａ）　、（ｌｂ）には貫通穴（５）を設
は貫通穴（５）と芯部（２）は位置を一致させている。

従って接合すると、プリプレグ・シートに含有されるエ
ポキシ樹脂あるいは新たに塗布した接着剤の一部は穴（
５）の中に浸入する。浸入したエポキシ樹脂あるいは接
着剤は穴（５）の内部を満たし。

余分は表皮部表面まで到達することもある。これにより
投錨効果は第２図の羽根より大きいものとなる。さらに
接合の際、余分の接着剤が穴を通して逃げることができ
るので、複合材の厚さをより均一に保つことが可能であ
る。この場合、穴を通して表面に出た接着剤がプレス治
具に耐着しないように、予め剥離剤を塗布しておくか、
接着剤との濡れ性の悪い薄板を中間に介しておく必要が
ある。つまり、余分な接着剤が貫通穴（５）を通して表
面に逃げたとしても、外側をプレスするので、表面は平
滑（こなる。

なお１貫通穴（５）はエツチング法により外側に開いた
すりばち形状にしたものの方が円筒型の穴に比べて投錨
効果が大きく、好ましい。

本実施例の場合には、貫通穴（５）及び芯部（２）を通
して漏光する恐れがあり、遮光性が不足する場合には、
０ＦａＰ自身に黒色染料又は顔料を含有させておくか、
あるいは表皮部表面に潤滑性黒色塗料層を設ける。

実施例３ 本実施は本実施例１及び２とは反対にｏ　ＦＲＰが表皮
部（ｌａ）　、　（ｌｂ）を構成し、芯部（２）は他の
材料で構成されている例である。第４図は本実施例の遮
光羽根の部分断面図である。

ここでは芯部（２）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ックフィルムで出来ている。

使用し得る金属としては、軽金属が望ましく１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
ラスチックとしては。

引張強咋の大へいものが好すしく１例えばセルロイド、
Ｐｌｉｌ？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、ポリスキレン、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ろ。

表中部（１ａ’＋　、　（１ｂ）の厘さは例えば２５μ
ｍで十分であり、芯＠（２）の厚さは例えば１０μｍで
十分である。

本実施例の場合には、表皮部で遮光する必要があるが、
０ＦＲＰはそれ自身遮光性を有する。しかし０ＦＩ（Ｐ
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、０Ｆ
ＲＰを黒色染色するか、又は０ＦＲＰの表面又は裏面に
黒色塗料層を設ける。

本実施例の羽根は接合の際プレスによって上下の表皮部
を構成するプリプレグ・シート中の樹脂の一部が芯部（
２）の中空部分（３）を通して流れ両側の樹脂が一体化
することがあり、この分だけ表皮部と芯部との結合強度
は高くなる。

実施例４ 第５図は本実施例の遮光羽根の部分断面図で。

第５ａ図はその部分斜視図である。本実施例の羽根は５
層構改を持ち、ここでは表皮部（１８）、（ｌｂ）は厚
さが例えば２０μｍの０ＦＲＰ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ＯＦ　ＲＦ（２ａ）。

（２ｃ）とそれらに挾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Ｏ　Ｆ　ＲＰ　（２ａ）　、　（２ｂ）の接合
強度を高める働きがある。つ韮り、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、場合によっては特に中心基板（２
ｂ）に遮光性を持たせる目的で貫通穴（２ｂ１）’＆設
けなくともよい。

０ＦＲＰ中の炭素繊維の方向は、　（ｌａ）及び（ｌｂ
）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である。そして（２ａ）及
び（２ｃ）は同一寸法である。つまり１本実施例の羽根
は中立軸に対して鏡面対称となっている。鏡面対称とす
る理由は１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
番こ設計してもよい（第８ａ図診鳥。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ってもよいので、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１例えば実施例３の芯部に使用
されるものと同じものが使用される。

応用例 第６図は、実施例４の羽根を第１羽根（３１）　。

第２羽根（３９）　、第３羽根（４０）、第４羽根（４
１）および第５羽根（４２）として応用した公知の上下
走行式フォーカルプレンシャッタの組立図である。

第１羽根（３１）　ｌこ植設されたピン（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
）はシャッタ基板（３６）　＃こ植設された軸（３７）
　、　（３８）を中心として回動可能となっている。ピ
ン（３２）　、　（３３）と軸（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）の回動に従ってアパ
ーチュア（４６）の縦方向に平行移動する。しカニし、
第２羽根（３９）　、第３羽根（４０人第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１１１１　（３９ａ　）の形状によ
って定まる。第３羽根（４０）は軸（３８）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＃
　（４０ａ　）が設けられている。以下、第４羽根（４
１）　、第５羽根（４２）も同様にして軸（３８）に回
転ｏＴ能に支持され、ピン（４５）と係合するカムｔｅ
（４１ａ）、（４２ａ）がそイＬ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
。谷羽根のカム＠（３９ａ）、（４０ａ）　、　（４１
ａ）、（４２ａ）は、第１調根（３１）が図においてア
パーチュア（４６）の上方に位置するとき１羽根が展開
状態となって、アパーチュアをおおい、第１羽根（３１
）がアパーチュア（４６）の下方に退避するさき、はぼ
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１１４ｊ（３８，）を中ｔこして回動し、あたかも
、贋乞開閉するように動作する。そしてこの種のフォー
カルプレンシャッタにおいては１通常このような羽根群
がもう１組あり、１方の羽根群ｔシャッタ開き部材、他
方ンシャツタ閉じ部材として相前後して作動させる構成
になっている。

このように、上下走行式フォーカルプレンシャッタ（こ
於ては、＊２２羽根３９）以下の羽根の動きは、軸（３
７）、　　（３８）を回転軸とする回転運動から、カム
溝（３９Ｂ）ないしく４２ｇ）を介して変換された並進
運動である。従って、カム溝（３９ａ）ないしく４２ａ
）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４の羽根は、輩属との摩擦係数が
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−０，８Ｘ　１０−’
／℃と極めて低いので、高い寸法精度が要求されるカム
溝には最適な累月である。

一方、スリットを構成する第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７図、第８図に示すように、ピンあるいはカム溝力
１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＠量化に寄与することになる。

第７図は、第１羽根（３１）の平面図であり、第７ａ図
は第７図のＸ−Ｙ矢視断面図である。（１ａ）、（ｌ　
ｂ　）は表皮部、（２Ｊ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（３１は図示の
如く。

ピン（６）から遠ざかるに従って体積を増す。なお。

芯部（２）の中心基板に存在する貫通孔は第７ａ図では
省略されている。

第８図は、第２羽根（３９）乃至第５羽根（４２）の平
面図であり−第８　ａ図は第８図のＸ−Ｙ矢視断面図で
ある。（ｌａ）、（ｌｂ）　　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挟入するため
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（カル）ら遠ざか
るｌこ従って体積を増す。

なお、芯部（２）に存在する中空部分は第８ａ図では省
略されている。

以上述へたように、不応用例に実施例４の遮光羽根を適
用すること番こより、前述した、■軽量、Ｑ）曲げ剛性
が大きいという基本的性質を満足したシャッタ羽根か実
現可能となった。さら（こ、平面性１寸法安定性、耐摩
耗性、耐壊境性なども満足さイｔた。これらの諸性能は
、実施例４に限らす、実施例１．２および３の遮光羽根
についても共通する。

以上のとおり１本発明によれば１表面が平滑で十分な機
械的強度があり軽く関連走行可能な劫光羽根が得られる
が、加えてＯＬ’　ＲＰを使用し１こことにより衝撃吸
収性が高くなるので、更に高速走行させた場合でも特に
走行終了時に受ける大きな加速度に耐えられるよう（こ
なり１羽根の耐久性は向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示ｊＪ元羽根の部分
断面図である。 第５ａ図は第５図に示す遮光羽根の部分斜視図である。 第６図は応用例を示す上下走行式フォーカルプレンシャ
ッタの組立図である。 第７囚は本発明の実施例を示す遮光羽根の平面図であり
、第７ａ図は第７図のＸ−Ｙ矢視断面図である。 第８図は本発明の他の実施例を示′″ｆ−Ｊ光羽根の平
面図であり、第８ａ図は第８図のＸ−Ｙ矢視断面図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕 ｌａ、ｌｂ　　・・・表皮部 ２・・・・・・芯部 ３・・・　中空部分 出願人　日本光学工業株式会社 代理人　渡辺隆男 、？−６図 −１４

Claims (1)

1. 【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
   で構成された光制御装置用の遮光羽根に於いて、前記芯
   部又は表皮部の少なくとも一方が炭素繊維の連続繊維で
   強化された樹脂からなることを特徴とする前記遮光羽根
   。 ２　前記表皮部が金属箔からなり、前記芯部が前記強化
   された樹脂からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の遮光羽根。 ３　前記芯部が金属箔又はプラスチック薄板からなり、
   前記表皮部が前記強化された樹脂からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の連光羽根。