JP2005128450A - 絞り機構および該絞り機構を用いたカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型化,軽量化および部品点数の削減を実現し、絞りの応答性を良好に保つとともに温度環境変化による絞り機構の誤動作や劣化、損傷といった問題を軽減し、As 点の設定範囲の自由度を確保する絞り機構およびカメラを提供する。
【解決手段】 絞り羽根1,2が地板20に枢着され、羽根1,2の一方端に第1の形状記憶合金3の一端が係止され、連結板7に掛け渡されている。スプリング4a,4bにより一対の絞り羽根1,2は閉じる方向に付勢されている。連結板7には第2の形状記憶合金5の一端が取り付けられ、さらにスプリング6の一端が係止され、連結板7は下方向に付勢されている。SMA駆動回路12で第1の形状記憶合金3を自己発熱させることにより、絞り羽根1,2が動作する。大きな環境変化があっても第2の形状記憶合金5により装置が保護され、また温度変化に依存することなく安定した制御を行える。
【選択図】 図4
【解決手段】 絞り羽根1,2が地板20に枢着され、羽根1,2の一方端に第1の形状記憶合金3の一端が係止され、連結板7に掛け渡されている。スプリング4a,4bにより一対の絞り羽根1,2は閉じる方向に付勢されている。連結板7には第2の形状記憶合金5の一端が取り付けられ、さらにスプリング6の一端が係止され、連結板7は下方向に付勢されている。SMA駆動回路12で第1の形状記憶合金3を自己発熱させることにより、絞り羽根1,2が動作する。大きな環境変化があっても第2の形状記憶合金5により装置が保護され、また温度変化に依存することなく安定した制御を行える。
【選択図】 図4
Description
本発明は形状記憶合金(SMA)を用いた絞り機構、さらに詳しくいえば、このシャッタ機構を適用するディジタルカメラや銀塩カメラ、さらには携帯型端末(電話、PDA等)用カメラ等に関する。
形状記憶合金を用いた絞り機構は、所定寸法に形状記憶された形状記憶合金に流す電流を制御することにより形状記憶合金の自己発熱を制御し、形状記憶合金が記憶した寸法に変化させることを利用するものである。
通常カメラでは、絞り機構はその駆動部材としてモータや電磁マグネットなどが用いられ、絞り羽根を直接駆動するか、またはレバーやリンク部材を介して駆動するのが一般的である。しかしながら、上記部材は絞り部材として組み込む場合、一定のスペースが必要であり、カメラの小型化,軽量化には限界があった。
そこで、絞り機構に形状記憶合金を用いることにより、カメラの絞り機構の小型化,軽量化および絞り部材の部品点数の削減するものが提案されている。
通常カメラでは、絞り機構はその駆動部材としてモータや電磁マグネットなどが用いられ、絞り羽根を直接駆動するか、またはレバーやリンク部材を介して駆動するのが一般的である。しかしながら、上記部材は絞り部材として組み込む場合、一定のスペースが必要であり、カメラの小型化,軽量化には限界があった。
そこで、絞り機構に形状記憶合金を用いることにより、カメラの絞り機構の小型化,軽量化および絞り部材の部品点数の削減するものが提案されている。
上記提案によれば、モータや電磁マグネットなどを用いた場合に比較し、小さいスペースで、かつ少ない部品数で実現されている。これによって小型化,軽量化を押し進められたが、さらなる小型化,軽量化および部品点数の削減が要請されている。
また、形状記憶合金による部材が作動してから絞りが開閉するまでの応答性を良好にする必要があり、このような観点からも部品点数を削減することが必須となる。
また、形状記憶合金は温度によって作動させる部材であるので、環境の温度変化の影響を考慮することが必要である。
また、形状記憶合金による部材が作動してから絞りが開閉するまでの応答性を良好にする必要があり、このような観点からも部品点数を削減することが必須となる。
また、形状記憶合金は温度によって作動させる部材であるので、環境の温度変化の影響を考慮することが必要である。
形状記憶合金が記憶寸法に変形を開始する温度(As 点)は、形状記憶合金を構成する材質の割合(ニッケルとチタンの配合割合)によって決まる。したがって、その形状記憶合金の使用環境によって調整することは可能ではあるが、形状記憶合金が不用意に変形を開始することを回避するために、周囲の環境温度より高く設定することが一般に行われる。例えば、日常生活で使用される機器等では、As 点は70〜80°C程度と考えられる。
ところが、As 点が高く設定されると実際に形状記憶合金を変形させたい場合に、通電開始から変形開始までの時間が長くなることや、時間を短縮するためにより大きな電力を要する等の問題が生じる。
一方、前記の問題を解決すべくAs 点を低く設定すると、不用意に変形を開始するという問題がある。
ところが、As 点が高く設定されると実際に形状記憶合金を変形させたい場合に、通電開始から変形開始までの時間が長くなることや、時間を短縮するためにより大きな電力を要する等の問題が生じる。
一方、前記の問題を解決すべくAs 点を低く設定すると、不用意に変形を開始するという問題がある。
しかし、昨今の日常生活で使用される機器も多様化するとともに、携帯性も向上してきていることから室内から室外へと使用形態は変化してきている。そのようなことから、使用環境も広範囲になっており、高温への対応が必須となっている。例えば、日中の車内や海水浴場等の場所では、曝される温度が80°Cを上回ることも少なくなく、このような状況が想定される機器では、高温による絞り部材の誤動作や劣化、損傷と云った問題が起こり易くなる。逆に、不用意な変形を回避するために、温度設定を高くすると通常での使用状態で、作動までの時間の遅れや消費電力の増大につながり携帯性を損ねることにもなる。
特開平9−127398号公報
本発明の目的は、従来の形状記憶合金を用いた絞り機構に比較し、小型化,軽量化および部品点数の削減を実現し、絞りの応答性を良好に保つとともに温度環境変化による絞り機構の誤動作や劣化、損傷といった問題を軽減し、As 点の設定範囲の自由度を確保しようとするものである。すなわち、絞り機構に要望される条件に適切な温度設定が可能になるとともに応答速度を確保し、誤動作や劣化,損傷を生じないように品質を確保することができる絞り機構および該絞り機構を用いたカメラを提供することにある。
前記目的を達成するために請求項1の発明は、回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、連結部材を介して一端同士が連結された第1形状記憶合金及び第2形状記憶合金と、前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段とを備え、前記第1形状記憶合金の他端を前記絞り羽根に係止すると共に、前記第2形状記憶合金を前記絞り部材に係止したことを特徴とする。
請求項2の発明は、回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止した形状記憶合金と、前記第1絞り羽根及び前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する付勢手段とを備えたことを特徴とする。
請求項3の発明は、回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、連結部材と、一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、前記第1絞り羽根と前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する第1付勢手段と、前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段とを備えたことを特徴とする。
請求項4の発明は、回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、連結部材と、一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が前記絞り部材に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段とを備えたことを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1,3,4の何れかに記載の発明において、前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項5に記載の発明において、環境温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段にて検出した温度に応じて前記制御手段を制御することを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1,3,4の何れかに記載の発明において、前記第2形状記憶合金の長さ変化による前記連結部材の移動により、前記第1形状記憶合金の長さ変化による前記絞り羽根の開閉量の割合が変化することを特徴とする。
請求項8の発明は、回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、連結部材を介して一端同士が連結された第1形状記憶合金及び第2形状記憶合金と、前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段とを備え、前記第1形状記憶合金の他端を前記絞り羽根に係止すると共に、前記第2形状記憶合金を前記絞り部材に係止し、前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とする。
請求項9の発明は、回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止した形状記憶合金と、前記第1絞り羽根及び前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する付勢手段と、前記形状記憶合金の長さを制御する制御手段を備え、前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とする。
請求項10の発明は、回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、連結部材と、一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、前記第1絞り羽根と前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する第1付勢手段と、前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段とを備え、前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とする。
請求項11の発明は、回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、連結部材と、一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が前記絞り部材に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段とを備え、前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とする。
請求項12の発明は、請求項8乃至11の何れかに記載の発明において、環境温度を検出する温度検出手段を有し、前記温度検出手段にて検出した温度に応じて前記制御手段を制御することを特徴とする。
請求項13の発明は、請求項8,10,11の何れかに記載の発明において、前記第2形状記憶合金の長さ変化による前記連結部材の移動により、前記第1形状記憶合金の長さ変化による前記絞り羽根の開閉量の割合が変化することを特徴とする。
本発明によれば、構成が簡易となって小型化,軽量化および部品点数の削減を実現でき、高温となりうる場所に放置または保管されるようなことがあった場合でも誤動作を回避できるとともに、絞り機構に用いられる形状記憶合金の性能劣化や破損を防ぐことが可能となる。また、部品点数の削減と第2の形状記憶合金による温度補償により、絞り機構の応答性を確保できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
この実施の形態では絞り機構として銀塩カメラやディジタルカメラ、携帯電話や携帯型情報端末等に搭載可能なカメラの絞り装置を例に説明をする。
この実施の形態では絞り機構として銀塩カメラやディジタルカメラ、携帯電話や携帯型情報端末等に搭載可能なカメラの絞り装置を例に説明をする。
図1は、本発明によるカメラの絞り機構の第1の実施の形態を示す図である。
地板20の中央に開口部20aが設けられている。絞り羽根回動軸14eが開口部20aの下方に植設され、この絞り羽根回動軸14eに回動可能に絞り羽根14が取り付けられている。絞り羽根14は、開口部20aを覆うための円板形状部14aと、この円板形状部14aの根元部分となる係止部14cと、円板形状部14aおよび係止部14cを繋ぐ折曲形状の中間部14dより構成されている。上記絞り羽根回動軸14eの取り付け位置は絞り羽根14の中間部14dである。
絞り羽根14の円板形状部14aには突起14bを有し、この突起14bにコイル状のスプリング4の一端が係止され、該スプリング4の他端が地板20に固定されている。絞り羽根14はスプリング4によって時計方向に付勢されている。また、地板20に位置制御用のストッパ12bが植設され、このストッパ12bに上記突起14bが突き当たることにより時計方向の回転が制限される。
連結板7が地板20の下方に設けられている。連結板7はロープ状の第1および第2の形状記憶合金3,5を連結するもので、第1の形状記憶合金3の中間部が滑動可能に掛け渡されるとともに第2の形状記憶合金5の一端が固定されている。第1の形状記憶合金3の一端は地板20に固定され、他端は絞り羽根14の係止部14cに固定されている。第2の形状記憶合金5の他端は、連結板7の上方位置の地板20に固定されている。連結板7は、上下方向(矢印22方向)に摺動可能な状態で地板20に係止されている。連結板7にはさらにコイル状のスプリング6の一端が固定され、スプリング6の他端は連結板7の下方位置の地板20に固定されている。連結板7はコイル状のスプリング6によって下方向に付勢されており、図1(a)の絞りが閉じている状態では上下移動可能範囲の最も下端位置にある。
第1の形状記憶合金3の両端にはケーブル13a,13bを介してSMA駆動回路12が接続され、第2の形状記憶合金5の両端にはケーブル16a,16bを介してSMA駆動回路15が接続されている。
図1(b)に示すようにSMA駆動回路12,15はカメラの絞り制御回路27により制御される。SMA駆動回路12は絞り制御回路27から絞り開閉の制御信号が送られると、所定の駆動電流を流し第1の形状記憶合金3を急激に温度上昇させ、絞りを開閉制御する。
第2の形状記憶合金5は第1の形状記憶合金3の保護(劣化および破損からの保護)・補償(温度変化により補償および寸法精度のバラツキによる動作の補償)のために設けたものである。この保護・補償は、第2の形状記憶合金5のSMA駆動回路15の駆動によって行うものであるが、SMA駆動回路15を用いずに外気温変動による第2の形状記憶合金5自体の特性によって行うこともできる。
なお、第2の形状記憶合金5による動作は、図4の実施の形態と同じであるので、図4において詳述する。
図1(b)に示すようにSMA駆動回路12,15はカメラの絞り制御回路27により制御される。SMA駆動回路12は絞り制御回路27から絞り開閉の制御信号が送られると、所定の駆動電流を流し第1の形状記憶合金3を急激に温度上昇させ、絞りを開閉制御する。
第2の形状記憶合金5は第1の形状記憶合金3の保護(劣化および破損からの保護)・補償(温度変化により補償および寸法精度のバラツキによる動作の補償)のために設けたものである。この保護・補償は、第2の形状記憶合金5のSMA駆動回路15の駆動によって行うものであるが、SMA駆動回路15を用いずに外気温変動による第2の形状記憶合金5自体の特性によって行うこともできる。
なお、第2の形状記憶合金5による動作は、図4の実施の形態と同じであるので、図4において詳述する。
図2は、本発明の第2の実施の形態を示すカメラの絞り機構を示す図である。
地板20の中央に開口部20aが設けられている。絞り羽根回動軸1a,2aが開口部20aの下方に植設され、この絞り羽根回動軸1a,2aに回動可能に絞り羽根1,2がそれぞれ取り付けられている。絞り羽根1,2は、開口部20aを覆うための翼条の形状部1c,2cと、この翼条の形状部1c,2cの根元部分となる係止部1d,2dと、翼条の形状部1c,2cおよび係止部1d,2dを繋ぐ折曲形状の中間部1e,2eより構成されている。上記絞り羽根回動軸1a,2aの取り付け位置は絞り羽根1,2の中間部1e,2eである。
地板20の中央に開口部20aが設けられている。絞り羽根回動軸1a,2aが開口部20aの下方に植設され、この絞り羽根回動軸1a,2aに回動可能に絞り羽根1,2がそれぞれ取り付けられている。絞り羽根1,2は、開口部20aを覆うための翼条の形状部1c,2cと、この翼条の形状部1c,2cの根元部分となる係止部1d,2dと、翼条の形状部1c,2cおよび係止部1d,2dを繋ぐ折曲形状の中間部1e,2eより構成されている。上記絞り羽根回動軸1a,2aの取り付け位置は絞り羽根1,2の中間部1e,2eである。
地板20の下部にはSMAガイド8が植設されている。ロープ形状の形状記憶合金3は絞り羽根1,2の係止部1dと2dの間を滑動可能なSMAガイド8を介して掛け渡されている。絞り羽根1,2の係止部1d,2dには一端が地板20に固定されたコイル状のスプリング4a,4bが掛けられ、絞り羽根1は時計方向に、絞り羽根2は反時計方向にそれぞれ回転習性が与えられている。地板20には位置制御用の絞り羽根ストッパ1b,2bが植設され、この絞り羽根ストッパ1b,2bが絞り羽根1,2の側部に突き当たり、絞り羽根1,2の回転が止められている。この位置で、絞り羽根1,2が交差するように重なり開口部20aを完全に閉じた状態になっている。
なお、絞り羽根ストッパ1b,2bは絞り羽根1,2の回転角度を制限するものであるならば、地板20からのポストやリブ等による突起物や絞り羽根からの突起物で構成して良い。また、スプリング4a,4bは図1(a)のスプリングも含めて必ずしもコイル形状にする必要はない。
ロープ状の形状記憶合金3にはケーブル13a,13bが電気的に接続され、SMA駆動回路12が接続されている。SMA駆動回路12は図示しないカメラのレリーズが押され、図1(b)に示す絞り制御回路から制御指令が送られると、動作を開始する。
SMA駆動回路12が動作し、所定の電流が流れると、形状記憶合金3は発熱によりAs点の温度を越えることにより元の記憶した形状に急速に変形する。元の記憶した形状は形状記憶合金3が収縮して長さが短くなった状態であり、形状記憶合金3が収縮すると、スプリング4a,4bに抗して絞り羽根1は反時計方向に、絞り羽根2は時計方向にそれぞれ回転を開始し、元の記憶した形状になったとき、開口部20aは完全に開く。
SMA駆動回路12が動作し、所定の電流が流れると、形状記憶合金3は発熱によりAs点の温度を越えることにより元の記憶した形状に急速に変形する。元の記憶した形状は形状記憶合金3が収縮して長さが短くなった状態であり、形状記憶合金3が収縮すると、スプリング4a,4bに抗して絞り羽根1は反時計方向に、絞り羽根2は時計方向にそれぞれ回転を開始し、元の記憶した形状になったとき、開口部20aは完全に開く。
この実施の形態は、2つの絞り羽根1,2の係止部1d,2dの間をSMAガイド8を介して直接接続しているので、形状記憶合金の縮む速度が絞り羽根1,2の回転速度にそれぞれに反映されると同時に相互に他方の絞り羽根の形状記憶合金の縮む速度が加わるため、ロープ状の形状記憶合金の他端を絞り地板に固定した場合や、各絞り羽根の他端にそれぞれ係合する部材を設けて、その係合する部材間をロープ状の形状記憶合金を掛け渡す場合に比較し、絞り羽根の回動速度の速度を増加させることができる。これは、ロープ状の形状記憶合金自体の性能向上(応答性を速くするなど)ではなく、形状記憶合金を駆動部材として組み込む構造によって実現するものである。また、駆動部材が1本のロープ状の形状記憶合金であるので、絞り駆動部材としてモータや電磁マグネットを用いる場合に比較し、小型化,軽量化を実現できる。
図3は図2の一部を変形した第3の実施の形態を示す図である。
この実施の形態は、図2の構成において、スプリングおよび絞りを駆動する形状記憶合金の構成を変えたものである。
この実施の形態は、図2の構成において、スプリングおよび絞りを駆動する形状記憶合金の構成を変えたものである。
絞り羽根1,2の翼条の形状部1c,2cと、この翼条の形状部1c,2cの根元部分となる係止部1d,2dとを繋ぐ中間部1e,2eは、図2では折曲形状になっているが、略直線の形状になっている。
形状記憶合金3aは係止部1dと2dの間を直接、掛け渡されている。地板20に植設されたピン8aにスプリング23の基部23aが固定され、張り出ている両端は、たすき掛けで絞り羽根1,2の係止部1d,2dにそれぞれ係止されている。このスプリング23の作用によって絞り羽根1は時計方向に、絞り羽根2は反時計方向に付勢されている。絞り動作は図2と同様であるので、省略する。
形状記憶合金3aは係止部1dと2dの間を直接、掛け渡されている。地板20に植設されたピン8aにスプリング23の基部23aが固定され、張り出ている両端は、たすき掛けで絞り羽根1,2の係止部1d,2dにそれぞれ係止されている。このスプリング23の作用によって絞り羽根1は時計方向に、絞り羽根2は反時計方向に付勢されている。絞り動作は図2と同様であるので、省略する。
図2および図3の実施の形態では開口部20aが閉じた状態で、外気温が上昇すると、形状記憶合金3,3aは温度が上がり自己収縮するため、SMA駆動回路12の電流制御とは関係なく、絞り羽根1,2が少し動くこととなる。これによって絞りの開閉性能が劣化したり、通常状態と比較し形状記憶合金3に大きな力が加わって変形し、極端な場合には損傷したりする場合がある。また、絞りが動作したときに、絞り羽根がストッパに当たるときの衝撃が大きくなって絞り羽根自体が同様に損傷することが考えられる。
この状態を回避するために絞りを直接駆動する第1の形状記憶合金3に対し、第2の形状記憶合金を設けてこの問題を解決したのが図1および図4以降の実施の形態である。
この状態を回避するために絞りを直接駆動する第1の形状記憶合金3に対し、第2の形状記憶合金を設けてこの問題を解決したのが図1および図4以降の実施の形態である。
図4は、本発明によるシャッタ機構を用いたカメラの第4の実施の形態を示す図である。この実施の形態は外気温変化に対応して絞りの動き量を補正するためのものである。
この図は、第2の形状記憶合金および関連する部材が増設されている点で図2とは異なっている。すなわち、第1の形状記憶合金3が掛け渡されているSMAガイドに変えて連結板7が設けられている。連結板7は第1および第2の形状記憶合金3,5を連結するもので、第1の形状記憶合金3の中間部が滑動可能に掛け渡されるとともに第2の形状記憶合金5の一端が固定されている。第2の形状記憶合金5の他端は、連結板7の上方の地板20に固定されている。連結板7は、上下方向(矢印22方向)に摺動可能な状態である。連結板7にはさらにコイル状のスプリング6の一端が固定され、スプリング6の他端は連結板7の下方の地板20に固定されている。連結板7はスプリング6によって下方向に付勢されており、絞りが閉じている図4の状態では上下移動可能範囲の最も下端位置にある。
第2の形状記憶合金5の両端にはケーブル16a,16bを介してSMA駆動回路15が接続されている。
第2の形状記憶合金5の両端にはケーブル16a,16bを介してSMA駆動回路15が接続されている。
図4は、SMA駆動回路12,15の通電による第1および第2の形状記憶合金3,5の制御を行っていない状態を示している。また、外気温の影響を殆ど受けていないため自己収縮も無い状態にある。すなわち、通常状態の絞り羽根が閉の状態を示している。
図5は、図4において絞り羽根に繋がっている第1の形状記憶合金に通電制御を行い、所定の寸法まで収縮させ絞り羽根を開いた状態を示す図である。
このとき、外気温は第1および第2の形状記憶合金3,5には影響ない状態であり、従ってSMA駆動回路15による第2の形状記憶合金5の通電制御も行っていない。第1の形状記憶合金3のみ通電制御を行い絞り羽根の開閉制御を行っている。
このとき、外気温は第1および第2の形状記憶合金3,5には影響ない状態であり、従ってSMA駆動回路15による第2の形状記憶合金5の通電制御も行っていない。第1の形状記憶合金3のみ通電制御を行い絞り羽根の開閉制御を行っている。
図6は、図4の状態から外気温の影響を受けた状態であり、2つの形状記憶合金3,5が自己収縮している状態を示している。
ここで、図2に示すように第1の形状記憶合金3とその反力となるスプリング4a,4bのみで構成した場合、第1の形状記憶合金3の変形開始温度(As点)を高く設定しなくてはならない。そうでないと、ある程度の温度に達すると自己収縮し絞り羽根1,2が図5に示すように開くことになるからである。
逆に、変形開始温度(As点)の設定が高すぎると、前述したような誤動作は防げるものの使用時により大きな電力を要することになること、および制御の遅れ等の問題も生じる。そこで、第2の形状記憶合金5を設けることによりかかる問題を解消しようとするものである。図中の第1および第2の形状記憶合金3,5の特性や形状寸法については絞り全体の形状により決められ、通電制御を行わずに要求される調整を得ることができる。また、調整用に設けられている第2の形状記憶合金のSMA駆動回路15を駆動し通電制御することにより調整を可能にするようにしてもよい。
しかしながら、カメラは使用されていないときは電源がオフ状態であり、消費電力の問題等を鑑みると、カメラに使用する場合は前述したような特性や形状寸法により自己補正できるような構成にすることが望ましい。
しかしながら、カメラは使用されていないときは電源がオフ状態であり、消費電力の問題等を鑑みると、カメラに使用する場合は前述したような特性や形状寸法により自己補正できるような構成にすることが望ましい。
図7は、図6の状態から絞り羽根を開くように制御した図であり、SMA駆動回路12により第1の形状記憶合金3に通電を行い制御したものである。
第1の形状記憶合金3のAs点を比較的低く設定し外気温の上昇により第1の形状記憶合金3が縮んだ場合、第2の形状記憶合金5を縮ませて連結板7を上部に移動させることにより、外気温が上昇した状態でも開口部20aが開かず、SMA駆動回路12の駆動により開口動作に遅れを生じることなく絞り羽根を開くことができる。
SMA駆動回路15を駆動して調整する構成の場合には外気温を検出する温度検出器17を設け、温度検出器17からの上昇温度データによりSMA駆動回路15の第2の形状記憶合金5に流す電流値を制御して温度上昇に対応して第2の形状記憶合金5の縮む量を変化させることができる。
第1の形状記憶合金3のAs点を比較的低く設定し外気温の上昇により第1の形状記憶合金3が縮んだ場合、第2の形状記憶合金5を縮ませて連結板7を上部に移動させることにより、外気温が上昇した状態でも開口部20aが開かず、SMA駆動回路12の駆動により開口動作に遅れを生じることなく絞り羽根を開くことができる。
SMA駆動回路15を駆動して調整する構成の場合には外気温を検出する温度検出器17を設け、温度検出器17からの上昇温度データによりSMA駆動回路15の第2の形状記憶合金5に流す電流値を制御して温度上昇に対応して第2の形状記憶合金5の縮む量を変化させることができる。
図8は、本発明の第4の実施の形態を示す図で、図4の構成において2つの絞り羽根を連結させるリンク機構を設けることにより1個のスプリングを削減した例である。
図4の構成と同じ符号を付してある部分は同じ機能を果たす。
図4の構成と同じ符号を付してある部分は同じ機能を果たす。
第1の絞り羽根9の絞り羽根回動軸1aの付近に長溝9aが設けられている。
第2の絞り羽根10の絞り羽根回動軸2aの付近に連結ピン11が植設され、この連結ピン11が長溝9aに嵌合している。コイル状のスプリング4により第1の絞り羽根9が時計方向に付勢されストッパ1bに突き当たるまで連結ピン11により第2の絞り羽根10は反時計方向に回転するように連動させられているので、第2の絞り羽根10専用のスプリングは不要となる。
第2の絞り羽根10の絞り羽根回動軸2aの付近に連結ピン11が植設され、この連結ピン11が長溝9aに嵌合している。コイル状のスプリング4により第1の絞り羽根9が時計方向に付勢されストッパ1bに突き当たるまで連結ピン11により第2の絞り羽根10は反時計方向に回転するように連動させられているので、第2の絞り羽根10専用のスプリングは不要となる。
第1の形状記憶合金3にSMA駆動回路12により通電制御を行うことにより形状記憶合金3は収縮し、絞り羽根9,10を絞り羽根回動軸1a、2aで回転動作を行うことにより、絞りが開口する。逆に通電制御を止めると第1の形状記憶合金3はスプリング4によって元の長さに復帰することとなり、前記の動作とは逆の動作となる。
図9は、本発明の第5の実施の形態を示す図である。
図1(a)の実施の形態において、絞り羽根14を付勢させるコイル状のスプリング4の取り付け位置を変えたものである。図1(a)の構成と同じ符号を付してある部分は同じ機能を果たす。
スプリング4の一端は絞り羽根14の係止部14cに固定され、他端は地板20の上方に固定されている。このスプリング4によって絞り羽根14を時計方向に付勢している。絞り動作の性能および温度補正は図1(a)と同じである。
図1(a)の実施の形態において、絞り羽根14を付勢させるコイル状のスプリング4の取り付け位置を変えたものである。図1(a)の構成と同じ符号を付してある部分は同じ機能を果たす。
スプリング4の一端は絞り羽根14の係止部14cに固定され、他端は地板20の上方に固定されている。このスプリング4によって絞り羽根14を時計方向に付勢している。絞り動作の性能および温度補正は図1(a)と同じである。
図10は、本発明の第6の実施の形態を示す図で、第2の形状記憶合金で位置制御される連結板をレバーに置き換えることにより変化量(伸縮)を拡大・縮小する例である。
連結板に変わるSMA連結レバー21の一端は、地板20に植設された回動軸21aに回動可能に取り付けられている。SMA連結レバー21の他端はピン21bが固定されており、ピン21bに第1の形状記憶合金3が掛け渡されている。また、スプリング6の一端がSMA連結レバー21の他端に固定され、スプリング6の他端が地板20に固定されている。SMA連結レバー21の他端側の上方にSMAガイド19が植設されている。
連結板に変わるSMA連結レバー21の一端は、地板20に植設された回動軸21aに回動可能に取り付けられている。SMA連結レバー21の他端はピン21bが固定されており、ピン21bに第1の形状記憶合金3が掛け渡されている。また、スプリング6の一端がSMA連結レバー21の他端に固定され、スプリング6の他端が地板20に固定されている。SMA連結レバー21の他端側の上方にSMAガイド19が植設されている。
第2の形状記憶合金18の一端は地板20に固定され、第2の形状記憶合金18がSMAガイド19を滑動できる状態で掛け渡され、第2の形状記憶合金18の他端がSMA連結レバー21の中央部より右寄りに固定されている。
SMA連結レバー21における第2の形状記憶合金18の固定場所(SMA連結レバー回動軸21aの中心からの距離)を変えることによりピン21bの位置の移動量を変化させ、第1の形状記憶合金3の変移量に対する第2の形状記憶合金18の変化の倍率を変えることができる。これにより、第2の形状記憶合金18の特性に応じて適正な調整ができる。これは図4に比較し第2の形状記憶合金18の温度に対する変化の度合いを大きく又は小さくできることになる。また、第1の形状記憶合金3を用いる機構と第2の形状記憶合金18を用いる機構の関係を容易に構築できるようになる。
なお、図10におけるSMA駆動回路12および15は図4の実施の形態の同じ回路と同様に制御される。
なお、図10におけるSMA駆動回路12および15は図4の実施の形態の同じ回路と同様に制御される。
図11は、図10の構成において、第2の形状記憶合金をSMA駆動回路で駆動制御することにより絞り羽根を開放位置以外の場所で止めるような制御を行った状態を示した図である。
第1の形状記憶合金3は絞り羽根の開閉のみを駆動制御し、第2の形状記憶合金18はSMA駆動回路15で微少の動きの制御を行うことによって第1の形状記憶合金3の保護(劣化および破損からの保護)・補償(温度変化により補償および寸法精度のバラツキによる動作の補償)の他に絞り開口量の制御も同時にできるように構成している。すなわち、この実施の形態の絞り機構は絞り開閉動作と同時に開口時の開口量を制御し、絞りとしての役割も果たすことが可能である。
第1の形状記憶合金3は絞り羽根の開閉のみを駆動制御し、第2の形状記憶合金18はSMA駆動回路15で微少の動きの制御を行うことによって第1の形状記憶合金3の保護(劣化および破損からの保護)・補償(温度変化により補償および寸法精度のバラツキによる動作の補償)の他に絞り開口量の制御も同時にできるように構成している。すなわち、この実施の形態の絞り機構は絞り開閉動作と同時に開口時の開口量を制御し、絞りとしての役割も果たすことが可能である。
図11のSMA駆動回路15は絞り情報24に対応して駆動電流が変化させられ、第2の形状記憶合金18を駆動する。
第1の形状記憶合金3の制御は絞り羽根の開閉のみを行うだけでよい。ただし、絞りの開閉は、時間との関係があるために時間制御と電力容量を大きくすることが望ましい。
第1の形状記憶合金3の制御は絞り羽根の開閉のみを行うだけでよい。ただし、絞りの開閉は、時間との関係があるために時間制御と電力容量を大きくすることが望ましい。
図12は、形状記憶合金のひずみ特性の一例を説明するためのグラフで、温度(電力)変化と絞り羽根の開閉位置の関係を示す図である。
例えば、図4における第1の形状記憶合金3による絞りが特性25の曲線に従う動作をしたとする。第1の形状記憶合金3をSMA駆動回路12で自己発熱させることにより温度t1で絞りが開き始め、温度t3で完全に絞りが開いた状態となる。
例えば、図4における第1の形状記憶合金3による絞りが特性25の曲線に従う動作をしたとする。第1の形状記憶合金3をSMA駆動回路12で自己発熱させることにより温度t1で絞りが開き始め、温度t3で完全に絞りが開いた状態となる。
外気温が上昇した場合、気温上昇により第2の形状記憶合金3が直接、上昇温度に対応しただけ縮むように制御するか、または温度検出器17で検知した検知データに基づき対応付けられる電流値をSMA駆動回路15で流すことにより第1の形状記憶合金3による絞りの特性を26のように移行させる。これにより温度がt1から(t2−t1)の範囲内で上昇したとしても、第1の形状記憶合金3による絞りが動作していないにも関わらず開き始めることはない。
以上、説明した実施の形態は、通常状態で絞り羽根が閉じている構成で説明したが、形状記憶合金や付勢手段等を組みかえることで、通常状態で絞り羽根が開いている構成も考えられる。例えば、前者は銀塩フィルムを使ったカメラ用に、後者はディジタルカメラや携帯型端末等のカメラにと言った使用形態が考えられる。
また、絞り羽根の開口部を閉じる形状は円形,翼形状以外に開口部を閉じることができるのであれば、これら以外の形状を用いても良い。例えば楕円形,角形などである。さらに、ストッパの形状もピン形状ではなく他の形状であってもよく、ストッパの機能を果たすものであれば、地板ではなく他の部材に固定しても良い。
また、絞り羽根の開口部を閉じる形状は円形,翼形状以外に開口部を閉じることができるのであれば、これら以外の形状を用いても良い。例えば楕円形,角形などである。さらに、ストッパの形状もピン形状ではなく他の形状であってもよく、ストッパの機能を果たすものであれば、地板ではなく他の部材に固定しても良い。
さらには、形状記憶合金はロープ状の例を用いたが、ロープ状ではなく他の形状でも良い。例えば、ロープ状の滑動する部分以外は、その太さや形状を変えても良い。かかる場合、開閉制御に用いるか、温度補償などに用いるかによってその特性を考慮して、その形を決める必要がある。また、連結板,レバーを介さない部分に用いる形状記憶合金であるならば、長い薄板,コイル形状,つづら折り形状,これらに類似する形状などである。
本発明による形状記憶合金(SMA)を用いた絞り機構は、銀塩カメラやディジタルカメラ,携帯型端末(電話、PDA等)用カメラ等に用いられ、これらカメラの絞りや、光学式防振装置の駆動部、その他の直進や回転の駆動源として応用できる。
(b)はカメラに組み込んだときの絞り回路の実施の形態を示す図である。
図2は、本発明の第2の実施の形態を示すカメラの絞り機構を示す図である。
図2を一部の変形した第3の実施の形態を示す図である。
本発明によるシャッタ機構を用いたカメラの第4の実施の形態を示す概略図である。
図4において絞り羽根に繋がっている第1の形状記憶合金に通電制御を行い、所定の寸法まで収縮させ絞り羽根を開いた状態を示す図である。
図4の状態から外気温の影響を受けた状態であり、2本の形状記憶合金3,5が自己収縮している状態を示している。
図6の状態から絞り羽根を開くように制御した図であり、SMA駆動回路12により第1の形状記憶合金3に通電を行い制御したものである。
本発明の第4の実施の形態を示す図で、図4の構成において2つの絞り羽根を連結させるリンク機構を設けることにより1個のスプリングを削減した例である。
本発明の第5の実施の形態を示す図で、さらに、部品点数を削減するために絞り羽根を1枚にした例である。
本発明の第6の実施の形態を示す図で、第2の形状記憶合金で制御される連結板をレバーに置き換えることにより変化量(伸縮)を拡大・縮小する例である。
図10の構成において、第2の形状記憶合金をSMA駆動回路で駆動制御することにより絞り羽根を開放位置以外の場所で止めるような制御を行った状態を示した図である。
形状記憶合金のひずみ特性の一例を説明するためのグラフで、温度(電力)変化と絞り羽根の開閉位置の関係を示す図である。
1,2,9,10 絞り羽根
1a,2a 絞り羽根回動軸
1b,2b 絞り羽根ストッパ
3,5,18 形状記憶合金(SMA)
4,4a,4b,6 スプリング
7 連結板
8,19 SMAガイド
9a 長溝
11 連結ピン
12,15 SMA駆動回路
13a,13b,16a,16b ケーブル
21 SMA連結レバー
17 温度検出器
20 地板
20a 開口部
1a,2a 絞り羽根回動軸
1b,2b 絞り羽根ストッパ
3,5,18 形状記憶合金(SMA)
4,4a,4b,6 スプリング
7 連結板
8,19 SMAガイド
9a 長溝
11 連結ピン
12,15 SMA駆動回路
13a,13b,16a,16b ケーブル
21 SMA連結レバー
17 温度検出器
20 地板
20a 開口部
Claims (13)
- 回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、
連結部材を介して一端同士が連結された第1形状記憶合金及び第2形状記憶合金と、
前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、
前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段とを備え、
前記第1形状記憶合金の他端を前記絞り羽根に係止すると共に、前記第2形状記憶合金を前記絞り部材に係止したことを特徴とする絞り機構。 - 回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、
一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止した形状記憶合金と、
前記第1絞り羽根及び前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する付勢手段と、
を備えたことを特徴とする絞り機構。 - 回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、
連結部材と、
一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、
一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、 前記第1絞り羽根と前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する第1付勢手段と、
前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、
を備えたことを特徴とする絞り機構。 - 回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、
連結部材と、
一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が前記絞り部材に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、
一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、
前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、
前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、
を備えたことを特徴とする絞り機構。 - 前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項1,3,4の何れかに記載の絞り機構。
- 環境温度を検出する温度検出手段を有し、
前記温度検出手段にて検出した温度に応じて前記制御手段を制御することを特徴とする請求項5に記載の絞り機構。 - 前記第2形状記憶合金の長さ変化による前記連結部材の移動により、前記第1形状記憶合金の長さ変化による前記絞り羽根の開閉量の割合が変化することを特徴とする請求項1,3,4の何れかに記載の絞り機構。
- 回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、
連結部材を介して一端同士が連結された第1形状記憶合金及び第2形状記憶合金と、
前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、
前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、
前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段とを備え、
前記第1形状記憶合金の他端を前記絞り羽根に係止すると共に、前記第2形状記憶合金を前記絞り部材に係止し、前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とするカメラ。 - 回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、
一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止した形状記憶合金と、
前記第1絞り羽根及び前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する付勢手段と、
前記形状記憶合金の長さを制御する制御手段を備え、
前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とするカメラ。 - 回動可能な第1絞り羽根と第2絞り羽根とを備えた絞り部材と、
連結部材と、
一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が第2絞り羽根に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、
一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、 前記第1絞り羽根と前記第2絞り羽根をそれぞれ異なる回動方向に付勢する第1付勢手段と、
前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、
前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とするカメラ。 - 回動可能な絞り羽根を備えた絞り部材と、
連結部材と、
一端が前記第1絞り羽根に係止し他端が前記絞り部材に係止すると共に略中央にて前記連結部材にてガイドされる第1形状記憶合金と、
一端を前記連結部材に係止し他端を前記絞り部材に係止した第2形状記憶合金と、 前記絞り羽根を所定回動方向に付勢する第1付勢手段と、
前記連結部材を所定方向に付勢する第2付勢手段と、
前記第1形状記憶合金の長さと前記第2形状記憶合金の長さを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段により前記絞り羽根の開閉制御を行うことを特徴とするカメラ。 - 環境温度を検出する温度検出手段を有し、
前記温度検出手段にて検出した温度に応じて前記制御手段を制御することを特徴とする請求項8乃至11の何れかに記載のカメラ。 - 前記第2形状記憶合金の長さ変化による前記連結部材の移動により、前記第1形状記憶合金の長さ変化による前記絞り羽根の開閉量の割合が変化することを特徴とする請求項8,10,11の何れかに記載のカメラ。
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- 2003-10-27 JP JP2003366567A patent/JP2005128450A/ja active Pending
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