JP2009175365A - フォーカルプレンシャッタ及びデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単でコンパクトな構成ながら、シャッタ秒時の高速化とシャッタ羽根の単独で複雑な作動を可能とする、フォーカルプレンシャッタを提供する。
【解決手段】露光用の開口部１ａを有するシャッタ地板１と、開口部を開閉する第１の遮光部材と、第１の遮光部材と係合する係合部を有する第１の駆動部材２と、第１の駆動部材を駆動する第１の駆動部４と、第１の遮光部材の端部に対して略平行に移動する第２の遮光部材と、第２の遮光部材と係合する係合部を有する第２の駆動部材１２と、第２の駆動部材を駆動する第２の駆動部１４とを備え、第１及び第２の駆動部材の第１及び第２の遮光部材との係合部は、シャッタ地板の開口部の光軸中心に対して対向する領域に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ用のフォーカルプレンシャッタ、特に一般的にブリッジカメラと呼ばれるレンズ固定式の高倍率デジタルカメラに搭載されるフォーカルプレンシャッタに関するものである。

最近のカメラは、デジタルカメラの普及に伴い、多様化していく傾向がある。コンパクトタイプのデジタルカメラにおいては、比較的低倍率のズームレンズと１／２．５インチから１／１．８インチの撮像素子及びレンズシャッタの組合せにより、文字通りのコンパクトさを実現している。一方、一眼レフタイプのデジタルカメラにおいては、大型の撮像素子と多様な交換レンズの組合せが可能で、高速のフォーカルプレンシャッタとの組合せにより、高い描写力を実現している（特許文献１参照）。

しかし、コンパクトタイプのデジタルカメラにおいては描写力が不足する傾向があり、一眼レフタイプのデジタルカメラにおいては、その大きさに起因した携帯性に問題があった。

その中で、ブリッジカメラと呼ばれるカメラは、レンズ交換はできないが高倍率のレンズを搭載し、コンパクトさと一眼レフタイプに迫る高性能を実現している。しかしながら使用されている撮像素子は、一眼レフカメラの撮像素子に比べて、比較的小型な、コンパクトタイプのデジタルカメラに使用されている１／２．５インチから１／１．８インチの撮像素子が使われていることが多い。そのため、シャッタはレンズの中、もしくはレンズの前後に位置するコンパクトタイプのカメラに搭載される所謂レンズシャッタで構成されている。

レンズシャッタにおいては、シャッタ速度は、特許文献２に記載されているように高速化のアプローチは試みられているが、通常はフォーカルプレンシャッタより劣る。これに起因してシャッタ速度の最高速秒時は、一眼レフタイプのカメラ（フォーカルプレンシャッタ使用）のシャッタ秒時が１／４０００秒以上であるのに対して、ブリッジカメラは１／２０００秒程度になっている。
特開平４−３５５７３４号公報 特開２００４−９３７１９号公報

しかしながら最近の撮像素子の高感度化に伴い、このようないわゆるブリッジカメラにおいても、撮影領域の拡大を図るために、シャッタ秒時の高速化が望まれている。

このため上記のようなブリッジカメラにおいても、シャッタ秒時の高速化に有利なフォーカルプレンシャッタの使用が試みられているが、通常のフォーカルプレンシャッタを使用するとコンパクトさを阻害する可能性があった。

また、電子ビューファインダを備えたカメラや、ライブビューでの撮影を行う場合、先羽根と後羽根を単独で様々に作動させる必要がある。しかし、従来のフォーカルプレンシャッタで、このような作動をさせるためには、複雑な機構が必要であった。

そこで本発明の目的は、比較的簡単でコンパクトな構成ながら、シャッタ秒時の高速化とシャッタ羽根の単独で複雑な作動を可能とする、フォーカルプレンシャッタを提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるフォーカルプレンシャッタは、露光用の開口部を有するシャッタ地板と、前記開口部を開閉する第１の遮光部材と、前記第１の遮光部材と係合する係合部を有する第１の駆動部材と、前記第１の駆動部材を駆動する第１の駆動手段と、前記第１の遮光部材の端部に対して略平行に移動する第２の遮光部材と、前記第２の遮光部材と係合する係合部を有する第２の駆動部材と、前記第２の駆動部材を駆動する第２の駆動手段とを備え、前記第１及び第２の駆動部材の前記第１及び第２の遮光部材との係合部は、前記シャッタ地板の開口部の光軸中心に対して対向する領域に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係わるデジタルカメラは、撮像素子を有するデジタルカメラにおいて、上記のフォーカルプレンシャッタを使用したことを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡単でコンパクトな構成ながら、シャッタ秒時の高速化とシャッタ羽根の単独で複雑な作動を可能とする、フォーカルプレンシャッタを提供することが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わるフォーカルプレンシャッタの平面図であり、１は、露光用の開口部であるアパチャ枠１ａを有するシャッタ地板である。

２は、第１の遮光部材である先羽根３（図２、図４Ａ〜図４Ｅ参照）に、回動可能に係合する係合部としての機能を有する羽根駆動ピン２ａが一体となっている先駆動レバー（第１の駆動部材）である。この先駆動レバー２には、先幕コイル４の通電により励磁される先幕ヨーク５の磁極と吸引、反発の磁力を発生する、ローターとして機能する二極に着磁された先永久磁石６が取り付けられている。先幕ヨーク５は先永久磁石６の周囲に配されており、前述のように磁極を構成する。第１の駆動部材である先駆動レバー２は、マグネットホルダー７に設けられた不図示の軸受けと、先ヨーク押さえ８に設けられた軸受け８ａに回動可能に支持されている。またマグネットホルダー７は先駆動レバー２の回転軸と同軸で回動可能に支持されている。これらにより、先羽根３を往復駆動する第１の駆動手段が形成されている。

９は、マグネットホルダー７を先駆動レバー２の回転軸と同軸で回動させ、先永久磁石６の磁極に対する先幕ヨーク５の対向位置（角度）を調整するための偏心ピンである。１０は先駆動レバー２のスタート側のストッパゴムで、先駆動レバー２の復帰時（全閉時）の衝撃を吸収すると共に、スタート位置を規制する。１１は先駆動レバー２のストップ側のストッパゴムで先駆動レバー２のレリーズ時（全開時）の衝撃を吸収すると共に、ストップ位置を規制する。

１２は、第２の遮光部材である後羽根１３（図２、図４Ａ〜図４Ｅ参照）に、回動可能に係合する係合部としての機能を有する羽根駆動ピン１２ａが一体となっている後駆動レバー（第２の駆動部材）である。この後駆動レバー１２には、後幕コイル１４の通電により励磁される後幕ヨーク１５の磁極と吸引、反発の磁力を発生する、ローターとして機能する二極に着磁された後永久磁石１６が取り付けられている。後幕ヨーク１５は後永久磁石１６の周囲に配されており、前述のように磁極を構成する。第２の駆動部材である後駆動レバー１２は、シャッタ地板１に設けられた軸受け１ｂ（図２参照）と、後ヨーク押さえ１７に設けられた軸受け１７ａに回動可能に支持されている。これらにより、後羽根１３を往復駆動する第２の駆動手段が形成されている。

これらの駆動手段は、シャッタ地板１の開口部であるアパチャ枠１ａの光軸中心Ｃに対して、略対向する位置に配置することにより、光軸に対して垂直な面方向でのシャッタの小型化が実現できる。

１８は後駆動レバー１２のスタート側のストッパゴムで、後駆動レバー１２の復帰時（全開時）の衝撃を吸収すると共に、スタート位置を規制する。１９は後駆動レバー１２のストップ側のストッパゴムで、後駆動レバー１２のレリーズ時（全閉時）の衝撃を吸収すると共に、ストップ位置を規制する。

このような構成で、先駆動レバー２に設けられた先羽根３との係合部である羽根駆動ピン２ａと、後駆動レバー１２に設けられた後羽根１３との係合部である羽根駆動ピン１２ａは、シャッタ地板１の開口部であるアパチャ枠１ａの光軸中心Ｃに対して略対向する領域に配置する。これにより各駆動レバーは、アパチャ枠１ａの近くにそれぞれ配置しても、お互いに干渉しあうことなく往復作動することができる。

また、それぞれの駆動レバー２，１２に設けられた羽根駆動ピン２ａ，１２ａは、それぞれの駆動手段と光軸方向で重ならない位置で往復作動できるように配置されている。具体的には、図１において、先幕ヨーク５、後幕ヨーク１５などからなる第１、第２の駆動手段から、先駆動レバー２、後駆動レバー１２が外部に突出し、先端部分にそれぞれの羽根駆動ピン２ａ，１２ａが配置される。これにより、各ロータの回転角度に対して、羽根駆動ピンの作動量を大きく取ることができ、各羽根の往復移動量を増やすことができる。また羽根との係合位置に対して、各駆動手段を自由に配置できることにより、シャッタ地板１上でのレイアウトが自由にでき、結果としてシャッタの小型化が達成できる。

図２は一実施形態のフォーカルプレンシャッタの側面図で、第２の駆動手段である後幕駆動部及び第２の遮光部材である後羽根は断面形状を示す。

シャッタ地板１には、ローターである後永久磁石１６を有する後駆動レバー１２の軸受け１ｂが設けられている。また後駆動レバー１２は後ヨーク押さえ１７に設けられた軸受け１７ａに回動可能に支持されて第２の駆動手段となっている。

第２の遮光部材である後羽根１３は、シャッタ地板１と、先羽根３と後羽根１３が干渉しないように仕切る仕切板２０との空間内で、後駆動レバー１２に設けられた羽根駆動ピン１２ａと回動可能に係合して、アパチャ枠１ａを開閉するように作動する。同様に第１の遮光部材である先羽根３は、シャッタ地板１と共に羽根走行スペースを構成するカバー板２１と、先羽根３と後羽根１３が干渉しないように仕切る仕切板２０との空間内で、先駆動レバー２に設けられた羽根駆動ピン２ａと回動可能に係合して、アパチャ枠１ａを開閉するように作動する。

図３Ａ〜図３Ｅ、図４Ａ〜図４Ｅはシャッタの作動状態を示す図である。

駆動部の作動と羽根の作動は図３Ａと図４Ａ、図３Ｂと図４Ｂ、図３Ｃと図４Ｃ、図３Ｄと図４Ｄ、図３Ｅと図４Ｅが対応している。なお、図４Ａ〜図４Ｅは、フォーカルプレンシャッタを図３Ａ〜図３Ｅの裏側から見た図である。

図３Ａと図４Ａは撮影開始前の状態で、第１の遮光部材である先羽根３が露光用の開口部であるアパチャ枠１ａを遮蔽した状態である。３ａは先羽根３のスリット形成部３ｂを平行に動かすためのカム溝で、シャッタ地板１に植設された先羽根３の支持軸である先羽根用ガイド軸１ｃと協働して、先駆動レバー２の羽根駆動ピン２ａの往復回転作動を補正する。その結果、先羽根３の端部のスリット形成部３ｂはアパチャ枠１ａに対して略平行に移動する。

第２の遮光部材である後羽根１３も同様に、後羽根１３に設けられたカム溝１３ａがシャッタ地板１に植設された後羽根用ガイド軸１ｄと協働して、後駆動レバー１２の羽根駆動ピン１２ａの往復回転作動を補正する。その結果、後羽根１３の端部のスリット形成部１３ｂは先羽根３の端部のスリット形成部３ｂに対して略平行に動く。

このように、先羽根３と後羽根１３のシャッタ地板１のアパチャ枠１ａに面する端部は、アパチャ枠１ａの端部に対して略平行に移動し、かつ先羽根３と後羽根１３の互いに対向する端部も略平行に移動することができる。これにより、露光の際に先羽根及び後羽根が形成するスリットを略平行に形成できるので、たとえばロータリータイプのシャッタを使用したときのような動体撮影時の像の歪みを無くすことができる。

図３Ｂと図４Ｂは先羽根３が走行し開口部であるアパチャ枠１ａを開放した撮影中の状態を示す。図３Ｃと図４Ｃは後羽根１３が走行し後羽根１３が撮影用のアパチャ枠１ａを遮蔽し撮影が終了した状態である。図３Ｄと図４Ｄは先羽根３が撮影開始できる状態の位置に戻り、後羽根１３と共に露光用の開口部であるアパチャ枠１ａを遮蔽した状態である。この状態は、便宜的に説明する状態で、実際は先羽根及び後羽根のスタート位置への復帰動作は、露光用のアパチャ枠１ａが遮蔽された状態で、同時に作動することもできる。図３Ｅと図４Ｅは後羽根１３がスタート位置に復帰し、図３Ａ、図４Ａと同じ撮影開始前の状態に戻った状態を示している。

図５は上記の動作を行うための通常撮影モードの電磁駆動部への通電シーケンスで、先幕コイル４に順方向の通電がされた後、所定のシャッタ秒時後、後幕コイル１４に順方向の通電がされる。

次に、シャッタ羽根の走行完了後安定時間を経て、先幕コイル４に逆方向通電され、その後アパチャ枠１ａを遮蔽した状態でシャッタ羽根を復帰状態に出来るタイミングで後幕コイル１４に逆方向通電されて、１回の撮影シーケンスが終了する。連写モード時は、これを繰り返す。

このとき、それぞれの駆動手段は、二極に着磁された永久磁石のローターと、それを取り囲む二つの磁極を有するヨークで構成されており、無通電時はそれぞれ撮影開始位置または走行完了位置に磁気的に保持されるようになっている。二極に着磁された永久磁石と、二つの磁極を有するヨークによる永久磁石の回転方向端部での保持の機構は、たとえば特開平９−２１１５３１号公報に記載の駆動部のように、公知の技術であるので説明は省略する。

図６はライブビューモードの電磁駆動部への通電シーケンスで、先幕コイル４に順方向の通電がされ、アパチャ枠１ａを開放した状態で撮像素子によるモニター可能状態にする。撮影開始信号により、先幕コイル４に逆方向通電を行い、先羽根３を撮影開始位置に復帰させ、先羽根３の安定時間後に先幕コイル４に順方向の通電がされる。次に所定のシャッタ秒時後、後幕コイル１４に順方向の通電がされ、シャッタ羽根の走行完了後安定時間を経て、先幕コイル４に逆方向通電され、その後アパチャ枠１ａを遮蔽した状態でシャッタ羽根を復帰状態に出来るタイミングで後幕コイル１４に逆方向通電されて、１回の撮影シーケンスが終了する。

尚、この場合の無通電時の永久磁石の保持については、通常モードと同様である。

図７はデジタルカメラの構成の一例を示す図である。

撮影レンズ１０１を通過した光は主ミラー１０２で反射されてペンタプリズム１０３を通してファインダーに導かれ、撮影時は主ミラー１０２が退避した状態で撮影光は直進し、フォーカルプレンシャッタ１０４で制御された撮影光がローパスフィルタを含む撮像素子１０５に到達する。また、ＳＬＲ（一眼レフ）以外のレンジファインダーのカメラにおいても本実施形態のフォーカルプレンシャッタが使用できる。

上記のように構成されるフォーカルプレンシャッタの動作について、図１及び図３を参照して説明する。

撮影開始信号により先幕コイル４に通電されると先幕ヨーク５が励磁され、先永久磁石６の磁極との吸引、反発力により、一体化された先駆動レバー２が時計方向に回転しアパチャ枠１ａを通して露光が開始される（図３Ａから図３Ｂ）。その後、所定の露光時間後に後幕コイル１４に通電され後幕ヨーク１５が励磁されると、後永久磁石１６の磁極との吸引、反発力により、一体化された後駆動レバー１２が反時計方向に回転しアパチャ枠１ａの露光を終了させる（図３Ｂから図３Ｃ）。

続いて撮影可能な状態に羽根を復帰させるために、先幕コイル４に先ほどの露光方向とは逆に通電することにより先幕ヨーク５が励磁され、先永久磁石６の磁極との吸引、反発力により、一体化された先駆動レバー２が反時計方向に回転しアパチャ枠１ａを遮蔽する（図３Ｃから図３Ｄ）。後幕コイル１４の通電は図３Ｄの状態後、もしくは先幕コイル４の逆通電後、先羽根３及び後羽根１３が、アパチャ枠１ａを遮蔽する状態を維持するだけの重なりを持って逆通電される。後幕ヨーク１５が励磁されると、後永久磁石１６の磁極との吸引、反発力により、一体化された後駆動レバー１２が時計方向に回転しアパチャ枠１ａを開放する位置（撮影開始可能位置）に移動する。これによりシャッタの一連の露光動作を終了し最初の撮影開始前の状態図３Ａに復帰する（図３Ｄから図３Ｅ）。

先羽根３は、先駆動レバー２の回転中心でローターの回転中心である、シャッタ地板１に設けられた不図示の軸受けと、先ヨーク押さえ８に設けられた軸受け８ａを中心軸として、係合部である羽根駆動ピン２ａと共に円弧運動をしようとする。しかしながら、先羽根３に設けられ、羽根駆動ピン２ａの円弧運動をキャンセルする逆形状の円弧を持った補正カム溝３ａと、シャッタ地板１に植設された先羽根用ガイド軸１ｃの係合により、先羽根３のスリット形成部３ｂは平行に動く。

後羽根１３も同様に、後駆動レバー１２の回転中心でローターの回転中心である、シャッタ地板１に設けられた軸受け１ｂと、後ヨーク押さえ１７に設けられた軸受け１７ａを中心軸として、係合部である羽根駆動ピン１２ａと共に円弧運動をしようとする。しかしながら、後羽根１３に設けられ、羽根駆動ピン１２ａの円弧運動をキャンセルする逆形状の円弧を持った補正カム溝１３ａと、シャッタ地板１に植設された後羽根用ガイド軸１ｄの係合により、後羽根１３のスリット形成部１３ｂは平行に動くことが出来る。

尚、本実施形態においては各羽根のカム溝は羽根に設けられたカム形状をした穴部となっているが、羽根が樹脂などでできている場合などは、羽根に形成した凹部でも良い。またシャッタ地板側凹部などを設けて、羽根側に凸部を設けるようにしても良い。

以上説明したように、先後シャッタ羽根のスリット形成部を平行に動かすための、先幕、後幕用の電磁駆動部から突き出た円弧運動をする駆動レバーの回転運動を補正するカム溝及びカム溝と係合するガイド軸の位置は、駆動レバーに植設された羽根駆動ピンの運動方向の略延長上に配置することで複雑な平行リンク無しで、効率を悪くすることなく平行に作動させることが出来る。

そして、先後２個の電磁駆動部は、羽根をスタート位置に保持する専用の機構が必要ない２極のマグネットを使用した構造が簡単な駆動部で、アパチャ枠（光軸）に対して回転対称、すなわちアパチャ枠に対して、対称形に配置される。そして、先、後の電磁駆動部を結ぶ線と先、後の駆動レバーの羽根駆動ピンの作動側を結ぶ線が交差する位置にアパチャ枠を配置することにより、先、後シャッタ羽根のスリット形成部を平行に動かすためのカム溝とガイドピンが先羽根と後羽根同士で干渉することなく構成することができる。また、先後羽根の複雑な動きを簡単に行うことが出来、シャッタユニットを小型化すると共に、ローコストで提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係わるフォーカルプレンシャッタの平面図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの側面図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの電磁駆動部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの電磁駆動部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの電磁駆動部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの電磁駆動部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの電磁駆動部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの羽根部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの羽根部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの羽根部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの羽根部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの羽根部の作動説明図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタの通常モードでの電磁駆動部通電シーケンスを示す図である。 一実施形態のフォーカルプレンシャッタのライブビューモードでの電磁駆動部通電シーケンスを示す図である。 デジタルカメラの構成例を示す図である。

符号の説明

１ シャッタ地板
２ 先駆動レバー
３ 先羽根
４ 先幕コイル
５ 先幕ヨーク
６ 先永久磁石
７ マグネットホルダー
８ 先ヨーク押さえ
９ 偏心ピン
１０ 先ストッパゴム（スタート側）
１１ 先ストッパゴム（ストップ側）
１２ 後駆動レバー
１３ 後羽根
１４ 後幕コイル
１５ 後幕ヨーク
１６ 後永久磁石
１７ 後ヨーク押さえ
１８ 後ストッパゴム（スタート側）
１９ 後ストッパゴム（ストップ側）
２０ 仕切板
２１ カバー板

Claims (6)

1. 露光用の開口部を有するシャッタ地板と、
   前記開口部を開閉する第１の遮光部材と、
   前記第１の遮光部材と係合する係合部を有する第１の駆動部材と、
   前記第１の駆動部材を駆動する第１の駆動手段と、
   前記第１の遮光部材の端部に対して略平行に移動する第２の遮光部材と、
   前記第２の遮光部材と係合する係合部を有する第２の駆動部材と、
   前記第２の駆動部材を駆動する第２の駆動手段とを備え、
   前記第１及び第２の駆動部材の前記第１及び第２の遮光部材との係合部は、前記シャッタ地板の開口部の光軸中心に対して対向する領域に配置されていることを特徴とするフォーカルプレンシャッタ。
2. 前記第１及び第２の駆動手段は、それぞれ永久磁石からなるローターと、前記ローターの周囲に配され磁極を構成するヨークと、前記ヨークを励磁するコイルとを備え、前記第１及び第２の駆動部材の前記係合部は、それぞれ前記第１及び第２の駆動手段と光軸方向に重ならない領域に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のフォーカルプレンシャッタ。
3. 前記第１及び第２の駆動手段は、前記シャッタ地板の開口部の光軸中心に対して対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフォーカルプレンシャッタ。
4. 前記第１及び第２の遮光部材はカム溝を有し、前記カム溝は前記シャッタ地板に設けられたガイド軸と係合することにより、前記第１及び第２の駆動手段による作動を、第１及び第２の遮光部材の端部が略平行に作動するように補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャッタ。
5. 前記第１及び第２の駆動手段は、前記遮光部材を開口部が全開及び全閉のいずれか一方となる位置に保持する保持手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャッタ。
6. 撮像素子を有するデジタルカメラにおいて、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフォーカルプレンシャッタを使用したことを特徴とするデジタルカメラ。

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