JP3983347B2 - フォーカルプレーンシャッター装置およびこれを備えたカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ用のフォーカルプレーンシャッター装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数のアームを用いて平行リンク機構を構成し、これらアームの先端側に露光用スリットを形成する幕部材（先幕部材および後幕部材）を取り付けたフォーカルプレーンシャッター装置が従来多用されている。このフォーカルプレーンシャッター装置では、シャッター開口を覆っていた先幕部材がシャッター開口端に向かって走行してシャッター開口を開放する一方、シャッター速度に応じた所定時間の経過後、シャッター開口を開放していた後幕部材がシャッター開口端に向かって走行してシャッター開口を覆うことにより、先幕部材と後幕部材との間にできるスリットがシャッター開口の一端から他端に移動してフィルム撮影画面に必要な露出光を供給する。
【０００３】
ところで、このようなフォーカルプレーンシャッター装置は、撮影画面全体に露出ムラが発生しないように、露光開始から露光終了までの先幕部材と後幕部材の特に露光用スリット形成縁の移動特性（移動時間）を揃えるように細心の注意を払って製造されている。そして、従来のフォーカルプレーンシャッター装置では、スリット形成縁が上記平行リンク機構による両幕部材の駆動により平行に移動していると仮定して製造されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アームの先端側と幕部材との取付け部やアームの基端側とシャッター地板との取付け部には、各部材にスムーズな動きをさせるために取付けガタ（取付け隙間）を設けている。このため、平行リンク機構により幕部材を駆動しても、実際には幕部材のスリット形成縁同士は平行に移動せず、スリット長手方向（縦走行式フォーカルプレーンシャッター装置の場合は横方向）の露出が均一にならず、露出ムラが発生する。
【０００５】
ここで、図３、図４および図５を用いて横方向の露出ムラの発生メカニズムを説明する。図３には、縦走り式フォーカルプレーンシャッターの横方向の露出ムラの無い理想的な状態を示している。なお、本来、先幕部材および後幕部材は加速度運動を行うが、説明を簡略化するために各幕部材は等速度運動するものとして説明する。
【０００６】
図３において、１０１は不図示のシャッター地板に設けられたシャッター開口であり、１０２，１０３は先幕部材１０４を走行駆動するための主アーム及び従アームである。主アーム１０２及び従アーム１０３の基端部は、穴１０２ａ，１０３ａにシャッター地板に設けられた軸１０５及び軸１０６を嵌合させることによりシャッター地板に回動自在に取り付けられている。また、先端部には、穴１０２ｂ，１０３ｂに先幕部材１０４に設けられたダボ１０７，１０８を嵌合させることにより先幕部材１０４が回動自在に取り付けられている。
【０００７】
主アーム１０２及び従アーム１０３における基端側の回動軸間距離（軸１０５，１０６間の距離）と先端側の先幕部材１０４の取り付け軸間距離（ダボ１０７，１０８間の距離）とは等しく、主アーム１０２及び従アーム１０３によって平行リンクが構成されている。
【０００８】
なお、先幕部材１０４はこれを含む複数の遮光用羽根のうち露光用スリットを形成するための部材である。
【０００９】
一方、１０９，１１０は後幕部材１１１を走行駆動するための主アーム及び従アームである。主アーム１０９及び従アーム１１０の基端部は、穴１０９ａ，１１０ａにシャッター地板に設けられた軸１１２及び軸１１３を嵌合させることによりシャッター地板に回動自在に取り付けられている。また、先端部には、穴１０９ｂ，１１０ｂに後幕部材１１１に設けられたダボ１１４，１１５を嵌合させることにより後幕部材１１１が回動自在に取り付けられている。主アーム１０９及び従アーム１１０における基端側の回動軸間距離（軸１１２，１１３間の距離）と先端側の後幕部材１１１の取り付け軸間距離（ダボ１１４，１１５間の距離）とは等しく、主アーム１０９及び従アーム１１０によって平行リンクが構成されている。
【００１０】
なお、後幕部材１１１はこれを含む複数の遮光用羽根のうち露光用スリットを形成するための部材である。
【００１１】
図３の理想形では、上記嵌合部、すなわち穴１０２ａ，１０３ａ，１０２ｂ，１０３ｂとこれらに嵌合する軸１０５，１０６やダボ１０７，１０８との間および穴１０９ａ，１１０ａ，１０９ｂ，１１０ｂとこれらに嵌合する軸１１２，１１３やダボ１１４，１１５との間には嵌合ガタ（取付け隙間）が存在せず、露光開始近傍状態を示す図３（ａ）から露光途中状態を示す図３（ｂ）を経て露光終了近傍状態を示す図３（ｃ）に至るまで、先幕部材１０４および後幕部材１１１のスリット形成縁１０４ａ，１１１ａは平行を保ち、横方向の露出ムラは存在しない。
【００１２】
しかし、実際の製品では、前述したように上記嵌合部に嵌合ガタが設けられているため、図４及び図５に示すように、先幕部材１０４及び後幕部材１１１のスリット形成縁１０４ａ，１１１ａ同士が平行を保つことができず、横方向の露出ムラが発生してしまう。
【００１３】
ここで、図４には、先幕部材１０４のスリット形成縁１０４ａの傾きの変化を示している。図４（ａ）に示す露光開始近傍状態において、主アーム１０２の駆動力伝達用の穴１０２ｃに係合した不図示の駆動レバーから主アーム１０２に駆動力が伝わると、主アーム１０２には軸１０５を中心に時計回り方向に回転する力が加わり、この主アーム１０２の穴１０２ｂに嵌合ガタを持って嵌合している先幕部材１０４のダボ１０７に矢印Ｆ１の力が働く。
【００１４】
先幕部材１０４は、矢印Ｆ１の力が働くと、負荷の大きい静摩擦力と共にＧ１を中心とした先幕部材１０４の慣性力によってその位置に残ろうとする。さらに、従アーム１０３の負荷（慣性力）によって、ダボ１０７，１０８には先幕部材１０４を反時計回り方向に回転させようとする力が働く。このため、リンク系内のガタ分によって、先幕部材１０４（スリット形成縁１０４ａ）は図に示すようにシャッター開口１の端部に対して右上がりに傾いた状態で走行を開始する。
【００１５】
そして、図４（ｂ）に示す露光途中状態においては、主アーム１０２からダボ１０７に働く力によって従アーム１０３の負荷により発生する先幕部材１０４を回転させる力と、先幕部材１０４に働く遠心力とがバランスし、先幕部材１０４（スリット形成縁１０４ａ）はシャッター開口１０１の端部に対して平行となる状態で走行する。なお、これを境に、先幕部材１０４に作用する力は反時計回り方向の力から時計回り方向の力へと変化していく。
【００１６】
さらに、図４（ｃ）に示す露光終了近傍状態においては、先幕部材１０４には、主アーム１０２からダボ１０７に働く矢印Ｆ１の力によって従アーム１０３からダボ１０８に働く先幕部材１０４を時計回り方向に回転させようとする力（従アーム１０３の負荷によって発生する力）と、先幕部材１０４に時計回り方向に働く遠心力とが加わるため、リンク系内のガタにより、先幕部材１０４（スリット形成縁１０４ａ）は右下がりに傾いた状態で走行を終了する。
【００１７】
一方、図５には、後幕部材１１１のスリット形成縁１１１ａの傾きの変化を示している。図５（ａ）に示す露光開始近傍状態において、主アーム１０９の駆動力伝達用の穴１０９ｃに係合した不図示の駆動レバーから主アーム１０９に駆動力が伝わると、主アーム１０９には軸１１２を中心に時計回り方向に回転する力が加わり、この主アーム１０９の穴１０９ｂに嵌合ガタを持って嵌合している後幕部材１１１のダボ１１４に矢印Ｆ２の力が働く。
【００１８】
後幕部材１１１は、矢印Ｆ２の力が働くと、静摩擦力と共にＧ２を中心とした後幕部材１１１の慣性力によってその位置に残ろうとするので、後幕部材１１１のダボ１１４には後幕部材１１１を反時計回り方向に回転させようとする力が働く。しかし矢印Ｆ２の力が働くと、従アーム１１０の負荷（慣性力）によって、後幕部材１１１のダボ１１５を中心に後幕部材１１１を時計回り方向に回転させようとする力が働き、前記反時計回り方向の回転力を相殺するため、リンク系内に嵌合ガタがあっても後幕部材１１１（スリット形成縁１１１ａ）はシャッター開口１０１の端部に平行になったまま走行を開始する。
【００１９】
そして、図５（ｂ）に示す露光途中状態においては、主アーム１０９からダボ１１４に働く力と、従アーム１１０の負荷によって発生する後幕部材１１１を回転させる力と、後幕部材１１１に働く遠心力とがバランスするので、後幕部材１１１（スリット形成縁１１１ａ）はシャッター開口１０１の端部に対して平行となったまま走行していく。
【００２０】
さらに、図５（ｃ）に示す露光終了近傍状態においては、後幕部材１１１には、主アーム１０９からダボ１１４に働く矢印Ｆ２の力によって従アーム１１０からダボ１１５に働く後幕部材１１１を反時計回り方向に回転させようとする力（従アーム１１０の負荷によって発生する力）とが働くが、後幕部材１１１を時計回り方向に回転させようとする遠心力によって相殺される。このため、リンク系内のガタがあっても、後幕部材１１１（スリット形成縁１１１ａ）はシャッター開口１０１の端部と平行になる状態で走行を終了する。
【００２１】
以上説明したように、先幕部材１０４のスリット形成縁１０４ａは、走行開始近傍においてはシャッター開口１０１の端部に対して右上がりに傾いた状態になり、走行途中でシャッター開口端に対して平行になり、走行終了近傍では右下がりに傾く一方、後幕部材１１１のスリット形成縁１１１ａは、走行開始から終了までシャッター開口１０１の端部に対してほぼ平行であるので、撮影画面の左上部と右下部とが中央部に対して露出オーバーになってしまう。
【００２２】
そしてこのようにして生じる露出ムラは、スリット幅が比較的広くなる従来の低速シャッターではさほど問題にはならなかったが、スリット幅が狭くなる高速シャッター（最高速秒時が１／８０００秒以上のシャッター）では大きな問題となる。
【００２３】
そこで、本発明では、高速シャッター秒時においても、露出ムラがなく露出精度の高いフォーカルプレーンシャッター装置を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、互いに異なるタイミングで走行する先幕及び後幕を有し、主アーム及び従アームに、先幕及び後幕のうち一方の幕における露光用スリットを形成する幕部材を回動可能に取り付け、主アーム及び従アームを基端側部分を中心に回動させて幕部材をシャッター開口端に向かって走行させるフォーカルプレーンシャッター装置において、先幕及び後幕のうち他方の幕における露光用スリットを形成する幕部材のシャッター開口端に対する傾きに応じて、主アーム及び従アームの基端側における回動軸間距離が、主アーム及び従アームの先端側における幕部材の取り付け軸間距離よりも長くなるように、主アーム及び従アームのうち一方のアームの基端側における回動軸を、他方のアームの回動軸及び主アーム及び従アームの２つの取り付け軸と平行リンクを構成する位置に対して、他方のアームの回動軸から離れる方向において一方のアーム内で異ならせて非平行リンクを構成している。
【００２５】
ここで、２つのアームの基端側における回動軸間距離を先端側における幕部材の取付け軸間距離よりも長くした非平行リンクを構成することにより、非平行リンク系内の取付け隙間（嵌合ガタ等）の分が相殺され、幕部材のスリット形成縁がシャッター開口端に対して平行を保って移動するようにしている。そして、この結果、先幕と後幕のスリット形成縁の平行性を保ち、１／８０００秒以上の超高速秒時においても露出ムラを防止することができるようにしている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１〜図２には、本発明の第１実施形態であるカメラ用フォーカルプレーンシャッター装置の先幕駆動部を示している。
【００２７】
まず、図１には、先幕部材の走行駆動用リンクを構成する部分に、取付けガタ（取付け隙間）が存在しない理想設計がなされた先幕駆動部を示している。
【００２８】
この図において、１は不図示のシャッター地板に設けられたシャッター開口であり、２，３は先幕部材４を走行駆動するための主アーム及び従アームである。主アーム２及び従アーム３の基端部は、穴２ａ，３ａにシャッター地板に設けられた軸５及び軸６を嵌合させることによりシャッター地板に回動自在に取り付けられている。また、先端部には、穴２ｂ，３ｂに先幕部材４に設けられたダボ７，８を嵌合させることにより先幕部材４が回動自在に取り付けられている。
【００２９】
ここで、主アーム２及び従アーム３における基端側の回動軸間距離（軸５，６間の距離）は、先端側の先幕部材４の取り付け軸間距離（ダボ７，８間の距離）よりも長く設定されており、主アーム２及び従アーム３によって非平行リンクが構成されている。具体的には、従アーム３の軸６の位置を平行リンクを構成させる場合の軸６ａの位置から上方向にずらしている。
【００３０】
なお、先幕部材４は、これを含む複数の先幕用遮光羽根のうち露光用スリットを形成するための部材である。
【００３１】
このように構成された理想設計上の先幕駆動部は、図１（ａ）に示す露光開始近傍状態では、先幕部材４（スリット形成縁４ａ）は右下がりに傾くように構成されている。
【００３２】
そして、平行リンクを構成する架空の軸６ａは、図１（ｂ）に示すように、先幕部材４（スリット形成縁４ａ）がシャッター開口１の端部と平行になる位置に向かって実際の軸６の周りを移動するので、先幕部材４は徐々に右上がりになり、シャッター開口１の端部と平行になる位置を過ぎて、図１（ｃ）に示す露光終了近傍状態では、先幕部材４は露光開始近傍状態とは逆の右上がりに傾く。
【００３３】
次に、現実の実施形態の先幕駆動部について図２を用いて説明する。この先幕駆動部では、各部材の動きをスムーズにするために、上記嵌合部、すなわち穴２ａ，３ａ，２ｂ，３ｂとこれらに嵌合する軸５，６やダボ７，８との間に嵌合ガタ（取付け隙間）を設けている。
【００３４】
図２（ａ）に示す露光開始近傍状態において、主アーム２の駆動力伝達用の穴２ｃに係合した不図示の駆動レバーから主アーム２に駆動力が伝わると、主アーム２には軸５を中心に時計回り方向に回転する力が加わり、この主アーム２の穴２ｂに嵌合ガタを持って嵌合している先幕部材４のダボ７に矢印Ｆ１の力が働く。
【００３５】
先幕部材４は、矢印Ｆ１の力が働くと、負荷の大きい静摩擦力と共にＧ１を中心とした先幕部材４の慣性力によってその位置に残ろうとする。さらに、従アーム３の負荷（慣性力）によって、ダボ７，８には先幕部材４を反時計回り方向に回転させようとする力が働く。
【００３６】
ここで、主アーム２及び従アーム３が平行リンクを構成していると、リンク系内のガタ分によって先幕部材４（スリット形成縁４ａ）はシャッター開口１の端部に対して右上がりに傾いた状態となるが、本実施形態では、主アーム２及び従アーム３が、嵌合ガタなき理想設計上では先幕部材４を右下がりにするような非平行リンクを構成しているので、嵌合ガタがある実際設計上では前述した先幕部材４に働く力により先幕部材４（スリット形成縁４ａ）はシャッター開口１の端部に対して平行になる。
【００３７】
そして、図２（ｂ）に示す露光途中状態では、主アーム２及び従アーム３が平行リンクを構成している場合と同様に、先幕部材４（スリット形成縁４ａ）はシャッター開口１の端部に対して平行を維持する。
【００３８】
さらに、図２（ｃ）に示す露光終了近傍状態では、先幕部材４には、主アーム２からダボ７に働く矢印Ｆ１の力によって、従アーム３からダボ８に働く先幕部材１０４を時計回り方向に回転させようとする力（従アーム１０３の負荷によって発生する力）と、先幕部材４に時計回り方向に働く遠心力とが加わる。
【００３９】
ここで、主アーム２及び従アーム３が平行リンクを構成していると、リンク系内のガタ分によって先幕部材４（スリット形成縁４ａ）はシャッター開口１の端部に対して右下がりに傾いた状態となるが、本実施形態では、主アーム２及び従アーム３が、嵌合ガタなき理想設計上では先幕部材４を右上がりにするような非平行リンクを構成しているので、嵌合ガタがある実際設計上では前述した先幕部材４に働く力により先幕部材４（スリット形成縁４ａ）はシャッター開口１の端部に対して平行を維持して走行を終了する。
【００４０】
以上のように、本実施形態の先幕駆動部では、従アーム３の回動中心となる軸６の位置を、平行リンクを構成する場合の回動中心となる位置（６ａ）から上方向にずらして非平行リンクを構成している。このため、理論設計上では先幕部材４が走行開始時および走行終了時にシャッター開口端に対して傾くが、嵌合部にガタを設けた実際のものでは、先幕部材４がシャッター開口１の端部に対して平行を維持することができる。
【００４１】
したがって、図３および図５を用いて説明した従来の同様の後幕駆動部を併せ用いることにより、先幕部材および後幕部材により形成される露光用スリットを露光中常に平行にすることができ、横方向の露出ムラの無い露出精度の高いフォーカルプレーンシャッター装置を実現することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態では、従アーム３の軸６をずらして非平行リンクを構成したが、他の軸、例えば主アーム２の軸５をずらすことによって非平行リンクを構成してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、複数の先幕用遮光羽根のうち露光用スリットを形成する部材の駆動リンクを非平行リンクにした場合について説明したが、不図示の他の先幕用遮光羽根の駆動リンクは上記部材の駆動リンクと同様に非平行リンクにしてもよいし、平行リンクにしてもよい。
【００４４】
さらに、上記実施形態では、先幕部材をシャッター開口端に平行にしてスリットの平行度を維持するための構成について説明したが、先幕部材の駆動リンクを平行リンクにする一方、後幕部材の駆動リンクを非平行リンクにすることにより先幕部材のシャッター開口端に対する傾きに後幕部材の傾きを揃えてスリットの平行度を維持するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、幕部材を非平行リンクにより駆動する構成としているので、非平行リンク系内の取付け隙間（嵌合ガタ等）の分を相殺して、幕部材をそのスリット形成縁がシャッター開口端に対して平行を保つように移動させることができる。このため、先幕部材と後幕部材のスリット形成縁の平行性を保つことができ、１／８０００秒以上の超高速秒時においても露出ムラを確実に防止でき、露出精度の高いカメラ用フォーカルプレーンシャッター装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるフォーカルプレーンシャッター装置の先幕駆動部（リンク系内ガタを有さない理想設計のもの）の動作説明図である。
【図２】上記先幕駆動部（リンク系内ガタを有するもの）の動作説明図である。
【図３】従来のフォーカルプレーンシャッター装置（リンク系内ガタを有さない理想設計のもの）の動作説明図である。
【図４】従来のフォーカルプレーンシャッター装置の先幕駆動部（リンク系内ガタを有するもの）の動作説明図である。
【図５】従来のフォーカルプレーンシャッター装置の後幕駆動部（リンク系内ガタを有するもの）の動作説明図である。
【符号の説明】
１，１０１ シャッター開口
２，９，１０２，１０９ 主アーム
３，１０，１０３，１１０ 従アーム
４，１０４ 先幕部材
４ａ，１０４ａ （先幕部材の）スリット形成縁
５，６，１２，１３，１０５，１０６，１１２，１１３ 回動軸
７，８，１４，１５，１０７，１０８，１１４，１１５ ダボ
１１，１１１ 後幕部材
１１ａ，１１１ａ （後幕部材の）スリット形成縁

Claims (4)

1. 互いに異なるタイミングで走行する先幕及び後幕を有し、主アーム及び従アームに、前記先幕及び前記後幕のうち一方の幕における露光用スリットを形成する幕部材を回動可能に取り付け、前記主アーム及び前記従アームを基端側部分を中心に回動させて前記幕部材をシャッター開口端に向かって走行させるフォーカルプレーンシャッター装置において、
   前記先幕及び前記後幕のうち他方の幕における露光用スリットを形成する幕部材の前記シャッター開口端に対する傾きに応じて、前記主アーム及び前記従アームの基端側における回動軸間距離が、前記主アーム及び前記従アームの先端側における前記幕部材の取り付け軸間距離よりも長くなるように、前記主アーム及び前記従アームのうち一方のアームの基端側における回動軸を、他方のアームの回動軸及び前記主アーム及び前記従アームの２つの取り付け軸と平行リンクを構成する位置に対して、前記他方のアームの回動軸から離れる方向において前記一方のアーム内で異ならせて非平行リンクを構成することを特徴とするフォーカルプレーンシャッター装置。
2. 前記一方のアームにおける回動軸の位置が、この回動軸と該アームの基端側部分との間の取り付け隙間量に応じて設定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ーンシャッター装置。
3. 先幕部材と後幕部材とを有しており、
   前記非平行リンクを構成する前記主アーム及び前記従アームに前記先幕部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォーカルプレーンシャッター装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のフォーカルプレーンシャッター装置を備えたことを特徴とするカメラ。

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