特許 5991780 フォーカルプレーンシャッタ、撮像装置、及びデジタルカメラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5991780

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】フォーカルプレーンシャッタ、撮像装置、及びデジタルカメラ

(51)【国際特許分類】

   G03B 9/36 20060101AFI20160901BHJP

【ＦＩ】

   G03B9/36 C

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-136062(P2012-136062)

(22)【出願日】2012年6月15日

(65)【公開番号】特開2014-2208(P2014-2208A)

(43)【公開日】2014年1月9日

【審査請求日】2015年4月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】396004981

【氏名又は名称】セイコープレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100135622

【弁理士】

【氏名又は名称】菊地 挙人

(72)【発明者】

【氏名】高橋 裕士

(72)【発明者】

【氏名】村田 実功

(72)【発明者】

【氏名】大石 誠一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 満

【審査官】 荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２５８６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０４２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６８９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２６４８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３８６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０６−０６９９４４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−２２５１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２０５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００５２５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有した基板と、
前記開口を開閉する先幕及び後幕と、
前記先幕及び後幕が前記開口から退避するようにそれぞれ付勢し、前記開口を全開状態に維持する第１及び第２付勢部材と、
露出動作において、前記先幕が前記開口を閉じた位置から前記開口から退避した位置まで前記第１付勢部材の付勢力に補助されながら前記先幕を移動させる第１アクチュエータと、
前記露出動作において、前記後幕が前記開口から退避した位置から前記開口を閉じた位置まで前記第２付勢部材の付勢力に抗して前記後幕を移動させる第２アクチュエータと、を備え、
前記第１アクチュエータの駆動トルクは、前記第２アクチュエータの駆動トルクよりも小さい、フォーカルプレーンシャッタ。

【請求項2】

前記第１及び第２アクチュエータは、それぞれ第１及び第２ステータを含み、
前記第１及び第２ステータは、互いに形状が異なっている、請求項１のフォーカルプレーンシャッタ。

【請求項3】

前記第１及び第２アクチュエータに通電される電力は略同じである、請求項１又は２のフォーカルプレーンシャッタ。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れかのフォーカルプレーンシャッタを備えた撮像装置。

【請求項5】

請求項１乃至３の何れかのフォーカルプレーンシャッタを備えたデジタルカメラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フォーカルプレーンシャッタ、撮像装置、及びデジタルカメラに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、先幕及び後幕をそれぞれ駆動する第１及び第２アクチュエータを備えたフォーカルプレーンシャッタが開示されている。このようなシャッタにおいては、先幕が開口を閉じ後幕が開口から退避した状態から、先幕が開口から退避し後幕が開口を閉じることにより露出動作が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２００２−０４３２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このようなシャッタにおいては、先幕及び後幕が開口から退避した状態を維持するために、先幕及び後幕をそれぞれ第１及び第２付勢部材により開口から退避するように付勢することが、特願２０１１−２７８７９８号によって本出願人から提案されている。このような場合、露出動作において、第１アクチュエータが先幕を開口から退避させる方向と第１付勢部材が先幕を付勢する方向とは同じである。しかしながら、第２アクチュエータが後幕を開口に進行させる方向と第２付勢部材が後幕を付勢する方向とは逆である。このため、第１アクチュエータへの負荷と第２アクチュエータへの負荷とに差が生じる。これにより、例えば所定期間連写撮影している場合には、第１及び第２アクチュエータの動作特性が変化してシャッタスピードが変化するおそれがある。

【0005】

そこで本発明は、シャッタスピードの変化が抑制されたフォーカルプレーンシャッタ、撮像装置、及びデジタルカメラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的は、開口を有した基板と、前記開口を開閉する先幕及び後幕と、前記先幕及び後幕が前記開口から退避するようにそれぞれ付勢する第１及び第２付勢部材と、露出動作において、前記先幕が前記開口を閉じた位置から前記開口から退避した位置まで前記第１付勢部材の付勢力に補助されながら前記先幕を移動させる第１アクチュエータと、前記露出動作において、前記後幕が前記開口から退避した位置から前記開口を閉じた位置まで前記第２付勢部材の付勢力に抗して前記後幕を移動させる第２アクチュエータと、を備え、前記第１アクチュエータの駆動トルクは、前記第２アクチュエータの駆動トルクよりも小さい、フォーカルプレーンシャッタによって達成できる。これにより、第１アクチュエータにより駆動される先幕と第２アクチュエータにより駆動される後幕との移動速度の差が抑制される。

【0007】

上記目的は、上記のフォーカルプレーンシャッタを備えた撮像装置によっても達成できる。

【0008】

上記目的は、上記のフォーカルプレーンシャッタを備えたデジタルカメラによっても達成できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、シャッタスピードの変化が抑制されたフォーカルプレーンシャッタ、撮像装置、及びデジタルカメラを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、フォーカルプレーンシャッタを備えたカメラのブロック図である。

【図2】図２は、フォーカルプレーンシャッタの正面図である。

【図3】図３は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。

【図4】図４は、フォーカルプレーンシャッタの動作の説明図である。

【図5】図５は、アクチュエータの説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、フォーカルプレーンシャッタ１を備えたカメラ（撮像装置）Ａのブロック図である。カメラＡは、フォーカルプレーンシャッタ１、制御部１１０、撮像素子１３０、駆動制御部１７０を備えている。フォーカルプレーンシャッタ１は、詳しくは後述するが第１アクチュエータ（以下、アクチュエータと称する）７０ａ、第２アクチュエータ（以下、アクチュエータと称する）７０ｂ、第１センサ（以下、センサと称する）６０ａ、第２センサ（以下、センサと称する）６０ｂを備えている。駆動制御部１７０は、制御部１１０からの指令に応じてアクチュエータ７０ａ、７０ｂの駆動を制御する。駆動制御部１７０は、ＣＰＵ等を備えている。制御部１１０は、センサ６０ａ、６０ｂからの信号に応じて駆動制御部１７０に所定の指令を出す。駆動制御部１７０は、この指令を受けてアクチュエータ７０ａ、７０ｂの駆動を制御する。制御部１１０は、カメラ全体の動作を制御し、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。撮像素子１３０は、ＣＭＯＳである。撮像素子１３０は、被写体像を光電変換作用により電気的信号に変換する受光素子である。尚、カメラＡは、図１には図示していないが、焦点距離を調整するためのレンズ等を備えている。

【0012】

図２は、フォーカルプレーンシャッタ１の正面図である。図２では、アクチュエータ７０ａ、７０ｂについては省略してある。フォーカルプレーンシャッタ１は、基板１０、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂ、アーム３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ、アクチュエータ７０ａ、７０ｂ等を有している。基板１０には、矩形状の開口１１を有している。先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、それぞれ第１及び第２幕の一例である。また、アクチュエータ７０ａ、７０ｂは、それぞれ第１及び第２アクチュエータの一例である。

【0013】

先幕２０Ａは、３枚の羽根２１ａ〜２３ａから構成され、後幕２０Ｂは、３枚の羽根２１ｂ〜２３ｂから構成される。図２は、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが重畳状態である場合を示している。図２の場合には、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは開口１１から退避している。先幕２０Ａはアーム３１ａ、３２ａに連結されている。後幕２０Ｂは、アーム３１ｂ、３２ｂに連結されている。これらアーム３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂは、それぞれ基板１０に回転自在に支持されている。

【0014】

基板１０には、アーム３１ａ、３１ｂをそれぞれ駆動するための第１駆動レバー（以下、駆動レバーと称する）５５ａ、第２駆動レバー（以下、駆動レバーと称する）５５ｂが設けられている。駆動レバー５５ａ、５５ｂは、それぞれ歯車５０ａ、５０ｂに連結されている。歯車５０ａ、５０ｂは、それぞれ歯車４０ａ、４０ｂと噛合している。歯車４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂは、それぞれ筒部４１ａ、４１ｂ、５１ａ、５１ｂを有し、各筒部と嵌合する軸４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂを中心に基板１０に回転可能に支持されている。尚、軸４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂは必ずしも開口１１が形成された基板１０に形成されていなくてもよく、開口１１に対して定位置に設ければよい。

【0015】

歯車４０ａ、４０ｂは、それぞれ後述するアクチュエータ７０ａ、７０ｂのロータ７２ａ、７２ｂに連結されている。アクチュエータ７０ａが駆動することにより、歯車４０ａ、５０ａが駆動し、これにより駆動レバー５５ａが駆動する。駆動レバー５５ａが駆動することにより、アーム３１ａが駆動する。これにより、先幕２０Ａが走行する。先幕２０Ａは、開口１１から退避した退避位置及び開口１１を閉鎖する閉鎖位置間を走行可能である。先幕２０Ａは、アクチュエータ７０ａにより退避位置及び閉鎖位置間を走行する。歯車４０ｂ、５０ｂ、駆動レバー５５ｂ、後幕２０Ｂについても同様である。

【0016】

歯車４０ａ、４０ｂには、それぞれ薄板４５ａ、４５ｂが設けられている。薄板４５ａ、４５ｂはそれぞれ歯車４０ａ、４０ｂと共に回転する。薄板４５ａ、４５ｂはそれぞれ扇状である。センサ６０ａ、６０ｂは、それぞれ薄板４５ａ、４５ｂがセンサ６０ａ、６０ｂを通過したか否かを検出することにより、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂの位置を検出する。

【0017】

また、アーム３１ａ、３１ｂにはそれぞれバネＳａ、Ｓｂが連結されている。詳細には、バネＳａの一端はアーム３１ａに連結され他端は基板１０に連結されている。バネＳｂの一端はアーム３１ｂに連結され他端は基板１０に連結されている。バネＳａ、Ｓｂは、それぞれ先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが開口１１から退避するようにアーム３１ａ、３１ｂを付勢する。バネＳａ、Ｓｂはそれぞれ第１、第２付勢部材の一例である。

【0018】

次に、フォーカルプレーンシャッタ１の動作について説明する。図２〜４は、フォーカルプレーンシャッタ１の動作の説明図である。待機状態においては、図２に示すように先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、退避位置に位置づけられ開口１１は全開状態のままに維持される。尚、図２に示す待機状態において、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂは、それぞれバネＳａ、Ｓｂにより開口１１から退避した位置で維持されている。

【0019】

カメラＡは、撮像素子からの出力を液晶モニター等にリアルタイムに映し出すライブビューモードに対応可能である。即ち、カメラＡはデジタルカメラである。従って、ライブビューモード時には図２の状態が維持される。バネＳａ、Ｓｂにより、アクチュエータ７０ａ、７０ｂが通電されていない状態においても、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが開口１１から退避した状態が維持できる。これにより、例えばライブビューモードでカメラＡに衝撃が加わった場合であっても、先幕２０Ａ、後幕２０Ｂが開口１１に進行することが防止されている。

【0020】

カメラＡのレリーズスイッチが押されると、チャージ動作が開始される。チャージ動作が開始されると、アクチュエータ７０ａのコイルに通電されて先幕２０Ａは開口１１を閉じるように走行する。具体的には、歯車４０ａが反時計方向に回転して歯車５０ａが時計方向に回転してアーム３１ａが駆動する。この際、アーム３１ａは、バネＳａの付勢力に抗するようにして移動する。

【0021】

その後、先幕２０Ａが開口１１を閉鎖し後幕２０Ｂが開口１１から退避した状態でアクチュエータ７０ａのコイルへの通電が遮断される。このようにしてチャージ動作が完了する。図３は、チャージ動作が完了した状態でのフォーカルプレーンシャッタ１の状態を示している。図３では、先幕２０Ａが閉鎖位置にあり後幕２０Ｂが退避位置にある。

【0022】

チャージ動作完了後、所定の休止期間を経て、露出動作が開始される。制御部１１０は駆動制御部１７０に指令を出してアクチュエータ７０ａのコイルを通電して先幕２０Ａが開口１１を開くように走行させる。具体的には、歯車４０ａが時計方向に駆動し歯車５０ａが反時計方向に駆動する。この際、アーム３１ａは、バネＳａの付勢方向と同じ方向に移動して、先幕２０Ａが走行する。制御部１１０は、センサ６０ａからの出力信号の切り替わりを検出することにより、先幕２０Ａが開口１１から退避したことを検出することができる。先幕２０Ａが開口１１から退避すると再び図２の状態になる。

【0023】

制御部１１０はセンサ６０ａにより先幕２０Ａが開口１１から退避したことを検出してから所定期間経過後にアクチュエータ７０ｂのコイルに通電して後幕２０Ｂの走行を開始する。アーム３１ｂは、バネＳｂの付勢方向とは反対方向に移動して、後幕２０Ｂが走行する。これにより、後幕２０Ｂが開口１１を閉じるように走行する。先幕２０Ａが開口１１から完全に退避し後幕２０Ｂが開口１１を完全に閉鎖するとアクチュエータ７０ａ、７０ｂのコイルへの通電は遮断される。図４は、先幕２０Ａが退避位置にあり後幕２０Ｂが閉鎖位置にある状態を示している。このようにして、露出動作が終了する。

【0024】

露出動作終了後、制御部１１０のＲＡＭや又はカメラ側のメモリにデータが読み込まれる。次に、アクチュエータ７０ｂのコイルが通電されて後幕２０Ｂが開口１１から退避し、開口１１は全開状態が維持されて、図２に示した待機状態に戻る。

【0025】

このように、制御部１１０は、走行している先幕２０Ａが所定位置を通過したことを検出してから所定期間経過後に、アクチュエータ７０ｂのコイルに通電を開始して後幕２０Ｂの走行を開始する。上記において、センサ６０ａにより先幕２０Ａが開口１１から退避した位置を所定位置として説明したが、これに限定されない。

【0026】

このように露出動作においては、先幕２０ＡはバネＳａの付勢力に補助されながら、開口１１から退避し、後幕２０ＢはバネＳｂの付勢力に抗しながら開口１１を閉鎖する。即ち、露出動作においては、アクチュエータ７０ａはバネＳａに補助されながら先幕２０Ａを走行させるのに対し、アクチュエータ７０ｂはバネＳｂの付勢力に抗しながら後幕２０Ｂを走行させる。このため、アクチュエータ７０ａの負荷は、アクチュエータ７０ｂの負荷よりも小さくなる。したがって、アクチュエータ７０ａ、７０ｂを同じ駆動条件、例えば、同じ値の電流値を印加して駆動した場合であっても、撮影を繰り返すとアクチュエータ７０ａと７０ｂの発熱量の差が大きくなり、これがアクチュエータ７０ａと７０ｂの動作特性の変化の要因となり先幕２０Ａと後幕２０Ｂの動作速度が変化するおそれがある。このため、例えば、所定期間内で連続撮影した場合には、アクチュエータ７０ａ、７０ｂの動作特性の変化に伴うシャッタスピードの変化により、画質の低下などの不具合が生じるおそれがある。

【0027】

例えば、上記の場合にアクチュエータ７０ａ、７０ｂの動作特性の変化を抑制するために、アクチュエータ７０ａに供給される電力値とアクチュエータ７０ｂに供給される電力値を異なるように設定することが考えられる。例えば、アクチュエータ７０ａに供給される電力値をアクチュエータ７０ｂに供給される電力値よりも小さく設定することが考えられる。しかしながら、この場合には駆動制御部１７０による制御が複雑化して高コストになるおそれがある。本実施例では、アクチュエータ７０ａの駆動トルクはアクチュエータ７０ｂの駆動トルクよりも小さく、かつ、駆動制御部１７０によるアクチュエータ７０ａ、７０ｂに供給される電力も略同じに設定されている。

【0028】

図５Ａ、５Ｂは、それぞれアクチュエータ７０ａ、７０ｂの説明図である。アクチュエータ７０ａは、ロータ７２ａ、励磁されることによりロータ７２ａとの間で磁力が作用するステータ７４ａ、ステータ７４ａを励磁するためのコイル７６ａを備えている。ロータ７２ａは、周方向に異なる極性に着磁された永久磁石である。ロータ７２ａは、軸４２ａにより回転可能に支持されている。ロータ７２ａには歯車４０ａが固定されており、ロータ７２ａが回転することにより先幕２０Ａが駆動する。同様に、アクチュエータ７０ｂも、ロータ７２ｂ、ステータ７４ｂ、コイル７６ｂを備えている。ロータ７２ｂは、軸４２ｂにより回転可能に支持され、歯車４０ｂが固定されている。ロータ７２ｂが回転することにより後幕２０Ｂが駆動する。

【0029】

ステータ７４ａは、所定方向に延びた基部７４ａ１、基部７４ａ１の両端からそれぞれ基部７４ａ１に交差する方向に延びた脚部７４ａ２、７４ａ４、脚部７４ａ２の先端に形成された磁極部７４ａ３、脚部７４ａ４の先端に形成された磁極部７４ａ５、を含む。脚部７４ａ４には、コイル７６ａが巻回されたコイルボビン７８ａが組み付けられている。磁極部７４ａ３、７４ａ５は、ロータ７２ａに対向する。詳細には、磁極部７４ａ３、７４ａ５はそれぞれ、ロータ７２ａの外周面に部分的に対向する曲面を有している。コイル７６ａの通電によって、磁極部７４ａ３、７４ａ５は互いに異なる極性に励磁される。これによって、磁極部７４ａ３、７４ａ５とロータ７２ａとの間に磁力が生じて、ロータ７２ａが回転する。同様に、ステータ７４ｂは、基部７４ｂ１、脚部７４ｂ２、７４ｂ４、磁極部７４ｂ３、７４ｂ５を含み、コイル７６ｂへの通電によってロータ７２ｂが回転する。

【0030】

図５Ａ、５Ｂに示すように、ステータ７４ａ、７４ｂの形状は異なっているが、ロータ７２ａ、７２ｂやコイル７６ａ、７６ｂは同じである。また、コイル７６ａ、７６ｂの巻数も同じである。図５Ａ、５Ｂに示すように、磁極部７４ａ３の先端部と磁極部７４ａ５の先端部との間の距離Ｗａは、磁極部７４ｂ３の先端部と磁極部７４ｂ５の先端部との間の距離Ｗｂよりも大きい。これにより、磁極部７４ａ３、７４ａ５がロータ７２ａに対向する曲面の面積は、磁極部７４ｂ３、７４ｂ５がロータ７２ｂに対向する曲面の面積よりも小さい。これにより、コイル７６ａ、７６ｂに同一値の電流を印加した場合、ロータ７２ａの駆動トルクは、ロータ７２ｂの駆動トルクよりも小さい。

【0031】

これにより、アクチュエータ７０ａの駆動トルクは、アクチュエータ７０ｂの駆動トルクよりも小さく設定されている。よって、バネＳａ、Ｓｂがそれぞれ先幕２０Ａ、後幕２０Ｂを開口から退避するように付勢しアクチュエータ７０ａ、７０ｂに供給される電力値が同一であっても、シャッタスピードの変化を抑制できる。

【0032】

上記の方法以外のよってアクチュエータ７０ａの駆動トルクをアクチュエータ７０ｂの駆動トルクよりも小さくしてもよい。例えば、アクチュエータ７０ｂのステータの磁路の断面積が最小となる部分の面積を、アクチュエータ７０ｂのステータ７４ｂの磁路の断面積が最小となる部分の面積よりも小さくしてもよい。アクチュエータ７０ａのコイルの巻数をコイル７６ｂの巻数よりも小さくしてもよい。アクチュエータ７０ａのコイルの線形や材質をコイル７６ｂとは異なるものにしてもよい。アクチュエータ７０ａのロータの大きさや材質を、ロータ７２ｂとは異なるものにしてもよい。

【0033】

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

【0034】

制御部１１０と駆動制御部１７０は、単一のＩＣチップにより実現されていてもよい。

【0035】

上記実施例において、先幕及び後幕は、それぞれ３枚の羽根から構成されるが、これに限定されず、例えば２枚の羽根から構成されるものであってもよいし、４枚以上の羽根から構成されるものであってもよい。

【符号の説明】

【0036】

Ａ カメラ
Ｓａ、Ｓｂ バネ（第１及び第２付勢部材）
１ フォーカルプレーンシャッタ
１０ 基板
１１ 開口
２０Ａ 先幕
２０Ｂ 後幕
２１ａ〜２３ａ、２１ｂ〜２３ｂ 羽根
３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ アーム
４０ａ、４０ｂ、５０ａ、５０ｂ 歯車
４５ａ、４５ｂ 薄板
５５ａ 第１駆動レバー
５５ｂ 第２駆動レバー
６０ａ 第１センサ
６０ｂ 第２センサ
７０ａ 第１アクチュエータ
７０ｂ 第２アクチュエータ
７２ａ、７２ｂ ロータ
７４ａ、７４ｂ ステータ
７６ａ、７６ｂ コイル
１１０ 制御部
１３０ 撮像素子
１７０ 駆動制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】