(57)【要約】【課題】  露光時間のバラつきを抑制するフォーカルプレーンシャッタの制御装置を提供する。【解決手段】    コイル４２とコイル４２を巻回した鉄芯４１とを有する電磁石４０と、開放レバー３０により駆動されるシャッタ幕とを有し、コイル４２への通電により鉄芯４１に開放レバー３０が吸着されることによりシャッタ幕を保持するフォーカルプレーンシャッタの制御装置であって、コイル４２への通電を停止してからシャッタ幕が鉄芯４１を離れて駆動を開始するまでの時間が一定となるように、コイル４２に電流を供給する電流経路上に設けた回路素子への電流値を制御する制御回路２００を有している。【選択図】          図４
2010014772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと該コイルを巻回した鉄芯とを有する電磁石と、レバーにより駆動されるシャッタ幕とを有し、前記コイルへの通電により前記鉄芯に前記レバーが吸着されることにより前記シャッタ幕を保持するフォーカルプレーンシャッタの制御装置であって、
前記コイルへの通電を停止してから前記シャッタ幕が前記鉄芯を離れて駆動を開始するまでの時間が一定となるように、前記コイルに電流を供給する電流経路上に設けた回路素子への電流値を制御する制御回路を有することを特徴とするフォーカルプレーンシャッタの制御装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記コイルと前記回路素子とにかかる電圧と、抵抗成分として機能する前記回路素子の電流値とを制御することで前記シャッタ幕が駆動を開始するまでの時間を一定に制御することを特徴とする請求項１記載のフォーカルプレーンシャッタの制御装置。
【請求項３】
前記コイルの前段に設けられ、前記コイルに流す電流量を調整する第１の素子と、前記第１の素子と前記コイルとの間に設けられ、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出抵抗として機能する第２の素子とを有する制御装置であって、
前記第２の素子は、前記回路素子であることを特徴とする請求項１又は２記載のフォーカルプレーンシャッタの制御装置。
【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の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学機器に採用されるフォーカルプレーンシャッタとしては、先幕、後幕を作動させるために、電磁石を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。先幕には開放レバーが、後幕には閉鎖レバーが連結されており、これらレバーには鉄片が設けられている。また、先幕、後幕を保持するための先幕用電磁石、後幕用電磁石が設けられている。電磁石とレバーの鉄片とが吸着することにより、先幕、後幕は、所定位置で保持される。また、開放レバーおよび閉鎖レバーには各電磁石から離れるように、開放レバーおよび閉鎖レバーを夫々付勢するバネが設けられており、露光動作に際し、各レバーを回転駆動させる駆動源となっている。
【０００３】
フォーカルプレーンシャッタのシャッタ動作は以下のように行われる。セットレバーにより先幕、後幕が所定位置にセットされて、先幕用電磁石、後幕用電磁石が励磁される。これにより先幕、後幕は所定位置で保持される。セット状態にある先幕は、基板に形成された開口を遮蔽し、後幕は、開口から退避している。
【０００４】
ここでシャッタレリーズ操作が行われ先幕用電磁石が消磁されると、バネの付勢力によって開放レバーが作動し、先幕が開口から退避する。これにより開口は所定期間開放される。所定の露光時間経過後、後幕用電磁石が消磁されて、バネの付勢力によって閉鎖レバーが作動し、後幕が開口を閉鎖する。このようにして、シャッタ動作が行われることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００―５６３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような電磁石は、鉄芯と、鉄芯に巻回されたコイルとを備えており、コイルへの通電によって鉄芯が励磁される。これによってレバーに設けられた鉄片と鉄芯とが吸着する。
【０００７】
しかしながら、レバーの鉄片が電磁石に吸着される状態は常に同じ状態ではない。電磁石と鉄片の隙間に微細なごみ等が入る場合もある。また、鉄片が電磁石に吸着される角度も常に一定とはかぎらず、電磁石による鉄片の保持力にばらつきが発生する。その結果、電磁石への通電を遮断した後、レバーが動作を開始する時間にばらつきが発生する。
【０００８】
また、電磁石への通電を遮断した後に、レバーの鉄片を電磁石から離す機構としてバネを使用している。レバーが動作を開始する時間にばらつきが発生しないように電磁石への電流遮断直後にレバーが動作するようにバネの強さを設定すればよいが、この場合、振動などにより通電中でもレバーが動作する可能性があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、露光時間のバラつきを抑制するフォーカルプレーンシャッタの制御装置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】
【００１０】
かかる目的を達成するために本発明のフォーカルプレーンシャッタの制御装置は、コイルと該コイルを巻回した鉄芯とを有する電磁石と、レバーにより駆動されるシャッタ幕とを有し、前記コイルへの通電により前記鉄芯に前記レバーが吸着されることにより前記シャッタ幕を保持するフォーカルプレーンシャッタの制御装置であって、前記コイルへの通電を停止してから前記シャッタ幕が前記鉄芯を離れて駆動を開始するまでの時間が一定となるように、前記コイルに電流を供給する電流経路上に設けた回路素子への電流値を制御する制御回路を有する構成を採用している。
本発明によれば、コイルへの通電を停止してからシャッタ幕が駆動するまでの時間が一定となるようにコイルに電流を供給する電流経路上に設けた回路素子への電流値を制御回路が制御することで、露光時間のバラつきを抑制することができる。
【００１１】
上記フォーカルプレーンシャッタの制御装置において、前記制御回路は、前記コイルと前記回路素子とにかかる電圧と、抵抗成分として機能する前記回路素子の電流値とを制御することで前記シャッタ幕が駆動を開始するまでの時間を一定に制御する構成を採用している。
従って、電磁石に蓄えられるエネルギーを一定にすることで、シャッタ幕が駆動を開始するまでの時間を一定に制御することができる。
【００１２】
上記フォーカルプレーンシャッタの制御装置において、前記コイルの前段に設けられ、前記コイルに流す電流量を調整する第１の素子と、前記第１の素子と前記コイルとの間に設けられ、前記コイルに流れる電流を検出する電流検出抵抗として機能する第２の素子とを有する制御装置であって、前記第２の素子は、前記回路素子である構成を採用している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、コイルへの通電を停止してからシャッタ幕が駆動するまでの時間が一定となるようにコイルに電流を供給する電流経路上に設けた回路素子への電流値を制御することで、露光時間のバラつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明に係る実施例を説明する。
図１は、光学機器に採用されるフォーカルプレーンシャッタ１の正面図である。尚、図１は、先幕が展開状態であり後幕が重畳状態の場合を示している。フォーカルプレーンシャッタ１は、シャッタ基板１０、先幕１３０、後幕１５０、シャッタ駆動機構１００などから構成される。シャッタ基板１０には、開口１０ａが設けられている。シャッタ駆動機構１００は、開口１０ａの左方にシャッタ基板１０上に設けられている。先幕１３０は、３枚の羽根１３０ａ〜１３０ｃから構成され、後幕１５０についても同様に、３枚の羽根から構成される。
【００１５】
先幕１３０は、アーム部材３９ａ、３９ｂと連結され、アーム部材３９ａ、３９ｂの作動によって展開状態から重畳状態へと走行する。詳細には、羽根１３０ａ〜１３０ｃの各基端部が、カシメピンによりアーム部材３９ａ、３９ｂと連結されている。後幕１５０も先幕１３０と同様に、アーム部材５９ａ、５９ｂと連結されて重畳状態から展開状態へと走行する。羽根６１〜６３の各基端部が、カシメピンにより、アーム部材５９ａ、５９ｂに連結されている。
【００１６】
図２及び図３は、フォーカルプレーンシャッタ１の一部の拡大図である。シャッタ駆動機構１００は、開放レバー３０、電磁石４０、８０、閉鎖レバー５０、などから構成される。尚、図２、図３において、アーム部材３９ａや、先幕１３０については図示を省略してある。
【００１７】
図２及び図３の図面上方側には、開放レバー３０が、シャッタ基板１０に設けられた軸３２に回動可能に軸支されている。開放レバー３０は、ばね３１により反時計回りに付勢されている。開放レバー３０の裏面側の先端には、駆動ピン３８が一体的に突設されている。この駆動ピン３８の回動領域にシャッタ基板１０に形成された円弧状の開放レバー用逃げ穴３が設けられている。開放レバー用逃げ穴３の終端位置には、駆動ピン３８と当接して開放レバー３０の回動範囲を規制するゴム部材３ａが設けられている。また、開放レバー３０は、アーム部材３９ａ、３９ｂと連結されており、開放レバー３０の駆動によって先幕１３０が駆動する。
【００１８】
図２及び図３の図面下方側には、閉鎖レバー５０が、シャッタ基板１０に設けられた軸５２に回動可能に軸支されている。閉鎖レバー５０は、ばね５１により反時計回りに付勢されている。閉鎖レバー５０の裏面側の先端には、駆動ピン５８が一体的に突設されている。この駆動ピン５８の回動領域にシャッタ基板１０に形成された円弧状の閉鎖レバー用逃げ穴５が設けられている。閉鎖レバー用逃げ穴５の終端位置には、駆動ピン５８と当接して閉鎖レバー５０の回動範囲を規制するゴム部材５ａが設けられている。また、開放レバー５０は、アーム部材５９ａ、５９ｂと連結されており、閉鎖レバー５０の駆動により後幕１５０が駆動する。
【００１９】
また、図２、図３に示すように、シャッタ駆動機構１００には、電磁石４０、８０が設けられている。電磁石４０、８０は、それぞれ先幕１３０、後幕１５０を所定位置で保持する。詳細には、電磁石４０は、鉄芯４１と、鉄芯４１に巻回されたコイル４２とを含む。コイル４２に通電されることにより、鉄芯４１は励磁される。鉄芯４１が励磁されると、開放レバー３０に設けられた鉄片３４は鉄芯４１に吸着される。電磁石８０についても同様であり、鉄片８４と、鉄片８４に巻回されたコイル８２とを含む。
【００２０】
図２及び図３の図面中央付近には、図示していないがセットレバーが設けられている。このセットレバーは、開放レバー３０及び閉鎖レバー５０を上述した所定位置に位置付ける。図２はセット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。
【００２１】
次に、シャッタ動作について説明する。
図２に示した状態で、シャッタレリーズ操作を行なうと、まずコイル４２，８２が通電されて鉄芯４１、８１が励磁される。これにより、開放レバー３０の鉄片３４と、閉鎖レバー５０の鉄片５４とは、それぞれ鉄芯４１、８１に吸着する。この状態で、セットレバーは開放レバー３０及び閉鎖レバー５０の回動領域から退避する。
【００２２】
その後コイル４２への通電が遮断され、鉄芯４１が消磁される。これにより、開放レバー３０がばね３１の付勢力によって左旋し、開放レバー３０と連結された先幕１３０が上部へと移動して開口１０ａを開放し始める。開放レバー３０が回動すると、駆動ピン３８が、開放レバー用逃げ穴３の終端位置に設置されたゴム部材３ａに衝突して、開放レバー３０の駆動が終了する。
【００２３】
次に、所望の露光時間経過後、コイル８２への通電が遮断され、鉄芯８１が消磁される。これにより閉鎖レバー５０がばね５１の付勢力により左旋すると、閉鎖レバー５０に連結された後幕１５０が上部へ移動して開口１０ａを閉鎖し始める。閉鎖レバー５０が回動し、駆動ピン５８が閉鎖レバー用逃げ穴５の終端位置に設置されたゴム部材５ａに衝突して、閉鎖レバー５０の駆動が終了する。図３は、上記のように開放レバー３０及び閉鎖レバー５０の駆動が終了した状態でのフォーカルプレーンシャッタ１について示している。このようにして、シャッタ動作が行われる。
【００２４】
次に、電磁石４０のコイル４２への通電を遮断してから、開放レバー３０の鉄片３４が鉄芯４１から離れ、開放レバー３０が駆動を開始するまでの時間を一定に制御するための回路の構成について図４を参照しながら説明する。なお、閉鎖レバー５０の駆動開始タイミングを一定にする回路も、開放レバー３０の駆動タイミングを一定にする回路と同一であるため、説明を省略する。
【００２５】
図４に示すようにこの回路は、制御回路２００と、駆動回路２０１と、第１電圧検出回路２０２と、第２電圧検出回路２０３とを有している。
また、コイル４２に電流を供給する電流経路には、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ（第１の素子）２１１と、電流検出抵抗Ｒａ（第２の素子）２１２と、コイル４２とが電源２１０に直列に接続されている。ここで、電流検出抵抗Ｒａ２１２とトランジスタＴｒ２１１はコイル４２の前段に、電流検出抵抗Ｒａ２１２はトランジスタＴｒ２１１とコイル４２との間に設けられている。
【００２６】
駆動回路２０１は、制御回路２００からの制御信号に従って、トランジスタＴｒ２１１のベースに印加する電圧を、コイル４２への通電を遮断してから開放レバー３０が駆動を開始するまでの時間が一定となるように制御する。詳しくは後述する。トランジスタＴｒ２１１をオン、オフ切り替えすることで、コイル４２を通電状態と、非通電状態とに切り替える。
【００２７】
第１電圧検出回路２０２は、トランジスタＴｒ２１１と電流検出抵抗Ｒａ２１２との接続点である接点Ｓの電圧を測定する。すなわち、電流検出抵抗Ｒａ２１２と、コイル４２の内部抵抗Ｒｂとにかかる電圧の和を求める。
第２電圧検出回路２０３は、コイル４２にかかる電圧を測定する。第１電圧検出回路２０２の測定電圧と、第２電圧検出回路２０３の測定電圧は制御回路２００に出力される。
【００２８】
制御回路２００は、駆動回路２０１を制御してトランジスタＴｒ２１１をオン、オフ制御し、コイル４２を通電状態と非通電状態とに切り替える。すなわち、制御回路２００はシャッタレリーズ操作が行われると、駆動回路２０１によりトランジスタＴｒ２１１をオンさせる。また、所望の露光時間が経過すると、駆動回路２０１によりトランジスタＴｒ２１１をオフさせる。
また、制御回路２００は、電磁石４０のコイル４２への通電を遮断してから、開放レバー３０の鉄片３４が鉄芯４１から離れ、駆動を開始するまでの時間が一定となるように駆動回路２０１を制御する。この原理について以下に説明する。
【００２９】
制御回路２００は、まず、電磁石４０に開放レバー３０の鉄片３４が吸着した状態でのコイル４２のインダクタンス（以下、この値をＬ１と呼ぶ）を求める。コイル４２のインダクタンスは変動するため、制御回路２００は、毎回、コイル４２のインダクタンを求めることになる。
【００３０】
セットレバーにより開放レバー３０につながる鉄片３４が電磁石４０の鉄芯４１と接触する前述の所定位置に移動した状態で、電磁石４０のコイル４２に通電されて開放レバー３０が固定される。そのときの電磁石４０のコイル４２に流れる電流波形は、図５に示すようになる。
ここで、図５に示す点Ａから点Ｂまでの曲線は、以下の式（１）によって表される。なお、点Ａは、コイル４２への通電を開始した時刻を示し、点Ｂは、コイル４２に流れる電流Ｉが飽和した時刻を示す。
【００３１】
【数１】
2010014772.tif 000003
ここで、Ｉ［Ａ］は、コイル４２および電流検出抵抗Ｒａ２１２に流れる電流値であり第１電圧検出回路２０２で求めた電圧Ｖａと第２電圧検出回路２０３で求めた電圧Ｖｂとの電圧差を電流検出抵抗Ｒａで除した値、すなわち（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｒａで求めることができる。また、Ｅ１は、コイル及び抵抗（電流検出抵抗Ｒａ、コイル４２の内部抵抗Ｒｂ）にかかる電圧、すなわち、接点Ｓの電圧Ｖａである。なお、Ｒ１は、Ｒａ＋Ｒｂであり、ＲａとＲｂは定数である。以上によりインダクタンスＬ１は（１）式を用いて以下のように求めることができる。
【００３２】
【数２】
2010014772.tif 000004
すなわち（２）式は、制御回路２００により駆動回路２０１がトランジスタＴｒ２１１のコレクタが電圧Ｖａとなるように制御した場合、コイル４２への通電を開始して時刻Ｔａ後の第２電圧検出回路２０３で測定される電圧ＶｂによりインダクタンスＬ１を求めることができることを示している。
【００３３】
ここで、開放レバー３０の鉄片３４がコイル４２から離れるときのコイル４２に蓄えられているエネルギーが同じであれば、コイル４２への通電を遮断してから先幕１３０が駆動するまでの時間が一定となると考えられる。コイル４２に蓄えられているエネルギーＷは、そのときに流れている電流をＩ、インダクタンスをＬとすると、次式を用いて求めることができる。
【００３４】
【数３】
2010014772.tif 000005
ここで、コイルに流れる基準の電流値をＩｏ、コイルの基準インダクタンスをＬｏ、（２）式で求めたインダクタンスＬ１の時のコイル４２および電流検出抵抗Ｒａ２１２に流れる電流値をＩ１とすると、以下の関係式が求められる。なお、ＩｏとＬｏは基準値であり定数である。
【００３５】
【数４】
2010014772.tif 000006
したがって、上記（２）式で求めたインダクタンスＬ１を用い（４）式から求まるＩ１を満足するようにコイル４２への電流を制御すれば、開放レバー３０の鉄片３４がコイル４２から離れるときのコイル４２に蓄えられているエネルギーが常に同じにすることができ、これによりコイル４２への通電を遮断してから先幕１３０が駆動するまでの時間が一定となる。
【００３６】
制御回路２００は電磁石４０への通電を遮断するまでに、電磁石４０に開放レバー３０の鉄片３４が吸着した状態でのコイル４２のインダクタンスＬ１を求める。電流値Ｉ１は第１電圧検出回路２０２で求めた電圧Ｖａ、第２電圧検出回路２０３で求めた電圧Ｖｂ、電流検出抵抗Ｒａを用いて（Ｖａ−Ｖｂ）／Ｒａの計算式により求められる。ここで制御回路２００により駆動回路２０１がトランジスタＴｒ２１１のベース電圧を調整することにより（４）式を満足する、コイル４２および電流検出抵抗Ｒａ２１２に流れる電流値Ｉ１を制御することができる。これにより、開放レバー３０の鉄片３４がコイル４２から離れるときのコイル４２に蓄えられているエネルギーが常に同じにすることができ、これによって、電磁石４０（８０）と開放レバー３０（閉鎖レバー５０）の鉄片３４（鉄片５４）との吸着状態に変化があっても、コイル４２の通電を遮断してから開放レバー３０が駆動を開始するまでの時間が一定となるように電気的に制御することができる。
【００３７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】フォーカルプレーンシャッタの正面図である。
【図２】走行前の状態を示すフォーカルプレーンシャッタの一部分の拡大図である。
【図３】走行後の状態を示すフォーカルプレーンシャッタの一部分の拡大図である。
【図４】コイルへの通電を遮断してから、開放レバーが駆動を開始するまでの時間を一定に制御する回路構成を示す図である。
【図５】コイルに流れる電流の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１                        フォーカルプレーンシャッタ
３                        開放レバー用逃げ穴
５                        閉鎖レバー用逃げ穴
３ａ、５ａ                ゴム部材
１０                      シャッタ基板
１０ａ                    開口
３０                      開放レバー
３１、５１                ばね
３２、５２                軸
３４、５４                鉄片
３８、５８                駆動ピン
４０、８０                電磁石
４１、８１                鉄芯
４２、８２                コイル
５０                      閉鎖レバー
１００                    シャッタ駆動機構
２００                    制御回路
２０１                    駆動回路
２０２                    第１電圧検出回路
２０３                    第２電圧検出回路
２１２                    電流検出抵抗
【図１】
2010014772.tif 000007
【図２】
2010014772.tif 000008
【図３】
2010014772.tif 000009
【図４】
2010014772.tif 000010
【図５】
2010014772.tif 000011