(57)【要約】【課題】機械的なストッパを必要とせず、確実に可動子を停止させること。【解決手段】複数の相で構成される駆動電極１０１を有すると共にシャッタ開口部１０２を持った固定基板１００と、該固定基板上に配置され、上記駆動電極に対向する部位に所定のピッチでエレクトレット化されたエレクトレット領域２０１を有すると共に遮光性を備えた可動子２００と、位相が異なり電圧が周期的に変化する複数相の駆動パターンを生成して、上記固定基板の駆動電極へ印加する駆動回路３００とを備え、上記複数の駆動パターンを印加することによって駆動電極に生じる電荷と可動子のエレクトレット領域が保有する表面電荷との間に静電引力及び静電反発力を発生させて、可動子を固定基板に対して相対移動するエレクトレットシャッタにおいて、上記駆動回路が、電圧が一定の停止パターンを生成して固定基板の駆動電極へ印加することによって、可動子を停止させる。【選択図】      図１
2006030887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相で構成される駆動電極を有すると共にシャッタ開口部を持った固定基板と、
上記固定基板上に配置され、上記駆動電極に対向する部位に所定のピッチでエレクトレット化された領域を有すると共に遮光性を備えた可動子と、
位相が異なり電圧が周期的に変化する複数相の駆動パターンを生成して、上記固定基板の駆動電極へ印加する駆動手段と、
を具備し、
上記複数の駆動パターンを印加することによって上記駆動電極に生じる電荷と上記可動子のエレクトレット化された領域が保有する表面電荷との間に、静電引力及び静電反発力を発生させて、上記可動子を上記固定基板に対して相対移動するエレクトレットシャッタにおいて、
上記駆動手段は、電圧が一定の停止パターンを生成して上記固定基板の駆動電極へ印加することによって、上記可動子を停止させることを特徴とするエレクトレットシャッタ。
【請求項２】
上記固定基板の駆動電極へ印加される各相の上記停止パターンは、上記駆動電極に対向した上記可動子のエレクトレット化された領域が有する表面電荷の極性に対して逆極性であることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットシャッタ。
【請求項３】
上記固定基板の駆動電極へ印加される各相の上記停止パターンは、上記可動子が停止する直前に印加された上記駆動パターンから生成されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットシャッタ。
【請求項４】
上記固定基板の駆動電極へ印加される各相の上記停止パターンの電圧の絶対値は、上記駆動パターンの電圧の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットシャッタ。
【請求項５】
上記可動子のエレクトレット化された領域は、同極性の表面電荷を有していることを特徴とする請求項１に記載のエレクトレットシャッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャッタ開口部を有する固定基板と、エレクトレット化された領域を備えると共に遮光性を有する可動子と、の間に作用する静電気力により、上記可動子を移動させるエレクトレットシャッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシャッタ機構としては、シャッタ羽根をステップモータで駆動する方式や、スプリング力を利用してシャッタ羽根を開閉させるのもが一般的である。しかし、これらの方式は、シャッタ羽根への駆動力を伝達するための構造が複雑になるだけでなく、駆動時の消費電力も大きくなる。
【０００３】
それに対し、特許文献１は、図１０に示すように、ステータ１１に開口１３と帯状電極１５を備え、このステータ１１に対向してスライダ１２（シャッタ羽根として機能）を配置した極めて簡単な機構を有するシャッタを開示している。このシャッタは、スライダ１２に対向して配置された帯状電極１５に印加された電圧による電荷とスライダ１２に静電誘導された電荷との間の静電気力を駆動源とした静電駆動方式であるため、高精度な露光制御が行えるだけでなく、シャッタ駆動時の消費電力も低くなる特徴がある。
【特許文献１】特開平８−２２０５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
静電式のシャッタであっても、シャッタ羽根を停止させるために、そのシャッタ羽根の慣性力を吸収するためのストッパの役割をする手段が必要になる。しかしながら、上記特許文献１では、そこまで考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、機械的なストッパを必要とせず、確実にシャッタ羽根を停止させることが可能なエレクトレットシャッタ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】
本発明のエレクトレットシャッタの一態様は、
複数の相で構成される駆動電極を有すると共にシャッタ開口部を持った固定基板と、
上記固定基板上に配置され、上記駆動電極に対向する部位に所定のピッチでエレクトレット化された領域を有すると共に遮光性を備えた可動子と、
位相が異なり電圧が周期的に変化する複数相の駆動パターンを生成して、上記固定基板の駆動電極へ印加する駆動手段と、
を具備し、
上記複数の駆動パターンを印加することによって上記駆動電極に生じる電荷と上記可動子のエレクトレット化された領域が保有する表面電荷との間に、静電引力及び静電反発力を発生させて、上記可動子を上記固定基板に対して相対移動するエレクトレットシャッタにおいて、
上記駆動手段は、電圧が一定の停止パターンを生成して上記固定基板の駆動電極へ印加することによって、上記可動子を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、機械的なストッパを必要とせず、シャッタ羽根として機能する可動子を確実に停止させることが可能なエレクトレットシャッタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【０００９】
［第１実施形態］
まず、図１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第１実施形態に係るエレクトレットシャッタの基本構成を説明する。なお、図１（Ａ）は、このエレクトレットシャッタの開状態及び閉状態を示す外観構成図であり、図１（Ｂ）は、該エレクトレットシャッタを駆動するための電気的構成を示すブロック図である。
【００１０】
即ち、このエレクトレットシャッタは、図１（Ａ）に示すように、複数の駆動電極１０１とシャッタ開口部１０２が設けられた固定基板１００と、その上を移動自由に配置された可動子２００とによって構成されている。ここで、上記可動子２００は、遮光性を有しており、上記シャッタ開口部１０２に対して開閉動作を行うシャッタ羽根として機能する。また、この可動子２００は、図１（Ｂ）に示すように、上記駆動電極１０１に対向する部位に、所定のピッチでエレクトレット化された領域（以下、エレクトレット領域２０１と称する）を有している。なお、本実施形態では、可動子２００は、２つのエレクトレット領域２０１を有しているもので、一方のエレクトレット領域２０１は「＋」、他方のエレクトレット領域２０１は「−」の表面電荷を持っている。
【００１１】
一方、上記固定基板１００上の駆動電極１０１は、図１（Ｂ）に示すように、駆動回路３００に接続されている。この駆動回路３００は、例えば、上記可動子２００を移動させるためのパルスを発生させるパルス発生回路３０１と、該パルス発生回路３０１で発生されたパルスの位相を各相に応じて変更する位相器３０２と、その位相の変更された及び変更されていないパルスを所定の電圧まで増幅させる昇圧器３０３とから構成され、各相の駆動電極１０１へ位相の異なる周期的な駆動パターンを印加する。
【００１２】
図２（Ａ）は、上記駆動回路３００から出力される駆動パターンのタイミングチャートを示す図であり、図２（Ｂ）は、各ステップで駆動電極１０１に印加される電圧と可動子２００との位置を示すことで、可動子２００が移動する様子を示す図である。ここで、図２（Ｂ）に示すように、可動子２００の左側のエレクトレット領域２０１は「＋」、右側のエレクトレット領域２０１は「−」の表面電荷を持っており、Ａ〜Ｄの４相の駆動電極１０１に図２（Ａ）のような駆動パターンをそれぞれ印加する。
【００１３】
例えば、時間ｔ１においては、Ａ相及びＤ相に相当する駆動電極１０１に正電圧を、Ｂ相及びＣ相に相当する駆動電極１０１に負電圧を印加している。このような電圧を駆動電極１０１に印加すると、Ａ相に相当する駆動電極１０１の正電荷と可動子２００左側のエレクトレット領域２０１の正電荷とによって反発力が生じると同時に、Ｂ相及びＣ相に相当する駆動電極１０１の表面の負電荷と上記左側のエレクトレット領域２０１の正電荷とによって引力が働く。また、可動子２００の右側のエレクトレット領域２０１の負電荷に対しても、同様に、静電引力と反発力が働く。このため、この時間ｔ１の場合には、可動子２００は駆動電極１０１の１ピッチ分（図中、記号ｄ）だけ、右側に移動する。時間ｔ２及びｔ３においても、同様な静電気力が発生するため、可動子２００は、固定基板１００に対して１ピッチづつ、移動していく。
【００１４】
次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、上記のように指定１ピッチづつ移動している可動子２００を停止させる時の動作を説明する。なお、図３（Ａ）は、上記駆動回路３００から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、図３（Ｂ）は、各ステップで駆動電極１０１に印加される電圧と可動子２００との位置を示すことで、可動子２００が停止する様子を示す図である。
【００１５】
即ち、可動子２００を停止させようとする時（時間ｔ３）には、上述したような駆動パターンとは別の停止パターン、つまり、Ａ相及びＣ相に相当する駆動電極１０１は０Ｖ（ＧＮＤ）にし、Ｂ相及びＤ相に相当する駆動電極１０１には「＋」及び「−」になる一定電圧を生成して、各駆動電極１０１へ印加する。そして、その印加状態を維持する（時間ｔ４）。
【００１６】
このように、停止パターンを生成して各駆動電極１０１へ印加すると、可動子２００の各エレクトレット領域２０１がそれぞれ持つ表面電荷により、それらエレクトレット領域２０１が上記Ｂ相及びＤ相に相当する駆動電極１０１に対向する位置で吸引されて、それ以上移動することなく停止させることができる。
【００１７】
従って、シャッタ羽根のバウンドを抑えることが可能になる。また、シャッタ羽根を停止させるためのストッパ等を必要としないため、構成が簡単になるだけでなく、ストッパで受ける際にシャッタ羽根を破損させるようなことは発生しない。
【００１８】
［第２実施形態］
次に、図４（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第２実施形態に係るエレクトレットシャッタにおけるシャッタ羽根としての可動子２００を停止させる時の動作を説明する。なお、図４（Ａ）は、駆動回路３００から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、図４（Ｂ）は、各ステップで駆動電極１０１に印加される電圧と可動子２００との位置を示すことで、可動子２００が停止する様子を示す図である。
【００１９】
即ち、本実施形態においては、時間ｔ３（及び時間ｔ４）における停止パターンとして、可動子２００のエレクトレット領域２０１が保有している表面電荷に対向した駆動電極１０１に印加する電圧の極性を、そのエレクトレット領域２０１の極性とは逆極性にしているものである。例えば、正極性のエレクトレット領域２０１が対向しているＡ相及びＢ相に対応する駆動電極１０１には、その逆の負電圧を印加し、負極性のエレクトレット領域２０１が対向するＣ相及びＤ相に対応する駆動電極１０１には、その逆の正電圧を印加している。
【００２０】
このような停止パターンにすれば、上記第１実施形態に比べて、より大きな静電引力及び反発力が得られるため、停止状態で安定し、バウンドは起こらない。
【００２１】
［第３実施形態］
次に、図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第３実施形態に係るエレクトレットシャッタにおけるシャッタ羽根としての可動子２００を停止させる時の動作を説明する。なお、図５（Ａ）は、駆動回路３００から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、図５（Ｂ）は、各ステップで駆動電極１０１に印加される電圧と可動子２００との位置を示すことで、可動子２００が停止する様子を示す図である。
【００２２】
即ち、時間ｔ３（及び時間ｔ４）における停止パターンとして、それぞれの駆動電極１０１に一定電圧を印加するのは上記第１実施形態と変わりないが、本実施形態においては、その停止パターンを、停止しようとする直前の駆動パターンを基に生成していることを特徴としている。
【００２３】
このように、停止直前の駆動パターンを保持して一定電圧にすれば、上記第１実施形態よりも可動子２００と駆動電極１０１とは静電引力及び反発力が安定している状態であるため、この状態にしておけば、これ以上移動することも無く、且つ、バウンドも起こらない。
【００２４】
さらに、停止パターンは停止直前の駆動パターンから生成されているため、例えば、シャッタ羽根を停止させたいときに停止信号のようなものを駆動回路３００に入力すれば、それを受けてそのときの駆動パルスの電圧を保持するため、停止信号を発した任意の位置での停止が可能になる。
【００２５】
［第４実施形態］
次に、図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、本発明の第４実施形態に係るエレクトレットシャッタにおけるシャッタ羽根としての可動子２００を停止させる時の動作を説明する。なお、図６（Ａ）は、駆動回路３００から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、図６（Ｂ）は、各ステップで駆動電極１０１に印加される電圧と可動子２００との位置を示すことで、可動子２００が停止する様子を示す図である。
【００２６】
即ち、本実施形態は、時間ｔ３（及び時間ｔ４）における停止パターンとして、その電圧値を、駆動時における駆動パターンの電圧値よりも大きくした例である。駆動時の電圧の絶対値をＶ０とした場合、停止時には、これよりも大きい電圧Ｖ１とする。
【００２７】
駆動電極１０１と可動子２００のエレクトレット領域２０１との間に生じる静電気力は駆動電極に印加する電圧に依存するため、このように停止時の電圧を大きくすれば、確実な停止ができ、バウンドは起こらない。
【００２８】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係るエレクトレットシャッタを説明する。本実施形態は、シャッタ羽根としての可動子２００が保有するエレクトレット領域２０１の極性に関するもので、図７（Ａ）に示すように、所定のピッチで帯電されたエレクトレット領域２０１の極性をすべて同極性にしたものである。
【００２９】
このように、エレクトレット領域２０１をすべて同極性にすれば、可動子２００を小型化した場合でも、エレクトレット化処理が簡単にできる。
【００３０】
このような構成において、可動子２００を停止させる時の動作を、図７（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して説明する。なお、図７（Ｂ）は、駆動回路３００から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、図７（Ｃ）は、各ステップで駆動電極１０１に印加される電圧と可動子２００との位置を示すことで、可動子２００が停止する様子を示す図である。
【００３１】
即ち、本実施形態においては、時間ｔ４（及び時間ｔ５）における停止パターンとして、すべての駆動電極１０１に、可動子２００のエレクトレット領域２０１の表面電荷の極性と逆極性の電圧を印加するだけで、任意の位置で停止でき、且つ、バウンドも生じない。
【００３２】
なお、本実施形態では、駆動パターン及び停止パターンを３相としているが、これに限らず、４相あるいはそれ以上であっても構わない。
【００３３】
同様に、上記第１乃至第４実施形態においても、４相駆動で説明しているが、当然、３相駆動あるいは５相又はそれ以上の相数でも良いことは勿論である。
【００３４】
以上、本発明のエレクトレットシャッタの実施形態を説明したが、実際にカメラのシャッタとして利用する場合には、図示しないカメラ制御部により、図８（Ａ）の制御フローチャートに示すように制御されることとなる。
【００３５】
即ち、カメラ制御部は、駆動回路３００によりシャッタ羽根となる可動子２００を初期位置に移動させ後（ステップＳ１）、操作者のレリーズ操作により露光開始が指示されるのを待つ（ステップＳ２）。そして、露光開始指示に応じて（ステップＳ２）、駆動回路３００に駆動パターンを印加させて、シャッタ動作として可動子２００を移動させる（ステップＳ３）。露光が終了するまで（ステップＳ４）、この駆動パターン印加による可動子２００の移動を行わせる（ステップＳ３）。
【００３６】
そして、露光が終了した時点で（ステップＳ４）、駆動回路３００に停止パターンを印加させて可動子２００を停止させた後（ステップＳ５）、待機状態にする（ステップＳ６）。例えば、図９に示すように、停止パターンを所定の時間印加した後に、待機状態にする。この待機状態のときは、駆動パターンあるいは停止パターンの電圧よりも小さい電圧を駆動電極１０１に印加している。
【００３７】
また、図８（Ｂ）に示すような制御としても良い。即ち、この場合には、露光が終了した時点で（ステップＳ４）、駆動回路３００に停止パターンを印加させて可動子２００を停止させた後（ステップＳ５）、上記ステップＳ１に戻って可動子２００を初期位置に移動させる。このようにシャッタ初期化する場合においても、停止パターンを所定の時間印加した後に、初期化動作を開始することになる。
【００３８】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した第１乃至第５実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００３９】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００４０】
（１）  複数の相で構成される駆動電極を有すると共にシャッタ開口部を持った固定基板と、
上記固定基板上に配置され、上記駆動電極に対向する部位に所定のピッチでエレクトレット化された領域を有すると共に遮光性を備えた可動子と、
位相が異なり電圧が周期的に変化する複数相の駆動パターンを生成して、上記固定基板の駆動電極へ印加する駆動手段と、
を具備し、
上記複数の駆動パターンを印加することによって上記駆動電極に生じる電荷と上記可動子のエレクトレット化された領域が保有する表面電荷との間に、静電引力及び静電反発力を発生させて、上記可動子を上記固定基板に対して相対移動するエレクトレットシャッタにおいて、
上記駆動手段は、電圧が一定の停止パターンを生成して上記固定基板の駆動電極へ印加することによって、上記可動子を停止させることを特徴とするエレクトレットシャッタ。
【００４１】
（対応する実施形態）
この（１）に記載のエレクトレットシャッタに関する実施形態は、第１乃至第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、上記駆動電極は駆動電極１０１が対応し、上記シャッタ開口部はシャッタ開口部１０２が対応し、上記固定基板は固定基板１００が対応し、上記エレクトレット化された領域はエレクトレット領域２０１が対応し、上記可動子は可動子２００が対応し、上記駆動手段は駆動回路３００が対応する。
【００４２】
（作用効果）
この（１）に記載のエレクトレットシャッタは、一定電圧の停止パターンを駆動電極に印加する。
【００４３】
従って、この（１）に記載のエレクトレットシャッタによれば、シャッタ羽根として機能する可動子を停止し、且つ、バウンドを抑えられる。また、機械的ストッパを必要とせず、構成が簡単である。
【００４４】
（２）  上記固定基板の駆動電極へ印加される各相の上記停止パターンは、上記駆動電極に対向した上記可動子のエレクトレット化された領域が有する表面電荷の極性に対して逆極性であることを特徴とする（１）に記載のエレクトレットシャッタ。
【００４５】
（対応する実施形態）
この（２）に記載のエレクトレットシャッタに関する実施形態は、第２実施形態が対応する。
【００４６】
（作用効果）
この（２）に記載のエレクトレットシャッタは、エレクトレット化された領域が保有する電荷に対して逆の極性の停止パターンを生成する。
【００４７】
従って、この（２）に記載のエレクトレットシャッタによれば、可動子を確実に停止させ、バウンドを抑えられる。
【００４８】
（３）  上記固定基板の駆動電極へ印加される各相の上記停止パターンは、上記可動子が停止する直前に印加された上記駆動パターンから生成されることを特徴とする（１）に記載のエレクトレットシャッタ。
【００４９】
（対応する実施形態）
この（３）に記載のエレクトレットシャッタに関する実施形態は、第３実施形態が対応する。
【００５０】
（作用効果）
この（３）に記載のエレクトレットシャッタは、停止パターンを停止直前の駆動パターンを基に生成する。
【００５１】
従って、この（３）に記載のエレクトレットシャッタによれば、停止させたい位置で確実に停止させることが可能になる。
【００５２】
（４）  上記固定基板の駆動電極へ印加される各相の上記停止パターンの電圧の絶対値は、上記駆動パターンの電圧の絶対値よりも大きいことを特徴とする（１）に記載のエレクトレットシャッタ。
【００５３】
（対応する実施形態）
この（４）に記載のエレクトレットシャッタに関する実施形態は、第４実施形態が対応する。
【００５４】
（作用効果）
この（４）に記載のエレクトレットシャッタは、停止パターンの絶対電圧を駆動パターンの絶対電圧よりも大きくする。
【００５５】
従って、この（４）に記載のエレクトレットシャッタによれば、停止時に大きな力を発生させて確実に停止させることができる。
【００５６】
（５）  上記可動子のエレクトレット化された領域は、同極性の表面電荷を有していることを特徴とする（１）に記載のエレクトレットシャッタ。
【００５７】
（対応する実施形態）
この（５）に記載のエレクトレットシャッタに関する実施形態は、第５実施形態が対応する。
【００５８】
（作用効果）
この（５）に記載のエレクトレットシャッタは、可動子のエレクトレット化された領域を全て同極性にエレクトレット化処理している。
【００５９】
従って、この（５）に記載のエレクトレットシャッタによれば、可動子を小型化した場合にも簡単にエレクトレット化処理ができ、また、停止パターンは全てそのエレクトレット化された領域の極性と逆極性の電圧印加とすることで、確実な停止ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るエレクトレットシャッタの開状態及び閉状態を示す外観構成図であり、（Ｂ）は第１実施形態に係る該エレクトレットシャッタを駆動するための電気的構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）は駆動回路から出力される駆動パターンのタイミングチャートを示す図であり、（Ｂ）は可動子が移動する様子を示す図である。
【図３】（Ａ）は駆動回路から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、（Ｂ）は可動子が停止する様子を示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るエレクトレットシャッタにおける駆動回路から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、（Ｂ）は可動子が停止する様子を示す図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るエレクトレットシャッタにおける駆動回路から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、（Ｂ）は可動子が停止する様子を示す図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第４実施形態に係るエレクトレットシャッタにおける駆動回路から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、（Ｂ）は可動子が停止する様子を示す図である。
【図７】（Ａ）は本発明の第５実施形態に係るエレクトレットシャッタの構成を示す断面図、（Ｂ）は駆動回路から出力される停止パターンのタイミングチャートを示す図であり、（Ｃ）は可動子が停止する様子を示す図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明のエレクトレットシャッタを用いたカメラにおけるカメラ制御部によるシャッタ駆動の制御フローチャートを示す図である。
【図９】待機状態を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図１０】特許文献１に開示されたカメラのシャッタの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００…固定基板、  １０１…駆動電極、  １０２…シャッタ開口部、  ２００…可動子、  ２０１…エレクトレット領域、  ３００…駆動回路、  ３０１…パルス発生回路、  ３０２…位相器、  ３０３…昇圧器。
【図１】
2006030887.tif 000003
【図２】
2006030887.tif 000004
【図３】
2006030887.tif 000005
【図４】
2006030887.tif 000006
【図５】
2006030887.tif 000007
【図６】
2006030887.tif 000008
【図７】
2006030887.tif 000009
【図８】
2006030887.tif 000010
【図９】
2006030887.tif 000011
【図１０】
2006030887.tif 000012