(57)【要約】【課題】自己保持力を持つとともに高速動作が可能なセクタ装置を提供する。【解決手段】セクタ開放位置とセクタ閉鎖位置の間に、磁石の斥力による回転モーメントが反転する反発境界位置を設け、セクタ開放位置から反発境界位置までは閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８により、セクタ閉鎖位置から反発境界位置までは開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７によりセクタ２を移動させる。また、反発境界位置を越えた後は、磁石の斥力による回転モーメントによりセクタ２を移動させる。セクタ２は、磁石の斥力による回転モーメントにより、セクタ開放位置、セクタ閉鎖位置でそれぞれ保持される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光が通過する開口を有する台板と、
前記台板に設けられた支軸に回転支持されて、前記開口を閉鎖する位置（以下、閉鎖位置という）と前記開口を開放する位置（以下、開放位置という）の間を回動するセクタを有するセクタ装置において、
前記セクタに固定された第１の磁石と、
前記台板に固定されて、前記第１の磁石と向き合う第２の磁石を備え、
前記第１の磁石と前記第２の磁石は互いに同磁極を相手に向け、
前記第１および第２の磁石の磁力の中心線は前記支軸の中心を通り、
前記セクタが前記開放位置と前記閉鎖位置の間の特定の位置（以下、境界位置という）にある時に、前記第１の磁石の磁力の中心線と前記第２の磁石の磁力の中心線が一致するように配置されているとともに、
前記セクタが前記閉鎖位置にあるときに、前記セクタを前記境界位置に向けて回動させて、前記境界位置を通過させる開き誘導アクチュエータと、
前記セクタが前記開放位置にあるときに、前記セクタを前記境界位置に向けて回動させて、前記境界位置を通過させる閉じ誘導アクチュエータとを備える
ことを特徴とするセクタ装置。
【請求項２】
前記支軸に直交する平面における、前記第１の磁石と前記第２の磁石の平面形状において、
前記第１の磁石と前記第２の磁石の対向辺は、前記支軸を共通中心とする円弧をなす
ことを特徴とする請求項１に記載のセクタ装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記セクタを前記閉鎖位置または前記開放位置から、前記第１の磁石と前記第２の磁石の間に働く斥力による回転モーメントの方向が反転する位置まで移動させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のセクタ装置。
【請求項４】
前記開き誘導アクチュエータは
両端を前記台板に固定されて、収縮状態において前記セクタに張力を及ぼし、前記セクタを前記閉鎖位置から前記境界位置に向けて回動させ、弛緩状態において前記セクタに張力を及ぼさない、第１の人工筋肉とで構成されるとともに、
前記閉じ誘導アクチュエータは
両端を前記台板に固定されて、収縮状態において前記セクタに張力を及ぼし、前記セクタを前記開放位置から前記境界位置に向けて回動させ、弛緩状態において前記セクタに張力を及ぼさない、第２の人工筋肉とで構成される
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセクタ装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の人工筋肉は形状記憶合金である
ことを特徴とする請求項４に記載のセクタ装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の人工筋肉は導電性高分子物質である
ことを特徴とする請求項４に記載のセクタ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセクタ装置を備えるカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セクタ装置及びこれを備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラの電子化に伴い、シャッタ、絞り等のセクタの駆動はステップモータ等の電磁的機構により実現されるようになっている。
【０００３】
このようなカメラでは、ステップモータ等の電源となるバッテリの消費を抑制することが求められているので、シャッタ羽根等のセクタは無通電時でも状態を保持できる、自己保持力を持つことが望ましい。
【０００４】
そこで、本件発明者らは、人工筋肉ワイヤでセクタを駆動するとともに、磁性体の吸引力を利用してセクタを所定の位置に保持するセクタ装置を提案している（特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、人工筋肉ワイヤは動作速度が遅いので、前記セクタ装置では、セクタの移動速度を大きくできないという問題が懸念されていた。
【特許文献１】特開２００６−２８４８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、自己保持力を持つとともに高速動作が可能なセクタ装置及び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】
【０００７】
本発明のセクタ装置は、撮像光が通過する開口を有する台板と、前記台板に設けられた支軸に回転支持されて、前記開口を閉鎖する位置（以下、閉鎖位置という）と前記開口を開放する位置（以下、開放位置という）の間を回動するセクタを有するセクタ装置において、前記セクタに固定された第１の磁石と、前記台板に固定されて、前記第１の磁石と向き合う第２の磁石を備え、前記第１の磁石と前記第２の磁石は互いに同磁極を相手に向け、前記第１および第２の磁石の磁力の中心線は前記支軸の中心を通り、前記セクタが前記開放位置と前記閉鎖位置の間の特定の位置（以下、境界位置という）にある時に、前記第１の磁石の磁力の中心線と前記第２の磁石の磁力の中心線が一致するように配置されているとともに、前記セクタが前記閉鎖位置にあるときに、前記セクタを前記境界位置に向けて回動させて、前記境界位置を通過させる開き誘導アクチュエータと、前記セクタが前記開放位置にあるときに、前記セクタを前記境界位置に向けて回動させて、前記境界位置を通過させる閉じ誘導アクチュエータとを備えるものである。
【０００８】
また、前記支軸に直交する平面における、前記第１の磁石と前記第２の磁石の平面形状において、前記第１の磁石と前記第２の磁石の対向辺は、前記支軸を共通中心とする円弧をなすように配置してもよい。
【０００９】
また、前記アクチュエータは、前記セクタを前記閉鎖位置または前記開放位置から、前記第１の磁石と前記第２の磁石の間に働く斥力による回転モーメントの方向が反転する位置まで移動させてもよい。
【００１０】
また、前記開き誘導アクチュエータは、両端を前記台板に固定されて、収縮状態において前記セクタに張力を及ぼし、前記セクタを前記閉鎖位置から前記境界位置に向けて回動させ、弛緩状態において前記セクタに張力を及ぼさない、第１の人工筋肉とで構成されるとともに、前記閉じ誘導アクチュエータは両端を前記台板に固定されて、収縮状態において前記セクタに張力を及ぼし、前記セクタを前記開放位置から前記境界位置に向けて回動させ、弛緩状態において前記セクタに張力を及ぼさない、第２の人工筋肉とで構成されてもよい。
【００１１】
なお、前記第１及び第２の人工筋肉には、形状記憶合金あるいは導電性高分子物質を使用する。
【００１２】
本発明に係るカメラは、上記の特徴を有するセクタ装置を備えるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセクタ装置は、二磁石間に働く斥力でアクチュエータを助勢するので、セクタを高速で駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は本発明に係るセクタ装置１００を上面から見た図であり、図２はセクタ装置１００を下面から見た図である。
【００１６】
セクタ装置１００は電子カメラのシャッタとして使用されるものであり、図１，図２に示すように、台板１とセクタ２を備えている。台板１には撮像光が通過する開口３が設けられ、セクタ２は、台板１に固定された支軸４に軸支されて開口３を遮蔽する位置（以下、閉鎖位置という）と開口３を曝露する位置（以下、開放位置という）の間を回動する。また、台板１には支軸４を中心とする円弧状の案内溝５が設けられ、セクタ２の上面にはガイド棒６ａが、下面にはガイド棒６ｂが立設され、ガイド棒６ｂは案内溝５に案内される。
【００１７】
また、台板１には、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７と閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８が張架され、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７はガイド棒６ａに、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８はガイド棒６ｂにそれぞれ当接している。また、セクタ２には第１の磁石９が、台板１には第２の磁石１０が固定され、第１の磁石９と第２の磁石１０は互いに同磁極を相手に向けている。また、台板１には、対角線上に向かい合う２つの頂点近傍に、それぞれ２つ、計４つの支持電極１１〜１４が固定されている。
【００１８】
開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７は、セクタ２の上面側にあって、一端を支持電極１１に他端を支持電極１２に固定されている。支持電極１１と支持電極１２の間に電圧を印加して開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７に通電すると、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７は
収縮する。収縮時に形状記憶合金ワイヤ７に生じる張力が、ガイド棒６ａに作用するので、セクタ２は支軸４を中心に、前記閉鎖位置から前記開放位置に向かう方向に回転する。なお、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７が通電されていないとき、つまり、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７が弛緩しているときは、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７はガイド棒６ａに作用しない。
【００１９】
また、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８は、セクタ２の下面側にあって、一端を支持電極１３に他端を支持電極１４に固定されている。支持電極１３と支持電極１４の間に電圧を印加して閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８に通電すると、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８は収縮する。収縮時に形状記憶合金ワイヤ８に生ずる張力が、ガイド棒６ｂに作用するので、セクタ２は支軸４を中心に、前記開放位置から前記閉鎖位置に向かう方向に回転する。なお、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８が通電されていないとき、つまり、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８が弛緩しているときは、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８はガイド棒６ｂに作用しない。
【００２０】
なお、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７および閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８は、チタン−ニッケル（Ｔｉ−Ｎｉ）合金である。この合金を細線状にしたものは、常温ではナイロン糸のように柔らかくてしなやかな弛緩状態を呈しているが、通電して加熱されると、長さが短くなるとともに強靭となる収縮状態になる。
【００２１】
図３は、第１の磁石９および第２の磁石１０の作用を説明する図である。なお、図中の破線は磁力線を、一点鎖線は磁力の中心線を示している。図３に示すように、第１の磁石９は磁力の中心線がセクタ２の支軸４の中心に向かうようにセクタ２に取り付けられている。同様に、第２の磁石１０も磁力の中心線が支軸４の中心に向かうように台板１に取り付けられている。また、セクタ２の回転によって、第１の磁石９の磁力の中心線と第２の磁石１０の磁力の中心線の相対角度が変化すると、第１の磁石９が第２の磁石１０から受ける斥力の方向が変化する。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、セクタ２を第１の磁石９の磁力の中心線と第２の磁石１０の磁力の中心線が一致する位置に置くと、第１の磁石９に働く斥力の作用線はセクタ２の支軸４の中心ｃを通るので、第１の磁石９には中心ｃ回りの回転モーメントは生じない。以下、本明細書では、このときのセクタ２の回転位置を反発境界位置と呼ぶことにする。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、セクタ２を反発境界位置から時計回りに回転すると、第１の磁石９の磁力の中心線が第２の磁石１０の磁力の中心線に対して左に偏り、第１の磁石９に働く斥力の作用線はセクタ２の回転中心ｃの左側を通る。そのため、第１の磁石９には時計回りの回転モーメントが生ずる。
【００２４】
図３（ｃ）に示すように、セクタ２を反発境界位置から反時計回りに回転すると、第１の磁石９の磁力の中心線が第２の磁石１０の磁力の中心線に対して右に偏り、第１の磁石９に働く斥力の作用線はセクタ２の回転中心ｃの右を通る。そのため、第１の磁石９には反時計回りの回転モーメントが生ずる。
【００２５】
ここで、セクタ２の回転位置と第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントの関係を説明する。
【００２６】
図４（ａ）に示すように、セクタ２が反発境界位置にあるとき、第１の磁石９に働く斥力はセクタ２の支軸４の中心ｃに向かうので、セクタ２には中心ｃ回りの回転モーメントは生じない。そのため、セクタ２は回動しない（図３（ａ）参照）。
【００２７】
反発境界位置よりも、セクタ２が時計回りに僅かに回転すれば、セクタ２を時計回りに回動させる回転モーメントが生じ、セクタ２は閉鎖位置まで移動する（図３（ｂ）参照）。
【００２８】
反発境界位置よりも、セクタ２が反時計回りに僅かに回転すれば、セクタ２を反時計回りに回動させる回転モーメントが生じ、セクタ２は開放位置まで移動する（図３（ｃ）参照）。
【００２９】
図４（ｂ）に示すように、セクタ２が開口３を遮蔽したとき、すなわちセクタ２を閉鎖位置に置いたときは、セクタ２を時計回りに回動させる回転モーメントが生じるので、セクタ２は閉鎖位置で保持される。
【００３０】
図４（ｃ）に示すように、セクタ２が開口３から離れたとき、すなわちセクタ２を開放位置に置いたときは、セクタ２を反時計回りに回動させる回転モーメントが生じるので、セクタ２は開放位置で保持される。
【００３１】
このように、第１の磁石９が受ける斥力によってセクタ２に生じる回転モーメントの方向は、反発境界位置を境に反転する。つまり、反発境界位置と開放位置の間では、セクタ２を開放位置に向ける方向に働き、反発境界位置と閉鎖位置の間では、セクタ２を閉鎖位置に向ける方向に働く。
【００３２】
なお、本実施形態では、第１の磁石９と第２の磁石１０を円弧状に成形するとともに、支軸４を中心に第１の磁石９と第２の磁石１０を同心円上に配置して、セクタ２が回転しても第１の磁石９と第２の磁石１０とのギャップが一定になるようにしたので、セクタ２の回転位置によって第１の磁石９が第２の磁石１０から受ける斥力が急激に変化することがない。そのため、セクタ２の回転位置によってセクタ２の回転速度が急激に変化することがない。
【００３３】
図５は、図１及び図２に示したセクタ装置１００の作用を説明する図であり、図５（ａ）ないし（ｃ）は、セクタ２が開放位置から閉鎖位置に移動する過程を示す図であり、セクタ装置の台板１の下面から見た図、つまり図２と同じ方向から見た図である。また、図５（ｄ）および（ｅ）は、セクタ２が閉鎖位置から開放位置に移動する過程を示す図であり、セクタ装置の台板１の上面から見た図、つまり図１と同じ方向から見た図である。
【００３４】
本実施形態では、セクタ２を開放位置から閉鎖位置へ移動するときは、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８を使って、セクタ２を開放位置から動かして、反発境界位置を越えさせる。そして、反発境界位置を越えると、第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントはセクタ２を閉鎖位置に向ける方向に作用する。また、第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントによるセクタ２の回転動作速度は、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８による回転動作速度に比べて速いので、セクタ２は反発境界位置と閉鎖位置の間を高速で移動する。
【００３５】
同様に、セクタ２を閉鎖位置から開放位置へ移動するときは、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７を使って、セクタ２を開放位置から動かして、反発境界位置を越えさせる。反発境界位置を越えると、第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントはセクタ２を開放位置に向ける方向に作用するが、第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントによるセクタ２の回転動作速度は、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７による回転動作速度に比べて速いので、セクタ２は反発境界位置と開放位置の間を高速で移動する。
【００３６】
さて、図５（ａ）に示すように、セクタ２が開放位置にあるときは、第１の磁石９に働く斥力によって、セクタ２を開放位置に向けて付勢する回転モーメントが生じるため、セクタ２は開放位置に保持される。したがって、セクタ２を開放位置に保持するために、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７に通電する必要はない。
【００３７】
図５（ａ）に示す状態において、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８に通電すると、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８が収縮して、セクタ２は閉鎖位置に向けて回動を始め、やがて、反発境界位置を越える（図５（ｂ）参照）。
【００３８】
セクタ２が反発境界位置を越えると、第１の磁石９に働く斥力は、セクタ２を閉鎖位置に向けて付勢する回転モーメントを生じさせる。このため、セクタ２が反発境界位置を越えたら、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８への通電は停止してもよい。
【００３９】
このように、閉じ誘導用形状記憶合金８が、開放位置にあるセクタ２を反発境界位置に向けて回動させて、反発境界位置を通過させると、第１の磁石９に働く斥力がセクタ２を閉鎖位置に向ける方向に働くので、以後は高速で回動する。つまり、閉じ誘導用形状記憶合金８はセクタ２の閉鎖位置に向かう運動を励起するトリガーとして機能する。
【００４０】
やがて、図５（ｃ）に示すように、セクタ２は閉鎖位置に達して停止する。以後セクタ２は、第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントによって閉鎖位置に保持される。そのため、閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ８への通電は不要である。
【００４１】
図５（ｄ）に示すように、セクタ２が閉鎖位置あるときに、開き誘導用形状記憶合金７に通電すると、開き誘導用形状記憶合金ワイヤ７は収縮してセクタ２は開放位置に向けて回動を始め、やがて、反発境界位置を越える。
【００４２】
セクタ２が反発境界位置を越えると、第１の磁石９に働く斥力は、セクタ２を開放位置に向けて付勢する回転モーメントを生じさせる。このため、セクタ２が反発境界位置を越えたら、開き誘導用形状記憶合金７への通電は停止してもよい。
【００４３】
このように、開き誘導用形状記憶合金７が、閉鎖位置にあるセクタ２を反発境界位置に向けて回動させて、反発境界位置を通過させると、第１の磁石９に働く斥力がセクタ２を開放位置に向ける方向に働くので、以後は高速で回動する。つまり、開き誘導用形状記憶合金７はセクタ２の開放位置に向かう運動を励起するトリガーとして機能する。
【００４４】
やがて、図５（ｅ）に示すように、セクタ２は開放位置に達して停止する。以後セクタ２は、第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントによって開放位置に保持される。そのため、開き誘導用形状記憶合金７への通電は不要である。
【００４５】
このように、反発境界位置を通過するまで形状記憶合金ワイヤでセクタ２を移動させれば、それ以降は第１の磁石９に働く斥力による回転モーメントのみでセクタ２を駆動できる。これにより、形状記憶合金ワイヤへの通電時間も極めて短時間となるので、バッテリ等の消費が抑制される。
【００４６】
なお、本実施形態では、人工筋肉を使ったアクチュエータを使用しているが、アクチュエータの形式はこれに限定されない。また、形状記憶合金ワイヤに代えて導電性高分子を使用して、その電界伸縮特性を利用してもよい。
【００４７】
また、セクタ２が開放位置から閉鎖位置に向かって移動するときに、セクタ２が開口３の閉鎖を開始する前に反発境界位置を通過するように、反発境界位置を設定すれば、開口３の閉鎖開始から完全閉鎖までの所要時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るセクタ装置を上面から見た図である。
【図２】本発明に係るセクタ装置を下面から見た図である。
【図３】第１の磁石および第２の磁石の作用を説明する図である。
【図４】セクタの回転位置と第１の磁石に働く斥力による回転モーメントの関係を    説明する図である。
【図５】本発明に係るセクタ装置の作用を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  台板
２  セクタ
３  開口
４  支軸
５  案内溝
６ａ、６ｂ  ガイド棒
７  開き誘導用形状記憶合金ワイヤ
８  閉じ誘導用形状記憶合金ワイヤ
９  第１の磁石
１０  第２の磁石
１１〜１４  支持電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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