シャッタ装置
【課題】簡易な構成によりシャッタ機構を実現すること。
【解決手段】第１シャッタ装置１００においては、形状記憶合金６０の形状回復力と、アーム３０のバネ性とを用いて、シャッタ羽根５０を開閉させる駆動力を得る。この第１シャッタ装置１００におけるシャッタ羽根５０は、通常時は、開放位置に位置する。被写体を撮像する場合、被写体にかかる画像データを取り込んだ後に、形状記憶合金６０に駆動電流を供給し、形状回復力を発生させてアーム３０を変位させることにより、シャッタ羽根５０を閉鎖位置に移動する。シャッタ羽根５０を閉鎖位置に移動した後、形状記憶合金による形状回復力の発生を停止させることによって、第１シャッタ装置１００のバネ性により、シャッタ羽根を開放位置に移動させる。
【解決手段】第１シャッタ装置１００においては、形状記憶合金６０の形状回復力と、アーム３０のバネ性とを用いて、シャッタ羽根５０を開閉させる駆動力を得る。この第１シャッタ装置１００におけるシャッタ羽根５０は、通常時は、開放位置に位置する。被写体を撮像する場合、被写体にかかる画像データを取り込んだ後に、形状記憶合金６０に駆動電流を供給し、形状回復力を発生させてアーム３０を変位させることにより、シャッタ羽根５０を閉鎖位置に移動する。シャッタ羽根５０を閉鎖位置に移動した後、形状記憶合金による形状回復力の発生を停止させることによって、第１シャッタ装置１００のバネ性により、シャッタ羽根を開放位置に移動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機構技術に関し、特に、携帯端末に内蔵されたカメラのシャッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディジタル信号処理技術の発展により、アナログカメラに代わって、ディジタルカメラが台頭している。通常、ディジタルカメラにはシャッタが搭載され、レリーズボタンを押した後、モータやプランジャなどによって、シャッタが開閉するように設計される。しかしながら、モータやプランジャのような電磁部品の小型化には限度があり、たとえば、携帯電話などにディジタルカメラを組み込む場合、シャッタ機構を組み込むことが困難であった。従来、電磁部品を用いずに、形状記憶合金を駆動源として、シャッタを動作させる技術を開示するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２３５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に、携帯電話などの精密機械を設計する場合、コスト面を考慮して、部品点数を少なくすることが好ましい。したがって、携帯電話にディジタルカメラを組み込む場合、部品点数の少ないシャッタ機構を搭載することが望ましい。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成によりシャッタ機構を実現できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のシャッタ装置は、露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能なシャッタ羽根と、バネ性を有して構成され、シャッタ羽根を支持する駆動部材と、駆動部材に接続して、駆動部材を変位させる駆動力を発生する駆動力発生部と、を備える。駆動力発生部により駆動力が発生されると、駆動部材が変位することでシャッタ羽根が閉鎖位置に移動され、駆動力の発生が停止されると、駆動部材のバネ性によりシャッタ羽根が開放位置に移動される。
【０００６】
ここで、変位とは、位置が変化することや形状が変化することを含む。この態様によると、駆動力により駆動部材を変位させることによって、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動し、また、駆動部材のバネ性によりシャッタ羽根を開放位置に戻らせることによって、簡易な構成でシャッタ装置を実現できる。
【０００７】
駆動力発生部は、線状に形成された形状記憶合金を含み、その両端部が駆動部材に接続されてもよい。形状記憶合金は、駆動電流を供給されると収縮することで、駆動部材を変位させる駆動力を発生してもよい。形状記憶合金は、通電したときの電気エネルギーによって発熱し、その熱エネルギーをもとに力学的エネルギーとしての形状回復力を発生させてもよい。また、形状記憶合金は二方向性の形状記憶効果をもつものであってもよい。この場合、形状記憶合金の両端を駆動部材に接続することによって、形状記憶合金の収縮量を効率的に利用して、シャッタ羽根を移動できる。
【０００８】
駆動部材は、形状記憶合金の両端部を接続される２つのアーム部と、２つのアーム部の接続点間の変位量を増幅するストローク増幅機構を有して形成されてもよい。ここで、ストローク増幅機構は、アーム部の変位量を増幅することによって、シャッタ羽根を移動させる機構を含む。この場合、２つのアーム部の接続点間の変位量を増幅することによって、効率的に、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動できる。
【０００９】
シャッタ羽根と駆動部材とは、一体成形されていてもよい。シャッタ羽根と駆動部材は、微細加工可能な材料により一体成形されてもよく、たとえば、樹脂や金属シリコンなどの材料が用いられてもよい。この場合、部品点数を減少でき、また、コストを低減できる。
【００１０】
本発明の別の態様もまた、シャッタ装置である。この装置は、露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能な一対のシャッタ羽根と、シャッタ羽根を内側に囲う枠体と、枠体の内方向に突出する基部と、基部の突出方向に実質的に垂直な方向に延出して設けられる第１アーム部と、第１アーム部と実質的に垂直になるように、第１アーム部の一端に設けられた第２アーム部と、第１アーム部と実質的に垂直になるように、第１アーム部の他端に設けられた第３アーム部と、所定の角度で第２アーム部に設けられた第４アーム部と、所定の角度で第３アーム部に設けられた第５アーム部と、シャッタ羽根の一方と第４アーム部とを連結する第１連結部と、シャッタ羽根の他方と第５アーム部とを連結する第２連結部と、第２アーム部および第３アーム部にその両端部を固定される線状の形状記憶合金と、を備える。
【００１１】
シャッタ羽根は、形状記憶合金の収縮力により、開放位置から閉鎖位置に移動してもよい。また、シャッタ羽根は、シャッタ装置全体のバネ性により、閉鎖位置から開放位置に移動してもよい。形状記憶合金は、第１アームから所定の距離を隔てて、第２アーム部および第３アーム部に接続されてもよい。第１アーム部は、第２アーム部と第３アーム部より、可撓性が高くてもよい。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成によりシャッタ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を具体的に説明する前に、まず、概要について述べる。本実施形態は、シャッタ装置に関する。本実施形態にかかるシャッタ装置は、携帯電話等の小型の電子機器に搭載されるディジタルカメラのシャッタ装置に好適である。シャッタ装置は、露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能なシャッタ羽根と、バネ性を有して構成され、シャッタ羽根を支持する駆動部材と、駆動部材に接続して、駆動部材を変位させる駆動力を発生する駆動力発生部とを備える。
【００１５】
一般的に、ディジタルカメラにおいては、カメラレンズを介して、被写体を撮像素子に露光させた後、撮像素子が生成した露光情報を画像データとして取り込み、取り込んだ画像データに対してディジタル画像信号処理を実施する。撮像素子に露光させてから、画像データとして取り込まれるまでの時間は、画素数などに比例して長くなる。
【００１６】
ここで、画像データの取り込みが完了する前に被写体が動いたような場合、すでに露光された被写体とは異なる被写体を撮像素子に露光させることになる。そうすると、すでに画像データとして取り込まれた被写体の露光情報と、その被写体とは異なる被写体の露光情報とが、１つの画像データに重畳されて取り込まれうるため、画像がぶれたりするなどの画質の劣化が生じることとなる。
【００１７】
この対策として、画像データの取り込み速度を高速化する、あるいは、レンズを遮蔽するシャッタを設けることが挙げられる。しかしながら、画素数に比例して処理時間が増加するため、画像データの取り込み時間の高速化には限界がある。そうすると、たとえば、５００万画素を超えるディジタルカメラなどにおいては、シャッタを搭載させることが問題の解決手段として現実的である。一定時間露光した後にシャッタを閉じることで、画像データの取り込みが完了するまで、露光情報の変化を抑制でき、画質を向上できるからである。
【００１８】
前述したように、シャッタは、モータやプランジャなどを駆動源として、開閉するように設計される。しかし、モータやプランジャのような電磁部品の小型化には限度があり、たとえば、携帯電話などにディジタルカメラを組み込む場合、シャッタを開閉する駆動部を組み込むことが難しく、結果的に画素数が制限されることとなる。また、一般的に、携帯電話などの精密機械を設計する場合、コスト面を考慮して、部品点数を少なくすることが好ましい。
【００１９】
そこで、本実施形態のシャッタ装置においては、形状記憶合金の形状回復力と、駆動部材のバネ性とを効率的に利用し、シャッタを開閉させる駆動力を得るようにした。このシャッタ装置におけるシャッタ羽根は、通常時は、開放位置に位置する。画像を撮像する場合、画像を取り込んだ後に、形状記憶合金に駆動電流を供給し、形状回復力を発生させて駆動部材を変位させることにより、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動する。シャッタ羽根を閉鎖位置に移動した後、形状記憶合金による形状回復力の発生を停止させ、駆動部材のバネ性によりシャッタ羽根を元の開放位置に移動する。以上の態様により、簡易な構成により、シャッタ装置を実現できることとなる。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置１００の構成例を模式的に示す第１の正面図である。第１シャッタ装置１００は、枠体１０と、基部２０と、アーム３０で代表される第１アーム３０a〜第７アーム３０ｇと、連結部４０で代表される第１連結部４０aと第２連結部４０ｂと、シャッタ羽根５０で代表される第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂと、形状記憶合金６０とを含む。図示するごとく、第１の正面図は、シャッタ羽根５０が開放位置に位置する場合の態様を示す。
【００２１】
枠体１０は、図示するごとく、シャッタ羽根５０等を囲う枠であり、第１辺１２と第２辺１４と第３辺１６と第４辺１８とから構成される。各辺の長さは、ミリオーダーであり、たとえば、５ｍｍとなる。なお、各辺の長さは均一でなくともよい。枠体１０は、その内方向に基部２０が設けられ、基部２０を介してアーム３０やシャッタ羽根５０などを固定する。なお、説明の便宜上、枠体１０を方形状に図示したが、枠体１０は他の形状、たとえば、円形状であってもよい。
【００２２】
基部２０は、枠体１０の第１辺１２の中央付近に設けられる。また、基部２０は、定常状態すなわち駆動力が加えられていない状態において、第１辺１２と第１アーム３０aとが実質的に平行になるように、第１アーム３０aを支持する。「実質的に平行」とは、完全な平行状態だけでなく、一部分のみ平行である状態や略平行な状態を含む。たとえば、図１に示すように、第１アーム３０aが変位していない場合、第１アーム３０aと第１辺１２とは平行となる。
【００２３】
第１アーム３０aは、当該第１アーム３０aの中央付近で、基部２０と接続される。第１アーム３０aは、両端に第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを支持する。第２アーム３０ｂは、第２辺１４と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第２辺１４と離間して設けられる。同様に、第３アーム３０ｃは、第３辺１６と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第３辺１６と離間して設けられる。なお、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、他のアーム３０と比べ、剛性が高く、変形しにくく構成される。
【００２４】
なお、第２アーム３０ｂは、第１アーム３０aに接続された端部から、第４アーム３０ｄに接続された端部に向けて、段階的に幅が狭くなるように図示されているが、これにかぎらず、たとえば、第１シャッタ羽根５０aが開閉移動する際に、第１シャッタ羽根５０aに接触しないような形状で構成されていればよい。第３アーム３０ｃについても同様である。以上により、第１シャッタ装置１００を平面状に構成できるため、小スペース化を実現できることとなる。
【００２５】
形状記憶合金６０は、Ｔｉ−Ｎｉ系の素材などを用いて構成され、その形状は線状となる。また、形状記憶合金６０は、供給された駆動電流にかかる電気エネルギーによって発熱し、その熱エネルギーをもとに力学的エネルギーとしての形状回復力を発生する。具体的には、形状記憶合金６０は、駆動電流が与えられていない状態において、ゆるんだ状態となり、駆動電流が与えられた際に、収縮する性質を有する。
【００２６】
形状記憶合金６０は、その両端が第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃに接続される。形状記憶合金６０は、図示するごとく、第１アーム３０aと平行に、わずかな距離だけ離されて、それぞれのアーム３０に接続される。接続される位置は、枠体１０に固定されている第１アーム３０aに近い位置となるため、接続点における変位量を増幅でき、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを互いに近づけることができる。なお、変位量は、ストロークとも呼ばれる。
【００２７】
第４アーム３０ｄは、第２アーム３０ｂと第１連結部４０aとの間に設けられる。また、第４アーム３０ｄは、第２アーム３０ｂに対し、垂直に設けられる。また、第４アーム３０ｄは、第１連結部４０aの中央付近に接している。また、第４アーム３０ｄは、第４辺１８および第６アーム３０ｆと実質的に平行となる。同様に、第５アーム３０ｅは、第３アーム３０ｃと第２連結部４０ｂとの間に設けられ、第３アーム３０ｃに対し、垂直に設けられる。また、第５アーム３０ｅは、第２連結部４０ｂの中央付近に接している。また、第５アーム３０ｅは、第４辺１８および第７アーム３０ｇと実質的に平行となる。
【００２８】
第１連結部４０aにおける図中上方の一端は、第６アーム３０ｆに接続され、他端は、第１シャッタ羽根５０aに接続される。第６アーム３０ｆは、第４辺１８や第４アーム３０ｄと実質的に平行になるように、一端において第１連結部４０aと接続され、他端において、枠体１０の一部に固定される。同様に、第２連結部４０ｂの一端は、第７アーム３０ｇに接続され、他端は、第２シャッタ羽根５０ｂに接続される。第７アーム３０ｇは、第４辺１８や第５アーム３０ｅと実質的に平行になるように、一端において第２連結部４０ｂに接続され、他端において、枠体１０の一部に固定される。
【００２９】
第１シャッタ羽根５０aは、第１連結部４０aに接続され、その形状は半円形状をとる。同様に、第２シャッタ羽根５０ｂは、第２連結部４０ｂに接続され、その形状は半円形状をとる。なお、シャッタ羽根５０の形状は、半円形状にかぎらず、図示しないカメラレンズを閉鎖状態において遮蔽可能な形状であればよく、たとえば、三日月状などであってもよい。また、１対のシャッタ羽根５０は、定常状態では、第１シャッタ装置１００全体のバネ力により、図示するごとく、露出用開口を遮蔽しないような開放位置に位置される。
【００３０】
なお、枠体１０と、基部２０と、アーム３０と、連結部４０と、シャッタ羽根５０とは、樹脂や金属シリコンなどの微細加工が可能な材料などにより、一体成形されていてもよい。これにより、少ない部品点数で第１シャッタ装置１００を構成できる。なお、シャッタ羽根５０は、別の材料により成形された後に、連結部４０に接続されてもよい。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置１００の構成例を模式的に示す第２の正面図である。図示するごとく、第２の正面図は、シャッタ羽根５０が閉鎖位置に位置する場合の態様を示す。
【００３２】
ここでは、シャッタ羽根５０が図１に示す開放位置から図２に示す閉鎖位置に移動する際のメカニズムについて説明する。なお、第１アーム３０aと第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅと第６アーム３０ｆと第７アーム３０ｇは、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃ、連結部４０よりも、可撓性が高いものとする。
【００３３】
まず、形状記憶合金６０が、図示しない駆動電流供給装置から駆動電流が供給されることにより収縮する。そのため、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づく方向に引っ張られながら変位する。
【００３４】
ここで、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとに接続されている第１アーム３０aは、基部２０に固定されており、その可撓性は、第２アーム３０ｂや第３アーム３０ｃよりも高い。そのため、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づく方向に引っ張られることにより、図示するごとく、第１アーム３０aは、基部２０が支点となって、弓状に第４辺１８に向けてたわむ。
【００３５】
さらに、形状記憶合金６０の第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃにおける接続点は、第１アーム３０aと一定の距離だけオフセットされている。また、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃは、第１アーム３０aを介して、基部２０に固定されている。したがって、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとは、図示するごとく、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅと接する端部が互いに近づく方向に動くこととなる。
【００３６】
ここで、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、ストローク増幅機構として、形状記憶合金６０との接点における変位量すなわちストロークを増幅する。一般的に、力点と支点との距離が、作用点と支点との距離よりも短い場合、力点におけるストロークは増幅され、作用点においてより大きなストロークとなる。本実施形態においては、形状記憶合金６０と第２アーム３０ｂとの接続点すなわち力点は、第２アーム３０ｂの端部よりも、支点としての基部２０により近い位置に存在するため、接続点におけるストロークが増幅され、端部においてより大きなストロークとなる。第３アーム３０ｃの端部におけるストロークについても同様である。したがって、形状記憶合金６０の収縮量が小さくても、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃによるストローク増幅機構により、その収縮量を増幅することによって、これらの端部を大きく変位させるストロークを生成することができ、これにより、シャッタ羽根５０を大きく開閉移動させることができる。さらに、形状記憶合金６０の収縮量が小さくてもよいため、形状記憶合金６０に供給すべき駆動電流の量を低減できる。
【００３７】
第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づく方向に動くことによって、第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅ、および、それらを介して接続されている第１連結部４０aと第２連結部４０ｂも、互いに近づく方向に押されることとなる。ここで、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂとは、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇをそれぞれ介して、枠体１０に固定されている。また、第４アーム３０ｄ〜第７アーム３０ｇは、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂより、可撓性が高い。そのため、枠体１０と、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇとのそれぞれの接点が支点となって、第４アーム３０ｄ〜第７アーム３０ｇは、図示するように、第４辺１８の中心部に向けてたわむこととなる。
【００３８】
さらに、第４アーム３０ｄ〜第７アーム３０ｇがたわむことにより、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂとは、互いに近づきながら、第４辺１８の中心部に向けて引き上げられる。これらの変位に伴い、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂにそれぞれ接続されている第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂも互いに近づく方向に押されながら、第４辺１８に向けて引き上げられる。
【００３９】
まとめると、本実施形態における第１シャッタ装置１００においては、形状記憶合金６０と、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃの接続部分の２点が力点となる。また、枠体１０と基部２０、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇの接続部分の３点が支点となる。さらに、それぞれのアーム３０、連結部４０の可撓性の差によって、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂに対して、互いに近づく方向に押される力と、第４辺１８に向けて引き上げられる力とが作用する。
【００４０】
互いに近づく方向に押される力と、第４辺１８に向けて引き上げられる力とは、互いに重畳され、結果的に、回転する力となって、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂに対して作用する。そのため、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂは、図１に示す開放位置から、図２に示す閉鎖位置になるように、移動することとなる。
【００４１】
つぎに、シャッタ羽根５０が図２に示す閉鎖位置から図１に示す開放位置に移動する際のメカニズムについて説明する。なお、それぞれのアーム３０は、形状記憶合金６０による形状回復力の発生が停止された場合、第１シャッタ装置１００のバネ性により、元の位置に戻るように変位するものとする。
【００４２】
シャッタ羽根５０が図２に示す閉鎖位置に移動した後に、形状記憶合金６０に対する駆動電流の供給を停止する。そうすると、形状記憶合金６０の両端に接続された第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、第１シャッタ装置１００のバネ性により、元の位置に戻るように変位する。第２アーム３０ｂ、および、第３アーム３０ｃが元の位置に戻ることによって、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃに接続されている第１アーム３０a、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅ、および、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇは、元の形状に戻りながら変位する。これらの変位により、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂも変位し、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂに連結されている第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂが図１に示す開放位置に移動することとなる。
【００４３】
以上の態様により、形状記憶合金６０の形状回復力によりアーム３０を変位させることによって、シャッタ羽根５０を閉鎖位置に移動し、また、第１シャッタ装置１００のバネ性によりシャッタ羽根を開放位置に戻らせることによって、簡易な構成で第１シャッタ装置１００を実現できる。また、形状記憶合金６０の両端を第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとに接続することによって、形状記憶合金の収縮力を２つのアーム３０に作用でき、効率的にシャッタ羽根を移動できる。また、それぞれのアーム３０の可撓性の高低差、および、複数の支点を設けることによって、小さい収縮量を増幅でき、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動できる。そのため、形状記憶合金６０に供給すべき駆動電流量を低減でき、省電力化を実現できる。また、第１シャッタ装置１００を平面状に構成できるため、小スペース化を実現できる。
【００４４】
次に、変形例を示す。なお、前述した実施形態と共通する部分については、同一の符号を付して、説明を簡略化する。
【００４５】
図３は、本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置２００の構成例を模式的に示す第１の正面図である。図示するごとく、第１の正面図は、シャッタ羽根５０が開放位置に位置する場合の態様を示す。第２シャッタ装置２００は、枠体１０と、基部２０と、アーム３０で代表される第１アーム３０a〜第５アーム３０ｅと、連結部４０で代表される第１連結部４０aと第２連結部４０ｂと、シャッタ羽根５０で代表される第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂと、形状記憶合金６０と、固定ピン８０で代表される第１固定ピン８０aと第２固定ピン８０ｂとを含む。第１シャッタ装置１００との構成上の相違点は、第２シャッタ装置２００が固定ピン８０を含み、また、第６アーム３０ｆと第７アーム３０ｇとを含まない点などである。
【００４６】
枠体１０は、その内方向に基部２０が設けられ、基部２０を介してアーム３０やシャッタ羽根５０などを固定する。基部２０は、枠体１０の第１辺１２の中央付近に設けられる。また、基部２０は、定常状態すなわち駆動力が加えられていない状態において、第１辺１２と第１アーム３０aとが実質的に平行になるように、第１アーム３０aを支持する。
【００４７】
第１アーム３０aは、当該第１アーム３０aの中央付近で、基部２０と接続される。第１アーム３０aは、両端に第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを支持する。第２アーム３０ｂは、第２辺１４と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第２辺１４と離間して設けられる。同様に、第３アーム３０ｃは、第３辺１６と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第３辺１６と離間して設けられる。なお、第１アーム３０aは、他のアーム３０よりも可撓性が高く構成されるものとする。
【００４８】
形状記憶合金６０は、その両端が第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃに接続される。また、形状記憶合金６０は、図示するごとく、第１アーム３０aと平行に、わずかな距離だけ離されて、それぞれのアーム３０に接続される。接続される位置は、枠体１０に固定されている第１アーム３０aに近い位置となるため、接続点における変位量を増幅でき、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを互いに近づけることができる。
【００４９】
第４アーム３０ｄは、一端において、第２アーム３０ｂと接続され、他端において、第１連結部４０aと接続される。同様に、第５アーム３０ｅは、一端において、第３アーム３０ｃと接続され、他端において、第２連結部４０ｂと接続される。なお、第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅとは、シャッタ羽根５０の開閉移動に際し、枠体１０やシャッタ羽根５０と接触しなければ、図示する形状に限定されない。
【００５０】
第１連結部４０aは、図示するような可動ピンなどにより構成され、第４アーム３０ｄと第１シャッタ羽根５０aとを連結する。同様に、第２連結部４０ｂは、第５アーム３０ｅと第２シャッタ羽根５０ｂとを連結する。
【００５１】
第１シャッタ羽根５０aは、第１連結部４０aにより、第４アーム３０ｄと連結され、第１固定ピン８０aにより、揺動可能に支持される。揺動可能とは、第１固定ピン８０aを中心として、揺り動くことを含む。同様に、第２シャッタ羽根５０ｂは、第２連結部４０ｂにより、第５アーム３０ｅと連結され、第２固定ピン８０ｂにより、揺動可能に支持される。なお、第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂとは、三日月状の形状を有し、開放位置から閉鎖位置に移動するにつれて、双方のシャッタ羽根５０により形成される開口は、円に近い形状となる。また、１対のシャッタ羽根５０は、定常状態では、第２シャッタ装置２００全体のバネ力により、図示するごとく、露出用開口を遮蔽しないような開放位置に位置される。
【００５２】
なお、枠体１０と、基部２０と、アーム３０とは、樹脂や金属シリコンなどの微細加工が可能な材料などにより、一体成形されていてもよい。また、固定ピン８０は、図示しないカメラ本体などに固定されてもよい。
【００５３】
図４は、本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置２００の構成例を模式的に示す第２の正面図である。図示するごとく、第２の正面図は、シャッタ羽根５０が閉鎖位置に位置する場合の態様を示す。
【００５４】
ここでは、シャッタ羽根５０が図３に示す開放位置から図４に示す閉鎖位置に移動する際のメカニズムについて説明する。第１アーム３０aは、第２アーム３０ｂ〜第５アーム３０ｅよりも、可撓性が高いものとする。
【００５５】
まず、形状記憶合金６０が、駆動電流が供給されることにより、収縮する。形状記憶合金６０が収縮することによって、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃは、互いに近づく方向に引っ張られる。ここで、第１アーム３０aは、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃより可撓性が高く、また、基部２０に固定されている。そのため、形状記憶合金６０の両端と第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとの接続部分が力点となり、また、基部２０が支点となって、第１アーム３０aの両端が第４辺１８方向にたわみながら、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づくように動く。さらに、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づくように動くことによって、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅも、互いに近づく方向に移動する。
【００５６】
また、前述したように、力点と支点との距離が、作用点と支点との距離よりも短い場合、力点における変位量は増幅され、作用点においてより大きな変位量となる。本変形例においては、形状記憶合金６０と第２アーム３０ｂとの接続点すなわち力点は、第２アーム３０ｂの端部よりも、支点としての基部２０により近い位置に存在するため、接続点における変位量が増幅され、端部における変位量となる。第３アーム３０ｃの端部における変位量についても同様である。したがって、形状記憶合金６０の収縮量が小さくても、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃによるストローク増幅機構により、その収縮量を増幅することによって、これらの端部を大きく変位させることができ、それにより、シャッタ羽根５０を大きく開閉移動させることができる。さらに、形状記憶合金６０の収縮量が小さくてもよいため、形状記憶合金６０に供給すべき駆動電流の量を抑制できる。
【００５７】
ここで、第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂは、それぞれ第１固定ピン８０a、第２固定ピン８０ｂにより揺動可能に支持されながら、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂを介して、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅと連結されている。そのため、第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅが互いに近づく方向に変位することにより、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅと連結部４０のそれぞれの連結部分がそれぞれ力点となる。また、固定ピン８０が支点となって、連結部分における変位量を増幅し、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂを揺動させる。以上により、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂは、図３に示す開放位置から、図４に示す閉鎖位置になるように、移動することとなる。
【００５８】
つぎに、シャッタ羽根５０が図４に示す閉鎖位置から図３に示す開放位置に移動する際のメカニズムについて説明する。なお、第２シャッタ装置２００はバネ性を有し、形状記憶合金６０による形状回復力の発生が停止された場合、アーム３０等は元の位置に戻るように変位するものとする。
【００５９】
シャッタ羽根５０が図４に示す閉鎖位置に移動した後に、形状記憶合金６０に対する駆動電流の供給を停止する。そうすると、形状記憶合金６０の両端に接続された第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、第２シャッタ装置２００のバネ性により、元の位置に戻るように変位する。第２アーム３０ｂ、および、第３アーム３０ｃが元の位置に戻ることによって、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃに接続されている第１アーム３０a、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅも、元の位置に変位する。これらの変位により、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂを介して第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅに連結されている第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂが図３に示す開放位置に移動することとなる。
【００６０】
以上の態様により、簡易な構成によりシャッタ装置を実現できる。第２シャッタ装置２００は、第１シャッタ装置１００に比べ部品点数が多いものの、枠体１０とその他の構成との接点が基部２０のみであるため、枠体１０の形状を柔軟に設計できる。
【００６１】
以上、本発明を実施形態、変形例をもとに説明した。この実施形態、変形例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにかかる更なる変形が可能なこと、またそうした変形も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６２】
本発明の実施形態、および、その変形例において、第１アーム３０aは、当該第１アーム３０aの中央付近で、基部２０に接続されるとして説明した。この接続の態様は、たとえば、図５に示すような態様であってもよい。図５は、基部２０と第１アーム３０aの接続態様の変形例を示す図である。第１アーム３０aは、２つのアーム部３２を含む。２つのアーム部３２のそれぞれは、枠体１０と、基部２０の先端部分との間に、基部２０の突出方向に実質的に垂直な方向に延出して設けられる。このような態様であっても、前述した実施形態、および、その変形例と同等の効果を奏することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置の構成例を模式的に示す第１の正面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置の構成例を模式的に示す第２の正面図である。
【図３】本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置の構成例を模式的に示す第１の正面図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置の構成例を模式的に示す第２の正面図である。
【図５】基部と第１アームの接続態様の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 枠体、 １２ 第１辺、 １４ 第２辺、 １６ 第３辺、 １８ 第４辺、 ２０ 基部、 ３０ アーム、 ４０ 連結部、 ５０ シャッタ羽根、 ６０ 形状記憶合金、 ８０ 固定ピン、 １００ 第１シャッタ装置、 ２００ 第２シャッタ装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機構技術に関し、特に、携帯端末に内蔵されたカメラのシャッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディジタル信号処理技術の発展により、アナログカメラに代わって、ディジタルカメラが台頭している。通常、ディジタルカメラにはシャッタが搭載され、レリーズボタンを押した後、モータやプランジャなどによって、シャッタが開閉するように設計される。しかしながら、モータやプランジャのような電磁部品の小型化には限度があり、たとえば、携帯電話などにディジタルカメラを組み込む場合、シャッタ機構を組み込むことが困難であった。従来、電磁部品を用いずに、形状記憶合金を駆動源として、シャッタを動作させる技術を開示するものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１２３５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に、携帯電話などの精密機械を設計する場合、コスト面を考慮して、部品点数を少なくすることが好ましい。したがって、携帯電話にディジタルカメラを組み込む場合、部品点数の少ないシャッタ機構を搭載することが望ましい。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成によりシャッタ機構を実現できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のシャッタ装置は、露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能なシャッタ羽根と、バネ性を有して構成され、シャッタ羽根を支持する駆動部材と、駆動部材に接続して、駆動部材を変位させる駆動力を発生する駆動力発生部と、を備える。駆動力発生部により駆動力が発生されると、駆動部材が変位することでシャッタ羽根が閉鎖位置に移動され、駆動力の発生が停止されると、駆動部材のバネ性によりシャッタ羽根が開放位置に移動される。
【０００６】
ここで、変位とは、位置が変化することや形状が変化することを含む。この態様によると、駆動力により駆動部材を変位させることによって、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動し、また、駆動部材のバネ性によりシャッタ羽根を開放位置に戻らせることによって、簡易な構成でシャッタ装置を実現できる。
【０００７】
駆動力発生部は、線状に形成された形状記憶合金を含み、その両端部が駆動部材に接続されてもよい。形状記憶合金は、駆動電流を供給されると収縮することで、駆動部材を変位させる駆動力を発生してもよい。形状記憶合金は、通電したときの電気エネルギーによって発熱し、その熱エネルギーをもとに力学的エネルギーとしての形状回復力を発生させてもよい。また、形状記憶合金は二方向性の形状記憶効果をもつものであってもよい。この場合、形状記憶合金の両端を駆動部材に接続することによって、形状記憶合金の収縮量を効率的に利用して、シャッタ羽根を移動できる。
【０００８】
駆動部材は、形状記憶合金の両端部を接続される２つのアーム部と、２つのアーム部の接続点間の変位量を増幅するストローク増幅機構を有して形成されてもよい。ここで、ストローク増幅機構は、アーム部の変位量を増幅することによって、シャッタ羽根を移動させる機構を含む。この場合、２つのアーム部の接続点間の変位量を増幅することによって、効率的に、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動できる。
【０００９】
シャッタ羽根と駆動部材とは、一体成形されていてもよい。シャッタ羽根と駆動部材は、微細加工可能な材料により一体成形されてもよく、たとえば、樹脂や金属シリコンなどの材料が用いられてもよい。この場合、部品点数を減少でき、また、コストを低減できる。
【００１０】
本発明の別の態様もまた、シャッタ装置である。この装置は、露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能な一対のシャッタ羽根と、シャッタ羽根を内側に囲う枠体と、枠体の内方向に突出する基部と、基部の突出方向に実質的に垂直な方向に延出して設けられる第１アーム部と、第１アーム部と実質的に垂直になるように、第１アーム部の一端に設けられた第２アーム部と、第１アーム部と実質的に垂直になるように、第１アーム部の他端に設けられた第３アーム部と、所定の角度で第２アーム部に設けられた第４アーム部と、所定の角度で第３アーム部に設けられた第５アーム部と、シャッタ羽根の一方と第４アーム部とを連結する第１連結部と、シャッタ羽根の他方と第５アーム部とを連結する第２連結部と、第２アーム部および第３アーム部にその両端部を固定される線状の形状記憶合金と、を備える。
【００１１】
シャッタ羽根は、形状記憶合金の収縮力により、開放位置から閉鎖位置に移動してもよい。また、シャッタ羽根は、シャッタ装置全体のバネ性により、閉鎖位置から開放位置に移動してもよい。形状記憶合金は、第１アームから所定の距離を隔てて、第２アーム部および第３アーム部に接続されてもよい。第１アーム部は、第２アーム部と第３アーム部より、可撓性が高くてもよい。
【００１２】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成によりシャッタ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を具体的に説明する前に、まず、概要について述べる。本実施形態は、シャッタ装置に関する。本実施形態にかかるシャッタ装置は、携帯電話等の小型の電子機器に搭載されるディジタルカメラのシャッタ装置に好適である。シャッタ装置は、露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能なシャッタ羽根と、バネ性を有して構成され、シャッタ羽根を支持する駆動部材と、駆動部材に接続して、駆動部材を変位させる駆動力を発生する駆動力発生部とを備える。
【００１５】
一般的に、ディジタルカメラにおいては、カメラレンズを介して、被写体を撮像素子に露光させた後、撮像素子が生成した露光情報を画像データとして取り込み、取り込んだ画像データに対してディジタル画像信号処理を実施する。撮像素子に露光させてから、画像データとして取り込まれるまでの時間は、画素数などに比例して長くなる。
【００１６】
ここで、画像データの取り込みが完了する前に被写体が動いたような場合、すでに露光された被写体とは異なる被写体を撮像素子に露光させることになる。そうすると、すでに画像データとして取り込まれた被写体の露光情報と、その被写体とは異なる被写体の露光情報とが、１つの画像データに重畳されて取り込まれうるため、画像がぶれたりするなどの画質の劣化が生じることとなる。
【００１７】
この対策として、画像データの取り込み速度を高速化する、あるいは、レンズを遮蔽するシャッタを設けることが挙げられる。しかしながら、画素数に比例して処理時間が増加するため、画像データの取り込み時間の高速化には限界がある。そうすると、たとえば、５００万画素を超えるディジタルカメラなどにおいては、シャッタを搭載させることが問題の解決手段として現実的である。一定時間露光した後にシャッタを閉じることで、画像データの取り込みが完了するまで、露光情報の変化を抑制でき、画質を向上できるからである。
【００１８】
前述したように、シャッタは、モータやプランジャなどを駆動源として、開閉するように設計される。しかし、モータやプランジャのような電磁部品の小型化には限度があり、たとえば、携帯電話などにディジタルカメラを組み込む場合、シャッタを開閉する駆動部を組み込むことが難しく、結果的に画素数が制限されることとなる。また、一般的に、携帯電話などの精密機械を設計する場合、コスト面を考慮して、部品点数を少なくすることが好ましい。
【００１９】
そこで、本実施形態のシャッタ装置においては、形状記憶合金の形状回復力と、駆動部材のバネ性とを効率的に利用し、シャッタを開閉させる駆動力を得るようにした。このシャッタ装置におけるシャッタ羽根は、通常時は、開放位置に位置する。画像を撮像する場合、画像を取り込んだ後に、形状記憶合金に駆動電流を供給し、形状回復力を発生させて駆動部材を変位させることにより、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動する。シャッタ羽根を閉鎖位置に移動した後、形状記憶合金による形状回復力の発生を停止させ、駆動部材のバネ性によりシャッタ羽根を元の開放位置に移動する。以上の態様により、簡易な構成により、シャッタ装置を実現できることとなる。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置１００の構成例を模式的に示す第１の正面図である。第１シャッタ装置１００は、枠体１０と、基部２０と、アーム３０で代表される第１アーム３０a〜第７アーム３０ｇと、連結部４０で代表される第１連結部４０aと第２連結部４０ｂと、シャッタ羽根５０で代表される第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂと、形状記憶合金６０とを含む。図示するごとく、第１の正面図は、シャッタ羽根５０が開放位置に位置する場合の態様を示す。
【００２１】
枠体１０は、図示するごとく、シャッタ羽根５０等を囲う枠であり、第１辺１２と第２辺１４と第３辺１６と第４辺１８とから構成される。各辺の長さは、ミリオーダーであり、たとえば、５ｍｍとなる。なお、各辺の長さは均一でなくともよい。枠体１０は、その内方向に基部２０が設けられ、基部２０を介してアーム３０やシャッタ羽根５０などを固定する。なお、説明の便宜上、枠体１０を方形状に図示したが、枠体１０は他の形状、たとえば、円形状であってもよい。
【００２２】
基部２０は、枠体１０の第１辺１２の中央付近に設けられる。また、基部２０は、定常状態すなわち駆動力が加えられていない状態において、第１辺１２と第１アーム３０aとが実質的に平行になるように、第１アーム３０aを支持する。「実質的に平行」とは、完全な平行状態だけでなく、一部分のみ平行である状態や略平行な状態を含む。たとえば、図１に示すように、第１アーム３０aが変位していない場合、第１アーム３０aと第１辺１２とは平行となる。
【００２３】
第１アーム３０aは、当該第１アーム３０aの中央付近で、基部２０と接続される。第１アーム３０aは、両端に第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを支持する。第２アーム３０ｂは、第２辺１４と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第２辺１４と離間して設けられる。同様に、第３アーム３０ｃは、第３辺１６と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第３辺１６と離間して設けられる。なお、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、他のアーム３０と比べ、剛性が高く、変形しにくく構成される。
【００２４】
なお、第２アーム３０ｂは、第１アーム３０aに接続された端部から、第４アーム３０ｄに接続された端部に向けて、段階的に幅が狭くなるように図示されているが、これにかぎらず、たとえば、第１シャッタ羽根５０aが開閉移動する際に、第１シャッタ羽根５０aに接触しないような形状で構成されていればよい。第３アーム３０ｃについても同様である。以上により、第１シャッタ装置１００を平面状に構成できるため、小スペース化を実現できることとなる。
【００２５】
形状記憶合金６０は、Ｔｉ−Ｎｉ系の素材などを用いて構成され、その形状は線状となる。また、形状記憶合金６０は、供給された駆動電流にかかる電気エネルギーによって発熱し、その熱エネルギーをもとに力学的エネルギーとしての形状回復力を発生する。具体的には、形状記憶合金６０は、駆動電流が与えられていない状態において、ゆるんだ状態となり、駆動電流が与えられた際に、収縮する性質を有する。
【００２６】
形状記憶合金６０は、その両端が第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃに接続される。形状記憶合金６０は、図示するごとく、第１アーム３０aと平行に、わずかな距離だけ離されて、それぞれのアーム３０に接続される。接続される位置は、枠体１０に固定されている第１アーム３０aに近い位置となるため、接続点における変位量を増幅でき、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを互いに近づけることができる。なお、変位量は、ストロークとも呼ばれる。
【００２７】
第４アーム３０ｄは、第２アーム３０ｂと第１連結部４０aとの間に設けられる。また、第４アーム３０ｄは、第２アーム３０ｂに対し、垂直に設けられる。また、第４アーム３０ｄは、第１連結部４０aの中央付近に接している。また、第４アーム３０ｄは、第４辺１８および第６アーム３０ｆと実質的に平行となる。同様に、第５アーム３０ｅは、第３アーム３０ｃと第２連結部４０ｂとの間に設けられ、第３アーム３０ｃに対し、垂直に設けられる。また、第５アーム３０ｅは、第２連結部４０ｂの中央付近に接している。また、第５アーム３０ｅは、第４辺１８および第７アーム３０ｇと実質的に平行となる。
【００２８】
第１連結部４０aにおける図中上方の一端は、第６アーム３０ｆに接続され、他端は、第１シャッタ羽根５０aに接続される。第６アーム３０ｆは、第４辺１８や第４アーム３０ｄと実質的に平行になるように、一端において第１連結部４０aと接続され、他端において、枠体１０の一部に固定される。同様に、第２連結部４０ｂの一端は、第７アーム３０ｇに接続され、他端は、第２シャッタ羽根５０ｂに接続される。第７アーム３０ｇは、第４辺１８や第５アーム３０ｅと実質的に平行になるように、一端において第２連結部４０ｂに接続され、他端において、枠体１０の一部に固定される。
【００２９】
第１シャッタ羽根５０aは、第１連結部４０aに接続され、その形状は半円形状をとる。同様に、第２シャッタ羽根５０ｂは、第２連結部４０ｂに接続され、その形状は半円形状をとる。なお、シャッタ羽根５０の形状は、半円形状にかぎらず、図示しないカメラレンズを閉鎖状態において遮蔽可能な形状であればよく、たとえば、三日月状などであってもよい。また、１対のシャッタ羽根５０は、定常状態では、第１シャッタ装置１００全体のバネ力により、図示するごとく、露出用開口を遮蔽しないような開放位置に位置される。
【００３０】
なお、枠体１０と、基部２０と、アーム３０と、連結部４０と、シャッタ羽根５０とは、樹脂や金属シリコンなどの微細加工が可能な材料などにより、一体成形されていてもよい。これにより、少ない部品点数で第１シャッタ装置１００を構成できる。なお、シャッタ羽根５０は、別の材料により成形された後に、連結部４０に接続されてもよい。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置１００の構成例を模式的に示す第２の正面図である。図示するごとく、第２の正面図は、シャッタ羽根５０が閉鎖位置に位置する場合の態様を示す。
【００３２】
ここでは、シャッタ羽根５０が図１に示す開放位置から図２に示す閉鎖位置に移動する際のメカニズムについて説明する。なお、第１アーム３０aと第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅと第６アーム３０ｆと第７アーム３０ｇは、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃ、連結部４０よりも、可撓性が高いものとする。
【００３３】
まず、形状記憶合金６０が、図示しない駆動電流供給装置から駆動電流が供給されることにより収縮する。そのため、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づく方向に引っ張られながら変位する。
【００３４】
ここで、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとに接続されている第１アーム３０aは、基部２０に固定されており、その可撓性は、第２アーム３０ｂや第３アーム３０ｃよりも高い。そのため、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づく方向に引っ張られることにより、図示するごとく、第１アーム３０aは、基部２０が支点となって、弓状に第４辺１８に向けてたわむ。
【００３５】
さらに、形状記憶合金６０の第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃにおける接続点は、第１アーム３０aと一定の距離だけオフセットされている。また、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃは、第１アーム３０aを介して、基部２０に固定されている。したがって、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとは、図示するごとく、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅと接する端部が互いに近づく方向に動くこととなる。
【００３６】
ここで、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、ストローク増幅機構として、形状記憶合金６０との接点における変位量すなわちストロークを増幅する。一般的に、力点と支点との距離が、作用点と支点との距離よりも短い場合、力点におけるストロークは増幅され、作用点においてより大きなストロークとなる。本実施形態においては、形状記憶合金６０と第２アーム３０ｂとの接続点すなわち力点は、第２アーム３０ｂの端部よりも、支点としての基部２０により近い位置に存在するため、接続点におけるストロークが増幅され、端部においてより大きなストロークとなる。第３アーム３０ｃの端部におけるストロークについても同様である。したがって、形状記憶合金６０の収縮量が小さくても、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃによるストローク増幅機構により、その収縮量を増幅することによって、これらの端部を大きく変位させるストロークを生成することができ、これにより、シャッタ羽根５０を大きく開閉移動させることができる。さらに、形状記憶合金６０の収縮量が小さくてもよいため、形状記憶合金６０に供給すべき駆動電流の量を低減できる。
【００３７】
第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づく方向に動くことによって、第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅ、および、それらを介して接続されている第１連結部４０aと第２連結部４０ｂも、互いに近づく方向に押されることとなる。ここで、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂとは、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇをそれぞれ介して、枠体１０に固定されている。また、第４アーム３０ｄ〜第７アーム３０ｇは、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂより、可撓性が高い。そのため、枠体１０と、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇとのそれぞれの接点が支点となって、第４アーム３０ｄ〜第７アーム３０ｇは、図示するように、第４辺１８の中心部に向けてたわむこととなる。
【００３８】
さらに、第４アーム３０ｄ〜第７アーム３０ｇがたわむことにより、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂとは、互いに近づきながら、第４辺１８の中心部に向けて引き上げられる。これらの変位に伴い、第１連結部４０aと第２連結部４０ｂにそれぞれ接続されている第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂも互いに近づく方向に押されながら、第４辺１８に向けて引き上げられる。
【００３９】
まとめると、本実施形態における第１シャッタ装置１００においては、形状記憶合金６０と、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃの接続部分の２点が力点となる。また、枠体１０と基部２０、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇの接続部分の３点が支点となる。さらに、それぞれのアーム３０、連結部４０の可撓性の差によって、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂに対して、互いに近づく方向に押される力と、第４辺１８に向けて引き上げられる力とが作用する。
【００４０】
互いに近づく方向に押される力と、第４辺１８に向けて引き上げられる力とは、互いに重畳され、結果的に、回転する力となって、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂに対して作用する。そのため、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂは、図１に示す開放位置から、図２に示す閉鎖位置になるように、移動することとなる。
【００４１】
つぎに、シャッタ羽根５０が図２に示す閉鎖位置から図１に示す開放位置に移動する際のメカニズムについて説明する。なお、それぞれのアーム３０は、形状記憶合金６０による形状回復力の発生が停止された場合、第１シャッタ装置１００のバネ性により、元の位置に戻るように変位するものとする。
【００４２】
シャッタ羽根５０が図２に示す閉鎖位置に移動した後に、形状記憶合金６０に対する駆動電流の供給を停止する。そうすると、形状記憶合金６０の両端に接続された第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、第１シャッタ装置１００のバネ性により、元の位置に戻るように変位する。第２アーム３０ｂ、および、第３アーム３０ｃが元の位置に戻ることによって、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃに接続されている第１アーム３０a、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅ、および、第６アーム３０ｆ、第７アーム３０ｇは、元の形状に戻りながら変位する。これらの変位により、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂも変位し、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂに連結されている第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂが図１に示す開放位置に移動することとなる。
【００４３】
以上の態様により、形状記憶合金６０の形状回復力によりアーム３０を変位させることによって、シャッタ羽根５０を閉鎖位置に移動し、また、第１シャッタ装置１００のバネ性によりシャッタ羽根を開放位置に戻らせることによって、簡易な構成で第１シャッタ装置１００を実現できる。また、形状記憶合金６０の両端を第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとに接続することによって、形状記憶合金の収縮力を２つのアーム３０に作用でき、効率的にシャッタ羽根を移動できる。また、それぞれのアーム３０の可撓性の高低差、および、複数の支点を設けることによって、小さい収縮量を増幅でき、シャッタ羽根を閉鎖位置に移動できる。そのため、形状記憶合金６０に供給すべき駆動電流量を低減でき、省電力化を実現できる。また、第１シャッタ装置１００を平面状に構成できるため、小スペース化を実現できる。
【００４４】
次に、変形例を示す。なお、前述した実施形態と共通する部分については、同一の符号を付して、説明を簡略化する。
【００４５】
図３は、本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置２００の構成例を模式的に示す第１の正面図である。図示するごとく、第１の正面図は、シャッタ羽根５０が開放位置に位置する場合の態様を示す。第２シャッタ装置２００は、枠体１０と、基部２０と、アーム３０で代表される第１アーム３０a〜第５アーム３０ｅと、連結部４０で代表される第１連結部４０aと第２連結部４０ｂと、シャッタ羽根５０で代表される第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂと、形状記憶合金６０と、固定ピン８０で代表される第１固定ピン８０aと第２固定ピン８０ｂとを含む。第１シャッタ装置１００との構成上の相違点は、第２シャッタ装置２００が固定ピン８０を含み、また、第６アーム３０ｆと第７アーム３０ｇとを含まない点などである。
【００４６】
枠体１０は、その内方向に基部２０が設けられ、基部２０を介してアーム３０やシャッタ羽根５０などを固定する。基部２０は、枠体１０の第１辺１２の中央付近に設けられる。また、基部２０は、定常状態すなわち駆動力が加えられていない状態において、第１辺１２と第１アーム３０aとが実質的に平行になるように、第１アーム３０aを支持する。
【００４７】
第１アーム３０aは、当該第１アーム３０aの中央付近で、基部２０と接続される。第１アーム３０aは、両端に第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを支持する。第２アーム３０ｂは、第２辺１４と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第２辺１４と離間して設けられる。同様に、第３アーム３０ｃは、第３辺１６と実質的に平行になるように、第１アーム３０aに対して垂直に設けられ、また、第３辺１６と離間して設けられる。なお、第１アーム３０aは、他のアーム３０よりも可撓性が高く構成されるものとする。
【００４８】
形状記憶合金６０は、その両端が第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃに接続される。また、形状記憶合金６０は、図示するごとく、第１アーム３０aと平行に、わずかな距離だけ離されて、それぞれのアーム３０に接続される。接続される位置は、枠体１０に固定されている第１アーム３０aに近い位置となるため、接続点における変位量を増幅でき、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとを互いに近づけることができる。
【００４９】
第４アーム３０ｄは、一端において、第２アーム３０ｂと接続され、他端において、第１連結部４０aと接続される。同様に、第５アーム３０ｅは、一端において、第３アーム３０ｃと接続され、他端において、第２連結部４０ｂと接続される。なお、第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅとは、シャッタ羽根５０の開閉移動に際し、枠体１０やシャッタ羽根５０と接触しなければ、図示する形状に限定されない。
【００５０】
第１連結部４０aは、図示するような可動ピンなどにより構成され、第４アーム３０ｄと第１シャッタ羽根５０aとを連結する。同様に、第２連結部４０ｂは、第５アーム３０ｅと第２シャッタ羽根５０ｂとを連結する。
【００５１】
第１シャッタ羽根５０aは、第１連結部４０aにより、第４アーム３０ｄと連結され、第１固定ピン８０aにより、揺動可能に支持される。揺動可能とは、第１固定ピン８０aを中心として、揺り動くことを含む。同様に、第２シャッタ羽根５０ｂは、第２連結部４０ｂにより、第５アーム３０ｅと連結され、第２固定ピン８０ｂにより、揺動可能に支持される。なお、第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂとは、三日月状の形状を有し、開放位置から閉鎖位置に移動するにつれて、双方のシャッタ羽根５０により形成される開口は、円に近い形状となる。また、１対のシャッタ羽根５０は、定常状態では、第２シャッタ装置２００全体のバネ力により、図示するごとく、露出用開口を遮蔽しないような開放位置に位置される。
【００５２】
なお、枠体１０と、基部２０と、アーム３０とは、樹脂や金属シリコンなどの微細加工が可能な材料などにより、一体成形されていてもよい。また、固定ピン８０は、図示しないカメラ本体などに固定されてもよい。
【００５３】
図４は、本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置２００の構成例を模式的に示す第２の正面図である。図示するごとく、第２の正面図は、シャッタ羽根５０が閉鎖位置に位置する場合の態様を示す。
【００５４】
ここでは、シャッタ羽根５０が図３に示す開放位置から図４に示す閉鎖位置に移動する際のメカニズムについて説明する。第１アーム３０aは、第２アーム３０ｂ〜第５アーム３０ｅよりも、可撓性が高いものとする。
【００５５】
まず、形状記憶合金６０が、駆動電流が供給されることにより、収縮する。形状記憶合金６０が収縮することによって、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃは、互いに近づく方向に引っ張られる。ここで、第１アーム３０aは、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃより可撓性が高く、また、基部２０に固定されている。そのため、形状記憶合金６０の両端と第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとの接続部分が力点となり、また、基部２０が支点となって、第１アーム３０aの両端が第４辺１８方向にたわみながら、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づくように動く。さらに、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃとが互いに近づくように動くことによって、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅも、互いに近づく方向に移動する。
【００５６】
また、前述したように、力点と支点との距離が、作用点と支点との距離よりも短い場合、力点における変位量は増幅され、作用点においてより大きな変位量となる。本変形例においては、形状記憶合金６０と第２アーム３０ｂとの接続点すなわち力点は、第２アーム３０ｂの端部よりも、支点としての基部２０により近い位置に存在するため、接続点における変位量が増幅され、端部における変位量となる。第３アーム３０ｃの端部における変位量についても同様である。したがって、形状記憶合金６０の収縮量が小さくても、第２アーム３０ｂと第３アーム３０ｃによるストローク増幅機構により、その収縮量を増幅することによって、これらの端部を大きく変位させることができ、それにより、シャッタ羽根５０を大きく開閉移動させることができる。さらに、形状記憶合金６０の収縮量が小さくてもよいため、形状記憶合金６０に供給すべき駆動電流の量を抑制できる。
【００５７】
ここで、第１シャッタ羽根５０aと第２シャッタ羽根５０ｂは、それぞれ第１固定ピン８０a、第２固定ピン８０ｂにより揺動可能に支持されながら、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂを介して、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅと連結されている。そのため、第４アーム３０ｄと第５アーム３０ｅが互いに近づく方向に変位することにより、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅと連結部４０のそれぞれの連結部分がそれぞれ力点となる。また、固定ピン８０が支点となって、連結部分における変位量を増幅し、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂを揺動させる。以上により、第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂは、図３に示す開放位置から、図４に示す閉鎖位置になるように、移動することとなる。
【００５８】
つぎに、シャッタ羽根５０が図４に示す閉鎖位置から図３に示す開放位置に移動する際のメカニズムについて説明する。なお、第２シャッタ装置２００はバネ性を有し、形状記憶合金６０による形状回復力の発生が停止された場合、アーム３０等は元の位置に戻るように変位するものとする。
【００５９】
シャッタ羽根５０が図４に示す閉鎖位置に移動した後に、形状記憶合金６０に対する駆動電流の供給を停止する。そうすると、形状記憶合金６０の両端に接続された第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃは、第２シャッタ装置２００のバネ性により、元の位置に戻るように変位する。第２アーム３０ｂ、および、第３アーム３０ｃが元の位置に戻ることによって、第２アーム３０ｂ、第３アーム３０ｃに接続されている第１アーム３０a、第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅも、元の位置に変位する。これらの変位により、第１連結部４０a、第２連結部４０ｂを介して第４アーム３０ｄ、第５アーム３０ｅに連結されている第１シャッタ羽根５０a、第２シャッタ羽根５０ｂが図３に示す開放位置に移動することとなる。
【００６０】
以上の態様により、簡易な構成によりシャッタ装置を実現できる。第２シャッタ装置２００は、第１シャッタ装置１００に比べ部品点数が多いものの、枠体１０とその他の構成との接点が基部２０のみであるため、枠体１０の形状を柔軟に設計できる。
【００６１】
以上、本発明を実施形態、変形例をもとに説明した。この実施形態、変形例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにかかる更なる変形が可能なこと、またそうした変形も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００６２】
本発明の実施形態、および、その変形例において、第１アーム３０aは、当該第１アーム３０aの中央付近で、基部２０に接続されるとして説明した。この接続の態様は、たとえば、図５に示すような態様であってもよい。図５は、基部２０と第１アーム３０aの接続態様の変形例を示す図である。第１アーム３０aは、２つのアーム部３２を含む。２つのアーム部３２のそれぞれは、枠体１０と、基部２０の先端部分との間に、基部２０の突出方向に実質的に垂直な方向に延出して設けられる。このような態様であっても、前述した実施形態、および、その変形例と同等の効果を奏することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置の構成例を模式的に示す第１の正面図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる第１シャッタ装置の構成例を模式的に示す第２の正面図である。
【図３】本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置の構成例を模式的に示す第１の正面図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例にかかる第２シャッタ装置の構成例を模式的に示す第２の正面図である。
【図５】基部と第１アームの接続態様の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 枠体、 １２ 第１辺、 １４ 第２辺、 １６ 第３辺、 １８ 第４辺、 ２０ 基部、 ３０ アーム、 ４０ 連結部、 ５０ シャッタ羽根、 ６０ 形状記憶合金、 ８０ 固定ピン、 １００ 第１シャッタ装置、 ２００ 第２シャッタ装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能なシャッタ羽根と、
バネ性を有して構成され、前記シャッタ羽根を支持する駆動部材と、
前記駆動部材に接続して、前記駆動部材を変位させる駆動力を発生する駆動力発生部と、を備え、
前記駆動力発生部により駆動力が発生されると、前記駆動部材が変位することで前記シャッタ羽根が閉鎖位置に移動され、前記駆動力の発生が停止されると、前記駆動部材のバネ性により前記シャッタ羽根が開放位置に移動されることを特徴とするシャッタ装置。
【請求項２】
前記駆動力発生部は、線状に形成された形状記憶合金を含み、その両端部が前記駆動部材に接続されることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
【請求項３】
前記形状記憶合金は、駆動電流を供給されると収縮することで、前記駆動部材を変位させる駆動力を発生することを特徴とする請求項２に記載のシャッタ装置。
【請求項４】
前記駆動部材は、形状記憶合金の両端部を接続される２つのアーム部と、２つのアーム部の接続点間の変位量を増幅するストローク増幅機構を有して形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のシャッタ装置。
【請求項５】
前記シャッタ羽根と前記駆動部材とは、一体成形されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシャッタ装置。
【請求項６】
露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能な一対のシャッタ羽根と、
前記シャッタ羽根を内側に囲う枠体と、
前記枠体の内方向に突出する基部と、
前記基部の突出方向に実質的に垂直な方向に延出して設けられる第１アーム部と、
前記第１アーム部と実質的に垂直になるように、前記第１アーム部の一端に設けられた第２アーム部と、
前記第１アーム部と実質的に垂直になるように、前記第１アーム部の他端に設けられた第３アーム部と、
所定の角度で前記第２アーム部に設けられた第４アーム部と、
所定の角度で前記第３アーム部に設けられた第５アーム部と、
シャッタ羽根の一方と前記第４アーム部とを連結する第１連結部と、
シャッタ羽根の他方と前記第５アーム部とを連結する第２連結部と、
前記第２アーム部および前記第３アーム部にその両端部を固定される線状の形状記憶合金と、
を備えたことを特徴とするシャッタ装置。
【請求項１】
露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能なシャッタ羽根と、
バネ性を有して構成され、前記シャッタ羽根を支持する駆動部材と、
前記駆動部材に接続して、前記駆動部材を変位させる駆動力を発生する駆動力発生部と、を備え、
前記駆動力発生部により駆動力が発生されると、前記駆動部材が変位することで前記シャッタ羽根が閉鎖位置に移動され、前記駆動力の発生が停止されると、前記駆動部材のバネ性により前記シャッタ羽根が開放位置に移動されることを特徴とするシャッタ装置。
【請求項２】
前記駆動力発生部は、線状に形成された形状記憶合金を含み、その両端部が前記駆動部材に接続されることを特徴とする請求項１に記載のシャッタ装置。
【請求項３】
前記形状記憶合金は、駆動電流を供給されると収縮することで、前記駆動部材を変位させる駆動力を発生することを特徴とする請求項２に記載のシャッタ装置。
【請求項４】
前記駆動部材は、形状記憶合金の両端部を接続される２つのアーム部と、２つのアーム部の接続点間の変位量を増幅するストローク増幅機構を有して形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のシャッタ装置。
【請求項５】
前記シャッタ羽根と前記駆動部材とは、一体成形されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシャッタ装置。
【請求項６】
露出用開口を遮蔽する閉鎖位置と、露出用開口を開放する開放位置との間で移動可能な一対のシャッタ羽根と、
前記シャッタ羽根を内側に囲う枠体と、
前記枠体の内方向に突出する基部と、
前記基部の突出方向に実質的に垂直な方向に延出して設けられる第１アーム部と、
前記第１アーム部と実質的に垂直になるように、前記第１アーム部の一端に設けられた第２アーム部と、
前記第１アーム部と実質的に垂直になるように、前記第１アーム部の他端に設けられた第３アーム部と、
所定の角度で前記第２アーム部に設けられた第４アーム部と、
所定の角度で前記第３アーム部に設けられた第５アーム部と、
シャッタ羽根の一方と前記第４アーム部とを連結する第１連結部と、
シャッタ羽根の他方と前記第５アーム部とを連結する第２連結部と、
前記第２アーム部および前記第３アーム部にその両端部を固定される線状の形状記憶合金と、
を備えたことを特徴とするシャッタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１６４８０７（Ｐ２００８−１６４８０７Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５２７０５（Ｐ２００６−３５２７０５）
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【出願人】（３９００３１５２１）トキコーポレーション株式会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【出願人】（３９００３１５２１）トキコーポレーション株式会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
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