JPH064337Y2 - 電歪素子駆動シヤツタ機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は電歪素子駆動シャッタ機構に関し、特にバイモ
ルフ構造の電歪素子に電圧を印加した時に上記電歪素子
に発生する歪曲により駆動されるシャッタ機構におい
て、上記電歪素子のヒステリシスに起因する初期歪曲量
の相違による開口位置の誤差を除去できる様にした新規
な電歪素子駆動シャッタ機構に関する。

【従来の技術】

バイモルフ構造の電歪素子の一端を固定して電圧を印加
した場合、上記電歪素子の自由端は印加電圧に応じて歪
曲することは周知の通りであり、近年ではこの様な性質
を持つ電歪素子に電圧を印加した時に発生する歪曲を駆
動源として駆動される電歪素子駆動シャッタ機構が知ら
れている。

【考案が解決しようとする問題点】

ところで、上記電歪素子は回路的にはコンデンサと等価
的に作用し、一度電荷を蓄積すると電圧の印加を停止し
た後にも蓄積された電荷により歪曲状態を維持し、蓄積
された電荷を放出することにより初期状態に復元するも
のであるが、この電歪素子を駆動源としてシャッタ機構
を駆動する場合、その好ましからざる性質としてヒステ
リシス特性の存在が指摘され、電極間電圧が等しくても
電荷を蓄積した場合と電荷を放出した場合とでは異なっ
た歪曲量を示す。 このため従来の電歪素子駆動シャッタ機構の場合、特に
連続的に作動させた場合、作動間隔の長短によって初期
歪曲量が異なる結果、所望の電圧を与えても、得られる
開口位置が一定しないという問題が発生した。

【問題点を解決するための手段】

本考案はこの様な問題点に鑑みてなされたものであり、
電歪素子のヒステリシスに起因する初期歪曲量の相違の
影響を受けることなく常に所望される開口位置を得るこ
とができる様にした新規な電歪素子駆動シャッタ機構を
提供することを目的とする。 要約すれば、本考案に係る電歪素子駆動シャッタ機構
は：印加電圧に対応して歪曲する電歪素子の歪曲量に対
応して絞り羽根兼用のシャッタ羽根の開口量を決定する
様になし、前記電歪素子に対する印加電圧を時間経過と
ともに増大し、所望される時間が経過したタイミングで
前記電歪素子の両端を短絡して該電歪素子に蓄積された
電荷を放出させる様にした電歪素子駆動シャッタ機構に
おいて：該電歪素子の歪曲量が印加電圧の変化量と歪曲
量の変化量の比が概ね一定の値をとる領域における基準
歪曲量に達した時点で作動する原点スイッチを設け：該
原点スイッチが作動したタイミングを起算点として前記
電歪素子を短絡するタイミングを決定する様になされて
おり、ヒステリシスに起因する初期歪曲量の相違に無関
係にシャッタ羽根の開口特性を制御できる様になされて
いる。

【作用】

即ち、本考案によれば、電歪素子の歪曲量が一定の値に
なったタイミングを起算点として電歪素子の初期復元タ
イミングを計時しているので、電歪素子の初期歪曲量の
影響を一切除去することが可能となる。

【実施例】

以下図面を参照して本考案の１実施例を詳細に説明しよ
う。 先ず、第１図は本考案の前提となる電歪素子の原理図で
あり、バイモルフ構造の電歪素子１はその一端を固定さ
れており、その固定端に電源回路２が接続されている。 そして、電源回路２から電圧Ｖを印加すると、その自由
端は歪曲し、自由端に発生する歪曲量ρは印加電圧Ｖに
対応して決定される。 次に、第２図は電歪素子１に対する印加電圧Ｖと電歪素
子１の歪曲量ρの関係を示す特性図であり、電歪素子１
に対する印加電圧Ｖを０Ｖから最大許容電圧Ｖmaxまで
上昇させると電歪素子１は第２図のカーブａに沿って歪
曲し、又、電歪素子１に対する印加電圧Ｖを最大許容電
圧Ｖmaxから０Ｖまで低下させると電歪素子１の歪曲は
第２図のカーブｂに沿って復元する。 さて、電歪素子１の歪曲特性は第２図に示す様なヒステ
リシス現象を示すが、第２図のカーブａとカーブｂが概
ね平行状態を示す電圧領域（即ち、印加電圧Ｖの変化量
ｄＶに対する歪曲量ρの変化量ｄρが概ね定数となる電
圧領域、この領域を本明細書においてはリニア領域と称
する）が存在し、本考案ではこのリニア領域で電歪素子
１を作動させる。 電歪素子１に対して電圧を印加して目的となる歪曲量ρ
_２を得る場合、電歪素子１に最終的に印加する電圧Ｖ_２
はヒステリシスい起因する初期歪曲量ρ_０の相違により
一定ではないが、上記リニア領域において基準電圧Ｖ_１
（この基準電圧Ｖ_１も初期歪曲量ρ_０のため一定でな
い）が既に与えられ、一定の基準歪曲量ρ_１を既に示し
ている電歪素子１に対して、一定の加算電圧ｅＶを重畳
した場合に電歪素子１の加算歪曲量ｅρは上記加算電圧
ｅＶに比例するので、最終的に得られる歪曲量ρ_２は一
定の値を示すことは第２図から明らかである。 そこで、本考案の電歪素子駆動シャッタ機構では、電歪
素子１に対して電圧を印加した時にその自由端に発生す
る歪曲に対応して絞り羽根兼用のシャッタ羽根の開口位
置を制御する様になすとともに、電歪素子１の歪曲量が
上記一定の基準歪曲量ρ_１に達した時に作動する原点ス
イッチを設け上記原点スイッチが作動した時点で電歪素
子１に対して既に印加されている電圧を基準電圧Ｖ_１と
し、この基準電圧Ｖ_１に加算電圧ｅＶを重畳して印加す
ることにより電歪素子１を更に加算歪曲量ｅρだけ歪曲
せしめ、所望の開口特性を得る様にしている。 第３図は本考案の１実施例にかかるプログラムシャッタ
の駆動機構を示す機構図であり、図中１は既に説明した
電歪素子であり、電歪素子１は一端が固定部材２００に
よってシャッタ地板３に固定されている。 又、４はシャッタ地板３に穿孔されたアパーチェア、５
はシャッタ地板３の裏側に軸６ａによって揺動自在に支
持された絞り羽根兼用のシャッタ羽根を各々示す。 尚、第３図では図面が煩雑になることを避けるためにシ
ャッタ羽根１を１枚だけ示しているが、シャッタ地板３
の裏側の軸６ｂにはシャッタ羽根５と左右対称の図示せ
ぬシャッタ羽根が同じく支持されている。 又、７は電歪素子１の自由端に発生する歪曲をシャッタ
羽根５に伝達するための連動レバーを示す。 連動レバー７は軸７ａによってシャッタ地板３に揺動自
在に支持され、連動レバー７に形成された挟持溝７ｂは
電歪素子１の先端部の接触子１ａを挟持している。 この連動レバー７の作動腕７ｃの裏側にはボス７ｄが形
成され、ボス７ｄはシャッタ地板３に形成された長孔３
ａを貫通してシャッタ羽根５に形成された長孔５ａと係
合している。 しかして、電歪素子１が歪曲していない状態では図示の
如くシャッタ羽根５はアパーチェア４を遮蔽するが、電
歪素子１の先端を第２図において右に歪曲させれば、連
動レバー７は左旋して作動腕７ｃの先端のボス７ｄが長
孔５ａを押し上げるのでシャッタ羽根５は軸６ａを中心
に左旋し、アパーチェア４を開口する。 尚、この時のアパーチェア４の口径は電歪素子１の歪曲
量によって決定される。 次に、８は本実施例の特徴となる原点スイッチを示し、
原点スイッチ８は電歪素子１の歪曲量が基準歪曲量ρ_１
に達した時にブレークする様になされている。 そして、本実施例では電歪素子１に対する印加電圧を時
間経過とともに上昇させる過程で電歪素子１の歪曲量が
基準歪曲量ρ_１に達して原点スイッチ８がブレークし、
原点スイッチ８がブレークした時点で電歪素子１に印加
されている基準電圧Ｖ_１に加算電圧ｅＶを重畳して印加
することにより電歪素子１を更に加算歪曲量ｅρだけ歪
曲せしめ、所望の開口特性を得る様にしている。 第４図は電歪素子に対する印加電圧を上記の様に制御す
るための回路例を示しており、電歪素子１は回路的には
コンデンサと等価的に作用する。 又、第４図において、１０は電歪素子駆動回路を、２０
は露出制御回路を各々示している。 第４図に示す電歪素子駆動回路１０は絞り羽根兼用のシ
ャッタ羽根の口径を時間経過とともに概ね直線的に増大
させるため、時間経過とともに概ね直線的に増大する電
圧を電歪素子１に対して印加する様になされている。 即ち、第４図においてコンデンサ１１とトランジスタＴ
Ｒ_１の並列回路には定電流源たるトランジスタＴＲ_２を
介して一定の電流が供給される様になされ、トランジス
タＴＲ_１はそのベースに接続されたシャッタレリーズス
イッチ１２（Ｂ接点動作）によりスイッチング動作を
し、トランジスタＴＲ_１が遮断されることによりコンデ
ンサ１１の充電が開始される様になされている。 次に、１３ＦＥＴであり、ＦＥＴ１３と抵抗Ｒ_１は高圧
電源１４に対して直列接続され、この直列回路に流れる
ドレーン電流はＦＥＴ１３のゲートに加わるコンデンサ
１１の充電レベルにより制御され、この時抵抗Ｒ_１の両
端に発生する電圧がトランジスタＴＲ_３を介して電歪素
子１に印加される様になされており、ＦＥＴ１３と抵抗
Ｒ_１によって電圧増幅回路を構成している。 尚、ＴＲ_４は電歪素子１の両端を短絡するためのスイッ
チング用のトランジスタであり、トランジスタＴＲ_４の
作動タイミングは次に詳述する露出制御回路２０によっ
て制御される。 次に露出制御回路２０は測光素子の一例であるＣｄＳ
（硫化カドミューム）２１と、このＣｄＳ２１と電源２
２に対して直列接続されたコンデンサ２３からなる被写
界輝度積分回路を有し、コンデンサ２３は被写界輝度に
対応してＣｄＳ２１に流れる光電流により充電されるの
で、コンデンサ２３の充電レベルは被写界光の積分値を
示すことになる。 又、２４はコンパレータであり、その逆相入力レベルは
例えばフィルム感度設定機構等に連動する可変抵抗ＶＲ
と抵抗Ｒ_２の分圧比により決定され、その正相入力レベ
ルはコンデンサ２３の充電レベルにより決定される。 そして、コンデンサ２３の充電レベルが可変抵抗ＶＲと
抵抗Ｒ_２の分圧レベルに達したタイミングにおけるコン
パレータ２４の出力のＨレベルへの反転によってスイッ
チング用のトランジスタＴＲ_５・ＴＲ_４が作動し、電歪
素子１の両端を短絡する様になされている。 又、コンデンサ２３と並列接続されたスイッチング用の
トランジスタＴＲ_６はコンデンサ２３による被写界光の
積分動作を開始させるためのものである。 本実施例における特徴的な点としてトランジスタＴＲ_６
のベースは抵抗Ｒ_３を介して原点スイッチ８（Ｂ接点動
作）のグランド側に接続されている。 この原点スイッチ８は電歪素子１の歪曲量が基準歪曲量
に達した時にこれを検出するためのものであり、例えば
電歪素子１の先端付近の通過地点に配置されるメカニカ
ル接点等によって構成され、電歪素子１の歪曲量が基準
歪曲量ρ_１に達した時に機構的に作動する様になされて
いる。 それでは次に上記事項を参照して本実施例の動作を説明
しよう。 先ず、初期状態において原点スイッチ８はメークしてお
り、従ってスイッチング用のトランジスタＴＲ_６は導通
して被写界輝度積分用のコンデンサ２３は積分動作を開
始していない。 よってコンパレータ２４の出力はＬレベルとなり、トラ
ンジスタＴＲ_５は遮断されてトランジスタＴＲ_４のベー
スはＨレベルになっている。 従って、トランジスタＴＲ_４は遮断され、電歪素子１は
充電可能状態となっている。 尚、この時点における電歪素子１の歪曲量、即ち初期歪
曲量ρ_０はヒステリシスにより一定でない。 さて、この状態で図示せぬシャッタボタンの操作に連動
してシャッタレリーズスイッチ１２がブレークすると、
スイッチング用トランジスタＴＲ_１はそのベース入力が
Ｌレベルになって遮断され、コンデンサ１１はトランジ
スタＴＲ_２を流れる電流により充電され、その充電レベ
ルが概ね直線的に上昇する。 この様にしてコンデンサ１１が充電されると、ＦＥＴ１
３のゲートレベルも上昇し、ＦＥＴ１３に流れるドレー
ン電流も上昇する。 そして、ＦＥＴ１３に流れるドレーン電流に対応して抵
抗Ｒ_１の両端に発生する電圧に相応した電圧Ｖがトラン
ジスタＴＲ_３を介して電歪素子１に加えられ、電歪素子
１は印加電圧Ｖに対応してその自由端が第３図において
右に歪曲する。 そして、電歪素子１の歪曲量ρもコンデンサ１１の充電
に伴い上昇する。 さて、この様にして電歪素子１の自由端が第３図におい
て右に歪曲すると、その先端の接触子１ａにより連動レ
バー７はその先端のボス７ｄがシャッタ羽根５の長孔５
ａを係止しながら左旋し、シャッタ羽根５はアパーチュ
ア４の開口動作を開始する。 この様にしてアパーチェア４の開口動作を開始する過程
で絞り羽根兼用のシャッタ羽根５がピンホール状態にな
る以前のタイミングで電歪素子１の歪曲量が基準歪曲量
ρ_１に達し、そのタイミングで原点スイッチ８がブレー
クする。 そして、原点スイッチ８がブレークすると、トランジス
タＴＲ_６はベースがグランドレベルになって遮断され
て、被写界輝度積分用のコンデンサ２３の充電が可能に
なる。 尚、この様にして電歪素子１の歪曲量が基準歪曲量ρ_１
に達した時点において電歪素子１に加わっている基準電
圧Ｖ_１はヒステリシスの影響による電歪素子１の初期歪
曲量によって異なることは勿論であり、電歪素子１の初
期歪曲量が大きい程電歪素子１の歪曲量が基準歪曲量ρ
_１に達した時点において電歪素子１に印加されている基
準電圧Ｖ_１が低くなる。 さて、アパーチュア４が開口されるのに伴ってＣｄＳ２
１には被写界輝度に対応した光電流が流れ始め、コンデ
ンサ２３はＣｄＳ２１に流れる光電流により充電され
る。 そして、コンデンサ２３の充電レベルが可変抵抗ＶＲと
抵抗Ｒ_２の分布比によって決定されるレベルを超過した
タイミングでコンパレータ２４の出力はＨレベルに反転
する。 尚、コンパレータ２４の出力が反転する迄に要する時間
は被写界輝度とフィルム感度に対応して決定され、被写
界輝度とフィルム感度が一定の場合は原点スイッチ３が
ブレークしてから一定の経過時間後コンパレータ２４の
出力は反転する。 そして、コンパレータ２４の出力がＨレベルに反転する
と、トランジスタＴＲ_５は導通し、トランジスタＴＲ_４
も導通するので、電歪素子１はトランジスタＴＲ_４を介
して短絡され、蓄積した電荷を放出して歪曲状態から復
元する。 電歪素子１が初期状態に復元すると、電歪素子１の先端
の接触子１ａにより連動レバー７はその先端のボス７ｄ
がシャッタ羽根５の長孔５ａを係止しながら右旋し、シ
ャッタ羽根５はアパーチュア４を閉鎖して露出動作を終
了する。 さて、既述の通り、原点スイッチ８が作動した後にコン
パレータ２４の出力が反転する迄の時間は被写界輝度と
フィルム感度により一義的に決定される。 又、電歪素子１に対する印加電圧を決定するコンデンサ
１１は定電流で充電されるので、原点スイッチ３が作動
した後にコンパレータ２４の出力が反転するまでの時間
（この時間は上述の通り被写界輝度とフィルム感度によ
り一義的に決定される。）における電歪素子１に対する
印加電圧の変化量、即ち、加算電圧ｅＶも被写界輝度と
フィルム感度に対応して一義的に決定される。 そして、リニア領域においては電歪素子１の歪曲量の変
化量ｄρは印加電圧の変化量ｄＶに比例するので、加算
電圧ｅＶに対応した加算歪曲量ｅρも被写界輝度とフィ
ルム感度に対応して一義的に決定される。 従って、本実施例によれば、電歪素子１の初期歪曲量ρ
_０の相違に関わりなく、電歪素子１の最終的な歪曲量ρ
_２も常に被写界輝度とフィルム感度に対応して一義的に
決定されることになる。 次に、第５図は本考案の変形例を示した回路図である。 具体的には、第４図の実施例では原点スイッチ８の一例
としてメカニカル接点を使用した例を想定したが、第５
図の実施例では原点スイッチ８の一例として、フォトト
ランジスタ８ａを発光ダイオード８ｂを有するフォトイ
ンタラプタを使用した例を示している。 第５図において、２５は発光ダイオード８ｂからフォト
トランジスタ８ａに至る光路を電歪素子１の歪曲動作に
連動して開閉する光路開閉部材であり、光路開閉部材２
５は例えば電歪素子１の自由端の付近や絞り羽根兼用の
シャッタ羽根５の一部、若しくは連動レバー７の一部に
より構成される。 そして、構成開閉部材２５はその初期状態において、発
光ダイオード８ｂからフォトトランジスタ３ａに至る光
路を遮蔽するとともに、電歪素子１の歪曲量が基準歪曲
量ρ_１に達した時に発光ダイオード８ｂからフォトトラ
ンジスタ８ａに至る光路を形成する様に構成される。 第５図に示す実施例も原点スイッチ８以外の要素に関し
ては第４図に示す実施例と全く同様に構成されており、
電歪素子１の歪曲量が基準歪曲量ρ_１に達した後に発光
ダイオード８ｂからフォトトランジスタ８ａに至る光路
が形成されてフォトトランジスタ８ａが導通し、コンデ
ンサ２３による被写界光に積分動作が開始される。 尚、上記においては、被写界輝度い対応した電流でコン
デンサ２３を充電する様にした例を示したが、露出制御
回路２０のＣｄＳ２１を撮影距離に連動した可変抵抗に
置き換えたストロボ同調回路を設けることにより、所謂
フラッシュマチック撮影におけるストロボ同調タイミン
グを決定することもできる。 又、上記においては、電歪素子の一端を固定して、その
自由端で機構部材を駆動する様にした例を示したが、電
歪素子の両端を固定して中心部で機構部材を駆動する様
にしてもよい。

【考案の効果】

以上説明した様に本考案によれば、印加電圧の変化量と
歪曲量の変化量の比が概ね一定の値をとる領域で時間経
過とともに増大する電圧を電歪素子に印加して電歪素子
を歪曲せしめ、この電歪素子のを歪曲により絞り羽根兼
用のシャッタ羽根を駆動するとともに、電歪素子の歪曲
量が基準歪曲量に達した時点で電歪素子に印加されてい
る電圧を基準電圧として、目的となる歪曲量と基準歪曲
量の差に対応する電圧を上記基準電圧に重畳して電歪素
子に印加する様になされているので、電歪素子のヒステ
リシスに起因する電歪素子の初期歪曲量の相違にかかわ
りなく、常に目的となる歪曲量を得ることができ、従っ
て、常に理想的な開口特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電歪素子駆動装置の原理図、第２図は電歪素子
に対する印加電圧と歪曲量の関係を示す特性図、第３図
は本考案を適用したシャッタ機構の１例を示す機構図、
第４図は本考案の１実施例を示す回路図、第５図は本考
案の他の実施例を示す回路図。 １…電歪素子、８…原点スイッチ １１…コンデンサ、１３…ＦＥＴ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】印加電圧に対応して歪曲する電歪素子の歪
   曲量に対応して絞り羽根兼用のシャッタ羽根の開口量を
   決定する様になし、前記電歪素子に対する印加電圧を時
   間経過とともに増大し、所望される時間が経過したタイ
   ミングで前記電歪素子の両端を短絡して該電歪素子に蓄
   積された電荷を放出させる様にした電歪素子駆動シャッ
   タ機構において、 前記電歪素子が、初期歪曲量の相違の影響を受けること
   なく、印加電圧の変化に対して実質的に一定の歪曲を示
   す領域における基準歪曲量に達した時点で作動する原点
   スイッチを設け、 該原点スイッチが作動したタイミングを起算点として前
   記電歪素子を短絡するタイミングを決定する様にしたこ
   とを特徴とする電歪素子駆動シャッタ機構。
2. 【請求項２】実用新案登録請求の範囲第１項記載の電歪
   素子駆動シャッタ機構において、 前記原点スイッチが作動した後、前記電歪素子を短絡す
   るまでの時間を、フィルム感度と被写界輝度に対応して
   計時する様にしたことを特徴とする電歪素子駆動シャッ
   タ機構。
3. 【請求項３】実用新案登録請求の範囲第１項記載の電歪
   素子駆動シャッタ機構において、 前記原点スイッチが作動した後、前記電歪素子を短絡す
   るまでの時間を、フィルム感度と撮影距離に対応して計
   時する様にしたことを特徴とする電歪素子駆動シャッタ
   機構。