電磁アクチュエータ技術コラム：基礎から最新トレンドまで
Column
【光学シャッター徹底比較！】スライド式VSロータリー式
1.はじめに
このコラムでは、赤外線カメラやレーザー加工機、精密測定機器などで活用される「光学シャッター」の種類や仕組みをわかりやすく解説します。
特に、代表的な2種類である「スライド式」と「ロータリー式」の構造や特性を比較し、それぞれの用途や選定時のポイントをご紹介します。
光学シャッターの導入をご検討中の方にとって、最適な選択の一助となれば幸いです。
2.光学シャッターとは？
光学シャッターは、光学機器や精密測定機器において、光の透過・遮断を制御するための重要な部品です。機械的な動作により、必要なタイミングで光を通したり遮ったりする役割を担います。
例えば、ボロメーター方式（熱検知型） の赤外線カメラでは、センサの画素ごとの感度ムラや温度ドリフトを補正するために、シャッターによる基準画像の取得（NUC補正：Non-Uniformity Correction、不均一性補正） が不可欠です。この補正処理に使われるシャッターの性能や耐久性は、カメラ全体の画像品質や測定精度に直結します。
3.スライド式VSロータリー式シャッターの比較
スライド式とロータリー式のシャッターにはそれぞれのメリット・デメリットがあります。使用用途に合わせてご選択ください。
| スライド式シャッター | ロータリー式シャッター | |
|---|---|---|
|
|
|
| 動作方式 | シャッター板がスライド動作する | シャッター板が特定の角度で回転動作する |
| シャッターの摺動 （すべり動く部分） |
スライド時にシャッター板がレール部と摺動（接触しながら移動）する | シャッター板の摺動（摩擦が生じる接触部分）がない |
| 耐久性 | 10万回（1開閉で1回） | 500万回（往復で1回） |
| 開閉精度 | シャッター板の位置ズレが発生しない | 回転角度の位置ズレリスクがある |
| 設計 | 開口部の形状が決まっているため設計の自由度は低い | シャッター板の形状は自由度が高い |
| 価格 | 一般的に安価 モーター駆動タイプは高価 |
やや高価 |
4.ロータリーソレノイド式シャッターの特徴
タカノでは、駆動アクチュエーターにロータリーソレノイドを採用したロータリーシャッターを豊富にラインアップしています。
当社製品の特徴は、コンパクトさ・耐久性・設計自由度の高さにあります。
①小型かつ高トルク
業界最小クラスの超小型設計ながら、大型シャッターの駆動にも十分なトルクを発揮。
狭小スペースへの組み込みが可能で、装置全体の省スペース化に貢献します。
②500万回クリアの高耐久
軸受けに支持された回転シャフトにシャッター板を直接取り付ける構造により、摺動部（部品同士が接触してすり減る部分） がなく、摩耗によるトラブルが発生しにくい設計です。
その結果、長寿命かつ高信頼性を実現しています。
③設計自由度が高い
アクチュエーターの設置位置やシャッターの開口形状を、動作範囲内で柔軟にカスタマイズ可能です。設計要件に合わせて最適なレイアウトを構築でき、機器設計の自由度向上に貢献します。
5.ロータリー式シャッターの活用事例
①センサキャリブレーション
例：赤外線カメラ
赤外線カメラとは？
赤外線を利用して物体の温度分布を映し出すカメラです。
可視光以外の波長を使用するため人間の目には見えませんが、
物体から放出される熱（赤外線）を検知して赤外線画像を映し出します。
① キャリブレーションのタイミング
ロータリーシャッターは、一定時間ごと、または温度変化などの特定条件が検出された際に動作します。
たとえば、周囲温度が急激に変化したときや、一定時間が経過したときにシャッターが閉じ、補正処理が行われます。
② シャッターの動作
シャッターが閉じると、センサは外部からの赤外線や光を受け取らない状態になります。
このときセンサは、自身が発する熱的・電子的なノイズのみを検出することができ、内部の基準信号（オフセット）の取得が可能になります。
③ シャッターの解放と繰り返し動作
補正が完了すると、シャッターは再び開き、センサは外部の赤外線を正しく受信できる状態に戻ります。この動作を周期的かつ自動的に繰り返すことで、センサは長時間にわたって高精度な温度測定を維持できます。
②遮光
例：レーザー加工機・レーザーマーキング
①光源の点灯・消灯速度の遅れを補うために用いる、高速メカニカルシャッター
レーザー加工機では、瞬時に光を遮る遮光機構が必要とされる場面があります。
光源のオン・オフ速度が遅い場合、加工タイミングにズレが生じ、精密な加工が困難になります。そこで、高速駆動が可能なロータリー式シャッターが採用され、光を正確なタイミングで遮断・透過させる役割を担います。
これにより、レーザーの照射タイミングを厳密にコントロールでき、より高精度な加工が実現されます。
②電源が落ちると永久磁石の力で復帰動作する磁気復帰モデルは、緊急遮断用のフェールセーフ機構（安全装置）として機能
安全確保のため、緊急時には迅速に光源を遮断することが求められます。磁気復帰モデルの光学シャッターは、電源が落ちた際に永久磁石の力で自動的に復帰動作を行います。これは、突然の電源喪失などのトラブル時に、光源を迅速にシャットダウンし、機器や作業者を保護するフェールセーフ機構として機能します。
6.まとめ
今回は、スライド式シャッターとロータリー式シャッターの特徴を比較し、それぞれのメリット・デメリットについてご紹介しました。
どちらの方式にも特徴があり、用途や設計条件に応じた適切な選定が重要です。
光学シャッターの導入・運用をご検討中の方にとって、本コラムが少しでも参考になれば幸いです。タカノでは、スライド式・ロータリー式の両タイプをラインアップしており、ご要望に応じたカスタマイズにも対応可能です。
ご不明点や製品に関するご相談がございましたら、どうぞお気軽にお問い合わせください。
7.お問い合わせ・関連情報のご案内
タカノ株式会社の光学機器用シャッターソレノイドは、
- 業界最小クラスの小型設計
- 20ms以下でシャッターを開閉可能
- 低電力
ご検討中の方は、下記リンク先より詳細をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせください。
