JP2005128452A - 小型シャッタ - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像素子を備えたカメラモジュールに対してそのレンズの光軸方向の投影面以内の領域内に、しかも、レンズの光軸方向の長さも小さくした、コンパクトであって、絞り機能も備えており、ズーム機構も設置可能で有り、デジタルカメラや携帯電話器等の全体の小型化を図ることができ、外部からの衝撃を受けてもレンズ鏡筒の開口部を誤って開閉することのない信頼性の高い小型シャッタを提供すること。
【解決手段】 撮像素子を備えたカメラモジュール２の光路を開閉する小型シャッタ１であって、前記カメラモジュール２のレンズ光軸方向の投影面領域内において、シャッタ部１５、１６を前記光軸方向の前記撮像素子より対物側に配置し、シャッタ部１５、１６を開閉する開閉駆動部１９、２８をシャッタ部１５、１６より撮像素子側のレンズ鏡筒４ｂの径方向外側に配置し、前記シャッタ部１５、１６および開閉駆動部１９、２８を前記投影面領域の前記レンズ鏡筒４ｂを含む約半分の領域に入る大きさに形成したことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を備えたカメラモジュールのレンズ鏡筒を開閉する小型シャッタに関する。

一般に、デジタルカメラや携帯電話器等に取り付けられている撮像システムにおいては、小型のレンズをレンズ鏡筒に内蔵したカメラモジュールの対物側にシャッタを配置し、像側にＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を配置している。

このシャッタとしては、レンズ鏡筒の径方向外側に回動中心を置いた１枚のシャッタ羽根を、更に径方向外側に配置したステッピングモータ等の回動駆動手段により正逆回動させて、レンズ鏡筒の開口部を開閉させるように形成されていた。しかしながら、この構成においては、１枚のシャッタ羽根が回動中心部によって片持ち梁状に支持されているために、外部からの衝撃を受けるとシャッタ羽根が開閉動作してしまうという不都合があった。更に、回動駆動手段部分がシャッタモジュールの径方向に大きく突出していて、デジタルカメラや携帯電話器等の全体の小型化を図ることの障害となっていた。

そこで、レンズ鏡筒の対物側にレンズの光軸を挟むようにして２枚のシャッタ羽根を対向配置し、同じく対物側のシャッタ羽根より光軸方向外側に駆動手段をも配置して、レンズ鏡筒の開口を開閉するシャッタシステムが提案されている（特許文献１および２参照）。

特開２００２−３４５２２５号公報 特開２００３−１１１３７６号公報

しかしながら、前記特許文献１および２に記載のシャッタシステムにおいては、２枚のシャッタ羽根を駆動する駆動手段部分を形成する多数の部品をレンズの光軸方向に順に並列配置しているために、シャッタシステム全体のレンズの光軸方向の長さが長くなり、デジタルカメラや携帯電話器等のレンズの軸方向の小型化を図ることの障害となっていた。

また、従来例の機構を踏襲してシャッタ機能に絞り機能を追加したり、ズーム機構を追加しようとすると、益々システムの小型化が不可能となるという障害があった。

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、撮像素子を備えたカメラモジュールに対してそのレンズの光軸方向の投影面以内の領域内に、しかも、レンズの光軸方向の長さも小さくした、コンパクトであって、絞り機能も備えており、ズーム機構も設置可能で有り、デジタルカメラや携帯電話器等の全体の小型化を図ることができ、外部からの衝撃を受けてもレンズ鏡筒の開口部を誤って開閉することのない信頼性の高い小型シャッタを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の小型シャッタは、撮像素子を備えたカメラモジュールの光路を開閉する小型シャッタであって、前記カメラモジュールのレンズ光軸方向の投影面領域内において、シャッタ部を前記光軸方向の前記撮像素子より対物側に配置し、シャッタ部を開閉する開閉駆動部をシャッタ部より撮像素子側のレンズ鏡筒の径方向外側に配置し、前記シャッタ部および開閉駆動部を前記投影面領域の前記レンズ鏡筒を含む約半分の領域に入る大きさに形成したことを特徴とする。このように構成したので、本発明の小型シャッタは、撮像素子を備えたカメラモジュールに対してそのレンズの光軸方向の投影面以内の領域の前記レンズ鏡筒を含む約半分の領域内に、しかも、レンズの光軸方向の長さも小さくして、コンパクトに形成される。従って、デジタルカメラや携帯電話器等の全体の小型化を図ることができる。更に、レンズの光軸方向の投影面以内のシャッタ部以外の領域にズーム機構等を設置することができる。

また、本発明の小型シャッタは、前記シャッタ部が、前記レンズ鏡筒の対物側を開閉するシャッタ羽根とレンズの開口を絞る絞り羽根とを有し、前記開閉駆動部が、正逆回動して前記シャッタ羽根と絞り羽根とを独立して開閉駆動するシャッタ用リンクと絞り用リンクと、各リンクを独立して正逆回動させる電磁誘導駆動機構とを有していることを特徴とする。このように構成したので、本発明の小型シャッタは、シャッタ機能と絞り機能とを共に備えていて、適正に作動するとともにより確実に小型化を図ることができる。

また、本発明の小型シャッタは、前記シャッタ用リンクおよび絞り用リンクを、それぞれ略円弧状に形成されているとともに２本のガイドピンに円弧状孔および円弧状切り欠きをもって周方向に正逆回動自在に装着しれていることを特徴とする。このように構成したので、両リンクを正逆回動させることにより、シャッタ部を適正に開閉駆動させることができる。請求項１２記載の小型シャッタ。

また、本発明の小型シャッタは、前記絞り羽根が減光用フィルタを有していることを特徴とする。このように構成したので、絞り羽根により光量を絞るとともに光の強さを減少させた絞り機能を発揮することができる。

また、本発明の小型シャッタは、前記電磁誘導駆動機構が、前記光軸方向における２つのヨークと、これらのヨークの光軸方向中央部に配置された永久磁石と、前記シャッタ部および開閉駆動部に対して永久磁石の反対側に配置されたコイルとを有しており、前記永久磁石と前記２つのヨークとの間隔を等しく形成したことを特徴とする。このように構成したので、永久磁石と光軸方向の反対側に配置されている２つのヨークとの間隔が等しいので、永久磁石の光軸方向の反対側に作用する両磁気吸引力を相殺することができ、シャッタ部の開閉に不測の抵抗力を発生させることなく円滑に開閉させることができる。

本発明の小型シャッタはこのように構成され作用するものであるから、撮像素子を備えたカメラモジュールに対してそのレンズの光軸方向の投影面以内の領域内に、しかも、レンズの光軸方向の長さも小さくした、コンパクトであって、絞り機能も備えており、ズーム機構も設置可能で有り、デジタルカメラや携帯電話器等の全体の小型化を図ることができ、外部からの衝撃を受けてもレンズ鏡筒の開口部を誤って開閉することのない信頼性の高いものとなる等の優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１３について説明する。

図１〜図１３は本発明の１実施形態を示す。

図１〜図３は本実施形態の小型シャッタ１とカメラモジュール２との配置関係を示している。このカメラモジュール２は約１０ｍｍ角の正方形断面を有する本体部３の中心部の光軸に沿って第１、第２、第３のレンズ５ａ、５ｂ、５ｃ（５ａ、５ｃは図示せず）を配置するようにして第１、第２、第３のレンズ鏡筒４ａ、４ｂ、４ｃを対物側から順番に設けている。各レンズ５ａ、５ｂ、５ｃは各レンズ鏡筒４ａ、４ｂ、４ｃの開口６ａ、６ｂ、６ｃ（６ｃは図示せず）の内側に内蔵されている。第１のレンズ鏡筒４ａは外周壁部が本体部３の正方形と同一にして形成されており、構成各部を全部内蔵している。第２、第３のレンズ鏡筒４ｂ、４ｃは図１〜図３において上部の２本のガイドロッド７と下部のフォーカス・ズーム用アクチュエータ８とによって光軸方向に移動自在に支持されている。そして、小型シャッタ１は本体部３内にＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子（図示せず）を備えたカメラモジュール２の撮像素子より対物側に配置される。本実施形態においては、小型シャッタ１は第２のレンズ鏡筒４ｂの対物側に固着することにより第１、第２のレンズ５ａ、５ｂの間に設置されている。この小型シャッタ１の光軸方向の配置位置は設計目的等に応じて変更するとよい。

次に、本実施形態の小型シャッタ１を図４〜図８について説明する。

図４の分解斜視図、図５の平面図および図６の断面図に示すように、本実施形態の小型シャッタ１は、カメラモジュール２側のベース箱体９と上側の蓋体１０とで形成されるケース１１の内部および底部に、構成各部を配置して形成されている。

本実施形態においては、このケース１１の断面の大きさを、カメラモジュール２の本体部３のレンズ８の光軸Ｌ方向の投影面領域内においてレンズ鏡筒４を含む約半分の領域に入る大きさに形成されている。これによりフォーカス・ズーム用アクチュエータ６を本実施形態の小型シャッタ１と一緒にカメラモジュール２の本体部３のレンズ８の光軸Ｌ方向の投影面領域内に配置することができる。ベース箱体９の底板１２には光軸Ｌを中心としてレンズ鏡筒４の対物側端面に当接して装着するための環状の凸部１３が形成されており、この凸部１３と周囲の壁部１４との間に稼働部が内蔵されている。本実施形態においては、ケース１１の左半部にレンズ鏡筒４の開口７を完全に開閉するシャッタ機能を発揮するシャッタ羽根１５が配設され、右半部にレンズ鏡筒４の開口７を絞る絞り機能を発揮する絞り羽根１６が配設されている。両羽根１５、１６はそれぞれカーボンフェザーによって形成するとよい。一方のシャッタ機能の構成を説明すると、ベース箱体９の底板１２に突設された２本のガイドピン１７、１８に略１／４円弧状のシャッタ用リンク１９が円弧状孔２０および円弧状切り欠き２１をもって周方向に正逆回動自在に装着されている。このシャッタ用リンク１９の上側に前記開口７を全閉できる大きさのシャッタ羽根１５が端部の孔２２をもってガイドピン１７に回動自在に枢着されており、更にシャッタ用リンク１９に突設した駆動ピン２３にカム溝２４を係合させて開閉駆動されるようになっている。シャッタ用リンク１９の下面には電磁力を利用して当該シャッタ用リンク１９を正逆回動させる電磁誘導駆動機構を形成する永久磁石２５が固着されている。他方の絞り機能の構成を説明すると、ベース箱体９の底板１２に突設された２本のガイドピン２６、２７に略１／４円弧状の絞り用リンク２８が円弧状孔２９および円弧状切り欠き３０をもって周方向に正逆回動自在に装着されている。この絞り用リンク２８の上側に前記開口７を絞るための絞り孔３１が開設され、かつ減光用（ＮＤ）フィルタ３６が接着固定されている絞り羽根１６が端部の孔３２をもってガイドピン２６に回動自在に枢着されており、更に絞り用リンク２８に突設した駆動ピン３３にカム溝３４を係合させて開閉駆動されるようになっている。絞り用リンク１９の下面には電磁力を利用して当該絞り用リンク２８を正逆回動させる電磁誘導駆動機構を形成する永久磁石３５が固着されている。両永久磁石２５、３５は、それぞれ図７に示すように、周方向にＮ極とＳ極とに２分割されており、例えばゴム磁石や、直接各リンク１９、２８に印刷して形成するとよい。ベース箱体９の底板１２の永久磁石２５、３５に対面する部分には透孔３７、３８がそれぞれ開設されている。また、ベース箱体９の底板１２の凸部１３を除く底面側には、前記透孔３７、３８の部分に配設されて各永久磁石２５、３５に対向配置されるコイル３９、４０に通電するためのフレキシブルプリント基板４１とヨーク４２とがこの順に重ねて設置されている。ヨーク４２は、図８に示すように、絞り羽根１６とシャッタ羽根１５とのケース１１内の設置高さの違いＨに対応して両コイル３９、４０の設置高さを同一高さＨだけ相違させるために周方向の中央部分に段差４３を設けている。更にヨーク４２の中央部分には磁気回路を形成するための透孔４４が開設されている。蓋体１０は左右のガイドピン１７、２６に孔４５、４６を嵌入することにより位置決めされ、光軸Ｌ部分に透孔４７が開設されている。更に、各永久磁石２５、３５は、図６に示すように、ヨークとしての機能を発揮する上の蓋体１０と下のヨーク４２との高さ方向（光軸方向）の中間位置に配置されて永久磁石２５，３５と２つのヨーク１０、４２との間隔を等しく形成したので、高さ方向の磁気吸引力を相殺することができ、シャッタ部を形成するシャッタ羽根１５および絞り羽根１６の開閉に不測の抵抗力を発生させることなく円滑に開閉させるようにされている。また、蓋体１０とヨーク４２とは磁気回路を形成するためにすずめっき鋼板のような強磁性体によって形成されている。

本実施形態においては、シャッタ羽根１５および絞り羽根１６がシャッタ部を形成し、シャッタ用リンク１９および絞り用リンク２８が開閉駆動部を形成し、永久磁石２５、３５、コイル３９、４０、ヨーク４２および蓋体１０が電磁誘導駆動機構を形成している。

次に、このように形成されている本実施形態の作用を図９〜図１３について説明する。

図９はシャッタ羽根１５と絞り羽根１６が共に全開状態にある。

本実施形態においては各コイル３９、４０に対して独立的に正逆通電することによりシャッタ羽根１５と絞り羽根１６とを独立的に開閉制御することができる。

先ず、シャッタ羽根１５の開閉を説明する。

図９の全開状態からコイル３９に通電すると、永久磁石２５とコイル３９とが形成する磁界によってシャッタ用リンク１９が同図において反時計方向に回動する。これによりシャッタ用リンク１９の駆動ピン２３がそれに係合しているシャッタ羽根１５のカム溝２４を押圧して、シャッタ羽根１５をガイドピン１７を中心として時計方向に回動させる。シャッタ用リンク１９の反時計方向の移動が進むに従って、シャッタ羽根１５が図９から図１０を経て最終的に図１１のようにレンズ鏡筒４の開口７を全閉とさせる。コイル３９への通電方向を逆にすると逆動作によってシャッタ羽根１５が全開となる。

次に、絞り羽根１６の開閉を説明する。

図９の全開状態からコイル４０に通電すると、永久磁石３５とコイル４０とが形成する磁界によって絞り用リンク２８が同図において時計方向に回動する。これにより絞り用リンク２８の駆動ピン３３がそれに係合している絞り羽根１６のカム溝３４を押圧して、絞り羽根１６をガイドピン２６を中心として反時計方向に回動させる。絞り用リンク２８の時計方向の移動が進むに従って、絞り羽根１６が図９から図１２を経て最終的に図１３のようにレンズ鏡筒４の開口７の開口面積を絞る。コイル４０への通電方向を逆にすると逆動作によって絞り羽根１６が全開となる。

各リンク１９、２８と一緒に周方向に正逆移動する永久磁石２５、３５は、それぞれ周方向の移動端位置において、ヨーク４２の端部若しくは透孔４４の周方向端部と各永久磁石２５、３５の周方向端部とが近接することにより両者の磁気的吸引力によって周方向の移動端位置を保持するバイアスをかけられる。これによりシャッタ羽根１５と絞り羽根１６とがそれぞれ全開位置、全閉位置、絞り位置を保持することが容易となる。また、外部からの衝撃を受けても、レンズ鏡筒の開口部を誤って開閉することがない。

更に、本実施形態の小型シャッタ１においては、撮像素子を備えたカメラモジュール２に対してそのレンズ８の光軸Ｌ方向の投影面以内の領域のレンズ鏡筒４を含む約半分の領域内に、しかも、レンズ８の光軸Ｌ方向の長さも小さくして、コンパクトに形成される。従って、デジタルカメラや携帯電話器等の全体の小型化を図ることができ、外部からの衝撃を受けてもレンズ鏡筒４の開口部７を誤って開閉することのない信頼性の高い小型シャッタ１となる。更に、レンズ８の光軸Ｌ方向の投影面以内のシャッタ部以外の領域にズーム機構６等を設置することができる。更に、本実施形態の小型シャッタ１は、シャッタ機能と絞り機能とを共に備えていて、適正に作動することができ、しかもより確実に小型化を図ることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。

本発明の小型シャッタの一実施形態を用いたカメラモジュールを示す一部切断斜視図 図１の実施形態の第１のレンズ鏡筒を除いた状態を示す斜視図 図２の実施形態の分解状態を示す斜視図 本発明の小型シャッタの一実施形態を示す示す分解斜視図 図４の拡大平面図 図５の６−６線に沿った断面図 本実施形態の永久磁石、コイルおよびヨークの関係を示す平面図 図７の正面図 図５の蓋体を除いた平面図 図９からシャッタ羽根が途中まで閉じた状態を示す平面図 シャッタ羽根が完全に閉じた状態を示す平面図 図９から絞り羽根が途中まで閉じた状態を示す平面図 絞り羽根が完全に閉じた状態を示す平面図

符号の説明

１ 小型シャッタ
２ カメラモジュール
４ａ、４ｂ、４ｃ レンズ鏡筒
１５、１６ シャッタ部
１９、２８ 開閉駆動部
２５、３５ 永久磁石
３９、４０ コイル

Claims (5)

1. 撮像素子を備えたカメラモジュールの光路を開閉する小型シャッタであって、前記カメラモジュールのレンズ光軸方向の投影面領域内において、シャッタ部を前記光軸方向の前記撮像素子より対物側に配置し、シャッタ部を開閉する開閉駆動部をシャッタ部より撮像素子側のレンズ鏡筒の径方向外側に配置し、前記シャッタ部および開閉駆動部を前記投影面領域の前記レンズ鏡筒を含む約半分の領域に入る大きさに形成したことを特徴とする小型シャッタ。
2. 前記シャッタ部は、前記レンズ鏡筒の対物側を開閉するシャッタ羽根とレンズの開口を絞る絞り羽根とを有し、前記開閉駆動部は、正逆回動して前記シャッタ羽根と絞り羽根とを独立して開閉駆動するシャッタ用リンクと絞り用リンクと、各リンクを独立して正逆回動させる電磁誘導駆動機構とを有していることを特徴とする請求項１に記載の小型シャッタ。
3. 前記シャッタ用リンクおよび絞り用リンクは、それぞれ略円弧状に形成されているとともに２本のガイドピンに円弧状孔および円弧状切り欠きをもって周方向に正逆回動自在に装着されていることを特徴とする請求項１２記載の小型シャッタ。
4. 前記絞り羽根は、減光用フィルタを有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の小型シャッタ。
5. 前記電磁誘導駆動機構は、前記光軸方向における２つのヨークと、これらのヨークの光軸方向中央部に配置された永久磁石と、前記シャッタ部および開閉駆動部に対して永久磁石の反対側に配置されたコイルとを有しており、前記永久磁石と前記２つのヨークとの間隔を等しく形成したことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の小型シャッタ。