JP2010535348A - 小型カメラシャッタモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、小型カメラ用途に使用するための小型カメラモジュールを提供する。本発明の目的は、モジュールの面に配設されたコンジットを通過する光の量及び質を変更するために、ソレノイドで制御されるブレードを有する小型カメラモジュールを提供することである。本発明の幾つかの実施の形態では、ブレードは、光を完全にブロックするシャッタを含む。他の実施の形態では、ブレードは、絞り、ＮＤフィルタ、単色フィルタ等を含む。本発明の幾つかの実施の形態では、小型カメラモジュールは、より複雑な小型カメラシャーシ内に配設される。

Description

関連出願

本出願は、米国特許法第１１９条第（ｅ）項に基づいて、２００７年５月７日に出願された、係属中の米国仮特許出願番号第６０／９２８，１３５、発明の名称、「MINIATURE CAMERA SHUTTER AND FILTER/APERTURE」の優先権を主張する。２００７年５月７日に出願された、係属中の米国仮特許出願番号第６０／９２８，１３５、発明の名称、「MINIATURE CAMERA SHUTTER AND FILTER/APERTURE」の全体は、参照によって本願に援用される。

本発明は、画像キャプチャシステムの分野に関する。詳しくは、本発明は、サイズ制限によって制限されたカメラシステムにおける、シャッタリング、絞りサイズの調整、及び露光のフィルタリングに関する。

本明細書においては、明示的に又は説明の文脈によって暗示的に指定する場合を除き、用語「コンジット（conduit）」は、光がカメラシャッタモジュールを通過できるように設計されたカメラシャッタモジュール内の開口を意味するものとする。同様に、用語「絞り（aperture）」は、コンジットを介して１００％未満の光量を通す仕組みを意味するものとする。

また用語「カメラシャッタモジュール」及び「小型カメラシャッタモジュール」は、カメラ光学システム内に組み込まれ、装置が光をシャッタリングするように構成されているか否かにかかわらず、光学システムを通過して結像面に至る光の量及び／又は質に影響を与えるために使用される装置を意味するものとする。例えば、小型カメラシャッタモジュールは、光をシャッタリングするように構成されている装置であってもよく、又は実際に光をシャッタリングすることなく、光の量及び／又は質に影響を与えるように構成されている装置を指していてもよい。もちろん、小型カメラシャッタモジュールは、カメラ光学システムの光をシャッタリングし、フィルタリングし、及び絞りを提供する装置を指していてもよい。

カメラは、通常、コンジットを通過し、結像面（imaging surface）に入射することができる光をシャッタリングし、光の量を調整し、光の質を調整する機械的構造を有する。

カメラシャッタは、一定の期間、光を、コンジットを介して結像面に通過させ、次に、光を遮断して、結像面に光が入射する時間を制限するデバイスである。シャッタ速度又は結像面が露光される時間を制御する能力を有することは有益である。更に、デジタルカメラ用途では、結像面が露光を処理するために光を遮蔽することが重要である。

また、結像面に露光される光の光量のパーセンテージを制御することも有益である。絞りは、コンジットを通過して結像面に至る光の総量を制限することができるデバイスである。例えば、絞りを小さくすれば、結像面に到達する光が少なくなり、明るいイメージを加工でき、絞りを大きくすれば、より多くの光が結像面に到達し、より暗い画像を露光することができる。また、フィルタを使用することによって、結像面に入射する光の質を制御することも有益である。例えば、結像面に通過する光の強度を低減することが望ましい場合がある。減光フィルタ（neutral density filter：ＮＤフィルタ）は、結像面に入射する関連する全ての波長を低減する。減光フィルタを用いることによって、ユーザは、一定の絞り設定を維持しながら、光の一部を低減することができる。減光フィルタは、明るい条件のとき、露光過多を防止するために特に有用である。また、ある場合には、光の特定の波長をフィルタリングすることが望ましい、例えば、紫外線によって発生する画像のぼけ（haziness）を低減するために、紫外線フィルタが使用される。他のカメラ用途では、照明の効果を補償するため、又はコントラストの強調のために色フィルタが使用される。

写真用途において、シャッタ、絞り及びフィルタを使用することによって得られる利点にもかかわらず、小型カメラ用途、例えば携帯電話機、携帯情報端末及びこれに類する機器に組み入れられたカメラでは、これらは適切に使用されていない。これは、多くの場合、これらの機器のカメラレンズシャーシが、シャッタ、絞り及びフィルタモジュールを含むことが困難な設計になっているためである。例えば、デジタルカメラ用途では、光学縦列内のある部品の位置を追跡し、これらの部品の、例えば、電荷結合素子（charge-coupled device：ＣＣＤ）又はＣＭＯＳセンサのアレー等の撮像素子に対する移動に応じて、システム設定を調整するために、高感度位置検出器を使用する必要がある。このような用途では、センサを詰め込まないことが重要であり、センサを過密にすると、画像が正しく加工されない。既知の技術では、この問題が適切に解決されていない。

更に、多くの場合、較正及び画像処理の目的のために、シャッタは、コンジットの平面のできるだけ近くに配置する必要がある。したがって、センサの詰め込みに関連する問題は、単に、光学縦列に沿ったより便利な位置であるが、コンジットから離れた位置にシャッタを配置することによっては解決できない。

上述のように、小型カメラシャーシ内で、他の部品とともに、シャッタ、絞り及びフィルタを制御するためのモジュールを収容することは困難である。但し、これらの部品の使用は、カメラ用途では重要であることも多い。例えば、イメージングセンサが露光を処理する際に光をブロックするためには、シャッタが必要である。また、画像が露光過多になり、又は白くとばないように、光を低減及びフィルタリングするために、絞り及びフィルタが必要であることも多い。

本発明の幾つかの実施の形態では、単一の小型カメラシャッタモジュールは、小型カメラシャーシに収まるように設計され、このモジュールは、小型カメラ用途において、結像面上の光の量、質及び露光時間を制御できる能力をユーザに与える。本発明の幾つかの実施の形態では、小型カメラシャッタモジュールは、特定のカメラシャーシ設計に対応するように特別に設計される。これらの実施の形態では、モジュールサイズ及び形状、ソレノイド配置、軸配置、ガイドの向き、及び他の設計仕様は、個別のシャーシに対応するようにカスタマイズされる。

本発明の幾つかの実施の形態では、小型カメラシャッタモジュールは、光を通過させるコンジットを有するフレームを備える。少なくとも１つのソレノイド素子は、フレームに結合されており、信号に応じて駆動される。ソレノイド素子の駆動によって、ソレノイド素子は、少なくとも１つのブレードに、コンジットを少なくとも部分的に遮らせる。本発明の幾つかの実施の形態では、ブレードは、光を完全にブロックするシャッタを含む。他の実施の形態では、ブレードは、絞り、ＮＤフィルタ、単色フィルタ等を含む。

更に、小型カメラ用途において、結像面上の光の量、質及び露光時間を制御できる能力をユーザに与える小型カメラシャッタモジュールの製造方法を開示する。

本発明の幾つかの実施の形態では、１つのソレノイドが、駆動によって、２つ以上のブレードを制御する。これらの実施の形態では、ソレノイド、ピン、ガイド等は、モジュールがカメラシャーシの他の部品（すなわち、位置検出器）を詰め込まないように、正確に配置される。

本発明の幾つかの実施の形態では、他の付属部品と共に、複数のシャッタブレード、絞りブレード及びフィルタを収容でき、単一のモジュールフレーム上で制御することができる。本発明の他の実施の形態では、設計目標を達成するために、固有の幾何学的配置によって、光をシャッタリングし、絞り、及びフィルタリングするために用いられる１つ以上のブレードを構成する方法を開示する。例えば、本発明の幾つかの実施の形態では、ソレノイドは、軸を中心にブレードを回転させるように構成されており、この軸は、コンジットの非常に近くに配置され、モジュールをより小型化することができる。他の実施の形態では、２つのブレードを駆動するように構成された１つのソレノイドを有するモジュールは、ユーザからソレノイドに信号が供給されると、ソレノイドからの比較的小さいパワーで、所望の結果を適切に達成することができるように設計され、この結果、より小さいソレノイドを使用することができる。より小さいソレノイドによって、本発明のカメラシャッタモジュールは、非常に小さいカメラシャーシ内で使用することができる。

これらの実施の形態では、ユーザは、小型カメラ用途の結像面上の光の量、質及び露光時間を制御できる。本発明の幾つかの実施の形態では、小型カメラシャッタモジュールは、画像記録能力を有する携帯電話機のシャーシ内、又は現在既知の又は将来開発される他の一般的な民生用電子機器内に配設される。

本発明の幾つかの実施の形態に基づく小型カメラシャッタモジュールを有する小型カメラシャーシの斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく小型カメラシャッタモジュールを有する小型カメラハウジングの斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、モジュールフレームの一方の側にソレノイドがあり、モジュールフレームの反対側に複数のブレードがある小型カメラシャッタモジュールのソレノイド側の斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、モジュールフレームの一方の側にソレノイドがあり、モジュールフレームの反対側に複数のブレードがある小型カメラシャッタモジュールのブレード側の斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、閉動作の間の小型カメラシャッタモジュールのブレードの側の斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、閉動作の間の小型カメラシャッタモジュールのブレードの側の斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、複数のブレードがコンジットをシャッタリングする小型カメラシャッタモジュールの側面図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、２枚のブレードシャッタ及びフィルタブレードを有する小型カメラシャッタモジュールを収容する他の小型カメラシャーシの斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、モジュールフレーム上に２つのソレノイドを有し、フィルタブレード及び２つのシャッタブレードを制御する小型カメラシャッタモジュールの斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく小型カメラシャッタモジュールで用いられるブレードの斜視図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、フィルタブレード及び２枚のシャッタブレードを有する他の小型カメラシャッタモジュールの側面図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、駆動されていないフィルタブレード及びコンジットをシャッタリングしている２枚のシャッタブレードを有する他の小型カメラシャッタモジュールの側面図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、コンジットを覆うフィルタブレードと、駆動されていない２枚のシャッタブレードとを有する他の小型カメラシャッタモジュールの側面図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、ブレードを覆うカバーを有する他の小型カメラシャッタモジュールの側面図である。 本発明の幾つかの実施の形態に基づく、絞りブレード及び２つのシャッタブレードを有する他の小型カメラシャッタモジュールの側面図である。

小型カメラ装置におけるシャッタリング、絞りサイズの調整及び光のフィルタリングのために使用される改善された小型カメラシャッタモジュール及び改善された技術を開示する。また、この小型カメラシャッタモジュールを製造する製造方法を開示する。本発明に関する以下の詳細な説明は、例示的なものであり、請求の範囲に記載されている発明を限定することを意図しないことは、当業者には明らかである。この開示によって、当業者は、本発明の他の実施の形態を容易に想到することができる。なお、このような如何なる実際の実現例の開発でも、開発者の特定の目標を達成するために、実現例に固有の多くの決定を行わなければならないことも明らかである。添付の図面に示す本発明の具体例を参照して、本発明を詳細に説明する。図面及び以下の詳細な説明を通して、同じ又は同様の部分には、同様の符号を使用する。

図１Ａは、本発明の幾つかの実施の形態に基づく小型カメラシャッタモジュール１９９を備える小型カメラシャーシ（以下、単に、カメラシャーシとも言う。）１００の斜視図である。また、カメラシャーシ１００は、第２の光学素子群１８５を含む。第２の光学素子群１８５は、通常、１つ以上の光学素子、例えば、レンズを含む。小型カメラシャッタモジュール１９９は、好ましくは、第２の光学素子群１８５に隣接して配設されている。小型カメラシャッタモジュール１９９は、その面を貫通するコンジット１７５（破線で示す。）を備え、第２の光学素子群１８５を通過する光が、小型カメラシャッタモジュール１９９上のコンジット１７５を経由して、結像面１０５に入射するように構成されている。本発明の幾つかの実施の形態では、第１の光学素子群１３０は、結像面１０５の正面に配設される。第１の光学素子群１３０は、そこを通る光を、結像面１０５に略垂直に入射させるために使用される。

また、小型カメラシャーシ１００は、第１のガイドポスト１６４及び第２のガイドポスト１６３を備える。第１の光学素子群１３０及び第２の光学素子群１８５は、第１及び第２のガイドポスト１６４、１６３に摺動可能に結合されている。このように、第２の光学素子群１８５及び小型カメラシャッタモジュール１９９は、第１のガイドポスト１６４及び第２のガイドポスト１６３に沿って、Ｙ方向に動くことができ、この結果、光特性、例えば、焦点、被写界深度等に影響を与えることができる。本発明の好ましい実施の形態では、小型カメラシャーシ１００は、ズーム／自動フォーカスカメラシャーシを含む。このようなズーム／自動フォーカスモジュールの実施の形態については、２００６年９月１日に出願された米国特許出願番号第１１／５１４，８１１号、発明の名称、「AUTO-FOCUS AND ZOOM MODULE」に更に説明されており、この文献は、引用により本願に援用される。

本発明のある実施の形態では、小型カメラシャーシ１０１は、小型ハウジング（図示せず）内に収納され、多くの民生用電子機器、例えば、携帯電話、携帯情報端末等に組み込まれる。これらの実施の形態では、画像処理目的のためにプロセッサ（図示せず）に情報を伝えるために、第２の光学素子群１８５の相対的位置を追跡しなければならない。また、本発明の好ましい実施の形態では、小型カメラシャッタモジュール１９９は、１つ以上のブレード（図示せず）を制御するために用いられる１つ以上のソレノイド（図示せず）を備える。１つ以上のブレードは、（後述する）１つ以上のソレノイドの駆動に応じて、コンジット１７５を少なくとも部分的に遮り、画像処理に更に影響を与えるように構成されている。

図１Ｂは、本発明の幾つかの実施の形態に基づく、シャーシフレーム１０１内に小型カメラシャーシ１００を含むハウジングの斜視図を示している。ハウジングは、シャーシフレーム１０１、ハウジングに光を通す開口１０２、小型カメラシャッタモジュール１９９に結合されている第３の光学素子群１４５、第１の位置検出器１１０、第２の位置検出器１１１及び結像面１０５（破線で示す。）を備える。本発明の幾つかの実施の形態では、第１の光学素子群１３０は、結像面１０５の正面に配設される。

本発明の幾つかの実施の形態では、結像面１０５は、写真フィルム又はプレートである。本発明の他の実施の形態で結像面１０５は、電荷結合素子（charge-coupled device：ＣＣＤ）又はＣＭＯＳセンサのアレーである。なお、本発明に関連して、如何なる結像面１０５を用いてもよいことは、当業者にとって明らかである。また、本発明のある実施の形態では、カメラシャーシ１００は、既知の又は将来開発される、写真用途で使用される他のデバイスを含む。

小型カメラシャッタモジュール１９９は、コンジット１７５を備え、光が、開口１０２から、コンジット１７５を経由し、第３の光学素子群１４５を経由し、第１の光学素子群１４５を経由し、最終的に結像面１０５に入射するように構成されている。小型カメラシャッタモジュール１９９は、１つ以上の可制御ブレード（図示せず）及びソレノイド素子１２５を備える。１つ以上のソレノイド素子（図示せず）は、制御でき、１つ以上のブレードの少なくとも１つを駆動させるように構成されている。これらのブレードは、駆動されると、コンジット１７５を部分的に遮り、この結果、コンジット１７５を通過する光の量及び／又は質を変更する。例えば、本発明の幾つかの実施の形態では、シャッタブレード（図示せず）を用いて、コンジット１７５を完全に遮り、この結果、結像面１０５に、更なる露光なしで、画像を処理する時間が与えられる。

更に、第３の光学素子群１４５は、Ｙ方向に移動できるように構成されている。これらの実施の形態では、位置検出器１１０は、第１の光学素子群１３０の移動を追跡する。位置検出器１１０は、プロセッサ（図示せず）に正確な位置情報を供給するために、第１の光学素子群１４５の移動に応じて、第１の光学素子群１４５の位置を正確に追跡する。したがって、位置検出器１１０の周りの空間は、他の部品が詰め込まれていないことが重要である。本発明の小型カメラシャッタモジュール１９９は、１つ以上のブレードの制御を維持しながら、位置検出器１１０の周りの空間が塞がれないように設計される。

本発明の幾つかの実施の形態では、小型カメラシャッタモジュールは、５ミリメートルから１０ミリメートルの高さ及び幅寸法と、約２ミリメートルのコンジット直径とを有する。本発明の他の実施の形態では、小型カメラシャッタモジュールフレームは、任意の小型カメラ用途に応じてカスタマイズされる。

図１Ａ及び図１Ｂに示す小型カメラシャッタモジュール１９９は、好ましくは、２ブレードシャッタモジュール（two-blade shutter module）である。２ブレードシャッタモジュールは、１つのソレノイドが２つのブレードの移動を制御するように構成されており、２つのブレードのそれぞれは、各ブレードがコンジット１７５を部分的に遮ることによって、コンジット１７５を完全に遮るような幾何学的構成を有している。２ブレードの構成を採用することによって、非常に小さいカメラシャッタモジュール１９９が実現される。

本発明の幾つかの実施の形態では、少なくとも１つのソレノイド素子がモジュールフレームの一方の側に配設され、この少なくとも１つのソレノイド素子が、モジュールフレームの反対側に配設されている少なくとも１つのブレードを制御する。図２Ａは、本発明の幾つかの実施の形態に基づく小型カメラシャッタモジュール２９９の斜視図を示しており、小型カメラシャッタモジュール２９９のモジュールフレーム２００の一方の側には、ソレノイド素子２２５が配設されており、モジュールフレーム２００の反対側には、複数のブレード２５１、２５２が配設されている。モジュールフレーム２００は、光源からの光がモジュールフレーム２００を通過できるように、その面にコンジット２７５を備える。ソレノイド素子２２５は、アーム２３９及びピン２４０に結合されている。モジュールフレーム２００上には、チャネル２４２が形成され、ピン２４０は、チャネル２４２を介して、モジュールフレーム２００の反対側に貫通するように構成されている。ピン２４０は、モジュールフレーム２００の反対側で、ブレード２５１、２５２に結合されている。ソレノイド素子２２５は、駆動によって、ピン２４０を、チャネル２４２の下段からチャネル２４２の上段に動かす。

図２Ｂは、図２Ａに示すカメラシャッタモジュール２９９の反対側の斜視図である。図２Ｂは、図２Ａに示すモジュールフレーム２００の側面に結合されているソレノイド素子２２５の上部角部を示している。上述のように、ソレノイド素子２２５は、アーム２３９（図２Ｂには示していない。）及びピン２４０に結合されており、ピン２４０は、チャネル２４２（破線で部分的に示す。）に挿入されている。ピン２４０は、更に、それぞれブレード２５１、２５２上に配設されているガイド２６２、２６１（破線で部分的に示す。）に挿入されている。ブレード２５１は、２４６を介してモジュールフレーム２００に結合されており、ブレード２５２は、軸２４７を介してモジュールフレーム２００に結合されている。

図２Ｂに示すように、２つのブレード２５１、２５２は、ソレノイド素子２２５が駆動されると、ピン２４０がチャネル２４２内で動き、ピン２４０がガイド２６１、２６２に力を加え、ブレード２５１を反時計回りに回転させ、ブレード２５２を時計回りに回転させる。ブレード２５２は、ブレード２５１の移動を妨害しないように、ブレード２５１の下側で動くように構成されている。これにより、ブレード２５１、２５２は、ソレノイド素子２２５の駆動に応じて、コンジット２７５を同時に遮る。

ガイド２６２、２６１の固有の幾何学的形状及びピン２４０の円弧状の移動によって、ソレノイド素子２２５に要求される仕事量が低減される。例えば、ブレード２５２のガイド２６１は、最初は、ピン２４０の円弧状の移動に略垂直であり、及びピン２４０の円弧状の移動は、最初は、ブレード２５１上のガイド２６２に相互作用しないので、ピン２４０は、最初に、ブレード２５２を移動させる。ブレード２５２が、約２０パーセント、十分移動した後に、ブレード２５１が移動し始める。したがって、ソレノイド素子２２５によって必要とされる仕事量は、分散される。２枚のより小さいブレードを移動させるために必要な仕事量は、１枚のより大きいブレードを移動させるために必要な仕事量より小さい。したがって、アーム２３９及びピン２４０が必要とする力は、１枚のより大きいブレードを用いてコンジット２７５を遮る場合に比べて、小さくなる。また、駆動前の休止位置から一旦動いた後は、ピン２４０は、第２のブレード２５１のガイド２６２に実質的に当接する際には、既に一定の量の運動エネルギを獲得しており、したがって、第２のブレードの慣性に勝つために必要な仕事が小さくなる。ピン２４０の円弧状の移動が、一旦、第２のブレード２５１のガイド２６２に相互作用すると、ブレード２５１、２５２は、同時に移動し、コンジット２７５を遮る。

図２Ｃは、ブレード２５２が、約２０パーセント、十分移動し、ブレード２５１が、移動し始めた状態のカメラシャッタモジュール２９９を示している。図２Ｄは、ピン２４０の駆動に応じて、両方のブレード２５２、２５１が閉鎖の途中にあるカメラシャッタモジュール２９９を示している。

ここでも、この固有の構成は、ソレノイド素子２２５において必要とされる全体的な仕事量を低減することに寄与し、この結果、モジュール設計者は、より小さいソレノイドを選択することができる。すなわち、ガイド２６１、２６２の固有の構成によって、モジュール設計者は、より小さいソレノイドを使用することを選択できる。したがって、この改善によって、カメラシャッタモジュール２９９の全体的なサイズを低減することができる。更に、２枚のより小さいブレードは、１枚のより大きいブレードを使用した場合に比べて、コンジットをより速やかに遮ることができる。したがって、本発明は、シャッタ速度を最適化するように構成することができる。本発明の幾つかの実施の形態では、ブレード２５１、２５２は、不透明な面を有する。不透明なブレードは、ソレノイド素子２２５の移動によって、コンジット２７５を通過しようとする光を完全に遮断するシャッタとして機能し、コンジット２７５を完全に遮る。他の実施の形態では、ブレード２５１、２５２は、不透明であるが、コンジット２７５を部分的にのみ遮る。これらの実施の形態では、２枚のブレード２５１、２５２は、光を部分的に遮断する絞りとして機能する。本発明の他の実施の形態では、ブレード２５１、２５２は、ブレード２５１、２５２がコンジット２７５を遮ると、光をフィルタリングするフィルタを含む。

図２Ｅは、ブレード２５１、２５２が「閉」位置にあるカメラシャッタモジュール２９９を示している。図２Ｅに示すように、ブレード２５１、２５２は、結合して、コンジット２７５（破線で示す。）を完全に遮っている。ブレード２５１、２５２、及びガイド２６２、２６１の構成は、ブレードの完全なシャッタリング機能を維持しながら、モジュールのサイズを最小化する本発明の目的を達成する。

上述した２ブレードシャッタ法の機能及び構成に加えて、フィルタブレード又は絞りブレードを小型カメラシャッタモジュールに組み込んで、フィルタリング及び／又は絞り機能を実現することができる。

図３Ａ〜図３Ｇは、本発明の幾つかの実施の形態に基づき、シャッタリング及びフィルタの提供のために、２ブレードシャッタ及びフィルタブレードモジュールを使用した小型カメラシャッタモジュール３９９を示している。

図３Ａは、本発明の幾つかの実施の形態に基づく、小型カメラシャーシ３０１と、２ブレードシャッタ（図示せず）及びフィルタブレード（図示せず）を有する小型カメラシャッタモジュール３９９とを備えるカメラハウジング３００を示す。また、カメラシャーシ３０１は、第１の光学素子群３４５も備える。光学素子群３４５は、通常、１つ以上の光学素子、例えば、レンズを含む。小型カメラシャッタモジュール３９９は、好ましくは、第１の光学素子群３４５と開口３０２との間に配設されている。また、小型カメラシャッタモジュール３９９は、好ましくは、第１の光学素子群３４５に結合されている。小型カメラシャッタモジュール３９９は、その面を貫通するコンジット３７５を備え、開口３０２を通過する光が、小型カメラシャッタモジュール３９９上のコンジット３７５を経由し、第１の光学素子群３４５を経由して、結像面３０５に入射するように構成されている。本発明の幾つかの実施の形態では、第２の光学素子群３３０は、結像面３０５の正面に配設される。

また、小型カメラシャーシ３０１は、第１のガイドポスト３６４及び第２のガイドポスト３６３を備える第１の光学素子群３４５及び第２の光学素子群３３０は、第１及び第２のガイドポスト３６４、３６３に摺動可能に結合されている。したがって、第１の光学素子群３４５及び小型カメラシャッタモジュール３９９は、第１のガイドポスト３６４及び第２のガイドポスト３６３に沿って、Ｙ方向に動くことができる。本発明の好ましい実施の形態では、小型カメラシャーシ３００は、ズーム／自動フォーカスカメラシャーシを含む。このようなズーム／自動フォーカスモジュールの実施の形態については、２００６年９月１日に出願された米国特許出願番号第１１／５１４，８１１号、発明の名称、「AUTO-FOCUS AND ZOOM MODULE」に更に説明されており、この文献は、引用により本願に援用される。

本発明のある実施の形態では、小型カメラシャーシ３０１は、多くの民生用電子機器、例えば、携帯電話、携帯情報端末等に組み込まれる。

これらの実施の形態では、画像処理目的のために、プロセッサ（図示せず）に情報を伝えるために、第１の光学素子群３４５及び小型カメラシャッタモジュール３９９の相対的位置を追跡しなければならない。

したがって、位置検出器３１１は、小型カメラシャッタモジュール３９９の移動を追跡する。更に、小型カメラシャッタモジュール３９９は、２ブレードシャッタ（図示せず）及びフィルタブレード（図示せず）を制御するために用いられる１つ以上のソレノイド素子（図示せず）を備える。２ブレードシャッタは、（後述するように、）ソレノイド素子の駆動に応じて、コンジット３７５を遮るように構成されている。同様に、フィルタブレードは、（後述するように、）ソレノイド素子の駆動に応じて、コンジット３７５を遮るように構成されている。上述したように、位置検出器３１０、３１１は、プロセッサ（図示せず）に正確な位置情報を供給するために、部品の移動に応じて、部品の位置を正確に追跡する。したがって、位置検出器３１０の周りの空間は、他の部品が詰め込まれていないことが重要である。本発明の小型カメラシャッタモジュール３９９は、１つ以上のブレードの制御を維持しながら、位置検出器３１１の周りの空間が塞がれないように設計される。

較正目的のために、ブレードは、コンジットの平面にできるだけ近いことが望ましい。したがって、本発明の好ましい実施の形態では、２ブレードシャッタ及びフィルタブレードは、１つ以上のソレノイド素子に対して、モジュールの反対側に配置され、これにより、１つ以上のブレードをコンジット３７５の平面の近くに配置することができる。

図３Ｂは、本発明の幾つかの実施の形態に基づく小型カメラシャッタモジュール３９９の斜視図である。コンジット３７５は、光が通過できるように、モジュールフレーム３００内に配設されている。また、モジュールフレーム３００には、第１のソレノイド素子３２５及び第２のソレノイド素子３２４も結合されている。第１のソレノイド素子３２５は、アーム３３７及びピン３４０に結合されている。ピン３４０は、チャネル３４２を介して、モジュールフレーム３００を貫通している。チャネル３４２は、ソレノイド素子３２５が駆動されると、ピン３４０の円弧状の移動を補助するように構成されている。同様に、第２のソレノイド素子３２４は、アーム３３８及びピン３４１に結合されている。ピン３４１は、チャネル３４３を介して、モジュールフレーム３００を貫通している。チャネル３４３は、ソレノイド素子３２４が駆動されると、ピン３４１の円弧状の移動を補助するように構成されている。

図３Ｃは、本発明の実施の形態で使用される、図３Ａ〜図３Ｇに示すブレード３５１、３５２、３５３の斜視図である。使用される１つ以上のブレードについて様々な構成が想到されることは、当業者にとって明らかである。ブレード３５１（破線で部分的に示す。）は、主ブレード３５０を備え、軸３４５とガイド３６４は、主ブレード３５０の面を貫通する。更に、主ブレード３５０の上には、結合機構３４９を介して、フィルタ３５４が結合されている。あるフィルタは、脆弱な材料から形成され、軸又はピンに直接結合すれば、ソレノイド素子の駆動によって、フィルタが破損しやすいので、フィルタのみを使用することに代えて、ブレードにフィルタを連結することが望ましい場合がある。なお、ある用途では、フィルタを単独で使用してもよいことは、当業者にとって明らかである。

本発明の幾つかの実施の形態では、フィルタ３５４は、ＮＤフィルタである。ＮＤフィルタは、フィルタを通過する光の様々な波長を均等にフィルタリングする一般的なフォトグラフィ素子である。本発明の他の実施の形態でフィルタ３５４は、単色フィルタである。単色フィルタは、光の波長の狭い範囲をフィルタリングする。ここでは、特にＮＤフィルタ及び単色フィルタを説明したが、他の適切な如何なるフィルタを用いてもよい。

ブレード３５２、３５３は、２ブレードシャッタとして使用され、それぞれ軸３４６、３４８を有する。更に、ブレード３５２、３５３は、それぞれガイド３６３、３６２を有し、ガイド３６３、３６２は、ソレノイド素子の駆動に応じて、ブレード３５２、３５３の移動を案内する。

図３Ｄは、図３Ｂに示すモジュールフレーム３００の反対側を示している。図３Ｄに示すように、ブレード３５１、３５２、３５３は、モジュールフレーム３００に結合されている。ブレード３５２、３５３は、コンジット３７５をシャッタリングするために使用され、ブレード３５１は、コンジット３７５をフィルタ３５４で遮るために使用される。ブレード３５１は、軸３４５を介してモジュールフレーム３００に結合されており、ブレード３５２は、軸３４８を介してモジュールフレームに結合されており、ブレード３５３は、軸３４６を介してモジュールフレーム３００に結合されている。本発明の幾つかの実施の形態では、モジュールフレーム３００のブレードの側の表面には、凹部３０１が設けられており、ブレード３５１、３５２、３５３は、凹部３０１内に略収まっている。また、モジュールフレーム３００には、光を通過させるコンジット３７５が開設されている。

本発明の幾つかの実施の形態では、第１のソレノイド（図示せず）及び第２のソレノイドは、図３Ｂに示すように、モジュールフレーム３００の反対側に位置している。これらの実施の形態では、第１のアーム（図示せず）及び第１のピン３４０は、第１のソレノイド（図示せず）に結合されており、第２のアーム（図示せず）及びピン３４１は、第２のソレノイドに結合されている。ピン３４０は、第１のソレノイドによって駆動され、ピン３４１は、第２のソレノイドによって駆動される。また、上述したように、モジュールフレーム３００には、チャネル３４２、３４３が配設されており、チャネル３４２、３４３により、ピン３４０、３４１がモジュールフレーム３００を貫通し、ブレード３５１、３５２、３５３の移動を案内することができる。ピン３４０、３４１は、モジュールフレーム３００のソレノイド側からモジュールフレーム３００のブレード側に延びている。ピン３４０は、ブレード３５１上に配設されているガイド３６４に延び、ピン３４１は、ブレード３５３上に配設されているガイド３６３及びブレード３５２上に配設されているガイド３６２に延びている。したがって、ピン３４０を動かすことによってブレード３５１を動かすことができ、ピン３４１を動かすことによってブレード３５２、３５３を動かすことができる。

本発明の幾つかの実施の形態では、略矩形の形状を有する小型カメラシャッタモジュールは、５ミリメートルから１０ミリメートルの高さ及び幅寸法と、約２ミリメートルのコンジット直径とを有する。本発明の他の実施の形態では、小型カメラシャッタモジュールフレームは、任意の小型カメラ用途に応じてカスタマイズされる。

図３Ｄは、ソレノイド素子３２４によってピン３４１が駆動させられた後のモジュールフレーム３００の側面図を示している。すなわち、ピン３４１がチャネル３４３を貫通しながら、ガイド３６２、３６３に力を加えるのでブレード３５２、３５３は、駆動位置に強制される。本発明の幾つかの実施の形態では、ブレード３５２、３５３は、不透明であり、したがって、ブレード３５２、３５３は、コンジット３７５を通過しようとする光を完全に遮断するシャッタとして機能する。

更に、ガイド３６３、３６２は、ソレノイド（図示せず）に要求される仕事量が低減されるように、特別な幾何学的形状に構成されている。ガイド３６３、３６２、３４１及びピンの円弧状の移動によって、ソレノイド素子３２４に要求される仕事量が低減される。例えば、ブレード３５２のガイド３６２は、最初は、ピン３４１の円弧状の移動に略垂直であり、及びピン３４１の円弧状の移動は、最初は、ブレード３５３上のガイド３６３に相互作用しないので、ピン３４１は、最初に、ブレード３５２を移動させる。ブレード３５２が、約２０パーセント移動した後に、ブレード３５３が移動し始める。したがって、ソレノイド素子３２４によって必要とされる仕事量は、分散される。２枚のより小さいブレードを移動させるために必要な仕事量は、１枚のより大きいブレードを移動させるために必要な仕事量より小さい。したがって、アーム及びピン３４１が必要とする力は、１枚のより大きいブレードを用いてコンジット３７５を遮る場合に比べて、小さくなる。また、駆動前の休止位置から一旦動いた後は、ピン３４１は、ブレード３５３のガイド３６３に実質的に当接する際には、既に一定の量の運動エネルギを獲得しており、したがって、第２のブレードの慣性に勝つために必要な仕事が小さくなる。ピン３４１の円弧状の移動が、一旦、ブレード３５３のガイド３６３に相互作用すると、ブレード３５２、３５３は、同時に移動し、コンジット３７５を遮る。

ここでも、この特有の構成は、ソレノイド素子２２５において必要とされる全体的な仕事量を低減することに寄与し、この結果、モジュール設計者は、より小さいソレノイドを選択することができる。すなわち、ガイド３６３、３６２の特有の構成によって、モジュール設計者は、より小さいソレノイドを使用することを選択できる。したがって、この改善によって、カメラシャッタモジュール３９９の全体的なサイズを低減することができる。更に、２枚のより小さいブレードは、１枚のより大きいブレードを使用した場合に比べて、コンジットをより速やかに遮ることができる。したがって、本発明は、シャッタ速度を最適化するように構成することができる。

図３Ｅは、ピン３４１がソレノイド素子３２４によって駆動された後のモジュールフレーム３００の側面図を示している。ブレード３５２、３５３は、駆動位置に強制され、コンジット３７５を遮っており、ブレード３５１は、駆動されていない。

図３Ｆは、ピン３４０がソレノイド素子３２５によって駆動された後のモジュールフレーム３００の側面図を示している。したがって、ブレード３５１が回転しており、フィルタ３５４がコンジット３７５（破線で示す。）を遮っている。

図３Ｇは、ブレード３５３、３５２、３５１（図３Ｇには示していない。）及びフィルタ３５４（図３Ｇには示していない。）を覆うカバー３０６を有するモジュールフレーム３００の斜視図である。カバー３０６は、モジュールフレーム３００内に保持されている可動部品を保護するように構成されている。

図４は、本発明の幾つかの実施の形態に基づく小型カメラシャッタモジュール４９９の側面図を示している。これらの実施の形態では、２枚のブレード４５２、４５３は、コンジット４７５をシャッタリングするように構成されており、第３のブレード４５１には、コンジット４７５を部分的に遮蔽する絞り４５５が設けられている。絞りブレード４５１は、ピン４４０及びアームがチャネル４４２を介して（図示せず）動き、ガイド４６４に力を加えると駆動される。ブレード４５１は、駆動されると、コンジット４７５を部分的に遮る。

図３Ａ〜図４に開示されている実施の形態では、２つ以上のソレノイド素子を用いて、二重のブレードシャッタリングを実行し、及び更なるブレードを用いて、小型カメラ用途にフィルタ及び／又は絞りを提供する。二重ブレードシャッタリングによって、小型カメラ用途にカメラシャッタモジュールを使用でき、シャッタ速度を最適化することができる。

Claims (26)

1. ａ．コンジットが開設されたモジュールフレームと、
   ｂ．上記モジュールフレームに結合され、それ自体を駆動させる電気信号が供給されるソレノイドと、
   ｃ．上記ソレノイドに結合されているピンと、
   ｄ．上記モジュールフレームに結合されている第１の軸と、
   ｅ．上記モジュールフレームに結合されている第２の軸と、
   ｆ．第１のガイドを有し、上記第１の軸に結合され、上記モジュールフレームと略同じ平面に配置され、上記ピンが該第１のガイドに延び、上記ソレノイドの駆動によって該ピンが動かされ、これによって、該第１の軸を中心に回転して、上記コンジットを少なくとも部分的に遮る第１のブレードと、
   ｇ．第２のガイドを有し、上記第２の軸に結合され、上記モジュールフレームと略同じ平面に配置され、上記ピンが該第２のガイドに延び、上記ソレノイドの駆動によって該ピンが動かされ、これによって、該第２の軸を中心に回転して、上記コンジットを少なくとも部分的に遮る第２のブレードとを備える小型カメラシャッタモジュール。
2. 上記モジュールフレーム内に配設されたチャネルを更に備え、上記第１のブレード及び第２のブレードは、上記モジュールフレームの第１の側に配置され、上記ソレノイドは、上記モジュールフレームの第２の側に結合され、上記ソレノイドにはアームが結合され、上記アームは、上記ピンに結合され、上記ピンは、上記モジュールフレームの第２の側から、上記チャネルを介してモジュールフレームの第１の側に延び、上記第１のガイド及び上記第２のガイドに挿入されていることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
3. 上記チャネル、第１のガイド及び第２のガイドは、上記ピンが、上記ソレノイドが駆動されると該第１のガイドと相互作用するとともに、上記第２のガイドと実質的に相互作用せず、上記第１のブレードの回転が実質的に完了すると、該ピンが上記第２のガイドと相互作用するように、幾何学的に構成されていることを特徴とする請求項２記載の小型カメラシャッタモジュール。
4. 上記第１のブレード及び第２のブレードは、不透明シャッタを含み、上記第１のブレード及び第２のブレードが上記コンジットを遮ると、該第１のブレード及び第２のブレードは、上記コンジットを通過する光を遮ることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
5. 上記第１のブレード及び第２のブレードの少なくとも１つは、表面に絞りを有する絞りブレードを含み、上記絞りは、上記コンジットより小さく、上記少なくとも１つのブレードが上記コンジットを遮ると、該絞りは、上記コンジットを通過する光を少なくとも部分的に遮ることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
6. 上記第１のブレード及び第２のブレードの少なくとも１つは、該少なくとも１つのブレードに結合されているフィルタを有するフィルタブレードを含み、上記少なくとも１つのブレードが上記コンジットを遮ると、該フィルタは、上記コンジットを通過する光を少なくとも部分的にフィルタリングすることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
7. 上記フィルタは、上記コンジットを通過する光の特定範囲の波長の部分をフィルタリングする波長固有フィルタであることを特徴とする請求項６記載の小型カメラシャッタモジュール。
8. 上記フィルタは、上記コンジットを通過する光の全ての波長をフィルタリングするＮＤフィルタであることを特徴とする請求項６記載の小型カメラシャッタモジュール。
9. 上記第１のブレード及び第２のブレードは、多平面に構成され、該第１のブレード及び第２のブレードが上記第１の軸及び第２の軸を中心に回転すると、該第１のブレード及び第２のブレードが互いに重なり合うことを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
10. ａ．上記モジュールフレームに結合されている少なくとも１つの更なるソレノイドと、
    ｂ．上記少なくとも１つの更なるソレノイドに結合されている少なくとも１つの更なるピンと、
    ｃ．上記モジュールフレームに結合されている少なくとも１つの更なる軸と、
    ｄ．上記少なくとも１つの更なるピン及び上記少なくとも１つの更なる軸に結合され、上記モジュールフレームと略同じ平面に配置された少なくとも１つの更なるブレードとを更に備え、
    上記少なくとも１つの更なるソレノイドは、第２の電気信号が供給され、該第２の電気信号は、該少なくとも１つの更なるソレノイドを駆動させ、該少なくとも１つの更なるソレノイドの駆動によって、上記少なくとも１つの更なるピンが動かされ、上記少なくとも１つの更なるブレードが上記コンジットを少なくとも部分的に遮ることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
11. 上記第１の電気信号及び第２の電気信号は、上記第１のソレノイド及び少なくとも１つの更なるソレノイドに同時に供給されることを特徴とする請求項１０記載の小型カメラシャッタモジュール。
12. 上記第１の電気信号と第２の電気信号とは、上記第１のソレノイド及び少なくとも１つの更なるソレノイドに時間的に別々に供給されることを特徴とする請求項１０記載の小型カメラシャッタモジュール。
13. 上記モジュールフレーム内の更なるチャネルを含む少なくとも１つの更なるチャネルガイドを更に備え、上記少なくとも１つの更なるピンは、上記少なくとも１つの更なるブレードを貫通し、上記少なくとも１つの更なるチャネルガイドに少なくとも部分的に延び、上記少なくとも１つの更なるソレノイドが該少なくとも１つの更なるピンを動かすと、該少なくとも１つの更なるピンの移動の方向は、該少なくとも１つの更なるチャネルガイドによって方向付けられることを特徴とする請求項１０記載の小型カメラシャッタモジュール。
14. 上記少なくとも１つの更なるブレードは、表面に絞りを有し、該絞りは、上記コンジットより小さく、上記少なくとも１つの更なるブレードが上記コンジットを遮ると、該絞りは、上記コンジットを通過する光を少なくとも部分的に遮ることを特徴とする請求項１０記載の小型カメラシャッタモジュール。
15. 上記少なくとも１つの更なるブレードは、該少なくとも１つの更なるブレードに結合されているフィルタを有し、該少なくとも１つのブレードが上記コンジットを遮ると、該フィルタは、上記コンジットを通過する光を少なくとも部分的にフィルタリングすることを特徴とする請求項１０記載の小型カメラシャッタモジュール。
16. 小型カメラシャーシを更に備え、
    上記小型カメラシャーシは、
    ａ．第１の側に、上記小型カメラシャーシに光を入れる開口を有する筐体と、
    ｂ．上記筐体の第２の側に配置され、第１の軸に関して上記開口と同軸上にあり、上記開口を介して上記小型カメラシャーシに入る光が導かれる結像面と、
    ｃ．上記筐体内に結合され、上記開口と上記結像面との間の軸を実質的に含み、上記モジュールフレームが摺動可能に取り付けられる少なくとも１つのガイドポストと、
    ｄ．上記モジュールフレームの位置を追跡する少なくとも１つの位置検出器とを備え、上記ソレノイドは、該少なくとも１つの位置検出器によって上記モジュールフレームの位置を追跡する機能を該ソレノイドが妨害しないように、上記モジュールフレーム内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
17. 上記小型カメラシャーシは、
    ａ．上記少なくとも１つのガイドポストに沿って摺動可能に、該少なくとも１つのガイドポストに取り付けられた少なくとも１つの光学素子群と、
    ｂ．上記モジュールフレームの位置を追跡する少なくとも１つの更なる位置検出器とを備え、上記ソレノイドは、該少なくとも１つの更なる位置検出器によって、上記少なくとも１つの光学素子群の位置を追跡する機能を該ソレノイドが妨害しないように、上記モジュールフレーム内に配置されていることを特徴とする請求項１６記載の小型カメラシャッタモジュール。
18. 上記少なくとも１つの光学素子群は、光学レンズを含むことを特徴とする請求項１７記載の小型カメラシャッタモジュール。
19. 上記少なくとも１つの光学素子群は、フォーカスレンズを含むことを特徴とする請求項１７記載の小型カメラシャッタモジュール。
20. 上記結像面は、ＣＭＯＳセンサのアレーであることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
21. 上記結像面は、電荷結合素子のアレーであることを特徴とする請求項１記載の小型カメラシャッタモジュール。
22. ａ．コンジットが開設された面を有するモジュールフレームと、
    ｂ．上記モジュールフレームに結合されているソレノイドと、
    ｃ．上記ソレノイドに結合されているピンと、
    ｄ．上記モジュールフレームに結合されている軸と、
    ｅ．上記ピン及び上記軸に結合され、上記モジュールフレームと略同じ平面に配設された少なくとも１つのブレードとを備え、上記ソレノイドは、該ソレノイドを駆動させる第１の電気信号が供給され、上記ソレノイドの駆動によって、上記ピンが動かされ、上記少なくとも１つのブレードが、上記軸を中心に回転し、上記コンジットを少なくとも部分的に遮る小型カメラシャッタモジュール。
23. 上記少なくとも１つのピンに結合された少なくとも１つの更なるブレードを更に備え、上記少なくとも１つの更なるブレードは、少なくとも１つの更なる軸に結合されており、上記少なくとも１つの更なるブレードは、上記モジュールフレームと略同じ平面に配設され、上記少なくとも１つの更なるブレードは、上記ピンの動きによって、該少なくとも１つの更なるブレードが、上記少なくとも１つの更なる軸を中心に回転し、上記コンジットを少なくとも部分的に遮ることを特徴とする請求項２２記載の小型カメラシャッタモジュール。
24. 上記少なくとも１つのブレード及び少なくとも１つの更なるブレードは、不透明シャッタを含み、上記少なくとも１つのブレード及び少なくとも１つの更なるブレードは、上記ソレノイドの駆動によって、上記コンジットを完全に遮ることを特徴とする請求項２３記載の小型カメラシャッタモジュール。
25. 請求項２４記載の小型カメラシャッタモジュールを製造する小型カメラシャッタモジュールの製造方法において、
    ａ．上記モジュールフレームに上記少なくとも１つの更なるブレードを結合する工程と、
    ｂ．上記少なくとも１つの更なるブレードを上記少なくとも１つのソレノイドに結合する工程とを有し、
    上記更なるブレードは、上記ソレノイドの駆動によって上記コンジットを部分的に遮ることを特徴とする小型カメラシャッタモジュールの製造方法。
26. ａ．上記モジュールフレームに上記少なくとも１つの更なるブレードを結合する工程と、
    ｂ．上記モジュールフレームに、第２の信号が供給される少なくとも１つの更なるソレノイドを結合する工程と、
    ｃ．上記少なくとも１つの更なるソレノイドに第２の信号を供給する工程とをさらに有し、
    上記第２の信号が、上記少なくとも１つの更なるブレードを駆動させ、該少なくとも１つの更なるブレードに、上記コンジットを少なくとも部分的に遮らせ、上記少なくとも１つの更なるブレードが、上記コンジットを通過する光を変更することを特徴とする請求項２５記載の小型カメラシャッタモジュールの製造方法。

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