JP2024513270A - 絞り機構 - Google Patents

Abstract

絞りのための構成を小型化でき、しかも単純な構成とした絞り機構を提供することを課題とする。光軸方向で対向した、中央に貫通穴を有する円板状の固定子２１と回転子２２とが組み合わされており、前記回転子２２が光軸まわりに回転する回転駆動部２と、前記回転駆動部２の前記回転子２２によって、光軸まわりの周方向に回転させられる、中央に貫通穴を有する円板状の絞り駆動部３と、前記絞り駆動部３に係合することで径方向に移動させられる複数の絞り板４１～４１を有し、前記複数の絞り板４１～４１の移動に伴って、撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小できる絞り部４と、前記複数の絞り板４１～４１の各々を前記径方向に移動するように移動方向を規制するガイド板５と、を備えた絞り機構１である。【選択図】図３

Description

本発明は、スマートフォン内蔵カメラや小型カメラに用いられる絞り機構に関するものである。

従来技術として、例えば、日本国特開２０１１－９００２８号公報に記載の絞り機構が挙げられる。この従来技術では、レバーにより絞りを動作させるよう構成されていることから、構成が複雑であった。

このことに鑑み、本発明は、絞りのための構成を小型化でき、しかも単純な構成とした絞り機構を提供することを課題とする。

本発明の一つの形態は、光軸方向で対向した、中央に貫通穴を有する円板状の固定子と回転子とが組み合わされており、前記回転子が光軸まわりに回転する回転駆動部と、前記回転駆動部の前記回転子によって、光軸まわりの周方向に回転させられる、中央に貫通穴を有する円板状の絞り駆動部と、前記絞り駆動部に係合することで、前記絞り駆動部の回転力が変換されて伝達されることにより径方向に移動させられる複数の絞り板を有し、前記複数の絞り板の移動に伴って、撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小できる絞り部と、前記複数の絞り板の各々を前記径方向に移動するように移動方向を規制するガイド板と、を備えた絞り機構である。

また、前記複数の絞り板の各々における径内側端部がＶ字状に凹んだ形状とされており、前記絞り部は、前記周方向に６０度ごとに設けられた３枚の前記絞り板から構成されており、前記複数の絞り板は、部分的に重なり合うようにして前記径方向に移動し、前記絞り部の開口形状が正六角形状となっているものとできる。

また、前記絞り駆動部は、光軸方向で前記絞り部に対向する面に、前記複数の絞り板の各々に対応した湾曲溝を有し、前記複数の絞り板の各々は、前記湾曲溝に入り込む突起を有し、前記絞り駆動部の回転に伴い、前記湾曲溝内で前記突起が誘導されることにより、前記複数の絞り板の各々が前記径方向に移動するものとできる。

また、前記固定子が磁性体から形成されたヨークと、コイルとの組み合わせを有し、前記回転子が、前記周方向で交互に異なる磁極が露出するように、複数の永久磁石が並べられて構成されているものとできる。

また、前記絞り機構を構成する部材のうち、周方向に回転しない固定部材と、周方向に回転する回転部材との間に複数の回転体が介在し、前記複数の回転体の各々は、前記固定部材または前記回転部材の一方における周方向の一定位置に保持され、前記固定部材または前記回転部材の他方に対して回転しつつ周方向に移動するものとできる。

また、前記複数の回転体の各々の外形は、円板状、円柱状、球状のいずれかであるものとできる。

また、前記複数の絞り板の各々は幅寸法が一定とされており、前記ガイド板は、中心軸が径方向を向く一定幅の凹部を有し、前記凹部が有する段差で前記複数の絞り板の各々を誘導するものとできる。

図１は、本発明の一実施形態に係る絞り機構の構造を概略的に示し、構成部材をそれぞれ分解して光軸方向に並べて示した分解斜視図である。 図２は、前記絞り機構における絞り駆動部の、絞り板に対向する側の面を示す底面図である。 図３は、前記絞り機構における絞り部が露出した状態となるように部材を消去して示した斜視図である。 図４は、前記絞り機構における絞り駆動部と絞り板とを組み合わせて示す底面図である。

本発明の一実施形態に係る絞り機構１を、図面を示しつつ説明する。以下の説明における、「光軸方向」、「周方向」、「径方向」、「径内」、「径外」は、特記のない限り、絞り機構１全体における方向を示す。つまり、絞り機構１における光軸方向に対して周回する方向が周方向である。そして、光軸方向に直交する方向が径方向である。

図１に全体の分解図を示す。図示上方がカメラにおける被写体を向く方向であり、下方がカメラの撮像素子の方向である。図１において右方に示す部分が本実施形態の絞り機構１を構成する。図１で左方に示す部分は、絞り機構１で絞られた撮像光を受けるレンズ駆動機構Ｘである。なお、レンズ駆動機構Ｘは本発明に直接の関係がないことから、以下で詳細な説明を行わない。絞り機構１は、光軸方向で被写体側からレンズ駆動機構Ｘに向かい、回転駆動部２、絞り駆動部３、絞り部４、ガイド板５の順に配置されて構成され、これらがハウジング６内に設けられている。ハウジング６はレンズ駆動機構Ｘのハウジングと兼用されている。ハウジング６の内側であって、回転駆動部２の前方（被写体側）には、カメラを構成する複数のレンズのうち１組または１枚のレンズ７が設けられている。

回転駆動部２は、カメラにおいて設定される光軸方向で対向した固定子２１と回転子２２とが組み合わされており、回転子２２が光軸まわり、すなわち周方向に回転する。回転子２２は、絞りの開閉に応じた所定角度分、無段階で回転するよう構成してもよいし、ステッピングモータのように多段階で回転するよう構成してもよい。固定子２１及び回転子２２は、中央に撮像光（カメラが有する撮像素子に入力される、被写体に対応した光）を通す貫通穴を有する円板状（円環状）とされている。固定子２１は、ヨーク２１１とコイル２１２との組み合わせを有する。ヨーク２１１は磁性体から形成されている。コイル２１２には通電により磁界が発生する。本実施形態では、コイル２１２が、回転駆動部２を動作させるための電気回路が形成されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）と一体に形成されている。一方、回転子２２が、周方向で交互に異なる磁極が露出するように、複数の永久磁石２２１～２２１が並べられて構成されている。複数の永久磁石２２１～２２１の各々は、平面視が扇形とされた平板状であって、一方側の面がＮ極、他方側の面がＳ極となっている。本実施形態の回転子２２では、複数の永久磁石２２１～２２１が非磁性体製の枠体２２２に、少なくとも固定子２１に対向する面で磁極が露出するように、嵌め込まれて固定される。枠体２２２は、本実施形態では絞り駆動部３の一部とされている。通電されたコイル２１２に生じた磁界に対し、フレミングの左手の法則により、回転子２２の永久磁石２２１が磁極に応じて吸引及び反発し、その結果、回転子２２が光軸まわりに回転する。絞りを絞る際と絞りを開く際とで、回転子２２の回転方向は逆となる。このように回転駆動部２が構成されたことで、円板状の固定子２１と回転子２２との組み合わせで、磁力を利用した回転構造を形成できる。本実施形態では、回転子２２が回転する際において、光軸方向に移動する部材を設ける必要がなく、しかも、固定子２１及び回転子２２が円板状（円環状）であることから、光軸方向にコンパクトな回転駆動部２とできる。

絞り駆動部３は、回転駆動部２の回転子２２によって周方向に回転させられる、中央に貫通穴を有する円板状（円環状）の部材である。絞り駆動部３の貫通穴は、ハウジング６の径方向中央に設けられた円筒状部分（図示しない）に嵌ることにより、芯ずれなく回転するように構成されている。絞り駆動部３は非磁性体製であり、回転駆動部２の回転子２２と一体に形成されている。このため、回転子２２の回転に応じて絞り駆動部３も回転する。すなわち、回転駆動部２は絞り駆動部３を直接的に回転させる。回転駆動部２と絞り駆動部３との間に駆動力伝達機構が介在しないため、回転駆動部２の通電に応じて絞り駆動部３を回転させるための機構を光軸方向で小型に（薄く）できる。本実施形態の絞り機構１において回転する部材は、回転子２２と絞り駆動部３である。絞り駆動部３は、光軸方向で絞り部４に対向する面（回転子２２と逆側の面）に、各絞り板４１に対応した湾曲溝３１を有する。湾曲溝３１の幅寸法は、絞り板４１が有する突起４１１の径寸法よりもわずかに大きい。また、湾曲溝３１は、絞り板４１が有する突起４１１の移動範囲における一端の径方向位置と他端の径方向位置とが異なる位置に設けられている。すなわち、絞り駆動部３における周方向に対して湾曲溝３１は交差するように設けられている。本実施形態では、３枚の絞り板４１～４１に対応し、各絞り板４１を移動させるため、絞り駆動部３における周方向に異なる範囲で３本の湾曲溝３１～３１が形成されている。３本の湾曲溝３１～３１は、絞り駆動部３において３回対称形状（周方向で６０度ごとに一致する形状）とされている。本実施形態では絞り駆動部３の厚さ方向に湾曲溝３１が貫通しているが、貫通しない有底の溝であってもよい。

絞り機構１を構成する部材のうち、周方向に回転しない固定部材と、周方向に回転する回転部材との間に複数の回転体８～８が介在する。本実施形態における固定部材は、ハウジング６、回転駆動部２における固定子２１、ガイド板５である。本実施形態における回転部材は、回転駆動部２における回転子２２、絞り駆動部３である。本実施形態の回転体８は球体である。各回転体８は、固定部材における周方向の一定位置に保持される。具体的に、固定子２１（ヨーク２１１及びコイル２１２）外縁に、径方向に凹む、実質的に半円形状の切欠２１３が形成されていて、この切欠２１３に回転体８が嵌められることで、回転体８が固定子２１に、回転可能に支持される。複数の回転体８～８はハウジング６の内面にも当接する。そして、各回転体８は、回転部材のうち絞り駆動部３における外周部に対して回転しつつ周方向に移動する。絞り駆動部３における、複数の回転体８～８が当接する外周部は平面状とされている。絞り駆動部３における外周部には、回転体８が移動可能に周方向に延びる溝が形成されていてもよい。複数の回転体８～８が、絞り駆動部３における外周部の内面に当接して回転することで、絞り駆動部３が光軸方向の一定位置において周方向に回転させられる。このような構成により、絞り駆動部３を安定して回転させられる。

絞り部４は、絞り駆動部３に係合することで、絞り駆動部３の回転力が変換されて伝達されることにより径方向に移動させられる複数の絞り板４１～４１を有し、複数の絞り板４１～４１の移動に伴って、撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小できる。各絞り板４１は平板状であって、絞り機構１の周方向に沿う幅寸法よりも、絞り機構１の径方向に沿う長手寸法の方が大きく形成されている。各絞り板４１は幅寸法が一定とされている。このため、各絞り板４１は長方形の領域を有する。各絞り板４１における径内側端部が、幅方向において対称であって、径外方向にＶ字状に凹んだ形状とされている。絞り部４は、周方向に６０度ごとに設けられた３枚の絞り板４１～４１から構成されており、複数の絞り板４１～４１は、部分的に重なり合うようにして径方向に移動する。従って、絞り部４の開口形状が実質的に正六角形状となっている。また、各絞り板４１において他の絞り板４１が重なる部分の板厚は小さく形成されている。例えば、他の部分の板厚の半分とすることができる。これにより、複数の絞り板４１～４１が部分的に重なっても、各絞り板４１がスムーズに移動する。このように構成された絞り部４では、各絞り板４１における径内側端部がＶ字状に凹んだ形状とされており、絞り部４の開口形状が実質的に正六角形状となることで、３枚の絞り板４１～４１で撮像光が通る開口面積をカメラ自体、または、カメラ搭載機器（スマートフォン等）が有する制御部が設定する絞り値に応じて拡大及び縮小できる。

各絞り板４１は、径外部分に、湾曲溝３１に入り込む突起４１１を有する。突起４１１は、例えば、各絞り板４１の本体に棒状体（本実施形態では丸棒）を貫通して形成できる。突起４１１の突出寸法は、絞り駆動部３の湾曲溝３１の深さ寸法よりも小さい。この突起４１１は絞り駆動部３の湾曲溝３１に嵌められている。このため、絞り駆動部３の回転（図４の矢印Ｒ）に伴い、湾曲溝３１内で突起４１１が誘導されることにより、各絞り板４１が径方向に移動する（図４の矢印Ｍ）。この構成によると、光軸方向に移動する部材を設けることなく、絞り駆動部３の回転力を変換して伝達することで、複数の絞り板４１～４１を径方向に移動させられる。各絞り板４１が絞り駆動部３の回転により直接的に移動させられるので、絞りを行う際のタイムラグを最小にできる。

ガイド板５は、各絞り板４１を径方向に移動するように移動方向を規制する。ガイド板５は、中心軸が径方向を向く一定幅の凹部５１を有する。凹部５１の幅方向両端は、直線方向に延びる段差５１１となっている。絞り板４１は、この段差５１１に当接しつつ径方向に移動する。つまり、凹部５１が有する段差５１１が各絞り板４１を誘導する。このようにガイド板５を構成することで、簡易な構成により、各絞り板４１が径方向に移動するようにできる。本実施形態のガイド部では、凹部５１に、各絞り板４１の突起４１１が入る、径方向に延びる溝５１２が形成されている。

前記説明のように、本実施形態は、光軸方向で対向した、中央に貫通穴を有する円板状の固定子２１と回転子２２とが組み合わされており、前記回転子２２が光軸まわりに回転する回転駆動部２と、前記回転駆動部２の前記回転子２２によって、光軸まわりの周方向に回転させられる、中央に貫通穴を有する円板状の絞り駆動部３と、前記絞り駆動部３に係合することで、前記絞り駆動部の回転力が変換されて伝達されることにより径方向に移動させられる複数の絞り板４１～４１を有し、前記複数の絞り板４１～４１の移動に伴って、撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小できる絞り部４と、前記複数の絞り板４１～４１の各々を前記径方向に移動するように移動方向を規制するガイド板５と、を備えた絞り機構１である。

この構成によると、円板状の固定子２１と回転子２２とが組み合わされた回転駆動部２、円板状の絞り駆動部３、絞り板４１、ガイド板５がそれぞれ組み合わされて絞り機構１を構成する。このため、撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小するための構成につき、光軸方向寸法を最小化できる。

また、前記複数の絞り板４１～４１の各々における径内側端部がＶ字状に凹んだ形状とされており、前記絞り部４は、前記周方向に６０度ごとに設けられた３枚の前記絞り板４１から構成されており、前記複数の絞り板４１～４１は、部分的に重なり合うようにして前記径方向に移動し、前記絞り部４の開口形状が正六角形状となっているものとできる。

この構成によると、複数の絞り板４１～４１の各々における径内側端部がＶ字状に凹んだ形状とされており、絞り部４の開口形状が正六角形状となることで、３枚の絞り板４１～４１で撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小できる。

また、前記絞り駆動部３は、光軸方向で前記絞り部４に対向する面に、前記複数の絞り板４１～４１の各々に対応した湾曲溝３１を有し、前記複数の絞り板４１～４１の各々は、前記湾曲溝３１に入り込む突起４１１を有し、前記絞り駆動部３の回転に伴い、前記湾曲溝３１内で前記突起４１１が誘導されることにより、前記複数の絞り板４１～４１の各々が前記径方向に移動するものとできる。

この構成によると、光軸方向に移動する部材を設けることなく、複数の絞り板４１～４１を径方向に移動させられる。

また、前記固定子２１が磁性体から形成されたヨーク２１１と、コイル２１２との組み合わせを有し、前記回転子２２が、前記周方向で交互に異なる磁極が露出するように、複数の永久磁石２２１～２２１が並べられて構成されているものとできる。

この構成によると、円板状の固定子２１と回転子２２との組み合わせで、磁力を利用した回転構造を形成できる。

また、前記絞り機構１を構成する部材のうち、周方向に回転しない固定部材と、周方向に回転する回転部材との間に複数の回転体８～８が介在し、前記複数の回転体８～８の各々は、前記固定部材または前記回転部材の一方における周方向の一定位置に保持され、前記固定部材または前記回転部材の他方に対して回転しつつ周方向に移動するものとできる。

この構成によると、固定部材と回転部材との間に介在する回転体８により、絞り駆動部３を安定して回転させられる。

また、前記複数の回転体８～８の各々の外形は、円板状、円柱状、球状のいずれかであるものとできる。

この構成によると、単純な形状の回転体８で絞り駆動部３を回転させるように構成できる。

また、前記複数の絞り板４１～４１の各々は幅寸法が一定とされており、前記ガイド板５は、中心軸が径方向を向く一定幅の凹部５１を有し、前記凹部５１が有する段差５１１で前記複数の絞り板４１～４１の各々を誘導するものとできる。

この構成によると、簡易な構成により、複数の絞り板４１～４１の各々が径方向に移動するようにできる。

以上のように構成された本実施形態の絞り機構１によると、円板状の固定子２１と回転子２２とが組み合わされた回転駆動部２、円板状の絞り駆動部３、絞り板４１、ガイド板５がそれぞれ組み合わされて絞り機構１を構成する。このため、撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小するための構成につき、光軸方向寸法を最小化できる。このため、絞りのための構成を小型化でき、しかも単純な構成とした絞り機構１を提供できる。

本実施形態は以上のとおりであるが、本発明は、前述した形態に限定されず、本発明の意図する範囲内において適宜設計変更されることが可能である。また、本発明の作用効果も、前記実施形態で述べたもの限定されない。即ち、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって本発明を制限するものではない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく特許請求の範囲によって画定される。また、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、前記実施形態の絞り部４は、３枚の絞り板４１～４１から構成されていた。しかし、絞り板４１の枚数は２枚であってもよく、また、４枚以上であってもよい。また、前記実施形態の絞り部４では、開口形状が実質的に正六角形状となっていたが、絞り板４１の枚数に合わせ、種々の形状とできる。

また、回転体８の各々の外形は、前記実施形態では球状であった。しかし、これに限定されず、回転中心が光軸方向に変動しないように回転できる形状であればよく、例えば、円板状や円柱状とすることができる。回転体８を前記実施形態の球状、また、円板状や円柱状とすることで、単純な形状の回転体８で絞り駆動部３を回転させるように構成できる。なお、回転体８が円板状や円柱状である場合の回転中心の延びる方向は、絞り機構１の径方向に一致する。また、回転体８は、絞り機構１にベアリングユニットを組み込んでもよく、この場合の回転体８はベアリングユニットの構成要素（ボールベアリングの場合はベアリングユニットに内蔵されたボール）である。

また、前記実施形態で、各回転体８は、固定部材における周方向の一定位置に保持され、回転部材に対して回転しつつ周方向に移動するよう構成されていた。しかしこれとは逆に、回転部材における周方向の一定位置に保持され、固定部材に対して回転しつつ周方向に移動するよう構成されていてもよい。

１ 絞り機構
２ 回転駆動部
２１ 固定子
２１１ ヨーク
２１２ コイル
２１３ 切欠
２２ 回転子
２２１ 永久磁石
２２２ 枠体
３ 絞り駆動部
３１ 湾曲溝
４ 絞り部
４１ 絞り板
４１１ 突起
５ ガイド板
５１ 凹部
５１１ 段差
５１２ 溝
６ ハウジング
７ レンズ
８ 回転体
Ｘ レンズ駆動機構
Ｒ 絞り駆動部の回転方向
Ｍ 絞り板の移動方向

Claims (9)

1. 光軸方向で対向した、中央に貫通穴を有する円板状の固定子と回転子とが組み合わされており、前記回転子が光軸まわりに回転する回転駆動部と、
   前記回転駆動部の前記回転子によって、光軸まわりの周方向に回転させられる、中央に貫通穴を有する円板状の絞り駆動部と、
   前記絞り駆動部に係合することで、前記絞り駆動部の回転力が変換されて伝達されることにより径方向に移動させられる複数の絞り板を有し、前記複数の絞り板の移動に伴って、撮像光が通る開口面積を拡大及び縮小できる絞り部と、
   前記複数の絞り板の各々を前記径方向に移動するように移動方向を規制するガイド板と、を備えた絞り機構。
2. 前記複数の絞り板の各々における径内側端部がＶ字状に凹んだ形状とされており、
   前記絞り部は、前記周方向に６０度ごとに設けられた３枚の前記絞り板から構成されており、前記複数の絞り板は、部分的に重なり合うようにして前記径方向に移動し、
   前記絞り部の開口形状が正六角形状となっている、請求項１に記載の絞り機構。
3. 前記絞り駆動部は、光軸方向で前記絞り部に対向する面に、前記複数の絞り板の各々に対応した湾曲溝を有し、
   前記複数の絞り板の各々は、前記湾曲溝に入り込む突起を有し、
   前記絞り駆動部の回転に伴い、前記湾曲溝内で前記突起が誘導されることにより、前記複数の絞り板の各々が前記径方向に移動する、請求項１または２に記載の絞り機構。
4. 前記固定子が磁性体から形成されたヨークと、コイルとの組み合わせを有し、
   前記回転子が、前記周方向で交互に異なる磁極が露出するように、複数の永久磁石が並べられて構成されている、請求項１～３のいずれかに記載の絞り機構。
5. 前記絞り機構を構成する部材のうち、周方向に回転しない固定部材と、周方向に回転する回転部材との間に複数の回転体が介在し、
   前記複数の回転体の各々は、前記固定部材または前記回転部材の一方における周方向の一定位置に保持され、前記固定部材または前記回転部材の他方に対して回転しつつ周方向に移動する、請求項１～４のいずれかに記載の絞り機構。
6. 前記複数の回転体の各々の外形は、円板状、円柱状、球状のいずれかである、請求項５に記載の絞り機構。
7. 前記複数の絞り板の各々は幅寸法が一定とされており、
   前記ガイド板は、中心軸が径方向を向く一定幅の凹部を有し、前記凹部が有する段差で前記複数の絞り板の各々を誘導する、請求項１～６のいずれかに記載の絞り機構。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の絞り機構を備えたカメラモジュール。
9. 請求項１～７のいずれかに記載の絞り機構を備えた端末装置。