JP5047460B2 - 撮像光学ユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラなどに用いられる光量調節装置、例えば絞り動作を行う絞り羽根と露光動作を行うシャッタ羽根を備えた光量調節装置を備えた撮像光学ユニットおよびこの撮像光学ユニットを備えた撮像装置に関する。

近年、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話に用いられるカメラ用シャッタ装置や絞り装置などの光量調節装置は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話の小型化、薄型化に伴って、小型化、薄型化の要請が益々強まってきている。

その中で、小型化を意図した従来の光量調節装置として、露出用の開口部を開閉するシャッタ羽根と開口部の絞りを行う絞り羽根とを別々備えた絞り兼用シャッタにおいて、露出開口を備えた地板に２枚の絞り羽根を所定距離相対的に移動可能に支持し、また、前記２枚の絞り羽根で形成される絞り開口を１枚のシャッタで開閉する構成を有すると共に、さらに２枚の絞り羽根を駆動する駆動源とシャッタを駆動する駆動源を別々に有し、これらの駆動源を所謂ムービングマグネットモータから構成しているものが提案されている（特許文献１）。

また、駆動源を上述の例とは別な形態とする光量調節装置として、露出開口を備えた地板に対し、２枚の開き用シャッタを所定の距離を相対的に移動可能に支持させると共に、該開き用シャッタに前記露出開口を介して対向する位置に２枚の閉じ用シャッタを所定の距離を相対的に移動可能に支持させ、該閉じ用シャッタ、および該開き用シャッタを駆動する駆動源を別々に持っている構成としたものが提案されている（特許文献２）。

これらの駆動源は、外周面を二分するように異なる磁極（Ｎ極及びＳ極）に着磁され、所定の角度範囲を回動するロータと、励磁用のコイルと、ロータの外周面に対向するように配置され、異なる磁極を発生し得る二つの磁極を有する二股状に形成された平板形状のヨークから構成されている。
特開２００２−１３９７６８公報 特開２００３−１８６０７９公報

上記先行技術に開示された光量調節装置において、前者の光量調節装置は、駆動源として所謂ムービングマグネット方式のモータを使用しており、ロータとコイルの構造の関係上、どうしても背が高くならざるをえなく、装置の薄型化には不向きである。

また後者の光量調節装置の駆動源は、平板状のヨークを使用している関係上、ムービングマグネット方式のモータに比べて背が低くはなっているが、駆動源を載置している地板がモールドで形成されており、強度を保つ為には所定の厚みが必要となり、結果として装置の薄型化に限界があった。

本出願に係る発明は、光量調節装置の厚みを薄くする事により、これらを含むレンズユニットを薄型化する撮像光学ユニット、およびデジタルカメラやカメラ付き携帯電話などの撮像装置の小型化、薄型化を図る撮像装置の提供を目的とすることにある。

本発明の目的を実現する光量調節装置は、請求項１に記載のように、光量調節装置と、前記光量調節装置の前方または後方に少なくともレンズを配置した撮像光学系とをユニット化した撮像光学ユニットであって、前記光量調節装置は、撮影光が通過する円形の開口が形成されたベース部材と、前記ベース部材の開口の光軸に平行な第１の支軸を中心に前記ベース部材に対して回転し、前記開口の光軸に直交する中心線の左右に略軸線対称に配置して、前記開口を通過する撮影光の光量を制御する二つの遮光部材と、前記ベース部材の開口の光軸に平行な第２の支軸を中心に前記ベース部材に対して回転可能なマグネットと、前記マグネットの外周に隙間を有して磁極部を対向配置したヨークと、前記ヨークの外周に巻回されたコイルを少なくとも有する磁気回路により電磁的駆動力を得て前記二つの遮光部材をそれぞれ駆動する二つの駆動手段と、を備え、前記ベース部材は、前記磁極部を形成すると共に前記磁極部に前記コイルが挿入されることにより前記二つの駆動手段の前記各磁気回路を構成する各ヨークを兼用し、前記二つのヨークの磁極部を前記開口の光軸に直交する中心線の左右で、かつ該中心線に沿った上下方向の一側端部に配置した構成とし、前記ベース部材のヨークの少なくとも一部をなす前記開口の周辺が、前記ヨークにもっとも近接する前記撮像光学系のレンズの外周より、光軸中心側に入り込んでいることを特徴とする撮像光学ユニット。

前記二つのヨークは、前記ベース部材の開口の光軸に直交する中心線の左右に略軸線対称に配置したことを特徴とする。

前記駆動手段は、少なくとも周方向に２極に着磁されたマグネットと、該マグネットの円周方向に配置された前記ヨークと、前記ヨークの一部に挿入され、コイルが巻回されたボビンと、から構成されていることを特徴とする。

前記ベース部材には、前記遮光部材の移動範囲を規制するストッパー部を一体的に形成していることを特徴とする。

本発明の目的を実現する撮像装置は、請求項５に記載のように、上記の撮像光学ユニットを有したことを特徴とする。

本発明による撮像光学ユニットによれば、ヨークの一部が光量調節装置に最も近接するレンズの外周より光軸中心側に入りこませるように配置する事により、撮像光学ユニットの小型化、薄型化が図られる。
すなわち、撮像光学ユニットを構成する光量調節装置のベース部材は記駆動手段の構成部品であるヨークと兼用されているので、ベース部材の厚み分を省くことができ、光量調節装置の薄型化を図れることによる。

また、ヨークと兼用するベース部材に露出開口を形成しているので、光量調節装置の薄型化を図れる。

さらに、ベース部材と駆動手段のヨークが兼用されているので、磁気回路の共通化が図られ、安価な光量調節装置を提供できる。

また、ヨークを兼用するベース部材にストッパー部をプレス等の加工で一体形成できるので部品の簡素化が図られる。

本発明による撮像装置によれば、搭載する光量調節装置および撮像光学ユニットの薄型化により、撮像装置の薄型化および小型化を図ることができる。

第一の実施例
図１から図５は本発明の第一の実施例を示す。

図１は後述するカバー板を取り外した状態の光量調節装置の平面図であり、遮光部材としてシャッタ羽根と絞り羽根を有する。図１において、シャッタ羽根は閉状態、光線の光量を制限する絞り羽根は開状態を示している。図２は図１からシャッタ羽根と絞り羽根を取り除いた状態の平面図である。図３はシャッタ羽根と絞り羽根の両方が開いた状態を示し、図４はシャッタ羽根が開状態で絞り羽根が閉状態を示し、図５ａはカバーをベース部材に取付けた状態を示す平面図、図５ｂは図５ａのA-A線に沿った断面図である。

本実施例は、図１から図５に示すように、撮影光が透過（通過）する円形の開口２がヨークを兼用するベース部材１に設けられる。ベース部材１は純鉄、電磁ステンレス、パーマロイ、ケイ素鋼板等の強磁性体の材料からなるヨーク用の材料からなる板材をプレス加工等により所定の形状に形成される。

このベース部材１は、撮影光を透過する円形の開口２の光軸に直交する中心線Ｌ1を中心として図１、図２中、左右に略軸線対称に形成され、左部分に示す要素と同じ要素の右部分の符号は同じ数字とし、´を付して区別する。

ベース部材１には、磁極部１ａと１ｂとが磁気的に略コの字形状をなすように形成されたヨークＹ、同様に磁極部１ａ´と１ｂ´とが略コの字形状をなすように形成されたヨークＹ´を有している。対向する磁極部１ａと１ｂ間、及び磁極部１ａ´と１ｂ´間の中心には、シャッタ羽根３、及び絞り羽根４を所定の角度回動駆動する周方向に２極に着磁されたロータ５、５´が所定間隙を介して回転可能にそれぞれ支持されている。左側のロータ５は前記ベース部材１に適当な方法で取り付けられる図５ｂに示す軸受け部材７上に形成された軸７ａ（第２の支軸）に回転可能に支持される。

更に、前記左右の各磁極部１ｂ、１ｂ´は、ロータ５、５´との対向する面積を増やすため、円弧状に切り曲げされ、ロータ５、５´の外周面の高さと同程度の幅で立ち上がっている。また、対向する各磁極部１ａ、１ａ´には、励磁するコイル８、８´が巻回されたボビン６、６´がそれぞれ挿入され、ボビン６、６´にはそれぞれ出力端子である端子９、９´が備えられている。

前記磁極部１ａ、１ａ´には、図５ｂに示すように、前記ロータ５との対向する面積を増やすため、ロータ５の外周面の高さと同程度の高さになるように磁極部１ａ、１ａ´と同形状で所定の厚さの平板１ｊがカシメ、接着等の適切な手段で固定されている。

シャッタ羽根３、絞り羽根４の回動支持構造
シャッタ羽根３、絞り羽根４の回動支持構造は以下のようになっている。前記シャッタ羽根３は、前記ベース部材１の下部に固定された軸受け部材７から突出するように形成された軸７ｂ（第１の支軸）に前記シャッタ羽根３の穴３ａが嵌合して回動中心をなすとともに、該軸７ｂは前記ベース部材１上に形成された穴１ｅを貫通し、前記ベース部材１上でシャッタ羽根３の穴３ａと嵌合し、結果、前記シャッタ羽根３は所定の角度を回動可能に支持される。前記ベース部材１上には前記シャッタ羽根３の回動に対応してシャッタ羽根３の移動範囲を規制するため、開き位置、閉じ位置を規定するストッパー１ｄ、１ｃが切り曲げ等の方法で一体的に形成される。

前記絞り羽根４は、同様に前記ベース部材１の下部に固定された不図示の軸受け部材７´から突出するように形成された軸７ｂ´（第１の支軸）に前記絞り羽根４の穴４ａが嵌合し回動中心をなすとともに、該軸７ｂ´は前記ベース部材１上に形成された穴１ｅ´を貫通し、前記ベース部材１上で絞り羽根４の穴４ａ´と嵌合し、結果、前記絞り羽根４は所定の角度を回動可能に支持される。前記ベース部材１上には前記絞り羽根４の回動に対応して絞り羽根４の移動範囲を規制するため、開き位置、閉じ位置を規定するストッパー１ｄ´、１ｃ´が切り曲げ等の方法で一体的に形成される。なお、軸７ａ、軸７ｂ、軸７ｂ´は、図１、図５ａ、図５ｂに示すように、開口２を通過する撮影光の光軸と平行である。

前記シャッタ羽根３は、前述のように穴３ａが軸７ｂ上で回動可能に支持されるが、一方では、前記ロータ５と一体的に形成された駆動ピン５ａが前記シャッタ羽根３に形成された長溝形状の長穴３ｂに遊嵌している。また、前記シャッタ羽根３の先端は前記開口２を覆うだけの面積を有している。シャッタ羽根３と絞り羽根４は、遮光性と潤滑性を有し、厚さ0.03〜0.15ｍｍの熱可塑性プラスチックシートをプレス加工して形成される。

前記絞り羽根４は、前述のように穴４ａが軸７ｂ´上で回動可能に支持されるが、一方では、前記ロータ５´と一体的に形成された駆動ピン５ａ´が前記絞り羽根４に形成された長溝形状の長穴４ｂ´に遊嵌している。また、前記絞り羽根４の先端には前記開口２より小さい小絞り用の開口４ｃが形成されている。

前記ベース部材１には、穴１ｇ、１ｇ´、１ｆが設けられている。穴１ｇ、１ｇ´はこの光量調節装置を不図示のカメラ本体に取り付けるためのものであり、位置決め穴１ｆはカバー部材１０を取り付け固定するためのものである。

前記カバー部材１０は、シャッタ羽根３、絞り羽根４の可動領域を覆い、シャッタ羽根３、絞り羽根４の浮き上がりを防止する。カバー部材１０は金属ないしプラスチックの薄板からなり、ベース部材１上の位置きめ穴１ｆに適切な方法で固定され、下辺は図５ａに示すごとくベース部材１に爪部１０ａが係合し、ベース部材１に対しカバー１０の可撓性によりにより嵌め合い固定される。

次に、本実施例の光量調節装置の作動について説明する。

まず、不図示のカメラのシャッタレリーズボタンが押される前は、図３のようにシャッタ羽根３及び絞り羽根４とも、それぞれの羽根は重なって開口部２から退避している。

この状態において、シャッタ羽根駆動装置を構成する左側のシャッタ羽根用のロータ５は、図３に示すように、磁気吸引力により時計方向に回動しようとする力が働いており、シャッタ羽根３はストッパー１ｄにより係止され、開状態が維持されている。一方、絞り羽根駆動装置を構成する右側の絞り羽根用のロータ５´は、図３に示すように、磁気吸引力により反時計方向に回動しようとする力が働いており、絞り羽根４はストッパー１ｄ´により係止され、開状態が維持されている。

次に、レリーズボタンが押されると、不図示の撮像素子はそれまで蓄積した電荷を放出し、その後所定露光量の電荷を蓄積した後、シャッタ羽根３を閉じて露光を終了し、その後蓄積した電荷の転送を行う。

その時、不図示の駆動回路によりコイル８に通電されると、前記磁極部１ａ、１ｂはそれぞれＮ極、Ｓ極になり電磁的駆動を受けるロータ５は反時計方向に回動し始める。ロータ５の反時計方向への回動に伴ってロータ５に一体的に設けられた駆動ピン５ａも反時計方向に回動し始める。駆動ピン５ａは回動に伴って前記シャッタ羽根３に形成された長溝３ａの図４中右側の内壁部分を反時計方向に押圧し、シャッタ羽根３は軸７ｂを回動中心とし、時計方向に回動し開口２を閉鎖し、図１に示す状態に至る。

シャッタ羽根３の閉鎖状態において、前記コイル８への通電を切ってもロータ５は磁気吸引力により反時計方向に回動しようとする力が働き、その力によりシャッタ羽根３も時計方向に回動しようとするが、ストッパー１ｃに係止され閉状態が維持される。

この時、前記シャッタ羽根３と絞り羽根４は全開状態から全閉状態までのどの位置でも必ず重なっており羽根同士が干渉することはない。

次に、撮像素子の電荷の転送が終了すると、シャッタ羽根３は再び開放する。このときシャッタ羽根用の駆動手段は、シャッタ閉鎖動作時と反対方向に駆動ピン5ａを駆動する。その動作は今まで述べてきた、全開から全閉の動作と逆の動作を行い全開となる。

次に絞り羽根４の動作について説明する。

不図示の露出制御機構により露光量が決まるとその時、不図示の駆動回路によりコイル８´に通電されると前記磁極部１ａ´、１ｂ´はそれぞれＳ極、Ｎ極になりロータ５´は電磁的駆動力を受けて時計方向に回動し始める。ロータ５´の回動に伴ってロータ５´に一体的に設けられた駆動ピン５ａ´も時計方向に回動し始める。駆動ピン５ａ´は回動に伴って前記絞り羽根４に形成された長溝４ｂ´の図４中左側の内壁部分を時計方向に押圧し、絞り羽根４は軸７ｂ´を回動中心とし、反時計方向に回動し開口２を図４に示すように小絞り径４ｃに制限する。

閉鎖状態においては前記コイル８´への通電を切ってもロータ５´は磁気吸引力により時計方向に回動しようとする力が働き、その力により絞り羽根４も反時計方向に回動しようとするが、ストッパー１c´に係止され閉状態が維持される。

この時、前記シャッタ羽根３と絞り羽根４は全開状態から全閉状態までのどの位置でも必ず重なっており羽根同士が干渉することはない。

また、本実施例の光量調節装置にあっては、図５ｂに示すように、ボビン６の厚みがカバー部材１０を取付けた状態での光量調節装置の厚みと略同じに形成され、またボビン６の端子９は最外周位置に配置されているので、この端子９が多少厚み方向に突出していても、この端子９よりも内側部分ではこの光量調節装置の表裏面から厚み方向に突出するものがない。

本実施例においては、ヨークを兼用したベース部材１に二つのアクチュエータを搭載し、一方をシャッタ羽根駆動用アクチュエータとして、他方を絞り羽根駆動用アクチュエータとする構成としたが、二つともシャッタ羽根駆動用アクチュエータとしても良い。このような構成をとればシャッタ羽根の開口を覆う面積を少なくすることができ、即ち一つにシャッタ羽根の移動距離を少なくすることができシャッタスピードが上がる。また、二つとも絞り羽根駆動用アクチュエータとしても良い、すなわち一方の絞り羽根には小絞り用開口を設け、他方の絞り羽根には中絞り用の開口を設け、所謂３段絞り装置とすることにより露出精度を上げることができる。

また、前記実施例においては、ヨークを兼用したベース部材１に二つのアクチュエータを搭載し、それぞれ個別に駆動する構成を示したが、一つのアクチュエータ、例えば、シャッタ装置、絞り装置のみを搭載する構成にしても良いことは勿論である。
第二の実施例
次に本発明の第二の実施例を、図６によって説明する。

本実施例は前記第一の実施例を用いてレンズユニットとして構成したものである。したがって駆動部及び絞り羽根などの構成及び作動方法は同様である。

図６に示すレンズユニットＬＵは、第一の実施例に示す光量調節装置Ｅと、被写体側の前玉レンズ１１と、結像面側の後玉レンズ１２とを保持部材１３を介して一体的に組付けて構成したもので、ヨークを構成する材料で形成されると共に、ヨークを一体的に形成したベース部材１（あるいはヨークを構成する部材にベース部材の機能を持たせたヨーク）における当該ヨークを、シャッタ羽根３に近接したレンズ１１の外周より光軸中心側に一部オーバーラップさせており、これにより、レンズユニットＬＵの小型化を図っている。

これはヨークをベース部材と兼用させる事により、通常ならばベース部材の他にヨークの厚みが必要なため、近接するレンズに干渉してヨークとレンズをオーバーラップできないのに対して、本実施例ではベース部材の厚みのみでヨークの厚みを構成できるので、レンズに干渉することなくヨークを光軸中心側へオーバーラップして配置する事ができる。これにより、レンズユニットのサイズをより一層小型化することができる。

また、図６においては、ヨークが開口部２の周辺のベース部材を全て兼ねているが、ベース部材の一部分のみを兼ねるようにしても勿論良く、また、ヨーク部材より薄いベース部材上にヨーク部材を載置しても良い。

また、図６においてはシャッタ及び絞り装置を備えた光量調節装置Ｅがレンズ群１１、１２の中に配置される、いわゆるビトゥインザレンズシャッタとなっており、ヨークを挟んで両側にレンズが配置されるビトゥインザレンズシャッタの場合がもっともスペースの制約が多く、このため本実施例の効果がもっとも大きいが、レンズ群の被写体側最前部に配置される、いわゆるビフォアザレンズシャッタでも、レンズ群の最後尾に配置されるビハインドザレンズシャッタでも同様の効果は得られる。

上述のように上記した実施例の光量調節装置は、ヨーク部材の機能をベース部材に持たせることにより（あるいはベース部材の機能を薄くしたヨーク部材に持たせたと考えることもできる）従来、所定の厚さのベース部材上に、シャッタ機構、または絞り機構を載置する構造に比べ、ベース部材を廃止し、その機能をシャッタ機構、または絞り機構を駆動する電磁装置に必然的に使用されるヨーク部材に持たせることにより薄型でより安価な光量調節装置を提供することができるという効果を有する。また、ベース部材１においてヨークＹ、Ｙ´を構成する少なくとも一部は、ヨークにもっとも近接するレンズの外周より、光軸中心側に入り込んでいるように構成することにより、レンズユニットを小型化できるという効果を有している。
第三の実施例
第一の実施例の光量調節装置あるいは第二の実施例のレンズユニットを、図７および図８のようにデジタルカメラやカメラ付き携帯端末機器などの撮像装置に応用することにより、これら撮像装置の小型化、薄型化が達成できる。

図７は撮像手段としてＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子１４を備えたデジタルカメラ１５の撮像光学系に第一の実施例に示す光量調節装置Ｅあるいは第二の実施例に示すレンズユニットＬＵを配置したもので、上述した効果によりカメラの撮影光学系の厚みを薄くして、カメラの薄型化を図ることができる。

図８は、携帯端末装置に第一の実施例に示す光量調節装置Ｅとレンズ１７とを配置したものである。光量調節装置Ｅに対してレンズ１７は従来のようにヨークにより配置位置が限定されることがないため、上述した効果により携帯端末である薄くしかも幅が狭いカメラ付き携帯電話の更なる小型化に寄与することができる。

なお、第一の実施例の光量調節装置あるいは第二の実施例のレンズユニットを静止画像記録機能を備えたデジタルビデオカメラ等の撮像装置に対して適用しても良い。

本発明の第一の実施例における光量調節装置の平面図で、シャッタ羽根が閉鎖状態で絞り羽根が開放状態を示す。 図１のベース部材、ロータ、コイルボビンの配置状態を示す図。 本発明の第一の実施例を示す平面図で、シャッタ羽根と絞り羽根が共に開放状態を示す。 本発明の第一の実施例を示す平面図で、シャッタ羽根が開放状態で絞り羽根が閉鎖状態を示す。 図１の光量調節装置にカバー部材を取付けた平面図。 図５ａのＡ−Ａ線断面図。 本発明の第二の実施例を示すレンズユニットの断面図。 本発明の第三の実施例を示すカメラの概略図。 本発明の第三の実施例を示す携帯端末としてのカメラ付き携帯電話の概略図。

符号の説明

１ ベース部材
２ 開口
３ シャッタ羽根
４ 絞り羽根
５ ロータ
６ ボビン
７ 軸受け部材
８ 励磁コイル
９ 端子
１０ カバー部材
１１ 前玉レンズ
１２ 後玉レンズ
１３ 保持部材
１４ 撮像素子
１５ カメラ
１６ 形態端末
１７ レンズ
Ｅ 光量調節装置
ＬＵ レンズユニット

Claims (5)

1. 光量調節装置と、前記光量調節装置の前方または後方に少なくともレンズを配置した撮像光学系とをユニット化した撮像光学ユニットであって、
   前記光量調節装置は、
   撮影光が通過する円形の開口が形成されたベース部材と、
   前記ベース部材の開口の光軸に平行な第１の支軸を中心に前記ベース部材に対して回転し、前記開口の光軸に直交する中心線の左右に配置して、前記開口を通過する撮影光の光量を制御する二つの遮光部材と、
   前記ベース部材の開口の光軸に平行な第２の支軸を中心に前記ベース部材に対して回転可能なマグネットと、前記マグネットの外周に隙間を有して磁極部を対向配置したヨークと、前記ヨークの外周に巻回されたコイルを少なくとも有する磁気回路により電磁的駆動力を得て前記二つの遮光部材をそれぞれ駆動する二つの駆動手段と、
   を備え、
   前記ベース部材は、前記磁極部を形成すると共に前記磁極部に前記コイルが挿入されることにより前記二つの駆動手段の前記各磁気回路を構成する各ヨークを兼用し、前記二つのヨークの磁極部を前記開口の光軸に直交する中心線の左右で、かつ該中心線に沿った上下方向の一側端部に配置した構成とし、
   前記ベース部材のヨークの少なくとも一部をなす前記開口の周辺が、前記ヨークにもっとも近接する前記撮像光学系のレンズの外周より、光軸中心側に入り込んでいることを特徴とする撮像光学ユニット。
2. 前記二つのヨークは、前記ベース部材の開口の光軸に直交する中心線の左右に略軸線対称に配置したことを特徴とする請求項１記載の撮像光学ユニット。
3. 前記駆動手段は、少なくとも周方向に２極に着磁されたマグネットと、該マグネットの円周方向に配置された前記ヨークと、前記ヨークの一部に挿入され、コイルが巻回されたボビンと、から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像光学ユニット。
4. 前記ベース部材には、前記遮光部材の移動範囲を規制するストッパー部を一体的に形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像光学ユニット。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の撮像光学ユニットを有することを特徴とする撮像装置。

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