(57)【要約】【課題】  単一の駆動部材でシャッタ用のセクタと絞り用のセクタとを必要に応じて駆動することができる撮像装置を提供する。【解決手段】  開口３２ＨＬに進退可能なシャッタ用セクタ３３と絞り用セクタ３４とを有する撮像装置１であって、シャッタ用セクタ３３と絞り用セクタ３４にはそれぞれカム穴３３２、３４２が設けられている。カム穴３３２はＶ字型をなし、カム穴３４２はヘの字型をなす。カム穴３３２、３４２には駆動アーム３６１の端に設けられたピン３６２が係合される。駆動アーム３６１を反時計回り駆動することで、開口３２ＨＬを全開→全閉→小絞りの状態と変化させることができる。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口が設けられた基板と、
第１のカム穴を有し、前記開口に進退可能な第１のセクタと、
第２のカム穴を有し、前記開口に進退可能な第２のセクタと、
前記第１及び第２のカム穴に係合し、前記第１及び第２のセクタを駆動する駆動部材とを有し、
前記第１及び第２のカム穴は、前記駆動部材が第１の位置から第２の位置へ移動するとき、前記第１のセクタ及び前記第２のセクタを駆動させ、前記駆動部材が前記第２の位置から第３の位置へ移動するとき、前記第２のセクタを停止させた状態を保ちつつ前記第１のセクタを移動させるための形状を有していることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第２のセクタは前記開口から入射する光量を減少させる絞り羽根であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動部材が前記第２の位置から前記第３の位置へ移動するときには、前記駆動部材は、前記第２のカム穴の内周壁に当接しないことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に開口部を絞りつつシャッタを切ることが可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置には、シャッタ用のセクタと絞り用のセクタとが設けられたものが存在する（例えば以下に示す特許文献１参照）。このような撮像装置では、絞り用のセクタを駆動することで、絞りの状態を切り換えていた。そのため、シャッタ用のセクタを駆動するための駆動部材と、絞り用のセクタを駆動するための駆動部材とが別々に設けられていた。
【特許文献１】特開２００１−１８８２７６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の構成では、シャッタ用のセクタと絞り用のセクタとを駆動するための部材が少なくとも２つ必要となり、しかも、シャッタと絞りとをそれぞれ制御する必要があるため、装置の大型化や消費電力の増大という問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、単一の駆動部材でシャッタ用のセクタと絞り用のセクタとを必要に応じて駆動することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる目的を達成するために、本発明による撮像装置は、開口が設けられた基板と、第１のカム穴を有し、前記開口に進退可能な第１のセクタと、第２のカム穴を有し、前記開口に進退可能な第２のセクタと、前記第１及び第２のカム穴に係合し、前記第１及び第２のセクタを駆動する駆動部材とを有し、前記第１及び第２のカム穴が、前記駆動部材が第１の位置から第２の位置へ移動するとき、前記第１のセクタ及び前記第２のセクタを駆動させ、前記駆動部材が前記第２の位置から第３の位置へ移動するとき、前記第２のセクタを停止させた状態を保ちつつ前記第１のセクタを移動させるための形状有して構成される。第２のセクタを停止させた状態を保ちつつ他方のセクタを駆動する動作を１つの駆動部材で実現できるように構成することで、例えば絞り用のセクタで小絞り状態を保ちつつ、シャッタ用のセクタで開口を閉じるというように、各々のセクタを必要に応じて駆動することが可能となる。結果、装置の小型化および消費電力の削減を実現することができる。
【０００６】
また、前記第２のセクタは前記開口から入射する光量を減少させる絞り羽根であっても良い。第２のセクタである絞り羽根が動かない状態で第１のセクタを駆動することができるので高画質な撮影が可能となる。
【０００７】
また、本発明はさらに、前記駆動部材が前記第２の位置から第３の位置へ移動するときには、前記駆動部材は、前記第２のカム穴の内周壁に当接しないように構成されることが好ましい。第２のセクタを停止させている際、駆動部材が第２のカム穴に当接しないように構成することで、駆動力（トルク）のロスを最小限に抑えることが可能となり、結果、消費電力を低減することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、単一の駆動部材でシャッタ用のセクタと絞り用のセクタとを必要に応じて駆動することができる撮像装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、本発明による実施例１について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の実施例１による撮像装置１の内部構成が確認できるように示した側面図である。撮像装置１は３つの主要なユニット部を含んで形成されている。すなわち、撮像装置１は撮像素子を含む撮像ユニット１０、レンズを含む光学ユニット２０及びセクタを駆動するセクタ駆動ユニット３０を含んでいる。図１で図示されるように、撮像装置１は撮像ユニット１０上に、光学ユニット２０、セクタ駆動ユニット３０が順に設けられた構造である。各ユニットは、上下で互いに一部が重なるように配置される。なお、撮像ユニット１０と光学ユニット２０とを合せて撮像光学モジュールと称する。
【００１１】
撮像ユニット１０は、撮像基板１１、撮像素子１２、鏡筒１３、光学フィルタ１４を含んでいる。撮像素子１２はＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサであり、撮像基板１１上の所定位置に固定されている。鏡筒１３は形状が略円筒型であり、撮像素子１２の外周を囲むようにして撮像基板１１上に固定されている。この鏡筒１３の下部分１３Ｌ内にはＩＲカットフィルタ等の光学フィルタ１４が配置されている。また、鏡筒１３の上部分１３Ｕは、光学ユニット２０及びセクタ駆動ユニット３０側の一部と係合している。また、本撮像装置１をカメラ、携帯電話等の電子機器と接続するためのＦＰＣ（Flexible  Printed  Circuit）１７が、撮像基板１１に形成した配線パターン（図示せず）に接続されている。また、ＦＰＣ１７には電子機器側のメイン回路基板（マザーボード）等との接続を行うためのコネクタ１８が設けられている。
【００１２】
光学ユニット２０の一部をなすレンズホルダ２１が、上記鏡筒１３の上部分１３Ｕの内側に螺合している。このレンズホルダ２１内に３個のレンズ２２、２３、２４が保持されている。レンズホルダ２１の外周面と鏡筒１３の上部分１３Ｕの内周面には互いに螺合するネジが形成されている。よって、鏡筒１３に対してレンズホルダ２１を回転させることで光軸方向ＬＡでの位置を変更し、レンズ２２、２３、２４を介して入射する光が撮像素子１２上に結像するようにピント調整できる。ピント調整が完了した後に、例えば接着剤を用いてレンズホルダ２１が鏡筒１３内に固定される。
【００１３】
また、レンズホルダ２１の上端（被写体側の端部）には、外周を段状に切り欠いた切欠部２５が形成されている。この切欠部２５は光軸方向ＬＡと垂直な環状面２５Ｆを有している。後述するように、この環状面２５Ｆにはセクタ駆動ユニット３０のセクタ基板３１が当接する。
【００１４】
光学ユニット２０の上部にセクタ駆動ユニット３０が配置されている。このセクタ駆動ユニット３０は、一般にセクタ駆動装置或いはシャッタ装置と称される構成を含んでいる。本撮像装置１では、セクタ駆動ユニット３０が光学ユニット２０よりも被写体側に配設されている。より詳細には、光学ユニット２０のレンズホルダ２１上に、セクタ駆動ユニット３０に含まれているセクタ基板３１の一部が固定される。このセクタ基板３１と対向するようにセクタ押え板３２が配置されている。セクタ基板３１とセクタ押え板３２との間の空間ＳＰ内にシャッタ用セクタ３３と絞り用セクタ３４との２枚のセクタが配設されている。
【００１５】
セクタ基板３１は、レンズホルダ２１に当接すると共に鏡筒１３の上部分１３Ｕの上側を覆うように形成されている円筒部３７と、アクチュエータとしてのステップモータ３６が設置されるモータ収納部３９とを含んでいる。円筒部３７の上部にはシャッタ開口３８が形成されている。このシャッタ開口３８は、レンズホルダ２１の上部に形成されている前述した切欠部２５とちょうど嵌合するように形成されている。すなわち、このシャッタ開口３８の周部３８Ｃが、切欠部２５の環状面２５Ｆに当接した状態で固定される。なお、シャッタ開口３８が形成されるセクタ基板３１の部分は、光軸方向ＬＡに対して垂直な平板状である。よって、切欠部２５の環状面２５Ｆとシャッタ開口３８の周部３８Ｃが当接することで、セクタ基板３１が光軸方向ＬＡに対して垂直に固定される。
【００１６】
なお、レンズホルダ２１側の切欠部２５を断面が直角な段部に形成し、この切欠部２５にちょうど嵌合するようにシャッタ開口３８を形成しておけば、レンズホルダ２１に対してセクタ基板３１をさらに位置精度良く嵌合できる。
【００１７】
レンズホルダ２１は前述したように鏡筒１３内に固定されている。そして、このレンズホルダ２１にセクタ基板３１のシャッタ開口３８が嵌合されている。よって、撮像装置１では光学ユニット２０内のレンズ２２〜２４とセクタ駆動ユニット３０との相対位置が変化することがない。したがって、撮像装置１はレンズ２２〜２４の画角や入射光量が変化しない撮像装置となる。なお、撮像装置１ではセクタ基板３１のシャッタ開口３８にレンズホルダ２１が嵌合しているので、シャッタ開口３８は実質的に撮影用の開口として機能していない。撮像装置１では、セクタ押え板３２に形成した開口３２ＨＬが先に指摘した撮影用の開口に相当することになる。
【００１８】
また、セクタ基板３１の円筒部３７と鏡筒１３の上部分１３Ｕとの間には、位置決め構造が形成されている。
【００１９】
また、セクタ基板３１の側部にはステップモータ３６の電極を撮像基板１１に接続するためのプリント基板４０が接合されている。このプリント基板はポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の基材で形成した硬質のプリント板である。このプリント基板４０は半田４１により撮像基板１１と電気的に接続されると共に、撮像基板１１に対してほぼ直角に固定される。よって、セクタ駆動ユニット３０は撮像基板１１に対して電気的に接続されると共に、硬質のプリント基板４０を介して撮像基板１１により確実に支持される。さらに、前述したようにセクタ駆動ユニット３０は円筒部３７側が鏡筒１３を介して撮像基板１１に固定されている。このようにセクタ駆動ユニット３０が撮像基板１１により安定的に支持されるので、撮像装置１は耐衝撃性に優れ内部での負荷発生を軽減できる構造となる。よって、本撮像装置１はセクタ駆動ユニット３０のセクタが周辺部に衝突して破損する等の問題を生じない。
【００２０】
また、撮像装置１は上記のようにプリント基板４０が撮像基板１１に接続されているので、撮像基板１１側からステップモータ３６の制御を行うことが可能となっている。このような構造を採用すると、本来、セクタ駆動ユニット３０側に配置すべきモータ用の電子部品等を撮像基板１１側に配置することが可能となる。このように、撮像装置１は撮像基板１１側にスペースがあるときには、そのスペースを活用することで装置全体としての小型化が図られている。このような小型化の工夫は撮像装置１内に限るものではない。例えば、セクタを駆動制御するセクタ駆動用ＩＣ（制御回路素子）は外形が比較的大きいので、電子機器側のマザーボード側に搭載すると大型化する。本撮像装置１はスペースを活用してこのセクタ駆動用ＩＣ１５を撮像基板１１上に配置している。よって、本撮像装置１を採用する電子機器側の小型化を図ることができる。
【００２１】
撮像装置１では、セクタ駆動用ＩＣ１５を撮像基板１１側に配置しても大型化しないように工夫されている。この点ついて説明する。図１に示すように、鏡筒１３とレンズホルダ２１とが積層される右側部分は相対的に高くなる。これに対して、モータ収納部３９に対向する撮像基板１１上には空間的な余裕がある。このスペースにセクタ駆動用ＩＣ１５を配置している。よって、撮像装置１はセクタ駆動ユニット３０に用いる部品を撮像基板１１側に移動したことで大型化することはなく、スペースを有効活用することで装置全体として小型化できる。
【００２２】
また、前述したように撮像基板１１には電子機器との接続用にＦＰＣ１７が接続されており、このＦＰＣ１７には電子機器側の回路基板（マザーボード等）と接続するためのコネクタ１８が設けられている。よって、このコネクタ１８を電子機器のマザーボード等に接続するだけで撮像ユニット１０及びセクタ駆動ユニット３０を制御できる。よって、従来のようにセクタ駆動ユニット３０と撮像光学モジュールを個別に制御する場合と比較して、この撮像装置１は電気的な構成を簡略化できる。
【００２３】
このほか、ステップモータ３６の電極と電気的に接続されているプリント基板４０は端子ピン４５に接続されている。この端子ピン４５は、撮像基板１１に設けたコンタクトホール１１ＨＬに差し込まれると共に、半田４１により撮像基板１１に固定されている。
【００２４】
次に、シャッタ用セクタ３３と絞り用セクタ３４との駆動例について図面と共に説明する。図２は開口３２ＨＬが第１の位置である全開の状態にある際の構成を示す図である。
【００２５】
図２に示すように、シャッタ用セクタ３３と絞り用セクタ３４とにはそれぞれ第１のカム穴及び第２のカム穴であるカム穴３３２、３４２が設けられている。図２に示すように、カム穴３３２はＶ字型を成しているのに対し、カム穴３４２はヘの字型を成している。すなわち、カム穴３３２、３４２はそれぞれ中央付近で折れ曲がっている。但し、折曲部は角がなく、なめらかな状態である。
【００２６】
このカム穴３３２、３４２には駆動ピン３６２が係合されている。また、シャッタ用セクタ３３には、軽量化のために穴３３３が設けられている。絞り用セクタ３４には開口３２ＨＬよりも径の小さい開口（絞り穴３４３）が設けられている。この絞り穴３４３は開口３２ＨＬを小口径とするための構成である。
【００２７】
シャッタ用セクタ３３は、これを揺動可能に取り付けるための固定ピン３３１により、セクタ基板３１に支持される。同様に、絞り用セクタ３４は、これを揺動可能に取り付けるための固定ピン３４１により、セクタ基板３１に支持される。
【００２８】
駆動ピン３６２は、ステップモータ３６の回転軸に固定された駆動アーム３６１の一方の端に設けられる。したがって、ステップモータ３６を駆動することで、駆動アーム３６１および駆動ピン３６２を介してシャッタ用セクタ３３および絞り用セクタ３４を揺動させることが可能である。このため、本実施の形態では駆動部材はステップモータ３６、駆動アーム３６１および駆動ピン３６２で構成している。図３に、駆動アーム３６１を反時計回りに６５°程度回転させた際の状態を示す。
【００２９】
図３に示すように、駆動アーム３６１を６５°程度回転させることで、駆動ピン３６２は、カム穴３３２、３４２の折曲部を境として一方（図面中右側）の辺の端から、この一方の辺（図面中右側の辺）を摺動し、折曲部分に差しかかる。この動作、すなわち図２から図３までの動作では、シャッタ用セクタ３３を時計回りへ駆動し、絞り用セクタ３４を反時計回りに駆動する。これにより、開口３２ＨＬは全開の状態から全閉の状態へ移行する。より詳細に説明すると、全開の状態からはシャッタ用セクタ３３と絞り用セクタ３４との２枚のセクタで開口３２ＨＬを全開とする。２枚のセクタで開口３２ＨＬを全開にする場合、１枚のセクタで開口３２ＨＬを全開にする場合よりも素早い動作が可能である。
【００３０】
また、駆動アーム３６１を更に１５°程度、反時計周りに回転させると、第２の位置である図４の状態となる。図４に示すように、駆動ピン３６２は折曲部分を過ぎ、カム穴３３２、３４２の他の一方の辺（図面中左側の辺）に差しかかる。この際、絞り用セクタ３４に設けられた絞り穴３４３は、開口３２ＨＬの中央に到達する。そして、シャッタ用セクタ３３は今までとは逆向き（反時計方向）に揺動する。絞り穴３４３が開口３２ＨＬの中央に到達する間にシャッタ用セクタ３３が開口３２ＨＬから退避し始めるので、その分、絞りにセットする時間を短縮できる。
【００３１】
さらに、駆動アーム３６１を５０°程度、反時計回りに回転させると、第３の位置である図５の状態となる。図５に示すように、駆動ピン３６２はカム穴３３２、３４２の他の一方の辺（図面中左側の辺）を摺動し、これらの他端に到達する。この動作、すなわち図４から図５までの動作では、シャッタ用セクタ３３を時計回りに揺動させるが、絞り用セクタ３４は揺動させない。すなわち、図４から図５の状態では、カム穴３４２の他の一方の辺（図面中左側の辺）がステップモータ３６の回転軸を中心とした円に沿った位置、すなわち駆動ピン３６２が移動する範囲に沿った領域に設けられるように構成される。したがって、駆動アーム３６１を揺動させても、絞り用セクタ３４は駆動されない。このように、駆動アーム３６１は絞り用セクタ３４を停止させた状態を保ちつつシャッタ用セクタ３３を揺動可能である。換言すれば、駆動アーム３６１は絞り穴３４３で開口３２ＨＬを小絞り状態に保ちつつシャッタ用セクタ３３で開口３２ＨＬを開閉可能である。
【００３２】
以上のように、本実施例によるカム穴３３２、３４２は、駆動部材が第１の位置（全開の状態）から図４に示す第２の位置へ移動するときシャッタ用セクタ３３および絞り用セクタ３４を駆動させ、駆動部材が第２の位置から図５に示す第３の位置へ移動するとき、絞り用セクタ３４を停止させた状態を保ちつつシャッタ用セクタ３３を移動させるための形状を有している。これにより、本実施例によれば、駆動アーム３６１のみを反時計回りに回転させることで、開口３２ＨＬを全開状態→全閉状態→小絞り状態と変化させることができる。また逆に、駆動アーム３６１のみを時計回りに回転させることで、開口３２ＨＬを小絞り状態→全閉状態→全開状態と変化させることができる。
【００３３】
したがって、絞りをせずに撮影を行う場合、駆動アーム３６１は図２の状態を経て図３の状態へ移行する。一方、小絞りの状態で撮影を行う場合、駆動アーム３６１は図５の状態を経て図４の状態へ移行する。このように本実施例では、１つの駆動ピン３６２を駆動するという単純な動作で絞りの有り無しを切り換えて撮影することが可能となる。また、駆動するピンまたはアームが１つであるため、消費電力を削減することもできる。さらに、絞り用セクタ３４をシャッタ用セクタとして兼用することで、構成を簡略化でき、結果装置の小型化を実現することができる。
【００３４】
なお、上記の構成において、図４から図５まで（その逆も含む）の駆動の際、駆動ピン３６２が絞り用セクタ３４のカム穴３４２の内壁に当接しないように構成することが望ましい。これは、以上で説明したように、図４から図５の状態において、カム穴３４２の他の一方の辺（図面中左側の辺）がステップモータ３６の回転軸を中心とした円に沿った位置に配置することで実現することができる。このように、小絞り開口の状態でシャッタ用セクタ３３のみを駆動する際、絞り用セクタ３４のカム穴３４２の内壁に駆動ピン３６２が当接しないように構成することで、ステップモータ３６の動力ロスを防ぐことが可能となり、より素早くスムーズな動作および消費電力の削減を実現することができる。
【００３５】
なお、上記実施例１は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、絞り用セクタ３４には小径の絞り穴３４３を設けていたが、これに限らず、小径の穴にせずに開口３２ＨＬを覆うことが可能な位置にＮＤフィルタを設けるようにしてもよい。また、セクタも揺動タイプに限らず平行移動タイプであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１による撮像装置１の内部構成が確認できるように示した側面図である。
【図２】図１の開口３２ＨＬが全開の状態にある際の構成を示す図である。
【図３】図１の開口３２ＨＬが全閉の状態にある際の構成を示す図である。
【図４】図１の開口３２ＨＬが全閉の状態であって絞り穴３４２が開口３２ＨＬの中央に位置した際の構成を示す図である。
【図５】図１の開口３２ＨＬが小絞りの状態にある際の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  撮像装置
１０  撮像ユニット
１１  撮像基板
１１ＨＬ  コンタクトホール
１２  撮像素子
１３  鏡筒
１３Ｌ  鏡筒１３の下部分
１３Ｕ  鏡筒１３の上部分
１４  光学フィルタ
１５  セクタ駆動用ＩＣ
１７  ＦＰＣ
１８  コネクタ
２０  光学ユニット
２１  レンズホルダ
２２、２３、２４  レンズ
２５  切欠部
２５Ｆ  環状面
３０  セクタ駆動ユニット
３１  セクタ基板
３２  セクタ押え板
３２ＨＬ  開口
３３  シャッタ用セクタ
３４  絞り用セクタ
３６  ステップモータ
３７  円筒部
３８  シャッタ開口
３８Ｃ  シャッタ開口３８の周部
３９  モータ収納部
４０  プリント基板
４１  半田
４５  端子ピン
３３１、３４１  固定ピン
３３２、３４２  カム穴
３３３  穴
３４３  絞り穴
３６１  駆動アーム
３６２  駆動ピン
ＬＡ  光軸
ＳＰ  空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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