(57)【要約】【課題】  駆動部と駆動源が一体となっており小型化を図ることのできる空気ポンプを提供する。【解決手段】  空気の流路１１と外部に連通する少なくとも２つの穴部１２、１２を有した容器１０と、容器１０内に設けられ一方の穴部１２ａから空気を吸入し他方の穴部１２ｂから空気を吐出させる駆動部２０とを備え、駆動部２０は容器１０の内面に設けられ液体２３が充填された複数の袋部２１と、袋部２１の各々の下部にそれぞれ設けられる発熱体２２とからなり、袋部２１と発熱体２２は空気の流路１１方向に沿って複数設けられ、発熱体２２は空気を吸入する穴部１２ａ側から吐出する穴部１２ｂ側に向かって順に発熱することで、袋部２１内の液体２３を順に沸騰させて対応する袋部２１を膨張させ流路１１内の空気を吐出する穴部１２ｂ側に送り出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の流路と外部に連通する少なくとも２つの穴部を有した容器と、該容器内に設けられ一方の穴部から空気を吸入し他方の穴部から空気を吐出させる駆動部とを備えた空気ポンプであって、
上記駆動部は上記容器の内面に設けられ液体が充填された複数の袋部と、該袋部の各々の下部にそれぞれ設けられる発熱体とからなり、
上記袋部と発熱体は上記空気の流路方向に沿って複数設けられ、上記発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱することで、上記袋部内の液体を順に沸騰させて対応する袋部を膨張させ上記流路内の空気を吐出する穴部側に送り出すことを特徴とする空気ポンプ。
【請求項２】
発熱状態にある上記発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱を停止することで、上記袋部内で沸騰した気体を順に液化して対応する袋部を収縮させ上記流路内に空気を吸入する穴部から吸入することを特徴とする請求項１記載の空気ポンプ。
【請求項３】
上記発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱し対応する袋部を順に膨張させて空気の吐出動作を行うと共に、発熱を開始した発熱体より吸入する穴部側の発熱体の発熱を順に停止し対応する袋部を順に収縮させて空気の吸入動作を行い、
空気を吐出する穴部側端部の袋部が膨張した状態において空気を吸入する穴部側端部の発熱体が発熱し、空気を吸入する穴部側端部の袋部が膨張したら空気を吐出する穴部側端部の発熱体の発熱を停止すると共に、上記空気の吐出動作及び吸入動作を再開することを特徴とする請求項１記載の空気ポンプ。
【請求項４】
レンズをレンズ室内に配置し、該レンズ室は上記レンズによりそれぞれ密封された第１室と第２室に分割され、該第１室と第２室の気圧差により上記レンズを光軸方向に移動させるカメラモジュールにおいて、
上記レンズ室の第１室と第２室はそれぞれ請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気ポンプの各穴部に連通し、上記空気ポンプの動作により上記第１室と第２室に気圧差を生じさせて上記レンズを光軸方向に移動させることを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を吸入し吐出する空気ポンプ及びそれを用いたカメラモジュールに関し、特に加熱による沸騰現象を用いて駆動する空気ポンプ及びそれを用いたカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラのレンズを自動焦点調節やズーム等のために光軸方向に移動させる駆動装置が知られている。一つには、歯車やモータを組み合わせてレンズを高精度に位置合わせするものがあり、このようなものとしては例えば特許文献１に記載されている。また、レンズの前後の空気室を密封し、各空気室の空気圧を駆動源により変化させることでレンズを移動させるものも知られている。この際には、エアシリンダやダイアフラムないしロータリー式のポンプなどが駆動源として用いられる。
【特許文献１】特開２００４−２５８１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特に近年、デジタルカメラ等の小型化の要請が強く、カメラにおけるレンズの駆動装置も小型化することが必要となっている。しかし、従来のレンズの駆動装置では、いずれも外部駆動源を必要とするために、装置の小型化が困難であった。そのため、駆動部と駆動源が一体化された駆動装置としての空気ポンプが望まれていた。
【０００４】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、駆動部と駆動源が一体となっており小型化を図ることのできる空気ポンプ及びそれを用いたカメラモジュール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】
上記課題を解決するため、本発明に係る空気ポンプは、空気の流路と外部に連通する少なくとも２つの穴部を有した容器と、該容器内に設けられ一方の穴部から空気を吸入し他方の穴部から空気を吐出させる駆動部とを備えた空気ポンプであって、
上記駆動部は上記容器の内面に設けられ液体が充填された複数の袋部と、該袋部の各々の下部にそれぞれ設けられる発熱体とからなり、
上記袋部と発熱体は上記空気の流路方向に沿って複数設けられ、上記発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱することで、上記袋部内の液体を順に沸騰させて対応する袋部を膨張させ上記流路内の空気を吐出する穴部側に送り出すことを特徴として構成されている。
【０００６】
また、本発明に係る空気ポンプは、発熱状態にある上記発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱を停止することで、上記袋部内で沸騰した気体を順に液化して対応する袋部を収縮させ上記流路内に空気を吸入する穴部から吸入することを特徴として構成されている。
【０００７】
さらに、本発明に係る空気ポンプは、上記発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱し対応する袋部を順に膨張させて空気の吐出動作を行うと共に、発熱を開始した発熱体より吸入する穴部側の発熱体の発熱を順に停止し対応する袋部を順に収縮させて空気の吸入動作を行い、
空気を吐出する穴部側端部の袋部が膨張した状態において空気を吸入する穴部側端部の発熱体が発熱し、空気を吸入する穴部側端部の袋部が膨張したら空気を吐出する穴部側端部の発熱体の発熱を停止すると共に、上記空気の吐出動作及び吸入動作を再開することを特徴として構成されている。
【０００８】
さらにまた、本発明に係るカメラモジュールは、レンズをレンズ室内に配置し、該レンズ室は上記レンズによりそれぞれ密封された第１室と第２室に分割され、該第１室と第２室の気圧差により上記レンズを光軸方向に移動させるカメラモジュールにおいて、
上記レンズ室の第１室と第２室はそれぞれ請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気ポンプの各穴部に連通し、上記空気ポンプの動作により上記第１室と第２室に気圧差を生じさせて上記レンズを光軸方向に移動させることを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る空気ポンプによれば、容器の内面に設けられ液体が充填された複数の袋部と、袋部の各々の下部にそれぞれ設けられる発熱体とからなり、袋部と発熱体は空気の流路方向に沿って複数設けられ、発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱することで、袋部内の液体を順に沸騰させて対応する袋部を膨張させ流路内の空気を吐出する穴部側に送り出すことにより、駆動部と駆動源が一体化した空気ポンプとすることができるので、小型化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る空気ポンプによれば、発熱状態にある発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱を停止することで、袋部内で沸騰した気体を順に液化して対応する袋部を収縮させ流路内に空気を吸入する穴部から吸入することにより、吸入動作を簡易に行うことができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る空気ポンプによれば、発熱体は空気を吸入する穴部側から吐出する穴部側に向かって順に発熱し対応する袋部を順に膨張させて空気の吐出動作を行うと共に、発熱を開始した発熱体より吸入する穴部側の発熱体の発熱を順に停止し対応する袋部を順に収縮させて空気の吸入動作を行い、空気を吐出する穴部側端部の袋部が膨張した状態において空気を吸入する穴部側端部の発熱体が発熱し、空気を吸入する穴部側端部の袋部が膨張したら空気を吐出する穴部側端部の発熱体の発熱を停止すると共に、空気の吐出動作及び吸入動作を再開することにより、吸入動作と吐出動作を同時に行うことができるので、時間あたりの吸入及び吐出量を大きくすることができると共に、穴部間を開いた状態とすることがないので、空気の逆流を防ぐことができる。
【００１２】
さらにまた、本発明に係るカメラモジュールによれば、レンズ室の第１室と第２室はそれぞれ空気ポンプの各穴部に連通し、空気ポンプの動作により第１室と第２室に気圧差を生じさせてレンズを光軸方向に移動させることにより、レンズの駆動のためにステッピングモータを用いる場合に比べて、レンズのホルダにネジ部や巻き線部が不要となり、小型化を図ることができる。また、空気ポンプに外部駆動源が必要ないので、レンズモジュール全体として小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には本実施形態における空気ポンプの斜視図を、図２には空気ポンプの縦断面図を、それぞれ示している。図１に示すように、本実施形態における空気ポンプは、内部に空気の流路１１を有した容器１０と、流路１１内に設けられる駆動部２０とを備えてなり、容器１０に形成され外部と連通した２つの穴部１２、１２の一方から空気を吸入し、他方から空気を吐出するものである。
【００１４】
駆動部２０は、流路１１の内面に複数設けられ内部に液体２３を充填した袋部２１と、各袋部２１の下部にそれぞれ設けられる発熱体２２により構成される。袋部２１は、流路１１方向に沿って並設されており、流路１１の幅と略同じ幅を有している。
【００１５】
図２に示すように、発熱体２２はそれぞれ流路１１の底面に埋め込まれており、それを覆うように液体２３を充填した袋部２１が設けられる。発熱体２２は、通電することで発熱する抵抗体により構成され、発熱することで袋部２１内の液体２３を加熱し沸騰させることができる。
【００１６】
次に、空気ポンプの動作について説明する。図３は、空気ポンプの縦断面図であって空気の吸入及び吐出動作を示した図である。空気ポンプは、時間の経過と共に図３（ａ）〜図３（ｆ）の順に動作する。この例においては図中右側の穴部１２が空気の吸入口１２ａであり、図中左側の穴部１２が空気の吐出口１２ｂである。
【００１７】
図３（ａ）〜図３（ｃ）までは空気の吐出動作を示している。まず図３（ａ）のように吸入口１２ａ側端部の発熱体２２ａに通電され、それに対応する袋部２１ａの液体２３は加熱され沸騰して気泡２４を生じる。これによって袋部２１ａは急激に膨張し流路１１を塞いだ状態となる。この状態において膨張した袋部２１ａよりも吐出口１２ｂ側の流路１１にある空気が、以下の過程で吐出口１２ｂに向かって吐出される。
【００１８】
次に、図３（ｂ）に示すように吸入口１２ａ側から吐出口１２ｂ側に向かって順に発熱体２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅに通電して発熱させ、袋部２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅを順に膨張させる。すると、流路１１は吸入口１２ａ側から吐出口１２ｂ側に向かって順に塞がれるので、流路１１内の空気は吐出口１２ｂ側に向かって送り出される。
【００１９】
図３（ｃ）に示すように全ての袋部２１が膨張すると、流路１１からの空気の吐出動作が完了する。この際、袋部２１内の気泡２４を維持するために、各発熱体２２にはそのまま通電が継続されているが、気泡２４を維持するための発熱量は液体２３を沸騰させるための発熱量よりも少なくてよいので、袋部２１内の液体２３の沸騰後は発熱体２２に供給する電力を小さくするようにしてもよい。
【００２０】
次に、空気の吸入動作を行う。図３（ｄ）に示すように、吐出動作が完了した状態からまず吸入口１２ａ側端部の発熱体２２ａに対する通電を停止する。これによって通電が停止された発熱体２２ａに対応する袋部２１ａの気泡２４は液化し液体２３となる。これによって袋部２１は急激に収縮し流路１１を塞いだ状態が解除されてそれを開く。流路１１が開かれた部分には吸入口１２ａから空気が吸入される。
【００２１】
さらに、図３（ｅ）に示すように、吸入口１２ａ側から吐出口１２ｂ側に向かって順に発熱体２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの通電を停止し、袋部２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅを順に収縮させる。すると、流路１１は吸入口１２ａ側から吐出口１２ｂ側に向かって順に開かれるので、流路１１内に吸入口１２ａから空気が導かれる。最終的には図３（ｆ）に示すように全ての袋部２１が収縮して吸入口１２ａから吐出口１２ｂまでが連通した状態となる。この状態の後、再び図３（ａ）のように吐出動作を再開することで、継続的に空気を吸入及び吐出することができる。
【００２２】
次に、吸入及び吐出動作を同時に行う場合の動作例について説明する。図４は本例における空気の吸入及び吐出動作を示した図である。この場合、図４（ａ）〜図４（ｆ）の順に動作する。動作前は図２に示した状態と同じである。動作を開始すると、まず図４（ａ）に示すように吸入口１２ａ側端部の発熱体２２ａ及びそれに隣接する発熱体２２ｂが通電されて発熱し、それらに対応する袋部２１ａ、２１ｂがそれぞれ膨張する。
【００２３】
続いて図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、吐出口１２ｂ側に向かって順に発熱体２２が加熱され、それと同時に吸入口１２ａ側の発熱体２２に対する通電が順に解除される。したがって、膨張して流路１１を塞いだ袋部２１は、常時２つずつとされ、それらにより吸入口１２ａ側では空気が流路１１内に吸入されると共に、吐出口１２ｂ側では流路１１内の空気が送り出されて、吸入動作及び吐出動作が同時に行われる。
【００２４】
図４（ｄ）に示すように、吐出口１２ｂ側端部の袋部２１ｅが膨張した状態において空気の吸入動作及び吐出動作が完了する。このまま袋部２１ｅを収縮させると、吐出口１２ｂ側から吸入口１２ａ側に空気が逆流するので、図４（ｅ）に示すように吸入口１２ａ側端部の袋部２１ａを膨張させて流路１１を塞ぎ、その状態で図４（ｆ）に示すように、吐出口１２ｂ側端部の袋部２１ｅを収縮させる。その後は再び図４（ａ）の状態に戻って動作を継続する。
【００２５】
このように、流路１１内の空気の吸入動作と吐出動作を同時に行うことにより、時間あたりの吸入及び吐出量を多くすることができる。また、吸入口１２ａから吐出口１２ｂまで流路１１をオープンな状態にすることがないので、空気の逆流も防止することができる。
【００２６】
図３及び図４の説明では、図中右側の穴部１２を吸入口１２ａ、図中左側の穴部１２を吐出口１２ｂとしたが、いずれの穴部１２を吸入口または吐出口としてもよい。発熱体２２に対する通電の順序を反対側からにすれば、図中左側の穴部１２を吸入口とし、図中右側の穴部１２を吐出口とすることができる。また、袋部２１の動作は端部から順に行うとは限らず、中間部の袋部２１から動作を開始するようにしてもよい。
【００２７】
さらに、本実施形態では穴部１２を流路１１の両端部に設けたが、穴部１２をさらに流路１１の中間部に設け、これを吸入口にすると共に、左右の穴部１２、１２から選択的に吐出するように袋部２１を動作させることもできる。
【００２８】
次に、本実施形態の空気ポンプを用いたカメラモジュールについて説明する。図５には、本実施形態の空気ポンプを用いたカメラモジュールの概要図を示している。この図に示すようにカメラモジュールは、レンズ３をレンズ室２内に配置し、レンズ室２はレンズ３によってそれぞれ密封された第１室２ａ及び第２室２ｂに分割され、第１室２ａと第２室２ｂは、それぞれ空気ポンプ１の穴部１２、１２に連通されている。
【００２９】
また、レンズ室２は外方側にカバーガラス６が設けられ、それと対向する面には赤外線遮断フィルタ７が設けられている。さらに、レンズ３の光軸上にはイメージセンサ８が配置されて、カバーガラス６側からの光をレンズ３を介してイメージセンサ８上に結像するように構成されている。
【００３０】
レンズ３は、円筒状のホルダ４に保持されており、ホルダ４とレンズ室２の壁面との間にはグリス５が設けられて、ホルダ４に保持されたレンズ３を光軸方向に移動自在としている。上述のようにレンズ室２の第１室２ａと第２室２ｂはそれぞれ密封されると共に空気ポンプ１に接続されているので、空気ポンプ１によって第１室２ａと第２室２ｂに気圧差を生じさせることができ、それによってレンズ３を光軸方向に移動させることができる。
【００３１】
空気ポンプ１は、上述のように容器１０内に駆動部２０を備え、駆動部２０は袋部２１と発熱体２２から構成されて駆動源も兼ねていることにより、駆動源となるモータ等を別に設ける必要がなく、レンズ３の駆動装置を小型化することができる。また、ステッピングモータを設ける場合に比べて、ホルダ４にネジ部や巻き線部を設ける必要がないので、レンズ室２を小型化することができる。
【００３２】
本実施形態では、レンズ３をホルダ４に保持させて、ホルダ４はグリス５を介してレンズ室２内を移動するように構成したが、レンズ３が第１室２ａと第２室２ｂの気圧差に応じて光軸方向に移動できるように構成してあればよく、例えばレンズ３をダイヤフラムを介してレンズ室２の壁面に固定するようにし、第１室２ａと第２室２ｂの気圧差によってダイヤフラムが撓むことによりレンズ３を移動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態における空気ポンプの斜視図である。
【図２】空気ポンプの縦断面図である。
【図３】吸入と吐出を別々に行う場合の空気ポンプの動作例を示した図である。
【図４】吸入と吐出を同時に行う場合の空気ポンプの動作例を示した図である。
【図５】本実施形態における空気ポンプを用いたカメラモジュールの概要図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    空気ポンプ
２    レンズ室
３    レンズ
４    ホルダ
５    グリス
１０    容器
１１    流路
１２    穴部
１２ａ  吸入口
１２ｂ  吐出口
２０    駆動部
２１    袋部
２２    発熱体
【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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