(57)【要約】【課題】部品点数を削減し、省スペース化を実現した絞り機構及びそれを備えた光学機器を提供する。【解決手段】絞り部材３１は中央に円形状の絞り孔３５を形成し、光を通過させる。また、絞り部材３１は外周に複数の通し孔３６を均等な間隔に形成している。金属線３３は、複数の固定ピン３２への掛止と複数の通し孔３６への挿通とを交互に繰り返して星型形状に配し、絞り部材３１を固定ピン３２に固定している。また、金属線３３は両端が通電回路へ接続され通電可能になっている。非通電時において、絞り部材３１は殆ど応力が生じていない自然長であり、絞り孔３５の大きさは最も小さい。金属線３３に対して通電することで、金属線３３は通電量に比例して収縮する。金属線３３が収縮することで、絞り部材３１は径方向外側に伸張し、絞り孔３５の大きさは大きくなる。金属線３３への通電量を制御することで、絞り孔３５の大きさを変化させ、通過光量を調節する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り孔の大きさを変化させ、通過光量を調節する絞り機構において、
前記絞り孔が中央に形成された柔軟性シートと、
この柔軟性シートを囲むように間隔を均等にして設けられた複数の固定部材と、
この複数の固定部材への掛止と前記柔軟性シートの外周に間隔を均等にして形成された複数の通し孔への挿通とを交互に繰り返すことで星型形状に配された、通電によって収縮する線状又は帯状の伸縮性部材とを備え、
前記伸縮性部材が収縮することによって前記柔軟性シートは伸張して前記絞り孔を大きくすることを特徴とする絞り機構。
【請求項２】
前記柔軟性シートは厚みが径方向で異なり、径方向外側の方が内側より厚いことを特徴とする請求項１記載の絞り機構。
【請求項３】
前記伸縮性部材は、形状記憶合金であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の絞り機構。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３いずれか記載の絞り機構を備えた光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り機構及びそれを用いた光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラは、通過光量を調節する絞り機構を備えている。従来の絞り機構は、複数の絞り羽根によって絞り開口を形成して、その複数の絞り羽根をモータの回転制御によって駆動させて絞り開口の大きさを変化させ、通過光量を調節している。このため、部品点数は多くなり、絞り機構は一定のスペースを必要とし、カメラの小型化には限界があった。
【０００３】
そこで、カメラの小型化を目的とした絞り機構として、形状記憶合金の通電による伸縮によって小さい絞り開口を形成した絞り部材を大きい絞り開口を形成した絞り部材に重なるように移動させ、通過光量を調節する絞り機構や（例えば、特許文献１参照）、形状記憶合金の通電による伸縮によって２種類の大きさの絞り開口を形成した絞り部材を移動させて絞り開口を切り換え、通過光量を調節する絞り機構が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、形状記憶合金の通電による伸縮によって絞り開口を形成する２枚の絞り羽根を移動させて絞り開口の大きさを変化させ、通過光量を調節する絞り機構が提案されている（例えば、特許文献３及び４参照）。これらの絞り機構によれば、絞り羽根の枚数その他の部品点数の削減及び絞り羽根の動力源の変更によって、必要となるスペースを小さくすることができる。
【特許文献１】特開平１０−６８９７９号公報
【特許文献２】特開平１１−３８４６８号公報
【特許文献３】特開２００５−１２８４５０号公報
【特許文献４】特開２００６−１０７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年カメラは、携帯電話にも搭載されるようになっている。携帯電話は、携帯性の向上を図るために小型化が進んでいる。これに伴いカメラの更なる小型化が要望されている。このため、絞り機構についても更に省スペース化することが必須課題となっていた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、部品点数を削減し、省スペース化を実現した絞り機構及びそれを備えた光学機器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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の絞り機構は、絞り孔の大きさを変化させ、通過光量を調節する絞り機構であって、絞り孔が中央に形成された柔軟性シートと、この柔軟性シートを囲むように間隔を均等にして設けられた複数の固定部材と、この複数の固定部材への掛止と柔軟性シートの外周に間隔を均等にして形成された複数の通し孔への挿通とを交互に繰り返すことで星型形状に配された、通電によって収縮する線状又は帯状の伸縮性部材とを備え、伸縮性部材が収縮することによって柔軟性シートは伸張して絞り孔を大きくすることを特徴とする。
【０００７】
なお、柔軟性シートは厚みが径方向で異なり、径方向外側の方が内側より厚いことが好ましい。
【０００８】
また、伸縮性部材は形状記憶合金であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の絞り機構によれば、絞り孔が中央に形成された柔軟性シートと、この柔軟性シートを囲むように間隔を均等にして設けられた複数の固定部材と、この複数の固定部材への掛止と柔軟性シートの外周に間隔を均等にして形成された複数の通し孔への挿通とを交互に繰り返すことで星型形状に配された、通電によって収縮する線状又は帯状の伸縮性部材とから構成されるので、部品点数は削減され、省スペース化を実現することができる。
【００１０】
また、柔軟性シートは厚みが径方向で異なり、径方向外側の方が内側より厚いことより、絞り孔近傍に生じる応力を均等にすることができ、伸張された際に、より真円に近い絞り孔を作り出すことが可能となる。
【００１１】
さらに、伸縮性部材は形状記憶合金であるので、耐久性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した第１実施形態のカメラ付き携帯電話機（以下、単に「携帯電話機」という）１１について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、携帯電話機１１は、ヒンジ部１２により折り畳み自在に連結された受話部１３と送話部１４とからなる電話部１５と、受話部１３内に組み込まれているカメラモジュール１６とから構成されている。受話部１３の外面側にはカメラモジュール１６が設けられ、カメラモジュール１６は透明な保護板１７によって保護されている。
【００１３】
受話部１３の内面側には、撮影した画像等が表示される液晶表示パネル１８と、受話スピーカ１９とが設けられている。送話部１４の内面側には、送話マイク２０のほか、送話時のダイヤル操作を行うためのダイヤルボタンや各種の設定ボタン、撮影時に操作されるシャッタボタンや絞り調節ボタン等からなる操作部２１が設けられている。
【００１４】
カメラモジュール１６の電気的構成を示すブロック図を図２に示す。カメラモジュール１６は、撮影レンズ２２、絞り機構２３、ＣＣＤイメージセンサ２４、アンプ２５、Ａ／Ｄ変換器２６、画像入力コントローラ２７、ＣＣＤドライバ２８及び通電回路２９から構成され、ＣＰＵ３０によって総括的に制御されている。
【００１５】
撮影レンズ２２の後方には、ＣＣＤイメージセンサ２４が配置されている。ＣＣＤイメージセンサ２４は、ＣＣＤドライバ２８に接続されており、ＣＣＤドライバ２８を介してＣＰＵ３０によって駆動が制御される。また、ＣＣＤイメージセンサ２８は、光学的な被写体画像を電気的な撮像信号に変換して出力する。撮像信号はアンプ２５で適当なレベルに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器２６によってデジタル変換されて画像入力コントローラ２７に画像データとして出力される。ＣＰＵ３０は、画像入力コントローラ２７を制御して、画像データを液晶表示パネル１８に表示させる。なお、本発明の特徴的部分である絞り機構２３は、ＣＣＤイメージセンサ２４の前方に配置されている。絞り機構２３は、詳しくは後述するように、通電回路２９からの通電によってＦ値（絞り値）が切り替えられ、通過光量を調節してＣＣＤイメージセンサ２４に受光させる。通電回路２９は、操作部２１の操作に応じてＣＰＵ３０から信号を受け、絞り機構２３への通電量を調節する。
【００１６】
以下、本発明の特徴的部分である絞り機構２３について図面を参照しながら詳しく説明する。絞り機構２３は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、例えば、ゴムといった柔軟性素材からなる円形状の絞り部材（柔軟性シート）３１と、この絞り部材３１を囲むように間隔を均等にして設けられた固定ピン（固定部材）３２と、絞り部材３１を固定ピン３２に固定するための、例えばチタン−ニッケル合金といった形状記憶合金からなる金属線（伸縮性部材）３３と、この金属線３３を固定するための固定ブロック３４とから構成される。なお、形状記憶合金は、通電すると通電量に比例して収縮し、通電を止めると伸張して元の状態に戻る性質を有している。その性質から、人工筋肉とも称される。
【００１７】
絞り部材３１は、中央に円形状の絞り孔３５を形成し、光を通過させる。また、絞り部材３１は、外周に複数の通し孔３６を均等な間隔に形成し、金属線３３を挿通させることができる。金属線３３は、複数の固定ピン３２への掛止と複数の通し孔３６への挿通とを交互に繰り返して星型形状に配し、絞り部材３１を固定ピン３２に固定している。固定ブロック３４は、絞り部材３１の近傍に設けられ、金属線３３の両側を一つに束ねて固定する。
【００１８】
金属線３３は、両端が通電回路２９へ接続され、通電可能になっている。非通電時において絞り機構２３は、図３（ａ）に示す基準状態にある。この時、絞り部材３１は殆ど応力が生じていない自然長であり、絞り孔３５の大きさは最も小さく、Ｆ値は最も大きい。金属線３３に対して通電することで、金属線３３は通電量に比例して収縮する。固定ピン３２に掛止された金属線３３が収縮することで、金属線３３が通し孔３６を挿通する絞り部材３１は径方向外側に伸張し、絞り機構２３は図３（ｂ）に示す伸張状態となる。この時、絞り孔３５の大きさは基準状態のときと比べて大きくなり、Ｆ値は小さくなる。つまり、通電量を調節することでＦ値を切り替え、通過光量を調節することができる。このように、上記構成の絞り機構２３は部品点数が少ないので、カメラモジュール１６を小さくすることができ、携帯電話機１１の小型化を実現することができる。
【００１９】
以下、上記構成の絞り機構２３の作用について説明する。絞り機構２３を用いて通過光量を調節するときは、操作部２１を操作して通電回路２９に信号を送り、金属線３３に対する通電量を調節する。絞り機構２３は、通電量に応じて基準状態（図３（ａ））と伸張状態（図３（ｂ））との間を駆動するので、Ｆ値を切り替えて通過光量を調節することができる。
【００２０】
なお、上記第１実施形態の携帯電話機において、本発明の特徴的部分である絞り機構２３は、柔軟性素材からなる絞り部材３１を伸張させて、Ｆ値を切り替えて通過光量を調節している。このため、絞り部材３１の伸張の際に、絞り部材３１の絞り孔３５近傍に生じる応力に偏りがあると、絞り孔３５に歪み（ゆがみ）が生じてしまう。そこで、第２実施形態の携帯電話機１１においては、絞り機構３７を用いて、絞り孔３５に歪み（ゆがみ）が生じにくい工夫がなされている。
【００２１】
以下、第２実施形態を適用した携帯電話機１１の特徴的部分である絞り機構３７について図面を参照しながら説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、絞り機構３７は、例えば、ゴムといった柔軟性素材からなる円形状の絞り部材（柔軟性シート）３８を含む構成となっている。絞り部材３８は、厚みが径方向で異なり、複数の通し孔３６を含む径方向外側の引張部３９の方が、絞り孔３５を含む内側の絞り形成部４０より厚くなっている。これにより、複数の通し孔３６に挿通する金属線３３によって絞り部材３８が径方向外側に伸張された場合に、絞り孔３５近傍に生じる応力を均等にすることができ、より真円に近い絞り孔３５を作り出すことが可能となる。また、上記構成の絞り機構３７は部品点数が少ないので、カメラモジュール１６を小さくすることができ、携帯電話機１１の小型化を実現することができる。なお、その他の構成は、第１実施形態の携帯電話機の特徴的部分である絞り機構２３と同様であり、同じ部品については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
以下、上記構成の絞り機構３７の作用について説明する。絞り機構３７を用いて通過光量を調節するときは、操作部２１を操作して通電回路２９に信号を送り、金属線３３に対する通電量を調節する。絞り機構３７は、通電量に応じて基準状態（図４（ａ））と伸張状態（図４（ｂ））との間を駆動するので、Ｆ値を切り替えて通過光量を調節することができる。なお、絞り部材３８は厚みが径方向で異なり、複数の通し孔３６を含む径方向外側の引張部３９の方が絞り孔３５を含む内側の絞り形成部４０より厚くなっているので、絞り孔３５近傍に生じる応力を均等にすることができ、より真円に近い絞り孔３５を作り出すことが可能である。
【００２３】
なお、上記第１及び第２実施形態において、本発明の特徴的部分である絞り機構２３、３７は、金属線３３の収縮を利用して柔軟性素材からなる円形状の絞り部材３１、３８を径方向外側に伸張させることで、その中央に形成された円形状の絞り孔３５を大きくして通過光量を調節する構造であるが、本発明は、これに限定されるのではない。以下、第３実施形態を適用した携帯電話機１１の特徴的部分である絞り機構４１について図面を参照しながら説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、絞り機構４１は、例えば、ゴムといった柔軟性素材からなる円形状の絞り部材４２と、例えば、チタン−ニッケル合金といった形状記憶合金からなる金属線４３と、この金属線（伸縮性部材）４３を固定するための固定ブロック４４とから構成される。
【００２４】
絞り部材４２は、中央に円形状の絞り孔４５を形成し、光を通過させる。図５（ａ）に示すように、この絞り部材４２には、通電によって収縮した状態にある３本の金属線４３が正三角形状をなすように埋め込まれている。その３本の金属線４３のそれぞれの両側は、絞り部材４２の外周近傍から飛び出している。固定ブロック４４は、絞り部材４２の近傍に設けられ、絞り部材４２から飛び出した金属線４３を束ねて固定する。
【００２５】
金属線４３は、両端が通電回路２９へ接続され、通電可能になっている。非通電時において絞り機構４１は、図５（ｂ）に示す伸張状態にある。この時、金属線４３は収縮せずに、絞り部材４２を径方向外側に伸張しており、絞り孔４５の大きさは最も大きく、Ｆ値は最も小さい。金属線４３に対して通電することで、金属線４３は通電量に比例して収縮する。絞り部材４２に埋め込まれた金属線４３が収縮することで、絞り部材４２は径方向外側への伸張が解除され、絞り機構４１は図５（ａ）に示す基準状態となる。この時、絞り孔３５の大きさは伸張状態のときと比べて小さくなり、Ｆ値は大きくなる。つまり、通電量を調節することでＦ値を切り替え、通過光量を調節することができる。このように、上記構成の絞り機構４１は部品点数が少ないので、カメラモジュール１６を小さくすることができ、携帯電話機１１の小型化を実現することができる。なお、その他の構成は、第１実施形態の携帯電話機と同様であり、同じ部品については説明を省略する。
【００２６】
以下、上記構成の絞り機構４１の作用について説明する。絞り機構４１を用いて通過光量を調節するときは、操作部２１を操作して通電回路２９に信号を送り、金属線４３に対する通電量を調節する。絞り機構４１は、通電量に応じて伸張状態（図５（ａ））と基準状態（図５（ｂ））との間を駆動するので、Ｆ値を切り替えて通過光量を調節することができる。
【００２７】
なお、上記各実施形態において、絞り機構２３、３７、４１が携帯電話機１１のカメラモジュール１６に用いられる場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどの各種光学機器にも適用することができる。
【００２８】
また、上記各実施形態において、伸縮性部材３３、４３の素材として形状記憶合金が用いられる場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、例えば、通電量に比例して収縮する高分子材料を用いても良い。
【００２９】
また、上記各実施形態において、絞り部材３１、３８、４２が円形状である場合を例に説明したが、この形状が最適であるだけであり、この形状に限定されるのではない。
【００３０】
また、上記各実施形態において、伸縮性部材３３、４３の形状が線状（金属線）である場合を例に説明したが、これに限定されるのではない。第１及び第２実施形態においては、固定ピン３２への掛止と絞り部材３１、３８に形成された通し孔３６への挿通とができれば良く、第３実施形態においては、絞り部材４２への埋め込みができれば良い。例えば、伸縮性部材３３、４３の形状は帯状であっても良い。
【００３１】
なお、上記第３実施形態において、３本の金属線４３が正三角形状をなすように埋め込まれている場合を例に説明したが、これに限定されるのではなく、４本以上の金属線４３が正多角形状をなすように埋め込まれているのであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用したカメラ付き携帯電話機の外観斜視図である。
【図２】カメラモジュールの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の携帯電話機の特徴的部分である絞り機構を示す構成図である。
【図４】第２実施形態の携帯電話機の特徴的部分である絞り機構を示す構成図である。
【図５】第３実施形態の携帯電話機の特徴的部分である絞り機構を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  カメラ付き携帯電話機
１２  ヒンジ部
１３  受話部
１４  送話部
１５  電話部
１６  カメラモジュール
１７  保護板
１８  液晶表示パネル
１９  受話スピーカ
２０  送話マイク
２１  操作部
２２  撮影レンズ
２３、３７、４１  絞り機構
２４  ＣＣＤイメージセンサ
２５  アンプ
２６  Ａ／Ｄ変換器
２７  画像入力コントローラ
２８  ＣＣＤドライバ
２９  通電回路
３０  ＣＰＵ
３１、３８、４２  絞り部材
３２  固定ピン
３３、４３  金属線
３４、４４  固定ブロック
３５、４５  絞り孔
３６  通し孔
３９  引張部
４０  絞り形成部
【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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