JP4597739B2 - セクタ駆動装置、固体撮像装置及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、セクタ駆動装置、固体撮像装置及びこれを備えた電子機器に関する。

従来のセクタ駆動装置には、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）。図１０は、このようなセクタ駆動装置を備えた固体撮像装置の構成を簡単に示す図である。図１０に示すように、この固体撮像装置は、開口５２ＨＬに進退可能なシャッタ用セクタ５３と絞り用セクタ５４とを有し、シャッタ用セクタ５３と絞り用セクタ５４にはそれぞれカム穴５３２、５４２が設けられている。カム穴５３２はＶ字型をなし、カム穴５４２はヘの字型をなす。カム穴５３２、５４２には駆動アーム５６１の端に設けられたピン５６２が係合される。駆動アーム５６１を反時計回り駆動することで、開口５２ＨＬを全開→全閉→小絞りの状態と変化させることができる。従って、このような固体撮像装置では、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、１つの駆動部材で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。尚、セクタ基板６１には、駆動アーム５６１を駆動させるモータ（不図示）が収納されている。撮像素子６２の受光部６２ａが開口５２ＨＬからの光を受光する（特願２００４−２５７７８３号）。
特開２００１−１８８２７６

しかしながら、上記従来の構成では、絞り用のセクタに設けられた絞り穴５４３の形状が円形であった。このため、図１１及び開口５２ＨＬ近傍の拡大図である図１２に示すように全開状態から全閉状態の途中で、開口５２ＨＬと、絞り用のセクタに設けられた絞り穴５４３とが重なり、絞り穴５４３から開口５２ＨＬに光が入射し、撮像素子６２に結像する場合があった。このような光漏れを防止するためには、シャッタ用セクタ５３を大きくして上述した光漏れを遮断する必要がある。近年、電子機器は著しい早さで小型化されており、これに伴って固体撮像装置についてもより一層の小型化が求められているが、以上のようにシャッタ用セクタ５３を大きくすると、セクタ駆動装置、ひいては固体撮像装置が大型化するという問題がある。また、シャッタ用セクタ５３を大きくすると、シャッタ用セクタ５３の重量が増し、シャッタスピードが遅くなる。また、シャッタ用セクタ５３を駆動するための消費電力も増大する。

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、小型化して光漏れを防止することが可能なセクタ駆動装置、固体撮像装置及び電子機器を提供することを目的とする。

上記目的は、開口が設けられた基板と、前記開口に進退可能であり、前記開口よりも小さい絞り開口が設けられたセクタと、前記開口に進退可能なシャッタセクタとを備え、前記絞りセクタと前記シャッタセクタとは、協働で前記開口の状態を、全開状態、全閉状態、小絞り状態の順に移行可能であり、前記絞り開口が、前記セクタの移動方向の幅が当該移動方向に直交する方向の幅よりも狭い形状であることを特徴とするセクタ駆動装置によって達成される。

この構成により、絞り開口から撮像素子への被写体側からの光漏れを防止できる。また、従来のように光漏れを防止するためにシャッタ用セクタを大きくする必要がないので、セクタ駆動装置ひいては固体撮像装置を小型化して光漏れを防止できる。

また、上記セクタ駆動装置と、前記開口からの入射光を受光する撮像素子とを備え、前記絞り開口の前記セクタの移動方向の幅を、前記撮像素子の受光部の幅方向の幅に対応させてもよい。
また、上記目的は、開口が設けられた基板と、前記開口に進退可能であり、前記開口よりも小さい絞り開口が設けられたセクタと、前記開口に進退可能なシャッタセクタと、前記開口からの入射光を受光する撮像素子と、レンズを保持すると共に前記撮像素子と前記セクタ及び前記シャッタセクタとの間に配置され前記開口からの入射光が通過可能なホルダ側開口を有したレンズホルダとを備え、前記絞りセクタと前記シャッタセクタとは、協働で前記開口の状態を、全開状態、全閉状態、小絞り状態の順に移行可能であり、前記絞り開口が、前記撮像素子の受光部の形状に対応した形状であることを特徴とする固体撮像装置によって達成できる。この構成によれば、絞り開口の形状を撮像素子の受光部に対応させた形状であるので、絞り開口が円形の場合よりも絞り開口から撮像素子への被写体側からの光漏れを防止できる。また、シャッタ用のセクタを大きくする必要がないので、セクタ駆動装置ひいては固体撮像装置を小型化して光漏れを防止できる。また、前記全開状態から前記全閉状態への移行過程において、光軸方向からみて、前記開口の縁と、前記シャッタセクタの縁とが重なるとき、前記絞り開口は、前記開口の縁から離れている。
また、これらの固体撮像装置を備えた電子機器は、光漏れを防止できるので鮮明な撮像画像を得ることができる。

本発明によれば、小型化して光漏れを防止することが可能なセクタ駆動装置、固体撮像装置及び電子機器を実現することができる。

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。

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による固体撮像装置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１に示すように、固体撮像装置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、固体撮像装置１は撮像素子１２を含む撮像ユニット１０、レンズ２２〜２４を含む光学ユニット２０及びセクタ３３、３４を駆動するセクタ駆動装置としてのセクタ駆動ユニット３０を含んでいる。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。

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、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の下部分には光学フィルタ１４が配置されている。また、鏡筒１３の上部分は、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、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）（図示せず）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。

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が形成されている。この切欠部は光軸方向ＬＡと垂直な環状面を有している。この環状面にはセクタ基板３１が当接する。

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。より詳細には、レンズホルダ２１上に、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。

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、切欠部の環状面に当接した状態で固定される。

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。なお、固体撮像装置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。固体撮像装置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。

また、セクタ基板３１の円筒部３７と鏡筒１３の上部分との間には、位置決め構造が形成されている。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。

また、固体撮像装置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。

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が全開の状態にある際の構成を簡略化して示した図である。

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。

このカム穴３３２、３４２には駆動ピン３６２が係合されている。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。絞り穴３４３の形状については、後述する。

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。

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の一方の端部に設けられる。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。駆動アーム３６１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。

尚、撮像素子１２は、撮像素子１２上に設けられている受光部１２ａの中心と、開口３２ＨＬの中心とが重なるように配置されている。

図３に、駆動アーム３６１を反時計回りに４０°程度回転させた際の状態を示す。図３は、開口３２ＨＬが全開状態→全閉状態へ移行する過程での図である。図３に示すように、駆動アーム３６１を４０°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。

図４は、図３における開口３２ＨＬ近傍の拡大図である。図４に示すように絞り穴３４３は、絞り用セクタ３４の移動方向（回転方向）、すなわち矢印Ａ方向の幅Ｂ１がその移動方向に直交する方向の幅Ｂ２よりも狭い形状になっている。詳述すると、絞り穴３４３は、円形の穴に対して移動方向に対応する円弧の部分を埋めた（塞いだ）形状になっている。この形状により、絞り穴３４３の内周と開口３２ＨＬの内周とがほぼ同時に重なることがなく、絞り穴３４３から撮像素子１２の受光部１２ａへの被写体側からの光漏れが生じない。ここで、絞り穴３４３と開口３２ＨＬとが重なった場合に、絞り穴３４３からの光漏れを回避するには、シャッタ用セクタ３３を大きく形成し、シャッタ用セクタ３３によって絞り穴３４３からの入射光を遮断することも考えられる。しかし、シャッタ用セクタ３３を大きく形成すると、固体撮像装置１自体が大型化する。また、シャッタ用セクタ３３の重量が増え、シャッタスピードが遅くなる。従って、本実施例のごとく絞り穴３４３を、所定の円弧の部分を埋めた形状にすることにより、上記問題を回避することができる。

図５に、駆動アーム３６１を反時計回りに９０°程度回転させた際の状態を示す。図５は、開口３２ＨＬが小絞り状態、すなわち開口３２ＨＬの中心と絞り穴３４３の中心とが重なる状態の場合の図である。図５に示すように、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。

図６は、図５における開口３２ＨＬ近傍の拡大図である。図６に示すように、絞り穴３４３は、円形の穴に対して撮像素子１２の受光部１２ａの長手方向（図６上下方向）に沿うように円弧の部分が埋められた形状である。絞り穴３４３の形状を受光部１２ａの長手方向に沿うように円弧の部分を埋めた形状にすることにより、絞り穴３４３が円形の場合よりも、絞り穴３４３から入射する受光部１２ａへの幅方向（図６左右方向）への光量は減少し、入射光の受光範囲が縮小する。しかし、受光部１２ａの幅方向の端部よりも外側の部分には撮影のための光を到達させる必要がない。従って、絞り穴３４３を受光部１２ａの長手方向に沿うように円弧の部分を埋めた形状にすることにより、絞り穴３４３から入射する受光部１２ａへの幅方向への光量が減少しても、受光部１２ａの幅方向の端部には入射光が到達し、撮像画像は不鮮明にはならない。これに対し、図６から受光部１２ａを角度９０°回転させて、絞り穴３４３を受光部１２ａの幅（図６上下方向）方向に沿うように円弧の部分を埋めた形状にした場合には、絞り穴３４３から入射する受光部１２ａへの長手方向（図６左右方向）への光量が減少するので、受光部１２ａの長手方向の端部には入射光が到達しない可能性があり、撮像画像は不鮮明になる虞がある。

次に、図７、図８及び図９を用いて実施例２について説明する。この実施例２の固体撮像装置の基本構成は実施例１の固体撮像装置１と同様である。よって、固体撮像装置１と同一の部分には同じ符号を付することによって重複する説明を省略する。

図７は、図５に対応するもので、絞り用セクタ３４に設けられた絞り穴３４３ａが、開口３２ＨＬの中央に到達したときの図である。図８は、図７における開口３２ＨＬ近傍の拡大図である。図８に示すように、実施例１に係る固体撮像装置１の絞り穴３４３に対して、実施例２に係る絞り穴３４３ａは、撮像素子１２の受光部１２ａの長手方向に沿うように、受光部１２ａの幅方向の両端部に対応する両側の円弧の部分を埋めた（塞いだ）形状であり、小判形に形成されている。前述したように、このような形状にすることにより、絞り穴３４３ａから入射する受光部１２ａへの幅方向への光量は減少する。しかし、受光部１２ａの幅方向の端部よりも外側の部分には撮影のための光を到達させる必要がない。従って、絞り穴３４３ａを受光部１２ａの長手方向に沿うように両側の円弧の部分を埋めた形状にすることによって、絞り穴３４３ａから入射する受光部１２ａへの幅方向への光量が減少しても、受光部１２ａの幅方向の端部には入射光が到達し、撮影には問題はない。

図９は、シャッタ用セクタ３３及び絞り用セクタ３４が、開口３２ＨＬを覆う場合、即ち全閉の場合における要部断面図である。撮像素子１２等の構成は簡略化して示している。一般的に、光の反射や回折現象により、絞り穴から入射した光が、絞り用セクタとシャッタ用セクタとの間を反射、回折を繰り返して、撮像素子まで光が漏れる場合がある。例えば、図９を用いて説明すると、絞り穴３４３ａから入射した光が、シャッタ用セクタ３３に反射し、シャッタ用セクタ３３に反射した光の一部が絞り用セクタ３４に反射し、シャッタ用セクタ３３の右側にまで回りこみ、セクタ基板３１とシャッタ用セクタ３３との間で反射し、開口３２ＨＬを通って撮像素子１２まで光が到達する場合がある。このような光漏れを防止するために、従来は光が反射や回折しても撮像素子１２まで到達しない程度の大きさがあるシャッタ用セクタ３３が配置していた。しかし、シャッタ用セクタ３３が大きいと、前述したように、固体撮像装置１が大型化するという問題がある。また、シャッタ用セクタ３３の重量が増し、シャッタスピードが遅くなるという問題がある。本実施例の絞り穴３４３ａの如く絞り穴を小さくすることにより、光漏れが生じない範囲でシャッタ用セクタ３３を小型化することができる。シャッタ用セクタ３３を小型化することによって、固体撮像装置１をより小型化できる。また、シャッタ用セクタ３３の重量が減少し、シャッタスピードが速くなる。また、絞り穴３４３ａの如く絞り穴を小さくすることにより、小絞り状態→全閉状態への移行時間が短縮し、小絞り状態でのシャッタスピードが速くなる。

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、絞り穴の形状は、実施例１及び実施例２に示した物に限られず、撮像素子１２の受光部１２ａの長手方向に絞り穴の開口が広がるような楕円形状であってもよい。

本発明の実施例１による固体撮像装置１の内部構成が確認できるように示した側面図である。 開口３２ＨＬが全開の状態にある際の構成を示す図である。 開口３２ＨＬが全開状態→全閉状態へ移行する過程での構成を示す図である。 図３における開口３２ＨＬ近傍の拡大図である。 開口３２ＨＬが小絞りの状態にある際の構成を示す図である。 図５における開口３２ＨＬ近傍の拡大図である。 実施例２に係る固体撮像装置の開口３２ＨＬが絞りの状態にある際の構成を示す図である。 図７における開口３２ＨＬ近傍の拡大図である。 実施例２に係る固体撮像装置の開口３２ＨＬが全閉の状態にある際の構成を示す断面図である。 従来の固体撮像装置の開口５２ＨＬが全開の状態にある際の構成を示す図である。 従来の固体撮像装置の開口５２ＨＬが全開状態→全閉状態へ移行する過程での構成を示す図である。 図１１における開口５２ＨＬ近傍の拡大図である。

符号の説明

１ 固体撮像装置
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
１２ａ 受光部
１３ 鏡筒
１４ 光学フィルタ
１５ セクタ駆動用ＩＣ
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（セクタ駆動装置）
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
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

Claims (4)

1. 開口が設けられた基板と、
   前記開口に進退可能であり、前記開口よりも小さい絞り開口が設けられ、第２のカム穴が設けられたセクタと、
   前記開口に進退可能であり、第１のカム穴が設けられたシャッタセクタと、
   前記第１及び第２のカム穴に共通に係合する駆動ピンを有した単一の駆動アームと、
   前記単一の駆動アームを駆動するための単一のステップモータと、を備え、
   前記セクタ及び前記シャッタセクタを駆動するための付勢部材は設けられておらず、
   前記駆動アームが一方向に移動している間に、前記セクタと前記シャッタセクタとは、協働で前記開口の状態を、全開状態、全閉状態、小絞り状態の順に移行可能であり、
   前記全開状態から前記セクタと前記シャッタセクタとの双方が移動して前記全閉状態を画定し、
   前記全開状態から前記全閉状態への移行過程において、光軸方向からみて、前記シャッタセクタが少なくとも前記開口の一部分と重なっているとき、前記絞り開口は、前記開口の縁から離れており、
   前記絞り開口が、前記セクタの移動方向の幅が当該移動方向に直交する方向の幅よりも狭い形状であることを特徴とするセクタ駆動装置。
2. 請求項１に記載のセクタ駆動装置と、
   前記開口からの入射光を受光する撮像素子とを備え、
   前記絞り開口の前記セクタの移動方向の幅が、前記撮像素子の受光部の幅方向の幅に対応していることを特徴とする固体撮像装置。
3. 開口が設けられた基板と、
   前記開口に進退可能であり、前記開口よりも小さい絞り開口が設けられ、第２のカム穴が設けられたセクタと、
   前記開口に進退可能であり、第１のカム穴が設けられたシャッタセクタと、
   前記第１及び第２のカム穴に共通に係合する駆動ピンを有した単一の駆動アームと、
   前記単一の駆動アームを駆動するための単一のステップモータと、
   前記開口からの入射光を受光する撮像素子と、
   レンズを保持すると共に前記撮像素子と前記セクタ及び前記シャッタセクタとの間に配置され前記開口からの入射光が通過可能なホルダ側開口を有したレンズホルダとを備え、
   前記セクタ及び前記シャッタセクタを駆動するための付勢部材は設けられておらず、
   前記駆動アームが一方向に移動している間に、前記セクタと前記シャッタセクタとは、協働で前記開口の状態を、全開状態、全閉状態、小絞り状態の順に移行可能であり、
   前記全開状態から前記セクタと前記シャッタセクタとの双方が移動して前記全閉状態を画定し、
   前記全開状態から前記全閉状態への移行過程において、光軸方向からみて、前記シャッタセクタが少なくとも前記開口の一部分と重なっているとき、前記絞り開口は、前記開口の縁から離れており、
   前記絞り開口が、前記撮像素子の受光部の形状に対応した形状であることを特徴とする固体撮像装置。
4. 請求項２又は３に記載の固体撮像装置を備えたことを特徴とする電子機器。

Images