特許 7188715 可変絞り装置及びカメラモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-05

(45)【発行日】2022-12-13

(54)【発明の名称】可変絞り装置及びカメラモジュール

(51)【国際特許分類】

   G03B 9/06 20210101AFI20221206BHJP

   G03B 9/02 20210101ALI20221206BHJP

【ＦＩ】

G03B9/06

G03B9/02 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021527098

(86)(22)【出願日】2018-12-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-31

(86)【国際出願番号】 CN2018122663

(87)【国際公開番号】W WO2020124553

(87)【国際公開日】2020-06-25

【審査請求日】2021-06-22

(73)【特許権者】

【識別番号】504161984

【氏名又は名称】ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】米山 厚司

(72)【発明者】

【氏名】宇野 勝

【審査官】越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３３７９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０４２２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５５－１６９５１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６３－３１１３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１８９９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２２０１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１５２２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－０１４６９１９（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１９５５３０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０８６３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１２９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２７６０７２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０４３６７９３１（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０５３７１６３３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１１６６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４６２３２３３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ９／００－９／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カメラレンズ用の可変絞り装置であって、
レンズの周囲に回転可能に配置された複数のフィンであって、前記複数のフィンの各々は前記レンズの中心に向かって配置された可動端と、前記各々のフィンの外側に前記レンズの前記中心から離れて形成されたギアとを有する、複数のフィンと、
前記複数のフィンを取り囲むギアリングであって、前記ギアリングの内側には前記複数のフィンの各ギアとかみ合うギアがある、ギアリングと、
前記ギアリングを回転駆動させるためのモータと
を備え、
前記モータは、前記ギアリングに固定された可動子と、前記可動子に対向する固定子とを含み、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方は、磁極が外周に沿って交互に配置されたリング形状の磁石を含み、前記可動子及び前記固定子のうちの他方は、前記磁石の前記磁極と一致するピッチで前記外周に沿って蛇行するように配置されたコイルを含み、
前記可動子及び前記固定子のうちの前記他方は、前記磁石の前記磁極のピッチに対して異なるシフト量で配置された複数のコアを含み、前記シフト量は前記可動子の回転単位の整数倍である、
可変絞り装置。

【請求項2】

カメラレンズ用の可変絞り装置であって、
レンズの周囲に回転可能に配置された複数のフィンであって、前記複数のフィンの各々は前記レンズの中心に向かって配置された可動端と、前記各々のフィンの外側に前記レンズの前記中心から離れて形成されたギアとを有する、複数のフィンと、
前記複数のフィンを取り囲むギアリングであって、前記ギアリングの内側には前記複数のフィンの各ギアとかみ合うギアがある、ギアリングと、
前記ギアリングを回転駆動させるためのモータと
を備え、
前記モータは、前記ギアリングに固定された可動子と、前記可動子に対向する固定子とを含み、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方は、磁極が外周に沿って交互に配置されたリング形状の磁石を含み、前記可動子及び前記固定子のうちの他方は、前記磁石の前記磁極と一致するピッチで前記外周に沿って蛇行するように配置されたコイルを含み、
前記モータは、前記可動子と前記固定子との間に少なくとも３つの軸受を有し、前記可動子及び前記固定子のうちの一方は、前記磁石を含む前記可動子及び前記固定子のうちの他方と反対側にヨークを含む、
可変絞り装置。

【請求項3】

前記ギアリングの前記ギアは、分離された複数のギア部で構成されており、前記複数のギア部の数はフィンの数に等しく、前記ギアリングはさらに複数のストッパを含み、前記複数のギア部のうちの隣接するギア部の各セットの間に各ストッパが配置されている、請求項１または２に記載の可変絞り装置。

【請求項4】

前記フィンの数は奇数であり、前記複数のフィンのうちの少なくとも１つは第１の高さに配置されており、前記複数のフィンのうちの少なくとも１つは、前記第１の高さとは異なる第２の高さに配置されており、前記複数のフィンのうちの少なくとも１つは、前記第１の高さ及び前記第２の高さの両方と異なる第３の高さに配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の可変絞り装置。

【請求項5】

前記複数のフィンは、第１の高さに配置された複数の第１フィンと、前記第１の高さとは異なる第２の高さに、前記複数の第１フィンのうちの隣接フィンの各セットの間に配置された複数の第２フィンとを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の可変絞り装置。

【請求項6】

前記複数のフィンは、それぞれの先端が隣接するフィンの下に配置されるようにして、同じ高さに配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載の可変絞り装置。

【請求項7】

カメラレンズ用の可変絞り装置であって、
レンズの周囲に回転可能に配置された複数のフィンであって、前記複数のフィンの各々は前記レンズの中心に向かって配置された可動端と、前記各々のフィンの外側に前記レンズの前記中心から離れて形成されたギアとを有する、複数のフィンと、
前記複数のフィンを取り囲むギアリングであって、前記ギアリングの内側には前記複数のフィンの各ギアとかみ合うギアがある、ギアリングと、
前記ギアリングを回転駆動させるためのモータと
を備え、
前記モータは、前記ギアリングに固定された可動子と、前記可動子に対向する固定子とを含み、
前記可動子及び前記固定子のうちの一方は、磁極が外周に沿って交互に配置されたリング形状の磁石を含み、
前記可動子及び前記固定子のうちの他方は、
前記磁石の前記磁極と一致するピッチで外周に沿って配置された複数の第１コイルと、
前記複数の第１コイル上に重ね合わせ且つ前記複数の第１コイルに対して位相が９０度シフトするように外周に沿って配置された複数の第２コイルと
を含む、可変絞り装置。

【請求項8】

前記可変絞り装置はさらに、
前記磁石の磁場を検出するためのセンサと、
前記センサの検出結果に基づいて前記モータの駆動を制御するための制御装置と
を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の可変絞り装置。

【請求項9】

少なくとも１つのレンズを含むレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒に設けられた、請求項１から８のいずれか一項に記載の可変絞り装置と
を備え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、カメラレンズの可変絞り装置及び当該可変絞り装置を備えたカメラモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォンやタブレットコンピュータなどの携帯機器に搭載されるカメラモジュールが小型化されており、その結果、カメラレンズのＦ値が増加している。しかしながら、多くの従来型のカメラモジュールでは、Ｆ値は、一意的に決定されているので、自在に変えることはできない。したがって、携帯機器のカメラレンズのＦ値を変えることができる小型で薄い可変絞り装置が望まれる。

【0003】

特許文献１には、２つの翼部を有するレンズ鏡筒に固定された可変絞りが開示されており、各翼部は異なるサイズの穴の少なくとも一部が互いに重なり合った形状（例えば、雪だるま形状）を持つ絞り穴領域を有し、絞り駆動モジュールは、可変絞りを動かすように構成されたレバーに連結されている支持体に配置された磁石部材を含み、絞りコイルは磁石を動かすように構成されている。この可変絞りは、翼部が互いに遠ざかるようになる又は重なり合う範囲が小さくなる方向に翼部を動かすことにより、２つのサイズ間の絞り穴領域を調節する。
特許文献１：米国特許出願公開第２０１８／０１６４５３８号

【発明の概要】

【0004】

しかしながら、そのようなバイナリタイプの可変絞り装置には、２つのサイズの絞りしかない。さらに、次のように問題がいくつかある。例えば、１）重量が大きいために２つの翼部のバランスを保てない、２）オートフォーカス（ＡＦ）又は光学式手ブレ補正（ＯＩＳ）によって共鳴が発生する、及び３）電力消費が大きいなどである。必要とされるのは、広範な範囲内であらゆるサイズの絞りを形成する小型で薄い可変絞り装置である。

【0005】

本発明の第１態様が、レンズの周囲に回転可能に配置された複数のフィンを有する、カメラレンズ用の可変絞り装置を提供する。複数のフィンの各々は、レンズの中心に向かって配置された可動端と、フィンの外側にレンズの中心から離れて形成されたギアとを有する。ギアリングが複数のフィンを取り囲み、このギアリングの内側には複数のフィンの各ギアとかみ合うギアがあり、モータがギアリングを回転駆動させる。

【0006】

本発明の第２態様が、少なくとも１つのレンズを含むレンズ鏡筒と、レンズ鏡筒に設けられた第１態様による可変絞り装置とを備えたカメラモジュールを提供する。

【0007】

上記の発明の概要は、必ずしも本発明の実施形態の必要な特徴を全て説明しているわけではない。上述した特徴群のサブコンビネーションも、本発明となり得る。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態による可変絞り装置の構成を分解斜視図で示している。

【図2A】本実施形態による可変絞り装置の構成を上面図で示している。

【図2B】本実施形態による可変絞り装置の断面構成を示している。

【図2C】可変絞り装置の拡大部を示している。

【図3A】モータの構成及び駆動原理を示している。

【図3B】モータの構成及び駆動原理（励磁切り替え）を示している。

【図4A】変形例によるモータの構成を示している。

【図4B】図４Ａの基準線Ｌ３を基準にして、変形例によるモータの断面構成を示している。

【図5A】複数のコアの配置とモータの段階的回転の原理とを示している。

【図5B】モータの段階的回転（［Δθ×１］回転）の原理を示している。

【図5C】モータの段階的回転（［Δθ×２］回転）の原理を示している。

【図5D】モータの段階的回転（［Δθ×５］回転）の原理を示している。

【図6A】可変絞りの絞り動作（最大絞り状態）を示している。

【図6B】可変絞りの絞り動作（絞り動作状態）を示している。

【図6C】可変絞りの絞り動作（最小絞り状態）を示している。

【図7A】変形例によるフィン配置と可変絞りの絞り動作（最大絞り状態）とを示している。

【図7B】変形例によるフィン配置と可変絞りの絞り動作（絞り動作状態）とを示している。

【図7C】変形例によるフィン配置と可変絞りの絞り動作（最小絞り状態）とを示している。

【図8】変形例による、６つのフィンを用いたフィン配置を示している。

【図9】その他の変形例による、６つのフィンを用いたフィン配置を示している。

【図10】変形例による可変絞り装置の構成を分解斜視図で示している。

【図11】変形例による可変絞り装置の制御システムの構成を示している。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明の（いくつかの）実施形態を説明する。この実施形態は、特許請求の範囲による本発明を限定するものではない。また、所与の実施形態に関して説明される特徴が全て、本発明の各態様にとって必須であるとみなされるべきではない。

【0010】

図１及び図２Ａ～図２Ｃは、本実施形態による可変絞り装置１００の構成を示している。図１は、可変絞り装置１００の各構成要素の構成を分解斜視図で示している。図２Ａは、可変絞り装置１００の構成を、カバーを除いて上面図で示している。図２Ｂは、図２Ａの基準線ＢＢを基準にして、可変絞り装置１００の断面構成を示している。図２Ｃは、可変絞り装置１００の一部を拡大した断面構成を示している。これらの図には、可変絞り装置１００が搭載されているレンズ鏡筒９０も示されている。

【0011】

レンズ鏡筒９０は、複数のレンズなどの光学素子で構成された光学系を内部に保持するためのハウジングである。レンズ鏡筒９０は、基部９１と、基部９１の上面中心から＋Ｚ方向に延出する突出部９２とを含む。基部９１及び突出部９２は、Ｚ軸方向に延在する内部空間を含むように一体的に形成されており、Ｚ軸方向に配置された複数のレンズなどの光学素子をその空間に保持している。

【0012】

基部９１は、１つの例として円筒形状を有し、その外面にらせん状のネジ部９１ａが形成されている。レンズ鏡筒９０は、ネジ部９１ａを利用して、カメラ装置などに固定することができる。さらに、基部９１の上面には、突出部９２の先端に向かって径が徐々に減少する３つの円錐台部９１ｂと、最下部の円錐台部９１ｂから半径方向に延出する複数の段部９１ｃ（図２Ｂなどを参照）とが形成されている。基部６０は、複数の段部９１ｃに支持されている。

【0013】

突出部９２は、１つの例として、基部９１より小さい径を有する円筒形状に形成されており、上面の中心に円形の開口９２ａがさらに形成されている。光学系に含まれる先端レンズ９３（例えば、１１．５ｍｍ径）が、その＋Ｚ方向の端部が突出部９２の上面から突き出るように開口９２ａに保持されている。

【0014】

本実施形態による可変絞り装置１００は、複数のフィン２１～２５の一部をレンズ鏡筒９０の突出部９２の上方に配置し、且つギアリング３０、ホルダ４０、モータ５０、及びベース６０を突出部９２の周囲に配置することで、レンズ鏡筒９０の基部９１（すなわち、複数の段部９１ｃ）に支持されている。これにより、レンズ鏡筒９０の上側に可変絞りが形成される。可変絞り装置１００はレンズ鏡筒９０の中に設けられてよい、すなわち、複数のフィン２１～２５をレンズ間に配置して、可変絞りをレンズ間に形成してよいことに留意されたい。

【0015】

本実施形態による可変絞り装置１００は、カバー１０、複数のフィン２１～２５、ギアリング３０、ホルダ４０、モータ５０、及びベース６０を備えるカメラモジュール（カメラレンズ）、具体的には携帯機器に搭載されるカメラモジュール用の絞り装置である。

【0016】

カバー１０は、可変絞り装置１００の上面及び側面を覆って保護するための蓋であり、金属や強化プラスチックなどを用いて、例えば強固になるように形成されてよい。カバー１０は、中心に開口１１ａを有する円形の上面１１と、上面１１の外縁に接続された側面１２とを含み、下側が開いている。開口１１ａは、円形の形状を有してよい。上面１１がホルダ４０の旋回軸４１～４５に支持され、カバー１０が可変絞り装置１００の上に配置されている場合、レンズ鏡筒９０の中にある先端レンズ９３の少なくとも一部が上面１１の開口１１ａから露出し、フィン２１～２５の一部（具体的には、基端）とギアリング３０の上部とが上面１１に覆われ、ギアリング３０、ホルダ４０、モータ５０、及びベース６０の外縁は側面１２に覆われる。

【0017】

複数のフィン２１～２５は、可変絞りを形成するために先端レンズ９３の周囲に回転可能に配置されているプレート片である。フィン２１～２５は、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの樹脂を用いて、先端が湾曲して基端から上側に向かって延出するように、実質的にかぎ形の形状に形成されている。開口２１ａ～２５ａはその基端に形成されており、ギア２１ｂ～２５ｂは開口２１ａ～２５ａに対応する延長部分の反対の位置にある基端の側に（可変絞り装置１００が組み立てられた状態で、先端レンズ９３に対して外側に）形成されており、円弧状に湾曲する内辺と円弧状に湾曲する外辺とが形成されている。

【0018】

複数のフィン２１～２５は、本実施形態に見られるように、５つのフィンなどの奇数のフィンを含むことが好ましい。奇数のフィンで可変絞りを形成することで、絞りを閉じたときに、互いに対向する２つの並行した辺の形成を避ける多角形の開口が形成されるので、強い光線の発生を防ぐことができる。具体的には、５つのフィンが小型の可変絞りを形成するのに適しており、その理由は、少数のフィンで大きな開口を形成できるためである。

【0019】

フィン２１～２５は、先端レンズ９３の中心側に先端を向けて、先端レンズ９３に対して外側に基端を向けて、ホルダ４０の旋回軸４１～４５をそれぞれ開口２１ａ～２５ａに挿入することで、ホルダ４０の上に回転可能に固定される。フィン２１～２５はそれぞれ、旋回軸４１～４５の周りを回転することで、先端（可動端とも呼ばれる）を先端レンズ９３の中心に向かって動かして絞りを閉じ、先端レンズ９３に対して外側に向かって動かして絞りを開く。可変絞りは、フィン２１～２５の外辺がそれぞれギアリング３０のストッパ３１ａ～３５ａで固定されているときに最大化され、フィン２１～２５の内辺によって連続的な円形の開口が形成される（図２Ａ及び図６Ａを参照）。

【0020】

ギアリング３０を回転させることで、複数のフィン２１～２５の可動端は、同期して先端レンズ９３の中心に向かって動く。ギアリング３０は、１つの例として、複数のフィン２１～２５を取り囲むようにリング形状に形成され、ギアリング３０の内側には、複数のフィン２１～２５のギア２１ｂ～２５ｂとかみ合うギアがある。ギアリング３０は、フィン２１～２５の数に等しいギアの複数の（本実施形態では５つの）分離されたギア部３１～３５を含み、さらに、複数のフィン２１～２５の外辺を固定するための複数の（本実施形態では５つの）ストッパ３１ａ～３５ａを含む。各ストッパ３１ａ～３５ａは、ギア部３１～３５のうちの隣接したギア部の各セットの間に配置されている。ギア部３１～３５の各々は、ある角度範囲（例えば２０度）を有する。したがって、この構成では、複数のフィン２１～２５の外辺をギアリング３０の複数のストッパ３１ａ～３５ａに固定することで、フィン２１～２５の回転を止めることが可能であり、この場合、ギアリング３０は可動端を開く方向にいっぱいに回転する。

【0021】

ホルダ４０は、フィン２１～２５を回転可能に支持する。ホルダ４０は、１つの例として、リング形状に形成されており、内縁に沿って上方にまっすぐ延出する縁部４０ｂ（図１を参照）と、上面の縁部４０ｂの外側に位置する複数の旋回軸４１～４５とを有する。旋回軸４１～４５は、柱状の形状を有し、外周に沿って等間隔に配置されている。旋回軸４１～４５はそれぞれ、フィン２１～２５の開口２１ａ～２５ａに挿入され、フィン２１～２５の基端は縁部４０ｂに支持されている。フィン２１～２５は、先端レンズ９３の中心より（Ｚ軸に沿って）低い位置に配置されており（図２Ｂを参照）、その結果、可変絞り装置１００は薄くなるように構成されている。フィン２１～２５は、カメラモジュール２００の設計に従って、先端レンズ９３の中心より高い位置に配置されてよいことに留意されたい。

【0022】

フィン２１～２５はホルダ４０に支持され、その結果、これらのフィンのうちの少なくとも１つは第１の高さに配置され、少なくとも１つの他のフィンは第１の高さとは異なる第２の高さに配置され、少なくとも１つの他のフィンは、第１の高さ及び第２の高さの両方と異なる第３の高さに配置されることになる。本実施形態において、フィン２１～２５は、フィン２２の可動端をフィン２１の下側に重ね合わせ、フィン２３の可動端をフィン２２の上側に（すなわち、フィン２１と同じ高さに）重ね合わせ、フィン２４の可動端をフィン２３の下側に（すなわち、フィン２２と同じ高さに）重ね合わせ、且つフィン２５の基端及び可動端をフィン２１と２４との間の両フィンの上側に重ね合わせて配置されている。言い換えれば、フィン２１及び２３は中間位置に配置されており、フィン２２及び２４は低位置に配置されており、フィン２５は高位置に配置されている。これにより、５つのフィン２１～２５は、各フィンが絞り動作時に互いに干渉しないように、先端レンズ９３の周囲に配置され得る。

【0023】

モータ５０は、ギアリング３０を回転駆動させる。本実施形態では、平面可動子５１及び平面固定子５２で構成された平面対向型ボイスコイルモータが、モータ５０として使用されてよい。

【0024】

可動子５１は、薄いリング形状に形成された磁石リング５１ａ（図３Ａなどを参照）を含む。例えば、磁石リング５１ａは、例えば１５０μｍの厚さを持つ、日本工業規格（ＪＩＳ）ＳＵＳ３０１などのステンレス鋼のベースを形成し、そのベースの下面にスパッタリングで、例えば１０μｍの厚さを持つ磁性層を堆積させることで形成される。磁性層では、２つの異なる磁極が外周に交互に配置されている。可動子５１は、ギアリング３０の下面に、これらの中心が上から見たときに一致するように固定されている。

【0025】

固定子５２は、薄いリング形状に形成された基板と、その上面又は内側に設けられたコイル５２ａとを有するフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）コイルを含む（図３Ａなどを参照）。ＦＰＣコイルは、絶縁性硬質基板上に、銅などの導電性金属の配線で形成されている。固定子５２は、フィン２１～２５を上面で支持するホルダ４０を、これらの中心が上から見たときに一致するように固定し且つ支持している。

【0026】

さらに固定子５２は、ＦＰＣコイル（コイル５２ａ）の基板の下面又は内側に配置された複数のコア７１～７６を有する（図５Ａなどを参照）。後述されるように、複数のコア７１～７６は、可動子５１内の磁石リング５１ａを固定子５２内のコイル５２ａに対して、保持力を供給せずに配置する。コア７１～７６は、高い透磁率を有するパーマロイ（登録商標）などの材料で形成されてよい。複数のコア７１～７６を用いることで、固定子５２に対して可動子５１の段階的回転を行うことが可能になる。

【0027】

上述したように構成される固定子５２はベース６０に固定されており、ギアリング３０に固定された可動子５１は固定子５２に支持されている。固定子５２に固定されたホルダ４０が、可動子５１の下面を固定子５２の上面に向かって対向させることにより、可動子５１の内側に配置される。これにより、固定子５２に含まれるコイル５２ａを励磁することで、磁石リング５１ａを含む可動子５１がレンズ鏡筒９０の周囲にある固定子５２の上面に沿って滑動するように回転するような、小型で薄いボイスコイルモータが構成される。

【0028】

磁石リング５１ａの磁極の配置、コイル５２ａに含まれるコイルの配置、及びモータ５０の駆動原理がさらに、以下で説明される。

【0029】

本実施形態において、モータ５０は、ベース６０に固定された固定子５２がコイルを含み、ギアリング３０に固定された、可動子５１に含まれる磁石リング５１ａが固定子５２の上面に沿って回転する可動磁石型として構成されている。モータ５０は、固定子５２が磁石を含み、可動子５１がコイルを含む可動コイル型として構成されてもよい。

【0030】

ベース６０は、モータ５０と、可変絞り装置１００のその他のものとを支持しており、リング形状の上部プレート６１と、上部プレート６１の下面に固定された円筒状の脚部６２とを含む。上部プレート６１は、強化プラスチックなどの強固な非磁性材料で形成されてよい。脚部６２は、上部プレート６１と一体的に形成されてよい。レンズ鏡筒９０の複数の段部９１ｃに脚部６２を据えることで、ベース６０がレンズ鏡筒９０に支持されるので、可変絞り装置１００はレンズ鏡筒９０に搭載される。

【0031】

フィン２１～２５、ギアリング３０、ホルダ４０、及びモータ５０（具体的には、モータ５０に含まれる磁石リング５１ａ）は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術で製造されてよい。これにより、小型で薄く軽量な可変絞り装置１００を実現するのが可能になってよく、可変絞り装置１００をレンズ鏡筒９０に搭載することによってカメラモジュール２００を構成できる。

【0032】

図３Ａ及び図３Ｂは、モータ５０の構成及び駆動原理を示している。これらの図には、モータ５０の構成、すなわち、モータ５０に含まれる可動子５１内の磁石リング５１ａの磁性層と固定子５２内のコイル５２ａとが、底面から見たものとして（＋Ｚ方向の図で）示されている。磁石リング５１ａの磁性層では、１つの例として、それぞれ６つのＮ極及びＳ極が外周に交互に配置されている。コイル５２ａは、磁石リング５１ａの磁極に等しいピッチ（本実施形態では３０度の角度ピッチ）で外周上を蛇行するように配置されている。磁石リング５１ａの磁極の数、及びコイル５２ａのピッチは、実施形態に応じて異なってよい。

【0033】

図３Ａに示すように電流が黒矢印の方向に流れてコイル５２ａを励磁することによって、白抜き矢印の方向の駆動力がコイル５２ａ（固定子５２）から磁石リング５１ａ（可動子５１）に加わる。磁石リング５１ａが３０度回転すると、図３Ｂに示すように、電流が反対方向に流れてコイル５２ａを励磁することによって、すなわち、励磁を切り替えることによって、白抜き矢印の方向の駆動力がコイル５２ａ（固定子５２）から磁石リング５１ａ（可動子５１）にさらに加わる。磁石リング５１ａが３０度回転するたびに励磁を切り替えることにより、磁石リング５１ａを一方向に回転させることが可能になる。コイル５２ａを反対に励磁することにより、磁石リング５１ａを逆方向に回転させることが可能になる。

【0034】

図４Ａ及び図４Ｂは、変形例によるモータ５０ｄの構成を示している。ここで、図４Ａはモータ５０ｄの構成、すなわち、モータ５０ｄに含まれる可動子５１内の磁石リング５１ａの磁性層と固定子５２内のコイル５２ｂ、５２ｃとを底面から見たものとして（＋Ｚ方向の図で）示しており、図４Ｂは図４Ａの基準線Ｌ３を基準にしてモータ５０ｄの断面構成を示している。上述した実施形態と同様に、磁石リング５１ａの磁性層では、それぞれ６つのＮ極及びＳ極が外周に沿って交互に配置されている。コイル５２ｂ、５２ｃは、Ｚ軸方向に重なり合った２層コイルを構成し、位相を互いに９０度シフトして、磁石リング５１ａの磁極に等しいピッチ（本実施形態では３０度の角度ピッチ）で外周上に配置されている。

【0035】

変形例によるモータ５０ｄでは、位相を相対的に９０度シフトしてコイル５２ｂ、５２ｃを励磁することで、磁石リング５１ａを回転させることができる。具体的には、固定子５２に含まれる２つの層のコイル５２ｂ、５２ｃを用いて、磁石リング５１ａを大きなトルクで回転させることが可能になる。

【0036】

図５Ａ～図５Ｄは、固定子５２に含まれる複数のコア７１～７６の配置と、モータ５０の段階的回転の原理とを示している。モータ５０では、可動子５１の回転量の単位（回転単位と呼ばれる）はΔθであり、ステップ数はＮである。可動子５１の角度変位範囲は、［Δθ×Ｎ］で与えられる。角度変位範囲［Δθ×Ｎ］は、例えば、回転量が４度であり（回転単位及び角度変位範囲は図の中では誇張されている）、ステップ数Ｎが６である。コア７１～７６の数は、磁石リング５１ａの磁極の数に等しい又はそれより少なく、ステップ数Ｎに等しく設定されてよい。

【0037】

コア７１～７６は、磁石リング５１ａの磁極Ｎ１～Ｎ６、Ｓ１～Ｓ６のピッチに対して、［Δθ×０］～［Δθ×５］の異なるシフト量で配置されている。シフト量は、可動子５１の回転単位Δθの整数倍である。図５Ａに示すように、コア７１が磁極Ｎ１とＳ６との境界に対向する状態では、コア７２は磁極Ｎ２とＳ１との境界に対して［Δθ×１］の角度分シフトするように配置されており、コア７３は磁極Ｎ３とＳ２との境界に対して［Δθ×２］の角度分シフトするように配置されており、コア７４は磁極Ｎ４とＳ３との境界に対して［Δθ×３］の角度分シフトするように配置されており、コア７５は磁極Ｎ５とＳ４との境界に対して［Δθ×４］の角度分シフトするように配置されており、コア７６は磁極Ｎ６とＳ５との境界に対して［Δθ×５］の角度分シフトするように配置されている。

【0038】

図５Ａに示す状態では、コア７１が磁極Ｎ１とＳ６との境界に対向するので、コア７１が磁極Ｎ１及びＳ６から受ける吸引力はバランスが取れて安定する。コイル５２ａの励磁を停止することで、磁石リング５１ａはこの位置に配置される。図５Ｂに示すように、コイル５２ａを励磁して［Δθ×１］の角度分の回転をするように磁石リング５１ａを駆動すると、コア７２が磁極Ｎ２とＳ１との境界に対向するので、コア７２が磁極Ｎ２及びＳ１から受ける吸引力はバランスが取れて安定する。コイル５２ａの励磁を停止することで、磁石リング５１ａはこの位置に配置される。図５Ｃに示すように、コイル５２ａを励磁して［Δθ×２］の角度分の回転をするように磁石リング５１ａをさらに駆動すると、コア７３が磁極Ｎ３とＳ２との境界に対向するので、コア７３が磁極Ｎ３及びＳ２から受ける吸引力はバランスが取れて安定する。これにより、磁石リング５１ａはこの位置に配置される。磁石リング５１ａをさらに駆動すると、コア７４が磁極Ｎ４とＳ３との境界に対向し、コア７５が磁極Ｎ５とＳ４との境界に対向し、したがって、図５Ｄに示すように、コア７６が磁極Ｎ６とＳ５との境界に対向する。これにより、磁石リング５１ａは各位置に配置される。

【0039】

上述したように、磁石リング５１ａ（可動子５１）が固定子５２に対して回転単位Δθ分の回転をするたびに、複数のコア７１～７６のうちの１つが磁石リング５１ａの磁極間の境界に対向するので、可動子５１に対して回転単位Δθ分の段階的回転を行うことができる。これは、コイル５２ａを励磁せずに、すなわち保持力を供給せずに可動子５１が固定子５２に対して配置されるからである。

【0040】

図６Ａ～図６Ｃは、可変絞り装置１００の絞り動作を示している。図６Ａに示す状態（最大絞り状態）において、フィン２１～２５は可動端を外側に動かし、その外辺をギアリング３０のストッパ３１ａ～３５ａにそれぞれ固定して、絞りの開口を最大化する。最大時には、可変絞りはフィン２１～２５の内辺を連ねて、円形の開口（例えば、５．２ｍｍ径）を形成する。図６Ｂ（絞り動作状態）に示すように、モータ５０を制御してギアリング３０を矢印の方向に駆動すると、ギア２１ｂ～２５ｂをそれぞれギアリング３０のギア部３１～３５とかみ合わせたフィン２１～２５は、それらの可動端が同期して先端レンズ９３の中心に向かって動くように回転する。このときに、モータ５０によるギアリング３０の回転は連続的であるため、可変絞りは徐々に閉じる。フィン２１～２５の各々の位置はバランスが取れており、その配置に対応するサイズの開口が形成される。その後、図６Ｃ（最小絞り状態）に示すように、フィン２１～２５の各可動端を各端部が互いに干渉する直前の位置まで動かすことで、可変絞りは実質的に五角形の最小開口（例えば、１．４ｍｍ幅）を形成する。Ｆ値は、例えば、１．８～５．０の範囲で調節可能である。

【0041】

モータ５０を制御してギアリング３０を逆方向に駆動することで、フィン２１～２５は回転し、各可動端が同期して先端レンズ９３に対して外側に向かって動くことになり、可変絞りが開く。

【0042】

本実施形態による可変絞り装置１００は、先端レンズ９３の周囲に回転可能に配置された複数のフィン２１～２５を備える。複数のフィン２１～２５はそれぞれ、先端レンズ９３の中心に向かって配置された可動端と、先端レンズ９３の中心から離れて形成されたギア２１ｂ～２５ｂとを有し、ギアリング３０が複数のフィン２１～２５を取り囲んでいる。ギアリング３０の内側には、複数のフィン２１～２５の各々のギア２１ｂ～２５ｂとかみ合うギア部３１～３５があり、モータ５０がギアリング３０を回転駆動させる。先端レンズ９３の周囲に複数のフィン２１～２５を、各可動端が先端レンズ９３の中心に向けられた状態で回転可能に配置し、複数のフィン２１～２５を取り囲むようにギアリング３０を配置して、内側のギア部３１～３５がそれぞれ複数のフィン２１～２５の各々のギア２１ｂ～２５ｂとかみ合うようにし、ギアリング３０をモータ５０で回転駆動させることで、複数のフィン２１～２５の各可動端は同期して先端レンズ９３の中心に向かって動く。これにより、装置１００は広範な範囲内で任意のサイズの可変絞りを形成できる。さらに、フィン２１～２５の角度位置はバランスが取れているので、ＡＦ、ＯＩＳなどによって共鳴が発生することはない。

【0043】

さらに、カメラモジュール２００は、少なくとも１つのレンズを含むレンズ鏡筒９０に可変絞り装置１００を搭載することで組み立てられる。

【0044】

図７Ａ～図７Ｃは、変形例によるフィン２１～２５の配置及び絞り動作を示している。図７Ａに示すように、複数のフィン２１～２５は、各可動端が隣接するフィン（フィン２５、２１～２４）の基端の下になるように同じ高さに配置されてよいので、各基端は反対側に隣接するフィン（フィン２２～２５、２１）の可動端の上になる。これにより、５つのフィン２１～２５が絞り装置の動作時に互いに干渉しないように、各フィンを先端レンズ９３の周囲に配置することができる。

【0045】

図７Ａに示す最大絞り状態では、フィン２１～２５が回転することにより、可動端が外側へと動き、外辺がギアリング３０のストッパ３１ａ～３５ａにそれぞれ固定されているので、絞りが最大化される。最大時には、可変絞りはフィン２１～２５の内辺を連ねて、円形の開口を形成する。図７Ｂ（絞り動作状態）に示すように、モータ５０を制御してギアリング３０を矢印の方向に駆動すると、フィン２１～２５が回転して、各可動端が同期して先端レンズ９３の中心に向かって隣接するフィンの下へと動くことになる。このときに、可変絞りは連続的に閉じ、フィン２１～２５の各々の位置は、その位置に対応するサイズの開口を形成するようにバランスが取れている。図７Ｃ（最小絞り状態）に示すように、フィン２１～２５の各可動端を各端部が互いに干渉する直前の位置まで動かすことで、可変絞りは実質的に五角形の最小開口を形成する。

【0046】

モータ５０を制御してギアリング３０を逆方向に駆動することで、フィン２１～２５は回転し、各可動端が同期して先端レンズ９３に対して外側に向かって動き、可変絞りが開く。

【0047】

本実施形態において、可変絞り装置１００は奇数のフィン、具体的には５つのフィン２１～２５で構成されているが、５つのフィンに限定されず、可変絞り装置１００偶数のフィンで構成されてもよい。

【0048】

図８は、６つのフィン２１～２６を用いたフィン配置を１つの例として示している。６つのフィン２１～２６は、上述したフィン２１～２５と同様に形成される。ギアリング３０は、このギアの６つのギア部３１～３６を含み、さらに、フィン２１～２６の外辺を固定するための６つのストッパ３１ａ～３６ａを含む。各ストッパ３１ａ～３６ａは、ギア部３１～３６のうちの隣接するギア部の各セットの間に配置されている。ホルダ（不図示）は、上面に位置する６つの旋回軸４１～４６以外は、上述したホルダ４０と同様に形成される。

【0049】

フィン２１～２６はホルダに支持されており、フィン２１、２３、２５は第１の高さに配置されており、フィン２２、２４、２６は第１の高さとは異なる第２の高さに、フィン２１、２３、２５のうちの隣接するフィンの各セットの間に配置されている。本例において、フィン２１、２３、２５は外周に配置され且つ同じ高さに配置され、フィン２２、２４、２６はフィン２１、２３、２５の下に同じ高さに配置される。フィン２２はフィン２１と２３との間に配置され、フィン２４はフィン２３と２５との間に配置され、フィン２６はフィン２５と２１との間に配置される。これにより、６つのフィン２１～２６が絞りの動作時に互いに干渉しないように、各フィンを先端レンズ９３の周囲に配置することができる。

【0050】

図９は、６つのフィン２１～２６を有するフィン配置を別の例として示している。６つのフィン２１～２６は、各可動端が隣接するフィン（フィン２６、２１～２５）の基端の下になるように同じ高さに配置されてよいので、各基端は反対側に隣接するフィン（フィン２２～２６、２１）の可動端の上になる。これにより、６つのフィン２１～２６が絞り装置の動作時に互いに干渉しないように、各フィンを先端レンズ９３の周囲に配置することができる。

【0051】

図１０及び図１１は、変形例による可変絞り装置１１０の構成と、制御システムの構成とを示している。図１０は、変形例による可変絞り装置１１０の各構成要素の構成を分解斜視図で示している。この図には、可変絞り装置１１０が搭載されているレンズ鏡筒９０も示されている。可変絞り装置１１０は、カバー１０、複数のフィン２１～２５、ギアリング３０、ホルダ４０、モータ１５０、ベース１６０、及び制御装置１７０を備える。カバー１０、複数のフィン２１～２５、ギアリング３０、及びホルダ４０は、上述した可変絞り装置１００と同様に構成される。

【0052】

平面可動子１５１及び平面固定子１５２で構成された平面対向型ボイスコイルモータが、モータ１５０として使用されてよい。可動子１５１は、上述したモータ５０の可動子５１と同様に構成される。固定子１５２は、固定子１５２の基板の外縁に形成された複数のノッチ１５２ｅ以外は、上述したモータ５０の固定子５２と同様に構成される。ノッチ１５２ｅの数は、３つ又はそれより多くの任意の数、例えば、本実施形態に見られるように５つなどであってよい。

【0053】

ベース１６０は、上部プレート１６１、ヨーク１６３、脚部（不図示）、センサ１６４、及び軸受１６５を含む。

【0054】

上部プレート１６１は、強化プラスチックなどの非磁性材料でリング形状に形成されてよい。上部プレート１６１には、内縁及び外縁に取り囲まれたリング状の凹部１６１ａが形成されており、外縁には複数の（本実施形態では５つの）球状支持体１６１ｆが形成されている。

【0055】

ヨーク１６３は、磁性材料でリング形状に形成され、上部プレート１６１の凹部１６１ａに組み込まれて、上部プレート１６１の上面が形成される。ヨーク１６３には、矩形の開口１６３ａが形成されている。

【0056】

脚部は上部プレート１６１の下面に固定されて、下から上部プレートを支持している。レンズ鏡筒９０の複数の段部９１ｃに脚部を据えることで、ベース１６０がレンズ鏡筒９０に支持されるので、可変絞り装置１１０はレンズ鏡筒９０に搭載される。

【0057】

センサ１６４は、モータ１５０の可動子１５１に含まれる磁石リング（不図示）の磁場を検出するものであり、１つの例として、ホールセンサを使用することができる。センサ１６４は、ヨーク１６３の開口１６３ａを介して、上部プレート１６１の凹部１６１ａに設置される。固定子１５２（ベース１６０に固定されている）に対する可動子１５１の回転位置が、センサ１６４の検出結果に基づいて検出される。

【0058】

軸受１６５は可動子１５１及びギアリング３０を支持する玉軸受であって、可動子１５１に固定されており、ベース１６０の球状支持体１６１ｆに入っている。軸受１６５の数は、３つ又はそれより多くの任意の数、例えば、本実施形態に見られるように５つなどであってよい。

【0059】

モータ１５０の固定子１５２がベース１６０の上面に固定されるので、これらの中心は上から見たときに一致しており、球状支持体１６１ｆはノッチ１５２ｅに配置される。軸受１６５は球状支持体１６１ｆに配置され、可動子１５１に固定されたギアリング３０は軸受１６５に支持されている。可動子１５１に含まれる磁石リングの吸引力がベース１６０（ヨーク１６３）に加わり、これにより、予圧が軸受１６５に加わるので、可動子１５１は固定子１５２を介してベース１６０に回転可能に支持される。

【0060】

軸受１６５がその中を動く溝が、ギアリング３０の裏面に設けられてよい。

【0061】

制御装置１７０は、ギアリング３０の回転をサーボ制御する。制御装置１７０は、可動子１５１の回転位置をセンサ１６４で検出し、検出結果に基づいてモータ１５０の駆動を制御して、可動子１５１に固定されているギアリング３０を回転させる。これにより、フィン２１～２５で形成される可変絞りは、任意のサイズに開いたり閉じたりすることができる。

【0062】

本発明の実施形態を説明してきたが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されない。上述した実施形態に様々な変更及び改良を加えることが可能であることは、当業者にとって明らかである。そのような変更又は改良を加えた実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0063】

特許請求の範囲、実施形態、及び図の中に示した装置、システム、プログラム、及び方法で行われる各プロセスの動作、手順、ステップ、及び段階は、任意の順序で行われてよい。ただし、その順序が「より前に」又は「の前に」などで示されていないこと、また、前のプロセスの出力が後のプロセスで用いられないことが条件である。特許請求の範囲、実施形態、及び図の中に「最初に」又は「次に」などの文言を用いてプロセスフローが説明されていたとしても、必ずしもこの順序でプロセスを行わなければならないことを意味しているわけではない。
［項目１］
カメラレンズ用の可変絞り装置であって、
レンズの周囲に回転可能に配置された複数のフィンであって、上記複数のフィンの各々は上記レンズの中心に向かって配置された可動端と、上記各々のフィンの外側に上記レンズの上記中心から離れて形成されたギアとを有する、複数のフィンと、
上記複数のフィンを取り囲むギアリングであって、上記ギアリングの内側には上記複数のフィンの各ギアとかみ合うギアがある、ギアリングと、
上記ギアリングを回転駆動させるためのモータと
を備える可変絞り装置。
［項目２］
上記ギアリングの上記ギアは、分離された複数のギア部で構成されており、上記複数のギア部の数はフィンの数に等しく、上記ギアリングはさらに複数のストッパを含み、上記複数のギア部のうちの隣接するギア部の各セットの間に各ストッパが配置されている、項目１に記載の可変絞り装置。
［項目３］
上記フィンの数は奇数であり、上記複数のフィンのうちの少なくとも１つは第１の高さに配置されており、上記複数のフィンのうちの少なくとも１つは、上記第１の高さとは異なる第２の高さに配置されており、上記複数のフィンのうちの少なくとも１つは、上記第１の高さ及び上記第２の高さの両方と異なる第３の高さに配置されている、項目１又は２に記載の可変絞り装置。
［項目４］
上記複数のフィンは、第１の高さに配置された複数の第１フィンと、上記第１の高さとは異なる第２の高さに、上記複数の第１フィンのうちの隣接フィンの各セットの間に配置された複数の第２フィンとを含む、項目１又は２に記載の可変絞り装置。
［項目５］
上記複数のフィンは、それぞれの先端が隣接するフィンの下に配置されるようにして、同じ高さに配置される、項目１又は２に記載の可変絞り装置。
［項目６］
上記モータは、上記ギアリングに固定された可動子と、上記可動子に対向する固定子とを含む、項目１から５のいずれか一項に記載の可変絞り装置。
［項目７］
上記可動子及び上記固定子のうちの一方は、磁極が外周に沿って交互に配置されたリング形状の磁石を含み、上記可動子及び上記固定子のうちの他方は、上記磁石の上記磁極と一致するピッチで上記外周に沿って蛇行するように配置されたコイルを含む、項目６に記載の可変絞り装置。
［項目８］
上記可動子及び上記固定子のうちの一方は、磁極が外周に沿って交互に配置されたリング形状の磁石を含み、
上記可動子及び上記固定子のうちの他方は、
上記磁石の上記磁極と一致するピッチで外周に沿って配置された複数の第１コイルと、
上記複数の第１コイル上に重ね合わせ且つ上記複数の第１コイルに対して位相が９０度シフトするように外周に沿って配置された複数の第２コイルと
を含む、項目６に記載の可変絞り装置。
［項目９］
上記可変絞り装置はさらに、
上記磁石の磁場を検出するためのセンサと、
上記センサの検出結果に基づいて上記モータの駆動を制御するための制御装置と
を備える、項目７又は８に記載の可変絞り装置。
［項目１０］
上記可動子及び上記固定子のうちの上記他方は、上記磁石の上記磁極のピッチに対して異なるシフト量で配置された複数のコアを含み、上記シフト量は上記可動子の回転単位の整数倍である、項目７から９のいずれか一項に記載の可変絞り装置。
［項目１１］
上記モータは、上記可動子と上記固定子との間に少なくとも３つの軸受を有し、上記可動子及び上記固定子のうちの一方は、上記磁石を含む上記可動子及び上記固定子のうちの他方と反対側にヨークを含む、項目７から１０のいずれか一項に記載の可変絞り装置。
［項目１２］
少なくとも１つのレンズを含むレンズ鏡筒と、
上記レンズ鏡筒に設けられた、項目１から１１のいずれか一項に記載の可変絞り装置と
を備えるカメラモジュール。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】