专利名称：成像设备和在其中使用的光量调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种成像设备，其中透镜聚焦来自固态图像拾取装置上目标的光以形成图像，并将固态图像拾取装置中的电荷输出以获得目标的图像，并将其输出至光量调节装置以用于机械调节在成像设备中的光量。
背景技术：
通常，成像设备，广泛的熟知为一种摄像机和数码照相机，其在比如CCD的固态图像拾取装置上形成目标的图像以用于获得在图像拾取装置中光电转移的图像数据。最近，已经广泛使用具有内嵌照相机的蜂窝电话，与银盐照相机(以胶卷为基础的照相机)类似，这种成像设备具有装配于成像镜头筒的图像形成透镜，用于在预定图像形成平面上聚焦来自目标的光，而且在图像形成平面上配备有比如CCD的固态图像拾取装置。此外，将比如光圈装置和快门装置的光量调节装置结合至成像镜头筒中以用于调节在图像拾取装置中的光量。
已经存在获得这种成像设备的需要，特别是成像镜头筒，其应是小的，用于减小照相机设备的尺寸或用于将成像设备结合至蜂窝电话等中，从而进一步的减小尺寸、重量和成本。通常，通过控制比如快门装置和光圈装置的光量调节装置，从而使快门叶片保持关闭的同时照相机设备处于不使用中，从而使光不会达到成像平面。银盐照相机在这种情况下，这种结构阻止了胶片的曝光，同时不实施拍摄，而在固态图像拾取装置的情况下，这种结构阻止了强光，比如来自进入图像拾取装置的太阳光。
也就是，在数码照相机以及银盐照相机中，控制比如快门的光量调节装置，保持在所谓的通常关闭状态中用于阻塞光，同时设备处于不使用中。这种具有通常关闭控制的光量调节装置已经被广泛揭示，例如在日本专利(KoKai)第3205714号中就给出了这种装置。在光量调节装置中，将快门叶片和光圈叶片分别结合至基板中，并将其设置于成像镜头筒中。电磁驱动装置连接至叶片构件。快门叶片保持关闭的同时，装置处于不使用中，驱动装置的电源是关闭的。
如在日本专利第3205714号中给出的，当将正常关闭控制类型的光量调节装置应用于具有固态图像拾取装置的数码照相机时，当开启设备时，将关闭状态中的快门叶片驱动开关至开启状态。当用户监控图像以用于拍摄之后，推动快门按钮(释放按钮)，释放(电复位)固态图像拾取装置中的电荷开始曝光。在预定的曝光时间之后，电流供给至快门驱动装置以移动快门叶片至关闭位置。在具有固态图像拾取装置的数码照相机中，与银盐照相机不同，将快门保持开启一定的时间以用于在拍摄之前进行监控。因此，保持供给至比如快门的光量调节装置的驱动部分的电源，从而会消耗额外的电力。
为了解决该问题，在日本专利第3205714号中，驱动装置由磁转子和缠绕在转子周围的激励线圈组成。此外，提供由如软磁性材料制成的吸引构件以用于保持磁体转子在叶片的激励位置(快门的关闭位置)和非激励位置。具体的，刚好在磁体转子的移动范围之外提供由软磁性材料制成的销，以及被吸引至销的磁体转子的磁极，从而使在没有驱动电流的情况下将叶片构件保持在开启位置或关闭位置。
在上面描述的传统的具有固态图像拾取装置中，快门叶片控制曝光， 当装置处于不使用中时，叶片构件保持在关闭位置，并在开启设备时移动至开启位置，在这种情况下，在相对较长时间的监控过程中，必须供给电力至叶片的驱动装置，这样就会浪费电源。为了消除该问题，在日本专利第3205714号中，在光圈叶片从关闭位置移动之后，对光量调节装置配备用于保持叶片构件在开启位置的保持机构。由于该保持机构，在监控过程中就不必供给电源至驱动装置。可是，在开启位置和在光圈叶片的关闭位置处必须分别提供保持机构。该保持机构包括在日本专利第3205714号中揭示的机械栓锁结构或磁吸引结构。
当由软磁性材料制成的销构件等分别位于叶片的开启位置和关闭位置以用于产生磁吸引时，用于引入驱动力的激励线圈试图具有小的缠绕面积，从而增大提供线圈的缠绕面积的装置的外部形状，同时使设备变小就变得困难。此外，当关闭叶片机构之后，在固态图像拾取装置中的电荷连续的转移至外部时，在用于保持叶片于关闭位置的磁吸引机构中，由于吸引时的碰撞或向着开启位置的摇摆以及由于在施加外部力至照相机设备时的碰撞，使叶片可以回弹，从而泄漏来自外部的光。
此外，具体的保持机构磁性或机械地保持快门叶片于关闭位置，在连续拍摄的情况下从关闭位置释放叶片时，存在一个操作滞后。例如在磁吸引机构的情况下，通过保持机构的吸引力减小驱动线圈的吸引力。因此，叶片慢慢从关闭位置移动至开启位置，从而影响了连续拍摄。
发明内容
为了解决上面描述的问题，在本发明中，在快门叶片保持于开启位置的同时照相机处于不使用中。不同于其中快门叶片构件保持于关闭位置的同时，照相机处于不使用中的传统的通常关闭控制。
因此，本发明的一个目的是提供一种具有小的镜头筒的重量轻并能够在开启设备或在连续拍摄过程中立即能够拍摄的成像设备。
从本发明下面的描述中本发明进一步的目标和优点将会更加明显。
为了获得上面的目的，依照本发明的第一方面，成像设备包括用于在预定图像形成平面上聚焦来自目标的光的图像光学单元；设置于图像形成平面处用于光电转换来自目标的光的固态图像拾取单元；用于控制转移在固态图像拾取单元中聚积的图像数据的数据转移单元，设置于成像光学单元的成像路径中的衬底并配备有曝光光圈；设置于衬底之上用于在关闭位置关闭曝光光圈并在开启位置开启曝光光圈的快门叶片；具有用于驱动在关闭位置和开启位置之间的快门叶片的激励线圈的快门驱动单元；以及用于控制快门驱动单元的控制单元。设置于衬底之上用于约束在关闭位置快门叶片的运动的比如制动器的叶片约束构件。此外，提供用于在没有驱动电流供给至激励线圈时保持快门叶片于开启位置的快门叶片保持单元。快门叶片保持单元由磁或推进弹簧制成，其用于在开启方向上恒定推进叶片。
在第一方面中，依照预定的曝光时间信号，控制单元供给电流至激励线圈，从而使快门叶片从开启位置移动至关闭位置，同时数据转移单元输出图像数据，控制单元连续供给驱动电流至激励线圈，从而向着叶片约束机构推进光圈叶片。在数据转移单元转移图像数据之后，快门叶片从关闭位置移动至开启位置。也就是，比如CPU的控制电路基于释放操作开始曝光，并在预定之间之后以计时器的时间信号供给电流至激励线圈以关闭快门叶片。控制单元连续供给驱动电流至激励线圈直至比如CCD的图像拾取装置完全转移了图像数据。通过CPU预先设置时间过程。因此，在所有的时间将快门叶片保持于开启位置(当没有电流流经驱动单元时)。
依照本发明的第二方面，成像设备包括用于在预定图像形成平面上聚焦来自目标的光的图像光学单元；设置于图像形成平面处用于光电转换来自目标的光的固态图像拾取单元；用于控制转移在固态图像拾取单元中聚积的图像数据的数据转移单元，设置于成像光学单元的成像路径中的衬底并配备有曝光光圈；设置于衬底之上用于在关闭位置关闭曝光光圈并在开启位置开启曝光光圈的快门叶片；具有用于驱动在关闭位置和开启位置之间的快门叶片的激励线圈的快门驱动单元；光圈叶片位于衬底之上并具有小于曝光光圈直径的光圈；以及具有用于驱动在到达曝光光圈激励位置和从曝光光圈缩回的非激励位置之间的光圈叶片的激励线圈的光圈驱动单元；用于约束在激励位置处光圈叶片运动的光圈叶片约束机构位于衬底之上，同时快门叶片具有和第一方面中的相同的结构。光圈叶片约束机构可以由制动器机构形成，比如销或突起。
依照光圈激励信号，驱动电流供给至激励线圈，从而从非激励位置移动光圈叶片至激励位置，同时数据转移单元输出图像数据，驱动电流连续流向激励线圈，从而向着光圈约束机构推进光圈叶片。在数据转移单元完全转移了图像数据之后，光圈叶片从激励位置移动至非激励位置。依照控制电路确定是否在稍微减小的光圈中执行拍摄还是基于曝光环境全部开启光圈，CPU发送光圈激励信号至在驱动单元中的驱动(控制)电路。将数据转移单元结合至比如CCD的固态图像拾取装置中的控制电路，对应于每个参考时钟的像素通过连续的扫描光电传输元件转移聚积的电荷。因此，当装置处于非传导状态，快门叶片保持在开启位置，光圈叶片保持在缩回位置，具体的，当在液晶显示设备等上监控目标时，由于快门叶片保持在开启位置而光圈叶片保持在非传导状态中的缩回位置，就可能在亮屏幕上监控目标而不会消耗电源。
依照本发明的第三方面，在依照第一方面或第二方面的结构中，曝光光圈具有4mm或更小的直径。当设备处于非传导状态(没有处于使用中)，就可能使进入固态图像拾取装置中的光最小化，从而阻止光到达固态图像拾取装置。
依照本发明的第四方面，在依照第一方面或第二方面的结构中，快门叶片保持单元由至少一个用于使快门叶片紧靠叶片约束构件的弹簧单元和磁吸引单元组成。因此，即使在设备的电力是关闭时，它也可能安全的将快门叶片保持于开启位置。此外，当开启设备时，不需移动叶片以用于监控，从而能够进行快速的拍摄。
依照本发明的第五方面，在依照第一方面或第二方面的结构中，光圈叶片保持单元由至少一个用于使光圈叶片紧靠叶片约束构件的弹簧单元和磁吸引单元组成。因此，可以获得和第四方面中相同的优点。
依照本发明的第六方面，光圈叶片具有小于形成在衬底中的曝光光圈直径的光圈，并对光圈提供ND过滤器。因此，ND过滤器减少了经过曝光光圈的光，从而使曝光光圈变大，因此减少由于小光圈的干扰图案，并获得高质量的图像。
依照本发明的第七方面，参照在光圈叶片中形成的定位孔配属ND过滤器。因此，当配属ND过滤器时，ND过滤器不会偏移，从而获得适当的图像。
依照本发明的第八方面，衬底包括设置于光圈叶片构件和快门叶片构件之间的中间板，其由和快门叶片相同的材料制成，因此减小了材料成本。
依照本发明的第九方面，所衬底进一步配备在曝光光圈的一侧上用于可转动支撑快门叶片的支撑轴，在曝光光圈的另一侧上用于可转动支撑光圈叶片的另一个支撑轴，衬底也具有缩回区域，该区域用于保持在远离曝光光圈的位置处的重叠位置中的快门叶片和光圈叶片，因此就使衬底较小。
依照本发明的第十方面，光量调节装置包括具有4mm或更小直径的曝光光圈的衬底，设置于衬底之上用于在关闭位置关闭曝光光圈并在开启位置开启曝光光圈的快门叶片；具有用于驱动在关闭位置和开启位置之间快门叶片的激励线圈的快门驱动单元；以及用于控制快门驱动单元的控制单元。设置于衬底之上用于保持快门叶片于关闭位置的叶片约束构件；设置于衬底之上的快门叶片保持单元，其用于保持快门叶片于开启位置的同时，没有驱动电流供给至激励线圈。
在第十方面中，依照预定的曝光时间信号，控制单元提供电流至激励线圈，从而使快门叶片从开启位置移动至关闭位置，控制单元连续供给驱动电流至激励线圈，以用于预先设定预定时间，从而向着叶片约束机构推进光圈叶片。在预定时间之后，快门叶片从关闭位置移动至开启位置。从而获得与第一方面中的相同的优点。
依照本发明的第十一方面，光量调节装置包括具有4mm或更小直径的曝光光圈的衬底，设置于衬底之上用于在关闭位置关闭曝光光圈并在开启位置开启曝光光圈的快门叶片；具有用于驱动在关闭位置和开启位置之间快门叶片的激励线圈的快门驱动单元；设置在衬底之上并具有小于曝光光圈的直径的光圈的光圈叶片；具有用于驱动在到达曝光光圈激励位置和从曝光光圈缩回的非激励位置之间的快门叶片的激励线圈的叶片驱动单元。设置于衬底之上用于约束在关闭位置上快门叶片运动的快门叶片约束构件；设置于衬底之上用于约束在激励位置上光圈叶片运动的光圈叶片约束构件。
在第十一方面中，依照预定的曝光时间信号，控制单元提供电流至激励线圈，从而使快门叶片从开启位置移动至关闭位置，同时数据转移单元输出图像数据，控制单元连续供给驱动电流至激励线圈，从而向着叶片约束机构推进快门叶片。在预定时间之后，快门叶片从开启位置移动至关闭位置。依照光圈激励信号，光圈驱动单元供给驱动电流至激励线圈，从而使光圈叶片从非激励位置移动至激励位置，光圈驱动单元连续提供电流至激励线圈，以用于预先设定预定时间，从而向着光圈叶片约束机构推进光圈叶片。预定时间之后，光圈叶片从关闭位置移动至开启位置。提供叶片保持机构以用于保持快门叶片于开启位置和保持光圈叶片于非激励位置，同时没有电流流经激励线圈。因此获得第二方面中的相同的优点。
图1是示出了与依照本发明实施例的成像设备的分解透视图。
图2(a)到2(d)是示出了将各种光圈叶片构件结合至在图1中示出的成像设备中的透视图。
图3(a)和图3(b)是在图1中示出的成像设备中的光圈叶片构件和快门叶片构件的操作的示意图。
图4是用于分别驱动在图1中示出的成像设备中的光圈叶片构件和快门叶片构件的光圈叶片构件和快门叶片构件的磁体转子的分解透视图。
图5是示出了成像设备的控制系统的结构框图。
图6是示出了在一帧拍摄过程中成像设备的操作的流程图。
具体实施例方式
在下文中将参照附图描述本发明的实施例。图1是示出了将光量调节装置结合至依照本发明实施例的成像设备中的分解透视图。图2(a)到2(d)是示出了将成各种光圈叶片构件结合至成像设备中的透视图。图3(a)和图3(b)是在图1中示出的成像设备中的光圈叶片构件和快门叶片构件的操作的示意图。图4是用于分别驱动在图1中示出的成像设备中的光圈叶片构件和快门叶片构件的光圈叶片驱动构件和快门叶片驱动构件的磁体转子的分解透视图。图5是示出了成像设备的控制系统的结构框图。图6是示出了在一帧拍摄过程中成像设备的操作的流程图。
首先描述依照本发明实施例的光量调节装置。如图1所示，作为一个单元形成光量调节装置，在该调节装置中将快门叶片构件E和光圈叶片构件C结合在装置衬底F(在下文中参照作为底版)之上。D表示用于分离快门叶片构件E的驱动单元H(驱动装置)和光圈叶片构件C的中间板(隔板)，B表示挤压板。光量调节装置包括在下面描述的结构，并将其结合至如下面所述的成像设备的图像形成透镜中。
底板F是由树脂等制成的模型部件，并形成适当的形状以配属和支撑快门叶片构件E、光圈叶片构件C以及分别用于驱动各自叶片构件开启和关闭的驱动单元(驱动装置)H和G。底板F配备有与成像光轴成一条直线的光圈F01，光圈F01具有大于设置于下面描述的中间板D中的曝光光圈的直径的尺寸。与底板F整体形成销形光圈叶片支撑轴F02和快门叶片支撑轴F03以分别支撑可转动的快门叶片构件E和光圈叶片构件C。首先将快门叶片E结合至底板F中，通过采用中间板(隔板)D、光圈叶片构件C和挤压板B的次序从底部到上部对它们进行重叠。
通过可转动的快门叶片支撑轴F03支撑快门叶片构件E，并通过在覆盖光圈F01的位置(在下文中参照作为关闭位置)和从光圈F01缩回的位置(在下文中参照作为开启位置)之间形成在底板F中可转动的导引肋F06导引快门叶片构件E。快门叶片E配备有用于接合在下文中描述的快门叶片驱动单元的激励销H12的长孔E02。底板F配备有用于插入激励销H12的长孔F05。
通过在比如CCD的固态图像拾取装置J处在可接受的中间板D中形成的曝光光圈D01，快门叶片构件E合适的遮挡来自前透镜A的入射光，从而和光圈叶片构件C一起获得合适的曝光。快门叶片构件E是由具有应用了黑色颜料或在其之上沉积了蒸汽的比如聚酯薄膜和聚酯纤维薄膜的材料制成的片。参照图，E01表示底板F的快门叶片制成轴F03穿过的中央孔。这样轴向的支撑快门叶片构件E使其可以围绕快门叶片支撑叶片转动。E02表示快门叶片驱动单元H的激励销H12穿过的激励缝隙孔。快门叶片构件E围绕转动中央孔E01转动。
与底板F整体形成制动器D08和F09，并且突起用于约束被支撑的快门叶片构件E的开启和关闭运动。在关闭位置快门叶片构件E紧靠制动器D09，并且在开启位置处的制动器D08不会在这些位置之上转动。制动器D08和F09这样作为用于约束快门叶片构件E的运动的约束构件。
通过底板F支撑快门叶片构件E以开启和关闭，并通过中间板(隔板)D对该快门叶片构件E进行封盖。通过与底板F集成形成的突起F10和F11支撑中央板D，并由此在底板F和中央板D之间形成缝隙以用于快门叶片构件E在其中转动。快门叶片构件E由树脂薄膜制成，而且中央板D由相同材料的树脂薄膜制成。中央板D配备有与在底板F中的光圈F01成直线排列的曝光光圈D01，该曝光光圈D01具有4mm的直径。当开启快门叶片构件E，就通过曝光光圈D01将最大的光量导引至成像设备中的固态图像拾取装置J，而且其直径是4mm或更小。这是经验发现的界限值，从而使即使将比如太阳光的强光发送至比如CCD的图像拾取装置时，也不会出现曝光。
中央板D配备有光圈叶片支撑轴F02穿过的孔D02和快门叶片支撑轴F03穿过的孔D03。同样，中央板D配备有光圈叶片驱动单元G的激励销G12穿过的缝隙D04和快门叶片驱动单元H的激励销H12穿过的缝隙D05。参照图，D06表示光圈叶片构件C和快门叶片构件E从曝光光圈D01缩回的缩回区域。在与在中间的曝光光圈D01成一直线的位置配备有作为转动中央的光圈叶片支撑轴F02和快门叶片支撑轴F03，从而使快门叶片构件E和光圈叶片构件C到达曝光光圈D01并在缩回区域D06中缩回。参照图，D07表示在底板F中形成的销F12适合的定位凹槽孔，并且D08表示底板的销F13适合的定位孔。
下面描述光圈叶片构件C。光圈叶片构件C调节前透镜A上的目标的入射光量，并调节通过中央板D中的曝光光圈D01到达固态图像拾取装置J的目标的入射光量。通过冲切由树脂薄膜形成光圈叶片构件C，而且该光圈叶片构件C配备有光圈C03，该光圈C03具有小于中央板D中的曝光光圈D01的直径的尺寸；该光圈叶片构件C还配备有在底板F中形成的用于接合光圈叶片支撑轴F02的转动中央孔C01和用于接合光圈叶片驱动单元G的激励销G12的缝隙C02。在光圈C03的临近处配备有用于配属ND过滤器的配属参考孔C04(下面参照图2(c)和图2(d)给予描述)。
下面描述在各种方式中的光圈叶片构件C。图2(a)示出了如上面描述的光圈叶片构件C。图2(b)示出了叶片自身由半透明的过滤材料制成的情形。如图2(a)所示，光圈C03具有小于曝光光圈D01的直径的尺寸以用于减少成像光量。另一方面，如图2(b)所示，当光从曝光光圈D01经过叶片时，调整光量使其具有一个衰减的程度。图2(c)示出了将由半透明的过滤材料制成的ND薄膜配属于在2(a)中示出的叶片的光圈C03的情形。相应于在过滤器中形成的位置测定凹槽以粘合剂作为叶片的配属参考孔C10配属ND薄膜。如图2(d)所示，光圈C14与曝光光圈D01的中央排成一条直线，并且ND过滤器配属至光圈C14。光圈C14具有大于曝光光圈D01的直径的尺寸。
ND过滤器减小了经过曝光光圈D01的入射光的强度。因此，不必精确制造光圈C14，从而与由过滤材料制成的整个叶片的情形相比，减小了成本。此外，利用冲切在叶片中形成用于配属与底板F整体形成的光圈叶片支撑轴F02的转动中央孔C01、C05、C07、C12和用于配属与叶片整体形成光圈叶片驱动单元G的激励销G12的缝隙C02、C06、C08、C13。
下面描述挤压板B。该挤压板是以和底板F基本相同的形状形成的金属板，并通过在挤压板B和底板F之间的空间中结合光圈叶片构件C和快门叶片构件E形成一个单元。该挤压板B配备有同轴相应于曝光光圈D01的光圈B01，而且具有大于曝光光圈D01的直径的尺寸。B02表示用于配属在底板F中形成的光圈叶片支撑轴F02的间隙孔，B03表示用于配属在底板F中形成的快门叶片支撑轴F03的间隙孔。同样，B04表示光圈叶片驱动单元G的激励销G12移动于其中的间隙孔，B05表示用于快门叶片驱动单元H的激励销H12的间隙孔。B07和B08分别表示用于制动器F08和F09的间隙孔。
参照图，B09和B10分别表示用于配属在底板F中形成的销F12和F13的定位孔。该接合与底板F和挤压板B密切配合。挤压板B配备有用于缝隙调整的适当数量(在图中示出了六个)的弯曲部分B11，以形成底板F、中间板D和挤压板B之间的缝隙。此外，挤压板B配备有用于配合在底板F中形成的爪F14和F15的两个制动器凹形部分B12，从而使以一个单元(固定在一起)形成底板F和挤压板B。参照图，D08表示作为间隙孔用于底板F的中间板定位销F13穿过的定位孔。
下面描述光圈叶片驱动单元G和快门叶片驱动单元H。根据需要，光圈叶片驱动单元G可以驱动光圈叶片构件C使其在光圈叶片构件C从中间板D的曝光光圈D01缩回的缩回位置和光圈叶片构件C到达曝光光圈D01的光圈位置之间运动。参照图，G02表示线圈架，其包括上部主体和下部主体。线圈架G02支撑磁体转子G01使其在其中转动，而且其包括用于在外部缠绕导电线圈G03的凹槽。在线圈架G02的周围缠绕导电线圈G03。G03表示在线圈架G02的周围缠绕的导电线圈，根据需要，该导电线圈用于供给驱动电流给磁体转子G01以依照供给方向进行转动。
G04表示封装导电线圈G03围绕于其缠绕的线圈架2的外部周边配属的屏蔽磁轭，同时在内部轴向支撑磁体转子G01，从而屏蔽磁体转子G01不受外部磁场的干扰。该屏蔽磁轭具有部分配备有带有切口的狭缝部分的C-形横截面。作为稳定点(中性点)，在切口部分与连接磁体转子G01的N磁极和S磁极的线相垂直的交叉点，转子G01的旋转动力不变地被施加在切口部分。
因此，带有切口部分的屏蔽磁轭G04形成用于恒定推进磁体转子G01的推进单元，从而使当关闭设备的电源时将光圈叶片构件C保持于缩回位置。在底板F中的推进单元和制动器F08一起形成用于保持光圈叶片构件C在可缩回位置的保持单元。因此，即使在电源保持关闭时也可能以可靠方式将光圈叶片构件C恒定保持于缩回位置。在通常的对应物中，必须在每次开启电源时证实实施的触发(初始操作)。在该实施例中，由于消除了这种需要，控制就变得容易。
推进单元由具有C-形横截面的屏蔽磁轭G04制成，而光圈叶片驱动单元G由用于施加磁作用给作为驱动单元的磁体转子G01的磁材料制成。因此，可以省略制动器机构等，并可能仅通过阻塞驱动电流和关闭电源进行控制。并且可能通过仅阻塞驱动电流和关闭电源进行控制。可替代的，取代磁作用，推进单元可由用于恒定作用于光圈叶片驱动单元G的推进弹簧制成。在这种情况下，与磁吸引相比，就可能安全的将光圈叶片构件C保持在可缩回位置。G12表示在图4中示出的磁体转子G01的用于装配好在光圈叶片构件C中的狭缝孔C02的激励销。
快门叶片驱动单元H在快门叶片构件E从中间板D中的曝光光圈D01缩回的快门开启位置和快门叶片构件E到达曝光光圈D01的快门关闭位置之间驱动曝光光圈D01。参照图，H02表示线圈架，其包括上部主体和下部主体。线圈架H02支撑磁体转子使其可在其中转动，其包括用于在外部缠绕导电线圈H03的凹槽。在线圈架H02的周围缠绕导电线圈H03。H03表示在线圈架H02的周围缠绕的导电线圈，如果需要，该导电线圈用于供给驱动电流给磁体转子H01以依照供给方向进行转动。H04表示配备有与导电线圈H03的缠绕方向平行的平部分的屏蔽磁轭。
屏蔽磁轭H04具有C-形横截面，并以与屏蔽磁轭G04相同的方式构造该屏蔽磁轭H04以具有相同的功能。屏蔽磁轭H04的带有切口部分这样形成推进单元以快门叶片构件E保持在可缩回位置、同时设备的电源保持关闭这样的方式恒定作用于磁体转子H01。可替代的，可能形成推进单元，该推进单元具有可恒定作用于快门叶片驱动单元H的推进弹簧，以取代磁作用。在这种情况下，与磁吸引相比，它可能以可靠的方式将快门叶片构件E保持于快门开启位置。H02表示在图4中示出的磁体转子H01的用于装配好在快门叶片构件E中的操作缝隙孔E02的激励销，从而允许快门叶片构件E围绕转动中央孔E01转动。
参照图3(a)和3(b)描述的上面给出的快门叶片构件E和光圈叶片构件C的操作状态(开启和关闭位置)。图3(a)示出了从在图1中示出的挤压板B看，相对于在中间板D中的曝光光圈D01的光圈叶片构件C的操作状态。通过虚线表示的位置是光圈叶片构件C紧靠底板F的快门叶片制动器F07的状态，而且该状态位于叶片从中间板D中的曝光光圈D01缩回的缩回位置处。通过暗线表示的位置是光圈叶片构件C紧靠底板F的光圈叶片/快门叶片公共制动器F09的状态，而且该状态位于叶片到达中间板D中的曝光光圈D01的位置处。
当光圈叶片构件C位于光圈位置，对光圈叶片驱动单元G的导电线圈G03以在紧靠时驱动电流相同的方向供给电流。通过光圈叶片驱动单元G的驱动力这样保持紧靠状态。因此，光圈叶片构件C相对于压紧保持稳定，或相对于磁作用保持稳定。可能保持快门状态于可靠方式，从而消除图像图案。
图3(b)示出了从在图1中示出的挤压板B方向看，通过中间板D，相对于在中间板D中的曝光光圈D01的快门叶片构件E的操作状态。通过虚线表示的位置是快门叶片构件E紧靠底板F的快门叶片制动器F08的状态，而且该状态位于从中间板D中的曝光光圈D01缩回的快门开启位置处。通过暗线表示的位置是快门叶片构件E紧靠底板F的光圈叶片/快门叶片公共制动器F09的状态，而且该状态位于进入中间板D中的曝光光圈D01的关闭位置处。
当快门叶片构件E位于快门关闭位置，对快门叶片驱动单元H的导电线圈H03以在紧靠时驱动电流相同的方向供给电流。通过快门叶片驱动单元H的驱动压力这样保持紧靠状态。因此，快门叶片构件E相对于压紧保持稳定，或相对于磁作用保持稳定。可能这样保持快门关闭状态于可靠方式，从而消除曝光错误。
如上面所述，将光量调节装置结合至照相机设备的镜头筒中以形成成像设备，如在图5中所示，将其结合于组成图像形成透镜的前透镜A和后透镜I之间的空间，并如下对其进行控制。图5是示意性结构图，其中E表示快门叶片构件，C表示光圈叶片构件，G表示光圈叶片驱动单元，H表示快门叶片驱动单元，J表示比如CCD的固态图像拾取装置。
将如上面所述的光量调节装置结合至数码照相机、摄像机等的镜头筒中，并通过快门调节光量，该快门切断从目标经过图像光学路径到达固态图像拾取装置J或光圈的光，从而增加或减小光量。图5是成像设备的示意图，其中A表示前透镜，I表示成像透镜的后透镜。成像透镜通常包括以可移动方式沿着成像光学路径(在下文中参照作为光学路径)与镜头筒(未示出)结合的多路透镜阵列，从而可以调节聚焦位置，而且可移动透镜连接至驱动电动机。该结构已被广泛熟知，现在省略了其中的描述。
驱动电路FM连接至聚焦机构的电动机。将固态图像拾取装置J设置于成像镜头的图像形成平面。在该固态图像拾取装置J中，通过将目标的形成的图像转移成电形式，尽可能多的响应于分辨率的像素排列光电转移元件。例如，如CCD的已知的装置包括基于接收到的光感应电荷的电荷层和将电荷层中的电荷转移至外部的转移层。CCD控制电路连接至转移层。在CCD控制电路中，结合了用于聚积来自转移层的电荷的缓冲存储器、放大器电路和模拟至数字转移电路。因此，依照来自参考时钟的信号从转移层将在特定像素中的电荷转移至缓冲存储器。
以一个单元形成上面所述的光量调节装置，并将其结合于前镜头A和后镜头I之间的空间。而且，快门叶片驱动单元(驱动计)H配备有快门驱动电路SH，光圈叶片驱动单元(驱动计)G配备有光圈驱动电路IR。这些控制电路连接至控制全部照相机设备的CPU100，并通过CPU100控制每一个操作。将释放开关SW2和电源开关SW1连接至CPU100以用于传输信号。
下面参照图6描述操作。当开启(ST01)照相机的电源开关时，CPU100开始供给电源给各自的驱动结构。例如，在配备有液晶显示屏的照相机中，开启液晶显示屏的背景光。固态图像拾取装置J转移感应的电荷至图像处理电路，并进一步转移至显示屏。对于在这种情况下的光量调节装置中的快门叶片构件E和光圈叶片构件C，不对它们各自的驱动单元H和G(在电源开关SW1保持关闭时)的导电线圈H03和G03供给电力。在这些状态下，快门叶片构件E位于开启位置，光圈叶片构件C位于可缩回位置。在固态图像拾取装置J中这样成像来自目标的光，然后将其显示于显示屏上。
当以并发的设备电力处理操作(ST01)将目标的图像显示于显示屏之上时实施监控(ST02)。用户然后操作模式选择开关以选择是在显示在监控器(移动图像拍摄模式)上的状态中执行拍摄还是在静止图像状态(静止图像拍摄模式)(ST03)中执行拍摄。当用户选择静止图像拍摄模式(参照作为一帧拍摄模式)时，实施释放操作，同时通过探测器确认监控显示器或目标。
当关闭电源开关SW01而不实施释放操作时，就完成了所有的操作。因此，停止供给电力并终止拍摄(ST04)。为了实施释放操作，操作快门按钮并压下半程(ST05)。CPU100然后通过由操作产生的信号开始驱动电动机FM，并实施聚焦操作以调整焦距。同时，CPU100计算来自在CCD处接收到的光量中用于曝光的适当光量，并确定是否使用光圈叶片。当操作快门按钮并全部压下(ST06)时，CPU100发出命令信号给光圈驱动电路IR以对导电线圈G03供给电力，使用光圈叶片(通过稍微减小缝隙)拍摄。
基于该信号的接收，光圈驱动电路IR对导电线圈G03供给预定电流，并且从导电线圈G03引入的磁场开始转动转子G01。随着转子G01的转动，激励销G12以在图3(a)中的顺时针方向转动光圈叶片构件C，从而使光圈叶片构件C从用虚线表示的位置运动到用暗线表示的位置，直至它紧靠制动器(光圈叶片约束单元)F09。然后将光圈叶片构件C保持在该状态，同时保持供给给导电线圈G03(ST07)的预定电流。
在通过光圈叶片构件C用于该操作的预计时间之后，CPU100发送复位信号给CCD控制电路J01。基于接收到的复位信号，CCD控制电路J01无效并重新复位存储进缓冲存储器(ST08)中的图像数据。当完成重新复位时，开始曝光，并使来自目标的光经历CCD的电荷层中的光电转换。
在计算了预定时间(曝光时间)之后，CPU100发送命令信号给快门驱动电路SH以关闭快门。基于接收到的信号，快门驱动电路SH开始经过快门驱动单元(驱动计)的导电线圈H03流动预定的电流。基于供给的预定电流从导电线圈H03引入的电流以在图3(b)中的反时针方向转动转子H01，从而使快门叶片构件E从用虚线表示的开启位置运动到用暗线表示的关闭位置。这样就完成了关闭来自目标的光的叶片运动，并这样终止CCD的曝光(ST09)。
在叶片已经移动至关闭位置之后，快门驱动电路SH保持流经导电线圈H03的预定电流，从导电线圈H03引入的磁场产生一个使转子H01以反时针方向转动的力。快门叶片构件E这样保持它紧靠制动器(快门叶片约束单元)F09的状态并保持静止(ST10)。因此，在这种情况下如果从外部施加比如压紧的外部力，叶片保持在关闭位置。
CPU100然后发送信号至CCD控制电路J01以结束曝光，并因此通过转移层将在CCD的电荷层中充电的电荷转移至图像处理电路。在CCD控制电路J01的参考时钟的控制之下，以依照扫描信号的X和Y方向对在形成CCD的特定像素中的电荷进行顺序转移。因此，确定数据转移时间依赖CCD的特性和控制电路。
CPU100这样对导电线圈H03供给预定电流以用于依照数据转移时间预先设定时间(至少长于数据传输时间)。当以这种方式构造时，快门叶片构件E保持在在图3(b)通过暗线表示的状态(关闭位置)。因此，在数据转移处理(ST11)时来自外部的光将不会到达CCD。
在预定时间之后，CPU100发送操作终止信号给光圈驱动电路IR和快门驱动电路SH。基于该信号的接收，光圈驱动电路IR开始以相反的方向对导电线圈G03供给电流，从而使光圈叶片构件C从用暗线表示的状态(激励位置)移动至在图3(a)中用虚线表示的状态(非激励位置)(ST12)。在完成操作之后停止供给电流。然后，由于通过永磁体引入的磁力将光圈叶片驱动单元G中的转子G01吸引至在磁轭G04中形成的切口(缝隙)部分，从而使光圈叶片构件C紧靠制动器F08并保持静止(ST13)。
同样，快门驱动电路SH开始以相反的方向对导电线圈H03供给电流，从而使快门叶片构件E从用暗线表示的关闭位置移动至在图3(b)中用虚线表示的开启位置(ST14)。当在这种状态下停止至导电线圈H03的电传导时，将快门叶片驱动单元H中的转子H01吸引至在磁轭H04中形成的切口(缝隙)部分，快门叶片构件这样在开启位置紧靠制动器F07并由此保持在开启位置。通过这些操作光量调节装置回到初始状态，并准备用于下面的摄像操作。
在上面描述的操作中，通过颠倒供给至各自导电线圈的电流的方向开启和关闭光圈叶片和快门叶片。然而，当提供弹簧(关闭弹簧)在光圈叶片构件C的可缩回方向上产生压力以及提供弹簧在快门叶片构件E的开启方向上产生压力的情况下，仅关闭电力供给而不以在ST12和ST14中的相对方向流动电流。在这种情况下，不需提供用于在一个方向上吸引磁体转子在驱动计的磁轭中的凹口。其它的操作和上面描述的操作一样。
如上面详细描述的，依照本发明，保持设置于成像光学路径中的快门叶片于开启位置，同时，设备处于不使用中，并且当供给电力至激励线圈以用于驱动在预定曝光和信号处的叶片时，叶片从开启位置移动至关闭位置。因此，通过连续供给驱动电流至激励线圈，将叶片保持于关闭位置，同时转移来自固态图像拾取装置的图像数据，并在已经转移图像数据之后快门叶片从关闭位置移动至开启位置。这样就可能获得如下的优点。
当在通过释放操作获得的预定监控之后终止曝光时，通过流经激励线圈的电流将快门叶片保持在开启位置，同时没有电流流动，而且叶片移动至关闭位置。这消除了持续供给驱动电流用于监控等的需要，从而减少电力消耗。
关闭快门叶片直至将预定曝光的完成保持在将电流持续供给至激励线圈，直到将图像数据从固态图像拾取装置转移至外部的状态。因此，就不存在光从外部进入的危险，这是由于关闭叶片时产生的冲压不会使叶片颤动，或者从外部施加给照相机设备的冲击不会使叶片开启。
此外，驱动快门叶片的电磁驱动装置不需要在非传导状态中将叶片保持在每个开启位置和关闭位置处的叶片的保持机构。具体的，当电磁驱动装置包括磁体转子和围绕于其周围缠绕的激励线圈，在缠绕线圈的线圈的空间中在两个方向上不需提供磁或机械保持机构，从而减小线圈的缠绕面积。
通过停止激励线圈的驱动而不用磁或机械力能够平滑和快速的将在关闭位置处的快门叶片返回至开启位置。这能够使快门装置快速实施下面的拍摄操作以用于连续拍摄等。
已将公开的日本专利申请第2004-061846号结合入本发明。
同时参照本发明的实施例已经解释了本发明，该解释仅仅是描述性的，仅通过附加的权利要求书限定本发明。
权利要求
1.成像设备，包括用于在图像形成平面上聚焦来自目标的光的图像光学单元，设置于图像形成平面处用于光电转换来自目标的光的固态图像拾取单元；用于转移在固态图像拾取单元中聚积的图像数据的数据转移单元；设置于图像光学单元的成像路径中具有曝光光圈的衬底；设置于衬底之上的快门叶片，用于在关闭位置关闭曝光光圈并在开启位置开启曝光光圈；用于驱动在关闭位置和开启位置之间快门叶片的具有第一激励线圈的快门驱动单元；设置于衬底之上用于保持快门叶片于关闭位置的叶片约束构件；设置于衬底之上用于保持光圈叶片于开启位置的光圈叶片保持单元；以及控制单元，电连接至上述快门驱动单元，同样用于控制依照曝光时间信号将驱动电流供给至上述第一激励线圈，使上述快门叶片从开启位置移动至关闭位置，上述驱动电流供给至上述第一激励线圈的同时，上述数据转移单元转移图像数据，使上述快门叶片紧靠上述叶片约束机构，并在上述数据转移单元转移图像数据之后，上述快门叶片从关闭位置移动至开启位置。
2.依照权利要求1的成像设备，其中所述快门叶片保持单元保持快门叶片于开启位置的同时，没有驱动电流供给至上述第一激励线圈。
3.依照权利要求1的成像设备，进一步包括设置于衬底之上的光圈叶片，所述光圈叶片具有小于曝光光圈直径的光圈；叶片驱动单元，所述叶片驱动单元电连接至控制单元并具有用于驱动在到达曝光光圈的激励位置和从曝光光圈缩回的非激励位置之间的第二激励线圈；用于保持光圈叶片于激励位置并设置于衬底之上的光圈叶片约束机构，设置于衬底之上用于保持光圈叶片于非激励位置的光圈叶片保持单元；控制所述光圈驱动单元，依照光圈激励信号将驱动电流供给至第二激励线圈，使光圈叶片从非激励位置移动至激励位置，驱动电流供给至第二激励线圈的同时，数据转移单元输出图像数据，使光圈叶片紧靠光圈叶片约束机构，并在数据转移单元转移图像数据之后停止驱动电流，使光圈叶片从激励位置移动至非激励位置。
4.依照权利要求3的成像设备，其中当没有驱动电流提供给第一激励线圈时所述快门叶片保持于开启位置。
5.依照权利要求1的成像设备，其中所述曝光光圈具有4mm或更小的直径。
6.依照权利要求1的成像设备，其中所述快门叶片保持单元包括至少一个用于使快门叶片紧靠叶片约束构件的弹簧单元和磁吸引单元。
7.依照权利要求3的成像设备，其中所述光圈叶片保持单元包括至少一个用于使光圈叶片紧靠光圈叶片约束构件的弹簧单元和磁吸引单元。
8.依照权利要求3的成像设备，其中所述光圈叶片包括位于光圈处的ND过滤器。
9.依照权利要求8的成像设备，其中所述光圈叶片进一步包括用于定位ND过滤器的定位孔。
10.依照权利要求3的成像设备，其中所述衬底包括设置于光圈叶片和快门叶片之间的中间板，该中间板由和快门叶片相同的材料制成。
11.依照权利要求1的成像设备，其中所述衬底进一步包括在曝光光圈的一侧上用于可转动支撑快门叶片的第一支撑轴，以及在曝光光圈的另一侧上用于可转动支撑光圈叶片的第二支撑轴，并将在重叠状态中的快门叶片和光圈叶片的可缩回区域保持在远离曝光光圈的位置。
12.光量调节装置，包括具有曝光光圈的衬底；设置于衬底之上的快门叶片，用于在关闭位置关闭曝光光圈并在开启位置开启曝光光圈；具有第一激励线圈的快门驱动单元，用于驱动在关闭位置和开启位置之间的快门叶片；设置于衬底之上的叶片约束构件，用于保持快门叶片于关闭位置；设置于衬底之上的快门叶片保持单元，其用于保持快门叶片于开启位置的同时，没有驱动电流供给至第一激励线圈；以及控制单元，电连接至快门驱动单元，同样用于控制依照曝光时间信号将驱动电流供给至第一激励线圈，使快门叶片从开启位置移动至关闭位置，将驱动电流供给至第一激励线圈预定的时间段，从而使快门叶片紧靠叶片约束机构，并在预定的时间段之后停止驱动电流，从而使快门叶片从关闭位置移动至开启位置。
13.依照权利要求12的成像设备，进一步包括设置于衬底之上的光圈叶片，所述光圈叶片具有小于曝光光圈直径的光圈；叶片驱动单元，所述叶片驱动单元电连接至控制单元并具有用于驱动在到达曝光光圈的激励位置和从曝光光圈缩回的非激励位置之间的第二激励线圈；光圈叶片约束机构设置于衬底之上，用于保持光圈叶片于激励位置；光圈叶片保持单元设置于衬底之上，用于在没有驱动电流供给至第二激励线圈时保持光圈叶片于非激励位置；通过控制单元控制所述光圈驱动单元，依照光圈激励信号将驱动电流供给至第二激励线圈，从而使光圈叶片从非激励位置移动至激励位置，驱动电流供给至第二激励线圈以预定的时间段，使光圈叶片紧靠光圈叶片约束机构，在预定的时间段后停止驱动电流，从而使光圈叶片从激励位置移动至非激励位置。
14.依照权利要求12的成像设备，其中所述曝光光圈具有4mm或更小的直径。
全文摘要
本发明涉及一种成像设备和在其中使用的光量调节装置。成像设备，包括用于在图像形成平面上聚焦来自目标的光的图像光学单元；用于光电转换光的固态图像拾取单元；用于转移图像数据的数据转移单元；设置于图像光学单元的成像路径中具有曝光光圈的衬底；用于在关闭位置关闭曝光光圈并在开启位置开启曝光光圈的快门叶片；用于驱动在关闭位置和开启位置之间快门叶片的具有激励线圈的快门驱动单元；用于控制快门驱动单元的控制单元；用于约束在关闭位置快门叶片的运动的叶片约束机构；当没有驱动电流供给至激励线圈时，用于保持快门叶片于开启位置的快门叶片保持单元。
文档编号G03B7/10GK1664689SQ200410057089
公开日2005年9月7日 申请日期2004年8月30日 优先权日2004年3月5日
发明者长沼宏明 申请人:尼司卡股份有限公司