专利名称：小型照相机的光圈快门装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在便携式终端机上的小型照相机的光圏快门装置，因为 通过机械式快门及光圏来调节光线强弱，所以对于安装在便携式终端机上的小型照 相机，可以改善照片画质，具备小型化、低耗电的特点。
背景技术：
最近，随着通信技术及数据信息处理技术的发展，信息处理、通信和图像信 息输入输出等多样功能，使便携式终端机技术日新月异。具有数码相机和通信功能的PDA ( personal digital assistant:个人数字助理)，具有数码相机和PDA功 能的手机等都是例证。因为数码相机技术及信息存储能力的发展进步，安装高级样 式的数码相机模块(digital camera module)成为一种日益普及化的趋势。因为以 其为基础的各种技术的发展进步，在便携式终端机上安装的小型照相机上，使用百 万像素(mega pixel)级图像传感器(image sensor)、光学变焦(optical zoom) 和自动调焦(Auto focus)功能的同时，更附加上了枳4成式快门(mechanical shutter) 和机械式光圈(mechanical iris) 的重要功能。 图1是说明小型照相机构造的构成图。参照图1，小型照相机由一个以上透镜组成的透镜组装体10;机壳20;图像 传感器30和具有外电路的外电路板40构成。透镜组装体10的内部包括一个以上的透镜，装配在机壳20中。在机壳20下 部具备图像传感器30及外电路板40。图像传感器30利用通过上述透镜的光信号， 检测前期信号；它由CMOS或CCD图像传感器构成。但是，最近，在便携式终端机上装配的数码相机模块上，使用了百万像素级 的图像传感器，为获得高清晰图像及附加性的便利功能，它釆用了附加有多个透镜 组的组合体、光学变焦(Optical zoom)和自动调焦(auto focus control)功能的模 块。图2表示在图像传感器30和透镜组装体之间装有多个光学系统11、 12，起到光学变焦及自动调焦的功能。这种超小型数码相机模块的体积与整个机器的大小相比只占有相当小的空间。相机模块充分具备快速起动、低耗电和大变位等性能；在使用现有步进电机等 旋转运动驱动器移动透镜组等可动部分时，存在着附件数量多，构造复杂以及因电 机的尺寸大而使相机体积增大的缺点。在这种图像传感器中，电荷耦合器件CCD (charge-coupled device)的工作方 式是使用隔行扫描(interlaced scan)和逐行扫描(progress ive scan)两种扫描方 式。上述隔行方式是在基本的视频用CCD中，分两次扫描图像；如果分为两次扫描， 在进行一次扫描后，到第二次扫描为止，光线继续进入和离开，会使图像效果变差。 因此，为获得高质量图像，必须考虑在整个两次扫描阶段中，利用机械式快门隔断 光线。与此不同，35万像素级数码相机在成为主流的那段时间里，使用一次扫描 所有像素的逐行扫描方式。这种方式，具有不会因时间间隔而造成误差的优点，因 此，不用机械式扫描，而只用电子快门进行控制是可行的。但是，在最近，因为具有300万像素以上的数码相机上可以从相同CCD大小 上获得更多的光线，因此可以期待更好画质的履行扫描方式被重新使用。如前所述， 因为只用电子式快门无法获得所期望的画质，所以目前正抓紧开发研究采用机械式 快门的技术。机械式快门就象人眨眼睛一样，在照片被拍摄的瞬间，隔断片将不需要的光 线挡住，具有使画质在更上一层楼的功能。因此，在拍摄电灯或太阳等强反射光时， 用软件的方式隔断光线，画面上会出现的模糊(Smear)现象；而以硬件的方式隔断 光线则可以获得更加鲜明画质的照片。还有，如果采用机械式光圏调节进入的光线数量，利用机械式快门设置适当 的曝光值，对获得鲜明画质的照片可以有很大的帮助。超小型相机模块可以调节被 拍摄物体的深度，拍摄到和一般照相机相同的表现拍摄者多种主观需要的照片。还有，因为通过透镜的中心部分进入的光线和通过周围部分进入的光线的存 在差异而产生像差。采用机械式光圏构造的照相机具有减少这种像差的功能。通过 调节光圏，遮挡从透镜周围部分进入的光线，在图像上主要使用透镜的中心部分的 光线，可以获得像差少的鲜明画质的照片。因此，使用机械式光圏被当作在拥有高 画质的百万像素照相机中 一定必不可少的配件来进行研究。为适应机械式快门及光圏的功能，迷你型数码相机模块需要可以满足体积小、启动速度快、低耗电和大变位等的性能的驱动器。特别是，需要可以对应图像的大小增加所需要变位的驱动器。现有的一般的电子驱动器(magnetic actuator)因为 使用许多配件，所以受价格及大小的限制，在增加变位上也有限度。因为其只利用 开启/关闭驱动，所以在无法达到基本的机械式光圏相同的功能。还有，在使用步进电机(st印ping motor)等旋转运动的驱动器移动可动部分 时，因为在动力传递过程中使用了齿轮，所以配件数量多，结构复杂。另外，还存 着反应速度慢，齿轮部分有磨擦及噪音等缺点。在采用上述方式的机械式快门及光 圈驱动器时，因为结构复杂，所以难以制造出低价格的驱动器，在小型化上也受到 体积大的限制。发明内容本发明的第1目的是提供一种可以在小型照相机上具有机械式光圏及快门功 能的小型照相;f几的光圈快门装置。本发明的第2目的是提供一种可以将机械式光圏及快门功能适用于小型照相 机模块上的'J 、型照相机光圏快门装置。本发明的第3目的是组合机械式光圏及快门，使照相机模块的轻型化、小型 化成为可能。为了实现上述目的，本发明的小型照相机的光圏快门装置包括 小型照相机包括为获得被拍摄物体的图像，由一个以上透镜组成的透镜组装体；将通过上述透镜的长期图像变换成前期信号的图像传感器；上述图像传感器 的外部电路部分；光圏快门装置由中心部分具有可透光的透光孔，控制光圏及快门工作的线圏 被安装在左/右侧的基座；安装在上述基座透光孔的外周，在一侧上装有和上述线圈相对的磁铁，旋转 运动的光圏快门驱动部分；在上述基座上支撑轴承，上述光圏快门驱动部分和链接结合，随着上述光圏 快门驱动部分的旋转运动以相互叉的方向滑动，开关上述透光孔的多个快门挡板；在中心部分有透光孔，在其左/右形成多个狭长孔的盖子。上述基座上包括为支撑上述光圏快门驱动部分的一側，在中心部分的透光孔周围形成导向肋；在上述光圏快门驱动部分的另一侧安装的插入孔；为支撑上述 快门挡板，在上述透光孔的左/右形成的固定链接；线圈附着在一側的左/右上，开 放可使光圏快门驱动部分滑动的槽。上述光圈快门驱动部分包括在一侧中心部分形成透光孔的圓筒形顶部；为 使上述快门挡板上的轴承旋转，在上述顶部的左/右上形成的可动链接；在另一侧 上装有和上述线圏相对的》兹^^的尾部。上述快门挡板包括在中心部分贯通上述可动链接的可动链接狭长孔，及在 可动链接狭长孔外側上，贯通上述固定链接的固定链接狭长孔；二者相互对称。在上述基座的插入槽随着上述光圈快门驱动部分的安装，和底面有一定的距 离，形成多个凹坑。在上述盖子或基座的一侧上有磁性体，和上述磁铁相对，不向线圈供电时， 它和上述磁铁产生引力，使光圏快门驱动部分静止。 本发明的效果依据本发明的小型照相机的光圏快门装置，和通过使用标准的步进电机或电 磁铁的驱动器，使用和快门及光圏的照相机模块不同，使用了 VCM(Voice Coil Motor:音圏电机)方式的线形驱动器，所以小巧轻便适用。另外，本发明的照相机模块附加有锁定功能，在标准的超小型照相机模块上 占有最小的体积，附加有机械式快门及光圏功能，可以改善画质。另外，因为开放基座的一部分，设置光圈快门驱动部分，所以具有使照相机 厚度减少的效果。另外，因为采用机械式快门及光圈、低耗电，所以其有望应用在PDA和手机 等多种便携式机器上。为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本 发明进行详细的描述。
图1是说明小型照相机构造的构成图；图2是说明适用于图1中多数的光学系统的概念图；图3是适用于本发明的小型照相机的光圏快门装置的实例；图4是图3的结合示意图；图5是图3的分解背面图；图6是本发明的光圈快门装置的透光孔开启的状态示意图 图7是本发明的光圈快门装置的透光孔关闭的状态示意图 图8及图9是是本发明的光圏快门装置的开关操作示意图 图10是本发明的磁性体的不同设置位置图； 附图中主要部分的符号说明110:基座111:透光孔115:固定链4妻部件121 , 122:线圈130:光圈快门驱动部分131:磁铁132:可动链接部件141， 142:快门挡板150:盖子143, 153: 固定链接狭长孔144:可动链接部件狭长孔152 :可动链接部件导向狭长孔具体实施方式
下面将参照附图对具有上述构造的小型照相机的光圈快门装置的具体实施方 式进行详细的描述。图3是适用于本发明的小型照相机的光圏快门装置的实例示意图。图4是图3的分解示意图。参照图3及图4,其构造包括在中心部分形成透光孔111及在其左/右形成固定链接115部件，在一侧的左 /右部分安装线圏121、 122的基座110;为具有光圏及快门功能，安装可动链接部 件132,在一侧的中心部分上安装有和上述线圏121、 122相对的》兹4失131的光圈 快门驱动部分130;在上述基座110的固定链接部件115上支撑轴承，通过上述光 圈快门驱动部分130的可动链接部件132旋转轴承，为开关上述透光孔111,多个 相互交叉的轴旋转的多个快门挡板141、 142;为透过光线，在中心部分具有透光 孔111的盖子150。参照附图，对于按照如上所述的本发明实例中的小型照相机的光圏快门装置 的操作说明如下。首先，参照图3,基座IIO和照相机模块盖子150被连接，其中心部分具有通 过光线的透光孔lll,线圈121、 122被安装在基座110的一侧的左/右。通过利用线圈121、 122及内部的可动部分上设置的磁铁的VCM (音圈电机)方式，使位于 透光孔lll 一侧的光圏快门驱动部分130 (未图示)驱动，开关透光孔lll。光圈 快门驱动部分130是利用线圏120和磁铁(未图示)之间产生的电磁力，由位于透 光孔111周围的光圈快门驱动部分130开关透光孔111。这种光圈快门装置作为透 镜组装体的一部分，或者超小型照相机构造的一部分，可执行图像亮度调节及中断 图像的作用。它比使用标准模块的机械式快门及光圈构造物，具有使用配件更少、 占据较少体积的优点。本发明的光圈快门装置适用于便携式终端机。图4是适用于本发明的小型照相机的光圈快门装置的结合示意图。图5是图3的分解示意图。参照图3及图4，盖子150下面部分由基座110、光圈快门驱动部分130和多 个快门挡板141、 142构成。在上述基座IIO、光圏快门驱动部分130以及盖子150 的中心部分上形成透光孔111。在上述盖子150的中心部分左/右上形成的连接可动链接部件132的可动链接 部件导向狭长孔152;在可动链接部件导向狭长孔152的外侧上形成结合固定链接 部件115的固定链接部件导向狭长孔153。还有，在上述盖子150的外侧左/右上 形成的线圈121、 122被露出的线圈插入孔155、 156。在基座110的透光孔111外围形成导向肋112,以导向光圈快门驱动部分130 的顶部133。形成安装有上述光圏快门驱动部分130顶部133的插入槽113;在插 入槽113上形成多个凹坑114;在基座llO中心的左/右位置上，固定链接部件115 向上方突出；在一侧上，滑动光圏快门驱动部分130的尾部134,形成可安装线圏 121、 122的开放的槽117。上述光圈快门驱动部分130大体分为顶部133和尾部134。顶部133形成圆筒 形，在左/右位置上突出可动链接部件132。在尾部134上安装和线圈121、 122相 对的;兹铁131。上述快门挡板141、 142以相互叠加的构造构成上部及下部快门挡板141、 142。 在一端上形成贯通固定链接部件115的固定链接部件狭长孔143,在中心部分形成 贯通可动链接部件132的可动链接部件狭长孔144。和上述相同的光圈快门装置的连接构造中，线圈121 、 122分别附着在基座110 一侧的左/右，使光圏快门驱动部分130的顶部133安装在透光孔111的周围导向助112的外侧。因此，光圏快门驱动部分130的顶部133底面安装在顶部插入槽 113;通过插入槽113上形成的凹坑114,保持规定间距的状态。这时，位于光圏 快门驱动部分130的尾部134上的磁铁131和线圏121、 122相对。另外，将多个快门挡板141 、 142分别安装在基座110及光圏快门驱动部分130 的左/右。在快门挡板141、 142的固定链接部件狭长孔143上贯通固定链接部件 115;在快门挡板141、 142的可动链接部件狭长孔144上贯通可动链接部件132; 多个快门挡板141 、 142以透光孔111为中心彼此相对。在这里，在基座110上安装顶部插入槽和快门挡板141、 142的部分具有单差 116。快门挡板141、 142在光圏快门驱动部分130上旋转轴承。另外，在盖子150上通过中心部分的透光孔111左/右中形成的可动链接部件 导向狭长孔152贯通可动链接部件132,旋转导向，在可动链接部件导向狭长孔152 的左/右上形成的固定链接部件狭长孔153上贯通固定链接部件115,在盖子150 一侧左/右上形成的插入孔155、 156上露出线圈121、 122。如果对光圏快门装置的工作进行说明，通过线圈121、 122和磁铁131产生的 电磁力，光圏快门驱动部分130以透光孔111的中心为标准旋转运动，光圏快门驱 动部分130的顶部左/右形成的磁铁131和在快门挡板141、 142上形成的可动链接 狭长孔144和轴安装，使快门挡板141、 142产生旋转运动。这时，因为快门挡板 141、 142轴结合在固定部分基座110上的固定链接部件115上，因此以固定链接 部件115为中心旋转运动；所以，打开后再关闭透光孔lll，调节图像亮度和图像 在图像传感器上的曝光时间，起到光圏及快门的作用。图6和图7是本发明的光圏快门工作的示意图。其中，图6是本发明的光圏 快门装置的透光孔开启的状态示意图；图7是本发明的光圏快门装置的透光孔关闭 的状态示意图。图6是透光孔111开启的状态，如果不向线圈121、 122供电，光圈快门驱动 部分130静止不动；可动链接部件132连接在光圏快门驱动部分130上的上部及下 部快门挡板141、 142上，以使透光孔111处于开启状态，彼此处于相视位置，。在这种状态中，如果向线圏121、 122供电，则关闭透光孔lll，如图7中所 示。即，如果向线圈121、 122提供一定方向及规定大小、规定时间的电流，线圏 121、 122和磁铁131之产生电磁力。相应可动部分的磁铁131及光圏快门驱动部 分130旋转移动。同时，因为用光圏快门驱动部分130的可动链接132连接的上部及下部快门挡板141、 142相互交叉旋转，所以开闭透光孔111。另外，因为调节线圏121、 122中电流的大小、时间以及方向，所以可以调节受磁铁131作用的力的大小，调节方向可以调节透光孔的开关程度。换句话说，依靠线圏121、 122和磁铁131之间产生的电磁力，光圈快门驱动部分130做旋转运动；光圈快门驱动部分150和可动链接部件132轴组装的快门挡板142随着光圈快门驱动部分150做旋转运动；以滑动光圈快门驱动部分130的的尾部134为标准进行相反方向的旋转运动。因此，多个快门挡板对称性的开关透光孔lll，进行光圈及快门操作。另夕卜，调节光圏快门驱动部分130、快门挡板的可动链接部件132和固定链接部件115间的轴装配位置，可利用杠杆原理调节光圏快门驱动部分130的可动范围和固定链接部件末端的可动变位比；在驱动方式上，通过变换驱动线圏上电流的大小、时间和变换方向，可以调节透光孔的开闭程度。现对具有上述构成的光圈快门装置的作用说明如下。图8及图9是是本发明的光圈快门装置的开关操作示意图。为在照相机装置中获得拍摄物体的图像，光圈快门装置全部打开透光孔111,由于透镜组装体使光线良好通过，所以可在图像传感器中获得清晰的图像。这时，照相机装置的控制部分(未图示)中基座110的两侧缠绕的线圏121、122上没有通电。这时，多个快门挡板141、 142使透光孔111保持开启状态，如图6及图8所示。另外，用照相机装置拍摄被摄物体的图像时，光圏快门驱动部分130及快门 挡板141、 142如图7及图9 一样移动，关闭透光孔lll,将射入到透镜组上的光 线在瞬间隔断。这一过程是，如果从控制部分(未图示)向线圈121、 122上提供一定方向及 规定大小的电流，依靠磁铁131和线圏121、 122之间产生的电磁力，磁铁131可 以和光圏快门驱动部分130 —起沿直线方向移动。因此，快门挡板141、 142随着光圏快门驱动部分130上可动链接部件连接的 可动链接部件狭长孔144及可动链接部件导向狭长孔152，以相反的方向转动，上 部及下部快门挡板141、 142从透光孔111的两侧聚拢，使透光孔111关闭。与此相同，因为两个快门挡板141、 142从透光孔111的两侧方向同时聚拢， 所以从透光孔111进入的光线被以极快的速度隔断。照相机的静止图像的画质受光圏快门装置的速度所决定。本实例中的光圏快门装置因构造简单，快门部分的移动 速度快，所以可以在图像传感器中拍摄到优质的静止图像。另外，为完成对被拍摄物体的拍摄，打开透光孔lll，向线圈121、 122提供 反方向的电流。在线圏121 、 122和磁铁131之间产生反向电磁力，光圏快门驱动 部分130和i兹寺失131 —起向相反方向移动。因此，以固定链接部件115为中心向相反方向旋转，可动链接部件132随着 两个快门挡板141、 142的可动链接部件狭长孔144及其可动链接部件导向狭长孔 152向相反方向拖动。因此，两个快门挡板141、 142打开透光孔111。如果透光孔 lll被打开，控制部分将关闭通向线圈121、 122的电流。这时，因磁性体160和 磁铁131相互之间的引力，光圈快门驱动部分130和磁铁131处于正位置。另外， 一般来说，在利用线圈121、 122和磁铁131之间电磁力的驱动器中， 为保持一定的变位而需要持续供电，所以存在要不断消耗电力的缺点。但在本发明 中，如图8及图9所示，光圈快门装置的一部分上附加有磁性体160，所以即使不 对线圈121、 122供电，依靠磁性体160和磁铁131之间产生的引力，磁铁131及 光圏快门驱动部分130接触在快门挡板141 、 142的固定构造物盖子150或基座110 上，依靠其接触摩擦力，可以维持一定变位的锁定操作。如图8所示，线圏121、 122上没有通电，在线圏121、 122和磁铁131之间 不产生力的情况下，依靠磁铁131和磁性体160之间产生的引力(Fl )产生摩擦力 (F3)。它具有即使不通电也可以保持当前位置的锁定功能，特别是在由于重力等 外因则产生不希望的驱动力(F2)的情况下，也提供保持当前位置的锁定功能。这 时，如果向线圈121、 122供电，通过线圏121、 122和磁铁131产生的驱动力；驱 动力(F4)比磁铁131和磁性体160间的引力(Fl )所产生的摩擦力(F3)更大时， 光圏快门驱动部分130移动，使快门挡板(未图示)开关透光孔lll。另外，这时 的开关变位可以通过调节电流的大小和时间进行控制；开关方向可以通过改变电流 的方向进行调节。参照图10，图IO是本发明的磁性体的不同设置位置图。具有锁定功能的磁性 体161可以在光圏构造物的盖子150上侧或基座110下侧形成，在/F兹4失和石兹性体 161之间产生的引力而产生的摩擦力不产生电流时，可以发挥固定位置的锁定功 能。另外，本发明中的磁铁及线圏的设置位置即使相互交换，光图快门驱动部分也同样适用。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发 明的目的，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以 上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1. 一种小型照相机的光圈快门装置，其特征在于包括为获得被拍摄物体的图像，由一个以上透镜组成的透镜组装体；将通过上述透镜的长期图像变换成前期信号的图像传感器；上述图像传感器的外部电路部分；基座，该基座的中心部分具有可透光的透光孔，在左/右侧分别安装控制光圈及快门工作的线圈；安装在上述基座透光孔的外周，在一侧上装有和上述线圈相对的磁铁，作旋转运动的光圈快门驱动部分；在上述基座上支撑轴承，上述光圈快门驱动部分和链接部件结合，随着上述光圈快门驱动部分的旋转运动以相互交叉的方向滑动，开关上述透光孔的多个快门挡板；在中心部分有透光孔，在其左/右形成多个狭长孔的盖子。
2、 如权利要求1所述的小型照相机的光圈快门装置，其特征在于 所述基座上包括为支撑上述光圏快门驱动部分的一侧，在中心部分的透光孔周围形成导向肋； 在上述光圈快门驱动部分的另一侧安装的插入孔； 为支撑上述快门挡板，在上述透光孔的左/右形成的固定链接部件； 线圈附着在一侧的左/右上，开放可使光圏快门驱动部分滑动的槽。
3、 如权利要求2所述的小型照相机的光圈快门装置，其特征在于 所述光圈快门驱动部分包括在一侧中心部分形成透光孔的圆筒形顶部；为使上述快门挡板上的轴承旋转，在上述顶部的左/右上形成的可动链接部件；在另一侧上装有和上述线圏相对的磁铁的尾部。
4、 如权利要求3所述的小型照相机的光圈快门装置，其特征在于所述快门挡板包括在中心部分贯通上述可动链接的可动链接部件狭长孔，及在可动链接部件狭长孔外侧上，贯通上述固定链接部件的固定链接部件狭长孔；所述可动链接部件狭长孔与所述固定链接部件狭长孔相互对称。
5、 如权利要求2所述的小型照相机的光圏快门装置，其特征在于 所述基座的插入槽随着上述光圏快门驱动部分的安装，和底面有一距离，形成多个凹坑。
6、 如权利要求1所述的小型照相机的光圏快门装置，其特征在于 在上述盖子或基座的一侧上具有锁定功能的磁性体，和上述磁铁相对，不向所述线圏供电时，所述磁性体和上述磁铁产生引力，使光圏快门驱动部分静止。
全文摘要
本发明是涉及小型照相机的光圈快门装置。包括为获得被拍摄物体的图像，由一个以上透镜组成的透镜组装体；将通过透镜的长期图像变换成前期信号的图像传感器；上述图像传感器的外部电路部分。光圈快门装置由中心部分具有可透光的透光孔，控制光圈及快门工作的线圈被安装在左/右侧的基座；安装在基座透光孔的外周，在一侧上装有和线圈相对的磁铁，作旋转运动的光圈快门驱动部分；在基座上支撑轴承，光圈快门驱动部分和链接部件结合，随着光圈快门驱动部分的旋转运动以相互交叉的方向滑动，开关上述透光孔的多个快门挡板；在中心部分有透光孔，在其左/右形成多个狭长孔的盖子。本发明可以改善照片画质，具备小型化、低耗电的特点。
文档编号G03B9/02GK101266385SQ20071003803
公开日2008年9月17日 申请日期2007年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者崔正熏, 金成赫 申请人:上海乐金广电电子有限公司