静电致动器、快门装置、摄像模块以及摄像机的制作方法

专利名称：静电致动器、快门装置、摄像模块以及摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用驻极体(electret)作为可移动部件的静电致动器(electrostatic actuator)、具有该静电致动器的快门装置、具有该快门装置的摄像模块、以及具有该快门装置的摄像机。
背景技术：
近年来，具有将物体的光学图像转换成电子数据的固态摄像元件的数字摄像机已经广泛应用于各种设备，例如移动电话、便携式终端设备、手表、数据处理设备的外围终端以及数字家用电器等。在这种趋势下，要求数字摄像机应当执行各种功能。
首先，要求摄像机体应当轻薄。
已知以下两种可使摄像机机体变薄的技术。
这两种技术之一是使包括摄像元件在内的摄像单元的玻璃盖突出至快门单元中，从而使得摄像机机体变薄(参见日本特开平11-218838号公报)。另一技术是组合摄像元件和光能调节板，从而使得摄像单元变得更薄(参见日本特开平9-129859号公报)。
其次，要求应以高精度控制闪光灯(stroboscopic tube)。
当摄像机进行闪光拍摄时，闪光灯与快门的完全打开同步地发光。因此，应当控制闪光灯以使其恰在快门高速操作时发光。
已知以下两种以高精度控制闪光灯的发光定时的技术。
这两种技术之一是使用控制装置，该控制装置根据用于监测快门叶片的动作的装置检测到快门叶片开始运动的时刻，计算闪光灯应当发光的时刻(参见日本特开平11-15052号公报)。
另一技术是对提供给用于驱动快门叶片的步进电机的驱动脉冲进行计数，并根据所得计数值使闪光灯发光(参见日本特开平5-36430号公报)。
第三，要求快门机构应当轻并且高速操作。
满足该要求的一种已知技术是使用具有被用作可移动部件的驻极体的静电致动器。该静电致动器的可移动部件可以制造得更轻，从而可以以更快的速度运动(参见日本特开平4-112683号公报)。

发明内容
日本特开平11-218838号公报中所描述的使摄像机机体变薄变轻以满足第一要求的技术无法使快门单元变薄。两个部件，即玻璃盖和快门单元的框架，应当设置在快门单元与摄像单元之间。因此该技术可以使摄像机机体变薄，但是程度有限。
日本特开平9-129859号公报中描述的技术将电致变色(electrochromic)元件与摄像元件组合起来，从而形成一个单元。该公开在实施例中教示了该电致变色元件“可以执行快门的功能”。然而，该电致变色元件是否可以100％地实现机械快门(即，常规快门)所实现的遮光是待解决的技术问题。
日本特开平11-15052号公报中描述的旨在满足第二要求或者实现闪光灯的高精度控制的技术需要用于监控快门叶片的动作的装置。这增加了摄像机的部件数目并且最终增加了摄像机的制造成本。此外，如果快门叶片未能在适当的时间开始运动，则闪光灯无法在希望的定时发光。
因为日本特开平5-36430号公报中描述的技术使用步进电机，所以其几乎不能应用于其中快门叶片如在焦平面快门中那样高速运动的任何快门。尽管使用了步进电机，但是却不能很好控制快门，这是因为快门叶片的转子具有大惯性。因此，即使步进电机接收到希望数目的驱动脉冲，快门叶片的开口也不能总是获得希望的值。
在日本特开平4-112683号公报中描述的用于满足快门机构应当轻并且高速操作的第三要求的静电致动器中，只要在电极之间施加电压，可移动元件即可保持在一个位置而不管外力如何。然而，当没有对致动器提供电力时，由于没有在电极之间施加电压，所以如果可移动部件受到外力则其位置会不稳定。
因为即使在打开电源开关后，可移动部件的位置也不稳定，所以难以开始对可移动部件位置的控制。除非解决了上述问题，否则静电致动器无法用作摄像机的快门机构或者可移动反射镜。
本发明的目的是提供一种可以满足上述这些要求的静电致动器、具有该静电致动器的快门装置、具有该快门装置的摄像模块以及具有该快门装置的摄像机。
根据本发明一个方面的静电致动器包括固定部件，其具有设置在表面上的多个驱动电极；可移动部件，其能够相对于所述固定部件移动并且具有多个驻极体部分；保护部件，其被设置为使得所述可移动部件处于所述固定部件与所述保护部件之间；脉冲发生电路，其输出用于驱动所述可移动部件的驱动脉冲信号；驱动电路，其根据从所述脉冲发生电路输出的所述驱动脉冲信号，向所述驱动电极施加多相交流电压；以及机械或电制动器，其被设置在所述固定部件上并位于与所述可移动部件的初始位置相对应的位置处。在将电力提供给所述静电致动器之后，所述脉冲发生电路产生用于驱动所述可移动部件的初始化脉冲信号，直到所述可移动部件到达所述制动器为止。
根据本发明另一方面的快门装置包括固定部件，其具有设置在表面上的多个电极；透光区域，其设置在所述固定部件中；遮光部件，其能够在分别关闭和打开所述透光区域的两个位置之间移动，并且具有多个驻极体部分；以及驱动电路，其周期性地向所述固定部件上设置的所述电极施加电压，从而产生作用于所述遮光部件的所述驻极体部分上的静电力并且驱动所述遮光部件。
根据本发明又一方面的摄像模块是包括摄像元件和用于调节到所述摄像元件的光量的快门装置。所述快门装置包括第一固定部件和第二固定部件，各具有设置在表面上的多个电极；第一透光区域和第二透过区域，分别设置在所述第一固定部件和所述第二固定部件中；第一遮光部件和第二遮光部件，所述第一遮光部件能够在分别关闭和打开所述第一透光区域的两个位置之间移动，所述第二遮光部件能够在分别关闭和打开所述第二透光区域的两个位置之间移动；以及驱动电路，其周期性地向所述第一固定部件和所述第二固定部件上设置的所述电极施加电压，从而利用静电力独立地驱动所述第一遮光部件和所述第二遮光部件，并且所述摄像元件设置在所述第二固定部件的背面处。
根据本发明再一方面的摄像机包括快门前幕，其具有驻极体部分，并在初始状态下位于入射光路中；第一电极部件，其具有与所述快门前幕的所述驻极体部分对齐设置的多个扫描电极；快门后幕，其具有驻极体部分并且在初始状态下位于所述入射光路外；第二电极部件，其具有与所述快门后幕的所述驻极体部分对齐设置的多个扫描电极；驱动控制装置，用于执行通过对施加到所述第一电极部件的所述扫描电极的多相交流电压进行控制来将所述快门前幕从所述入射光路移开的第一静电驱动操作，执行通过对施加到所述第二电极部件的所述扫描电极的多相交流电压进行控制来将所述快门后幕移动到所述入射光路中的第二静电驱动操作，以及执行分别将所述快门前幕和所述快门后幕移回到初始位置的第三静电驱动操作；信号输出装置，用于当执行所述第一静电操作时输出闪光同步信号；以及闪光装置，其响应于所述闪光同步信号而发光。


图1A是示出根据本发明的快门装置的快门机构的图；图1B是示出根据本发明的快门装置的快门机构的图；图2是表示驻极体快门的基本结构的图；图3是例示出提供给驱动电极的电压信号列的图；图4A是说明驻极体快门如何操作的图；图4B是说明驻极体快门如何操作的图；图4C是说明驻极体快门如何操作的图；图4D是说明驻极体快门如何操作的图；图5是示出根据本发明的快门装置的第一实施例中使用的摄像模块的结构的立体图；图6是根据本发明的摄像模块的第一实施例的截面图；
图7A是说明遮光幕如何操作的图；图7B是说明遮光幕如何操作的另一图；图7C是说明遮光幕如何操作的又一图；图8是示出具有根据本发明第一实施例的快门装置的摄像机的系统结构的框图；图9是例示出如何将信号从快门驱动控制电路提供给快门单元的图；图10是例示出在拍摄顺序中微计算机如何对机体进行控制的流程图；图11是例示出所进行的实现完全曝光的快门控制的定时图；图12是例示出所进行的完成狭缝曝光的快门控制的定时图；图13A是示出遮光幕的结构并说明其操作的图；图13B是示出遮光幕的结构并说明其操作的另一图；图14是示出具有根据本发明第二实施例的快门装置的摄像机的系统结构的框图；图15是例示出如何将信号从快门驱动控制电路提供给快门单元的图；图16是简要说明快门驱动控制电路如何操作的流程图；图17是例示出如何控制快门的定时图；图18是根据本发明的摄像模块的第二实施例的截面图；图19是示出根据本发明的摄像模块的第三实施例中设置的快门单元的结构的截面图；图20是根据本发明的摄像模块的第四实施例中设置的快门单元的结构的截面图；图21是示出根据本发明的摄像模块的第五实施例的结构的截面图；图22是示出根据本发明的摄像模块的第六实施例的结构的截面图；图23是例示出驻极体快门的基本结构的图；图24是示出具有机械制动器的静电致动器的结构的图；图25是示出具有电制动器的静电致动器的结构的图；
图26是概要示出静电致动器的初始操作的流程图；图27是例示出如何针对预定时间顺序输出初始化脉冲信号的图；图28是概要示出静电致动器的初始操作的流程图；图29是示出具有检测电极的静电致动器的结构的图；图30A是说明检测电极如何执行其功能的图；图30B是说明检测电极如何执行其功能的图；图31A是说明检测电极如何执行其功能的图；图31B是说明检测电极如何执行其功能的图；图32是概要示出如何对静电致动器进行初始化的流程图；图33是示出静电致动器的结构的图；图34A是示出静电致动器的结构的图；以及图34B是示出静电致动器的结构的图。
具体实施例方式
首先，参照图1A、图1B和图2描述如何在根据本发明的快门装置中驱动快门机构。
快门机构包括固定部件1和可移动部件2。可移动部件2被构造为相对于固定部件1向左或向右移动。固定部件1具有开口3，通过该开口3，物体的光学图像被引导至摄像元件(未示出)。在固定部件1上，以预定间隔设置多个条状驱动电极4。可移动部件2可以遮光。该可移动部件2具有稍后将描述的多个永久极化的介电元件(下文称为“驻极体”)。
当对该结构中的驱动电极4施加特定频率的电压时，在电极4与驻极体之间产生吸引或排斥。从而，可移动部件2相对于固定部件1移动。
因此，只要可移动部件2可以移动以开关固定部件1的开口3，就可以构成快门机构。图1A示出了处于打开状态的快门。图1B示出了处于关闭状态的快门。
如果固定部件1是透光部件，则其不需要具有开口3。在这种情况下，该透光部件具有其上没有设置驱动电极4的部分。为了方便，下文中将这些部分或者发光区域称为“开口”。应将该结构的快门机构称为“驻极体快门”。
图2的右部是驻极体快门的示意截面图。从驱动电路10延伸出的电压信号线连接到设置在固定部件1上的驱动电极4。通过所述电压信号线提供4相电压信号。因此，对每第四个驱动电极4提供相同的电压信号。在图2中，各组的四个驱动信号被表示为A、B、C以及D，使得可以将这些电压信号相互区分开。
在可移动部件2的面对固定元件1的表面上设置多个永久极化的介电元件(驻极体)5。
该图只是示意图。在实际的驻极体快门中，可以将电极和驻极体放置在特定位置处、设置在特殊部件中并且以适当间隔排列，所有这些是由各种因素决定的。在这些因素中有快门机构的尺寸；开口的面积；驻极体部分的极性；驻极体部分的排列；快门机构所需的驱动分辨率；以及快门的最大速度。在此类驻极体快门中，交替布置正极性的驻极体部分和负极性的驻极体部分。然而，该类快门可以由其中驻极体部分的极性为正或负的类型所代替。
图2的左部示出了驱动电路10，驱动电路10产生待提供给驻极体快门的电压信号。在驱动电路10中，脉冲发生电路12产生矩形波列(驱动脉冲信号)，该矩形波列被提供给升压电路14和移相器15。升压电路14将驱动脉冲信号的电压升至大约100V，并将该矩形波列分为两个电压信号，一个具有正极性而另一个具有负极性。将这两个电压信号分别提供给驱动电极A和C。
输入到移相器15的矩形波列的相位被延迟90°。随后，该矩形波列被输入到升压电路14并被改变为与上述类似的两个矩形波列。将这些矩形波列提供给驱动电极B和C。
图3示出了电压信号列，其由驱动电路10产生并被提供给驱动电极4。施加给每个驱动电极4的电压随着时间变化，即重复地相继采取四个不同状态t1到t4。
图4A到4D是说明驻极体快门如何操作的图。
图4A示出了在状态变为t1之后即刻施加给驻极体和驱动电极的电压。驻极体5a受到来自驱动电极A的排斥，并受到来自驱动电极B的吸引。驻极体5b受到来自驱动电极C的排斥，并受到来自驱动电极D的吸引。因此，可移动部件2受到向右作用的力，并移动驱动电极的间距d。
图4B示出了在状态变为t2之后即刻施加给驻极体和驱动电极的电压。驻极体5a受到来自驱动电极A的排斥，并受到来自驱动电极B的吸引。驻极体5b受到来自驱动电极C的排斥，并受到来自驱动电极D的吸引。因此，可移动部件2受到向右作用的力，并移动驱动电极的间距d。
图4C示出了在状态变为t3之后即刻施加给驻极体和驱动电极的电压。图4D示出了在状态变为t4之后即刻施加给驻极体和驱动电极的电压。可移动部件2按照与上述相同的方式移动驱动电极的间距d。在重复该操作时，可移动部件2向图中的右方移动。要使图中的可移动部件2向图中的左方移动，则将施加给驱动电极4的电压的极性进行切换即可。
下面说明根据本发明的快门装置。
(快门装置的第一实施例)图5是例示出根据本发明第一实施例的快门装置的摄像模块的结构的立体图。图6是摄像模块的截面图。
摄像模块包括快门单元21和摄像单元22。
快门单元21是具有遮光幕(前幕)24a和遮光幕(后幕)24b的焦平面快门。遮光幕24a和24b各具有驻极体5(未示出)。该驻极体是上述类型的。一个驻极体5在一个表面上具有固定部件1a。另一驻极体5在面对第一次提到的驻极体5的所述一个表面的表面上具有固定部件1b。在固定部件1a上排列有多个驱动电极4a，该固定部件1a具有开口(透光部分)。在固定部件1b上排列有多个驱动电极4b，该驱动部件1b具有开口(透光部分)。此外，固定具有开口(透光部分)的保护部件25，来覆盖快门单元21的前面并通过间隔体61到64与该快门单元21隔开。
固定部件1a和1b各包括为聚酰亚胺膜的基板。通过刻蚀分别将驱动电极4a和4b印刷在固定部件上。此外在驱动电极4a和4b上设置有绝缘膜。遮光幕24a和24b各包括由特氟纶(Teflon)(注册商标)制成的基板。利用电晕放电将驻极体形成在各遮光幕的一个表面上。由此，提供了驻极体。
摄像单元22包括外壳26、摄像元件27、信号线28和玻璃盖29。元件27和线28被并入并固定在外壳26中。具有开口(透光部分)的玻璃盖29关闭外壳26的与物体相对的一侧。
在摄像模块中，快门单元21具有驻极体快门。从而快门单元可以比常规快门单元薄很多。其可以非常薄。
驻极体快门使用驻极体中被永久极化的电荷，而不是遮光幕24a或24b中感生的电荷。因此，可以在短时间内开始操作。因此，可以进行高速的快门操作。
可以按任何希望值向驻极体施加电荷。从而可以施加最优的电荷来产生最大驱动力。这使得可以提供极大的驱动力。经过这样的构造，快门单元21相对于摄像模块的尺寸而言最优。
由于固定部件1a和1b以及遮光幕24a和24b由树脂制成，所以它们较轻。例如，遮光幕24a和24b可以是分别为10到20μ薄的薄膜。因此，用于驱动遮光幕的电力较小，并且遮光幕可以安静地移动。
图7A、7B和7C是说明遮光幕24a和24b如何操作的图。
在图7A所示的初始状态下，这两个幕处于完全关闭位置。也就是说，前幕24a完全覆盖曝光开口，从而完全将摄像单元22与物体遮蔽开。当摄影师释放快门时，前幕24a在图7B所示箭头的方向上被驱动，完全打开曝光开口。来自物体的光由此通过曝光开口导向摄像单元22。当经过了预设曝光时间时，后幕24b在图7C所示箭头的方向上被驱动，关闭曝光开口。
随后，前幕24a和后幕24b恢复到初始状态。它们保持状态，直到摄影师下一次释放快门才进行操作。
图8是示出具有根据本发明第一实施例的快门装置的摄像机的系统结构的框图。
摄像机系统包括机体单元100和附属装置。机体单元100是摄像机机体。在附属装置(下文称为“配件”)中有镜头单元112、记录介质139以及闪光单元80。镜头单元112用作互换镜头。记录介质139存储通过拍摄所得到的图像数据。闪光单元80外部耦合到机体单元100。
用户所选择的镜头单元112可拆卸地附接于设置在机体单元100的前面的镜头支架(未示出)。
记录介质139是特定类型的存储卡或者诸如HDD的外部记录介质。其可拆卸地连接到摄像机体，以与其交换数据。
闪光单元180包括闪光灯泡181、DC/DC转换器182、闪光(strobe)控制微计算机183以及电池184。单元180可以经由闪光通信连接器185与摄像机体进行通信。
镜头单元112由镜头控制微计算机105(下文称为“Lucom”)控制。机体单元100由机体控制微计算机150(下文称为“Bucom”)控制。Lucom105和Bucom 150通过通信连接器106电连接，使得它们可以相互通信。在该摄像机系统中，Lucom 105用作Bucom 150的从属设备，与Bucom 150协同操作。
镜头单元112包括拍摄镜头112a和112b以及光圈(diaphragm)103。拍摄镜头112a由镜头驱动机构102中设置的DC电机(未示出)驱动。光圈103由光圈驱动机构104中设置的步进电机(未示出)驱动。Lucom105根据从Bucom 150提供的指令控制这些电机。
机体单元100包括如图8所示的各种组件。例如，在机体单元100中提供有光学系统、摄像模块20以及AF传感器单元130a。该光学系统具有单镜头反光型组件(即，五棱镜113a、快速复原反射镜113b、物镜113c和副反射镜113d)。AF传感器单元130a被设计为接收从副反射镜113d反射的光，并进行自动测距。摄像模块20具有快门单元21和摄像单元22。摄像单元21是焦平面型的，并设置在光轴上。摄像模块22包括CCD，该CCD对通过光学系统进入的物体图像进行光电转换。
机体单元100进一步包括AF传感器驱动电路130b、反射镜驱动机构118、快门驱动控制电路148和测光电路132。AF传感器驱动电路130b驱动并控制AF传感器单元130a。反射镜驱动机构118驱动并控制快速回复反射镜113b。快门驱动控制电路148控制前幕24a和后幕24b的运动。测光电路132接收来自五棱镜113a的光通量，并测量该光通量的发光强度。
快门驱动控制电路148从Bucom 150接收并向其提供用于打开和关闭快门的信号以及与闪光灯的操作同步的信号。
摄像机系统具有CCD接口电路134、液晶监视器136以及图像处理控制器140。CCD接口电路134连接到摄像单元22。图像处理控制器140使用SDRAM 138和记录介质139来处理图像数据。从而，摄像机系统可以进行电子拍摄，并且可以记录和显示电子数据。
与Bucom 150相连接的有操作显示LCD 157以及摄像机操作开关面板SW 152。LCD 157显示数据，通知用户摄像机的操作状态。开关面板SW 152具有各种开关，包括可以按下以操作相机的各种按钮。在这些开关中有释放SW、模式改变SW和电源开关。此外，电源电路153与Bucom150相连接。电池154与电源电路153相连接。电路153将电池154的电力转换成应施加到设置在摄像机系统中的电路单元的各种电压。
由此构造的摄像机系统如下面所述进行操作。
反射镜驱动机构118被设计为将快速回复反射镜113b驱动到UP(上)位置和DOWN(下)位置。在快速回复反射镜113b保持在DOWN位置的同时，其将经过拍摄镜头112a和112b进入的光通量分割成两束。将这两个光通量分别导向AF传感器单元130a和快速回复反射镜113b。
将AF传感器单元130a中设置的AF传感器的输出经由AF传感器驱动电路130b发送到Bucom 150。Bucom 150执行已知类型的测距处理。
用户可以通过设置得与五棱镜113a邻近的物镜113c来观察物体的图像。已经穿过五棱镜113a的光通量中的一部分被导向提供在测光电路132中设置的光电传感器(未示出)。测光电路132根据光电传感器所检测到的发光强度进行已知类型的测光处理。
快门驱动控制电路148从Bucom 150接收用于驱动控制快门的信号，并且根据该信号控制快门单元21。电路148随后输出闪光同步信号，该闪光同步信号致使Bucom 150使得闪光单元180发光。根据闪光同步信号，Bucom 150输出发光命令信号，该发光命令信号被发送到闪光单元80。
图像处理控制器140根据Bucom 150给出的命令对CCD接口电路134进行控制，并从摄像单元22获取图像数据。图像处理控制器140将图像数据转换成视频信号。将该视频信号输出到液晶监视器136。该监视器136显示视频信号所表示的图像。通过观察显示在液晶监视器136上的图像，用户可以确认他或她所拍摄的图像。
SDRAM 138是用于临时存储图像数据的存储器。其用作图像数据转换处理中的工作区域。将该图像数据转换成JPEG数据，保存在记录介质139中。
根据本发明第一实施例的快门装置包括快门单元21和快门驱动控制电路148，两者都在图8中示出。
图9是例示出如何将信号从快门驱动控制电路提供给快门单元21的图。如上所述，快门单元21具有前幕24a和后幕24b。为了驱动这些遮光幕，设置了两个具有图2所示结构的驱动电路。
脉冲发生电路12根据从Bucom 150提供的开或关控制信号驱动前幕24a和后幕24b，从而全开或全关图7所示的曝光开口。当从Bucom 150接收到复位信号时，电路12将前幕24a和后幕24b驱动到初始状态。脉冲发生电路12以预定定时将闪光同步信号输出到Bucom 150。
如上所述，图9所示的升压电路14a和14b构成了用于驱动遮光膜的驱动装置。它们根据顺序输入的脉冲信号将多相AC电压施加给多个扫描电极。在这些扫描电极与用作驻极体的部分之间所产生的静电力驱动遮光膜。脉冲发生电路12是用于将脉冲信号提供给驱动装置的驱动信号提供装置，所述脉冲信号例如将遮光膜从完全关闭入射光通路的位置驱动到完全打开入射光通路的位置。Bucom 150是用于将用于驱动遮光膜的信号输出到驱动信号提供装置的快门控制装置。
脉冲发生电路12执行其它功能。其操作为信号输出装置，用于在驱动信号提供装置已经输出了预设数目的脉冲之后输出闪光同步信号。
包括升压电路14a和14b以及脉冲发生电路12的快门驱动控制电路148将特定多相AC电压施加给第一电极部件，这产生了静电力。该静电力使前幕从光路上移开。此后，电路148将特定多相AC电压施加给第二电极部件，这产生了静电力。该静电力将后幕移动到光路中。
下面描述通过使用根据本发明第一实施例的快门装置实现闪光同步控制的方法。
图10是概要示出Bucom 150所进行的拍摄序列的流程图。该序列是电子摄像机操作的一部分，其开始于快门释放，结束于图像数据的产生。
当用户把释放按钮按下到第一深度时，该序列开始。首先，在步骤S01中执行测光处理。更具体地，获取与物体有关的已由测光电路132测量出的亮度数据。在步骤S02中，根据亮度数据计算曝光量，从而计算适当的孔径值(AV)以及所期望的快门速度(TV，或者时间值)。
在步骤S03中，执行AF处理。也就是说，AF传感器单元130a通过快速回复反射镜113b和副反射镜113d接收从物体发出的光通量。AF传感器单元130a产生表示所接收的物体图像的位移的数据。将该数据通过AF传感器驱动电路130b输出到Bucom 150。Bucom 150根据物体图像的位移计算镜头的位移。表示镜头位移的数据经由通信连接器106发送到Lucom 105。根据镜头位移，Lucom 105驱动镜头驱动机构102。该机构102移动拍摄镜头112a，由此调节焦点的位置。
在调节了焦点的位置之后，在步骤S04中确定用户是否进一步按下了释放按钮(到第二深度)。
如果步骤S04中为否，即，如果没有将释放按钮按到第二深度，并且如果步骤S05中为是，即，如果释放按钮保持在第一深度，则Bucom 150进行等待，直到将释放按钮压到第二深度为止。如果步骤S04中为否，或者如果没有将释放按钮压到第二深度，并且如果步骤S05中为否，即，如果也没有将释放按钮按到第一深度，则Bucom 150确定用户停止了拍摄。在这种情况下，Bucom 150终止此拍摄序列。
如果步骤S04中为是，或者如果已经将释放按钮压到第二深度，则继续进行拍摄。在步骤S06中，驱动光圈103。更具体地，Bucom 150将AV值通过通信连接器106发送到Lucom 105。Lucom 105根据AV值控制光圈驱动机构104。通过由此进行控制，该机构104驱动光圈103。
在步骤S07中，执行反射镜上升(mirror-up)驱动。也就是说，反射镜驱动机构118将快速回复反射镜113b驱动到UP位置，从而提供拍摄光路。在步骤S08中，Bucom 150指示CCD接口电路134开始拍摄。按照所指示的，CCD接口电路134操作摄像元件27。
随后，Bucom 150控制快门。下面参照图11的快门控制定时图来说明Bucom 150如何控制快门以实现全曝光。
在步骤S09中，Bucom 150将快门打开信号输出到快门驱动控制电路148。即，如图11中所示，将开/关控制信号设定在有效电平处。在快门驱动控制电路148中，脉冲发生电路12接收开/关控制信号并开始输出前幕驱动脉冲来驱动前幕24a。将前幕24a从全关闭曝光开口的位置驱动开，从而开始打开曝光开口。
在步骤S11中，Bucom 150确定是否已经经过了曝光时间。
如果在步骤S11中为否，即如果尚未经过曝光时间，则操作进行到步骤S12。在步骤S12中，Bucom 150确定快门驱动控制电路148是否已经输出了如图11所例示的闪光同步信号。如果步骤S12中为否，或者如果尚未输出闪光同步信号，则Bucom 150进行等待，直到输出闪光同步信号为止。注意，快门驱动控制电路148在前幕24a到达其完全打开曝光开口的位置的时刻输出闪光同步信号。
具有如上所述的驻极体的前幕24a(还有后幕24b)是极轻的。因此，当前幕24a被前幕驱动脉冲驱动时，该前幕24a能够以高精度和高速度移动。这使得无需使用任何检测装置来检测曝光开口是否已经完全打开。可以仅通过对前幕驱动脉冲进行计数来确定该开口是否已经完全打开。
如图11所示，快门驱动控制电路148在完成了对预设数目的前幕驱动脉冲的输出时，其将闪光同步信号(矩形波信号)输出到Bucom 150。
当发现闪光同步信号变为有效时，在步骤S14中Bucom 150将发光控制信号输出到闪光单元180，指示该单元180发光。如果已经输出了发光控制信号，则Bucom 150不再输出发光控制信号。
如果步骤S11中为是，或者如果已经经过了曝光时间，则操作进行到步骤S15。在步骤S15中，Bucom 150输出快门关闭信号。换言之，将开/关控制信号设置在无效电平。在快门驱动控制电路148中，脉冲发生电路12接收开/关控制信号，并开始输出用于驱动后幕24b的后幕驱动脉冲。将后幕24a从其完全打开曝光开口的位置驱动开，从而开始关闭曝光开口，如从例示了如何打开曝光开口的图11所示的波形所见。
在步骤S16中，Bucom 150指示CCD接口电路134停止拍摄。根据所指示的，CCD接口电路134使摄像单元22的摄像元件27停止拍摄物体。
在步骤S17中，Bucom 150将复位信号输出到快门驱动控制电路148。在已经接收到该信号的快门驱动控制电路148中，脉冲发生电路12将前幕24a和后幕24b驱动到它们的初始位置。
在进行了步骤S09到S17之后，操作进行到步骤S18。在步骤S18中，Bucom 150指示图像处理控制器140处理图像数据。图像处理控制器140从CCD接口电路134接收信号，并对该信号进行AD转换，产生图像数据。对该图像数据进行处理，将其经由通信连接器135提供并记录在记录介质139中。
在步骤S19中，Bucom 150使反射镜驱动机构118将快速回复反射镜113b驱动到DOWN位置。在步骤S20中，Bucom 150指示Lucom 105使光圈驱动机构104完全打开光圈103。由此结束拍摄。
图12是例示出所进行的用于完成缝隙曝光的快门控制的定时图。
如果物体具有高亮度，则在完全打开前幕24a之前经过了曝光时间。在这种情况下，快门驱动控制电路148不输出闪光同步信号。而是输出后幕驱动脉冲。因此，曝光开口没有完全打开，并且由前幕24a和后幕24b限定的缝隙在曝光开口上移动。将不对缝隙曝光中的拍摄进行说明，因为其按照与图10的流程图所示相同的方式进行。
下面说明根据本发明第二实施例的快门装置。根据第二实施例的快门装置适用于例如紧凑型摄像机。其与第一实施例的不同之处在于两个方面。首先，快门单元与摄像单元分离。第二，快门单元还用作光圈机构。因此，用相同的标号指示与第一实施例的部件相同的部件，并且不对它们进行详细说明。
图13A和图13B是表示遮光幕的结构并说明遮光幕的操作的图。
该快门单元的遮光幕24d和24e是矩形板，各具有三角形凹口。将遮光幕24d和24e放置为使得这两个凹口相互配合。
图13A示出了初始状态下的全关闭的快门。也就是，遮光幕24d和24e相互交叠，遮蔽来自物体的光。遮光幕24d和24e在图13A所示的箭头的方向上移动，并且幕24d和24e的凹口交叠，形成允许来自物体的光通过的曝光开口。曝光开口的面积随着遮光幕24d和24e如此移动而改变。图13B示出了全开状态下的快门。由此，该快门不仅遮光，还用作光圈。
图14是示出具有根据本发明第二实施例的快门装置的摄像机的系统结构的框图。用相同的标号来指示与第一实施例的部件相同的部件，并且不对它们进行详细说明。
在第二实施例中，镜头和闪光灯不是与摄像机单元分离的单元。相反，它们是与摄像机一体形成的。
快门单元203与摄像单元222分离，并且设置在摄像光学系统112a与112b之间。该单元203不仅遮光，而且还用作光圈。快门单元203由快门驱动控制电路204控制。因此，无需使用第一实施例中的步进电机来驱动光圈。
快门驱动控制电路204向Bucom 150提供并从Bucom 150接收信号，以控制既用作快门又用作光圈的快门单元203。电路204将闪光发光信号直接输出到闪光控制微计算机183。
该摄像机不具有单镜头反光型组件(即，五棱镜113a、快速回复反射镜113b、物镜113c和副反射镜113d)。因此，测光电路201直接测量物体的亮度，并且测距电路202被构造为测量到物体的距离。
摄像机具有非易失性存储器129。该存储器129是作为非易失性存储装置的EEPROM，其存储用于控制摄像机的控制参数。Bucom 150可以访问非易失性存储器129。
根据本发明第二实施例的快门设备包括快门单元202和快门驱动电路204，如图14所例示的。
图15是例示出如何将信号从快门驱动控制电路204提供给快门单元203的图。快门单元203具有上述遮光幕24d和24e。为了驱动这些遮光幕，设置了两个具有图2所示结构的驱动电路。
脉冲发生电路12根据从Bucom 150提供的数据以及开或关控制信号，同时将遮光幕24d和24e驱动预定距离。从而，对图13所示的曝光开口的面积进行控制。脉冲发生电路12在预定定时将闪光发光信号输出到Bucom 150。
如上所述，图15所示的升压电路14a和14b将特定多相AC电压施加给第一和第二电极部件，这产生了静电力。该静电力将第一遮光膜和第二遮光膜移动到预定位置，由此控制由第一和第二遮光膜的开口所限定开口的面积。因此，电路14a和14b是用于控制该开口的面积的驱动装置。脉冲发生电路12是用于将脉冲信号提供给驱动装置的驱动信号提供装置。Bucom 15是用于指示驱动信号提供装置驱动遮光膜的快门控制装置。
脉冲发生电路12执行另一功能。其用作信号输出装置，用于在驱动信号提供装置输出预设数目的脉冲时，输出信号以使闪光灯发光。
下面描述控制闪光发光的方法，该方法使用根据第二实施例的快门装置。
图16是简要说明快门驱动控制电路204如何操作的流程图。
在步骤S30中，快门驱动控制电路204进行等待，直到其从Bucom 15接收到表示曝光开口应当具有的面积的数据为止。如果步骤S30中为是，即，如果电路204接收到该数据，则在步骤S31中电路204接收用于驱动遮光幕24e的n个驱动脉冲。在步骤S32中，电路204接收用于驱动遮光幕24e的f个驱动脉冲。
在根据第二实施例的摄像机中，闪光灯不是在光圈完全打开时发光，而是在光圈达到根据闪光灯的闪光指数(guide number)(GNo)以及到物体的距离(L)而获得的孔径值(AV)时发光。数目f是驱动遮光幕24d和24e从而使光圈达到该孔径值的脉冲的数目。数目f已经由Bucom 15计算出。
在步骤S33中，快门驱动控制电路204进行等待，直到其从Bucom 15接收到快门打开信号。如果步骤S33中为是，或者如果电路204接收到快门打开信号，则电路204开始进行控制。
当输入了快门打开信号时，即，当如图17所示开/关控制信号变为有效时，在步骤S34中，接收到该信号的快门驱动控制电路204的脉冲发生电路12输出用于驱动遮光幕24d和24e的驱动脉冲列。从而可以扩大曝光开口。
在步骤S35中，确定快门驱动控制电路204是否已经输出了预定数目n个脉冲。
如果在步骤S35中为否，或者如果电路12尚未输出n个脉冲，则在步骤S36中确定是否已经输出了f个脉冲。如果在步骤S36中为否，即，如果电路12尚未输出f个脉冲，则其继续输出驱动脉冲，直到其输出了第f个脉冲为止。在快门驱动控制电路12输出第f个脉冲时，快门驱动控制电路204将闪光发光信号输出到闪光控制微计算机183。
如果步骤S35中为是，或者当电路12输出了第n个脉冲时，则在步骤S38中，快门驱动控制电路12停止输出用于驱动遮光幕24d和24e的驱动脉冲。在步骤S39中，快门驱动控制电路204在步骤S39中进行等待，直到Bucom 150输出了快门关闭信号为止。如果在步骤S39中为是，或者如果已经经过了曝光时间，则在步骤S40中，Bucom 150输出快门关闭信号。由此，使开/关控制信号变成无效。
在步骤S40中，快门驱动控制电路204输出用于驱动遮光幕24d和24e的脉冲，以关闭曝光开口。在步骤S41中，在输出了预定数目的脉冲并使遮光幕24d和24e完全关闭曝光开口之后，电路204进行等待，直到其再次被指示对快门进行控制为止。
根据上述各实施例的快门装置具有驻极体快门。因此，在该快门装置中，与具有步进电机的常规快门装置相比，可以以更高速度驱动遮光幕并且以更高精度对其进行控制。
在没有用于驱动遮光幕的步进电机的情况下，快门装置可以较轻，并且可以制造得更薄。由此，如果将快门装置并入摄像机中，这将有助于减小摄像机的尺寸和重量。
由于快门装置消耗较少电力，所以其可以用于节省能源。
本发明的第二实施例无需步进电机来驱动光圈机构和光圈。因此，第二实施例可以进一步减小尺寸和重量，并且可以以低成本来制造。
下面描述根据本发明的摄像模块。
摄像模块的第一实施例与结合快门装置的第一实施例说明的摄像模块相同。因此，不对其进行详细说明。
图18是根据本发明的摄像模块的第二实施例的截面图。
摄像模块的第二实施例与第一实施例的不同之处，在于固定部件1a还用作玻璃盖29。用相同的标号指示与第一实施例的部件相同的部件，并且不在结构或操作方面对其进行详细说明。
在第二实施例中，不需要玻璃盖29。因此，摄像模块可以较薄。这是第二实施例除了第一实施例的优点之外还具有的优点。
图19是示出根据本发明的摄像模块的第三实施例中设置的快门单元的结构的截面图。
第三实施例与第一实施例的不同之处在于，在保护部件25上设置有透光控制膜31。由此，用相同的标号指示与第一实施例的部件相同的部件，并且不再在结构或操作方面对其进行详细说明。由于摄像单元22与第二实施例的摄像单元相同，所以其未在图19中例示出。
透光控制膜31是如下滤光器，其对进入的光量进行调节以便完成适当的摄像并且获得包含所期望的信息的图像。透光控制膜31可以是ND滤光器、诸如电致变色元件的光量控制膜31a、使得波长在特定范围内的光束通过的红外滤光器31b、低通滤光器31c、带通滤光器31d等。
在第三实施例中，因为透光控制膜31设置在保护部件25上，所以没有增加摄像模块的厚度。这是第三实施例除了第二实施例的优点之外还具有的优点。
透光控制膜31可以固定于保护部件25，或者设置为相对于保护部件25移动。用于移动膜31的机构可以是上述驻电极，或者任何其它类型的驱动机构。
图20是示出根据本发明的摄像模块的第四实施例中设置的快门单元的结构的截面图。
第四实施例与第三实施例的不同之处在于，在保护部件25、固定部件1a和固定部件1b上分别设置有透光控制膜31(31a、31b和31c)。用相同的标号指示与第三实施例的部件相同的部件，并且不在结构或操作方面对其进行详细说明。摄像单元22与第二实施例的摄像单元的结构相同，从而未在图20中示出。
在第四实施例中，多个透光控制膜31(31a、31b和31c)分别设置在保护部件25、固定部件1a和固定部件1b上。因此，它们相互交叠，而不增加摄像模块的厚度。这是第四实施例除了第一或第二实施例的优点之外还具有的优点。
透光控制膜31(31a、31b和31c)可以分别固定于保护部件25、固定部件1a和固定部件1b。另选地，可以将它们设置为相对于保护部件25、固定部件1a和固定部件1b移动。在这种情况下，它们可以由上述驻极体或者由任何其它类型的驱动机构所驱动。注意，排列透光控制膜31的顺序不限于图20中所例示的顺序。
图21是示出根据本发明的摄像模块的第五实施例的结构的截面图。
第五实施例与第二实施例的不同之处在于，在固定元件1a的背面上设置有摄像元件27。用相同的标号指示与第二实施例的部件相同的部件，并且将不在结构或操作方面对其进行详细说明。
以倒装形式将摄像元件27安装在固定部件1a的背面上。将设计为驱动摄像元件27的布线图案30印刷在固定部件1a的背面上。
在第五实施例中，无需设置用于信号线28的空间。这有助于使摄像单元变薄，最终使摄像模块更薄。

图22是示出根据本发明的摄像模块的第六实施例的结构的截面图。
第六实施例与第五实施例的不同之处在于，透光控制膜31(31a、31b和31c)设置在快门单元21的保护部件25以及固定部件1b上。由此，以相同的标号来指示与第五实施例的部件相同的部件，并且将不在结构或操作方面对其进行详细说明。
在第六实施例中，透光控制膜31(31a、31b和31c)可以被排列为相互交叠，而不增加摄像模块的厚度。这是第六实施例除了第五实施例的优点之外还具有的优点。
透光控制膜31(31a、31b和31c)可以固定到保护部件25和固定部件1b。代替的是，可以将它们设置为相对于保护部件25和固定部件1b移动。在这种情况下，它们可以由上述驻电极驱动，或者可以由任何其它类型的驱动机构驱动。注意，排列透光控制膜31的顺序不限于图22所例示的顺序。
在上述各实施例中，快门单元21具有两个遮光幕，即前幕24a和后幕24b。然而，本发明并不限于该结构。快门单元21可以由一个遮光幕构成。
上述各实施例可以提供如下一种摄像模块，其包括快门单元以及与快门单元一体形成的摄像单元。由此摄像模块可以较薄。
下面描述根据本发明的静电致动器。
图23是例示具有根据本发明的静电致动器的驻极体快门的基本结构的图。更具体地，图23详细示出了图2所示的驻极体快门的结构。
图23的右部是驻极体快门的示意截面图。从驱动电路10延伸出的电压信号线连接到设置在固定部件1上的驱动电极4。通过电压信号线提供4相电压信号。因此，为每第四个驱动电极4提供相同的电压信号。在图23中，各组的四个驱动信号由A、B、C和D表示，从而可以将这些电压信号相互区别开。
在可移动部件2的面对固定部件1的表面上设置有多个永久极化的介电元件(驻极体)5。代替的是，可移动部件2可以是以一定间距排列，从而等距离地相互隔开的驻极体。
图23的左部示出了产生要提供给驻极体快门的电压信号的驱动电路10。在驱动电路10中，脉冲发生电路12产生矩形波列(驱动脉冲信号)，该矩形波列被提供给升压电路14和移相器15。升压电路14将驱动脉冲信号的电压升至大约100V，并将该列分为两个电压信号，一个具有正极性，另一个具有负极性。将这两个电压信号分别提供给驱动电极A和C。
输入到移相器15的矩形波列的相位被延迟90°。随后，该列被输入到升压电路14并被改变成两个与上述类似的矩形波列。将这两个矩形波列提供给驱动电极B和D。
设置开关13以根据从脉冲发生电路12提供的开关信号，对施加到驻极体快门的电压进行切换。开关13包括多个开关13a1到13a4以及13b。开关13a1到13a4的端子c1到c4连接到用于将电源电压(如5V)施加给包括脉冲发生电路13的各种电路的电源Vc。端子a1到a4打开。端子b1到b4通过线Lb1到Lb4连接到所有驱动电极。
开关13b的端子c′连接到脉冲发生电路12的矩形波列输出端子Po。开关13b的端子a′连接到升压电路14和移相器15。开关13b的端子b′打开。
为了驱动驻极体快门的可移动部件2，脉冲发生电路12将开关信号输出到开关13，将开关13a1到13a3的端子c连接到其端子a1到a4，并将开关13b的端子c′连接到其端子a′。由此将从脉冲发生电路12输出的矩形波列提供给升压电路14和移相器15。
为了不驱动驻极体快门的可移动部件2(即，为了将部件2停在它所在位置处)，脉冲发生电路12将开关信号输出到开关13，将开关13a1到13a4的端子c1到c4连接到其端子b1到b4，并将开关13b的端子c′连接到其端子b′。由此将所有驱动电极连接到电源Vc。
从而，极性与施加给电极的电压的极性不同的驻极体部分保持被吸引到电极。换言之，当不需要驱动可移动部件2时，将直流电流提供给驱动电极。从而，即使外力作用于可移动部件2，该可移动部件2也不会位移。施加给驱动电极的电压是该电路的电源电压，而不是经升压的电压。因此，电压可以是所需要的最低电压，并且耗电量小于将经升压的电压施加给驱动电极的情况。
根据本发明的静电致动器的第一实施例具有将可移动部件2设置在初始位置的制动器。
图24是示出具有机械制动器的静电致动器的第一实施例的结构的图。也就是，静电致动器包括在固定部件1的预定部分处固定于该固定部件1的机械制动器36。当可移动部件2紧靠制动器时，该可移动部件2被设置在初始位置处。可以将机械制动器36固定于固定部件1。代替的是，可以将该机械制动器36设置为平行于驱动电极，并且还可以用作间隔体(未示出)。
图25是示出具有电制动器的静电致动器的结构的图。该静电致动器具有在固定部件1的预定部分处固定于该固定部件1的驻极体部件37。该驻极体部件37对可移动部件2上设置的与驻极体部件37具有相同极性的驻极体部分进行排斥。由此，驻极体部件37将可移动部件2设置在初始位置处。设置在固定部件1上的驻极体部件37可以具有与可移动部件2上设置的驻极体部分的极性相反的极性。在这种情况下，驻极体部件37吸引可移动部件2上设置的驻极体部分，以将可移动部件2设置在初始位置处。
下面描述根据本实施例的静电致动器如何操作。图26是概要示出该静电致动器的初始操作的流程图。
在将针对驱动电路10的电源开关接通之后，在静电致动器的实际操作之前进行以下初始操作。
在步骤T01中，将开关信号输出到开关13。在开关13a1到13a4以及开关13b中，端子c1到c4以及端子c′连接到端子a1到a4以及a′。由此，将脉冲发生电路12的矩形波列输出端子Po连接到升压电路14和移相器15。
在步骤T02中，电路12开始输出矩形波信号。在步骤T03中，确定是否已经输出了预定数目的脉冲。如果步骤T03中为是，则在步骤T04中，电路12停止输出信号。在步骤T05中，将开关信号输出到开关13，由此在开关13a1到13a4以及开关13b中，端子c1到c4以及端子c′连接到端子b1到b4以及b′。由此，将所有驱动电极4连接到电源Vc，将可移动部件2保持在初始位置。随后可执行驱动控制。
在本实施例中，在初始位置处设置机械制动器或者电制动器。当接通电源开关时，输出初始化脉冲信号。也就是，输出预定数目的脉冲，以将可移动部件2移动其可以移动的最大距离。因此，可移动部件2无论位于何处(即使其处于离制动器距离最远的位置)，都能成功地到达制动器。这有助于可移动部件2的初始定位。
下面描述静电致动器的第一变型例。在第一实施例中，输出预定数目的脉冲。本变型例与第一实施例的不同之处在于，针对预定时间连续输出初始化脉冲信号，直到输出了预定数目的脉冲为止，如图27所示。
图28是概要示出静电致动器的第一变型例的初始操作的流程图。
在开始将电力提供给驱动电路10之后，在进行实际的驱动控制之前，执行以下初始操作。
在步骤T11中，将开关信号输出到开关13。在开关13a1到13a4以及开关13b中，将端子c1到c4以及端子c′连接到端子a1到a4以及端子a′。由此，将脉冲发生电路12的矩形波列输出端子Po连接到升压电路14和移相器15。
在步骤T12中，电路12开始输出矩形波信号。在步骤T14中，当在步骤T13中经过了预定时间之后，电路12停止输出该信号。在步骤T15中，将开关信号输出到开关13，由此在开关13a1到13a4以及开关13b中，将端子c1到c4以及端子c′连接到端子b1到b4以及b′。由此，将所有驱动电极4连接到电压Vc，将可移动部件2保持在初始位置。随后可执行驱动控制。
在本实施例中，针对与可移动部件2可以移动的最大距离相对应的预定时间输出脉冲。从而，与第一实施例一样，可移动部件2无论处于什么位置(即使其处于与制动器距离最远的位置)，其都可以成功地到达该制动器。这有助于可移动部件的初始定位。
在根据本发明的静电致动器的第二实施例中，当检测到可移动部件2已经到达初始位置时，将可移动部件2停止在初始位置。
图29是示出具有检测电极的静电致动器的结构的图。检测电路40排列在固定部件1上与初始位置相对应的位置处。将来自检测电极40的输出输入到监测电路41。
监测电路41包括电流电压转换电路41a、放大器41b以及判决电路41c。当电路41检测到可移动部件2已经接近检测电极40时，其输出触发信号。
下面描述静电致动器的本实施例如何操作。
图30A和30B以及图31A和31B是说明检测电极如何执行其功能的图。如图30A所示，可移动部件2可以与检测电极40有一定距离。在这种情况下，如图30B所示，放大器41b的输出电压低于在判决电路41c中设置的阈值电平。因此，监测电路41不输出触发信号。
当如图31A所示，可移动部件2接近检测电极40时，设置在可移动部件2上的驻极体5在检测电极40中感生电荷。该感生电荷随着可移动部件2向着检测电极40移动而增加。感生电荷的变化产生电流。该电流随着可移动部件2接近检测电极40而增加。
电流电压转换电路41a将电流转换成电信号，该电信号被提供给放大器41b。放大器41b对电信号进行放大。从而，如图31B所示，放大器41b的输出电压的电平大于基准电平(即，在判决电路41c中设置的阈值电平)。由此，监测电路41输出触发信号。
图32是概要示出如何对静电致动器进行初始化的流程图。在接通针对驱动电路10的电源开关之后，在静电致动器的实际操作之前执行以下初始操作。
在步骤T21中，将开关信号输出到开关13。在开关13a1到13a4以及开关13b中，将端子c1到c4以及端子c′连接到端子a1到a4以及端子a′。由此脉冲发生电路12的矩形波列输出端子Po连接到升压电路14和移相器15。
在步骤T22中，脉冲发生电路12开始输出矩形波信号。在步骤T23中，判断监测电路41是否已经开始输出触发信号。如果步骤S23中为是，则在步骤S24中，电路41停止输出信号。也就是，如果放大器41b的输出信号超过阈值电平，则判决电路41c将触发信号输出到脉冲发生电路12。当脉冲发生电路接收到触发信号时，其停止输出初始化脉冲信号。在步骤T25中，将开关信号输出到开关13。由此，在开关13a1到13a4以及开关13b中，将端子c1到c4以及端子c′连接到端子b1到b4以及b′。由此，将所有驱动电极4连接到电源Vc，将可移动部件2保持在初始位置。随后可执行驱动控制。
该阈值电平可以变化，从而使得能够改变输出触发信号的定时。因此，可以调节可移动部件2与检测电极40之间的检测距离。
监测电路41可以设置在固定部件1上，与静电致动器隔开。可以在可移动部件2上安装磁化部件，并且可以将霍尔元件用作检测电极。在这种情况下，也可以检测可移动部件正在接近。
下面描述根据本发明的静电致动器的第三实施例。在第二实施例中，检测随着可移动部件2的接近而引起的电荷变化。第三实施例的不同之处在于对随着可移动部件的接近而发生的电容变化进行检测。由此，用相同的标号指示与第二实施例的部件相同的部件，并且不再对其进行详细描述。
图33是示出静电致动器的第三实施例的结构的图。该静电致动器具有检测电极45a和检测电极45b。检测电极45a排列在固定部件1上与初始位置相对应的位置处。检测电极45b排列在保护部件43上与初始位置对应的位置处。
可移动部件2可以移动到这些检测电极45a与45b之间的空间中，由此改变电容。监测电路46监测电容的任何变化。
监测电路46包括二极管桥式(电容桥式)电路46a、放大器46b以及判决电路46c。电路46在检测到检测电极45a与45b之间的电容随着可移动部件2移动到检测电极45a与45b之间的空间，而变化等于或大于预定值的值时，输出触发信号。
静电致动器的第三实施例的初始化与图32所示的第二实施例的初始化相同。因此，将不详细描述该初始化。
在结构上，第三实施例比根据第二实施例的静电致动器更复杂。然而，可以高精度地在检测到可移动部件的接近时输出触发信号。
下面描述第四实施例。在第二实施例中，对随着可移动部件2接近而引起的电荷变化进行检测。第四实施例的不同之处仅在于对可移动部件2与检测电极之间的接触进行检测。因此，在功能上，与第二实施例的部件相同的部件用相同的标号指示，并且不再对其进行详细描述。
图34A是示出静电致动器的第四实施例的图。图34B是示出静电致动器的第四实施例的结构的平面图。
该静电致动器具有两个检测电极50以及一个电导体51。检测电极50设置在固定部件1上与初始位置相对应的位置处。电导体51设置在可移动部件2上，面对检测电极50。直流源53持续对检测电极50施加电压。当可移动部件2移动并且设置于其上的导体51接触到这两个电极时，电流从一个电极流到另一电极。该事件由监测电路52进行检测。
监测电路52包括放大器52b和判决电路52c。放大器52b对从直流源53施加的电压进行放大。判决电路52c将放大器52b的输出与预定阈值进行比较。当设置在可移动部件2上的导体51与检测电极50接触时，构成闭合回路。因此，判决电路52c检测出在放大器52b中产生的电压，将触发信号输出到脉冲发生电路12。
静电致动器的第四实施例的初始化与图32所示的第二实施例中的相同。因此，不详细描述该初始化。
在第四实施例中，使用电接触来检测可移动部件2与它们的接触。可靠地检测出该直接接触，从而可以可靠地获得检测输出。
本发明不限于上述实施例。可以在不脱离本发明的范围或精神的情况下进行各种变化和变型。可以以任何适当方式对上述这些实施例中使用的组件进行组合来制造各种发明。例如，可以不使用上述任一实施例的某些部件。如果希望，可以对不同实施例的组件进行组合。
工业适用性本发明可以广泛应用于制造如下装置的工业即，使用驻极体作为可移动部件的静电致动器、具有该静电致动器的快门装置、具有该快门装置的摄像模块、以及具有该快门装置的摄像机。
权利要求
1.一种用于调节入射光量的快门装置，其特征在于，包括固定部件，其具有设置在表面上的多个电极；透光区域，其设置在所述固定部件中；遮光部件，其能够在分别关闭和打开所述透光区域的两个位置之间移动，并且其具有多个驻极体部分；以及驱动电路，其周期性地向所述固定部件上设置的所述电极施加电压，从而产生作用于所述遮光部件的所述驻极体部分上的静电力，并且驱动所述遮光部件。
2.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，具有保护部件，所述保护部件被设置为使得所述遮光部件处于所述固定部件与所述保护部件之间。
3.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述遮光部件是遮光膜。
4.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路向所述固定部件上设置的所述电极施加预定的多相交流电压。
5.根据权利要求4所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路包括脉冲发生电路和转换电路，所述脉冲发生电路输出连续的脉冲信号，所述转换电路将所述脉冲信号转换成所述多相交流电压。
6.根据权利要求5所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路在形成所述脉冲信号的脉冲的数目增加到预定值时输出闪光控制信号。
7.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，进一步包括制动器，所述制动器限定所述遮光部件所要移动到的位置。
8.根据权利要求7所述的快门装置，其特征在于，具有保护部件和间隔体，所述保护部件被设置为使得所述遮光部件位于所述固定部件与所述保护部件之间，并且所述间隔体还用作所述制动器。
9.根据权利要求7所述的快门装置，其特征在于，所述制动器是电制动器，该电制动器利用作用于所述遮光部件的所述驻极体部分上的静电力来使所述遮光部件停止。
10.根据权利要求9所述的快门装置，其特征在于，所述电制动器是设置在所述固定部件上的驻极体部件。
11.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，包括检测电路，所述检测电路检测所述遮光部件已经到达指定位置。
12.根据权利要求11所述的快门装置，其特征在于，所述检测电路检测电容变化，所述电容变化是当所述遮光部件的所述驻极体部分接近时发生的。
13.根据权利要求11所述的快门装置，其特征在于，所述检测电路检测所述遮光部件的接触。
14.根据权利要求11所述的快门装置，其特征在于，所述检测电路包括设置在所述遮光部件上的磁性部件和对在所述磁性部件接近时发生的电流变化进行检测的监测电路。
15.根据权利要求1所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路在将电力提供给所述快门装置时将所述遮光部件驱动到初始位置。
16.一种用于调节入射光量的快门装置，其特征在于，包括第一固定部件和第二固定部件，各具有设置在表面上的多个电极；第一透光区域和第二透光区域，分别设置在所述第一固定部件和所述第二固定部件中；第一遮光部件和第二遮光部件，各具有多个驻极体部分，所述第一遮光部件能够在分别关闭和打开所述第一透光区域的两个位置之间移动，而所述第二遮光部件能够在分别关闭和打开所述第二透光区域的两个位置之间移动；以及驱动电路，其周期性地向所述第一固定部件和所述第二固定部件上设置的所述电极施加电压，从而产生作用于所述第一遮光部件的所述驻极体部分上的静电力和作用于所述第二遮光部件的所述驻极体部分上的静电力，并且独立地驱动所述第一遮光部件和所述第二遮光部件。
17.根据权利要求16所述的快门装置，其特征在于，具有保护部件，所述保护部件被设置为使得所述第一遮光部件处于所述第一固定部件与所述保护部件之间。
18.根据权利要求16所述的快门装置，其特征在于，所述第一遮光部件和所述第二遮光部件是遮光膜。
19.根据权利要求16所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路向所述第一固定部件和所述第二固定部件上设置的所述电极施加预定的多相交流电压。
20.根据权利要求19所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路包括脉冲发生电路和转换电路，所述脉冲发生电路输出连续的脉冲信号，所述转换电路将所述脉冲信号转换成所述多相交流电压。
21.根据权利要求20所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路在形成所述脉冲信号的脉冲的数目增加到预定值时输出闪光控制信号。
22.根据权利要求16所述的快门装置，其特征在于，进一步包括制动器，所述制动器限定所述第一遮光部件和所述第二遮光部件所要移动到的位置。
23.根据权利要求22所述的快门装置，其特征在于，所述制动器是机械制动器，该机械制动器限定所述第一遮光部件和所述第二遮光部件所要移动到的位置。
24.根据权利要求22所述的快门装置，其特征在于，所述制动器是电制动器，该电制动器利用作用于所述第一遮光部件和所述第二遮光部件的所述驻极体部分上的静电力来使所述第一遮光部件和所述第二遮光部件停止。
25.根据权利要求16所述的快门装置，其特征在于，包括检测电路，所述检测电路检测所述第一遮光部件或所述第二遮光部件已经到达指定位置。
26.根据权利要求16所述的快门装置，其特征在于，所述驱动电路在向所述快门装置提供电力时将所述第一遮光部件和所述第二遮光部件分别驱动到初始位置。
27.根据权利要求16所述的快门装置，其特征在于，所述快门装置是在单镜头反光型摄像机中使用的焦平面快门。
28.一种摄像模块，包括摄像元件以及用于调节入射到所述摄像元件的光量的快门装置，所述摄像模块的特征在于所述快门装置包括固定部件，其具有设置在表面上的多个电极；透光区域，其设置在所述固定部件中；遮光部件，其能够在分别关闭和打开所述透光区域的两个位置之间移动；以及驱动电路，其周期性地向所述固定部件上设置的所述电极施加电压，从而利用静电力来驱动所述遮光部件，并且所述摄像元件设置在所述固定部件的背面处。
29.根据权利要求28所述的摄像模块，其特征在于，所述摄像元件与包含所述摄像元件的外壳一起设置在所述固定部件的所述背面处。
30.根据权利要求28所述的摄像模块，其特征在于，所述摄像元件以倒装的形式安装在所述固定部件的所述背面上。
31.根据权利要求28所述的摄像模块，其特征在于，所述透光区域中设置有调节入射到所述摄像元件的光量的光学部件。
32.根据权利要求31所述的摄像模块，其特征在于，所述光学部件是低通滤光器或者用于滤除红外线的滤光器。
33.根据权利要求28所述的摄像模块，其特征在于，所述快门装置具有保护部件，所述保护部件被设置为使得所述遮光部件处于所述固定部件与所述保护部件之间。
34.根据权利要求28所述的摄像模块，其特征在于，所述遮光部件是具有多个驻极体部分的遮光膜。
35.根据权利要求28所述的摄像模块，其特征在于，所述驱动电路向所述固定部件上设置的所述电极施加预定的多相交流电压。
36.一种摄像模块，包括摄像元件以及用于调节入射到所述摄像元件的光量的快门装置，所述摄像模块的特征在于所述快门装置包括第一固定部件和第二固定部件，各具有设置在表面上的多个电极；第一透光区域和第二透光区域，分别设置在所述第一固定部件和所述第二固定部件中；第一遮光部件和第二遮光部件，所述第一遮光部件能够在分别关闭和打开所述第一透光区域的两个位置之间移动，而所述第二遮光部件能够在分别关闭和打开所述第二透光区域的两个位置之间移动；以及驱动电路，其周期性地向在所述第一固定部件和所述第二固定部件上设置的所述电极施加电压，从而利用静电力独立地驱动所述第一遮光部件和所述第二遮光部件，并且所述摄像元件设置在所述第二固定部件的背面处。
37.根据权利要求36所述的摄像模块，其特征在于，所述摄像元件与包含所述摄像元件的外壳一起设置在所述第二固定部件的所述背面处。
38.根据权利要求36所述的摄像模块，其特征在于，所述摄像元件以倒装的形式安装在所述第二固定部件的所述背面上。
39.根据权利要求36所述的摄像模块，其特征在于，所述第一透光区域或所述第二透光区域中设置有调节入射到所述摄像元件的光量的光学部件。
40.根据权利要求39所述的摄像模块，其特征在于，所述光学部件是低通滤光器或者用于滤除红外线的滤光器。
41.根据权利要求36所述的摄像模块，其特征在于，所述快门装置具有保护部件，所述保护部件被设置为使得所述遮光部件处于所述第一固定部件与所述保护部件之间。
42.根据权利要求36所述的摄像模块，其特征在于，所述第一遮光部件和所述第二遮光部件是各具有多个驻极体部分的遮光膜。
43.根据权利要求36所述的摄像模块，其特征在于，所述驱动电路向在所述第一固定部件和所述第二固定部件上设置的所述电极施加预定的多相交流电压。
44.一种用于调节入射光量的快门装置，其特征在于，包括具有驻极体部分的遮光膜片；具有多个扫描电极的电极部件；驱动装置，用于通过响应于输入的连续脉冲信号向所述扫描电极施加多相交流电压，并且使用所述扫描电极与所述驻极体部分之间产生的静电力，来驱动所述遮光膜片；驱动信号提供装置，用于向所述驱动装置提供脉冲信号，以便将所述遮光膜片从完全关闭入射光路的位置驱动到打开所述入射光路的位置；快门控制装置，用于向所述驱动信号提供装置输出指示驱动所述遮光膜片的信号；以及信号输出装置，用于在所述驱动信号提供装置输出预设数目的脉冲之后输出闪光同步信号。
45.一种用于调节入射光量的快门装置，其特征在于，包括快门前幕，其具有驻极体部分，并且在初始状态下位于入射光路中；第一电极部件，其具有与所述快门前幕的所述驻极体部分对齐设置的多个扫描电极；快门后幕，其具有驻极体部分，并且在初始状态下位于所述入射光路外；第二电极部件，其具有与所述快门后幕的所述驻极体部分对齐设置的多个扫描电极；驱动控制装置，用于通过向所述第一电极部件施加多相交流电压并使用由此产生的静电力，来将所述快门前幕从所述入射光路移开，并且用于通过向所述第二电极部件施加多相交流电压并使用由此产生的静电力，将所述快门后幕移动到所述入射光路中；信号输出装置，用于当将所述快门前幕从所述入射光路移开时输出闪光同步信号。
46.根据权利要求45所述的快门装置，其特征在于，所述快门前幕和所述第一电极部件是一体形成的，并且所述快门后幕和所述第二电极部件是一体形成的。
47.一种摄像机，包括用于调节入射光量的快门装置，其特征在于，包括快门前幕，其具有驻极体部分，并且在初始状态下位于入射光路中；第一电极部件，其具有与所述快门前幕的所述驻极体部分对齐设置的多个扫描电极；快门后幕，其具有驻极体部分，并且在初始状态下位于所述入射光路外；第二电极部件，其具有与所述快门后幕的所述驻极体部分对齐设置的多个扫描电极；驱动控制装置，用于执行第一静电驱动操作，通过对向所述第一电极部件的所述扫描电极施加的多相交流电压进行控制，来将所述快门前幕从所述入射光路移开；第二静电驱动操作，通过对向所述第二电极部件的所述扫描电极施加的多相交流电压进行控制，来将所述快门后幕移动到所述入射光路中；以及第三静电驱动操作，分别将所述快门前幕和所述快门后幕移回到初始位置；信号输出装置，用于当执行所述第一静电操作时输出闪光同步信号；以及闪光装置，其响应于所述闪光同步信号而发光。
48.根据权利要求47所述的摄像机，其特征在于，当在完成所述第一静电驱动操作之前执行所述第二静电驱动操作时，所述信号输出装置使所述闪光同步信号无效。
49.一种快门装置，其特征在于，包括单元，包括各具有透光区域并且相互叠置的一对部件，以及插入在所述一对部件之间的间隔体；遮光膜片，其能够在所述一对部件之间设置的空间中移动，并具有多个驻极体部分；多个扫描电极，设置在所述一对部件中的一个上，用于对所述遮光膜片的驻极体部分施加静电力；以及驱动控制装置，用于通过改变施加到所述扫描电极的电压来移动所述遮光膜片，其中，所述驱动控制装置响应于外部提供的控制信号来提供驱动电压信号，由此将所述遮光膜片从第一位置驱动到第二位置，并且所述驱动控制装置在此后输出闪光同步信号。
50.根据权利要求49所述的快门装置，其特征在于，所述第一位置是入射光被遮蔽的位置，而所述第二位置是闪光同步化位置。
51.一种快门装置，其特征在于，包括单元，包括相互叠加的第一部件、第二部件和第三部件，以及在所述第一部件、所述第二部件与所述第三部件之间插入的间隔体；第一遮光膜片，其能够在所述第一部件与所述第二部件之间设置的空间中移动，并具有多个驻极体部分；第二遮光膜片，其能够在所述第二部件与所述第三部件之间设置的空间中移动，并具有多个驻极体部分；第一扫描电极和第二扫描电极，所述第一扫描电极设置在所述第一光学元件上以对所述第一遮光膜片的所述驻极体部分施加静电力，所述第二扫描电极设置在所述第二光学元件上以对所述第二遮光膜片的所述驻极体部分施加静电力；以及驱动控制装置，用于通过改变施加到所述第一扫描电极和所述第二扫描电极的电压，来独立地移动所述第一遮光膜片和所述第二遮光膜片，其中，所述驱动控制装置响应于外部提供的控制信号来提供驱动电压信号，从而将所述第一遮光膜片和所述第二遮光膜片独立地从入射光路驱动开，并且所述驱动控制装置在所述第一遮光膜片和所述第二遮光膜片受驱动的同时或者在所述第一遮光膜片和所述第二遮光膜片被完全驱动之后，输出闪光同步信号。
52.根据权利要求51所述的快门装置，其特征在于，在开始驱动所述第一遮光膜片之后，所述驱动控制装置响应于外部提供的控制信号向所述第二扫描电极提供驱动电压信号，由此将所述第二遮光膜片驱动到所述入射光路中。
53.根据权利要求52所述的快门装置，其特征在于，所述驱动控制装置响应于外部提供的控制信号提供信号，由此同时将所述第一遮光膜片和所述第二遮光膜片从所述入射光路驱动开。
54.一种快门装置，包括第一遮光膜，其具有驻极体部分和一开口；第一电极部件，其具有与所述第一遮光膜的所述驻极体部分对齐的多个扫描电极；第二遮光膜，其具有驻极体部分和一开口；第二电极部件，其具有与所述第二遮光膜的所述驻极体部分对齐的多个扫描电极；驱动装置，用于通过向所述第一电极部件和所述第二电极部件施加预定的多相交流电压并且使用由此产生的静电力，来将所述第一遮光膜和所述第二遮光膜移动到预设位置，由此控制由相互交叠的所述第一遮光膜和所述第二遮光膜的开口所限定的开口面积；驱动信号提供装置，用于向所述驱动装置提供脉冲信号，以便向所述驱动装置提供所述预定的多相交流电压；快门控制装置，用于向所述驱动信号提供装置输出指示驱动所述遮光膜的信号；以及信号输出装置，用于在所述驱动信号提供装置输出预设数目的脉冲之后输出闪光同步信号。
55.一种摄像机，其特征在于，使用权利要求54所述的快门装置，所述快门装置也用作光圈。
56.一种静电致动器，被设计为通过利用静电力来驱动可移动部件，所述静电致动器包括固定部件，其具有设置在表面上的多个驱动电极；可移动部件，其能够相对于所述固定部件移动，并且具有多个驻极体部分；保护部件，其被设置为使得所述可移动部件处于所述固定部件与所述保护部件之间；脉冲发生电路，其输出用于驱动所述可移动部件的驱动脉冲信号；驱动电路，其根据从所述脉冲发生电路输出的所述驱动脉冲信号，向所述驱动电极施加多相交流电压；以及机械制动器或电制动器，其被设置在所述固定部件上，并位于与所述可移动部件的初始位置相对应的位置处，其中，在将电力提供给所述静电致动器之后，所述脉冲发生电路产生用于驱动所述可移动部件的初始化脉冲信号，直到所述可移动部件到达所述制动器为止。
57.根据权利要求56所述的静电致动器，其特征在于，所述机械制动器是固定在所述固定部件与所述保护部件之间的间隔体。
58.根据权利要求56所述的静电致动器，其特征在于，所述电制动器是驻极体部件。
59.根据权利要求56所述的静电致动器，其特征在于，所述脉冲发生电路输出与所述可移动部件能够移动的最长距离相对应的预设数目的脉冲，作为所述初始化脉冲信号。
60.根据权利要求56所述的静电致动器，其特征在于，所述脉冲发生电路只针对预设时间输出所述初始化脉冲信号。
61.根据权利要求56到60中的任何一项所述的静电致动器，其特征在于，在所述可移动部件被驱动到所述初始位置之后，所述驱动电路向所述驱动电极施加恒定电压。
62.一种静电致动器，被设计为通过利用静电力来驱动可移动部件，所述静电致动器包括固定部件，其具有设置在表面上的多个驱动电极；可移动部件，其能够相对于所述固定部件移动，并且具有多个驻极体部分；保护部件，其被设置为使得所述可移动部件处于所述固定部件与所述保护部件之间；脉冲发生电路，其输出用于驱动所述可移动部件的驱动脉冲信号；驱动电路，其根据从所述脉冲发生电路输出的所述驱动脉冲信号，向所述驱动电极施加多相交流电压；以及检测装置，用于检测所述可移动部件已经接近所述初始位置，其中，所述脉冲发生电路持续输出初始化脉冲信号，直到所述检测装置检测到所述可移动部件已经接近所述初始位置为止。
63.根据权利要求62所述的静电致动器，其特征在于，所述检测装置包括两个检测电极，分别设置在所述保护部件和所述固定部件上，并且位于与所述初始位置相对应的位置处；以及监测电路，其检测所述两个检测电极之间的电容变化，所述电容变化在所述可移动部件的所述驻极体部分接近所述两个检测电极之间的空间时发生。
64.根据权利要求62所述的静电致动器，其特征在于，所述检测装置包括第一导电部件、第二导电部件、第三导电部件以及监测电路，所述第一导电部件设置在所述可移动部件的一端上，所述第二导电部件和所述第三导电部件设置在所述固定部件上并位于与所述初始位置相对应的位置处，并且所述监测电路被构成为当所述第一导电部件接触所述第二导电部件和所述第三导电部件时向所述脉冲发生电路提供触发信号。
65.根据权利要求62所述的静电致动器，其特征在于，所述检测装置包括检测元件，设置在所述固定部件上，并位于与所述初始位置相对应的位置处；和监测电路，连接到所述检测元件并被构成为当所述检测元件检测到电流变化时向所述脉冲发生电路提供触发信号，所述电流变化在设置在所述可移动部件上的磁性部件接近所述检测元件时发生。
66.根据权利要求62到65中的任何一项所述的静电致动器，其特征在于，在所述可移动部件已移动到所述初始位置之后，所述驱动电路向所述驱动电极施加恒定电压。
全文摘要
一种快门装置，包括固定部件(1)，在其表面上设置有多个电极(4)；透光区域，设置在所述固定部件上；遮光部件(2)，具有多个驻极体部分(5)，并且能够在覆盖和打开所述透光区域的位置之间移动；以及驱动电路(10)，用于向所述固定部件上的电极施加周期性电压，以便通过产生作用于所述遮光部件的所述驻极体部分上的静电力来驱动所述遮光部件。
文档编号G03B9/36GK1839343SQ200480023950
公开日2006年9月27日 申请日期2004年8月12日 优先权日2003年8月21日
发明者松木薰, 金子新二, 外川刚, 川合澄夫 申请人:奥林巴斯株式会社