JP2004004326A - レンズ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】レンズの移動に電気―機械変換素子を用いたときに好適なレンズ位置検出手段を備えたレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズの位置検出を、このレンズの移動の駆動源として使用されている駆動シャフト用圧電素子に対する駆動電圧を監視することで行なうと共に、レンズ位置の誤検出による異常事態に対処するために、レンズの移動範囲の両端にセンサを配備した。
【選択図】 図3
【解決手段】レンズの位置検出を、このレンズの移動の駆動源として使用されている駆動シャフト用圧電素子に対する駆動電圧を監視することで行なうと共に、レンズ位置の誤検出による異常事態に対処するために、レンズの移動範囲の両端にセンサを配備した。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光軸方向にレンズを移動させるレンズ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、光軸方向にレンズを移動させるレンズ駆動装置におけるレンズの移動に、モータの代わりに電気―機械変換素子が採用され始めており、特開平9−191676号公報には、その提案がなされている。
【0003】
電気―機械変換素子をモータの代わりに採用すると、レンズ駆動装置を小型化することができる利点がある。
【0004】
レンズの移動に電気―機械変換素子を採用するレンズ駆動装置では、レンズが、レンズの移動範囲のいずれに位置しているかがポテンションメータなどによって検出されている。特開昭58−166328号公報には、レンズの絶対位置がポテンションメータによって検出されている例が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、基板に対し接点を摺動させてレンズ位置の検出を行なうレンズ駆動装置では、摩擦力により、それら接触部分は磨耗するため、位置検出に誤差が生じ、あるいは位置検出自体が不能になってしまうおそれがある。
【0006】
また、その磨耗により、レンズ位置の検出に大きな誤差が生じあるいは位置検出自体が不能となってしまうと、レンズ移動の端点にもかかわらず移動不可能な方向への移動を試みてしまい、機構を破壊してしまうおそれがある。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑み、レンズの移動に電気―機械変換素子を用いたときに好適なレンズ位置検出手段を備えたレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のレンズ駆動装置は、
レンズをこのレンズの光軸方向に移動させるレンズ駆動装置において、
上記レンズを保持するレンズ保持部材と、
上記レンズ保持部材に与えられる駆動力を発生する駆動源としての、駆動電圧に応じて厚みが変化する電気―機械変換素子と、
上記移動方向に延び上記電気―機械変換素子の厚みの変化を前記レンズ保持部材に伝えることによりこのレンズ保持部材の光軸方向への移動に作用する駆動ロッドと、
上記レンズ保持部材の移動範囲の両端それぞれに配備された、上記レンズ保持部材がこの移動範囲の端に達したことを検出するセンサとを備えたことを特徴とする。
【0009】
本発明は、レンズ保持部材の位置は、電気―機械変換素子に印加される駆動電圧を基に検出可能であることから、一端に設定されるホームポジションの検出や何らかの原因で暴走したときにこれを停止させるための端点の検出で足りる。本発明はこれに想到することによりなされたものである。すなわち、本発明のレンズ駆動装置によれば、磨耗によってレンズの位置を誤って検出するという事態をなくすことができる。さらに、本発明のレンズ駆動装置では、レンズ保持部材の移動範囲の両端にセンサが設けられ、これにより、レンズ保持枠がレンズの移動範囲の限界地点への到達を検出することができるため、例えば、電気系のトラブルが発生したことで、電気―機械変換素子に印加される駆動電圧を監視することで行なわれているレンズの位置検出に狂いが生じ、誤って検出されたレンズ位置を基に無理な移動指示がだされることによる機構破壊を未然に防止することができる。
【0010】
ここで、上記センサは、上記レンズ保持部材に押されて接点の接離の状態が変化するリーフスイッチであることが好ましい。
【0011】
このように、センサにリーフスイッチを採用すると、端点の検出が安価で行なうことができる。
【0012】
あるいは、上記センサは、上記レンズ保持部材により光線が遮られるフォトセンサであってもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0014】
図1は、本発明のレンズ駆動装置の第1実施形態を採用するカメラの正面図である。
【0015】
図1に示される本実施形態であるレンズ駆動装置100を採用するカメラ1は、レンズ鏡胴が備えられた、オートフォーカスおよびパワーズーム機能付のデジタルカメラである。ただし、このレンズ鏡胴は、フォーカシングおよびズーミングの際にもその長さは不変のものである。
【0016】
図1に示されるカメラ1の前面には、前面レンズ11を内包するレンズ鏡胴12が中央付近に、フラッシュ発光窓15がレンズ鏡胴12の上方に、ファインダ対物窓13aがフラッシュ発光窓15の左(図1においては右)に、電源スイッチ16がファインダ対物窓13aの左斜め下に、および、レリーズボタン14が右上端(図1においては左上端)に備えられている。尚、このレリーズボタン14は2段式になっており、半押し状態では、フォーカスロックできるようになっている。
【0017】
図2は、図1に示されるカメラの背面図である。
【0018】
図2に示されるカメラ1の背面には、液晶パネル18が中央やや左付近に、ズームスイッチ19が液晶パネル18の右斜め上に、機能スイッチ17aおよび撮影モードスイッチ17bが液晶パネル18の上方に、ファインダ接眼窓13bが左上端に備えられている。
【0019】
このカメラ1は、‘撮影記録’機能および‘画像データ再生’機能の2つの機能を有しており、機能スイッチ17aによりいずれかの機能が選択される。 さらに、‘撮影記録’機能には、‘人物撮影’モード、‘スポーツ撮影’モード、および‘風景撮影’モードがあり、これらのうちのいずれかのモードが撮影モードスイッチ17bによって選択される。尚、ズームスイッチ19の、上向きの三角形部分を操作することで望遠側にズームされ、下向きの三角形部分を操作することで広角側にズームされる。
【0020】
図3は、図1および図2に示されるカメラの内部構成図である。尚、図3には、AF演算回路、フォーカスレンズの駆動機構、およびフラッシュ機構などの図示は省略されている。
【0021】
図3には、カメラ1に採用されている、本実施形態のレンズ駆動装置100が示されており、このレンズ駆動装置100は、ズームレンズ用のものであり、光軸方向に伸縮する駆動シャフト用圧電素子142を含む圧電素子駆動部140と、駆動シャフト用圧電素子142の端部に接合された駆動シャフト130と、駆動部110と、レンズの姿勢保持のための案内シャフト120と、案内シャフトを支持する支持部材150と、この支持部材に立設されているリーフセンサ160とで構成されている。尚、駆動シャフト用圧電素子142の、駆動シャフトが接合されている端部の反対側の端部は、カメラ本体21に固定されている。尚、リーフセンサ160の、支持部材からの立設状態の図示は省略されている。また、図示しないフォーカスレンズ用のレンズ駆動装置も同様の構成となっている。
【0022】
圧電素子駆動部140は、土台141、駆動シャフト用圧電素子142、駆動シャフト用圧電素子ドライバ143、および電源144で構成されており、土台141は、カメラ本体21に固定されると共に駆動シャフト用圧電素子142が取り付けられている。駆動シャフト用圧電素子142からは、2本の電気配線が示されており、1本は、駆動シャフト用圧電素子ドライバ143を介して電源144から電力供給をうけるための線であり、もう1本はアース線である。
【0023】
駆動部110は、ズームレンズ群112と、このズームレンズ群112を保持するズームレンズ保持枠111と、レンズ保持枠の端部に設けられてリーフセンサ160に作用する突起113とで構成されている。
【0024】
リーフセンサ160は、図3の左側に示される(カメラ前方側)終点リーフスイッチ161、および、図3の右側に示される(カメラ背面側)ホームリーフスイッチ162からなり、終点リーフスイッチ161は、第1接点161aおよび第2接点161b、ホームリーフスイッチ162は、第1接点162aおよび第2接点162bで構成されている。図3に示される突起113が、レンズ保持枠と共に移動してレンズの移動範囲のホームリーフスイッチ162の第1接点162aを押し、この第1接点162aを第2接点162bに接触させた時に、駆動部110はホーム位置に到達したとされ、これとは逆方向に進み、突起113が、終点リーフスイッチ161の第1接点161aを押し、この第1接点161aを第2接点161bに接触させた時に、レンズ保持枠は終点位置に到達したとされる。
【0025】
このレンズ駆動装置100では、駆動シャフト130に対しズームレンズ保持枠111は所定の摩擦力を以って結合され、駆動シャフト用圧電素子142の伸縮に伴い駆動シャフト130に発生する加速度の度合いにより、レンズ保持枠が光軸方向に移動するか否かが決まる。
【0026】
ここで、特開平9−191676号公報に提案されている、レンズ保持枠の駆動原理を簡単に説明する。
【0027】
まず、駆動部110をカメラ前方側に移動させる場合について説明する。
【0028】
図4は、カメラ前方側への駆動原理を示す図である。
【0029】
図5は、この場合の、駆動シャフト用圧電素子に印加する電圧の変化を示す図である。
【0030】
図5には、緩やかに増加し、所定電圧に達するとしばらくして急激に減少する印加電圧の変化の様子が示されている。
【0031】
駆動シャフト用圧電素子142に、図5に示されるように変化する電圧を印加すると、電圧がなだらかに増加する部分では、駆動シャフト用圧電素子142が図4(a)に示す状態からその厚みがゆっくりと厚くなり図4(b)に示す状態となる。このため、駆動シャフト130は、その圧電素子142に押されてカメラ前方方向(図4の左側方向)に移動する。すると、駆動シャフトに対し被駆動状態に置かれている駆動部110は、図4(b)に示されるように、駆動シャフト130がかなりゆっくりとした速度でカメラ前方方向(図4の左側方向)に移動することから、駆動シャフト130に対しすべることなくカメラ前方方向に移動する。
【0032】
しかし、この印加電圧は、値V1に到達した後は、しばらくして値0まで急激な減少に転じるため、圧電素子142の厚みが急激に縮まる。すると、駆動シャフト130も、(c)に示されるように一気に図4の右方向に移動する。この急激な駆動シャフト130の移動により、駆動部110は、駆動シャフト130が急激に移動する前の図4(b)に示す位置にそのままとどまることとなり、これにより、駆動部110は、図5に示される距離xだけカメラ前面方向に進んだこととなる。
【0033】
次に、この駆動部110をカメラ背面側に移動させる場合について説明する。
【0034】
図6は、カメラ背面側への駆動原理を示す図である。
【0035】
この場合の、駆動シャフト用圧電素子142に対する印加電圧は、図7に示すような変化を有するものが考えられる。
【0036】
図7は、駆動部をカメラ背面側に移動させる場合の、駆動シャフト用圧電素子に印加される電圧の変化を表すグラフ図である。
【0037】
図7には、印加電圧が、急激に増加し、その後なだらかに減少する様子が示されている。
【0038】
この場合に、図6(a)に示されている状態の圧電素子142は、図7に示される急激な立ち上りの駆動電圧の供給を受け、急激にカメラ前方方向(図6の左側方向)に伸長する。これにより、駆動シャフト130も急激にカメラ前方方向に移動するため、駆動部110は、図6(b)に示されるように駆動シャフト130上をカメラの背面方向にすべることとなる。その後、なだらかに減少する駆動電圧の供給により、図6(c)に示されるように、圧電素子142はカメラ背面方向(図6の右側)にゆっくりと縮み、これにともなって駆動シャフトもカメラ背面方向に移動する。この駆動シャフト130の動作はゆっくりしているため、駆動部110も駆動シャフトに対しすべることなく駆動シャフトと共にカメラ背面側に移動する。これにより、駆動部110は、カメラ背面側に距離Yだけ移動したこととなる。
【0039】
ここで、再び図3の説明に戻るが、図3には、また、図1にも示されている、レリーズスイッチ14および各種スイッチ、電源スイッチ16、およびこのカメラ1全体を制御するCPU10も示されており、これらスイッチに対する操作は、信号でCPU10に送信される。
【0040】
以下、本実施形態のカメラ1の撮影動作について説明する。
【0041】
図1に示される電源スイッチ16を投入し、その後、被写体を画角内に捉えて、図2に示されるズームスイッチ19を操作すると、パワーズーム機能により、その操作にあわせて図示しないズームレンズ群の駆動が上述した方法で行なわれる。
【0042】
カメラ1では、駆動シャフト用圧電素子に対して印加する電圧を監視することでレンズ保持枠の移動範囲におけるレンズ保持枠の位置検出が行なわれている。その後、照準を被写体に合わせ、レリーズスイッチを半押しすると、オートフォーカス機能によりフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させフォーカシングが行なわれる。このフォーカシングも上記ズーミングと同様に、駆動シャフト用圧電素子142に所定の周波数で変化する電圧を印加して行なわれる。
【0043】
フォーカシングが終了し、レリーズスイッチを全押しすることで撮影が行なわれる。このカメラ1では、全押しのタイミングで、液晶パネル18に表示されている画像が静止画像として画像表示され、保存指示によりその静止画像データが図示しないメモリに記録される。
【0044】
図8は、本実施形態のレンズ駆動装置を採用するカメラにおいて、図2に示される機能スイッチにより、‘撮影記録’機能が選択された場合に起動されるルーチンのフローチャートである。
【0045】
図8のステップS1では、画角内をリアルタイムで液晶パネルに画像表示するように指示が出される。その後、ステップS2において、図2に示されるズームスイッチ19に対する操作があったか否かが判定される。
【0046】
ステップS2において、操作がなかったと判定されるとステップS4に進み、操作があったと判定されると、ステップS3に進み、サブルーチン‘レンズ駆動’が起動される。
【0047】
図9は、サブルーチン‘レンズ駆動’のフローチャートである。
【0048】
図9のステップS21では、ズームレンズの現在位置からの移動量および方向が、測距情報、ズームスイッチの操作情報、および現在までの駆動シャフト用圧電素子に対する印加電圧などを基に割り出される。その後、ステップS22において、検出された移動量などを基に移動指示が出される。その後、ステップS23に進む。
【0049】
ステップS23では、図3に示される、ホームリーフスイッチサ162あるいは終点リーフスイッチ161からの、突起113との接触を表す信号の送信があったか否かが判定される。ステップS23において、送信がないと判定されると図8のステップS4に進み、送信があったと判定されると、ステップS24に進む。
【0050】
ステップS24では、今回のレンズの絶対移動量の検出が行なわれ、ステップS25において、この送信が、レンズ位置の誤認によるものか否かが判定される。
【0051】
ステップS25において、レンズ位置の把握に誤認がないと判定されると、図8のステップS4に進み、誤認があると判定されると、ステップS26に進む。
【0052】
ステップS26では、レンズ保持枠をホームリーフスイッチに接触する位置に移動させ原点復帰させる。その後、ステップS27において、レンズを絶対移動量動かす指示を出す。その後、図8のステップS4に進む。
【0053】
ここで、図8のステップS4に進んだところから説明する。
【0054】
ステップS4では、図1に示されるレリーズスイッチ14が半押し状態にされているか否かが判定される。ステップS4において、半押しされていないと判定されると、ステップS1に戻り、半押しされていると判定されると、ステップS5に進む。
【0055】
ステップS5では、サブルーチン‘レンズ駆動’が起動され、ここではフォーカスレンズの移動が行なわれる。その後、ステップS6に進み、レリーズスイッチが全押しされたか否かが判定される。
【0056】
ステップS6において、全押しされていないと判定されると、ステップS1に戻り、全押しされていると判定されると、ステップS7に進み、撮影が行なわれる。その後、ステップS8では、レリーズスイッチが押下されたタイミングで液晶パネルにリアルタイムで表示されている画像の、静止画像での表示が指示される。その後、ステップS9に進み、その静止画像を記録するか否かが判定され、記録を指示する信号が送信されていると判定されるとステップS10に進み、その画像データのメモリへの記録が指示される。ステップS9ににおいて、送信されていないと判定されるとステップS1に戻る。
【0057】
本実施形態のレンズ駆動装置を採用するカメラ1では、従来のように接点を基板に摺動させることで、移動するレンズの絶対位置は監視されておらず、これにより、レンズ位置検出から磨耗の影響を排除することができる。また、何らかの異常事態により、レンズ位置の検出にミスが生じても、レンズの移動範囲の両端にセンサを配備したことで無理なレンズ移動による機構破壊が回避されている。尚、ここでは、レンズの移動範囲の両端のうち、カメラの背面側の端であるホームリーフスイッチによって検出される地点をレンズ移動の原点としている。
【0058】
次に、本発明のレンズ駆動装置の第2実施形態について説明する。
【0059】
図10は、本実施形態のレンズ駆動装置の一部を示す図である。尚、図10において示されているもので、図3において示されているものと同じ種類のものには、図3において付されている符号と同じ符号が付されている。
【0060】
図10には、図3に示されているリーフセンサ160の代わりに、突起113が通過することにより光線が遮られることでレンズ保持枠の両端の到達を検出できるフォトセンサ260を採用したレンズ駆動機構200の一部が示されている。このフォトセンサ260は、図10の左側、すなわちカメラの前方側に位置する終点フォトスイッチ261、および、図10の右側、すなわちカメラの背面側に位置するホームフォトスイッチ262で構成されている。本発明のレンズ駆動装置の、題1実施形態と第2実施形態に間の相違点は、リーフセンサがフォトセンサに代わったことだけであるので、その他の説明については省略する。
【0061】
以上説明した、第1および第2実施形態では、デジタルカメラに採用した例を挙げて説明したが、これに限らず、ロール上のフィルムに撮影するカメラに採用された例を挙げてもよく、さらには、ビデオカメラに採用された例を挙げてもよい。
【0062】
また、第1および第2実施形態では、駆動シャフトに対しレンズ保持枠を所定の摩擦力を以って結合させ、駆動シャフトを圧電素子を駆動させることで所定以上の加速度を以って動作させることでレンズの移動を行なっている例を挙げて説明しているが、レンズの移動を電気−変化素子の厚み変化を駆動シャフトが一例である駆動ロッドに作用させることで行なうものであればこれに限らず、電気―機械変換素子の駆動方向がレンズの移動方向と同方向でないものであってもよい。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレンズ駆動装置によれば、レンズの移動に電気―機械変換素子を用いたときに好適なレンズ位置検出手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレンズ駆動装置の第1実施形態を採用するカメラの正面図である。
【図2】図2は、図1に示されるカメラの背面図である。
【図3】図1および図2に示されるカメラの内部構成図である。
【図4】カメラ前方側への駆動原理を示す図である。
【図5】駆動シャフト用圧電素子に印加する電圧の変化を示す図である。
【図6】カメラ背面側への駆動原理を示す図である
【図7】駆動部をカメラ背面側に移動させる場合の、駆動シャフト用圧電素子に印加される電圧の変化を表すグラフ図である。
【図8】本実施形態のレンズ駆動装置を採用するカメラにおいて、図2に示される機能スイッチにより、‘撮影記録’機能が選択された場合に起動されるルーチンのフローチャートである。
【図9】サブルーチン‘レンズ駆動’のフローチャートである。
【図10】本実施形態のレンズ駆動装置の一部を示す図である。
【符号の説明】
1 カメラ
10 CPU
11 前面レンズ
12 レンズ鏡胴
13a ファインダ対物窓
13b ファインダ接眼窓
14 レリーズボタン
15 フラッシュ発光窓
16 電源スイッチ
17a 機能スイッチ
17b モードスイッチ
18 液晶パネル
19 ズームスイッチ
21 カメラ本体
22 固体撮像素子
100、200 レンズ駆動装置
110 駆動部
111 ズームレンズ保持枠
112 ズームレンズ群
113 突起
120 案内シャフト
130 駆動シャフト
140 圧電素子駆動部
141 土台
142 駆動シャフト用圧電素子
143 駆動シャフト用圧電素子ドライバ
144 電源
150、250 支持部材
160 リーフセンサ
161 終点リーフスイッチ
161a、162a 第1接点
161b、162b 第2接点
162 ホームリーフスイッチ
260 フォトセンサ
261 終点フォトスイッチセンサ
262 ホームフォトセンサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光軸方向にレンズを移動させるレンズ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、光軸方向にレンズを移動させるレンズ駆動装置におけるレンズの移動に、モータの代わりに電気―機械変換素子が採用され始めており、特開平9−191676号公報には、その提案がなされている。
【0003】
電気―機械変換素子をモータの代わりに採用すると、レンズ駆動装置を小型化することができる利点がある。
【0004】
レンズの移動に電気―機械変換素子を採用するレンズ駆動装置では、レンズが、レンズの移動範囲のいずれに位置しているかがポテンションメータなどによって検出されている。特開昭58−166328号公報には、レンズの絶対位置がポテンションメータによって検出されている例が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、基板に対し接点を摺動させてレンズ位置の検出を行なうレンズ駆動装置では、摩擦力により、それら接触部分は磨耗するため、位置検出に誤差が生じ、あるいは位置検出自体が不能になってしまうおそれがある。
【0006】
また、その磨耗により、レンズ位置の検出に大きな誤差が生じあるいは位置検出自体が不能となってしまうと、レンズ移動の端点にもかかわらず移動不可能な方向への移動を試みてしまい、機構を破壊してしまうおそれがある。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑み、レンズの移動に電気―機械変換素子を用いたときに好適なレンズ位置検出手段を備えたレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のレンズ駆動装置は、
レンズをこのレンズの光軸方向に移動させるレンズ駆動装置において、
上記レンズを保持するレンズ保持部材と、
上記レンズ保持部材に与えられる駆動力を発生する駆動源としての、駆動電圧に応じて厚みが変化する電気―機械変換素子と、
上記移動方向に延び上記電気―機械変換素子の厚みの変化を前記レンズ保持部材に伝えることによりこのレンズ保持部材の光軸方向への移動に作用する駆動ロッドと、
上記レンズ保持部材の移動範囲の両端それぞれに配備された、上記レンズ保持部材がこの移動範囲の端に達したことを検出するセンサとを備えたことを特徴とする。
【0009】
本発明は、レンズ保持部材の位置は、電気―機械変換素子に印加される駆動電圧を基に検出可能であることから、一端に設定されるホームポジションの検出や何らかの原因で暴走したときにこれを停止させるための端点の検出で足りる。本発明はこれに想到することによりなされたものである。すなわち、本発明のレンズ駆動装置によれば、磨耗によってレンズの位置を誤って検出するという事態をなくすことができる。さらに、本発明のレンズ駆動装置では、レンズ保持部材の移動範囲の両端にセンサが設けられ、これにより、レンズ保持枠がレンズの移動範囲の限界地点への到達を検出することができるため、例えば、電気系のトラブルが発生したことで、電気―機械変換素子に印加される駆動電圧を監視することで行なわれているレンズの位置検出に狂いが生じ、誤って検出されたレンズ位置を基に無理な移動指示がだされることによる機構破壊を未然に防止することができる。
【0010】
ここで、上記センサは、上記レンズ保持部材に押されて接点の接離の状態が変化するリーフスイッチであることが好ましい。
【0011】
このように、センサにリーフスイッチを採用すると、端点の検出が安価で行なうことができる。
【0012】
あるいは、上記センサは、上記レンズ保持部材により光線が遮られるフォトセンサであってもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0014】
図1は、本発明のレンズ駆動装置の第1実施形態を採用するカメラの正面図である。
【0015】
図1に示される本実施形態であるレンズ駆動装置100を採用するカメラ1は、レンズ鏡胴が備えられた、オートフォーカスおよびパワーズーム機能付のデジタルカメラである。ただし、このレンズ鏡胴は、フォーカシングおよびズーミングの際にもその長さは不変のものである。
【0016】
図1に示されるカメラ1の前面には、前面レンズ11を内包するレンズ鏡胴12が中央付近に、フラッシュ発光窓15がレンズ鏡胴12の上方に、ファインダ対物窓13aがフラッシュ発光窓15の左(図1においては右)に、電源スイッチ16がファインダ対物窓13aの左斜め下に、および、レリーズボタン14が右上端(図1においては左上端)に備えられている。尚、このレリーズボタン14は2段式になっており、半押し状態では、フォーカスロックできるようになっている。
【0017】
図2は、図1に示されるカメラの背面図である。
【0018】
図2に示されるカメラ1の背面には、液晶パネル18が中央やや左付近に、ズームスイッチ19が液晶パネル18の右斜め上に、機能スイッチ17aおよび撮影モードスイッチ17bが液晶パネル18の上方に、ファインダ接眼窓13bが左上端に備えられている。
【0019】
このカメラ1は、‘撮影記録’機能および‘画像データ再生’機能の2つの機能を有しており、機能スイッチ17aによりいずれかの機能が選択される。 さらに、‘撮影記録’機能には、‘人物撮影’モード、‘スポーツ撮影’モード、および‘風景撮影’モードがあり、これらのうちのいずれかのモードが撮影モードスイッチ17bによって選択される。尚、ズームスイッチ19の、上向きの三角形部分を操作することで望遠側にズームされ、下向きの三角形部分を操作することで広角側にズームされる。
【0020】
図3は、図1および図2に示されるカメラの内部構成図である。尚、図3には、AF演算回路、フォーカスレンズの駆動機構、およびフラッシュ機構などの図示は省略されている。
【0021】
図3には、カメラ1に採用されている、本実施形態のレンズ駆動装置100が示されており、このレンズ駆動装置100は、ズームレンズ用のものであり、光軸方向に伸縮する駆動シャフト用圧電素子142を含む圧電素子駆動部140と、駆動シャフト用圧電素子142の端部に接合された駆動シャフト130と、駆動部110と、レンズの姿勢保持のための案内シャフト120と、案内シャフトを支持する支持部材150と、この支持部材に立設されているリーフセンサ160とで構成されている。尚、駆動シャフト用圧電素子142の、駆動シャフトが接合されている端部の反対側の端部は、カメラ本体21に固定されている。尚、リーフセンサ160の、支持部材からの立設状態の図示は省略されている。また、図示しないフォーカスレンズ用のレンズ駆動装置も同様の構成となっている。
【0022】
圧電素子駆動部140は、土台141、駆動シャフト用圧電素子142、駆動シャフト用圧電素子ドライバ143、および電源144で構成されており、土台141は、カメラ本体21に固定されると共に駆動シャフト用圧電素子142が取り付けられている。駆動シャフト用圧電素子142からは、2本の電気配線が示されており、1本は、駆動シャフト用圧電素子ドライバ143を介して電源144から電力供給をうけるための線であり、もう1本はアース線である。
【0023】
駆動部110は、ズームレンズ群112と、このズームレンズ群112を保持するズームレンズ保持枠111と、レンズ保持枠の端部に設けられてリーフセンサ160に作用する突起113とで構成されている。
【0024】
リーフセンサ160は、図3の左側に示される(カメラ前方側)終点リーフスイッチ161、および、図3の右側に示される(カメラ背面側)ホームリーフスイッチ162からなり、終点リーフスイッチ161は、第1接点161aおよび第2接点161b、ホームリーフスイッチ162は、第1接点162aおよび第2接点162bで構成されている。図3に示される突起113が、レンズ保持枠と共に移動してレンズの移動範囲のホームリーフスイッチ162の第1接点162aを押し、この第1接点162aを第2接点162bに接触させた時に、駆動部110はホーム位置に到達したとされ、これとは逆方向に進み、突起113が、終点リーフスイッチ161の第1接点161aを押し、この第1接点161aを第2接点161bに接触させた時に、レンズ保持枠は終点位置に到達したとされる。
【0025】
このレンズ駆動装置100では、駆動シャフト130に対しズームレンズ保持枠111は所定の摩擦力を以って結合され、駆動シャフト用圧電素子142の伸縮に伴い駆動シャフト130に発生する加速度の度合いにより、レンズ保持枠が光軸方向に移動するか否かが決まる。
【0026】
ここで、特開平9−191676号公報に提案されている、レンズ保持枠の駆動原理を簡単に説明する。
【0027】
まず、駆動部110をカメラ前方側に移動させる場合について説明する。
【0028】
図4は、カメラ前方側への駆動原理を示す図である。
【0029】
図5は、この場合の、駆動シャフト用圧電素子に印加する電圧の変化を示す図である。
【0030】
図5には、緩やかに増加し、所定電圧に達するとしばらくして急激に減少する印加電圧の変化の様子が示されている。
【0031】
駆動シャフト用圧電素子142に、図5に示されるように変化する電圧を印加すると、電圧がなだらかに増加する部分では、駆動シャフト用圧電素子142が図4(a)に示す状態からその厚みがゆっくりと厚くなり図4(b)に示す状態となる。このため、駆動シャフト130は、その圧電素子142に押されてカメラ前方方向(図4の左側方向)に移動する。すると、駆動シャフトに対し被駆動状態に置かれている駆動部110は、図4(b)に示されるように、駆動シャフト130がかなりゆっくりとした速度でカメラ前方方向(図4の左側方向)に移動することから、駆動シャフト130に対しすべることなくカメラ前方方向に移動する。
【0032】
しかし、この印加電圧は、値V1に到達した後は、しばらくして値0まで急激な減少に転じるため、圧電素子142の厚みが急激に縮まる。すると、駆動シャフト130も、(c)に示されるように一気に図4の右方向に移動する。この急激な駆動シャフト130の移動により、駆動部110は、駆動シャフト130が急激に移動する前の図4(b)に示す位置にそのままとどまることとなり、これにより、駆動部110は、図5に示される距離xだけカメラ前面方向に進んだこととなる。
【0033】
次に、この駆動部110をカメラ背面側に移動させる場合について説明する。
【0034】
図6は、カメラ背面側への駆動原理を示す図である。
【0035】
この場合の、駆動シャフト用圧電素子142に対する印加電圧は、図7に示すような変化を有するものが考えられる。
【0036】
図7は、駆動部をカメラ背面側に移動させる場合の、駆動シャフト用圧電素子に印加される電圧の変化を表すグラフ図である。
【0037】
図7には、印加電圧が、急激に増加し、その後なだらかに減少する様子が示されている。
【0038】
この場合に、図6(a)に示されている状態の圧電素子142は、図7に示される急激な立ち上りの駆動電圧の供給を受け、急激にカメラ前方方向(図6の左側方向)に伸長する。これにより、駆動シャフト130も急激にカメラ前方方向に移動するため、駆動部110は、図6(b)に示されるように駆動シャフト130上をカメラの背面方向にすべることとなる。その後、なだらかに減少する駆動電圧の供給により、図6(c)に示されるように、圧電素子142はカメラ背面方向(図6の右側)にゆっくりと縮み、これにともなって駆動シャフトもカメラ背面方向に移動する。この駆動シャフト130の動作はゆっくりしているため、駆動部110も駆動シャフトに対しすべることなく駆動シャフトと共にカメラ背面側に移動する。これにより、駆動部110は、カメラ背面側に距離Yだけ移動したこととなる。
【0039】
ここで、再び図3の説明に戻るが、図3には、また、図1にも示されている、レリーズスイッチ14および各種スイッチ、電源スイッチ16、およびこのカメラ1全体を制御するCPU10も示されており、これらスイッチに対する操作は、信号でCPU10に送信される。
【0040】
以下、本実施形態のカメラ1の撮影動作について説明する。
【0041】
図1に示される電源スイッチ16を投入し、その後、被写体を画角内に捉えて、図2に示されるズームスイッチ19を操作すると、パワーズーム機能により、その操作にあわせて図示しないズームレンズ群の駆動が上述した方法で行なわれる。
【0042】
カメラ1では、駆動シャフト用圧電素子に対して印加する電圧を監視することでレンズ保持枠の移動範囲におけるレンズ保持枠の位置検出が行なわれている。その後、照準を被写体に合わせ、レリーズスイッチを半押しすると、オートフォーカス機能によりフォーカスレンズ群を光軸方向に移動させフォーカシングが行なわれる。このフォーカシングも上記ズーミングと同様に、駆動シャフト用圧電素子142に所定の周波数で変化する電圧を印加して行なわれる。
【0043】
フォーカシングが終了し、レリーズスイッチを全押しすることで撮影が行なわれる。このカメラ1では、全押しのタイミングで、液晶パネル18に表示されている画像が静止画像として画像表示され、保存指示によりその静止画像データが図示しないメモリに記録される。
【0044】
図8は、本実施形態のレンズ駆動装置を採用するカメラにおいて、図2に示される機能スイッチにより、‘撮影記録’機能が選択された場合に起動されるルーチンのフローチャートである。
【0045】
図8のステップS1では、画角内をリアルタイムで液晶パネルに画像表示するように指示が出される。その後、ステップS2において、図2に示されるズームスイッチ19に対する操作があったか否かが判定される。
【0046】
ステップS2において、操作がなかったと判定されるとステップS4に進み、操作があったと判定されると、ステップS3に進み、サブルーチン‘レンズ駆動’が起動される。
【0047】
図9は、サブルーチン‘レンズ駆動’のフローチャートである。
【0048】
図9のステップS21では、ズームレンズの現在位置からの移動量および方向が、測距情報、ズームスイッチの操作情報、および現在までの駆動シャフト用圧電素子に対する印加電圧などを基に割り出される。その後、ステップS22において、検出された移動量などを基に移動指示が出される。その後、ステップS23に進む。
【0049】
ステップS23では、図3に示される、ホームリーフスイッチサ162あるいは終点リーフスイッチ161からの、突起113との接触を表す信号の送信があったか否かが判定される。ステップS23において、送信がないと判定されると図8のステップS4に進み、送信があったと判定されると、ステップS24に進む。
【0050】
ステップS24では、今回のレンズの絶対移動量の検出が行なわれ、ステップS25において、この送信が、レンズ位置の誤認によるものか否かが判定される。
【0051】
ステップS25において、レンズ位置の把握に誤認がないと判定されると、図8のステップS4に進み、誤認があると判定されると、ステップS26に進む。
【0052】
ステップS26では、レンズ保持枠をホームリーフスイッチに接触する位置に移動させ原点復帰させる。その後、ステップS27において、レンズを絶対移動量動かす指示を出す。その後、図8のステップS4に進む。
【0053】
ここで、図8のステップS4に進んだところから説明する。
【0054】
ステップS4では、図1に示されるレリーズスイッチ14が半押し状態にされているか否かが判定される。ステップS4において、半押しされていないと判定されると、ステップS1に戻り、半押しされていると判定されると、ステップS5に進む。
【0055】
ステップS5では、サブルーチン‘レンズ駆動’が起動され、ここではフォーカスレンズの移動が行なわれる。その後、ステップS6に進み、レリーズスイッチが全押しされたか否かが判定される。
【0056】
ステップS6において、全押しされていないと判定されると、ステップS1に戻り、全押しされていると判定されると、ステップS7に進み、撮影が行なわれる。その後、ステップS8では、レリーズスイッチが押下されたタイミングで液晶パネルにリアルタイムで表示されている画像の、静止画像での表示が指示される。その後、ステップS9に進み、その静止画像を記録するか否かが判定され、記録を指示する信号が送信されていると判定されるとステップS10に進み、その画像データのメモリへの記録が指示される。ステップS9ににおいて、送信されていないと判定されるとステップS1に戻る。
【0057】
本実施形態のレンズ駆動装置を採用するカメラ1では、従来のように接点を基板に摺動させることで、移動するレンズの絶対位置は監視されておらず、これにより、レンズ位置検出から磨耗の影響を排除することができる。また、何らかの異常事態により、レンズ位置の検出にミスが生じても、レンズの移動範囲の両端にセンサを配備したことで無理なレンズ移動による機構破壊が回避されている。尚、ここでは、レンズの移動範囲の両端のうち、カメラの背面側の端であるホームリーフスイッチによって検出される地点をレンズ移動の原点としている。
【0058】
次に、本発明のレンズ駆動装置の第2実施形態について説明する。
【0059】
図10は、本実施形態のレンズ駆動装置の一部を示す図である。尚、図10において示されているもので、図3において示されているものと同じ種類のものには、図3において付されている符号と同じ符号が付されている。
【0060】
図10には、図3に示されているリーフセンサ160の代わりに、突起113が通過することにより光線が遮られることでレンズ保持枠の両端の到達を検出できるフォトセンサ260を採用したレンズ駆動機構200の一部が示されている。このフォトセンサ260は、図10の左側、すなわちカメラの前方側に位置する終点フォトスイッチ261、および、図10の右側、すなわちカメラの背面側に位置するホームフォトスイッチ262で構成されている。本発明のレンズ駆動装置の、題1実施形態と第2実施形態に間の相違点は、リーフセンサがフォトセンサに代わったことだけであるので、その他の説明については省略する。
【0061】
以上説明した、第1および第2実施形態では、デジタルカメラに採用した例を挙げて説明したが、これに限らず、ロール上のフィルムに撮影するカメラに採用された例を挙げてもよく、さらには、ビデオカメラに採用された例を挙げてもよい。
【0062】
また、第1および第2実施形態では、駆動シャフトに対しレンズ保持枠を所定の摩擦力を以って結合させ、駆動シャフトを圧電素子を駆動させることで所定以上の加速度を以って動作させることでレンズの移動を行なっている例を挙げて説明しているが、レンズの移動を電気−変化素子の厚み変化を駆動シャフトが一例である駆動ロッドに作用させることで行なうものであればこれに限らず、電気―機械変換素子の駆動方向がレンズの移動方向と同方向でないものであってもよい。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレンズ駆動装置によれば、レンズの移動に電気―機械変換素子を用いたときに好適なレンズ位置検出手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のレンズ駆動装置の第1実施形態を採用するカメラの正面図である。
【図2】図2は、図1に示されるカメラの背面図である。
【図3】図1および図2に示されるカメラの内部構成図である。
【図4】カメラ前方側への駆動原理を示す図である。
【図5】駆動シャフト用圧電素子に印加する電圧の変化を示す図である。
【図6】カメラ背面側への駆動原理を示す図である
【図7】駆動部をカメラ背面側に移動させる場合の、駆動シャフト用圧電素子に印加される電圧の変化を表すグラフ図である。
【図8】本実施形態のレンズ駆動装置を採用するカメラにおいて、図2に示される機能スイッチにより、‘撮影記録’機能が選択された場合に起動されるルーチンのフローチャートである。
【図9】サブルーチン‘レンズ駆動’のフローチャートである。
【図10】本実施形態のレンズ駆動装置の一部を示す図である。
【符号の説明】
1 カメラ
10 CPU
11 前面レンズ
12 レンズ鏡胴
13a ファインダ対物窓
13b ファインダ接眼窓
14 レリーズボタン
15 フラッシュ発光窓
16 電源スイッチ
17a 機能スイッチ
17b モードスイッチ
18 液晶パネル
19 ズームスイッチ
21 カメラ本体
22 固体撮像素子
100、200 レンズ駆動装置
110 駆動部
111 ズームレンズ保持枠
112 ズームレンズ群
113 突起
120 案内シャフト
130 駆動シャフト
140 圧電素子駆動部
141 土台
142 駆動シャフト用圧電素子
143 駆動シャフト用圧電素子ドライバ
144 電源
150、250 支持部材
160 リーフセンサ
161 終点リーフスイッチ
161a、162a 第1接点
161b、162b 第2接点
162 ホームリーフスイッチ
260 フォトセンサ
261 終点フォトスイッチセンサ
262 ホームフォトセンサ
Claims (3)
- レンズを該レンズの光軸方向に移動させるレンズ駆動装置において、
前記レンズを保持するレンズ保持部材と、
前記レンズ保持部材に与えられる駆動力を発生する駆動源としての、駆動電圧に応じて厚みが変化する電気―機械変換素子と、
前記移動方向に延び前記電気―機械変換素子の厚みの変化を前記レンズ保持部材に伝えることにより該レンズ保持部材の光軸方向への移動に作用する駆動ロッドと、
前記レンズ保持部材の移動範囲の両端それぞれに配備された、前記レンズ保持部材が該移動範囲の端に達したことを検出するセンサとを備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。 - 前記センサは、前記レンズ保持部材に押されて接点の接離の状態が変化するリーフスイッチであることを特徴とする請求項1記載のレンズ駆動装置。
- 前記センサは、前記レンズ保持部材により光線が遮られるフォトセンサであることを特徴とする請求項1記載のレンズ駆動装置。
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- 2002-05-31 JP JP2002160037A patent/JP2004004326A/ja not_active Withdrawn
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