JP3929827B2

JP3929827B2 - Lens drive device

Info

Publication number: JP3929827B2
Application number: JP2002160015A
Authority: JP
Inventors: 宏樹太田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP2004004321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレンズ群を光軸方向に互いに異なる移動量だけ移動させるレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、オートフォーカス機能およびオートズーム機能を備えた、カメラあるいはビデオカメラなどでは、被写体までの距離をあらわす距離情報、固体撮像素子上に結像された被写体像のコントラスト情報、ズームレバーに対する操作量を基に、フォーカスレンズおよびズームレンズを移動させてフォーカシングおよびズーミングが行われている。
【０００３】
これらの中には、レンズを保持するレンズ保持枠ごとに設けられたネジ孔に螺合させたリードスクリュを別々のモータで回転させてフォーカスレンズおよびズームレンズの光軸方向への移動を行なっているものがある。
【０００４】
しかし、このように、モータを使用してレンズの移動を行なうレンズ駆動装置は、構造が複雑になり小型化が難しいという問題がある。
【０００５】
そこで、印加電圧の変化に応じて所定方向に伸縮する電気―機械変換素子をフォーカスレンズおよびズームレンズそれぞれに与え、これによってフォーカスレンズおよびズームレンズの移動を行なうレンズ駆動装置が特開平９−１９１６７６号公報に提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に提案されているレンズ駆動装置は、モータを採用する場合に比べ小型化が図られているものの、その小型化は、この装置が採用されるカメラおよびビデオカメラなどに対する昨今の小型化の要請を鑑みるとまだまだ不十分と言わざるを得ない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、昨今の小型化要請に応えるべく一層の小型化が図られた、レンズの移動に電気―機械変換素子が採用され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、
複数のレンズ群を光軸方向に互いに異なる移動量だけ移動させるレンズ駆動装置において、
光軸方向に延びる駆動ロッドと、
上記複数のレンズ群それぞれを保持する複数のレンズ保持枠であって、これら複数のレンズ保持枠のうちの高々１つのレンズ保持枠が上記駆動ロッドに所定の摩擦力を以って接するとともに、これら複数のレンズ保持枠のうちの高々１つのレンズ保持枠を除く残りの各レンズ保持枠が、上記駆動ロッド保持枠との間の結合状態を、上記駆動ロッドに所定の摩擦力を以って接する被駆動状態と上記駆動ロッドに固定された固定状態とに各レンズ保持枠ごとに独立に変化させる結合状態切替機構を介して上記駆動ロッドに接する複数のレンズ保持枠と、
上記駆動ロッドを駆動ロッドの延びる方向に往復移動させることにより、
上記複数のレンズ保持枠のうちの上記結合状態切替機構により上記固定状態に切り替えられているレンズ保持枠を除く各レンズ保持枠をこの各レンズ保持枠と上記駆動ロッドとの間の摩擦力を利用して光軸方向に移動させる電気―機械変換素子とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のレンズ駆動装置では、レンズ保持枠は、駆動ロッドとの結合状態を、所定の摩擦力を以って駆動ロッドに接する被駆動状態と、駆動ロッドに固定された固定状態とのいずれかに切り替える結合状態切替機構を介して駆動ロッドに接している。これにより、駆動ロッドに対するレンズ保持枠の状態が所定の摩擦力を以って駆動ロッドに接する被駆動状態にあって、駆動ロッドがその所定の摩擦力を上回る慣性力を引き起こす所定のレベル以上の加速度をもって動作する時にのみ、レンズ枠は、駆動ロッド上を移動することができる。また、駆動ロッドに対するレンズ保持枠の状態が固定状態にあると、レンズ保持枠は、駆動ロッドがいかなる加速度を以って動作しても駆動ロッド上の同じ位置にとどまることができる。したがって、本発明のレンズ駆動装置では、光軸方向に移動可能な複数のレンズ群それぞれに駆動ロッドを与えなくても、これら複数のレンズ群を光軸上の目標の位置にそれぞれ移動させることができるため、本発明のレンズ駆動装置によれば、本発明のレンズ駆動装置ではレンズ群それぞれに結合状態切替機構を備えているものの、これら結合状態切替機構を備えるよりもはるかにスペースを必要とする駆動ロッドの数を従来よりも少なくすることができるため、一層の小型化を図ることができる。
【００１０】
ここで、上記結合状態切替機構は、上記被駆動状態と上記固定状態との切り替えを電気―機械変換素子により行なうものであることが好ましい。
【００１１】
このように、結合状態切替機構に電気―機械変換素子を採用するものであってよい。
【００１２】
尚、ここにいうレンズ群には、一枚のレンズである場合も含まれる。
【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】
尚、このカメラ１は、レンズ鏡胴が備えられた、オートフォーカスおよびオート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、マイクロフォン１６がファインダ対物窓１３ａとレンズ鏡胴１２との間に、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。
【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が中央付近に、スピーカ２０が液晶パネルの右に、ズームスイッチ１９がスピーカ２０の上方に、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’モードを有しており、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、本発明のレンズ駆動装置の一実施形態を採用するカメラの内部構成図である。
【００２１】
図３には、本実施形態のレンズ駆動機構１００が示されており、このレンズ駆動機構１００は、所定の方向に伸縮する駆動シャフト用圧電素子１３０と、駆動シャフト用圧電素子１３０に接合された駆動シャフト１４０と、駆動シャフト用圧電素子ドライバ１３０ａと、カメラの前面側に位置するズームレンズ群を含む第１駆動部１１０と、第１駆動部の後方の、フォーカスレンズ群を含む第２駆動部１２０と、第１および第２駆動部の安定的な駆動を補助する案内シャフト１５０とで構成されている。
【００２２】
さらに、第１駆動部１１０は、ズームレンズ保持枠１１１と、ズームレンズ群１１３と、第１圧電素子１１２と、第１圧電素子ドライバ１１２ａとで構成されており、第２駆動部１２０は、フォーカスレンズ保持枠１２１と、フォーカスレンズ群１２３と、第２圧電素子１２２と、第２圧電素子ドライバ１２２ａとで構成されている。
【００２３】
図３には、図１にも示すレンズ鏡胴１２が示されており、案内シャフト１５０はレンズ鏡胴内部の上方に、駆動シャフト用圧電素子１３０の一方の端部はレンズ鏡胴内部の下方に固定されている。これにより、駆動シャフト用圧電素子１３０は、カメラの光軸方向に伸縮することとなる。
【００２４】
図３に示されるレンズ鏡胴内には、第１駆動部１１０の構成要素であるズームレンズ保持枠１１１が駆動シャフト１４０を挟み込む一方で案内シャフト１５０に貫通されている様子や、第２駆動部１２０の構成要素であるフォーカスレンズ保持枠１２１が、駆動シャフト１４０を挟み込む一方で案内シャフト１５０に貫通されている様子が示されている。
【００２５】
また、図３に示されるレンズ鏡胴の前面側には、図１にも示される前面レンズ１１が嵌め込まれており、図３に示されるレンズ鏡胴の後面側には、後面レンズ１０が嵌め込まれている。
【００２６】
図４は、カメラの前面側から第１駆動部を見た場合を示す図である。
【００２７】
図４には、第１駆動部１１０を構成するズームレンズ群１１３を取り囲むように保持するズームレンズ保持枠１１１が示されており、ズームレンズ保持枠１１１が、可動部１１１ｂを有している様子が示されている。ズームレンズ保持枠１１１には、可動部１１１ｂと、可動部１１１ｂを除いた他の部分とで、駆動シャフト１４０を挟み込むための凹部１１１ａが形成されており、図４には、その凹部１１１に、第１圧電素子１１２が、カメラ１の上下方向に伸縮するように配備されると共に、駆動シャフト１４０が挟み込まれている様子が示されている。このレンズ駆動機構１００では、第１圧電素子１１２および第２圧電素子１２２の伸縮によって駆動シャフト１４０に対する摩擦力が決定されている。尚、上述したことは第２駆動部１２０についても同様であり、第２駆動部のフォーカスレンズ保持枠１２１においても、可動部１２１ｂと、可動部１２１ｂを除いた他の部分とで、駆動シャフト１４０を挟み込むための凹部１２１ａが形成されている。
【００２８】
さらに、図３には、このカメラ１の光軸方向に備えられたＣＣＤ撮像素子２１０、この撮像素子から得られたアナログ画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２１１、このカメラ１全体を制御するＣＰＵ２１６、ワークエリアとしても使用されるバッファメモリ２１３、このバッファメモリ２１３にデジタル画像データを格納する画像入力コントローラ２１４、バッファメモリに格納されているデジタル画像データを圧縮可能なように処理する画像信号処理回路２１２、圧縮可能に処理されたデジタル画像データを圧縮する圧縮処理回路２２０、ＣＰＵ２１６によってファイル形式に変換された圧縮済みのデジタル画像データを外部記憶装置２２３に記録するメディアコントローラ２２１、バッファメモリ２１３から転送された圧縮前のデジタル画像データを格納するメモリ２１８、メモリ２１８に格納されている圧縮前のデジタル画像データに同期信号を付加してビデオ信号を作成し、このビデオ信号をデジタル信号からアナログ信号に変換して増幅する画像表示制御装置２２２も示されている。この画像表示制御回路２２２の制御によって液晶パネル１８には画像が表示される。
【００２９】
また、図３には、ＣＣＤ撮像素子２１０から出力される画像信号を基とする画像から、輝度情報およびコントラスト情報を検出するＡＦ／ＡＥ演算回路２１５、ズームスイッチ１９、機能スイッチ１７ａ、撮影モードスイッチ１７ｂ、レリーズスイッチ１４、これらスイッチに対する操作を検出するキーコントローラ２１９、および、以上に述べてきた各回路が接続されているバス２１７が示されている。
【００３０】
ここで、カメラ１の撮影におけるフォーカシングおよびズーミングに関する動作について説明する。
【００３１】
このカメラ１では、図示しないメインスイッチが投入され、機能スイッチ１７ａによって‘撮影記録’が選択されると、本撮影の前の予備撮影が行なわれる。
【００３２】
その予備撮影では、ＣＣＤ撮像素子２１０から出力された画像信号がＡ／Ｄ変換回路２１１に送られてデジタル信号に変換された後、画像入力コントローラ２１４に送られ、画像入力コントローラ２１４からＡＦ／ＡＥ演算回路に送られる。
【００３３】
ＡＦ／ＡＥ演算回路２１５では、画像信号のコントラストが測定され、被写体までの測距情報が算出される。この測距情報はＣＰＵ３１に送られる。尚、このＡＦ／ＡＥ演算回路２１５ではデジタル処理を想定しているが、このＡＦ／ＡＥ演算回路２１５がアナログ信号を処理するものであってもよい。
【００３４】
ズームスイッチ１９で設定されたズームレベルは、ＣＰＵ３１に送られる。
【００３５】
このようにして、ＣＰＵ３１では、送られた測距情報から合焦位置が、ズームレベルから焦点距離が算出される。
【００３６】
このカメラ１では、駆動シャフト用圧電素子ドライバ１３０ａ、第１圧電素子ドライバ１２２ａ、および第２圧電素子ドライバ１１２ａはＣＰＵ２１６によって制御されており、ＣＰＵ２１６は、算出された合焦位置および焦点距離に応じた位置にズームレンズ群およびフォーカスレンズ群が配置されるようにこれらドライバに指示を出す。その後、これらレンズ群が目標位置に移動されてから本撮影が行なわれる。
【００３７】
ここで、電気―機械変換素子である圧電素子について説明する。
【００３８】
圧電素子は、電圧の増加に伴なって所定の方向に伸長し、その伸長の度合いは電圧の増加の度合いに比例し、電圧が減少に転じると短縮し始め、その短縮の度合いは電圧の減少の度合いに比例する。したがって、電圧をゆっくり上昇あるいは下降させると、圧電素子はゆっくり伸長あるいは短縮し、電圧を急速に上昇あるいは下降させると、圧電素子は急激に伸長あるいは短縮する。
【００３９】
さらに、上記圧電素子を利用したレンズの移動について簡単に説明する。
【００４０】
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。尚、以下では、特開平９−１９１６７６号公報に提案されている原理について説明する。
【００４１】
図５は、カメラ前方側への駆動原理を示す図である。
【００４２】
図６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。
【００４３】
図６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。
【００４４】
駆動シャフト用圧電素子１３０に、図６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１３０が図５（a）に示す状態からその厚みがゆっくりと厚くなり図５（ｂ）に示す状態となる。このため、駆動シャフト１４０は、その圧電素子１３０に押されてカメラ前方方向（図５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５（ｂ）に示されるように、駆動シャフト１４０がかなりゆっくりとした速度でカメラ前方方向（図５の左側方向）に移動することから、駆動シャフト１４０に対しすべることなくカメラ前方方向に移動する。
【００４５】
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１３０の厚みが急激に縮まる。すると、駆動シャフト１４０も、（ｃ）に示されるように一気に図５の右方向に移動する。この急激な駆動シャフト１４０の移動により、駆動部１１０は、駆動シャフト１４０が急激に移動する前の図５（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。
【００４６】
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。
【００４７】
図７は、カメラ背面側への駆動原理を示す図である。
【００４８】
この場合の、駆動シャフト用圧電素子１３０に対する印加電圧は、図８に示すような変化を有するものが考えられる。
【００４９】
図８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。
【００５０】
図８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。
【００５１】
この場合に、図７（a）に示されている状態の圧電素子１３０は、図８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７の左側方向）に伸長する。これにより、駆動シャフト１４０も急激にカメラ前方方向に移動するため、駆動部１１０は、図７（ｂ）に示されるように駆動シャフト１４０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７（ｃ）に示されるように、圧電素子１３０はカメラ背面方向（図７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１４０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。
【００５２】
本実施形態の駆動シャフト用圧電素子ドライバ１３０ａは、ＣＰＵ２１６からの指示を受けると、駆動シャフト用圧電素子１３０の伸縮のスピードを制御し、第１および第２圧電素子ドライバ１１２ａ、１２２ａは、第１および第２圧電素子１１２、１２２の伸縮を、それぞれのレンズ保持枠を駆動シャフトに対し、所定の摩擦力を以って接触させる被駆動状態と、固定させる固定状態とのうちのいずれかの状態におくように制御する。
【００５３】
図３に示される駆動シャフト用圧電素子１３０は、その右端面がレンズ鏡胴内に固定されているため、電圧が増加するとカメラ１の前方方向に伸長し、電圧が低下するとカメラの背面方向に短縮する。これに伴って、駆動シャフト１４０は、カメラ１の光軸方向に往復運動する。
【００５４】
これら第１および第２駆動部をどのように移動させるか、すなわちズームおよびフォーカスレンズ群をどのように光軸方向に移動させるかは公知であるので、詳細な説明は避け、以下に簡単に説明する。
【００５５】
まず、図３に示されるレンズ鏡胴内に示されている、第１駆動部のみをカメラ前方側に移動させ、第２駆動部をそのままの位置に据え置く場合について説明する。
【００５６】
この場合は、第２圧電素子の伸縮を制御して、駆動シャフト１４０に対するフォーカスレンズ枠１２２の駆動シャフト１４０に対する接触状態を固定状態にすると共に、第１圧電素子の伸縮を制御して駆動シャフト１４０に対するズームレンズ枠１１１の接触状態を所定以上の加速度でその駆動シャフトが動作したときのみ、その駆動シャフトに対する位置を変化させることのできる被駆動状態におく。
【００５７】
駆動シャフト用圧電素子１３０に、図６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、駆動シャフトに対し被駆動状態に置かれているズーム１レンズ枠１１１は、駆動シャフト１４０が所定の加速度以下の加速度で伸長することからフォーカスレンズ枠１２１と共にカメラ前方方向に移動する。
【００５８】
しかし、この印加電圧は、値Ｖ１に到達した直後には、値０まで急激な減少に転じるため、駆動シャフト１４０は一気に短縮される。この急激な駆動シャフトの短縮により、この駆動シャフト１４０の動作には、所定の以上の加速度が発生するため、駆動シャフト１４０に対するフォーカスレンズ枠１２１の位置は不変であるものの、駆動シャフト１４０に対するズームレンズ枠１１１の位置は駆動シャフト１４０の左（図３における）端側に移動し、結果的にカメラ前方方向に移動する。
【００５９】
次に、図３に示されるレンズ鏡胴内に示されている、第１駆動部のみをカメラ背面側に移動させ、第２駆動部をそのままの位置に据え置く場合について説明する。
【００６０】
この場合は、駆動シャフト１４０に対するズームおよびフォーカスレンズ枠の接触状態は、上述と同じで、駆動シャフト用圧電素子の動作を、今度は、急激にカメラの前方方向に駆動シャフト１４０を伸長させることで実現することができる。
【００６１】
したがって、この場合の、駆動シャフト用圧電素子１３０に対する印加電圧は、図８に示すような変化を有するものが考えられる。
【００６２】
この急激な駆動シャフトの伸長により、駆動シャフト１４０の動作には、所定以上の加速度が発生するため、駆動シャフト１４０に対するフォーカスレンズ枠１２１の位置は不変であるものの、駆動シャフト１４０に対するズームレンズ枠１１１の位置は駆動シャフト１４０の根元側（図３における右側）に移動することとなる。
【００６３】
さらに、第２駆動部のみをカメラ前方側、あるいは背面側に移動させ、第１駆動部をそのままの位置に据え置く場合については、上記とは逆に、第２圧電素子の伸縮を制御して、駆動シャフト１４０に対するフォーカスレンズ枠１２２の接触状態を被駆動状態にすると共に、第１圧電素子の伸縮を制御して駆動シャフト１４０に対するズームレンズ枠１１１の接触状態を固定状態におくことで、上記と同様の考え方で実現することができる。尚、ズームレンズおよびフォーカスレンズの目標位置への到達の確認については、各レンズ枠およびレンズ鏡胴内部に取り付けられた図示しないエンコーダによって監視されている。
【００６４】
図９は、予備撮影が終了すると実行されるルーチンのフローチャートである。
【００６５】
図９に示されるルーチンのステップＳ１では、ズーミングおよびフォーカシングにおいて、ズームレンズ群を移動させるか否かが判定される。
【００６６】
ステップＳ１において、ズームレンズ群を移動させると判定されると、ステップＳ２に進み、ズームレンズ保持枠のみを被駆動状態に置くために、駆動シャフトに対するフォーカスレンズ保持枠の固定が行なわれる。その後、ステップＳ４に進む。
【００６７】
一方、ステップＳ１において、ズームレンズ群を移動させないと判定されると、ステップＳ３に進み、フォーカスレンズ保持枠のみを被駆動状態に置くために、駆動シャフトに対するズームレンズ群の固定が行なわれる。その後、ステップＳ４に進み、被駆動状態のレンズ保持枠をカメラの前方方向および背面方向のいずれに移動させるかが判定される。
【００６８】
ステップＳ４において、移動方向がカメラの前方方向であると判定されると、ステップＳ５に進み、駆動シャフト用圧電素子に対し図６に示されるような緩やかな立ち上がりを有する電圧が印加され、ステップＳ６において、図６に示されるような急激な立下りを有する電圧が印加される。これにより、レンズ枠のカメラ前方方向への移動が行なわれる。その後、ステップＳ９に進む。
【００６９】
一方、ステップＳ４において、移動方向がカメラの背面方向であると判定されると、ステップＳ７に進み、駆動シャフト用圧電素子に対し図８に示されるような急激な立ち上がりを有する電圧が印加され、ステップＳ８において、図８に示されるるような緩やかな立下りを有する電圧が印加される。これにより、レンズ枠のカメラ背面方向への移動がが行なわれる。その後、ステップＳ９に進む。
【００７０】
ステップＳ９では、被駆動状態にあるレンズ保持枠が目標の位置に到達したか否か判定される。これは、前述したエンコーダによって得られたデータを参照することで行なわれている。
【００７１】
ステップＳ９において、レンズ保持枠を目標の位置まで移動させたと判定されると、ステップＳ１０に進み、ズームレンズと共にフォーカスレンズが目標位置に到達したか否かが判定され、双方共に到達していると判定されると、このルーチンを終了し、双方ともには到達していないと判定されると、ステップＳ１１に進み、駆動シャフトに対するズームレンズおよびフォーカスレンズ保持枠の固定状態を解除し、ステップＳ１に戻る。
【００７２】
以上に説明した本実施形態のレンズ駆動機構１００によれば、１本の駆動シャフトに結合された、第１および第２駆動部のズームおよびフォーカスレンズ保持枠をカメラ光軸上の目標の位置にそれぞれ移動させることができるため、一層の小型化を図ることができる。
【００７３】
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。
【００７４】
第２実施形態であるレンズ駆動装置３００も、第１実施形態のレンズ駆動装置１００と同様にカメラに採用されているとして話を進める。尚、このレンズ駆動図３に示されるレンズ駆動装置１００の第２駆動部１２０に備えられている第２圧電素子１２２および第２圧電素子ドライバ１２２ａが省かれただけの状態のものと同じものであるので、図示は省略し、図３を参照しながら説明する。
【００７５】
このレンズ駆動機構３００の第２駆動部には、上述したように、駆動ロッドに対する結合状態を切り替えるための結合状態切替機構が備えられていないため、この第２駆動部のフォーカスレンズ保持枠は、常時、所定の摩擦力を以って駆動ロッドに結合されている。したがって、このレンズ駆動機構３００において、ズームレンズ群およびフォーカスレンズ群を光軸上の目標位置に移動するには、最初に第１駆動部を目標位置に移動し、これを固定状態においた後、第２駆動部を移動させる。尚、これら第１および第２駆動部の移動のさせ方については、第１実施形態のレンズ駆動装置２００においてした説明と重複するので省略する。
【００７６】
図１０は、本実施形態が採用されているカメラにおいて、予備撮影が終了すると起動されるルーチンのフローチャートである。
【００７７】
図１０に示されるステップＳ１では、本実施形態では、先に目標位置に配置しておかなければならないズームレンズ群、すなわち第１駆動部が目標位置に到達しているか否かが判定される。
【００７８】
ステップＳ１において、まだ到達していないと判定されると、ステップＳ２に進み、目標位置がカメラ前方方向にあるか否かが判定される。尚、ステップＳ３からステップＳ６までは、第１実施形態においてした説明と重複するので省略し、ステップＳ７に進んだところから説明する。
【００７９】
ステップＳ７では、ズームレンズ群が目標位置に到達したか否かが判定され、到達していないと判定されると、ステップＳ２に戻り、到達したと判定されると、ステップＳ１６に進む。
【００８０】
一方、ステップＳ１において、すでにズームレンズ群が目標位置に到達していると判定されると、ステップＳ８に進み、駆動シャフトに対しズームレンズ保持枠を固定状態に置く。その後、ステップＳ９に進み、フォーカスレンズ群の目標位置がカメラの前方方向にあるか否かが判定される。尚、ステップＳ１０からステップＳ１３までは、第１実施形態においてした説明と重複するので省略し、ステップＳ１５に進んだところか説明する。
【００８１】
ステップＳ１５では、ズームレンズ保持枠の固定状態の解除が行なわれる。その後、ステップＳ１６に進む。
【００８２】
ステップＳ１６では、ズームレンズ群およびフォーカスレンズ群双方共に目標位置に到達しているか否かが判定され、双方ともには到達していないと判定されと、ステップＳ１に戻り、到達していると判定されると、このルーチンを終了する。
【００８３】
以上に説明した第２実施形態であるレンズ駆動装置３００によっても、１本の駆動シャフトに結合された、第１および第２駆動部のズームレンズ群およびフォーカスレンズ群をカメラ光軸上の目標の位置にそれぞれ移動させることができるため、一層の小型化を図ることができる。
【００８４】
尚、本実施形態では、デジタルカメラに採用された場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、ロール状の写真フィルムに写真撮影を行なう通常のカメラ、あるいはビデオカメラに採用されるものであってよく、また、駆動シャフトに対するズームおよびフォーカスレンズ保持枠の接触状態の制御に圧電素子が採用されている例を挙げて説明したが、これに限らず、レンズ保持枠に電磁石を備え、この電磁石により引きつけて、この引きつけたものによって駆動シャフトに対する摩擦力を制御するものであってよく、あるいは、その電磁石の磁力によって駆動シャフトとの結合状態を制御するものであってもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、複数のレンズ群を１本の駆動シャフトに結合した例を挙げて説明しているが、複数のレンズ群それぞれに駆動シャフトが備えられるののでさえなければ、複数のレンズ群が複数本の駆動シャフトに分けて結合されるものであっても本発明の効果には影響なく、また、１本の駆動シャフトに複数個のレンズ枠が結合されている場合、その複数個のレンズ枠すべてに結合状態切替機構が備えられるか、あるいは、結合状態切替機構が備えられていないレンズ枠が、その複数個のレンズ枠のうち、多くても１つであれば、これら複数個のレンズ枠を目標位置に移動させることができる。このことが、本発明にいう「高々１つ」の意味である。
【００８６】
【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、一層の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレンズ駆動装置の一実施形態を採用するカメラの正面図である。
【図２】図１に示されるカメラの背面図である。
【図３】本発明のレンズ駆動装置の一実施形態を採用するカメラの内部構成図である。
【図４】カメラの前面側から第１駆動部を見た場合を示す図である。
【図５】カメラ前方側への駆動原理を示す図である。
【図６】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７】カメラ背面側への駆動原理を示す図である。
【図８】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９】予備撮影が終了すると実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１０】本実施形態が採用されているカメラにおいて、予備撮影が終了すると起動されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１カメラ
１０後面レンズ
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マイクロフォン
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
２０スピーカ
１１０第１駆動部
１１１ズームレンズ保持枠
１１１ａ凹部
１１１ｂ可動部
１１２第１圧電素子
１１２ａ第１圧電素子ドライバ
１２０第２駆動部
１２１フォーカスレンズ保持枠
１２１ａ凹部
１２１ｂ可動部
１２２第２圧電素子
１２２ａ第２圧電素子ドライバ
１３０駆動シャフト用圧電素子
１３０ａ駆動シャフト用圧電素子ドライバ
１４０駆動シャフト
１５０案内シャフト
２１０ＣＣＤ撮像素子
２１１Ａ／Ｄ変換回路
２１２画像信号処理回路
２１３バッファメモリ
２１４画像入力コントローラ
２１５ＡＦ／ＡＥ演算回路
２１６ＣＰＵ
２１７バス
２１８メモリ
２１９キーコントローラ
２２０圧縮処理回路
２２１メディアコントローラ
２２２画像表示制御回路
２２３外部記憶装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lens driving device that moves a plurality of lens groups by different amounts of movement in the optical axis direction.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in cameras or video cameras equipped with an auto focus function and an auto zoom function, distance information indicating the distance to the subject, contrast information of the subject image formed on the solid-state image sensor, and an operation amount with respect to the zoom lever Based on the above, focusing and zooming are performed by moving the focus lens and the zoom lens.
[0003]
Among these, the lead screw screwed into the screw hole provided for each lens holding frame for holding the lens is rotated by a separate motor to move the focus lens and the zoom lens in the optical axis direction. There is something.
[0004]
However, the lens driving device that moves the lens using the motor as described above has a problem that the structure is complicated and it is difficult to reduce the size.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-191676 discloses a lens driving device in which an electro-mechanical conversion element that expands and contracts in a predetermined direction in accordance with a change in applied voltage is applied to each of a focus lens and a zoom lens, thereby moving the focus lens and the zoom lens. Proposed in the gazette.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the lens driving device proposed in the above publication is reduced in size as compared with the case where a motor is used, the downsizing of the lens driving device compared to the case where the device is used is a recent downsizing of cameras and video cameras that employ this device. In view of the demand for conversion, it must be said that it is still insufficient.
[0007]
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a lens driving device in which an electro-mechanical conversion element is employed for moving a lens, which is further miniaturized to meet recent demands for miniaturization. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the lens driving device of the present invention comprises:
In a lens driving device that moves a plurality of lens groups by different amounts of movement in the optical axis direction,
A drive rod extending in the optical axis direction;
A plurality of lens holding frames for holding each of the plurality of lens groups, wherein at least one of the plurality of lens holding frames is in contact with the drive rod with a predetermined frictional force; Each of the remaining lens holding frames excluding at most one lens holding frame among the plurality of lens holding frames is in contact with the drive rod with a predetermined frictional force in connection with the drive rod holding frame. A plurality of lens holding frames in contact with the driving rod via a coupling state switching mechanism that changes independently for each lens holding frame between a driven state and a fixed state fixed to the driving rod;
By reciprocating the drive rod in the direction in which the drive rod extends,
Friction force between each lens holding frame and the drive rod is used for each lens holding frame except for the lens holding frame switched to the fixed state by the coupling state switching mechanism among the plurality of lens holding frames. And an electro-mechanical conversion element that moves in the direction of the optical axis.
[0009]
In the lens driving device of the present invention, the lens holding frame is connected to the driving rod in any one of a driven state in contact with the driving rod with a predetermined frictional force and a fixed state fixed to the driving rod. It is in contact with the drive rod via a coupling state switching mechanism for switching to As a result, the state of the lens holding frame with respect to the drive rod is in a driven state in contact with the drive rod with a predetermined frictional force, and the drive rod has a predetermined level or more that causes an inertial force exceeding the predetermined frictional force. Only when operating with acceleration, the lens frame can move on the drive rod. When the lens holding frame is in a fixed state with respect to the drive rod, the lens holding frame can remain at the same position on the drive rod regardless of the acceleration of the drive rod. Therefore, in the lens driving device of the present invention, each of the plurality of lens groups can be moved to a target position on the optical axis without providing a drive rod for each of the plurality of lens groups movable in the optical axis direction. Therefore, according to the lens driving device of the present invention, the lens driving device of the present invention has a coupling state switching mechanism in each lens group, but requires much more space than having these coupling state switching mechanisms. Since the number of drive rods can be reduced as compared with the prior art, further miniaturization can be achieved.
[0010]
Here, the coupling state switching mechanism preferably switches between the driven state and the fixed state by an electro-mechanical conversion element.
[0011]
As described above, an electro-mechanical conversion element may be employed for the coupling state switching mechanism.
[0012]
Note that the lens group mentioned here includes the case of a single lens.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0014]
FIG. 1 is a front view of a camera that employs a first embodiment of the lens driving device of the present invention.
[0015]
The camera 1 is a digital camera having a lens barrel and having an autofocus and autozoom function. However, the length of this lens barrel is unchanged even during focusing and zooming.
[0016]
On the front surface of the camera 1 shown in FIG. 1, a lens barrel 12 containing a front lens 11 is near the center, a flash emission window 15 is above the lens barrel 12, and a finder objective window 13 a is the flash emission window 15. On the left (right in FIG. 1), a microphone 16 is provided between the finder objective window 13a and the lens barrel 12, and a release button 14 is provided on the upper right end (upper left end in FIG. 1).
[0017]
FIG. 2 is a rear view of the camera shown in FIG.
[0018]
2, the liquid crystal panel 18 is near the center, the speaker 20 is on the right side of the liquid crystal panel, the zoom switch 19 is above the speaker 20, and the function switch 17a and the shooting mode switch 17b are on the liquid crystal panel. A viewfinder eyepiece window 13b is provided at the upper left corner of the upper 18.
[0019]
The camera 1 has two functions of a “photographing and recording” function and an “image data reproduction” function, and one of the functions is selected by the function switch 17a. Furthermore, the “shooting and recording” function has a “portrait shooting” mode, a “sport shooting” mode, and a “landscape shooting” mode, and any one of these modes is selected by the shooting mode switch 17b. . The zoom switch 19 is zoomed to the telephoto side by operating the upward triangular portion, and is zoomed to the wide angle side by operating the downward triangular portion.
[0020]
FIG. 3 is an internal configuration diagram of a camera that employs an embodiment of the lens driving device of the present invention.
[0021]
FIG. 3 shows a lens driving mechanism 100 according to the present embodiment. The lens driving mechanism 100 is joined to a driving shaft piezoelectric element 130 that expands and contracts in a predetermined direction and the driving shaft piezoelectric element 130. Drive shaft 140, drive shaft piezoelectric element driver 130a, first drive unit 110 including a zoom lens group located on the front side of the camera, and second drive unit including a focus lens group behind the first drive unit 120 and a guide shaft 150 that assists in stable driving of the first and second drive units.
[0022]
Further, the first drive unit 110 includes a zoom lens holding frame 111, a zoom lens group 113, a first piezoelectric element 112, and a first piezoelectric element driver 112a, and the second drive unit 120 includes a focus lens. The lens holding frame 121, the focus lens group 123, a second piezoelectric element 122, and a second piezoelectric element driver 122a are included.
[0023]
3 shows the lens barrel 12 also shown in FIG. 1. The guide shaft 150 is located above the lens barrel, and one end of the drive shaft piezoelectric element 130 is located below the lens barrel. It is fixed to. As a result, the drive shaft piezoelectric element 130 expands and contracts in the optical axis direction of the camera.
[0024]
In the lens barrel shown in FIG. 3, the zoom lens holding frame 111, which is a component of the first drive unit 110, sandwiches the drive shaft 140 while being penetrated by the guide shaft 150, and the second drive unit. A state in which a focus lens holding frame 121, which is a constituent element of 120, sandwiches the drive shaft 140 while being penetrated by the guide shaft 150 is shown.
[0025]
Further, the front lens 11 shown in FIG. 1 is fitted on the front side of the lens barrel shown in FIG. 3, and the rear lens 10 is fitted on the rear side of the lens barrel shown in FIG. It is.
[0026]
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the first drive unit is viewed from the front side of the camera.
[0027]
FIG. 4 shows a zoom lens holding frame 111 that holds the zoom lens group 113 constituting the first drive unit 110 so as to surround the zoom lens group 113, and the zoom lens holding frame 111 has a movable portion 111b. It is shown. In the zoom lens holding frame 111, a concave portion 111a for sandwiching the drive shaft 140 is formed by the movable portion 111b and other portions excluding the movable portion 111b. In FIG. The first piezoelectric element 112 is disposed so as to expand and contract in the vertical direction of the camera 1 and the drive shaft 140 is sandwiched. In the lens driving mechanism 100, the frictional force with respect to the driving shaft 140 is determined by the expansion and contraction of the first piezoelectric element 112 and the second piezoelectric element 122. Note that the above description is the same for the second drive unit 120. Also in the focus lens holding frame 121 of the second drive unit, the drive shaft 140 includes the movable unit 121b and other parts excluding the movable unit 121b. A recess 121a is formed for sandwiching.
[0028]
3 shows a CCD image pickup device 210 provided in the optical axis direction of the camera 1, an A / D conversion circuit 211 for converting an analog image signal obtained from the image pickup device into a digital signal, and the camera 1 as a whole. A CPU 216 for controlling the image data, a buffer memory 213 also used as a work area, an image input controller 214 for storing digital image data in the buffer memory 213, and processing so that the digital image data stored in the buffer memory can be compressed. An image signal processing circuit 212; a compression processing circuit 220 that compresses digital image data processed so as to be compressible; a media controller 221 that records compressed digital image data converted into a file format by the CPU 216 in an external storage device 223; and a buffer Pressure transferred from memory 213 A memory 218 for storing the previous digital image data, a video signal is created by adding a synchronization signal to the digital image data before compression stored in the memory 218, and the video signal is converted from a digital signal to an analog signal. An amplifying image display controller 222 is also shown. An image is displayed on the liquid crystal panel 18 by the control of the image display control circuit 222.
[0029]
3 shows an AF / AE arithmetic circuit 215 that detects luminance information and contrast information from an image based on an image signal output from the CCD image sensor 210, a zoom switch 19, a function switch 17a, and a shooting mode switch. 17b, a release switch 14, a key controller 219 for detecting an operation on these switches, and a bus 217 to which the circuits described above are connected.
[0030]
Here, operations related to focusing and zooming in the shooting by the camera 1 will be described.
[0031]
In the camera 1, when a main switch (not shown) is turned on and “shooting recording” is selected by the function switch 17a, preliminary shooting before the main shooting is performed.
[0032]
In the preliminary photographing, the image signal output from the CCD image pickup device 210 is sent to the A / D conversion circuit 211 and converted into a digital signal, and then sent to the image input controller 214, and the AF / AE is sent from the image input controller 214. It is sent to the arithmetic circuit.
[0033]
The AF / AE calculation circuit 215 measures the contrast of the image signal and calculates distance measurement information up to the subject. This distance measurement information is sent to the CPU 31. The AF / AE arithmetic circuit 215 assumes digital processing, but the AF / AE arithmetic circuit 215 may process an analog signal.
[0034]
The zoom level set by the zoom switch 19 is sent to the CPU 31.
[0035]
In this way, the CPU 31 calculates the in-focus position from the sent distance measurement information and the focal length from the zoom level.
[0036]
In this camera 1, the drive shaft piezoelectric element driver 130a, the first piezoelectric element driver 122a, and the second piezoelectric element driver 112a are controlled by the CPU 216, and the CPU 216 corresponds to the calculated in-focus position and focal length. The driver is instructed so that the zoom lens group and the focus lens group are arranged at the positions. Thereafter, the actual photographing is performed after the lens groups are moved to the target position.
[0037]
Here, a piezoelectric element that is an electro-mechanical conversion element will be described.
[0038]
The piezoelectric element expands in a predetermined direction as the voltage increases, and the degree of expansion is proportional to the degree of increase in voltage. When the voltage starts to decrease, the piezoelectric element starts to decrease. It is proportional to the degree. Accordingly, when the voltage is slowly increased or decreased, the piezoelectric element slowly expands or shortens, and when the voltage is rapidly increased or decreased, the piezoelectric element rapidly expands or shortens.
[0039]
Further, the movement of the lens using the piezoelectric element will be briefly described.
[0040]
First, the case where the drive part 110 is moved to the camera front side is demonstrated. In the following, the principle proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-191676 will be described.
[0041]
FIG. 5 is a diagram illustrating the principle of driving the camera forward.
[0042]
FIG. 6 is a diagram showing a change in voltage applied to the drive shaft piezoelectric element in this case.
[0043]
FIG. 6 shows a change in the applied voltage that gradually increases and rapidly decreases after a predetermined voltage is reached.
[0044]
When a voltage that changes as shown in FIG. 6 is applied to the drive shaft piezoelectric element 130, the thickness of the drive shaft piezoelectric element 130 from the state shown in FIG. The thickness gradually increases and the state shown in FIG. For this reason, the drive shaft 140 is pushed by the piezoelectric element 130 and moves in the forward direction of the camera (left side in FIG. 5). Then, as shown in FIG. 5B, the drive unit 110 placed in a driven state with respect to the drive shaft moves the drive shaft 140 in the forward direction of the camera (the left direction in FIG. 5) at a considerably slow speed. Therefore, it moves in the forward direction of the camera without slipping with respect to the drive shaft 140.
[0045]
However, after this applied voltage reaches the value V1, it suddenly decreases to a value of 0 after a while, so that the thickness of the piezoelectric element 130 is rapidly reduced. Then, the drive shaft 140 also moves rightward in FIG. 5 as shown in FIG. Due to this sudden movement of the drive shaft 140, the drive unit 110 remains at the position shown in FIG. 5B before the drive shaft 140 moves suddenly. This means that the camera has advanced in the front direction of the camera by the indicated distance x.
[0046]
Next, the case where this drive part 110 is moved to the camera back side is demonstrated.
[0047]
FIG. 7 is a diagram showing the principle of driving to the rear side of the camera.
[0048]
In this case, the applied voltage to the drive shaft piezoelectric element 130 may have a change as shown in FIG.
[0049]
FIG. 8 is a graph showing a change in voltage applied to the drive shaft piezoelectric element when the drive unit is moved to the back side of the camera.
[0050]
FIG. 8 shows a state in which the applied voltage increases rapidly and then decreases gently.
[0051]
In this case, the piezoelectric element 130 in the state shown in FIG. 7 (a) is supplied with the suddenly rising drive voltage shown in FIG. 8 and suddenly moves in the forward direction of the camera (left side in FIG. 7). Elongate. As a result, the drive shaft 140 also suddenly moves in the forward direction of the camera, so that the drive unit 110 slides on the drive shaft 140 in the rear direction of the camera as shown in FIG. 7B. After that, as shown in FIG. 7C, the piezoelectric element 130 is gradually contracted in the rear direction of the camera (right side in FIG. 7) due to the supply of the driving voltage that gradually decreases. Move in the direction. Since the operation of the drive shaft 140 is slow, the drive unit 110 also moves to the rear side of the camera together with the drive shaft without sliding with respect to the drive shaft. As a result, the drive unit 110 has moved by the distance Y toward the back side of the camera.
[0052]
Upon receiving an instruction from the CPU 216, the drive shaft piezoelectric element driver 130a of the present embodiment controls the speed of expansion and contraction of the drive shaft piezoelectric element 130, and the first and second piezoelectric element drivers 112a and 122a The expansion and contraction of the second piezoelectric elements 112 and 122 is either a driven state in which the respective lens holding frames are brought into contact with the driving shaft with a predetermined friction force, or a fixed state in which the second piezoelectric elements 112 and 122 are fixed. Control to keep in.
[0053]
Since the right end surface of the drive shaft piezoelectric element 130 shown in FIG. 3 is fixed in the lens barrel, it expands in the forward direction of the camera 1 when the voltage increases, and in the rear direction of the camera when the voltage decreases. Shorten. Along with this, the drive shaft 140 reciprocates in the optical axis direction of the camera 1.
[0054]
Since it is known how to move the first and second drive units, that is, how to move the zoom and focus lens groups in the optical axis direction, detailed description is avoided and will be briefly described below. To do.
[0055]
First, the case where only the first drive unit shown in the lens barrel shown in FIG. 3 is moved to the front side of the camera and the second drive unit is left at the same position will be described.
[0056]
In this case, the expansion and contraction of the second piezoelectric element is controlled so that the contact state of the focus lens frame 122 with respect to the drive shaft 140 with respect to the drive shaft 140 is fixed, and the expansion and contraction of the first piezoelectric element is controlled. The zoom lens frame 111 is brought into a driven state in which the position relative to the drive shaft can be changed only when the drive shaft is operated at a predetermined acceleration or higher.
[0057]
When a voltage that changes as shown in FIG. 6 is applied to the drive shaft piezoelectric element 130, the zoom 1 lens frame 111 placed in a driven state with respect to the drive shaft in a portion where the voltage gently increases, Since the drive shaft 140 extends at an acceleration equal to or lower than a predetermined acceleration, the drive shaft 140 moves in the forward direction of the camera together with the focus lens frame 121.
[0058]
However, immediately after the applied voltage reaches the value V1, the driving shaft 140 is rapidly shortened to the value 0, so that the drive shaft 140 is shortened at once. Due to this abrupt shortening of the drive shaft, the operation of the drive shaft 140 generates an acceleration greater than a predetermined value. Therefore, although the position of the focus lens frame 121 with respect to the drive shaft 140 remains unchanged, the zoom lens with respect to the drive shaft 140 The position of the frame 111 moves to the left (in FIG. 3) end side of the drive shaft 140, and as a result, moves in the front direction of the camera.
[0059]
Next, a case where only the first driving unit shown in the lens barrel shown in FIG. 3 is moved to the rear side of the camera and the second driving unit is left at the same position will be described.
[0060]
In this case, the contact state of the zoom and focus lens frame with respect to the drive shaft 140 is the same as described above, and the operation of the piezoelectric element for the drive shaft can be abruptly extended in the forward direction of the camera. Can be realized.
[0061]
Therefore, the voltage applied to the drive shaft piezoelectric element 130 in this case may have a change as shown in FIG.
[0062]
Due to this rapid extension of the drive shaft, the operation of the drive shaft 140 generates an acceleration of a predetermined value or more, so the position of the focus lens frame 121 with respect to the drive shaft 140 remains unchanged, but the zoom lens frame 111 with respect to the drive shaft 140 remains unchanged. Is moved to the base side of drive shaft 140 (the right side in FIG. 3).
[0063]
Furthermore, in the case where only the second drive unit is moved to the front side of the camera or the back side, and the first drive unit is left at the same position, the expansion and contraction of the second piezoelectric element is controlled contrary to the above, The contact state of the focus lens frame 122 with respect to the drive shaft 140 is set to the driven state and the contact state of the zoom lens frame 111 with respect to the drive shaft 140 is set to a fixed state by controlling expansion and contraction of the first piezoelectric element. It can be realized in the same way. The confirmation of the zoom lens and the focus lens reaching the target position is monitored by an encoder (not shown) attached to each lens frame and inside the lens barrel.
[0064]
FIG. 9 is a flowchart of a routine that is executed when the preliminary photographing is completed.
[0065]
In step S1 of the routine shown in FIG. 9, it is determined whether or not to move the zoom lens group during zooming and focusing.
[0066]
If it is determined in step S1 that the zoom lens group is to be moved, the process proceeds to step S2, and the focus lens holding frame is fixed to the drive shaft in order to place only the zoom lens holding frame in the driven state. Thereafter, the process proceeds to step S4.
[0067]
On the other hand, if it is determined in step S1 that the zoom lens group is not moved, the process proceeds to step S3, and the zoom lens group is fixed to the drive shaft in order to place only the focus lens holding frame in the driven state. Thereafter, the process proceeds to step S4, in which it is determined whether the lens holding frame in the driven state is moved in the front direction or the back direction of the camera.
[0068]
If it is determined in step S4 that the moving direction is the front direction of the camera, the process proceeds to step S5, where a voltage having a gradual rise as shown in FIG. 6 is applied to the drive shaft piezoelectric element, and step S6. In FIG. 6, a voltage having a sharp fall as shown in FIG. 6 is applied. Thereby, the lens frame is moved in the forward direction of the camera. Thereafter, the process proceeds to step S9.
[0069]
On the other hand, when it is determined in step S4 that the moving direction is the rear direction of the camera, the process proceeds to step S7, and a voltage having a sudden rise as shown in FIG. 8 is applied to the drive shaft piezoelectric element. In step S8, a voltage having a gradual fall as shown in FIG. 8 is applied. Thereby, the lens frame is moved in the rear direction of the camera. Thereafter, the process proceeds to step S9.
[0070]
In step S9, it is determined whether or not the lens holding frame in the driven state has reached the target position. This is done by referring to the data obtained by the encoder described above.
[0071]
If it is determined in step S9 that the lens holding frame has been moved to the target position, the process proceeds to step S10, in which it is determined whether the focus lens has reached the target position together with the zoom lens, and both have reached. If it is determined, this routine is terminated, and if it is determined that both have not reached, the process proceeds to step S11, the fixed state of the zoom lens and the focus lens holding frame with respect to the drive shaft is released, and the process returns to step S1. .
[0072]
According to the lens driving mechanism 100 of the present embodiment described above, the zoom and focus lens holding frames of the first and second driving units coupled to one driving shaft are set at target positions on the camera optical axis. Since each can be moved, further downsizing can be achieved.
[0073]
Next, a second embodiment of the lens driving device of the present invention will be described.
[0074]
The lens driving device 300 according to the second embodiment is also assumed to be employed in the camera, like the lens driving device 100 according to the first embodiment. This lens drive is the same as that in a state where the second piezoelectric element 122 and the second piezoelectric element driver 122a provided in the second drive unit 120 of the lens driving device 100 shown in FIG. 3 are omitted. Therefore, the illustration is omitted, and description will be made with reference to FIG.
[0075]
As described above, the second driving unit of the lens driving mechanism 300 is not provided with the coupling state switching mechanism for switching the coupling state with respect to the driving rod. Therefore, the focus lens holding frame of the second driving unit is It is always coupled to the drive rod with a predetermined friction force. Therefore, in this lens drive mechanism 300, in order to move the zoom lens group and the focus lens group to the target position on the optical axis, first the first drive unit is moved to the target position, and after this is fixed, The second drive unit is moved. Note that how to move the first and second drive units overlaps with the description given in the lens drive device 200 of the first embodiment, and therefore will be omitted.
[0076]
FIG. 10 is a flowchart of a routine that is started when preliminary shooting is completed in the camera in which the present embodiment is employed.
[0077]
In step S <b> 1 shown in FIG. 10, in this embodiment, it is determined whether or not the zoom lens group that has to be arranged at the target position first, that is, the first drive unit has reached the target position.
[0078]
If it is determined in step S1 that the target position has not yet been reached, the process proceeds to step S2 to determine whether or not the target position is in the forward direction of the camera. Steps S3 to S6 are the same as those described in the first embodiment, and will not be described. The description proceeds from step S7.
[0079]
In step S7, it is determined whether or not the zoom lens group has reached the target position. If it is determined that the zoom lens group has not reached, the process returns to step S2, and if it is determined that the zoom lens group has reached, the process proceeds to step S16.
[0080]
On the other hand, if it is determined in step S1 that the zoom lens group has already reached the target position, the process proceeds to step S8, and the zoom lens holding frame is fixed to the drive shaft. Thereafter, the process proceeds to step S9, where it is determined whether or not the target position of the focus lens group is in the forward direction of the camera. Steps S10 to S13 are the same as those described in the first embodiment, and will not be described here.
[0081]
In step S15, the fixed state of the zoom lens holding frame is released. Thereafter, the process proceeds to step S16.
[0082]
In step S16, it is determined whether both the zoom lens group and the focus lens group have reached the target position. If it is determined that both have not reached, the process returns to step S1 and is determined to have reached. Then, this routine is terminated.
[0083]
Also by the lens driving device 300 according to the second embodiment described above, the zoom lens group and the focus lens group of the first and second driving units coupled to one driving shaft are set to the target on the camera optical axis. Since each can be moved to a position, further downsizing can be achieved.
[0084]
In this embodiment, the case where it is adopted as a digital camera has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and it is adopted for a normal camera or a video camera for taking a photograph on a roll-shaped photographic film. In addition, although an example in which a piezoelectric element is employed for controlling the zoom on the drive shaft and the contact state of the focus lens holding frame has been described, the present invention is not limited thereto, and the lens holding frame includes an electromagnet, It may be attracted by this electromagnet and the frictional force on the drive shaft may be controlled by the attracted one, or the coupling state with the drive shaft may be controlled by the magnetic force of the electromagnet.
[0085]
In the present embodiment, an example in which a plurality of lens groups are coupled to a single drive shaft has been described. However, a plurality of lenses may be used as long as each of the plurality of lens groups is not provided with a drive shaft. Even if a group is divided into a plurality of drive shafts, the effect of the present invention is not affected, and when a plurality of lens frames are connected to a single drive shaft, the plurality If all of the lens frames are provided with a coupling state switching mechanism or the number of lens frames not provided with the coupling state switching mechanism is at least one of the plurality of lens frames, a plurality of these The lens frame can be moved to the target position. This is the meaning of “at most one” in the present invention.
[0086]
【The invention's effect】
As described above, according to the lens driving device of the present invention, it is possible to further reduce the size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a camera employing an embodiment of a lens driving device of the present invention.
FIG. 2 is a rear view of the camera shown in FIG.
FIG. 3 is an internal configuration diagram of a camera that employs an embodiment of a lens driving device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the first drive unit is viewed from the front side of the camera.
FIG. 5 is a diagram illustrating a driving principle toward the front side of a camera.
FIG. 6 is a diagram showing a change in voltage applied to a piezoelectric element for a drive shaft.
FIG. 7 is a diagram showing the principle of driving to the back side of the camera.
FIG. 8 is a graph showing a change in voltage applied to a piezoelectric element for a drive shaft.
FIG. 9 is a flowchart of a routine that is executed when preliminary shooting is completed.
FIG. 10 is a flowchart of a routine that is started when preliminary shooting is completed in a camera employing the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Camera
10 Rear lens
11 Front lens
12 Lens barrel
13a Viewfinder objective window
13b Viewfinder eyepiece
14 Release button
15 Flash emission window
16 microphone
17a Function switch
17b Mode switch
18 LCD panel
19 Zoom switch
20 Speaker
110 1st drive part
111 Zoom lens holding frame
111a recess
111b Movable part
112 First piezoelectric element
112a First piezoelectric element driver
120 Second drive unit
121 Focus lens holding frame
121a recess
121b Movable part
122 Second piezoelectric element
122a Second piezoelectric element driver
130 Piezoelectric element for drive shaft
130a Piezoelectric element driver for drive shaft
140 Drive shaft
150 Guide shaft
210 CCD image sensor
211 A / D conversion circuit
212 Image signal processing circuit
213 Buffer memory
214 Image Input Controller
215 AF / AE arithmetic circuit
216 CPU
217 Bus
218 memory
219 Key controller
220 Compression processing circuit
221 Media controller
222 Image display control circuit
223 External storage device

Claims

複数のレンズ群を光軸方向に互いに異なる移動量だけ移動させるレンズ駆動装置において、
光軸方向に延びる駆動ロッドと、
前記複数のレンズ群それぞれを保持する複数のレンズ保持枠であって、これら複数のレンズ保持枠のうちの１つのレンズ保持枠は前記駆動ロッドに所定の摩擦力を以って接するとともに、これら複数のレンズ保持枠のうちの１つのレンズ保持枠を除く残りの各レンズ保持枠は、前記駆動ロッド保持枠との間の結合状態を、前記駆動ロッドに所定の摩擦力を以って接する被駆動状態と前記駆動ロッドに固定された固定状態とに各レンズ保持枠ごとに独立に変化させる結合状態切替機構を介して前記駆動ロッドに接する複数のレンズ保持枠と、
前記駆動ロッドを駆動ロッドの延びる方向に往復移動させることにより、前記複数のレンズ保持枠のうちの前記結合状態切替機構により前記固定状態に切り替えられているレンズ保持枠を除く各レンズ保持枠を該各レンズ保持枠と前記駆動ロッドとの間の摩擦力を利用して光軸方向に移動させる電気―機械変換素子とを備え、
前記結合状態切替機構を持つレンズ保持枠の全てが前記結合状態切替機構により前記固定状態に切り替えられているときには、前記結合状態切替機構を備えていないレンズ保持枠が光軸方向に移動することで、前記複数のレンズ枠が目標位置に移動させることができるようにしたことを特徴とするレンズ駆動装置。In a lens driving device that moves a plurality of lens groups by different amounts of movement in the optical axis direction,
A drive rod extending in the optical axis direction;
A plurality of lens holding frame for holding each of the plurality of lens groups, with one of the lens holding frame of the plurality of lens retaining frame abuts drives out predetermined frictional force to the drive rod, the plurality the remaining of the lens holding frame except one lens holding frame of the holding frame of the lens, the coupling state between the drive rod holding frame driven in contact drives out predetermined frictional force to the drive rod A plurality of lens holding frames in contact with the driving rod through a coupling state switching mechanism that changes independently for each lens holding frame between a state and a fixed state fixed to the driving rod;
By reciprocating the drive rod in the extending direction of the drive rod, each lens holding frame excluding the lens holding frame that has been switched to the fixed state by the coupling state switching mechanism among the plurality of lens holding frames. An electro-mechanical conversion element that moves in the optical axis direction by using a frictional force between each lens holding frame and the drive rod ;
When all of the lens holding frames having the coupling state switching mechanism are switched to the fixed state by the coupling state switching mechanism, the lens holding frame that does not include the coupling state switching mechanism moves in the optical axis direction. A lens driving device characterized in that the plurality of lens frames can be moved to a target position .

前記結合状態切替機構は、前記被駆動状態と前記固定状態との切り替えを電気―機械変換素子により行なうもの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。 2. The lens driving device according to claim 1, wherein the coupling state switching mechanism switches between the driven state and the fixed state by an electro-mechanical conversion element.