(57)【要約】【課題】  微細な送りピッチでのレンズ移動及びレンズ送り速度の高速化を可能にする。【解決手段】  レンズ駆動装置２５は、レンズ２１を保持するレンズ保持枠２２、ガイド軸２６、移動部材２７，２８、調整部材２９ａ，２９ｂ、リードスクリュー３０、モータ３１からなる。モータ３１によりリードスクリュー３０が回転すると、移動部材２７，２８はリードスクリュー３０のリードに従って撮像光軸Ｌに沿って移動する。レンズ保持枠２２は、連結部５４ａ，５４ｂが形成されている。調整部材２９ａ，２９ｂは、連結部５４ａ，５４ｂと、移動部材２７，２８との間に挟まれて取り付けられている。圧電素子からなる調整部材２９ａ，２９ｂに電圧を印加することにより、調整部材２９ａ，２９ｂが伸張し、レンズ保持枠２２を移動部材２７，２８に対して相対移動させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持する保持枠と、リードスクリュー及びこのリードスクリューに螺合する移動部材を有し、前記リードスクリューを回転させることでリードスクリューのリードに従って前記移動部材を移動させる第１の移動手段と、前記移動部材と前記保持枠との間に挟まれて取り付けられた調整部材を有し、この調整部材により前記保持枠を前記移動部材に対して光軸方向に相対移動させる第２の移動手段とからなり、前記レンズを光軸方向に沿って長い移動距離又は高速で移動させるときには前記第１の移動手段を作動させ、この第１の移動手段で移動させるときよりも短い移動距離又は低速で前記レンズを移動させるときには前記第２の移動手段を作動させることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記調整部材を前記レンズの周囲に複数配設しており、これら調整部材のうちの少なくとも１つを収縮させて前記レンズの傾きを調整することを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記調整部材は、電圧を印加することにより前記光軸方向に伸縮する圧電素子であることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記調整部材は、電圧を印加することにより前記光軸方向に伸縮する導電性高分子であることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラや、ビデオカメラに用いるレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラが普及してきている。このデジタルカメラは、撮像光学系の背後にＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子を備えており、この撮像素子によって被写体画像を撮像して画像データを得ている。最近では、さらなる画質向上の要求から、撮像素子の画素数が増加してきている。これにより、オートフォーカスを行うデジタルカメラでは、撮像素子の画素の微細化に応じて、撮像光学系の分解能の向上が必要となってきている。そこで、撮像光学系の分解能を向上させるため、フォーカスレンズの送りピッチをさらに細かくすることが要求されている。
【０００３】
一方、デジタルカメラの撮像光学系では、光軸方向にフォーカスレンズなどを移動させるためのレンズ駆動装置としては、リードスクリュー（送りネジ）を有し、このリードスクリューを回転させることでネジのリードに従ってレンズを移動させるものが一般的である。このリードスクリューを用いたレンズ駆動装置で、上述のようにフォーカスレンズの送りピッチを細かくして高い分解能を得るためには、リードスクリューのピッチを細かく、且つリードスクリューを回転させるステッピングモータの極数を増やすことが一般的であり、最近では、リードスクリューのピッチは０．２ｍｍまで微細化され、ステッピングモータの極数は２０極前後となっており、これらから得られるフォーカスレンズの送りピッチは１ステップで１０μｍ、ステッピングモータを１−２相駆動とすると５μｍとなっている。
【０００４】
ところが最近では、撮像素子の高画素化はますます進んできており、送りピッチは、上述の５μｍよりさらに小さくすることが要求されているものの、リードスクリューや、これに螺合するナット部材の加工精度は、０．２ｍｍより微細化するとリードスクリューにナット部材が食いついてしまうようになり、ステッピングモータも一般的な直径６ｍｍのサイズのものでは、極数が２０極で限界であり、撮像素子の画素の微細化に応じた分解能を持つようにピッチを細かくすることが非常に困難になってきている。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載されているレンズ移動装置では、リードスクリューの回転によってレンズを移動させる第１の移動手段に加えて、リードスクリューを軸方向に移動する第２の移動手段を備えている。この第２の移動手段としては、所定の電流を流すと微小の歪みが発生する圧電素子が使用されている。この圧電素子が微小の歪みを生じることによって、リードスクリュー及びレンズ枠ごとレンズが微小移動するようになっている。
【特許文献１】特開平２００２−１６２８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているようなレンズ移動装置では、リードスクリューごと移動させるという機構を備えているため、このリードスクリューを所定位置に付勢するバネ部材や支持部材の耐久力が徐々に低下していくという問題がある。
【０００７】
さらに、デジタルカメラのレンズ移動装置では、リードスクリューの送りピッチを微細化してきたために、レンズの送り速度の低下が問題となってきており、上述のようなリードスクリューを用いたレンズ駆動装置で送り速度を上げるためには、ステッピングモータの１秒当たりのパルス数を増加させることが考えられるが、それも限界にきている。特に高倍率のズーム機構を備えたデジタルカメラでは、レンズの送り速度が遅いために、オートフォーカスに要する時間の短縮化を妨げている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、微細な送りピッチ（分解能）でレンズを移動可能とするとともに、レンズの送り速度を高速化することを可能とし、且つ耐久性に優れたレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持する保持枠と、リードスクリュー及びこのリードスクリューに螺合する移動部材を有し、前記リードスクリューを回転させることでリードスクリューのリードに従って前記移動部材を移動させる第１の移動手段と、前記移動部材と前記保持枠との間に挟まれて取り付けられた調整部材を有し、この調整部材により前記保持枠を前記移動部材に対して光軸方向に相対移動させる第２の移動手段とからなり、前記レンズを光軸方向に沿って長い移動距離又は高速で移動させるときには前記第１の移動手段を作動させ、この第１の移動手段で移動させるときよりも短い移動距離又は低速で前記レンズを移動させるときには前記第２の移動手段を作動させることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記調整部材を前記レンズの周囲に複数配設しており、これら調整部材のうちの少なくとも１つを収縮させて前記レンズの傾きを調整することが好ましい。また、前記調整部材は、電圧を印加することにより前記光軸方向に伸縮する圧電素子であることが好ましい。あるいは、前記調整部材は、電圧を印加することにより前記光軸方向に伸縮する導電性高分子であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持する保持枠と、リードスクリュー及びこのリードスクリューに螺合する移動部材を有し、前記リードスクリューを回転させることでリードスクリューのリードに従って前記移動部材を移動させる第１の移動手段と、前記移動部材と前記保持枠との間に挟まれて取り付けられた調整部材を有し、この調整部材により前記保持枠を前記移動部材に対して光軸方向に相対移動させる第２の移動手段とからなり、前記レンズを光軸方向に沿って長い移動距離又は高速で移動させるときには前記第１の移動手段を作動させ、この第１の移動手段で移動させるときよりも短い移動距離又は低速で前記レンズを移動させるときには前記第２の移動手段を作動させているので、レンズの移動を高速化するとともに、送りピッチを微細化し、さらに、簡単な構成でレンズを移動させているから、耐久性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本実施形態では、本発明をデジタルカメラに適用した場合を例に説明する。図１及び図２に示すように、デジタルカメラ１０は、撮像レンズ１１の結像面に配したＣＣＤ１２で被写体画像を撮像する。撮像レンズ１１は、鏡筒１３に組み込まれており、鏡筒１３はカメラボディ１４に取り付けられている。カメラボディ１４には、ＣＣＤ１２が固定されている。
【００１３】
撮影レンズ１１は、被写体側から順に前レンズ２０と後レンズ２１との２枚構成となっている。後レンズ２１はレンズ保持枠２２に保持されており、また前レンズ２０は鏡筒１３に固定されている。
【００１４】
鏡筒１３には、後レンズ２１を撮像光軸Ｌの方向に移動させるレンズ駆動装置２５が組み込まれている。このレンズ駆動装置２５によって後レンズ２１と、前レンズ２０との間隔が可変して被写体距離に応じたピント調節が行われる。レンズ駆動装置２５は、レンズ保持枠２２、ガイド軸２６、移動部材２７，２８、調整部材２９ａ，２９ｂ、リードスクリュー３０、及びモータ３１などから構成される。ガイド軸２６は、撮像光軸Ｌと平行に配置されている。移動部材２８は、ガイド軸２６にスライド自在に嵌合する嵌合穴２８ａ及びレンズ保持枠２２へ向けて突出する取付部２８ｂが形成されている。
【００１５】
リードスクリュー３０は、一端部３２がモータ３１に支持され、他端部３３が鏡筒１３に設けた支持部材３４に支持されている。リードスクリュー３０の雄ネジ部３５はモータ３１と支持部材３４の間に形成されている。移動部材２７には、リードスクリュー３０の雄ネジ部３５に螺合する雌ネジ穴２７ａ、及びレンズ保持枠２２へ向けて突出する取付部２７ｂが形成されている。移動部材２７は、フォーカス時に雌ネジ部３５が形成された範囲を移動する。モータ３１は、周知のステッピングモータを使用しており、鏡筒１３の内部に固定されている。
【００１６】
デジタルカメラ１０の制御部４０は、ドライバ４１を介してパルス信号を送ることで、回転方向、回転速度、及び回転角からなるモータ３１の駆動を制御する。ここで、モータ３１を正転したときのレンズ保持枠２２の移動方向を順方向、また逆転したときの移動方向を逆方向とする。なお、順方向はレンズ保持枠２２が被写体側に向けて移動する方向である。
【００１７】
制御部４０は、デジタルカメラ１０を統括的に制御する。制御部４０にはメモリ４３が接続されている。メモリ４３には各種プログラムが記憶されている。プログラムは、ＡＦ・ＡＥ動作、リセット動作、及び撮影動作などで構成されている。ＡＥ動作は、測光機構４６から得られる被写体輝度に応じて露出を制御する。ＡＦ動作は、後レンズ２１を原点位置に移動する原点出し動作を行った後に、測距機構４７から得られる被写体距離に応じて後レンズ２１を原点位置から順方向に向けて移動してピント調節を行う。撮影動作は、シャッタレリーズに応答してＣＣＤ１２で撮像した画像信号をＡ／Ｄ変換器４８、及び画像処理回路４９を通して画像データとして取り込み、この取り込まれた画像データを記録部５０に送り、記録部５０にセットされる例えばメモリーカードなどの記録媒体に画像データを記録する。さらに制御部４０には、ＣＣＤ１２によって撮像した画像を表示するための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５１が接続されている。
【００１８】
レンズ保持枠２２は、略円筒状の枠本体５３と、この枠本体５３の外周から突出する連結部５４ａ，５４ｂからなる。連結部５４ａ，５４ｂと、移動部材２７，２８の取付部２７ｂ，２８ｂの間には、調整部材２９ａ，２９ｂがそれぞれ挟み込まれて取り付けられている。
【００１９】
調整部材２９ａは、詳しくは図３に示すように、複数の圧電素子４５ａ〜ｅが積層されて構成されている。なお、図中では、５つの圧電素子が積層されているが、圧電素子の個数はこれに限らず、後述する後レンズ２１の移動設定で微細な送りピッチに応じた移動量となるように適宜変更してもよい。圧電素子４５ａ〜ｅは、電圧が印加された時に、印加する電圧に比例して撮像光軸Ｌの方向に伸び、電圧が印加されていない時には縮んで元の状態に戻る。圧電素子は例えばピエゾ素子から形成される。なお、詳しくは図示しないが調整部材２９ｂも調整部材２９ａと同様に圧電素子４５ａ〜ｅを積層した構成となっている。また、図３に示す点線５６ａ，５６ｂは、圧電素子４５ａ〜４５ｅに電圧を印加するための配線パターンの１例を示しており、５６ａは圧電素子４５ａの正極側、５６ｂは圧電素子４５ｅの負極側に接続されており，さらに各圧電素子４５ａ〜４５ｅはそれぞれ両面に正負極が形成され、互いに面する正極と負極とを接続している。なお、これに限らず、圧電素子４５ａ〜４５ｂに正・負極２本ずつの配線をそれぞれ接続するようにしてもよい。
【００２０】
本実施形態のレンズ駆動装置２５では、ガイド軸２６、移動部材２７，２８、リードスクリュー３０、及びモータ３１からなる第１の移動手段と、調整部材２９ａ，２９ｂからなる第２の移動手段を利用してレンズ保持枠２２を移動させる。この第１及び第２の移動手段によるレンズ保持枠２２の移動について図４のグラフを用いて以下に説明する。レンズ駆動装置２５によってレンズ保持枠２２を移動させるときには、先ず第１の移動手段を構成するモータ３１の駆動によりリードスクリュー３０を回転させ、この回転によりリードスクリュー３０のリードに従って移動部材２７，２８及び調整部材２９ａ，２９ｂとともにレンズ保持枠２２が一体となって移動する（図４の符号Ｔ１で示す範囲）。この第１の移動手段による移動の後に、第２の移動手段を構成する圧電素子４５ａ〜ｅに所定の電圧を印加して調整部材２９ａ，２９ｂを撮像光軸Ｌに沿って伸長させる。これによってレンズ保持枠２２を移動部材２７，２８に対して相対移動させる（図４の符号Ｔ２で示す範囲）。このとき、第１の移動手段によるレンズ保持枠２２の移動ピッチをＰ１とし、第２の移動手段によるレンズ保持枠２２の移動ピッチをＰ２（図４参照）とすると、Ｐ１＞Ｐ２となるように設定されている。また、調整部材２９ａ，２９ｂには、同じ値の電圧が印加されて同じ量だけ伸長するので、レンズ保持枠２２は平行に移動する。そして、第１の移動手段によるレンズ保持枠２２の移動では、高速且つ長い距離Ｌ１の移動を行ない、第２の移動手段によるレンズ保持枠２２の移動では、それよりも低速且つ短い距離Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２）の移動を行う。よって、第１の移動手段を構成するリードスクリュー３０の送りピッチを限界よりも大きめに形成して後レンズ２１の高速な移動を可能とし、且つ第２の移動手段による送りピッチを微細化しているので、フォーカス時の高速化と分解能の向上を可能にしている。本実施形態では、例えば第１の移動手段の送りピッチＰ１を０．２ｍｍとし、調整部材２９ａ，２９ｂの撮像光軸Ｌに沿った厚みＴ（図３参照）も同じく０．２ｍｍとしている。
【００２１】
上記構成の作用について以下に説明する。デジタルカメラ１０の電源をＯＮ状態とし、ズーミング後に構図を決めてシャッタボタン６２を半押し操作する。これにより、ＡＥ・ＡＦ動作が行われる。ＡＥ動作が実行されると、測光機構４６から得られる被写体輝度に応じて露出が制御され、また、ＡＦ動作が実行されると、後レンズ２１を原点位置に移動する原点出し動作を行った後に、測距機構４７から得られる被写体距離に応じた分だけレンズ駆動装置２５を駆動する。このとき、第１及び第２の移動手段によって被写体距離に応じた分だけレンズ保持枠２２が原点位置から順方向に向けて繰り出されれるので、高速且つ微細な分解能でピント調節が行われる。その後、シャッタボタン６２の全押し操作が行われると、撮影動作が実行され、ＣＣＤ１２を駆動して得られた画像信号をＡ／Ｄ変換器４８、及び画像処理回路４９を通して画像データとして記録部５０に取り込み、記録媒体に記録する。
【００２２】
なお、上記第１の実施形態においては、調整部材２９ａ，２９ｂは、レンズを撮像光軸Ｌに沿って移動する移動手段としてのみに用いられているが、本発明はこれに限るものではない。以下で説明する第２の実施形態では、レンズ保持枠と、移動部材との間に取り付けられた調整部材によってレンズの傾きを調整するようにしている。この第２実施形態を適用したデジタルカメラを図５に示す。なお、この図５に示すデジタルカメラ８０については、上述した第１の実施形態と同様の部品・部材を用いているものについては同符号を付して説明を省略する。
【００２３】
デジタルカメラ８０の鏡筒１３には、後レンズ２１を撮像光軸Ｌの方向に移動させるレンズ駆動機構８１が組み込まれている。レンズ駆動機構８１は、レンズ保持枠８２、ガイド軸２６、移動部材８３，８４、調整部材８５ａ〜８５ｄ、リードスクリュー３０、及びモータ３１などから構成される。移動部材８３には、リードスクリュー３０の雄ネジ部３５に螺合する雌ネジ穴８３ａ、及びレンズ保持枠８２へ向けて突出する取付部８３ｂが形成されている。また、移動部材８４は、ガイド軸２６にスライド自在に嵌合する嵌合穴８４ａ及びレンズ保持枠８２へ向けて突出する取付部８４ｂが形成されている。
【００２４】
レンズ保持枠８２は、略円筒状の枠本体９３と、この枠本体９３の外周から突出する連結部９４ａ〜９４ｄとからなる。連結部９４ａ〜９４ｄは、詳しくは、図６に示すように、後レンズ２１を中心にして、連結部９４ａ，９４ｂを上辺とし、連結部９４ｃ，９４ｄを底辺とする長方形状に配置しており、後述するＣＣＤ１２に結像される撮像画面に対応した配置となっている。そして、連結部９４ａ，９４ｂと、移動部材８３の取付部８３ｂの間には、調整部材８５ａ，８５ｂが、連結部材９４ｃ，９４ｄと移動部材８４の取付部８４ｂの間には、調整部材８５ｃ，８５ｄがそれぞれ挟み込まれて取り付けられている。調整部材８５ａ〜８５ｄは、上述の調整部材２９ａ，２９ｂと同様に、複数の圧電素子が積層されて構成されている。なお、図６に示す点線８７ａ〜８７ｄは、調整部材２９ａ〜２９ｄに電圧を印加するための配線の一例を示しており、一方側の調整部材８５ａ，８５ｂには、レンズ保持枠８２から鏡筒１３側へ向かって延びるように直線的な配線８７ａ，８７ｂが接続されており、他方側の調整部材８５ｃ，８５ｄには、レンズ保持枠８２の周囲を引き回して反対側の配線８７ａ，８７ｂの付近へ延びるようにした配線２９ａ，２９ｂが接続されている。なお、これに限らず、例えば調整部材８５ｃ，８５ｄにも鏡筒１３側へ延びる直線的な配線を接続してもよい。
【００２５】
本実施形態では、上記第１の実施形態と同様に第１及び第２の移動手段でレンズ保持枠８２を撮像光軸Ｌに沿って移動させるとともに、調整部材８５ａ〜８５ｄによって、撮像光軸Ｌに対する後レンズ２１の傾きを調整する。なお、この後レンズ２１の傾きを調整する前の初期状態のとき、後レンズ２１は、その光軸が撮像光軸Ｌと一致するように設定されており、傾き調整を行うことによって後レンズ２１の光軸が撮像光軸Ｌに対して傾くようになっている。
【００２６】
そして、本実施形態では、デジタルカメラ１０で撮像された画像の画面内の一部にピンぼけがあるときに、これを補正する手段として調整部材８５〜８５ｄによる後レンズ２１の傾き調整を行う。図７はＣＣＤで撮像された画像をＬＣＤ５１に表示したときの画面８６を示している。本実施形態においては、画面８６を上下左右に４分割した領域８６ａ〜８６ｄを設定し、この各領域８６ａ〜８６ｄ内のいずれかにピンぼけがあるときに、これを補正する。なお、このピンぼけか否かの判断としては、例えば、周知のコントラスト検出手段により各領域８６ａ〜８６ｄのコントラスト値を検出し、このコントラスト値が所定の閾値以下である場合、ピンぼけであると判定し、調整部材８５ａ〜８５ｄにより補正する。あるいは、ＬＣＤ５１の画像から撮影者がピンぼけであることを判断してその領域を入力して補正するようにしてもよい。そして、画面８６のうち、例えば、図の領域８６ｄ（ハッチングが掛かっている部分）にピンぼけが生じており、これを補正するように制御部４０が制御を行う。この場合、この領域８６ｄに対応する調整部材８５ｂに電圧が印加されて調整部材８５ｄが所定量伸張する。これによって、後レンズ２１の光軸が、領域８６ｄに対応する被写体へ向かって傾く、これにより、領域８６ｄのピンぼけが補正される。また、この例では、４箇所に調整部材を設けたが、調整部材の個数は、これに限るものではない。
【００２７】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、第２の移動手段を構成する調整部材として、圧電素子を使用しているが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、電圧を印加することにより伸縮する導電性高分子や、ソレノイドを用いたアクチュエータなどでもよい。
【００２８】
また、上記第１及び第２の実施形態では、レンズ駆動装置がフォーカスレンズを移動させる構成としているが、本発明はこれに限らず、例えばズーム機構を備えたカメラの場合、ズームレンズを移動させるのに使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のレンズ駆動装置を適用したデジタルカメラの要部断面図である。
【図２】本発明のレンズ駆動装置の概略を示す説明図である。
【図３】圧電素子を積層した調整部材を示す要部断面図である。
【図４】レンズ駆動装置のレンズ移動パターンを示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す説明図である。
【図６】調整部材の配置を示す正面図である。
【図７】デジタルカメラによって撮像された画面の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  デジタルカメラ
２０，２１  レンズ
２２  レンズ保持枠
２５  レンズ駆動装置
２７，２８  移動部材
２９ａ，２９ｂ，８５ａ〜８５ｄ  調整部材
３０  リードスクリュー
３１  モータ
４５ａ〜４５ｅ  圧電素子
【図１】
2006145692.tif 000003
【図２】
2006145692.tif 000004
【図３】
2006145692.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006145692.tif 000007
【図６】
2006145692.tif 000008
【図７】
2006145692.tif 000009