(57)【要約】【課題】  ピント位置を補正する機能を有した撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像装置（２０）は、レンズ（１）と、レンズ枠（２）と、固定筒（３）と、前記レンズとレンズ枠を前記固定筒に対して光軸方向に移動可能に支持する支持部材（４）と、前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させるバイモルフ型圧電素子（６）と、バイモルフ型圧電素子を制御するコントローラ（１４）と、レンズユニットの光軸方向の加速度が検知可能な加速度センサ（５）と、前記加速度センサの出力信号に基づいて加速度の変化を検出する加速度変化検知手段と（１０）、前記加速度検知手段の出力信号を逆位相に反転する逆位相信号生成手段（１１）と、前記逆位相信号生成手段の出力信号に基づいてレンズの変位量を求める変位量演算手段（１２）とを備えている。前記コントローラは、前記変位量演算手段の出力信号に応じて、前記バイモルフ型圧電素子を制御する。【選択図】          図１
2006251100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を所定の位置に結像可能なレンズを備えたレンズユニットと、
前記レンズユニットが設けられる固定部材と、
前記レンズユニットを前記固定部材に対して光軸方向に移動可能に支持する支持部材と、
前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる圧電素子と、
前記圧電素子を制御するコントローラ部と、
前記レンズユニットの前記光軸方向の加速度が検知可能な加速度センサと、
前記加速度センサの出力信号に基づいて前記加速度の変化を出力する加速度変化検知手段と、
前記加速度変化検知手段の出力信号を逆位相に反転する逆位相信号生成手段と、
前記逆位相信号生成手段の出力信号に基づいて前記レンズユニットの前記光軸方向の変位量を求める変位量演算手段とを備え、
前記コントローラ部は、前記変位量演算手段の出力信号に応じて、前記圧電素子を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記加速度センサは前記レンズユニットに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記圧電素子は、バイモルフ型圧電素子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記支持部材は、平行リンク機構であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記支持部材は、ガイドシャフトとガイドスリーブであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイモルフ型圧電素子を用いた場合でも、ピント位置の変動を防止し、耐震性が向上した撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、バイモルフ型圧電素子をオートフォーカス用レンズの駆動源に使う撮像装置が種々提案されている。特許文献１は、このような撮像装置について開示している。図４は、従来の撮像装置５０の構成を示す斜視図である。撮像装置５０は、図４に示すように、レンズ５１と、レンズを保持する保持部５２と、固定部５３と、一端を保持部５２に固定し、他端を固定部５３に固定されるバネ部材５４と、固定部５３から突出させた比較的剛性が低く撓み易いＬ字部材５５と、Ｌ字部材５５を挟持するように設置されたバイモルフ型圧電素子５６と、バイモルフ型圧電素子５６に電圧を印加する電源部５７を有している。この撮像装置５０は、電源部５７によって、バイモルフ型圧電素子５６に電圧を印加すると、バイモルフ型圧電素子５６は、ほぼＣ字状に屈曲変位する。従って、バイモルフ型圧電素子５６に挟持されるＬ字部材５５も、屈曲する。よって、レンズ５１を保持する保持部５２を光軸方向に移動させることができる。
【０００３】
ここで、バイモルフ型圧電素子を使用してある程度大きなレンズ移動量を得るには、印加する電圧をあげるか、バイモルフ型圧電素子の全長（スパン）を長くする必要がある。しかし、撮像装置の消費電力の関係上、印加する電圧はむやみに上げることができない。そこで、バイモルフ型圧電素子の全長を長くすることが提案されている。バイモルフ型圧電素子の全長を長くすることにより、バイモルフ型圧電素子の変位量が大きくなるからである。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２１０８６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バイモルフ型圧電素子の全長を長くすると、バイモルフ型圧電素子が支持するオートフォーカス用レンズの重量によっては、バイモルフ型圧電素子自身の弾性変形量が大きくなる。しかも、近年ＣＣＤ（電荷結合素子）の高画素化にともない、撮像装置が備えるレンズの枚数が増加している。このため、オートフォーカス用レンズの重量が重くなる傾向にある。従って、撮像装置に衝撃が加わると、レンズが振動してピントが変動し、更には、レンズの重量にバイモルフ型圧電素子が耐え切れずに、バイモルフ型圧電素子が大きく撓み、破損するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的はバイモルフ型圧電素子を用いた場合でも、ピント位置の変動を防止し、耐震性が向上した撮像装置を提供する
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被写体像を所定の位置に結像可能なレンズを備えたレンズユニットと、前記レンズユニットが設けられる固定部材と、前記レンズユニットを前記固定部材に対して光軸方向に移動可能に支持する支持部材と、前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる圧電素子と、前記圧電素子を制御するコントローラ部と、前記レンズユニットの前記光軸方向の加速度が検知可能な加速度センサと、前記加速度センサの出力信号に基づいて前記加速度の変化を出力する加速度変化検知手段と、前記加速度変化検知手段の出力信号を逆位相に反転する逆位相信号生成手段と、前記逆位相信号生成手段の出力信号に基づいて前記レンズユニットの前記光軸方向の変位量を求める変位量演算手段とを備え、前記コントローラ部は、前記変位量演算手段の出力信号に応じて、前記圧電素子を制御することを特徴とする撮像装置である。
【０００８】
この構成により、レンズユニットに振動が加わった場合でも、レンズユニットのピントの位置が変動することなく一定に保つことができる。また、外部からの衝撃に対して圧電素子を保護することができる。
【０００９】
また、前記加速度センサは前記レンズユニットに設けることができる。この構成により、設計上の自由度を高くすることができる。また、レンズユニットの光軸方向の加速度を正確に検出することができる。
【００１０】
また、前記圧電素子は、バイモルフ型圧電素子とすることができる。この構成により、バイモルフ型圧電素子を用いた場合でも、振動によるピントの位置の変動を防止することができる。また、外部からの衝撃によるバイモルフ型圧電素子の破損を防止できる。
【００１１】
また、前記支持部材は、平行リンク機構とすることができる。この構成により、撮像素子面とレンズユニットのレンズ面は常に平行に保つことができる。
【００１２】
また、前記支持部材は、ガイドシャフトとガイドスリーブとすることができる。この構成によっても、撮像素子面とレンズユニットのレンズ面は常に平行に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係る撮像装置の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における撮像装置２０の構成図と、撮像装置２０の制御方法を示した簡単なブロック図である。図２は、撮像装置２０の正面図である。本実施形態における撮像装置２０は、図１に示すように、レンズ１、レンズ枠２、固定筒３、レンズ枠支持部４、加速度センサ５、バイモルフ型圧電素子６、撮像素子７、加速度センサドライバ８、アンプ９、加速度変化検知手段１０、逆位相信号生成手段１１、変位量演算手段１２、レンズ移動指示手段１３、コントローラ１４、圧電素子ドライバ１５を備える。
【００１４】
レンズ１は、１つ又は複数のレンズで構成されている。レンズ枠２は、レンズ１を支持するように構成されている。固定筒３は、少なくともレンズ支持部４、バイモルフ型圧電素子６、撮像素子７を設けている。レンズ枠支持部４は、長さが等しい一対のレバー４Ａ、４Ｂで構成され、それぞれが等間隔になるように配置され、一端はレンズ枠２に、他端は固定筒３にそれぞれ回動可能に接続されていて、平行リンク機構を構成している。バイモルフ型圧電素子６は、厚み方向に分極された２枚の圧電素子を張り合わせた構造になっている。長手方向の一端は固定筒３に固定され、他端はレンズ枠２の係り止め部２Ａ、２Ｂに係合されている。ここで、バイモルフ型圧電素子６に電圧を印加すると自由端がほぼ光軸方向に曲がり変形する。従って、バイモルフ型圧電素子６に電圧を印加することによって、レンズ１を光軸方向に移動させることができる。尚、バイモルフ型圧電素子６は、無通電のときは、無限遠フォーカスの位置に設定される。撮像素子７は、レンズ１により結像された被写体像の光を電気信号に変換する。加速度センサ５は、レンズ枠２に固設されていて、レンズ枠２の光軸方向の加速度を検知する。
【００１５】
加速度センサドライバ８は、加速度センサ５に電源を供給する。そして、アンプ９は、加速度センサ５からの出力信号を増幅する。加速度変化検知手段１０は、加速度センサ５からの信号を受けて単位時間毎の加速度を示す信号を出力する。逆位相信号生成手段１１は、加速度変化検知手段１０からの信号を反転して出力する。変位量演算手段１２は、逆位相信号生成手段１１からの信号に応じてレンズ枠２の光軸方向の移動量と移動方向を演算し、その結果をコントローラ１４に出力する。レンズ移動指示手段１３は、オートフォーカス撮影時あるいはマニュアル撮影時に、撮影者の意図に従ってレンズ１を光軸方向に所定量移動するよう指示する。コントローラ１４は、レンズ移動指示手段１３と変位量演算手段１２からの入力に応じて、光軸方向への最適なレンズ移動量を演算しレンズ１の移動を指示する。圧電素子ドライバ１５は、コントローラ１４からの出力信号に応じてバイモルフ型圧電素子６に電圧を印加する。このような構成で、撮影者は、レンズ１を光軸方向に移動させ、ピントの調整を行う。
【００１６】
次に、本実施形態の作用について説明する。尚、説明を簡略化する為に、レンズ枠支持部材４とレンズ枠２、固定筒３との摩擦は無いものとする。
【００１７】
通常の撮影時は、図１に示すように、オートフォーカス撮影またはマニュアル撮影に応じて、レンズ移動指示手段１３から、コントローラ１４に所定の変位量だけバイモルフ型圧電素子６を動かすように命令する。コントローラ１４は、圧電素子ドライバ１５に対してバイモルフ型圧電素子６を所定の移動量動かすのに必要な電圧値を示す信号を出力する。圧電素子ドライバ１５は、コントローラ１４の信号に応じた電圧をバイモルフ型圧電素子６に印加する。結果レンズ枠２は、レンズ移動指示手段１３の指示した量だけ移動することになる。
【００１８】
次に、外部から振動が撮像装置２０に加わった場合の信号の流れを図３で説明する。外部から振動が加わった場合、レンズ枠２はＸ軸方向（光軸方向）に時間変化する加速度Ａｘ（ｔ）で振動する。レンズ枠２に固設された加速度センサ５は、レンズ枠２の振動に伴う加速度Ａｘ（ｔ）に応じた電流値２２を出力する。加速度センサ５からの出力は微弱であるので、アンプ９は入力される電流値２２を増幅して増幅後の電流値２３として出力する。加速度変化検知手段１０は、アンプ９からの単位時間毎の増幅後の電流値２３を量子化して、量子化信号２４として出力する。逆位相信号生成手段１１は、加速度変化検知手段１０で量子化された量子化信号２４を反転して、逆位相量子化信号２５として出力する。変位量演算手段１２は、加速度変化検知手段１０の量子化信号から加速度Ａｘ（ｔ）を求め、既知のレンズ１とレンズ枠２の質量ｍと、バイモルフ型圧電素子６のバネ定数ｋと、（１）、（２）に示す加速度による力とバネ力のつりあい式から、レンズ枠の変位量δを計算する。そして、変位量演算手段１２は、変位量２６をコントローラ１４に向けて出力する。
【００１９】
【数１】
2006251100.tif 000003
【００２０】
【数２】
2006251100.tif 000004
【００２１】
コントローラ１４は、変位量演算手段１２から指示された変位量２６を動かすのに必要な電圧値を示す電圧指示信号２７を、圧電素子ドライバ１５に出力する。圧電素子ドライバ１５は、コントローラ１４の指示した電圧値２８をバイモルフ型圧電素子６に印加する。この結果、バイモルフ型圧電素子６は、外部からの振動に伴うレンズ枠２の変位を打ち消すように動く。
【００２２】
このように、バイモルフ型圧電素子６は、外部からの振動に伴うレンズ枠２の変位を打ち消すように動くので、ピントの位置を保つことが可能となる。従って、レンズの駆動にバイモルフ型圧電素子を使用した場合でも、レンズユニットに振動が加わってもピントの位置が変動すること無く一定に保つことができる。また衝撃等の過大な加速度が加わっても、バイモルフ型圧電素子が大きく撓むことによる破損を防止できる。なお、レンズ枠支持部４は図１に示すような平行リンク機構に限らず、固定筒３に固設されたガイドシャフトとレンズ枠２に設けられたガイドスリーブが摺動するといったガイドシャフト−ガイドスリーブ機構でも良い。また、加速度センサ５はレンズ枠２に設けた実施例としたが、固定筒３に設けてもよい。
【００２３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で、さらに、種々の態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施例に係る撮像装置の簡単な構成を示した図である。
【図２】本実施例に係る撮像装置の正面図である。
【図３】本実施例に係る撮像装置に振動が加わった場合の信号の流れを簡単に示した図である。
【図４】従来の撮像装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  レンズ
２  レンズ枠
２Ａ、２Ｂ  係り止め部
３  固定筒
４  レンズ枠支持部
４Ａ、４Ｂ  レバー
５  加速度センサ
６  バイモルフ型圧電素子
７  撮像素子
８  加速度センサドライバ
９  アンプ
１０  加速度変化検知手段
１１  逆位相信号検知手段
１２  変位量演算手段
１３  レンズ移動支持手段
１４  コントローラ
１５  圧電素子ドライバ
２０  撮像装置
２１  加速度
２２  電流値
２３  増幅後電流値
２４  量子化信号
２５  逆位相量子化信号
２６  変位量
２７  電圧指示信号
２８  電圧値
２９  変位量
【図１】
2006251100.tif 000005
【図２】
2006251100.tif 000006
【図３】
2006251100.tif 000007
【図４】
2006251100.tif 000008