(57)【要約】【課題】ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系をフォーカスモータ、ズームモータで移動させれば、レンズ駆動装置の小型化が難しい。【解決手段】ズームモータ６４の駆動により、固定レンズ保持枠３４−４に対してカム環６０が回転され、ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系の可動の第１、第２のレンズ保持枠３４−１、３４−２はカム環の回転に伴って光軸方向に移動してズームがなされる。カム環の第１カム６２−１に係合する第１カムフォロア４８−１を持つ第１カムフォロア駆動部材５０が第１レンズ保持枠３４−１に設けられる。第１カムフォロア駆動部材５０に設けた駆動素子のひずみによって、カム環６０を回転させることなく第１カムフォロア駆動部材５０が変位し、それによって第１レンズ保持枠３４−１が光軸方向に移動してフォーカスがなされる。【選択図】図４
2006139039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠部材と
カムを有し、上記枠部材に対して相対的に回転するカム部材と、
上記枠部材に対する上記カム部材の回転に伴って光軸方向に移動するレンズ保持枠と、
上記レンズ保持枠に設けられ、上記カム部材のカムと係合するカムフォロアを有する変位可能な変位部材と、
上記レンズ保持枠、上記変位部材のいずれかに設けられ、駆動信号を受けることにより上記枠部材に対して上記カム部材を回転させることなく上記変位部材を変位させて上記レンズ保持枠を光軸方向に移動させる駆動素子と、
を備えたレンズ駆動装置。
【請求項２】
上記駆動素子は圧電素子であり、上記変位部材と上記駆動素子とが一体に形成されている請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
枠部材と、
ズームのためのカムを有し、上記枠部材に対して相対的に回転するカム部材と、
フォーカスレンズ保持枠を含み、上記枠部材に対する上記カム部材の回転に伴って光軸方向に移動する複数のレンズ保持枠と、
上記フォーカスレンズ保持枠に設けられ、上記カム部材のカムと係合するカムフォロアを有する変位可能な変位部材と、
上記フォーカスレンズ保持枠、上記変位部材のいずれかに設けられ、上記枠部材に対して上記カム部材を回転させることなく上記変位部材を変位させて上記フォーカスレンズ保持枠を光軸方向に移動させる駆動素子と、
を備えたレンズ駆動装置。
【請求項４】
上記駆動素子は圧電素子であり、上記変位部材と上記駆動素子とが一体に形成されていることを特徴とする請求項３記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
枠部材と、
カムを有し、上記枠部材に対して相対的に回転するカム部材と、
上記カム部材を回転させる駆動源と、
上記枠部材に対する上記カム部材の回転に伴って光軸方向に移動するレンズ保持枠と、
上記レンズ保持枠に設けられ、上記カム部材のカムと係合するカムフォロアを有する変位可能な変位部材と、
上記レンズ保持枠、上記変位部材のいずれかに設けられ、上記枠部材に対して上記カム部材を回転させることなく上記変位部材を変位させて上記レンズ保持枠を光軸方向に移動させる駆動素子と、
ズームのときは上記駆動源を駆動し上記カム部材を回転させて上記レンズ保持枠を光軸方向に移動させ、フォーカスのときは上記駆動素子によって上記変位部材を変位させて上記レンズ保持枠を光軸方向に移動させる制御手段と、
を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項６】
ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系のレンズ保持枠をズームモータの駆動による枠部材に対するカム付カム部材の回転によって光軸方向に移動させてズームを行うレンズ駆動装置において、
上記レンズ保持枠のうちのフォーカスレンズ保持枠と、上記カム部材のカムと係合するカムフォロアを有して上記レンズ保持枠に設けられた変位部材とのいずれかに駆動素子を設け、駆動素子にひずみを生じさせることにより、上記枠部材に対して上記カム部材を回転させることなく上記変位部材を変位させて上記フォーカスレンズ保持枠を光軸方向に移動させることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項７】
ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系のレンズ保持枠を、枠部材に対するカム付のカム部材の回転に伴って光軸方向に移動可能とし、
上記カム部材のカムと係合するカムフォロア付の変位部材を上記レンズ保持枠に設け、
駆動素子を上記レンズ保持枠、上記変位部材のいずれかに設け、
上記駆動素子に生じるひずみによって、上記カム部材を回転させることなく上記変位部材を変位させてレンズ保持枠を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ群を保持するレンズ保持枠を光軸方向に移動するレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、この種のレンズ駆動手段においては、駆動モータの駆動力をレンズ保持枠に伝達することにより、たとえばフォーカスレンズ群、ズームレンズ群を光軸方向に移動させてズームやフォーカスを行っている。
【０００３】
特開昭６３−２２０２０８号公報では、カム環にカムを形成し、ズームレンズ群を保持するズームレンズ保持枠に、カムに係合するカムフォロアを設け、フォーカスレンズ群を保持するフ−カスレンズ保持枠が、ズームレンズ保持枠の内面にヘリコイド結合されている。なお、ズームレンズ保持枠のカムフォロアは、枠部材の直線溝にも係合され、それによってズームレンズ保持枠の回転が防止されている。そして、ズームモータの駆動によって、ズームレンズ保持枠がフォーカスレンズ保持枠を伴って光軸方向に移動してズームしてから、フォーカスモータを駆動してフォーカスレンズ保持枠を回転させることにより、ズームレンズ保持枠に対してフォーカスレンズ保持枠を光軸方向に相対的に移動してフォーカスしている。
この構成では、ズームレンズ保持枠がフォーカスレンズ保持枠を伴って移動してズームした後、フォーカスレンズ保持枠のみを移動させてフォーカスしており、ズームレンズ群、フォーカスレンズ群からなるレンズ群がズーム機能、フォーカス機能の双方を有している。
【０００４】
また、特開平０６−０６７０７７号公報では、カム環に２つのカムを形成し、対応するカムに係合するカムフォロアをフォーカスレンズ保持枠、ズームレンズ保持枠にそれぞれ設け、ズームモータを駆動させてカム環を回転させることによって、フォーカスレンズ保持枠、ズームレンズ保持枠を光軸方向に同時に移動させてズームしている。ここで、フォーカスレンズ保持枠は、外側のカムフォロア付第１フォーカスレンズ保持枠と、フォーカスレンズを保持し、第１フォーカスレンズ保持枠の内面にヘリコイド結合された内側の第２フォーカスレンズ保持枠とからなる二重構造に構成されている。なお、それぞれのカムフォロアは、枠部材の直線溝にも係合され、それによってズームレンズ保持枠、フォーカスレンズ保持枠の回転が防止されている。そして、ズームモータを駆動し、カム環を回転させてフォーカスレンズ保持枠、ズームレンズ保持枠を光軸方向に同時に移動させてズームした後、フォーカスモータを駆動して第２フォーカスレンズ保持枠を回転させて、第１フォーカスレンズ保持枠に対して第２フォーカスレンズ保持枠を光軸方向に移動させてフォーカスしている。
このように、カム環に２つのカムを形成し、カムに係合するカムフォロア付のフォーカスレンズ保持枠、ズームレンズ保持枠をカム環の回転によって移動させる構成においても、ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群に持たせている。
【０００５】
たとえば、特開平０９−１８９８４１号公報では、揺動部材にレンズ保持枠に当接する当接部を設け、揺動支点と当接部との間に圧電素子を配置している。
【特許文献１】特開昭６３−２２０２０８号公報
【特許文献２】特開平０６−０６７０７７号公報
【特許文献３】特開平０９−１８９８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開昭６３−２２０２０８号公報では、ズームレンズ保持枠のためのズームモータとフォーカスレンズ保持枠のためのフォーカスモータとをそれぞれ設けているため、この点から大きなスペ−スが必要となる。また、ズームモータ、フォーカスモータの駆動力を伝達する駆動力伝達手段をそれぞれ設ける必要があり、駆動力伝達手段は通常、歯車列からなるため、その構成が複雑化し、スペ−スも必要となり、レンズ駆動装置を小型化することが難しい。
また、特開平０６−０６７０７７号公報の構成においても、ズームモータ、フォーカスモータの双方が必要とされ、駆動力伝達手段も２つ設ける必要があるため、レンズ駆動装置を小型化することが難しい。
特開平０９−１８９８４１号公報においては、フォーカスレンズ群、ズームレンズ群とは別にウォブリングレンズ群を設け、圧電セラミックを利用してウォブリングレンズ群を光軸方向に移動させ、ウォブリングレンズ群の移動により生じた信号の変化に基づいてフォーカスモータを駆動させてフォーカスレンズを光軸方向に移動させており、フォーカスレンズ群はズームレンズ群から独立した構成となっているため、レンズユニットが小型化できない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、レンズ保持枠に設けた変位部材とレンズ保持枠とのいずれかに駆動手段を設け、駆動手段を利用して変位部材を変位させ、カムフォロア自身を駆動してレンズ保持枠を光軸方向に移動させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る本発明によれば、カム部材を回転させることなく駆動素子によって変位部材を変位させてレンズ保持枠を光軸方向に移動させているため、枠部材からレンズ保持枠までの駆動力伝達手段が不要となり、それらの配置スペ−ス相当分だけ省スペ−ス化される。また、駆動力伝達手段が不要であるため、レンズ駆動装置の構成が簡単化される。そして、レンズ保持枠から大きなモータが除去されるため、レンズ駆動装置が小型化できる。
【０００９】
請求項２に係る本発明によれば、圧電素子からなる駆動素子が、変位可能な変位部材と一体に形成されているため、駆動素子のひずみが変位部材に直接に伝達されて変位部材に変位を生じ、レンズ保持枠を円滑に移動させられる。
【００１０】
請求項３に係る本発明によれば、カム部材を回転させることなく駆動素子によって変位部材を変位させてレンズ保持枠を光軸方向に移動させているため、枠部材からレンズ保持枠までの駆動力伝達手段が不要となり、それらの配置スペ−ス相当分だけ省スペ−ス化される。また、駆動力伝達手段が不要であるため、レンズ駆動装置の構成が簡単化される。そして、レンズ保持枠から大きなモータが除去されるため、レンズ駆動装置が小型化できる。
また、レンズ保持枠がフォーカスレンズ保持枠を含み、ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系であるため、レンズユニットが小型化でき、この点からも光学機器の小型化が可能となる。
【００１１】
請求項４に係る本発明によれば、圧電素子からなる駆動素子が、変位可能な変位部材と一体に形成されているため、駆動素子のひずみが変位部材に直接に伝達されて変位部材に変位を生じ、レンズ保持枠を円滑に移動させられる。
【００１２】
請求項５に係る本発明によれば、ズームのときは駆動源に駆動してカム部材を回転させてレンズ保持枠を光軸方向に移動させ、フォーカスのときは駆動素子によって変位部材を変位させてレンズ保持枠を光軸方向に移動させており、枠部材からレンズ保持枠までの駆動力伝達手段が不要となり、それらの配置スペ−ス相当分だけ省スペ−ス化される。また、駆動力伝達手段が不要であるため、レンズ駆動装置の構成が簡単化される。そして、レンズ保持枠から大きなモータが除去されるため、レンズ駆動装置が小型化できる。
また、レンズ保持枠がズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系のものであるため、レンズユニットが小型化でき、光学機器の小型化が可能となる。
【００１３】
請求項６に係る本発明によれば、フォーカスレンズ保持枠、変位部材のいずれかに設けられた駆動素子のひずみによって、変位部材を変位させてフォーカスレンズ保持枠を光軸方向に移動させてフォーカシングしているため、枠部材からレンズ保持枠までの駆動力伝達手段が不要となり、それらの配置スペ−ス相当分だけ省スペ−ス化される。また、駆動力伝達手段が不要であるため、レンズ駆動装置の構成が簡単化される。そして、レンズ保持枠から大きなモータが除去されるため、レンズ駆動装置が小型化できる。
また、レンズ保持枠がフォーカスレンズ保持枠、ズームレンズ保持枠を備え、ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系であるため、レンズユニットが小型化でき、光学機器の小型化が可能となる。
【００１４】
請求項７に係る本発明によれば、レンズ保持枠、変位部材のいずれかに設けられた駆動素子のひずみによって、変位部材を変位させてレンズ保持枠を光軸方向に移動させているため、フォーカスが可能となる。そのため、枠部材からレンズ保持枠までの駆動力伝達手段が不要となり、それらの配置スペ−ス相当分だけ省スペ−ス化される。また、駆動力伝達手段が不要であるため、レンズ駆動装置の構成が簡単化される。そして、レンズ保持枠から大きなモータが除去されるため、レンズ駆動装置が小型化できる。
また、ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系であるため、レンズユニットが小型化でき、光学機器の小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明によれば、駆動源を圧電素子で置き換え、圧電素子によって変位部材に変位を生じさせてレンズ保持枠を光軸方向に移動させる構成とすることにより、駆動力伝達手段を不要として、それらの配置スペ−ス相当分だけ省スペ−ス化するとともに構成を簡単化して、光学機器の小型化につながるレンズ駆動装置の小型化を実現している。
【実施例１】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。まず、本発明の実施例１について図１〜図５を参照しながら説明する。図１（ａ）〜図１（ｄ）は、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）１０に着脱自在に組み込まれる携帯機器用の小型デジタルカメラ２０の概略斜視図を示す。詳細には、図１（ａ）はデジタルカメラの組み込まれたＰＤＡを、図１（ｂ）は、ＰＤＡからデジタルカメラを取り外した状態でＰＤＡ、デジタルカメラを、図１（ｃ）は図１（ｂ）の矢視Ａ方向から見たデジタルカメラをそれぞれ示し、図１（ｄ）はデジタルカメラの撮像部の撮像ユニットを示す。
なお、図１〜図４は他の実施例にも共通であり、他の実施例においては、実施例１と相違する構成についてのみ説明する。
【００１７】
図１（ａ）(Ｂ)に示すように、ＰＤＡ１０は、その表面（図の左面）に、液晶モニタ１２、各種の操作ボタン(操作スイッチ)１４を備え、その上面には周辺機器との接続のために、たとえば交換可能なカード状記録メディアのためのスロット(カードスロット)１６が設けられている。また、図１（ｃ）に示すように、デジタルカメラ２０は、撮像部２２とＰＤＡ１０に挿入される板状の挿入部２４とを備え、挿入部はＰＤＡのカ−ドスロット１６に挿入され、その底面の接続コネクタを介してＰＤＡと電気的に接続される。また、図１（ｄ）に示すように、撮像ユニット３０がデジタルカメラの撮像部２２に内蔵され、ＰＤＡサイドの操作によりズーム、フォーカス、撮影等の操作が可能になっている。
【００１８】
図２はデジタルカメラの撮像ユニット３０の概略斜視図を示し、撮像ユニットは略矩形形状とされ、被写体像は撮像部のレンズ窓２３を介して撮像ユニットの撮影レンズ群３６に入射される。
【００１９】
図３は図２の線Ｂ−Ｂに沿った撮像ユニット３０の縦断面図を示し、ＬＯ１、ＬＯ２、ＬＯ３、ＬＯ４の４枚のレンズ群が光軸０に沿って配置され、撮影レンズ群３６は、レンズ群ＬＯ１を保持する第１レンズ保持枠（第１レンズ鏡枠）３４−１を含む第１移動レンズ群３６−１と、２つのレンズ群ＬＯ２、ＬＯ３を保持する第２レンズ保持枠（第２レンズ鏡枠）３４−２を含む第２移動レンズ群３６−２と、レンズ群ＬＯ４を保持する固定レンズ保持枠（固定鏡枠、枠部材）３４−４を含む固定レンズ群３６−４とから構成されている。そして、第１移動レンズ群３６−１、第２移動レンズ群３６−２が光軸方向に相対的に移動されることによってズーミングされ、ズーミング操作の後、第１移動レンズ群３６−１が光軸方向に移動されてフォ−カシングされる構成となっている。つまり、ズーム機能、フォーカス機能を同一の撮影レンズ群３６で行う光学系となっている。
【００２０】
図４は撮像ユニット３０の分解斜視図を示し、撮像ユニットは、大きな開口を光軸方向の前方（被写体側）に、撮像素子への撮像光束を通過させる小さな開口を光軸の後方側にそれぞれ有する有底の固定レンズ保持枠３４−４に第１、第２のレンズ保持枠３４−１、３４−２などを収納し、カバ−４０を固定レンズ保持枠の大きな開口面にねじ止めして形成されている。そして、撮像素子７２をその表面（図の左面）に持つ基板７０が固定レンズ保持枠の底部にねじ止めされている。
【００２１】
図４に示すように、第１レンズ保持枠３４−１を光軸方向に移動可能に支持する第１ガイド軸３７−１と、第２移動鏡枠３４−２を光軸方向に移動可能に支持する第２ガイド軸３７−２と、第１、第２のガイド軸の周りでの第１、第２のレンズ保持枠の回転を規制する回転規制軸３７−４の一端（図の右端）とが、固定レンズ保持枠３４−４の底部に設けられた第１ガイド軸受３８−１、第２ガイド軸受３８−２、回転規制軸受（図では隠れて見えない）にそれぞれ固定されている。そして、第１ガイド軸３７−１、第２ガイド軸３７−２、回転規制軸３７−４の他端は、カバ−４０に設けられた第１ガイド軸受４２−１、第２ガイド軸受４２−２、回転規制軸受４２−３にそれぞれ支持されている。
【００２２】
第１レンズ保持枠３４−１は、図３に示すようにレンズＬＯ１を保持し、図４に示すように、第１ガイド軸３７−１に嵌合されるスリーブ４４−１を一体的に備えるとともに、回転規制軸３７−４に嵌合されるＵ字溝４６−１を有して形成されている。また、第１カムフォロア４８−１を持つ第１カムフォロア−駆動部材５０が第１レンズ保持枠３４−１にネジ止めされて第１レンズ保持枠と一体に形成されている。第１カムフォロア駆動部材５０の構成は図５で詳細に述べる。なお、圧縮コイルバネからなる第１付勢ばね５２−１が第１ガイド軸３７−１に巻装され、その付勢力によって第１カムフォロア４８−１は、カム環６０に形成された第１カム６２−１のカム面に当接、係合されている。
【００２３】
第２レンズ保持枠３４−２は、レンズＬＯ２、ＬＯ３を保持し、図４に示すように、第２ガイド軸３７−２に嵌合されるスリーブ４４−２を一体的に備えるとともに、回転規制軸３６−４の嵌合されるＵ字溝４６−２を有して形成されている。また、カム溝からなる第２カム６２−２がカム環６０の側壁に形成され、この第２カムに係合される第２カムフォロア４８−２を第２レンズ保持枠３４−２が備えている。なお、第２カムフォロア４８−２は第２レンズ保持枠３４−２の取付け孔に嵌合、固定されている。そして、圧縮コイルバネからなる第２付勢ばね５２−２が、第２ガイド軸３７−２に巻装されて、撮像素子７２方向に第２レンズ保持枠３４−２を付勢している。
【００２４】
環状のカム環嵌合部５２が固定レンズ保持枠３４−４の底壁に設けられ、このカム環嵌合部の外周にカム環６０が光軸を中心として回転可能に取付けられている。また、環状のカム環付勢部材３９がカバ−４０の裏面にねじ止めされ、固定レンズ保持枠３４−４にカバ−４０が取付けられた状態でカム環付勢部材がカム環の端面６０ａに当接されることにより、カム環６０は撮像素子７２方向に付勢されている。
【００２５】
ズームモータのフランジ６５が固定レンズ保持枠３４−４のねじ孔３５にねじ止めされることにより、ズームモータ６４が固定レンズ保持枠の内部に取付けられ、ズームモータの駆動力をカム環６０に伝達する駆動力伝達手段８０がズームモータ、カム環の間に設けられている。駆動力伝達手段８０は、ズームモータ６４の出力軸に固定されたピニオンギヤ８２と、固定レンズ保持枠３４−４の底壁に突設されたアイドラーギヤ軸３７に回転自在に支持されてピニオンギヤに噛合するアイドラーギヤ８４と、カム環の撮像素子側の端（図の右端）に設けられてアイドラーギヤに噛合するカムギヤ８６とからなる歯車列から構成されている。そして、ズームモータ６４の駆動力はピニオンギヤ８２、アイドラーギヤ８４、カムギヤ８６を介してカム環６０に伝達されて、カム環をズーミングのために所定角度回転させる。なお、アイドラーギヤ軸３７の先端は小径とされ、その小径部が、ズームモータ６４のフランジに形成されたアイドラーギヤ軸受６５ａに支持されている。
【００２６】
上記のように、第１、第２カム６２−１、６２−２がカム環６０に形成されている。そして、第１レンズ保持枠３４−１にねじ止めされて一体に形成された第１カムフォロア駆動部材の第１カムフォロア４８−１が第１付勢ばね５２−１によって第１カム６２−１に当接、係合されている。また、第２レンズ保持枠３４−２の第２カムフォロア４８−２が、第２付勢ばね５２−２の付勢力によって第２カム６２−２に当接、係合されている。
【００２７】
そのため、ズームモータ７６の駆動力のもとでカム環６０が回転すると、第１カム６２−１と第１カムフォロア４８−１との係合によって第１レンズ保持枠３４−１が、第２カム６２−２と第２カムフォロア４８−２との係合によって第２レンズ保持枠３４−２が、光軸方向に相対的にそれぞれ移動してズーミングされる。
【００２８】
撮像素子７２は光軸上で基板７０の前面（図の右面）に半田付けされ、基板は固定レンズ保持枠３４−４の裏面にねじ止めされている。たとえば、ねじが基板７０、固定レンズ支持枠３４−４の挿通孔７４ａを挿通し、カバ−４０のねじ孔７４ｂに螺着されることにより、固定レンズ支持枠３４−４、カバ−４０、基板７０が一体的にねじ止めされて、図２に示すように、撮像ユニット３０が組み立てられる。
【００２９】
図５は第１カムフォロア駆動部材５０及び第１レンズ保持枠３４−１の分解斜視図を示し、たとえば、ねじが第１カムフォロア駆動部材の挿通孔５１を挿通して第１レンズ保持枠のねじ孔３５に螺着されることによって、第１カムフォロア駆動部材５０は第１レンズ保持枠３４−１にねじ止めされ、第１レンズ保持枠のフランジ３４−１ａに密着して配置される。
【００３０】
本発明ではフォーカスモータに代えて圧電素子５４が駆動源として使用され、圧電素子は、たとえば、略扇形の金属板５３の両面に一対の圧電セラミック５４（５４ａ、５４ｂ）を設けたバイモルフの形態とされ、フランジ３４−１ａに対向する第１カムフォロア駆動部材５０の対向面(図の左面)およびその裏面に接着等により取付けられている。圧電素子５４は、電気接続手段５６を介して圧電素子駆動回路５８に接続され、第１カムフォロア駆動部材の厚み方向に極性の異なる駆動信号（電圧）が圧電素子駆動回路５８から圧電素子に供給されると、圧電素子５４にひずみ(伸びおよび縮み)が生じて、矢視Ｃ方向に第１カムフォロア駆動部材５０がたわみ、第１カムフォロア４８−１が矢視Ｃ方向に移動する。その後、駆動信号の極性を逆にするように駆動信号（電圧）が印加されると、圧電素子５４はひずみ（縮みおよび伸び）、第１カムフォロア駆動部材５０のたわみがなくなって、第１カムフォロア４８−１は矢視Ｃと逆方向に移動する。
【００３１】
図６（ａ）（ｂ）は撮像ユニット３０の部分側面図であり、駆動信号の印加による第１カムフォロアの動きを示し、図６（ａ）は駆動信号の印加前の状態を、図６（ｂ）は駆動信号の印加後の状態を示す。圧電素子５４に駆動信号を印加すると、圧電素子５４がひずむ。すると、第１カムフォロア駆動部材の挿通孔５１に挿通され第１レンズ保持枠のねじ孔３５に螺着されたねじ８８を揺動支点（固定端）として、第１カムフォロア駆動部材５０が圧電素子５４の伸びに応じて右方にたわむ。ここで、第１カムフォロア４８−１が、第１付勢ばね５２−１（図４参照）の付勢力のもとでカム環の第１カム面６２−１に係合（当接）しているため、第１付勢ばねの付勢力に抗して第１レンズ保持枠３４−１は、第１カムフォロア駆動部材５０のたわみに対応するたとえば距離ｄだけ光軸に沿って左方に移動する。フーカスレンズであるレンズＬＯ１が第１レンズ保持枠３４−１に支持されているため、レンズＬＯ１も距離ｄだけ左方に移動し、それによってフォーカスされる。圧電素子５４に逆極性の駆動信号を供給すると、圧電素子がひずみ、第１カムフォロア４８−１が図６（ｂ）の左方に移動する。
【００３２】
圧電素子５４が、変位可能な第１カムフォロア駆動部材５０に設けられて第１カムフォロア駆動部材と一体に形成されているため、圧電素子のひずみが第１カムフォロア駆動部材に直接伝達されて第１カムフォロア駆動部材にたわみを生じ、第１レンズ保持枠３４−１が円滑に移動する。
【実施例２】
【００３３】
図７は、本発明の実施例２における第１カムフォロア駆動部材、第１レンズ保持枠を（図５とは逆に）撮像素子７２の方向から見た分解斜視図を示し、実施例１と異なる実施例２の第１カムフォロア駆動部材、第１レンズ保持枠の構成について以下に説明する。なお、実施例２では、実施例１における対応部材に１００を加えた参照符号を付してその構成部材を示す。
【００３４】
圧電素子は、第１カムフォロア駆動部材、第１レンズ保持枠のいずれかに設けることができ、実施例２では、駆動手段である積層型の圧電素子１５４が使用され、圧電素子が第１レンズ保持枠１３４−１に取付けられている点で実施例１と相違する。すなわち、圧電素子の取付け孔（凹部）８８が第１カムフォロア駆動部材１５０と対向する第１レンズ保持枠１３４−１の対向面に形成され、この取付け孔に、積層型の圧電素子１５４が接着等によって取付けられている。なお、第１カムフォロア駆動部材１５０は、実施例１と同様に、第１レンズ保持枠１３４−１のフランジ１３４−１ａ上に位置し、取付け孔８８はフランジに形成されている。
【００３５】
この圧電素子１５４に駆動回路１５８から電気接続手段１５６を介して駆動信号（電圧）を供給すると、圧電素子１５４が矢視Ｄ方向に伸び、第１カムフォロア駆動部材１５０を矢視Ｄ方向に押すため、第１カムフォロア１４８−１が矢視Ｄ方向に移動し、駆動信号の極性を逆にする駆動信号（電圧）を供給すれば、圧電素子が縮み、第１カムフォロアは矢視Ｄと逆方向に移動する。圧電素子１５４への駆動信号の印加の前後における状態は図６と同様であるため、その説明は省略する。
第１レンズ保持枠１３４−１に圧電素子１５４を設けた構成においても、圧電素子のひずみによる第１カムフォロア１４８−１の移動に対応して第１レンズ保持枠が移動し、フォーカシングされる。
【００３６】
実施例１、２のいずれにおいても、第１カムフォロア４８−１、１４８―１は第１カムフォロア駆動部材の先端に設けられており、第１カムフォロア駆動部材５０、１５０はその基部の挿通孔５１、１５１を挿通するねじを揺動支点として揺動する。そして、圧電素子５４、１５４が揺動支点と第１カムフォロアとの間に配置されるため、圧電素子自身のひずみ（変位）が拡大されて第１カムフォロア４８−１、１４８―１に伝達され、第１カムフォロア、つまりは、第１レンズ保持枠３４−１、１３４−１に大きな移動を生じる。特に、第１レンズ保持枠１３４−１の取付け孔８８に圧電素子１５４を設けた構成では、圧電素子（取付け孔）の位置によってその拡大比率が調整できる。また、圧電素子の積層数によっても拡大比率が調整できる。
【００３７】
通常、ＰＤＡ用のデジタルカメラ２０の電源回路の電圧は圧電素子を駆動するに十分な大きさとはいえない。そのため、図８〜図１０を参照しながら、十分な電圧の駆動信号を圧電素子に印加するための制御システムを以下に説明する。
【００３８】
図８は、ＰＤＡ１０にデジタルカメラ２０を組み込んだ場合での制御システムのブロック図を示し、図の右半部はＰＤＡサイドの構成を、左半部はデジタルカメラサイドの構成を示す。
【００３９】
まず、ＰＤＡサイドの構成、動作についてその概略を説明すると、電源回路２００が電池２０２に接続され、電池の電圧は電源回路に入力されて所定の電圧に昇圧または降圧され、電源回路の出力電圧によってＰＤＡ１０の各回路がシステムコントローラ２０４に制御されて動作する。たとえば、液晶モニタ駆動回路２０６がシステムコントローラ２０４の制御のもとで液晶モニタ１２（図１参照）を駆動する。液晶モニタ上にはタッチパネル２１０が配置され、タッチパネルの操作状態は、タッチパネル検出回路２１２で検出されてシステムコントローラ２０４に出力される。
【００４０】
フラッシュメモリ２１４には、システムコントローラ２０４を動作させる複数のアプリケーションプログラム（プログラム）が記憶されている。そして、操作者が、指または所定のタッチペンでタッチパネル２１０に触れて所定のコマンドを入力すると、システムコントローラ２０４に伝達され、対応するプログラムがフラッシュロム２１４から読み出されてシステムコントローラ上で実行される。ＳＤＲＡＭ２１６は、フラッシュロム２１４のプログラムを一時的に保管するとともに、デジタルカメラ１０で撮影した画像データを一時的に保管するワークエリアとして機能する。画像データおよびその関連情報（フォーマット、画素数、ファイルサイズ、撮影日時など）が記録メディア２１８され、記録メディアは、メモリカード、小型のＨＤＤなどからなり、ＰＤＡ１０に着脱可能に装着される。ＵＳＢコントローラ２２０を介してコンピュータなどの外部装置にＰＤＡ１０を接続すれば、ＰＤＡ、外部装置の間でデータ通信が行われる。
【００４１】
図１に示すように、各種の操作ボタン１４がＰＤＡ１０に設けられ、たとえば、メインボタンを押すと、ＰＤＡが起動する。カ−ドスロット１６が周辺機器との接続のためのＰＤＡ１０の上面に設けられ、デジタルカメラの板状挿入部２４がカ−ドスロットに挿入されると、カ−ドスロットのコネクタ１７によってＰＤＡ、デジタルカメラが電気的に接続され、電源回路２００の出力電圧がデジタルカメラに供給される。
【００４２】
次にデジタルカメラサイドの構成、動作についてその概略を説明する。ＰＤＡの電源回路２００の出力電圧が、カ−ドスロットのコネクタ１７を介してデジタルカメラの電源回路３００に伝達され、電源回路３００からの出力電圧によってデジタルカメラ１０の各回路が画像処理コントローラ３０４の制御のもとで動作する。
【００４３】
撮像素子（ＣＣＤ）７２は、図１に示すように基板７０の表面に配置され、撮影レンズ３６によって被写体像がＣＣＤ上に結像され、ＣＣＤで光電変換されてアナログ信号がＣＣＤインターフェイス回路７３に出力される。ＣＣＤインターフェイス回路７３は、ＣＣＤ駆動回路、Ａ／Ｄ変換回路を含み、ＣＣＤを駆動し、ＣＣＤからのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００４４】
フラッシュメモリ３１４には、画像処理コントローラ３０４を動作させる複数のアプリケーションプログラムが記憶され、ＰＤＡのタッチパネル２１０に入力されたコマンドがデジタルカメラに伝達され、対応するプログラムがフラッシュロムから読み出されて画像処理コントローラ上で実行される。ＳＤＲＡＭ３１４は、ＣＣＤインターフェイス回路７３からの画像データを一時的に保管し、ＪＰＥＧのような圧縮画像データを一時的に保管するワークエリアとして機能する。
【００４５】
ズームモータ６４は、モータ駆動回路７５に制御されて駆動されることにより、ズーミングを行う。つまり、上記のように、ズームモータ６４の駆動力がピニオンギヤ８２、アイドラーギヤ８４、カムギヤ８６からなる駆動力伝達手段８０を介してカム環６０に伝達されてカム環が回転される。カム環６０が回転すると、カム環の第１、第２のカム６２−１、６２−２に係合する第１、第２のレンズ保持枠のカムフォロア４８−１、４８−２が光軸方向に移動し、第１、第２のレンズ保持枠３４−１、３４−２に保持されたレンズＬＯ１、ＬＯ２、ＬＯ３によってズーミングされる。
【００４６】
また、圧電素子駆動回路５８から駆動信号（電圧）が圧電素子５４、１５４に供給されると、第１レンズ保持枠３４−１が光軸方向に移動し、第１レンズ保持枠に保持されたレンズＬＯ１によってフォーカシングされる。ＣＣＤインターフェイス回路７３、モータ駆動回路７５、圧電素子駆動回路５８は、いずれも、画像処理コントローラ３０４に制御されて動作する。
【００４７】
なお、図８の「焦点距離変更機構」はレンズ駆動装置のうちのズームモータ６４、駆動力伝達手段８０、カム環６０、第１、第２のレンズ保持枠３４−１，３４−２、第１カムフォロア駆動部５０などから構成され、「フーカス位置変更機構」は、レンズ駆動装置のうちの圧電素子５４、１５４、カム環６０、第１レンズ保持枠３４−１、第１カムフォロア駆動部５０などから構成される。
【００４８】
図９は圧電素子駆動回路５８のブロック図を示す。電源回路３００の電圧はＤＣ／ＤＣコンバ−タ昇圧回路３５０によって昇圧され、ＤＣ／ＤＣコンバ−タ昇圧回路の出力電力によってＤＣ増幅器３５２は動作する。ＤＣ増幅器３５２の出力電圧のレンジは、およそ０〜ＤＣ／ＤＣコンバ−タ昇圧回路３５０の出力電圧となり、ＤＣ増幅器３５２の出力電圧はその入力電圧にゲインをかけた値となる。ＤＡコンバ−タ３５４がＤＣ増幅器３５２の入力端子に接続され、ＤＡコンバータの出力は画像処理コントロ−ラ３０４からの設定デ−タによって決められる。そのため、圧電素子５４（１５４）の駆動信号（電圧）に対応したデ−タをＤＡコンバータ３５４に設定すれば、画像処理コントロ−ラ３０４の制御のもとで撮影レンズ(フォーカスレンズ群ＬＯ１)によるフォーカシングがなされる。
【００４９】
図１０は画像処理コントロ−ラ３０４の動作に関するフローチャートを示す。ＰＤＡ１０の操作ボタン１４のうちのメインボタンを操作して電源をオンにすれば、画像処理コントロ−ラはＰＤＡからのコマンドが受信されるまで待機する（Ｓ１００）。ＰＤＡからのコマンドの受信が確認されると（Ｓ１０１）、タッチパネルに入力されたコマンドが「撮影開始コマンド」であるか判定される（Ｓ１０２）。ＰＤＡ上の操作ボタン１４の１つに対してカメラのレリ−ズボタンと同じ機能が割り付けられており、そのボタンが押されると、ＰＤＡのシステムコントロ−ラ２０４が「撮影開始コマンド」を画像処理コントロ−ラに送信する。「撮影開始コマンド」であればＳ１０３に進み、「撮影開始コマンド」でなければＳ１２０に進む。
【００５０】
Ｓ１０２において「撮影開始コマンド」であれば、初期値がＤＡコンバータに設定される（Ｓ０１３）。初期値が設定され、初期値に対応する駆動信号(電圧)が印加されることによって、圧電素子がひずみ（変形し）、撮影レンズ（フォーカスレンズＬＯ１）は光軸方向に移動してフォーカス位置に至る。初期値として、たとえば、被写体の存在する確率が高いフォーカス位置に撮影レンズを移動する値が選択される。
【００５１】
初期値が設定されると、ＣＣＤインタ−フェイス回路を制御してＣＣＤから画像デ−タが取込まれ（Ｓ１０４）、画像デ−タに基づいてＰＤＡの液晶モニタの表示解像度に合わせたデ−タが作成され、画像処理コントロ−ラを経てＰＤＡに送信される（Ｓ１０５）。ＰＤＡはこのデ−タに基づいて被写体確認のためのスル−画像を表示する。
【００５２】
ＣＣＤの画像デ−タに基づいて公知のコントラスト値を算出し、このコントラスト値が最大になるように圧電素子に駆動信号（電圧）が印加すればよいから、圧電素子への印加電圧を変更しながらコントラスト値を算出し（Ｓ１０６）、そのコントラスト値が最大値であるか判定する（Ｓ１０７）。最大値ならばＳ１１０に進み、最大値でなければＳ１０８に進む。Ｓ１Ｏ８では、コントラスト値が増加傾向にあるか、それとも減少傾向にあるかを判断して、ＤＡコンバータの設定値を変更して圧電素子の駆動信号（電圧）が変えられる（Ｓ１０８）。
【００５３】
コントラスト値が最大値であれば、Ｓ１１０ではＣＣＤインタ−フェイス回路を制御して、たとえば、露出条件、カラ−バランスが最適になるように、ＣＣＤから画像デ−タが取込まれる（Ｓ１１０）。それから、ＤＡコンバ−タの設定値をクリアして、圧電素子への駆動信号(電圧)をゼロとして（Ｓ１１１）、駆動信号の継続的な印加による圧電素子の特性劣化を防止する。それから、画像処理コントロ−ルで画像デ−タを所定の解像度でＪＰＥＧファイルに圧縮・変換し（Ｓ１１２）、ＪＰＥＧファイルをＰＤＡに送信し（Ｓ１１３）、Ｓ１００に戻る。
【００５４】
Ｓ１０２で受信したコマンドが「撮影開始コマンド」でなければ、Ｓ１２０で、コマンドが「ＺｏｏｍＵＰコマンド」であるかを判定する。ＰＤＡ上の操作ボタン１４の１つに対して撮影レンズの焦点距離をＷｉｄｅからＴｅｌｅに変更するための機能が割り付けられている。その操作ボタンが押されると、ＰＤＡのシステムコントロ−ラは「ＺｏｏｍＵＰコマンド」を画像処理コントロ−ラへ送信し、Ｓ１２０で「ＺｏｏｍＵＰコマンド」と判定されれば、Ｚｏｏｍモータが駆動され、撮影レンズ（ズームレンズＬＯ２、ＬＯ３）が光軸に沿ってＴｅｌｅ側に所定量移動してレンズの焦点距離が長くなる（Ｓ１２１）。そのズーム位置で、ＣＣＤインタ−フェイス回路を制御してＣＣＤから画像デ−タが取込まれ（Ｓ１２２）、その画像デ−タをもとにＰＤＡの液晶モニタの表示解像度に合わせたデ−タが作成されてＰＤＡに送信される（Ｓ１２３）。ＰＤＡはそのデ−タをもとに被写体確認のためのスル−画像を表示し、ズーミングによる画角の変化が確認される。そして、Ｓ１００に戻る。
【００５５】
Ｓ１２０で「ＺｏｏｍＵＰコマンド」でないと判定されれば、Ｓ１３０でコマンドが「ＺｏｏｍＤｏｗｎコマンド」であるかを判定する。ＰＤＡ上の操作ボタン１４の１つに対して撮影レンズの焦点距離をＴｅｌｅからＷｉｄｅに変更するための機能が割り付けられている。その操作ボタンが押されると、ＰＤＡのシステムコントロ−ラは「ＺｏｏｍＤｏｗｎコマンド」を画像処理コントロ−ラへ送信する。「ＺｏｏｍＤｏｗｎコマンド」であれば、ＺｏｏｍモータがＷｉｄｅ側に所定量駆動され、撮影レンズ（ズームレンズＬＯ２、ＬＯ３）が光軸に沿ってＷｉｄｅ側に所定量移動してレンズの焦点距離が短くなる（Ｓ１３１）。そのズーム位置で、ＣＣＤインタ−フェイス回路を制御してＣＣＤから画像デ−タが取込まれ（Ｓ１２２）、その画像デ−タをもとにＰＤＡの液晶モニタの表示解像度に合わせたデ−タが作成されてＰＤＡに送信される（Ｓ１２３）。ＰＤＡはそのデ−タをもとに被写体確認のためのスル−画像を表示し、ズーミングによる画角の変化が確認され、Ｓ１００に戻る。Ｓ１３０でコマンドが「ＺｏｏｍＤｏｗｎコマンド」でなければ、Ｓ１４０に進む。デジタルカメラには上記の「撮影開始コマンド」「ＺｏｏｍＵｐコマンド」「ＺｏｏｍＤｏｗｎコマンド」以外にさまざまな動作が存在し、それらの動作がＳ１４０以降の処理で実行される。
【００５６】
請求項、実施例における構成部材の対応関係について簡単に述べると、請求項１の枠部材は実施例の固定レンズ保持枠３４−４に対応し、以下同様に、カム部材はカム環５０に、レンズ保持枠は第１、第２のレンズ保持枠３４−１、３４−２に、変位部材は第１カムフォロア駆動部材５０、１５０に、駆動素子は圧電素子５４、１５４にそれぞれ対応する。また、請求項３の駆動源は実施例のズームモータ６４に、フォーカスレンズ保持枠は第１レンズ保持枠３４−１に、請求項５の制御手段は画像処理コントローラ３０４にそれぞれ対応する。しかしながら、実施例における構成部材は請求項でいう構成部材の一例にすぎず、請求項の構成部材は実施例の構成部材に限定されない。
【００５７】
また、本発明は、ズームレンズのフォーカシング以外にもファインダ光学系のズームなどにも応用でき、たとえばズームによる視度ズレの補正や、ズームなどに起因する収差補正などにも応用できる。すなわち、光学系の第１の駆動（たとえばズーミング駆動）に伴って必要とされる第２の駆動（たとえばフォーカシング駆動、視度補正駆動、収差補正駆動）を行なう光学系全般に本発明を適用できる。
【００５８】
上述した実施例は本発明を説明するためのものであり、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、変形や応用が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、フォーカスモータを使用することなくフォーカスが可能となり、レンズ駆動装置を小型化でいるため、ズーム機能、フォーカス機能を同一のレンズ群で行う光学系における小型化の要請の高い分野に本発明が広範囲に応用できる。
【００６０】
また、本発明は下記のような技術を有しているといえる。
すなわち、本発明のレンズ駆動装置は、
枠部材と
カムを有し、上記枠部材に対して相対的に移動するカム部材と、
上記枠部材に対する上記カム部材の移動により光軸方向に移動するレンズ保持枠と、
上記レンズ保持枠に設けられ、上記カム部材のカムと係合し、上記レンズ保持枠に対して相対移動可能に設けられたカムフォロアと、
上記レンズ保持枠に設けられ、上記枠部材に対して上記カム部材を移動させることなく上記カムフォロアを変位させて上記レンズ保持枠を光軸方向に移動させる駆動手段と、
を備えたものといえる。
この構成によれば、レンズ保持枠それ自身に設けられたカムフォロアがレンズ保持枠に対して移動可能となり、装置設計における設計選択度すなわち設計自由度が増し、レンズ装置の小型化にも貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】ＰＤＡに着脱自在に組み込まれるデジタルカメラの概略斜視図を示し、（ａ）はデジタルカメラの組み込まれたＰＤＡを、（ｂ）は、ＰＤＡからデジタルカメラを取り外した状態でのＰＤＡ、デジタルカメラを、（ｃ）は（ｂ）の矢視Ａ方向から見たデジタルカメラを、（ｄ）はデジタルカメラの撮像部の撮像ユニットをそれぞれ示し、本発明の実施例１に係るレンズ駆動装置は撮像ユニットに内蔵されている。
【図２】図１のデジタルカメラの撮像ユニットの概略斜視図を示す。
【図３】図２の線Ｂ−Ｂに沿った撮像ユニットの縦断面図を示す。
【図４】図１の撮像ユニットの分解斜視図を示す。
【図５】第１カムフォロア駆動部材、第１レンズ保持枠の分解斜視図を示す。
【図６】撮像ユニットの部分側面図を示し、（ａ）は駆動信号の印加前の状態を、（ｂ）は駆動信号の印加後の状態を示す。
【図７】本発明の実施例２における第１カムフォロア駆動部材、第１レンズ保持枠の分解斜視図を示す。
【図８】圧電素子の駆動信号を生じる昇圧回路のブロック図を示す。
【図９】圧電素子の駆動信号を制御する制御システムのブロック図を示す。
【図１０】画像処理コントロ−ラの動作に関するフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００６２】
１０      ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）
１２      液晶モニタ
１４      操作ボタン
１６      カ−ドスロット
２０      携帯機器用の小型デジタルカメラ
２２      撮像部
３０      撮像ユニット
３４−１、３４−２      第１、第２のレンズ保持枠（レンズ保持枠）
３４−１ａ、１３４−１ａ      第１レンズ保持枠のフランジ
３４−４      固定レンズ保持枠（枠部材）
３６      撮影レンズ群
４０      カバー
４８−１、１４８−１      第１カムフォロア
４８−２      第２カムフォロア
５０、１５０      第１カムフォロア駆動部材（変位部材）
５２      カム環嵌合部
５４（５４ａ、５４ｂ）、１５４      圧電素子(駆動素子)
６０      カム環
６２−１、６２−２      第１、第２のカム
６４      ズームモータ(駆動源)
７２      撮像素子
８０      ズームモータの駆動力伝達手段
３０４    画像処理コントローラ(制御手段)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006139039.tif 000009
【図８】
2006139039.tif 000010
【図９】
2006139039.tif 000011
【図１０】
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