(57)【要約】【課題】低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】  移動軸１２に位置検出用のマークを設ける。そのマークとして移動軸に、高い位置検出精度が得られるような多数配列されてなる溝１２０を形成して、その多数配列されてなる溝の凹凸をセンサ１３１により検出する。位置検出用の溝１２を持つ移動軸１２を低コストで製作し、さらにセンサ１３１にも汎用のセンサを用いることによって移動軸１２、センサ１３１とも大幅なコストの削減を図る。【選択図】  図２
2006072053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを駆動するレンズ駆動装置において、
被駆動レンズを保持するレンズ保持枠と、
前記被駆動レンズの光軸方向に延びるとともに移動検出用のマークが付与され前記レンズ保持枠が固定されて光軸方向に移動することにより該レンズ保持枠を光軸方向に移動させる移動軸と、
前記移動軸を取り巻いて配置され一端が位置不変に支持され駆動信号の印加を受けて他端側に伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子の前記他端に固定され前記移動軸が貫通して該移動軸との間に摩擦を発生させる摩擦発生部材と、
前記移動軸に付された前記マークを検出するセンサと、
前記センサによる検出信号を受け取り前記レンズ保持枠が所定の位置に移動するように前記圧電素子に駆動信号を与える駆動回路とを備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記移動軸が、前記マークとして、該移動軸を取り巻く方向に延びる溝が該移動軸の延びる方向に多数配列されてなるマークを有し、前記センサが該溝を検出する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。
【請求項３】
前記駆動軸が、前記マークとして、該移動軸を取り巻く方向に延びる線が該移動軸の延びる方向に多数配列されてなるマークを有し、前記センサが該線を検出する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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズを駆動する駆動装置として最もポピュラーなものはモータであるが、最近携帯電話機にもカメラ付きのものが増えてきたため、モータに代わる小型のアクチュエータとして圧電素子が脚光を浴びている。この圧電素子を用いてレンズを駆動する場合には、その駆動軸にレンズ保持枠を摩擦力により係合させておいて、圧電素子の伸縮により駆動軸とレンズ保持枠とを相対移動させることにより、レンズ保持枠を光軸方向に移動させるようなことが行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、携帯電話機などの場合にはストロークが短いので上記構成でも良いが、一般のデジタルカメラに上記構成をそのまま適用しようとすると、ストロークを長くしなければならないため、駆動軸が長くなり過ぎて圧電素子を含む駆動軸の直線性が得られなくなってしまうことがある。このように駆動軸の直線性が得られないと、レンズが傾いてしまったり、レンズの位置がずれてしまったりする。
【０００４】
そこで、駆動軸の両端を移動自在に支持しておいて、駆動軸を取り巻くように摩擦発生部材、さらにその摩擦発生部材に隣接するようにして圧電素子を配設して圧電素子の伸縮により摩擦発生部材と駆動軸とを相対移動させることにより駆動軸ごとレンズを移動させる技術が提案されている（特許文献２〜３参照）。
【０００５】
しかし、駆動軸自体を移動させることにより長いストローク分、駆動軸ごとレンズを移動させるとなると、レンズの位置を検出するセンサに少々長めのラインセンサなどを用いなければならなくなる。しかしラインセンサなどを用いると、大型化を招く恐れがあり、さらにそのラインセンサ一つ一つでレンズの位置を検出するようなことを行うと配線などが複雑になってしまう恐れがある。
【０００６】
ところで、駆動軸に沿って移動体を移動させるものの中には、ラインセンサなどのセンサをわざわざ設けずに駆動軸と移動体との双方をセンサの構成部材として用いて部品点数を低減するとともに移動体の位置を精度良く検出しようとするものがある（例えば特許文献４、５参照）。
【０００７】
特許文献４のものは、駆動軸自体に導電材料を用いて可変抵抗器を形成して、その可変抵抗器と接する可動接点を移動体側に構成することにより移動体側の位置を精度良く検出しようとするものである。この移動体をレンズ保持枠としてこの技術を適用することはできるが、可変抵抗器の抵抗範囲によっては、細かな検出精度を要求されるレンズ保持枠に必要な精度が得られない場合もある。
【０００８】
また、特許文献５のものでは駆動軸にＮ極とＳ極とが交互に配列された着磁ロッドを用いて、着磁ロッドの移動中に、着磁ロッド付近の磁気抵抗センサに発生する電圧の交流的な変化を検知してレンズ位置を正確に検出しようとしている。このようにするとＳ極とＮ極とを細かく配列すればするほど検出精度が高くなる。しかしながら、このように細かくＳ極とＮ極とを設けようとすると着磁ロッドが高価になってしまう恐れがある。また磁気抵抗素子は比較的高価である。
【特許文献１】特開平４−６９０７０号公報
【特許文献２】特開平４−６９０７１号公報
【特許文献３】特開２００２−２３３１７１号公報
【特許文献４】特開２０００−２０５８０９号公報
【特許文献５】特開平８−２９６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記事情に鑑みて、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができる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】
【００１０】
上記目的を達成する本発明のレンズ駆動装置は、レンズを駆動するレンズ駆動装置において、
被駆動レンズを保持するレンズ保持枠と、
上記被駆動レンズの光軸方向に延びるとともに移動検出用のマークが付与され上記レンズ保持枠が固定されて光軸方向に移動することによりそのレンズ保持枠を光軸方向に移動させる移動軸と、
上記移動軸を取り巻いて配置され一端が位置不変に支持されて駆動信号の印加を受けて他端側に伸縮する圧電素子と、
上記圧電素子の上記他端に固定され上記移動軸が貫通してその移動軸との間に摩擦を発生させる摩擦発生部材と、
上記移動軸に付された上記マークを検出するセンサと、
上記センサによる検出信号を受け取り上記レンズ保持枠が所定の位置に移動するように上記圧電素子に駆動信号を与える駆動回路とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
このように構成すると、上記センサとして低廉な光学センサや電磁センサなどを用いることができ、さらにマークを塗装もしくは鍍金などで簡単に設けることができるので、低廉なレンズ駆動装置が実現される。
【００１２】
ここで、上記移動軸が、上記マークとして、その移動軸を取り巻く方向に延びる溝がその移動軸の延びる方向に多数配列されてなるマークを有し、上記センサがその溝を検出するセンサであることが好ましい。
【００１３】
このように構成すると、機械加工などにより溝を製作するのは比較的容易であって低廉なものでもあるため、低コストで移動軸を製作することができる。
【００１４】
また上記駆動軸が、上記マークとして、その移動軸を取り巻く方向に延びる線がその移動軸の延びる方向に多数配列されてなるマークを有し、上記センサがその線を検出するセンサであっても良い。
【発明の効果】
【００１５】
以上、説明したように、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置を提供する、
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態であるレンズ駆動装置を示す図である。
【００１８】
図１に示すレンズ駆動装置１は、被駆動レンズ１０を保持するレンズ保持枠１１を備えている。その被駆動レンズ１０の光軸方向に延びるとともに移動検出用のマーク１２０が付与されレンズ保持枠１１が固定されて光軸方向に移動することによりそのレンズ保持枠１１を光軸方向に移動させる移動軸１２が支持部材１３により支持されている。その移動軸１２を取り巻いて配置され一端が位置不変に支持部材１３に支持され駆動回路１４からの駆動信号の印加を受けて他端側に伸縮する圧電素子１５と、圧電素子１５の他端に固定され移動軸１２が貫通して移動軸１２との間に摩擦を発生させる摩擦発生部材１６がそれぞれ設けられている。支持部材１３側には移動軸１２と対向するようにして移動軸１２に設けられているマーク１２０を検出することができるようにセンサ１３１が配設されている。圧電素子１５を駆動する駆動回路１４は、そのセンサ１３１による検出信号を受け取りレンズ保持枠１１が所定の位置に移動するように圧電素子１５に駆動信号を与えるようになっている。また、移動軸１２と対向する側にはガイド軸１７が設けられており、そのガイド軸１７にレンズ保持枠１１に設けられたフォーク１８が係合している。
【００１９】
図２は、支持部材１３側に配設されているセンサ１３１部分の構成を説明する図である。
【００２０】
図２に示すように移動軸１２には  マークとして、移動軸を取り巻く方向に延びる溝１２００がその移動軸１２の延びる方向に多数配列されてなるマーク１２０を有している。また、その溝１２００を検出することができるようにセンサ１３１が設けられている。
【００２１】
移動軸１２が移動しているときにセンサ１３１により、移動軸１２の延びる方向に多数配列されてなる各溝１２００のうちいずれかがセンサで検出され、その検出信号が駆動回路１４に供給される。駆動回路１４では、そのセンサ１３１による検出信号を受け取りレンズ保持枠１１が所定の位置に移動するように圧電素子１５に駆動信号を与えている。
【００２２】
ここでは駆動回路１４が被駆動レンズ１０を駆動する前の位置を把握しているとして、その位置からどの程度被駆動レンズ１０が移動したかを、センサ１３１からの検出信号に基づいて駆動回路１４内のカウンタにより溝の数をカウントすることにより検知している。この多数配列されてなる溝１２００の間隔をでき得る限り細かくすることによって、レンズ保持枠１１をレンズ１０とともに所定の位置にきちんと移動させることができるようになる。
【００２３】
この多数配列されてなる溝を設けることは比較的容易であり、いままでのように表面に抵抗膜を形成して駆動軸を製作するよりは、またＮ極、Ｓ極に着磁して着磁ロッドを製作するよりは、遥かに低コストで製作することが可能である。
【００２４】
以上説明したように、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置が実現される。
【００２５】
図３は、マークとして多数の溝を設けることに代えて、異なる色がマークとして交互に配列された例を示す図である。
【００２６】
図３に示すように溝１２００を設ける代わりに鍍金もしくは塗装により交互に異なる色１２０１のマークを設けるようなことを行っても同様の効果が得られる。このときには異なる色として例えば反射率の高い白色系の色を用いたり、逆に反射率の低い黒色系色を用いたりするようなことが考えられる。
【００２７】
図４は、細線を施した例を示す図である。
【００２８】
図４に示すように、鍍金もしくは塗装により図３に示すように交互に異なる色のマークを設ける代わりに等間隔で細線１２０２を設けるようなことを行っても良い。
【００２９】
以上説明したように、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置が実現される。
【００３０】
最後に上記レンズ駆動装置を撮影装置に適用した場合の例を説明する。
【００３１】
図５は、図１のレンズ駆動装置を適用したカメラ１ａの外観を示す外観斜視図である。
【００３２】
このカメラ１ａは、撮影光学系と撮像素子とを備えその撮影光学系を経由してその撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成するものである。
【００３３】
図５に示すカメラボディの中央にはレンズ鏡胴１０ａが配備されており、そのレンズ鏡胴１０ａの上方にはファインダ１１ａが配備されている。そのファインダ１１ａを覗きながら、あるいはレンズ鏡胴１０ａ内の撮影光学系で捉えている被写体を背面側の表示画面（図示せず）で視認しながら、シャッタチャンスにカメラボディ１ａ上面に在るレリーズ釦１３ａが操作され撮影が行なわれる。このレリーズ釦１３ａは半押しと全押しの二つの操作態様を備えたものであって、半押し操作されるとカメラ１内でＴＴＬ測距が行われ、全押し操作されたらその半押し時にＴＴＬ測距により得られた被写体距離に応じたピントで撮影が行なわれる。この撮影が行われるときに被写界の輝度が足りないことがカメラ内部の測光部で検出されたら、ファインダ１１ａ隣に設けられている閃光発光窓１２ａから閃光が発光されて撮影に必要な光量が被写体に与えられて撮影が行なわれるようになっている。
【００３４】
図６は図５のカメラ１内部の構成を示す構成ブロック図である。
【００３５】
このカメラ１ａは撮影光学系内のフォーカスレンズ１０を用いて被写体距離を測定するＴＴＬ測距部を備えたものであって、この実施例ではフォーカスレンズ１０と撮像素子（ここではＣＣＤ固体撮像素子が用いられているので以下ＣＣＤという）１１０ａとＡ／Ｄ部１２０ａと信号処理ブロック１３０ａとでそのＴＴＬ測距部が構成されている。このフォーカスレンズ１０を駆動する部分に、図１のレンズ駆動装置が適用されている。
【００３６】
なお信号処理ブロック１３０ａでは、他にホワイトバランス調整やＹＣ分離などの信号処理なども行われる。
【００３７】
この例においては信号処理ブロック１３０ａとＪＰＥＧ符号化器１６０ａやカードＩ／Ｆ１７０ａはＤＳＰで構成されており、そのＤＳＰはＣＰＵ１００ａに制御されている。ＣＰＵ１００ａは、ＲＯＭ１００１ａ内に記録されているプログラムの手順にしたがってこの撮影装置の動作を制御するものであり、そのＣＰＵ１００ａに例えばキーブロック１０３ａの中にあるレリーズ釦１３の操作信号が入力されたら、そのレリーズ操作信号に応じた処理をＤＳＰに通知してそのＤＳＰ内の信号処理ブロック１３０ａやカードＩ／Ｆ１７０ａに必要な処理を行なわせている。
【００３８】
まずキーブロック１３０ａの中にある電源スイッチが投入されたときの撮影装置１ａの動作を説明する。
【００３９】
電源スイッチが投入されると、図２に示すＣＣＤ１１０ａ，Ａ／Ｄ１２０ａなどの各部に電池から電力が供給されて動作状態になる。ＣＣＤ１１０ａに電力が供給されると、フォーカスレンズ１０を備える撮影レンズが向けられている方向の被写体がそのＣＣＤ１１０ａに結像される。このときＣＰＵ１００ａはＴＧ１１０１ａを介してそのＣＣＤ１１０ａに結像されている被写体を表す画像データを所定の時刻ごとに出力させるべく指示を与えて、ＣＣＤ１１０ａに、画像データの出力を行なわせ、さらにＡ／Ｄ１２０ａを介して信号処理ブロック１３０ａへ画像データを所定の時刻ごとに供給させる。このときには同時にＣＰＵ１００から駆動回路１４に指示が出されて圧電素子１５が駆動されフォーカスレンズ１０が光軸に沿って移動している。
【００４０】
信号処理ブロック１３０ａではフォーカスレンズ１０が移動している最中の途中の各位置ごとに、ＣＣＤ１１０ａから供給されてきた画像信号に基づいてコントラストを検出し、さらにそのコントラストからＡＦ評価値を算出して、そのＡＦ評価値のピークを合焦位置とする処理が行なわれている。この信号処理ブロックでの合焦位置検知によりＣＰＵ１００はその合焦位置にフォーカスレンズ１０を絶えず移動させるようになるため、いつでもピントのあった被写体がＣＣＤ１１０ａに結像されるようになる。そのＣＣＤ１１０ａに結像された被写体を表す画像データがＡ／Ｄ１２１ａを介して信号処理ブロック１３０ａへ出力され、信号処理ブロック１３０ａによってＣＣＤ１１０ａから供給された画像データにＹＣ分離などの画像処理が施され、その画像処理した画像データが所定の時刻ごとにＤＲＡＭ１４０ａへ出力され次々とＤＲＡＭ１４０ａに所定の時刻ごとの画像データが記憶されていく。そのＤＲＡＭ１４０ａに記憶された画像データが画像表示部１５０ａへ所定の時刻ごとに供給され、画像表示部１５０ａではその所定の時刻ごとに供給された画像データに基づく被写体を切り替えて順次表示画面上に表示する。このようにすると画像表示部の表示画面上に撮影レンズが捉えた被写体が表示される。
【００４１】
この表示画面上に表示された被写体を見ながらシャッタチャンスにレリーズ釦１３ａが押されたら、そのレリーズ釦１３ａが押されたタイミングを起点として所定の時間、露光を行なわせる信号がＴＧ１１０１ａからＣＣＤ１１０ａに供給される。その所定の時間を経過して露光が終了した後ＣＣＤ１１０ａから画像データが出力される。この出力された画像データがＡ／Ｄ１２０ａを介して信号処理ブロック１３０ａへ供給され、その信号処理ブロック１３０ａで画像処理された画像データがさらにＪＰＥＧ符号化器１６０ａに供給される。このＪＰＥＧ符号化器１６０ａによって画像データが圧縮され、その圧縮された画像データと圧縮に係る情報とで構成された画像ファイルがカードＩ／Ｆ１７０ａの制御の基にメモリカード１８０ａに記録される。
【００４２】
このように図１のレンズ駆動装置を図５の撮影装置に適用すると、いままでモータを配設するために必要であったスペースが必要なくなり、図５に示す撮影装置の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態であるレンズ駆動装置を示す図である。
【図２】支持部材１３側に配設されているセンサ部分の構成を示した図である。
【図３】マークとして多数の溝を設けることに代えて、異なる色がマークとして交互に配列された例を示す図である。
【図４】細線を施した例を示す図である。
【図５】図１のレンズ駆動装置を適用した撮影装置の外観を示す図である。
【図６】図５の撮影装置の内部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    レンズ駆動装置
１０    レンズ
１１    レンズ保持枠
１２    移動軸
１２０    マーク
１２００    溝
１２０１    有色鍍金あるいは有色塗装
１２０２    １２０１とは異なる色の有色鍍金あるいは有色塗装
１２０３    細線
１３    支持部材
１３１    センサ
１４    駆動回路
１５    圧電素子
１６    摩擦発生部材
１７    ガイド軸
１８    フォーク
【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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