(57)【要約】【課題】  圧電素子から離れた位置で被駆動部材の移動量低下を防ぐコンパクトな駆動装置を提供する。【解決手段】  駆動軸２０は、両端に第１圧電素子２５ａと第２圧電素子２５ｂがそれぞれ設けられ、レンズ保持枠１８が摩擦係合している。駆動軸２１は、両端に前記第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃがそれぞれ設けられ、レンズ保持枠１９が摩擦係合している。第１，第２，第３圧電素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、駆動信号が入力されることにより伸長又は圧縮変位する。伸長と圧縮の一方を高速で行い、他方を低速で行うことにより、駆動軸２０，２１がレンズ保持枠１８，１９をそれぞれ軸線方向に移動させる。レンズ保持枠１８又はレンズ保持枠１９の移動速度が低下した時には、各圧電素子に出力される駆動信号の位相差を調節することで速度低下が改善される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に第１の圧電素子及び第２の圧電素子がそれぞれ設けられ、第１の被駆動部材が摩擦係合した第１の駆動軸と、
両端に前記第２の圧電素子及び第３の圧電素子がそれぞれ設けられ、第２の被駆動部材が摩擦係合した第２の駆動軸と、
前記第１，第２，第３の圧電素子を伸長又は圧縮させるための駆動信号を出力させる制御手段とを備え、
前記第１及び第２の駆動軸をその軸線方向にそれぞれ変位させ、前記第１，第２の被駆動部材を前記軸線方向にそれぞれ移動することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の被駆動部材の位置をそれぞれ検出する位置検出手段と、前記第１及び第２の被駆動部材の各移動速度を算出する速度算出手段とを備え、
前記制御手段は、第１及び第２の被駆動部材の移動速度がそれぞれ変動した時に、各圧電素子に出力される前記駆動信号の位相差を調節することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の圧電素子に駆動信号が出力される回路と、前記第２及び第３の圧電素子に駆動信号が出力される回路とを切替える切替え手段を備え、
前記制御手段は、前記切替え手段により駆動信号を出力する圧電素子を選択し、前記第１の被駆動部材と、前記第２の被駆動部材とを個別に駆動させることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１の被駆動部材と前記第２の被駆動部材を予め決められた移動量ごとに交互に駆動させることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１及び第３の圧電素子に駆動信号を出力し、前記第１及び第２の被駆動部材を同時に同じ方向へ移動させることを特徴とする請求項１ないし４にいずれか１つ記載の駆動装置。
【請求項６】
前記制御手段は、２つの圧電素子の伸長又は圧縮が互いに逆の変位になる駆動信号を出力することを特徴とする請求項３ないし５にいずれか１つ記載の駆動装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記第１，第２，第３の圧電素子に駆動信号を出力し、前記第１及び第２の被駆動部材を同時に駆動させることを特徴とする請求項１ないし６にいずれか１つ記載の駆動装置。
【請求項８】
前記制御手段は、各圧電素子に出力される前記駆動信号の電圧レベルと位相のいずれか一方又は両方を調節し、前記第１及び第２の被駆動部材の移動量をそれぞれ変更することを特徴とする請求項１ないし７にいずれか１つ記載の駆動装置。
【請求項９】
前記第１及び第２の被駆動部材はレンズを保持したレンズ保持部材であることを特徴とする請求項１ないし８にいずれか１つ記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の被駆動部材は、ズーム用レンズを保持していることを特徴とする請求項９記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の被駆動部材の一方がズーム用レンズを保持し、他方がフォーカス用レンズを保持していることを特徴とする請求項９記載の駆動装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の被駆動部材のいずれか一方はレンズを保持したレンズ保持部材であり、他方は前記レンズを透過する光の量を制御する光量制御部材であることを特徴とする請求項１ないし８にいずれか１つ記載の駆動装置。
【請求項１３】
前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸をそれぞれ支持する複数の軸支持部材を備えたことを特徴とする請求項１ないし１２にいずれか１つ記載の駆動装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３にいずれか１つ記載の駆動装置と、固体撮像素子を有する撮像ユニットとを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯電話機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の伸長及び圧縮の変位によって駆動軸に摩擦係合した被駆動部材を移動させる駆動装置、及びこれを備えた撮像装置、並びに携帯電話機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子に電圧を印加したときに生じる変形作用を利用した圧電アクチュエータが知られている。圧電アクチュエータには、圧電素子に高速変位と低速変位とを交互に行わせることにより、被駆動部材を所定の基準軸方向に移動させるものがあり、精密機器等の駆動装置としてカメラのレンズ駆動装置に応用したものがある（特許文献１、２参照）。
【０００３】
各特許文献に記載された圧電アクチュエータは、駆動軸と、駆動軸の一端に固着された圧電素子とを備え、駆動軸にレンズを保持したレンズ保持部材が摩擦係合している。圧電素子が高速変位すると、駆動軸とレンズ保持部材との間に働く動摩擦力が小さいために、レンズ保持部材は駆動軸上を滑り、慣性によってその場に留まる。また、圧電素子が低速変位すると、駆動軸とレンズ保持部材との間に働く静止摩擦力が大きいために、被駆動部材は駆動軸の変位に応じて軸線方向に移動する。
【０００４】
レンズ保持部材は、圧電素子の伸長時に高速変位し、圧縮時に低速変位すると、圧電素子に近づく方向に移動する。また、圧電素子の圧縮時に高速変位し、伸長時に低速変位すると、圧電素子から離れる方向に移動する。圧電素子に印加される駆動信号は、電圧の立ち上がりが急速な期間と緩やかな期間とを有する鋸刃状の三角波信号であり、例えば、順方向の電圧印加を電圧の立ち上がり期間が急速な期間に割り当てれば、伸長変形時に高速変位が行われ、逆方向の電圧印加を電圧の立ち上がり期間が急速な期間に割り当てれば、圧縮変形時に高速変位が行われる。
【特許文献１】特開平４−０６９０７０号公報
【特許文献２】特開平７−２７４５４３号公報
【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、上記特許文献に記載された圧電アクチュエータは、駆動軸の一端のみに圧電素子が設けられており、レンズ保持部材と圧電素子との距離が大きくなると、圧電素子の変位が効率よく伝達されず、レンズ保持部材の移動量が小さくなるという問題がある。また、駆動軸が１つであるため、異なる方向へ移動させる必要のある複数のレンズ保持部材を設けることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたものであり、被駆動部材の移動量の変化を小さくでき、２つの被駆動部材を効率よく駆動させることができる駆動装置及びこれを備えた撮像装置、並びに携帯電話機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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の駆動装置は、両端に第１の圧電素子及び第２の圧電素子がそれぞれ設けられ、第１の被駆動部材が摩擦係合した第１の駆動軸と、両端に前記第２の圧電素子及び第３の圧電素子がそれぞれ設けられ、第２の被駆動部材が摩擦係合した第２の駆動軸と、前記第１，第２，第３の圧電素子を伸長又は圧縮させるための駆動信号をそれぞれ出力する制御手段とを備え、前記第１及び第２の駆動軸をその軸線方向にそれぞれ進退させ、前記第１及び第２の被駆動部材を前記軸線方向に移動することを特徴とする。
【０００８】
前記第１及び第２の被駆動部材の位置をそれぞれ検出する位置検出手段と、前記第１及び第２の被駆動部材の各移動速度を算出する速度算出手段とを備え、前記制御手段は、第１及び第２の被駆動部材の移動速度がそれぞれ変動した時に、各圧電素子に出力される前記駆動信号の位相を調節し、移動速度の変動を小さくする制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
前記第１及び第２の圧電素子に駆動信号が出力される回路と、前記第２及び第３の圧電素子に駆動信号が出力される回路とを切替える切替え手段を備え、前記制御手段は、前記切替え手段により駆動信号を出力する圧電素子を選択し、前記第１の被駆動部材と、前記第２の被駆動部材とを個別に駆動させることを特徴とする。
【００１０】
前記制御手段は、２つの圧電素子の伸長又は圧縮が互いに逆の変位になる駆動信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
前記制御手段は、前記第１の被駆動部材と前記第２の被駆動部材を予め決められた移動量ごとに交互に駆動させることを特徴とする。
【００１２】
前記制御手段は、前記第１，第２，第３の圧電素子に駆動信号を出力し、前記第１及び第２の被駆動部材を同時に駆動させることを特徴とする。
【００１３】
前記制御手段は、前記第１，第２，第３の圧電素子に出力される駆動信号の位相及び電圧レベルを調節することを特徴とする。
【００１４】
前記制御手段は、前記第１及び第３の圧電素子に駆動信号を出力し、前記第１及び第２の被駆動部材を同時に同じ方向へ移動させることを特徴とする。
【００１５】
前記制御手段は、各圧電素子に出力される前記駆動信号の電圧レベルと位相のいずれか一方又は両方を調節し、前記第１及び第２の被駆動部材の移動量を変更することを特徴とする。
【００１６】
前記第１及び第２の被駆動部材はレンズを保持したレンズ保持部材であることを特徴とする。
【００１７】
前記第１及び第２の被駆動部材は、ズーム用レンズを保持していることを特徴とする。
【００１８】
前記第１及び第２の被駆動部材の一方がズーム用レンズを保持し、他方がフォーカス用レンズを保持していることを特徴とする。
【００１９】
前記第１及び第２の被駆動部材のいずれか一方は、レンズを保持したレンズ保持部材であり、他方は前記レンズを透過する光の量を制御する光量制御部材であることを特徴とする。
【００２０】
前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸をそれぞれ支持する複数の軸支持部材を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の撮像装置は、上記駆動装置と、固体撮像素子を有する撮像ユニットとを備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の携帯電話機は、上記撮像装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１記載の発明によれば、２つの駆動軸が各圧電素子の間に設けられるから、圧電素子と被駆動部材の距離が大きくならず、被駆動部材の移動速度の変動を抑えることができる。また、被駆動部材の移動速度の変動を抑える代わりに駆動軸を長くでき、被駆動部材の移動範囲を大きくすることができる。さらに、２つの被駆動部材を駆動させるために、２つ駆動軸を直線状に配置し、使用する圧電素子を３個にしているから、低コストでコンパクトな駆動装置を実現できる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、圧電素子が設けられている駆動軸の両端部付近と比べ、駆動軸の中央部で被駆動部材の移動速度が低下した際、駆動信号の同期を解除して位相をずらすことにより、被駆動部材の移動速度の低下を改善することができる。
【００２５】
請求項３記載の発明によれば、１つの駆動軸の両端に設けられている圧電素子のみに駆動信号を出力し、２つの被駆動部材を個別に駆動させるから、比較的容易な制御で２つの被駆動部材を異なる方向に移動させることができ、被駆動部材に自由度の高い動きをさせることができる。
【００２６】
また、請求項４記載の発明によれば、第１の被駆動部材と前記第２の被駆動部材を予め決められた移動量ごとに交互に駆動させるから、第１及び第２の被駆動部材を正確かつ短時間で移動させることができる。
【００２７】
また、請求項５記載の発明によれば、第１の被駆動部材と第２の被駆動部材を同時に同じ移動量だけ移動させる場合に移動時間を短くでき、消費電力を削減できる。
【００２８】
また、請求項６記載の発明によれば、３つの圧電素子のうち、２つのみに駆動信号を選択的に出力する場合において、伸長と圧縮の変位が互いに逆変位になるようにしているから、１パルス分の駆動信号によって駆動軸が動くストロークが最も大きくなり、各被駆動部材の移動速度を高めることができる。
【００２９】
また、請求項７記載の発明によれば、３つの圧電素子に駆動信号を出力し、第１及び第２の被駆動部材を同時に移動させる場合には各被駆動部材の移動量が小さくなるので、各被駆動部材が目的位置付近まで移動した後に、短時間で正確な位置に停止させることができる。
【００３０】
また、請求項８記載の発明によれば、駆動信号の位相や電圧レベルを変更することにより、第１及び第２の被駆動部材の移動量を適宜調節できるので、各被駆動部材を停止させるときに正確な位置に短い時間で停止できる。
【００３１】
また、請求項９記載の発明によれば、第１及び第２の被駆動部材をレンズ保持部材としているので、携帯機器等に内蔵する目的に適する小型のレンズユニットを実現することができる。
【００３２】
また、請求項１０記載の発明によれば、コンパクトなレンズ移動機構を備えたズーム光学系を実現できる。
【００３３】
また、請求項１１記載の発明によれば、コンパクトなレンズ移動機構を備え、ズーミングとフォーカシングの可能な高性能の光学系を実現できる。
【００３４】
また、請求項１２記載の発明によれば、光量制御部材としてＮＤフィルタ等の光量制御部材を設ける場合、入射光束の径が最も小さくなる位置に光量調節部材を移動させることで、光量制御部材をコンパクトにできる。
【００３５】
また、請求項１３記載の発明によれば、複数の軸支持部材によって第１の駆動軸と第２の駆動軸を支持するから、各駆動軸がその軸方向と垂直な横方向のブレが生じないから、圧電素子の変位を非駆動部材に効率よく伝達することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１において、カメラ付き携帯電話機２は、ヒンジ部３により折り畳み自在に連結された受話器ユニット４と送話器ユニット５とからなる。受話器ユニット４の正面には、受話音声を出力する受話スピーカ６と、各種メニュー画面や後述する内蔵カメラによる撮影画像を表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）７とが設けられている。送話器ユニット５の正面には、送話音声を電気的な音声信号に変換する送話マイク８と、各種の操作ボタンからなる入力操作部９が設けられている。
【００３７】
図２において、受話器ユニット４の背面側には、電波を送受信するアンテナ１０が設けられている。アンテナ１０は、通話時に引き延ばされ、不使用時には収納される。また、受話器ユニット４の背面には、カバーガラス１１によってレンズが保護されたカメラ部１３が設けられている。
【００３８】
図３において、カメラ部１３には、凹レンズからなる物体側の第１レンズ１５と、凸レンズからなる像側の第２レンズ１６が設けられている。第１レンズ１５と第２レンズ１６は、互いの間隔を変えることにより焦点距離を変更するとともに、第２レンズ１６を移動させてピント調節を行うズームレンズとして構成されている。イメージセンサ１７は、第１レンズ１５と第２レンズ１６によって結像する被写体光を撮像する。第１レンズ１５と第２レンズ１６は、それぞれレンズ保持枠１８，１９により保持されている。レンズ保持枠１８は駆動軸２０に摩擦係合しており、レンズ保持枠１９は駆動軸２１に摩擦係合している。
【００３９】
駆動軸２０は、第１圧電素子２５ａと第２圧電素子２５ｂの間に設けられ、駆動軸２１は、第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃの間に設けられている。第１圧電素子２５ａは、フレーム部材２３に固定されるとともに、駆動軸２０の一端に固定されている。第２圧電素子２５ｂは、駆動軸２０の他端と、駆動軸２１の一端に固定されている。第３圧電素子２５ｃは、駆動軸２１の他端とフレーム部材２３に固定されている。第１圧電素子２５ａ〜第３圧電素子２５ｃは、圧電セラミックスからなり、その極性により印加される電圧の向きに応じて歪み方が異なる。
【００４０】
駆動軸２０と駆動軸２１は、第１圧電素子２５ａと第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃの近傍の位置で、第１フレーム部材２３に固定された複数の軸支持部材２４により支持されている。軸支持部材２４は、レンズ保持枠１８とレンズ保持枠１９が駆動軸２０と駆動軸２１に沿ってそれぞれ移動する際の移動範囲の外側となる位置に設けられている。駆動軸２０と駆動軸２１は、軽量でかつ高い剛性を有することが好ましく、カーボンやベリリウムなどの部材で形成されている。また、高い剛性と軽量さを保てるように、中空の棒状部材にしてもよい。
【００４１】
レンズ保持枠１８の下部と、レンズ保持枠１９の下部には、フォトリフレクタ２８，２９が設けられている。フォトリフレクタ２８と、フォトリフレクタ２９は、発光素子２８ａ，２９ａと、受光素子２８ｂ，２９ｂとをそれぞれ備えている。レンズ保持枠１８，１９の下方には、フォトリフレクタ２８，２９により読み取られる位置検出パターンを有する位置検出板３０が設けられている。位置検出板３０の位置検出パターンは、白パターンと黒パターンを交互にかつ等間隔で配列したものである。発光素子２８ａと発光素子２９ａの光は各パターンを反射し、受光素子２８ｂと受光素子２９ｂでは白パターンを反射した強い反射光と黒パターンを反射した弱い反射光のいずれかが検出される。
【００４２】
図４において、レンズ保持枠１８は、駆動軸２０に摺動自在に支持されている。レンズ保持枠１８は、その上部に板バネ３１を有しており、板バネ３１と駆動軸２０との間に摩擦板３２が介装されている。板バネ３１は摩擦板３２を付勢し、駆動軸２０と摩擦板３２とが圧接される。これにより、レンズ保持枠１８は、適度な摩擦力をもって駆動軸２０に摩擦係合する。同様にして、レンズ保持枠１９にも板バネ３１と摩擦板３２が設けられており、レンズ保持枠１９が適度な摩擦力をもって駆動軸２１と摩擦係合する。
【００４３】
図５において、イメージセンサ１７は、タイミングジェネレータ３３によって、電子シャッタ速度の設定を含む動作制御が行われる。信号処理回路３４は、イメージセンサ１７から出力された撮像信号にサンプリング、増幅、Ａ／Ｄ変換を施し、デジタル化された画像データを出力する。フレームメモリ３５は、信号処理回路３４から逐次に出力される画像データを一時的に格納する。
【００４４】
ＡＦ回路３６は、フレームメモリ３５に格納された画像データの所定領域から輝度成分を抽出し、隣接する画素ごとに輝度成分の変化量を求める。輝度成分の変化量は、画像のコントラストが高くなるほど大きくなるから、この輝度成分の変化量の総和がピークに達したときがピント（フォーカス）の合った状態とみなせる。ＡＦ回路３６は、この輝度成分の変化量の総和をＡＦ信号としてＣＰＵ３７に入力する。
【００４５】
ＣＰＵ３７は、入力操作部１２から入力される信号に基づいてカメラ付き携帯電話機２の全体の動作を統括的に制御し、例えば、カメラ付き携帯電話機２を電話モードとカメラモードとの間で切り替える。
【００４６】
音声処理回路３８は、受話スピーカ６及び送話マイク１１で入出力される音声に対してノイズ除去などの各種処理を施す。電波通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３９は、通話時に、アンテナ１０を介して基地局との間で電波の送受信を行う。液晶制御回路３９は、液晶表示装置７の表示制御を行う。
【００４７】
メモリ４０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）４０ａとＲＡＭ（Random Access Memory）４０ｂとからなり、ＲＯＭ４０ａは不揮発性メモリであり、ＣＰＵ３７が各部を制御するためのプログラムが記憶されており、カメラ部１３により撮影された画像データを格納する。ＲＡＭ４０ｂは揮発性メモリであり、ＣＰＵ３７が制御プログラムを実行する時に生成される演算データが一時的に記憶される。
【００４８】
圧電制御回路４３は、第１圧電素子２５ａ、第２圧電素子２５ｂ、第３圧電素子２５ｃに対し、駆動軸２０，２１の軸線方向に伸長又は圧縮するひずみ変位を生じさせる駆動信号を発生する。第１圧電素子２５ａ〜第３圧電素子２５ｃは、駆動信号の電圧により変位するが、この駆動信号には、図６に示すように、電圧が急速に大きくなる期間と、これとは反対の方向に電圧が緩やかに大きくなる期間とを有する波形をした信号であり、電圧が急速に大きくなる期間では圧電素子は高速で変位し、電圧が緩やかに大きくなる期間では圧電素子が低速で変位する。圧電素子が高速で変位すると、駆動軸２０，２１は高速で動くので摩擦板３２が滑り、レンズ保持枠１８，１９はその慣性によりその場に留まる。一方、圧電素子が低速で変位すると、摩擦板３２の摩擦力によりレンズ保持枠１８，１９はそれぞれ駆動軸２０，２１に追従して移動する。レンズ保持枠１８，１９は、このような動作を繰り返すことにより移動する。駆動軸２０，２１は、軸支持部材２４により支持されているため、ブレを生じることなくレンズ保持枠１８，１９を移動させることができる。
【００４９】
移動量検出回路４４は、フォトリフレクタ２８及びフォトリフレクタ２９からの信号に基づいて、位置検出板３０の白と黒のパターンの変化を判別し、そのパターンが変化した回数をカウントすることによりレンズ保持枠１８とレンズ保持枠１９の移動量を算出する。また、移動量検出回路４４はタイマー回路を内蔵しており、レンズ保持枠１８，１９の単位時間あたりの移動量、すなわち移動速度を算出する。これらの情報はＣＰＵ３７に送られ、レンズ保持枠１８，１９の位置が把握される。
【００５０】
図７において、圧電制御回路４３は、駆動信号発生回路４５と切替え回路４６と位相制御回路４７とを備えている。駆動信号発生回路４５は、ＣＰＵ３７の制御信号に基づいて駆動信号を発生し、第１圧電素子２５ａ，第２圧電素子２５ｂ，第３圧電素子２５ｃに駆動信号の電圧が印加される。切替え回路４６は、ＣＰＵ３７の制御信号により、駆動信号発生回路４５を第１圧電素子２５ａに接続する回路と、駆動信号発生回路４５を第３圧電素子２５ｃに接続する回路との切替えを行う。切替え回路４６により、第１圧電素子２５ａと第３圧電素子２５ｃはそのいずれか一方に駆動信号が入力される。
【００５１】
位相制御回路４７は、各圧電素子に出力される駆動信号の位相変換を行い、駆動信号の位相をずらすことにより圧電素子の変位のタイミングを調節する。例えば、第１圧電素子２５ａと第２圧電素子２５ｂにそれぞれ駆動信号を入力して、レンズ保持枠１８を駆動軸２０に沿って移動させるとき、レンズ保持枠１８が駆動軸２０の中央部付近に位置すると、移動速度が低下する。このため、図８に（ａ）示している第１圧電素子２５ａに入力される駆動信号に対し、図８（ｂ）に示す第２の圧電素子２７ｂに入力される駆動信号の位相をずらす（遅らせる）ことにより、図８（ｃ）に示すようにして、レンズ保持枠１８の移動速度の低下を解消することができる。これは、レンズ保持枠１９の移動時にも成り立つ。
【００５２】
次に、本発明の作用について説明する。カメラ付き携帯電話機２は、電源の投入後において、ＣＰＵ３７により電話モードが設定され、入力操作部９のダイヤルキー等の操作により電話機として使用される。入力操作部９のモード切替えキーを操作すると、ＣＰＵ３７は電話モードからカメラモードへの切替えが行われ、カメラモードが設定される。カメラモードでは、イメージセンサ１７が作動し、ＣＰＵ３７の制御信号を受けたタイミングジェネレータ３３がイメージセンサ１７にタイミングパルスを送り、撮像が開始される。
【００５３】
カメラ部１３に入射した光は、第１レンズ１５と第２レンズ１６を透過して、イメージセンサ１７により光電変換される。ＣＰＵ３７は、ＡＦ回路３６を作動させ、オートフォーカス処理を開始する。ＡＦ回路３６は、フレームメモリ３５に格納された画像データに基づいて、画像のコントラスト評価値を算出する。ＡＦ回路３６は、イメージセンサ１７による撮像が行われてフレームメモリ３５に画像データが格納されるたびに、その画像データを読み出してコントラスト評価値を算出する。
【００５４】
ＣＰＵ３７は、圧電制御回路４３にフォーカス調節を開始させる制御信号を出力する。圧電制御回路４３では、駆動信号発生回路４５から駆動信号が出力される。切替え回路４６は、駆動信号発生回路４５と第３圧電素子２５ｃを接続する。これにより、第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃに駆動信号の電圧が印加される。第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃには、位相の揃った駆動信号が出力されるが、印加される電圧の向きが逆であるため、第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃの伸長と圧縮の変位が互いに逆になる。
【００５５】
図９において、第２圧電素子２５ｂには、順方向に電圧の立ち上がり期間が長く、逆方向に立ち上がり期間の短い駆動信号が入力され、低速で伸長変位し、高速で圧縮変位する。また、第３圧電素子２５ｃは、順方向に電圧の立ち上がり期間が短く、逆方向に電圧の立ち上がり期間が長い駆動信号が入力され、高速で伸長変位し、低速で圧縮変位する。駆動軸２１は、第２圧電素子２５ｂに向かって高速で変位し、第３圧電素子２５ｃに向かって低速で変位する。その結果、レンズ保持枠１９は、駆動軸２１が第２圧電素子２５ｂに向かって高速で変位すると摩擦板３２が滑るので慣性によりその場に留まる（図９（ｂ），（ｄ））。また、駆動軸２１が第３圧電素子２５ｃに向かって低速で変位すると摩擦板３２と駆動軸２１の間の摩擦力により、第３圧電素子２５ｃに向かって移動する（図９（ｃ））。
【００５６】
第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃがこの動作を繰り返し行うことにより、レンズ保持枠１９はイメージセンサ１７に近づく方向に移動し、第１レンズ１５と第２レンズ１６の間隔が大きくなる。第２レンズ１６の移動量は移動量検出回路４４により検出され、第２レンズ１６の位置が監視されている。
【００５７】
第２レンズ１６が移動することにより、イメージセンサ１７によって撮像される画像の鮮鋭度が変化する。ＡＦ回路３６は、イメージセンサ１７により順次撮像される画像データのコントラスト評価値を算出し、第２レンズ１６の移動前の画像と移動後の画像のコントラスト評価値を比較する。コントラスト評価値が小さくなる場合、画像の鮮鋭度が低下していることになるので、ＣＰＵ３７は、圧電制御回路４３に制御信号を送り、第２レンズ１６の移動を停止させ、今度は逆方向に移動させる。また、コントラスト評価値が大きくなる場合には、画像の鮮鋭度が向上していることになるため、ＣＰＵ３７は、第２レンズ１６を継続して移動させるための制御信号を圧電制御回路４３に送る。
【００５８】
ＡＦ回路３６は、コントラスト評価値がそのピークを通過したとき、最良の鮮鋭度の画像が得られたことを検知し、ＣＰＵ３７にその検知信号を送る。ＣＰＵ３７は、圧電制御回路４３に制御信号を送り、レンズ保持枠１９はコントラスト評価値のピークが得られた位置に戻される。このとき、駆動信号発生回路４５は、駆動信号の電圧値を小さくし、レンズ保持枠１９の移動量を小さくして鮮鋭度が最良になる正確な位置に第２レンズ１６を移動させ、フォーカス調節が行われる。
【００５９】
また、入力操作部９を操作することで、カメラ部１３のズーム切替えを行うことができる。ズーム切替えを実行する際、ＣＰＵ３７は、圧電制御回路４３に制御信号を送り、レンズ保持枠１８とレンズ保持枠１９をズーム倍率に応じて予め決められた距離だけ移動させる。圧電制御回路４３では、駆動信号発生回路４５が作動し、切替え回路４６による駆動信号の出力先の切替えが行われる。
【００６０】
駆動信号は、第１圧電素子２５ａと第２圧電素子２５ｂ、又は第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃのいずれか２つの圧電素子に出力される。第１圧電素子２５ａと第２圧電素子２５ｂに駆動信号が送られると、駆動軸２０が変位してレンズ保持枠１８が移動する。また、第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃに駆動信号が送られると、駆動軸２１が変位してレンズ保持枠１９が移動する。切替え回路４６は、レンズ保持枠１８，１９がそれぞれ予め設定された距離を移動するごとに駆動信号の出力先を切替え、レンズ保持枠１８，１９を交互に移動する。
【００６１】
第１レンズ１５と第２レンズ１６によって所定のズーム倍率が得られる規定の位置までレンズ保持枠１８とレンズ保持枠１９をそれぞれ移動すると、上述と同様にフォーカス調節が行われる。
【００６２】
ズーム倍率の切替えとフォーカス調節が行われると、入力操作部９に設けられた撮影操作キーの操作時にフレームメモリ３５に格納されている画像データがメモリ４０に記憶され、１回の撮影が終了する。
【００６３】
なお、上記実施形態においては、第１圧電素子２５ａ〜第３圧電素子２５ｃの圧電素子のうち、第１圧電素子２５ａと第２圧電素子２５ｂ、又は第２圧電素子２５ｂと第３圧電素子２５ｃに駆動信号を入力して、２つの圧電素子のみを選択的に駆動させるようにしているが、例えば、３つの圧電素子に駆動信号を個別に入力できるようにすることで、全ての圧電素子を駆動させてもよい。また、第１圧電素子２５ａと第３圧電素子２５ｃに駆動信号を入力して、駆動軸２０と駆動軸２１を同じ方向に変位させ、レンズ保持枠１８，１９を同じ方向に同じ距離だけ移動させるようにしてもよい。
【００６４】
全ての圧電素子を同時に駆動する場合には、例えば、図１０に示すように、第１圧電素子２５ａと第３圧電素子２５ｃを伸長させたときに第２圧電素子２５ｂを圧縮変位させることによって、レンズ保持枠１８，１９を互いに異なる方向へ同時に移動させることができる。このとき、第１圧電素子２５ａと第３圧電素子２５ｃの合成変位を、第２圧電素子２５ｂの変位と同じにすることにより、全長が変わらないようにして駆動軸２０，２１に荷重がかからないようにすることができる。このため、第２圧電素子２５ｂには、他の２つの圧電素子よりも大きい電圧が印加される。
【００６５】
本発明においては、２つの圧電素子に互いに逆の変位をさせるにあたり、電圧の正負が反転した駆動信号を印加する方法と、圧電素子の極性により逆方向に同じ駆動信号を入力する方法の２つがあるが、いずれを用いても同じ作用が得られる。また、上記実施形態は、駆動軸２０と駆動軸２１の両方にレンズを保持させたレンズ駆動装置として構成されているが、図１１に示すカメラ部５０のように、駆動軸２０に結像用の正レンズ５１を保持させ、駆動軸２１に被写体像の明るさを調節する絞り装置５２を保持させてもよい。また、絞り装置５２の他に、減光フィルタや透過する光の波長を制限する波長選択フィルタ等の光学フィルタ、シャッタ装置等の光量制御部材を保持させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】カメラ付き携帯電話機の外観斜視図である。
【図２】カメラ付き携帯電話機の半折り畳み状態の斜視図である。
【図３】カメラ部の断面図である。
【図４】駆動軸とレンズ保持枠の斜視図である。
【図５】カメラ付き携帯電話機の電気的構成を示すブロック図である。
【図６】駆動信号の波形図である。
【図７】圧電制御回路のブロック図である。
【図８】駆動信号の位相調節によりレンズ保持枠の移動速度が改善される様子を示す説明図である。
【図９】フォーカス調節時の圧電素子の変位状態を示す模式図である。
【図１０】全ての圧電素子を駆動させた変位状態の例を示す模式図である。
【図１１】他の実施形態のカメラ部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
２  カメラ付き携帯電話機
１３，５０  カメラ部
１５  第１レンズ
１６  第２レンズ
１７  イメージセンサ
１８，１９  レンズ保持枠
２０，２１  駆動軸
２３  フレーム部材
２４  軸支持部材
２５ａ  第１圧電素子
２５ｂ  第２圧電素子
２５ｃ  第３圧電素子
２８，２９  フォトリフレクタ
２８ａ，２９ａ  発光素子
２８ｂ，２９ｂ  受光素子
３０  位置検出板
３１  板バネ
３２  摩擦板
３６  ＡＦ回路
３７  ＣＰＵ
４３  圧電制御回路
４４  移動量検出回路
４５  駆動信号発生回路
４６  切替え回路
４７  位相制御回路
５１  レンズ
５２  絞り装置
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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