(57)【要約】【課題】  小型であって、かつレンズ位置の検出精度の高い撮影装置及びそのレンズ位置の検出精度を高める手段を有するレンズユニットを提供すること。【解決手段】  レンズ保持枠１０１の姿勢をガイドするガイド棒１０２にバネ１０６を巻回してさらにそのバネ１０６の隣に圧電素子１１１を配設する。レンズ保持枠１０１が移動したときにその圧電素子１１１から出力される電圧をＣＰＵ１１０で検出して、ＣＰＵはその検出した電圧からレンズ位置を認識する。【選択図】図２
2005258299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動するレンズ群を有する撮影レンズを経由して入射してきた被写体光を捉えることにより撮影を行なう撮影装置において、
圧電素子と、
前記レンズ群の光軸方向の位置に応じた圧力を前記圧電素子に加える圧力付与機構と、  前記圧電素子により検出された圧力に基づいて前記レンズ群の光軸方向の位置を認識するレンズ位置認識部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
温度センサを備え、
前記レンズ位置認識部は、前記圧電素子により検出された圧力に加え、さらに温度センサにより検出された温度に基づいて前記レンズ群の光軸方向の位置を認識するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
この撮影装置の姿勢を検出する姿勢センサを備え、
前記レンズ位置認識部は、前記圧電素子により検出された圧力に加え、さらに前記姿勢センサにより検出された姿勢に基づいて前記レンズ群の光軸方向の位置を認識するものであることを特徴する請求項１記載の撮影装置。
【請求項４】
光軸方向に移動するレンズ群を有する撮影レンズを内蔵したレンズユニットにおいて、
圧電素子と、
前記レンズ群の光軸方向の位置に応じた圧力を前記圧電素子に加える圧力付与機構と、  前記圧電素子により検出された圧力に基づいて前記レンズ群の光軸方向の位置を認識するレンズ位置認識部とを備えたことを特徴とするレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光軸方向に移動するレンズ群を有する撮影レンズを経由して入射してきた被写体光を捉えることにより撮影を行なう撮影装置およびその撮影装置に組み込まれているレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影装置例えばカメラなどにおいては、カメラ本体に様々なレンズユニットが組み込まれて様々なタイプの撮影装置が製作される。場合によってはレンズユニットが組み込まれずにカメラ本体のみで製作され、そのカメラ本体に交換レンズのようなレンズユニットが装着されることもある。いずれの場合においてもレンズユニットが本体に組み込まれたときに、レンズユニット内の撮影レンズの位置が本体側で認識されるようになっていないと本体側の操作に応じたフォーカシングやズーミングが行なえない。
【０００３】
レンズユニットの中には、カメラ本体側にレンズユニット内の撮影レンズの位置を認識させるためにレンズユニット内のステッピングモータにカメラ本体側から所定の数のパルスを供給することでカメラ本体側にレンズ位置を認識させるようにしたり、レンズを移動させているときにレンズの位置をエンコーダにより検出して、その検出した信号をカメラ本体側に伝達することでレンズ位置をカメラ本体側に認識させるようにしたりしている（例えば特許文献１参照）。また、エンコーダの代わりにポテンショメータが用いられたりする場合もある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、ステッピングモータを用いた場合には、パルス数によって細かくレンズ位置が制御される反面、ステッピングモータ自体に脱調現象が起こるとカメラ本体側でレンズ位置を認識しようとしても認識することができない状況が引き起こされてしまう。また特許文献１のもののようにエンコーダを用いた場合には、エンコーダ自体の外形寸法が大きくなって本体側にかなり大きな配置スペースを確保しなければならない。さらに特許文献２のもののようにポテンショメータを用いた場合には、ポテンショメータ自体の分解能があまり良くないため、エンコーダを用いた場合に比べて位置検出精度の点で見劣りがしてしまう。
【特許文献１】特開平９−２２２５４５号公報
【特許文献２】特開平１０−１７０８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、小型であって、かつレンズ位置の検出精度の高い撮影装置及びそのレンズ位置の検出精度を高める手段を有するレンズユニット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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の撮影装置は、光軸方向に移動するレンズ群を有する撮影レンズを経由して入射してきた被写体を捉えることにより撮影を行なう撮影装置において、
圧電素子と、
上記レンズ群の光軸方向の位置に応じた圧力を上記圧電素子に加える圧力付与機構と、  上記圧電素子により検出された圧力に基づいて上記レンズ群の光軸方向の位置を認識するレンズ位置認識部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
そうすると、上記レンズ位置認識部によって上記圧電素子で検出された圧力に基づいてレンズ位置が認識される。この圧電素子は小型の電歪素子であり、外部から加えられた圧力に応じてその加えられた圧力に比例した電気信号を出力する。したがって、この比例関係を予めレンズ位置認識部に認識させておきさえすれば、レンズを移動させたときに発生する電気信号により上記レンズ位置認識部によってレンズ位置が的確に認識される。
【０００８】
ここで、温度センサを備え、上記レンズ位置認識部は、上記圧電素子により検出された圧力に加え、さらに温度センサにより検出された温度に基づいて前記レンズ群の光軸方向の位置を認識するものであることが好ましい。
【０００９】
そうすると、温度によって圧電素子の特性が変化したとしてもレンズ位置が的確に認識される。
【００１０】
例えば上記レンズ位置認識部に異なる温度ごとの圧電素子の特性を予め記憶しておくことで、温度センサにより検出された温度に基づいたレンズ位置がレンズ位置認識部によって的確に認識される。
【００１１】
また、この撮影装置の姿勢を検出する姿勢センサを備え、上記レンズ位置認識部は、上記圧電素子により検出された圧力に加え、その姿勢センサにより検出された姿勢に基づいて上記レンズ群の光軸方向の位置を認識するものであることが好ましい。
【００１２】
そうすると、この撮影装置の姿勢によって上記圧電素子の特性が変化したとしてもその姿勢センサにより検出された姿勢に基づいてレンズ位置が的確に認識される。
【００１３】
例えば上記レンズ位置認識部に異なる姿勢ごとの圧電素子の特性を予め記憶しておくことで、その特性に基づいたレンズ位置がレンズ位置認識部によって認識される。
【００１４】
上記課題を達成する本発明のレンズユニットは、撮影装置に組み込まれるものであり、光軸方向に移動するレンズ群を有する撮影レンズを内蔵したレンズユニットであって、
圧電素子と、
上記レンズ群の光軸方向の位置に応じた圧力を前記圧電素子に加える圧力付与機構と、  上記圧電素子により検出された圧力に基づいて前記レンズ群の光軸方向の位置を認識するレンズ位置認識部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明のレンズユニットは、上記したように撮影装置に一体的に組み込まれたものであっても良いが、それに限られるものではなく、交換レンズのように独立したレンズユニットがあっても良く、さらには、そのレンズユニット内に撮像素子が内蔵されたものであっても良い。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、小型であって、かつレンズ位置の検出精度の高い撮影装置及びそのレンズ位置の検出精度を高める手段を有するレンズユニットが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の撮影装置の実施形態であるカメラの外観図である。
【００１９】
このカメラ１は、光軸方向に移動するレンズ群を有する撮影レンズを経由して入射してきた被写体を捉えることにより撮影を行なうものであって、その撮影レンズが、カメラボディ１ａ中央のレンズ鏡胴１０に内蔵されている。そのレンズ鏡胴１０の上方にはファインダ１１が、またそのファインダ１１の隣には閃光発光窓１２が設けられ、カメラボディ１ａ上面にはレリーズ釦１３が設けられている。このレリーズ釦１３が押されるとカメラ内部のＣＰＵにレリーズのタイミングが通知されてＣＰＵによりシャッタが開放されて撮影が行なわれる。またこの撮影が行なわれるときの被写界輝度によっては閃光発光窓１２から閃光が発光されて撮影が行なわれる。
【００２０】
図中、点線で示してあるのは、基板ＰＣＢ上に実装された姿勢検出センサであるジャイロセンサ（以下ジャイロという）１４である。この図１にはそのジャイロ１４を構成するＸ軸センサ１４ｘ，Ｙ軸センサ１４ｙ，Ｚ軸センサ１４ｚそれぞれが示されており、それらのセンサでこのカメラの姿勢が検出され、その検出された信号Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれが後述するＣＰＵに供給される。
【００２１】
また、このカメラ１には温度センサであるサーミスタｔｈも配備されており、そのサーミスタｔｈからの検出信号もＣＰＵに供給され、ＣＰＵによりレンズ鏡胴付近の温度が検出される。なお、図１に示した温度センサｔｈは、構成を示すために図示したものであって、実際にはカメラボディ１ａ内部の、レンズ鏡胴１０が装着される付近に配備されている。
【００２２】
図２は、レンズ鏡胴１０に内蔵された撮影レンズの中の一つを取り上げ、そのレンズの移動機構を示した図である。このレンズはフォーカスレンズであっても、ズームレンズであっても良い。なおレンズ鏡胴内に図２の構成がすべて収容されるものであっても、レンズ鏡胴がカメラ本体に組み込まれることによって図２の構成が実現するものであってもどちらでも良い。
【００２３】
図２に示すように撮影レンズの中の一つのレンズ１００がレンズ保持枠１０１に保持されている。このレンズ保持枠１０１にはガイド棒１０２，１０３が挿通される孔１０１ａ，１０１ｂが２つ設けられており、それらの孔１０１ａ，１０１ｂに２本のガイド棒１０２，１０３がそれぞれ挿通されてレンズ１００の光軸に対する姿勢が保たれている。図２にはこれらのガイド棒１０２，１０３のうちの一方のガイド棒１０２の取付部１０２ａ，１０２ｂが示されている。
【００２４】
レンズ保持枠１０１の、上記ガイド棒１０２側には外方へ延びる突出部１０１ｃが設けられており、その突出部１０１ｃが送りねじ１０４ａに螺合しているナット１０５に係合している。この突出部１０１ｃが設けられた側のガイド棒１０２にはその突出部１０１ｃをレンズ保持枠１０１ともどもナット１０５側に付勢するようにバネ１０６が巻回されている。このバネ１０６によって突出部１０１ｃがナット１０５側に付勢されるので送りねじ１０４ａに螺合しているナット１０５が突出部１０１ｃに緊密に係合したままになる。この緊密な係合状態は、ＣＰＵ１１０からの指示に基づいてモータ１０４が回転してその回転により送りねじ１０４ａが回転してレンズ保持枠１０１がバネ１０６側へあるいはバネ１０６から遠ざかる方向へ動いてもそのまま維持される。そのレンズ保持枠１０１を付勢するバネ１０６の、レンズ保持枠１０１側とは反対側の端部に圧電素子１１１が隣接して配設されている。この圧電素子１１１にもレンズ保持枠１０１と同じように孔１１０ａが設けられており、その孔１１０ａにガイド棒１０２が挿通され取付部１０２ａに固定されている。したがって送りねじ１０４ａの回転によりレンズ保持枠１０１が動くとレンズ保持枠１０１が動くことによってバネ１０６が圧縮されたり伸張したりして圧電素子１１１に加えられる圧力が変化する。この例においては、突出部１０４をバネ１０６により付勢しながら送りねじ１０４ａに螺合しているナット１０５にその突出部１０４を押させて、同じバネ１０６によって圧電素子１１１に圧力を加える構成を採用しているため、送りねじ１０５が所定の方向に回転してレンズ保持枠１０１がバネ１０６側に動いてバネ１０６が圧縮されるとより強い圧力が圧電素子１１１に加えられ、送りねじ１０５が所定の方向とは逆に回転してレンズ保持枠１０１がバネ１０６から遠ざかる方向に動いてバネ１０６が伸張すると圧電素子１１１に加えられる圧力が軽減される。このように圧電素子１１０に加えられる圧力の増減に応じて圧電素子から出力される信号がＣＰＵ１１０によって検出されレンズの位置が制御される。
【００２５】
さらに本実施形態のカメラでは、ＣＰＵによってサーミスタｔｈ、ジャイロ１４の出力信号つまり温度や姿勢に基づいて圧電素子の出力補正が行なわれ、精度の高いレンズ駆動制御が行なわれている。この温度や姿勢については後述する。
【００２６】
このように送りねじ１０４ａとナット１０５とそのナット１０５に係合する突出部１０１ｃを有するレンズ保持枠１０１とそのレンズ保持枠１０１の突出部１０１ｃをナット１０５側へ付勢するバネ１０６とガイド棒１０２とそのガイド棒１０２の一方の取付部１０２ａとで圧力付与機構が構成され、その圧力付与機構により圧電素子１１１に圧力が付与されると、圧電素子１１１から電圧が出力され、その出力電圧がＣＰＵ１１０により検出される。
【００２７】
ここでその出力電圧とレンズ位置の関係を、図３を参照して説明する。
【００２８】
図３はその圧力付与機構により圧電素子１１１に圧力が付与されたときに圧電素子１１１から出力される出力電圧とレンズ位置との対応を示す図である。
【００２９】
横軸にレンズ位置が示されており、縦軸に圧電素子の出力電圧が示されている。
【００３０】
図３には異なる温度Ｔ０，Ｔ１についての特性が一例として示されている。これらの温度Ｔ０，Ｔ１を含む複数の温度での出力電圧に対応するレンズ位置が予め、ＣＰＵ１１０内の記憶部に記憶されている。この図３に示す温度特性は、他の温度においても適用されるものであって、その図３からもわかるようにレンズ位置と出力電圧との関係はほぼ比例関係にある。したがって、送りねじ１０４ａの回転によりレンズ保持枠１０１が移動することによって圧電素子１１１の出力電圧が変化することで、その出力電圧がＣＰＵ１１０によって検出されその検出された出力電圧と比例関係にあるレンズ位置が簡単に認識される。
【００３１】
もし温度がＴ０のときにＣＰＵ１１０が所定の位置Ａにレンズを移動させたい場合には、モータ１０４を回転させることにより送りネジ１０４ａを回転させ、ナット１０５を移動させることによりレンズ保持枠１０１を移動させて圧電素子の出力電圧がＶ１になるまでレンズを移動させれば良い。
【００３２】
また、本実施形態ではサーミスタｔｈが設けられているので、そのサーミスタｔｈにより温度が検出されＣＰＵ１１０が温度Ｔ１であることを検知した場合には、温度Ｔ０のときに圧電素子の出力電圧がＶ１になるまでレンズ移動させたときとは異なり、圧電素子１１１の出力電圧が所定の電圧値Ｖ１´になるまでレンズを移動させれば良い。
【００３３】
このように温度の変化に応じた圧電素子の温度特性が予めＣＰＵに記憶されていると、レンズ位置を細かく制御することができる。
【００３４】
このように、もともと圧電素子１１１は圧力が外部から加えられたときに内部に生じる歪を電気信号に変換するものであるから、上記のように温度特性をＣＰＵ内に記憶しておくことが有益である。さらに圧電素子は、その取付姿勢によっても特性が変化することが知られている。そこで、図１、２に示すようにサーミスタに加えてジャイロを設けてそれらの検出結果に応じてレンズ位置を補正することができるようにもしてある。図４でまず温度センサによって補正を行なう手順を示し、図５でジャイロによって検出された姿勢に応じても同様の手順で補正が行なわれることを示しておく。
【００３５】
図４は、その温度センサｔｈにより温度を検出したときにＣＰＵが行なう処理を示すフローチャートであり、図５は姿勢センサ１０１により姿勢を検出したときにＣＰＵが行なう処理を示すフローチャートである。
【００３６】
まずステップＳ４０１でサーミスタの出力電圧を検出する。次のステップＳ４０２へ進み、ステップＳ４０２でその出力電圧に基づいて温度を検出して補正量を算出する。例えば温度がＴ１に対応する電圧がサーミスタから出力されていた場合には、図３に示す温度Ｔ１のときの圧電素子の出力特性を読み出すことにより補正は簡単に行なえる。
【００３７】
次のステップＳ４０３で圧電素子の出力電圧を測定して、その測定した値に基づいて例えば温度Ｔ１のときのレンズ位置を参照することによって、次のステップＳ４０４で補正量を加味したレンズ位置を算出する。
【００３８】
図５はジャイロにより姿勢判断を行なうときのフローチャートである。
【００３９】
図５にはステップＳ５０１〜ステップＳ５０４が示されている。これらのステップは、図４と同様なステップであり、このような処理を行なうことでより正確なレンズ位置がＣＰＵにより認識される。
【００４０】
以上説明したようにレンズ保持枠１０１が移動することによって圧電素子１１１に付与される圧力が変化して圧電素子の出力電圧もまた変化するので、その変化がＣＰＵ１１０により検出され、レンズの位置が正確に認識される。また、サーミスタやジャイロによって温度に応じてもまたこのカメラの姿勢に応じても圧電素子の特性変化を補正するようにしておくとさらにレンズ位置の検出精度が高くなる。
【００４１】
以上説明したように小型であって、かつレンズ位置の検出精度の高い撮影装置及びそのレンズ位置の検出精度を高める手段を有するレンズユニットが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の撮影装置の実施形態であるカメラの外観図である。
【図２】レンズ鏡胴１０に内蔵された撮影レンズの中の一つを取り上げ、そのレンズの移動機構を示した図である。
【図３】その圧力付与機構により圧電素子１１１に圧力が付与されたときに圧電素子１１１から出力される出力電圧とレンズ位置との対応を示す図である。
【図４】その温度センサｔｈにより温度を検出したときにＣＰＵが行なう処理を示すフローチャートである。
【図５】姿勢センサ１０１により姿勢を検出したときにＣＰＵが行なう処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１  カメラ
１ａ  カメラボディ
１０    レンズ鏡胴
１１    ファインダ
１２    閃光発光窓
１３    レリーズ釦
１４    ジャイロ
１４ｘ    Ｘ軸センサ
１４ｙ    Ｙ軸センサ
１４ｚ    Ｚ軸センサ
１００    レンズ
１０１    レンズ保持枠
１０１ａ  １０１ｂ  孔
１０１ｃ    突出部
１０２    ガイド棒
１０２ａ  １０２ｂ  取付部
１０３    ガイド棒
１０４    モータ
１０４ａ    送りねじ
１０５    ナット
１１０    ＣＰＵ
１１１    圧電素子
ｔｈ    サーミスタ
【図１】
2005258299.tif 000003
【図２】
2005258299.tif 000004
【図３】
2005258299.tif 000005
【図４】
2005258299.tif 000006
【図５】
2005258299.tif 000007