(57)【要約】【課題】簡単な構成で迅速に光軸を精度良く調整できるようにする。【解決手段】レンズ３１を保持するレンズ鏡筒３０を４箇所で支持し、レンズ３１の位置及び傾きを調節する磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄを採用した。レンズ３１の光軸Ｌのピッチ、ヨー方向の角度に基づいて磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄを駆動してレンズ３１の光軸Ｌを調整する。【選択図】図２
2009075376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持するレンズ鏡筒を少なくとも３箇所で支持し、前記レンズの位置及び傾きを調節する磁歪アクチュエータと、
前記磁歪アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と
を備えていることを特徴とする光軸調整装置。
【請求項２】
前記駆動制御手段は、前記レンズの光軸のピッチ、ヨー方向の角度を検出する角度検出手段の検出結果に基づいて前記磁歪アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項１記載の光軸調整装置。
【請求項３】
前記磁歪アクチュエータは、
磁歪材料で形成された駆動用ロッドと、
磁界を発生して前記駆動用ロッドを軸方向へ伸縮させるコイルと
を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整装置。
【請求項４】
前記磁歪アクチュエータは、
磁歪材料で形成され、平行に配置された複数の駆動用ロッドと、
磁界を発生して前記複数の駆動用ロッドを軸方向へ伸縮させるコイルとを有し、
前記複数の駆動用ロッドが伸縮したとき、前記複数の駆動用ロッドのうちの１つの駆動用ロッドの軸方向の移動量が大きくなるように前記複数の駆動用ロッドがてこを介して一連に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光軸調整装置。
【請求項５】
レンズを保持するレンズ鏡筒を少なくとも３箇所で支持し、前記レンズの位置及び傾きを調節する電歪アクチュエータと、
前記電歪アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と
を備えていることを特徴とする光軸調整装置。
【請求項６】
前記駆動制御手段は、前記レンズの光軸のピッチ、ヨー方向の角度を検出する角度検出手段の検出結果に基づいて前記電歪アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項５記載の光軸調整装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の光軸調整装置を備えていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は光軸調整装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の撮像光学系を有し、視差のある２つの画像を撮像する複眼の撮像装置が知られている（下記公報参照）。一般に、この種撮像装置では計測精度を確保・維持するため一対の撮像光学系の相互の光軸を精度良く調整する必要がある。従来、光軸調整装置として調整ねじを有するものがある。一方の撮像光学系を固定し、調整ねじを回して一方の撮像光学系の光軸と他方の撮像光学系の光軸とが平行になるように調整する。
【特許文献１】特開２００７−１４７４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ステレオカメラでは長年使用しているうちにレンズを保持する基板の反り等によって平行度が狂ってくるので、光軸を調整する必要がある。
【０００４】
しかし、従来の光軸調整装置は上述したように調整ねじを用いて調整するものであり、構造が複雑であるばかりか調整に手間がかかる。
【０００５】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は簡単な構成で迅速に光軸を精度良く調整できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、レンズを保持するレンズ鏡筒を少なくとも３箇所で支持し、前記レンズの位置及び傾きを調節する磁歪アクチュエータと、前記磁歪アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光軸調整装置において、前記駆動制御手段は、前記レンズの光軸のピッチ、ヨー方向の角度を検出する角度検出手段の検出結果に基づいて前記磁歪アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光軸調整装置において、前記磁歪アクチュエータは、磁歪材料で形成された駆動用ロッドと、磁界を発生して前記駆動用ロッドを軸方向へ伸縮させるコイルとからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の光軸調整装置において、前記磁歪アクチュエータは、磁歪材料で形成され、平行に配置された複数の駆動用ロッドと、磁界を発生して前記複数の駆動用ロッドを軸方向へ伸縮させるコイルとからなり、前記複数の駆動用ロッドが伸縮したとき、前記複数の駆動用ロッドのうちの１つの駆動用ロッドの軸方向の移動量が大きくなるように前記複数の駆動用ロッドがてこを介して一連に接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、レンズを保持するレンズ鏡筒を少なくとも３箇所で支持し、前記レンズの位置及び傾きを調節する電歪アクチュエータと、前記電歪アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光軸調整装置において、前記駆動制御手段は、前記レンズの光軸のピッチ、ヨー方向の角度を検出する角度検出手段の検出結果に基づいて前記電歪アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載の光軸調整装置を備えていることを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば簡単な構成で迅速に光軸を精度良く調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る光軸調整装置を備える撮像装置の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面を示す概念図である。
【００１６】
撮像装置１は磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄとカメラ基板２０とレンズ鏡筒３０とレンズ３１と撮像デバイス２１とを備える。なお、図１ではステレオカメラの一方の撮像装置１だけを示したが、ステレオカメラは図１の撮像装置１と同じ構成の撮像装置（図示せず）をもう１つ備えている。
【００１７】
カメラ基板２０は正方形の平板であり、その中央部に撮像デバイス２１が実装されている。撮像デバイス２１はＣＣＤである。なお、カメラ基板２０の形状は正方形に限られるものではなく、三角形や円形の場合もある。また、撮像デバイス２１としてＣＣＤを用いる代わりにＣＭＯＳセンサ等を用いてもよい。
【００１８】
レンズ鏡筒３０はカメラ基板２０に一体的に設けられている。レンズ鏡筒３０は撮像デバイス２１に対応するレンズ３１を保持している。
【００１９】
カメラ基板２０の四隅には円柱状の磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄのそれぞれの一端が接続金具１３を介してねじ２２によって取り付けられている。磁歪アクチュエータ１０Ａは駆動用ロッド１１Ａと駆動用ロッド１１Ａの周囲に配置されたコイル１２Ａとからなる。また、磁歪アクチュエータ１０Ｂは駆動用ロッド１１Ｂと駆動用ロッド１１Ｂの周囲に配置されたコイル１２Ｂとからなる。なお、磁歪アクチュエータ１０Ｃ，１０Ｄも駆動用ロッドとコイルとからなる。また、この実施形態では４つの磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄを用いたが、カメラ基板２０の形状によっては磁歪アクチュエータは３つであってもよい。
【００２０】
磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄの他端は接続金具１３を介してねじ４２によってそれぞれカメラ筐体４０に取り付けられている。
【００２１】
なお、磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄのカメラ基板２０及びカメラ筐体４０への取付手段としては、機械的な強度を確保でき、しかも遊びを小さくできるものであればねじ２２，４２に限られるものではない。
【００２２】
また、磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄに代えてピエゾアクチュエータのような電歪アクチュエータを採用することもできる。なお、ピエゾアクチュエータを採用した場合には供給電圧を制御することによって変位量が制御される。
【００２３】
図２は撮像装置の制御方法を説明する図である。なお、図２ではコイル１２Ａ〜１２Ｄ及び接続金具１３の図示は省略されている。
【００２４】
各磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄには各磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄを駆動する定電圧電源５０Ａ〜５０Ｄがそれぞれ接続されている。各定電圧電源５０Ａ〜５０Ｄには各磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄの駆動を個別に制御するための制御回路（駆動制御手段）が接続されている（図示せず）。制御回路と磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄとで光軸調整装置が構成される。制御回路は、レンズ３１の光軸Ｌのピッチ、ヨー方向の角度を検出するレーザ光を用いた図示しない角度検出計（角度検出手段）の検出結果に基いて、各磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄへ供給する電流を制御する。供給する電流は例えば予めメモリ（図示せず）に記憶された電流と電界との関係を示すデータに基いて決められる。なお、ステレオカメラで２つの画像を取得し、画像のズレが所定の値になるように電流を制御するようにしてもよい。
【００２５】
光軸Ｌのピッチ方向Ｐの傾き（ピッチ角）を制御する場合：
磁歪アクチュエータ１０Ｂと磁歪アクチュエータ１０Ｃとをペアとするとともに、磁歪アクチュエータ１０Ａと磁歪アクチュエータ１０Ｄとをペアとし、コイル１２Ｂ，１２Ｃとコイル１２Ａ，１２Ｄとに角度検出計の検出結果に基づいた電流を供給する。その結果、レンズ３１が上下方向へ振られ、光軸Ｌの上下方向の傾きが調整される。
【００２６】
光軸Ｌのヨー方向Ｙの傾き（ヨー角）を制御する場合：
磁歪アクチュエータ１０Ａと磁歪アクチュエータ１０Ｂとをペアとするとともに、磁歪アクチュエータ１０Ｃと磁歪アクチュエータ１０Ｄとをペアとし、コイル１２Ａ，１２Ｂとコイル１２Ｃ，１２Ｄとに角度検出計の検出結果に基いた電流を供給する。その結果、レンズ３１が左右方向へ振られ、光軸Ｌの左右方向の傾きが調整される。
【００２７】
なお、ピッチ方向Ｐの傾きを制御する場合、コイル１２Ａ〜１２Ｄに供給される電流とヨー方向Ｙの傾きを制御する場合にコイル１２Ａ〜１２Ｄに供給される電流とを加算した電流をコイル１２Ａ〜１２Ｄに供給すれば、ピッチ方向Ｐの傾きとヨー方向Ｙの傾きとが同時に制御されて光軸Ｌの傾きが調整される。
【００２８】
また、図示しないが、カメラ筐体４０（図１参照）自体を一軸の磁歪アクチュエータで支持し、直交する磁界を磁歪アクチュエータに同時に印加して磁歪アクチュエータに光軸Ｌを中心とする回転方向Ｒの捩じれ応力を発生させれば、光軸Ｌのロール角を制御することもできる。ロール角を制御することによって、例えば光軸Ｌは一致しているが一方の撮像装置の画像が傾いてしまったような場合に対応することができる。
【００２９】
この実施形態によれば、定電圧電源５０Ａ〜５０Ｄによる磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄの駆動を角度検出計の検出結果に基いて個別に制御してレンズ３１の位置や傾きを調整するので、簡単な構成で迅速に２つの光学系の光軸を精度良く自動的に調整することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、ステレオカメラの両方の撮像装置１に磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄが採用されているが、一方の撮像装置１にだけ磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄを採用して光軸を調整することができるようにし、他方の撮像装置の光軸Ｌを固定としてもよい。このようにすれば、他方の撮像装置に磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄを採用しない分だけ部品点数を削減でき、製造コストを低減することができる。
【００３１】
また、上記実施形態ではこの発明を複眼の撮像装置に適用したが、磁歪アクチュエータの応答性が高いことを利用して、単眼の撮像装置のレンズや撮像デバイスを移動させてレンズや撮像素子の光軸を設計された光軸に一致させる機構として使用することもできる。
【００３２】
図３は磁歪アクチュエータの一例を示す概念図である。図３において、Ｌは無磁界時の磁歪アクチュエータの長さを示し、ΔＬは磁界印加時の伸び量（変位量）を示す。
【００３３】
磁歪アクチュエータ１０は駆動用ロッド１１とコイル１２とからなる。磁歪アクチュエータ１０は磁歪アクチュエータ１０Ａ〜１０Ｄに対応する。
【００３４】
駆動用ロッド１１は磁歪材料で形成されている。磁歪材料で形成された円柱（駆動用ロッド１１）の軸方向の寸法は磁界Ｈの強さに応じて数ナノ秒から数マイクロ秒の速さで変化する。しかも、磁歪材料で形成された円柱の軸方向の変位量（ΔＬ）及び発生応力は大きい。例えば、磁歪材料で形成された円柱に１０００Ｏｅの入力磁界を与えたとき、軸方向の変位量及び発生応力はそれぞれ１１００ｐｐｍ及び２２×１０6Ｎ/ｍ2である。
【００３５】
駆動用ロッド１１の軸方向の両端には接続金具１３が設けられている。接続金具１３には駆動用ロッド１１をカメラ基板２０及びカメラ筐体４０に接続させるためのおねじ（図示せず）が螺合するめねじが形成されている。
【００３６】
コイル１２は駆動用ロッド１１の周囲に配置され、コイル１２には定電圧電源５０Ａが接続されている。定電圧電源５０は制御回路（図示せず）に接続されている。制御回路はコイル１２に供給する電流を角度センサの検出結果に基づいて調整して駆動用ロッド１１に印加する磁界Ｈの強さを制御する。
【００３７】
この磁歪アクチュエータ１０によれば、従来例のように調整ねじを有しないため、ガタツキや遊びが無く光軸Ｌのブレがほとんど生じない。
【００３８】
なお、一般に、変位量が大きな磁歪材料は高価であるので、変位量は小さいが安価な磁歪材料を用いることが考えられる。このような安価な磁歪材料を用いた場合、以下に述べるようにてこを用いて変位量の小ささを解消するようにした。
【００３９】
図４は磁歪アクチュエータの他の例を示す概念図である。図４において、Ｌは無磁界時のハウジング８０の下面から接続金具８３の上面までの長さを示し、ΔＬは磁界印加時の前記長さの増加量を示す。
【００４０】
この磁歪アクチュエータは駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅとコイル６２とからなる。駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅとコイル６２とはハウジング８０内に収容されている。
【００４１】
駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅはそれぞれ駆動用ロッド１１を形成する磁歪材料より変位量の小さい磁歪材料で形成されている。駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅは平行に配置されている。駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅはてこ８２Ａ〜８２Ｄを介して一連に接続されている。駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｄのそれぞれの両端部及び駆動用ロッド６１Ｅの一端部は円錐形状である。てこ８２Ａ〜８２Ｄはそれぞれハウジング８０に固定される固定部８４とほぼ二等辺三角形のシーソー部８６とで構成される。シーソー部８６の頂角部分は軸８５を介して固定部８４に回転可能に支持されている。
【００４２】
駆動用ロッド６１Ａの一端はハウジング８０に設けられた凸部８１に接し、他端はてこ８２Ａのシーソー部８６の一方の作用点ａに接している。駆動用ロッド６１Ａに隣り合う駆動用ロッド６１Ｂの一端はてこ８２Ａのシーソー部８６の他方の作用点ｂに接し、他端はてこ８２Ｂのシーソー部８６の一方の作用点ｃに接している。駆動用ロッド６１Ｂに隣り合う駆動用ロッド６１Ｃの一端はてこ８２Ｂのシーソー部８６の他方の作用点ｄに接し、他端はてこ８２Ｃのシーソー部８６の一方の作用点ｅに接している。駆動用ロッド６１Ｃに隣り合う駆動用ロッド６１Ｄの一端はてこ８２Ｃのシーソー部８６の他方の作用点ｆに接し、他端はてこ８２Ｄのシーソー部８６の一方の作用点ｇに接している。駆動用ロッド６１Ｄに隣り合う駆動用ロッド６１Ｅの一端はてこ８Ｄのシーソー部８６の他方の作用点ｈに接し、他端はハウジング８０に設けられた穴８４を介して外部へ突出し、例えばカメラ基板２０に接続される接続金具８３に固定されている。
【００４３】
コイル６２は駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅの全周を包囲するように配置されている。コイル６２には定電圧電源５０が接続されている。定電圧電源５０は制御回路（図示せず）に接続されている。制御回路はコイル６２に供給する電流を角度センサの検出結果に基づいて調整して駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅに印加する磁界Ｈの強さを制御する。
【００４４】
コイル６２に電流が供給され、コイル６２に発生した磁界Ｈによって各駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅがそれぞれ伸張したとき、駆動用ロッド６１Ａ〜６１Ｅのそれぞれの伸張量（変位量）がシーソー部８６を通じて駆動用ロッド６１Ｅの伸張量に加算され、結果的に駆動用ロッド６１Ｅの軸方向のストローク（移動量）が増幅される。
【００４５】
この磁歪アクチュエータによれば、駆動用ロッドが１つの場合よりも大きいストロークを得ることができ、光軸調整装置の高さ（光軸Ｌ方向の寸法）を抑制することもできる。また、高価な磁歪材料を使用しないので、光軸調整装置の製造コストの上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１（ａ）はこの発明の一実施形態に係る光軸調整装置を備える撮像装置の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面を示す概念図である。
【図２】図２は撮像装置の制御方法を説明する図である。
【図３】図３は磁歪アクチュエータの一例を示す概念図である。
【図４】図４は磁歪アクチュエータの他の例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：撮像装置、１０，１０Ａ〜１０Ｄ，６０：磁歪アクチュエータ（光軸調整装置）、１１，１１Ａ，１１Ｂ，６１Ａ〜６１Ｅ：駆動用ロッド、１２，１２Ａ，１２Ｂ，６２：コイル、３０：レンズ鏡筒、３１：レンズ、８２Ａ〜８２Ｄ：てこ、Ｌ：光軸。
【図１】
2009075376.tif 000003
【図２】
2009075376.tif 000004
【図３】
2009075376.tif 000005
【図４】
2009075376.tif 000006