(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚以上の光学素子を含む光学枠と、
撮像素子を含むカメラ本体部と、
合焦を行うためのピント調整機構と、
を有するカメラにおいて、
前記ピント調整機構は、
前記光学枠と前記カメラ本体部の間に配置され、前記光学枠の光軸方向と略直交する方向に変位する少なくとも１つの電歪素子と、
対向する一対の湾曲部および平面部を含み、前記一対の湾曲部を前記電歪素子の長手方向に沿って伸張させた状態で、かつ、前記一対の平面部を前記光学枠の光軸方向に対して略平行となるように、前記電歪素子を囲繞し、当該電歪素子の長手方向の変位を前記光学枠の光軸方向に拡大変換し、前記光学枠を変位させる弾性部材と、
前記弾性部材の一対の平面部のうちの少なくとも一方に配置され、前記光学枠の光軸方向と直交する方向より前記弾性部材の一対の湾曲部の初期位置を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記電歪素子は、積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【請求項３】
前記電歪素子は、電圧印加により、圧縮変位または変位動作を行うことを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【請求項４】
前記電歪素子に印加される電圧は、単パルス波形であることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【請求項５】
前記湾曲部の一方は、前記光学枠と当接するよう湾曲されていることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【請求項６】
前記調整手段は、前記弾性部材の曲率を可変調整するための調整ネジであることを特徴とする請求項５記載のカメラ。
【請求項７】
合焦を行うためのピント調整機構において、
少なくとも１枚以上の光学素子を含む光学枠と、
前記光学枠と前記カメラ本体部の間に配置され、前記光学枠の光軸方向と略直交する方向に変位する少なくとも１つの電歪素子と、
対向する一対の湾曲部および平面部を含み、前記一対の湾曲部を前記電歪素子の長手方向に沿って伸張させた状態で、かつ、前記一対の平面部を前記光学枠の光軸方向に対して略平行となるように、前記電歪素子を囲繞し、当該電歪素子の長手方向の変位を前記光学枠の光軸方向に拡大変換し、前記光学枠を変位させる弾性部材と、
前記弾性部材の一対の平面部のうちの少なくとも一方に配置され、前記光学枠の光軸方向と直交する方向より前記弾性部材の一対の湾曲部の初期位置を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とするピント調整機構。
【請求項８】
前記湾曲部の一方は、前記光学枠と当接することを特徴とする請求項７記載のピント調整機構。
【請求項９】
前記調整手段は、前記弾性部材の曲率を可変調整するための調整ネジであることを特徴とする請求項８に記載のピント調整機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カメラおよびピント調整機構に関し、詳細には、積層型の圧電素子等の電歪素子を用い、その変位を変換してＡＦ時などの合焦用ピント調整を行うカメラおよびピント調整機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラ等におけるＡＦ時の合焦用ピント調整動作は以下の如き方法で行われている。まず、銀塩フィルムカメラにおいては、光学系を構成するレンズ群の一部若しくは全体を光軸方向に沿って移動させるか、または銀塩フィルム自体の位置を光軸方向に移動させることによりピント調整を行っていた。また、電子カメラにおいては、光学系を構成するレンズ群の一部若しくは全体を光軸方向に沿って移動させるか、またはＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子自体を光軸方向に移動させることによりピント調整を行っている。
【０００３】
上記銀塩フィルムカメラ及び電子カメラのいずれにおいても、合焦用ピント調整動作の駆動源として、ＤＣモータ、ステッピングモータや、超音波等のモータを用いている場合が殆どである。
【０００４】
しかるに、駆動源としてモータを使用した場合には、以下の如き問題がある。第１には、モータ自身およびこのモータに通常不可欠のギヤ減速ブロック等のスペースによりカメラの小型化が困難であるという問題がある。第２には、モータの立ち上がり特性や通常多パルス駆動を行うため、所定量移動させるためにシーケンスタイムが多くかかるという問題がある。第３には、モータを駆動するための専用ドライバー回路が必要となり高コストになるという問題がある。
【０００５】
上記問題を解決するために、例えば、圧電素子によりフォーカスを行う方法が、特開平８−９４９０６号公報「レンズ装置」において提案されている。かかるレンズ装置は、レンズのフォーカシングに寄与するレンズ群のフォーカス操作を、光軸方向に沿って配置されかつ圧電素子に結合して圧電素子と共に変位する駆動部材と、これに摩擦結合した被駆動部材から構成されるアクチュエータを使用し、アクチュエータの光軸方向の直線運動により直接フォーカスカム環を駆動するものである。
【０００６】
上記レンズ装置のフォーカスカム環の前進、後退の基本原理を図２２および図２３に基づいて説明する。説明を簡潔におこなうため、図２２では駆動装置の構成を簡単に例示する。同図に示す如く、駆動装置は片側がフランジ部３３に固定され、他方の側がロッド３１に固定される圧電型アクチュエータ３０を備え、ロッド３１はレンズ群の光軸方向に移動自在に支持され、フォーカスカム環３２はロッド３１に係合している（図２２（Ａ）参照）。
【０００７】
緩やかな立ち上がりのパルスの電圧を圧電型アクチュエータ３０に印加すると、圧電型アクチュエータ３０は、ゆっくりと伸長し、ロッド３１とフォーカスカム環３２は前進する（図２２（Ｂ）参照）。
【０００８】
他方、急速な立ち下がりのパルスの電圧を圧電型アクチュエータ３０に印加すると、圧電型アクチュエータ３０は急速に縮み、フォーカスカム環３２の慣性がフォーカスカム環３２とロッド３１との間の摩擦力にうち勝ってロッド３１のみ後退し、フォーカスカム環３２は前進した位置にとどまる（図２２（Ｃ）参照）。
【０００９】
このように、上記緩やかな立ち上がりと、急速な立ち下がりの駆動パルスを繰り返し、圧電型アクチュエータ３０に印加すると（図２３（Ａ）参照）、フォーカスカム環３２は駆動パルスによって連続的に前進する。他方、急速な立ち上がりと緩やかな立ち下がりの駆動パルスを繰り返し圧電型アクチュエータ３０に印加すると（図２３（Ｂ）参照）、フォーカスカム環３２は後退する。
【００１０】
以上のように、「レンズ装置」の駆動装置は、圧電型アクチュエータ３０の変位によってフォーカスカム環３２を光軸方向に直接移動する構成であるので、モータを使う駆動装置に比べて、簡単な構成となる。その結果、駆動装置の部品点数を減少させ、サイズや重量も低減することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記レンズ装置においては、レンズ群に係合するフォーカスカム環３２を、圧電型アクチュエータ３０へ印加する駆動パルスの立ち上がり、立ち下がり時間を変更することで連続的に移動させているので、駆動部とフォーカスカム環３２との間の安定した摩擦力を常に必要とするため、関連部品の精度が要求されたり、カメラの姿勢によるばらつきや、温度などの環境条件が摩擦力に影響を与え、正確なピント調整動作が難しいという問題がある。また、圧電型アクチュエータ３０を所定量移動させるために、多パルス駆動をする必要があり、制御性やシーケンス時間に問題がある。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡単、低コスト、かつ省スペースの構成にて、安定したピント調整が可能なピント調整機構を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも1枚以上の光学素子を含む光学枠と、撮像素子を含むカメラ本体部と、合焦を行うためのピント調整機構と、を有するカメラにおいて、前記ピント調整機構は、前記光学枠と前記カメラ本体部の間に配置され、光軸と略直角する方向に変位する少なくとも１つの電歪素子と、前記電歪素子を囲撓し、当該電歪素子の変位を光軸方向に変換して、前記光学枠を変位させる弾性部材と、前記弾性部材の形状を可変調整するための調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記電歪素子は、積層型圧電素子であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記電歪素子は、電圧印加により、圧縮変位または変位動作を行うことが望ましい。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記電歪素子に印加される電圧は、単パルス波形であることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記弾性部材は、前記電歪素子の両端面を中心方向に付勢するよう前記電歪素子に対して囲撓配置され、湾曲形状を有することが望ましい。
【００１８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記湾曲形状は、前記光学枠と当接するよう湾曲されていることが望ましい。
【００１９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記調整手段は、前記弾性部材の曲率を可変調整するための調整ネジであることが望ましい。
【００２０】
上記した課題を解決して、本発明の目的を達成するために、本発明は、合焦を行うためのピント調整機構において、少なくとも1枚以上の光学素子を含む光学枠と、前記光学枠と撮像素子を含むカメラ本体部との間に配置され、光軸と略直角する方向に変位する少なくとも１つの電歪素子と、前記電歪素子を囲撓し、当該電歪素子の変位を光軸方向に変換して、前記光学枠を変位させる弾性部材と、前記弾性部材の形状を可変調整するための調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記弾性部材は、前記電歪素子の両端面を中心方向に付勢するよう前記電歪素子に対して囲撓配置され、湾曲形状を有することが望ましい。
【００２２】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記湾曲形状は、前記光学枠と当接するよう湾曲されていることが望ましい。
【００２３】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記調整手段は、前記弾性部材の曲率を可変調整するための調整ネジであることが望ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るカメラのピント調整機構の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１〜図９は、実施の形態１に係るピント調整機構の構成を説明するための図である。図１は実施の形態１に係るピント調整機構の概略斜示図、図２は図１のピント調整機構のレバーの斜示図、図３は図１のピント調整機構のレバーの上面図、図４は図１のピント調整機構のレバーの正面図である。
【００２６】
図１に示すピント調整機構において、１は電圧の印加による変位が撮影光学系の光軸と略平行となるように配置された積層型圧電素子を示し、２は積層型圧電素子１の端面と当接し当該積層型圧電素子１の変位を拡大させてレンズ枠４を移動させるレバー（拡大機構）を示し、３は図示しないレンズ群の一部を構成するレンズを示し、４はレンズ３を保持するレンズ枠を示し、５、５’はレンズ枠４を案内する主ポール、副ポールを示し、６はレンズ枠４を付勢する付勢バネ、７は図示しないカメラ本体に固定されたストッパーを示している。
【００２７】
上記積層型圧電素子１は略長方体形状を呈し、一方の端面がレバー２の凸部２ｂと当接し、他方の端面はストッパー７に固着されている。また、積層型圧電素子１には、電圧を印加するための引き出し線１ａ、１ａ’が設けられており、１ａはプラス極、１ａ’はマイナス極が割り当てられている。
【００２８】
本実施の形態では、積層型圧電素子１にプラスの電圧を印加すると、伸長する変位が光軸方向に発生し、ピント調整が可能となるが、反対に、積層型圧電素子１にマイナスの電圧を印加し、伸長させる変形例も可能である。
【００２９】
上記レバー２は、略長方体形状を呈し、図示しない支軸と嵌合する回転支点２ａが設けられており、この回転支点２ａを基準として、前記積層型圧電素子１に当接する凸部２ｂと、レンズ枠４の突き出し部４ｃに当接する凸部２ｃが設けられている。
【００３０】
レンズ枠４は、レンズ３を保持する円筒部４ａと、円筒部の上方に設けられカメラ本体に固定された副ポール５’に挿通される挿通孔が形成された凸部４ｂ、円筒部４ａの下方に設けられた略長方形状の突き出し部４ｃと、この突き出し部４ｃの下端に設けられ、カメラ本体に固体された主ポール５が挿通する挿通孔が形成された凸部４ｄとからなり、レンズ枠４は、副ポール５’及び主ポール５に案内されて矢印Ａ方向若しくは矢印Ｂ方向に移動する。
【００３１】
また、主ポール５には、付勢バネ６が巻回配置され、この付勢バネ６の一端はカメラ本体側に固定され、他端はレンズ枠４の突き出し部４ｃの一方の面を矢印方向Ａに付勢している。これにより、レンズ枠４、レバー２、積層型圧電素子１は均衡した固定状態となっている。
【００３２】
上記構成において、レンズ枠４、レバー２、積層型圧電素子１は均衡した固定状態で、図示しない駆動回路により、積層型圧電素子１に設定繰り出し量に応じた電圧が印加されると、積層型圧電素子１では、レバー２の凸部２ｂを押す方向（図中矢印Ａ方向）に変位が発生し、レバー２は回転支持点２ａを軸として反時計回りに僅かに回転し、回転支点２ａからの各凸部２ｂ、２ｃまでの距離に応じた拡大比で変位が拡大され、レバー２の凸部２ｃがレンズ枠４の突き出し部４ｃを押圧し、レンズ枠４が主ポール５及び副ポール５’に案内されて、図中矢印Ｂ方向に移動する。これにより所定のレンズ移動によりピントの合焦がなされる。
【００３３】
次に、上記レバー２の構成の一例を図２〜図７に基づいて説明する。図２は図１のレバー２の斜示図、図３はレバー２の上面図、図４はレバー２の正面図を示す。
【００３４】
上記レバー２は、図２〜図５に示すように、レバー２の凸部２ｂ、２ｃは、各上下面がテーパーを形成しており、先端がナイフエッジ状に形成されている。図中、凸部２ｂの先端を２ｂ’、凸部２ｃの先端を２ｃ’、回転支持穴２ａの一端を２ａ’とする。
【００３５】
また、各凸部２ｂ、２ｃの先端２ｂ’、２ｃ’及び回転支点穴２ａの一端２ａ’は、直線Ｌ上に位置しており、各凸部の先端及び回転支点穴２ａの一端がそれぞれ垂直方向の直線Ｌ’、平面方向の直線Ｌ”上に位置している。これにより、当該レバー２は、支点・力点・作用点が同一直線上にあるので、レバー２の煽りが発生せず、正確な拡大比が得られる。
【００３６】
図５は、レバー２の凸部２ｂ、２ｃの各上下面のテーパー部を示す側面図であり、図５において、２ｄ、２ｅは各上下面のテーパー部を示している。図６はレバー２の回転支点穴２ａの断面図、図７はレバー２の回転支点穴２ａの拡大図を示す。図６において、２ｆ、２ｇはレバー２の回転支点穴２ａの各上下面のテーパーを示しており、一点鎖線で示す８は支軸を示している。支軸８は、レバー２の浮きを防止するための頭部８ａと、カメラ本体１０に植設された軸部８ｂからなり、レバー２は、この支軸８を軸として回転する。
【００３７】
図８はレバー２の回転支点穴２ａの変形例１を示している。図６と同等部分は同一符号を付しかかる部分の説明は省略する。図８に示す回転支点穴では、回転支点穴２ａを片側のテーパー２ｈのみで形成し、支軸８の頭部８ａがレバー２の上面より出っ張るのを防止する。変形例１においては、支軸８の頭部８ａがレバー２の上面より出っ張らないで、狭小スペースでも使用でき、片側テーパーなので、型製作が容易となる。
【００３８】
図９はレバー２の回転支点穴の変形例２を示している。図６と同等部分は同一符号を付しかかる部分の説明は省略する。図９に示す例では、回転支点穴２ａの上部をわずかに覆う別の薄い部材２’をレバー２の上面に固着して、レバー２の浮きを防止する。変形例２においては、薄い部材２’でレバー２の浮きを防止しているので、図６、図８の構成に比して、確実にレバー２の浮き防止が図れる。また、回転支点穴のテーパ部が不要なので、型製作が変形例１よりも容易である。
【００３９】
尚、上記変形例１及び変形例２において、レバー２の両端の凸部２ｂ、２ｃの先端２ｂ’、２ｃ’と、回転支点穴２ａの一端２ａ’も、それぞれ一直線上Ｌ”上に位置するものとする。
【００４０】
（実施の形態２）
図１０は、実施の形態２に係るピント調整機構の構成を説明するための図であり、その概略斜視図を示している。実施の形態２のピント調整機構においては、撮像素子を移動させることによりピント調整を行うものである。図１０に示すピント調整機構においては、図１に示すピント調整機構と同等部分は同一符号を付し、共通する部分の説明は省略し特徴的な部分についてのみ説明する。
【００４１】
図１０に示すピント調整機構において、１８は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を示し、１９は、撮像素子１８を保持するホルダーを示している。すなわち、図１０に示すピント調整機構においては、ホルダー１９の下方に設けられた突き出し部の一方の面はレバー２の凸部２ｃに当接されており、他方の面は付勢バネ６により付勢されている。これにより、ホルダー１９、積層型圧電素子１、レバー２は均衡した固定状態となっている。
【００４２】
上記構成において、ホルダー１９、レバー２、積層型圧電素子１は均衡した固定状態で、図示しない駆動回路により、積層型圧電素子１に設定繰り出し量に応じた電圧が印加されると、積層型圧電素子１では、レバー２の凸部２ｂを押す方向（図中、矢印Ａ方向）に変位が発生し、レバー２は回転支点穴２ａを軸として反時計回りに僅かに回転し、回転支点穴２ａからの各凸部２ｂ、２ｃまでの距離に応じた拡大比で変位が拡大され、レバー２の凸部２ｃがホルダー１９の突き出し部を押圧し、ホルダー１９が主ポール５及び副ポール５’に案内されて、図中矢印Ｂ方向に移動する。このように、撮像素子１８の移動によりピントの合焦がなされる。
【００４３】
上記した実施の形態１および実施の形態２は、下記の効果を奏する。第１に、レンズ群、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を移動させるためにモータを使用しないため、モータや付随するギヤ機構のスペースを不要とすることができ、省スペース化が可能となる。
【００４４】
第２に、上記図２２，図２３で説明した従来技術の圧電型アクチュエータの駆動装置と比較して、本発明は、多パルスを必要とせず、単パルスを積層型圧電素子１に印加するだけで動作可能であるので、撮像素子を移動する時間を短縮できる。
【００４５】
第３に、本発明では、図２２、図２３で示した従来技術のように、部材間の摩擦力を使って動作を行わないため、摩擦力に影響を与える関連部品の精度や、カメラの姿勢によるばらつきや、温度などの環境条件などに影響されることなくピント調整が可能である。この結果、本発明では、図１〜図１０に示したように、簡単、低コスト、かつ省スペースの構成にて、正確なピント調整が可能となる。付言すると、レバー２の支点（回転支点穴２ａの一端２ａ’）、力点（凸部２ｂの先端２ｂ’）、作用点（凸部２ｃの先端２ｃ’）が同一直線上にあるので、積層型圧電素子１の変位を正確かつ効率良く拡大できる。
【００４６】
第４に、図１０に実施の形態２においては、デジタルカメラに使用されている撮像素子の重量がレンズに比して軽いため、撮像素子は積層型圧電素子１の変位により、ピント調整のために効率よく移動する。すなわち、ピント調整用の移動に使用する電圧が少なくてすみ、カメラの電池寿命が延びる。その結果、本発明は省エネかつ地球に優しい設計となる。
【００４７】
（実施の形態３）
図１１および図１２は、実施の形態３に係るピント調整機構の構成を説明するための図である。図１１は実施の形態３に係るピント調整機構の概略斜示図、図１２は図１１のピント調整機構の積層型圧電素子周辺の上面図を示す。
【００４８】
図１１に示すピント調整機構においては、図１に示すピント調整機構と同等部分は同一符号を付し、共通する部分の説明は省略し特徴的な部分についてのみ説明する。
【００４９】
図１１に示すピント調整機構において、１Ａ、１Ｂは、電圧の印加による変位が撮影光学系の光軸と略平行となるように配置された積層型圧電素子を示し、９は、当該積層型圧電素子１Ａ、１Ｂ間に配置されてこれら積層型圧電素子１Ａ、１Ｂを連結し、これら積層型圧電素子１Ａ、１Ｂの各変位を累積させてレンズ枠４を移動させるための保持部材を示している。
【００５０】
すなわち、図１１に示すピント調整機構は、互いに略平行に配置された２つの積層型圧電素子１Ａ、１Ｂを備え、積層型圧電素子１Ａの一方の端面はカメラ本体７に固定されたストッパー７に接着剤等により固着され、他方の端面は同様に接着剤等により保持部材９に固着されている。また、積層型圧電素子１Ｂの一方の端面は保持部材９に接着剤等により固着され、他方の端面はレンズ枠４の突き出し部に当接している。そして、レンズ枠４の突き出し部は付勢バネ６により矢印Ａ方向に付勢されている。これにより、レンズ枠４、積層型圧電素子１Ａ、１Ｂ、保持部材９は均衡した固定状態となっている。
【００５１】
上記構成において、レンズ枠４、レバー２、積層型圧電素子１は均衡した固定状態で、図示しない駆動回路により、積層型圧電素子１Ａ、１Ｂに設定繰り出し量に応じた電圧が印加されると、積層型圧電素子１Ａ、１Ｂはそれぞれ変位し、それぞれの変位が保持部材９に累積され、すなわち、両変位は保持部材９を矢印Ｂ方向に移動させ、この累積量だけレンズ枠４が矢印Ｂ方向に移動する。これにより、ピントの合焦がなされることになる。例えば、図１２において、積層型圧電素子１Ａ、１ＢがそれぞれΔａ／２だけ変位した場合には、全体での変位量はΔａとなり、レンズ枠４がΔａだけ矢印Ｂ方向に移動することになる。
【００５２】
（実施の形態４）
図１３は、実施の形態４に係るピント調整機構の構成を説明するための図である。図１３は実施の形態４に係るピント調整機構の概略斜示図を示す。実施の形態３のピント調整機構においては、撮像素子を移動させることによりピント調整を行うものである。図１３に示すピント調整機構においては、図１１に示すピント調整機構と同等部分は同一符号を付し、共通する部分の説明は省略し特徴的な部分についてのみ説明する。
【００５３】
図１１に示すピント調整機構において、１８は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を示し、１９は、撮像素子１８を保持するホルダーを示している。ホルダー１９の突き出し部の一方の面は、積層型圧電素子１Ｂの一方の端面と当接し、ホルダー１９の突き出し部の他方の面は、付勢バネ６により矢印Ａ方向に付勢されている。これにより、ホルダー１９、積層型圧電素子１Ａ、１Ｂ、保持部材９は均衡した固定状態となっている。
【００５４】
上記構成において、ホルダー１９，積層型圧電素子１Ａ、１Ｂ、保持部材９が均衡した固定状態で、図示しない駆動回路により、積層型圧電素子１Ａ、１Ｂに設定繰り出し量に応じた電圧が印加されると、積層型圧電素子１Ａ、１Ｂはそれぞれ変位し、それぞれの変位が保持部材９に累積され、すなわち、両変位は保持部材９を矢印Ｂ方向に移動させ、この累積量だけホルダー１９が矢印Ｂ方向に移動する。これにより、ピントの合焦がなされることになる。
【００５５】
上記実施の形態３と実施の形態４の構成においては、２つ以上の積層型圧電素子を使用して変位を累積することにより、１つだけ積層型圧電素子を使用した場合に比して、より正確な変位を得ることができる。すなわち、同じ変位量を得る場合に、１つだけ積層型圧電素子を使用した場合には、２つ以上の積層型圧電素子を使用した場合に比して、より高い電圧の印加が必要となる。その結果、１つの積層型圧電素子に繰り返し高い電圧を印加すると、圧電素子の耐久性が悪くなる。
【００５６】
また、２つ以上の積層型圧電素子を使用する構成においては、まず最初に、選択的に積層型圧電素子の幾つかに電圧を印加して変位させ、その後、変位させる積層型圧電素子の数を変更することにより、各積層型圧電素子の印加電圧を一定とした状態でトータル変位量を段階的に切り替えることができる。
【００５７】
上記実施の形態３および実施の形態４では、２つの積層型圧電素子１Ａ、１Ｂを使用しているが、変位量を累積させるため、積層型圧電素子の縦続接続する数を２つ以上にすることも可能である。
【００５８】
（実施の形態５）
図１４〜図１７は、実施の形態５に係るピント調整機構の構成を説明するための図である。図１４は実施の形態５に係るピント調整機構の概略側面図、図１５は実施の形態５に係るピント調整機構の概略上面図、図１６は図１４の拡大素子の拡大斜示図、図１７は図１６の弾性部材を示す。
【００５９】
図１４に示すピント調整機構においては、１０は、変位が光軸と直角になるように配置され、該直角方向の変位を光軸方向の変位に拡大変換する機構を有した変位拡大機構付き積層型圧電素子（以降「拡大素子」と称する）を示し、１１はカメラ本体の一部を示し、１２は前群レンズ１３及び後群レンズ１４を固定支持するレンズ枠を示し、１３は前群レンズ、１４は後群レンズを示し、１５は一端がカメラ本体に固定されると共に他端がレンズ枠１２に固定され、このレンズ枠１２を矢印Ｃ方向に付勢する付勢スプリングを示し、１７は基板を示し、１６は基板１７に半田付けされた撮像素子を示し、２０はＡＦセンサ２２の検出出力に基づいて駆動回路２１を制御するＣＰＵを示し、２１はＣＰＵ２０により制御され設定繰り出し量に応じた電圧を積層型圧電素子１に印加する駆動回路を示し、２２はレンズの焦点状態を検出してＣＰＵ２０に出力するＡＦセンサを示している。
【００６０】
拡大素子１０は、カメラ本体の一部１１とレンズ枠１２との間に配設され、カメラ本体の一部１１に当接する面がカメラ本体の一部１１に接着されている。そして、駆動回路２１により、拡大素子１０に設定繰り出し量に応じた電圧が印加されると、拡大素子１０で拡大された変位が、レンズ枠１２を矢印Ｃ方向へ移動させ、合焦動作を行う。詳細には、積層型圧電素子１が伸長すると、弾性部材１０ａの湾曲部がまっすぐになり、弾性部材１０ａの幅が小さくなって、レンズ枠１２は矢印Ｃ方向に移動する。
【００６１】
次に、上記拡大素子１０の詳細な構成について説明する。拡大素子１０は、図１６に示すように、積層型圧電素子１と、積層型圧電素子１を囲繞し積層型圧電素子１の両端面からそれぞれ中心方向に付勢する弾性部材１０ａと、弾性部材１０ａの曲率を可変調整するための調整ネジ１０ｂとからなる。
【００６２】
上記弾性部材１０ａは、挿入されている積層型圧電素子１を常に中心方向に付勢しており、曲率をもった湾曲部がそれぞれ対称位置に配置されている。積層型圧電素子１に所定の極性の電圧が印加されると、圧縮変位が生じ、それによって弾性部材１０ａは、湾曲部の湾曲が大きくなり、積層型圧電素子１の変位の直角方向に変位を拡大させる。他方、他の極性の電圧が積層型圧電素子１に印加されると、積層型圧電素子１に拡大変位が生じ、弾性部材１０ａの湾曲部がまっすぐになり、弾性部材１０ａの幅が小さくなってマイナス方向の変位を拡大させる。実施の形態５では、後者が実施されているが、前者も実施可能である。
【００６３】
図１７は、上記弾性部材１０ａの自然状態（自由状態）を示しており、積層型圧電素子１を保持する対向面１０ｃ、１０ｃ’の距離は、積層型圧電素子１の全長より短く設定され、これにより、積層型圧電素子１を挿入時に中心に向かう付勢力が働くように構成されている。
【００６４】
上記実施の形態５では、ピント調整をするためにレンズが後方に移動（すなわち、後繰り出し、図１４の矢印Ｃ方向）するように、拡大素子１０が配置されているが、繰り出し方法によってはレンズが前方に移動（すなわち、前繰り出し、図１４の矢印Ｄ方向）するように拡大素子１０を配置することも可能である。
【００６５】
（実施の形態６）
図１８は、実施の形態６に係るピント調整機構を説明するための図である。図１８は、実施の形態６に係るピント調整機構の概略斜視図を示す。図１８に示すピント調整機構においては、図１４のピント調整機構と同等部分は同一符号を付し、共通する部分の説明は省略し、特徴的な部分についてのみ説明する。
【００６６】
図１８に示すピント調整機構においては、撮像素子１６を移動させることによりピント調整を行うものである。図１８に示すように、拡大素子１０はカメラ本体の一部１１と基板１７との間に配設され、カメラ本体の一部１１に当接する面がカメラ本体の一部１１に接着されている。そして、駆動回路２１により、拡大素子１０に設定繰り出し量に応じた電圧が印加されると、拡大素子１０で拡大された変位が、基板１７に半田付けされた撮像素子１６を左方向（図１８の矢印Ｄ方向）へ移動させ、合焦動作を行う。すなわち、実施の形態６においても、実施の形態５と同じく、積層型圧電素子１に電圧が印加されると、積層型圧電素子１は伸長する構成となっている。付勢バネ１５は、一端がカメラ本体に固定され、他端が基板１７に固定され、基板１７を左方向（図１８の矢印Ｄ方向）に付勢している。
【００６７】
実施の形態６では、ピント調整するために撮像素子が前方に移動（すなわち前繰り出し、図１８の矢印Ｄ方向）するように、拡大素子１０が設置されているが、繰り出し方法によっては、撮像素子が後方に移動（すなわち後繰り出し、図１８の矢印Ｃ方向）するように拡大素子１０を設置することも可能である。実施の形態６における拡大素子１０の構成と機能は、実施の形態５の図１６と図１７に示したものと同様である。
【００６８】
以上説明したように、実施の形態５と実施の形態６においては、積層型圧電素子１の短手方向が光軸方向となるように、拡大素子１０を配置する構成としたので、レンズ系全体もしくは撮像素子のスペースを増やすことなく、コンパクトな設計が実現できる。特に、上記構成は、例えば、鏡胴部を用いた薄型のカメラに有用である。
【００６９】
さらに、実施の形態５においては、撮影光学系を構成するレンズ群全体を移動させることとしたので、単焦点レンズのフォーカス補正や、ズーム・マクロを有する光学系に適している。
【００７０】
つぎに、上記実施の形態１〜実施の形態６で使用した積層型圧電素子１の変位と当該積層型圧電素子１に印加される電圧との関係を、図１９を参照して説明する。
【００７１】
図１９（Ａ）は、積層型圧電素子の変位と印加電圧との一般的な関係を示すグラフである。図１９（Ｂ）は、ピント調整の繰り出し量と、物体距離（物体から像までの距離）との関係を示すグラフである。図１９（Ｃ）は、本発明における積層型圧電素子１の変位と当該積層型圧電素子１に印加される電圧との関係を示すグラフである。
【００７２】
図１９（Ａ）において、従来技術における積層型圧電素子に電圧を印加し変位を生じさせた場合、例えば、Ｘ−Ｙステージ制御において、変位と電圧の関係は一般的に直線になる。他方、本発明においては、積層型圧電素子１の変位と、積層型圧電素子１に印加される電圧の関係は、図１９（Ｃ）に示すように、例えば、非直線的な関数のカーブのような上昇カーブで示される。
【００７３】
全体繰り出しレンズ構成の結像において、図２０の光路図に示すように、”ｆ”を焦点距離、”ＨＨ”を主点間隔（レンズの前側主点と後側主点との間の距離）、”Ｒ”を物体距離（物体から像までの距離）とした場合に、レンズ繰り出し量ｘ’は、下式によって算出される。
【００７４】
【数１】
0003784560.tif 000002
【００７５】
また、”レンズ繰り出し量ｘ”と、”物体距離Ｒ”との関係は、図１９（Ｂ）に示されるように、例えば、非直線的な関数カーブのような上昇カーブで示される。上記のとおり、”レンズ繰り出し量”は、”積層型圧電素子１の変位”に対応し、積層型圧電素子の所望の変位を得るための電圧は、図１９（Ｃ）に示すように、例えば、非直線的な関数カーブのような上昇カーブに現合させて設定することが可能である。
【００７６】
さらに、本発明においては、繰り出し量を正確に設定するため、電圧と変位の現合データをカメラのＲＡＭに格納することができ、すなわち、図１９（Ｂ）と図１９（Ｃ）に示す関係をＲＡＭに格納することができる。したがって、物体距離がオートフォーカス（ＡＦセンサ）によって測定されると、ＲＡＭに格納されたデータ（図１９（Ｂ）に示すようなデータ）から所望のレンズ繰り出し量を得ることができる。そして、所望のレンズ繰り出し量に対応する積層型圧電素子１の変位と、当該積層型圧電素子１の変位を得るための電圧を、ＲＡＭに格納されているデータ（図１９（Ｃ）に示すようなデータ）から読み出すことができる。
【００７７】
図２１は、上記実施の形態１〜実施の形態６のピント調整機構をインプリメントした制御装置の構成を示すブロック図であり、ＲＡＭに格納されているデータを読み出す動作を実現するための回路図である。図１４と図１８に示したものと同様に、本発明においては、図２１に示すように、駆動回路２１とオートフォーカスセンサ２２に接続されるＣＰＵ２０を使用する。駆動回路２１は、積層型圧電素子１に単パルスを与え、それにより撮像部２５を駆動する。撮像部２５は、上記レンズ群、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、フィルム等に相当する。また、例えば、ＲＡＭなどのメモリ２７もＣＰＵ２０に接続される。
【００７８】
前述したように、メモリ２７には、少なくとも図１９（Ｃ）に示すような、積層型圧電素子１の所望の変位量と、当該変位を得るための電圧のデータが格納されている。これらデータは、正確なピント調整を実施するために、アクセスされるものである。上記ピント調整のための、繰り出し量、物体距離、圧電素子の変位、電圧の設定方法は、あらゆる光学系に適用可能である。
【００７９】
さらに、本発明においては、積層型圧圧電素子１に単一パルスの電圧が印加され、このパルスは、カメラがオートフォーカスモードにある時間、すなわち、撮影者が写真を撮影するまでの間、印加される。本発明においては、積層型圧電素子１に単一矩形パルスのみの電圧が印加されるが、従来技術の特開平８−９４９０６号公報”レンズ装置”では、図２３に示すとおり、圧電型アクチュエータに多パルスの立ち上がりと、立ち下がりを有する波形の電圧が印加されている。
【００８０】
単一パルスの電圧を印加することによって、本発明においては、ピント調整動作に要する時間を短縮でき、また、積層型圧電素子１の消耗を低減することが可能となる。
【００８１】
尚、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施可能である。また、本発明のピント調整機構は、デジタルカメラ、銀塩カメラや、ビデオカメラ等に適用可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、少なくとも1枚以上の光学素子を含む光学枠と、撮像素子を含むカメラ本体部と、合焦を行うためのピント調整機構と、を有するカメラにおいて、前記ピント調整機構は、前記光学枠と前記カメラ本体部の間に配置され、光軸と略直角する方向に変位する少なくとも１つの電歪素子と、前記電歪素子を囲撓し、当該電歪素子の変位を光軸方向に変換して、前記光学枠を変位させる弾性部材と、前記弾性部材の形状を可変調整するための調整手段とを備えているので、調整手段により弾性部材の形状を可変調整することにより、ピント調整機構の変位量を（微）調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１に係るピント調整機構の概略斜示図である。
【図２】  図１のピント調整機構のレバーの斜示図である。
【図３】  図１のピント調整機構のレバーの上面図である。
【図４】  図１のピント調整機構のレバーの正面図である。
【図５】  図１のピント調整機構の各上下面のテーパー部を示す側面図である。
【図６】  図２の回転支点穴部の断面図である。
【図７】  図２の各上下面のテーパーを示す斜示図である。
【図８】  レバーの回転支点穴の変形例１を示す図である。
【図９】  レバーの回転支点穴の変形例２を示す図である。
【図１０】  実施の形態２に係るピント調整機構の概略斜視図である。
【図１１】  実施の形態３に係るピント調整機構の概略斜視図である。
【図１２】  図１１のピント調整機構の積層型圧電素子の上面図である。
【図１３】  実施の形態４に係るピント調整機構の概略斜視図である。
【図１４】  実施の形態５に係るピント調整機構の概略斜視図である。
【図１５】  図１４のピント調整機構の概略上面図である。
【図１６】  図１４の拡大素子の拡大斜示図である。
【図１７】  図１６の弾性部材の拡大斜示図である。
【図１８】  実施の形態６に係るピント調整機構の概略斜視図である。
【図１９】  物体距離、レンズ繰り出し量、積層型圧電素子の変位量・印加電圧の関係を説明するためのグラフである。
【図２０】  光路図の一例を示す図である。
【図２１】  実施の形態１〜実施の形態６のピント調整機構をインプリメントした制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】  従来のレンズ駆動装置を説明するための説明図である。
【図２３】  従来のレンズ駆動装置の駆動パルスの波形を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ  積層型圧電素子（電歪素子）
２      レバー
３      レンズ
４、１２    レンズ枠
５      主ポール
５’    副ポール
６      付勢バネ
７      ストッパー
９      保持部材
１０    拡大素子
１１    カメラ本体の一部
１３    前群レンズ
１４    後群レンズ
１５    付勢スプリング
１６、１８  撮像素子
１７    基板
１９    ホルダー
２０    ＣＰＵ
２１    駆動回路
２２    ＡＦセンサ
【図１】
0003784560.tif 000003
【図２】
0003784560.tif 000004
【図３】
0003784560.tif 000005
【図４】
0003784560.tif 000006
【図５】
0003784560.tif 000007
【図６】
0003784560.tif 000008
【図７】
0003784560.tif 000009
【図８】
0003784560.tif 000010
【図９】
0003784560.tif 000011
【図１０】
0003784560.tif 000012
【図１１】
0003784560.tif 000013
【図１２】
0003784560.tif 000014
【図１３】
0003784560.tif 000015
【図１４】
0003784560.tif 000016
【図１５】
0003784560.tif 000017
【図１６】
0003784560.tif 000018
【図１７】
0003784560.tif 000019
【図１８】
0003784560.tif 000020
【図１９】
0003784560.tif 000021
【図２０】
0003784560.tif 000022
【図２１】
0003784560.tif 000023
【図２２】
0003784560.tif 000024
【図２３】
0003784560.tif 000025