(57)【要約】小型装置にも適用可能な自動焦点調節装置を提供すること、更に言えば、レンズ位置の制御にピエゾアクチュエータを用いる場合のレンズ位置の測定精度向上を図ることを目的とする。本願発明は、自動焦点調節装置に関するものであって、カメラレンズを支持するカメラレンズ支持体と、自動焦点調節のためにこのカメラレンズ支持体を動かすピエゾアクチュエータと、このピエゾアクチュエータによって動かしたカメラレンズの過移動を防止する停止部材と、この停止部材の近傍に設けられ、ピエゾアクチュエータによって動かしたカメラレンズとの衝突を感知する圧力センサと、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラレンズを支持するカメラレンズ支持体と、自動焦点調節のためにこのカメラレンズ支持体を動かすピエゾアクチュエータと、このピエゾアクチュエータによって動かした前記カメラレンズの過移動を防止する停止部材と、この停止部材の近傍に設けられ、前記ピエゾアクチュエータによって動かしたカメラレンズとの衝突を感知する圧力センサと、を備えることを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動焦点調節装置において、前記圧力センサはマクロ位置と無限位置に設置され、前記カメラレンズが前記マクロ位置に存在するか否か、或いは、前記無限位置に存在するか否か、或いは、それらの中間位置に存在するか否か、を検出することができる自動焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の自動焦点調節装置を備えた携帯可能な電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、自動焦点調節（オートフォーカス）装置、特にピエゾアクチュエータを用いた自動焦点調節装置に関する。
【背景技術】  例えば、ビデオカメラのような比較的大型の装置では、自動焦点調節装置はほぼ標準装備されるに至っている。近年、この自動焦点調節装置を、カメラ付携帯電話やＰＤＡのような比較的小型の装置に利用しようとする試みが始まっている。自動焦点調節装置において自動焦点調節を行なうために、カメラレンズを動かすアクチュエータとして現在利用可能なデバイスとして、例えば、ステッピングモータやピエゾアクチュエータが一般に使用されている。
ステッピングモータを用いる利点は正確なパルス制御にある。言い換えれば、ステッピングモータによるレンズの移動距離（パルス毎の移動距離）は非常に正確ということである。しかしながら、ステッピングモータは、レンズを動かすためにリードスクリューやギヤのような駆動装置、電気回路、センサ等を要することから比較的大きなデバイスとなっている（一般には、直径６〜８ｍｍ、長さ６〜１０ｍｍ）。また、その機械的駆動のために消費電力も非常に大きい（一般には、１５０ｍＡ以上である）。
一方、ピエゾアクチュエータ（ピエゾ素子を利用したアクチュエータ）は、ステッピングモータに比べて小さく、薄く、衝撃に強く、消費電力も小さいといった利点を有する。しかしながら、ピエゾアクチュエータもまた、カメラ付携帯電話等の小型の装置では現在のところ使用されていない。その理由は、ピエゾアクチュエータの不確実なパルス制御にある。言い換えれば、ピエゾアクチュエータによるレンズの移動距離が環境の変化や機械的な変化（例えば、負荷の変化）によって容易に変化してしまうためである。このような欠点を有することから、例えば、特開平３−９７３７９号公報に開示されているように、ビデオカメラのような装置において移動する被写体に対する連続的な焦点合わせのためにピエゾアクチュエータが使用されることはあっても、ピント精度の要求が厳しい静止画用カメラにおいてピエゾアクチュエータが使用されることはなかった。ただし、仮にピエゾアクチュエータを使用したときにレンズ位置の制御を補償できるような絶対位置センサが存在するのなら、ピエゾアクチュエータを静止画用カメラで使用することは可能と考えられる。しかしながら、携帯電話のような小型装置に使用するカメラモジュールにおいて、そのようなセンサを備えた自動焦点装置は、現在のところ存在しない。以上の理由から、小型の装置にピエゾアクチュエータを使用することは不適当と考えられている。
ところで、例えば、カメラ付携帯電話等の分野では、高解像度化が急速に進んでおり、より高精度の焦点調節を行なうことが要求されるようになってきている。この結果、ビデオカメラと同様に、カメラ付携帯電話においても自動焦点調節装置の標準装備が要望される。
【発明の開示】
本願発明は、小型装置にも適用できる自動焦点調節装置を提供すること、更に言えば、レンズ位置の制御にピエゾアクチュエータを用いる場合のレンズ位置の測定精度向上を図ることを目的とする。
本発明では、圧力センサをカメラモジュールに付加することによって、ピエゾアクチュエータをレンズ位置の制御のためのアクチュエータとして使用可能とする。
本発明は、自動焦点調節装置であって、カメラレンズを支持するカメラレンズ支持体と、自動焦点調節のためにこのカメラレンズ支持体を動かすピエゾアクチュエータと、このピエゾアクチュエータによって動かした前記カメラレンズの過移動を防止する停止部材と、この停止部材の近傍に設けられ、前記ピエゾアクチュエータによって動かしたカメラレンズとの衝突を感知する圧力センサと、を備えることを特徴としている。
上記自動焦点調節装置において、前記圧力センサはマクロ位置と無限位置に設置され、前記カメラレンズが前記マクロ位置に存在するか否か、或いは、前記無限位置に存在するか否か、或いは、それらの中間位置に存在するか否か、を検出することができるようになっていてもよい。上記自動焦点調節装置は様々な携帯可能な電子機器に設けることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明による自動焦点調節装置の概念図を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１を参照して、本発明の好適な実施形態による自動焦点調節装置の一例を説明する。この図は、本発明による自動焦点調節装置の概念図を示す図である。尚、本発明の自動焦点調節装置は、デジタルカメラ、カメラ付電話、カメラ付ＰＤＡ、カメラ付時計、カメラ付コンピュータなど、撮影機能を有する電子機器に幅広く適用できるが、携帯可能な小型の電子機器に特に良く適合すると考えられる。
本発明は、レンズ位置の測定精度向上を図るため、カメラレンズ（フォーカシングレンズ）の停止位置に、これらのカメラレンズとの衝突を感知する圧力センサを設けたことを重要な特徴の１つとする。
図１から明らかなように、カメラレンズ３、３’は円筒状のカメラレンズ支持体５の両端に支持されている。このカメラレンズ支持体５の側面中央付近には、環状のスライド部材７が設けられており、支持軸１１がこのスライド部材の貫通穴９を貫通している。カメラレンズ３、３’は、この支持軸１１沿いに、例えば図示矢印アの方向にスライド移動される。このスライド移動はピエゾアクチュエータ（図示されていない）によって行われる。つまり、ここでは、レンズを動かすアクチュエータとして、ピエゾアクチュエータを用いる。しかしながら、上述したように、ピエゾアクチュエータによるレンズ位置の制御は不正確である。このため、本発明では、特にカメラレンズの過移動を防止するため、ピエゾアクチュエータによって動かした各カメラレンズ３、３’と衝突し得る位置に機械的な停止部材１３、１３’が相対して設けられている。更に、これら停止部材１３、１３’の近傍、例えば、その上には、レンズ位置を精度良く検出できるように、薄い圧力センサ１５、１５’がそれぞれ固定して設けられている。尚、これらの圧力センサ１５、１５’は、特別な構成のものではなく、ＴＶゲームのコントローラ等にも利用されている一般市販されているもので十分である。従って、圧力センサは低コストで手に入れることができる。
上の構成において、カメラレンズ３、３’がピエゾアクチュエータによって動かされて停止部材１３、１３’に衝突したとしても、従来技術では、カメラレンズ３、３’が停止部材１３または１３’の位置にいるかどうかを検出する術がなかった。しかし本発明においては、カメラレンズ３、３’がピエゾアクチュエータによって動かされて圧力センサ１５、１５’に接触したとき、この接触によって生じた圧力が各圧力センサによって検出される。この圧力検出により、本発明の自動焦点調節装置は、カメラレンズの位置を精度良く測定することができる。例えば、図示実施例のように、一方の停止部材１３を、カメラレンズ３のマクロ位置、即ち、より接近した撮影対象を撮影するための位置に、もう一方の停止部材１３’を、カメラレンズ３’の無限位置、即ち、より遠くの撮影対象を撮影するための位置に配置しておけば、カメラレンズがマクロ位置に存在するか否か、或いは、無限位置に存在するか否か、或いは、それらの中間位置に存在するか否かを、その圧力検出を通じて容易に検出することができる。故に、ピエゾアクチュエータによるレンズ位置の制御が多少不正確であっても、これら圧力センサ１５、１５’の働きによってその不正確さを補償するようにして、カメラレンズがいずれかの停止部材１３、１３’の位置に存在するか否かは確実に検出することができる。従って本発明によれば、少なくともレンズ位置を２点において精密に定めることができ、オートフォーカスやマクロ撮影に利用することができる。このように、本発明の構成によれば、圧力センサをカメラモジュールに付加することにより、ピエゾアクチュエータをレンズ位置制御のためのアクチュエータとして使用することができる。
尚、カメラレンズの位置を測定する方法として、本願発明の方法以外に、時間をカウントする方法も考えられる。しかしながら、ピエゾアクチュエータのレンズ移動距離（時間）は不確実であり、また、自動焦点調節を実現するには長時間を要することから、このような時間カウント法は現実的ではない。
以上の本願発明によれば、レンズ位置を制御するアクチュエータとしてピエゾアクチュエータを使用するにもかかわらず、レンズ位置を精度良く検出することができるため、小型装置にも適用可能な自動焦点調節装置を提供することができる。また、ピエゾアクチュエータを使用することにより、装置の小型化を図ることができるとともに、装置の構造を簡易化し、更に、コスト及び消費電力の低減を図ることができる。尚、本願発明は、自動焦点装置を設けた比較的小型の装置に幅広く用いることができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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