JP2005227444A - Optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学装置、詳しくは静電気力を利用した静電アクチュエータを用い、複数のレンズ群を個々に独立して移動可能に構成した光学装置に関するものである。 The present invention relates to an optical device, and more particularly to an optical device using an electrostatic actuator using electrostatic force so that a plurality of lens groups can be moved independently of each other.
近年、固体撮像素子により被写体画像を撮影する撮像装置が、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistant)等の小型、薄型の携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。これらの撮像装置は、携帯端末に内蔵可能とするために、極めて小型薄型に構成することが望まれる。 In recent years, an imaging device that captures a subject image with a solid-state imaging device has been mounted on a small and thin portable terminal such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant), thereby not only providing audio information to a remote place. Image information can also be transmitted to each other. These imaging devices are desired to be extremely small and thin so that they can be built in a portable terminal.
一方、これらの撮像装置は普及率の向上に伴い、より高機能化が目指され、撮像光学系を固定して深い被写界深度を利用したパンフォーカス撮影のみならず、撮像光学系を移動させ近接撮影(マクロ撮影)や可変焦点距離光学系(ズーム光学系)の搭載が要望されている。 On the other hand, these imaging devices are aiming for higher functionality as the penetration rate improves, and not only pan-focus shooting using a deep depth of field by fixing the imaging optical system but also moving the imaging optical system. There is a demand for mounting close-up photography (macro photography) and variable focal length optical system (zoom optical system).
これらの小型化、高機能化の要望に対し、光学系を個々に直接的に移動させることの可能なアクチュエータとして、静電アクチュエータを用いた光学装置が種々提案されている。 In response to these demands for miniaturization and higher functionality, various optical devices using electrostatic actuators have been proposed as actuators capable of directly moving optical systems individually.
例えば、静電アクチュエータを用いた光学装置で、電極部を有する一対の固定子と、この固定子間に配置され、光学素子が取り付けられた複数の可動子を、独立して光軸方向に移動可能としたものが開示されている(例えば、特許文献1、特許文献2、参照)。
上述の特許文献1及び2に記載の光学装置は、ズーム光学系を含む外形に突起部等を要せずに形成することができ、光軸方向に細く構成することを可能とする利点を有するものであるが、光軸方向の長さ及び駆動制御については、以下のような問題がある。
The optical devices described in
特許文献1及び2に記載の光学装置は、光学素子が取り付けられた複数の可動子の光軸上の可動範囲にわたって電極部を有する固定子を必要とするものである。このため、ズーム光学系の場合、物体側に配置されたレンズ群が撮影時に繰り出される位置付近まで電極部を有する固定子を配置せねばならず、例えば、一般のカメラが撮影に使用しないとき沈胴するように、前群を含む可動子を撮像素子側に移動させたとしても、固定子はそのまま残ることになり、光学装置の全長(像面から光学装置の最前部までの長さ)を短縮することができない、という問題がある。
The optical devices described in
加えて特許文献2に記載されているようなレンズ位置の移動制御をおこなう場合、ワイド端から中間画角へのズーミング時には、物体側に配置されたレンズ群(以下、前群と称す)は後退させ、像面側に配置されたレンズ群(以下、後群と称す)は前進させる必要があり、逆に中間画角からワイド方向へのズーミング時には、前群は前進させ、後群は後退させなくてはならず、一方を停止させた状態で他方を移動させる必要があり、制御が複雑化することに加え、円滑なズーミング動作ができないという問題がある。加えて、一方のレンズ群のみを移動させたときに焦点移動が発生し、携帯端末に内蔵された撮像装置等で一般的に使用されている、LCD等の表示装置をファインダとして用いる時のプレビュー画像も、ズーミング時にぼけ画像と合焦画像を繰り返しながら変倍し、円滑なズーミング画像とならない欠点がある。
In addition, when the movement control of the lens position as described in
本発明は上記問題に鑑み、撮影に使用しないとき、光学装置の全長を短縮でき、光軸方向の小型、薄型化を可能とすると共に、簡単な制御で焦点移動がなく、円滑なズーミングのできる、静電アクチュエータを用いた光学装置を得ることを目的とするものである。 In view of the above problems, the present invention can shorten the overall length of the optical device when not used for photographing, enable miniaturization and thinning in the optical axis direction, and can perform smooth zooming without a focus shift by simple control. An object of the present invention is to obtain an optical device using an electrostatic actuator.
上記の目的は、以下のようにすることで解決できる。 The above object can be solved as follows.
1) 光軸方向に独立して移動する、少なくとも2つの移動レンズ群を有する光学系と、該移動レンズ群を光軸方向に移動させる静電アクチュエータと、を有する光学装置において、前記静電アクチュエータは、前記光学系の光軸を挟み対向して配置された、電極を有する2つの固定子を一対として、第1の固定子の対と第2の固定子の対を有し、該第1と第2の固定子の対は、前記光学系の光軸を囲むように配置され、前記第1の固定子の対は前記光学系の一方の移動レンズ群を移動させ、前記第2の固定子の対は前記光学系の他方の移動レンズ群を移動させるよう構成したことを特徴とする光学装置。 1) An optical apparatus comprising: an optical system having at least two moving lens groups that move independently in the optical axis direction; and an electrostatic actuator that moves the moving lens groups in the optical axis direction. Comprises a pair of two stators having electrodes, which are arranged opposite to each other across the optical axis of the optical system, and has a first stator pair and a second stator pair. And the second stator pair are arranged so as to surround the optical axis of the optical system, and the first stator pair moves one moving lens group of the optical system, and the second fixed An optical device characterized in that the child pair is configured to move the other moving lens group of the optical system.
2) 前記固定子の対の少なくとも一方に形成された電極の配列ピッチが、前記第1と第2の固定子の対で異なる1)の光学装置。 2) The optical device according to 1), wherein an arrangement pitch of electrodes formed on at least one of the pair of stators is different between the pair of first and second stators.
3) 前記第1の固定子の対と第2の固定子の対のうち、物体側に配置された移動レンズ群を移動させる固定子の電極の配列ピッチが、他方の配列ピッチより小さい1)又は2)の光学装置。 3) Of the first stator pair and the second stator pair, the arrangement pitch of the stator electrodes for moving the moving lens group arranged on the object side is smaller than the other arrangement pitch 1) Or the optical device of 2).
4) 前記物体側に配置された移動レンズ群を移動させて、フォーカシングをおこなう1)〜3)のいずれかの光学装置。 4) The optical device according to any one of 1) to 3), wherein focusing is performed by moving a moving lens group disposed on the object side.
本発明によれば、撮影に使用しないときは、レンズ群を沈胴させて、光軸方向の全長を短縮でき、ズーム光学系であっても光軸方向の薄型化が可能な静電アクチュエータを用いた光学装置を得ることができる。加えて、レンズ群の移動方向が相反していても、簡単な制御で且つ円滑に移動させることができ、円滑なズーミング動作及びズーミング時の焦点移動を抑えることができる。 According to the present invention, when not used for photographing, an electrostatic actuator that can retract the lens group to shorten the total length in the optical axis direction and can be thinned in the optical axis direction even with a zoom optical system is used. Can be obtained. In addition, even if the moving directions of the lens groups are contradictory, the lens group can be moved smoothly with simple control, and smooth zooming operation and focus movement during zooming can be suppressed.
また、本発明の光学装置は、固定子の対の少なくとも一方に形成された電極の配列ピッチが、第1と第2の固定子の対で異なることが好ましく、これにより前群、後群のそれぞれの移動仕様に対応して、移動する刻み量を異ならせることができ、変倍時の停止位置精度を最適化させることができる。 In the optical device of the present invention, it is preferable that the arrangement pitch of the electrodes formed on at least one of the pair of stators is different between the pair of the first and second stators. Corresponding to each moving specification, the moving step amount can be made different, and the stop position accuracy at the time of zooming can be optimized.
更に、本発明の光学装置は、第1の固定子の対と第2の固定子の対のうち、物体側に配置されたレンズ群を移動させる固定子の電極の配列ピッチが、他方より小さく、物体側に配置されたレンズ群を移動させてフォーカシングをおこなうことが好ましく、これにより小さい配列ピッチによる細かい刻みでの、より正確なフォーカシングが可能となる。 Further, in the optical device of the present invention, the arrangement pitch of the electrodes of the stator that moves the lens group arranged on the object side out of the pair of the first stator and the second stator is smaller than the other. It is preferable to perform focusing by moving the lens group arranged on the object side, and it becomes possible to perform more accurate focusing with fine steps with a smaller arrangement pitch.
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited thereto.
図1は、本発明の実施の形態に係る光学装置の概略構成を示す分解斜視図である。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an optical device according to an embodiment of the present invention.
同図において、1は光学装置の光軸であり、2は撮像素子である。撮像素子2は、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子2は、実装基板7に実装されている。
In the figure, 1 is an optical axis of the optical device, and 2 is an image sensor. The
同図に示すように、光軸1を挟み、電極を有した固定子3a、3bが図示X方向(水平方向)に対向して配置される。更に、光軸1を挟み、電極を有した固定子4a、4bが図示Y方向(垂直方向)で対向し、固定子3a、3b及び4a、4bにより光軸1の周りを、取り囲むように四角筒状に配置される。更に、この固定子3a、3b及び4a、4bで形成される四角形の筒の内側に、可動子5及び可動子6が配置される。
As shown in the figure, the
可動子5及び6は、導電性を有する材料で形成され、例えば、特開2003−284359号公報に記載の気相成長炭素繊維(VGCS)とPPS(ポリフェニレンスルフィド)等の熱可塑性樹脂と溶融混練してなる樹脂組成物で成形した導電性樹脂等で形成される。
The
可動子5は、コの字状の形状に形成されており、コの字状部には固定子3aに対向して可動子電極部5a、固定子3bに対向して不図示の可動子電極部5bが形成され、一対の固定子3a、3bにより光軸1に平行な方向に駆動されるよう構成されている。また、中央部にはレンズ群5cが組み付けられている。
The
可動子6は、可動子5のコの字状部に入り込むことが可能な形状に形成されており、固定子4aに対向して可動子電極部6a、固定子4bに対向して不図示の可動子電極部6bが形成され、一対の固定子4a、4bにより光軸1に平行な方向に駆動されるよう構成されている。また、中央部にはレンズ群6cが組み付けられている。
The
なお、同図においては、固定子3a、3b及び4a、4bと撮像素子2を実装した実装基板7を保持する筐体は、省略してある。
In the figure, the housing for holding the
図2は、可動子5の斜視図である。同図は、図1とは異なる方向から可動子5を斜視した図である。以下の図においては、説明の重複を避けるため、前述したものと同様の要素については同符号を付してある。
FIG. 2 is a perspective view of the
同図及び図1に示すように、可動子5のコの字状部に形成された一方の可動子電極部5aは、光軸1と直交する方向のねじれの位置に所定のピッチで凸部として形成され、コの字状部の他方に形成された可動子電極部5bは、光軸1に平行な方向に凸部として(図では3箇所)形成されている。また、可動子5の固定子4a、4bに対向する面には、それぞれ突起部5dが片面で4点ずつ形成されている。この突起部5dは、固定子4a、4bに形成される電極パタンを避けた位置に形成されていることが好ましい。なお、図示していないが、可動子5には電荷を取り除くための配線が接続される。
As shown in FIG. 1 and FIG. 1, one
図3は、固定子3a、3bに形成される電極パタンを示す概略図である。同図(a)は、固定子3aの、図2に示す可動子電極部5aに相対する面に形成された電極パタンを示し、同図(b)は、固定子3bの、図2に示す可動子電極部5bに相対する面に形成された電極パタンを示している。
FIG. 3 is a schematic diagram showing electrode patterns formed on the
同図に示すように、固定子3aには、4系統の電極A〜Dが形成され、この電極A〜Dは、ストライプ状の電極として配列され、可動子5の進行方向に沿って見たとき順番に現れるように配置されている。この4系統の電極A〜Dは、後述のように、順次切り替えて電圧を印加することにより可動子5を移動させるために用いられる。以下、この電極A〜Dを駆動電極と称す。
As shown in the figure, the
ストライプ状の駆動電極A〜Dの配列ピッチと、可動子電極部5aに形成された凸部のピッチとの関係は、可動子電極部5aの凸部の幅をL、この凸部の配列ピッチ2L(図2参照)とすると、駆動電極A〜Dの配列ピッチは略L/2となるよう形成されている。
The relationship between the arrangement pitch of the stripe-shaped drive electrodes A to D and the pitch of the projections formed on the
一方、固定子3bには、1系統の電極Eが、可動子電極部5bに対応した位置に形成されている。以下、この電極Eを保持電極と称す。
On the other hand, one line of electrode E is formed on the
この固定子3a、3bは、ガラスまたはセラミックス等の絶縁体からなる基板上にスパッタリング等の手法により導電体被膜を形成することで作成される。また、形成された導電体被膜上には絶縁体被膜を設けることが好ましい。更に、駆動電極A〜D及び保持電極Eには、配線パッドを介して各電極に選択的に電圧を印加する不図示のスイッチング回路が接続され、スイッチング回路には電源が接続される。
The
図4は、可動子6の斜視図である。同図は、図1とは異なる方向から可動子6を斜視した図である。
FIG. 4 is a perspective view of the
同図及び図1に示すように、可動子6の可動子電極部6aは、光軸1と直交する方向のねじれの位置に所定のピッチで凸部として形成され、可動子電極部6bは、光軸1に平行な方向に凸部として(図では2箇所)形成されている。また、可動子6の側面には、突起部6dが片面のみ4点形成されている。なお、図示していないが、可動子6には電荷を取り除くための配線が接続される。
As shown in FIG. 1 and FIG. 1, the
図5は、固定子4a、4bに形成される電極パタンを示す概略図である。同図(a)は、固定子4aの、図4に示す可動子電極部6aに相対する面に形成された電極パタンを示し、同図(b)は、固定子4bの、図4に示す可動子電極部6bに相対する面に形成された電極パタンを示している。
FIG. 5 is a schematic view showing electrode patterns formed on the
同図に示すように、固定子4aには、4系統の電極G〜Jが形成され、この電極G〜Jは、ストライプ状の電極として配列され、可動子6の進行方向に沿って見たとき順番に現れるように配置されている。この4系統の電極G〜Jは、後述のように、順次切り替えて電圧を印加することにより可動子6を移動させるために用いられる。以下、この電極G〜Jを駆動電極と称す。
As shown in the figure, four lines of electrodes G to J are formed on the
ストライプ状の駆動電極G〜Jの配列ピッチと、可動子電極部6aに形成された凸部のピッチとの関係は、可動子電極部6aの凸部の幅をN、この凸部の配列ピッチ2N(図2参照)とすると、駆動電極G〜Jの配列ピッチは略N/2となるよう形成されている。
The relationship between the arrangement pitch of the stripe-shaped drive electrodes G to J and the pitch of the convex portions formed on the
一方、固定子4bには、1系統の電極Kが、可動子電極部6bに対応した位置に形成されている。以下、この電極Kを保持電極と称す。
On the other hand, one line of electrode K is formed on the
この固定子4a、4bは、上記と同様に、ガラスまたはセラミックス等の絶縁体からなる基板上にスパッタリング等の手法により導電体被膜を形成することで作成される。また、形成された導電体被膜上には絶縁体被膜を設けることが好ましい。更に、駆動電極G〜J及び保持電極Kには、各電極に選択的に電圧を印加する不図示のスイッチング回路が接続され、スイッチング回路には電源が接続される。このスイッチング回路は、固定子3a、3bに接続した回路とは別の回路であり、これにより固定子3a、3bと4a、4bは独立して駆動することができる。
The
更に、図3(a)に示すストライプ状の駆動電極A〜Dの配列ピッチは、図5(a)に示すストライプ状の駆動電極G〜Jの配列ピッチより小さく設定されている。 Furthermore, the arrangement pitch of the stripe-shaped drive electrodes A to D shown in FIG. 3A is set smaller than the arrangement pitch of the stripe-like drive electrodes G to J shown in FIG.
図6は、本発明の実施の形態に係る光学装置を光軸に垂直な面で切断した断面を示した図である。同図は、可動子5のコの字状部及び可動子6の重複部で切断した断面であり、可動子5が固定子3bに吸引され、可動子6が固定子4bに吸引されて保持された状態のものである。
FIG. 6 is a view showing a cross section of the optical device according to the embodiment of the present invention, taken along a plane perpendicular to the optical axis. This figure is a cross-section cut at the U-shaped part of the
同図において、8は筐体であり、この筐体8は固定子3a、3b及び4a、4bと撮像素子を実装した実装基板を保持している。
In the figure,
同図に示すように、固定子3a、3b及び4a、4bは、光学系の光軸1を囲むように四角筒状に配置されると共に、固定子3a、3bにより、レンズ群5cを組み付けた可動子5が駆動され、固定子4a、4bにより、レンズ群6cを組み付けた可動子6が駆動されるよう配置されている。
As shown in the figure, the
固定子3a、3bの間隔は、可動子5がこの間隔内で双方から吸引され吸着可能な隙間d1を有するよう設定されている。また、固定子4a、4bの間隔は、可動子6がこの間隔内で双方から吸引され吸着可能な隙間d2を有するよう設定されている。
The interval between the
更に、可動子5の突起部5dは、固定子4a、4bの電極パタンを避けた位置で滑らかに摺動可能とされ、可動子5は、固定子3a、3b間での移動(図示X方向)に際し、突起部5dで支持されている。
Further, the
一方、可動子6は、可動子5のコの字状部の間に入り込んでおり、コの字状部の内側の間隔に対しd3の隙間を有するよう設定されている。この隙間d3は、上述のd1と同じに設定されることが好ましいが、d1より極めて僅かだけ大きく設定されていても良い。このように設定することにより、可動子5が固定子3a、3bの双方から吸引され移動しても、可動子6は可動子5の移動の影響を受けないようにすることができる。
On the other hand, the
次に、図7〜図9を用いて、可動子の光軸方向の移動制御方法について説明する。 Next, the movement control method of the mover in the optical axis direction will be described with reference to FIGS.
図7は、固定子4a、4b及び可動子6を光軸に沿って切断した断面を示す模式図である。図8は、固定子4aに形成された駆動電極G〜J、固定子4bに形成された保持電極Kにより、可動子6を駆動させる場合のシーケンスを示すタイムチャートである。図9は、図8のタイムチャートに対応した可動子6の作動状態を示す図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a cross section of the
既に説明したように、ストライプ状の駆動電極G〜Jの配列ピッチは、可動子電極部6aに形成された凸部のピッチの1/4となるよう形成されている。また凸部は、図7に示すように駆動電極I及びJに対応した位置にあり、保持電極Kに電圧が印加され、可動子6が固定子4b側に吸引された状態である。この状態は、図8に示すタイムチャートの時間軸t0の状態を示している。
As already described, the arrangement pitch of the stripe-shaped drive electrodes G to J is formed to be ¼ of the pitch of the convex portions formed in the
図8において、t1で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極H、Iに電圧を印加する。これにより、可動子6の凸部が固定子4aの駆動電極H、Iに吸引され、図9(a)に示すように固定子4aに形成された駆動電極1ピッチ分だけ図の紙面左斜め上方向に移動する。即ち、可動子6は左斜め上方(図9(a)矢印方向)に移動する。
In FIG. 8, the voltage application to the holding electrode K is stopped at t1, and the voltage is applied to the drive electrodes H and I. As a result, the convex portion of the
次いで、図8のt2で駆動電極H、Iへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧を印加する。可動子6は固定子4aとの吸引力を失い、固定子4bの保持電極Kとの吸引力により、図9(b)に示すように紙面下方(矢印方向)に移動する。これにより、可動子6は図7に示す状態から、固定子4aに形成された駆動電極1ピッチ分だけ、光軸方向の紙面左側に移動した状態となる。
Next, voltage application to the drive electrodes H and I is stopped at time t2 in FIG. The
次いで、図8のt3で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極G、Hに電圧を印加する。可動子6の凸部は固定子4aの駆動電極G、Hに吸引され、図9(c)に示すように固定子4aに形成された駆動電極1ピッチ分だけ更に、図の紙面左斜め上方向に移動する。即ち、可動子6は、更に左斜め上方(図9(c)矢印方向)に移動する。
Next, voltage application to the holding electrode K is stopped at t3 in FIG. 8, and voltage is applied to the drive electrodes G and H. The convex portion of the
次いで、図8のt4で駆動電極G、Hへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧を印加する。可動子6は固定子4aとの吸引力を失い、固定子4bの保持電極Kとの吸引力により、図9(d)に示すように紙面下方(矢印方向)に移動する。これにより、可動子6は図7に示す状態から、固定子4aに形成された駆動電極2ピッチ分だけ、光軸方向の紙面左側に移動した状態となる。
Next, voltage application to the drive electrodes G and H is stopped at time t4 in FIG. The
以降、同様に、t5で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極J、Gに電圧印加、t6で駆動電極J、Gへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧印加、t7で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極I、Jに電圧印加、t8で駆動電極I、Jへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧印加、t9で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極H、Iに電圧印加、t10で駆動電極H、Iへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧を印加することで、可動子6は図7に示した状態から、固定子4aに形成された駆動電極5ピッチ分だけ、光軸方向の紙面左側に移動した状態となる。
Thereafter, similarly, voltage application to the holding electrode K is stopped at t5, voltage application to the drive electrodes J and G is stopped, voltage application to the drive electrodes J and G is stopped at t6, voltage application to the holding electrode K, t7 The voltage application to the holding electrode K is stopped, the voltage is applied to the driving electrodes I and J, the voltage application to the driving electrodes I and J is stopped at t8, the voltage is applied to the holding electrode K, and the voltage to the holding electrode K is applied at t9. The voltage application is stopped, the voltage is applied to the drive electrodes H and I, the voltage application to the drive electrodes H and I is stopped at t10, and the voltage is applied to the holding electrode K, whereby the
以上が、駆動電極G〜J及び保持電極Kへの電圧印加の順序である。この動作を繰り返すことで、可動子6を任意の量だけ光軸方向の紙面左側に移動させることができる。
The above is the order of voltage application to the drive electrodes G to J and the holding electrode K. By repeating this operation, the
また、可動子6を上記と逆方向(紙面右側)に移動させるには、駆動電極G〜Jへの電圧印加を逆の順序でおこなうことで移動させることができる。
Further, in order to move the
例えば、前述のt10の状態から、可動子6を逆方向(紙面右側)に移動させるには、t11で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極I、Jに電圧印加、t12で駆動電極I、Jへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧印加、t13で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極J、Gに電圧印加、t14で駆動電極J、Gへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧印加、t15で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極G、Hに電圧印加、t16で駆動電極G、Hへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧印加、t17で保持電極Kへの電圧印加を停止し、駆動電極I、Hに電圧印加、t18で駆動電極I、Hへの電圧印加を停止し、保持電極Kに電圧印加することで、可動子6は、上述の固定子4aに形成された駆動電極5ピッチ分だけ光軸方向の紙面左側に移動した状態から、駆動電極4ピッチ分だけ紙面右側に逆に移動させることができる。
For example, to move the
なお、図7〜図9では固定子4a、4b内での可動子6の移動制御方法について説明したが、固定子3a、3b内での可動子5の移動制御方法についても、同様の構成とすれば、上述と同様に移動制御をおこなうことができるため、ここでは省略する。
7 to 9, the movement control method of the
図10は、ズーム光学系の変倍動作について示した図である。同図は、紙面左方向を物体側、紙面右方向を像面側として、レンズ群5cとレンズ群6cの位置関係を示した図であり、同図(a)は非使用時の縮退(沈胴)状態を示し、同図(b)は広角端(ワイド端)、同図(c)は中間画角(ミドル)、同図(d)は望遠端(テレ端)を示している。
FIG. 10 is a diagram illustrating the zooming operation of the zoom optical system. This figure is a diagram showing the positional relationship between the
同図に示すように、物体側に配置されたレンズ群5cは、ワイド端及びテレ端では最も物体側へ繰り出され、ミドルにおいては、この位置よりやや像面側に位置する。またレンズ群5cより像面側に配置されたレンズ群6cは、ワイド端からテレ端にかけて、物体側へ順次繰り出されるように移動し、変倍動作がおこなわれる。
As shown in the figure, the
同図に示すハッチング領域は、フォーカシング領域であり、レンズ群5cがこのハッチング領域内で単独で移動し、焦点調節をおこなうことができる。
The hatching area shown in the figure is a focusing area, and the
なお、この焦点調節は、レンズ群5c、6cを共に移動させても、レンズ群6cのみを移動させても、おこなうことができるが、物体側に配置したレンズ群5cのみを移動させる方法が、光学系の焦点距離を変化させても、同一移動量で同一被写体距離に焦点合わせができるため、最も好ましい。
The focus adjustment can be performed by moving both the
図11は、本発明の実施の形態に係る光学装置を、図6に示すF−F線で切断した断面図である。同図は、紙面左方向を物体側、紙面右方向を像面側として、レンズ群5cを有した可動子5と、レンズ群6cを有した可動子6の位置関係を示した図であり、同図(a)は非使用時の縮退(沈胴)状態を示し、同図(b)は広角端(ワイド端)、同図(c)は中間画角(ミドル)、同図(d)は望遠端(テレ端)を示している。
11 is a cross-sectional view of the optical device according to the embodiment of the present invention, taken along line FF shown in FIG. This figure is a diagram showing the positional relationship between the
同図(a)に示すように、固定子3a、3bの先端はレンズ群5cを有した可動子5の沈胴時の先端の位置と略同位置となるよう、配置されている。また、図示していないが、固定子4a、4bは固定子3a、3bと共に四角筒状となるよう紙面表裏側に配置され、先端の位置は固定子3a、3bの先端位置と略同位置もしくは、より像面側に位置するよう配置されている。
As shown in FIG. 5A, the tips of the
図11を用い、本発明の実施の形態に係る光学装置の縮退(沈胴)及びズーミング(変倍)の動作について説明する。 Operations of degeneration (collapse) and zooming (magnification) of the optical device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
同図(a)に示す沈胴状態から、上述の移動制御方法を用いて固定子3a、3bを駆動し、レンズ群5cを有した可動子5は同図(b)に示す位置まで繰り出され、ワイド端の状態となる。この時、可動子6は固定子4bの保持電極により保持されている。
From the retracted state shown in FIG. 5A, the
同図(b)に示すワイド端から同図(c)に示すミドルへは、固定子3a、3bを駆動し可動子5を像面方向の同図(c)に示す位置まで繰り込みと共に、可動子6を固定子4a、4bを駆動して同図(c)に示す位置まで繰り出すことでミドル状態とする。
From the wide end shown in FIG. 6B to the middle shown in FIG. 5C, the
同図(c)に示すミドルから同図(d)に示すテレ端へは、固定子3a、3bを駆動し可動子5を物体方向の同図(d)に示す位置まで繰り出すと共に、可動子6を固定子4a、4bを駆動して同図(d)に示す位置まで繰り出すことでテレ端状態とすることができる。
From the middle shown in FIG. 4C to the tele end shown in FIG. 4D, the
また、テレ端からワイド端への焦点距離変更は、可動子5と可動子6が干渉しないように駆動する必要があるが、基本的には逆の動作をおこなえばよい。また、テレ端やミドルからの沈胴状態への移動については、同様に可動子5と可動子6が干渉しないよう、可動子6を先行して繰り込みつつ可動子5を繰り込むことで、沈胴状態とすることができる。更に、ワイド端から沈胴状態へは可動子5のみを繰り込めばよい。
Further, the focal length change from the tele end to the wide end needs to be driven so that the
以上説明したように、第1の固定子の対(3a、3b)と第2の固定子の対(4a、4b)を、光学系の光軸を囲むように四角筒状に配置することで、一方のレンズ群を有した可動子を駆動する第1の固定子の対と、他方のレンズ群を有した可動子を駆動する第2の固定子の対を、像面から略等距離となるよう並列的に配置することができ、これにより、上述の特許文献1及び2に記載のように、従来は図11にSで示す長さの必要であった光学装置の全長を、撮影に使用しないときは、Rで示す長さとでき、光学装置の全長が短縮された光軸方向に小型薄型の、静電アクチュエータを用いた光学装置を得ることが可能となる。
As described above, the first stator pair (3a, 3b) and the second stator pair (4a, 4b) are arranged in a rectangular tube shape so as to surround the optical axis of the optical system. The first stator pair for driving the movable element having one lens group and the second stator pair for driving the movable element having the other lens group are arranged at substantially equal distances from the image plane. Thus, as described in the above-mentioned
また、第1の固定子の対(3a、3b)と第2の固定子の対(4a、4b)を用いて、2つの可動子をそれぞれ独立して駆動することが可能なため、2つの可動子の移動方向及び移動量に関わらず、簡単な制御で2つの可動子双方を自由に駆動でき円滑なズーミングを可能とすることができる。更に、2つの可動子双方を同時に駆動することで、ズーミング時の焦点移動をも抑えることができる。 Further, since the two movers can be independently driven using the first stator pair (3a, 3b) and the second stator pair (4a, 4b), Regardless of the moving direction and moving amount of the mover, both of the two movers can be driven freely by simple control, and smooth zooming can be achieved. Furthermore, by moving both of the two movable elements simultaneously, it is possible to suppress the focus movement during zooming.
また、駆動電極の配列ピッチを、固定子3aと4aで異ならせることで、物体側に配置されたレンズ群5cと像面側に配置されたレンズ群6cの、変倍時の停止位置精度を最適化させることができる。即ち、物体側に配置されたレンズ群は変倍時の移動量が少ないため、これを駆動する固定子の駆動電極の配列ピッチを小さくすることで、より正確なレンズ群の位置設定が可能となる。更に、物体側に配置されたレンズ群をフォーカシングに用いるようにすると、この小さい配列ピッチによる細かい刻みでの、より正確なフォーカシングが可能となる。
Further, by varying the arrangement pitch of the drive electrodes between the
なお、実施の形態においては、第1の固定子の対と第2の固定子の対を、図6に示す断面形状が略正方形に配置した例で説明したが、これに限らず、菱形、平行四辺形、長方形等種々の変形例も本発明を逸脱するものではない。 In the embodiment, the first stator pair and the second stator pair have been described as an example in which the cross-sectional shape shown in FIG. 6 is arranged in a substantially square shape. Various modifications such as parallelograms and rectangles do not depart from the present invention.
また、固定子個々の電極の構成及び駆動制御方法は、上記の方法に限るものでなく、上記特許文献に記載されたもの等、種々の方法が適用可能である。また、沈胴状態から物体側のレンズ群のみを移動させてワイド状態にする構成で説明したが、これに限るものでなく、物体側のレンズ群と像面側のレンズ群を、それぞれ異なる量で移動させ、沈胴状態から撮影可能なレンズ群の配置とする構成にも適用可能なのは言うまでもない。 Further, the configuration of the individual electrodes of the stator and the drive control method are not limited to the above methods, and various methods such as those described in the above-mentioned patent documents can be applied. In addition, the configuration has been described in which only the object-side lens unit is moved from the retracted state to the wide state, but this is not a limitation, and the object-side lens unit and the image-side lens unit are different amounts. Needless to say, the present invention can also be applied to a configuration in which the lens unit is moved and moved so that the lens group can be photographed from the retracted state.
また、上記の実施の形態では、2群ズームを例にとり説明したが、これに限るものでなく、像面側に固定レンズ群を有した3群ズームにも適用できるのは言うまでもなく、更に、光軸を囲むように配置した2つの固定子の対を連設して多群ズームとしたものも本発明を逸脱するものでない。 In the above-described embodiment, the description has been given by taking the two-group zoom as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a three-group zoom having a fixed lens group on the image plane side. A multi-group zoom in which two pairs of stators arranged so as to surround the optical axis are connected in series does not depart from the present invention.
更に、ズームレンズを例にとって説明したが、本発明は単焦点レンズの至近距離撮影時に用いられる、所謂フローティング機構としても適用可能である。 Furthermore, although the zoom lens has been described as an example, the present invention can also be applied as a so-called floating mechanism used at the time of close-up shooting of a single focus lens.
1 光軸
2 撮像素子
3a、3b、4a、4b 固定子
5、6 可動子
7 実装基板
8 筐体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記静電アクチュエータは、前記光学系の光軸を挟み対向して配置された、電極を有する2つの固定子を一対として、第1の固定子の対と第2の固定子の対を有し、該第1と第2の固定子の対は、前記光学系の光軸を囲むように配置され、
前記第1の固定子の対は前記光学系の一方の移動レンズ群を移動させ、前記第2の固定子の対は前記光学系の他方の移動レンズ群を移動させるよう構成したことを特徴とする光学装置。 In an optical apparatus having an optical system having at least two moving lens groups that move independently in the optical axis direction, and an electrostatic actuator that moves the moving lens groups in the optical axis direction,
The electrostatic actuator has a pair of a first stator and a pair of a second stator, with a pair of two stators having electrodes arranged opposite to each other across the optical axis of the optical system. The first and second stator pairs are arranged to surround the optical axis of the optical system;
The first stator pair moves one moving lens group of the optical system, and the second stator pair moves the other moving lens group of the optical system. Optical device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004034731A JP2005227444A (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | Optical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004034731A JP2005227444A (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | Optical device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005227444A true JP2005227444A (en) | 2005-08-25 |
Family
ID=35002212
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004034731A Pending JP2005227444A (en) | 2004-02-12 | 2004-02-12 | Optical device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005227444A (en) |
-
2004
- 2004-02-12 JP JP2004034731A patent/JP2005227444A/en active Pending
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