JP2005292202A - Optical apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学装置に関する。より詳しくは、静電アクチュエータにより光学系を移動させる光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device. More specifically, the present invention relates to an optical device that moves an optical system by an electrostatic actuator.
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(例えば、特許文献1、特許文献2)。 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 (for example, Patent Document 1). Patent Document 2).
特許文献1及び特許文献2に記載の光学装置は、互いに対向する面上に配列された固定子電極を有する一対の固定子と、前記固定子間に配置され、光学素子を保持する可動子とを有し、固定子電極に所定パタンで電圧を印加することにより静電気力が発生し、可動子に設けられた光学素子を移動させるものである。これにより、小型でも十分な駆動力をもって光学素子を移動させることができるため、高性能な調節機能を有する光学装置を得ることができるものである。
An optical device described in Patent Literature 1 and
一方、ステッピングモータ等の一般的なアクチュエータによる光学系の駆動制御は、光学素子であるレンズの位置情報を得ながら、レンズの位置を制御するようにしている。そして、レンズ位置の検出は、フォトインタラプタや磁気エンコーダなどが用いられているのが一般的である(例えば、特許文献3、特許文献4)。
ところが、特許文献1又は特許文献2の光学装置において、レンズ位置の検出にフォトインタラプタや磁気エンコーダを用いると、レンズ位置検出のための光遮蔽部や磁性体並びにそれらを検出した信号の処理回路を新たに設ける必要があり、部品点数の増加や装置の大型化につながり、小型でも十分な駆動力をもって光学素子を移動させるという、静電アクチュエータを用いた光学装置の利点を相殺してしまうという問題がある。
However, in the optical device of Patent Document 1 or
そこで本発明は、部品点数の増加や装置の大型化を伴うことなく光学素子の位置情報を検出することができ、小型でも十分な駆動力を有する静電アクチュエータの利点を最大限に生かすことのできる光学装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can detect the position information of the optical element without increasing the number of parts or increasing the size of the apparatus, and can maximize the advantages of the electrostatic actuator having a sufficient driving force even with a small size. An object of the present invention is to provide an optical device that can be used.
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。 The object of the present invention can be achieved by the following constitution.
請求項1の発明は、互いに対向する面上に配列された固定子電極を有する一対の固定子と、
前記固定子間に配置され、光学素子を保持する可動子とを有し、
前記固定子電極の電位切替えに対応して前記可動子が前記光学素子の光軸方向に移動する光学装置において、
前記可動子に設けられた初期位置検出部と、
前記可動子が所定位置に移動した時に前記初期位置検出部との当接を検出する検出電極とを有することを特徴とする光学装置である。
The invention of claim 1 includes a pair of stators having stator electrodes arranged on opposite surfaces, and
A movable element disposed between the stators and holding an optical element;
In the optical device in which the movable element moves in the optical axis direction of the optical element in response to the potential switching of the stator electrode,
An initial position detector provided in the mover;
An optical apparatus comprising: a detection electrode that detects contact with the initial position detection unit when the movable element moves to a predetermined position.
請求項2の発明は、前記検出電極が前記初期位置検出部との当接を検出した位置を初期位置として、前記固定子電極の電位切替えにより前記可動子の移動量を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項1に記載の光学装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided control means for controlling the amount of movement of the mover by switching the potential of the stator electrode, with the position at which the detection electrode detects contact with the initial position detector as the initial position. The optical device according to claim 1.
請求項3の発明は、前記可動子を固定する固定手段を有し、
前記固定手段は、前記検出電極と前記初期位置検出部とが当接又は近接するように前記可動子を固定することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学装置である。
Invention of Claim 3 has a fixing means which fixes the said needle | mover,
3. The optical device according to claim 1, wherein the fixing unit fixes the movable element so that the detection electrode and the initial position detection unit are in contact with or close to each other.
請求項4の発明は、前記検出電極は、前記固定子電極が配列された面上に配置されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学装置である。 The invention according to claim 4 is the optical device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection electrode is arranged on a surface on which the stator electrodes are arranged.
請求項5の発明は、前記光軸上であって前記光学素子の結像位置に設けられた撮像素子と、
前記撮像素子が配置された基板とを有し、
前記検出電極は、前記撮像素子が配置された基板上に配置されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学装置である。
The invention of
A substrate on which the image sensor is disposed;
The optical device according to claim 1, wherein the detection electrode is disposed on a substrate on which the imaging element is disposed.
請求項1に記載の発明によれば、光学素子を保持する可動子が所定位置に移動した時に可動子に設けられた初期位置検出部との当接を検出する検出電極を有することにより、部品点数の増加や装置の大型化を伴うことなく光学素子の正確な位置を検出することができ、光学素子の駆動精度を高いものとすることができる。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a detection electrode that detects contact with an initial position detection unit provided on the movable element when the movable element holding the optical element moves to a predetermined position. The exact position of the optical element can be detected without increasing the number of points and the size of the apparatus, and the driving accuracy of the optical element can be increased.
すなわち、静電アクチュエータの可動子は所定の電圧に維持されているので、可動子に初期位置検出部を設け、可動子が所定位置に移動した時に初期位置検出部との通電を検出する検出電極を設けることで、初期位置検出部と検出電極との当接を、初期位置検出部と検出電極との通電で検出できる。 That is, since the mover of the electrostatic actuator is maintained at a predetermined voltage, the mover is provided with an initial position detection unit, and a detection electrode that detects energization with the initial position detection unit when the mover moves to a predetermined position. By providing this, the contact between the initial position detection unit and the detection electrode can be detected by energization of the initial position detection unit and the detection electrode.
そして、検出電極をあらかじめ所定位置に設けておけば、可動子が所定位置に到達すると初期位置検出部と検出電極とが当接して検出電極に電流が流れるので、可動子の位置検出が可能となる。したがって、可動子に位置検出のための光遮蔽部や磁性体等の部材を設けることなく、可動子の位置検出が可能となる。こうして検出された所定位置を可動子の初期位置として、静電アクチュエータの駆動制御を行うことで、高精度な駆動制御が可能となる。 If the detection electrode is provided in a predetermined position in advance, when the mover reaches the predetermined position, the initial position detection unit and the detection electrode come into contact with each other and current flows through the detection electrode, so that the position of the mover can be detected. Become. Therefore, it is possible to detect the position of the mover without providing a member such as a light shielding part or a magnetic body for position detection on the mover. By performing drive control of the electrostatic actuator using the predetermined position thus detected as the initial position of the mover, high-precision drive control is possible.
請求項2に記載の発明によれば、検出電極が初期位置検出部との通電を検出した位置、すなわち可動子が所定位置に到達したことを検出した位置を初期位置として、固定子電極の電位切替えにより可動子の移動量を制御するので、可動子の移動制御は、可動子の移動量に対応付けてあらかじめ設定された電位切替えを固定子電極に対して行えばよく、部品点数の増加や装置の大型化を伴うことなく、駆動精度を高いものとすることができる。 According to the second aspect of the present invention, the potential of the stator electrode is set with the position where the detection electrode detects the energization with the initial position detection unit, that is, the position where the movable element has reached the predetermined position as the initial position. Since the movement amount of the mover is controlled by switching, the movement control of the mover may be performed by performing a potential change set in advance in association with the movement amount of the mover with respect to the stator electrode. The drive accuracy can be increased without increasing the size of the apparatus.
請求項3に記載の発明によれば、固定手段は、検出電極と初期位置検出部とが当接又は近接するように可動子を固定するので、例えば光学装置が非稼働時、すなわち固定子電極に電圧が印加されてない時には、固定位置で検出電極と初期位置検出部とが当接又は近接することが可能となる。静電アクチュエータを備えた光学装置を非稼働状態から稼働状態に移行するためには、可動子を初期位置に移動させる等の初期動作が必要となるが、非稼働時に検出電極と初期位置検出部とが当接又は近接している状態で固定されていると、可動子の初期位置への移動は極めて短時間で完了できる。したがって、光学装置が非稼働状態から稼働状態に移行する時間を極めて短いものとすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the fixing means fixes the movable element so that the detection electrode and the initial position detection unit are in contact with or close to each other, so that, for example, when the optical device is not operating, that is, the stator electrode When no voltage is applied to the detection electrode, the detection electrode and the initial position detection unit can be brought into contact with or close to each other at the fixed position. In order to shift an optical device equipped with an electrostatic actuator from a non-operating state to an operating state, an initial operation such as moving the mover to an initial position is required. Are fixed in contact with each other or in close proximity to each other, the movement of the mover to the initial position can be completed in a very short time. Therefore, the time required for the optical device to transition from the non-operating state to the operating state can be extremely short.
請求項4に記載の発明によれば、検出電極が固定子電極が配列された面上に配置されているので、検出電極と固定子電極とを同じ電極製造工程で形成することが可能となり、製造工程での工数削減が可能になるとともに、検出電極の取付精度を高いものとすることができ、光学素子の駆動精度を高いものとすることができる。 According to the invention of claim 4, since the detection electrode is arranged on the surface on which the stator electrode is arranged, it becomes possible to form the detection electrode and the stator electrode in the same electrode manufacturing process, The number of steps in the manufacturing process can be reduced, the detection electrode can be attached with high accuracy, and the optical element can be driven with high accuracy.
請求項5に記載の発明によれば、検出電極は撮像素子が配置された基板上に配置されているので、部品点数を削減することが可能になるとともに、撮像素子に対する検出電極の取付精度及び撮像素子に対する可動子の駆動精度を高いものとすることができ、光学素子の駆動精度を高いものとすることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the detection electrode is arranged on the substrate on which the image sensor is arranged, the number of parts can be reduced, and the mounting accuracy of the detection electrode with respect to the image sensor and The drive accuracy of the movable element with respect to the image sensor can be increased, and the drive accuracy of the optical element can be increased.
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明に係る光学装置の概略構成を示す分解斜視図である。なお、同図において1は光学装置の光軸を表す。 FIG. 1 is an exploded perspective view showing a schematic configuration of an optical apparatus according to the present invention. In the figure, 1 represents the optical axis of the optical device.
光学装置は、撮像素子2、固定子3a、3b、壁面4a、4b、可動子5、実装基板6からなる。これらは図示しない筐体に保持されている。
The optical device includes an
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6上の光軸1の延長線上に実装されている。
The
固定子3a、3bは、光軸1を挟み、図示Y方向(垂直方向)に対向して配置される。また、固定子3a、3bはそれぞれ、固定子電極として後述する駆動電極及び保持電極を有する。
The
壁面4a、4bは、光学装置の筐体の一部として固定子3a、3bを保持し、光軸1を挟み、図示X方向(水平方向)に対向して配置される。すなわち固定子3a、3b及び壁面4a、4bは、光軸1の周りを取り囲むように四角筒状に配置される。さらに、この固定子3a、3b、壁面4a、4bで形成される四角形の筒の内側に、可動子5が配置される。
The
可動子5は、四角筒状に形成されており、固定子3aと対向する面には可動子電極部5aが形成され、固定子3bの保持電極33と対向する面には図示しない可動子電極部が形成され、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に構成されている。また、中央部には光学素子であるレンズ群5cが組み付けられている。
The
可動子5は、金属や導電性樹脂等の導電性を有する材料で形成されており、例えば、特開2003−284359号公報に記載の気相成長炭素繊維(VGCS)とポリフェニレンスルフィド(PPS)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で形成されるのが、軽量で安価なため望ましい。
The
また、可動子5の、固定子3aと対向する面には、導電性の初期位置検出部5eが形成されている。初期位置検出部5eは、可動子電極部5aと同様に凸部として形成されている。
A conductive
図1の可動子5について、図2を用いて説明する。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。
1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view of the
可動子5の、図1の固定子3aと対向する面に形成された可動子電極部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、図1の固定子3bと対向する面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2箇所)形成されている。また、可動子5の壁面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。可動子5の突起部5dは、壁面4a、4bと滑らかに摺動可能とされ、可動子5を支持している。なお、図1に示した可動子電極部5a、初期位置検出部5e及び上述の可動子電極部5bは、後述するスイッチング回路に接続されて、電圧を一定に維持され又は電荷を取り除かれている。
A
図1の固定子3a、3bについて、図3を用いて説明する。図3(a)は、固定子3aに形成される電極パタンを示す概略図であり、図3(b)は、固定子3bに形成される電極パタンを示す概略図である。
固定子3aの、図2の可動子電極部5aと対向する面には、検出電極34と固定子電極である駆動電極31a、31b、31c、31dが形成されている。
A
4系統の駆動電極31a、31b、31c、31dは、ストライプ状に順番に配列された状態で形成されており、それぞれ配線パッド32a、32b、32c、32dを介して後述のスイッチング回路に接続されている。ストライプ状の駆動電極31a、31b、31c、31d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31a、31b、31c、31dの配列ピッチはほぼL/2となるように配列されている。なお、Lは可動子5の駆動精度及び固定子3a、3bと可動子5との間隙に応じて適宜に設定できるが、10μm〜100μmが好ましい。
The four
駆動電極31a、31b、31c、31dは、後述のスイッチング回路により順次切替えて電圧を印加されることにより可動子5を移動させる。
The
検出電極34は、駆動電極31a、31b、31c、31dの配列に隣接して形成されており、所定間隔を隔てて固定子3a上に配置された2個の検出電極34a、34bがそれぞれ配線パッド32f、32gを介して後述の制御部に接続されている。初期位置検出部5eが検出電極34に当接すると2つの検出電極34aと34bとが短絡されて通電し、これにより制御部に可動子5が初期位置にあることを電気信号として伝送するようにしている。
The
なお、検出電極34は、2つの検出電極34aと34bとの短絡による初期位置検出部5eとの当接を検出する以外にも、初期位置検出部5eに電圧を印加しておき、初期位置検出部5eと検出電極34との当接により、検出電極34aに通電されるようにしてもよい。
In addition to detecting contact with the initial
固定子3bの、図2の可動子電極部5bと対向する面には、固定子電極である保持電極33が形成されている。1系統の保持電極33は、図2の可動子電極部5bに対応した位置に形成されており、配線パッド32eを介して後述のスイッチング回路に接続されている。
A holding
固定子3a、3bは、ガラス又はセラミックス等の絶縁体からなる基板上にフォトリソグラフィ等の手法により上記電極パタンの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、検出電極34を除いては絶縁体被膜を設けることが好ましい。
図4を用いて、本発明に係る光学装置各部の配置並びに機能構成について説明する。図4は、本発明に係る光学装置を固定子3a、3b及び可動子5を光軸1に沿って切断した断面及び概略構成を示す模式図である。
The arrangement and functional configuration of each part of the optical device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section and a schematic configuration of the optical device according to the present invention, in which the
光学装置は、図1〜3で説明した撮像素子2、固定子3a、3b、可動子5、実装基板6に加え、制御部101、記憶部102、スイッチング回路103からなる。
The optical device includes a
制御部101は、図示しないCPU(中央処理装置)、ワークメモリ等から構成され、記憶部102に記憶されているプログラムをワークメモリに読み出し、当該プログラムに従って光学装置の各部を集中制御する。
The
記憶部102は、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read−OnlyMemory)等の不揮発性の半導体メモリにより構成され、制御部101で実行可能な各種プログラムや設定を記憶する。また記憶部102は、可動子5の初期位置から所定距離移動した基準位置(例えば、レンズ5cの無限遠位置)と対応付けられたステップ数が工場出荷時に光学装置毎に調整して書き込まれている。
The
スイッチング回路103は、制御部101により制御され、電圧源104で発生した電圧を、駆動電極31a、31b、31c、31d及び保持電極33にタイミングを定めて順次切替えながら印加するとともに、可動子電極部5a及び5bの電圧を一定に維持するか若しくは電荷を取り除く回路である。
The
スイッチング回路103は、駆動電極31a、31b、31c、31d及び保持電極33と接続する図示しない複数の固定接点と、電圧源104に接続又は接地された図示しない可動接点等を有し、複数の固定接点のいずれかが可動接点を介して電圧源104に接続された際には、他の固定接点は接地若しくは電圧源104と接続してマイナス電位に維持される。また、可動子電極部5a、5b及び初期位置検出部5eを接地又は電圧源104と接続してマイナス電位に維持する。
The
電圧源104は、バッテリや電流変換回路等であり、光学装置の各部に所定の電圧を印加する
初期位置検出部5eと検出電極34について、図5に示すように、可動子5が所定位置に移動した時に、初期位置検出部5eの上面と検出電極34とが当接するようになっている。しかしながら初期位置検出部5eと検出電極34は、固定子5の移動を妨げない形状となっている。具体的には、検出電極34上面の高さは駆動電極31a〜31dとほぼ同じかわずかに高く、その表面は平坦であり、初期位置検出部5e上面の高さは可動子電極部5aの高さとほぼ同じかわずかに高く、その表面は平坦である。このようにすることで、初期位置検出部5eと検出電極34とが当接しても、固定子5が移動するために過度の駆動力を必要としたり、振動や騒音が発生しない。
The
なお、可動子5が導電性の材料で形成されている場合、初期位置検出部5eは、検出電極34と当接する面が導電性を有するようにしていればよい。この場合、可動子5の成形とともに初期位置検出部5eも形成できるので、製造工程上好ましい。
In the case where the
図4に戻って、本実施の形態に係る光学装置の駆動原理を説明する。なお、図4は説明のために駆動電極並びに可動子電極部を拡大して模式的に記載しているが、実際には駆動電極は10μm〜100μm程度の間隔で、数十〜数千個配設される。 Returning to FIG. 4, the driving principle of the optical device according to the present embodiment will be described. FIG. 4 schematically shows the drive electrode and the mover electrode portion in an enlarged manner for the sake of explanation, but in actuality, the drive electrodes are arranged at intervals of about 10 μm to 100 μm at several tens to thousands. Established.
図4の状態で、保持電極33への電圧印加を停止し、駆動電極31a、31bに電圧を印加すると、駆動電極31a、31bと可動子電極部5aとの間で作用する静電力により、可動子電極部5aが固定子3aの駆動電極31a、31bに吸引される。その際、駆動電極31a、31bと可動子電極部5aが重なり合う状態が最も安定であるため、可動子5は駆動電極31a、31bと可動子電極部5aとが重なり合うように、固定子3aに形成された駆動電極1ピッチ分だけ紙面右側に移動する。
In the state of FIG. 4, when the voltage application to the holding
続いて、駆動電極31a、31bへの電圧印加を停止し、保持電極33に電圧を印加する。可動子5は固定子3b側に吸引される。これにより、可動子5は図4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、光軸方向の紙面右側に移動した状態となる。
Subsequently, the voltage application to the
さらに、保持電極33への電圧印加を停止し、駆動電極31b、31cに電圧を印加すると、駆動電極31a、31bに電圧を印加した際と同様なメカニズムにより、可動子5は駆動電極31b、31cと可動子電極部5aとが重なり合うように、固定子3aに形成された駆動電極1ピッチ分だけ紙面右側に移動する。このような一連の動作、すなわち電圧を印加する電極を、駆動電極31a、31b→保持電極33→駆動電極31b、31c→保持電極33→駆動電極31c、31d→保持電極33→駆動電極31d、31a…と順次繰り返して印加する(固定子3aに設けられる駆動電極31a、31b、31c、31dと固定子3bに設けられる保持電極33とに交互に電圧を印加するとともに、固定子3aに設けられる電極を所定方向に順次切替える)ことにより、可動子5は微視的には上下振動をしながら、巨視的には固定子3aに配列された電極の配列方向(紙面右側)に移動される。
Further, when the voltage application to the holding
また、駆動電極31a、31b、31c、31dと保持電極33とに電圧を加える順番を逆にすると、可動子5は巨視的には上記した方向と反対方向(紙面左側)に移動する。
When the order of applying voltages to the
上述のごとく、可動子5の移動距離は電圧印加の切替え回数により決定される。したがって、制御部101は、スイッチング回路103による電圧印加の切替えタイミングとその回数とを、前進、後進の命令と移動ステップ数を出力することにより制御する。すなわち制御部101は、図示しないフォーカス検出部や操作部で可動子5の移動距離が決定されると、記憶部102に書き込まれた基準位置のステップ数に基づいて、該移動距離に対応する移動ステップ数を演算し、前進、後進の命令と演算した移動ステップ数をスイッチング回路103に出力する。スイッチング回路103は、制御部101から出力された前進、後進の命令と移動ステップ数に応じたタイミングと回数の電圧印加切替えを行う。
As described above, the moving distance of the
本発明の光学装置における初期位置調整動作について図6を用いて説明する。図6は、光学装置の主電源が投入された後に行われる初期位置調整動作を示すフローチャートである。 An initial position adjusting operation in the optical apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing an initial position adjustment operation performed after the main power supply of the optical apparatus is turned on.
ステップS101では、可動子5が所定位置にあるか否か、すなわち固定子3aに設けられた検出電極34に、可動子5に設けられた初期位置検出部5eとの通電があったか否かが判断される。初期位置検出部5eとの通電があったと判断されると(ステップS101;YES)、可動子5が所定位置にあるものとしてステップS102の処理が実行され、初期位置検出部5eとの通電がなかったと判断されると(ステップS101;NO)、可動子5が所定位置に到達していないとしてステップS103の処理が実行される。
In step S101, it is determined whether or not the
ステップS102では、ステップS101で検出された所定位置を初期位置とするために、制御部101が可動子5の移動距離と移動方向を制御するために保持している位置情報を初期化する。位置情報は、可動子5の現在位置を数値化したものであり、初期化により既定の値若しくは0にして、処理を終了する。
In step S102, in order to set the predetermined position detected in step S101 as an initial position, the
ステップS103では、スイッチング回路103による駆動電極31a、31b、31c、31d及び保持電極33への電圧印加を切替えて、可動子5を可動子5の初期位置方向、すなわち図5に示したように初期位置検出部5eと検出電極34とが当接する位置になる方向へと駆動電極1ピッチ分駆動し、ステップS101に戻る。以降、ステップS101で検出電極34が初期位置検出部5eとの通電があるまでこの動作を繰り返す。
In step S103, the voltage application to the
以上、制御部101は、検出電極34が初期位置検出部5eとの当接を検出した位置を初期位置とする。図6に示した初期位置調整処理が行われた後の可動子5の移動制御は、記憶部102に書き込まれた基準位置のステップ数に基づいて、必要とする可動子5の移動距離に対応する移動ステップ数の演算を行い、当該移動ステップ数に対応した電位切替えをスイッチング回路103が行うように制御すればよく、極めて簡素な構成で高精度なレンズの移動制御が可能となる。
As described above, the
本発明に係る光学装置の他の実施形態について、図7を用いて説明する。図7は、本発明に係る光学装置の他の実施形態の概略構成を示す模式図で、図4と同様、固定子3a、3b及び可動子5を光軸1に沿って切断した断面図を併記してある。なお、図4と同様の要素については同符号を付して説明を省略する。
Another embodiment of the optical device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the optical device according to the present invention. Like FIG. 4, a cross-sectional view of the
図7の光学装置では、固定手段として、マグネット61及びアマチャ51を具備する。
7 includes a
撮像素子2が配置された実装基板6には、マグネット61が配置されており、マグネット61は、吸着面を有するヨーク61bと、ヨーク61bに巻装されたコイル61aからなり、図示しないコイル61aの巻き線は、制御部101に接続されている。
A
可動子5には、ヨーク61bに対向してアマチャ51が配置されており、アマチャ51には、ヨーク61bの吸着面に対向する位置に鉄板等の磁性材料からなる吸着面が形成されている。
The
マグネット61は、制御部101からの解放/吸着命令に応じて、コイル61aの通電/非通電を切替え、ヨーク61bによるアマチャ51の解放/吸着を行う。本実施形態では、コイル61aへの非通電時には、ヨーク61bがアマチャ51を吸着し、通電によりこの吸着を解除する。
The
制御部101は、電圧源104が駆動電極31a、31b、31c、31d又は保持電極33へ電圧を印加している間は、マグネット61に解放命令を出してコイル61aに通電し、主電源が切られる等により電圧源104が駆動電極31a、31b、31c、31d及び保持電極33のいずれにも電圧を印加しない状態となる場合は、マグネット61に吸着命令を出してコイル61aへは非通電とする。このようにすることで、電圧源104が駆動電極31a、31b、31c、31d及び保持電極33のいずれにも電圧を印加しない状態でも、ヨーク61bがアマチャ51を吸着するので、主電源が切られる等により、可動子電極部5a、5bと、駆動電極31a、31b、31c、31d及び保持電極33のいずれとも静電力が発生しない場合においても、可動子5が自由に移動して、各部材が破損したり、可動子5に保持されたレンズ群5cの位置がずれたりすることがない。
While the
また、アマチャ51は図4の初期位置検出部5eと同様に導電性を有し、スイッチング回路103と接続されて電圧源104により電圧が印加されている。一方、ヨーク61bは図4の検出電極34と同様に、アマチャ51との当接によりアマチャ51との間に通電するようになっており、アマチャ51との通電は制御部101に電気信号として伝送される。すなわち、本実施の形態においてアマチャ51は、初期位置検出部としての機能を有し、ヨーク61bは検出電極としての機能を有しており、図6と同様の初期位置調整処理を行う。この場合、固定子5が所定位置に移動したことの検出は、マグネット61で固定子5が固定されている状態で行われることになり、図6に示した初期位置調整において、ステップS103の処理はほとんど必要なくなり、可動子の初期位置への移動は極めて短時間で完了できる。
Further, the
本実施の形態では、検出電極としても機能するヨーク61bは、撮像素子2が配置された実装基板6上に配置されているので、図4の光学装置と同様に固定子4の位置検出のための部品を簡素化することができ、部品点数を削減することが可能になるとともに、撮像素子2に対するヨーク61bの取付精度及び撮像素子2に対する可動子5の駆動精度を高いものとすることができる。
In the present embodiment, the
なお、固定子5が所定位置に移動したことの検出は、アマチャ51を初期位置検出部とし、ヨーク61bを検出電極とするのに代えて、図5に示したように初期位置検出部5eと検出電極34を設けるようにしてもよい。この場合、マグネット61とアマチャ51とが当接した状態で、初期位置検出部5eと検出電極34とが当接している必要はなく、マグネット61とアマチャ51とが当接した状態から数ピッチ以内で初期位置検出部5eと検出電極34とが当接するようになっていればよい。すなわち、マグネット61は、検出電極34と初期位置検出部5eとが近接するように可動子5を固定していればよい。このようにすることで、検出電極34と駆動電極31a、31b、31c、31dとを同じ製造工程で形成することが可能となり、製造工程での工数削減が可能になるとともに、検出電極34の取付精度を高いものとすることができる。
The detection of the movement of the
なお、本願に記載した各実施の形態において、光学装置として撮像素子2を有する光学装置を例にとり説明したが、カラーフィルム等のハロゲン化銀感光材料を露光するカメラや、望遠鏡や双眼鏡等の光学装置に対しても適用可能である。
In each of the embodiments described in the present application, the optical device having the
その他、光学装置を構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 In addition, the detailed configuration and detailed operation of each component constituting the optical device can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 光軸
2 撮像素子
3a、3b 固定子
31a、31b、31c、31d 駆動電極
33 保持電極
34 検出電極
5 可動子
5a、5b 可動子電極部
5e 初期位置検出部
51 アマチャ
61 マグネット
7 実装基板
101 制御部
102 記憶部
103 スイッチング回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記固定子間に配置され、光学素子を保持する可動子とを有し、
前記固定子電極の電位切替えに対応して前記可動子が前記光学素子の光軸方向に移動する光学装置において、
前記可動子に設けられた初期位置検出部と、
前記可動子が所定位置に移動した時に前記初期位置検出部との当接を検出する検出電極とを有することを特徴とする光学装置。 A pair of stators having stator electrodes arranged on opposite surfaces;
A movable element disposed between the stators and holding an optical element;
In the optical device in which the movable element moves in the optical axis direction of the optical element in response to the potential switching of the stator electrode,
An initial position detector provided in the mover;
An optical apparatus comprising: a detection electrode that detects contact with the initial position detection unit when the movable element moves to a predetermined position.
前記固定手段は、前記検出電極と前記初期位置検出部とが当接又は近接するように前記可動子を固定することを特徴とする請求項1又は2に記載の光学装置。 A fixing means for fixing the mover;
The optical device according to claim 1, wherein the fixing unit fixes the movable element so that the detection electrode and the initial position detection unit are in contact with each other or close to each other.
前記撮像素子が配置された基板とを有し、
前記検出電極は、前記撮像素子が配置された基板上に配置されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学装置。 An image sensor on the optical axis and provided at an imaging position of the optical element;
A substrate on which the image sensor is disposed;
The optical device according to claim 1, wherein the detection electrode is disposed on a substrate on which the imaging element is disposed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004103123A JP2005292202A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004103123A JP2005292202A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Optical apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005292202A true JP2005292202A (en) | 2005-10-20 |
Family
ID=35325240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004103123A Pending JP2005292202A (en) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Optical apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005292202A (en) |
-
2004
- 2004-03-31 JP JP2004103123A patent/JP2005292202A/en active Pending
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