JP2006072053A - Lens drive device - Google Patents
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Abstract
Description
レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。 The present invention relates to a lens driving device that drives a lens.
レンズを駆動する駆動装置として最もポピュラーなものはモータであるが、最近携帯電話機にもカメラ付きのものが増えてきたため、モータに代わる小型のアクチュエータとして圧電素子が脚光を浴びている。この圧電素子を用いてレンズを駆動する場合には、その駆動軸にレンズ保持枠を摩擦力により係合させておいて、圧電素子の伸縮により駆動軸とレンズ保持枠とを相対移動させることにより、レンズ保持枠を光軸方向に移動させるようなことが行われている(例えば特許文献1参照)。 The most popular driving device for driving a lens is a motor. Recently, the number of mobile phones equipped with a camera has increased, so that a piezoelectric element has been spotlighted as a small actuator replacing the motor. When driving a lens using this piezoelectric element, the lens holding frame is engaged with the driving shaft by frictional force, and the driving shaft and the lens holding frame are moved relative to each other by expansion and contraction of the piezoelectric element. The lens holding frame is moved in the optical axis direction (see, for example, Patent Document 1).
しかし、携帯電話機などの場合にはストロークが短いので上記構成でも良いが、一般のデジタルカメラに上記構成をそのまま適用しようとすると、ストロークを長くしなければならないため、駆動軸が長くなり過ぎて圧電素子を含む駆動軸の直線性が得られなくなってしまうことがある。このように駆動軸の直線性が得られないと、レンズが傾いてしまったり、レンズの位置がずれてしまったりする。 However, in the case of a mobile phone or the like, since the stroke is short, the above configuration may be used. However, if the above configuration is applied to a general digital camera as it is, the stroke must be lengthened, so that the drive shaft becomes too long and the piezoelectricity is increased. The linearity of the drive shaft including the element may not be obtained. If the linearity of the drive shaft cannot be obtained in this way, the lens is tilted or the position of the lens is shifted.
そこで、駆動軸の両端を移動自在に支持しておいて、駆動軸を取り巻くように摩擦発生部材、さらにその摩擦発生部材に隣接するようにして圧電素子を配設して圧電素子の伸縮により摩擦発生部材と駆動軸とを相対移動させることにより駆動軸ごとレンズを移動させる技術が提案されている(特許文献2〜3参照)。 Therefore, both ends of the drive shaft are supported movably, a friction generating member is disposed so as to surround the drive shaft, and a piezoelectric element is disposed adjacent to the friction generating member. Techniques have been proposed in which the lens is moved together with the drive shaft by relatively moving the generating member and the drive shaft (see Patent Documents 2 to 3).
しかし、駆動軸自体を移動させることにより長いストローク分、駆動軸ごとレンズを移動させるとなると、レンズの位置を検出するセンサに少々長めのラインセンサなどを用いなければならなくなる。しかしラインセンサなどを用いると、大型化を招く恐れがあり、さらにそのラインセンサ一つ一つでレンズの位置を検出するようなことを行うと配線などが複雑になってしまう恐れがある。 However, if the lens is moved together with the drive shaft by a long stroke by moving the drive shaft itself, a slightly longer line sensor or the like must be used as a sensor for detecting the position of the lens. However, when a line sensor or the like is used, there is a risk of increasing the size, and further, if the line sensor is used to detect the position of the lens, wiring or the like may be complicated.
ところで、駆動軸に沿って移動体を移動させるものの中には、ラインセンサなどのセンサをわざわざ設けずに駆動軸と移動体との双方をセンサの構成部材として用いて部品点数を低減するとともに移動体の位置を精度良く検出しようとするものがある(例えば特許文献4、5参照)。 By the way, among those that move the moving body along the drive shaft, both the drive shaft and the moving body are used as constituent members of the sensor, without the need to provide a sensor such as a line sensor. Some attempt to detect the position of the body with high accuracy (see, for example, Patent Documents 4 and 5).
特許文献4のものは、駆動軸自体に導電材料を用いて可変抵抗器を形成して、その可変抵抗器と接する可動接点を移動体側に構成することにより移動体側の位置を精度良く検出しようとするものである。この移動体をレンズ保持枠としてこの技術を適用することはできるが、可変抵抗器の抵抗範囲によっては、細かな検出精度を要求されるレンズ保持枠に必要な精度が得られない場合もある。 In Patent Document 4, a variable resistor is formed using a conductive material for the drive shaft itself, and a movable contact in contact with the variable resistor is configured on the movable body side to detect the position on the movable body side with high accuracy. To do. Although this technique can be applied using this movable body as a lens holding frame, the accuracy required for a lens holding frame that requires fine detection accuracy may not be obtained depending on the resistance range of the variable resistor.
また、特許文献5のものでは駆動軸にN極とS極とが交互に配列された着磁ロッドを用いて、着磁ロッドの移動中に、着磁ロッド付近の磁気抵抗センサに発生する電圧の交流的な変化を検知してレンズ位置を正確に検出しようとしている。このようにするとS極とN極とを細かく配列すればするほど検出精度が高くなる。しかしながら、このように細かくS極とN極とを設けようとすると着磁ロッドが高価になってしまう恐れがある。また磁気抵抗素子は比較的高価である。
上記事情に鑑みて、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object to provide a lens driving device that is inexpensive and can drive a lens with high accuracy.
上記目的を達成する本発明のレンズ駆動装置は、レンズを駆動するレンズ駆動装置において、
被駆動レンズを保持するレンズ保持枠と、
上記被駆動レンズの光軸方向に延びるとともに移動検出用のマークが付与され上記レンズ保持枠が固定されて光軸方向に移動することによりそのレンズ保持枠を光軸方向に移動させる移動軸と、
上記移動軸を取り巻いて配置され一端が位置不変に支持されて駆動信号の印加を受けて他端側に伸縮する圧電素子と、
上記圧電素子の上記他端に固定され上記移動軸が貫通してその移動軸との間に摩擦を発生させる摩擦発生部材と、
上記移動軸に付された上記マークを検出するセンサと、
上記センサによる検出信号を受け取り上記レンズ保持枠が所定の位置に移動するように上記圧電素子に駆動信号を与える駆動回路とを備えたことを特徴とする。
The lens driving device of the present invention that achieves the above object is a lens driving device for driving a lens.
A lens holding frame for holding the driven lens;
A movement axis that extends in the optical axis direction of the driven lens and is provided with a movement detection mark and the lens holding frame is fixed and moved in the optical axis direction to move the lens holding frame in the optical axis direction;
A piezoelectric element that is arranged around the moving shaft, is supported at one end in a position-invariant manner, receives a drive signal, and expands and contracts to the other end side;
A friction generating member that is fixed to the other end of the piezoelectric element and that generates a friction between the moving shaft through the moving shaft;
A sensor for detecting the mark attached to the moving axis;
And a drive circuit that receives a detection signal from the sensor and applies a drive signal to the piezoelectric element so that the lens holding frame moves to a predetermined position.
このように構成すると、上記センサとして低廉な光学センサや電磁センサなどを用いることができ、さらにマークを塗装もしくは鍍金などで簡単に設けることができるので、低廉なレンズ駆動装置が実現される。 With this configuration, an inexpensive optical sensor, electromagnetic sensor, or the like can be used as the sensor, and the mark can be easily provided by painting or plating, thereby realizing an inexpensive lens driving device.
ここで、上記移動軸が、上記マークとして、その移動軸を取り巻く方向に延びる溝がその移動軸の延びる方向に多数配列されてなるマークを有し、上記センサがその溝を検出するセンサであることが好ましい。 Here, the moving shaft has a mark in which a plurality of grooves extending in the direction surrounding the moving shaft are arranged in the extending direction of the moving shaft as the mark, and the sensor detects the groove. It is preferable.
このように構成すると、機械加工などにより溝を製作するのは比較的容易であって低廉なものでもあるため、低コストで移動軸を製作することができる。 With this configuration, it is relatively easy and inexpensive to manufacture the groove by machining or the like, so that the moving shaft can be manufactured at low cost.
また上記駆動軸が、上記マークとして、その移動軸を取り巻く方向に延びる線がその移動軸の延びる方向に多数配列されてなるマークを有し、上記センサがその線を検出するセンサであっても良い。 Further, the drive shaft may have a mark in which a number of lines extending in the direction surrounding the movement axis are arranged as the mark in the direction in which the movement axis extends, and the sensor may detect the line. good.
以上、説明したように、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置を提供する、 As described above, a lens driving device that is inexpensive and can drive a lens with high accuracy is provided.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態であるレンズ駆動装置を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a lens driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すレンズ駆動装置1は、被駆動レンズ10を保持するレンズ保持枠11を備えている。その被駆動レンズ10の光軸方向に延びるとともに移動検出用のマーク120が付与されレンズ保持枠11が固定されて光軸方向に移動することによりそのレンズ保持枠11を光軸方向に移動させる移動軸12が支持部材13により支持されている。その移動軸12を取り巻いて配置され一端が位置不変に支持部材13に支持され駆動回路14からの駆動信号の印加を受けて他端側に伸縮する圧電素子15と、圧電素子15の他端に固定され移動軸12が貫通して移動軸12との間に摩擦を発生させる摩擦発生部材16がそれぞれ設けられている。支持部材13側には移動軸12と対向するようにして移動軸12に設けられているマーク120を検出することができるようにセンサ131が配設されている。圧電素子15を駆動する駆動回路14は、そのセンサ131による検出信号を受け取りレンズ保持枠11が所定の位置に移動するように圧電素子15に駆動信号を与えるようになっている。また、移動軸12と対向する側にはガイド軸17が設けられており、そのガイド軸17にレンズ保持枠11に設けられたフォーク18が係合している。
A
図2は、支持部材13側に配設されているセンサ131部分の構成を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
図2に示すように移動軸12には マークとして、移動軸を取り巻く方向に延びる溝1200がその移動軸12の延びる方向に多数配列されてなるマーク120を有している。また、その溝1200を検出することができるようにセンサ131が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
移動軸12が移動しているときにセンサ131により、移動軸12の延びる方向に多数配列されてなる各溝1200のうちいずれかがセンサで検出され、その検出信号が駆動回路14に供給される。駆動回路14では、そのセンサ131による検出信号を受け取りレンズ保持枠11が所定の位置に移動するように圧電素子15に駆動信号を与えている。
When the
ここでは駆動回路14が被駆動レンズ10を駆動する前の位置を把握しているとして、その位置からどの程度被駆動レンズ10が移動したかを、センサ131からの検出信号に基づいて駆動回路14内のカウンタにより溝の数をカウントすることにより検知している。この多数配列されてなる溝1200の間隔をでき得る限り細かくすることによって、レンズ保持枠11をレンズ10とともに所定の位置にきちんと移動させることができるようになる。
Here, it is assumed that the position before the
この多数配列されてなる溝を設けることは比較的容易であり、いままでのように表面に抵抗膜を形成して駆動軸を製作するよりは、またN極、S極に着磁して着磁ロッドを製作するよりは、遥かに低コストで製作することが可能である。 It is relatively easy to provide grooves arranged in a large number. Instead of forming a drive shaft by forming a resistance film on the surface as in the past, the N and S poles are magnetized and attached. It is possible to manufacture at a much lower cost than manufacturing a magnetic rod.
以上説明したように、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置が実現される。 As described above, a lens driving device that is inexpensive and can drive a lens with high accuracy is realized.
図3は、マークとして多数の溝を設けることに代えて、異なる色がマークとして交互に配列された例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which different colors are alternately arranged as marks instead of providing a large number of grooves as marks.
図3に示すように溝1200を設ける代わりに鍍金もしくは塗装により交互に異なる色1201のマークを設けるようなことを行っても同様の効果が得られる。このときには異なる色として例えば反射率の高い白色系の色を用いたり、逆に反射率の低い黒色系色を用いたりするようなことが考えられる。
As shown in FIG. 3, the same effect can be obtained by providing marks of
図4は、細線を施した例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example in which a thin line is given.
図4に示すように、鍍金もしくは塗装により図3に示すように交互に異なる色のマークを設ける代わりに等間隔で細線1202を設けるようなことを行っても良い。
As shown in FIG. 4,
以上説明したように、低廉であって、しかも高い精度でレンズを駆動することができるレンズ駆動装置が実現される。 As described above, a lens driving device that is inexpensive and can drive a lens with high accuracy is realized.
最後に上記レンズ駆動装置を撮影装置に適用した場合の例を説明する。 Finally, an example in which the lens driving device is applied to an imaging device will be described.
図5は、図1のレンズ駆動装置を適用したカメラ1aの外観を示す外観斜視図である。
FIG. 5 is an external perspective view showing an external appearance of a
このカメラ1aは、撮影光学系と撮像素子とを備えその撮影光学系を経由してその撮像素子上に結像した被写体像を表す画像信号を生成するものである。
The
図5に示すカメラボディの中央にはレンズ鏡胴10aが配備されており、そのレンズ鏡胴10aの上方にはファインダ11aが配備されている。そのファインダ11aを覗きながら、あるいはレンズ鏡胴10a内の撮影光学系で捉えている被写体を背面側の表示画面(図示せず)で視認しながら、シャッタチャンスにカメラボディ1a上面に在るレリーズ釦13aが操作され撮影が行なわれる。このレリーズ釦13aは半押しと全押しの二つの操作態様を備えたものであって、半押し操作されるとカメラ1内でTTL測距が行われ、全押し操作されたらその半押し時にTTL測距により得られた被写体距離に応じたピントで撮影が行なわれる。この撮影が行われるときに被写界の輝度が足りないことがカメラ内部の測光部で検出されたら、ファインダ11a隣に設けられている閃光発光窓12aから閃光が発光されて撮影に必要な光量が被写体に与えられて撮影が行なわれるようになっている。
A
図6は図5のカメラ1内部の構成を示す構成ブロック図である。
6 is a block diagram showing the internal configuration of the
このカメラ1aは撮影光学系内のフォーカスレンズ10を用いて被写体距離を測定するTTL測距部を備えたものであって、この実施例ではフォーカスレンズ10と撮像素子(ここではCCD固体撮像素子が用いられているので以下CCDという)110aとA/D部120aと信号処理ブロック130aとでそのTTL測距部が構成されている。このフォーカスレンズ10を駆動する部分に、図1のレンズ駆動装置が適用されている。
The
なお信号処理ブロック130aでは、他にホワイトバランス調整やYC分離などの信号処理なども行われる。
In the
この例においては信号処理ブロック130aとJPEG符号化器160aやカードI/F170aはDSPで構成されており、そのDSPはCPU100aに制御されている。CPU100aは、ROM1001a内に記録されているプログラムの手順にしたがってこの撮影装置の動作を制御するものであり、そのCPU100aに例えばキーブロック103aの中にあるレリーズ釦13の操作信号が入力されたら、そのレリーズ操作信号に応じた処理をDSPに通知してそのDSP内の信号処理ブロック130aやカードI/F170aに必要な処理を行なわせている。
In this example, the
まずキーブロック130aの中にある電源スイッチが投入されたときの撮影装置1aの動作を説明する。
First, the operation of the photographing
電源スイッチが投入されると、図2に示すCCD110a,A/D120aなどの各部に電池から電力が供給されて動作状態になる。CCD110aに電力が供給されると、フォーカスレンズ10を備える撮影レンズが向けられている方向の被写体がそのCCD110aに結像される。このときCPU100aはTG1101aを介してそのCCD110aに結像されている被写体を表す画像データを所定の時刻ごとに出力させるべく指示を与えて、CCD110aに、画像データの出力を行なわせ、さらにA/D120aを介して信号処理ブロック130aへ画像データを所定の時刻ごとに供給させる。このときには同時にCPU100から駆動回路14に指示が出されて圧電素子15が駆動されフォーカスレンズ10が光軸に沿って移動している。
When the power switch is turned on, power is supplied from the battery to the
信号処理ブロック130aではフォーカスレンズ10が移動している最中の途中の各位置ごとに、CCD110aから供給されてきた画像信号に基づいてコントラストを検出し、さらにそのコントラストからAF評価値を算出して、そのAF評価値のピークを合焦位置とする処理が行なわれている。この信号処理ブロックでの合焦位置検知によりCPU100はその合焦位置にフォーカスレンズ10を絶えず移動させるようになるため、いつでもピントのあった被写体がCCD110aに結像されるようになる。そのCCD110aに結像された被写体を表す画像データがA/D121aを介して信号処理ブロック130aへ出力され、信号処理ブロック130aによってCCD110aから供給された画像データにYC分離などの画像処理が施され、その画像処理した画像データが所定の時刻ごとにDRAM140aへ出力され次々とDRAM140aに所定の時刻ごとの画像データが記憶されていく。そのDRAM140aに記憶された画像データが画像表示部150aへ所定の時刻ごとに供給され、画像表示部150aではその所定の時刻ごとに供給された画像データに基づく被写体を切り替えて順次表示画面上に表示する。このようにすると画像表示部の表示画面上に撮影レンズが捉えた被写体が表示される。
The
この表示画面上に表示された被写体を見ながらシャッタチャンスにレリーズ釦13aが押されたら、そのレリーズ釦13aが押されたタイミングを起点として所定の時間、露光を行なわせる信号がTG1101aからCCD110aに供給される。その所定の時間を経過して露光が終了した後CCD110aから画像データが出力される。この出力された画像データがA/D120aを介して信号処理ブロック130aへ供給され、その信号処理ブロック130aで画像処理された画像データがさらにJPEG符号化器160aに供給される。このJPEG符号化器160aによって画像データが圧縮され、その圧縮された画像データと圧縮に係る情報とで構成された画像ファイルがカードI/F170aの制御の基にメモリカード180aに記録される。
When the
このように図1のレンズ駆動装置を図5の撮影装置に適用すると、いままでモータを配設するために必要であったスペースが必要なくなり、図5に示す撮影装置の小型化が図れる。 In this way, when the lens driving device of FIG. 1 is applied to the photographing apparatus of FIG. 5, the space required for arranging the motor up to now is not required, and the photographing apparatus shown in FIG. 5 can be miniaturized.
1 レンズ駆動装置
10 レンズ
11 レンズ保持枠
12 移動軸
120 マーク
1200 溝
1201 有色鍍金あるいは有色塗装
1202 1201とは異なる色の有色鍍金あるいは有色塗装
1203 細線
13 支持部材
131 センサ
14 駆動回路
15 圧電素子
16 摩擦発生部材
17 ガイド軸
18 フォーク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
被駆動レンズを保持するレンズ保持枠と、
前記被駆動レンズの光軸方向に延びるとともに移動検出用のマークが付与され前記レンズ保持枠が固定されて光軸方向に移動することにより該レンズ保持枠を光軸方向に移動させる移動軸と、
前記移動軸を取り巻いて配置され一端が位置不変に支持され駆動信号の印加を受けて他端側に伸縮する圧電素子と、
前記圧電素子の前記他端に固定され前記移動軸が貫通して該移動軸との間に摩擦を発生させる摩擦発生部材と、
前記移動軸に付された前記マークを検出するセンサと、
前記センサによる検出信号を受け取り前記レンズ保持枠が所定の位置に移動するように前記圧電素子に駆動信号を与える駆動回路とを備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。 In a lens driving device that drives a lens,
A lens holding frame for holding the driven lens;
A movement axis that extends in the optical axis direction of the driven lens and is provided with a movement detection mark and the lens holding frame is fixed and moved in the optical axis direction to move the lens holding frame in the optical axis direction;
A piezoelectric element that is arranged around the moving shaft and is supported at one end in a position-invariant manner and receives a drive signal to expand and contract to the other end;
A friction generating member that is fixed to the other end of the piezoelectric element and through which the moving shaft passes and generates friction between the moving shaft;
A sensor for detecting the mark attached to the moving axis;
A lens driving device comprising: a driving circuit that receives a detection signal from the sensor and applies a driving signal to the piezoelectric element so that the lens holding frame moves to a predetermined position.
Priority Applications (1)
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JP2004256423A JP2006072053A (en) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | Lens drive device |
Applications Claiming Priority (1)
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2004
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