JP2006251100A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイモルフ型圧電素子を用いた場合でも、ピント位置の変動を防止し、耐震性が向上した撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus that prevents fluctuations in focus position and improves seismic resistance even when a bimorph piezoelectric element is used.
近年、バイモルフ型圧電素子をオートフォーカス用レンズの駆動源に使う撮像装置が種々提案されている。特許文献1は、このような撮像装置について開示している。図4は、従来の撮像装置50の構成を示す斜視図である。撮像装置50は、図4に示すように、レンズ51と、レンズを保持する保持部52と、固定部53と、一端を保持部52に固定し、他端を固定部53に固定されるバネ部材54と、固定部53から突出させた比較的剛性が低く撓み易いL字部材55と、L字部材55を挟持するように設置されたバイモルフ型圧電素子56と、バイモルフ型圧電素子56に電圧を印加する電源部57を有している。この撮像装置50は、電源部57によって、バイモルフ型圧電素子56に電圧を印加すると、バイモルフ型圧電素子56は、ほぼC字状に屈曲変位する。従って、バイモルフ型圧電素子56に挟持されるL字部材55も、屈曲する。よって、レンズ51を保持する保持部52を光軸方向に移動させることができる。
In recent years, various imaging apparatuses using a bimorph piezoelectric element as a driving source for an autofocus lens have been proposed. Patent Document 1 discloses such an imaging apparatus. FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of a
ここで、バイモルフ型圧電素子を使用してある程度大きなレンズ移動量を得るには、印加する電圧をあげるか、バイモルフ型圧電素子の全長(スパン)を長くする必要がある。しかし、撮像装置の消費電力の関係上、印加する電圧はむやみに上げることができない。そこで、バイモルフ型圧電素子の全長を長くすることが提案されている。バイモルフ型圧電素子の全長を長くすることにより、バイモルフ型圧電素子の変位量が大きくなるからである。 Here, in order to obtain a certain amount of lens movement using the bimorph type piezoelectric element, it is necessary to increase the applied voltage or lengthen the entire length (span) of the bimorph type piezoelectric element. However, the applied voltage cannot be increased excessively due to the power consumption of the imaging apparatus. Therefore, it has been proposed to increase the overall length of the bimorph piezoelectric element. This is because by increasing the total length of the bimorph piezoelectric element, the amount of displacement of the bimorph piezoelectric element increases.
しかしながら、バイモルフ型圧電素子の全長を長くすると、バイモルフ型圧電素子が支持するオートフォーカス用レンズの重量によっては、バイモルフ型圧電素子自身の弾性変形量が大きくなる。しかも、近年CCD(電荷結合素子)の高画素化にともない、撮像装置が備えるレンズの枚数が増加している。このため、オートフォーカス用レンズの重量が重くなる傾向にある。従って、撮像装置に衝撃が加わると、レンズが振動してピントが変動し、更には、レンズの重量にバイモルフ型圧電素子が耐え切れずに、バイモルフ型圧電素子が大きく撓み、破損するという問題があった。 However, if the total length of the bimorph piezoelectric element is increased, the amount of elastic deformation of the bimorph piezoelectric element itself increases depending on the weight of the autofocus lens supported by the bimorph piezoelectric element. Moreover, in recent years, with the increase in the number of pixels of a charge coupled device (CCD), the number of lenses provided in the imaging device is increasing. For this reason, the weight of the autofocus lens tends to increase. Therefore, when an impact is applied to the imaging device, the lens vibrates and the focus fluctuates, and further, the bimorph piezoelectric element cannot withstand the weight of the lens, and the bimorph piezoelectric element is greatly bent and damaged. there were.
そこで、本発明の目的はバイモルフ型圧電素子を用いた場合でも、ピント位置の変動を防止し、耐震性が向上した撮像装置を提供する Accordingly, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that prevents fluctuations in the focus position and has improved earthquake resistance even when a bimorph piezoelectric element is used.
本発明は、被写体像を所定の位置に結像可能なレンズを備えたレンズユニットと、前記レンズユニットが設けられる固定部材と、前記レンズユニットを前記固定部材に対して光軸方向に移動可能に支持する支持部材と、前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる圧電素子と、前記圧電素子を制御するコントローラ部と、前記レンズユニットの前記光軸方向の加速度が検知可能な加速度センサと、前記加速度センサの出力信号に基づいて前記加速度の変化を出力する加速度変化検知手段と、前記加速度変化検知手段の出力信号を逆位相に反転する逆位相信号生成手段と、前記逆位相信号生成手段の出力信号に基づいて前記レンズユニットの前記光軸方向の変位量を求める変位量演算手段とを備え、前記コントローラ部は、前記変位量演算手段の出力信号に応じて、前記圧電素子を制御することを特徴とする撮像装置である。 The present invention provides a lens unit including a lens capable of forming a subject image at a predetermined position, a fixing member provided with the lens unit, and the lens unit movable in the optical axis direction with respect to the fixing member. A supporting member to support, a piezoelectric element that moves the lens unit in the optical axis direction, a controller unit that controls the piezoelectric element, an acceleration sensor that can detect acceleration in the optical axis direction of the lens unit, and Acceleration change detecting means for outputting a change in acceleration based on an output signal of the acceleration sensor, an antiphase signal generating means for inverting the output signal of the acceleration change detecting means to an antiphase, and an output of the antiphase signal generating means Displacement amount calculating means for obtaining a displacement amount of the lens unit in the optical axis direction based on a signal, and the controller unit calculates the displacement amount In accordance with the output signal of the stage, which is an imaging apparatus characterized by controlling the piezoelectric element.
この構成により、レンズユニットに振動が加わった場合でも、レンズユニットのピントの位置が変動することなく一定に保つことができる。また、外部からの衝撃に対して圧電素子を保護することができる。 With this configuration, even when vibration is applied to the lens unit, the focus position of the lens unit can be kept constant without fluctuation. In addition, the piezoelectric element can be protected against an external impact.
また、前記加速度センサは前記レンズユニットに設けることができる。この構成により、設計上の自由度を高くすることができる。また、レンズユニットの光軸方向の加速度を正確に検出することができる。 The acceleration sensor can be provided in the lens unit. With this configuration, the degree of freedom in design can be increased. Further, the acceleration in the optical axis direction of the lens unit can be accurately detected.
また、前記圧電素子は、バイモルフ型圧電素子とすることができる。この構成により、バイモルフ型圧電素子を用いた場合でも、振動によるピントの位置の変動を防止することができる。また、外部からの衝撃によるバイモルフ型圧電素子の破損を防止できる。 The piezoelectric element may be a bimorph type piezoelectric element. With this configuration, even when a bimorph piezoelectric element is used, it is possible to prevent fluctuations in the focus position due to vibration. Further, it is possible to prevent the bimorph piezoelectric element from being damaged by an external impact.
また、前記支持部材は、平行リンク機構とすることができる。この構成により、撮像素子面とレンズユニットのレンズ面は常に平行に保つことができる。 The support member may be a parallel link mechanism. With this configuration, the imaging element surface and the lens surface of the lens unit can always be kept parallel.
また、前記支持部材は、ガイドシャフトとガイドスリーブとすることができる。この構成によっても、撮像素子面とレンズユニットのレンズ面は常に平行に保つことができる。 The support member may be a guide shaft and a guide sleeve. Even with this configuration, the imaging element surface and the lens surface of the lens unit can always be kept parallel.
以下、図面を参照して本発明に係る撮像装置の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態における撮像装置20の構成図と、撮像装置20の制御方法を示した簡単なブロック図である。図2は、撮像装置20の正面図である。本実施形態における撮像装置20は、図1に示すように、レンズ1、レンズ枠2、固定筒3、レンズ枠支持部4、加速度センサ5、バイモルフ型圧電素子6、撮像素子7、加速度センサドライバ8、アンプ9、加速度変化検知手段10、逆位相信号生成手段11、変位量演算手段12、レンズ移動指示手段13、コントローラ14、圧電素子ドライバ15を備える。
Hereinafter, an embodiment of an imaging device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the
レンズ1は、1つ又は複数のレンズで構成されている。レンズ枠2は、レンズ1を支持するように構成されている。固定筒3は、少なくともレンズ支持部4、バイモルフ型圧電素子6、撮像素子7を設けている。レンズ枠支持部4は、長さが等しい一対のレバー4A、4Bで構成され、それぞれが等間隔になるように配置され、一端はレンズ枠2に、他端は固定筒3にそれぞれ回動可能に接続されていて、平行リンク機構を構成している。バイモルフ型圧電素子6は、厚み方向に分極された2枚の圧電素子を張り合わせた構造になっている。長手方向の一端は固定筒3に固定され、他端はレンズ枠2の係り止め部2A、2Bに係合されている。ここで、バイモルフ型圧電素子6に電圧を印加すると自由端がほぼ光軸方向に曲がり変形する。従って、バイモルフ型圧電素子6に電圧を印加することによって、レンズ1を光軸方向に移動させることができる。尚、バイモルフ型圧電素子6は、無通電のときは、無限遠フォーカスの位置に設定される。撮像素子7は、レンズ1により結像された被写体像の光を電気信号に変換する。加速度センサ5は、レンズ枠2に固設されていて、レンズ枠2の光軸方向の加速度を検知する。
The lens 1 is composed of one or a plurality of lenses. The lens frame 2 is configured to support the lens 1. The fixed cylinder 3 is provided with at least a lens support 4, a bimorph type
加速度センサドライバ8は、加速度センサ5に電源を供給する。そして、アンプ9は、加速度センサ5からの出力信号を増幅する。加速度変化検知手段10は、加速度センサ5からの信号を受けて単位時間毎の加速度を示す信号を出力する。逆位相信号生成手段11は、加速度変化検知手段10からの信号を反転して出力する。変位量演算手段12は、逆位相信号生成手段11からの信号に応じてレンズ枠2の光軸方向の移動量と移動方向を演算し、その結果をコントローラ14に出力する。レンズ移動指示手段13は、オートフォーカス撮影時あるいはマニュアル撮影時に、撮影者の意図に従ってレンズ1を光軸方向に所定量移動するよう指示する。コントローラ14は、レンズ移動指示手段13と変位量演算手段12からの入力に応じて、光軸方向への最適なレンズ移動量を演算しレンズ1の移動を指示する。圧電素子ドライバ15は、コントローラ14からの出力信号に応じてバイモルフ型圧電素子6に電圧を印加する。このような構成で、撮影者は、レンズ1を光軸方向に移動させ、ピントの調整を行う。
The acceleration sensor driver 8 supplies power to the acceleration sensor 5. The
次に、本実施形態の作用について説明する。尚、説明を簡略化する為に、レンズ枠支持部材4とレンズ枠2、固定筒3との摩擦は無いものとする。 Next, the operation of this embodiment will be described. In order to simplify the description, it is assumed that there is no friction between the lens frame support member 4, the lens frame 2, and the fixed cylinder 3.
通常の撮影時は、図1に示すように、オートフォーカス撮影またはマニュアル撮影に応じて、レンズ移動指示手段13から、コントローラ14に所定の変位量だけバイモルフ型圧電素子6を動かすように命令する。コントローラ14は、圧電素子ドライバ15に対してバイモルフ型圧電素子6を所定の移動量動かすのに必要な電圧値を示す信号を出力する。圧電素子ドライバ15は、コントローラ14の信号に応じた電圧をバイモルフ型圧電素子6に印加する。結果レンズ枠2は、レンズ移動指示手段13の指示した量だけ移動することになる。
At the time of normal photographing, as shown in FIG. 1, the lens movement instruction means 13 instructs the
次に、外部から振動が撮像装置20に加わった場合の信号の流れを図3で説明する。外部から振動が加わった場合、レンズ枠2はX軸方向(光軸方向)に時間変化する加速度Ax(t)で振動する。レンズ枠2に固設された加速度センサ5は、レンズ枠2の振動に伴う加速度Ax(t)に応じた電流値22を出力する。加速度センサ5からの出力は微弱であるので、アンプ9は入力される電流値22を増幅して増幅後の電流値23として出力する。加速度変化検知手段10は、アンプ9からの単位時間毎の増幅後の電流値23を量子化して、量子化信号24として出力する。逆位相信号生成手段11は、加速度変化検知手段10で量子化された量子化信号24を反転して、逆位相量子化信号25として出力する。変位量演算手段12は、加速度変化検知手段10の量子化信号から加速度Ax(t)を求め、既知のレンズ1とレンズ枠2の質量mと、バイモルフ型圧電素子6のバネ定数kと、(1)、(2)に示す加速度による力とバネ力のつりあい式から、レンズ枠の変位量δを計算する。そして、変位量演算手段12は、変位量26をコントローラ14に向けて出力する。
Next, a signal flow when vibration is applied to the
コントローラ14は、変位量演算手段12から指示された変位量26を動かすのに必要な電圧値を示す電圧指示信号27を、圧電素子ドライバ15に出力する。圧電素子ドライバ15は、コントローラ14の指示した電圧値28をバイモルフ型圧電素子6に印加する。この結果、バイモルフ型圧電素子6は、外部からの振動に伴うレンズ枠2の変位を打ち消すように動く。
The
このように、バイモルフ型圧電素子6は、外部からの振動に伴うレンズ枠2の変位を打ち消すように動くので、ピントの位置を保つことが可能となる。従って、レンズの駆動にバイモルフ型圧電素子を使用した場合でも、レンズユニットに振動が加わってもピントの位置が変動すること無く一定に保つことができる。また衝撃等の過大な加速度が加わっても、バイモルフ型圧電素子が大きく撓むことによる破損を防止できる。なお、レンズ枠支持部4は図1に示すような平行リンク機構に限らず、固定筒3に固設されたガイドシャフトとレンズ枠2に設けられたガイドスリーブが摺動するといったガイドシャフト−ガイドスリーブ機構でも良い。また、加速度センサ5はレンズ枠2に設けた実施例としたが、固定筒3に設けてもよい。
In this way, the bimorph
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された発明の要旨の範囲内で、さらに、種々の態様で実施可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can implement the present invention in various modes within the scope of the gist of the invention described in the claims.
1 レンズ
2 レンズ枠
2A、2B 係り止め部
3 固定筒
4 レンズ枠支持部
4A、4B レバー
5 加速度センサ
6 バイモルフ型圧電素子
7 撮像素子
8 加速度センサドライバ
9 アンプ
10 加速度変化検知手段
11 逆位相信号検知手段
12 変位量演算手段
13 レンズ移動支持手段
14 コントローラ
15 圧電素子ドライバ
20 撮像装置
21 加速度
22 電流値
23 増幅後電流値
24 量子化信号
25 逆位相量子化信号
26 変位量
27 電圧指示信号
28 電圧値
29 変位量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens 2 Lens frame 2A, 2B Locking part 3 Fixed cylinder 4 Lens
Claims (5)
前記レンズユニットが設けられる固定部材と、
前記レンズユニットを前記固定部材に対して光軸方向に移動可能に支持する支持部材と、
前記レンズユニットを前記光軸方向に移動させる圧電素子と、
前記圧電素子を制御するコントローラ部と、
前記レンズユニットの前記光軸方向の加速度が検知可能な加速度センサと、
前記加速度センサの出力信号に基づいて前記加速度の変化を出力する加速度変化検知手段と、
前記加速度変化検知手段の出力信号を逆位相に反転する逆位相信号生成手段と、
前記逆位相信号生成手段の出力信号に基づいて前記レンズユニットの前記光軸方向の変位量を求める変位量演算手段とを備え、
前記コントローラ部は、前記変位量演算手段の出力信号に応じて、前記圧電素子を制御することを特徴とする撮像装置。 A lens unit including a lens capable of forming a subject image at a predetermined position;
A fixing member provided with the lens unit;
A support member that supports the lens unit movably in the optical axis direction with respect to the fixed member;
A piezoelectric element that moves the lens unit in the optical axis direction;
A controller unit for controlling the piezoelectric element;
An acceleration sensor capable of detecting acceleration in the optical axis direction of the lens unit;
Acceleration change detection means for outputting the change in acceleration based on an output signal of the acceleration sensor;
An antiphase signal generating means for inverting the output signal of the acceleration change detecting means to an antiphase,
Displacement amount calculating means for obtaining a displacement amount of the lens unit in the optical axis direction based on an output signal of the antiphase signal generating means;
The image pickup apparatus, wherein the controller unit controls the piezoelectric element according to an output signal of the displacement amount calculation means.
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the support member is a guide shaft and a guide sleeve.
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017122892A (en) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社ニコン | Lens driving device and optical apparatus |
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WO2018134926A1 (en) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド | Optical device, moving body, and system |
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JPWO2018134926A1 (en) * | 2017-01-18 | 2019-01-24 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドSz Dji Technology Co.,Ltd | Optical device, moving body and system |
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