JP2007003815A - 移動規定装置、レンズ移動装置、および撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】落下などの衝撃が加えられたときであっても、移動体の位置制御を高精度に復旧することができる移動規定装置、レンズ移動装置、および撮影装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 所定の移動範囲を移動する移動体が移動範囲の端を超えた場合に移動体が当接する当接部と、変形に応じて起電力を生じるとともに電圧の印加を受けて変形が戻る、当接部に移動体が当接する当接力によって直接あるいは間接に変形する変形体とを有する端位置規定部と、変形体で生じた起電力を検出する検出部と、検出部で起電力が検出された場合に、電圧を制御して変形体の変形を戻させることにより移動体を移動範囲の端に戻す電圧制御部とを備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、移動体の移動範囲を規定する移動規定装置、レンズを光軸に沿う方向に移動するレンズ移動装置、および被写体光の像を撮影する撮影装置に関する。

近年、携帯電話などといった小型機器に、被写体を撮影する撮影装置を内蔵することが広範に行われている。日ごろから常に携帯している小型機器に撮影装置が備えられることによって、デジタルカメラやビデオカメラを持ち運ぶ手間をかけずに、いつでも手軽に撮影を行うことができる。また、これらの小型機器には、無線や赤外線などを使ったデータ通信機能が予め搭載されていることが一般的であり、撮影した撮影画像をその場ですぐに他の携帯電話やパーソナルコンピュータなどに送ることができるという利点もある。

しかし、携帯電話などといった小型機器に内蔵される撮影装置は、通常のデジタルカメラと比較してかなり小型なために、レンズやＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）等の大きさや、それらを収納するスペースが大幅に制限される。このため、これらの小型機器は、デジタルカメラの代替機器として用いられるには撮影機能や撮影画像の画質等が不十分であり、メモ替わりに画像を得る場合や、携帯電話等の待ち受け画面用の画像を得る場合などのように、画質を要求されない撮影用に用途が限定されることが多い。

これらの点に関し、近年では、高画素の小型ＣＣＤや、これに対応した小型レンズなどが開発されてきており、小型機器を使って撮影される撮影画像の高画質化が急速に進んでいる。残る課題である撮影機能の充実においては、特に、これらの小型機器に、デジタルカメラには標準的に搭載されているオートフォーカス機能やズーム機能が搭載されることが望まれている。

オートフォーカス機能やズーム機能は、モータの回転を利用し、カム機構などを介してレンズを光軸に沿う方向に移動させることによって実現されることが一般的である。このオートフォーカス機能やズーム機能を小型機器に搭載する場合、通常のデジタルカメラなどと比べて、レンズの位置ずれが撮影画像の画質に大きく影響してしまうが、小型機器はグリップ性が劣るために落としやすく、その衝撃によってレンズがずれてしまいやすい。通常は、モータの回転数などに基づいてレンズの位置が制御されているため、小型機器の落下によってレンズがずれてしまうと、正確なレンズ位置を把握できなくなってしまい、レンズの制御を行えなくなってしまうという問題がある。

上記の点に関し、所定の検出位置にセンサを設けておき、撮影装置が落下されたときなどには、モータを回転させてレンズを駆動させて、検出位置に達したレンズがセンサによって検出されたら、その検出位置を基準としてレンズの制御を再開する技術が知られている（例えば、特許文献１、および特許文献２参照）。この技術によると、撮影装置が落下されたときでも、レンズの制御を高精度に復旧することができる。
特開平２−７７７０８号公報 特開２００３−７５７０７号公報

しかし、携帯電話などに内蔵される小型の撮影装置では、大袈裟なセンサを収納するスペースを取ることが困難である。

また、上述した技術によると、撮影装置を落としてしまったときには、一旦、センサでレンズが検出されるまでレンズを駆動させる必要があり、レンズ制御が復旧されるまでに多くの時間がかかってしまうという問題がある。さらに、実際には、衝撃によってレンズが移動してしまったことを検出することができず、次回の電源投入時に実行される初期動作においてレンズ位置が復旧されるため、それまでの間に撮影された撮影画像の画質が大幅に劣化してしまう。また、落下などの衝撃によってレンズが移動すると、レンズの移動範囲の端点に設けられたストッパにレンズが勢い良く衝突してしまうため、レンズなどが破損してしまったり、レンズの向きがずれてしまって光学性能が劣化してしまうなどという問題もある。

また、このような問題は、撮影装置のみに限られた問題ではなく、規定された移動範囲内で移動される移動体を用いる分野一般で生じる問題である。

本発明は、上記事情に鑑み、落下などの衝撃が加えられたときであっても、移動体の位置制御を高精度に復旧することができる移動規定装置、レンズ移動装置、および撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の移動規定装置は、所定の移動範囲を移動する移動体が移動範囲の端を超えた場合に移動体が当接する当接部と、変形に応じて起電力を生じるとともに電圧の印加を受けて変形が戻る、当接部に移動体が当接する当接力によって直接あるいは間接に変形する変形体とを有する端位置規定部と、
変形体で生じた起電力を検出する検出部と、
検出部で起電力が検出された場合に、電圧を制御して変形体の変形を戻させることにより移動体を移動範囲の端に戻す電圧制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の移動規定装置によると、移動体が所定の移動範囲の端を超えて当接部に当接すると、変形体が変形して起電力を生じ、その起電力が検出部において検出される。起電力が検出されると、変形体に電圧が印加されて変形体の変形が戻され、変形が戻るときの応力によって移動体が駆動範囲の端に押し戻される。したがって、移動体の位置を確実かつ高速に戻すことができる。また、変形体が変形することによって、移動体が当接する衝撃が吸収されるため、移動体の破損を軽減することもできる。

また、本発明の移動規定装置において、上記移動体は、レンズを保持するレンズ保持体であることが好適である。

本発明の好適な形態の移動規定装置によると、落下などの衝撃を受けてもレンズの位置を移動範囲の端に高速に戻すことができ、安定したレンズ制御を実現することができる。

また、本発明の移動規定装置において、上記変形体は、イオン伝導アクチュエータで構成されたものであることが好ましい。

イオン伝導アクチュエータは、変形によって起電力を生じるとともに、移動体に加わる衝撃を吸収する適度な弾性を有しているため、本発明の変形体として好ましく適用することができる。

また、本発明の移動規定装置において、上記変形体は、圧電アクチュエータで構成されたものであることも好ましい。

圧電アクチュエータも、変形によって起電力を生じるため、本発明にいう変形体として適用することができる。

また、本発明の移動規定装置において、上記変形体が、当接部を兼ねた、移動範囲の端に配置された、移動体が当接して変形するイオン伝導アクチュエータであることが好ましい。

イオン伝導アクチュエータは、移動体が当接する衝撃を吸収する適度な弾性を有しており、さらに変形によって起電力を生じるため、本発明にいう当接部と変形体とを兼ねることができる。このように、イオン伝導アクチュエータによって当接部と変形部とを兼ねることによって、部品数を減らすことができ、省スペース化を実現することができる。

また、本発明の移動規定装置において、上記変形体が、当接部を兼ねた、移動範囲の端に配置された、移動体が当接して変形する圧電アクチュエータであることも好ましい。

圧電アクチュエータによって当接部と変形部とを兼ねることによっても、装置全体を小型化することができる。

また、上記目的を達成する本発明のレンズ移動装置は、レンズを保持するレンズ保持部と、
レンズ保持部をレンズの光軸方向に所定の移動範囲で移動させるレンズ移動部と、
レンズ保持部が移動範囲の端を超えた場合にレンズ保持部が当接する当接部と、変形に応じて起電力を生じるとともに電圧の印加を受けて変形が戻る、当接部にレンズ保持部が当接する当接力によって直接あるいは間接に変形する変形体とを有する端位置規定部と、
変形体で生じた起電力を検出する検出部と、
検出部で起電力が検出された場合に、電圧を制御して変形体の変形を戻させることによりレンズ保持部を移動範囲の端に戻す電圧制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明のレンズ移動装置によると、落下などの衝撃が加えられたときであっても、レンズ保持部の位置制御を高速に復旧することができ、オートフォーカス機能やズーム機能を安定して高精度に実現することができる。

尚、本発明にいうレンズ移動装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいうレンズ移動装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した移動規定装置の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

また、上記目的を達成する本発明の撮影装置は、レンズを保持するレンズ保持部と、
レンズ保持部を前記レンズの光軸方向に所定の移動範囲で移動させるレンズ移動部と、
レンズ保持部が移動範囲の端を超えた場合にレンズ保持部が当接する当接部と、変形に応じて起電力を生じるとともに電圧の印加を受けて変形が戻る、当接部にレンズ保持部が当接する当接力によって直接あるいは間接に変形する変形体とを有する端位置規定部と、
変形体で生じた起電力を検出する検出部と、
検出部で起電力が検出された場合に、電圧を制御して変形体の変形を戻させることによりレンズ保持部を移動範囲の端に戻す電圧制御部と、
レンズを通ってきた被写体光を結像させる撮像部とを備えたことを特徴とする。

本発明の撮影装置によると、オートフォーカス機能やズーム機能を安定して実現することができ、高画質な撮影画像を取得することができる。

尚、本発明にいう撮影装置についても、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、本発明にいう撮影装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した移動規定装置の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

本発明によれば、落下などの衝撃が加えられたときであっても、移動体の位置制御を高精度に復旧することができる移動規定装置、レンズ移動装置、および撮影装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。

図１に示す本実施形態のデジタルカメラ１００は、小型のレンズやＣＣＤが内蔵され、小型化が図られたデジタルカメラである。図１に示すように、このデジタルカメラ１００の前面には、撮影レンズ１０１、光学式ファインダ対物窓１０２、および補助光発光部１０３が備えられている。さらに、このデジタルカメラ１００の上面には、スライド式の電源スイッチ１０４およびレリーズスイッチ１５０が備えられている。

図２は、図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。

図２に示すように、デジタルカメラ１００は、撮影光学系１１０と、信号処理部１２０とで構成されている。デジタルカメラ１００には、それらのほかにも、撮影した画像を表示させるための画像表示部１４０、撮影した画像信号を記録しておくための外部記録媒体２００、撮影のための各種処理をデジタルカメラ１００に行なわせる、ズームスイッチ１７０、撮影モードスイッチ１６０、レリーズスイッチ１５０、および絞り切替スイッチ１８０などが設けられている。

まず、図２を参照して、撮影光学系１１０の構成を説明する。

デジタルカメラ１００では、図２の左方から被写体光が入射し、ズームレンズやフォーカスレンズなどで構成される撮影レンズ１０１を経て、被写体光の光量を調整する絞り１１３を通過した後、シャッタ１１２が開いている場合は、後段に配置されたＣＣＤ１１１上に結像する。本来、撮影光学系には複数のレンズが配備され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、本明細書では、焦点距離の変化に係わるレンズをズームレンズと称し、ピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズと称している。

撮影レンズ１０１、絞り１１３、およびシャッタ１１２は、レンズ駆動部１０１ａとレンズ復帰部１０１ｂ、絞り駆動部１１３ａ、およびシャッタ駆動部１１２ａによりそれぞれ駆動され移動する。これらレンズ駆動部１０１ａ、レンズ復帰部１０１ｂ、絞り駆動部１１３ａ、およびシャッタ駆動部１１２ａを作動させる指示は、信号処理部１２０中のシステムコントローラ１２１から直接、あるいはモータドライバ１２０ｃを通じて伝達される。

撮影レンズ１０１に含まれるズームレンズやフォーカスレンズは、レンズ駆動部１０１ａによって、光軸に沿う方向に移動される。ズームレンズ１１５が、システムコントローラ１２１からの信号に応じた位置に移動されることによって、焦点距離が変化して撮影倍率が決定される。また、フォーカスレンズは、ＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、光軸に沿う方向にフォーカスレンズを移動させながら、ＣＣＤ１１１で得られた画像信号のコントラストを信号処理部１２０のＡＦ／ＡＥ演算部１２６で検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズをピント位置に調節するものである。このＴＴＬＡＦ機能によって、コントラストがピークになる被写体に自動的に焦点を合わせて撮影を行うことができる。レンズ駆動部１０１ａは、本発明にいうレンズ移動部の一例に相当する。

また、本実施形態のデジタルカメラ１００には、このデジタルカメラ１００が落下されたときなどの衝撃によって撮影レンズ１０１の位置がずれてしまったときに、撮影レンズ１０１の位置制御を復旧する、本発明の移動規定装置の一実施形態であるレンズ復帰部１０１ｂも備えられている。このレンズ復帰部１０１ｂについては、後で詳しく説明する。

絞り１１３は、絞り径を変化させることによって、ＣＣＤ１１２で受光される被写体光の光量を調整するものである。

撮影レンズ１０１、絞り１１３、およびシャッタ１１２を通過してきた被写体光はＣＣＤ１１１上で結像され、ＣＣＤ１１１において、被写体像を表わす画像信号が生成される。ＣＣＤ１１１は、本発明にいう撮像部の一例に相当する。

撮像光学系１１０は、以上のように構成されている。

続いて信号処理部１２０の構成を説明する。

ＣＣＤ１１１上に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、システムコントローラ１２１からの指示によって、図２に示す各種要素で実行される処理が制御される。システムコントローラ１２１、画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、およびバッファメモリ１２８との間のデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２９が働いている。この内部メモリ１２９に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１、および画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７の各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して上記の各部に伝えられ、各部の処理プロセスが立ち上げられる。そして、その内部メモリ１２９のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられ、さらにシステムコントローラ１２１側で参照されて上記の各部の動作が管理される。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられる。例えば、レリーズスイッチ１５０、ズームスイッチ、撮影モードスイッチ１６０、および絞り切替スイッチ１８０が操作されると、その操作されたという情報がキーコントローラ１２７を経由してシステムコントローラ１２１に伝えられ、その操作に応じた処理がシステムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって行われる。

レリーズ操作が行われると、ＣＣＤ１１１から読み出された画像データは、アナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａでアナログ信号からデジタル信号に変換され、このデジタル化された画像データがデジタル信号処理部１２０ｂ内のバッファメモリ１２８にいったん蓄えられる。このデジタル化された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録媒体２００に記録される。この画像ファイルとして記録された画像データは、画像表示制御部１２３を通じて画像表示部１４０において再生される。この処理の際、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６では、ピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて、撮影レンズ１０１内のフォーカスレンズによってピント調整が行われる。またＡＦ／ＡＥ演算部１２６ではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出され、そこから被写界輝度が検出される。

デジタルカメラ１００は、基本的には以上のように構成されている。

ここで、本実施形態のデジタルカメラ１００は、小型であるために通常サイズのデジタルカメラなどと比べて持ちにくく、落としてしまいやすい。しかし、デジタルカメラ１００には、落下などの衝撃によって撮影レンズ１０１の位置がずれてしまっても、レンズ復帰部１０１ｂによって撮影レンズ１０１の位置が所定の位置に戻されて、レンズ位置の制御が再開される。以下では、このレンズ制御の復旧について詳しく説明する。

まず、レンズ復帰部１０１ｂに含まれる要素を構成する材料について説明する。

図３は、イオン伝導アクチュエータの動作原理を説明するための図である。

イオン伝導アクチュエータ１０は、陽イオン１３、極性分子１４、およびイオン交換樹脂１５で構成される高分子電解質が、特殊化学メッキによって形成された金電極１１，１２に挟まれている。金電極１１，１２に電圧が印加されていないときには、図３のパート（Ａ）に示すように、陽イオン１３が高分子電解質内で分散しており、イオン伝導アクチュエータ１０はまっすぐな形状を有している。

イオン伝導アクチュエータ１０の金電極１１，１２に電圧を印加すると、図３のパート（Ｂ）に示すように、陽イオン１３が陰極（左側の金電極１２）に引き付けられて金電極１１，１２間で膨潤に差が生じ、陰極側（左側の金電極１２）が伸びて陽極側（右側の金電極１３）が縮むようにイオン伝導アクチュエータ１０が曲がる。また、金電極１１，１２に、図３のパート（Ｂ）とは逆極性の電圧を印加すると、図３のパート（Ｃ）に示すように、イオン伝導アクチュエータ１０はパート（Ｂ）とは逆の方向に曲がる。このように、イオン伝導アクチュエータ１０は、印加電圧の大きさや極性を調整することによって、曲がり具合や曲がる方向を制御することができる。

また、力を加えてイオン伝導アクチュエータ１０を曲げると、その応力によって陽イオン１３が一方に寄り、電荷に偏りが生じて起電力が発生する。このように、イオン伝導アクチュエータ１０は、変形によって起電力を生じるという特性も有している。

レンズ復帰部１０１ｂは、図３に示すようなイオン伝導アクチュエータの特性が利用されている。

図４は、レンズ駆動部１０１ａ、レンズ復帰部１０１ｂ、および撮影レンズ１０１の概略構成図である。

通常は、撮影レンズ１０１は、フォーカスレンズやズームレンズなどといった複数のレンズで構成されているが、図の簡略化のため、以下では、それら複数のレンズのうちの１枚のレンズのみを撮影レンズ１０１として代表して図示する。また、図４の左側がデジタルカメラ１００の前方側（被写体光が入射する側）であり、図４の上側がデジタルカメラ１００を図１のように置いたときの上方に対応しているものとして説明する。

図４には、撮影レンズ１０１の外周を取り囲んで、撮影レンズ１０１を保持するレンズ保持枠５００、図３に示すシステムコントローラ１２１からの指示に従って、レンズ保持枠５００を光軸に沿う方向（矢印Ｂ方向）に始点Ｐｓから終点Ｐｅまでの駆動範囲Ｌで駆動するレンズ駆動部１０１ａ、デジタルカメラ１００の落下などの衝撃によって、レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌを越えて移動したときに、レンズ保持枠５００を始点Ｐｓに押し戻すレンズ復帰部１０１ｂが示されている。

レンズ駆動部１０１ａは、モータ３１０、モータ３１０によって回転されるリードスクリュー３２０、レンズ保持枠５００を光軸方向に案内するレール３３０、リードスクリュー３２０を下方向に付勢する弾性部材３４０とで構成されている。

レンズ保持枠５００には、リードスクリュー３２０のねじ溝と噛み合うねじ突条が設けられており、リードスクリュー３２０の回転に伴って、矢印Ｂ方向に移動される。また、レンズ保持枠５００には、撮影レンズ１０１よりも前方に突き出した突出部５００ａが設けられている。このレンズ保持枠５００は、本発明にいうレンズ保持部の一例に相当する。

レンズ復帰部１０１ｂは、イオン伝導アクチュエータ４１０と、制御部４２０とで構成されている。イオン伝導アクチュエータ４１０は、薄板形状を有しており、上部分が本体筐体１０５に貼り付けられて下方向に垂れている。制御部４２０は、イオン伝導アクチュエータ４１０で生じた起電力を検出するセンサ４２１と、図３に示すシステムコントローラ１２１からの指示に従ってイオン伝導アクチュエータ４１０に電圧を印加する電源４２２と備えている。また、図２に示す内部メモリ１２９には、イオン伝導アクチュエータ４１０が変形することによって生じる起電力と、そのイオン伝導アクチュエータ４１０の変形を戻すのに必要な電力との対応表が予め記憶されている。イオン伝導アクチュエータ４１０は、本発明にいう当接部の一例と、本発明にいう変形体の一例を兼ねるものであり、さらに本発明にいう端位置規定部の一例に相当する。また、センサ４２１は、本発明にいう検出部の一例にあたり、システムコントローラ１２１と電源４２２とを合わせたものは、本発明にいう電圧制御部の一例に相当する。

イオン伝導アクチュエータ４１０は、駆動範囲Ｌの始点Ｐｓに薄板形状の裾を合わせて垂れ下げられており、レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓに位置している状態では、まっすぐな形状を維持してレンズ保持枠５００の突出部５００ａと接している。

通常は、弾性部材３４０がリードスクリュー３２０を下方向に付勢しており、その結果、リードスクリュー３２０がレンズ保持枠５００に押し付けられて、リードスクリュー３２０とレンズ保持枠５００とがしっかりと噛み合っている。デジタルカメラ１００が落とされたときなどには、その衝撃によって弾性部材３４０の付勢が外れて、リードスクリュー３２０とレンズ保持枠５００との噛み合わせ力が弱まることによって、ねじ部分の破損が軽減される。

ここで、リードスクリュー３２０とレンズ保持枠５００との噛み合わせ力が弱まると、レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓを超えて前方に移動してしまうことがある。

図５は、駆動範囲Ｌの始点Ｐｓを超えて移動したレンズ保持枠５００を始点Ｐｓに戻す処理を説明するための図である。

図５のパート（Ａ）に示すように、衝撃等によって弾性部材３４０の付勢が外れて、レンズ保持枠５００が矢印Ｃ方向に移動して駆動範囲Ｌの始点Ｐｓを超えると、レンズ保持枠５００の突出部５００ａがイオン伝導アクチュエータ４１０に当接してイオン伝導アクチュエータ４１０が変形し、イオン伝導アクチュエータ４１０がストッパ１０６に突き当たってレンズ保持枠５００の移動が停止される。このイオン伝導アクチュエータ４１０は、弾性を有しており、レンズ保持枠５００が当接する衝撃が吸収される。また、イオン伝導アクチュエータ４１０が変形すると、起電力が生じ、その生じた起電力はセンサ４３１で検出される。

センサ４３１で起電力が検出されると、その起電力量が図３に示すシステムコントローラ１２１に伝えられる。システムコントローラ１２１は、図２に示す内部メモリ１２９に記憶された対応表（変形によって生じる起電力と、その変形を戻すのに必要な電力との対応表）において、センサ４３１から伝えられた起電力と対応付けられた電圧を取得し、電源４３２からイオン伝導アクチュエータ４１０に取得した電圧を印加させる。

イオン伝導アクチュエータ４１０に電圧が印加されると、図５のパート（Ｂ）に示すように、イオン伝導アクチュエータ４１０の変形が元に戻り、その応力によってイオン伝導アクチュエータ４１０がレンズ保持枠５００の突出部５００ａを矢印Ｄ方向に押し戻す。その結果、レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓに位置決めされる。システムコントローラ１２１では、レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓに移動されているものとして、レンズ保持枠５００の位置制御が再開される。

このように、本実施形態のデジタルカメラ１００によると、落下などによってレンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌを超えて移動してしまったときでも、レンズ保持枠５００の位置が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓにすばやく戻されて、レンズ制御を高速かつ確実に再開することができる。また、レンズ保持枠５００が移動してイオン伝導アクチュエータ４１０に当接しても、イオン伝導アクチュエータ４１０が変形することによってレンズ保持枠５００にかかる衝撃が吸収されるため、レンズ保持枠５００の破損が回避される。

以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第１実施形態と第２実施形態とでは、イオン伝導アクチュエータの替わりに圧電バイモルフが使用されている点が異なるが、それ以外はほぼ同様の構成を有するため、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

まず、第２実施形態のレンズ復帰部に含まれる要素を構成する材料について説明する。

図６は、圧電バイモルフの動作原理を説明するための図である。

圧電バイモルフ２０は、電圧の印加を受けて変形する圧電アクチュエータの１種であり、厚さ方向に同じ向きで分極された２枚の圧電素子２１，２２の間に電極２３が挟み込まれており、さらに、電極２３の対電極２４が圧電素子２１，２２それぞれに設けられている。圧電素子２１，２２としては、圧電セラミックス板などが適用され、電極２３および対電極２４としては、金電極などといった金属板が適用される。圧電バイモルフ２０は、本発明にいう圧電アクチュエータの一例に相当する。

図６のパート（Ａ）に示すように、圧電バイモルフ２０に電圧が印加されていない状態では、２枚の圧電素子２１，２２の伸縮状態が等しく、圧電バイモルフ２０はまっすぐな形状を有している。

電極２３および対電極２４に、相互に逆極性の電圧を印加すると、一方の圧電素子（図６のパート（Ｂ）では、上側の圧電素子２１）が圧電横効果によって縮み、他方の圧電素子（図６のパート（Ｂ）では、下側の圧電素子２２）が伸びることによって、圧電バイモルフ２０が上に曲がる。また、電極２３および対電極２４にパート（Ｂ）とは逆の電圧を印加すると、圧電バイモルフ２０はパート（Ｂ）とは逆に下に曲がる。さらに、圧電バイモルフ２０は、変形すると、電歪効果によって起電力を生じる。

以上のように、圧電バイモルフ２０も、図３に示すイオン伝導アクチュエータと同様に、電圧の印加に応じて変形するとともに、変形すると起電力を生じるという特性を有している。

図７は、図６に示す圧電バイモルフが適用されたレンズ復帰部を使って、駆動範囲Ｌの始点Ｐｓを超えて移動したレンズ保持枠５００を始点Ｐｓに戻す処理を説明するための図である。

図７のパート（Ａ）に示すように、本実施形態のレンズ復帰部は、弾性材で形成された当接部材４３０と、本体筐体１０７に上部分が貼り付けられて下方向に垂れた圧電バイモルフ４４０と、図５にも示す制御部４２０とで構成されている。当接部材４３０は、本発明にいう当接部の一例にあたり、圧電バイモルフ４４０は、本発明にいう変形体の一例に相当する。

当接部材４３０は、長手形状が折れ曲げられて形成されており、その折れ曲げられた部分が回転自在に留められている。レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌ内を移動しているときには、折れ曲げられたうちの上側の腕４３１が圧電バイモルフ４４０の裾に接し、下側の腕４３２が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓに位置している。このとき、圧電バイモルフ４４０は下方向にまっすぐに垂れている。

デジタルカメラを落下したときの衝撃などによって付勢部材４３０の付勢が外れると、レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓを超えて前方に移動して、図７のパート（Ｂ）に示すように、レンズ保持枠５００の突出部５００ａが当接部材４３０の下腕４３２に当接する。このとき、当接部材４３０は中心から回動されて、上腕４３１が圧電バイモルフ４４０の裾を押し上げて変形させる。

圧電バイモルフ４４０は、変形に伴って起電力を生じ、その起電力がセンサ４２１で検出される。第１実施形態と同様に、センサ４２１で検出された起電力は図３に示すシステムコントローラ１２１に伝えられ、システムコントローラ１２１によって、電源４２２から圧電バイモルフ４４０に電圧が印加される。

電源４２２から圧電バイモルフ４４０に電圧が印加されると、圧電バイモルフ４４０の変形が元に戻り、そのときに、圧電バイモルフ４４０の裾によって当接部材４３０の上腕４３１が前方向に押される。その結果、圧電バイモルフ４４０の下腕４３２によってレンズ保持枠５００の突出部５００ａが後方向に押し戻され、レンズ保持枠５００が駆動範囲Ｌの始点Ｐｓに移動される。

圧電バイモルフ４４０は、セラミックなどで形成されているため、レンズ保持枠５００を直接当接させてしまうと割れてしまう恐れがある。このように、イオン伝導アクチュエータなどと比べて弾性に劣る圧電バイモルフ４４０を適用する場合には、レンズ保持枠５００を弾性材で構成された当接部材４３０に当接させて衝撃を緩衝させ、その当接力を間接的に圧電バイモルフ４４０に伝えることによって、圧電バイモルフ４４０の損傷を回避して、レンズ保持枠５００の位置を駆動範囲Ｌの始点Ｐｓにすばやく戻すことができる。

ここで、上記では、本発明の移動規定装置をデジタルカメラに適用する例について説明したが、本発明の移動規定装置は、所定の移動範囲で移動体を移動させるものであれば、デジタルカメラ以外の分野に適用してもよい。

また、上記では、本発明のレンズ駆動装置をデジタルカメラに適用する例について説明したが、本発明のレンズ駆動装置は、レンズを移動させるものであれば、例えば、携帯電話や、フィルムに被写体光を結像する銀塩カメラなどに適用してもよい。

また、上記では、本発明にいう変形体としてイオン伝導アクチュエータや圧電バイモルフを適用する例について説明したが、本発明にいう変形体は、電力が印加されることによって変形するとともに、変形に応じて起電力を生じるものであれば、例えば、圧電ヘリモルなどであってもよい。

本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。 図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。 イオン伝導アクチュエータの動作原理を説明するための図である。 レンズ駆動部１０１ａ、レンズ復帰部１０１ｂ、および撮影レンズ１０１の概略構成図である。 駆動範囲Ｌの始点Ｐｓを超えて移動したレンズ保持枠５００を始点Ｐｓに戻す処理を説明するための図である。 圧電バイモルフの動作原理を説明するための図である。 図６に示す圧電バイモルフが適用されたレンズ復帰部を使って、駆動範囲Ｌの始点Ｐｓを超えて移動したレンズ保持枠５００を始点Ｐｓに戻す処理を説明するための図である。

符号の説明

１０ イオン伝導アクチュエータ
１１，１２ 金電極
１３ 陽イオン
１４ 極性分子
１５ イオン交換樹脂
２０ 圧電バイモルフ
２１，２２ 圧電素子
２３ 電極
１００ デジタルカメラ
１１０ 撮影光学系
１０１ 撮影レンズ
１０１ａ レンズ駆動部
１０１ｂ レンズ復帰部
１０７ 本体筐体
１１１ ＣＣＤ
１１２ シャッタ
１１２ａ シャッタ駆動部
１１３ 絞り
１１３ａ 絞り駆動部
１２０ 信号処理部
１２０ａ Ａ／Ｄ部
１２０ｂ デジタル信号処理部
１２１ システムコントローラ
１２２ 画像信号処理部
１２３ 画像表示制御部
１２４ 画像圧縮部
１２５ メディアコントローラ
１２６ ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７ キーコントローラ
１２８ バッファメモリ
１２９ 内部メモリ
１２００ バス
１４０ 画像表示部
１５０ レリーズスイッチ
１６０ 撮影モードスイッチ
１７０ ズームスイッチ
１８０ 絞り切替スイッチ
２００ 外部記録媒体
３１０ モータ
３２０ リードスクリュー
３３０ レール
３４０ 弾性部材
４１０ イオン伝導アクチュエータ
４２０ 制御部
４２１ センサ
４２２ 電源
４３０ 当接部材
４３１，４３２ 腕
４４０ 圧電バイモルフ制御部
５００ レンズ保持枠
５００ａ 突出部

Claims (8)

1. 所定の移動範囲を移動する移動体が該移動範囲の端を超えた場合に該移動体が当接する当接部と、変形に応じて起電力を生じるとともに電圧の印加を受けて該変形が戻る、該当接部に該移動体が当接する当接力によって直接あるいは間接に変形する変形体とを有する端位置規定部と、
   前記変形体で生じた起電力を検出する検出部と、
   前記検出部で起電力が検出された場合に、前記電圧を制御して前記変形体の変形を戻させることにより前記移動体を前記移動範囲の端に戻す電圧制御部とを備えたことを特徴とする移動規定装置。
2. 前記移動体は、レンズを保持するレンズ保持体であることを特徴とする請求項１記載の移動規定装置。
3. 前記変形体は、イオン伝導アクチュエータで構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の移動規定装置。
4. 前記変形体は、圧電アクチュエータで構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の移動規定装置。
5. 前記変形体が、前記当接部を兼ねた、前記移動範囲の端に配置された、前記移動体が当接して変形するイオン伝導アクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の移動規定装置。
6. 前記変形体が、前記当接部を兼ねた、前記移動範囲の端に配置された、前記移動体が当接して変形する圧電アクチュエータであることを特徴とする請求項１記載の移動規定装置。
7. レンズを保持するレンズ保持部と、
   前記レンズ保持部を前記レンズの光軸方向に所定の移動範囲で移動させるレンズ移動部と、
   前記レンズ保持部が前記移動範囲の端を超えた場合に該レンズ保持部が当接する当接部と、変形に応じて起電力を生じるとともに電圧の印加を受けて該変形が戻る、該当接部に該レンズ保持部が当接する当接力によって直接あるいは間接に変形する変形体とを有する端位置規定部と、
   前記変形体で生じた起電力を検出する検出部と、
   前記検出部で起電力が検出された場合に、前記電圧を制御して前記変形体の変形を戻させることにより前記レンズ保持部を前記移動範囲の端に戻す電圧制御部とを備えたことを特徴とするレンズ移動装置。
8. レンズを保持するレンズ保持部と、
   前記レンズ保持部を前記レンズの光軸方向に所定の移動範囲で移動させるレンズ移動部と、
   前記レンズ保持部が前記移動範囲の端を超えた場合に該レンズ保持部が当接する当接部と、変形に応じて起電力を生じるとともに電圧の印加を受けて該変形が戻る、該当接部に該レンズ保持部が当接する当接力によって直接あるいは間接に変形する変形体とを有する端位置規定部と、
   前記変形体で生じた起電力を検出する検出部と、
   前記検出部で起電力が検出された場合に、前記電圧を制御して前記変形体の変形を戻させることにより前記レンズ保持部を前記移動範囲の端に戻す電圧制御部と、
   前記レンズを通ってきた被写体光を結像させる撮像部とを備えたことを特徴とする撮影装置。

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