JP2007047288A - レンズ駆動装置およびそれを備える撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 用途に応じてレンズを自在に駆動させることが可能で、かつ、耐衝撃性を高めたレンズ駆動装置およびそれを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】 紙面左側から入射する像は、補正レンズ部6を通過し、紙面右側の撮像素子に結像する。補正レンズ部6は、筒状の外枠およびその内部に配置されるレンズからなり、連結点32.1および32.2において、それぞれ電歪コイル8.1および8.2の一端と連結され、懸架される。電歪コイル8.1および8.2は、電圧印加部からそれぞれ印加される電圧に応じて歪みを生じ、その歪みにより生じる電歪コイル8.1および8.2の変位は、連結点32.1および32.2を介して補正レンズ部6へ与えられる。すると、補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2から与えられる変位に応じて、その位置および向きを変化させる。
【選択図】 図2
【解決手段】 紙面左側から入射する像は、補正レンズ部6を通過し、紙面右側の撮像素子に結像する。補正レンズ部6は、筒状の外枠およびその内部に配置されるレンズからなり、連結点32.1および32.2において、それぞれ電歪コイル8.1および8.2の一端と連結され、懸架される。電歪コイル8.1および8.2は、電圧印加部からそれぞれ印加される電圧に応じて歪みを生じ、その歪みにより生じる電歪コイル8.1および8.2の変位は、連結点32.1および32.2を介して補正レンズ部6へ与えられる。すると、補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2から与えられる変位に応じて、その位置および向きを変化させる。
【選択図】 図2
Description
この発明はレンズ駆動装置およびそれを備える撮像装置に関し、特にピント調整や手ぶれ補正などが自在に行なえるレンズ駆動装置およびそれを備える撮像装置に関するものである。
従来から、結晶体に直流電界を与えると、結晶体に歪みが生じることが知られている。このように、直流電界を与えることで歪みが生じる結晶体は、電歪素子と称される。
電歪素子は、結晶体内部に生じる電界の向きに関わらず、同一方向の歪みが生じる電気歪み効果を生じるものと、結晶体内部に生じる電界に向きに応じて、歪みが生じる方向が変化する圧電効果を生じるものとに分類される。一般的に、電気歪み効果は、対称な結晶構造を有する結晶体に生じ、圧電効果は、非対称な結晶構造を有する結晶体に生じる。
このような電歪素子を利用して機構動作を行なうアクチュエータが提案されている。たとえば、特開平6−216424号公報(特許文献1)には、圧電効果を生じる電歪素子である圧電素子を利用し、中空のコイルばねの表面に帯状の圧電素子をらせん状に巻回した変形アクチュエータが開示されている。このような変形アクチュエータでは、圧電素子の微小な歪み量(変位量)を拡大し、アクチュエータとして機能するための十分な変位量が得られる。
一方、上述の特開平6−216424号公報(特許文献1)に開示される変形アクチュエータでは、中空コイルばねの表面に帯状の圧電素子をらせん状に巻回する複雑な工程が必要となる。そこで、特表2004−530172号公報(特許文献2)には、らせん状に形成された電気活性物質でレンズを駆動するカメラが開示されている。このカメラにおいては、らせん状の形成された電気活性物質がアクチュエータとして機能する。
特開平6−216424号公報
特表2004−530172号公報
上述の特表2004−530172号公報(特許文献2)に開示されるカメラでは、カメラ・レンズ位置決めとは、カメラの焦点合わせやズーム動作を意味しており、レンズは、光軸に沿ってのみ移動する。
そのため、組立て過程において生じる光軸に対するレンズの傾きや、撮影時の手ぶれなどを補正することはできなかった。また、1つのコイル(アクチュエータ)でレンズを保持するため、耐衝撃性が低いといった問題があった。
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、用途に応じてレンズを自在に駆動させることが可能で、かつ、耐衝撃性を高めたレンズ駆動装置およびそれを備えた撮像装置を提供することである。
この発明によれば、外部から受ける像を収束するレンズ部と、内部に生じる電界に応じて歪みを発生する電歪素子からなる、複数の電歪コイルと、外部からの指令に応じて、電歪コイルに所定の電圧を印加する電圧印加部とを備え、複数の電歪コイルの各々は、互いに異なる連結点においてレンズ部と連結され、かつ、連結点を介して歪みによる変位をレンズ部に与えるレンズ駆動装置である。
好ましくは、電歪コイルは、複数の圧電素子が積層されて形成される。
好ましくは、複数の電歪コイルは、レンズ部に対してその光軸方向の変位を与えるような歪みを生じる電歪コイルを含む。
好ましくは、複数の電歪コイルは、レンズ部に対してその光軸方向の変位を与えるような歪みを生じる電歪コイルを含む。
好ましくは、複数の電歪コイルは、レンズ部に対してその光軸の径方向の変位を与えるような歪みを生じる電歪コイルをさらに含む。
また、この発明によれば、上述のレンズ駆動装置と、レンズ部の光軸上に配置され、収束される像を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子から出力される電気信号に基づいて画像データを生成する画像処理部とを備える撮像装置である。
好ましくは、空間的な揺れを検出する揺れ検出部と、レンズ部を駆動するための指令を電圧印加部へ与える制御部とをさらに備え、制御部は、揺れ検出部における検出結果に基づいて、レンズ部が空間的な揺れを相殺するように、電圧印加部へ指令を与える。
好ましくは、揺れ検出部は、レンズ部の光軸を基準とした空間的な揺れ量を検出し、制御部は、レンズ部が空間的な揺れによる光軸ずれを相殺するように指令を与える。
この発明によれば、レンズ部は、複数の電歪コイルと互いに異なる連結点において連結され、各電歪コイルから変位を与えられる。そのため、1つの電歪コイルと接続される場合に比較して、より複雑な変位を与えることができ、また、レンズ部に加わる衝撃を複数の電歪コイルで分担する。よって、用途に応じてレンズを自在に駆動させることが可能で、かつ、耐衝撃性を高めたレンズ駆動装置およびそれを備えた撮像装置を実現できる。
この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1に従う撮像装置100の概略構成図である。
図1は、この発明の実施の形態1に従う撮像装置100の概略構成図である。
図1を参照して、撮像装置100は、レンズ駆動装置2と、撮像素子12と、画像処理部16と、制御部14とからなる。
レンズ駆動装置2は、制御部14からの駆動指令に応じて、レンズを駆動し、外部から受けた像を撮像素子12の所定の位置に結像する。そして、レンズ駆動装置2は、レンズ群4と、補正レンズ部6と、電歪コイル8.1,8.2と、電圧印加部10とからなる。
レンズ群4は、同一の光軸34に沿って連続的に配置される1または2以上のレンズからなり、外部から受けた像を所定の屈折率で収束する。そして、レンズ群4は、焦点距離が一定である固定焦点レンズまたは焦点距離が可変であるズームレンズのいずれでもよい。
補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2で支持され、光軸34に沿って配置される。そして、補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2から所定の変位を与えられ、レンズ群4から受けた像の結像位置を変化させる。
電歪コイル8.1および8.2は、らせん状に形成された圧電素子であり、それぞれ互いに異なる連結点において補正レンズ部6と連結される。そして、電歪コイル8.1および8.2は、電圧印加部10から与えられる電圧により内部に生じる電界に応じて歪みを発生し、その歪みにより補正レンズ部6に所定の変位を与える。一例として、電歪コイル8.1および8.2は、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などからなる。
電圧印加部10は、制御部14から駆動指令を受け、その駆動指令に応じた所定の直流電圧をそれぞれ電歪コイル8.1および8.2へ印加する。
撮像素子12は、レンズ駆動装置2により結像される像を受け、その像を電気信号に変換して画像処理部16へ出力する。そして、撮像素子12は、たとえば、CCD(Charge Coupled Devices)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサから構成される。
画像処理部16は、撮像素子12から受けた電気信号から画像データを生成する。さらに、画像処理部16は、生成した画像データから撮像素子12上の結像状態を評価し、ピントずれや光軸ずれの有無を判断する。そして、画像処理部16は、ピントずれ量や光軸ずれ量を制御部14へ出力する。
制御部14は、画像処理部16から受けたピントずれ量や光軸ずれ量に基づいて、必要な補正量を演算し、その演算した補正量に応じて駆動指令を電圧印加部10へ与える。
(補正レンズ部の構造)
図2は、補正レンズ部6の外観を示す概略図である。
図2は、補正レンズ部6の外観を示す概略図である。
図2を参照して、紙面左側から入射する像は、補正レンズ部6を通過し、紙面右側の撮像素子12(図示しない)に結像する。
補正レンズ部6は、筒状の外枠(以下、鏡筒とも称す)およびその内部に配置されるレンズ(図示しない)からなり、連結点32.1および32.2において、それぞれ電歪コイル8.1および8.2の一端と連結される。そして、連結点32.1および32.2は、光軸34に対して対称となる位置である。また、電歪コイル8.1および8.2の他端は、固定環30と連結される。すなわち、補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2により懸架される。
電歪コイル8.1および8.2は、電圧印加部10(図示しない)からそれぞれ印加される電圧に応じて歪みを生じる。そして、電歪コイル8.1および8.2の他端は、固定環30に連結され固定されるので、歪みにより生じる電歪コイル8.1および8.2の変位は、連結点32.1および32.2を介して補正レンズ部6へ与えられる。すると、補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2から与えられる変位に応じて、その位置および向きを変化させる。
補正レンズ部6の位置および向きの変化に応じて、紙面左側から入射する象の結像位置が変化する。したがって、補正レンズ部6は、本来の結像位置からずれて入射する像に対して補正を行なうことができる。
(ピント調整)
以下では、補正レンズ部6による結像位置の補正の一例として、ピント調整などに用いられる光軸方向の結像位置の補正について説明する。ピントは、被写体とレンズとの距離およびレンズと撮像素子12との距離の相対関係により決まるので、補正レンズ部6を光軸に沿って移動させることで、ピント調整を行なうことができる。
以下では、補正レンズ部6による結像位置の補正の一例として、ピント調整などに用いられる光軸方向の結像位置の補正について説明する。ピントは、被写体とレンズとの距離およびレンズと撮像素子12との距離の相対関係により決まるので、補正レンズ部6を光軸に沿って移動させることで、ピント調整を行なうことができる。
図3は、補正レンズ部6がピント調整を行なう構成を説明するための図である。
図3(a)は、補正レンズ部6の外観図である。
図3(a)は、補正レンズ部6の外観図である。
図3(b)は、図3(a)のIIIb−IIIb断面図である。
図3(a)を参照して、電歪コイル8.1および8.2は、それぞれ光軸34方向に変位を生じるように構成される。そして、電圧印加部10(図示しない)は、電歪コイル8.1および8.2に同一の変位量が生じるように電圧を印加する。すると、補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2から与えられた変位により、紙面左側に移動する。
図3(a)を参照して、電歪コイル8.1および8.2は、それぞれ光軸34方向に変位を生じるように構成される。そして、電圧印加部10(図示しない)は、電歪コイル8.1および8.2に同一の変位量が生じるように電圧を印加する。すると、補正レンズ部6は、電歪コイル8.1および8.2から与えられた変位により、紙面左側に移動する。
図3(b)を参照して、補正レンズ部6が、紙面左側に移動、すなわち像の入射方向に移動すると、像の結像位置も入射方向に移動する。そのため、補正レンズ部6は、ピント調整を行なうことができる。
また、同様にして、電圧印加部10(図示しない)は、印加する電圧の極性を反転させることで、電歪コイル8.1および8.2に生じる変位の方向が反転し、補正レンズ部6を紙面右側に移動させることもできる。
図4は、電歪コイル8.1の構造を説明するための図である。
図4を参照して、電歪コイル8.1は、光軸方向に2つの部材が接合された積層構造をもつ。この接合される2つの部材は同一の圧電材料である。さらに、電歪コイル8.1は、積層面を径方向とするような湾曲構造をもつ。なお、このような2つの部材が接合される構造をバイモルフ型とも称す。
図4を参照して、電歪コイル8.1は、光軸方向に2つの部材が接合された積層構造をもつ。この接合される2つの部材は同一の圧電材料である。さらに、電歪コイル8.1は、積層面を径方向とするような湾曲構造をもつ。なお、このような2つの部材が接合される構造をバイモルフ型とも称す。
電圧印加部10は、制御部14から受けた駆動指令に応じて、出力する電圧およびその極性を変化させる。
そして、電圧印加部10が2つの部材の接合面と、それぞれの部材の外面との間に電圧を印加すると、電歪コイル8.1は、印加される電圧の極性に応じて、自身の湾曲量を減少または増大させるような歪みを発生し、接合面に対して垂直方向に変位が生じる。すなわち、接合面が光軸の径方向であるので、電歪コイル8.1は、補正レンズ部6に対して光軸方向の変位を与える
電歪コイル8.2は、電歪コイル8.1と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
電歪コイル8.2は、電歪コイル8.1と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
上述のように、光軸方向に補正レンズ部6を変位させる電歪コイル8.1および8.2を用いることで、ピント調整を行なうことができる。
再度、図1を参照して、制御部14は、画像処理部16から受けたピントずれ量に基づいて、必要な補正量を演算し、その演算した補正量に応じて駆動指令を電圧印加部10へ与える。そして、電圧印加部10が電歪コイル8.1および8.2に所定の電圧を印加することで、ピント調整を行なう。
なお、電歪コイル8.1および8.2は、電圧印加部10から電圧に受けて歪みを生じる過程において、内部分極作用に伴う電流を消費するが、歪みが生じた後においては、電流をほとんど消費しない。そのため、電圧印加部10から電歪コイル8.1および8.2へ供給される電力量は極めて少ない。
また、上述の説明では、単一の補正レンズ部6を光軸方向に駆動することで、ピント調整を行なう場合について例示したが、電歪コイル8.1および8.2と同様の電歪コイルを用いて、レンズ群4を光軸方向に駆動するように構成してもよい。このような構成によると、レンズ群4と補正レンズ部6との位置関係が変化させることで、レンズ全体の焦点距離が変化し、ズーム動作を実現できる。
この発明の実施の形態1によれば、レンズ部は、2つの電歪コイルと互いに異なる連結点において連結され、それぞれの電歪コイルから光軸方向の変位を与えられる。そのため、1つの電歪コイルと接続される場合に比較して、光軸方向に安定した変位を与えることができ、また、レンズ部に加わる衝撃を複数の電歪コイルで分担する。よって、安定したピント調整が可能で、かつ、耐衝撃性を高めた撮像装置を実現できる。
また、この発明の実施の形態1によれば、電歪コイルは、変位を与えた状態を維持するための電流が少なくて済むので、消費電力を抑制した撮像装置を実現できる。
[実施の形態2]
上述の実施の形態1においては、光軸方向の変位を与え、ピント調整を行なう構成について説明した。一方、実施の形態2においては、空間的な揺れによる手ぶれを補正する構成について説明する。
上述の実施の形態1においては、光軸方向の変位を与え、ピント調整を行なう構成について説明した。一方、実施の形態2においては、空間的な揺れによる手ぶれを補正する構成について説明する。
図5は、この発明の実施の形態2に従う撮像装置200の概略構成図である。
図5を参照して、撮像装置200は、レンズ駆動装置2と、撮像素子12と、画像処理部26と、揺れ検出部18と、制御部24とからなる。
図5を参照して、撮像装置200は、レンズ駆動装置2と、撮像素子12と、画像処理部26と、揺れ検出部18と、制御部24とからなる。
画像処理部26は、撮像素子12から受けた電気信号から画像データを生成する。
揺れ検出部18は、撮像装置200の空間的な揺れを検出し、その検出結果を制御部24へ出力する。そして、揺れ検出部18は、空間的な揺れに伴う角速度を検出する角速度センサからなる。そして、揺れ検出部18は、角速度センサからの出力を積分し、空間的な揺れにより生じた変位角を出力する。また、角速度センサは、圧電セラミックスやピエゾフィルムなどで構成される圧電素子や角速度を検出するジャイロなどで構成される。この場合において、1の角速度センサは、1つの軸方向の角速度を検出するため、複数の軸方向の角速度を検出するためには、それぞれ異なる軸方向に配置した複数の角速度センサで揺れ検出部18を構成する。実施の形態2においては、揺れ検出部18は、光軸34と直交する水平軸を中心とする回転運動であるピッチングを検出する。
揺れ検出部18は、撮像装置200の空間的な揺れを検出し、その検出結果を制御部24へ出力する。そして、揺れ検出部18は、空間的な揺れに伴う角速度を検出する角速度センサからなる。そして、揺れ検出部18は、角速度センサからの出力を積分し、空間的な揺れにより生じた変位角を出力する。また、角速度センサは、圧電セラミックスやピエゾフィルムなどで構成される圧電素子や角速度を検出するジャイロなどで構成される。この場合において、1の角速度センサは、1つの軸方向の角速度を検出するため、複数の軸方向の角速度を検出するためには、それぞれ異なる軸方向に配置した複数の角速度センサで揺れ検出部18を構成する。実施の形態2においては、揺れ検出部18は、光軸34と直交する水平軸を中心とする回転運動であるピッチングを検出する。
制御部24は、揺れ検出部18において検出された空間的な揺れを相殺するように、電圧印加部10へ駆動指令を与える。
レンズ駆動装置2と、撮像素子12とについては、実施の形態1に従う撮像装置100と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
(空間的な揺れ)
空間的な揺れの主要因は、ユーザがシャッターボタンを押す動作に伴う撮像装置全体の傾きである。そのため、空間的な揺れとしては、主として、ピッチングおよびヨーイングを生じる。
空間的な揺れの主要因は、ユーザがシャッターボタンを押す動作に伴う撮像装置全体の傾きである。そのため、空間的な揺れとしては、主として、ピッチングおよびヨーイングを生じる。
図6は、空間的な揺れを説明するための図である。
図6を参照して、ピッチング(pitching)は、撮像装置200の光軸34と直交する水平軸42を中心とする回転運動である。一方、ヨーイング(yawing)は、撮像装置200の光軸34と直交する垂直軸44を中心とする回転運動である。
図6を参照して、ピッチング(pitching)は、撮像装置200の光軸34と直交する水平軸42を中心とする回転運動である。一方、ヨーイング(yawing)は、撮像装置200の光軸34と直交する垂直軸44を中心とする回転運動である。
上述したように、揺れ検出部18がピッチングまたは/およびヨーイングを検出し、その検出結果に応じて、制御部24がその空間的な揺れを相殺するように駆動指令を生成する。
(手ぶれ補正)
図7は、手ぶれ補正の原理を示す図である。
図7は、手ぶれ補正の原理を示す図である。
図7(a)は、撮像素子12上に正常に結像される状態を示す。
図7(b)は、ピッチングにより結像位置のずれが生じる状態を示す。
図7(b)は、ピッチングにより結像位置のずれが生じる状態を示す。
図7(c)は、補正レンズ部6により正常に結像される状態を示す。
図7(a)を参照して、撮像装置200の光軸34の延長線上に被写体36が存在し、その像が撮像素子12上の結像点38において結像される。
図7(a)を参照して、撮像装置200の光軸34の延長線上に被写体36が存在し、その像が撮像素子12上の結像点38において結像される。
図7(b)を参照して、ピッチングにより、撮像装置200が紙面下方に傾くと、撮像装置200の光軸は、光軸36から光軸40に変化する。そのため、撮像装置200は、光軸40の延長線上にある対象部を結像し、一方、変化前の光軸34の延長線上にある被写体36の結像点38は、撮像素子12の紙面下方に移動する。したがって、撮像素子12は、被写体36の像についての電気信号を出力できない。
そこで、図7(c)を参照して、光軸34に沿って入射する被写体36の像を屈折させ、光軸40に沿って出射するように補正レンズ部6を傾ける。すると、撮像素子12は、被写体36の像についての電気信号を出力する。
図8は、補正レンズ部6が手ぶれ補正を行なう構成を説明するための図である。
図8(a)は、補正レンズ部6の外観図である。
図8(a)は、補正レンズ部6の外観図である。
図8(b)は、図8(a)のVIIIb−VIIIb断面図である。
図8(a)を参照して、補正レンズ部6は、図3(a)に示す補正レンズ部6と同様に、光軸34の軸方向に変位を生じる電歪コイル8.1および8.2と連結される。そして、電圧印加部10(図示しない)は、電歪コイル8.1および8.2にそれぞれ逆極性の電圧を印加する。すると、電歪コイル8.1は、紙面左側への変位を補正レンズ部6へ与え、電歪コイル8.2は、紙面右側への変位を補正レンズ部6へ与える。そのため、補正レンズ部6は、光軸34に対して紙面左下に傾く。
図8(a)を参照して、補正レンズ部6は、図3(a)に示す補正レンズ部6と同様に、光軸34の軸方向に変位を生じる電歪コイル8.1および8.2と連結される。そして、電圧印加部10(図示しない)は、電歪コイル8.1および8.2にそれぞれ逆極性の電圧を印加する。すると、電歪コイル8.1は、紙面左側への変位を補正レンズ部6へ与え、電歪コイル8.2は、紙面右側への変位を補正レンズ部6へ与える。そのため、補正レンズ部6は、光軸34に対して紙面左下に傾く。
図8(b)を参照して、補正レンズ部6が、紙面左下に傾くと、光軸34を伝搬して補正レンズ部6に入射する像は、光軸40にその伝搬方向を変えられて出射される。そのため、ピッチングによる空間的な揺れが生じても、補正レンズ部6は、入射した像を撮像素子12上に結像させることができる。
また、同様にして、電圧印加部10(図示しない)が印加する電圧の極性をそれぞれ反転させることで、電歪コイル8.1および8.2に生じる変位の方向が反転し、補正レンズ部6を紙面右下に傾けることもできる。
上述のように、光軸方向に補正レンズ部6を変位させる電歪コイル8.1および8.2をそれぞれ独立に駆動することで、手ぶれ補正を行なうことができる。
なお、上述の実施の形態2においては、ピッチングによる手ぶれを補正する場合について説明したが、ヨーイングによる手ぶれについても同様に補正することができることは自明である。ヨーイングによる手ぶれを補正する場合には、図8(a)に示す連結点32.1および32.2が補正レンズ部6の径方向の水平面上に配置されるように、補正レンズ部6と電歪コイル8.1および8.2とを連結する。
この発明の実施の形態2によれば、レンズ部は、2つの電歪コイルから光軸方向に互いに逆向きの変位を与えられる。そのため、補正レンズ部を光軸に対して傾けることができ、そのレンズの傾きに応じて入射する像の伝搬方向が変化する。よって、撮像装置に空間的な揺れが生じても、被写体を確実に結像できる撮像装置を実現できる。
[実施の形態3]
上述の実施の形態2においては、補正レンズ部を光軸に対して傾けることで手ぶれを補正する構成について説明した。一方、実施の形態3においては、補正レンズ部を光軸の径方向に移動させることで手ぶれを補正する構成について説明する。
上述の実施の形態2においては、補正レンズ部を光軸に対して傾けることで手ぶれを補正する構成について説明した。一方、実施の形態3においては、補正レンズ部を光軸の径方向に移動させることで手ぶれを補正する構成について説明する。
実施の形態3に従う撮像装置は、図5に示す実施の形態2に従う撮像装置200において、電歪コイル8.1および8.2を電歪コイル9.1および9.2に代えたものである。その他については、撮像装置200と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
上述したように、空間的な揺れによる手ぶれは、被写体の結像位置が光軸上からずれることにより生じるため、空間的な揺れを相殺するように、被写体の結像位置を光軸の径方向に移動させることでも手ぶれを抑制できる。
図9は、補正レンズ部6が手ぶれ補正を行なう構成を説明するための図である。
図9(a)は、補正レンズ部6の外観図である。
図9(a)は、補正レンズ部6の外観図である。
図9(b)は、図5(a)のIXb−IXb断面図である。
図9(a)を参照して、電歪コイル9.1および9.2は、それぞれ光軸34の径方向に変位を生じるように構成される。そして、電圧印加部10(図示しない)は、電歪コイル9.1および9.2がそれぞれ逆方向の変位が生じるように互いに逆極性の電圧を印加する。すると、補正レンズ部6は、電歪コイル9.1および9.2から与えられた変位により、紙面下側に移動する。
図9(a)を参照して、電歪コイル9.1および9.2は、それぞれ光軸34の径方向に変位を生じるように構成される。そして、電圧印加部10(図示しない)は、電歪コイル9.1および9.2がそれぞれ逆方向の変位が生じるように互いに逆極性の電圧を印加する。すると、補正レンズ部6は、電歪コイル9.1および9.2から与えられた変位により、紙面下側に移動する。
図9(b)を参照して、補正レンズ部6が、紙面下側に移動すると、像の結像位置も紙面下側に移動する。そのため、空間的な揺れにより、撮像素子12の中心点に対して、被写体の結像位置がずれていた場合であっても、補正レンズ部6は、レンズ群4を通過して入射した像を撮像素子12の中心上に結像させることができる。
また、同様にして、電圧印加部10(図示しない)が印加する電圧の極性を反転させることで、電歪コイル9.1および9.2に生じる変位の方向が反転し、補正レンズ部6を紙面上側に移動させることもできる。
図10は、電歪コイル9.1の構造を説明するための図である。
図10を参照して、電歪コイル9.1は、光軸の周方向に2つの部材が接合された積層構造をもつ。この接合される2つの部材は同一の圧電材料である。さらに、電歪コイル9.1は、積層面を周方向とするような湾曲構造をもつ。
図10を参照して、電歪コイル9.1は、光軸の周方向に2つの部材が接合された積層構造をもつ。この接合される2つの部材は同一の圧電材料である。さらに、電歪コイル9.1は、積層面を周方向とするような湾曲構造をもつ。
そして、電圧印加部10が2つの部材の接合面と、それぞれの部材の外面との間に電圧を印加すると、電歪コイル9.1は、印加される電圧の極性に応じて、湾曲量を減少または増大させるように歪みが発生し、接合面に対して垂直方向に変位が生じる。すなわち、接合面が光軸の周方向であるので、電歪コイル9.1は、補正レンズ部6に対して光軸の径方向に変位を与える
電歪コイル9.2は、電歪コイル9.1と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
電歪コイル9.2は、電歪コイル9.1と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
上述のように、光軸の径方向に補正レンズ部6を変位させる電歪コイル9.1および9.2を用いることで、光軸ずれの補正を行なうことができる。
この発明の実施の形態3によれば、レンズ部は、2つの電歪コイルと互いに異なる連結点において連結され、それぞれの電歪コイルから光軸の径方向の変位を与えられる。そのため、1つの電歪コイルと接続される場合に比較して、光軸の径方向に安定した変位を与えることができ、また、レンズ部に加わる衝撃を複数の電歪コイルで分担する。よって、安定した手ぶれ補正が可能で、かつ、耐衝撃性を高めた撮像装置を実現できる。
[実施の形態4]
上述の実施の形態1〜3においては、光軸方向または光軸の径方向にのみ変位を与える電歪コイルについて説明した。一方、実施の形態4においては、光軸方向および光軸の径方向の変位をそれぞれ生じる電歪コイルを用いる構成について説明する。
上述の実施の形態1〜3においては、光軸方向または光軸の径方向にのみ変位を与える電歪コイルについて説明した。一方、実施の形態4においては、光軸方向および光軸の径方向の変位をそれぞれ生じる電歪コイルを用いる構成について説明する。
図11は、実施の形態4に従う電歪コイル11の構造を説明するための図である。
図11を参照して、電歪コイル11は、光軸方向の2つの部材が接合され、かつ、光軸の周方向に2つの部材が接合された4つの部材の積層構造をもつ。この接合される4つの部材は同一の圧電材料である。
図11を参照して、電歪コイル11は、光軸方向の2つの部材が接合され、かつ、光軸の周方向に2つの部材が接合された4つの部材の積層構造をもつ。この接合される4つの部材は同一の圧電材料である。
すなわち、実施の形態3に従う電歪コイル11は、図4に示す電歪コイル8.1と、図10に示す電歪コイル9.1とを接合したものと等価である。そのため、電歪コイル8.1および9.1のそれぞれの特徴を包含し、電圧印加部10により印加される電圧に応じて、補正レンズ部6に対して、光軸方向の変位および光軸の径方向の変位をそれぞれ独立に与えることができる。
そして、電圧印加部10は、電歪コイル8.1と同様に、光軸方向に接合される2つの部材の接合面と、それらの部材の外面との間に電圧を印加することで、補正レンズ部6に対して光軸方向の変位を与える。また、電圧印加部10は、電歪コイル9.1と同様に、光軸の周方向に接合される2つの部材の接合面と、それらの部材の外面との間に電圧を印加することで、補正レンズ部6に対して光軸の径方向の変位を与える。
上述のように、光軸方向および光軸の径方向にそれぞれ独立に変位を与える電歪コイル11を用いることで、補正レンズ部6を自在に駆動させることができ、より有効な補正を行なうことができる。
この発明の実施の形態4によれば、実施の形態1〜3における効果に加えて、より少ない数の電歪コイルでレンズ駆動装置を構成できる。よって、レンズ駆動装置を小型化し、かつ、補正レンズ部に対して光軸方向および光軸の径方向にそれぞれ変位を与えることで、より複雑な補正が可能な撮像装置を実現できる。
[実施の形態5]
上述の実施の形態2および3においては、ピッチングまたはヨーイングのいずれか一方による手ぶれを補正する構成について説明した。一方、実施の形態5においては、ピッチングおよびヨーイングのいずれによる手ぶれに対しても補正が可能な構成について説明する。
上述の実施の形態2および3においては、ピッチングまたはヨーイングのいずれか一方による手ぶれを補正する構成について説明した。一方、実施の形態5においては、ピッチングおよびヨーイングのいずれによる手ぶれに対しても補正が可能な構成について説明する。
図12は、3つの電歪コイルと連結される補正レンズ部6の外観を示す概略図である。
図12を参照して、補正レンズ部6は、連結点32.1,32.2および32.3において、それぞれ電歪コイル8.1,8.2および8.3の一端と連結される。そして、連結点32.1,32.2および32.3は、光軸34を中心として等間隔(120°間隔)に配置される。また、電歪コイル8.1,8.2および8.3の他端は、固定環30と連結される。
図12を参照して、補正レンズ部6は、連結点32.1,32.2および32.3において、それぞれ電歪コイル8.1,8.2および8.3の一端と連結される。そして、連結点32.1,32.2および32.3は、光軸34を中心として等間隔(120°間隔)に配置される。また、電歪コイル8.1,8.2および8.3の他端は、固定環30と連結される。
そして、電歪コイル8.1,8.2および8.3は、それぞれ補正レンズ部6に対して、光軸34の方向の変位を与えるように構成される。さらに、電歪コイル8.1,8.2および8.3は、電圧印加部10からそれぞれ独立に電圧を印加され、補正レンズ部6を紙面左側、紙面右側、紙面手前側および紙面奥側のいずれの向きにも変位させる。
そのため、ピッチングおよびヨーイングのいずれによる手ぶれに対しても補正を行なうことができる。
図13は、4つの電歪コイルと連結される補正レンズ部6の外観を示す概略図である。
図13を参照して、補正レンズ部6は、連結点32.1,32.2,32.3および32.4において、それぞれ電歪コイル8.1,8.2,8.3および8.4の一端と連結される。そして、連結点32.1,32.2,32.3および32.4は、光軸34を中心として等間隔(90°間隔)に配置される。また、電歪コイル8.1,8.2,8.3および8.4の他端は、固定環30と連結される。
図13を参照して、補正レンズ部6は、連結点32.1,32.2,32.3および32.4において、それぞれ電歪コイル8.1,8.2,8.3および8.4の一端と連結される。そして、連結点32.1,32.2,32.3および32.4は、光軸34を中心として等間隔(90°間隔)に配置される。また、電歪コイル8.1,8.2,8.3および8.4の他端は、固定環30と連結される。
そして、電歪コイル8.1,8.2,8.3および8.4は、それぞれ補正レンズ部6に対して、光軸34の方向の変位を与えるように構成される。
電歪コイル8.1および8.3は、電圧印加部10から互いに逆極性の電圧を印加され、補正レンズ部6を紙面左側または紙面右側に変位させる。また、電歪コイル8.2および8.4は、電圧印加部10から互いに逆極性の電圧を印加され、補正レンズ部6を紙面手前側または紙面奥側に変位させる。
すなわち、電歪コイル8.1および8.3は、ピッチングによる手ぶれを補正するように変位を与え、電歪コイル8.2および8.4は、ヨーイングによる手ぶれを補正するように変位を与える。そのため、ピッチングおよびヨーイングのいずれによる手ぶれに対しても補正を行なうことができる。
この発明の実施の形態5によれば、実施の形態1〜4に従う撮像装置に比較して、より多くの電歪コイルを用いて補正レンズ部に変位を与えるので、補正レンズ部をより高い自由度で駆動することができる。また、レンズ部に加わる衝撃をより多くの電歪コイルで分担できる。よって、より自在な補正が可能で、かつ、耐衝撃性をより高めた撮像装置を実現できる。
なお、上述した実施の形態1〜5に従う撮像装置は、動画像の取得を目的としたビデオカメラおよび静止画像の取得を目的としたスチルカメラのいずれにも適応することができる。すなわち、ビデオカメラとして用いる場合には、画像処理部16が出力する画像データを連続的に格納する記録手段を備え、スチルカメラとして用いる場合には、画像処理部16が出力する瞬間的な画像データを格納する記録手段を備えることで実現される。さらに、レンズ駆動装置から出力される像をハーフミラーなどで分光し、感光フィルム上にも結像させるように構成することで、従来の銀塩式カメラにも適応することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
2,3 レンズ駆動装置、4 レンズ群、6 補正レンズ部、8.1,8.2,8.3,8.4,9.1,9.2,11 電歪コイル、10 電圧印加部、12 撮像素子、14 制御部、16 画像処理部、18 揺れ検出部、24 制御部、26 画像処理部、30 固定環、32.1,32.2,32.3,32.4 連結点、34,36,40 光軸、36 被写体、38 結像点、42 水平軸,44 垂直軸、100,200 撮像装置。
Claims (7)
- 外部から受ける像を収束するレンズ部と、
内部に生じる電界に応じて歪みを発生する電歪素子からなる、複数の電歪コイルと、
外部からの指令に応じて、前記電歪コイルに所定の電圧を印加する電圧印加部とを備え、
前記複数の電歪コイルの各々は、互いに異なる連結点において前記レンズ部と連結され、かつ、前記連結点を介して歪みによる変位を前記レンズ部に与える、レンズ駆動装置。 - 前記電歪コイルは、複数の圧電素子が積層されて形成される、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 前記複数の電歪コイルは、前記レンズ部に対してその光軸方向の変位を与えるような歪みを生じる電歪コイルを含む、請求項1または2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記複数の電歪コイルは、前記レンズ部に対してその光軸の径方向の変位を与えるような歪みを生じる電歪コイルをさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のレンズ駆動装置。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のレンズ駆動装置と、
前記レンズ部の光軸上に配置され、収束される像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子から出力される電気信号に基づいて画像データを生成する画像処理部とを備える、撮像装置。 - 空間的な揺れを検出する揺れ検出部と、
前記レンズ部を駆動するための指令を前記電圧印加部へ与える制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記揺れ検出部における検出結果に基づいて、前記レンズ部が空間的な揺れを相殺するように、前記電圧印加部へ指令を与える、請求項5に記載の撮像装置。 - 前記揺れ検出部は、前記レンズ部の光軸を基準とした空間的な揺れ量を検出し、
前記制御部は、前記レンズ部が空間的な揺れによる光軸ずれを相殺するように指令を与える、請求項5または6に記載の撮像装置。
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