JP2007171704A - Lens drive - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、撮像装置のレンズ群の合焦動作を精度良く行うことが可能なレンズ駆動装置に関する。 The present invention relates to a lens driving device capable of accurately performing a focusing operation of a lens group of an imaging device.
従来の撮像装置においては、レンズ群を駆動するためにステッピングモータ、DCモータないしはボイスコイルモータ等が用いられ、これらの合焦動作を制御するレンズ駆動装置を備えていた。このステッピングモータ等を用いてレンズ群を駆動する場合、レンズ駆動装置は駆動する方向によってレンズ群の位置が異なるというヒステリシス特性の問題があった。そこで、ヒステリシス特性に起因するピントのズレを補正するために、焦点の評価値の最大値を検出した駆動の向きと、レンズ群を合焦位置に移動させるときの駆動の向きとを一致するようにレンズ群をUターンさせて駆動している。これにより、レンズ駆動装置のヒステリシス特性の影響を低減することができた(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional imaging apparatus, a stepping motor, a DC motor, a voice coil motor, or the like is used to drive a lens group, and a lens driving device that controls these focusing operations is provided. When the lens group is driven using this stepping motor or the like, the lens driving device has a problem of hysteresis characteristics that the position of the lens group differs depending on the driving direction. Therefore, in order to correct the focus shift caused by the hysteresis characteristic, the drive direction in which the maximum focus evaluation value is detected and the drive direction when the lens group is moved to the in-focus position are made to coincide. The lens group is driven with a U-turn. Thereby, the influence of the hysteresis characteristic of the lens driving device could be reduced (for example, see Patent Document 1).
上記のように、特許文献1に記載の従来のレンズ駆動装置は、レンズ群を合焦位置に移動させるときの駆動方向を常に同じ向きとなるようにレンズ群をUターンさせて駆動することで、レンズ駆動装置のヒステリシス特性の影響をいくらかは低減できたが、撮像装置の昨今の高画質化への強い市場要求に対しては決して満足の得られるレベルでは無く、合焦動作のいっそうの高精度化が必要とされているという問題があった。
As described above, the conventional lens driving device described in
この発明は、上記のような課題を解決するために為されたもので、レンズ群の合焦動作におけるヒステリシス特性を十分に抑制し、高精度なレンズ位置制御を行う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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a lens driving device capable of sufficiently suppressing the hysteresis characteristic in the focusing operation of the lens group and performing highly accurate lens position control. The purpose is to provide.
この発明に係るレンズ駆動装置は、光軸方向に摺動可能なレンズ群と、前記レンズ群を前記光軸方向に駆動するレンズ駆動手段と、合焦動作において、所定の停止位置にて停止する直前の、Uターン動作の折り返し位置もしくは移動開始位置から前記所定の停止位置までの前記レンズ群の移動動作が、常に、同じ所定の移動向きと同じ所定の移動量とを有するように、前記レンズ駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えるようにした。 The lens driving device according to the present invention stops at a predetermined stop position in a focusing operation, a lens group that is slidable in the optical axis direction, a lens driving unit that drives the lens group in the optical axis direction. The lens so that the movement operation of the lens group immediately before the turn-back position or movement start position of the U-turn movement to the predetermined stop position always has the same predetermined movement direction and the same predetermined movement amount. Drive control means for controlling the drive means.
この発明によれば、所定の停止位置にて停止する直前の、Uターン動作の折り返し位置もしくは移動開始位置から前記所定の停止位置までのレンズ群の移動動作が、常に、同じ所定の移動向きと同じ所定の移動量とを有するように、駆動制御手段が前記レンズ駆動手段を制御するようにしたので、合焦動作におけるヒステリシス特性を十分に抑制し、極めて高精度なレンズ位置制御を行うことができるという効果がある。 According to the present invention, the movement operation of the lens group from the U-turn operation return position or the movement start position to the predetermined stop position immediately before stopping at the predetermined stop position is always the same predetermined movement direction. Since the drive control means controls the lens driving means so as to have the same predetermined movement amount, it is possible to sufficiently suppress the hysteresis characteristic in the focusing operation and perform extremely high-precision lens position control. There is an effect that can be done.
以下、この発明の実施の形態によるレンズ駆動装置を、レンズ駆動手段がボイスコイルモータである場合を一例として説明する。 Hereinafter, a lens driving device according to an embodiment of the present invention will be described by taking as an example the case where the lens driving means is a voice coil motor.
実施の形態1.
図1から図3はこの発明に係るレンズ駆動装置の実施の形態1の構造図を示しており、図1は斜視図、図2は上面図、図3は図2に示したA−A線におけるYZ断面図である。
図1、図2、図3の符号は、互いに同一符号は同一又は相当部分を示す。
以下では、図1から図3を用いて説明する。
FIGS. 1 to 3 show structural views of
1, 2, and 3 indicate the same or corresponding parts.
Below, it demonstrates using FIGS. 1-3.
図3に示す小径レンズ1aと大径レンズ1bから構成されたレンズ群1の光軸OAの方向をZ方向とし、光軸OAに直交する面内における一方向をY方向とする。また、光軸OAに直交する面内においてY方向に直交する方向をX方向とする。Z方向については、被写体に向かう方向を上方(すなわち+Z方向)とし、固体撮像素子2に向かう方向を下方(すなわち−Z方向)とする。
The direction of the optical axis OA of the
当該レンズ駆動装置は、小径レンズ1aを保持する略リング状の小径枠部3aと、大径レンズ1bを保持する略リング状の大径枠部3bと、ガイド軸4と摺動可能なように形成され、Z方向に貫通したガイド孔3cを有する支持部3dと、コイル5を保持するコイル保持部3eとから構成されたレンズ可動部材3を備えている。ガイド軸4の下端は、撮像装置の筐体6に固定されたヨーク7の孔部に嵌合している。
The lens driving device is slidable with a substantially ring-shaped small-
以上のように構成されているので、ガイド軸4とガイド孔3cとの摺動により、レンズ可動部材3はガイド軸4に沿ってZ方向に移動可能となる。ヨーク7及びガイド軸4は、それぞれ磁性材料により形成されており、マグネット8aとマグネット8bを含む磁気回路を構成している。なお、ガイド軸4は、マグネット8aとマグネット8bの磁力線を通すことができる範囲でヨーク7に嵌合していればよい。
Since it is configured as described above, the lens
レンズ可動部材3のコイル保持部3eは、支持部3dの上側にあり、小径レンズ1aを保持する小径枠部3aに対してY方向に隣接するように形成されている。コイル保持部3eには、ガイド軸4の周囲を囲むようにコイル5が巻き付けられている。コイル5は、X方向の2辺とY方向の2辺とを有するように略矩形状に巻き付けられている。
The
ヨーク7は、例えば板状部材をコの字状に屈曲したもので、上述したようにガイド軸4の下端が嵌合された底部7aと、この底部7aのX方向両端から上方に延在する壁部7bと壁部7cとを有している。壁部7bと壁部7cの内側面には、それぞれ、マグネット8aとマグネット8bがコイル5をX方向に挟み込むようにそれぞれ取り付けられている。マグネット8aとマグネット8bは、コイル5のY方向に延在する辺に互いに対向している。
The
レンズ可動部材3の上面には、コイル5よりも上方に位置するように、磁性材料により構成された磁性片9が固定されている。この磁性片9は、レンズ可動部材3がそのZ方向の移動可能範囲にあるときは、常にマグネット8a及びマグネット8bのZ方向の中心位置よりも+Z側(すなわち被写体側)に位置するように配置されている。
A
図4は、当該レンズ駆動装置の磁気回路を説明するための模式図であり、図2のB−B線における断面図(XZ断面図)に対応している。図1、図2、図3と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a magnetic circuit of the lens driving device, and corresponds to a cross-sectional view (XZ cross-sectional view) taken along line BB in FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1, FIG. 2, and FIG.
マグネット8aとマグネット8bは、ガイド軸4に対してX方向に対称に配置されている。マグネット8a及びマグネット8bは、いずれも、ヨーク7に固定された面側がN極となり、コイル5に対向する側がS極となるように、X方向に着磁されている。これにより、コイル5のY方向の辺が、マグネット8aないしはマグネット8bのS極とガイド軸4との間に位置する。
The
マグネット8aのN極からの磁力線は、ヨーク7の壁部7bを通って底部7aに沿って進み、さらに、ガイド軸4を通り、コイル保持部3e及びコイル5を経由して、マグネット8aのS極に達する。同様に、マグネット8bのN極からの磁力線は、ヨーク7の壁部7cを通って底部7aに沿って進み、さらに、ガイド軸4を通り、コイル保持部3e及びコイル5を経由して、マグネット8bのS極に達する。
The line of magnetic force from the N pole of the
コイル5に電流を流すと、電流とマグネット8a及びマグネット8bによる磁場との作用により、コイル5にはガイド軸4の軸方向(すなわちZ方向)の電磁力が発生する。なお、ここでは、コイル5に+Z方向(上向き)の電磁力が生じる方向に電流を流すものとする。
When a current is passed through the coil 5, an electromagnetic force in the axial direction of the guide shaft 4 (that is, the Z direction) is generated in the coil 5 due to the action of the current and the magnetic field generated by the
一方、磁性片9は、マグネット8aとマグネット8bによって生じる磁場により、マグネット8a及びマグネット8bのZ方向の中心位置(すなわち磁束密度の最も高い位置)に向けて常に付勢されている。レンズ可動部材3の移動可能範囲は、磁性片9がマグネット8a及びマグネット8bのZ方向中心よりも常に+Z方向側(被写体側)に位置するように設定されているため、レンズ可動部材3には常に−Z方向の付勢力が作用している。なお、大きな付勢力を得るという観点からは、磁性片9は、強磁性体の中でも特にニッケル等の軟磁性体により構成されていることが望ましい。
On the other hand, the
コイル5に所定方向の電流を流すことにより+Z方向の電磁力が発生すると、レンズ可動部材3は、磁性片9がマグネット8a及びマグネット8bから受ける−Z方向の付勢力に抗して、ガイド軸4に沿って+Z方向に移動する。コイル5に流れる電流値を変化させることで電磁力の大きさを変化させることができ、+Z方向の電磁力と−Z方向の付勢力
とが釣り合う位置まで、レンズ可動部材3をガイド軸4に沿って移動させることができる。
When an electromagnetic force in the + Z direction is generated by passing a current in the coil 5 in a predetermined direction, the lens
コイル5の電流を停止すると、+Z方向の電磁力が消滅するため、磁性片9がマグネット8a及びマグネット8bから受ける−Z方向の付勢力により、レンズ可動部材3は−Z方向の移動限界(図示しないが突き当て面に突き当たる位置でマグネット8a及びマグネット8bのZ方向の中心位置よりは+Z方向側に位置する地点)まで復帰する。
When the current of the coil 5 is stopped, the electromagnetic force in the + Z direction disappears. Therefore, the lens
以上により、レンズ群1を光軸方向に駆動するレンズ駆動手段であるボイスコイルモータは、ガイド軸4に摺動可能に設けられたガイド孔3cを有する支持部3dと、コイル保持部3eに巻き付けられたコイル5と、マグネット8aとマグネット8bより生じる磁力線を導くヨーク6と、−Z方向の付勢力を生成するための磁性片9とから構成されている。このボイスコイルモータは、図1に示す駆動制御手段である駆動制御部10によって制御される。
As described above, the voice coil motor, which is a lens driving means for driving the
なお、ここでは、−Z方向の付勢力を生成するために磁性片9を用いた場合のボイスコイルモータを示しているが、磁性片9の代わりに例えば板バネのような付勢力を生成できる部材を用いても良い。
Here, the voice coil motor in the case where the
また、レンズ可動部材3が−Z方向の移動限界にあるときに、無限遠物体からの光がレンズ群1により固体撮像素子2の撮像面に結像するようになっている。この状態から、レンズ群1を+Z方向(被写体側)に移動させることにより、より近い位置にある被写体像を固体撮像素子に結像することができる。その結果、無限遠から近接位置までの任意の被写体を、自動焦点により撮影することが可能になる。固体撮像素子2は、回路基板11上に配置されており、個体撮像素子2で撮影された画像信号は、回路基板11に入力されることとなる。
Further, when the lens
次に、この発明に係るレンズ駆動装置の実施の形態1のボイスコイルモータの駆動パターンについて説明する。 Next, a driving pattern of the voice coil motor according to the first embodiment of the lens driving device according to the present invention will be described.
一般的に、レンズの合焦位置を探す場合の駆動方法は、画像の撮影を行いながら焦点評価値を確認して、レンズを移動させていく。焦点評価値が最大になった後、この最大となったピークが偽ピークでないことを確認するため、レンズを同じ方向に移動させ、焦点評価値が下がったことを確認した後、焦点評価値が最大であった位置にレンズを戻す(例えば、特許文献1参照)。この場合、ヒステリシスがあると合焦位置がずれることになる。つまり、レンズ駆動装置としては、レンズを被写体がある+Z方向に移動させる場合と、その逆方向の−Z方向に移動させる場合で、停止するように指定したレンズ位置に対して、位置ずれが発生し問題となる。ボイスコイルモータの場合は、所定の位置にレンズを停止させるべく、コイルに同じ電流値を流したとしても、そのレンズの実際の停止位置が所定の位置とずれてしまうことが問題となる。 In general, as a driving method for finding a focus position of a lens, a focus evaluation value is confirmed while an image is captured, and the lens is moved. After the focus evaluation value is maximized, the lens is moved in the same direction to confirm that this peak is not a false peak, and after confirming that the focus evaluation value has decreased, the focus evaluation value is The lens is returned to the maximum position (see, for example, Patent Document 1). In this case, if there is hysteresis, the in-focus position will shift. In other words, as a lens driving device, when the subject is moved in the + Z direction where the subject is located and in the opposite -Z direction, a positional deviation occurs with respect to the lens position designated to stop. It becomes a problem. In the case of a voice coil motor, even if the same current value is applied to the coil to stop the lens at a predetermined position, the actual stop position of the lens is shifted from the predetermined position.
図5は、駆動制御部10によって制御されるボイスコイルモータの駆動パターンを示した駆動パターン説明図である。図5において、横軸Tは時間であり、縦軸Dがコイル5に流す電流量を示している。また、図5中の撮影期間T1は、当該レンズ駆動装置を備えた撮像装置が被写体を撮影している期間を示しており、休止期間T2は撮影を停止して画像信号の転送や合焦動作を行う期間を示している。
FIG. 5 is an explanatory diagram of drive patterns showing a drive pattern of the voice coil motor controlled by the
図5に示す駆動パターンにおいて、電流量Dを増加させると、レンズ群1を保持するレンズ可動部材3は撮像素子2側から被写体側に向かって移動し、電流量Dを減少させると、レンズ可動部材3は被写体側から固体撮像素子2の向きに移動する。
In the drive pattern shown in FIG. 5, when the current amount D is increased, the lens
図5において、時間Tが200msecまでは撮影期間T1であり、被写体の撮影のためにレンズ群1が指定した撮像位置にて静止している必要がある。そこで、コイル5に流す電流量は一定に保たれて、コイル5に働く+Z方向の電磁力と磁性片9に働く−Z方向の付勢力が釣り合うことでレンズ可動部材3は静止している。次に、時間Tが200msecから205msecまでは休止期間T2であり、この期間にレンズを次の撮像位置であるB1の位置に移動させ、レンズ停止させる。
In FIG. 5, the time T is up to 200 msec, which is a shooting period T1, and the
ところで、図5で示したボイスコイルモータの駆動方法は、ステッピングモータの駆動方法(例えば、特許文献1参照)と異なる点がある。図5では、レンズ群1を撮像位置A1からB1に移動させる際、一旦B1の位置よりD1の距離だけ被写体側である+Z方向側の位置まで行き過ぎて、その行き過ぎた位置からB1に戻るように移動する駆動方法を採用している。これは、ボイスコイルモータの場合、ステッピングモータのようなステップを刻まない連続的な動作を行い、また減速機構を持たずに、モータの駆動量がそのままレンズ群1の移動量となるため、A1とB1の位置が非常に近い場合、コイル5に流す電流差が非常に小さくなり、ガイド軸4とガイド孔3cとの間の摩擦力により、A1からB1に正確に移動しないことがある。そのため、一旦B1の位置より大きくレンズ群1を移動させて静止摩擦を動摩擦に変えて、レンズ群1を駆動させる際の摩擦の影響を少なくする駆動方法を採用している。
By the way, the driving method of the voice coil motor shown in FIG. 5 is different from the driving method of the stepping motor (for example, see Patent Document 1). In FIG. 5, when the
そこで、図5の駆動パターンの一例においては、レンズ群1がA1の電流量に対応した撮像位置にあったのを、B1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるために、まずは、B1の電流量に対応した撮像位置を行き過ぎるように、例えば、図5の左半分に示すように、一旦、D2分の電流量だけ増加させて駆動した上で、次に、D1分の電流量を減少させることで、B1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるべく、ボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御している。また、レンズ群1を固体撮像素子2側である−Z方向に向かって移動させる場合は、図5の右半分に示すように、B1の電流量に対応した撮像位置からA1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるために、一旦、D1分の電流量だけ増加させてA1に対応した位置とは反対方向に駆動した上で、次に、D2分の電流量を減少させることで、A1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるべく、ボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御している。
Therefore, in the example of the driving pattern of FIG. 5, in order to move the
つまり、図5の駆動パターンにおいては、レンズ群1を撮像位置で静止させようとする所定の停止位置にて停止する直前の、レンズ群1をUターンさせる時点、つまりUターン動作の折り返し位置から、各々の撮像位置に移動させるときの駆動方向を常に同じ向きとなるように、ボイスコイルモータに供給する電流量を制御している。
That is, in the drive pattern of FIG. 5, from the time when the
図6は、図1から図3に示した構成と同じレンズ駆動装置を用いて、図5の駆動パターンの一例に基づいて、駆動制御部10によりボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御した場合の、レンズ群1の移動位置Lを示す図である。電流量Dは、0から100に向かって増加する。レンズ群1の移動位置Lは、正方向が被写体側で、負方向が固体撮像素子2側である。また、M1は、レンズ群1が矢印12に示す被写体側に向かって移動させた場合であり、図5の左半分に示す駆動パターンによる。M2は、レンズ群1が矢印13に示す固体撮像素子2側に向かって移動させた場合であり、図5の右半分に示す駆動パターンによる。
6 uses the same lens driving device as the configuration shown in FIGS. 1 to 3 to control the amount of current D supplied to the voice coil motor by the
図6によれば、図5に示した駆動パターンのように、撮像位置に停止する直前のレンズ群1のUターン動作の繰り返し位置から撮像位置に移動させるときの駆動方向を常に同じ向きとなるようにしても、ヒステリシスが発生することは明らかである。このようなヒステリシスが生じれば、撮像装置にこのレンズ駆動装置を用いた場合、画像のピントずれを引き起こすこととなる。
According to FIG. 6, as in the driving pattern shown in FIG. 5, the driving direction when the
なお、上記においては、レンズ群1が常にUターンを伴って撮像位置に移動する駆動パターンの場合を示したが、Uターンを伴なわずに、レンズ群1の現在位置である移動開始位置から、撮像位置に移動させるときの駆動方向を常に同じ向きとなるように、ボイスコイルモータに供給する電流量を制御しても、図5の駆動パターンの場合と同様にヒステリシスを生じてしまう。
In the above description, the case where the
以上のようなヒステリシスの発生原因は、決して明らかになっているとは言えないが、主にガイド軸4とガイド孔3cとの摺動による摩擦の影響が考えれる。
The cause of the occurrence of the hysteresis as described above cannot be clarified at all, but the influence of friction caused mainly by sliding between the
レンズ群1が撮像位置となるべき所定の停止位置にて停止する直前の、Uターン動作の繰り返し位置ないしは移動開始位置から所定の停止位置に移動させる際に、その移動距離が長いほど、レンズ群1の移動速度が大きくなるため、加速度が付いて所定の停止位置からのオーバーシュートが大きくなる。オーバーシュートした地点から所定の停止位置に戻ろうとするときに、摺動による摩擦力と釣り合うところで停止して戻りきらないこととなる。逆に、その移動距離が短いと、レンズ群1の移動速度はそれほど大きくならないため、所定の停止位置からのオーバーシュートも小さく、略撮像位置である所定の停止位置にて停止することができる。
When the
以上のように、移動距離の違いにより、レンズ群1の移動速度が異なり、その結果、オーバーシュートの量が異なって摺動による摩擦力と釣り合うところで停止することとなって、ヒステリシスが発生するものと推定される。
As described above, the moving speed of the
そこで、所定の停止位置にて停止する直前のUターン動作の折り返し位置もしくは移動開始位置から所定の停止位置までのレンズ群1の移動動作において、常に、移動向きを同じとするだけでなく、その移動量も同じとするとヒステリシスが抑制できるものと考えられる。
Therefore, in the movement operation of the
図7は、この発明に係るレンズ駆動装置の実施の形態1の駆動制御部10によるボイスコイルモータの駆動パターンを示した駆動パターン説明図である。図5と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
FIG. 7 is a drive pattern explanatory view showing a drive pattern of the voice coil motor by the
図7の左半分において、レンズ群1がA1の電流量に対応した撮像位置にあったのを、B1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるために、B1の電流量に対応した撮像位置を行き過ぎるように、一旦、電流量Dを増加させ駆動した上で、次に、D1分の電流量を減少させることで、B1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるべく、ボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御している点は、図5と同様である。
In order to move the
ただし、図7の右半分に示すように、さらなる被写体の移動等に対して、B1の電流量に対応した撮像位置からA1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1をさせるために、一旦、電流量Dを増加させて反対方向に駆動した上で、次に、先ほどのA1からB1に移動させる際と同じD1分の電流量を減少させることで、A1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるようにしている点が、図5とは異なる。
However, as shown in the right half of FIG. 7, in order to move the
つまり、図7の駆動パターンでは、図5とは異なって、レンズ群1を撮像位置で静止させようとする所定の停止位置にて停止する直前の、レンズ群1をUターンさせる時点から、撮像位置に移動させるときの駆動方向を常に同じ所定の向きとなるようにするだけでなく、その際の移動距離も常に同じ所定の移動量となるように、ボイスコイルモータに供給する電流量を制御している。
That is, in the drive pattern of FIG. 7, unlike FIG. 5, imaging is performed from the time when the
図8は、図1から図3に示した構成のレンズ駆動装置を用いて、図7の実施の形態1の駆動パターンの一例に基づいて、ボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御した場合の、レンズ群1の移動位置Lを示す図である。図6と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
FIG. 8 shows a case where the amount of current D supplied to the voice coil motor is controlled based on an example of the driving pattern of the first embodiment shown in FIG. 7 using the lens driving device having the configuration shown in FIGS. It is a figure which shows the movement position L of the
図6においては、移動位置Lの広い範囲でヒステリシスが見られたが、図8では、矢印14と矢印15の箇所でのヒステリシスと矢印16と矢印17の箇所でのヒステリシスは残存するものの、その間の移動位置Lの範囲においては、ヒステリシスが十分に抑制されている。したがって、この移動位置Lの範囲でレンズ駆動装置を使用することにすれば、このレンズ駆動装置を用いた撮像装置は、極めて高精度なレンズ位置制御を行うことが可能となり、ピントずれの無い高画質の撮影が実現できる。
In FIG. 6, hysteresis was observed in a wide range of the movement position L. In FIG. 8, hysteresis at the positions of the
なお、上記においては、レンズ群1が常にUターンを伴って撮像位置に移動する駆動パターンの場合を示したが、Uターンを伴わずに、レンズ群1の現在位置である移動開始位置から、撮像位置に移動させるときの駆動方向を常に同じ向きとなるようにするとともに、その移動距離を常に同じ移動量となるように、ボイスコイルモータに供給する電流量を制御しても、同様の効果を得られることは言うまでもない。
In the above description, the driving pattern in which the
実施の形態2.
実施の形態1のレンズ駆動装置では、レンズ群1が撮像位置である所定の停止位置にて停止する直前の、Uターン動作の繰り返し位置もしくは移動開始位置から所定の停止位置までのレンズ群1の移動動作が、常に、同じ所定の移動向きと同じ所定の移動量とを有するように、駆動制御手段である駆動制御部10によりレンズ駆動手段であるボイスコイルモータに供給する電流量を制御するようにしたが、これに加えて、レンズ群1の前記移動動作の前に、少なくとも一往復半の往復動作を行うようにすると、いっそう十分にヒステリシスを抑制することが可能となる。
In the lens driving device according to the first embodiment, the
図9は、この発明に係るレンズ駆動装置の実施の形態2の駆動制御部10によるボイスコイルモータの駆動パターンを示した駆動パターン説明図である。図7と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。なお、図9では、撮像位置である所定の停止位置にて停止する直前のUターン動作の繰り返し位置から所定の停止位置までのレンズ群1の移動動作において、移動の向きが図7とは反対方向となっているが、この発明による効果は常に同じ向きとなるようにすれば良いのであって、その際の向きをどちらに揃えるかは問題ではない。
FIG. 9 is a drive pattern explanatory diagram showing a drive pattern of the voice coil motor by the
図9の左半分に示すように、レンズ群1がA1の電流量に対応した撮像位置にあったのを、被写体の移動等に対応して、B1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるために、図7にて示したUターン動作に加えて、そのUターン動作を行う前に、例えば、時間Tが200msecから220msecにおいて、二往復の往復動作を行うように、ボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御している。また、図9の右半分に示すように、レンズ群1がB1の電流量に対応した撮像位置にあったのを、被写体の移動等に対応して、A1の電流量に対応した撮像位置にレンズ群1を移動させるために、例えば、時間Tが500msecから515msecにおいて、一往復半の往復動作を行うように、ボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御している。すなわち、図7の駆動パターンに加えて、レンズ群1が少なくとも一往復半の往復動作を行うようにしている。
As shown in the left half of FIG. 9, the
図10は、図1から図3に示した構成のレンズ駆動装置を用いて、図9の実施の形態2の駆動パターンの一例に基づいて、駆動制御部10によりボイスコイルモータに供給する電流量Dを制御した場合の、レンズ群1の移動位置Lを示す図である。図8と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
FIG. 10 shows the amount of current supplied to the voice coil motor by the
図8においては、矢印14と矢印15の箇所と矢印16と矢印17の箇所にのみヒステリシスが残存していたが、図10においては、移動位置Lの全範囲においてヒステリシスが完全に抑制されている。
In FIG. 8, hysteresis remains only at the positions indicated by the
以上のように、レンズ群1が撮像位置である所定の停止位置にて停止する直前の、Uターン動作の繰り返し位置から所定の停止位置までのレンズ群1の移動動作が、常に、同じ所定の移動向きと同じ所定の移動量とを有するとともに、これに加えて、レンズ群1の前記移動動作の前に、少なくとも一往復半の往復動作を行うように、ボイスコイルモータに供給する電流量を制御することで、いっそう著しいヒステリシス抑制効果が得られ、このレンズ駆動装置を用いた撮像装置は、極めて高精度なレンズ位置制御を行うことが可能となり、ピントずれの無い高画質の撮影が実現できる。
As described above, the movement operation of the
実施の形態3.
実施の形態1及び実施の形態2のレンズ駆動装置では、レンズ群1のレンズ駆動手段として、ボイスコイルモータを用いた場合を示したが、レンズ駆動手段として、DCモータとDCモータの回動を直動に変換可能な直動駆動機構である、例えば、ギアトレインを用いても、実施の形態1や実施の形態2で示したのと同様の駆動パターンを適用することで、ヒステリシスが十分に抑制された極めて高精度なレンズ位置制御を行うことが可能なレンズ駆動装置を得ることができる。
In the lens driving devices according to the first and second embodiments, the case where a voice coil motor is used as the lens driving unit of the
図11は、この発明に係るレンズ駆動装置の実施の形態3のレンズ駆動手段である、DCモータとギアトレインからなるレンズ駆動手段の構成図である。図3と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
FIG. 11 is a configuration diagram of lens driving means comprising a DC motor and a gear train, which is lens driving means of
当該レンズ駆動手段は、駆動制御部10による制御に基づいたDCモータ18の回動が、第1ギア19と第2ギア20と第3ギア21によって、適宜に減速され、直動ギア22によって、回動が直動に変換される。直動ギア22には、小径レンズ1aと大径レンズ1bからなるレンズ群1を内包した小径枠部3aと大径枠部3bと、ガイド孔3cを有する支持部3dとからなるレンズ可動部材が固定されている。第1ギア19と第2ギア20と第3ギア21と直動ギア22の組み合わせは、ギアトレインを構成して、DCモータ18の回動を直動に変換する直動駆動機構として動作する。
In the lens driving unit, the rotation of the
一方、このレンズ可動部材は、ガイド孔3cを介して、筐体6に固定されたガイド軸4に摺動可能に装着されている。したがって、駆動制御部10により、実施の形態1及び実施の形態2で示した駆動パターンと同様のパターンでDCモータ18を制御してやれば、DCモータ18がその駆動パターンに従って回動し、ギアトレインを介して、レンズ群1を保持したこのレンズ可動部材を駆動することができる。
On the other hand, the lens movable member is slidably mounted on the
実施の形態3のレンズ駆動手段は、以上のように構成されているので、実施の形態1や実施の形態2と同様に、レンズ群1の合焦動作においてヒステリシスを十分に抑制することができ、このレンズ駆動装置を用いた撮像装置は、極めて高精度なレンズ位置制御を行うことが可能となり、ピントずれの無い高画質の撮影が実現できる。
Since the lens driving unit of the third embodiment is configured as described above, the hysteresis can be sufficiently suppressed in the focusing operation of the
なお、ステッピングモータを用いれば摺動部の摩擦による影響を受けにくく、ヒステリシスの低減を行うのが容易であるが、モータ自体がステップ的に動作することにより、その騒音が大きいという問題がある。それに対して、この発明に係るレンズ駆動装置は、レンズ駆動手段として、ステッピングモータでは無くて、ボイスコイルモータやDCモータなどステップ動作を行わないモータを用いて、ヒステリシスを十分に抑制することを可能としているので、低騒音なレンズ駆動装置を実現できるという効果も得ることが可能である。ただし、ボイスコイルモータの場合は、ガイド軸4の方向に直接レンズ可動部材3を動かすリニアモータであるため、往復動作時に軸と軸受け間で動作音が発生するが、ヒステリシスを低減しながら往復動作回数を少なくすることで、動作音の発生を抑えることが可能である。つまり、実施の形態2で説明した図9の駆動方法は、ヒステリシスの改善には有効であるが、ガイド軸4と軸受けであるガイド孔3c間での動作音が比較的大きい。それに対して、実施の形態1で説明した図7の駆動方法では、動作音を抑えながら、ヒステリシスの発生も抑えることが可能となり、ヒステリシスの問題と動作音の問題の両方を解決することが可能である。
If a stepping motor is used, it is difficult to be affected by the friction of the sliding portion and it is easy to reduce the hysteresis. However, there is a problem that the noise of the motor itself is large because it operates stepwise. On the other hand, the lens driving device according to the present invention can sufficiently suppress hysteresis by using a motor that does not perform a step operation, such as a voice coil motor or a DC motor, as a lens driving means, not a stepping motor. Therefore, it is possible to obtain an effect that a low-noise lens driving device can be realized. However, since the voice coil motor is a linear motor that moves the lens
1 レンズ群
3 レンズ可動部材
3c ガイド孔
4 ガイド軸
5 コイル
6 筐体
7 ヨーク
10 駆動制御部
18 DCモータ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光軸方向に摺動可能な前記レンズ群と、
前記レンズ群を前記光軸方向に駆動するレンズ駆動手段と、
前記所定の停止位置にて停止する直前の、Uターン動作の繰り返し位置もしくは移動開始位置から前記所定の停止位置までの前記レンズ群の移動動作が、常に、同じ所定の移動向きと同じ所定の移動量とを有するように、前記レンズ駆動手段を制御する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。 In the lens driving device that performs the focusing operation by stopping the lens group at a predetermined stop position in the optical axis direction,
The lens group slidable in the optical axis direction;
Lens driving means for driving the lens group in the optical axis direction;
Immediately before stopping at the predetermined stop position, the movement operation of the lens group from the repeated position of the U-turn operation or the movement start position to the predetermined stop position is always the same predetermined movement with the same predetermined movement direction. Driving control means for controlling the lens driving means so as to have a quantity;
A lens driving device comprising:
3. The lens driving device according to claim 1, wherein the lens driving means is a linear drive mechanism capable of converting the rotation of the DC motor into a linear motion.
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