JP2009109888A - Image pickup apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばカメラ付き携帯電話機等に好適に搭載される撮像光学系を構成するレンズユニットの駆動技術に関するものである。 The present invention relates to a driving technology for a lens unit that constitutes an imaging optical system that is suitably mounted on, for example, a mobile phone with a camera.
近年、カメラ付き携帯電話機では、固定焦点式であったものがオートフォーカス式に、またズーム機能についてもデジタルズームに代えて若しくは追加して光学式ズームというように高機能化が進んでおり、これに伴って、撮像光学系を構成するレンズユニットを精度良く位置決めする技術が要求されている。 In recent years, mobile phones with cameras have been improved in functionality such as an auto-focus type instead of a fixed-focus type, and an optical zoom instead of or in addition to a digital zoom. Along with this, there is a demand for a technique for accurately positioning the lens unit constituting the imaging optical system.
カメラ付き携帯電話機では設置スペースの制約上、レンズユニットの移動位置を検知するための位置センサを搭載することが困難であるため、光軸上の所定の基準位置を基準としてレンズユニットの位置決めを行うことが一般的なされている。 Since it is difficult to mount a position sensor for detecting the moving position of the lens unit due to restrictions on installation space in a camera-equipped mobile phone, the lens unit is positioned based on a predetermined reference position on the optical axis. It has been common.
また、本発明に関連する先行技術として特許文献1には、ウエハ表面付近の特性値を測定する技術であって、板バネに固着された歪センサの歪み量に基づいてウエハに接触されたプローブのプローブ圧を検出し、プローブ圧を好適な値に制御する技術が開示されている(段落[0031]等)。
しかしながら、従来のカメラ付き携帯電話では、レンズユニットを移動させるアクチュエータに駆動開始信号を出力したタイミングに基づいて、レンズユニットの基準位置が定められていた。アクチュエータに駆動開始信号を出力してからレンズユニットが実際に移動を開始するまでにはタイムラグがあり、また、このタイムラグは固体間でばらついている。そのため、従来のカメラ付き携帯電話では、基準位置が精度良く特定されないという問題があった。 However, in the conventional camera-equipped mobile phone, the reference position of the lens unit is determined based on the timing at which the drive start signal is output to the actuator that moves the lens unit. There is a time lag from when the drive start signal is output to the actuator until the lens unit actually starts to move, and this time lag varies among the objects. Therefore, the conventional camera-equipped mobile phone has a problem that the reference position cannot be specified with high accuracy.
また、特許文献1の技術は、板バネに固着された歪センサの歪み量に基づいてプローブ圧を検出するものであり、プローブ位置を検出するものではなく、本願発明とは、技術分野はもとより課題も大きく相違している。 The technique of Patent Document 1 detects the probe pressure based on the strain amount of the strain sensor fixed to the leaf spring, and does not detect the probe position. The challenges are also very different.
本発明の目的は、レンズユニットの移動開始時を正確に検出し、レンズユニットの基準位置を精度良く特定することができる撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can accurately detect the start of movement of a lens unit and accurately specify the reference position of the lens unit.
本発明による撮像装置は、レンズユニットと、前記レンズユニットに対して光軸方向にバイアス力を与える弾性部材と、前記バイアス力に逆らう逆バイアス方向に前記レンズユニットを押圧して、前記レンズユニットを移動させる移動部と、前記移動部を駆動させる駆動部と、前記弾性部材に取り付けられた歪みセンサと、前記歪みセンサの出力が変化した時を、前記レンズユニットの移動開始時として判定する判定部とを備えることを特徴とする。 An image pickup apparatus according to the present invention includes a lens unit, an elastic member that applies a bias force in the optical axis direction to the lens unit, and the lens unit is pressed in a reverse bias direction against the bias force. A moving unit that moves, a driving unit that drives the moving unit, a strain sensor attached to the elastic member, and a determination unit that determines when the output of the strain sensor has changed as the start of movement of the lens unit It is provided with these.
この構成によれば、弾性部材に取り付けられた歪みセンサの出力が変化した時がレンズユニットの移動開始時として判定されるため、レンズユニットの移動開始時を精度良く検知し、位置センサを用いなくてもレンズユニットの基準位置を精度良く特定することができる。すなわち、移動部がレンズユニットに逆バイアス方向への押圧を開始しても、レンズユニットは直ぐに移動することができず、移動部の押圧開始からレンズユニットが実際に移動を開始するまでにはタイムラグが発生するが、本構成では、実際にレンズユニットが移動を開始した時をレンズユニットの移動開始時として判定しているので、従来のようにアクチュエータに駆動開始信号を出力した時をレンズユニットの移動開始時とする場合に比べてレンズユニットの移動開始時を精度良く検知することができる。 According to this configuration, when the output of the strain sensor attached to the elastic member is changed, it is determined as the start of movement of the lens unit. Therefore, the start of movement of the lens unit is accurately detected, and the position sensor is not used. However, the reference position of the lens unit can be specified with high accuracy. That is, even if the moving unit starts pressing the lens unit in the reverse bias direction, the lens unit cannot move immediately, and there is a time lag between when the moving unit starts pressing and when the lens unit actually starts moving. However, in this configuration, when the lens unit actually starts to move is determined as the start of lens unit movement, the time when the drive start signal is output to the actuator as in the conventional case is determined. It is possible to detect the start of movement of the lens unit with higher accuracy than when starting the movement.
また、前記弾性部材は、平行板バネであることが好ましい。この構成によれば、弾性部材が平行板バネで構成されているため、撮像装置の設置スペースを確保しつつレンズユニットにバイアス力を印加することができる。 The elastic member is preferably a parallel leaf spring. According to this configuration, since the elastic member is configured by the parallel leaf spring, it is possible to apply a bias force to the lens unit while securing an installation space for the imaging device.
また、前記弾性部材は、屈曲部を有し、前記歪みセンサは、前記屈曲部に取り付けられていることが好ましい。この構成によれば、レンズユニットが移動したときに最初に弾性部材の変化が現れる屈曲部に歪みセンサが取り付けられているため、レンズユニットの移動開始時をより精度良く検知することができる。 Moreover, it is preferable that the said elastic member has a bending part, and the said strain sensor is attached to the said bending part. According to this configuration, since the strain sensor is attached to the bent portion where the change of the elastic member first appears when the lens unit moves, the start of movement of the lens unit can be detected with higher accuracy.
また、前記歪みセンサは、前記弾性部材に貼り付け若しくは蒸着された電気機械変換素子又は前記弾性部材に貼り付け若しくは蒸着された歪ゲージであることが好ましい。 Further, the strain sensor is preferably an electromechanical conversion element attached or vapor-deposited on the elastic member or a strain gauge attached or vapor-deposited on the elastic member.
この構成によれば、歪みセンサが電気機械変換素子又は歪みゲージにより構成されているため、撮像装置の設置スペースを確保しつつ、弾性部材の歪みを精度良く検知することができる。また、歪みゲージ又は電気機械変換素子は蒸着又は貼り付けによって弾性部材に取り付けられているため、歪みゲージ又は電気機械変換素子を弾性部材の屈曲部等に簡易、かつ、強固に取り付けることができる。 According to this configuration, since the strain sensor is configured by an electromechanical transducer or a strain gauge, it is possible to accurately detect the strain of the elastic member while securing the installation space for the imaging device. Further, since the strain gauge or the electromechanical conversion element is attached to the elastic member by vapor deposition or pasting, the strain gauge or the electromechanical conversion element can be easily and firmly attached to the bent portion of the elastic member.
また、前記歪みセンサの出力が変化した時の前記レンズユニットの位置を基準位置として設定し、前記レンズユニットを前記基準位置から前記逆バイアス方向に所定距離移動させた位置を前記レンズユニットの撮像開始基準位置として設定する設定部を更に備えることが好ましい。この構成によれば、レンズユニットが実際に移動を開始した位置である基準位置を基準に撮像開始基準位置が定められるため、撮像装置の固体間のばらつきによらず撮像開始基準位置を精度良く定めることができる。 In addition, the position of the lens unit when the output of the distortion sensor changes is set as a reference position, and imaging of the lens unit is started at a position where the lens unit is moved a predetermined distance from the reference position in the reverse bias direction. It is preferable to further include a setting unit that sets the reference position. According to this configuration, since the imaging start reference position is determined based on the reference position that is the position where the lens unit actually starts to move, the imaging start reference position is accurately determined regardless of variations among the individual imaging devices. be able to.
また、前記撮像開始基準位置は、光学無限相当位置であることが好ましい。この構成によれば、撮像開始基準位置が光学無限相当位置とされるため、撮像装置の固体間のばらつきによらず光学無限相当位置を精度良く定めることができる。 The imaging start reference position is preferably an optical infinite equivalent position. According to this configuration, since the imaging start reference position is set to the optical infinity-equivalent position, the optical infinity-equivalent position can be determined with high accuracy regardless of the variation among the individual imaging devices.
また、前記設定部は、前記レンズユニットを前記基準位置から前記逆バイアス方向に所定距離移動させた位置を前記レンズユニットの移動可能範囲の上限位置として設定することが好ましい。この構成によれば、基準位置を基準としてレンズユニットの移動可能範囲の上限位置が定められているため、撮像装置の固体間のばらつきによらず上限位置を精度良く定めることができる。 Further, it is preferable that the setting unit sets a position where the lens unit is moved a predetermined distance from the reference position in the reverse bias direction as an upper limit position of the movable range of the lens unit. According to this configuration, since the upper limit position of the movable range of the lens unit is determined based on the reference position, the upper limit position can be determined with high accuracy regardless of the variation among the individual imaging devices.
また、前記レンズユニットを前記撮像開始位置から前記逆バイアス方向に所定距離移動させた位置を前記移動可能範囲の下限位置として設定することが好ましい。この構成によれば、基準位置を基準としてレンズユニットの移動範囲の下限位置が定められているため、撮像装置の固体間のばらつきによらず下限位置を精度良く定めることができる。 In addition, it is preferable that a position obtained by moving the lens unit by a predetermined distance in the reverse bias direction from the imaging start position is set as a lower limit position of the movable range. According to this configuration, since the lower limit position of the movement range of the lens unit is determined with reference to the reference position, the lower limit position can be accurately determined regardless of the variation among the individual imaging devices.
本発明によれば、レンズユニットが実際に移動を開始した時をレンズユニットの移動開始時として検知しているため、レンズユニットの移動開始時を精度良く判定し、位置センサを用いなくても基準位置を精度良く特定することができる。 According to the present invention, since the time when the lens unit actually starts moving is detected as the time when the lens unit starts moving, the time when the lens unit starts moving is accurately determined, and the reference can be obtained without using a position sensor. The position can be specified with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態による撮像装置について説明する。図1は、撮像装置の一例としてのカメラ付携帯電話機70の外観構成図であり、(a)はカメラ付携帯電話機70の正面(操作面)を表す斜視図であり、(b)は背面を表す斜視図である。このカメラ付携帯電話機70は、図1(a)に示すように、第1の筐体71と第2の筐体72とがヒンジ73によって連結された折り畳み可能な構造である。そして、第1の筐体71の正面には、各種情報の表示部としてのLCD(Liquid Crystal Display)74が設けられ、第2の筐体71の正面にはキー入力部75が設けられている。また、図1(b)に示すように、第1の筐体71の背面には、レンズ駆動機構10を備えたカメラユニットOPが、対物レンズが露出される態様で内蔵されている。
Hereinafter, an imaging device according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an external configuration diagram of a camera-equipped
前記キー入力部75には、携帯電話機能を動作させる各種ダイヤルボタンのほか、撮影モードの起動や、静止画と動画撮影との切り替え等を行うモード設定ボタンや、カメラユニットOPに内装されているレンズ駆動機構10の光学ズーム(変倍)動作を制御する変倍ボタンや、撮影動作を実行させるシャッタボタン等が含まれている。
In addition to various dial buttons for operating the mobile phone function, the
図2は、カメラ付携帯電話機70の電気的構成を示すブロック図である。カメラ付携帯電話機70は、レンズ駆動機構10、タイミングジェネレータ(TG)31、アナログフロントエンド(AFE)32、画像処理部33、画像メモリ34、アンプ(AMP)35、表示部36、画像記録部37、駆動電圧生成部38(駆動部の一例)、及び制御部40を備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the camera-equipped
レンズ駆動機構10は、レンズユニット12に対して光軸方向と平行な下向きの方向であるバイアス方向(下方向)にバイアス力を与える板バネ11と(弾性部材の一例)、被写体の光学像を取り入れる撮像光学系を構成するレンズユニット12と、バイアス力に逆らう逆バイアス方向(上方向)にレンズユニット12を押圧して、レンズユニット12を上方向に移動させる移動部13と、板バネ11に取り付けられ、板バネ11の歪みを検出する歪みセンサ14と、レンズユニット12により取り入れられた光学像を受光して画像信号を取得する撮像部15と、撮像部15を保持する保持部16と、筐体17とを備えている。
The
板バネ11は、レンズユニット12の上下に取り付けられた一対の板バネ11,11を備えている。図3は、板バネ11,11の平面図を示している。板バネ11,11は、上面視の形状が例えば四角形状を有する平板状の金属部材から構成され、外枠部112、リング部113、及びアーム部114を備えている。
The
外枠部112は、ほぼ四角形の枠状の部材から構成されており、外縁が筐体17の内壁に取り付けられ、四角形状の内縁の4つの頂点から4本のアーム部114が延設され、4本のアーム部114を介して中央に位置するリング部113と接続されている。リング部113の中央には被写体の光学像を撮像部15に導くための孔が形成されている。アーム部114はリング部113に対して上方向に反っており、これによりリング部113とアーム部114との接続部が屈曲して屈曲部111が形成されている。そして、板バネ11,11は、レンズユニット12を上下に挟んで、レンズユニット12を下方向に付勢してバイアス力を与えている。
The
レンズユニット12は、光軸方向に配列された複数のレンズからなるレンズ群121と、光学像を撮像部15に導くべく上下面が開口した円筒形状を有し、レンズ群121を覆う筐体122とを備える他、図略の絞り、シャッタ等を備えている。そして、レンズユニット12は、移動部13により上方向に押圧され、板バネ11,11によるバイアス力に逆らって上方向にスライドし、移動部13による上方向への押圧がなくなると、板バネ11,11のバイアス力によって下方向にスライドし、ホームポジションに戻る。
The
移動部13は、レバー131と、SMA(Sharp Memory Alloy)アクチュエータ132とを備える。レバー131は、上端部131aが上側の板バネ11の裏面に取り付けられ、下端部131bがSMAアクチュエータ132の右端に取り付けられている。SMAアクチュエータ132は、下側の板バネ11と撮像部15との間に配設され、通電されることで発熱し、変態温度以上になったときに予め記憶された形状に回復する。ここで、SMAアクチュエータ132は、下端部131bを左右方向の中央部に引き込むように変形する。これにより、レバー131は、保持部16の上端を支点161として、時計回りに回動し、上側の板バネ11を上方向に押し上げ、レンズユニット12を上方向に移動させる。
The moving
歪みセンサ14は、上側の板バネ11の上面の屈曲部111に取り付けられている。ここで、歪みセンサ14は、転写によって板バネ11に貼り付けてもよいし、スパッタリングといった手法を用いて板バネ11に蒸着してもよい。歪みセンサ14としては、圧電素子からなる歪みゲージを採用してもよいし、ピエゾ素子等の電気機械変換素子を採用してもよい。
The
図4は、屈曲部111の拡大図であり、(a)は変形前の板バネ11を示し、(b)は変形後の板バネ11を示している。図4(a)、(b)を比較すれば分かるように、屈曲部111は、板バネ11がレバー131により上方向に押圧されると、屈曲角θが広くなるように変形する。
4A and 4B are enlarged views of the
そのため、歪みセンサ14の上面側(内径側)の歪み量と下面側(外形側)の歪み量との差に応じた電圧が発生し、板バネ11の変形を検出することが可能となる。具体的には、歪みセンサ14は、内径側の歪み量と外形側の歪み量との差に応じた電圧をAMP35を介して制御部40に出力する。
Therefore, a voltage corresponding to the difference between the strain amount on the upper surface side (inner diameter side) and the strain amount on the lower surface side (outer side) of the
ここで、板バネ11が変形を開始すると、その影響がまず屈曲部111に現れるため、屈曲部111に歪みセンサ14を取り付けることで、板バネ11の変形の開始を速やかに検出することが可能となる。なお、図2では、歪みセンサ14は、板バネ11の上面に取り付けられているが、下面に取り付けても良い。また、歪みセンサ14は屈曲部111に2個以上設けてもよいし、下側の板バネ11に1又は2つ以上の歪みセンサ14を取り付けても良い。この場合、制御部40はいずれか1つの歪みセンサ14の出力が変化した時に、板バネ11が変形を開始したと判定してもよい。こうすることで、板バネ11の変化の開始をより正確に検出することができる。なお、下側の板バネ11においては、歪みセンサ14は、裏面の屈曲部111に取り付けることが好ましい。
Here, when the
撮像部15は、SMAアクチュエータ132側に取り付けられた封止部151と、封止部151の下側に取り付けられた撮像素子152とを備えている。封止部151は、表面に例えばIRカットフィルタが貼り付けられ、撮像素子152を保持部16の内側の側壁と底面18とによって形成される窪み内に封止する。撮像素子152は、CMOSイメージセンサや、CCDイメージセンサ等のイメージセンサから構成され、レンズユニット12により取り込まれた光学像を封止部151を介して受光する。保持部16は、底面18に取り付けられた左右一対の保持部16,16を備えている。左側の保持部16は、上面でSMAアクチュエータ132を保持する。右側の保持部16は立設部162を備える。立設部162は、SMAアクチュエータ132を貫通させて保持すると共に、上面がレバー131の支点161となる。筐体17は、例えば直方体形状を有し、光学像を取り込むべく上面の中央部が開口されている。
The
タイミングジェネレータ(TG)31は、撮像素子152による撮影動作(露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出し等)を制御する。具体的には、TG31は、制御部40から出力される基準クロックに基づいて所定のタイミングパルス(垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等)を生成して撮像素子152に出力し、撮像素子152の撮像動作を制御する。また、TG31は、所定のタイミングパルスを生成してアナログフロントエンド(AFE)32に出力することにより、A/D変換動作等を制御する。
The timing generator (TG) 31 controls a photographing operation (charge accumulation based on exposure, reading of accumulated charge, etc.) by the
AFE32は、撮像素子152から出力される画像信号(CCDエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群)に所定の信号処理を施し、デジタル信号に変換して画像処理部33へ出力する。AFE32には、アナログ画像信号電圧に含まれるリセット雑音を低減する相関二重サンプリング回路、アナログ画像信号のレベルを補正するオートゲインコントロール回路、黒レベルを示す電位を固定化するクランプ回路、アナログのR,G,Bの画像信号を例えば14ビットの画像信号に変換するA/D変換回路等を備えている。
The
画像処理部33は、AFE32から出力される画像信号に所定の信号処理を実行する。所定の画像処理としては、黒レベル補正、ホワイトバランス補正、色補完及びガンマ補正等が含まれる。なお、画像処理部33は、取り込んだ画像信号を、撮像素子152の読み出しに同期して画像メモリ34に一旦書き込み、以後この画像メモリ34にアクセスすることで、取り込んだ画像信号を画像処理する。
The
画像メモリ34は、例えばRAMから構成され、画像信号等を一時的に記憶し、制御部40及び画像処理部33の作業領域として用いられる。AMP35は、歪みセンサ14から出力された電圧のレベルを制御部40が取り扱ううえで好ましいレベルに増幅する。
The
表示部36は、図1(a)に示すLCD74に相当し、撮像された画像や、撮像前のライブビュー画像などを表示する。画像記録部37は、メモリカード等からなり、画像処理部33で画像処理された画像データを保存する。駆動電圧生成部38は、制御部40の制御の下、SMAアクチュエータ132を通電加熱するための駆動電圧を生成する。
The
制御部40は、CPU(中央演算処理装置)等のマイコンから構成され、カメラ付携帯電話機70の全体または一部分の制御を司り、判定部41及び設定部42を備えている。判定部41は、歪みセンサ14から出力される電圧が変化した時を、レンズユニット12の移動開始時として判定する。具体的には、判定部41は、歪みセンサ14から出力される電圧の変化率が0から変化した時をレンズユニット12の移動開始時として判定する。
The
設定部42は、判定部41により歪みセンサ14から出力される電圧が変化した時のレンズユニット12の位置を基準位置P1として設定する。図5は、設定部42が設定する各位置の説明図である。ここで、設定部42は、例えば基準位置P1において駆動電圧生成部38が出力する電圧を基準電圧値Vrefとして記憶することで、基準位置P1を設定すればよい。
The setting
また、設定部42は、この基準位置P1を基準として、レンズユニット12を上方向に予め定められた距離L1だけ移動させた位置をレンズユニット12の撮像開始基準位置P2として設定する。本実施の形態では、設定部42は、撮像開始基準位置P2を光学無限相当位置P∞として設定する。ここで、設定部42は、例えば、基準電圧値Vrefにどれだけの電圧を加えればレンズユニット12を光学無限相当位置P∞に移動させることができるかを示す相対電圧値Vαを予め記憶しておき、Vref+Vαを記憶することで、光学無限相当位置P∞を設定すればよい。なお、光学無限相当位置P∞を定める距離L1としては、基準位置P1から光学無限相当位置P∞として好ましい距離であって、実験的に得られた距離を採用することができる。
The setting
また、設定部42は、基準位置P1から、レンズユニット12を上方向に予め定められた距離L2だけ移動させた位置をレンズユニット12の移動可能範囲の上限位置P3として設定する。ここで、設定部42は、例えば基準電圧値Vrefからどれだけの電圧を加えればレンズユニット12を上限位置P3に移動させることができるかを示す相対電圧値Vβを予め記憶しておき、Vref+Vβを記憶することで、上限位置P3を設定すればよい。なお、距離L2としては、基準位置P1を基準とし、レンズユニット12の上面が筐体17に衝突しないような距離であって実験的に得られた距離を採用することができる。
Further, the setting
また、設定部42は、基準位置P1から上方向に予め定められた距離L3だけ離れた位置を移動可能範囲の下限位置P4として設定する。ここで、設定部42は、例えば、基準電圧値Vrefからどれだけの電圧を加えればレンズユニット12を下限位置P4に移動させることができるかを示す相対電圧値Vγを予め記憶しておき、Vref+Vγを記憶することで、下限位置P4を設定すればよい。なお、距離L3としては、基準位置P1を基準として下限位置P4として好ましい位置であって、実験的に得られた距離を採用することができる。本実施の形態では下限位置P4は、基準位置P1と光学無限相当位置P∞との間に位置する。
In addition, the setting
次に、制御部40の動作について説明する。図6は、制御部40の動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、撮像装置の例えば電源投入時に実行されてもよいし、電源投入が所定回数に到達する毎に実行されてもよいし、工場出荷時に1度だけ実行されてもよい。まず、ステップS1において、制御部40は駆動電圧生成部38に駆動開始信号を出力する。ステップS2において、駆動電圧生成部38は、制御部40の制御の下、SMAアクチュエータ132に電圧の印加を開始する。ステップS3において、駆動電圧生成部38は、制御部40の制御の下、電圧の上昇を開始する。ステップS4において、判定部41は、歪みセンサ14の電圧が変化したか否かを判定し、電圧が変化していない場合(ステップS4でNO)、レンズユニット12の移動が開始されていないとして更に電圧を所定の分解能で上昇させ(ステップS5)、処理をステップS4に戻す。
Next, the operation of the
一方、判定部41は、歪みセンサ14の電圧が変化した場合(ステップS4でYES)、駆動電圧生成部38による電圧の上昇を停止させる(ステップS6)。ステップS7において、設定部42は、判定部41により歪みセンサ14の歪みが検知された時の駆動電圧生成部38からの電圧値である基準電圧値Vrefを記憶することで、レンズユニット12の基準位置P1を設定する。すなわち、判定部41は、所定の分解能でSMAアクチュエータ132への出力を上昇させていき、歪みセンサ14の電圧が変化して歪みセンサ14により板バネ11の変化が検知された時、レンズユニット12が移動を開始したと判定し、そのときのレンズユニット12の位置を基準位置P1として設定する。
On the other hand, when the voltage of the
図7(a)はSMAアクチュエータ132に印加される電圧と時間との関係を示したグラフであり、図7(b)は歪みセンサ14からの電圧(センサ出力)を示したグラフである。時刻t1において、駆動電圧生成部38はSMAアクチュエータ132に印加する電圧の上昇を開始する。これにより、SMAアクチュエータ132が通電されて温度が上昇し、変態温度に到達すると記憶形状への変形を開始する。これにより、レバー131は、下端部131bがSMAアクチュエータ132により図2に示す左方向へと引っ張られ、支点161を支点として時計回りに回動し板バネ11を上方向に押圧する。そして、板バネ11を押圧する力がバイアス力に打ち勝つと、板バネ11はレンズユニット12を上方向に押し上げる。これにより、図7(b)に示すように、時刻t2において、歪みセンサ14の電圧が変化し、判定部41は、レンズユニット12が移動を開始したと判定する。
FIG. 7A is a graph showing the relationship between the voltage applied to the
図8は、レンズユニット12が光学無限相当位置P∞に移動する際の動作を示すフローチャートである。まず、ステップS11において、設定部42は、基準位置P1を設定する。基準位置P1の設定については図6で説明したため、説明を省略する。ステップS12において、駆動電圧生成部38は、制御部40の制御の下、所定の上昇率で電圧をVrefからVref+Vαまで上昇させる。これにより、レンズユニット12は、上方向にスライドしていく。次に、駆動電圧生成部38は、制御部40の制御の下、出力する電圧がVref+Vαになったとき、電圧上昇を停止し、光学無限相当位置P∞にレンズユニット12を待機させる(ステップS13)。これにより、制御部40は、位置センサを用いなくても、レンズユニット12を光学無限相当位置P∞まで移動させることができる。
FIG. 8 is a flowchart showing the operation when the
図9は、レンズユニット12を基準位置P1から光学無限相当位置P∞に移動させる際のグラフを示し、(a)はSMAアクチュエータ132に印加される電圧を示し、(b)は歪みセンサ14からの電圧(出力)を示し、(c)はレンズユニット12の位置を示している。駆動電圧生成部38は、制御部40の制御の下、SMAアクチュエータ132に印加する電圧を所定の上昇率で上昇させていき、判定部41によりレンズユニット12の移動の開始が検知されると(時刻t2)、一旦電圧上昇を停止させ、時刻t2´において、再度電圧上昇を開始している。これに伴って、図9(b)に示すように、時刻t2´において、歪みセンサ14からの電圧が増大し、図9(c)に示すように、時刻t2´においてレンズユニット12が上方向への移動を開始していることが分かる。
FIG. 9 shows a graph when the
そして、時刻t2´から所定の上昇率で電圧が上昇され、駆動電圧生成部38が出力する電圧が、Vref+Vαになった時刻t3に到達すると、レンズユニット12が光学無限相当位置P∞に到達したため、駆動電圧生成部38は、図9(a)に示すように電圧上昇を停止する。これに伴って、歪みセンサ14から出力される信号は図9(b)に示すように一定となり、レンズユニット12は、図9(c)に示すように光学無限相当位置P∞で待機する。
Then, when the voltage is increased at a predetermined rate from time t2 ′ and the voltage output from the drive
以上説明したように、本実施の形態による撮像装置によれば、板バネ11に取り付けられた歪みセンサ14により板バネ11の歪みが検知されるため、レンズユニット12が実際に移動を開始した時をレンズユニット12の移動開始時として検知することが可能となり、位置センサを用いなくてもレンズユニット12の基準位置P1を精度良く特定することができる。
As described above, according to the imaging apparatus according to the present embodiment, since the strain of the
なお、上記実施の形態では、レンズ駆動機構10としてレバー131によりレンズユニット12を上方向に移動させる構成を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば図10に示すようなレンズ駆動機構10aを採用してもよい。
In the above embodiment, the
図10は、レンズ駆動機構10aを示した断面図である。なお、図10において、制御部40等の各種ブロックとの電気的な接続関係は図2と同様であるため、図示を省略している。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the
レンズ駆動機構10aは、移動部13がコイル133と永久磁石134とを備え、ボイスコイルモーターと同様の原理によりレンズユニット12を上方向に移動させることを特徴としている。コイル133は、レンズユニット12の筐体122の円周面に沿って所定の巻数で巻かれている。永久磁石134は、筐体17の内壁に取り付けられた例えば一対の永久磁石134,134から構成され、光軸方向に直交する方向に磁界を発生させる。そして、制御部40の制御の下、図2に示す駆動電圧生成部38からコイル133に電流が供給されると、コイル133はフレミング左手の法則によって上方向に力を受け、レンズユニット12が上方向にスライドする。
The
また、本発明では図10に示すレンズ駆動機構10aに代えて、図11に示すレンズ駆動機構10bを採用してもよい。レンズ駆動機構10bは、移動部13が高分子アクチュエータ135により構成されていることを特徴としている。
In the present invention, a
高分子アクチュエータ135は、下側の板バネ11と保持部16との間に取り付けられている。ここで、板バネ11の裏面において例えば筐体122の底面の外周に沿うような円筒状の1つの高分子アクチュエータ135を板バネ11と保持部16との間に取り付けてレンズユニット12の移動を安定させるようにしても良いし、板バネ11と保持部16との間に複数の高分子アクチュエータ135をスポット的に取り付けて、高分子アクチュエータ135の総体積が小さくなるようにしても良い。
The
そして、高分子アクチュエータ135は、制御部40の制御の下、駆動電圧生成部38による電圧が印加されると、印加される電圧のレベルに応じた大きさで上下方向に伸張し、レンズユニット12を上方向に移動させる。なお、レンズを駆動するアクチュエータは、上記のようなモータ、高分子アクチュエータに限らず、種々のアクチュエータが利用できる。
When the voltage from the drive
なお、本発明による撮像装置は、上記カメラ付携帯電話機70以外に、撮影レンズユニット内蔵型のデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、あるいは携帯情報端末(PDA:Personal Digital Assistant)等に適用してもよい。
The imaging device according to the present invention may be applied to a digital still camera, a digital video camera, a personal digital assistant (PDA), or the like having a built-in photographing lens unit in addition to the camera-equipped
また、上記実施の形態では、移動部13を電圧により制御したが、これに限定されず電流により制御してもよい。この場合、駆動電圧生成部38を制御部40の制御の下、電流値を変動させることができる定電流回路により構成すればよい。
Moreover, in the said embodiment, although the moving
また、上記実施の形態では、図5に示す下限位置P4〜上限位置P3をレンズユニット12の移動可能範囲としたが、これに限定されず、基準位置P1〜上限位置P3を移動可能範囲としてもよい。
In the above-described embodiment, the lower limit position P4 to the upper limit position P3 shown in FIG. 5 are the movable range of the
10,10a,10b レンズ駆動機構
11 板バネ
12 レンズユニット
13 移動部
14 歪みセンサ
15 撮像部
40 制御部
41 判定部
42 設定部
70 カメラ付携帯電話機
111 屈曲部
131 レバー
132 SMAアクチュエータ
133 コイル
134 永久磁石
135 高分子アクチュエータ
P∞ 光学無限相当位置
P1 基準位置
P2 撮像開始基準位置
P3 上限位置
P4 下限位置
10, 10a, 10b
Claims (8)
前記レンズユニットに対して光軸方向にバイアス力を与える弾性部材と、
前記バイアス力に逆らう逆バイアス方向に前記レンズユニットを押圧して、前記レンズユニットを移動させる移動部と、
前記移動部を駆動させる駆動部と、
前記弾性部材に取り付けられた歪みセンサと、
前記歪みセンサの出力が変化した時を、前記レンズユニットの移動開始時として判定する判定部とを備えることを特徴とする撮像装置。 A lens unit;
An elastic member for applying a bias force in the optical axis direction to the lens unit;
A moving unit that moves the lens unit by pressing the lens unit in a reverse bias direction against the bias force;
A drive unit for driving the moving unit;
A strain sensor attached to the elastic member;
An image pickup apparatus comprising: a determination unit that determines a time when the output of the strain sensor changes as a time when the lens unit starts moving.
前記歪みセンサは、前記屈曲部に取り付けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。 The elastic member has a bent portion;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the strain sensor is attached to the bent portion.
Priority Applications (1)
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WO2012172802A1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-12-20 | パナソニック株式会社 | Image pickup device |
-
2007
- 2007-10-31 JP JP2007284019A patent/JP2009109888A/en active Pending
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JPWO2012172802A1 (en) * | 2011-06-16 | 2015-02-23 | パナソニック株式会社 | Imaging device |
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