JP2015159659A - Driving device and imaging apparatus using the same - Google Patents
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本発明は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子を用いた駆動装置およびこれを用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to a drive device using an electromechanical transducer that converts electrical energy into mechanical energy, and an imaging device using the drive device.
可動部分を含む機械装置には、通常、前記可動部分を駆動するためにアクチュエータが組み込まれている。このアクチュエータは、入力エネルギーを機械的な運動に変換する装置であり、その一つに、SIDM(Smooth Impact Drive Mechanism、「SIDM」は登録商標)と称される、例えば圧電素子等の電気機械変換素子を用いた駆動装置が知られている。 In a mechanical device including a movable part, an actuator is usually incorporated to drive the movable part. This actuator is a device that converts input energy into mechanical motion, one of which is referred to as SIDM (Smooth Impact Drive Mechanism, “SIDM” is a registered trademark), for example, an electromechanical conversion such as a piezoelectric element. A driving device using an element is known.
このSIDMの駆動装置は、通常、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子、前記電気機械変換素子の一方端部に固定され前記機械エネルギーが伝達される駆動部材、および、前記駆動部材に所定の摩擦力で係合される移動部材等を備えている。電気機械変換素子は、例えば、圧電材料から成る複数の圧電層を、各圧電層間に内部電極を介して積層した圧電素子である。この圧電素子の積層方向に沿った互いに対向する一対の側面には、前記電気エネルギーを供給するための一対の外部電極がそれぞれ形成されており、この一対の外部電極は、前記複数の内部電極と順次交互に接続されている。このようなSIDMの駆動装置では、外部の駆動回路から前記一対の外部電極を介して鋸歯状またはパルス状の駆動電圧が印加されると、前記圧電素子が積層方向に伸縮する。そして、この圧電素子の伸縮に従い前記駆動部材がその長手方向に往復動する。ここで、駆動部材を往路と復路とでその移動速度が非対称となるように電気機械変換素子(ここでは圧電素子)を繰り返し伸縮させると、この駆動部材の非対称な往復運動により、前記移動部材が前記長手方向に沿って移動し、電気エネルギーが移動部材の運動に変換される。 This SIDM drive device is typically an electromechanical conversion element that converts electrical energy into mechanical energy, a drive member that is fixed to one end of the electromechanical conversion element and that transmits the mechanical energy, and the drive member. A moving member and the like engaged with a predetermined friction force are provided. The electromechanical transducer is, for example, a piezoelectric element in which a plurality of piezoelectric layers made of a piezoelectric material are stacked via internal electrodes between each piezoelectric layer. A pair of external electrodes for supplying the electric energy is respectively formed on a pair of side surfaces facing each other along the stacking direction of the piezoelectric elements, and the pair of external electrodes is connected to the plurality of internal electrodes. They are connected alternately one after another. In such a SIDM drive device, when a sawtooth or pulsed drive voltage is applied from an external drive circuit via the pair of external electrodes, the piezoelectric element expands and contracts in the stacking direction. The drive member reciprocates in the longitudinal direction according to the expansion and contraction of the piezoelectric element. Here, when the electromechanical conversion element (here, the piezoelectric element) is repeatedly expanded and contracted so that the moving speed of the driving member is asymmetric between the forward path and the backward path, the moving member is moved by the asymmetric reciprocating motion of the driving member. Moving along the longitudinal direction, electrical energy is converted into movement of the moving member.
このような駆動装置は、例えば、特許文献1および特許文献2に開示されている。この特許文献1に開示された駆動機構は、電気−機械変換素子と、前記電気−機械変換素子に固着結合された駆動部材と、前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材と、前記電気−機械変換素子に伸縮変位を与える駆動パルス発生手段とを備え、前記駆動パルス発生手段により電気−機械変換素子に伸びと縮みの速度の異なる伸縮変位を発生させ、前記駆動部材に摩擦結合した被駆動部材に運動を発生させる電気−機械変換素子を使用した駆動機構であって、前記駆動パルス発生手段は、駆動パルスを前記電気−機械変換素子へ印加する時間を制御する手段を備え、印加時間を制御することにより電気−機械変換素子へ印加される電荷を制御して駆動速度を制御するものである。そして、前記駆動パルス発生手段は、駆動機構の駆動開始時には駆動パルスを電気−機械変換素子へ印加する時間を序々に増加させ、印加時間を序々に増加させることにより電気−機械変換素子に印加される電荷を制御して駆動速度が序々に増加するよう制御するものである。一方、前記駆動パルス発生手段は、駆動機構の駆動停止時には駆動パルスを電気−機械変換素子へ印加する時間を序々に減少させ、印加時間を序々に減少させることにより電気−機械変換素子に印加される電荷を制御して駆動速度が序々に減少するよう制御するものである。この特許文献1によれば、従来の圧電素子を使用した駆動機構(特許文献1での従来技術)では、駆動/停止/反転の際に、圧電素子に対して駆動パルスをON/OFF制御すると、駆動部材や移動部材が急激に移動/停止/反転して著しい速度変化が生じ、衝撃音が発生してしまう。しかしながら、上記構成の駆動機構は、圧電素子に対して印加する駆動パルスの電荷を徐々に増加/減少させるように制御するので、駆動部材や移動部材を滑らかに移動/停止/反転させ、著しい速度変化が生じないようにしているから、衝撃音や共振音等を防止できる。 Such a driving device is disclosed in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2. The drive mechanism disclosed in Patent Document 1 includes an electro-mechanical conversion element, a drive member fixedly coupled to the electro-mechanical conversion element, a driven member frictionally coupled to the drive member, and the electro-mechanical element. Drive pulse generating means for imparting expansion / contraction displacement to the conversion element, the drive pulse generation means generates expansion / contraction displacements having different expansion and contraction speeds in the electro-mechanical conversion element, and is a driven member frictionally coupled to the drive member A drive mechanism using an electro-mechanical conversion element that generates a movement in the drive pulse, wherein the drive pulse generation means includes means for controlling the time for applying the drive pulse to the electro-mechanical conversion element, and controls the application time. Thus, the driving speed is controlled by controlling the charge applied to the electromechanical conversion element. The drive pulse generator is applied to the electro-mechanical conversion element by gradually increasing the time for applying the drive pulse to the electro-mechanical conversion element at the start of driving of the drive mechanism, and gradually increasing the application time. The electric charge is controlled so as to gradually increase the driving speed. On the other hand, the drive pulse generating means is applied to the electro-mechanical conversion element by gradually decreasing the time for applying the drive pulse to the electro-mechanical conversion element when the drive mechanism is stopped and gradually decreasing the application time. The electric charge is controlled so that the driving speed gradually decreases. According to Patent Document 1, in a driving mechanism using a conventional piezoelectric element (prior art in Patent Document 1), when driving / stopping / reversing, a driving pulse is controlled to be ON / OFF for the piezoelectric element. The driving member and the moving member are suddenly moved / stopped / reversed to cause a significant speed change, and an impact sound is generated. However, since the drive mechanism configured as described above controls to gradually increase / decrease the charge of the drive pulse applied to the piezoelectric element, the drive member and the moving member are smoothly moved / stopped / reversed, and a significant speed is achieved. Since no change occurs, it is possible to prevent impact sound, resonance sound, and the like.
また、前記特許文献2に開示された駆動装置は、駆動電圧が印加されることにより伸縮する電気機械変換素子と、該電気機械変換素子により駆動される駆動部材と、該駆動部材に所定の摩擦力で係合された係合部材と、前記電気機械変換素子を矩形波からなる駆動電圧により駆動する駆動回路と、該駆動回路の動作を制御する駆動制御手段とを備え、前記電気機械変換素子の伸張と縮小とを異なる速度で行わせることで前記駆動部材と前記係合部材とを相対移動させる駆動装置であって、前記係合部材の位置を検出する部材センサをさらに備え、前記駆動制御手段は、前記部材センサからの信号に基づいて所定のデューティ比の駆動パルスを出力し、該駆動パルスに応答して、前記駆動回路が前記矩形波を発生することで、前記電気機械変換素子を駆動するようにしたものである。 The driving device disclosed in Patent Document 2 includes an electromechanical conversion element that expands and contracts when a drive voltage is applied, a drive member that is driven by the electromechanical conversion element, and a predetermined friction applied to the drive member. An engagement member engaged by force, a drive circuit for driving the electromechanical conversion element with a drive voltage composed of a rectangular wave, and drive control means for controlling the operation of the drive circuit, the electromechanical conversion element A drive device for moving the drive member and the engagement member relative to each other by causing the extension and reduction of the drive to be performed at different speeds, and further comprising a member sensor for detecting the position of the engagement member. The means outputs a drive pulse having a predetermined duty ratio based on a signal from the member sensor, and the drive circuit generates the rectangular wave in response to the drive pulse, whereby the electromechanical conversion is performed. It is obtained so as to drive the child.
ところで、近年、CCD(Charged Coupled Device)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像素子の高性能化や小型化が進展し、これに伴って、このような撮像素子を用いた撮像装置を備えた携帯電話や携帯情報端末等のデジタル機器が普及しつつある。そして、そのデジタル機器に搭載される撮像装置の機能の高度化も要求されており、AF(Auto Focus)機能や変倍(ズーム)機能等も搭載されるようになってきている。これらAF機能や変倍機能等を実現するために、上記SIDMの駆動装置が利用されている。 By the way, in recent years, image sensors using solid-state image sensors such as CCD (Charged Coupled Device) type image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensors have been improved and miniaturized. Digital devices such as mobile phones and personal digital assistants equipped with such image pickup devices using image pickup devices are becoming widespread. Further, there is a demand for enhancement of the functions of an image pickup apparatus mounted on the digital device, and an AF (Auto Focus) function, a scaling (zoom) function, and the like are also mounted. In order to realize the AF function, the scaling function, and the like, the SIDM driving device is used.
例えば、前記特許文献2に開示された駆動装置は、係合部材の位置を検出して、係合部材を高速に駆動し、正確に位置決めでき、AF機能や変倍機能を実現できる。しかしながら、係合部材の速度が速いために、駆動装置の起動や停止(係合部材の移動開始や移動停止)の際に係合部材の加速度が大きくなってしまい、この結果、比較的大きな音が生じてしまう。すなわち、駆動部材と係合部材とが摩擦係合しているため、起動や停止すると、係合部材の慣性質量で係合部材が駆動方向に沿って前後に揺れ、その結果、係合部材が駆動部材に繰り返し衝突し、カチカチという比較的大きな音が生じてしまう。前記デジタル機器に搭載される撮像装置は、音に対してもコンパクトデジタルカメラ等と略同等の静音化が要求されるように成ってきており、特許文献2に開示された駆動装置では、この静音化を実現することが難しい。 For example, the driving device disclosed in Patent Document 2 can detect the position of the engaging member, drive the engaging member at high speed and accurately position it, and can realize the AF function and the scaling function. However, since the speed of the engaging member is high, the acceleration of the engaging member becomes large when the drive device is started or stopped (the movement start or stop of the engagement member), and as a result, a relatively loud sound is generated. Will occur. In other words, since the driving member and the engaging member are frictionally engaged, when the actuator is started or stopped, the engaging member swings back and forth along the driving direction due to the inertial mass of the engaging member. Repetitively colliding with the drive member, a relatively loud noise is generated. The image pickup apparatus mounted on the digital device is required to reduce the noise substantially the same as that of a compact digital camera or the like with respect to the sound. In the driving apparatus disclosed in Patent Document 2, the noise is reduced. It is difficult to realize
一方、静音化のために、特許文献1に開示された駆動機構を用いることが考えられる。しかしながら、特許文献1に開示された駆動機構は、圧電素子に対して印加する駆動パルスの電荷を一律に徐々に増加または減少させるように制御しているので、AFや変倍の速度が遅くなってしまう場合がある。 On the other hand, it is conceivable to use the drive mechanism disclosed in Patent Document 1 for noise reduction. However, since the drive mechanism disclosed in Patent Document 1 controls to gradually increase or decrease the electric charge of the drive pulse applied to the piezoelectric element, the speed of AF and zooming becomes slow. May end up.
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、高速移動と正確な位置決めとを実現しつつ、その起動および停止の際に生じる音を低減できる駆動装置およびこれを用いた撮像装置を提供することである。 The present invention is an invention made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a drive device capable of reducing sound generated at the time of starting and stopping while realizing high-speed movement and accurate positioning, and a driving device thereof. It is to provide an imaging apparatus used.
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる駆動装置は、伸縮する機械エネルギーに電気エネルギーを変換する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子における伸縮方向の一方端に連結され、前記機械エネルギーが伝達される駆動部材と、前記駆動部材に所定の摩擦力で係合される移動部材と、前記移動部材の位置を検出する位置検出部と、所定の目標位置に前記移動部材を移動させる位置制御部とを備え、前記位置制御部は、前記位置検出部で検出した前記移動部材の位置を繰り返し前記位置検出部から取得し、前記位置検出部から繰り返し取得される前記移動部材の各位置ごとに、前記位置検出部から取得された位置と所定の目標位置との差に応じた目標移動速度となるように前記移動部材を移動させ、前記移動部材の移動速度を変更する場合には、移動速度における単位時間当たりの変化量が所定の制限値以下となるように変更することを特徴とする。 As a result of various studies, the present inventor has found that the above object is achieved by the present invention described below. That is, a drive device according to one aspect of the present invention is connected to an electromechanical conversion element that converts electrical energy into mechanical energy that expands and contracts, and one end in the expansion and contraction direction of the electromechanical conversion element, and the mechanical energy is transmitted. A driving member that engages the driving member with a predetermined frictional force, a position detection unit that detects the position of the moving member, and a position control unit that moves the moving member to a predetermined target position The position control unit repeatedly acquires the position of the moving member detected by the position detection unit from the position detection unit, and for each position of the moving member repeatedly acquired from the position detection unit, When the moving member is moved to change the moving speed of the moving member so that the moving speed becomes a target moving speed according to the difference between the position acquired from the position detection unit and a predetermined target position. , The amount of change per unit in the movement speed time and changes to be equal to or less than a predetermined limit value.
このような駆動装置は、位置検出部で移動部材の位置を検出し、目標移動速度となるように前記移動部材を移動させるので、前記移動部材の高速移動と正確な位置決めとを実現できる。そして、上記駆動装置は、前記移動部材の移動速度を変更する場合には、移動速度における単位時間当たりの変化量が所定の制限値以下となるように変更するので、前記移動部材の移動速度における単位時間当たりの変化量、すなわち、加速度が制限値以下に制限されるので、駆動装置の起動や停止(移動部材の移動開始や移動停止)の際に生じる音を低減できる。したがって、上記駆動装置は、高速移動と正確な位置決めとを実現しつつ、その起動および停止の際に生じる音を低減できる。 In such a drive device, the position of the moving member is detected by the position detection unit, and the moving member is moved so as to achieve the target moving speed. Therefore, high-speed movement and accurate positioning of the moving member can be realized. And when the said drive device changes the moving speed of the said moving member, since it changes so that the variation | change_quantity per unit time in a moving speed may become below a predetermined limit value, in the moving speed of the said moving member Since the amount of change per unit time, that is, the acceleration is limited to the limit value or less, it is possible to reduce the sound generated when the drive device is started or stopped (movement start or movement stop of the moving member). Therefore, the drive device can reduce noise generated at the time of starting and stopping while realizing high-speed movement and accurate positioning.
また、他の一態様では、上述の駆動装置において、前記位置制御部は、前記移動部材の移動速度に応じて前記制限値を変更することを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described driving device, the position control unit changes the limit value according to a moving speed of the moving member.
このような駆動装置は、移動速度に応じて制限値を変更するので、移動速度に応じた好適な制限値で移動速度を変更できる。 Since such a drive device changes the limit value according to the moving speed, the moving speed can be changed with a suitable limit value according to the moving speed.
また、他の一態様では、上述の駆動装置において、前記制限値は、前記移動部材の移動速度が大きくなるに従って大きいことを特徴とする。 According to another aspect, in the above drive device, the limit value increases as the moving speed of the moving member increases.
いわゆるSIDMの駆動装置における騒音は、加加速度(ジャーク)が大きいほど、大きくなる傾向にあり、このため、加加速度が比較的大きくなる起動や停止の際に、騒音は、比較的大きくなる。一方、移動部材が一旦移動を開始すると、加加速度が小さくなるので、制限値を大きくしても静音化を維持できる。したがって、上記駆動装置は、移動部材の移動速度が大きくなるに従って制限値が大きくなるので、静音化しつつ、より短時間で目標位置に到達できる。 The noise in the so-called SIDM drive device tends to increase as the jerk increases, so that the noise increases relatively during starting and stopping when the jerk is relatively large. On the other hand, once the moving member starts moving, the jerk is reduced, so that the noise reduction can be maintained even if the limit value is increased. Therefore, since the limit value increases as the moving speed of the moving member increases, the driving device can reach the target position in a shorter time while being quiet.
また、他の一態様では、これら上述の駆動装置において、前記位置制御部は、前記位置検出部から取得された位置と所定の目標位置との差が所定の閾値以下である場合、前記目標移動速度をゼロとすることを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described driving device, the position control unit may perform the target movement when a difference between the position acquired from the position detection unit and a predetermined target position is equal to or less than a predetermined threshold value. The speed is zero.
このような駆動装置は、移動部材の現在位置が目標位置に近づくと目標移動速度がゼロになるので、例えばノイズ等の影響で位置検出部の検出結果がばらついた場合でも、移動部材が目標位置を越える、いわゆるオーバーシュートを抑制できる。 In such a drive device, when the current position of the moving member approaches the target position, the target moving speed becomes zero. Therefore, even when the detection result of the position detecting unit varies due to the influence of noise or the like, the moving member is moved to the target position. So-called overshoot can be suppressed.
また、他の一態様では、これら上述の駆動装置において、前記位置制御部は、前記電気機械変換素子に供給する電気エネルギーの電圧値を変更することによって前記移動部材の移動速度を変更し、前記移動部材の移動速度がゼロである場合における前記電圧値の第2変更量は、前記位置検出部から取得された位置と所定の目標位置との差が有る場合に前記移動部材の移動速度を変更する場合における前記電圧値の第1変更量より大きいことを特徴とする。 According to another aspect, in the above-described driving device, the position control unit changes a moving speed of the moving member by changing a voltage value of electric energy supplied to the electromechanical transducer, The second change amount of the voltage value when the moving speed of the moving member is zero changes the moving speed of the moving member when there is a difference between the position acquired from the position detection unit and a predetermined target position. In this case, the voltage value is larger than the first change amount.
当該駆動装置は、駆動部材と移動部材とが摩擦係合しているので、移動部材の移動開始の際には、所定の電圧値以下では、移動を開始しない不感帯が存在する。上記駆動装置は、前記移動部材の移動速度がゼロである場合、すなわち、移動部材が停止している場合に、第1変更量よりも大きな第2変更量で前記電圧値を変更するので、より短時間で前記不感帯を超え、移動開始できる。 In the drive device, since the drive member and the moving member are frictionally engaged, when the moving member starts to move, there is a dead zone that does not start moving below a predetermined voltage value. When the moving speed of the moving member is zero, that is, when the moving member is stopped, the driving device changes the voltage value by a second change amount larger than the first change amount. The dead zone can be exceeded and the movement can be started in a short time.
また、本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、これら上述の駆動装置のいずれかの駆動装置と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、1または複数の光学素子を備え、物体の光学像を前記撮像素子の受光面上に結像する撮像光学系とを備え、前記撮像光学系における前記1または複数の光学素子のうちの光軸方向に沿って移動する光学素子は、前記駆動装置の前記移動部材に取り付けられていることを特徴とする。 An imaging apparatus according to another embodiment of the present invention includes any one of the above-described driving apparatuses, an imaging element that converts an optical image into an electrical signal, and one or more optical elements. An imaging optical system that forms an optical image of an object on a light receiving surface of the imaging element, and an optical element that moves along an optical axis direction among the one or more optical elements in the imaging optical system is It is attached to the moving member of the drive device.
このような撮像装置は、これら上述の駆動装置のいずれかの駆動装置を備えるので、高速移動と正確な位置決めを実現しつつ、その起動および停止の際に生じる音を低減できる。特に、撮像装置が動画撮影が可能な機種である場合に、駆動装置の騒音の記録が低減されので、このような撮像装置は、より好ましい動画を撮像(撮影)できる。 Since such an imaging apparatus includes any one of the above-described driving apparatuses, it is possible to reduce noise generated at the time of starting and stopping while realizing high-speed movement and accurate positioning. In particular, when the imaging device is a model capable of shooting a moving image, recording of noise of the driving device is reduced, and such an imaging device can capture (capture) a more preferable moving image.
本発明にかかる駆動装置および撮像装置は、高速移動と正確な位置決めを実現しつつ、その起動および停止の際に生じる音を低減できる。 The drive device and the imaging device according to the present invention can reduce the sound generated at the time of starting and stopping while realizing high-speed movement and accurate positioning.
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted suitably. In this specification, when referring generically, it shows with the reference symbol which abbreviate | omitted the suffix, and when referring to an individual structure, it shows with the reference symbol which attached the suffix.
実施形態における駆動装置は、通常、可動部分を駆動するために、前記可動部分を含む様々な装置に組み込まれるが、ここでは、その一例として、いわゆるスマートフォンと呼ばれる携帯電話機に搭載された撮像装置に用いられた駆動装置について説明する。 The driving device in the embodiment is usually incorporated in various devices including the movable part in order to drive the movable part. Here, as an example, the driving apparatus is an imaging device mounted on a mobile phone called a smartphone. The drive device used will be described.
図1は、実施形態の駆動装置を用いた撮像装置を搭載した携帯電話機の外観構成を示す図である。図1(A)は、表面を示し、図1(B)は、裏面を示す。図2は、前記撮像装置の電気的な構成を示すブロック図である。図3は、前記撮像装置の構造的な構成を示す模式的な断面側面図である。図4は、前記撮像装置における図3のA−A線に相当する断面図である。図5は、前記撮像装置における図3のB−B線に相当する断面図である。図6は、前記駆動装置の構造的な構成を示す模式的な断面側面図である。図6(A)は、全体構成図であり、図6(B)は、レンズ保持枠の分解斜視図である。図7は、前記駆動装置に供給される鋸歯状の駆動パルスを示す図である。図7の横軸は、時間であり、その縦軸は、電圧である。図8は、前記駆動装置に供給される矩形波状の駆動パルスと圧電素子の変位を示す図である。図8(A)は、レンズ保持枠(移動部材)を進行方向の一方方向へ移動させる場合における駆動パスルを示し、図8(B)は、図8(A)の場合における圧電素子(電気機械変換素子)の変位を示す。図8(A)の横軸は、時間であり、その縦軸は、駆動電圧であり、図8(B)の横軸は、時間であり、その縦軸は、圧電素子の変位を示す。図8(C)は、レンズ保持枠(移動部材)を進行方向の前記一方方向の逆方向である他方方向へ移動させる場合における駆動パスルを示し、図8(D)は、図8(C)の場合における圧電素子(電気機械変換素子)の変位を示す。図8(C)の横軸は、時間であり、その縦軸は、駆動電圧であり、図8(D)の横軸は、時間であり、その縦軸は、圧電素子の変位を示す。図9は、前記駆動装置の電気的な構成を示すブロック図である。図10は、前記駆動装置において、位置の差と目標移動速度との第1態様の関係を示す図である。図10に横軸は、位置の差であり、その縦軸は、目標移動速度Vtである。図11は、前記駆動装置において、現在移動速度と速度変化量との第1態様の関係を示す図である。図11に横軸は、現在移動速度であり、その縦軸は、速度変化量△vである。図12は、前記駆動装置における速度変化量と音の大きさとの関係を調べた一実験結果を示す図である。図12(A)は、駆動パルスを示し、その横軸は、時間であり、その縦軸は、駆動電圧(駆動パルスのパルス高)である。図12(B)は、移動部材における速度の変化量を示し、その横軸は、時間であり、その縦軸は、移動体速度である。図12(C)は、駆動部(駆動装置)で生じる騒音の大きさを示し、その横軸は、時間であり、その縦軸は、dB単位で表す駆動音(騒音)である。これら図12(A)、(B)および(C)に示す各グラフは、互いに時間的に同期している。 FIG. 1 is a diagram illustrating an external configuration of a mobile phone equipped with an imaging device using the driving device of the embodiment. 1A shows the front surface, and FIG. 1B shows the back surface. FIG. 2 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the imaging apparatus. FIG. 3 is a schematic cross-sectional side view showing a structural configuration of the imaging apparatus. 4 is a cross-sectional view corresponding to the line AA of FIG. 3 in the imaging apparatus. 5 is a cross-sectional view corresponding to the line BB of FIG. 3 in the imaging apparatus. FIG. 6 is a schematic cross-sectional side view showing a structural configuration of the driving device. FIG. 6A is an overall configuration diagram, and FIG. 6B is an exploded perspective view of a lens holding frame. FIG. 7 is a diagram showing sawtooth drive pulses supplied to the drive device. The horizontal axis in FIG. 7 is time, and the vertical axis is voltage. FIG. 8 is a diagram illustrating a rectangular wave-shaped driving pulse supplied to the driving device and displacement of the piezoelectric element. FIG. 8A shows a drive pulse when the lens holding frame (moving member) is moved in one direction of travel, and FIG. 8B is a piezoelectric element (electric machine) in the case of FIG. The displacement of the conversion element) is shown. The horizontal axis in FIG. 8A represents time, the vertical axis represents drive voltage, the horizontal axis in FIG. 8B represents time, and the vertical axis represents displacement of the piezoelectric element. FIG. 8C shows a driving pulse in the case where the lens holding frame (moving member) is moved in the other direction which is opposite to the one direction of the traveling direction, and FIG. 8D shows the driving pulse shown in FIG. The displacement of the piezoelectric element (electromechanical conversion element) in the case of is shown. The horizontal axis in FIG. 8C represents time, the vertical axis represents drive voltage, the horizontal axis in FIG. 8D represents time, and the vertical axis represents displacement of the piezoelectric element. FIG. 9 is a block diagram showing an electrical configuration of the driving device. FIG. 10 is a diagram illustrating a first aspect relationship between a position difference and a target moving speed in the driving device. In FIG. 10, the horizontal axis represents the position difference, and the vertical axis represents the target moving speed Vt. FIG. 11 is a diagram illustrating a first mode relationship between the current moving speed and the speed change amount in the driving device. In FIG. 11, the horizontal axis represents the current moving speed, and the vertical axis represents the speed change amount Δv. FIG. 12 is a diagram showing a result of an experiment in which the relationship between the speed change amount and the sound volume in the driving device is examined. FIG. 12A shows a drive pulse, the horizontal axis is time, and the vertical axis is drive voltage (pulse height of the drive pulse). FIG. 12B shows the amount of change in speed in the moving member, the horizontal axis is time, and the vertical axis is the moving body speed. FIG. 12C shows the magnitude of noise generated in the drive unit (drive device), the horizontal axis is time, and the vertical axis is drive sound (noise) expressed in dB. These graphs shown in FIGS. 12A, 12B, and 12C are synchronized in time with each other.
携帯電話機SPは、例えば、図1に示すように、所定の情報を表示する表示部OTと、所定の指示の入力を受け付ける入力操作部INと、携帯電話網を用いて通信を行って電話機能を実現する図略の通信部MCと、図2に示す各部OS、IS、IG、IB、IP、AD、CT、ME、IFと、これら各部OT、IN、MC、OS、IS、IG、IB、IP、AD、CT、ME、IFを収納する薄い板状の筐体HSとを備えている。筐体HSの一方主面(表面)には、表示部OTにおける長方形の表示面が臨み、表示面の一方端側(下側)には、入力操作部INが配設されている。表示部OTの表示面には、前記表示面に指先あるいはペンで触れることによって入力を受け付けるタッチパネルが備えられ、入力操作部INで入力することができない指示の入力が、タッチパネルと表示部OTに表示される情報とを合わせることによって実現されている。例えば、表示部OTには、画像撮影モードの起動ボタン、静止画撮影と動画撮影との切り替えを行う画像撮影ボタンおよびシャッタボタン等が表示され、表示されたボタンの位置の表示面を触れることで、当該ボタンの示す指示が携帯電話機SPに入力される。なお、前記タッチパネルは、いわゆる静電容量方式等の公知の方式のものであってよい。そして、筐体HSにおける前記一方主面に対向する他方主面(裏面)には、撮像部(撮像装置)IDが臨んでいる。 For example, as shown in FIG. 1, the mobile phone SP performs a telephone function by communicating with a display unit OT that displays predetermined information, an input operation unit IN that receives an input of a predetermined instruction, and a mobile phone network. The communication unit MC (not shown) that realizes the above, each unit OS, IS, IG, IB, IP, AD, CT, ME, IF shown in FIG. 2 and these units OT, IN, MC, OS, IS, IG, IB , IP, AD, CT, ME, and IF, and a thin plate-like housing HS that houses the IF. A rectangular display surface of the display unit OT faces one main surface (front surface) of the housing HS, and an input operation unit IN is disposed on one end side (lower side) of the display surface. The display surface of the display unit OT is provided with a touch panel that accepts input by touching the display surface with a fingertip or a pen, and an instruction input that cannot be input by the input operation unit IN is displayed on the touch panel and the display unit OT. It is realized by combining with information to be processed. For example, on the display unit OT, an image shooting mode start button, an image shooting button for switching between still image shooting and moving image shooting, a shutter button, and the like are displayed, and the display surface of the displayed button position is touched. The instruction indicated by the button is input to the mobile phone SP. The touch panel may be of a known type such as a so-called capacitance type. An imaging unit (imaging device) ID faces the other main surface (back surface) of the housing HS that faces the one main surface.
まず、撮像部IDの電気的な構成について説明する。撮像部(撮像装置)IDは、例えば、図2に示すように、撮像機能のために、撮像光学系OS、撮像素子IS、画像生成部IG、画像データバッファIB、画像処理部IP、駆動部AD、制御部CT、記憶部MEおよびインタフェース部(I/F部)IFを備える。 First, the electrical configuration of the imaging unit ID will be described. For example, as shown in FIG. 2, the imaging unit (imaging device) ID includes an imaging optical system OS, an imaging element IS, an image generation unit IG, an image data buffer IB, an image processing unit IP, and a driving unit for the imaging function. AD, control part CT, memory | storage part ME, and interface part (I / F part) IF are provided.
撮像光学系OSは、1または複数の例えばレンズや光学フィルタ等の光学素子を備え、物体(被写体)の光学像を撮像素子ISの受光面上に結像する。後述のレンズ保持枠の移動部材14に取り付けられているレンズLZは、このような撮像光学系OSにおける前記1または複数の光学素子のうちの光軸Cに沿って移動する光学素子である。レンズLZは、1枚のレンズであってよく、また複数のレンズを備えるレンズ群であってもよい。レンズLZは、例えば、フォーカシング(合焦)を行うために光軸Cに沿って移動するAF用レンズであってよく、また例えば、ズーミング(変倍)を行うために光軸Cに沿って移動する変倍用レンズであってよい。このようなレンズLZを備える撮像光学系OSによって物体の光学像が、その光軸Cに沿って撮像素子ISの受光面まで導かれ、撮像素子ISによって前記物体の光学像が撮像される。撮像素子ISは、前記光学像を電気的な信号に変換する素子である。より具体的には、撮像素子ISは、上述したように、撮像光学系OSにより結像された被写体の光学像をR,G,Bの色成分の電気信号(画像信号)に変換し、R,G,B各色の画像信号として画像生成部IGに出力する。撮像素子ISでは、制御部CTによって静止画あるいは動画のいずれか一方の撮像、または、撮像素子ISにおける各画素の出力信号の読出し(水平同期、垂直同期、転送)等の撮像動作が制御される。撮像素子ISは、例えば、CCD型のイメージセンサや、CMOS型のイメージセンサ等である。
The imaging optical system OS includes one or a plurality of optical elements such as lenses and optical filters, and forms an optical image of an object (subject) on the light receiving surface of the imaging element IS. A lens LZ attached to a moving
画像生成部IGは、撮像素子ISからのアナログ出力信号に対し、増幅処理、デジタル変換処理等を行うと共に、画像全体に対して適正な黒レベルの決定、γ補正、ホワイトバランス調整(WB調整)、輪郭補正および色ムラ補正等の周知の画像処理を行って、画像信号から画像データを生成する。画像生成部IGで生成された画像データは、画像データバッファIBに出力される。画像データバッファIBは、画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し画像処理部IPによって後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリであり、例えば、揮発性の記憶素子であるRAM(Random Access Memory)等で構成される。画像処理部IPは、画像データバッファIBの画像データに対し、解像度変換等の所定の画像処理を行う回路である。また、必要に応じて画像処理部IPは、公知の歪み補正処理や、公知の周辺照度落ち補正処理等を含んでもよい。駆動部(駆動装置)ADは、制御部CTから出力される制御信号に基づいて後述のように動作することによって、例えばAF機能や変倍機能を実現するための光学素子を光軸方向に沿って移動させる。制御部CTは、例えばマイクロプロセッサおよびその周辺回路などを備えて構成され、撮像素子IS、画像生成部IG、画像データバッファIB、画像処理部IP、駆動部(駆動装置)AD、記憶部MEおよびI/F部IFの各部の動作をその機能に従って制御する。すなわち、この制御部CTによって、撮像部IDは、被写体の静止画撮影および動画撮影の少なくとも一方の撮影を実行するよう制御される。記憶部MEは、被写体の静止画撮影または動画撮影によって生成された画像データを記憶する記憶回路であり、例えば、不揮発性の記憶素子であるROM(Read Only Memory)や、書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)や、RAMなどを備えて構成される。つまり、記憶部MEは、静止画用および動画用のメモリとしての機能を有する。I/F部IFは、外部機器と画像データを送受信するインタフェースであり、例えば、USB(Universal Serial Bus)やIEEE1394などの規格に準拠したインタフェースである。 The image generation unit IG performs amplification processing, digital conversion processing, etc. on the analog output signal from the image sensor IS, and determines an appropriate black level, γ correction, and white balance adjustment (WB adjustment) for the entire image. Then, known image processing such as contour correction and color unevenness correction is performed to generate image data from the image signal. The image data generated by the image generation unit IG is output to the image data buffer IB. The image data buffer IB is a memory that temporarily stores image data and is used as a work area for performing later-described processing on the image data by the image processing unit IP. For example, the image data buffer IB is a volatile storage element. A RAM (Random Access Memory) or the like is used. The image processing unit IP is a circuit that performs predetermined image processing such as resolution conversion on the image data in the image data buffer IB. Further, the image processing unit IP may include a known distortion correction process, a known peripheral illuminance drop correction process, and the like as necessary. The drive unit (drive device) AD operates as described later based on a control signal output from the control unit CT, and thereby, for example, an optical element for realizing an AF function or a zooming function along the optical axis direction. To move. The control unit CT includes, for example, a microprocessor and its peripheral circuits, and includes an imaging element IS, an image generation unit IG, an image data buffer IB, an image processing unit IP, a drive unit (drive device) AD, a storage unit ME, and The operation of each unit of the I / F unit IF is controlled according to its function. That is, the imaging unit ID is controlled by the control unit CT so as to execute at least one of the still image shooting and the moving image shooting of the subject. The storage unit ME is a storage circuit that stores image data generated by still image shooting or moving image shooting of a subject. For example, a ROM (Read Only Memory) that is a nonvolatile storage element or a rewritable nonvolatile memory It comprises an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) that is a storage element, a RAM, and the like. That is, the storage unit ME has a function as a memory for still images and moving images. The I / F unit IF is an interface that transmits / receives image data to / from an external device. For example, the I / F unit IF is an interface that conforms to a standard such as USB (Universal Serial Bus) or IEEE1394.
撮像動作において、このような携帯電話機SPでは、前記画像撮影モードの起動ボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部CTへ出力され、制御部CTは、画像撮影の機能を起動し、また、前記画像撮影ボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部CTへ出力され、制御部CTは、静止画撮影モードの起動、実行や、動画撮影モードの起動、実行等の、その操作内容に応じた動作を実行する。そして、前記シャッタボタンが操作されると、その操作内容を表す制御信号が制御部CTへ出力され、制御部CTは、静止画撮影や動画撮影等の、その操作内容に応じた動作を実行する。 In such an imaging operation, in such a cellular phone SP, when the start button of the image capturing mode is operated, a control signal indicating the operation content is output to the control unit CT, and the control unit CT has a function of image capturing. When the image shooting button is operated, a control signal indicating the operation content is output to the control unit CT. The control unit CT starts and executes the still image shooting mode and starts the moving image shooting mode. The operation according to the operation content such as execution is executed. When the shutter button is operated, a control signal indicating the operation content is output to the control unit CT, and the control unit CT executes an operation corresponding to the operation content such as still image shooting or moving image shooting. .
より具体的には、静止画を撮影する場合は、制御部CTは、撮像素子ISに静止画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部ADを介して撮像光学系OSのAF用光学素子を動作させてフォーカシングを行う。これにより、ピントの合った光学像が撮像素子ISの受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部IGに出力される。その画像信号は、画像データバッファIBに一時的に記憶され、画像処理部IPにより画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が表示部OTに表示される。そして、撮影者は、表示部OTを参照することで、主被写体をその画面中の所望の位置に収まるように調整することが可能となる。この状態でいわゆるシャッターボタン(不図示)が操作されることによって、静止画用のメモリとしての記憶部MEに画像データが格納され、静止画像が得られる。 More specifically, when taking a still image, the control unit CT controls the imaging element IS to take a still image, and also uses the AF optics of the imaging optical system OS via the drive unit AD. Focusing is performed by operating the element. As a result, a focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor IS, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the image generation unit IG. . The image signal is temporarily stored in the image data buffer IB, and after image processing is performed by the image processing unit IP, an image based on the image signal is displayed on the display unit OT. The photographer can adjust the main subject so as to be within a desired position in the screen by referring to the display unit OT. By operating a so-called shutter button (not shown) in this state, image data is stored in the storage unit ME as a still image memory, and a still image is obtained.
また、動画撮影を行う場合は、制御部CTは、撮像素子ISに動画の撮影を行わせるように制御する。後は、静止画撮影の場合と同様にして、撮影者は、表示部OTを参照することで、撮像素子ISを通して得た被写体の像が、その画面中の所望の位置に収まるように調整することができる。前記シャッターボタン(不図示)が操作されることによって、動画撮影が開始される。そして、動画撮影時、制御部CTは、撮像素子ISに動画の撮影を行わせるように制御すると共に、駆動部ADを介して撮像光学系OSのAF用光学素子を動作させてフォーカシングを行う。これによって、ピントの合った光学像が撮像素子ISの受光面に周期的に繰り返し結像され、R、G、Bの色成分の画像信号に変換された後、画像生成部IGに出力される。その画像信号は、画像データバッファIBに一時的に記憶され、画像処理部IPにより画像処理が行われた後、その画像信号に基づく画像が表示部OTに表示される。そして、もう一度前記シャッターボタン(不図示)を操作することで、動画撮影が終了する。撮影された動画像は、動画用のメモリとしての記憶部MEに導かれて格納される。 In addition, when performing moving image shooting, the control unit CT controls the imaging element IS to perform moving image shooting. Thereafter, in the same manner as in the case of still image shooting, the photographer refers to the display unit OT and adjusts so that the image of the subject obtained through the image sensor IS falls within a desired position on the screen. be able to. Movie shooting is started by operating a shutter button (not shown). At the time of moving image shooting, the control unit CT controls the imaging element IS to take a moving image and operates the AF optical element of the imaging optical system OS via the drive unit AD to perform focusing. As a result, a focused optical image is periodically and repeatedly formed on the light receiving surface of the image sensor IS, converted into image signals of R, G, and B color components, and then output to the image generator IG. . The image signal is temporarily stored in the image data buffer IB, and after image processing is performed by the image processing unit IP, an image based on the image signal is displayed on the display unit OT. Then, by operating the shutter button (not shown) once again, moving image shooting is completed. The captured moving image is guided and stored in the storage unit ME as a memory for moving images.
一方、変倍が指示されると、その指示内容を表す制御信号が制御部CTへ出力され、制御部CTは、駆動部ADを介して撮像光学系OSの変倍用レンズを動作させて変倍を行う。これによって、変倍された光学像が撮像素子ISの受光面に結像される。 On the other hand, when zooming is instructed, a control signal representing the instruction content is output to the control unit CT, and the control unit CT operates the zooming lens of the imaging optical system OS via the drive unit AD to change the zoom. Do it twice. As a result, the scaled optical image is formed on the light receiving surface of the image sensor IS.
次に、撮像部(撮像装置)IDおよび駆動部(駆動装置)ADの構造的な構成について説明する。この説明に当たり、xyz直交座標系が次のように設定される。各図において、z方向は、側面視で上下方向(光軸Cの方向)の意味であり、原点側が像側であり、この原点側に対向する側が物体側である。x、y方向は、それぞれz方向に直交し、平面視で互いに直交する上下左右方向の意味である。 Next, the structural configuration of the imaging unit (imaging device) ID and the drive unit (drive device) AD will be described. In this description, the xyz rectangular coordinate system is set as follows. In each figure, the z direction means the vertical direction (the direction of the optical axis C) in a side view, the origin side is the image side, and the side facing this origin side is the object side. The x and y directions mean the vertical and horizontal directions orthogonal to the z direction and orthogonal to each other in plan view.
被写体の光学像を電気信号に変換する前記撮像素子ISが中央部に固定された略矩形状の固定台3が配置され、この固定台3に対して、光軸Cの方向の前方(+z方向)に略矩形状の可動台4が配置されている。
A substantially rectangular fixed
可動台4は、光軸Cの直交方向に揺動可能にサスペンションワイヤ5を介して固定台3で支持されている。可動台4は、上フレーム部4aと、この上フレーム部4aの四辺部から固定台3の方向に延在された4本のアーム部4bとで構成されている。
The movable table 4 is supported by the fixed table 3 via a
より具体的には、固定台3の四隅に、z方向(光軸Cの方向)を向いた計4本のサスペンションワイヤ5の一端がそれぞれ固定され、各サスペンションワイヤ5の他端には、可動台4の上フレーム部4aの四隅が接着剤で接合固定されている。そして、サスペンションワイヤ5がx方向とy方向に撓むことで、固定台3に対して可動台4が光軸Cの直交方向に平行移動されるようになる。
More specifically, one end of each of the four
図5に示すように、固定台3の上面の四辺部には楕円状のコイル8がそれぞれ固定され、可動台4の各アーム部4bの下面には、コイル8に対向する磁石9がそれぞれ取付けられている。このコイル8と磁石9は、光学式手振れ補正機構の電磁式アクチュエータ7を構成する。
As shown in FIG. 5,
可動台4の上フレーム部4aの下面の一隅部には、AF用の駆動部(駆動装置)AD(11〜17)の基体(錘部材)11が固定されている。
A base (weight member) 11 of an AF drive unit (drive device) AD (11 to 17) is fixed to one corner of the lower surface of the
この駆動部(駆動装置)ADは、基体11と、電気機械変換素子12と、駆動部材13と、移動部材14と、駆動回路ECとを備える。より具体的には、図3に示すように、光軸Cの方向に、上から順に、基体11と電気機械変換素子12の一例としての圧電素子12と駆動部材の一例としての駆動軸13とが結合され、駆動軸13が固定台3の方向に延在されている。駆動軸13は、片持ち支持状態となっている。そして、駆動軸13に移動部材14の一例としてのレンズ保持枠14が摩擦係合している。なお、圧電素子12と駆動軸13との接着固定部分には、図6(A)に破線で示すように補強部材30が嵌め込まれて、エポキシ系の接着剤などで接着固定されてもよい。
The drive unit (drive device) AD includes a
電気機械変換素子12は、入力の電気エネルギーを、伸縮する機械エネルギー、すなわち、機械的な運動に変換する素子であり、例えば、入力の電気エネルギーを圧電効果によって機械的な伸縮運動に変換する圧電素子等である。このような圧電素子は、例えば、積層体と、一対の外部電極とを備えている。積層体は、圧電材料から成る薄膜状(層状)の圧電層と導電性を有する薄膜状(層状)の内部電極層とを交互に複数積層して成るものである。複数の内部電極層は、その一部が互いに対向する一対の外周側面で外部に臨むようにそれぞれ構成されている。一対の外部電極は、積層体における前記一対の外周側面上に積層方向に沿って形成され、前記電気エネルギーを積層体に供給するものであり、前記複数の内部電極と順次交互に接続されている。圧電材料は、例えば、いわゆるPZT、水晶、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)、ニオブ酸タンタル酸カリウム(K(Ta,Nb)O3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、タンタル酸リチウム(LiTaO3)およびチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)等の無機圧電材料である。
The
駆動部材13は、電気機械変換素子(本実施形態では圧電素子)12における伸縮方向の一方端の端面に固定されて連結され、この電気機械変換素子12で電気エネルギーから変換された機械エネルギーが伝達される部材である。より具体的には、駆動部材13は、本実施形態では、圧電素子における前記積層体の一方端の端面に接着剤によって接着固定された柱状(軸状)の駆動軸13である。駆動部材13の材料は、例えば、金属、樹脂およびカーボン等の任意の材料を用いることができる。駆動部材13の長手方向に直交する断面は、例えば、矩形、多角形、楕円および円形等の任意の形状でよいが、本実施形態では、移動部材14が駆動部材13の長手方向に沿って容易に相対移動可能となるように、この断面は、円形となっている。なお、この断面が矩形または多角形である場合には、前記観点から、面取りされていることが好ましい。
The
基体11は、電気機械変換素子(圧電素子)12における伸縮方向の他方端の端面に固定されて連結され、上フレーム部4aの下面によって支持されるための部材である。基体11は、駆動部材(駆動軸)13の慣性質量より大きな慣性質量を持つ。より具体的には、基体11は、電気機械変換素子12の外形形状に合わせた直径を持つ円柱形状となっており、その一方端の端面で電気機械変換素子12に接着剤によって接着固定されることによって電気機械変換素子12を支持している。このような基体11は、駆動部材13の慣性質量より大きいな慣性質量を持つため、前記上フレーム部4aに固定されることによって、電気機械変換素子12の伸縮運動に対して静止しており、電気機械変換素子12の伸縮運動は、主に、駆動部材13に伝達されることになる。なお、基体11は、このように駆動部ADの出力を大きくするための部材であって、必ずしも必要ではなく、その場合には、上フレーム部4aの下面に電気機械変換素子12を固定することになる。
The
移動部材14は、駆動部材13に所定の摩擦力で係合される部材であり、可動台4の上フレーム部4aの下方で、駆動部材13に対して摺動するものである。本実施形態では、移動部材14は、光学素子の一例である、AF機能を実現するためのAF用レンズLZを支持して保持するレンズ保持枠とされている。このレンズ保持枠の移動部材14には、図6(B)に示すように、外周の一部が延長されてスライダブロック14aが形成されている。このスライダブロック14aには、光軸AXの方向に沿って貫通開口が形成されており、この貫通開口に駆動軸13が挿通されている。この光軸Cの方向と駆動軸13の軸方向とは、平行とされている。また、スライダブロック14aの中央には、切り欠き部14bが形成されており、この切り欠き部14bにおいて駆動軸13の径方向半分が露出している。そして、この切り欠き部14bには、駆動軸13の径方向半分に当接するパッド15が嵌挿され、このパッド15には、スライダブロック14aにビス17、17でビス留めされた押圧ばね16によって駆動軸13へ向かう方向の付勢力が与えられている。このような構造によってパッド15を含むレンズ保持枠14と駆動軸13とは、押圧ばね16の付勢力によって圧接され、所定の摩擦力で摩擦係合している。なお、レンズ保持枠(移動部材)14と駆動軸13とを摩擦係合させる構造は、このような構造に限定されない。また、スライダブロック14aは、レンズ保持枠14に一体形成しているが、レンズ保持枠14と別体として、別部品で連結してもよい。
The moving
駆動回路ECは、電気機械変換素子12を駆動するために、電気機械変換素子12に供給される所定の駆動パルスを生成する回路である。後に、駆動回路ECについてより具体的に説明するが、駆動回路ECには、例えば、図7に示す鋸歯状波の駆動パルスを発振する公知の発振回路を使用することができる。この図7に示すような鋸歯状パルスが駆動回路ECから圧電素子12に印加されると、鋸歯状パルスの緩やかな立ち上がり部分では、圧電素子12が厚み方向に緩やかに伸び(後進)変位し、駆動軸13も同方向に緩やかに変位する。このとき、駆動軸13に摩擦結合しているレンズ保持枠14のスライダブロック14aは、駆動軸13ととともに後進方向に移動する。次に、鋸歯状パルスの急速な立ち下がり部では、圧電素子12が厚み方向に急速に縮み(前進)変位し、駆動軸13も同方向に急速に変位する。このとき、駆動軸13に摩擦結合しているスライダブロック14aは、慣性力で摩擦結合力に打ち勝ってその位置に留まり、実質的に前進方向に移動しない。このように、圧電素子12に鋸歯状パルスを連続的に印加することで、スライダブロック14aとともにレンズ保持枠14を後進方向に徐々に移動させることができる。逆に、スライダブロック14aとともにレンズ保持枠14を前進方向に徐々に移動させるには、圧電素子12に印加する鋸歯状パルスの波形の向きを変えればよい。また例えば、駆動回路ECには、製造コスト等を低減するために、図8(A)または図8(C)に示すような所定のデューティ比(例えば3:7や7:3)を持つ矩形波状のパルスを駆動パルスとして発振する公知の4個のスイッチング素子によるHブリッジ回路や、2個のスイッチング素子によるハーフブリッジ回路を使用することができる。これら図8(A)または図8(C)に示すようなデューティ比の矩形波状パスルが駆動回路ECから圧電素子12に印加されると、上述と同様に、図8(B)または図8(D)に示すように、スライダブロック14aとともにレンズ保持枠14を徐々に移動させることができる。
The drive circuit EC is a circuit that generates a predetermined drive pulse supplied to the
ここで、サスペンションワイヤ5には、圧電素子12に印加される鋸歯状パルスの伝送路の役割を担わせることができる。すなわち、駆動回路ECで生成された鋸歯状パルス(または矩形波状パスル)は、導電性のサスペンションワイヤ5を伝送し(図3の矢印a参照)、その後、リード線20aを介して圧電素子12に供給することができる。圧電素子12のアース側は、アース線20bから別のサスペンションワイヤ5を介して駆動回路ECのアース部に接続すればよい(図3の矢印b参照)。
Here, the
リード線20aは、固定台3側の撮像素子ISから離れるように、可動台4側に配置している。このリード線20aは、絶縁性合成樹脂製である可動台4内に導電性の金属箔をインサートモールドして、一端を可動台4の内部でサスペンションワイヤ5に接続し、他端を可動台4から引き出して圧電素子12に接続することもできる。このようにすれば、鋸歯状パルスによる撮像素子ISのノイズをより軽減することができる。
The
このようにして、駆動部ADによりレンズ保持枠14を前進駆動または後進駆動させることで、AF用レンズLZがオートフォーカスされるようになる。なお、具体的に図示しないが、駆動軸13で片持ち支持されたレンズ保持枠14を回り止めする回り止め機構が設けられている。また、図3および図4に示すように、レンズ保持枠14に位置検出磁石23を取付け、可動台4にホール素子22を取付けることで、レンズ保持枠14の前後進(フォーカス)位置を検出するようにしている。また、AF用レンズLZに代え、変倍用レンズLZをレンズ保持枠14で保持することで、同様に、レンズ保持枠14の前後進(変倍)位置を検出して変倍できる。
In this way, the lens L14 for AF is automatically focused by driving the
このオートフォーカスと同時に、光学式手振れ補正機構の電磁式アクチュエータ7が駆動されて、可動台4が光軸Cの直交方向に平行移動されることで、手振れ補正がなされるようになる。ここで、手振れ補正駆動時のレンズ保持枠14の挙動を説明する。なお、レンズ保持枠14はx方向とy方向に同様の挙動を示すようになる。磁石9は、上面がN極、下面がS極に着磁されているものとする。コイル8に電流が流れていない非駆動時には、磁石9とコイル8との間には電磁力が発生しないので、4本のサスペンションワイヤ5は、z方向と平行な状態を保ったままである。一方、コイル8に図5の矢印方向に電流を流すと、磁石9とコイル8の間には電磁力が発生するので、磁石9を搭載し、かつ4本のサスペンションワイヤ5で支持された可動台4は、−x方向に移動させられる。実際の手振れ補正駆動時には、所定の制御信号に応じてコイル8に流れる電流の向きと大きさが変化し、それに伴って可動台4は、撮像素子2に対してx方向に平行が担保された状態でシフト駆動される。本実施形態のように4本のサスペンションワイヤ5で支持された可動台4は、駆動部ADの駆動軸13のようなばね性を有しない支持機構によって姿勢が担保されている。したがって、撮像素子2に対してx,y方向に平行が担保された状態でシフト駆動されるようになる。
Simultaneously with this autofocus, the
次に、駆動部(駆動装置)ADの電気的な構成、すなわち、駆動回路ECについてより具体的に説明する。駆動回路ECは、例えば、図9に示すように、位置制御部51と、ドライブ部52と、制御目標位置設定部53と、位置換算部54とを備える。
Next, the electrical configuration of the drive unit (drive device) AD, that is, the drive circuit EC will be described more specifically. As shown in FIG. 9, for example, the drive circuit EC includes a
制御目標位置設定部53は、移動部材(レンズ保持枠)14の目標位置Ptを設定し、この設定した目標位置Ptを位置制御部51へ出力するものである。例えば、レンズ保持枠14にAF用レンズLZが保持される場合には、制御目標位置設定部53は、例えばいわゆる山登り方式等の公知の常套手段によって合焦位置Pfを目標位置Ptとして設定する。また例えば、レンズ保持枠14に変倍用レンズLZが保持される場合には、制御目標位置設定部53は、ユーザの操作によって入力された倍率に対応した位置Pzを目標位置Ptとして設定する。
The control target
位置換算部54は、上述のホール素子22および磁石23とで、移動部材14の位置Pを検出する位置検出部を構成する。位置換算部54は、ホール素子22の出力が入力され、ホール素子22の出力を増幅後にアナログ−デジタル変換して移動部材14の位置情報に換算し、この換算した位置情報を移動部材14の現在位置Pcとして位置制御部51へ出力するものである。ホール素子22の出力は、磁石23の移動量、すなわち、移動部材14の移動量に略比例する。したがって、例えば、ホール素子22の出力と移動部材14の位置Pとの対応関係が予め調べられ、この対応関係が例えばルックアップテーブル形式で、また例えば関数式形式で、位置換算部54に保持され、位置換算部54は、この対応関係を用いてホール素子22の出力を移動部材14の位置情報に換算できる。
The
位置制御部51は、制御目標位置設定部53から入力された目標位置Ptに移動部材14を移動するように、制御信号を生成し、この生成した制御信号をドライブ部52へ出力する回路である。より具体的には、位置制御部51は、磁石23、ホール素子22および位置換算部54で検出した移動部材14の位置P(t)を繰り返し位置換算部54から取得し、この位置換算部54から繰り返し取得される移動部材14の各位置P(t)ごとに、位置換算部54から取得された位置Pcと前記目標位置Ptとの差に応じた目標移動速度Vtとなるように移動部材14を移動させ、移動部材14の移動速度Vを変更する場合には、移動速度Vにおける単位時間当たりの変化量△Vが所定の制限値△Vth以下となるように変更するものである。このような位置制御部51は、例えば、目標速度算出部511と、現在速度算出部512と、移動速度算出部513と、移動速度変化量制限部514とを備える。
The
目標速度算出部511は、前記位置検出部に含まれる位置換算部54で検出した移動部材14の現在位置Pcを繰り返し位置換算部54から取得し、位置換算部54から繰り返し取得される移動部材14の各位置P(t)ごとに、位置換算部54から入力された現在位置Pcと、制御目標位置設定部53から入力された目標位置Ptとの差(位置の差Psub=Pt−Pc)に応じた目標移動速度Vtを算出し、この算出した目標移動速度Vtを移動速度算出部513へ出力するものである。前記位置の差Psubと目標移動速度Vtとの関係は、例えば、図10に示すように、予め与えられ、例えばルックアップテーブル形式で、また例えば関数形式で、目標速度算出部511に保持される。目標速度算出部511は、この関係を用いて前記位置の差Psubに応じた目標移動速度Vtを算出する。図10に示す例では、0から最大目標移動速度Vmaxに到達するまで、前記位置の差Psubが大きくなるに従って目標移動速度Vtも比例するように大きくなり、最大目標移動速度Vmaxに到達すると、前記位置の差Psubの大きさに拠らず目標移動速度Vtが一定となる。すなわち、図10に示す例では、現在位置Pcから目標位置Ptまでの距離が相対的に長い場合には、目標移動速度Vtがより速く設定され、前記距離が相対的に短い場合には、目標移動速度Vtがより遅く設定される。
The target
現在速度算出部512は、目標速度算出部511と略同期して、前記位置検出部に含まれる位置換算部54で検出した移動部材14の現在位置Pcを繰り返し位置換算部54から取得し、位置換算部54から繰り返し取得される移動部材14の各位置P(t)ごとに、所定時間前の過去位置Ppと位置換算部54から入力された現在位置Pcとから現在移動速度Vcを算出し、この算出した現在移動速度Vcを移動速度算出部513へ出力するものである。前記所定時間は、例えば、当該現在速度算出部512によって、前回、現在移動速度Vcを算出したタイミング(時刻)から計時した時間である。
The current
移動速度変化量制限部514は、移動速度Vにおける単位時間当たりの変化量△Vの制限値△Vmaxを設定し、この設定した制限値(上限値)△Vmaxを移動速度算出部513へ出力するものである。前記制限値△Vmaxは、例えば、図11に示すように、現在移動速度に拠らず一定値に設定され、移動速度変化量制限部514に保持される。
The movement speed change
移動速度算出部513は、目標速度算出部511で算出された目標移動速度Vtと、現在速度算出部512で算出された現在移動速度Vcとの差(速度差)Vsub(=Vt−Vc)に応じて、移動速度Vを設定するものであり、移動部材14の移動速度Vを変更する場合には、移動速度Vの変化量△Vが制限値△Vmax以下となるように(移動速度の変化量△Vが制限値△Vmaxを超えないように)、移動速度Vを変更設定するものである。そして、移動速度算出部513は、この設定した移動速度Vとなるように制御信号を生成し、この生成した制御信号をドライブ部52へ出力するものである。
The movement
ドライブ部52は、移動速度算出部513から入力された制御信号に応じた上述の鋸歯状の駆動パルス、あるいは、矩形波状の駆動パルスを生成し、この生成した駆動パルスを駆動部(駆動装置)ADの電気機械変換素子(圧電素子)12に供給するものである。
The
このような位置制御部51、ドライブ部52、制御目標位置設定部53および位置換算部54は、個別回路で構成されて良く、またこれら各部51〜54のうちの1または複数は、CPUおよび記憶素子等を備えて構成されるマイクロコンピュータによって構成されても良い。マイクロコンピュータによって構成される場合では、所定のプログラムを実行することによってこれら各部51〜54のうちの1または複数が機能的に構成される。なお、位置制御部51がマイクロコンピュータによって構成される場合では、目標速度算出部511、現在速度算出部512、移動速度算出部513および移動速度変化量制限部514も機能的に構成される。
The
また、本実施形態では、電気機械変換素子12は、一例として圧電素子12であり、この圧電素子12は、印加電圧の大きさに応じて伸縮量で伸縮する。このため、本実施形態では、最大目標移動速度Vmaxは、圧電素子12に印加可能な電圧値で規定され、例えば、2.8Vに設定される。また、制限値△Vmaxも電圧値Eで規定される。駆動部(駆動装置)ADの騒音は、移動部材14の急激な起動や停止に伴う移動部材14等の振動によって生じる。SIDMの駆動部ADにおける速度の変化量と騒音の大きさとの関係は、移動部材14の重量、駆動部材13の軸心から移動部材14(レンズLZを保持する場合にはレンズを含む)の重心までの距離、駆動部材13と移動部材14との摩擦係合している部分の長さ等に依存し、前記関係は、実験によって求めることができる。図12には、本実施形態で用いた駆動部ADにおける前記関係の一実験結果が示されている。予め設定される許容できる騒音の大きさが20dBであるとすると、本実施形態で用いた駆動部ADでは、種々の実験の結果、図12(A)に示すように、駆動パルスの電圧値Eが0.4V/msecで変化すると、移動部材14における移動速度Vの変化量△Vは、図12(B)に示すように、1m/sec2となり、その結果、騒音の大きさは、図12(C)に示すように、20dB以下となる。このような実験結果から、本実施形態では、例えば、制限値△Vmaxは、電圧値Eで規定され、△Emax=|0.4|V/msecに設定される。なお、この制限値△Vmax(電圧値では△Emax)は、許容される騒音の大きさによって適宜に変更される。
Moreover, in this embodiment, the
次に、上述のように、携帯電話機SPに搭載された撮像装置IDに用いられた駆動部(駆動装置)ADにおける静音化に関する動作について説明する。図13は、前記駆動装置における第1態様の駆動方法を示すフローチャートである。 Next, as described above, an operation related to noise reduction in the drive unit (drive device) AD used for the imaging device ID mounted on the mobile phone SP will be described. FIG. 13 is a flowchart showing a driving method of the first aspect in the driving device.
例えば、AF動作や変倍動作等において、制御目標位置設定部53から目標位置Ptが位置制御部51に入力されると、位置制御部51は、目標位置Ptに移動部材14を移動するべく、次のように動作する。
For example, when the target position Pt is input from the control target
図13において、まず、位置制御部51の目標速度算出部511は、位置換算部54で検出した移動部材14の現在位置Pcを位置換算部54から取得し、この位置換算部54から入力された現在位置Pcと、制御目標位置設定部53から入力された目標位置Ptとの差(位置の差Psub=Pt−Pc)を算出し、この位置の差Psubと目標移動速度Vtとの関係から、前記位置の差Psubに応じた目標移動速度Vtを算出し、そして、この算出した目標移動速度Vtを移動速度算出部513へ出力する(S11)。
In FIG. 13, first, the target
また、目標速度算出部511の上述の処理S11と略同期して、位置制御部51の現在速度算出部512は、所定時間前の過去位置Ppと位置換算部54から入力された現在位置Pcとから現在移動速度Vcを算出し、この算出した現在移動速度Vcを移動速度算出部513へ出力する(S12)。後述するように、図13に示す処理S11ないし処理S17は、移動部材14が目標位置Ptに到達するまで繰り返し実行されるが、前記過去位置Ppは、例えば、この繰り返し処理において、前回に位置換算部54から入力された現在位置Pcであってよく、この場合、前記所定時間は、例えば、この繰り返し処理において、前回の処理S12の実行から今回の処理S12の実行までの時間(1サーボ周期)となる。
The current
次に、位置制御部51の移動速度算出部513は、処理S11で目標速度算出部511で算出された目標移動速度Vtと、処理S12で現在速度算出部512で算出された現在移動速度Vcと、の差(速度差)Vsubを算出し、この算出した速度差Vsubが正、0、負のいずれであるか判定する(S13)。この判定の結果、速度差Vsubが0である場合、すなわち、目標移動速度Vtと現在移動速度Vcとが等しい場合(“=”)、移動速度算出部513は、今回の処理を終了する。前記判定の結果、速度差Vsubが正である場合、すなわち、現在移動速度Vcが目標移動速度Vtに到達していない場合(“Yes”)、移動速度算出部513は、処理S14を実行する。前記判定の結果、速度差Vsubが負である場合、すなわち、現在移動速度Vcが目標移動速度Vtを越えている場合(“No”)、移動速度算出部513は、処理S15を実行する。
Next, the movement
処理S14において、移動速度算出部513は、現在、ドライブ部52に指示している電圧値を1ミリ秒当たり0.4Vだけ上げるように設定する。次に、移動速度算出部513は、0.4Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8Vを越えているか否かを判定する(S16)。この判定の結果、0.4Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8Vを越えている場合(“Yes”)には、移動速度算出部513は、ドライブ部52に指示する電圧値を2.8Vに設定し(S17)、今回の処理を終了する。前記判定の結果、0.4Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8V越えていない場合、すなわち、0.4Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8V以下である場合(“No”)には、移動速度算出部513は、今回の処理を終了する。
In process S14, the moving
一方、処理S15において、移動速度算出部513は、現在、ドライブ部52に指示している電圧値を1ミリ秒当たり0.4Vだけ下げるように設定し、今回の処理を終了する。
On the other hand, in process S15, the moving
このように移動速度算出部513は、ドライブ部52へ指示する電圧値が設定されると、この電圧値を表す制御信号を生成し、この制御信号をドライブ部52へ出力する。ドライブ部52は、この制御信号で表された電圧値となるように、駆動部(駆動装置)ADを駆動する。この場合、圧電素子12に印加される電圧値の変化は、処理S14および処理S15の各処理から分かるように、0.4V/msに制限されるので、移動部材14の移動速度Vも制限値△Vmax以下となる。
Thus, when the voltage value instructed to the
そして、このような今回の処理S11ないし処理S17の各処理(1つのサーボ処理)が終了すると、前記位置の差Psubが0となって目標移動速度Vtが0となるまで、すなわち、移動部材14が目標位置Ptに到達したと判断されるまで、次の処理S11ないし処理S17の各処理を実行するべく、処理が処理S11に戻される。
When each of the current processing S11 to S17 (one servo processing) is completed, the position difference Psub becomes 0 and the target moving speed Vt becomes 0, that is, the moving
このように本実施形態における撮像装置IDおよび駆動部(駆動装置)ADは、位置検出部としてのホール素子22、磁石23および位置換算部54で移動部材14の位置Pを検出し、目標移動速度Vtとなるように移動部材14を移動させるので、移動部材14の高速移動と正確な位置決めとを実現できる。そして、上記撮像装置IDおよび駆動部(駆動装置)ADは、移動部材14の移動速度Vを変更する場合には、移動速度Vにおける単位時間当たりの変化量△Vが所定の制限値△Vmax以下となるように変更するので、移動部材14の移動速度Vにおける単位時間当たりの変化量△V、すなわち、加速度が制限値△Vmax以下に制限されるので、駆動部(駆動装置)ADの起動や停止(移動部材14の移動開始や移動停止)の際に生じる音を低減できる。したがって、上記撮像装置IDおよび駆動部(駆動装置)ADは、高速移動と正確な位置決めとを実現しつつ、その起動および停止の際に生じる音を低減できる。
As described above, the imaging device ID and the drive unit (drive device) AD in the present embodiment detect the position P of the moving
なお、駆動部(駆動装置)ADは、駆動部材13と移動部材14とが摩擦係合しているので、移動部材14の移動開始の際には、所定の電圧値以下では、移動を開始しない不感帯が存在する。これを考慮し、電気機械変換素子として圧電素子12を用い、この圧電素子12に供給する電気エネルギーの電圧値を変更することによって移動部材14の移動速度Vを変更する上述の実施形態において、位置制御部51は、移動部材14の移動速度Vがゼロである場合における電圧値の第2変更量は、前記位置検出部に含まれる位置換算部54から取得された位置と所定の目標位置との差が有る際に移動部材14の移動速度を変更する場合における前記電圧値の第1変更量より大きくなるように動作しても良い。すなわち、撮像装置IDおよび駆動部(駆動装置)ADは、図13に示す動作に代え、図14に示すように動作してもよい。
In addition, since the driving
図14は、前記駆動装置における第2態様の駆動方法を示すフローチャートである。図14において、まず、位置制御部51は、ドライブ部52に指示している現在の電圧値がオフ状態にあるか否か、すなわち、前記電圧値が0Vであるか否かを判定する。この判定の結果、オフ状態ではない場合には、位置制御部51は、次の処理S21を実行し、前記判定の結果、オフ状態である場合には、位置制御部51は、駆動部ADの起動電圧値としてデフォルトとして予め設定されている電圧値Eoffsetをドライブ部52に指示する制御信号を生成し、この制御信号をドライブ部52へ出力する。ドライブ部52は、この制御信号で表された電圧値Eoffsetとなるように、駆動部ADを駆動する。例えば、本実施形態では、電圧値Eoffsetは、例えば1.5Vに設定される。
FIG. 14 is a flowchart showing a driving method of the second aspect in the driving device. In FIG. 14, first, the
次に、位置制御部51は、上述の処理S11および処理S12それぞれと同様の処理S21および処理S22を実行する。
Next, the
次に、位置制御部51の移動速度算出部513は、現在移動速度Vcが0であるか否かを判定する(S31)。この判定の結果、現在移動速度Vcが0ではない場合(“No”)には、移動速度算出部513は、処理S23を実行し、前記判定の結果、現在移動速度Vcが0である場合(“Yes”)には、移動速度算出部513は、処理S32を実行する。
Next, the movement
処理S32において、移動速度算出部513は、現在、ドライブ部52に指示している電圧値を1ミリ秒当たり2Vだけ上げるように設定する。すなわち、位置換算部54から取得された現在位置Pcと目標位置Ptとの差が有る際に移動部材14の移動速度を変更する処理S24および処理S25の第1変更量(本実施形態では制限値△Vmax;△Emax=0.4V/msec)よりも大きな2V/msec(第2変更量の一例)で電圧値が変更される。なお、2V/msecは、第2変更量の一例に過ぎず、第2変更量は、例えば許容される騒音の大きさ、第1変更量、駆動部ADの個体バラツキ等を考慮して適宜に設定される。次に、移動速度算出部513は、2Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8Vを越えているか否かを判定する(S33)。この判定の結果、2Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8Vを越えている場合(“Yes”)には、移動速度算出部513は、予め設定された所定のエラー処理を実行し(S34)、今回の処理を終了する。前記判定の結果、2Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8V越えていない場合、すなわち、2Vだけ上げた電圧値が圧電素子12の最大電圧値2.8V以下である場合(“No”)には、移動速度算出部513は、処理を処理31に戻す。
In process S32, the movement
一方、処理S23において、移動速度算出部513は、上述の処理S13と同様の処理を行い、以下、上述の処理S14、S15ないし処理S17それぞれと同様の処理S24、S25ないし処理S27を実行する。
On the other hand, in the process S23, the moving
そして、このような今回の処理S24、S25ないし処理S27の各処理が終了すると、前記位置の差Psubが0となって目標移動速度Vtが0となるまで、すなわち、移動部材14が目標位置Ptに到達したと判断されるまで、次の処理S24、S25ないし処理S27および処理S31ないし処理S34の各処理を実行するべく、処理が処理S21に戻される。
When the processes S24, S25 to S27 are completed, the position difference Psub becomes 0 and the target moving speed Vt becomes 0, that is, the moving
このような撮像装置IDおよび駆動部(駆動装置)ADは、移動部材14の移動速度がゼロである場合、すなわち、移動部材14が停止している場合に、第1変更量よりも大きな第2変更量で前記電圧値を変更するので、より短時間で前記不感帯を超え、移動開始できる。
Such an imaging device ID and driving unit (driving device) AD is a second larger than the first change amount when the moving speed of the moving
図15は、前記駆動装置ADにおいて、前記位置の差Psubと目標移動速度Vtとの第2態様の関係を示す図である。図15に横軸は、位置の差Psubであり、その縦軸は、目標移動速度Vtである。 FIG. 15 is a diagram showing a relationship of the second mode between the position difference Psub and the target moving speed Vt in the driving device AD. In FIG. 15, the horizontal axis represents the position difference Psub, and the vertical axis represents the target moving speed Vt.
なお、上述の実施形態(図12に示すフローチャートの場合および図14に示すフローチャートの場合)では、前記位置の差Psubと目標移動速度Vtとの関係は、前記位置の差Psubが0である場合に目標移動速度Vtも0であり、前記位置の差Psubが0から大きくなるに従って、目標移動速度Vtは、0から略比例で大きくなったが、前記位置の差Psubと目標移動速度Vtとの関係は、図15に示すように、前記位置の差Psubが所定の閾値Sth以下である場合、目標移動速度Vtがゼロとされ、前記位置の差Psubが前記閾値Sthから大きくなるに従って、目標移動速度Vtは、0から略比例で大きくなる関係であっても良い。このような場合では、位置制御部51は、位置検出部(磁石23、ホール素子22および位置換算部54)から取得された現在位置Pcと、制御目標位置設定部53から入力された所定の目標位置Ptとの差(前記位置の差)Psubが所定の閾値Sth以下である場合、目標移動速度Vtをゼロとするように動作する。このような駆動部(駆動装置)ADは、移動部材14の現在位置Pcが目標位置Ptに近づくと目標移動速度Vtがゼロになるので、例えばノイズ等の影響で位置検出部の検出結果がばらついた場合でも、移動部材14が目標位置Ptを越える、いわゆるオーバーシュートを抑制できる。
In the above-described embodiment (in the case of the flowchart shown in FIG. 12 and in the case of the flowchart shown in FIG. 14), the relationship between the position difference Psub and the target moving speed Vt is that the position difference Psub is zero. The target moving speed Vt is also 0, and as the position difference Psub increases from 0, the target moving speed Vt increases substantially from 0, but the difference between the position difference Psub and the target moving speed Vt increases. As shown in FIG. 15, when the position difference Psub is equal to or smaller than a predetermined threshold Sth, the target movement speed Vt is set to zero, and the target movement increases as the position difference Psub increases from the threshold Sth. The speed Vt may be a relationship that increases from 0 in a substantially proportional manner. In such a case, the
図16は、前記駆動装置において、現在移動速度と速度変化量との第2態様の関係を示す図である。図16に横軸は、現在移動速度であり、その縦軸は、速度変化量△vである。 FIG. 16 is a diagram illustrating a relationship of a second mode between the current moving speed and the speed change amount in the driving device. In FIG. 16, the horizontal axis represents the current moving speed, and the vertical axis represents the speed change amount Δv.
上述の実施形態(図12に示すフローチャートの場合および図14に示すフローチャートの場合)では、制限値△Vmaxは、現在移動速度に拠らず一定値であったが、移動部材(レンズ保持枠)14の移動速度Vに応じて変更されてもよい。例えば、制限値△Vmaxは、図16に示すように、移動部材14の移動速度Vが大きくなるに従って大きくなるように変更される。このような場合では、位置制御部51は、移動部材14の移動速度Vに応じて制限値△Vmaxを変更するように動作する。上述の場合では、位置制御部51の移動速度変化量制限部514は、移動部材14の移動速度Vが大きくなるに従って大きくなるように制限値△Vmaxを設定する。このような場合では、制限値△Vmaxは、例えば、図16に示すように、予め与えられ、例えばルックアップテーブル形式で、また例えば関数形式で、移動速度変化量制限部514に保持される。
In the embodiment described above (in the case of the flowchart shown in FIG. 12 and in the case of the flowchart shown in FIG. 14), the limit value ΔVmax is a constant value regardless of the current moving speed, but the moving member (lens holding frame). 14 may be changed according to the moving speed V. For example, the limit value ΔVmax is changed so as to increase as the moving speed V of the moving
このような駆動部(駆動装置)ADは、移動速度Vに応じて制限値△Vmaxを変更するので、移動速度Vに応じた好適な制限値△Vmaxで移動速度Vを変更できる。 Since such a drive unit (drive device) AD changes the limit value ΔVmax according to the moving speed V, the moving speed V can be changed with a suitable limit value ΔVmax according to the moving speed V.
また、いわゆるSIDMの駆動装置ADにおける騒音は、加加速度(ジャーク)が大きいほど、大きくなる傾向にあり、このため、加加速度が比較的大きくなる起動や停止の際に、騒音は、比較的大きくなる。一方、移動部材14が一旦移動を開始すると、加加速度が小さくなるので、制限値△Vmaxを大きくしても静音化を維持できる。したがって、上記駆動装置ADは、移動部材14の移動速度Vが大きくなるに従って制限値△Vmaxが大きくなるので、静音化しつつ、より短時間で目標位置Ptに到達できる。
In addition, the noise in the so-called SIDM drive device AD tends to increase as the jerk increases, so that the noise is relatively large during start-up and stop when the jerk is relatively large. Become. On the other hand, once the moving
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
SP 携帯電話機
ID 撮像部(撮像装置)
AD 駆動部(駆動装置)
EC 駆動回路
△Vmax 制限値
11 基体
12 電気機械変換素子
13 駆動部材
14 移動部材
51 位置制御部
511 目標速度算出部
512 現在速度算出部
513 移動速度算出部
514 移動速度変化量制限部
SP mobile phone ID imaging unit (imaging device)
AD drive unit (drive device)
EC drive circuit
Claims (6)
前記電気機械変換素子における伸縮方向の一方端に連結され、前記機械エネルギーが伝達される駆動部材と、
前記駆動部材に所定の摩擦力で係合される移動部材と、
前記移動部材の位置を検出する位置検出部と、
所定の目標位置に前記移動部材を移動させる位置制御部とを備え、
前記位置制御部は、前記位置検出部で検出した前記移動部材の位置を繰り返し前記位置検出部から取得し、前記位置検出部から繰り返し取得される前記移動部材の各位置ごとに、前記位置検出部から取得された位置と所定の目標位置との差に応じた目標移動速度となるように前記移動部材を移動させ、前記移動部材の移動速度を変更する場合には、移動速度における単位時間当たりの変化量が所定の制限値以下となるように変更すること
を特徴とする駆動装置。 An electromechanical transducer that converts electrical energy into elastic mechanical energy;
A driving member connected to one end of the electromechanical conversion element in the direction of expansion and contraction, to which the mechanical energy is transmitted;
A moving member engaged with the driving member with a predetermined frictional force;
A position detector for detecting the position of the moving member;
A position controller that moves the moving member to a predetermined target position,
The position control unit repeatedly acquires the position of the moving member detected by the position detection unit from the position detection unit, and for each position of the moving member repeatedly acquired from the position detection unit, the position detection unit When moving the moving member to change the moving speed of the moving member to a target moving speed corresponding to the difference between the position acquired from the predetermined target position and the moving speed of the moving member per unit time The drive device is characterized in that the change amount is changed to be equal to or less than a predetermined limit value.
を特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 The drive device according to claim 1, wherein the position control unit changes the limit value according to a moving speed of the moving member.
を特徴とする請求項2に記載の駆動装置。 The drive device according to claim 2, wherein the limit value increases as the moving speed of the moving member increases.
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の駆動装置。 The position control unit sets the target moving speed to zero when the difference between the position acquired from the position detection unit and a predetermined target position is a predetermined threshold value or less. Item 4. The driving device according to any one of Items 3 to 3.
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の駆動装置。 The position control unit changes a moving speed of the moving member by changing a voltage value of electric energy supplied to the electromechanical transducer, and the voltage value in the case where the moving speed of the moving member is zero. The second change amount is larger than the first change amount of the voltage value when the moving speed of the moving member is changed when there is a difference between the position acquired from the position detection unit and a predetermined target position. The drive device according to any one of claims 1 to 4, wherein the drive device is characterized.
光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、
1または複数の光学素子を備え、物体の光学像を前記撮像素子の受光面上に結像する撮像光学系とを備え、
前記撮像光学系における前記1または複数の光学素子のうちの光軸方向に沿って移動する光学素子は、前記駆動装置の前記移動部材に取り付けられていること
を特徴とする撮像装置。 A driving device according to any one of claims 1 to 5,
An image sensor that converts an optical image into an electrical signal;
An imaging optical system that includes one or a plurality of optical elements, and that forms an optical image of an object on a light receiving surface of the imaging element;
An imaging device, wherein an optical element that moves along an optical axis direction among the one or more optical elements in the imaging optical system is attached to the moving member of the driving device.
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