JP6124509B2 - DRIVE DEVICE, AUTOFOCUS DEVICE, IMAGE DEVICE, AND LENS DEVICE USING THE SAME - Google Patents

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Description

本発明は、固定部材に対して光学部材を光軸方向に振動的に駆動する駆動装置、及び、それを用いたオートフォーカス装置、画像機器及びレンズ装置に関する。   The present invention relates to a driving device that vibrates an optical member in a direction of an optical axis with respect to a fixed member, and an autofocus device, an imaging device, and a lens device using the driving device.

近年、静止画のみならず動画の撮影が可能なデジタルカメラが製品化されている。そして、そのようなカメラは、ほぼ全て、オートフォーカス装置を搭載している。このオートフォーカス装置では、撮影レンズを構成する一部のレンズや撮像素子などの光学部材を、撮影レンズの光軸方向に、振動的に駆動するいわゆるウォブリングをすることにより、撮像素子によって異なる光軸上の位置で撮像した画像のコントラストから合焦点位置を検出してフォーカスレンズを駆動して合焦させることが行なわれる。この場合、光学部材の振動的駆動は、撮影チャンスを的確に捉えるために、高速で且つ精密に駆動することが求められている。一方、光学部材の振動的駆動により、振動や音が発生し、撮影者に不快感を与えたり、動画撮影時に音を記録してしまったりするなどの問題があり、光学部材を高速に振動駆動した場合でも、振動や音が低減、あるいは無くすことが求められている。   In recent years, digital cameras capable of shooting not only still images but also moving images have been commercialized. And almost all such cameras are equipped with an autofocus device. In this autofocus device, optical members that vary depending on the image pickup device are obtained by performing so-called wobbling that vibrates and drives optical members such as some lenses and image pickup devices constituting the image pickup lens in the optical axis direction of the image pickup lens. An in-focus position is detected from the contrast of the image captured at the upper position, and the focus lens is driven to focus. In this case, the vibrational driving of the optical member is required to be driven at high speed and precisely in order to accurately capture the photographing opportunity. On the other hand, there is a problem that vibration or sound is generated by the vibration drive of the optical member, which may cause discomfort to the photographer or record the sound during movie shooting. Even in such a case, it is required to reduce or eliminate vibration and sound.

カメラのオートフォーカス装置において、フォーカスレンズをウォブリングしながら撮像された画像から焦点位置を評価して合焦位置にフォーカスレンズを駆動する機構が、特許文献1に開示されている。具体的には、フォーカスレンズをステッピングモータでウォブリング駆動するものある。   In a camera autofocus device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a mechanism that evaluates a focus position from an image captured while wobbling a focus lens and drives the focus lens to a focus position. Specifically, the focus lens is wobbling driven by a stepping motor.

一方、特許文献2には、バイモルフ型圧電素子により、フォーカスレンズを光軸方向に駆動するものが開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a bimorph piezoelectric element that drives a focus lens in the direction of the optical axis.

特開2010−170051号公報JP 2010-170051 A 特開2006−209029号公報JP 2006-209029 A

カメラにおいて、オートフォーカスは高速、精密に行なわれないと、撮影機会を逃すことになったり、画質が悪くなったりするので、高速、精密にフォーカスレンズを駆動する必要がある。一方で、オートフォーカスの高速化のために撮影レンズの一部のレンズや撮像素子などの光学部材を高速で所定の振幅で振動的に駆動する、いわゆるウォブリングにより焦点位置を検出することが行なわれるが、大振幅で高速なウォブリング動作制御をしようとすると、制御が外れて、光学部材の動作が不安定になり、精密な位置や速度の制御が出来ない問題があった。また、例えウォブリング制御が安定して出来たとしても、摺動部があるために高速なウォブリングにより振動が発生してカメラやレンズに伝わり、使用者に不快感を与えたり、動画を撮影の場合に、振動により発生した可聴音を録音してしまったりするなどの問題も発生していた。そのため、大振幅で高速に光学部材をウォブリング駆動した場合に、安定した駆動制御が可能で、不要な振動を無くしたり、減少させたりすることが要求されている。   If auto-focusing is not performed at high speed and precision in a camera, it is necessary to drive the focus lens at high speed and precision because it may miss a photographing opportunity or deteriorate image quality. On the other hand, in order to increase the speed of autofocus, a focus position is detected by so-called wobbling, in which a part of a photographing lens and an optical member such as an image sensor are vibrated at a high speed with a predetermined amplitude. However, if high-speed and high-speed wobbling operation control is performed, the control is lost, the operation of the optical member becomes unstable, and precise position and speed control cannot be performed. In addition, even if wobbling control is stable, there is a sliding part, so vibration is generated by high-speed wobbling and is transmitted to the camera or lens, causing discomfort to the user or shooting movies. In addition, problems such as recording audible sounds generated by vibrations have occurred. Therefore, when the optical member is driven with a large amplitude and at a high speed, stable drive control is possible, and it is required to eliminate or reduce unnecessary vibration.

例えば、上記特許文献1に開示されている撮像装置では、フォーカスレンズを光軸方向に振動的に移動して異なるフォーカスレンズ位置で撮像した画像から焦点位置を検出してフォーカスレンズを合焦位置に制御している。そして、フォーカスレンズを光軸方向に振動的に駆動するいわゆるウォブリングには、ステッピングモータが用いられている。ステッピングモータで高速なウォブリングをしようとすると、当然、ステッピングモータが高速動作されることになるが、所定以上の高速になると、脱調が発生して駆動制御が出来なくなってしまう。また、ステッピングモータは、摺動部を持つので、高速に駆動すると、不要な振動や音が発生する。同様に、他の電磁式のアクチュエータ、例えばボイスコイルモータとしても、高速駆動すると、脱調と同じ原理で制御系が発振し、また、摺動動作するので、振動や音が発生する。   For example, in the imaging apparatus disclosed in Patent Document 1, the focus lens is vibrated in the optical axis direction and the focus position is detected from images captured at different focus lens positions to bring the focus lens into the in-focus position. I have control. A stepping motor is used for so-called wobbling that vibrates the focus lens in the optical axis direction. When trying to perform high-speed wobbling with a stepping motor, the stepping motor naturally operates at a high speed. However, when the speed exceeds a predetermined level, step-out occurs and drive control becomes impossible. In addition, since the stepping motor has a sliding portion, unnecessary vibration and sound are generated when driven at high speed. Similarly, other electromagnetic actuators such as a voice coil motor, when driven at high speed, oscillate the control system on the same principle as the step-out and slide and generate vibrations and sounds.

一方、上記特許文献2に開示されている撮像装置では、レンズユニットをバイモルフ型圧電素子に所定の電圧を印加することにより、光軸方向に変位させてフォーカスを合わせている。圧電素子の変位はもともと非常に小さいので、変位量を大きくするために、長いバイモルフ型圧電素子を用いている。すると、レンズユニットを支えているバイモルフ型圧電素子の剛性が低くなるため、レンズユニットに加わる重力等の外力によるレンズユニットの変位が発生し、その変位を補正してレンズユニットの光軸位置を精密に制御している。そのために、制御は大変複雑なものとなっている。また、バイモルフ型圧電素子の長さが長いために、撮像装置は大型なってしまう。さらに、バイモルフ型圧電素子を光軸方向に移動するためのバイモルフ先端とレンズ枠との係合部は摺動する機構となっており、不要な振動が発生したり、可聴音が発生したりするなどの問題もあった。   On the other hand, in the imaging apparatus disclosed in Patent Document 2, the lens unit is displaced in the optical axis direction by applying a predetermined voltage to the bimorph piezoelectric element, thereby focusing. Since the displacement of the piezoelectric element is originally very small, a long bimorph type piezoelectric element is used to increase the amount of displacement. Then, since the rigidity of the bimorph type piezoelectric element supporting the lens unit is lowered, the lens unit is displaced by an external force such as gravity applied to the lens unit, and the displacement is corrected to accurately position the optical axis of the lens unit. Is controlling. Therefore, the control is very complicated. In addition, since the bimorph piezoelectric element is long, the imaging device becomes large. Furthermore, the engaging portion between the bimorph tip and the lens frame for moving the bimorph type piezoelectric element in the optical axis direction is a sliding mechanism, which generates unnecessary vibrations and audible sounds. There were also problems such as.

なお、以上のような問題は、カメラに限らず、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクタ、顕微鏡など、オートフォーカス装置を備えた画像機器においても同様である。   The above-described problems are not limited to the camera, and the same applies to image equipment including an autofocus device such as a telescope, binoculars, a projector, and a microscope.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、大振幅で高速且つ精密に光学部材を振動駆動が可能で、振動駆動しても可動枠の運動によって発生する振動や音が小さい駆動装置、及び、そのような駆動装置を搭載したオートフォーカス装置、画像機器及びレンズ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and can drive an optical member with a large amplitude at high speed and with high precision, and can reduce vibration and sound generated by the movement of the movable frame even when driven by vibration. An object of the present invention is to provide an autofocus device, an image device, and a lens device equipped with such a drive device.

本発明の駆動装置の一態様は、固定部材に対して光学部材を光軸方向に振動的に駆動する駆動装置であって、上記光学部材が一端に固定されると共に他端で上記固定部材に支持され、電圧印加に応じて少なくとも上記光軸方向に屈曲変位する複数のアクチュエータと、上記複数のアクチュエータを駆動するアクチュエータ制御回路と、を具備し、上記アクチュエータ制御回路は、上記光学部材と上記複数のアクチュエータとで構成される屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させるように上記複数のアクチュエータを駆動することにより、上記光学部材を上記光軸方向に振動変位させ、上記屈曲振動子の屈曲振動共振の周波数は、上記光学部材の上記光軸方向の振動変位の周波数であることを特徴とする。
また、本発明のオートフォーカス装置の一態様は、上記本発明の駆動装置の一態様と、撮影レンズが形成する光学像から撮像素子によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するオートフォーカス処理部と、上記オートフォーカス処理部からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズを駆動する合焦駆動手段と、上記撮像素子の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路による上記アクチュエータの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段と、を具備し、上記光学部材は、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内の一つ、または、上記撮像素子であることを特徴とする。
また、本発明の画像機器の一態様は、複数のレンズを含む撮影レンズと、撮像素子と、を備える画像機器であって、上記本発明の駆動装置の一態様と、上記撮影レンズが形成する光学像から上記撮像素子によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するオートフォーカス処理部と、上記オートフォーカス処理部からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズを駆動する合焦駆動手段と、上記撮像素子の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路による上記アクチュエータの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段と、を具備し、上記光学部材は、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内の一つ、または、上記撮像素子であることを特徴とする。
また、本発明の画像機器の別の態様は、撮像素子を備える画像機器であって、上記本発明の駆動装置の一態様と、上記撮像素子によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するオートフォーカス処理部と、上記撮像素子の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路による上記アクチュエータの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段と、を具備し、上記光学部材は、上記撮像素子であることを特徴とする。
また、本発明のレンズ装置の一態様は、複数のレンズを含む撮影レンズを備えるレンズ装置であって、上記本発明の駆動装置の一態様と、上記撮影レンズが形成する光学像から検出された合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を受け、該フォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズを駆動する合焦駆動手段と、を具備し、上記光学部材は、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内の一つであることを特徴とする。
One aspect of the drive device of the present invention is a drive device that oscillates and drives an optical member in the direction of the optical axis with respect to a fixed member, and the optical member is fixed to one end and the other end to the fixed member. A plurality of actuators that are supported and bent and displaced at least in the optical axis direction in response to voltage application; and an actuator control circuit that drives the plurality of actuators, the actuator control circuit comprising the optical member and the plurality of actuators. By driving the plurality of actuators so as to vibrate a bending vibrator constituted by the actuators at a frequency near the bending vibration resonance, the optical member is vibrated and displaced in the optical axis direction, and the bending vibrator frequency of the bending vibration resonance is characterized frequencies der Rukoto of the optical axis direction of the vibration displacement of the optical member.
Further, an aspect of the autofocus device of the present invention is the one aspect of the drive device of the present invention described above, and detects the in-focus position based on the image data acquired by the image sensor from the optical image formed by the photographing lens, An autofocus processing unit that outputs focus control information based on the detected in-focus position, and a focus that drives a focus lens among a plurality of lenses that constitute the photographing lens according to the focus control information from the autofocus processing unit Drive means, and timing control means for controlling the drive timing of the actuator by the actuator control circuit so as to synchronize with a predetermined phase difference with respect to the image data acquisition operation of the image sensor. The optical member is one of a plurality of lenses constituting the photographing lens or the imaging element. And characterized in that.
According to another aspect of the imaging apparatus of the present invention, the imaging apparatus includes a photographic lens including a plurality of lenses and an imaging element. The imaging apparatus includes the one aspect of the driving device of the present invention. An autofocus processing unit that detects a focal point position based on image data acquired from the optical image by the image sensor and outputs focus control information based on the detected focal point position, and focus control from the autofocus processing unit In accordance with the information, the focus driving means for driving the focus lens among the plurality of lenses constituting the photographing lens is synchronized with the image data acquisition operation of the image sensor with a predetermined phase difference. Timing control means for controlling the drive timing of the actuator by the actuator control circuit, and the optical member comprises: One of the plurality of lenses constituting the serial photographing lens, or, characterized in that the above-mentioned image pickup element.
According to another aspect of the imaging apparatus of the present invention, the imaging apparatus includes an imaging element, and the in-focus position is detected based on one aspect of the driving apparatus of the present invention and the image data acquired by the imaging element. And an autofocus processing unit that outputs focus control information based on the detected in-focus position and the actuator control so as to be synchronized with a predetermined phase difference with respect to the image data acquisition operation of the image sensor. Timing control means for controlling the drive timing of the actuator by a circuit, and the optical member is the image sensor.
One aspect of the lens apparatus of the present invention is a lens apparatus including a photographing lens including a plurality of lenses, and is detected from one aspect of the driving apparatus of the present invention and an optical image formed by the photographing lens. A focus drive unit that receives focus control information based on a focus position, and drives a focus lens among a plurality of lenses that constitute the photographing lens according to the focus control information. It is one of a plurality of lenses constituting the photographing lens.

本発明によれば、光学部材を振動駆動する場合に、光学部材と複数のアクチュエータとで構成した屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させるようにしたので、光学部材を大振幅で高速且つ精密に駆動制御可能で、光学部材を振動駆動しても振動や音の発生が少ない駆動装置、及び、そのような駆動装置を搭載したオートフォーカス装置、画像機器及びレンズ装置を提供することができる。   According to the present invention, when the optical member is driven to vibrate, the bending vibrator composed of the optical member and the plurality of actuators is vibrated at a frequency in the vicinity of the bending vibration resonance. To provide a driving device that can be precisely controlled and that generates less vibration and sound even when an optical member is driven to vibrate, and an autofocus device, an imaging device, and a lens device equipped with such a driving device. it can.

図1は、本発明の第1実施形態に係る駆動装置を用いた本発明の第1実施形態に係るレンズ装置としての交換レンズを含む、本発明の第1実施形態に係る画像機器としてのカメラシステムの構成を説明するためのブロック図である。FIG. 1 shows a camera as an imaging device according to a first embodiment of the present invention, including an interchangeable lens as a lens device according to the first embodiment of the present invention using the drive device according to the first embodiment of the present invention. It is a block diagram for demonstrating the structure of a system.

図2(A)は、交換レンズのウォブリング機構の構成を説明する正面図であり、図2(B)は、図2(A)のウォブリング機構のAA線側断面図であり、図2(C)は、図2(A)のウォブリング機構のBB線側断面図である。2A is a front view illustrating the configuration of the wobbling mechanism of the interchangeable lens, and FIG. 2B is a cross-sectional side view taken along the line AA of the wobbling mechanism of FIG. ) Is a cross-sectional view of the wobbling mechanism of FIG.

図3は、アクチュエータの腕長さと可動レンズの質量変更による共振周波数付近の可動レンズの振動振幅との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the arm length of the actuator and the vibration amplitude of the movable lens near the resonance frequency due to the mass change of the movable lens.

図4は、アクチュエータへの入力電圧と可動レンズの振動振幅との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input voltage to the actuator and the vibration amplitude of the movable lens.

図5は、アクチュエータの構成を説明する分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the actuator.

図6は、アクチュエータの構造の詳細を説明するための部分拡大斜視図である。FIG. 6 is a partially enlarged perspective view for explaining details of the structure of the actuator.

図7は、アクチュエータの構成とアクチュエータ制御回路を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the configuration of the actuator and the actuator control circuit.

図8は、アクチュエータへの入力信号と可動レンズの位置との位相差、及び、アクチュエータへの入力信号と撮像動作との位相差を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the phase difference between the input signal to the actuator and the position of the movable lens, and the phase difference between the input signal to the actuator and the imaging operation.

図9は、アクチュエータへの入力電圧と可動レンズの振動の位相差を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the phase difference between the input voltage to the actuator and the vibration of the movable lens.

図10は、アクチュエータ制御回路の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the actuator control circuit.

図11は、図10のアクチュエータ制御回路の各構成部材から出力される信号により動作を説明するタイムチャートを示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a time chart for explaining the operation by signals output from the respective components of the actuator control circuit of FIG.

図12は、カメラシステムの動作を説明するフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart for explaining the operation of the camera system.

図13は、オートフォーカスの動作を説明するフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart for explaining the autofocus operation.

図14(A)は、本発明の第2実施形態に係る駆動装置における撮像素子のウォブリング機構の構成を説明する正面図であり、図14(B)は、図14(A)のウォブリング機構のAA線側断面図であり、図14(C)は、図14(A)のウォブリング機構のBB線側断面図であり、図14(D)は、図14(C)のウォブリング機構のCC線側断面図である。FIG. 14A is a front view illustrating the configuration of the wobbling mechanism of the image sensor in the drive device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 14B is the front view of the wobbling mechanism of FIG. FIG. 14C is a sectional view taken along the line AA, FIG. 14C is a sectional view taken along the line BB of the wobbling mechanism of FIG. 14A, and FIG. 14D is a CC line of the wobbling mechanism of FIG. It is a sectional side view.

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。
また、以下の説明において、カメラ本体200から被写体に向かう方向を前方と称し、その反対を後方と称する。さらに、交換レンズ100が構成する光学系の光軸O1と一致する軸をZ軸とし、Z軸に直交する平面上において互いに直交する2つの軸をX軸及びY軸とする。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
In each drawing used for the following description, the scale is different for each component in order to make each component large enough to be recognized on the drawing. It is not limited only to the quantity of the component described in the drawing, the shape of the component, the ratio of the size of the component, and the relative positional relationship of each component.
In the following description, the direction from the camera body 200 toward the subject is referred to as the front, and the opposite is referred to as the rear. Further, an axis that coincides with the optical axis O1 of the optical system that the interchangeable lens 100 constitutes is defined as a Z axis, and two axes that are orthogonal to each other on a plane orthogonal to the Z axis are defined as an X axis and a Y axis.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る駆動装置を搭載した本発明の第1実施形態に係る画像機器としてのカメラシステム10の構成例を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a camera system 10 as an imaging device according to the first embodiment of the present invention, in which the drive device according to the first embodiment of the present invention is mounted.

図1に示したカメラシステム10は、本発明の第1実施形態に係るレンズ装置としての交換レンズ100と、カメラ本体200とを含み、それらがI/F219を介して通信可能に接続されている。   A camera system 10 shown in FIG. 1 includes an interchangeable lens 100 as a lens apparatus according to a first embodiment of the present invention and a camera body 200, which are connected to be communicable via an I / F 219. .

交換レンズ100は、被写体像を形成する撮影レンズ113を構成するフォーカスレンズ101、変倍レンズ102、可動レンズ103と、絞り104と、フォーカスレンズ101を焦点合わせのために光軸O1方向に駆動制御するドライバ105と、絞り104を構成する絞りハネを駆動制御するドライバ106と、変倍レンズ102を光軸方向に駆動制御するドライバ107と、カメラ本体200内のボディ制御用マイクロコンピュータ(以下、「Bucom」と称する)214とI/F219を介して通信して交換レンズ100内の各ドライバや制御回路を制御するレンズ制御用マイクロコンピュータ(以下、「Lucom」と称する)108と、制御回路の制御に必要な情報を記憶しているFlashメモリ109と、可動レンズ103の位置を検出する位置センサ110と、可動レンズ103を駆動する複数のアクチュエータ111と、アクチュエータ111を駆動するための電気信号を発生するアクチュエータ制御回路112と、を含む。   The interchangeable lens 100 drives and controls the focus lens 101, the variable power lens 102, the movable lens 103, the diaphragm 104, and the focus lens 101, which constitute the photographing lens 113 that forms a subject image, in the direction of the optical axis O1 for focusing. A driver 105 for controlling the driving of the diaphragm that constitutes the diaphragm 104, a driver 107 for controlling the driving of the variable power lens 102 in the optical axis direction, and a body control microcomputer (hereinafter, “ A lens control microcomputer (hereinafter referred to as “Lucom”) 108 which controls each driver and control circuit in the interchangeable lens 100 by communicating with 214 via the I / F 219 and control of the control circuit A flash memory 109 storing information necessary for the movable lens 1 and the movable lens 1 It includes a position sensor 110 for detecting a third position, a plurality of actuators 111 for driving the movable lens 103, an actuator control circuit 112 for generating an electric signal for driving the actuator 111, a.

カメラ本体200は、撮像時にシャッタハネをシャッタ駆動機構220により駆動制御して露出制御するシャッタ201、防塵フィルタ制御回路222により超音波振動させて画像に写る塵埃を除去する防塵フィルタ221、撮影レンズ113が作る光学像の空間周波数の高い成分を除去する光学ローパスフィルタ223、撮影レンズ113が作る光学像を電気信号に変換する撮像素子202、撮像素子202の電気信号のノイズ除去等のアナログ処理するアナログ処理部203、アナログ処理部203のアナログ出力をデジタル画像信号に変換するアナログ/デジタル変換部(以下「A/D変換部」と記す)204、被写体からの光を測光して撮影時の画像の露出を制御する情報を出力するAE処理部205、撮影された画像に画像処理をして最終出力される画像情報を出力する画像処理部206、撮影レンズが作る光学像の合焦点位置を検出してフォーカスを制御するためのフォーカス制御情報を出力するAF処理部207、撮影された画像の情報を圧縮したり、圧縮されたものを元の情報に戻したりする画像圧縮展開部208、撮影された画像や撮影時の情報等を表示するLCD210を制御するLCDドライバ209、撮影された画像や撮影時の情報を記録媒体212に記録したり、呼び出したりするメモリインターフェース(以下「メモリI/F」と記す)211、撮影された画像等の情報を一次的に記憶するためのSDRAM213、カメラシステムの電気回路をバス217等を通して制御するBucom214、制御用の情報等を記憶するFlashメモリ215、レリーズやダイヤル、ボタン等のカメラ本体200を操作するための操作部216、及び、電池224、電源回路218を含む。   The camera body 200 includes a shutter 201 that controls exposure by controlling shutter shutters by a shutter drive mechanism 220 during imaging, a dustproof filter 221 that ultrasonically vibrates by a dustproof filter control circuit 222, and a photographing lens 113 that removes dust appearing in an image. An optical low-pass filter 223 that removes a high spatial frequency component of the optical image to be created, an image sensor 202 that converts an optical image created by the photographing lens 113 into an electrical signal, and an analog process that performs analog processing such as noise removal of the electrical signal of the image sensor 202 Unit 203, an analog / digital conversion unit (hereinafter referred to as "A / D conversion unit") 204 that converts an analog output of analog processing unit 203 into a digital image signal, and exposure of an image at the time of photographing by measuring light from a subject AE processing unit 205 that outputs information for controlling image processing, and performs image processing on the captured image An image processing unit 206 that outputs image information that is finally output, an AF processing unit 207 that outputs focus control information for controlling the focus by detecting the in-focus position of the optical image formed by the photographing lens, and the captured image An image compression / decompression unit 208 that compresses the information of the image or restores the compressed information to the original information, an LCD driver 209 that controls the LCD 210 that displays the captured image, information at the time of shooting, and the like. And a memory interface (hereinafter referred to as “memory I / F”) 211 for recording and recalling information at the time of shooting on the recording medium 212, an SDRAM 213 for temporarily storing information such as a shot image, a camera Bucom 214 for controlling the electric circuit of the system through the bus 217, etc., Flash memory 215 for storing information for control, etc. Operation unit 216 for operating Leeds and dial, the camera body 200 such as buttons and includes a battery 224, a power supply circuit 218.

また、カメラ本体200には、手ブレ防止機構が搭載されており、X軸回りの角速度を検出するX軸ジャイロ225、Y軸回りの角速度を検出するY軸ジャイロ226、撮像素子202が保持されるホルダ228のX軸、Y軸方向の位置を検出する位置検出センサ227、各ジャイロからの検出値と位置検出センサ227の位置情報に応じてアクチュエータの制御をする防振制御回路229、防振制御回路229からの制御値に応じてX軸アクチュエータ230とY軸アクチュエータ231を駆動するアクチュエータ駆動回路232、X軸アクチュエータ230でX軸方向に、Y軸アクチュエータ231でY軸方向に駆動される撮像素子202が保持されたホルダ228、ホルダ228をX軸方向、Y軸方向に移動自在に保持してカメラ本体200に固定されるフレーム233を含む。さらに、カメラ本体200には内蔵のストロボ234、Bucom214の指示に従いストロボ234の発光を制御するストロボ制御回路235を含む。   The camera body 200 is equipped with a camera shake prevention mechanism, and holds an X-axis gyro 225 that detects an angular velocity around the X axis, a Y-axis gyro 226 that detects an angular velocity around the Y axis, and an image sensor 202. A position detection sensor 227 for detecting the position of the holder 228 in the X-axis and Y-axis directions, an anti-vibration control circuit 229 for controlling the actuator in accordance with detection values from the respective gyros and position information of the position detection sensor 227, anti-vibration An actuator drive circuit 232 that drives the X-axis actuator 230 and the Y-axis actuator 231 in accordance with a control value from the control circuit 229, an image that is driven in the X-axis direction by the X-axis actuator 230, and driven in the Y-axis direction by the Y-axis actuator 231 A camera body by holding the holder 228 holding the element 202 and the holder 228 movably in the X-axis direction and the Y-axis direction. 00 includes a frame 233 to be fixed. Further, the camera body 200 includes a built-in strobe 234 and a strobe control circuit 235 that controls the light emission of the strobe 234 in accordance with instructions from the Bucom 214.

なお、Lucom108及び/又はBucom214は、制御手段の一例であり、異なる回路構成としても良い。   Note that the Lucom 108 and / or Bucom 214 is an example of a control unit, and may have a different circuit configuration.

また、図1では、フォーカスレンズ101、変倍レンズ102、可動レンズ103は、それぞれ単一のレンズで表記されているが、複数のレンズ構成であっても良いし、光学的なフィルタ等の光学素子を含んでいても勿論良い。   In FIG. 1, the focus lens 101, the variable power lens 102, and the movable lens 103 are each represented by a single lens. However, a plurality of lens configurations may be used, and an optical filter such as an optical filter may be used. Of course, an element may be included.

以上の構成の内、既知のデジタルカメラと同様であって、本発明と関連の無い構成については、その詳細な説明は省略する。   Of the above-described configurations, detailed descriptions of configurations that are similar to known digital cameras and that are not related to the present invention are omitted.

フォーカスレンズ101は、被写体の光学像を撮像素子202の受光面に集光させる。変倍レンズ102は、撮影レンズ113の焦点距離を変えることにより、被写体の光学像の倍率を変える。また、フォーカスレンズ101も光学像を変倍するときに、動作される構成の交換レンズ100であっても、勿論良い。撮影レンズ113の焦点位置を振動的に変位させるために振動的に変位する可動レンズ103は、フォーカスレンズ101や変倍レンズ102や、それらのレンズを構成するレンズの1つであっても良い。   The focus lens 101 condenses the optical image of the subject on the light receiving surface of the image sensor 202. The variable power lens 102 changes the magnification of the optical image of the subject by changing the focal length of the photographing lens 113. Of course, the focus lens 101 may be the interchangeable lens 100 configured to be operated when the optical image is scaled. The movable lens 103 oscillatingly displaced in order to oscillate the focal position of the photographic lens 113 may be the focus lens 101, the variable power lens 102, or one of the lenses constituting these lenses.

Lucom108は、ドライバ105,106,107、I/F219、Flashメモリ109、位置センサ110、アクチュエータ制御回路112と接続されている。Lucom108は、Flashメモリ109に記憶されている情報の読み込み・書き込みを行うとともに、ドライバ105,106,107、アクチュエータ制御回路112を制御する。Lucom108は、また、I/F219を介して、Bucom214と通信することができ、様々な情報をBucom214へ送信し、また、Bucom214から様々な情報を受信する。例えば、Lucom108は、レンズの操作部材(不図示)の状態に応じた情報や位置センサ110の出力信号(検出信号)や、フォーカスレンズ、変倍レンズ、絞りの位置や状態信号に応じた情報をBucom214へ送信する。また、例えば、Lucom108は、アクチュエータ制御回路112の制御情報をBucom214から受信する。Lucom108は、さらに、Bucom214から受信した制御情報に基づいて、アクチュエータ制御回路112を制御する。   The Lucom 108 is connected to the drivers 105, 106, 107, the I / F 219, the flash memory 109, the position sensor 110, and the actuator control circuit 112. The Lucom 108 reads / writes information stored in the flash memory 109 and controls the drivers 105, 106, 107 and the actuator control circuit 112. The Lucom 108 can also communicate with the Bucom 214 via the I / F 219, send various information to the Bucom 214, and receive various information from the Bucom 214. For example, the Lucom 108 provides information corresponding to the state of the lens operation member (not shown), the output signal (detection signal) of the position sensor 110, and information corresponding to the position and state signals of the focus lens, the variable power lens, and the aperture. Send to Bucom 214. For example, the Lucom 108 receives control information of the actuator control circuit 112 from the Bucom 214. The Lucom 108 further controls the actuator control circuit 112 based on the control information received from the Bucom 214.

ドライバ105は、Lucom108の指示を受けて、フォーカスレンズ101を駆動させて焦点位置の変更を行う。ドライバ106は、Lucom108の指示を受けて、変倍レンズ102を駆動させて焦点距離の変更を行い、ドライバ107は、Lucom108の指示により、絞り104を駆動して被写体の光量を調節する。より具体的には、フォーカスレンズ101は、ドライバ105内に設けられた図示しないステッピングモータやVCMや超音波モータ等のアクチュエータによって駆動される。また、変倍レンズ102は、ドライバ106内に設けられた図示しないステッピングモータやVCMや超音波モータ等のアクチュエータによって駆動される。さらに、絞り104は、ドライバ107内の図示しないステッピングモータ等で駆動される。   The driver 105 receives the instruction from the Lucom 108 and drives the focus lens 101 to change the focal position. The driver 106 receives the instruction from the Lucom 108 and drives the variable power lens 102 to change the focal length. The driver 107 drives the diaphragm 104 according to the instruction from the Lucom 108 to adjust the amount of light of the subject. More specifically, the focus lens 101 is driven by an unillustrated stepping motor, an VCM, an ultrasonic motor, or other actuator provided in the driver 105. The variable magnification lens 102 is driven by an actuator (not shown) such as a stepping motor, a VCM, or an ultrasonic motor provided in the driver 106. Further, the diaphragm 104 is driven by a stepping motor or the like (not shown) in the driver 107.

アクチュエータ制御回路112は、Lucom108の制御の下、アクチュエータ111を駆動する。アクチュエータ111は、アクチュエータ制御回路112からの制御信号を受けて、アクチュエータ111を駆動し、アクチュエータ111の一端に取り付けられた可動レンズ103の運動を制御し、撮影レンズ113の焦点位置を検出するために、微小な光軸方向の振動動作であるウォブリングをする。すなわち、アクチュエータ111は、アクチュエータ制御回路112を介してLucom108によって制御される。なお、アクチュエータ111は、詳しくは後述するように、例えば、積層された圧電体により構成され、電圧を印加することにより、光軸方向に屈曲するバイモルフとなっている。   The actuator control circuit 112 drives the actuator 111 under the control of the Lucom 108. The actuator 111 receives a control signal from the actuator control circuit 112, drives the actuator 111, controls the movement of the movable lens 103 attached to one end of the actuator 111, and detects the focal position of the photographing lens 113. Wobbling is a vibration operation in the direction of a minute optical axis. That is, the actuator 111 is controlled by the Lucom 108 via the actuator control circuit 112. As will be described in detail later, the actuator 111 is composed of, for example, stacked piezoelectric bodies, and is a bimorph that bends in the optical axis direction when a voltage is applied.

位置センサ110は、可動レンズ103の位置を検出し、その検出信号をLucom108へ出力する。なお、位置センサ110は、可動レンズ103に求められる検出範囲や精度や構成を持つものである。詳しくは後述するように、例えば、可動レンズ103を構成する枠に設けた磁石に対向して、固定枠に設けるホール素子により構成される。勿論、可動レンズ103の位置検出に、GMR(巨大磁気抵抗素子)を用いたり、光学的なものや静電的なものを用いたりしても良い。また、図示されていないが、フォーカスレンズ101、変倍レンズ102、絞り104には可動機構が用いられており、可動部材の位置を検出するための位置検出機構を夫々持っている。   The position sensor 110 detects the position of the movable lens 103 and outputs a detection signal to the Lucom 108. The position sensor 110 has a detection range, accuracy, and configuration required for the movable lens 103. As will be described in detail later, for example, it is configured by a Hall element provided in a fixed frame so as to face a magnet provided in a frame constituting the movable lens 103. Of course, for detecting the position of the movable lens 103, a GMR (giant magnetoresistive element), an optical element, or an electrostatic element may be used. Although not shown, movable mechanisms are used for the focus lens 101, the variable power lens 102, and the diaphragm 104, and each has a position detection mechanism for detecting the position of the movable member.

シャッタ201は、Bucom214の指示を受けて駆動し、撮像素子202に被写体を露光する時間を制御する。例えば、シャッタ201は、先幕と後幕の2つのシャッタ幕を持ち、2つの幕が形成するスリットを撮像素子202の短辺側あるいは長辺側に走らせることで露光をする。ここでは、シャッタ201は、機械式のものであるが、電子的なものであっても構わない。例えば、撮像素子への所定時間の露光後に撮像素子の全画素の電気信号を一斉に読み込む、いわゆるグローバルシャッタで合ってもよいし、画素の水平ラインごとに読み込む方式であっても良い。   The shutter 201 is driven in response to an instruction from the Bucom 214, and controls the time for exposing the subject to the image sensor 202. For example, the shutter 201 has two shutter curtains, a front curtain and a rear curtain, and performs exposure by running a slit formed by the two curtains toward the short side or the long side of the image sensor 202. Here, the shutter 201 is a mechanical type, but may be an electronic type. For example, a so-called global shutter that reads the electrical signals of all the pixels of the image sensor at the same time after exposure to the image sensor for a predetermined time may be used, or a method of reading each horizontal line of the pixel may be used.

撮像素子202は、各画素を構成するフォトダイオードの前面に、ベイヤー配列のカラーフィルタが配置された撮像素子である。ベイヤー配列は、水平方向にR画素とG(Gr)画素が交互に配置されたラインと、G(Gb)画素とB画素が交互に配置されたラインとを有し、さらにその2つのラインを垂直方向にも交互に配置することで構成されている。この撮像素子202は、フォーカスレンズ101及び変倍レンズ102、可動レンズ103により集光された光を、画素を構成するフォトダイオードで受光して光電変換することで、光の量を電荷量としてアナログ処理部203へ出力する。なお、撮像素子202は、CMOS方式のものでもCCD方式のものでも良い。   The image sensor 202 is an image sensor in which a Bayer array color filter is arranged in front of a photodiode constituting each pixel. The Bayer array has a line in which R pixels and G (Gr) pixels are alternately arranged in a horizontal direction, and a line in which G (Gb) pixels and B pixels are alternately arranged, and the two lines are further divided. It is configured by alternately arranging in the vertical direction. This image sensor 202 receives the light collected by the focus lens 101, the variable magnification lens 102, and the movable lens 103 by a photodiode that constitutes a pixel and performs photoelectric conversion, thereby converting the amount of light into an analog charge amount. The data is output to the processing unit 203. Note that the image sensor 202 may be a CMOS type or a CCD type.

アナログ処理部203は、撮像素子202から読み出された電気信号(アナログ画像信号)に対し、リセットノイズ等を低減した上で波形整形を行い、さらに目的の明るさとなるように、ゲインアップを行う。A/D変換部204は、アナログ処理部203から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号(以後、画像データという)に変換する。   The analog processing unit 203 performs waveform shaping on the electrical signal (analog image signal) read from the image sensor 202 while reducing reset noise and the like, and further increases the gain so that the target brightness is obtained. . The A / D converter 204 converts the analog image signal output from the analog processor 203 into a digital image signal (hereinafter referred to as image data).

バス217は、カメラ本体200内部で発生した各種データをカメラ本体200内の各部に転送するための転送路である。バス217は、AE処理部205、画像処理部206、AF処理部207、画像圧縮展開部208、LCDドライバ209、メモリI/F211、SDRAM213、Bucom214に接続されている。A/D変換部204から出力される画像データは、バス217を介して一旦SDRAM213に記憶される。   The bus 217 is a transfer path for transferring various data generated in the camera body 200 to each unit in the camera body 200. The bus 217 is connected to the AE processing unit 205, the image processing unit 206, the AF processing unit 207, the image compression / decompression unit 208, the LCD driver 209, the memory I / F 211, the SDRAM 213, and the Bucom 214. The image data output from the A / D conversion unit 204 is temporarily stored in the SDRAM 213 via the bus 217.

AF処理部207は、画像データから高周波成分の信号を取り出し、AF(Auto Focus)積算処理により、画像のコントラスト等の合焦評価値を取得する。この時、可動レンズ103が光軸方向に振動的に駆動しており、焦点位置が被写体に近づいた位置で撮影した画像と離れた位置近傍で撮影した画像とを用いてこのAF処理することにより、合焦評価値を比較することで焦点位置のある方向を判定することが可能となっている。焦点位置がある方向が判ることにより、より高速でAF駆動をすることが出来る。   The AF processing unit 207 extracts a high-frequency component signal from the image data, and acquires a focus evaluation value such as the contrast of the image by AF (Auto Focus) integration processing. At this time, the movable lens 103 is oscillatingly driven in the optical axis direction, and this AF processing is performed using an image photographed at a position where the focal position is close to the subject and an image photographed near the distant position. By comparing the focus evaluation values, it is possible to determine the direction of the focal position. By knowing the direction in which the focal position is, AF driving can be performed at a higher speed.

Bucom214は、カメラ本体200の各種シーケンスを統括的に制御する。Bucom214には、操作部216およびFlashメモリ215が接続されている。   The Bucom 214 comprehensively controls various sequences of the camera body 200. An operation unit 216 and a flash memory 215 are connected to the Bucom 214.

操作部216は、電源ボタン、レリーズボタン、再生ボタン、メニューボタン、動画ボタン、各種入力キー等の操作部材である。ユーザによって、操作部216の何れかの操作部材が操作されることにより、Bucom214は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。レリーズボタンは、ファーストレリーズスイッチとセカンドレリーズスイッチの2段スイッチを有して構成されている。レリーズボタンが半押しされて、ファーストレリーズスイッチがオンされた場合に、Bucom214は、AE処理やAF処理等の撮影準備シーケンスを行う。また、レリーズボタンが全押しされて、セカンドレリーズスイッチがオンされた場合に、Bucom214は、撮影シーケンスを実行して撮影を行う。   The operation unit 216 is an operation member such as a power button, a release button, a playback button, a menu button, a moving image button, and various input keys. When one of the operation members of the operation unit 216 is operated by the user, the Bucom 214 executes various sequences according to the user's operation. The release button has a two-stage switch of a first release switch and a second release switch. When the release button is pressed halfway and the first release switch is turned on, the Bucom 214 performs a shooting preparation sequence such as AE processing and AF processing. In addition, when the release button is fully pressed and the second release switch is turned on, the Bucom 214 performs shooting by executing a shooting sequence.

Flashメモリ215は、Bucom214にて実行する各種プログラムも記憶している。Bucom214は、Flashメモリ215に記憶されているプログラムに従い、またFlashメモリ215から各種シーケンスに必要なパラメータを読み込み、各処理を実行する。   The flash memory 215 also stores various programs executed by the Bucom 214. The Bucom 214 reads parameters necessary for various sequences from the flash memory 215 in accordance with a program stored in the flash memory 215, and executes each process.

本実施形態の交換レンズ100とカメラ本体200からなるカメラシステム10は、AF動作で焦点位置検出のために可動レンズ103を光軸方向に振動的に動作させるウォブリングをしている。ウォブリングの周波数は、1秒間にカメラシステム10が撮像する周波数にするのが一般的である。動画が撮影可能なカメラシステムであれば30フレーム/秒であり、30Hzでウォブリングをすることになる。しかし、30Hzでは1回の検出に約33msの時間が最低でもかかり、この周波数を上げないとAFの動作を速くすることが出来ない。そこで、撮像の周波数を上げるとともに、ウォブリング周波数を上げることが必要になる。   The camera system 10 including the interchangeable lens 100 and the camera body 200 according to the present embodiment performs wobbling that causes the movable lens 103 to vibrate in the optical axis direction in order to detect a focal position by AF operation. The wobbling frequency is generally set to a frequency at which the camera system 10 captures images per second. A camera system capable of shooting a moving image has 30 frames / second, and wobbling at 30 Hz. However, at 30 Hz, it takes about 33 ms at least for one detection, and unless this frequency is increased, the AF operation cannot be accelerated. Therefore, it is necessary to increase the imaging frequency and the wobbling frequency.

ウォブリングの動作中、AF処理部207は、撮像された画像のコントラストから撮影レンズ113の焦点位置を検出しているが、デジタルカメラでは撮影された画像はLCD210に表示され、撮影者がファインダ像として観察することになる。従って、ウォブリングの動作量をあまり大きくするとボケが大きくなり、許容できないレベルとなる。今、許容錯乱円径δ、撮影レンズ113の絞り値(有効Fナンバー)F、焦点深度dとすると、
d=F・δ ・・・(1)
ウォブリング駆動量dwは、焦点深度dの1/4〜3/4と一般的に言われているので、
F・δ/4≦dw≦3・F・δ/4 ・・・(2)
許容錯乱円径δは、撮像素子202の画素ピッチ以下では分解能が無いので、最小でも画素ピッチ以上であり、上限は4画素以下と一般的に言われている。すなわち、画素ピッチをpとすると、
p≦δ≦4・p ・・・(3)
となる。
During the wobbling operation, the AF processing unit 207 detects the focal position of the taking lens 113 based on the contrast of the taken image. However, with the digital camera, the taken image is displayed on the LCD 210 so that the photographer can display the viewfinder image. Will observe. Accordingly, if the wobbling operation amount is excessively increased, blurring increases and the level becomes unacceptable. Now, assuming that the permissible circle of confusion δ, the aperture value (effective F number) F of the photographic lens 113, and the focal depth d,
d = F · δ (1)
Since the wobbling drive amount dw is generally said to be 1/4 to 3/4 of the focal depth d,
F · δ / 4 ≦ dw ≦ 3 · F · δ / 4 (2)
The permissible circle of confusion δ has no resolution below the pixel pitch of the image sensor 202, so it is generally said that it is at least the pixel pitch and the upper limit is 4 pixels or less. That is, if the pixel pitch is p,
p ≦ δ ≦ 4 · p (3)
It becomes.

より具体的には、画素ピッチp=5μm、絞り値F=8とすると、ウォブリング駆動量dwは、
10μm≦dw≦120μm
となり、最大の駆動量としては、120μm程度が確保できれば良いことがわかる。この駆動量以下であれば、撮影者には、ウォブリングを行っていても、該ウォブリングによる像変化が判別できない。
More specifically, when the pixel pitch p = 5 μm and the aperture value F = 8, the wobbling drive amount dw is
10 μm ≦ dw ≦ 120 μm
Thus, it can be seen that it is sufficient if the maximum drive amount is about 120 μm. If the amount is less than this driving amount, the photographer cannot determine the image change due to the wobbling even when wobbling.

一方、アクチュエータ111をバイモルフ式の板状圧電体で構成し、直流電圧印加して120μm程度の変位をさせるためには、圧電体の長さを大きくする必要がある。例えば、可動レンズ103の質量5gとして、120Hz駆動すると、可動レンズ103を制御するのに必要な力は0.1N(ニュートン)から0.2Nである。120μmの変位幅を得るのには、変位量が大きなソフト系の圧電体材料を用い、さらに以下に説明する本実施形態のように3つのアクチュエータ111を用いたとしても、圧電体バイモルフの形状は幅3mm、厚さ1mm、長さ60mm(支持固定の長さを含まない)が最低限でも必要なサイズであり、この大きさでも約0.1Nの力しか発生ができない。   On the other hand, it is necessary to increase the length of the piezoelectric body in order that the actuator 111 is composed of a bimorph type plate-shaped piezoelectric body and a displacement of about 120 μm is applied by applying a DC voltage. For example, when the movable lens 103 is driven at 120 Hz with a mass of 5 g, the force required to control the movable lens 103 is 0.1 N (Newton) to 0.2 N. In order to obtain a displacement width of 120 μm, even if a soft piezoelectric material with a large displacement is used and three actuators 111 are used as in this embodiment described below, the shape of the piezoelectric bimorph is A width of 3 mm, a thickness of 1 mm, and a length of 60 mm (not including the length of supporting and fixing) are the minimum required sizes, and even at this size, only a force of about 0.1 N can be generated.

次に、交換レンズ100に設けられた可動レンズ103の駆動機構の詳細について、図2を用いて説明する。ここで、図2(A)は、可動レンズ103の駆動機構を被写体側から見た主要部概要を示す正面図であり、図2(B)は、図2(A)のAA線側断面図であり、図2(C)は、図2(A)のBB線側断面図である。なお、各部材に付したハッチングは、各部材を判別し易いように付したに過ぎず、断面や材質等を表わすものではない(他の図においても同様)。   Next, details of the drive mechanism of the movable lens 103 provided in the interchangeable lens 100 will be described with reference to FIG. Here, FIG. 2A is a front view showing an outline of a main part of the driving mechanism of the movable lens 103 as viewed from the subject side, and FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It should be noted that the hatching attached to each member is merely attached so that each member can be easily identified, and does not represent a cross section, a material, or the like (the same applies to other drawings).

可動レンズ103の駆動機構は、固定枠301と、それぞれ固定枠301に一端を支持された複数の矩形板状のアクチュエータ111(アクチュエータ111a、111b、111c)と、それらアクチュエータ111a、111b、111cの他端に外周部が固定された可動枠302と、で構成されている。   The driving mechanism of the movable lens 103 includes a fixed frame 301, a plurality of rectangular plate-like actuators 111 (actuators 111a, 111b, and 111c) each supported at one end by the fixed frame 301, and the actuators 111a, 111b, and 111c. And a movable frame 302 having an outer peripheral portion fixed to the end.

可動レンズ103は、可動枠302と、可動枠302に保持されたレンズ303と、から構成されている。可動枠302へのアクチュエータ111a、111b、111cの端部の固定は、接着等で行われる。また、可動レンズ103は、可動枠302を無くしレンズ303のみで構成して、レンズ303を直接アクチュエータ111a、111b、111cの端部に接着等で固定して保持しても良い。さらに、レンズ303は、図では凸レンズで構成されているが、撮影レンズ113の焦点位置をその動作によって変えることが可能であれば、凹レンズや回折格子等の光学素子であっても良い。   The movable lens 103 includes a movable frame 302 and a lens 303 held by the movable frame 302. The ends of the actuators 111a, 111b, and 111c are fixed to the movable frame 302 by bonding or the like. In addition, the movable lens 103 may be configured by only the lens 303 without the movable frame 302, and the lens 303 may be directly fixed to the ends of the actuators 111a, 111b, and 111c by bonding or the like. Furthermore, although the lens 303 is configured as a convex lens in the drawing, an optical element such as a concave lens or a diffraction grating may be used as long as the focal position of the photographing lens 113 can be changed by its operation.

アクチュエータ111a、111b、111cは、その長手方向が可動枠302の外周に沿うように光軸O1回りに等角度配置に配置され、長手方向両端部は夫々固定枠301、可動枠302に取り付けられている。アクチュエータの形状は、図では矩形の板で示されているが、円弧状等の別の形であっても良い。また、アクチュエータ111a、111b、111cと固定枠301は、アクチュエータ111a、111b、111cの端部が固定枠301の切り欠き部に嵌合し、金属等の板状弾性体の押え305a、305b、305cの両端をビス306a、306b、306cで固定枠301に固定することで、アクチュエータ111a、111b、111cを固定枠301に押圧して支持している。ここで、アクチュエータ111a、111b、111cと押え305a、305b、305cとの間には、絶縁シート307a、307b、307cを配することで、アクチュエータ111a、111b、111cから押え305a、305b、305c側へ漏れ電流が流れることを防止している。   The actuators 111a, 111b, and 111c are arranged at an equal angle around the optical axis O1 so that the longitudinal direction thereof is along the outer periphery of the movable frame 302, and both ends in the longitudinal direction are attached to the fixed frame 301 and the movable frame 302, respectively. Yes. The shape of the actuator is shown by a rectangular plate in the figure, but may be another shape such as an arc. Further, the actuators 111a, 111b, 111c and the fixed frame 301 have the end portions of the actuators 111a, 111b, 111c fitted into the cutout portions of the fixed frame 301, and pressers 305a, 305b, 305c of a plate-like elastic body such as metal. Are fixed to the fixed frame 301 with screws 306a, 306b, and 306c, whereby the actuators 111a, 111b, and 111c are pressed against and supported by the fixed frame 301. Here, by arranging insulating sheets 307a, 307b, 307c between the actuators 111a, 111b, 111c and the pressers 305a, 305b, 305c, the actuators 111a, 111b, 111c are moved to the pressers 305a, 305b, 305c. The leakage current is prevented from flowing.

なお、アクチュエータ111a、111b、111cの固定及び支持は、接着や押圧以外の、例えば、カシメや溶着などを用いても良い。   For fixing and supporting the actuators 111a, 111b, and 111c, for example, caulking or welding other than adhesion or pressing may be used.

以上のように構成された可動レンズ103の駆動機構において、可動レンズ103がアクチュエータ111a、111b、111cによって駆動された場合に、可動レンズ103の光軸方向位置を検出するために、可動枠302の外周部に磁石からなるスケール308a、308b、308cが固定され、各スケールに対向して磁気を検出するホール素子からなる位置センサ309a、309b、309cが固定枠301に配置されている。スケールと位置センサは3セット使われているが1セットでも良いし、使用せずにオープンループでの制御をしても良い。本実施形態では、アクチュエータ111a、111b、111cの最大変位部の近くに夫々スケール308a、308b、308cと位置センサ309a、309b、309cを配置したことにより、より精密に可動レンズ103の位置を検出可能である。そして、アクチュエータを1つずつ独立に駆動するようにすれば、可動レンズ103の光軸O1に対する傾きも含めて補正して、極めて高精度にウォブリングをすることが出来る。すなわち、ウォブリングを行う可動レンズ103では、レンズ駆動量が極めて微小であるため、レンズ303としてはパワーの大きなレンズを使用する。従って、このレンズ303が傾いていると、結像光線が大きく角度を変えられてしまうため、傾きがないように精度よく組み込むことが必要となる。しかしながら、本実施形態では、可動レンズ103のレンズ303の傾きを補正することも可能となるので、組み込み精度をそれほど要求されない。   In the drive mechanism of the movable lens 103 configured as described above, when the movable lens 103 is driven by the actuators 111a, 111b, and 111c, in order to detect the position of the movable lens 103 in the optical axis direction, Scales 308 a, 308 b, and 308 c made of magnets are fixed to the outer periphery, and position sensors 309 a, 309 b, and 309 c made of Hall elements that detect magnetism are arranged on the fixed frame 301 so as to face each scale. Three sets of scales and position sensors are used, but one set may be used, or control in an open loop may be performed without using them. In the present embodiment, the scales 308a, 308b, and 308c and the position sensors 309a, 309b, and 309c are arranged near the maximum displacement portions of the actuators 111a, 111b, and 111c, so that the position of the movable lens 103 can be detected more precisely. It is. If the actuators are driven independently one by one, correction including the inclination of the movable lens 103 with respect to the optical axis O1 can be performed, and wobbling can be performed with extremely high accuracy. That is, in the movable lens 103 that performs wobbling, the lens driving amount is extremely small, so that a lens having a large power is used as the lens 303. Therefore, if the lens 303 is tilted, the angle of the imaging light beam is greatly changed, so that it is necessary to incorporate the lens 303 with high accuracy so that there is no tilt. However, in this embodiment, since it is possible to correct the inclination of the lens 303 of the movable lens 103, the incorporation accuracy is not so required.

アクチュエータ111a、111b、111cや位置センサ309a、309b、309cは、フレキシブルプリント基板からなるフレキ310により、交換レンズ100内の電気回路に接続されている。   The actuators 111a, 111b, and 111c and the position sensors 309a, 309b, and 309c are connected to an electric circuit in the interchangeable lens 100 by a flex 310 made of a flexible printed board.

さらに、ウォブリングをしない場合でも、各アクチュエータに異なる直流電圧を印加することで、可動レンズ103と他のレンズの光軸の傾きやレンズ間隔を極めて高精度に補正することも可能である。また、この補正変位を与える補正電圧をウォブリングの場合にウォブリング駆動信号にオフセット値として加えてウォブリング制御をすれば、ウォブリング制御がより簡単なものとなる。   Further, even when wobbling is not performed, it is possible to correct the inclination of the optical axis and the lens interval between the movable lens 103 and other lenses with extremely high accuracy by applying different DC voltages to the actuators. In addition, when wobbling control is performed by adding a correction voltage that gives this correction displacement as an offset value to the wobbling drive signal in the case of wobbling, the wobbling control becomes simpler.

実際にこの機構を駆動させて駆動周波数fと可動レンズ103の振動振幅Zを計測して示したのが図3である。アクチュエータ111a、111b、111cは、幅3mm、厚さ1mm、長さは23mmと28mmの場合を示してある。ここでのアクチュエータ長さは、図2(A)におけるアクチュエータ長さLのことで、支持長さは含めていない。一方、可動レンズ103の質量は、6g、12g、25gである。アクチュエータ長さL=28mmのアクチュエータ111a、111b、111cと質量6gの可動レンズ103とで構成される屈曲振動子と、アクチュエータ長さL=23mmのアクチュエータ111a、111b、111cと質量12gの可動レンズ103とで構成される屈曲振動子では、120Hzで共振屈曲振動が発生し、振動振幅は最大になっている。この共振付近では、振動振幅は100μmを越えており、変位としては倍の200μmを越える動作が実現している。従って、このようにアクチュエータ111a、111b、111cと可動レンズ103で構成される屈曲振動子の共振周波数付近にウォブリングの周波数120Hzを設定することで、ウォブリングに必要な振動振幅が実現できる。この場合のアクチュエータ111a、111b、111cと可動レンズ103で構成される屈曲振動子の共振周波数frは、アクチュエータ111a、111b、111cの屈曲の剛性Kb、可動レンズ103の質量Mとすれば、
fr∝(Kb/M)1/2 ・・・(4)
となる。図3にアクチュエータ長さL=23mmで可動レンズ103の質量が12gと25gの屈曲振動子のグラフが示されているが、上記(4)式に示す通りの結果になっている。すなわち、可動レンズ103の質量が12gの屈曲振動子が共振周波数120Hzであったのが、質量25gの屈曲振動子では80Hz付近になっている。このことから、ウォブリングの狙いの周波数で屈曲振動子を共振するには、アクチュエータ111a、111b、111cの剛性や可動レンズ103の質量を調整すれば良いことが判る。より具体的には、アクチュエータ長さLを可動枠302への固定位置や固定枠301への固定位置を変えることで調整することが可能である。また、図4は、アクチュエータ長さL=28mm、可動レンズ質量5gの屈曲振動子の場合のアクチュエータ111a、111b、111cへの印加電圧と振動振幅Zとの関係を測定したものである。このように、電圧に対しては、線形的に変化するので、アクチュエータ制御回路112では、比例定数のみパラメータとして記憶していれば、振動振幅に応じた駆動電圧を演算して出力することが可能である。
FIG. 3 shows the drive frequency f and the vibration amplitude Z of the movable lens 103 measured by actually driving this mechanism. The actuators 111a, 111b, and 111c have a width of 3 mm, a thickness of 1 mm, and lengths of 23 mm and 28 mm. The actuator length here is the actuator length L in FIG. 2A and does not include the support length. On the other hand, the mass of the movable lens 103 is 6 g, 12 g, and 25 g. A bending vibrator composed of actuators 111a, 111b, 111c with an actuator length L = 28 mm and a movable lens 103 with a mass of 6 g, an actuator 111a, 111b, 111c with an actuator length L = 23 mm, and a movable lens 103 with a mass of 12 g. In the bending vibrator constituted by the above, resonance bending vibration is generated at 120 Hz, and the vibration amplitude is maximized. In the vicinity of this resonance, the vibration amplitude exceeds 100 μm, and a displacement exceeding 200 μm is realized as the displacement. Accordingly, the vibration amplitude necessary for wobbling can be realized by setting the wobbling frequency 120 Hz in the vicinity of the resonance frequency of the bending vibrator constituted by the actuators 111a, 111b, 111c and the movable lens 103 in this way. In this case, if the resonance frequency fr of the bending vibrator composed of the actuators 111a, 111b, 111c and the movable lens 103 is the bending rigidity Kb of the actuators 111a, 111b, 111c and the mass M of the movable lens 103,
fr∝ (Kb / M) 1/2 (4)
It becomes. FIG. 3 shows a graph of the bending vibrator with the actuator length L = 23 mm and the mass of the movable lens 103 of 12 g and 25 g. The result is as shown in the above equation (4). In other words, the bending vibrator with the mass of the movable lens 103 having a mass of 12 g has a resonance frequency of 120 Hz, whereas the bending vibrator with a mass of 25 g is around 80 Hz. From this, it can be understood that the rigidity of the actuators 111a, 111b, and 111c and the mass of the movable lens 103 may be adjusted in order to resonate the bending vibrator at the target frequency of wobbling. More specifically, the actuator length L can be adjusted by changing the fixed position to the movable frame 302 or the fixed position to the fixed frame 301. FIG. 4 shows the relationship between the applied voltage to the actuators 111a, 111b, and 111c and the vibration amplitude Z in the case of a bending vibrator having an actuator length L = 28 mm and a movable lens mass of 5 g. As described above, since the voltage linearly changes, the actuator control circuit 112 can calculate and output a drive voltage corresponding to the vibration amplitude if only the proportionality constant is stored as a parameter. It is.

次に、本実施形態に用いられるアクチュエータ111a、111b、111cの構造について説明する。図5は、同一構造をしたアクチュエータ111(111a、111b、111c)の詳細を示す分解斜視図である。   Next, the structure of the actuators 111a, 111b, and 111c used in this embodiment will be described. FIG. 5 is an exploded perspective view showing details of the actuator 111 (111a, 111b, 111c) having the same structure.

アクチュエータ111は、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックスで作られた圧電体板を多数枚積み重ねて構成された積層圧電体からなっている。また、アクチュエータ111は、3つの異なる動作をする第1圧電体413、第2圧電体416、第3圧電体414から構成されている。   The actuator 111 is composed of a laminated piezoelectric material configured by stacking a large number of piezoelectric plates made of piezoelectric ceramics such as lead zirconate titanate. The actuator 111 includes a first piezoelectric body 413, a second piezoelectric body 416, and a third piezoelectric body 414 that perform three different operations.

第1圧電体413は、基本構成として、内部電極401aが片側の面に形成された矩形板状の圧電体板401と、内部電極402aが片側の面に形成された矩形板状の圧電体板402とがペアとなり積層体M412を形成し、この積層体M412が複数積層されて構成されている。各内部電極401a、402aは、異なる側面位置(図のX方向の異なる位置)に引き出されている。圧電体板が積層されて焼成されたものの側面に形成された外部電極Sp419と外部電極Gm421により、圧電体板1枚おきに内部電極が接続されている。また、外部電極Sp419と外部電極Gm421は、最上面にある上板411の側面にも形成されて、端部は上板411の上面側に引き回されている。   As a basic configuration, the first piezoelectric body 413 includes a rectangular plate-shaped piezoelectric body plate 401 in which an internal electrode 401a is formed on one surface, and a rectangular plate-shaped piezoelectric body plate in which an internal electrode 402a is formed on one surface. 402 is paired to form a stacked body M412, and a plurality of stacked bodies M412 are stacked. Each internal electrode 401a, 402a is drawn out to a different side surface position (a different position in the X direction in the figure). An internal electrode is connected to every other piezoelectric plate by an external electrode Sp419 and an external electrode Gm421 formed on the side surface of the piezoelectric plate laminated and baked. Further, the external electrode Sp419 and the external electrode Gm421 are also formed on the side surface of the upper plate 411 on the uppermost surface, and the end portions are routed to the upper surface side of the upper plate 411.

第2圧電体416も第1圧電体413と同様な構成をとっているので、異なる部分のみここでは説明する。1つは、内部電極403a、404aの側面引き出し位置であり、内部電極403aの引き出し位置は、内部電極401a、402aの引き出し位置の間に設けられ、内部電極404aの引き出し位置は、内部電極402aの引き出し位置の左側に設けられている。もう1つ異なることは、最下層の下板417は、ペアを構成しない1枚の圧電体板で、第2圧電体416の最上層の圧電体板403の内部電極403aと同じ内部電極が形成されている。内部電極の引き出し位置に対応して形成された外部電極Sm420、外部電極Gp422は、第1圧電体413と同様な構成となっている。   Since the second piezoelectric body 416 has the same configuration as that of the first piezoelectric body 413, only different portions will be described here. One is a side lead position of the internal electrodes 403a and 404a. The lead position of the internal electrode 403a is provided between the lead positions of the internal electrodes 401a and 402a. The lead position of the internal electrode 404a is the lead position of the internal electrode 402a. It is provided on the left side of the drawer position. Another difference is that the lower layer lower plate 417 is a single piezoelectric plate that does not form a pair, and the same internal electrode as the internal electrode 403a of the uppermost piezoelectric plate 403 of the second piezoelectric body 416 is formed. Has been. The external electrode Sm420 and the external electrode Gp422 formed corresponding to the internal electrode extraction position have the same configuration as the first piezoelectric body 413.

第3圧電体414は、アクチュエータ111のほぼ中央に位置し、上中央層414uと下中央層414dとからなり、夫々の内部電極414ua、414daは、内部電極の引き出し位置が異なっている。すなわち、内部電極414uaは、第1圧電体413の最上部の内部電極401aと同じであり、内部電極414daの内部電極の引き出し位置は、最も左側に形成されている。なお、第3圧電体414は、ここでは2枚の圧電体板で構成されているが、1枚でも、3枚以上で構成しても良く、配置位置も積層方向の中央位置でなくても良い。この第3圧電体414は、アクチュエータ111の振動状態を電圧信号として検出するために設けられている。   The third piezoelectric body 414 is located substantially at the center of the actuator 111, and is composed of an upper center layer 414u and a lower center layer 414d. The internal electrodes 414ua and 414da have different internal electrode lead positions. That is, the internal electrode 414ua is the same as the uppermost internal electrode 401a of the first piezoelectric body 413, and the internal electrode 414da is drawn to the leftmost position. Here, the third piezoelectric body 414 is constituted by two piezoelectric plates, but may be constituted by one or three or more, and the arrangement position may not be the central position in the stacking direction. good. The third piezoelectric body 414 is provided for detecting the vibration state of the actuator 111 as a voltage signal.

また、アクチュエータ111の最も下の層には、薄い金属板で構成された補強板418が設けられている。補強板418は、セラミックで形成されたアクチュエータ111の外力に対する割れを防止するもので、セラミック自体で充分な強度がある場合は、補強板418は設ける必要はない。   The lowermost layer of the actuator 111 is provided with a reinforcing plate 418 made of a thin metal plate. The reinforcing plate 418 prevents cracking of the actuator 111 made of ceramic against an external force. If the ceramic itself has sufficient strength, the reinforcing plate 418 need not be provided.

このように形成された積層圧電体は、外部電極Sp419と外部電極Gm421とに高電圧源に接続された接触ピンを接触させて両電極間に高電圧を印加することで、第1圧電体413を図6に矢印で示した分極方向424に分極する。なおここで、「S」は信号、「G」はグランド、「p」はプラス、「m」はマイナスを意味し、上記印加される高電圧は、外部電極Sp419側がプラス、外部電極Gm421側がマイナスとなるように印加される。ただし、このプラス、マイナスは相対的なものであり、プラス側は通常グランドとなる。次に、外部電極Sm420と外部電極Gp422の間に高電圧を印加することで、第2圧電体416を図6に矢印で示した分極方向424に分極する。さらに、外部電極Sp419、外部電極Sm420と外部電極Vp423の間に高電圧を印加することで、第3圧電体416を図6に矢印で示した分極方向424に分極する。その後、このアクチュエータ111の各外部電極419、420、421、422、423に対応しているフレキ310の各パターン405a、405b、405c、405d、405eが電気的に接続される。なお、図5に示すように、パターンSp405aとパターンSm405b、パターンGm405cとパターンGp405dは、フレキ310上で電気的に接続されている。   The laminated piezoelectric body formed in this manner is configured such that a contact voltage connected to a high voltage source is brought into contact with the external electrode Sp419 and the external electrode Gm421, and a high voltage is applied between the two electrodes, thereby the first piezoelectric body 413. Is polarized in a polarization direction 424 indicated by an arrow in FIG. Here, “S” means a signal, “G” means ground, “p” means plus, “m” means minus, and the applied high voltage is plus on the external electrode Sp419 side and minus on the external electrode Gm421 side. It is applied so that However, this plus and minus are relative, and the plus side is usually ground. Next, by applying a high voltage between the external electrode Sm420 and the external electrode Gp422, the second piezoelectric body 416 is polarized in a polarization direction 424 indicated by an arrow in FIG. Furthermore, by applying a high voltage between the external electrode Sp419, the external electrode Sm420, and the external electrode Vp423, the third piezoelectric body 416 is polarized in the polarization direction 424 indicated by the arrow in FIG. After that, the patterns 405a, 405b, 405c, 405d, and 405e of the flex 310 corresponding to the external electrodes 419, 420, 421, 422, and 423 of the actuator 111 are electrically connected. As shown in FIG. 5, the pattern Sp405a and the pattern Sm405b, and the pattern Gm405c and the pattern Gp405d are electrically connected on the flexible board 310.

図6は、アクチュエータ111の分極状態を示すための部分拡大図である。このアクチュエータ111は、図5で示した補強板418は持っていない。第1圧電体413のペア(積層体M412)を構成する圧電体板401、402の分極方向424は、ペアの接触面に向って分極され、第2圧電体416のペア(積層体N415)を構成する圧電体板403、404の分極方向424は、非接触面に向って分極されている。また、第3圧電体414を構成する2枚の圧電体板(上中央層414u、下中央層414d)は、アクチュエータ111の屈曲の中立面を挟んで配置され、分極方向424は同じ向きとなっている。このように、第3圧電体414は、中立面を挟んで配置されており、アクチュエータ111が屈曲すると、一方は引張の歪みを発生させ、他方は圧縮の歪みを発生する。従って、分極方向424を互いに逆方向にすると歪みによって発生する電荷が中立面では正と負となり相殺されて信号が出てこないので、分極方向を同じにしている。   FIG. 6 is a partially enlarged view for illustrating the polarization state of the actuator 111. The actuator 111 does not have the reinforcing plate 418 shown in FIG. The polarization directions 424 of the piezoelectric plates 401 and 402 constituting the pair of the first piezoelectric bodies 413 (laminated body M412) are polarized toward the contact surface of the pair, and the pair of the second piezoelectric bodies 416 (laminated body N415) The polarization directions 424 of the piezoelectric plates 403 and 404 that are formed are polarized toward the non-contact surface. Further, the two piezoelectric plates (upper center layer 414u and lower center layer 414d) constituting the third piezoelectric body 414 are arranged with the neutral plane of the bending of the actuator 111 interposed therebetween, and the polarization direction 424 is the same direction. It has become. As described above, the third piezoelectric body 414 is disposed with the neutral surface interposed therebetween, and when the actuator 111 is bent, one generates a tensile strain and the other generates a compressive strain. Therefore, if the polarization directions 424 are opposite to each other, the charges generated by the distortion are positive and negative at the neutral plane and cancel each other out so that no signal is output. Therefore, the polarization directions are the same.

次に、アクチュエータ111の駆動について図7で説明をする。
フレキ310のパターンSp405a,パターンGm405cの一方をアクチュエータ制御回路112のグランドにつなぎ、他方にアクチュエータ制御回路112の信号出力端子に接続して、アクチュエータ制御回路112より信号電圧をアクチュエータ111に印加すると、上述のようにパターンSp405aとパターンSm405bが接続され、パターンGm405cとパターンGp405dが接続されているので、第1圧電体413と第2圧電体416の一方は長手方向(X方向)に伸び、他方は縮む。ここで、アクチュエータ111は、第1圧電体413、第2圧電体416、第3圧電体414が一体に焼成されているので、アクチュエータ111は板厚方向(Z方向)に屈曲する。
Next, driving of the actuator 111 will be described with reference to FIG.
When one of the pattern Sp405a and the pattern Gm405c of the flex 310 is connected to the ground of the actuator control circuit 112 and the other is connected to the signal output terminal of the actuator control circuit 112, a signal voltage is applied to the actuator 111 from the actuator control circuit 112. Thus, since the pattern Sp405a and the pattern Sm405b are connected and the pattern Gm405c and the pattern Gp405d are connected, one of the first piezoelectric body 413 and the second piezoelectric body 416 extends in the longitudinal direction (X direction) and the other contracts. . Here, since the first piezoelectric body 413, the second piezoelectric body 416, and the third piezoelectric body 414 are integrally fired in the actuator 111, the actuator 111 bends in the plate thickness direction (Z direction).

一方、このアクチュエータ111の屈曲により、第3圧電体414も屈曲させられて、歪みが発生する。この歪みにより、第3圧電体414の電極414daには電荷が発生し、アクチュエータ111の屈曲状態を電圧信号として出力する。この電圧信号が、フレキ310のパターンVp405eを通じてアクチュエータ制御回路112に入力されて、アクチュエータ111の動作を制御するための信号として用いられる。   On the other hand, due to the bending of the actuator 111, the third piezoelectric body 414 is also bent to generate distortion. Due to this distortion, an electric charge is generated in the electrode 414da of the third piezoelectric body 414, and the bending state of the actuator 111 is output as a voltage signal. This voltage signal is input to the actuator control circuit 112 through the pattern Vp405e of the flex 310 and used as a signal for controlling the operation of the actuator 111.

ここでは、アクチュエータ111を屈曲させるために、第1圧電体413と第2圧電体416を用いたバイモルフとしているが、第1圧電体413のみのモノモルフにして、第1圧電体413の下側にセラミックスや金属等の材料で出来た矩形板状の弾性体を固着しても、屈曲するアクチュエータを形成することができる。この場合は、第1圧電体413がX方向に延びると、弾性体自体はほとんど伸びないため、第1圧電体413側が凸になるように屈曲し、反対に第1圧電体413がX方向に縮むと、弾性体はほとんど縮まないために、第1圧電体413側が凹になるように屈曲する。この形態の場合は、弾性体そのものが圧電体を補強しているため、当然、補強板418は必要としない。   Here, in order to bend the actuator 111, a bimorph using the first piezoelectric body 413 and the second piezoelectric body 416 is used. However, a monomorph having only the first piezoelectric body 413 is formed on the lower side of the first piezoelectric body 413. Even if a rectangular plate-like elastic body made of a material such as ceramics or metal is fixed, a bending actuator can be formed. In this case, when the first piezoelectric body 413 extends in the X direction, the elastic body itself hardly stretches, so that the first piezoelectric body 413 side is bent so as to be convex, and conversely, the first piezoelectric body 413 is in the X direction. When contracted, the elastic body is hardly contracted, so that the first piezoelectric body 413 is bent so as to be concave. In the case of this configuration, the elastic body itself reinforces the piezoelectric body, so that the reinforcing plate 418 is not necessary.

次に、可動レンズ103をウォブリングする場合の駆動信号と、可動レンズ103の動作と、焦点位置検出時の撮像動作と、の関係を図8で説明する。
図8(1)は、アクチュエータ111に印加される駆動信号を示している。この駆動信号の周波数はとしては、アクチュエータ111の一端を可動レンズ103に固定し、他端を固定枠301で支持したときに、該アクチュエータ111と可動レンズ103で構成される屈曲振動子の屈曲共振の近くで、なお且つ、撮像の周波数となるような周波数が選定される。この駆動信号は、正弦波であり、屈曲共振が効率良く発生できる。正弦波以外の矩形波、三角波、台形波等の波形であっても、駆動可能である。屈曲共振については後に詳細に説明する。
Next, the relationship between the drive signal when wobbling the movable lens 103, the operation of the movable lens 103, and the imaging operation at the time of detecting the focal position will be described with reference to FIG.
FIG. 8 (1) shows a drive signal applied to the actuator 111. As for the frequency of this drive signal, when one end of the actuator 111 is fixed to the movable lens 103 and the other end is supported by the fixed frame 301, the bending resonance of the bending vibrator constituted by the actuator 111 and the movable lens 103 is achieved. In addition, a frequency that becomes the imaging frequency is selected. This drive signal is a sine wave, and bending resonance can be generated efficiently. Even a waveform such as a rectangular wave, a triangular wave, or a trapezoidal wave other than a sine wave can be driven. The bending resonance will be described in detail later.

図8(2)は、図8(1)の駆動信号をアクチュエータ111に印加した場合に発生する屈曲共振で可動レンズ103が光軸方向に振動するが、その時の可動レンズ103の位置を示した図である。屈曲共振しているために、駆動電圧に対して可動レンズ103の動作は、位相差Δθpだけ位相がずれる。さらに、可動レンズ103の所定の位置で撮像をしないと充分な画像コントラストが得られなくなり、AF処理部207において合焦評価値が正しく判定できなくなる。従って、判定のための許容コントラスト域の範囲にある状態で撮像する必要がある。   FIG. 8 (2) shows the position of the movable lens 103 at the time when the movable lens 103 vibrates in the optical axis direction due to bending resonance that occurs when the drive signal of FIG. 8 (1) is applied to the actuator 111. FIG. Due to the bending resonance, the operation of the movable lens 103 is shifted in phase by the phase difference Δθp with respect to the drive voltage. Furthermore, unless image capturing is performed at a predetermined position of the movable lens 103, sufficient image contrast cannot be obtained, and the AF processing unit 207 cannot correctly determine the focus evaluation value. Therefore, it is necessary to capture an image in a range of an allowable contrast range for determination.

具体的にアクチュエータ111と可動レンズ103で構成される屈曲振動子の屈曲共振周波数付近の駆動信号の周波数fと可動レンズ103の振動振幅と上述の位相差Δθpを示したのが、図9である。
共振周波数120Hzでは、振動振幅は最大となり、位相差Δθpは90°付近になっている。共振周波数以下の非共振の状態では、位相差Δθpは0°付近になり、共振周波数以上で非共振の場合は、位相差Δθpは180°付近になっている。理想的な共振であれば、位相差Δθは、共振の手前の0°から共振点に向って90°に滑らかに変化し、共振点では90°であり、共振の後では180°に滑らかに変化する。実際には、図9に示すように理想状態にはならず、また、部品の材質、形状のバラツキや組立てのバラツキによって変化するので、精密な制御をする場合には、この位相差Δθpは制御で補正する必要がある。
Specifically, FIG. 9 shows the frequency f of the drive signal near the bending resonance frequency of the bending vibrator constituted by the actuator 111 and the movable lens 103, the vibration amplitude of the movable lens 103, and the above-described phase difference Δθp. .
At a resonance frequency of 120 Hz, the vibration amplitude is maximum and the phase difference Δθp is around 90 °. In the non-resonant state below the resonance frequency, the phase difference Δθp is around 0 °, and in the case of non-resonance above the resonance frequency, the phase difference Δθp is around 180 °. In the case of ideal resonance, the phase difference Δθ smoothly changes from 0 ° before resonance to 90 ° toward the resonance point, 90 ° at the resonance point, and smoothly to 180 ° after resonance. Change. Actually, it does not become an ideal state as shown in FIG. 9, and changes depending on variations in the material and shape of parts and in assembly. Therefore, in the case of precise control, this phase difference Δθp is controlled. It is necessary to correct with.

図8(3)は、撮像動作を示した図で、図8(2)の許容コントラスト域に夫々対応するタイミングで撮像が行なわれる。撮影は、可動レンズ103が前側位置にある状態で撮影する前側位置撮像期間と、可動レンズ103が後側位置にある状態で撮影する後側位置撮像期間とが、交互になされる。このとき、アクチュエータ111の駆動信号と撮像のタイミングとのズレは、位相差Δθとなる。この位相差Δθには、位相差Δθpを含み、ウォブリング機構に関連する部品のバラツキや組立のバラツキにより変化するので、交換レンズ100製造時に予め位相差Δθを測定して、交換レンズ100のFlashメモリ109等に記憶させ、ウォブリングする場合にその値を呼び出してアクチュエータ制御回路112の駆動信号の位相を補正している。   FIG. 8 (3) is a diagram showing the imaging operation, and imaging is performed at timings corresponding to the allowable contrast range of FIG. 8 (2). The photographing is performed alternately between a front position imaging period in which the movable lens 103 is in the front position and a rear position imaging period in which the movable lens 103 is in the rear position. At this time, the difference between the drive signal of the actuator 111 and the imaging timing becomes the phase difference Δθ. This phase difference Δθ includes the phase difference Δθp, and varies depending on variations in parts related to the wobbling mechanism and assembly variations. Therefore, the phase difference Δθ is measured in advance when the interchangeable lens 100 is manufactured, and the flash memory of the interchangeable lens 100 is thus measured. 109 and the like, and when wobbling, the value is called to correct the phase of the drive signal of the actuator control circuit 112.

図10は、アクチュエータ制御回路112の概要を示す図であり、図11は、図10に対応した回路の主要な構成要素からの信号をタイミングチャートで表した図である。
Lucom108からは、Bucom214より受信した撮像の同期信号を基準にして位相差Δθを補正した信号Sig1がD/Aコンバータ制御回路432に入力される。D/Aコンバータ制御回路432では、信号Sig1がHighの場合にDATAとして+Aが出力され、信号Sig1がLowの場合はDATAとして−Aが出力されて、D/Aコンバータ433に入力される。ここで、Aは駆動信号の振幅値となるが、Lucom108によりバス431を経由して指示される。D/Aコンバータ433の出力信号Sig2は、アンプ435に入力されて増幅された後、ローパスフィルタ436に入力され、高周波成分が除かれて、擬似的な正弦波として出力される。ローパスフィルタ436から出力された信号は、アンプ437により増幅され、アクチュエータ111の第1圧電体413、第2圧電体416に駆動信号Sig3として加えられる。
FIG. 10 is a diagram showing an outline of the actuator control circuit 112, and FIG. 11 is a timing chart showing signals from the main components of the circuit corresponding to FIG.
From the Lucom 108, a signal Sig 1 obtained by correcting the phase difference Δθ with reference to the imaging synchronization signal received from the Bucom 214 is input to the D / A converter control circuit 432. In the D / A converter control circuit 432, + A is output as DATA when the signal Sig1 is High, and -A is output as DATA when the signal Sig1 is Low, and is input to the D / A converter 433. Here, A is the amplitude value of the drive signal, but is instructed by the Lucom 108 via the bus 431. The output signal Sig2 of the D / A converter 433 is input to the amplifier 435 and amplified, and then input to the low-pass filter 436, where the high frequency component is removed and output as a pseudo sine wave. The signal output from the low-pass filter 436 is amplified by the amplifier 437 and added to the first piezoelectric body 413 and the second piezoelectric body 416 of the actuator 111 as the drive signal Sig3.

一方、アクチュエータ111の第3圧電体414からの屈曲振動子の振動状態に対応した電圧信号は、ローパスフィルタ438に入力され、高周波成分が除去されて検出信号Sig4となる。この検出信号Sig4は、A/Dコンバータ439でデジタルデータに変換された後、上記信号Sig1との位相差Δθが位相差検出回路440で検出され、デジタルデータとしてLucom108に入力され、上記信号Sig1の同期信号との位相の補正が行なわれる。   On the other hand, a voltage signal corresponding to the vibration state of the bending vibrator from the third piezoelectric body 414 of the actuator 111 is input to the low pass filter 438, and the high frequency component is removed to become the detection signal Sig4. This detection signal Sig4 is converted into digital data by the A / D converter 439, and then the phase difference Δθ with respect to the signal Sig1 is detected by the phase difference detection circuit 440 and input to the Lucom 108 as digital data. Correction of the phase with the synchronizing signal is performed.

このようなアクチュエータ制御回路112の構成にすることにより、可動レンズ103とアクチュエータ111で構成される屈曲振動子の共振付近で駆動する場合でも、駆動信号に対する可動レンズ103の振動の位相差を補正する駆動が可能となり、高速で精度の高い位置制御が可能となる。   By adopting such a configuration of the actuator control circuit 112, even when driving near the resonance of the bending vibrator constituted by the movable lens 103 and the actuator 111, the phase difference of the vibration of the movable lens 103 with respect to the drive signal is corrected. Drive is possible, and high-speed and high-precision position control is possible.

なお、このアクチュエータ制御回路112では、D/Aコンバータ制御回路432を設けたが、Lucom108から直接D/Aコンバータ433を制御しても良いし、アンプ435、437は必須のものでは無く、必要に応じて設ければよい。さらに、振動状態を検出するのにアクチュエータ111の第3圧電体414からの信号を用いていたが、可動レンズ103の位置を検出している位置センサ110からの信号を用いて位相差を検出しても良い。   In the actuator control circuit 112, the D / A converter control circuit 432 is provided. However, the D / A converter 433 may be directly controlled from the Lucom 108, and the amplifiers 435 and 437 are not essential and are necessary. It may be provided accordingly. Further, the signal from the third piezoelectric body 414 of the actuator 111 is used to detect the vibration state, but the phase difference is detected using the signal from the position sensor 110 that detects the position of the movable lens 103. May be.

次に、図12に示すフローチャートを用いて、本実施形態におけるカメラシステム10の動作について説明する。電源ボタンが操作され、電源ONとなると、Bucom214は、図12に示すメインフローの動作を開始する。   Next, the operation of the camera system 10 in this embodiment will be described using the flowchart shown in FIG. When the power button is operated and the power is turned on, the Bucom 214 starts the operation of the main flow shown in FIG.

動作を開始すると、まず、Bucom214は、システム起動時の初期化を行ない、この中で、記録中フラグをOFFに初期化する(ステップS1)。この記録中フラグは、動画の記録中であるか否かを示すフラグであり、ONの場合は動画を記録中であることを示し、OFFであれば動画の記録を行なっていないことを示す。   When the operation is started, first, the Bucom 214 performs initialization at the time of system startup, and initializes the recording flag to OFF (step S1). This recording flag is a flag indicating whether or not a moving image is being recorded. When it is ON, it indicates that a moving image is being recorded. When it is OFF, it indicates that no moving image is being recorded.

システム起動時の初期化が終了すると、次に、Bucom214は、カメラ本体200に接続されている交換レンズ100等のアクセサリの検出を行ない(ステップS2)、再生ボタン等の操作スイッチの検出を行ない(ステップS3)、ライブビュー表示をする(ステップS4)。ここでは、撮像素子202によって画像信号を取得し、ライブビュー表示用に画像処理を行い、LCD210にライブビュー表示を行なう。次に、再生ボタンが押されたか否かを判定する(ステップS5)。この判定の結果、再生ボタンが押された場合には、再生を行なう(ステップS11)。ここでは、記録媒体212から画像データを読み出し、LCD210に表示させる。   When the initialization at the time of system startup is completed, the Bucom 214 detects accessories such as the interchangeable lens 100 connected to the camera body 200 (step S2), and detects operation switches such as a playback button ( Step S3), live view display is performed (step S4). Here, an image signal is acquired by the image sensor 202, image processing is performed for live view display, and live view display is performed on the LCD 210. Next, it is determined whether or not the playback button has been pressed (step S5). If the result of this determination is that the playback button has been pressed, playback is performed (step S11). Here, image data is read from the recording medium 212 and displayed on the LCD 210.

上記ステップS11において再生を実行した後、または上記ステップS5において再生ボタンが押されていなかった場合には、次に、動画ボタンが押されたか否かの判定を行なう(ステップS6)。このステップでは、操作部216において、動画ボタンの操作状態を検知し、この検知結果に基づいて判定する。この判定の結果、動画ボタンが押された場合には、上記記録中フラグの反転を行なう(ステップS12)。前述したように、動画ボタンは押されるたびに、動画撮影開始と終了を交互に繰り返すので、このステップでは、記録中フラグがOFFであった場合にはONに、また、ONであった場合にはOFFに、記録中フラグを反転させる。   After the reproduction is executed in step S11 or when the reproduction button is not pressed in step S5, it is next determined whether or not the moving image button is pressed (step S6). In this step, the operation state of the moving image button is detected by the operation unit 216, and a determination is made based on the detection result. If the moving image button is pressed as a result of this determination, the recording flag is reversed (step S12). As described above, every time the movie button is pressed, the movie shooting start and end are alternately repeated. Therefore, in this step, if the recording flag is OFF, it is ON, and if it is ON, Is turned OFF and the recording flag is inverted.

上記ステップS12において記録中フラグを反転させた後、または上記ステップS6における判定の結果、動画ボタンが押されていなかった場合には、次に、動画記録中か否かの判定を行なう(ステップS7)。記録フラグがONであれば動画記録中であることから、ここでは、記録フラグがONであるか否かに基づいて判定する。   After inverting the recording flag in step S12 or if the result of determination in step S6 is that the movie button has not been pressed, it is next determined whether or not movie recording is in progress (step S7). ). If the recording flag is ON, the moving image is being recorded. Here, the determination is made based on whether the recording flag is ON.

上記ステップS7における判定の結果、動画記録中でなかった場合には、次に、ファーストレリーズが押されたか否か、言いかえると、ファーストレリーズスイッチがOFFからONとなったか否かの判定を行なう(ステップS8)。この判定は、レリーズボタンに連動するファーストレリーズスイッチの状態を操作部216によって検知し、この検知結果に基づいて行なう。なお、このステップでは、ファーストレリーズスイッチがOFFからONに変化したかを判定し、ON状態が維持されている場合には、判定結果はNOになる。   If the result of determination in step S7 is that video recording is not in progress, it is next determined whether or not the first release has been pressed, in other words, whether or not the first release switch has been turned from OFF to ON. (Step S8). This determination is performed based on the detection result of the operation of the first release switch that is linked to the release button. In this step, it is determined whether the first release switch has changed from OFF to ON. If the ON state is maintained, the determination result is NO.

上記ステップS8における判定の結果、ファーストレリーズが押された場合には、ファーストレリーズが押された時点の画像撮影を行ない、AEを行なう(ステップS9)。ここでの画像撮影は、撮像素子202によって画像信号を取得し、画像処理を行い、AEに使われる画像データを取得するもので、画像データを記録媒体212に記録することはない。   If the result of determination in step S8 is that the first release has been pressed, an image is taken when the first release is pressed, and AE is performed (step S9). In this image shooting, an image signal is acquired by the image sensor 202, image processing is performed, and image data used for AE is acquired. The image data is not recorded on the recording medium 212.

このAEでは、AE処理部205によって、画像データから被写体輝度を測定し、絞り値やシャッタ速度等の露出制御値を決め、また、LCD210に表示するライブビュー表示を適正露光で行なうための制御値を決める。   In this AE, an AE processing unit 205 measures subject brightness from image data, determines an exposure control value such as an aperture value and a shutter speed, and controls values for performing live view display on the LCD 210 with appropriate exposure. Decide.

こうしてAEを行なうと、次に、AFを行なう(ステップS10)。ここでは、可動レンズ103をウォブリングさせて、AF処理部207によって、撮像素子202によって取得された画像データのコントラストを評価して焦点位置の方向を検出しながら、Lucom108によりフォーカスレンズ101を検出方向に移動させ、画像が最高のコントラストになるようにフォーカスレンズ101が駆動制御される。詳細は、図13を用いて後述する。   If AE is performed in this way, then AF is performed (step S10). Here, the movable lens 103 is wobbled, the AF processing unit 207 evaluates the contrast of the image data acquired by the image sensor 202 and detects the direction of the focal position, and the Lucom 108 moves the focus lens 101 in the detection direction. The focus lens 101 is driven and controlled so that the image has the highest contrast. Details will be described later with reference to FIG.

また、上記ステップS8における判定の結果、レリーズボタンが押されずにファーストレリーズスイッチがOFFからONに遷移しなかった場合には、次に、セカンドレリーズが押されたか否か、言いかえると、レリーズボタンが全押しされ、セカンドレリーズスイッチがOFFからONになったか否かの判定を行なう(ステップS13)。このステップでは、レリーズボタンに連動するセカンドレリーズスイッチの状態を操作部216によって検知し、この検知結果に基づいて判定を行なう。   If the result of determination in step S8 is that the release button has not been pressed and the first release switch has not changed from OFF to ON, it is next determined whether or not the second release has been pressed. Is fully pressed, and it is determined whether or not the second release switch is turned from OFF to ON (step S13). In this step, the state of the second release switch linked to the release button is detected by the operation unit 216, and a determination is made based on the detection result.

上記ステップS13における判定の結果、セカンドレリーズが押された場合には、静止画撮影を行なう(ステップS14)。ここでは、撮像素子202において露光を行い、被写体像に応じた画像信号を取得して、SDRAM213に一時的に記憶する。こうして静止画撮影を行なうと、次に、画像処理部206により、SDRAM213から画像信号を読み出し、この画像信号に基づく静止画の画像データについて画像処理をし(ステップS15)、さらに、画像圧縮展開部208によって、画像圧縮処理を行なった後、記録媒体212に記録する(ステップS16)。   If the result of determination in step S13 is that the second release has been pressed, still image shooting is performed (step S14). Here, the image sensor 202 performs exposure, acquires an image signal corresponding to the subject image, and temporarily stores it in the SDRAM 213. When still image shooting is performed in this manner, the image processing unit 206 reads out an image signal from the SDRAM 213, performs image processing on still image data based on the image signal (step S15), and further performs an image compression / decompression unit. After performing the image compression processing by 208, the image is recorded on the recording medium 212 (step S16).

また、上記ステップS7における判定の結果、動画記録中であった場合には、次に、上記ステップS9と同様にAE処理部205によってAE動作を行なう(ステップS17)。続いて、AF処理部207によってAF動作を行い(ステップS18)、その後、動画撮影を行なう(ステップS19)。ここでは、撮像素子202によって動画の画像信号を取得し、この画像データについて画像処理部206で画像処理を行い(ステップS20)、画像圧縮展開部208において動画の画像圧縮を行なった後、動画の画像データを記録媒体212に記録する(ステップS21)。   If the result of determination in step S7 is that moving image recording is in progress, next, the AE processing unit 205 performs AE operation as in step S9 (step S17). Subsequently, an AF operation is performed by the AF processing unit 207 (step S18), and then moving image shooting is performed (step S19). Here, an image signal of a moving image is acquired by the image sensor 202, the image processing unit 206 performs image processing on the image data (step S20), the image compression / decompression unit 208 performs image compression of the moving image, and then the moving image Image data is recorded on the recording medium 212 (step S21).

そして、上記ステップS10でAF動作が終了した場合、また、上記ステップS13における判定の結果、レリーズボタンの全押しがなされていなかった場合、あるいは、上記ステップS16で静止画の画像データの記録媒体212への記録が終了した場合、または上記ステップS21で動画の画像データの記録媒体212への記録が終了した場合は、操作部216の電源スイッチがOFFされているか否かが判定される(ステップS22)。この判定の結果、電源がOFFでなかった場合には、上記ステップS5に戻る。一方、判定の結果、電源がOFFであった場合には、メインのフローの終了動作を行なった後に、メインフローを終了する。   When the AF operation is completed in step S10, or when the release button is not fully pressed as a result of the determination in step S13, or in step S16, the image data recording medium 212 of the still image is displayed. When recording to the recording medium 212 is completed, or when recording of moving image data to the recording medium 212 is completed in step S21, it is determined whether or not the power switch of the operation unit 216 is turned off (step S22). ). If the result of this determination is that the power supply is not OFF, processing returns to step S5. On the other hand, if the result of determination is that the power supply is OFF, the main flow is ended after performing the main flow end operation.

次に、図13に示すフローチャートを用いて、本発明と関係のあるウォブリングがあるAFの動作について説明する。
上記ステップS10でAF動作がコールされると、Bucom214は、まず、カメラシステム10のAFモード設定状態がウォブリングを動作させるモードに操作部216によって設定されているか否かを判定する(ステップS101)。判定がウォブリングを動作させるモードでない場合は、詳細は省くが一般的な撮影画像のコントラストを判定してコントラストが最大となる位置にフォーカスレンズ101を制御する動作が行なわれる。
Next, the operation of AF with wobbling related to the present invention will be described using the flowchart shown in FIG.
When the AF operation is called in step S10, the Bucom 214 first determines whether or not the AF mode setting state of the camera system 10 is set to the mode for operating wobbling by the operation unit 216 (step S101). When the determination is not a mode for operating wobbling, an operation for controlling the focus lens 101 at a position where the contrast is maximized by determining the contrast of a general captured image is omitted although details are omitted.

一方、上記ステップS101の判定がウォブリングを動作させるAFモードであった場合は、ウォブリングの周波数、ウォブリングの振幅に対応する電圧値A(図11のDATA参照)、及び位相差θをFlashメモリ109から読み出して、I/F219を介してLucom108に設定する(ステップS102)。   On the other hand, if the determination in step S101 is the AF mode in which wobbling is performed, the wobbling frequency, the voltage value A (see DATA in FIG. 11) corresponding to the wobbling amplitude, and the phase difference θ are obtained from the flash memory 109. The data is read and set in the Lucom 108 via the I / F 219 (step S102).

このステップS102のウォブリングの設定に応じて、Lucom108は、アクチュエータ制御回路112によりアクチュエータ111を駆動し、可動レンズ103を光軸方向にウォブリングする(ステップS103)。このウォブリング動作は、撮影の同期信号と位相差θを持って同期しているので、可動レンズ103が被写体に近い位置(前側位置)で撮影する状態と、可動レンズ103が被写体から遠い位置(後側位置)で撮影する状態とが、交互に繰り返される(ステップS104)。   In accordance with the wobbling setting in step S102, the Lucom 108 drives the actuator 111 by the actuator control circuit 112 to wobble the movable lens 103 in the optical axis direction (step S103). Since the wobbling operation is synchronized with the shooting synchronization signal with a phase difference θ, the movable lens 103 is shot at a position close to the subject (front position), and the movable lens 103 is far from the subject (rear side). The state of shooting at the side position is alternately repeated (step S104).

こうして撮影された前側位置の画像データと後側位置の画像データは、AF処理部207によってコントラストが比較されて、焦点位置の方向が順次検出される(ステップS106)。次ぎに、Bucom214は、撮影された画像データから検出されたコントラストが合焦点の許容差内であるか判定し(ステップS107)、許容差内でない場合は、I/F219を介してLucom108に、フォーカスレンズ101を検出された焦点位置の方向に所定量駆動させるよう指示して(ステップS108)、上記ステップS103に戻る。   The contrast of the image data of the front side position and the image data of the rear side position thus captured is compared by the AF processing unit 207, and the direction of the focal position is sequentially detected (step S106). Next, the Bucom 214 determines whether or not the contrast detected from the captured image data is within the in-focus tolerance (step S107). If it is not within the tolerance, the focus is set to the Lucom 108 via the I / F 219. An instruction is given to drive the lens 101 by a predetermined amount in the direction of the detected focal position (step S108), and the process returns to step S103.

一方、判定が許容差内であった場合は、I/F219を介してLucom108に、可動レンズ103のウォブリングと、フォーカスレンズ101の駆動を停止するよう指示して(ステップS109)、メインのフローに戻る。   On the other hand, if the determination is within the tolerance, the Lucom 108 is instructed to stop the wobbling of the movable lens 103 and the driving of the focus lens 101 via the I / F 219 (step S109), and the main flow is entered. Return.

上記ステップS107での許容のコントラストか否かの判定は、前側位置で撮影された画像データと、後側位置で撮影された画像データのコントラストの比較で行われ、仮にコントラスト差が0であれば、その前側位置と後側位置のほぼ中間位置に可動レンズ103がある状態で焦点が合うことになる。従って、ウォブリングをその状態で停止すると可動レンズ103は焦点が合った位置に停止することになる。   Whether or not the contrast is acceptable in step S107 is determined by comparing the contrast of the image data captured at the front position and the image data captured at the rear position. If the contrast difference is zero, In this state, the movable lens 103 is in a substantially intermediate position between the front side position and the rear side position. Therefore, when the wobbling is stopped in that state, the movable lens 103 stops at a focused position.

以上のように、本第1実施形態によれば、固定部材である固定枠301に対して光学部材である可動レンズ103を光軸方向に振動的に駆動する駆動装置において、上記可動レンズ103が一端に固定されると共に他端で上記固定枠301に支持され、電圧印加に応じて少なくとも上記光軸方向に屈曲変位する複数のアクチュエータ111と、上記可動レンズ103と上記複数のアクチュエータ111とで構成される屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させるように上記複数のアクチュエータ111を駆動することにより、上記可動レンズ103を上記光軸方向に振動変位させるアクチュエータ制御回路112と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、可動レンズ103を高速且つ精密に駆動制御可能で、可動レンズ103を振動駆動しても振動や音の発生が少ない駆動装置を提供することができる。   As described above, according to the first embodiment, in the drive device that drives the movable lens 103 that is an optical member in a vibration manner in the optical axis direction with respect to the fixed frame 301 that is a fixed member, the movable lens 103 is A plurality of actuators 111 that are fixed to one end and supported by the fixed frame 301 at the other end and that bend and displace at least in the optical axis direction in response to voltage application, the movable lens 103, and the plurality of actuators 111. An actuator control circuit 112 that vibrates and displaces the movable lens 103 in the optical axis direction by driving the plurality of actuators 111 so as to vibrate the bending vibrator to be oscillated at a frequency near the bending vibration resonance. Thus, the movable lens 103 can be moved at high speed by vibrating the bending vibrator at a frequency near the bending vibration resonance. A precise drive controllable, even if vibration driving the movable lens 103 can provide a driving device generate less vibration and sound.

ここで、上記アクチュエータ111は、板状をなし、板厚方向に電圧を加えると、該板厚方向と直交する方向に伸縮する第1圧電体413と第1圧電体413に固着された弾性体とからなるモノモルフであっても良いし、上記第1圧電体413と、板状をなし、上記第1圧電体413と長手方向及び板圧方向が揃えて固着され、上記板厚方向に電圧を加えると、該板厚方向と直交する方向で且つ上記第1圧電体413と逆方向に伸縮する、第2圧電体416と、からなるバイモルフであっても良い。   Here, the actuator 111 has a plate shape, and when a voltage is applied in the plate thickness direction, the first piezoelectric body 413 that expands and contracts in a direction orthogonal to the plate thickness direction and an elastic body fixed to the first piezoelectric body 413. The first piezoelectric body 413 and the first piezoelectric body 413 have a plate shape, and are fixed to the first piezoelectric body 413 with the longitudinal direction and the plate pressure direction aligned, and voltage is applied in the plate thickness direction. In addition, it may be a bimorph composed of a second piezoelectric body 416 that expands and contracts in a direction orthogonal to the plate thickness direction and in a direction opposite to the first piezoelectric body 413.

また、上記アクチュエータ111は、さらに、板状をなし、少なくとも上記第1の圧電体の伸縮状態に応じた電荷を発生する第3圧電体414を有することで、該第3圧電体414の出力信号を、上記アクチュエータ111の動作を制御するための信号として用いることが可能となる。   In addition, the actuator 111 further includes a third piezoelectric body 414 that has a plate shape and generates electric charge according to at least the expansion and contraction state of the first piezoelectric body, so that an output signal of the third piezoelectric body 414 is obtained. Can be used as a signal for controlling the operation of the actuator 111.

なお、上記可動レンズ103は、撮影レンズ113を構成する複数のレンズの内の一つであれば良く、フォーカスレンズ101や変倍レンズ102に組み込まれていても良い。   The movable lens 103 may be one of a plurality of lenses constituting the photographing lens 113 and may be incorporated in the focus lens 101 or the variable power lens 102.

また、本第1実施形態によれば、上記第1実施形態に係る駆動装置と、撮影レンズ113が形成する光学像から撮像素子202によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するAF処理部207と、上記AF処理部207からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズ113を構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズ101を駆動する合焦駆動手段としてのLucom108及びドライバ105と、上記撮像素子202の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路112による上記アクチュエータ111の駆動タイミングを制御するタイミング制御手段としてのBucom214と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、大きな変位量でもって可動レンズ103を高速且つ精密に駆動制御可能で、可動レンズ103を振動駆動しても振動や音の発生が少ないオートフォーカス装置を提供することができる。   Further, according to the first embodiment, the in-focus position is detected based on the image data acquired by the image sensor 202 from the optical device formed by the driving device according to the first embodiment and the photographing lens 113, and the An AF processing unit 207 that outputs focus control information based on the detected in-focus position, and the focus lens 101 of the plurality of lenses constituting the photographing lens 113 are driven according to the focus control information from the AF processing unit 207. The drive timing of the actuator 111 by the actuator control circuit 112 so as to synchronize with a predetermined phase difference with respect to the Lucom 108 and the driver 105 as focusing drive means and the image data acquisition operation of the image sensor 202. And Bucom 214 as a timing control means for controlling the Thus, by vibrating the bending vibrator at a frequency near the bending vibration resonance, the movable lens 103 can be driven and controlled with a large amount of displacement at high speed and with precision. An autofocus device that is less likely to occur can be provided.

また、本第1実施形態によれば、複数のレンズを含む撮影レンズ113と、撮像素子202と、を備えるカメラシステム10等の画像機器において、上記第1実施形態に係る駆動装置と、上記撮影レンズ113が形成する光学像から上記撮像素子202によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するAF処理部207と、上記AF処理部207からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズ113を構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズ101を駆動する合焦駆動手段としてのLucom108及びドライバ105と、上記撮像素子202の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路112による上記アクチュエータ111の駆動タイミングを制御するタイミング制御手段としてのBucom214と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、大きな変位量でもって可動レンズ103を高速且つ精密に駆動制御可能で、可動レンズ103を振動駆動しても振動や音の発生が少ない画像機器を提供することができる。   In addition, according to the first embodiment, in an imaging device such as the camera system 10 including the photographing lens 113 including a plurality of lenses and the image sensor 202, the driving device according to the first embodiment and the photographing described above. An AF processing unit 207 that detects a focal point position based on image data acquired by the imaging element 202 from an optical image formed by the lens 113 and outputs focus control information based on the detected focal point position; Acquisition of the image data of the imaging device 202 and the Lucom 108 and the driver 105 as focusing drive means for driving the focus lens 101 of the plurality of lenses constituting the photographing lens 113 according to the focus control information from the unit 207 The actuator control circuit 112 is synchronized with the operation with a predetermined phase difference. And Bucom 214 as a timing control means for controlling the drive timing of the actuator 111 according to the above, by causing the bending vibrator to vibrate at a frequency near the bending vibration resonance, the movable lens 103 can be moved at a high speed with a large displacement. In addition, it is possible to provide an imaging device that can be precisely driven and controlled so that even when the movable lens 103 is driven to vibrate, vibration and sound are less generated.

また、本第1実施形態によれば、複数のレンズを含む撮影レンズ113を備えるレンズ装置において、上記第1実施形態に係る駆動装置と、上記撮影レンズ113が形成する光学像から検出された合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を受け、該フォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズ113を構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズ101を駆動する合焦駆動手段としてのLucom108及びドライバ105と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、大きな変位量でもって可動レンズ103を高速且つ精密に駆動制御可能で、可動レンズ103を振動駆動しても振動や音の発生が少ないレンズ装置を提供することができる。   In addition, according to the first embodiment, in a lens device including the photographing lens 113 including a plurality of lenses, a combination of the driving device according to the first embodiment and an optical image formed by the photographing lens 113 is detected. Lucom 108 and a driver 105 as focus drive means for receiving the focus control information based on the focal position and driving the focus lens 101 of the plurality of lenses constituting the photographing lens 113 according to the focus control information. Thus, by vibrating the bending vibrator at a frequency near the bending vibration resonance, the movable lens 103 can be driven and controlled with a large amount of displacement at high speed and with precision. It is possible to provide a lens device that is less likely to occur.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について、図14を用いて説明する。
上記第1実施形態では固定部材である固定枠301に対して光学部材である可動レンズ103をウォブリングしていたが、本第2実施形態では、固定部材であるホルダ228に対して光学部材である撮像素子202をウォブリングしている。動作等は上記第1実施形態と同じとなるので、ここでは、機構について説明をし、動作等の説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the movable lens 103 that is an optical member is wobbled with respect to the fixed frame 301 that is a fixed member. However, in the second embodiment, the movable lens 103 is an optical member with respect to the holder 228 that is a fixed member. The image sensor 202 is wobbling. Since the operation and the like are the same as those in the first embodiment, the mechanism will be described here, and the description of the operation and the like will be omitted.

図14(A)は、第2実施形態に係る駆動装置における撮像素子のウォブリング機構の構成を説明する正面図であり、図14(B)は、図14(A)のウォブリング機構のAA線側断面図であり、図14(C)は、図14(A)のウォブリング機構のBB線側断面図であり、図14(D)は、図14(C)のウォブリング機構のCC線側断面図である。   FIG. 14A is a front view for explaining the configuration of the wobbling mechanism of the image sensor in the driving apparatus according to the second embodiment, and FIG. 14B is the AA line side of the wobbling mechanism of FIG. 14C is a cross-sectional view taken along the line BB of the wobbling mechanism of FIG. 14A, and FIG. 14D is a cross-sectional view taken along the line CC of the wobbling mechanism of FIG. 14C. It is.

撮像素子202は、受光素子501、ケース502、及び保護ガラス503から構成される。直方体の箱形状をなすケース502の底面に、CCDやCMOS等の受光素子501が配置され、受光素子501からケース502の後側に引き出された電気端子は、ケース502の後ろに配置された回路基板504に電気的に接続される。一方、ケース502の前側は、透明のガラス、樹脂等で作られた矩形板状の保護ガラス503が、受光素子501を密閉するように固着されている。アルミニウムやステンレス等の金属板で作られた保持板505の中心付近に形成された前側に突出させた面に、ケース502の後側の面が接着等で固着されている。   The image sensor 202 includes a light receiving element 501, a case 502, and a protective glass 503. A light receiving element 501 such as a CCD or a CMOS is arranged on the bottom surface of a case 502 having a rectangular parallelepiped box shape, and an electrical terminal drawn from the light receiving element 501 to the rear side of the case 502 is a circuit arranged behind the case 502. It is electrically connected to the substrate 504. On the other hand, a rectangular plate-shaped protective glass 503 made of transparent glass, resin, or the like is fixed to the front side of the case 502 so as to seal the light receiving element 501. The rear surface of the case 502 is fixed to the front surface formed near the center of the holding plate 505 made of a metal plate such as aluminum or stainless steel by bonding or the like.

また、短冊板状のアクチュエータ111a、111b、111cが、保持板505の後ろ側に撮像素子202の長辺方向(X方向)に沿うように配置され、一方の端部が保持板505から後ろ側面に一部突出した面に接着等で固定されている。その固定位置は、保持板505の一方の短辺側のY方向端部に2ヶ所設けられ、他方の短辺側で、短辺の中心位置付近に1ヶ所設けられている。さらに、アクチュエータ111a、111b、111cの他方の端部は、ホルダ228から前側に一部突出した面に対し、押さえ305a、305b、305cにより挟み込むようにビス306a、306b、306cで押さえ305a、305b、305cをホルダ228に固定することで、アクチュエータ111a、111b、111cをホルダ228に押圧して支持している。   In addition, strip-shaped actuators 111 a, 111 b, and 111 c are arranged on the rear side of the holding plate 505 along the long side direction (X direction) of the image sensor 202, and one end portion is a rear side surface from the holding plate 505. It is fixed by adhesive etc. to the part protruding to the surface. Two fixing positions are provided at the Y-direction end on one short side of the holding plate 505, and one is provided near the center of the short side on the other short side. Furthermore, the other ends of the actuators 111a, 111b, and 111c are pressed by screws 306a, 306b, and 306c so as to be sandwiched by the pressers 305a, 305b, and 305c with respect to the surface partially protruding forward from the holder 228. By fixing 305c to the holder 228, the actuators 111a, 111b, and 111c are pressed against and supported by the holder 228.

このような構成にすると、XY平面に広がるアクチュエータ111a、111b、111cを小さなスペースに配置することが可能である。また、アクチュエータ111a、111b、111cが保持板505を支持する位置が正三角形に近い形で、アクチュエータ111a、111b、111cの発生力をバランス良く保持板505に作用させることが出来、共振させた場合、不要な振動が発生せず、大きな振幅が得られる。この場合、2等辺三角形状に配置したり、非2等辺三角形状に配置したりしても、作用する力やモーメントが対称になるようにすれば同じ効果が得られる。   With such a configuration, the actuators 111a, 111b, and 111c extending in the XY plane can be arranged in a small space. In addition, when the actuators 111a, 111b, 111c support the holding plate 505 at a position close to an equilateral triangle, the generated force of the actuators 111a, 111b, 111c can be applied to the holding plate 505 in a well-balanced manner and resonated. Unnecessary vibration does not occur and a large amplitude can be obtained. In this case, the same effect can be obtained even if the isosceles triangle is arranged or the non-isosceles triangle is arranged so that the acting force and moment are symmetrical.

本第2実施形態では、撮像素子202をウォオブリングしているので、例え、交換レンズ100にウォブリング機構を持たないような場合でも、ウォブリングにより、焦点位置情報を検出することが可能である。なおこの場合、アクチュエータ111を駆動するアクチュエータ制御回路112の制御は、Bucom214が実施する。   In the second embodiment, since the image sensor 202 is wobbling, the focal position information can be detected by wobbling even when the interchangeable lens 100 does not have a wobbling mechanism. In this case, the Bucom 214 controls the actuator control circuit 112 that drives the actuator 111.

また、アクチュエータ111a、111b、111cに直流の電圧値を個別に与えることで、撮像素子202の傾きや、光軸方向(Z方向)の位置を精密に調整することが可能であり、従来、スペーサやネジ送り機構等で調整していた撮像素子202の位置調整が非常に簡単に実施することができる。この調整は、調整値をFlashメモリ等の記憶素子に記憶することになるので、撮像素子202の位置を、交換レンズ100を外した状態で計測すれば、カメラ状態での調整も可能となる。従来は、カメラの組立て途中でしか調整が可能でなかったために、調整以後の組立て作業により、調整が変化してしまうことも発生していた。さらに、カメラの使用環境によって部材が膨張、収縮して撮像素子202の位置が変化するような場合でも、事前に温度変化による撮像素子202の位置の変化を計測し、そのデータを撮像素子補正データとして持ては、カメラの持っている温度センサの計測温度に応じて撮像素子202の位置を調整することも可能である。   In addition, by individually applying DC voltage values to the actuators 111a, 111b, and 111c, it is possible to precisely adjust the tilt of the image sensor 202 and the position in the optical axis direction (Z direction). In addition, the position adjustment of the image sensor 202 that has been adjusted by a screw feed mechanism or the like can be performed very easily. In this adjustment, the adjustment value is stored in a storage element such as a flash memory. Therefore, if the position of the image sensor 202 is measured with the interchangeable lens 100 removed, the adjustment in the camera state is also possible. Conventionally, since adjustment was possible only during the assembly of the camera, the adjustment sometimes changed due to the assembly work after the adjustment. Further, even when the member expands and contracts depending on the use environment of the camera and the position of the image sensor 202 changes, the change in the position of the image sensor 202 due to the temperature change is measured in advance, and the data is used as the image sensor correction data. In other words, the position of the image sensor 202 can be adjusted in accordance with the measured temperature of the temperature sensor of the camera.

なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うレンズ、カメラ及びカメラシステムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within a scope not departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. Cameras and camera systems are also included in the technical scope of the present invention.

以上のように、本第2実施形態によれば、固定部材であるホルダ228に対して光学部材である撮像素子202を光軸方向に振動的に駆動する駆動装置において、上記撮像素子202が一端に固定されると共に他端で上記ホルダ228に支持され、電圧印加に応じて少なくとも上記光軸方向に屈曲変位する複数のアクチュエータ111と、上記撮像素子202と上記複数のアクチュエータ111とで構成される屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させるように上記複数のアクチュエータ111を駆動することにより、上記撮像素子202を上記光軸方向に振動変位させるアクチュエータ制御回路112と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、撮像素子202を高速且つ精密に駆動制御可能で、撮像素子202を振動駆動しても振動や音の発生が少ない駆動装置を提供することができる。   As described above, according to the second embodiment, in the driving device that drives the imaging element 202 that is an optical member in a vibrational manner in the optical axis direction with respect to the holder 228 that is a fixing member, the imaging element 202 is one end. A plurality of actuators 111 that are fixed to the other end and supported by the holder 228 at the other end and bent and displaced at least in the optical axis direction in response to voltage application, the imaging element 202, and the plurality of actuators 111. An actuator control circuit 112 that vibrates and displaces the imaging element 202 in the optical axis direction by driving the plurality of actuators 111 so as to vibrate the bending vibrator at a frequency near the bending vibration resonance; By vibrating the bending vibrator at a frequency in the vicinity of bending vibration resonance, the image pickup device 202 is driven at high speed and with high precision. Controllable, even if vibration driving the imaging device 202 can provide a driving device generate less vibration and sound.

ここで、上記アクチュエータ111は、板状をなし、板厚方向に電圧を加えると、該板厚方向と直交する方向に伸縮する第1圧電体413と第1圧電体413に固着された弾性体からなるモノモルフであっても良いし、上記第1圧電体413と、板状をなし、上記第1圧電体413と長手方向及び板圧方向が揃えて固着され、上記板厚方向に電圧を加えると、該板厚方向と直交する方向で且つ上記第1圧電体413と逆方向に伸縮する、第2圧電体416と、からなるバイモルフであっても良い。   Here, the actuator 111 has a plate shape, and when a voltage is applied in the plate thickness direction, the first piezoelectric body 413 that expands and contracts in a direction orthogonal to the plate thickness direction and an elastic body fixed to the first piezoelectric body 413. The first piezo-electric body 413 has a plate shape and is fixed to the first piezo-electric body 413 with the longitudinal direction and the plate pressure direction aligned, and a voltage is applied in the plate thickness direction. And a bimorph composed of a second piezoelectric body 416 that expands and contracts in a direction orthogonal to the plate thickness direction and in a direction opposite to the first piezoelectric body 413.

また、上記アクチュエータ111は、さらに、板状をなし、少なくとも上記第1の圧電体の伸縮状態に応じた電荷を発生する第3圧電体414を有することで、該第3圧電体414の出力信号を、上記アクチュエータ111の動作を制御するための信号として用いることが可能となる。   In addition, the actuator 111 further includes a third piezoelectric body 414 that has a plate shape and generates electric charge according to at least the expansion and contraction state of the first piezoelectric body, so that an output signal of the third piezoelectric body 414 is obtained. Can be used as a signal for controlling the operation of the actuator 111.

また、本第2実施形態によれば、上記第2実施形態に係る駆動装置と、撮影レンズ113が形成する光学像から撮像素子202によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するAF処理部207と、上記AF処理部207からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズ113を構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズ101を駆動する合焦駆動手段としてのLucom108及びドライバ105と、上記撮像素子202の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路112による上記アクチュエータ111の駆動タイミングを制御するタイミング制御手段としてのBucom214と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、大きな変位量でもって撮像素子202を高速且つ精密に駆動制御可能で、撮像素子202を振動駆動しても振動や音の発生が少ないオートフォーカス装置を提供することができる。   Further, according to the second embodiment, the in-focus position is detected based on the image data acquired by the imaging device 202 from the optical device formed by the driving device according to the second embodiment and the photographing lens 113, and the An AF processing unit 207 that outputs focus control information based on the detected in-focus position, and the focus lens 101 of the plurality of lenses constituting the photographing lens 113 are driven according to the focus control information from the AF processing unit 207. The drive timing of the actuator 111 by the actuator control circuit 112 so as to synchronize with a predetermined phase difference with respect to the Lucom 108 and the driver 105 as focusing drive means and the image data acquisition operation of the image sensor 202. And Bucom 214 as a timing control means for controlling the Thus, by vibrating the bending vibrator at a frequency in the vicinity of the bending vibration resonance, the image pickup element 202 can be driven and controlled with a large amount of displacement at high speed and with precision. An autofocus device that is less likely to occur can be provided.

また、本第2実施形態によれば、複数のレンズを含む撮影レンズ113と、撮像素子202と、を備えるカメラシステム10等の画像機器において、上記第2実施形態に係る駆動装置と、上記撮影レンズ113が形成する光学像から上記撮像素子202によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するAF処理部207と、上記AF処理部207からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズ113を構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズ101を駆動する合焦駆動手段としてのLucom108及びドライバ105と、上記撮像素子202の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路112による上記アクチュエータ111の駆動タイミングを制御するタイミング制御手段としてのBucom214と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、大きな変位量でもって撮像素子202を高速且つ精密に駆動制御可能で、撮像素子202を振動駆動しても振動や音の発生が少ない画像機器を提供することができる。   In addition, according to the second embodiment, in an imaging device such as the camera system 10 including the photographing lens 113 including a plurality of lenses and the image sensor 202, the driving device according to the second embodiment and the photographing described above. An AF processing unit 207 that detects a focal point position based on image data acquired by the imaging element 202 from an optical image formed by the lens 113 and outputs focus control information based on the detected focal point position; Acquisition of the image data of the imaging device 202 and the Lucom 108 and the driver 105 as focusing drive means for driving the focus lens 101 of the plurality of lenses constituting the photographing lens 113 according to the focus control information from the unit 207 The actuator control circuit 112 is synchronized with the operation with a predetermined phase difference. And Bucom 214 as a timing control means for controlling the drive timing of the actuator 111, the image sensor 202 can be driven at a high speed with a large amount of displacement by vibrating the bending vibrator at a frequency near the bending vibration resonance. In addition, it is possible to provide an imaging device that can be precisely driven and controlled so that even when the imaging element 202 is driven to vibrate, vibration and sound are less generated.

また、本第2実施形態によれば、撮像素子202を備えるカメラ本体100等の画像機器において、上記第2実施形態に係る駆動装置と、上記撮像素子202によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するAF処理部207と、上記撮像素子202の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路112による上記アクチュエータ111の駆動タイミングを制御するタイミング制御手段としてのBucom214と、を備えることにより、上記屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させることで、大きな変位量でもって撮像素子202を高速且つ精密に駆動制御可能で、撮像素子202を振動駆動しても振動や音の発生が少ない画像機器を提供することができる。   In addition, according to the second embodiment, in an imaging device such as the camera body 100 including the image sensor 202, the focus is based on the drive device according to the second embodiment and the image data acquired by the image sensor 202. An AF processing unit 207 that detects a position and outputs focus control information based on the detected in-focus position, and synchronizes with an acquisition operation of the image data of the image sensor 202 with a predetermined phase difference. And Bucom 214 as a timing control means for controlling the drive timing of the actuator 111 by the actuator control circuit 112, so that the bending vibrator can be vibrated at a frequency in the vicinity of the bending vibration resonance with a large amount of displacement. Therefore, the image sensor 202 can be driven and controlled at high speed and precisely, and the image sensor 202 can be driven by vibration. It is possible to provide an image device generate less vibration and sound.

以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。   The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are possible within the scope of the gist of the present invention. is there.

例えば、実施形態は、カメラ本体200に対して交換レンズ100を交換可能なカメラシステム10を例に説明したが、レンズ交換不能なカメラであっても良い。   For example, in the embodiment, the camera system 10 capable of exchanging the interchangeable lens 100 with respect to the camera body 200 has been described as an example. However, a camera in which the lens cannot be replaced may be used.

また、本発明は、上述の実施形態で説明したデジタルカメラのレンズの形態に限らず、撮影機能を備えた録音機器、携帯電話、PDA、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、デジタルメディアプレーヤ、テレビ、GPS、時計等の電子機器にも適用可能である。   The present invention is not limited to the form of the lens of the digital camera described in the above-described embodiment, but is a recording device, a mobile phone, a PDA, a personal computer, a game machine, a digital media player, a television, a GPS, It can also be applied to electronic devices such as watches.

また、撮影機能を有しい、望遠鏡、双眼鏡、プロジェクタ、顕微鏡など、オートフォーカス装置を備えた画像機器においても同様に適用可能である。   Further, the present invention can be similarly applied to an imaging apparatus having an imaging function and having an autofocus device such as a telescope, binoculars, a projector, and a microscope.

10…カメラシステム、 100…交換レンズ、 101…フォーカスレンズ、 102…変倍レンズ、 103…可動レンズ、 105,106,107…ドライバ、 108…レンズ制御用マイクロコンピュータ(Lucom)、 109…Flashメモリ、 110…位置センサ、 111,111a,111b,111c…アクチュエータ、 112…アクチュエータ制御回路、 113…撮影レンズ、 200…カメラ本体、 202…撮像素子、 207…AF処理部、 214…ボディ制御用マイクロコンピュータ(Bucom)、 228…ホルダ、 301…固定枠、 302…可動枠、 303…レンズ、 306a,306b,306c…ビス、 307a,307b,307c…絶縁シート、 308a,308b,308c…スケール、 309a,309b,309c…位置センサ、 310…フレキ、 412…積層体M、 419…外部電極Sp、 421…外部電極Gm、 420…外部電極Sm、 422…外部電極Gp、 423…外部電極Vp、 401a,402a,403a,404a,414ua,414da…内部電極、 401,402,403,404…圧電体板、 405a…パターンSp、 405b…パターンSm、 405c…パターンGm、 405d…パターンGp、 405e…パターンVp、 411…上板、 413…第1圧電体、 414…第3圧電体、 414u…上中央層、 414d…下中央層、 416…第2圧電体、 417…下板、 418…補強板、 424…分極方向、 431…バス、 432…D/Aコンバータ制御回路、 433…D/Aコンバータ、 435,437…アンプ、 436,438…ローパスフィルタ、 439…A/Dコンバータ、 440…位相差検出回路、 501…受光素子、 502…ケース、 503…保護ガラス、 504…回路基板、 505…保持板。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Camera system, 100 ... Interchangeable lens, 101 ... Focus lens, 102 ... Variable magnification lens, 103 ... Movable lens, 105, 106, 107 ... Driver, 108 ... Microcomputer (Lucom) for lens control, 109 ... Flash memory, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Position sensor 111, 111a, 111b, 111c ... Actuator, 112 ... Actuator control circuit, 113 ... Shooting lens, 200 ... Camera body, 202 ... Image sensor, 207 ... AF processing part, 214 ... Microcomputer for body control ( Bucom), 228 ... holder, 301 ... fixed frame, 302 ... movable frame, 303 ... lens, 306a, 306b, 306c ... screw, 307a, 307b, 307c ... insulating sheet, 308a, 308b, 308c ... Kale, 309a, 309b, 309c ... position sensor, 310 ... flexible, 412 ... laminate M, 419 ... external electrode Sp, 421 ... external electrode Gm, 420 ... external electrode Sm, 422 ... external electrode Gp, 423 ... external electrode Vp 401a, 402a, 403a, 404a, 414ua, 414da ... internal electrodes, 401, 402, 403, 404 ... piezoelectric plate, 405a ... pattern Sp, 405b ... pattern Sm, 405c ... pattern Gm, 405d ... pattern Gp, 405e ... Pattern Vp, 411 ... upper plate, 413 ... first piezoelectric body, 414 ... third piezoelectric body, 414u ... upper center layer, 414d ... lower center layer, 416 ... second piezoelectric body, 417 ... lower plate, 418 ... reinforcing plate 424: Polarization direction, 431: Bus, 432: D / A converter Control circuit, 433 ... D / A converter, 435,437 ... Amplifier, 436,438 ... Low pass filter, 439 ... A / D converter, 440 ... Phase difference detection circuit, 501 ... Light receiving element, 502 ... Case, 503 ... Protective glass 504 ... Circuit board, 505 ... Holding plate.

Claims (10)

固定部材に対して光学部材を光軸方向に振動的に駆動する駆動装置であって、
上記光学部材が一端に固定されると共に他端で上記固定部材に支持され、電圧印加に応じて少なくとも上記光軸方向に屈曲変位する複数のアクチュエータと、
上記複数のアクチュエータを駆動するアクチュエータ制御回路と、
を具備し、
上記アクチュエータ制御回路は、上記光学部材と上記複数のアクチュエータとで構成される屈曲振動子を屈曲振動共振付近の周波数で振動させるように上記複数のアクチュエータを駆動することにより、上記光学部材を上記光軸方向に振動変位させ
上記屈曲振動子の屈曲振動共振の周波数は、上記光学部材の上記光軸方向の振動変位の周波数であることを特徴とする駆動装置。
A driving device for oscillatingly driving the optical member in the optical axis direction with respect to the fixed member,
A plurality of actuators that are fixed at one end and supported by the fixing member at the other end, and are bent and displaced at least in the optical axis direction in response to voltage application;
An actuator control circuit for driving the plurality of actuators;
Comprising
The actuator control circuit drives the plurality of actuators to vibrate a bending vibrator constituted by the optical member and the plurality of actuators at a frequency in the vicinity of bending vibration resonance, thereby causing the optical member to move to the optical member. Displace the vibration in the axial direction ,
The frequency of the bending vibration resonance of the bending vibrator driving apparatus according to claim frequency der Rukoto of the optical axis direction of the vibration displacement of the optical member.
上記屈曲振動子の上記屈曲振動共振の周波数frは、上記複数のアクチュエータの剛性をkb、上記光学部材の質量をMとすれば、The frequency fr of the bending vibration resonance of the bending vibrator is as follows. If the rigidity of the plurality of actuators is kb and the mass of the optical member is M,
fr∝(Kb/M)fr∝ (Kb / M) 1/21/2
であり、And
上記複数のアクチュエータ及び上記光学部材は、上記光学部材の上記光軸方向の振動変位の周波数に基づいて調整された剛性kb及び質量Mを有することを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。2. The driving device according to claim 1, wherein the plurality of actuators and the optical member have rigidity kb and mass M adjusted based on a frequency of vibration displacement of the optical member in the optical axis direction.
上記アクチュエータは、
板状をなし、板厚方向に電圧を加えると、該板厚方向と直交する方向に伸縮する第1の圧電体からなる、または、
上記第1の圧電体と、板状をなし、上記第1の圧電体と長手方向及び板圧方向が揃えて固着され、上記板厚方向に電圧を加えると、該板厚方向と直交する方向で且つ上記第1の圧電体と逆方向に伸縮する、第2の圧電体と、からなる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動装置。
The actuator is
It consists of a first piezoelectric body that has a plate shape and expands and contracts in a direction orthogonal to the plate thickness direction when a voltage is applied in the plate thickness direction, or
The first piezoelectric body has a plate shape, and is fixed to the first piezoelectric body with the longitudinal direction and the plate pressure direction aligned, and when a voltage is applied in the plate thickness direction, the direction orthogonal to the plate thickness direction in and expands and contracts in the first piezoelectric body and the opposite direction, a second piezoelectric body consisting of a drive device according to claim 1 or 2, characterized in that.
上記アクチュエータは、さらに、板状をなし、少なくとも上記第1の圧電体の伸縮状態に応じた電荷を発生する第3の圧電体を有することを特徴とする請求項に記載の駆動装置。 The drive device according to claim 3 , wherein the actuator further includes a third piezoelectric body that has a plate shape and generates an electric charge corresponding to at least the expansion and contraction state of the first piezoelectric body. 上記光学部材は、撮影レンズを構成する複数のレンズの内の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1乃至の何れかに記載の駆動装置。 The optical member driving device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least one of the plurality of lenses constituting the imaging lens. 上記光学部材は、撮像素子であることを特徴とする請求項1乃至の何れかに記載の駆動装置。 The optical member driving device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that an image pickup element. 請求項1乃至の何れかに記載の駆動装置と、
撮影レンズが形成する光学像から撮像素子によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するオートフォーカス処理部と、
上記オートフォーカス処理部からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズを駆動する合焦駆動手段と、
上記撮像素子の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路による上記アクチュエータの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段と、
を具備し、
上記光学部材は、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内の一つ、または、上記撮像素子であることを特徴とするオートフォーカス装置。
A driving device according to any one of claims 1 to 4 ,
An autofocus processing unit that detects a focal point position based on image data acquired by an imaging element from an optical image formed by the photographing lens and outputs focus control information based on the detected focal point position;
In accordance with focus control information from the autofocus processing unit, focusing drive means for driving a focus lens among a plurality of lenses constituting the photographing lens,
Timing control means for controlling the drive timing of the actuator by the actuator control circuit so as to be synchronized with a predetermined phase difference with respect to the image data acquisition operation of the image sensor;
Comprising
The autofocus device, wherein the optical member is one of a plurality of lenses constituting the photographing lens or the imaging element.
複数のレンズを含む撮影レンズと、撮像素子と、を備える画像機器であって、
請求項1乃至の何れかに記載の駆動装置と、
上記撮影レンズが形成する光学像から上記撮像素子によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するオートフォーカス処理部と、
上記オートフォーカス処理部からのフォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズを駆動する合焦駆動手段と、
上記撮像素子の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路による上記アクチュエータの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段と、
を具備し、
上記光学部材は、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内の一つ、または、上記撮像素子であることを特徴とする画像機器。
An imaging device comprising a photographic lens including a plurality of lenses and an image sensor,
A driving device according to any one of claims 1 to 4 ,
An autofocus processing unit that detects a focal position based on image data acquired by the imaging element from an optical image formed by the photographing lens, and outputs focus control information based on the detected focal position;
In accordance with focus control information from the autofocus processing unit, focusing drive means for driving a focus lens among a plurality of lenses constituting the photographing lens,
Timing control means for controlling the drive timing of the actuator by the actuator control circuit so as to be synchronized with a predetermined phase difference with respect to the image data acquisition operation of the image sensor;
Comprising
The image device, wherein the optical member is one of a plurality of lenses constituting the photographing lens or the imaging element.
撮像素子を備える画像機器であって、
請求項1乃至の何れかに記載の駆動装置と、
上記撮像素子によって取得した画像データを基に合焦点位置を検出し、該検出した合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を出力するオートフォーカス処理部と、
上記撮像素子の上記画像データの取得動作に対して所定の位相差を持って同期するように、上記アクチュエータ制御回路による上記アクチュエータの駆動タイミングを制御するタイミング制御手段と、
を具備し、
上記光学部材は、上記撮像素子であることを特徴とする画像機器。
An imaging device including an image sensor,
A driving device according to any one of claims 1 to 4 ,
An autofocus processing unit that detects a focal position based on image data acquired by the imaging element and outputs focus control information based on the detected focal position;
Timing control means for controlling the drive timing of the actuator by the actuator control circuit so as to be synchronized with a predetermined phase difference with respect to the image data acquisition operation of the image sensor;
Comprising
The image device, wherein the optical member is the imaging device.
複数のレンズを含む撮影レンズを備えるレンズ装置であって、
請求項1乃至の何れかに記載の駆動装置と、
上記撮影レンズが形成する光学像から検出された合焦点位置に基づくフォーカス制御情報を受け、該フォーカス制御情報に従って、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内のフォーカスレンズを駆動する合焦駆動手段と、
を具備し、
上記光学部材は、上記撮影レンズを構成する複数のレンズの内の一つであることを特徴とするレンズ装置。
A lens apparatus including a photographing lens including a plurality of lenses,
A driving device according to any one of claims 1 to 4 ,
Focus drive means for receiving focus control information based on a focus position detected from an optical image formed by the photographing lens, and driving a focus lens among a plurality of lenses constituting the photographing lens according to the focus control information When,
Comprising
The lens device according to claim 1, wherein the optical member is one of a plurality of lenses constituting the photographing lens.
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