[go: up one dir, main page]

JP2006345630A - Driving device, lens unit, and imaging device - Google Patents

Driving device, lens unit, and imaging device Download PDF

Info

Publication number
JP2006345630A
JP2006345630A JP2005168498A JP2005168498A JP2006345630A JP 2006345630 A JP2006345630 A JP 2006345630A JP 2005168498 A JP2005168498 A JP 2005168498A JP 2005168498 A JP2005168498 A JP 2005168498A JP 2006345630 A JP2006345630 A JP 2006345630A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
drive
driving
gravity
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005168498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Terai
孝志 寺井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2005168498A priority Critical patent/JP2006345630A/en
Publication of JP2006345630A publication Critical patent/JP2006345630A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

【課題】 変形を利用した駆動用素子を用いたレンズ駆動装置や撮像装置において、装置の移動や姿勢の変化に伴う可動部への外力の影響を補正して、駆動制御の精度を保証する。
【解決手段】 対象物3の駆動装置1において、逆圧電効果を利用した駆動用素子2(圧電素子)を用いる。駆動用素子2の歪み量を検出し、その検出結果に基づいて駆動制御手段6が駆動量を算出して駆動手段4を制御する。装置に作用する力「F」(重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力)による影響を検出するための検出手段を設け、その検出結果に従って対象物3の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じて駆動量を補正することで制御精度を向上させる。
【選択図】図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To guarantee the accuracy of drive control by correcting the influence of an external force on a movable part caused by movement of the device or change of posture in a lens driving device or an imaging device using a driving element utilizing deformation.
In a driving apparatus 1 for an object 3, a driving element 2 (piezoelectric element) using an inverse piezoelectric effect is used. The amount of distortion of the drive element 2 is detected, and the drive control unit 6 calculates the drive amount based on the detection result to control the drive unit 4. Detecting means for detecting the influence of the force “F” acting on the device (gravity or inertial force according to acceleration of external force acting on the device) is provided, and gravity or inertia in the driving direction of the object 3 according to the detection result The control accuracy is improved by correcting the drive amount according to the force component.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、逆圧電効果を利用した駆動用素子(所謂「圧電素子」)を用いて可動部材を駆動する装置において、装置姿勢の変化に応じた重力の成分や、装置に働く外力による慣性力の成分によって影響を被る可動部材の駆動制御を精度良く行えるようにするための技術に関する。   The present invention relates to a device that drives a movable member using a driving element (a so-called “piezoelectric element”) that uses an inverse piezoelectric effect, and a component of gravity corresponding to a change in the posture of the device or an inertial force due to an external force acting on the device. The present invention relates to a technique for accurately performing drive control of a movable member that is affected by the above components.

カメラ装置等において、レンズ駆動装置の駆動源としてリニアモータが用いられており、例えば、ズーミングやフォーカス制御に係るレンズ駆動、あるいは手振れ補正光学系に係るレンズ駆動等が行われる。   In a camera device or the like, a linear motor is used as a driving source of a lens driving device. For example, lens driving for zooming or focus control, lens driving for a camera shake correction optical system, or the like is performed.

リニアモータは、永久磁石及びヨークを含む磁気回路を用いた界磁手段(あるいは磁界手段)と、磁界中に配置されたコイルを用いて構成され、コイル電流に応じて推力を発生させるアクチュエータであり、その駆動量の精密な制御には、ホール素子や磁気抵抗素子、光学センサ等を用いた位置検出手段が必要とされる(構造を複雑化させる一因となる。)。また、コイルへの通電によって推力を得ているために、可動レンズ等の静止状態においてもその位置を保持するには常に通電が必要であって、消費電力が大きいことが問題とされる。   A linear motor is an actuator that uses a field means (or magnetic field means) using a magnetic circuit including a permanent magnet and a yoke, and a coil disposed in the magnetic field, and generates thrust according to the coil current. In order to precisely control the driving amount, a position detecting means using a Hall element, a magnetoresistive element, an optical sensor, or the like is required (which contributes to a complicated structure). In addition, since thrust is obtained by energizing the coil, energization is always necessary to maintain the position of the movable lens or the like even in a stationary state, and power consumption is a problem.

そこで、リニアモータの代わりに、例えば、バイモルフ型又はユニモルフ型の圧電素子を用いた構成が知られている。これらの圧電素子は、電荷の蓄積により変形する素子であり、間欠的な通電により変位を保持することができるため、リニアモータとの比較において消費電力が小さいという特長を有する。   Therefore, a configuration using, for example, a bimorph type or unimorph type piezoelectric element instead of the linear motor is known. These piezoelectric elements are elements that are deformed by the accumulation of electric charges, and can hold displacement by intermittent energization, and thus have a feature that power consumption is small in comparison with a linear motor.

例えば、手振れ補正光学系の駆動手段に圧電素子を用いた構成(例えば、特許文献1参照。)や、フォーカスレンズの駆動手段に圧電素子を用いるとともに、歪ゲージによって駆動量の検出を行うようにした構成が知られている(例えば、特許文献2参照。)。   For example, a configuration in which a piezoelectric element is used as a driving unit of a camera shake correction optical system (for example, see Patent Document 1), a piezoelectric element is used as a driving unit of a focus lens, and a driving amount is detected by a strain gauge. Such a configuration is known (for example, see Patent Document 2).

特開2000−194026号公報JP 2000-194026 A 特開2000−316120号公報JP 2000-316120 A

ところで、従来の圧電素子を用いたレンズ駆動装置にあっては、装置が静止していない場合の慣性力による可動レンズへの影響や、装置姿勢の変化に伴う可動レンズへの重力成分の影響について考慮されておらず、レンズ駆動を精度良く制御できないことに問題がある。   By the way, in a conventional lens driving device using a piezoelectric element, the influence on the movable lens due to the inertial force when the device is not stationary, and the influence of the gravity component on the movable lens due to the change in the posture of the device This is not considered, and there is a problem that the lens drive cannot be accurately controlled.

圧電素子は、その通電に応じた一様の曲率をもって変形する特性をもち、よって、装置の静止状態や装置姿勢が水平状態に保たれている等、外力の影響を考慮しない場合には、素子の一部又は素子全体の歪み量を歪みゲージ等で検出すれば、検出結果に基づいて素子の駆動量を容易に算出可能である。   Piezoelectric elements have the property of deforming with a uniform curvature according to their energization. Therefore, when the influence of external force is not taken into account, such as when the apparatus is stationary or the apparatus posture is kept horizontal, the element If the strain amount of a part or the entire device is detected by a strain gauge or the like, the drive amount of the device can be easily calculated based on the detection result.

しかしながら、例えば、装置が静止しておらず、また、装置姿勢の変化を伴う使用状況下では、可動レンズを含む被駆動部に対して慣性力が作用し、あるいは、姿勢変化に応じた方向の重力(分力成分)が駆動方向に加わることになる。駆動手段に用いる圧電素子は板ばねの性質をも併せもつため、外力による荷重変化が該素子に加わった場合に弾性変形が生じる。この変形は、圧電素子の「通電に応じた一様の曲率」を乱す原因となり、従って、歪みゲージの検出値に基づいて駆動量の算出を行う場合の誤差要因となる。つまり、慣性力や重力による被駆動部への影響を考えずに圧電素子に付設された歪みゲージの検出値をそのまま信用して該素子の駆動を行ったのでは、カメラ等の携帯型機器への適用において性能低下等に繋がる虞がある(素子の駆動量を正しく算出することができず、所期の精度が保証されなくなる。)。   However, for example, when the apparatus is not stationary and the usage state is accompanied by a change in the apparatus posture, an inertial force acts on the driven part including the movable lens, or in a direction corresponding to the change in the attitude. Gravity (component force component) is applied in the driving direction. Since the piezoelectric element used for the driving means also has a leaf spring property, elastic deformation occurs when a load change due to an external force is applied to the element. This deformation causes a disturbance of the “uniform curvature according to the energization” of the piezoelectric element, and thus an error factor when the drive amount is calculated based on the detected value of the strain gauge. That is, if the detected value of the strain gauge attached to the piezoelectric element is trusted as it is without considering the influence on the driven part due to inertial force or gravity, the element is driven as it is. There is a risk of performance degradation in the application of the above (the driving amount of the element cannot be calculated correctly, and the expected accuracy cannot be guaranteed).

そこで、本発明は、レンズ駆動装置や撮像装置等において、装置の移動や姿勢の変化に伴う可動部への外力の影響に関する補正を行って、駆動制御の精度を保証することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to guarantee the accuracy of drive control by performing correction on the influence of an external force on a movable part associated with movement of the device or change in posture in a lens driving device, an imaging device, or the like.

本発明は、上記した課題を解決するために、装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、その検出結果に従って対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた駆動用素子の歪み量の変化に対して駆動量を補正するための補正演算が駆動制御手段により行われるように構成したものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided with detection means for detecting an inertial force corresponding to the gravity acting on the device or the acceleration of the external force acting on the device, and the driving direction of the object according to the detection result The drive control means performs a correction calculation for correcting the drive amount with respect to a change in the distortion amount of the drive element in accordance with the gravity or inertial force component.

従って、本発明では、対象物の駆動方向における重力又は慣性力の影響を考慮して、駆動量を補正することにより、駆動量の算出精度を高めることができる。   Therefore, in the present invention, the calculation accuracy of the driving amount can be improved by correcting the driving amount in consideration of the influence of gravity or inertial force in the driving direction of the object.

本発明によれば、逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いて対象物を移動させる構成において、対象物の駆動方向における重力又は慣性力の影響が駆動量の算出に著しい誤差を与えないようにし、精度の高い駆動制御を保証することで性能の向上等を実現することができる。   According to the present invention, in a configuration in which an object is moved using a driving element using the inverse piezoelectric effect, the influence of gravity or inertial force in the driving direction of the object does not cause a significant error in the calculation of the driving amount. In addition, performance can be improved by assuring highly accurate drive control.

駆動量の補正演算については、対象物の駆動方向に重力又は慣性力が作用しない場合の歪み量と駆動量との間に成立する関係式に従って、歪み量の検出結果に基づいて駆動量を算出し、さらに、対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じて駆動量を補正することが好ましい。つまり、歪み量と駆動量との間の基本的な関係式からの差異(ずれ量)に応じて駆動量を補正することができ、誤差除去に有効である。   For the drive amount correction calculation, the drive amount is calculated based on the distortion amount detection result according to the relational expression established between the distortion amount and the drive amount when gravity or inertia force does not act in the drive direction of the object. Furthermore, it is preferable to correct the driving amount in accordance with the magnitude of gravity or inertial force component in the driving direction of the object. That is, the drive amount can be corrected according to the difference (deviation amount) from the basic relational expression between the distortion amount and the drive amount, which is effective for error removal.

また、重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示すデータテーブルを記憶手段に予め記憶させておき、補正演算の際に該データテーブルを参照する構成によれば、事前に判明している補正量を読み出して補正処理を容易に行えることができる。そして、装置毎の製造上のばらつきや検出手段の特性のばらつき等、固有の誤差要因に対して装置毎のテータを製造時に書き込めるので精度向上等に有効である。尚、テータテーブルに格納された離散的データにない中間的な値については、補間計算等の処理によってデータを補完することができる。   In addition, a data table indicating the relationship between the detection amount obtained by the detection unit related to gravity or inertia force and the correction amount with respect to the drive amount calculated based on the change in the distortion amount according to the detection amount is stored in the storage unit. According to the configuration in which the data table is stored in advance and the data table is referred to at the time of the correction calculation, the correction amount that has been found in advance can be read and correction processing can be easily performed. In addition, since the data for each device can be written at the time of manufacture for inherent error factors such as manufacturing variations for each device and variations in characteristics of the detecting means, it is effective for improving accuracy. For intermediate values not included in the discrete data stored in the data table, the data can be supplemented by processing such as interpolation calculation.

重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示す計算式のデータを記憶手段に予め記憶させておき、補正演算時に該データに基づく計算式を用いる構成によれば、計算に必要な比較的少数の定数値データ等を用いれば済むので、多量のデータを記憶手段に記憶させる必要がない等の利点が得られる。   Data of a calculation formula indicating the relationship between the detection amount obtained by the detection unit relating to gravity or inertia force and the correction amount with respect to the driving amount, which is calculated based on a change in the distortion amount according to the detection amount, is stored in the storage unit. According to the configuration in which the calculation formula based on the data is stored in advance and the correction calculation is performed, it is only necessary to use a relatively small number of constant value data necessary for the calculation, and thus it is necessary to store a large amount of data in the storage unit. The advantage that there is no is obtained.

歪み量検出手段として、駆動用素子の表面に付設される歪みゲージを用いる場合には、素子表層での伸縮量を検出して、素子の撓み量を計算することができ、また、歪み量検出手段として、駆動用素子に蓄積された電荷量を検出するセンサを用いる場合には、電荷量から素子変形時の歪み量を検出することができる。   When a strain gauge attached to the surface of the driving element is used as the strain amount detection means, the amount of deflection of the element can be calculated by detecting the amount of expansion and contraction on the surface of the element. As a means, when a sensor for detecting the amount of charge accumulated in the driving element is used, the amount of distortion at the time of element deformation can be detected from the amount of charge.

駆動対象がレンズ又は光学素子を含む可動部であるレンズ駆動装置、レンズユニットあるいは撮像装置への適用において、可動部の駆動方向における重力や慣性力の影響に起因する誤差による性能低下を防止することができ、画質向上等に有効である。   To prevent performance degradation due to errors due to the influence of gravity and inertial force in the driving direction of the movable part in application to a lens driving device, lens unit or imaging device whose driving object is a movable part including a lens or an optical element This is effective for improving image quality.

本発明は、圧電素子等の駆動用素子を用いたアクチュエータと、駆動用素子の歪み量を検出した上でその検出結果に基づいてアクチュエータの駆動量を算出して駆動制御を行う構成形態において、装置に作用する重力や慣性力の影響を考慮して制御精度の向上を図ることを目的とする。   The present invention relates to an actuator using a driving element such as a piezoelectric element, and a configuration for performing drive control by calculating a driving amount of the actuator based on a detection result after detecting a distortion amount of the driving element. The purpose is to improve control accuracy in consideration of the influence of gravity and inertial force acting on the device.

例えば、重力や慣性力の影響によって可動部に作用する力が、圧電素子への曲げモーメントとして作用し、その結果、該素子の弾性変形により歪み量に変化が生じる(一定曲率での変形状態からのずれが発生する。)。これが、歪み量の検出上の誤差要因となってしまう。そこで、このような検出誤差の発生を排除するために、重力や慣性力に係る検出結果に応じて補正量を算出して駆動量について補正を行うことにより正確な駆動制御を保証することができる。   For example, the force acting on the movable part due to the influence of gravity or inertial force acts as a bending moment on the piezoelectric element, and as a result, the amount of strain changes due to the elastic deformation of the element (from a deformed state with a constant curvature). Deviation occurs.) This becomes an error factor in detecting the distortion amount. Therefore, in order to eliminate the occurrence of such detection errors, accurate drive control can be ensured by calculating the correction amount according to the detection result relating to gravity and inertial force and correcting the drive amount. .

尚、本発明は、携帯型機器に用いる駆動装置、例えば、レンズや光学素子を含む可動部を所定の方向に沿って移動させるための駆動装置又は該駆動装置を含むレンズ鏡胴やレンズユニット、スチルカメラやビデオカメラあるいは静止画及び動画の撮影が可能な各種の撮像装置に幅広く適用することができる。   The present invention relates to a driving device used for a portable device, for example, a driving device for moving a movable part including a lens and an optical element along a predetermined direction, or a lens barrel and a lens unit including the driving device, The present invention can be widely applied to a still camera, a video camera, and various imaging devices capable of shooting still images and moving images.

図1は、本発明に係る駆動装置の基本構成例を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a basic configuration of a drive device according to the present invention.

駆動装置1は、逆圧電効果(電界を加えると、歪みが発生すること)を利用した駆動用素子2を用いて対象物3を移動させるための駆動手段4を備えている。例えば、駆動用素子2の一端部2aが固定され、他端部2b(図の黒円部参照)が対象物3の一部5に係合されている。   The driving device 1 includes driving means 4 for moving the object 3 by using a driving element 2 utilizing a reverse piezoelectric effect (distortion occurs when an electric field is applied). For example, one end 2 a of the driving element 2 is fixed, and the other end 2 b (see the black circle in the figure) is engaged with a part 5 of the object 3.

駆動用素子2として、例えば、圧電バイモルフが挙げられ、金属板をその両面側から圧電セラミック板で挟んだ構成を有し、電荷を与えると該素子が変形する。その際、素子への通電を断っても変形時の変位量を保持することができるため、消費電力が少なく、また発熱や電磁的ノイズ等の問題がないといった特長を有する。   An example of the driving element 2 is a piezoelectric bimorph, which has a structure in which a metal plate is sandwiched between piezoelectric ceramic plates from both sides thereof, and the device is deformed when an electric charge is applied. In that case, since the displacement amount at the time of deformation can be maintained even when the power to the element is cut off, the power consumption is small, and there are no problems such as heat generation and electromagnetic noise.

本例では、駆動用素子2を用いた駆動手段4に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って制御を行う駆動制御手段6が設けられており、その制御下において駆動用素子2を用いて駆動される対象物3がガイド機構7により規定される所定方向(図中のx軸参照)に移動される。尚、ガイド機構7は、ガイド軸7aと被ガイド部7bとで構成され、被ガイド部7bの一部8が対象物3に結合されている。   In this example, there is provided a drive control means 6 for calculating a drive amount related to the drive means 4 using the drive element 2 and performing control according to the drive amount, and using the drive element 2 under the control. The object 3 to be driven is moved in a predetermined direction defined by the guide mechanism 7 (see the x-axis in the figure). The guide mechanism 7 includes a guide shaft 7 a and a guided portion 7 b, and a part 8 of the guided portion 7 b is coupled to the object 3.

図中に示す点「G」は対象物3(可動部)の重心を示し、「F」で示す矢印は、装置に作用する重力の成分又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力の成分を示している。また、「L」は、駆動用素子2における任意位置での重心Gからの距離を示し、「M」は距離「L」での曲げモーメントを示している。   The point “G” shown in the figure indicates the center of gravity of the object 3 (movable part), and the arrow indicated by “F” indicates the inertial force corresponding to the gravity component acting on the device or the acceleration of the external force acting on the device. Ingredients are shown. “L” indicates a distance from the center of gravity G at an arbitrary position in the driving element 2, and “M” indicates a bending moment at the distance “L”.

本構成において、駆動用素子2の駆動制御によって該素子の変形(撓み)を引き起こさせることで、例えば、図に二点鎖線で示すように、対象物3を所望の方向に移動させることができるが、矢印「F」に示す方向への重力や慣性力の成分が対象物3に加わった場合には、駆動用素子2に対して曲げモーメント「M」が作用する。その大きさは、重心「G」からの距離「L」に比例するため、素子上の位置毎に異なり、その結果、素子の変形に関して、一様の曲率をもって湾曲した状態からの乖離が問題となる。   In this configuration, by causing the element to be deformed (bent) by driving control of the driving element 2, for example, the object 3 can be moved in a desired direction as shown by a two-dot chain line in the figure. However, when a component of gravity or inertial force in the direction indicated by the arrow “F” is applied to the object 3, a bending moment “M” acts on the driving element 2. Since the size is proportional to the distance “L” from the center of gravity “G”, the size varies depending on the position on the element. As a result, regarding the deformation of the element, a deviation from a curved state with a uniform curvature is a problem. Become.

そこで、本発明では、装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出し、その検出結果に従って対象物3の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた駆動用素子2の歪み量の変化に対して駆動量を補正することにより、その算出精度を向上させる。   Therefore, in the present invention, an inertial force corresponding to the gravity acting on the device or the acceleration of the external force acting on the device is detected, and the driving force corresponding to the gravity or inertial force component in the driving direction of the object 3 is detected according to the detection result. The calculation accuracy is improved by correcting the driving amount with respect to the change in the distortion amount of the element 2.

駆動制御において駆動用素子2の変形状態を把握することが必要とされるが、そのためには、駆動用素子2の歪み量を検出する歪み量検出手段として、例えば、下記に示す形態が挙げられる。   In the drive control, it is necessary to grasp the deformation state of the driving element 2. For this purpose, examples of the distortion amount detecting means for detecting the distortion amount of the driving element 2 include the following forms. .

(I)駆動用素子の表面に付設される歪みゲージを用いる構成
(II)駆動用素子に蓄積された電荷量を検出するセンサを用いる構成。
(I) A configuration using a strain gauge attached to the surface of the driving element. (II) A configuration using a sensor for detecting the amount of charge accumulated in the driving element.

上記(I)では、素子表層での伸縮量を検出することにより、素子の撓み量を計算することができ、撓み量を制御目標値と比較し、両者の差がゼロとなるように駆動制御手段6によってフィードバック制御が行われる。   In (I) above, the amount of deflection of the element can be calculated by detecting the amount of expansion / contraction on the surface of the element, the amount of deflection is compared with the control target value, and drive control is performed so that the difference between the two becomes zero. Feedback control is performed by means 6.

また、上記(II)では、素子の蓄積電荷量を検出することにより、素子変形時の歪み量を検出することができる。よって、歪み量に応じた素子の撓み量を計算し、撓み量を制御目標値と比較し、両者の差がゼロとなるように駆動制御手段6によってフィードバック制御が行われる。   In the above (II), the amount of distortion at the time of device deformation can be detected by detecting the amount of charge accumulated in the device. Therefore, the amount of deflection of the element according to the amount of strain is calculated, the amount of deflection is compared with the control target value, and feedback control is performed by the drive control means 6 so that the difference between the two becomes zero.

いずれの形態においても、歪み量検出手段による検出結果に基づいて、駆動用素子2を用いた駆動手段4に係る駆動量を算出して当該駆動手段を制御することにより対象物3の駆動制御が行われる。   In any form, the driving control of the object 3 is performed by calculating the driving amount related to the driving unit 4 using the driving element 2 based on the detection result by the distortion amount detecting unit and controlling the driving unit. Done.

本発明に係る駆動装置をレンズユニットや撮像装置に適用する場合の例として、下記に示す形態が挙げられる。   Examples of the case where the drive device according to the present invention is applied to a lens unit or an imaging device include the following forms.

・フォーカス調節用の可動レンズを光軸方向に沿って移動させる構成形態
・ズーミング等の変倍操作用の可動レンズを移動させる構成形態
・手振れ防止光学系を構成する可動レンズを光軸に対して直交する方向に沿って移動させる構成形態
・フィルタ等の光学部材又は遮光部材等を移動させる構成形態。
A configuration in which a movable lens for focus adjustment is moved along the optical axis direction. A configuration in which a movable lens for zooming and other zooming operations is moved. A movable lens that constitutes an image stabilization optical system is moved with respect to the optical axis. Configuration form for moving along an orthogonal direction-Configuration form for moving an optical member such as a filter or a light shielding member.

以下では、レンズ素子の駆動機構を例にして装置構成を説明する。   In the following, the configuration of the apparatus will be described with a lens element driving mechanism as an example.

図2は撮像装置の構成例9を示したものであり、撮像部(あるいは撮像ユニット)10、信号処理部11、制御部12を備えている。   FIG. 2 shows a configuration example 9 of the imaging apparatus, which includes an imaging unit (or imaging unit) 10, a signal processing unit 11, and a control unit 12.

撮像部10には、光学系13(図にはその可動レンズ13aだけを示す。)と、該光学系13の光軸上に配置された撮像素子14が設けられており、撮像信号がA/D変換回路15にてアナログ信号からディジタル信号に変換された後で信号処理部11のカメラDSP(Digital Signal Processor)部22に送出される。   The imaging unit 10 is provided with an optical system 13 (only the movable lens 13a is shown in the figure) and an imaging element 14 disposed on the optical axis of the optical system 13, and the imaging signal is A / After being converted from an analog signal to a digital signal by the D conversion circuit 15, it is sent to a camera DSP (Digital Signal Processor) unit 22 of the signal processing unit 11.

撮像素子14には、例えば、CCD(Charge Coupled Device)型やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型等の固体撮像素子(エリアイメージセンサ)が用いられ、駆動回路16やタイミング信号生成回路17からの信号を受けて駆動制御や撮像制御が行われる。   For example, a solid-state imaging device (area image sensor) such as a CCD (Charge Coupled Device) type or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type is used as the imaging device 14, and is supplied from the drive circuit 16 or the timing signal generation circuit 17. Drive control and imaging control are performed in response to the signal.

可動レンズ13aを移動させる駆動手段18には、例えば、バイモルフ型又はユニモルフ型の圧電素子19が用いられ、駆動回路20からの信号に従って制御される。尚、フォーカス調節等では、圧電素子19を用いて可動レンズを光軸方向に沿って移動させるための構成が採られるが、手振れ防止光学系では、その可動レンズを光軸に直交する方向に移動させるための構成が採用される。   For example, a bimorph type or unimorph type piezoelectric element 19 is used as the driving means 18 for moving the movable lens 13a, and is controlled according to a signal from the driving circuit 20. In focus adjustment, etc., a configuration for moving the movable lens along the optical axis direction using the piezoelectric element 19 is adopted. However, in the camera shake prevention optical system, the movable lens is moved in a direction perpendicular to the optical axis. The structure for making it adopt is adopted.

歪み量検出手段21は、圧電素子19の歪み量を検出するために設けられており、例えば、歪みゲージ及びこれを一辺に含むブリッジ回路、あるいは圧電素子19に蓄積される電荷検出用のセンサ及び検出回路が用いられる。そして、検出結果を示す信号が制御部12(のCPU24)に送出される。   The strain amount detection means 21 is provided to detect the strain amount of the piezoelectric element 19. For example, the strain amount detection means 21 includes a strain gauge and a bridge circuit including the strain gauge on one side, or a sensor for detecting charges accumulated in the piezoelectric element 19. A detection circuit is used. Then, a signal indicating the detection result is sent to the control unit 12 (CPU 24).

信号処理部11を構成するカメラDSP部22には、画像データを圧縮し又は圧縮データを伸長して復元する回路部22aと、自動焦点調節(AF)、自動露出(AE)、オートホワイトバランス(AWB)等の処理を行う回路部22bと、データ処理に用いるメモリ23(SDRAM等)のメモリコントローラ22cが含まれる。   The camera DSP unit 22 constituting the signal processing unit 11 includes a circuit unit 22a that compresses image data or decompresses and restores compressed data, automatic focus adjustment (AF), automatic exposure (AE), and auto white balance ( A circuit unit 22b that performs processing such as (AWB) and the like, and a memory controller 22c of a memory 23 (such as SDRAM) used for data processing are included.

制御部12は、CPU(中央処理装置)24、主メモリ(RAM)25、読み出し専用メモリ(ROM)26、時計回路27を用いて構成され、これらがシステムバス28を介してデータの送受を行う。尚、システムバス28には、カメラDSP部22や記録再生処理部29のインターフェース部が繋がっている。   The control unit 12 includes a CPU (Central Processing Unit) 24, a main memory (RAM) 25, a read-only memory (ROM) 26, and a clock circuit 27, which send and receive data via the system bus 28. . The system bus 28 is connected to the interface unit of the camera DSP unit 22 and the recording / playback processing unit 29.

CPU24による制御信号は、A/D変換回路15、駆動回路20、タイミング信号生成回路17に送出され、光学系13や撮像素子14の制御が行われる。   A control signal from the CPU 24 is sent to the A / D conversion circuit 15, the drive circuit 20, and the timing signal generation circuit 17, and the optical system 13 and the image sensor 14 are controlled.

検出手段30は、装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力の影響を検出するために設けられており(重力成分と慣性力成分との違いを判別する必要はない。)、その検出信号がCPU24に送出される。検出手段30として、例えば、装置の姿勢変化について検出するための角速度センサや、加速度センサ等が用いられ、手振れ補正に用いるジャイロセンサ等を流用することができる。   The detecting means 30 is provided for detecting the influence of inertial force corresponding to the gravity acting on the device or the acceleration of the external force acting on the device (it is not necessary to determine the difference between the gravity component and the inertial force component). The detection signal is sent to the CPU 24. As the detection means 30, for example, an angular velocity sensor for detecting a change in the posture of the apparatus, an acceleration sensor, or the like is used, and a gyro sensor or the like used for camera shake correction can be used.

本例において、CPU24、メモリ25、26、駆動回路20等は、駆動手段18を制御するための駆動制御手段を構成しており、検出手段30による検出結果に従って可動レンズ13aの駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた圧電素子19の歪み量の変化に対して駆動量を補正するための補正演算が行われる。圧電素子19の変形状態については歪み量検出手段21からの検出信号を受けてCPU24が把握しており、また、装置に作用する重力や慣性力の影響については検出手段30からの検出信号によって知ることができる。よって、これらの検出信号に基づいて駆動量に係る補正を行うことが可能であり、例えば、検出手段30からの信号に従って下記に示す処理が行われる。   In this example, the CPU 24, the memories 25 and 26, the drive circuit 20 and the like constitute drive control means for controlling the drive means 18, and according to the detection result by the detection means 30, gravity in the driving direction of the movable lens 13a or A correction calculation is performed to correct the driving amount with respect to a change in the distortion amount of the piezoelectric element 19 in accordance with the inertial force component. The deformation state of the piezoelectric element 19 is grasped by the CPU 24 by receiving a detection signal from the strain amount detection means 21, and the influence of gravity and inertial force acting on the device is known from the detection signal from the detection means 30. be able to. Therefore, it is possible to perform correction related to the driving amount based on these detection signals. For example, the following processing is performed according to the signal from the detection unit 30.

(A)可動レンズの駆動方向に重力又は慣性力の成分が作用しない場合には、圧電素子の歪み量と、該素子の駆動量との間に成立する関係式に従って、駆動量を算出すること
(B)可動レンズの駆動方向に重力又は慣性力の成分が作用する場合には、上記関係式に従って駆動量を算出した後で、該成分の大きさに応じた歪み量の変化に基づいて駆動量を補正すること。
(A) When the gravity or inertia force component does not act in the driving direction of the movable lens, the driving amount is calculated according to the relational expression established between the distortion amount of the piezoelectric element and the driving amount of the element. (B) When a gravity or inertial force component acts in the driving direction of the movable lens, the driving amount is calculated according to the above relational expression, and then the driving is performed based on a change in the distortion amount according to the magnitude of the component. Correct the amount.

そして、上記関係式に従って算出された駆動量又は補正された駆動量に従ってCPU24から駆動回路20に制御信号が送出されて駆動制御が行われる。   Then, a control signal is sent from the CPU 24 to the drive circuit 20 in accordance with the drive amount calculated according to the relational expression or the corrected drive amount, and drive control is performed.

駆動量の補正演算については、例えば、下記に示す形態が挙げられ、CPU24によって解釈されて実行されるプログラムがROM26に格納されていて該プログラムが読み出されて主メモリ25に記憶される。   The drive amount correction calculation includes, for example, the following forms. A program that is interpreted and executed by the CPU 24 is stored in the ROM 26, and the program is read and stored in the main memory 25.

(1)データテーブルを参照する形態
(2)計算式を用いる形態。
(1) Form referring to data table (2) Form using calculation formula.

先ず、上記(1)では、重力又は慣性力に係る検出手段30によって得られる検出量と、該検出量に応じた圧電素子19の歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示すデータテーブルを、不揮発性の記憶手段(例えば、ROM26)に予め記憶させておく。そして、上記(B)の補正において、データテーブルを参照して補正演算を行って駆動量を算出する。   First, in the above (1), the correction amount for the driving amount, which is calculated based on the detection amount obtained by the detection means 30 relating to gravity or inertial force and the distortion amount of the piezoelectric element 19 corresponding to the detection amount. Is stored in advance in a non-volatile storage means (for example, the ROM 26). Then, in the correction of (B) above, the driving amount is calculated by performing a correction calculation with reference to the data table.

事前に判明している補正量をテーブル形式のデータとして装置に記憶させておき、必要に応じてデータを読み出して補正処理を容易に行うことができる。また、装置毎の製造上のバラツキや検出手段の特性のバラツキ等、固有の誤差要因に対して装置毎のテータを製造時に記憶手段に対して書き込めるので制御精度の向上に有効である。   The correction amount that has been known in advance can be stored in the apparatus as data in a table format, and the correction process can be easily performed by reading the data as necessary. Further, since the data for each apparatus can be written to the storage means at the time of manufacture for inherent error factors such as manufacturing variations for each apparatus and variations in characteristics of the detection means, it is effective in improving control accuracy.

尚、データテーブルには離散的なデジタルデータが用いられるため、歪み量の検出データから補正量を算出する場合に、補間計算による定量的処理の補完が望ましい。つまり、検出データが予め記憶されているデータとは一致せずに、隣り合うデータ間の中間的な値を示す場合には、補間処理によって該当する補正データを計算で算出すれば良い。   Since discrete digital data is used for the data table, it is desirable to complement the quantitative processing by interpolation calculation when calculating the correction amount from the distortion amount detection data. That is, when the detected data does not match the data stored in advance and indicates an intermediate value between adjacent data, the corresponding correction data may be calculated by interpolation processing.

また、上記(2)では、重力又は慣性力に係る検出手段30によって得られる検出量と、該検出量に応じた圧電素子19の歪み量の変化に基づいて算出される、駆動量に対する補正量との関係を示す計算式が用いられる。つまり、計算式のためのデータが、不揮発性の記憶手段(例えば、ROM26)に予め記憶されており、該データに基づく計算式に従って補正演算が行われる。上記(1)との比較において多量のデータを記憶手段に記憶させる必要がなく、また、装置毎の製造上のバラツキや検出手段の特性のバラツキ等に対しては、計算式に用いる定数値やパラメータ値の調整又は設定変更により対応することができる。   In the above (2), the correction amount for the driving amount, which is calculated based on the detection amount obtained by the detection means 30 relating to gravity or inertial force and the distortion amount of the piezoelectric element 19 corresponding to the detection amount. The calculation formula showing the relationship is used. That is, the data for the calculation formula is stored in advance in a nonvolatile storage means (for example, the ROM 26), and the correction calculation is performed according to the calculation formula based on the data. In comparison with the above (1), it is not necessary to store a large amount of data in the storage means, and the constant value used in the calculation formula or the like for the manufacturing variation of each apparatus or the characteristic variation of the detection means This can be dealt with by adjusting parameter values or changing settings.

光学系13に係る駆動制御下において撮影される画像情報については、記録再生処理部29において記録媒体31に記録される。つまり、記録再生処理部29には、例えば、半導体記憶素子を用いた着脱可能な記録媒体又は磁気式若しくは光学式の記録媒体が用いられ、該記録媒体への撮影データ等の記録又は再生を行うためにシステムバス28に接続された媒体インターフェース(I/F)部32が設けられている。   The image information captured under the drive control related to the optical system 13 is recorded on the recording medium 31 by the recording / reproducing processor 29. That is, for example, a detachable recording medium using a semiconductor storage element or a magnetic or optical recording medium is used for the recording / reproducing processing unit 29, and recording or reproducing of shooting data or the like on the recording medium is performed. For this purpose, a medium interface (I / F) unit 32 connected to the system bus 28 is provided.

操作部33には、撮像装置9の本体部に設けられた各種の操作釦やスイッチ類が含まれる。ユーザによる操作入力や設定等による信号がCPU24の入力部に送出される。   The operation unit 33 includes various operation buttons and switches provided on the main body of the imaging device 9. A signal based on an operation input or setting by the user is sent to the input unit of the CPU 24.

また、表示部34には、液晶表示デバイス(LCD)等を用いた表示パネル35及びその表示制御部36が含まれ、該表示制御部36がシステムバス28に接続されている。   The display unit 34 includes a display panel 35 using a liquid crystal display device (LCD) and the like and a display control unit 36 thereof, and the display control unit 36 is connected to the system bus 28.

また、外部インターフェース(I/F)部37は、撮像装置9に対して有線又は赤外線や無線通信等を利用した外部機器又は外部デバイス38との間のデータ送受等に用いられる。   The external interface (I / F) unit 37 is used for data transmission / reception to / from the external device or the external device 38 using wired, infrared, or wireless communication with the imaging device 9.

図3は、本発明を適用した撮像部に係る実施の一例について要部を示したものであり、カメラ用レンズユニットの構成例39を示す。   FIG. 3 shows a main part of an example of an embodiment related to an imaging unit to which the present invention is applied, and shows a configuration example 39 of a camera lens unit.

光学系40は4群構成とされ、非可動の第1群41と、ズーム変倍操作のために駆動制御される第2群42と、非可動の第3群43と、焦点調節のために駆動制御される第4群44が光軸上に配置されている。そして、レンズユニット39の後端部(以下、被写体側を前方と定義する。)には、撮像素子45が配置されており、光学系40により結像された光像を受光して電気信号に変換し、画像信号が出力される。   The optical system 40 has a four-group configuration, a non-movable first group 41, a second group 42 that is driven and controlled for zoom magnification operation, a non-movable third group 43, and for focus adjustment. A fourth group 44 to be driven is arranged on the optical axis. An imaging element 45 is disposed at the rear end of the lens unit 39 (hereinafter, the subject side is defined as the front), and receives an optical image formed by the optical system 40 and converts it into an electrical signal. The image signal is output after conversion.

第1群41の構成レンズは、前側鏡筒部材46に固定されている。そして、第2群42の構成レンズが可動枠47に取り付けられており、第4群44の構成レンズが可動枠48に取り付けられている。   The constituent lenses of the first group 41 are fixed to the front lens barrel member 46. The constituent lenses of the second group 42 are attached to the movable frame 47, and the constituent lenses of the fourth group 44 are attached to the movable frame 48.

可動枠47、48は、前側鏡筒部材46と後側鏡筒部材49とに亘って光軸に平行な方向に延びるガイド軸50、50に沿って摺動可能な状態で支持されている。   The movable frames 47, 48 are supported in a slidable manner along guide shafts 50, 50 extending in a direction parallel to the optical axis across the front lens barrel member 46 and the rear lens barrel member 49.

尚、図示は省略するが、前側鏡筒部材46と後側鏡筒部材49との間を連結し、かつ第3群43の構成レンズを保持するための外筒部材が設けられている。   Although not shown, an outer cylinder member is provided for connecting the front lens barrel member 46 and the rear lens barrel member 49 and holding the constituent lenses of the third group 43.

第2群42の可動枠48は、レンズ保持部48aと被ガイド部48bとが一体的に形成されており、被ガイド部48bがガイド軸50に摺動自在な状態で支持されている。そして、被ガイド部48bにはコ字状をした係合凹部51が形成されている。   In the movable frame 48 of the second group 42, a lens holding portion 48a and a guided portion 48b are integrally formed, and the guided portion 48b is supported by the guide shaft 50 in a slidable state. The guided portion 48b is formed with a U-shaped engaging recess 51.

後側鏡筒部材49から前方に突出された支持部52には、細長の矩形板状をした圧電素子(バイモルフ型)53が設けられている。例えば、圧電素子53の一端部が支持部52に固定されており、該素子53の他端部には円柱形状をした係合部54が付設されていて、該係合部54が上記係合凹部51に係合されている。   A support portion 52 protruding forward from the rear barrel member 49 is provided with a piezoelectric element (bimorph type) 53 having an elongated rectangular plate shape. For example, one end portion of the piezoelectric element 53 is fixed to the support portion 52, and the other end portion of the element 53 is provided with a columnar engagement portion 54, and the engagement portion 54 is engaged with the engagement portion 54. It is engaged with the recess 51.

図示しない回路部からの駆動信号を圧電素子53に供給して、該素子に電荷を与えると変形が生じる。つまり、図中に矢印「K」で示す方向において素子が撓み、その結果、可動枠48が前後方向(図中の矢印「S」で示す方向)に移動する。つまり、圧電素子53が後方(又は前方)に撓んだ場合に、その変形に伴って係合部54及び係合凹部51が後方(又は前方)に移動する。   When a drive signal from a circuit unit (not shown) is supplied to the piezoelectric element 53 and electric charge is applied to the element, deformation occurs. That is, the element bends in the direction indicated by the arrow “K” in the drawing, and as a result, the movable frame 48 moves in the front-rear direction (direction indicated by the arrow “S” in the drawing). That is, when the piezoelectric element 53 is bent backward (or forward), the engaging portion 54 and the engaging recess 51 are moved backward (or forward) with the deformation.

圧電素子53の表裏面には、歪みゲージ55、55が一体的に接合されており、圧電素子53の表面及び裏面の伸縮量が検出され、その検出信号が制御部(図2参照)に送出される。そして、検出結果に基づいて圧電素子53に係る駆動量の算出及び補正演算が行われる。   Strain gauges 55 and 55 are integrally joined to the front and back surfaces of the piezoelectric element 53, and the expansion and contraction amounts of the front and back surfaces of the piezoelectric element 53 are detected, and the detection signals are sent to the control unit (see FIG. 2). Is done. Based on the detection result, the drive amount calculation and correction calculation related to the piezoelectric element 53 are performed.

図4は圧電素子53の変形による撓み量について説明するための概略図である。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the amount of bending due to the deformation of the piezoelectric element 53.

レンズユニット39が水平姿勢に保たれ、かつ静止状態とされる場合には、圧電素子53への外力の影響がない。つまり、重力による可動枠48の移動方向への成分はゼロ又は無視し得るレベルであって、慣性力の当該方向への成分もゼロ又は無視し得るレベルである。   When the lens unit 39 is maintained in a horizontal posture and is in a stationary state, there is no influence of external force on the piezoelectric element 53. That is, the component in the moving direction of the movable frame 48 due to gravity is zero or negligible, and the component of the inertial force in the direction is also zero or negligible.

このような状態で圧電素子53に電荷を与えた場合には、曲率一様の変形が引き起こされる。つまり、側方からみた素子形状に係る曲率半径を「R」と記すとき、曲率「1/R」が一定とされる。   When an electric charge is applied to the piezoelectric element 53 in such a state, deformation with uniform curvature is caused. That is, when the radius of curvature related to the element shape viewed from the side is denoted as “R”, the curvature “1 / R” is constant.

このとき、圧電素子に付設された歪みゲージ55、55を用いて表裏面の伸縮量を検出すれば、その一方の歪みゲージによって縮み量が検出され、他方の歪みゲージによって伸び量が検出される。従って、それらの検出結果に基づいて圧電素子53の撓み量(図中の「X」参照)を計算することができ、圧電素子の変形に伴う可動枠の駆動量の算出演算に誤差はないか又は殆ど生じない。   At this time, if the amount of expansion / contraction of the front and back surfaces is detected using the strain gauges 55 and 55 attached to the piezoelectric element, the amount of contraction is detected by one strain gauge, and the amount of extension is detected by the other strain gauge. . Therefore, the amount of deflection of the piezoelectric element 53 (see “X” in the figure) can be calculated based on the detection results, and is there any error in the calculation of the driving amount of the movable frame accompanying the deformation of the piezoelectric element? Or hardly occurs.

しかしながら、重力や慣性力の影響を無視できない状況では、「曲率一様」の前提が成立せず、これが駆動量の算出演算に係る誤差要因となる。例えば、レンズユニット全体が前後に傾斜した姿勢となった場合には、第4群44の可動枠48に作用する重力の光軸方向成分が被ガイド部48bから圧電素子53に対して作用する。また、レンズユニット全体を動かした場合の外力の加速度に対して、慣性力の光軸方向成分(外力の加速度とは反対向きの成分)が同様に圧電素子53に対して作用する。これらの力の成分については、係合部54の中心点を作用点として、該作用点からの距離に比例した曲げモーメントを発生させ、これが圧電素子53に加わることになる。このときの、素子の弾性変形は上記した「曲率一様」の状態からの歪み量の変化となって現出し、これが駆動量の算出演算上での誤差要因となる。即ち、歪みゲージ等の歪み量検出手段による検出結果のみに基づいて駆動量を算出したのでは、その演算上の誤差が大きい場合に制御精度に問題が生じるため、上記検出手段30(図2参照)を用いて、装置の姿勢や動きを監視し、可動枠の駆動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じた歪み量の変化に基づいて駆動量を補正する。   However, in the situation where the influence of gravity and inertial force cannot be ignored, the premise of “uniform curvature” is not satisfied, and this becomes an error factor related to the calculation of the driving amount. For example, when the entire lens unit is tilted back and forth, the gravity direction component of the gravity acting on the movable frame 48 of the fourth group 44 acts on the piezoelectric element 53 from the guided portion 48b. In addition, an optical component in the optical axis direction of the inertia force (a component opposite to the acceleration of the external force) acts on the piezoelectric element 53 in the same manner with respect to the acceleration of the external force when the entire lens unit is moved. With respect to these force components, a bending moment proportional to the distance from the center point of the engaging portion 54 is generated and applied to the piezoelectric element 53. The elastic deformation of the element at this time appears as a change in the amount of distortion from the above-mentioned “uniform curvature” state, which becomes an error factor in the calculation of the driving amount. That is, if the drive amount is calculated based only on the detection result by the strain amount detection means such as a strain gauge, if the calculation error is large, there will be a problem in control accuracy. Therefore, the detection means 30 (see FIG. 2) ) Is used to monitor the attitude and movement of the apparatus, and the drive amount is corrected based on the change in the amount of distortion in accordance with the magnitude of the gravity or inertial force component in the drive direction of the movable frame.

重力や慣性力の影響によって、上記「曲率一様」の状態からのずれが発生するが、その変化量が比較的小さい場合には、当該状態を基本とした差分補正を行うことが好ましく、例えば、上記のようにデータテーブルの参照による構成形態や、補正量を計算式で求める構成形態、あるいは両形態の併用等が挙げられる。   Deviation from the above "uniform curvature" state occurs due to the influence of gravity and inertial force, but when the amount of change is relatively small, it is preferable to perform a difference correction based on the state, for example, As described above, a configuration mode by referring to the data table, a configuration mode in which a correction amount is obtained by a calculation formula, a combination of both modes, and the like can be given.

図5は駆動制御の一例を示すフローチャート図である。   FIG. 5 is a flowchart showing an example of drive control.

先ず、ステップS1では圧電素子53の初期基準位置を検出する。圧電素子に駆動電圧を印加すると電荷量に応じて変形し、これに伴って可動部が所定の方向に移動するが、その可動範囲を機械的に制限するための規制部が設けられている。該規制部によって可動部の移動が規制された場合には、圧電素子に生じる歪み量が急増し、これが歪みゲージ等の歪み量検出手段によって検出される。   First, in step S1, the initial reference position of the piezoelectric element 53 is detected. When a driving voltage is applied to the piezoelectric element, the piezoelectric element is deformed according to the amount of electric charge, and the movable part moves in a predetermined direction along with this. A restricting part for mechanically limiting the movable range is provided. When the movement of the movable portion is restricted by the restricting portion, the amount of strain generated in the piezoelectric element increases rapidly, and this is detected by a strain amount detecting means such as a strain gauge.

図6は、圧電素子を用いた駆動手段に係る変位量を横軸にとり(任意単位)、歪み量検出手段により検出される歪み量を縦軸にとって(任意単位)、両者の関係を例示したグラフ図である。尚、実線で示すグラフが歪みゲージを用いた場合を例示し、破線で示すグラフが電荷量検出用のセンサを用いた場合を例示しており、図中の点P、Pが上記規制部の位置に相当する。   FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the displacement amount relating to the drive means using the piezoelectric element on the horizontal axis (arbitrary unit) and the distortion amount detected by the strain amount detection means on the vertical axis (arbitrary unit). FIG. In addition, the graph shown by a solid line exemplifies a case where a strain gauge is used, and the graph shown by a broken line exemplifies a case where a sensor for detecting the amount of charge is used. Corresponds to position.

可動部(上記例では可動枠48)を移動させ、これをそれぞれの規制部に押し当てるように駆動させると、可動部が規制部に当接されたときに点P、Pで示す変極点がそれぞれに出現する。つまり、変極点における歪み量検出手段の検出値から各規制部の位置を検出することができる。可動部の移動可能範囲は、2つの規制部の位置によって両位置の間の区間として決まるので、当該範囲の中心位置を基準位置(あるいはリセット位置)として設定することができる。それ以後は当該位置を基準として駆動量の算出等が行われる。尚、このような初期基準位置の検出は、経時変化や周囲条件(温湿度等)の変化等への対応を考慮した場合に装置の使用時に毎回又は定期的に行うことが好ましい。   When the movable part (movable frame 48 in the above example) is moved and driven so as to press against the respective restricting parts, the inflection points indicated by points P and P when the movable part comes into contact with the restricting parts are obtained. Appears in each. That is, the position of each restricting portion can be detected from the detection value of the strain amount detection means at the inflection point. Since the movable range of the movable part is determined as a section between the two positions by the positions of the two restricting parts, the center position of the range can be set as the reference position (or reset position). Thereafter, the driving amount is calculated based on the position. It should be noted that such detection of the initial reference position is preferably performed every time or periodically when the apparatus is used in consideration of changes with time, changes in ambient conditions (such as temperature and humidity), and the like.

次ステップS2では、圧電素子53の歪み量を検出した後、ステップS3に進み、素子の撓み量の計算や駆動量の算出が行われる。例えば、可動部の移動方向において重力又は慣性力が作用しない場合の歪み量と駆動量との間に成立する関係式に従って駆動量が算出される。   In the next step S2, after detecting the distortion amount of the piezoelectric element 53, the process proceeds to step S3, where the deflection amount of the element and the drive amount are calculated. For example, the drive amount is calculated according to a relational expression that is established between the amount of distortion and the drive amount when gravity or inertia force does not act in the moving direction of the movable part.

そして、ステップS4では、上記検出手段30によって重力や慣性力に関する検出が行われ、次ステップS5ではそれらの影響の有無について判断される。つまり、可動部の移動方向における重力や慣性力の成分の影響がないか又は無視できる場合にはステップS7に進むが、可動部の移動方向における重力や慣性力の成分の影響を無視できない場合にはステップS6に進んで駆動量の補正演算が行われる。   In step S4, the detection means 30 detects the gravity and inertial force, and in the next step S5, it is determined whether or not there is an influence thereof. That is, if there is no influence of the gravity or inertial force component in the moving direction of the movable part or it can be ignored, the process proceeds to step S7, but if the influence of the gravity or inertial force component in the moving direction of the movable part cannot be ignored. Advances to step S6, and a drive amount correction calculation is performed.

ステップS6では、重力や慣性力に関する検出結果に基づいて、差分補正等により、上記ステップS2で算出された駆動量が補正される。つまり、可動部の移動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じた補正量に従って駆動量を計算する。   In step S6, the drive amount calculated in step S2 is corrected by difference correction or the like based on the detection result regarding gravity or inertial force. That is, the driving amount is calculated according to the correction amount corresponding to the magnitude of the gravity or inertial force component in the moving direction of the movable part.

ステップS7では算出された駆動量に従って圧電素子53に駆動電圧が供給されて該素子の変形により可動部が駆動される。   In step S7, a driving voltage is supplied to the piezoelectric element 53 according to the calculated driving amount, and the movable portion is driven by deformation of the element.

尚、上記の例では、可動枠48を前後方向に移動させるためにバイモルフ型素子を用いた構成を示したが、例えば、前方又は後方の一方にのみ可動枠を移動させる場合(一方向性の駆動制御)には、ユニモルフ型素子を用いることができる。また、焦点調節のためにレンズを光軸方向に移動させる構成形態に限らず、ズーム変倍操作のためにレンズ駆動制御を行う構成形態や、手振れ補正のためにレンズを光軸に対してほぼ直交する方向に移動させる構成形態等への適用が可能である。   In the above example, the configuration using the bimorph type element to move the movable frame 48 in the front-rear direction is shown. However, for example, when the movable frame is moved only in one of the front and the rear (one-way property). A unimorph element can be used for the drive control. In addition to the configuration in which the lens is moved in the optical axis direction for focus adjustment, a configuration in which lens drive control is performed for zooming magnification operation, and the lens is approximately relative to the optical axis for camera shake correction. The present invention can be applied to a configuration form that moves in an orthogonal direction.

以上に説明した構成によれば、例えば、下記に示す利点が得られる。   According to the configuration described above, for example, the following advantages can be obtained.

・リニアモータによる駆動方式のように、可動部を保持するために常時通電を行う必要がなく、消費電力が少なくかつ発熱量が低いこと
・アクチュエータ及び検出手段を含めた構成が簡素化され、部品点数の削減や装置の小型化に有利であること
・装置姿勢の変化に伴う、可動部の駆動方向における重力成分の影響、あるいは装置を動かしたときの、可動部の駆動方向における慣性力成分の影響を考慮して駆動量を算出することにより制御精度を高めることができること(例えば、カメラのように、手に持って移動しながら使用される機器への適用において、合焦精度、手振れ補正精度等を高めることができ、撮影画質の向上に寄与する。)。
・ There is no need to energize constantly to hold the movable part as in the linear motor drive system, and the power consumption and heat generation are low. ・ The structure including the actuator and detection means is simplified and the parts It is advantageous in reducing the number of points and downsizing of the device. ・ Effect of gravity component in the driving direction of the movable part due to the change in the device attitude, or inertial force component in the driving direction of the moving part when the device is moved Control accuracy can be improved by calculating the drive amount in consideration of the influence (for example, focusing accuracy and camera shake correction accuracy in application to equipment that is used while being held by hand, such as a camera) Etc., and contributes to improvement of image quality.)

本発明に係る駆動装置の基本構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the basic structural example of the drive device which concerns on this invention. 本発明に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the imaging device which concerns on this invention. 本発明を適用したカメラ用レンズユニットの実施例を示す要部の斜視図である。It is a perspective view of the principal part which shows the Example of the lens unit for cameras to which this invention is applied. 圧電素子の変形による撓み量について説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the bending amount by a deformation | transformation of a piezoelectric element. 駆動制御の一例を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows an example of drive control. 圧電素子に係る変位量と歪み量との関係を例示したグラフ図である。It is the graph which illustrated the relationship between the displacement amount and distortion amount which concern on a piezoelectric element.

符号の説明Explanation of symbols

1…駆動装置、2…駆動用素子、3…対象物、4…駆動手段、6…駆動制御手段、9…撮像装置、21…歪み量検出手段、30…検出手段、39…レンズユニット、55…歪みゲージ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drive device, 2 ... Drive element, 3 ... Object, 4 ... Drive means, 6 ... Drive control means, 9 ... Imaging device, 21 ... Distortion amount detection means, 30 ... Detection means, 39 ... Lens unit, 55 ... strain gauge

Claims (8)

逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いて対象物を移動させるための駆動手段と、駆動用素子の歪み量を検出する歪み量検出手段と、該歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動手段に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた駆動装置において、
装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、当該検出手段による検出結果に従って上記対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた上記歪み量の変化に対して上記駆動量を補正するための補正演算が上記駆動制御手段により行われる
ことを特徴とする駆動装置。
Based on the detection result of the drive means for moving the object using the drive element using the reverse piezoelectric effect, the distortion amount detection means for detecting the distortion amount of the drive element, and the detection result by the distortion amount detection means In a drive apparatus comprising: a drive control unit that calculates a drive amount related to the drive unit and controls the drive unit according to the drive amount;
A detecting means for detecting an inertial force corresponding to the gravity acting on the device or the acceleration of the external force acting on the device is provided, and according to the detection result by the detecting means, depending on the gravity or inertial force component in the driving direction of the object. Further, the drive control means performs correction calculation for correcting the drive amount with respect to the change in the distortion amount.
請求項1に記載した駆動装置において、
上記対象物の駆動方向に上記重力又は慣性力が作用しない場合の上記歪み量と上記駆動量との間に成立する関係式に従って、上記歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動量を算出し、さらに、上記対象物の駆動方向における重力又は慣性力の成分の大きさに応じて駆動量を補正する
ことを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1,
The drive amount is calculated based on the detection result by the strain amount detecting means according to the relational expression established between the strain amount and the drive amount when the gravity or inertia force does not act in the drive direction of the object. Furthermore, the driving amount is corrected according to the magnitude of the gravity or inertial force component in the driving direction of the object.
請求項1に記載した駆動装置において、
上記重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた上記歪み量の変化に基づいて算出される、上記駆動量に対する補正量との関係を示すデータテーブルが記憶手段に予め記憶されており、該データテーブルを参照して上記補正演算が行われる
ことを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1,
A data table indicating a relationship between a detection amount obtained by the detection unit relating to the gravitational force or the inertial force and a correction amount with respect to the driving amount, which is calculated based on a change in the distortion amount according to the detection amount. Is stored in advance, and the correction calculation is performed with reference to the data table.
請求項1に記載した駆動装置において、
上記重力又は慣性力に係る検出手段によって得られる検出量と、該検出量に応じた上記歪み量の変化に基づいて算出される上記駆動量に対する補正量との関係を示す計算式のデータが記憶手段に予め記憶されており、該データに基づく計算式に従って上記補正演算が行われる
ことを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1,
Data of a calculation formula indicating the relationship between the detection amount obtained by the detection means related to the gravity or inertia force and the correction amount for the driving amount calculated based on the change in the distortion amount according to the detection amount is stored. A drive device characterized in that the correction calculation is performed in accordance with a calculation formula stored in advance in the means and based on the data.
請求項1に記載した駆動装置において、
上記歪み量検出手段として、上記駆動用素子の表面に付設される歪みゲージを用いた
ことを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1,
As the strain amount detecting means, a strain gauge attached to the surface of the driving element is used.
請求項1に記載した駆動装置において、
上記歪み量検出手段として、上記駆動用素子に蓄積された電荷量を検出するセンサを用いた
ことを特徴とする駆動装置。
The drive device according to claim 1,
A driving device characterized in that a sensor for detecting the amount of charge accumulated in the driving element is used as the strain amount detecting means.
逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いてレンズを移動させるための駆動手段と、駆動用素子の歪み量を検出する歪み量検出手段と、該歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動手段に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えたレンズユニットにおいて、
上記レンズを含む可動部に作用する重力又は該可動部に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、当該検出手段による検出結果に従って上記可動部の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた上記歪み量の変化を補正するための補正演算が上記駆動制御手段により行われて上記駆動量が算出される
ことを特徴とするレンズユニット。
A driving means for moving the lens using a driving element utilizing the inverse piezoelectric effect, a distortion amount detecting means for detecting a distortion amount of the driving element, and the driving based on a detection result by the distortion amount detecting means In a lens unit comprising a drive control means for calculating a drive amount related to the means and controlling the drive means according to the drive amount,
Detecting means for detecting gravity acting on the movable part including the lens or inertial force corresponding to acceleration of external force acting on the movable part is provided, and gravity in the driving direction of the movable part is determined according to a detection result by the detecting means. Alternatively, the driving amount is calculated by performing a correction calculation for correcting the change in the distortion amount according to the component of the inertial force by the drive control unit.
逆圧電効果を利用した駆動用素子を用いてレンズ又は光学素子を移動させるための駆動手段と、駆動用素子の歪み量を検出する歪み量検出手段と、該歪み量検出手段による検出結果に基づいて上記駆動手段に係る駆動量を算出し、該駆動量に従って上記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えた撮像装置において、
装置に作用する重力又は装置に作用する外力の加速度に応じた慣性力を検出するための検出手段を設け、当該検出手段による検出結果に従って上記レンズ又は光学素子の駆動方向における重力又は慣性力の成分に応じた上記歪み量の変化を補正するための補正演算が上記駆動制御手段により行われて上記駆動量が算出される
ことを特徴とする撮像装置。
Based on a drive means for moving a lens or an optical element using a drive element using an inverse piezoelectric effect, a strain amount detection means for detecting a strain amount of the drive element, and a detection result by the strain amount detection means An imaging device comprising: a drive control unit that calculates a drive amount related to the drive unit and controls the drive unit according to the drive amount;
A detecting means for detecting an inertial force corresponding to the gravity acting on the device or the acceleration of the external force acting on the device is provided, and a component of gravity or inertial force in the driving direction of the lens or optical element according to the detection result by the detecting means An image pickup apparatus, wherein the drive amount is calculated by performing a correction calculation for correcting a change in the distortion amount according to the drive control means.
JP2005168498A 2005-06-08 2005-06-08 Driving device, lens unit, and imaging device Pending JP2006345630A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005168498A JP2006345630A (en) 2005-06-08 2005-06-08 Driving device, lens unit, and imaging device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005168498A JP2006345630A (en) 2005-06-08 2005-06-08 Driving device, lens unit, and imaging device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006345630A true JP2006345630A (en) 2006-12-21

Family

ID=37642142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005168498A Pending JP2006345630A (en) 2005-06-08 2005-06-08 Driving device, lens unit, and imaging device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006345630A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011245437A (en) * 2010-05-28 2011-12-08 Nec Tokin Corp Vibration device
JP2013532843A (en) * 2010-07-15 2013-08-19 ニューポート・コーポレイション Optical mount adjustable using absolute position feedback
US9425711B2 (en) 2014-04-15 2016-08-23 Newport Corporation Integral preload mechanism for piezoelectric actuator
US10161560B2 (en) 2015-01-29 2018-12-25 Newport Corporation Integrated picomotor mount
CN116107134A (en) * 2022-09-09 2023-05-12 河南皓泽电子股份有限公司 Piezoelectric motor, lens driving mechanism and method for adjusting lens focal length

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011245437A (en) * 2010-05-28 2011-12-08 Nec Tokin Corp Vibration device
JP2013532843A (en) * 2010-07-15 2013-08-19 ニューポート・コーポレイション Optical mount adjustable using absolute position feedback
US9425711B2 (en) 2014-04-15 2016-08-23 Newport Corporation Integral preload mechanism for piezoelectric actuator
US10389276B2 (en) 2014-04-15 2019-08-20 Newport Corporation Integral preload mechanism for piezoelectric actuator
US10161560B2 (en) 2015-01-29 2018-12-25 Newport Corporation Integrated picomotor mount
CN116107134A (en) * 2022-09-09 2023-05-12 河南皓泽电子股份有限公司 Piezoelectric motor, lens driving mechanism and method for adjusting lens focal length

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101588059B1 (en) Image stabilizer for optical instrument
US8111295B2 (en) Image stabilizer and optical instrument therewith
EP2051127B1 (en) Optical apparatus including image blur correction device
US20100178044A1 (en) Image blur correction device and imaging apparatus equipped therewith
KR101728590B1 (en) An image pickup apparatus and control method
JP4547621B2 (en) Lens driving mechanism, lens unit, and imaging device
WO2013145482A1 (en) Position detection device and position control device
JP2007079300A (en) Image stabilizer
WO2016132571A1 (en) Image capturing device
JP5159240B2 (en) Imaging device
JP2006081348A (en) Drive system, runout correction unit, and camera using them
JP5688543B2 (en) Stereoscopic imaging device and lens driving method in stereoscopic imaging device
JP2009147675A (en) Imaging device
JP4600754B2 (en) Imaging device
JP2006345630A (en) Driving device, lens unit, and imaging device
JP6124509B2 (en) DRIVE DEVICE, AUTOFOCUS DEVICE, IMAGE DEVICE, AND LENS DEVICE USING THE SAME
JP4487487B2 (en) An imaging device equipped with a shake correction device
JP2009069618A (en) Imaging apparatus, control program, and recording medium
JP6172971B2 (en) Driving device and imaging device
JP2006220758A (en) Blur correction device, optical apparatus, and control method of blur correction device
JP5001014B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
JP2008051955A (en) camera
JP5168921B2 (en) camera
JP4876952B2 (en) Camera shake correction apparatus and program
JP2008233156A (en) Image pickup apparatus control method and image pickup apparatus