JP2009068652A - 防振装置のスタビライザ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】水平方向に振動が加わっても、水平軸中心に回転するピッチングの発生を抑制する防振装置のスタビライザ機構を提供する。
【解決手段】支持フレーム１１上に設けた弾性体１４に支持された機器設置台１２とで構成された防振装置のスタビライザ機構において、機器設置台１２の第１端部Ｐ１と、防振装置のスタビライザ機構１０の重心を通る機器設置台１２の鉛直軸Ｘに対して線対称な位置に設けた第２端部Ｐ２と、当該第１端部Ｐ１および第２端部Ｐ２にその一端を回動自在に取付けた第１の支持アーム１７および第２の支持アーム２２と、当該第１の支持アーム１７および第２の支持アーム２２とは略直角をなし先端に第１の支持アーム１７および第２の支持アーム２２の他端を回動自在に取付けた可動アーム２１の回転軸支持部において回転運動をねじれ剛性により回転自由度を抑制する前記各支持アーム１７および２２に回転自在に支持されたねじり棒２０を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、移動体に搭載するカメラ装置等の機器に対する防振装置として使用するに適する防振装置のスタビライザ機構に関する。

従来、この種の防振装置のスタビライザ機構は、カメラ装置等の振動を嫌う機器に対する防振そのものを防ぐ方法と、振動を受けることにより位置がずれた時に瞬時に補正することにより結果的に振動の影響を受けない状態にする方法のいずれかを実施するカメラの防振用補正レンズの支持構造におけるスタビライザ機構が用いられている。

従来のこの種の防振装置のスタビライザ機構として、振動を受けることにより位置がずれた時に瞬時に補正することにより結果的に振動の影響を受けない状態にする方法の防振装置のスタビライザ機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、従来のカメラの防振用補正レンズの支持構造における防振装置のスタビライザ機構（特許文献１）の全体構造を示す側面図である。

図１０に示す従来のカメラの防振用補正レンズの支持構造におけるスタビライザ機構１は、鏡胴２内にカメラレンズ３ａを保持する枠体３が位置され、その枠体３に対してカメラレンズ３ａを保持するロッド組立体４Ａおよび４Ｂと、枠体３と連結される平行リンク機構５を備えている。

一方のロッド組立体４Ａは、鏡胴２内にリニアモータ６が設けられ、このリニアモータ６によりロッド本体７が出没自在に設けられている。

このロッド本体７の出没に連動してカメラレンズ３ａの枠体３を平面方向に移動させるようにしている。

他方のロッド組立体４Ｂは、ロッド組立体４Ａとは平面方向にほぼ９０°（ｄｅｇ）角度の異なる位置に設けられ、この位置からロッド組立体４Ａと同様の作用をなすように設けられる。

平行リンク機構５は、枠体３のロッド組立体４Ａおよび４Ｂとそれぞれ対応した位置に一端部が回動自在に固定され、他端部が鏡胴２側に固定されて設けられる。

この平行リンク機構５は、枠体３がロッド組立体４Ａおよびロッド組立体４Ｂによりロッド本体７が出没した際に、枠体３の向きが変わらないように設けられている。

そして、スタビライザ機構１の設置した移動体から伝播する振動が枠体３に伝わりカメラレンズ３ａが振動してカメラ映像にぶれが生じようとするが、このぶれの方向や程度に応じてロッド組立体４Ａおよびロッド組立体４Ｂによりロッド本体７を出没させて、前記ぶれ分を補正（打消し）するように作用するようになっている。

従って、カメラレンズ３ａが振動してもカメラ映像に一定のぶれを少なくした映像が得られるようになっている。
特開平１０−２６８３７３号公報

しかしながら、従来の防振装置のスタビライザ機構によれば、振動を受けることにより位置がずれた時に瞬時に補正することにより結果的に振動の影響を受けない状態にする方法であるので、その振動検知のためのセンサが必要であること。また、このセンサで振動を検知した結果、振動を補正する精緻な駆動装置が必要となることから、振動補正に遅れが発生し易く、またこれを補正するにあたっては、更に大掛かりな設備が必要であった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、防振支持された機器に対して水平方向に振動が加わっても、水平軸中心に回転するピッチングが発生することを抑制する防振装置のスタビライザ機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によれば、支持フレームと、当該支持フレーム上に設けた弾性体と、当該弾性体に支持された機器設置台とで構成された防振装置のスタビライザにおいて、機器設置台の第１端部と、機器設置台において防振装置のスタビライザの重心を通る機器設置台の鉛直軸に対して線対称な位置に設けた第２端部と、当該第１端部および第２端部にその一端を回動自在に取付けた第１支持アームおよび第２支持アームと、当該第１支持アームおよび第２支持アームとは略直角をなし先端に第１支持アームおよび第２支持アームの他端を回動自在に取付けた可動アームの回転軸支持部において回転運動をねじれ剛性により回転自由度を抑制する前記各支持フレームに回転自在に支持されたねじり棒と、を具備したことを特徴とする防振装置のスタビライザ機構を提供する。

本発明によれば、簡易な構成であってカメラ装置に対する振動そのものを発生させないので、カメラ機器等の振動を嫌う機器に好適する防振装置のスタビライザ機構を提供することができる。

本発明に係る防振装置のスタビライザ機構の実施形態について、添付図面の図１〜図９を参照して説明する。

図１は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の全体構成を示す斜視図である。図２は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の全体構成を示す上方より見た図である。図３は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の要部を斜め上方から見た図である。図４は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の第１の支持アームと保持具との接合部を拡大して示す図である。図５は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の第１のアーム組立体を示す要部の拡大斜視図である。図６は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の第１の支持アームと保持具との接合部の拡大断面図である。図７は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の保持具と弾性体との接合状態を示す図で、（ａ）は、側面図で、（ｂ）は上面図である。

防振装置のスタビライザ機構１０は、図１に示すように、支持フレーム１１と、当該支持フレーム１１上に設けた弾性体としてのコイルバネ１４と、当該コイルバネ１４に支持された機器設置台１２とで構成された防振装置のスタビライザ機構１０において、機器設置台１２の第１端部Ｐ１と、機器設置台１２において防振装置のスタビライザ１０の重心を通る機器設置台１２の鉛直軸Ｘに対して線対称な位置に設けた第２端部Ｐ２と、当該第１端部Ｐ１および第２端部Ｐ２にその一端を回動自在に取付けた第１の支持アーム１７および第２の支持アーム２２と、当該第１の支持アーム１７および第２の支持アーム２２とは略直角をなし先端に第１の支持アーム１７および第２の支持アーム２２の他端を回動自在に取付けた第１の可動アーム１６と第２の可動アーム２１の回転軸支持部において回転運動をねじれ剛性により回転自由度を抑制する支持フレーム１１に回転自在に支持されたねじり棒２０とから構成される。

この第１の支持アームおよび第２の支持アームの回動自在部の位置との間において所定の重量バランスが定義される。

防振装置のスタビライザ機構１０は、支持フレーム１１の内壁面側にて取り付けられ、開口（図１の矢視Ａ方向）側に回動自在に支持されるように設けられる第１のアーム組立体Ｒ１を備えている。

この第１のアーム組立体Ｒ１は、第１の主軸１５と、第１の可動アーム１６を備えている。

この第１のアーム組立体Ｒ１は、支持フレーム１１の内壁面側位置に取付けられる第１の主軸１５と、第１の可動アーム１６を備えている。

第１の主軸１５は、図５に示すように、その両端部にクランク状に延曲した第１の可動アーム１６がそれぞれ設けられる。

第１の可動アーム１６には、第１の主軸１５の近傍において、第１の錘部１６ａが設けられる。この第１の錘部１６ａは、第１の主軸１５から延曲した方向とは反対方向に僅かに延曲した位置に設けられる。そして、この第１の錘部１６ａは、第１の主軸１５の回動中心軸ｙ（図５参照）を中心にして並進力がゼロとなるように重量が調整されたものである。すなわち、支持フレーム１１側から伝播される振動に対してこれを打ち消す作用が得られるものである。

第１の支持アーム１７は、一端が第１の可動アーム１６に回動自在に接続され、他端側が図２に示すように、正面が６角形状に形成された機器設置台１２の側面１２ａ〜１２ｆにおいて、相対向する側面１２ａおよび１２ｂに保持具１３ａ，１３ｂ側に接合される。

第１の可動アーム１６は、第１の主軸１５の両端側のそれぞれに、一方が接続され、他方が第１の支持アーム１７に接続される。

また、それぞれの第１の支持アーム１７は、図５および図６に示すように、保持具１３ａ，１３ｂに接続して設けられる支持アーム本体１７ａ、この支持アーム本体１７ａの中間部には、図５に示すように、第２の錘部１７ｂ、この第２の錘部１７ｂを支持固定するナット１７ｃが設けられる。

また、支持アーム本体１７ａに接合される保持具１３ａ側端部には、一軸方向に回動自在な柱状部材１７ｄが設けられる。

第２の錘部１７ｂは、図５に示すように、第１の支持アーム１７の回動中心軸ｚを中心にして振動抑制がなされる。すなわち、第２の錘部１７ｂは、並進力がゼロとなるように重量が調整されたもので、第１の可動アーム１６側から伝播される振動に対して、これを打ち消す作用が得られるものである。

一方、支持アーム本体１７ａに接続される保持具１３ａ（１３ｂ）側への接続端部には、図６に示すように振動緩衝部１８が設けられる。

この振動緩衝部１８は、保持具１３ａ（１３ｂ）側に結合される緩衝材容器１８ａ、この緩衝材容器１８ａ内の両側に収納されるリング状の防振ゴム１８ｂを備えている。

一方、この防振ゴム１８ｂには、支持アーム本体１７ａの先端部に軸支される柱状部材１７ｄの両端部を弾力的に支持され、柱状部材１７ｄが発する全方向の振動に対して、主として高周波成分が除去される。

支持フレーム１１は、図１に示すように、上方から見て、例えば内面が６角形の筒状に形成されたものであって、飛翔体等の移動体の構体（図示せず）に取り付けられる。

支持フレーム１１に回動自在に取り付けられる第１の主軸１５は、捩り剛性の高い材質のパイプが用いられ、支持フレーム１１から第１の可動アーム１６および第２の可動アーム２１へ伝播する振動による捩り力が加わらないように十分な剛性を有している。

また、第２の支持アーム２２は、結合具２４に一端が接合され、他端が第１の支持アーム１７に接合される。

また、第１の可動アーム１６の取付け方向とほぼ９０度（角度）異なった支持フレーム１１の内壁面側位置に、開口（図１の矢視Ａ方向）側に回動自在に支持されるように設けられる第２のアーム組立体Ｒ２を備えている。

この第２のアーム組立体Ｒ２は、支持フレーム１１の内壁面側位置に取付けられるねじり棒２０と第２の可動アーム２１を備えている。

機器設置台１２は、図示しないカメラ機器が設置される台座として設けられるもので、図１〜図４に示すように、支持フレーム１１の開口の底部にあって、外形が例えば６角形の側面１２ａ〜１２ｆ（側面１２ｆは、図示せず）を持つドーナツ形状ものである。

保持具１３ａ，１３ｂは、機器設置台１２の６角形の相対向する側面１２ａ（１２ｂ）に接合させて設けられる固形部材であって、図７（ａ），（ｂ）に示すように、コイルバネ１４の長手方向を側面にして接触状態に配置される。このコイルバネ１４は、支持フレーム１１側から伝播する全方位の振動に対して振動吸収し得る所要のバネ定数のものが用いられる。

次に、スタビライザ機構１０（Ａ，Ｂ）は、第１のアーム組立体Ｒ１と第２のアーム組立体Ｒ２を主要部とした構成である。

第２のスタビライザ機構１０Ｂは、図１〜図４に示すように、第１のスタビライザ機構１０Ａの第１の主軸１５の位置から平面方向へ、ほぼ９０°の角度ずらせた位置にあって、支持フレーム１１の開口方向Ａに回動自在に支持される第２のアーム組立体Ｒ２を備えている。この第２のアーム組立体Ｒ２は、ねじり棒２０と、このねじり棒２０の両側からやや斜めに延出した第２の可動アーム２１がそれぞれ設けられる。この第２の可動アーム２１には、第２の支持アーム２２が回動自在に接続される。

また、機器設置台１２の４側面１２ｃ〜１２ｆにおいて、図２に示すように、それぞれの側面１２ｃ〜１２ｆに対応して結合されるように４個の保持具１３ｃ〜１３ｆが設けられる。

また、この保持具１３ｃ〜１３ｆと支持フレーム１１の内面との間には、図１〜図４に示すように、それぞれコイルバネ１４が設けられる。

すなわち、コイルバネ１４は、図７（ａ），（ｂ）にて具体的に示すうに、支持フレーム１１と保持具１３ｃ〜１３ｆの間に、その側面を密接に接するように設けられる。なお、このコイルバネ１４は、所要のバネ定数を保持させ、その側面を体１１と保持具１３ｃ〜１３ｆの間に密接に接合されることにより、支持フレーム１１側からのあらゆる方向の振動に対して減衰乃至は吸収する作用が得られる。

第２のアーム組立体Ｒ２は、その先端部が、隣り合う保持具１３ｃと１３ｄ，１３ｅと１３ｆの各組を一つに結合する結合具２４がそれぞれ取り付けられる。

この結合具２４と第２の支持アーム２２の結合部には、第１のスタビライザ機構１０Ａにて採用した振動緩衝部１８を設けることもできる。

次に、防振装置のスタビライザ機構１０の作用について、第１のスタビライザ機構１０Ａおよび第２のスタビライザ機構１０Ｂに区分して説明する。

（第１のスタビライザ機構１０Ａについて）
第１のスタビライザ機構１０Ａの防振原理を図８に示す模式図を参照して説明する。

図８は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の一方の防振原理を説明する模式図である。

なお、図８において、符号Ｐ１およびＰ２に示すように、第１の支持アーム１７および第２の支持アーム２２との接合部を第１端部Ｐ１とし、第２の可動アーム２１と第１の支持アーム１７との接合部を第２端部Ｐ２として示す。

飛翔体等の構体（図示せず）が駆動したり、駆動部から発生する振動は、図８に示す第１のスタビライザ機構１０Ａにおいて、支持フレーム１１に発生する振動は、第１のアーム組立体Ｒ１の第１の主軸１５側から、第１の可動アーム１６，第１の支持アーム１７，コイルバネ１４，保持具１３ａ〜１３ｆおよび機器設置台１２に順次伝播される。

第１の主軸１５が受ける全方向の振動は、そのまま第１の可動アーム１６に伝播される。

この第１の可動アーム１６に伝播された振動は、第１の錘部１６ａにより並進力をゼロとする作用が働き、受けた振動を抑制する。

そして、この抑制された振動は、第１の支持アーム１７に伝達され、第２の錘部１７ｂにより並進力をゼロとする作用が働き、受けた振動を更に抑制する。

この並進力をゼロにするにあたっては、振動の振幅または高周波成分に応じて種々の錘を選定することにより極小化を図ることができる。

一方、コイルバネ１４により、全方向の振動が吸収される。

従って、機器設置台１２が受ける支持フレーム１１側からの振動は、第１の錘部１６ａおよび第２の錘部１７ｂによる振動の打ち消し作用、コイルバネ１４による振動吸収作用により、機器設置台１２上に設置されるカメラ機器等の機器に振動やぶれが生じることのない第１のスタビライザ機構１０Ａが得られる。

（第２のスタビライザ機構１０Ｂについて）
第２のスタビライザ機構１０Ｂの防振原理を図９に示す模式図を参照して説明する。

図９において、符号Ｐ３およびＰ４に示すように、第２の支持アーム２２と第１の支持アーム１７との接合部を第３端部Ｐ３として、また、第２支持アーム２２と第２の可動アーム２１との接合部を第４端部Ｐ４として示す。

図９は、本発明の防振装置のスタビライザ機構の他方の防振原理を説明する模式図である。

飛翔体等の構体（図示せず）が駆動したり、駆動部から発生する振動は、図１および図９に示す第２のスタビライザ機構１０Ｂにおいて、支持フレーム１１に発生する振動は、第２のアーム組立体Ｒ２のねじり棒２０側から、第２の可動アーム２１，第２の支持アーム２２，結合具２４および保持具１３ｃ，１３ｄを介して機器設置台１２に順次伝播される。

すなわち、ねじり棒２０が受ける全方向の振動は、そのまま第２の可動アーム２１に伝播される。

この第２の可動アーム２１に伝播された振動は、第２の支持アーム２２に伝達される。その際に、保持具１３ｃ〜１３ｆにより機器設置台１２が押圧されるので、この機器設置台１２の安定性がよい。また、この際に、保持具１３ｃ〜１３ｆは、それぞれのコイルバネ１４により、全方向の振動が吸収される。

従って、機器設置台１２が受ける支持フレーム１１側からの振動は、コイルバネ１４による振動吸収作用により、機器設置台１２上に設置されるカメラ機器が、第１のスタビライザ機構１０Ａの第１の可動アーム１６による機器設置台１２による２点支持と相俟って安定に支持されると共に、より一層の振動減衰作用が得られる。

このように、第１のスタビライザ機構１０Ａおよび第２のスタビライザ１０Ｂを備えたスタビライザ機構１０によれば、支持フレーム１１側からのあらゆる振動に対して制振作用が働くので、機器設置台１２の姿勢が安定し、この機器設置台１２上にカメラ機器等の機器に振動やぶれが生じることのない特性が得られる。

なお、第２のスタビライザ機構１０Ｂには、上述したように、第１のスタビライザ機構１０Ａの第１の可動アーム１６の第１の錘部１６ａ、また、第１の支持アーム１７の第２の錘部１７ｂのような錘部を設けていないが、この第１のスタビライザ機構１０Ａと同様に錘を設けてもよい。

従って、スタビライザ機構１０によれば、第１のスタビライザ機構１０Ａおよび第２のスタビライザ機構１０Ｂを設けたことにより、より一層の振動吸収および振動の打ち消し作用効果が得られる。

また、防振装置を備えたスタビライザ機構１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、図１に示す鉛直軸ｘ方向に設けられるのが望ましいが、飛翔体等の移動体に搭載して用いる場合には、必ずしも方向が特定されなく、横向きや上下逆向きであっても差し支えない。

更に、上述した第１のアーム組立体Ｒ１の第１の主軸１５の平面方向に９０°の角度のずらせた位置に第２のアーム組立体Ｒ２のねじり棒２０を設けた構成にしたが、必ずしも上記構成をとる必要はなく、例えば８０°や６５°ずらせた位置に設けるようにしてもよい。

更にまた、防振装置を備えたスタビライザ機構１０は、第１および第２のスタビライザ機構１０Ａおよび１０Ｂの両方を設けることにより、機器設置台１２をより安定に支持することができるが、第２のスタビライザ機構１０Ｂは、必ずしも必要なものではなく、第１のスタビライザ機構１０Ａのみを備えたスタビライザ機構であってもよい。

本発明の防振装置のスタビライザ機構の全体構成を示す斜視図。 本発明の防振装置のスタビライザ機構の全体構成を示す上方より見た図。 本発明の防振装置のスタビライザ機構の要部を斜め上方から見た図。 本発明の防振装置のスタビライザ機構の第１の支持アームと保持具との接合部を拡大して示す図。 本発明の防振装置のスタビライザ機構の第１のアーム組立体を示す要部の拡大斜視図。 本発明の防振装置のスタビライザ機構の第１の支持アームと保持具との接合部の拡大断面図。 本発明の防振装置のスタビライザ機構の保持具と弾性体との接合状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図。 本発明の防振装置の一方のスタビライザ機構の防振原理を説明する模式図。 本発明の防振装置の他方のスタビライザ機構の他の防振原理を説明する模式図。 従来のカメラの防振用補正レンズの支持構造における防振装置のスタビライザ機構の概要を示す平面図。

符号の説明

１０ スタビライザ機構
１０Ａ 第１のスタビライザ機構
１０Ｂ 第２のスタビライザ機構
１１ 支持フレーム
１２ 機器設置台
１２ａ〜１２ｆ 側面
１３（１３ａ〜１３ｆ） 保持具
１４ コイルバネ（弾性体）
１５ 第１の主軸
１６ 第１の可動アーム
１６ａ 第１の錘部
１７ 第１の支持アーム
１７ａ 支持アーム本体
１７ｂ 第２の錘部
１７ｃ ナット
１７ｄ 柱状部材
１８ 振動緩衝部
１８ａ 緩衝材容器
１８ｂ 防振ゴム
２０ ねじり棒
２１ 第２の可動アーム
２２ 第２の支持アーム
２４ 結合具
Ｐ１ 第１端部
Ｐ２ 第２端部
Ｐ３ 第３端部
Ｐ４ 第４端部
Ｒ１ 第１のアーム組立体
Ｒ２ 第２のアーム組立体

Claims (6)

1. 支持フレームと、
   当該支持フレーム上に設けた弾性体と、
   当該弾性体に支持された機器設置台とで構成された防振装置のスタビライザ機構において、
   機器設置台の第１端部と、機器設置台において防振装置のスタビライザの重心を通る機器設置台の鉛直軸に対して線対称な位置に設けた第２端部と、
   当該第１端部および第２端部にその一端を回動自在に取付けた第１の支持アームおよび第２の支持アームと、
   当該第１の支持アームおよび第２の支持アームとは略直角をなし先端に第１の支持アームおよび第２の支持アームの他端を回動自在に取付けた可動アームの回転軸支持部において回転運動をねじれ剛性により回転自由度を抑制する前記各支持フレームに回転自在に支持されたねじり棒と、を具備したことを特徴とする防振装置のスタビライザ機構。
2. 鉛直軸方向９０度回転して構成した機構を取付けたことを特徴とする請求項１に記載の防振装置のスタビライザ機構。
3. 水平軸方向９０度回転して構成した機構を取付けたことを特徴とする請求項１に記載の防振装置のスタビライザ機構。
4. 前記回転軸支持部、前記ねじり棒、前記第１の可動アームおよび前記第２の可動アーム、前記第１の支持アームおよび第２の支持アーム、前記第１端部および第２端部のいずれかに、支持フレームと機器設置台とを介するように高分子材料を取付けたことを特徴とする請求項１に記載の防振装置のスタビライザ機構。
5. 前記支持フレームが発生する振動に対して前記第１の支持アームおよび第２の支持アームの機器設置台への並進力が０になるように前記第１の支持アームおよび第２の支持アームの回動自在部の位置と重量バランスを定義したことを特徴とする請求項１に記載の防振装置のスタビライザ機構。
6. 前記支持フレームが発生する振動に対して前記第１可動アームおよび第２可動アームの前記機器設置台への並進力が０になるように前記第１の可動アームおよび第２の可動アームの回転軸支持部の位置と重量バランスを定義したことを特徴とする請求項１に記載の防振装置のスタビライザ機構。

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