JP2018054923A - 防振装置およびそれを有するレンズ装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズ装置を分解することなく超音波モータにアクセスすることができ、レンズ装置の状態のまま超音波モータを交換することのできる防振装置を提供することである。【解決手段】 装着されるレンズ装置の光軸を中心とする周方向の成分を含む方向が駆動方向となり、超音波モータの出力軸が前記光軸の方向に突出するように、前記超音波モータが着脱可能に固定され、前記光軸を中心とする径方向外側から前記超音波モータを挿抜可能なガイド機構を有する固定枠と、前記出力軸が摺動可能に係合し径方向に外周まで延在する係合部を備えた、防振レンズを支持するレンズ移動枠と、を有することを特徴とする。【選択図】 図８

Description

本発明は、防振装置に関し、特に超音波モータを複数用いた防振装置それを有するレンズ装置および撮像装置に関するものである。

従来、映像を取得するカメラに搭載される、レンズ系と撮像素子とから構成されるカメラモジュールにおいて、レンズをレンズ系の光軸と垂直な方向に駆動することにより、映像撮影時に発生する手振れの影響を低減する技術が知られている。これら手振れ補正機能を備えた光学系においては、レンズを光軸と垂直な方向に高速かつ高精度に駆動する必要があるため、ボイスコイルモータからなる防振装置が数多く提案されている。

そして近年では、更なる高精度化を目的として、圧電素子などの振動子の振動を利用した超音波モータを用いた防振装置が提案されている。これらは、超音波モータを複数配置して駆動を組み合わせ、移動体の２次元方向への移動を可能として２次元駆動装置を実現し、それらを用いて防振装置として使用している。その１つとして、次のような防振装置の構成が提案されている。

特許文献１では、複数の振動子が固定枠に光軸方向から固定され、その上から被駆動体を有したレンズ移動枠がメカ的な連結を介して振動子に押圧接触され、振動子の駆動力がレンズ移動枠へ伝達される。

特開２０１４−１４２５６号公報

超音波モータに構成される振動子は使用するにつれ、摩擦摺動部の摩耗による防振装置の特性低下が生じる。その際には超音波モータを交換もしくは修理する必要があるが、上記特許文献１の構成では交換の際、レンズ装置を一度分解し、防振装置をレンズ装置から取り外さなければ超音波モータにアクセスすることができない。従って、超音波モータを交換する際に、レンズ装置の分解、光学調整、再組立といった作業が発生し、作業負荷が大きくなる。

そこで、本発明の目的は、レンズ装置を分解することなく超音波モータを着脱可能とし、レンズ装置の状態のまま超音波モータを交換することのできる防振装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の防振装置は、装着されるレンズ装置の光軸を中心とする周方向の成分を含む方向が駆動方向となり、超音波モータの出力軸が前記光軸の方向に突出するように、前記超音波モータが着脱可能に固定され、前記光軸を中心とする径方向外側から前記超音波モータを挿抜可能なガイド機構を有する固定枠と、前記出力軸が摺動可能に係合し径方向に外周まで延在する係合部を備えた、防振レンズを支持するレンズ移動枠と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、レンズ装置を分解することなく超音波モータを着脱可能とし、レンズ装置の状態のまま超音波モータを交換することのできる防振装置を提供することである。

防振装置を被写体側から見たときの斜視図 防振装置を撮像素子側から見たときの斜視図 図１の防振装置からレンズ移動枠を外したときの斜視図 実施例１における超音波モータの斜視図 図４から固定板を外したときの超音波モータの斜視図 図５から駆動スライダ、ボールを外したときの超音波モータの斜視図 図１の防振装置から超音波モータカバーを外したときの斜視図 図７の防振装置から超音波モータを外したときの斜視図 図８の防振装置を矢印９０方向から見たときの矢視図 実施例２における超音波モータの斜視図 実施例２における防振装置を、図８の矢印９０方向から見たときの矢視図 実施例３における防振装置を被写体側から見たときの正面図 防振装置、超音波モータの重力方向の影響を示す説明図 １つの超音波モータのメンテナンス方法を示す図 ２つの超音波モータのメンテナンス方法を示す図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施例における防振装置５０をレンズ装置に装着したときにおける被写体側から見た斜視図を示している。図２は、本実施例における防振装置５０をレンズ装置に装着したときにおける撮像素子側から見た斜視図を示している。図３は、図１の防振装置に対してレンズが固定（支持）されるレンズ移動枠１を外したときの被写体側から見たときの斜視図を示している。図４は、本実施例１における防振装置５０に配置される超音波モータ６０の斜視図を示している。図５は図４に示される超音波モータ６０から固定板１１を外したときの超音波モータ６０の斜視図、図６は図５の状態から更に駆動スライダ８とボール１０を外したときの超音波モータ６０の斜視図を示している。

図４、５、６を参照して、防振装置５０に配置される超音波モータ６０について説明する。超音波モータ６０のベースとなるモータベース６には、後述する超音波モータ６０を防振装置５０の外周側から取り外し可能とするためのガイド溝１６が付設される。また、モータベース６には、振動子７が固定される。その上部に駆動スライダ（駆動部材）８が、振動子７の突起部７ａ、７ｂに接触し配置される。駆動スライダ８には、駆動方向７０に対して垂直な方向に、駆動力をレンズ移動枠１に伝達するための出力軸９が突出して構成される。駆動スライダ８には、ボール１０が転動する転動溝１７が駆動方向７０に延在するように複数付設される。転動溝１７にボール１０が配置され、その上部から固定板１１がボール１０を介して、駆動スライダ８を振動子７の突起部７ａ、７ｂに押圧接触させる。固定板１１は、モータベース６に不図示のネジにより固定される。図４には示していないが、固定板１１のボール１０と接触する裏側にもボール１０が転動する転動溝が、駆動スライダ８の転動溝１７に対向するように駆動方向７０に延在して付設されている。この転動溝１７とボール１０の案内作用により、駆動スライダ８の駆動方向が矢印で示す駆動方向７０に制限される。振動子７に、不図示の電圧供給手段により電圧を印加して駆動力を生じさせることにより、駆動スライダ８が前述の案内作用により、駆動方向７０に沿って移動する。

次に図１、２、３、７、８を参照して、防振機構について説明する。
不図示の防振レンズ群は、レンズ移動枠１に保持される。レンズ移動枠１には、超音波モータ６０の駆動力を伝達する出力軸９が係合する係合溝（係合部）１２が複数付設されている。今回の実施例おいて係合溝１２はレンズ移動枠を光軸方向に貫通する溝としているが、本実施例に適用される係合溝１２は貫通溝に限られたものではなく、貫通していない溝でもよい。また、後述するが、超音波モータ６０を防振装置５０のレンズ鏡筒の外周側から着脱可能とするため、係合溝１２はレンズ移動枠１の外周側まで切欠かれている。固定枠２には、レンズ移動枠１の位置検出を行うためのエンコーダ１４が固定される。不図示だが、レンズ移動枠１にはエンコーダ１４の対向する面にスケール１５が付設されている。固定枠２には、レンズ移動枠１の光軸（防振装置が固定されるレンズ装置の光軸、レンズ移動枠に固定される防振レンズの光軸）１００方向の位置を規制し、レンズ移動枠１を光軸１００方向に垂直な平面で自在に移動できるよう周溝１３が光軸１００周りに複数付設されている。レンズ移動枠１には、固定枠２に設けられた周溝１３に係合するカムフォロワ４が、光軸１００周りに複数付設されている。カムフォロワ４が周溝１３に摺動可能に係合することにより、周溝１３によってレンズ移動枠１の光軸方向の位置を規制している。モータ固定部材３は、超音波モータ６０の駆動方向が光軸を中心とする周方向の成分を有するように不図示のネジにより固定枠２に固定される。より好ましくは、超音波モータ６０の駆動スライダ８の駆動範囲の中心と光軸位置を結ぶ直線が駆動方向と直交するように固定枠２に対してそれぞれの超音波モータ６０が固定されるとよい。モータ固定部材３には、後述するが、超音波モータ６０を防振装置５０の外周側から取り外し可能とするための、モータベース６に設けられたガイド溝１６に係合するガイドレール１８が付設する。超音波モータ６０は、ガイド溝１６とガイドレール１８のガイド機構によりモータ固定部材３に挿入される。その上から、モータカバー５が不図示のネジによりモータ固定部材３に固定されることで、超音波モータ６０は、モータ固定部材３に固定される。図３に示されるように超音波モータ６０を固定し、この４つの超音波モータ６０の駆動を組み合わせることにより、レンズ移動枠１の２次元の駆動が可能となる。これらに、加速度センサや制御部が設けられることにより、防振装置が構成される。

図４、７〜１１を参照して、超音波モータ６０の交換方法について説明する。課題の中で記述したが、超音波モータ６０は駆動部と被駆動部が押圧接触しているため、使用とともに振動子の突起部７ａ、７ｂが摩耗する。そのため、振動子７の摩耗により防振装置５０の特性低下が発生した場合、超音波モータ６０の交換もしくは修理が必要となる。そのような超音波モータ６０の交換が生じた際、本実施例においては、まずモータカバー５を矢印８０の方向（装着されるレンズ装置の光軸を中心とする径方向外側）へ防振装置５０から取り外す。モータカバー５を取り外すと、防振装置５０の外周側（レンズ装置に装着された場合の鏡筒の外側）から超音波モータ６０にアクセス可能となる。超音波モータ６０は、モータベース６に設けられたガイド溝１６と、モータ固定部材３に設けられたガイドレール１８によるガイド機構により、外周側（レンズ装置に装着された場合の鏡筒の外側）へスライド可能となる。また、出力軸９が係合するレンズ移動枠１の係合溝１２が、レンズ移動枠１のレンズ外周側まで切欠かれていることにより、出力軸９をレンズ移動枠１から挿抜可能となる。特許文献１では、固定枠に複数の振動子、もしくは超音波モータが光軸方向に移動させることにより固定されている。そのため、超音波モータを交換する際、レンズを一度分解し、防振装置単独の状態にするか、少なくとも超音波モータを取り外す方向を開放状態にしなければならない。しかし、本発明の構造により、図８に示すように、超音波モータ６０をレンズ外周側から取り外し可能となり、装着されるレンズ装置の鏡筒の対応する位置に開口部を設けることにより、レンズを分解しなくても超音波モータ６０を防振装置５０から取り外すことができる。実施例１においてガイド機構は、モータベース６にガイド溝１６、モータ固定部材３にガイドレール１８という構成としたが、実施例２として図１０、１１に示すように、モータベース６にガイドレール１８、モータ固定部材３にガイド溝１６としても良い。

図１３、１４、１５を参照して、超音波モータのメンテナンス方法について説明する。図１３に示される２０、２１は、超音波モータ６０の振動子７の突起部７ａ、７ｂを示す。前述したが、振動子７の突起部７ａ、７ｂは使用とともに摩耗し、その摩耗による防振装置５０の機能低下が発生した場合、超音波モータ６０のメンテナンスが必要となる。ここで、防振装置５０の特徴として、光軸１００方向に対して垂直な平面内で防振レンズを移動するように使用されることが挙げられる。そのため防振装置５０は、移動方向において常に重力４０の影響を受ける。それにより、図１３のように配置された超音波モータ６０も重力４０の影響を受けるため、超音波モータ６０の往復動作の駆動方向によって振動子７の突起部７ａ、７ｂ（２０、２１）に作用する力が異なる。従って、突起部７ａ、７ｂ（２０、２１）の摩耗量にも差異が生じる。そこで、次のようなメンテナンス方法を提案する。図１４は、１つの超音波モータ６０のメンテナンス方法を示す。振動子７の摩耗により、防振装置５０の機能低下が生じた場合、まず（１）メンテナンスを行いたい超音波モータ６０をモータ固定部材３から取り外す。次に、（２）超音波モータ６０を、出力軸９を回転中心として１８０°回転させる。これにより、振動子７の突起部７ａ、７ｂ（２０、２１）の重力４０方向の関係が反転する。そして、（３）超音波モータ６０を再度モータ固定部材３に取付ける。図１５は、２つの超音波モータ６０のメンテナンス方法を示す。超音波モータ６０が１つのときと同様、まず（１）メンテナンスを行いたい超音波モータ６０をモータ固定部材３から取り外す。次に、（２）それぞれの超音波モータ６０を、出力軸９を回転中心として９０°回転させる（突起部７ａ、７ｂ（２０、２１）の重力方向の関係を反転させる）。そして、（３）取付け位置を入れ替える。最後に、（４）超音波モータ６０をモータ固定部材３に取付ける。ここで、実施例の中では超音波モータが２つまでのメンテナンス方法しか説明しないが、３つ以上の超音波モータをメンテナンスする場合でも上記の方法が適用される。すなわち、本発明の防振装置に適用される超音波モータは、固定枠２への複数の固定位置のいずれに対しても固定可能であり、かつ、取り付け方向が出力軸９を中心にして１８０度回転しても、いずれの固定位置に対しても固定可能であるように構成される。より具体的には、出力軸９を中心にして１８０度回転対称の構成を有すると良い。従って、これらのメンテナンス方法を行うことにより、振動子の摩耗の影響による防振装置の性能低下が生じた場合、新規の超音波モータに交換する必要がなく、超音波モータの長寿命化を実現することができる。

図１２を参照して、実施例３について説明する。超音波モータ６０を防振装置５０に挿入する際、出力軸９はレンズ移動枠１の係合溝１２に係合する。しかし、出力軸９と係合溝１２は調寸であるため、超音波モータ６０を挿入する際、出力軸９と係合溝１２の位置合わせが厳しく、挿入することが困難となる場合がある。そこで、図１２に示すように、係合溝１２の防振レンズの防振制御時の駆動範囲外の部分において外周側へ行くほど溝幅が広がるようなテーパ部１９を設ける。これにより、超音波モータ６０を外周側から挿入する際、出力軸９が係合溝１２に合う位置に位置していない場合でも、出力軸がテーパ部１９の斜面に沿って移動し、最終的に係合溝１２に係合する位置へ移動されることで挿入性（作業性）が向上する。

以上のような構成とすることにより、超音波モータを交換する際、レンズを分解して防振装置の状態にせずとも、レンズ状態のまま超音波モータにアクセス可能として交換することができ、メンテナンス性が向上する。

また、本発明の防振装置を有するレンズ装置、および該レンズ装置と、該レンズ装置により形成された被写体の光学像を撮像する撮像素子を含む撮像装置を構成することによって、本発明の防振装置の効果を享受できるレンズ装置、および、撮像装置を得ることができる。

以上、本発明に好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１： レンズ移動枠
２： 固定枠
３： モータ固定部材
９： 出力軸
１２： 係合溝（係合部）
１６： ガイド溝（ガイド機構）
１８： ガイドレール（ガイド機構）
５０： 防振装置
６０： 超音波モータ
１００： 光軸

Claims (8)

1. 装着されるレンズ装置の光軸を中心とする周方向の成分を含む方向が駆動方向となり、超音波モータの出力軸が前記光軸の方向に突出するように、前記超音波モータが着脱可能に固定され、前記光軸を中心とする径方向外側から前記超音波モータを挿抜可能なガイド機構を有する固定枠と、
   前記出力軸が摺動可能に係合し径方向に外周まで延在する係合部を備えた、防振レンズを支持するレンズ移動枠と、
   を有することを特徴とする防振装置。
2. 前記ガイド機構は、前記超音波モータに形成されたガイド溝と、前記固定枠に形成された前記ガイド溝に係合するガイドレールとから構成されることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
3. 前記ガイド機構は、前記固定枠に形成されたガイド溝と、前記超音波モータに形成され前記ガイド溝に係合するガイドレールとから構成される、ことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
4. 前記係合部は、防振制御時の駆動範囲を除く外周側において、前記外周側へ向かって前記係合部の幅が広がるテーパ部を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の防振装置。
5. 前記ガイド機構を介して前記超音波モータが前記固定枠に挿入されたとき、前記外周側から前記超音波モータを固定するカバーを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の防振装置。
6. 前記超音波モータは前記出力軸の突出する方向を中心に１８０度回転しても、前記固定枠に固定可能な構成を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の防振装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の防振装置を有するレンズ装置。
8. 請求項７に記載のレンズ装置と、該レンズ装置によって形成された光学像を撮像する撮像素子を有する撮像装置。

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