JP2018151414A - 像ブレ補正装置及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃に強い像ブレ補正装置を小型及び安価に実現できるようにする。【解決手段】基台１と、基台１に設置され、第一のガイドバー１０４にガイドされてｘ方向に駆動する第一の超音波モータ１００と、基台１に設置され、第二のガイドバー２０４にガイドされてｙ方向に駆動する第二の超音波モータ２００と、第一の超音波モータ１００の駆動によりｙ方向に移動する第一の可動板３と、第一の可動板３によりｘ方向に移動可能なように支持され、第二の超音波モータ２００の駆動によりｘ方向に移動する第二の可動板６と、第二の可動板６に設けられた像ブレ補正用レンズ２とを備え、像ブレ補正用レンズ２に外力が作用したとき、ｘ方向に対しては第二のガイドバー２０４がその動きを阻止し、ｙ方向に対しては第一のガイドバー１０４がその動きを阻止する。【選択図】図１

Description

本発明は、像ブレ補正装置及び光学機器に関する。

従来、超音波モータを用いた像ブレ補正装置において、非使用時に装置の破壊を防ぐためのロック機構を備えるものがある。

特開２０１４−１４２５６２号公報

特許文献１に開示された補正光学装置では、非使用状態において、超音波モータを駆動して移動板を時計方向に回転させる。移動板が保持板の当接部材に当接すると、今度は超音波モータが戴置された回転リングが反時計方向に回転する。この結果、移動板は回転リングに対して上下左右の動きを規制された状態となり、さらに回転リングはボールプランジャの作用によりロックされる。
しかしながら、特許文献１のような構成にすると、ロック機構として回転リングやボールプランジャが必要となり、装置の大型化やコストアップを招くおそれがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、衝撃に強い像ブレ補正装置を小型及び安価に実現できるようにすることを目的とする。

本発明の像ブレ補正装置は、振動駆動方式の駆動装置を用いた像ブレ補正装置であって、基台と、前記基台に設置され、第一のガイド部材にガイドされて第一の方向に駆動する振動駆動方式の第一の駆動装置と、前記基台に設置され、第二のガイド部材にガイドされて前記第一の方向に直交する第二の方向に駆動する振動駆動方式の第二の駆動装置と、前記第一の駆動装置の駆動により前記第二の方向に移動する第一の可動板と、前記第一の可動板により前記第一の方向に移動可能なように支持され、前記第二の駆動装置の駆動により前記第一の方向に移動する第二の可動板と、前記第二の可動板に設けられた光学部材とを備え、前記光学部材に外力が作用したとき、前記第一の方向に対しては前記第二のガイド部材がその動きを阻止し、前記第二の方向に対しては前記第一のガイド部材がその動きが阻止するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、衝撃に強い像ブレ補正装置を小型及び安価に実現することができる。

実施形態に係る像ブレ補正装置を示す分解斜視図である。 実施形態に係る像ブレ補正装置を示す正面図である。 第一の振動子の構成を示す斜視図である。 実施形態に係る像ブレ補正装置の要部をモデル化して表わす図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係る像ブレ補正装置を示す分解斜視図である。また、図２は、実施形態に係る像ブレ補正装置を示す正面図である。
実施形態に係る像ブレ補正装置は、光学機器であるデジタルカメラ等に搭載され、第一の振動波モータ（超音波モータ）１００及び第二の振動波モータ（超音波モータ）２００を用いて像ブレ補正用レンズ２を駆動することにより像ブレを補正する。図１に示すように、第一の超音波モータ１００及び第二の超音波モータ２００は、円板状の基台１に設置されて、像ブレ補正用レンズ２を第一の方向（ｘ方向）、及び第一の方向に直交する第二の方向（ｙ方向）に駆動する。第一の超音波モータ１００及び第二の超音波モータ２００が、本発明でいう振動駆動方式の駆動装置の例である。

第一の超音波モータ１００は、第一の振動子１０１、第一の摩擦部材１０２、第一の振動子保持部材１０３、第一のガイドバー１０４を備えて構成される。

第一の振動子１０１は、第一の振動板１０５と、第一の圧電素子１０６と、圧接部１０７とを備える。図３に、第一の振動子１０１の構成を示す。図３に示すように、長板状の第一の振動板１０５には、同じく長板状の第一の圧電素子１０６が接着等により固着されている。第一の圧電素子１０６は、高周波電圧が印加されると、第一の振動板１０５が長手方向、短手方向にそれぞれ共振を起こすように設定されている。また、第一の振動板１０５には、第一の圧電素子１０６と反対側の面に、一対の圧接部１０７が設けられている。
このようにした第一の振動子１０１は、第一の圧電素子１０６に高周波電圧が印加されることで超音波振動を起こすように構成されており、その結果、第一の振動板１０５に設けられた圧接部１０７が図３に示すような楕円運動を起こす。第一の圧電素子１０６に印加する高周波電圧の周波数や位相を変えることで、回転方向や楕円比を適宜変化させて所望の動きを発生させることができる。第一の振動子１０１は、ｘ方向に延伸するように配置される。

第一の摩擦部材１０２は、長板状の金属板からなり、基台１にネジによる締結や接着等により固定される。第一の摩擦部材１０２は、ｘ方向に延伸し、第一の振動子１０１の圧接部１０７に対向するように配置される。圧接部１０７が楕円運動を起こし、第一の摩擦部材１０２と摩擦接触することにより、相対的に移動させる駆動力を発生させ、第一の振動子１０１自身をｘ方向に移動させることを可能としている。

第一の振動子保持部材１０３は、第一の振動子１０１に所定の連結手段により固定される。
ガイド部材であるところの第一のガイドバー１０４は、ｘ方向に延伸するように配置され、第一の振動子保持部材１０３に形成された挿通穴１０３ａに相対摺動自在に挿通する。第一のガイドバー１０４の両端部１０４ａ、１０４ｂは、基台１の係合部１ａ、１ｂにより係合保持される。これにより、第一の振動子１０１が第一の摩擦部材１０２と摩擦接触して発生する駆動力によって、第一の振動子保持部材１０３がｘ方向にガイドされながら移動する。

第二の超音波モータ２００は、第一の超音波モータ１００と駆動方向を異ならせたものであり、その基本構成は第一の超音波モータ１００と同様である。
第二の超音波モータ２００は、第二の振動子２０１、第二の摩擦部材２０２、第二の振動子保持部材２０３、第二のガイドバー２０４を備えて構成される。第二の振動子２０１の構成は、図３に示した第一の振動子１０１の構成と同様であり、第二の振動子２０１が第二の摩擦部材２０２と摩擦接触して発生する駆動力によって、第二の振動子保持部材２０３がｙ方向にガイドされながら駆動する。このように、第一の超音波モータ１００は第一のガイドバー１０４にガイドされてｘ方向に駆動するのに対して、第二の超音波モータ２００は第二のガイドバー２０４にガイドされてｙ方向に駆動する。
なお、第二の振動板２０５、第二の圧電素子２０６、挿通穴２０３ａ、端部２０４ａ、２０４ｂ、係合部１ｃ、１ｄはそれぞれ、第一の超音波モータ２における第一の振動板１０５、第一の圧電素子１０６、挿通穴１０３ａ、端部１０４ａ、１０４ｂ、係合部１ａ、１ｂに相当するものであり、その説明は省略する。

図１、図２に示すように、基台１に対向するように第一の可動板３が配設される。第一の可動板３は、像ブレ補正用レンズ２に干渉しないように略Ｌ字状をなす。
第一の可動板３には、ｙ方向に延伸する長穴形状のガイド穴３ａが２箇所に形成される。基台１には、２つの円柱状の係合突起１ｅが設けられ、各係合突起１ｅが各ガイド穴３ａと摺動自在に係合する。これにより、第一の可動板３は、基台１に対してｙ方向に移動するようにガイドされる。
また、第一の可動板３には、ｘ方向に対して角度θの傾きを有する長穴形状のカム溝５が形成される。第一の振動子保持部材１０３には、駆動力連結部であるところの円柱状の係合突部１０３ｂが設けられ、係合突部１０３ｂがカム溝５と摺動自在に係合する。

第一の可動板３に対向するように第二の可動板６が配設され、第二の可動板６は第一の可動板３によりｘ方向に移動可能なように支持される。第二の可動板６の中心には開口部６ｂが形成され、この開口部６ｂに像ブレ補正用レンズ２が固定、保持される。
第二の可動板６には、ｘ方向に延伸する長穴形状のガイド穴６ａが２箇所に形成される。第一の可動板３には、２つの円柱状の係合突起３ｂが設けられ、各係合突起３ｂが各ガイド穴６ａと摺動自在に係合する。これにより、第二の可動板６は、第一の可動板３に対してｘ方向に移動するようにガイドされる。
また、第二の可動板６には、ｙ方向に対して角度θの傾きを有する長穴形状のカム溝７が形成される。第二の振動子保持部材２０３には、駆動力連結部であるところの円柱状の係合突部２０３ｂが設けられ、係合突部２０３ｂがカム溝７と摺動自在に係合する。

次に、実施形態に係る像ブレ補正装置の駆動について説明する。像ブレ補正用レンズ２の駆動はｘ方向及びｙ方向の駆動の組み合わせとなるので、以下では、像ブレ補正用レンズ２のｘ方向及びｙ方向それぞれの駆動に関して個別に詳述する。

［像ブレ補正用レンズ２のｘ方向の駆動］
像ブレ補正用レンズ２をｘ方向に距離Ａ（図２参照）だけ動かすには、第二の可動板６をｘ方向に移動させる必要があるので、第二の超音波モータ２００を駆動して、第二の振動子保持部材２０３をｙ方向に距離Ｓ２（図２参照）だけ移動させる。このとき、距離Ａと第二の超音波モータ２００の駆動量Ｓ２が式（１）の関係を満足するように、第二の超音波モータ２００が駆動制御される。
Ｓ２＝Ａ／ｔａｎθ ・・・（１）

［像ブレ補正用レンズ２のｙ方向の駆動］
像ブレ補正用レンズ２をｙ方向に距離Ｂ（図２参照）だけ動かすには、第一の可動板３をｙ方向に移動させる必要があるので、第一の超音波モータ１００を駆動して、第一の振動子保持部材１０３をｘ方向に距離Ｓ１（図２参照）だけ移動させる。このとき、第一の可動板３の移動に伴って、第二の可動板６がｙ方向に距離Ｂだけ移動する。その結果、第二の可動板６は、第二の振動子保持部材２０３が停止した状態にあると、第二の振動子保持部材２０３の係合突部２０３ｂと第二の可動板６のカム溝７との作用により、ｘ方向に移動することとなる。この動きを補正するために第二の超音波モータ２００を駆動して、第二の振動子保持部材２０３をｙ方向に距離Ｂだけ移動させて、第二の可動板６の動きをキャンセルする必要がある。このとき、距離Ｂと第一の超音波モータ１００の駆動量Ｓ１、及び距離Ｂと第二の超音波モータ２００の駆動量Ｓ２が式（２）、（３）の関係を満足するように、第一の超音波モータ１００及び第二の超音波モータ２００が駆動制御される。
Ｓ１＝−Ｂ／ｔａｎθ ・・・（２）
Ｓ２＝−Ｂ ・・・（３）

図４は、実施形態に係る像ブレ補正装置の要部をモデル化して表わす図である。図４を参照して、カム溝５、７の角度θと、第一の可動板３及び第二の可動板６の摺動に対する静止摩擦係数μとの関係を説明する。なお、図４に示す方向を垂直方向、水平方向とし、紙面に向かって左右方向を左右として説明する。
４０１は可動板であり、第一の可動板３及び第二の可動板６をモデル化したものである。４０１ａはカム溝であり、カム溝５、７をモデル化したものである。
４０２は振動子保持部材であり、第一の振動子保持部材１０３及び第二の振動子保持部材２０３をモデル化したものである。４０２ａは係合突部であり、係合突部１０３ｂ、２０３ｂをモデル化したものである。
４０３はガイドバーであり、第一のガイドバー１０４及び第二のガイドバー２０４をモデル化したものである。
本例において、第一の可動板３及び第二の可動板６の摺動に対する静止摩擦係数μとして、カム溝４０１ａと係合突部４０２ａとの間の静止摩擦係数、及び、ガイドバー４０３と振動子保持部材４０２との間の静止摩擦係数があり、ここではいずれも同値μとする。

図４に示すように、可動板４０１に垂直方向の外力Ｓが作用したとき、カム溝４０１ａは水平方向に対して角度θの傾きを有するため、振動子保持部材４０２の係合突部４０２ａには、カム溝４０１ａの延伸方向に垂直な方向の力Ｓ・ｃｏｓθが作用する。この力Ｓ・ｃｏｓθの水平方向の成分Ｓ・ｃｏｓθ・ｓｉｎθが、振動子保持部材４０２を水平右方向に移動させる力として作用する。

これに対して、カム溝４０１ａと係合突部４０２ａとの間に、力Ｓ・ｃｏｓθに起因する摩擦力μ・Ｓ・ｃｏｓθが作用する。この摩擦力μ・Ｓ・ｃｏｓθの水平方向の成分μ・Ｓ・ｃｏｓ²θが水平左方向に作用し、振動子保持部材４０２を水平右方向に移動させる力Ｓ・ｃｏｓθ・ｓｉｎθを相殺する。
また、ガイドバー４０３と振動子保持部材４０２との間にも、外力Ｓに起因する摩擦力μ・Ｓが水平左方向に作用、振動子保持部材４０２を水平右方向に移動させる力Ｓ・ｃｏｓθ・ｓｉｎθを相殺する。

以上の関係から、外力Ｓ、静止摩擦係数μ、角度θの関係が式（４）を満足する場合、可動板４０１に垂直方向の外力Ｓが作用して、可動板４０１を水平右方向に移動させようとする力が作用したときにも、それに抗する力の方が大きくなり、可動板４０１が移動しないようにすることができる。
Ｓ・ｃｏｓθ・ｓｉｎθ≦μ・Ｓ・ｃｏｓ²θ＋μ・Ｓ ・・・（４）

式（４）は外力Ｓの成分が除外されて、式（５）が成り立つ。
ｃｏｓθ・ｓｉｎθ≦μ（ｃｏｓ²θ＋１） ・・・（５）
このように静止摩擦係数μ及びカム溝の角度を式（５）を満足する範囲で設定すれば、外力が作用したときにも可動板３、６が移動しないようにすることができる。このように外力による可動板３、６の移動を阻止することで、例えば落下等による衝撃力により装置が破壊しにくくなる。これにより、特別なロック機構を設けなくても、衝撃に強い像ブレ補正装置を小型及び安価に実現することができる。

また、実施形態に係る像ブレ補正装置において、カム溝５、７の角度θを適宜設定することにより、像ブレ補正用レンズ２に外力が作用したときにも、可動板３、６を動かすに足りる力が作用しないようにして、像ブレ補正用レンズ２の動きを阻止することができる。
具体的には、像ブレ補正用レンズ２にｘ方向の外力が作用すると、像ブレ補正用レンズ２が第二の可動板６をｘ方向に移動させようとするが、第二のガイドバー２０４がその動きを阻止する。また、像ブレ補正用レンズ２にｙ方向の外力が作用すると、像ブレ補正用レンズ２が第二の可動板６を介して第一の可動板３をｙ方向に移動させようとするが、第一のガイドバー１０４がその動きを阻止する。これにより、特別なロック機構を設けなくても、衝撃に強い像ブレ補正装置を小型及び安価に実現することができる。

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
例えば実施形態では像ブレ補正用レンズ２を駆動する例を説明したが、本発明でいう光学部材として撮像素子を駆動することにより像ブレ補正を行うように構成することも可能である。

１：基台、２：像ブレ補正用レンズ、３：第一の可動板、５：カム溝、６：第二の可動板、７：カム溝、１００：第一の超音波モータ、１０１：第一の振動子、１０２：第一の摩擦部材、１０３：第一の振動子保持部材、１０３ｂ：係合突起、１０４：第一のガイドバー、２００：第二の超音波モータ、２０１：第二の振動子、２０２：第二の摩擦部材、２０３：第二の振動子保持部材、２０３ｂ：係合突起、２０４：第二のガイドバー

Claims (7)

1. 振動駆動方式の駆動装置を用いた像ブレ補正装置であって、
   基台と、
   前記基台に設置され、第一のガイド部材にガイドされて第一の方向に駆動する振動駆動方式の第一の駆動装置と、
   前記基台に設置され、第二のガイド部材にガイドされて前記第一の方向に直交する第二の方向に駆動する振動駆動方式の第二の駆動装置と、
   前記第一の駆動装置の駆動により前記第二の方向に移動する第一の可動板と、
   前記第一の可動板により前記第一の方向に移動可能なように支持され、前記第二の駆動装置の駆動により前記第一の方向に移動する第二の可動板と、
   前記第二の可動板に設けられた光学部材とを備え、
   前記光学部材に外力が作用したとき、前記第一の方向に対しては前記第二のガイド部材がその動きを阻止し、前記第二の方向に対しては前記第一のガイド部材がその動きが阻止するように構成したことを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記第一の可動板は、前記第一の駆動装置の駆動力連結部と係合するカム溝を有し、
   前記第二の可動板は、前記第二の駆動装置の駆動力連結部と係合するカム溝を有することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 前記第一の可動板の前記カム溝は、前記第一の方向に対して角度θの傾きを有し、
   前記第二の可動板の前記カム溝は、前記第二の方向に対して角度θの傾きを有することを特徴とする請求項２に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記光学部材を前記第一の方向に距離Ａだけ動かす際の前記第二の駆動装置の駆動量Ｓ２は、式（１０１）を満足し、
   Ｓ２＝Ａ／ｔａｎθ ・・・（１０１）
   前記光学部材を前記第二の方向に距離Ｂだけ動かす際の前記第一の駆動装置の駆動量Ｓ１及び前記第二の駆動装置の駆動量Ｓ２は、式（１０２）、（１０３）を満足する
   Ｓ１＝−Ｂ／ｔａｎθ ・・・（１０２）
   Ｓ２＝−Ｂ ・・・（１０３）
   ことを特徴とする請求項３に記載の像ブレ補正装置。
5. 前記第一の可動板及び前記第二の可動板の摺動に対する静止摩擦係数μと、前記角度θとは、式（１０４）を満足する
   ｃｏｓθ・ｓｉｎθ≦μ（ｃｏｓ²θ＋１） ・・・（１０４）
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の像ブレ補正装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置を有し、
   前記光学部材は、像ブレ補正用レンズであることを特徴とする光学機器。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置を有し、
   前記光学部材は、撮像素子であることを特徴とする光学機器。

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