JP2020118822A - 駆動装置、像振れ補正装置及び像振れ補正装置を備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化した駆動装置、像振れ補正装置を提供する。【解決手段】像振れ補正装置８は、補正対象部材を保持する被駆動部材１６と、該被駆動部材１６を平面移動させる複数のアクチュエータ１０ａ〜ｃと、平面移動のうち第１の方向の移動を案内する第１の可動部材１１と、第１の方向と異なる第２の方向の移動を案内する第２の可動部材１２と、被駆動部材１６と第１の可動部材１１及び第２の可動部材１２とを移動可能に保持する固定部材１５と、を備え、固定部材１５は、被駆動部材１６と、第１の可動部材１１または第２の可動部材１２の少なくともどちらか一方と、により挟持されることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、駆動装置、像振れ補正装置及び像振れ補正装置を備えた撮像装置に関する。

従来から、手振れ等による像振れを防止するため、光学機器の振れ状況を振れ検出手段によって検出し、その検出結果に応じてレンズや撮像素子などの光学素子を光軸に直交する方向に移動させる構成を有する像振れ補正装置が知られている。像振れ補正装置を備えた交換レンズや光学機器では、光学素子を光軸に対して直交する面内において振れを吸収する方向に移動させることにより、振れによる結像位置のずれを補正し、像振れを解消している。

一般的に、光学素子を移動させる駆動源としてＶＣＭや超音波モータなどが用いられている。いずれの場合においても、移動させる光学素子の周囲には別の機構が配置されているが、外形寸法を小さくするために、光軸の直交方向において小型化することが求められている。特許文献１には、撮像素子を光軸の直交方向の面内における直交する２方向の移動だけでなく、さらに回転移動をさせるための手法が提示されている。そして、光軸の直交方向において撮像素子の周囲に駆動源が構成されている。

特開２０１０−２０４２７６号公報

しかしながら、光学素子の周囲に駆動源を構成すると、光軸方向には薄型化できるものの、光軸の直交方向には大型化してしまう。

本発明の目的は、小型化した駆動装置、像振れ補正装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の像振れ補正装置は、補正対象部材を保持する被駆動部材と、該被駆動部材を平面移動させる複数のアクチュエータと、前記平面移動のうち第１の方向の移動を案内する第１の可動部材と、前記第１の方向と異なる第２の方向の移動を案内する第２の可動部材と、前記被駆動部材と前記第１の可動部材及び前記第２の可動部材とを移動可能に保持する固定部材と、を備え、前記固定部材は、前記被駆動部材と、前記第１の可動部材または前記第２の可動部材の少なくともどちらか一方と、により挟持されることを特徴とする。

本発明によれば、小型化した駆動装置、像振れ補正装置を提供することができる。

本実施形態におけるレンズ鏡筒１及びカメラ本体３の断面を示す模式図である。 （Ａ）、（Ｂ）本実施形態における像振れ補正装置８の斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）本実施形態における像振れ補正装置８の分解斜視図である。 本実施形態における像振れ補正装置８の背面図である。 （Ａ）本実施形態における像振れ補正装置８の背面図である。（Ｂ）同分解斜視図である。 本実施形態における第１の振動波モータ１０ａの断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態における像振れ補正装置８を備える撮像装置９の概略構成の断面を示す模式図である。撮像装置９の具体例は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラである。撮像装置９は、大略にレンズ鏡筒１とカメラ本体３から構成されている。レンズ鏡筒１とカメラ本体３は、コンパクトデジタルカメラのように一体構成であってもよいし、デジタル一眼レフカメラのように着脱可能な構成であってもよい。また、後述するミラーユニット４やプリズム６の無い所謂ミラーレスカメラでもよく、シャッターユニット５が無い構成であっても構わない。尚、以降の説明では、像振れ補正装置８について説明するが、実施形態の用途は像振れ補正に限定されず、駆動対象となる部材を複数のアクチュエータを用いて平面移動させる駆動装置であればよい。

説明の便宜上、図１に示すように、レンズ鏡筒１の光軸Ｏの方向をＺ方向と定め、Ｚ方向と直交する平面内において互いに直交する２つの方向をＸ方向（第１の方向）及びＹ方向（第２の方向）と定める。また、Ｚ方向が水平方向と一致した状態では、Ｙ方向は鉛直方向と平行になり、よって、Ｘ方向は水平方向と平行になるものとする。

尚、以降の説明では、請求項に記載の補正対象部材が撮像素子７である場合の説明をするが、補正対象部材が当然レンズ鏡筒１の内部のレンズ２であっても構わず、本発明を限定するものではない。レンズ鏡筒１やカメラ本体３の内部には、像振れ補正用の角速度センサ、加速度センサが配置されている。また、レンズ鏡筒１は、不図示のズームレンズ群やフォーカスレンズ群を有している。カメラ本体３の内部には、ミラーユニット４、シャッターユニット５、プリズム６、撮像素子７、像振れ補正装置８が配置されている。

撮像装置９が撮像準備状態にあるときには、ミラーユニット４で反射した光束がプリズム６を介して撮像者の目に導かれる。撮像時には、ミラーユニット４がミラーアップ状態となり、シャッターユニット５が所定の速度でシャッター動作（露光動作）を行あう。これにより、レンズ鏡筒１を通過した被写体からの光束が撮像素子７に導かれ、撮像素子７の結像面に光学像として結像することにより、画像が形成される。撮像素子７は、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換デバイスであり、光学像を光電変換により電気信号へ変換する。

撮像時において、振動等の外力が撮像装置９に加わったり、撮像者の動きがあると、撮像素子７の結像面に結像する画像に振れが生じてしまい、画質が低下してしまうことがある。この像振れを補正（軽減）するために、レンズ鏡筒１またはカメラ本体３に配置された角速度センサ、加速度センサの検出信号に基づき、像振れ補正装置８を駆動して、補正対象部材である撮像素子７を光軸Ｏと直交する平面内で平面移動させる。

尚、光軸Ｏと直交する平面とは、レンズ鏡筒１及びカメラ本体３における各種部品の寸法精度や組み付け精度を考慮して、実質的に光軸Ｏと直交するとみなすことができる平面であり、物理的に極めて厳密に光軸Ｏと直交していることを要するものではない。

次に、図面を用いて像振れ補正装置８の構成について説明する。図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、それぞれ違う方向から見た撮像素子７を備えた状態の像振れ補正装置８の斜視図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、それぞれ異なる方向から見た撮像素子７を備えた状態の像振れ補正装置８の分解斜視図である。図４は像振れ補正装置８の背面図である。図５（Ａ）は説明のため、図４の構成から後述する第２の振動波モータ１０ｂ、第３の振動波モータ１０ｃ、第２の駆動案内部材１２、被駆動部材１６及び弾性連結部材１７を除いた背面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の構成における分解斜視図である。図６は像振れ補正装置８に構成されるアクチュエータとしての第１の振動波モータ１０ａの断面図であって、図５（Ａ）の断面線ＶＩ−ＶＩにおけるＹ方向の断面図である。尚、請求項に記載の可動部材と後述する駆動案内部材は同義である。さらに、請求項に記載の第１のアクチュエータは、第１の振動波モータ１０ａ、第２のアクチュエータは、第２の振動波モータ１０ｂ、第３のアクチュエータは、第３の振動波モータ１０ｃにそれぞれ対応する。

図２（Ｂ）、図３（Ｂ）、図４に示されるように、像振れ補正装置８には、複数のアクチュエータとしての第１の振動波モータ１０ａ、第２の振動波モータ１０ｂ、第３の振動波モータ１０ｃが用いられている。そして、以降の説明を簡単にするため、第１の振動波モータ１０ａ、第２の振動波モータ１０ｂ、第３の振動波モータ１０ｃの構成はすべて同じとする。また、複数のアクチュエータを代表して示す場合は振動波モータ１０（超音波モータ）とする。しかしながら、アクチュエータとしては、構成が異なる複数のアクチュエータや、ＶＣＭ等の他の原理で動くアクチュエータであっても構わず、振動波モータ１０によって本発明が限定されるものではない。以降、第１の振動波モータ１０ａを例にして、図６を参照して第１の振動波モータ１０ａの構成について説明をする。

振動子１００は、弾性体としての振動板１０１と、圧電素子１０２により構成される。振動板１０１と圧電素子１０２は公知の接着剤等により固定されており、圧電素子１０２に電圧を印加することにより、圧電素子１０２は超音波領域の周波数の振動（超音波振動）を励振する。そして、振動子１００と振動子保持部材１０３が、公知の接着剤等により固定されている。

加圧機構保持部材１０４は、後述する固定部材１５に不図示のビス等により固定されている。加圧機構保持部材１０４は、一対になって配置された２つのローラ１０６を介して振動子保持部材１０３と連結されている。２つのローラ１０６を介することによって、駆動方向には連結し、後述する加圧バネ１０７の加圧方向には移動自在となる。その結果、振動子１００の姿勢に因らず、効率良く振動子１００の駆動力を得ることが可能となる。

振動子１００は、加圧バネ１０７の加圧力により第１の摩擦部材１０８ａに接触する。弾性部材１０５は、加圧バネ１０７と振動子１００の間に配置されている。弾性部材１０５は、加圧バネ１０７と圧電素子１０２の直接接触を妨げることにより、圧電素子１０２の損傷を防止している。

第１の摩擦部材１０８ａは、第１の駆動案内部材１１（第１の可動部材）に不図示のビス等により固定されている。振動波モータ１０と第１の駆動案内部材１１及び第２の駆動案内部材１２との関係の詳細は後述する。加圧バネ１０７の加圧力による加圧状態において圧電素子１０２に駆動電圧が印加されると、振動子１００に発生した楕円運動が効率的に第１の摩擦部材１０８ａへ伝達される。その結果、第１の摩擦部材１０８ａを保持する第１の駆動案内部材１１は所定の方向に移動可能となる。

次に、像振れ補正装置８の構成について詳細に説明する。像振れ補正装置８を構成する固定部材１５は不図示のビス等により、カメラ本体３に固定されている。図３（Ｂ）、図５（Ｂ）に示されるように、第１の振動波モータ１０ａは不図示のビス等により固定部材１５の固定部１５ａに固定されている。第１の振動波モータ１０ａの内部の構成は図６に示すとおりである。本実施形態の説明においては、第１の振動波モータ１０ａはＸ方向（第１の方向）に駆動力を発生させる。

第１の駆動案内部材１１と固定部材１５との間には、３個のボール１９Ｘが配置される。３個のボール１９Ｘは、固定部材１５が備える３つの転動溝１５ｘ及び第１の駆動案内部材１１が備える転動溝１１ｘの間に遊嵌（挟持）されている。これらの転動溝１５ｘ及び転動溝１１ｘは、第１の振動波モータ１０ａの駆動方向と同じ方向に形成されていて、駆動方向を規制する役割を有する。

第１の振動波モータ１０ａと第１の摩擦部材１０８ａが発生する駆動力により、第１の駆動案内部材１１は第１の摩擦部材１０８ａと一体的に移動する。上述の通り、固定部材１５と第１の駆動案内部材１１の間で３個のボール１９Ｘが転動するので、第１の駆動案内部材１１は効率よく移動が可能となる。

図３（Ｂ）、図４に示すように、第２の振動波モータ１０ｂ及び第３の振動波モータ１０ｃは、略平行に配置されており、いずれも第１の駆動案内部材１１に保持されている。また、第２の振動波モータ１０ｂ及び第３の振動波モータ１０ｃの駆動方向は、第１の振動波モータ１０ａの駆動方向と略直交する方向である。

第２の振動波モータ１０ｂ及び第３の振動波モータ１０ｃに対応する、それぞれの第２の摩擦部材１０８ｂ及び第３の摩擦部材１０８ｃは、共に第２の駆動案内部材１２（第２の可動部材）に固定されている。また、第１の駆動案内部材１１と第２の駆動案内部材１２との間には３個のボール１９Ｙが配置される。３個のボール１９Ｙは、第１の駆動案内部材１１が備える３つの転動溝１１ｙ及び第２の駆動案内部材１２が備える転動溝１２ｙの間に遊嵌（挟持）されている。ここで、転動溝１１ｙ及び転動溝１２ｙは、転動溝１５ｘ及び転動溝１１ｘと、略直交する方向に構成される。

このような構成で、第２の振動波モータ１０ｂ及び第３の振動波モータ１０ｃを同時に駆動すると、第２の駆動案内部材１２がＹ方向に移動する。また、第３の振動波モータ１０ｃが駆動している際に、第２の振動波モータ１０ｂの駆動が第３の振動波モータ１０ｃより遅いか、停止している場合が考えられる。そのような場合には、第２の駆動案内部材１２が第２の振動波モータ１０ｂの振動子１００と第２の摩擦部材１０８ｂの接触位置を中心に回転移動する。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、４つの弾性連結部材１７は、不図示のビス等により第２の駆動案内部材１２の固定部１２ｆとそれぞれ連結されている。４つの弾性連結部材１７はさらに、不図示のビス等により被駆動部材１６の固定部１６ｆとそれぞれ連結されている。弾性連結部材１７は金属薄板等で構成されており、ＸＹ方向には強度が強く、Ｚ方向には弾性体としての機能を有する。

図２（Ａ）、図３（Ａ）に示すように、被駆動部材１６は、補正対象部材としての撮像素子７を保持している。被駆動部材１６は３個のボール１９ＸＹを介して固定部材１５と接触している。固定部材１５は３個のボール１９ＸＹが転動する３箇所の転動面１５ｓを備えると共に、被駆動部材１６は３個のボール１９ＸＹが転動する不図示の転動部を備えており、これら転動面１５ｓ及び転動部は平面であり、いずれも駆動方向を規制する機能は有さない。

上述のように、弾性連結部材１７はＺ方向に弾性体としての機能を有するが、もし仮に被駆動部材１６と第２の駆動案内部材１２が弾性変形しにくい特性の部材で連結される場合を考える。このような場合、第１の駆動案内部材１１、第２の駆動案内部材１２、固定部材１５の寸法誤差により、被駆動部材１６のＺ方向の位置がズレたり、被駆動部材１６が倒れたりしてしまう恐れがある。しかしながら、弾性体としての機能を有する弾性連結部材１７で連結されることにより、弾性連結部材１７の弾性変形によって上述の寸法誤差を吸収することができる。その結果、被駆動部材１６のＺ方向の位置は、固定部材１５と３個のボール１９ＸＹの寸法誤差だけで決定されることが可能となる。

このような構成で、第１の振動波モータ１０ａを駆動すると、第１の駆動案内部材１１と第２の振動波モータ１０ｂ及び第３の振動波モータ１０ｃが一体的に移動する。さらに、第２の振動波モータ１０ｂ及び第３の振動波モータ１０ｃを駆動すると、第２の駆動案内部材１２が移動する。第２の駆動案内部材１２は弾性連結部材１７を介して被駆動部材１６と連結しているため、第２の駆動案内部材１２と被駆動部材１６は一体的に移動する。その結果、被駆動部材１６及び撮像素子７は、固定部材１５に対してＸ方向、Ｙ方向に相対移動が可能になると共に、ＸＹ平面内での相対回転移動も可能になる。

ここで、従来の構成のように、補正対象部材に対して、ＸＹ平面方向に展開する様にアクチュエータや駆動案内部材を構成すると、装置がＸＹ平面方向に大型化してしまう。カメラ本体３の内部には撮像素子７の脇にシャッターユニット５やバッテリ類が配置されるため、ＸＹ方向に像振れ補正装置８を小型化することが求められる。

本発明においては、撮像素子７を保持する被駆動部材１６と、振動波モータ１０及び第１の駆動案内部材１１と、第２の駆動案内部材１２の一部とにより固定部材１５を挟持する構成を特徴としている。このように構成することにより、光軸Ｏの直交方向であるＸＹ方向に像振れ補正装置８を小型化することが可能となっている。

上述のとおり、被駆動部材１６は、弾性連結部材１７を介して第２の駆動案内部材１２と連結されており、弾性連結部材１７はＺ方向には弾性体としての機能を有しているため、被駆動部材１６をＺ方向に付勢する弾性力が発生する。一方、第１の駆動案内部材１１、第２の駆動案内部材１２、固定部材１５、被駆動部材１６の寸法誤差により、被駆動部材１６が固定部材１５に対して離れる方向に付勢力が働く場合がある。しかしながら、被駆動部材１６は、さらにバネかけ部１６ｐを２箇所備えており、付勢バネ１８（付勢部材）を介して第２の駆動案内部材１２が備える２箇所のバネかけ部１２ｐと連結されている。そして、付勢バネ１８の付勢力が、弾性連結部材１７の弾性力よりも強くなるように設定することによって、被駆動部材１６を確実に固定部材１５に対して付勢することが可能となる。

ここで、被駆動部材１６と固定部材１５の間をバネで連結することによって、被駆動部材１６を固定部材１５に対して付勢することも可能である。しかしながら、被駆動部材１６の固定部材１５に対する相対移動によって、バネのＸＹ方向の相対的な伸縮による復元力が働いてしまう場合がある。この場合、振動波モータ１０の駆動力を損失してしまう。

一方、第２の駆動案内部材１２と被駆動部材１６は、ＸＹ方向に一体的に移動することから、付勢バネ１８のＸＹ方向の相対的な伸縮による復元力は働かない。つまり、振動波モータ１０は、付勢バネ１８の復元力によって駆動力を損失することがない。

また、第１の駆動案内部材１１と被駆動部材１６の間が付勢バネ１８で連結されることも可能である。しかしながら、第１の駆動案内部材１１と第２の駆動案内部材１２の相対移動によって上述の復元力が働いてしまう場合がある。この場合、第２の振動波モータ１０ｂと第３の振動波モータ１０ｃの駆動力を損失してしまう。よって、第２の駆動案内部材１２と被駆動部材１６とが付勢バネ１８によって連結されることが最も好適であるといえる。

ここまでの説明では、第１の駆動案内部材１１に第２の振動波モータ１０ｂと第３の振動波モータ１０ｃが構成される形態の説明をしたが、この構成は本発明を限定するものではない。例えば、第１の駆動案内部材１１には第２の振動波モータ１０ｂのみ構成され、その駆動力によって移動する第２の駆動案内部材１２という構成でも構わない。その場合、第２の駆動案内部材１２に保持される第３の振動波モータ１０ｃと、第３の振動波モータ１０ｃによって駆動される第３の駆動案内部材１３（第３の可動部材）を構成する。そして、第３の駆動案内部材１３と被駆動部材１６が弾性連結部材１７によって連結することでも同様の効果が得られる。その際には、第３の駆動案内部材１３と被駆動部材１６とが付勢バネ１８によって付勢されることで、いずれの振動波モータ１０の駆動力も損失することがなくなり、好適な構成となる。以上説明した各実施形態は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施形態に対して種々の変形や変更が可能である。

１ レンズ鏡筒
２ レンズ（補正対象部材）
７ 撮像素子（補正対象部材）
８ 像振れ補正装置
９ 撮像装置
１０ 振動波モータ（複数のアクチュエータ）
１０ａ 第１の振動波モータ（第１のアクチュエータ）
１０ｂ 第２の振動波モータ（第２のアクチュエータ）
１０ｃ 第３の振動波モータ（第３のアクチュエータ）
１５ 固定部材
１６ 被駆動部材
１１ 第１の駆動案内部材（第１の可動部材）
１２ 第２の駆動案内部材（第２の可動部材）
１８ 付勢バネ（付勢部材）
１０ 振動板
１０２ 圧電素子

Claims (12)

1. 補正対象部材を保持する被駆動部材と、
   該被駆動部材を平面移動させる複数のアクチュエータと、
   前記平面移動のうち第１の方向の移動を案内する第１の可動部材と、前記第１の方向と異なる第２の方向の移動を案内する第２の可動部材と、
   前記被駆動部材と前記第１の可動部材及び前記第２の可動部材とを移動可能に保持する固定部材と、を備え、
   前記固定部材は、前記被駆動部材と、前記第１の可動部材または前記第２の可動部材の少なくともどちらか一方と、により挟持されることを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記被駆動部材に連結される前記第１の可動部材または前記第２の可動部材と、前記被駆動部材とが、前記被駆動部材が移動する面に直交する方向に付勢部材により付勢されることを特徴とする、請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記被駆動部材に連結される前記第１の可動部材または前記第２の可動部材と、前記被駆動部材とが、前記被駆動部材が移動する方向には一体的に移動可能に連結され、移動する方向に直交する方向には移動可能に連結されることを特徴とする、請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記複数のアクチュエータにおける第１のアクチュエータは、前記固定部材に保持されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
5. 前記複数のアクチュエータにおける第１のアクチュエータは、前記第１の可動部材を駆動することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
6. 前記複数のアクチュエータにおける第２のアクチュエータと第３のアクチュエータの少なくとも１つは、前記第１の可動部材に保持されることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
7. 前記複数のアクチュエータにおける第２のアクチュエータと第３のアクチュエータの少なくとも１つは、前記第２の可動部材を駆動することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
8. 前記複数のアクチュエータのうち少なくとも１つは、振動板と圧電素子とからなる振動波モータであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
9. 前記振動波モータは、超音波領域の周波数の振動をする超音波モータであることを特徴とする、請求項８に記載の像振れ補正装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を備えた撮像装置。
11. 前記補正対象部材は、撮像素子またはレンズ鏡筒の内部のレンズであることを特徴とする、請求項１０に記載の撮像装置。
12. 被駆動部材と、
    該被駆動部材を平面移動させる複数のアクチュエータと、
    前記平面移動のうち第１の方向の移動を案内する第１の可動部材と、前記第１の方向と異なる第２の方向の移動を案内する第２の可動部材と、
    前記被駆動部材と前記第１の可動部材及び前記第２の可動部材とを移動可能に保持する固定部材と、を備え、
    前記固定部材は、前記被駆動部材と、前記第１の可動部材または前記第２の可動部材の少なくともどちらか一方と、により挟持されることを特徴とする駆動装置。

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