JP3456471B2

JP3456471B2 - 駆動機構

Info

Publication number: JP3456471B2
Application number: JP2000212686A
Authority: JP
Inventors: 明小坂; 滋和田; 吉宏原; 純一谷井
Original assignee: ミノルタ株式会社
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2003-10-14
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: JP2002023212A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金を利
用した駆動機構に関する。さらに詳しくは、手振補正機
能を有するレンズ鏡胴において、形状記憶合金とバイア
スバネとの引っ張り合いによって、レンズを駆動する駆
動機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】形状記憶合金を利用して、手振補正レン
ズ等の駆動対象を駆動する駆動機構が従来から知られて
いる。例えば、図１に模式的に示した例では、鏡胴内に
配置された手振補正レンズ10を回動軸20を中心として回
動駆動するために、形状記憶合金(ＳＭＡ)21およびコイ
ルスプリング22を利用している。カメラ本体に別途設け
た不図示のジャイロ機構等によって、手振れに起因する
カメラの移動方向および移動量が検出される。一方、フ
ォトリフレクタ等を利用した不図示のレンズ位置検出手
段により補正レンズ10の現在位置が検出される。両検出
値を利用したサーボ制御により補正レンズ10を駆動する
ことで、手振補正を行なうことができる。

【０００３】補正レンズ10を保持する玉枠11からはアー
ム部12が延在しており、ここに設けた開口13に、回動軸
20が通されている。アーム部12の端部近傍には、ワイヤ
状のＳＭＡ21およびコイルスプリング22が固定されい
て、これらは、ほぼ一直線状に配置されている。ＳＭＡ
21は、所定長さに形状記憶されていて、不図示の制御回
路を通した通電により温度を上昇させると、記憶長さに
戻ろうとして縮む。このときに生じる引張力と、コイル
スプリング22の引張力との大小関係を制御することで、
補正レンズ10を回動軸20を中心として回動させることが
できる。

【０００４】すなわち、ＳＭＡ21による引張力がコイル
スプリング22による引張力に勝る場合には、補正レンズ
10は、図１中矢印Ａ方向に回動し、コイルスプリング22
による引張力がＳＭＡ21による引張力に勝る場合には、
補正レンズ10は、図１中矢印Ｂ方向に回動する。両引張
力が等しい場合は、補正レンズ10の回動は停止する。

【０００５】玉枠11から延在するアーム部12に形成した
開口13の内径は、回動を円滑にするために、回動軸20の
直径よりもやや大きく設定されている。各図面において
は、図示を明瞭にするために、両者間の隙間を誇張して
実際より大きく描いている。

【０００６】図１のような配置構成では回動軸20と開口
13との間に存在する隙間に起因してガタが生じるので、
このガタを吸収するために、実際には図２に示したよう
にＳＭＡ21とコイルスプリング22とを互いにハ字状に配
置している。このような配置にすると、ＳＭＡ21および
コイルスプリング22による両引張力の合力によって、玉
枠11が回動軸20に対して圧接され、これによりガタを吸
収できる。

【０００７】しかしながら、図２に示すようなハ字状の
配置構成を利用してガタを吸収しようとすると、接触点
Ｐ１における摩擦抵抗が大きくなるため、サーボ制御精
度に悪影響を及ぼすという問題が生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決すべき技術的課題は、形状記憶合金を利用した駆動
装置において、駆動対象の回動軸回りの摩擦抵抗を低減
し、これによりサーボ制御の精度を向上させることであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段・作用・効果】本発明は、上
記課題を有効に解決するために創案されたものであっ
て、以下の特徴を備えた駆動機構を提供するものであ
る。

【００１０】本発明の駆動機構は、駆動対象を回動軸を
中心として駆動する駆動機構であって、「駆動対象を一
方向に引っ張る形状記憶合金」と「駆動対象を反対方向
に引っ張る弾性部材」とで構成されている。形状記憶合
金および弾性部材は、回動軸を中心とする回動軌跡の接
線方向にほぼ一致し、かつ、回動半径方向の位置を互い
にずらして配置されたことを特徴としている。

【００１１】上記構成の駆動機構においては、形状記憶
合金および弾性部材の上記ズレの量に起因して偶力モー
メントが発生し、これにより、駆動対象が回動軸に圧接
される。そして、当該ズレ量を適度に設定することで、
駆動対象と駆動軸との間に生じる摩擦抵抗を低減するこ
とができ、これにより、精度の高いサーボ制御が可能と
なる。

【００１２】本発明の駆動機構における駆動対象は、特
に限定されるものではないが、例えば、手振補正機能を
備えたカメラ鏡胴内における補正レンズを駆動対象とす
ることができる。この場合、当該レンズ駆動機構は、
「玉枠を一方向に引っ張る形状記憶合金」と「玉枠を反
対方向に引っ張る弾性部材」とで構成される。形状記憶
合金および弾性部材は、回動軸に関してレンズと反対側
において、当該回動軸を中心とする回動軌跡の接線方向
にほぼ一致し、かつ、回動半径方向の位置を互いにずら
して配置されることが好ましい。

【００１３】本発明においては、上記弾性部材として形
状記憶合金を採用し、２つの形状記憶合金の引っ張り合
いによって、駆動対象を駆動することとしてもよい。

【００１４】本発明においては、上記回動軸は、円錐状
の凸部とこれを受ける凹部との係合を利用し、または、
エッジ状端部とこれを受けるＶ溝との係合を利用して、
回動可能に支持されていることが好ましい。かかる構成
を採用することで、回動軸と駆動対象との間に生じる摩
擦抵抗をさらに低減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を添付の図面を
参照して以下に詳細に説明する。図３は、本発明による
レンズ駆動機構の一実施形態を説明する概略図であっ
て、図１に対応するものである。

【００１６】ワイヤ状のＳＭＡ51は、その一端51ａがア
ーム部12に、他端51ｂが鏡胴内に設けた不図示のベース
に、それぞれ固定されている。同様に、コイルスプリン
グ52は、その一端52ｂがアーム部12に、他端52ｂが鏡胴
内に設けたベースに、それぞれ固定されている。ＳＭＡ
51およびコイルスプリング52は、回動軸20を中心とする
回動軌跡20ａの接線方向に沿って配置されているととも
に、回動半径方向(前記接線方向と直交する方向)に互い
の位置をΔＬだけずらして配置されている。本発明で
は、このズレ量ΔＬを設けているので、ＳＭＡ51および
コイルスプリング52の両引張力により、図４に示したよ
うに矢印Ｍ方向の偶力モーメントが生じる。この偶力モ
ーメントによって、玉枠11に一体形成されたアーム部12
は、回動軸20に対して圧接され、常に接触点Ｐ２におい
て接触することとなる。このことを、図５の力学図を参
照して説明する。

【００１７】図５は、図３中におけるアーム部12上にお
ける「ＳＭＡ51の取付点51ａ」、「コイルスプリング52
の取付点52ａ」、および「回動軸20と開口内壁面との接
点Ｐ２」に作用する各力の関係を示している。Ｆ１はＳ
ＭＡ51により取付点51ａに作用する引張力を、Ｆ２はコ
イルスプリング52により取付点52ａに作用する引張力
を、Ｆ３は回動軸20からアーム部12に伝わる反力を、そ
れぞれ示している。各力が釣り合った状態を考えると、
取付点51ａ回りのモーメントの釣合いから、式：Ｆ２×
ΔＬ＝Ｆ３×Ｌが成立する。よって、Ｆ３＝Ｆ２×ΔＬ
/Ｌとなる。つまり、Ｌの値に比べてΔＬの値を小さく
する程、Ｆ３の値も小さくなり、したがって、回動軸20
と開口13内壁面との間の摩擦抵抗を小さくできる。

【００１８】図６は、本発明の駆動機構の変形例を示し
ている。この変形例においては、ＳＭＡ51およびコイル
スプリング52の配置については、図３および図４の例と
同じであるが、回動軸23および開口14の形状に改良を加
えている。すなわち、回動軸23は、その断面を図６に示
したように、外周面の一部にエッジ状端部23ａを設けて
いる。これに対応させて、開口14の内周面にも断面Ｖ字
状の溝14ａを設けている。したがって、玉枠11が回動軸
23を中心として回動するとき、回動軸23と開口14内壁面
とは、滑りをほとんど生じることなく線接触を保つの
で、より一層摩擦抵抗を低減できる。

【００１９】図７は、本発明の駆動機構のさらなる変形
例を示している。この変形例においても、ＳＭＡ51およ
びコイルスプリング52の配置は、図３および図４の例と
同じであるが、回動軸24の支持機構に改良を加えてい
る。図７は、回動軸24の長手軸を含む断面を示してお
り、したがって、図６中での紙面上下方向は、図７中に
おいて紙面直角方向に一致する。12'は玉枠から延在す
るアーム部を示しており、当該玉枠12'に、回動軸24が
一体的に設けられている。図７中において右側には補正
レンズが、左側にはＳＭＡおよびコイルスプリングが位
置することとなる。

【００２０】この例においては、回動軸24の両端が円錐
状の凸部24ａとされていて、これら両端部が鏡胴内に設
けたフレーム25に形成した円錐状凹部25ａに支持されて
いる。この例では、玉枠が回動軸24を中心として回動す
るとき、回動軸24と支持フレーム25とが点接触を保つの
で、より一層摩擦抵抗を低減できる。

【００２１】図８は、本発明を適用したレンズ駆動機構
を備えた鏡胴の要部断面図である。補正レンズ10は、そ
の保持枠110を介して、Ｘレバー(Ｘ方向駆動レバー)120
およびＹレバー(Ｙ方向駆動レバー)130に連結されてい
る。すなわち、Ｘレバー120およびＹレバー130の各レン
ズ保持軸121、131がレンズ保持枠110の突出部110ａ、11
0ｂに設けた孔部に回動可能に挿通されている。そし
て、Ｘレバー120がその回動軸122回りに回動すると、補
正レンズ10は、Ｙレバー130のレンズ保持軸131を中心と
して回動する。この回動量は微小であるので、矢印200
で示したようなＸ軸方向への直線移動とみなすことがで
きる。なお、このような回動がなされると、２つのレン
ズ保持軸121、131間の距離が変動するので、その変動を
吸収するために、突出部110ａ、110ｂに設けられる孔部
の少なくとも一方を真円ではなく楕円とする。補正レン
ズ10のＹ軸方向の駆動(矢印300)は、上記と同様の原理
で、Ｙレバー130を利用して行なわれる。

【００２２】Ｘレバー120およびＹレバー130を各回動軸
122および132を中心として回動させるために、図３〜図
７を参照して上述した如き、ＳＭＡとコイルスプリング
とを含む駆動機構125および135が利用されていて、ガタ
の吸収および摩擦抵抗の低減が達成されている。

【００２３】図９は、上記駆動機構を内蔵するカメラに
おける制御ブロック図を示している。制御手順の概要
は、一例として以下に示す通りである。カメラ本体に別途設けた不図示のＸ方向およびＹ方向
の両加速度センサにより、手振れによるカメラの移動方
向と移動量を検出する。フォトリフレクタ等の位置センサを利用して、Ｘレバ
ー120およびＹレバー130の現在位置Ａを検出する。制御手段は、上記「移動方向と移動量」から、手振れ
補正のために必要となる、所定時間後の補正レンズ位置
Ｂを予測計算する。予め記憶した「補正テーブル(各レバーの位置と補正
レンズの位置との対応関係をテーブル化したもの)また
は演算式」を用いて、補正レンズ位置Ｂに対応する各レ
バーの位置Ｃを算出する。レバーの「上記現在位置Ａ」と「算出したレバー位置
Ｃ」との差から、ＳＭＡに流すべき電流を決定する。す
なわち、この電流による温度上昇よりＳＭＡが変形し
(本発明では、ワイヤ状のＳＭＡが縮み)、Ｘレバー120
およびＹレバー130を上記位置Ｃに移動させて手振れの
補正を行なう。

【００２４】なお、図３〜図７で説明した例では、補正
レンズ10は、ＸまたはＹの一方向にしか駆動されないこ
ととなるが、実際には、アーム部および駆動機構を２組
設けて、ＸおよびＹの両方向に駆動することが好まし
い。

【００２５】以上に説明した実施形態では、手振補正用
の補正レンズを駆動対象とした場合を説明しているが、
本発明の駆動機構において、駆動対象が特に限定される
ものではない。ＳＭＡを利用して回動軸を中心として駆
動されるものであれば、駆動対象の種類に無関係に本発
明を適用することが可能となる。また、図示の例では、
各駆動手段は、ＳＭＡとコイルスプリングとで構成され
ているが、他の実施形態として、コイルスプリングに代
えてＳＭＡを採用することも可能である。すなわち、２
つのＳＭＡを使用して、両者の引っ張り合いを利用し
て、補正レンズを駆動することとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＭＡとコイルスプリングを利用する従来の
駆動機構を説明する概略図である。

【図２】ＳＭＡとコイルスプリングを利用する従来の
駆動機構を説明する概略図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るレンズ駆動機構を
説明する概略図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るレンズ駆動機構を
説明する概略図である。

【図５】本発明における力学原理を説明する力学図で
ある。

【図６】本発明の他の実施形態を説明する概略図であ
る。

【図７】本発明のさらに他の実施形態を説明する概略
図である。

【図８】本発明のレンズ駆動機構を採用した手振補正
機構を備える鏡胴の要部断面図である。

【図９】図８のレンズ駆動機構における制御ブロック
図である。

【符号の説明】

10 補正レンズ 11 玉枠 12 アーム部 13、14 開口 20、23、24 回動軸 21、51 形状記憶合金 22、52 コイルスプリング 25 支持フレーム 110 玉枠 120 Ｘレバー 121 レンズ保持軸 122 回動軸 125 駆動機構 130 Ｙレバー 131 レンズ保持軸 132 回動軸 135 駆動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷井純一大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13 号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (56)参考文献特開平11−337996（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−287934（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03B 5/00 G03B 17/00 G03B 11/04 G02B 7/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動対象を回動軸を中心として駆動する
駆動機構であって、駆動対象を一方向に引っ張る形状記憶合金と、駆動対象
を反対方向に引っ張る弾性部材と、で構成されており、形状記憶合金および弾性部材は、回動軸を中心とする回
動軌跡の接線方向にほぼ一致し、かつ、回動半径方向の
位置を互いにずらして平行に配置され、これにより発生
するモーメントでガタを吸収することを特徴とする、駆
動機構。
【請求項２】鏡胴内でレンズを保持する玉枠を回動軸
を中心として駆動するレンズ駆動機構であって、玉枠を一方向に引っ張る形状記憶合金と、玉枠を反対方
向に引っ張る弾性部材と、で構成されており、形状記憶合金および弾性部材は、回動軸に関してレンズ
と反対側において、当該回動軸を中心とする回動軌跡の
接線方向にほぼ一致し、かつ、回動半径方向の位置を互
いにずらして平行に配置され、これにより発生するモー
メントでガタを吸収することを特徴とする、駆動機構。
【請求項３】上記弾性部材が形状記憶合金で構成され
ていることを特徴とする、請求項１または２記載の駆動
機構。
【請求項４】上記回動軸は、円錐状の凸部とこれを受
ける凹部との係合を利用して、回動可能に支持されてい
ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記
載の駆動機構。
【請求項５】上記回動軸は、エッジ状端部とこれを受
けるＶ溝との係合を利用して、回動可能に支持されてい
ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記
載の駆動機構。