JP3664023B2

JP3664023B2 - 手振補正レンズの駆動機構

Info

Publication number: JP3664023B2
Application number: JP2000002520A
Authority: JP
Inventors: 滋和田; 明小坂; 吉宏原; 純一谷井
Original assignee: コニカミノルタフォトイメージング株式会社
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: JP2001194697A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手振補正機能を備えたカメラ等の撮像機器における、手振補正レンズの駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鏡胴内に手振補正機構を配置した撮像装置としては、粘性流体を２枚のガラスで封止し、ガラスの相対角をアクチュエータで変更する可変頂角プリズムタイプのものや、補正レンズがＸ軸およびＹ軸に平行移動するレンズ平行移動タイプのものが従来から知られている。
【０００３】
レンズ平行移動タイプの手振補正機構においては、直交する２軸に平行に補正レンズを移動させる必要性があることから、鏡胴が大型化してしまうという問題がある。さらに、レンズ平行移動タイプでは、揺動コイルによるスラスト駆動またはモータによるレバー駆動において電磁駆動を採用しているが、電磁駆動は単位体積あたりの駆動力が小さく、これもまた鏡胴の大型化を招く要因となっている。
【０００４】
一方、最近のＬＳカメラ(レンズシャッタカメラ)は小型化および高倍率化が進展し、手振れ補正の必要性がますます高くなってきている。しかしながら、従来の手振れ補正機構は大きすぎて、ＬＳカメラに適用できるものではなかった。
【０００５】
【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、鏡胴内に配置される手振補正機構であって、ＬＳカメラにも適用できる程に小型化されており、しかも補正精度の高い機構を提供することである。
【０００６】
【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手振補正機構を提供するものである。
【０００７】
本発明の駆動機構は、レンズ鏡胴内に配置された手振補正レンズを、回動軸回りに回動可能な２本の駆動レバーをそれぞれ回動させることで駆動するものである。各駆動レバーは上記手振補正レンズの保持枠に回動可能に連結されるレンズ保持軸を備え、両駆動レバーのレンズ保持軸間距離の変動を吸収する余裕が少なくとも一方の駆動レバーのレンズ保持軸と上記保持枠との間に設けられており、一方の駆動レバーが回動するとき他方の駆動レバーのレンズ保持軸を中心として、上記手振補正レンズが駆動される。そして、両駆動レバーのレンズ保持軸が最も接近した状態では、両駆動レバーの回動軸およびレンズ保持軸が一直線上に配置されており、一方の駆動レバーのレンズ保持軸と光軸中心とを結ぶ直線が、他方の駆動レバーのレンズ保持軸と光軸中心とを結ぶ直線と、互いにほぼ直交している(90°±30°が好ましい)。
【０００８】
上記構成の駆動機構においては、補正レンズを駆動するために両駆動レバーが回動するとき、レンズ保持軸間の距離変動を最小限に抑えることができるので、簡単な制御で正確な手振補正を行なうことができる。また、鏡胴断面内における片側半分以内の領域に両駆動レバーを収めることができるので、鏡胴の大型化を招くこともない。２本の駆動レバーは、光軸と垂直な平面内において光軸を通る直線に関して線対称に配置される。
【０００９】
本発明においては、上記２本の駆動レバーのそれぞれは、回動軸回りの一方向に当該レバーを駆動する形状記憶合金(ＳＭＡ)と、他方向に当該レバーを付勢するスプリングとによって互いに独立して駆動されることが好ましい。形状記憶合金としてワイヤ状のものを採用する場合には、２本の駆動レバーを駆動する各形状記憶合金は、レンズ鏡胴内において互いに立体的に交差して配置することが好ましい。このような構成を採用することにより、変位量の小さい形状記憶合金を、なるべく長尺で鏡胴内に配置することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、ズームレンズ鏡胴を備えたＬＳカメラ(レンズシャッタカメラ)を例にとって説明する。図１は、ＬＳカメラ１の斜視図であって、その内部にＸ方向およびＹ方向の加速度を検知する加速度センサが設けられていることを示すものである。
【００１１】
図２は、図１のＬＳカメラ１の撮影光学系内に配置される手振補正レンズ10の駆動原理を説明するものである。補正レンズ10は、その保持枠11を介して、Ｘレバー(Ｘ方向駆動レバー)20およびＹレバー(Ｙ方向駆動レバー)30に連結されている。すなわち、Ｘレバー20およびＹレバー30の各レンズ保持軸21、31がレンズ保持枠11の突出部11ａ、11ｂ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20がその回動軸22回りに回動すると、補正レンズ10は、Ｙレバー30のレンズ保持軸31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21、31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11ａ、11ｂ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。
【００１２】
なお、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30を利用して行なわれる。また、補正レンズ10は、後述するように、基準面を規定するユニットベース板にスプリングで押圧付勢されていて、当該基準面内においてのみ移動することとなる。
【００１３】
上述のように回動移動を直線移動とみなして補正レンズの位置制御を行なう場合、「レンズ保持軸21と光軸中心Ｃ(補正レンズ10の中心)とを結ぶ線」と「レンズ保持軸31と光軸中心Ｃとを結ぶ線」とが互いに直交していることが望ましい。しかしながら、設計上の問題や鏡胴小型化の要請から厳密な直交が実現できない場合には、90°±30°の範囲内であれば実際上は問題ない。
【００１４】
図３は、カメラ１における制御ブロック図を示している。制御手順の概要は以下に示す通りである。
▲１▼図１に示した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。
▲２▼フォトリフレクタ等の位置センサを利用して、Ｘレバー20およびＹレバー30の現在位置Ａを検出する。
▲３▼制御部は、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。
▲４▼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。
▲５▼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)、それを利用して、後述するようにＸレバー20およびＹレバー30を上記位置Ｃに位置に移動させる。
【００１５】
図４は、図２で説明した駆動原理に従って構成した手振補正ユニット100の要部平面図であり、図５は、図４中における５-５線要部断面図である。手振補正ユニット100は、補正レンズ10およびその駆動機構をベース板50および天板60で挟み込むようにしてユニット化したものである。Ｘレバー20およびＹレバー30は互いに鏡像関係にあるので、図４および図５では、Ｙレバー30についてのみ説明する。
【００１６】
Ｙレバー30は、回動軸32の回りに回動可能に保持されている。回動軸32には、２本の腕41、42を有するバイアススプリング40が挿通されており、一方の腕42はユニット壁部に当接し、他方の腕41はレンズ保持枠11のテーパ部11ａ(図５参照)に当接している。レンズ保持枠11には、レンズ保持軸31を介してＹレバー30が連結されているので、結局、バイアススプリング40は、Ｙレバー30を回動軸32回りに図４中反時計回りの方向に付勢することとなる。
【００１７】
なお、バイアススプリング40は、その腕41がレンズ保持枠11のテーパ部11ａに当接しているので、Ｙレバー30を反時計回り方向に付勢するとと同時に、レンズ保持枠11を図５中上方に位置するベース板50に向けて押圧付勢する作用をも有する。また、天板60に設けた台座61上に配置した押圧スプリング62が、やはりレンズ保持枠11をベース板50に向けて押圧付勢する。したがって、レンズ保持枠11は、Ｙレバー用バイアススプリング40、不図示のＸレバー用バイアススプリング、および押圧スプリング62の合計３つのスプリングによって、ベース板50に向けて押圧されることとなる。
【００１８】
レンズ保持枠11は、３つの当接突起13においてベース板50に当接しており、したがって、レンズ保持枠11に保持された補正レンズ10は、ベース板50によって規定される基準面内を常に移動することとなる。レンズ保持枠11は、３つのスプリングでベース板50に向けて付勢されているので、補正レンズ10が基準面から外れてしまうことを確実に防止できる。
【００１９】
Ｙレバー30はその一部が図５中下方に折り返されており、当該折返部分30ａがＳＭＡ保持部を構成する。ＳＭＡ保持部30ａには、ワイヤ状のＳＭＡ70の一端がネジ部材を利用して固定されている。一方、図５中下方に位置する天板60の一部が上方に折り返されており、当該折返部分で構成されるＳＭＡ保持部60ａに、ＳＭＡ70の他端が固定されている。ＳＭＡ70は、ある温度に対する一定長さを記憶しており、自身に電流が流れることで温度が上昇すると、当該一定長さに戻ろうとして縮むように構成されている。つまり、ＳＭＡ70の温度が上昇すると、Ｙレバー30は、回動軸32回りに図４中時計回りの方向に駆動されることとなる。
【００２０】
以上のように、Ｙレバー30は、バイアススプリング40によって反時計回りに付勢され、ＳＭＡ70によって時計回りに駆動される。したがって、ＳＭＡ70に流れる電流を制御することでＹレバー30の回動を制御することができ、これによって、補正レンズ10のＹ軸方向(図２参照)の移動を制御できる。同様にして、Ｘレバー20の回動を制御することで、補正レンズ10のＸ軸方向(図２参照)の移動も制御できる。Ｙレバー30の端縁33は、ベース板50に設けたフォトリフレクタ51(図４参照)がＹレバー30の位置を検出するための検出端を構成する。
【００２１】
Ｙレバー30においては、「回動軸32からＳＭＡ保持部30ａまでの距離」に対する「回動軸32からレンズ保持軸31までの距離」の比率(レバー比)は、1.5〜３とすることが好ましい。つまり、ＳＭＡの伸縮量に対して、その1.5〜３倍の補正レンズ移動量が得られるようにする。
【００２２】
なお、図４では簡略化のため図示を省略しているが、Ｘレバー20に対しても当然に、上記と同様のバイアススプリングが設けられている。そして、Ｘレバー20の回動制御および位置検出は、Ｙレバー30の場合と同様にして行なわれる。図４から分かるように、Ｘレバー20用のＳＭＡとＹレバー30用のＳＭＡとは、鏡胴内において立体交差している。これは、ＳＭＡは変位量が小さいので、鏡胴内の限られたスペースにおいてなるべく長尺のＳＭＡを使用するためである。
【００２３】
バイアススプリング40は、図４から分かるように、２本の腕41、42が互いにほぼ平行に延びている。このような構成を採用すると、次のようなメリットがある。すなわち、ユニット壁部およびレンズ保持枠11から各腕41、42に作用する反力が回動軸32に直接作用することがなくなるので、回動軸の回動を円滑にすることができ、さらには、回動軸が剛性不足で倒れてしまうことも防止できる。
【００２４】
本発明においては、各駆動レバーが回動軸回りに回動する際のガタを防ぐために、バイアススプリングおよびＳＭＡの配置を工夫している。これを図６を参照して説明する。図６(ａ)は、図４中のＹレバー30のみを取り出して示したものである。既に説明したようにＹレバー30は、バイアススプリング40およびＳＭＡ70に駆動されて、回動軸32を中心として回動する。図６(ｂ)中のＦ_SMAは、ＳＭＡ70がＹレバー30に及ぼす力のベクトルを、Ｆ_SPは、バイアススプリング40がＹレバー30に及ぼす力のベクトルを、それぞれ示している。そして、Ｆ_Rは、その反力として回動軸32がＹレバー30に及ぼす力を示すベクトルである。32'はＹレバー30に形成された回動軸挿通用の孔部を示しているが、説明を分かり易くするために、実際よりも大きく誇張して描いている。
【００２５】
図６(ｂ)から分かるように、Ｆ_SMAおよびＦ_SPの大きさが変化するとＦ_Rの方向が変化する。Ｆ_Rの方向が変化すると、駆動軸32との孔部32'との接点の位置が変動する。この変動が大きいと、ＳＭＡ70の伸縮に対するＹレバー30のガタツキが大きくなり、手振補正の精度が減じられてしまう。Ｆ_SMAとＦ_SPとが為す角度がゼロである場合、上記接点の移動もゼロとなるので、これが最も理想的である。しかし、鏡胴の大型化を防ぐ等の設計上の都合から、Ｆ_SMAとＦ_SPとが為す角度をゼロにできない場合もある。実際問題としては、Ｆ_SMAとＦ_SPとが為す角度を120°以下に抑えれば十分な手振補正精度を確保することができる。
【００２６】
図７〜図９は、上述の手振補正ユニット100を実際にどのように鏡胴内に配置するのかを説明する要部断面図である。図示のズームレンズ鏡胴自体の構成は一般に知られたものであり、不図示のカメラ本体に対して不動に固定された固定筒110の内側で回転筒120が回動すると、それにより前進筒130が前方に繰り出される。
【００２７】
図７の例では、手振補正ユニット100とシャッタユニット200とを、それぞれビス131、132を用いて独立して個別に鏡胴に固定している。各ユニットを鏡胴に直接固定することで、組立誤差を最小限に抑えることができる。図８の例では、手振補正ユニット100とシャッタユニット200とをビス133で一体化した上で、これを不図示の固定手段で鏡胴内に固定している。
【００２８】
図９の例では、手振補正ユニット100とシャッタユニット200とを、鏡胴に直接に共止した例を示している。すなわち、手振補正ユニット100とシャッタユニット200がそれぞれ、互いに一直線上に整合するネジ孔部100ａ、200ａを備えており、整合したネジ孔部100ａ、200ａに対して１本のビス134を螺合させることで、各ユニットを鏡胴に直接固定している。このように鏡胴に直接固定することで、補正レンズの傾き誤差要因を最小とすることができる。また、１本のビスが両駆動機構の固定に供与するので、使用するビスの総本数を少なくでき、したがって、コスト面で有利であるだけでなく精度管理も簡単化される。このような共止を行なう箇所は、図示のように１箇所だけであってもよいし、数カ所設けてもよい。
【００２９】
シャッタユニット200は、その駆動機構部が鏡胴断面内の約半分の領域内に収まるものを使用し、残り半分の領域内に手振補正ユニット100の駆動機構部が収まるように配置している。つまり、図４において、鏡胴断面を半分に分割する線Ａに関して、手振補正レンズ駆動機構部と反対側に位置する領域Ｓ内に、シャッタユニット200の駆動機構部分が位置することとなる。これにより、鏡胴の大型化を最小限に抑えつつ、当該鏡胴内に手振補正ユニット100を収容することが可能となる。
【００３０】
また既に説明したように、Ｙレバー30の位置を検出するフォトリフレクタ51は、手振補正ユニット100のベース板50に取り付けられている(図５参照)。このフォトリフレクタ51は、図10および図11に示したように、手振補正ユニット100の外側から配線されたフレキシブル基板101を通じてカメラ本体側の制御系と電気的に接続されている。図10は、このことを概略的に説明する要部断面図であり、図11は、図10中の円Ｂ内を拡大して示す概略説明図である。
【００３１】
手振補正ユニット100のベース板50の外面に沿って配置されたフレキシブル基板101は、鏡胴内において光軸方向に延びるように効率良く配置されている。フレキシブル基板101をユニット100の外側に配線することで、当該基板101を図示の例のようにシャッタユニット200用のフレキシブル基板と共用化することが可能になる。さらには、フレキシブル基板101がユニット内に設けられた各駆動レバー20、30と干渉するのを防止することも可能となる。なお、図７〜図11では手振補正ユニット100とシャッタユニット200(シャッタ機構およびその駆動機構をユニット化したもの)との配置関係を説明しているが、シャッタユニット200ではなく絞りユニット(図示せず)であってもよい。
【００３２】
なお、図示の実施形態では、各駆動レバー20、30を、一方の回動方向については形状記憶合金で付勢し、他方の回動方向についてはバイアススプリングで付勢している。本発明においては、それに代えて両方の回動方向について、ともに形状記憶合金を用いて付勢することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＳカメラを示す斜視図である。
【図２】図１のカメラの手振補正機構における補正レンズの駆動原理を説明する模式図である。
【図３】図１のカメラの制御ブロック図である。
【図４】図２の原理を適用した本発明の駆動機構を説明する要部平面図である。
【図５】図４中の５-５線断面図である。
【図６】図４中のＹレバー30を取り出して示す説明図である。
【図７】本発明における手振補正ユニットの鏡胴内への配置例を示す要部断面図である。
【図８】本発明における手振補正ユニットの鏡胴内への配置例を示す要部断面図である。
【図９】本発明における手振補正ユニットの鏡胴内への配置例を示す要部断面図である。
【図１０】本発明における手振補正ユニットへのフレキシブル基板の配線例を示す要部断面図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【符号の説明】
１ＬＳカメラ
10 手振補正レンズ
11 保持枠
11ａ、11ｂ突出部
13 当接突起
20 Ｘ方向駆動レバー
21 レンズ保持軸
22 回動軸
30 Ｙ方向駆動レバー
30ａＳＭＡ保持部
31 レンズ保持軸
32 回動軸
32' 回動軸挿通用孔部
33 検出端
40 バイアススプリング
41、42 腕
50 ベース板
51 フォトリフレクタ
60 天板
60ａＳＭＡ保持部
61 台座
62 押圧スプリング
70 ＳＭＡ
100 手振補正ユニット
100ａネジ孔部
101 フレキシブル基板
110 固定筒
120 回転筒
130 前進筒
131、132、133、134 ビス
200 シャッタユニット
200ａネジ孔部

Claims

レンズ鏡胴内に配置された手振補正レンズを、回動軸回りに回動可能な２本の駆動レバーをそれぞれ回動させることで駆動する駆動機構であって、
各駆動レバーは上記手振補正レンズの保持枠に回動可能に連結されるレンズ保持軸を備え、両駆動レバーのレンズ保持軸間距離の変動を吸収する余裕が少なくとも一方の駆動レバーのレンズ保持軸と上記保持枠との間に設けられており、一方の駆動レバーが回動するとき他方の駆動レバーのレンズ保持軸を中心として、上記手振補正レンズが駆動され、
両駆動レバーのレンズ保持軸が最も接近した状態では、両駆動レバーの回動軸およびレンズ保持軸が一直線上に配置されており、一方の駆動レバーのレンズ保持軸と光軸中心とを結ぶ直線が、他方の駆動レバーのレンズ保持軸と光軸中心とを結ぶ直線と、互いにほぼ直交していることを特徴とする、手振補正レンズの駆動機構。
上記２本の駆動レバーは、光軸と垂直な平面内において光軸を通る直線に関して線対称に配置されていることを特徴とする、請求項１記載の駆動機構。
上記２本の駆動レバーのそれぞれは、上記回動軸回りの一方向に当該レバーを駆動する形状記憶合金と、他方向に当該レバーを付勢するスプリングとによって互いに独立して駆動されることを特徴とする、請求項１または２記載の駆動機構。
上記２本の駆動レバーを駆動する各形状記憶合金は、ワイヤ状であって、レンズ鏡胴内において互いに立体的に交差して配置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。