JP4503008B2 - アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ - Google Patents
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Description
また、本発明は、可動部分を、所定の平面内で任意の方向に並進運動及び回転運動させることができるアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することを目的としている。
また、このように構成された本発明においては、3つの球状体が、固定側部材と可動側部材の間に配置され、これらの球状体は、駆動用磁石と吸着用ヨークの間に働く磁力により、固定側部材及び可動側部材の各支持平面部の間に挟まれる。
このように構成された本発明によれば、可動側部材が球状体によって支持されるので、可動側部材に作用する摺動抵抗を小さくすることができると共に、可動側部材が固定側部材に吸着されているので、球状体を安定して支持することができる。
さらに、このように構成された本発明によれば、駆動用磁石が円周上に等間隔に配置されているので、可動側部材を固定側部材に吸着する吸着力をより均一に分散させることができる。
また、このように構成された本発明によれば、各球状体が各駆動用磁石の間に配置されているので、各球状体により均一な力で挟持することができる。
このように構成された本発明によれば、各球状体が画像安定化用レンズの光軸を中心とする円周上に配置されているので、各球状体に作用する挟持力を十分に分散させることができる。
このように構成された本発明によれば、球状体が配置された円周の内側に各駆動用磁石が配置されているので、可動側部材をより安定に支持することができる。
このように構成された本発明によれば、各球状体が、円周上に等間隔に配置されているので、各球状体に作用する挟持力をより均一に分散させることができる。
このように構成された本発明によれば、画像安定化用レンズの光軸が各駆動用磁石を頂点とする三角形の内側を通るので、最少の駆動用磁石で、光軸の周囲に吸着力を分散させることができる。
このように構成された本発明によれば、各駆動用磁石を円周上に等間隔に配置することにより、可動側部材に一様な吸着力を作用させることができる。
また、本発明のカメラは、本発明のレンズユニットを有することを特徴としている。
また、本発明によれば、可動部分を、所定の平面内で任意の方向に並進運動及び回転運動させることができる平行移動装置及びそれを備えたアクチュエータ、レンズユニット及びカメラを提供することができる。
まず、図1乃至図11を参照して、本発明の第1実施形態によるカメラを説明する。図1は本発明の第1実施形態によるカメラの断面図である。
図1に示すように、本発明の第1実施形態のカメラ1は、レンズユニット2と、カメラ本体4と、を有する。レンズユニット2は、レンズ鏡筒6と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ8と、画像安定化用レンズ16を所定の平面内で移動させるアクチュエータ10と、レンズ鏡筒6の振動を検出する振動検出手段であるジャイロ34a、34b(図1には34aのみ図示)と、を有する。本発明の第1実施形態のカメラ1は、ジャイロ34a、34bによって振動を検出し、検出された振動に基づいてアクチュエータ10を作動させて画像安定化用レンズ16を移動させ、カメラ本体4内のフィルム面Fに合焦される画像を安定化させている。なお、アクチュエータ10は、後述するように、平行移動装置11に駆動手段を設けることによって構成されている。本実施形態においては、ジャイロ34a、34bとして、圧電振動ジャイロを使用している。なお、本実施形態においては、画像安定化用レンズ16は、1枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、画像安定化用レンズとは、画像を安定させるための1枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。
レンズユニット2は、カメラ本体4に取り付けられ、入射した光をフィルム面Fに結像させるように構成されている。
概ね円筒形のレンズ鏡筒6は、内部に複数の撮像用レンズ8を保持しており、一部の撮像用レンズ8を移動させることによりピント調整を可能としている。
固定板12は概ねドーナツ板状の形状を有し、その上に3つの駆動用コイル20a、20b、20cが配置されている。図2に示すように、これら3つの駆動用コイル20a、20b、20cは、その中心が、レンズユニット2の光軸を中心とする円周上にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、駆動用コイル20aは光軸の鉛直上方に配置され、駆動用コイル20bは光軸に対して水平方向に配置され、駆動用コイル20cは、駆動用コイル20a及び20bから夫々中心角135゜隔てた位置に配置されている。従って、駆動用コイル20aと20bの間は中心角90゜、駆動用コイル20bと20cの間は中心角135゜、駆動用コイル20cと20aの間は中心角135゜隔てられていることになる。また、駆動用コイル20a、20b、20cは、夫々、その巻線が角の丸い矩形状に巻かれ、この矩形の中心線が円周の半径方向と一致するように配置されている。
となる。従って、
の関係が成り立つ。また、座標e、g、h、i、j、kを、R、rX、rY、rV、θ、αで表すと、幾何学的関係及び数式3より、
が得られる。さらに、座標(k,g)、(j,g)、(k,h)を頂点とする直角三角形について、下記の関係が成り立つ。
の関係が得られる。さらに、移動枠14が並進運動する場合には、θ=0であるから数式6は、
となる。また、本実施形態においては、α=45゜であるから、数式7の関係は、
と簡略化される。従って、本実施形態においては、レンズ位置指令信号によって画像安定化用レンズ16の中心を座標(j,g)に並進運動させる場合、駆動用コイル20aに対しては座標jの大きさに比例したコイル位置指令信号rXを与え、駆動用コイル20bに対しては座標gの大きさに比例したコイル位置指令信号rYを与え、駆動用コイル20cに対しては数式8によってコイル位置指令信号rVを計算して与える。
次に、図10を参照して、移動枠14を回転運動させる場合のレンズ位置指令信号と、コイル位置指令信号との関係を説明する。図10は、移動枠14が並進運動及び回転運動した場合のコイル位置指令信号を説明する図である。図10に示すように、まず、移動枠14が並進移動されることにより、これに取り付けられた画像安定化用レンズ16の中心が、点Qから点Q2に移動されると、移動枠14に取り付けられた駆動用磁石22は、点L、M、Nから、点L2、M2、N2に夫々移動される。この並進運動に対するコイル位置指令信号をrX、rY、rVとする。これらのコイル位置指令信号の大きさは、上述した数式8等によって求めることができる。ここでは、移動枠14が、点Q2を中心に角度η反時計回りに回転された場合のコイル位置指令信号rXη、rYη、rVηを計算する。
の関係が成り立つ。
さらに、数式11の関係を数式10に代入して、β、γ、δ等を消去すると、
の関係が得られる。従って、画像安定化用レンズ16の中心を座標(j,g)に並進運動させ、さらに、その点を中心に反時計回りに角度η回転運動させた位置に移動枠14を移動させるためには、まず、数式8及び9によってrX、rY、rVを計算し、次に、その値を数式12に代入することによってコイル位置指令信号rXη、rYη、rVηを計算し、これらを各駆動用コイルに与えればよい。
磁気センサ24aの4番端子は、可変抵抗VR2を介してオペアンプOP1のマイナス入力端子に接続されており、可変抵抗VR2を調整することによって磁気センサ24aの出力のゲインが調整される。また、可変抵抗VR1の両固定端子が、+Vcc及びGNDに夫々接続されている。可変抵抗VR1の可動端子は電気抵抗R1を介して、オペアンプOP1のマイナス入力端子に接続されている。可変抵抗VR1を調整することによって、オペアンプOP1の出力のオフセット電圧が調整される。また、オペアンプOP1のプラス入力端子は、基準電圧VREFに接続されている。オペアンプOP1の出力端子は、電気抵抗R2を介して、オペアンプOP1のマイナス入力端子に接続されている。
駆動用磁石22が、この駆動力によってコイル位置指令信号により指定された位置に到達すると、コイル位置指令信号と磁気センサの検出信号が一致するので作動回路の出力は0となり、駆動力も0になる。また、外乱、又は、コイル位置指令信号の変化等により、各駆動用磁石22がコイル位置指令信号により指定された位置から外れると、再び各駆動用コイルに電流が流され、各駆動用磁石22はコイル位置指令信号によって指定された位置に戻される。
また、本発明の第1実施形態によるカメラでは、駆動用磁石が吸着用ヨークに及ぼす磁力により移動枠を吸着しているので、移動枠を固定板に対して平行に、安定して支持することができる。
さらに、上述した第1実施形態においては、球状体であるスチールボールが磁力によって移動枠に吸着されていたが、球状体が、例えば、静電気力等の他の力によって移動枠又は固定板に吸着されるように構成することもできる。
また、上述した第1実施形態においては、移動枠は固定板に対して、3つの球状体であるスチールボールによって支持されていたが、4つ以上の球状体によって移動枠を支持しても良い。
図13に示すように、本変形例のアクチュエータ45では、移動枠14の外周に3つの係合突起14aが形成されている。また、固定板12には、移動枠14を取り囲むように配置された環状部材46が取り付けられており、この環状部材46の内周部には、係合突起14aと夫々係合するように形成された3つの係合部46aが設けられている。さらに、移動枠14の外周には、3つの可動側保持用磁石48が取り付けられている。また、環状部材46の内周部の可動側保持用磁石48に夫々対応する位置には、可動側保持用磁石48と磁力を及ぼしあうように位置決めされた3つの固定側保持用磁石50が夫々取り付けられている。さらに、手動係止用部材52が、環状部材46の外側から半径方向内方に向けて延びるように、環状部材46の円周方向に移動可能に設けられている。この手動係止用部材52の先端には、U字型の凹部52aが形成されている。移動枠14の外周には、U字型の凹部52aの中に受け入れられ、手動係止用部材52と係合するように、係合ピン54が取り付けられている。
本実施形態のアクチュエータは、移動枠を回転移動させることもできるので、本変形例のような係止機構を容易に実現することができる。
図14は平行移動装置100の正面部分断面図、図15は側面断面図、図16は背面図である。なお、図14は、固定板112の側から平行移動装置100を見た図であり、固定板112を部分的に破断して示した図であるが、ここでは、便宜的にこれを正面図と呼ぶものとする。
2 レンズユニット
4 カメラ本体
6 レンズ鏡筒
8 撮像用レンズ
10 アクチュエータ
11 平行移動装置
12 固定板
14 移動枠
16 画像安定化用レンズ
18 スチールボール
20a 駆動用コイル
20b 駆動用コイル
20c 駆動用コイル
22 駆動用磁石
24a 磁気センサ
24b 磁気センサ
24c 磁気センサ
26 吸着用ヨーク
28 バックヨーク
30 球状体用磁石
31 スチールボール受け
32 スチールボール受け
34a ジャイロ
34b ジャイロ
36 コントローラ
38a 演算回路
38b 演算回路
40 演算回路
42a 磁気センサアンプ
42b 磁気センサアンプ
42c 磁気センサアンプ
44a 差動回路
44b 差動回路
44c 差動回路
45 本発明の第1実施形態の変形例のアクチュエータ
46 環状部材
46a 係合部
48 可動側保持用磁石
50 固定側保持用磁石
52 手動係止用部材
52a U字型の凹部
54 係合ピン
100 平行移動装置
112 固定板
114 移動枠
122 部材用磁石
126 吸着用ヨーク
128 バックヨーク
200 アクチュエータ
212 固定板
214 移動枠
220a 駆動用コイル
220b 駆動用コイル
220c 駆動用コイル
222 駆動用磁石
224a 磁気センサ
224b 磁気センサ
224c 磁気センサ
228 バックヨーク
230 固定板側基板
232 バネ
234 移動枠側基板
Claims (8)
- 画像安定化用レンズを移動させるためのアクチュエータであって、
固定側部材と、
上記画像安定化用レンズが取り付けられた可動側部材と、
この可動側部材を上記固定側部材に対して平行な平面上で移動可能に支持する可動側部材支持手段と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられ、上記画像安定化用レンズの光軸を中心とする円周上に配置された3つの駆動用磁石と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの他方の、上記各駆動用磁石に夫々対応する位置に取り付けられた駆動用コイルと、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの上記駆動用コイルと同じ側に、上記各駆動用磁石に夫々対応する位置に取り付けられ、上記駆動用磁石が及ぼす磁力によって、上記可動側部材を上記固定側部材に吸着させる吸着用ヨークと、
上記可動側部材の位置を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段によって検出された位置情報に基づいて、上記各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
上記駆動用磁石は、上記画像安定化用レンズの光軸を中心とする円周上に等間隔に配置され、
上記可動側部材支持手段が、上記固定側部材の支持平面部と上記可動側部材の支持平面部の間に挟持された3つの球状体であり、各球状体は、上記各駆動用磁石の間に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。 - 上記少なくとも3つの球状体が、上記画像安定化用レンズの光軸を中心とする円周上に配置されている請求項1記載のアクチュエータ。
- 上記少なくとも3つの駆動用磁石が、上記球状体が配置された円周の内側に配置されている請求項2記載のアクチュエータ。
- 上記少なくとも3つの球状体が、上記画像安定化用レンズの光軸を中心とする円周上に等間隔に配置されている請求項2又は3記載のアクチュエータ。
- 上記駆動用磁石は3つ配置されており、上記画像安定化用レンズの光軸が、上記各駆動用磁石を頂点とする三角形の内側を通る請求項1乃至4の何れか1項に記載のアクチュエータ。
- 上記各駆動用磁石が上記各吸着用ヨークに及ぼす吸着力が夫々同じである請求項1乃至5の何れか1項に記載のアクチュエータ。
- レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の中に配置された撮像用レンズと、
上記レンズ鏡筒に取り付けられた請求項1乃至6の何れか1項に記載のアクチュエータと、
を有することを特徴とするレンズユニット。 - 請求項7記載のレンズユニットを有することを特徴とするカメラ。
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