JP6508909B2 - レンズ装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ装置および撮像装置に関するものである。

従来、映像を取得するカメラに搭載される、レンズ系と撮像素子とから構成されるカメラモジュールにおいて、レンズをレンズ系の光軸と垂直な方向に駆動することにより、映像撮影時に発生する手振れの影響を低減する技術が知られている。これら手振れ補正機能を備えた光学系においては、レンズを光軸と垂直な方向に高速かつ高精度に駆動する必要があるため、ボイスコイルモータからなる像振れ補正装置が数多く提案されている。

そして近年では、更なる高精度化を目的として、圧電素子などの振動子の振動を利用した超音波モータを用いた像振れ補正装置が提案されている。これらは、超音波モータを複数配置して駆動を組み合わせ、移動体の2次元方向への移動を可能として2次元駆動装置を実現し、それらを用いて像振れ補正装置として使用している。その１つとして、次のような像振れ補正装置の構成が提案されている。

特許文献１では、複数の振動子が固定筒に固定され、その上から被駆動体を有したレンズ移動枠が機械的な連結を介して振動子に押圧接触され、振動子の駆動力がレンズ移動枠へ伝達される。

特開２０１４−１４２５６号公報

超音波モータは駆動力をメカ的に伝達するため、磁力で伝達するボイスコイルモータと比較して、レンズ移動枠と超音波モータの高い位置精度が要求される。特許文献１では振動子が予め固定筒に固定され、その後、被駆動体を有するレンズ移動枠を振動子に対して位置決めするため、上記のような高い精度が要求される位置決めを複数同時に行わなければならず、容易に組立てることができない。

また、超音波モータに構成される振動子は使用とともに摩耗が生じるため、摩耗による像振れ補正装置の特性低下が発生する。その際には超音波モータを交換もしくは修理する必要があるが、上記特許文献１の構成では交換の際、超音波モータに直接アクセスすることができず、像振れ補正装置を分解しレンズ移動枠を一度取り外さなければならない。そして、超音波モータを交換した後、再度複数の位置決め作業を行わなければならいため、メンテナンス性が悪くなる。

本発明は、例えば、組立またはメンテナンスの点で有利なレンズ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、レンズ群と、前記レンズ群を保持する移動枠と、前記移動枠を駆動する超音波モータと、前記レンズ群の光軸の方向に沿って貫通孔が形成された固定部と、を有し、前記固定部は、前記光軸の方向に垂直な方向において移動可能に前記移動枠を支持し、前記光軸の方向において前記固定部に関し第１の側に配されている前記移動枠を前記超音波モータが前記貫通孔を通して駆動でき、かつ前記光軸の方向において前記固定部に関し前記第１の側とは反対の第２の側から前記超音波モータを取り外せるように、前記超音波モータを保持していることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、組立またはメンテナンスの点で有利なレンズ装置を提供することができる。

本発明の像振れ補正装置を被写体側から見たときの斜視図 本発明の像振れ補正装置を撮像素子側から見たときの斜視図 レンズ移動枠を外したときの本発明の像振れ補正装置の斜視図 本発明の像振れ補正装置のモータ取付け部材の正面図 本発明の像振れ補正装置に配置される超音波モータの斜視図 図５から固定板を外したときの超音波モータの斜視図 図６から駆動スライダ、ボールを外したときの超音波モータの斜視図 本発明の像振れ補正装置から超音波モータを個々に取り外したときを示した斜視図 モータ取付け部材に切欠きを設けたときの本発明の像振れ補正装置 モータ取付け部材に切欠きを設けたときの本発明の像振れ補正装置 像振れ補正装置、超音波モータの重力方向の影響を示す説明図 １つの超音波モータのメンテナンス方法を示す図 ２つの超音波モータのメンテナンス方法を示す図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施例における像振れ補正装置50を被写体側から見た斜視図を示している。図２は、本実施例における像振れ補正装置50を撮像素子側から見た斜視図を示している。図３は、図１に対してレンズ移動枠1を外したときの被写体側から見たときの斜視図を示している。図５は、本実施例における像振れ補正装置50に配置される超音波モータ60の斜視図を示している。図６は図５に示される超音波モータ60から固定板11を外したときの超音波モータ60の斜視図、図７は図６から更に駆動スライダ8とボール10を外したときの超音波モータ60の斜視図を示している。

図５、６、７を参照して、像振れ補正機構に配置される超音波モータについて説明する。ベースとなるモータ基部6には、後述する超音波モータ60の位置決め調整のために用いられる取付け穴16が複数付設される。また、モータ基部6には、振動子7が固定される。その上部に駆動スライダ8が、振動子7の突起部7a、7bに接触し配置される。駆動スライダ8には、駆動方向80に対して垂直な方向に、駆動力をレンズ移動枠1に伝達するための出力軸9が突設される。駆動スライダ8には、ボール10が転動する転動溝17が複数付設される。転動溝17にボール10が配置され、その上部から固定板11がボール10を介して、駆動スライダ8を振動子7の突起部7a、7bに押圧接触し、モータ基部6に不図示のネジにより固定される。図示はしていないが、固定板11の裏側にもボール10が転動する転動溝が、駆動スライダ8の転動溝17に対向するように付設されている。この転動溝17とボール10の案内作用により、駆動スライダ8の駆動方向が矢印80に規制される。振動子7に、不図示の電圧供給手段により電圧を印加して駆動力を生じさせることにより、駆動スライダ8が前述の案内作用により、矢印80方向に沿って移動する。

次に図１、２、３、４を参照して、像振れ補正機構について説明する。不図示の像振れ補正レンズ群は、レンズ移動枠1に保持される。レンズ移動枠1には、超音波モータ60の駆動力を伝達する出力軸9が摺動可能に挿入（緩挿）される長孔12で、光軸と垂直な平面内に長手方向を有する長孔12が複数付設されている。超音波モータ60の駆動力を高効率に伝達するため、出力軸9と長孔12は調寸とする。すなわち、長孔12と出力軸9とのクリアランスが許容範囲内となるように、異なる径の出力軸9の中から選択してそれぞれの長孔12に適合する出力軸9を有する超音波モータを適用する。固定筒2には、レンズ移動枠1の光軸100方向に垂直な平面内での位置検出を行うためのエンコーダ14が固定される。不図示だが、レンズ移動枠1にはエンコーダ14の対向する面にスケール15が付設されている。固定筒2には、レンズ移動枠1の光軸100方向への移動を規制し、レンズ移動枠1を光軸100方向に垂直な平面で自在に移動可能に支持するよう周溝13が光軸100周りに複数付設されている。レンズ移動枠1には、固定筒2に設けられた周溝13に係合するカムフォロワ4が、光軸100周りに複数付設されている。

モータ取付け部材3は、固定筒2に挿入され、押え板5を介して不図示のネジにより、光軸方向においてレンズ移動枠１と対面しない側から取り外し可能に固定筒2に固定される。超音波モータ60は、モータ取付け部材3に設けられた光軸方向に貫通する調整用孔（貫通孔）18が備えられた取付部に、光軸方向においてレンズ移動枠１と対面しない側から挿入され、モータ取付け部材3に取り外し可能に固定される。調整用孔18は、超音波モータ60の外形に対してクリアランスを持って設けられており、後述するが、このクリアランスを用いてレンズ移動枠1の長孔12に対する超音波モータ60の出力軸9の位置決め調整が行うことができる。図４に示したモータ取付け部材3に図３に示されるように超音波モータ60を固定し、この４つ超音波モータ60の駆動を組み合わせることにより、レンズ移動枠1の光軸100方向に垂直な平面内での２次元の駆動が可能となる。これらに、加速度センサや制御部が設けられることにより、像振れ補正装置が構成される。

超音波モータ60の位置決め調整について説明する。位置決め調整は、レンズ移動枠1のカムフォロワ4と固定筒2の周溝13が係合し、モータ取付け部材3が固定筒2に固定された状態で行われる。モータ取付け部材3には、超音波モータ60が挿入される調整用孔18が付設される。前述したが、調整用孔18は超音波モータ60の外形よりも大きい形状で付設される。超音波モータ60のモータ基部6には、超音波モータ60を固定するネジ径よりも大きい径を有する取付け穴16が複数付設される。レンズ移動枠1の中心を略光軸100中心となるよう配置し、超音波モータ60の出力軸9を超音波モータ60の駆動範囲の略中心へ配置する。超音波モータ60を調整用孔18に挿入し、調整用孔18のクリアランスと取付け穴16のクリアランスを用いて超音波モータ60の位置を微調整し、調寸となる出力軸9を長孔12に係合させ、不図示のネジにより超音波モータ60をモータ取付け部材3に固定する。特許文献1では、固定筒に複数の振動子が予め固定され、その後被駆動体を有したレンズ移動枠を配置する構成となっている。そのため、振動子と被駆動体の調整（位置決め）を複数の箇所について一度に行わなければならない。しかし、今回提案する構造にすることにより、図８に示すように、超音波モータ60を個々に像振れ補正装置50から取り外すことが可能となり、超音波モータ60の位置決めを個々に行うことができ、組立性が向上する。更に図９、１０に示すように、モータ取付け部材3に付設される調整用孔18に隣接して、超音波モータ60の駆動スライダ8の駆動方向に対して平行もしくは垂直方向に切り欠き（孔拡張部）19を設けてもよい。この切り欠き19を設けることにより、調整用孔18に超音波モータ60を挿入して超音波モータ60の位置決めを行う際、調整用孔18に超音波モータ60を挿入した状態で指や冶工具などを挿入して、超音波モータ60の位置の微調整をすることができ、更に組立性が向上する。

図１１、１２、１３を参照して、超音波モータのメンテナンス方法について説明する。図１１に示される20、21は、超音波モータ60の振動子7の突起部7a、7bを示す。課題の中で記述したが、超音波モータ60は駆動部と被駆動部が押圧接触しているため、使用とともに振動子7の突起部7a、7bが摩耗することが知られている。そのため、振動子の摩耗による像振れ補正装置50の特性が低下した場合、超音波モータ60の交換もしくは修理が必要となる。ここで、像振れ補正装置50の特徴として、光軸100方向に対して垂直な平面で使用されることがあげられる。そのため像振れ補正装置50は、常に重力70の力を受ける。それにより、図１１のように配置された超音波モータ60も重力70の力を受けるため、往復動作の駆動方向によって振動子7の突起部7a、7b(20、21)に作用する力が異なる。そのため、突起部7a、7b(20、21)の摩耗量にも差異が生じる。

本発明の像振れ補正装置50の超音波モータ60は、このような摩耗特性に対応するメンテナンス性を向上させるための構成を有する。具体的には、超音波モータ60の調整用孔18への取り付けが、モータ取付け部材3の平面内（すなわち、光軸方向に垂直な平面内）で180°回転しても同様に取り付け可能な構成を有する。すなわち、１つの調整用孔18への超音波モータ60の装着は、モータ取付け部材3の平面内（すなわち、光軸方向に垂直な平面内）で180°回転させても、同様に装着できるとともにスライダ8が駆動する位置に変化はない。更に好ましくは、出力軸9の中心位置も180°回転させても変わらない。このような構成は、超音波モータ60の少なくとも取り付け穴16の位置を長方形や平行四辺形のように180°回転対称に構成しても良い。また、超音波モータ60の取り付け穴16の位置が180°回転対称で形成されていない場合には、超音波モータ60をスライダ8の駆動方向80が180°回転対称となる位置でモータ取付け部材3に固定できるように、モータ取付け部材3上に対応するネジ穴を設けても同様の効果を享受できる。

この構成を有する本発明の像振れ補正装置50では、次のような超音波モータ60のメンテナンス方法を実現できる。図１２は、１つの超音波モータ60のメンテナンス方法を示す。まず、振動子の摩耗による特性低下が生じ、Ｉ メンテナンスを行いたい超音波モータ60をモータ取付け部材3から取り外す。II 出力軸9を軸として超音波モータ60を180°回転させる。これにより、振動子7の突起部7a、7b(20、21)の重力70方向の関係が反転する。III 超音波モータ60をモータ取付け部材3に再度取付ける。図１３は、2つの超音波モータ60のメンテナンス方法を示す。１つのときと同様、Ｉ メンテナンスを行いたい超音波モータ60をモータ取付け部材3から取り外す。II 出力軸9を軸として超音波モータ60単体を90°回転させ（突起部7a、7b(20、21)の重力方向の関係を反転させる）、取付け位置を入れ替える。III 超音波モータ60をモータ取付け部材3に取付ける。実施例の中では、2つまでの超音波モータのメンテナンス方法しか説明しないが、3つ以上の超音波モータをメンテナンスする場合でも上記の方法が適用される。これらを行うことにより、振動子の摩耗の影響による特性低下が生じた場合、新規の超音波モータに交換する必要がなく、超音波モータの長寿命化を実現することができる。また、像振れ補正装置を分解することなく、超音波モータの交換、メンテナンスを行うことができる。

上記の実施例においては、レンズ装置に固定されレンズ移動枠を光軸と垂直な平面内で移動可能に支持する固定筒と、固定筒に固定されレンズ移動枠に対面しない側から取り外し可能に超音波モータが固定され光軸方向に貫通する貫通孔を有する取付部を備えたモータ取付け部材と、からなる構成を例示した。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、固定筒とモータ取付け部材とが固定部として一体で構成されても、本発明の同様の効果を得ることができる。

本発明の像振れ補正装置を含むレンズ装置を構成することにより、振動子の摩耗の影響による特性低下が生じた場合、超音波モータの交換やメンテナンスの際のメンテナンス性を向上させ、新規の超音波モータに交換する必要がなく、超音波モータの長寿命化を実現することができる効果を享受するレンズ装置を実現できる。

また、本発明の像振れ補正装置を含むレンズ装置および、該レンズ装置からの光を受光する撮像素子を有する撮像装置を構成することにより、本発明の作用効果を享受する、メンテナンス性に優れた撮像装置を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

1： レンズ移動枠
2： 固定筒
3： 取付け部材
8： 駆動スライダ
9： 出力軸
12： 長孔
18： 調整用孔（貫通孔）
50： 像振れ補正装置
60： 超音波モータ

Claims (7)

1. レンズ群と、前記レンズ群を保持する移動枠と、前記移動枠を駆動する超音波モータと、前記レンズ群の光軸の方向に沿って貫通孔が形成された固定部と、を有し、
   前記固定部は、前記光軸の方向に垂直な方向において移動可能に前記移動枠を支持し、前記光軸の方向において前記固定部に関し第１の側に配されている前記移動枠を前記超音波モータが前記貫通孔を通して駆動でき、かつ前記光軸の方向において前記固定部に関し前記第１の側とは反対の第２の側から前記超音波モータを取り外せるように、前記超音波モータを保持している、
   ことを特徴とするレンズ装置。
2. 前記移動枠は、長孔が形成され、
   前記超音波モータは、前記移動枠が前記長孔の長手方向に沿って移動可能であるように、前記長孔に挿入された出力軸を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記貫通孔は、前記固定部において、前記超音波モータの位置の微調整が可能であるように、前記超音波モータの駆動方向または該駆動方向に垂直な方向に拡張されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
4. 前記超音波モータは、出力軸を有するスライダと、前記スライダの移動方向に沿って並んだ２つの突起部を有する振動子とを含み、
   前記固定部は、前記出力軸を回転軸とする前記超音波モータの回転角が互いに180°異なる２つの向きのそれぞれで前記超音波モータを装着可能である、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
5. 前記固定部は、前記光軸の方向とは垂直な方向において移動可能に前記移動枠を支持する固定筒と、前記固定筒に固定され、前記貫通孔が形成された部材と、を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
6. 前記レンズ装置によって形成された像の振れを補正するように前記超音波モータを制御する制御部を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のレンズ装置。
7. 請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のレンズ装置と、
   前記レンズ装置からの光を受ける撮像素子と、
   を含むことを特徴とする撮像装置。

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