JP6137810B2 - 駆動装置及びこの駆動装置を備えた画像機器 - Google Patents
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Description
なお、以下の説明に用いる各図において、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてある場合もある。また、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係に限定されない場合がある。
以下、図面を参照しながら本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、第1の実施形態に係るカメラシステム10のブロック図である。ここでは、画像機器の一例としてデジタルカメラに本発明を適用した場合について説明する。このカメラシステム10は、図1に示すように、カメラ本体200と、このカメラ本体200に対して着脱可能な交換式レンズ100と、を有する。交換式レンズ100は、カメラ本体200に装着した状態(図1の状態)で、インターフェース(I/F)219を介して、カメラ本体200と通信可能に接続される。
さらに、交換式レンズ100は、上記駆動装置120を動作させて手ブレを補正するためのブレ補正装置130を備えている。ブレ補正装置130は、カメラシステム10のブレ量を検出するためのX軸ジャイロ121およびY軸ジャイロ122、可動レンズ103のXY平面に沿った位置を検出するための位置センサ123、検出したブレ量と面方向の位置および撮影レンズ110の光学的情報からブレ補正量を演算する防振制御回路124、および演算したブレ補正量に応じてX軸アクチュエータ115およびY軸アクチュエータ116に駆動信号を出力するアクチュエータ駆動回路125を有する。
以下、図1のカメラシステム10の各部の機能についてより詳細に説明する。
フォーカスレンズ101は、光軸方向に移動することにより、被写体の光学像を撮像素子202の受光面に集光するようにピントを合わせる。変倍レンズ102は、撮影レンズ110の焦点距離を変えることにより、被写体の光学像の倍率を変える。フォーカスレンズ101は、光学像を変倍するときに、動作されても良い。撮影レンズ110の光学像の光軸と直交する面内位置を変位させるために移動する光学部材は、本実施形態のように可動レンズ103でなくとも良く、フォーカスレンズ101や変倍レンズ102や、それらのレンズを構成するレンズの1つであっても良い。また、フォーカスレンズ101、変倍レンズ102、可動レンズ103は、単一のレンズとして図示されているが、それぞれ、複数のレンズを有する構成であっても良く、光学的なフィルタ等の光学素子を含んでいても勿論良い。
AE処理部205は、画像データから被写体の輝度を算出する。被写体輝度を算出するためのデータは、専用の測光センサの出力であってもよい。
操作部216は、電源ボタン、レリーズボタン、再生ボタン、メニューボタン、動画ボタン、各種入力キー等の操作要素を含む。ユーザによって、操作部216の何れかの操作要素が操作されることにより、Bμcom214は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。
レリーズボタンは、ファーストレリーズスイッチとセカンドレリーズスイッチの2段スイッチを有して構成されている。レリーズボタンが半押しされて、ファーストレリーズスイッチがオンされた場合に、Bμcom214は、AE処理やAF処理等の撮影準備シーケンスを行う。また、レリーズボタンが全押しされて、セカンドレリーズスイッチがオンされた場合に、Bμcom214は、撮影シーケンスを実行して撮影を行う。
メニューボタンは、カメラ設定を変更可能にするメニューの表示指示を行うための操作要素である。メニューボタンが押されたときに、Bμcom214は、カメラ設定シーケンスを実行してメニュー表示等を行う。
Flashメモリ215は、ホワイトバランスモードに応じたホワイトバランスゲインやローパスフィルタ係数等のデジタルカメラの動作に必要な各種パラメータ、銀塩粒子による粒状感に似せた粒状パターンの画像データ、および、デジタルスチルカメラを特定するための製造番号などを記憶している。また、Flashメモリ215は、Bμcom214にて実行する各種プログラムも記憶している。Bμcom214は、Flashメモリ215に記憶されているプログラムに従い、またFlashメモリ215から各種シーケンスに必要なパラメータを読み込み、各処理を実行する。
図2は、駆動装置120を前方(図示しない被写体側)から見た正面図である。図3は、Y軸アクチュエータ116の中心を通る図2のF3−F3に沿って駆動装置120を切断した断面図である。図4は、後述する退避機構140の回転軸30を通る図2のF4−F4に沿って駆動装置120を切断した断面図である。図5は、引っ張りバネ114を通る図2のF5−F5に沿って駆動装置120を切断した断面図である。
磁石22yによる磁場に置かれたコイル21yに電流を流すと、磁力線の向きと電流の向きに応じてフレミングの法則によって決まる方向に力が作用し、コイル21yを保持した移動枠111が固定枠112に対して相対的に移動される。Y軸アクチュエータ116の磁石22yは、上述したようにY軸方向に沿って分極されており、且つコイル21yが各磁極の上を通るレイアウトであるため、コイル21yに電流を流すと、移動枠111は、Y軸方向に力を受けて移動する。なお、電流の向きを変えると、移動枠111の移動方向が反転する。また、電流の大きさを変えると、移動枠111に作用する力の大きさを変えることができる。
退避機構140は、交換式レンズ100の沈胴動作に連動して、可動レンズ103を保持したレンズ枠141を移動枠111に対して光軸Oと直交する面方向に移動させて、光軸Oから外れた位置へ退避させる。これにより、レンズ枠141が退避した後の移動枠111および固定枠112の開口111a、112a内に、移動枠111の前方に配置された図示しない別のレンズ等を収容することができ、その分、交換式レンズ100の光軸O方向に沿ったサイズを小さくすることができる。
見方を変えると、本実施形態のように、2つのVCM115、116を頂角で交差する2辺の外側にそれぞれ配置することで、最も長い辺の外側にVCMを配置する必要がなくなり、退避機構140によりレンズ枠141を最も長い辺の外側に退避させることができるようになる。
電源ボタンが操作され、電源ONとなると、Bμcom214は、図7に示すメインフローの動作を開始する。
動作を開始すると、まず、Bμcom214は、システム起動時の初期化を行ない、この中で、記録中フラグをOFFに初期化する(ステップS1)。この記録中フラグは、動画の記録中であるか否かを示すフラグであり、ONの場合は動画を記録中であることを示し、OFFであれば動画の記録を行なっていないことを示す。
また、このとき、Bμcom214は、沈胴状態の撮影レンズ110の各駆動レンズを光軸O方向前方に移動して、沈胴状態を解除する(ステップS4)。このとき、沈胴解除動作に連動して回転枠60が図2で時計回り方向に回転し、レンズ枠141が移動枠111の開口111aに重ねられて図2に示す位置に配置される。
こうしてAEを行なうと、次に、AFを行なう(ステップS13)。ここでは、撮影レンズ110の一部のレンズをウォブリング(光軸方向の微小振動動作)させて、撮像素子202によって取得された画像データのコントラストを評価して焦点位置の方向を検出しながら、フォーカスレンズ101を検出方向に移動し、画像が最高のコントラストになるようにフォーカスレンズ101が制御される。
ブレ補正動作が開始されると、Lμcom108は、X位置センサ123xおよびY位置センサ123yを介して移動枠111の面方向の位置を検出しつつ、2つのVCM115、VCM116を動作させて、可動レンズ103の中心を光軸Oに重ねるように移動枠111を中立位置に駆動制御する(ステップS101)。
図9では、光軸Oを重力方向に合わせた姿勢で駆動装置120を配置した場合に、光軸方向にかかる力と位置を、光軸と直交する平面上に表した概念図である。なお、ここでは、可動レンズ103の重量は、3つのボール113a、113b、113cで受ける状態としてある。各ボール113a、113b、113cの中心は、A、B、Cとする。そして、可動レンズ103にかかる重力をFg、各ボール113a、113b、113cからの反力をFa、Fb、Fc、引っ張りバネ114による引っ張り力をFsとし、力のつり合いを考えると、下式(1)のようになる。
Fg+Fs=Fa+Fb+Fc (1)
BD×Fb=CD×Fc (2)
AG×Fa−SG×Fs=DG×(Fb+Fc) (3)
この式(3)のつり合いは、三角形ABCの中に引っ張りバネ114の作用点Sがある限り、成立し、安定な可動レンズ103の保持が実現できていることがわかる。この状態で唯一バランスが崩れるのは、Fgが負となりFg+Fs<0となる場合であり、この状態では可動レンズ103を保持できなくなるが、当然、Fg+Fs>0となるように引っ張りバネ114のバネ力は設定される。
次に、この発明の第2の実施形態に係る駆動装置300について、図10から図12を用いて説明する。この駆動装置300は、図2から図6に示した第1の実施形態に係る駆動装置120と同様な構成を含むので、ここでは、第1の実施形態と異なる構成について説明し、同様に機能する構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
この駆動装置300は、図10に示すように、2つのアクチュエータ115、116をY軸を中心に線対称に配置した構造を有する。図示左側のアクチュエータ115は、XY平面に沿ってX軸と135°の角度をなす方向に沿って移動枠111’を駆動し、図示右側のアクチュエータ116は、XY平面に沿ってX軸と45°の角度をなす方向に沿って移動枠111’を駆動する。つまり、2つのアクチュエータ115、116は、互いに角度を90度異ならせた位置関係でレイアウトされており、これら2つのアクチュエータ115、116による動作を組み合わせることで、移動枠111’をXY平面に沿って所望する方向に移動させることができる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
被写体の像を撮像部へ結像する光学系に含まれる少なくとも1つの光学部材を保持した第1部材と、
上記光学系の光軸に沿って上記第1部材に隣接して対向した第2部材と、
上記第1部材が上記少なくとも1つの光学部材を保持した保持領域の外側で該第1部材と上記第2部材との間に配置された3つの転動体と、
上記保持領域の外側で且つ上記3つの転動体の中心を結ぶ三角形の1つの角の内側に配置され、上記3つの転動体を押圧するように上記第1および第2部材を互いに近付く方向に付勢する単一の付勢部材と、
上記第1部材を上記第2部材に対して上記光軸と直交する面方向に相対的に移動させる駆動部と、
を有することを特徴とする駆動装置。
[2]
上記付勢部材は、上記三角形の3つの角のうち最も大きな角度を有する角の内側に配置されていることを特徴とする[1]に記載の駆動装置。
[3]
上記駆動部は、上記付勢部材が配置された角で交差する辺の外側に配置されていることを特徴とする[1]または[2]に記載の駆動装置。
[4]
上記光学部材を保持した上記第1部材に上記駆動部の構成要素を取り付けた移動体の重心が上記三角形の内側にあることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載の駆動装置。
[5]
上記移動体の重心が上記光軸上にあることを特徴とする[4]に記載の駆動装置。
[6]
上記少なくとも1つの光学部材を上記保持領域から外れた位置へ退避させる退避機構をさらに有することを特徴とする[2]または[3]に記載の駆動装置。
[7]
上記退避機構は、上記光学部材を上記面方向に移動させて、上記三角形の3辺のうち最も長い辺を横切って退避させることを特徴とする[6]に記載の駆動装置。
[8]
被写体の像を電気信号に変換する撮像素子と、
上記被写体の像を上記撮像素子へ結像する光学レンズと、
この光学レンズを保持した第1部材と、
上記光学レンズの光軸に沿って上記第1部材に隣接して対向した第2部材と、
上記第1部材が上記光学レンズを保持した保持領域の外側で該第1部材と上記第2部材との間に配置された3つの転動体と、
上記保持領域の外側で且つ上記3つの転動体の中心を結ぶ三角形の1つの角の内側に配置され、上記3つの転動体を押圧するように上記第1および第2部材を互いに近付く方向に付勢する単一の付勢部材と、
上記第1部材を上記第2部材に対して上記光軸と直交する面方向に相対的に移動させる駆動部と、
を有することを特徴とする画像機器。
[9]
上記付勢部材は、上記三角形の3つの角のうち最も大きな角度を有する角の内側に配置されていることを特徴とする[8]に記載の画像機器。
[10]
上記駆動部は、上記付勢部材が配置された角で交差する辺の外側に配置されていることを特徴とする[8]または[9]に記載の画像機器。
[11]
上記光学レンズを保持した上記第1部材に上記駆動部の構成要素を取り付けた移動体の重心が上記三角形の内側にあることを特徴とする[8]乃至[10]のいずれかに記載の画像機器。
[12]
上記移動体の重心が上記光軸上にあることを特徴とする[11]に記載の画像機器。
[13]
上記光学レンズを上記保持領域から外れた位置へ退避させる退避機構をさらに有することを特徴とする[9]または[10]に記載の画像機器。
[14]
上記退避機構は、上記光学レンズを上記面方向に移動させて、上記三角形の3辺のうち最も長い辺を横切って退避させることを特徴とする[13]に記載の画像機器。
Claims (14)
- 被写体の像を撮像部へ結像する光学系に含まれる少なくとも1つの光学部材を保持した第1部材と、
上記光学系の光軸に沿って上記第1部材に隣接して対向した第2部材と、
上記第1部材が上記少なくとも1つの光学部材を保持した保持領域の外側で該第1部材と上記第2部材との間に配置された3つの転動体と、
上記保持領域の外側で且つ上記3つの転動体の中心を結ぶ三角形の1つの角の内側に力の作用点を有して配置され、上記3つの転動体を押圧するように上記第1および第2部材を互いに近付く方向に付勢する単一の付勢部材と、
上記第1部材を上記第2部材に対して上記光軸と直交する面方向に相対的に移動させる駆動部と、
を有することを特徴とする駆動装置。 - 上記付勢部材は、上記三角形の3つの角のうち最も大きな角度を有する角の内側に上記作用点を有して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
- 上記駆動部は、上記付勢部材が配置された角で交差する辺の外側に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の駆動装置。
- 上記光学部材を保持した上記第1部材に上記駆動部の構成要素を取り付けた移動体の重心が上記三角形の内側にあることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の駆動装置。
- 上記移動体の重心が上記光軸上にあることを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。
- 上記少なくとも1つの光学部材を上記保持領域から外れた位置へ退避させる退避機構をさらに有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の駆動装置。
- 上記退避機構は、上記光学部材を上記面方向に移動させて、上記三角形の3辺のうち最も長い辺を横切って退避させることを特徴とする請求項6に記載の駆動装置。
- 被写体の像を電気信号に変換する撮像素子と、
上記被写体の像を上記撮像素子へ結像する光学レンズと、
この光学レンズを保持した第1部材と、
上記光学レンズの光軸に沿って上記第1部材に隣接して対向した第2部材と、
上記第1部材が上記光学レンズを保持した保持領域の外側で該第1部材と上記第2部材との間に配置された3つの転動体と、
上記保持領域の外側で且つ上記3つの転動体の中心を結ぶ三角形の1つの角の内側に力の作用点を有して配置され、上記3つの転動体を押圧するように上記第1および第2部材を互いに近付く方向に付勢する単一の付勢部材と、
上記第1部材を上記第2部材に対して上記光軸と直交する面方向に相対的に移動させる駆動部と、
を有することを特徴とする画像機器。 - 上記付勢部材は、上記三角形の3つの角のうち最も大きな角度を有する角の内側に上記作用点を有して配置されていることを特徴とする請求項8に記載の画像機器。
- 上記駆動部は、上記付勢部材が配置された角で交差する辺の外側に配置されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の画像機器。
- 上記光学レンズを保持した上記第1部材に上記駆動部の構成要素を取り付けた移動体の重心が上記三角形の内側にあることを特徴とする請求項8乃至請求項10のいずれか1項に記載の画像機器。
- 上記移動体の重心が上記光軸上にあることを特徴とする請求項11に記載の画像機器。
- 上記光学レンズを上記保持領域から外れた位置へ退避させる退避機構をさらに有することを特徴とする請求項9または請求項10に記載の画像機器。
- 上記退避機構は、上記光学レンズを上記面方向に移動させて、上記三角形の3辺のうち最も長い辺を横切って退避させることを特徴とする請求項13に記載の画像機器。
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