JPH0843872A - 電気−機械変換素子を使用したレンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カメラの手ぶれによる結像面の像ぶれを補正
するレンズの駆動に適した電気−機械変換素子を使用し
たレンズ駆動装置を提供する。 【構成】 レンズの光軸をＺ軸、これに直交するＸＹ軸
からなる直交座標において、Ｘ軸方向に配置された駆動
軸３１とレンズ保持枠１２の結合部１２ａは摩擦結合し
ており、Ｙ軸方向に配置された駆動軸４１とレンズ保持
枠１３の結合部１３ａは摩擦結合している。カメラの手
ぶれを補正する信号に基づいて駆動パルスを圧電素子３
２、４２に印加すると、圧電素子３２の伸び変位により
駆動軸３１は矢印ａ方向へ変位し、レンズ保持枠１２の
レンズＬ2 をＸ軸方向へ移動させ、圧電素子４２により
レンズ保持枠１３のレンズＬ3 をＹ軸方向へ移動させる
ことができる。これにより、手ぶれ補正信号に基づいて
補正レンズＬ2 とＬ3 がＸＹ平面内を移動し、結像面の
像ぶれが補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気−機械変換素子
を使用したレンズ駆動装置、特にカメラの手ブレを補正
する補正レンズの駆動に適した、電気−機械変換素子を
使用したレンズ駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】写真撮影の際に生ずるカメラの手ブレに
よる結像面の像ブレを補正する手段として、撮影レンズ
の絞りの直後に配置される補正レンズを光軸方向に対し
て直交する平面内で偏心駆動させる防振光学系が知られ
ている。この防振光学系を備えたレンズでは、補正レン
ズを所定の方向に駆動する専用の駆動機構がレンズに組
み込まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した防振光学系の
補正レンズを駆動する機構としては、従来直流モ−タと
歯車減速機構からなる駆動機構などが採用されてきた
が、このような構成では、モ−タが大きいばかりでな
く、歯車減速機構もバツクラツシュを排除する機構を組
み込むなどのために大きなスペ−スを占有され、どうし
てもレンズ鏡筒が大型のものにならざるを得なかつた。
また、歯車減速機構を使用するために作動時にノイズが
発生し、商品の品位を落とすという不都合もあつた。こ
の発明は上記課題を解決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するため、電気−機械変換素子を使用する駆動機構を
防振光学系の駆動に使用するものであり、電気−機械変
換素子と、前記電気−機械変換素子に結合して電気−機
械変換素子と共に変位する駆動部材と、前記駆動部材に
摩擦結合する結合部を備えた補正レンズ保持手段と、レ
ンズ位置制御手段を備え、前記レンズ位置制御手段は、
レンズ位置補正情報に基づいて電気−機械変換素子を駆
動し、これに結合する駆動部材を介して駆動部材に摩擦
結合する結合部を備えた補正レンズ保持手段を移動せし
め、補正レンズの位置を制御することを特徴とする。

【０００５】

【作用】レンズ位置制御手段は、レンズ位置補正情報に
基づいて、電気−機械変換素子を駆動する。電気−機械
変換素子に発生する変位により、駆動部材を介して駆動
部材に摩擦結合する結合部を備えた補正レンズ保持手段
を移動させ、補正レンズの位置を制御する。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
まず、説明の都合上、レンズの光軸をＺ軸とし、これに
直交するＸ軸、Ｙ軸からなる直交座標軸を設定する。以
下の説明では、この直交座標軸を使用して説明する。

【０００７】図１はこの発明を適用した防振光学系を備
えたレンズの構成を示す図である。レンズは第１レンズ
群Ｌ1 、第４レンズ群Ｌ4 と、第１レンズ群Ｌ1 と第４
レンズ群Ｌ4 との間に配置された防振光学系を構成する
第２のレンズ群Ｌ2 と第３レンズ群Ｌ3 から構成され
る。第１レンズ群Ｌ1 、及び第４レンズ群Ｌ4 は、それ
ぞれレンズ保持枠１１、及び１４に保持されて、図示し
ないレンズ鏡筒に取り付けられている。

【０００８】防振光学系を構成する第２のレンズ群Ｌ2
、及び第３レンズ群Ｌ3 は、それぞれ後述するアクチ
ユエ−タ２１、及び２２を備えたレンズ保持枠１２、お
よび１３に保持されており、第２のレンズ群Ｌ2 はアク
チユエ−タ２２によりＸ軸方向に偏心移動可能に構成さ
れており、第３のレンズ群Ｌ3 はアクチユエ−タ２３に
よりＹ軸方向に偏心移動可能に構成されている。

【０００９】アクチユエ−タの構成を説明する。アクチ
ユエ−タ２２とアクチユエ−タ２３とは全く同一の構成
で、配置方向が相違するだけであるから、アクチユエ−
タ２２について説明する。

【００１０】図２はアクチユエ−タ２２の構成を示す一
部を拡大した断面図である。３１は駆動軸で、図示しな
いレンズ鏡筒から延長された支持部材３８と３９とによ
りＸ軸方向に沿つた方向に移動自在に支持されている。
３２は厚み方向に変位する圧電素子で、圧電素子３２の
一方の端部は図示しないレンズ鏡筒の延長部に接着固定
され、圧電素子３２の他の端部は駆動軸３１の端部に接
着固定されている。

【００１１】レンズ保持枠１２には駆動軸３１に摩擦結
合する結合部１２ａが一体的に設けられている。結合部
１２ａには駆動軸１１が貫通すると共に、その中央部分
には駆動軸１１を露出する切り欠き１２ｂが形成され、
切り欠き１２ｂには結合部１２ａにねじ１２ｅで固定さ
れた板ばね１２ｄにより付勢されたパツド１２ｃが配置
され、駆動軸１１に圧接している。この構成により、駆
動軸１１とレンズ保持枠１２は結合部１２ａで適当な圧
接力で摩擦結合している。

【００１２】アクチユエ−タ２３については説明を省略
するが、以下の説明では、アクチユエ−タ２３の駆動軸
は符号４１、圧電素子は符号４２、支持部材は符号４８
と４９、結合部は符号１３ａ、切り欠きは符号１３ｂ、
パツドは符号１３ｃ、板ばねは符号１３ｄで、それぞれ
示される。

【００１３】図３は防振光学系の駆動機構の構成を示す
斜視図で、第２のレンズ群Ｌ2 を偏心移動させるアクチ
ユエ−タ２１の駆動軸３１はＸ軸方向に平行に配置さ
れ、第３のレンズ群Ｌ3 を偏心移動させるアクチユエ−
タ２２の駆動軸４１はＹ軸方向に平行に配置されてい
る。

【００１４】第２のレンズ群Ｌ2 のＸ軸方向の位置は、
レンズ保持枠１２に取り付けられたＸ軸方向位置センサ
３５で検出され、第３のレンズ群Ｌ3 のＹ軸方向の位置
はレンズ保持枠１３に取り付けられたＹ軸方向位置セン
サ４５で検出される。

【００１５】ここで、Ｘ軸方向位置センサ３５、Ｙ軸方
向位置センサ４５は、公知の位置センサ、例えば図示し
ないレンズ鏡筒の延長部に、所定間隔で着磁した着磁ロ
ツド３６（４６）を駆動軸３１（４１）に平行して配置
し、着磁ロツド３６（４６）の磁気をレンズ保持枠１２
（１３）に取り付けられた磁気抵抗素子からなるセンサ
３５（４５）で検出する磁気抵抗式センサなどが利用で
きる。そのほか各種の位置センサを利用することができ
る。

【００１６】着磁ロツド３６（４６）としては駆動軸３
１（４１）を利用することもできる。この場合は、着磁
ロツド３６（４６）と駆動軸３１（４１）との平行度の
確保に特別の注意を払う必要がないが、駆動軸３１（４
１）が駆動を停止しているときに位置センサ３５（４
５）の出力を得るようにする。

【００１７】図３を参照してアクチユエ−タ２２による
第２のレンズ群Ｌ2 、及びアクチユエ−タ２３による第
３のレンズ群Ｌ3 の駆動について説明する。

【００１８】図５に示すような緩やかな立ち上がり部と
これに続く急速な立ち下がり部からなる波形の駆動パル
スを、アクチユエ−タ２２の圧電素子３２に印加する
と、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部では、圧電素子
３２が緩やかに厚み方向の伸び変位を生じ、駆動軸３１
は矢印ａで示す方向に変位する。このため、駆動軸３１
に結合部１２ａで摩擦結合しているレンズ保持枠１２も
矢印ａ方向で示す方向へ移動するので、第２のレンズ群
Ｌ2 を矢印ａで示すＸ軸の正方向に変位させることがで
きる。

【００１９】駆動パルスの急速な立ち下がり部では、圧
電素子３２が急速に厚み方向の縮み変位を生じ、駆動軸
３１も矢印ａと反対方向へ変位する。このとき、駆動軸
３１に結合部１２ａで摩擦結合しているレンズ保持枠１
２は、その慣性力により駆動軸３１との間の摩擦結合力
に打ち勝つて実質的にその位置に留まるので、第２のレ
ンズ群Ｌ2 は移動しない。

【００２０】なお、ここでいう実質的とは、矢印ａ方向
と、これと反対方向のいずれにおいてもレンズ保持枠１
２の結合部１２ａと駆動軸３１との間に滑りを生じつつ
追動し、駆動時間の差によつて全体として矢印ａ方向に
移動するものも含むことを意味している。どのような移
動形態になるかは、与えられた摩擦条件に応じて決定さ
れる。

【００２１】上記波形の駆動パルスを連続して圧電素子
３２に印加することにより、第２のレンズ群Ｌ2 をＸ軸
正方向へ連続して移動させることができる。

【００２２】第２のレンズ群Ｌ2 をＸ軸の負方向、即ち
矢印ａと反対方向へ移動させるときは、急速な立ち上が
り部とこれに続く緩やかな立ち下がり部からなる波形の
駆動パルスを圧電素子３２に印加することで達成でき
る。

【００２３】アクチユエ−タ２３による第３のレンズ群
Ｌ3 の駆動も全く同様で、駆動パルスをアクチユエ−タ
２３の圧電素子４２に印加することで、第３のレンズ群
Ｌ3を矢印ｂで示すＹ軸方向（正負方向）に変位させる
ことができる。

【００２４】なお、駆動パルスの周波数を２０ＫＨｚ以
上とすることにより、アクチユエ−タの作動音が人間の
耳に聞こえることはない。

【００２５】図４は、防振光学系による手ぶれ補正を行
う制御回路のブロツク図である。制御回路はＣＰＵ５１
と、ＣＰＵ５１の入力ポ−トに接続された手ぶれ検出セ
ンサ５５、第２のレンズ群Ｌ2 のＸ軸方向の位置を検出
するＸ軸位置検出センサ３５、第３のレンズ群Ｌ3 のＹ
軸方向の位置を検出するＹ軸位置検出センサ４５、ＣＰ
Ｕ５１の出力ポ−トに接続された第２のレンズ群Ｌ2 を
偏心移動させるアクチユエ−タ２２、第３のレンズ群Ｌ
3 を偏心移動させるアクチユエ−タ２３、駆動パルス発
生器５２、５３から構成される。

【００２６】手ぶれ検出センサ５５はカメラ側に設置さ
れ、カメラに発生する手ぶれ量を検出するもので、カメ
ラのＸ軸方向及びＹ軸方向の加速度Ａｘ、Ａｙを検出す
る加速度センサから構成される。検出された加速度Ａ
ｘ、ＡｙをＣＰＵ５１で２回積分することにより、手ぶ
れ量Ｍｘ、Ｍｙを検出することができる。

【００２７】制御回路の動作を説明すると、まず、手ぶ
れ検出センサ５５で検出されたＸ軸方向及びＹ軸方向の
加速度Ａｘ、Ａｙから、Ｘ軸方向の手ぶれ量Ｍｘ及びＹ
軸方向の手ぶれ量Ｍｙを算出し、次に、Ｘ軸位置検出セ
ンサ３５で第２レンズ群Ｌ2のＸ軸方向の位置Ｌｘと、
Ｙ軸位置検出センサ４５で第３のレンズ群Ｌ3 のＹ軸方
向の位置Ｌｙを検出する。手ぶれ量Ｍｘ、Ｍｙと、第２
レンズ群Ｌ2 のＸ軸方向位置Ｌｘ、第３レンズ群Ｌ3 の
Ｙ軸方向位置Ｌｙから、第２レンズ群Ｌ2 のＸ軸方向の
駆動量Ｄｘ、及び第３レンズ群Ｌ3 のＹ軸方向の駆動量
Ｄｙを演算し、その演算結果に基づいて駆動パルス発生
器５２、５３を作動させ、アクチユエ−タ２２及びアク
チユエ−タ２３を駆動して第２レンズ群Ｌ2 、第３レン
ズ群Ｌ3を変位させる。

【００２８】カメラのシヤツタが開いている間、前記し
た手ぶれ量の検出からアクチユエ−タの駆動までの処理
を高速で繰り返すことで、第２レンズ群Ｌ2 と第３レン
ズ群Ｌ3 を、手ぶれ量を補正する方向に高速で変位さ
せ、フイルム面上の像のぶれを防ぐことができる。

【００２９】以上説明した実施例では、アクチユエ−タ
の圧電素子に印加する駆動パルスは、図５に示すような
一定の波形のパタ−ンの駆動パルスであるが、これでは
駆動速度が一定であり、消費電力も多い。そこで、検出
された手ぶれ量その他から必要な駆動速度を演算し、演
算された駆動速度に応じて、図６に示すように駆動パル
スの一部を間引いた駆動パルスで駆動するようにしても
よい。このような駆動パルスは駆動パルス発生器に、駆
動速度に応じて予め設定されている駆動パルス電圧パタ
−ンを指示することで発生させるようにすれば、演算さ
れた駆動速度に応じた速度でアクチユエ−タを駆動する
ことができる。駆動パルスの一部を間引くことで消費電
力を節約することも可能となる。

【００３０】また、以上説明した実施例では、図３から
明らかなとおり、防振光学系を構成するレンズ群を保持
するレンズ保持枠の重心から離れた位置にアクチユエ−
タの駆動軸が位置しているから、アクチユエ−タの作動
時にレンズ保持枠にモ−メントが発生し、レンズ保持枠
に振動が発生するおそれがある。レンズ保持枠の振動
が、レンズ群の位置を検出するＸ軸位置検出センサ、Ｙ
軸位置検出センサにノイズとして検出されると、レンズ
群の位置を正確に制御できなくなつてしまう。

【００３１】この対策としては、図７に示すように、ア
クチユエ−タの駆動軸６１がレンズ保持枠６０の重心を
通るように構成することで解決することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明は、カメ
ラの手ぶれによる結像面における像ぶれを補正する補正
レンズの駆動に、電気−機械変換素子に結合する駆動部
材を介して駆動部材に摩擦結合する結合部を備えた補正
レンズ保持手段から構成される駆動機構を使用するか
ら、補正レンズの駆動機構が小さくなり、レンズの全体
構成を小型に纏めることができると共に、作動時にノイ
ズが発生することもなく、高品質のレンズ駆動装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した防振光学系を備えたレンズ
の構成を示す図。

【図２】アクチユエ−タの構成を示す一部を拡大した断
面図。

【図３】防振光学系の駆動機構の構成を示す斜視図。

【図４】防振光学系による手ぶれ補正を行う制御回路の
ブロツク図。

【図５】電気−機械変換素子に印加する駆動パルスの波
形の一例を示す図。

【図６】電気−機械変換素子に印加する駆動パルスの波
形の他の一例を示す図。

【図７】防振光学系の駆動機構の構成の他の例を示す斜
視図。

【符号の説明】

１２ レンズ保持枠 １２ａ 結合部 １２ｃ パツド １３ レンズ保持枠 １３ａ 結合部 １３ｃ パツド ３１ Ｘ軸方向の駆動軸 ３２ 圧電素子 ４１ Ｙ軸方向の駆動軸 ４２ 圧電素子 Ｌ2 防振光学系を構成するレンズ群 Ｌ3 防振光学系を構成するレンズ群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気−機械変換素子と、 前記電気−機械変換素子に結合して電気−機械変換素子
   と共に変位する駆動部材と、 前記駆動部材に摩擦結合する結合部を備えた補正レンズ
   保持手段と、 レンズ位置制御手段を備え、 前記レンズ位置制御手段は、レンズ位置補正情報に基づ
   いて電気−機械変換素子を駆動し、これに結合する駆動
   部材を介して駆動部材に摩擦結合する結合部を備えた補
   正レンズ保持手段を移動せしめ、補正レンズの位置を制
   御することを特徴とする電気−機械変換素子を使用した
   レンズ駆動装置。