JP2007183488A - 光学部材駆動装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品をなんら追加することなく、かつ消費電力を増加することなく、当該工学部財駆動装置の傾きを抑制できる。
【解決手段】光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された固定部１１５、ワイヤ１１４ａ，１１４ｂ、光学部材保持手段１１３によって形成される形状を４節リンクとし、駆動手段１１６ａ，１１６ｂ，１１７ａ，１１７ｂを動作させたときに、光学部材保持手段がなす節の、固定部がなす節に対する傾きが駆動手段の駆動量に対して線形となることによってワイヤに起因する光学部材保持手段の傾きを相殺するようにしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学部材駆動装置に関し、特に撮像装置における像振れ補正装置の補正レンズや撮像素子の支持構造に好適なものである。

近年カメラの高機能化が進んでおり、高機能化の一環としていわゆる手ぶれを防止する機能を搭載したカメラが多く見られる。手ぶれの防止手段としては、撮像レンズの一部を駆動する手段や、撮像素子を駆動する手段が提案されている。上記の手ぶれ防止手段と類似の技術として、光ディスクドライブ等における対物レンズ駆動装置がある。対物レンズ駆動装置の構成例として、４本のワイヤによって懸架され、ワイヤを給電線として用い、可動部に複数のコイルを設け、固定部に形成された磁気回路との相互作用によって２自由度の運動を得るものがある。

特許文献１には、対物レンズ駆動装置において、懸架ワイヤを非平行に取り付けいわゆるローリング剛性を向上させる機構が開示されている。この特許文献１に開示された例によると、ワイヤを非平行とすることで、ローリングおよびヨーイングの共振周波数を制御可能とする。対物レンズを制御するうえで問題とならない周波数に共振周波数をおくことで、制御性の向上が図られる。

特許文献２には、対物レンズ駆動装置において、懸架ワイヤを非平行とし、かつ対物レンズ中心を懸架ワイヤの中心からずらすことで並進運動に伴って生じる可動部の回転を積極的に利用してトラッキング動作を行う機構が開示されている。この特許文献２に開示された例によると、ワイヤは互いに非平行で且つ一点で交わるように配置されている。駆動力の発生中心と懸架中心をずらし、且つ対物レンズを懸架中心からずらすことで、回転運動によって１軸方向の移動を可能にしている。

特許文献３には、対物レンズ駆動装置において、懸架ワイヤの一部を弾性変形させることで、並進運動に伴って生じる可動部の回転をキャンセルし、傾きを抑制して並進運動を行う機構が開示されている。この特許文献３に開示された例によると、ワイヤを所謂平行リンク機構をなすように略平行に４本設けると共に、任意のワイヤ間に弾性部材を設ける。前記弾性部材の形状を適切に制御することで、動作に伴う傾きをキャンセルして傾きを発生させることなくレンズを駆動できる。
特開昭６０−１９７９４２号公報 特開平０１−２４８３２７号公報 特開２００２−９２９１５号公報

対物レンズ駆動装置を手ぶれ防止手段として活用する場合は、光学系の性能を確保した状態で変位する必要があるので特に可動部の傾きを考慮する必要がある。また、いわゆる手ぶれによる振動は対物レンズ駆動装置が対象としていた制御帯域よりも一般的に低域の振動成分が支配的である。一般的な対物レンズ駆動装置においては制御帯域が数キロＨｚに達するのに対し、手ぶれによる振動は３０Ｈｚ以下の振動が支配的となる。

したがって、上記特許文献１の技術を用いても、手ぶれによる振動周波数程度の低域での傾きを抑制すことは出来ず、そのまま手ぶれ防止手段として活用することは難しい。

また、上記特許文献２においては、可動部の回転運動を積極的に利用することで並進動作を行うが、手ぶれによる振動周波数程度の低域での傾きを抑制すことは出来ず、そのまま手ぶれ防止手段として活用することは難しい。

また、上記特許文献３においては、弾性部材を追加する必要があること、弾性部材を変形させるための通電手段や駆動手段を設ける必要があること、傾きを補正するための弾性変形量を適切に制御するための制御手段を設ける必要があること、など装置の大型化、複雑化を招きやすいという問題があった。

（発明の目的）
本発明の目的は、部品をなんら追加することなく、かつ消費電力を増加することなく、当該光学部材駆動装置の傾きを抑制できる光学部材駆動装置および撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段とを有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状を４節リンクとし、前記駆動手段を動作させたときに、前記光学部材保持手段がなす節の、前記固定部がなす節に対する傾きが前記駆動手段の駆動量に対して線形となることによって、前記ワイヤに起因する前記光学部材保持手段の傾きを相殺するようにした光学部材駆動装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段とを有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状が４節より多い多節リンクとし、前記光学部材保持手段と前記固定部を含んで定められた４節リンク以外のリンクの引張り剛性を前記４節リンクよりも低くし、前記駆動手段を動作させたときに、前記光学部材保持手段がなす節の、前記固定部がなす節に対する傾きが前記駆動手段の駆動量に対して線形となることによって、前記ワイヤに起因する前記光学部材保持手段の傾きを相殺するようにした光学部材駆動装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段とを有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状を４節リンクとし、前記４節リンクのそれぞれの長さに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きと、前記４節リンクのうち前記ワイヤの圧縮および引張りに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きとが、微小回転時において互いに相殺することにより、前記光学部材保持手段がなす節が前記固定部がなす節に対して傾かないように前記ワイヤの長さを設定した光学部材駆動装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段とを有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状が４節より多い多節リンクとし、前記光学部材保持手段と前記固定部を含んで定められた４節リンク以外のリンクの引張り剛性を前記４節リンクよりも低くし、前記多節リンクのそれぞれの長さに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きと、前記多節リンクのうち前記ワイヤの圧縮および引張りに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きとが、微小回転時において互いに相殺することにより、前記光学部材保持手段がなす節が前記固定部がなす節に対して傾かないように前記ワイヤの長さを設定した光学部材駆動装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の光学部材駆動装置を具備した撮像装置とするものである。

本発明によれば、部品をなんら追加することなく、かつ消費電力を増加することなく、当該光学部材駆動装置の傾きを抑制できる光学部材駆動装置または撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に示す通りである。

図１〜図７は本発明の実施例1に係わる図であり、そのうち、図１はレンズ駆動装置を組み込む撮像装置であるところのデジタルカメラの縦断面図である。

図１において、１０１はデジタルカメラ、１０２は撮像光学系、１０３はレンズ駆動装置、１０４は撮像光学系１０２の光軸である。１０５はレンズ鏡筒、１０６は撮像素子、１０７はメモリ、１０８は手ぶれを検出する手ぶれセンサ、１０９はレンズ制御部、１１０は電源、１１１はレリーズ釦である。

デジタルカメラ１０１は、撮影光学系１０２と不図示のピント調整手段を用いて、像を撮像素子１０６の近傍に結像させる。さらにユーザーによるレリーズ釦１１１の操作と同期させて撮像素子１０６より被写体の情報を得て、メモリ１０７へ記録を行う。また、いわゆる手ぶれを補正するモードの場合には、露光中に手ぶれセンサ１０８からの信号に基づいてレンズ制御部１０９を介してレンズ駆動装置１０３を動作させる。これにより、手ぶれによる画像の劣化を補正する。

図２は、デジタルカメラ１０１の電気的構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１０１は、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系を有する。撮像系は、撮影光学系１０２、撮像素子１０６を含み、画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器１３０、画像処理回路１３１を含む。また、記録再生系は、記録処理回路１３３、メモリ１３４を含み、制御系は、カメラシステム制御回路１３５、ＡＦセンサ１３６、ＡＥセンサ１３７、手ぶれセンサ１３８、操作検出回路１３９、および、レンズシステム制御回路１４０を含む。手ぶれセンサ１３８は図１の手ぶれセンサ１０８と同じものである。

撮像系は、物体からの光を、撮影光学系１０２を介して撮像素子１０６の撮像面に結像させる光学処理系であり、ＡＥセンサ１３７からの信号をもとに図示しない絞りなどを用いて適切な光量の物体光を撮像素子１０６に露光する。画像処理回路１３１は、Ａ／Ｄ変換器１３０を介して撮像素子１０６から受けた該撮像素子１０６の画素数の画像信号を処理する回路である。この信号処理回路１３１は、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路、等を有する。

記録処理回路１３３は、メモリ１３４への画像信号の出力を行うとともに、表示装置１３２に出力する像を生成、保存する。また、記録処理回路１３３は予め定められた方法を用いて画像や動画の圧縮を行う。

制御系は、レリーズ釦１１１等の操作を検出する操作検出回路１３９と、その検出信号に応動して各部を制御し、撮像の際のタイミング信号などを生成して出力するカメラシステム制御回路１３５とを含む。さらに、デジタルカメラ１０１のピント状態を検出するＡＦセンサ１３６と、被写体の輝度を検出するＡＥセンサ１３７と、所謂手ぶれを検出する手ぶれセンサ１３８とを含む。さらには、カメラシステム制御回路１３５の信号に応じて適切にレンズなどを制御するレンズシステム制御回路１４０を含む。後述の手ぶれ補正レンズの制御および駆動についても、このレンズシステム制御回路が行う。

上記制御系は、外部操作に応動して撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御し、例えば、レリーズ釦１１１の押下を検出して、撮像素子１０６の駆動、画像処理回路１３１の動作、記録処理回路１３３の圧縮処理などを制御し、さらには、表示装置１３２によって光学ファインダ、液晶モニタ等に情報表示を行う情報表示装置の各セグメントの状態を制御する。

カメラシステム制御回路１３５にはＡＦセンサ１３６とＡＥセンサ１３７が接続されており、これらセンサからの信号を元にレンズ、絞り板等を適切に制御を行う。さらにカメラシステム制御回路１３５には手ぶれセンサ１３８が接続されており、手ぶれ補正を行うモードにおいては、手ぶれセンサ１３８からの信号をもとに後述の手ぶれ補正レンズ１１２を駆動する。

図３はデジタルカメラ１０１に具備されるレンズ鏡筒１０５の断面図である。１１２は手ぶれ補正の際に動作する対物レンズ（以下、手ぶれ補正レンズと記す）、１１３はレンズホルダ、１１４ａ，１１４ｂは手ぶれ補正レンズ１１２およびレンズホルダ１１３を懸架するワイヤである。なお、図３では不図示であるが、後述するように他に１１４ｃ，１１４ｄのワイヤも具備している。１１５，１１５ａ，１１５ｂはレンズ鏡筒１０５に設けられた固定部、１１６ａ，１１６ｂは固定部１１５ａ，１１５ｂに設けられた磁気回路、１１７ａ，１１７ｂはレンズホルダ１１３に設けられたコイルである。

図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて、手ぶれ補正動作の説明を行う。手ぶれ信号はレンズ鏡筒１０５またはカメラボディ内に設置された手ぶれセンサ１０８によって検出される。手ぶれセンサ１０８の出力をもとに、露光中に撮像素子１０６上で被写体像の移動がなくなるようにレンズ制御部１０９を介して手ぶれ補正レンズ１１２が動作する。レンズ制御部１０９はワイヤ１１４ａ，１１４ｂを給電線としてコイル１１７ａ，１１７ｂに対して通電する。コイル１１７ａ，１１７ｂに通電することで固定部１１５ａ，１１５ｂに設けられた磁気回路１１６ａ，１１６ｂとの間に相互作用が生まれ、手ぶれ補正レンズ１１２、レンズホルダ１１３およびコイル１１７ａ，１１７ｂが一体として変位する。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すレンズ鏡筒１０５において、コイル１１７ａ，１１７ｂのいずれかまたは両方に通電することにより、手ぶれ補正レンズ１１２が図中上方向に変位した状態を示している。図３（ｂ）に示すように、手ぶれ補正レンズ１１２が変位するとき、ワイヤ１１４ａ，１１４ｂは弾性変形する。

図１と図３では、デジタルカメラ１０１を一方向の断面からのみ観察したが、適切に駆動回路を設けることで、手ぶれ補正レンズ１１２を２軸方向に駆動可能となる。このようなレンズ駆動装置の例を図４に示す。

図４において、図３と同様の機能を持つ部品には同一の番号を付した。磁気回路１１６ａは２つに分割して着磁された２つのマグネット（後述）と、固定部１１５ａが兼ねるヨークからなり、磁気回路１１６ｂも同様の構成をしている。説明を容易にするために光軸方向をＺ軸として図４（ａ）に示すように座標系を設定する。

図４（ａ）において、コイル１１７ａはＸ方向に駆動するためのものであり、コイル１１７ｂはＹ方向に駆動するためのものである。図４（ａ）にコイル配置の一例を示すが、コイルは発生する推力が可動部の懸架バランスの中心や重心を通るように適切に配置することも可能である。また、１つの方向に駆動するためのコイルを複数配置し、結果としてその合力が可動部の懸架バランスの中心や重心を通るように配置することも可能である。

図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す機構をＹ方向から見たときの模式図である。ワイヤ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄは後述するように適切な長さと傾きをもって配置され、手ぶれ補正レンズ１１２、レンズホルダ１１３、および、コイル１１７ａ，１１７ｂを懸架する。固定部１１５，１１５ａ，１１５ｂは図示しない鏡筒に固定されている。

図４（ｃ）は、磁気回路１１６ａとコイル１１７ａの相互作用を説明する図である。図４（ｃ）を用いて推力の発生について説明する。図４（ｃ）において、１２０ａ，１２０ｂは２極着磁されたマグネットであり、それぞれ吸引するように対向して配置されている。固定部１１５ａは磁気ヨークを兼ねた固定部であり、マグネット１２０ａ，１２０ｂの非対向面から出た磁束は固定部１１５ａの中を通過して多くの磁束が漏れることなく矢印１２１に示すような磁路を形成している。

ここで、コイル１１７ａに通電した場合を考える。１２２ａ，１２２ｂはコイル１１７ａを流れる電流の向きを示す。１２２ａ，１２２ｂを流れる電流によってフレミングの左手の法則により図４（ｃ）の例ではＸ正方向（図中下方向）に向かう力が発生する。その結果、ワイヤ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄのバネ力とつりあう位置まで可動部が変位する。図４（ｃ）ではＸ方向の変位について説明を行ったが、磁気回路１１６ｂおよびコイル１１７ｂは９０度角度を変えて同様の回路を設けることでＹ方向の推力を発生する。

複数のワイヤで懸架され、２軸方向に駆動可能な装置の例として光ディスクドライブなどに用いられる対物レンズ駆動装置がある。背景技術でも説明したが、対物レンズ駆動装置をそのまま撮像装置の光学系に用いた場合は、変位に伴う傾きの発生が許容できない。

まず、変位に伴う傾きの発生を、図５を用いて説明する。図５（ａ）は本実施例に係わるレンズ駆動装置を、デジタルカメラ１０１の側面または上面から見た場合の模式図である。レンズ駆動装置は立体的に４本のワイヤによって懸架されているが、特定の方向からモデル化することで近似的に２次元のモデルに置き換えることができる。

図５（ａ）において、１５０はレンズ駆動装置の可動部、１５３は図５（ａ）において上下方向に駆動する推力の合力の中心、１５１は一方のワイヤ取り付け点、１５２は他方のワイヤ取り付け点、１５４，１５５は可動部を懸架するワイヤ、１５６は固定部を表している。また、ワイヤ１５４，１５５の取り付け間隔は可動部、固定部ともにｐ、ワイヤの全長はワイヤ１５４，１５５ともにｌ，ワイヤ取り付け点１５１，１５２から推力中心１５３までの距離をｘとしている。また、ワイヤ１５４の断面積をＡ１，ワイヤ１５５の断面積をＡ２、ワイヤ１５４のヤング率をＥ１、ワイヤ１５５のヤング率をＥ２、ワイヤ１５４の上下方向に対する断面２次モーメントをＩ１、ワイヤ１５５の上下方向に対する断面２次モーメントをＩ２とする。また、ワイヤ取り付け点１５１に作用するＸ，Ｙ方向の力およびモーメントをそれぞれＦ１ｘ，Ｆ１ｙ，Ｍ１、ワイヤ取り付け点１５２に作用するＸ，Ｙ方向の力およびモーメントをそれぞれＦ２ｘ，Ｆ２ｙ，Ｍ２とする。また、推力中心に作用する力をＦとし、推力中心１５３は上下方向にはワイヤ取り付け点１５１，１５２の中心に位置するとする。さらに、推力が作用して変位したときのワイヤ取り付け点１５１の撓み量と撓み角をω１，θ１、ワイヤ取り付け点１５２の撓み量と撓み角をω２，θ２とする。

推力中心１５３周りの力とモーメントの釣り合い式から

を得る。

次に、ワイヤの撓み形は、図５（ｂ）に示すように、両端固定端のｌ／２のワイヤの撓み形で近似可能である。ワイヤ取り付け点１５１，１５２の撓みωｉと撓み角θｉはそれぞれ

を得る。可動部の傾きはワイヤの伸縮のみでおきていると仮定し、全てのワイヤは同一の材料および形状をしていると仮定すると

となるので、これらと前述の式を解くことにより

を得る。

さらに、図５（ｃ）にワイヤの伸縮による可動部の傾きを示す。ワイヤ１５４，１５５に作用する圧縮、引張りによる伸縮量をそれぞれλ１，λ２とすると、図５（ｃ）から明らかなように、θが微小な範囲においては

と近似できる。一方で各ワイヤの伸縮量は

で表されるので、２つのワイヤの断面積は等しくＡとすると

となる。この式（７）にこれまでの値を代入して整理すると

となる。つまり、式（８）から明らかなように、推力Ｆによって微小な範囲では線形に傾きが発生することが分かる。

また、傾きの変化率はワイヤの配置や材質形状などによって決定されることが分かる。コイルやワイヤ取り付け点の配置の制限、ワイヤ形状の制限等の設計制約から上記の値をゼロにすることは一般的には簡単ではない。また、設計上傾きを十分に小さくした場合においても部品や組み立てのばらつきによってやはり変位に伴う傾きが発生する。

式（５）以下の解析においては、θが微小な範囲を仮定したが、レンズ駆動装置が駆動する範囲に対して、十分にワイヤが長い場合はこの仮定が妥当である。手ぶれ補正のためのレンズ駆動装置の駆動範囲は、光学系の要求によって変化するが、０．５ｍｍ程度あれば十分な場合が多い。このような場合では、ワイヤの長さを６ｍｍ程度取れば、ｓｉｎθ=θの誤差は０．１％程度であり、仮定が妥当に成立する範囲と考えてよい。

本実施例１に開示する、傾きのキャンセル原理について、図６、図７を用いて説明する。図６および図７は、図５に示した機構をリンク機構で近似した図である。また、図６および図７では各リンクや対偶部分に、図５で示した機構の構成要素に対応する番号を付している。

従来の機構においては一般的に平行リンク機構を模してワイヤを懸架していたが、本実施例１では、適切な４節リンク機構を構成する。図６は４節リンク機構の一例を示した。図６の機構は可動部１５０のリンクが固定部１５６のリンクよりも短く、リンク１５４，１５５は等しい長さで等脚台形形状をなしている。図６（ａ）の機構が動作したときは、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、可動部１５０に傾きが発生する。

一方、図７に示した機構は、可動部１５０のリンクが固定部１５６のリンクよりも長く、リンク１５４，１５５は等しい長さで等脚台形形状をなしている。図７（ａ）の機構が動作すると、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、図６に示した機構とは反対方向に可動部１５０に傾きが発生する。

また、図６および図７に示した機構で発生する可動部１５０の傾きは各リンク機構のリンク長の比によって変化する。例として、図８に示すような機構についての解析例を示す。４節リンク機構は等脚台形形状で、その節長比は以下の表１に示す通りとする。

このときの図８において原動節とみなした節の角度θ０に対する可動部の角度θは、図９のように変化する。つまり、等脚台形の形状近傍において可動部の傾きは線形に変化する。また、節長比を以下の表２に示すように変化させた場合、原動節とみなした節の角度θ０に対する可動部の角度θは、図１０のように変化する。

つまり、４節リンク機構を適切に設計することで、上記式（８）に示した傾きの発生と、図９および図１０に示した傾きを符号が反対で略等しい大きさにでき、ワイヤの伸縮による傾きをキャンセルすることができる。

設計上の値に対して、適切に４節リンク機構をなすようにワイヤを配置しても良いし、まず、平行リンクを構成して実験的にレンズ駆動装置の傾きを取得した後に、その傾きをキャンセルするようにワイヤを傾斜支持しても良い。

上記の結果として、デジタルカメラ１０１のように傾きの発生によってカメラ全体の性能が劣化するような装置に対しても、対物レンズ駆動装置を適用可能となる。また、近年の高密度化によってレンズの傾きによって発生する収差を小さく収めたい対物レンズ駆動装置にも適用可能である。

以上の実施例１によれば、以下の効果を得ることができる。
１）部品をなんら追加することなく、レンズ駆動装置１０３の傾きを抑制することができる。
２）能動部品を用いないので消費電力を増加させず、携行する機器に適した機構を提供できる。
３）ペースを増加させず、小型の装置にした機構を提供できる。

以上のように、簡易な構成で多くの効果をえることができ、特に携行型の機器においては、ワイヤによって４節リンク機構を構成する効果はきわめて大きい。

図１１から図１４に、本発明に係わる撮像装置であるところのデジタルカメラを示す。

上記実施例１に示したワイヤ懸架されたレンズ駆動装置においては、４本のワイヤにより可動部を懸架する機構を示したが、実施例１に示した機構はワイヤを給電線として用いているので、さらに多自由度のレンズ駆動機構を考えた場合にはより多くのワイヤが必要となる。本実施例２では、ワイヤが６本になった場合を例示する。さらに多数のワイヤがある場合でも本実施例２を参考に解析が可能となる。

本実施例２に示すレンズ駆動装置はデジタルカメラなどに適用可能であるが、デジタルカメラなどの概要は実施例１に示したので、本実施例２では、上記実施例１との差異であるレンズ駆動装置に絞って説明を行う。

図１１（ａ）は本実施例２に示すデジタルカメラに具備されるレンズ駆動装置の斜視図であり、図４と同一の機能を持つものは同一の番号を付している。

図１１では、レンズホルダ１１３が６本のワイヤ１１４ａから１１４ｆで懸架されている。図１１（ｂ）はＹ軸方向から本実施例２に示す機構を見た図である。図１１（ｂ）では、ワイヤ１１４ａ、レンズホルダ１１３、ワイヤ１１４ｃ、固定部１１５で等脚台形をなすようになっている。また、ワイヤ１１４ｂ、レンズホルダ１１３、ワイヤ１１４ｄ、固定部１１５も同一形状の等脚台形をなしている。さらに、ワイヤ１１４ｅは可動部、固定部ともにワイヤ１１４ａと１１４ｃの取り付け位置の略中間に、ワイヤ１１４ｆは可動部、固定部ともにワイヤ１１４ｂと１１４ｄの取り付け位置の略中間に取り付けられている。

上記のような構成とすることで、Ｙ方向から見た場合には２次元的な機構として近似的に解析を行うことができる。

この機構を模擬的に表したのが、図１２（ａ）である。図１２（ａ）において、リンク２００はレンズホルダ１１３を、リンク２０１はワイヤ１１４ａ，１１４ｂを、リンク２０２はワイヤ１１４ｅ，１１４ｆを、リンク２０３はワイヤ１１４ｃ，１１４ｄを、リンク２０４は固定部１１５を、それぞれ模している。

図１２（ａ）に示した機構は６節リンク機構であるが、過拘束であり、一般的には動作できない。光ディスクの対物レンズ駆動装置等に見られる従来のワイヤ６本で懸架する構造はワイヤ６本が略平行に配置されているので、図１３（ａ）から図１３（ｃ）に示すように平行リンクとなって特殊な場合として動作が可能である。

上記実施例１に示した発明を適用する場合は、一般的にはワイヤを非平行に配置する必要があるが、上述したようにワイヤが６本の機構においてワイヤを非平行に配置した場合、可動部が変位するためにはワイヤが無理に弾性変形する必要があることが分かる。機構をうまく設計するためには各リンクの変形を見積もる必要があるが、過拘束の機構においてワイヤにかかる力を求めることは、不静定問題で有り一般的には簡単ではない。本実施例２では簡易な構成で上記の問題を解決する。

本実施例２では、可動部を懸架するワイヤのうち４本とその他のワイヤのヤング率または断面積を大きく異ならせたことを特徴とする。ワイヤが軸方向の力Ｆを受けた場合に生じる伸縮量λは、ワイヤの断面積をＡ、ワイヤのヤング率をＥ、ワイヤの長さをｌとすると次式で表現される。

４本のワイヤに対して他のワイヤのヤング率を小さくするもしくは断面積を小さくすることで、小さな力でワイヤが大きく伸縮する。４本のワイヤと他のワイヤでの伸縮量の比を十分大きく撮ることで、他のワイヤは直進対偶を持つとしてモデル化することができる。

例えばワイヤ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄを４本のワイヤとし、１１４ｅ，１１４ｆを他のワイヤとみなした場合、図１２（ｂ）に示すように、リンク２０２は間に直進対偶２０２ｃを備えた２つのリンク２０２ａ，２０２ｂとしてモデル化できる。結果として、機構全体としては６節リンク機構としてモデル化することができる。また、ワイヤ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｅ，１１４ｆを４本のワイヤとして１１４ｃ，１１４ｄを他のワイヤとみなした場合、図１２（ｃ）に示すように、リンク２０３は間に直進対偶２０３ｃを備えた２つのリンク２０３ａ，２０３ｂとしてモデル化できる。結果として、機構全体としてはやはり６節リンク機構としてモデル化することができる。このように自由に４本のワイヤと他のワイヤを選択することができる。

図１２（ｂ）に示す機構の動きを、図１４を用いて説明する。図１４（ａ）に示す機構は６節リンク機構であり、機構の自由度は１である。

図１４（ｂ）は可動部が下方向に動作した状態を、図１４（ｃ）は可動部が上方向に動作した状態を、それぞれ示す。可動部の変位に伴って直進対偶２０２ｃが動作して機構は動作する。つまり、リンク２０２に模したワイヤは伸縮している。

図１４に示した機構の動作は、図６および図７に示した機構の動作と本質的には同じである。つまり、直進対偶を持たないリンクによって機構の総合を行い、その後可動部および固定部の適切な位置に直進対偶を持つリンクを配置すればよい。すなわち、大きく伸縮しない４本のワイヤによって上記実施例１に示したように可動部の傾きがなくなるように設計を行い、その後伸縮する他のワイヤを適切な位置に取り付ければよい。

上記の結果として、デジタルカメラのように傾きの発生によって装置全体の性能が劣化するような装置に対しても、対物レンズ駆動装置を適用可能となる。また、近年の高密度化によってレンズの傾きによって発生する収差を小さく収めたい対物レンズ駆動装置にも適用可能である。

以上の実施例２によれば、以下の効果を得ることができる。
１）部品をなんら追加することなく、レンズ駆動装置の傾きを抑制することができる
２）能動部品を用いないので消費電力を増加させず、携行する機器に適した機構を提供できる。
３）スペースを増加させず、小型の装置にした機構を提供できる。

以上のように、簡易な構成で多くの効果をえることができ、特に携行型の機器においては、ワイヤによって４節リンク以上の機構を構成する効果はきわめて大きい。

以下に上記実施例１及び実施例２における効果について、まとめて列挙する。

１）固定部、ワイヤ、レンズホルダによって形成される形状を４節リンクとみなすことができ、コイルやマグネットより成る駆動手段を駆動させたときに、前記レンズホルダがなす節の、前記固定部がなす節に対する傾きが、前記駆動手段の駆動量に対して略線形となるレンズ駆動装置としている。よって、部品をなんら追加することなくレンズホルダの傾きを抑制することができるレンズ駆動装置を提供できる。この装置は能動部品を用いない為バッテリーで駆動するような携行する機器には特に適する機構を提供できる。

２）固定部、ワイヤ、レンズホルダによって形成される形状が略等脚台形をなすレンズ駆動装置としている。よって、４節リンク機構の総合を容易に行うことが出来る。

３）固定部、ワイヤ、レンズホルダによって形成される形状を４節リンクとみなすことができ、この４節リンクが、前記ワイヤが理想的に平行に設けられた場合に発生する前記レンズ保持手段の傾きと、向きが反対で大きさが略等しい傾きを発生させるようなリンク機構と等価な形状をなしているレンズ駆動装置とするものである。よって、平行リンク機構において発生していた傾きを打ち消して、傾きの発生が抑制された機構を得ることが出来る。

４）固定部、ワイヤ、レンズホルダによって形成される形状が４節よりも多いリンク数となるときに、前記レンズホルダと前記固定部を含む１の４節以外のリンクを前記１の４節リンクよりも十分に引張り剛性が低い構成としたレンズ駆動装置としている。よって、多自由度のレンズ駆動装置に見られるような、多数のワイヤによって懸架される機構においても、部品をなんら追加することなく、レンズホルダの傾きを抑制することができるレンズ駆動装置とすることができる。

尚、本発明は撮像素子を移動可能に支持する像振れ補正装置にも適用することができる。

本発明の実施例1に係わるデジタルカメラを示す縦断面図である。 本発明の実施例1に係わるデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施例1に係わるデジタルカメラのレンズ鏡筒部分の断面図である。 本発明の実施例1に係わるレンズ駆動機構を示す図である。 本発明の実施例１に係わるレンズ駆動機構の模式図である。 本発明の実施例１に係わる４節リンク機構の動作を示す図である。 本発明の実施例１に係わる４節リンク機構の動作を示す図である。 本発明の実施例１に係わる４節リンク機構の解析の説明図である。 本発明の実施例１に係わる４節リンク機構の可動部の傾きの変化例を示す図である。 本発明の実施例１に係わる４節リンク機構の可動部の傾きの他の変化例を示す図である。 本発明の実施例２に係わるデジタルカメラのレンズ駆動機構を示す図である。 本発明の実施例２に係わるデジタルカメラのレンズ駆動機構の模式図である。 一般的な６節平行リンク機構の動作を示す図である。 本発明の実施例２に係わるデジタルカメラの６節リンク機構の動作を示す図である。

符号の説明

１０１ デジタルカメラ
１０２ 撮像光学系
１０３ レンズ駆動装置
１０４ 光軸
１０５ レンズ鏡筒
１０６ 撮像素子
１０７ メモリ
１０８ 手ぶれセンサ
１０９ レンズ制御部
１１０ 電源
１１１ レリーズ釦
１１２ 手ぶれ補正レンズ
１１３ レンズホルダ
１１４ ワイヤ
１１５ 固定部
１１６ 磁気回路
１１７ コイル

Claims (6)

1. 光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、
   前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、
   前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段と、
   を有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、
   前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状を４節リンクとし、前記駆動手段を動作させたときに、前記光学部材保持手段がなす節の、前記固定部がなす節に対する傾きが前記駆動手段の駆動量に対して線形となることによって、前記ワイヤに起因する前記光学部材保持手段の傾きを相殺するようにしたことを特徴とする光学部材駆動装置。
2. 前記４節リンクの形状を等脚台形とすることを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
3. 光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、
   前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、
   前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段と、
   を有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、
   前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状が４節より多い多節リンクとし、前記光学部材保持手段と前記固定部を含んで定められた４節リンク以外のリンクの引張り剛性を前記４節リンクよりも低くし、前記駆動手段を動作させたときに、前記光学部材保持手段がなす節の、前記固定部がなす節に対する傾きが前記駆動手段の駆動量に対して線形となることによって、前記ワイヤに起因する前記光学部材保持手段の傾きを相殺するようにしたことを特徴とする光学部材駆動装置。
4. 光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、
   前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、
   前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段と、
   を有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、
   前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状を４節リンクとし、
   前記４節リンクのそれぞれの長さに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きと、前記４節リンクのうち前記ワイヤの圧縮および引張りに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きとが、微小回転時において互いに相殺することにより、前記光学部材保持手段がなす節が前記固定部がなす節に対して傾かないように前記ワイヤの長さを設定したことを特徴とする光学部材駆動装置。
5. 光学部材を保持し、複数のワイヤによって懸架された光学部材保持手段と、
   前記複数のワイヤの一方を固定する固定部と、
   前記光学部材保持手段を駆動する駆動手段と、
   を有し、前記複数のワイヤの一方は前記光学部材保持手段に固定され、他方は前記固定部に固定される光学部材駆動装置において、
   前記光学部材の光軸および移動方向を含む平面に投影された前記固定部、前記ワイヤ、前記光学部材保持手段によって形成される形状が４節より多い多節リンクとし、前記光学部材保持手段と前記固定部を含んで定められた４節リンク以外のリンクの引張り剛性を前記４節リンクよりも低くし、
   前記多節リンクのそれぞれの長さに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きと、前記多節リンクのうち前記ワイヤの圧縮および引張りに起因しその回転量に比例して生ずる、前記光学部材保持手段がなす節の前記固定部がなす節に対する傾きとが、微小回転時において互いに相殺することにより、前記光学部材保持手段がなす節が前記固定部がなす節に対して傾かないように前記ワイヤの長さを設定したことを特徴とする光学部材駆動装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の光学部材駆動装置を具備したことを特徴とする撮像装置。
   

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