JP6188446B2

JP6188446B2 - 光学部材駆動装置及びそれを有するレンズ装置

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Publication number: JP6188446B2
Application number: JP2013132327A
Authority: JP
Inventors: 充弘伊坂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: US20140376117A1; US9231497B2; JP2015007682A

Description

本発明は、レンズ装置内の光学部材駆動装置に関し、特に圧電リニアアクチュエータを用いた光学部材駆動装置及びそれを有するレンズ装置、撮像装置に関するものである。

従来ズームレンズやフォーカスレンズなどの光軸方向に移動可能な移動レンズを備えたレンズ装置において、移動レンズを保持したレンズ保持枠を圧電リニアアクチュエータにより光軸方向に駆動する構造が知られている。それらレンズ駆動機構において、圧電リニアアクチュエータを用いてレンズ保持枠を駆動するとき、高トルク化や高速化を目的として圧電リニアアクチュエータを複数使用する提案がなされている。

特許文献１では、相対方向に配置された複数の振動子に複数の摺動部材を接触させ、それぞれの振動子に同一の制御信号を与えることで、相対的に大きなストロークで、かつ相対的な早い速度で、摺動部材を相反する方向へ駆動する提案が開示されている。

特開２０１０−１７２１６０号公報

しかしながら、特許文献１では、振動子が固定された部材に対し摺動部材を相反する方向にしか駆動することができず、同方向へ駆動することは開示されていない。また、同一の制御信号で同方向へ駆動する場合、超音波リニアアクチュエータの出力特性の差によって振動子に傾きが生じ、レンズ保持枠に負荷がかかり、安定した駆動を行うことができない。

そこで、本発明の目的は、２つの圧電リニアアクチュエータを使用して同一の被駆動部である光学部材保持部を同一方向へ駆動するアクチュエータにおいて、１つの制御信号で２つの圧電リニアアクチュエータを制御した場合でも、圧電リニアアクチュエータの出力特性の差に左右されず、安定してレンズ保持枠を駆動することができるレンズ駆動装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の光学部材駆動装置は、直動案内され、光学部材を保持する光学部材保持部であって、該光学部材保持部の可動方向に垂直な回動軸の回りで回動自在に支持された回動部材を有する光学部材保持部と、前記可動方向に延在し、所定の間隔を有して互いに対向する２つの摺動面を有し、該２つの摺動面の間に前記回動部材が位置するように配置された、固定部材と、基部と該基部に接続された振動子とをそれぞれが含む２つの移動子と、前記光学部材保持部を前記可動方向に移動させるよう、前記２つの移動子の駆動を制御する制御部と、を有し、該２つの移動子それぞれは、前記振動子が前記２つの摺動面のうちのいずれか一方又は他方のそれぞれと押圧接触し、前記回動部材は、前記２つの移動子それぞれの前記基部の間で回動可能に挟持される、ことを特徴とする。

本発明によれば、２つの圧電リニアアクチュエータを使用して同一の被駆動部である光学部材保持部を同一方向へ駆動するアクチュエータにおいて、１つの制御信号で２つの圧電リニアアクチュエータを制御した場合でも、圧電リニアアクチュエータの出力特性の差に左右されず、安定して光学部材保持部を駆動できるレンズ駆動装置を提供することができる。

レンズ駆動装置の断面図レンズ駆動装置の斜視図図２のレンズ駆動装置を矢印Ａの方向から見た図図２のレンズ駆動装置において、移動子に出力特性の差が生じた際のレンズ保持枠の動作説明図本発明のレンズ駆動装置を使用したレンズ装置及び撮像装置の略図

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、本実施例におけるレンズ駆動装置５０の断面図を示す。図２は、本実施例におけるレンズ駆動装置５０（光学部材駆動装置）の駆動機構を説明するための斜視図を示す。図３は、図２のレンズ駆動装置を矢印Ａ方向から見た図を示す。図１から図３を参照して、レンズ駆動装置の駆動機構について説明する。

レンズ駆動装置５０において、固定筒１２には、レンズ保持枠１を光軸方向３０に沿って摺動可能にさせる直進溝２０が光軸方向３０まわりに複数付設されている。また、固定筒１２には、レンズ保持枠１（光学部材保持部）と移動子６、７の光軸方向３０の駆動範囲を規制するレンズ保持枠端部材２、移動子端部材３がそれぞれ固定されている。レンズ保持枠１がレンズ保持枠端部材２に、移動子６、７が移動子端部材３にそれぞれ当接することにより、光軸方向３０の機械的な駆動範囲が規制される。レンズ保持枠端部材２と移動子端部材３は、レンズ保持枠１と移動子６、７の光軸方向３０の駆動範囲が等しくなるような位置に配置されている。不図示のレンズ群を保持するレンズ保持枠１には、固定筒１２に設けられた直進溝２０に係合するカムフォロア１３が、光軸方向３０周りに、また光軸方向３０に沿って複数付設されている。この直進溝２０と、カムフォロア１３によってレンズ保持枠は光軸方向に直動案内されている。また、レンズ保持枠１には、光軸方向３０と垂直な方向に突起５（回動軸）が付設されている。回動部材４は、レンズ保持枠１の突起５に回動自在に支持される。移動子６、７はそれぞれ、移動子基部と該移動子基部に接続された超音波振動子とを含む。移動子６、７は図３に示すように、移動子基部が回動部材４を挟持するように配置される。さらにその移動子６、７を挟むように、固定部材８、９が配置され、移動子６、７の超音波振動子は固定部材８、９の摺動面に押圧接触している。固定部材８、９は、レンズ保持枠の可動方向に延在し、所定の間隔を有して互いに平行で対向するように配置された摺動面を有する。２つの摺動面の間には、回動部材４が位置するように固定部材８、９が配置される。固定部材８、９は、回動部材４の回動中心方向にそれぞれ押圧力を与え、移動子６、７に押圧接触されながら固定筒１２に固定される。移動子６、７の圧電素子を有する超音波振動子に、不図示の電圧供給手段（制御手段）により電圧を印加して超音波振動子を所定のモードの超音波振動を励起する。固定部材８、９の摺動面と超音波振動子との加圧接触面での摩擦力により、駆動力を生じさせることにより、レンズ保持枠１と回動部材４と移動子６、７が、固定筒１２に設けられた直進溝２０の直進案内作用により、光軸方向３０に沿って前後移動する。

移動子６、７それぞれは、超音波振動子と移動子基部が直接固定され、超音波振動子と摺動面との間、及び移動子基部と回動部材４との間で、所定の押圧力を付与するように、移動子６、７を固定部材８、９と回動部材４との間に装着するようにしてもよい。または、移動子６、７それぞれが、超音波振動子と移動子基部が弾性部材を介して接続され、この弾性部材が、超音波振動子と摺動面との間、及び移動子基部と回動部材４との間の押圧力を付与するように構成してもよい。後者のように構成する場合には、個体差や、使用による各部材の諸特性や形状等の経年変化などによる、各接触面の押圧力の変化を小さくすることができる。

次に、レンズ保持枠１の位置検出について説明する。固定筒１２には、光学式エンコーダの発光素子及び受光素子が一体化した位置検出センサ１０が（固定部材８、９に対して不動な態様で）固定して配置されている。レンズ保持枠１には、突起５の近傍に、固定部材８、９に対するレンズ保持枠１の光軸方向の位置検出用のスケール１１が光軸方向３０に沿って延在して設置されている。スケール１１を突起５近傍に配置することにより、移動子６、７に出力特性の差が生じた場合でも、移動子６、７の平均化された位置を検出することが可能となる。例えば、本実施の形態で使用する光学式エンコーダは反射型のエンコーダを使用することができる。スケール１１に光を照射し、スケール１１で反射される光を位置検出センサ１０で読み取ることにより、スケール１１と位置検出センサ１０の相対的な位置を検知するようにしてもよい。

次に、不図示の電圧供給手段（制御手段）から２つの移動子６、７に同一の制御信号を与えて制御した場合の、移動子６、７の出力特性の差を吸収して安定して被駆動部であるレンズ保持枠を移動させる機構について説明する。図３に示すように、移動子６、７は、移動子基部によって回動部材４を挟持して、回動部材４と押圧接触しながら、固定部材８、９の摺動面に超音波振動子が押圧接触するように挟持して配置されている。移動子６（７）には、突起６ａ、６ｂ（７ａ、７ｂ）が付設されている。この突起６ａ、６ｂ（７ａ、７ｂ）は、移動子６（７）が回動部材４から脱輪しない役割を担っている。ここで、移動子６、７に出力特性の差が生じ、そのときの移動子６、７の速度をそれぞれＶ１、Ｖ２とする。図４（ａ）に示すように、Ｖ１＞Ｖ２となる場合、移動子６が移動子７よりも先に駆動しようとする。特許文献１のような場合であれば、被駆動部と移動子が固定されているため、２つの移動子間で速度差が生じることによって移動子が傾き、レンズ保持枠に対して傾く力が働き、それが負荷となって安定した駆動を行うことができない。

これに対し本実施例の場合、移動子６、７と押圧接触されている回動部材４が、レンズ保持枠１の突起５を中心に回動自在であるので、移動子基部それぞれの表面上を回動可能である。図４は、図２のレンズ駆動装置において、移動子に出力特性の差が生じた際のレンズ保持枠の動作を説明するための説明図を示す。図４（ａ）は移動子６の速度Ｖ１が移動子７の速度Ｖ２よりも大きい場合（Ｖ１＞Ｖ２）、図４（ｂ）はＶ１＜Ｖ２の場合を示す。図４に示すように移動子６、７に速度差が生じた場合、回動部材４が図４（ａ）では反時計回りに、図４（ｂ）では時計回りに回動することにより、レンズ保持枠１に対して傾く力が働かない。従って、１つのリニアアクチュエータを駆動する場合に対し略２倍の力で、レンズ保持枠１を安定して駆動することが可能となる。ここでレンズ保持枠１の駆動速度をＶとすると、レンズ保持枠１は、Ｖ＝（Ｖ１＋Ｖ２）／２の速度で駆動することとなる。回動部材４は、２つの移動子６、７それぞれの移動子基部の間で、可動方向における２つの移動子基部の可動方向における相対位置に応じて回動可能であるように挟持されている。

尚、移動子６、７と固定部材８、９は、レンズ保持枠１の円周上のどの位相においても配置可能であり、同様の安定したレンズ保持枠１（光学部材保持部）の直動動作を保証することができる。

以上のように、本実施例によれば、２つの移動子を１つの制御信号で制御した場合において、移動子の出力特性の差に左右されず、レンズ保持枠を安定して光軸方向に直動駆動することができる。これによって、製造工程において、移動子の厳密な選別作業も不要となり、出力特性が所定の範囲内にあることを圧電リニアアクチュエータの製品良否の基準とすることができる。また、同一の制御信号で２つの圧電リニアアクチュエータの制御が可能なため、制御回路の削減、制御の簡略化が可能となる。

また、図５の略図に示すように、本発明のレンズ駆動装置を使用したレンズ装置１００、及び、レンズ装置１００からの被写体光を受光する撮像素子２１０を有するカメラ装置２００が接続された撮像装置３００において、本発明の効果を享受することができる。

なお、上記の本発明の駆動装置は、レンズを光軸方向に駆動する手段としての駆動装置を例示して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、レンズを撮影光路内に挿抜するレンズの駆動手段や、絞りの駆動手段や、その他、レンズ装置内の可動部の駆動手段として適用しても、本発明の効果を享受することができる。

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及び変更が可能である。

1：レンズ保持枠
4：回動部材
5：突起（回動軸）
6、7：移動子
8、9：固定部材
12：固定筒
20：直進溝
30：光軸
50：レンズ駆動装置

Claims

直動案内され、光学部材を保持する光学部材保持部であって、該光学部材保持部の可動方向に垂直な回動軸の回りで回動自在に支持された回動部材を有する光学部材保持部と、
前記可動方向に延在し、所定の間隔を有して互いに対向する２つの摺動面を有し、該２つの摺動面の間に前記回動部材が位置するように配置された固定部材と、
基部と該基部に接続された振動子とをそれぞれが含む２つの移動子と、
前記光学部材保持部を前記可動方向に移動させるよう、前記２つの移動子の駆動を制御する制御部と、
を有し、
該２つの移動子それぞれは、前記振動子が前記２つの摺動面のうちのいずれか一方又は他方のそれぞれと押圧接触し、
前記回動部材は、前記２つの移動子それぞれの前記基部の間で回動可能に挟持される、
ことを特徴とする光学部材駆動装置。
とする。
前記回動部材は、前記２つの移動子それぞれの前記基部の間で、該２つの基部の前記可動方向における相対位置に応じて回動可能であるように挟持される、ことを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
前記振動子は弾性部材を介して前記基部に接続され、前記振動子は前記摺動面に押圧され、前記基部は前記回動部材に押圧される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部材駆動装置。
前記制御部は、前記２つの移動子の前記振動子を同一の制御信号で駆動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。
前記光学部材保持部には、前記可動方向に延在する位置検出用のスケールが固定して配置され、
前記固定部材に対して不動に配置され、前記固定部材に対する前記光学部材保持部の前記可動方向の位置を検出する位置検出センサを有する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学部材駆動装置。
前記光学部材はレンズであり、前記可動方向は光軸方向であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学部材駆動装置。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学部材駆動装置を有するレンズ装置。
請求項７に記載のレンズ装置と、該レンズ装置からの被写体光を受光する撮像素子と、を有する撮像装置。