JP2010249934A - 像振れ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手振れ補正を行う補正光学系を小型化し、組立性を向上する。
【解決手段】 第３レンズ群Ｌ３を保持する３群鏡筒３は光軸と直交するヨー方向、ピッチ方向にそれぞれ駆動手段により駆動制御される。
３群鏡筒３には、ヨー方向の駆動手段のＹマグネット、Ｙヨークが固定され、その外側の３群鏡筒３を囲むＹガイドベース２４にＹ電磁コイルが配置されている。ピッチ方向の駆動手段として、Ｙガイドベース２４にＰマグネット、Ｐヨーク２９が固定され、対向する位置にＰ電磁コイルがＰガイドベースに固定されている。更に、電源供給等を行うＦＰＣ３４が電磁コイルに接続されている。
Ｙ電磁コイル、Ｙマグネットの光軸と直交する面、及びＰ電磁コイル、Ｐマグネットの光軸と直交する面への投影領域に対し、それぞれＹガイドバー２５及びＰガイドバー３０が重ねて配置されている。更に、ＦＰＣ３４はこれら２つの投影領域とに対し重ねて配置されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置や交換型のレンズ装置のような光学機器の像振れ補正装置に関するものである。

従来の像振れ補正装置として、特許文献１に記載されているものが知られている。その内容は、撮影時にカメラが振動することにより生ずる像振れを補正するために、撮影光学系の一部の像振れ補正光学系を、光軸にほぼ直交する面上で２方向に移動させて、撮影光学系の光軸を変化させるものである。

このような像振れ補正装置の構造としては、像振れ補正用レンズを光軸と直交する２方向に駆動させるための２個の駆動源を設け、その駆動源をレンズの周りに２個所に配置する構成が一般的である。

その中でも特許文献２のように、アクチュエータの電磁コイルの長手方向を光軸方向に配置し、補正光学系を２つのスライダと２つのガイドバーにより、ピッチ方向、ヨー方向に駆動する構成が従来の一般的な構成となっている。また何れにしても、光学系の駆動方向に対する案内・回転規制機構は、補正光学系の可動面上に配置されている。

特許第２６４１１７２号公報 特開２００６−２４３７０４号公報

しかし従来の構成では、像振れ補正用レンズの外側に、レンズを駆動するために必要なマグネットや電磁コイルやＦＰＣ等の部品を配置するため、像振れ補正装置及びそれを有する光学機器は径方向に大きくなる。また、スライダなどの部品追加により誤差成分が増え、補正光学系を所望の位置に作動させる上で、精度、作動性が不利となる問題がある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、像振れ補正装置を有する光学機器を、精度、作動性を維持しながら、径方向に小型化し、更には組立性を向上する像振れ補正装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る像振れ補正装置は、像振れを補正する補正光学系と、該補正光学系を保持する保持枠と、光軸方向に沿って形成した電磁コイルとマグネットによって駆動力を得て前記保持枠をピッチ方向及びヨー方向に駆動する駆動手段と、前記駆動に際して前記保持枠を前記ピッチ方向及び前記ヨー方向に案内する案内手段と、前記駆動手段に電源供給及び信号の読み出しを行う通電手段とを備え、前記駆動手段の前記電磁コイルとマグネットによる光軸と直交する面への投影領域に対し、前記案内手段及び前記通電手段とを重ねて配置したことを特徴とする。

本発明に係る像振れ補正装置によれば、手振れ補正を行う補正光学系を保持する保持枠の案内手段と通電手段を、マグネットと電磁コイルの光軸と直交する投影領域上に配置することにより小型化し、組立性が向上する。

実施例のカメラの斜視図である。 レンズ鏡筒の断面図である。 レンズ鏡筒の広角時の断面図である。 レンズ鏡筒の望遠時の断面図である。 シフトユニットの側面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 ２つの方向から見たシフトユニットの斜視図である。 シフトユニットの分解斜視図である。 撮影装置のブロック回路構成図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例のビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像装置（以下、カメラという）の斜視図を示している。カメラ本体Ｂの前にズーミングが可能なレンズ鏡筒Ｌが取り付けられており、カメラ本体Ｂ内には、レンズ鏡筒Ｌ内の撮影光学系により形成された被写体像を記録するための銀塩フィルム又は撮像素子が収納されている。

図２〜図４はレンズ鏡筒Ｌの断面図であり、レンズ鏡筒Ｌは４群構成の変倍光学系を有し、非使用状態では各レンズ群間隔を通常の使用時に対して縮めて、レンズ全長を大幅に短縮する所謂沈胴式のレンズ鏡筒である。図２はレンズ鏡筒の主要部分の沈胴時の断面図、図３は最広角時の断面図、図４は最望遠時の断面図である。

光軸方向に、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、光軸と垂直な平面内で移動して振れ補正動作を行う補正光学系である第３レンズ群Ｌ３、光軸方向に移動することにより合焦動作を行う第４レンズ群Ｌ４が配列されている。

第１レンズ群Ｌ１は１群鏡筒１に保持され、第２レンズ群Ｌ２は２群鏡筒２に保持され、第３レンズ群Ｌ３はシフトユニットを構成する３群鏡筒３に保持され光軸と直交する平面内で移動可能とされている。第４レンズ群Ｌ４は４群鏡筒４に保持され、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３との間に光量を調節する絞りシャッタユニット５が設けられている。１群鏡筒１は固定筒６の先端に配置され、２群鏡筒２、３群鏡筒３、４群鏡筒４は固定筒６内に収納され、固定筒６の後端にはＣＣＤ等の撮像素子７を取り付けた後部鏡筒８が固定されている。

後部鏡筒８と固定筒６により位置規制されたカム筒９が、固定筒６の外周に回転可能に保持されている。カム筒９はその外周に１群筒１０が前後方向に摺動自在に配置され、１群鏡筒１はトラッキングリング１１を介して、１群筒１０に設けたカムコロが嵌まり込むことで、第１レンズ群Ｌ１を光軸方向に駆動するようになっている。カム筒９を回転させるための駆動手段は、後部鏡筒８に固定された図示しないズームモータであり、カム筒９の後端部に設けられたギア部９ｆと噛合って、カム筒９を回転させることにより変倍動作が行われる。

カム筒９には、駆動用の１群カム溝９ａ、衝撃受け用の衝撃カム溝９ｂ、第２レンズ群Ｌ２を駆動するための２群カム溝９ｃ、第３レンズ群Ｌ３を駆動する３群カム溝９ｄ、絞りシャッタユニット５を駆動する絞りシャッタカム溝９ｅが設けられている。また、カム筒９には後述する各移動レンズ群に一体的に設けられたカムフォロワピンが嵌合され、カム筒９は固定筒６の外径を軸に回転する。カム筒９はカムフォロワピンを介して、移動レンズ群である第１〜第３レンズ群Ｌ１〜Ｌ３、絞りシャッタユニット５を光軸方向に進退させて変倍動作を行うと共に、レンズ鏡筒Ｌの全体を沈胴させるようになっている。

後部鏡筒８に４群鏡筒４を支持する支持枠１２がビスにより固定され、第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動し合焦動作を行う。支持枠１２にフォーカスモータ１３が固定され、フォーカスモータ１３のロータと同軸のリードスクリュが４群鏡筒４に取り付けられたラック１４と噛み合い、ロータの回転により第４レンズ群Ｌ４を移動させる。また、図示しない捩りコイルばねにより、４群鏡筒４、図示しないガイドバー、ラック１４、リードスクリュのそれぞれのがたを片寄せされている。

４群鏡筒４の位置検出には、図示しないフォトインタラプタを用いて、４群鏡筒４に形成された遮光部の光軸方向への移動による遮光、透光の切換わりを電気的に検出し、第４レンズ群Ｌ４の基準位置を検出する。ズームのリセットスイッチは図示しないフォトインタラプタを用いて、カム筒９の後端部の図示しない遮光部の回転方向への移動による遮光、透光の切換わりを電気的に検出し、カム筒９の複数の基準位置を検出するようになっている。

第１レンズ群Ｌ１では、１群鏡筒１と共に光学逆投影性能を左右上下均一にする所謂片ぼけ修正調整と、第４レンズ群Ｌ４が合焦する光軸方向の位置を調整する所謂トラッキング調整を行う。片ぼけ修正調整は、１群筒１０に接するトラッキングリング１１に設置されたテーパ面１１ａ上で、１群鏡筒１に設置された球面１ａの面に沿って１群鏡筒１を倒して所望の光学性能を得る所謂倒れ調整によって行われる。

トラッキング調整は１群筒１０に設置された図示しない斜面上又は不連続な複数の面上をトラッキングリング１１を回転することによって選択し、トラッキングリング１１及び１群鏡筒１を光軸方向に移動することによって行われる。そして、これらの調整によって、所望の光学性能を確認した上で、１群鏡筒１とトラッキングリング１１と１群筒１０に対して接着固定する。

本実施例においては、所謂片ぼけ修正調整は倒れ調整によって行われているが、光学特性によっては、１群鏡筒１を所定の面上で光軸を中心に偏芯させる所謂偏芯調整によって、片ぼけ修正調整を行うこともできる。

これらの調整を行った後に、レンズ鏡筒Ｌ内への塵埃の侵入を防ぐ防塵ゴム１５を組み立てる。そして、化粧リング１６を組み立てる台座となるフロントマスク１７を、フロントマスク板金１８と共に組み立てる。フロントマスク１７の組立は、１群筒１０に設置された図示しないフランジ部とフロントマスク１７に設置された図示しないフランジ部とを、フロントマスク板金１８により引っ掛ける３部品でのバヨネット構造によって組み立てる。

図５はシフトユニットの側面図、図６は図５のＡ−Ａ線に沿った断面図、図７は２つの方向から見た斜視図、図８は分解斜視図である。第３レンズ群Ｌ３はピッチ方向Ｐ（縦方向の角度変化）の像振れを補正するための縦方向と、ヨー方向Ｙ（横方向の角度変化）の像振れを補正するための横方向に、それぞれ設けた駆動手段及び位置検出手段により、光軸と直交する方向に独立に駆動制御される。

第３レンズ群Ｌ３の保持枠である３群鏡筒３には、ヨー方向の駆動手段としてＹマグネット２１と、Ｙヨーク２２が接着により固定され、その外側にＹ電磁コイル２３が配置され、３群鏡筒３を囲むＹガイドベース２４に接着固定されている。また、３群鏡筒３に設置されたスリーブ部に案内手段であるＹガイドバー２５がヨー方向に貫通しており、Ｙガイドバー２５の両端は、Ｙガイドベース２４のＵ溝部２４ａに固定され、ヨー方向に３群鏡筒３を案内する構成とされている。

３群鏡筒３のＹガイドバー２５の回りの回転規制には、３群鏡筒３に設置されたＵ溝部２６とＹガイドベース２４に固定された案内手段であるＹＵバー２７が嵌まり合うことで行われる。そして、３群鏡筒３はこれらのＹガイドバー２５とＹＵバー２７に沿ってヨー方向に移動できる。

更に、Ｙガイドベース２４のＹ電磁コイル２３と９０゜ずれた位置に、ピッチ方向の駆動手段であるＰマグネット２８とＰヨーク２９が固定されており、またＹガイドベース２４に設置されたスリーブ部をＰガイドバー３０がピッチ方向に貫通している。Ｐガイドバー３０の両端は、Ｙガイドベース２４を囲むＰガイドベース３１のＵ溝部３１ａに固定され、ピッチ方向にＹガイドベース２４を案内している。また、Ｐガイドベース３１のＰマグネット２８に対向する位置には、Ｐ電磁コイル３２が固定されている。

Ｙガイドベース２４のＰガイドバー３０の回りの回転規制として、Ｙガイドベース２４に設置されたＵ溝部２４ｂとＰガイドベース３１に固定されたＰＵバー３３が嵌まり合うことで行われる。そして、Ｙガイドベース２４とその内側に配置された３群鏡筒３が、Ｐガイドバー３０とＰＵバー３３に沿ってピッチ方向に移動可能とされている。

ここで、Ｐガイドベース３１のＵ溝部３１ａは第１レンズ群Ｌ１側に、Ｙガイドベース２４のＵ溝部２４ｂは第４レンズ群Ｌ４側に、Ｕ溝部２４ａは第１レンズ群Ｌ１側に、３群鏡筒３のＵ溝部２６は第４レンズ群Ｌ４側に開いたＵ形状とされている。従って、Ｐガイドベース３１に対するＹガイドベース２４、Ｙガイドベース２４に対する３群鏡筒３のそれぞれのガイドバー、Ｕバーは、第１レンズ群Ｌ１側の方向から積層するように組み立てることができる。

また、Ｙガイドベース２４のスリーブに対し、Ｕ溝部２４ｂはＰマグネット２８及びＰヨーク２９の長手方向の対向する位置に配置されている。また、３群鏡筒３のスリーブに対し、Ｕ溝部２６はＹマグネット２１及びＹヨーク２２の長手方向の対向する位置に配置されている。このように、スリーブとＵ溝部との距離を必要量設けることで、それぞれの部品を精度良く案内できるような構成とされている。

そして、電源供給、信号の読み出しを行う通電手段であるＦＰＣ３４が電磁コイル２３、３２に接続されている。ＦＰＣ３４から供給された電流がＹ電磁コイル２３に通電され、磁束と電流の関係によって駆動力を発生する。Ｙ電磁コイル２３に通電される電流の流れ方向を反転させることによって、光軸を中心として、駆動方向はヨー方向の＋／−に、Ｙガイドバー２５に沿って移動可能となる。

ヨー方向の移動位置制御は、ＦＰＣ３４に実装されＹ電磁コイル２３内に位置したＹホール素子３５を介して行われる。Ｙマグネット２１のＮ／Ｓ極による磁束変化を、Ｙホール素子３５によって電気変換し、電気量の変化をＦＰＣ３４を経由して、後述のレンズシステムによって検出し行われる。

同様に、ＦＰＣ３４から供給された電流がＰ電磁コイル３２に通電され駆動力を発生する。駆動方向はＰ電磁コイル３２への電流の流れ方向を反転させることによって、光軸を中心としてピッチ方向の＋／−にＰガイドバー３０に沿って移動可能となる。

ピッチ方向の移動位置制御は、ＦＰＣ３４に実装されＰ電磁コイル３２内に配置されたＰホール素子３６を介して行われる。Ｐマグネット２８のＮ／Ｓ極による磁束変化を、Ｐホール素子３６によって電気量に変換し、電気量の変化をＦＰＣ３４を経由して、後述するレンズシステムによって検出が行われる。

また、ヨー方向の駆動は３群鏡筒３を案内に沿って移動することによりなされるが、ピッチ方向の駆動はヨー方向、ピッチ方向のガイドバー、Ｕ溝部による案内の構成上、３群鏡筒３と共にＹガイドベース２４も同時に移動することとなる。従って、本実施例においては、ピッチ方向に移動させる部品重量が大きいため、ピッチ方向に流れる電流をヨー方向の電流よりも多くし、発生する駆動力を大きくしている。

本実施例では、上述のような駆動力差を生ずる構成となっているが、例えばピッチ方向、ヨー方向のコイルヘの通電量を同量とし、コイルやマグネットの形状を変更することで、駆動力に差を設けても支障はない。また、所望の性能を得ることができれば、可動部の重量に拘らず、通電量、アクチュエータ形状を同じにしてもよい。

そして、Ｙ電磁コイル２３、Ｙマグネット２１の光軸と直交する面への投影領域に対し、案内手段であるＹガイドバー２５が重ねて配置されている。同様に、Ｐ電磁コイル３２、Ｐマグネット２８の光軸と直交する面への投影領域に対し、Ｐガイドバー３０が重ねて配置されている。更に、ＦＰＣ３４は図６、図７（ｂ）に示すように、電磁コイル２３、３２、マグネット２１、２８の光軸と直交する面への投影領域に対し重ねて配置されている。

また、本実施例においては、ピッチ方向、ヨー方向共に、第３レンズ群Ｌ３に対し、ヨーク→マグネット→コイルというマグネットの一方向にのみ閉じた磁気回路構成とされている。しかし、コイルの外側に更にヨークを取り付け、マグネットと２つのヨークによって、閉じた磁気回路を構成することで、所望の駆動特性を得たり、他のアクチュエータヘの磁気干渉を防ぐような構成であってもよい。このような構成の場合に、可動レンズ群にマグネット、固定レンズ群にヨークを配置し、これらの間に、ガイドバーを中心とした回転方向の吸着力を発生させ、この吸着力を利用したＵ溝部による付勢を行うことも可能である。

図９は振れ補正機能を有する撮影装置のブロック回路構成図である。レンズ鏡筒Ｌには、被写体の空間周波数の高城成分を除去するための光学ローパスフィルタ４１、ピント面に配置された光学像を電気信号に変換するための撮像素子７が設けられている。撮像素子７の出力は映像信号に処理するカメラ信号処理回路４２を介して、レンズ駆動を制御する制御回路としてのマイコン４３に接続されている。

マイコン４３には、フォーカスリセット回路４４、ズームリセット回路４５、ピッチ角度検出回路４６、ヨー角度検出回路４７、ピッチ位置検出回路４８、ヨー位置検出回路４９の出力が接続されている。また、マイコン４３の出力は、フォーカスモータ駆動回路５０、ズームモータ駆動回路５１、絞り駆動回路５２、ピッチコイル駆動回路５３、ヨーコイル駆動回路５４に接続されている。

電源投入時に、マイコン４３はフォーカスリセット回路４４、ズームリセット回路４５の出力を監視しながら、フォーカスモータ駆動回路５０、ズームモータ駆動回路５１により、それぞれのステッピングモータを回転させて各移動レンズ群を光軸方向に移動させる。

フォーカスリセット回路４４及びズームリセット回路４５の出力はそれぞれの可動部材が予め設定された所定位置に至る、つまり可動部材に設けられた遮光部材が固定部に設けられたフォトインタラプタの発光部を遮光する、又は透過する境界部に至ると反転する。その位置を基準として、以後のステッピングモータの駆動ステップ数をマイコン４３内で計数することにより、マイコン４３は各移動レンズ群の絶対位置を知ることができる。

これにより正確な焦点距離情報が得られ、この一連の動作をズーム及びフォーカスのリセット動作と名付ける。絞り駆動回路５２は絞りシャッタユニット５を駆動し、マイコン４３に取り込まれた映像信号の明るさ情報ｂに基づいて、絞りの開口径が制御される。角度検出回路４６、４７は撮影装置のピッチ及びヨーを検出し、この角度の検出は例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行われる。角度検出回路４６、４７の出力、即ち撮影装置の傾き角度の情報はマイコン４３に取り込まれる。

コイル駆動回路５３、５４は振れ補正を行うために、第３レンズ群Ｌ３を光軸に対してピッチ及びヨーの直交方向に移動させる。マグネットを含む磁気回路のギャップにコイルを配置した所謂ムービングコイルの構成により、第３レンズ群Ｌ３をシフトさせる駆動力を発生させる。位置検出回路４８、４９は第３レンズ群Ｌ３の光軸に対するピッチ及びヨーのシフト量を検出し、マイコン４３に取り込まれる。

第３レンズ群Ｌ３が光軸に対して直交方向に移動すると、通過光束が曲げられて、撮像素子７上に結像している被写体の像の位置が移動する。実際に撮影装置が傾いたことによって、像を移動する方向と逆に同じ大きさだけ移動するように、マイコン４３で制御することによって、撮影装置が振れていても結像している像が動かない所謂振れ補正を実現できる。

マイコン４３内では、ピッチ角度検出回路４６及びヨー角度検出回路４７により得られた撮影装置の傾き信号とピッチ位置検出回路４８及びヨー位置検出回路４９から得られた第３レンズ群Ｌ３のシフト量信号をそれぞれ差し引く。それぞれの差信号を増幅及び適当な位相補償を行った信号でピッチコイル駆動回路５３及びヨーコイル駆動回路５４により、それぞれ第３レンズ群Ｌ３を駆動する。この制御により、上述の差信号がより小さくなるように位置決め制御が行われ、目標位置に保たれる。

更に本実施例では、第１〜第３レンズ群Ｌ１〜Ｌ３の相対移動により変倍動作を行っているので、第３レンズ群Ｌ３のシフト量に対する像の移動量が焦点距離によって変化する。ピッチ角度検出回路４６及びヨー角度検出回路４７によって得られる傾き信号をそのまま用いて第３レンズ群Ｌ３のシフト量を決定することはできず、焦点距離情報により補正を行って撮影装置の傾きによる像の動きを第３レンズ群Ｌ３のシフトにより相殺している。

以上の実施例の説明は本発明の構成を限定するものではなく、本発明は特許請求の範囲の範疇内の構成であれば、変形、変更があってもよいことは云うまでもない。

Ｌ レンズ鏡筒
Ｂ カメラ本体
１ １群鏡筒
２ ２群鏡筒
３ ３群鏡筒
４ ４群鏡筒
５ 絞りシャッタユニット
６ 固定筒
８ 後部鏡筒
９ カム筒
１０ １群筒
２１ Ｙマグネット
２２ Ｙヨーク
２３ Ｙ電磁コイル
２４ Ｙガイドベース
２５ Ｙガイドバー
２７ ＹＵバー
２８ Ｐマグネット
２９ Ｐヨーク
３０ Ｐガイドバー
３１ Ｐガイドベース
３２ Ｐ電磁コイル
３３ ＰＵバー
３４ ＦＰＣ
３５ Ｙホール素子
３６ Ｐホール素子
４３ パソコン

Claims (5)

1. 像振れを補正する補正光学系と、該補正光学系を保持する保持枠と、光軸方向に沿って形成した電磁コイルとマグネットによって駆動力を得て前記保持枠をピッチ方向及びヨー方向に駆動する駆動手段と、前記駆動に際して前記保持枠を前記ピッチ方向及び前記ヨー方向に案内する案内手段と、前記駆動手段に電源供給及び信号の読み出しを行う通電手段とを備え、前記駆動手段の前記電磁コイルとマグネットによる光軸と直交する面への投影領域に対し、前記案内手段及び前記通電手段とを重ねて配置したことを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記案内手段はガイドバーであることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記通電手段はＦＰＣであることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
4. 前記ピッチ方向と前記ヨー方向の駆動手段が異なることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
5. 前記ピッチ方向の駆動手段の駆動力は前記ヨー方向の駆動手段の駆動力よりも大きくしたことを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。

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