JP2017161665A - 像振れ補正装置を有する光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】移動枠が可動する場合において、こじりなく、なめらかに可動するのに有利となる像振れ補正装置を提供すること。
【解決手段】光軸に垂直な平面内において固定部材１１に対し可動である可動部材１３と、固定部材１１に対して光軸に垂直な平面内において移動可能であり且つ可動部材１３が光軸に垂直な平面において回転しないようにガイドするガイド部材１２とにより像振れ補正レンズＬ３をシフト移動させて像振れを補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、像振れ補正装置、およびそれを用いた光学機器に関する。

従来、デジタルカメラなどの光学機器において、撮影時の手振れなどにより生じやすい像振れを防止するための像振れ補正装置が存在する。この像振れ補正装置は、例えば、光学機器に備わるレンズ鏡筒において、像振れ状況を検出手段により検出し、その検出結果に基づいて像振れ補正用レンズを光軸に対して直交する面内でシフト移動させる構成を有するのが一般的である。この場合、光軸直交面において手振れを吸収する方向に補正レンズを移動させて、手振れによる結像位置のずれを補正することで、像振れが解消される。

このような像振れ補正装置として、光学系の一部の像振れ補正用のレンズ群を保持した移動枠を光軸方向と垂直な２方向に移動方向を規制させるためにガイドバーを用いたレンズ鏡筒が知られている（特許文献１）。

特許文献１の像振れ補正装置では、ピッチガイドベースをヨー方向（横方向）にガイドするための第１ガイドバーがあり、第１ガイドバーはシフトベースに固定、保持されている。よってピッチガイドベースはシフトベースに対して、第１ガイドバーに沿って、ヨー方向にしか動かないように構成されている。

また移動枠をピッチ方向（縦方向）にガイドするための第２ガイドバーがあり、第２ガイドバーはピッチガイドベースに固定、保持されている。よって移動枠はピッチガイドベースに対して、第２ガイドバーに沿って、ピッチ方向にしか動かないように構成されている。これらの構成により、移動枠はシフトベースに対してピッチ方向、ヨー方向に自在に動くことが可能な構成になっている。

特許文献１の像振れ補正装置では、ガイドバーによって移動枠、ピッチガイドベースの移動方向が規制されているため、摩擦負荷が高いという問題点がある。そこで摩擦負荷を小さくするために、移動枠、ピッチガイドベース、シフトベースの構成において、滑り摩擦のガイドバーに代わり、転がり摩擦のボールを用いた像振れ補正装置を本出願人は出願申請中である。

出願申請中の像振れ補正装置では、ピッチガイドベースをヨー方向（横方向）にガイドするために、ピッチガイドベースとシフトベースの対向する面にヨー方向に延びたＶ溝が形成されている。シフトベース側には第１Ｖ溝が形成され、ピッチガイドベース側には第２Ｖ溝が形成される。第１Ｖ溝と第２Ｖ溝からなる第１ガイド部によって、第１転動ボールが保持されている。よってピッチガイドベースはシフトベースに対して、第１ガイド部に沿ってヨー方向にしか動かないように構成されている。

また移動枠をピッチ方向にガイドするために、移動枠とピッチガイドベースの対向する面にピッチ方向に延びたＶ溝が形成されている。ピッチガイドベース側には第３Ｖ溝が形成され、移動枠側には第４Ｖ溝が形成される。第３Ｖ溝と第４Ｖ溝からなる第２ガイド部によって、第２転動ボールが保持されている。よって移動枠はピッチガイドベースに対して、第２ガイド部に沿って、ピッチ方向にしか動かないように構成されている。

これらの構成により、移動枠はシフトベースに対してピッチ方向、ヨー方向に自在に動くことが可能な構成になっている。

特開2009−192899号公報

出願申請中の像振れ補正装置は、第１V溝と第２V溝からなる第１ガイド部によって３個の第１転動ボールが保持され、第３V溝と第４V溝からなる第２ガイド部によって３個の第２転動ボールが保持される。しかし、それぞれ３個の転動ボールを受ける箇所が全てV溝の場合、二重嵌合となってしまうため、１ヵ所は平溝にしてボールを受ける必要がある。

この時、第１転動ボールと第２転動ボールにおいて、それぞれ２ヵ所V溝且つ１ヵ所平溝にする必要があるが、どのボール位置にV溝と平溝を配置するかの組み合わせによって、ピッチガイドベースと移動枠が可動する際、こじり力が働き、なめらかに動かない可能性があることが課題となる。

そこで、本発明の目的は、ピッチガイドベースと移動枠が可動する際、こじりなく、なめらかに可動するのに有利となる像振れ補正装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る像振れ補正装置は、
像振れ補正レンズと、
前記像振れ補正レンズを保持するとともに光軸に垂直な平面内において固定部材に対し可動である可動部材と、
前記固定部材に対して光軸に垂直な平面内において移動可能であり且つ前記可動部材が光軸に垂直な平面において回転しないようにガイドするガイド部材と、
前記固定部材と前記ガイド部材との間で転動可能に挟持される３個の第１転動ボールと、
前記ガイド部材と前記可動部材との間で転動可能に挟持される３個の第２転動ボールと、
前記第１転動ボールを転動可能に挟持する第１ガイド部と、
前記第２転動ボールを転動可能に挟持する第２ガイド部と、
前記可動部材を前記固定部材に対して光軸に垂直な方向に駆動する駆動手段と、
を有する振れ補正装置であって、
前記第１転動ボールは、光軸に垂直な第１の方向のみに転動可能であり、
前記第２転動ボールは、光軸に垂直な方向であって、前記第１の方向とは異なる第２の方向にのみ転動可能であり、
前記第１ガイド部は、前記第１の方向に延びた２ヵ所のV溝と１ヵ所の平溝で構成され、
前記第２ガイド部は、前記第２の方向に延びた２ヵ所のV溝と１ヵ所の平溝で構成される
ことを特徴とする。

本発明によれば、ピッチガイドベースと移動枠が可動する場合において、こじりなく、なめらかに可動するのに有利となる像振れ補正装置を提供することができる。

レンズ鏡筒の構成を示す断面図 実施例１における像振れ補正装置の被写体側から見た組み立て斜視図 実施例１における像振れ補正装置の像面側から見た組み立て斜視図 実施例１において第１転動ボールを第１ガイド部が保持している時の正面図 第１ガイド部Ｖ溝の構成を示す断面図（図４におけるＡ−Ａ断面図） 第１ガイド部平溝の構成を示す断面図（図４におけるＢ−Ｂ断面図） 実施例１において第２転動ボールを第２ガイド部が保持している時の正面図 第２ガイド部Ｖ溝の構成を示す断面図（図７におけるＣ−Ｃ断面図） 第２ガイド部平溝の構成を示す断面図（図７におけるＤ−Ｄ断面図）

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

［実施例１］
まず、本発明の実施形態に係る像振れ補正装置の説明に際して、一例として像振れ補正装置が設置されるレンズ鏡筒の構成について説明する。なお、このレンズ鏡筒は、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置（光学機器）に採用されるものとする。また、以下の各図において、レンズ鏡筒の光軸方向において被写体に対する方向にＺ軸を取り、該Ｚ軸に対する垂直平面において、鉛直方向（ピッチ方向）にＹ軸を取り、水平方向（ヨー方向）にＸ軸を取って説明する。

図１はレンズ鏡筒１の構成を示す概略断面図である。

レンズ鏡筒１は、略円筒の形状の第１ホルダ２および第２ホルダ３を有する。さらに、レンズ鏡筒１は、その内部に、第１群レンズＬ１と、第２群レンズＬ２と、第３群レンズＬ３と、第４群レンズＬ４との凸凹凸凸の光学素子群で構成される光学系（変倍光学系）と、撮像素子４とを有する。

第１ホルダ２は、レンズ鏡筒１のＺ軸方向の前部に位置する固定鏡筒であり、第１群レンズＬ１と、第２群レンズＬ２とを有する。第１群レンズＬ１は、第１固定枠５に保持された光学素子で、レンズ鏡筒１の前部に位置し、第１ホルダ２にビス止めされる。第２群レンズＬ２は、第１ホルダ２の内部の第１移動枠６に保持され、光軸方向に移動することで変倍動作を行う光学素子である。また、第１ホルダ２は、第１移動枠６を駆動させるための不図示のズームモータと、Ｚ軸方向に延設された不図示の第１ガイドバーと第２ガイドバーを有する。

ズームモータは、回転するロータと同軸のリードスクリューを有し、第１移動枠６に取り付けられたラックと噛合ったリードスクリューをロータにより回転させることにより、第２群レンズＬ２が光軸方向に移動する。第１ガイドバーは、第１移動枠６をＺ軸方向で移動可能に支持し、一方、第２ガイドバーは、第１移動枠６と係合させることで第１移動枠６の第１ホルダ２内での円周方向の回転を規制する。さらに、第１ホルダ２は、不図示であるが、第１移動枠６に形成された遮光部の光軸方向への移動を光学的に検知することで、第２群レンズＬ２が基準位置にあることを検出するためのズームリセットスイッチとして利用するフォトインタラプタを備える。

第２ホルダ３は、第１ホルダ２にビス止めにて接続され、レンズ鏡筒１の後部に位置する固定鏡筒であり、第３群レンズＬ３と、第４群レンズＬ４と、絞り装置７と撮像素子４を有する。第３群レンズＬ３は、第２ホルダ３の内部に設置された像振れ補正装置の駆動部としてのシフトユニット８に保持され、光軸に直交する面内で移動することで像振れ補正を実施する光学素子である。第４群レンズＬ４は、後述する撮像素子４の撮像面に対面しつつ、第２ホルダ３の内部の第２移動枠９に保持され、光軸方向に移動することで合焦動作を行う光学素子である。

また、第２ホルダ３は、第２移動枠９を駆動させるための不図示のフォーカスモータと、Ｚ軸方向に延設された不図示の第３ガイドバーと第４ガイドバー１０を有する。フォーカスモータは、回転するロータと同軸のリードスクリューを有し、第２移動枠９に取り付けられたラックと噛合ったリードスクリューをロータにより回転させることにより、第４群レンズＬ４が光軸方向に移動する。第３ガイドバーは、第２移動枠９をＺ軸方向で移動可能に支持し、一方、第４ガイドバー１０は、第２移動枠９と係合させることで第２移動枠９の第２ホルダ３内での円周方向の回転を規制する。

さらに、第２ホルダ３は、不図示であるが、第２移動枠９に形成された遮光部の光軸方向への移動を光学的に検知することで、第４群レンズＬ４が基準位置にあることを検出するためのフォーカスリセットスイッチとして利用するフォトインタラプタを備える。絞り装置７は、第２群レンズＬ２を構成する前段レンズと第３群レンズＬ３を構成する後段レンズとの間に絞り羽根が位置するように設置し、光学系の開口径を変化させる装置である。なお、本実施形態では、１つのモータにより２枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させる構成である。

また、第２ホルダ３は、撮像素子４を保持する保持構造を備える。撮像素子４は、第１〜４群の各レンズＬ１〜Ｌ４によって結像される被写体像を光電変換する撮像部である。この撮像素子４としては、本実施形態ではＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを採用する。なお、撮像素子４として、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサなど他の種類の撮像素子を用いる場合もある。また、撮像素子４は、不図示であるが、各種配線を介し、レンズ鏡筒１を有する撮像装置内のメイン基板に接続される。

次に、本実施形態に係る像振れ補正装置について説明する。

像振れ補正装置は、シフトユニット８である。図２と図３は被写体側から見た場合と像面側から見た場合のシフトユニット８の各構成部品を示す分解斜視図である。

このシフトユニット８は、上述の通り、第２ホルダ３の内部にて位置決めの上、ビス止めにて設置される。シフトユニット８は、まず、シフトベース１１と、ピッチガイドベース１２と、シフト移動枠１３とを備える。

シフトベース１１は、シフトユニット８の本体であり、後述するアクチュエータのコイルを保持する保持部と、ピッチガイドベース１２をヨー方向だけに移動可能とする第１転動ボール１４をガイドする、ヨー方向に延びた第１Ｖ溝１５とを有する。

ピッチガイドベース１２は、シフトベース１１と対向する面に第１転動ボール１４をガイドする、ヨー方向に延びた第２Ｖ溝１６と第１平溝２６を有する。シフト移動枠１３と対向する面には、シフト移動枠１３をピッチ方向だけに移動可能とする第２転動ボール１７をガイドする、ピッチ方向に延びた第３Ｖ溝１８とを有する。また駆動用と位置検出用とを兼ねるマグネット２０をインサート成型している。マグネット２０は、光軸直交面に対し光軸中心から４５度傾いた位置に配置される。またマグネット２０は、ピッチガイドベース１２にインサート成型されるので、該ピッチガイドベース１２との相対位置関係がずれることはない。

シフト移動枠１３は、像振れ補正レンズ（防振用光学素子）である第３群レンズＬ３を保持し、手振れを補正するために光軸に直交する方向に変位する部位であり、後述するアクチュエータのコイルを保持する保持部と、ピッチガイドベース１２と対向する面に第２転動ボール１７をガイドする、ピッチ方向に延びた第４Ｖ溝１９と第２平溝２７を有する。

ここで、第１転動ボール１４をシフトベース１１に設けられる第１Ｖ溝１５とピッチガイドベース１２とに設けられる第２Ｖ溝１６と第１平溝２６に当接させるための力と、第２転動ボール１７をピッチガイドベース１２に設けられる第３Ｖ溝１８とシフト移動枠１３とに設けられる第４Ｖ溝１９と第２平溝２７に当接させる力は、コイルスプリング２１によるばね付勢力である。コイルスプリング２１は、片側をシフトベース１１に、もう片側をシフト移動枠１３に引っかけるように構成されており、ピッチガイドベース１２を中間部材として、シフトベース１１とシフト移動枠１３で挟み込む力を発生する役割を持つ。

ヨー方向駆動コイル２２は、シフトベース１１に対して、不図示の接着剤により、接着固定されている。また、ピッチ方向駆動コイル２３は、シフト移動枠１３に対して、不図示の接着剤により接着固定されている。ヨー方向駆動コイル２２、および、ピッチ方向駆動コイル２３はいずれも、光軸直交面に対し光軸中心から４５度傾いた状態で、前述したマグネット２０と対向する位置に配置されている。なお、マグネット２０はヨー方向駆動コイル２２に対向する面に対し、Ｌ３ａ方向に２極着磁され、ピッチ方向駆動コイル２３に対向する面に対してもＬ３ａ方向に２極着磁されるように構成されている。

Ｌ３ａの方向はピッチ方向とヨー方向のいずれの方向に対しても４５度傾きを持ち、前記マグネット２０とヨー方向駆動コイル２２、ピッチ方向駆動コイル２３からなる駆動手段が配置される方向である。ここで、ヨー方向駆動コイル２２に通電すると、ヨー方向駆動コイル２２とマグネット２０との間で、Ｌ３ａ方向への駆動力が発生する。この駆動力は、ヨー方向駆動コイル２２に通電する電流の大きさと方向（極性）により制御される。ヨー方向駆動コイル２２は、固定部材であるシフトベース１１に接着固定されているので、駆動力はピッチガイドベース１２を動かす力として働く。

この時、駆動力の方向はＬ３ａの方向であるが、前述のように、ピッチガイドベース１２は、シフトベース１１に対してヨー方向のみに移動可能な様に構成されているので、Ｌ３ａ方向駆動力のヨー方向への分力が、ピッチガイドベース１２に対して働き、ヨー方向のみに駆動させる。ピッチ方向駆動コイル２３に通電すると、ピッチ方向駆動コイル２３とマグネット２０との間で、Ｌ３ａ方向への駆動力が発生する。この駆動力は、ピッチ方向駆動コイル２３に通電する電流の大きさと方向（極性）により制御される。

ピッチ方向駆動コイル２３は、シフト移動枠１３に接着固定されていて、かつ、ピッチガイドベース１２は前述のように、ヨー方向駆動コイル２０に通電することで位置制御されるので、駆動力はシフト移動枠１３を動かす力として働く。この時、駆動力方向はＬ３ａの方向であるが、前述のように、シフト移動枠１３は、ピッチガイドベース１２に対して、ピッチ方向のみに移動可能な様に構成されているので、Ｌ３ａ方向駆動力のピッチ方向への分力が、シフト移動枠１３に対して働き、ピッチ方向のみに駆動させることになる。つまり、シフト移動枠１３はシフトベース１１に対してピッチ方向、ヨー方向へ自在に可動できる構成となっている。

ヨー方向位置検出用センサ２４はヨー方向駆動コイル２２の内側に固定配置され、ピッチ方向位置検出用センサ２５はピッチ方向駆動コイル２３の内側に固定配置される。ヨー方向位置検出用センサ２４、ピッチ方向位置検出用センサ２５共に、例えばホール素子を用いる。このようにピッチ方向、ヨー方向用の位置検出センサを配置し、位置検出センサに対するマグネット２０の位置変位が発生すると、位置変位に応じて磁束が変化し、マグネット２０からの磁束の大きさに応じて、位置検出センサの電気信号を出力し、位置検出が可能となる。

次に、本実施形態の実施例１に関わる像振れ補正装置の作用について説明する。

図４に、第１V溝１５、第２V溝１６、第１平溝２６からなる第１ガイド部の正面図を示す。第１ガイド部はさらに第１V溝１５、第２V溝１６からなる第１ガイド部V溝２８、第１V溝１５、第１平溝２６からなる第１ガイド部平溝２９で構成される。図５に、第１ガイド部V溝２８の断面図、図６に第１ガイド部平溝２９の断面図を示す。

図４に示すように、Ｌ３ａ方向とＬ３ａ方向と直交するＬ３ｂ方向に座標軸をとった時、分割される領域をそれぞれ、領域１、領域２、領域３、領域４とする。このように分割した場合、領域１は光軸中心からピッチ方向において駆動手段が存在する領域、領域２は光軸中心からヨー方向において駆動手段が存在しない領域、領域３は光軸中心からピッチ方向において駆動手段が存在しない領域、領域４は光軸中心からヨー方向において駆動手段が存在する領域である。

図４に示すように、二重嵌合を防ぐために３個の第１転動ボール１４を保持する第１ガイド部は、第１ガイド部V溝２８が２ヵ所、第１ガイド部平溝２９が１ヵ所設けられる構成となる。第１ガイド部V溝２８は領域１、領域４に存在し、第１ガイド部平溝２９は領域３に存在する。第１ガイド部Ｖ溝２８が、領域１、領域４に存在することで、ピッチ方向とヨー方向において、駆動手段が２ヵ所の第１ガイド部V溝２８の中間に配置される形になるため、ヨー方向の駆動力によってピッチガイドベース１２がこじりなく、なめらかに可動する。

仮に第１ガイド部V溝２８が領域３、領域４に存在し、第１ガイド部平溝２９が領域１に存在した場合、ピッチ方向において、２ヵ所の第１ガイド部V溝２８の中間に駆動手段を配置することができないため、ヨー方向の駆動力によってピッチガイドベース１２の可動がこじりやすくなる。

図７に、第３V溝１８、第４V溝１９、第２平溝２７からなる第２ガイド部の正面図を示す。第２ガイド部はさらに第３V溝１８、第４V溝１９からなる第２ガイド部V溝３０、第３V溝１８、第２平溝２７からなる第２ガイド部平溝３１で構成される。図８に、第２ガイド部V溝３０の断面図を示す。図９に、第２ガイド部平溝３１の断面図を示す。

図７に示される領域１、領域２、領域３、領域４に関しては前述の説明と同じである。図７に示すように、二重嵌合を防ぐために３個の第２転動ボール１７を保持する第２ガイド部は、第２ガイド部V溝３０が２ヵ所、第２ガイド部平溝３１が１ヵ所設けられる構成となる。第２ガイド部V溝３０は領域１、領域４に存在し、第２ガイド部平溝３１は領域２に存在する。第２ガイド部Ｖ溝３０が、領域１、領域４に存在することで、ピッチ方向とヨー方向において、駆動手段が２ヵ所の第２ガイド部V溝３０の中間に配置される形になるため、ピッチ方向の駆動力によってシフト移動枠１３がこじりなく、なめらかに可動する。

仮に第２ガイド部V溝３０が領域２、領域４に存在し、第２ガイド部平溝３１が領域１に存在した場合、ピッチ方向において、２ヵ所の第２ガイド部V溝３０の中間に駆動手段を配置することができないため、ピッチ方向の駆動力によってシフト移動枠１３の可動がこじりやすくなる。

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および変更が可能である。

１ レンズ鏡筒、２ 第１ホルダ、３ 第２ホルダ、４ 撮像素子、５ 第１固定枠、
６ 第１移動枠、７ 絞り装置、８ シフトユニット、９ 第２移動枠、
１０ 第４ガイドバー、１１ シフトベース、１２ ピッチガイドベース、
１３ シフト移動枠、１４ 第１転動ボール、１５ 第１Ｖ溝、１６ 第２Ｖ溝、
１７ 第２転動ボール、１８ 第３Ｖ溝、１９ 第４Ｖ溝、２０ マグネット、
２１ コイルスプリング、２２ ヨー方向駆動コイル、２３ ピッチ方向駆動コイル、
２４ ヨー方向位置検出センサ、２５ ピッチ方向位置検出センサ、２６ 第１平溝、
２７ 第２平溝、２８ 第１ガイド部V溝、２９ 第１ガイド部平溝、
３０ 第２ガイド部V溝、３１ 第２ガイド部平溝、L１ 第１群レンズ、
L２ 第２群レンズ、L３ 第３群レンズ、L４ 第４群レンズ

Claims (2)

1. 像振れ補正レンズと、
   前記像振れ補正レンズを保持するとともに光軸に垂直な平面内において固定部材に対し可動である可動部材と、
   前記固定部材に対して光軸に垂直な平面内において移動可能であり且つ前記可動部材が光軸に垂直な平面において回転しないようにガイドするガイド部材と、
   前記固定部材と前記ガイド部材との間で転動可能に挟持される３個の第１転動ボールと、
   前記ガイド部材と前記可動部材との間で転動可能に挟持される３個の第２転動ボールと、
   前記第１転動ボールを転動可能に挟持する第１ガイド部と、
   前記第２転動ボールを転動可能に挟持する第２ガイド部と、
   前記可動部材を前記固定部材に対して光軸に垂直な方向に駆動する駆動手段と、
   を有する振れ補正装置であって、
   前記第１転動ボールは、光軸に垂直な第１の方向のみに転動可能であり、
   前記第２転動ボールは、光軸に垂直な方向であって、前記第１の方向とは異なる第２の方向にのみ転動可能であり、
   前記第１ガイド部は、前記第１の方向に延びた２ヵ所の第１ガイド部V溝と１ヵ所の第１ガイド部平溝で構成され、
   前記第２ガイド部は、前記第２の方向に延びた２ヵ所の第２ガイド部V溝と１ヵ所の第２ガイド部平溝で構成される
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記像振れ補正レンズの光軸に垂直な面での鉛直方向をピッチ方向、
   前記像振れ補正レンズの光軸に垂直な面での水平方向をヨー方向とした時、
   前記駆動手段は前記ピッチ方向と前記ヨー方向のいずれの方向に対しても４５度傾きを持った位置に配置され、
   前記２ヵ所の第１ガイド部V溝と前記２ヵ所の第２ガイド部V溝は、
   前記ピッチ方向と前記ヨー方向において前記駆動手段を中間とする位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。