JP2015191123A - 像ブレ補正装置、レンズ鏡筒、及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部材を光軸と直交する面内で移動させる際に、像ブレ補正装置の大型化を招くことなく、簡単な構造で画像のブレ補正に適した粘性抵抗を得ることができる仕組みを提供する。
【解決手段】像ブレ補正装置３は、固定部材２１と、像ブレ補正レンズＬ３を保持し、固定部材２１に対して光軸と直交する面内で移動可能に設けられる可動部材２２と、マグネット２４、及びマグネット２４に対して光軸方向に対向して設けられるコイル２８をそれぞれ有し、光軸と直交する面内で互いに直交配置されて、可動部材２２を駆動する一対の駆動アクチュエータと、固定部材２１と可動部材２２との間に設けられ、可動部材２２が固定部材２１に対して光軸と直交する面内で移動する際に、可動部材２２に対して粘性抵抗を付与する粘弾性材３０と、を備える。粘弾性材３０は、前記互いに直交配置される一対の駆動アクチュエータの間に挟まれる位置に配置される。
【選択図】図８

Description

本発明は、デジタルカメラ等の光学機器のレンズ鏡筒に搭載される像ブレ補正装置に関する。

デジタルカメラ等の光学機器のレンズ鏡筒では、撮影時の手振れなどによって生じる光軸に対する画像のずれを補正するため、像ブレ補正レンズを保持するシフト部材を光軸と直交する面内で移動させる像ブレ補正装置が搭載されるものがある。

従来、例えば、シフト部材を光軸と直交する面内で移動させる際に、画像のブレ補正に適した粘性抵抗を得ることができるように構成された像ブレ補正装置が提案されている（特許文献１）。

この提案では、固定部材に保持されたゲルに対して少なくともその一部が接触するピンをシフト部材に設けている。そして、シフト部材が光軸と直交する面内で移動してピンがゲルを押した場合には、ゲルとピンとの間に働く粘性抵抗は、シフト部材の移動を抑制する方向に作用する。また、固定部材に保持されるゲルは、光軸に対して対称な位置に２つ設けられており、これにより、固定部材とシフト部材とが相対移動したときに、ゲルから受ける力によってシフト部材に回転モーメントが発生するのを防止している。

しかし、上記特許文献１では、固定部材に保持されるゲルを光軸に対して対称な位置に２つ設けているので、像ブレ補正装置の大型化を招き、レンズ鏡筒ひいてはカメラの大型化を招くことになる。

そこで、固定部材に保持されるゲルを一つにして、光軸と直交する面内でのシフト部材の回転を規制するガイド軸を設けた像ブレ補正装置が提案されている（特許文献２）。

特開２０１２−１０３５４６号公報 特開２００８−２８１９４９号公報

しかし、上記特許文献２のように、シフト部材の光軸と直交する面内での回転を規制するガイド軸を設けると、部品点数が増加して構造が複雑になると共に低コスト化を妨げる原因になる。

そこで、本発明は、可動部材を光軸と直交する面内で移動させる際に、装置の大型化を招くことなく、簡単な構造で画像のブレ補正に適した粘性抵抗を得ることができる仕組みを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の像ブレ補正装置は、固定部材と、像ブレ補正レンズを保持し、前記固定部材に対して光軸と直交する面内で移動可能に設けられる可動部材と、マグネット、及び前記マグネットに対して光軸方向に対向して設けられるコイルをそれぞれ有し、前記光軸と直交する面内で互いに直交配置されて、前記可動部材を駆動する一対の駆動アクチュエータと、前記固定部材と前記可動部材との間に設けられ、前記可動部材が前記固定部材に対して前記光軸と直交する面内で移動する際に、前記可動部材に対して粘性抵抗を付与する粘弾性材と、を備え、前記粘弾性材は、前記互いに直交配置される前記一対の駆動アクチュエータの間に挟まれる位置に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、可動部材を光軸と直交する面内で移動させる際に、装置の大型化を招くことなく、簡単な構造で画像のブレ補正に適した粘性抵抗を得ることができる。

本発明の実施形態の一例である像ブレ補正装置を備えるレンズ鏡筒の光軸方向に沿う断面図である。 図１に示すレンズ鏡筒の分解斜視図である。 像ブレ補正装置の分解斜視図である。 像ブレ補正装置のマグネットの位置での径方向に沿う要部断面図である。 像ブレ補正装置のボールフォルダ部の位置での径方向に沿う要部断面図である。 像ブレ補正装置におけるＸ方向及びＹ方向の駆動アクチュエータとゲルとの位置関係を被写体側から光軸方向に見た図である。 比較例の像ブレ補正装置におけるＸ方向及びＹ方向の駆動アクチュエータとゲルとの位置関係を被写体側から光軸方向に見た図である。 ゲルと２つのマグネットとの位置関係を示す図である。 ゲルと２つのコイルとの位置関係を示す図である。 ３つボールを結ぶ線により形成される三角形の内側にゲルを配置した場合を示す図である。 ３つボールを結ぶ線により形成される三角形の外側にゲルを配置した場合を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例である像ブレ補正装置を備えるレンズ鏡筒の光軸方向に沿う断面図である。図２は、図１に示すレンズ鏡筒の分解斜視図である。なお、本実施形態では、デジタルカメラ等の光学機器に搭載されるレンズ鏡筒を例に採る。

図１及び図２に示すように、本実施形態のレンズ鏡筒１００は、１群レンズＬ１を保持する１群鏡筒１、２群レンズＬ２を保持する２群移動枠２、及び３群レンズＬ３を光軸と直交する面内で移動させる像ブレ補正装置３を有する。

また、レンズ鏡筒１００は、４群レンズＬ４を保持する４群移動枠４、５群レンズ群Ｌ５を保持する５群移動枠５、ＣＣＤセンサ等の撮像素子６ａを保持する素子ホルダ６、４群鏡筒１２、及び固定筒７を有する。１群鏡筒１及び２群移動枠２は、固定筒７に光軸方向に直進移動可能に支持され、固定筒７及び４群鏡筒１２は、素子ホルダ６にビス等により固定される。

１群鏡筒１、２群移動枠２、像ブレ補正装置３及び４群移動枠４は、光軸方向に移動可能に支持される。これにより、１群レンズＬ１、２群レンズＬ２、３群レンズＬ３及び４群レンズが光軸方向に移動して変倍動作が行われる。また、５群移動枠５も光軸方向に移動可能に支持され、これにより、５群レンズ群Ｌ５が光軸方向に移動して合焦動作が行われる。

ガイドバー８〜１１のうち、ガイドバー８，９は、固定筒７に位置決め固定され、ガイドバー１０，１１は、素子ホルダ６及び４群鏡筒１２に位置決め固定される。ガイドバー８，９は、像ブレ補正装置３、及び４群移動枠４を光軸方向に移動可能に支持する。また、ガイドバー１０，１１は、５群移動枠５を光軸方向に移動可能に支持する。絞り装置１３は、６枚の絞り羽根を開閉方向に駆動することで、光学系の開口径を変化させる、いわゆる虹彩式の絞り装置である。

ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）１４は、５群レンズＬ５を保持する５群移動枠５を光軸方向に駆動して合焦動作を行わせる。ＶＣＭ１４は、マグネット１４ａ、ヨーク１４ｂ，１４ｃ、及びコイル１４ｄを備え、コイル１４ｄに電流を流すことでコイル１４ｄにローレンツ力を発生させてコイル１４ｄを光軸方向に駆動する。

コイル１４ｄは、５群移動枠５に固定され、コイル１４ｄの駆動と同時に５群移動枠５が光軸方向に駆動される。ＶＣＭ１４は、ヨーク１４ｂが４群鏡筒１２にビス等で固定され、マグネット１４ａ及びヨーク１４ｃが磁力によってヨーク１４ｂに固定される。

ズームモータ１５は、１群鏡筒１、２群移動枠２、像ブレ補正装置３、及び４群移動枠４を光軸方向に駆動する。ズームモータ１５は、素子ホルダ６に複数のビスで固定されるとともに、ギアを介しカム筒１６に連結される。

カム筒１６には、１群鏡筒１のカムピン１ａ、２群移動枠２のカムピン２ａ、像ブレ補正装置３のカムピン３ａ、４群移動枠４のカムピン４ａ、及び絞り装置１３のカムピン１３ａがそれぞれ係合する。

次に、図３乃至図１１を参照して、像ブレ補正装置３について説明する。図３は、像ブレ補正装置３の分解斜視図である。

図３において、シフト移動枠２２は、３群レンズＬ３を保持する。３群レンズＬ３は、本発明の像ブレ補正レンズの一例として機能する。シフト移動枠２２は、光軸と直交する面内において、Ｘ方向の角度変化による像振れを補正するＸ方向駆動アクチュエータによりＸ方向に駆動され、Ｘ方向と直交するＹ方向の角度変化による像振れを補正するＹ方向駆動アクチュエータによりＹ方向に駆動される。ここで、シフト移動枠２２は、本発明の可動部材の一例に相当する。

なお、Ｘ方向とＹ方向とでは、それぞれの位置センサ及び振れ検出センサからの情報に基づき、一対の駆動アクチュエータは、独立に駆動制御される。また、Ｘ方向駆動アクチュエータ及びＸ方向位置センサと、Ｙ方向駆動アクチュエータ及びＹ方向位置センサとは、互いに９０°の角度をなすように配置される。以下、Ｘ方向の要素には添え字ｘを付し、Ｙ方向の要素には添え字ｙを付して説明する。

シフト移動枠２２は、シフトベース２１に対して光軸と直交する面内で移動可能に配置される。シフト移動枠２２には、Ｘ方向の駆動に用いられるマグネット２４ｘ、及びＹ方向の駆動に用いられるマグネット２４ｙが保持される。

マグネット２４ｘ，２４ｙは、それぞれ位置検出機能も有しており、マグネット２４ｘにより３群レンズＬ３のＸ方向の位置を検出し、マグネット２４ｙにより３群レンズＬ３のＹ方向の位置を検出する。また、シフトベース２１には、ピン３１が設けられる。ここで、シフトベース２１は、本発明の固定部材の一例に相当する。

シフト移動枠２２には、凹形状のゲルフォルダ部２２ａが設けられ、ゲルフォルダ部２２ａには、ゲル３０が保持される。ゲル３０の材質としては、粘弾性力を持つシリコン等が用いられる。

ゲル３０には、シフトベース２１に設けられたピン３１の少なくとも一部が接触する。このため、シフト移動枠２２は、ゲル３０を介してシフトベース２１と接続される。ここで、ゲル３０は、本発明の粘弾性材の一例に相当する。

シフトベース２１とシフト移動枠２２との間には、複数（本実施形態では、３つ）のボール２０が配置される。ボール２０は、シフトベース２１に形成されたボールフォルダ部２１ａに転動可能に保持され、３つのボール２０の転動により、光軸と直交する面内でのシフト移動枠２２のスムーズな移動が可能となる。

また、シフトベース２１とシフト移動枠２２との間には、３つのコイルバネ２３が掛けられている。３つのコイルバネ２３は、シフト移動枠２２をシフトベース２１に近づく方向に付勢する。これにより、３つのボール２０は、シフトベース２１とシフト移動枠２２との間に挟持され、３つのボールフォルダ部２１ａの底面とシフト移動枠２２の３箇所に対して押圧状態で当接する。

３つのボール２０が当接する各面は、撮影光学系の光軸と直交する方向に広がって配置される。３つのボール２０の呼び径は同じであるため、３つのボールフォルダ部２１ａの底面の光軸方向における位置誤差を小さく抑えることができる。これにより、シフト移動枠２２に保持された３群レンズＬ３を光軸に対する倒れを生じさせずに光軸と直交する面内で移動させることができる。なお、ボール２０の材質としては、マグネット２４ｘ，２４ｙに吸着されないように、例えばセラミックス等の非磁性体が適して用いられる。

次に、図４及び図５を参照して、３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２２を駆動するＸ方向駆動アクチュエータについて説明する。なお、Ｙ方向駆動アクチュエータについては、Ｘ方向駆動アクチュエータと同一構成であるため、ここでは、Ｘ方向駆動アクチュエータのみ説明する。

図４は、像ブレ補正装置３のマグネット２４ｘの位置での径方向に沿う要部断面図である。図５は、像ブレ補正装置３のボールフォルダ部２１ａの位置での径方向に沿う要部断面図である。

図４に示すように、マグネット２４ｘは、光軸中心からシフト移動枠２２の径方向に２極着磁されている。シフトベース２１には、コイル２８ｘがマグネット２４ｘと光軸方向に対向して接着固定されている。これらのマグネット２４ｘ及びコイル２８ｘにより磁気回路が形成されて、Ｘ方向駆動アクチュエータが構成される。

そして、コイル２８ｘに電流を流すと、マグネット２４ｘの着磁境界に対して略直交する方向に、マグネット２４ｘとコイル２８ｘに発生する磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生し、シフト移動枠２２を光軸と直交する面内で移動させる。このように、本実施形態の一対の駆動アクチュエータは、いわゆるムービングマグネット型アクチュエーターである。

互いに直交配置されたＸ方向及びＹ方向の一対の駆動アクチュエータは、シフト移動枠２２をＸ方向及びＹ方向に駆動して、光軸と直交する面内の所定の範囲内で自由に移動させることができる。

なお、図５を参照して、シフト移動枠２２が移動する際に生じる摩擦は、ボール２０がボールフォルダ部２１ａの側壁２１ｂに当接しない限り、ボール２０とシフト移動枠２２及びボールフォルダ部２１ａの底面との間にそれぞれ発生する転がり摩擦のみである。従って、３群レンズＬ３を保持しているシフト移動枠２２は、スムーズに光軸と直交する面内で移動可能であり、また、微小な移動量制御も可能である。

次に、シフト移動枠２２に保持される３群レンズＬ３の位置検出について説明する。図４において、ホール素子２７ｘは、磁束密度を電気信号に変換する素子であり、コイル２８ｘの反対側でマグネット２４ｘに光軸方向に対向配置されて、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣという。）２６に半田付けされている。

ＦＰＣ２６は、センサ保持枠２９に対して位置決め固定されている。また、押さえ金具２５をシフトベース２１に固定することにより、ＦＰＣ２６の浮きを防止し、かつ、ホール素子２７ｘの位置ずれを防止している。

３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２２がＸ方向又はＹ方向に駆動されたとき、ホール素子２７ｘによってマグネット２４ｘの磁束密度の変化が検出され、この磁束密度の変化を示す電気信号が出力される。そして、ホール素子２７ｘの出力信号に基づいて、不図示の制御回路は、シフト移動枠２２の位置、即ち３群レンズＬ３の位置を検出することができる。

次に、図６及び図７を参照して、Ｘ方向及びＹ方向の駆動アクチュエータとゲル３０との位置関係を説明する。

図６は、本実施形態の像ブレ補正装置３におけるＸ方向及びＹ方向の駆動アクチュエータとゲル３０との位置関係を被写体側から光軸方向に見た図である。図７は、比較例の像ブレ補正装置におけるＸ方向及びＹ方向の駆動アクチュエータとゲル３０との位置関係を被写体側から光軸方向に見た図である。

図７に示す比較例では、ゲル３０を光軸を挟んで一対の駆動アクチュエータの反対側に配置している。なお、図６及び図７では、マグネット２４ｘ，２４ｙ、ゲル３０、及び３群レンズＬ３以外の部材の図示は省略している。ここで、シフト移動枠２２が±Ｘ方向に移動したとき、シフト移動枠２２に発生する駆動力をＦ１とする。

シフトベース２１に対してシフト移動枠２２が光軸と直交する面内で相対移動したとき、ゲル３０とピン３１との間には粘性抵抗が付与されるため、ゲル３０の中心を支点にシフト移動枠２２に回転モーメントが発生する。

シフト移動枠２２に発生する回転モーメントは、ゲル３０の中心と駆動力Ｆ１の力点との距離Ｈに比例する。シフト移動枠２２が大きく回転すると、所謂クロストーク（１軸方向に駆動したときの他の軸方向への運動の漏れ）が発生して、正確な位置検出ができなくなる。また、回転によりシフト移動枠２２の位置が変化することは、フィードバック位置制御の発振現象を招く場合があり、像ブレ補正時の光学性能の劣化の原因となる。

図７の比較例に示すように、ゲル３０を光軸を挟んで一対の駆動アクチュエータの反対側に配置する場合、図６に示す本実施形態例に比べて、マグネット２４ｙとゲル３０との距離が遠ざかる。このため、ゲル３０の中心を支点にしたシフト移動枠２２のロール角度θがマグネット２４ｙの位置Ｐ２に影響する度合が大きくなる。その結果、シフト移動枠２２の移動量制御も難しくなり、押ブレ補正性能も低下しやすくなる。

これに対し、図６に示す本実施形態例では、ゲル３０を互いに直交配置される一対の駆動アクチュエータの間に挟まれる位置に配置するため、図７に示す比較例に比べて、マグネット２４ｙとゲル３０との距離が大幅に短くなる。このため、ゲル３０の中心を支点にしたシフト移動枠２２のロール角度θがマグネット２４ｙの位置Ｐ１に影響する度合が小さくなる（Ｐ１＜Ｐ２）。その結果、シフト移動枠２２の移動量制御が容易となり、押ブレ補正性能の低下も回避することが可能となる。

図８は、ゲル３０と２つのマグネット２４ｘ，２４ｙとの位置関係を示す図である。図９は、ゲル３０と２つのコイル２８ｘ，２８ｙとの位置関係を示す図である。

ゲル３０を一対の駆動アクチュエータ間に挟まれる位置に配置する場合、図８及び図９に示すように、コイル２８ｘ，２８ｙ間よりマグネット２４ｘ，２４ｙ間に配置した方がコイル２８ｘ，２８ｙの曲面分だけ像ブレ補正装置３の小型化が可能となる。

そこで、本実施形態では、ゲル３０は、コイル２８ｘ，２８ｙが接着固定されるシフトベース２１ではなく、マグネット２４ｘ，２４ｙが保持されるシフト移動枠２２に配置されている。

図１０は、３つボール２０を結ぶ線により形成される三角形Ｓの内側にゲル３０を配置した場合を示す図である。図１１は、３つボール２０を結ぶ線により形成される三角形Ｓの外側にゲル３０を配置した場合を示す図である。

本実施形態では、図１０に示すように、ゲル３０は、３つのボール２０を結ぶ線により形成される三角形Ｓの内側に配置されている。図１１に示すように、ゲル３０を三角形Ｓの外側に配置する場合、３群レンズＬ３とゲル３０との距離が遠ざかる。このため、ゲル３０の中心を支点とするシフト移動枠２２のロール角度θが３群レンズＬ３の位置ｐ２に影響する度合が図１０に示す位置ｐ１に影響する度合いに比べて大きくなる（ｐ２＞ｐ１）。その結果、シフト移動枠２２の移動量制御も難しくなり、像ブレ補正性能も低下しやすくなる。

以上説明したように、本実施形態では、シフト移動枠２２を光軸と直交する面内で移動させる際に、像ブレ補正装置３の大型化を招くことなく、簡単な構造で画像のブレ補正に適した粘性抵抗を得ることができる。

また、本実施形態では、上述したゲル３０の配置により、像ブレ補正装置３の小型化が可能なため、光軸を間に挟んでゲル３０の反対側に一対の駆動アクチュエータと異なる他の駆動アクチュエータの一例であるＶＣＭ１４を配置している。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ムービングマグネット型の駆動アクチュエータを用いてシフト移動枠２２を駆動する場合を例示したが、これに限定されない。

例えば、コイル２８ｘ，２８ｙをシフト移動枠２２側に配置し、マグネット２４ｘ，２４ｙをシフトベース２１側に配置した所謂ムービングコイル型のアクチュエータにも本発明を適用可能である。

また、上記実施形態では、光学機器としてデジタルカメラを例示したが、これに限定されない。

例えば、デジタルビデオカメラ等の撮像装置やデジタル一眼レフ用の交換レンズ等の光学機器に搭載される像ブレ補正装置や、双眼鏡、望遠鏡及びフィールドスコープ等の観察装置等の光学機器に搭載される像ブレ補正装置であってもよい。

３ 像ブレ補正装置
Ｌ３ ３群レンズ
１４ ＶＣＭ
２０ ボール
２１ シフトベース
２２ シフト移動枠
２４ｘ，２４ｙ マグネット
２８ｘ，２８ｙ コイル
３０ ゲル
３１ ピン

Claims (8)

1. 固定部材と、
   像ブレ補正レンズを保持し、前記固定部材に対して光軸と直交する面内で移動可能に設けられる可動部材と、
   マグネット、及び前記マグネットに対して光軸方向に対向して設けられるコイルをそれぞれ有し、前記光軸と直交する面内で互いに直交配置されて、前記可動部材を駆動する一対の駆動アクチュエータと、
   前記固定部材と前記可動部材との間に設けられ、前記可動部材が前記固定部材に対して前記光軸と直交する面内で移動する際に、前記可動部材に対して粘性抵抗を付与する粘弾性材と、を備え、
   前記粘弾性材は、前記互いに直交配置される前記一対の駆動アクチュエータの間に挟まれる位置に配置されることを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記マグネットは、前記可動部材に保持され、前記コイルは、前記固定部材に設けられることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 前記粘弾性材は、前記可動部材に保持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記可動部材は、前記可動部材と前記固定部材との間に配置される複数のボールの転動を介して前記光軸と直交する面内で移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置。
5. 前記ボールは、３つ配置され、
   前記粘弾性材は、前記３つのボールを結ぶ線によって形成される三角形の内側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の像ブレ補正装置。
6. 前記光軸を間に挟んで前記粘弾性材の反対側に前記一対の駆動アクチュエータとは異なる他の駆動アクチュエータが配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
8. 請求項７に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする光学機器。