JP2003186073A

JP2003186073A - 画像安定化結像装置

Info

Publication number: JP2003186073A
Application number: JP2001389017A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwasaki; 敬史岩崎; Takeo Arai; 健雄新井
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】像ぶれ補正レンズの周囲に駆動源を配置する
必要がなく、レンズ鏡筒の外径を小さくすることができ
る画像安定化結像装置を提供すること。【解決手段】像ぶれ補正レンズを光軸に垂直な方向に
移動する画像安定化結像装置において、像ぶれ補正レン
ズと該像ぶれ補正レンズの駆動源の少なくとも一部を梁
部で結び、支持部材によってそれらの重心位置を支持す
ことにより、前記像ぶれ補正レンズを光軸に垂直な面内
で移動させることを特徴とする画像安定化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラの画像安定
化に関するもので、補正レンズを光軸に垂直な方向に偏
心移動させて像ぶれの補正を行う画像安定化結像装置に
関する。

【０００２】

【従来技術】特開昭６３−４９７２９号公報は、写真レ
ンズを通し感光面に集束される像の安定化装置を開示し
ている。この装置は、像ぶれ補正レンズを光軸に直交す
る２つの方向に偏心移動させて像ぶれを防止する構成で
ある。この構成は、図９の構成原理図に示すように、像
ぶれ補正レンズ１３を支持するレンズ枠２１にマグネッ
ト４２，４３を装着する。マグネット４２，４３に対向
する位置にコイル４４，４５を配置する。コイル４４，
４５はレンズ鏡筒側すなわちレンズ系全体の光軸に対し
て固定的に保持され、コイル４４，４５への電流の増減
によって、マグネット４２，４３を光軸垂直方向に駆動
することができる。２組のマグネット４２，４３および
コイルは４４，４５は、光軸に概ね直交するように配置
され、互いに直交する２つの方向の駆動力を発生し、像
ぶれ補正レンズを任意の位置へ移動させることができ
る。

【０００３】特開平９−８０５５０号公報は、現在多く
実用化されている像ブレ補正機構を開示し、可動部の重
心と、可動部とガイド装置との間に負荷が発生する部分
と、駆動力発生装置の動力とを同一平面内に配置する構
成を開示している。このように構成することによって、
駆動力が、補正レンズおよびその枠などを含む可動部の
重心に対してまっすぐに働き、回転や倒れを発生するモ
ーメントが働かず、安定した動作を行うことができる。

【０００４】従来技術の像ぶれ補正レンズを支持する機
構として、特開平８−１９４２４２号公報及び特開平９
−２４４０８８号公報に見られるように、像ぶれ補正レ
ンズの光軸と光学系全体の光軸を保持したまま像ぶれ補
正レンズを移動させるためのリンク機構を設けているも
のが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６３−４９
７２９号公報に開示された補正レンズを光軸に直交する
２つの方向に偏心移動させて像ぶれを防止する像の安定
化装置や、前記特開平９−８０５５０号公報に開示され
た可動部の重心と、可動部とガイド装置との間に負荷が
発生する部分と、駆動力発生装置の動力とを同一平面内
に配置する構成は、駆動力が補正レンズおよびその枠な
どを含む可動部の重心に対してまっすぐに働くように
し、また像ぶれ補正レンズの回転や倒れを発生するモー
メントが働かず、安定した動作を行うことができる。し
かし、このような条件を満足する構成とするためには、
像ぶれ補正レンズの周囲に駆動源を配置する必要があ
り、レンズ鏡筒の外径を小さくすることが困難である。

【０００６】また、前記特開平８−１９４２４２で提案
されている機構は、駆動源が一方向に集中するため、レ
ンズの空きスペースに駆動源を収納することでスペース
効率を上げ小型化できる可能性があるが、駆動力の中心
と可動部の重心がずれるとリンク機構に回転トルクが加
わり、動作の精度や追従性が失われる。前記特開平９−
２４４０８８で述べられている方法では、可動部の重心
と駆動力の方向については改善されている。しかし、ピ
ンと長孔の組み合わせでは像ブレ補正の精度あるいは作
動の滑らかさを維持することが難しく、また、補正レン
ズの周囲に駆動源を配置することになり、小型化が困難
である。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、従来技術の画像安定化結像装
置についての上述した問題に鑑みてなされたものであっ
て、像ぶれ補正レンズの周囲に駆動源を配置する必要が
なく、レンズ鏡筒の外径を小さくすることができる画像
安定化結像装置を提供することを目的とする。

【０００８】本発明はまた、構造が簡単であり、主要部
品を一体成形による製造も可能であり、生産コストが低
く押さえることができる画像安定化結像装置を提供する
ことを目的とする。本発明はまた、摩擦を発生する要素
が少なく、動作に必要となるエネルギーが少なく、特
に、回転軸に相当する部分を弾性構造としてその可撓性
により回転可動に支持するようにすることにより、摩擦
を発生する要素を少なくし、耐久性の長い画像安定化結
像装置を提供することを目的とする。

【０００９】本発明はまた、駆動源の作動方向を一方向
に集中させて、画像安定化結像装置の空きスペースに駆
動源を収納することにより、スペース効率を上げかつ小
型化を可能にし、さらに駆動力の中心と可動部の重心が
ずれるてもリンク機構に回転トルクが加わらず動作の高
い精度や追従性を得ることができる画像安定化結像装置
を提供することを目的とする。本発明はさらに、移動部
分が重量のバランスを取っていて、重力に逆らって保持
するためのエネルギーが不要である省エネ型の画像安定
化結像装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決する手段】本発明は、像ぶれ補正レンズを
光軸に垂直な方向に移動する画像安定化結像装置におい
て、像ぶれ補正レンズと該像ぶれ補正レンズの駆動源の
少なくとも一部を梁部で結び、支持部材によってそれら
の重心位置を支持すことにより、前記像ぶれ補正レンズ
を光軸に垂直な面内で移動させることを特徴とする画像
安定化装置である。

【００１１】本発明の実施形態は、以下のとおりであ
る。前記支持部材が、可撓性を有することを特徴とす
る。前記支持部材が、該支持部材を撓ませるための補助
駆動源を有することを特徴とする。前記駆動源が、前記
梁部を前記重心位置を中心に回転させる駆動力を発生さ
せることを特徴とする。

【００１２】前記駆動源が、前記重心位置を概ね前記像
ぶれ補正レンズの中心の方向に移動させる駆動力を発生
させることを特徴とする。前記支持部材が、剛性であ
り、前記梁部及び画像安定化結像装置の光軸と一体の部
分に軸支されていることを特徴とする。前記像ぶれ補正
レンズの移動量を検出するために、前記支持部材の傾斜
を検出する支持部材傾斜検出器をさらに有することを特
徴とする。

【００１３】前記像ぶれ補正レンズの移動量を検出する
ために、前記支持部材の撓みを検出する支持部材歪み検
出器をさらに有することを特徴とする。前記像ぶれ補正
レンズの移動量を検出するために、前記梁部の傾斜を検
出する梁部傾斜検出器をさらに有することを特徴とす
る。

【００１４】

【実施の形態】以下に本発明の実施形態の画像安定化結
像装置を図に基づいて説明する。図１は、画像安定化結
像装置の光学構成の一例を示したものである。図２は、
第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持構造の構造説明図
である。図３は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の作動説明図である。図４は、第１実施形態の像ぶ
れ補正レンズ支持構造の作動説明図である。図５は、第
１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持構造の構成原理説明
図である。図６は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支
持構造の作動説明図である。図７は、第１実施形態の像
ぶれ補正レンズ支持構造の変形例の構造説明図である。
図８は、第２実施形態の像ぶれ補正レンズ支持構造の構
造説明図である。

【００１５】（光学系）画像安定化結像装置の光学系１
は、図１に示すように、第１群フロントレンズ１０、第
２群バリエータレンズ１１、第３群固定レンズである像
ぶれ補正レンズ１３、第４群リアフォーカスレンズ１５
の各レンズ群と、撮像素子１７により構成されている。
第２群バリエータレンズ１１の光軸Ｏ上の移動によりズ
ーム調整を行い、第４群リアフォーカスレンズ１５の光
軸Ｏ上の移動により合焦調整を行う。画像安定化結像装
置の光学系１において、像ぶれ補正は、第３群固定レン
ズすなわち像ぶれ補正レンズ１３を補正レンズとして用
いて、これを光軸Ｏに対して垂直方向に移動することす
なわち偏心移動により像位置を移動させて行う。

【００１６】（支持機構の第１実施形態）像ぶれ補正レ
ンズ１３の第１実施形態の支持構造は、図２に示すよう
に、像ぶれ補正レンズ１３を支持するレンズ枠２１と、
マグネット４３とコイル４５を包含するアクチュエータ
部２１ｄと、レンズ枠２１とアクチュエータ部２１ｄを
結ぶ剛性の梁部２１ａとからなる。梁部２１ａは、像ぶ
れ補正レンズ１３、レンズ枠２１、アクチュエータ部２
１ｄ、梁部２１ａのマグネット４３の全体の重心位置近
傍において支柱部２１ｂによって支持されている。

【００１７】支柱部２１ｂの像ぶれ補正レンズ１３側面
には、圧電素子５１が取り付けられている。支柱部２１
ｂの梁部２１ａと反対側の端部２１ｃは、鏡筒部２１ｅ
すなわち実質上光軸Ｏに対して固定的に支持されてい
る。支柱部２１ｂと梁部２１ａの接合部は可撓性をもっ
て接合され、アクチュエータ部２１ｄの駆動によってこ
の部分が撓むことにより、像ぶれ補正レンズ１３を光軸
Ｏに垂直な面内を移動させる。マグネット４３およびコ
イル４５で構成されるアクチュエータ部２１ｄは、マグ
ネット４３を図面上における上下方向の駆動力を発生
し、マグネット４３が下方向に駆動されると、像ぶれ補
正レンズ１３は上方向へ移動する。

【００１８】像ぶれ補正レンズ１３の図面上における左
右方向の駆動は、支柱部２１ｂに設けられたに圧電素子
５１に電圧を加えることにより行う。圧電素子５１に短
縮させる方向に電圧を与えたとき、支柱部２１ｂの梁部
２１ａ側端部は、左方向に撓み、梁部２１ａを左方向に
距離Ｘｓだけ移動させる。このとき梁部２１ａは、図３
に示すように、時計方向に回転しようとする。この時計
方向回転を排除するために、図４に示すように、アクチ
ュエータ部２１ｄによってマグネット４３を上方向へ移
動させて、梁部２１ａを平行移動させる。この結果、像
ぶれ補正レンズ１３を左右方向にのみ移動させることが
できる。

【００１９】圧電素子５１に伸長する方向に電圧を与え
ると、支柱部２１ｂは右方向に撓む。このとき梁部２１
ａは反時計方向に回転しようとする。従って、マグネッ
ト４３およびコイル４５で構成されるアクチュエータ部
２１ｄによって下方向への駆動力を与えることによっ
て、梁部２１ａを平行移動させて像ぶれ補正レンズ１３
を右方向に移動させる。レンズ枠２１、梁部２１ａ、ア
クチュエータ部２１ｄ、支柱部２１ｂは、一体の構造物
として成形しても、複数の部品を接合して形成してもよ
い。

【００２０】レンズ枠２１、梁部２１ａ、支柱部２１
ｂ、固定部２１ｃが、図２に示すように、一体の構造物
として成形されたときは、梁部２１ａ、支柱部２１ｂ、
固定部２１ｃの間は弾性的に支持されるので、構成要素
は図５に示すようになる。すなわち、像ぶれ補正レンズ
１３を左右方向に移動しようとしたとき必要となる支柱
部２３を傾ける駆動力は、補正レンズ１３、アクチュエ
ータ部４０等を含む梁部２２にかかる質量を加速するた
めの駆動力およびバネＳ１に抗する力に加えて、本画像
安定化結像装置カメラの姿勢差による重力の方向および
手ぶれにより加わる左右方向の加速度など不確定な外乱
要素が加わる。従って、図２に示す傾斜センサー２６を
設けて支柱部２１ｂの傾きを検出し目的の移動量を得る
ように制御する必要がある。

【００２１】像ぶれ補正レンズ１３を上下方向に移動す
るためには、像ぶれ補正レンズ１３及びアクチュエータ
部４０の軸Ｐ２に対する回転モーメントに対して目的の
加速度を得る駆動力と支柱部２３と梁部２２との角度に
より発生する回転モーメントに見合う駆動力を加えれば
よい。

【００２２】支柱部２３の傾斜角度は、図２に示すよう
に、前記傾斜センサー２６や制御移動量から求めること
ができる。従って、バネＳ２に相当するバネ定数があら
かじめわかっていれば、梁部２２の傾きを補正する駆動
力を求めることができ、梁部２２の傾きを検出するセン
サーが無くても、像ぶれ補正レンズ１３の上下位置を制
御できることになる。バネＳ２のばね定数が外乱振動の
与える軸Ｐ２に対する角加速度による回転モーメント力
に比較して十分大きければ、外乱振動の影響は回避でき
る。

【００２３】支柱部２３の移動量あるいは傾きを検出す
るセンサーは、例えば、特開２０００−２６６５４２号
公報に開示される傾斜センサーを用いて検出することが
できる。また、梁部２２の傾斜も同様にこのセンサーを
用いて検出することができる。支柱部２３の傾斜の検出
は、図２に示すように、支柱部２３の一部あるいは全部
を反射面に形成し、その反射面に対向する位置に反射式
の傾斜センサー２６を設けて行う。また、梁部２２の傾
きも、梁部２２の一部あるいは全部を反射面に形成し、
その反射面に対向する位置に反射式の傾斜センサー２７
を設けて行う。これらの検出センサー２６，２７の検出
値に基づいて、像ぶれ補正レンズ１３の上下移動量を演
算することができる。

【００２４】また、支柱部２３を撓ませる方式の場合、
図６に示すように、支柱部２３に歪みゲージ２５を設置
して、撓み量を検出し移動量を推定することができる。
撓み量と移動量の関係は構造解析によって算出するほ
か、実験によって求め、その値をそれぞれの装置に記憶
させておくことにより、歪み量から移動量を得ることが
できる。

【００２５】また、左右方向に駆動するアクチュエータ
は、図７に示すように、アクチュエータ部２１ｄの背面
に別途マグネット４２を前面のマグネット４３と直交す
るように配置しそのマグネット４３に対向する位置にコ
イル４４を設置して、左右方向の駆動力を得るようにし
ても良い。

【００２６】（支持機構の第２実施形態）第２実施形態
の像ぶれ補正レンズ１３の支持機構は、図８に示すよう
に、支柱部１２３を剛体とし、支柱部１２３と梁部１２
２の結合部及び支柱部１２３と鏡筒固定部１２５の間を
回転可能に結合する。すなわち、支持機構は、梁部１２
２と支柱部１２３は、軸Ｐ２によって回転可能に結合さ
れている。鏡筒部１２１ｅの固定部１２４と支柱部１２
３の上端部とは、軸Ｐ１において回転可能に結合されて
いる。

【００２７】レンズ枠２１を含む像ぶれ補正レンズ１３
の重心をＭ１、その質量をｍ１とし、アクチュエータ部
４０の重心をＭ２、その質量をｍ２、Ｌ１をＰ２とＭ１
の距離、Ｌ２をＰ２とＭ２の距離とし、Ｍ１、Ｍ２を結
ぶ線が概ねＰ２の上を通るものとするとしたとき、Ｌ１×ｍ１＝Ｌ２×ｍ２を満足するように軸Ｐ２の位置を定めると、像ぶれ補正
レンズ１３とアクチュエータ部４０は平衡を保つ。

【００２８】本画像安定化結像装置を取り付けたカメラ
（図示せず）がこの状態で保持された場合、像ぶれ補正
レンズ１３の位置を維持するためのエネルギーが不要と
なる。また、図面における上下方向の加速度に対しても
影響を受け難くなる。この支持機構においては、像ぶれ
補正レンズ１３を左右方向に移動しようとすると軸Ｐ２
は円弧運動をすることになる。

【００２９】支柱部１２３の長さＬ３すなわちＰ１とＰ
２の距離が１０ｍｍであるとき、像ぶれ補正レンズ１３
を左右方向に１ｍｍ移動すると、振れ角は概ね±５．７
度となる。このときの直交方向（上下）の移動量は０．０５ ≒ １０×（１−COS（5.7））となる。目的の補正量に対して約１／２０の誤差とな
る。要求された補正率が、１／２０より十分大きけれ
ば、円弧運動のための補正を行う必要はない。また、左
右方向の移動量を０．５ｍｍとした場合、直交方向に発
生する誤差は約１／４０となるので、実用上、直交方向
の補正は必要ないと考えられる。上下方向の移動に関し
ても、同様の考え方ができる。軸Ｐ１と補正レンズ１３
の重心Ｍ１の距離を１０ｍｍとすると、直交方向に発生
する誤差は左右方向とほぼ同様となる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の画像安定化結像装置において
は、像ぶれ補正レンズの周囲に駆動源を配置する必要が
なく、レンズ鏡筒の外径を小さくすることができる効果
を有する。本発明の画像安定化結像装置においては、構
造が簡単であり、主要部品を一体成形による製造も可能
であり、生産コストが低く押さえることができる効果を
有する。

【００３１】本発明の画像安定化結像装置によればま
た、摩擦を発生する要素が少なく、動作に必要となるエ
ネルギーが少なく、特に、回転軸に相当する部分を弾性
構造としてその可撓性により回転可動に支持するように
することにより、摩擦を発生する要素を少なくし、耐久
性を長くすることがきる効果を有する。

【００３２】本発明の画像安定化結像装置においてはま
た、駆動源の作動方向を一方向に集中させて、画像安定
化結像装置の空きスペースに駆動源を収納することによ
り、スペース効率を上げかつ小型化を可能にし、さらに
駆動力の中心と可動部の重心がずれるてもリンク機構に
回転トルクが加わらず動作の高い精度や追従性を得るこ
とができる効果を有する。

【００３３】本発明の画像安定化結像装置においてはさ
らに、移動部分が重量のバランスを取っていて、重力に
逆らって保持するためのエネルギーが不要であり省エネ
を実現できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、画像安定化結像装置の光学構成の一例
を示したものである。

【図２】図２は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の構造説明図である。

【図３】図３は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の作動説明図である。

【図４】図４は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の作動説明図である。

【図５】図５は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の構成原理説明図である。

【図６】図６は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の作動説明図である。

【図７】図７は、第１実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の変形例の構造説明図である。

【図８】図８は、第２実施形態の像ぶれ補正レンズ支持
構造の構造説明図である。

【図９】図９は、従来技術の像ぶれ補正レンズ支持構造
の構造説明図である。

【符号の説明】

１光学系１０第１群フロントレンズ１１第２群バリエータレンズ１３像ぶれ補正レンズ１５第４群リアフォーカスレンズ１７撮像素子２１レンズ枠２１ａ梁部２１ｂ支柱部２１ｃ固定部２１ｄアクチュエータ部２１ｅ鏡筒部２２梁部２３支柱部２５歪みゲージ２６、２７傾斜センサー４３マグネット４５コイル５１圧電素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像ぶれ補正レンズを光軸に垂直な方向に
移動する画像安定化結像装置において、像ぶれ補正レン
ズと該像ぶれ補正レンズの駆動源の少なくとも一部を梁
部で結び、支持部材によってそれらの重心位置を支持す
ことにより、前記像ぶれ補正レンズを光軸に垂直な面内
で移動させることを特徴とする画像安定化装置。
【請求項２】前記支持部材が、可撓性を有することを
特徴とする請求項１に記載の画像安定化装置。
【請求項３】前記支持部材が、該支持部材を撓ませる
ための補助駆動源を有することを特徴とする請求項２に
記載の画像安定化装置。
【請求項４】前記駆動源が、前記梁部を前記重心位置
を中心に回転させる駆動力を発生させることを特徴とす
る請求項１に記載の画像安定化装置。
【請求項５】前記駆動源が、前記重心位置を概ね前記
像ぶれ補正レンズの中心の方向に移動させる駆動力を発
生させることを特徴とする請求項１に記載の画像安定化
装置。
【請求項６】前記支持部材が、剛性であり、前記梁部
及び画像安定化結像装置の光軸と一体の部分に軸支され
ていることを特徴とする請求項１に記載の画像安定化結
像装置。
【請求項７】前記像ぶれ補正レンズの移動量を検出す
るために、前記支持部材の傾斜を検出する支持部材傾斜
検出器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載
の画像安定化装置。
【請求項８】前記像ぶれ補正レンズの移動量を検出す
るために、前記支持部材の撓みを検出する支持部材歪み
検出器をさらに有することを特徴とする請求項１に記載
の画像安定化装置。
【請求項９】前記像ぶれ補正レンズの移動量を検出す
るために、前記梁部の傾斜を検出する梁部傾斜検出器を
さらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像安
定化装置。