JP2003255422A

JP2003255422A - 補正光学系加振装置

Info

Publication number: JP2003255422A
Application number: JP2002056817A
Authority: JP
Inventors: Michiro Hirohata; 道郎廣畑
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2002-03-04
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】装置を大型化、複雑化することなく、第１、
第２のアクチュエータを、狭い隙間で駆動可能な構成に
しつつ、補正光学系を互いに直交する方向に高効率に移
動させる。【解決手段】補正光学系１と、光軸２と直交する平面
内において該光軸を頂点とする直角二等辺三角形の等角
となる二つの角に配置され、かつ、補正光学系を移動さ
せる為のそれぞれの駆動の方向（図中上方向）が平行に
統一された、狭い隙間で駆動する第１、第２のアクチュ
エータ６〜１１と、第１と第２のアクチュエータの中間
位置に配置され、第１及び第２のアクチュエータが前記
統一された駆動方向以外へ動くことを禁止するが、一方
のアクチュエータが駆動すると他方のアクチュエータの
駆動中心を回転中心として前記補正光学系を微小な回転
運動させることを許容するように作用するガイド手段
４，５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手振れを補正する
為にカメラの撮影レンズ等に好適な補正光学系加振装置
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学系の一部を動かして手振れを補正す
る光学系は、双眼鏡や、ＣＤ（コンパクトディスク）プ
レーヤーのピックアップレンズなどにも利用されている
が、多くはカメラの撮影光学系を想定して提案され、実
用化されている。

【０００３】特開平６−２８９４５４号公報には、アク
チュエータにムービングコイルを利用したもので、加振
する補正光学用のレンズの光軸に直角なＸ軸、Ｙ軸に対
し、各々の方向に駆動力を発生するコイルが配置された
構成のものが開示されている。

【０００４】また、特開平９−３３９７５号公報には、
扁平なコイルを動かすムービングコイルのタイプで、向
かい合う磁石（磁気回路）を比較的小型化し易くした構
成のものが開示されている。この方式を発展させる事
で、上記と同様な加振力を発生させるムービングマグネ
ットタイプへの展開が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の各提案に見られ
るように、Ｘ軸方向に光学系を駆動するアクチュエータ
はＸ軸上に、Ｙ軸方向に光学系を駆動する駆動するアク
チュエータはＹ軸上に、それぞれレイアウトすると、原
理的には非常にすっきりするが、Ｘ軸方向に光学系を駆
動するアクチュエータはＹ軸方向に駆動するアクチュエ
ータによってＹ軸方向に駆動され、Ｙ軸方向に光学系を
駆動するアクチュエータはＸ軸を駆動するアクチュエー
タによってＸ軸方向に駆動されることになり、駆動方向
と直角の方向にかなり大きな隙間／可動スペースを必要
としている。

【０００６】したがって、どうしてもアクチュエータは
大型化し、あるいは磁気回路の効率化を妨げ、低出力化
してしまう傾向にあった。

【０００７】また、高精度の位置制御を行うため、アク
チュエータと補正光学系はガタの無い一体構造であるこ
とを必要としている。

【０００８】特に、磁気回路の効率が高く、小型化の容
易なヨークと相対する永久磁石が、狭い隙間を保って駆
動力を発生させる、ヨーク、コイル、ムービングマグネ
ットを組み合わせる可動タイプのアクチュエータを構成
しようとした場合、１）駆動する方向と直角な方向に自由度を与えると永久
磁石がヨークにくっついてしまう、２）駆動方向と直角な方向に永久磁石が動けるようにし
ようとすると狭い隙間が広い隙間となって、磁気回路の
効率が下がってしまう、という問題を有していた。

【０００９】つまり、ムービングコイルの場合、可動部
が吸引されることはないが、ギャップが大きく磁気回路
の効率は悪くなる。一方、ムービングマグネットの場
合、ギャップを狭める事で磁気回路の効率を高めること
が可能であるが、吸着を起こさない工夫が必要であり、
その為の構成が困難であった。

【００１０】（発明の目的）本発明の目的は、装置を大
型化、複雑化することなく、第１、第２のアクチュエー
タを、狭い隙間で駆動可能な構成にしつつ、補正光学系
を互いに直交する方向に高効率に移動させることのでき
る補正光学系加振装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光学系に含まれ、該光学系の光軸と直交
する平面内において互いに直交する方向に移動させら
れ、前記光軸を偏心させて振れを抑制する補正光学系
と、前記光軸と直交する平面内において該光軸を頂点と
する直角二等辺三角形の等角となる二つの角に配置さ
れ、かつ、前記補正光学系を移動させる為のそれぞれの
駆動の方向が平行に統一された、狭い隙間で駆動する第
１、第２のアクチュエータと、前記直角二等辺三角形の
斜辺上の中点に相当する前記第１と第２のアクチュエー
タの中間位置に配置され、前記第１及び第２のアクチュ
エータが前記統一された駆動方向以外へ動くことを禁止
するが、一方のアクチュエータが駆動すると他方のアク
チュエータの駆動中心を回転中心として前記補正光学系
を微小な回転運動させることを許容するように作用する
ガイド手段とを有し、前記第１のアクチュエータが駆動
すると、前記第２のアクチュエータの駆動中心を回転中
心として前記補正光学系は微小な回転運動し、前記第２
のアクチュエータが駆動すると、前記第１のアクチュエ
ータの駆動中心を回転中心として前記補正光学系は微小
な回転運動し、前記補正光学系は前記互いに直交する方
向に移動させられて前記振れを抑制する補正光学系加振
装置とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００１３】（実施の第１の形態）図１は本発明の実施
の第１の形態に係る、カメラの撮影レンズ等に好適な補
正光学系加振装置の正面図であり、該補正光学系加振装
置は、加速度センサあるいは変位センサの信号を、演算
処理した信号を用いて光学系全体の振れ量を、補正光学
系を移動させる（加振する）ことで抑制する例えば撮影
レンズの防振装置に適用されるものである。

【００１４】図１において、１は補正光学系のレンズ、
２は光軸である。３はレンズホルダーであり、長穴４を
有しており、該長穴４にガイド軸５が案内され、レンズ
ホルダー３は図中上下方向の運動と、軸周り（図４にて
後述するように、Ａ，Ｂ周りを意味する）の回転が可能
である。６はレンズホルダー３に固定された第１軸駆動
永久磁石であり、該第１軸駆動永久磁石６は４極に着磁
され、図１のように表裏にＳ極とＮ極を有している。７
は第１軸駆動ヨークであり、８は第１軸駆動コイルであ
り、これらと前記第１軸駆動永久磁石６とで、第１軸駆
動アクチュエータを構成している。

【００１５】９はレンズホルダー３に固定された第２軸
駆動永久磁石であり、該第２軸駆動永久磁石９も第１軸
駆動永久磁石６と同様、４極に着磁されている。１０は
第２軸駆動ヨークであり、１１は第２軸駆動コイルであ
り、これらと前記第２軸駆動永久磁石９とで、第２軸駆
動アクチュエータを構成している。

【００１６】１２は第１軸バネであり、前記第１軸駆動
永久磁石６、第１軸駆動ヨーク７及び第１軸駆動コイル
８により構成される第１軸アクチュエータの出力に応じ
て伸び縮みする。１３は第２軸バネであり、前記第２軸
駆動永久磁石９、第２軸駆動ヨーク１０及び第２軸駆動
コイル１１により構成される第２の軸アクチュエータの
出力に応じて伸び縮みする。１４，１５，１６はレンズ
ホルダー３を保持するコロである。

【００１７】図２は、図１に示す補正光学系加振装置の
側面図（図１の右側から左方向を見た図）であり、レン
ズホルダー３を支えるコロ１４の上には、それぞれ付勢
バネ１７および図示しない付勢バネ（１８，１９）が、
それぞれ対向している。

【００１８】図３は、図１に示す補正光学系加振装置を
別の方向から見た側面図（図１の下側から上方向を見た
図）であり、第１軸駆動アクチュエータ、第２軸駆動ア
クチュエータの構成を示している。

【００１９】第１軸駆動ヨーク７はＵの字形をしてお
り、第１軸駆動コイル８がその片腕に巻かれている。ま
た、第１軸駆動ヨーク７の両腕の先端は、第１軸駆動永
久磁石６と狭い隙間を介して、対向している。

【００２０】この様な構成において、駆動用の電流を一
方向のみとするためにあらかじめ第１軸バネ１２により
第１軸駆動永久磁石６は図１の上方に片寄せされてお
り、第１軸駆動コイル８に対して中間の電流値を流すこ
とにより、図１の状態となる。つまり、第１軸駆動コイ
ル８へ中間の電流値を与えることにより、第１軸駆動永
久磁石６と第１軸駆動ヨーク７の間には吸着力が働き、
第１軸バネ１２の上方向への付勢力に抗して第１軸駆動
永久磁石６の片面の二つの磁極の中間と第１軸駆動ヨー
ク７が向かい合う位置に止まり、バランスが取られた状
態となっている。

【００２１】図１に示すように第１軸駆動永久磁石６の
右上と左下をＮ極に着磁し、第１軸駆動コイル８にさら
に大きな電流（中間の電流値の２倍の電流値）を流し、
第１軸駆動ヨーク７の右側が電磁石のＳ極となるようす
ると、第１軸駆動永久磁石６と第１軸駆動ヨーク７の間
には吸着力が働き、第１軸バネ１２の力に抗して第１軸
駆動永久磁石６は図１の下方向に移動する。

【００２２】つまり、第１軸駆動コイル８に流す電流値
を制御することで、第１軸駆動永久磁石６の図１の上下
方向の位置を制御でき、加速度センサあるいは変位セン
サの出力信号を基に演算された手振れ情報に基づく補正
量だけ第１軸駆動永久磁石６を動かすることで、補正光
学系のレンズ１の光軸２をＸ軸から４５度ずれた方向に
動かす（詳細は後述する）ことができるようになってい
る。

【００２３】第１軸駆動アクチュエータの出力（ここで
の出力は、電流の増加に対する永久磁石の変位量（出力
増）を意味する）は、第１軸駆動永久磁石６の下側の極
が第１軸駆動ヨーク７に向き合う位置でゼロとなり、中
間位置で最大となり、第１軸駆動永久磁石６の上側の極
が第１軸駆動ヨーク７に向き合う位置で再びゼロとな
る。そして、第１軸駆動ヨーク７の幅と第１軸駆動永久
磁石６の上下の極の幅を等しくすることでその出力はほ
ぼｓｉｎカーブの特性となるので、図１のように第１軸
駆動永久磁石６の幅Ｄ２を、第１軸駆動ヨーク７の幅Ｄ
１の２倍とし、磁極の幅の１／２の範囲で制御駆動させ
ると、ｓｉｎカーブの０度（ｓｉｎ０度＝０) から１８
０度（ｓｉｎ１８０度＝０）のうち、６７．５度（因に
ｓｉｎ６７．５度＝０．９２）から１１２．５度（同じ
くｓｉｎ１１２．５度＝０．９２）の領域を使用するこ
とになり、すべての領域で９０パーセント以上の出力が
得られ、実用上十分なリニアリティが得られる。また、
第１軸駆動永久磁石６と光軸２の移動量の比は約「１．
４対１」なので、このとき補正光学系のレンズ１の制御
幅の約３倍がヨーク７の幅となる。

【００２４】さらにリニアリティを高めるために、補正
光学系のレンズ１の制御幅の約４倍がヨーク７の幅とな
るように設計すると、７４．１度（因にｓｉｎ７４．１
度＝０．９６）から１０５．９度（同じくｓｉｎ１０
５．９度＝０．９６）の領域を使用することになり、す
べての領域で９６パーセント以上の極めて安定した出力
が得られようになる。主に制御する領域は、全制御領域
の半部程度であることを考えると実用的に要求される性
能は、この程度で、これ以上は過剰品質といっても良
い。

【００２５】第２軸駆動アクチュエータの構成も、同様
である。

【００２６】図４は、図１と同じく補正光学系加振装置
の正面図であり、光軸２をＯ、第１軸駆動永久磁石６の
中心をＡ、第２軸駆動永久磁石９の中心をＢ、ガイド軸
５の中心をＣとした位置関係を表したもので、角ＡＯＢ
は直角、ＯＡ＝ＯＢで、三角形ＯＡＢは直角二等辺三角
形である。斜辺ＡＢの中点をＣ、よって、ＯＣは斜辺Ａ
Ｂへの垂線の関係となっている。

【００２７】微小な移動範囲では、第１軸駆動永久磁石
６の駆動は第１軸バネ１２に対してのみバランスの取れ
た関係にあり、第２軸バネ１３とは干渉しないので、第
１軸駆動永久磁石６の運動は、Ｂ点を中心とする回転運
動とみなせる。したがって、Ａ点の運動方向は斜辺ＡＢ
に直角方向、三角形ＯＡＢがＢを軸に回転するので、Ｏ
点の運動方向は等辺ＡＯの方向となる。ガイド軸５はレ
ンズホルダー３の長穴４に嵌合しているが、三角形上の
Ｃ’の点の動きも、Ａの運動が微小な範囲では十分にＯ
Ｃ方向と同一といえ、直線上の長穴の中を自由に移動す
るようになる。

【００２８】同様に、第２軸駆動永久磁石９の動きは、
Ａ点を中心とする回転運動とみなせる。したがって、Ｂ
点の運動方向は斜辺ＡＢに直角方向、三角形ＯＡＢがＡ
を軸に回転するので、Ｏ点の運動方向は等辺ＢＯの方向
となる。

【００２９】以上述べてきた位置関係に部品を配置する
ことで、第１軸、第２軸の駆動用アクチュエータの運動
方向を同一とし、狭い隙間で駆動する必要のある方式の
アクチュエータでも、Ｘ，Ｙ軸方向（互いに直交する方
向）にそれぞれに移動する２次元の加振機構を可能とす
ることが可能となる。

【００３０】上記の実施の第１の形態によれば、第１軸
駆動アクチュエータと第２軸駆動アクチュエータの駆動
の方向を平行に統一し、かつ加振に必要なストロークだ
け移動可能な長穴４と固定軸であるガイド軸５で、実質
的に、永久磁石（６，９）とヨーク（７，１０）の間の
狭い隙間を変化させる方向の運動を禁止し、各アクチュ
エータの駆動方向の運動と、長穴４の中心のガイド軸４
周りの回転運動を利用して、Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向の運
動をつくり出している。この結果、狭い隙間を保つ必要
のある駆動メカニズムでも、大型化、複雑化することな
しに、Ｘ，Ｙ軸方向の２次元の運動を作っている。

【００３１】さらに説明を加えると、レンズ１の光軸２
を頂点とする直角二等辺三角形ＯＡＢの二つの角（Ａ，
Ｂの点）にそれぞれアクチュエータを配置し、これらア
クチュエータが直角二等辺三角形ＯＡＢの斜辺ＡＢの方
向へ運動することを禁止するガイド軸５と、斜辺ＡＢ上
の中点に該斜辺ＡＢに直角方向の長穴４を配置し、前記
各アクチュエータの駆動方向を斜辺ＡＢに直角方向とす
ることで、第１軸駆動アクチュエータは、第２軸駆動ア
クチュエータの駆動中心（Ｂ点）を軸に可動部分、つま
りレンズ１を微小な回転運動をさせることで、該レンズ
１の光軸２の、前記第１軸駆動アクチュエータの駆動方
向と４５度ずれた方向（例えばＸ軸に４５度ずれた方
向）の運動をつくり、同様に第２軸駆動アクチュエータ
は、前記第１軸駆動アクチュエータの駆動中心（Ａ点）
を軸に可動部分、つまりレンズ１を微小な回転運動をさ
せることで、該レンズ１の光軸２の、前記第２軸駆動ア
クチュエータの駆動方向と４５度ずれた方向（例えばＹ
軸に４５度ずれた方向）の運動をつくることになる。

【００３２】前記レンズ１の駆動ストロークは０．５ミ
リメートル以下の量であり、該レンズ１の光軸２を頂点
とする直角二等辺三角形ＯＡＢの斜辺ＡＢの長さに比べ
ると十分小さく、それぞれの回転運動は、長穴４とガイ
ド軸５の部分の運動としてみると、可動部が長穴４に案
内された方向に直線的に運動するとみなせる運動とな
る。

【００３３】また、各アクチュエータの駆動距離とレン
ズ１の光軸２の移動量の関係は、直角二等辺三角形の形
状から、斜辺ＡＢの長さと等辺ＯＡ，ＯＢの長さの比、
つまり「√（２）対１」となり、直接駆動する「１対
１」の場合に比べ、より精密な制御も可能とする。

【００３４】次に、ヨーク（７，１０）の幅Ｄ１の２倍
の永久磁石（６，９）を用い、ヨーク（磁極) の幅Ｄ１
の１／２の範囲で制御駆動させることで、ストローク全
域で、９０パーセント以上の出力が得られ、実用上十分
なリニアリティを得ることができる。永久磁石（６，
９）と光軸２の移動量の比は約「１．４対１」なので、
このときレンズ１の制御幅の約３倍がヨークの幅とな
る。さらにリニアリティを高めるためにレンズ１の制御
幅の約４倍がヨークの幅となるように設計すると、すべ
ての領域で９６パーセント以上の極めて安定した出力が
得られようになる。主に制御する領域は、全制御領域の
半部程度であることを考えると実用的に要求される性能
は、この程度で、これ以上は過剰品質といっても良い。

【００３５】（実施の第２の形態）図５は本発明の実施
の第２の形態に係る補正光学系加振装置の正面図あり、
図６はその側面図である。

【００３６】上記実施の第１の形態との違いは、アクチ
ュエータにステッピングモータ等を使用する点であり、
図５及び図６において、２１は第１軸駆動ステッピング
モータ、２２は第１軸駆動ステッピングモータ２１の出
力軸に圧入される、前記レンズ１を駆動する為の出力伝
達部となる偏心ピンを有する伝達部材（以下、第１軸駆
動偏心ピン付きキートップと記す）、２３は第２軸駆動
ステッピングモータ、２４は第２軸駆動ステッピングモ
ータ２３の出力軸に圧入される、前記レンズ１を駆動す
る為の出力伝達部となる偏心ピンを有する伝達部材（以
下、第２軸駆動偏心ピン付きキートップと記す）であ
る。

【００３７】それぞれのキートップの偏心ピンは、レン
ズホルダー３の長穴２５，２６に案内され、キートップ
の回転運動のうち、図５中上下方向の運動のみレンズホ
ルダー３に伝えるようになっている。それぞれのステッ
ピングモータ２１，２３の中身は可動磁石と磁極に対向
するヨークとヨークを励磁するコイルから構成され、丁
度上記実施の第１の形態におけるアクチュエータが円筒
状に並んでいる形態をしている。

【００３８】この実施の第２の形態では、ステッピング
モータの１ステップのみを使用し、例えば１０極のステ
ッピングモータでは、一つの磁極の角度３６度の二分の
一の１８度を駆動に使用し、駆動力のばらつきを１０パ
ーセント以内に抑えるようにしたものである。したがっ
て、第１軸駆動偏心ピン付きキートップ２２は１８度だ
け回転し、偏心ピンからレンズホルダー３の長穴２５に
運動を伝えることになる。第２軸駆動も同様である。

【００３９】また、１８度の回転は比較的微小であり、
転がりがなくても摩擦によるエネルギーロスが少ないこ
とから、キートップの偏心ピンでコロを代用させ、第１
軸駆動偏心ピン付きキートップ２２の上を付勢バネ２７
で、押さえるようにしている。

【００４０】アクチュエータにステッピングモータを使
用する点以外は、上記実施の第１の形態と同一である。
この場合も、アクチュエータの配置は、光軸２とガイド
軸５を結ぶ線に対して線対称である。

【００４１】この実施の形態における効果は、上記実施
の第１の形態と同様である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置を大型化、複雑化することなく、第１、第２のアク
チュエータを、狭い隙間で駆動可能な構成にしつつ、補
正光学系を互いに直交する方向に高効率に移動させるこ
とができる補正光学系加振装置を提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係る補正光学系加
振装置の正面図である。

【図２】図１の補正光学系加振装置の側面図である。

【図３】図１の補正光学系加振装置の側面図である。

【図４】図１の補正光学系加振装置において機能を説明
する為の正面図である。

【図５】本発明の実施の第２の形態に係る補正光学系加
振装置の正面図である。

【図６】図５の補正光学系加振装置の側面図である。

【符号の説明】

１補正光学系のレンズ２光軸３レンズホルダー４レンズホルダーに設けられた長穴５ガイド軸６第１軸駆動永久磁石７第１軸駆動ヨーク８第１軸駆動コイル９第２軸駆動永久磁石１０第２軸駆動ヨーク１１第２軸駆動コイル１２第１軸バネ１３第２軸バネ１４，１５，１６コロ１７，１８，１９付勢バネ２１第１軸駆動ステッピングモータ２２第１軸駆動偏心ピン付きキートップ２３第２軸駆動ステッピングモータ２４第２軸駆動偏心ピン付きキートップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系に含まれ、該光学系の光軸と直交
する平面内において互いに直交する方向に移動させら
れ、前記光軸を偏心させて振れを抑制する補正光学系
と、前記光軸と直交する平面内において該光軸を頂点と
する直角二等辺三角形の等角となる二つの角に配置さ
れ、かつ、前記補正光学系を移動させる為のそれぞれの
駆動の方向が平行に統一された、狭い隙間で駆動する第
１、第２のアクチュエータと、前記直角二等辺三角形の
斜辺上の中点に相当する前記第１と第２のアクチュエー
タの中間位置に配置され、前記第１及び第２のアクチュ
エータが前記統一された駆動方向以外へ動くことを禁止
するが、一方のアクチュエータが駆動すると他方のアク
チュエータの駆動中心を回転中心として前記補正光学系
を微小な回転運動させることを許容するように作用する
ガイド手段とを有し、前記第１のアクチュエータが駆動すると、前記第２のア
クチュエータの駆動中心を回転中心として前記補正光学
系は微小な回転運動し、前記第２のアクチュエータが駆
動すると、前記第１のアクチュエータの駆動中心を回転
中心として前記補正光学系は微小な回転運動し、前記補
正光学系は前記互いに直交する方向に移動させられて前
記振れを抑制することを特徴とする補正光学系加振装
置。
【請求項２】前記第１及び第２のアクチュエータは、
それぞれ、可動なマグネットとヨークとコイルから成る
ことを特徴とする請求項１に記載の補正光学系加振装
置。
【請求項３】前記マグネットは、表と裏に各二極、
計４極の磁極を持ち、該磁極の幅はそれぞれ対向するヨ
ークの幅と同一であることを特徴とする請求項２に記載
の補正光学系加振装置。
【請求項４】前記マグネットの磁極の幅は、振れを抑
制する為に駆動される前記補正光学系の移動量の略３倍
もしくは４倍の幅を有する請求項３に記載の補正光学系
加振装置。
【請求項５】前記第１及び第２のアクチュエータは、
それぞれ、少なくとも６極以上の極を有するステッピン
グモータと、該ステッピングモータの出力軸に圧入され
る、前記補正光学系を駆動する為の出力伝達部となる偏
心ピンを有する伝達部材より成ることを特徴とする請求
項１に記載の補正光学系加振装置。
【請求項６】前記二つの偏心ピンは、前記光軸と前記
ガイド手段を結ぶ線に対して線対称に配置されているこ
とを特徴とする請求項５に記載の補正光学系加振装置。