JP2004133150A - 像ぶれ補正機構 - Google Patents

Abstract

【課題】光学機器の像ぶれ補正において、安定した補正制御を行う。
【解決手段】固定環１０の略中央に開口部１０Ａが設ける。固定環１０においてレンズ支持枠２０が配設される側に、開口部１０Ａの周縁に環状の突起部１０Ｂを形成する。突起部１０Ｂには枠受機構１００の環状リング１０１が嵌合する。環状リング１０１に、断面形状が略Ｖ字型のＶ溝を円周方向に沿って形成し、Ｖ溝には全周にわたって複数の鋼球１０２を配設する。それぞれの鋼球１０２はレンズ支持枠２０に摺接し、レンズ支持枠２０の移動に応じて回転する。環状リング１０１と固定環１０の平面部との間に、環状の波形座金１０３を配設する。波形座金１０３は、環状リング１０１と鋼球１０２を介して、光軸ＯＰに平行で、かつ固定環１０からレンズ支持枠２０へ向かう方向の付勢力をレンズ支持枠２０に与える。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等の光学機器に備えられ、手ぶれ等に起因する像ぶれを補正するための像ぶれ補正機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラ等の光学機器には、手ぶれ等に起因する像ぶれを補正するための像ぶれ補正機構を備えたものがある。像ぶれ補正機構においては、ジャイロセンサ等により光学機器のぶれの角速度が検出され、結像光学系の一部を構成するよう配設される補正光学系を、検出されたぶれが相殺されるよう駆動することにより像ぶれが補正される。像ぶれを補正するために、補正光学系は、その光軸に垂直な面に沿って互いに直交する２方向に駆動される。また、補正光学系は結像光学系の一部を構成しているため、光軸に沿って変位すると、結像光学系により結像される光学像のピントがずれ、光学解像が劣化してしまう。したがって、補正光学系の光軸に沿った移動を規制するため、補正光学系を引張りばねにより光軸に沿った方向に付勢される（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２０３８９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
引張りばねは、例えば、その両端がそれぞれ補正光学系の保持部材および光学機器の内部に固定される部材に取り付けられる。一方、上述のように、像ぶれ補正の際、補正光学系は、その光軸に垂直な面に沿って駆動される。したがって、像ぶれを補正すべく補正光学系の保持部材が駆動されると、引張りばねの付勢力が補正光学系の駆動方向にも作用する。すなわち、補正光学系を常時、引張りばねで付勢しているために、補正光学系の位置とその位置からの駆動方向とに応じて、補正光学系の駆動に要する駆動力が変化してしまう。したがって、補正光学系の安定的な駆動制御が困難であり、その結果、像ぶれ補正の精度を低下させるという問題がある。
【０００５】
本発明は以上の問題を解決するものであり、手ぶれ等に起因する光学機器の像ぶれを補正する像ぶれ補正機構の制御を安定的に行うことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る像ぶれ補正機構は、光学機器の内部に固定される固定部材と、像ぶれを補正するための補正光学系と、補正光学系を保持し、補正光学系の光軸に垂直な面に沿って移動可能に固定部材に支持される保持部材と、補正光学系を光軸の垂直面に沿った直線方向に駆動するための駆動機構と、補正光学系の光軸に沿った方向における保持部材の移動を規制する一方、垂直面に沿った直線方向の移動を許容する移動規制機構とを備え、移動規制機構は、固定部材に配設され、保持部材に補正光学系の光軸に沿った方向にのみ付勢力を与える弾性部材を有することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、弾性部材の付勢力が、駆動機構による補正光学系の駆動方向に作用することはない。したがって、常時、一定の駆動力で保持部材を駆動することができ、像ぶれ補正機構による補正制御が安定的に行われる。
【０００８】
好ましくは、移動規制機構は、保持部材と弾性部材の間に配設される枠受機構を有する。
【０００９】
好ましくは、固定部材は、補正光学系に対応する位置に形成された円形の開口部を有し、枠受機構は、開口部の周縁部に形成された環状突起部に嵌合する環状リングと、環状リングに全周にわたって形成されたＶ溝に配設される複数の鋼球とを有し、弾性部材により保持部材と鋼球とが常時当接状態に維持されている。
【００１０】
枠受機構を設けることにより、駆動機構による保持部材の駆動時、弾性部材と保持部材の間に発生する摩擦力が軽減される。したがって、駆動機構の駆動力の増大を抑えることができる。
【００１１】
好ましくは、弾性部材は環状のウェーブワッシャであり、環状リングとウェーブワッシャは外径が略同一であって、それぞれの中心は、補正光学系の光軸が光学機器の結像光学系を構成する他の光学系の光軸と一致する基準位置に位置するとき、補正光学系の光軸と一致する。この構成によれば、ウェーブワッシャの付勢力が均一に作用するため、移動規制機構による補正光学系の光軸方向の移動の規制がより安定的に行われる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、カメラのレンズ鏡筒内に設けられる像ぶれ補正装置１の正面図である。固定環１０はレンズ鏡筒の内壁面に固定される。レンズ支持枠２０は略リング状を呈し、その中央の開口部に補正レンズ３０が支持される。補正レンズ３０は、手ぶれ等により生じる像ぶれを補正するための光学素子であり、光学機器の結像光学系の一部を構成する。レンズ支持枠２０は、補正レンズ３０の光軸ＯＰに垂直な面に沿って、互いに直交する２方向に移動可能なよう、固定環１０に支持される。
【００１３】
カメラには例えばジャイロセンサ等の角速度センサが備えられており、手ぶれの角速度が検出される。補正レンズ３０の駆動方向および駆動量は、手ぶれがキャンセルされるよう、角速度センサの検出結果に基づいて算出される。
【００１４】
駆動機構４０は、レンズ支持枠２０を上述の直交する２方向のうちの１方向であるＸ方向に駆動するための駆動機構であり、駆動機構５０は、レンズ支持枠２０をＸ方向に直交するＹ方向に駆動するための駆動機構である。
【００１５】
図２は、駆動機構４０を拡大して示す正面図であり、図３は、駆動機構４０を拡大して示す平面図である。固定板４１は断面形状が略Ｕ字型であり、固定環１０に固定されている。ＤＣモータ４２は、固定板４１の底面部４１Ａにビスにより固定される。ＤＣモータ４２の回転軸は固定板４１の底面部４１Ａを挿通している。ウォーム４３はＤＣモータ４２の回転軸に同軸的に設けられる。駆動軸４４はＸ方向と平行な軸心を回転中心として回転可能に固定板４１の互いに平行な一対の側面部４１Ｂ、４１Ｃに支持される。ウォームホイール４５は駆動軸に取り付けられ、ウォーム４３と螺合している。
【００１６】
案内軸４６は駆動軸４４と平行に配設され、両端部は固定板４１の側面部４１Ｂ、４１Ｃに固定的に支持されている。移動枠４７は、連結部４７Ａ、被駆動部４７Ｂ、および被案内部４７Ｃを有する。被駆動部４７Ｂは、駆動軸４４の外周面に形成されたネジ山に螺合している。被案内部４７Ｃは、案内軸４６に軸方向に沿って摺動可能に嵌合している。連結部４７Ａは、レンズ支持枠２０に案内軸４８を介して連結されている。したがって、ＤＣモータ４２が回転すると、その回転運動はウォーム４３とウォームホイール４５を介して駆動軸４４に伝達され、駆動軸４４は軸心周りに回転する。上述のように、駆動軸４４は両端部が固定板４１の側面部４１Ｂ、４１Ｃに支持されており、軸心方向への移動が規制され、駆動軸４４には移動枠４７の被駆動部４７Ｂが螺合している。したがって、駆動軸４４の回転に応じて被駆動部４７Ｂは駆動軸４４の軸心に沿って、すなわちＸ方向に沿って変位する。被駆動部４７ＢのＸ方向における変位は、連結部４７Ａを介してレンズ支持枠２０に伝達され、その結果、補正レンズ３０がＸ方向において駆動される。
【００１７】
図１に示すように、補正レンズ３０を挟んで駆動機構４０の反対側には、案内機構６０が設けられる。案内機構６０は、支持部材６１、移動枠６２、案内軸６３を有する。支持部材６１は固定環１０に固定される固定部６１Ａと、長手軸がＸ方向に延びる支持部６１Ｂとを備える。移動枠６２は支持部材６１の支持部６１ＢにＸ方向に沿って摺動可能に支持される。移動枠６２は、案内軸６３を介してレンズ支持枠２０に連結される。したがって、駆動機構４０によるＸ方向に沿ったレンズ支持枠２０の駆動は、案内機構６０により、より安定的に行われる。
【００１８】
図２に示すように、薄板の円盤状のパルサー４９は、ウォーム４３の先端部近傍に固定的に配設されており、ＤＣモータ４２の回転に連動して回転する。尚、図３においては、他の部材の構成を明示するため、パルサー４９は省略されている。
【００１９】
図２に示すように、固定板４１のレンズ支持枠２０とは反対側の側面部４１Ｃには、断面形状が略Ｌ字型の載置部８０が一体的に形成されている。載置部８０には、パルサー４９の回転位置を検出する位置検出機構９０が設けられる。載置部８０においてＹ方向と平行な面には位置検出機構９０の調整ビス９１が螺合している。載置部８０においてＸ方向と平行な面には、位置検出機構９０の一対のフォトインタラプタと調整部材が載置される。
【００２０】
図４は、位置検出機構９０およびパルサー４９を拡大して示す平面図である。尚、図４において各部材の相対的位置関係を明示するため、一部は破線で示される。パルサー４９の周縁部には、円周方向に沿って所定の間隔をおいて複数のスリット４９Ａが形成されている。一対のフォトインタラプタ９２、９３は、発光素子と受光素子との間にパルサー４９のスリット４９Ａが形成された部分が介在するよう、検知部９２Ａ、９３Ａが位置づけられている。一対のフォトインタラプタ９２、９３にはそれぞれ位置決め穴９２Ｂ、９３Ｂが穿設され、載置部８０には、各フォトインタラプタに対応して位置決め穴８０Ａ、８０Ｂが穿設されている（図３参照）。位置決めビス９５は、位置決め穴８０Ａ、９２Ｂを挿通し、位置決めビス９６は、位置決め穴８０Ｂ、９３Ｂを挿通している。フォトインタラプタ９２、９３は、それぞれ位置決めビス９５、９６により適度な強さで締め付けられている。すなわち、フォトインタラプタ９２、９３は、外力が加えられると位置決め穴８０Ａ、９２Ｂ、８０Ｂ、９３Ｂの軸心を回転中心として回転可能であり、かつ外力が加えられないときは静止した状態を維持する。
【００２１】
上述のように、フォトインタラプタ９２、９３は、発光素子と受光素子との間にパルサー４９のスリット４９Ａが介在するよう位置づけられている。したがって、各フォトインタラプタ９２、９３の出力電圧の変化をモニタすることにより、パルサー４９の回転に応じて通過するスリット４９Ａの数がカウントされる。すなわち、各フォトインタラプタ９２、９３の出力電圧の位相差に基づいてパルサー４９の回転位置が検知され、ＤＣモータ４２の回転方向および回転量が検知される。
【００２２】
上述の角速度センサの出力に基づいて、手ぶれが相殺される補正レンズ３０の駆動目標位置が演算される。駆動目標位置と、検知されたＤＣモータ４２の回転方向および回転量に基づいて、補正レンズ３０を駆動目標位置へ駆動するためのＤＣモータ４２の回転方向および回転量が演算される。
【００２３】
調整部材９４は、フォトインタラプタ９２、９３の間に配設される。調整部材９４は、四角柱状のねじ受部９４１と曲面部９４２とを備える。ねじ受部９４１には貫通穴９４１Ａが形成され、曲面部９４２は、フォトインタラプタ９２、９３と当接する面が所定の曲率半径で曲がっている。図２に示すように、ねじ受部９４１および曲面部９４２の底面は同一平面を形成しており、載置部８０に摺接している。
【００２４】
調整ビス９１は、載置部８０においてＹ方向と平行に起立した取付片８０Ｄに形成された貫通穴８０Ｃ、および調整部材９４のねじ受部９４１の貫通穴９４１Ａを挿通している。調整ビス９１の外周面において、貫通穴８０Ｃを挿通する部分には右雄ねじが形成され、貫通穴９４１Ａを挿通する部分には左雄ねじが形成されている。また、貫通穴８０Ｃの内壁面には右雌ねじが形成され、貫通穴９４１Ａの内壁面には左雌ねじが形成されている。すなわち、調整ビス９１の右雄ねじと貫通穴８０Ｃの右雌ねじが螺合し、調整ビス９１の左雄ねじと貫通穴９４１Ａの左雌ねじが螺合している。
【００２５】
調整ビス９１をヘッド側から見て時計方向に回すと、右雄ねじと貫通穴８０Ｃの右雌ねじの螺合により調整ビス９１はパルサー４９側に移動する。上述のように、調整部材９４のねじ受部９４１および曲面部９４２の底面は平面状に形成されているため、貫通穴９４１Ａを回転中心とする調整部材９４の回転運動は規制される。したがって、調整ビス９１が移動すると、左雄ねじと左雌ねじの螺合により調整部材９４がパルサー４９側に直進移動する。その結果、一対のフォトインタラプタ９２、９３は、調整部材９４の曲面部９４２に押され、互いに離れる方向へ回転する。調整ビス９１をヘッド側から見て反時計方向に回すと、調整ビス９１および調整部材９４はパルサー４９から離れる方向へ移動する。
【００２６】
一対のフォトインタラプタ９２、９３の出力電圧の変化をオシロスコープ等でモニタし、両者の出力の位相差が、所定の周期となるよう、調整ビス９１を適宜回転させる。
【００２７】
尚、フォトインタラプタの調整作業は以下のようにして行われる。調整ビス９１による位置調整作業前の状態において、調整部材９４は、図４に示す状態よりも取付片８０Ｄ側に位置しており、また一対のフォトインタラプタ９２、９３も、図４に示す状態よりも検知部９２Ａ、９３Ａ同士がより近い位置にある。すなわち、調整部材９４の曲面部９４２はフォトインタラプタ９２、９３に当接していない。この状態から、調整ビス９１を時計方向に回して調整部材９４をパルサー４９方向へ進出させていき、両フォトインタラプタ９２、９３に当接させる。この時点から、各フォトインタラプタ９２、９３の出力電圧の変化をオシロスコープ等でモニタしながら、さらに調整ねじ９１を時計方向に慎重に回して、両フォトインタラプタ９２、９３が所望の位置となったところで止める。次に、両フォトインタラプタ９２、９３が動かないよう、位置決めビス９５、９６および位置決め穴８０Ａ、９２Ｂ、８０Ｂ、９３Ｂ周辺に接着剤を塗布して硬化させて固定し、調整作業が完了する。
【００２８】
図５は、図１の線Ｖ−Ｖ矢視断面図であり、図６は、図１に示す像ぶれ補正装置１においてレンズ支持枠２０を取り外した状態を示す平面図である。固定環１０の略中央には、円形の開口部１０Ａが設けられる。補正レンズ３０の光軸ＯＰが結像光学系の他の光学系の光軸と一致する基準位置に位置しているとき、開口部１０Ａの中心１０Ｃが光軸ＯＰと一致するよう、開口部１０Ａは位置づけられている。固定環１０においてレンズ支持枠２０が配設される側には、開口部１０Ａの周縁に環状の突起部１０Ｂが形成される。突起部１０Ｂには枠受機構１００の環状リング１０１が嵌合する。環状リング１０１には、断面形状が略Ｖ字型のＶ溝が円周方向に沿って形成されている。環状リング１０１の中心も、開口部１０Ａと同様、補正レンズ３０が基準位置にあるときの光軸上に位置している。Ｖ溝には鋼球１０２が配設される。図６に示すように、環状リング１０１のＶ溝には全周にわたって複数の鋼球１０２が配設される。また、図５に示すように、それぞれの鋼球１０２はレンズ支持枠２０に摺接しており、レンズ支持枠２０の移動に応じて回転する。
【００２９】
環状リング１０１と固定環１０の平面部との間には、環状の波形座金（ウェーブワッシャ）１０３が配設される。図５に示されるように、環状リング１０１と波形座金１０３は、それぞれの外径が略同一である。環状リング１０１と同様、波形座金１０３は突起部１０Ｂに嵌合し、その中心は補正レンズ３０が基準位置にあるときの光軸ＯＰ上に位置している。波形座金１０３は、環状リング１０１と鋼球１０２を介して、光軸ＯＰに平行で、かつ固定環１０からレンズ支持枠２０へ向かう方向（図５中上方向）の付勢力をレンズ支持枠２０に与える。尚、図５中においては波形座金１０３の特徴を明示するため、波形座金１０３の切断面のハッチは省略されている。
【００３０】
図７は図５における案内軸４８の近傍を拡大してして示す図である。レンズ支持枠２０のＹ方向に沿った駆動が規制されないよう、案内軸４８と案内軸４８が嵌合するレンズ支持枠２０の穴との間には、所定の間隙が形成されている。波形座金１０３の付勢力により、レンズ支持枠２０は、図５中上方向に常時、付勢されているため、図７に示すように、レンズ支持枠２０の穴の内壁面の一部が案内軸４８の外周面の一部に常時、摺接する。同様に、案内軸６３と案内軸６３が嵌合するレンズ支持枠２０の穴との間にも間隙が形成されており、波形座金１０３の付勢力により、レンズ支持枠２０の穴の内壁面の一部が案内軸６３の外周面の一部に常時、摺接する。この構成により、補正レンズ３０の光軸ＯＰに沿った方向における移動が防止される。
【００３１】
図８は、上述の駆動機構４０によりレンズ支持枠２０が図５中の左方向へ駆動された状態を示す図である。レンズ支持枠２０は、波形座金１０３に付勢されながら移動し、鋼球１０２は、レンズ支持枠２０の移動に応じて回転する。波形座金１０３とレンズ支持枠２０との間には枠受機構１００が介在するのみであり、波形座金１０３は、いかなる部材を介してもレンズ支持枠２０に連結されていない。すなわち、レンズ支持枠２０が移動しても波形座金１０３は変形することがなく、その付勢力は、光軸ＯＰに平行な方向に作用するのみで、レンズ支持枠２０の駆動方向に作用することはない。したがって、駆動機構４０によるＸ方向の駆動力とレンズ支持枠２０の移動量の比は、レンズ支持枠２０の位置にかかわらず常に一定である。その結果、補正レンズ３０の駆動制御を常時、安定して行うことができ、像ぶれ補正の精度が向上する。
【００３２】
また、波形座金１０３とレンズ支持枠２０との間に枠受機構１００が介在することにより、レンズ支持枠２０の移動により発生する摩擦力が軽減される。したがって、駆動機構４０の駆動力の増大が防止され、経済的である。
【００３３】
尚、駆動機構５０および案内機構７０は、駆動方向および案内方向がＹ方向であることを除けば、駆動機構４０、案内機構６０と全く同様の構成を有しているため、説明は省略する。
【００３４】
本実施形態において、レンズ支持枠２０を光軸ＯＰに平行な方向に付勢するために波形座金１０３を用いているが、これに限るものではなく、同方向にのみ付勢力を与えることができる弾性部材であればよい。
【００３５】
また、駆動の１方向に沿って配設される波形座金は、上記実施形態のような単一の環状のものが部品点数や組立等の都合上好ましいが、もちろん複数の波形座金を開口部周囲に複数個配設した構成としてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、補正光学系の光軸に沿った移動を規制する付勢力が、像ぶれを補正するための補正光学系の駆動には作用しない。したがって、補正光学系の駆動が安定して行われ、像ぶれ補正が高精度に実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】カメラのレンズ鏡筒内に設けられる像ぶれ補正装置の正面図である。
【図２】像ぶれ補正装置の駆動機構を拡大して示す正面図である。
【図３】像ぶれ補正装置の駆動機構を拡大して示す平面図である。
【図４】位置検出機構とパルサーを拡大して示す平面図である。
【図５】光軸を含みＸ方向に平行な面で像ぶれ補正装置を切断した断面図である。
【図６】レンズ支持枠を取り外した状態の像ぶれ補正装置を示す平面図である。
【図７】レンズ支持枠と駆動機構の連結部分の拡大図である。
【図８】レンズ支持枠が駆動された状態の像ぶれ補正装置の断面図である。
【符号の説明】
１　像ぶれ補正装置
１０　固定環
２０　レンズ支持枠
３０　補正レンズ
４０、５０　駆動機構
４９　パルサー
６０、７０　案内機構
８０　載置部
９０　位置検出機構
９１　調整ビス
９２、９３　フォトインタラプタ
９４　調整部材
１００　枠受機構
１０１　環状リング
１０２　鋼球
１０３　波形座金

Claims (4)

1. 光学機器の内部に固定される固定部材と、
   像ぶれを補正するための補正光学系と、
   前記補正光学系を保持し、前記補正光学系の光軸に垂直な面に沿って移動可能に前記固定部材に支持される保持部材と、
   前記補正光学系を前記垂直面に沿った直線方向に駆動するための駆動機構と、
   前記保持部材の前記光軸に沿った方向における移動を規制する一方、前記垂直面に沿った直線方向の移動を許容する移動規制機構とを備え、
   前記移動規制機構は、前記固定部材に配設され、前記保持部材に前記光軸に沿った方向にのみ付勢力を与える弾性部材を有することを特徴とする像ぶれ補正機構。
2. 前記移動規制機構は、前記保持部材と前記弾性部材の間に配設される枠受機構を有することを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正機構。
3. 前記固定部材は、前記補正光学系に対応する位置に形成された円形の開口部を有し、
   前記枠受機構は、前記開口部の周縁部に形成された環状突起部に嵌合する環状リングと、前記環状リングに全周にわたって形成されたＶ溝に配設される複数の鋼球とを有し、前記弾性部材により前記保持部材と前記鋼球とが常時当接状態に維持されていることを特徴とする請求項２に記載の像ぶれ補正機構。
4. 前記弾性部材は環状のウェーブワッシャであり、
   前記環状リングと前記ウェーブワッシャは外径が略同一であって、
   それぞれの中心が、前記光軸が前記光学機器の結像光学系を構成する他の光学系の光軸と一致する基準位置に位置するとき前記光軸と一致することを特徴とする請求項３に記載の像ぶれ補正機構。

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