JP2007322712A - 像ぶれ補正装置、レンズ装置及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】大きな補正レンズシフト量が必要とされる高倍率ズーム等に対応することができ、像ぶれ補正精度を高める。
【解決手段】コイル88,91とマグネット67a、67bを有する電動アクチュエータ54と、補正レンズ15が固定される移動枠51と、これを支持する固定基盤53とを備え、電動アクチュエータで補正レンズを第1及び第2の方向X,Yに移動可能とし、補正レンズの光軸をレンズ系の光軸と一致させるように制御して像ぶれを補正する。補正レンズの第1,第2の方向に関する位置情報を、マグネットの磁力により検出する第1及び第2のホール素子94,95を設ける。第1及び第2のホール素子を、第1及び第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向でマグネットのエッジと重なる位置に磁力の検出部の略中心を臨ませ、第1及び第2のホール素子の磁力の検出方向をエッジが延在する方向と直交する方向に向けて配置する。
【選択図】図12
【解決手段】コイル88,91とマグネット67a、67bを有する電動アクチュエータ54と、補正レンズ15が固定される移動枠51と、これを支持する固定基盤53とを備え、電動アクチュエータで補正レンズを第1及び第2の方向X,Yに移動可能とし、補正レンズの光軸をレンズ系の光軸と一致させるように制御して像ぶれを補正する。補正レンズの第1,第2の方向に関する位置情報を、マグネットの磁力により検出する第1及び第2のホール素子94,95を設ける。第1及び第2のホール素子を、第1及び第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向でマグネットのエッジと重なる位置に磁力の検出部の略中心を臨ませ、第1及び第2のホール素子の磁力の検出方向をエッジが延在する方向と直交する方向に向けて配置する。
【選択図】図12
Description
本発明は、手ぶれ等が生じた場合に補正レンズをレンズ系の光軸と直交する方向に移動して補正レンズの光軸をレンズ系の光軸と一致させるように制御することにより、撮影時の振動等によって発生する像ぶれを補正することができる像ぶれ補正装置、その像ぶれ補正装置を有するレンズ装置、及び、そのレンズ装置を備えた撮像装置に関するものである。
近年、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の性能向上には目覚しいものがあり、高画質、高性能の静止画や動画の撮影が、誰にでも簡単に行うことが可能になった。このような撮像装置の性能向上は、レンズ、CCD(固体撮像素子)、画像処理回路の高性能化によるところが大である。
しかしながら、いくらレンズやCCD等の高性能化を図っても、カメラ(撮像装置)を支える手に震えや揺れが生じると、せっかくの高解像度とされた画面にぶれが発生し、像がぶれて写ってしまうことになる。そのため、比較的高価な一部のカメラにおいては、撮影時の手ぶれ等によって発生する像ぶれを補正する像ぶれ補正装置が搭載されている。ところが、本来像ぶれ補正を必要とするカメラは、撮影を職業とするプロが使用するような高級機種ではなく、むしろ撮影経験の少ない大多数の公衆が使用する普及モデルにこそ必要とされるものである。
また、一般に、カメラ(撮像装置)には小型化、軽量化の要望が強く、軽くて持ち易いカメラが好まれている。ところが、従来の像ぶれ補正装置は比較的大きなものであったため、これをカメラ本体に搭載すると、カメラ全体が大きなものとなり、小型化、軽量化の要望に反する結果となる。しかも、従来の像ぶれ補正装置には多数の部品が必要とされており、部品点数の増加によるコストアップが大きいという問題があった。
従来の、この種の像ぶれ補正装置としては、例えば、特許文献1に記載されているようなものがある。特許文献1には、ビデオムービー等の光学機器に用いる像ブレ補正装置およびそれを用いたレンズ鏡筒に関するものが記載されている。この特許文献1に記載された像ブレ補正装置(以下、「第1の従来例」という)は、「撮影レンズの一部を光軸に対して垂直面内に移動させて像ブレ補正を行う像ブレ補正装置において、補正レンズを保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を光軸に対して垂直平面内を第1の方向への移動を案内する第1の案内手段と、前記レンズ保持枠を第1の方向に対して直交する第2の方向への移動を案内する第2の案内手段と、前記レンズ保持枠を第1の方向に駆動する第1の駆動手段と、第2の方向に駆動する第2の駆動手段と、前記補正レンズの位置を検出する位置検出手段とを有し、前記第1の案内手段と前記第2の駆動手段の一部もしくは前記第2の案内手段と前記第1の駆動手段の一部を光軸方向から見て重なり合う位置に配設した」ことを特徴としている。
このような構成を有する特許文献1に記載の像ブレ補正装置によれば、「補正レンズを移動させるためのガイドシャフトと駆動するためのコイルもしくはマグネットを、ピッチの移動手段とヨーの駆動手段、あるいはヨーの移動手段とピッチの駆動手段を、光軸方向から見て、重なるように配置する事で、補正装置の幅及び高さを小さく出来る。」等の効果が期待される。
従来の像ぶれ補正装置の第2の例としては、例えば、特許文献2に記載されているようなものもある。特許文献2には、ビデオムービー等の光学機器に用いる像ブレ補正装置およびそれを用いたレンズ鏡筒に関するものが記載されている。この特許文献2に記載された像ブレ補正装置(以下、「第2の従来例」という)は、「撮影レンズの一部を光軸に対して垂直面内に移動させて像ブレ補正を行う像ブレ補正装置において、補正レンズを保持するとともに前記補正レンズの移動範囲を規制する第1の規制部を設けたレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を光軸に対して垂直平面内を第1の方向への移動を案内する第1の案内手段と、前記レンズ保持枠を第1の方向に対して直交する第2の方向への移動を案内する第2の案内手段と、前記レンズ保持枠を第1の方向に駆動する第1の駆動手段と、第2の方向に駆動する第2の駆動手段と、前記補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記第1の規制部と係合して前記補正レンズの可動範囲を規制する第2の規制部を有する固定手段とからなり、前記第1及び第2の規制部を光軸に対して略同芯円状かつ第1及び第2の駆動手段より内側に配設した」ことを特徴としている。
このような構成を有する特許文献2に記載の像ブレ補正装置によれば、「補正レンズの可動範囲を規制するために、補正レンズと駆動手段の間に可動の規制部材を光軸に対して略同心円上に配置し、この規制部材に係合する非係合部材を固定枠に設けることにより、可動部の内部で可動規制できるため小型な補正装置を構成することができる。」等の効果が期待される。
また、従来の像ぶれ補正装置の第3の例としては、例えば、特許文献3に記載されているようなものもある。特許文献3には、比較的低い周波数の振動を検出して、これを像ブレ防止の情報として像ブレ防止を図るカメラ等に配置される防振装置に関するものが記載されている。この特許文献3に記載された防振装置(以下、「第3の従来例」という)は、「レンズ群を保持するレンズ鏡筒内に配置され、前記レンズ群の光軸を偏心させる補正光学機構と、前記レンズ鏡筒に加わる振動を検出する振動検知手段と、該振動検知手段よりの信号に基づいて前記補正光学機構を駆動し、防振を行う防振制御手段とを備えたカメラ用防振装置において、前記補正光学機構は、補正レンズと、該補正レンズを固定する固定枠と、該固定枠を前記レンズ群の光軸方向とは異なる第1の方向に移動可能に保持する第1の保持枠と、該第1の保持枠を前記光軸方向及び前記第1の方向とは夫々異なる第2の方向に移動可能に保持する、前記レンズ鏡筒に固定される第2の保持枠と、前記第1,第2の保持枠を夫々第1,第2の方向に移動させる、第1,第2のコイル、該第1,第2のコイルに対向する第1,第2の磁界発生部材より成る第1,第2の駆動手段と、前記固定枠、前記第1の保持枠の第1,第2の方向への移動量を検出する第1,第2の位置検出手段とを具備しており、前記第1,第2の磁界発生部材と前記第1,第2の位置検出手段のうち少なくとも一方を、前記レンズ鏡筒に固定された、前記第2の保持枠を含む固定部材に設けた」ことを特徴としている。
このような構成を有する特許文献3に記載の防振装置によれば、「コストアップしたり、大スペースを必要とすることなしに、高周波振動まで応答させることが可能になる」という効果が期待される。
特開2000−258813号公報
特開2003−270695号公報
特開平3−186823号公報
しかしながら、前記第1〜第3のいずれの従来例においても、補正レンズの位置を検出するために位置検出手段を設けていたが、その位置検出手段はいずれの場合にも、発光ダイオード(LED)からなる投光器と半導体位置検出素子(PSD)からなる受光器とによって構成されていた。ところが、いずれの従来例の場合にも、検出素子と遮光部材のスリットの相対変化の方向、又は、検出素子とマグネットの磁極境の相対変化の方向が、補正レンズの移動方向である第1の方向と第2の方向に対して、それぞれ直交する方向に向いた位置関係となっていた。
その結果、補正状態において移動枠と支持枠の位置が相対的に変化した場合に、それぞれの検出基準となる遮光部材のスリット又はマグネットの磁極境から直交方向に相対変化することになる。そのため、移動枠と支持枠の相対距離変化量がそのまま遮光部材のスリットの変化量又はマグネットの磁極境の変化量になることから、補正レンズのシフト量(補正角)を大きくとることが困難であり、高倍率ズーム等における大シフト量に対して像ぶれ補正の性能低下が生じるという問題があった。
この問題点を、図58A〜Eを参照して、詳しく説明する。図58Aは、本発明の先行技術に係る像ぶれ補正装置の位置検出機構200を示すものである。この位置検出機構200は、相対的に移動可能とされたマグネット201と2つのホール素子202,203を有している。マグネット201は長方形の板体からなり、図示しない補正レンズが移動する第1の方向Xにマグネット201の幅方向が設定され、第1の方向Xと直交する第2の方向Yにマグネット201の長手方向が設定されている。2つのホール素子202,203は、マグネット201の磁力を検出することによって当該マグネット201との間の相対位置を検出する。
第1のホール素子202は、第1の方向Xに関する位置情報を検出するもので、マグネット201の長辺の一方のエッジ201aと重なる位置に配置されている。第2のホール素子203は、第2の方向Yに関する位置情報を検出するもので、マグネット201の短辺の一方のエッジ201bと重なる位置に配置されている。第1及び第2のホール素子202,203は、各検出部202a,203aの略中心が、マグネット201の各エッジ201a,201bと一致するように配置されている。これにより、第1のホール素子202及び第2のホール素子203では、図58Bに示すような特性を有する磁束密度が検出される。
図58Cは、マグネット201と第2のホール素子203との間の相対的な移動と検出される磁束密度との関係を説明するものである。図58Dは、マグネット201と第1のホール素子202との間の相対的な移動と検出される磁束密度との関係を説明するものである。また、図58Eは、図58C及び図58Dの状態で検出される磁束密度の状態を説明する図表である。
いま、図58Dに示すように、相対的な移動方向が第1の方向Xのみであって、第2の方向Yの変位量がゼロであるものとする。この場合、第1のホール素子202では、その検出部202aの略中心がマグネット201の長辺側のエッジ201aと一致する位置を基準として、相対的に近づく方向(第1方向X+)へ移動すると、検出される磁束密度は増加し、相対的に離れる方向(第1方向X−)へ移動すると、検出される磁束密度は減少する。このとき、第2のホール素子203は、マグネット201の短辺側のエッジ201bに沿って移動するが、一方又は他方の何れの方向へ移動する場合にも、検出される磁束密度に変化はなく、その変化量はゼロである。
また、図58Cに示すように、相対的な移動方向が第2の方向Yのみであって、第1の方向Xの変位量がゼロであるものとする。この場合、第2のホール素子203では、その検出部203aの略中心がマグネット201の短辺側のエッジ201bと一致する位置を基準として、相対的に近づく方向(第2方向Y+)へ移動すると、検出される磁束密度は増加し、相対的に離れる方向(第2方向Y−)へ移動すると、検出される磁束密度は減少する。このとき、第1のホール素子202は、マグネット201の長辺側のエッジ201aに沿って移動するが、一方又は他方の何れの方向へ移動する場合にも、検出される磁束密度に変化はなく、その変化量はゼロである。
このような特性を有する第1のホール素子202及び第2のホール素子203を用いて、第1の方向Xと第2の方向Yの磁束密度を検出すると、マグネット201と各ホール素子202,203の相対的な移動量がそのまま検出され、その相対移動量の最短距離が磁束密度の検出精度となる。
解決しようとする問題点は、従来の像ぶれ補正装置では、検出素子と遮光部材のスリット又はマグネットの磁極境が補正レンズの移動(可動)方向である第1の方向と第2の方向に対してそれぞれ直角に交差する方向をなす位置関係として構成されていた。そのため、マグネットと各ホール素子との間の相対的な移動量が、そのまま検出時の検出精度となって表れることから、相対移動量に対する補正レンズのシフト量(補正角)を大きくとることができず、大きなシフト量が必要とされる高倍率ズーム等に対応することが困難であり、像ぶれに対する補正精度を高めることができないという点である。
本発明の像ぶれ補正装置は、相対的に移動可能とされたコイル及びマグネットを有する電動アクチュエータと、コイル及びマグネットの一方と補正レンズが固定される移動枠と、コイル及びマグネットの他方が固定されると共に移動枠を移動可能に支持する支持枠と、を備えて構成されている。電動アクチュエータによる移動枠の移動を介して補正レンズを、レンズ系の光軸と直交する第1の方向及び第1の方向と直交する方向であって光軸とも直交する第2の方向に移動可能とし、補正レンズの光軸をレンズ系の光軸と一致させるように制御することによりレンズ系を介して得られる像の像ぶれを補正可能とした像ぶれ補正装置である。補正レンズの第1の方向と第2の方向に関する位置情報を、マグネットの磁力を検出することにより検出する第1のホール素子と第2のホール素子を設け、第1のホール素子と第2のホール素子を、補正レンズの光軸とレンズ系の光軸を一致させた状態において、第1の方向と第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向であってマグネットのエッジと重なる位置に磁力の検出部の略中心を臨ませると共に、第1のホール素子と第2のホール素子の磁力の検出方向をエッジが延在する方向と直交する方向に向けてそれぞれ配置したことを最も主要な特徴とする。
本発明の像ぶれ補正装置では、第1のホール素子と第2のホール素子を、第1の方向と第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向であってマグネットのエッジと重なる位置に磁力の検出部の略中心を臨ませると共に、それぞれの磁力の検出方向をエッジが延在する方向と直交する方向に向けて配置したため、マグネットと各ホール素子との間の相対的な移動量に対する補正レンズのシフト量(補正角)を大きくとることができ、大きなシフト量が必要とされる高倍率ズーム等に対応することができて、像ぶれに対する補正精度を高めることができる。
本発明の像ぶれ補正装置、レンズ装置及び撮像装置によれば、マグネットと各ホール素子との間の相対的な移動量を実質的に長くすることができる。そのため、マグネットと各ホール素子との間の相対的な移動量に対する補正レンズのシフト量(補正角)を大きくとることができ、大きなシフト量が必要とされる高倍率ズーム等に対応することができて、像ぶれに対する補正精度を高めることができる。
補正レンズの第1の方向と第2の方向に関する位置情報をマグネットの磁力により検出する第1のホール素子と第2のホール素子を、第1の方向と第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向であってマグネットのエッジと重なる位置に磁力の検出部の略中心を臨ませると共にその磁力の検出方向をエッジが延在する方向と直交する方向に向けてそれぞれ配置する構成とすることにより、マグネットと各ホール素子との間の相対的な移動量に対する補正レンズのシフト量(補正角)を大きくとることができ、大きなシフト量が必要とされる高倍率ズーム等に対応することができて、像ぶれに対する補正精度を高めることができる像ぶれ補正装置、レンズ装置及び撮像装置を、簡単な構造によって実現した。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1〜図57は、本発明の実施の形態の例を説明するものである。即ち、図1は本発明のレンズ装置の第1の実施の例を正面側から見た斜視図、図2は正面図、図3は縦断面図、図4は図2のN−N線断面図、図5は分解斜視図、図6はレンズ系の説明図である。図7は本発明の撮像装置の第1の例を示すデジタルスチルカメラの分解斜視図、図8はデジタルスチルカメラを正面側から見た斜視図、図9はレンズカバーを移動させて対物レンズを露出した斜視図、図10は背面図、図11は平面図である。
図12〜図32は本発明の像ぶれ補正装置の第1の実施の例を示すもので、ムービングマグネット方式の駆動機構を備えた像ぶれ補正装置である。即ち、図12は像ぶれ補正装置を正面側から見た斜視図、図13は同じく背面側から見た斜視図、図14は正面図、図15は背面図、図16は平面図、図17は底面図、図18は左側面図、図19は右側面図、図20は分解斜視図である。図21は電動アクチュエータを示す斜視図、図22は同じく正面図、図23は背面図、図24は平面図、図25は底面図、図26は2つのホール素子の配置を説明する図、図27は左側面図、図28は右側面図、図29はコイル組立体を示す斜視図、図30は同じく平面図、図31はマグネット及びヨークの斜視図、図32はマグネットの斜視図である。
図33〜図53は本発明の像ぶれ補正装置の第2の実施の例を示すもので、ムービングコイル(ムービングホール素子)方式の駆動機構を備えた像ぶれ補正装置である。即ち、図33は像ぶれ補正装置を正面側から見た斜視図、図34は同じく背面側から見た斜視図、図35は正面図、図36は背面図、図37は平面図、図38は底面図、図39は左側面図、図40は右側面図、図41は分解斜視図である。図42は電動アクチュエータを示す斜視図、図43は同じく正面図、図44は背面図、図45は平面図、図46は底面図、図47は2つのホール素子の配置を説明する図、図48は左側面図、図49は右側面図、図50はコイル組立体を示す斜視図、図51は同じく平面図、図52はマグネット及びヨークの斜視図、図53はマグネットの斜視図である。
図54は本発明の像ぶれ補正装置の制御概念を説明するブロック図、図55は本発明に係る撮像装置の概略構成の第1の実施の例を示すブロック図、図56は同じく撮像装置の概略構成の第2の実施の例を示すブロック図である。図57は本発明の位置検出機構を説明する図である。
図1〜図5に示すように、本発明のレンズ装置の第1の実施の例を示すレンズ装置1は、同一の光軸L上に複数のレンズを配置した5群レンズを有するレンズ系2と、このレンズ系2のレンズを固定し又は移動可能に支持するレンズ鏡筒3と、レンズ系2の光軸L上に配置されると共にレンズ鏡筒3に固定された撮像素子(例えば、CCDやCMOS等)4と、レンズ鏡筒3に装着されると共にレンズ系2の像ぶれを補正する像ぶれ補正装置5等を備えて構成されている。
レンズ装置1のレンズ系2は、図6に示すように、5組のレンズ群を同一光軸L上に配置した5群レンズ7〜11からなる折り曲げ式レンズとして構成されている。5群レンズ7〜11のうち、先端側に位置する1群レンズ7は、被写体に対向される対物レンズである第1のレンズ7Aと、この対物レンズ7Aの被写体と反対側に配置されたプリズム7Bと、このプリズム7Bに対向される第2のレンズ7Cとによって構成されている。プリズム7Bは、断面形状が直角二等辺三角形をなす三角柱体からなり、90度回転変位した位置に隣り合う2つの面の一方に対物レンズ7Aが対向され、他方の面に第2のレンズ7Cが対向されている。
この1群レンズ7では、対物レンズ7Aを透過して一面からプリズム7Bに入射した光は、光軸Lに対して45度に傾斜した反射面で反射されて進行方向が90度折り曲げられ、他面から出射されて第2のレンズ7Cを透過して、光軸Lに沿って2群レンズ8に向かって進行する。2群レンズ8は、第3のレンズ8Aと第4のレンズ8Bとの組み合わせからなり、光軸L上を移動可能に構成されている。2群レンズ8を透過した光は、3群レンズ9に入射される。
3群レンズ9は、レンズ鏡筒3に固定される第5のレンズからなっている。3群レンズ9の後方には、第6のレンズからなる4群レンズ10が配置されている。この4群レンズ10と3群レンズ9の間には、レンズ系2を通過する光の量を調整可能な絞り機構12が配置されている。4群レンズ10は、光軸L上を移動可能に構成されている。4群レンズ10の後方には、第7のレンズ11Aと後述する補正レンズ15とからなる5群レンズ11が配置されている。5群レンズ11のうち、第7のレンズ11Aはレンズ鏡筒3に固定されており、この第7のレンズ11Aの後方に補正レンズ15が移動可能に配置され、更に、補正レンズ15の後方にCCD4が配置されている。
2群レンズ8と4群レンズ10は、それぞれ別個独立に光軸Lに沿って光軸方向へ移動可能とされている。この2群レンズ8と4群レンズ10を所定方向へ移動させることにより、ズーム調整とフォーカス調整を行うことができる。即ち、ズーム時には、2群レンズ8と4群レンズ10をワイド(広角)からテレ(望遠)まで移動することによってズーム調整が実行される。また、フォーカス時には、4群レンズ10をワイド(広角)からテレ(望遠)まで移動することによってフォーカス調整を実行することができる。
撮像素子4は素子用アダプタに固定されており、この素子用アダプタを介してレンズ鏡筒3に取り付けられている。撮像素子4の前側には光学フィルタ14が配置されており、この光学フィルタ14と第7のレンズ11Aとの間に、補正レンズ15を有する像ぶれ補正装置5が配設されている。後に詳細に説明する像ぶれ補正装置5は、レンズ系2の振動等による撮影画像のぶれを補正するためのものである。補正レンズ15は、通常の状態では、その光軸をレンズ系2の光軸Lと一致させるように取り付けられている。そして、カメラ本体の振動等によって撮像素子4の結像面に像ぶれが生じたときに、像ぶれ補正装置5が補正レンズ15を光軸Lと直交する2方向(第1の方向X及び第2の方向Y)に移動させて結像面の像ぶれを補正するようにしている。
このような構成を有するレンズ系2を保持するレンズ鏡筒3は、図1〜図5に示すように、上下方向に重ね合わされて組立結合される上部鏡筒16と中間鏡筒17と下部鏡筒18とから構成されている。上部鏡筒16は、正面の上部に開口された開口窓19と、下面に開口された開口部を有する筐体からなる。開口窓19には1群レンズ7の対物レンズ7Aが装着され、その前面に装着される化粧板21により、対物レンズ7Aが上部鏡筒16に取り付けられている。上部鏡筒16の内部には、対物レンズ7Aの背面に遮光板22を介して配置されたプリズム7Bと、このプリズム7Bの下面に配置された第2のレンズ7Cが固定されている。
上部鏡筒16の内部には、レンズ鏡筒3の上下方向に延在されるレンズ系2の光軸Lと平行をなす上下方向へ移動可能に第1の移動保持枠23が支持されている。第1の移動保持枠23には、上下方向に貫通する貫通穴が設けられており、その貫通穴に2群レンズ8が固定されている。第1の移動保持枠23は、上部鏡筒16に取り付けられたズーム駆動機構24により、レンズ系2の光軸L方向へ所定範囲内で進退移動可能に構成されている。
ズーム駆動機構24は、ズーム用モータ25と、このズーム用モータ25の回転軸として設けられた送りねじ軸26と、この送りねじ軸26に係合される送りナット27等を備えて構成されている。ズーム用モータ25は、コ字状に形成された第1のブラケット28に固定されており、その一端に突出した送りねじ軸26の両端部が第1のブラケット28によって回動自在に両端支持されている。第1のブラケット28は、複数本(本実施例では2本)の固定ねじ29aによって上部鏡筒16に取り付けられている。
この第1のブラケット28の取付状態において、送りねじ軸26には送りナット27が摺動可能に係合されている。送りナット27は、そのねじ溝が延在する方向への移動を規制した状態で第1の移動保持枠23に保持されている。更に、第1の移動保持枠23には、光軸Lと平行をなす方向に2本のガイド軸31a,31bが摺動可能に貫通されている。両ガイド軸31a,31bの一端は上部鏡筒16に保持されており、他端は中間鏡筒17に保持されている。
かくして、ズーム用モータ25を駆動すると、送りねじ軸26の回転力が送りナット27を介して第1の移動保持枠23に伝達される。このとき、所定位置で回転駆動される送りねじ軸26に対して、その軸方向へ送りナット27が相対的に移動することになる。その結果、送りナット27と一体的に第1の移動保持枠23が移動することになり、これにより、ズーム用モータ25の回転方向に応じて2群レンズ8が、1群レンズ7に近づく方向と3群レンズ9に近づく方向とに選択的に移動される。このとき、2群レンズ8を保持する第1の移動保持枠23は、2本のガイド軸31a,31bによって光軸Lと平行する方向にガイドされているため、その光軸L上を精度よく移動することができる。
中間鏡筒17に固定保持された3群レンズ9の下方に配置された絞り機構12は、開口面積を調整自在とされた羽根部材32と、この羽根部材32を移動可能に支持する羽根押え板33と、羽根部材32を開閉動作させるステップモータ34等によって構成されている。ステップモータ34は、モータベース35を介して中間鏡筒17の上面側部に固定されている。下部鏡筒18の上に中間鏡筒17が重ね合わされ、中間鏡筒17の上に上部鏡筒16が重ね合わされていて、これら3つの鏡筒が、これらを上下方向に貫通する複数本(本実施例では3本)の固定ねじ29bにより締付固定され、一体的に組み立てられてレンズ鏡筒3が構成されている。
下部鏡筒18は、上面と側面と下面とに開口された筐体からなり、その内部には、レンズ系2の光軸Lと平行である上下方向へ移動可能に第2の移動保持枠36が支持されている。第2の移動保持枠36には、上下方向に貫通する貫通穴が設けられており、その貫通穴には4群レンズ10が固定されている。第2の移動保持枠36は、下部鏡筒18に取り付けられたフォーカス駆動機構37により、レンズ系2の光軸L方向へ所定範囲内で進退移動可能に構成されている。
フォーカス駆動機構37は、フォーカス用モータ38と、このフォーカス用モータ38の回転軸として設けられた送りねじ軸39と、この送りねじ軸39に係合される送りナット41等を備えて構成されている。フォーカス用モータ38は、コ字状に形成された第2のブラケット42に固定されており、その一端に突出した送りねじ軸39の両端部が第2のブラケット42によって回動自在に両端支持されている。第2のブラケット42は、複数本(本実施例では2本)の固定ねじ29cによって下部鏡筒18に取り付けられている。
この第2のブラケット42の取付状態において、送りねじ軸39には送りナット41が摺動可能に係合されている。送りナット41は、そのねじ溝が延在する方向への移動を規制した状態で第2の移動保持枠36に保持されている。更に、第2の移動保持枠36には、光軸Lと平行をなす方向に2本のガイド軸43(図5では1本のみを示す。)が摺動可能に貫通されている。2本のガイド軸43の一端は中間鏡筒17に保持されており、他端は下部鏡筒18に保持されている。
かくして、フォーカス用モータ38を駆動すると、送りねじ軸39の回転力が送りナット41を介して第2の移動保持枠36に伝達される。このとき、所定位置で回転駆動される送りねじ軸39に対して、その軸方向へ送りナット41が相対的に移動することになる。その結果、送りナット41と一体的に第2の移動保持枠36が移動することになり、これにより、フォーカス用モータ38の回転方向に応じて4群レンズ10が、3群レンズ9に近づく方向と5群レンズ11に近づく方向とに選択的に移動される。このとき、4群レンズ10を保持する第2の移動保持枠36は、2本のガイド軸43によって光軸Lと平行する方向にガイドされているため、その光軸L上を精度よく移動することができる。
下部鏡筒18の下面に、素子用アダプタ44を介して撮像素子4が取り付けられている。素子用アダプタ44は、中央部に四角形の開口穴が設けられた板体からなり、その一面に、四角形の枠状に形成されたシールゴム45を介して撮像素子4が接着剤等の固着部材によって一体的に固着されている。素子用アダプタ44の他方の面には、光学フィルタ14が重ね合わされた遮光板46が配置されており、これらがフィルタ押え板47で押えられて固定されている。そして、光学フィルタ14を内側に配置した状態で、素子用アダプタ44が固定ねじによって下部鏡筒18に取り付けられている。
この下部鏡筒18の側面に開口した開口部48には、像ぶれ補正装置5が着脱可能に装着されている。像ぶれ補正装置5は、例えば、図12〜図32に示すような構成を備えて構成されている。この像ぶれ補正装置5は、ムービングマグネット方式の駆動機構を備えており、上述した補正レンズ15と、第1の移動枠51と第2の移動枠52と固定基盤53と電動アクチュエータ54と2つのホール素子(位置検出器)94,95等を備えて構成されている。
補正レンズ15は、第1の移動枠51に取り付けられており、この第1の移動枠51が第2の移動枠52によって、レンズ系2の光軸Lと直交する第1の方向Xへ移動可能に支持されている。第2の移動枠52は、支持枠の第1の具体例を示す固定基盤53により、光軸Lと直交する方向であって第1の方向Xとも直交する第2の方向Yへ移動可能に支持されている。電動アクチュエータ54は、第1の移動枠51を第1の方向Xへ移動させると共に、第2の移動枠52を第2の方向Yへ移動させる動力源である。この電動アクチュエータ54に関連して、補正レンズ15の位置を検出する2つのホール素子94,95が設けられている。
補正レンズ15は、後述するカメラ本体に手の震えや揺れが生じたときに、そのときの像ぶれ量に対応してその位置を第1の方向X及び/又は第2の方向Yに移動させて像ぶれを補正するものである。図20に示すように、補正レンズ15の外周縁には、一面側において周方向に連続する段部15aが設けられている。更に、補正レンズ15の外周縁には、直径方向に対応する2箇所に切欠きを設けることによって二面幅部15b,15bが形成されている。この補正レンズ15が、移動枠の第1の具体例を示す第1の移動枠51に固定されている。
第1の移動枠51は、補正レンズ15が嵌合されるリング状に形成されたレンズ固定部51aと、このレンズ固定部51aの一側に連続してクランク状に折り曲げ形成されると共にヨーク66が固定されるヨーク固定部51b等によって構成されている。レンズ固定部51aは、補正レンズ15の形状に対応した形状を有しており、補正レンズ15が嵌り合う嵌合穴58の周縁には、補正レンズ15の段部15aと係合される段部が設けられている。更に、レンズ固定部51aは、補正レンズ15の二面幅部15bに対応した二面幅部51c,51dを有しており、その二面幅部51c,51dが対向する方向(第2の方向Y)と直交する方向(第1の方向X)の一側にヨーク固定部51bが連続されている。
レンズ固定部51aの二面幅部51c,51dの外側には、第1の主軸受部61と第1の副軸受部62が設けられている。第1の主軸受部61は、第1の方向Xに所定の間隔をあけて設けた2つの軸受片61a,61bを有しており、両軸受片61a,61bには第1の主ガイド軸63が第1の方向Xに貫通されている。第1の主ガイド軸63は、両軸受片61a,61bに圧入固定されていて、その両端部が軸受片61a,61bからそれぞれ外側に突出されている。第1の副軸受部62には、側方に開口された軸受溝64が設けられている。この軸受溝64には、第1の副ガイド軸65が摺動可能に係合される(図13参照)。
また、第1の移動枠51のヨーク固定部51bには、電動アクチュエータ54の一部を構成するヨーク66が接着剤や固定ねじ等の固着方法によって固定されている。図31に示すように、ヨーク66は、所定間隔あけて平行に対向された上部片66a及び下部片66bと、上下両片66a,66b間を連結する連結片66cを有している。連結片66cは、上下両片66a,66bの長手方向の一側に設けられており、これにより連結片66cの側方に、第1の移動枠51のヨーク固定部51bの一部を差し込むための切欠き66dを形成している。
ヨーク66の切欠き66dは、後述するコイル組立体93を補助レンズ15により近づけることを目的として設けたもので、この切欠き66dによって電動アクチュエータ54をより小型化させることが可能となった。このヨーク66の上部片66aと下部片66bの、連結片66cと反対側の長辺の両角部には、第1の方向X及び第2の方向Yに対して適宜角度の一具体例を示す45度に傾斜された面取り部56a,56bがそれぞれ設けられている。この面取り部56a,56bの傾斜角度を45度に設定した理由は、2つのホール素子94,95によって検出される磁束密度の変化量を計算で求めるために都合が良いからである。この場合、2つの面取り部56a,56bの主面を延長することにより互いの主面が交差する角度は90度となる。
従って、面取り部56a,56bの傾斜角度は、この実施例のように45度に限定されるものではなく、例えば、40度、35度、30度等のように、任意の角度に設定できるものである。この場合においても、前記45度に設定した場合と同様に、2つの面取り部56a,56b間に形成される交差角度は90度となるようにする。これら上部片66aと下部片66bのそれぞれ内面に、それぞれマグネット67a,67bが接着剤によって固定されている。
2つのマグネット67a,67bは、ヨーク66の上部片66a及び下部片66bと略同様の大きさ及び形状を有している。即ち、2つのマグネット67a,67bは、上部片66a及び下部片66bと略同様の大きさを有する偏平の板体からなり、その長手方向両端の一方の角部に、ヨーク66の面取り部56a,56bと同様の傾き角を有する2つの面取り部57a,57bがそれぞれ設けられている。これにより、図31に示すように、ヨーク66の上部片66aと下部片66bの各内面にマグネット67a,67bを固定した状態では、2つのマグネット67a,67bの各面取り部57a,57bのエッジは、上部片66a及び下部片66bの各面取り部56a,56bのエッジとそれぞれ略一致した状態に重なり合っている。
これら上下に対向された2つのマグネット67a,67bとヨーク66により、電動アクチュエータ54のための磁気回路が構成されている。即ち、この実施例では、1つのヨーク66と2つのマグネット67a,67bとからなる1組の磁気回路部材によって、第1の電動アクチュエータのための磁気回路と第2の電動アクチュエータのための磁気回路が兼用されている。
図20に示すように、第2の移動枠52は、第1の移動枠51よりも少々幅広の偏平な板体からなっている。第2の移動枠52は、第1の移動枠51の下に重ね合わせるように対向されて組み立てられる。第2の移動枠52における第1の移動枠51の嵌合穴58と対応する位置には、同程度の大きさを有する貫通穴68が設けられている。この第2の移動枠52の上面には、第1の移動枠51を第1の方向Xへ摺動可能に支持するための第2の軸受部が設けられている。
第2の軸受部は、第1の移動枠51に固定された第1の主ガイド軸63を摺動自在に支持する第2の主軸受部71と、第1の副ガイド軸65を固定支持する第2の副軸受部72とから構成されている。第2の主軸受部71は、第2の移動枠52に第1の移動枠51を重ね合わせた状態において、第1の主ガイド軸63の両端部を支持可能な位置に設けられている。即ち、第2の主軸受部71は、第1の主ガイド軸63の両端部を支持する2つの軸受片71a,71bからなり、第2の移動枠52の上面に上方へ突出するように設けられている。
第2の主軸受部71の2つの軸受片71a,71bは、第1の主軸受部61の第1の方向Xの長さに第1の移動枠51が第1の方向Xへ移動するために必要な長さを加えた距離だけ離間させて形成されている。2つの軸受片71a,71bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第1の主ガイド軸63の両端部がそれぞれ摺動可能に挿通されている。
また、第2の副軸受部72は、第2の移動枠52に第1の移動枠51を重ね合わせた状態において、第1の副軸受部62と対応する位置に設けられている。即ち、第2の副軸受部72は、第1の副ガイド軸65の両端部を支持する2つの軸受片72a,72bからなる。2つの軸受片72a,72bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第1の副ガイド軸65の両端部がそれぞれ圧入固定されている。この第1の副ガイド軸65が、第1の移動枠51の第1の副軸受部62に設けた軸受溝64に摺動自在に挿通されている。第1の副ガイド軸65と第1の主ガイド軸63とは、互いの軸心線が平行となるように設定されており、両ガイド軸63,65にガイドされて、第1の移動枠51が第1の方向Xに移動可能に構成されている。
第2の移動枠52の下面には、第2の移動枠52を第1の方向Xと直交する第2の方向Yへ摺動可能に支持するための第3の軸受部が設けられている。第3の軸受部は、第3の主軸受部75と第3の副軸受部76とから構成されている。第3の主軸受部75は、第2の移動枠52の第1の方向Xの一方の端部であって、第2の方向Yに所定間隔あけて設けた2つの軸受片75a,75bからなり、第2の移動枠52の下面に下方へ突出するように設けられている。2つの軸受片75a,75bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔には第2の方向Yに延在された第2の主ガイド軸77の両端部がそれぞれ摺動可能に挿通されている。
また、第3の副軸受部76は、第2の移動枠52の第1の方向Xの他方の端部の一方の側部に設けられている。この第3の副軸受部76には、側方に開口された軸受溝78が設けられている。この軸受溝78には、第1の方向Xと直交する第2の方向Yに延在された第2の副ガイド軸79が摺動可能に係合される(図13を参照)。第2の主ガイド軸77及び第2の副ガイド軸79は、それぞれ固定基盤53に固定されている。固定基盤53は、支持枠の一具体例を示すものであり、この固定基盤53の上に重ね合わせるように対向されて第2の移動枠52が組み立てられる。
固定基盤53は、図20に示すように、第2の移動枠52に対応した大きさを有する移動枠支持部53aと、この移動枠支持部53aに連続して一体に設けられたコイル固定部53b等によって構成されている。移動枠支持部53aは、第2の移動枠52と略同じ大きさを有する偏平の板体からなり、この移動枠支持部53aの第1の方向Xの一端にコイル固定部53bが連続されている。移動枠支持部53aの第2の移動枠52の貫通穴68と対応する位置には、同程度の大きさを有する貫通穴81が設けられている。この移動枠支持部53aの上面の第1の方向Xの両端部には、第2の移動枠52を第2のガイド軸を介して第2の方向Yへ摺動可能に支持する第4の軸受部が設けられている。
第4の軸受部は、第1の方向Xの一方に配置された第4の主軸受部82と第1の方向Xの他方に配置された第4の副軸受部83とから構成されている。第4の主軸受部82は、第2の方向Yへ適当な間隔をあけて設けた2つの軸受片82a,82bからなり、移動枠支持部53aの上面に上方へ突出するように設けられている。2つの軸受片82a,82bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第2の主ガイド軸77の軸方向中間部の2箇所がそれぞれ圧入されて固定されている。従って、第2の主ガイド軸77の両端部は、2つの軸受片82a,82bの外側にそれぞれ突出されている。
第2の主ガイド軸77の両端の突出部に、第2の移動枠52に設けた第3の主軸受部75の2つの軸受片75a,75bがそれぞれ摺動可能に嵌合されている。2つの軸受片75a,75bの間隔は、2つの軸受片82a,82bの長さに第2の移動枠52が第2の方向Yへ移動するために必要な長さを加えた距離だけ離間させて形成されている。従って、固定基盤53の第4の主軸受部82に固定された第2の主ガイド軸77に対して第2の移動枠52の第3の主軸受部75は、2つの軸受片82a,82bのそれぞれ外側で移動可能に支持されている。
また、第4の副軸受部83は、第2の方向Yへ適当な間隔をあけて設けた2つの軸受片83a,83bからなり、移動枠支持部53aの上面に上方へ突出するように設けられている。2つの軸受片83a,83bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第2の副ガイド軸79がそれぞれ圧入され、その軸方向の両端部にて固定されて両端支持されている。この2つの軸受片83a,83b間において、第2の移動枠52に設けた第3の副軸受部76の軸受溝78が第2の副ガイド軸79に摺動可能に係合されている。従って、第3の副軸受部76は、2つの軸受片83a,83b間で第2の副ガイド軸79にガイドされて第2の方向Yへ所定距離だけ移動可能とされている。
固定基盤53のコイル固定部53bは、上方に突出する支持壁84を有する略四角形をなす偏平部分からなり、支持壁84は第2の方向Yの一側に配置されている。コイル固定部53bにはコイル支持台85が固定されており、そのコイル支持台85にはコイル組立体93が取り付けられている。図12〜図15に示すように、コイル支持台85は、コイル組立体93を所定の高さに保持するために設けたものであり、正面形状がL字形をなす支持部材として形成されている。このコイル支持台85は、支持壁84で一側部を支えるようにしてコイル固定部53b上に載置され、接着剤や固定ねじ等の固着方法によって固定基盤53に一体的に固定されている。固定基盤53の下面には、これをレンズ鏡筒3に固定するための取付ボス部53cが設けられている。
コイル支持台85の上面は平坦面として形成されており、その上面にはフレキ補強板86を位置決めするための2つの位置決め凸部85a,85aが設けられている。2つの位置決め凸部85a,85aは第2の方向Yへ所定間隔あけて配置されており、両位置決め凸部85a,85aにより位置決めされたフレキ補強板86がコイル支持台85の上面に固定されている。フレキ補強板86には、下面に所定の電気回路が印刷成形されたフレキシブル配線板87が粘着テープによって固定されている。
フレキ補強板86の上面には、第1のコイルの一具体例を示す平面的に巻回された偏平コイル88が搭載されており、そのフレキシブル配線板87の下面に設けた所定の配線パターンと電気的に接続されている。図29、図30等に示すように、偏平コイル88は、楕円形をなす2つのコイル部88a,88bを横並びに配置した形状をなしている。2つのコイル部88a,88bは、その幅方向の長さは略同一であるが、長手方向の長さが異なるように形成されている。2つのコイル部88a,88bの長さを異ならせた理由は、長さの短いコイル部88bの外側にヨーク66の連結片66cを配置できるようにすることにより、偏平コイル88の平面側の面積を広く確保しつつ補正レンズ15に接近させて、電動アクチュエータ54全体の小型化を達成できるようにしたことによるものである。
2つのコイル部88a,88bは、1本のコイル線を巻回することによって形成されていると共に、幅方向に隣り合う長辺側の互いに真っ直ぐに延びた推力発生部89a,89bにおいて通電時には同じ方向へ電流が流れるように巻き方向が設定されている。この偏平コイル88は、2つのコイル部88a,88bの長手方向を第2の方向Yに向けた状態で各コイル部88a,88bが、接着剤によってフレキ補強板86に固定されている。これにより、2つのコイル部88a,88bに電流を流すと、マグネット67a,67bによる磁力が偏平コイル88と垂直をなす方向に作用しているため、フレミングの左手の法則により、第1の方向Xに向かう力がマグネット67a,67b側に作用することになる。
また、フレキ補強板86の下面には第2のコイルの一具体例を示す筒状コイル91が取り付けられており、その筒状コイル91の両端がフレキシブル配線板87の下面に設けた所定の配線パターンと電気的に接続されている。図21〜図23等に示すように、筒状コイル91は、全体が長方形の筒体をなすよう中央部に長方形の空間部を設けると共に、積層方向に所定の厚みができるよう所定量を巻回することによって角筒状に形成されている。この筒状コイル91は、そのコイル線が延在する方向を第1の方向Xに向けた状態で推力発生部92が、接着剤による固着手段によってフレキシブル配線板87に固定されている(図23を参照)。
筒状コイル91の中央の空間部には、ヨーク66の下部片66bと、これと一体に固着された下部マグネット67bが挿入される。これにより、筒状コイル91に電流を流すと、マグネット67a,67bによる磁力が推力発生部92と垂直をなす方向に作用しているため、フレミングの左手の法則により、第2の方向Yに向かう力がマグネット67a,67b側に作用することになる。フレキ補強板86とフレキシブル配線板87と偏平コイル88と筒状コイル91によってコイル組立体93が構成されている。
図21〜図28は、上述したコイル組立体93とヨーク66と2つのマグネット67a,67bによって構成された電動アクチュエータ54を示すものである。この電動アクチュエータ54のうち、ヨーク66と2つのマグネット67a,67bと偏平コイル88により、第1の移動枠51を介して補正レンズ15を第1の方向Xに移動させる第1の電動アクチュエータが構成されている。そして、第1の移動枠51の第1の主軸受部61及び第1の副軸受部62と第1の主ガイド軸63及び第1の副ガイド軸65と第2の主軸受部71及び第2の副軸受部72により、第1の移動枠51を介して補正レンズ15をレンズ装置1の光軸Lと直交する第1の方向Xにガイドする第1のガイド機構が構成されている。
更に、ヨーク66と2つのマグネット67a,67bと筒状コイル91により、第2の移動枠52を介して補正レンズ15を第2の方向Yに移動させる第2の電動アクチュエータが構成されている。そして、第2の移動枠52の第3の主軸受部75及び第3の副軸受部76と第2の主ガイド軸77及び第2の副ガイド軸79と第4の主軸受部82及び第4の副軸受部83により、第2の移動枠52を介して補正レンズ15をレンズ装置1の光軸Lと直交する方向であって第1の方向Xとも直交する第2の方向Yにガイドする第2のガイド機構が構成されている。
このように、本実施例では、1つのヨーク66と2つのマグネット67a,67bからなる1組の磁気回路部材によって、第1の電動アクチュエータのための磁気回路と第2の電動アクチュエータのための磁気回路が兼用されている。そのため、電動アクチュエータ毎に磁気回路部材を設ける必要がないから、その分だけ部品点数の削減を図ることができると共に構造を簡単なものとして、装置全体の小型化を図ることができる。
また、図26〜図28に示すように、フレキ補強板86の下面には、第1のホール素子94と第2のホール素子95と温度検出器の一具体例を示すサーミスタ96がそれぞれ取り付けられている。第1のホール素子94は、第1の移動枠51を介して補正レンズ15の第1の方向Xに関する位置を検出するものである。また、第2のホール素子95は、第2の移動枠52を介して補正レンズ15の第2の方向Yに関する位置を検出するものである。第1のホール素子94は筒状コイル91の一側に配置され、第2のホール素子95は筒状コイル91の他側に配置されている。
第1のホール素子94と第2のホール素子95は、所定位置において下部マグネット67bの磁力の強さを検出し、その磁力の強さに応じた検出信号を出力するものである。図26に示すように、第1のホール素子94は、その検出部94aが2つのマグネット67a,67bの一方の面取り部56bのエッジと上下方向で略重なる位置であって、その磁力の検出方向が当該エッジが延在する方向と直交する方向(筒状コイル91が延在する方向と45度の角度をなす方向)に向けて取り付けられている。また、第2のホール素子95は、その検出部95aが2つのマグネット67a,67bの他方の面取り部56aのエッジと上下方向で略重なる位置であって、その磁力の検出方向が当該エッジが延在する方向と直交する方向(筒状コイル91が延在する方向と逆側から45度の角度をなす方向)に向けて取り付けられている。
この2つのホール素子94,95からの検出信号に基づいて制御装置が、レンズ系2の光軸Lに対する補正レンズ15の第1の方向Xと第2の方向Yに関する位置を演算して算出し、その検出信号を出力する。また、サーミスタ96は、コイル組立体93の周囲の温度を検出し、周囲温度が所定値以上に上昇したときに、手ぶれや振動等による像ぶれ補正に温度補正を加えるためのものである。なお、第1のホール素子94及び第2のホール素子95とマグネット67a,67bとの相対的な位置関係と、そのときに検出される磁束密度については、後に詳細に説明する。
上述したような構成を有する像ぶれ補正装置5は、例えば、次のようにして組み立てられる。まず、図29〜図30に示すように、フレキ補強板86の一面に偏平コイル88を固定すると共に、その反対側のフレキシブル配線板87が接続された面に筒状コイル91を固定する。これにより、フレキ補強板86と2つのコイル88,91が一体化されたコイル組立体93が構成される。
次に、図21〜図28に示すように、コイル組立体93の筒状コイル91の穴内に側方からヨーク66の下部片66bを挿入し、その下部片66bの内面に固定された下部マグネット67bを筒状コイル91の推力発生部92に対向させる。これと同時に、偏平コイル88の上面に上部マグネット67aを対向させる。これにより、上下のマグネット67a,67bによって偏平コイル88の推力発生部89a,89bと筒状コイル91の推力発生部92が挟まれ、電動アクチュエータ54が構成される。この電動アクチュエータ54のフレキ補強板86をコイル支持台85の上面に載置し、図20に示すように、2つの位置決め凸部85a,85aで位置決めする。そして、接着剤によってフレキ補強板86をコイル支持台85に固定する。
次に、固定基盤53の移動枠支持部53aの上に第2の移動枠52を臨ませ、第3の主軸受部75の2つの軸受片75a,75b間に第4の主軸受部82の2つの軸受片82a,82bを介在させる。そして、第3の副軸受部76を第4の副軸受部83の2つの軸受片83a,83b間に介在させる。次に、第3の主軸受部75と第4の主軸受部82の4つの軸受片75a,75b,82a,82bの各軸受孔に第2の主ガイド軸77を貫通させる。この際、第2の主ガイド軸77は、第4の主軸受部82に対しては圧入して固定する一方、第3の主軸受部75に対しては摺動可能に構成する。
更に、第4の副軸受部83の2つの軸受片83a,83bの軸受孔と第3の副軸受部76の軸受溝78に第2の副ガイド軸79を貫通させる。この際、第2の副ガイド軸79は、第4の副軸受部83に対しては圧入して固定する一方、第3の副軸受部76に対しては摺動可能に構成する。これにより、第2の移動枠52が固定基盤53に対して、第2の方向Yへ所定距離、即ち、第3の主軸受部75の2つの軸受片75a,75bの内面間の距離から第4の主軸受部82の2つの軸受片82a,82bの外面間の距離を引いた長さだけ移動可能となっている。
次に、第2の移動枠52の上に第1の移動枠51のレンズ固定部51aを臨ませ、第1の主軸受部61の2つの軸受片61a,61bを第2の主軸受部71の2つの軸受片71a,71b間に介在させる。そして、第1の副軸受部62を第2の副軸受部72の2つの軸受片72a,72b間に介在させる。次に、第1の主軸受部61と第2の主軸受部71の4つの軸受片61a,61b,71a,71bの各軸受孔に第1の主ガイド軸63を貫通させる。この際、第1の主ガイド軸63は、第1の主軸受部61に対しては圧入して固定する一方、第2の主軸受部71に対しては摺動可能に構成する。
更に、第2の副軸受部72の2つの軸受片72a,72bの軸受孔と第1の副軸受部62の軸受溝64に第1の副ガイド軸65を貫通させる。この際、第1の副ガイド軸65は、第2の副軸受部72に対しては圧入して固定する一方、第1の副軸受部62に対しては摺動可能に構成する。これにより、第1の移動枠51が第2の移動枠52に対して、第1の方向Xへ所定距離、即ち、第2の主軸受部71の2つの軸受片71a,71bの内面間の距離から第1の主軸受部61の2つの軸受片61a,61bの外面間の距離を引いた長さだけ移動可能となっている。
次に、第1の移動枠51に、2つのマグネット67a,67bが固着されたヨーク66を取り付ける。このヨーク66の取付作業は、第1の移動枠51を第2の移動枠52に取り付ける前に、予め第1の移動枠51に取り付けておいてもよい。次いで、コイル組立体93が取り付けられたコイル支持台85を固定基盤53のコイル固定部53bに取り付ける。このコイル支持台85の取付作業は、例えば、次のようにして行うことが好ましい。
まず、第1の移動枠51と固定基盤53を所定位置に位置決めして仮に固定する。この第1の移動枠51と固定基盤53との仮固定は、例えば、図20に示すように第1の移動枠51の略中央部に設けた位置決め穴51eと固定基盤53の略中央部に設けた位置決め穴53dとを用い、これに位置決め軸を嵌合させるようにする。この際、第2の移動枠52には、位置決め軸の直径よりも大きな直径を有する逃げ穴52aを設け、位置決め軸が逃げ穴52aの内周面に接触しないようにする。これにより、第1の移動枠51と固定基盤53との間を所定位置に位置決めすることができ、その結果、固定基盤53に対して補正レンズ15の光軸が所定位置に位置決めされる。
この際、筒状コイル91は側方から嵌め込んで、その穴内にヨーク66の下部片66bと下部マグネット67bを挿入する。このとき、コイル支持台85を第1の方向X及び第2の方向に適当に移動し、フレキシブル配線板87に固定している2つのホール素子94,95によって検出されるマグネット67a,67bの作用による磁束密度を測定する。そして、両ホール素子94,95がマグネット67a,67bから受ける磁力が基準値とされた適当な値の位置に位置決めする。
この位置決め状態において、接着剤を用いて、コイル支持台85を固定基盤53に固定する。これにより、像ぶれ補正装置5の組立作業が完了し、図12〜図19に示すような構成を有する像ぶれ補正装置5が得られる。なお、後述するように、第1の移動枠にコイル及び2つのホール素子を固定し、これらと相対的に移動されるマグネットを移動させて両ホール素子94,95がマグネット67a,67bから受ける磁力を検出し、その検出結果に基づきマグネットを位置決めして、そのマグネットを接着剤で固定基盤53に固定するようにしてもよい。
このような構成を有する像ぶれ補正装置5の作用は、次のようなものである。この像ぶれ補正装置5の補正レンズ15の移動は、フレキシブル配線板87を介して電動アクチュエータ54の偏平コイル88と筒状コイル91に対して適宜な値の駆動電流を選択的に又は同時に供給することによって実行される。
この像ぶれ補正装置5の偏平コイル88と筒状コイル91は、フレキ補強板86を介してコイル支持台85に固定され、更に、コイル支持台85を介して固定基盤53に固定されている。このとき、偏平コイル88の推力発生部89a,89bは第2の方向Yに延在され、筒状コイル91の推力発生部92は第1の方向Xに延在されている。また、ヨーク66の上下内面に固定された2つのマグネット67a,67bが両コイル88,91の上下に配置されているため、このヨーク66と2つのマグネット67a,67bによって形成される磁気回路の磁束は、偏平コイル88の推力発生部89a,89bと筒状コイル91の推力発生部92を垂直に透過するように作用する。
これに対して、ヨーク66と2つのマグネット67a,67bは、補正レンズ15を保持する第1の移動枠51に固定されている。その補正レンズ15は、第1の移動枠51を有する第1のガイド機構によって第2の移動枠52に対して第1の方向Xへ移動可能に支持されている。更に、補正レンズ15は、第2の移動枠52を有する第2のガイド機構によって固定基盤53に対して第2の方向Yへ移動可能に支持されている。従って、補正レンズ15は、第1のガイド機構と第2のガイド機構の作用により、所定の範囲内において第1の方向X及び第2の方向Yのいずれの方向に対しても自由に移動することができる。
いま、偏平コイル88に電流を流すと、その推力発生部89a,89bが第2の方向Yに延在されているため、その推力発生部89a,89bにおいて電流は第2の方向Yに流れる。このとき、磁気回路の磁束が推力発生部89a,89bに対して垂直をなす上下方向に作用しているため、フレミングの法則により、マグネット67a,67b及びヨーク66には第1の方向Xに向かう力が作用する。これにより、ヨーク66等が固定された第1の移動枠51が第1の方向Xに移動する。その結果、第1の移動枠51に保持された補正レンズ15が、偏平コイル88に流された電流の大きさに応じて、第1のガイド機構にガイドされて第1の方向Xに移動することになる。
一方、筒状コイル91に電流を流すと、その推力発生部92が第1の方向Xに延在されているため、その推力発生部92において電流は第1の方向Xに流れる。このとき、磁気回路の磁束が推力発生部92に対して垂直をなす上下方向に作用しているため、フレミングの法則により、マグネット67a,67b及びヨーク66には第2の方向Yに向かう力が作用する。これにより、ヨーク66等が固定された第1の移動枠51を介して第2の移動枠52が第2の方向Yに移動する。その結果、補正レンズ15は、筒状コイル91に流された電流の大きさに応じて、第1の移動枠51と共に第2の移動枠52が第2のガイド機構にガイドされて第2の方向Yに移動することになる。
また、偏平コイル88と筒状コイル91に同時に電流を流すと、上述した偏平コイル88による移動動作と筒状コイル91による移動動作とが複合的に実行される。即ち、偏平コイル88に流れる電流の作用によって補正レンズ15が第1の方向Xに移動すると同時に、筒状コイル91に流れる電流の作用によって補正レンズ15が第2の方向Yに移動する。その結果、補正レンズ15が斜め方向に移動して、レンズ系2の像ぶれを補正することになる。
この場合、補正レンズ15の第1の方向Xと第2の方向Yの移動量は、第1のホール素子94と第2のホール素子95によって、例えば、次のように検出される。2つのホール素子94,95は、それぞれの設定位置において、マグネット67a,67bの作用による磁束密度の変化量をそれぞれ検出することによって補正レンズ15の移動量(変位量)を検出する。
第1のホール素子94は、第1の方向X(第2の方向Yであってもよい。)に関する位置情報を検出するもので、一対のマグネット67a,67bの一方の面取り部57a,57aのエッジと重なる位置に配置されている。また、第2のホール素子95は、第2の方向Y(第1の方向Xであってもよい。)に関する位置情報を検出するもので、一対のマグネット67a,67bの他方の面取り部57b,57bのエッジと重なる位置に配置されている。2つのホール素子94,95は、それぞれの検出部94a,95aの略中心が、各面取り部57a,57bのエッジと一致するように配置されている。これらの位置が、2つのホール素子94,95の基準位置とされていて、これらの基準位置から第1の方向Xと第2の方向Yに移動した量が、補正レンズ15の移動量として検出される。
図57A〜Eは、本実施例の位置検出機構の構成や作用等を説明するもので、図57Aは概略構成を示す図である。図57Bは、検出される磁束密度と相対的移動距離との関係を示すグラフである。図57Cは、マグネット67a,67bとホール素子94,95間の相対的移動方向が第2の方向Yである場合の要部を示す図である。図57Dは、マグネット67a,67bとホール素子94,95間の相対的移動方向が第1の方向Xである場合の要部を示す図である。また、図57Eは、図57C及び図57Dの状態で検出される磁束密度の状態を説明する図表である。
いま、図57Dに示すように、相対的な移動方向が第1の方向Xのみであって、第2の方向Yの変位量がゼロであるものとする。この場合、第1のホール素子94及び第2のホール素子95では共に同様の値が検出され、それぞれの検出部94a,95aの略中心がマグネット67a,67bの各面取り部56a,57a及び56b,57bのエッジと一致する位置を基準として、相対的に近づく方向(第1方向X+)へ移動すると、検出される磁束密度は増加する(図57B,D及びEを参照)。これに対して、それぞれの検出部94a,95aの略中心がマグネット67a,67bの各面取り部56a,57a及び56b,57bのエッジと一致する位置を基準として、相対的に離れる方向(第1方向X−)へ移動すると、検出される磁束密度は減少する(図57B,D及びEを参照)。
また、図57Cに示すように、相対的な移動方向が第2の方向Y+であって、第1の方向Xの変位量がゼロであるものとする。この場合、第1のホール素子94では、その検出部94aの略中心がマグネット67a,67bの各面取り部56a,57a及び56b,57bのエッジと一致する位置を基準として、相対的に近づく方向(第2方向Y+)へ移動すると、検出される磁束密度は増加する(図57B,C及びEを参照)。これに対して、第2のホール素子95では、その検出部95aの略中心がマグネット67a,67bの各面取り部56a,57a及び56b,57bのエッジと一致する位置を基準として、相対的に離れる方向へ移動するため、検出される磁束密度は減少する。
これに対して、図57Cに示すように、相対的な移動方向が第2の方向Y−であって、第1の方向Xの変位量がゼロであるものとする。この場合、2つのホール素子94,95の検出結果は、第2の方向Y+の場合と逆の関係となり、第1のホール素子94では、その検出部95aの略中心が、相対的に離れる方向(第2方向Y−)へ移動するため、検出される磁束密度は減少する(図57B,C及びEを参照)。これに対して、第2のホール素子95では、その検出部95aの略中心が、相対的に近づく方向へ移動するため、検出される磁束密度は増加する。
このとき、第1のホール素子94及び第2のホール素子95とマグネット67a,67bとの間の相対的移動量(以下「実質上の移動量」という。)を1とすると、各検出部94a,95aにおけるマグネット67a,67bのエッジに対する見掛け上の相対的移動量(以下「見掛け上の移動量」という。)は、1/√2となる。これは、2つのホール素子94,95に対して、マグネット67a,67bの各エッジが45度の角度をもって平行移動することによるものである。即ち、各検出部94a,95aにおいて検出されるマグネット67a,67bの磁力の変化は、図58A〜Eで示した先行技術の場合に比べて、1/√2倍となる。従って、本実施例において、各検出部94a,95aで先行技術の場合と同様の磁力を検出するためには、「見掛け上の移動量」を「実質上の移動量」の√2倍にする必要がある。
このことは、「見掛け上の移動量」が「実質上の移動量」よりも長いために、その間における変位量の検出精度を高めることができる、ことを意味している。このように、補正レンズ15の位置検出に関して高い検出精度が得られることは、その高い検出精度を補正レンズ15の位置制御に反映できることを意味しており、従って、像ぶれの補正を精度良く実行することができる。
上述したような構成及び作用を備えた像ぶれ補正装置5が、図1〜図5に示すように、レンズ装置1に取り付けられている。像ぶれ補正装置5は、レンズ鏡筒3の下部鏡筒18に設けた開口部48に側方から出し入れされ、下部鏡筒18に対して着脱可能に装着される。この場合、本発明の像ぶれ補正装置5は、1個の装置としてユニット化されて構成されているため、その着脱操作を極めて簡単且つ迅速に行うことができる。図5に示す符号98は、像ぶれ補正装置5を覆うカバー部材である。このカバー部材98は、固定ねじ等の固着手段によってレンズ鏡筒3の下部鏡筒18に着脱可能に取り付けられる。
次に、像ぶれ補正装置5が装着されたレンズ装置1のレンズ系2の動作を、図6を参照して説明する。レンズ装置1の対物レンズ7Aを被写体に向けると、被写体からの光が対物レンズ7Aからレンズ系2内に入力される。このとき、対物レンズ7Aを透過した光はプリズム7Bで90度屈折され、その後、レンズ系2の光軸Lに沿ってCCD4に向かって移動する。即ち、プリズム7Bで反射されて1群レンズ7の第2のレンズ7Cを出た光は、2群レンズ8,3群レンズ9,4群レンズ10を経て5群レンズ11の第7のレンズ11A及び補正レンズ15を透過し、光学フィルタ14を経て撮像素子4の結像面に被写体に対応した画像が結像される。
この場合、撮影時において、レンズ装置1に手ぶれや振動が生じていないときには、被写体からの光は、実線で示す光6Aのように、1群レンズ〜5群レンズのそれぞれ中心部を光軸Lに沿って移動するため、撮像素子4の結像面において所定位置に像を結ぶことになり、像ぶれを生ずることなく綺麗な画像を得ることができる。
一方、撮影時において、レンズ装置1に手ぶれや振動が発生すると、被写体からの光は、一点鎖線で示す光6Bか又は破線で示す光6Cのように、傾いた状態で1群レンズに入力されることになる。そのような入射光6B,6Cは、1群レンズ〜5群レンズのそれぞれにおいて、光軸Lからずれた状態で透過することになるが、その手ぶれ等に応じて補正レンズ15を所定量移動させることにより、その手ぶれ等を補正することができる。これにより、撮像素子4の結像面において所定位置に像を結ぶことができ、像ぶれを解消して綺麗な画像を得ることができる。
このレンズ装置1の手ぶれや振動等の有無は、ぶれ検出機構によって検出する。このぶれ検出機構としては、例えば、ジャイロセンサを用いることができる。このジャイロセンサをレンズ装置1と共にカメラ本体に搭載し、撮影者の手の震えや揺れ等によってレンズ装置1に働く加速度、角速度、角加速度等を検出するようにする。このジャイロセンサで検出した加速度や角速度等の情報を制御装置に供給し、撮像素子4の結像面において所定位置に像を結ぶように、第1の方向Xの揺れに対しては第1の移動枠51を第1の方向Xに移動し、第2の方向Yの揺れに対しては第2の移動枠52を第2の方向Yに移動するように電動アクチュエータ54を駆動制御する。
図7〜図11は、前述したような構成を有するレンズ装置1を備えた撮像装置の第1の実施の例を示すデジタルスチルカメラ100を現した図である。このデジタルスチルカメラ100は、情報記録媒体として半導体記録メディアを使用し、被写体からの光学的な画像を撮像素子(CCDやCMOS等)で電気的な信号に変換して、半導体記録メディアに記録したり、液晶ディスプレイ等の表示装置に表示できるようにしたものである。
このデジタルスチルカメラ100は、図7等に示すように、カメラ本体101と、被写体の像を光として取り込んで撮像素子4に導くレンズ装置1と、撮像素子4から出力される映像信号に基づいて画像を表示する液晶ディスプレイ等からなる表示装置102と、レンズ装置1の動作や液晶ディスプレイ102の表示等を制御する制御装置103と、図示しないバッテリー電源等を備えて構成されている。
カメラ本体101は、横長とされた偏平の筐体からなり、前後方向に重ね合わされたフロントケース105及びリアケース106と、このフロントケース105とリアケース106とで形成された空間部を前後に仕切るメインフレーム107と、フロントケース105の前面に上下方向へスライド可能に取り付けられたレンズカバー108等によって構成されている。メインフレーム107の前面の一側部には、撮像素子4を下にして光軸Lを上下方向に向けた状態でレンズ装置1が固定されている。更に、メインフレーム107には、配線基板上に所定のマイクロコンピュータ、抵抗やコンデンサその他の電子部品等を搭載することによって形成された制御装置103と、フラッシュ装置110等が取り付けられている。
制御装置103はレンズ装置1と横並びに配置されており、これらの上方にフラッシュ装置110が配置されている。フラッシュ装置110は、フロントケース105の前面に露出される発光部110aと、その発光部110aを駆動制御する駆動部110bと、駆動部110bに所定の電力を供給するコンデンサ110c等を備えて構成されている。このフラッシュ装置110の発光部110aとレンズ装置1の対物レンズ7Aを露出させるため、フロントケース105の対応する位置にはレンズ嵌合穴111aとフラッシュ嵌合穴111bとが設けられている。そして、レンズ嵌合穴111aには化粧板21と共に対物レンズ7Aが嵌合され、フラッシュ嵌合穴111bには発光部110aが嵌合されている。
更に、フロントケース105には、レンズカバー108に設けた複数の脚片が挿通される複数の開口穴111cが設けられている。レンズカバー108は、複数の脚片に抜け止め部を設けることによってフロントケース105からの脱落が防止されている。このレンズカバー108は、複数の開口穴111cによって上下方向への移動が可能とされていると共に、図示しないロック機構により上端部と下端部においてロック可能とされている。図8に示すように、レンズカバー108が上端部にあるときには、対物レンズ7Aが完全に閉じられ、これにより対物レンズ7Aの保護が図られる。一方、図9に示すように、レンズカバー108を下端部に移動すると、対物レンズ7Aが完全に開かれると共に電源スイッチがオンに入力され、これにより撮影が可能となるように構成されている。
図7及び図10に示すように、リアケース106には、表示装置102の表示面を露出させるための四角形の開口窓112が設けられている。開口窓112は、リアケース106の背面を大きく開口して設けられており、その内側に表示装置102が配置されている。表示装置102は、開口窓112に対応した大きさを有する液晶ディスプレイと、この液晶ディスプレイの内面に重ね合わされるバックライトの組み合わせからなる。表示装置102の液晶ディスプレイ側にはシール枠113を介して保護板114が配置されており、この保護板114の周縁部が開口窓112の内面に接触されている。
更に、リアケース106には、各種の操作スイッチが設けられている。操作スイッチとしては、機能モード(静止画、動画、再生等)を選択するモード選択ツマミ115、ズーム操作を実行するズームボタン116、画面表示を行う画面表示ボタン117、各種メニューを選択するメニューボタン118、メニューを選択するカーソル等を移動させる方向キー119、画面サイズを切り換えたり画面削除を行う画面ボタン121等が適当な位置に配置されている。そして、リアケース106の表示装置102側の端部にはスピーカ用孔122が開口されていて、その内側にスピーカが内蔵されており、これと反対側の端部にはストラップ用の支持金具123が取り付けられている。
また、図11等に示すように、カメラ本体101の上面には、電源をオン・オフさせる電源ボタン125、撮影の開始や停止を実行する撮影ボタン126、手ぶれが生じたときに像ぶれ補正装置5を動作させて像ぶれ補正を実行する手ぶれ設定ボタン127等が設けられている。更に、カメラ本体101上面の略中央部にはマイクロホン用孔128が開口されていて、その内側にマイクロホンが内蔵されている。これら電源ボタン125と撮影ボタン126と手ぶれ設定ボタン127は、カメラ本体101に装着されるスイッチホルダ124に取り付けられている。更に、マイクロホン用孔128もスイッチホルダ124に開口されており、このスイッチホルダ124に内蔵マイクロホンが固定されている。
図54は、前述した像ぶれ補正装置5の制御概念を説明するブロック図である。制御部130は、像ぶれ補正演算部131とアナログサーボ部132と駆動回路部133と4つの増幅器(AMP)134A,134B,135A,135B等を備えて構成されている。像ぶれ補正演算部131には、第1の増幅器(AMP)134Aを介して第1のジャイロセンサ136が接続されていると共に、第2の増幅器(AMP)134Bを介して第2のジャイロセンサ137が接続されている。
第1のジャイロセンサ136は、カメラ本体101に付加された手ぶれ等による第1の方向Xの変位量を検出し、第2のジャイロセンサ137は、カメラ本体101に付加された手ぶれ等による第2の方向Yの変位量を検出するものである。この実施例では、2個のジャイロセンサを設けて第1の方向Xの変位量と第2の方向Yの変位量を個別に検出する例について説明したが、1個のジャイロセンサで第1の方向X及び第2の方向Yの2方向の変位量を検出する構成としてもよいことは勿論である。
像ぶれ補正演算部131にはアナログサーボ部132が接続されている。アナログサーボ部132は、像ぶれ補正演算部131により算出された値をデジタル値からアナログ値に変換し、そのアナログ値に対応した制御信号を出力するものである。アナログサーボ部132には駆動回路部133が接続されている。駆動回路部133には、第3の増幅器(AMP)135Aを介して第1の位置検出素子である第1のホール素子94が接続されると共に、第4の増幅器(AMP)135Bを介して第2の位置検出素子である第2のホール素子95が接続されている。更に、駆動回路部133には、第1の方向駆動コイルである偏平コイル88が接続されていると共に、第2の方向駆動コイルである筒状コイル91が接続されている。
第1のホール素子94によって検出された第1の移動枠51の第1の方向Xの変位量は、第3の増幅器135Aを介して駆動回路部133に入力される。また、第2のホール素子95によって検出された第2の移動枠52の第2の方向Yの変位量は、第4の増幅器135Bを介して駆動回路部133に入力される。これらの入力信号とアナログサーボ部132からの制御信号に基づいて駆動回路部133では、像ぶれを補正するように補正レンズ15を移動するため、偏平コイル88と筒状コイル91の一方又は両方に対して所定の制御信号を出力する。
図55は、前述したような構成及び作用を有する像ぶれ補正装置5を備えたデジタルスチルカメラ100の概略構成の第1の実施の例を示すブロック図である。このデジタルスチルカメラ100は、像ぶれ補正装置5を有するレンズ装置1と、制御装置の中心的役割をなす制御部140と、制御部140を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のRAMやROM等を有する記憶装置141と、電源のオン・オフや撮影モードの選択或いは撮影等のための各種の指令信号等を入力する操作部142と、撮影された映像等を表示する表示装置102と、記憶容量を拡大する外部メモリ143等を備えて構成されている。
制御部140は、例えば、マイクロコンピュータ(CPU)を有する演算回路等を備えて構成されている。この制御部140に、記憶装置141と操作部142とアナログ信号処理部144とデジタル信号処理部145と2つのA/D変換器146,147とD/A変換器148とタイミングジェネレータ(TG)149とが接続されている。アナログ信号処理部144は、レンズ装置1に取り付けられた撮像素子4に接続されており、この撮像素子4から出力される撮影画像に対応したアナログ信号によって所定の信号処理を実行する。このアナログ信号処理部144は第1のA/D変換器146に接続されており、このA/D変換器146によって出力がデジタル信号に変換される。
第1のA/D変換器146にはデジタル信号処理部145が接続されており、第1のA/D変換器146から供給されたデジタル信号によって所定の信号処理を実行する。このデジタル信号処理部145には表示装置102と外部メモリ143が接続されており、その出力信号であるデジタル信号に基づいて、被写体に対応した画像が表示装置102に表示され、或いは外部メモリ143に記憶される。また、第2のA/D変換器147には、ぶれ検出部の具体例を示すジャイロセンサ151が接続されている。このジャイロセンサ151によってカメラ本体101の振れや揺れ等が検出され、その検出結果に応じて像ぶれ補正が実行される。
D/A変換器148には、像ぶれ補正のためのサーボ演算部である駆動制御部152が接続されている。駆動制御部152は、補正レンズ15の位置に応じて像ぶれ補正装置5を駆動制御することにより像ぶれを補正するものである。駆動制御部152には、像ぶれ補正装置5と、2つの移動枠51,52の位置を検出することによって補正レンズ15の位置を検出する位置検出部である第1のホール素子94と第2のホール素子95が接続されている。なお、タイミングジェネレータ(TG)149は撮像素子4と接続されている。
かくして、被写体の像がレンズ装置1のレンズ系2に入力されて撮像素子4の結像面に結像されると、その画像信号がアナログ信号として出力され、アナログ信号処理部144で所定の処理が実行された後、第1のA/D変換器146によってデジタル信号に変換される。第1のA/D変換器146からの出力は、デジタル信号処理部145で所定の処理が実行された後、被写体に対応した画像として表示装置102に表示され、或いは外部メモリに記憶情報として記憶される。
このような撮影状態において、像ぶれ補正装置5が動作状態にあるものとして、カメラ本体101に振れや揺れ等が生じると、ジャイロセンサ151がその振れや揺れ等を検出し、その検出信号を制御部140に出力する。これを受けて制御部140では、所定の演算処理を実行して、像ぶれ補正装置5の動作を制御する制御信号を駆動制御部152に出力する。駆動制御部152では、制御部140からの制御信号に基づいて所定の駆動信号を像ぶれ補正装置5に出力し、第1の移動枠51を第1の方向Xに所定量だけ移動すると共に、第2の移動枠52を第2の方向Yに所定量だけ移動する。これにより、補正レンズ15の移動を介して像ぶれを解消し、綺麗な画像を得ることができる。
図56は、前述したような構成及び作用を有する像ぶれ補正装置5を備えたデジタルスチルカメラの概略構成の第2の実施の例を示すブロック図である。このデジタルスチルカメラ100Aは、像ぶれ補正装置5を有するレンズ装置1と、制御装置の中心的役割をなす映像記録/再生回路部160と、映像記録/再生回路部160を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のRAMやROM等を有する内蔵メモリ161と、撮影された映像等を所定の信号に処理する映像信号処理部162と、撮影された映像等を表示する表示装置163と、記憶容量を拡大する外部メモリ164と、像ぶれ補正装置5を駆動制御する補正レンズ制御部165等を備えて構成されている。
映像記録/再生回路部160は、例えば、マイクロコンピュータ(CPU)を有する演算回路等を備えて構成されている。この映像記録/再生回路部160に、内蔵メモリ161と映像信号処理部162と補正レンズ制御部165とモニタ駆動部166と増幅器167と3つのインタフェース(I/F)171,172,173とが接続されている。映像信号処理部162は、レンズ装置1に取り付けられた撮像素子4に増幅器167を介して接続されており、所定の映像信号に処理された信号が映像記録/再生回路部160に入力される。
表示装置163は、モニタ駆動部166を介して映像記録/再生回路部160に接続されている。また、第1のインタフェース(I/F)171にはコネクタ168が接続されており、このコネクタ168に外部メモリ164が着脱自在に接続可能とされている。第2のインタフェース(I/F)172には、カメラ本体101に設けられた接続端子174が接続されている。
補正レンズ制御部165には、第3のインタフェース(I/F)173を介してぶれ検出部である加速度センサ175が接続されている。この加速度センサ175は、カメラ本体101に付加される振れや揺れ等による変位を加速度として検出するもので、例えば、ジャイロセンサを適用することができる。補正レンズ制御部165には、補正レンズ15を駆動制御する像ぶれ補正装置5のレンズ駆動部が接続されていると共に、その補正レンズ15の位置を検出する2つの位置検出センサ94,95が接続されている。
かくして、被写体の像がレンズ装置1のレンズ系2に入力されて撮像素子4の結像面に結像されると、その画像信号が増幅器167を介して映像信号処理部162に入力される。この映像信号処理部162で所定の映像信号に処理された信号が映像記録/再生回路部160に入力される。これにより、映像記録/再生回路部160から被写体の像に対応した信号がモニタ駆動部166、内蔵メモリ161若しくは外部メモリ164に出力される。その結果、モニタ駆動部166を介して表示装置163に被写体の像に対応した画像が表示され、或いは、必要により情報信号として内蔵メモリ161若しくは外部メモリ164に記録される。
このような撮影状態において、像ぶれ補正装置5が動作状態にあるものとして、カメラ本体101に振れや揺れ等が生じると、加速度センサ175がその振れや揺れ等を検出し、その検出信号を補正レンズ制御部165を介して映像記録/再生回路部160に出力する。これを受けて映像記録/再生回路部160では、所定の演算処理を実行して、像ぶれ補正装置5の動作を制御する制御信号を補正レンズ制御部165に出力する。この補正レンズ制御部165では、映像記録/再生回路部160からの制御信号に基づいて所定の駆動信号を像ぶれ補正装置5に出力し、第1の移動枠51を第1の方向Xに所定量だけ移動すると共に、第2の移動枠52を第2の方向Yに所定量だけ移動する。これにより、補正レンズ15の移動を介して像ぶれを解消し、綺麗な画像を得ることができる。
図33〜図53は、本発明の像ぶれ補正装置の第2の実施の例を示すもので、ムービングコイル(ムービングホール素子)方式の電動アクチュエータを備えた像ぶれ補正装置300として構成したものである。この像ぶれ補正装置300は、前記実施例で示した像ぶれ補正装置5のうち、そのマグネット67a,67bと2つのホール素子94,95を入れ替えて電動アクチュエータをムービングホール素子(ムービングコイル)方式として構成している。この像ぶれ補正装置300において、像ぶれ補正装置5と同一部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
像ぶれ補正装置300は、第1の移動枠51Aと第2の移動枠52と固定基盤53Aとを備えて構成されている。第1の移動枠51Aは、前記実施例の第1の移動枠51に設けたレンズ固定部51aと同様のレンズ固定部51aと、これと一体に設けたコイル固定部51fを有している。第1の移動枠51Aのレンズ固定部51aの中央部に設けた嵌合穴58には補正レンズ15が嵌合固定されている。このレンズ固定部51aの一側には第1の主軸受部61が設けられ、その反対側である他側には第1の副軸受部62が設けられている。
第1の主軸受部61には第1の主ガイド軸63が水平方向に貫通されており、その中間部において第1の主ガイド軸63が第1の主軸受部61に圧入固定されている。更に、レンズ固定部51aには位置決め穴51eが設けられている。また、第1の副軸受部62には、側方に開口された軸受溝64が設けられており、その軸受溝64に第1の副ガイド軸65が摺動自在に係合されている。コイル固定部51fには、コイル組立体93Aが一体的に固定されている。
コイル組立体93Aは、図50等に示すように、前記実施例のコイル組立体93と形状が少し異なるが、その構成は略同様であって、第1のコイルである偏平コイル88と、第2のコイルである円筒コイル91と、フレキ補強板86と、フレキシブル配線板87を備えている。偏平コイル88がフレキ補強板86の上面に固定され、そのフレキ補強板86の下面にフレキシブル配線板87が固定されている。フレキシブル配線板87の下面には、円筒コイル91と2つのホール素子94,95が固定されている。そして、フレキ補強板86が第1の移動枠51Aのコイル固定部51fに固定されている。これにより、2つのホール素子94,95が取り付けられたコイル組立体93Aが、第1の移動枠51Aと一体的に構成されている。
第2の移動枠52は、前述した実施例の第2の移動枠52と同じものである。第2の移動枠52の第3の主軸受部75には第2の主ガイド軸77が貫通されていて、その中間部において第2の主ガイド軸77が第3の主軸受部75に摺動自在に挿通されて、回動自在に支持されている。第3の副軸受部76には、側方に開口された軸受溝78が設けられており、その軸受溝78には第2の副ガイド軸79が摺動自在に係合されている。第2の移動枠52には、逃げ穴52aが設けられている。
固定基盤53Aは、その外観形状は前記固定基盤53と略同様であるが、コイル固定部53bの代わりにヨーク固定部53eを有している。固定基盤53Aのヨーク固定部53eには、ヨーク66を支える後支持壁84Aが設けられている。後支持壁84Aは、ヨーク固定部53eの移動枠支持部53aと反対側に配置されており、ヨーク66の連結片66cの中途部まで支えることができる高さに設定されている。後支持壁84Aの幅は、連結片66cの幅よりも少し大きく形成されており、この後支持壁84Aの内面に連結片66cの外面が接着剤で接合されている。ヨーク66は、固定ねじを用いて後支持壁84A或いはヨーク固定部53eにねじ止めするように構成してもよい。
また、固定基盤53Aの一方の側縁部には、2つの軸受片82a,82bからなる第4の主軸受部82が設けられ、これと対向する他方の側縁部には、2つの軸受片83a,83bからなる第4の副軸受部83が設けられている。第4の主軸受部82の2つの軸受片82a,82bには、第2の移動枠52の第2の主ガイド軸77の両端の突出部が圧入固定されている。また、第4の副軸受部83の2つの軸受片83a,83bには、第2の副ガイド軸79の両端部が固定されて両端支持されている。更に、固定基盤53Aには、第1の移動枠51Aとの間を位置決めするための位置決め穴53dが設けられている。
ヨーク66は、前述した実施例と略同様のものである。即ち、ヨーク66は、互いに対向した上部片66a及び下部片66bと、両辺をつなぐ連結片66cを有している。このヨーク66の上部片66aと下部片66bの内面に、前述した実施例と同様の形状を有する一対のマグネット67a,67bが接着剤で固定されている。これらマグネット67a,67bの長手方向の両端には、上部片66aと下部片66bの長手方向の両端に設けた面取り部56a,56bに対応してエッジ同士が重なり合う面取り部57a,57bがそれぞれ設けられている。
この一対のマグネット67a,67bの各面取り部57a,57bのエッジとヨーク66の上部片66a及び下部片66bの各面取り部56a,56bのエッジとに検出部の略中心が一致するように、第1のホール素子94と第2のホール素子95が配置されている。2つのホール素子94,95は、2つのコイル88,91と同様に、それぞれの電気回路がフレキシブル配線板87の電気回路とそれぞれ電気的に接続されると共に、フレキシブル配線板87の下面に固定されている。そして、ヨーク66が、互いに対向した2片66a,66bを上下方向に向けた状態で連結片66cをヨーク固定部53eに固定することによって固定基盤53Aに固定されている。
この実施例では、第4の主軸受部82と第4の副軸受部83とが対向する方向が第1の方向Xとされている。この第1の方向Xと直交する方向の両側に、2つのホール素子94,95が配置されている。2つのホール素子94,95は、第1の移動枠51Aと固定基盤53Aを所定位置に位置決めした状態で、各ホール素子94,95の検出部の中心が、基準位置をなすマグネット67a,67bの2つの面取り部57a,57bのエッジと重なるように配置する。
即ち、第1のホール素子94は、その中心部がマグネット67a,67bの一方の面取り部57aのエッジを横切るように、その磁力の検出方向をエッジが延在する方向と直交する方向に向けて配置する。そして、第2のホール素子95は、その中心部がマグネット67a,67bの他方の面取り部57bのエッジを横切るように、その磁力の検出方向をエッジが延在する方向と直交する方向に向けて配置する。このとき、第1のホール素子94の磁力の検出方向と第2のホール素子95の磁力の検出方向とは、略直交する方向に交差することになる。
組立時における第1の移動枠51Aと固定基盤53Aとの位置決めは、それぞれの位置決め穴51e,53dに図示しない基準ピンを挿入して仮固定することにより、簡単且つ確実に行うことができる。その他の構成は、前述した図12〜図32に示した第1の実施例に係る像ぶれ補正装置5と同様である。このように像ぶれ補正装置300を構成することによっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる。
以上説明したように、本発明の像ぶれ補正装置、レンズ装置及び撮像装置によれば、補正レンズ15のシフト方向である第1の方向Xと第2の方向Yに対して、それぞれに概略45度位相が異なる2辺で、且つその2辺に90度位相を持たせたマグネット67a,67bのエッジをそれぞれ第1のホール素子94と第2のホール素子95で検出し、2つのホール素子を協働させて2つの方向のシフト量を検出するようにした。そのため、補正レンズ15のシフト量に対するマグネット67a,67bの磁束密度の変化を先行技術に係る直交状態の1/√2に減少することができ、非線形領域や飽和領域に達するシフト量を拡大することで、高倍率ズーム等の大シフト量に対応することを可能とすることができる。また、先行技術の場合と同じシフト量でも非線形領域や飽和領域をシフト量で1/√2に回避できることから、直線領域を使ってより高精度の像ぶれ補正を簡単に、しかも確実に行うことができる。
このように、本発明では、補正レンズの、その移動方向である第1の方向と第2の方向に関する位置情報を、マグネットの磁力を検出することにより検出する第1のホール素子と第2のホール素子を設け、これら第1のホール素子及び第2のホール素子と対向するマグネットの位置関係を、支持枠に支持された移動枠に保持された補正レンズの光軸がレンズ系の光軸と一致した状態において、第1のホール素子と第2のホール素子の中心が、マグネットの2辺のエッジを概略跨ぐ位置とした。更に、マグネットの2辺のエッジは、第1の方向及び第2の方向と位相が概略45度異なり、且つ、2辺のエッジは略90度の交差角度を有する位相面によって構成され、各エッジに対して第1のホール素子と第2のホール素子が、相対的に斜め方向に移動する構成とした。
これにより、補正レンズのシフト量に対するマグネットの磁束密度の変化を、先行技術の直交状態における場合と比べて1/√2に減少することができ、磁束密度の非線形領域や飽和領域に達するシフト量を拡大することで高倍率ズーム等の大シフト量に対応することが可能となる。しかも、先行技術と同じシフト量でありながら磁束密度の非線形領域や飽和領域を、シフト量で1/√2に減少できることから、磁束密度の変化の直線領域を使ってより高精度の像ぶれ補正を行うことができる像ぶれ補正装置、その像ぶれ補正装置を有するレンズ装置、そのレンズ装置を備えた撮像装置を得ることができる。
また、レンズ装置を折り曲げ式レンズとして構成し、対物レンズを透過した光を、プリズムで90度折り曲げてから像ぶれ補正装置の補正レンズ(第5群レンズ)に導くようにしているため、撮像装置が正姿勢の場合に補正レンズが地面と平行になり、補正レンズの移動方向である第1の方向及び第2の方向と重力が働く方向とが垂直に交わることになる。そのため、補正レンズを移動自在に保持する第1及び第2の移動枠が、重力によって第1の方向及び第2の方向に引っ張られることがなく、第1及び第2の移動枠を重力に反する方向に持ち上げて保持するために常に像ぶれ補正装置に通電する必要がない。
その結果、撮像装置を正姿勢にして撮影する場合の消費電力を飛躍的に削減でき、撮像装置の使用時間を長くすることができる。しかも、補正レンズを移動させる推力を小さくすることができるため、第1及び第2の移動枠の自重分、即ち約1Gの手振れ加速度への許容が可能となり、より激しい手振れ等のカメラの振れにも対応することができる。しかしながら、本発明は、折り曲げ式レンズ装置に限定されるものではなく、入れ子式に直線的に進退するレンズ装置に適用できることは勿論である。
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラを適用した例について説明したが、デジタルビデオカメラ、カメラ付きパーソナルコンピュータ、カメラ付き携帯電話その他の撮像装置にも適用できるものである。更に、レンズ装置1として5群レンズを用いた例について説明したが、4群レンズ以下であってもよく、また、6群レンズ以上のものに適用できることも勿論である。
1…レンズ装置、 2…レンズ系、 3…レンズ鏡筒、 4…撮像素子(CCD,CMOS等)、 5,300…像ぶれ補正装置、 7…1群レンズ、 7A…対物レンズ(第1のレンズ)、 8…2群レンズ、 9…3群レンズ、 10…4群レンズ、 11…5群レンズ、 15…補正レンズ、 51,51A…第1の移動枠、 51a…レンズ固定部、 51b…ヨーク固定部、 51f…コイル固定部、 52…第2の移動枠、 53,53A…固定基盤(支持枠)、 53a…移動枠支持部、 53b…コイル固定部、 54,54A…電動アクチュエータ、 56a,56b,57a,57b…面取り部、 58…嵌合穴、 61…第1の主軸受部、 62…第1の副軸受部、 63…第1の主ガイド軸、 64…軸受溝、 65…第1の副ガイド軸、 66…ヨーク、 66a…上部片、 66b…下部片、 66c…連結片、 66d…切欠き、 67a,67b…マグネット、 71…第2の主軸受部、 72…第2の副軸受部、 75…第3の主軸受部、 76…第3の副軸受部、 77…第2の主ガイド軸、 78…軸受溝、 79…第2の副ガイド軸、 82…第4の主軸受部、 83…第4の副軸受部、 85…コイル支持台、 86…フレキ補強板、 87…フレキシブル配線板、 88…偏平コイル(第1のコイル)、 88a,88b…コイル部、 89a,89b,92…推力発生部、 91…筒状コイル(第2のコイル)、 92…推力発生部、 93…コイル組立体、 94…第1のホール素子(第1の位置検出器)、 95…第2のホール素子(第2の位置検出器)、 100,100A…デジタルスチルカメラ(撮像装置)、 L…レンズ系2の光軸
Claims (5)
- 相対的に移動可能とされたコイル及びマグネットを有する電動アクチュエータと、
前記コイル及びマグネットの一方と補正レンズが固定される移動枠と、
前記コイル及びマグネットの他方が固定されると共に前記移動枠を移動可能に支持する支持枠と、を備え、
前記電動アクチュエータによる前記移動枠の移動を介して前記補正レンズを、レンズ系の光軸と直交する第1の方向及び当該第1の方向と直交する方向であって前記光軸とも直交する第2の方向に移動可能とし、前記補正レンズの光軸を前記レンズ系の光軸と一致させるように制御することによりレンズ系を介して得られる像の像ぶれを補正可能とした像ぶれ補正装置であって、
前記補正レンズの前記第1の方向と前記第2の方向に関する位置情報を、前記マグネットの磁力を検出することにより検出する第1のホール素子と第2のホール素子を設け、
前記第1のホール素子と第2のホール素子を、前記補正レンズの光軸と前記レンズ系の光軸を一致させた状態において、前記第1の方向と前記第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向であって前記マグネットのエッジと重なる位置に前記磁力の検出部の略中心を臨ませると共に、当該第1のホール素子と第2のホール素子の前記磁力の検出方向を前記エッジが延在する方向と直交する方向に向けてそれぞれ配置したことを特徴とする像ぶれ補正装置。 - 前記電動アクチュエータは、前記補正レンズを前記第1の方向に移動させる第1のコイルと、前記補正レンズを前記第2の方向に移動させる第2のコイルと、前記第1のコイル及び前記第2のコイルに磁力を付与する前記マグネットと、を有し、
1個のマグネットの磁力を2つのコイルに共通に作用させることにより前記第1の方向と前記第2の方向への移動を可能としたことを特徴とする請求項1記載の像ぶれ補正装置。 - 前記第1のコイルと前記第2のコイルは、平面的に巻回される偏平コイル若しくは適当な高さまで積層される筒状コイル又は偏平コイルと筒状コイルとの組み合わせからなり、
前記移動枠又は前記支持枠に固定されるコイル支持部材の一面に前記第1のコイルを固定し、当該コイル支持部材の他面に前記第2のコイルを固定すると共に、前記第1のコイルの推力発生部と前記第2のコイルの推力発生部を直角に交差させて配置し、両推力発生部に前記マグネットの磁力を共通に作用させるようにしたことを特徴とする請求項2記載の像ぶれ補正装置。 - 相対的に移動可能とされたコイル及びマグネットを有する電動アクチュエータと、前記コイル及びマグネットの一方と補正レンズが固定される移動枠と、前記コイル及びマグネットの他方が固定されると共に前記移動枠を移動可能に支持する支持枠と、を設け、
前記電動アクチュエータによる前記移動枠の移動を介して前記補正レンズを、レンズ系の光軸と直交する第1の方向及び当該第1の方向と直交する方向であって前記光軸とも直交する第2の方向に移動可能とし、前記補正レンズの光軸を前記レンズ系の光軸と一致させるように制御することによりレンズ系を介して得られる像の像ぶれを補正可能とした像ぶれ補正装置を備えたレンズ装置であって、
前記像ぶれ補正装置には、前記補正レンズの前記第1の方向と前記第2の方向に関する位置情報を、前記マグネットの磁力を検出することにより検出する第1のホール素子と第2のホール素子を設け、
前記第1のホール素子と第2のホール素子を、前記補正レンズの光軸と前記レンズ系の光軸を一致させた状態において、前記第1の方向と前記第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向であって前記マグネットのエッジと重なる位置に前記磁力の検出部の略中心を臨ませると共に、当該第1のホール素子と第2のホール素子の前記磁力の検出方向を前記エッジが延在する方向と直交する方向に向けてそれぞれ配置したことを特徴とするレンズ装置。 - 相対的に移動可能とされたコイル及びマグネットを有する電動アクチュエータと、前記コイル及びマグネットの一方と補正レンズが固定される移動枠と、前記コイル及びマグネットの他方が固定されると共に前記移動枠を移動可能に支持する支持枠と、を設け、
前記電動アクチュエータによる前記移動枠の移動を介して前記補正レンズを、レンズ系の光軸と直交する第1の方向及び当該第1の方向と直交する方向であって前記光軸とも直交する第2の方向に移動可能とし、前記補正レンズの光軸を前記レンズ系の光軸と一致させるように制御することによりレンズ系を介して得られる像の像ぶれを補正可能とした像ぶれ補正装置を有するレンズ装置を備えた撮像装置であって、
前記像ぶれ補正装置には、前記補正レンズの前記第1の方向と前記第2の方向に関する位置情報を、前記マグネットの磁力を検出することにより検出する第1のホール素子と第2のホール素子を設け、
前記第1のホール素子と第2のホール素子を、前記補正レンズの光軸と前記レンズ系の光軸を一致させた状態において、前記第1の方向と前記第2の方向に対して同一平面内で適宜角度回転変位させた方向であって前記マグネットのエッジと重なる位置に前記磁力の検出部の略中心を臨ませると共に、当該第1のホール素子と第2のホール素子の前記磁力の検出方向を前記エッジが延在する方向と直交する方向に向けてそれぞれ配置したことを特徴とする撮像装置。
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