JP2010191411A - レンズ鏡筒及びそれを有する光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 補正レンズの光軸回りの回転を抑制することができ、しかも小さな消費電力で像ぶれ補正ができる、像ぶれ補正装置を備えたレンズ鏡筒を得ること。
【解決手段】 そこで、レンズ及び駆動用マグネットを保持し、光軸と直交する方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材を光軸方向に位置決めするとともに駆動用コイルと磁性部材とを保持する固定部材と、を有するレンズ鏡筒であって、
前記駆動用マグネット及び前記磁性部材は、前記可動部材を光軸と直交する方向に移動させる駆動部を構成しており、
光軸直交面内において、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅は、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅よりも長い像ぶれを補正する像振れ補正機能を有するレンズ鏡筒とした。
【選択図】 図５

Description

本発明は、手振れ等の振動に起因する像振れを補正するために像ブレ補正用レンズを保持するシフト移動枠を光軸直交方向の成分を持つように駆動する際に好適なレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器に関するものである。

撮影者の手振れを検知し、撮影される画像の振れ（像ブレ）を補正する像ぶれ補正装置において、補正レンズと補正レンズを移動可能に支持した可動部材（シフト移動枠）が光軸に対して直交する面内で回転してしまうと像ぶれ補正が効率良く行われないことがある。一般に、可動部材の重心は、可動部材を移動させるための駆動部から発生する推力の方向軸上からずれた位置にある。このため、像ぶれ補正時には推力により可動部材を光軸に対して直交する面内で回転させる回転モーメントが発生してくる。また、推力以外の振動や摩擦等によっても可動部材を回転させる力が発生してくる。

可動部材が光軸に対して直交する面内で回転すると、像ぶれ補正動作中に固定部材に接触し、駆動特性が変化し、画像が乱れてくる場合がある。

また、像ぶれ補正装置の可動部材の位置を検出する位置検出センサは多くの場合、磁石と磁気検出素子の組み合わせから成るホール素子や発光素子と受光素子の組合せより成る光学式センサ等で構成されている。これらの位置検出センサは、補正レンズが光軸に垂直な平面内でのヨー方向、又はピッチ方向の一方向の動きを想定している。

従って、補正レンズが光軸と直交する面内で大きく回転すると、位置検出センサの出力特性が変化して補正レンズの位置を正確に検出することができなくなり、クロストークを発生する。また、回転により位置検出が変化することはフィードバック位置制御が発振してしまう。さらには、手ぶれ補正時の光学性能が劣化してくる。

フィードバック位置制御が可能な量内における補正レンズの回転では、補正レンズが目標位置に位置すべくフィードバック制御を行うことができる。しかしながら、このようなフィードバック制御をすると、それによって消費電力が増大してくる。従来より、可動部材に保持されている補正レンズを、ヨー方向あるいはピッチ方向に、光軸回りに回転させることなく変位させるようにした像ぶれ補正装置が知られている（特許文献１、２参照）。特許文献１では、回転を規制するための、ガイド軸を設けた構成の像ぶれ補正装置を開示している。

特開平５−２９７４４３号公報 特開平１０−３１９４６５号公報

特許文献１の像ぶれ補正装置では、可動部材を回転させようとする回転モーメントが残り、可動部材が変位する場合には、ガイド軸と移動枠に設けられた軸受けの間にこじり力が発生し、微小振幅特性を良好に維持するのが難しくなる。

そのため、特許文献１において、補正レンズを同一平面内にて精度よく変移させるためには、２本のガイド軸はダブル嵌合するのが良い。この様なダブル嵌合をガタなく高精度に保持しようとすると、構成が複雑になってくる。

また、この構成では可動部材を回転させようとする回転モーメントが残り、可動部材が変位する場合には、ガイド軸と移動枠に設けられた軸受けの間にこじり力が発生し、微小振幅特性を良好に維持するのが難しくなる。

特許文献２のレンズシフト装置では、補正レンズを保持する可動部材を固定部材に回転可能に保持された少なくとも３つのボールで光軸と垂直な平面に平行に支持している。そして可動部材と固定部材の間にボールを挟持するための押圧力を発生させるために設けた弾性部材により、可動部材の光軸回りの回転を防止している。

この場合、ボールの転がり摩擦は、ガイド軸と軸受けの間に働くすべり摩擦に対して小さい。このため機械機構の摩擦による補正レンズの微小振幅特性は、良好に維持することができる。

このとき、最も使用頻度の高い補正レンズの中心が光軸近傍に位置する際に、可動部材の駆動方向において弾性部材からの力が可動部材に両側から均等に加わらないと、弾性部材からの力が負荷になり消費電力が増大してくる。また、可動部材の駆動方向において弾性部材からの力を可動部材に均等に加えるための手段が必要になってくる。

一方、近年、撮影光学系により結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳ）は、半導体微細加工技術の進歩により、より小さな画素ピッチになってきている。同一量の手ぶれを補正するためのシフトレンズ群の移動量は撮像面積に略比例する。この為、撮像素子の画素ピッチが小さくなると、より微小な動きと精度の高い動きをしないと像ぶれ補正を良好に行うのが困難になってくる。

本発明は、補正レンズの光軸回りの回転を抑制することができ、しかも小さな消費電力で像ぶれ補正ができるレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器の提供を目的とする。

そこで、本発明では、レンズ及び駆動用マグネットを保持し、光軸と直交する方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材を光軸方向に位置決めするとともに駆動用コイルと磁性部材とを保持する固定部材と、を備え、像ぶれを補正する像振れ補正機能を有するレンズ鏡筒であって、
前記駆動用マグネット及び前記駆動用コイル及び前記磁性部材は、前記可動部材を光軸と直交する方向に移動させる駆動部を構成しており、
光軸直交面内において、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅は、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅よりも長いことを特徴とする。

また、本発明では、レンズ及び駆動用コイル及び磁性部材を保持し、光軸と直交する方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材を光軸方向に位置決めするとともに駆動用マグネットとを保持する固定部材と、を備え、像ぶれを補正する像振れ補正機能を有するレンズ鏡筒であって、
前記駆動用マグネット及び前記駆動用コイル及び前記磁性部材は、前記可動部材を光軸と直交する方向に移動させる駆動部を構成しており、
光軸直交面内において、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅は、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、補正レンズの光軸回りの回転を抑制することができ、しかも小さな消費電力で像ぶれ補正ができるレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器が得られる。

本発明の実施例１におけるレンズ鏡筒の構成を示す主要断面図 本発明の実施例１におけるシフトユニットの分解斜視図 本発明の実施例１におけるシフト駆動部の拡大図 本発明の実施例１における駆動部の構成図 本発明の実施例１における像ぶれ補正の説明図 本発明の実施例１における像ぶれ補正の説明図 本発明の実施例２におけるブロック図 従来における像ぶれ補正の説明図 本発明の実施例３におけるブロック図 本発明の実施例４における像ぶれ補正の説明図

［実施例１］
図１は実施例１の像ぶれ補正機能を備えたレンズ鏡筒の断面図を示している。なお、このレンズ鏡筒は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影装置に取り付けられ、或いは一体に設けられて使用される。

このレンズ鏡筒は正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る４群構成の変倍光学系（ズームレンズ）を有している。即ち光軸方向に固定（不動）の第１群レンズＬ１、変倍のための第２群レンズＬ２を有している。更に像振れ補正のための第３群レンズＬ３、変倍の際と合焦の際に移動する第４群レンズＬ４を有している。

第２群レンズＬ２は光軸方向に移動して変倍動作を行い、第３群レンズＬ３は光軸と直交する方向つまり後述する縦方向及び横方向に移動して振れ補正（像ブレ補正）を行う可動の防振用光学素子として作用する。第４群レンズＬ４は光軸方向に移動し変倍に伴って変動する像面の補正作用及び合焦作用を行う。

第１群レンズＬ１は固定鏡筒１により保持され、第２群レンズＬ２は２群移動枠２により保持され、第３群レンズＬ３はシフトユニット３により保持され、第４群レンズＬ４は４群移動枠４により保持されている。

また、４群移動枠４の後方（像側）には、ＣＣＤ等から成る撮像素子を固定するＣＣＤホルダ５が設けられている。固定鏡筒１は前部固定鏡筒６にビス止めされ、ＣＣＤホルダ５と前部固定筒６は後部固定筒７にビス止めされる。

次に図２、図３を用いて第３群レンズＬ３を光軸直交方向に移動させるシフトユニット３の構成を説明する。図２は、シフトユニット３の分解斜視図、図３はシフトユニット３のピッチ方向（縦方向）の駆動部の拡大断面図である。

第３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２２は、ピッチ方向、すなわちレンズ鏡筒ないし撮影方向の縦方向の角度変化による像ぶれを補正するための縦方向駆動用アクチュエータによって駆動される。更に、ヨー方向、すなわちレンズ鏡筒ないし撮影装置の横方向の角度変化による像ぶれを補正するための横方向駆動用アクチュエータにより光軸直交面内で駆動される。

シフト移動枠２２は、第３群レンズＬ３を保持する機能を持ち、さらに、像ぶれを補正するために光軸直交方向に変位する。

マグネットベース１８には、駆動用と位置検出用とを兼ねるマグネット２４ｐが光軸直交方向に圧入保持されている。マグネット２４ｐをマグネットベース１８に圧入して組み込むことにより、組み込み後にマグネットベース１８とマグネット２４ｐとの相対位置関係がずれることはない。

マグネットベース１８とシフト移動枠２２は、間に金属プレート１９が挟み込まれた状態でビスで結合固定される。金属プレート１９とマグネットベース１８とシフト移動枠２２は可動部材の一要素を構成している。位置検出機能も兼ねているマグネット２４ｐの位置は、第３群レンズＬ３を保持しているシフト移動枠２２に対して固定された位置に決まり、マグネット２４ｐによって第３群レンズＬ３の位置を正確に検出することができる。

シフトベース２１とマグネットベース１８との間には、ボール２０が光軸直交面内に３つ配置されている。ボール２０とマグネットベース１８との間には前述した金属プレート１９が配置される。また、ボール２０は駆動用マグネット２４ｐと磁性部材２９ｐとの磁気吸着力によってシフトベース（固定部材）２１に形成されたボールフォルダ部２１ａでボール２０を回転可能に保持されている。

シフトベース２１（ボールフォルダ部２１ａの光軸方向端面）とマグネットベース１８（金属プレート１９）にボール２０を確実に当接させておくための力は、マグネット２４ｐと後ヨーク２９ｐ（駆動部）との間に作用する吸着力である。この吸着力によってマグネットベース１８がシフトベース２１に近づく方向に付勢されることにより、３つのボール２０は、３つのボールフォルダ部２１ａの光軸方向端面と金属プレート１９の３箇所１９ａに対して押圧状態で当接する。

金属プレート１９の３つのボール２０が当接する各面は、撮影光学系の光軸ＡＸＬに対して直交方向に広がっている。３つのボール２０の呼び径は同じであるので、シフトベース２１に設けた３つのボールフォルダ２１ａの光軸方向端面間の光軸方向における位置差を小さく抑えている。これにより、シフト移動枠２２に保持された第３群レンズＬ３を光軸に対する倒れを生じさせないで光軸直交面内で移動させることができる。

次に、マグネットベース１８および第３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２２を駆動するアクチュエータについて説明する。前述したように、２４ｐは図４に示すように光軸ＡＸＬから放射方向に２極磁されたマグネット、２３ｐはマグネット２４ｐの光軸方向前側の磁束を閉じるための前ヨークである。前ヨーク２３ｐは、マグネット２４ｐに吸着固定されている。２８ｐはシフトベース２１に接着固定されたコイル、２９ｐはマグネット２４ｐの光軸方向後側の磁束を閉じるための後ヨーク（磁性部材）である。

後ヨーク２９ｐは、コイル２８ｐを挟んでマグネット２４ｐとは反対側に配置され、シフトベース２１により保持されている。これらマグネット２４ｐ、前ヨーク２３ｐ、後ヨーク２９ｐおよびコイル２８ｐにより磁気回路が形成されている。

コイル（駆動用コイル）２８ｐに電流を流すと、マグネット２４ｐの着磁境界に対して略直行する方向に、マグネット２４ｐとコイル２８ｐ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、マグネットベース１８を光軸直交方向に移動させる。これはいわゆるムービングマグネット型アクチュエータ（駆動部）である。

このような構成のアクチュエータ（駆動部）が、縦方方向、横方向にそれぞれ配置されているので、マグネットベース１８および、それに結合されたシフト移動枠２２を互いに略直行する２つの光軸直交方向に駆動することができる。そして、これら縦方向と横方向の駆動合成によりマグネットベース１８およびシフト移動枠２２を光軸直交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、マグネットベース１８が光軸直交方向に働く時の摩擦は、ボール２０がボールフォルダ部２１ａの壁に当接しない限り、ボール２０と金属プレート１９との間およびボール２０とボールフォルダ部２１ａとの間にそれぞれ発生する転がり摩擦のみである。よって、上記吸着力が作用するにもかかわらず、マグネットベース１８（つまりは第３群レンズＬ３を保持しているシフト移動枠２２）はきわめてスムーズに光軸直交面内で移動可能とすることができ、かつ微小な移動量制御も可能となる。

次にマグネットベース１８および第３群レンズＬ３を保持しているシフト移動枠２２の位置検出について説明する。２７ｐは磁束密度を電気信号に変換するホール素子であり、フレキシブルプリントケーブル（以下、ＦＰＣという）２６に半田付けされている。ＦＰＣ２６はシフトベース２１に対して位置決め固定されている。また、ＦＰＣ押さえ金具２５をビスでシフトベース２１に対して固定することによって、ＦＰＣ２６の浮きを防止し、かつ、ホール素子２７ｐの位置がずれるのを防止している。以下の構成により、マグネットベース２１および第３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２２の位置を検出する位置センサが形成されている。

マグネットベース１８および第３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２２が縦方向もしくは横方向に駆動されたとき、ホール素子２７ｐによってマグネット２４ｐ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。このホール素子２７ｐに基づいて、コントロール回路５６はマグネットベース１８および第３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２２の位置を検出することができる。なお、マグネット２４ｐは、駆動用マグネットであるとともに、位置検出用マグネットとしても用いられている。

図４は本実施例における駆動部の構成を表したものである。駆動部は駆動力の方向がピッチ方向、またはヨー方向の１方向になるように駆動部の中心に対してマグネット２４ｐ、前ヨーク２３ｐ、コイル２８ｐ、後ヨーク２９ｐが対称形状となっている。

次に、本実施例における可動部材（シフト移動枠）２２の移動と吸着力による戻し力による回転の関係を図５に示す。図５（ａ）は可動部材２２に支持された第３群レンズＬ３とマグネット２４（２４ｐ、２４ｙ）が中心位置にある状態での固定側のコイル２８（２８ｐ、２８ｙ）、後ヨーク２９（２９ｐ、２９ｙ）との配置を示している。

３群レンズＬ３の中心Ｏは光軸上にある。マグネット２４と後ヨーク２９の間に働く吸着力は、クーロンの法則で示すように２物体の磁荷の強さと距離の２乗の逆数に比例する。従って、駆動部中心に対してマグネット２４と後ヨーク２９がそれぞれ対称形状であれば、マグネット２４が駆動部の中心位置にあるとき、ピッチ方向（Ｆｐ）とヨー方向（Ｆｙ）の吸着力はそれぞれの方向で釣り合った状態になっている。また、マグネット２４が駆動部の中心から移動したとき、移動方向と反対側の磁荷が大きくなるので、マグネット２４を駆動部中心に戻そうとする吸着力が発生する。

尚、図５（ａ）において、マグネット２４ｐ、コイル２８ｐ、後ヨーク２９ｐは可動部材を垂直方向Ｆｐに移動させる垂直駆動部を構成している。又、マグネット２４ｙ、コイル２８ｙ、後ヨーク２９ｙは可動部材を水平方向Ｆｙに移動させる水平駆動部を構成している。

図５（ｂ）は、図５（ａ）から可動部材２２をヨー方向に変位させた場合の駆動力と吸着力の関係を示している。ヨー方向に可動部材２２を変位させる場合、コイル２８ｙに電流を流すと、コイル２８ｙから発生するローレンツ力により可動部材２２をヨー方向に駆動する推力１００が発生し、この推力１００により可動部材２２が距離ｄだけ移動する。

その際、可動部材２２に配置されているマグネット２４（２４ｐ、２４ｙ）も駆動部中心位置から距離ｄだけ移動し、マグネットが吸着力によって元の位置に戻ろうとする戻し力１０１ｐ、１０１ｙが発生する。この時の推力１００と戻し力１０１ｙは推力方向軸と同一軸上で働いているが、ピッチ方向の駆動部に働く戻し力１０１は推力１００と同一軸上にはないため推力１００と戻し力１０１ｐによって可動部材を回転させる回転モーメント１０２が発生する。

図５（ｃ）は、図５（ｂ）の推力１００と戻し力１０１ｐによる回転モーメントの釣り合いがとれた状態を示す。第３群レンズＬ３の中心点Ｏは光軸上からヨー方向に距離ｄだけ移動し、可動部材２２は光軸と直交する面内で回転角θ１だけ回った状態となる。このとき光軸と直交する面内における回転方向は推力１００と戻し力１０１ｐの釣り合いによる安定状態にあるため、さらに回転方向の力が働いても、回転角θ１の位置へ戻ろうとする力が発生する。

図５（ａ）におけるＡは後ヨーク（磁性部材）２９ｐの長手寸法、Ｂはマグネット２４ｐの長手寸法を示している。本実施例においては、距離ｄが可動部材２２の光軸からの一方向の最大可動距離とした場合、磁性部材２９ｐの幅Ａが駆動マグネット２４ｐの幅Ｂの寸法関係が、Ａ≧（２×ｄ＋Ｂ）とするように設定している。即ち、幅Ａ（ｍｍ）が幅Ｂ（ｍｍ）よりも大きくなるようにしている。これにより、可動部材２２がヨー方向に最大量変位した際も、図５（ｂ）に示すように、後ヨーク２９ｐよりも左側にマグネット２４ｐがはみだすことは無い。

本実施例では、幅Ａが幅Ｂよりも第１の方向（ヨー方向）と第２の方向（ピッチ方向）において大きくなるようにしている。図８には従来例を示しているが、磁性部材２９ｐの幅Ａとマグネット２４ｐの幅Ｂの寸法関係に関しては、Ａ＝Ｂとなる設定としていた。よって、可動部材がヨー方向に最大量変位した際は、図８（ｂ）に示すように、後ヨーク２９ｐよりも左側にマグネット２４ｐがはみだすこととなる。

前述の戻し力に着目すると、図８（ｂ）に示すようにマグネットが吸着力によって元の位置に戻ろうとする戻し力１０４ｐ、１０３ｙが発生する。本実施例のようにマグネットがはみださない場合に比べると、従来例では、マグネット２４ｐが後ヨーク２９ｐよりもはみだしている分、マグネット２４ｐと後ヨーク２９ｐの間の磁束によって、マグネット２４ｐを図中右方向へ引き寄せようとする吸着力が大きくなる。よって、図５に示す本実施例における戻し力１０１ｐのほうが、図８に示す従来例の戻し力１０４ｐよりも小さくなる。

故に、本実施例の図５における回転角θ１のほうが、従来例の図９の回転角θ２よりも小さくなり、回転が抑制されることとなる。上記では第１の方向（ヨー方向）に変位させる場合に関して説明しているが、第２の方向（ピッチ方向）に変位させる場合も配置方向が９０度異なるが、構成自体は同様である。

第１の駆動部である水平駆動部（２４ｙ、２８ｙ、２９ｙ）と第２の駆動部である垂直駆動部（２４ｐ、２８ｐ、２９ｐ）を各々構成する磁性部材２９ｙ、２９ｐの駆動させる方向と直交する方向の幅Ａは、駆動用マグネット（２４ｙ、２４ｐ）の駆動させる方向と直交する方向の幅Ｂよりも長い。

また、上記の幅Ａと幅Ｂの寸法関係に関しては、Ａ≧（２×ｄ＋Ｂ）に限定されるものではなく、例えばＡ＞（ｄ＋Ｂ）など、Ａ＞Ｂとなる設定の中で、目標性能を満たす最適値を大きさやコスト等も考慮して決定すればよい。例えば、Ａ≧ｄ＋Ｂとすれば良い。

ここで、図６ように可動部材２２が回転しているにも関わらず、第３群レンズＬ３の位置を任意に移動させるためには、可動部材２２が回転しても第３群レンズＬ３の位置を正確に検出できなければならない。そこで、次に可動部材２２の回転角と位置検出手段の出力の関係について説明する。

図６（ａ）は可動部材２２が中心位置にあるときの第３群レンズＬ３、マグネット２４、位置検出手段であるホールセンサ２７の配置を示している。ピッチ方向、ヨー方向のそれぞれのホールセンサ２７ｐ、２７ｙは検出方向軸の交点が光軸Ｏに一致するように配置されている。そして、マグネット２４ｐ、２４ｙによる光軸方向の磁束密度成分を検出しており、駆動方向に変位した際の磁束密度の変化からマグネットの位置を知ることができる。

図６（ｂ）では可動部材が光軸と直交する面内で任意の点まわりに角度θ１回転したときのホールセンサからの出力値の変化について説明する。ピッチ方向の位置検出点をＰＡとし、ヨー方向の位置検出点をＹＢとし、レンズ中心をＯとし、点Ｒを中心に可動部材を回転した場合、回転角θ１があまり大きくないときＰＡ、ＰＢ、Ｏの各点は点Ｒに引いた直線に対して直角方向に移動する。

このときの各点の動きをＶａ、Ｖｂ、Ｖｏとし、ヨー方向の検出方向軸ｙとピッチ方向の検出方向軸ｐの方向に分解した成分をＶａｐ、Ｖａｙ、Ｖｂｐ、Ｖｂｙ、Ｖｏｐ、Ｖｏｙとする。そうすると、ホールセンサは検出方向と直角方向の磁束にほとんど感度を有していないため、Ｖｂｐ、Ｖａｙはホールセンサによって検出されない。また、２つの検出方向軸ｐ、ｙの交点は光軸Ｏと一致するため、光軸Ｏの動きのピッチ成分、ヨー成分に対して、Ｖｏｐ≒Ｖａｐ、Ｖｏｙ≒Ｖｂｙ
の関係が成り立つ。

このことはレンズ中心の移動量を回転に影響されることなく検出できることを示し、位置決め制御により、第３群レンズＬ３を正しい位置に動かすことができる。以上によりあまり大きな回転角でなければ、可動部材２２が回転しても第３群レンズＬ３の位置を正しく検出できることが知られている。

以上、本発明の好ましい実施例１について説明した。本実施例では、可動部材２２の駆動方向に対して他方のマグネット２４と後ヨーク２９に働く吸着力により発生する戻し力を低減させている。これにより、前述の回転モーメント１０２、回転角θ１が低減され、可動部材の光軸と直交する面における回転が抑制される。

よって、メカ機構を新たに設けることなく、可動部材２２の位置フィードバック制御における、位置の補正に要する推力が低減されるため、消費電力も小さくすることが出来る。そして、微小振幅特性にも優れたぶれ補正装置、前記像ぶれ補正装置を備えたレンズ鏡筒及びそれを有する光学機器を実現することができる。

この他、本実施例によれば、駆動用マグネットから発生する吸着力による戻し力を低減させる事で、メカ機構または駆動部を新たに設けることなく、補正レンズの光軸直交面内における回転を抑制することが容易になる。また、回転が抑制されることで、回転による位置フィードバック制御に要する消費電力を小さくでき、微小振幅特性にも優れた像ぶれ補正装置を実現することができる。

［実施例２］
図７は本発明の実施例２の撮影装置（カメラ）の要部概略図である。実施例２の撮影装置は、実施例１の像ぶれ補正を可能としたレンズ鏡筒を搭載している。

図７は、実施例１のレンズ鏡筒を搭載したカメラにおける各部材の駆動処理に関する電気的処理構成を示している。この図において、図１乃至図５にて説明した構成要素については、同符号を付す。

図７の撮像装置（カメラ）では、ピッチ方向振れセンサ５９とヨー方向振れセンサ６０（以下「センサ」という）で検出したカメラの振れ信号をコントロール回路５６に入力する。コントロール回路５６はセンサからの信号に基づいて像ぶれ補正のための可動部材の駆動量を演算して第３レンズ群駆動源３１に入力する。

第３レンズ群駆動源３１は、入力された信号に基づいて駆動用コイル２８ｐ、２８ｙへ通電を行い、これによって可動部材を移動させて像ぶれを補正している。１４は、第２群レンズＬ２の駆動源であるステッピングモータ（以下ズームモータという）である。１３は第４群レンズＬ４を保持した４群移動枠４の駆動源であるボイスコイルモータである。１２ａは絞り装置１２の駆動源である絞りモータ（絞り装置駆動源）であり、ガルバノメータ等が用いられる。

フォトインタラプタ１５は、２群移動枠２が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出するズームリセットスイッチである。光学式センサ１６は、第４群レンズＬ４の光軸方向の絶対位置を検出している。

３６は絞りエンコーダであり、絞り駆動源１２ａ内にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。５６はカメラの信号を司る、ＣＰＵ等からなるコントロール回路である。５０はカメラ信号処理回路であり、撮像素子５８からの出力に対して所定の増幅やガンマ補正などの信号処理を施す。

これらの処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート５２およびＡＦ（オートフォーカス）ゲート５１に供給される。ＡＥゲート５２およびＡＦゲート５１はそれぞれ、露出制御およびピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲を全画面の映像信号の中から設定する。ゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合がある。５３はＡＦのためのＡＦ信号を処理するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。５４はズームスイッチ、５５はズームトラッキングメモリである。

コントロール回路５６はぶれセンサ５９、６０からの出力センサ２９（ホール素子２９ｙ、２９ｐ）からの信号に基づいて、第３レンズ群駆動源３１の構成部品である各コイル２８ｙ、２８ｐへの通電を制御する。それによって第３群レンズＬ３を保持する可動部材を駆動して像ぶれを補正する。

上記実施例では、レンズ鏡筒がカメラ本体に一体的に設けられた撮像装置について説明した。本発明のレンズ鏡筒は、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置も適用できる。

［実施例３］
図９は、図７の第３レンズ群を保持する可動部材の移動の代わりに撮像素子５８を像ぶれ補正のために移動させる場合の実施例３の要部ブロック図である。

像振れ補正装置の基本構成は、実施例１に示すものと同様である。第３レンズ群Ｌ３の代わりに撮像素子５８を移動させて像振れを補正する像振れ補正以外の電気的構成に関しては、実施例２と同様である。

図９において、５８は撮像素子であり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等が知られている。３２は撮像素子駆動源である。５９、６０はピッチ方向およびヨー方向のぶれセンサである。コントロール回路５６はこれらぶれセンサ５９、６０からの出力と、位置センサ３３からの信号に基づいて、撮像素子群駆動源３２を構成部品であるコイルへの通電を制御して、撮像素子５８を駆動して像ぶれを補正する。

尚、以上の各実施例の駆動部の構成は、像ブレ補正装置に限らず、部材を水平方向と垂直方向へ移動させるような駆動装置に適用することができる。

［実施例４］
実施例１では、図４の磁気回路において、前ヨーク２３ｐとマグネット２４ｐが可動、コイル２８ｐと後ヨーク２９ｐが固定である、いわゆるムービングマグネット型アクチュエータにおける実施例を示した。ここでは、その変形例であり、図５の磁気回路において、前ヨーク２３ｐとマグネット２４ｐが固定、コイル２８ｐと後ヨーク２９ｐが可動となるムービングコイル型アクチュエータにおける実施例を示す。

シフトユニット３の基本的なメカ構成としては、実施例１と類似であり詳細説明は省略する。大きく異なる点として、コイル２８ｐと後ヨーク２９ｐがシフト移動枠２２と一体で可動するように構成され、前ヨーク２３ｐとマグネット２４ｐは、固定のシフトベース２１に保持される。

コイルに通電すると、実施例１ではマグネットが作動するのに対して、本実施例４では、コイルおよび後ヨークが一体で作動する。得られる作用・効果としては実施例１と同様で、シフト移動枠２２を光軸直交面内の所定の範囲内で自由に移動させることができる。

図１０は、実施例１の図５と同様に、本実施例における可動部材（シフト移動枠）２２の移動と吸着力による戻し力による回転の関係を示したものである。

図１０（ａ）は可動部材２２に支持された第３群レンズＬ３とコイル２８（２８ｐ、２８ｙ）と後ヨーク２９（２９ｐ、２９ｙ）が中心位置にある状態での固定側のマグネット２４（２４ｐ、２４ｙ）との配置を示している。

尚、マグネット２４ｐ、コイル２８ｐ、後ヨーク２９ｐは可動部材を垂直方向Ｆｐに移動させる垂直駆動部を構成している。

又、マグネット２４ｙ、コイル２８ｙ、後ヨーク２９ｙは可動部材を水平方向Ｆｙに移動させる水平駆動部を構成している。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）から可動部材２２をヨー方向（図中左方向）に変位させた場合の駆動力と吸着力の関係を示している。ヨー方向に可動部材２２を変位させる場合、コイル２８ｙに電流を流すと、コイル２８ｙから発生するローレンツ力により可動部材２２をヨー方向に駆動する推力１０６が発生し、この推力１０６により可動部材２２が距離ｄだけ移動する。

その際、可動部材２２に配置されている後ヨーク２９（２９ｐ、２９ｙ）も駆動部中心位置から距離ｄだけ移動し、マグネットとの吸着力によって元の位置に戻ろうとする戻し力１０７ｐ、１０７ｙが発生する。

この時の推力１０６と戻し力１０７ｙは推力方向軸と同一軸上で働いているが、ピッチ方向の駆動部に働く戻し力１０７ｐは推力１０６と同一軸上にはないため推力１０６と戻し力１０７ｐによって可動部材を回転させる回転モーメント１０８が発生する。

図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の推力１０６と戻し力１０７ｐによる回転モーメントの釣り合いがとれた状態を示す。第３群レンズＬ３の中心点Ｏは光軸上からヨー方向に距離ｄだけ移動し、可動部材２２は光軸と直交する面内で回転角θ１だけ回った状態となる。このとき光軸と直交する面内における回転方向は推力１０６と戻し力１０７ｐの釣り合いによる安定状態にあるため、さらに回転方向の力が働いても、回転角θ１の位置へ戻ろうとする力が発生する。

図１０（ａ）におけるＡは、後ヨーク（磁性部材）２９ｐの長手寸法、Ｂはマグネット２４ｐの長手寸法を示している。本実施例においては、距離ｄが可動部材２２の光軸からの一方向の最大可動距離とした場合、磁性部材２９ｐの幅Ａが駆動マグネット２４ｐの幅Ｂとの寸法関係がＡ≧（２×ｄ＋Ｂ）とするように設定している。即ち、幅Ａ（ｍｍ）が幅Ｂ（ｍｍ）よりも大きくなるようにしている。

これにより、可動部材がヨー方向に最大量変位した際も、図１０（ｂ）に示すように、マグネット２４ｐよりも左側に後ヨーク２９ｐがはみだすことは無い。

ここで、図８の従来例同様にＡ＝Ｂとなる設定とした場合、可動部材がヨー方向図中左側に最大量変位した際は、マグネット２４ｐよりも左側に後ヨーク２９ｐがはみだすこととなる。

前述の戻し力に着目すると、本実施例の後ヨークがはみださない場合に比べると、後ヨーク２９ｐがマグネット２４ｐよりもはみだしている分、はみだしている後ヨーク２９ｐとマグネット２４ｐの間の磁束によって後ヨーク２９ｐを図中右方向へ引き寄せようとする戻し力が大きくなる。よって、図１０に示す本実施例における戻し力１１０ｐのほうが、従来例の戻し力よりも小さくなる。

故に、本実施例の図１０における回転角θ１のほうが、従来例の回転角よりも小さくなり、回転が抑制されることとなる。

上記ではヨー方向に変位させる場合に関して説明しているが、ピッチ方向に変位させる場合も配置方向が９０度異なるが、構成自体は同様である。

水平駆動部（２４ｙ、２８ｙ、２９ｙ）と垂直駆動部（２４ｐ、２８ｐ、２９ｐ）を各々構成する磁性部材２９ｙ、２９ｐの駆動させる方向と直交する方向の幅Ａは、駆動用マグネット（２４ｙ、２４ｐ）の駆動させる方向と直交する方向の幅Ｂよりも長い。

また、上記の幅Ａと幅Ｂの寸法関係に関しては、Ａ≧（２×ｄ＋Ｂ）に限定されるものではなく、例えばＡ＞（ｄ＋Ｂ）など、Ａ＞Ｂとなる設定の中で、目標性能を満たす最適値を大きさやコスト等も考慮して決定すればよい。例えば、Ａ≧ｄ＋Ｂとすれば良い。可動部材２２の回転角と位置検出手段の出力の関係については実施例１と同様である。

本実施例４では、可動部材２２の駆動方向に対して他方のマグネット２４と後ヨーク２９に働く吸着力により発生する戻し力を低減させている。これにより、前述の回転モーメント１０８、回転角θ１が低減され、可動部材の光軸と直交する面における回転が抑制される。

実施例１、２では、ヨー方向用の駆動部とピッチ方向用の駆動部の２つで、可動部材２２に支持された第３群レンズＬ３を駆動したが、本発明は、３つの駆動部を用いて、可動部材２２に支持された第３群レンズＬ３を駆動する形態にも適用できる。

その場合、光軸直交面内において、光軸を中心として、３つの駆動部を１２０度間隔で配置し、３つの駆動部に対応して配置された３つのアクチュエータを独立駆動して、手振れ等の振動に起因する像振れを補正することが好ましい。

上記実施例では、レンズ鏡筒がカメラ本体に一体的に設けられた撮像装置について説明した。本発明のレンズ鏡筒は、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置や、あるいは銀鉛フィルムカメラおよびデジタルスチルカメラおよびビデオカメラ等にも適用できる。本発明の防振機能は双眼鏡等の観察機器等の光学機器にも適用することができる。

１ 固定鏡筒
２ ２群移動枠
３ シフトユニット
４ ４群移動枠
５ ＣＣＤホルダ
６ 前部固定筒
７ 後部固定筒

Claims (8)

1. レンズ及び駆動用マグネットを保持し、光軸と直交する方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材を光軸方向に位置決めするとともに駆動用コイルと磁性部材とを保持する固定部材と、を備え、像ぶれを補正する像振れ補正機能を有するレンズ鏡筒であって、
   前記駆動用マグネット及び前記駆動用コイル及び前記磁性部材は、前記可動部材を光軸と直交する方向に移動させる駆動部を構成しており、
   光軸直交面内において、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅は、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅よりも長いことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記駆動部は、前記可動部材を光軸直交面内で第１の方向へ駆動させる第１の駆動部と、前記可動部材を光軸直交面内で第１の方向と直交する第２の方向へ駆動させる第２の駆動部と、を備え、
   光軸直交面内において、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部を各々構成する前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅は、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅よりも長いことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記可動部材の最大可動距離をｄ（ｍｍ）、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅をＡ（ｍｍ）、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅をＢ（ｍｍ）とするとき、
   Ａ≧（２×ｄ＋Ｂ）
   であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ鏡筒。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ鏡筒と、撮像素子とを備えたことを特徴とする光学機器。
5. レンズ及び駆動用コイル及び磁性部材を保持し、光軸と直交する方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材を光軸方向に位置決めするとともに駆動用マグネットとを保持する固定部材と、を備え、像ぶれを補正する像振れ補正機能を有するレンズ鏡筒であって、
   前記駆動用マグネット及び前記駆動用コイル及び前記磁性部材は、前記可動部材を光軸と直交する方向に移動させる駆動部を構成しており、
   光軸直交面内において、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅は、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅よりも長いことを特徴とするレンズ鏡筒。
6. 前記駆動部は、前記可動部材を光軸直交面内で第１の方向へ駆動させる第１の駆動部と、前記可動部材を光軸直交面内で第１の方向と直交する第２の方向へ駆動させる第２の駆動部と、を備え、
   光軸直交面内において、前記第１の駆動部と前記第２の駆動部を各々構成する前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅は、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅よりも長いことを特徴とする請求項５に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記可動部材の最大可動距離をｄ（ｍｍ）、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記磁性部材の幅をＡ（ｍｍ）、前記可動部材を駆動させる方向と直交する方向の前記駆動用マグネットの幅をＢ（ｍｍ）とするとき、
   Ａ≧（２×ｄ＋Ｂ）
   であることを特徴とする請求項５又は６に記載のレンズ鏡筒。
8. 請求項５乃至７の何れか一項に記載のレンズ鏡筒と、撮像素子とを備えたことを特徴とする光学機器。

Images