JP2011175036A - 手振れ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鏡筒の構造を薄型化、簡単化することができる手振れ補正装置を提供する。
【解決手段】レンズ又は撮像手段を移動制御して、手振れを補正する手振れ補正装置であって、レンズ又は撮像手段が装着される第１可動フレーム１と、第１可動フレーム１がＸ軸方向に移動可能に装着される第２可動フレーム２と、第２可動フレーム２がＹ軸方向に移動可能に装着される固定フレーム３と、第１スライド機構４と、第２スライド機構５と、第１可動フレーム１と固定フレーム３との間に設けられ、第１可動フレーム１に対して二方向に対して斜めの方向の力を発生させる少なくとも一つの弾性体６と、を備え、弾性体６は、第１可動フレーム１が移動すると、移動した向きとは反対の向きに第１可動フレーム１を付勢し、第２可動フレーム２が移動すると、移動した方向とは反対の方向に第２可動フレーム２を付勢する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ等に装備される手振れ補正装置に関し、光軸に対して垂直な平面内において、レンズや撮像素子を移動させて手振れの動きを相殺する手振れ補正装置に関する。

デジタルカメラ等の手振れ補正に関する技術として、光軸に対して垂直な平面内において、レンズや撮像素子を移動させることで、手振れの動きを相殺する手振れ補正装置が開発されている。例えば、特許文献１には、光軸方向において、固定部材の上にボールを介して補正レンズを保持した可動部材を配置して、光軸に対して垂直な平面内で補正レンズを移動させることができるレンズシフト装置が提案されている。

また、特許文献２に記載された技術では、撮像素子（ＣＣＤ）を保持したＸ軸方向に移動する第１可動フレームと、Ｙ軸方向に移動する第２可動フレームとによって、光軸に対して垂直な平面内で撮像素子（ＣＣＤ）を移動させることができる。

特開平１０−３１９４６５号公報 特開２００９−１６２８４４号公報

前述した特許文献１に記載されたレンズシフト装置では、光軸方向において、固定部材の上にボールを介して可動部材が配置されているため、可動部材と固定部材とがそれぞれ別の平面上に位置し、手振れ補正装置の構造が厚くなり、鏡筒も厚くなる問題があった。

また、固定部材に対してボールで保持された可動部材（補正レンズ）を駆動マグネットによって移動させるが、駆動マグネットが可動部材の片方の端部に配置されているため、例えば可動部材をＸ方向に移動させようとすると、このＸ方向への力が可動部材を回転させる方向に作用してしまう。これによって、光軸に対して垂直な平面内で可動部材に回転力が発生するため、特許文献１のレンズシフト装置においては、可動部材の移動制御が難しいという問題があった。

また、前述した特許文献２に記載された手振れ補正装置は、第１及び第２可動フレームの駆動手段が大きくなり、第１及び第２可動フレームを付勢するバネがそれぞれ必要となり、構造が複雑である。また、第１可動フレーム及び第２可動フレームのスライド機構が、転動可能なボールとこのボールの直径よりも広い幅を持つ凹型の溝とによって形成されるので、ボールと溝との間にクリアランス（隙間）が発生した。このクリアランスによって、第１可動フレーム及び第２可動フレームが光軸方向に対し僅かにずれるため、第１可動フレーム及び第２可動フレームを光軸に対して垂直な面内に保持できず、ピントがぼけるという問題があった。

本発明は、前述した問題に鑑みてなされたものであって、鏡筒の構造を薄型化、簡単化することができる手振れ補正装置を提供することを目的とする。

本発明の手振れ補正装置は、光軸に対して垂直面内で互いに直交する二方向にレンズ又は撮像手段を移動制御して、手振れを補正する手振れ補正装置であって、前記レンズ又は撮像手段が装着される第１可動フレームと、前記第１可動フレームが前記二方向のいずれか一方向に移動可能に装着される第２可動フレームと、前記第２可動フレームが前記二方向の他方向に移動可能に装着される固定フレームと、前記第１可動フレームと前記第２可動フレームとの間に設けられた第１スライド機構と、前記第２可動フレームと前記固定フレームとの間に設けられた第２スライド機構と、前記第１可動フレームと前記固定フレームとの間に設けられ、前記第１可動フレームに対して前記二方向に対して斜めの方向の力を発生させる少なくとも一つの弾性体と、を備え、前記弾性体は、前記第１可動フレームが移動すると、前記移動した向きとは反対の向きに前記第１可動フレームを付勢し、前記第２可動フレームが移動すると、前記移動した向きとは反対の向きに前記第２可動フレームを付勢することを特徴とする。

また、上記手振れ補正装置において、前記第１スライド機構は、前記第１可動フレームの外周面と前記第２可動フレームの内周面との両方に設けられた前記第１可動フレームの移動可能な方向に延びるＶ字状の第１ガイド溝と、前記第１ガイド溝において転動可能な第１転動体と、を含み、前記第２スライド機構は、前記第２可動フレームの外周面と前記固定フレームの内周面との両方に設けられた前記第２可動フレームの移動可能な方向に延びるＶ字状の第２ガイド溝と、前記第２ガイド溝において転動可能な第２転動体と、を含むことが好ましい。

また、上記手振れ補正装置において、前記第１及び第２スライド機構は、各々、前記第１及び第２転動体を挿入するために前記第１及び第２ガイド溝に設けられた切欠け部と、前記切欠け部に差し込まれる規制手段と、を備え、前記規制手段は、前記第１及び第２転動体を前記第１及び第２ガイド溝内の所定の領域内で転動させ、前記第１及び第２可動フレームの移動量を所定の範囲内に規制することが好ましい。 また、上記手振れ補正装置において、前記手振れ補正装置は、さらに、前記第１可動フレームを前記第２可動フレームに対して移動させる第１駆動手段と、前記第２可動フレームを前記固定フレームに対して移動させる第２駆動手段と、前記第１及び第２可動フレームの移動量を計測する計測手段と、前記計測された移動量に基づいて、前記第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記第１及び第２駆動手段は、各々、交流コイルに供給される電流と磁性体との間に発生する電磁誘導の駆動力によって、前記第１及び第２可動フレームを移動させることが好ましい。

また、上記手振れ補正装置において、前記弾性体は、前記第１可動フレームの移動方向に対して、３５°〜５５°の方向に力を発生させることが好ましい。

本発明によれば、第１可動フレームと第２可動フレームとが同一の平面上に構成され、第１可動フレームと固定フレームとの間に設けられ、第１可動フレームに対して二方向に対して斜めの方向に力を発生させる少なくとも一つの弾性体によって、第１可動フレームが移動すると、移動した向きとは反対向きに第１可動フレームを付勢し、第２可動フレームが移動すると、移動した向きとは反対向きに第２可動フレームを付勢することができるので、鏡筒の構造を薄型化し、簡単化することができる。その他の効果については、発明を実施するための形態において述べる。

本発明の手振れ補正装置の概略構成図 （Ａ）ないし（Ｄ）は本発明のガイド溝の実施形態を示す概略断面図 本発明の手振れ補正装置の別の概略構成図 本発明の手振れ補正装置の実施例の分解斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ本発明の手振れ補正装置の実施例の外観図 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の手振れ補正装置の実施例の断面図 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の手振れ補正装置の実施例における配置を説明するための一部構成を省略した背面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではない。

図１は、本発明の手振れ補正装置の構成の一例を示す概略構成図である。本発明の手振れ補正装置は、デジタルカメラ等の撮影光学系や望遠鏡、顕微鏡等の観察光学系（以下「撮影光学系等」という）に装備され、撮影時又は観察時の手振れに対応して補正光学部品や撮像手段等の移動部材を光軸に対して垂直面内で互いに直交する二方向（以下「Ｘ軸方向」及び「Ｙ軸方向」という。図１参照）に移動制御することによって手振れを補正する装置である。ここで、補正光学部品とは、撮影光学系等に入射された光の光軸を光軸に対して平行に移動させることによって、撮影者の手振れによって生じる上下左右の動きを補正するものであり、例えばレンズやプリズム等である。撮像手段とは、被写体の光学像を電気信号に変換する電子部品であり、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等である。

本発明の手振れ補正装置は、例えば、図１に示すように、第１可動フレーム１、第２可動フレーム２、固定フレーム３、第１スライド機構４、第２スライド機構５及び弾性体６を備える。

また、第１可動フレーム１を移動させる第１駆動手段７及び第２可動フレーム２を移動させる第２駆動手段８を備えていてもよい。さらに、第１可動フレーム１及び第２可動フレーム２のそれぞれの移動量を計測する計測手段（図示省略）を備えていてもよく、計測手段によって取得された各移動量に基づいて、第１駆動手段７及び第２駆動手段８を制御する制御手段（図示省略）を備えていてもよい。

第１可動フレーム１は、補正光学部品又は撮像手段等の移動部材９を支持し、移動部材を光軸に対して垂直なＸ軸方向に移動可能とさせる。第１可動フレーム１は、第２可動フレーム２に対し、Ｘ軸方向について移動できる間隔（クリアランス）をもって、第２可動フレームに装着される。第１可動フレーム１には、第２可動フレーム２と対向する面の少なくとも一部に、第１可動フレーム１をＸ軸方向に移動させるための第１スライド機構４の一部が設けられる。なお、図１において第１可動フレーム１の形状は四角であるが、特に四角に限定されるものではない。

また、第２可動フレーム２は、固定フレーム３に対し、Ｘ軸方向と垂直な他の一方向（すなわち「Ｙ軸方向」）に移動できる間隔（クリアランス）をもって、固定フレーム３に装着される。第２可動フレーム２には、第１可動フレーム１と対向する面の少なくとも一部に、第１可動フレーム１をＸ軸方向に移動させるための第１スライド機構４の一部が設けられる。また、第２可動フレーム２には、固定フレーム３と対向する面の少なくとも一部に、第２可動フレーム２をＹ軸方向に移動させるための第２スライド機構５の一部が設けられる。第２可動フレーム２は、第２スライド機構５によって、固定フレーム３に対し、第１可動フレーム１をＸ軸方向に移動可能に保持したままＹ軸方向に移動可能な構成である。なお、本実施形態の手振れ補正装置は、第１可動フレーム１がＹ軸方向に、第２可動フレーム２がＸ軸方向に移動するように構成されてもよい。

固定フレーム３は、第１可動フレーム１をＸ軸方向に移動可能に保持した第２可動フレームをＹ軸方向に移動可能に装着する。すなわち、固定フレーム３は、第１可動フレーム１及び第２可動フレーム２の移動に対して固定されていて、第１可動フレーム１及び第２可動フレーム２は、固定フレーム３に対して相対的に移動する。言い換えると、第１可動フレーム１が第２可動フレーム２（又は固定フレーム３）に対してＸ軸方向に移動した場合、第１可動フレーム１のＸ軸方向への移動量は、固定フレーム３を基準とする第１可動フレーム１の相対的な移動量となる。第２可動フレーム２が固定フレーム３に対してＹ軸方向に移動した場合、第２可動フレーム２のＹ軸方向への移動量は、固定フレーム３を基準とする第２可動フレーム２の相対的な移動量となる。なお、固定フレーム３を含む手振れ補正装置全体が、撮影光学系等内において、Ｘ軸方向、Ｙ方向、及び光軸方向（すなわち「Ｚ軸方向」）に移動してもよい。固定フレーム３には、第２可動フレーム２と対向する面の少なくとも一部に、第２可動フレーム２をＹ軸方向に移動させるための第２スライド機構５の一部が設けられる。

第１スライド機構４は、第１可動フレーム１と第２可動フレーム２との間に設けられ、第１可動フレーム１を第２可動フレーム２に対してＸ軸方向へ移動可能に装着する。第１スライド機構４としては、例えば、第１可動フレーム１の外周面（外側の側面）と第２可動フレーム２の内周面（内側の側面）とのそれぞれに、ガイド溝（図示省略）を設け、そのガイド溝の間に転動体（例えば、球体の鋼球、図示省略）を転動可能に挟持した構造を採用することができる。ここで、少なくとも何れか一方のガイド溝は、移動方向（Ｘ軸方向）に延びており、嵌め込まれた転動体が回転することによって小さな力で第１可動フレーム１を第２可動フレーム２に対して移動方向に移動可能な構成とされている。

また、ガイド溝の構造は、他方のガイド溝の方向を上側とすると、移動方向（Ｘ軸方向）と垂直面内において、転動体に対し横方向上向きの圧力（光軸方向の力とＹ軸方向の力の合力）を付与する斜面によって転動体を挟む形状（例えば、Ｖ字状）に形成されることが好ましい。なお、各ガイド溝は、Ｖ字の形状に限定されるものではなく、略Ｕ字の形状であってもよいし、最深部に向かって指数関数的に深くなる椀の形状であってもよい。

図２は、一対の斜面を有するガイド溝１Ａ、２Ａの実施形態についての第１スライド機構４の移動方向と垂直な断面の概略図である。図２（Ａ）は、典型的なＶ字型のガイド溝１Ａ、１Ｂの概略断面図である。図２（Ａ）に示すように、第１可動フレーム１にはガイド溝１Ａが設けられ、第２可動フレーム２にはガイド溝２Ａが設けられ、その間に転動体であるボール４Ａが配置されており、第１可動フレーム１は、図２には図示しない弾性体によって、上向きの力が加えられている。図２（Ａ）において、ガイド溝１Ａは、一対の斜面からなるＶ字型の断面形状であり、転動体４Ａの中心４Ｂよりもガイド溝１Ａ側において、一対の斜面によって転動体４Ａを支持している。このため、斜面と転動体の各接点において、転動体４Ａに対し横方向上向きの力（中心４Ｂに向かう力）が加えられる。また、ガイド溝２Ａについても、同様に一対の斜面からなるＶ字型の断面形状によって転動体４Ａを支持することで、各接点において転動体４Ａに対し横方向上向きの力（中心４Ｂに向かう力）が加えられる。これらの力は、転動体に対し光軸方向の横向きの力とＹ軸方向の上向きの力に分力することができ、光軸方向については、一対の斜面の他方からの反対向きの力によってつり合いを保ち、Ｙ軸方向については、他方のガイド溝２Ａからの力によってつり合いを保っている。このように、ガイド溝が一対の斜面を有し、一対の斜面によって転動体を支持することによって、第１可動フレーム１は、第２可動フレーム２とＸ軸方向については移動可能であるが、Ｙ軸方向及び光軸方向については移動を制限された状態とすることができる。

図２（Ｂ）〜（Ｄ）は、それぞれガイド溝１Ａ、２Ａの変形例を示す図である。図２（Ｂ）のガイド溝１Ａ、２Ａは、それぞれ１対の斜面と底面を有しており、少なくとも１対の斜面の部分において転動体４Ａを支持している。図２（Ｃ）のガイド溝１Ａ、２Ａは、傾斜が異なる１対の斜面を有しており、一対の斜面によって転動体４Ａを支持しているが、転動体と斜面との接点の位置が一対の斜面で異なっている。図２（Ｄ）のガイド溝１Ａ、２Ａは、釣鐘状の曲面によって構成されており、転動体４Ａの中心よりもガイド溝側の２点（接点におけるガイド溝１Ａ、２Ａの曲面の接線が傾斜する２点）において曲面と接触している。なお、図２（Ｄ）において、接点における曲面の接線を１対の斜面とみなし、接線の傾斜角が斜面の角度に相当する。ガイド溝１Ａ、１Ｂにおける一対の斜面の傾斜角は、光軸方向に対して、３５°〜５５°とすることが好ましく、より好ましくは、約４５°とする。

第２スライド機構５は、第２可動フレーム２と固定フレーム３との間に設けられ、第２可動フレーム２を固定フレーム３に対してＹ軸方向へ移動可能に装着する。第２スライド機構５としては、例えば、第２可動フレーム２の外周面（外側の側面）と固定フレーム３の内周面（内側の側面）とのそれぞれに、ガイド溝（図示省略）を設け、そのガイド溝の間に転動体（例えば、球体の鋼球、図示省略）を転動可能に挟持した構造を採用することができる。第２スライド機構５のガイド溝も、少なくとも何れか一方のガイド溝は、移動方向（Ｙ軸方向）に延びており、図２に示すように、他方のガイド溝の方向を上側とすると、移動方向と垂直面内において、転動体に対し横方向上向きの圧力（光軸方向の力とＸ軸方向の力の合力）を付与する一対の斜面によって転動体を挟む形状（例えば、Ｖ字状）に形成されることが好ましい。

なお、各スライド機構４、５は、Ｖ字状のガイド溝とＶ字状のガイド溝の間に挟持されたボールとによって構成される構造に限定されない。例えば、凹型のガイド溝とボール又はローラーとによって構成されてもよいし、レールとレール溝とによって構成されてもよい。

弾性体６は、第１可動フレーム１と固定フレーム３との間に設けられ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して斜めの方向の力を発生させる。弾性体６は、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め方向に力を掛けることができるので、第１可動フレーム１をＸ軸方向について規制することができ、さらに第１可動フレーム１と固定フレームとの間に装着された第２可動フレーム２を第１可動フレーム１と合わせてＹ軸方向について規制することができる。この弾性体６によって、移動した第１可動フレーム１又は移動した第２可動フレームに対して、移動した向きとは反対向きに付勢することができ、初期位置への復元力を発生させることができる。弾性体６による斜め方向は、移動部材が初期位置に配置されている時、第１可動フレーム１の移動方向に対して、３５°〜５５°とすることが好ましく、より好ましくは、約４５°とする。

本発明の手振れ補正装置では、好ましくは、第１可動フレーム１の移動方向であるＸ軸方向と第２可動フレーム２の移動方向であるＹ軸方向に対して斜め方向に沿って力を掛けることができる弾性体６が少なくとも１個設けられる。また、図３に示すように、Ｘ軸及びＹ軸に対して斜め方向に力を掛けることができる弾性体を複数設けてもよい。なお、初期位置とは、手振れ補正を行わない状態の移動部材（補正光学部品又は撮像手段）の位置であり、一般的には、鏡筒内の光軸上に移動部材の中心が配置されている状態である。本発明においては、弾性体６によって、同一平面上に配置された第１可動フレーム１及び第２可動フレーム２に対して、弾性力を共通して供給するため、第１可動フレーム１と第２可動フレーム２との光軸方向におけるずれを低減することができる。

弾性体６としては、例えば、バネ、ゴム、シリンダ等を利用することができる。弾性体６に１本のバネを使用した場合であれば、バネの両端の一端を第１可動フレーム１に固定し、他端を固定フレーム３に固定する。これによって、手振れ補正装置の構造を簡単にすることができる。弾性体６の種類によっては、全ての移動に対して復元力を発生させるのではなく、特定の向きへの移動についてのみ復元力を発生させる場合もある。たとえば、引張バネを使用した場合、引張バネは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれについて、引張バネから遠ざかる向きへの移動についてのみ移動した向きとは反対向きに第１可動フレーム１及び第２可動フレームを付勢する。このように、本発明の弾性体６は、少なくとも一部の移動に対して、移動した向きとは反対向きに可動フレームを付勢する態様も含む。

第１駆動手段７は、第１可動フレーム１を第２可動フレーム２に対してＸ軸方向に移動させる駆動手段である。第２駆動手段８は、第２可動フレーム２を固定フレーム３に対してＹ軸方向に移動させる駆動手段である。各駆動手段７、８は、例えば、マグネット及びコイルによって構成され、マグネットを各フレームに固定し、コイルを固定部材側に固定することによって、電磁駆動によって各可動フレーム１、２を移動させてもよい。また、各駆動手段７、８は、モータ、モータに螺合するスライドナット等によって構成されてもよい。ここで、第１可動フレーム１がレンズを支持する場合、一般的にレンズはＣＣＤよりも軽量であるため、駆動手段は、モータを用いるのではなく、応答速度が速く、しかも小さく、軽く、信頼性があって精密制御ができる電磁駆動を用いるのが好適である。これによって、素早く手振れを補正することができ、さらに手振れ補正装置の構造を簡単に、また小型化、軽量化、高性能化することができる。

図１において、弾性体６に引張バネを使用した場合、弾性体６によって第１可動フレーム１及び第２可動フレーム２が図１の右上の方向に常に引き寄せられているので、第１駆動手段７及び第２駆動手段８は、手振れ補正装置の作動開始時において、第１可動フレーム１及び第２可動フレーム２を駆動して移動部材を初期位置に配置する。そして、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の何れにおいても、弾性体６から離す方向に移動させる場合には駆動力を強くし、弾性体６に近づける場合には駆動力を弱くする。第１駆動手段７の駆動力を強くして、Ｘ軸方向について第１可動フレーム１を弾性体６から離す方向に移動すると、弾性体６は、Ｘ軸に沿って移動した向きとは反対の向きに第１可動フレーム１を付勢する。また、第２駆動手段８を強くして、Ｙ軸方向について第１可動フレーム１をＸ軸方向に移動可能に保持したまま第２可動フレーム２を弾性体６から離す方向に移動すると、弾性体６は、Ｙ軸に沿って移動した向きとは反対の向きに第２可動フレーム２を付勢する。さらに、各駆動手段７、８の駆動力を通常の強さに戻すと、弾性体６の付勢によって、各可動フレーム１、２は初期位置に戻る。なお、各駆動手段７、８の駆動力を弱くすると、弾性体６によって各可動フレーム１、２は弾性体６に近づく向きに移動し、駆動力を通常の強さに戻すと、各可動フレーム１、２は初期位置に戻る。

図示しない計測手段は、各可動フレーム１、２の移動量又は各可動フレームの位置を計測するセンサである。ここで、センサとしては、例えば、ホール素子を利用した磁気センサ、赤外光を利用した位置検出センサ等を採用することができる。

また、図示しない制御手段は、図示しない計測手段から出力された第１可動フレーム１及び第２可動フレーム２の移動量を取得し、取得した移動量に基づいて、第１駆動手段７、第２駆動手段８を制御する。なお、制御手段は、例えば、演算装置（ＣＰＵ）が記憶装置（メモリ）に格納されたプログラムを実行することによって処理を実現する構成であってもよいし、ロジック回路によって処理を実現する構成であってもよい。

図３は、本発明の手振れ補正装置の構成の別の例を示す概略構成図である。図３に示す手振れ補正装置の構成は、図１に示した手振れ補正装置の構成とは、２個の弾性体を備える点で異なるが、その他の構成については同じである。なお、同一の構成には、同一の番号を付し、説明を省略する。

第１の弾性体６Ａは、第１可動フレーム１と固定フレーム３との間に設けられ、第１可動フレーム１に対して、Ｘ軸方向とＹ軸方向との二方向に対して、図３において右斜めの上方向の力を発生させる。また、第２の弾性体６Ｂは、第１の弾性体６Ａとは対角の位置において、第１可動フレーム１と固定フレーム３との間に設けられ、第１可動フレーム１に対して、Ｘ軸方向とＹ軸方向との二方向に対して、図３において左斜めの下方向の力を発生させる。弾性体６Ａ、６Ｂは、第１可動フレーム１をＸ軸方向について規制し、さらに第１可動フレーム１と、第１可動フレーム１と固定フレームとの間に装着された第２可動フレーム２とを合わせてＹ軸方向について規制する。

図３に示した手振れ補正装置では、２個の弾性体６Ａ、６Ｂが、第１可動フレーム１と第１可動フレーム１を保持する第２可動フレーム２とを、対角となる二つの斜め方向に引っ張るので、１個の弾性体６を設ける場合より、各可動フレーム１、２を初期位置に強く付勢することができる。なお、ここでは、２個の弾性体を設けたが、さらに多くの弾性体を設けてもよい。また、各弾性体は、力が斜め方向に作用するように設けられるのではなく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に作用するように設けられてもよい。

以下に、本発明の手振れ補正装置の実施例について説明する。

［実施例］ 図４は、本発明の手振れ補正装置の実施例の分解斜視図である。本発明の実施例として、手振れ補正装置は、フレキＡｓｓｙ（フレキシブルプリント基板に各種部品が接合された集合部品）１０、Ｘステージ２０、Ｘ方向ボール２２、Ｘ方向マグネット２３、Ｙステージ３０、Ｙ方向ボール３２、Ｙ方向マグネット３３、枠４０、Ｘ方向コイル４３、Ｙ方向コイル４４、押さえ板４５及び遮光シート４８を備える。

Ｘステージ２０は、Ｘ軸方向へ往復移動可能にＹステージ３０に装着される可動フレームである。Ｘステージ２０には、Ｘ方向マグネット２３が取り付けられる。なお、Ｘステージ２０は、図示しない移動部材（補正光学部品又は撮像手段）を保持する。前述したとおり、補正光学部品としては、レンズやプリズム等を使用でき、撮像手段としてはＣＣＤやＣＭＯＳセンサを使用できる。

Ｙステージ３０は、Ｘステージ２０をＸ軸方向へ往復移動可能に保持したまま、Ｙ軸方向へ往復移動可能に枠４０に装着される可動フレームである。Ｙステージ３０には、Ｙ方向マグネット３３が取り付けられる。Ｘステージ２０の外周面とＹステージ３０の内周面との間には、Ｘステージ２０がＹステージ３０に対してＸ軸方向に移動することができる間隔（クリアランス）が設けられる。

枠４０は、Ｘステージ２０をＸ軸方向に往復移動可能に保持するＹステージ３０が装着されるフレームである。枠４０には、Ｘ方向コイル４３及びＹ方向コイル４４が取り付けられる。Ｙステージ３０の外周面と枠４０の内周面との間には、Ｙステージ３０が枠４０に対してＹ軸方向に移動することができる間隔（クリアランス）が設けられる。

Ｘ方向のスライド機構Ｓ１の一部として、Ｘステージ２０の外周部の上面及び下面にはＶ字溝２１及び切欠け２１ａが形成され、Ｙステージ３０の内周部の上面及び下面にはＶ字溝３４及び切欠け３４ａが形成される。ここで、Ｖ字溝２１、３４は、転動体であるＸ方向ボール２２を転動させるガイド溝であり、Ｖ字溝２１とＶ字溝３４との間にＸ方向ボール２２が嵌め込まれることによって、Ｘステージ２０をＹステージ３０に対してＸ軸方向に往復移動させるＸ方向スライド機構Ｓ１が構成される。Ｖ字溝２１、３４の溝の深さは、Ｘ方向ボール２２の直径よりも浅く形成される。Ｘステージ２０の切欠け２１ａ及びＹステージ３０の切欠け３４ａは、Ｘ方向ボール２２をＶ字溝２１、３４に入れるための入口であり、Ｘ方向ボール２２を入れた後は、押さえ板４５のＸ方向ボール抑え４６が挿入され、Ｘ方向ボール２２がガイド構の両端部に保持されるように構成される。

また、Ｙ方向のスライド機構Ｓ２の一部として、Ｙステージ３０の外周部の右側面及び左側面にＶ字溝３１及び切欠け３１ａが形成される。また、枠４０の内周部の右側面及び左側面にＶ字溝４１及び切欠け４１ａが形成される。ここで、Ｖ字溝３１、４１は、転動体であるＹ方向ボール３２を転動させるガイド溝であり、Ｖ字溝３１とＶ字溝４１との間にＹ方向ボール３２が嵌め込まれることによって、Ｘステージ２０をＸ軸方向に移動可能に保持したＹステージ３０を枠４０に対してＹ軸方向に往復移動させるＹ方向スライド機構Ｓ２が構成される。Ｖ字溝３１、４１の溝の深さは、Ｙ方向ボール３２の直径よりも浅く形成される。Ｙステージ３０の切欠け３１ａ及び枠４０の切欠け４１ａは、Ｙ方向ボール３２をＶ字溝３１、４１に入れるための入口であり、Ｙ方向ボール３２を入れた後は、押さえ板４５のＹ方向ボール抑え４７が挿入され、Ｙ方向ボール３２がガイド構の両端部に保持されるように構成される。

Ｘ方向マグネット２３、Ｘ方向コイル４３、及び図示しないＸ方向コイル電流供給装置によって、Ｘステージ２０をＹステージ３０に対してＸ軸方向に移動する駆動装置Ｄ１が構成される。また、Ｙ方向マグネット３３、Ｙ方向コイル４４、及び図示しないＹ方向コイル電流供給装置によって、Ｙステージ３０を枠４０に対してＹ軸方向に移動する駆動装置Ｄ２が構成される。駆動装置Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ独立してＸ軸方向の移動及びＹ軸方向の移動を制御できる。駆動装置Ｄ１、Ｄ２については、図７を用いて後述する。なお、Ｘ方向コイル４３及びＹ方向コイル４４は、それぞれ図示しない配線によってフレキＡｓｓｙ１０に接続されており、フレキＡｓｓｙ１０を通じてＸ方向コイル電流供給装置及びＹ方向コイル電流供給装置からの電流が供給される。

バネ１１は、一端が枠４０に固定され、他端がＸステージ２０に取付けられる。バネ１１は、Ｘステージ２０に対して、Ｘ軸方向とＹ軸方向の二方向に対して斜めの方向の力を発生させる。これによって、バネ１１は、Ｘステージ２０をＸ軸方向について規制し、さらに、Ｘステージ２０とＸステージ２０と枠４０との間に装着されたＹステージ３０とを合わせてＹ軸方向について規制する。

具体的には、Ｘステージ２０及びＹステージ３０は、バネ１１によって一方向に引っ張られているため、各駆動装置Ｄ１、Ｄ２によってＸステージ２０及びＹステージ３０に一定の力が加えられ、初期位置に配置される。駆動装置Ｄ１の駆動力を強くすることによって、Ｘステージ２０がＹステージ３０に対してＸ軸方向に移動すると、バネ１１は、Ｘステージ２０がＸ軸に沿って移動した向きとは反対の向きにＸステージ２０を付勢する。また、駆動装置Ｄ２の駆動力を強くすることによって、Ｘステージ２０を保持したＹステージ３０が枠４０に対してＹ軸方向に移動すると、バネ１１は、Ｙステージ３０が枠４０に対してＹ軸に沿って移動した向きとは反対の向きにＹステージ３０を付勢する。なお、各駆動装置Ｄ１、Ｄ２の駆動力が初期位置に配置するための一定の力に戻ると、バネ１１の付勢によって、Ｘステージ２０及びＹステージ３０は初期位置に戻る。このように、バネ１１は、Ｘステージ２０及びＹステージ３０に対して、共通する力を付与するものであるから、Ｘステージ２０とＹステージ３０とがそれぞれ独立してバネによって規制されていた従来と比べて、Ｘステージ２０及びＹステージ３０の挙動が共通化し、ステージ間のぶれを低減することができる。

フレキＡｓｓｙ１０、押さえ板４５及び遮光シート４８は、枠４０に取り付けられる。フレキＡｓｓｙ１０は、手振れ補正装置の筺体の一部であり、Ｘ方向ホール素子１２及びＹ方向ホール素子１３を備え、Ｘ方向ホール素子１２、Ｙ方向ホール素子１３、Ｘ方向コイル４３及びＹ方向コイル４４と外部の回路や電源とを接続するための配線や端子が形成されている。

Ｘ方向ホール素子１２は、Ｘステージ２０に取付けられたＸ方向マグネット２３から受ける磁界の変化を利用して、Ｘステージ２０がＹステージ３０（又は、枠４０）に対してＸ軸方向に移動した距離（移動量）を計測する磁気センサである。Ｙ方向ホール素子１３は、Ｙステージ３０に取付けられたＹ方向マグネット３３から受ける磁界の変化を利用して、Ｙステージ３０が枠４０に対してＹ軸方向に移動した距離（移動量）を計測する磁気センサである。

押さえ板４５は、枠４０に取付けられ、手振れ補正装置の筺体の一部となる。押さえ板４５には、Ｘ方向ボール抑え４６及びＹ方向ボール抑え４７が形成される。Ｘ方向ボール抑え４６は、Ｘステージ２０の切欠け２１ａ及びＹステージ３０の切欠け３４ａによるボール入口に挿入され、Ｖ字溝２１とＶ字溝３４とによって形成されるガイド構の両端部にＸ方向ボール２２を保持し、Ｘステージ２０のＹステージ３０に対するＸ軸方向への往復移動を所定の範囲に制限する。また、Ｙ方向ボール抑え４７は、Ｙステージ３０の切欠け３１ａ及び枠４０の切欠け４１ａによるボール入口に挿入され、Ｖ字溝３１とＶ字溝４１とによって形成されるガイド溝の両端部にＹ方向ボール３２を保持し、Ｙステージ３０の枠４０に対するＹ軸方向への往復移動を所定の範囲に制限する。Ｘステージ２０及びＹステージ３０は、通常、Ｘ方向ボール抑え４６及びＹ方向ボール抑え４７による制限を受けないように駆動されているが、想定外の力によって移動した場合、Ｘ方向ボール抑え４６及びＹ方向ボール抑え４７が切欠け２１ａ及び切欠け３４ａの端によって物理的に移動を規制し、所定の範囲以上の移動を妨げる。

遮光シート４８は、押さえ板４５のＸ方向ボール抑え４６及びＹ方向ボール抑え４７の穴から手振れ補正装置の内部に光が入るのを防ぐためのフィルムである。

図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、それぞれ本実施例の手振れ補正装置を組み合わせた状態の斜視図、正面図、側面図、背面図である。図５は、図４におけるＸステージ２０を保持するＹステージ３０が枠４０に装着され、フレキＡｓｓｙ１０、押さえ板４５及び遮光シート４８が枠４０に取り付けられた状態であり、手振れ補正装置の筺体の外観を示すものである。

図６（Ａ）は、図５（Ｂ）に示した手振れ補正装置を紙面と並行な面で切った断面を正面から観た断面図である。図６（Ｂ）は、図５（Ｂ）に示した手振れ補正装置をＸ軸方向に切った断面を下方から観た断面図（Ｋ−Ｋ断面図）である。図６（Ｃ）は、図５（Ｂ）に示した手振れ補正装置をＹ軸方向に切った断面を右から観た断面図（Ｊ−Ｊ断面図）である。

Ｘステージ２０は、Ｘ軸方向へ移動可能な間隔をもって、Ｙステージ３０に装着される。Ｘステージ２０の外周面とＹステージ３０の内周面との間には、Ｘステージ２０をＹステージ３０に対してＸ軸方向に移動させるＸ方向スライド機構Ｓ１が設けられる。

Ｙステージ３０は、Ｙ軸方向へ移動可能な間隔をもって、Ｘステージ２０をＸ軸方向に移動可能に保持したまま、枠４０に装着される。Ｙステージ３０の外周面と枠４０の内周面との間には、Ｙステージ３０を枠４０に対してＹ軸方向に移動させるＹ方向スライド機構Ｓ２が設けられる。

本実施例の手振れ補正装置では、Ｘ方向スライド機構Ｓ１とＹ方向スライド機構Ｓ２とは、同一の平面Ｐ上に設けられている。言い換えると、Ｘ方向スライド機構Ｓ１に挟持されているＸ方向ボール２２の中心と、Ｙ方向スライド機構Ｓ２に挟持されているＹ方向ボール３２の中心とが同一の平面Ｐ上に配置される。このため、本実施例では、Ｚ軸（光軸）方向において、固定フレームの上にボールを介して可動フレームが配置されているのではなく、Ｚ軸方向において、Ｘ方向スライド機構Ｓ１とＹ方向スライド機構Ｓ２とが同一の平面に配置されているので、手振れ補正装置の構造が薄くなり、手振れ補正装置を含む鏡筒の構造を小型、薄型化することができる。

また、本実施例では、各スライド機構のガイド溝が、Ｖ字状の溝によって形成されていて、転動するボールのＺ軸方向へのぶれを規制するので、Ｘステージ２０及びＹステージ３０が枠４０に対してＺ軸方向へぶれることが少ない。従来のガイド溝を凹型に形成した場合、Ｚ軸方向におけるガイド溝の幅には、ボールを転動させるためのクリアランスが必要であり、Ｚ軸方向へのクリアランスによって、Ｘステージ２０及びＹステージ３０がＺ軸方向へぶれることがあった。しかし、本実施例では、ガイド溝をＶ字状に形成することにより、この問題を改善したのである。

図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の手振れ補正装置の実施例における配置を説明するための一部構成を省略した背面図である。

Ｘステージ２０をＹステージ３０に対してＸ軸方向に移動させる駆動装置Ｄ１は、枠４０に固定されたＸ方向コイル４３、Ｘステージ２０に固定されたＸ方向マグネット２３及び図示しないＸ方向コイル電流供給装置によって構成される。また、Ｙステージ３０を枠４０に対してＹ軸方向に移動させる駆動装置Ｄ２は、枠４０に固定されたＹ方向コイル４４、Ｙステージ３０に固定されたＹ方向マグネット３３及び図示しないＹ方向コイル電流供給装置によって構成される。

図示しないＸ方向コイル電流供給装置からＸ方向コイル４３に電流が供給されると、Ｘ方向マグネット２３とＸ方向コイル４３との間に電磁誘導が生起する。これによって、Ｘステージ２０は、Ｘ方向スライド機構Ｓ１に沿ってＸ軸方向に駆動される。Ｘ方向ホール素子１２は、Ｘステージ２０に固定されたＸ方向マグネット２３が移動すると、Ｘ方向マグネット２３から受ける磁界が変化するので、この磁界の変化を計測することによって、Ｘステージ２０の移動量を計測する。

また、図示しないＹ方向コイル電流供給装置からＹ方向コイル４４に電流が供給されると、Ｙ方向マグネット３３とＹ方向コイル４４との間に電磁誘導が生起するので、Ｙステージ３０は、Ｙ方向スライド機構Ｓ２に沿ってＹ軸方向に駆動される。Ｙ方向ホール素子１３は、Ｙステージ３０に固定されたＹ方向マグネット３３が移動すると、Ｙ方向マグネット３３から受ける磁界が変化するので、この磁界の変化を計測することによって、Ｙステージ３０の移動量を計測する。

手振れ補正装置は、駆動装置Ｄ１、Ｄ２を制御する制御装置（図示省略）を備える。制御装置は、ホール素子１２、１３から出力されたＸステージ２０、Ｙステージ３０の移動量を取得し、取得した移動量に基づいて、Ｘ方向コイル４３及びＹ方向コイル４４に供給する電流値を算出し、算出された電流値をコイル電流供給装置に出力する。駆動装置Ｄ１、Ｄ２では、コイル電流供給装置が取得した電流値に基づいて、Ｘ方向コイル４３、Ｙ方向コイル４４に所定の電流を供給する。

また、制御装置は、図示しない角速度センサによって計測された手振れ量を取得し、取得した手振れ量と各ステージの移動量とを用いて、手振れの補正量を算出してもよい。なお、制御装置は、演算装置（ＣＰＵ）が記憶装置（メモリ）に格納されたプログラムを実行することによって処理を実現する構成であってもよいし、ロジック回路によって処理を実現する構成であってもよい。

本実施例においては、撮影光学系等の光軸に対して垂直面内で互いに直交する二方向に補正レンズを移動制御することによって、手振れを補正したが、別の例として、撮像手段（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー）を移動制御することによって、手振れを補正してもよい。また、本実施形態の手振れ補正装置と、図示しないカメラ本体と、レンズ等を含む光学系である図示しない鏡胴とによってデジタルカメラが構成されてもよい。

以上説明したように、本発明の実施形態によると、第１可動フレームと第２可動フレームとは、固定フレームに対して、光軸方向（Ｚ軸方向）において、同一の平面上で移動するように構成されるので、手振れ補正装置の構造を薄くすることができる。このため、本発明の手振れ補正装置を含む鏡筒の構造を薄型化、小型化することができる。

また、斜めに配置した少なくとも一つの弾性体によって第１及び第２可動フレームが付勢されるので、第１及び第２可動フレームに対して共通する軸で力を加えることができるので、第１及び第２可動フレームのＺ軸方向におけるぶれを少なくできる。さらに、部品点数を少なくすることができ、手振れ補正装置の構造を簡単かつ軽量にすることができ、手振れ補正装置の製作コストを低減することができる。

さらに、第１及び第２可動フレームを移動させるための第１及び第２スライド機構には、Ｖ字状のガイド溝が形成され、形成されたＶ字状のガイド溝に転動するボールが挟持されるので、Ｚ軸方向に対してのクリアランスを少なくすることができる。このため、光軸方向について、第１及び第２可動フレームのぶれをさらに少なくすることができる。

１ 第１可動フレーム
２ 第２可動フレーム
３ 固定フレーム
４ 第１スライド機構
５ 第２スライド機構
６ 弾性体
７ 第１駆動手段
８ 第２駆動手段
９ 移動部材
１０ Ａｓｓｙフレキ
１１ バネ
１２ ホール素子
１３ ホール素子
２０ Ｘステージ
２１ Ｖ字溝
２２ Ｘ方向ボール
２３ Ｘ方向マグネット
３０ Ｙステージ
３１ Ｖ字溝
３２ Ｙ方向ボール
３３ Ｙ方向マグネット
３４ Ｖ字溝
４０ 枠
４１ Ｖ字溝
４３ Ｘ方向コイル
４４ Ｙ方向コイル
４５ 押さえ板
４８ 遮光シート

Claims (5)

1. 光軸に対して垂直面内で互いに直交する二方向にレンズ又は撮像手段を移動制御して、手振れを補正する手振れ補正装置であって、
   前記レンズ又は撮像手段が装着される第１可動フレームと、
   前記第１可動フレームが前記二方向のいずれか一方向に移動可能に装着される第２可動フレームと、
   前記第２可動フレームが前記二方向の他方向に移動可能に装着される固定フレームと、
   前記第１可動フレームと前記第２可動フレームとの間に設けられた第１スライド機構と、前記第２可動フレームと前記固定フレームとの間に設けられた第２スライド機構と、
   前記第１可動フレームと前記固定フレームとの間に設けられ、前記第１可動フレームに対して前記二方向に対して斜めの方向の力を発生させる少なくとも一つの弾性体と、を備え、
   前記弾性体は、前記第１可動フレームが移動すると、前記移動した向きとは反対の向きに前記第１可動フレームを付勢し、前記第２可動フレームが移動すると、前記移動した向きとは反対の向きに前記第２可動フレームを付勢することを特徴とする手振れ補正装置。
2. 前記第１スライド機構は、前記第１可動フレームの外周面と前記第２可動フレームの内周面との両方に設けられた前記第１可動フレームの移動可能な方向に延びるＶ字状の第１ガイド溝と、前記第１ガイド溝において転動可能な第１転動体と、を含み、
   前記第２スライド機構は、前記第２可動フレームの外周面と前記固定フレームの内周面との両方に設けられた前記第２可動フレームの移動可能な方向に延びるＶ字状の第２ガイド溝と、前記第２ガイド溝において転動可能な第２転動体と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の手振れ補正装置。
3. 前記第１及び第２スライド機構は、各々、前記第１及び第２転動体を挿入するために前記第１及び第２ガイド溝に設けられた切欠け部と、前記切欠け部に差し込まれる規制手段と、を備え、
   前記規制手段は、前記第１及び第２転動体を前記第１及び第２ガイド溝内の所定の領域内で転動させ、前記第１及び第２可動フレームの移動量を所定の範囲内に規制することを特徴とする請求項２に記載の手振れ補正装置。
4. 前記手振れ補正装置は、さらに、
   前記第１可動フレームを前記第２可動フレームに対して移動させる第１駆動手段と、
   前記第２可動フレームを前記固定フレームに対して移動させる第２駆動手段と、
   前記第１及び第２可動フレームの移動量を計測する計測手段と、
   前記計測された移動量に基づいて、前記第１駆動手段及び第２駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記第１及び第２駆動手段は、各々、交流コイルに供給される電流と磁性体との間に発生する電磁誘導の駆動力によって、前記第１及び第２可動フレームを移動させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の手振れ補正装置。
5. 前記弾性体は、前記第１可動フレームの移動方向に対して、３５°〜５５°の方向に力を発生させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の手振れ補正装置。

Images