JP2015121755A - 像振れ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影光学系の光軸と直交する２軸のそれぞれを中心とした回転を互いに独立して制御可能な像振れ補正装置を提供する。
【解決手段】像振れ補正装置は、撮影光学系の一部を構成する光学系を保持する可動部材と、撮影光学系の光軸と直交する面内で可動部材を移動させるシフト手段と、可動部材を光軸に対して傾斜させる傾斜手段とを有し、傾斜手段は、光軸と直交する第１の軸を中心として可動部材を回転させる第１の支持部材と、光軸および第１の軸と直交する第２の軸を中心として第１の支持部材を回転させる第２の支持部材とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの光学機器に搭載される像振れ補正装置に関する。

デジタルカメラなどに搭載される像振れ補正装置は、撮影光学系の一部である像振れ補正光学系を、光軸と直交する２方向（ヨー方向およびピッチ方向）に移動させることにより、撮影時に発生する手ブレによる影響を緩和する。このとき、像振れ補正光学系を、撮影光学系の光軸と直交する面内で移動させるとともに、像振れ補正光学系の光軸を傾動（ティルト）させることにより、光学性能の低下を回避することができる。

特許文献１には、光学系の焦点位置に応じて、撮影光学系の光軸に対する像振れ補正光学系の傾斜可能量を調整することにより、光学性能を向上させた光学装置が開示されている。

特開２０１０−１５２１６８号公報

像振れ補正光学系を傾斜（回転）させる場合、２つの回転軸が光軸と直交していることが好ましい。しかしながら、特許文献１の光学装置は、像振れ補正光学系を１軸回りに傾斜駆動（ティルト駆動）している。このため、像振れ補正光学系を一方の軸回りに傾斜（回転）させると、他方の回転軸が移動し、その回転軸が光軸からずれてしまう場合がある。

そこで本発明は、撮影光学系の光軸と直交する２軸のそれぞれを中心とした回転を互いに独立して制御可能な像振れ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての像振れ補正装置は、撮影光学系の一部を構成する光学系を保持する可動部材と、前記撮影光学系の光軸と直交する面内で前記可動部材を移動させるシフト手段と、前記可動部材を前記光軸に対して傾斜させる傾斜手段とを有し、前記傾斜手段は、前記光軸と直交する第１の軸を中心として前記可動部材を回転させる第１の支持部材と、前記光軸および前記第１の軸と直交する第２の軸を中心として前記第１の支持部材を回転させる第２の支持部材とを有する。

本発明の他の側面としてのレンズ装置は、前記像振れ補正装置を有する。

本発明の他の側面としての撮像装置は、前記レンズ装置と、前記レンズ装置を介して得られた光学像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、撮影光学系の光軸と直交する２軸のそれぞれを中心とした回転を互いに独立して制御可能な像振れ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置を提供することができる。

実施例１における像振れ補正装置の分解斜視図である。 実施例１における像振れ補正装置の分解斜視図（下方から見た図）である。 実施例１における像振れ補正装置の正面図（光軸方向から見た図）である。 実施例１における像振れ補正装置の断面図（図３中のＡ−Ａ断面）である。 実施例１における像振れ補正装置の断面図（図３中のＢ−Ｂ断面）である。 実施例１における像振れ補正装置の断面図（図３中のＣ−Ｃ断面）である。 実施例１における像振れ補正装置の断面図（シフト機構およびジンバル機構の駆動後における図５と同一断面）である。 実施例２における像振れ補正装置の分解斜視図である。 実施例２における像振れ補正装置の分解斜視図（下方から見た図）である。 実施例２における像振れ補正装置の断面図（ピッチ軸を含む断面）である。 実施例２における像振れ補正装置の断面図（ヨー軸を含む断面）である。 実施例２における像振れ補正装置の断面図（シフト機構およびジンバル機構の駆動後における図１１と同一断面）である。 各実施例における撮像装置の外観斜視図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１乃至図７を参照して、本発明の実施例１における像振れ補正装置について説明する。図１は、像振れ補正装置１００の分解斜視図である。図２は、像振れ補正装置１００の分解斜視図であり、図１に示される像振れ補正装置１００を下方から見た図を示している。図３は、像振れ補正装置１００の正面図（光軸方向から見た図）である。図４は、像振れ補正装置１００の断面図（図３中のＡ−Ａ断面）である。図５は、像振れ補正装置１００の断面図（図３中のＢ−Ｂ断面）である。図６は、像振れ補正装置１００の断面図（図３中のＣ−Ｃ断面）である。図７は、像振れ補正装置１００の断面図（シフト機構１２０およびジンバル機構１１０）の駆動後における図５と同一断面）である。

本実施例の像振れ補正装置１００は、補正レンズ１０１、レンズ枠１０２、固定部材１０３、ジンバル機構１１０（ティルト機構または傾斜手段）、および、シフト機構１２０（シフト手段）を備えて構成される。振れ補正装置１００において、補正レンズ１０１（像振れ補正光学系）は、撮影光学系（不図示）の一部を構成する光学系である。補正レンズ１０１は、光軸ＯＡと直交する方向に移動し、撮影光学系が形成する像を光軸ＯＡと直交する面内で移動させることができる。これにより、手振れなどを検出した場合、像面における安定性を確保することができる。なお本実施例において、像振れ補正光学系として補正レンズを用いているが、これに限定されるものではない。像振れ補正光学系としての撮像素子やプリズムを駆動する構成に対しても本実施例は適用可能である。

本実施例において、補正レンズ１０１の光軸上の点Ｏで補正レンズ１０１の光軸と直交する一つの仮想線を、ピッチ軸（第１の軸）と定義する。また、点Ｏを通り、補正レンズ１０１の光軸およびピッチ軸の双方と直交する仮想線を、ヨー軸（第２の軸）と定義する。逆に、ピッチ軸を第２の軸、ヨー軸を第１の軸としてもよい。図３乃至図７において、ピッチ軸をＰ軸、ヨー軸をＹ軸とそれぞれ示している。また、図４中の右側を光軸方向の後ろ側（像面側）、左側を前側（物体側、被写体側）と定義する。また本実施例において、補正レンズ１０１を構成する２つのレンズのうち、後ろ側のレンズ（図４中の２つの補正レンズ１０１のうち右側のレンズ）の前側（左側）のレンズ面の面頂である点Ａを、補正レンズ１０１０の代表点とする。本実施例では、点Ｏ（回転中心点）は、点Ａと一致するように設定されている。

ジンバル機構１１０（傾斜手段）は、点Ｏ（回転中心点）を球心（中心）とする球面に沿って、レンズ枠１０２を揺動（傾斜または回転）させる。すなわちジンバル機構１１０は、レンズ枠１０２を光軸ＯＡに対して傾斜させる。ジンバル機構１１０は、レンズ枠１０２、ジンバルリング１１１、第１の駆動部１１２、第２の駆動部１１３、および、シフト部材１２１の筒部１２１Ａを備えて構成される。第１の駆動部１１２は、第１の磁石１１２１および第１のコイル１１２２から構成される。第２の駆動部１１３は、第２の磁石１１３１および第２のコイル１１３２から構成される。

レンズ枠１０２（可動部材）は、円筒形状（略円筒形状）に構成され、その中央部において補正レンズ１０１を保持する。またレンズ枠１０２は、その外周部において、ヨー回転軸１０２１および磁石保持部１０２２を有する。ヨー回転軸１０２１は、ヨー軸（Ｙ軸）を中心軸とする円柱形状を有する。磁石保持部１０２２は、第２の磁石１１３１を保持する。

ジンバルリング１１１（第１の支持部材）は、矩形環状（略矩形環状）に構成され、レンズ枠１０２の外周に配置される。ジンバルリング１１１は、ヨー軸受け１１１１、ピッチ回転軸１１１２、コイル保持部１１１３、および、磁石保持部１１１４を有する。ヨー軸受け１１１１は、ジンバルリング１１１の内周側に設けられ、ヨー回転軸１０２１を軸支することができる。ピッチ回転軸１１１２は、ジンバルリング１１１の外周側に設けられ、ピッチ軸（Ｐ軸）を中心軸とする円柱形状を有する。コイル保持部１１１３は、第２のコイル１１３２を、第２の磁石１１３１と対向する位置に保持する。磁石保持部１１１４は、第１の磁石１１２１を保持する。

シフト部材１２１（第２の支持部材）は、ジンバルリング１１１の外周部に配置され、矩形筒状（略矩形筒状）の筒部１２１Ａ、および、円盤状（略円盤状）の円盤部１２１Ｂを備えて構成される。筒部１２１Ａは、ジンバル機構１１０の一部として機能する。一方、円盤部１２１Ｂは、シフト機構１２０の一部として機能する。シフト部材１２１は、ピッチ軸受け１２１１、コイル保持部１２１２、ボール受け面１２１３、ばねかけ部１２１４、第３磁石保持部１２１５、および、第４磁石保持部１２１６を有する。

ピッチ軸受け１２１１は、筒部１２１Ａの内周側に設けられ、ピッチ回転軸１１１２を軸支する。コイル保持部１２１２は、筒部１２１Ａの内周側に設けられ、第１のコイル１１２２を、第１の磁石１１２１と対向する位置に保持する。ボール受け面１２１３は、円盤部１２１Ｂにおける固定部材１０３との対向面に設けられており、転動ボール１２２と接触する平面である。本実施例では、３つのボール受け面１２１３が、３つの転動ボール１２２のそれぞれと接触するように設けられている。ばねかけ部１２１４は、付勢ばね１２３の一端を固定し、円盤部１２１Ｂの外周部に２個所設けられている。第３磁石保持部１２１５および第４磁石保持部１２１６は、円盤部１２１Ｂに設けられており、第３の磁石１２４１および第４の磁石１２５１をそれぞれ保持する。

第１の駆動部１１２は、ボイスコイルモータである。第１の磁石１１２１は、直方体状に構成された磁石であり、第１のコイル１１２２とヨー軸方向において対向するように配置される。第１のコイル１１２２との対向面は、中央で二分割され、それぞれＮ極とＳ極として、その対向面の法線方向が磁極の方向となるように着磁されている。

第１のコイル１１２２は、小判型に形成された巻き線コイルであり、ピッチ軸方向に延びる直線部を有する。第１のコイル１１２２の一方の面は、第１の磁石１１２１の着磁面と対向している。第１のコイル１１２２が図示しない駆動回路により通電されると、第１の磁石１１２１の着磁方向および通電方向と直交する方向である光軸方向にローレンツ力が発生する。これにより、ピッチ軸周りのモーメントを発生させることができる。第２の駆動部１１３は、発生するモーメントの方向がヨー軸回りであることを除いて、第１の駆動部１１２と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

なお本実施例では、駆動部の種類については限定されるものではない。ピッチ軸回りおよびヨー軸回りに所定の駆動力を働かせることができれば、他の種類の駆動部を採用してもよい。本実施例で用いられるボイスコイルモータの他にも、ステッピングモータや超音波モータ、静電力を用いたモータやバイモルフなど、様々な方式の駆動部を採用することができる。

続いて、ジンバル機構１１０の動作について説明する。ヨー回転軸１０２１がヨー軸受け１１１１に軸支されることにより、レンズ枠１０２は、ジンバルリング１１１に対して、ヨー軸を中心軸として揺動可能（回転可能）に支持される。また、ピッチ回転軸１１１２がピッチ軸受け１２１１に軸支されることにより、ジンバルリング１１１は、シフト部材１２１に対して、ピッチ軸を中心軸として揺動可能（回転可能）に軸支される。この結果、レンズ枠１０２は、シフト部材１２１に対して、点Ｏ（回転中心点）を球心（中心）とする球面上を移動可能に支持される。すなわち、レンズ枠１０２、ジンバルリング１１１、および、シフト部材１２１により、いわゆる２軸のジンバル機構が構成される。この状態で第１の駆動部１１２を駆動すると、ジンバルリング１１１を、シフト部材１２１に対してピッチ軸を中心とした回転方向に揺動させることができる。また、第２の駆動部１１３を駆動することにより、レンズ枠１０２を、ジンバルリング１１１に対してヨー軸回りの回転方向に揺動させることができる。

第１のコイル１１２２および第２のコイル１１３２への通電量を所定の量にすることにより、レンズ枠１０２を、点Ｏ（回転中心点）を球心（中心）とする球面上の所定の位置に位置決めを行うことができる。これにより、補正レンズ１０１の光軸を、ピッチ軸回りおよびヨー軸回りのそれぞれにおいて任意の量で傾斜させることができる。このとき、図示しない角度検出手段を用いて、ヨー軸回りおよびピッチ軸回りのそれぞれの回転角度を検出し、フィードバック回路を構成してもよい。これにより、高精度な位置決めを実現することが可能である。

続いて、シフト機構１２０（シフト手段）について説明する。シフト機構１２０は、固定部材１０３に対して、ジンバル機構１１０を光軸と直交する面内で移動（平行移動）させる。すなわちシフト機構１２０は、撮影光学系の光軸ＯＡと直交する面内でレンズ枠１０２（可動部材）を移動（平行移動またはシフト移動）させる。シフト機構１２０は、シフト部材１２１の円盤部１２１Ｂ、転動ボール１２２、付勢ばね１２３、第３の駆動部１２４、第４の駆動部１２５、および、固定部材１０３により構成される。第３の駆動部１２４は、第３の磁石１２４１および第３のコイル１２４２から構成される。第４の駆動部１２５は、第４の磁石１２５１および第４のコイル１２５２から構成される。

固定部材１０３は、円筒状（略円筒状）に構成され、撮影光学系を構成する他のレンズ群の位置決めを行うレンズ鏡筒により保持される。固定部材１０３の中央の開口部は、補正レンズ１０１の光路として利用することができる。また固定部材１０３は、ボール受け１０３１、ばねかけ１０３２、第３コイル保持部１０３３、および、第４コイル保持部１０３４を有する。

ボール受け１０３１は、転動ボール１２２を接触保持する。本実施例では、３つのボール受け１０３１が固定部材１０３の周方向に均一の角度で設けられている。２つのばねかけ１０３２は、２つの付勢ばね１２３の一端をそれぞれ固定する。第３コイル保持部１０３３は、第３のコイル１２４２を保持する。第４コイル保持部１０３４は、第４のコイル１２５２を保持する。転動ボール１２２は、球状に形成されており、本実施例では３つの転動ボール１２２が用いられる。転がり抵抗を小さくし、かつ高精度での加工を行うため、転動ボール１２２は、ステンレス鋼やセラミックなどの硬度の高い材質で形成されることが好ましい。

付勢ばね１２３は、引っ張りばねである。本実施例では２本の付勢ばね１２３が用いられる。付勢ばね１２３は、その一端がシフト部材１２１のばねかけ部１２１４に取り付けられ、他端が固定部材１０３のばねかけ部１０３２に取り付けられる。付勢ばね１２３によって、シフト部材１２１と固定部材１０３との間に両者を近づける方向への付勢力が発生する。なお本実施例では、引っ張りばねの弾性力を利用した付勢部材を用いているが、磁力や静電力などを利用するように構成してもよい。

第３の駆動部１２４は、ボイスコイルモータである。第３の磁石１２４１は、直方体状に構成された磁石であり、第３のコイル１２４２と光軸方向において対向するように配置される。第３のコイル１２４２との対向面は、中央で二分割され、それぞれＮ極とＳ極として、その対向面の法線方向が磁極の方向となるように着磁されている。第３のコイル１２４２は、小判型に形成された巻き線コイルであり、ヨー軸方向に延びる直線部を有する。第３のコイル１２４２の一方の面は、第３の磁石１２４１の着磁面と対向している。第３のコイル１２４２が図示しない駆動回路により通電されると、通電方向および第３の磁石１２４１の着磁方向と直交する、ピッチ軸方向のローレンツ力が発生する。第４の駆動部１２５は、ボイスコイルモータである。発生する力の方向がヨー軸方向であることを除いて、第３の駆動部１２４と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。

続いて、図３を参照して、第１乃至第４の駆動部の配置について説明する。図３において、ピッチ軸およびヨー軸の角の２等分線により４つの領域に分割し、ヨー軸を含む領域のうちの一方を第１領域とする。また、第１領域から図３中の右回りに順に、第２領域、第３領域、及び、第４領域とする。

一般に、シフト機構１２０を構成する第３の駆動部１２４および第４の駆動部１２５の駆動方向として、光軸ＯＡと直交する面内における任意の２方向を選択することができる。本実施例では、第３の駆動部１２４の駆動方向としてピッチ軸方向（Ｐ軸方向）が設定され、第４の駆動部１２５の駆動方向としてヨー軸方向（Ｙ軸方向）が設定されている。これにより、図３に示されるように、第１の駆動部１１２と補正レンズ１０１を挟んで対向する位置に、第３の駆動部１２４を配置する。また、第２の駆動部１１３と補正レンズ１０１を挟んで対向する位置に、第４の駆動部１２５を配置する。

続いて、シフト機構１２０の動作について説明する。シフト部材１２１のばねかけ部１２１４と固定部材１０３のばねかけ部１０３２に、付勢ばね１２３の両端が保持されることにより、シフト部材１２１と固定部材１０３との間に吸引方向の付勢力が働く。そして、３個の転動ボール１２２は、シフト部材１２１のボール受け面１２１３と、固定部材１０３のボール受け１０３１との間に挟持される。これにより、固定部材１０３に対する、転動ボール１２２およびシフト部材１２１の光軸方向における位置が安定して決定される。このときシフト部材１２１は、固定部材１０３に対して、光軸ＯＡと直交する面内で転動支持される。

この状態で第３のコイル１２４２に通電すると、発生したローレンツ力により、シフト部材１２１をピッチ軸方向に駆動することができる。また、第４のコイル１２５２に通電すると、発生したローレンツ力により、シフト部材１２１をヨー軸方向に駆動することができる。第３のコイル１２４２および第４のコイル１２５２への通電量を所定の量にすることにより、固定部材１０３に対するシフト部材１２１の、光軸ＯＡと直交する面内での位置が決定される。このように本実施例では、シフト機構１２０およびジンバル機構１１０を互いに独立に制御することにより、補正レンズ１０１の平行移動量（光軸直交方向におけるシフト移動量）および傾斜量（光軸に対する傾斜量）を、それぞれ独立に決定することができる。

続いて、図５および図７を参照して、本実施例における補正レンズ１０１（レンズ枠１０２）の動作について説明する。図７は、図５の状態からシフト機構１２０およびジンバル機構１１０の双方を駆動させた場合における像振れ補正装置１００の断面図である。図７に示されるように、補正レンズ１０１が、ヨー方向に移動しながら、ピッチ軸回りに傾斜している。

図７に示されるように、シフト機構１２０のヨー方向の移動量（シフト移動量）をｓ、ジンバル機構１１０のピッチ軸回りの移動量（傾斜量）をｔとする。図５の左右方向をｘ、上下方向をｙ、補正レンズ１０１の光軸の傾きをθとすると、本実施例では、点Ａは点Ｏ（回転中心点）と常に一致しているため、点Ａの位置は、
ｘ＝ｓ
ｙ＝０
θ＝ｔ
と表される。また、補正レンズ１０１のその他の部分の位置は、点Ａに対する位置（相対位置）および前記ｘ、ｙ、θの値に基づいて算出することができる。

本実施例のシフト機構１２０およびジンバル機構１１０は、それぞれ、９０°の回転対称性を有する。このため、図４に示されるピッチ軸（Ｐ軸）を含む断面上での移動は、ｓをシフト機構１２０のピッチ方向の移動量、ｔをジンバル機構１１０のヨー軸回りの移動量と置き換えることにより、前記の式と同様に表される。

本実施例によれば、補正レンズ１０１の各移動量（平行移動量および傾斜量）を容易に独立して制御することができる。このため、各成分同士を関連付けながら駆動することも容易となる。すなわち、移動量ｓ（シフト移動量）に応じて所定の関数を満たしながら移動量ｔ（傾斜量）を同期駆動することも可能である。これにより、例えば、補正レンズ１０１を、撮影光学系の光軸ＯＡと直交する方向に移動させた場合の光学性能を向上させることができる。

また本実施例によれば、以下のような少なくとも一つの効果が得られる。第一に、傾斜量（ティルト移動量）に依存せず、ティルト回転軸が常に光軸と交わる。本実施例では、点Ｏ（回転中心点）の位置が、移動量ｓに依存せず、常に光軸上で不動である。このため、補正レンズ１０１を傾斜させるとき、その回転軸は傾斜の回転方向によらずに常に補正レンズ１０１の光軸と交わる。このため、像振れ補正を行ったときの光学性能が、補正レンズ１０１の移動方向により変化することを低減することができる。

第二に、ピッチ軸回りおよびヨー軸回りの傾動（傾斜移動）を、容易に独立して制御することができる。前述のように、像振れ補正装置１００を構成するシフト機構１２０およびジンバル機構１１０は、それぞれの駆動に関して回転対称性を有する。また、補正レンズ１０１を、一方の軸回りに傾動させても、他方の軸には影響がない。このため、ピッチ軸方向のシフト移動、ヨー軸方向のシフト移動、ピッチ軸回りの傾斜移動（ティルト移動）、および、ヨー軸回りの傾斜移動（ティルト移動）をそれぞれ容易に独立して制御することができる。

第三に、傾斜方向（ティルト方向）に依存する光学性能の変化を小さくすることができる。前述のように、像振れ補正装置１００を構成するシフト機構１２０およびジンバル機構１１０は、それぞれの駆動に関して回転対称性を有する。このため、補正レンズ１０１の光軸方向の変位量は、ティルト方向（ヨー方向およびピッチ方向の移動量の割合）に依存せず回転対称性がある。すなわち、ティルト方向によって光学性能が変化しない像振れ補正装置を提供することができる。また、ピッチ軸およびヨー軸をそれぞれ直交させている。このため、ピッチ方向のシフト移動量およびティルト移動量と、ヨー方向のシフト移動量およびティルト移動量とを、それぞれ容易に独立して制御することが可能である。

第四に、容易に同期駆動を行うことができる。また本実施例では、シフト機構１２０の駆動部およびジンバル機構１１０の駆動部の双方に、ボイスコイルモータが用いられている。このように駆動部の双方に同種のアクチュエータを用いることにより、シフト機構１２０とジンバル機構１１０とを同期させながら駆動することが容易となる。また、駆動部としてボイスコイルモータを用いることにより、応答性がよく、高精度な位置制御を実現することができる。

第五に、像振れ補正装置を小型化することができる。本実施例では、第１領域乃至第４領域において、第１の駆動部乃至第４の駆動部をそれぞれ配置している。像振れ補正装置において、駆動部の占める体積は大きな割合を占めるが、このように４つの駆動部を周方向に均等に配置することで、デッドスペースを少なくすることができる。これにより、像振れ補正装置の小型化を実現することが可能である。また、ボイスコイルなどの電磁駆動方式の駆動部を用いた場合、各々の駆動部同士の磁気的な避けるため、それぞれの駆動部のコイルと、他の駆動部を構成する磁石やコイルとの距離を十分離す必要がある。本実施例の像振れ補正装置では、前記のような構成を採用することにより、像振れ補正装置を小型化しても電磁駆動部同士の磁気干渉を避けるのが容易であり、動作の安定した駆動部とすることができる。

次に、図８乃至図１２を参照して、本発明の実施例２における像振れ補正装置について説明する。なお、実施例１と同一の部品については、同一の符号を付すことで説明を省略する。

図８は、本実施例における像振れ補正装置２００の分解斜視図である。図９は、像振れ補正装置２００の分解斜視図であり、図８に示される像振れ補正装置２００を下方から見た図を示している。図１０は、像振れ補正装置２００の断面図であり、ピッチ軸を含む断面を示している。図１１は、像振れ補正装置２００の断面図であり、ヨー軸を含む断面を示している。図１２は、像振れ補正装置２００の断面図であり、シフト機構２２０およびジンバル機構２１０の駆動後における図１１と同一断面を示している。本実施例の像振れ補正装置２００は、補正レンズ１０１、レンズ枠２０２、固定部材２０３、ジンバル機構２１０（ティルト機構または傾斜手段）、および、シフト機構２２０（シフト手段）を備えて構成される。

実施例１では、ジンバル機構１１０がレンズ枠１０２を揺動可能に支持し、シフト機構１２０がジンバル機構１１０を光軸ＯＡと直交する面内で移動可能に支持するように構成されている。これにより、補正レンズ１０１の平行移動量および傾斜量を、それぞれ独立に制御することができる。一方、本実施例では、シフト機構２２０がレンズ枠２０２を光軸ＯＡと直交する面内で移動可能に支持し、ジンバル機構２１０がシフト機構２２０を揺動可能に支持するように構成されている。本実施例の構成においても、補正レンズ１０１の平行移動量および傾斜量を、それぞれ独立に制御することができる。

まず、シフト機構２２０（シフト手段）について説明する。シフト機構２２０は、レンズ枠２０２、転動ボール１２２、付勢ばね１２３、第３の駆動部１２４、第４の駆動部１２５、および、シフトベース２２１を備えて構成される。シフト機構２２０は、シフトベース２２１に対して、レンズ枠２０２（可動部材）を光軸ＯＡと直交する面内で移動（平行移動またはシフト移動）することができる。

レンズ枠２０２は、円筒形状（略円筒形状）に構成され、その中央部において補正レンズ１０１を保持する。レンズ枠２０２は、ボール受け部２０２１、ばねかけ部２０２２、第３磁石保持部２０２３、および、第４磁石保持部２０２４を有する。ボール受け面２０２１は、シフトベース２２１との対向面に設けられ、転動ボール１２２と接触する平面である。本実施例では、３つの転動ボール１２２のそれぞれと接触する３つのボール受け面２０２１が設けられている。ばねかけ部２０２２は、レンズ枠２０２の外周部に２箇所設けられており、付勢ばね１２３の一端を固定する。第３磁石保持部２０２３および第４磁石保持部２０２４は、第３の磁石１２４１および第４の磁石１２５１をそれぞれ保持する。

シフトベース２２１は、円盤状（略円盤状）であり、レンズ枠２０２と光軸方向において対向するように配置される。シフトベース２２１は、ボール受け面２２１１、ばねかけ部２２１２、第３コイル保持部２２１３、第４コイル保持部２２１４、ヨー回転軸２２１５、および、磁石保持部２２１６を有する。

ボール受け２２１１は、シフトベース２２１の周方向に３箇所並んで設けられており、転動ボール１２２を接触保持する。ばねかけ部２２１２は、２箇所に設けられており、付勢ばね１２３の一端を固定する。第３コイル保持部２２１３は、第３のコイル１２４２を保持する。第４コイル保持部２２１４は、第４のコイル１２５２を保持する。ヨー回転軸２２１５は、ヨー軸を中心軸とする円柱形状を有する。磁石保持部２２１６は、第２の磁石１１３１を第２のコイル１１３２と対向する位置に保持する。

続いて、シフト機構２２０の動作について説明する。レンズ枠２０２のばねかけ部２０２２と、シフトベース２２１のばねかけ部２２１２に、付勢ばね１２３の両端が保持されることにより、レンズ枠２０２とシフトベース２２１との間に吸引方向の付勢力が働く。そして３個の転動ボール１２２は、レンズ枠２０２のボール受け面２０２１と、シフトベース２２１のボール受け面２２１１との間に挟持される。これにより、シフトベース２２１に対する、転動ボール１２２およびレンズ枠２０２の光軸方向における位置が安定して決定される。このときレンズ枠２０２は、シフトベース２２１に対して光軸ＯＡと直交する面内で転動支持される。

この状態で第３のコイル１２４２に通電すると、発生したローレンツ力により、レンズ枠２０２をピッチ軸方向に駆動することができる。また、第４のコイル１２５２に通電すると、発生したローレンツ力により、レンズ枠２０２をヨー軸方向に駆動することができる。第３のコイル１２４２および第４のコイル１２５２への通電量を所定の量に設定することにより、シフトベース２２１に対するレンズ枠２０２の、光軸ＯＡと直交する面内での位置が決定される。

続いて、ジンバル機構２１０（傾斜手段）について説明する。ジンバル機構２１０は、シフトベース２２１、ジンバルリング２１１、第１の駆動部１１２、第２の駆動部１１３、および、固定部材２０３により構成される。ジンバル機構２１０は、点Ｏ（回転中心点）を球心（中心）とする球面上に沿って、シフト機構２２０を揺動（傾斜または回転）させる。すなわちジンバル機構２１０は、レンズ枠２０２（可動部材）を光軸ＯＡに対して傾斜させる。なお本実施例では、ピッチ軸とヨー軸の交点である点Ｏ（回転中心点）は、補正レンズ１０１以外の撮影光学系を構成する他のレンズ群の光軸上に配置される。本実施例では、シフト機構２２０が可動範囲の中心に位置している状態において、点Ｏ（回転中心点）が補正レンズ１０１の後ろ側の面頂である点Ａと一致するように設定されている。

ジンバルリング２１１（第１の支持部材）は、矩形環状（略矩形環状）に構成され、シフトベース２２１の外周に配置される。ジンバルリング２１１は、ヨー軸受け２１１１、ピッチ回転軸２１１２、コイル保持部２１１３、および、磁石保持部２１１４を有する。ヨー軸受け２１１１は、ジンバルリング２１１の内周側に設けられ、ヨー回転軸２２１５を軸支する。ピッチ回転軸２１１２は、ジンバルリング２１１の外周側に設けられ、ピッチ軸を中心軸とする円柱形状を有する。コイル保持部２１１３は、第２のコイル１１３２を、第２の磁石１１３１と対向する位置に保持する。磁石保持部２１１４は、第１の磁石１１２１を保持する。

固定部材２０３（第２の支持部材）は、円筒状（略円筒状）に構成され、撮影光学系を構成する他のレンズ群を位置決めするレンズ鏡筒に保持される。固定部材２０３の中央の開口部は、補正レンズ１０１の光路として利用される。また固定部材２０３は、ピッチ軸受け２０３１およびコイル保持部２０３２を有する。ピッチ軸受け２０３１は、ピッチ回転軸２１１２を軸支する。コイル保持部２０３２は、第１のコイル１１２２を、第１の磁石１１２１と対向する位置に保持する。

続いて、ジンバル機構２１０の動作について説明する。ヨー回転軸２２１５がヨー軸受け２１１１に軸支されることにより、シフトベース２２１は、ジンバルリング２１１に対して、ヨー軸を中心軸として揺動可能に支持される。また、ピッチ回転軸２１１２がピッチ軸受け２０３１に軸支されることにより、ジンバルリング２１１は、固定部材２０３に対して、ピッチ軸を中心軸として揺動可能に軸支される。この結果、シフトベース２２１は、固定部材２０３に対して点Ｏ（回転中心点）を球心（中心）とする球面上を移動可能に支持される。

このように、シフトベース２２１、ジンバルリング２１１、および、固定部材２０３により、いわゆる２軸のジンバル機構が構成される。この状態で第１の駆動部１１２を駆動すると、ジンバルリング２１１を、固定部材２０３に対してピッチ軸回りの回転方向に揺動させることができる。また、第２の駆動部１１３を駆動すると、シフトベース２２１を、ジンバルリング２１１に対してヨー軸回りの回転方向に揺動させることができる。第１のコイル１１２２および第２のコイル１１３２への通電量を所定の量にすることにより、シフトベース２２１を、点Ｏ（回転中心点）を球心とする球面上の所定の位置に位置決めすることができる。この結果、補正レンズ１０１の光軸を、ピッチ軸回りおよびヨー軸回りに任意の量だけ傾斜させることができる。

続いて、図１１および図１２を参照して、本実施例における補正レンズ１０１の動きについて説明する。図１２に示されるように、シフト機構２２０のヨー方向の移動量をｓ２、ジンバル機構２１０のピッチ軸回りの移動量をｔ２とする。また、図１１の左右方向をｘ、上下方向をｙ、補正レンズ１０１の光軸の傾きをθとする。本実施例では、シフト機構２２０の駆動により、補正レンズ１０１の代表点としての面頂である点Ａは、点Ｏ（回転中心点）に対して光軸と直交方向に移動する。したがって点Ａの位置は、
ｘ＝ｓ２×ｃｏｓ（ｔ２）
ｙ＝ｓ２×ｓｉｎ（ｔ２）
θ＝ｔ２
と表される。補正レンズ１０１のその他の部分の位置は、点Ａに対する位置（相対位置）および前記ｘ、ｙ、θの値から算出することができる。

本実施例において用いられるシフト機構２２０およびジンバル機構２１０は、それぞれ、９０°の回転対称性を有する。このため、図１０に示されるＰ軸を含む断面上での移動は、移動量ｓ２をシフト機構２２０のピッチ方向の移動量、ｔ２をジンバル機構１１０のヨー軸周りの移動量とすれば、前記の式と同様に表すことができる。

このように、本実施例の像振れ補正装置２００は、実施例１の像振れ補正装置１００と比べて、補正レンズ１０１の動作が異なる。一例として、前記ｘとθがｘ＝θの関係を満たす場合を考える。実施例１ではｓ＝ｔとすればよい。また本実施例では、ｓ２＝ｃｏｓ（ｔ２）／ｔ２とすることにより、前記関係を満たすように駆動することができる。このときのｙ方向の移動は、実施例１ではｙ＝０となる。また、本実施例では、ｙ＝ｔ２・ｓｉｎ^２（ｔ２）／ｃｏｓ（ｔ２）となる。

このように、実施例１と本実施例とでは、ｘ方向とθ方向の移動をそろえたときのｙ方向の移動が互いに異なる。撮影光学系の光学性能上の条件に応じて、有利な方式を選択すればよい。その他の点においては、本実施例の像振れ補正装置２００においても、実施例１の像振れ補正装置１００と同様の効果を実現することができる。

次に、図１３を参照して、各実施例における像振れ補正装置（像振れ補正装置１００または２００）を備えた撮像装置の概略について説明する。図１０は、撮像装置１０（デジタルカメラ）の外観斜視図である。図１０に示されるように、撮像装置１０は、撮像装置本体１１と撮像装置本体１１に取り付けられたレンズ鏡筒１（レンズ装置）とを備えて構成される。各実施例の像振れ補正装置は、レンズ鏡筒１の内部に設けられている。撮像装置１０の正面には、被写体の構図を決定するファインダ対物レンズ１７、測光動作や測距動作を行う際の光源の補助を行う補助光手段１２、ストロボ１３、および、レンズ鏡筒１が設けられている。また、撮像装置本体１１の上面には、レリーズボタン１４、ズーム切換えスイッチ１５、および、電源切換えボタン１６が設けられている。１８は、撮像装置本体１１の内部に設けられた撮像素子である。撮像素子１８は、レンズ鏡筒１を介して得られた被写体像（光学像）を光電変換して画像信号を出力する。また本実施例において、レンズ鏡筒１は、沈胴状態と繰り出し状態（撮影状態）との間で移動可能に構成されている。

各実施例において、傾斜手段（ジンバル機構１１０、１２０）は、光軸ＯＡと直交する第１の軸（例えば、Ｐ軸またはＹ軸の一方）を中心として可動部材（レンズ枠１０２、２０２）を回転させる第１の支持部材（ジンバルリング１１１、２１１）を有する。また傾斜手段は、光軸ＯＡおよび第１の軸と直交する第２の軸（例えば、Ｐ軸またはＹ軸の他方）を中心として第１の支持部材を回転させる第２の支持部材（シフト部材１２１または固定部材２０３）を有する。

好ましくは、シフト手段（シフト機構１２０、２２０）および傾斜手段は、互いに独立に可動部材の位置を制御するように構成されている。また好ましくは、第１の支持部材による第１の軸を中心とした回転と、第２の支持部材による第２の軸を中心とした回転とを互いに独立に制御するように構成されている。

好ましくは、各実施例の像振れ補正装置は、傾斜手段を第１の軸を中心として回転させる第１の駆動部１１２、および、傾斜手段を第２の軸を中心として回転させる第２の駆動部１１３を有する。また各実施例の像振れ補正装置は、シフト手段を第１の軸の方向に駆動する第３の駆動部１２４、および、シフト手段を第２の軸の方向に駆動する第４の駆動部１２５を有する。より好ましくは、第１の駆動部１１２、第２の駆動部１１３、第３の駆動部１２４、および、第４の駆動部１２５は、光軸方向から見た場合、光軸ＯＡを中心として均等な角度（略均等な角度、すなわち互いに９０°異なる角度）で配置されている。更に好ましくは、第１の軸と第２の軸とのなす角の二等分線により光軸方向から見て四等分した領域を、第２の軸を含む一方の領域から順に周方向に第１の領域、第２の領域、第３の領域、および、第４の領域とする。このとき、第１の駆動部１１２は第１の領域に、第２の駆動部１１３は第２の領域に、第３の駆動部１２４は第３の領域に、第４の駆動部１２５は第４の領域にそれぞれ配置される。

好ましくは、実施例１において、シフト手段は固定部材１０３を有する。固定部材１０３は、第２の支持部材（シフト部材１２１）を移動可能に支持する。第２の支持部材は、第１の支持部材（ジンバルリング１１１）を揺動可能に支持する。第１の支持部材は、可動部材（レンズ枠１０２）を揺動可能に支持する。また好ましくは、実施例２において、シフト手段はシフトベース２２１を有する。第２の支持部材（固定部材２０３）は、第１の支持部材（ジンバルリング２１１）を揺動可能に支持する。第１の支持部材は、シフトベース２２１を揺動可能に支持する。シフトベース２２１は、可動部材（レンズ枠２０２）を移動可能に支持する。

各実施例によれば、撮影光学系の光軸と直交する２軸のそれぞれを中心とした回転を互いに独立して制御可能な像振れ補正装置、レンズ装置、および、撮像装置を提供することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、各部材の材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所などは、必要に応じて変更してもよい。また、各実施形態では、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置や、デジタル一眼レフ用の交換レンズ等の光学機器に搭載される像振れ補正装置について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、双眼鏡、望遠鏡、フィールドスコープなどの観察装置（光学機器）に搭載される像振れ補正装置にも適用可能である。

１０２ レンズ枠（可動部材）
１１０ ジンバル機構（傾斜手段）
１１１ ジンバルリング（第１の支持部材）
１２１ シフト部材（第２の支持部材）
１２０ シフト機構（シフト手段）

Claims (10)

1. 撮影光学系の一部を構成する光学系を保持する可動部材と、
   前記撮影光学系の光軸と直交する面内で前記可動部材を移動させるシフト手段と、
   前記可動部材を前記光軸に対して傾斜させる傾斜手段と、を有し、
   前記傾斜手段は、
   前記光軸と直交する第１の軸を中心として前記可動部材を回転させる第１の支持部材と、
   前記光軸および前記第１の軸と直交する第２の軸を中心として前記第１の支持部材を回転させる第２の支持部材と、を有することを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記シフト手段および前記傾斜手段は、互いに独立に前記可動部材の位置を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記第１の支持部材による前記第１の軸を中心とした回転と、前記第２の支持部材による前記第２の軸を中心とした回転とを互いに独立に制御するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記傾斜手段を前記第１の軸を中心として回転させる第１の駆動部と、
   前記傾斜手段を前記第２の軸を中心として回転させる第２の駆動部と、
   前記シフト手段を前記第１の軸の方向に駆動する第３の駆動部と、
   前記シフト手段を前記第２の軸の方向に駆動する第４の駆動部と、を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
5. 前記第１の駆動部、前記第２の駆動部、前記第３の駆動部、および、前記第４の駆動部は、光軸方向から見た場合、前記光軸を中心として均等な角度で配置されていることを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
6. 前記第１の軸と前記第２の軸とのなす角の二等分線により光軸方向から見て四等分した領域を、該第２の軸を含む一方の領域から順に周方向に第１の領域、第２の領域、第３の領域、および、第４の領域とするとき、前記第１の駆動部は該第１の領域に、前記第２の駆動部は該第２の領域に、前記第３の駆動部は該第３の領域に、前記第４の駆動部は該第４の領域にそれぞれ配置されることを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
7. 前記シフト手段は、固定部材を有し、
   前記固定部材は、前記第２の支持部材を移動可能に支持し、
   前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材を揺動可能に支持し、
   前記第１の支持部材は、前記可動部材を揺動可能に支持する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
8. 前記シフト手段は、シフトベースを有し、
   前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材を揺動可能に支持し、
   前記第１の支持部材は、前記シフトベースを揺動可能に支持し、
   前記シフトベースは、前記可動部材を移動可能に支持する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を有することを特徴とするレンズ装置。
10. 請求項９に記載のレンズ装置と、
    前記レンズ装置を介して得られた光学像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、を有すること特徴とする撮像装置。