JP2018105899A - 像振れ補正装置及びそれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】シフト部材のベース部材への付勢を行いつつ、従来よりも径方向に小型な像振れ補正装置及びこれを用いた光学機器を提供する。【解決手段】像振れ補正装置で、ベース部材と、レンズユニットを保持し、前記ベース部材に対して前記レンズユニットの光軸と直交する方向に移動可能なシフト部材と、前記ベース部材と前記シフト部材との間に配置されるボールと、前記ベース部材に対して前記シフト部材を付勢し、第１の端部と第２の端部を備える弾性部材と、を有し、前記レンズユニットが基準位置にあって、前記光軸の方向から見て、前記光軸から前記第１の端部までの径を第１の径、前記光軸から前記第２の端部までの径を第２の径、とするとき、前記光軸の方向から見て、前記ボールの中心位置は前記第１の径および前記第２の径で形成される円環領域の領域内に設けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、像振れ補正装置及びそれを用いた光学機器に関する。

カメラやビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器においては、撮影者の手振れ等に起因する像振れを抑制するように、光学素子を光軸直交方向（シフト方向）に駆動可能な構成を有する像振れ補正装置が搭載されていることが多い。

このような像振れ補正装置として特許文献１に記載の像振れ補正装置が知られている。特許文献１に記載の像振れ補正装置では、ベース部材とシフト部材との間に配置されるボール、およびベース部材に対するシフト部材の移動範囲を制限する移動規制部材に対して、シフト部材をベース部材側へ付勢するバネが、径方向で外側に配置される。

特開２０１３−９２５６３号公報

しかしながら、特許文献１では、ベース部材とシフト部材との間に配置されるボールに対し、ベース部材に対してシフト部材を付勢する弾性部材が径方向で外側へ離間して配置された分だけ、大型化につながっていた。

本発明の目的は、シフト部材のベース部材への付勢を行いつつ、従来よりも径方向に小型な像振れ補正装置及びこれを用いた光学機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る像振れ補正装置は、ベース部材と、レンズユニットを保持し、前記ベース部材に対して前記レンズユニットの光軸と直交する方向に移動可能なシフト部材と、前記ベース部材と前記シフト部材との間に配置されるボールと、前記ベース部材に対して前記シフト部材を付勢し、第１の端部と第２の端部を備える弾性部材と、を有し、前記レンズユニットが基準位置にあって、前記光軸の方向から見て、前記光軸から前記第１の端部までの径を第１の径、前記光軸から前記第２の端部までの径を第２の径、とするとき、前記光軸の方向から見て、前記ボールの中心位置は前記第１の径および前記第２の径で形成される円環領域の領域内に設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る光学機器は、上記像振れ補正装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、シフト部材のベース部材への付勢を行いつつ、従来よりも径方向に小型な像振れ補正装置及びこれを用いた光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る像振れ補正装置を搭載した光学機器としてのカメラシステムのブロック回路図 本発明の実施形態に係る像振れ補正装置の主要部分の分解斜視図 本発明の実施形態に係る像振れ補正装置の要部断面図 本発明の実施形態に係る像振れ補正装置の一部拡大断面図 本発明の実施形態に係る像振れ補正装置を前側（光軸側）から見た図 本発明の実施形態に係る像振れ補正装置を前側（光軸側）から見た一部拡大図

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（光学機器）
図１は、本発明の実施形態に係る像振れ補正装置を搭載した光学機器としてのカメラシステムのブロック回路図である。図１に示すカメラシステムは、交換レンズ１００とカメラ本体２００を備える。撮影光学系を備える交換レンズ１００は、撮影光学系と像振れ補正装置を保持する保持部材を備えるレンズ鏡筒として、カメラ本体２００に対して着脱可能である。そして、カメラ本体２００は、撮影光学系からの光を受光する撮像素子を備え、これを保持する。

１）交換レンズ１００
交換レンズ１００は、レンズＣＰＵ１０１、ＩＳ（image stabilizer）用のスイッチ（ＩＳスイッチ）１０２、後に詳述する像振れ補正装置１０３、合焦装置１０４、絞り装置１０５、レンズ接点１０６を含んで構成される。ＩＳスイッチ１０２は、外部から操作可能であり、後述する防振動作を行わせるか否かを選択し、ＩＳスイッチ１０２によるＯＮで防振動作を選択することが可能とされている。

合焦装置１０４は、合焦レンズ及びその保持枠と、合焦レンズを目標位置まで駆動するための合焦レンズ駆動ユニットと、合焦レンズ駆動ユニットによる駆動力を合焦レンズの移動力として伝達する伝達機構を備えている。更に、後述するカメラＣＰＵ２０１から送信された合焦レンズの移動量の情報に従って、レンズＣＰＵ１０１によって制御され、合焦レンズ駆動ユニットに駆動指令を送る合焦レンズ駆動回路とから構成されている。

また、絞り装置１０５は、開口面積を設定する絞り機構と、該絞り機構を駆動するための絞り機構駆動ユニットとを備えている。更に、カメラＣＰＵ２０１から送信された絞り動作命令に従い、レンズＣＰＵ１０１によって制御され、絞り機構駆動ユニットに駆動指令を送る絞り駆動回路とから構成されている。

２）カメラ本体２００
カメラ本体２００は、カメラＣＰＵ２０１、電源スイッチ２０２、レリーズスイッチ２０３、測光部２０４、焦点検出部２０５、露光部２０６、撮像部２０７、記録部２０８、カメラ接点２０９を含んで構成される。

カメラＣＰＵ２０１は、マイクロコンピュータにより構成され、カメラ本体２００内の各装置回路の動作を制御する。また、カメラＣＰＵ２０１は、交換レンズ１００の装着状態において、レンズ接点１０６、カメラ接点２０９を介して、交換レンズ１００内に設けられたレンズＣＰＵ１０１との通信を行う。

また、交換レンズ１００へは、レンズ接点１０６とカメラ接点２０９を介して、カメラ本体２００から電源が供給される。電源スイッチ２０２は、外部から操作可能とされ、カメラＣＰＵ２０１を立ち上げてシステム内の各アクチュエータやセンサ等への電源供給及びシステム動作を可能な状態とする。

そして、レリーズスイッチ２０３は、第１ストロークスイッチ（ＳＷ１）と、第２ストロークスイッチ（ＳＷ２）を有する外部から操作可能な２段ストローク式であり、その信号はカメラＣＰＵ２０１に入力される。カメラＣＰＵ２０１は、第１ストロークスイッチＳＷ１からのＯＮ信号が入力されると、測光部２０４による被写体輝度の測定と、焦点検出部２０５による焦点検出を行わせる。

カメラＣＰＵ２０１は、測光結果に基づいて絞り装置１０５の絞り値や、撮像部２０７の露光量（シャッタ速度）等を演算する。また、カメラＣＰＵ２０１は焦点検出部２０５による撮影光学系のデフォーカス量及びデフォーカス方向といった焦点情報に基づいて、合焦状態を得る為の合焦レンズ駆動量を決定する。合焦レンズ駆動量の情報は、レンズＣＰＵ１０１に送信され、合焦装置１０４への合焦レンズ駆動命令による合焦動作及び合焦判定等を行い、撮影準備状態に入る。

そして、カメラＣＰＵ２０１は、第２ストロークスイッチＳＷ２からのＯＮ信号が入力されると、交換レンズ１００内のレンズＣＰＵ１０１に送信し、レンズＣＰＵ１０１は、交換レンズ１００内の各装置回路の動作を制御する。そして、レンズＣＰＵ１０１は、絞り装置１０５への駆動命令を送信して絞り装置１０５を駆動する。

また、カメラＣＰＵ２０１は、露光部２０６に露光開始命令を送信して、不図示のミラー退避動作やシャッタ開放動作を行わせ、撮像部２０７にて、被写体像の光電変換、つまり露光動作を行わせる。撮像部２０７からの撮像信号は、カメラＣＰＵ２０１内の信号処理によってデジタル変換され、各種補正処理が施されて画像信号として出力される。出力された画像信号は、記録部２０８において、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体に記録保存される。

（像振れ補正装置）
図１に示す像振れ補正装置１０３は、大別すると次の５つの構成を備える。第１の構成は、光軸直交方向に移動して、撮像素子面へ届く光束を一定に保持することで防振を行う光学素子と、該光学素子を保持するシフト部材（シフト鏡筒）から成る防振光学系である。また、第２の構成は、支持部材を介してシフト部材を光軸直交方向平面上で移動可能に支持するためのベース部材である。また、第３の構成は、駆動用磁石、ヨーク、コイルユニットから成る、シフト部材を駆動するための駆動ユニットである。

また、第４の構成は、ベース部材に対してシフト部材を光軸方向へ付勢するための付勢部材である。第５の構成は、交換レンズあるいはカメラ本体の縦揺れ及び横揺れの加速度あるいは速度を検出して、防振の対象となる振動状態を検出する振動検出系である。なお、第５の構成要素である振動検出系は、像振れ補正装置１０３と独立して交換レンズ１００内のレンズＣＰＵ１０１と接続されていても構わない。

次に図２、図３を用いて、像振れ補正装置１０の構成を説明する。なお、図２は本実施形態に係る像振れ補正装置の分解斜視図であり、図３は本実施形態に係る像振れ補正装置の要部断面図である。

像振れ補正装置１０３において、像振れ補正を行うレンズユニットとしての光学素子（像振れ補正用レンズ）１２を保持するシフト部材１３が、ボール１４を介してベース部材１１に対して光軸直交方向に移動可能に支持されている。そして、ボール１４、およびベース部材に対してシフト部材１３を付勢する弾性部材としてのコイルバネ１５の組が複数設けられる。本実施形態では、シフト部材１３は、３つの弾性部材としてのコイルバネ１５によりベース部材１１に対してボール１４を介して光軸方向に付勢される。

３つのボール１４は、それぞれが同一径であり、ベース部材１１とシフト部材１３との光軸方向間に配置される。３つのボール１４は、その近傍に配置される後述する駆動用磁石に吸引されないように、ＳＵＳ３０４等の非磁性材料により形成されている。また、３つのコイルバネ１５は、その近傍に配置される後述する駆動用磁石に吸引されないように、リン青銅等の非磁性材料により形成されている。

本実施形態では、シフト部材１３を駆動する駆動ユニットは、駆動用磁石１６、ヨーク１７、コイルユニット１８から構成される。シフト部材１３には、駆動用磁石１６が接着によって固定されており、ヨーク１７が熱カシメによって固定されている。駆動用磁石１６は、所定の方向に等しい磁力が発生されるように４極着磁されている。即ち、平面方向を２等分する様に極性を異ならせているとともに、その平面方向と直交する厚さ方向も２等分するように極性を異ならせて構成されている。また、ヨーク１７は、駆動用磁石１６の前側への磁束を閉じるためのＳＰＣＣ等の磁性材料により形成されている。

コイルユニット１８は、ボビン２０と、ボビン２０に銅線を巻き付けられたコイル１９によって構成されている。コイルユニット１８に電流を流すと、コイルユニット１８の長手方向に対して略直交する方向に、駆動用磁石１６とコイルユニット１８に発生する磁力線相互の反発によりローレンツ力が発生する。これにより、シフト部材１３はベース部材１１に対して光軸直交方向に移動する。

上述した駆動用磁石１６とコイルユニット１８は、互いに直交する２つの方向にそれぞれ配置される。このため、シフト部材１３を互いに直交する２つの光軸直交方向に所定の範囲内で移動することが出来る。

（シフト部材の構成）
次に、図３から図６を用いて、シフト部材１３の構成について説明する。図３、図４は、本実施形態に係る像振れ補正装置の要部断面図、一部拡大断面図であり、図５、図６は、本実施形態に係る像振れ補正装置を前側から見た図、一部拡大図である。

図４で、ボール１４は、ベース部材１１の周方向３箇所に設けられた凹部であるボール収容部１１ａの底面であるボール受け面１１ｂに当接し、またシフト部材１３の複数箇所（周方向３箇所）に設けられたボール受け面１３ｂにも当接している。これらのボール受け面１１ｂ、１３ｂは、撮影光学系の光軸に直交する面として形成されている。

そして、シフト部材１３の駆動範囲を規制する移動規制部としてベース部材１１に設けられた円筒状の移動規制面１１ｃは、光軸方向から見たとき、ベース部材１１に設けられたボール収容部１１ａと同心でボール収容部１１ａより径が大きい円形状を備える。すなわち、シフト部材に保持されるレンズユニットが基準位置にあるとき、レンズユニットの光軸の方向から見て、移動規制面１１ｃはボールの中心位置を中心とする円形状を備える。このような移動規制面１１ｃにより、光学的な性能の許容範囲を超える様な光学素子１２の過度な移動が出来ないようになる。

ここで、シフト部材１３に設けられた円筒状の当接面１３ｃは、シフト部材１３が基準位置にある場合、光軸方向から見たとき、ボール収容部１１ａと同心でボール収容部１１ａより径が大きく移動規制面１１ｃより径が小さい円形となっている。

そして、シフト部材１３における円筒状の当接面１３ｃは、シフト部材１３におけるボール受け面１３ｂと同心（同じ中心位置、重心位置）となっている。なお、ボール受け面１３ｂはシフト部材１３に凹部が形成されていない面であっても良く、更にはシフト部材１３に在ってベース部材１１のボール収容部１１ａの内側へ延出（突出）しても良い。

図３、図６において、コイルバネ１５は有効バネ部（バネ部）１５ｃを備え、その外側の一端である１５ａがベース部材１１に設けられたバネ掛け部１１ｄに取り付けられ、他端である１５ｂがシフト部材１３に設けられたバネ掛け部１３ｄに取り付けられる。そして、３つのコイルバネ１５によって、ベース部材１１に対して、シフト部材１３が吊り合う位置（基準位置）に保たれているときに、３つの移動規制面１１ｃと３つの当接面１３ｃは、それぞれが同心円上にある。即ち、光軸方向に移動規制面１１ｃが形成する円筒の中心と、当接面１３ｃが形成する円筒の中心が一直線上に重なっている。

そして、図５に示すように、ベース部材１１のバネ掛け部１１ｄとシフト部材１３のバネ掛け部１３ｄは、ボール収容部１１ａ及びボール１４と周方向で同じ位相に設けられている。ここで、同じ位相とは、ボール収容部１１ａ、ボール１４、コイルバネ１５が、光軸方向と平行に一直線上に重なった状態となる様な配置に、バネ掛け部１１ｄ、１３ｄがあることを意味する。

即ち、図３で、シフト部材１３に保持される光学素子１２が基準位置（光学素子１２がシフトされない位置）にあるとき、光軸を含む断面内に、移動規制面１１ｃの中心軸と、ボール１４の中心位置と、コイルバネ１５の中心軸線とが配置される。かつ、光軸位置より径方向において、ボール１４の中心位置、更にはボール１４の全体がコイルバネ１５の範囲内に配置される。そして、シフト部材１３に保持される光学素子１２が基準位置にあるとき、光学素子１２の光軸とボール１４の中心位置を含む断面内にコイルバネ１５の中心軸線が光学素子１２の光軸と交差するように配置される。

このような３つのコイルバネ１５によって、付勢力の光軸方向における分力で、シフト部材１３のボール受け面１３ｂ（図４）は、ボール１４を介してベース部材１１のボール受け面１１ｂへ圧接される。

また、図５において、３つのコイルバネ１５によって、付勢力の光軸直交面内における径方向（コイルバネ１５の軸線方向）の分力で、シフト部材１３のシフト方向への移動が許容される。即ち、シフト部材１３が自重によって重力方向へ移動するのを抑制する。

このような構成により、シフト部材１３はベース部材１１に対して光軸方向へ付勢された状態で、３つのボール１４によって光軸直交方向（シフト方向）に転動ガイドされる。

以上、本実施形態では、移動規制面１１ｃの中心軸と、その軸上に設けられるボール１４の中心位置と、コイルバネ１５の中心軸線とを、シフト部材１３が基準位置にあるとき、光軸方向と平行な方向へ一直線上に重なる位置に配置した。このように、像振れ補正装置を構成する部品を限られた位相に配置しているため、像振れ補正装置の小型化が図れる。

（変形例）
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。

（変形例１）
上述した実施形態では、シフト部材に保持される像振れ補正用のレンズユニットが基準位置にあって、レンズユニットの光軸の方向から見たとき、移動範囲内でボールの全体が弾性部材（バネ部材の有効バネ部１５ｃ）の範囲内に設けられる構成を示した。しかし、本発明はこれに限られず、ボールの中心位置が弾性部材の範囲内に設けられる構成であっても良い。

更には、ボールの中心位置あるいは全体が、弾性部材の範囲内に設けられない構成であっても良い。即ち、シフト部材に保持されるレンズユニットが基準位置で、レンズユニットの光軸の方向から見たとき、以下のように構成されても良い。

レンズユニットの光軸位置から第１の端部Ｐ（図３、図６）までの径を第１の径（図５におけるＤ１）、レンズユニットの光軸位置から第２の端部Ｑまでの径を第２の径（図５におけるＤ２）、とする。このとき、レンズユニットの光軸の方向から見て、ボールの中心位置が第１の径および第２の径で形成される円環領域（図５におけるリング形状の領域Ａ）の領域内に設けられる構成であれば良い。この構成により、径方向に小型な像振れ補正装置とすることができる。

（変形例２）
上述した実施形態では、レンズユニットとして単レンズを示したが、複数枚のレンズから構成されるものであっても良い。

（変形例３）
上述した実施形態では、弾性部材としてバネ部材を示したが、ゴム部材などであっても良い。

１１・・ベース部材、１１ｃ・・移動規制面、１２・・光学素子、１３・・シフト部材、１４・・ボール、１５・・コイルバネ

Claims (14)

1. ベース部材と、
   レンズユニットを保持し、前記ベース部材に対して前記レンズユニットの光軸と直交する方向に移動可能なシフト部材と、
   前記ベース部材と前記シフト部材との間に配置されるボールと、
   前記ベース部材に対して前記シフト部材を付勢し、第１の端部と第２の端部を備える弾性部材と、
   を有し、
   前記レンズユニットが基準位置にあって、前記光軸の方向から見て、前記光軸から前記第１の端部までの径を第１の径、前記光軸から前記第２の端部までの径を第２の径、とするとき、
   前記光軸の方向から見て、前記ボールの中心位置は前記第１の径および前記第２の径で形成される円環領域の領域内に設けられることを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記光軸の方向から見て、前記ボールの中心位置は前記弾性部材の範囲内に設けられ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. 前記光軸の方向から見て、前記ボールの全体が前記弾性部材の範囲内に設けられることを特徴とする請求項２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記シフト部材に保持される前記レンズユニットが基準位置にあるとき、前記光軸と前記ボールの中心位置を含む断面内に前記弾性部材の中心軸線が前記レンズユニットの光軸と交差するように配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
5. 前記ボールおよび前記弾性部材の組が複数設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
6. 前記ベース部材に設けられ、前記ベース部材に対して前記シフト部材の移動を規制する移動規制部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
7. 前記シフト部材に保持される前記レンズユニットが基準位置にあるとき、前記光軸の方向から見て、前記移動規制部は前記ボールの中心位置を中心とする円形状を備えることを特徴とする請求項６に記載の像振れ補正装置。
8. 前記ボールは、前記移動規制部に当接するまで前記シフト部材の移動に伴って転動することを特徴とする請求項６または７に記載の像振れ補正装置。
9. 前記弾性部材はバネ部材であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
10. 前記シフト部材を駆動する駆動ユニットとして、駆動用磁石およびコイルユニットを備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
11. 前記ボールおよび前記弾性部材は、非磁性材料により形成されることを特徴とする請求項１０に記載の像振れ補正装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の像振れ補正装置と、
    撮影光学系と、
    前記撮影光学系と前記像振れ補正装置を保持する保持部材と、
    を備えるレンズ鏡筒を有することを特徴とする光学機器。
13. 前記撮影光学系からの光を受光する撮像素子と、
    前記撮像素子を保持するカメラ本体と、をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光学機器。
14. 前記レンズ鏡筒は前記カメラ本体に対して着脱可能である、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の光学機器。