JP4253177B2 - 画像振れ防止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学的防振装置に関し、特に画像振動を補正するためにレンズ鏡筒に設置する画像振れ防止装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮影レンズを構成する一部の補正レンズを光軸と垂直な方向に移動する機構は、例えばカメラにおいて像振れの原因であるカメラ振れの加速度を検知することによって像振れを予測し、この予測信号に基づいてレンズを直角方向に移動することによって、像振れを抑制する防振装置が提案され、商品化されている。
【０００３】
これら防振装置については種々の方法が提案されているが、前記述のように撮影者の撮影姿勢によっては、如何なる方向に対しても補正レンズを光軸に直角方向に移動可能な機構でなくてはならなく、従来は、画像振れを補正するために補正レンズ鏡枠側面の３箇所から放射状に案内軸１２ａを設け、防振装置本体側面に設けられている３箇所の案内溝１３ａにそれぞれを挿入し、ＸとＹ方向移動のためのムービングコイル１６ｙ及び１６ｐの合成力によって、光軸に直角な移動量と方向を決定するシステムを提案しているが、案内軸１２ａにローラを設置して移動時の接触抵抗を軽減せしめることも提案しているが、精度を高めるために案内溝１３ａにおけるローラを含めた案内軸１２ａの許容誤差を出来るだけ僅少に押さえると移動負荷が増え、方向によってはローラの回転方向に対して直角な合成力が働いた場合、ローラの表面と案内溝表面が大きい摩擦抵抗を示し、移動負荷が大きくなり、補正レンズの光軸移動方向によっては移動速度が遅れ、画像振れ防止装置の正確な機能を発揮することができない問題があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２６７８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題に鑑み、補正レンズの移動を如何なる方向であってもより軽快且つ高精度で移動できる機構が望まれている。補正レンズの移動ばらつきの原因は補正レンズの保持機構において、摩擦抵抗要因が大きくかかわているため、摩擦抵抗を軽減する構造にする必要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来の機構において、補正レンズを光軸に対して垂直面で移動可能なように案内溝における面保持構造を改め、補正レンズを中心に周辺の三つの辺で成る三角形で光軸に対する約垂直平面を構成し、これを補正レンズの支持枠とし、該三角形の一辺に相当する部分は両端に車輪を有する車軸であり、前記支持枠は固定側に対して両車輪で支え、この車軸に対する頂点位置には固定側に対して全方向に傾倒可能なヒンジ軸で支えた構造によって、補正レンズを補正に必要な任意の方向に移動可能にした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して本発明の最も良好な実施形態を説明する。
【０００９】
図１は本発明を適応した防振装置における補正レンズ移動機構の一実施例を分解斜視図で示し、車輪を歯車で構成した例で、図２はその機構の主要断面図を示し、図３は実施例における補正レンズの全方向移動を示す動作説明図である。図４は車輪がレール上を密接転動すべく独楽形にした場合の実施例を示し、図５は車輪がレール上を密接転動する原理を示す。図において同じ部材は同じ符号で示す。
【００１０】
画像振れ防止装置とはレンズ鏡筒内の固定部に対して、補正レンズ２を振動に応じて補正すべく必要な方向へ必要な距離だけ光軸１からシフトさせる機構であり、重要なことは補正レンズ２を固定部の光軸１に対し、可動可能な保持機構と光軸１を中心に回転が伴わないで、約垂直な全方向にスムーズに移動させることが可能な機構が必要となる。図１はこの目的に沿った実施例を示すもので、部品は大きく分けてレンズ鏡筒に固定される固定側の保持枠３と後ろから取り付ける押さえ板６と補正レンズ２を保持して全方向に可動な支持枠４に分けられている。
【００１１】
光軸１を中心に中空環状の保持枠３には板状対磁石のＹ駆動マグネット１１とＸ駆動マグネット１２が直角状に配置固着した下ヨーク１０が固定されていて、保持枠３には直角に配置したマグネット１１と１２の約交点に当たる位置に大きめの貫通穴３ａが開いていて、この穴３ａに対して光軸１を挟んだ対向位置にガイド受１３が固定されている。このガイド受１３は図のように両端が直動歯車で、左ラック１３ｅと右ラック１３ｆとなり、内側で起立し、長穴１３ｂが開いた軸受け部１３ａと長穴１３ｄが開いた軸受け部１３ｃが一体で成形されている。
【００１２】
一方、中心に補正レンズ２を支持固定した支持枠４にはお互い直角になるようＹ駆動コイル１５とＸ駆動コイル１６が図のように配設されていて、この直交点に当たる位置に後述するヒンジ軸７のＡヒンジ玉７ａを受けるＡヒンジ玉受４ａが在る。このＡヒンジ玉受４ａに対して中心を通過する垂直線に対して、水平に設置されたガイド軸受５が在り、スライド穴５ａと５ｂを有していてガイド軸１７がガイド軸受５に対し回転とスライドが可能となっている。またガイド軸軸受５は保持枠３に固定されているガイド受１３の軸受け部１３ａと１３ｃの間に設置し、ガイド軸１７が長穴１３ｄを通し、ガイド軸受のスライド穴５ｂからスライド５ａを通し、ガイド受１３の軸受け部１３ａの長穴１３ｂを貫通させている。またこのガイド軸１７の両端には右ピニオン１９と左ピニオン１８を固定し、右ピニオン１９は右ラック１３ｆと、左ピニオン１８は左ラック１３ｅと噛み合わせている。
【００１３】
これらのピニオン１８，１９がラック１３ｅ、１３ｆと噛み合いながら転がることにより、ガイド軸１７がガイド受１３の長穴１３ｂ、１３ｄ内を片方に振れることなく、平行にに移動可能となるため、支持枠４を垂直方向に正確に移動できると同時に支持枠４のガイド軸受５はガイド軸１７に対して、左右にスライドできることから、支持枠４は光軸１に対し左右垂直に移動することができる。
【００１４】
この装置を簡略化して平面的に図示したのが図３の（Ａ）であるが、この図のに示すように、前記のガイド軸１７を底辺とした三角形ａの頂点に当たる位置に全方向に傾倒可能なヒンジ軸７を設置して支持枠４を固定側の保持枠３及び押さえ板６に対して支持している。このヒンジ軸７は両先端が球形を成し、Ａヒンジ玉７ａとＢヒンジ玉７ｂで構成され、Ａヒンジ玉７ａは支持枠４のＡヒンジ玉受４ａで受け、上からＡヒンジ玉受板９で押さえられている。このＡヒンジ玉７ａに対するＢヒンジ玉７ｂは押さえ板６のＢヒンジ玉受６ａで受けられ下からＢヒンジ玉受板８で押さえられている。このＡヒンジ玉７ａとＢヒンジ玉７ｂの間をヒンジ軸７が保持枠３の穴３ａを貫通した状態で支持し、保持枠３と支持枠４の間を一定間隔に維持している。
【００１５】
本機構の断面図が図２に示すもので、ヒンジ軸７のＡヒンジ玉７ａを囲むＡヒンジ玉受４ａとＡヒンジ玉受板９は図に示すように対向面がテーパー状になっていて、このテーパー面でＡヒンジ玉７ａの球面を受けるようにしているため、球面における接触面積が小さいことにより、支持枠４に対してヒンジ軸７は全方向に自在に傾けることが出来ると同時に、極めて軽快な動作が得られる。他方のＢヒンジ玉７ｂにおいても同様に押さえ板６のＢヒンジ玉受６ａとＢヒンジ玉受板８は対向するテーパー面で囲むように受けているため、固定側の保持枠３に対してヒンジ軸７は全方向に自在に傾けることができ、且つ極めて軽快な動作が得られる。このようにヒンジ軸７によって保持枠３と支持枠４を繋いだ形になるがこれは保持枠３に対して支持枠４が全方向へ自由に移動できることを意味している。
【００１６】
保持枠３に設置され下ヨーク１０に固着されているＹ駆動マグネット１１とＸ駆動マグネット１２の上部に一定間隙を保持した上ヨーク１４が設置されていて、ＮＳ対マグネット１１と１２によって、間隙に発生する磁力線が閉ループを描くようになっているがこの間隙にマグネット１１及び１２の表面と上ヨーク１４の表面との間に僅少ながら空隙を保てる位置に支持枠４のＹ駆動コイル１５とＸ駆動コイル１６が挿入維持されているがこれは前記説明のようにヒンジ軸７によって保持枠３と支持枠４の間を一定間隔に保たれているために実現している。
【００１７】
ヒンジ軸７が直立状態、すなわち鏡筒本体の光軸１と補正レンズ２の光軸１’が一致している状態では前記間隙のＹ駆動マグネット１１の磁極対向位置にＹ駆動コイル１５のそれぞれのコイル辺が、Ｘ駆動マグネット１２の磁極対向位置にはＸ駆動コイル１６のそれぞれのコイル辺が正確に覆うようになっているため、Ｙ駆動コイル１５及びＸ駆動コイル１６に電流を流す大きさと方向で、間隙に発生している磁力線との電磁作用によって光軸１に対して内側或いは外側に移動する駆動力が発生するがＹ駆動コイル１５とＸ駆動コイル１６はそれぞれ９０度開いた位置にあるため、駆動方向はそれぞれ９０度異なることになる。手振れ補正のための任意の方向移動はＹ駆動コイル１５とＸ駆動コイル１６の方向と駆動力の合成ベクトルで得られることになる。
【００１８】
本機構において、補正レンズ２及び支持枠４が手振れ補正のために移動動作の代表例を図３に示してあるが、この図に従って動作を説明すると、図（Ａ）は鏡筒の光軸１と補正レンズ２の光軸１’が合致していて、一般の手振れ補正装置の無いレンズか或いは手振れ補正が作動しない状態にあり、ヒンジ軸７は固定側の保持枠３に対して、支持枠４を直立状態で支持している。今（Ｂ）図に示すようにＹ駆動コイル１５に電流を流し、交鎖する磁界によって光軸１に対して直角に離反する方向（ｂ方向）に駆動力が発生すると、支持枠４全体にｂ方向の力を受け、（Ａ）図上の三角形ａの頂点に向かう垂直方向の分力によって、ガイド軸１７は左ピニオン１８と左ラック１３ｅ、右ピニオン１９は右ラック１３ｆと噛み合いながら転がり、ガイド受１３の長穴１３ｂと１３ｄの中を上方垂直に距離＋ｄｙ移動し、同時に三角形ａの底辺に平行な水平方向の分力によってガイド軸１７上を支持枠４のガイド軸受５は左に距離−ｄｘスライドすることになり、支持枠４はｂ方向の成分ｄｘとｄｙの合成距離ｄｂだけ移動した位置、すなわち、補正レンズ２の光軸位置が１から１’に移動することになる。このとき三角形ａの頂点で支えているヒンジ軸７は図（Ｂ）に示すようにｂ方向に若干倒れる形になり、無視できる程度であるが三角形ａの頂点位置が紙面に対して下がり、支持枠４はガイド軸１７受けを軸として微少回転する形となる。
【００１９】
次にＹ駆動コイル１５に逆方向の電流を流すと、図（Ｅ）に示すような光軸１に向かうｅ方向の駆動力が発生して、図（Ｂ）の状態からでは補正レンズ２の光軸１’は光軸１と合致する方向に戻ることになるし、中立点（Ａ）からでは前記動作の逆方向に移動する。すなわちｅ方向の駆動力は左水平方向と垂直下方向の分力に分かれ、ガイド軸１７は左ピニオン１８と右ピニオン１９とともに、左ラック１３ｅと右ラック１３ｆ上を転がり、下方垂直に距離−ｄｙ移動し、水平方向の分力によってガイド軸１７上を支持枠４のガイド軸受５は右に距離＋ｄｘスライドすることになり、支持枠４はｅ方向の成分ｄｘとｄｙの合成距離ｄｅだけ移動した位置、すなわち、前記同様にヒンジ軸７をｅ方向に若干倒しながら補正レンズ２の光軸１’がｄｅ距離だけ移動することになる。
【００２０】
これらと対象位置にあるＸ駆動コイル１６に光軸１に対して直角に離反する方向に駆動する電流によってｃ方向に移動した状態が図（Ｃ）で、反対に光軸１方向に駆動する電流によってｄ方向に移動した状態が図（Ｄ）であるがこれらも同様に、図（Ｃ）の場合はガイド軸１７の左ピニオン１８と右ピニオン１９とともに、左ラック１３ｅと右ラック１３ｆ上を上方垂直に距離＋ｄｙだけ転がり、ガイド軸受５はガイド軸１７上を水平右方向に＋ｄｘだけスライドすることによって補正レンズ２はｃ方向に距離ｄｃだけ光軸をずらし、図（Ｄ）の場合はガイド軸１７の左ピニオン１８と右ピニオン１９とともに、左ラック１３ｅと右ラック１３ｆ上を下方垂直に距離−ｄｙだけ転がり、ガイド軸受５はガイド軸１７上を水平左方向に−ｄｘだけスライドすることによって補正レンズ２はｄ方向に距離ｄｄだけ光軸をずらすことになる。いずれの場合にも頂点に当たるヒンジ軸７は各方向に傾倒することになり、同時に支持枠４はガイド軸１７を軸として、微少回転が伴うが補正レンズ２のあおりによる補正性能の影響は、無視できる微少なものである。
【００２１】
以上代表的な４方向について述べたが、Ｙ駆動コイル１５とＸ駆動コイル１６に流す電流の方向と量によって、方向とその移動量の合成ベクトルを変化させることが可能なため、図示しない振動検知手段によって得られる信号により、補正方向と補正レンズ２の移動量を算出し、出力電流としてＹ駆動コイル１５とＸ駆動コイル１６に流すことにより、補正に必要な合成された移動方向と移動量が任意に得られる。図示されていないが、支持枠４とこれに対向する固定側の保持枠３の間に支持枠４がＸ及びＹ方向移動が検知できる位置センサーが設置され、その検知信号によって、移動方向及び移動量が正確に制御されるようになっている。
【００２２】
以上説明した図１の構造に対して、同一原理に基づいて、更に簡略した構造の図４の例について、説明すると、図１と異なる点は固定側の保持枠３に設置するガイド受１３が左ラック１３ｅと右ラック１３ｆに代わって、マグネット２２とそのヨーク２３ａと２３ｂで構成する左Ｖ字レール２３とマグネット２２とそのヨーク２４ａと２４ｂで構成する右Ｖ字レール２４が平行に固定されていて、支持枠４のガイド軸受５に対して軸方向にスライド可能なガイド軸１７の左端にはコマ形ローラ２０が固定されていて、左Ｖ字レール２３に嵌り、右端にはコマ形ローラ２１が固定されていて右Ｖ字レール２４に嵌り、両ローラ２０及び２１によって、レール上を転がることにより光軸に対して垂直で且つ平行に移動可能となっている。
【００２３】
図１の機構におけるガイド受１３の軸受け部１３ａと１３ｃが省かれ、コマ形ローラ２０及び２１が左Ｖ字レール２３及び右Ｖ字レール２４の表面に吸着しながら、軌道を正確に転動する機構を採用している。このコマ形ローラ２１と右Ｖ字レール２４との吸着構造の拡大断面を図５に示してあるが、ガイド受１３には表面が磁極ＮＳに着磁された長方形板状の永久マグネット２２が固定されていて、図のように片面がテーパに加工された２枚のヨーク２４ａ及び２４ｂがテーパ面を対向させて固着させ、Ｖ字形レールを形成させている。このためマグネット２２とヨーク２４ａ及び２４ｂの間に破線で示す磁力線ＭＬが流れ、このＶ字間隙に鉄のような磁性材を接近させると吸引力が働く原理から、鉄材でヨーク２４ａ及び２４ｂで形成するＶ字に加工されたコマ形ローラ２１を接触すると磁気抵抗が最小になるようコマ形ローラ２１の表面をヨーク２４ａ及び２４ｂのそれぞれのテーパ面に強い力で密着吸引し、吸着状態を保ちながら、コマ形ローラ２１を転動させることができる。
【００２４】
ガイド受１３の左側に固定する左Ｖ字レール２３も右Ｖ字レール２４と同様、同一永久マグネット２２の表面に同一形状のヨーク２３ａと２３ｂをテーパ面を対向させて固着することにより、左Ｖ字レール２３を形成していて、ここにガイド軸１７の左端のコマ形ローラ２０を嵌めるると右と同様、磁気抵抗が最小になるようコマ形ローラ２０の表面をヨーク２３ａ及び２３ｂのそれぞれのテーパ面に強い力で密着吸引し、吸着状態を保ちながら、コマ形ローラ２０を転動させることができる。
【００２５】
このように支持枠４の底辺に当たるガイド軸受５は貫通しているガイド軸１７の両端のコマ形ローラ２０及び２１が左Ｖ字レール２３と右Ｖ字レール２４に吸着保持状態で、支えられた形となり、本体の如何なる姿勢においても離脱するすることなく、左Ｖ字レール２３と右Ｖ字レール２４上を平行に転動できることになるため、頂点で支えるヒンジ軸７及び駆動のための必要な部品を図１と同様な位置と構成で組み立てたものが図４の機構で、図１と同様な動作が保証される。
【００２６】
図１の機構及び図４の機構の支持枠４は共にヒンジ軸７のＡヒンジ玉受４ａを頂点とし、対向辺をガイド軸１７とした三角形ａを形成し、ガイド軸１７に平行にスライド可能であり、ガイド軸１７の両端に設置する車輪によって固定側の保持枠３面を光軸１に対して垂直に転動可能にする構造は共通であって、補正レンズ２の支持枠４をＹ駆動コイル１５及びＸ駆動コイル１６の駆動出力に従って、全方向に移動させる時、回転を伴ず、光軸１に対して垂直な移動成分を正確に確保する必要があるため、図１の機構ではピニオンとラックの関係で直進の保証をし、図４では軌道と車輪の関係で直進の保証を行っている。以上説明のように本発明は画像振れを防止するために行う補正レンズ２の移動機構において、構成の簡易性に加え、移動の際の摩擦による摺動ロスを極力避けるため、支持軸（ヒンジ軸７）の傾倒動作と車輪による転動動作で可能にしたところに特徴があり、実用的価値は極めて大きい。
【００２７】
【発明の効果】
補正レンズ２の光軸を偏心させる画像振れ防止装置において、補正レンズ２の支持枠４を移動可能なように複数のガイド面で受けるために発生する姿勢差による接触摩擦の変化や摺動ロスが多い従来の方式に比べ、本発明は三点支持方式の一点はヒンジ軸７で支持し他は二輪車で支える方式により、移動の際、ヒンジ軸７は傾倒動作、二輪車は転動動作であるため、動作は俊敏となり、姿勢差や摺動摩擦の影響はほとんど受けない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適応した防振装置における補正レンズ移動機構の分解斜視図である。
【図２】図１の主要断面図である。
【図３】補正レンズの全方向移動を示す動作説明図である。
【図４】車輪がレール上を密接転動すべく独楽形にした場合の実施例の斜視図である。
【図５】車輪がレール上を密接転動する原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 光軸
２ 補正レンズ
３ 保持枠
４ 支持枠
５ ガイド軸受
６ 押さえ板
７ ヒンジ軸
８ Ｂヒンジ玉受板
９ Ａヒンジ玉受板
１０ 下ヨーク
１１ Ｙ駆動マグネット
１２ Ｘ駆動マグネット
１３ ガイド受
１４ 上ヨーク
１５ Ｙ駆動コイル
１６ Ｘ駆動コイル
１７ ガイド軸
１８ 左ピニオン
１９ 右ピニオン

Claims (3)

1. レンズ鏡筒内に設置され、光軸を偏心させる補正レンズと、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、該振動検知から得られる信号に基づいて前記補正レンズを駆動し、画像振れを防止する制御手段とを備えた画像振れ防止装置において、前記補正レンズの支持枠にはお互い垂直の第１方向と第２方向で、光軸に対して約直角方向に移動可能な駆動要素を持ち、該支持枠周辺の一箇所に設けた軸受け部と固定部の一箇所に設けた軸受け部で枢支する一本のヒンジ軸によって全方向に傾倒可能な構造とし、前記支持枠は前記軸受けの位置を頂点として、対向辺をガイド軸とした三角形を成し、該ガイド軸に平行にスライド可能であり、該ガイド軸の両端に設置する車輪によって固定部面上を前記頂点に対し垂直に転動可能な機構により前記補正レンズを駆動するようにしたことを特徴とする画像振れ防止装置。
2. 前記支持枠に設置する前記ガイド軸の両端の車輪は歯車であって、前記固定部に設置する２本の直動歯車にそれぞれ歯合することにより前記ガイド軸を底辺とする三角形の頂点に対して垂直に移動可能な構造にしたことを特徴とする請求項１記載の画像振れ防止装置。
3. 前記支持枠に設置する前記ガイド軸の両端の車輪は軌道を転動する形状の車輪であり、前記固定部に設置した軌道上を前記頂点に対して垂直に転動可能で、該軌道と車輪がマグネットによって吸着保持するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像振れ防止装置。

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