図1は本発明による像振れ補正装置を備えるデジタルカメラ200の外観を示している。カメラボディ202の正面に、ズームレンズ鏡筒201、光学ファインダー203、ストロボ204を備え、カメラボディ202の上面には、シャッタボタン205を備えている。
図2と図3に側断面を示すデジタルカメラ200のズームレンズ鏡筒201は、撮影時には図2のようにカメラボディ202から被写体側へ繰り出され、撮影を行わないときは図3のようにカメラボディ202内に収納(沈胴)される。図2では、ズームレンズ鏡筒201の上半断面がワイド端、下半断面がテレ端の撮影状態を示している。図5及び図6に示すように、ズームレンズ鏡筒201は、2群直進案内環10、カム環11、第3繰出筒12、第2繰出筒13、直進案内環14、第1繰出筒15、ヘリコイド環18、固定環22といった略同心の複数の環状(筒状)部材を備えており、これらの環状部材の共通中心軸を図2と図3の鏡筒中心軸Z0として示している。
ズームレンズ鏡筒201の撮像光学系は、物体側から順に第1レンズ群LG1、シャッタS及び絞りA、第2レンズ群LG2、第3レンズ群LG3、ローパスフィルタ25及びCCD(振れ補正光学要素)60を備えている。第1レンズ群LG1からCCD60までの各光学要素は、撮影状態において共通の撮影光軸(共通光軸)Z1上に位置する。この撮影光軸Z1は、鏡筒中心軸Z0と平行であり、かつ該鏡筒中心軸Z0に対して下方に偏心している。ズーミングは、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2を撮影光軸Z1に沿って所定の軌跡で進退させることによって行い、フォーカシングは同方向への第3レンズ群LG3の移動で行う。なお、以下の説明中で「光軸方向」とは撮影光軸Z1と平行な方向を意味し、被写体側を前方、像面側を後方とする。また、撮影光軸Z1と垂直な平面における上下方向をY軸、左右方向をX軸とする。
固定環22はカメラボディ202内に固定されており、この固定環22の後部に固定ホルダ23が固定されている。固定ホルダ23には、Yステージ(第2の移動体)71とXステージ(振れ補正光学要素の保持部材)21を介してX軸方向とY軸方向へ移動可能に、CCD60とローパスフィルタ25が支持されている。固定ホルダ23の後部には、画像や撮影情報を表示するLCD20が設けられている。
第3レンズ群LG3を保持する3群レンズ枠51は、ガイド軸52、53を介して撮影光軸Z1と平行な方向に直進案内されており、3群枠付勢ばね55によって前方へ付勢されている。3群レンズ枠51には光軸方向に直進案内されたAFナット54が当て付いており、AFナット54はフォーカスモータ160のドライブシャフトの周面に形成した送りねじに螺合している。フォーカスモータ160のドライブシャフトの回転に応じてAFナット54が後方へ移動されると、3群レンズ枠51はAFナット54に押圧されて後方へ移動される。逆にAFナット54が前方へ移動されると、3群レンズ枠51は、3群枠付勢ばね55の付勢力によってAFナット54に追随して前方へ移動される。以上の構造により、3群レンズ枠51を光軸方向に進退移動させることができる。
図4に示すように、固定環22の上部にはズームモータ150が支持されている。ズームモータ150の駆動力は、減速ギヤ機構を介してズームギヤ28(図5)に伝達される。ズームギヤ28は、撮影光軸Z1と平行なズームギヤ軸29によって固定環22に枢着されている。
固定環22の内側にはヘリコイド環18が支持されている。ヘリコイド環18はズームギヤ28によって回転駆動され、図3の収納状態から図2の撮影状態になるまでの間(及びその逆)は、ヘリコイド機構を介してヘリコイド環18が回転しながら光軸方向に移動し、図2の撮影状態(ワイド端からテレ端の間)では、ヘリコイド環18が光軸方向に移動せずに定位置で回転される。第1繰出筒15は、ヘリコイド環18と共に回転及び光軸方向移動を行うように結合されている。
第1繰出筒15とヘリコイド環18の内側には、直進案内環14が支持されている。直進案内環14は、固定環22に形成した直線溝を介して光軸方向に直進案内されており、第1繰出筒15とヘリコイド環18に対しては、相対回転は可能で光軸方向に共に移動するように係合している。
図5に示すように、直進案内環14には、内周面と外周面を貫通する貫通ガイド溝14aが形成されている。貫通ガイド溝14aは、撮影光軸Z1に対して斜行するリード溝部分と、鏡筒中心軸Z0を中心とする周方向溝部分とを有していて、カム環11の外周面に設けた外径突起11aが摺動可能に嵌まっている。外径突起11aはさらに、第1繰出筒15の内周面に形成した撮影光軸Z1と平行な回転伝達溝15aに係合しており、カム環11は第1繰出筒15と共に回転される。カム環11は、貫通ガイド溝14aのリード溝部分に外径突起11aが係合するときには、このリード溝部分の案内を受けて回転しながら光軸方向に進退され、貫通ガイド溝14aの周方向溝部分に外径突起11aが係合するときには、光軸方向に移動せずに定位置で回転する。ヘリコイド環18と同様に、図3の収納状態と図2の撮影状態の間(及びその逆)ではカム環11が回転進退され、図2の撮影状態(ワイド端とテレ端の間)ではカム環11が定位置回転される。
直進案内環14は、その内周面に形成した撮影光軸Z1と平行な直線溝によって、2群直進案内環10と第2繰出筒13を光軸方向に直進案内している。2群直進案内環10は、第2レンズ群LG2を支持する2群レンズ移動枠8を光軸方向に直進案内し、第2繰出筒13は、第1レンズ群LG1を支持する第3繰出筒12を光軸方向へ直進案内する。2群直進案内環10と第2繰出筒13はそれぞれ、カム環11に対して相対回転可能かつ光軸方向に一体に移動するように支持されている。
カム環11の内周面に形成した2群案内カム溝11bに対し、2群レンズ移動枠8の外周面に設けた2群用カムフォロア8aが係合している。2群レンズ移動枠8は2群直進案内環10を介して光軸方向に直進案内されているため、カム環11が回転すると、2群案内カム溝11bの形状に従って、2群レンズ移動枠8が光軸方向へ所定の軌跡で移動する。
図6に示すように、2群レンズ移動枠8の内側には、第2レンズ群LG2を保持する2群レンズ枠6が、退避回動軸33を中心として回動可能に支持されている。退避回動軸33は撮影光軸Z1と平行な軸であり、2群レンズ枠6が揺動することによって第2レンズ群LG2が、撮影光軸Z1上の撮影位置(図2)と、撮影光軸Z1の上方に退避された退避位置(図3)とに移動される。2群レンズ枠6はトーションばね39によって撮影位置側に付勢されており、固定ホルダ23には、2群レンズ移動枠8が後退したときにトーションばね39に抗して2群レンズ枠6を退避位置に回動させる退避カム突起23aが設けられている。
2群直進案内環10によって光軸方向へ直進案内された第2繰出筒13は、さらに第3繰出筒12を光軸方向へ直進案内している。第3繰出筒12は内径方向に突出する1群用カムフォロア31を有し、この1群用カムフォロア31が、カム環11の外周面に形成した1群案内カム溝11cに摺動可能に嵌合している。第3繰出筒12内には、1群調整環2を介して1群レンズ枠1が支持されている。1群レンズ枠1は第1レンズ群LG1を保持している。
第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間には、シャッタSと絞りAを有するシャッタユニット100が支持されている。シャッタユニット100は、2群レンズ移動枠8の内側に固定されている。
以上の構造からなるズームレンズ鏡筒201は次のように動作する。図3の鏡筒収納状態においてデジタルカメラ200の外面に設けたメインスイッチ101(図25)をオンすると、制御回路102(図25)に制御されてズームモータ150が鏡筒繰出方向に駆動される。ズームモータ150によりズームギヤ28が回転駆動され、ヘリコイド環18と第1繰出筒15がヘリコイドによって前方へ回転繰出される。直進案内環14は、第1繰出筒15及びヘリコイド環18と共に前方に直進移動する。このとき、第1繰出筒15から回転力が付与されるカム環11は、直進案内環14の前方への直進移動分と、該直進案内環14との間に設けたリード構造(貫通ガイド溝14aのリード溝部分と外径突起11a)による繰出分との合成移動を行う。ヘリコイド環18とカム環11が前方の所定位置まで繰り出されると、それぞれの回転繰出構造(ヘリコイド、リード)の機能が解除されて、鏡筒中心軸Z0を中心とした周方向回転のみを行うようになる。
カム環11が回転すると、その内側では、2群直進案内環10を介して直進案内された2群レンズ移動枠8が、2群用カムフォロア8aと2群案内カム溝11bの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。図3の収納状態では、2群レンズ移動枠8内の2群レンズ枠6は、固定ホルダ23に突設した退避カム突起23aの作用によって撮影光軸Z1から外れた退避位置に保持されており、該2群レンズ枠6は、2群レンズ移動枠8がズーム領域まで繰り出される途中で退避カム突起23aから離れて、トーションばね39の付勢力によって第2レンズ群LG2の光軸を撮影光軸Z1と一致させる撮影位置(図2)に回動する。以後、ズームレンズ鏡筒201を再び収納位置に移動させるまでは、2群レンズ枠6は撮影用位置に保持される。
また、カム環11が回転すると、該カム環11の外側では、第2繰出筒13を介して直進案内された第3繰出筒12が、1群用カムフォロア31と1群案内カム溝11cの関係によって光軸方向に所定の軌跡で移動される。
すなわち、撮像面(CCD受光面)に対する第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の繰出位置はそれぞれ、前者が、固定環22に対するカム環11の前方移動量と、該カム環11に対する第3繰出筒12のカム繰出量との合算値として決まり、後者が、固定環22に対するカム環11の前方移動量と、該カム環11に対する2群レンズ移動枠8のカム繰出量との合算値として決まる。ズーミングは、この第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が互いの空気間隔を変化させながら撮影光軸Z1上を移動することにより行われる。図3の収納位置から鏡筒繰出を行うと、まず図2の上半断面に示すワイド端の繰出状態になり、さらにズームモータ150を鏡筒繰出方向に駆動させると、同図の下半断面に示すテレ端の繰出状態となる。図2から分かるように、本実施形態のズームレンズ鏡筒201は、ワイド端では第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の間隔が大きく、テレ端では、第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2が互いの接近方向に移動して間隔が小さくなる。このような第1レンズ群LG1と第2レンズ群LG2の空気間隔の変化は、2群案内カム溝11bと1群案内カム溝11cの軌跡によって与えられるものである。このテレ端とワイド端の間のズーム領域では、カム環11、第1繰出筒15及びヘリコイド環18は、前述の定位置回転のみを行い、光軸方向へは進退しない。
ズームレンズ鏡筒201がワイド端からテレ端までの撮影可能状態にあるとき、測距手段によって得られた被写体距離情報に応じてAFモータ160を駆動することにより、第3レンズ群LG3(3群レンズ枠51)が撮影光軸Z1に沿って移動してフォーカシングが実行される。
メインスイッチ101をオフすると、ズームモータ150が鏡筒収納方向に駆動され、ズームレンズ鏡筒201は上記の繰出動作とは逆の収納動作を行い、図3の収納状態になる。この収納位置への移動の途中で、2群レンズ枠6が退避カム突起23aによって退避位置に回動され、2群レンズ移動枠8と共に後退する。ズームレンズ鏡筒201が収納位置まで移動されると、第2レンズ群LG2は、光軸方向において第3レンズ群LG3やローパスフィルタ25やCCD60と同位置に格納される(鏡筒の径方向に重なる)。この収納時の第2レンズ群LG2の退避構造によってズームレンズ鏡筒201の収納長が短くなり、図3の左右方向におけるカメラボディ202の厚みを小さくすることが可能となっている。
デジタルカメラ200は像振れ補正装置を備えている。この像振れ補正装置は、デジタルカメラ200に加わる振れ(手振れ)の大きさと方向に応じて、CCD60を撮影光軸Z1と垂直な平面に沿って移動させて、CCD60で撮像される被写体像の振れを抑制するものであり、その制御は制御回路102(図25)によって行われる。図7ないし図9は、CCD60を含む振れ補正ユニットISを示しており、図10ないし図23は、振れ補正ユニットISの全体または一部を分解した状態を示している。
固定ホルダ23にはY軸方向(上下方向)に向けて一対のYガイドロッド73、79が設けられており、このYガイドロッド73、79に、Yステージ71のガイド孔71aとガイド溝71b(図16)が移動自在に支持されている。Yステージ71上には、Yガイドロッド73と直交するX軸方向へ向けて一対のXガイドロッド72、74が設けられており、このXガイドロッド72、74に、Xステージ21のガイド孔21aとガイド溝21b(図11、図12)が移動自在に支持されている。Xステージ21上にはCCD60とローパスフィルタ25が固定されている。したがって、固定ホルダ23に対してCCD60は、Yステージ71とXステージ21を介して、撮影光軸Z1と垂直な平面における直交2軸方向に移動可能に支持されている。X軸方向へのXステージ21の可動範囲はYステージ71の内周面によって規制され、Y軸方向へのYステージ71の可動範囲は固定ホルダ23の内周面によって規制される。
Xステージ21に設けたばね掛け突起21vと固定ホルダ23に設けたばね掛け突起23vxの間に、Xステージ付勢ばね(第2の付勢手段)87xが張設されている。Xステージ付勢ばね87xは引張ばねであり、ズームレンズ鏡筒201の正面(前方)から見て右方、背面側から見て左方へXステージ21を付勢している。また、Yステージ71に設けたばね掛け突起71vと固定ホルダ23に設けたばね掛け突起23vyの間に、Yステージ付勢ばね(第2の付勢手段)87yが張設されている。Yステージ付勢ばね87yは引張ばねであり、Yステージ71を下方へ付勢している。
図16及び図17に示すように、Yステージ71の一側部にはY移動部材(第1の移動体)80が支持されている。Y移動部材80はY軸方向に長い部材であり、その上下端付近に位置規制フランジ(移動規制部)80a、80bを有する。下側の位置規制フランジ80aからは下方に向けてガイドピン(第2の摺動部)80cが突設され、上側の位置規制フランジ80bには一対のガイド孔(第1の摺動部)80dが形成されている。Y移動部材80にはさらに、位置規制フランジ80bに隣接する位置にナット当接部80eと直進溝80f(図16)が設けられ、位置規制フランジ80aと位置規制フランジ80bの間の直線状部分にばね掛け突起80gが設けられている。直進溝80fはY軸方向に向く溝である。
Yステージ71は、位置規制フランジ80aに対向する位置規制フランジ(移動規制部)71cと、位置規制フランジ80bに対向する位置規制フランジ(移動規制部)71dを有し、位置規制フランジ71cにはガイドピン80cが摺動自在に嵌まるガイド孔(第2の摺動部)71eが形成され、位置規制フランジ71dには一対のガイド孔80dに対して摺動自在に嵌まる一対のガイドピン(第1の摺動部)71fが突設されている。また、位置規制フランジ80aと位置規制フランジ80bの間の直線状部分にばね掛け突起71gが設けられている。
ガイド孔71eとガイドピン80c、及びガイドピン71fとガイド孔80dの関係によって、Yステージ71とY移動部材80は互いをY軸方向に相対移動可能に案内支持している。Yステージ71のばね掛け突起71gとY移動部材80のばね掛け突起80gの間には引張結合ばね(第1の付勢手段)81yが張設されていて、この引張結合ばね81yの付勢力は、位置規制フランジ80aと位置規制フランジ71c、位置規制フランジ80bと位置規制フランジ71dを当接させる方向、すなわちYステージ71に対しては上方、Y移動部材80に対しては下方に作用する。
固定ホルダ23には、Xステージ21を案内支持するXガイドロッド72、74とは別に、X軸方向へ向く一対のXガイドロッド77、78が設けられており、このXガイドロッド77、78によって第1X移動部材(第2の移動体)75が移動自在に支持されている。図14及び図15に示すように、第1X移動部材75はX軸方向に長い部材であり、その両側部付近に位置規制フランジ(移動規制部)75a、75bが設けられている。Xガイドロッド77が挿通される一対のガイド孔75cが両方の位置規制フランジ75a、75bに貫通させて形成され、Xガイドロッド78が挿通されるガイド孔75dは位置規制フランジ75aにひとつのみ形成される。位置規制フランジ75aには、ガイド孔75cとガイド孔75dの間に位置させて一対のガイド孔(第1の摺動部)75eが形成され、位置規制フランジ75bには、ガイド孔75cとは別にX軸方向に向くガイドピン(第2の摺動部)75fが突設されている。第1X移動部材75にはさらに、位置規制フランジ75aの下部に連動突起75gが設けられ、位置規制フランジ75aと位置規制フランジ75bの間の直線状部分にばね掛け突起75hが設けられている。
第2X移動部材(第1の移動体)76はX軸方向に離間する位置規制フランジ(移動規制部)76a、76bを有し、一方の位置規制フランジ76aには、第1X移動部材75のガイド孔75eに摺動自在に嵌まる一対のガイドピン(第1の摺動部)76cが突設され、他方の位置規制フランジ76bには第1X移動部材75のガイドピン75fが摺動自在に嵌まるガイド孔(第2の摺動部)76dが形成されている。第2X移動部材76はさらに、位置規制フランジ76aに隣接する位置にナット当接部76eと直進溝76fが設けられ、位置規制フランジ76aと位置規制フランジ76bの間の直線状部分にばね掛け突起76gが設けられている。直進溝76fはX軸方向に向く溝である。
ガイドピン76cとガイド孔75e、及びガイド孔76dとガイドピン75fの摺動関係によって、第1X移動部材75と第2X移動部材76は互いをX軸方向へ相対移動可能に案内支持している。ばね掛け突起75hとばね掛け突起76gの間には引張結合ばね(第1の付勢手段)81xが張設されており、この引張結合ばね81xの付勢力は、位置規制フランジ75aと位置規制フランジ76a、位置規制フランジ75bと位置規制フランジ76bを当接させる方向に作用している。
第1X移動部材75の連動突起75gは、Xステージ21に設けた伝達ローラ21c(図12、図13)に当接しており、この当接部分によって第1X移動部材75からXステージ21へX軸方向の移動力が伝達される。伝達ローラ21cは撮影光軸Z1と平行な軸により回転可能に支持されており、Yステージ71と共にXステージ21がY軸方向へ移動したときには、伝達ローラ21cが連動突起75gの当接面上を転動する。連動突起75g側のローラ当接面はY軸方向を向く平面であるため、伝達ローラ21cを転動させることによって、第1X移動部材75にY軸方向への力を与えずにXステージ21をY軸方向へ移動させることができる。
図11に示すように、X軸方向への駆動源であるX軸駆動モータ170xと、Y軸方向への駆動源であるY軸駆動モータ170yが、固定ホルダ23に設けたモータブラケット23bx、23byに固定されている。X軸駆動モータ170xとY軸駆動モータ170yはいずれもステッピングモータであり、そのドライブシャフトに送りねじ171x、171yが形成されている。送りねじ171xにはX駆動ナット85xが螺合し、送りねじ171yにはY駆動ナット85yが螺合している。X駆動ナット85xは、第2X移動部材76の直進溝76fによりX軸方向に直進案内されており、ナット当接部76eに当接している。Y駆動ナット85yは、Y移動部材80の直進溝80fによりY軸方向に直進案内されており、ナット当接部80eに当接している。各ナット85x、85yは、対応する送りねじ171x、171yの両端部から螺合を解除して外れることが可能である。X駆動ナット85xとX軸駆動モータ170xの間と、Y駆動ナット85yとY軸駆動モータ170yの間には、ナット付勢ばね89x、89yが配されている。ナット付勢ばね89x、89yはいずれも圧縮コイルばねであり、各ナット85x、85yが対応する送りねじ171x、171yから駆動モータ170x、170y側に外れた場合に、再螺合させるための付勢力を付与するものである。各ナット85x、85yが対応する送りねじ171x、171yの先端部側(駆動モータ170x、170yと反対側)に外れた場合には、Xステージ付勢ばね87x、Yステージ付勢ばね87yの付勢力によって、再螺合方向の付勢力が付与される。
以上の振れ補正ユニットISの構造を図24に模式的に示す。図24では、デジタルカメラ200の背面側から振れ補正ユニットISを見ている。なお、図24では、作図上の都合から、Xガイドロッド78とガイドピン76cの位置関係など一部が図7〜図23と相違している。この模式図から分かる通り、X軸方向の駆動機構においては、第1X移動部材75と第2X移動部材76は、位置規制フランジ75aが位置規制フランジ76aに当接し、位置規制フランジ75bが位置規制フランジ76bに当接する状態で、引張結合ばね81xの付勢力で弾性的に結合されている。第1X移動部材75には、連動突起75gに当接する伝達ローラ21cを介して、Xステージ付勢ばね87xの付勢力が作用している。Xステージ付勢ばね87xの付勢力は、図24中の左方、すなわち位置規制フランジ75a、75bを位置規制フランジ76a、76bから離間させる方向に作用しているが、引張結合ばね81xの付勢力はXステージ付勢ばね87xの付勢力よりも強く設定されている。そのため、第1X移動部材75と第2X移動部材76は、位置規制フランジ75aと位置規制フランジ76a、位置規制フランジ75bと位置規制フランジ76bがそれぞれ当接する弾性結合状態を維持しながら、全体としてXステージ付勢ばね87xによって図24の左方へ付勢される。そして、ナット当接部76eがX駆動ナット85xに当て付くことで図24の左方への第2X移動部材76の移動が規制されるため、このX駆動ナット85xの位置がX軸方向における第2X移動部材76と第1X移動部材75の基準位置となる。
X軸駆動モータ170xのドライブシャフトを回転駆動すると、送りねじ171xと螺合するX駆動ナット85xがX軸方向に直進移動され、第2X移動部材76と第1X移動部材75のX軸方向位置が変化する。例えば、X駆動ナット85xが図24の右方に移動されると、該X駆動ナット85xがナット当接部76eを押圧し、Xステージ付勢ばね87xに抗して第2X移動部材76と第1X移動部材75が同図の右方に一体的に移動される。第1X移動部材75が図24の右方に移動されると、連動突起75gが伝達ローラ21cを押圧してXステージ21も同図の右方に移動される。逆にX駆動ナット85xを左方に移動させると、Xステージ付勢ばね87xの付勢力によって、第2X移動部材76と第1X移動部材75がX駆動ナット85xに追従して左方に一体的に移動される。このとき、Xステージ付勢ばね87xの付勢力によって、Xステージ21が第1X移動部材75に追従して同図の左方に移動される。連動突起75gと伝達ローラ21cは、Xステージ付勢ばね87xの付勢力によって常に当接した状態に維持される。
また、Y軸方向の駆動機構においては、Yステージ71とY移動部材80は、位置規制フランジ71cが位置規制フランジ80aに当接し、位置規制フランジ71dが位置規制フランジ80bに当接する状態で、引張結合ばね81yによって弾性的に結合されている。Yステージ71は、Yステージ付勢ばね87yによって図24中の下方、すなわち位置規制フランジ71c、71dを位置規制フランジ80a、80bから離間させる方向に付勢されているが、引張結合ばね81yの付勢力はYステージ付勢ばね87yの付勢力よりも強く設定されている。そのため、Yステージ71とY移動部材80は、位置規制フランジ71cと位置規制フランジ80a、位置規制フランジ71dと位置規制フランジ80bがそれぞれ当接する弾性結合状態を維持しながら、全体としてYステージ付勢ばね87yによって下方へ付勢されている。そして、ナット当接部80eがY駆動ナット85yに当て付くことで下方への移動が規制されるため、このY駆動ナット85yの位置がY軸方向におけるY移動部材80とYステージ71の基準位置となる。
Y軸駆動モータ170yドライブシャフトを回転駆動すると、送りねじ171yと螺合するY駆動ナット85yがY軸方向に直進移動され、Y移動部材80とYステージ71のY軸方向位置が変化する。例えば、Y駆動ナット85yが図24の上方に移動されると、該Y駆動ナット85yにナット当接部80eが押圧され、Yステージ付勢ばね87yに抗してY移動部材80とYステージ71が同図の上方に一体的に移動される。逆にY駆動ナット85yを下方に移動させると、Yステージ付勢ばね87yの付勢力によって、Y移動部材80とYステージ71がY駆動ナット85yに追従して下方に一体的に移動される。
Yステージ71がY軸方向に移動すると、Yステージ71上に支持されたXステージ21も共にY軸方向に移動する。一方、Xステージ21に設けた伝達ローラ21cが当接する第1X移動部材75はY軸方向へは移動しないので、Yステージ71と共にXステージ21が上下移動したとき、伝達ローラ21cと連動突起75gの当接箇所が変化する。前述したように、このとき伝達ローラ21cが連動突起75gの当接面上を転動し、第1X移動部材75にY軸方向への移動力を与えずにXステージ21をY軸方向へ移動させることができる。
以上の構造から、X軸駆動モータ170xを正逆に駆動することにより、Xステージ21をX軸方向へ正逆に移動させることができ、Y軸駆動モータ170yを正逆に駆動することにより、Yステージ71と該Yステージ71に支持されたXステージ21とをY軸方向へ正逆に移動させることができる。
図14や図15に示すように、第1X移動部材75には、位置規制フランジ75aの近傍に板状の位置検出部75iが設けられている。また、図16に示すように、Yステージ71には、位置規制フランジ71cの近傍に板状の位置検出部71hが設けられている。図18及び図19に示すように、第1X移動部材75に設けた位置検出部75iの通過を検出することが可能なフォトインタラプタ103と、Yステージ71に設けた位置検出部71hの通過を検出することが可能なフォトインタラプタ104が設けられている。各位置検出部75i、71hの通過をフォトインタラプタ103、104で検知することによって、X軸方向における第1X移動部材75(すなわちXステージ21)と、Y軸方向におけるYステージ71の初期位置を検出することができる。
図25のブロック図に示すように、デジタルカメラ200は、X軸とY軸周りにおける移動角速度を検出するXジャイロセンサ(角速度センサ)105とYジャイロセンサ(角速度センサ)106を備え、カメラに加わった振れの速さ(大きさ)と方向は、このジャイロセンサ105、106によって検知される。続いて制御回路102において、Xジャイロセンサ105とYジャイロセンサ106の検出したX、Y2軸方向の振れの角速度を時間積分して移動角度を求め、該移動角度から焦点面(CCD60の撮像面)上でのX軸方向及びY軸方向の像の移動量を演算すると共に、この像振れをキャンセルするための各軸方向に関するXステージ21(第1X移動部材75及び第2X移動部材76)とYステージ71(Y移動部材80)の駆動量及び駆動方向(X軸駆動モータ170x、Y軸駆動モータ170yの駆動パルス)を演算する。そして、この演算値に基づいて、X軸駆動モータ170xとY軸駆動モータ170yを駆動制御する。これにより、CCD60で撮像される被写体像の振れが抑制される。撮影モード切替スイッチ107(図25)のオンによってこの像振れ補正モードに入ることができ、撮影モード切替スイッチ107をオフにした状態では、像振れ補正機能が停止されて通常撮影を行うことができる。撮影モード切替スイッチ107ではさらに、像振れ補正モードにおいて、常時各X軸駆動モータ170x、Y軸駆動モータ170yを駆動させて振れ補正を行う第1追従モードと、測光スイッチ108やレリーズスイッチ109の操作時にのみ各X軸駆動モータ170x、Y軸駆動モータ170yを駆動させて振れ補正を行う第2追従モードとを選択することができる。なお、シャッタボタン205の半押しで測光スイッチ108がオンになり、シャッタボタン205の全押しでレリーズスイッチ109がオンになる。
デジタルカメラ200における以上の像振れ補正装置では、各駆動モータ170x、170yから駆動対象であるCCD60(Xステージ21)への駆動力伝達機構に、負荷や衝撃を吸収して送りねじ171x、171yなどの損傷を防ぐ構造を備えている。この損傷防止構造は、X軸方向の駆動機構においては、ばね結合された第1X移動部材75と第2X移動部材76によって構成され、Y軸方向の駆動機構においては、ばね結合されたYステージ71とY移動部材80によって構成されている。
例えば、X軸駆動モータ170xによって図24の右方へX駆動ナット85xを駆動したとき、Xステージ21がYステージ71に当接して移動規制端に達したり、他の原因でXステージ21の移動が妨げられたりすると、通常は一体に移動する第1X移動部材75と第2X移動部材76が、引張結合ばね81xの付勢力に抗して、位置規制フランジ75a、76aと位置規制フランジ75b、76bを離間させる方向に相対移動する。具体的には、Xステージ21と共に移動が妨げられた第1X移動部材75に対して、第2X移動部材76が単独で図24の右方へ移動することができる。これにより、Xステージ21が移動不能になっても、X駆動ナット85xは送りねじ171xに沿って移動可能となるため、過大な負荷がかからずに済み、ねじ螺合部分に食い付きが生じたり、その他の動力伝達部分が損傷したりするおそれがない。なお、X軸駆動モータ170xによって図24の左方へX駆動ナット85xを駆動したときには、X駆動ナット85xがナット当接部76eから離れる方向への移動であるから、第2X移動部材76や第1X移動部材75にはモータ駆動力が作用せず、仮にXステージ21の移動が妨げられていても、駆動力伝達機構に無理な力が加わることはない。
Y軸方向の駆動機構もこれと同様の機能を備える。例えば、Y軸駆動モータ170yによって図24の上方へY駆動ナット85yを駆動したとき、Yステージ71が固定ホルダ23に当接して移動規制端に達したり、他の原因でYステージ71(またはXステージ21)の移動が妨げられたりすると、通常は一体に移動するY移動部材80とYステージ71が、引張結合ばね81yの付勢力に抗して、位置規制フランジ71c、80aと位置規制フランジ71d、80bを離間させる方向に相対移動する。具体的には、移動が妨げられたYステージ71に対して、Y移動部材80が単独で図24の上方へ移動することができる。これにより、Yステージ71が移動不能であっても、Y駆動ナット85yは送りねじ171yに沿って移動可能となるため、過大な負荷がかからずに済み、ねじ螺合部分に食い付きが生じたり、その他の動力伝達部分が損傷したりするおそれがない。なお、Y軸駆動モータ170yによって図24の下方へY駆動ナット85yを駆動したときには、Y駆動ナット85yがナット当接部80eから離れる方向への移動であるから、Y移動部材80やYステージ71にはモータ駆動力が作用せず、仮にYステージ71の移動が妨げられていても、駆動力伝達機構に無理な力が加わることはない。
前述の通り、X軸方向におけるXステージ21の移動端はYステージ71の内周面によって定められ、Y軸方向におけるYステージ71の移動端は固定ホルダ23の内周面によって定められる。理想的には、Xステージ21が左右の移動端に達したときに送りねじ171xからX駆動ナット85xへの駆動力伝達が遮断され、Yステージ71が上下の移動端に達したときに送りねじ171yからY駆動ナット85yへの駆動力伝達が遮断されることが好ましいが、部品の精度誤差などを考慮すると、必ずしもこのような理想的な関係になるとは限らない。例えば、Xステージ21(あるいはYステージ71)が機械的な移動端に達した状態で駆動ナット85x(85y)と送りねじ171x(171y)の螺合長さにまだ余裕がある場合、前述したような損傷防止構造を備えていなければ、さらなるモータ駆動によって負荷がかかり、駆動ナット85x(85y)と送りねじ171x(171y)に食い付きが生じてしまうおそれがある。これを防ぐための対策として、Xステージ21やYステージ71が容易に移動端に達しないように可動量に十分なマージンを持たせた上で、送りねじ171x(171y)の両端部に駆動ナット85x(85y)が達したときにねじ螺合が解除して駆動ナット85x(85y)が脱落するように構成することが考えられる。しかし、この構成では、Xステージ21やYステージ71の可動範囲を必要以上に大きくせざるを得ないため、装置全体が大型化するおそれがある。また、Xステージ21やYステージ71が移動端とは関係のない中間位置で移動不良に陥った場合には、Xステージ21やYステージ71の可動範囲に関係なく、ねじ螺合部分に大きな負荷がかかってしまう。これに対し、本実施形態の像振れ補正装置では、駆動機構に設けた中間部材(第1X移動部材75と第2X移動部材76、Yステージ71とY移動部材80)の相対移動によって移動量の誤差を吸収するので、Xステージ21やYステージ71の可動範囲を必要以上に大きくする必要がない。また、前述したように、Xステージ21やYステージ71が移動端とは関係のない中間位置で移動不能になっても、この中間部材の相対移動で駆動ナット85x(85y)の移動量との差を吸収するので、ねじ螺合部分には負荷がかからない。本実施形態では、第1X移動部材75と第2X移動部材76の相対移動量は、X駆動ナット85xとXステージ21がそれぞれの可動範囲においていかなる位置関係にあっても、その位置誤差を吸収できるように設定されている。同様に、Yステージ71とY移動部材80の相対移動量は、Y駆動ナット85yとYステージ71がそれぞれの可動範囲においていかなる位置関係にあっても、その位置誤差を吸収できるように設定されている。
駆動力伝達機構に対して負荷がかかる原因は、Xステージ21やYステージ71の移動が制限されることだけではない。振れ補正用の光学要素であるCCD60はX軸やY軸方向に移動自在に支持されているため、デジタルカメラ200を落下させたりして瞬間的に大きな外力が加わると、モータ170x、170yによる駆動力を与えていないにも関わらず、CCD60を保持するXステージに21やYステージ71に移動力が作用するおそれがある。本実施形態の像振れ補正装置では、このような場合にも負荷や衝撃を確実に吸収することができる。
例えば、モータ駆動力以外の外力によってXステージ21が図24の左方へ移動された場合、伝達ローラ21cを介して第1X移動部材75が同方向へ押圧される。この押圧方向は、位置規制フランジ75a、75bを位置規制フランジ76a、76bから離間させる方向であるため、第1X移動部材75は、引張結合ばね81xの付勢力に抗しつつ単独で移動することができる。このとき、第2X移動部材76に作用するのは、引張結合ばね81xによる弾性的な引張力だけであり、第1X移動部材75が第2X移動部材76を機械的に押圧することがないので、第2X移動部材76からX駆動ナット85xに対して過度な力が加わらない。また、外力によってXステージ21が図24の右方へ移動された場合には、伝達ローラ21cが連動突起75gから離れる方向への移動であるから、第1X移動部材75と第2X移動部材76のいずれにもXステージ21の移動力は影響しない。つまり、X軸駆動モータ170xを停止した状態でXステージ21が外力などによって正逆いずれの方向に移動しても、X駆動ナット85xと送りねじ171xの螺合部分には無理な力が加わることがない。
また、モータ駆動力以外の外力によってYステージ71が図24の下方へ移動された場合、この押圧方向は、位置規制フランジ80a、80bを位置規制フランジ71c、71dから離間させる方向であるため、Yステージ71は、引張結合ばね81yの付勢力に抗しつつ単独で移動することができる。このとき、Y移動部材80に作用するのは、引張結合ばね81yによる弾性的な引張力だけであり、Yステージ71がY移動部材80を機械的に押圧することがないので、Y移動部材80に当接するY駆動ナット85yに対して過度な力が加わらない。また、外力によってYステージ71が図24の上方へ移動された場合には、位置規制フランジ80a、80bと位置規制フランジ71c、71dの当接関係によってY移動部材80が上方に押圧されるが、この移動方向は、ナット当接部80eがY駆動ナット85yから離れる方向への移動であるから、Y駆動ナット85yには移動力が加わらない。つまり、Y軸駆動モータ170yを停止した状態でYステージ71が外力などによって正逆いずれの方向に移動しても、Y駆動ナット85yと送りねじ171yの螺合部分には無理な力が加わることがない。
以上のように、本実施形態の像振れ補正装置では、モータ駆動時にXステージ21やYステージ71の移動不良があった場合と、外力などによりXステージ21やYステージ71が予期せぬ移動をした場合のいずれにおいても、その移動力を吸収して駆動機構の損傷を防ぐことができる。特に、駆動ナット85x、85yと送りねじ171x、171yの螺合部分に負荷がかからないようにしているため、ねじ螺合部分の損傷防止効果が高い。送りねじ171x、171yのリードを小さくすることでXステージ21やYステージ71を高精度に駆動できるが、送りねじのリードを小さくするとその分強度的には不利になる。しかし、本実施形態の構成によれば、ねじ螺合部分に負荷がかかるおそれがないので、送りねじ171x、171yのリードを小さくすることができる。
そして本実施形態では、X軸方向における2つの移動体である第1X移動部材75と第2X移動部材76は、3箇所設けた摺動部によって互いにX軸方向へ相対移動可能に結合されている。具体的には、第1X移動部材75と第2X移動部材76には、一対のガイド孔75eとこれに嵌まる一対のガイドピン76cからなる2箇所の第1の摺動部と、一つのガイド孔76dとこれに嵌まる一つのガイドピン75fからなる1箇所の第2の摺動部が設けられている。この第1の摺動部(ガイド孔75eとガイドピン76c)と第2の摺動部(ガイド孔76dとガイドピン75f)は、第1X移動部材75と第2X移動部材76の両端部に位置するように、互いにX軸方向に位置を異ならせて設けられている。このようにX軸方向に離れた位置に第1と第2の摺動部を設けることにより、X軸方向の1箇所のみに摺動部を設ける構造に比べて、第1X移動部材75と第2X移動部材76を高精度に支持案内させることができる。さらに、第1の摺動部を構成する一対のガイド孔75eと一対のガイドピン76cは、X軸と直交するY軸方向に位置を異ならせて設けられているため、X軸に対する第1X移動部材75と第2X移動部材76の倒れを効果的に防ぐことができる。
なお、図15に表れている通り、一対のガイド孔75eのうち一方(図中上側)のガイド孔75e-Bは、他方(図中下側)のガイド孔75e-Aに比べてY軸方向に長い孔となっている。ガイド孔75e-Aはガイドピン76cと略同径の円形孔であり、撮影光軸Z1と平行な方向においては、ガイド孔75e-Aとガイド孔75e-Bは同径(同幅)である。この構成により、ガイド孔75e-Bとこれに嵌まるガイドピン76cが回転規制手段として機能し、ガイド孔75e-Aとこれに嵌まるガイドピン76cの間で相対回動が生じないようになっている。なお、ガイド孔75e-BのみをY軸方向に長く形成することにより、仮にY軸方向へのわずかな位置誤差があっても、両方のガイドピン76cをそれぞれ対応するガイド孔75e-A、75e-Bに確実に挿入できるので組立が容易な上、ガタツキ無くスムーズに摺動させることができる。
また、X軸方向の摺動部を構成するガイドピン75f、76cと、ガイド孔75e、76dのそれぞれは、第1X移動部材75と第2X移動部材76に一体成形されている。そのため、摺動部の構造がシンプルであり、強度的にも優れている。特に、これらのガイドピン75f、76cと、ガイド孔75e、76dはそれぞれ、第1X移動部材75と第2X移動部材76の位置規制フランジ75a、75b、76a及び76bに形成されている。すなわち、位置規制フランジ75a、75b、76a及び76bが、第1X移動部材75と第2X移動部材76の相対移動端を規制する移動規制部と、摺動部であるガイドピン75f、76cやガイド孔75e、76dの形成領域を兼ねており、構造を簡略化することができる。
また、引張結合ばね81xは、X軸方向において、第1の摺動部であるガイド孔75e及びガイドピン76cと、第2の摺動部であるガイド孔76d及びガイドピン75fとの間に位置している。前述の通り、第1の摺動部と第2の摺動部をX方向に離間させて配置することで、第1X移動部材75と第2X移動部材76の相対移動精度を向上させることができるが、このX軸方向に離間される第1の摺動部と第2の摺動部の間に引張結合ばね81xを配置することで、さらにスペース効率を向上させて機構を小型化することができる。
X軸方向における2つの移動体である第1X移動部材75と第2X移動部材76と同様に、Y軸方向における2つの移動体であるYステージ71とY移動部材80も、3箇所設けた摺動部によって互いにY軸方向へ相対移動可能に結合されている。具体的には、Yステージ71とY移動部材80には、一対のガイド孔80dとこれに嵌まる一対のガイドピン71fからなる2箇所の第1の摺動部と、一つのガイド孔71eとこれに嵌まる一つのガイドピン80cからなる1箇所の第2の摺動部が設けられている。この第1の摺動部(ガイド孔80dとガイドピン71f)と第2の摺動部(ガイド孔71eとガイドピン80c)は、Yステージ71とY移動部材80の上下端部近くに位置するように、互いにY軸方向に位置を異ならせて設けられている。このようにY軸方向に離れた位置に第1と第2の摺動部を設けることにより、Y軸方向の1箇所のみに摺動部を設ける構造に比べて、Yステージ71とY移動部材80を高精度に支持案内させることができる。さらに、第1の摺動部を構成する一対のガイド孔80dと一対のガイドピン71fは、Y軸と直交するX軸方向に位置を異ならせて設けられているため、Y軸に対するYステージ71とY移動部材80の倒れを効果的に防ぐことができる。
一対のガイド孔80dのうち一方(図16に全体が表れている側)のガイド孔80d-Bは、他方(同図右側)のガイド孔80d-Aに比べてX軸方向に長い孔となっている。ガイド孔80d-Aはガイドピン71fと略同径の円形孔であり、撮影光軸Z1と平行な方向においては、ガイド孔80d-Aとガイド孔80d-Bは同径(同幅)である。この構成により、ガイド孔80d-Bとこれに嵌まるガイドピン71fが回転規制手段として機能し、ガイド孔80d-Aとこれに嵌まるガイドピン71fの間で相対回動が生じないようになっている。なお、ガイド孔80d-BのみをX軸方向に長く形成することにより、仮にX軸方向へのわずかな位置誤差があっても、両方のガイドピン71fをそれぞれ対応するガイド孔80d-A、80d-Bに確実に挿入できるので組立が容易な上、ガタツキ無くスムーズに摺動させることができる。
さらに、一方のガイド孔80d-Aとこれに嵌まるガイドピン71fは、Y軸方向において、第2の摺動部であるガイド孔71e及びガイドピン80cと同一直線状に位置している。このように、2箇所設けられる第1の摺動部のいずれか一方と1箇所設けられる第2の摺動部を、その相対摺動案内方向における同一直線上に位置させてもよい。
また、Y軸方向の摺動部を構成するガイドピン71f、80cと、ガイド孔71e、80dのそれぞれは、Yステージ71とY移動部材80に一体成形されている。そのため、摺動部の構造がシンプルであり、強度的にも優れている。特に、これらのガイドピン71f、80cと、ガイド孔71e、80dはそれぞれ、Yステージ71とY移動部材80の位置規制フランジ71c、71d、80a及び80bに形成されている。すなわち、位置規制フランジ71c、71d、80a及び80bが、Yステージ71とY移動部材80の相対移動端を規制する移動規制部と、摺動部であるガイドピン71f、80cやガイド孔71e、80dの形成領域を兼ねており、構造を簡略化することができる。
また、引張結合ばね81yは、Y軸方向において、第1の摺動部であるガイド孔80d及びガイドピン71fと、第2の摺動部であるガイド孔71e及びガイドピン80cとの間に位置されている。前述の通り、第1の摺動部と第2の摺動部をY方向に離間させて配置することで、Yステージ71とY移動部材80の相対移動精度を向上させることができるが、このY軸方向に離間される第1の摺動部と第2の摺動部の間に引張結合ばね81yを配置することで、さらにスペース効率を向上させて機構を小型化することができる。
図26ないし図28は、振れ補正ユニットISの別の実施形態を示す。図26ないし図28では、以上の実施形態と共通する部材には同じ符号を付している。この別実施形態では、Xステージ付勢ばね87xの一端部が固定ホルダ23ではなくYステージ71に係合されている点のみが以上の実施形態と異なる。すなわち、Xステージ付勢ばね87xは、Xステージ21のばね掛け突起21vとYステージ71のばね掛け突起71wの間に張設されている。この態様でも最初の実施形態と同じ効果が得られる。
図29は振れ補正ユニットISのさらに別の実施形態を示す。図29では、第1X移動部材75と第2X移動部材76をX軸方向に相対移動可能に結合させる摺動部と、Yステージ71とY移動部材80をY軸方向に相対移動可能に結合させる摺動部の構成が、図24に示す先の実施形態と異なっている。具体的には、第1X移動部材75と第2X移動部材76については、位置規制フランジ75a、76aに設けられる一対の摺動部(第1の摺動部)のうち一方は、図24の形態と同様にガイドピン76cとガイド孔75e(75e-A)からなっているが、他方は、位置規制フランジ75aにガイドピン76cとは反対方向に向けて突設したガイドピン75jと、位置規制フランジ76aに形成したガイド孔76hとで構成されている。ガイド孔76hは、図24の形態のガイド孔75e-Bと同じく、Y軸方向に長い(幅広の)孔として形成されている。また、位置規制フランジ75b、76bに設けられる摺動部(第2の摺動部)は、図24のガイドピン75fとガイド孔76dに代えて、位置規制フランジ76bに突設したガイドピン76iと、位置規制フランジ75bに形成したガイド孔75kとで構成されている。Yステージ71とY移動部材80については、位置規制フランジ71d、80bに設けられる一対の摺動部(第1の摺動部)のうち一方は、図24と同様にガイドピン71fとガイド孔80d(80d-B)からなっているが、他方は、位置規制フランジ80bにガイドピン71fとは反対方向に向けて突設したガイドピン80iと、位置規制フランジ71dに形成され該ガイドピン80iが摺動可能に嵌まるガイド孔71jとで構成されている。ガイド孔71jは、図24の形態のガイド孔80d-Aと同じく、ガイドピン80iと略同径の円形孔である。また、位置規制フランジ71c、80aに設けられる摺動部(第2の摺動部)は、図24のガイドピン80cとガイド孔71eに代えて、位置規制フランジ71cに突設したガイドピン71iと、位置規制フランジ80aに形成したガイド孔80hとで構成されている。
図29の形態から分かる通り、本発明においては、摺動部を構成するピンと孔部を第1と第2の移動体のいずれに設けるかという点、そしていずれの方向にピンを突設するかという点は、任意に設定することができる。例えば、図29において、ガイドピン76cに代えてガイドピン75jと同様のピンを第1X移動部材75に設け、このピンが嵌まるガイド孔を、ガイド孔75e(75e-A)に代えて第2X移動部材76側に設けることもできる。同様に、図29において、ガイドピン71fに代えてガイドピン80iと同様のピンをY移動部材80に設け、このピンが嵌まるガイド孔を、ガイド孔80d(80d-B)に代えてYステージ71側に設けてもよい。
以上、図示実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、以上の実施形態はデジタルカメラの像振れ補正装置として適用したものであるが、本発明による像振れ補正装置は、カメラ以外にも双眼鏡など様々な光学機器に適用することができる。
また、以上の実施形態では、CCD60をX軸とY軸の2方向に直進移動可能に支持しているが、振れ補正光学要素の駆動形態(駆動方向)はこれに限定されない。例えば、X軸とY軸の少なくとも一方にのみ振れ補正光学要素を駆動するタイプの像振れ補正装置にも、本発明は適用可能である。
また、実施形態では、CCD60を駆動して像振れ補正をおこなっているが、像振れ補正時に駆動する光学要素はレンズ群などであってもよい。
また、図示実施形態では、第1X移動部材75と第2X移動部材76、Yステージ71とY移動部材80を互いに相対移動可能に結合させる摺動部は、それぞれ3箇所(第1の摺動部が2箇所、第2の摺動部が1箇所)である。前述の通り、摺動部を3箇所とすることにより、小型で簡単な構造でありながら、像振れ補正時に高精度な動作を行わせることができる。しかし、スペース的な余裕がある場合には、第1の摺動部を3箇所以上、あるいは第2の摺動部を2箇所以上設けて、計4箇所以上の摺動部を設けることも可能である。