JP4994695B2

JP4994695B2 - 像振れ補正装置、鏡筒及び撮像装置

Info

Publication number: JP4994695B2
Application number: JP2006110859A
Authority: JP
Inventors: 幸子渡邉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: JP2007286169A

Description

本発明は、像振れを補正するための補正手段を有する像振れ補正装置、該像振れ補正装置を具備する鏡筒、及び、該像振れ補正装置を具備するデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置に関するものである。

現在のカメラ、特にコンパクトカメラは小型・軽量であり、片手で支持しやすいため、撮影者が撮影時に片手でカメラを構えることが多い。そのため、カメラに加わる手振れにより、像振れが生じやすくなっている。

上記手振れによる像振れを防止するため、従来、以下のような提案がある。
１）手振れに応じて、補正光学系を移動させることで光軸を偏心させて、像振れを補正する（特許文献１，２参照）。
２）撮像素子を撮影光軸と直交する方向に駆動して、像振れを補正する（特許文献３参照）。
特開平２−６６５３６号公報特開２００５−２１７９９３号公報特開２００５−９２００５号公報

薄型にするために撮像光学系に屈曲光学系を有するカメラにおいては、補正光学系を駆動する複数の推力発生部を具備する駆動手段を光軸に直交する平面に配置することはスペース確保の点で困難であった。そこで、上記各推力発生部の配置を換えて薄型カメラにすることが考えられる。しかし、そのような配置にすると、推力（駆動力）を発生する方向が光軸中心を通らなくなるため、駆動手段の駆動時に光軸に垂直な平面内で回転成分の固有振動が生じてしまい、像振れの精度が低下するという課題があった。

（発明の目的）
本発明の目的は、薄型化を達成しつつ、像振れ補正時に回転成分の固有振動が生じることを抑え、高精度な像振れ補正を行うことができる像振れ補正装置、鏡筒及び撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系の一部をなす像振れ補正装置であって、補正レンズを有し、前記撮影光学系の光軸に直交する方向に移動することによって像振れを補正する補正部材と、前記撮影光学系の光軸に垂直な平面内で異なる複数の方向に駆動する複数の駆動手段と、前記補正部材を弾性支持する複数の弾性部材と、前記駆動手段の駆動時に、前記補正部材の固有振動の回転中心が前記補正レンズの光軸中心に一致するように前記補正部材の重心を調整する重心調整部とを備え、前記複数の駆動手段のうち少なくとも一つは、前記駆動手段によって発生した駆動力が前記補正レンズの光軸を通らないように配置され、前記複数の駆動手段の駆動力発生方向の交点に前記弾性部材の総合ばね中心が配置されることを特徴とする像振れ補正装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、上記の像振れ補正装置を備えた鏡筒とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、上記の像振れ補正装置を備えた撮像装置とするものである。

本発明によれば、薄型化を達成しつつ、像振れ補正時に回転成分の固有振動が生じることを抑え、高精度な像振れ補正を行うことができる像振れ補正装置、鏡筒または撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１ないし３に示す通りである。

図１ないし図４は本発明の実施例１に係る、屈曲光学系を備えたデジタルカメラに適用される鏡筒や該鏡筒に具備される像振れ補正装置を示す図である。詳しくは、図１は像振れ補正装置を具備する鏡筒の正面図、図２は像振れ補正装置を示す斜視図、図３は像振れ補正装置を示す上面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。

図１〜図４において、２００は本実施例１に係る像振れ補正装置である。この像振れ補正装置２００は、図２及び図４に示す４本のワイヤ線材２１７ｐ，２１７ｙで支持される駆動部２１０と、鏡筒１００（図１参照）に固定される固定部２２０で構成される。ワイヤ線材２１７ｐ，２１７ｙは、弾性を有し、光軸に平行に配置されている。４本のワイヤ線材２１７ｐ，２１７ｙで支持される被駆動部分は省スペース化、薄型化を実現するのに適した機構である。

駆動部２１０は、光軸２０２に垂直な平面内で補正光学系２０１を駆動するための推力（推進力）発生部２１０ｐ，２１０ｙを有している。図４に示す通り、推力発生部２１０ｐは、コイル側ヨーク２１２ｐ、磁石側ヨーク２１５ｐ、これらヨークの間に挟まれて配置されるコイル２１３ｐ、及びレンズ枠２１１に取り付けられる永久磁石２１４ｐから構成される。また、推力発生部２１０ｙは、コイル側ヨーク２１２ｙ、磁石側ヨーク２１５ｙ、これらヨークの間に挟まれて配置されるコイル２１３ｙ、及びレンズ枠２１１に取り付けられる永久磁石２１４ｙから構成される。

コイル２１３ｐに通電されると、駆動部２１０は図３の矢印ｐの方向（ピッチ方向）に被駆動部分（補正光学系２０１、レンズ枠２１１及び推力発生部２１０ｐ，２１０ｙの永久磁石２１４ｐ，２１４ｙ、磁石側ヨーク２１５ｐ，２１５ｙなど）を駆動し、コイル２１３ｙに通電されると、駆動部２１０は矢印ｙの方向（ヨー方向）に被駆動部分を駆動する。本実施例１における像振れ補正装置２００は、永久磁石２１４ｐ，２１４ｙが駆動部２１０に取り付けられたムービングマグネット型である。しかし、これとは異なり、コイル２１３ｐ，２１３ｙが駆動部２１０に取り付けられて駆動するムービングコイル型としても同様の効果を得られる。

２個所の推力発生部２１０ｐ，２１０ｙのそれぞれの中心ｐ−Ｏとｙ−Ｏ（図３参照）は、光軸２０２を結ぶ一列に並んだ位置に配置されている。つまり、図３に示すように、Ｏ軸上に一列に配置されており、これによりピッチ方向（図３の矢印ｐ）に薄型の配置が実現している。また、矢印ｐの方向への推進時に、矢印ｐの方向に光軸２０２（重心位置）が位置しない配置にしている。よって、矢印ｐ方向推進と同時に回転方向（図３の矢印ｒ）の動きが生じてしまう。これを防ぐため、ワイヤ線材２１７ｐ，２１７ｙの総合ばね中心（ワイア線材２１７ｐおよび２１７ｙを一本の仮想的なばねとした場合の、ばね力を発生させる位置）を矢印ｐの方向の推力発生部２１０ｐの中心ｐ−Ｏに略一致させるように配置している。つまり、ワイヤ線材２１７ｐと２１７ｙのばね定数を異ならせることにより、総合ばね中心を光軸２０２からずらした配置としている。この例では、ワイヤ線材２１７ｐと２１７ｙのワイヤ線径を異ならせることによりばね定数を異ならせている。具体的には、ワイヤ線材２１７ｐにステンレスのφ０．２６を用い、ワイヤ線材２１７ｙにステンレスのφ０．１６を用いることでこれを実現している。

総合ばね中心を推力発生部２１０ｐの中心ｐ−Ｏに一致させたその移動方向は、Ｏ軸上であり、もう一方の推力発生部２１０ｙの推進の方向ｙと一致しているため、総合ばね中心の移動はｙ方向の駆動に影響を与えることはない。

図２〜図４の構成部品と構成の配置を実行することにより、像振れ補正装置２００の駆動時（１〜１０Ｈｚの動き）の回転成分の動きを抑えることが可能となった。しかしながら、総合ばね中心（中心ｐ−Ｏ相当）と光軸２０２の位置を異ならせているため、光軸２０２以外を中心として回転する固有振動モードが発生するという問題がある。そこで、本実施例１では、回転方向の固有振動の回転中心を光軸２０２に一致させることで、像振れ補正装置２００の機能上の問題を無くす構成を実現させている。

従来の像振れ補正装置は、推力発生部の中心を、光軸を中心に９０度開いた方向に配置にしており、２方向ある推進方向に、被駆動部分の重心（従来の像振れ補正装置では光軸と略一致）、総合ばね中心が一致して配置される構成となっていた。そのため、推進時に回転の固有振動が発生するようなことはなかった。本実施例１のような機構においても、推進方向に、被駆動部分の重心および総合ばね中心を一致させるような構成にすれば、回転の固有振動を抑えることが可能である。しかし、薄型にするために２個所の推力発生点を、光軸２０２を通る一列の配置にし、且つ、２箇所の推進力発生方向の交わる点に総合ばね中心を配置にしている。このため、被駆動部分の重心を総合ばね中心に合わせることは、レンズ枠２１１の片側に、レンズ枠２１１のほぼ全重量を配置することになり、非常に困難である。

そこで、本実施例１では、回転の固有振動を抑えながらも、取りきれない回転の固有振動を像振れ補正装置２００の機能上、問題のない構成となるように、光軸中心で回転の固有振動を発生させ、回転の固有振動の影響を受けないようにしている。

本実施例１の像振れ補正装置２００においては、回転方向の固有振動の回転中心と光軸２０２を一致させる具体的な構成として、被駆動部分の重心位置を光軸２０２から移動させる。ここでは、真鍮製の重り２１６を図２及び図４に示す位置に配置することで、重心位置を移動させている。重り２１６を配置する場所は、鏡筒を構成する他の部品と干渉する事がなければ、他の場所に配置しても良いことは言うまでもない。しかしこの際、重心移動がＯ軸上で行われるように、Ｏ軸対称に重り２１６を配置することが好ましい。

また、被駆動部分の重量が重いほど、固有振動の共振周波数が低域に下がるため、追加して取り付ける重りはなるべく軽量であることが好ましい。このことから、重り２１６を取り付ける位置としては、軽量で重心移動の効果を得られるように、なるべくレンズ枠２１１の外側（矢印ｐ方向に駆動する推力発生部２１０ｐが配置される側）に配置することが好ましい。本実施例１では、重りは１つだけ用いたが、複数個用いても同様の効果が得られることは言うまでも無い。

重心を移動させる移動位置は、総合ばね中心と関係する。本実施例１で用いたワイヤ線材２１７ｐと２１７ｙのばね定数の比率は、約７：１である。そのため、総合ばね中心は、ワイヤ線材２１７ｐと２１７ｙの間距離をｘとすると、ワイヤ線材２１７ｐからｘの約８分の１の位置にあることが計算できる。このことから、本実施例１では、矢印ｐ方向の推力発生部２１０ｐの中心ｐ−Ｏを、この総合ばね中心に配置した構成となっている。このとき、固有振動の回転中心は光軸２０２から推力発生部２１０ｙ側にｘの１６分の１離れた位置にある。この固有振動の回転中心を光軸２０２と一致させるためには、重心を光軸２０２からｘの８分の１だけワイヤ線材２１７ｐ側に移動させるようにすれば良いので、そのように、重り２１６を追加させる。

以上のように、本実施例１では、静的駆動に対しては、総合ばね中心と推力発生点を一致させることで回転成分を抑え、動的駆動（固有振動の共振）に関しては、重心位置を移動するようにして抑えている。このように回転振動モード中心と光軸２０２を一致させることで、像振れ補正装置２００の機能上、問題のない振動モードとすることが可能となる。

図５は本発明の実施例２に係る像振れ補正装置を示す斜視図であり、実施例１と同じ部材は同一符号を付し、その説明は省略する。

上記実施例１では、重り２１６を用いて被駆動部分の重心位置を移動させた。これに対し、本発明の実施例２では、推力発生部２１０ｙ側のレンズ枠２１１に肉抜き部５１６を施し、被駆動部分の重心位置を移動させるようにしている。重心移動量を含む重心移動の仕方は、上記実施例１とほぼ同様のため、その説明は省略する。

以上のような構成にすることにより、上記実施例１と同様、回転振動モード中心と光軸２０２を一致させることができ、像振れ補正装置２００の機能上、問題のない振動モードとすることができる。

図６は本発明の実施例３に係る像振れ補正装置を示す斜視図であり、実施例１と同じ部材は同一符号を付し、その説明は省略する。

上記実施例１では、重り２１６を用いて被駆動部分の重心位置を移動させた。これに対し、本発明の実施例３では、レンズ枠２１１に予め、雄ねじ６１６ａ，６１６ｂを雌ねじ部に捩じ込んでおき、雌ねじ部に対する雄ねじ６１６ａ，６１６ｂの捩じ込み量を変化させる。そして、被駆動部分の重心位置を移動させるようにしている。なお、雄ねじ６１６ｂは矢印ｐ方向の重心位置を調整するものであり、なくても良い。

上記の構成により、組立て誤差から生じる僅かな固有振動の回転中心と光軸２０２のずれを微調整することが可能となった。重心移動量を含む重心移動の仕方は、上記実施例１とほぼ同様のため、その説明は省略する。

以上のような構成にすることにより、上記実施例１，２と同様、回転振動モード中心と光軸２０２を一致させることができ、像振れ補正装置２００の機能上、問題のない振動モードとすることができる。

上記の実施例１〜３における効果を、以下にまとめて記載する。

１）カメラ等に振れが生じたときに結像面上での像振れの発生を低減するように、補正光学系２０１を光軸２０２に垂直な平面内で駆動制御する装置において、被駆動部分の重心を調整する重心調整機構を有する構成にしている。なお、被駆動部分は重心調整部を含む。また、駆動部２１０は、光軸２０２を挟んで一列に並べて配置された、方向の異なる推力を発生する二つの推力発生部２１０ｐ，２１０ｙを有している。

２）具体的には、実施例１では、被駆動部分の共振時の回転中心を光軸中心に一致するように、図４に示すように、レンズ枠２１１の特定の位置（推力発生部２１０ｐ側）に、任意の質量を持つ重り２１６を固定する構成にしている。また、実施例２では、図５に示すように、被駆動部分の共振時の回転中心を光軸中心に一致するように、レンズ枠２１１の特定部位の形状を任意の量だけ切り抜く構成にしている。また、実施例３では、図６に示すように、レンズ枠２１１に具備された雌ねじ部に任意の回転角で捩じ込まれる雄ねじ６１６ａの捩じ込み量を調整することで、被駆動部分の共振時の回転中心を光軸中心に一致する構成にしている。その他、被駆動部分の共振時の回転中心を光軸中心に一致するように、被駆動部分上の部材の位置を移動する部材移動機構を具備する構成も可能である。

３）被駆動部分は、４個所の弾性部材であるワイヤ線材２１７ｐ，２１７ｙにて支持される構成にしている。なお、少なくとも３箇所であれば良い。また、像振れ補正装置２００の弾性部材であるワイヤ線材２１７ｐ，２１７ｙのばね定数を異ならせた構成にしている。また、像振れ補正装置２００の２つの推力発生部２１０ｐ，２１０ｙは光軸２０２を挟んで一列に配置される構成にしている。また、像振れ補正装置２００は、光軸２０２を通らない方向に推進力を発生させる推力発生部２１０ｐに、複数の弾性部材であるワイヤ線材２１７ｐ，２１７ｙの総合ばね中心を合わせるように構成している。

上記のような構成にしているので、像振れ補正装置２００を薄型にし、推力が発生する方向に光軸２０２が位置するように推力発生部を配置しなくても、補正光学系２０１を含む被駆動部分の重心を調整可能である。これにより、像振れ補正装置２００に機能上、回転成分の固有振動が生じることなく、高精度な振れ補正を行わせることができる。

本発明の実施例１に係る、屈曲光学系を有する薄型のデジタルカメラ等に具備される像振れ補正装置を具備した鏡筒を示す正面図である。本発明の実施例１に係る像振れ補正装置を示す斜視図である。本発明の実施例１に係る像振れ補正装置に示す上面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例２に係る像振れ補正装置を示す斜視図である。本発明の実施例３に係る像振れ補正装置を示す斜視図である。

符号の説明

１００鏡筒
２００像振れ補正装置
２０１補正光学系（補正手段）
２０２光軸
２１０駆動部（駆動手段）
２１０ｐ推力発生部（第１の推力発生部）
２１０ｙ推力発生部（第２の推力発生部）
２１１レンズ枠
２１２ｐ，２１２ｙ，２１５ｐ，２１５ｙヨーク
２１３ｐ，２１３ｙコイル
２１４ｐ，２１４ｙ永久磁石
２１６重り（重心調整部）
２１７ｐ，２１７ｙワイヤ線材（弾性部材）
２２０固定部
５１６肉抜き部（重心調整部）
６１６ａ，６１６ｂ雄ねじ（重心調整部）

Claims

撮影光学系の一部をなす像振れ補正装置であって、
補正レンズを有し、前記撮影光学系の光軸に直交する方向に移動することによって像振れを補正する補正部材と、
前記撮影光学系の光軸に垂直な平面内で異なる複数の方向に駆動する複数の駆動手段と、
前記補正部材を弾性支持する複数の弾性部材と、
前記駆動手段の駆動時に、前記補正部材の固有振動の回転中心が前記補正レンズの光軸中心に一致するように前記補正部材の重心を調整する重心調整部とを備え、
前記複数の駆動手段のうち少なくとも一つは、前記駆動手段によって発生した駆動力が前記補正レンズの光軸を通らないように配置され、
前記複数の駆動手段の駆動力発生方向の交点に前記弾性部材の総合ばね中心が配置されることを特徴とする像振れ補正装置。
前記重心調整部は、前記補正部材に重量部材を固定することで重心を調整することを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
前記重心調整部は、前記補正部材の一部を切り抜くことで重心を調整することを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
前記重心調整部は、前記補正部材の一部の位置を移動することで重心を調整することを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
前記補正部材の一部とは、雌ねじ部への捩じ込み度合いが調整される雄ねじであることを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
前記駆動手段は、前記補正レンズを挟んで一列に並んで配置される第１及び第２の推力発生部を有し、
前記第１の推力発生部は前記並び方向に前記補正部材を駆動する推力を発生し、
前記第２の推力発生部は前記並び方向に直交する方向に前記補正部材を駆動する推力を発生することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の像振れ補正装置。
前記補正部材は、前記光軸に平行な少なくとも３つの弾性部材で支持されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の像振れ補正装置。
前記複数の弾性部材のばね定数が異なることを特徴とする請求項７に記載の像振れ補正装置。
前記補正部材は、前記光軸に平行な少なくとも３つの弾性部材で支持され、前記第２の推力発生部に、前記弾性部材の総合ばね中心を合わせることを特徴とする請求項６に記載の像振れ補正装置。
請求項１ないし９のいずれかに記載の像振れ補正装置を備えたことを特徴とする鏡筒。
請求項１ないし９のいずれかに記載の像振れ補正装置を備えたことを特徴とする撮像装置。