JP5109450B2 - ブレ補正装置及び光学機器 - Google Patents
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Description
このようなブレ補正装置は、ブレ補正レンズ群の光軸回りに90度離間させて一対の電磁アクチュエータを配置し、それぞれの方向にレンズ駆動を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載のブレ補正装置は、像ぶれ補正用レンズ群を固定した可動部を重心回りに回転させないために機械的に回り止めが設けられている。しかし、このような回り止めは、そのほとんどが機械加工品であるので微小な加工誤差を有し、その加工誤差によって像ぶれ補正用レンズ群の回転を完全に抑えることができなかった。そのために、抑えきれなかった微小な回転が、ブレ補正装置の像ぶれ補正用レンズ群の駆動制御を不安定にさせることがあった。
請求項1の発明は、固定部(31)と、ブレ補正光学系(25)を有し、前記固定部(31)に対して相対的に、前記ブレ補正光学系(25)の光軸と垂直な面内を移動する移動部(25、32、34−1、35−1)と、前記固定部(31)及び前記移動部(25、32、34−1、35−1)の第1の方向(D1)の相対移動を検出する第1の検出部(35)と、前記固定部(31)及び前記移動部(25、32、34−1、35−1)の第2の方向(D2)の相対移動を検出する第2の検出部(35)と、前記移動部(25、32、34−1、35−1)の重心(G1)位置を、前記第1の検出部(35)及び前記第2の検出部(35)の各検出方向の交点(C)に近づけることができるように前記移動部(25、32、34−1、35−1)に配置される重心調節部材(36)と、前記固定部(31)及び前記移動部(25、32、34−1、35−1)を前記第1の方向(C2)に相対的に移動させる第1の駆動部(34)と、前記固定部(31)及び前記移動部(25、32、34−1、35−1)を前記第2の方向(C1)に相対的に移動させる第2の駆動部(34)とを備え、前記第1の駆動部(34)及び前記第2の駆動部(34)は、前記各駆動部(34)の各駆動方向(C1、C2)の交点(D)が前記移動部(25、32、34−1、35−1)の重心(G1)位置に対して所定の距離離れ、前記ブレ補正光学系(25)を挟むようにして配置され、前記第1の駆動部(34)及び前記第2の駆動部(34)は、前記第1の検出部(35)及び前記第2の検出部(35)と前記重心調節部材(36)との間に配置されること、を特徴とするブレ補正装置(30)である。
請求項2の発明は、請求項1に記載のブレ補正装置(30)において、前記重心調節部材(36)は、前記移動部(25、32、34−1、35−1)の重心(G1)位置を前記第1の検出部(35)及び前記第2の検出部(35)の各検出方向の交点(C)に略一致させるように配置されること、を特徴とするブレ補正装置(30)である。
請求項3の発明は、請求項2に記載のブレ補正装置(30)において、前記ブレ補正光学系(25)は、その光軸中心(OR)が、前記第1の検出部(35)及び前記第2の検出部(35)の各検出方向の交点(C)と、前記移動部(25、32、34−1、35−1)の重心(G1)位置とに一致するように配置されること、を特徴とするブレ補正装置(30)である。
請求項4の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のブレ補正装置(30)において、前記重心調節部材(36)は、前記第1の検出部(35)及び前記第2の検出部(35)、及び/又は、前記第1の駆動部(34)及び第2の駆動部(34)に使用される磁石よりも大きい比重を有した材料で形成されること、を特徴とするブレ補正装置(30)である。
請求項5の発明は、請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のブレ補正装置(30)において、前記重心調節部材(36)は、複数の部材によって構成されること、を特徴とするブレ補正装置(30)である。
図1は、本発明による光学機器の実施形態であるカメラの全体構成を示すブロック図である。図2は、カメラのレンズ鏡筒部の断面を示す図である。ここで、説明を明確にするために、図2及び後述の図3〜5までの各図は、共通して、図2に示す被写体からの光A1の方向をX方向とし、それと直交した光A2の方向をZ方向とする。また、Y方向は、X方向及びZ方向に直交する方向である。
制御部11は、カメラ10の各部を統括して制御するCPUであり、また、ジャイロセンサ15や、後述のレンズ鏡筒部20に設けられたブレ補正機構部30の位置検出器35の出力信号に応じて、ブレ補正機構部30を制御する機能も有している。
表示部12は、カメラ10で撮影した画像や、操作内容を表示する液晶ディスプレイである。
操作部14は、カメラ10の撮影の操作や、撮影条件などの設定を行うためのレリーズスイッチを含む操作用の複数のボタンである。例えば、後述のシャッター絞り機構部29(図2参照)の操作や、後述の第3のレンズ群24及び第5のレンズ群26(図2参照)を駆動させるズーム操作などを実行することができる。
ジャイロセンサ15は、カメラ10の動き(手振れ振動)を角速度として検出するセンサである。ジャイロセンサ15は、撮影時に、カメラ10に加わる手振れ振動を検出し、その検出値に基づいて、後述のレンズ鏡筒部20に設けられたブレ補正機構部30を駆動し、手振れ振動による像ブレを補正する。なお、ジャイロセンサ15は、2つの角速度センサから構成されており、各角速度センサは、カメラ10のピッチング(Y軸周りの回転)及びヨーイング(Z軸周りの回転)の角速度を検出する。
第1のレンズ群21は、被写体からの光A1が入射する対物レンズであり、レンズ鏡筒部20のレンズ群の中でも最も被写体に近いレンズである。
プリズム22は、入射した光A1の方向を90度曲げる直角プリズムであり、第1のレンズ群21が出射した+X方向の光A1を全反射させ、90度曲げて、−Z方向の光A2を第2のレンズ群23へと出射する。
第3のレンズ群24は、第2のレンズ群23から出射された光A2が入射する位置に配置され、不図示の駆動機構によりZ方向に移動することができる。
第4のレンズ群25は、第3のレンズ群24から出射された光A2が入射する位置に設けられた後述のブレ補正機構部30の可動枠32に配置される。
第5のレンズ群26は、第4のレンズ群25から出射された光A2が入射する位置に配置され、第3のレンズ群24と同様に、不図示の駆動機構によりZ方向に移動させることができる。
CCD(Charge−Couple Device)28は、ローパスフィルタ27から出射された光A2を入射する固体撮像素子であり、入射した光A2に基づいて、被写体像を電気的な画像信号に変換することができる。
シャッター絞り機構部29は、ブレ補正機構部30の第4のレンズ群25の入射側に設けられ、レンズ鏡筒部20を通過する被写体光の光量を規制する絞り部と、被写体光がCCD28に露光する露光時間を調整するシャッター部とを備えている。
ブレ補正機構部30は、第3のレンズ群24と第5のレンズ群26との間に設けられ、第4のレンズ群25を光A2の光軸と直交する面内に駆動させて、カメラ10の動き(手振れ振動)に起因する像ブレを低減させる機構である。
ブレ補正機構部30は、図3及び図4に示すように、固定枠31、可動枠32、支持部33、VCM(ボイスコイルモータ)34、位置検出器35及びバランサ36を有している。ブレ補正機構部30は、ジャイロセンサ15及び位置検出器35の検出値に基づいてVCM34を駆動し、可動枠32に固定された第4のレンズ群25を、光A2の光軸と直交する面(XY平面)内で固定枠31に対して相対移動させることにより、カメラ10の動き(手振れ振動)に起因する像ブレを低減することができる。具体的には、ブレ補正機構部30は、ジャイロセンサ15の検出値に基づいてカメラ10の動き(手振れ振動)に起因する像ブレを低減させる制御を行ない、位置検出器35によって、可動枠32に固定された第4のレンズ群25と固定枠31との相対位置を制御している。
可動枠32は、中央に第4のレンズ群25を固定したXY平面内に移動可能な部材であり、固定枠31に対して相対的に移動する。また、可動枠32は、−Z方向側の面(以後、裏面)の第4のレンズ群25の周囲に、後述のVCM34の磁石部34−1及び位置検出器35の磁石部35−1が配置されている。
コイル部34−2は、電気子巻線であるコイル34−2a及びヨーク34−2bを有した磁気回路であり、固定枠31の表面の、可動枠32の磁石部34−1と対向する位置に配置されている。コイル部34−2は、対向する位置に配置された磁石部34−1との間の磁界中に位置するコイル34−2aに所定の電流を流すことによって、VCM34としての駆動推力を発生する。
検出部35−2は、ホール素子35−2a及びヨーク35−2bを有しており、固定枠31の表面の、可動枠32の磁石部35−1に対向する位置に配置されている。検出部35−2は、対向する位置に配置された磁石部35−1との間の磁界中に位置するホール素子35−2aによって、可動枠32の移動量に応じた磁界の変化を検出している。
ここで、バランサ36は、VCM34の永久磁石34−1aや位置検出器35の永久磁石35−1aよりも比重の大きい材料、例えば、タングステンによって形成されており、可動枠32の限られたスペースに効率よくバランサ36を配置させている。
移動部は、可動枠32上のVCM34の磁石部34−1及び位置検出器35の磁石部35−1が、第4のレンズ群25の中心ORよりも−X方向側に配置されているので、バランサ36を備えていないと、図5(a)に示すように、移動部の重心G2の位置は、第4のレンズ群25の中心ORよりも−X方向側に位置する。
可動枠32上に設けられたVCM34の磁石部34−1及び位置検出器35の磁石部35−1は、上述したように、第4のレンズ群25の中心ORよりも−X方向寄りに配置されているので、バランサ36を移動部に設けない場合(図5(a)参照)、図6(a)に示すように、移動部の重心G2の位置が、位置検出器35の制御中心Cよりも−X方向寄りになる。そのため、図6(b)に示すように、移動部が重心G2を中心として回転量θで回転(矢印B)したとき、位置検出器35は、固定枠31に固定された検出部35−2のホール素子35−2aの検出点Mにおいて検出誤差ΔK1及びΔK2を検出してしまう。この検出誤差ΔK1及びΔK2は、検出方向(D1、D2)に対する並進移動がなくても検出されるため、ブレ補正機構部30のブレ補正制御の精度を低下させる要因になっていた。例えば、回転量θが0.7度であり、制御中心Cから検出点Mまでの距離が7mm、重心G2と制御中心Cとの距離が1mmであるとき、検出誤差ΔK1及びΔK2は、約9.2μmとなり、ブレ補正制御系の不安定要素の一因となっていた。
また、本実施形態では、移動部の重心G1と制御中心Cとを一致させるだけでなく、第4のレンズ群25の中心ORをもそれらに一致させているので、移動部が重心G1で回転したとしても、第4のレンズ群25を透過した光A2の特性が変化するのを防止している。
(1)ブレ補正装置は、移動部の重心G1の位置を位置検出器35の制御中心Cに一致させるように、移動部に配置されるバランサ36を備えているので、移動部の重心G1回りの回転運動によって検出される位置検出器35の検出誤差を低減させることができ、移動部の駆動を安定して、精度よく制御することができる。
(2)第4のレンズ群25は、その中心ORが、位置検出器35の制御中心C及び移動部の重心G1の位置に一致するように配置されているので、移動部がXY平面内を回転したとしても、第4のレンズ群25を透過した被写体光の特性が変化するのを防止することができる。
(4)バランサ36は、VCM34の磁石部34−1及び位置検出器35の磁石部35−1で使用される磁石より大きい比重を有したタングステンで形成されているので、磁石で形成するよりも小さい形状でバランサ36を形成することができ、ブレ補正機構部30の設計の自由度を向上させたり、既存の可動枠32に対するバランサ36の後付けを容易にしたりすることができる。
(5)バランサ36は、2分割されているので、可動枠32の空きスペースに対して効率よくバランサ36を配置することができる。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
(1)本実施形態では、バランサ36にタングステンを使用したが、それ以外の材料、例えば、真鍮を使用してもよい。また、制御中心Cの位置と移動部の重心G1の位置のズレ量に応じて、磁石よりも低い比重の材料でバランサ36を形成することも可能である。
(2)本実施形態では、VCM34及び位置検出器35は、それぞれ、X、Y軸に対して45度及び135度傾けられて可動枠32上に配置されたが、それ以外の配置でもよく、例えば、X、Y各軸上に配置させることも可能である。
(4)本実施形態では、ブレ補正機構部30は、屈曲式の光学系であるレンズ鏡筒部20に設けたが、それ以外の形式の光学系、例えば、沈胴式のカメラの光学系に設けてもよい。
Claims (6)
- 固定部と、
ブレ補正光学系を有し、前記固定部に対して相対的に、前記ブレ補正光学系の光軸と垂直な面内を移動する移動部と、
前記固定部及び前記移動部の第1の方向の相対移動を検出する第1の検出部と、
前記固定部及び前記移動部の第2の方向の相対移動を検出する第2の検出部と、
前記移動部の重心位置を、前記第1の検出部及び前記第2の検出部の各検出方向の交点に近づけることができるように前記移動部に配置される重心調節部材と、
前記固定部及び前記移動部を前記第1の方向に相対的に移動させる第1の駆動部と、
前記固定部及び前記移動部を前記第2の方向に相対的に移動させる第2の駆動部とを備え、
前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部は、前記各駆動部の各駆動方向の交点が前記移動部の重心位置に対して所定の距離離れ、前記ブレ補正光学系を挟むようにして配置され、
前記第1の駆動部及び前記第2の駆動部は、前記第1の検出部及び前記第2の検出部と前記重心調節部材との間に配置されること、
を特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1に記載のブレ補正装置において、
前記重心調節部材は、前記移動部の重心位置を前記第1の検出部及び前記第2の検出部の各検出方向の交点に略一致させるように配置されること、
を特徴とするブレ補正装置。 - 請求項2に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正光学系は、その光軸中心が、前記第1の検出部及び前記第2の検出部の各検出方向の交点と、前記移動部の重心位置とに一致するように配置されること、
を特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のブレ補正装置において、
前記重心調節部材は、前記第1の検出部及び前記第2の検出部、及び/又は、前記第1の駆動部及び第2の駆動部に使用される磁石よりも大きい比重を有した材料で形成されること、
を特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のブレ補正装置において、
前記重心調節部材は、複数の部材によって構成されること、
を特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載のブレ補正装置を含むこと、
を特徴とする光学機器。
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