JP5239856B2 - ブレ補正装置及びそれを用いた光学機器 - Google Patents
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Description
しかし、小型のカメラ等にブレ補正装置を搭載する際には、回転止め機構を設けるためのスペースが必要となるため、小型化を阻む要因となるという問題があった。
請求項1の発明は、像ブレを補正するためのブレ補正レンズと、前記ブレ補正レンズの光軸方向に貫通する貫通孔とを有し、支持部と対向する可動部と、前記支持部と前記可動部とを引き合わせる方向の引力を発生させる引力発生部と、前記支持部と前記可動部との間に備えられ、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔を規定し、前記光軸と直交する方向に移動可能に前記可動部を支持するボールと、前記光軸と直交する方向に前記可動部を駆動する駆動力を発生させる駆動部と、前記光軸方向に沿って備えられ、前記可動部の回転を規制する線状の弾性部材とを有し、前記弾性部材は、一端側が前記支持部に固定され、他端側が前記貫通孔の内壁との間にガタが生じるように前記貫通孔に挿入され、前記可動部は、前記駆動部から前記駆動力が供給されたとき、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔が変動しないように前記光軸と直交する方向に移動することを特徴とするブレ補正装置である。
請求項2の発明は、請求項1に記載されたブレ補正装置であって、前記弾性部材は、前記支持部と前記可動部との間に回転力が生じていないとき、重力方向と反対方向の部分のみが前記可動部の前記貫通孔の内壁と当接することを特徴とするブレ補正装置である。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載されたブレ補正装置であって、前記弾性部材は、前記可動部の自重を支えることができ、かつ、前記駆動部の駆動力により撓む剛性を有し、前記駆動部が駆動していないとき前記ブレ補正レンズの光軸をブレ補正レンズ以外のレンズの光軸と一致させることを特徴とするブレ補正装置である。
請求項4の発明は、像ブレを補正するためのブレ補正レンズを有する可動部と、前記ブレ補正レンズの光軸方向に貫通する貫通孔を有し、前記可動部と対向する支持部と、前記支持部と前記可動部とを引き合わせる方向の引力を発生させる引力発生部と、前記支持部と前記可動部との間に備えられ、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔を規定し、前記光軸と直交する方向に移動可能に前記可動部を支持するボールと、前記光軸と直交する方向に前記可動部を駆動する駆動力を発生させる駆動部と、前記光軸方向に沿って備えられ、前記可動部の回転を規制する線状の弾性部材とを有し、前記弾性部材は、一端側が前記可動部に固定され、他端側が前記貫通孔の内壁との間にガタが生じるように前記貫通孔に挿入され、前記可動部は、前記駆動部から前記駆動力が供給されたとき、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔が変動しないように、前記光軸と直交する方向に移動することを特徴とするブレ補正装置である。
請求項5の発明は、請求項4に記載されたブレ補正装置であって、前記弾性部材は、前記支持部と前記可動部との間に回転力が生じていないとき、重力方向と反対方向の部分のみが前記支持部の前記貫通孔の内壁と当接することを特徴とするブレ補正装置である。
請求項6の発明は、請求項4又は請求項5に記載されたブレ補正装置であって、前記弾性部材は、前記支持部の自重を支えることができ、かつ、前記駆動部の駆動力にあり撓む剛性を有し、前記駆動部が駆動していないとき前記ブレ補正レンズの光軸をブレ補正レンズ以外のレンズの光軸と一致させることを特徴とするブレ補正装置である。
請求項7の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載されたブレ補正装置であって、前記弾性部材は、前記支持部と前記可動部との間に回転力が生じているとき、前記回転力を低減させるように前記貫通孔の内壁と当接することを特徴とするブレ補正装置である。
請求項8の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、前記弾性部材は、断面形状が略円形状であることを特徴とするブレ補正装置である。
請求項9の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、前記弾性部材は、複数であることを特徴とするブレ補正装置である。
請求項10の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、前記弾性部材は複数であり、一の前記弾性部材と他の前記弾性部材との間には、ブレ補正レンズが備えられていることを特徴とするブレ補正装置である。
請求項11の発明は、請求項10に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正レンズと前記一の弾性部材との間隔、及び、前記ブレ補正レンズと前記他の弾性部材との間隔とは等しいことを特徴とするブレ補正装置である。
請求項12の発明は、請求項1から11のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、前記弾性部材の前記一端側は、前記可動部又は前記支持部の中心よりも外縁に近い部分において、前記可動部又は前記支持部に固定されていることを特徴とするブレ補正装置である。
請求項13の発明は、請求項1から12のいずれか1項に記載のブレ補正装置を用いたことを特徴とする光学機器である。
図1は、本実施形態によるカメラ1を説明する図である。
図2は、本実施形態のブレ補正装置10を説明する図である。図2は、ブレ補正装置10を、カメラ1の被写体側から見た状態を示している。
図3は、ブレ補正装置10を図3中に示す矢印A1−A1で切断した断面図である。なお、図3における括弧内の符号は、図2に示す矢印A2−A2で切断した場合の断面に対応している。
図4は、ブレ補正装置10を図2中に示す矢印B−Bで切断した断面図である。
本実施形態のカメラ1は、カメラボディ2に、撮影部3と、レリーズボタン4と、振れ検出センサAV1,AV2と、ブレ補正装置10等を有している。また、カメラ1は、撮影光学系として、ブレ補正レンズ11の他に、不図示のレンズ群を有している。
可動レンズ枠12は、ブレ補正レンズ11、バネ受け部12a,12b、駆動用マグネット151,152、位置検出用マグネット171、172を備えている。
ブレ補正レンズ11は、撮影光学系の一部を構成し、Z軸に略直交する面内で撮影光学系の焦点面に配置された撮影部3(撮像素子、フィルム等)に対して、撮影者の手振れ等による振れに起因する被写体の像ブレを打ち消す方向に移動することにより、撮影部3における像ブレを補正するレンズである。このブレ補正レンズ11は、可動レンズ枠12に組み付けられ、可動レンズ枠12と一体となって、Z軸に略直交する面内で移動可能である。
ベース部13は、可動レンズ枠12を移動可能に支持する電気基板であり、駆動用コイル161,162、ホール素子181,182、鋼板19、ボール受け部21等を備えている。本実施形態では、ベース部13は、カメラ1のカメラボディ2に固定されている。
ブレ補正アクチュエータV1は、図3に示すように、可動レンズ枠12のベース部13側に設けられた駆動用マグネット151と、ベース部13の可動レンズ枠12側であって駆動用マグネット151に対向する位置に設けられた駆動用コイル161とを組み合わせることにより、ボイスコイルモータとして機能する。ブレ補正アクチュエータV2も同様にして、駆動用マグネット152及び駆動用コイル162を組み合わせることにより、ボイスコイルモータとして機能する。駆動用コイル161,162の不図示のランド部は、ベース部13に設けられている。
また、駆動用コイル161,162は、ベース部13に設けられているので、ブレ補正アクチュエータV1,V2を駆動するための可動レンズ枠12への配線は、不要であり、可動レンズ枠12の移動を妨げることがない。
レンズ位置検出センサS1は、矢印C方向におけるブレ補正レンズ11の位置を検出し、レンズ位置検出センサS2は、矢印D方向におけるブレ補正レンズ11の位置を検出しており、ブレ補正レンズ11の位置を検出する方向は、互いに直交している。
検出用マグネット171,172は、それぞれ、レンズ位置検出センサS1,S2の位置検出の方向(矢印C方向,矢印D方向)に2極に分極着磁されている。ブレ補正アクチュエータV1,V2によって、ブレ補正レンズ11及び可動レンズ枠12が駆動されると、可動レンズ枠12と共に検出用マグネット171,172が移動するので、検出用マグネット171,172のホール素子181,182の位置での磁束密度が変化する。レンズ位置検出センサS1,S2は、ホール素子181,182がこの磁束密度の変化を読み込むことにより、それぞれ、矢印C方向,矢印D方向におけるブレ補正レンズ11の位置を検出する。
本実施例では、駆動用マグネット151,152及び検出用マグネット171,172は、可動レンズ枠12の重心位置がブレ補正レンズ11の光軸付近となるように配置されている。
バネ受け部12a,12bは、可動レンズ枠12に形成された円形の貫通孔であり、その径は、バネ部材14a,14bの径よりも大きい。本実施形態では、組立てを容易に行うために、ベース部13側には、ベース部13側の径が大きくなるような略円錐形状に形成された部分を有している。
バネ受け部12a,12bは、図2に示すように、ブレ補正レンズ11の光軸に対して等距離であり、ブレ補正レンズ11の光軸を中心として点対称となる位置に設けられている。また、本実施形態では、バネ部材14a,14b及びバネ受け部12a,12bは、ブレ補正レンズ11の光軸から離れた位置に設けられ、かつ、カメラ1の姿勢が正位置であるときに、水平方向となる直線上に配置されている。なお、正位置とは、カメラ1の撮影画面の長手方向が水平方向となる姿勢である。
前述したように、バネ受け部12a,12bの径は、バネ部材14a,14bの径よりも大きいので、バネ部材14a,14bは、バネ受け部12a,12bに対して、Z軸方向、及び、可動レンズ枠12の移動方向に自由度を有して係合している。
本実施形態では、バネ部材14a,14bとバネ受け部12a,12bとは、ブレ補正レンズ11等を含めた可動レンズ枠12の自重分を考慮して、バネ受け部12a,12bに対して鉛直方向にオフセットして設けてある。すなわち、カメラの姿勢が正位置であって、かつ、バネ受け部12a,12bとバネ部材14a,14bとの関係が理想状態にある場合に、バネ部材14a,14bの撮影画面の鉛直方向上側の部分が、バネ受け部12a,12bの上側に接するように配置されている。
ボール20は、可動レンズ枠12とベース部13との間に設けられ、可動レンズ枠12を支持し、可動レンズ枠12の移動を円滑に行うための部材である。本実施形態では、ボール20は、駆動用マグネット151,152及び検出用マグネット171,172の磁力の影響を受けないように、磁性体以外の材料を用いて形成されている。
ボール受け部21は、ベース部13に設けられた凹形状の部材であり、ボール20がその内部に配置され、脱落しないように保持している。ボール受け部21は、可動レンズ枠12が可動範囲内を移動した場合にもボール20がボール受け部21の壁面にぶつからない程度の広さを有している。
本実施形態では、ボール20及びボール受け部21は、3ヶ所設けられ、その位置を結んで形成される3角形の重心がブレ補正レンズ11の光軸上となるように配置されている。なお、これに限らず、例えば、可動レンズ枠12を支持可能であり、円滑に移動可能であれば、その数、及び、位置は特に限定しない。
鋼板19と駆動用マグネット151,152及び検出用マグネット171,172との間に働く磁力によって、可動レンズ枠12がベース部13側へZ軸方向に引き合わされ、ボール20が可動レンズ枠12を支持することにより、可動レンズ枠12のZ軸方向の位置が決められている。
カメラ1は、電源装置59と、メインスイッチ60と、半押しスイッチ61と、全押しスイッチ62と、ブレ補正装置10を制御するCPU55とを備えている。
メインスイッチ60は、カメラ1を起動するスイッチである。
半押しスイッチ61は、レリーズボタン4(図1参照)の半押しでONするスイッチであり、この半押しスイッチ61がONとなることで、撮影準備状態となり、例えば、AF(オートフォーカス)動作を行う不図示のAF装置、不図示の測光装置、ブレ補正装置10等が起動される。全押しスイッチ62は、レリーズボタン4の全押しでONするスイッチであり、この全押しスイッチ62がONとなることで撮影が行われる。
ブレ補正スイッチ63は、ブレ補正動作を行うか否かを選択するスイッチであり、ONとなることにより、ブレ補正動作が行われる。
CPU55は、振れ検出センサAV1,AV2から伝えられた振れ検出信号を、内蔵されたA/Dコンバータ55aにより、A/D変換した後に、所定の処理を行い、ブレ補正制御信号を生成する。ブレ補正制御信号は、CPU55から、D/Aコンバータ56に伝えられ、D/Aコンバータ56によってD/A変換された後に、ドライバ57に入力される。ドライバ57は、ブレ補正制御信号に従って、ブレ補正アクチュエータV1,V2を駆動する。ブレ補正アクチュエータV1,V2は、入力されたブレ補正制御信号に基づいて駆動され、ブレ補正レンズ11及び可動レンズ枠12を駆動する。
以上の制御を行うことにより、像ブレが補正される。
図7において、カメラ1は正位置であり、ブレ補正装置10が起動しており、ブレ補正アクチュエータV1,V2がそれぞれ駆動力C1,D1を発生させ、駆動力C1,D1の合力Eによって、ブレ補正レンズ11及び可動レンズ枠12が合力Eの方向へ駆動されている状態を示している。
ここで、レンズ位置検出センサS1,S2は、ブレ補正レンズ11及び可動レンズ枠12の位置に関して、それぞれ、矢印C方向,矢印D方向における位置のみを検出する。そのため、矢印C方向,矢印D方向において位置のずれ(変位)が生じないように可動レンズ枠12が移動した場合には、レンズ位置検出センサS1,S2は、変位を検出できない。
しかし、制御中心Pを中心として可動レンズ枠12が回転したとすると、レンズ位置検出センサS1,S2において、矢印C方向,矢印D方向の変位は、ほとんど生じないので、この場合、レンズ位置検出センサS1,S2は、可動レンズ枠12の回転を検出できないことがある。そのため、本実施形態の制御系では、可動レンズ枠12は、制御中心Pを中心としてベース部13に対して相対的に回転した位置でも安定し得る。つまり、回転を規制する機構等が無い場合には、可動レンズ枠12は、制御中心Pに回転の中心があるかのように、回転してしまうおそれがある。
このような可動レンズ枠12の回転は、ブレ補正レンズ11の制御精度を落とす要因となる。
図8は、バネ部材14a、14bによって可動レンズ枠12の回転を規制する様子を説明する図である。
図8において、カメラ1の姿勢は、正位置である。図8(a)は、可動レンズ枠12とベース部13とが理想状態にあり、バネ部材14a,14bとバネ受け部12a,12bがオフセットされている様子を示している。図8(b)は、図8(a)の状態から、可動レンズ枠12がF1方向に回転しようとした場合を示している。図8(c)は、図8(a)の状態から、可動レンズ枠12がF2方向に回転しようとした場合を示している。また、図8に示された水平方向、鉛直方向とは、カメラ1が正位置にある場合の水平方向、鉛直方向である。
図8(a)に示すように、理想状態であれば、バネ部材14a、14bは、バネ受け部12a,12bの垂直方向の上側と当接している。
しかし、本実施形態では、図8(b)に示すように、可動レンズ枠12が制御中心Pを中心として矢印F1方向に回転しようとした場合、バネ部材14bは、バネ受け部12bに当接しており、バネ受け部12bよって回転方向(矢印F1方向)に押され、そのバネ性によって撓む。そのため、バネ部材14bに回転を規制する方向に付勢力J1が発生し、可動レンズ枠12の回転を直ちに規制することができる。
また、図8(c)に示すように、可動レンズ枠12が制御中心Pを中心として矢印F2方向に回転しようとした場合も同様に、バネ部材14aは、バネ受け部12aに当接しているため、バネ受け部12aによって回転方向(矢印F2方向)に押され、そのバネ性によって撓む。そのため、バネ部材14aに回転を規制する方向に付勢力J2が発生し、可動レンズ枠12の回転を直ちに規制することができる。
また、バネ部材14a,14bは、小型であるので、ブレ補正装置の複数箇所に配置することが可能となる。このため、複数の箇所で安定して回転抑制を行うことができる。
さらに、バネ部材14a,14bは、その断面形状が略円形であることから、可動レンズ枠12の移動可能などのような平面に含まれる色々な方向に対しても、同様な付勢力を発生するので、ブレ補正アクチュエータV1,V2の駆動による可動レンズ枠12の動きを妨げることがない。
さらにまた、本実施形態では、バネ部材14a,14bは、可動レンズ枠12の自重を考慮した量だけバネ受け部12a,12bに対してオフセットされているので、ブレ補正スイッチ63をOFFとした場合にも、ブレ補正レンズ11の光軸Zが他のレンズ群の光軸と一致する方向に可動レンズ枠12を支持することができる。従って、ブレ補正レンズ11の位置を制御するためにブレ補正アクチュエータV1,V2を駆動する電力を少なくできる。
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、バネ部材14a,14bは、ブレ補正レンズ11を駆動してブレを補正するブレ補正装置10に用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、撮像素子を有する可動枠を駆動して像ブレを補正するブレ補正装置に用いてもよい。
また、ブレ補正装置10は、動画撮影可能なビデオカメラや、双眼鏡、望遠鏡等に用いてもよい。
Claims (13)
- 像ブレを補正するためのブレ補正レンズと、前記ブレ補正レンズの光軸方向に貫通する貫通孔とを有し、支持部と対向する可動部と、
前記支持部と前記可動部とを引き合わせる方向の引力を発生させる引力発生部と、
前記支持部と前記可動部との間に備えられ、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔を規定し、前記光軸と直交する方向に移動可能に前記可動部を支持するボールと、
前記光軸と直交する方向に前記可動部を駆動する駆動力を発生させる駆動部と、
前記光軸方向に沿って備えられ、前記可動部の回転を規制する線状の弾性部材とを有し、
前記弾性部材は、一端側が前記支持部に固定され、他端側が前記貫通孔の内壁との間にガタが生じるように前記貫通孔に挿入され、
前記可動部は、前記駆動部から前記駆動力が供給されたとき、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔が変動しないように前記光軸と直交する方向に移動することを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1に記載されたブレ補正装置であって、
前記弾性部材は、前記支持部と前記可動部との間に回転力が生じていないとき、重力方向と反対方向の部分のみが前記可動部の前記貫通孔の内壁と当接することを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1又は請求項2に記載されたブレ補正装置であって、
前記弾性部材は、前記可動部の自重を支えることができ、かつ、前記駆動部の駆動力により撓む剛性を有し、前記駆動部が駆動していないとき前記ブレ補正レンズの光軸をブレ補正レンズ以外のレンズの光軸と一致させることを特徴とするブレ補正装置。 - 像ブレを補正するためのブレ補正レンズを有する可動部と、
前記ブレ補正レンズの光軸方向に貫通する貫通孔を有し、前記可動部と対向する支持部と、
前記支持部と前記可動部とを引き合わせる方向の引力を発生させる引力発生部と、
前記支持部と前記可動部との間に備えられ、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔を規定し、前記光軸と直交する方向に移動可能に前記可動部を支持するボールと、
前記光軸と直交する方向に前記可動部を駆動する駆動力を発生させる駆動部と、
前記光軸方向に沿って備えられ、前記可動部の回転を規制する線状の弾性部材とを有し、
前記弾性部材は、一端側が前記可動部に固定され、他端側が前記貫通孔の内壁との間にガタが生じるように前記貫通孔に挿入され、
前記可動部は、前記駆動部から前記駆動力が供給されたとき、前記光軸方向における前記支持部と前記可動部との間隔が変動しないように、前記光軸と直交する方向に移動することを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項4に記載されたブレ補正装置であって、
前記弾性部材は、前記支持部と前記可動部との間に回転力が生じていないとき、重力方向と反対方向の部分のみが前記支持部の前記貫通孔の内壁と当接することを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項4又は請求項5に記載されたブレ補正装置であって、
前記弾性部材は、前記支持部の自重を支えることができ、かつ、前記駆動部の駆動力にあり撓む剛性を有し、前記駆動部が駆動していないとき前記ブレ補正レンズの光軸をブレ補正レンズ以外のレンズの光軸と一致させることを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載されたブレ補正装置であって、
前記弾性部材は、前記支持部と前記可動部との間に回転力が生じているとき、前記回転力を低減させるように前記貫通孔の内壁と当接することを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、
前記弾性部材は、断面形状が略円形状であることを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、
前記弾性部材は、複数であることを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、
前記弾性部材は複数であり、一の前記弾性部材と他の前記弾性部材との間には、ブレ補正レンズが備えられていることを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項10に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正レンズと前記一の弾性部材との間隔、及び、前記ブレ補正レンズと前記他の弾性部材との間隔とは等しいことを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載のブレ補正装置において、
前記弾性部材の前記一端側は、前記可動部又は前記支持部の中心よりも外縁に近い部分において、前記可動部又は前記支持部に固定されている
ことを特徴とするブレ補正装置。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載のブレ補正装置を用いたことを特徴とする光学機器。
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