JP5383743B2 - 振れ補正装置を有する光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、光学機器等に生じる振動（手振れ）を検出して、これを像振れ補正の情報として光軸垂直方向にレンズ（振れ補正手段）を移動させることによって像振れを補正する振れ補正装置を有した光学機器に関するものである。

現在のカメラは、露出決定やピント合わせ等の撮影にとって重要な作業はすべて自動化されてきており、カメラ操作に未熟な人でも撮影の失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。また、最近では、カメラに加わる手振れによる像振れを補正するシステムも研究されており、撮影者の撮影失敗を誘発する要因はほとんど無くなってきている。

ここで、手振れによる像振れを補正するシステムについて簡単に説明する。
撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常１Ｈｚ乃至１２Ｈｚの振動であるが、シャッタのレリーズ時点において、このような手振れが発生していても像振れの無い写真を撮影可能とするため、基本的な考えとして上記手振れによるカメラの振動を検出し、その検出値に応じて補正レンズを変位させなければならない。従って、手振れが生じても像振れを生じない写真を撮影可能とするためには、第１にカメラの振動を正確に検出すること、補正レンズを変位させて第２にカメラの振動による光軸変化を補正すること、が必要となる。

この振動（手振れ）の検出は、原理的にいえば、加速度，角速度等を検出する振動検出手段と、該振動検出手段の出力信号を電気的に積分して変位を出力するカメラ振れ検出手段とをカメラに搭載することによって行うことができる。そして、この検出情報に基づいて補正レンズを変位させ撮影光軸を変化させるべく搭載された振れ補正装置内の振れ補正手段を制御することにより、像振れ補正が可能となる。

ここで、振れ検出手段を用いた、カメラ縦ブレ（ピッチ方向）及びカメラ横ブレ（ヨー方向）に由来する像ブレを抑制する、防振システムの概要を説明する。

防振システムは、レンズ鏡筒、カメラ縦ブレ振動、カメラ横ブレ振動を検出する振れ検出手段、振れ補正光学手段及び振れ補正光学手段に推力を与えるコイル、補正光学手段の位置を検出する検出素子から構成される。補正光学手段は、コイルとマグネットにより構成される電磁アクチュエータにより駆動される。また、補正光学手段は位置制御ループを備え、振れ検出手段の出力を目標値として駆動され、像面上での結像位置の安定性を確保している。

また、振れ補正装置においては、振れ補正装置が回転しないようにピッチ方向、ヨー方向にのみ振れ補正光学手段を移動させる為のローリング防止構造を設けているものが多い。なぜなら、ピッチ方向やヨー方向への移動の他にローリングが発生してしまうと、本来の振れ補正量とは異なる移動量を位置検知手段が検知し、所謂クロストークという誤信号による誤補正を行い像振れ補正を正確に行うことが出来なくなってしまうからである。

本出願人もローリング防止構造として、過去に以下の提案している。
特許文献１においては、Ｌ字形状のガイド軸で補正レンズの光軸回りの回転を防止した光学防振装置を提案している。ただし、上記特許文献１の光学防振装置では、補正レンズの光軸回りの回転を抑制するためのガイド機構部は、摺動によって補正レンズを平行移動ガイドする構成を有している。したがって、ガイド機構において発生する摺動摩擦が、特に補正レンズの微小駆動時に駆動応答性を劣化させるという問題がある。

このため、特許文献２では、転動可能なボールを用いて補正レンズの光軸回りの回転を抑える光学防振装置が開示されている。この装置は、互いに直交する方向に延びたＶ溝部が両面に形成されたガイド部材を有する。さらに、該ガイド部材の一方の面のＶ溝部内に配置されて装置のベース部材との間に挟み込まれるボール（鋼球）と、他方の面のＶ溝部内に配置されて補正レンズを保持するレンズ保持部材との間に挟み込まれるボールとを有する。

特許文献３でも同様に転動ボールによるローリング防止構造を構成し、高周波振動時や大きな外力が加わった際にもローリングを確実に防止できる構成が開示されている。

特開平１０−１９７９１１号公報 特開２００４−１０１７２１号公報 特開２００８−１８５６４３号公報

特許文献２、特許文献３においては、転動ボールにてローリングを防止する構造を提案している。ローリング防止構造としての転動ボール、ガイド部材は光軸方向に積み上げられた形で構成される。また、転動ボールによるローリング防止効果を得る為の付勢手段を、ローリング防止構造部分と振れ補正手段を挟んで反対側に配置している。その為に、振れ補正装置自体が光軸方向に大きくなり、光学設計上の制約となっていた。また、固定部材からの部品数が多いので、振れ補正光学系の光軸方向の位置精度を出すためには、各部品の寸法精度を上げることが不可欠であり、部品の製造コストが不利な要因となっていた。

また、特許文献３における実施例においては、振れ補正装置における振れ補正光学系は光軸方向においてローリング防止構造用の転動ボール以外の転動ボールで支持される構造である為、光軸方向の位置精度は出しやすくなっている。しかし、転動ボールだけでも９個必要な構成であり、付勢手段とローリング防止構造は光軸方向に積み上げた形で配置するため、振れ補正装置自体が光軸方向へ更に大きくなってしまうという課題があった。また、構成部品も多く、組立性にも課題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、ローリング防止構造を転動ボールで構成することで、少ない摩擦抵抗でレンズをガイドしつつ、振れ補正装置自体をコンパクトに構成でき、組立性も改善し、且つ、振れ補正光学系の光軸方向の位置精度も上げられる振れ補正装置を有する光学機器を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明に係る実施形態においては、振れ補正装置は、光軸に垂直な平面内を移動して像振れを補正する光学系と、該光学系を保持するとともに光軸に垂直な平面内において固定部材に対して可動である可動部材と、該可動部材が光軸に垂直な平面内で回転しないようにガイドするガイド部材と、該固定部材と該ガイド部材との間で転動可能に挟持される３つの第１転動ボールと、該ガイド部材と該可動部材との間で転動可能に挟持される２つの第２転動ボールと、該固定部材と該可動部材との間で転動可能に挟持される１個の第３転動ボールと、該可動部材を該固定部材の方向に付勢する付勢手段と、該可動部材を該固定部材に対して光軸に垂直な二つの方向に駆動する駆動手段と、を有し、前記第１転動ボールの内の２個は、光軸に垂直な第１の方向にのみ転動可能であり、前記第２転動ボールは光軸に垂直な方向であって前記第１の方向とは異なる第２の方向にのみ転動可能であるように構成するものである。

本発明の更なる実施形態においては、前記振れ補正装置は、該２個の第２転動ボールの前記ガイド部材の当接箇所を結んだ線と、前記３個の第１転動ボールの前記ガイド部材との当接箇所を結んだ三角形が、光軸に垂直な平面に投影した状態において、２点で交わるように構成される。この構成により、ガイド部材を２箇所で第１の転動ボールの方向へ付勢しているにもかかわらず、ガイド部材が安定した状態で第１転動ボールの方向へ付勢され、また、第３転動ボールを固定部材に直接当接させていることで振れ補正手段の光軸方向の位置精度を上げることも出来、光軸方向にコンパクトに構成することが出来る。

本発明の更なる実施形態における振れ補正装置は、前記第２の転動ボールと前記第３転動ボールを、光軸を中心とする回転方向において等角度の間隔で配置し、前記ガイド部材は板状の非磁性体で形成され、該ガイド部材への前記第１転動ボールと前記第２転動ボールの当接部は、光軸を中心とする回転方向において互いに異なる位置に配置され、前記ガイド部材及び前記固定部材の、前記第１の方向にのみ転動可能な前記第１転動ボールとの当接部は、該第１の方向に延設されたガイド溝で構成され、前記可動部材及び前記固定部材の前記第２転動ボールとの当接部を前記第２の方向に延設されたガイド溝で構成することで、転動ボール自体が光軸方向にオーバーラップした状態で配置される。この構成により、振れ補正装置を光軸方向にコンパクトに構成することができる。

更に、本発明の振れ補正装置における前記駆動手段は、マグネットと磁気結合している磁性体であるヨークから構成され、前記固定部と一体的に固定され、前記第３転動ボールと少なくとも２個の前記第１転動ボールの、それぞれの前記固定部材への当接部を、該ヨークによって構成することで、部品点数を増やさず光軸方向の位置精度を上げることができる。更には、前記付勢手段は、前記第２転動ボール及び前記第３転動ボールと、光軸を中心とする回転方向において同じ位値になるように配置することで光軸方向にコンパクトに構成可能である。

また、前記振れ補正装置は光学機器に対し光軸の傾きを調整する傾き調整機構を有することで振れ補正手段の倒れを補正し光学性能に影響しない、振れ補正装置を有する光学機器を構成できる。

本発明によれば、振れ補正装置の光軸方向の大きさがコンパクトな構造でありながら、レンズ保持部材の光軸に垂直な平面内での回転を制限しながら光軸に垂直な平面内にて任意の方向にレンズ保持部材を少ない摩擦抵抗で移動させることができる。このため、駆動応答性及び防振性能を向上させることができ、振動や騒音の発生の少ない振れ補正装置及び光学機器を実現することができる。

本発明の実施形態を表すレンズ鏡筒の断面図 図１の振れ補正装置の分解斜視図 図２の反対側から見た分解斜視図 図１の振れ補正装置を係止手段側から見た正面図 図４のＡ-Ａ断面図 図４のＢ-Ｂ断面図 振れ補正装置の斜視図 振れ補正装置の斜視図 振れ補正装置の斜視図 振れ補正装置の動作の説明概要図 振れ補正装置の動作の説明概要図 振れ補正装置の動作の説明概要図

本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。

図１には、本発明の実施例である光学機器としてのレンズ装置の構成を示している。このレンズ装置は、一眼レフカメラ用の交換レンズ（ズームレンズ）であり、図中の中心線より上側は広角端での構成を、中心線より下側は望遠端での構成をそれぞれ示している。なお、以下の説明において、物体側を前側とし、像側を後側とする。

撮像光学系は、第１〜第６レンズユニットＬ１〜Ｌ６により構成される。ズーム操作環１の直進操作によって、第１〜第６レンズユニットＬ１〜Ｌ６が光軸方向に移動し、撮像光学系の焦点距離を変更する。ズーム操作環１の外周には、操作をし易くするためにゴムリング１ａが取り付けられている。また、ズーム操作環１の前端部には、遮光フードを取り付けるための爪部１ｂが設けられている。

ズーム操作環１の後端部には、フォーカス操作環２及びズーム操作調節リング３が配置されている。フォーカス操作環２の回転操作によって第２レンズユニットＬ２が光軸方向に移動し、焦点調節を行うことができる。また、ズーム操作調節リング３の回転操作によって、ズーム調節リング３とその内側に配置された固定筒４との間の摩擦の大きさが変化し、ズーム操作環１の操作の重さを調節することができる。

直進筒５は、ズーム操作環１及び第１レンズユニットＬ１を保持する第１鏡筒１３とともに光軸方向に移動する。直進筒５にはカム５ａが設けられている。ズームカム環６には、直進筒５のカム５ａに係合するカムフォロア（図示せず）が設けられている。したがって、操作環の直進操作によって、カム環６は回転しながら光軸方向に移動し、各群を光軸方向に移動する。

ここで、ズームカム環６の光軸方向の移動量は、第５レンズユニットＬ５を含む後述する振れ補正装置（光学防振装置）１２の光軸方向の移動量と同じである。

振れ補正装置１２は、第５移動筒１１に固定されている。第５移動筒１１に設けられたフォロア（図示せず）は、ズームカム環６に周方向に延びるように形成された溝部（図示せず）に係合している。このため、振れ補正装置１２（第５レンズユニットＬ５）は、回転することなくズームカム環６とともに光軸方向に移動する。

案内筒７はレンズ装置の固定部を構成する。案内筒７の後部には、振動型モータと、該モータの回転及びフォーカス操作環２の回転をフォーカスキー１６に伝達する伝達機構とを含むフォーカスユニット８が保持されている。また、案内筒７の後端部には、固定筒４及びマウント９がビスによって固定されている。

防滴ゴム１０は、マウント９が不図示のカメラのマウントに装着された状態で、該マウント結合部への水滴の浸入を防止する。

第２鏡筒１４は第２レンズユニットＬ２を保持する。第２鏡筒１４の外周に配置されたフォーカスカム環１５には、ズームカム環６に光軸方向に延在するように形成された案内溝部（図示せず）と第５移動筒１１に形成されたカム溝部１１ａに係合するカムフォロア（図示せず）が設けられている。このため、ズームカム環６が回転すると、フォーカスカム環１５が回転しながら光軸方向に移動し、これとともに第２鏡筒１４（第２レンズユニットＬ２）が回転せずに光軸方向に移動する。

前述したフォーカスキー１６の回転は、第２鏡筒１４に伝達される。第２鏡筒１４がフォーカスカム環１５に対して回転することで、フォーカスカム環１５の内周に形成されたフォーカスカム１５ａによって第２鏡筒１４が焦点調節のために光軸方向に移動する。なお、本実施例の撮像光学系は、焦点距離によって焦点調節のための第２レンズユニットＬ２の移動量が異なる光学系である。このため、焦点距離の変化に応じてフォーカスカム環１５を回転させ、第２鏡筒１４を光軸方向に移動させるためのフォーカスカム１５ａの使用領域を変化させることで、第２鏡筒１４の移動量を変化させる。

第３鏡筒１８は第３レンズユニットＬ３を保持する。第３鏡筒１８の前部（第３レンズユニットＬ３よりも前側）には、絞りユニット１７が固定されている。第３鏡筒１８には、ズームカム環６に形成されたカム溝部６ａと、第５移動筒１１に形成された直進溝部（図示せず）とに係合するカムフォロア（図示せず）が設けられている。このため、ズームカム環６が回転することによって、第３鏡筒１８（第３レンズユニットＬ３）及び絞りユニット１７が光軸方向に移動する。

第４鏡筒１９は第４レンズユニットＬ４を保持する。第４鏡筒１９には、ズームカム環６に形成されたカム溝部６ｂと、第５移動筒１１に形成された直進溝部（図示せず）とに係合するカムフォロア（図示せず）が設けられている。このため、ズームカム環６が回転することによって、第４鏡筒１９（第４レンズユニットＬ４）が光軸方向に移動する。

第６鏡筒２０は第６レンズユニットＬ６を保持する。第６鏡筒２０には、ズームカム環６に形成されたカム溝部６ｃと、案内筒７に形成された直進溝部（図示せず）とに係合するカムフォロア（図示せず）が設けられている。このため、ズームカム環６が回転することによって、第６鏡筒２０（第６レンズユニットＬ６）が光軸方向に移動する。

三脚座２１には、レンズ装置を三脚に固定するためのネジ部２１ａが設けられている。

レンズ装置の制御回路２３は、案内筒７の外周を囲むように配置されている。レンズ装置の振れを検出する振動ジャイロ等の振れセンサ（角速度センサ）は、制御回路２３に半田付けされ、案内筒７にゴムを介して固定されている。

また、制御回路２３、フォーカスユニット８、振れ補正装置１２及び絞りユニット１７は接点２２においてカメラと電気的に接続される。
次に、振れ補正装置１２の構成を、図２〜図９を用いて詳細に説明する。図２は振れ補正装置１２を分解して、振れ補正装置１２内の制御基板４０側から見た図、図３は振れ補正装置１２を分解して図2と逆側から見た図である。図４は振れ補正装置１２の背面図、図５，図６はそれぞれ、振れ補正装置１２を図４におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線で切断したときの断面を示している。図７〜図８は本実施形態における主要部を抜き出して表した図であり、同一部材については同じ番号で示してある。

振れ補正装置における固定部としての地板３０の外周には、図２及び図３に示すように、コロ座３０ａ（実際には光軸を中心とする回転方向に等角度の間隔で３箇所に設けられている）が形成されている。該コロ座３０ａには、コロ（図示せず）がビス止めされる。該コロが第５移動筒１１に設けられた穴部に係合することで、振れ補正装置１２が第５移動筒１１により保持される。また該コロは所謂偏心コロであり、第５移動筒との係合箇所とコロ座３０ａとの係合箇所の中心線が偏心している形状である。その為、この偏心コロを回転させることで、第５移動筒に対する振れ補正装置１２全体の倒れ（光軸の傾き）を適宜調整することが可能である構成となっている。尚、偏心コロにて保持する理由は後述する。

磁性体により形成された第１ヨーク３２は、４箇所に形成された穴３２ａを貫通する４本のビス３４によって地板３０の穴３０ｂにビス止めされ一体的に振れ補正装置１２の固定部を構成する。ヨーク１の位置は２箇所の突起（不図示）に係合する穴３２ｂによって決められている。また、第１ヨーク３２の前面（シフト枠側）には、４つのネオジウムマグネットからなる永久磁石（シフトマグネット）３３ａが２対吸着されて固定されている。

第５レンズユニットＬ５は、振れ補正手段を構成している防振レンズであって、図５等で示すように、本実施形態においては３枚のレンズで構成されている。

第５レンズユニットＬ５は、振れ補正手段を構成しているシフト枠３１によって保持されている。シフト枠３１の前面には、２対のシフトマグネット３３ａに対向するよう、２つのシフトコイル３５が接着により固定されている。

シフト枠３１は、地板３０に対して、第５レンズユニットＬ５の光軸、つまりは撮像光学系の光軸に垂直なピッチ方向（Ａ方向）及びヨー方向（Ｂ方向）にシフト可能である。

また、シフト枠３１の後面には、２つの赤外発光ダイオード（ｉＲＥＤ）等の投光素子３６が接着により固定されている。各投光素子３６からの光束は、シフト枠３１に形成されたスリット３１ａを通して、シフト基板４０に実装された光位置センサ（ＰＳＤ）等の受光素子（以下、シフト位置検出素子という）４０ｂに入射する。シフト位置検出素子４０ｂは、２つの投光素子３６に対応して２つ設けられている。これにより、シフト枠３１のピッチ方向及びヨー方向での位置を検出することができる。

前述した振れセンサからの角速度信号は、制御回路２３において積分される。これにより、角変位信号が生成される。そして、制御回路２３は、角変位信号に基づいて、該角変位により本来像面で生ずる被写体像の変位方向及び変位量に対して、逆方向に同じ量だけ被写体像を変位させる位置を、シフト枠３１の目標シフト位置として設定する。制御回路２３は、該目標シフト位置とシフト位置検出素子４０ｂにより得られたシフト枠３１の位置との差が小さくなるように、シフトコイル３５への通電方向及び通電量を決定し、シフトコイル３５への通電を行う。このようにして、シフト枠３１（第５レンズユニットＬ５）のフィードバック位置制御を行うことで、像振れを低減する。

シフトフレキシブルプリント基板（以後、シフトＦＰＣと記す）３５ａの接続部３５ｃは、シフト基板４０に実装されたコネクタ４０ｃに接続される。これにより、シフト基板４０からのシフトＦＰＣ３５ａに半田付けされた投光素子３６とシフトコイル３５への通電が行われる。シフトＦＰＣ３５ａのうち接続部３５ｃと投光素子３６に半田付けされた部分との間には、複数の折り曲げ部が形成されており、折り曲げ部の弾性と折り曲げ部が移動することによってシフト枠３１がシフトしてもシフトＦＰＣ３５ａが突っ張らないようになっている。

第２ヨーク３９の前面には、シフト位置検出素子４０ｂ、不図示の出力増幅用ＩＣ及び接続用コネクタ４０ｃが実装されたシフト基板４０が当接している。シフト基板４０は、２箇所の位置決め穴４０ａに地板３０に設けられた位置決めダボ３０ｄが挿入されることで第２ヨーク３９と共々、位置決めされる。そして、シフト基板４０は第２ヨーク３９のネジ穴３９ａに対して２本のビス４１ａにより第２ヨーク３９と一体化され、２本のビス４１ｂによって第２ヨーク３９と共に地板３０と結合され固定部を構成する。

第２ヨーク３９の後面には、第１ヨーク３２に固定された２対のシフトマグネット３３ａと同じ形状を有する２対のシフトマグネット３３ｂが吸着により固定されている。したがって第１ヨーク３２、シフトマグネット３３ａ，３３ｂ及び第２ヨーク３９によって閉じた磁気回路が形成され、磁気吸引力によって第１ヨーク３２と第２ヨーク３９が引き合う。この際に磁気吸引力によりそれぞれのヨークや固定部である地板３０が変形するのを防止するために、４本のシャフト３２ｆがヨーク間に配設されている。また、この磁気回路内でシフトコイル３５に通電することで、シフト枠３１がピッチ方向及びヨー方向にシフト駆動される。

つまり、第１ヨーク３２、シフトマグネット３３ａ，３３ｂ、第２ヨーク３９及びシフトコイル３５によって、シフト枠３１をピッチ方向及びヨー方向にシフトさせる電磁アクチュエータが構成されている。

次に本発明の主要部であるガイド手段を構成しているローリング防止構造部分について説明する。

ローリング防止構造は、主に第１ヨーク３２、第１ガイドプレート４２、第２ガイドプレート４４、第１転動ボール３８、第２転動ボール５１、第３転動ボール５５によって構成されている。

シフト枠３１等の振れ補正手段を組み込む前であって、地板３０に第１ヨークを組み込んだ状態を像側から見た状態を図７に示す。第１ヨーク３２は、３箇所の転動ボール当接部３２ｃ、３２ｄを有する。２組のアクチュエータを構成しているマグネットの間に位置する当接部３２ｃには、第３転動ボール５５が当接し、２箇所の当接部３２ｄには第１転動ボール３８が当接する。当接部３２ｄは長穴により構成されるガイド溝３２ｅである。２個の第１転動ボール３８は、それぞれの当接部３２ｄのガイド溝３２ｅ上を転動する。

地板３０には第１ロックヨーク５３がビス５４によって固定され、第１ロックヨーク５３の表面には当接面５３ａがあり、この当接面５３ａ上を残りの第１転動ボール３８が転動する。

図７の状態に第１ガイドプレート４２を組み込んだ状態が図８の状態である。第１ガイドプレート４２は、板状のガイド部材であって、３箇所の当接部（４２ａ（２箇所）、４２ｂ（１箇所））において第１転動ボール３８と当接する。その内２ヶ所の当接部４２ａは、図８に示す第１ガイドプレート４２の裏面側に、第１ヨーク３２上のガイド溝３２ｅと同方向に形成された長穴からなるガイド溝４２ａで構成される。

以上の構成により、第１ガイドプレート４２と第１ヨーク３２及び地板３０の間に、３個の第１転動ボール３８が転動可能な状態で挟持される。第１ヨーク３２上のガイド溝３２ｅと、ガイド溝３２ｅと同じ方向に長手方向を有するガイド溝４２ａの間で２つの第１転動ボール３８が挟持されているため、第１ガイドプレート４２は長穴の長手方向（図８中のＡ方向）にのみ移動できる。

第１ガイドプレート４２には、光軸と直行する平面内においてガイド溝４２ａと直交する方向に延設された長穴があり、その像面側（地板３０と反対側）にガイド溝４２ｃが２箇所形成され第２転動ボール５１の当接部として機能する。なお、第１ガイドプレート４２は、非磁性体のステンレスを材料としていることで、シフトマグネット３３ａに吸引されて第１ガイドプレート４２の作動の負荷にならない。また、第１転動ボール３８、第２転動ボール５１、第３転動ボール５５は、セラミック製のボールであるため、組込み時にシフトマグネット３３ａに吸引されずに組込むことが出来、作動時の負荷にもならない。
またそれぞれの転動ボールの当接部を光軸方向に重ならないように、ずらした配置としたことで、組み込み後の光軸方向の厚さを、それぞれの転動ボールとガイドプレートの厚みの和より小さくするように構成でき、光軸方向の省スペース化を図っている。本発明においては更に第１ガイドプレート４２の表側当接部であるガイド溝４２ｃ付近と当接部４２ａ付近との間で段をつけて、ガイド溝４２ｃが構成される第１ガイドプレート４２の面を第１転動ボール３８側へシフトさせ、更なる省スペース化を図っている。

図９は図８の組立途中の装置に組み込まれる振れ補正手段を主に表している。尚、分かり易いように第２転動ボール５１及び第３転動ボール５５は当接部に接する形で表現し、シフトスプリング３７も表現してある。
シフト枠３１には位置決めダボ３１ｃが設けられ、第２ガイドプレート４４の穴４４ａに入り込むことで位置決めとして機能している。また第２ガイドプレート４４はネジ穴部４４ｂに図９裏側からビス止めされることでシフト枠３１と一体的に固定される。

第２ガイドプレート４４には、Ｂ方向に長手方向を有する長穴が形成され、その長穴により構成されるガイド溝４４ｃが２箇所設けられている。このガイド溝４４ｃが第２転動ボール５１の当接部として機能している。第３転動ボール５５の当接部はサブプレート５２によって構成される。このサブプレート５２はステンレスを材料で構成され、シフト枠３１に接着固定される。

凸部３１ｅは、サブプレート５２の位置決め及び第３転動ボール５５の脱落防止用の壁を兼ねている。

以上のように転動ボールの当接箇所は本発明においては全て金属で構成しているが、振れ補正手段を構成している光学系の重量や大きさによっては樹脂で構成してもよい。図８の状態に図９に示す振れ補正手段が組み込まれた際には、シフト枠３１（振れ補正手段）は、第２ガイドプレート４４を介して２箇所の第２転動ボール５１及びサブプレート５２を介して１箇所の第３転動ボール５５によって支持されている。すなわち、第１ガイドプレート４２と第２ガイドプレート４４との間で、２つの第２転動ボールが転動可能に挟持され、サブプレート５２と第２ガイドプレート４４との間で、第３転動ボールが転動可能に挟持されている。そして、Ｂ方向に長い、第２ガイドプレート４４のガイド溝４４ｃと第１ガイドプレート４２のガイド溝４２ｃの間に２つの第２転動ボール５１が挟まれているため、第２ガイドプレート４４を固定しているシフト枠３１は、第１ガイドプレート４２に対して長穴の方向（Ｂ方向）にしか移動できない。つまり、当接部３２ｃとサブプレート５２との間に挟まれた第３転動ボール５５、当接面５３ａと当接部４２ｂとの間に挟まれた第１転動ボールは、それぞれ自由な方向に転動可能である。そのため、第１ガイドプレート４２とシフト枠３１（第２ガイドプレート４４）は、Ａ方向には第１転動ボール３８の転動により一体的に移動し、Ｂ方向には第２転動ボールの転動により移動する。このように、シフト枠３１は光軸に垂直な平面内において回転することなく光軸に垂直な平面内をシフト移動することができる。

尚、ガイド溝４２ａとガイド溝３２ｅの長手方向（第１の方向）と、ガイド溝４２ｃとガイド溝４４ｃの長手方向（第２の方向）が互いに直交する実施例を例示したが、本発明の構成はこれに限定されることはなく、光軸に垂直な平面内において互いに異なればよい。

以上の構成を模式的に表したものが図１０で、これにより本実施形態の主要部の動作を簡単に説明する。
図１０中、（１ａ）はシフトしていない状態を表している正面図であり、（１ｂ）及び（１ｃ）はそれぞれ側面図である。転動ボール３８、５１、５５の配置以外は模式的に示している。固定要素（固定部材）３０１は、実施例中の、第１ヨーク３２と第１及び第２ロックヨーク４７、５３並びに地板３０に対応する。ガイド要素３０２は第１ガイドプレート４２に対応し、移動要素（可動部材）３０３は、シフト枠３１、第２ガイドプレート４４、サブプレート５２を一体的に表している。第５レンズユニットＬ５は、移動要素３０３に装着される
図１０の（２ａ）は、ピッチ方向（Ａ方向）上側に最大シフトした状態を表しており、（２ｂ）及び（２ｃ）は同様にその状態の側面図である。図１０の（３ａ）は、ヨー方向（Ｂ方向）右側に最大シフトした状態を表しており、（３ｂ）及び（３ｃ）はその側面図である。また移動要素３０３は常に固定要素３０１側に付勢されている状態であるが本図上では省略している。

シフトしていない状態では、（１ａ）に示すようにそれぞれの転動ボール３８，５１、５５はガイド溝の中心位置に位置している。この状態から図中でピッチ方向（Ａ方向）上側に最大シフトした状態（２ａ）への移動中では、ピッチ方向（Ａ方向）に延設されたガイド溝３２ｅとガイド溝４２ａに沿って２個の第１転動ボール３８が転動する。従って、第１転動ボール３８は、移動要素３０３の移動量の半分だけピッチ方向（図中上方向）に移動している。ガイド溝に当接していない２ヶ所の転動ボール、すなわち、固定要素３０１と移動要素３０３との間に挟まれている第３転動ボール５５と、固定要素３０１とガイド要素３０２との間に挟まれている第１転動ボール３８も同様に転動する。ヨー方向に延設されたガイド溝に当接する２箇所の第２転動ボール５１は、シフトスプリング３７によりガイド溝に付勢されているため、ピッチ方向（Ａ方向）には転動できず、ガイド要素３０２及び移動要素３０３と一体的にＡ方向に移動する。また転動した第１転動ボール３８は最大シフト状態でもガイド溝の延設方向の端部と当接しないため、確実に転動することにより負荷変動が起きず、制御上も安定する。

次に図中、Ｂ方向右側に最大シフトした状態への移動中、すなわち、図１０の（１ａ）の状態から（３ａ）の状態への移行中では、ヨー方向に延設されているガイド溝４２ｃとガイド溝４４ｃに沿って、２個の第２転動ボール５１が転動する。従って、第２転動ボール５１は、移動要素３０３の移動量の半分だけ図中右方向に移動している。ガイド溝に当接していない第３転動ボール、すなわち、固定要素３０１と移動要素３０３との間に挟まれている第３転動ボール５５も同様に転動する。ピッチ方向（Ａ方向）に延設されたガイド溝に当接している２箇所の第１転動ボール３８は、シフトスプリング３７によりガイド溝３２ｅ、４２ａに付勢されているため、ヨー方向（Ｂ方向）には転動できず、中心位置にそのまま保持される。また転動した第２転動ボール５１、は最大シフト状態でもガイド溝の延設方向の端部と当接しないため、確実に転動することにより負荷変動が起きず、制御上も安定する。

以上の関係をそれぞれピッチ方向、ヨー方向で制御することで、負荷変動無くかつ、回転（ローリング）もしないで全ての移動部が転動保持されている構成となっている。

また、本実施形態におけるそれぞれのガイド溝３２ｅ、４２ａ、４２ｃ、４４ｃの長さは、各転動ボールの転がり移動量よりも所定量長く設定されている。これにより移動方向の端（溝の長手方向の端）で転動ボールがガイド溝の長手方向の端部に突き当たり、作動に影響を及ぼす可能性が排除されている。自由に転動する当接面５３ａの段差、凸部３１ｅの壁までの距離も同様に、実際の転動によって移動する量より所定量広げた範囲としている。本実施形態においてはどちらも実際の転動によって移動する量の約２倍を確保している。シフト枠３１の外周３箇所には、突起３１ｂが形成されている。また、地板３０における該３つの突起３１ｂに対応する３箇所にも、突起３０ｃが形成されている。そして、各突起３１ｂと各突起３０ｃには、図５等に示すように、シフトスプリング３７の両端３７ａが掛けられている。この様に、シフトスプリング３７が角度方向に略等間に配置されることで、シフト枠３１が常に地板３０側にバランスよく付勢される。そして、シフト枠３１がシフト時にシフト枠３１自体がばたついたりせず、バランスよく支持するために、シフトスプリング３７と、光軸を中心とする回転方向において略同じ位置に、第２転動ボール５１及び第３転動ボール５５の当接部が設けてある。

尚、第１ガイドプレート４２における第２転動ボール５１のガイド溝４２ｃは、第１ガイドプレートの３箇所の第１転動ボール３８の当接部４２ａ、４２ｂの間に設けてあり、当接部４２ａ，４２ｂを結んだ三角形に対してガイド溝４２ｃを結んだ線は光軸に垂直な平面に投影すると、２箇所の点Ｐで交わる構成になっている。第１ガイドプレート４２は、シフトスプリング３７による地板３０側への付勢力を、ガイド溝４２ｃ上の２つの第２転動ボール５１を介して２箇所のみで受けているが、この構成によりばたつかずバランスよく移動可能に支持することを可能とする。

また、シフト枠３１の光軸方向の位置を第１ガイドプレート４２を介さずに、第３転動ボール５５を介して固定部である第１ヨークに対して決めている箇所があるため、部品点数と光軸方向の位置の変動を抑制することが出来る。

但し、シフト枠３１は、２箇所においては、第１ガイドプレート４２、第２ガイドプレート４４を介して固定部に支持される。その２箇所の光軸方向の位置については、第２転動ボール当接部４２ｃ近傍のコロ座３０ａに配置される前述の偏心コロを回転させて調整する傾き調整機構を有し、振れ補正手段の倒れを調整することが可能である。
尚、倒れ調整方法は偏心コロにて行う方法に限定されるものではない。

地板３０に固定される第１ロックヨーク５３には、ロックマグネット４８ａが吸着して固定されている。ロック部材としてのロックリング４５は、地板３０の内周部によって光軸回りで回転可能に保持されている。ロックリング４５の内周部の４箇所には、ロックカム部４５ａが形成されている。

シフト枠３１に形成された第５レンズユニットＬ５を保持する円筒部分の外周面のうち、ロックリング４５が後述するアンロック位置に回転した状態で、光軸を中心とする回転方向において、ロックカム部４５ａと同じ位置となる４箇所には、突起部３１ｆが形成されている。光軸を中心とする回転方向において、ロックリング４５のロックカム部４５ａの位置がシフト枠３１の突起部３１ｃの位置に対してずれている状態では、突起部３１ｃがロックリング４５の内周面４５ｆに当接（係合）又は近接する。このため、シフト枠３１のピッチ及びヨー方向へのシフトが制限される。この状態をロック状態といい、この状態でのロックリング４５の回転方向の位置をロック位置という。

また、ロックリング４５のロックカム部４５ａの回転角がシフト枠３１の突起部３１ｃの回転角に一致している状態では、突起部３１ｃがロックカム部４５ａの内側に、ロックカム部４５ａに対して所定の間隔をあけて位置する。このため、シフト枠３１のピッチ及びヨー方向へのシフトが許容される。この状態をアンロック状態といい、この状態でのロックリング４５の回転位置をアンロック位置（ロック解除位置）という。

ロックリング４５の平面部４５ｃの後面には、ロックコイル４９が接着により固定されている。ロックコイル４９のコイル線の端部は、ロックリング４５の外周に貼り付けられたロックＦＰＣ４６の露出部４６ｂに半田付けされている。

ロックＦＰＣ４６には、ロックリング４５の回転位置を検出するための検出器であるフォトインタラプタ４６ａが実装されている。フォトインタラプタ４６ａは、ロックリング４５に形成された遮光部４５ｂが、該フォトインタラプタ４６ａの投光部と受光部の間を通過して遮光状態から受光状態に切り換わることで、ロックリング４５の回転位置（ロック位置及びアンロック位置）を検出する。

本実施例では、ロック位置とアンロック位置とでフォトインタラプタ４６ａから出力される信号はいずれも明信号（受光部が受光しているときの信号）である。このため、制御回路２３は、シフト枠３１のシフト位置を検出するシフト位置検出素子４０ｂからの信号を参照して、ロック位置かアンロック位置かを判定する。例えば、フォトインタラプタ４６ａから明信号が出力されている状態でシフト枠３１の位置が撮像光学系の光軸付近の位置を示す場合はロック位置と判定し、シフト枠３１の位置が撮像光学系の光軸から離れた位置である場合はアンロック位置と判定する。

なお、ロックＦＰＣ４６には、ロックリング４５の回転に伴って弾性変形可能なＵターン部４６ｄが形成されており、これによりロックＦＰＣ４６の突っ張りが防止される。

４７ａはロックゴム（弾性部材）であり、ロックリング４５のロック位置を超える回転及びアンロック位置を超える回転を阻止する。

第２ロックヨーク４７の前面には、ロックマグネット４８ｂが吸着して固定されている。第１ロックヨーク５３、ロックマグネット４８ａ、第２ロックヨーク４７及びロックマグネット４８ｂにより閉じた磁気回路が形成され、磁気結合している。この磁気回路の中でロックコイル４９に通電することで、ロックリング４５をロック位置とアンロック位置との間で回転させることができる。

第１ロックヨーク５３、ロックマグネット４８ａ、第２ロックヨーク４７、ロックマグネット４８ｂ及びロックコイル４９により、ロックリング４５を回転させる電磁アクチュエータが構成される。

ロックコイル４９への通電によって回転駆動されたロックリング４５の突起４５ｄ，４５ｅがロックゴム４７ａに衝突しても、ロックゴム４７ａが弾性部材（ゴム）によって形成されているため、ほとんど衝突音は発生しない。

また、ロックリング４５がロック位置とアンロック位置との間で回転している状態（以下、回転途中状態という）では、ロックリング４５の遮光部４５ｂがフォトインタラプタ４６ａの投光部と受光部の間に位置し、投光部から受光部に向かう光を遮る。外乱等によってロックリング４５が回転途中状態で停止したことがフォトインタラプタ４６ａによって検出された場合、制御回路２３は、ロックリング４５を該停止直前までの回転方向と同じ方向に再度回転させるように、ロックコイル４９への通電を行う。停止直前までの回転方向は、制御回路２３内のメモリに記憶するようにすればよい。

また、不具合防止の観点から、回転途中状態で停止した場合は、停止直前までの回転方向にかかわらず、ロックリング４５をロック位置に再度回転させるようにしてもよい。
以上の構成で、それぞれの転動ボールが滑ることなく転がることができるために、少ない摩擦抵抗で振れ補正手段であるシフト枠３１が移動でき、駆動応答性及び防振性能を向上することができる。

また、振れ補正手段自体を付勢していることでシフト移動時にガタが無い為に、振動や騒音の発生を少なく出来る。また、ローリング防止構造を構成している上記部分と光軸方向に重なった位置に付勢手段であるシフトスプリング３７を配置することで振れ補正装置を光軸方向にコンパクトに構成できる。

なお、本実施例では、シフト枠３１にシフトコイル３５を設け、地板３０（第１及び第２ヨーク３２，３９）にシフトマグネット３３ａ，３３ｂを設けた、いわゆるムービングコイルタイプの振れ補正装置について説明した。しかし、本発明はこの構成に限らず、シフト枠３１にシフトマグネットを設け、地板３０にシフトコイルを設けた、いわゆるムービングマグネット型の振れ補正装置を用いる場合にも適用することができる。すなわち、シフト枠３１と地板３０のうち一方にコイルを設け、他方にマグネットを設ければよい。

また、本実施例において、シフト枠３１の付勢手段としてコイルバネを用いたが、他の付勢手段であるゴム等の弾性部材やマグネットの磁気吸引力あるいは磁気反発力を利用して付勢してもよい。コイルバネを用いた場合についても本実施例と同様の効果があれば本実施形態の構成に縛られるものではない。

本実施例においては、転動ボールを一方向のみ転動可能にするための構成として、長穴によるガイド溝を例示したが、本発明はこれに限定されることはない。Ｖ溝、Ｕ溝等からなるガイドであって、一方向以外への転動の自由度を持たないガイドの構成（転動ボールがガイドに２点のみで当接するガイド）であれば、本実施例と同様の効果を享受できることに留意されたい。

１２：振れ補正装置
３０:地板（固定部材）
３１:シフト枠（可動部材）
３２:第１ヨーク
３７:シフトスプリング
３８:第１転動ボール
３９:第２ヨーク
４０:シフト基板
４２:第１ガイドプレート
４４:第２ガイドプレート
５１:第２転動ボール
５５：第３転動ボール

Claims (8)

1. 振れ補正レンズと、
   該振れ補正レンズを保持するとともに光軸に垂直な平面内において固定部材に対し可動である可動部材と、
   該固定部材に対して光軸に垂直な平面内において移動可能であり且つ該可動部材が光軸に垂直な平面において回転しないようにガイドするガイド部材と、
   該固定部材と該ガイド部材との間で転動可能に挟持される３個の第１転動ボールと、
   該ガイド部材と該可動部材との間で転動可能に挟持される２個の第２転動ボールと、
   該固定部材と該可動部材との間で転動可能に挟持される１個の第３転動ボールと、
   該可動部材を該固定部材に対して光軸に垂直な方向に駆動する駆動手段と、を有する振れ補正装置であって、
   前記３個の第１転動ボールの内の２個は、光軸に垂直な第１の方向にのみ転動可能であり、
   前記２個の第２転動ボールは、光軸に垂直な方向であって、前記第１の方向とは異なる第２の方向にのみ転動可能であり、
   前記１個の第３転動ボールは、光軸に垂直な方向に自由に転動可能であり、
   前記光軸に垂直な方向から見た場合に、前記第３転動ボールと前記第１転動ボールとは、少なくとも一部が重なるように配置されている、
   ことを特徴とする振れ補正装置。
2. 前記光軸に垂直な方向から見た場合に、前記第３転動ボールと前記第２転動ボールとは、少なくとも一部が重なるように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の振れ補正装置。
3. 前記２個の第２転動ボールの前記ガイド部材との当接箇所を結んだ線と、前記３個の第１転動ボールの前記ガイド部材との当接箇所を結んだ三角形が、光軸に垂直な平面に投影した状態において、２点で交わるように構成される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の振れ補正装置。
4. 前記第２転動ボールと前記第３転動ボールを、光軸を中心とする回転方向において等しい間隔で配置し、
   該ガイド部材への前記第１転動ボールと前記第２転動ボールの当接部は、該光軸を中心とする回転方向において互いに異なる位置に配置され、
   前記ガイド部材及び前記固定部材の、前記第１の方向にのみ転動可能な前記第１転動ボールとの当接部は、該第１の方向に延設されたガイド溝で構成され、
   前記可動部材及び前記固定部材の、前記第２転動ボールとの当接部は、前記第２の方向に延設されたガイド溝で構成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の振れ補正装置。
5. 前記駆動手段は、マグネットと磁気結合している磁性体であるヨークから構成され、前記固定部材と一体的に固定され、
   前記第３転動ボールと少なくとも２個の前記第１転動ボールのそれぞれの前記固定部材への当接部は該ヨークによって構成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
6. 前記可動部材を前記固定部材の方向に付勢する付勢手段を備え、
   該付勢手段は、前記第２転動ボール及び前記第３転動ボールと、光軸を中心とする回転方向において同じ位置になるように配置されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の振れ補正装置。
7. 光軸に垂直な平面に投影した状態において、光軸を中心とする回転方向について、前記第１転動ボール、前記第２転動ボール、前記第１転動ボール、前記第３転動ボール、前記第１転動ボール、前記第２転動ボールの順に配置されている、ことを特徴とする請求項５に記載の振れ補正装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の振れ補正装置を有する光学機器。

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