JP5463682B2 - 像振れ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子または光学系を移動させて像振れを補正する像振れ補正装置に関するものである。

従来、この種の像振れ補正装置としては、例えば、特許文献１に開示されたデジタルカメラにおけるものがある。

この像振れ補正装置は、カメラのボディ内に固定された支持基板に、撮像素子ユニットが搭載された移動ガイドレールユニットが装着されて構成されている。支持基板は、Ｘ方向に長辺を有する矩形の板状に形成されており、Ｘ方向に固定ガイドレールが延在している。移動ガイドレールユニットは、その端部に設けられた接続部が固定ガイドレールを介して支持基板に装着され、固定ガイドレールによって支持基板に対してＸ方向に移動可能に支持されている。また、移動ガイドレールユニットは、Ｙ方向に延在するガイドレール部を備えており、撮像素子ユニットは、このガイドレール部を介して移動ガイドレールユニットにＹ方向に移動可能に装着されている。

また、特許文献１に開示された別の像振れ補正装置も、カメラのボディ内に固定された支持基板に、撮像素子ユニットが搭載された移動ガイドレールユニットが装着されて構成されている。支持基板は、Ｘ方向に長辺を有する矩形の板状に形成されており、Ｘ方向に固定ガイドレールが延在している。移動ガイドレールユニットは、Ｘ方向に移動する可動テーブルと、Ｙ方向に延在する移動ガイドレールとを備えている。可動テーブルの長辺部は、固定ガイドレールと鋼球を介して対向して配置されており、可動テーブルは、この鋼球によって支持基板に対してＸ方向に移動可能に支持されている。また、撮像素子ユニットは、そのガイド部が別の鋼球を介して移動ガイドレールと対向して配置されており、移動ガイドレールユニットにＹ方向に移動可能に装着されている。

撮像素子ユニットはＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子を保持しており、上記の各像振れ補正装置は、光軸に沿ったＺ方向に垂直な面内で、撮影者の手振れを相殺するように、移動ガイドレールユニットをＸ方向に変位させ、撮像素子ユニットをＹ方向に変位させる。
特開２００６−１０６１６８号公報（段落［００１６］〜［００２２］、段落［００３４］〜［００３９］参照）

しかしながら、上記従来の、鋼球を用いた後者の像振れ補正装置では、移動ガイドレールユニットおよび撮像素子ユニットを、固定ガイドレールおよび移動ガイドレールの各摺動面に沿って鋼球を介してＸ方向およびＹ方向に移動させる際、各摺動面と各ユニットとの間にある鋼球の位置が安定しない。このため、ユニットの移動とともに鋼球も移動し、鋼球が当初の位置から例えばガイドレールの端等の位置へ移動して構造物に当たったりすると、鋼球のユニットに対する転がり摩擦が滑り摩擦になって摩擦抵抗が大きくなる。この結果、ユニットの動きが悪くなって像振れ補正装置の防振性能が低下し、正確な振れ補正を行うことができなくなってしまう。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
撮像素子に被写体光を導く光学系の光軸と垂直な面内で、撮像素子または光学系を保持する枠を、弾性体によって摺動面に付勢しながら、摺動面に沿って転動体を介して所定方向およびこの所定方向と垂直な方向に移動させる移動機構を備え、
転動体と接触する摺動面または枠の側壁面の一方が、転動体から離れる方向に膨らむ曲線状をしており、かつ、弾性体が、弾性体に対向する枠の側壁面との間に備えられた転動体を介して枠を付勢し、この転動体に接触する弾性体の接触面が、この転動体から離れる方向に膨らむ曲線状をしていることを特徴とする像振れ補正装置を構成した。

本構成によれば、転動体と接触する摺動面または枠の側壁面は、転動体から離れる方向に膨らむ曲線状をしているため、撮像素子または光学系を保持する枠が移動機構によって移動させられる際、摺動面と枠との間にある転動体は、枠の移動とともに摺動面に沿って動こうとしても、摺動面または枠の側壁面の曲線状をした部分からその曲率の中心に向かう抵抗を受けるため、当初の位置である曲線状をした部分に留まりながら、枠の移動によって回転する。よって、従来の像振れ補正装置のように、転動体が摺動面に沿って動き、構造物に当たったりすることによって、枠と転動体との間に滑り摩擦が発生して摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。このため、撮像素子または光学系を保持する枠は、所定方向およびこの所定方向と垂直な方向に、常に摩擦抵抗が小さい状態で動くため、像振れ補正装置の防振性能が維持され、常に正確に振れ補正を行うことが可能になる。

また、本発明は、転動体の所定方向およびこの所定方向と垂直な方向における転がりの範囲を、摺動面または枠の側壁面の曲線状をした部分を含む所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を備えることを特徴とする。

本構成によれば、撮像素子または光学系を保持する枠が移動機構によって移動させられる際に、像振れ補正装置に衝撃が加わるなどして転動体に大きな力が作用した場合でも、転動体は、その転がりの範囲が転がり範囲規制手段によって所定範囲に規制される。このため、転動体は、その後の枠の移動によって、元のように、摺動面または枠の側壁面の曲線状をした部分に戻り、元のように、当初の位置である曲線状をした部分に留まりながら、枠の移動によって回転する。このため、像振れ補正装置に衝撃が加わるなどして転動体に大きな力が作用した場合でも、枠と転動体との間の摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。

また、本発明は、
光学系の光軸と垂直な面と平行な支持面に球体を介して枠の底面が接触して、球体によって光学系の光軸と垂直な面方向に移動自在に枠を支持面に支持する支持機構を備え、
球体と接触する支持面または枠の底面は、球体から離れる方向に膨らむ球状をしていることを特徴とする。

本構成によれば、球体と接触する支持面または枠の底面は、球体から離れる方向に膨らむ球状をしているため、撮像素子または光学系を保持する枠が移動機構によって移動させられる際、支持面と枠の底面との間にある球体は、枠の移動とともに支持面に沿って動こうとしても、支持面または枠の底面の球状をした部分からその曲率の中心に向かう抵抗を受けるため、当初の位置に留まりながら、枠の移動によって回転する。よって、枠を支持面に支持する球体が支持面に沿って動き、構造物に当たったりすることによって、枠と球体との間に滑り摩擦が発生して摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。このため、撮像素子または光学系を保持する枠は、光学系の光軸と垂直な面方向においても、常に摩擦抵抗が小さい状態で動くため、さらに正確に振れ補正を行うことが可能になる。

また、本発明は、光学系の光軸と垂直な面方向における球体の転がりの範囲を、支持面または枠の底面の球状をした部分を含む所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を備えることを特徴とする。

本構成によれば、撮像素子または光学系を保持する枠が移動機構によって移動させられる際に、像振れ補正装置に衝撃が加わるなどして球体に大きな力が作用した場合でも、球体は、その転がりの範囲が転がり範囲規制手段によって所定範囲に規制される。このため、球体は、その後の枠の移動によって、元のように、支持面または枠の底面の球状をした部分に戻り、元のように、当初の位置である球状をした部分に留まりながら、枠の移動によって回転する。このため、像振れ補正装置に衝撃が加わるなどして球体に大きな力が作用した場合でも、枠と球体との間の摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。

本発明による像振れ補正装置によれば、上述したように、撮像素子または光学系を保持する枠は常に摩擦抵抗が小さい状態で動くため、像振れ補正装置の防振性能が維持され、常に正確に振れ補正を行うことが可能になる。

次に、本発明の最良の実施の形態による像振れ補正装置をカメラに用いた場合について説明する。

図１は、本実施形態によるカメラの構成の概略を示す側面図である。

カメラ１００は、ボディ１０１と、レンズ鏡筒１０２とから構成される光学機器である。ボディ１０１は、略矩形の容器状に形成され、その内部に、ヨーイング検出ジャイロ１０３およびピッチング検出ジャイロ１０４と、制御装置１０５と、像振れ補正装置１０６とを備えている。レンズ鏡筒１０２は、略円筒状に形成されてボディ１０１に固定されており、その内径側に、像振れ補正装置１０６が備える撮像素子の撮像面に被写体像を結像する撮影用レンズ群１０７を光学系として収容している。なお、カメラ１００は、レンズ鏡筒１０２がボディ１０１に着脱自在に固定される構成のものであってもよい。

ヨーイング検出ジャイロ１０３およびピッチング検出ジャイロ１０４は、手振れ等によって発生するカメラ１００のヨーイング方向およびピッチング方向の回転（振れ）をそれぞれ検出する角速度センサからなる。本実施形態においては、レンズ鏡筒１０２の光軸をＺ軸と定義し、Ｚ軸と直交し、撮像素子の撮像面の長辺に沿った方向（正位置撮影時の横方向）の軸をＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸とそれぞれ直交する軸をＹ軸と定義する。また、Ｘ軸回りにカメラ１００が回転する振れをピッチングと称し、Ｙ軸回りにカメラ１００が回転する振れをヨーイングと称する。

制御装置１０５は、ヨーイング検出ジャイロ１０３およびピッチング検出ジャイロ１０４が出力する信号等を処理する中央処理装置（ＣＰＵ（Central Proceessing Unit））と、像振れ補正装置１０６の後述するアクチュエータを駆動するドライバ部とを備えている。制御装置１０５は、ヨーイング検出ジャイロ１０３およびピッチング検出ジャイロ１０４が検出したヨーイングおよびピッチングから、振れのＸ方向（第１方向）およびＹ方向（第２方向）の成分を算出する。ヨーイング検出ジャイロ１０３、ピッチング検出ジャイロ１０４、および制御装置１０５は、Ｘ方向およびＹ方向における各振れを検出する振れ検出手段を構成している。また、制御装置１０５は、この振れ検出手段の検出出力に応じて、アクチュエータとして後述するＹ方向駆動用ＶＣＭ（Voice Coil Motor）およびＸ方向駆動用ＶＣＭの駆動制御をして、撮像素子の位置を補正制御する補正制御手段を構成している。

図２は、図１に示す像振れ補正装置１０６を光軸方向に向かう制御装置１０５側から見た背面図である。

像振れ補正装置１０６は、円盤状をした基盤１と、矩形枠状をしたＹ方向ガイド枠２と、矩形板状をしたＸ方向ガイド枠３とを備えている。このＹ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３は、撮像素子１１に被写体光を導く撮影用レンズ群１０７の光軸であるＺ軸と垂直なＸＹ面内で、撮像素子１１を保持する枠を構成している。

基盤１は、撮影用レンズ群１０７によって構成される光学系の光軸（Ｚ軸）と垂直な面方向（ＸＹ方向）に開口した収納部１ａを有し、この収納部１ａにＹ方向ガイド枠２を収納している。Ｙ方向ガイド枠２は、その外周が基盤１の収納部１ａの内周から所定の第１隙間４をあけて配置された第１ガイド枠を構成しており、収納部１ａ内において光学系の光軸と垂直なＸＹ面内を移動自在である。Ｙ方向駆動用ＶＣＭ５は、磁力によって後述するようにＹ方向ガイド枠２をＹ方向に移動させる第１駆動手段を構成している。第１隙間４には、一端が収納部１ａの内周に固定された板バネ６が設けられており、遊動するその他端は、弧状に曲げられた部分がボール７を介してＹ方向ガイド枠２の外周に接している。板バネ６は、Ｙ方向ガイド枠２を収納部１ａ内でＸ方向に付勢する第１弾性体を構成している。

ボール７は、板バネ６によって付勢されるＹ方向ガイド枠２の凹状にくぼんだ外周、およびこの外周に対向する板バネ６間に設けられている。また、ボール８，９は、板バネ６によって狭められる基盤１とＹ方向ガイド枠２との第１隙間４における基盤１の凹状にくぼんだ内周、およびこの内周に対向するＹ方向ガイド枠２の外周間に設けられている。ボール７〜９は、鋼球またはセラミック球から成り、第１転動体を構成している。

Ｙ方向ガイド枠２は、撮影用レンズ群１０７の光軸（Ｚ軸）と垂直な面方向（ＸＹ方向）に開口した開口部２ａをその枠内に有し、この開口部２ａにＸ方向ガイド枠３を収納している。Ｘ方向ガイド枠３は、その外周が開口部２ａの内周から所定の第２隙間１０をあけて配置された第２ガイド枠を構成しており、撮影用レンズ群１０７で結像された像を撮像するＣＣＤからなる撮像素子１１を保持している。Ｘ方向ガイド枠３は、開口部２ａ内において撮影用レンズ群１０７の光軸と垂直なＸＹ面内を自在に移動できる。基盤１、Ｙ方向ガイド枠２、およびＸ方向ガイド枠３は、ポリカーボネート樹脂にガラスを２０％含んだ材質で形成されている。また、撮像素子１１を挟む２箇所の対称位置に設けられたＸ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３は、磁力によって後述するようにＸ方向ガイド枠３をＸ方向に移動させる第２駆動手段を構成している。Ｙ方向駆動用ＶＣＭ５およびＸ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３によって変位させられる撮像素子１１のＸ方向およびＹ方向における各位置は、Ｘ方向位置検出用素子１４およびＹ方向位置検出用素子１９によって後述するように検出される。

第２隙間１０には、一端が開口部２ａの内周に固定された板バネ１５が設けられており、遊動するその他端は、弧状に曲げられた部分がボール１６を介してＸ方向ガイド枠３の外周に接している。板バネ１５は、Ｘ方向ガイド枠３を開口部２ａ内でＹ方向に付勢する第２弾性体を構成している。ボール１６は、板バネ１５によって付勢されるＸ方向ガイド枠３の凹状にくぼんだ外周、およびこの外周に対向する板バネ１５間に設けられている。また、ボール１７，１８は、板バネ１５によって狭められる第２隙間１０におけるＹ方向ガイド枠２の凹状にくぼんだ内周、およびこの内周に対向するＸ方向ガイド枠２の外周間に設けられている。ボール１６〜１８は、鋼球またはセラミック球から成り、第２転動体を構成している。

また、撮影用レンズ群１０７の光軸方向（Ｚ方向）における基盤１とＸ方向ガイド枠３との間には、鋼球またはセラミック球といった球体から成るボール２０〜２２が第３転動体として狭持されている。これらボール２０〜２２は、Ｘ方向ガイド枠３に保持された撮像素子１１の周囲における基盤１とＸ方向ガイド枠３との間の３箇所に設けられている。

図３は、図２に示すボール９およびその周辺の拡大図である。

ボール９と接触する基盤１の凹状にくぼんだ内周は、ボール９から離れる方向に膨らむ曲線状をした摺動面１ｂを構成している。この摺動面１ｂの両側部に形成された一対の壁面１ｃ，１ｃは、ボール９の所定方向（Ｙ方向）における転がりの範囲を、曲線状をした摺動面１ｂを含む所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を構成している。摺動面１ｂの曲率の中心は、壁面１ｃ，１ｃ間を２等分する線上にある。また、摺動面１ｂの曲率は、ボール９が、Ｙ方向ガイド枠２の外周から最も距離が離れている壁面１ｃ，１ｃ間の中心の谷底から移動して、ボール９の摺動面１ｂに対する高さが高くなって摺動面１ｂとＹ方向ガイド枠２との距離が大きくなっても、撮像素子１１の撮影に影響がない程度の範囲の曲率に設定される。

また、ボール８と接触する基盤１の凹状にくぼんだ内周も、図２に示すように、ボール８から離れる方向に膨らむ曲線状をした、摺動面１ｂと同様な摺動面１ｄを構成している。また、この摺動面１ｄの両側部に形成された一対の壁面１ｅ，１ｅは、ボール８の所定方向（Ｙ方向）における転がりの範囲を、曲線状をした摺動面１ｄを含む所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を構成しており、その規制範囲は、壁面１ｃ，１ｃによるものと同じになっている。

また、ボール７と接触する板ばね６の凹状にくぼんだ内周は、ボール７から離れる方向に膨らむ曲線状をした摺動面６ａを構成している。この摺動面６ａと対向するＹ方向ガイド枠２の外周は直線状をしており、この直線状部分の両側部に形成された一対の壁面２ｆ，２ｆは、ボール７の所定方向（Ｙ方向）における転がりの範囲を所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を構成しており、その規制範囲は、壁面１ｃ，１ｃおよび壁面１ｅ，１ｅによるものと同じになっている。摺動面６ａの曲率の中心は、壁面２ｆ，２ｆ間を２等分する線上にある。

また、ボール１７，１８と接触するＹ方向ガイド枠２の凹状にくぼんだ内周は、ボール１７，１８から離れる方向に膨らむ曲線状をした摺動面２ｂ，２ｄを構成している。また、この摺動面２ｂ，２ｄの両側部に形成された一対の壁面２ｃ，２ｃ、２ｅ，２ｅは、それぞれ、ボール１７，１８の所定方向と垂直な方向（Ｘ方向）における転がりの範囲を、曲線状をした摺動面２ｂ，２ｄを含む同じ所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を構成している。摺動面２ｂ，２ｄの曲率の中心は、それぞれ壁面１ｃ，１ｃ間、壁面２ｅ，２ｅ間を２等分する線上にある。また、摺動面２ｂ，２ｄの各曲率は、ボール１７，１８が、それぞれ、Ｘ方向ガイド枠３の外周から最も距離が離れている壁面２ｃ，２ｃ、２ｅ，２ｅ間の中心の谷底から移動して、ボール１７，１８の摺動面２ｂ，２ｄに対する高さが高くなって摺動面２ｂ，２ｄとＸ方向ガイド枠３との距離が大きくなっても、撮像素子１１の撮影に影響がない程度の範囲の曲率に設定される。

また、ボール１６と接触する板ばね１５の凹状にくぼんだ内周は、ボール１６から離れる方向に膨らむ曲線状をした摺動面１５ａを構成している。この摺動面１５ａと対向するＸ方向ガイド枠３の外周は直線状をしており、この直線状部分の両側部に形成された一対の壁面３ｂ，３ｂは、ボール１６の所定方向と垂直な方向（Ｘ方向）における転がりの範囲を、曲線状をした摺動面１５ａを含む所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を構成しており、その規制範囲は壁面２ｃ，２ｃおよび壁面２ｅ，２ｅによるものと同じになっている。摺動面１５ａの曲率の中心は、壁面３ｂ，３ｂ間を２等分する線上にある。

Ｙ方向駆動用ＶＣＭ５、板バネ６、およびボール７，８，９は、Ｙ方向ガイド枠２を摺動面１ｂ，１ｄ，６ａに沿ってボール７，８，９を介して所定方向（Ｙ方向）に移動させるＹ方向移動機構を構成している。また、Ｘ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３、板バネ１５、およびボール１６，１７，１８は、Ｘ方向ガイド枠３を摺動面２ｂ，２ｄ，１５ａに沿ってボール１６，１７，１８を介して所定方向と垂直な方向（Ｘ方向）に移動させるＸ方向移動機構を構成している。

図４は、図２に示す像振れ補正装置１０６をIV−IV線で破断して矢視方向から見た断面図である。なお、同図において図２と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

撮像素子１１は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）２３上に実装されてＸ方向ガイド枠３に固定されている。ＦＰＣ２３は、制御装置１０５と接続されており、撮像素子１１の信号はＦＰＣ２３を経由して制御装置１０５に出力される。

Ｘ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３は、それぞれ、長方形状をした金属製ヨーク１２ａ，１３ａ、ヨーク１２ａ，１３ａと同じ長方形状をしたマグネット１２ｂ，１３ｂ、および楕円形状をしたＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃから構成されている。マグネット１２ｂ，１３ｂは、Ｘ方向ガイド枠３上の、撮像素子１１を挟む２箇所にヨーク１２ａ，１３ａを介して固定され、ＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃと対峙した位置にある。ＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃは、基盤１に金属製ヨーク１２ｄ，１３ｄを介して固定されている。

ＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃに電流を流すと、マグネット１２ｂ，１３ｂが発生する磁界により、ＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃとマグネット１２ｂ，１３ｂとの間にローレンツ力が発生し、マグネット１２ｂ，１３ｂが固定されたＸ方向ガイド枠３は、Ｘ方向に移動する。また、ＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃに逆向きに電流を流すと、逆向きにローレンツ力が発生する。従って、ＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃを流れる電流の極性および電流の大きさを制御することにより、撮像素子１１のＸ方向の動きを制御することができる。

また、基盤１は、ＶＣＭコイル１２ｃ，１３ｃを介してマグネット１２ｂ，１３ｂと対峙した位置に、磁性体として、マグネット１２ｂ，１３ｂよりも一回り大きな長方形状をした金属製ヨーク１２ｄ，１３ｄを備えている。このマグネット１２ｂ，１３ｂおよびヨーク１２ｄ，１３ｄの対は、Ｘ方向ガイド枠３に保持された撮像素子１１を挟む２箇所の対称位置に設けられており、マグネット１２ｂ，１３ｂが固定されたＸ方向ガイド枠３はヨーク１２ｄ，１３ｄが固定された基盤１に磁力で引き付けられている。

また、Ｘ方向駆動用ＶＣＭ１２の左方に設けられたＸ方向位置検出用素子１４は、長方形状をした金属製ヨーク１４ａを介してＸ方向ガイド枠３に固定された、ヨーク１４ａと同じ長方形状をしたマグネット１４ｂと、ＦＰＣ２５に実装されて基盤１に固定されたホール素子１４ｃとから構成されている。ホール素子１４ｃは、マグネット１４ｂに対向した位置にあり、マグネット１４ｂが発生する磁気を検出して、基盤１に対するＸ方向ガイド枠３のＸ方向の変位を検出する。

基盤１の収納部１ａには上記のようにＹ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３が収納されおり、収納部１ａの開放された上部には、磁性体もしくは非磁性体からなる蓋２４が被されて、Ｙ方向ガイド枠２が収納部１ａの外部に外れるのを防いでいる。

図５は、図２に示す像振れ補正装置１０６をV−V線で破断して矢視方向から見た断面図である。なお、同図において図２および図４と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

基盤１の上方に設けられたＹ方向駆動用ＶＣＭ５は、Ｘ方向に長い長方形状をした金属製ヨーク５ａを介してＹ方向ガイド枠２に固定された、ヨーク５ａと同じ長方形状をしたマグネット５ｂと、基盤１に固定されたＸ方向に長い楕円形状をしたＶＣＭコイル５ｃとから構成されている。このＹ方向駆動用ＶＣＭ５は上述したＸ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３と同様の原理により、Ｙ方向ガイド枠２をＹ方向に移動させる。従って、ＶＣＭコイル５ｃを流れる電流の極性および電流の大きさを制御することにより、撮像素子１１のＹ方向の動きを制御することができる。

また、Ｙ方向駆動用ＶＣＭ５の下方に設けられたＹ方向位置検出用素子１９は、長方形状をした金属製ヨーク１９ａを介してＸ方向ガイド枠３に固定された、金属製ヨーク１９ａと同じ長方形状をしたマグネット１９ｂと、ＦＰＣ２６に実装されて基盤１に固定されたホール素子１９ｃとから構成されている。このＹ方向位置検出用素子１９は、上述したＸ方向位置検出用素子１４と同様の原理で、基盤１に対する撮像素子１１のＹ方向の位置を検出する。

図６は、図４に示すボール２０およびその周辺の拡大図である。

基盤１およびボール２０，２１，２２は、撮影用レンズ群１０７の光軸と垂直なＸＹ面と平行な支持面１ｊにボール２０，２１，２２を介してＸ方向ガイド枠３の底面３ｃが接触して、ボール２０，２１，２２によって撮影用レンズ群１０７の光軸と垂直なＸＹ面方向に移動自在に、Ｘ方向ガイド枠３を支持面１ｊに支持する支持機構を構成している。ボール２０，２１，２２と接触する支持面１ｊの凹状にくぼんだ底面１ｋは、ボール２０，２１，２２から離れる方向に膨らむ球状をしている。この底面１ｋの周囲に形成された壁面１ｍ、および底面１ｋに対向するＸ方向ガイド枠３の平面状をした底面３ｃの周囲に形成された壁面３ｄは、撮影用レンズ群１０７の光軸と垂直なＸＹ面方向におけるボール２０，２１，２２の転がりの範囲を、それぞれ、球状をした底面１ｋを含む同じ所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を構成している。底面１ｋの曲率の中心は、円形をした壁面１ｍの中心線上にある。また、底面１ｋの曲率は、ボール２０，２１，２２が、Ｘ方向ガイド枠３の底面３ｃから最も距離が離れている球状をした底面１ｋの底から移動して、ボール９の底面１ｋに対する高さが高くなって底面１ｋとＸ方向ガイド枠３の底面３ｃとの距離が大きくなっても、撮像素子１１の撮影に影響がない程度の範囲の曲率に設定される。

次に、上述した構成を持つ本実施形態による像振れ補正装置の動作について説明する。

カメラ１００のボディ１０１が手振れ等によって振れると、ヨーイング検出ジャイロ１０３およびピッチング検出ジャイロ１０４は、カメラ１００のヨーイング方向およびピッチング方向の回転（振れ）をそれぞれ検出し、その検出信号をＦＰＣ２３を介して制御装置１０５へ出力する。検出信号を受け取った制御装置１０５は、ヨーイング検出ジャイロ１０３およびピッチング検出ジャイロ１０４が検出したヨーイングおよびピッチングから、ボディ１０１に生じた振れのＸ方向およびＹ方向の成分を算出する。そして、算出した振れのＸ方向およびＹ方向の成分に応じて、Ｙ方向駆動用ＶＣＭ５およびＸ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３の駆動制御をして、検出された振れが相殺されるようにＹ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３をＹ方向およびＸ方向に移動させて、撮像素子１１の位置を補正制御する。この時、Ｙ方向駆動用ＶＣＭ５は、ボール７〜９を介して基盤１とＹ方向ガイド枠２の相対的位置をＹ方向に移動させ、Ｘ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３は、ボール１６〜１８を介してＹ方向ガイド枠２とＸ方向ガイド枠３の相対的位置をＸ方向に移動させる。従って、撮影時にカメラ１００に手振れが発生しても、撮像素子１１がそれを打ち消すように移動するため、撮影した画像にブレは発生しない。

このような本実施形態による像振れ補正装置１０６によれば、ボール７，８，９と接触する摺動面１ｂ，１ｄ，６ａは、ボール７，８，９から離れる方向に膨らむ曲線状をしているため、Ｙ方向ガイド枠２がＹ方向移動機構によって移動させられる際、摺動面１ｂ，１ｄ，６ａとＹ方向ガイド枠２との間にあるボール７，８，９は、Ｙ方向ガイド枠２の移動とともに摺動面１ｂ，１ｄ，６ａに沿って動こうとしても、摺動面１ｂ，１ｄ，６ａからその曲率の中心に向かう抵抗を受けるため、当初の位置である曲線状部分の谷底に留まりながら、Ｙ方向ガイド枠２の移動によって回転する。また、ボール１６，１７，１８と接触する摺動面２ｂ，２ｄ，１５ａは、ボール１６，１７，１８から離れる方向に膨らむ曲線状をしているため、撮像素子１１を保持するＸ方向ガイド枠３がＸ方向移動機構によって移動させられる際、摺動面２ｂ，２ｄ，１５ａとＸ方向ガイド枠３との間にあるボール１６，１７，１８は、Ｘ方向ガイド枠３の移動とともに摺動面２ｂ，２ｄ，１５ａに沿って動こうとしても、摺動面２ｂ，２ｄ，１５ａからその曲率の中心に向かう抵抗を受けるため、当初の位置である曲線状部分の谷底に留まりながら、Ｘ方向ガイド枠３の移動によって回転する。よって、従来の像振れ補正装置のように、ボール７，８，９およびボール１６，１７，１８が摺動面１ｂ，１ｄ，６ａおよび摺動面２ｂ，２ｄ，１５ａに沿って動き、構造物に当たったりすることによって、Ｙ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３とボール７，８，９およびボール１６，１７，１８との間に滑り摩擦が発生して摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。このため、Ｙ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３は、所定方向（Ｙ方向）およびこの所定方向と垂直な方向（Ｘ方向）に、常に摩擦抵抗が小さい状態で動くため、像振れ補正装置１０６の防振性能が維持され、常に正確に振れ補正を行うことが可能になる。

また、本実施形態では、Ｙ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３がＹ方向移動機構およびＸ方向移動機構によって移動させられる際に、像振れ補正装置１０６に衝撃が加わるなどしてボール７，８，９およびボール１６，１７，１８に大きな力が作用した場合でも、ボール７，８，９およびボール１６，１７，１８は、その転がりの範囲が転がり範囲規制手段によって所定範囲に規制される。このため、ボール７，８，９およびボール１６，１７，１８は、その後のＹ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３の移動によって、元のように、摺動面１ｂ，１ｄ，６ａおよび摺動面２ｂ，２ｄ，１５ａの曲線状部分の谷底に戻り、元のように、当初の位置である曲線状部分の谷底に留まりながら、Ｙ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３の移動によって回転する。このため、像振れ補正装置１０６に衝撃が加わるなどしてボール７，８，９およびボール１６，１７，１８に大きな力が作用した場合でも、Ｙ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３とボール７，８，９およびボール１６，１７，１８との間の摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、ボール２０，２１，２２と接触する支持面１ｊの凹状にくぼんだ底面１ｋは、ボール２０，２１，２２から離れる方向に膨らむ球状をしているため、撮像素子１１を保持するＸ方向ガイド枠３がＸ方向移動機構によって移動させられる際、支持面１ｊの底面１ｋとＸ方向ガイド枠３の底面３ｃとの間にあるボール２０，２１，２２は、Ｘ方向ガイド枠３の移動とともに支持面１ｊの底面１ｋに沿って動こうとしても、支持面１ｊの底面１ｋの球状をした部分からその曲率の中心に向かう抵抗を受けるため、当初の位置である球状部分の底に留まりながら、Ｘ方向ガイド枠３の移動によって回転する。よって、Ｘ方向ガイド枠３を支持面１ｊに支持するボール２０，２１，２２が支持面１ｊに沿って動き、構造物に当たったりすることによって、Ｘ方向ガイド枠３とボール２０，２１，２２との間に滑り摩擦が発生して摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。このため、撮像素子１１を保持するＸ方向ガイド枠３は、撮影用レンズ群１０７の光軸と垂直なＸＹ面方向においても、常に摩擦抵抗が小さい状態で動くため、さらに正確に振れ補正を行うことが可能になる。

また、本実施形態では、撮像素子１１を保持するＸ方向ガイド枠３がＸ方向移動機構によって移動させられる際に、像振れ補正装置１０６に衝撃が加わるなどしてボール２０，２１，２２に大きな力が作用した場合でも、ボール２０，２１，２２は、その転がりの範囲が転がり範囲規制手段によって所定範囲に規制される。このため、ボール２０，２１，２２は、その後のＸ方向ガイド枠３の移動によって、元のように、支持面１ｊの球状部分の底に戻り、元のように、当初の位置である球状部分の底に留まりながら、Ｘ方向ガイド枠３の移動によって回転する。このため、像振れ補正装置１０６に衝撃が加わるなどしてボール２０，２１，２２に大きな力が作用した場合でも、Ｘ方向ガイド枠３とボール２０，２１，２２との間の摩擦抵抗が大きくなるのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、撮像素子１１を保持するＸ方向ガイド枠３は、隙間を介することなく、ボール２０，２１，２２を介して基盤１に支持される。従って、Ｘ方向ガイド枠３の光学系の光軸方向（Ｚ方向）における位置はガタつくことが無い。このため、移動ガイドレールユニットを隙間を持って固定ガイドレールに沿って動かす、特許文献１に開示された従来の前者の像振れ補正装置のように、光軸方向における軸ガタが生じることはない。

なお、上記実施形態においては、第１転動体および第２転動体を構成するボール７，８，９およびボール１６，１７，１８の形状が球形であったが、これらボール７，８，９およびボール１６，１７，１８は球形の形状に限らず、例えば、円柱状をしていてもよい。

また、上記実施形態においては、Ｙ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３によって撮像素子１１を保持するように構成していたが、これらＹ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３によって撮影用レンズ群１０７の中の補正光学群を保持し、振れ補正する構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、摺動面１ｂ，１ｄ，２ｂ，２ｄが、ボール８，９，１７，１８から離れる方向に膨らむ曲線状をした構成であったが、これら摺動面１ｂ，１ｄ，２ｂ，２ｄが直線状に形成され、その代わりに、摺動面１ｂ，１ｄ，２ｂ，２ｄと対向するＹ方向ガイド枠２またはＸ方向ガイド枠３の外周が、ボール８，９，１７，１８から離れる方向に膨らむ曲線状になっている構成であってもよい。

また、上記実施形態においては、摺動面１ｂ，１ｄ，２ｂ，２ｄの両側部に形成された一対の壁面１ｃ，１ｃ、１ｅ，１ｅ、２ｃ，２ｃ、２ｅ，１ｅが、ボール８，９，１７，１８のＹ方向またはＸ方向における転がりの範囲を規制する転がり範囲規制手段を構成していた。しかし、摺動面１ｂ，１ｄ，２ｂ，２ｄに対向するＹ方向ガイド枠２またはＸ方向ガイド枠３の外周にボール８，９，１７，１８を挟むように形成された一対の壁面が、ボール８，９，１７，１８のＹ方向またはＸ方向における転がりの範囲を所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を構成するものであってもよい。

また、上記実施形態においては、基盤１の底面１ｋが、ボール２０，２１，２２から離れる方向に膨らむ曲線状をした構成であったが、この底面１ｋが直線状に形成され、その代わりに、底面１ｋと対向するＸ方向ガイド枠３の底面３ｃが、ボール２０，２１，２２から離れる方向に膨らむ曲線状となっている構成であってもよい。

また、上記実施形態においては、Ｙ方向ガイド枠２およびＸ方向ガイド枠３を動かす駆動部としてボイスコイルモータを用いるものであったが、本発明はこれに限らず、ピエゾ素子といった他のアクチュエータを駆動部として用いてもよい。

また、上記実施形態においては、Ｙ方向駆動用ＶＣＭ５を１個、Ｘ方向駆動用ＶＣＭ１２，１３を２個用いたが、Ｙ方向駆動用ＶＣＭ、Ｘ方向駆動用ＶＣＭの各個数は、３個、４個等の複数個であってもよい。

また、上記実施形態においては、ボール７〜９、１６〜１８、２０〜２２を各隙間に３個用いた場合について説明したが、ボールの個数は、４個、５個等の複数個であってもよい。

また、上記実施形態においては、Ｘ方向ガイド枠３に設けられたマグネット１２ｂ，１３ｂが発生する磁力によって、マグネット１２ｂ，１３ｂと基盤１に設けられたヨーク１２ｄ，１３ｄとを光軸方向でお互いに引き付け合わせ、Ｘ方向ガイド枠３を基盤１に保持させていた。しかし、マグネット１２ｂ，１３ｂが基盤１に設けられ、ヨーク１２ｄ，１３ｄがＸ方向ガイド枠３に設けられる構成であってもよい。また、マグネット１２ｂ，１３ｂおよびヨーク１２ｄ，１３ｄの代わりに、Ｘ方向ガイド枠３を基盤１に向けて付勢するバネを用いて、Ｘ方向ガイド枠３を基盤１に保持させる構成であってもよい。

上記のような各構成によっても、上述した実施形態と同様な作用効果が奏される。

上記実施形態においては、本発明による像振れ補正装置１０６をカメラ１００に適用した場合について説明したが、ビデオカメラ、携帯電話等に内蔵されるカメラ等の他の光学機器にも適用することが可能である。このような光学機器に本発明を適用した場合においても、上記実施形態と同様な作用効果が奏される。

本発明の一実施形態による像振れ補正装置を備えたカメラの構成の概略を示す側面図である。 図１に示す像振れ補正装置を光軸方向に向かう制御装置側から見た背面図である。 図２に示すボールおよびその周辺の拡大図である。 図２に示す像振れ補正装置をIV−IV線で破断して矢視方向から見た断面図である。 図２に示す像振れ補正装置をV−V線で破断して矢視方向から見た断面図である。 図４に示すボールおよびその周辺の拡大図である。

１…基盤
１ａ…収納部
１ｂ、１ｄ、２ｂ、２ｄ、６ａ、１５ａ…摺動面
１ｃ、１ｅ、２ｃ、２ｅ、１ｍ、２ｆ、３ｂ…壁面
１ｊ…支持面
１ｋ…底面
２…Ｙ方向ガイド枠（第１ガイド枠）
２ａ…開口部
３…Ｘ方向ガイド枠（第２ガイド枠）
３ｃ…底面
４…第１隙間
５…Ｙ方向駆動用ＶＣＭ（第１駆動手段）
５ａ…ヨーク
５ｂ…マグネット
５ｃ…ＶＣＭコイル
６…板バネ（第１弾性体）
７，８，９…ボール（第１転動体）
１０…第２隙間
１１…撮像素子
１２，１３…Ｘ方向駆動用ＶＣＭ（第２駆動手段）
１２ａ，１３ａ…ヨーク
１２ｂ，１３ｂ…マグネット
１２ｃ，１３ｃ…ＶＣＭコイル
１２ｄ，１３ｄ…ヨーク
１４…Ｘ方向位置検出用素子
１４ａ…ヨーク
１４ｂ…マグネット
１４ｃ…ホール素子
１５…板バネ（第２弾性体）
１６〜１８…ボール（第２転動体）
１９…Ｙ方向位置検出用素子
１９ａ…ヨーク
１９ｂ…マグネット
１９ｃ…ホール素子
２０〜２２…ボール（球体）
２３，２５，２６…ＦＰＣ
２４…蓋
１００…カメラ
１０１…ボディ
１０２…レンズ鏡筒
１０３…ヨーイング検出ジャイロ
１０４…ピッチング検出ジャイロ
１０５…制御装置
１０６…像振れ補正装置
１０７…撮影用レンズ群

Claims (5)

1. 撮像素子に被写体光を導く光学系の光軸と垂直な面内で、前記撮像素子または前記光学系を保持する枠を、弾性体によって摺動面に付勢しながら、前記摺動面に沿って転動体を介して所定方向およびこの所定方向と垂直な方向に移動させる移動機構を備え、
   前記転動体と接触する前記摺動面または前記枠の側壁面の一方は、前記転動体から離れる方向に膨らむ曲線状をしており、かつ、前記弾性体は、前記弾性体に対向する前記枠の側壁面との間に備えられた転動体を介して前記枠を付勢し、この転動体に接触する前記弾性体の接触面は、この転動体から離れる方向に膨らむ曲線状をしていることを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記光軸と垂直な面方向に開口した収納部を有する盤状をした基盤を備え、
   前記枠は、
   前記光軸と垂直な面方向に開口した開口部を枠内に有する枠状をし、枠の外周の側壁面が前記基盤の収納部の内周から所定の第１隙間をあけて前記基盤の収納部に収納された第１枠と、
   枠の外周の側壁面が前記第１枠の開口部の内周から所定の第２隙間をあけて前記第１枠の開口部に収納された、前記撮像素子または前記光学系を保持する板状をした第２枠と
   から構成され、
   前記弾性体は、前記基盤の収納部の内周に形成される摺動面に前記第１枠を付勢する第１弾性体と、前記第１枠の開口部の内周に形成される摺動面に前記第２枠を付勢する第２弾性体とから構成され、
   前記転動体は、前記第１隙間における、前記基盤の収納部の内周に形成される摺動面と前記第１枠の外周の側壁面との間、および前記第１弾性体と前記第１枠の外周の側壁面との間に備えられると共に、前記第２隙間における、前記第１枠の開口部の内周に形成される摺動面と前記第２枠の外周の側壁面との間、および前記第２弾性体と前記第２枠の外周の側壁面との間に備えられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記転動体の所定方向およびこの所定方向と垂直な方向における転がりの範囲を、前記摺動面または前記枠の側壁面の曲線状をした部分を含む所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記光学系の光軸と垂直な面と平行な支持面に球体を介して前記枠の底面が接触して、前記球体によって前記光学系の光軸と垂直な面方向に移動自在に前記枠を前記支持面に支持する支持機構を備え、
   前記球体と接触する前記支持面または前記枠の底面は、前記球体から離れる方向に膨らむ球状をしていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
5. 前記光学系の光軸と垂直な面方向における前記球体の転がりの範囲を、前記支持面または前記枠の底面の球状をした部分を含む所定範囲に規制する転がり範囲規制手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。

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