JP5483988B2

JP5483988B2 - 像振れ補正装置

Info

Publication number: JP5483988B2
Application number: JP2009238430A
Authority: JP
Inventors: 陽平庵下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: JP2011085754A

Description

本発明は、カメラ等に搭載される像振れ補正装置に関するものである。

従来から、手持ち撮影時等において生じ易い手振れ等による像振れを防止するために、カメラの振れ状況を振れ検出手段によって検出し、その検出結果に応じて像振れ補正レンズを光軸に直交する方向に、シフト移動させる構成を持つ像振れ補正装置が知られている。

このような像振れ補正装置を備えたカメラでは、撮影レンズ系の少なくとも一部を構成する像振れ補正レンズを移動可能に支持している。この像振れ補正レンズを主光学系の光軸に対して、直交する面内において振れを吸収する方向に移動させることにより、振れによる結像位置のずれを補正し、像振れを解消するようにしている。

このような像振れ補正装置の問題点の１つに、像振れ補正レンズとこの像振れ補正レンズを移動可能に支持した可動部材との光軸に対して、直交する面内での回転による悪影響が挙げられる。一般に、可動部材の重心は可動部材を移動させるために駆動部から発生する推力の方向軸上からずれた位置にあり、像振れ補正時には推力により可動部材を光軸に対して直交する面内で回転させる回転モーメントが発生する。また、推力以外の振動や摩擦等によっても可動部材を回転させる力が発生する。

そのため、可動部材の光軸に対して直交する面内での回転を抑制する手段がないと、像振れ補正動作中に可動部材が自在に回転することで固定部材に接触し、駆動特性の変化や画像の乱れを生じさせる虞れがある。

また、像振れ補正装置の位置検出センサは、磁石と磁気検出素子や発光素子と受光素子の組合わせと等により構成されている。これらの位置検出センサでは、像振れ補正レンズがカメラ等の使用姿勢における光軸に直交する面内での水平方向であるヨー方向、又はカメラ等の使用姿勢における光軸に直交する面内での鉛直方向であるピッチ方向の一方向の動きを想定している。従って、像振れ補正レンズが大きく回転すると、位置検出センサの出力特性が変化して正確な位置検出ができなくなり、所謂クロストークを発生する。また、回転により位置検出が変化することはフィードバック位置制御の発振も招き、更には手振れ補正時の光学性能劣化の原因となる。

可動部材の光軸回りの回転を抑制する対策として、可動部材に保持されている像振れ補正レンズを、ヨー方向又はピッチ方向に、光軸回りに回転させることなく変位させるようにした像振れ補正装置が提案されている。

例えば特許文献１には、回転を規制するためのガイド軸を設けた像振れ補正装置が開示され、特許文献２には回転を規制するための弾性部材を設けた構成の像振れ補正装置が開示されている。

特許第３２２９８９９号公報特開平１０−３１９４６５号公報

特許文献１の構成では、像振れ補正レンズを同一平面内において直交する２つの軸方向であるヨー、ピッチ方向へ移動可能とするために、２本のガイド軸によりガイド保持されるジンバル構造となっている。像振れを補正するためには、数１０Ｈｚという周波数帯域までの応答を必要とし、位置精度も高精度な制御が要求されるため、摩擦及びがたが少ない保持が必須となる。

そのため、特許文献１の構成で像振れ補正レンズを、同一平面内において精度良く変位させるためには、２本のガイド軸は２重嵌合にしなければならない。このような２重嵌合をがたがなく、高精度に保持することはなかなか困難で、現実には調整等が必要となり、コストアップの原因となる。

また、この構成では可動部材を回転させようとする回転モーメントが残ったままなので、可動部材が変位する場合には、ガイド軸と移動枠に設けられた軸受けの間にこじり力が発生し、このこじり力による摩擦の影響によって微小振幅特性が悪化する。

特許文献２の構成では、像振れ補正レンズを保持する可動部材を固定部材に回転可能に保持された少なくとも３つのボールで、光軸と垂直な平面に平行に支持している。そして、可動部材と固定部材の間にボールを挟持するための押圧力を発生させるための弾性部材により、可動部材の光軸回りの回転を防止する構造になっている。この場合に、ボールの転がり摩擦がガイド軸と軸受けの間に作用する滑り摩擦に対して極めて小さいため、特許文献１のような機械機構の摩擦による微小振幅特性の悪化は改善される。

しかし、最も使用頻度の高い像振れ補正レンズの中心が光軸近傍に位置する際に、可動部材の駆動方向において弾性部材からの力が可動部材に両側から均等に加わらなければ、弾性部材からの力が負荷になり消費電力が増大する。また、可動部材の駆動方向において弾性部材からの力を可動部材に均等に加えるためには、部品点数や部品の取付スペースが増大する。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、可動部材の光軸回りの回転を抑制する弾性部材を設け、小型で消費電力の小さな像振れ補正装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る像振れ補正装置は、防振光学素子又は撮像素子と、前記防振光学素子又は前記撮像素子を光軸と直交する方向に移動可能に保持する可動部材と、該可動部材を光軸方向に位置決めする固定部材と、前記可動部材を一方向に付勢することにより、前記可動部材の光軸直交面内の回転を抑制する弾性部材と、前記可動部材と前記固定部材の何れか一方に設けた駆動用マグネットと、前記可動部材と前記固定部材の何れか他方に設けた駆動用コイルと、磁性部材を有する駆動部とを備え、前記可動部材の中心が光軸上に位置する状態において、前記駆動用マグネットと前記磁性部材との間に働く磁力により前記可動部材の移動方向において前記可動部材が受ける力が、前記可動部材の移動方向において前記弾性部材が前記付勢力によって受ける力と反対方向になるように、前記可動部材の中心が光軸上に位置する状態において、前記磁性部材が前記駆動用マグネットの中心に対して非対称な形状をしている、ことを特徴とする。

本発明に係る像振れ補正装置によれば、可動部材の光軸と直交する面内での回転を最小限の弾性部材とその取付スペースにより抑制することができるため、小型化が可能である。また、可動部材の移動に対して弾性部材から発生する負荷を、駆動用マグネットと磁性部材の間に発生する磁気吸着力により低減させるため、消費電力を小さくすることができる。

実施例１のレンズ鏡筒の断面図である。実施例１のレンズ鏡筒の分解斜視図である。実施例１のシフトユニットの分解斜視図である。実施例１のシフトユニットの駆動部の拡大断面図である。実施例１の駆動部の構成図である。実施例１の前提となる駆動方向の片側にばね力が発生する構成の像振れ補正レンズと駆動部及びばねの関係の説明図である。従来の駆動部の引き戻し力の説明図である。実施例１の像振れ補正レンズと駆動部及びばねの関係の説明図である。可動部材の移動量と駆動方向発生力の関係のグラフ図である。可動部材の移動量と位置検出センサの出力の関係のグラフ図である。実施例２の駆動部の関係の説明図である。実施例２の駆動部の構成図である。実施例３の像振れ補正を可能としたレンズ鏡筒を搭載したブロック回路構成図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は実施例１の像ぶれ補正装置を備えたレンズ鏡筒の断面図、図２は分解斜視図である。なお、このレンズ鏡筒はビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影装置に取り付けられ、或いは一体に設けられて使用される。

このレンズ鏡筒は凸凹凸凸の４群構成の変倍光学系している。即ち、光軸方向に固定の第１群レンズＬ１、変倍のための第２群レンズＬ２、像振れ補正のための第３群レンズＬ３、合焦のための第４群レンズＬ４から成るレンズ群が配列されている。第２群レンズＬ２は光軸方向に移動して変倍動作を行い、第３群レンズＬ３は光軸と直交する方向、つまりピッチ（縦）方向及びヨー（横）方向に移動して像振れ補正を行う可動の像振れ補正レンズである防振光学素子として機能する。また、第４群レンズＬ４は光軸方向に移動し合焦作用を行う。

第１群レンズＬ１は固定鏡筒１により保持され、第２群レンズＬ２は２群移動枠２により保持され、第３群レンズＬ３はシフトユニット３により保持され、第４群レンズＬ４は４群移動枠４により保持されている。また、４群移動枠４の後方には、ＣＣＤ等から成る撮像素子を固定したＣＣＤホルダ５が設けられている。固定鏡筒１は前部固定筒６にビス止めされ、ＣＣＤホルダ５と前部固定筒６は後部固定筒７にビス止めされている。

２群移動枠２はガイドバー８、９により光軸方向に移動可能に支持され、ガイドバー８、９は前部固定筒６と後部固定筒７により位置決め固定されている。また、４群移動枠４はガイドバー１０、１１により光軸方向に移動可能に支持され、ガイドバー１０、１１はＣＣＤホルダ５と後部固定筒７により位置決め固定されている。

シフトユニット３は後部固定筒７に対して位置決めされ、２本のビスにより固定されている。２枚の第３群レンズＬ３の間に配置された絞り装置１２は絞りモータ１２ａにより光学系の開口径を変化させ、２枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させる所謂ギロチン式とされている。

第４群レンズＬ４はボイスコイルモータ１３により光軸方向に駆動され、ボイスコイルモータ１３は駆動用マグネット１３ａ、ヨーク１３ｂ、ヨーク１３ｃ、駆動用コイル１３ｄとから成っている。ボイスコイルモータ１３では、ヨーク１３ｂが後部固定筒７に圧入固定され、ヨーク１３ｂに駆動用マグネット１３ａとヨーク１３ｃが磁力によって固定されている。駆動用コイル１３ｄに電流を流すことで、駆動用コイル１３ｄにローレンツ力が発生し、駆動用コイル１３ｄが光軸方向に駆動可能となる。駆動用コイル１３ｄは４群移動枠４に固定されており、この駆動用コイル１３ｄの駆動により４群移動枠４が光軸方向に駆動されるようになっている。

後部固定筒７には、ズームモータ１４が２本のビスにより固定され、第２群レンズＬ２はズームモータ１４により光軸方向に駆動され変倍動作を行う。ズームモータ１４は回転するロータと同軸のリードスクリュ１４ａを有し、リードスクリュ１４ａには２群移動枠２に設けられたラック２ａが噛合しており、ロータの回転により第２群レンズＬ２が光軸方向に駆動される。また、ガイドバー８、９、ラック２ａ及びリードスクリュ１４ａは、ねじりコイルばね２ｂによりそれぞれがたが寄せられ、嵌合又は噛合のがたが防止されている。

フォトインタラプタ１５は２群移動枠２に形成された遮光部２ｃの光軸方向への移動を光学的に検出し、第２群レンズＬ２が基準位置に位置していることを検出するためのズームリセットスイッチとして用いられている。

後部固定筒７に固定された光学式センサ１６は発光部と受光部とから成り、４群移動枠４に接着固定されたスケール１７に発光部から射出する光を照射し、反射光を受光部で読み取ることで、第４群レンズＬ４の絶対位置を検出する。

図３はシフトユニット３の分解斜視図、図４は駆動部のピッチ方向の拡大断面図を示している。また、ピッチ方向用アクチュエータ及び位置センサと、ヨー方向用のアクチュエータ及び位置センサは互いに９０度の角度をなすように配置されているが、構成自体は同一であるので、以下ではピッチ方向について説明する。なお、符号の添字ｐはピッチ方向、ｙはヨー方向を示している。

シフトユニット３においては、可動部材であるシフト移動枠２１、金属プレート２３、マグネットベース２４、固定部材であるシフトベース２２、が配列されている。シフト移動枠２１は第３群レンズＬ３を保持すると共に、振れを補正するために光軸直交方向に変位する。マグネットベース２４はシフト移動枠２１に対し例えばステンレス鋼等の金属プレート２３が挟み込まれた状態で、２本のビスにより一体的に結合固定されている。

マグネットベース２４には、位置検出用をも兼ねる駆動用マグネット２５ｐが光軸直交方向に圧入保持されており、磁性部材から成る前ヨーク２６ｐとの間に作用する吸着力により、前ヨーク２６ｐと共にマグネットベース２４に吸着固定される。前ヨーク２６ｐにより駆動用マグネット２５ｐの光軸方向前方への磁束を集束することができる。

駆動用マグネット２５ｐをマグネットベース２４に圧入して組み込むことにより、組み込み後にマグネットベース２４と駆動用マグネット２５ｐの相対関係がずれることはない。このため、位置検出機能も兼ねている駆動用マグネット２５ｐの位置は、シフト移動枠２１に対して固定位置に定まり、駆動用マグネット２５ｐによって第３群レンズＬ３のピッチ方向位置を正確に検出することができる。

シフトベース２２とマグネットベース２４との間に３つのボール２７が配置され、光軸と直交面内に配置されている。ボール２７はシフトベース２２に形成されたボールホルダ部２２ａにおいて、回転可能に保持されている。なお、ボール２７の材質としては、その近傍に配置された駆動用マグネット２５ｐに吸着されないように、ステンレス鋼などが好適である。ボール２７とマグネットベース２４との間に、金属プレート２３を介在させることによって、レンズ鏡筒が衝撃を受けた際に、ボール２７によりモールド部品であるマグネットベース２４に打痕が生じ、シフト移動枠２１の駆動特性が劣化することを防止できる。

シフトベース２２には、駆動用コイル２８ｐと磁性部材から成る後ヨーク２９ｐが接着固定されている。後ヨーク２９ｐにより駆動用マグネット２５ｐの光軸方向後方への磁束を集束することができる。

シフトベース２２と金属プレート２３にボール２７を確実に当接させる力は、駆動用マグネット２５ｐと後ヨーク２９ｐとの間に作用する吸着力である。この吸着力によって、マグネットベース２４がシフトベース２２に近付く方向に付勢されることにより、３つのボール２７はボールホルダ部２２ａの光軸方向端面と金属プレート２３の３個所に対して押圧状態で当接する。

３つのボール２７が当接する各面は、撮影光学系の光軸に対して直交方向に広がっている。３つのボール２７の呼び径は同じであるので、３つのボールホルダ部２２ａにおいて光軸方向端面間の光軸方向における位置差を小さく抑えている。これにより、シフト移動枠２１に保持された第３群レンズＬ３を光軸に対する倒れを生じさせずに、光軸直交面内で移動させることができる。

ばね３０はシフト移動枠２１のばね取付部２１ａとシフトベース２２のばね取付部２２ｂに固定されている。このばね３０によりシフト移動枠２１とシフトベース２２との間に弾性力が発生することにより、振れ補正動作時の第３群レンズＬ３の光軸と直交面内での回転を抑制することができる。

図５は駆動部の構成図を示している。駆動部は前ヨーク２６ｐ、駆動用マグネット２５ｐ、駆動用コイル２８ｐが対称形状に配置され、後ヨーク２９ｐは平面部が非対称となっており、駆動部中心に対して上側の平面部の体積が下側よりも大きい形状とされている。

前述したように、駆動用マグネット２５ｐは図５に示すように光軸から放射方向に２極着磁され、前ヨーク２６ｐは駆動用マグネット２５ｐの光軸方向前側の磁束を閉じる。駆動用コイル２８ｐはシフトベース２２に接着固定され、後ヨーク２９ｐは駆動用マグネット２５ｐの光軸方向後側の磁束を閉じる。後ヨーク２９ｐは駆動用コイル２８ｐを挟んで駆動用マグネット２５ｐとは反対側に配置され、シフトベース２２により保持されている。これら駆動用マグネット２５ｐ、ヨーク２６ｐ、２９ｐ及び駆動用コイル２８ｐにより磁気回路が形成されている。

駆動用コイル２８ｐに電流を流すと、駆動用マグネット２５ｐの着磁境界に対して略直交する方向に、駆動用マグネット２５ｐと駆動用コイル２８ｐに発生する磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生し、マグネットベース２４を光軸直交方向に移動させる。これは所謂ムービングマグネット型アクチュエータとして知られている。

このような構成のアクチュエータが、シフトベース２２に対してピッチ方向、ヨー方向にそれぞれ配置されているので、マグネットベース２４及びシフト移動枠２１を互いに略直交する２つの光軸直交方向に駆動することができる。そして、これらピッチ方向とヨー方向の駆動合成により、マグネットベース２４及びシフト移動枠２１を光軸直交面の面内方向に自在に移動させることができる。

なお、マグネットベース２４が光軸直交方向に働くときの摩擦は、ボール２７がボールホルダ部２２ａの壁に当接しない限り、ボール２７と金属プレート２３との間及びボール２７とボールホルダ部２２ａとの間にそれぞれ発生する転がり摩擦のみである。従って、吸着力が作用するにも拘らず、マグネットベース２４、つまりは第３群レンズＬ３を保持しているシフト移動枠２１は極めて円滑に光軸直交面内で移動することができ、かつ微小な移動量制御も可能となる。なお、ボール２７に潤滑油を塗布することで、摩擦力を更に低減させることができる。

ホール素子３１ｐは磁束密度を電気信号に変換し、ＦＰＣ（フレキシブルプリントケーブル）３２に半田付けされ、ＦＰＣ３２はシフトベース２２に対して位置決め固定されている。また、ＦＰＣ押さえ金具３３をビスでシフトベース２２に対して固定することによって、ＦＰＣ３２の浮き上りを防止し、かつホール素子３１ｐの位置がずれることを防止している。

ホール素子３１により可動部材であるマグネットベース２４及び第３群レンズＬ３の位置を検出する位置センサが形成されている。マグネットベース２４及び第３群レンズＬ３がピッチ方向又はヨー方向に駆動されたとき、ホール素子３１によって駆動用マグネット２５の磁束密度の変化が検出され、この磁束密度の変化を示す電気信号が出力される。このホール素子３１に基づいて、制御回路はマグネットベース２４及び第３群レンズＬ３の位置を検出することができる。

前述のように、第３群レンズＬ３を保持する可動部材の駆動方向において、片側にばね力が発生する構成を用いると、最小限の部品数や取付スペースで第３群レンズＬ３の光軸直交平面における回転を抑制することができる。従って、像振れ補正装置を小型化することができるが、駆動方向に対してばね力が負荷になり消費電力が増大する。

図６は実施例１の前提となる像振れ補正レンズである第３群レンズＬ３と駆動部及びばねの関係の説明図である。また、図７は図６の構成で使用している駆動部における従来の吸着力の説明図である。ここでは第３群レンズＬ３の中心Ｏが光軸上にあり、２つの駆動部の駆動用マグネットと駆動用コイルの中心が一致している位置を中心位置としている。

図６（ａ）はシフト移動枠２１に保持された第３群レンズＬ３の中心Ｏと駆動用マグネット２５が中心位置にある状態での固定側の駆動用コイル２８と後ヨーク２９との配置を示している。駆動用マグネット２５と後ヨーク２９との間に作用する吸着力は、クーロンの法則で示すように、２物体間の磁荷の強さと距離の２乗の逆数に比例する。従って、駆動部中心に対して駆動用マグネット２５と後ヨーク２９がそれぞれ対称形状であれば、駆動用マグネット２５が駆動部中心位置にあるとき、ピッチ方向とヨー方向の吸着力はそれぞれの方向で釣り合った状態になっている。

つまり、図７で示すように、駆動用マグネット２５ｐと後ヨーク２９ｐの平面部との間に働く吸着力Ａａ、Ａｄ、及び駆動用マグネット２５ｐと後ヨーク２９ｐの凸形状部との間に作用する吸着力Ａｂ、Ａｃとが全て釣り合う。従って、シフト移動枠２１に対する駆動方向における戻し力Ｂｐが略０になり、駆動用マグネット２５ｐと後ヨーク２９ｐとの位置関係が定まっている。また、駆動用マグネット２５ｐが駆動部の中心から移動したとき、移動方向と反対側の磁荷が大きくなるので、駆動用マグネット２５ｐを駆動部中心に戻そうとする吸着力が発生する。

図６（ｂ）は図６（ａ）から第３群レンズＬ３をピッチ方向に距離ｄだけ変位させた場合の駆動力と吸着力の関係を示している。ピッチ方向に可動部材を変位させる場合に、駆動用コイル２８ｐに電流を流すと、駆動用コイル２８ｐから発生するローレンツ力により可動部材をピッチ方向に駆動する推力Ｃｐが発生する。この推力Ｃｐによりシフト移動枠２１が距離ｄだけ移動すると、可動部材に配置されている駆動用マグネット２５ｐも駆動部の中心位置から距離ｄだけ移動し、駆動用マグネット２５ｐが吸着力によって元の位置に戻ろうとする戻し力Ｂｐ、Ｂｙが発生する。

このときの推力Ｃｐと戻し力Ｂｐはピッチ方向の推力方向軸と同一軸上で働いているが、ヨー方向の駆動部に働く戻し力Ｂｙは推力Ｃｐと同一軸上にはないため、推力Ｃｐと戻し力Ｂｙによってシフト移動枠２１を回転させる回転モーメントが発生する。そのため、推力Ｃｐと戻し力Ｂｙによる回転モーメントの釣り合いがとれる角度θ１まで、第３群レンズＬ３が光軸の直交面内で回転した状態となる。

図６（ｃ）は図６（ｂ）の状態における回転を抑制するために、ばね３０を追加した場合の駆動力と吸着力の関係を示している。このばね３０は一方が第３群レンズＬ３を保持するシフト移動枠２１に固定され、他方が固定部であるシフトベース２２に固定されるため、シフト移動枠２１はばね３０による張力Ｄを受ける。この張力Ｄはシフト移動枠２１に対して、推力Ｃｐと戻し力Ｂｙによる回転モーメントと反対方向の回転モーメントを発生させる。従って、シフト移動枠２１がピッチ方向に変位した場合でも、シフト移動枠２１が光軸の直交面内で回転することを抑制することができる。

しかし、ばね３０による張力Ｄは第３群レンズＬ３に対して片側方向から加わる。そのため、図６（ｄ）に示すように第３群レンズＬ３の中心Ｏが光軸上にあり、駆動用マグネット２５が駆動部の中心位置にある状態においても、第３群レンズＬ３に対してピッチ方向にＤｐ、ヨー方向にＤｙの張力が残ることになる。

振れ補正装置において最も使用頻度が高いのは、第３群レンズＬ３の中心Ｏが光軸上にある場合である。図６（ｄ）のように張力Ｄｐ、Ｄｙが発生している場合には、その負荷を打ち消すために反対方向に推力ＣｐとＣｙを常に発生させる必要があり、消費電流が増加する。第３群レンズＬ３の中心Ｏが光軸上にある場合に、第３群レンズＬ３に対して加わるばね力を略０にするためには、第３群レンズＬ３に対して張力Ｄと反対方向に張力を発生させるようなばねを追加するか、第３群レンズＬ３を囲むようなばねを用いる。このように、第３群レンズＬ３の駆動方向に対して均等にばね力が加わる構成にして、回転抑制を行う方法があるが、何れも取付スペースが増大する問題がある。

そこで、本実施例では第３群レンズＬ３を保持する可動部材の駆動方向において、片側からばね力を加える構成において、駆動部の駆動用マグネット２５とヨーク２９の間に発生する吸着力をばね力と反対方向に発生させる。これにより、ばね力による駆動方向の負荷を軽減することで、弾性部材である回転抑制部材を有する像振れ補正装置の小型化と低消費電力化を実現する。

図８は本実施例における第３群レンズＬ３の中心Ｏが光軸上にある場合の像振れ補正レンズと駆動部及びばねの関係を示し、図８（ａ）は駆動部における吸着力の説明図である。後ヨーク２９ｐは凸部の形状は駆動部中心に対して対称であるが、上側の平面部の体積が下側よりも大きい非対称形状となっている。このため、駆動用マグネット２５ｐと後ヨーク２９ｐの凸形状部との間に働く吸着力Ａｂ、Ａｃは釣り合うが、平面部との間に働く吸着力Ａａ、ＡｄはＡａ＞Ａｄとなる。従って、駆動用マグネット２５ｐには駆動方向に戻し力Ｂｐが発生する。

図８（ｂ）は第３群レンズＬ３の中心Ｏが光軸上にある場合の駆動部及びばねの関係を示している。ばね３０による張力Ｄｐ、Ｄｙと反対方向に戻し力Ｂｐ、Ｂｙを図（ａ）のように発生させることで、ばね３０による負荷を軽減することができる。そのため、推力Ｃｐ、Ｃｙも低減でき、消費電力を小さくすることができる。

図９は駆動方向発生力と可動部材の移動量の関係のグラフ図を示している。ｃ１、ｂ１、ｄは図６のように片側にばね３０を設けた場合の中心に対して対称形状である駆動部の駆動方向の推力、吸着力による戻し力、ばね力である。また、ｃ２、ｂ２は本実施例ではね３０の張力に対して反対方向に発生させる推力、吸着力による戻し力である。

図６で用いた駆動部では可動部材の移動に際して、図９で示すように、戻し力ｂ１とばね力ｄを加えた力が駆動負荷となる。これに対して、本実施例の駆動部では、戻し力ｂ２をｂ１に対してばね力ｄを打ち消す側に変化させたため、戻し力ｂ２とばね力ｄを加えた力が戻し力ｂ１と略同等の値になっている。つまり、本実施例の構成により回転抑制のためのばね３０を設けながら、ばね張力による駆動方向の負荷を低減することができる。

図１０は可動部材の移動量と位置検出センサの出力の関係のグラフ図を示し、ｅは図６の駆動部におけるセンサ出力、ｆは本実施例のセンサ出力を示している。図１０において、出力の大きさ自体は変化しているが、傾きや直線性に対する影響は殆どなく、後ヨーク２９の形状を本実施例のように非対称にしたことによる悪影響もないことが分かる。

本実施例では、第３群レンズＬ３を保持する可動部材の駆動方向において片側からばね力を加える構成において、駆動部の駆動用マグネット２５とヨーク２９の間に発生する吸着力をばね力と反対方向に発生させている。これにより、弾性部材による駆動方向の負荷を軽減することで、回転抑制部材を有する像振れ補正装置の小型化と低消費電力化を実現できる。

また実施例１では、ムービングマグネット型のアクチュエータを用いてシフト移動枠２１を駆動する場合について説明した。しかし、駆動用コイル２８をマグネットベース２４側に設け、駆動用マグネット２５をシフトベース２２側に設けたムービングコイル型のアクチュエータを用いるようにしてもよい。

実施例２においては、後ヨーク２９の凸部を駆動方向に対して非対称位置に配置することで、駆動方向のばね力による負荷を打ち消す方向の戻し力を発生させる構成としている。

図１１は本実施例２の駆動部の構成図を示している。駆動部は前ヨーク２６ｐ、駆動用マグネット２５ｐ、駆動用コイル２８ｐが対称形状に配置され、後ヨーク２９ｐは凸部が非対称位置に設けられ、駆動部中心に対して凸部の駆動方向上側の体積が下側よりも小さい形状となっている。

図１２は駆動部における吸着力の説明図である。後ヨーク２９ｐは平面部の形状は駆動部中心に対して対称であるが、凸部が駆動部中心に対して下側にずれた形状となっている。このため、駆動用マグネット２５ｐと後ヨーク２９ｐの平面部との間に働く吸着力Ａａ、Ａｄは釣り合うが、凸部との間に働く吸着力Ａｂ、ＡｃはＡｃ＞Ａｂとなる。従って、駆動用マグネット２５ｐには駆動方向にＢｐの戻し力が発生する。

実施例１と同様に、ばね３０による張力Ｄｐと反対方向に戻し力Ｂｐを発生させることで、ばね３０による負荷を軽減することができるため、必要な推力Ｂｐを低減でき、消費電力を小さくすることができる。

このように本実施例２においては、後ヨーク２９の平面部ではなく、後ヨーク２９の凸部は駆動用コイル２８の孔の空間内において駆動方向に対して非対称に位置している。従って、実施例１のように手振れ補正装置の外形に対する影響がなく、小型化に対して更に効果がある。

実施例３においては、前述の実施例１、２の像振れ補正を可能としたカメラを構成している。図１３は実施例３のレンズ鏡筒を搭載したカメラにおける電気的な構成図を示し、図１、図２で説明したレンズ鏡筒の構成要素については、同じ符号を付している。

第１群レンズＬ１〜第４群レンズＬ４を経た被写体像は撮像素子４１に結像し、撮像素子４１の出力はカメラ信号処理回路４２を介してＡＦゲート４３、ＡＥゲート４４に接続されている。ＡＦゲート４３の出力はＡＦ信号処理回路４５を介して制御回路４６に接続され、ＡＥゲート４４の出力は制御回路４６に接続されている。制御回路４６には、フォトインタラプタ１５、絞りエンコーダ４７、光学式センサ１６の出力が接続されている。また、制御回路４６の出力はズームモータ１４、絞りモータ１２ａ、ボイスコイルモータ１３を介して、それぞれ第２群レンズＬ２、絞り装置１２、第４群レンズＬ４に接続されている。更に、制御回路４６にはピッチ方向振れセンサ４８、ヨーク方向振れセンサ４９、ズームスイッチ５０、ズームトラッキングメモリ５１の出力が接続されている。

なお、ズームモータ１４、絞りモータ１２ａはステッピングモータ等が用いられている。光学機器の制御全体を司るＣＰＵ等から成る制御回路４６は、振れセンサ４８、４９からの出力と、第３群レンズＬ３の光軸の直交面内での位置を検出する後述する位置センサからの信号とに基づいて、第３群レンズＬ３のアクチュエータを制御する。なお、ピッチ方向とヨー方向ではアクチュエータはそれぞれ独立に駆動制御される。

フォトインタラプタ１５は２群移動枠２が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出する。２群移動枠２が基準位置に位置したことを検出された後に、ズームモータ１４に入力するパルス信号数を連続して計数することにより、２群移動枠２の光軸方向の移動量、つまり基準位置に対する位置の検出を行うことができる。

絞りエンコーダ４７は絞りモータ１２ａ内にホール素子が配置され、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。カメラ信号処理回路４２は撮像素子４１からの出力に対して所定の増幅やガンマ補正などの信号処理を施こす。これらの処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート４４及びＡＦ（オートフォーカス）ゲート４３に供給される。

ＡＥゲート４４及びＡＦゲート４３はそれぞれ、露出制御及びピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲を、全画面の映像信号の中から設定する。これらのゲート４３、４４の大きさは可変であったり、複数個設けられたりする場合がある。ＡＦ信号処理回路４５はＡＦ信号を処理し、映像信号の高周波成分に関する１つ又は複数の出力を生成する。

ズームトラッキングメモリ５１は、変倍に際して被写体距離と２群移動枠２の距離に応じた４群移動枠４の位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリとして、制御回路４６内のメモリを使用してもよい。

例えば、撮影者によりズームスイッチ５０が操作されると、制御回路４６はズームトラッキングメモリ５１の情報を基に算出した２群移動枠２と４群移動枠４の所定の位置関係が保持されるように、ズームモータ１４とボイスコイルモータ１３の駆動を制御する。つまり、現在の２群移動枠２の光軸方向の絶対位置を示す計数値と、算出された２群移動枠２のセットすべき位置とが一致し、かつ現在の４群移動枠４の光軸方向の絶対位置を示す計数値と算出された４群移動枠４のセットすべき位置とが一致するようにする。

オートフォーカス動作では、制御回路４６はＡＦ信号処理回路４５の出力がピークを示すように、ボイスコイルモータ１３の駆動を制御する。更に、適正露出を得るために、制御回路４６はＡＥゲート４４を通過したＹ信号の出力の平均値を基準値として、絞りエンコータ４７の出力がこの基準値となるように絞りモータ１２ａの駆動を制御し光量を制御する。

前述したように、制御回路４６はこれらピッチ方向及びヨー方向の振れセンサ４８、４９からの出力と、ホール素子３１ｙ、３１ｐからの信号に基づいて、各駆動用コイル２８ｙ、２８ｐへの通電を制御する。これにより、光学系の一部の振れ補正レンズである第３群レンズＬ３を駆動して像振れを補正する。

上述の実施例においては、像振れ補正レンズを移動して像振れ補正したが、その代りに撮像素子を同様の機構で駆動することによっても同様な像振れ防止を行うことができる。

また、上述の実施例では、レンズ鏡筒がカメラ本体に一体的に設けられた撮像装置について説明した。しかし、本発明のレンズ鏡筒はカメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置や、或いは銀鉛フィルムカメラ及びデジタルスチルカメラ及びビデオカメラ等にも適用できる。また、防振機能を有する双眼鏡等の観察機器等の光学機器にも適用できる。

１固定鏡筒
２２群移動枠
３シフトユニット
４４群移動枠
５ＣＣＤホルダ
６前部固定筒
７後部固定筒
１２絞り装置
２１シフト移動枠
２２シフトベース
２４マグネットベース
２５駆動用マグネット
２６前ヨーク
２８駆動用コイル
２９後ヨーク
３０ばね

Claims

防振光学素子又は撮像素子と、
前記防振光学素子又は前記撮像素子を光軸と直交する方向に移動可能に保持する可動部材と、
該可動部材を光軸方向に位置決めする固定部材と、
前記可動部材を一方向に付勢することにより、前記可動部材の光軸直交面内の回転を抑制する弾性部材と、
前記可動部材と前記固定部材の何れか一方に設けた駆動用マグネットと、
前記可動部材と前記固定部材の何れか他方に設けた駆動用コイルと、
磁性部材を有する駆動部とを備え、
前記可動部材の中心が光軸上に位置する状態において、前記駆動用マグネットと前記磁性部材との間に働く磁力により前記可動部材の移動方向において前記可動部材が受ける力が、前記可動部材の移動方向において前記弾性部材が前記付勢力によって受ける力と反対方向になるように、
前記可動部材の中心が光軸上に位置する状態において、前記磁性部材が前記駆動用マグネットの中心に対して非対称な形状をしている、
ことを特徴とする像振れ補正装置。
複数のレンズ群から成る光学系を有し、該光学系の一部の像振れ補正レンズを光軸と直交する面内方向に移動させる請求項１に記載の像振れ補正装置を備えたレンズ鏡筒。