JP5517431B2 - 光学装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は光学装置に係り、特に、高速なレンズ駆動を安定して行うことが可能な光学装置に関する。

レンズを高速かつ低騒音で動作させてピント合わせを行う技術として、特許文献１に開示されているように、レンズ側に永久磁石を配置し、固定部側にコイルを配置して、ダイレクトドライブでレンズを駆動する技術が知られている。この技術では、レンズは光軸に沿った案内軸に案内され、この案内軸上でレンズ枠が摺動することにより、光軸方向におけるレンズ駆動が行われる。

しかしながら、このような構造では、案内軸における摺動摩擦のため、高速なレンズ駆動ができない。また、摺動摩擦による摺動音が発生するなどの問題もある。

このような問題を解決して高速にピント合わせを行うレンズ駆動方法として、特許文献２に開示されているように、電磁的にレンズを浮上させ、電磁的にレンズを光軸方向に駆動する提案がなされている。
特開平５−０６６３３６号公報 特開平７−２４８５２２号公報

特許文献２に開示されている光学装置は、摺動部を設けることなくレンズ駆動を行う。このため、高速にピント合わせを行うことが可能である。

しかしながら、この光学装置のレンズは、電磁力による浮遊支持のため、光軸方向において最終的にコイルと磁石とが接触する位置以外のレンズ位置では、光軸に対するレンズの傾きが不安定となる。例えば、カメラの姿勢による重力の変化により、レンズの傾きが変化する恐れもある。また、ピント合わせ中のレンズの挙動により、レンズが傾く可能性もある。

ＴＶ−ＡＦ方式（コントラスト検出方式）の光学装置では、被写体の前ピン及び後ピンを検出する手段として、ウォブリングという手法が用いられる。このウォブリング手法では、レンズを光軸方向に高周波で小刻み振動させ、各位置において取得した画像を評価して、各画像のピントの状態から前ピン、後ピンを判定する。このとき、レンズは高速に振動するため、その振動モードによりレンズが傾き易く、誤った画像評価を行ってしまう可能性もある。

そこで、本発明は、高速なレンズ駆動を安定して実現可能な光学装置を提供する。

本発明の一側面としての光学装置は、固定部と、前記固定部に固定された保持部と、レンズ或いは撮像手段を保持し、前記固定部に対して光軸方向にピント補正時に移動可能であるとともに光軸に直交する方向にブレ補正時に移動可能な移動枠と、一方が前記保持部に、もう一方が前記移動枠に設けられ、前記移動枠を光軸と直交する方向に駆動する複数組のマグネットおよびコイルからなる第一の駆動手段と、前記保持部に対する前記移動枠の変位を検出する第一の位置検出手段と、一方が前記保持部に、もう一方が前記移動枠に設けられ、前記移動枠を光軸方向に駆動する複数組のマグネットおよびコイルからなる第二の駆動手段と、前記固定部に対する前記移動枠の変位を検出する第二の位置検出手段と、前記移動枠の前記光軸方向への移動によって前記第一の駆動手段のコイルとマグネットの前記光軸方向の間隔が広がるほど、前記第一の駆動手段への補正量を大きくするようにそれぞれ調整する第一の調整手段と、前記移動枠の前記光軸と直交する方向への移動によって前記第二の駆動手段のコイルとマグネットの前記光軸と直交する方向の間隔が広がるほど、前記第二の駆動手段への補正量を大きくするようにそれぞれ調整する第二の調整手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、高速なレンズ或いは撮像手段の駆動を撮影光軸に対して安定した姿勢で実現可能な光学装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、本発明の実施例１について説明する。

図１は、本実施例における光学装置の平面図である。また、図２は、本実施例の光学装置において、図１のＡ−Ａで切断した断面図である。
なお、図１においては、後述のコイル１７ａ〜１７ｃ及びコイル保持部１８ａ〜１８ｃを省いて示している。図３は、本実施例の光学装置において、コイル１７ａ〜１７ｃ及びコイル保持部１８ａ〜１８ｃを含めて示した正面図である。

図１〜図３において、１１ａは移動枠であるレンズ枠１２に設けられたピント補正用レンズである。また、１１ｂは支持部１３（固定部）に設けられた固定レンズである。図２に示されるように、ピント補正用レンズ１１ａ及び固定レンズ１１ｂは、撮影光軸である光軸１０の方向に配列されている。レンズ枠１２は、ピント補正用レンズ１１ａを保持し、撮影光軸方向に移動可能に構成されている。

レンズ枠１２の引掛けピン１２ａ〜１２ｃと支持部１３の引掛けピン１３ａ〜１３ｃとの間には、それぞれ、１２０度放射方向に設けられた３つの引っ張りコイルバネで形成された弾性手段１４ａ〜１４ｃが引掛けられている。レンズ枠１２は、弾性手段１４ａ〜１４ｃの弾性力により、支持部１３に対して弾性支持されている。また、支持部１３は、光学装置の鏡筒（不図示）に固定されている。なお、鏡筒の内側に設けられたピント補正用レンズ１１ａ及び固定レンズ１１ｂは、鏡筒の内側に設けられた他のレンズ群と共に、撮影光学系を構成している。

レンズ枠１２には、永久磁石１５ａ〜１５ｃが、それぞれ、ヨーク１６ａ〜１６ｃを介して１２０度放射方向に設けられている。また、支持部１３には、１２０度放射方向に設けられたコイル保持部１８ａ〜１８ｃが固定されている。コイル保持部１８ａ〜１８ｃは、コイル１７ａ〜１７ｃをそれぞれ支持している。

コイル１７ａ〜１７ｃは、永久磁石１５ａ〜１５ｃ及びヨーク１６ａ〜１６ｃと共に、光軸方向駆動手段（複数の駆動手段）を構成する。コイル１７ａ〜１７ｃに電流を印加すると、永久磁石１５ａ〜１５ｂにより生じる磁界により、レンズ枠１２に力が働く。このようにして、光軸方向駆動手段は、レンズ枠１２を矢印１１３ａ〜１１３ｃ（１１３ｃは不図示）方向（光軸方向）に駆動することができる。

支持部１３には、レンズ枠１２と支持部１３との間の相対的位置（変位）を検出する光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃ（複数の検出手段）が設けられている。本実施例では、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃは支持部１３上に配置されているが、これに限定されるものではない。光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃはレンズ枠１２上に配置してもよい。このように、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃは、レンズ枠１２と鏡筒の内側の支持部１３との一方に配置され、他方までの距離に応じた信号を検出する。

図２に示されるように、光軸方向位置検出手段１９ａの出力は比較手段１１１ａに入力される。比較手段１１１ａは、光軸方向位置検出手段１９ａの出力値とＡＦセンサ１１６ａからの出力値とを比較する。駆動部１１２ａは、比較手段１１１ａによる比較結果に基づいて、コイル１７ａに印加する電流を制御する。なお、比較手段１１１ａ及び駆動部１１２ａの各動作は、実際にはレンズＣＰＵ１２０４で処理されるが、この点の詳細については後述する。同様に、駆動部１１２ｂ、１１２ｃは、コイル１７ｂ、１７ｃに印加する電流をそれぞれ制御する。

本実施例の光学装置は、このような構成により、レンズ枠１２を光軸方向に駆動することができ、高精度なピント合わせ及びブレ補正が可能となる。

図４は、本実施例の光学装置において、支持部１３及び支持部１３に設けられた各構成部材を示した平面図である。また、図５は、本実施例の光学装置において、レンズ枠１２の裏面を示す平面図（図１、図３に示されるレンズ枠１２を裏面側から見た図）である。

図４に示されるように、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃは、それぞれ、１２０度同心円状に３箇所設けられている。各々の光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃにより、レンズ枠１２と支持部１３との間の距離（相対的位置、変位）が検出される。光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃとしては、ホール素子等の磁気センサ（この場合、レンズ枠には指標磁石が必要）や、渦電流センサ（この場合レンズ枠には指標として導電部材が必要）等が用いられる。また、フォトリフレクタ等の光学センサ（この場合レンズ枠には指標として反射部材が必要）を用いることもできる。

支持部１３には、移動制限部材である光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆが１２０度同心円状に３箇所設けられている。光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆは、支持部１３に対するレンズ枠１２の光軸方向（図２中の矢印１１３ａ、１１３ｂの方向）における位置を制限する。また、光軸方向移動制限部材１３ｄを矢印１１４方向（図６参照）から見ると、長孔１３ｇが設けられている。同様に、光軸方向移動制限部材１３ｅ、１３ｆには、それぞれ、長孔１３ｈ、１３ｉ（不図示）が設けられている。

図５に示されるように、レンズ枠１２には移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが３箇所設けられている。移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆは、長孔１３ｇ〜１３ｉのそれぞれの中に入り込んでいる。このため、レンズ枠１２は、移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが長孔１３ｇ〜１３ｉにより制限されない範囲内において、光軸方向及び光軸と直交する方向に移動可能である。

本実施例において、レンズ枠１２は少なくとも光軸方向にのみ移動可能にすればよい。このため、光軸１０と直交する方向には、移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆと長孔１３ｇ〜１３ｉとを嵌合状態にして、光軸方向以外の移動を制限してもよい。ただしこの場合、移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆと長孔１３ｇ〜１３ｉとの間に摺動摩擦が生じるため、光軸方向の駆動精度が劣化してしまう。従って、レンズ枠１２は、光軸１０と直交する方向においても移動可能に構成されることが好ましい。

支持部１３には、ジェル状のシリコーン樹脂等で形成されたダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃが３箇所に設けられている。また、レンズ枠１２には、レンズ枠１２から突出するダンパピン１２ｇ〜１２ｉが設けられている。レンズ枠１２のダンパピン１２ｇ〜１２ｉと支持部１３のダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃとを粘弾性結合させることにより、レンズ枠１２の光軸方向駆動時における不要振動を減衰させることができる。ダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃ及びダンパピン１２ｇ〜１２ｉは減衰手段を構成する（詳細は図６を用いて後述する）。

図５に示されるように、レンズ枠１２の裏面（図１、図３に示される平面の裏側）には、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃそれぞれの指標１１５ａ〜１１５ｃが設けられている。光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃが例えば磁気センサの場合、指標１１５ａ〜１１５ｃとして磁石が用いられる。なお、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃが渦電流センサの場合には金属板等の導電部材が、また、光学センサの場合には反射部材が、それぞれ用いられる。

図６は、本実施例の光学装置において、図２の一部を拡大して光軸方向駆動手段及び光軸方向位置検出手段を示した拡大断面図である。図６に示されるように、レンズ枠１２から突出するダンパピン１２ｇは、支持部１３に設けられたダンパ部材１１０ａに入り込んでいる。

ジェル状のシリコーン樹脂等からなるダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃは、液体の状態で支持部１３の穴に充填される。ダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃのそれぞれをダンパピン１２ｇ〜１２ｉに挿入した後、ダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃを紫外線等で硬化させる。ダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃは硬化後にゲル状となり、減衰効果を生じさせる。このように、本実施例の光学装置は、レンズ枠１２と支持部１３との間に設けられ、レンズ枠１２が光軸方向に移動することにより生じる振動を減衰させる減衰手段を有する。

図７は、本実施例の光学装置において、減衰手段であるダンパ部材及びダンパピンを更に拡大した断面図である。図７に示されるように、ダンパピン１２ｇ（ダンパピン１２ｈ、１２ｉも同様）及び支持部１３の表面には、細かな凹凸が形成されている。ダンパ部材１１０ａ（ダンパ部材１１０ｂ、１１０ｃも同様）は、このような凹凸により、ダンパピン１２ｇと確実に噛み合っている。

このため、ダンパピン１２ｇ〜１２ｉが支持部１３に対して光軸方向（図６中の矢印１１３の方向）に移動しても、光軸方向の移動に伴う不要振動を減衰させることができる。すなわち、引っぱりコイルバネである弾性手段１４ａ〜１４ｃのバネ定数と、レンズ枠１２及びピント補正用レンズ１１ａ等の被駆動部の質量とにより決定される固有振動数付近のＱを下げることが可能になる。

図８は、本実施例の光学装置における減衰手段の効果を説明する周波数特性図である。図８において、横軸８１は入力周波数（ｆ［Ｈｚ］）を示し、縦軸８２は光軸方向駆動手段の入力電流に対するレンズ枠１２の光軸方向の動きの関係（利得Ｇ［ｄＢ］、比率の対数表示）を示している。波形８３は減衰手段を設けない場合の周波数特性であり、一方、波形８４は減衰手段を設けた場合の周波数特性である。

ω０は、レンズ枠１２、ピント補正用レンズ１１ａ、永久磁石１５ａ〜１５ｃ等の被駆動部の質量合計と、弾性手段１４ａ〜１４ｃの合計バネ定数との関係で決定される固有振動数である。固有振動数ω０において、波形８３はピークＱ１を有し、波形８４はピークＱ２を有する。

このように、本実施例の光学装置では、減衰手段を設けることにより、ピークＱ１をピークＱ２に抑制することができる。このため、外乱等により固有振動数ω０の入力があった場合でも、レンズ枠１２は光軸方向に大きく振動することはない。従って、本実施例の光学装置によれば、光軸方向において安定した駆動を行うことができる。

図６に示されるように、光軸方向位置検出手段１９ａ及び指標１１５ａは、互いに対向して平行に配置されている。このため、光軸方向位置検出手段１９ａは、レンズ枠１２と支持部１３と間の光軸方向における相対的な変位を検出するが、その他の方向（例えば光軸方向と直交する方向）の変位には感度がない。従って、光軸方向とは異なる方向のガタ等が生じても、光軸方向の位置検出の読み誤ることはない。

移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆ、及び、光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆは、前述のとおり、それぞれ、支持部１３に対するレンズ枠１２の光軸方向（図２中の矢印１１３ａ、１１３ｂ）の位置を制限する。光軸方向移動制限部材１３ｄを矢印１１４方向（図６参照）から見ると、長孔１３ｇが設けられ、図５に示されるレンズ枠１２の移動制限ピン１２ｄがこの長孔１３ｇ内に入っている。

このため、レンズ枠１２が光軸方向（矢印１１３の方向）において光学系の物体方向（矢印１１３ｏの方向）に駆動される場合、所定量駆動されると移動制限ピン１２ｄが長孔１３ｇの第１の辺１３ｇｏ（移動制限部）と当接して、光軸方向の移動が制限される。同様に、レンズ枠１２が光軸方向において光学系の像面方向（矢印１１３ｉの方向）に駆動される場合、所定量駆動されると移動制限ピン１２ｄが長孔１３ｇの第２の辺１３ｇｉ（移動制限部）と当接して、光軸方向の移動が制限される。移動制限ピン１２ｅと光軸方向移動制限部材１３ｅ、及び、移動制限ピン１２ｆと光軸方向移動制限部材１３ｆに関しても、上述と同様の関係になっており、それぞれ、光軸方向の移動制限が行われる。

このように移動制限部材はレンズ枠をその移動距離の両端で移動制限している。全ての移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆの各第１の辺（物体側の辺）と当接した場合、レンズ枠１２は、これらの第１の辺を基準位置として、支持部１３に対する位置出しが行われる。同様に、全ての移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆの各第２の辺（像面側の辺）と当接した場合、各第２の辺を基準位置として、支持部１３に対する位置出しが行われる。 これは、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの較正のために設けられた機構である。以下、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの較正方法について説明する。

光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力は、温度や湿度等の環境により変動する。このため、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力をそのまま利用して光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ、永久磁石１５ａ〜１５ｃ、駆動部１１２ａ〜１１２ｃ）によりレンズ枠１２を光軸方向に移動させても、その移動量は正確でないことがある。また、各光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力もばらつく。このため、全ての移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆの各辺と当接した状態以外では、レンズ枠１２の平面性が保たれない可能性がある。

そこで、全ての移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆの各第１の辺（物体側の辺）と当接した場合、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの各出力を測定し、その出力を一定値に揃える。同様に、全ての移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆの各第２の辺（像面側の辺）と当接した場合、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの各出力を測定し、その出力を一定値に揃える。

図９、１０、１１は、実施例１の光学装置における光軸方向位置検出手段の較正方法を説明する図である。図９、１０、１１は、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃのそれぞれについて示している。

図９に示されるように、移動制限ピン１２ｄが光軸方向移動制限部材１３ｄの各第１の辺（物体側の辺）と当接しているときの光軸方向位置検出手段１９ａの出力電圧をＶｓ１９ａｏとする。また、移動制限ピン１２ｄが光軸方向移動制限部材１３ｄの各第２の辺（像面側の辺）と当接しているときの光軸方向位置検出手段１９ａの出力電圧をＶｓ１９ａｉとする。較正部は、これらの出力電圧の差から光軸方向位置検出手段１９ａの感度Ｓ１９ａを求め、感度Ｓ１９ａが所定感度Ｓ０になるように、光軸方向位置検出手段１９ａの増幅率を変化させるか、又は、光軸方向位置検出手段１９ａの駆動電流を変化させる。また、較正部は、出力電圧Ｖｓ１９ａｉが基準電圧Ｖ０となるように、光軸方向位置検出手段１９ａの出力オフセットを調整する。なお、後述のように、較正部は、感度調整部１２０４ｄ〜１２０４ｆ及びオフセット調整部１２０４ｇ〜１２０４ｉで構成される。

図１０及び図１１に示されるように、他の光軸方向位置検出手段１９ｂ、１９ｃに関しても、図９と同様な較正を行う。すなわち、移動制限ピン１２ｅ、１２ｆが光軸方向移動制限部材１３ｅ、１３ｆの各第１の辺（物体側の辺）と当接しているときの光軸方向位置検出手段１９ｂ、１９ｃの出力電圧をそれぞれＶｓ１９ｂｏ、Ｖｓ１９ｃｏとする。また、移動制限ピン１２ｅ、１２ｆが光軸方向移動制限部材１３ｅ、１３ｆの各第２の辺（像面側の辺）と当接しているときの光軸方向位置検出手段１９ｂ、１９ｃの出力電圧をＶｓ１９ｂｉ、Ｖｓ１９ｃｉとする。較正部は、これらの値から感度Ｓ１９ｂ、Ｓ１９ｃを求め、感度Ｓ１９ｂ、Ｓ１９ｃがいずれも所定感度Ｓ０になるように較正し、また、オフセット調整を行う。

このように、本実施例の光学装置は、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度を較正する較正部を有する。また、レンズ枠１２と支持部１３との間の距離を制限する移動制限部材（光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆ）を有する。そして、較正部は、移動制限部材により制限される距離が最大のとき、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃにより検出された信号に基づいて、それらの感度を較正する。

尚、上記第１の辺及び第２の辺に移動規制ピンが接触している状態においては、レンズ枠が保持するレンズは撮影光軸に対して直交する様に移動制限部材の移動制限部、移動規制ピン、レンズ枠などが配置されている。ここで直交とは、厳密な意味での直交に限定されるものではなく、実質的な直交すなわち略直交をも含む意味である。

そのため、第１の辺、第２の辺の基準位置における各々の光軸方向位置検出手段の出力は第１の辺、第２の辺の位置においてレンズを撮影光軸に対して直交保持させた時の信号となる。即ち、光軸方向位置検出手段の信号を見ることで撮影光軸に対するレンズの傾き正確に検出できる為に、傾きが生じた場合には迅速にその補正を行う事ができる。

その後、光軸方向駆動手段は、較正された出力値を光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃのレンズの光軸方向の位置として、レンズ枠１２を駆動する。このように、本実施例の光学装置によれば、レンズ枠１２を高精度に光軸方向に移動することが可能となる。なお、前述のように、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃは、その出力値が使用環境等で変化する。このため、この較正はレンズをＡＦ駆動やウォブリング駆動させる度、又は、カメラの電源オン等の度に実行することが望ましい。

図１２は、実施例１の光学装置を搭載した撮影機器の断面図である。

図１２に示されるように、レンズ枠１２及び支持部１３等を含む光学装置１２０２は、レンズ鏡筒１２０１内に設けられている。レンズ鏡筒１２０１は、マウント１２０７を介してカメラ本体１２０８に着脱可能に構成されている。

レンズ鏡筒１２０１には、レンズＣＰＵ１２０４が設けられている。レンズＣＰＵ１２０４は、カメラ本体１２０８に設けられたカメラＣＰＵ１２０９との間で、マウント１２０７に設けられた接点を介して通信を行う。なお、図１２において、レンズＣＰＵ１２０４とカメラＣＰＵ１２０９との間の通信を矢印１２１２で示している。

カメラ本体１２０８の内部には、光軸１２００よりクイックリターンミラー１２１３、サブミラー１２１４、フィールドレンズ１２１５、反射ミラー１２１６、及び、めがねレンズ１２１７を介して被写体光束を受けるＡＦセンサ１２１８が設けられている。ＡＦセンサ１２１８は公知の位相差検出方式のＡＦセンサであり、カメラ本体１２０８に設けられた操作部材１２１０の操作をトリガーにして、出力信号をカメラＣＰＵ１２０９に送る。カメラＣＰＵ１２０９は、得られたＡＦ信号に基づき合焦状態を判定する演算を行い、その結果をレンズＣＰＵ１２０4に送る。

レンズＣＰＵ１２０４には、図４等に示される光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃ（図１２ではセンサ１２０５として一括表示されている）からの出力信号が入力される。レンズＣＰＵ１２０４は、センサ１２０５からの出力信号とカメラＣＰＵ１２０９からの合焦状態判定信号とに基づいて、図３等に示されるコイル１７ａ〜１７ｃ（図１２では駆動部１２０６として一括表示されている）に所定の制御信号を出力する。

このとき、レンズＣＰＵ１２０４は、ＡＦセンサ１２１８の信号を受けるカメラＣＰＵ１２０９が合焦判定を行うように制御信号を出力する。そして、駆動部１２０６（駆動手段）は、レンズＣＰＵ１２０４からの制御信号に基づいて、光学装置１２０２を構成するピント補正用レンズ１１ａ（図２参照）を光軸方向１２１９に駆動する。このため、ピント補正用レンズ１１ａの傾きは、レンズＣＰＵ１２０４の制御により抑制される。このように、レンズＣＰＵ１２０４は、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃにより検出された信号に基づいて、ピント補正用レンズ１１ａの傾きを抑制するように駆動部１２０６を制御する制御手段として機能する。

カメラＣＰＵ１２０９は、合焦後、操作部材１２１０の操作に基づいて被写体像を撮像素子１２１１に所定期間露光させ、その信号を不図示の記録メディアに記録する。

以上、本実施例では、ＡＦセンサ１２１８の信号に基づいて光学装置１２０２（ピント補正用レンズ１１ａ）を合焦駆動させる場合を説明したが、これに限定されるものではない。本実施例の光学装置１２０２は、撮像素子１２１１の撮像面への合焦駆動だけではなく、合焦状態の判別のために用いることもできる。例えば、ＡＦセンサ１２１８を用いずに撮像素子１２１１の画像信号を評価することで合焦判定を行う、公知のＴＶ−ＡＦ方式（コントラスト検出方式）の場合である。

ＴＶ−ＡＦ方式では、例えばレンズ１２０３を光軸方向に走査し、レンズ１２０３の光軸方向の各位置における撮像素子１２１１の画像信号を評価する。そして、最も鮮鋭な画像が得られるレンズ１２０３の位置を合焦位置と判定し、最終的にレンズ１２０３をその位置に戻して合焦とする。ただし、ＴＶ−ＡＦ方式では、レンズ１２０３を走査させて撮像素子１２１１の画像信号の変化を評価しないと、合焦か否かを判定できない。このため、ピント合わせごとにレンズ１２０３を走査しなくてはならない。

そこで、撮影時にレンズを極めて僅か且つ高速に往復走査して、そのときの画像を評価することで合焦状態を判定する。このようにして、ピント合わせ時の上記走査の必要性（既に合焦しているため走査不要の場合は走査しない）や、走査が必要な場合でもその走査方向が分かるため、早い時間で合焦を完了させることができる。

このときのレンズの微小高速走査をウォブリングと言う。ウォブリングでは、レンズ走査量は僅かであるが、高速且つ正確な光軸方向の繰り返し走査が必要となる。このように、ＡＦ信号を用いてレンズを合焦駆動するためではなく、レンズを光軸方向に高速に振動させるウォブリングとしても、本実施例の光学装置１２０２は適用可能である。

図１２において、ＴＶ−ＡＦ時にカメラＣＰＵ１２０９よりレンズＣＰＵ１２０４にウォブリング指示がなされると、レンズＣＰＵ１２０４は、その指示に基づき駆動部１２０６に所定の制御信号を出力する。駆動部１２０６は、レンズＣＰＵ１２０４からの制御信号に基づき、光学装置１２０２のピント補正用レンズ１１ａを光軸方向１２１９に高速振動させる。

このとき、レンズＣＰＵ１２０４はセンサ１２０５の信号をモニタしており、その結果に基づいて駆動部１２０６に制御信号を出力する。このため、ピント補正用レンズ１１ａは極めて正確に、且つ、高速に光軸方向に振動可能となる。

図１２に示される撮影機器では、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの精度が重要である。レンズ枠１２は、機械的なストッパ（光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆ）によりその基準位置が定められる。上述のとおり、基準位置における光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力に基づいて、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの較正が行われる。その詳細を図１３のブロック図及び図１４のフローチャートを用いて説明する。

図１３は、本実施例における光学装置のブロック図である。

図１３において、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃは、レンズ枠１２の光軸方向における３点の位置を検出する。光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力は、それぞれ、感度変更手段１３０１ａ〜１３０１ｃ及びオフセット調整手段１３０２ａ〜１３０２ｃを介して、レンズＣＰＵ１２０４の目標値加算部１２０４ａ〜１２０４ｃに入力される。なお、それぞれの信号がレンズＣＰＵ１２０４に入力されるとき、レンズＣＰＵ１２０４に設けられた公知のＡ／Ｄコンバータによりアナログ信号からデジタル信号に変換される（図１３では不図示）。

目標値加算部１２０４ａ〜１２０４ｃには、後述するＡＦ駆動やウォブリング駆動のためのレンズの移動目標値が加算され、その加算出力が光学装置の各々のコイル駆動部１３０３ａ〜１３０３ｃに入力される。レンズＣＰＵ１２０４からコイル駆動部１３０３ａ〜１３０３ｃに入力されるのは公知のＰＷＭ（パルス幅変調）信号であり、効率のよいコイル駆動が行われる。

コイル駆動部１３０３ａ〜１３０３ｃからの電力はコイル１７ａ〜１７ｃに供給され、レンズ枠１２は、コイル１７ａ〜１７ｃにより発生する推力により光軸方向に駆動される。このように、レンズ枠１２の移動を光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃで検出し、その結果をコイル駆動部１３０３ａ〜１３０３ｃにフィードバックする公知のサーボ技術を用いることで、レンズ枠１２を高精度に駆動することができる。

レンズＣＰＵ１２０４の目標値切換部１２０４ｊは、ＡＦ駆動やウォブリング駆動のためのレンズ駆動目標値１２０４ｋと較正駆動目標値１２０４ｌとを切り換える。目標値切換部１２０４ｊは、いずれか一つの目標値を選択し、目標値加算部１２０４ａ〜１２０４ｃに入力する。

ここで、目標値切換部１２０４ｊが較正駆動目標値１２０４ｌを目標値加算部１２０４ａ〜１２０４ｃに入力した場合について述べる。

このとき、前述のとおり、レンズＣＰＵ１２０４は、レンズ枠１２が光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆにより物体側及び像面側に移動制限する位置まで、レンズ枠１２を駆動する。そして、物体側及び像面側にレンズ枠１２が移動制限された位置における光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力に基づいて、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度Ｓ１９ａ〜Ｓ１９ｃを求める。レンズＣＰＵ１２０４は、予め定められた基準感度Ｓ０及びレンズ枠１２が像面側位置制限状態のときの光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの基準電圧Ｖ０と、上記で求めた各出力を比較する。

そして、その結果に基づいて、感度調整部１２０４ｄ〜１２０４ｆは、感度変更手段１３０１ａ〜１３０１ｃの感度を変更して、全ての光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度Ｓ１９ａ〜Ｓ１９ｃを基準感度Ｓ０に揃える。また、オフセット調整部１２０４ｇ〜１２０４ｉは、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの像面位置側制限位置での出力電圧Ｖｓ１９ａｉ〜Ｖｓ１９ｃｉが基準電圧Ｖ０になるように調整する。

目標値切換部１２０４ｊは、感度及びオフセットの調節が終了すると、ＡＦ／ウォブリング駆動目標値１２０４ｋを目標値加算部１２０４ａ〜１２０４ｃに入力するように切り換える。このようにして、レンズＣＰＵ１２０４は、レンズ枠１２を光軸方向に駆動し、ピント合わせ又はウォブリングを行う。なお、図１３において、感度変更手段１３０１ａ〜１３０１ｃ及びオフセット調整手段１３０２ａ〜１３０２ｃはレンズＣＰＵ１２０４の外部に設けられているが、これに限定されるものではない。感度変更手段１３０１ａ〜１３０１ｃ及びオフセット調整手段１３０２ａ〜１３０２ｃをレンズＣＰＵ１２０４内に設けることもできる。

図１４は、本実施例における光学装置の動作を説明するフローチャートである。図１４に示されるフローは、ＡＦのための駆動開始時又はウォブリング開始時から開始する。なお、このフローにおいては、本実施例に直接関係のない一般的な動作（例えば電源チェックステップなど）は省略されている。

まず、ステップ＃１００１において、レンズＣＰＵ１２０４は、コイル１７ａ〜１７ｃに通電してレンズ枠１２を物体側に移動するように、コイル駆動部１３０３ａ〜１３０３ｃを制御する。このとき、３箇所の光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ）全てを同位相方向に駆動することで、レンズ枠１２は、３箇所の光軸方向位置制限部材に同時に当接する。このため、レンズ枠１２は平面性を確保することができる。

次に、ステップ＃１００２において、レンズ枠１２の移動が完了し、機械的な過渡応答（振動）が収まるまで待機する。所定時間が経過した後、ステップ＃１００３において、この位置における光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力を取り込む。

ステップ＃１００４では、レンズＣＰＵ１２０４は、コイル１７ａ〜１７ｃに通電してレンズ枠１２を像面側に移動するように、コイル駆動部１３０３ａ〜１３０３ｃを制御する。このとき、３箇所の光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ）全てを同位相方向に駆動することで、レンズ枠１２は、３箇所の光軸方向位置制限部材に同時に当接する。このため、レンズ枠１２は平面性を確保することができる。

次に、ステップ＃１００５において、レンズ枠１２の移動が完了し、機械的な過渡応答（振動）が収まるまで待機する。所定時間が経過した後、ステップ＃１００６において、この位置における光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力を取り込む。なお、この後もレンズ枠１２は暫く像面側の制限位置に付勢される。

ステップ＃１００７では、ステップ＃１００３及びステップ＃１００６で得られた光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力に基づいて、各光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度Ｓ１９ａ〜Ｓ１９ｃを算出する。

ステップ＃１００８において、感度調整部１２０４ｄ〜１２０４ｆは、算出された感度Ｓ１９ａ〜Ｓ１９ｃと基準感度Ｓ０とを比較する。そして、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度が基準感度Ｓ０になるように、感度変更手段１３０１ａ〜１３０１ｃの感度変更を行う。

その後、ステップ＃１００９において、再度、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの像面側制限位置における出力を取り込む。ここで、再度信号を取り込むのは、既に得られている出力電圧Ｖｓ１９ａｉ〜Ｖｓ１９ｃｉが、感度の変更により変化している可能性があるためである。

ステップ＃１０１０では、ステップ＃１００９で得られた光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｂのそれぞれにおける出力電圧Ｖｓ１９ａｉ〜Ｖｓ１９ｃｉが基準出力Ｖ０になるように、オフセット調整が行われる。以上のステップにより、図１４に示されるフローは終了する。

上述のとおり、本実施例では、ピント補正用レンズ１１ａの光軸方向における位置を少なくとも３箇所に設けられた光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃで検出する。そして、レンズＣＰＵ１２０４は、その検出結果に基づいて、各々の光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃに対応する光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ）を個別に駆動制御する。このようにすることで、本実施例の光学装置は、ピント補正用レンズ１１ａの傾きが生じない安定したピント合わせが可能となる。

本実施例の光学装置において、レンズ枠１２は、ピント補正用レンズ１１ａを保持し、レンズ鏡筒１２０１内において光軸方向に移動可能に構成されている。弾性手段１４ａ〜１４ｃ（弾性支持手段）は、レンズ枠１２をレンズ鏡筒１２０１内の支持部１３に対して弾性支持する。また、複数の光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃは、支持部１３とレンズ枠１２の光軸方向の相対位置を検出する。

さらに、複数の光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ、永久磁石１５ａ〜１５ｃ）は、レンズ枠１２を支持部１３に対して光軸方向に駆動する。光軸方向制御手段は、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの各々の信号に基づき光軸方向位置検出手段に対応する光軸方向駆動手段の各々を駆動制御する。光軸方向制御手段は、感度変更手段１３０１ａ〜１３０１ｃ、オフセット調整手段１３０２ａ〜１３０２ｃ、及び、レンズＣＰＵ１２０４から構成される。

このように、本実施例の光学装置は、光軸方向制御手段の駆動信号に基づき光軸方向駆動手段を駆動してレンズ枠を光軸方向に駆動することにより、安定したピント駆動を行うことができる。

そして、レンズ枠１２には光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力信号を較正する較正部（感度調整部１２０４ｄ〜１２０４ｆ、オフセット調整部１２０４ｇ〜１２０４ｉ）が設けられている。レンズ枠１２には、移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆが設けられ、また、支持部１３には光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆが設けられている。較正部は、光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆにより制限される最大移動量移動時における光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの信号に基づいて、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度及びオフセットを較正する。より具体的には、光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆは、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの各々の近傍に設けられ、少なくとも３箇所の光軸方向駆動手段全てを同位相方向に駆動して、光軸方向位置検出手段の出力信号の較正が行われる。

また、安定駆動のため、レンズ枠１２と支持部１３との間には、レンズ枠１２の光軸方向駆動時の振動を減衰させる減衰手段（ダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃ、ダンパピン１２ｇ〜１２ｉ）が設けられている。このような構成により、ピント補正用レンズの傾きを抑制し、安定的にピント補正用レンズを保持した状態で高速で静かなピント合わせが可能なレンズ駆動を実現することができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例において、実施例１と同一の箇所についての説明は省略する。

図１５は、本実施例における光学装置の平面図である。また、図１６は、本実施例の光学装置において、図１５のＡ−Ａで切断した断面図である。実施例２では、レンズ枠１２が光軸方向（矢印１１３ａ、１１３ｂの方向）に駆動されるだけではなく、光軸方向と直交する方向（矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向）にも駆動される点で、実施例１とは異なる。

図１５及び図１６に示されるように、支持部１３（固定部）には紙面上下方向に対して４５度の線１５０１ａ、１５０１ｂに沿って、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂが設けられている。また、ブレ補正永久磁石１５０３ａ、１５０３ｂは、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂに対向するように、レンズ鏡筒１２０１内の固定部１５１０に設けられている。

支持部１３は、転動ボール１５０８ａ〜１５０８ｃ（１５０８ｂ、１５０８ｃは１５０８ａと同様に各々引掛けピン１３ｂ、１３ｃの裏面近傍に配置されている）により、レンズ鏡筒１２０１内の固定部１５０９に当接している。また、レンズ枠１２は、光軸方向の引っ張りコイルバネ１５０７ａ〜１５０７ｃ（１５０７ｂ、１５０７ｃは１５０７ａと同様に各々引掛けピン１３ｂ、１３ｃの裏面近傍に配置されている）により、レンズ鏡筒１２０１内の固定部１５０９に弾性付勢されている。すなわち、支持部１３は、転動ボール１５０８ａ〜１５０８ｃによりレンズ鏡筒１２０１内の固定部１５０９を基準として平面保持され、光軸と直交する方向にのみ移動可能に支持される。

そして、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂに電流を印加することで、支持部１３は固定部１５０９に対して矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向に駆動される。このとき、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂの中央部１５０４ａ、１５０４ｂには、ホール素子等の磁気検出センサで構成されるブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂが設けられている。

これに対向するブレ補正永久磁石１５０３ａ、１５０３ｂとの関連により、固定部１５１０（固定部１５０９と固定部１５１０は共に固定されている）に対する支持部１３の矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向の変位が検出される。レンズＣＰＵ１２０４は、この変位の検出結果に基づいて、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂに印加する電流を制御し、矢印１５０６ａ、１５０６ｂ方向の高精度駆動を実現している。

具体的には、図１６に示されるように、ブレ検出手段１５０５ａの出力は比較手段１５１２ａに入力される。比較手段１５１２ａは、この出力値とブレ補正目標値１５１１ａと比較する。駆動部１５１３ａは、比較手段１５１２ａによる比較結果に基づいて、ブレ補正コイル１５０２ａに印加する電流を制御する。なお、比較手段１５１２ａ及び駆動部１５１３ａの各動作は、実際にはレンズＣＰＵ１２０４で処理されるが、この点の詳細については後述する。同様に、不図示の駆動部１５１３ｂは、ブレ補正コイル１５０２ｂに印加する電流を制御する。

このような構成により、本実施例の光学装置は、レンズ枠１２は光軸方向及びそれと直交する方向（支持部１３により駆動される）に駆動可能であり、ピント合わせだけでなくブレ補正も可能としている。

図１７は、実施例２の光学装置を搭載した撮影機器の断面図である。

図１７に示されるように、レンズ枠１２及び支持部１３等を含む光学装置１２０２は、レンズ鏡筒１２０１内に組み込まれている。レンズ鏡筒１２０１は、マウント１２０７を介してカメラ本体１２０８に着脱可能に構成されている。

本実施例の撮影機器が実施例１の撮影機器と異なるのは、レンズ鏡筒１２０１にブレセンサ１７０１が設けられている点である。ブレセンサ１７０１の出力、及び、ブレ検出手段（センサ１５０５）の出力は、レンズＣＰＵ１２０４に入力されている。また、レンズＣＰＵ１２０４からは、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂを駆動するブレ補正コイル駆動部１７０２に制御信号が入力される。レンズＣＰＵ１２０４は、ブレセンサ１７０１の出力信号に基づいて、光学装置１２０２のレンズ枠１２を光軸１２００と直交する方向（矢印１５０６の方向）に駆動することによりブレ補正を行う。

図１８は、実施例２における光学装置のブロック図である。実施例１におけるブロック図を異なるのは、ブレ補正コイル駆動部１７０２ａ、１７０２ｂ、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂ、及び、ブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂが設けられている点である。また、レンズＣＰＵ１２０４内に、ブレ補正目標値加算部１２０４ｍ、１２０４ｎ、ブレ補正目標値１２０４ｏ、１２０４ｐが設けられている点でも、実施例１の光学装置とは異なる。なお、本実施例において、ブレ補正コイル駆動部１７０２ａ、１７０２ｂは、ブレ検出手段により検出された信号に基づいて、画像のブレを補正するように、支持部１３を光軸方向と直交する方向に駆動する第一光軸直交方向駆動手段である。

ブレセンサ１７０１（図１７参照。一般的には角速度計である。）は、支持部１３を矢印１５０６ａ、１５０６ｂの２方向に駆動するように、それぞれ、その方向に角速度計等のセンサを２つ有している。ブレセンサ１７０１からの出力信号は、レンズＣＰＵ１２０４に入力される。

レンズＣＰＵ１２０４は、ブレセンサ１７０１より取り込んだブレ信号を適宜演算（積分演算、ＤＣカット演算、増幅調整、パンニング処理等）し、その信号をブレ補正目標値１２０４ｏ、１２０４ｐとする。

ブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂの信号は、レンズＣＰＵ１２０４内のブレ補正目標値１２０４ｏ、１２０４ｐを介して、ブレ補正コイル駆動部１７０２ａ、１７０２ｂに負帰還されている。このため、外乱やその他の影響で支持部１３が変位した場合、それをブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂが検出する。レンズＣＰＵ１２０４は、この変位を基準位置との誤差であると判定し、ブレ補正コイル駆動部１７０２ａ、１７０２ｂにその変位を少なくする方向に電流を印加して、支持部１３を元の状態に戻す。

本実施例において、ブレ補正目標値１２０４ｏ、１２０４ｐの目標信号は、それぞれ、ブレ補正目標値加算部１２０４ｍ、１２０４ｎに基準の信号として加算され、高精度なブレ補正が行われる。

実施例１では、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃは、その信号をＡＦ駆動前に較正していた。これは、レンズ枠１２の３点を独立して駆動しながら平面を保った状態でＡＦ駆動を行うには、それぞれの光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度及び基準値を揃える必要があるためである。

ところが、ブレ補正方向に関しては、支持部１３は３点の転動ボール１５０８ａ〜１５０８ｃにより平面が保たれている。このため、ブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂの感度要求はそれほど厳しくない。このため、本実施例では、ブレ補正方向には感度較正を行わない。ただし、これに限定されるものではなく、ＡＦと同様に制限部材を設けて感度の較正を行っても良い。

光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの較正を行う場合、レンズ枠１２は光軸中心に位置しているほうが望ましい。較正時にレンズ枠１２が周辺に位置している場合、その位置ごとの光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆと移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆとの基準位置のばらつきが、較正精度に影響する。また、較正精度には、その位置ごとの光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃと指標１１５ａ〜１１５ｃとの対向距離のばらつきも影響する。このため較正時には、レンズ枠１２は、光軸と直交する平面内で、常に同じ位置に安定して配置させておくことが重要である。

図１９は、実施例２における光学装置の動作を説明するフローチャートである。図１９のフローチャートは、図１４で示した実施例１のフローチャートと基本的には同じである。ただし、図１９は、図１４のステップ＃１００１に代わりにステップ＃１９０１が設けられている点で、図１４とは異なる。

ステップ＃１９０１では、レンズ枠１２をセンタリングした後にレンズ枠１２を物体側に移動して、光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆと移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆとを当接させている。このように、本実施例では、光軸と直交する平面内でレンズ枠１２を常に同じ位置に位置させてから較正のフローに進む。また、レンズ枠１２を物体側に移動するとき、３箇所の光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ）全てを同位相方向に駆動することで、３点とも同時に光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆに当接する。このため、レンズ枠１２は容易に平面性を確保することができる。

次に、ステップ＃１００２では、移動が完了して機械的な過渡応答（振動）が収まるまで待機する。ステップ＃１００３では、この位置における光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力を取り込む。ステップ＃１００４では、コイル１７ａ〜１７ｃに通電してレンズ枠１２を像面側に移動する。このとき、３箇所の光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ）全てを同位相方向に駆動することで、３点とも同時に光軸方向移動制限部材に当接する。このため、レンズ枠１２は容易に平面性を確保することができる。

ステップ＃１００５では、移動が完了して機械的な過渡応答（振動）が収まるまで待機する。ステップ＃１００６では、この位置における光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力を取り込む。なお、この後もレンズ枠１２は暫く像面側の制限位置に付勢される。

ステップ＃１００７では、ステップ＃１００３及びステップ＃１００６で得られた光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力に基づいて、各光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度Ｓ１９ａ〜Ｓ１９ｃを求める。

ステップ＃１００８では、求めた感度Ｓ１９ａ〜Ｓ１９ｃと基準感度Ｓ０とを比較する。そして、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの感度が基準感度Ｓ０になるように、感度調整部１２０４ｄ〜１２０４ｆは感度変更手段１３０１ａ〜１３０１ｃの感度変更を行う。

その後、ステップ＃１００９では、再度、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの像面側制限位置における出力を取り込む。ここで、再度信号を取り込むのは、既に得られた出力電圧Ｖｓ１９ａｉ〜Ｖｓ１９ｃｉが感度の変更により変化している可能性があるためである。

ステップ＃１０１０では、ステップ＃１００９で求めた光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｂの各位置における出力電圧が基準出力Ｖ０になるようにオフセット調整を行い、このフローは終了する。

以上、実施例２では、支持部１３が光軸に直交する方向に駆動されることでブレ補正を行うことを述べた。ただし、ブレ補正を行う目的ではなく、弾性手段１４ａ〜１４ｃのバラツキ等でレンズ枠１２が光軸に直交する方向の平面内において中心よりずれた場合の補正を目的として、支持部１３を光軸に直交する方向に駆動してもよい。

上述のとおり、本実施例では、レンズにおける光軸方向の位置を少なくとも３箇所で検出する。そして、その検出結果に基づいて、各々の光軸方向位置検出手段対応する光軸方向駆動手段を個別に駆動制御することで、レンズの傾きが生じない安定したピント合わせが可能となる。

特に本実施例では、実施例１の構成に加え、支持部１３を鏡筒に対して光軸と垂直な方向に移動可能に支持する地板部（固定部１５０９、１５１０）がレンズ鏡筒１２０１に設けられている。地板部は、鏡筒に設けられ、支持部１３を光軸方向に直交する方向に移動可能に支持する。

また、本実施例の光学装置は、支持部１３をレンズ鏡筒１２０１に対して光軸と垂直な方向に駆動する第一駆動手段（ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂ）を有する。このように、第一駆動手段は、ブレ検出手段により検出された信号に基づいて、画像のブレを補正するように、支持部１３を光軸方向と直交する方向に駆動する。従って、本実施例の光学装置では、レンズ枠１２は、レンズ鏡筒１２０１に対して光軸方向及び光軸と直交する方向にも移動可能に構成されている。

また、光軸方向位置検出手段の較正を行う際には、支持部を光軸と直交する方向において、レンズ枠に保持されるレンズの中心を鏡筒の略光軸位置に配置させることにより、高い光学性能を実現している。

このような構成により、本実施例によれば、レンズの傾きを生じずに安定的にレンズを保持した状態で高速かつ静かなピント合わせのためのレンズ駆動が可能であるとともに、ブレ補正が可能な光学装置を実現することができる。

なお、本実施例のレンズ枠１２は、画像のブレを補正するように、光軸と直交する方向に移動可能に構成されているが、これに限定されるものではない。レンズ枠１２は、画像のブレを補正するように、光軸と異なる方向に移動可能に構成されていればよい。このとき、第一駆動手段は、支持部１３を光軸方向とは異なる方向に駆動し、また、地板部は、支持部１３を光軸方向とは異なる方向に移動可能に支持する。較正部が感度を較正する際には、第一駆動手段は、支持部１３を光軸とは異なる方向に駆動し、ピント補正用レンズ１１ａの中心を鏡筒の光軸位置に合わせる。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例において、実施例１及び２と同一の箇所についての説明は省略する。

図２０は、本実施例における光学装置の平面図である。また、図２１は、本実施例の光学装置において、図２０のＡ−Ａで切断した断面図である。本実施例の光学装置では、レンズ枠１２が光軸方向（矢印１１３ａ、１１３ｂの方向）に駆動されるだけでなく、光軸方向に直交する方向（矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向）にも駆動される点で、実施例１とは異なる。ただし、実施例２では支持部１３を光軸と直交する方向に駆動するが、本実施例ではレンズ枠１２を光軸と直交する方向に駆動する点で、実施例２とは異なる。

図２０及び図２１に示されるように、レンズ枠１２には、ブレ補正永久磁石１５０３ａ、１５０３ｂが設けられている。また、コイル保持部１８には、ブレ補正永久磁石１５０３ａ、１５０３ｂに対向するように、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂが設けられている。コイル保持部１８は、実施例１ではコイル保持部１８ａ〜１８ｃとして３箇所に分けられ、これらの各々が支持部１３に固定されていたが、本実施例ではコイル保持部１８は一体化して形成されている。

図２２は、本実施例における光学装置において、コイル保持部の裏面（図２１の右側から見た面）を示す平面図である。

コイル保持部１８には、コイル１７ａ〜１７ｃと共にブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂ（不図示）が設けられている。レンズ枠１２は、実施例１と同様に弾性手段１４ａ〜１４ｃで弾性支持されると共に、減衰手段（ダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃ及びダンパピン１２ｄ〜１２ｆで構成される）により振動の減衰が行われる。

ここで、ダンパピン１２ｄ〜１２ｆは、実施例１のように、光軸方向に動くだけでなく、光軸と直交する方向にも動く。このため、ダンパ部材１１０ａ〜１１０ｃは、光軸方向の圧縮、引張りだけでなく、光軸と直交する方向にも圧縮、引張り力を受ける。従って、減衰手段は、光軸方向（ピント合わせ方向）及び光軸と直交する方向（ブレ補正方向）の両方向において減衰効果を生じさせる。

レンズ枠１２は、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂに電流が印加されることにより、支持部１３（固定部）に対してそれぞれ矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向に駆動される。図２１及び図２２に示されるように、コイル保持部１８には、ホール素子等の磁気検出センサで構成されるブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂが設けられている。ブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂは、対向配置されたブレ補正永久磁石１５０３ａ、１５０３ｂとの関係により、レンズ枠１２の矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向の変位を検出する。

本実施例では、ブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂは、コイル保持部１８及び支持部１３（コイル保持部１８と支持部１３とは共に固定されている）に対するレンズ枠１２の変位を検出する。レンズＣＰＵ１２０４は、この変位検出結果に基づいて、ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂに印加する電流を制御する。このようにして、本実施例の光学装置は、レンズ枠１２を矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向に高精度に駆動することができる。

具体的には、図２１に示されるように、ブレ検出手段１５０５ａの出力は比較手段１５１２ａに入力される。比較手段１５１２ａは、この出力値とブレ補正目標値１５１１ａと比較する。駆動部１５１３ａは、比較手段１５１２ａによる比較結果に基づいて、ブレ補正コイル１５０２ａに印加する電流を制御する。なお、比較手段１５１２ａ及び駆動部１５１３ａの各動作は、実際にはレンズＣＰＵ１２０４で処理されるが、この点の詳細については後述する。同様に、不図示の駆動部１５１３ｂは、ブレ補正コイル１５０２ｂに印加する電流を制御する。

本実施例の光学装置は、このような構成により、レンズ枠１２を光軸方向及び光軸と直交する方向に駆動することができ、高精度なピント合わせ及びブレ補正が可能となる。

図２３は、本実施例における光学装置のブロック図である。本実施例が実施例２（図１８参照）と異なるのは、まず、感度変更手段２３０１ａ、２３０１ｂが設けられている点である。また、本実施例では、レンズＣＰＵ１２０４内に、補正感度調整部１２０４ｑ、１２０４ｒ、ＡＦ推力調整部１２０４ｓ、及び、ブレ補正推力調整部１２０４ｔが設けられている点で、実施例２とは異なる。

ここで、感度変更手段２３０１ａ、２３０１ｂ、補正感度調整部１２０４ｑ、１２０４ｒ、ＡＦ推力調整部１２０４ｓ、及び、ブレ補正推力調整部１２０４ｔの役割をそれぞれ説明する。

図２１に示されるように、レンズ枠１２が光軸方向（矢印１１３ａ、１１３ｂの方向）に移動した場合、ブレ補正コイル１５０２ａ（１５０２ｂも同様）とブレ補正永久磁石１５０３ａ（１５０３ｂも同様）との間の距離（対向間隔）が変化する。

一般的に、対向する永久磁石とコイルとの間隔が変化すると、発生する推力が変化する。このため、レンズ枠１２が光軸方向に移動することで、ブレ補正方向（矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向）の推力が変化することになる。この変化分を補正するため、ブレ補正推力調整部１２０４ｔは、レンズ枠１２の光軸方向の位置に対応してその調整値をブレ補正目標値１２０４ｏに与える。例えば、レンズ枠１２が光軸方向に移動してブレ補正コイル１５０２ａとブレ補正永久磁石１５０３ａとの対向間隔が広がった場合、ブレ補正目標値１２０４ｏに所定係数を掛けて、より大きな電流をブレ補正コイル１５０２ａに与える。

前述のとおり、ブレ補正方向において、ブレ補正コイル１５０２ａは、ブレ検出手段１５０５ａにより負帰還を受けている。このため、その負帰還のループゲインで推力の変動は軽減される。しかし、大きなループゲインが与えられない場合、ループゲイン分だけで推力の変動を吸収することはできない。そこで、本実施例では、予め推力の変動を見込み、ブレ補正のための駆動目標値をその変動分だけ変化させて推力変動を小さくしている。

また、レンズ枠１２が光軸方向に移動すると、ブレ補正永久磁石１５０３ａ（１５０３ｂも同様）とブレ検出手段１５０５ａ（１５０５ｂも同様）との間の距離（対向間隔）が変化する。その影響により、ブレ検出手段１５０５ａに加わるブレ補正永久磁石１５０３ａの磁束が変化し、その感度が変化する。

補正感度調整部１２０４ａ、１２０４ｂは、レンズ枠１２の光軸方向の位置に基づいて感度変化を予測する。そして、感度変更手段２３０１ａ、２３０１ｂの増幅感度を変化させることにより、ブレ検出手段１５０５ａ、１５０５ｂの感度変化を補正する。

レンズ枠１２がブレ補正方向に移動した場合も同様である。図２０に示されるように、レンズ枠１２がブレ補正方向に移動すると、コイル１７ａ〜１７ｃと永久磁石１５ａ〜１５ｃとの間の距離（対向間隔）は変化する。このため、光軸方向の３つの駆動部の駆動推力がアンバランスになる。

これを防ぐため、ＡＦ推力調整部１２０４ｓは、ブレ補正方向のレンズ枠１２の位置に応じて光軸方向の駆動目標値（ＡＦ／ウォブリング駆動目標値１２０４ｋ）に各コイル１７ａ〜１７ｃに対応する補正値を掛ける。具体的には、レンズ枠１２の光軸と直交する方向の駆動量が大きく、コイル１７ａ〜１７ｃと永久磁石１５ａ〜１５ｃとの隔が広がった場合、その駆動部の光軸方向の駆動力を大きくするように駆動目標値を変更する。

尚光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃに関してはレンズ枠１２がブレ補正方向にその位置を変化さえても指標１１５ａ〜１１５ｃとの対向間隔は変化しないので、その感度変化は無く、感度の補正は行わない。

図２４は、本実施例における光学装置の動作を説明するフローチャートである。図２４に示されるフローは、レンズ枠１２が光軸方向及びブレ補正方向に駆動される時に開始し、その駆動が停止されることにより終了する。

まず、ステップ＃２４０１において、光軸方向（矢印１１３ａ、１１３ｂの方向）、及び、ブレ補正方向（矢印１５０６ａ、１５０６ｂの方向）の各方向におけるレンズ枠１２の位置を検出する。

次に、ステップ＃２４０２において、基準位置と現在の位置とのズレを算出し、そのズレに応じたＡＦ方向の推力調整値、ブレ補正方向の推力調整値、及びブレ補正方向の位置検出感度補正値を求める。ここで、基準位置とは、例えばレンズ枠１２が光軸方向像面側に最も移動し、光軸方向移動制限部材１３ｄ〜１３ｆがレンズ枠１２の移動制限ピン１２ｄ〜１２ｆと当接する位置であり、且つ、ブレ補正方向におけるレンズ枠１２の中心位置である。

ステップ＃２４０３では、ステップ＃２４０２で求めた補正値に基づいて、ブレ補正方向の位置検出感度を調整する。そして、ステップ＃２４０４では、ステップ＃２４０２で求めた調整値に基づいて、光軸方向の各駆動手段の駆動推力、ブレ補正方向の各駆動手段の駆動推力の変化を補完するように各目標値を補正する。各目標値を補正した後には、ステップ＃２４０１に戻る。

本実施例の光学装置は、このようなフローにより、レンズ枠１２が光軸方向及びブレ補正方向に自在に移動した場合でも、レンズ枠１２の安定した駆動が可能となる。なお、本実施例においても、実施例２と同様に、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力信号を較正する際には、レンズ枠１２を中央に位置させることにより、高精度な較正が可能となる。

図２５、２６は本発明の実施例４における正面図及び正面図をＡ−Ａで切断した断面図である。

実施例４は、レンズ１１ａの代わりに撮像素子１２１１が移動枠である保持枠１２に設けられている点で、実施例３とは異なる。また、コイル１７ｂ、１７ｃ（不図示）永久磁石１５ｂ、１５ｃ、ヨーク１６ｂ、１６ｃの配置方向が撮像素子１２１１の辺に沿っている点が異なる。そのため、各機能部品は実施例３を同じ部番で表記し説明は省く。

ここで支持部１３はレンズ鏡筒１２０１ではなく、カメラ本体１２０８に設けられ、レンズ鏡筒１２０１を通した被写体像はカメラ本体１２０８の撮像素子１２１１に結像される。

基本的な動作は第３の実施例と同様であり、撮像素子１２１１を光軸方向１１３に駆動することでピント合わせ、或いはウォブリングを行い、撮像素子１２１１を光軸と直交方向１５０６に駆動することでぶれ補正を行う。

尚、図２６において撮像素子１２１１の背面に設けられているのはペルチェ素子などの電子冷却素子２６０１、及びその放熱板２６０２であり、撮像素子１２１１の発生する熱を吸収し、周囲に放熱している。

このように、レンズではなく撮像素子を駆動することにも本発明は適用でき、高速且つサイレントなピント合わせやウォブリングが可能になった。

以上説明したように、本実施例では、光軸方向における移動枠（レンズ枠、保持枠）の位置を少なくとも３箇所で検出し、その結果に基づいて、各々の光軸方向位置検出手段に対応する各光軸方向駆動手段を個別に駆動制御する。このような構成により、レンズ或いは撮像手段の傾きを生じることなく安定したピント合わせが可能となる。

また、実施例１に加え、レンズ枠１２には光軸と直交する方向にレンズ枠を駆動する第二駆動手段（ブレ補正コイル１５０２ａ、１５０２ｂ、ブレ補正永久磁石１５０３ａ、１５０３ｂ）を有する。レンズ枠１２は、光軸方向駆動手段（コイル１７ａ〜１７ｃ、永久磁石１５ａ〜１５ｃ）の駆動力により引っ張りコイルバネ（弾性手段１４ａ〜１４ｃ）の弾性力に抗して、鏡筒に対し光軸方向及び光軸と直交する方向に駆動される。

なお、本実施例のレンズ枠１２は、画像のブレを補正するように、光軸と直交する方向に移動可能に構成されているが、これに限定されるものではない。レンズ枠１２は、画像のブレを補正するように、光軸と異なる方向に移動可能に構成されていればよい。このとき、第二駆動手段は、ブレ検出手段により検出された信号に基づいて、画像のブレを補正するように、レンズ枠１２を光軸方向とは異なる方向に駆動する。このように、レンズ枠１２は、第二駆動手段の駆動力により、弾性支持手段の弾性力に抗して、鏡筒に対して光軸方向とは異なる方向に移動可能である。

較正部が感度を較正する際には、第二駆動手段は、レンズ枠１２を光軸方向とは異なる方向に駆動し、ピント補正用レンズ１１ａの中心を鏡筒の光軸位置に合わせる。このように、光軸方向位置検出手段１９ａ〜１９ｃの出力信号を較正する際には、レンズ枠を光軸と直交する方向においてレンズ枠に保持されるレンズの中心を鏡筒の略光軸位置に配置させる。従って、本実施例の光学装置によれば、高い光学性能を実現することができる。

また、本実施例の光学装置は、駆動干渉を防ぐため、レンズ枠の光軸と直交方向（光軸とは異なる方向）の駆動量に伴い、光軸方向の駆動目標値を変更する第一駆動目標値変更手段（ＡＦ推力調整部１２０４ｓ）が設けられている。第一駆動目標値変更手段は、レンズ枠の光軸とは異なる方向の駆動量が増大した場合、光軸方向の駆動力を増大するように駆動目標値を変更する。

また、本実施例の光学装置は、レンズ枠の光軸方向の駆動量に伴い、光軸と直交する方向（光軸とは異なる方向）の駆動目標値を変更する第二駆動目標値変更手段（ブレ補正推力調整部１２０４ｔ）を有する。第二駆動目標値変更手段は、レンズ枠の光軸方向の駆動量が増大した場合、光軸方向とは異なる方向の駆動力を増大するように駆動目標値を変更する。

上記各実施例では、一眼レフタイプのカメラを光学装置の一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記各実施例によれば、高速で静かな光学装置を実現することができるため、本発明は、コンパクトカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、又は、携帯電話等にも適用可能である。

上記各実施例によれば、レンズ或いは撮像手段の傾きを生じず安定的にレンズを保持した状態で、高速かつ静かなピント合わせが可能な光学装置を提供することができる。また、同時にブレ補正も安定して行うように構成することができる。従って、上記各実施例によれば、高速なレンズ駆動を安定して実現可能な光学装置を提供することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

実施例１における光学装置の平面図である。 実施例１における光学装置の断面図である。 実施例１における光学装置の平面図である。 実施例１における光学装置において、支持部及び支持部に設けられた各構成部材を示した平面図である。 実施例１における光学装置において、レンズ枠の裏面を示す平面図である。 実施例１における光学装置において、光軸方向駆動手段及び光軸方向位置検出手段を拡大した断面図である。 実施例１における光学装置において、減衰手段であるダンパ部材及びダンパピンを更に拡大した断面図である。 実施例１の光学装置における減衰手段の効果を説明する周波数特性図である。 実施例１の光学装置における光軸方向位置検出手段の較正方法を説明する図である。 実施例１の光学装置における光軸方向位置検出手段の較正方法を説明する図である。 実施例１の光学装置における光軸方向位置検出手段の較正方法を説明する図である。 実施例１の光学装置を搭載した撮影機器の断面図である。 実施例１における光学装置のブロック図である。 実施例１における光学装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例２における光学装置の平面図である。 実施例２における光学装置の断面図である。 実施例２の光学装置を搭載した撮影機器の断面図である。 実施例２における光学装置のブロック図である。 実施例２における光学装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例３における光学装置の平面図である。 実施例３における光学装置の断面図である。 実施例３における光学装置において、コイル保持部の裏面を示す平面図である。 実施例３における光学装置のブロック図である。 実施例３における光学装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例４における光学装置の平面図である。 実施例４における光学装置の断面図である。

符号の説明

１１ａ：ピント補正用レンズ
１１ｂ：固定レンズ
１２：レンズ枠
１３：支持部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ：弾性手段
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ：永久磁石
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ：ヨーク
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ：コイル
１８：コイル保持部
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ：光軸方向位置検出手段
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ：ダンパ部材
１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ：指標
１２０１：レンズ鏡筒
１２０２：光学装置
１２０３：レンズ
１２０４：レンズＣＰＵ
１２０５：センサ
１２０６：駆動部
１２０７：マウント
１２０８：カメラ本体
１２０９：カメラＣＰＵ
１２１０：操作部材
１２１１：撮像素子
１２１３：クイックリターンミラー
１２１４：サブミラー
１２１５：フィールドレンズ
１２１６：反射ミラー
１２１７：めがねレンズ
１２１８：ＡＦセンサ
１５０２ａ、１５０２ｂ：ブレ補正コイル
１５０３ａ、１５０３ｂ：ブレ補正永久磁石
１５０５ａ、１５０５ｂ：ブレ検出手段
１５０７ａ、１５０７ｂ、１５０７ｃ：引っ張りコイルバネ
１５０８ａ、１５０８ｂ、１５０８ｃ：転動ボール
１５０９：固定部
１５１０：固定部
１７０１：ブレセンサ
１７０２ａ、１７０２ｂ：ブレ補正コイル駆動部

Claims (4)

1. 固定部と、
   前記固定部に固定された保持部と、
   レンズ或いは撮像手段を保持し、前記固定部に対して光軸方向にピント補正時に移動可能であるとともに光軸に直交する方向にブレ補正時に移動可能な移動枠と、
   一方が前記保持部に、もう一方が前記移動枠に設けられ、前記移動枠を光軸と直交する方向に駆動する複数組のマグネットおよびコイルからなる第一の駆動手段と、
   前記保持部に対する前記移動枠の変位を検出する第一の位置検出手段と、
   一方が前記保持部に、もう一方が前記移動枠に設けられ、前記移動枠を光軸方向に駆動する複数組のマグネットおよびコイルからなる第二の駆動手段と、
   前記固定部に対する前記移動枠の変位を検出する第二の位置検出手段と、
   前記移動枠の前記光軸方向への移動によって前記第一の駆動手段のコイルとマグネットの前記光軸方向の間隔が広がるほど、前記第一の駆動手段への補正量を大きくするようにそれぞれ調整する第一の調整手段と、
   前記移動枠の前記光軸と直交する方向への移動によって前記第二の駆動手段のコイルとマグネットの前記光軸と直交する方向の間隔が広がるほど、前記第二の駆動手段への補正量を大きくするようにそれぞれ調整する第二の調整手段と、を有することを特徴とする光学装置。
2. 前記移動枠が前記光軸方向に移動することにより生じる振動を減衰させる減衰手段を有し、
   前記減衰手段は、前記移動枠と前記固定部との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第二の位置検出手段の感度を較正する較正部を有し、
   前記第一の駆動手段は、前記較正部が前記感度を較正する際に前記移動枠を駆動し、前記レンズ或いは撮像手段の中心を前記光軸の中心に合わせることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１項に記載の光学装置を備えた撮像装置。