JP5874903B2 - 像ぶれ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ等に用いられ光学的に像ぶれを補正する像ぶれ装置に関する。

従来から、手持ち撮影時等において生じ易い手ぶれ等による像ぶれを防止するために、カメラのぶれ状況をぶれ検出手段によって検出し、その検出結果に応じて像ぶれ補正レンズ又は撮像素子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ぶれ補正装置が知られている。

このような像ぶ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ぶれ補正レンズ又は撮像素子を移動可能に支持している。この像ぶれ補正レンズ又は撮像素子を主光学系の光軸に対して、直交する面内においてぶれを吸収する方向に移動させることにより、ぶれによる結像位置のずれを補正し、ぶれを解消するようにしている。

このような像ぶれ補正装置の問題点の１つに、例えば像ぶれ補正レンズと、この像ぶ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、像ぶ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。

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。同様の問題は、像ぶれ補正のため、撮像素子を光軸直交方向に移動させる場合も生じる。

これに対し特許文献１には、可動部材の光軸直交面内の回転を弾性力により抑制するバネ部材を設け、可動部材には、駆動方向において駆動用マグネットと磁性部材により、バネ部材から可動部材に加わる弾性力と反対方向に吸着力を加える技術が開示されている。かかる技術によれば、可動部材の光軸と直交する面内での回転を１本のバネ部材により抑制することができる。

特開2011-85754号公報

ここで、特許文献１の技術によれば、１本のバネ部材で可動部材の回転の抑制を試みているが、駆動方向が異なる２方向であるため、一本のバネ部材で回転を抑制するためには、２方向の駆動力とのバランスをとる必要があり、バネ部材の配置を精度良く行わなくてはならない。これに対し、バネ部材を複数とすることで駆動力とのバランスをとりやすくなるが、その配置態様によっては可動部材の光軸回りの回転を招く恐れもある。特に、装置の小型化を図る上では他部品との干渉を避けるべく設置スペースが制限される中、複数のバネ部材をいかに最適な位置に配置するかが問題となっている。

本発明は、上記課題に鑑み、少ない部品点数ながらも、ぶれ補正時の保持枠の回転を有効に抑えることができる像ぶれ補正装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の像ぶれ補正装置は、光学系の少なくとも一つの光学素子と、前記光学系により被写体像を結像される撮像素子のうちの一方を駆動する像ぶれ補正装置において、
ベースと、
前記一方を保持する保持枠と、
前記ベースと前記保持枠との間に配置され、前記ベースに対して前記保持枠を前記光学系の光軸に対して交差するＸ方向及びＹ方向に相対移動可能とするように接触する転がり部材と、
前記ベースと前記保持枠とを近接する方向に付勢する３つのバネ部材と、
前記ベースに対して前記保持枠を前記Ｘ方向に駆動するＸ方向駆動部と、
前記ベースに対して前記保持枠を前記Ｙ方向に駆動するＹ方向駆動部と、を有し、
前記Ｘ方向駆動部と前記Ｙ方向駆動部は、それぞれ前記ベースに取り付けられたコイルと、前記保持枠に取り付けられた磁石とからなり、前記Ｘ方向駆動部の中心と前記Ｙ方向駆動部の中心は、それぞれの前記磁石の中心であり、
前記光学系の光軸方向に見たときに、前記Ｘ方向駆動部の磁石の中心を通り且つＸ方向に平行な直線（Ｌ４）と、前記Ｙ方向駆動部の磁石の中心を通り且つＹ方向に平行な直線（Ｌ５）との交点が、前記３つのバネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心に配置されており、且つ前記交点は、前記保持枠に保持される前記光学素子又は前記撮像素子の中心と、前記Ｘ方向駆動部の磁石の中心と、前記Y方向駆動部の磁石の中心とを頂点とする３角形の内側に配置され、前記３角形の内角はいずれも９０度未満であり、
前記光学系の光軸方向に見たときに、前記保持枠に保持される前記光学素子又は前記撮像素子、前記Ｘ方向駆動部の磁石、及び前記Y方向駆動部の磁石を取り付けた前記保持枠の合成重心が、前記３つのバネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、前記光学系の光軸方向に見たときに、前記Ｘ方向駆動部の磁石の中心を通り且つＸ方向に平行な直線（Ｌ４）と、前記Ｙ方向駆動部の磁石の中心を通り且つＹ方向に平行な直線（Ｌ５）との交点が、前記３つのバネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心に配置されることによって、像ぶれ補正時に前記Ｘ方向駆動部と前記Ｙ方向駆動部とが駆動力を発揮した際に、前記３つのバネ部材の弾性力により前記保持枠に与える回転モーメント力が小さくなり、これにより前記保持枠を回転させることを有効に抑制できる。

請求項２に記載の像ぶれ補正装置は、請求項１に記載の発明において、前記バネ部材は、１２０度の位相で配置されていることを特徴とする。これにより、前記保持枠に均一な弾性力を与えることができる。

請求項３に記載の像ぶれ補正装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記転がり部材は、１２０度の位相で配置されていることを特徴とする。これにより、前記保持枠を均一に支持することができる。

請求項４に記載の像ぶれ補正装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記光学系の光軸方向に見たときに、前記バネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心を通り、X方向に平行な直線上に、前記ベースに対する前記保持枠のＸ方向の移動を制限するＸ方向ストッパが設けられ、前記バネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心を通り、Ｙ方向に平行な直線上に、前記ベースに対する前記保持枠のＹ方向の移動を制限するＹ方向ストッパが設けられていることを特徴とする。これにより、ストローク端でストッパにより前記保持枠が係止されたときにも、回転を抑制することが可能になる。

本発明によれば、少ない部品点数ながらも、ぶれ補正時の保持枠の回転を有効に抑えることができる像ぶれ補正装置を提供することができる。

本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置１００を含むレンズユニットの斜視図である。 本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置１００を含むレンズユニットの斜視図である。 レンズ鏡筒２００から像ぶれ補正装置１００を取り外した状態で示す斜視図である。 像ぶれ補正装置１００の分解図である フレキシブルプリント基板１３３及び上枠１４０を取り外した状態で、光軸方向に見た像ぶれ補正装置１００の正面図である。 更に保持枠１２０とホール素子１１７，１１８を取り外した状態で、光軸方向に見た像ぶれ補正装置１００の正面図である。 図６の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た拡大図である。 別の実施の形態にかかる像ぶれ補正装置１００’の分解図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１、２は、本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置１００を含むレンズユニットの斜視図である。像ぶれ補正装置１００は、光学系ＯＳを内蔵したレンズ鏡筒２００と一体的に固定されて、カメラ（不図示）に取り付けられ、像ぶれ補正レンズを保持する保持枠を光軸Ｚと直交するＸ方向およびＹ方向に変位することで、光学的に像ぶれを補正するものである。光学系ＯＳを通過した被写体からの光線は、矩形開口２０１に取り付けた撮像素子（図２では取り外した状態で図示）の撮像面に結像され、電気信号に変換されるようになっている。

図３は、レンズ鏡筒２００から像ぶれ補正装置１００を取り外した状態で示す斜視図であり、図４は、像ぶれ補正装置１００の分解図である。図４において、像ぶれ補正装置１００は、ベース１１０，コイルユニット１３０、像ぶれ補正用レンズＬＳを保持する保持枠１２０，上枠１４０、転がり部材である３つの玉１５０，３つのバネ部材１６０とを組み合わせてなる。コイルユニット１３０は、Ｙ方向駆動コイル１３１と、Ｘ方向駆動コイル１３２と、Ｙ方向駆動コイル１３１及びＸ方向駆動コイル１３２の給電用フレキシブルプリント基板１３３とを有する。像ぶれ補正用レンズＬＳを露出する開口１４１を有する上枠１４０は、保持枠１２０を挟むようにして、ネジＢＴによりベース１１０に組み付けられて一体となる。尚、上枠１４０の下面には、保持枠１２０に取り付けられた磁石１２４，１２５に対向して、保持枠１２０のＹ方向の移動を検知するホール素子１１７，保持枠１２０のＸ方向の移動を検知するホール素子１１８の取り付け用の孔が設けられている。上枠１４０に取り付けられたホール素子１１７，１１８からの信号は、フレキシブルプリント基板１３３を介して外部に送信される。

図５は、フレキシブルプリント基板１３３及び上枠１４０を取り外した状態で、光軸方向に見た像ぶれ補正装置１００の正面図である。図６は、更に保持枠１２０とホール素子１１７，１１８を取り外した状態で、光軸方向に見た像ぶれ補正装置１００の正面図である。図７は、図６の構成をVII-VII線で切断して矢印方向に見た拡大図である。

図６において、組み付けたときに像ぶれ補正レンズＬＳが露出する中央開口１１１を有するベース１１０は、その開口１１１の周囲に、底面が平面である円筒状の凹部を備えた３つの玉受け部１１２（図７参照）を、ほぼ三等配（１２０度位相）で配置してなる。又、玉受け部１１２に隣接して、バネ部材１６０の端部を取り付ける３つの取付部１１４を、ほぼ三等配（１２０度位相）で配置してなる。取付部１１４は、円筒状であって先端面に例えばスリットを有し、かかるスリットにバネ部材１６０の端部を差し込んで接着もしくは溶着などで固定できるが、それ以外の方法で固定しても良い。

又、ベース１１０上には、開口１１１に隣接してＹ方向駆動コイル１３１と、Ｘ方向駆動コイル１３２が軸線を直交させるように設けられている。尚、ベース１１０から側方に飛び出した２本のピンＰＮは、カメラに組み込まれたときに不図示のカム溝に係合して、ベース１１０ごと保持枠１２０を光軸方向に駆動する為のものである。

図５において、保持枠１２０は、中央の開口１２１内に像ぶれ補正用レンズＬＳを取り付けている。又、ベース１１０の取付部１１４に対向して保持枠１２０の外周から放射状に突出するようにして、３つの突起１２３を、ほぼ三等配（１２０度位相）で配置してなる。突起１２３に、バネ部材１６０の丸められた端部を係合させることにより取り付けが行われる。

一方、図示しないが、ベース１１０の玉受け部１１２に対向する保持枠１２０の裏面（ベース１１０に対向する面）は平面となっている。よって、玉受け部１１２に、玉１５０を組み付けた状態で、保持枠１２０の裏面とで挟み込むことで、玉１５０の転動によりベース１１０に対して保持枠１２０が移動可能となる。バネ部材１６０は、ベース１１０と保持枠１２０とに、玉１５０を挟み込む方向（互いに近接する方向）に付勢力を付与することで、玉１５０が脱落しないように機能すると共に、ベース１１０に対して保持枠１２０を、以下の基準状態に向かってセンタリングする機能も有する。尚、レンズＬＳの光軸が、光学系ＯＳ（図１）の光軸と一致する状態（これを基準状態という）で、バネ部材１６０にはＺ方向以外の付勢力が作用しない（バネ部材１６０がＺ軸と平行になる）ことが望ましい。

更に、保持枠１２０は、開口１２１に隣接して２つの磁石１２４，１２５が直交するようにして設けられている。基準状態では、Ｙ方向駆動用の磁石１２４の中心は、ベース１１０上のＹ方向駆動用コイル１３１（図６参照）の中心とＺ方向（図５で紙面垂直方向）に一致しており、且つＹ方向検知ホール素子１１７（図４参照）の中心とも一致している。又、同様に基準状態では、Ｘ方向駆動用の磁石１２５の中心は、ベース１１０上のＸ方向駆動用コイル１３２（図６参照）の中心とＺ方向に一致しており、且つＸ方向検知ホール素子１１８（図４参照）の中心とも一致している。尚、Ｙ方向駆動用の磁石１２４と、Ｙ方向駆動コイル１３１とで、Ｙ方向駆動部（ボイスコイルモータ）を構成し、Ｘ方向駆動用の磁石１２５と、Ｘ方向駆動コイル１３２とで、Ｘ方向駆動部（ボイスコイルモータ）を構成する。

本実施の形態の像ぶれ補正装置１００を組み付けた状態で、不図示の加速度センサからの信号により、外部から給電用フレキシブルプリント基板１３３を介して、Ｙ方向駆動コイル１３１及び／又はＸ方向駆動コイル１３２に給電を行うことで、フレミングの左手の法則に従い発生した磁力により、光軸直交方向（Ｙ方向及び／又はＸ方向）の推力が発生し、これにより保持枠１２０を像ぶれ補正用レンズＬＳと共に光軸直交方向に移動させることで、像ぶれ補正を行えるようになっている。このとき、Ｙ方向検知ホール素子１１７が保持枠１２０のＹ方向の移動量を検知し、Ｘ方向検知ホール素子１１８が保持枠１２０のＸ方向の移動量を検知することで、精度の良い像ぶれ補正制御を行うことができる。

ここで、図５を参照して、バネ部材１６０の配置について考察する。樹脂製の保持枠１２０には、３つの重量物即ち、像ぶれ補正レンズＬＳ、Ｙ方向駆動用の磁石１２４、Ｘ方向駆動用の磁石１２５が搭載されているので、これらの配置は重心を考える上で無視できない。ここで、３つのバネ部材１６０の取付部を頂点とする３角形の重心Ｃ（バネ部材１６０から等距離の点とする）を、保持枠１２０の合成重心に近い位置に設けると、保持枠１２０を光軸直交方向に駆動した際に、バネ部材１６０の弾性力による合成モーメント力が弱まり、保持枠１２０の光軸回りの回転を抑制できるので好ましい。そこで、像ぶれ補正レンズＬＳ、Ｙ方向駆動用の磁石１２４、Ｘ方向駆動用の磁石１２５の配置が重要になる。

まず、像ぶれ補正レンズＬＳの中心と、Ｙ方向駆動用の磁石１２４の中心とを通る線Ｌ１を引いたとき、保持枠１２０の合成重心は、明らかにＸ方向駆動用の磁石１２５側になる。同様に、像ぶれ補正レンズＬＳの中心と、Ｘ方向駆動用の磁石１２５の中心とを通る線Ｌ２を引いたとき、保持枠１２０の合成重心は、Ｙ方向駆動用の磁石１２４側になる。更に、Ｙ方向駆動用の磁石１２４の中心と、Ｘ方向駆動用の磁石１２５の中心とを通る線Ｌ３を引いたとき、保持枠１２０の合成重心は、明らかに像ぶれ補正用レンズＬＳ側になる。以上から明らかであるが、保持枠１２０の合成重心は、３本の直線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３により形成される三角形の中にあるといえる。尚、かかる三角形の内角は、いずれも９０度未満である。

そこで、本実施の形態では、光学系ＯＳの光軸方向に見たときに、保持枠１２０に保持される像ぶれ補正用のレンズＬＳの中心と、Ｘ方向駆動用の磁石１２５の中心と、Ｙ方向駆動用の磁石１２４の中心とを頂点とする３角形の内側に、３つのバネ部材１６０の取付部を頂点とする３角形の重心Ｃを配置したのである。但し、光学系ＯＳの光軸方向に見たときに、保持枠１２０の合成重心は、極力３つのバネ部材１６０の取付部を頂点とする３角形の重心Ｃ近傍に配置されていると好ましい。これによりバネ部材１６０がいずれの方向に伸ばされたときでも、保持枠１２０に与える回転モーメント力が小さくなり、保持枠１２０を回転させることを有効に抑制できる。

又、図６に示すように、光学系ＯＳの光軸方向に見たときに、バネ部材１３０の取付部を頂点とする３角形の重心Ｃを通り、X方向に平行な直線Ｌ４上に、保持枠１２０の胴部１２８（図４の矢印Ｔｘ参照、但し一方のみ図示）に当接することで、ベース１１０に対する保持枠１２０のＸ方向の移動を制限するＸ方向ストッパＳＴＸが設けられている。又、バネ部材１３０の取付部を頂点とする３角形の重心Ｃを通り、Ｙ方向に平行な直線Ｌ５上に、保持枠１２０の両端部（図４の矢印Ｔｙ参照）に当接することで、ベース１１０に対する保持枠１２０のＹ方向の移動を制限するＹ方向ストッパＳＴＹが設けられている。これにより、ストローク端でストッパＳＴＸ、ＳＴＹにより保持枠１２０が係止されたときにも、回転を抑制することが可能になる。

図８は、別の実施の形態にかかる像ぶれ補正装置１００’の分解図である。上述した実施の形態に対して、図８に示す実施の形態では、ベース１１０上において、コイル１３１，１３２の中央に、保持枠１２０に取り付けられた磁石１２４，１２５に対向して、ホール素子１１７，１１８が取り付けられている。それ以外の構成は、光軸方向に見たときの幾何学的配置も含めて、上述した実施の形態と同様である。

本発明は、明細書に記載の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施形態は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。例えば、レンズＬＳを光軸直交方向に固定し、保持枠１２０に撮像素子を取り付けて、ベース１１０に対して光軸直交方向に駆動するようにしても良い。

１００、１００’ 像ぶれ補正装置
１１０ ベース
１１１ 中央開口
１１２ 玉受け部
１１４ 取付部
１１５，１１６ 台座
１１７ Ｙ方向検知ホール素子
１１８ Ｘ方向検知ホール素子
１２０ 保持枠
１２１ 開口
１２３ 突起
１２４ Ｙ方向駆動用磁石
１２５ Ｘ方向駆動用磁石
１３０ コイルユニット
１３１ Ｙ方向駆動コイル
１３２ Ｘ方向駆動コイル
１３３ 給電用フレキシブルプリント基板
１４０ 上枠
１５０ 玉
１６０ バネ部材
２００ レンズ鏡筒
２０１ 矩形開口
Ｃ バネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 直線
ＬＳ 像ぶれ補正用レンズ
ＯＳ 光学系
ＳＴＸ Ｘ方向ストッパ
ＳＴＹ Ｙ方向ストッパ
Ｚ 光軸

Claims (4)

1. 光学系の少なくとも一つの光学素子と、前記光学系により被写体像を結像される撮像素子のうちの一方を駆動する像ぶれ補正装置において、
   ベースと、
   前記一方を保持する保持枠と、
   前記ベースと前記保持枠との間に配置され、前記ベースに対して前記保持枠を前記光学系の光軸に対して交差するＸ方向及びＹ方向に相対移動可能とするように接触する転がり部材と、
   前記ベースと前記保持枠とを近接する方向に付勢する３つのバネ部材と、
   前記ベースに対して前記保持枠を前記Ｘ方向に駆動するＸ方向駆動部と、
   前記ベースに対して前記保持枠を前記Ｙ方向に駆動するＹ方向駆動部と、を有し、
   前記Ｘ方向駆動部と前記Ｙ方向駆動部は、それぞれ前記ベースに取り付けられたコイルと、前記保持枠に取り付けられた磁石とからなり、前記Ｘ方向駆動部の中心と前記Ｙ方向駆動部の中心は、それぞれの前記磁石の中心であり、
   前記光学系の光軸方向に見たときに、前記Ｘ方向駆動部の磁石の中心を通り且つＸ方向に平行な直線（Ｌ４）と、前記Ｙ方向駆動部の磁石の中心を通り且つＹ方向に平行な直線（Ｌ５）との交点が、前記３つのバネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心に配置されており、且つ前記交点は、前記保持枠に保持される前記光学素子又は前記撮像素子の中心と、前記Ｘ方向駆動部の磁石の中心と、前記Y方向駆動部の磁石の中心とを頂点とする３角形の内側に配置され、前記３角形の内角はいずれも９０度未満であり、
   前記光学系の光軸方向に見たときに、前記保持枠に保持される前記光学素子又は前記撮像素子、前記Ｘ方向駆動部の磁石、及び前記Y方向駆動部の磁石を取り付けた前記保持枠の合成重心が、前記３つのバネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心に配置されていることを特徴とする像ぶれ補正装置。
2. 前記バネ部材は、１２０度の位相で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
3. 前記転がり部材は、１２０度の位相で配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の像ぶれ補正装置。
4. 前記光学系の光軸方向に見たときに、前記３つのバネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心を通り、X方向に平行な直線上に、前記ベースに対する前記保持枠のＸ方向の移動を制限するＸ方向ストッパが設けられ、前記３つのバネ部材の取付部を頂点とする３角形の重心を通り、Ｙ方向に平行な直線上に、前記ベースに対する前記保持枠のＹ方向の移動を制限するＹ方向ストッパが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の像ぶれ補正装置。

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