JP6257187B2 - 像振れ補正装置、レンズ鏡筒、光学機器、および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置等に搭載される像振れ補正装置に関する。

像振れ補正装置は、光学部材又は撮像素子を保持する可動鏡筒を、光軸と直交する面内の２方向（ヨー方向およびピッチ方向）に駆動することで、撮影時に発生する手振れによる影響を緩和する。
特許文献１に開示の像振れ補正装置は、補正レンズを保持する可動鏡筒を、所定の点を球心とする球面上の２方向にて駆動することで、補正レンズが移動した場合の光学性能の低下を防止する。

特開２００８−１３４３２９号公報

特許文献１に記載の装置は、支持枠に対して、第１のレンズを保持する保持枠を、３つの球体を介して移動可能に支持している。すなわち、この構成では３点が拘束されるので自由度が３であり、保持枠は、支持枠に対してヨー方向およびピッチ方向に加え、光軸回り方向（ロール方向）に回転可能である。保持枠は、ヨー方向およびピッチ方向への駆動力を発生する２つのアクチュエータにより駆動される。したがって、保持枠が光軸回りに回転すると、第１のレンズの位置を高精度に制御できなくなるという問題があった。
本発明の目的は、可動部材を光軸にほぼ直交する２方向へ駆動可能な像振れ補正装置において、光軸回りの回転を抑制することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、補正部材を保持する可動部材を駆動部により移動させることで像振れを補正する像振れ補正装置であって、前記可動部材を、前記補正部材の光軸と直交する第１の回転軸を中心に回転可能に支持する第１の支持部材と、前記補正部材の光軸と直交し、かつ前記第１の回転軸と前記光軸上の点で交わる第２の回転軸を中心として前記第１の支持部材を回転可能に支持する第２の支持部材と、前記可動部材と前記第２の支持部材とを近づける方向に付勢する付勢部材と、を備え、前記第１の支持部材は、前記可動部材の前記光軸回りの回転を抑制し、前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材の前記光軸回りの回転を抑制する。

本発明によれば、可動部材を光軸にほぼ直交する２方向へ駆動可能な像振れ補正装置において、光軸回りの回転を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係る像振れ補正装置の分解斜視図である。 図１の像振れ補正装置を反対側から見た場合の分解斜視図である。 組み立て後の像振れ補正装置の正面図である。 図３の像振れ補正装置をＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である。 図３の像振れ補正装置をＢ−Ｂ線で切断した場合の断面図である。 光軸を通りヨー回転軸と直交する断面構造の模式図である。 光軸を通りピッチ回転軸と直交する断面構造の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る像振れ補正装置の分解斜視図である。 図８の像振れ補正装置を、光軸を通りピッチ回転軸と直交する平面で切断した場合の断面図である。 図９の像振れ補正装置を、光軸を通りヨー回転軸と直交する平面で切断した場合の断面図である。 光軸を通りヨー回転軸と直交する断面構造の模式図である。 光軸を通りピッチ回転軸と直交する断面構造の模式図である。

以下に、本発明の各実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。各実施形態では、本発明を撮像装置や光学機器に搭載される像振れ補正装置に適用した例を説明する。例えば、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ等の撮像装置や、携帯電話やタブレット端末等の撮像装置を具備する電子機器に本発明を適用できる。また、デジタル一眼レフカメラに装着される交換レンズや、双眼鏡、望遠鏡、フィールドスコープといった観察装置のような光学機器にも本発明を適用できる。

［第１実施形態］
図１ないし図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る像振れ補正装置１００について説明する。
図１は、像振れ補正装置１００の構成を示す分解斜視図である。図２は、像振れ補正装置１００を図１とは反対側から見た場合の分解斜視図である。像振れ補正装置１００は、補正レンズ１０１を保持する可動ユニット１０２と、回転防止板１０３と、固定地板１０４を備える。像振れ補正装置１００はさらに、第１の転動ボール１０５、第２の転動ボール１０６、第３の転動ボール１０７、付勢ばね１０８を備える。第１駆動部１０９、第２駆動部１１０は電磁駆動部である。第１駆動部１０９は、第１磁石１０９１、第１コイル１０９２により構成される。第２駆動部１１０は、第２磁石１１０１、第２コイル１１０２により構成される。

図３は、組み立て後の像振れ補正装置１００を光軸方向から見た場合の正面図である。図４は、像振れ補正装置１００を光軸と平行な平面（図３のＡ−Ａ断面）で切断した場合の断面図である。図５は、像振れ補正装置１００を図３のＢ−Ｂ線に沿う平面で切断した場合の断面図である。図６は、光軸を通り、ヨー回転軸と直交する平面で切断した場合の断面構造を示す模式図である。図６では図４と同じ断面を示すが、構造を説明するために第１および第２駆動部は省略している。また、第１ないし第３の転動ボールの中心点が断面上に位置するよう適宜に変更している。図７は、光軸を通り、ピッチ回転軸と直交する平面で切断した場合の断面構造を示す模式図である。図７でも図６と同様の変更を行っている。図６および図７では形状の一部を誇張的に示す。

補正レンズ１０１は、光軸上の回転中心点（以下、点Ｏと記す）を球心とする球面に沿って移動する補正部材である。補正レンズ１０１は、図示しない撮像光学系の一部を構成し、撮像光学系による像を光軸と直交する面内で移動させる。これにより、手振れ等が検出された場合に像面での安定性を確保できる。なお、補正部材として補正レンズを用いる実施形態の他、撮像素子やプリズム等を補正部材として駆動する実施形態も可能である。
ここで、回転中心点Ｏを通り、撮像光学系の光軸と直交する１つの仮想線を、ピッチ回転軸（図６中にＰ軸で示す）と定義する。また、回転中心点Ｏを通り、光軸およびピッチ回転軸Ｐの双方と直交する仮想線を、ヨー回転軸（図７中にＹ軸で示す）と定義する。ピッチ回転軸Ｐは、像振れ補正装置に関する第１の回転軸であり、ヨー回転軸Ｙは第２の回転軸である。また、補正レンズ１０１から見た場合に回転中心点Ｏが位置する方の面を表面とし、その反対側の面を裏面と定義する。

可動ユニット１０２は、中央の開口部に補正レンズ１０１を保持する可動部材である。可動ユニット１０２は、裏面側の２箇所に可動側第１ボール受け部１０２１を有する（図２参照）。また可動ユニット１０２は、裏面側に１箇所の可動側第３ボール受け部１０２２（図５参照）を有する。可動ユニット１０２は、３箇所のばねかけ部１０２３と、２箇所の磁石保持部１０２４を有する。
可動側第１ボール受け部１０２１は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はピッチ回転軸Ｐを中心軸に持つ２つの回転面（回転体の表面）によって構成される。可動側第１ボール受け部１０２１は、第１の転動ボール１０５と２点で接触する。本実施形態では、溝形状がピッチ回転軸Ｐを中心軸とする２つの円錐面であるが、ピッチ回転軸Ｐ上の異なる２点を中心に持つ２つの球面や、トーラス面によって構成してもよい。可動側第３ボール受け部１０２２は、回転中心点Ｏを球心とする球面状に構成され、第３の転動ボール１０７と１点で接触する。

ばねかけ部１０２３は光軸回りにて３箇所に配置され、３つの付勢ばね１０８の一端がそれぞれ引っ掛けられて、各付勢ばね１０８を保持する。２つの磁石保持部１０２は、光軸回りに９０°の角度をもって外周縁部に設けられており、後述する第１磁石および第２磁石を保持する。

回転防止板１０３は、光軸方向正面から見た場合の投影形状が、図３に示すように角のとれた略Ｌ字状をした薄板の回転防止部材である。回転防止部材をこの形状にする理由は、補正レンズ１０１の光路を妨げないためである。また、図４および図５に示すように、回転防止板１０３の表面および裏面はそれぞれ、回転中心点Ｏを球心とする球面状に構成される。回転防止板１０３は、表面側の２箇所に第１ボール受け部１０３１を有する。また回転防止板１０３は、裏面側に２箇所のＶ字第２ボール受け部１０３２および１箇所の平面第２ボール受け部１０３３を有する（図２参照）。

第１ボール受け部１０３１は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はピッチ回転軸Ｐを中心軸とする回転面で構成される。本実施形態では、溝形状がピッチ回転軸Ｐを中心軸とする２つの円錐面である。第１ボール受け部１０３１は、可動側第１ボール受け部１０２１と対向して配置され、第１の転動ボール１０５と２点で接触する。
Ｖ字第２ボール受け部１０３２は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はヨー回転軸Ｙを中心軸とする回転面によって構成される。本実施形態では、溝形状がヨー回転軸Ｙを中心軸とする２つの円錐面である。Ｖ字第２ボール受け部１０３２は第２の転動ボール１０６と２点で接触する。平面第２ボール受け部１０３３は、ヨー回転軸Ｙを中心軸とした円筒面を底面とする溝を有し、第２の転動ボール１０６と１点で接触する。

固定地板１０４は略円盤形状をしており、図示しない他のレンズ群を支持するレンズ鏡筒に固定される。中央の開口部１０４ａは補正レンズ１０１の光路として利用される。固定地板１０４の表面側は回転中心点Ｏを球心とする球面状に構成されている。固定地板１０４は、表面側の複数箇所に固定側ボール受け部を備える。２箇所のＶ字第２ボール受け部１０４１は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はヨー回転軸Ｙを中心軸とする２つの回転面によって構成される。本実施形態では、溝形状がヨー回転軸Ｙを中心軸とする２つの円錐面である。Ｖ字第２ボール受け部１０４１はそれぞれ、回転防止板１０３のＶ字第２ボール受け部１０３２と対向して配置され、第２の転動ボール１０６と２点で接触する。

固定地板１０４に設けた１箇所の平面第２ボール受け部１０４２は、ヨー回転軸Ｙを中心軸とした円筒面を底面とする溝を有する。平面第２ボール受け部１０４２は、回転防止板１０３の平面第２ボール受け部１０３３と対向して配置され、第２の転動ボール１０６と１点で接触する。また、固定地板１０４に設けた１箇所の第３ボール受け部１０４３は、回転中心点Ｏを球心とする球面状に構成される。第３ボール受け部１０４３は、可動側第３ボール受け部１０２２と対向して配置され、第３の転動ボール１０７と１点で接触する。
固定地板１０４は、外周縁部において光軸回りに３箇所のばねかけ部１０４４を備える。ばねかけ部１０４４は、付勢ばね１０８の一端が引っ掛けられて付勢ばね１０８を保持する。コイル保持部１０４５は、固定地板１０４の表面側にて、光軸回り方向に９０°の角度で２箇所に配置され、後述する第１コイルおよび第２コイルを保持する。

第１の転動ボール１０５、第２の転動ボール１０６、第３の転動ボール１０７の形状はいずれも球である。第１の転動部材は２個の第１の転動ボール１０５であり、それぞれの中心点から回転中心点Ｏまでの距離がＲ１となるように配置される。以下では、回転中心点Ｏを球心とする半径Ｒ１の球面を、第１の仮想球面と呼び、図６、図７にＳ１で示す。第２の転動部材は３個の第２の転動ボール１０６であり、それぞれの中心点から回転中心点Ｏまでの距離がＲ２となるように配置される。以下では、回転中心点Ｏを球心とする半径Ｒ２の球面を、第２の仮想球面と呼び、図６、図７にＳ２で示す。本実施形態では、Ｒ２はＲ１よりも大きい。第３の転動部材は１個の第３の転動ボール１０７である。

付勢ばね１０８は、可動ユニット１０２と固定地板１０４との間に配置され、引張り方向の付勢力を作用させる付勢部材である。本実施形態では、３本の付勢ばね１０８を円周方向に等分に配置している。これらの付勢ばね１０８により、補正レンズ１０１の光軸を中心として放射方向にも引張り力が発生する。

電磁駆動部は第１駆動部１０９および第２駆動部１１０で構成される。各駆動部は磁石（永久磁石）およびコイル（電磁コイル）を備える。第１駆動部１０９は、ボイスコイルモータである。第１磁石１０９１は直方体状しており、可動ユニット１０２の一方の磁石保持部１０２４に取り付けられる。第１磁石１０９１が第１コイル１０９２と対向する面は、中央で２分割され、それぞれＮ極とＳ極として、対向面の法線方向が磁極の方向となるように着磁されている。その反対側の面については、第１コイル１０９２と対向する面とは反対の極に着磁されていてもよいし、磁石の厚みが十分に厚い場合などでは着磁されていなくてもよい。第１コイル１０９２は、小判型に形成された巻き線コイルであり、固定地板１０４の一方のコイル保持部１０４５に取り付けられる。第１コイル１０９２の一方の面が第１磁石１０９１の着磁面と対向している。第１コイル１０９２に対して図示しない駆動制御部が通電すると、第１磁石１０９１の着磁方向および通電方向と直交する方向にローレンツ力が発生する。これにより、固定地板１０４と可動ユニット１０２との間にピッチ方向の駆動力が働く。

第２駆動部１１０はボイスコイルモータである。第２駆動部１１０は、第１駆動部１０９に対して光軸回り方向に９０°の角度で配置されることを除いて、第１駆動部１０９と同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。駆動制御部が第２コイル１１０２に通電すると、第２磁石１１０１の着磁方向および通電方向と直交する方向にローレンツ力が発生する。これにより、固定地板１０４と可動ユニット１０２との間にヨー方向の駆動力が働く。
第１駆動部１０９および第２駆動部１１０は、補正レンズ１０１の外周側（光軸から離れる側）に配置されるので、可動ユニット１０２の内周側部分を補正レンズ１０１の光路として利用できる。なお、駆動部の種類は限定されないので、ピッチ方向およびヨー方向に所定の駆動力を働かせることができれば駆動原理の如何は問わない。本実施形態で用いたボイスコイルモータ以外に、ステッピングモータや超音波モータ、静電力を用いたモータやバイモルフなどの駆動部が採用可能である。

次に、像振れ補正装置１００の構造と各部の関係について説明する。
まず、補正レンズ１０１の光軸方向の位置決めについて説明する。第１の転動ボール１０５は、可動ユニット１０２に設けた可動側第１ボール受け部１０２１と、回転防止板１０３に設けた第１ボール受け部１０３１により挟持される。また、第２の転動ボール１０６は、回転防止板１０３に設けた第２ボール受け部１０３２および１０３３と、固定地板１０４に設けた固定側ボール受け部１０４１および１０４２により挟持される。第３の転動ボール１０７は、可動ユニット１０２に設けた可動側第３ボール受け部１０２２と、固定地板１０４に設けた固定側第３ボール受け部１０４３により挟持される。

付勢ばね１０８は、固定地板１０４に対して可動ユニット１０２を光軸方向に付勢する。これにより、各転動ボールは当該ボールを挟持している各部材のボール受け面の接触面にて付勢力を受ける。この付勢力により、各転動ボールは光軸方向の位置が安定して決まる。回転防止板１０３は、３個の第２の転動ボール１０６により支持されることで、光軸方向の位置が決まる。可動ユニット１０２は、２個の第１の転動ボール１０５および１個の第３の転動ボール１０７に支持されることで、光軸方向の位置が決まる。

次に、像振れ補正装置１００の動作を説明する。
回転防止板１０３は、固定地板１０４に対して、ヨー方向のみに移動可能である。２個の第２の転動ボール１０６は、固定地板１０４に設けたＶ字第２ボール受け部１０４２、つまり、ヨー回転軸Ｙを中心軸に持つ２つの円錐面からなるボール受け面と、それぞれ２点で接触しながら転動する。このため、第２の転動ボール１０６は、ヨー回転軸Ｙを中心とする回転方向にのみ転動可能となり、ピッチ回転軸Ｐを中心とする回転方向の移動が規制される。また、２個の第２の転動ボール１０６は、回転防止板１０３に設けたＶ字第２ボール受け部１０３２、つまり、ヨー回転軸Ｙを中心軸に持つ２つの円錐面からなるボール受け面と、それぞれ２点で接触しながら転動する。このため、第２の転動ボール１０６は、回転防止板１０３に対して、ヨー回転軸Ｙを中心とする回転方向にのみ転動可能となり、ピッチ回転軸Ｐを中心とする回転方向の移動が規制される。この結果、回転防止板１０３は、固定地板１０４に対して、ヨー方向にのみ移動可能に支持される。

一方、可動ユニット１０２は、回転防止板１０３に対して、ピッチ方向のみに移動可能である。２個の第１の転動ボール１０５は、回転防止板１０３に設けた第１ボール受け部１０３１、つまり、ピッチ回転軸Ｐを中心軸に持つ２つの円錐面からなるボール受け面と、それぞれ２点で接触しながら転動する。このため、第１の転動ボール１０５はピッチ方向を中心とする回転方向にのみ転動可能となり、ヨー回転軸Ｙを中心とする回転方向の移動が規制される。また、２個の第１の転動ボール１０５は、可動ユニット１０２に設けた可動側第１ボール受け部１０２１、つまり、ピッチ回転軸Ｐを中心軸に持つ２つの円錐面からなるボール受け面と、それぞれ２点で接触しながら転動する。このため、第１の転動ボール１０５は、可動ユニット１０２に対して、ピッチ回転軸Ｐを中心とする回転方向にのみ転動可能となり、ヨー回転軸Ｙを中心とする回転方向の移動が規制される。この結果、可動ユニット１０２は、回転防止板１０３に対して、ピッチ方向にのみ移動可能に支持される。

駆動制御部が第１コイル１０９２に通電して所定の電流を流すと、第１駆動部１０９の働きにより、固定地板１０４と可動ユニット１０２との間にピッチ方向の駆動力が生じる。その結果、補正レンズ１０１を保持する可動ユニット１０２は、ピッチ回転軸Ｐを中心軸とする回転方向へ移動する。一方、第２コイル１１０２への通電により該コイルに所定の電流が流れると、第２駆動部１１０の働きにより、固定地板１０４と可動ユニット１０２との間にヨー方向の駆動力が生じる。その結果、可動ユニット１０２、第１の転動ボール１０５、回転防止板１０３がヨー方向へ移動する。この２つの移動を組み合わせることにより、補正レンズ１０１の中心点を、回転中心点Ｏを球心とする球面上の任意の位置へ移動させることができる。ヨー回転軸Ｙとピッチ回転軸Ｐは回転中心点Ｏで交わるように配置されるため、どちらの回転軸まわりの動きでも、曲率半径が等しくなる。これにより、補正レンズ１０１を移動させたときの光学性能の変化については、可動ユニット１０２の移動方向によるムラが少なくなる。なお、ヨー回転軸Ｙおよびピッチ回転軸Ｐを直交させない形態でも、球面上の任意の位置への移動制御は可能であるが、本実施形態のように２軸を直交させることで、２つの移動方向を独立させることができ、良好な制御性が得られる。

補正レンズ１０１の位置を検出する位置センサを配置し、その検出情報を駆動制御部に帰還させることでフィードバック制御を行ってもよい。これにより、補正レンズ１０１の位置決め精度を向上させることができる。本実施形態では、可動部を構成する可動ユニット１０２および回転防止板１０３がそれぞれ、複数の転動部材によって転動支持された構成である。可動部を摩擦の少ない機構で支持できるので、高精度化、高効率化に有利である。

本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
・可動ユニット１０２は、光軸回りの回転が抑制されること。
従来の像振れ補正装置では可動ユニットが、固定部材に対して３つの自由度を有する。すなわち、可動ユニットは回転中心点Ｏを通るピッチ軸回りの回転、およびヨー軸回りの回転に加えて、光軸回りにも回転可能であった。従来の像振れ補正装置では、アクチュエータの駆動力が重心を通るように配置する方法などにより、光軸回りの回転を抑制していた。しかし、外力による衝撃などで可動ユニットが光軸回りに回転すると、補正レンズの位置を正確に検出できなくなり、正確な像振れ補正制御に支障を来す可能性がある。
これに対し、本実施形態に係る像振れ補正装置では、回転防止板１０３は固定地板１０４に対してヨー回転軸Ｙを中心軸とする回転移動のみ可能に支持されている。また、可動ユニット１０２は、回転防止板１０３に対してピッチ回転軸Ｐを中心軸とする回転移動のみ可能に支持されている。その結果、補正レンズ１０１は、光軸を中心軸とした回転を規制されつつ、回転中心点Ｏを中心としてピッチ回転軸Ｐおよびヨー回転軸Ｙを中心として回転可能となる。すなわち本実施形態では、可動部が像振れ補正に必要な方向のみに移動可能な構成である。このため、外力による衝撃などを受けた場合でも、補正レンズ１０１の位置を正確に検出することができ、精度の高い像振れ補正を実現できる。

・像振れ補正装置の薄型化（光軸方向の厚さ）に有利であること。
本実施形態では、複数の第１の転動ボール１０５の中心点が、第１の仮想球面Ｓ１上に位置するように配置するとともに、複数の第２の転動ボール１０６の中心点が、第２の仮想球面Ｓ２上に位置するように配置している。したがって、可動ユニット１０２を、ヨー回転軸Ｙを中心に回転させても、ピッチ回転軸Ｐを中心に回転させても、第１の転動ボール１０５は常に第１の仮想球面Ｓ１上に位置する。同様に、第２の転動ボール１０６は常に第２の仮想球面Ｓ２上に位置する。
また、回転防止板１０３は表面および裏面ともに、回転中心点Ｏを中心とする球面形状であり、第１の仮想球面Ｓ１と第２の仮想球面Ｓ２との間に配置される。したがって、可動ユニット１０２の位置に依らず、回転防止板１０３と第１および第２の転動ボールとの位置関係、すなわち回転中心点Ｏからの放射方向の位置関係は変わらない。よって回転防止板１０３を、強度が確保できる最小の厚さまで薄くしたとしても、常に第１および第２の転動ボールを保持する受け部分を形成できる。したがって、装置全体の光軸方向の厚さを薄くすることができる。

なお、回転防止板１０３については、表面および裏面の形状が球面を近似した多面体などでもよく、要は第１の仮想球面Ｓ１と第２の仮想球面Ｓ２との間に配置できればよい。また、周囲の部品との干渉を回避できる場合には、強度の向上や位置検出などの目的で、回転防止板１０３に第１および第２の仮想球面の間から突出する突起部を設けてもよい。

本実施形態では、すべての第１の転動ボール１０５の中心点を第１の仮想球面Ｓ１上に配置し、すべての第２の転動ボール１０６の中心点を第２の仮想球面Ｓ２上に配置している。これに限らず、回転防止板１０３の補強のためにフランジを設ける目的や、像振れ補正装置外の他の部品との干渉を避ける目的で、転動ボールの位置をずらしてもよい。この場合、第１の転動ボール１０５と第１の仮想球面Ｓ１とが交わるようにし、第２の転動ボール１０６と第２の仮想球面Ｓ２とが交わるように配置する。言い換えれば、回転中心点Ｏからそれぞれの転動ボールの中心点までの距離の差が、転動ボールの直径よりも小さくなるように設定する。この配置によれば、回転防止板１０３の厚みの増加量を転動ボールの直径以下に抑えられるので、装置全体の光軸方向の厚みが増加することを回避できる。

・回転防止板１０３の厚さを均一にできること。
本実施形態では、第１ないし第３の転動ボールを配置する部分および回転防止板１０３の形状を、すべて同心の球面としている。したがって、回転防止板１０３を、厚さが均一になる形状にすることができる。これにより、回転防止板１０３を、プレス加工などの生産性の良い加工法で製造できる。

・回転防止板１０３のサイズ（光軸方向への投影面積）を小さくできること。
本実施形態では、可動ユニット１０２を支持する３個の転動ボールのうち、２個（第１の転動ボール１０５）が回転防止板１０３に乗り、残りの１つの第３の転動ボール１０７が固定地板１０４に乗っている。このため、すべての転動ボールを回転防止板１０３に乗せる構成に比べて、光軸方向から見た回転防止板１０３の面積を小さくすることができる。これにより、装置全体の小型化を実現できる。
以上のように、本実施形態によれば、光軸回りの可動部材の回転を抑制しつつ、ヨー方向およびピッチ方向への移動を可能とする像振れ補正装置を提供できる。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について、図８ないし図１２を参照して説明する。なお、第１実施形態の場合と同様の構成部品については、既に使用した符号を用いることでそれらの詳細な説明を省略し、主に相違点を説明する。
図８は、像振れ補正装置２００の部品構成を示す分解斜視図である。像振れ補正装置２００は、補正レンズ１０１を保持する可動ユニット２０２、回転防止板２０３、固定地板２０４を備える。像振れ補正装置２００は、転動部材として、３個の第１の転動ボール２０５と、３個の第２の転動ボール２０６を備える。像振れ補正装置２００はさらに付勢ばね１０８と、電磁駆動部を備えるが、図８では付勢ばね１０８の図示を省略する。電磁駆動部は、第１駆動部２０９、第２駆動部２１０から構成される。

図９は、光軸と平行であって、ピッチ回転軸Ｐと直交する平面で像振れ補正装置２００を切断した場合の断面図である。図１０は、光軸と平行であって、ヨー回転軸Ｙと直交する平面で像振れ補正装置２００を切断した場合の断面図である。図１１は、図９と同じ断面での構造を示す模式図である。図１２は、図１０と同じ断面での構造を示す模式図である。図１１および図１２では、説明の便宜のため、電磁駆動部は省略し、第１および第２の転動ボールの中心点が断面上に位置するように、それらの位置を適宜変更している。また、図１１および図１２では形状の一部を誇張的に示す。
可動ユニット２０２は、中央の開口部に補正レンズ１０１を保持する。可動ユニット２０２は、図１１に示すように、回転防止板２０３と対向する面側に２箇所のＶ字第１ボール受け部２０２１と、１箇所の平面第１ボール受け部２０２２を備える。Ｖ字第１ボール受け部２０２１は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はピッチ回転軸Ｐを中心軸とする２つの回転面によって構成され、第１の転動ボール２０５と２点で接触する。本実施形態では、ピッチ回転軸Ｐを中心軸とする２つの円錐面を用いるが、ピッチ回転軸Ｐ上の異なる２点を中心に持つ球面や、トーラス面を用いてもよい。平面第１ボール受け部２０２２は、回転中心点Ｏ通る軸を中心軸とする円筒面状に構成され、第１の転動ボール２０５と１点で接触する。可動ユニット２０２は、外周縁寄りの２箇所に磁石保持部２０２４（図１０参照）を有し、後述の第１および第２磁石を保持する。

回転防止板２０３は、補正レンズ１０１の光路を妨げないように、中央に開口部２０３ａを有する。また、図９ないし図１２に示すように、回転防止板２０３の表面側（回転中心点Ｏの側）の形状は、ピッチ回転軸Ｐを中心軸とする円筒面の一部をなし、裏面側の形状はヨー回転軸Ｙを中心軸とする円筒面の一部をなす。回転防止板２０３は、表面側に２箇所のＶ字第１ボール受け部２０３１と、１箇所の平面第１ボール受け部２０３２と、２箇所のコイル保持部２０３５を有する。また、回転防止板２０３は、裏面側に２箇所のＶ字第２ボール受け部２０３３と、１箇所の平面第２ボール受け部２０３４と、２箇所の磁石保持部２０３６を有する。

Ｖ字第１ボール受け部２０３１は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はピッチ回転軸Ｐを中心軸とする回転面によって構成される。本実施形態では、ピッチ回転軸Ｐを中心軸とする２つの円錐面を用いる。Ｖ字第１ボール受け部２０３１は、可動ユニット２０２のＶ字第１ボール受け部２０２１と対向して配置され、第１の転動ボール２０５と２点で接触する。平面第１ボール受け部２０３２は、回転中心点Ｏを通る軸を中心軸とする円筒面状に構成される。平面第１ボール受け部２０３２は、可動ユニット２０２の平面第１ボール受け部２０２２と対向して配置され、第１の転動ボール２０５と１点で接触する。

Ｖ字第２ボール受け部２０３３は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はヨー回転軸Ｙを中心軸とする回転面によって構成される。本実施形態では、ヨー回転軸Ｙを中心軸とする２つの円錐面を用い、第２の転動ボール２０６と２点で接触する。平面第２ボール受け部２０３４は、ヨー回転軸Ｙを中心軸とした円筒面を底面とする溝を有し、第２の転動ボール２０６と１点で接触する。

複数のコイル保持部２０３５は、後述する第１コイル２０９２および第２コイル２０９４をそれぞれ保持する。コイル保持部２０３５は、可動ユニット２０２に設けた磁石保持部２０２４とそれぞれ対向するように配置される。複数の磁石保持部２０３６は、第３磁石２１０１および第４磁石２１０３をそれぞれ保持する。

固定地板２０４は、概略円盤形状をしており、図示しない他のレンズ群を支持するレンズ鏡筒に固定される。固定地板２０４に設けた中央の開口部２０４ａは補正レンズ１０１の光路として用いる。また、固定地板２０４の表面側はヨー回転軸Ｙを中心軸とする円筒面状に構成されている。
固定地板２０４は、２箇所のＶ字第２ボール受け部２０４１と、１箇所の平面第２ボール受け部２０４２と、２箇所のコイル保持部２０４５を有する。Ｖ字第２ボール受け部２０４１は、断面形状がＶ字状の溝を有する。この溝の形状はヨー回転軸Ｙを中心軸とする２つの回転面によって構成される。本実施形態では、ヨー回転軸Ｙを中心軸とする２つの円錐面を用いる。Ｖ字第２ボール受け部２０４１は、回転防止板２０３の第２ボール受け部２０３３と対向して配置され、第２の転動ボール２０６と２点で接触する。平面第２ボール受け部２０４２は、ヨー回転軸Ｙを中心軸とした円筒面を底面とする溝を有する。平面第２ボール受け部２０４２は、回転防止板２０３の平面第２ボール受け部２０３４と対向して配置され、第２の転動ボール２０６と１点で接触する。固定地板２０４は、外周縁寄りの２箇所にコイル保持部２０４５を有する。コイル保持部２０４５は、第３コイル２１０２および第４コイル２１０４をそれぞれ保持する。

第１の転動ボール２０５、第２の転動ボール２０６の形状は、いずれも球である。これらの転動ボールは、転がり抵抗を小さくし、また高い加工精度で製作するために、ステンレス鋼やセラミック材料等、硬度の高い材質で形成される。第１の転動ボール２０５の個数は３であり、各ボールの中心点はピッチ回転軸Ｐを中心軸とする円筒面上に配置される。第２の転動ボール２０６の個数は３であり、各ボールの中心点はヨー回転軸Ｙを中心軸とする円筒面上に配置される。

第１駆動部２０９はボイスコイルモータである。第１駆動部２０９は、第１磁石２０９１、第１コイル２０９２、第２磁石２０９３、第２コイル２０９４で構成される。本実施形態では駆動力の向上のために、２つのボイスコイルモータを、光路を挟んで配置している。第１コイル２０９２と第２コイル２０９４は、電気的に接続されているので、駆動制御部が各コイルに通電すると、同じ方向の駆動力が発生する。また、本実施形態では、第１コイル２０９２および第２コイル２０９４は、回転防止板２０３に配置される。これにより、回転防止板２０３と可動ユニット１０２との間にピッチ方向の駆動力を働かせることができる。

第２駆動部１１０はボイスコイルモータである。第２駆動部２１０は、第３磁石２１０１、第３コイル２１０２、第４磁石２１０３、第４コイル２１０４で構成される。第１駆動部２０９と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。駆動制御部が第３コイル２１０２および第４コイル２１０４に通電すると、第３磁石２１０１および第４磁石２１０３の着磁方向および通電方向と直交する方向にローレンツ力が発生する。これにより、固定地板１０４と回転防止板２０３との間にヨー方向の駆動力を働かせることができる。

次に、像振れ補正装置２００の動作を説明する。
回転防止板２０３は、固定地板２０４に対してヨー方向のみに移動可能である。また、可動ユニット２０２は、回転防止板２０３に対してピッチ方向のみに移動可能である。駆動制御部が第１コイル２０９２および第２コイル２０９４に通電して所定の電流を流すと、第１駆動部２０９の働きにより、回転防止板２０３と可動ユニット１０２との間にピッチ方向の駆動力が生じる。その結果、補正レンズ１０１を保持する可動ユニット２０２は、ピッチ回転軸Ｐを中心軸とする回転方向へ移動する。また駆動制御部が第３コイル２１０２および第４コイル２１０４に通電して所定の電流を流すと、第２駆動部２１０の働きにより、固定地板１０４と回転防止板２０３との間にヨー方向の駆動力が生じる。その結果、可動ユニット２０２、第１の転動ボール２０５、回転防止板２０３がヨー方向へ移動する。この２つの移動を組み合わせることにより、補正レンズ１０１の中心点を、回転中心点Ｏを球心とする球面上の任意の位置へ移動することができる。

本実施形態の像振れ補正装置２００による効果は、以下の通りである。
・可動部材の光軸回りの回転が抑制されること。
回転防止板２０３は固定地板２０４に対してヨー回転軸Ｙを中心軸とした回転のみ可能である。また、可動ユニット２０２は、回転防止板２０３に対してピッチ回転軸Ｐを中心軸とした回転移動のみ可能である。その結果、補正レンズ１０１は、光軸を中心軸とした回転を規制されつつ、回転中心点Ｏを中心としてピッチ回転軸Ｐおよびヨー回転軸Ｙを中心に回転可能となる。すなわち、像振れ補正に必要な方向のみに補正部材が移動可能な構成が得られる。

・製造が容易であること。
本実施形態では、回転防止板２０３の表側の面は、ピッチ回転軸Ｐを中心軸とする円筒面の一部をなし、裏側の面はヨー回転軸Ｙを中心軸とする円筒面の一部をなす。また、固定地板２０４の表側の面は、ヨー回転軸Ｙを中心軸とする円筒面の一部をなす。このように、像振れ補正装置２００の構成部品は、球面形状では無く円筒面状で構成している。一般に、円筒面は球面よりも加工や測定が容易であるため、回転防止板２０３は、第１実施形態の回転防止板１０３よりも容易に製造することができる。
一方、第１実施形態の回転防止板１０３は、第２実施形態の回転防止板２０３に比べた場合、第１および第２の転動ボールを保持する部分を形成するために、厚さを均一にできることや、薄型化が可能となる。

以上、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１００，２００ 像振れ補正装置
１０１ 補正レンズ
１０２，２０２ 可動ユニット
１０３，２０３ 回転防止板
１０４，２０４ 固定地板
１０５，１０５ 第１の転動ボール
１０６，２０６ 第２の転動ボール
１０９，２０９ 第１駆動部
１１０，２１０ 第２駆動部

Claims (12)

1. 補正部材を保持する可動部材を駆動部により移動させることで像振れを補正する像振れ補正装置であって、
   前記可動部材を、前記補正部材の光軸と直交する第１の回転軸を中心に回転可能に支持する第１の支持部材と、
   前記補正部材の光軸と直交し、かつ前記第１の回転軸と前記光軸上の点で交わる第２の回転軸を中心として前記第１の支持部材を回転可能に支持する第２の支持部材と、
   前記可動部材と前記第２の支持部材とを近づける方向に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記第１の支持部材は、前記可動部材の前記光軸回りの回転を抑制し、
   前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材の前記光軸回りの回転を抑制することを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記第１の支持部材に対して前記可動部材を支持する第１の転動部材と、
   前記第２の支持部材に対して前記第１の支持部材を支持する第２の転動部材と、をさらに備え、
   前記可動部材および前記第１の支持部材は、前記第１の転動部材との接触面が前記第１の回転軸を中心軸とする回転面の形状の受け部を有し、
   前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記第２の転動部材との接触面が前記第２の回転軸を中心軸とする回転面の形状の受け部を有す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. 前記可動部材および前記第１の支持部材の受け部はそれぞれ、前記第１の回転軸を中心軸とする回転面で構成される複数の接触面にて複数の前記第１の転動部材と接触し、
   前記第１の支持部材および前記第２の支持部材の受け部はそれぞれ、前記第２の回転軸を中心軸とする回転面で構成される複数の接触面にて複数の前記第２の転動部材と接触することを特徴とする請求項２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記第２の支持部材に対して前記可動部材を支持する第３の転動部材をさらに備え、
   前記可動部材は、前記第３の転動部材との接触面が前記光軸上の点を中心とする球面状をした受け部を有し、
   前記第２の支持部材は、前記第３の転動部材との接触面が前記光軸上の点を中心とする球面状をした受け部を有することを特徴とする請求項２または３に記載の像振れ補正装置。
5. 前記第１の転動部材および前記第２の転動部材は複数の球で構成され、
   前記可動部材および第１の支持部材は、互いに対向する面が前記光軸上の点を中心とする球面状に構成され、
   前記第１の支持部材および第２の支持部材は、互いに対向する面が前記光軸上の点を中心とする球面状に構成されることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
6. 前記第１の転動部材は、前記光軸上の点を中心とする第１の仮想球面と交わる位置に配置され、
   前記第２の転動部材は、前記光軸上の点を中心に持つ第２の仮想球面と交わる位置に配置され、
   前記第１の支持部材は、前記第１の仮想球面と前記第２の仮想球面との間に配置されることを特徴とする請求項５に記載の像振れ補正装置。
7. 前記駆動部は、前記第２の支持部材に対して前記可動部材をそれぞれ異なる方向に駆動する第１駆動部および第２駆動部を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
8. 前記第１の転動部材および前記第２の転動部材は複数の球で構成され、
   前記第１の転動部材は、前記第１の回転軸を中心軸とする円筒面上に配置され、
   前記第２の転動部材は、前記第２の回転軸を中心軸とする円筒面上に配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の像振れ補正装置。
9. 前記駆動部は、前記第１の支持部材に対して前記可動部材を駆動する第１駆動部と、前記第２の支持部材に対して前記第１の支持部材を駆動する第２駆動部を備えることを特徴とする請求項８に記載の像振れ補正装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を備えることを特徴とする光学機器。
12. 請求項１０に記載のレンズ鏡筒を備えることを特徴とする撮像装置。
    

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