JP7159005B2 - 像ぶれ補正装置およびこれを備える光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、手振れ等に起因する像振れを抑制可能な像ぶれ補正装置およびこれを備える光学機器に関する。

従来、カメラや交換レンズに搭載され、手振れ等の振れを検出し、その検出結果に応じてレンズを光軸に直交する方向へ移動させる像ぶれ補正装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１４－７４８２８号公報

特許文献１の像ぶれ補正装置では、シフトベース鏡筒と減衰部材用の取付部材とを３つのビスにより固定する際に、シフトベース鏡筒が変形することでシフト鏡筒の倒れが発生し、結果として光学性能が変化してしまう。

本発明は、光学性能の変化を抑制可能な像ぶれ補正装置およびこれを備える光学機器を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての像ぶれ補正装置は、振れ補正用のレンズを備える可動部材と、可動部材をレンズの光軸に直交する平面内で移動可能に支持する第１ベース部材と、第１ベース部材と可動部材との間で挟持されるボール部材と、レンズの光軸方向において第１ベース部材と可動部材を挟むように、複数の固定位置で第１ベース部材に固定された第２ベース部材と、を有し、第１ベース部材および可動部材は、ボール部材を介して挟持する方向へ付勢され、第２ベース部材は、レンズから最も離れた第１固定位置では、ビスにより第１ベース部材に固定され、第１固定位置とは異なる固定位置のうち少なくとも１つの固定位置では、接着剤により第１ベース部材に固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、光学性能の変化を抑制可能な像ぶれ補正装置およびこれを備える光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る光学機器の一例であるビデオカメラの斜視図である。 レンズ鏡筒の模式図である。 防振ユニットの斜視図である。 防振ユニットを前玉側から見た図である。 防振ユニットの断面図である。 シフトベース鏡筒とボールとの位置関係を示す図である。 防振ユニットを撮像面側から見た図である。 図７の方向４ｄ８から防振ユニットを見た模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。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。

図１は、本発明の実施形態に係る光学機器の一例であるビデオカメラ１の斜視図である。ビデオカメラ１は、レンズ鏡筒Ｌおよびカメラ本体Ｂを有する。撮影者がカメラ本体Ｂを保持して撮影する場合に手振れしてしまうと、撮影した映像にぶれが生じる。その際、カメラ本体Ｂ内の不図示のジャイロセンサーが手振れを検出し、レンズ鏡筒Ｌ内の不図示の防振レンズが光軸に直交する方向（ピッチ方向およびヨー方向）へ動作することで、手振れを補正し、映像に生じるぶれを抑制することができる。

なお、本発明を適用可能な光学機器はビデオカメラ１に限らず、デジタルスチルカメラ等の撮像装置や交換レンズといった光学機器にも本発明を適用可能である。

図２は、レンズ鏡筒Ｌの模式図である。レンズ鏡筒Ｌは、第１レンズユニットＬ１、第２レンズユニットＬ２、第３レンズユニットＬ３および第４レンズユニットＬ４から構成される撮像光学系を有する。第１レンズユニットＬ１は、固定されている。第２レンズユニットＬ２は、撮像光学系の光軸に沿って移動することでズーミング動作を行う。第３レンズユニットＬ３は、光軸に沿って移動することでズーミング動作を行うとともに、光軸に直交する方向へ移動することで防振動作を行う。第４レンズユニットＬ４は、光軸に沿って移動することでフォーカシング動作を行う。

撮像素子２０は、撮像光学系を通過した光束を撮像する。撮像素子２０からの出力信号は、カメラ信号処理回路２０１で各種の信号処理を受けて映像信号に変換される。映像信号は、マイクロコンピュータ２０２を通じて、不図示のディスプレイに表示されたり、不図示の記録媒体（半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク、磁気テープ等）に記録されたりする。

マイクロコンピュータ２０２は、第２レンズユニットＬ２および第３レンズユニットＬ３の光軸方向における基準位置を検出するズームリセット回路２０６や第４レンズユニットＬ４の位置を検出するフォーカス位置検出回路２０５からの信号を受信する。そして、マイクロコンピュータ２０２は、受信した信号を参照しながらズームモータ駆動回路２０４やフォーカス駆動回路２０３を制御して、ズーム駆動やフォーカス駆動を行わせる。また、マイクロコンピュータ２０２は、映像信号のうち輝度信号成分に基づいて絞りユニット駆動回路２０７を制御して、光量調節ユニット３の開口径を適正光量に対応するサイズに変化させる。

マイクロコンピュータ２０２は、振動ジャイロ等のピッチ振れセンサ２１５およびヨー振れセンサ２１６からの振れ信号を受信し、受信した振れ信号に基づいて第３レンズユニットＬ３内のシフトレンズのピッチ方向およびヨー方向への目標駆動位置を算出する。また、マイクロコンピュータ２０２は、不図示の第１のホール素子および第２のホール素子をそれぞれ含むピッチ位置検出回路２１３およびヨー位置検出回路２１４からシフトレンズの位置（検出位置）の情報を受け取る。そして、マイクロコンピュータ２０２は、受け取った検出位置が目標駆動位置に到達するように、ピッチコイル駆動回路２１１およびヨーコイル駆動回路２１２を通じて、不図示の第１の駆動コイルおよび第２の駆動コイルへの通電を制御する。これにより、像振れ補正（防振）が行われる。

以下、防振ユニット（像ぶれ補正装置）１００に関して説明する。図３は、防振ユニット１００の斜視図である。図３（ａ）および図３（ｂ）はそれぞれ、前玉側から見た図および撮像面側から見た図である。図４は、防振ユニット１００を前玉側から見た図である。図５は、防振ユニット１００の断面図である。図５（ａ）から図５（ｃ）はそれぞれ、図４のＡ－Ａ線断面図、Ｂ－Ｂ線断面図およびＣ－Ｃ線断面図である。図６は、前玉側から見たシフトベース鏡筒とボールとの位置関係を示す図である。

シフト鏡筒（可動部材）５は、第３レンズユニットＬ３内の振れ補正用のシフトレンズを保持する。シフトベース鏡筒（第１ベース部材）４は、シフト鏡筒５を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する。

本実施形態では、コイルスプリング１６は、３つ設けられている。コイルスプリング１６の第１端はシフトベース鏡筒４に掛けられ、第２端はシフト鏡筒５に掛けられている。ボール（ボール部材）１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、シフトベース鏡筒４とシフト鏡筒５との間で挟持されている。シフトベース４およびシフト鏡筒５は、コイルスプリング１６によりボール１７ａ～１７ｃを介して挟持する方向へ付勢されている。シフト鏡筒５は、ボール１７ａ～１７ｃの転がり摩擦のみによって移動する。

ピッチ用駆動マグネット９ａは、それぞれ光軸方向へ１極着磁され、シフトベース鏡筒４に固定される２個のマグネットを備える。２個のマグネットは、光軸と垂直な方向に沿って配置されている。ピッチ用ヨーク材１０ａは、シフトベース鏡筒４に対して固定され、ピッチ用駆動マグネット９ａから発生する磁束を閉じる。ピッチ用駆動コイル８ａは、ピッチ用駆動マグネット９ａに対向する位置に配置され、不図示の接着剤によりシフト鏡筒５に接着固定されている。

ピッチ用駆動コイル８ａに電圧を印加すると、ピッチ用駆動コイル８ａとピッチ用駆動マグネット９ａとの間で光軸に垂直な図５（ａ）のＬ３ａ方向への駆動力が発生する。この駆動力は、ピッチ用駆動コイル８ａに印加される電圧の大きさと方向（極性）により制御される。

ヨー用駆動マグネット９ｂは、それぞれ光軸方向へ１極着磁され、シフトベース鏡筒４に固定される２個のマグネットを備える。２個のマグネットは、光軸と垂直な方向に沿って配置されている。ヨー用ヨーク材１０ｂは、シフトベース鏡筒４に対して固定され、ヨー用駆動マグネット９ｂから発生する磁束を閉じる。ヨー用駆動コイル８ｂは、ヨー用駆動マグネット９ｂに対向する位置に配置され、不図示の接着剤によりシフト鏡筒５に接着固定されている。

ヨー用駆動コイル８ｂに電圧を印加すると、ヨー用駆動コイル８ｂとヨー用駆動マグネット９ｂとの間で光軸に垂直な図５（ｂ）のＬ３ｂ方向への駆動力が発生する。この駆動力は、ヨー用駆動コイル８ｂに印加される電圧の大きさと方向（極性）により制御される。

ピッチ位置検出用センサ１５ａは、ピッチ用駆動コイル８ａの内側に固定配置される。ヨー位置検出用センサ１５ｂは、ヨー用駆動コイル８ｂの内側に固定配置される。ピッチ位置検出用センサ１５ａおよびヨー位置検出用センサ１５ｂは、例えば、ホール素子が用いられ、位置検出センサとして機能する。

フレキシブルプリント基板１４には、ピッチ位置検出用センサ１５ａおよびヨー位置検出用センサ１５ｂが半田付けにより実装されている。フレキシブルプリント基板１４は、ピッチ用駆動コイル８ａおよびヨー用駆動コイル８ｂのコイル端子と半田付けされ、これらのコイルと導通される。本実施形態では、シフト鏡筒５にピッチ用駆動コイル８ａおよびヨー用駆動コイル８ｂが接着固定された、いわゆるムービングコイルタイプの駆動機構が構成されている。そのため、フレキシブルプリント基板１４は、シフト鏡筒５から、シフトベース鏡筒４まで円弧状に引きまわされた上で、シフトベース鏡筒４側で固定される。フレキ押え板金１１は、フレキシブルプリント基板１４の膨らみを抑え、ビス１２によりシフトベース鏡筒４にビス止め固定される。なお、ビス１２を使用せずに、フレキ押え板金１１をシフトベース鏡筒４に接着固定してもよい
減衰手段取付部材（第２ベース部材）６は、光軸方向においてシフトベース鏡筒４とシフト鏡筒５を挟むように、複数の固定位置でシフトベース鏡筒４に固定されている。減衰手段７ａは、防振ユニット１００が外乱などによる共振の影響を受けづらくするために、言い換えると、防振ユニット１００の制御性を良くするためのダンパー効果を得るために、設けられている。減衰手段７ａとして、様々な粘弾性体が使用可能であるが、本実施形態では組みつけ性や耐環境性に優れた紫外線硬化シリコーンゲルが使用される。透明シート７ｂとして、例えば、透明のＰＥＴシートが使用される。

以下、防振ユニット１００の組立手順について説明する。まず、ピッチ用駆動コイル８ａおよびヨー用駆動コイル８ｂが、シフト鏡筒５に接着固定される。その後、ピッチ位置検出用センサ１５ａおよびヨー位置検出用センサ１５ｂが半田付けにより実装された、フレキシブルプリント基板１４が、シフト鏡筒５に接着固定される。次に、図６に示されるように、ボール１７ａ～１７ｃが、マグネットとヨークが固定されているシフトベース鏡筒４の、凹形状部分４ａに配置される。その後、コイルとフレキシブルプリント基板１４が接着固定されたシフト鏡筒５がシフトベース鏡筒４に組み付けられ、コイルスプリング１６がシフトベース鏡筒４およびシフト鏡筒５に組み付けられる。次に、減衰手段取付部材６が、シフトベース鏡筒４に固定される。

以下、図７を参照して、減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４に固定する方法について説明する。図７は、減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４に取り付けた直後の防振ユニット１００を撮像面側から見た図である。ボール配置位置４ｄ１，４ｄ２，４ｄ３はそれぞれ、光軸方向視におけるボール１７ｃ，１７ａ，１７ｂの位置を示している。

減衰手段取付部材６には、シフトベース鏡筒４をねじ止めするための３つのボス形状が設けられている。減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４に固定する場合、まず、ビス１３ａ，１３ｂ，１３ｃにより減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４にビス止めする。その後、ビス１３ｂ，１３ｃは逆回転方向に回され、ビス１３ｂ，１３ｃによるシフトベース鏡筒４と減衰手段取付部材６との締結状態が緩められる。ビス１３ｂ，１３ｃの回転量は、例えば、半回転～１回転位が望ましい。ビスを締めると、締付けトルクによってシフトベース鏡筒４に変形が発生するが、複数の固定位置でビスを緩めることで、シフトベース鏡筒４の変形を抑制することが可能となる。その後、ビス１３ｂ，１３ｃのビス頭部分にはそれぞれ、接着剤４ｂ，４ｃが塗布される。これにより、ビス１３ｂ，１３ｃが接着剤の塗布前の位置から回転しないようにすることができる。接着剤として、例えば、ＵＶ接着剤や、ゴム系の接着剤が使用される。

本実施形態では、減衰手段取付部材６は、３つの固定位置でシフトベース鏡筒４に固定されている。ビス１３ａ，１３ｂ，１３ｃのうち、ビス１３ａ以外の２つのビス１３ｂ，１３ｃは緩められているため、減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４に実際に締結しているビスはビス１３ａのみである。本実施形態では、複数の固定位置のうち、減衰手段取付部材６がシフトベース鏡筒４にビス止めされている位置を第１固定位置という。第１固定位置では、減衰手段取付部材６は接着剤によりシフトベース鏡筒４に固定されていない。また、第１固定位置とは異なる固定位置では、ビスを緩めた後、接着剤により接着が行われているため、減衰手段取付部材６は実質的にはシフトベース鏡筒４に接着固定されている。なお、本実施形態では、第１固定位置とは異なる固定位置では、ビスを無くして、ビスの位置に接着剤を直接塗布して、減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４に接着固定してもよい。

この後、減衰手段７ａが、減衰手段取付部材６に設けられた円筒部６ａに注入される。最後に、フレキ押え板金１１がビス１２により固定されることで、防振ユニット１００が完成する。

以下、第１固定位置について説明する。本実施形態では、光軸方向視において、ボール１７ａ～１７ｃは、ボール配置位置４ｄ１～４ｄ３を結んで形成される三角形４ｄ４が正三角形とはならないように配置されている。そのため、三角形４ｄ４の任意の頂点から対向する辺に垂線を引いた場合、相対的に長い垂線と短い垂線が存在する。垂線４ｄ５，４ｄ６，４ｄ７はそれぞれ、ボール配置位置４ｄ２，４ｄ３，４ｄ１から対向する辺に引かれた垂線である。３つ垂線のうち最も長い垂線は垂線４ｄ５であり、最も短い垂線は垂線４ｄ６，４ｄ７である（垂線４ｄ６，４ｄ７は同一長さである）。

図８は、図７の垂線４ｄ５に直交する方向４ｄ８から防振ユニット１００を見た模式図である。方向４ｄ８から防振ユニット１００を見た場合、ボール１７ｂ，１７ｃは重なって見える。仮に、ビス止めによるシフトベース鏡筒４の変形により、ボール１７ａの受け面の光軸方向の位置が変位量４ｄ９だけ変位する場合、シフトベース鏡筒４の倒れ量は倒れ量４ｄ１０となる。このとき、垂線４ｄ５の長さ４ｄ５０が長いほど、倒れ量４ｄ１０は小さくなる。倒れ量４ｄ１０、変位量４ｄ９および垂線４ｄ５の長さ４ｄ５０の関係は、以下の式（１）で表される。

４ｄ１０＝ａｔａｎ（４ｄ９／４ｄ５） （１）
式（１）で表されるように、変位量４ｄ９が変わらない場合、垂線４ｄ５の長さ４ｄ５０が長くなるほど、倒れ量４ｄ１０は少なくなる。

そこで、本実施形態では、第１固定位置を、ボール配置位置４ｄ１～４ｄ３のうちボール配置位置４ｄ２に最も近い位置としている。すなわち、三角形４ｄ４の任意の頂点から対向する辺に垂線を引いた場合、最も長くなる垂線に対応する頂点位置（本実施形態では、ボール配置位置４ｄ２）に近い位置で減衰手段取付部材６はシフトベース鏡筒４にビス止めされる。また、ボール配置位置４ｄ２は第３レンズユニットＬ３内のシフトレンズから最も離れた位置ともいえるため、第１固定位置を前述した位置にすることは第３レンズユニットＬ３内のシフトレンズから最も離れた位置とすることと同じ意味となる。

以上説明したように、本実施形態では、第１固定位置では、減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４にビス止めし、第１固定位置とは異なる固定位置のうち少なくとも一部の固定位置では、減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４に接着固定している。このような構成により、ビス止めにより仮にシフトベース鏡筒４が変形した場合でも、シフトベース鏡筒４の変形がシフト鏡筒５の倒れに与える影響を最小限に抑制することができる。

また、本実施形態では、防振ユニット１００は、ステッピングモータ（不図示）の駆動力により光軸に沿って移動可能である。図３（ａ）および図３（ｂ）において、ガイドバー１ａ，１ｂは、光軸に平行に固定配置されている。防振ユニット１００は、ガイドバー１ａ，１ｂに沿って移動可能である。ガイドバー１ａは、シフトベース鏡筒４のスリーブ形状（スリーブ部）４ｅと嵌合している。スリーブ形状４ｅは、光軸方向へ伸びた形状を有し、その長さが長いほど、防振ユニット１００の光軸に対する倒れを抑制することができる。また、ガイドバー１ｂは、シフトベース鏡筒４の回転規制部４ｆと嵌合している。

ステッピングモータの出力軸であるリードスクリュー２ｂは、ラック２ａに連結されている。リードスクリュー２ｂの回転力は、ラック２ａによって光軸方向へ前後移動する力に変換される。これにより、ラック２ａに連結されているシフトベース鏡筒４は、光軸方向へ前後する。

前述したように、減衰手段取付部材６は、３つの固定位置でシフトベース鏡筒４に固定されている。本実施形態では、スリーブ形状４ｅから最も離れた固定位置（以下、第２固定位置）では、減衰手段取付部材６はビス１３ａによりシフトベース鏡筒４にビス止めされている。これは、ビス止めによりスリーブ形状４ｅが変形して、シフトベース鏡筒４が倒れることを抑制するためである。仮に、第２固定位置で減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４に接着固定し、第２固定位置より近いビス１３ｂが用いられている固定位置で減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４にビス止め固定した場合について説明する。この場合、ビス締めによる応力がスリーブ形状４ｅに影響し、スリーブ形状４ｅが倒れ、スリーブ形状４ｅとボール１７ａ～１７ｃの３つの受け面との間の角度関係が崩れてしまう。その結果、シフト鏡筒５と第３レンズユニットＬ３が光軸に対して倒れ、光学性能が変化してしまう。したがって、固定位置のうち、スリーブ形状４ｅから最も離れた位置において、減衰手段取付部材６をシフトベース鏡筒４にビス止めすることで、ビス止めによる変形が、第３レンズユニットＬ３の倒れに与える影響を最小限に抑制することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

４ シフトベース鏡筒（第１ベース部材）
４ｂ，４ｃ 接着剤
５ シフト鏡筒（可動部材）
６ 減衰手段取付部材（第２ベース部材）
１７ａ－１７ｃ ボール（ボール部材）
１３ａ ビス

Claims (8)

1. 振れ補正用のレンズを備える可動部材と、
   前記可動部材を前記レンズの光軸に直交する平面内で移動可能に支持する第１ベース部材と、
   前記第１ベース部材と前記可動部材との間で挟持されるボール部材と、
   前記レンズの光軸方向において前記第１ベース部材と前記可動部材を挟むように、複数の固定位置で前記第１ベース部材に固定された第２ベース部材と、を有し、
   前記第１ベース部材および前記可動部材は、前記ボール部材を介して挟持する方向へ付勢され、
   前記第２ベース部材は、前記レンズから最も離れた第１固定位置では、ビスにより前記第１ベース部材に固定され、前記第１固定位置とは異なる固定位置のうち少なくとも１つの固定位置では、接着剤により前記第１ベース部材に固定されていることを特徴とする像ぶれ補正装置。
2. 前記第２ベース部材は、前記第１固定位置では、接着剤により前記第１ベース部材に固定されていないことを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
3. 前記第２ベース部材は、前記第１固定位置とは異なる固定位置では、接着剤により前記第１ベース部材に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の像ぶれ補正装置。
4. 前記第２ベース部材は、前記第１固定位置とは異なる固定位置では、接着剤およびビスにより前記第１ベース部材に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の像ぶれ補正装置。
5. 前記第１ベース部材は、前記光軸に平行なガイドバーと嵌合するスリーブ部を備えるとともに、前記ガイドバーに沿って移動可能であり、
   前記第２ベース部材は、前記スリーブ部から最も離れた第２固定位置では、ビスにより前記第１ベース部材に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の像ぶれ補正装置。
6. 前記第２ベース部材は、前記第２固定位置では、接着剤により前記第１ベース部材に固定されていないことを特徴とする請求項５に記載の像ぶれ補正装置。
7. 振れ補正用のレンズを備える可動部材と、
   前記可動部材を前記レンズの光軸に直交する平面内で移動可能に支持する第１ベース部材と、
   前記第１ベース部材と前記可動部材との間で挟持されるボール部材と、
   前記レンズの光軸方向において前記第１ベース部材と前記可動部材を挟むように、複数の固定位置で前記第１ベース部材に固定された第２ベース部材と、を有し、
   前記第１ベース部材および前記可動部材は、前記ボール部材を介して、挟持する方向へ付勢され、
   前記第１ベース部材は、前記光軸に平行なガイドバーと嵌合するスリーブ部を備えるとともに、前記ガイドバーに沿って移動可能であり、
   前記第２ベース部材は、前記スリーブ部から最も離れた第２固定位置では、ビスにより前記第１ベース部材に固定され、前記第２固定位置とは異なる固定位置のうち少なくとも１つの固定位置では、接着剤により前記第１ベース部材に固定されていることを特徴とする像ぶれ補正装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の像ぶれ補正装置と、
   撮像光学系を通過した光束を撮像する撮像素子と、を有することを特徴とする光学機器。

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