(57)【要約】【課題】駆動初期に脱出しなければならない摩擦力の存在を排除することのできる、小型、薄型の像振れ補正装置を提供する。【解決手段】光軸に垂直な平面内で移動することにより像振れを補正する補正手段を支持する支持枠２０と、先端部が支持枠を固定され、基端部が固定部材に固定されることによって支持枠を弾性的に支持し、合成された総合弾性力により支持枠を光軸上に復帰させる複数の弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、支持枠を光軸に垂直な平面内で駆動する駆動手段１００ｂ，１１０ｂとを有する像振れ補正装置において、各弾性部材は、光軸方向の弾性率が光軸に垂直な方向の弾性率よりも大きくなるような断面形状を有し、各弾性部材の弾性力は、支持枠に対して光軸中心から半径方向外向きへと作用する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に垂直な平面内で移動することにより像振れを補正する補正手段を支持する支持枠と、
先端部が前記支持枠を固定され、基端部が固定部材に固定されることによって前記支持枠を弾性的に支持し、合成された総合弾性力により前記支持枠を光軸上に復帰させる複数の弾性部材と、
前記支持枠を光軸に垂直な平面内で駆動する駆動手段とを有する像振れ補正装置において、
前記各弾性部材は、光軸方向の弾性率が光軸に垂直な方向の弾性率よりも大きくなるような断面形状を有し、
前記各弾性部材の弾性力は、前記支持枠に対して光軸中心から半径方向外向きへと作用することを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項２】
前記各弾性部材は、光軸周りに円弧形状部分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。
【請求項３】
前記複数の弾性部材は、前記支持枠の周上に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
【請求項４】
前記複数の弾性部材は、隣り合う弾性部材と一部、前記支持枠の半径方向で重なり合うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項５】
前記弾性部材の基端部は、光軸と平行な方向に延長され、前記固定部材に固定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項６】
前記弾性部材の基端部は、光軸と垂直な方向に延長され、前記固定部材に固定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項７】
前記総合弾性力と、前記駆動手段によって発生する駆動力とが、光軸に垂直な同一の平面内に存在していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項８】
前記弾性部材の先端部は、光軸に垂直な面上で前記支持枠に固定されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項９】
前記弾性部材は金属製であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項１０】
前記弾性部材は、樹脂製であり、前記支持枠と一体的に成形されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項１１】
前記補正手段は補正光学系であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項１２】
前記補正手段は撮像素子系であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の像振れ補正装置を具備することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラなどの光学機器に加わる振れに起因する像振れを補正するための像振れ補正装置および撮像装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの光学機器に加わる振れに起因する像振れを補正するための像振れ補正装置において、像振れを補正するための移動可能な補正光学系を支持する方法として、従来から色々な方法がある。
【０００３】
特開２００３−４３５４２号公報（特許文献１）に開示されている像振れ補正装置では、像振れを補正するために移動可能な補正光学系支持枠と補正光学系支持枠を光軸に垂直な面内で摺動可能に保持しているベース部材とが嵌挿連結されている。そして、複数のバネにより補正光学系支持枠を光軸に垂直な面内で光軸中心放射方向に弾性支持している。このバネにより連結される補正光学系支持枠の連結部を補正光学系支持枠から光軸方向に飛び出す構造でないために、小型化できると共に、連結部が破損しにくいことを特徴としている。
【０００４】
特開平８−３０４８６８号公報（特許文献２）に開示されている像振れ補正装置では、像振れを補正するために移動可能な補正光学系支持枠と補正光学系支持枠を光軸に垂直な面内で摺動可能に保持しているベース部材とがガイドバーを介して連結されている。そして、補正光学系支持枠の光軸に垂直な面内に投光素子による位置検出手段を有しており、検出された位置情報を元に補正光学系支持枠を駆動する。特許文献２に記載の発明は、そのガイドバー連結部の簡便な加工方法を特徴としている。
【０００５】
特開平１１−２５４８５号公報（特許文献３）に開示されている光学ヘッドでは、可動体２０を４本の板バネ５（５ａ−５ｄ）で支持している。この板バネは、光軸方向には薄い為、可動体２０は光軸方向に容易に変位可能であり、光軸に垂直な平面内では変位しない。しかしながら、この構造のままでは、支持枠を光軸に垂直な平面内で駆動する像振れ補正装置に応用することは不可能である。
【０００６】
特開２００２−３５９９８４号公報（特許文献４）に開示されている超音波モータ装置では、ステータ１を収納する枠部材６と、枠部材６に対してステータ１を弾性的に支持固定する板バネ６１−６４が配置されている。また、ステータ１を回転中心軸方向に接触支持する受板７が配置されている。しかしながら、この板バネは、押圧力によりステータを中心に支持している為、像振れ補正装置に流用するほど中心に戻る精度が得られない。また、この板バネはロータを軸方向には支持していない為、受板７が無ければ、光軸方向にロータが外れてしまう。よって、この構造のままでは、支持枠を光軸に垂直な平面内で駆動する像振れ補正装置に応用することは不可能である。
【特許文献１】特開２００３−４３５４２号公報
【特許文献２】特開平８−３０４８６８号公報
【特許文献３】特開平１１−２５４８５号公報
【特許文献４】特開２００２−３５９９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の像振れ補正装置は、像振れ補正光学系を光軸に垂直な面内で移動可能に複数のバネにより弾性支持しているために光軸に自己復帰することが可能であるという利点を有している。しかしながら、補正光学系支持枠とベース部材との間には摺動面が存在するため、駆動初期に脱出しなければならない摩擦力の存在を排除することは不可能であった。
【０００８】
また、特許文献２の像振れ補正装置は、像振れ補正光学系を光軸に垂直な面内で移動可能に保持しており、位置検出手段を用いた制御により補正光学系を所定の位置まで移動可能であるという利点を有している。しかしながら、ガイドバーと補正光学系支持枠およびベース部材との間には摺動面が存在するため、駆動初期に脱出しなければならない摩擦力の存在を排除することが不可能である。また、位置検出手段からの位置情報を元に駆動制御を行うため制御方法が複雑である。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の目的は、駆動初期に脱出しなければならない摩擦力の存在を排除することのできる、小型、薄型の像振れ補正装置および撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、光軸に垂直な平面内で移動することにより像振れを補正する補正手段を支持する支持枠と、先端部が前記支持枠を固定され、基端部が固定部材に固定されることによって前記支持枠を弾性的に支持し、合成された総合弾性力により前記支持枠を光軸上に復帰させる複数の弾性部材と、前記支持枠を光軸に垂直な平面内で駆動する駆動手段とを有する像振れ補正装置において、前記各弾性部材が、光軸方向の弾性率が光軸に垂直な方向の弾性率よりも大きくなるような断面形状を有し、前記各弾性部材の弾性力が、前記支持枠に対して光軸中心から半径方向外向きへと作用する像振れ補正装置とするものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記像振れ補正装置を具備する撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、駆動初期に脱出しなければならない摩擦力の存在を排除することができ、小型、薄型にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態は、後述する実施例１ないし３に記載の通りである。
【実施例１】
【００１４】
始めに、本発明の実施例１である像振れ補正装置の機構的主要部において用いられる弾性部材について詳しく説明する。
【００１５】
図１および図２は実施例１に用いられる弾性部材の１個を示したものである。弾性部材１０は、後述するレンズ支持枠との固定に用いる爪部１０１、円弧形状でレンズ支持枠の周囲を巡る円弧形状部１０２，１０３，１０４および後述するアーム部材との固定に用いる平板形状の基端部１０５とから構成されている。図２に示すように、実施例１で用いる弾性部材１０は板バネ形状であり、光軸周りに円弧形状部分を形成する円弧形状部１０２，１０３，１０４の断面形状は長辺と短辺を有する長方形である。
【００１６】
次に、レンズ支持枠に３本の弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃを取り付ける方法を説明する。レンズ支持枠は図３において２０として示されている。
【００１７】
図３および図４は弾性部材１０ａ、１０ｂ，１０ｃがレンズ支持枠２０に取り付けられた状態を示したものである。
【００１８】
レンズ支持枠２０は、その周囲に１２０度等分で配置されている３本の弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより３点で懸架された状態で弾性的に支持される。この際、弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの先端部である爪部１０１とレンズ支持枠２０との間隙に弾性部材固定用楔１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃを圧入される。そして、弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの爪部１０１とレンズ支持枠２０とは押し付け固定された上で、さらに接着固定される。
【００１９】
更に、弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃが固定されたレンズ支持枠２０を、アーム部材に取り付ける方法を説明する。アーム部材は図７において２００として示されている。
【００２０】
図５、図６および図７は本発明の実施例１の上面図、斜視図および組立図である。弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、その断面の長辺を光軸と平行に保ちながら、光軸と垂直な方向に延長された基端部１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃをアーム部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃにネジ止めにより固定される。アーム部材２００ａ，２００ｂ，２００ｃはレンズ支持枠２０を光軸に垂直な面内に保ちつつ図７のベース部材２１０（固定部材）にネジ止めにより固定される。
【００２１】
この弾性部材１０に弾性支持されるレンズ支持枠２０は、光軸に垂直な面内を小さな駆動力で移動可能であると同時に、弾性部材１０の光軸方向への弾性が非常に硬いので、光軸方向への移動が光軸垂直方向に比べ極端に制限される。すなわち、円弧形状部１０２〜１０４の断面形状の長辺が光軸に平行に位置し、短辺が光軸に対して垂直方向に位置するので、光軸方向の弾性率が光軸に垂直な方向の弾性率よりも大きくなっている。なお、実施例１において弾性部材１０の光軸方向曲げこわさと光軸垂直方向曲げこわさとの比は１００〜４００となる。レンズ支持枠２０を弾性支持する弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、補正のための駆動力により光軸と垂直な面内にある所望の位置への移動を可能にしている。それとともに、駆動力が解除された際に略同一面内に存在する初期位置へと摺動無しに自己復帰することを可能にしている。
【００２２】
さらに、従来の引っ張りバネによる支持方法と異なり、補正レンズを含むレンズ支持枠２０の駆動に際して摺動を伴う部分を持たないため、摺動を原因とする駆動初期の摩擦抵抗が理論上存在しない。なお、弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃはレンズ支持枠２０を支持した際には円弧形状部１０２，１０３，１０４の曲率を大きくしようとする所謂ひらきバネである。そのため、弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、非駆動状態のとき、レンズ支持枠２０に対して光軸中心から半径方向外向きへの弾性力を作用させることになる。
【００２３】
本実施例１では、系全体でのバネ定数低減を目的として、弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃがレンズ支持枠２０側の爪部１０１から１２０度以上にわたって配設される。そのため、円弧形状部１０４の曲率は、円弧形状部１０２の曲率より大きく、隣り合う弾性部材と、光軸に垂直な方向に重なり合う。３個の弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃによりレンズ支持枠２０を外周方向へ引っ張り支持することで、弾性部材１０を１個のみで支持する場合に発生しうる円弧形状部１０２，１０３，１０４と基端部１０５の境界（円弧形状部末端）を中心とする回転変位を低減する。また、３個の弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃによりレンズ支持枠２０を支持することで、１個または２個の弾性部材１０で支持する場合に発生しうるレンズ支持枠２０の光軸の倒れや、光軸方向への移動を低減することができる。
【００２４】
また、本実施例１の場合、４個以上の弾性部材１０を用いることは系のバネバランスを崩すことは無いものの、系全体のバネ定数を増加させ、より大きい駆動力を必要とする上、より多くのアーム部材、固定部材を配設する必要があるために採用していない。
【００２５】
駆動用コイル１００ａ，１００ｂはレンズ支持枠２０の光軸に垂直な面を有する取付部２０ａ，２０ｂに接着により取り付けられており、リード線を介して通電可能になっている。この駆動用コイル１００ａ，１００ｂの光軸に垂直な面に対向するベース部材２１０上で駆動用コイル１００ａ，１００ｂと所定の空気間隔を持つ位置に永久磁石・ヨーク１１０ａ，１１０ｂが配設されている。
【００２６】
駆動用コイル１００ａに正方向の通電を行うと、駆動用コイル１００ａと永久磁石・ヨーク１１０ａが形成する磁界との間に電磁気的に駆動力が発生し、駆動用コイル１００ａはレンズ支持枠２０を図５でのＸ軸の正方向に駆動する。また、駆動用コイル１００ａに負方向の通電を行うと、駆動用コイル１００ａはレンズ支持枠２０をＸ軸の負方向に駆動する。同様にして、駆動用コイル１００ｂに正方向の通電を行うと、駆動用コイル１００ｂはレンズ支持枠２０をＹ軸の正方向に駆動する。また、駆動用コイル１００ｂに負方向の通電を行うと、駆動用コイル１００ｂはレンズ支持枠２０をＹ軸の負方向に駆動する。したがって、駆動用コイル１００ａ，１００ｂへの通電により駆動用コイル１００ａ，１００ｂはレンズ支持枠２０を光軸に垂直な面内に所定量移動させることが可能である。本実施例１では駆動用コイル１００ａ，１００ｂが光軸中心に近接する配置であるため、光軸方向の投影面積を非常に小さく配設することが可能であり、鏡筒半径方向の小型化に寄与することとなる。
【００２７】
弾性部材１０は金属製あるいは樹脂製とすることができる。樹脂製とした場合、レンズ支持枠２０と一体に成形するようにしてもよい。
【００２８】
以上の説明では、補正手段として補正レンズを用いているが、光軸に垂直な面内で移動可能に支持される撮像素子を補正手段として用いる場合にも本発明を適用することができる。
【００２９】
本実施例１においては、長方形断面を有する弾性部材１０を用いることにより、光軸方向の弾性率が光軸に垂直な方向の弾性率よりも大きくなる。そのため、レンズ支持枠２０の光軸倒れや光軸方向の変位が微小になり、光軸に垂直な平面内で駆動可能となり、十分な像振れ補正効果を実現可能となる。また、弾性部材１０のみで構成されているため、光軸への自己復帰が可能となり、複雑な制御を必要としない。そのうえに、摺動を原因とする摩擦が生じないため、スリップスティック現象が起こらず、微小な駆動力で滑らかな初期駆動が得られる。その結果として、レンズ支持枠２０を高精度に移動可能となる。さらに、レンズ支持枠２０が複数の弾性部材１０により光軸中心半径方向外側の引っ張り力により支持される。これにより、複数の引っ張り力の方向が理想からずれていても、レンズ支持枠２０が自己的に変位と回転をすることで、すぐに釣り合い状態となる。よって、精度良く光軸中心位置に復帰する。
【００３０】
また、板バネ形状をした弾性部材１０を円弧状にすることにより、直線状の板バネのような弾性部材よりも曲げこわさが低下するため、所望のバネこわさに設計することが可能となる。その結果として、レンズ支持枠１０を光軸中心に復元するバネ定数を、所望の値に設定することが可能となる。
【００３１】
また、弾性部材１０が隣り合う弾性部材と一部、半径方向で重なり合うことにより、狭小な領域に弾性部材１０を所望の長さで設置することが可能となる。その結果、レンズ支持枠２０を光軸中心に復元するバネ定数を、所望の値に設定することが可能となる。
【００３２】
また、弾性部材１０の基端部１０５が光軸に垂直な方向に延長され、光軸に垂直な固定壁面に固定されることにより、像振れ補正装置の光軸方向の厚みが厚くならないため、像振れ補正装置を薄型にできる。
【００３３】
また、駆動時における複数の弾性部材１０の合成された総合弾性力と、駆動用コイル１００などの駆動手段によって発生する合成駆動力とが、光軸に垂直な平面内に、ほぼ存在している。このことにより、駆動中にレンズ支持枠２０に不用な回転モーメントが発生せず、レンズ支持枠２０の光軸倒れが低減可能となる。その結果、レンズ支持枠２０の高精度な支持が可能となる。
【００３４】
また、弾性部材１０がレンズ支持枠２０の光軸と垂直な面から伸びていることにより、像振れ補正装置の光軸垂直面への投影面積が小さい像振れ補正装置の実現が可能となる。
【００３５】
また、弾性部材１０を金属製とした場合に、曲げ加工等による弾性部材１０の加工が容易である。この結果、弾性部材１０の製造にかかるコストの低減が可能となる。さらに、弾性部材１０を薄型にすることが可能であるため、像振れ補正装置全体を小型にすることが可能となる。
【００３６】
また、弾性部材１０を樹脂製とすることもできる。その場合、レンズ支持枠２０と一体的に成形すれば、像振れ補正装置の組立が簡便になるだけでなく、製造にかかるコストの低減も可能となる。
【実施例２】
【００３７】
図８、図９および図１０は本発明の実施例２の上面図、斜視図および組立図である。実施例２は実施例１と同一の弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃを用いるため、弾性部材の説明は省略する。また、レンズ支持枠２１およびアーム部材２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃとの固定方法に関しても実施例１と同一であり、系全体のバネ特性等に関しても略同一であるので、説明は省略する。
【００３８】
実施例２が実施例１と異なる点について以下に説明する。
【００３９】
実施例２で用いるレンズ支持枠２１において、駆動用コイル１００ａ，１００ｂが取り付けられる取付部２１ａ，２１ｂの位置が実施例１よりも光軸から離れていて、駆動用コイル１００ａ，１００ｂの取付面がベース部材２１０とは反対方向にある。また、駆動用コイル１００ａ，１００ｂの合成駆動力が発生する、光軸に垂直な面は、弾性部材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの総合バネ力が発生する、光軸に垂直な面と、略一致する。
【００４０】
なお、実施例２では実施例１と同様に、駆動用コイル１００ａ，１００ｂと所定の空気間隔を持って対向する位置に、永久磁石・ヨーク１１０ａ，１１０ｂが不図示の支持部材とともに配設されている。
【００４１】
結果として、レンズ支持枠２１は光軸方向厚みが薄くなり、像振れ補正系厚みの薄い像振れ補正装置となるため、カメラの薄型化にも貢献する。また、合成駆動力と総合バネ力を略一致させることにより、不要な光軸の倒れのない、非常に高精度の像振れ補正装置が実現可能となる。
【実施例３】
【００４２】
図１１および図１２は本発明の実施例３で用いられる弾性部材１１の上面図および斜視図である。
【００４３】
図１３、図１４および図１５は本発明の実施例３の上面図、斜視図および組立図である。
【００４４】
実施例３では、弾性部材１１が用いられる。弾性部材１１は爪部１１１および円弧形状部１１２,１１３,１１４に関しては弾性部材１０と同一形状であるが、基端部１１５は弾性部材１０の基端部１０５よりも非常に小さく、なお且つ光軸と平行な方向に延長された形状をしている。この光軸方向に伸びた基端部１１５は、シャッタ地板であるベース部材２１１に設けられた凹部２１１２（図１５）に差し込んだ上で、凹部２１１２の光軸中心半径方向外側に配設された壁２１１１ａ，２１１１ｂ，２１１１ｃ（図１５）と接着固定される。
【００４５】
また、実施例３に用いるレンズ支持枠２２は、実施例１で用いたレンズ支持枠２０と同一形状であり、弾性部材１１ａ，１１ｂ，１１ｃとレンズ支持枠２２との取り付け方法についても実施例１と同一である。
【００４６】
なお、本実施例３に用いる不図示の永久磁石・ヨークは実施例１および実施例２と同様に、駆動用コイル１００ａ，１００ｂと所定の空気間隔を持って対向する位置に配設される。これにより、固定部材が非常に簡素となるため、像振れ補正装置全体の光軸方向厚みが薄い像振れ補正装置が実現可能となると同時に、光軸方向投影面積の小さい小型の像振れ補正装置が実現可能となる。
【００４７】
また、弾性部材１１の基端部１１５が光軸と平行な方向に延長され、光軸と平行な固定壁面に固定されることにより、像振れ補正装置の光軸垂直面への投影面積が小さい小型の像振れ補正装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１である像振れ補正装置の機構的主要部において用いられる弾性部材を示す上面図である。
【図２】実施例１の弾性部材を示す斜視図である。
【図３】実施例１における弾性部材とレンズ支持枠の固定状態を示す上面図である。
【図４】実施例１における弾性部材とレンズ支持枠の固定状態を示す斜視図である。
【図５】実施例１における各部材の組立状態を示す上面図である。
【図６】実施例１における各部材の組立状態を示す斜視図である。
【図７】実施例１における各部材の分解斜視図である。
【図８】実施例２における各部材の組立状態を示す上面図である。
【図９】実施例２における各部材の組立状態を示す斜視図である。
【図１０】実施例２における各部材の分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施例３において用いられる弾性部材を示す上面図である。
【図１２】同じく実施例３の弾性部材を示す斜視図である。
【図１３】実施例３における各部材の組立状態を示す上面図である。
【図１４】実施例３における各部材の組立状態を示す斜視図である。
【図１５】実施例３における各部材の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０（１０ａ〜１０ｃ）  弾性部材
１１（１１ａ〜１１ｃ）  弾性部材
２０                    レンズ支持枠
２０ａ，２０ｂ          取付部
２１                    レンズ支持枠
２１ａ，２１ｂ          取付部
２２                    レンズ支持枠
１００                  駆動用コイル
１０１                  爪部（先端部）
１０２，１０３，１０４  円弧形状部
１０５                  基端部
１１０                  永久磁石・ヨーク
１１１                  爪部（先端部）
１１２，１１３，１１４  円弧形状部
１１５                  基端部
１２０                  弾性部材固定用楔
２００                  アーム部材
２０１                  アーム部材
２１０                  ベース部材
２１１                  ベース部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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