(57)【要約】【課題】小型の光学防振装置の良好な防振性能を確保する。【解決手段】光学防振装置３は、防振素子Ｌ３を保持したシフト部材１５とベース部材１３と間に配置されたボール１６ａ〜１６ｃと、シフト部材の位置を検出する位置検出器２４ｐ，２４ｐと、シフト部材のストッパ１５ｆをベース部材の第１および第２の移動阻止面１３ｆ１，１３ｆ２に当接させてシフト部材のシフトを阻止する機構とを有する。該装置は、シフト部材の移動中心を決定するためにシフト部材をストッパが第１の移動阻止面に当接する位置に移動させて位置検出器によりシフト部材の位置を検出する第１のリセット動作と、ボールを該ボールの転動範囲の中心領域に移動させるためにシフト部材をストッパが第２の移動阻止面に当接する位置まで移動させる第２のリセット動作とを行う。軸Ｐ，Ｙから第２の移動阻止面まで距離は、第１の移動阻止面までの距離よりも長い。【選択図】図１
2013092563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子または撮像素子である防振素子を光の進行方向とは異なるシフト方向に移動させて像振れを抑制する防振動作を行う光学防振装置であって、
ベース部材と、
前記防振素子を保持し、前記ベース部材に対して前記シフト方向に移動可能なシフト部材と、
前記ベース部材と前記シフト部材との間に配置され、前記シフト部材の移動に伴って転動するボールと、
前記シフト部材の前記ベース部材に対する前記シフト方向での位置を検出する位置検出器と、
前記ベース部材および前記シフト部材のうち一方に設けられたストッパを他方に設けられた移動阻止面に当接させることにより、前記シフト部材の前記ベース部材に対する前記シフト方向への移動を阻止する移動制限機構とを有し、
前記移動制限機構は、前記移動阻止面として第１の移動阻止面と第２の移動阻止面を有しており、
該光学防振装置は、前記防振動作とは別に、
前記シフト部材の移動中心を決定するために、前記シフト部材を前記ストッパが前記第１の移動阻止面に当接する位置に移動させて前記位置検出器により前記シフト部材の位置を検出する第１のリセット動作と、
前記ボールを該ボールの転動範囲の中心領域に移動させるために前記シフト部材を前記ストッパが前記第２の移動阻止面に当接する位置まで移動させる第２のリセット動作とを行い、
前記シフト部材の移動中心に対応する前記ストッパの移動中心を通って前記シフト方向に延びる軸からの前記第２の移動阻止面まで距離が、前記軸から前記第１の移動阻止面までの距離よりも長いことを特徴とする光学防振装置。
【請求項２】
前記シフト方向は、互いに直交する２方向であり、
前記移動制限機構を前記光の進行方向から見たときに、
前記第１の移動阻止面は、前記２方向にて対向する４辺を有する矩形の該４辺に沿うように設けられ、
前記第２の移動阻止面は、前記矩形における１つの対角方向に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学防振装置。
【請求項３】
前記対角方向が、該光学防振装置の正立状態において重力方向に平行であることを特徴する請求項１又は２に記載の光学防振装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の光学防振装置を有することを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、交換レンズおよび観察装置等の光学機器に搭載されて像振れを抑制する光学防振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学防振装置は、手持ち撮影／観察における手振れ等の光学機器の振れに起因した像振れを抑制するため、光学機器の振れの検出結果に応じて、レンズ等の光学素子や撮像素子である防振素子を光の進行方向（光軸方向）と異なる方向（シフト方向）に移動させる。このような光学防振装置には、装置本体を構成するベース部材と、光学素子または撮像素子を保持してベース部材に対してシフト方向に移動可能なシフト部材との間に複数のボールを配置したボールガイド式のものがある。
【０００３】
ボールは、ベース部材とシフト部材との間に挟み込まれることでベース部材に対するシフト部材の光軸方向での位置決めを行い、またベース部材とシフト部材に対して転動することで、小さな転がり抵抗でシフト部材のシフト方向へのガイドを行う。ボールは、ベース部材またはシフト部材にボールの転動範囲よりも退避した位置に内面を持つように形成された矩形凹部または円形凹部であるボール収容部内に収容される。これにより、像振れ抑制動作（防振動作）のためのシフト部材の移動に伴うボールの転動が許容されつつ、該ボールの脱落が防止される。
【０００４】
特許文献１にて開示された光学機器では、電源投入時等の防振動作を開始する前のタイミングで、シフト部材をシフト方向に防振動作時よりも大きく移動させ、ボールをボール収容部の内面に当接させた後、シフト部材をその移動範囲の中心に戻す。これにより、ボールを転動範囲の中心に移動させるボールリセット動作が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９６９９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなボールリセット動作を行った後に防振動作が開始され、撮像や観察が行われているときに、光学機器に衝撃等による外乱が加わると、ボールがボール収容部内で滑り動く場合がある。このようなボールの滑りによる位置ずれによって、防振動作（シフト部材の移動）中にボールがボール収容部の内面に当接して転動することができなくなり、この結果、シフト部材の移動に対して摺動抵抗が発生して防振性能が低下するおそれがある。このため、ボールの本来の転動範囲とボール収容部の内面と間の距離（余裕量）を大きく確保しておくことが好ましい。
【０００７】
しかし、上記余裕量を大きく設定すると、ボールリセット動作においてシフト部材に必要な移動量が大きくなり、この結果、光学防振装置の大型化につながる。
【０００８】
本発明は、衝撃等による外力を受けた場合でも良好な防振性能を確保でき、かつ小型の光学防振装置およびこれを備えた光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面としての光学防振装置は、光学素子または撮像素子である防振素子を光の進行方向とは異なるシフト方向に移動させて像振れを抑制する防振動作を行う。該装置は、ベース部材と、防振素子を保持し、ベース部材に対してシフト方向に移動可能なシフト部材と、ベース部材とシフト部材との間に配置され、シフト部材の移動に伴って転動するボールと、シフト部材のベース部材に対するシフト方向での位置を検出する位置検出器と、ベース部材およびシフト部材のうち一方に設けられたストッパを他方に設けられた移動阻止面に当接させることにより、シフト部材のベース部材に対するシフト方向への移動を阻止する移動制限機構とを有する。移動制限機構は、移動阻止面として第１の移動阻止面と第２の移動阻止面を有している。該装置は、防振動作とは別に、シフト部材の移動中心を決定するために、シフト部材をストッパが第１の移動阻止面に当接する位置に移動させて位置検出器によりシフト部材の位置を検出する第１のリセット動作と、ボールを該ボールの転動範囲の中心領域に移動させるためにシフト部材をストッパが第２の移動阻止面に当接する位置まで移動させる第２のリセット動作とを行う。そして、ストッパの移動中心を通りシフト方向に延びる軸からの第２の移動阻止面まで距離が、該軸から第１の移動阻止面までの距離よりも長いことを特徴とする。
【００１０】
なお、上記光学防振装置を有することを光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型でありながらも衝撃等の外乱を受けた場合でも良好な防振性能を維持できる光学防振装置を実現することができる。そして、この光学防振装置を用いることで、良好な撮像や観察等を行うことができる小型の光学機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１である光学防振装置におけるシフト制限機構を示す背面図。
【図２】実施例１の光学防振装置を搭載したレンズ鏡筒の断面図。
【図３】実施例１の光学防振装置を前側から見たときの該光学防振装置の分解斜視図。
【図４】実施例１の光学防振装置を後側から見たときの該光学防振装置の分解斜視図。
【図５】実施例１の光学防振装置におけるボール移動制限機構を示す側面断面図および正面図。
【図６】実施例１の光学防振装置における検出用磁石の特性を示す図。
【図７】実施例１の光学防振装置におけるホール素子信号処理回路を示す図。
【図８】実施例１の光学防振装置を搭載したレンズ鏡筒の分解斜視図。
【図９】上記レンズ鏡筒を備えたカメラのシステム図。
【図１０】本発明の実施例２である光学防振装置におけるシフト制限機構を示す正面図。
【図１１】実施例２の光学防振装置におけるボール移動制限機構を示す側面断面図および正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図２および図８には、本発明の実施例１である光学防振装置を搭載したビデオカメラまたはデジタルスチルカメラ等の撮像装置（以下、カメラともいう）のレンズ鏡筒の構成を示している。図２はレンズ鏡筒をその内部に配置された撮影光学系内の光の進行方向である光軸方向に沿って切断したときの断面を示しており、図８は分解したレンズ鏡筒を斜め前側から見て示している。なお、以下の説明において、光軸方向における被写体側を前側といい、撮像素子側を後側という。
【００１５】
Ｌ１は固定された第１レンズ群であり、Ｌ２は光軸方向に移動して変倍を行う第２レンズ群である。Ｌ３は光軸方向に直交する方向であるシフト方向に移動して像振れを抑制（低減）する第３レンズ群である。Ｌ４は光軸方向に移動して焦点調節動作を行う第４レンズ群である。第１〜第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４は、後述する絞りユニットとともに撮影光学系を構成する。
【００１６】
１は第１レンズ群Ｌ１を保持する固定鏡筒であり、２は第２レンズ群Ｌ２を保持する第２移動枠である。３は第３レンズ群Ｌ３をシフト方向に移動させる像振れ抑制動作（防振動作）を行う光学防振装置としてのシフトユニットである。４は第４レンズ群Ｌ４を保持する第４移動枠であり、５はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を保持する後部鏡筒である。
【００１７】
固定鏡筒１と後部鏡筒５は、２本のガイドバー６，７の両端を保持している。第２移動枠２および第４移動枠４は、ガイドバー６，７によって光軸方向に移動可能に支持されている。シフトユニット３は、固定鏡筒１と後部鏡筒５との間に挟み込まれて、ビスにより後方からビス締め固定されている。
【００１８】
８は絞りユニットであり、２枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて絞り開口径を変化させ、撮影光学系を通過する光量を調節する。
【００１９】
９はオートフォーカス動作のために第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させるアクチュエータであるフォーカスモータである。フォーカスモータ９では、ロータとともにこれに一体的に設けられたリードスクリュー９ａが回転する。リードスクリュー９ａには、第４移動枠４に取り付けられたラック４ａが噛み合っており、リードスクリュー９ａの回転がラック４ａによって第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させる駆動力に変換される。ねじりコイルバネ４ｂは、第４移動枠４、ガイドバー６，７、ラック４ａおよびリードスクリュー９ａを互いに片寄せしてこれらの間のがたの発生を抑えている。
【００２０】
１０はズーム動作のために第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させるアクチュエータであるズームモータである。ズームモータ１０では、ロータとともにこれに一体的に設けられたリードスクリュー１０ａが回転する。リードスクリュー１０ａには、第２移動枠２に取り付けられたラック２ａが噛み合っており、リードスクリュー１０ａの回転がラック２ａによって第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させる駆動力に変換される。ねじりコイルバネ２ｂは、第２移動枠２、ガイドバー６，７、ラック２ａおよびリードスクリュー１０ａのそれぞれのガタを片寄せしている。フォーカスモータ９は後部鏡筒５に、またズームモータ１０は固定鏡筒１にそれぞれ、ビスにより固定される。
【００２１】
１１はフォトインタラプタ（ＰＩ）により構成されたフォーカスリセットスイッチである。フォーカスリセットスイッチ１１は、光軸方向に移動する第４移動枠４に形成された遮光部４ｃが、ＰＩの発光部と受光部との間に入り込んだことを検出することで、第４レンズ群Ｌ４が基準位置としてのフォーカスリセット位置にあることを検出する。１２はフォトインタラプタ（ＰＩ）により構成されたズームリセットスイッチである。ズームリセットスイッチ１２は、光軸方向に移動する第２移動枠２に形成された遮光部２ｃが、ＰＩの発光部と受光部との間に入り込んだことを検出することで、第２レンズ群Ｌ２が基準位置としてのズームリセット位置にあることを検出する。
【００２２】
次に、図２、図３および図４を用いて、シフトユニット３の構成を説明する。なお、図３は分解したシフトユニット３を図８と同じく前側から見て示している。また、図４は分解したシフトユニット３を後側から見て示している。
【００２３】
シフトユニット３は、第３レンズ群Ｌ３を、光の進行方向とは異なる方向（本実施例では光軸方向に対して直交する方向）であって互いに直交する２方向であるピッチ方向（上下角方向）とヨー方向（水平角方向）に移動させる。ピッチ方向とヨー方向をまとめてシフト方向ともいう。
【００２４】
シフトユニット３は、第３レンズ群Ｌ３をピッチ方向およびヨー方向にそれぞれ駆動するピッチアクチュエータおよびヨーアクチュエータと、該第３レンズ群Ｌ３のピッチ方向およびヨー方向での位置を検出するピッチ位置検出器およびヨー位置検出器とを有する。ピッチおよびヨーアクチュエータによって第３レンズ群Ｌ３をピッチおよびヨー方向に独立に駆動することで、第３レンズ群Ｌ３を光軸方向に対して直交するシフト面内の任意の位置に移動させることができる。
【００２５】
ピッチおよびヨーアクチュエータは、第３レンズ群Ｌ３の周囲に９０度の位相差を持って配置されているが、基本的には互いに同じ構成を有る。このため、以下では、図２に示すピッチアクチュエータのみについて説明し、ヨーアクチュエータについては図中の符号にｙを付して説明に代える。
【００２６】
１３はシフトユニット３の固定部分（装置本体）となるシフトベース（ベース部材）である。１４は圧縮コイルバネである。圧縮コイルバネ１４は、その近傍に配置される後述する検出用および駆動用磁石に吸引されないように、リン青銅線等の非磁性材料により形成されている。圧縮コイルバネ１４の一端１４ａは、該圧縮コイルバネ１４の径方向外側に折り曲げられている。圧縮コイルバネ１４の後端部は、後述するセンサベース１７に固定されている。
【００２７】
１５は第３レンズ群Ｌ３を保持するシフト枠（シフト部材）である。該シフト枠１５における第３レンズ群Ｌ３を保持する円筒部分の後端に形成された環状の溝部には、圧縮コイルバネ１４の前端部が嵌め込まれている。そして、圧縮コイルバネ１４の前端部側の先端１４ａがシフト鏡筒１５に設けられたＶ字溝部１５ｄに嵌め込まれることで、シフト鏡筒１５のシフト面内での回転（第３レンズ群Ｌ３の光軸回りでの回転）が阻止される。
【００２８】
１６ａ，１６ｂ，１６ｃはシフトベース１３とシフト鏡筒１５との間に配置された、互いに同一径を有する３つのボールである。これらボール１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、その近傍に配置される後述する駆動用磁石に吸引されないように、ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス鋼）等の非磁性材料により形成されている。ボール１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、シフトベース１３の周方向３箇所に設けられた矩形凹部であるボール収容部の底面に相当するボール受け面１３ａ，１３ｂ，１３ｃに当接している。ボール受け面１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、その周囲がボール１６ａ，１６ｂ，１６ｃの機械的移動端を形成するボール移動阻止面（凹部の内面）としてのボールストッパ面（図５中の１３ｈ参照）により囲まれている。各ボールとボールストッパ面との関係（ボール移動制限機構）については後述する。
【００２９】
また、ボール１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、シフト鏡筒１５の周方向３箇所に形成されたボール受け面１５ａ，１５ｂ，１５ｃにも当接している。これらボール受け面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、撮影光学系の光軸方向に対して直交する面（シフト面に平行な面）として形成されている。
【００３０】
センサベース１７は、シフトベース１３とともにベース部材を構成する部材であり、シフトベース１３との間にシフト鏡筒１５を配置して２本のビスによりシフトベース１３に結合される。前述したように、圧縮コイルバネ１４の後端部は、このセンサベース１７に嵌め込まれて固定されている。また、圧縮コイルバネ１４は、シフト鏡筒１５とセンサベース１７との間で圧縮されて、シフト鏡筒１５をシフトベース１３側に付勢する。これにより、シフト鏡筒１５（ボール受け面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）とシフトベース１３（ボール受け面１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と３つのボール１６ａ，１６ｂ，１６ｃとを光軸方向にて互いに圧接させる。このような構成により、シフト鏡筒１５は、シフトベース１３に対して光軸方向での位置決めがなされた状態で３つのボール１６ａ，１６ｂ，１６ｃによりシフト方向にガイドされる。圧縮コイルバネ１４は、その径方向への弾性変形により、シフト鏡筒１５のシフト方向への移動を許容する。
【００３１】
また、シフト枠１５には、前方（シフトベース１３側）に延びる円柱形状の突起として形成されたストッパピン１５ｆが設けられている。一方、シフトベース１３には、ストッパピン１５ｆの機械的移動端を形成する移動阻止面としての第１および第２のストッパ面１３ｆ１，１３ｆ２が設けられている。第１および第２のストッパ面１３ｆ１，１３ｆ２によって囲まれるスペース（凹部）内にストッパピン１５ｆの前端部が配置される。ストッパピン１５ｆと第１および第２のストッパ面１３ｆ１，１３ｆ２との関係（シフト制限機構）については後述する。
【００３２】
次に、ピッチアクチュエータについて説明する。１８ｐはピッチ方向に２極に着磁された駆動用磁石であり、１９ｐは駆動用磁石１８ｐの前側の磁束を閉じるヨークである。２０ｐはシフト鏡筒１５に接着により固定されたコイルである。
【００３３】
２１は駆動用磁石１８ｐの後側の磁束を閉じるヨークであり、駆動用磁石１８ｐとの間にコイル２０ｐがシフト方向に移動する空間を形成するようにシフトベース１３に固定されている。
【００３４】
コイル２０ｐに電流を流すと、駆動用磁石１８ｐの２極着磁の境界に対して直交する方向に、駆動用磁石１８ｐとコイル２０ｐからの磁力線の相互の反発によるローレンツ力が発生し、シフト鏡筒１５をピッチ方向に移動させる。ピッチアクチュエータは、このようにコイル２０ｐがシフト鏡筒１５に固定され、シフト鏡筒１５とともにシフト方向に移動するため、いわゆるムービングコイル型のリニアアクチュエータを構成する。そして、ピッチアクチュエータと同じ構成を有するヨーアクチュエータがピッチアクチュエータに対して９０度の位相差で配置されているため、シフト鏡筒１５を互いに直交するピッチ方向とヨー方向に駆動することができる。
【００３５】
また、図２〜図４において、２５はコイル２０ｐおよびホール素子２４ｐを電気的に外部回路と接続させるためのフレキシブル基板である。３２はフレキシブル基板２５をセンサベース１７に固定するための押さえ板であり、１本のビスによりセンサベース１７に固定されている。
【００３６】
次に、シフト制限機構について説明する。図１（ａ）には、シフトベース１３に形成された第１および第２のストッパ面１３ｆ１，１３ｆ２とそれらによって囲まれたスペース内に配置されたストッパピン１５ｆの断面を、光軸方向（シフト鏡筒１５側）から見て示している。図１（ａ）は、シフト鏡筒１５がその中心位置（つまりは第３レンズ群Ｌ３の光軸が他のレンズ群の光軸と一致する位置）にあり、ストッパピン１５ｆもその移動中心に位置する様子を示している。ストッパピン１５ｆの移動中心を、以下、ピン移動中心という。また、図１（ｂ）には、シフト鏡筒１５のシフト面内での移動に伴ってストッパピン１５ｆが移動する範囲を点線で囲んで示している。以下、シフト鏡筒１５のシフト面内（シフト方向）への移動を、単にシフトという。
【００３７】
これらの図において、Ｐはシフト鏡筒１５がその移動中心（シフト範囲の中心：以下、シフト中心という）にあるときのピン移動中心を通ってピッチ方向に延びる軸であり、以下、Ｐ軸という。また、Ｙはピン移動中心を通ってヨー方向に延びる軸であり、以下、Ｙ軸という。Ｐ軸とＹ軸の交点が、上述したピン移動中心である。
【００３８】
図１（ｂ）に示す２つの点線枠のうち内側の矩形の点線枠は、シフト鏡筒１５が防振動作においてシフトする際のストッパピン１５ｆの移動範囲を示している。また、外側の点線枠（矩形に沿った４辺と１つの対角方向に出っ張った部分を含む点線枠）は、防振動作とは別に行われる後述するボールリセット動作とシフトセンタリング動作にてシフト鏡筒１５がシフトする際のストッパピン１５ｆの中心の移動範囲を示している。
【００３９】
第１のストッパ面（第１の移動阻止面）１３ｆ１は、光軸方向から見て、矩形の４辺に沿った４つの平面として形成されている。４つの第１のストッパ面１３ｆ１のうちＰ軸に平行な２つの第１のストッパ面１３ｆ１のＰ軸からの距離と、Ｙ軸に平行な２つの第１のストッパ面１３ｆ１のＹ軸からの距離はいずれも、ストッパピン１５ｆの半径をｍとすると、ｍ＋ａに設定されている。つまり、ピン移動中心に位置するストッパピン１５ｆの外周面と４つの第１のストッパ面１３ｆ１との間のクリアランスは、ピッチ方向およびヨー方向にともにａに設定されている。
【００４０】
寸法ａは、防振動作時におけるストッパピン１５ｆのピン移動中心からのピッチ方向およびヨー方向への最大移動量をｄとすると、ｄよりも大きい（ａ＞ｄ）。また、ピッチ方向とヨー方向のそれぞれに対して４５度をなす対角方向においては、上記クリアランスは、√２ａ（＝√（ａ２＋ａ２））となる。このため、防振動作時では、ストッパピン１５ｆがその移動範囲のいずれに移動しても（例えば、ストッパピン１５ｆの中心が図１（ｂ）に示すようにピン移動中心から最も離れた点ｏ１に移動しても）、ストッパピン１５ｆは第１のストッパ面１３ｆ１に当接しない。
【００４１】
また、第２のストッパ面（第２の移動阻止面）１３ｆ２は、矢印ｇで示す上記矩形の１つの対角方向における一対の角部のそれぞれに、互いに隣り合って９０度をなすように２つずつ設けられた４つの平面として形成されている。４つの第２のストッパ面１３ｆ２のうちＰ軸に平行な２つの第２のストッパ面１３ｆ２のＰ軸からの距離と、Ｙ軸に平行な２つの第２のストッパ面１３ｆ２のＹ軸からの距離はいずれも、ｍ＋ｅに設定されている。この距離ｍ＋ｅは、ｅ＞ａであるので、第１のストッパ面１３ｆ１のＰ軸およびＹ軸からの距離ｍ＋ａよりも大きい。つまり、ピン移動中心に位置するストッパピン１５ｆと４つの第２のストッパ面１３ｆ２との間のクリアランスは、ｇ方向にストッパピン１５ｆが移動する際にピッチおよびヨー方向ともｅの移動量が得られるように、ａよりも大きく設定されている。このときのｇ方向へのストッパピン１５ｆの移動可能量は、ｆ＝√２ｅ（＝√（ｅ２＋ｅ２））であり、ｆ＞√２ａとなる。
【００４２】
シフト鏡筒１５が防振動作時のシフト範囲を越えてシフト中心から距離√２ａの位置までシフトして、ストッパピン１５ｆの中心が例えば点ｏ２に移動すると、ストッパピン１５ｆが第１のストッパ面１３ｆ１に当接する。これにより、シフト鏡筒１５のそれ以上シフト中心から離れる側へのシフトが阻止される。また、シフト鏡筒１５がピッチ方向およびヨー方向のそれぞれに対して４５度をなすｇ方向にシフト中心から距離√２ｅだけシフトすると、ストッパピン１５ｆの中心が、例えば点ｏ３に移動する。このとき、ストッパピン１５ｆは、互いに９０度をなして隣り合う２つの第２のストッパ面１３ｆ２に当接するため、それ以上のシフト鏡筒１５のｇ方向におけるシフト中心から離れる側へのシフトが阻止される。
【００４３】
このように、本実施例では、ストッパピン１５ｆ（つまりはシフト鏡筒１５）に対して、ピン移動中心（つまりはシフト鏡筒１５のシフト中心）からの距離が異なる２つの機械的移動端として第１および第２のストッパ面１３ｆ１，１３ｆ２を設けている。しかも、ピン移動中心（Ｐ軸およびＹ軸）からより離れた機械的移動端である第２のストッパ面１３ｆ２を、より近い機械的移動端である第１のストッパ面１３ｆ１とは異なる移動方向に設けている。
【００４４】
なお、本実施例では、防振動作時における突起部１５ｆの移動範囲を矩形の範囲として示したが、円形や、六角形等の矩形以外の多角形の範囲としてもよい。
【００４５】
次に、図５（ａ）〜（ｄ）を用いて、ボール１６ｂに対して設けられたボール移動制限機構と前述したシフト制限機構との関係について説明する。他のボール１６ａ，１６ｃに対してもシフトベース１３とシフト鏡筒１５は同じ関係を有する。
【００４６】
図５（ａ）および図５（ｃ）は、シフト鏡筒１５が図１（ａ）と同様にシフト中心にあり、かつボール１６ｂもその転動範囲の中心に位置する状態を示している。ボール１６ｂは、シフトベース１３において矩形に配置された４つのボールストッパ面１３ｈに囲まれたボール受け面１３ｂの中心（つまりは、ボール移動制限範囲の中心）に位置している。ボール移動制限範囲の中心とボール１６ｂの転動範囲の中心とは互いに一致するが、ボール移動制限範囲は転動範囲よりも大きい範囲である。
【００４７】
図５（ａ）は側面から見たときのボール１６ｂ、ボール受け面１３ｂ，１５ｂ（シフトベース１３，シフト鏡筒１５）およびボールストッパ面１３ｈの断面を示している。図５（ｃ）は光軸方向から見たときのボール１６ｂ、ボール受け面１３ｂおよびボールストッパ面１３ｈを示している。図５（ｃ）中のＰ軸とＹ軸はそれぞれ、図１に示したＰ軸とＹ軸に対応する。
【００４８】
図５（ａ）の状態から、シフト鏡筒１５が矢印ｇ方向、すなわち図１（ａ）に示したｇ方向にシフト量ｅだけシフトされた状態を図５（ｂ）に示している。以下、ｇ方向をボールリセット方向という。
【００４９】
図５（ａ）においてボール受け面１３ｂ，１５ｂの間に挟まれたボール１６ｂは、図５（ａ）の状態から円弧矢印の方向にボール受け面１３ｂ，１５ｂに対して転動して図５（ｂ）の位置に至る。このとき、転がり摩擦は滑り摩擦に対して十分小さく、ボール１６ｂはボール受け面１３ｂ，１５ｂに対して滑ることなく転動する。
【００５０】
図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態に向かってシフト鏡筒１５とシフトベース１３はボール１６ｂの中心に対して相対的に反対方向に移動する。このため、シフトベース１３に対するボール１６ａの中心の移動量ｂは、シフト鏡筒１５のシフト量ｅの半分（ｅ／２）となる。
【００５１】
また、図５（ｃ）に示すように、ボール移動制限範囲の中心からボールストッパ面１３ｈまでのＰ軸方向（ピッチ方向）およびＹ軸方向（ヨー方向）の距離は、ボール１６ｂの半径をｒとしたとき、（ｒ＋ｂ＋ｃ）で表わされる。なお、前述したようにｂ＝ｅ／２であり、またｃは機械的な余裕量である。
【００５２】
カメラに加わった振動等の外乱によってボール１６ｂが転動範囲の中心からｃより大きくずれた位置にあるような場合には、以下に説明するボールリセット動作（第２のリセット動作）を行う。
【００５３】
まず図５（ｂ）に示すように、シフト鏡筒１５をボールリセット方向ｇにシフトさせる。このとき、ボール１６ｂは、シフト鏡筒１５がピッチ方向およびヨー方向のそれぞれにシフト量ｅだけシフトする前（ストッパピン１５ｆが第２のストッパ面１３ｆ２に当接する前）に互いに９０度をなして隣り合う２つのボールストッパ面１３ｈに当接する。そして、ボール１６ｂがこれらボールストッパ面１３ｈに当接した後は、ボール１６ｂをシフト鏡筒１５のボール受け面１５ｂに対して滑らせながら、シフト鏡筒１５を、ストッパピン１５ｆが第２のストッパ面１３ｆ２に当接する機械的移動端までシフトさせる。この状態から、シフト鏡筒１５をシフト中心に戻すと、ボール１６ｂは転動範囲の中心からｃの距離の位置まで転動して戻る。
【００５４】
このように、シフト鏡筒１５をボールリセット方向ｇの両側の機械的移動端にシフトさせることで、シフト鏡筒１５は、シフト中心からピッチ方向両側に最大移動量であるｅだけシフトし、かつシフト中心からヨー方向両側にｅだけシフトすることになる。そして、シフト鏡筒１５をシフト中心に戻すことで、最初にボール１６ｂがどの位置にあっても、図５（ｄ）に示すようにボール１６ｂはその中心が転動範囲の中心からピッチ方向およびヨー方向に距離ｃの４辺を有する矩形領域（中心領域）内に戻される。この一連の動作が、ボールリセット動作である。
【００５５】
ボールリセット動作が行われた後、シフト鏡筒をシフト中心からピッチ方向およびヨー方向に防振動作時の最大シフト量ｄの範囲内でシフトさせる。このとき、ボール１６ｂは、その中心が図５（ｄ）に示す転動範囲の中心からピッチ方向およびヨー方向に距離ｄ／２の４辺を有する矩形領域に収まるように転動する。このため、ボール１６ｂは、常にその外周面がボールストッパ面１３ｈから（ｂ−ｄ／２）以上離れている。
【００５６】
しかし、前述したような衝撃等の外乱によってボール１６ｂに（ｂ−ｄ／２）以上の滑りが生じると、防振動作中にボール１６ｂがボールストッパ面１３ｈに当接し、スムーズな防振動作が妨げられる可能性がある。この問題の発生をできるだけ回避するには、（ｂ−ｄ／２）をできるだけ大きく確保すればよい。つまり、転動範囲の中心からボールストッパ面１３ｈまでの距離を大きくすればよい。
【００５７】
ただし、転動範囲の中心からボールストッパ面１３ｈまでの距離を大きくするためには、ボールリセット動作においてシフト鏡筒１５がピッチ方向およびヨー方向にシフト可能な量を大きくする必要がある。しかし、シフト鏡筒１５をピッチ方向とヨー方向に別々にシフトさせたときのシフト可能量をそれぞれ大きくするのでは、装置全体が大型化する。
【００５８】
これに対して、本実施例では、（ｂ−ｄ／２）を大きくするために、ピッチ方向とヨー方向に対して４５度の角度をなす１つの斜め方向（対角方向）でのみシフト可能量を大きくしている。したがって、装置全体を大型化することなく、（ｂ−ｄ／２）を十分に確保することができる。
【００５９】
なお、本実施例では、ボールストッパ面１３ｈをシフトベース１３に設けた場合について説明したが、これをシフト鏡筒１５に設けてもよい。つまり、ボール移動阻止面は、ベース部材とシフト部材のうち一方に設ければよい。また、本実施例では、３つのボール１６ａ〜１６ｃを用いた場合について説明したが、ボールの数はこれに限らず、１つでも２つでも４つ以上でもよい。
【００６０】
次に、ピッチ位置検出器およびヨー位置検出器について説明する。図３において、２２ｐ，２２ｙはそれぞれピッチ方向およびヨー方向に２極着磁された検出用磁石であり、２３ｐ，２２ｙはそれぞれ検出用磁石２２ｐ，２２ｙの前側の磁束を閉じるヨークである。これら検出用磁石２２ｐ，２２ｙとヨーク２３ｐ，２２ｙはシフト鏡筒１５に固定されている。２４ｐ，２４ｙは磁束密度を電気信号に変換するホール素子であり、センサベース１７に位置決め固定されている。検出用磁石２２ｐ、ヨーク２３ｐおよびホール素子２４ｐによりピッチ位置検出器が構成され、検出用磁石２２ｙ、ヨーク２３ｙおよびホール素子２４ｙによりヨー位置検出器が構成される。
【００６１】
このようにピッチ位置検出器とヨー位置検出器は同じ構成を有するので、以下、ピッチ位置検出器についてのみ説明する。
【００６２】
図６には、シフト鏡筒１５のピッチ方向での位置とピッチ位置検出器においてホール素子２４ｐが検出する磁束密度との関係を示している。図６において、横軸はシフト鏡筒１５のピッチ方向での位置を、縦軸は磁束密度を示している。横軸の中央は、検出用磁石２２ｐの２極着磁の境界に対応し、この境界がホール素子２４ｐに対向するときはホール素子２４ｐによって検出される磁束密度は０となる。該境界がホール素子２４ｐに対向するのは、シフト鏡筒１５がシフト中心に位置する場合（シフト量が０の場合）である。
【００６３】
図６中において、シフト量０を中心とした２本の二点鎖線で挟まれた範囲では、シフト量の変化に対して磁束密度が直線的に変化している。このため、この範囲での磁束密度の変化を検出したホール素子２４ｐからの出力（電気信号）を用いることにより、シフト京鏡筒１５のピッチ方向での位置を検出することができる。
【００６４】
図７には、ホール素子２４ｐの信号処理回路を示している。オペアンプ４０は、抵抗４０ａ，４０ｂ，４０ｃと組み合わされ、ホール素子２４ｐに定電流を供給する。ホール素子２４ｐの磁束密度に対する出力は、オペアンプ４１と抵抗４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄによって差動増幅される。４１ｅは可変抵抗であり、その抵抗値を変化させることにより磁束密度に対するホール素子２４ｐからの出力をシフトさせることができる。これにより、シフト鏡筒１５がシフト中心に位置する状態でホール素子２４ｐからの出力が基準電位Ｖｃに等しくなるように調整される。
【００６５】
オペアンプ４２は、抵抗４２ａ，４２ｂと組み合わされて、オペアンプ４１の出力を基準電位Ｖｃに対して反転増幅し、可変抵抗４２ｂの抵抗値を変化させる。これにより、磁束密度の変化に対するホール素子２４ｐからの出力電圧の変化の割合を所定値に調整することができる。
【００６６】
シフト鏡筒１５は、以下のシフトセンタリング動作（第１のリセット動作）によってそのシフト中心が決定される。具体的には、シフト鏡筒１５を、ピッチ方向とヨー方向のそれぞれにおいてストッパピン１５ｆが互いに対向する２つの第１のストッパ面１３ｆに当接する位置（機械的移動端）にシフトさせる。このとき、ストッパピン１５ｆがピッチ方向両側の第１のストッパ面１３ｆに当接した位置をピッチ位置検出器（ホール素子２４ｐ）を用いてそれぞれ検出する。また、ストッパピン１５ｆがヨー方向両側の第１のストッパ面１３ｆに当接した位置をヨー位置検出器（ホール素子２４ｙ）を用いてそれぞれ検出する。そして、ピッチ方向両側での検出位置の中央をピッチ方向でのシフト中心として決定し、ヨー方向両側での検出位置の中央をヨー方向でのシフト中心として決定する。
【００６７】
このシフトセンタリング動作は、第３レンズ群Ｌ３の光軸を撮影光学系の光軸に正確に一致させる動作であるため、前提として、図１（ａ）中の寸法ａが精度良く設定されていることが必要となる。一方、ホール素子２４ｐ，２４ｙが検出する磁束密度は図６に示したようにシフト鏡筒１５のシフト量が少ない範囲（二点鎖線で挟まれた範囲）内では直線的に変化し、この範囲での位置検出精度は良好である。しかし、シフト量が多くなるほど磁束密度の変化に直線性がなくなり、位置検出精度が低下する。このため、ホール素子２４ｐ，２４ｙの出力を用いてシフト中心を決定する場合には、できるだけ小さなシフト鏡筒１５のシフト量によってストッパピン１５ｆが第１のストッパ面１３ｆ１に当接することが望ましい。そして、そのためには、寸法ａをできるだけ小さくすることが求められる。
【００６８】
前述したように、本実施例では、ボールリセット動作に対しては、（ｂ−ｄ／２）をできるだけ大きくして、外乱によるボールのずれに対する余裕量を大きく確保する必要性がある。ｂ＝ｅ／２であるので、（ｂ−ｄ／２）を大きくするためには、寸法ｅを大きくする必要がある。一方、センタリング動作に対しては寸法ａを小さくする必要がある。本実施例では、これらの２つの異なる要求に対して別々に寸法設定を行うことができるので、ボール１６ａ〜１６ｃのずれに対する余裕量を大きく確保しつつ、シフト鏡筒１５のシフト中心を高精度に設定することができる。
【００６９】
図９には、シフトユニット３を搭載した撮像装置（光学機器）の電気的構成を示している。Ｌは上述したレンズ鏡筒であり、５０はレンズ鏡筒Ｌ内の撮影光学系により形成される被写体像の高域空間周波数成分を除去する光学ローパスフィルタである。５１は光学ローパスフィルタ５０を通過した光束により形成される被写体像を光電変換する撮像素子である。
【００７０】
撮像素子５１から読み出された撮像信号はカメラ信号処理回路５２に入力され、カメラ信号処理回路５２は撮像信号から映像信号を生成する。映像信号は、マイクロコンピュータ５３入力される。
【００７１】
マイクロコンピュータ５３は、撮像装置の電源が投入されると、フォーカスモータ駆動回路５６およびズームモータ駆動回路５７を介して、図８に示したフォーカスモータ９およびズームモータ１０を回転させる。これにより、第２移動枠２および第４移動枠４をそれぞれ、フォーカスリセット位置およびズームリセット位置に向けて移動させる。このとき、マイクロコンピュータ５３は、フォーカスリセット回路５４およびズームリセット回路５５を介してフォーカスリセットスイッチ１１およびズームリセットスイッチ１２の出力をモニタする。そして、第２移動枠２および第４移動枠４がそれぞれフォーカスリセット位置およびズームリセット位置に到達すると、フォーカスモータ９およびズームモータ１０を停止させる。こうして、その後の第２および第４移動枠２，４のフォーカスおよびズームリセット位置を基準とした位置検出を可能とするためのフォーカスおよびズームリセット動作が行われる。
【００７２】
５８は絞りユニット８を駆動する絞り駆動回路である。マイクロコンピュータ５３は、映像信号に含まれる輝度情報に基づいて、絞り駆動回路５８を介して絞りユニット８の絞り開口径を制御する。
【００７３】
５９，６０はそれぞれ、撮像装置のピッチ（ｐｉｔｃｈ）方向およびヨー（ｙａｗ）方向の傾き角度を検出するピッチ角度検出回路およびヨー角度検出器である。傾き角度の検出は、振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分することで行われる。これら角度検出回路５９，６０により検出された傾き角度の情報は、マイクロコンピュータ５３に取り込まれる。
【００７４】
６１，６２はそれぞれ、シフトユニット３のピッチアクチュエータおよびヨーアクチュエータのコイル２０ｐ，２０ｙへの通電を行うピッチコイル駆動回路およびヨーコイル駆動回路である。
【００７５】
６３，６４はそれぞれ、シフトユニット３のピッチ位置検出器（ホール素子２４ｐ）およびヨー位置検出器（ホール素子２４ｙ）からの出力を用いてシフト鏡筒１５のピッチ方向およびヨー方向の位置を検出するピッチ位置検出回路およびヨー位置検出回路である。これら位置検出回路６３，６４により検出されたシフト鏡筒１５の位置（シフト位置）は、マイクロコンピュータ５３に取り込まれる。
【００７６】
マイクロコンピュータ５３は、角度検出回路５９，６０により検出された傾き角度から像振れをキャンセルするのに必要なシフト鏡筒１５の目標シフト位置を算出する。このとき、撮影光学系の焦点距離を変化させる第２レンズ群Ｌ２の位置に応じて目標シフト位置を補正してもよい。そして、位置検出回路６３，６４により検出されたシフト位置が目標シフト位置に一致するようにコイル駆動回路６１，６２を通じてコイル２０ｐ，２０ｙへの通電を制御する。これにより、シフトユニット３の防振動作が行われる。
【００７７】
また、マイクロコンピュータ５３は、電源投入時に、防振動作の開始に先立って（ズームおよびフォーカスリセット動作に続いて又は時分割によって同時に）、シフトユニット３における前述したボールリセット動作およびセンタリング動作を行う。なお、ボールリセット動作およびセンタリング動作は、電源投入時に限らず、撮像動作中以外のタイミングで行ってもよい。
【実施例２】
【００７８】
図１０（ａ），（ｂ）には、本発明の実施例２であるシフトユニット（光学防振装置）におけるストッパピン１５ｆと第１および第２のストッパ面１３ｆ１，１３ｆ２を光軸方向（シフト鏡筒１５側）から見て示している。図１０（ａ）は、図１（ａ）と同様に、シフト鏡筒１５がシフト中心に位置し、ストッパピン１５ｆも、シフト中心に対応するピン移動中心に位置する状態を示している。また、図１０（ｂ）には、シフト鏡筒１５のシフトに伴ってストッパピン１５ｆが移動する範囲を点線で囲んで示している。内側の矩形の点線枠と外側の点線枠の意味はそれぞれ、図１（ｂ）と同じである。
【００７９】
また、図１１（ａ）には、シフト鏡筒１５がシフト中心にあり、かつボール１６ｂもボールストッパ面１３ｈで囲まれたボール移動制限範囲の中心に位置する状態を光軸方向から見て示している。また、図１１（ｂ）は光軸方向から見たときのボール収容部の寸法とその内側でのボール１６ｂの存在範囲を示している。図１０および図１１中のＰとＹはそれぞれ、実施例１でも説明したピッチ方向とヨー方向を示している。
【００８０】
本実施例では、実施例１にで説明したボールリセット方向ｇを、ピッチ方向である重力方向（およびその反対方向）に設定している。また、本実施例では、それぞれピッチ方向およびヨー方向に対して４５度の角度をなし、かつ互いに直交する２方向ｘ，ｙにシフト鏡筒１５をシフト駆動するよう２つのシフトアクチュエータを配置している。
【００８１】
寸法を示すａ，ｂ（＝ｅ／２），ｃ，ｄ，ｆ（ｆ＝√２ｅ＞√２ａ），ｍの意味は実施例１と同じである。
【００８２】
撮像装置に衝撃等の外乱が加わった場合、ボール１６ｂの位置は重力方向にずれ易い。このため、本実施例では、撮像装置が正立状態（横倒し姿勢やレンズ下向き／上向き姿勢ではない通常の撮像姿勢）にあるときに、ボールリセット方向ｇが重力方向となるように第１および第２のストッパ面１３ｆ１，１３ｆ２やボールストッパ面１３ｈを配置した。
【００８３】
これにより、ボール１６ｂの位置ずれが生じやすい重力方向に、ボール移動余裕量を大きく確保することができる。
【実施例３】
【００８４】
実施例１，２では、ピッチ方向およびヨー方向又はｘ方向およびｙ方向でのストッパピン１５ｆと第１のストッパ面１３ｆ１との間のクリアランスがすべてａである場合について説明した。しかし、方向によってストッパピンと第１のストッパ面との間のクリアランスを異ならせてもよい。例えば、ピッチ方向又はｘ方向でのクリアランスをａ１とし、ヨー方向又はｙ方向でのクリアランスをａ２とするとき、
ｆ＞√（ａ１２＋ａ２２）
と定めることで、実施例１，２と同様の効果を得ることができる。
【００８５】
上記各実施例では、光学防振装置をレンズ一体型のビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に搭載した場合について説明した。しかし、本発明の光学防振装置は、レンズ交換型の撮像装置に着脱が可能な交換レンズや双眼鏡や望遠鏡等の観察装置等の各種光学機器に搭載することが可能である。
【００８６】
また、上記各実施例では、光学素子としてのレンズ（第３レンズ群Ｌ３）を防振素子として用い、これを光軸方向に直交する方向にシフトさせる光学防振装置について説明した。しかし、本発明は、撮像素子を防振素子として用い、これを光軸方向に直交する方向にシフトさせる場合にも適用することができる。
【００８７】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
撮像装置等において像振れを良好に抑制可能な小型の光学防振装置を提供できる。
【符号の説明】
【００８９】
３  シフトユニット
１３  シフトベース
１３ｆ１，１３ｆ２  ストッパ面
１５  シフト鏡筒
１５ｆ  ストッパピン
１６  ボール
２４ｐ，２４ｙ  ホール素子
【図１】
2013092563.tif 000003
【図２】
2013092563.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013092563.tif 000007
【図６】
2013092563.tif 000008
【図７】
2013092563.tif 000009
【図８】
2013092563.tif 000010
【図９】
2013092563.tif 000011
【図１０】
2013092563.tif 000012
【図１１】
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