(57)【要約】【課題】光軸直交方向に小型でありながら、広い範囲でセンサ出力の線形性を有する像ブレ補正装置及びそれを搭載した光学機器を提供すること。【解決手段】本発明は、振れ補正レンズを保持し第１の移動部材と、第１の移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する第２の移動部材と、第２の移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、第１の移動部材と第２の移動部材をベースに付勢する付勢部材と第１の移動部材を移動させる少なくとも２つの駆動手段と、第２の移動部材を移動させるすくなくとも２つの駆動手段と、第１の移動部材と第２の移動部材との相対的な位置を検出する第１の位置検出手段と、第２の移動部材と固定部材のとの相対的な位置を検出する第２の位置検出手段と、第１・第２の位置検出手段の位置情報により第１・第２の移動部材の位置を制御する制御手段を有し、第１の移動部材は第２の移動部材に対して相対的に移動可能であり、第２の移動部材は固定部材に対して相対的に移動可能であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振れ補正レンズを保持し第１の移動部材と、
第１の移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する第２の移動部材と、
第２の移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、
第１の移動部材と第２の移動部材をベースに付勢する付勢部材と、
第１の移動部材を移動させる少なくとも２つの駆動手段と、
第２の移動部材を移動させるすくなくとも２つの駆動手段と、
第１の移動部材と第２の移動部材との相対的な位置を検出する第１の位置検出手段と、
第２の移動部材と固定部材のとの相対的な位置を検出する第２の位置検出手段と、
第１・第２の位置検出手段の位置情報により第１・第２の移動部材の位置を制御する制御手段を有し、
第１の移動部材は第２の移動部材に対して相対的に移動可能であり、第２の移動部材は固定部材に対して相対的に移動可能であることを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、
前記第２の移動枠にマグネットを有し、
前記第１の移動枠に第１の移動枠を駆動する為の第１コイルを有し、
前記固定部材に第２の移動部材を移動させる為の第２コイルを有し、
前記第１コイル及び第２コイルに通電することで、前記第１の移動部材及び第２の移動部材を移駆動することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、
前記第１の移動部材に設けられ前記第２の移動部材に設けられたマグネットの磁気を検出する磁気検出手段と、
前記固定部材に設けられ、前記第２の移動部材に設けられたマグネットの磁気を検出する磁気検出手段により構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像ブレ補正装置。
【請求項４】
前記第１の移動部材と第２の移動部材の間と、
前記第２移動部材と固定部材の間は、
それぞれ少なくとも３つのボールを有し、
前記付勢手段によりそれぞれ狭持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の像ブレ補正装置。
【請求項５】
前記付勢手段は、
前記第１の移動部材と固定部材の間に設けられた弾性部材により付勢されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の像ブレ補正装置。
【請求項６】
前記付勢手段は、
第１の移動枠に設けられたヨーク部材と第２の移動部材に設けられたマグネット間に働く磁気吸着力と、
固定部材に設けられたヨーク部材と第２の移動部材に設けられたマグネット間に働く磁気吸着力により付勢されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の像ブレ補正装置。
【請求項７】
複数のレンズ群からなる光学系と、撮像素子とを有する光学機器であって、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の像ブレ補正装置を備え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、光学機器に関し特にデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の光学機器における像ブレ補正装置を有するレンズ鏡筒およびそれを搭載した光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の光学機器において、撮影時の手振れ等により生じる光軸のずれを補正し光学防振を行うための像ブレ補正装置が存在する。この像ブレ補正装置は、光学機器に備わるレンズ鏡筒において、像ブレ補正レンズ群を光軸直交面内でシフト移動させるものが一般的である。
【０００３】
特許文献１は、固定側のベース部材に２極着磁された駆動用磁石を配置し、かつ、可動側のシフト部材にヨークとコイルとを配置した、所謂ムービングコイルタイプのシフトユニットを採用した像ブレ補正装置を開示している。このシフトユニットは、ベース部材とシフト部材との間に３個のボールを配置し、駆動用磁石とヨークとの間に働く磁気吸着力によって、シフト部材をベース部材に付勢してボールを挟持させている。このとき、シフト部材は、ボールによって光軸方向の移動が規制されているため、コイルと駆動用磁石との間に働くローレンツ力により、ボールを転がしながら光軸直交面内のみでシフト移動する。また、シフト部材の位置を検出する為の位置検出手段であるホール素子をコイル内に配置し、駆動用磁石の磁束密度を電気信号に変換する事で位置検出を行い制御している。ホール素子をコイル内に配置し、位置検出用のマグネットを駆動用マグネットで共用する事でシフトユニットの小型化を達成している。
【０００４】
上記の位置検出手段の構成は一般的に特許文献２に開示されている構成をとる事が多い。特許文献２は隣接して配置されたＳ極とＮ極の磁石と、これら磁石に対して相対的に移動可能な部材に、初期状態で前記各磁石の間に位置するように固定され、前記部材の相対位置を検出する為の少なくとも１個以上の磁気検出手段とを備え、前記磁石と前記磁気検出手段が相対的にずれる事により磁界の変化を検出する事で移動可能な部材の相対位置を検出している。
【０００５】
図１は移動量とセンサ出力の関係を示している。上記の位置検出の構成において、移動部材の位置検出精度を保つためにセンサ出力が略線形な移動量Ａの範囲で使用しなければならず、移動量Ｂまで可動範囲とすると線形性が著しく低下し、移動可能な部材の位置検出精度が低下し、防振時の光学性能低下や、像ブレ補正残りが発生してしまう場合がある。
【０００６】
上記線形性の問題に対する対策として特許文献３が開示されている。特許文献３では、可動方向に移動可能な可動部材に付設した磁界発生部材と、前記磁界発生部材の移動による磁界検出手段とを備えており、前記磁界発生部材は、Ｎ極に着磁したＮ極部と、前記Ｎ極部と前記可動方向に並んだＳ極部と、前記Ｎ極部と前記Ｓ極部との間の着磁していない不着磁部からなり、前記検出手段は、前記可動方向に並んだ２つの磁界変化を検出する磁界検出素子を有し、前記２つの磁界検出素子の検出信号を、線径範囲において小さい方をＡ、大きい方をＢとすると、
Ａ＞０の場合（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）＋２、
Ｂ＜０の場合（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）＋２、
Ａ≦０且つＢ≧０の場合、（Ｂ＋Ａ）／（Ｂ−Ａ）
の演算を行う事で広い範囲で線径性を有する出力が得られるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１―１５００８６号公報
【特許文献２】特開平８−１３６２０７号公報
【特許文献３】特開２００６−２９２３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に示されているホール素子を二つ使用した位置検出手法を特特許文献１に記載の像ブレ補正装置に適用する場合、図９に示す通りコイル内にホール素子を二つ配置する為、ホール素子分光軸直交方向に大型化してしまうと言う課題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光軸直交方向に小型でありながら、広い範囲でセンサ出力の線形性を有する像ブレ補正装置及びそれを搭載した光学機器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、本発明に係る像ブレ補正装置の構成は、振れ補正レンズを保持し第１の移動部材と、第１の移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する第２の移動部材と、第２の移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、第１の移動部材と第２の移動部材をベースに付勢する付勢部材と、第１の移動部材を移動させる少なくとも２つの駆動手段と、第２の移動部材を移動させるすくなくとも２つの駆動手段と、第１の移動部材と第２の移動部材との相対的な位置を検出する第１の位置検出手段と、第２の移動部材と固定部材のとの相対的な位置を検出する第２の位置検出手段と、第１・第２の位置検出手段の位置情報により第１・第２の移動部材の位置を制御する制御手段を有し、第１の移動部材は第２の移動部材に対して相対的に移動可能であり、第２の移動部材は固定部材に対して相対的に移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光軸直交方向に小型でありながら、広い範囲でセンサ出力の線形性を有する手ブレ補正装置及びそれを搭載した光学機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を示す断面図
【図２】本発明を搭載したビデオカメラ本体及びレンズ鏡筒
【図３】本発明を搭載したレンズ鏡筒の断面図
【図４】本発明の分解斜視図
【図５】本発明の移動に関する説明図
【図６】本発明の像ブレ補正装置の制御部
【図７】本発明と図９のスペース効率比較
【図８】特許文献１に記載の位置検出に関する説明図
【図９】ホール素子を二つ用いた場合の位置検出に関する説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、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。まず、本発明の実施形に係る像ブレ補正装置の説明に際し、像ブレ補正装置が設置されるレンズ鏡筒は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置（光学機器）に採用されるものとする。また、以下の各図において、レンズ鏡筒の光軸方向にＸ軸とし、該Ｘ軸に対する垂直平面において、鉛直方向（ピッチ方向）にＹ軸とし、水平方向（ヨー方向に）をＺ軸として説明する。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態にかかわるビデオカメラやデジタルカメラ等の光学機器（以下カメラという）の構成を示した図である。（ａ）のＬはズーミングが可能なレンズ鏡筒、Ｂはカメラ本体を示す。（ｂ）はカメラ本体Ｂ内搭載された本発明に係るレンズ鏡筒Ｌの斜視図であり、レンズ鏡筒Ｌの撮影光学系により形成された被写体像はレンズ鏡筒の後部に取り付けられた撮像素子により記録される。
【００１５】
図３はレンズ鏡筒Ｌの光軸を通るＸ−Ｙ平面で切った断面図である。撮影光学系はＬ１〜Ｌ４の４つのレンズ群により構成された変倍光学系（ズームレンズ）である。
【００１６】
Ｌ１は１群レンズであり１群レンズ保持枠１０１により保持されている。Ｌ２は２群レンズであり、２群レンズ移動枠２０１に保持されている。２群レンズ移動枠２０１は不図示のガイド軸により光軸方向にのみ移動可能に支持されており、不図示のステッピングモータにより移動し、結像される像の変倍を行う。Ｌ３は防振レンズであり第１防振移動枠３１１に保持され、固定部材３３１に対して光軸に直交する平面内に移動可能に支持されている。防振レンズが光軸に直交する平面内で移動する事で結像される像のブレを補正する。なお、本ブレ補正装置の詳細については本発明の内容と共に別途詳細を説明する。Ｌ４は第４群レンズであり、４群レンズ移動枠４０１に保持されている。第４群レンズＬ４は不図示のガイド軸により光軸方向に移動可能に支持されており、不図示のステッピングモータにより光軸方向に移動する事で結像される像の焦点位置を調節する。
【００１７】
５０１は絞りユニットであり、２枚の絞り羽根５０２、５０３を光軸直交方向に移動する事で光量を調節する。６０１は撮像素子ホルダーであり、各レンズ群Ｌ１〜Ｌ４を通じて得られた像を電気信号に変換する撮像素子と不図示のステッピングモータを保持している。７０１はフロントスリーブであり、撮像素子ホルダー６０１とフロントスリーブで像ブレ補正装置部Ｌ３と不図示のガイド軸を挟持する。また、第１群レンズ保持枠１０１を光軸方向に位置決め保持している。
【００１８】
これら各駆動機構部をユーザーのカメラ操作によりカメラ制御部、各機構部との信号伝達を行うフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３４１を介して適切に制御する事により所望の映像を記録する事が可能である。
【００１９】
次に本発明の像ブレ補正装置について図１、図４を用いて説明する。Ｌ３は像ブレ補正を行う為の補正レンズである。３１１は第１移動枠であり、補正レンズＬ３と、第１移動枠３１１を光軸に直交する平面内で駆動する為の第１コイル３１２と、第１移動枠３１１の位置を検出する為のホール素子３１３が半田付けされたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３４１が固定保持されている。３２１は第２移動枠であり、第２移動枠３２１を光軸直交方向に駆動する為のマグネット３２２を保持している。マグネット３２２は光軸に直交する方向におい２極に着磁されている。
【００２０】
３３１は像ブレ補正装置のベースとなる固定部材である。固定部材３３１は第２移動枠３２１を駆動する為の第２コイル３３２を保持し、更に第２移動枠３２１の位置を検出するホール素子３３３が半田付けされたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３４１が固定されている。ＦＰＣ３４１はコネクタを介し像ブレ補正装置制御部５５１に接続されており、像ブレ補正制御部５５１を制御するカメラレンズ制御部５５２で像ブレ検出部５５３や撮像素子５５６、カメラ操作部５５４等の情報から適切に判断し制御している。
【００２１】
３５１は第２移動枠３２１に対して第１移動枠３１１を転動可能に支持する為の第１ボールである。３６１は固定部材３３１に対して第２移動枠３２１を転動可能に支持する為の第２ボールである。これらボールは第１移動枠３２１と固定部材３３１との間に設けられた引っ張りバネ３７１の収縮力により、第１移動枠３１１と第２移動枠３２１の間及び、第２移動枠３２１と固定部材３３１の間に狭持される。これにより第１移動枠３１１及び第２移動枠３２１は光軸方向の位置を規制されつつ、各々が光軸に直交された平面何で移動可能となる。なお、引っ張りバネ３７１による付勢の代わりに特許文献１に記載されているように、付勢用のヨークを設け、マグネット３２２との吸着力により挟持しても良い。
【００２２】
続いて、第１移動枠３１１及び第２移動枠３２１の駆動方法について説明する。まず、第１の移動枠３１１はマグネット３２２から発生する磁力と第１コイル３１２に通電する事により発生するローレンツ力を駆動力とする所謂ムービングコイル方式により移動する。また、第１の移動枠の位置検出は前記の通りホール素子３１３とマグネット３２２の位置ズレによる磁力変化を検出する。この位置信号をＦＰＣ３４１を介して像ブレ補正制御部３５１に送り、コイル３１２に駆動電圧としてフィードバックする事で第１の移動枠は第２の移動枠に対して相対移動する事が可能である。
【００２３】
第２の移動枠３２１はマグネット３２２から発生させられる磁力と第２コイル３３２に通電する事により発生するローレンツ力の反作用を駆動力とする所謂ムービングマグネット方式により移動する。また、第２の移動枠の位置検出はホール素子３３３とマグネット３２２の位置ズレによる磁力変化を検出する。この位置信号をＦＰＣ３４１を介して像ブレ補正制御部３５１に送り、コイル３３２駆動電圧としてフィードバックされる事で第２の移動枠は固定部材３３１に対して相対移動する事が可能である。
【００２４】
次に本像ブレ補正装置部の可動する部品の移動量について図５を用いて説明する。上記のホール素子３１３・３３３の出力の線形性保証範囲をＬｍｍ、防振レンズＬ３の移動量が２×Ｌｍｍとする。
【００２５】
図７は（ａ）、（ｂ）は像ブレ補正装置を正面からみた図であり、（ａ）は防振レンズＬ３を中心保持している状態を示している。それに対して（ｂ）は防振レンズを２×Ｌｍｍ移動した状態を示す。（ｃ）、（ｅ）はそれぞれ、（ａ）のＡ−Ａ断面、（ｂ）Ｃ−Ｃ断面図である。防振レンズＬ３が２×Ｌｍｍ移動した場合、第２移動枠３２１は固定部材３３１に対してＬｍｍ移動する。この時ホール素子出力の線形性保証範囲内で駆動される為、固定枠３３１に対する第２移動枠３２１の位置は高精度に検出可能である。
【００２６】
つづいて、第１移動枠３１１は第２移動枠３２１に対してＬｍｍ移動する。この時ホール素子出力の線形性保証範囲内で駆動される為、第２移動枠３２１に対する第１移動枠３１１の位置は高精度に検出可能である。上記のように移動する事で２×Ｌｍｍ移動可能であり、全域に渡り防振レンズＬ３の位置を高精度に検出する事が可能である。
【００２７】
（ｄ）、（ｆ）はそれぞれ（ａ）のＢ−Ｂ断面、（ｂ）Ｄ−Ｄ断面図であり、第１ボール３５１及び第２ボール３６１の転動支持部を示している。防振レンズＬ３が２×Ｌｍｍ移動した場合、第２移動枠３２１と固定部材３３１の間に挟持された第２ボール３７１は転動する為第２移動枠の移動量Ｌに対してＬ／２ｍｍ転動移動する。さらに、第１移動枠３１１と第２移動枠３２１の間に狭持された第１ボールは第２移動枠に対してＬ／２ｍｍ移動する。但し、固定部材に対する第１ボールの移動量は第２移動枠の移動量が加算される為、Ｌ＋Ｌ／２＝１．５×Ｌｍｍ移動する事になる。
【００２８】
次に本発明に関する位置検出精度について説明する。図８に示す通り、一つのホール素子のみで線形性が確保できる範囲はＬｍｍを超えて位置検出を行おうとすると、線形性の低下部分を使用する為、防振レンズの位置精度が確保できなくなる。また、図２に示すようにホール素子二つを使用する場合は駆動部の大型化を招いてしまう。しかしながら上記に示す構成をとる事で、２×Ｌｍｍの位置検出を行おうとすると、線形性保証範囲を超える為、防振レンズＬ３の位置精度を高く保つ事は困難になるが、本構成では、防振レンズＬ３を保持した第１移動枠３１１の位置は第２移動枠３２１に対してホール素子出力が線形であり、更に第２移動枠３２１の位置は固定部材３３１に対してホール素子出力が線形である為、従来のホール素子１つによる位置検出手法よりも広い範囲で線形性を確保する事が可能となる。
【００２９】
図７に、本発明を適用した場合のスペース効率について簡易的に説明する。なお、図９の前提として、ストロークの範囲内で駆動力変化が小さくなるようにコイルの移動範囲内でコイルとマグネットが重なっている事とする。
【００３０】
（ａ）、（ｄ）は特許文献３のようにホール素子を二つ並べ、それをコイル内に配置し、所望のストローク２×Ｌｍｍの範囲で線形性を確保しつつ駆動させる場合の磁気回路構成を示している。前述の通り、ホール素子をコイル内に二つ設けている為、その分コイルが光軸直交方向に大きくなる。また、全ストローク全域で駆動力の変化が小さくなるようにするには、少なくとも２×Ｌｍｍの移動範囲内でコイルに対してマグネットが重なっている事が望ましい為、ストローク量の増大と共にマグネットも大型化してしまう。
【００３１】
（ｂ）、（ｅ）は上記で説明した本発明の構成を適用した場合示す。まず、可動部を第１及び第２の２段構成にする事でそれぞれの第１移動枠及び第２移動枠の移動量は半分のＬにする事ができる。それにより、移動範囲内でコイルとマグネットが重なっている事を前提に考えるとマグネットの大きさは移動量が少なくなった分だけ小さくする事可能である。また、１段辺りの移動量が線形性が確保できるＬｍｍとなる為、コイル内に配置するホール素子は１個で済む。よって、１段辺りの移動量の減少により大幅に駆動部を小型化する事が可能である。
【００３２】
（ｃ）は（ｆ）の駆動部の小型化により生まれた駆動部とレンズのクリアランスを（ａ）、（ｄ）と同じになるように光軸直交方向のスペースを有効活用した場合を示しており同じレンズで本発明を適用した場合に最もスペースを有効に活用した場合の構成をしめしており、（ａ）、（ｄ）の構成に比べて光軸直交方向の小型化が達成可能となり、像ブレ補正装置ならずレンズ鏡筒の光軸直交方向の小型化が達成可能となる。
【００３３】
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。
【符号の説明】
【００３４】
Ｌ３  防振レンズ、３１１  第１移動枠、３１２  第１コイル、
３１３  第１ホール素子、３２１  第２移動枠、３２２  マグネット、
３３１  固定部材、３３３  第２ホール素子
【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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