(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ鏡筒内に設置され、光軸を偏心させる補正レンズと、前記レンズ鏡筒に加わる振動を検出する振動検知手段と、該振動検知から得られる信号に基づいて前記補正レンズを駆動し、画像振れを防止する制御手段とを備えた画像振れ防止装置において、前記補正レンズを光軸に対して第一方向の偏心移動を専任とし、本体固定側に設置する第一移動機構と前記第一方向に対して垂直であり、光軸に対して第二方向の偏心移動を専任とし、前記第一移動機構側に設置する第二移動機構を備え、第二移動機構側に前記補正レンズと第一、第二の方向に移動可能な駆動要素を持つ支持枠を備えた補正機構であり、当該補正機構は固定側に対して、当該支持枠を全方向に傾倒可能な一本の軸と前記第一移動機構に連設する第二移動機構で支持してなることを特徴とする画像振れ防止装置。
【請求項２】
前記補正機構の第一移動機構と第二移動機構は共に第一及び第二方向に対して滑動可能な軸を有し、該軸は前記補正レンズの支持枠を枢支する前記一本の軸の全方向傾倒動作時において生じる、微小回転の回転軸を兼用とした第一、第二移動機構であることを特徴とする請求項１記載の画像振れ防止装置。
【請求項３】
前記補正機構の支持枠を枢支する一本の全方向傾倒軸の両端末受けは球又は球形を受ける球面又はテーパー面形状に加工されたもので、前記軸の全方向傾倒動作において、前記軸の両端末受けは互いに約平行状態を保つよう構成されていることを特徴とする請求１記載の画像振れ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学的防振装置に関し、特に画像振動を補正するためにレンズ鏡筒に設置する画像振れ防止装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮影レンズを構成する一部の補正レンズを光軸と垂直な方向に移動する機構は、例えばカメラにおいて像振れの原因であるカメラ振れの加速度を検知することによって像振れを予測し、この予測信号に基づいてレンズを光軸と直角の方向に移動することによって、像振れを抑制する防振装置が提案され、商品化されている。
【０００３】
これら防振装置については種々の方法が提案されているが、前記述のように撮影者の撮影姿勢によっては、如何なる方向に対しても補正レンズを光軸に直角方向に移動可能な機構でなくてはならなく、例えば特開平１０−２６７８３号公報に示しているように画像振れを補正するために補正レンズ鏡枠側面の３箇所から放射状に案内軸１２ａを設け、防振装置本体側面に設けられている３箇所の案内溝１３ａにそれぞれを挿入し、ＸとＹ方向移動のためのムービングコイル１６ｙ及び１６ｐの合成力によって、光軸に直角な移動量と方向を決定するシステムを提案しているが、案内軸１２ａにローラを設置して移動時の接触抵抗を軽減せしめることも提案しているが、精度を高めるために案内溝１３ａにおけるローラを含めた案内軸１２ａの許容誤差を出来るだけ僅少に押さえると移動負荷が増え、方向によってはローラーの回転方向に対して直角な合成力が働いた場合、ローラの表面と案内溝表面が大きい摩擦抵抗を示し、移動負荷が大きくなり、補正レンズの光軸移動方向によっては移動速度が遅れ、画像振れ防止装置の正確な機能を発揮することが出来ない問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題に鑑み、補正レンズの移動を如何なる方向であってもより軽快且つ高精度で移動できる機構が望まれている。補正レンズの移動ばらつきの原因は補正レンズの保持構造において、摩擦抵抗要因が大きくかかわっているため、摩擦抵抗を軽減する構造にする必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従来の機構において、補正レンズを光軸に対して垂直面で移動可能なように案内溝における面保持構造を改め、補正レンズを光軸に平行に設置する一個のヒンジ軸で支持し、該軸を全方向に傾倒可能な構造によって、補正レンズの移動を可能にした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して本発明の最も良好な実施形態を説明する。
【０００７】
図１は本発明を適応した防振装置における補正レンズ移動機構の実施例を示し、図２は全方向ヒンジの構造断面図で、図３はヒンジ軸が全方向に傾倒する状態を示している。図４はヒンジ軸の傾倒動作と補正レンズ移動の様子を示している。図５は実用化製品の分解斜視図である。
【０００８】
図１に示す画像振れ防止装置における補正レンズ２の移動機構はレンズ鏡筒の固定側の保持枠３の内側において、光軸１に対してほぼ垂直に、且つ全方向に移動可能なように、補正レンズ２と保持枠３の間に一部輪形の可動枠６が設置されていて、可動枠６にはＹガイド軸８を軸架する二つ支持部７があり、この二つの支持部の間には補正レンズ２の支持枠４の片側に固設されている２個の支持腕５がＹガイド軸８を貫通する状態で設置されている。これは可動枠６に対して、補正レンズ２がＹ方向にスライド可能であり、且つＹガイド軸８を中心に回転可能なことを意味している。
【０００９】
可動枠６に設置されている二つの支持部７に対して丁度９０°離れた位置に同じような二つ支持部９が有り、固定側の保持枠３の内周の円弧の一部に軸架されているＸガイド軸１０を貫通していて、可動枠６が固定側の保持枠３に対してＹガイド軸８とは９０°異なる方向にスライド可能で且つＸガイド軸１０を中心に回転可能な構造になっている。
【００１０】
次に補正レンズ２を支持している支持枠４には図に示すようにツバ１１が有り、補正レンズ２を中心にしてそれぞれ９０°異なる方向に向いたＹ駆動コイル１２とＸ駆動コイル１４が固定されていて、本体の保持枠３に設置されたヨーク１６に固着した二つマグネット１３をＹ駆動コイル１２に、他の二つのマグネット１５はＸ駆動コイル１４に対向させ、各コイルを挟んでヨーク１７を設置すれば磁路が形成され、Ｘ駆動コイル１４に通電すればＸ方向に、Ｙ駆動コイルに通電すればＹ方向に移動可能となり、Ｘ駆動コイル１４とＹ駆動コイル１２に電流方向と電流量の合成によって全方向に移動が可能となる。
【００１１】
補正レンズ２は本体の保持枠３に対して、可動枠６を通してＸガイド軸１０で支持されているほか、図１に示すように補正レンズ２のツバ１１に固定されているＹ駆動コイル１２とＸ駆動コイル１４の交叉位置にＡヒンジ軸受け１８が固定されていて、該Ａヒンジ軸受け１８と本体の保持枠３に固定されているＢヒンジ軸受け１９で受けるヒンジ軸２０で支持されている。
【００１２】
次に本発明の特徴であるヒンジ構造について詳述すると、補正レンズ２の移動側のＡヒンジ軸受け１８と固定側のＢヒンジ軸受け１９は同一構造で、図２に代表して示してあるがヒンジ軸２０の両端末２０ａと２０ｂは球形となっていて、Ａヒンジ軸受け１８及びＢヒンジ軸受けは２部品で構成している。Ａヒンジ軸受け１８はヒンジ軸２０側の板１８ａと外側の板１８ｂ、Ｂヒンジ軸受け１９はヒンジ軸２０側の板１９ａと外側の板１９ｂで構成し、Ａヒンジ軸受け１８の板１８ａと１８ｂには中心にヒンジ軸２０の球形の端末２０ａを保持すべく穴の対面に直線又は一部球形の面取りのテーパー穴１８ｃ及び１８ｄが施してあり、Ｂヒンジ軸受け１９の板１９ａと１９ｂには中心にヒンジ軸２０の他方の球形の端末２０ｂを保持すべく穴の対面にテーパー穴１９ｃ及び１９ｄが施されていてＡヒンジ軸受け１８は板１８ａと１８ｂでヒンジ軸２０の球形の端末２０ａを、Ｂヒンジ軸受け１９は板１９ａと１９ｂでヒンジ軸２０の球形の端末２０ｂを図のように両部品の面取り側に挟み、サンドイッチ状にして固定したものである。
【００１３】
図３は全方向に傾倒可能なヒンジ動作を示したものでヒンジ軸２０の端末２０ａの球形面はＡヒンジ軸受け１８の板１８ａと１８ｂのテーパー穴１８ｃ、１８ｄと、ヒンジ軸２０の端末２０ｂの球形面はＢヒンジ軸受け１９の板１９ａと１９ｂのテーパー穴１９ｃ、１９ｄとが接触する構成で、ヒンジ軸２０の両端にヒンジ機能を持たせ、端末２０ａと２０ｂがＡヒンジ軸受け１８及びＢヒンジ軸受けに補足されて外れない。このようにヒンジ軸２０の傾倒動作では、球形の端末の接触抵抗は極めて軽微に抑えられるため、ヒンジ動作は極めてスムーズとなる。
【００１４】
次に実際の動作について説明すると画像振れ防止モードに設定された場合、レンズ鏡筒に図示してない振動検知手段により、振動検知から得られる信号に基づいて、振動方向と大きさが算出され、Ｘ駆動コイル１４及びＹ駆動コイル１２に駆動電流として出力される。今Ｘ駆動コイル１４にある方向の電流が流れるとマグネット１５とヨーク１７の間の磁力線の作用によって該Ｘ駆動コイル１４に第一方向の推力が発生するが、これが光軸１に対して外側であればプラス方向で、逆電流であれば内側のマイナス方向に推力が発生し、補正レンズ２を伴って、支持枠４の支持腕５からＹガイド軸８を通して可動枠６の支持部９をＸガイド軸１０に従って滑動することになる。
【００１５】
次にＹ駆動コイル１２に電流が出力された場合、同じくマグネット１３とヨーク１７の間の磁力線の作用によって、該Ｙ駆動コイル１２に第一方向に対して直角の第二方向の推力が発生するが、これが光軸１に対して外側であればプラス方向で、逆電流であれば内側のマイナス方向に推力が発生し、補正レンズ２を伴って、支持枠４の支持腕５が可動枠６の支持部７に軸架しているＹガイド軸８に従って滑動することになる。
【００１６】
他の方向に対しては第一と第二の方向の合成ベクトルで求められるため、図示していない第一方向と第二方向の移動方向と移動量の検知手段によって、Ｘ駆動コイル１４とＹ駆動コイル１２に出力する電流制御で得られる。
【００１７】
今単純化するために図４にＸ駆動コイル１４に流した電流によって生じた第一方向の動作について図示しているが図４（Ｉ）は動作外の通常状態で、補正レンズ２の光軸が鏡筒の光軸１と一致した状態にある。補正レンズ２と支持枠４は固定側の保持枠３に対してＡヒンジ軸受け１８とＢヒンジ軸受け１９で受けるヒンジ軸２０で支持され、他方はＹガイド軸８から可動枠６の支持部９を通して、保持枠３に軸架されているＸガイド軸によって支持されている。
【００１８】
今、Ｘ駆動コイル１４に電流が流れ、光軸１に向かった方向、すなわち図４（II）のような下方向に推力が働くと、ヒンジ軸２０上の点ｎからｐに向かって移動するため、ヒンジ軸２０は球形の端末２０ｂを支点にして、Ａヒンジ軸受け１８の球形の端末２０ａは円弧状に左回転するように倒れ、支持腕５とＹガイド軸８は矢印の下方向に移動しながらＹガイド軸８を中心に補正レンズ２と支持枠４が微少角右に回転しつつ移動する事になる。
【００１９】
また、Ｘ駆動コイル１４に流れる電流によって、図４（III）のような上方向の推力が働くとヒンジ軸２０上の点ｎはｑに向かって移動するため、ヒンジ軸２０は球形の端末２０ｂを支点にして、Ａヒンジ軸受け１８の球形の端末２０ａは円弧状に右回転するように倒れ、支持腕５とＹガイド軸８は矢印の上方向に移動しながらＹガイド軸８を中心に補正レンズ２と支持枠４が微少角右に回転しつつ移動する事になる。
【００２０】
以上のように図４はＸ駆動コイル１２に働く第一方向についての動作について考察したがＹ駆動コイル１２に働く第二方向の動作についても同様で光軸移動に際して、Ｘガイド軸１０を中心に補正レンズ２と支持枠４が微少角右に回転しつつ移動することになり、第一と第二方向が合成された全方向移動に際しても、補正レンズ２と支持枠４の微少角右回転の現象が伴うが、最大移動Ｘ１及びＸ２において、補正レンズ２の光軸の右方向の微少傾きは補正レンズ２のシフト量とヒンジ軸２０の長さ及びＢヒンジ軸受け１９の固定位置からＹガイド軸８までの距離で決まるが実質補正に必要なシフト量に対して極微少な量に抑えられる事から画像振れ防止の性能上は無視できるものとする。
【００２１】
上記説明の中でヒンジ軸２０とＡヒンジ軸受け１８，Ｂヒンジ軸受け１９の構造は多様に考えられ、ヒンジ軸２０の製法上、球形の端末２０ａ及び２０ｂは別物で結合したものでもよく、本出願の図２に示すヒンジ軸２０に球形の端末２０ａ及び２０ｂが一体化されたものに対してはＡヒンジ軸受け１８及びＢヒンジ軸受け１９の軸側の板１８ａと１９ａはヒンジ軸２０に挿入するには中心に対して二つに分割されたものでなければならないことは言うまでもない。
【００２２】
上記説明したように本発明は画像振れ防止のために行う補正レンズ２の光軸移動動作においてＸガイド軸１０及びＹガイド軸８の滑動のほかヒンジ軸２０の傾倒に際しＡヒンジ軸受け１８及びＢヒンジ軸受け１９がほぼ平行に保つようヒンジ軸２０の球形の端末２０ａ及び２０ｂが該Ａヒンジ軸受け１８，Ｂヒンジ軸受け１９内部で転がる構造により可能にしたため、極めて確実で軽快な動作が保証されることになる。
【００２３】
上記説明において、図１に示すヒンジ軸２０の全方向の傾倒動作に対して、Ｘガイド軸１０を支持部９が微少回転を伴ったスライド。或いはＹガイド軸８を支持腕５が微少回転を伴ったスライドすることを説明したが、この回転スライドをＸ，Ｙどちらか一方だけに簡略化出来ることから、実用化製品の分解図例を図５に示したので、これについて簡単に説明する。保持枠３０には光軸１を中心にしてヨーク１６とこれに対向した位置に、ガイド受け３２が設置されている。ヨーク１６には図のように直角に配置したＸ駆動用対のマグネット１５とＹ駆動用対のマグネット１３が固定されていて、これらマグネットに対して、或る間隔を維持した別なヨーク１７が固定され、磁気回路を形成している。一方のガイド受け３２の両端には立ち上った支持部３３とラック（直進歯車）３４を有している。
【００２４】
前記ヨーク１６に在るマグネット１３，１５とヨーク１７で構成する空隙に挿入する形で画像振れ補正レンズの支持枠３１を設置するが、当該支持枠３１には直角に配置した、Ｘ駆動コイル１４とＹ駆動コイル１２が有り、この中央にヒンジ軸受け皿３６が設けられている。光軸１を挟んだ対向位置にガイド軸受け３５が設置されていて、両端にはガイド軸３７がスライド可能なガイド穴３５ａと３５ｂが開けられている。
【００２５】
支持枠３１が光軸１に対して約直角の全方向に移動可能なように、ヒンジ軸２０で支持されているがこの構造は図１の機構で述べたのと同じで、ヒンジ軸２０の両端末２０ａと２０ｂは球形で、Ａヒンジ軸受け１８とＢヒンジ軸受け１９によって受けられている。このヒンジ軸２０とＡヒンジ軸受け１８，Ｂヒンジ軸受け１９の構造は図２に示す通りで、Ａヒンジ軸受け１８はテーパー穴１８ｃを持った板１８ａとテーパー穴１８ｄ（隠れて見えない）を持った板１８ｂで構成され、ヒンジ軸２０の球形の端末２０ａを挟んだ状態で受け、Ｂヒンジ軸受け１９はテーパー穴１９ｃ（隠れて見えない）を持った板１９ａとテーパー穴１９ｄを持った板１９ｂで構成され、もう片方の球形の端末２０ｂを挟んだ状態で受けいる。
【００２６】
ヒンジ軸２０が保持枠３０と支持枠３１を貫通した状態にし、Ａヒンジ軸受け１８は支持枠３１のヒンジ軸受け皿３６に固定し、他方のＢヒンジ軸受け１９は保持枠３０の裏側から部品押さえ板３９とともに保持枠３０に固定されている。これによって、支持枠３１の片方が保持枠３０にヒンジ軸２０で支えられた形となる。
【００２７】
支持枠３１のヒンジ軸受け皿３６に対向した位置にあるガイド軸受け３５は保持枠３０にあるガイド受３２の両方の支持部３３の間に受けられ、ガイド軸３７によって支持部３３の長穴３３ａから、ガイド軸受け３５のガイド穴３５ａ及び３５ｂを通し支持部３３の他方の長穴３３ｂに貫通していて、このガイド軸３７の両端にピニオン３８の右ピニオン３８ａと左ピニオン３８ｂａが固定されている。これらピニオン３８はガイド受け３２のラック３４と噛み合っていて、右ピニオン３８ａは右ラック３４ａと、左ピニオン３８ｂは左ラック３４ｂと噛み合っているため、支持枠３１はガイド受け３２に対して、ラック３４上をピニオン３８が転がることによって、捩れる事なく垂直に移動出来る。
【００２８】
ヒンジ軸２０とガイド受３２で支えられた支持枠３１上のＸ駆動コイル１４とＹ駆動コイル１２は保持枠３０に固定されているヨーク１６のマグネット対１３と１５と上部のヨーク１７で作る磁路の空隙の中間位置に来るよう構成されているため、Ｘ駆動コイル１４とＹ駆動コイル１２に電流を流した時、電磁作用によって、駆動力が発生し、この合成ベクトルによって、支持枠３１の移動が可能となる。この駆動力による図５における移動形態は支持枠３１のガイド軸受け３５に貫通しているガイド軸３７がピニオン３８の回転によってラック３４上を転がる場合、上下に移動し、ガイド軸受け３５がガイド軸３７上を左右に滑動する場合は左右に移動することになるため、ピニオン３８の回転とガイド軸３７上のガイド軸受３５の滑動動作の合成によって、支持枠３１は回転成分が伴わないで、全方向に移動出来ることが判る。
【００２９】
図５の例も図１の機構と同じく、一本支持のヒンジ軸２０は支持枠３１の全方向移動に対して、傾倒動作をすることになり、図４で示す通りヒンジ軸２０の傾倒に従ってガイド軸３７を軸芯にして微少の回転を伴うが、性能上は無視出来るもので、画像振れ防止装置の構成の簡易性と移動摩擦の減少等の作動効率の観点から優位性の高い機構が実現できる。
【００３０】
【発明の効果】
補正レンズを光軸に対して垂直面で移動可能なように案内溝における面保持構造を改め、補正レンズを光軸に平行に設置する一個のヒンジ軸で支持し、該軸を全方向に傾倒可能な構造によって、補正レンズの移動を如何なる方向であってもより軽快且つ高精度で移動できる画像振れ防止装置が得られた。また、補正レンズの移動ばらつきの原因は補正レンズの保持構造にあるが、摩擦抵抗を軽減する構造にすることにより摩擦抵抗の少ない補正レンズの移動を可能にし、移動速度の遅れ、画像振れ防止装置の正確な機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適応した防振装置における補正レンズ移動機構の斜視図である。
【図２】全方向ヒンジの構造断面図である。
【図３】ヒンジ軸が全方向に傾倒する状態を示す説明図である。
【図４】ヒンジ軸の傾倒動作と補正レンズ移動の様子を示す説明図である。
【図５】実用化製品の分解斜視図である。
【符号の説明】
１  光軸
２  補正レンズ
３  保持枠
４  支持枠
５  支持腕
６  可動枠
７  支持部
８  Ｙガイド軸
９  支持部
１０  Ｘガイド軸
１１  ツバ
１２  Ｙ駆動コイル
１３  マグネット
１４  Ｘ駆動コイル
１５  マグネット
１６  ヨーク
１７  ヨーク
１８  Ａヒンジ軸受け
１９  Ｂヒンジ軸受け
２０  ヒンジ軸
３０  保持枠
３１  支持枠
３２  ガイド受け
３３  支持部
３４  ラック
３５  ガイド軸受け
３６  ヒンジ軸受け皿
３７  ガイド軸
３８  ピニオン
３９  部品押さえ板
【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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