(57)【要約】【課題】像ブレ補正装置の補正レンズを高精度に移動させること。【解決手段】像ブレ補正装置１０は、ベース枠３０と、第１アーム２１と、第２アーム２２とを有する。第１アーム２１は、ベース枠３０に設けられた第１回転軸３３を中心に揺動可能である。第１アーム２１は第１磁石２７とコイル３８とから構成するボイスコイルモータにより揺動駆動し、この揺動により補正レンズ１２がＹ方向で移動する。第２アーム２２は、第１アーム２１に設けられる第２回転軸４１を中心に揺動可能である。第２アーム２２が揺動すると補正レンズ１２がＸ方向で移動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系の光軸に直交する光軸直交面上で補正レンズを移動させて像ブレを補正する像ブレ補正装置において、
前記光軸に平行に配置されるとともに前記光軸に対して位置が固定された回転軸と、
前記回転軸を中心に前記光軸直交面上で揺動可能であって、前記補正レンズを保持するアームと、
前記光軸直交面上で前記補正レンズを挟んで前記回転軸に対向するように配置され、前記アームを揺動駆動するアーム駆動手段と、を備えることを特徴とする像ブレ補正装置。
【請求項２】
前記光軸に平行に配置されるとともに、前記補正レンズを中心にしたときに前記回転軸に対して前記光軸直交面上で略９０度の角度を成すようにして前記アームに設けられた第２回転軸と、
前記第２回転軸を中心に前記光軸直交面上で揺動可能であって、前記補正レンズを固定保持する第２アームと、
前記光軸直交面上で前記補正レンズを挟んで前記第２回転軸に対向するように配置され、前記第２アームを揺動駆動する第２アーム駆動手段と、を備え、
前記アームは前記第２アームを介して前記補正レンズを保持しており、前記補正レンズが前記光軸直交面上で略直交する２方向で移動可能であることを特徴とする請求項１記載の像ブレ補正装置。
【請求項３】
前記アーム駆動手段及び第２アーム駆動手段は、ボイスコイルモータであることを特徴とする請求項２記載の像ブレ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光学系の光軸直交面上で補正レンズを移動させて像ブレを補正する像ブレ補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影光学系の光軸直交面上で補正レンズを移動させて像ブレを補正する像ブレ補正装置が知られている。この像ブレ補正装置は、例えばデジタルカメラのレンズ鏡筒に組み込まれ、カメラ内に設けられた角速度センサなどからなるブレ量検出センサからの出力信号に基づいて補正レンズの移動量を決定して補正レンズを移動させる。
【０００３】
特許文献１記載の像ブレ補正装置は、補正レンズを保持するレンズ保持枠と、レンズ保持枠を上下方向に移動可能に案内する２本の上下ガイドバー（シャフト）と、上下ガイドバーを支持する第１の保持枠と、第１の保持枠を左右方向に移動可能に案内する２本の左右ガイドバーと、左右ガイドバーを支持する第２の保持枠とを有しており、各ガイドバーにバネを取り付けることにより、レンズ保持枠を第１の保持枠に対して上下方向に位置決めするとともに、第１の保持枠を第２の保持枠に対して左右方向に位置決めしている。そして、レンズ保持枠の上下に配置したボイスコイルモータを駆動して、レンズ保持枠を上下ガイドバーに沿って移動させるとともに、レンズ保持枠の左右に配置したボイスコイルモータを駆動して、第１の保持枠を左右ガイドバーに沿って移動させ、これにより補正レンズを上下及び左右に移動させている。ボイスコイルモータは、安価であり応答性が良いなどの理由から、補正レンズを移動させる駆動源として一般に用いられている。
【特許文献１】特許第２７２０９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の像ブレ補正装置では、ボイスコイルモータの駆動量と補正レンズの移動量とが１：１の関係であり、ボイスコイルモータの駆動量がそのまま補正レンズの移動量になることから、補正レンズを高精度に位置決めすることが難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は、補正レンズが高精度に位置決め可能な像ブレ補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、撮影光学系の光軸に直交する光軸直交面上で補正レンズを移動させて像ブレを補正する像ブレ補正装置に関し、前記光軸に平行に配置されるとともに前記光軸に対して位置が固定された回転軸と、前記回転軸を中心に前記光軸直交面上で揺動可能であって、前記補正レンズを保持するアームと、前記光軸直交面上で前記補正レンズを挟んで前記回転軸に対向するように配置され、前記アームを揺動駆動するアーム駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記光軸に平行に配置されるとともに、前記補正レンズを中心にしたときに前記回転軸に対して前記光軸直交面上で略９０度の角度を成すようにして前記アームに設けられた第２回転軸と、前記第２回転軸を中心に前記光軸直交面上で揺動可能であって、前記補正レンズを固定保持する第２アームと、前記光軸直交面上で前記補正レンズを挟んで前記第２回転軸に対向するように配置され、前記第２アームを揺動駆動する第２アーム駆動手段と、を備え、前記アームは前記第２アームを介して前記補正レンズを保持しており、前記補正レンズが前記光軸直交面上で略直交する２方向で移動可能であることが好ましい。
【０００８】
前記アーム駆動手段及び第２アーム駆動手段は、ボイスコイルモータであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、アーム駆動手段が光軸直交面上で補正レンズを挟んで回転軸に対向するように配置されているので、アーム駆動手段によるアームの駆動量に対して補正レンズの移動量が小さくなることから、アーム（レンズ保持枠）の駆動量と補正レンズの移動量が１：１になっている従来の技術と比較して、補正レンズを高精度に移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に示すように、デジタルカメラのレンズ鏡筒２は、前筒３、中間筒４、固定筒５、カム筒６とを有する。前筒３には第１レンズ群７を保持する第１レンズ枠８が組み込まれ、第１レンズ枠８は前筒３と共に移動する。レンズ鏡筒２内には補正レンズ（第２レンズ群）１２を有する像ブレ補正装置１０が組み込まれ、像ブレ補正装置１０は中間筒４と共に移動する。固定筒５には第３レンズ群１４を保持する第３レンズ枠１５が組み込まれている。第１レンズ群７、補正レンズ１２、第３レンズ群１４により撮影光学系が構成されている。撮影光学系の光軸を符号１３で示す。第３レンズ群１４の後方には、撮影光学系により結像される被写体像を撮像するための撮像素子１６が配置されている。また、像ブレ補正装置１０の前方には図示しないシャッタユニットが設けられている。
【００１１】
カム筒６は光軸方向への移動を阻止された状態で固定筒５の外周に回転自在に支持されている。カム筒６が正転駆動されると前筒３及び中間筒４が固定筒５に対して繰り出され、カム筒６が逆転駆動されると前筒３及び中間筒４が固定筒５に対して収納される。レンズ鏡筒２の繰り出し量が調節されてズーム動作が行われる。
【００１２】
像ブレ補正装置１０は図示しないガイド手段により回転止めされており、回転止めされた状態で中間筒４と共に光軸１３に沿ってスライド移動する。第３レンズ枠１５は図示しない駆動手段により光軸１３に沿って移動する。第３レンズ群１４の位置が調整されてピント調整動作が行われる。
【００１３】
図２に示すように、像ブレ補正装置１０は、ベース枠２０と、ベース枠２０に揺動回転可能に取り付けられる第１アーム（アーム）２１と、第１アーム２１に揺動回転可能に取り付けられる第２アーム２２とを備えている。第２アーム２２は、補正レンズ１２を固定保持するレンズ筒２５を有する。以下では、光軸１３に直交する光軸直交面において、水平方向をＸ方向とし、鉛直方向をＹ方向とするが、便宜上、水平方向を左右で表し、鉛直方向を上下で表すこともある。
【００１４】
ベース枠２０は円形の底板２３を有し、底板２３の前面周縁部にリング部２４が設けられている。底板２３の中央部には、レンズ筒２５が挿入される円形開口２６が形成されている。円形開口２６はレンズ筒２５の外周よりもひと回り大きなサイズで形成されている。円形開口２６の左方には第１磁石２７を嵌め込むための矩形開口２８が形成され、円形開口２６の下方には第２磁石２９を嵌め込むための矩形開口３０が形成されている。第１磁石２７の後面にはプレート３１が固定されており、プレート３１の両端部を底板２３に取り付けることにより第１磁石２７を底板２３に固定することができる。プレート３１は金属製であり、第１磁石２７のヨークの役割も果たしている。第２磁石２９の後面には、プレート３１と同じ構成のプレート３２が固定されている。
【００１５】
円形開口２６の右方には第１回転軸３３が設けられている。第１アーム２１は軸受部３４を介して第１回転軸３３に回転可能に取り付けられる。第１アーム２１の中央部にはレンズ筒２５が挿入される開口３５が形成されている。開口３５はレンズ筒２５よりもひと回り大きなサイズになっており、レンズ筒２５が移動するときに第１アーム２１がレンズ筒２５に干渉しない構成になっている。第１アーム２１において開口３５（補正レンズ１２）を挟んで軸受部３４（第１回転軸３３）と対向する位置にはブロック３６が設けられており、このブロック３６の後面には第１移動片３７が固定される。
【００１６】
第１移動片３７には、第１磁石２７に対してＹ方向に移動する力を発生させるコイル３８と、第１磁石２７に対する第１アーム２１の位置を検出するためのＹ位置センサ３９とが設けられている。コイル３８は光軸直交面上で渦巻くように巻かれている。Ｙ位置センサ３９はコイル３８の上方に配置されている。Ｙ位置センサ３９は、例えばホール素子であって、第１磁石２７の磁界の強さを検出することによって第１磁石２７（ベース枠２０）に対する第１アーム２１のＹ方向での位置を検出することができる。コイル３８と第１磁石２７とがボイスコイルモータを構成しており、このボイスコイルモータが第１アーム２１を揺動駆動する第１アーム駆動手段（アーム駆動手段）になっている。
【００１７】
ブロック３６の左面には、ガイドバー６０を案内する案内溝３６ａが形成されている。ガイドバー６０はＹ方向に沿うようにしてベース枠２０に対して配置されており、ガイドバー６０の両端部は図示しない固定部に固定されている。第１アーム２１が揺動するときに、案内溝３６ａとガイドバー６０とを互いの接触部位（前後方向で接触する）で摺動させることにより、第１アーム２１は光軸直交面上からずれることなく高精度に移動する。また、ブロック３６には、第１アーム２１をＹ方向で中立位置（Ｙ方向において補正レンズ１２の光軸が撮影光学系の光軸１３に一致するときの第１アーム２１の位置をいう）に位置決めするためのセンタリングバネ６１が取り付けられている。センタリングバネ６１は棒状であって左方に延びており、その先端部６１ａがベース枠２０のリング部２４の左端部に形成された溝２４ａに係合する。センタリングバネ６１は、第１アーム２１が中立位置からずれたときに自らが撓むことにより、第１アーム２１を中立位置に戻す力を発生させる。
【００１８】
第１アーム２１の上端部には軸受部４０が設けられている。軸受部４０は、開口３５（補正レンズ１２）を中心にしたときに軸受部３４（第１回転軸３３）に対して反時計回りに略９０度の角度を成す位置に設けられている。軸受部４０は、第２アーム２２の第２回転軸４１を受けるものである。
【００１９】
レンズ筒２５は第２アーム２２の中央部に設けられている。第２アーム２２はレンズ筒２５に対して上方に延びる部位４２を有しており、この部位４２の先端部に第２回転軸４１が設けられている。第２アーム２２において補正レンズ１２を挟んで第２回転軸４１と対向する位置にブロック４３が設けられており、このブロック４３の後面には第２移動片４４が固定される。
【００２０】
第２移動片４４は、第１移動片３７と同様の構成であり、コイル４５と、コイル４５の左方に配置されたＸ位置センサ４６とを有する。Ｘ位置センサ４６は、第２磁石２９（ベース枠２０）に対する第２アーム２２のＸ方向での位置を検出することができる。第２磁石２９とコイル４５からボイスコイルモータが構成されており、このボイスコイルモータが第２アーム２２を揺動駆動する第２アーム駆動手段になっている。
【００２１】
ブロック４３の下面には、ガイドバー６２を案内する案内溝４３ａが形成されている。ガイドバー６２はＸ方向に沿うようにしてベース枠２０に対して配置されており、ガイドバー６２の両端部は図示しない固定部に固定されている。第２アーム２２が揺動するときに、案内溝４３ａとガイドバー６２とを互いの接触部位（前後方向で接触する）で摺動させることにより、第２アーム２２は光軸直交面上からずれることなく高精度に移動する。ブロック４３には、第２アーム２２をＸ方向で中立位置（Ｘ方向において補正レンズ１２の光軸が撮影光学系の光軸に一致するときの第２アーム２２の位置をいう）に位置決めするためのセンタリングバネ６３が取り付けられている。センタリングバネ６３は下方に延びており、その先端部６３ａがベース枠２０のリング部２４の下端部に形成された溝２４ｂに係合する。
【００２２】
ベース枠２０の内部には略Ｌ字状のＬ字プレート４７が組み込まれる。Ｌ字プレート４７は、Ｙ方向に延びる部位４７ａが第１磁石２７に離間して対向し、Ｘ方向に延びる部位４７ｂが第２磁石２９に離間して対向するようにして、ベース枠２０に設けられた図示しない固定部に固定されている。Ｌ字プレート４７は金属製であり、第１磁石２７及び第２磁石２９のヨークの役割を果たしている。Ｌ字プレート４７の部位４７ａと第１磁石２７との間に形成された隙間には、第１移動片３７が移動可能に位置し、部位４７ｂと第２磁石２９との間に形成された隙間には、第２移動片４４が移動可能に位置する。
【００２３】
図３に示すように、像ブレ補正装置１０は制御部５０により駆動を制御される。この制御部５０には、デジタルカメラのＹ方向でのブレ量を検出するＹブレ量検出センサ５１からの検出信号と、Ｘ方向でのブレ量を検出するＸブレ量検出センサ５２からの検出信号とが入力される。Ｙブレ量検出センサ５１及びＸブレ量検出センサ５２は、例えばデジタルカメラの制御基板に搭載されている。
【００２４】
制御部５０は、補正レンズ位置決定部５３と、アーム位置決定部５４とを有している。補正レンズ位置決定部５３は、各ブレ量検出センサ５１，５２からの検出信号に基づいて、ベース枠２０に対する（撮影光学系の光軸１３に対する）補正レンズ１２の目標位置を決定する。補正レンズ１２の目標位置は、各ブレ量検出センサ５１，５２が検出したブレ量がゼロのときには、補正レンズ１２の光軸が撮影光学系の光軸１３に一致する位置（以下、中央位置と称する）になる。第１アーム２１及び第２アーム２２が中立位置に位置するとき、補正レンズ１２が中央位置に位置する。
【００２５】
アーム位置決定部５４は、補正レンズ１２の目標位置情報に基づいて、第１アーム２１及び第２アーム２２の目標位置を算出する。算出された第１アーム２１の目標位置情報はコイル駆動部５５に送られ、算出された第２アーム２２の目標位置情報はコイル駆動部５６に送られる。
【００２６】
コイル駆動部５５には、第１アーム２１の目標位置情報に加えて、Ｙ位置センサ３９が検出した第１アーム２１の検出位置信号が入力される。コイル駆動部５５は、第１アーム２１の検出位置信号を参照しながら、第１アーム２１が目標位置に移動するようにコイル３８に流す電流を制御する。コイル駆動部５６は、Ｘ位置センサ４６からの第２アーム２２の検出位置信号を参照しながら、第２アーム２２が目標位置に移動するようにコイル４５に流す電流を制御する。
【００２７】
図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を図４に概略的に示し、第１移動片３７（すなわち第１アーム２１）がＹ方向に移動する原理を説明する。第１磁石２７は上側がＮ極になっている。第１磁石２７とＬ字プレート４７の部位４７ａとの間に形成された隙間に、第１移動片３７が位置している。第１磁石２７、プレート３１、及びＬ字プレート４７が形成する磁気回路を点線で示す。
【００２８】
コイル３８の上部分３８ａで紙面奥方向に流れるように（コイル３８の下部分３８ｂで紙面手前方向に流れるように）コイル３８に電流を流したときには、フレミングの法則によりコイル３８には上向きの力がかかる。ここで、コイル３８にかかる力は、コイル３８に流す電流の大きさに応じて変化する。一方、コイル３８に逆方向に電流を流したときには、コイル３８には下向きの力がかかる。このように、コイル３８に流す電流の向き及び電流の大きさに応じて、コイル３８の位置（移動量）が変化する。
【００２９】
第２移動片４４は第１移動片３７と同様の構成である。第２移動片４４はＸ方向で移動し、これにより第２アームがＸ方向で移動する。
【００３０】
以下、上記構成の像ブレ補正装置１０の作用について説明する。デジタルカメラの電源がオフのときには、第１アーム２１はセンタリングバネ６１の働きにより中立位置にあり、第２アーム２２はセンタリングバネ６３の働きにより中立位置にある。補正レンズ１２は中央位置に位置している。
【００３１】
デジタルカメラが電源オンになると、制御部５０では各アーム２１，２２の初期目標位置を中立位置にすることが決定され、これを受けて各コイル駆動部５５，５６が各コイル３８，４５の電流を制御して各アーム２１，２２は中立位置に正確に位置決めされる。これにより補正レンズ１２は中央位置に正確に位置決めされる。
【００３２】
デジタルカメラが電源オンの状態で、Ｙブレ量検出センサ５１またはＸブレ量検出センサ５２がブレを検出した場合には、この検出信号に基づいて補正レンズ位置決定部５３が補正レンズ１２の目標位置を決定し、アーム位置決定部５４が各アーム２１，２２の目標位置を算出する。各コイル駆動部５５，５６は、各アーム２１，２２の目標位置情報に基づいて、各コイル３８，４５の電流制御を開始する。
【００３３】
コイル３８が電流制御されると、第１移動片３７がＹ方向に駆動（移動）され、第１移動片３７が固定された第１アーム２１が第１回転軸３３を中心に回転し、これにより補正レンズ１２がＹ方向に移動する。同時に、コイル４５が電流制御されて、第２移動片４４がＸ方向に駆動され、第２移動片４４が固定された第２アーム２２が第２回転軸４１を中心に回転し、これにより補正レンズ１２がＸ方向に移動する。
【００３４】
ここで、第１移動片３７の駆動量（コイル３８の駆動量、及びＹ位置センサ３９の移動量）に対して補正レンズ１２のＹ方向での移動量が小さいことから、補正レンズ１２をＹ方向に高精度に移動させることができる。また、第２移動片４４の駆動量（コイル４５の駆動量、及びＸ位置センサ４６の移動量）に対して補正レンズ１２のＸ方向での移動量が小さいことから、補正レンズ１２をＸ方向で高精度に移動させることができる。このように、補正レンズ１２は、Ｙ方向及びＸ方向の２方向で移動させることが可能、すなわち光軸直交面上で任意の位置に移動させることが可能である。
【００３５】
補正レンズ１２を目標位置に高精度に移動させる像ブレ補正動作は、デジタルカメラが電源オンになっている間継続して行われ、これにより像ブレが確実に防止される。
【００３６】
なお、上記実施形態では、第２アーム２２が補正レンズ１２を固定保持し、この第２アーム２２を第１アーム２１が支持する構成であったが、第２アーム２２を用いずに第１アーム２１が直接に補正レンズ１２を固定保持する構成であってもよい。この構成の場合には、Ｙ方向（上下方向）の像ブレを防止できる。ここで、補正レンズ１２の移動軌跡は第１回転軸３３を中心に湾曲するが、第１回転軸３３と補正レンズ１２の中心までの距離（例えば７〜１０ｍｍ）に対して、補正レンズ１２の移動量は微量（例えば０．５ｍｍ以下であり、これは実験により確認されている）であることから、補正レンズ１２の移動軌跡の湾曲量はほぼ無視できる量であり、補正レンズ１２の移動軌跡はＹ方向に沿う直線に近似することができる。
【００３７】
上記実施形態では、Ｙ位置センサ３９は光軸直交面上で補正レンズ１２を挟んで第１回転軸３３に対向する位置に配置したが、必ずしもこの位置に配置する必要はなく、補正レンズ１２に近い位置や、第１回転軸３３に近い位置に配置してもよい。ただし、補正レンズ１２の移動量に対してＹ位置センサ３９の移動量が大きくなる位置にＹ位置センサ３９を配置したほうが、Ｙ位置センサ３９の分解能を高くする（性能を向上させる）観点から好適である。Ｘ位置センサ４６の配置についても、Ｙ位置センサ３９と同様に、上記実施形態で説明した位置に限定されない。
【００３８】
なお、上記実施形態では、Ｙ位置センサ３９を用いて第１アーム２１の位置制御を行ったが、Ｙ位置センサ３９を用いなくてもよい。この場合には、例えば、コイル３８に流す電流の大きさと第１アーム２１の位置（移動量）との関係を実験により求めて、これらの関係を予めテーブル化しておくことにより、Ｙ位置センサ３９からの位置信号のフィードバックなしに第１アーム２１を位置制御する。第２アーム２２の位置制御についても第１アーム２１と同様に、Ｘ位置センサ４６を用いずに行ってもよい。
【００３９】
上記実施形態では、像ブレ補正装置１０をデジタルカメラに適用する例で本発明を説明したが、動画撮影を行うビデオカメラに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】像ブレ補正装置が組み込まれたレンズ鏡筒を示す断面図である。
【図２】像ブレ補正装置の分解斜視図である。
【図３】像ブレ補正装置の正面図である。
【図４】第１移動片が移動する原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
２  レンズ鏡筒
１０  像ブレ補正装置
１２  補正レンズ
２１  第１アーム
２２  第２アーム
２７  第１磁石
２９  第２磁石
３３  第１回転軸
４１  第２回転軸
３８，４５  コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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