(57)【要約】【課題】像振れ補正装置の補正レンズの光軸回りの回転を、機械機構や駆動部を設けずに規制する。【解決手段】  第３群レンズＬ３をピッチ方向、ヨー方向にそれぞれｄｐ、ｄｙ変位させると、コイル２９から発生するローレンツ力によりシフトベースをピッチ方向、ヨー方向に駆動する推力Ｂｐ、Ｂｙが発生する。これにより、マグネット２５を吸着力によって元の位置に戻す戻し力Ｃｐ、Ｃｙ、Ｄｐ、Ｄｙが発生する。Ｂｙと力Ｃｙ、ＢｐとＤｐは推力方向軸と同一軸上に作用しているが、ＣｐとＤｙはＢｐとＢｙと同一軸上にはない。このため、Ｂｐ、ＢｙとＣｐ、Ｄｙによって、シフトベースを回転させる回転モーメントＭが発生し、シフトベースは第１の回転角θ１の位置で安定する。ここで、第１の回転角θ１はシフト移動枠２１の回転方向の制限部により規制される第２の回転角θ２よりも小さいため、シフトベースがシフト移動枠に当り防振に悪影響が生ずることはない。【選択図】図１０
2009222899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部材に保持され光軸と直交方向に移動可能な防振用光学素子又は撮像素子と、前記可動部材を光軸方向に位置決めするボールと、該ボールを光軸方向に位置決めする固定部材と、前記可動部材と前記固定部材の何れか一方に駆動用マグネットを設け、何れか他方にコイルと磁性部材を設けた駆動部とを備え、前記可動部材は前記駆動用マグネットの吸着力により中心に保持され、前記可動部材は、移動時に前記駆動用マグネットの吸着力により光軸と直交する面での回転を第１の回転角以下に規制し、更に光軸と直交する面での回転を前記固定部材に設けた回転方向の制限部により第２の回転角よりも小さく規制し、前記第１の回転角は前記第２の回転角よりも小さいことを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項２】
前記制限部は前記可動部材に対する余裕量が前記駆動用マグネットの吸着力による前記第１の回転角の方向に対して、反対方向に小さい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】
複数のレンズ群から成る光学系を有し、一部の前記レンズ群を光軸と垂直な面内の方向に移動させる請求項１に記載の像振れ補正装置を備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ鏡筒等において像振れ補正をする像振れ補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、手持ち撮影時等において生じ易い手振れ等による像振れを防止するため、カメラの振れ状況を振れ検出手段によって検出し、その検出結果に応じて補正レンズを光軸に直交する方向にシフト移動させる構成を有する像振れ補正装置が知られている。
【０００３】
像振れ補正装置を備えたカメラでは、撮影レンズ系の少なくとも一部を構成する補正レンズを移動可能に支持する。この補正レンズを主光学系の光軸に対して直交する面内において、振れを吸収する方向に移動させることにより、振れによる結像位置のずれを補正し、像振れを解消するようにしている。
【０００４】
このような像振れ補正装置の問題点の１つに、像振れ防止のための補正レンズを移動可能に支持した可動部材の光軸に対して、直交する面内での回転による悪影響が挙げられる。一般に、可動部材の重心は、可動部材を移動させるための駆動部から発生する推力の方向軸上からずれた位置にあり、像振れ補正時には推力により可動部材を光軸に対して直交する面内で回転させる回転モーメントが発生する。また、推力以外の振動や摩擦等によっても可動部材を回転させる力が発生する。
【０００５】
そのため、可動部材の光軸に対して直交する面内での回転を抑制する手段がないと、像振れ補正動作中に可動部材が自在に回転することで固定部材に接触し、駆動特性の変化や画像の乱れを生じさせる危険性がある。
【０００６】
また、像振れ補正装置の位置検出センサは、磁石と磁気検出素子や発光素子と受光素子の組合わせなどにより構成されている。これらの位置検出センサでは、補正レンズが光軸に垂直な平面内でのカメラ等の使用姿勢における光軸に垂直な面内での水平方向であるヨー方向、又はカメラ等の使用姿勢における光軸に垂直な面内での鉛直方向であるピッチ方向の一方向の動きを想定している。
【０００７】
従って、補正レンズが大きく回転すると、位置検出センサの出力特性が変化して正確な位置検出ができなくなり、所謂クロストークを発生する。また、回転により位置検出が変化することは、フィードバック位置制御の発振も招き、更には手振れ補正時の光学性能劣化の原因となる。
【０００８】
可動部材の光軸回りの回転を抑制する対策として、可動部材に保持されている補正レンズを、ヨー方向又はピッチ方向に、光軸回りに回転させることなく変位させるようにした像振れ補正装置が提案されている。
【０００９】
例えば特許文献１のように、回転を規制するための、ガイド軸を設けた構成の像振れ補正装置や、特許文献２のように回転を規制するために新たに回転抑制のための駆動部を設けた構成の像振れ補正装置が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特許第３２２９８９９号公報
【特許文献２】特開平６−２４２４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１の構成では、補正レンズを同一平面内において直交する２つの軸方向であるヨー、ピッチ方向への移動可能とするために、２本のガイド軸によりガイド保持されるジンバル構造となっている。像振れを補正するためには、数１０Ｈｚという周波数帯域までの応答を必要とし、位置精度も高精度な制御が要求されるため、摩擦及びがたが少ない保持が必須となる。
【００１２】
そのため、特許文献１の構成で補正レンズを同一平面内において、精度良く補正レンズを変位させるためには、２本のガイド軸は二重嵌合にしなければならない。このような二重嵌合を、がたなく高精度に保持することは困難で、現実には調整等が必要となりコストアップの要因となる。
【００１３】
また、この構成では可動部材を回転させようとする回転モーメントが残ったままなので、可動部材が変位する場合には、ガイド軸と移動枠に設けられた軸受けの間にこじり力が発生し、このこじり力による摩擦の影響により微小振幅特性が悪化する。
【００１４】
特許文献２の構成では、ヨー、ピッチ方向の駆動部の他に、光軸回りの回転抑制のための駆動部を新たに設けている。この場合に、特許文献１のような機械機構の摩擦による微小振幅特性の悪化は改善されるが、新たに駆動部を設けていることで、制御の複雑化、消費電力の増大、部品点数、組立工数の増加、コストアップの要因となっている。
【００１５】
更に、撮影光学系によりピント面上に結像された被写体像を、電気信号に変換するＣＣＤ、ＣＭＯＳのような撮像素子においては、半導体微細加工技術の進歩により、より小さな画素ピッチの撮像素子が製作可能になってきている。これにより、従来並みの画素数をより小さな面積内に作成することによる光学系の更なる小型化や、同一面積又は面積拡大による多画素化に伴う光学系の更なる高解像度化の２つの流れが発生している。前者においては、同一量の手振れを補正するためのシフトレンズ群の移動量が撮像面積に略比例するために、より微小な動きが要求され、より精度の高い動きが要求されている。
【００１６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、機械機構又は駆動部を新たに設けることなく、防振用光学素子又は撮像素子の光軸回りの回転を規制することが可能な像振れ補正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するための本発明に係る像振れ補正装置は、可動部材に保持され光軸と直交方向に移動可能な防振用光学素子又は撮像素子と、前記可動部材を光軸方向に位置決めするボールと、該ボールを光軸方向に位置決めする固定部材と、前記可動部材と前記固定部材の何れか一方に駆動用マグネットを設け、何れか他方にコイルと磁性部材を設けた駆動部とを備え、前記可動部材は前記駆動用マグネットの吸着力により中心に保持され、前記可動部材は、移動時に前記駆動用マグネットの吸着力により光軸と直交する面での回転を第１の回転角以下に規制し、更に光軸と直交する面での回転を前記固定部材に設けた回転方向の制限部により第２の回転角よりも小さく規制し、前記第１の回転角は前記第２の回転角よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る像振れ補正装置によれば、駆動用マグネットから発生する吸着力による戻し力によって、機械機構又は駆動部を新たに設けることなく、可動部材の光軸回りの回転を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は実施例１の像振れ補正装置を備えたレンズ鏡筒の断面図、図２は分解斜視図を示している。なお、この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影装置に取り付けられ、或いは一体に固定されて使用される。
【００２１】
このレンズ鏡筒は凸凹凸凸の４群構成のレンズ群から成る変倍光学系を有している。即ち、光軸方向に固定の第１群レンズＬ１、変倍のための第２群レンズＬ２、像振れ防止のための第３群レンズＬ３、合焦のための第４群レンズＬ４が配列されている。第２群レンズＬ２は光軸方向に移動して変倍動作を行い、第３群レンズＬ３は光軸と直交する方向つまり後述する縦方向及び横方向に移動して振れ補正を行う可動の防振用光学素子として作用し、第４群レンズＬ４は光軸方向に移動し合焦動作を行う。
【００２２】
第１群レンズＬ１は固定鏡筒１により保持され、第２群レンズＬ２は２群移動枠２により保持され、第３群レンズＬ３はシフトユニット３により保持され、第４群レンズＬ４は４群移動枠４により保持されている。また４群移動枠４の後方には、ＣＣＤ等から成る撮像素子を固定したＣＣＤホルダ５が設けられている。固定鏡筒１は前部固定筒６にビス止めされ、ＣＣＤホルダ５と前部固定筒６は後部固定筒７にビス止めされる。
【００２３】
前部固定筒６と後部固定筒７により位置決め固定されている２群移動枠２は、ガイドバー８、９により光軸方向に移動可能に支持され、また４群移動枠４はガイドバー１０、１１により光軸方向に移動可能に支持されている。
【００２４】
シフトユニット３は後部固定筒７に対して位置決めされ、２本のビスにより固定されている。第３群レンズＬ３内に配置された絞り装置１２は光学系の開口径を変化させ、２枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させる所謂ギロチン式とされている。
【００２５】
第４群レンズＬ４はボイスコイルモータ１３により光軸方向に駆動され、ボイスコイルモータ１３はマグネット１３ａ、ヨーク１３ｂ、１３ｃ、コイル１３ｄとから成っている。ボイスコイルモータ１３では、ヨーク１３ｂが後部固定筒７に圧入固定され、ヨーク１３ｂにマグネット１３ａとヨーク１３ｃとが磁力によって固定されている。コイル１３ｄに電流を流すことで、コイル１３ｄにローレンツ力が発生し、コイル１３ｄが光軸方向に駆動可能となる。コイル１３ｄは４群移動枠４に固定されており、コイル１３ｃの駆動により４群移動枠４が光軸方向に駆動される。
【００２６】
後部固定筒７にズームモータ１４が２本のビスにより固定され、第２群レンズＬ２はズームモータ１４により光軸方向に駆動され変倍動作を行う。ズームモータ１４は回転するロータと同軸のリードスクリュ１４ａを有し、リードスクリュ１４ａには、２群移動枠２に設けられたラック２ａが噛合しており、ロータの回転により第２群レンズＬ２が光軸方向に駆動される。また、２群移動枠２、ガイドバー８、９、ラック２ａ及びリードスクリュ１４ａは、ねじりコイルばね２ｂによりそれぞれ、がたが片寄せられ、嵌合又は噛合いのがたを防止している。
【００２７】
フォトインタラプタ１５は２群移動枠２に形成された斜光部２ｃの光軸方向への移動を光学的に検出し、第２群レンズＬ２が基準位置に位置していることを検出するためのズームリセットスイッチとして用いられる。
【００２８】
後部固定筒７に固定された光学式センサ１６は発光部と受光部とから成り、４群移動枠４に接着固定されたスケール１７に発光部から出射する光を照射し、反射光を受光部で読み取ることで、第４群レンズＬ４の絶対位置を検出する。
【００２９】
図３はシフトユニット３のピッチ方向の駆動部の拡大断面図、図４は分解斜視図を示している。また、ピッチ方向用アクチュエータ及び位置センサと、ヨー方向用のアクチュエータ及び位置センサは互いに９０度の角度をなすように配置されているが、構成自体は同じであるので、以下にはピッチ方向のみについて説明する。なお、部材の符号の添字ｐ、ｙはピッチ方向、ヨー方向を示している。
【００３０】
シフトユニット３においては、可動部材であるシフト移動枠２１、固定部材であるシフトベース２２、金属プレート２３、マグネットベース２４が配列されている。シフト移動枠２１は第３群レンズＬ３を保持すると共に、更に振れを補正するために光軸直交方向に変位する。マグネットベース２４はシフト移動枠２１に対し金属プレート２３が挟み込まれた状態で、ビスにより一体的に結合固定されている。金属プレート２３の材質としては例えばステンレス鋼などが適している。
【００３１】
マグネットベース２４には、駆動用と位置検出用とを兼ねるマグネット２５ｐが圧入保持されている。マグネット２５ｐをマグネットベース２４に圧入して組み込みことにより、組み込み後にマグネットベース２４とマグネット２５ｐとの相対位置関係がずれることはない。このため、位置検出機能も兼ねているマグネット２５ｐの位置は、シフト移動枠２１に対して固定位置に定まり、マグネット２５ｐによって第３群レンズＬ３の位置を正確に検出することができる。
【００３２】
シフトベース２２とマグネットベース２４との間に３つのボール２６が配置され、光軸直交面内おける光軸回りに配置されている。ボール２６はシフトベース２２に形成されたボールホルダ部２２ａにおいて、ボール２６を回転可能に保持されている。なお、ボール２６の材質としては、その近傍に配置されたマグネット２５に吸引されないように、ステンレス鋼などが好適である。
【００３３】
ボール２６とマグネットベース２４との間に金属プレート２３を介在することによって、レンズ鏡筒が衝撃を受けた際に、ボール２６によりモールド部品であるマグネットベース２４に打痕が付き、シフト移動枠２１の駆動特性が劣化することを防止できる。
【００３４】
シフトベース２２と金属プレート２３にボール２６を確実に当接させる力は、マグネット２５ｐと磁性部材から成る後ヨーク２７ｐとの間に作用する吸着力である。この吸着力によって、マグネットベース２４がシフトベース２２に近付く方向に付勢されることにより、３つのボール２６は３つのボールホルダ部２２ａの光軸方向の端面と金属プレート２３の３個所に対して押圧状態で当接する。
【００３５】
３つのボール２６が当接する各面は、撮影光学系の光軸に対して直交方向に広がっている。３つのボール２６の呼び径は同じであるので、３つのボールホルダ部２２ａの光軸方向の端面間の光軸方向における位置差を小さく抑えている。これにより、シフトベース２２に保持された第３群レンズＬ３を光軸に対する倒れを生じさせることなく、光軸直交面内で移動させることができる。
【００３６】
図５は本実施例における駆動部の構成図を示し、駆動部は駆動力の方向がピッチ、又はヨー方向の１方向になるように駆動部の中心に対してマグネット２５ｐ、前ヨーク２８ｐ、コイル２９ｐ、後ヨーク２７ｐが対称形状に配置されている。
【００３７】
前述したように、マグネットベース２４に固定されたマグネット２５ｐは、図５に示すように光軸から放射方向に２極磁され、前ヨーク２８ｐはマグネット２５ｐに吸着固定され、前ヨーク２８ｐはマグネット２５ｐの光軸方向の前側の磁束を集束する。コイル２９ｐは他方のシフト移動枠２１に接着固定され、後ヨーク２７ｐはマグネット２５ｐの光軸方向後側の磁束を集束する。後ヨーク２７ｐはコイル２９ｐを挟んで、マグネット２５ｐの反対側に配置され、シフトベース２２により保持され、これらのマグネット２５ｐ、ヨーク２８ｐ、２７ｐ及びコイル２９ｐにより磁気回路が形成されている。
【００３８】
コイル２９ｐに電流を流すと、マグネット２５ｐの着磁境界に対して略直交する方向に、マグネット２５ｐとコイル２９ｐに発生する磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生する。これにより、マグネットベース２４を光軸直交方向に移動し、所謂ムービングマグネット型アクチュエータが構成される。
【００３９】
このような構成のアクチュエータが、縦方向、横方向にそれぞれ配置されているので、マグネットベース２４及びシフト移動枠２１を互いに略直交する２つの光軸直交方向に駆動することができる。これらの縦方向と横方向の駆動力の合成により、マグネットベース２４及びシフト移動枠２１を光軸直交面内の所定の範囲内で自在に移動させることができる。
【００４０】
マグネットベース２４が光軸直交方向に作用するときの摩擦は、ボール２６がボールホルダ部２２ａの壁に当接しない限り、ボール２６と金属プレート２３との間及びボール２６とボールホルダ部２２ａとの間にそれぞれ発生する転がり摩擦のみである。従って、吸着力が作用するにも拘らず、マグネットベース２４、つまり第３群レンズＬ３を保持しているシフト移動枠２１は極めて円滑に光軸直交面内で移動することができ、かつ微小な移動量制御も可能となる。なお、ボール２６に潤滑油を塗布することで、更に摩擦力を低減させることができる。
【００４１】
ホール素子３０ｐは磁束密度を電気信号に変換し、ＦＰＣ（フレキシブルプリントケーブル）３１に半田付けされ、ＦＰＣ３１はシフト移動枠２１に対して位置決め固定されている。また、ＦＰＣ押さえ金具３２をビス３３によりシフト移動枠２１に対して固定することによって、ＦＰＣ３１の浮き上りを防止し、かつホール素子３０ｐの位置ずれが防止される。このような構成により、マグネットベース２４及び第３群レンズＬ３の位置を検出する位置センサが形成される。
【００４２】
マグネットベース２４及びシフト移動枠２１による第３群レンズＬ３が、縦方向又は横方向に駆動されたとき、ホール素子３０ｐによってマグネット２５ｐの磁束密度の変化が検出され、この磁束密度の変化を示す電気信号が出力される。このホール素子３０ｐの出力に基づいて、マグネットベース２４及び第３群レンズＬ３の位置を検出することができる。なお、マグネット２５ｐは駆動用マグネットであると共に、位置検出用マグネットとしても用いられている。
【００４３】
本実施例では、２つの駆動部のマグネットとコイルの中心が一致している位置を基準とし、その状態に対する第３群レンズＬ３の光軸と直交する面内での回転運動は、吸着力による戻し力により第１の回転角以下に抑制されている。また、第１の回転角はシフトベース２２に設けた回転方向の制限部により規制される第２の回転角よりも小さくされている。
【００４４】
図６は第３群レンズＬ３と駆動部の関係の説明図である。図６（ａ）はシフトベース２２に支持された第３群レンズＬ３とマグネット２５が中心位置にある状態での固定側のコイル２９、後ヨーク２７との配置を示しており、第３群レンズＬ３の中心Ｏは光軸上にある。マグネット２５と後ヨーク２７の間に作用する吸着力は、クーロンの法則で示すように２物体の磁荷の強さと距離の２乗の逆数に比例する。
【００４５】
従って、駆動部中心に対してマグネット２５と後ヨーク２７がそれぞれ対称形状であれば、マグネット２５が駆動部の中心位置にあるとき、ピッチ方向とヨー方向の吸着力はそれぞれの方向で釣り合った状態になっている。また、マグネット２５が駆動部の中心から移動したとき、移動方向と反対側の磁力が大きくなるので、マグネット２５を駆動部の中心に戻そうとする吸着力が発生する。
【００４６】
図６（ｂ）は図６（ａ）からシフト移動枠２１をヨー方向ｙに変位させた場合の駆動力と吸着力の関係を示している。ヨー方向にシフト移動枠２１を変位させる場合に、コイル２９ｙに電流を流すと、コイル２９ｙから発生するローレンツ力によりシフト移動枠２１をヨー方向ｙに駆動する推力Ａが発生する。この推力Ａによってシフト移動枠２１が距離ｄだけ移動すると、シフト移動枠２１に配置されているマグネット２５も駆動部の中心位置から距離ｄだけ移動し、マグネット２５が吸着力によって元の位置に戻す戻し力Ａｐ、Ａｙが発生する。
【００４７】
このときの推力Ａと戻し力Ａｙは推力方向軸と同一軸上で働いているが、ピッチ方向ｐの駆動部に働く戻し力Ａｐは推力Ａと同一軸上にはないため、推力Ａと戻し力Ａｐによってシフト移動枠２１を回転させる回転モーメントＭが発生する。
【００４８】
図６（ｃ）は図６（ｂ）の推力Ａと戻し力Ａｐによる回転モーメントの釣り合いがとれた状態を示している。第３群レンズＬ３の中心点Ｏは光軸上からヨー方向ｙに距離ｄだけ移動し、シフト移動枠２１は光軸と直交する面内で第１の回転角θ１だけ回った状態となる。このとき、光軸と直交する面内における回転方向は、推力Ａと戻し力Ａｐの釣り合いによる安定状態にあるため、更に回転方向の力が働いても、第１の回転角θ１の位置に戻ろうとする力が発生する。
【００４９】
このように、本実施例ではシフト移動枠２１の移動時にマグネット２５と後ヨーク２７に働く吸着力により、駆動部の中心への戻し力が発生するため、回転方向の運動を第１の回転角θ１以下に抑制することができる。なお、この第１の回転角θは３度以下が望ましい。
【００５０】
ここで、図６に示すようにシフト移動枠２１が回転しているにも拘らず、第３群レンズＬ３の位置を任意に移動させるためには、シフト移動枠２１が回転しても第３群レンズＬ３の位置を正確に検出できなければならない。
【００５１】
図７は駆動部が中心位置にあるときの第３群レンズＬ３、マグネット２５、位置検出手段であるホール素子３０の配置を示している。ピッチ方向、ヨー方向それぞれのホール素子３０ｐ、３０ｙは、検出方向軸の交点が光軸に一致するように配置されている。これらのホール素子３０ｐ、３０ｙは、マグネット２５ｐ、２５ｙによる光軸方向の磁束密度成分を検出しており、駆動方向に変位した際の磁束密度の変化からマグネット２５の位置を知ることができる。
【００５２】
図８ではシフト移動枠２１が光軸と直交する面内で任意の点の周りに第１の回転角θ１回転したときのホール素子３０ｐ、３０ｙの出力値の変化についての説明図である。ピッチ方向、ヨー方向の位置検出点をそれぞれＡ、Ｂ、第３群レンズＬ３の中心点をＯとし、点Ｒを中心にシフト移動枠２１を回転した場合に、第１の回転角θ１があまり大きくないとき、Ａ、Ｂ、Ｏの各点は点Ｒに引いた直線に対して直角方向に移動する。
【００５３】
このときの各点Ａ、Ｂ、Ｏの動きをＶａ、Ｖｂ、Ｖｏとし、ヨー方向の検出方向軸ｙとピッチ方向の検出方向軸ｐの方向に分解した成分をＶａｐ、Ｖａｙ、Ｖｂｐ、Ｖｂｙ、Ｖｏｐ、Ｖｏｙとする。ホール素子３０ｐ、３０ｙは検出方向と直角方向の磁束に殆ど感度を有していないため、成分Ｖａｐ、Ｖｂｙはホール素子３０ｐ、３０ｙによって検出されない。また、２つの検出方向軸ｐ、ｙの交点は光軸Ｏと一致するため、光軸Ｏの動きのピッチ方向成分、ヨー方向成分に対して、次の関係が成立する。
Ｖｏｐ＝Ｖａｐ
Ｖｏｙ＝Ｖｂｙ
【００５４】
このことは第３群レンズＬ３の中心の移動量を回転に影響されることなく、検出できることを示し、位置決め制御により第３群レンズＬ３を正しい位置に動かすことができる。このように、あまり大きな回転角でなければ、シフト移動枠２１が回転しても第３群レンズＬ３の位置を正しく検出できることが知られる。
【００５５】
通常では、シフト移動枠２１は光軸と直交する面内で第３群レンズＬ３を移動させるために、この面内の２つの独立した方向に推力を発生させるための２つの駆動部を有する。駆動部は像振れの補正に必要な大きさしかないため、シフト移動枠２１が大きく回転すると、駆動部のマグネット２５がコイル２９から離れ、推力が極めて小さくなるか発生できなくなる。
【００５６】
また、シフト移動枠２１の周りには他の群の移動枠やバー、絞り装置、固定筒が配置されているため、駆動部の推力の方向と異なる回転運動があると、接触を避けるために周辺に余分なスペースをとらなければならない。そのため、シフト移動枠２１はシフトベース２２に対して３６０°回転することはできず、シフトベース２２によって回転角を規制する必要がある。
【００５７】
図９は本実施例において、シフト移動枠２１のシフトベース２２に設けた回転方向の制限部を撮像素子側から見た説明図である。図９（ａ）、（ｂ）はシフト移動枠２１を含むシフト移動枠２１をヨー方向に距離ｄだけ移動させたときに、シフト移動枠２１が時計方向及び反時計方向に第２の回転角θ２だけ回転し、シフト移動枠２１とシフトベース２２が当接した状態を示している。
【００５８】
図９（ｃ）、（ｄ）は（ａ）、（ｂ）と反対方向に距離ｄだけ移動させたときのシフト移動枠２１とシフトベース２２の状態を示している。シフト移動枠２１はそれぞれの位置において、シフトベース２２の回転方向の制限部２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと図示しない制限部によって、常に回転角が第２の回転角θ２以下の範囲に規制されている。なお、第２の回転角θ２は、第１の回転角θ１に余裕を与える例えば５度程度が好ましい。
【００５９】
図１０は本実施例におけるマグネット２５の吸着力による第１の回転角θ１とシフトベース２２の回転方向の制限部により規制される第２の回転角θ２、第３群レンズＬ３の関係を示す説明図である。第３群レンズＬ３をピッチ方向、ヨー方向にそれぞれｄｐ、ｄｙ変位させるとき、コイル２９から発生するローレンツ力によりシフト移動枠２１をピッチ方向、ヨー方向に駆動する推力Ｂｐ、Ｂｙが発生する。この推力Ｂｐ、Ｂｙにより、マグネット２５を吸着力によって元の位置に戻す戻し力Ｃｐ、Ｃｙ、Ｄｐ、Ｄｙが発生する。
【００６０】
このときの推力Ｂｙと戻し力Ｃｙ、推力Ｂｐと戻し力Ｄｐは、推力方向軸と同一軸上で働いているが、ピッチ方向の駆動部に働く戻し力Ｃｐとヨー方向に働く戻し力Ｄｙは、それぞれ駆動部推力ＢｐとＢｙと同一軸上にはない。このため、推力Ｂｐ、Ｂｙと戻し力Ｃｐ、戻し力Ｄｙによってシフト移動枠２１を回転させる回転モーメントＭが発生し、シフト移動枠２１は第１の回転角θ１の位置で安定する。ここで、第１の回転角θ１はシフトベース２２の回転方向の制限部２２ｂ〜２２ｄ等により規制される第２の回転角θ２よりも小さいため、シフト移動枠２１がシフトベース２２に当り防振に悪影響が生ずることはない。
【００６１】
これにより本実施例では、回転を抑制するための機械機構や駆動部を新たに設けることなく、吸着力による戻し力により、シフト移動枠２１の回転を第１の回転角θ１以内に抑制することができる。なお、第１の回転角θ１がシフトベース２２に設けられた回転方向の制限部２２ｂ〜２２ｄ等によって規制される第２の回転角θ２よりも小さいことで、防振時にシフト移動枠２１がシフトベース２２に接触して悪影響を与えることがない。
【００６２】
実施例では、シフトベース２２に設けたシフト移動枠２１の光軸と垂直な面内での回転運動の制限部を、シフト移動枠２１に対して回転の方向によらず、それぞれ第２の回転角θ２の余裕量をとっている。しかし、実際には吸着力による戻し力による第１の回転角θ１があるため、第１の回転角θ１の回転方向に対して反対側の余裕量は小さくしてもよい。
【００６３】
また上述の実施例では、ムービングマグネット型のアクチュエータを用いてシフト移動枠２１を駆動する場合について説明した。しかし、本実施例はコイルをマグネットベース２４側に設け、マグネット２５を他方のシフトベース２２側に設けたムービングコイル型のアクチュエータを用いる場合にも適用することができる。
【００６４】
更に、上述の実施例では第３群レンズＬ３を防振用光学素子としたが、レンズを移動することなく、同様にして撮像素子を移動するようにしてもよい。
【実施例２】
【００６５】
図１１は実施例１のレンズ鏡筒を搭載した実施例２のカメラにおける電気的構成図を示し、同じ符号は同じ部材を示している。
【００６６】
第１群レンズＬ１、第２群レンズＬ２、第３群レンズＬ３、第４群レンズＬ４を通過し被写体像は撮像素子４１の結像面に結像し、撮像素子４１の出力は、カメラ信号処理回路４２に接続されている。このカメラ信号処理回路４２の出力はＡＥゲート４３、ＡＦゲート４４に並列的に接続され、ＡＥゲート４３の出力は直接に、ＡＦゲート４４の出力はＡＦ信号処理回路４５を介して、カメラの制御を行う制御回路４６に接続されている。
【００６７】
また制御回路４６の出力は、第２群レンズＬ２用の第２レンズ群駆動源４７、第４群レンズＬ４用の第４レンズ群駆動源４８、絞り装置１２用の絞り装置駆動源４９の駆動源に接続されている。また制御回路４６には、第２群レンズ位置検出器５０、絞りエンコーダ５１、第４群レンズ位置検出器５２、ピッチ方向振れセンサ５３、ヨー方向振れセンサ５４の出力が接続されている。更に、ズームスイッチ５５、ズームトラッキングメモリ５６が制御回路４６に接続されている。
【００６８】
第２レンズ群駆動源４７は前述したステッピングモータから成るズームモータ１４、第４レンズ群駆動源４８はボイスコイルモータ１３、第２群レンズ位置検出器５０はフォトインタラプタ１５、第４群レンズ位置検出器５２は光学式センサ１６である。また絞り装置駆動源４９には、ステッピングモータ等が用いられている。
【００６９】
第３群レンズＬ３は前述したように、ピッチ方向及びヨー方向についてそれぞれマグネット２５、ヨーク２７、２８、コイル２９から成る駆動用アクチュエータにより光軸直交面内で駆動される。
【００７０】
カメラ等の光学機器には、図９に示すようにピッチ方向及びヨー方向の角度変化を検出するための振動ジャイロ等による振れセンサ５３、５４が搭載されている。ＣＰＵ等から成る制御回路４６は、これらの振れセンサ５３、５４からの出力と、第３群レンズＬ３の光軸直交面内での位置を検出するホール素子３０から成る位置センサの信号とに基づいて、各アクチュエータを制御する。なお、ピッチ方向とヨー方向では各アクチュエータはそれぞれ独立に駆動制御される。
【００７１】
前述したように第２群レンズ位置検出器５０は、２群移動枠２が光軸方向における基準位置に位置しているか否かを検出するズームリセットスイッチである。２群移動枠２が基準位置に位置したことを検出された後に、ズームモータ１４に入力するパルス信号数を連続して計数することにより、２群移動枠２の光軸方向の移動量つまり基準位置に対する位置の検出を行うことができる。
【００７２】
絞りエンコーダ５１においては、絞り装置駆動源４９内にホール素子を配置し、ロータとステータの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。第４群レンズ位置検出器５２は４群移動枠４の光軸方向の絶対位置を検出する。
【００７３】
制御回路４６はカメラの信号を司るＣＰＵ等から成り、カメラ信号処理回路４２は撮像素子４１からの出力に対して所定の増幅やガンマ補正などの信号処理を施す。これらの処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート４３及びＡＦゲート４４に供給される。ＡＥゲート４３及びＡＦゲート４４はそれぞれ露出制御及びピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲を全画面の映像信号の中から設定する。ゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合がある。ＡＦ信号処理回路４５は自動合焦のためのＡＦ信号を処理し、映像信号の高周波成分に関する１つ又は複数の出力を生成する。
【００７４】
ズームトラッキングメモリ５６は変倍に際して被写体距離と２群移動枠２の距離に応じた４群移動枠４の位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリ５６として、制御回路４６内のメモリを使用してもよい。
【００７５】
例えば、撮影者によりズームスイッチ５５が操作されると、制御回路４６はズームトラッキングメモリ５６の情報を基に算出した２群移動枠２と４群移動枠４の所定の位置関係が保たれるよう制御する。つまり、現在の２群移動枠２の光軸方向の絶対位置を示す計数値と、算出された２群移動枠２のセットすべき位置とが一致し、かつ現在の４群移動枠４の光軸方向の絶対位置を示す計数値と算出された第４群レンズＬ４のセットすべき位置とが一致するようにする。これにより、第２レンズ群駆動源４７と第４レンズ群駆動源４８の駆動が制御される。
【００７６】
またオートフォーカス動作では、制御回路４６はＡＦ信号処理回路４５の出力がピークを示すように第４レンズ群駆動源４８の駆動を制御する。更に、適正露出を得るために、制御回路４６はＡＥゲート４３を通過したＹ信号の出力の平均値を基準値として、絞りエンコーダ５１の出力がこの基準値となるように、絞り装置駆動源４９の駆動を制御し、光量を制御する。
【００７７】
前述したように、振れセンサ５３、５４はピッチ方向及びヨー方向のセンサである。制御回路４６はこれらの振れセンサ５３、５４からの出力と、ホール素子３０ｙ、３０ｐからの信号に基づいて、各コイル２９ｙ、２８ｐへの通電を制御して、第３群レンズＬ３を駆動して像振れを補正する。
【００７８】
上述の実施例では、レンズ鏡筒がカメラ本体に一体的に設けられた撮像装置について説明したが、本発明のレンズ鏡筒は、カメラ本体に対して着脱可能な交換レンズ装置や、或いは銀鉛フィルムカメラ及びデジタルスチルカメラ及びビデオカメラ等にも適用できる。また、防振機能を有する双眼鏡等の観察機器等の光学機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】実施例１のレンズ鏡筒の断面図である。
【図２】レンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図３】シフトユニットの駆動部の拡大断面図である。
【図４】シフトユニットの駆動部の分解斜視図である。
【図５】駆動部の構成図である。
【図６】像振れ補正レンズと駆動部の関係の説明図である。
【図７】ホール素子とマグネットと像振れ補正レンズの配置構成図である。
【図８】シフト移動枠が回転する時の位置検出の説明図である。
【図９】シフト移動枠とシフトベースに設けられた回転方向の制限部の説明図である。
【図１０】シフト移動枠の全体像振れ補正時の力関係の説明図である。
【図１１】実施例２の像振れ補正を可能としたカメラのブロック回路構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  固定鏡筒
２  ２群移動枠
３  シフトユニット
４  ４群移動枠
５  ＣＣＤホルダ
６  前部固定筒
７  後部固定筒
１２  絞り装置
２１  シフト移動枠
２２  シフトベース
２２ｂ〜２２ｄ  制限部
２４  マグネットベース
２５  マグネット
２６  ボール
２７  後ヨーク
２８  前ヨーク
２９  コイル
３０  ホール素子
４１  撮像素子
４６  制御回路
Ｌ１  第１群レンズ
Ｌ２  第２群レンズ
Ｌ３  第３群レンズ
Ｌ４  第４群レンズ
【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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