(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸と直交する平面内で直進移動可能に支持された移動枠と、この移動枠に光軸上に位置させて支持された補正レンズと、磁界生成手段と、この磁界生成手段が生成する磁界中で上記移動枠と相対固定され、通電により発生する推力で上記補正レンズを駆動させる空芯コイルとを備えた手振れ補正機構において、
上記磁界生成手段は、光軸方向に位置を異ならせて設けた磁石とヨークからなり、
上記空心コイルは、光軸方向において上記磁石及びヨークと並んで位置し、かつ補正レンズの光路を囲むように導線を巻回して形成されその空芯部内に補正レンズの光路を位置させていることを特徴とする光学装置の手振れ補正機構。
【請求項２】
請求項１記載の手振れ補正機構において、光学装置は左右に一対の光軸を有し、上記移動枠は該一対の光軸上にそれぞれ左右一対の補正レンズを位置させて一体に支持しており、
上記空芯コイルは、左右の補正レンズに共通で、両補正レンズの光路上に単一の空芯部を位置させるための横長形状をなしている光学装置の手振れ補正機構。
【請求項３】
請求項１または２記載の手振れ補正機構において、上記移動枠は光軸と直交する平面内で、互いに直交する２方向へ直進移動可能に支持された２方向直進移動枠であり、
この２方向直進移動枠の移動方向と平行な推力軸をそれぞれ有する一対の上記空芯コイルが、その空芯部を補正レンズの光路上に位置させて２方向直進移動枠の前方位置と後方位置に設けられる光学装置の手振れ補正機構。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項記載の手振れ補正機構において、上記空芯コイルを挟んだ光軸方向の前後位置に、上記磁界生成手段を構成する磁石とヨークの一方と他方が設けられる光学装置の手振れ補正機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、光学装置の手振れ補正機構に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
カメラや双眼鏡を使用するときには、手振れによる撮影や観察の失敗が起こりやすい。こうした手振れを補正する手段としては、特開平５- ２９７４４３号のように、光学系内に設けた可動の補正レンズを、磁界を生成する複数の永久磁石と該磁界中の空芯コイルとを用いて電磁誘導で駆動制御するタイプがある。このタイプは光軸と直交する平面内で互いに直交する２方向へ補正レンズを動かすため、補正レンズの周囲で生成した磁界内に２つの扁平空芯コイルを配している。コイルに作用する磁束を生成する永久磁石は、それぞれのコイルの導線部分に対向して複数が配置されて閉磁気回路を形成するが、永久磁石の磁束を有効に利用するには、複数の磁石の間隔が広くなるように、扁平空芯コイルの空芯部（空芯空間）を広く取ることが好ましい。しかし従来はこの空芯部が空きスペースとされていたために、手振れ補正機構の正面投影面積が大きくなりがちで、光学装置の小型化の妨げになっていた。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、正面投影面積が小さく、光学装置の小型化に寄与する手振れ補正機構を提供することを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、光軸と直交する平面内で直進移動可能に支持された移動枠と、この移動枠に光軸上に位置させて支持された補正レンズと、磁界生成手段と、この磁界生成手段が生成する磁界中で上記移動枠と相対固定され、通電により発生する推力で上記補正レンズを駆動させる空芯コイルとを備えた光学装置の手振れ補正機構において、磁界生成手段が、光軸方向に位置を異ならせて設けた磁石とヨークからなり、空心コイルが、光軸方向において磁石及びヨークと並んで位置し、かつ補正レンズの光路を囲むように導線を巻回して形成されその空芯部内に補正レンズの光路を位置させていることを特徴とする。この構成によれば、従来利用されていなかった空芯コイルの空芯空間が光学系の光路として利用されるので、スペース効率が向上し、補正機構の正面投影面積を小さくできる。また、空芯空間が十分に大きく取られるので、空芯コイルに対向させて設けられる磁界生成用の磁石を互いに離して置き、磁束を有効に利用することができる。また、磁石とヨークと空心コイルが光軸方向に並んで位置されるので、磁石とヨークからなる磁界生成手段の補正レンズの径方向への突出が抑えられ、手振れ補正機構の小型化に寄与する。
【０００５】
双眼鏡のように光学装置が左右に一対の光軸を有するとき、上記移動枠は該一対の光軸上にそれぞれ左右一対の補正レンズを位置させて一体に支持しており、空芯コイルは、左右の補正レンズに共通で、両補正レンズの光路上に単一の空芯部を位置させるための横長形状をなすことが望ましい。つまり、複数光軸であっても個別に補正レンズの駆動機構を設けるのではなく、共通の空芯コイルを用いて一体に駆動させるため、駆動機構の構成を簡単にできる。
【０００６】
また、上記移動枠を光軸と直交する平面内で互いに直交する２方向へ直進移動可能に支持された２方向直進移動枠とし、この２方向直進移動枠の移動方向と平行な推力軸をそれぞれ有する一対の空芯コイルが、その空芯部を補正レンズの光路上に位置させて２方向直進移動枠の前後位置にそれぞれ設けられることが望ましい。この構成により、上下方向及び左右方向など２方向に手振れ補正を行う場合でも、手振れ補正機構をコンパクトに構成できる。また、一対の空芯コイルを補正レンズの前後位置に離して配置することで、各コイルに作用する磁界相互の干渉を避けることができる。
【０００８】
以上の構成において、磁界生成手段を構成する磁石とヨークの一方と他方が、空芯コイルを挟んだ光軸方向の前方位置と後方位置に分けて設けられることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１から図３に示す手振れ補正ユニット１０は、カメラの手振れ補正機構であり、光軸上に補正レンズ１２を位置させるように設置された補正レンズ枠１１を有している。各図においてｘ軸及びｙ軸は、補正レンズ１２の光軸Ｏと直交する平面内において互いに直交する２つの軸であり、ｘ軸はカメラ本体の左右方向、ｙ軸は上下方向に一致する。
【００１０】
補正レンズ枠１１の外周には、光軸Ｏと直交する平面内で移動支持枠１１ａが延設されている。補正レンズ枠１１はまた、この移動支持枠１１ａの前後に、該移動支持枠１１ａと平行な前側フランジ１１ｂと後側フランジ１１ｃを有している。上記補正レンズ１２は、光軸方向には移動支持枠１１ａの内側に保持されている。移動支持枠１１ａは、その上側及び下側辺部の内部に、ｘ方向に平行に延びる一対のｘ貫通孔１３を有している。この一対のｘ貫通孔１３には、ロ字形をなすガイド枠１５のうち平行をなす一対のｘシャフト１５ａが摺動自在に支持されている。一方、カメラ本体には一対の固定支持部材１６が形成されており、各支持部材１６の内部には上記ｘ貫通孔１３と直交してｙ方向に延びるｙ貫通孔１６ａが形成されている。ｙ貫通孔１６ａ内には、上記ガイド枠１５を構成する、上記一対のｘシャフト１５ａに直交する一対のｙシャフト１５ｂがそれぞれ摺動自在に支持されている。従って補正レンズ枠１１は、ｘシャフト１５ａとｘ貫通孔１３の関係によりｘ方向へ移動可能で、ｙシャフト１５ｂとｙ貫通孔１６ａの関係によりｙ方向へ移動可能であり、補正レンズ枠１１がｘまたはｙ方向に駆動されると、これに保持される補正レンズ１２が一体に動く。なお、補正レンズ枠１１の移動が手振れ補正ユニット１０の自重で生じないように、ガイド枠１５と各貫通孔（ｘ貫通孔１３、ｙ貫通孔１６ａ）の摺接部分には、手振れ補正時に補正レンズ枠１１の駆動を妨げない程度で一定のフリクションが与えられている。また補正レンズ枠１１の自重による移動を抑え、かつ非駆動時に所定の中立位置に保持させるためには、ガイド枠１５と補正レンズ枠１１の間、及びガイド枠１５と固定支持部材１６の間に、ｘ及びｙ方向で補正レンズ枠１１の位置を一定に保持するばね部材を配してもよい。
【００１１】
この補正レンズ枠１１の前側フランジ１１ｂの前部には、第１固定ヨーク板１８がカメラ内に固定されている。また、前側フランジ１１ｂと移動支持枠１１ａに挟まれる位置には、第２固定ヨーク板１９が固定されている。磁性材料からなる第１固定ヨーク板１８及び第２固定ヨーク板１９は、いずれも上記補正レンズ１２の光路を確保するために中央部に開口を有している。なお、図１では第１固定ヨーク板１８を透視した状態で補正レンズ枠１１を示している。
【００１２】
補正レンズ枠１１の前側フランジ１１ｂの前面には、ｙ駆動用空芯コイル２０が固着されている。ｙ駆動用空芯コイル２０は、前側フランジ１１ｂ前面の外周形状に沿って枠状に導線が巻回された扁平空芯コイルであり、その空芯部２０ａは、光軸Ｏと平行な方向から見ると補正レンズ１２の径方向断面より広くなっており、この空芯部２０ａの内側に補正レンズ１２が位置するように配置されている（図１）。つまり、ｙ駆動用空芯コイル２０の空芯部２０ａは、補正レンズ１２に入射する光束の光路となっている。上記第１固定ヨーク板１８には、この枠状のｙ駆動用空芯コイル２０のうちｘ方向に延びる一対の平行導線部に対向させて、一対のｙ駆動用固定磁石２１ａ、２１ｂが固着されている。
【００１３】
ｙ駆動用固定磁石２１ａ、２１ｂは、ｙ駆動用空芯コイル２０の厚み方向（光軸方向）に着磁された永久磁石であり、この一対の磁石２１ａ、２１ｂと上記固定ヨーク板１８、１９とによって図３に矢印αで示す閉磁気回路が形成される。この磁気回路の磁束は、ｙ駆動用空芯コイル２０の導線部の一対の平行部分に垂直に鎖交しているため、該コイル２０に通電すると磁束及び電流に直交する方向への推力が発生する。すなわち、図１の矢印Ａ方向へ電流を流すと同図の上方向へ、矢印Ｂ方向へ電流を流すと下方向への推力が、ｙ駆動用空芯コイル２０に作用する。コイル２０は補正レンズ枠１１に固定されており、補正レンズ枠１１は上記ガイド枠１５と固定支持部材１６を介して図１のｙ方向に案内されているから、ｙ駆動用空芯コイル２０への通電により発生した推力は補正レンズ枠１１をｙ方向に移動させる。つまり、ｙ駆動用空芯コイル２０の通電方向を変化させると補正レンズ１２を上下方向で正逆に駆動させることができる。補正レンズ１２をｙ方向に駆動させる推力は、ｙ駆動用空芯コイル２０に流す電流に比例している。
【００１４】
一方、補正レンズ枠１１の移動支持枠１１ａと後側フランジ１１ｃに挟まれる位置には、第３固定ヨーク部材２２が固定され、後側フランジ１１ｃの後部には第４固定ヨーク部材２３が固定されている。第３固定ヨーク部材２２及び第４固定ヨーク部材２３は、いずれも上記補正レンズ１２の光路を確保するために中央部に開口を有している。
【００１５】
移動支持枠１１ａの後面には、ｘ駆動用空芯コイル２４が固着されている。ｘ駆動用空芯コイル２４は、ｙ駆動用空芯コイル２０と略同一形状をなす扁平空芯コイルであり、その空芯部２４ａは補正レンズ１２の径方向断面より広く、この空芯部２４ａの内側に補正レンズ１２が位置するように設置されている。つまり空芯部２４ａが補正レンズ１２から出射する光束の光路となっている。上記第４固定ヨーク部材２３には、ｘ駆動用空芯コイル２４のうちｘ方向に延びる一対の平行導線部に対向させて、一対のｘ駆動用固定磁石２５ａ、２５ｂが固着されている。
【００１６】
ｙ駆動用固定磁石２１ａ、２１ｂと同様に、ｘ駆動用固定磁石２５ａ、２５ｂもｘ駆動用空芯コイル２４の厚み方向（光軸方向）に着磁された永久磁石であり、この一対の磁石２１ａ、２１ｂと固定ヨーク部材２２、２３とによって図２に矢印βで示す閉磁気回路が形成される。この磁気回路の磁束はｘ駆動用空芯コイル２４の一対の平行導線部に垂直に鎖交しており、コイル２４に電流を流すと磁束及び電流に直交する方向への推力が発生する。すなわち、図１の矢印Ｃ方向へ電流を流すと同図の左方向へ、矢印Ｄ方向へ電流を流すと右方向への推力が、ｘ駆動用空芯コイル２４に作用する。コイル２４は補正レンズ枠１１に固定されており、補正レンズ枠１１は上記ガイド枠１５と移動支持枠１１ａ（ｘ貫通孔１３）を介してｘ方向に移動可能に支持されているから、ｘ駆動用空芯コイル２４への通電により発生した推力は補正レンズ枠１１をｘ方向に移動させる。つまり、ｘ駆動用空芯コイル２４の通電方向を変化させると補正レンズ１２を左右方向に正逆に移動させることができる。この左右方向の推力は、ｘ駆動用空芯コイル２４に流す電流に比例している。
以上において、ｙ駆動用空芯コイル２０及びｘ駆動用空芯コイル２４に通電しない状態では、それぞれの空芯部２０ａ、２４ａの空芯中心は補正レンズ１２を通る光軸Ｏに一致する。
【００１７】
カメラ内にはさらに、ｙ位置検出センサ２６とｘ位置検出センサ２７が補正レンズ枠１１の前方に設置されている。このｙ位置検出センサ２６とｘ位置検出センサ２７はそれぞれ公知の受光素子と発光素子からなり、補正レンズ枠１１に穿設したスリット（不図示）の位置を検出して、補正レンズ枠１１のｘ及びｙ方向での移動位置を検出することができる。
【００１８】
この手振れ補正ユニット１０に関する電気回路を図４に示した。カメラ内には、この電気回路が上下方向用と左右方向用に１系統ずつ、計２系統設けられている。例えば上下方向での手振れ補正では、使用者がカメラを把持する際に生じた上下方向の手振れは、ジャイロセンサ２８で光軸のｙ方向の振れ速度として検出され、さらに積分器２９で積分されて振れ角度出力となる。一方、ｙ位置検出センサ２６で検出される補正レンズ１２のｙ方向の位置出力は、誤差増幅器３０において上記振れ角度出力と比較増幅されてから電力増幅器３１で増幅される。そして補正レンズ１２の位置出力と振れ角度出力の間の誤差が減る（ゼロになる）方向へ補正レンズ１２を駆動させるようにｙ駆動用空芯コイル２０にコイル電流が流れる。これにより補正レンズ１２がｙ方向に駆動されて上下方向の手振れ補正が行われる。微分器３２はレンズ駆動を安定させる役割を有する。
【００１９】
左右方向の手振れ発生時にも同様に、ジャイロセンサから得られる左右方向の手振れの大きさ及び方向に応じて、ｘ位置検出センサ２７で補正レンズ１２のｘ方向での位置を検出しながらｘ駆動用空芯コイル２４へ通電制御を行い、ｘ方向の手振れを解消する方向に補正レンズ１２を駆動させる。これにより左右方向の手振れ補正が行われる。
【００２０】
以上の構造から、ｙ駆動用空芯コイル２０及びｘ駆動用空芯コイル２４のコイル電流の通電方向を制御することにより、補正レンズ１２を光軸Ｏと直交する平面内で移動させて手振れを補正することができる。補正レンズ駆動用の一対の空芯コイル２０、２４は、その空芯部２０ａ、２４ａを補正レンズ１２の光路として利用しているのでスペース効率がよい。加えて磁界を生成する永久磁石とヨーク板も、この空芯コイルの前後に配されている。従って、手振れ補正ユニット１０の正面投影面積が小さく抑えられている。この構成であれば空芯コイルの空芯部を広く取ることができるので、コイルに対向する永久磁石の設置間隔を離して磁束の有効利用を図ることができる。なお本実施形態では、補正レンズ１２が駆動されたときに固定ヨークや永久磁石が光路に干渉しないように、空芯コイル２０、２４の空芯部２０ａ、２４ａは、その駆動分を見込んで補正レンズ１２の径サイズよりも広く形成されている。
【００２１】
手振れ補正ユニット１０では、補正レンズ１２の周縁に移動支持枠１１ａやガイド枠１５からなる駆動支持機構を設け、この駆動支持機構の前後位置に上下方向補正用と左右方向補正用の電磁駆動機構を配している。この配置であると両電磁駆動機構を光路上に置きつつ、上下方向用と左右方向用の磁界生成手段が互いに離れて置かれるためそれぞれの磁界が相互に干渉しにくい。そして補正ユニット１０を光軸方向にもコンパクトに構成できる。
【００２２】
上記実施形態は単光軸のカメラに関するものであるが、本発明は双眼鏡のように複数の光軸を有する光学装置にも有効である。例えば双眼鏡の場合、上記の手振れ補正ユニット１０を２つ並列に配置して、左右一対の光学系に対して個別に手振れ補正を行うことが可能である。しかし、手振れは一対の光学系を内蔵する双眼鏡の鏡体の動作によって生じるものであり、その補正方向は左右の光軸とも同じである。よって同一の方向に作動する補正機構を２つ設けるのでは、スペースや部品に無駄があり、重量的にも不利である。
【００２３】
そこで、構造が簡単でスペース効率に優れる、双眼鏡用の手振れ補正機構の実施形態を図５に示す。この手振れ補正ユニット４０は、上記補正レンズ枠１１に比して横長の補正レンズ枠４１に、左右一対の補正レンズ４２、４３が左右の光軸Ｏ上に保持されている。図５においてｘ軸及びｙ軸は、左右の光軸Ｏと直交する平面内において互いに直交する２つの軸であり、ｘ軸は双眼鏡の左右方向、ｙ軸は上下方向に一致する。補正レンズ枠４１は、横長ロ字形のガイド枠４４を介して、上記ｘ方向及びｙ方向へ移動可能に支持されている。補正レンズ枠４１の前面には横長のｙ駆動用空芯コイル４５が固着されており、その空芯部４５ａは、左右の補正レンズ４２、４３に入射する光束を通す開口となっている。このｙ駆動用空芯コイル４５を挟む前後には図示しない一対の固定ヨークが設置されており、このうち前側の固定ヨークには、ｙ駆動用空芯コイル４５のうちｘ方向に延びる一対の平行導線部（長辺部）に対向させて、一対のｙ駆動用固定磁石４６が固定されている。一方、補正レンズ枠４１の後面には、補正レンズ４２、４３両方からの射出光束を通す空芯部４７ａを有する横長枠状のｘ駆動用空芯コイル４７が固着され、これを挟む前後位置に上記とは異なる一対の固定ヨーク（不図示）が配される。このうち後側の固定ヨークには、ｘ駆動用空芯コイル４７のｙ方向に延びる一対の平行導線部（短辺部）に対向する一対のｘ駆動用固定磁石４８が固定されている。
【００２４】
一対のｙ駆動用固定磁石４６は、ｘ駆動用空芯コイル４５の厚み方向（光軸方向）に着磁されており、その磁束が該コイル４５のｘ方向の平行導線部に略垂直に鎖交する。一対のｘ駆動用固定磁石４８は、ｘ駆動用空芯コイル４７の厚み方向（光軸方向）に着磁されており、その磁束が該コイル４７のｙ方向の平行導線部と略垂直に鎖交する。コイル４５、４７に電流を流したときに発生する推力の方向は、上記補正レンズ枠４１の可動方向（ｘ及びｙ方向）と同じである。よって、ジャイロセンサ等で検出される手振れの方向と大きさに応じて、磁界内に置かれたｙ駆動用空芯コイル４５またはｘ駆動用空芯コイル４７を通電制御することにより、補正レンズ枠４１を光軸Ｏと直交する平面内の所望位置へ駆動させることができる。これにより補正レンズ４２及び補正レンズ４３が一体に移動されて、左右の光学系で同時かつ一体に手振れを補正することができる。このように光軸が複数であっても、コイル形状を変化させることで一つの空芯コイルを各光軸上の補正レンズに共通に用いることができるので、手振れ補正ユニット４０は構成が簡単である。そして先の実施形態と同様に、空芯コイルの空芯部を光路上に位置させたためスペース効率が良く、手振れ補正ユニットの正面投影面積を小さく抑えることができる。
【００２８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態及び第２の実施形態では、補正レンズの前側の光路上に上下方向用、後側の光路上に左右方向用の電磁駆動機構を配置したが、この配置は前後で逆とすることができる。また、想定される使用条件や対象とする使用者によっては電磁駆動機構は上下方向用または左右方向用のいずれか一方のみを設けてもよい。この場合、空芯コイルを含む電磁駆動機構は１つで足り、構成がより簡単になる。その際、空芯コイル及び磁界生成手段の設置位置は、空芯空間を光路として利用するのであれば補正レンズの前後のいずれであってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明は、補正レンズを駆動する電磁駆動機構において、磁界生成手段を構成する磁石とヨークを光軸方向に位置を異ならせて設け、光軸方向においてこの磁石及びヨークと並んで位置しかつ補正レンズの光路を囲むように導線を巻回して空心コイルを形成し、この空芯コイルの空芯部内に光学系の光路を位置させたため、手振れ補正機構の正面投影面積を小さく抑えて光学装置の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した手振れ補正機構の第１の実施形態を表す正面図である。
【図２】  図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】  図１のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】  手振れ補正機構の制御回路の一例を表すブロック図である。
【図５】  本発明による手振れ補正機構の第２の実施形態を表す正面図である。
【符号の説明】
Ｏ  光軸
１０  ４０  手振れ補正ユニット
１１  ４１  補正レンズ枠
１１ａ  移動支持枠
１２  ４２  ４３  補正レンズ（系）
１３  ｘ貫通孔
１５  ４４  ガイド枠
１６  固定支持部材
１６ａ  ｙ貫通孔
１８  １９  ２２  ２３  固定ヨーク板
２０  ４５  ｙ駆動用空芯コイル
２０ａ  ２４ａ  ４５ａ  ４７ａ  空芯部
２１ａ  ２１ｂ  ４６  ｙ駆動用固定磁石
２４  ４７  ｘ駆動用空芯コイル
２５ａ  ２５ｂ  ４８  ｘ駆動用固定磁石
【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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