(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主光学系の一部を光軸に対し略直交する面内で可動のレンズ枠と、該レンズ枠により保持し手ぶれ等に起因するぶれを抑制するための補正レンズと、前記レンズ枠を光軸に対し略直交する面内で移動させるための案内部を有する固定枠とを有し、前記レンズ枠と前記固定枠の間に位置し前記補正レンズを通過する有効光束径よりも大きな内径を有するコイルばねの一端を前記レンズ枠に保持し他端を前記固定枠に保持したことを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影光学系の一部を駆動することにより、手ぶれ等のカメラぶれを光学的に補正するための像ぶれ補正装置を備えた光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、手持ち撮影時等において生じ易い手ぶれ等による像ぶれを防止するため、カメラの揺れ状況をぶれ検出手段によって検出し、その検出結果に応じて撮影レンズ系又はその一部の光学系を補正レンズとし、これを光軸に直交する方向に移動させる構成を持つぶれ補正装置が従来から知られている。
【０００３】
このようなぶれ補正機能を持つカメラでは、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し、この補正レンズを主光学系の光軸に対し直交する面内においてぶれを吸収する方向に移動させることにより、ぶれによる結像位置のずれを補正し、像ぶれを解消しようとしている。
【０００４】
このようなぶれ補正装置において、補正レンズを移動させるための駆動機構としては、モータを駆動源として、ギアやレバー、ねじ等により駆動力を伝達し、片側からばね付勢されたレンズ枠を押圧し移動させる方法や、コイルとマグネットにより電磁アクチュエータを構成し、何れか一方を固定側に、他方を補正レンズ側に保持し、レンズ枠を直接移動させる構成になっている。
【０００５】
その際に、レンズ枠が光軸廻りに回転してしまうと、目標とした駆動量と実際の移動量がずれてしまう上に、レンズ枠の正確な位置検出ができなくなり、精度の良いぶれ補正が困難となるので、レンズ枠が回転せずに平行移動できるようなガイド部材を介入させる必要がある。また、ガイド部材を摺動させると、その摩擦抵抗により特に微少振幅の補正時に滑らかに駆動できなくなるため、レンズ枠の外周の光軸を挟んだ対向位置に２つの引張りコイルばねを取り付け、それぞれが径方向に引張る力によってレンズ枠の回転を防止するようにしている。
【０００６】
例えば特開平３‐１８６８２４号公報には、駆動手段の推力発生軸と補正レンズの光軸とを一致させ、補正レンズの光軸廻りの回転モーメントを少なくし、より滑らかに駆動できるよう構成が記載されている。
【０００７】
また、特開平７−２８１１４号公報に記載されている構造では、駆動力伝達手段とレンズ枠の係合部に生ずる摩擦によって発生する光軸廻りの回転モーメントを少なくするように、駆動力伝達手段のレンズ枠への作用位置を摩擦発生軸に近付けると共に、光軸中心からずらすように構成し、レンズ枠の所要の状態での駆動制御を適切かつ確実に行えるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、上記のようなレンズ枠の外周の光軸を挟んだ対向位置に２つの引張りコイルばねを取り付けた従来例では、駆動時の負荷が大きく、目標の性能を得るためには大きな消費電力が必要になるという問題がある。また、径方向に大きなスペースが必要なため、装置の小型化が困難になるという問題もある。
【０００９】
更には、駆動手段の推力発生軸と補正レンズの光軸とを一致させる従来例では、補正レンズの重量が可動部全体の重量の大部分を占めることが前提となっているため、例えばビデオレンズやデジタルスチルカメラのように光学系がより小型化してくると、レンズ枠など補正レンズ以外の重量も無視できなくなってくる。
【００１０】
特に、ムービングコイル方式やムービングマグネット方式の電磁アクチュエータを使用した場合には、駆動手段の一部であるコイル又はマグネットを可動部に保持する必要があり、それらの重量の占める割合も大きくなる。そのため、駆動手段の推力発生軸と補正レンズの光軸とを一致させるだけでは、重量のアンバランスのために光軸廻りの回転モーメントが発生して駆動特性が悪化する上に、補正レンズの位置検出に誤差を生じてしまうというという問題がある。
【００１１】
更に、摩擦による回転モーメントを相殺させる従来例では、駆動力を駆動力伝達手段に伝達し、移動量発生手段を介してレンズ枠を駆動しているため、移動量発生手段とレンズ枠の間は１つの方向へ駆動させると同時に、他の方向へ駆動するためのガイドとなっているので、片側からばねで付勢する必要がある。このため、摩擦の影響が大きく、従来例に記載されているような効果はあるが、ムービングコイル方式のようにレンズ枠を直接駆動する構造では、駆動量伝達手段や移動量発生手段のような部材は必要なく、摩擦の影響は少なくできるため、その分だけ重量バランスによる影響が大きくなるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、簡単かつ安価な構造によって補正レンズの駆動時に発生する力を効果的に相殺又は軽減させ、補正レンズを正確に駆動し、効果的にぶれ補正を行い得るぶれ補正装置を備えた光学装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る光学装置は、主光学系の一部を光軸に対し略直交する面内で可動のレンズ枠と、該レンズ枠により保持し手ぶれ等に起因するぶれを抑制するための補正レンズと、前記レンズ枠を光軸に対し略直交する面内で移動させるための案内部を有する固定枠とを有し、前記レンズ枠と前記固定枠の間に位置し前記補正レンズを通過する有効光束径よりも大きな内径を有するコイルばねの一端を前記レンズ枠に保持し他端を前記固定枠に保持したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明を実施した光学装置であるビデオカメラ用のズームレンズの断面図、図２は図１のズームレンズ鏡筒の分解斜視図を示している。図１において、光軸上には物体側から第１群レンズL1、ズーミングを行うための第２群レンズL2、ぶれ補正のための光軸と直角方向に駆動される補正レンズとなる第３群レンズL3、フォーカス調節を行う第４群レンズL4、ローパスフィルタＦが配列され、ローパスフィルタＦの後方には図示しないＣＣＤセンサが配置されている。
【００１６】
第１群レンズL1は前部鏡筒１に保持され、第２群レンズL2は第２群鏡筒２に保持され、この第２群鏡筒２は前後を前部鏡筒１と後部鏡筒３に保持されている２本のガイドバー４ａ、４ｂによって光軸方向に移動自在とされている。第３群レンズL3は補正ユニット５に保持されて前部鏡筒１と後部鏡筒３に挟持され、ビスによって固定されている。第４群レンズL4は第４群鏡筒６に保持され、第２群鏡筒２と同様にガイドバー４ａ、４ｂによって光軸方向へ移動自在に保持され、ローパスフィルタＦは後部鏡筒３により保持されている。また、第２レンズ群L2と第３レンズ群L3の間に絞りＳが配置されており、この絞りＳは電磁絞りユニット７によって駆動されるようになっており、電磁絞りユニット７は前部鏡筒１とぶれ補正ユニット５によって挟持されている。
【００１７】
ステッピングモータから成るズームモータ１１は、コの字形をした板金に駆動部とねじ部が一体に取り付けられており、前部鏡筒１にビスにより固定されている。一方、第２群鏡筒２にはラック１２が取り付けられており、このラック１２がズームモータ１１のねじ部と噛合することによって光軸方向に駆動される。この際に、ラック１２はばね１３によって噛合方向と光軸方向に付勢されており、噛合いがたとスラストがたを取り除くようにしている。
【００１８】
フォーカスモータ１４はズームモータ１１と同様なモータであり、後部鏡筒３にビスで固定されている。第４群鏡筒６にも第２群鏡筒２と同様にラック１５及びばね１６が取り付けられ、ラック１５がフォーカスモータ１４のねじ部に噛合することで、第３群レンズL4が光軸方向に駆動されるようにされている。
【００１９】
前部鏡筒１には、インタラプタ２１が基板２２に端子を半田付けされた状態で、ビスにより固定されており、投光部と受光部の間を第２群鏡筒２に一体的に設けたスリット部２ａが通過することで、第２群鏡筒２の基準位置を検出し、ズームモータ１１に入力するパルス数によって各ズーム位置へ駆動するようにされている。フォーカス調節も同様に、第４群鏡筒６に設けたスリット部６ａを後部鏡筒３に取り付けたインタラプタ２３、基板２４によって基準位置として検出し、ステップ駆動するようにされている。
【００２０】
図３はぶれ補正ユニット５の分解斜視図であり、補正ユニット５の主体となる固定枠３０は前部鏡筒１と後部鏡筒３の間に挟持されている。可動枠３１はぶれ補正レンズである第３群レンズL3を保持し、外周の３個所に取り付けたピン３２が固定枠３０に設けた周方向に長い長孔３０ａに係合することで、光軸と直角方向の面内で移動自在に保持されている。固定枠３０と可動枠３１の間にコイルばね３３が僅かに圧縮するように保持されており、その際に先ず曲げ部３３ａが所定の位相になるようにコイルばね３３が固定枠３０に接着固定され、その後に曲げ部３３ａが可動枠３１の図４に図示する溝３１ａに嵌合するように組込むことにより、固定枠３０と可動枠３１の位相合わせが行われている。
【００２１】
このコイルばね３３の保持力によって、可動枠３１を駆動する際に光軸廻りの回転が抑制される。即ち、コイルばね３３のねじりトルクによって回転を阻止するため、回転を完全に止めることはできないが、摺動によってガイドする部材を使用する場合に比べて摩擦による負荷が発生せず、微少量駆動しようとしたときの動き始めに引っ掛かりが生ずるような不具合がない。
【００２２】
また、コイルばね３３のねじりトルクは、可動枠３１に回転モーメントが加わったとしても、目標性能を満足する回転角までピン３２と長穴３０ａの摩擦に抗して復帰するように設定されているので、ぶれ補正効果を悪化させることがない。可動枠３１には、コイル３４ａ、３４ｂがそれぞれ水平方向つまりＸ方向及び垂直方向つまりＹ方向の駆動用として固定されている。
【００２３】
固定枠３０の穴部３０ｃ、３０ｄに、下ヨーク３５ａ、３５ｂに吸着されたマグネット３６ａ、３６ｂが裏側から挿入され固定されている。そして、上ヨーク３７が前方からセンサホルダ３８と共にビス３９で固定されることによって、Ｘ、Ｙ方向駆動用の磁気回路が構成されている。即ち、Ｘ方向の駆動用としてマグネット３６ａ、下ヨーク３５ａ、上ヨーク３７によって磁気回路が構成され、その中にコイル３４ａが挿入され、Ｙ方向の駆動用としてはマグネット３６ｂ、下ヨーク３５ｂ、上ヨーク３７によって磁気回路が構成され、その中にコイル３４ｂが挿入されることにより、ムービングコイル方式の電磁アクチュエータが構成されている。
【００２４】
センサホルダ３８には、Ｘ方向、Ｙ方向からそれぞれ赤外発光ダイオード４０ａ、４０ｂ、位置検出受光素子４１ａ、４１ｂが挿入され接着固定されている。そして、それぞれの赤外発光ダイオード４０ａ、４０ｂ、位置検出受光素子４１ａ、４１ｂの間に可動枠３１に一体的に設けた細長い孔状のスリット３１ｂ、３１ｃが設けられており、赤外発光ダイオード４１ａ、４１ｂから投光された赤外光のうち、スリット３１ｂ、３１ｃを通過したものだけを位置検出受光素子４１ａ、４１ｂによって受光し、可動枠３１のＸ方向及びＹ方向の位置を検出するようになっている。これらの赤外発光ダイオード４０ａ、４０ｂ、位置検出受光素子４１ａ、４１ｂ及びコイル３４ａ、３４ｂの電気部品は、分割して示すフレキシブルプリント基板４２に接続され、図示しないカメラ本体側に設けた制御回路に接続されている。
【００２５】
図４はぶれ補正ユニット５の駆動部のみの正面図である。Ｘ方向のアクチュエータであるコイル３４ａ、マグネット３６ａ、ヨーク３５ａの中心軸をＡ−Ａ線、Ｙ方向のアクチュエータであるコイル３４ｂ、マグネット３６ｂ、下ヨーク３５ｂの中心軸をＢ−Ｂ線とすると、Ｘ、Ｙ方向の推力の中心軸はＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線とそれぞれ一致し、ぶれ補正レンズである第３群レンズL3の光軸中心からそれぞれ他の方向の駆動用アクチュエータの方にずれている。点Ｇは可動部である第３群レンズL3、可動枠３１、コイル３４ａ、３４ｂ、ピン３２を含めた全体の重心であり、推力中心軸Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線は重心Ｇと交叉するように設定されている。かくすることにより、重量のアンバランスにより生ずる回転モーメントを少なくすることができる。
【００２６】
本実施例のようなムービングマグネット方式では、レンズ枠を直接駆動できるため、駆動力伝達部材を必要とせず、摩擦が発生する部分そのものを少なくできる。また、ピン３２と長孔３０ａも周方向に等分に３個所に設けているので、その部分での摩擦力や粘性抵抗によって発生する回転モーメントも少ない。そのため、第３群レンズL3に回転モーメントを発生させる要因として重量のアンバランスの影響が大きくなり、本実施例のように駆動手段の推力発生中心軸が可動部全体の重心を通ることにより、レンズ枠に発生する回転モーメントを良好に抑制することができ、精度良く目標位置まで確実に駆動することが可能となるので、ぶれ補正効果の高い像ぶれ補正装置が実現できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光学装置によれば、コイルばねのねじりトルクによりレンズ枠の光軸廻りの回転が抑えられたまま、光軸と略直角方向に移動可能になるので、簡単な構造であるにも拘わらず、駆動特性の悪化や位置検出精度の悪化を防止することができる。また、摺動による微少駆動時の特性悪化も防止できるため、僅かな手ぶれに対しても効果的な補正ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のビデオカメラ用のズームレンズの断面図である。
【図２】ズームレンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図３】ぶれ補正ユニットの分解斜視図である。
【図４】ぶれ補正ユニットの駆動部の正面図である。
【符号の説明】
L3  第３群レンズ
５  ぶれ補正ユニット
３０  固定枠
３１  可動枠
３２  ピン
３３  コイルばね
３４ａ、３４ｂ  コイル
３５ａ、３５ｂ  下ヨーク
３６ａ、３６ｂ  マグネット
３７  上ヨーク
４０ａ、４０ｂ  赤外発光ダイオード
４１ａ、４１ｂ  位置検出受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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