補正レンズ及び補正レンズ移動機構をユニット化して像ぶれ補正ユニットを構成すると共に、その像ぶれ補正ユニットを着脱自在に装着可能なユニット収納部をレンズ鏡筒に設けることにより、像ぶれ補正ユニットのみの交換作業が可能であり、その像ぶれ補正ユニットの調整作業や修理作業等を簡単且つ容易に行うことができるレンズ装置及び撮像装置を、簡単な構成によって実現した。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図1〜図35は、本発明の実施の形態の例を説明するものである。即ち、図1は本発明のレンズ装置の第1の実施の例を正面側から見た斜視図、図2は背面側から見た斜視図、図3は同じく正面図、図4は同じく背面図、図5は同じく左側面図、図6は同じく右側面図、図7は同じく平面図、図8は同じく底面図、図9は図5のM−M線断面図、図10は図3のN−N線断面図、図11は分解斜視図、図12はレンズ系の説明図である。図13は本発明の撮像装置の第1の例を示すデジタルスチルカメラの分解斜視図、図14はデジタルスチルカメラを正面側から見た斜視図、図15はレンズカバーを移動させて対物レンズを露出した斜視図、図16は同じく背面図、図17は同じく平面図である。
図18は本発明のレンズ装置に係る像ぶれ補正装置の第1の実施の例を示す正面側から見た斜視図、図19は背面側から見た斜視図、図20は同じく平面図、図21は同じく正面図、図22は同じく背面図、図23は分解斜視図である。図24は像ぶれ補正ユニットの第1の移動枠を示す斜視図、図25はコイル組立体とマグネット及びヨークを示す分解斜視図、図26はコイル組立体等の平面図、図27は同じく正面図である。
図28はコイル組立体とマグネット及びヨークの第2の実施の例を示す平面図、図29はコイル組立体等の第3の実施の例を示す斜視図、図30は分解斜視図、図31は本発明の像ぶれ補正装置の制御概念を説明するブロック図、図32は本発明に係る撮像装置の概略構成の第1の実施の例を示すブロック図、図33は同じく撮像装置の概略構成の第2の実施の例を示すブロック図、図34は本発明の撮像装置の第2の実施の例を示す説明図、図35は同じく第3の実施の例を示す説明図である。
図1〜図11に示すように、本発明のレンズ装置の第1の実施の例を示すレンズ装置1は、同一の光軸L上に複数のレンズを配置した5群レンズを有するレンズ系2と、このレンズ系2のレンズを固定し又は移動可能に支持するレンズ鏡筒3と、レンズ系2の光軸L上に配置されると共にレンズ鏡筒3に固定された撮像手段の一具体例を示すCCD(固体撮像素子)4と、レンズ鏡筒3に装着されると共にレンズ系2の像ぶれを補正する像ぶれ補正装置5等を備えて構成されている。
レンズ装置1のレンズ系2は、図12に示すように、5組のレンズ群を同一光軸L上に配置した5群レンズ7〜11からなる折り曲げ式レンズとして構成されている。5群レンズ7〜11のうち、先端側に位置する1群レンズ7は、被写体に対向される対物レンズである第1のレンズ7Aと、この対物レンズ7Aの被写体と反対側に配置されたプリズム7Bと、このプリズム7Bに対向される第2のレンズ7Cとによって構成されている。プリズム7Bは、断面形状が直角二等辺三角形をなす三角柱体からなり、90度回転変位した位置に隣り合う2つの面の一方に対物レンズ7Aが対向され、他方の面に第2のレンズ7Cが対向されている。
この1群レンズ7では、対物レンズ7Aを透過して一面からプリズム7Bに入射した光は、光軸Lに対して45度に傾斜した反射面で反射されて進行方向が90度折り曲げられ、他面から出射されて第2のレンズ7Cを透過して、光軸Lに沿って2群レンズ8に向かって進行する。2群レンズ8は、第3のレンズ8Aと第4のレンズ8Bとの組み合わせからなり、光軸L上を移動可能に構成されている。2群レンズ8を透過した光は、3群レンズ9に入射される。
3群レンズ9は、レンズ鏡筒3に固定される第5のレンズからなっている。3群レンズ9の後方には、第6のレンズからなる4群レンズ10が配置されている。この4群レンズ10と3群レンズ9の間には、レンズ系2を通過する光の量を調整可能な絞り機構12が配置されている。4群レンズ10は、光軸L上を移動可能に構成されている。4群レンズ10の後方には、第7のレンズ11Aと後述する補正レンズ15とからなる5群レンズ11が配置されている。5群レンズ11のうち、第7のレンズ11Aはレンズ鏡筒3に固定されており、この第7のレンズ11Aの後方に補正レンズ15が移動可能に配置され、更に、補正レンズ15の後方にCCD4が配置されている。
2群レンズ8と4群レンズ10は、それぞれ別個独立に光軸Lに沿って光軸方向へ移動可能とされている。この2群レンズ8と4群レンズ10を所定方向へ移動させることにより、ズーム調整とフォーカス調整を行うことができる。即ち、ズーム時には、2群レンズ8と4群レンズ10をワイド(広角)からテレ(望遠)まで移動することによってズーム調整が実行される。また、フォーカス時には、4群レンズ10をワイド(広角)からテレ(望遠)まで移動することによってフォーカス調整を実行することができる。
CCD4はCCD用アダプタに固定されており、このCCD用アダプタを介してレンズ鏡筒3に取り付けられている。CCD4の前側には光学フィルタ14が配置されており、この光学フィルタ14と第7のレンズ11Aとの間に、補正レンズ15を有する像ぶれ補正装置5が配設されている。後に詳細に説明する像ぶれ補正装置5は、レンズ系2の振動等による撮影画像のぶれを補正するためのものである。補正レンズ15は、通常の状態では、その光軸をレンズ系2の光軸Lと一致させるように取り付けられている。そして、カメラ本体の振動等によってCCD4の結像面に像ぶれが生じたときに、像ぶれ補正装置5が補正レンズ15を光軸Lと直交する2方向(第1の方向X及び第2の方向Y)に移動させて結像面の像ぶれを補正するようにしている。
このような構成を有するレンズ系2を保持するレンズ鏡筒3は、図1〜図11に示すように、上下方向に重ね合わされて組立結合される上部鏡筒16と中間鏡筒17と下部鏡筒18とから構成されている。上部鏡筒16は、正面の上部に開口された開口窓19と、下面に開口された開口部を有する筐体からなる。開口窓19には1群レンズ7の対物レンズ7Aが装着され、その前面に装着される化粧板21により、対物レンズ7Aが上部鏡筒16に取り付けられている。上部鏡筒16の内部には、対物レンズ7Aの背面に遮光板22を介して配置されたプリズム7Bと、このプリズム7Bの下面に配置された第2のレンズ7Cが固定されている。
この上部鏡筒16の内部には、レンズ鏡筒3の上下方向に延在されるレンズ系2の光軸Lと平行をなす上下方向へ移動可能に第1の移動保持枠23が支持されている。第1の移動保持枠23には、上下方向に貫通する貫通穴が設けられており、その貫通穴に2群レンズ8が固定されている。第1の移動保持枠23は、上部鏡筒16に取り付けられたズーム駆動機構24により、レンズ系2の光軸L方向へ所定範囲内で進退移動可能に構成されている。
ズーム駆動機構24は、ズーム用モータ25と、このズーム用モータ25の回転軸として設けられた送りねじ軸26と、この送りねじ軸26に係合される送りナット27等を備えて構成されている。ズーム用モータ25は、コ字状に形成された第1のブラケット28に固定されており、その一端に突出した送りねじ軸26の両端部が第1のブラケット28によって回動自在に両端支持されている。第1のブラケット28は、固着手段の一具体例を示す複数本(本実施例では2本)の固定ねじ29aによって上部鏡筒16に取り付けられている。
この第1のブラケット28の取付状態において、送りねじ軸26には送りナット27が摺動可能に係合されている。送りナット27は、そのねじ溝が延在する方向への移動を規制した状態で第1の移動保持枠23に保持されている。更に、第1の移動保持枠23には、光軸Lと平行をなす方向に2本のガイド軸31a,31bが摺動可能に貫通されている。両ガイド軸31a,31bの一端は上部鏡筒16に保持されており、他端は中間鏡筒17に保持されている。
かくして、ズーム用モータ25を駆動すると、送りねじ軸26の回転力が送りナット27を介して第1の移動保持枠23に伝達される。このとき、所定位置で回転駆動される送りねじ軸26に対して、その軸方向へ送りナット27が相対的に移動することになる。その結果、送りナット27と一体的に第1の移動保持枠23が移動することになり、これにより、ズーム用モータ25の回転方向に応じて2群レンズ8が、1群レンズ7に近づく方向と3群レンズ9に近づく方向とに選択的に移動される。このとき、2群レンズ8を保持する第1の移動保持枠23は、2本のガイド軸31a,31bによって光軸Lと平行する方向にガイドされているため、その光軸L上を精度よく移動することができる。
中間鏡筒17に固定保持された3群レンズ9の下方に配置された絞り機構12は、開口面積を調整自在とされた羽根部材32と、この羽根部材32を移動可能に支持する羽根押え板33と、羽根部材32を開閉動作させるステップモータ34等によって構成されている。ステップモータ34は、モータベース35を介して中間鏡筒17の上面側部に固定されている。下部鏡筒18の上に中間鏡筒17が重ね合わされ、中間鏡筒17の上に上部鏡筒16が重ね合わされていて、これら3つの鏡筒が、これらを上下方向に貫通する複数本(本実施例では3本)の固定ねじ29bにより締付固定され、一体的に組み立てられてレンズ鏡筒3が構成されている。
下部鏡筒18は、上面と側面と下面とに開口された筐体からなり、その内部には、レンズ系2の光軸Lと平行である上下方向へ移動可能に第2の移動保持枠36が支持されている。第2の移動保持枠36には、上下方向に貫通する貫通穴が設けられており、その貫通穴には4群レンズ10が固定されている。第2の移動保持枠36は、下部鏡筒18に取り付けられたフォーカス駆動機構37により、レンズ系2の光軸L方向へ所定範囲内で進退移動可能に構成されている。
フォーカス駆動機構37は、フォーカス用モータ38と、このフォーカス用モータ38の回転軸として設けられた送りねじ軸39と、この送りねじ軸39に係合される送りナット41等を備えて構成されている。フォーカス用モータ38は、コ字状に形成された第2のブラケット42に固定されており、その一端に突出した送りねじ軸39の両端部が第2のブラケット42によって回動自在に両端支持されている。第2のブラケット42は、固着手段である複数本(本実施例では2本)の固定ねじ29cによって下部鏡筒18に取り付けられている。
この第2のブラケット42の取付状態において、送りねじ軸39には送りナット41が摺動可能に係合されている。送りナット41は、そのねじ溝が延在する方向への移動を規制した状態で第2の移動保持枠36に保持されている。更に、第2の移動保持枠36には、光軸Lと平行をなす方向に2本のガイド軸43(図11では1本のみを示す。)が摺動可能に貫通されている。2本のガイド軸43の一端は中間鏡筒17に保持されており、他端は下部鏡筒18に保持されている。
かくして、フォーカス用モータ38を駆動すると、送りねじ軸39の回転力が送りナット41を介して第2の移動保持枠36に伝達される。このとき、所定位置で回転駆動される送りねじ軸39に対して、その軸方向へ送りナット41が相対的に移動することになる。その結果、送りナット41と一体的に第2の移動保持枠36が移動することになり、これにより、フォーカス用モータ38の回転方向に応じて4群レンズ10が、3群レンズ9に近づく方向と5群レンズ11に近づく方向とに選択的に移動される。このとき、4群レンズ10を保持する第2の移動保持枠36は、2本のガイド軸43によって光軸Lと平行する方向にガイドされているため、その光軸L上を精度よく移動することができる。
下部鏡筒18の下面に、CCD用アダプタ44を介してCCD4が取り付けられている。CCD用アダプタ44は、中央部に四角形の開口穴が設けられた板体からなり、その一面に、四角形の枠状に形成されたシールゴム45を介してCCD4が接着剤等の固着手段によって一体的に固着されている。CCD用アダプタ44の他方の面には、光学フィルタ14が重ね合わされた遮光板46が配置されており、これらがフィルタ押え板47で押えられて固定されている。そして、光学フィルタ14を内側に配置した状態で、CCD用アダプタ44が固定ねじ等の固着手段によって下部鏡筒18に取り付けられている。
この下部鏡筒18の側面の一面には、側方に開口した開口部を有するユニット収納部48が設けられている。ユニット収納部48には、側方から出し入れされる像ぶれ補正装置である像ぶれ補正ユニット5が着脱可能に装着されている。像ぶれ補正ユニット5は、図18〜図27に示すような構成を備えて構成されている。
この像ぶれ補正ユニット5は、上述した補正レンズ15と、この補正レンズ15を支持する第1の移動枠51と、この第1の移動枠51をレンズ系2の光軸Lと直交する第1の方向Xへ移動可能に支持する第2の移動枠52と、この第2の移動枠52を光軸Lと直交する方向であって第1の方向Xとも直交する第2の方向Yへ移動可能に支持する固定基盤53と、第1の移動枠51を第1の方向Xへ移動させると共に第2の移動枠52を第2の方向Yへ移動させる駆動手段の一具体例を示すアクチュエータ54と、補正レンズ15の位置を検出する位置検出手段55等を備えて構成されている。
補正レンズ15は、後述するカメラ本体に手の震えや揺れが生じたときに、そのときの像ぶれ量に対応してその位置を第1の方向X及び/又は第2の方向Yに移動させて像ぶれを補正するものである。図23に示すように、補正レンズ15の外周縁には、一面側において周方向に連続する段部15aが設けられている。更に、補正レンズ15の外周縁には、直径方向に対応する2箇所に切欠きを設けることによって二面幅部15b,15bが形成されている。この補正レンズ15は、第1の移動枠51に固定されている。
図23及び図24に示すように、第1の移動枠51は、補正レンズ15が嵌合されるリング状に形成されたレンズ固定部51aと、このレンズ固定部51aの一側に連続してクランク状に折り曲げ形成されると共にヨーク66が固定されるヨーク固定部51b等によって構成されている。レンズ固定部51aは、補正レンズ15の形状に対応した形状を有しており、補正レンズ15が嵌り合う嵌合穴58の周縁には、補正レンズ15の段部15aと係合される段部が設けられている。更に、レンズ固定部51aは、補正レンズ15の二面幅部15bに対応した二面幅部51c,51dを有しており、その二面幅部51c,51dが対向する方向(第2の方向Y)と直交する方向(第1の方向X)の一側にヨーク固定部51bが連続されている。
レンズ固定部51aの二面幅部51c,51dの外側には、第1の主軸受部61と第1の副軸受部62が設けられている。第1の主軸受部61は、第1の方向Xに所定の間隔をあけて設けた2つの軸受片61a,61bを有しており、両軸受片61a,61bには第1の主ガイド軸63が第1の方向Xに貫通されている。第1の主ガイド軸63は、両軸受片61a,61bに圧入固定されていて、その両端部が軸受片61a,61bからそれぞれ外側に突出されている。第1の副軸受部62には、側方に開口された軸受溝64が設けられている。この軸受溝64には、第1の副ガイド軸65が摺動可能に係合される。
また、第1の移動枠51のヨーク固定部51bには、アクチュエータ54の一部を構成するヨーク66が接着剤や固定ねじ等の固着手段によって固定されている。図25に示すように、ヨーク66は、所定間隔あけて平行に対向された上部片66a及び下部片66bと、上下両片66a,66b間を連結する連結片66cとからなる。連結片66cは、上下両片66a,66bの長手方向の一側に設けられており、これにより連結片66cの側方に、第1の移動枠51のヨーク固定部51bの一部を差し込むための切欠き66dを形成している。
ヨーク66の切欠き66dは、後述するコイル組立体93を補助レンズ15により近づけることを目的として設けたもので、この切欠き66dによってアクチュエータ54をより小型化させることが可能となった。このヨーク66の上部片66aと下部片66bのそれぞれ内面には、これらと略同じ大きさを有する長方形をなす偏平のマグネット67a,67bが接着剤等の固着手段によって固定されている。これら上下に対向された2つのマグネット67a,67bとヨーク66とがアクチュエータ54のための磁気回路を構成している。即ち、1つのヨーク66と2つのマグネット67a,67bとからなる1組の磁気回路部材が、第1の駆動手段のための磁気回路と第2の駆動手段のための磁気回路を兼用している。
図23に示すように、第2の移動枠52は、第1の移動枠51よりも少々幅広の偏平な板体からなる。第2の移動枠52は、第1の移動枠51の下に重ね合わせるように対向されて組み立てられる。第2の移動枠52の第1の移動枠51の嵌合穴58と対応する位置には、同程度の大きさを有する貫通穴68が設けられている。この第2の移動枠52の上面には、第1の移動枠51を第1の方向Xへ摺動可能に支持するための第2の軸受部が設けられている。
第2の軸受部は、第1の移動枠51に固定された第1の主ガイド軸63を摺動自在に支持する第2の主軸受部71と、第1の副ガイド軸65を固定支持する第2の副軸受部72とから構成されている。第2の主軸受部71は、第2の移動枠52に第1の移動枠51を重ね合わせた状態において、第1の主ガイド軸63の両端部を支持可能な位置に設けられている。即ち、第2の主軸受部71は、第1の主ガイド軸63の両端部を支持する2つの軸受片71a,71bからなり、第2の移動枠52の上面に上方へ突出するように設けられている。
第2の主軸受部71の2つの軸受片71a,71bは、第1の主軸受部61の第1の方向Xの長さに第1の移動枠51が第1の方向Xへ移動するために必要な長さを加えた距離だけ離間させて形成されている。2つの軸受片71a,71bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第1の主ガイド軸63の両端部がそれぞれ摺動可能に挿通されている。
また、第2の副軸受部72は、第2の移動枠52に第1の移動枠51を重ね合わせた状態において、第1の副軸受部62と対応する位置に設けられている。即ち、第2の副軸受部72は、第1の副ガイド軸73の両端部を支持する2つの軸受片72a,72bからなる。2つの軸受片72a,72bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第1の副ガイド軸73の両端部がそれぞれ圧入固定されている。この第1の副ガイド軸73が、第1の移動枠51の第1の副軸受部62に設けた軸受溝64に摺動自在に挿通されている。第1の副ガイド軸73と第1の主ガイド軸63とは、互いの軸心線が平行となるように設定されており、両ガイド軸63,65にガイドされて、第1の移動枠51が第1の方向Xに移動可能に構成されている。
第2の移動枠52の下面には、第2の移動枠52を第1の方向Xと直交する第2の方向Yへ摺動可能に支持するための第3の軸受部が設けられている。第3の軸受部は、第3の主軸受部75と第3の副軸受部76とから構成されている。第3の主軸受部75は、第2の移動枠52の第1の方向Xの一方の端部であって、第2の方向Yに所定間隔あけて設けた2つの軸受片75a,75bからなり、第2の移動枠52の下面に下方へ突出するように設けられている。2つの軸受片75a,75bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔には第2の方向Yに延在された第2の主ガイド軸77の両端部がそれぞれ摺動可能に挿通されている。
また、第3の副軸受部76は、第2の移動枠52の第1の方向Xの他方の端部の略中央部に設けられている。この第3の副軸受部76には、側方に開口された軸受溝78が設けられている。この軸受溝78には、第1の方向Xと直交する第2の方向Yに延在された第2の副ガイド軸79が摺動可能に係合される。第2の主ガイド軸77及び第2の副ガイド軸79は、それぞれ固定基盤53に固定されている。この固定基盤53の上に重ね合わせるように対向されて第2の移動枠52が組み立てられる。
固定基盤53は、図23に示すように、第2の移動枠52に対応した大きさを有する移動枠支持部53aと、この移動枠支持部53aに連続して一体に設けられたコイル固定部53b等によって構成されている。そして、固定基盤53の下面には、これをレンズ鏡筒3に固定するための取付ボス部53cが設けられている。移動枠支持部53aは、第2の移動枠52と略同じ大きさを有する偏平の板体からなり、この移動枠支持部53aの第1の方向Xの一端にコイル固定部53bが連続されている。移動枠支持部53aの第2の移動枠52の貫通穴68と対応する位置には、同程度の大きさを有する貫通穴81が設けられている。
移動枠支持部53aの上面の第1の方向Xの両端部には、第2の移動枠52を第2のガイド軸を介して第2の方向Yへ摺動可能に支持する第4の軸受部が設けられている。第4の軸受部は、第1の方向Xの一方に配置された第4の主軸受部82と第1の方向Xの他方に配置された第4の副軸受部83とから構成されている。第4の主軸受部82は、第2の方向Yへ適当な間隔をあけて設けた2つの軸受片82a,82bからなり、移動枠支持部53aの上面に上方へ突出するように設けられている。2つの軸受片82a,82bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第2の主ガイド軸77の軸方向中間部の2箇所がそれぞれ圧入されて固定されている。
これにより、第2の主ガイド軸77の両端部は、2つの軸受片82a,82bの外側にそれぞれ突出されている。この第2の主ガイド軸77の両端の突出部に、第2の移動枠52に設けた第3の主軸受部75の2つの軸受片75a,75bがそれぞれ摺動可能に嵌合されている。2つの軸受片75a,75bの間隔は、2つの軸受片82a,82bの長さに第2の移動枠52が第2の方向Yへ移動するために必要な長さを加えた距離だけ離間させて形成されている。従って、固定基盤53の第4の主軸受部82に固定された第2の主ガイド軸77に対して第2の移動枠52の第3の主軸受部75は、2つの軸受片82a,82bのそれぞれ外側で移動可能に支持されている。
また、第4の副軸受部83は、第2の方向Yへ適当な間隔をあけて設けた2つの軸受片83a,83bからなり、移動枠支持部53aの上面に上方へ突出するように設けられている。2つの軸受片83a,83bには軸受孔がそれぞれ設けられており、それらの軸受孔に第2の副ガイド軸79がそれぞれ圧入され、その軸方向の両端部にて固定されて両端支持されている。この2つの軸受片83a,83b間において、第2の移動枠52に設けた第3の副軸受部76の軸受溝78が第2の副ガイド軸79に摺動可能に係合されている。これにより、第3の副軸受部76は、2つの軸受片83a,83b間で第2の副ガイド軸79にガイドされて第2の方向Yへ所定距離だけ移動可能とされている。
固定基盤53のコイル固定部53bは、上方に突出する支持壁84を有する略四角形をなす偏平部分からなり、支持壁84は第2の方向Yの一側に配置されている。コイル固定部53bにはコイル支持台85が固定されており、そのコイル支持台85にはコイル組立体93が取り付けられている。図25に示すように、コイル支持台85は、コイル組立体93を所定の高さに保持するために設けたものであり、平面形状がコ字形をなす枠体として形成されている。このコイル支持台85は、支持壁84に沿わせるようにしてコイル固定部53b上に載置され、接着剤や固定ねじ等の固着手段によって固定基盤53に一体的に固定されている。
コイル支持台85の上面は平坦面として形成されており、その上面にはフレキ補強板86を位置決めするための2つの位置決め凸部85a,85aが設けられている。2つの位置決め凸部85a,85aは第2の方向Yへ所定間隔あけて配置されており、両位置決め凸部85a,85aにより位置決めされたフレキ補強板86がコイル支持台85の上面に固定されている。フレキ補強板86には、上面及び下面に所定の電気回路が印刷成形されたフレキシブル配線板87が粘着テープ等の固着手段により固定されている。
フレキ補強板86の上面には、平面的に巻回された偏平コイル88が搭載されており、そのフレキシブル配線板87の上面に設けた所定の配線パターンと電気的に接続されている。図25等に示すように、偏平コイル88は、楕円形をなす2つのコイル部88a,88bを横並びに配置した形状をなしている。2つのコイル部88a,88bは、その幅方向の長さは略同一であるが、長手方向の長さが異なるように形成されている。2つのコイル部88a,88bの長さを異ならせた理由は、長さの短いコイル部88bの外側にヨーク66の連結片66cを配置できるようにすることにより、偏平コイル88の平面側の面積を広く確保しつつ補正レンズ15に接近させて、アクチュエータ54全体の小型化を達成できるようにしたことによるものである。
2つのコイル部88a,88bは、1本のコイル線を巻回することによって形成されていると共に、幅方向に隣り合う長辺側の互いに真っ直ぐに延びた推力発生部89a,89bにおいて通電時には同じ方向へ電流が流れるように巻き方向が設定されている。この偏平コイル88は、2つのコイル部88a,88bの長手方向を第2の方向Yに向けた状態で各コイル部88a,88bが、接着剤による固着手段によってフレキ補強板86に固定されている。これにより、2つのコイル部88a,88bに電流を流すと、マグネット67a,67bによる磁力が偏平コイル88と垂直をなす方向に作用しているため、フレミングの左手の法則により、第1の方向Xに向かう力がマグネット67a,67b側に作用することになる。
また、フレキ補強板86の下面には筒状コイル91が取り付けられており、その筒状コイル91の両端がフレキシブル配線板87の下面に設けた所定の配線パターンと電気的に接続されている。図25等に示すように、筒状コイル91は、全体が長方形の筒体をなすよう中央部に長方形の空間部を設けると共に、積層方向に所定の厚みができるよう所定量を巻回することによって角筒状に形成されている。この筒状コイル91は、そのコイル線が延在する方向を第1の方向Xに向けた状態で推力発生部92が、接着剤による固着手段によってフレキシブル配線板87に固定されている。
筒状コイル91の中央の空間部には、ヨーク66の下部片66bと、これと一体に固着された下部マグネット67bが挿入される。これにより、筒状コイル91に電流を流すと、マグネット67a,67bによる磁力が推力発生部92と垂直をなす方向に作用しているため、フレミングの左手の法則により、第2の方向Yに向かう力がマグネット67a,67b側に作用することになる。フレキ補強板86とフレキシブル配線板87と偏平コイル88と筒状コイル91によってコイル組立体93が構成されている。
図26及び図27は、上述したコイル組立体93とヨーク66と2つのマグネット67a,67bによって構成されたアクチュエータ54を示すものである。このアクチュエータ54のうち、ヨーク66と2つのマグネット67a,67bと偏平コイル88により、第1の移動枠51を介して補正レンズ15を第1の方向Xに移動させる第1の駆動手段が構成されている。そして、第1の移動枠51の第1の主軸受部61及び第1の副軸受部62と第1の主ガイド軸63及び第1の副ガイド軸65と第2の主軸受部71及び第2の副軸受部72により、第1の移動枠51を介して補正レンズ15をレンズ装置1の光軸Lと直交する第1の方向Xにガイドする第1のガイド手段が構成されている。
更に、ヨーク66と2つのマグネット67a,67bと筒状コイル91により、第2の移動枠52を介して補正レンズ15を第2の方向Yに移動させる第2の駆動手段が構成されている。また、第2の移動枠52の第3の主軸受部75及び第3の副軸受部76と第2の主ガイド軸77及び第2の副ガイド軸79と第4の主軸受部82及び第4の副軸受部83により、第2の移動枠52を介して補正レンズ15をレンズ装置1の光軸Lと直交する方向であって第1の方向Xとも直交する第2の方向Yにガイドする第2のガイド手段が構成されている。そして、第1のガイド手段と第2のガイド手段と第1の駆動手段と第2の駆動手段とによって補正レンズ移動機構が構成されている。
このように、本実施例では、1つのヨーク66と2つのマグネット67a,67bからなる1組の磁気回路部材によって、第1の駆動手段のための磁気回路と第2の駆動手段のための磁気回路が兼用されている。そのため、各駆動手段毎に磁気回路部材を設ける必要がないから、その分だけ部品点数の削減を図ることができると共に構造を簡単なものとして、装置全体の小型化を図ることができる。
また、図25に示すように、フレキ補強板86の下面には、第1の位置検出手段の一具体例を示す第1のホール素子94と第2の位置検出手段の一具体例を示す第2のホール素子95と温度検出手段の一具体例を示すサーミスタ96がそれぞれ取り付けられている。第1のホール素子94は、第1の移動枠51を介して補正レンズ15の第1の方向Xに関する位置を検出するものである。また、第2のホール素子95は、第2の移動枠52を介して補正レンズ15の第2の方向Yに関する位置を検出するものである。第1のホール素子94は筒状コイル91の一側に配置され、第2のホール素子95は筒状コイル91の他側に配置されている。
第1のホール素子94と第2のホール素子95は、所定位置において下部マグネット67bの磁力の強さを検出し、その磁力の強さに応じた検出信号を出力するものである。この2つのホール素子94,95からの検出信号に基づいて制御装置が、補正レンズ15の位置を演算して算出するようにしている。なお、サーミスタ96は、コイル組立体93の周囲の温度を検出し、周囲温度が所定値以上に上昇したときに、手ぶれや振動等による像ぶれ補正に温度補正を加えるためのものである。
上述したような構成を有する像ぶれ補正ユニット5は、例えば、次のようにして組み立てることができる。まず、図25〜図27に示すように、フレキ補強板86の一面に偏平コイル88を固定すると共に、その反対側のフレキシブル配線板87が接続された面に筒状コイル91を固定する。これにより、フレキ補強板86と2つのコイル88,91が一体化されたコイル組立体93が構成される。
このコイル組立体93の筒状コイル91の穴内に側方からヨーク66の下部片66bを挿入し、その下部片66bの内面に固定された下部マグネット67bを筒状コイル91の推力発生部92に対向させる。これと同時に、偏平コイル88の上面に上部マグネット67aを対向させる。これにより、上下のマグネット67a,67bによって偏平コイル88の推力発生部89a,89bと筒状コイル91の推力発生部92が挟まれ、アクチュエータ54が構成される。このアクチュエータ54のフレキ補強板86をコイル支持台85の上面に載置し、2つの位置決め凸部85a,85aで位置決めする。そして、接着剤等の固着手段によってフレキ補強板86をコイル支持台85に固定する。
次に、固定基盤53の移動枠支持部53aの上に第2の移動枠52を臨ませ、第3の主軸受部75の2つの軸受片75a,75b間に第4の主軸受部82の2つの軸受片82a,82bを介在させる。そして、第3の副軸受部76を第4の副軸受部83の2つの軸受片83a,83b間に介在させる。次に、第3の主軸受部75と第4の主軸受部82の4つの軸受片75a,75b,82a,82bの各軸受孔に第2の主ガイド軸77を貫通させる。この際、第2の主ガイド軸77は、第4の主軸受部82に対しては圧入して固定する一方、第3の主軸受部75に対しては摺動可能に構成する。
更に、第4の副軸受部83の2つの軸受片83a,83bの軸受孔と第3の副軸受部76の軸受溝78に第2の副ガイド軸79を貫通させる。この際、第2の副ガイド軸79は、第4の副軸受部83に対しては圧入して固定する一方、第3の副軸受部76に対しては摺動可能に構成する。これにより、第2の移動枠52が固定基盤53に対して、第2の方向Yへ所定距離、即ち、第3の主軸受部75の2つの軸受片75a,75bの内面間の距離から第4の主軸受部82の2つの軸受片82a,82bの外面間の距離を引いた長さだけ移動可能となっている。
次に、第2の移動枠52の上に第1の移動枠51のレンズ固定部51aを臨ませ、第1の主軸受部61の2つの軸受片61a,61bを第2の主軸受部71の2つの軸受片71a,71b間に介在させる。そして、第1の副軸受部62を第2の副軸受部72の2つの軸受片72a,72b間に介在させる。次に、第1の主軸受部61と第2の主軸受部71の4つの軸受片61a,61b,71a,71bの各軸受孔に第1の主ガイド軸63を貫通させる。この際、第1の主ガイド軸63は、第1の主軸受部61に対しては圧入して固定する一方、第2の主軸受部71に対しては摺動可能に構成する。
更に、第2の副軸受部72の2つの軸受片72a,72bの軸受孔と第1の副軸受部62の軸受溝64に第1の副ガイド軸73を貫通させる。この際、第1の副ガイド軸65は、第2の副軸受部72に対しては圧入して固定する一方、第1の副軸受部62に対しては摺動可能に構成する。これにより、第1の移動枠51が第2の移動枠52に対して、第1の方向Xへ所定距離、即ち、第2の主軸受部71の2つの軸受片71a,71bの内面間の距離から第1の主軸受部61の2つの軸受片61a,61bの外面間の距離を引いた長さだけ移動可能となっている。
次に、第1の移動枠51に、2つのマグネット67a,67bが固着されたヨーク66を取り付ける。このヨーク66の取付作業は、第1の移動枠51を第2の移動枠52に取り付ける前に、予め第1の移動枠51に取り付けておいてもよい。次いで、コイル組立体93が取り付けられたコイル支持台85を固定基盤53のコイル固定部53bに取り付ける。この際、筒状コイル91を側方から嵌め込んで、その穴内にヨーク66の下部片66bと下部マグネット67bを挿入する。そして、接着剤等の固着手段を用いて、コイル支持台85を固定基盤53に固定する。これにより、像ぶれ補正ユニット5の組立作業が完了し、図18〜図22に示すような構成を有する像ぶれ補正ユニット5が得られる。
このような構成を有する像ぶれ補正ユニット5の作用は、例えば、次のようなものである。この像ぶれ補正ユニット5の補正レンズ15の移動は、フレキシブル配線板87を介してアクチュエータ54の偏平コイル88と筒状コイル91に対して適宜な値の駆動電流を選択的に又は同時に供給することによって実行される。
この像ぶれ補正ユニット5の偏平コイル88と筒状コイル91は、フレキ補強板86を介してコイル支持台85に固定され、更に、コイル支持台85を介して固定基盤53に固定されている。このとき、偏平コイル88の推力発生部89a,89bは第2の方向Yに延在され、筒状コイル91の推力発生部92は第1の方向Xに延在されている。また、ヨーク66の両端に固定された2つのマグネット67a,67bが両コイル88,91の上下に配置されているため、このヨーク66と2つのマグネット67a,67bによって形成される磁気回路の磁束は、偏平コイル88の推力発生部89a,89bと筒状コイル91の推力発生部92を垂直に透過するように作用する。
これに対して、ヨーク66と2つのマグネット67a,67bは、補正レンズ15を保持する第1の移動枠51に固定されている。その補正レンズ15は、第1の移動枠51を有する第1のガイド手段によって第2の移動枠52に対して第1の方向Xへ移動可能に支持されている。更に、補正レンズ15は、第2の移動枠52を有する第2のガイド手段によって固定基盤53に対して第2の方向Yへ移動可能に支持されている。従って、補正レンズ15は、第1のガイド手段と第2のガイド手段の作用により、所定の範囲内において第1の方向X及び第2の方向Yのいずれの方向に対しても自由に移動することができる。
いま、偏平コイル88に電流を流すと、その推力発生部89a,89bが第2の方向Yに延在されているため、その推力発生部89a,89bにおいて電流は第2の方向Yに流れる。このとき、磁気回路の磁束が推力発生部89a,89bに対して垂直をなす上下方向に作用しているため、フレミングの法則により、マグネット67a,67b及びヨーク66には第1の方向Xに向かう力が作用する。これにより、ヨーク66等が固定された第1の移動枠51が第1の方向Xに移動する。その結果、第1の移動枠51に保持された補正レンズ15が、偏平コイル88に流された電流の大きさに応じて、第1のガイド手段にガイドされて第1の方向Xに移動することになる。
一方、筒状コイル91に電流を流すと、その推力発生部92が第1の方向Xに延在されているため、その推力発生部92において電流は第1の方向Xに流れる。このとき、磁気回路の磁束が推力発生部92に対して垂直をなす上下方向に作用しているため、フレミングの法則により、マグネット67a,67b及びヨーク66には第2の方向Yに向かう力が作用する。これにより、ヨーク66等が固定された第1の移動枠51を介して第2の移動枠52が第2の方向Yに移動する。その結果、補正レンズ15は、筒状コイル91に流された電流の大きさに応じて、第1の移動枠51と共に第2の移動枠52が第2のガイド手段にガイドされて第2の方向Yに移動することになる。
また、偏平コイル88と筒状コイル91に同時に電流を流すと、上述した偏平コイル88による移動動作と筒状コイル91による移動動作とが複合的に実行される。即ち、偏平コイル88に流れる電流の作用によって補正レンズ15が第1の方向Xに移動すると同時に、筒状コイル91に流れる電流の作用によって補正レンズ15が第2の方向Yに移動する。その結果、補正レンズ15が斜め方向に移動して、レンズ系2の像ぶれを補正することになる。
このような構成及び作用を備えた像ぶれ補正ユニット5が、図1〜図11に示すように、レンズ装置1に着脱可能に取り付けられている。像ぶれ補正ユニット5は、レンズ鏡筒3の下部鏡筒18に設けたユニット収納部48に側方から出し入れされ、下部鏡筒18に対して着脱可能に装着されている。下部鏡筒18のユニット収納部48の下縁には、図11に示すようにボス部18aが設けられており、そのボス部18aの2箇所にはねじ孔が設けられている。ボス部18aの2箇所のねじ孔には固定ねじ49がそれぞれ螺合されており、これらの固定ねじ49を用いて取付ボス部53c(本実施例では2箇所に設けている。)をボス部18aに締付固定することにより、固定基盤53が下部鏡筒18に取り付けられている。
このように、本発明の像ぶれ補正ユニット5は、1個の装置としてユニット化されて構成されているため、この像ぶれ補正ユニット5をユニット収納部48に装着するだけで補正レンズ15を所定位置に位置決めして取り付けることができる。そのため、補正レンズ15の着脱操作を極めて簡単且つ迅速に行うことができるばかりでなく、補正レンズ15の位置調整を不要とすることができ、作業性の大幅な向上を図ることができる。なお、図11等に示す符号98は、像ぶれ補正装置5を覆うカバー部材である。このカバー部材98は、固定ねじ等の固着手段によってレンズ鏡筒3の下部鏡筒18に着脱可能に取り付けられる。
次に、像ぶれ補正ユニット5が装着されたレンズ装置1のレンズ系2の動作を、図12を参照して説明する。レンズ装置1の対物レンズ7Aを被写体に向けると、被写体からの光が対物レンズ7Aからレンズ系2内に入力される。このとき、対物レンズ7Aを透過した光はプリズム7Bで90度屈折され、その後、レンズ系2の光軸Lに沿ってCCD4に向かって移動する。即ち、プリズム7Bで反射されて1群レンズ7の第2のレンズ7Cを出た光は、2群レンズ8,3群レンズ9,4群レンズ10を経て5群レンズ11の第7のレンズ11A及び補正レンズ15を透過し、光学フィルタ14を経てCCD4の結像面に到達する。これにより、CCD4の結像面には、被写体に対応した画像が結像される。
この場合、撮影時において、レンズ装置1に手ぶれや振動が生じていないときには、被写体からの光は、実線で示す光6Aのように、1群レンズ〜5群レンズのそれぞれ中心部を光軸Lに沿って移動するため、CCD4の結像面において所定位置に像を結ぶことになり、像ぶれを生ずることなく綺麗な画像を得ることができる。
一方、撮影時において、レンズ装置1に手ぶれや振動が発生すると、被写体からの光は、一点鎖線で示す光6Bか又は破線で示す光6Cのように、傾いた状態で1群レンズに入力されることになる。そのような入射光6B,6Cは、1群レンズ〜5群レンズのそれぞれにおいて、光軸Lからずれた状態で透過することになるが、その手ぶれ等に応じて補正レンズ15を所定量移動させることにより、その手ぶれ等を補正することができる。これにより、CCD4の結像面において所定位置に像を結ぶことができ、像ぶれを解消して綺麗な画像を得ることができる。
このレンズ装置1の手ぶれや振動等の有無は、ぶれ検出手段によって検出する。このぶれ検出手段としては、例えば、ジャイロセンサを用いることができる。このジャイロセンサをレンズ装置1と共にカメラ本体に搭載し、撮影者の手の震えや揺れ等によってレンズ装置1に働く加速度、角速度、角加速度等を検出するようにする。このジャイロセンサで検出した加速度や角速度等の情報を制御装置に供給し、CCD4の結像面において所定位置に像を結ぶように、第1の方向Xの揺れに対しては第1の移動枠51を第1の方向Xに移動し、第2の方向Yの揺れに対しては第2の移動枠52を第2の方向Yに移動するようにアクチュエータ54を駆動制御する。
図13〜図17は、前述したような構成を有するレンズ装置1を備えた撮像装置の第1の実施の例を示すデジタルスチルカメラ100を現した図である。このデジタルスチルカメラ100は、情報記録媒体として半導体記録メディアを使用し、被写体からの光学的な画像をCCD(固体撮像素子)4で電気的な信号に変換して、半導体記録メディアに記録したり、液晶ディスプレイ等の表示装置に表示できるようにしたものである。
このデジタルスチルカメラ100は、図13等に示すように、カメラ本体101と、被写体の像を光として取り込んで撮像手段としてのCCD4に導くレンズ装置1と、CCD4から出力される映像信号に基づいて画像を表示する液晶ディスプレイ等からなる表示装置102と、レンズ装置1の動作や液晶ディスプレイ102の表示等を制御する制御装置103と、図示しないバッテリー電源等を備えて構成されている。
カメラ本体101は、横長とされた偏平の筐体からなり、前後方向に重ね合わされたフロントケース105及びリアケース106と、このフロントケース105とリアケース106とで形成された空間部を前後に仕切るメインフレーム107と、フロントケース105の前面に上下方向へスライド可能に取り付けられたレンズカバー108等によって構成されている。メインフレーム107の前面の一側部には、CCD4を下にして光軸Lを上下方向に向けた状態でレンズ装置1が固定されている。更に、メインフレーム107には、配線基板上に所定のマイクロコンピュータ、抵抗やコンデンサその他の電子部品等を搭載することによって形成された制御装置103と、フラッシュ装置110等が取り付けられている。
制御装置103はレンズ装置1と横並びに配置されており、これらの上方にフラッシュ装置110が配置されている。フラッシュ装置110は、フロントケース105の前面に露出される発光部110aと、その発光部110aを駆動制御する駆動部110bと、駆動部110bに所定の電力を供給するコンデンサ110c等を備えて構成されている。このフラッシュ装置110の発光部110aとレンズ装置1の対物レンズ7Aを露出させるため、フロントケース105の対応する位置にはレンズ嵌合穴111aとフラッシュ嵌合穴111bとが設けられている。そして、レンズ嵌合穴111aには化粧板21と共に対物レンズ7Aが嵌合され、フラッシュ嵌合穴111bには発光部110aが嵌合されている。
更に、フロントケース105には、レンズカバー108に設けた複数の脚片が挿通される複数の開口穴111cが設けられている。レンズカバー108は、複数の脚片に抜け止め部を設けることによってフロントケース105からの脱落が防止されている。このレンズカバー108は、複数の開口穴111cによって上下方向への移動が可能とされていると共に、図示しないロック手段により上端部と下端部においてロック可能とされている。
図14に示すように、レンズカバー108がカメラ本体101の上端部にあるときには、対物レンズ7Aが完全に閉じられており、これにより対物レンズ7Aの保護が図られる。一方、図15に示すように、レンズカバー108をカメラ本体101の下端部に移動すると、対物レンズ7Aが完全に開かれる。これと同時に、レンズカバー108の移動によって電源スイッチがオンに入力され、これにより撮影が可能となるように構成されている。
図13及び図16に示すように、リアケース106には、表示装置102の表示面を露出させるための四角形の開口窓112が設けられている。開口窓112は、リアケース106の背面を大きく開口して設けられており、その内側に表示装置102が配置されている。表示装置102は、開口窓112に対応した大きさを有する液晶ディスプレイと、この液晶ディスプレイの内面に重ね合わされるバックライトの組み合わせからなる。表示装置102の液晶ディスプレイ側にはシール枠113を介して保護板114が配置されており、この保護板114の周縁部が開口窓112の内面に接触されている。
更に、リアケース106には、各種の操作スイッチが設けられている。操作スイッチとしては、機能モード(静止画、動画、再生等)を選択するモード選択ツマミ115、ズーム操作を実行するズームボタン116、画面表示を行う画面表示ボタン117、各種メニューを選択するメニューボタン118、メニューを選択するカーソル等を移動させる方向キー119、画面サイズを切り換えたり画面削除を行う画面ボタン121等が適当な位置に配置されている。そして、リアケース106の表示装置102側の端部にはスピーカ用孔122が開口されていて、その内側にスピーカが内蔵されている。スピーカ用孔122の反対側の端部には、ストラップ用の支持金具123が取り付けられている。
また、図17等に示すように、カメラ本体101の上面には、電源をオン・オフさせる電源ボタン125、撮影の開始や停止を実行する撮影ボタン126、手ぶれが生じたときに像ぶれ補正装置5を動作させて像ぶれ補正を実行する手ぶれ設定ボタン127等が設けられている。更に、カメラ本体101上面の略中央部にはマイクロホン用孔128が開口されていて、その内側にマイクロホンが内蔵されている。
これら電源ボタン125と撮影ボタン126と手ぶれ設定ボタン127は、カメラ本体101に装着されるスイッチホルダ124に取り付けられている。更に、マイクロホン用孔128もスイッチホルダ124に開口されており、このスイッチホルダ124に内蔵マイクロホンが固定されている。そして、スイッチホルダ124は、その一部をフロントケース105とリアケース106とで挟み込むようにしてカメラ本体101に保持されている。
図31は、前述した像ぶれ補正ユニット5の制御概念を説明するブロック図である。制御部130は、像ぶれ補正演算部131とアナログサーボ部132と駆動回路部133と4つの増幅器(AMP)134A,134B,135A,135B等を備えて構成されている。像ぶれ補正演算部131には、第1の増幅器(AMP)134Aを介して第1のジャイロセンサ135が接続されていると共に、第2の増幅器(AMP)134Bを介して第2のジャイロセンサ136が接続されている。
第1のジャイロセンサ135は、カメラ本体101に付加された手ぶれ等による第1の方向Xの変位量を検出し、第2のジャイロセンサ136は、カメラ本体101に付加された手ぶれ等による第2の方向Yの変位量を検出するものである。この実施例では、2個のジャイロセンサを設けて第1の方向Xの変位量と第2の方向Yの変位量を個別に検出する例について説明したが、1個のジャイロセンサで第1の方向X及び第2の方向Yの2方向の変位量を検出する構成としてもよいことは勿論である。
像ぶれ補正演算部131にはアナログサーボ部132が接続されている。アナログサーボ部132は、像ぶれ補正演算部131により算出された値をデジタル値からアナログ値に変換し、そのアナログ値に対応した制御信号を出力するものである。アナログサーボ部132には駆動回路部133が接続されている。駆動回路部133には、第3の増幅器(AMP)135Aを介して第1の位置検出素子である第1のホール素子94が接続されると共に、第4の増幅器(AMP)135Bを介して第2の位置検出素子である第2のホール素子95が接続されている。更に、駆動回路部133には、第1の方向駆動コイルである偏平コイル88が接続されていると共に、第2の方向駆動コイルである筒状コイル91が接続されている。
第1のホール素子94によって検出された第1の移動枠51の第1の方向Xの変位量は、第3の増幅器135Aを介して駆動回路部133に入力される。また、第2のホール素子95によって検出された第2の移動枠52の第2の方向Yの変位量は、第4の増幅器135Bを介して駆動回路部133に入力される。これらの入力信号とアナログサーボ部132からの制御信号に基づいて駆動回路部133では、像ぶれを補正するように補正レンズ15を移動するため、偏平コイル88と筒状コイル91の一方又は両方に対して所定の制御信号を出力する。
図32は、前述したような構成及び作用を有する像ぶれ補正ユニット5を備えたデジタルスチルカメラ100の概略構成の第1の実施の例を示すブロック図である。このデジタルスチルカメラ100は、像ぶれ補正ユニット5を有するレンズ装置1と、制御装置の中心的役割をなす制御部140と、制御部140を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のRAMやROM等を有する記憶装置141と、電源のオン・オフや撮影モードの選択或いは撮影等のための各種の指令信号等を入力する操作部142と、撮影された映像等を表示する表示装置102と、記憶容量を拡大する外部メモリ143等を備えて構成されている。
制御部140は、例えば、マイクロコンピュータ(CPU)を有する演算回路等を備えて構成されている。この制御部140に、記憶装置141と操作部142とアナログ信号処理部144とデジタル信号処理部145と2つのA/D変換器146,147とD/A変換器148とタイミングジェネレータ(TG)149とが接続されている。アナログ信号処理部144は、レンズ装置1に取り付けられたCCD4に接続されており、CCD4から出力される撮影画像に対応したアナログ信号によって所定の信号処理を実行する。このアナログ信号処理部144は第1のA/D変換器146に接続されており、このA/D変換器146によって出力がデジタル信号に変換される。
第1のA/D変換器146にはデジタル信号処理部145が接続されており、第1のA/D変換器146から供給されたデジタル信号によって所定の信号処理を実行する。このデジタル信号処理部145には表示装置102と外部メモリ143が接続されており、その出力信号であるデジタル信号に基づいて、被写体に対応した画像が表示装置102に表示され、或いは外部メモリ143に記憶される。また、第2のA/D変換器147には、ぶれ検出部の一具体例を示すジャイロセンサ151が接続されている。このジャイロセンサ151によってカメラ本体101の振れや揺れ等が検出され、その検出結果に応じて像ぶれ補正が実行される。
D/A変換器148には、像ぶれ補正のためのサーボ演算部である駆動制御部152が接続されている。駆動制御部152は、補正レンズ15の位置に応じて像ぶれ補正ユニット5を駆動制御することにより像ぶれを補正するものである。駆動制御部152には、像ぶれ補正ユニット5と、2つの移動枠51,52の位置を検出することによって補正レンズ15の位置を検出する位置検出部である第1の位置検出手段94と第2の位置検出手段95とが接続されている。なお、タイミングジェネレータ(TG)149はCCD4と接続されている。
かくして、被写体の像がレンズ装置1のレンズ系2に入力されてCCD4の結像面に結像されると、その画像信号がアナログ信号として出力され、アナログ信号処理部144で所定の処理が実行された後、第1のA/D変換器146によってデジタル信号に変換される。第1のA/D変換器146からの出力は、デジタル信号処理部145で所定の処理が実行された後、被写体に対応した画像として表示装置102に表示され、或いは外部メモリに記憶情報として記憶される。
このような撮影状態において、像ぶれ補正ユニット5が動作状態にあるものとして、カメラ本体101に振れや揺れ等が生じると、ジャイロセンサ151がその振れや揺れ等を検出し、その検出信号を制御部140に出力する。これを受けて制御部140では、所定の演算処理を実行して、像ぶれ補正ユニット5の動作を制御する制御信号を駆動制御部152に出力する。駆動制御部152では、制御部140からの制御信号に基づいて所定の駆動信号を像ぶれ補正ユニット5に出力し、第1の移動枠51を第1の方向Xに所定量だけ移動すると共に、第2の移動枠52を第2の方向Yに所定量だけ移動する。これにより、補正レンズ15の移動を介して像ぶれを解消し、綺麗な画像を得ることができる。
図33は、前述したような構成及び作用を有する像ぶれ補正ユニット5を備えたデジタルスチルカメラの概略構成の第2の実施の例を示すブロック図である。このデジタルスチルカメラ100Aは、像ぶれ補正ユニット5を有するレンズ装置1と、制御装置の中心的役割をなす映像記録/再生回路部160と、映像記録/再生回路部160を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のRAMやROM等を有する内蔵メモリ161と、撮影された映像等を所定の信号に処理する映像信号処理部162と、撮影された映像等を表示する表示装置163と、記憶容量を拡大する外部メモリ164と、像ぶれ補正ユニット5を駆動制御する補正レンズ制御部165等を備えて構成されている。
映像記録/再生回路部160は、例えば、マイクロコンピュータ(CPU)を有する演算回路等を備えて構成されている。この映像記録/再生回路部160に、内蔵メモリ161と映像信号処理部162と補正レンズ制御部165とモニタ駆動部166と増幅器167と3つのインタフェース(I/F)171,172,173とが接続されている。映像信号処理部162は、レンズ装置1に取り付けられたCCD4に増幅器167を介して接続されており、所定の映像信号に処理された信号が映像記録/再生回路部160に入力される。
表示装置163は、モニタ駆動部166を介して映像記録/再生回路部160に接続されている。また、第1のインタフェース(I/F)171にはコネクタ168が接続されており、このコネクタ168に外部メモリ164が着脱自在に接続可能とされている。第2のインタフェース(I/F)172には、カメラ本体101に設けられた接続端子174が接続されている。
補正レンズ制御部165には、第3のインタフェース(I/F)173を介してぶれ検出部である加速度センサ175が接続されている。この加速度センサ175は、カメラ本体101に付加される振れや揺れ等による変位を加速度として検出するもので、ジャイロセンサを適用することができる。補正レンズ制御部165には、補正レンズ15を駆動制御する像ぶれ補正ユニット5のレンズ駆動部が接続されていると共に、その補正レンズ15の位置を検出する2つの位置検出センサ94,95が接続されている。
かくして、被写体の像がレンズ装置1のレンズ系2に入力されてCCD4の結像面に結像されると、その画像信号が増幅器167を介して映像信号処理部162に入力される。この映像信号処理部162で所定の映像信号に処理された信号が映像記録/再生回路部160に入力される。これにより、映像記録/再生回路部160から被写体の像に対応した信号がモニタ駆動部166、内蔵メモリ161若しくは外部メモリ164に出力される。その結果、モニタ駆動部166を介して表示装置163に被写体の像に対応した画像が表示され、或いは、必要により情報信号として内蔵メモリ161若しくは外部メモリ164に記録される。
このような撮影状態において、像ぶれ補正ユニット5が動作状態にあるものとして、カメラ本体101に振れや揺れ等が生じると、加速度センサ175がその振れや揺れ等を検出し、その検出信号を補正レンズ制御部165を介して映像記録/再生回路部160に出力する。これを受けて映像記録/再生回路部160では、所定の演算処理を実行して、像ぶれ補正ユニット5の動作を制御する制御信号を補正レンズ制御部165に出力する。この補正レンズ制御部165では、映像記録/再生回路部160からの制御信号に基づいて所定の駆動信号を像ぶれ補正ユニット5に出力し、第1の移動枠51を第1の方向Xに所定量だけ移動すると共に、第2の移動枠52を第2の方向Yに所定量だけ移動する。これにより、補正レンズ15の移動を介して像ぶれを解消し、綺麗な画像を得ることができる。
図28は、前述したアクチュエータ54の他の実施の例を示すものである。このアクチュエータ54Aは、コイル組立体93の組立方向を変えて構成したもので、その構成部品は前記実施例と同様である。この実施例では、偏平コイル88の長手方向(推力発生部が延在する方向)を第1の方向Xに向けるようにして、コイル組立体93を固定基盤53に取り付ける。そして、ヨーク66(マグネット67a,67bも同様)の長手方向を偏平コイル88の長手方向に一致させ、マグネット67a,67bが固定されたヨーク66を第1の移動枠51に取り付けている。従って、筒状コイル91の推力発生部は、第1の方向Xと直交した第2の方向Yに延在されている。
この実施例の場合には、偏平コイル88に電流を流すと、第2の移動枠52を第2の方向Yに動かす力が発生する。また、筒状コイル91に電流を流すと、第1の移動枠51を第1の方向Xに動かす力が発生する。
図29及び図30は、前述したコイル組立体93の他の実施の例を示すものである。この実施例に示すコイル組立体181は、第1の駆動手段のコイルとして偏平コイル182を用いると共に、第2の駆動手段のコイルとしても同じく偏平コイル183を用いるようにしたものである。2つの偏平コイル182,183は同じ大きさに形成されていて、フレキシブル配線板184の一面に上部偏平コイル182を搭載し、その他面に下部偏平コイル183を貼り付けるようにしてコイル組立体181が構成されている。上部偏平コイル182及び下部偏平コイル183は、それぞれが楕円形をなす2つのコイル部を横並びに配置することによって形成されている。そして、上部偏平コイル182と下部偏平コイル183は、互いのコイル部を直交させるように配置してフレキシブル配線板184の上下両面に固定されている。
更に、この実施例では、コ字状をなしたヨーク185の上部片に1個のマグネット186を貼り付け、これによって磁気回路を構成している。マグネット186は、その長手方向が、上部偏平コイル182の推力発生部と直交する方向に設定されている。このような構成を有するコイル組立体181によっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる。特に、本実施例の場合には、前記コイル組立体93に比べてコイル組立体181の厚さを極めて薄いものとすることができるため、装置全体の薄型化を図ることができる。
図34には本発明の撮像装置の第2の実施の例を示し、図35には本発明の撮像装置の第3の実施の例を示している。図34に示す本発明の第2の実施例に係る撮像装置は、ビデオカメラ200に適用したものである。このビデオカメラ200の情報記憶媒体としては、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のディスク状記録媒体であってもよく、また、磁気テープ等のテープ状記録媒体であってもよい。
このビデオカメラ200は、図34に示すように、被写体の像を光として取り込んで撮像手段としてのCCD4に導くレンズ装置201と、このレンズ装置201及びその他の必要な装置、機器等が収納されたカメラ本体202と、このカメラ本体202に姿勢変更可能に取り付けられた表示装置203と、情報記憶媒体を駆動制御して予め記録されている情報を読み出したり新たな情報を記憶したりする映像記録再生部204と、バッテリー等からなる電源部205と、レンズ装置201や映像記録再生部204の動作或いは表示装置203の画面表示等を制御する図示しない制御装置等を備えて構成されている。
レンズ装置201は、前述した実施例のレンズ装置1と略同様の構成を備えている。即ち、レンズ装置201は、レンズ鏡筒206と、このレンズ鏡筒206内に収納されたレンズ系と、レンズ鏡筒206に対して着脱可能に装着された像ぶれ補正ユニット5等を有している。レンズ鏡筒206は潜望鏡のような形状をなしており、光軸を上下方向へ向けた状態でレンズ系が取り付けられている。レンズ鏡筒206の上端部には、レンズ系の三角プリズムを有する1群レンズが収納されていて、その三角プリズムの側方である前面に光軸を水平方向に向けた状態で対物レンズ7Aが配置されている。また、レンズ鏡筒206の下端部には、レンズ系を通して供給される被写体の光学的な画像を電気的な信号に変換して出力するCCD4が配置されている。
レンズ鏡筒206の下部には、対物レンズ7Aと反対側の背面側に突出する膨出部207が設けられている。膨出部207には背面側に開口された開口部が設けられており、この開口部の内側に、像ぶれ補正ユニット5が着脱可能に装着されるユニット収納部が設けられている。このユニット収納部の背面側に、電源部205が着脱可能に装着される電源収納部が設けられている。映像記録再生部204は、例えば、情報記憶媒体が光ディスクである場合にはディスクドライブ装置であり、情報記憶媒体が磁気テープである場合にはテープドライブ装置(VTRメカデッキ)である。
カメラ本体202は、縦方向に長く設定された略長方形をなす筐体からなり、正面の上部に対物レンズ7Aが露出されている。このカメラ本体202の一方の側面に表示装置203が配置されていて、カメラ本体202の上部に取り付けられた二軸回動軸部209によって姿勢変更可能に支持されている。表示装置203は、液晶ディスプレイや有機ELパネル等の平面パネル211と、この平面パネル211の表示面を残してその他の部分を覆うパネルカバー212等によって構成されている。パネルカバー212には、電源ボタン、撮影ボタン、手ぶれ設定ボタンその他の必要な操作ボタン213が設けられている。このパネルカバー212が二軸回動軸部209によってカメラ本体202に二軸方向へ姿勢変更可能に取り付けられている。
このような構成を有するビデオカメラ200によれば、動画撮影時において、カメラ本体202の振れや揺れ等によって生じる像ぶれを、像ぶれ補正ユニット5の作用によって常に補正することができる。従って、像ぶれがないか若しくは像ぶれを軽減させた綺麗な動画を得ることができ、そのような動画像が得られる撮像装置を提供することができる。しかも、像ぶれ補正ユニットのみの交換作業が可能であり、その像ぶれ補正ユニットの調整作業や修理作業等を簡単且つ容易に行うことができる。
なお、本実施例においては、レンズ装置201におけるレンズ鏡筒206の膨出部207を、対物レンズ7Aと反対側に突出させて設けたが、対物レンズ7Aと同じ側に突出させてもよく、また、対物レンズ7Aと直交する方向に突出させる構成としてもよいことは勿論である。
図35に示す本発明の第3の実施例に係る撮像装置は、デジタルスチルカメラ220に適用したものである。このデジタルスチルカメラ220は、情報記録媒体として半導体記録メディアを使用し、被写体からの光学的な画像をCCD(固体撮像素子)4で電気的な信号に変換して、半導体記録メディアに記録するようにしたものである。このデジタルスチルカメラ220の情報記憶媒体としては、メモリスティックその他の半導体記録メモリが好適であるが、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のディスク状記録媒体であってもよく、また、磁気テープ等のテープ状記録媒体であってもよい。
このデジタルスチルカメラ220は、図35に示すように、被写体の像を光として取り込んで撮像手段としてのCCD4に導くレンズ装置221と、このレンズ装置221及びその他の必要な装置、機器等が収納されたカメラ本体222と、このカメラ本体222に取り付けられた電子ビューファインダ223と、図示しないが撮影した映像を記録する映像記録部、バッテリー等からなる電源部、レンズ装置221や映像記録部の動作等を制御する制御装置等を備えて構成されている。
カメラ本体222は、水平方向に展開された偏平の筐体からなり、横方向の一側にレンズ装置221が配置され、横方向の他側に電子ビューファインダ223が配置されている。このカメラ本体222の背面であって、電子ビューファインダ223の後方にアイカップ224が配置されている。レンズ装置221は、レンズ鏡筒225と、このレンズ鏡筒225内に収納されたレンズ系と、レンズ鏡筒225に対して着脱可能に装着された像ぶれ補正ユニット5等を有している。
レンズ鏡筒225はT字形状をなしており、光軸を前後方向へ向けた状態でレンズ系が取り付けられている。レンズ鏡筒225の上端部には、レンズ系の先端に位置する対物レンズ226が配置されている。このレンズ鏡筒225の下端部に、被写体からの光学的な画像を電気的な信号に変換して出力するCCD4が配置されている。レンズ鏡筒225の側部には、レンズ系の光軸と直交する方向に突出する膨出部227が設けられている。膨出部227には背面側に開口された開口部が設けられており、この開口部の内側に、像ぶれ補正ユニット5が着脱可能に装着されるユニット収納部が設けられている。そして、カメラ本体222のアイカップ224の前側にシャッタボタン229が設けられている。
このような構成を有するデジタルスチルカメラ220によれば、静止画撮影時において、カメラ本体222の振れや揺れ等によって生じる像ぶれを、像ぶれ補正ユニット5の作用によって常に補正することができる。従って、像ぶれがないか若しくは像ぶれを軽減させた綺麗な静止画を得ることができ、そのような静止画像が得られる撮像装置を提供することができる。しかも、像ぶれ補正ユニットのみの交換作業が可能であり、その像ぶれ補正ユニットの調整作業や修理作業等を簡単且つ容易に行うことができる。
以上説明したように、本発明の像ぶれ補正ユニットを有するレンズ装置及び撮像装置によれば、像ぶれ補正ユニットを、マグネットとヨークからなる1組の磁気回路部材によって、第1の駆動手段のための磁気回路と第2の駆動手段のための磁気回路とを兼用する構成としたため、部品点数を削減することができると共に装置自体の小型化、軽量化を図ることができる。その結果、像ぶれ補正装置が装着された本発明のレンズ装置と、そのレンズ装置を備える撮像装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。
また、磁気回路部材を構成するためのマグネットは、第1のガイド手段(第1の移動枠51)の位置を検出する第1の位置検出手段及び、第2のガイド手段(第2の移動枠52)の位置を検出する第2の位置検出手段のためのマグネットとしても兼用する構成としたため、更なる部品点数の削減を実現することができる。
更に、第1及び第2の位置検出手段は、マグネットの位置から補正レンズの位置を検出する第1及び第2のホール素子を有し、これら第1及び第2のホール素子を1枚の基板に搭載する構成としたため、第1及び第2のホール素子を配置するスペースを小さくすることができ、像ぶれ補正装置の更なる小型化を実現することができる。
また、2つのコイルとこの2つのコイルに電力を供給するフレキシブル配線板等を備えたコイル組立体を固定基盤に固定し、ヨーク及びマグネットを第1の移動枠に固定する構成としたため、コイルに電流を流すことで発生する推力をヨーク及びマグネット側に作用させて補正レンズを移動させることができる。これにより、コイル組立体、即ち、フレキシブル配線板を一定の場所に固定することができ、フレキシブル配線板の移動のためのスペースを確保する必要がなく、装置の小型化を図ることできる。しかも、補正レンズをフレキシブル配線板と一体で移動させないため、補正レンズを移動させる推力は、フレキシブル配線板を撓ませる程の力を必要とせず、像ぶれ補正装置の消費電力を削減することができる。
また、本発明の第1の実施例においては、レンズ装置を折り曲げ式レンズとして構成し、対物レンズを透過した光を、プリズムで90度折り曲げてから像ぶれ補正ユニットの補正レンズ(第5群レンズ)に導くようにしているため、撮像装置が正姿勢の場合に補正レンズが地面と平行になり、補正レンズの移動方向である第1の方向及び第2の方向と重力が働く方向とが垂直に交わることになる。これにより、補正レンズを移動自在に保持する第1及び第2の移動枠が、重力によって第1の方向及び第2の方向に引っ張られることがなく、第1及び第2の移動枠を重力に反する方向に持ち上げて保持するために常に像ぶれ補正ユニットに通電する必要がない。
その結果、撮像装置を正姿勢にして撮影する場合の消費電力を飛躍的に削減でき、撮像装置の使用時間を長くすることができる。しかも、補正レンズを移動させる推力を小さくすることができるため、第1及び第2の移動枠の自重分、即ち約1G(重力加速度)の手振れ加速度への許容が可能となり、より激しい手振れ等のカメラの振れにも対応することができる。
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラを適用した例について説明したが、デジタルビデオカメラ、カメラ付きパーソナルコンピュータ、カメラ付き携帯電話その他の撮像装置にも適用できるものである。
1,201,221…レンズ装置、 2…レンズ系、 3,206,225…レンズ鏡筒、 4…CCD(撮像手段)、 5…像ぶれ補正ユニット、 7…1群レンズ、 7A,226…対物レンズ、 7B…プリズム、 8…2群レンズ、 9…3群レンズ、 10…4群レンズ、 11…5群レンズ、 15…補正レンズ、 16…上部鏡筒、 17…中間鏡筒、 18…下部鏡筒、 18a…ボス部、 48…ユニット収納部、 51…第1の移動枠、 51a…レンズ固定部、 51b…ヨーク固定部、 52…第2の移動枠、 53…固定基盤、 53a…移動枠支持部、 53b…コイル固定部、 54…アクチュエータ、 58…嵌合穴、 61…第1の主軸受部、 62…第1の副軸受部、 63…第1の主ガイド軸、 64…軸受溝、 65…第1の副ガイド軸、 66,185…ヨーク、 66a…上部片、 66b…下部片、 66c…連結片、 67a,67b,186…マグネット、 68…貫通穴、 71…第2の主軸受部、 72…第2の副軸受部、 75…第3の主軸受部、 76…第3の副軸受部、 77…第2の主ガイド軸、 78…軸受溝、 79…第2の副ガイド軸、 81…貫通穴、 82…第4の主軸受部、 83…第4の副軸受部、 85…コイル支持台、 86…フレキ補強板、 87,184…フレキシブル配線板、 88,182,183…偏平コイル、 88a,88b…コイル部、 89a,89b,92…推力発生部、 91…筒状コイル、 93,181…コイル組立体、 94…第1のホール素子、 95…第2のホール素子、 96…サーミスタ、 100,100A…デジタルスチルカメラ(撮像装置)、 101,202,222…カメラ本体、 102,163,203…表示装置、 105…フロントケース、 106…リアケース、 202…ビデオカメラ(撮像装置)、 207,227…膨出部、 220…デジタルスチルカメラ(撮像装置)