JP2007286318A - 手振れ補正装置、レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸に垂直な一方向に寸法の小さい手振れ補正装置を提供する。
【解決手段】ベース部材２の上に、光軸Ｚに垂直な平面内で移動することで結像位置を移動させられる可動補正部材５と、可動補正部材５を互いに９０°異なるＲ，Ｓ方向に移動させる２つの駆動装置６，７とを設けた手振れ補正装置１において、駆動装置６，７がそれぞれ可動補正部材５を移動させる駆動方向は、駆動装置６，７と可動補正部材５の光軸中心Ｚとを結ぶＸ方向に対して４５°傾斜している。
【選択図】図１

Description

本発明は、手振れ補正装置、並びに、手振れ補正機能を備えるレンズユニットおよび撮像装置に関する。

撮像装置において、手振れを相殺するために、レンズや撮像素子を可動補正部材として光軸に垂直な平面内で移動させる手振れ補正装置を有するものが公知である。特許文献１には、レンズを移動する手振れ補正装置が記載され、特許文献２には、撮像素子を移動する手振れ補正装置が記載されている。

これら従来の手振れ補正装置では、２つの駆動装置および２本の案内軸（駆動装置がリニアアクチュエータの場合は駆動装置の軸と兼用可能）が可動補正部材の光軸中心から９０°の角度をなして配置されている。駆動装置の駆動力は、可動補正部材の光軸中心に向かう方向または光軸中心に対して９０°の方向に作用するようになっており、この駆動方向にそれぞれ平行に案内軸が配置されている。

また、被写体からの光束を９０°折り曲げることで、被写体方向の厚みを小さくした屈曲光学系のレンズユニットが公知であるが、屈曲光学系のレンズユニットに従来の手振れ補正装置を採用すると、レンズユニットの厚みが大きくなり、被写体方向に薄くできるという屈曲光学系の長所が損なわれる問題があった。

また、光束を折り曲げないタイプのレンズユニットを用いる場合でも、従来の手振れ補正装置では、被写体に対向する面積を小さくした薄型の撮像装置を構成するというニーズには応えることができなかった。
特開２００６−６５３５２号公報 特開２００３−１１１４４９号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、光軸に垂直な一方向に寸法の小さい手振れ補正装置、並びに、手振れ補正機能を備えながら光軸に垂直な一方向に寸法の小さい薄型のレンズユニットおよび薄型の撮像装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１の局面における手振れ補正装置は、ベース部材の上に、光軸に垂直な平面内で移動することで結像位置を移動させられる可動補正部材と、前記可動補正部材をそれぞれ異なる方向に移動させる２つの駆動装置とを設けた手振れ補正装置において、前記駆動装置がそれぞれ前記可動補正部材を移動させる方向は、前記駆動装置と前記可動補正部材の光軸中心とを結ぶ方向に対して傾斜しているものとする。

この構成によれば、駆動装置の向きを可動補正部材に対して傾斜して配置するので、駆動装置の光軸周りの位置を駆動方向と無関係に選択できる。これによって、２つの駆動装置と可動補正部材とを直線上に並べることができ、ベース部材を扁平にして、光軸に垂直な一方向に寸法の小さい手振れ補正装置を構成できる。

また、本局面の手振れ補正装置において、前記駆動装置がそれぞれ前記可動補正部材を移動させる方向は、前記駆動装置と前記可動補正部材の光軸中心とを結ぶ方向に対して略４５°傾斜していてもよい。

この構成によれば、２つの駆動装置と可動補正部材とを直線上に並べたときに、２つの駆動装置の駆動方向を光軸に対して異なる側に４５°傾斜させることで駆動方向が互いに９０°異なる直交座標系の駆動が可能になる。

また、本局面の手振れ補正装置において、前記駆動装置は、前記光軸を挟んで前記可動補正部材の両側に配置してもよい。

この構成によれば、駆動装置を可動補正部材に隣接して配置することで駆動バランスがよくなる。

また、本発明の第２の局面における手振れ補正装置は、ベース部材の上に、２本の案内軸に沿って光軸に垂直な平面内で移動可能に支持され、移動することで結像位置を移動させられる可動補正部材と、前記可動補正部材をいずれかの前記案内軸に沿ってそれぞれ移動させる２つの駆動装置とを設けた手振れ補正装置において、前記ベース部材は、前記光軸に垂直な方向に、長辺が短辺の２倍以上ある扁平な形状をなし、前記２本の案内軸および前記２つの駆動装置は、それぞれ、前記ベース部材の長辺方向に前記可動補正部材を挟んで配置されているものとする。

この構成によれば、案内軸および駆動装置を可動補正部材を挟んで配置したことで、ベース部材の長辺方向に駆動装置が２つ配置されるので短辺を長辺の半分以下に短くすることができる。

また、本局面の手振れ補正装置において、前記案内軸は、前記ベース部材の長辺方向に対して略４５°傾斜していてもよい。

この構成によれば、互いに９０°方向が異なる２本の案内軸を、ベース部材の短辺方向の占有長さが最も短くなるように配置できると共に、駆動力が可動補正部材に対してバランスよく作用するので動作が安定である。

また、本発明の第１および第２の局面の手振れ補正装置において、前記２つの駆動装置は、前記光軸と直角に交わる直線上に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の手振れ補正装置。

この構成によれば、２つの駆動装置を光軸に直交する方向に一直線に並べたことで、ベース部材を最大限に扁平化できる。

また、本発明の第１および第２の局面の手振れ補正装置において、前記駆動装置は、印加された電圧に応じて伸縮する電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子に一端が固定され、前記電気機械変換素子の伸縮によって往復移動する駆動摩擦部材と、前記駆動摩擦部材に摩擦力によって係合する移動体とからなってもよい。

この構成によれば、駆動装置を小型の圧電アクチュエータにすることで、手振れ補正装置を小型にできる。この場合、駆動摩擦部材を案内軸として兼用することが可能である。

また、本発明の第１および第２の局面の手振れ補正装置において、前記駆動装置は、ボイスコイルモータからなってもよい。

この構成によれば、駆動装置を小型のボイスコイルモータにすることで、手振れ補正装置を小型にできる。

また、本発明によるレンズユニットは、前記第１および第２の局面の手振れ補正装置を有するものとする。

この構成によれば、手振れ補正機能を備えるレンズユニットの寸法を光軸に垂直な一方向に小さくできる。

また、本発明のレンズユニットは、被写体から入射した光束を略直角に折り曲げる光学部材を有し、前記光学部材より結像側に前記手振れ補正装置を配置してもよい。

この構成によれば、手振れ補正ユニットが配置されているにもかかわらず、レンズユニットの被写体方向の厚みを小さくできる。

また、本発明による撮像装置は、前記レンズユニットのいずれかを有するものとする。

この構成によれば、手振れ補正機能を備える撮像装置の寸法を光軸に垂直な一方向に小さくできる。

また、被写体から入射した光束を略直角に折り曲げる光学部材を有し、前記光学部材の下流に前記手振れ補正装置を有するレンズユニットを備える本発明の撮像装置において、前記ベース部材の寸法が最も短い方向と、前記撮像装置の厚み方向とが一致してもよい。

この構成によれば、撮像装置の被写体方向の厚みを小さくできる。

本発明によれば、可動補正部材と２つの駆動装置とを直線上に並べて配置することで手振れ補正装置の寸法を光軸に垂直な一方向に小さくできる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の手振れ補正装置１を示す。手振れ補正装置１は、矢印Ｘ方向に長く、矢印Ｙ方向に短い長方形板状のベース部材２上に、第１保持板３が支持され、第１支持板３にさらに第２保持板４が支持され、第２支持板４に補正レンズ（可動補正部材）５が保持されている。第１保持板３は、第１駆動装置６によってベース部材２に対して矢印Ｒ方向に移動させられ、第２保持板４は、第２駆動装置７によって第１保持板３に対して矢印Ｓ方向に移動させられるようになっている。つまり、手振れ補正装置１では、補正レンズ５をＲ方向およびＳ方向に移動させることができる。

さらに、図２に、図１の矢印Ａ方向から見た手振れ補正装置１の側面を示し、図３に、手振れ補正装置１の図１におけるＢ−Ｂ断面を示す。第１駆動装置６は、ベース部材２に設けた固定部８に固定した錘９と、錘９に一端が固定された電気機械変換素子（例えば圧電素子）１０と、電気機械変換素子１０の他端に一端が固定され、ベース部材２に設けた軸受部１１に矢印Ｒ方向に摺動可能に支持された軸状の駆動摩擦部材１２と、第１支持板３と一体に、且つ、第１指示板３からＳ方向に突出するように形成され、駆動摩擦部材１２に摩擦係合する移動体１３とからなっている。移動体１３は、駆動摩擦部材１２を挟み込むために押圧部材１４とばね１５とを有している。また、電気機械変換素子１０には、駆動電圧を供給するフレキシブル基板１６が接続されており、電気機械変換素子１０は、印加された電圧に応じて伸縮する。

第１駆動装置６の駆動摩擦部材１２は電気機械変換素子１０の伸縮によってＲ方向に往復移動し、移動体１３を滑り移動させることで第１保持板３を移動させると共に、第１保持板４をＲ方向に案内する案内軸としても作用する。この第１駆動装置６が第１保持板３を移動させる駆動方向はＲ方向であってＸ方向と４５°の角度をなしている。つまり、第１駆動装置６の駆動方向は、第１駆動装置６と光軸Ｚを結ぶ方向に対して４５°傾斜した方向である。これによって、第１駆動装置６は、第１保持板３を介して第２保持板４に保持された補正レンズ５をＲ方向に駆動することができる。

また、第２駆動装置７も第１駆動装置６と同様に構成されるが、固定部８および軸受部１１が第２保持板４に設けられ、移動体１３が第１保持板３と一体に形成されている点が異なる。また、第２駆動装置７は、第１保持板３の移動体１３をＳ方向に延伸する駆動摩擦部材１２に沿って相対的に移動させることで、第２駆動装置７自身が第２保持板４と共に矢印Ｓ方向に移動する。ここで、第２駆動装置７の駆動方向は、光軸Ｚに向かうＸ方向に対して４５°傾斜しており、且つ、第１駆動装置６の駆動方向（Ｒ方向）と９０°異なるＳ方向になっている。つまり、第２駆動装置７は、補正レンズ５を第１保持板３に対してＳ方向に駆動することができる。

図１に示すように、第１駆動装置６および第２駆動装置７は、光軸Ｚを挟んで、補正レンズ５のＸ方向両側に対称に配置されている。つまり、第１駆動装置６および第２駆動装置７の駆動源であり、重心が存在する電気機械変換素子１０が、補正レンズ５とＸ方向に、光軸Ｚに直角に交差する直線上に並んで配置されている。このため、ベース部材２は、Ｘ方向の長辺の長さが、Ｙ方向の短辺の長さの２倍を超える扁平な形状をなしている。

補正レンズ５は、紙面手前側から入射する光束を紙面奥側において、光軸Ｚ上に焦点を結んで結像させるものであり、移動した分だけ結像位置をＲＳ平面内で移動させる可動補正部材として機能する。補正レンズ５の位置はＸＹ座標で与えられるが、ＲＳ座標に座標変換することでＲＳ方向の移動量が算出されるようになっている。

手振れ補正装置１において、ベース部材２には、２つのホール素子１５，１７が埋め込まれており、各ホール素子１５，１７に対向するように第２保持板４に固定された磁石１６，１８の移動よる磁束変化をそれぞれ検出することで、第２保持板４のＲ方向およびＳ方向の変位を検出するようになっている。つまり、第１駆動装置６および第２駆動装置７は、各ホール素子１５，１７から駆動量のフィードバックを受け、補正レンズ５をＲ方向およびＳ方向にそれぞれ正確に位置決めできる。

さらに、図４に、手振れ補正装置１の図１におけるＣ−Ｃ断面を示す。手振れ補正装置１は、第１駆動装置６および第２駆動装置７の両駆動摩擦部材１２から遠い位置において、ベース部材２と第２保持板４と、および、第２保持板４と第１保持板３とが、それぞれベアリングボールを介して摺動し合うようになっており、ばね２０によって第１保持板３をベース部材２に向かって引き寄せることで、第１保持板３および第２保持板４が、駆動摩擦部材１２を中心に回動してベース部材２から浮き上がらないようにしている。

以上の構成からなる手振れ補正装置１では、補正レンズ５を挟んで第１駆動装置６および第２駆動装置７がＸ方向に、略一直線上に並んで配置されている。このため、手振れ補正装置１は、補正レンズ５に対してＹ方向に並んで配置される大きな構成要素がなく、Ｙ方向の寸法が小さい扁平な形状にすることができている。換言すると、手振れ補正装置１は、光軸Ｚに対して垂直な一方向に寸法が小さく、薄型の機器に組み込むことが可能である。

続いて、図５に、手振れ補正装置１を組み込んだ撮像装置（デジタルカメラ）２１を示す。撮像装置２１は、本体２２の前面に、フラッシュ２３、ファインダ２４およびレンズ開口２５が設けられ、本体２２の内部に、レンズ開口２５から被写体を望むレンズユニット２６が収容されている。レンズユニット２６は、上記手振れ補正装置１を有している。撮像装置２１において、手振れ補正装置１は、ベース部材２の短辺方向（Ｙ方向）が本体２２の厚み方向（被写体に対する方向）に一致している。

図６に、撮像装置２１の断面を示す。レンズユニット２６は、鏡胴２７の中に、レンズ開口２５を介して被写体から入射した光束を９０°折り曲げる光学部材を含む屈曲レンズ群２８と、光軸Ｚに沿って上下に移動するズームレンズ群２９と、光路を狭めることができ、シャッタとしても機能する絞り部材３０と、固定された中間レンズ群３１と、補正レンズ５を有する手振れ補正装置１と、光学フィルタ３２と、ＣＣＤからなる撮像素子３３とが、この順に収容されている。また、鏡胴２７の下端に位置する撮像素子３３の裏面には、回路基板３４が接合されている。また、撮像装置１は、レンズ開口２５を閉鎖可能なレンズバリア３５を有している。

レンズユニット２６は、被写体から入射した光束を屈曲レンズ群２８によって直角に折り曲げる屈曲光学系を構成しており、被写体からの光束を撮像素子３３に結像させて電気信号に変換するものであり、ズームレンズ群２９の位置によって、撮像装置３３における結像の大きさを変更できるようになっている。

図７に、撮像装置２１の構成をブロック図に示す。撮像装置２１は、ＣＰＵからなる制御部３６を有し、本体２２に設けたスイッチなどからなる操作部３７を介してユーザから動作指示を受ける。バリア制御部３８は、必要に応じてレンズバリア３５を開閉する。制御部３６は、ズーム制御部３９にズームレンズ群２９を移動させ、レンズ位置検出部４０からのフィードバックを受けてズームレンズ群２９を位置決めする。絞り制御部４０は、絞り部材３０を駆動して光路を制限する。

また、撮像装置２１は、手振れ検出センサ４２を有し、手振れ補正制御部４３が、本体２２の姿勢変化による撮像素子３３における結像の移動量を算出して、撮像素子３３において結像の移動が相殺されるように、手振れ補正装置１に補正レンズ５を移動させる。

撮像素子３３は、タイミング制御回路４４の指示にタイミングを合わせて、結像を電気信号に変換して信号処理回路４５に出力する。信号処理回路４５は、撮像素子３３の出力信号から画像信号を生成し、Ａ／Ｄ変換回路４６が画像信号をディジタル信号に変換する。さらに、ディジタル化された画像信号は、黒レベル補正回路４７、ＨＢ（ホワイトバランス）回路４８およびγ補正回路４９で処理された後、画像メモリ５０に一時記憶される。

また、撮像装置２１は、ＶＲＡＭ５１を有し、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）５２に画像信号を映像化して表示できるようになっている。また、撮像装置２１は、カードＩ／Ｆ（インターフェイス）５３を備え、画像信号をメモリカード５４に記録することができ、通信用Ｉ／Ｆ（インターフェイス）５５を介して外部機器に画像信号を転送することもできるようになっている。

以上の構成の撮像装置１において、レンズユニット２６は、上述したように、Ｙ方向に寸法の小さい手振れ補正装置を有するので、被写体方向の厚み寸法が小さい。これによって、撮像装置１は、厚み寸法を小さく抑えることができている。

さらに、図８および図９に、本発明の第２実施形態の手振れ補正装置６１を示す。図９は、図８の手振れ補正装置６１を矢印Ａ方向から見たものである。
手振れ補正装置６１は、ベース部材６２に設けた第１案内軸６３に沿って矢印Ｒ方向に摺動可能な第１保持板６４と、第１保持板６４に設けた第２案内軸６５に沿って矢印Ｓ方向に摺動可能な第２保持板６６とを有し、第２保持板６５には、結像位置を決める可動補正部材である補正レンズ６７が保持されている。また、手振れ補正装置６１は、第１保持板６４の第１案内軸６３周りの回動を防止する第１補助軸６８と、第２保持板６４の第２案内軸６５周りの回動を防止する第２補助軸６９とを有している。さらに、手振れ補正装置６１は、第２保持板６６をベース部材６２に対して矢印Ｒ方向に第１保持板６４と共に移動させる第１駆動装置７０と、第２保持板６６をベース部材６２に対して矢印Ｓ方向に移動させる第１駆動装置７１とを有している。

第１駆動装置７０および第２駆動装置７１は、ボイスコイルモータであり、第２保持板６６に取り付けた基板７２に金属パターンによってコイル７３が形成されており、ベース部材６２に固定された保持部材７４に保持された磁石７５およびヨーク７７によってコイル７３の周囲に磁界が形成されている。磁石７５は、短辺方向にＮ／Ｓ極が分かれており、コイル７３に電流を流すことにより発生する磁束との吸引／反発力により、基盤７２を移動させる駆動トルクを発生するようになっている。また、基盤７２には、ホール素子７７が配置されており、磁束の変化を検出することにより磁石７５に対する基盤７２の相対位置の変化を検出できるようになっている。

第１駆動装置７０および第２駆動装置７１は、コイル７３の中心が光軸Ｚに直交する直線上に配置されている。第１駆動装置７０および第２駆動装置７１は、互いの駆動動作によって、基盤７２が自身の駆動方向に直交する方向に移動させられるが、その移動量は僅かであるので、コイル７３の中心は、常に、光軸Ｚに直交する直線上にあるといえる。また、第１駆動装置７０および第２駆動装置７１は、磁石７５を、各駆動方向に直交する方向に、コイル７３およびホール素子７７に対して十分長くしており、互いの駆動動作によって、駆動力が変化したり、位置の検出に誤差を生じたりしないようになっている。

以上の構成からなる手振れ補正装置６１において、第１案内軸６３と第２案内軸６５、および、第１駆動装置７０と第２駆動装置７１の駆動源であるコイル７３は、それぞれ、補正レンズ６７を挟んで対称に、その駆動方向（Ｒ，Ｓ方向）がコイル７３から光軸Ｚに向かうＸ方向に対して４５°傾斜するように配置されている。このように、互いに９０°向きの異なる第１案内軸６３および第２案内軸６５をベース部材６２の長辺方向（Ｘ方向）に並べて、それぞれ長辺方向に対して４５°傾斜して配置することで、第１案内軸６３および第２案内軸６５がベース部材６２の短辺方向（Ｙ方向）に占有する長さを極小化することができる。また、このとき、第１案内軸６３および第２案内軸６５がベース部材６２の長辺方向（Ｘ方向）に占有する長さは、短辺方向に占有する長さのちょうど半分になる。手振れ補正装置６１は、第１案内軸６３および第２案内軸６５に加え、補正レンズ６７をＸ方向に並べて配置するので、ベース部材６２は、長辺方向の長さが短辺方向の長さの２倍以上になる。

第１案内軸６３および第２案内軸６５は、それぞれ、補正レンズ６７をスムーズに案内できるように、十分な長さを有しているが、第１駆動装置７０および第２駆動装置７１の駆動ストロークは非常に短いので、第１案内軸６３および第２案内軸６５を分割し、実効部だけを残して短くしてもよい。

また、第１および第２実施形態においては、補正レンズを可動補正部材としてＲＳ方向に移動することで手振れを補正するようになっているが、同様の構成により、撮像素子を可動補正部材としてＲＳ方向に移動してもよい。

また、第１および第２実施形態では、駆動力のバランスを向上させるために、可動補正部材を挟むように２つの駆動装置を配置しているが、可動補正部材の片側に２つの駆動装置を並べて配置することで手振れ補正装置を扁平にしてもよい。

本発明の第１実施形態の手振れ補正装置の平面図。 図１の手振れ補正装置の側面図。 図１の手振れ補正装置の断面図。 図１の手振れ補正装置の異なる断面図。 図１の手振れ補正装置を有する撮像装置の正面図。 図５の撮像装置の光軸上での断面図。 図５の撮像装置の構成を示すブロック図。 本発明の第２実施形態の手振れ補正装置の平面図。 図８の手振れ補正装置の側面図。

符号の説明

１ 手振れ補正装置
２ ベース部材
３ 第１保持板
４ 第２保持板
５ 補正レンズ（可動補正部材）
６ 第１駆動装置
７ 第２駆動装置
１０ 電気機械変換素子
１２ 駆動摩擦部材（案内軸）
１３ 移動体
６１ 手振れ補正装置
６２ ベース部材
６３ 第１案内軸
６４ 第１保持板
６５ 第２案内軸
６６ 第２保持板
６７ 補正レンズ（可動補正部材）
７０ 第１駆動装置
７１ 第２駆動装置

Claims (12)

1. ベース部材の上に、光軸に垂直な平面内で移動することで結像位置を移動させられる可動補正部材と、前記可動補正部材をそれぞれ異なる方向に移動させる２つの駆動装置とを設けた手振れ補正装置において、
   前記駆動装置がそれぞれ前記可動補正部材を移動させる方向は、前記駆動装置と前記可動補正部材の光軸中心とを結ぶ方向に対して傾斜していることを特徴とする手振れ補正装置。
2. 前記駆動装置がそれぞれ前記可動補正部材を移動させる方向は、前記駆動装置と前記可動補正部材の光軸中心とを結ぶ方向に対して略４５°傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の手振れ補正装置。
3. 前記駆動装置は、前記光軸を挟んで前記可動補正部材の両側に配置されている特徴とする請求項１または２に記載の手振れ補正装置。
4. ベース部材の上に、２本の案内軸に沿って光軸に垂直な平面内で移動可能に支持され、移動することで結像位置を移動させられる可動補正部材と、前記可動補正部材をいずれかの前記案内軸に沿ってそれぞれ移動させる２つの駆動装置とを設けた手振れ補正装置において、
   前記ベース部材は、前記光軸に垂直な方向に、長辺が短辺の２倍以上ある扁平な形状をなし、
   前記２本の案内軸および前記２つの駆動装置は、それぞれ、前記ベース部材の長辺方向に前記可動補正部材を挟んで配置されていることを特徴とする手振れ補正装置。
5. 前記案内軸は、前記ベース部材の長辺方向に対して略４５°傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の手振れ補正装置。
6. 前記２つの駆動装置は、前記光軸と直角に交わる直線上に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の手振れ補正装置。
7. 前記駆動装置は、印加された電圧に応じて伸縮する電気機械変換素子と、
   前記電気機械変換素子に一端が固定され、前記電気機械変換素子の伸縮によって往復移動する駆動摩擦部材と、
   前記駆動摩擦部材に摩擦力によって係合する移動体とからなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の手振れ補正装置。
8. 前記駆動装置は、ボイスコイルモータからなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の手振れ補正装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の手振れ補正装置を有することを特徴とするレンズユニット。
10. 被写体から入射した光束を略直角に折り曲げる光学部材を有し、
    前記光学部材より結像側に前記手振れ補正装置を配置したことを特徴とする請求項９に記載のレンズユニット。
11. 請求項９または１０に記載のレンズユニットを有することを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１０に記載のレンズユニットを有する撮像装置であって、前記ベース部材の寸法が最も短い方向と、前記撮像装置の厚み方向とが一致することを特徴とする撮像装置。

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