JP4992720B2 - 像ブレ補正装置およびカメラ - Google Patents

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Description

本発明は、カメラ等の撮影装置に用いられ、像のブレを補正可能する像ブレ補正装置およびカメラに関する。
像のブレを補正可能なレンズ鏡筒としては、例えば、特許文献1に記載のブレ補正装置を有するものが知られている。
特許文献1に記載のブレ補正装置では、ブレ補正レンズを挟んで配置されるアクチュエータと位置検出センサとが2組配置され、アクチュエータと位置検出センサの各組は、光軸中心で90度回転させた位置に配置されている。したがって、特許文献1に記載のブレ補正装置では、ブレ補正レンズの周りの略全周にアクチュエータと位置検出センサとが配置されており、ブレ補正ユニットが略円筒状となっていた。そのため、ブレ補正レンズの光軸に直交する方向のレンズ鏡筒の厚さが厚く(径が太く)なってしまうという問題があった。
特開平11−109432号公報
本発明の第1の態様による像ブレ補正装置は、光軸に直交する面内において第1および第2の方向に移動することにより像のブレを補正するブレ補正光学系と、ブレ補正光学系を第1の方向に駆動する第1のアクチュエータと、ブレ補正光学系を第1の方向と略直交する第2の方向に駆動する第2のアクチュエータと、ブレ補正光学系の移動量を測定する位置測定器とを備え、ブレ補正光学系、第1のアクチュエータ、第2のアクチュエータ、および位置測定器が、第1の方向と平行な仮想直線上に略一直線に並んで配置されている。
本発明の第2の態様によると、第1の態様による像ブレ補正装置において、ブレ補正光学系を光軸に直交する面内で保持する可動部材をさらに備え、第1のアクチュエータ、第2のアクチュエータおよび位置測定器のそれぞれを構成する部材の少なくとも一部は、可動部材に配置されていることが好ましい。
本発明の第3の態様によると、第2の態様による像ブレ補正装置において、可動部材を光軸に直交する面内で移動可能に支持する支持機構と、略仮想直線上において、支持機構もしくは可動部材に設けられ、光軸と平行なガイド軸と、略仮想直線上において、可動部材もしくは支持機構に設けられ、仮想直線と平行な方向に長い孔であって、ガイド軸が嵌合するガイド孔とをさらに有し、ガイド軸およびガイド孔の一方は、支持機構に設けられ、他方は可動部材に設けられ、可動部材は、ガイド軸に案内されてガイド孔の長さ方向に沿って直進移動するとともに、ガイド軸を中心として光軸と直交する面内において回転移動することが好ましい。
本発明の第4の態様によると、第3の態様による像ブレ補正装置において、ガイド軸およびガイド孔は、ブレ補正光学系を挟み、第1のアクチュエータ、第2のアクチュエータ、および位置測定器とは反対側に設けられていることが好ましい。
本発明の第5の態様によると、第3または第4の態様による像ブレ補正装置において、第2のアクチュエータは、第1のアクチュエータよりもブレ補正光学系から遠い位置に配置されていることが好ましい。
本発明の第6の態様によると、第3乃至第5のいずれか1つの態様による像ブレ補正装置において、位置測定器は、第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータよりもブレ補正光学系から遠い位置に配置されていることが好ましい。
本発明の第7の態様によると、第2乃至第6のいずれか1つの態様による像ブレ補正装置において、第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータは、マグネット、ヨークおよびコイルを有するボイスコイルモータであって、コイルは、可動部材に配置されていることが好ましい。
本発明の第8の態様によると、第2の態様による像ブレ補正装置において、可動部材を光軸に直交する面内で移動可能に保持する支持機構と、可動部材と支持機構との間に設けられ、可動部材を仮想直線の延在方向に付勢するばね部材とをさらに備えることが好ましい。
本発明の第9の態様によると、第8の態様による像ブレ補正装置において、ばね部材は、略仮想直線上であって、可動部材の両端部に設けられ、互いに相反する方向に可動部材を付勢することが好ましい。
本発明の第10の態様によると、第9の態様による像ブレ補正装置において、ブレ補正光学系は、第1のアクチュエータと第2のアクチュエータとに挟まれる位置に配置されていることが好ましい。
本発明の第11の態様によると、第10の態様による像ブレ補正装置において、位置測定器は、第1のアクチュエータよりも第2のアクチュエータに近い位置に配置されていることが好ましい。
本発明の第12の態様によると、第3乃至第11のいずれか1つの態様による像ブレ補正装置において、支持機構は、可動部材の光軸方向の位置を規制する光軸方向規制部材を有し、可動部材を面内で移動可能に支持することが好ましい。
本発明の第13の態様によると、第1乃至第12のいずれか1つの態様による像ブレ補正装置において、ブレ補正光学系は、当該ブレ補正光学系の前段に設けられ、入射する被写体光を1回偏向させる屈曲光学系とともに撮影光学系を形成することが好ましい。
本発明の第14の態様によると、第13の態様による像ブレ補正装置において、ブレ補正光学系の光軸は、対物レンズ群の光軸と略直交し、仮想直線の方向は、対物レンズ群の光軸と略直交することが好ましい。
本発明の第15の態様によるカメラは、第1乃至第14のいずれか1つの態様による像ブレ補正装置と、ブレ補正光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子とを備えることが好ましい。
本発明によれば、像ブレ補正装置を構成する各要素を1直線上に配置したので、像ブレ補正装置を細長形状にできる。したがって、光軸と直交する一方向のカメラの厚みを薄くできる。
本発明の第1の実施の形態による像ブレ補正装置を含むカメラの主要な構成を示す図である。 第1の実施の形態による像ブレ補正装置を示す図である。 第2の実施の形態による像ブレ補正装置を示す図である。
−第1の実施の形態−
図1は、本発明による第1の実施の形態の像ブレ補正装置を含むカメラの主要な構成を示す図である。
第1の実施の形態のカメラは、対物レンズ群13,偏向プリズム14,ズームフォーカスレンズ群11,像ブレ補正装置10を備えたレンズ鏡筒と、撮像素子15と、レンズ駆動ユニット12とを有している。なお、図1中に一点鎖線で示した直方体は、カメラの外形を示している。
対物レンズ群13の光軸O1は、偏向プリズム14により90度曲げられており、ズームフォーカスレンズ群11の光軸O2は、光軸O1と直交している。すなわち、対物レンズ群13に入射した被写体光は、偏向プリズム14により屈曲されてズームフォーカスレンズ群11に到達する。そして、ズームフォーカスレンズ群11を通過した被写体光は、像ブレ補正装置10の後述するブレ補正レンズ2を通り撮像素子15へ到達している。レンズ駆動ユニット12は、ズームフォーカスレンズ群11を駆動してズーミング動作とフォーカシング動作とを行うユニットである。
ここで、説明のために、図1中に示したXYZ座標系を設定する。光軸O1は、Y軸と平行であり、光軸O2は、Z軸と平行である。
図2は、像ブレ補正装置10を示す図である。図2(a)は、XZ平面で切断した断面図であり、図2(b)は、第2のフレーム7を取り外した状態でZ軸方向から見た図である。
像ブレ補正装置10は、可動部材1、ブレ補正レンズ2、X駆動用VCM3、Y駆動用VCM4、位置検出センサ5、第1のフレーム6、第2のフレーム7、支柱8a,8b,8c,8dを有している。
ブレ補正レンズ2は、光軸O2に直交する面内でX方向およびY方向に移動することにより像のブレを補正するブレ補正光学系であり、可動部材1に保持されている。可動部材1は、ブレ補正レンズ2を光軸O2に直交する面内でX方向およびY方向に移動可能に保持する略板状の部材である。可動部材1には、長孔形状のガイド孔1aと円形形状の位置検出孔1bとが設けられている。ガイド孔1aは、後述の仮想直線Aと平行なX方向に長さの長い長孔である。このガイド孔1aに後述する円形断面のガイド軸6eが嵌合しているので、可動部材11に保持されたブレ補正レンズ2は、少なくともガイド孔1aでガイドされてX方向に移動可能である。位置検出孔1bは、仮想直線A上に開口された円形孔であり、後述するブレ補正レンズ2の移動量を測定する位置検出センサ5の検出光が通過する。
X駆動用VCM(Voice Coil Motor)3は、可動部材1をブレ補正レンズ2とともにX方向(第1の方向)に駆動する駆動力を発生する第1のアクチュエータである。具体的には、X駆動用VCM3は、コイル3a、マグネット3bおよびヨーク3cを有するボイスコイルモータである。コイル3aは可動部材1に設けられ、第1のフレーム6に設けられたマグネット3bと第2のフレーム7に設けられたヨーク3cとにより挟まれている。なお、実際にはコイル3aに通電するための配線が必要であるが、図2では省略している。
Y駆動用VCM4は、可動部材1をブレ補正レンズ2とともにガイド軸6e回りに回転させるように、X方向と略直交するY方向(第2の方向)の駆動力を発生する第2のアクチュエータである。具体的には、Y駆動用VCM4は、コイル4a、マグネット4bおよびヨーク4cを有するボイスコイルモータである。コイル4aは可動部材1に設けられ、第1のフレーム6に設けられたマグネット4bと第2のフレーム7に設けられたヨーク4cとにより挟まれている。なお、実際にはコイル4aに通電するための配線が必要であるが、図2では省略している。
位置検出センサ5は、ブレ補正レンズ2の移動量を測定する位置測定器である。具体的には、位置検出センサ5は、第2のフレーム7に設けられたLED(Light Emitting Diode)5a,第1のフレーム6に設けられた2次元PSD(Position Sensitive Detectors)5b,可動部材1に設けられた位置検出孔1bを有する。LED5aから発した光が、可動部材1の位置検出孔1bを通して2次元PSD5b上にスポット光をつくる。このスポット光の位置に基づいて可動部材1の位置が検出され、可動部材1に設けられたブレ補正レンズ2の2次元的な光軸ずれ(変位)が検出される。
平板状の第1のフレーム6と平板状の第2のフレーム7とは、支柱8a,8b,8c,8dにより互いに所定の間隔をあけて組み合わせられることにより、可動部材1を移動可能に支持する支持機構を形成している。第1のフレーム6には、ガイド軸6eと、可動部材1を支持する支持部6a、6b、6cが形成されている。第2のフレーム7には、可動部材1を支持する支持部7a、7b、7cが形成されている。支持部6aと7a、6bと7b、6cと7cは、可動部材1のZ方向位置規制部材である。第1フレーム6の支持部6a〜6cと、第2フレームの支持部7a〜7cは、それぞれ可動部材1を挟んで、可動部材1に対してわずかな隙間ができるように対向する位置に設けられている。したがって、可動部材1は、Z方向の位置が規制されながら、XY平面内で移動可能に支持される。
次に、本実施の形態の像ブレ補正装置10の動作について説明する。
撮影が開始されると、不図示の振動検出センサにより検出された手振れによる振動を打ち消すように、X駆動用VCM3とY駆動用VCM4によって、ブレ補正レンズ2がXY方向に移動する。X方向に関しては、ブレ補正レンズ2は、X駆動用VCM3により駆動される。このとき、ガイド軸6eに対する可動部材1の移動方向はガイド孔1aの形状により規制されて、ブレ補正レンズ2はガイド孔1aの長手方向に沿ってX方向に直進移動する。
Y方向に関しては、可動部材1上のブレ補正レンズ2は、Y駆動用VCM4により駆動される。可動部材1、すなわちブレ補正レンズ2は、ガイド軸6eを中心として揺動する。
ブレ補正レンズ2のXY方向の移動量は、2次元PSD5bにより検出される。そして、2次元PSD5bから得られたXおよびY方向の移動量がブレ補正レンズ2の移動量に換算される。換算された移動量がフィードバックされることにより、ブレ補正レンズ2が位置制御され、XおよびY方向の像ブレが補正される。すなわち、2次元PSD5bで検出されるX方向位置信号によりX駆動用VCM3がフィードバック制御されるとともに、Y方向位置信号によりY駆動用VCM4がフィードバック制御される。なお、ブレ補正レンズ2のY方向の移動量は、ガイド軸6eからのブレ補正レンズ2の光軸までの距離と、ガイド軸6eから位置検出孔1bまでの距離の案分により算出される。
以上で説明した第1の実施の形態における像ブレ補正装置10によれば、以下の作用効果が得られる。
(1)ガイド孔1a,ブレ補正レンズ2,X駆動用VCM3,Y駆動用VCM4,位置検出センサ5は、いずれも光軸O2に直交してX方向に平行な仮想直線A上に略一直線に並んで配置されるようにした。したがって、像ブレ補正装置10は光軸に直交する方向の一方向(Y方向)の幅が非常に薄い細長形状になるので、屈曲型の撮影光学系を有するカメラの厚さ(図1の寸法a)の薄型化が可能になる。
(2)ガイド孔1aは、X方向において、ブレ補正レンズ2を挟んでX駆動用VCM3とY駆動用VCM4と位置検出センサ5とは反対側に設けられるようにした。可動部材1は、Y駆動用VCM4の駆動力によりガイド軸6e回りで回転運動を行なうので、ガイド軸6eから離れた位置ほど回転角度に対する移動量が大きくなる。すなわち、Y駆動用VCM4の位置がガイド孔1aから離れているほど、Y駆動用VCM4の駆動量が大きくなる。したがって、Y駆動用VCM4が微少駆動する場合よりも制御が容易であるので、上述した配置とすることによりY駆動用VCM4による可動部材1の駆動を精度よく行なえる。
(3)Y駆動用VCM4は、X方向において、X駆動用VCM3よりもブレ補正レンズ2から遠い位置に配置されるようにした。したがって、上述した(2)と同様に、Y駆動用VCM4による可動部材1の駆動を高精度に行なえる。
(4)位置検出センサ5は、X方向において、X駆動用VCM3及びY駆動用VCM4よりもブレ補正レンズ2から遠い位置に配置されるようにした。上述したように、可動部材1はガイド軸6eを中心として回転運動をするので、ガイド孔1aから離れているほど回転角度に対する移動量が大きくなる。すなわち、位置検出センサ5がガイド孔1aから離れているほど、位置検出センサ5は可動部材1の移動量を細かく測定できるので、位置検出についても高精度で行なえる。
(5)可動部材1は、ガイド軸6eに案内されてガイド孔1aの長手方向に沿ってX方向に直進移動するとともに、ガイド軸6eを中心として光軸O2と直交する平面を回転移動するようにした。ブレ補正光学系2は、可動部材1の直進移動と回転移動にともなって直進移動および回転移動を行なうことにより、像のブレを補正する。すなわち、ガイド孔1aの形状とガイド軸6eとにより、ブレ補正光学系2は光軸O2と直交する平面で直進移動および回転移動できる。したがって、ブレ補正光学系2を回転移動させる機構とは別に直進移動させる機構を設ける必要がないので、像ブレ補正装置10の小型化が可能になる。
−第2の実施の形態−
図3は、本発明による第2の実施の形態における像ブレ補正装置20を示す図である。なお、図3(a)、(b)は、図2(b)と同様に第2のフレーム7を取り外した状態でZ軸方向から見た図である。
第2の実施の形態は、前述した第1の実施の形態における可動部材1のガイド方法を変更し、また、各部の配列を変更した例である。したがって、第1の実施の形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第2の実施の形態では、可動部材1と支持機構との間に張設したばね部材9a,9bで±X方向に引っ張ることにより、可動部材1のXY平面内での位置を安定させている。ばね部材9aは、可動部材1を+X方向にFlの力で引っ張っており、ばね部材9bは、可動部材1を−X方向に同じFlの力で引っ張っている。その結果、可動部材1は、X方向について釣り合った状態になっている。
ブレ補正レンズ2,X駆動用VCM3,Y駆動用VCM4,位置検出センサ5は、第1の実施の形態と同様にいずれも光軸O2に直交してX方向に平行な仮想直線A上に略一直線に並んで配置されている。このような配置としたことにより、第2の実施の形態の像ブレ補正装置20を、光軸に直交する方向の一方向(Y方向)の幅が非常に薄い細長形状にできる。
ばね部材9a,9bは、仮想直線A上であって、可動部材1の両端部に設けられ、可動部材1を相反する方向に付勢する。さらに、ブレ補正レンズ2は、X方向において、X駆動用VCM3とY駆動用VCM4とに挟まれる位置に配置される。したがって、像ブレ補正装置20の重量及び駆動力の作用の仕方のバランスがよく、ブレ補正レンズ2の駆動制御性がよくなる。
位置検出センサ5は、X方向において、X駆動用VCM3よりもY駆動用VCM4に近い位置に配置される。Y駆動用VCM4により可動部材1がY方向に力FYで駆動されると、Y駆動用VCM4がX方向において、ばね部材9bに近い側にあることにより、図3(b)に示すように可動部材1が回転する。したがって、位置検出センサ5はY方向への移動量が大きい位置で可動部材1の移動量を測定するので、位置検出センサ5をX駆動用VCM3に近い位置に配置する場合よりも高い精度で位置検出を行える。なお、X駆動用VCM3により可動部材1は略X方向に移動するので、X方向に関しては、位置検出センサ5の配置位置による位置検出精度への影響は殆どない。
第2の実施の形態によれば、光軸に直交する方向の一方向(Y方向)の幅を非常に薄くできる。さらに、可動部材1をばね部材9a、9bで引っ張ることにより、可動部材1のXY平面内での位置を安定させるようにした。したがって、X駆動用VCM3及びY駆動用VCM4を駆動していない場合であっても、可動部材1をガタ無く支持できる。
(変形例)
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能である。
各実施の形態において、像ブレ補正装置は、撮影光学系の光軸が1回偏向された屈曲光学系を有している例を示した。しかし、これに限らず、例えば、光軸が偏向されていない通常の撮影光学系を有した像ブレ補正装置であってもよいし、複数回光軸が偏向されている像ブレ補正装置であってもよい。
各実施の形態において、像ブレ補正装置10,20は、撮像素子15に最も近い側に配置したが、光学系の設計によっては、例えば、ズームフォーカスレンズ群11の中や、それよりも前(被写体側)にブレ補正レンズ2を配置する必要も生じる。その場合であっても、本発明による像ブレ補正装置を構成することができ、同様に薄型のカメラとすることができる。
各実施の形態において、位置検出センサ5は、ブレ補正レンズ2の2次元的な光軸ずれを検出可能なセンサを使用する例を示したが、これに限らず、1次元方向で位置検出可能なセンサを、例えば、X,Yの2軸方向に直交する方向で位置検出可能なように配置してもよい。
なお、さまざまな実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願2005年第328607号(2005年11月14日出願)

Claims (15)

  1. 光軸に直交する面内において第1および第2の方向に移動することにより像のブレを補正するブレ補正光学系と、
    前記ブレ補正光学系を前記第1の方向に駆動する第1のアクチュエータと、
    前記ブレ補正光学系を前記第1の方向と略直交する第2の方向に駆動する第2のアクチュエータと、
    前記ブレ補正光学系の移動量を測定する位置測定器とを備え、
    前記ブレ補正光学系、前記第1のアクチュエータ、前記第2のアクチュエータおよび前記位置測定器が、前記第1の方向と平行な仮想直線上に略一直線に並んで配置されている像ブレ補正装置。
  2. 請求項1に記載の像ブレ補正装置において、
    前記ブレ補正光学系を前記光軸に直交する面内で保持する可動部材をさらに備え、
    前記第1のアクチュエータ、前記第2のアクチュエータおよび前記位置測定器のそれぞれを構成する部材の少なくとも一部は、前記可動部材に配置されている像ブレ補正装置。
  3. 請求項2に記載の像ブレ補正装置において、
    前記可動部材を前記光軸と直交する面内で移動可能に支持する支持機構と、
    略前記仮想直線上において、前記支持機構もしくは可動部材に設けられ、前記光軸と平行なガイド軸と、
    略前記仮想直線上において、前記可動部材もしくは支持機構に設けられ、前記仮想直線と平行な方向に長い孔であって、前記ガイド軸が嵌合するガイド孔とをさらに有し、
    前記ガイド軸および前記ガイド孔の一方は、前記支持機構に設けられ、他方は前記可動部材に設けられ、前記可動部材は、前記ガイド軸に案内されて前記ガイド孔の長さ方向に沿って直進移動するとともに、前記ガイド軸を中心として前記光軸と直交する面内において回転移動する像ブレ補正装置。
  4. 請求項3に記載の像ブレ補正装置において、
    前記ガイド軸および前記ガイド孔は、前記ブレ補正光学系を挟み、前記第1のアクチュエータ、前記第2のアクチュエータ、および前記位置測定器とは反対側に設けられている像ブレ補正装置。
  5. 請求項3または4に記載の像ブレ補正装置において、
    前記第2のアクチュエータは、前記第1のアクチュエータよりも前記ブレ補正光学系から遠い位置に配置されている像ブレ補正装置。
  6. 請求項3乃至5のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置において、
    前記位置測定器は、前記第1のアクチュエータおよび第2のアクチュエータよりも前記ブレ補正光学系から遠い位置に配置されている像ブレ補正装置。
  7. 請求項2乃至6のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置において、
    前記第1のアクチュエータおよび前記第2のアクチュエータは、マグネット、ヨークおよびコイルを有するボイスコイルモータであって、
    前記コイルは、前記可動部材に配置されている像ブレ補正装置。
  8. 請求項2に記載の像ブレ補正装置において、
    前記可動部材を前記光軸に直交する面内で移動可能に支持する支持機構と、
    前記可動部材と前記支持機構との間に設けられ、前記可動部材を前記仮想直線の延在方向に付勢するばね部材とをさらに備える像ブレ補正装置。
  9. 請求項8に記載の像ブレ補正装置において、
    前記ばね部材は、略前記仮想直線上であって、前記可動部材の両端部に設けられ、互いに相反する方向に前記可動部材を付勢する像ブレ補正装置。
  10. 請求項9に記載の像ブレ補正装置において、
    前記ブレ補正光学系は、前記第1のアクチュエータと前記第2のアクチュエータとに挟まれる位置に配置されている像ブレ補正装置。
  11. 請求項10に記載の像ブレ補正装置において、
    前記位置測定部は、前記第1のアクチュエータよりも前記第2のアクチュエータに近い位置に配置されている像ブレ補正装置。
  12. 請求項3乃至11のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置において、
    前記支持機構は、前記可動部材の前記光軸方向の位置を規制する光軸方向規制部材を有し、前記可動部材を前記面内で移動可能に支持する像ブレ補正装置。
  13. 請求項1乃至12のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置において、
    前記ブレ補正光学系は、当該ブレ補正光学系の前段に設けられ、入射する被写体光を1回偏向させる屈曲光学系とともに撮影光学系を形成する像ブレ補正装置。
  14. 請求項13に記載の像ブレ補正装置において、
    前記ブレ補正光学系の光軸は、対物レンズ群の光軸と略直交し、
    前記仮想直線の方向は、前記対物レンズ群の光軸と略直交する像ブレ補正装置。
  15. 請求項1乃至14のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置と、
    前記ブレ補正光学系を通過した被写体像を撮像する撮像素子とを備えるカメラ。
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