JP5172024B2

JP5172024B2 - 光学装置

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Publication number: JP5172024B2
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Inventors: 和宏野口
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Publication date: 2013-03-27
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Description

本発明は動画や静止画の取り込みを光学系のピント面上に配置されたＣＣＤ等の撮像素子を用いて行なうビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮影装置やそのレンズ鏡筒、光学系により得られた被写体の像を肉眼で観察する双眼鏡または天体望遠鏡等の観察装置やそのレンズ鏡筒、といった光学装置に関するものである。特に、これらの光学装置に組み込まれる、像振れを光学的に補正する像振れ補正装置における電気的接続構造に関するものである。

従来、手持ち撮影において生じ易い手振れ等による像振れを補正するため、撮影装置または観察装置の主光学系の一部のレンズ群を補正レンズとし、この補正レンズを像振れを吸収する方向にシフト移動させることにより像振れを解消しようとするものが知られている。このようなシフト式像振れ補正装置は、補正レンズを主光学系の光軸と垂直な平面内で精度良く位置決めするために、互いに略直交する方向の２系統の駆動手段と位置検出手段を持って位置フィ−ドバック制御を行なっている。

一般に駆動手段はコイルと永久磁石の組み合わせによる電磁式アクチュエ−タで構成され、位置検出手段は磁石と磁気検出素子または発光素子と受光素子の組み合わせ等で構成されている。
シフトする可動部材にコイルや磁気検出素子等の電気部品を配置する場合、固定部材への配線は組立性や信頼性の観点から主にフレキシブルプリント基板が用いられるが、フレキシブルプリント基板は比較的強い弾性を有するために、その引き回し方によっては可動部材の円滑な移動を妨げる場合があり、像振れ補正性能を確保するために種々の提案がなされている。

このようなフレキシブルプリント基板の可動部材への接続方法として、例えば特許文献１では、フレキシブルプリント配線板を移動部材の外周に沿って可能な限り長く引き回すことによってフレキシブルプリント配線板が移動部材の最大移動量に対してもなるべく撓まないようにして、移動部材への影響を最小にしている。
また、特許文献２では第１のフレキシブルプリントケ−ブルと第２のフレキシブルプリントケ−ブルを第１のレンズ移動枠の摺動方向に対し略平行となるように固定枠に固定し、フレキシブルプリントケ−ブルの撓みにより発生する反力の影響を、ヨ−イング枠ならびにピッチング枠の両方へ最小限に抑え制御特性の悪化を防いでいる。
また、特許文献３では、フレキシブル基板を引き回しの途中で略９０度折り曲げることでフレキシブル基板の引き回しによって生じる変形による反力を防いでいる。

特開２０００−３２１６１１号公報特開２０００−２１４５０８号公報特開２００１−１０００７４号公報

ところで、近年、レンズ鏡筒が搭載される撮影機器では、携帯性や収納性を向上させるために更なる小型化や出っ張りの少ないデザインが求められている。
当然、レンズ鏡筒もより小型のものや、非使用時には収納状態となるいわゆる沈胴鏡筒が必要とされている。
しかしながら、レンズ鏡筒を更に小型化していくと、像振れ補正装置において可動部材と固定部材とを接続するフレキシブルプリント基板の引き回しのためのスペ−スが著しく少なくなってしまうことになる。また、駆動手段であるコイルおよび永久磁石を配置するスペ−スも相対的に制限されてしまうので、限られた電気エネルギ−に対して発生可能な力が絶対的に小さくなってしまう。
また、フレキシブルプリント基板の変形により発生する反力は、変形可能部の長さの３乗に反比例するので、その長さが短くなると急激に大きくなってしまうことになる。

このように、像振れ補正装置が更に小型化されると、特許文献１あるいは特許文献２で示されるようにフレキシブルプリント基板を撓ませて弓状に引き回すと、その変形の反力により可動部材をフレキシブルプリント基板の変形が戻る方向に片寄せしてしまう。通常撮影時には補正レンズは主光学系の光軸と略一致する位置の周辺に電気的に保持されるので、フレキシブルプリント基板の変形による反力に常に対抗するために多くの電気エネルギ−が消費され続けることになる。また、この一方向のフレキシブルプリント基板の反力のために、必要以上に発生力の大きな駆動手段が必要となり、小型化に反することになる。

また、特許文献３ではフレキシブルプリント基板を引き回しの途中で略９０度折り曲げることで、フレキシブルプリント基板の反力を小さくするようにしているが、これによると組立時のばらつき等によって、曲げ位置や曲げ角度が正規の値からずれると反力が大きくなってしまうことになる。更に、沈胴鏡筒においては外側近辺の部材が光軸まわりに回転することにより主光学系を構成する各レンズ群を移動させているので、像振れ補正装置に許される空間は回転する部材の内部の円筒空間に限られ、フレキシブルプリント基板を曲げる事によって反力を軽減することを困難にしている。

本発明は、可動部材と固定部材とを接続するフレキシブルプリント基板による反力を可及的に小さくすることができ、またフレキシブルプリント基板の引き回しに必要なスペ−スを可及的に小さくすることが可能となる光学装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のように構成した光学装置を提供するものである。
すなわち、本発明の光学装置は、像振れ補正レンズ群を保持する可動部材と、前記可動部材を光軸と直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、前記可動部材と前記固定部材に固定されるフレキシブルプリント基板とを備え、前記フレキシブルプリント基板は、前記固定部材に固定される第１の部分と、前記第１の部分から前記可動部材側へ光軸方向に延伸された第２の部分と、前記第２の部分から２つに分岐する分岐部分、前記分岐部分に接続し、光軸回りで互いに反対方向にのみ引き回され、折り曲げ部分を有しない２つの引き回し部分、前記引き回し部分に接続し、前記可動部材の前記光軸を挟んだ位置にそれぞれ固定される２つの固定部分を有する第３の部分と、を有し、前記分岐部分は、前記可動部材の変位に応じて変位することを特徴としている。

本発明によれば、可動部材と固定部材とを接続するフレキシブルプリント基板による反力を可及的に小さくすることができ、またフレキシブルプリント基板の引き回しに必要なスペ−スを可及的に小さくすることが可能となる光学装置を実現することができる。

本発明の実施例における沈胴レンズ鏡筒の分解斜視図。本発明の実施例の沈胴レンズ鏡筒の沈胴時における構成を示す断面図。本発明の実施例の沈胴レンズ鏡筒の使用時の一状態における構成を示す断面図。本発明の実施例におけるシフトユニットの分解斜視図。本発明の実施例におけるシフトユニットの駆動を説明する図。本発明の実施例における案内機構を説明する図。本発明の実施例における検出用磁石を説明する図。本発明の実施例におけるホール素子の信号処理回路の一例。本発明の実施例におけるフレキシブルプリント基板の接続部分を説明する図。本発明の実施例におけるフレキシブルプリント基板の形状を説明する図。本発明の実施例における回転の抑制機能を説明する図。本発明の実施例における像振れ補正レンズとしてのシステムを説明する図。

本発明は、上記構成により本発明の課題を達成することができるが、本発明の実施の形態においては、本発明を適用することにより、具体的にはつぎのように構成することができる。
例えば、像振れ補正装置を有する光学装置において、像振れ補正レンズ群を保持する可動部材（例えば図２、図３の１９参照）と、前記可動部材を光軸と直交する平面内で移動可能に支持する固定部材（例えば図２、図３の１８参照）と、前記可動部材と前記固定部材に固定されるフレキシブルプリント基板（例えば図２、図３の２９参照）とを備え、
前記フレキシブルプリント基板が、その一端を前記固定部材に固定する部分（例えば図４の２９ｂ、２９ｅ、２９ｃ参照）と、前記固定部材に固定する部分から前記可動部材に向けて光軸方向に延伸された部分（例えば図４の２９ｅ参照）と、前記延伸された部分の延伸端側を分岐して、分岐した部分（分岐部分）から光軸回りに互いに反対方向に引き回し前記可動部材の光軸を挟んだ略対向した位置に固定する部分（例えば図４の２９ａＰ、２９ａＹ参照）と、を備えた構成とすることができる。
これにより、フレキシブルプリント基板の補正レンズ鏡筒まわりに引き回した可動部分は、その両端が可動部材に固定され自ら円弧状の形状を成すので、この部分のフレキシブルプリント基板の反力はその内部で相殺され、これにより固定部材および可動部材に不要な力を及ぼすことを防止することが可能となる。
また、本発明の実施の形態においては、前記フレキシブルプリント基板は、前記分岐して光軸回りに互いに反対方向に引き回し前記可動部材の光軸を挟んだ略対向した位置に固定する部分の長さが、前記可動部材に対し前記引き回し部分による反力を及ぼさない長さに設定されている構成を採ることができる。
また、前記レンズ群を保持する可動部材を、像振れ補正レンズを保持するシフト鏡筒に適用し、その際、前記フレキシブルプリント基板を、前記シフト鏡筒のすぐ外側を引き回すように構成することができる。これにより、フレキシブルプリント基板の引き回しに必要なスペ−スをより小さくすることができる。

以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例においては、上記した本発明を適用して、４群構成の変倍光学系を有し、非使用状態では各レンズ群間隔を通常使用時に対して縮めてレンズ全長を大幅に短縮する、いわゆる沈胴レンズ鏡筒を構成した。
図１に本実施例における沈胴レンズ鏡筒の分解斜視図を示す。
また、図２に本実施例の沈胴レンズ鏡筒の沈胴時における断面図を示す。
また、図３に本実施例の沈胴レンズ鏡筒の使用時の一状態における断面図を示す。

図１〜図３において、Ｌ１は第１レンズ群、Ｌ２は第２レンズ群、Ｌ３１は光軸と垂直な平面内で移動してぶれ補正動作を行なう第３可動レンズ群、Ｌ３２はＬ３１に対して光軸と垂直方向に固定されている第３固定レンズ群、Ｌ４は光軸方向に移動する事により合焦動作を行なう第４レンズ群である。
１は第１レンズ群Ｌ１を保持する１群鏡筒、１ａは１群鏡筒１の後端部に周方向に等間隔に配置され、放射方向に圧入等により固定された３個のパイプ状の直進コロ、１ｂは３個の直進コロ１ａに基部が回転可能に嵌合していて先端部に円錐状のカムフォロワ−を有する３個のカムピンである。
２は第２レンズ群Ｌ２を保持する２群鏡筒、２ａは２群鏡筒２の後端部に周方向に等間隔に配置され、放射方向に圧入等により固定された３個のパイプ状の直進コロ、２ｂは３個の直進コロ２ａに基部が回転可能に嵌合していて先端部に円錐状のカムフォロワ−を有する３個のカムピンである。

３は第３可動レンズ群Ｌ３１を第３固定レンズ群Ｌ３２に対して光軸と垂直な平面内で移動可能とするシフトユニット、３ａはシフトユニット３の後端部に圧入等により固定されたパイプ状のコロ、３ｂはコロ３ａに基部が回転可能に嵌合していて先端部に円錐状のカムフォロワ−を有するカムピンである。
４は第４レンズ群Ｌ４を保持する移動枠、５および６、７はシフトユニット３および移動枠４を光軸方向に移動可能に支持するガイドバ−である。

シフトユニット３はガイドバ−５および６により、移動枠４はガイドバ−７および６によりそれぞれ支持される。
８はガイドバ−５、６、７の前側の端部を位置決め固定する支持枠、９はガイドバ−５、６、７の後ろ側の端部を位置決め固定し、更にＣＣＤ等の撮像素子を取付ける後部鏡筒である。支持枠８は後部鏡筒９にビス３本にて固定されている。１０は固定筒であり、直進コロ１ａおよび２ａを光軸方向に直進案内する３本の案内溝１０ａを有する。固定筒１０は後部鏡筒９にビス３本にて固定されている。
１１はカム環であり、固定筒１０の外周に回転可能に保持されている。カム環１１の内壁にはカムピン１ｂ、２ｂ、３ｂの先端部の円錐状カムフォロワ−に対応する図示しない複数のカム溝を有しており、固定筒１０回りに回転することで第１、第２、第３レンズ群Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３１、Ｌ３２を光軸方向に進退させて変倍動作を行なう。３２はカム環１１の回転を規制するストッパであり、ビスにより後部鏡筒９に固定される。３３は光学系の開口径を制御する絞り装置であり、複数枚の絞り羽根を連動して揺動させることで開口面積を可変する、いわゆる虹彩絞り装置である。

１２は第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動し合焦動作を行なわせる為の駆動手段であるところのフォーカスモータであり、回転するロータと同軸のリードスクリュー１２ａが移動枠４に取付けられたラック４ａと噛み合っており、ロータの回転により第４レンズ群Ｌ４を移動せしめる。また、ねじりコイルバネ４ｂで移動枠４、ガイドバー６、７、ラック４ａ、リードスクリュー１２ａのそれぞれのガタを片寄せしている。フォ−カスモ−タ１２はビス１本で支持枠８に固定されている。
１３はカム環１１を回転させるための駆動手段であるところのズームモータであり、カム環１１の後端部に設けられたギア部１１ａと噛合ってカム環１１を回転させることで変倍動作を行なわせる。ズ−ムモ−タ１３は後部鏡筒９に２本のビスで固定されている。

１４はフォトインタラプタであり、移動枠４に形成された遮光部４ｃの光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し第４レンズ群Ｌ４の基準位置を検出するためのフォーカスリセットスイッチである。
１５はフォトインタラプタであり、レバ−１６の移動による遮光、透光の切り替わりを電気的に検出し変倍の基準位置を検出するためのズームリセットスイッチである。レバ−１６はカム環１１の後端部に設けられた図示しない半径方向カムにねじりコイルバネ１７でその一端を圧接され、カム環のカムリフトに応じて揺動することでカム環の回転方向の基準位置を検出する。

次に、図２、図３および図４で第３可動レンズ群Ｌ３１を光軸と垂直な平面内で移動可能とするシフトユニット３の構成を説明する。図４にシフトユニット３の分解斜視図を示す。
第３可動レンズ群Ｌ３１はＰＩＴＣＨ方向（カメラの縦方向の角度変化）の像ぶれを補正する為の縦方向と、ＹＡＷ方向（カメラの横方向の角度変化）の像ぶれを補正する為の横方向へ、光軸と垂直の平面内で案内機構に規制されながら、縦方向および横方向それぞれに専用の駆動手段および位置検出手段によりそれぞれ独立に駆動制御され、光軸まわりの任意の位置へ位置決めされる。
縦方向および横方向の駆動手段および位置検出手段は９０度の角度を成して同一の構成なので、ここでは縦方向（図２の断面図に表現されている）のみを説明する。また、図中の部品を示す番号には縦方向の構成要素にはＰ、横方向の構成要素にはＹの添え字を付けて表現する。

１８はシフトユニットの固定部分のベースとなるシフトベースであり、第３固定レンズ群Ｌ３２を保持するとともにガイドバ−６、７にて光軸方向に移動自在に保持されて、カムピン３ｂを介してカム環１１の回転によりシフトユニット３全体を光軸方向に進退させるためのベ−スとなる。
１９はシフトするレンズ群である第３可動レンズ群Ｌ３１を保持する可動部材であるところのシフト鏡筒である。
２０ａ、ｂ、ｃはシフトベース１８およびシフト鏡筒１９に挟持された三つのボールであり、近傍に配置される後述する駆動用磁石に吸引されないようにその材質は、例えばＳＵＳ３０４（オーステナイト系のステンレス鋼）は好適である。ボール２０ａ、ｂ、ｃが当接している面は、シフトベース１８側がそれぞれ１８ａ、ｂ、ｃ、シフト鏡筒１９側がそれぞれ１９ａ、ｂ、ｃであり、それぞれの３個所の当接面は、光学系の光軸に対して垂直な面であり、三つのボールの呼び径が同じ場合は３個所の面の光軸方向の位置の相互差を小さく押える事により、第３可動レンズ群Ｌ３１を光軸に対して直角を保ったままで、保持および移動案内が可能となる。
２１は後側の固定部材であるセンサーベースであり、ビス２本でシフトベース１８に結合される。

次に、駆動手段について説明する。
２２Ｐは光軸に対して放射方向に２極に着磁された駆動用磁石、２３Ｐは駆動用磁石２２Ｐの光軸方向後側の磁束を閉じる為のバックヨーク、２４Ｐはシフト鏡筒１９に接着により固定されたコイル、２５Ｐは駆動用磁石２２Ｐの光軸方向前側の磁束を閉じる為のヨークであり、駆動用磁石２２Ｐとは光軸方向では略同一の投影形状をしている。
２６Ｐはヨーク２５Ｐを位置決めするための部材であり、ヨーク２５Ｐは位置決め部材２６Ｐにより位置を決められて、コイル２４Ｐの背面に固定されている。駆動用磁石２２Ｐとバックヨーク２３Ｐおよびヨーク２５Ｐにより磁気回路を構成している。

コイルに電流を流すと、駆動用磁石２２Ｐの２極着磁の着磁境界に対して略直角方向に、磁石とコイルに発生する磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生し、シフト鏡筒１９を移動させる。上記構成が縦および横方向に配置してあるので、可動部材を略直交する二つの方向に駆動する事が出来る。
また、駆動用磁石２２Ｐとバックヨーク２３Ｐは固定部材であるところのシフトベース１８に固定され、ヨーク２５Ｐはコイル２４Ｐと共に可動部材であるところのシフト鏡筒１９に固定されているので、磁気的吸引力でヨーク２５Ｐは駆動用磁石２２Ｐに引き付けられる。縦および横方向の磁気回路での合力が三つのボールの内側に働くように、磁気回路、および三つのボールを配置することにより、シフト鏡筒１９を三つのボール２０ａ、ｂ、ｃを挟持してシフトベース１８に付勢する。
また、三つのボールとそれぞれの当接面間にボール２０がシフトベース１８とシフト鏡筒１９により挟持されていない状態でもボールが当接面から容易に脱落しない程度の粘度を有する潤滑油を塗布することで、付勢力を上回る慣性力がシフト鏡筒１９に働いて、ボールが非挟持状態になっても、ボールの位置が容易にずれるのを防止できる。

引き続き、図５（ａ）、（ｂ）でシフト鏡筒の駆動時の状態について説明する。図５（ａ）および（ｂ）は駆動手段部分のみを表した図であり、図５（ａ）は第３可動レンズ群Ｌ３１の光軸が他のレンズ群の光軸と略一致しているときの図である。
ヨ−ク２５Ｐには半抜き加工で出っ張り２５Ｐａが形成されており、その位置は駆動用磁石２２Ｐの２極着磁の境界に位置している。このとき出っ張り２５Ｐａは駆動用磁石２２Ｐの２極着磁の両磁極からほぼ均等な距離にあるので、両者が出っ張りを引っ張る力もほぼ均等となりバランスの取れた状態となっている。
また、ヨ−ク２５Ｐは前述のように、駆動用磁石２２Ｐとは光軸方向では略同一の投影形状をしているので、駆動用磁石２２Ｐの２極の磁極から出入りする磁束はヨ−ク２５Ｐを通って閉じており、図５（ａ）の状態が磁気的に最も安定した状態である。

図５（ｂ）はコイルに通電することによりコイル２４Ｐとヨ−ク２５Ｐすなわちシフト鏡筒１９が上方向に移動した状態である。コイルでの発生力に応じて（ａ）の安定状態から変位することになる。図５（ｂ）の状態は磁気回路的には安定状態から変位していて図５（ａ）の状態に引き戻されるが、ヨ−ク２５Ｐの出っ張り２５Ｐａは変位することにより、図のＳ極により近くなり、Ｎ極からは遠くなっている。磁気力の大きさは距離の２乗に反比例するので、出っ張り２５Ｐａに働く磁極からの力は変位を助長する方向に働いていることがわかる。このように出っ張り２５Ｐａの効果により、磁気回路が閉じる力が相殺されて、より小さな印加電圧で変位させる事が可能となる。
また、以上の説明で解るように、ヨ−クの大きさや出っ張りの大きさを変える事により、磁気的な力の中心位置を制御することが可能であり、例えば、シフト群の自重を磁気力で支える為に、ヨ−ク２５Ｐを意図的に下にずらしたり、出っ張り２５Ｐａを上方向にずらしたりしても良い。

次に、図６（ａ）、（ｂ）でボール２０に対する、シフトベース１８とシフト鏡筒１９との関係を説明する。ここで、３個のボールについて同一の関係となっている。
図６（ａ）はシフト鏡筒１９が中心位置（第３可動レンズ群Ｌ３１が他のレンズ群の光軸と一致している状態）にあり、ボール２０もシフトベース１９のボールの移動を制限する制限範囲内の中心に位置している状態である。この状態からシフト鏡筒１９が上向きの矢印方向に駆動手段に依って駆動された状態を図６（ｂ）に示す。
シフト鏡筒１９は別の個所に設けられた可動機械端まで駆動され中心位置よりａだけ移動している。ボール２０はシフトベース１８およびシフト鏡筒１９に挟持されているので図６（ａ）の矢印方向に転がり、図６（ｂ）の位置に移動する。転がり摩擦は滑り摩擦に対して十分小さく、ボールと当接面は滑ることなく、ボールの転がりでシフト鏡筒１９はシフトベース１８に対して相対移動する。このとき、ボールの中心に対してはシフト鏡筒１９とシフトベース１８は相対的に反対方向に移動しているので、シフトベース１８に対するボールの移動量は、シフト鏡筒１９の移動量の半分となり、移動量ｂはａの半分（ａ÷２）となる。

シフトベ−ス１８に設けられるボ−ル２０の移動の制限範囲はボールの半径をＲとした時、中心から（Ｒ＋ｂ＋ｃ）で表わされる。ここで、ｃは機械的な余裕量である。
図６（ａ）はシフト鏡筒１９が中心位置にある時に、ボール２０も制限範囲の中心にある場合の図であるが、もしも、ボール２０が制限範囲の中心からｃ以上ずれた位置にある場合には、図６（ｂ）のようにシフト鏡筒１９が駆動されると、ボール２０はシフト鏡筒１９がａだけ動いて機械端に当たる前にシフトベース１８の制限範囲に当たってしまい、それ以上では、シフト鏡筒１９はボール２０と滑って、ボール２０を制限端に押し付けたまま機械端まで駆動される。この状態から、更に、シフト鏡筒１９を中心位置まで戻すと、ボール２０は制御範囲の中心からｃの距離の位置まで転がって戻る事になる。

このように、シフト鏡筒１９を縦および横方向に両側の機械端まで駆動して中心位置まで戻すと、最初にボール２０がどの位置にあっても、その中心位置は制限範囲の中心からｃの距離の４角形内に位置づけされることになる。この一連の動作をボールのリセット動作と名づける。通常、レンズの光学性能は構成されるレンズ群の各光軸が一致している時に最も性能が出るように設計されているので、第３可動レンズ群Ｌ３１が他のレンズ群に対して偏芯するに従って、性能的に不利な状態となる。もちろん、実際に必要なシフト範囲内では実用上問題のない光学性能になっている。シフト鏡筒１９を直交する２方向に同時に同じ量だけ駆動すると、対角方向には√２倍の位置まで移動してしまうので、実際の使用状態ではシフト鏡筒１９は直交する２軸に完全に独立に駆動される事はなく、他方の位置を考慮して、光軸を中心とした丸もしくは丸に近い多角形の範囲内でぶれ補正動作が行われ、三つのボールはその形状に相似な半分の範囲内で転がり運動をすることになる。

ボールの移動制限範囲は駆動手段が力を発生する略直交する二つの方向に略平行な４辺を持つ四辺形をしているが、これが、上述の実際の使用状態のボールの動く範囲に沿った、丸もしくは多角形の形状をしていると、ボールのリセット動作によって、実使用状態でボールが制限端と当たらない位置まで正しく位置をリセットできない場合が生じてしまう。ボールの移動制限範囲を、駆動手段が力を発生する略直交する二つの方向に略平行な４辺を持つ四角形を成し、ボールを２辺に片寄せした時、ボールと他方の辺との隙間を、可動部材の同方向の機械的な最大可動量または実使用時の最大移動量の半分より大きくして、シフトベース１８およびシフト鏡筒１９のボールと当接する面１８ａ、ｂ、ｃおよび１９ａ、ｂ、ｃの面積を必要最小限にして、ボールのリセット動作を行なえば、実使用時にはボールが制限端に当たらず、ボールの転がりのみでシフト鏡筒１８が支持および案内が可能な構成としている。
また、前述したように、ボールとそれぞれの当接面との間に潤滑油を塗布することで、ボールと当接面との滑り摩擦力を小さくして、位置制御への影響を小さくする事が出来る。

次に、図２〜４に戻って位置検出手段について説明する。
２７Ｐは光軸に対して放射方向に２極に着磁された検出用磁石であり、ヨ−ク２５Ｐにより光軸方向後側の磁束が閉じられている。両者はシフト鏡筒１９に固定されている。
２８Ｐは磁束密度を電気信号に変換するホール素子であり、センサーベース２１に位置決め固定されている。以上の構成により位置検出手段を成している。

ここで、図７に検出用磁石２７Ｐの光軸方向前側の磁束の状態を説明する。
図７において横軸は光軸に対して放射方向の位置、縦軸は磁束密度である。
横軸の中央は検出用磁石２７Ｐの２極着磁の境界部分であり、このとき磁束密度は零となる。
第３可動レンズ群Ｌ３１の光軸が他のレンズ群に対して略一致する位置にも対応する。二点鎖線で示す範囲内では磁束密度が実用上問題とならない程度に直線的に変化している。この磁束密度変化を適当な信号処理によりホール素子から電気信号として検出する事により第３可動レンズ群Ｌ３１の位置を検出する事が可能となる。

図８はホール素子の信号処理回路の一例である。
２８はホール素子、４０のオペアンプは抵抗４０ａ、４０ｂ、４０ｃと組み合わされ、ホール素子２８に定電流を供給し、ホール素子２８の磁束密度に対する出力はオペアンプ４１と抵抗４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄによって差動増幅される。抵抗４１ｅは可変抵抗であり、抵抗値を変化させる事により磁束密度に対する電気出力信号をシフトさせる事が可能であり、第３可動レンズ群Ｌ３１の光軸が他のレンズ群の光軸に対して一致する位置で出力が基準電位Ｖｃに等しくなるように調整される。オペアンプ４２は抵抗４２ａ、４２ｂと組み合わせて、オペアンプ４１の出力を基準電位Ｖｃに対して反転増幅し、可変抵抗４２ｂの抵抗値を変化させる事により磁束密度の変化に対する出力電圧の変化の割合を所定値に調整することができる。

再び図２〜４に戻って説明を続ける。
２９はコイル２４およびホール素子２８を電気的に外部回路と接続させるための可撓性を有するフレキシブルプリント基板（以下、シフトフレキと記す）であり、シフト鏡筒１９に固定されているコイル２４を接続する可動部分２９ａ（第３の部分）、可動部分２９ａを固定部分に引き込むために光軸方向に延伸した部分２９ｅ（第２の部分）、センサベ−ス２１に固定されるホ−ル素子２４を接続する部分２９ｂ、２９ｅおよび２９ｂを繋げているシフトベ−ス１８の背面に固定される部分２９ｃ（第１の部分）とシフトユニット３の進退に応じて伸び縮みするＵタ−ン部分の２９ｄよりなっている。
３０はフレキ押さえ板金でありシフトフレキ２９をシフトベ−ス１８に固定すると共にシフトフレキ２９のＵタ−ン部分２９ｄを案内する。
３１Ｐはホ−ル素子押さえ板金でありシフトフレキ２９ｂ部分をセンサ−ベ−ス２１に固定する。

シフトフレキ２９のシフト鏡筒１９への固定方法について、図９（ａ）および（ｂ）で更に説明する。
図９（ｂ）はＰＩＴＣＨ側の固定部分を説明する図である。
シフトフレキ２９の可動部分２９ａはその先端部２９ａＰがシフト鏡筒１９のコイル２４Ｐを受けている腕部１９ａとシフト鏡筒１９に設けられた引っ掛け部１９ｂと位置決め部材２６Ｐに設けられたフレキ押さえ用の突起２６Ｐａにそれぞれ挟まれてシフト鏡筒１９に位置決めされる。
ＹＡＷ方向のシフトフレキ２９の可動部分２９ａの先端部２９ａＹも同様にシフト鏡筒１９に固定される。図９（ａ）においてシフトフレキ２９の可動部分２９ａはシフト鏡筒１９がシフトベ−ス１８に対して紙面左方向に変位した時にはシフト鏡筒１９に対しては破線で示すごとく変形することでシフト鏡筒９の動きを吸収する。

次に図１０においてシフトフレキ２９ａの形状について更に説明する。
図１０（ａ）は図９（ａ）のシフトフレキ２９を模式的に表したものである。同一部分には同じ番号が付けられている。シフトフレキ２９の可動部２９ａはシフト鏡筒１９への固定部分２９ａＰと２９ａＹの固定部分からの引き出し方向に接する円弧の形状になるような長さに設定されている。つまりシフトフレキ２９ａを事前に曲げ癖などをつけずに先端部２９ａＰおよび２９ａＹをシフト鏡筒１９に固定するとシフトフレキ２９ａそのものの弾性によって自然に成す形状とする。この形状で光軸方向の引き込み部２９ｅの延伸した位置でシフトベ−ス１８に固定することで、このシフト鏡筒１９の位置でシフトフレキ可動部２９ａの反力を受けないようにすることが出来る。
このときのシフト鏡筒１９とシフトベ−ス１８との相対位置を第３可動レンズ群Ｌ３１と第３固定レンズ群Ｌ３２の光軸が一致する位置に設定すると、制御中心位置でシフトフレキの反力を受けないようになり、例えば動画専用の撮影装置で使用姿勢が水平付近に限られている場合には、上記のシフトフレキの反力を受けない位置を意図的にシフトベ−ス１８に対してシフト鏡筒１９を上方向にずらすことで可動部分の質量をシフトフレキの撓みで支えるようにして、制御中心位置での電気エネルギ−の消費量を抑えるようにしても良い。

図１０（ａ）はシフトフレキ先端部２９ａＰおよび２９ａＹを同一方向に引き出した例であるが、図１０（ｂ）はシフトフレキ先端部２９ａＰおよび２９ａＹを若干外向きに引き出した例である。
図１０（ａ）と同様にシフトフレキ可動部２９ａを固定部分２９ａＰと２９ａＹの固定部分からの引き出し方向に接する円弧の形状になるような長さに設定することで、ＰＩＴＣＨおよびＹＡＷ方向の可動部フレキの反力を相殺することが出来る。また、シフトフレキ可動部２９ａ（第３の部分）の引き回し部分を第３可動レンズ群Ｌ３１の外側をレンズ群に略沿った形状で引き回すことでシフトフレキの可動部長さを確保しながらより小さなスペ−スに配置することが可能となっている。

次に、図１１（ａ）および（ｂ）で位置検出手段の構成と配置および縦横の二つの磁気回路による可動部材の回転の抑制の機能とその時の動きについて説明する。図１１（ａ）は可動部分を光軸前側から見た図である。
付勢部材であるところの二つの磁気回路は可動部を光軸方向に付勢すると同時に、前述したようにヨ−ク２５Ｐおよび２５Ｙは、駆動用磁石２２Ｐおよび２２Ｙとは光軸方向では略同一の投影形状をしているので、シフト鏡筒１９の光軸に対する回転方向はシフトベース１８（センサーベース２１）に対して、シフトベ−ス１８に固定されている縦横ふたつの駆動用磁石の位置により回転が抑制される。
２７Ｐおよび２７Ｙは前述のように位置検出用磁石であり、２極着磁の境界が検出方向（図上の縦および横方向）に対して直角方向に配置され、他軸の動きに対しては、移動量に対してある程度大きい磁石であれば、位置検出手段の一部を成すホール素子に対して、磁束分布が実用上変化しないように出来るので、２軸独立に位置が検出できるのは明らかである。
また、２軸の位置検出手段の検出方向の交点は光軸に一致しているので、光軸まわりの回転についても比較的小さな角度範囲内では実用上問題と成るような出力値の変化を起こさない。シフト鏡筒１９に駆動手段によって駆動力が働いた時にシフト鏡筒１９の動きは、駆動手段の力の発生位置と可動部の重心との位置関係や、接続しているフレキシブルプリント基板の接続位置や形状に依っては、二つの磁気回路は回転を抑制しているだけなので駆動に伴なって可動部が光軸まわりに回転することがある。

その時の位置検出手段の検出出力値の変化について図１１（ｂ）で説明する。今、縦方向の位置検出点をＡ、横方向の位置検出点をＢ、レンズ群の光軸をＣとし、Ｄ点を中心にしてシフト鏡筒１９が回転した時について各点の動きをみる。回転角度があまり大きくない範囲内ではＡ、Ｂ、Ｃ各点はＤ点を結んだ線と直角方向に移動する。各点の動きベクトルをそれぞれ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとし、２軸の位置検出軸方向に分解し、その成分をそれぞれ、Ｖａｘ、Ｖａｙ、Ｖｂｘ、Ｖｂｙ、Ｖｃｘ、Ｖｃｙとする。位置検出手段は前述のように、検出軸と直角方向に感度を有していないので、ＶａｘおよびＶｂｙのベクトルは位置検出手段によって検出されない。ところで、２軸の検出軸の交点は光軸と一致しているので光軸Ｃの動きベクトルＶｃｘ、Ｖｃｙに対して、Ｖｃｘ＝Ｖｂｘ、Ｖｃｙ＝Ｖａｙの関係が成り立つ。このことは、光軸から離れた点を中心とした回転に伴なう第３可動レンズ群Ｌ３１の光軸位置変化、すなわちシフト量を回転に影響されずに位置検出手段により正しく検出できることを示しており、後述する駆動手段および検出手段を含む位置決め制御により、シフト鏡筒を正しい位置に移動する事が可能となる。

図１２は、本実施例におけるぶれ補正機能を有するレンズ鏡筒を搭載した撮影装置のレンズ鏡筒の駆動および、ぶれ補正のシステム図である。
図３のレンズ鏡筒に対して、５０は被写体の空間周波数の高域成分を除去する為の光学ローパスフィルタ、５１はピント面に配置された光学像を電気信号に変換するための撮像素子であるＣＣＤ、ＣＣＤ５１から読み出された電気信号ａはカメラ信号処理回路５２により画像信号となる。
５３はレンズ駆動を制御するマイコンである。電源投入時、マイコン５３はフォーカスリセット回路５４およびズームリセット回路５５の出力を監視しながら、フォーカスモータ駆動回路５６およびズームモータ駆動回路５７によりそれぞれのステッピングモータを回転させて、各レンズ群を光軸方向に移動させる。フォーカスリセット回路５４およびズームリセット回路５５の出力はそれぞれの可動部材が予め設定された位置まで来る（可動部材に設けられた遮光部材が固定部に設けられたフォトインタラプタの発光部を遮光する、もしくは透過する境界部に来たとき）と反転し、その位置を基準として以後のステッピングモータの駆動ステップ数をマイコン内で計数することによりマイコンは各レンズ群の絶対位置を知ることが出来る。これにより正確な焦点距離情報が得られる。この一連の動作をズームおよびフォーカスのリセット動作と名づける。

５８は絞り装置３３を駆動する為の絞り駆動回路であり、マイコン５３に取り込まれた映像信号の明るさ情報ｂに基づいて絞りの開口径が制御される。
５９および６０は光学装置のＰＩＴＣＨ（縦方向の傾き角）およびＹＡＷ（横方向の傾き角）角度検出回路であり、角度の検出は例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行われる。両回路５９、６０の出力、すなわち、撮影装置の傾き角度の情報はマイコン５３に取り込まれる。
６１および６２はぶれ補正を行なうために第３可動レンズ群Ｌ３１を光軸に対して垂直に移動させる為の、ＰＩＴＣＨ（縦方向）およびＹＡＷ（横方向）コイル駆動回路であり、マグネットを含む磁気回路のギャップにコイルを配置し、いわゆるムービングコイルの構成により第３可動レンズ群Ｌ３１をシフトさせる駆動力を発生させる。６３および６４は第３可動レンズ群Ｌ３１の光軸に対するシフト量を検出するためのＰＩＴＣＨ（縦方向）およびＹＡＷ（横方向）位置検出回路であり、マイコン５３に取り込まれる。第３可動レンズ群Ｌ３１が光軸に対して垂直に移動すると、通過光束が曲げられて、ＣＣＤ５１上に結像している被写体の像の位置が移動する。このときの像の移動量を実際に撮影装置が傾いたことによって像が移動する方向と逆に同じ大きさだけ移動するようにマイコン５３で制御することによって、撮影装置が傾いても（手ぶれしても）結像している像が動かない、いわゆるぶれ補正を実現できる。

マイコン５３内では、ＰＩＴＣＨ角度検出回路５９およびＹＡＷ角度検出回路６０により得られた撮影装置の傾き信号とＰＩＴＣＨ位置検出回路６３およびＹＡＷ位置検出回路６４から得られた第３可動レンズ群Ｌ３１のシフト量信号をそれぞれ差し引いて、それぞれの差信号を増幅および適当な位相補償を行なった信号でＰＩＴＣＨコイル駆動回路６１およびＹＡＷコイル駆動回路６２によりそれぞれシフト鏡筒１９を駆動する。この制御により上記の差信号がより小さくなるように第３可動レンズ群Ｌ３１が位置決め制御され、目標位置に保たれる。更に、本実施例では第１〜第３レンズ群の相対移動により変倍動作を行なっているので、第３可動レンズ群Ｌ３１のシフト量に対する像の移動量が焦点距離によって変化してしまうので、ＰＩＴＣＨ角度検出回路５９およびＹＡＷ角度検出回路６０によって得られる撮影装置の傾き信号でそのまま第３可動レンズ群Ｌ３１のシフト量を決定せず、焦点距離情報により補正を行なって撮影装置の傾きによる像の動きを第３可動レンズ群Ｌ３１のシフトによりキャンセルする構成となっている。

上記の説明はぶれ補正時の動作であるが、前述のボールのリセット動作を電源投入時のズームおよびフォーカスのリセット動作に引き続いて、または、時分割で同時に行なう事により、撮影装置の未使用時の衝撃等でボールが正しい位置からずれていたとしても、リセット動作の直後から、ボールの転がり案内による、優れたぶれ補正性能を発揮する事が出来る。
また、ボールのリセット動作を、撮影装置の使用中（映像をモニターで観察している時、映像を記録装置に記録している時等）以外の時間帯をマイコンで判断して（例えば、撮影装置の傾き角度の値を観察して、持ち歩いている状態を判断する）適宜行なう事で、使用時に常に優れたぶれ補正を保証するようにしても良い。ただし、一般にぶれ補正の補正角度範囲は０．５度から１度程度であるので、実際の撮影では、撮影装置の各機能を操作する動作や、ファインダー上で撮影する被写体を探したりする動作で、上記の補正角度以上の動きを撮影機器に与えるので、その動きにより、ボールのリセット動作を行なわせても良い。
ボールが転がり摩擦から滑り摩擦に移行する時に摩擦力の不連続な増加で一瞬ぶれ補正性能が劣化するが、補正角度範囲以上の動きが機器に与えられればそれ以降は、ボールの転がりだけで案内が行われるので、良好なぶれ補正が可能となる。
以上が実施例の説明であるが、本発明は実施例の構成に限定されるものではなく、請求項で示された構成であればどの様なものであっても良い事は言うまでもない。

１：１群鏡筒
２：２群鏡筒
３：シフトユニット
４：移動枠
５、６、７：ガイドバー
８：支持枠
９：後部鏡筒
１０：固定筒
１１：カム環
１２：フォ−カスモ−タ
１３：ズ−ムモ−タ
１４、１５：フォトインタラプタ
１６：レバ−
１７：ねじりコイルバネ
１８：シフトベ−ス
１９：シフト鏡筒
２０：ボ−ル
２１：センサ−ベ−ス
２２：駆動用磁石
２３：バックヨーク
２４：コイル
２５：ヨーク
２６：位置決め部材
２７：検出用磁石
２８：ホール素子
２９：フレキシブルプリント基板（シフトフレキ）
３０：フレキ押さえ板金
３１：ホ−ル素子押さえ板金
３２：ストッパ
３３：絞り装置

Claims

像振れ補正レンズ群を保持する可動部材と、
前記可動部材を光軸と直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、
前記可動部材と前記固定部材に固定されるフレキシブルプリント基板とを備え、
前記フレキシブルプリント基板は、
前記固定部材に固定される第１の部分と、
前記第１の部分から前記可動部材側へ光軸方向に延伸された第２の部分と、
前記第２の部分から２つに分岐する分岐部分、前記分岐部分に接続し、光軸回りで互いに反対方向にのみ引き回され、折り曲げ部分を有しない２つの引き回し部分、前記引き回し部分に接続し、前記可動部材の前記光軸を挟んだ位置にそれぞれ固定される２つの固定部分を有する第３の部分と、を有し、
前記分岐部分は、前記可動部材の変位に応じて変位することを特徴とする光学装置。
前記フレキシブルプリント基板の前記第３の部分は、該分岐部分から該固定部分までの長さが、前記可動部材に対し前記引き回し部分による反力を及ぼさないように、設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記引き回し部分は、前記可動部材に沿って引き回されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
前記光軸方向から見た場合、前記フレキシブルプリント基板の前記第３の部分の形状は、円弧形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
前記可動部材と前記固定部材との間に挟持されて前記可動部材および前記固定部材のそれぞれに対して相対移動可能なボールと、
前記像振れ補正レンズの光軸周りの回転を抑制する回転抑制部材と、を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。