JP5253203B2 - 光学防振装置及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、手振れ等による像振れを低減するために防振レンズを移動させる光学防振装置に関する。

光学防振装置には、装置本体としてのベース部材と、防振レンズを保持してベース部材に対して光軸に直交する方向に移動可能なシフト部材とを有するものがある。
さらに、このような光学防振装置には、ベース部材とシフト部材との間にボール等のガイド部材が複数配置され、またバネ等の複数の付勢部材によってシフト部材をベース部材に向けて光軸方向に付勢するものがある（特許文献１参照）。複数のガイド部材及び複数の付勢部材を設けることで、シフト部材のベース部材に対する光軸方向での位置が決められ、かつシフト部材のベース部材に対するスムーズな移動が許容される。
特開２００２‐１９６３８３号公報

特許文献１にて開示された光学防振装置では、各付勢部材が各ガイド部材よりも光軸から離れた位置に配置されている。このような配置において、付勢部材はシフト部材をベース部材に対して引き寄せる付勢力を発生する。
しかしながら、複数の付勢部材が発生する付勢力にばらつきがあり、他の付勢部材よりも強い付勢力を発生する付勢部材は、その近くのガイド部材を支点として、シフト部材をベース部材に対して倒す可能性がある。この場合、シフト部材により保持された防振レンズも倒れ、該防振レンズの光軸が傾くので、良好な光学性能が得られなくなる。また、支点となったガイド部材以外のガイド部材とベース部材又はシフト部材との間に隙間（浮き）が生じ、良好な駆動特性が得られなくなるおそれもある。

本発明は、複数の付勢部材が発生する付勢力にばらつきがあってもシフト部材の倒れを回避でき、良好な光学性能及び駆動特性を有する光学防振装置を提供する。

本発明の一側面としての光学防振装置は、ベース部材と、防振レンズを保持し、ベース部材に対して、防振レンズの光軸に直交する方向に移動可能なシフト部材と、ベース部材とシフト部材との間に配置され、シフト部材のベース部材に対する移動をガイドする複数のガイド部材と、シフト部材とベース部材との間に配置され、シフト部材をベース部材に向けて付勢する複数の付勢部材と、シフト部材に対して光軸に直交する方向のうち第１の方向に移動可能に係合する第１の軸部と、ベース部材に対して光軸及び第１の方向に直交する第２の方向に移動可能に係合する第２の軸部とを有し、ベース部材に対するシフト部材の光軸の回りにおける回転を阻止する軸部材と、を有する。そして、複数のガイド部材は、複数の付勢部材よりも光軸から遠い位置に配置されており、軸部材は、付勢部材に対して、光軸の方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする。
また、上記光学防振装置を有する光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、ガイド部材を付勢部材よりも光軸から遠い位置に配置したので、複数の付勢部材にて発生する付勢力にばらつきがあってもシフト部材の倒れを回避できる。したがって、良好な光学性能及び駆動特性を有する光学防振装置を実現することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例である光学防振装置（振れ補正装置）を搭載した交換レンズ（光学機器）の断面を示している。

交換レンズ１００は、被写体側（図の左側）から像側（図の右側）に順に、第１レンズユニットＬ１と、第２レンズユニットＬ２と、第３レンズユニットＬ３と、第４レンズユニットＬ４とを有する。第１〜第４レンズユニットＬ１〜Ｌ４により、撮影光学系が形成れる。第１レンズユニットＬ１は、撮影光学系の光軸方向において固定されたレンズユニットである（図には、撮影光学系の光軸を一点鎖線で示している）。第２レンズユニットＬ２は、該光軸方向に移動して変倍（ズーミング）を行う。第３レンズユニットＬ３は、該光軸方向（第３レンズユニットＬ３の光軸方向でもある）に直交する方向に移動（シフト）して像振れを補正（低減）する防振レンズである。第３レンズユニットＬ３は、光学防振装置に組み込まれている。第４レンズユニットＬ４は、該光軸方向に移動してフォーカシングを行う。

１０１はマウントであり、不図示の一眼レフカメラに取り外し可能に装着される。
図２及び図３を用いて、光学防振装置の構成について説明する。図２には、光学防振装置を分解して示しており、図３（ａ）には、光学防振装置の断面を示している。また、図３（ｂ）は、光学防振装置の構成を模式的に示している。

これらの図において、２は防振レンズＬ３を保持するレンズ保持枠（シフト部材）である。３はレンズ保持枠２を、防振レンズＬ３の光軸に直交する方向に移動可能に支持する装置本体としての地板（ベース部材）である。なお、本実施例では、防振レンズＬ３又は撮影光学系の光軸が延びる方向を「光軸方向」といい、防振レンズＬ３又は撮影光学系の光軸に直交する方向を「光軸直交方向」という。また、防振レンズＬ３の光軸又は撮影光学系の光軸を中心とした周方向を「光軸回り方向」又は単に「光軸回り」という。図２及び図３では、防振レンズＬ３の光軸を一点鎖線で示している。

４はＬ字形状を有し、非磁性体のステンレス材により形成されたガイド軸（軸部材）である。該ガイド軸４は、地板３に対するレンズ保持枠２の光軸回りでの回転を阻止する。ガイド軸４は、レンズ保持枠２に形成された第１の軸受け部（図示せず）に、光軸直交方向のうちヨー方向（水平方向：第１の方向）に移動可能に係合する第１の軸部４ａを有する。また、ガイド軸４は、地板３に形成された第２の軸受け部（図示せず）に、光軸及びヨー方向に直交するピッチ方向（垂直方向：第２の方向）に移動可能に係合する第２の軸部４ｂを有する。
５ａ，５ｂはレンズ保持枠２に取り付けられた発光素子（ＩＲＥＤ）である。ＩＲＥＤ５ａ，５ｂは、レンズ保持枠２に形成された穴部（図示せず）を通して、後述する受光素子（ＰＳＤ）１４ａ，１４ｂにそれぞれ投光する。

６ａ，６ｂはレンズ保持枠２を光軸直交方向（ピッチ方向及びヨー方向）にシフト駆動するためのコイルである。コイル６ａはレンズ保持枠２をピッチ方向に駆動する際に通電され、コイル６ｂはレンズ保持枠２をヨー方向に駆動する際に通電される。これらコイル６ａ，６ｂはレンズ保持枠２に取り付けられている。

７はレンズ保持枠２を挟んで地板３に取り付けられる第１のヨークであり、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは第１のヨーク７におけるコイル６ａ，６ｂ側に取り付けられる永久磁石である。

９は地板３におけるレンズ保持枠２とは反対側に取り付けられる第２のヨークであり、８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈは第２のヨーク９におけるコイル６ａ，６ｂ側に取り付けられる永久磁石である。

第２のヨーク９に取り付けられた永久磁石８ｅ，８ｆと第１のヨーク７に取り付けられた永久磁石８ａ，８ｂとの間にコイル６ａが配置されている。これら永久磁石８ｅ，８ｆ，８ａ，８ｂとコイル６ａとにより閉磁路が形成される。同様に、第２のヨーク９に取り付けられた永久磁石８ｇ，８ｈと第１のヨーク７に取り付けられた永久磁石８ｃ，８ｄとの間にコイル６ｂが配置されている。これら永久磁石８ｃ，８ｄ，８ｇ，８ｈとコイル６ｂとにより閉磁路が形成される。このように構成された磁気回路においてコイル６ａ，６ｂに通電することで、レンズ保持枠２がピッチ方向及びヨー方向に駆動される。
コイル６ａと永久磁石８ａ，８ｂ，８ｅ，８ｆと第１及び第２のヨーク７，９とにより、レンズ保持枠２をピッチ方向にシフト駆動するピッチ方向アクチュエータが構成される。また、コイル６ｂと永久磁石８ｃ，８ｄ，８ｇ，８ｈと第１及び第２のヨーク７，９とにより、レンズ保持枠２をヨー方向にシフト駆動するヨー方向アクチュエータが構成される。

１０はレンズ保持枠２と地板３の間に挟まれ、レンズ保持枠２の光軸直交方向への移動に伴ってそれぞれ転動する複数のボール（ガイド部材）である。本実施例では、光軸回り方向の３箇所に３つのボール１０が配置されている。
レンズ保持枠２と地板３にはそれぞれ、凹部としてのボール受け部（図４の３ａ参照）が３つずつ形成されており、各ボール受け部の底面部には、ボール受け板１１が配置されている。各ボール１０を各ボール受け部内に収容することで、各ボール１０の転動範囲を制限する。なお、ボール受け板１１は、ステンレス鋼等の金属により形成されており、ボール１０が直接、樹脂製のレンズ保持枠２及び地板３のボール受け部の底面に当接することで打痕や磨耗痕が形成されるのを防止している。

１２は付勢部材としての複数のコイルばね（引っ張りばね）であり、本実施例では光軸回り方向の３箇所に３つ設けられている。各コイルばね１２の一端は地板３に掛けられ、他端はレンズ保持枠２に掛けられている。各コイルばね１２は、レンズ保持枠２を地板３に向けて光軸方向に付勢する。３つのコイルばね１２の付勢力により、３つのボール１０がレンズ保持枠２と地板３との間（レンズ保持枠２側のボール受け板１１と地板３側のボール受け板１１との間）にて挟み込まれる。これにより、３つのボール１０は、レンズ保持枠２と地板３に光軸方向にてガタ（浮き）なく当接した状態で、レンズ保持枠２を光軸直交方向にガイドする。

ＩＲＥＤ５ａ，５ｂと、コイル６ａ，６ｂと、後述するロックリング駆動アクチュエータの端子部は不図示のフレキシブル基板に半田付けされ、フレキシブル基板はハード基板１３に電気的に接続される。

ハード基板１３は地板３に固定される。ハード基板１３には、フレキシブル基板を介してレンズ保持枠２の駆動を制御するための制御回路が搭載されている。なお、ハード基板１３には、上述したＰＳＤ１４ａ，１４ｂも実装されている。

１５はロックリングであり、１６はロックリング駆動アクチュエータである。ロックリング１５はギア部を有し、該ギア部は、ロックリング駆動アクチュエータ１６に取り付けられた出力ギアに噛み合う。これにより、ロックリング駆動アクチュエータ１６の回転力がロックリング１５に伝達され、該ロックリング１５が光軸回りで回転駆動される。
ロックリング１５が所定の回転位相に駆動されると、ロックリング１５の内周の４箇所に形成された係合凹部１５ａが、レンズ保持枠２における防振レンズＬ３を保持する部分の外周の４箇所に形成された係合突起２ａに係合する。これにより、レンズ保持枠２がそのシフト駆動範囲の中心位置（防振レンズＬ３の光軸が、撮影光学系の光軸に一致する位置）にロック保持される。

また、ロックリング１５が上記所定の回転位相から回転し、係合凹部１５ａと係合突起２ａとの係合が外れることで、レンズ保持枠２のシフト駆動が許容される。

１７はロックリング１５の回転位置を検出するフォトインタラプタ等の位置検出素子である。

１８はロックリング１５を地板３に向けて光軸方向に付勢するロックリング押圧部材であり、本実施例では光軸回り方向の３箇所に設けられている。ロックリング押圧部材１８は、地板３に取り付けられる取り付け部１８ａと、ロックリング１５を光軸方向に押す弾性部１８ｂとを有する。ロックリング押圧部材１８の付勢力によって、ロックリング１５が回転駆動される際に発生する音やがたつきが軽減される。
図４には、本実施例の光学防振装置の地板３及びこれに取り付けられた部品を、レンズ保持枠２側から見て示している。

この図（及び図３（ｂ））から分かるように、３つのボール１０及び３つのコイルばね１２はそれぞれ、光軸回り方向においてほぼ１２０度の等間隔で配置されている。
また、３つのボール１０は、３つのコイルばね１２よりも光軸ＡＸＬから遠い位置に配置されている。言い換えれば、光軸直交方向において、３つのボール１０と光軸ＡＸＬとの間に、３つのコイルばね１２が配置されている。
仮に３つのコイルばね１２が３つのボール１０よりも光軸ＡＸＬから遠い位置に配置されていると、前述したような問題が生じる。すなわち、３つのコイルばね１２が発生する付勢力にばらつきがあると、そのうち最も強い付勢力を発生するコイルばね１２が、その近くのボール１０を支点として、レンズ保持枠２及び防振レンズＬ３を地板３（つまりは光軸）に対して倒すおそれがある。これにより、光学防振装置の駆動特性や光学性能が低下する。
これに対し、本実施例では、３つのボール１０を３つのコイルばね１２よりも光軸ＡＸＬから遠い位置に配置している。このため、３つのコイルばね１２が発生する付勢力にばらつきがあったとしても、いずれかのボール１０を支点としてレンズ保持枠２が地板３に対して倒れることはない。これにより、光学防振装置の駆動特性や光学性能を良好にすることができる。
また、本実施例では、光軸ＡＸＬと各ボール１０の中心（ボール受け板１１が底部に配置された各ボール受け部３ａの中心）とを結んだ直線上に、各コイルばね１２が配置されている。すなわち、３つのコイルばね１２は、光軸回り方向において、３つのボール１０と同位相の位置に配置されている。
これにより、シフト保持枠２は、３つのコイルばね１２によって光軸直交方向において常に中心位置に向けて付勢されることになり、上記直線上から外れた位置にコイルばね１２が配置されている場合に比べてより安定した駆動特性を得ることができる。
なお、ここにいう「直線上」や「同位相」とはそれぞれ、必ずしも厳密な意味ではなく、概ね直線上及び概ね同位相であればよい。つまり、「直線上」や「同位相」とみなせる程度のずれは許容する意味である。

さらに、本実施例では、図３（ａ）及び図４に示すように、２つのコイルばね１２は、ガイド軸４における第１の軸部４ａと第２の軸部４ｂに対して、光軸方向において重なる位置に配置されている。これにより、２つのコイルばね１２がガイド軸４に対して光軸方向にて重ならない位置に配置されている場合に比べて、光学防振装置の光軸直交方向（径方向）でのサイズを小さくすることができる。
以上説明した実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、上記実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、複数のガイド部材として３つのボール１０を用いた場合について説明したが、複数のガイド部材のうち少なくとも１つをボールとし、少なくとも１つをシフト部材及びベース部材のうち一方に設けた突起としてもよい。該突起は、その先端がシフト部材及びベース部材のうち他方に対して摺動することで、シフト部材を光軸直交方向にガイドする。
また、上記実施例では、交換レンズに搭載された光学防振装置について説明したが、本発明は、ビデオカメラやコンパクトデジタルスチルカメラ等のレンズ一体型の撮像装置や、双眼鏡、天体望遠鏡等の観察装置に搭載される光学防振装置にも適用することができる。

本発明の実施例である光学防振装置を搭載した交換レンズの断面図。 実施例の光学防振装置の構成を示す分解斜視図。 （ａ）は実施例の光学防振装置の構成を示す断面図、（ｂ）は該光学防振装置の一部断面を示す模式図。 実施例の光学防振装置の背面図。

Ｌ３ 防振レンズ
２ レンズ保持枠
３ 地板
４ ガイド軸
６ａ，６ｂ コイル
７，９ ヨーク
８ａ〜８ｈ 永久磁石
１０ ボール
１１ ボール受け板
１２ コイルばね
１５ ロックリング
１６ ロックリング駆動アクチュエータ
１００ 交換レンズ

Claims (5)

1. ベース部材と、
   防振レンズを保持し、前記ベース部材に対して、前記防振レンズの光軸に直交する方向に移動可能なシフト部材と、
   前記ベース部材と前記シフト部材との間に配置され、前記シフト部材の前記ベース部材に対する移動をガイドする複数のガイド部材と、
   前記シフト部材と前記ベース部材との間に配置され、前記シフト部材を前記ベース部材に向けて付勢する複数の付勢部材と、
   前記シフト部材に対して前記光軸に直交する方向のうち第１の方向に移動可能に係合する第１の軸部と、前記ベース部材に対して前記光軸及び前記第１の方向に直交する第２の方向に移動可能に係合する第２の軸部とを有し、前記ベース部材に対する前記シフト部材の前記光軸の回りにおける回転を阻止する軸部材と、を有し、
   前記複数のガイド部材は、前記複数の付勢部材よりも前記光軸から遠い位置に配置されており、
   前記軸部材は、前記付勢部材に対して、前記光軸の方向において重なる位置に配置されていることを特徴とする光学防振装置。
2. 前記複数のガイド部材は、前記シフト部材の前記ベース部材に対する移動に伴って転動するボールを少なくとも１つ含むことを特徴とする請求項１に記載の光学防振装置。
3. 前記複数の付勢部材は、前記光軸の回りにおいて、前記複数のガイド部材と同位相の位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学防振装置。
4. 前記シフト部材を前記防振レンズの光軸に直交する方向に移動させるアクチュエータを有し、
   前記アクチュエータは、前記シフト部材を前記第１の方向に移動させる第１のアクチュエータと前記シフト部材を前記第２の方向に移動させる第２のアクチュエータのみによって構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学防振装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の光学防振装置を有することを特徴とする光学機器。