JP5464938B2 - 光学防振ユニットおよび光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置、双眼鏡や望遠鏡等の観察装置といった光学機器に搭載される光学防振装置に関する。

上記のような光学機器には、いわゆる手振れに起因した像振れを低減するための光学防振装置が搭載されていることが多い（特許文献１，２参照）。光学防振装置は、角速度センサや加速度センサ等の振れセンサを用いて検出された光学機器の振れに応じて、レンズ等の防振光学素子を光軸に直交するシフト面内で移動（シフト）させることで、像振れを低減する。

特開２００１−２９０１８４号公報 特開平１０−３１１９９５号公報

防振光学素子は、ベース部材に対してシフト面内でシフト可能な可動部材によって保持される。そして、ベース部材と可動部材との間には、可動部材をシフト面に平行で、かつ互いに直交する２方向にシフト駆動する２つのアクチュエータが設けられる。これら２つのアクチュエータによって可動部材を上記２方向に直進駆動する場合、可動部材のシフト面内での回転を阻止するためのガイド部材、コイルバネ又はロール防止板等の部材が必要となる。

特許文献１にて開示された光学防振装置では、可動部材のシフト駆動に対して負荷となる摩擦を低減するために、可動部材とベース部材との間に複数のボールを挟み込むように保持し、該ボールの転動のみによって可動部材をシフト面内でガイドするようにしている。この構成では、ボールの保持部が平面により形成されているために、ボールはシフト面内において全方向に転動可能であり、この結果、可動部材のシフト面内での回転が発生する。このため、特許文献１の光学防振装置では、可動部材の回転を圧縮コイルバネを用いて制限している。

また、特許文献２にて開示された光学防振装置では、可動部材を上記２方向に精度良くシフトさせるために、可動部材に形成した穴部にシフト面に平行に延びるガイドバーを挿入することで、可動部材のシフト面内での回転を阻止している。

このように、従来の光学防振装置では、可動部材の回転を制限するための専用の部材を設ける必要があり、装置の小型化が困難であった。

本発明は、防振光学素子を保持した可動部材の回転を制限するための専用の部材を用いることなく、可動部材をシフト面内で精度良くシフトさせることができるようにした光学防振装置および光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学防振装置は、ベース部材と、防振光学素子を保持し、ベース部材に対して光軸に直交するシフト面内でシフト可能な可動部材と、ベース部材および可動部材の間に保持された複数のボールと、可動部材をシフト面内でシフトさせる第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータとを有する。ベース部材および可動部材は、複数のボールのうち第１のボールおよび第２のボールをそれぞれ保持する第１の保持部および第２の保持部を有する。第１の保持部は、シフト面に平行で、かつ互い直交する第１方向および第２の方向のうち第１の方向への第１のボールの転動を許容するとともに第２の方向への第１のボールの移動を制限するように形成されている。また、第２の保持部は、シフト面に平行な全方向への第２のボールの転動を許容するように形成されている。可動部材は、ベース部材に対して、第１のアクチュエータによって第１の方向に平行シフトされ、かつ第２のアクチュエータによって第１のボールを中心として第２の方向に回転シフトされる。そして、第１の保持部および第１のボールは、前記第１の方向における前記防振光学素子と前記第１および第２のアクチュエータとの間に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、可動部材とベース部材とに設けられた第１および第２の保持部と、これらにより保持される第１および第２のボールとによって、可動部材を良好な精度（つまりはガタつきが少ない状態）で平行シフトおよび回転シフトさせることができる。このため、可動部材の回転を制限するための専用の部材を用いることなく、可動部材をシフト面内で精度良くシフトさせることができる。

実施例１のビデオカメラのレンズ鏡筒部の構成を示す分解斜視図。 実施例１のレンズ鏡筒部の断面図。 実施例１のレンズ鏡筒部に搭載されたシフトユニットの断面図。 実施例１のシフトユニットの物体側から見たときの分解斜視図。 実施例１のシフトユニットの像面側から見たときの分解斜視図。 実施例１のシフトユニットにおけるボールとボール保持部との関係を示す図。 実施例１のシフトユニットにおける防振動作を示す図。 実施例１のビデオカメラの電気的構成を示すブロック図。 実施例１のシフトユニットのビデオカメラに搭載したときの効果を示す図。 本発明の実施例２であるシフトユニットの物体側から見たときの分解斜視図。 実施例２のシフトユニットの像面側から見たときの分解斜視図。

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は、本発明の実施例１であるビデオカメラ（撮像装置、光学機器）のレンズ鏡筒部の構成を分解して示し、図２は該レンズ鏡筒部の断面を示している。

レンズ鏡筒部内には、物体側（図１，２の左側）から順に、凸，凹，凸，凸の４つのレンズユニットＬ１〜Ｌ４が配置され、これらのレンズユニットにより変倍光学系（ズームレンズ）としての撮影光学系が構成される。

Ｌ１は第１レンズユニット、Ｌ２は光軸方向に移動することにより変倍を行う第２レンズユニット、Ｌ３は防振光学素子としての補正レンズユニット、Ｌ４は光軸方向に移動することにより焦点調節を行う第４レンズユニットである。

１は第１レンズユニットＬ１を保持する前玉鏡筒である。５は固定鏡筒であり、物体側の一端が前玉鏡筒１に固定され、像面側の他端が後部鏡筒６に固定される。これにより、第１レンズユニットＬ１は所定位置に固定される。

２は第２レンズユニットＬ２を保持するバリエータ移動枠であり、４は第４レンズユニットＬ４を保持するフォーカス移動枠である。

３は補正レンズユニットＬ３を光軸に直交する平面であるシフト面内でシフトさせる光学防振装置としてのシフトユニットである。シフトユニット３は、後部鏡筒６に対して位置決めピンで位置決めされた上で、ビス２本で固定される。

７０１はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）であり、撮影光学系によって形成された光学像（被写体像）を光電変換する。７０２は撮像素子７０１を後部鏡筒６に取り付けるための中間部材である。中間部材７０２には、撮像素子７０１が接着剤等により固定されており、この中間部材７０２はビス等によって後部鏡筒６に固定される。

７０３は撮像素子７０１に対して物体側に配置された光学フィルタであり、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、紫外線カットフィルタ等としての機能を有する。

８，９はそれぞれ固定鏡筒５および後部鏡筒６によって両端が支持された第１ガイドバーおよび第２ガイドバーである。１０は第３ガイドバーであり、光量調節ユニット１１および後部鏡筒６によって両端が支持されている。

バリエータ移動枠２は、第１および第２ガイドバー８，９によって光軸方向に移動可能に支持される。また、フォーカス移動枠４は、第１および第３ガイドバー８，１０によって光軸方向に移動可能に支持される。

１１は像面に入射する光量を調節する絞りユニットであり、２枚の絞り羽根を光軸と直交する平面内で移動させて、撮影光束が通過する開口部の径を変化させることにより、光量を調節する。

４０１，４０２はそれぞれ、第４レンズユニットＬ４を光軸方向に駆動するフォーカスモータ（電磁駆動ユニットとしてのボイスコイルモータ）を構成するコイルおよびドライブマグネットである。４０３，４０４はそれぞれ、コイル４０１およびドライブマグネット４０２からの磁束漏れを減少させるための第１および第２ヨークである。コイル４０１に電流を流すと、ドライブマグネット４０２とコイル４０１との間に磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生し、この力によってフォーカス移動枠４がコイル４０１とともに光軸方向に移動する。

フォーカス移動枠４には、第３ガイドバー１０が貫通するように挿入されるスリーブ部４ａが設けられている。また、スリーブ部４ａの側面には、光軸方向に所定ピッチで凹凸が並ぶように形成された光学スケール４０５が、押さえ板４０６によってガタなく取付けられている。後部鏡筒６における光学スケール４０５に対向する位置には、光学センサ４０７が保持されている。光学センサ４０７は、発光部と、光学スケール４０５での反射光を検出する受光部とを有する。フォーカス移動枠４を所定の初期位置に移動させた後、受光部から光学スケール４０５での反射光の検出ごとに出力されるパルス信号をカウントすることで、フォーカス移動枠４の位置を検出することができる。

フォーカス移動枠４の初期位置は、例えば、フォーカス移動枠４が後部鏡筒６における像面側（撮像素子側）の端面に突き当たる位置に設定することができる。

２０１は第２レンズユニットＬ２を光軸方向に駆動するズームモータ（ステッピングモータ）である。ズームモータ２０１の出力軸には、リードスクリュー２０２が形成されている。ズームモータ２０１は、支持部材２０７を介して固定鏡筒５にビスによって固定される。

リードスクリュー２０２には、バリエータ移動枠２に取り付けられたラック２０３が噛み合っている。このため、ズームモータ２０１への通電によってリードスクリュー２０２が回転すると、リードスクリュー２０２およびラック２０３の係合作用によってバリエータ移動枠２（第２レンズユニットＬ２）が光軸方向に移動する。

なお、ねじりコイルバネ２０４は、ラック２０３、バリエータ移動枠２、第１および第２ガイドバー８，９およびリードスクリュー２０２の間のガタを減少させるために設けられている。

２０５はバリエータ移動枠２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り、発光部および受光部を有するフォトインタラプタにより構成されている。バリエータ移動枠２に形成された遮光部２０６は、バリエータ移動枠２の移動に応じて発光部と受光部との間に進退可能となっている。発光部からの光が受光部に到達する状態と発光部から受光部に向かう光が遮光部２０６によって遮られる状態とでズームリセットスイッチ２０５の出力信号が変化するので、この信号変化に基づいて基準位置を検出することができる。ズームリセットスイッチ２０５は、基板を介してビスにより固定鏡筒５に固定されている。

第２レンズユニットＬ２が基準位置にあることを検出した後、ステッピングモータとしてのズームモータ２０１に入力するパルス信号をカウントすることにより、第２レンズユニットＬ２の光軸方向の位置を検出することができる。

１２はズームモータ２０１、ズームリセットスイッチ２０５、コイル４０１、光学センサ４０７および絞りユニット１１と電気的に接続されるフレキシブル基板である。

次に、図３、図４および図５を用いてシフトユニット３の構成について説明する。図３はシフトユニット３の断面を示している。図４および図５はそれぞれ、シフトユニット３を分解して物体側および像面側から見て示している。

シフトユニット３は、第１の方向であるピッチ方向（縦方向）の像振れを補正（低減）するために、補正レンズユニットＬ３をシフト面内においてピッチ方向に平行移動させることが可能である。また、シフトユニット３は、第２の方向であるヨー方向（横方向）の像振れを補正するために、補正レンズユニットＬ３をシフト面内においてヨー方向に回転させることが可能である。シフト面内での平行移動を以下の説明では平行シフトといい、シフト面内での回転を以下の説明では回転シフトという。

また、以下の説明において、各構成要素の符号の末尾に付した「ｐ」は、その構成要素がピッチ方向の像振れ補正に関わるものであることを示し、「ｙ」は、その構成要素がヨー方向の像振れ補正に関わるものであることを示す。

３０１はシフトユニット３のベース部材の一部をなすシフトベースである。３０２は補正レンズユニットＬ３を保持し、シフトベース３０１に対してシフト面内でシフト可能な可動部材としてのシフト鏡筒である。３０３はアッパーベースであり、シフト鏡筒３０２を挟んでシフトベース３０１とは反対側に配置されている。アッパーベース３０３は、その一部がシフトベース３０１に結合され、シフトベース３０１と一体化されている。すなわち、シフトベース３０１とアッパーベース３０３とによってシフトユニット３のベース部材が構成されている。

３０４ｐは磁石であり、図３の断面図にて示すように、光軸方向にてＮ極とＳ極とが逆に形成された２つの着磁領域がピッチ方向に並ぶように配置されている。３０４ｙは磁石であり、光軸方向にてＮ極とＳ極とが逆に形成された２つの着磁領域がヨー方向に並ぶように配置されている。

３０５は磁石３０４ｐ，３０４ｙが磁力により吸着する固定用ヨークである。固定用ヨーク３０５は、シフト鏡筒３０２に形成されたヨーク受け部３０２ｄに像面側（図３の右側）から挿入され、ヨーク受け部３０２ｄに設けられた物体側（図３の左側）の端面に当接する。磁石３０４ｙは、物体側からシフト鏡筒３０２に形成された磁石受け部３０２ｅに挿入され、磁石受け部３０２ｅに設けられた像面側の端面に当接する。この状態で磁石３０４ｙと固定用ヨーク３０５との間には、光軸方向に隙間が形成される。磁石３０４ｙと固定用ヨーク３０５は、これらの間に作用する磁気吸引力によってシフト鏡筒３０２に固定される。さらに、磁石３０４ｐを固定用ヨーク３０５の像面側の面に当接させて吸着させる。これにより、磁石３０４ｐもシフト鏡筒３０２に対して固定される。なお、磁石３０４ｙ，３０４ｐをさらに接着剤によってシフト鏡筒３０２に強固に固定してもよい。

このように、磁石３０４ｐ，３０４ｙは固定用ヨーク３０５を間に挟んで光軸方向に並ぶように配置される。光軸方向から見たとき、磁石３０４ｐ，３０４ｙの着磁境界（上記２つの着磁領域の境界）は９０度をなすように交差する。

３０６ｐ，３０６ｙは駆動コイルであり、それぞれシフトベース３０１における磁石３０４ｐに対向する箇所と、アッパーベース３０３における磁石３０４ｙに対向する箇所に固定されている。

３０７ｐ，３０７ｙは駆動コイル３０６ｐ，３０６ｙの背面に配置された上ヨークであり、それぞれシフトベース３０１およびアッパーベース３０３に固定されている。

磁石３０４ｐ、上ヨーク３０７ｐおよび固定用ヨーク３０５によってピッチ磁気回路が形成され、磁石３０４ｙ、上ヨーク３０７ｙおよび固定用ヨーク３０５によってヨー磁気回路が形成される。

ピッチ磁気回路において駆動コイル３０６ｐへの通電が行われると、該ピッチ磁気回路内のギャップ磁束密度と駆動コイル３０６ｐが発生する磁束とが磁気的に干渉してローレンツ力が発生する。シフト鏡筒３０２は、該ローレンツ力を推力（駆動力）として受けてピッチ方向にシフト（本実施例では、平行シフト）される。駆動コイル３０６ｐ、磁石３０４ｐ、上ヨーク３０７ｐおよび固定用ヨーク３０５によってピッチアクチュエータ（第１のアクチュエータ）が構成される。

ヨー磁気回路において駆動コイル３０６ｙへの通電が行われると、該ヨー磁気回路内のギャップ磁束密度と駆動コイル３０６ｙが発生する磁束とが磁気的に干渉してローレンツ力が発生する。シフト鏡筒３０２は、該ローレンツ力を推力（駆動力）として受けてヨー方向にシフト（本実施例では、回転シフト）される。駆動コイル３０６ｙ、磁石３０４ｙ、上ヨーク３０７ｙおよび固定用ヨーク３０５によってヨーアクチュエータ（第２のアクチュエータ）が構成される。ピッチアクチュエータとヨーアクチュエータは、光軸方向に並ぶように配置されている。

なお、本実施例のピッチおよびヨーアクチュエータは、シフト鏡筒３０２に磁石３０４ｐ，３０４ｙが固定され、シフトベース３０１およびアッパーベース３０３に駆動コイル３０６ｐ，３０６ｙが固定されたムービングマグネット型のアクチュエータである。ただし、シフト鏡筒に駆動コイルを固定し、シフトベースおよびアッパーベースに磁石を固定したムービングコイル型のアクチュエータを用いてもよい。

３０８ｐ，３０８ｙは磁束密度を電気信号に変換するホール素子であり、それぞれ磁石３０４ｐ，３０４ｙの着磁境界に対向する位置に配置される。ホール素子３０８ｐ，３０８ｙは、シフト鏡筒３０２と一体にシフトする磁石３０４ｐ，３０４ｙからの磁束密度の変化に応じた信号を出力する。これにより、シフト鏡筒３０２のピッチ方向とヨー方向のシフト位置を検出することができる。

ホール素子３０８ｐ，３０８ｙと駆動コイル３０６ｐ，３０６ｙの端子はフレキシブル基板３０９に半田付けされる。フレキシブル基板３０９に形成された穴部３０９ａ，３０９ｂには、シフトベース３０１に形成された位置決めピン３０１ｄ，３０１ｅが挿入される。また、フレキシブル基板３０９に形成された穴部３０９ｃ，３０９ｄには、アッパーベース３０３に形成された位置決めピン３０３ａ，３０３ｂが挿入される。これにより、フレキシブル基板３０９は、シフトベース３０１およびアッパーベース３０３に対して位置決めされる。

３１０ｐ，３１０ｙは押さえ板であり、それぞれフレキシブル基板３０９をシフトベース３０１およびアッパーベース３０３に固定するために用いられる。押さえ板３１０ｐ，３１０ｙは、その側壁に形成された２箇所の穴部がシフトベース３０１およびアッパーベース３０３の凸部に係合することでシフトベース３０１およびアッパーベース３０３に固定される。

３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃはシフトベース３０１とシフト鏡筒３０２との間に挟み込まれて保持された複数（３つ）のボールである。各ボールは、シフトベース３０１とシフト鏡筒３０２に形成された保持部（当接部）に当接し、シフト鏡筒３０２のシフトベース３０１に対するシフトに伴って転動可能である。各ボールは、その近くに配置される磁石３０４ｐ，３０４ｙに吸着されないように、ＳＵＳ３０４やセラミック等の材料により形成されている。

ボール３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃの外径は互いに同じである。これにより、シフト鏡筒３０２（補正レンズユニットＬ３）を光軸に対して倒すことなく保持およびシフト案内することが可能となる。

ボール３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃを保持する保持部（当接部）として、シフトベース３０１には３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃで示す凹部が形成され、シフト鏡筒３０２には３０２ａで示す凹部と３０２ｂ，３０２ｃで示す平面部が形成されている。

ボール（第１のボール）３１１ａ用の保持部（第１の保持部）を構成する凹部３０１ａ，３０２ａはそれぞれピッチ方向に延びるＶ溝形状を有するガイド溝として形成されている。該ガイド溝を形成する２つの斜面がボール３１１ａに当接することで、該ボール３１１ａの凹部３０１ａ，３０２ａ内（所定範囲内）でのピッチ方向への転動が許容されるとともに、ヨー方向への移動（転動および滑り）が制限される。

ボール（第２のボール）３１１ｂ，３１１ｃ用の保持部（第２の保持部）を構成する凹部３０１ｂ，３０１ｃと平面部３０２ｂ，３０２ｃのうち、凹部３０１ｂ，３０１ｃの底面に相当する面はシフト面に平行な平面により形成されている。そして、該凹部３０１ｂ，３０１ｃの平面とシフト面に平行な平面部３０２ｂ，３０２ｃとがボール３１１ｂ，３１１ｃに当接する。これにより、ボール３１１ｂ，３１１ｃの凹部３０１ｂ，３０１ｃ内（所定範囲内）でのピッチ方向およびヨー方向、つまりはシフト面に平行な全方向への転動が許容される。

なお、シフト鏡筒３０２をピッチ方向およびヨー方向の可動端までシフトさせた後にシフト中心位置に戻すと、最初にボールがどの位置にあっても、ボールがその中心が各凹部の中心に位置するように配置（リセット）される。この一連の動作をボールのリセット動作といい、リセットされた位置をボールの基準位置という。

シフト鏡筒３０２は、磁石３０４ｐ，３０４ｙと上ヨーク３０７ｐ，３０７ｙとの間に光軸方向にて作用する磁気吸引力によって、シフトベース３０１に向かって付勢される。これにより、シフト鏡筒３０２とシフトベース３０１との間でボール３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃを加圧状態で挟持することができる。本実施例では、シフト鏡筒３０２には、シフトベース３０１側とアッパーベース３０３側の双方に磁気吸引力が作用する。しかし、磁石３０４ｐと上ヨーク３０７ｐとの間の間隔を磁石３０４ｙと上ヨーク３０７ｙとの間の間隔よりも小さくすることで、シフトベース３０１側の吸引力が強くなり、シフト鏡筒３０２がシフトベース３０１に向かって付勢されるようにしている。

また、各ボールと各保持部との間には、シフト鏡筒３０２とシフトベース３０１との間の挟持力が弱まっても又はなくなってもボールが容易に保持部から脱落しないように、適切な粘度を有する潤滑油が塗布されている。これにより、レンズ鏡筒部に加わった振動や衝撃によって大きな慣性力がシフト鏡筒３０２に作用して、ボールの挟持力が弱まったりなくなったりしても、ボールの脱落やずれを防止できる。

３１２はアッパーベース３０３をシフトベース３０１に固定するための押さえ板である。押さえ板３１２は、アッパーベース３０３に設けられた位置決めピンによってアッパーベース３０３に対して位置決めされる。また、押さえ板３１２は、その３箇所の穴部がシフトベース３０１に形成された３箇所の凸部に係合することでシフトベース３０１に固定され、アッパーベース３０３をシフトベース３０１に固定する。アッパーベース３０３は、これに設けられた位置決めピンがシフトベース３０１に形成された穴部に挿入されることで、シフトベース３０１に対して位置決めされる。

次に、図６および図７を用いて、ボール３１１とシフトベース３０１とシフト鏡筒３０２との関係について説明する。図６は、ボール３１１ａ，３１１ｂとこれらの保持部との関係を示している。なお、ボール３１１ｃについてはボール３１１ｂと同様である。

図６（ａ），（ｂ）はそれぞれ、ボール３１１ａ，３１１ｂとそれらの保持部の断面を示している。また、図６（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、ボール３１１ａ，３１１ｂが保持部に対して可能な動きを示している。図７（ａ），（ｂ）はそれぞれ、シフトユニット３を光軸方向（物体側）から見たときのシフト鏡筒３０２がピッチ方向に平行シフトする様子とヨー方向に回転シフトする様子を示している。

図６（ａ），（ｃ）において、前述したように、ボール３１１ａは、ピッチ方向Ｐに延びるＶ溝形状を有するガイド溝として形成された保持部（凹部３０１ａ，３０２ａ）の斜面に当接する。これにより、ボール３１１ａのピッチ方向Ｐへの転動は許容されるが、ヨー方向への移動は制限（阻止）される。これにより、図７（ａ）に示すように、シフト鏡筒３０２は、シフトベース３０１に対するピッチ方向への平行シフトは可能である。しかし、シフト鏡筒３０２は、ボール３１１ａを保持する凹部３０２ａの位置においてシフトベース３０１に対するヨー方向へのシフトが制限（阻止）される。

また、図６（ｂ），（ｄ）において、前述したように、ボール３１１ｂは、保持部（凹部３０１ｂおよび平面部３０２ｂ）の平面に当接することで、ピッチ方向Ｐおよびヨー方向（シフト面に平行な全方向）への転動が許容される。このため、図７（ｂ）に示すように、シフト鏡筒３０２は、シフトベース３０１に対して、ボール３１１ａを中心としたヨー方向への回転シフトが可能である。

このように、本実施例のシフトユニット３では、従来のシフトユニットのようにシフト面内での回転を制限する専用の部材を用いることなくシフト鏡筒３０２をピッチ方向とヨー方向にガタなくシフト（平行シフトおよび回転シフト）させることができる。したがって、シフトユニット３を小型化しつつ精度良く補正レンズユニットＬ３をシフトさせることができる。

次に、図７（ａ），（ｂ）を用いて、補正レンズユニットＬ３の位置検出について説明する。図７（ａ），（ｂ）において、実線により磁石３０４と補正レンズユニットＬ３とボール３１１のシフト前の外形を、破線によりシフト後の外形をそれぞれ示す。

図７（ａ）に示すように、駆動コイル３０６ｐに通電すると、磁石３０４ｐを保持したシフト鏡筒３０２が、ボール３１１ａを介して保持部（凹部３０１ａ，３０２ａ）により案内されて、シフト中心位置からピッチ方向に平行シフトする。このとき、磁石３０４ｐがピッチ方向にΔＰｍだけ平行シフトすると、シフト鏡筒３０２により保持された補正レンズユニットＬ３のシフト中心位置からのピッチ方向シフト量ΔＰＬもΔＰｍである。また、ボール３１１ａの基準位置からのピッチ方向へのシフト量（転動距離）ΔＰｂは、ΔＰｍ／２である。したがって、ホール素子３０８ｐを用いて、磁石３０４ｐのピッチ方向シフト量を検出することで、補正レンズユニットＬ３のピッチ方向シフト量を取得することができる。

図７（ｂ）に示すように、駆動コイル３０６ｙに通電すると、磁石３０４ｙを保持したシフト鏡筒３０２は、シフト中心位置から、保持部（凹部３０１ａ，３０２ａ）によってヨー方向への移動が阻止されたボール３１１ａを中心として回転シフトする。このとき、磁石３０４ｙのヨー方向へのシフト量ΔＹｍをホール素子３０８ｙを用いて検出する。また、ホール素子３０８ｐを用いて磁石３０４のピッチ方向へのシフト量ΔＰｍを検出し、ボール３１１ａのピッチ方向へのシフト量ΔＰｂを算出する。ボール３１１ａと磁石３０４ｙの中心間距離Ｒｍは、シフト中心位置（基準位置）でのボール３１１ａと磁石３０４の中心間距離をＲｍ０とすると、
Ｒｍ＝Ｒｍ０−ΔＰｂ
となる。

光軸と直交するシフト面内での補正レンズユニットＬ３と磁石３０４ｐ，３０４ｙの中心間距離Ｒｃは常に一定であるので、ピッチ方向における補正レンズユニットＬ３と磁石３０４ｐ，３０４ｙとの間に設けられた凹部３０１ａに保持されているボール３１１ａと補正レンズユニットＬ３との間の中心間距離ＲＬは、
ＲＬ＝Ｒｃ−Ｒｍ
により算出できる。また、ボール３１１ａを中心とする補正レンズユニットＬ３の回転シフト角θは、
θ＝｜ａｒｃｓｉｎ（ΔＹｍ／Ｒｍ）｜
により算出できる。

したがって、補正レンズユニットＬ３のシフト中心位置からのヨー方向シフト量ΔＹＬ、
ΔＹＬ＝ＲＬ・ｓｉｎθ
により算出することができる。

また、補正レンズユニットＬ３がヨー方向に回転シフトすると、補正レンズユニットＬ３はピッチ方向にもシフトする。このとき、補正レンズユニットＬ３のピッチ方向シフト量ΔＰＬは、
ΔＰＬ＝ＲＬ（１−ｃｏｓθ）
により算出することができる。

以上のようにして、ホール素子３０８ｐ，３０８ｙによる検出量を用いて、シフト鏡筒３０２（補正レンズユニットＬ３）のピッチ方向およびヨー方向でのシフト位置を正確に算出することができる。

図８には、上述したシフトユニット３を備えたレンズ鏡筒部を有するビデオカメラの電気的構成を示している。

１３はカメラ信号処理回路であり、撮像素子７０１から出力された撮像信号に対して各種処理を行って映像信号を生成する。１４は制御ユニットとしてのマイクロコンピュータであり、カメラ信号処理回路１３からの映像信号を不図示のモニタに表示させたり、不図示の記録媒体（半導体メモリ、光ディスク、磁気テープ等）に記録したりする。また、マイクロコンピュータ１４は、後述する各回路の動作を制御する。

１５はフォーカスコイル駆動回路であり、マイクロコンピュータ１４からのフォーカス制御信号に応じてフォーカスモータ（ボイスコイルモータ）のコイル４０１に対する通電を行って、フォーカス移動枠４を移動させる。マイクロコンピュータ１４は、映像信号の高周波成分を抽出してＡＦ評価値信号を生成し、ＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスコイル駆動回路１５にフォーカス制御信号を出力する。

１６はズームモータ駆動回路であり、マイクロコンピュータ１４からのズーム制御信号に応じてズームモータ２０１に対する通電を行い、バリエータ移動枠２を移動させる。マイクロコンピュータ１４は、不図示のズームスイッチの操作に応じたズーム制御信号を出力する。１７はズームリセット回路であり、前述したズームリセットスイッチ２０５を含み、バリエータ移動枠２の基準位置を検出する。

１８は絞り駆動回路であり、マイクロコンピュータ１４からの制御信号に応じて絞りユニット１１を駆動する。マイクロコンピュータ１４は、映像信号の輝度情報に基づいて絞りユニット１１の開口径を制御するための制御信号を出力する。

２４，２５はそれぞれビデオカメラのピッチ方向およびヨー方向の振れ角度を検出するピッチ角度検出回路およびヨー角度検出回路である。これらピッチ角度検出回路２４およびヨー角度検出回路２５は、振動ジャイロ等の角速度センサ又は加速度センサにより構成される振れ検出器を含み、該振れ検出器からの信号を積分することでピッチ振れ角度およびヨー振れ角度を検出（算出）する。振れ角度の情報は、マイクロコンピュータ１４に取り込まれる。

２０，２１はそれぞれ、マイクロコンピュータ１４からのピッチ制御信号およびヨー制御信号に応じて、シフトユニット３におけるピッチおよびヨーアクチュエータの駆動コイル３０６ｐ，３０６ｙに対する通電を行うピッチ駆動回路およびヨー駆動回路である。マイクロコンピュータ１４は、ピッチ角度検出回路２４およびヨー角度検出回路２５からのピッチ振れ角度およびヨー振れ角度の情報に基づいて、像振れを補正するために必要な補正レンズユニットＬ３のピッチ方向およびヨー方向での目標シフト位置を算出する。そして、これら目標シフト位置に補正レンズユニットＬ３をシフトさせるためのピッチ制御信号およびヨー制御信号をそれぞれピッチ駆動回路２０およびヨー駆動回路２１に出力する。

より具体的に説明すると、補正レンズユニットＬ３をシフトさせると、これを通過する光束が曲げられて撮像素子７０１上に形成されている被写体像もシフトする。マイクロコンピュータ１４は、ビデオカメラの振れによって被写体像が変位する方向とは逆方向に、該振れによる被写体像の変位量と同じ被写体像のシフト量が得られるように補正レンズユニットＬ３のピッチ方向およびヨー方向の目標シフト位置を算出する。

２２，２３はそれぞれ補正レンズユニットＬ３のピッチ方向位置およびヨー方向位置を検出するためのピッチ位置検出回路およびヨー位置検出回路であり、前述したホール素子３０８ｐ，３０８ｙを含む。ピッチ位置検出回路２２およびヨー位置検出回路２３からの出力（補正レンズユニットＬ３の実際の位置の情報）はマイクロコンピュータ１４に取り込まれる。マイクロコンピュータ１４は、ピッチ方向およびヨー方向の目標シフト位置と、ピッチおよびヨー位置検出回路２２，２３を通じて得られた補正レンズユニットＬ３の位置とを比較し、これらの差が０に近づくようにピッチ制御信号およびヨー制御信号を出力する。これにより、補正レンズユニットＬ３が目標シフト位置に向かってシフトし、像振れが補正される。

また、前述したように、本実施例のシフトユニット３では、ピッチアクチュエータとヨーアクチュエータが光軸方向に並ぶように配置されている。これにより、本実施例のシフトユニット３は、ピッチアクチュエータとヨーアクチュエータとをシフト面に平行な周方向にて位相を異ならせて配置する従来のシフトユニットに比べて、光軸方向から見たときの大きさ（横方向の幅）を小さくすることができる。

図９には、本実施例のシフトユニット３を搭載したレンズ鏡筒部を有するビデオカメラを光軸方向から見て示している。ビデオカメラ２６の横方向の幅は、光ディスク等の記録媒体が収納される映像記録部２７の厚さと、画像等の情報が表示されるモニタ２８（格納状態）の厚さと、レンズ鏡筒部２９の幅（最大径Ｄ）とによって決まる。また、レンズ鏡筒部２９の幅は、アクチュエータを備えた絞りユニット１１やシフトユニット３の幅によって決まる。このため、シフトユニット３の幅を小さくして、絞りユニット１１と同程度の幅とすることで、レンズ鏡筒部２９の幅を小さく抑えることができ、この結果、ビデオカメラ２６全体の幅を小さくすることができる。なお、図９では、映像記録部２７の一部を、レンズ鏡筒部２９のうち絞りユニット１１およびシフトユニット３の幅が小さくなることで外径が最大径Ｄより小さくなった部分に沿って配置した例を示している。

本実施例では、光軸が一直線状に延びる撮影光学系を有するビデオカメラにシフトユニットを搭載した場合について説明したが、本実施例と同様に構成されたシフトユニットを、撮影光学系が途中で折り曲がったデジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いてもよい。この場合でも、撮像装置の横方向の幅を小さくすることができる。

次に、本発明の参考技術例であるシフトユニットについて、図１０および図１１を用いて実施例２として説明する。図１０は、本実施例のシフトユニットを物体側から見て分解して示している。また、図１１は、本実施例のシフトユニットの像面側から見て分解して示している。これらの図において、実施例１と同様に、各構成要素の符号の末尾に付した「ｐ」は、その構成要素がピッチ方向の像振れ補正に関わるものであることを示し、「ｙ」は、その構成要素がヨー方向の像振れ補正に関わるものであることを示す。

Ｌ５は防振光学素子としての補正レンズユニットである。２９は該補正レンズユニットＬ５を保持するシフト鏡筒であり、光軸に直交するシフト面内でピッチ方向およびヨー方向に平行シフト可能である。

３０ｐ，３１ｐは磁石であり、光軸方向にてＮ極とＳ極とが逆を向き、かつピッチ方向に並ぶように配置されている。３０ｙ，３１ｙも磁石であり、光軸方向にてＮ極とＳ極とが逆を向き、かつヨー方向に並ぶように配置されている。

３２ｐは磁石３０ｐ，３１ｐの背面に配置されて磁束を閉じる下ヨークである。３２ｙは磁石３０ｙ，３１ｙの背面に配置されて磁束を閉じる下ヨークである。

３３はマグネットベースであり、シフト面に平行な周方向において互いに９０度位相が異なる位置に磁石３０ｐ，３１ｐと磁石３０ｙ，３１ｙとが固定される。また、マグネットベース３３には、ビスによって押さえ板３４が固定され、該押さえ板３４によって下ヨーク３２ｐ，３２ｙがマグネットベース３３に固定される。マグネットベース３３は、該マグネットベース３３に形成された２つの穴部にシフト鏡筒２９に設けられた２つの位置決めピンが挿入されることでシフト鏡筒２９に対して位置決めされ、かつシフト鏡筒２９に固定される。これにより、シフト鏡筒２９（補正レンズユニットＬ５）とマグネットベース３３（磁石３０ｐ，３１ｐ、磁石３０ｙ，３１ｙおよび下ヨーク３２ｐ，３２ｙ）とが一体となってシフトする。本実施例では、シフト鏡筒２９とマグネットベース３３により可動部材が構成される。

３５はシフトユニットのベース部材となるシフトベースである。３６ｐ，３６ｙは駆動コイルであり、３７ｐ，３７ｙは駆動コイル３６ｐ，３６ｙの背面に配置される上ヨークである。駆動コイル３６ｐ，３６ｙと上ヨーク３７ｐ，３７ｙは、シフトベース３５における周方向において互いに９０度位相が異なる位置（磁石３０ｐ，３１ｐと磁石３０ｙ，３１ｙに対向する位置）に固定される。

磁石３０ｐ，３１ｐ、下ヨーク３２ｐおよび上ヨーク３７ｐによってピッチ磁気回路が形成され、磁石３０ｙ，３１ｙ、下ヨーク３２ｙおよび上ヨーク３７ｙによってヨー磁気回路が形成される。

ピッチ磁気回路において駆動コイル３６ｐへの通電が行われると、該ピッチ磁気回路内のギャップ磁束密度と駆動コイル３６ｐが発生する磁束とが磁気的に干渉してローレンツ力が発生する。シフト鏡筒２９は、該ローレンツ力を推力（駆動力）として受けてピッチ方向に平行シフトされる。駆動コイル３６ｐ、磁石３０ｐ，３１ｐ、下ヨーク３２ｐおよび上ヨーク３７ｐによってピッチアクチュエータ（第１のアクチュエータ）が構成される。

ヨー磁気回路において駆動コイル３６ｙへの通電が行われると、該ヨー磁気回路内のギャップ磁束密度と駆動コイル３６ｙが発生する磁束とが磁気的に干渉してローレンツ力が発生する。シフト鏡筒２９は、該ローレンツ力を推力（駆動力）として受けてヨー方向に平行シフトされる。駆動コイル３６ｙ、磁石３０ｙ，３１ｙ、下ヨーク３２ｙおよび上ヨーク３７ｙによってヨーアクチュエータ（第２のアクチュエータ）が構成される。ピッチアクチュエータとヨーアクチュエータは、光軸方向から見たときに互いに異なる位相に配置されている。

なお、本実施例のピッチおよびヨーアクチュエータは、シフト鏡筒に磁石が固定され、シフトベースに駆動コイルが固定されたムービングマグネット型のアクチュエータである。ただし、シフト鏡筒に駆動コイルを固定し、シフトベースに磁石を固定したムービングコイル型のアクチュエータを用いてもよい。

３８ｐ，３８ｙは磁束密度を電気信号に変換するホール素子である。ホール素子３８ｐ，３８ｙはそれぞれ、シフト鏡筒２９と一体にシフトする磁石３０ｐ，３１ｐと磁石３０ｙ，３１ｙからの磁束密度の変化に応じた信号を出力する。これにより、シフト鏡筒２９のピッチ方向とヨー方向のシフト位置を検出することができる。

ホール素子３８ｐ，３８ｙと駆動コイル３６ｐ，３６ｙの端子は、フレキシブル基板３９に半田付けされる。フレキシブル基板３９に形成された穴部には、シフトベース３５に形成された位置決めピンが挿入される。４０は押さえ板であり、シフトベース３５にビスにより取り付けられてフレキシブル基板３９をシフトベース３５に固定する。

４１ａ，４１ｂ，４１ｃはシフトベース３５とマグネットベース３３との間に挟み込まれて保持された複数（３つ）のボールである。各ボールは、シフトベース３５とマグネットベース３３に形成された保持部（当接部）に当接し、シフト鏡筒２９およびマグネットベース３３のシフトベース３５に対するシフトに伴って転動可能である。各ボールは、実施例１と同様に、その近くに配置される磁石３０ｐ，３１ｐと磁石３０ｙ，３１ｙに吸着されないように、ＳＵＳ３０４やセラミック等の材料により形成されている。

ボール４１ａ，４１ｂ，４１ｃの外径は互いに同じである。これにより、シフト鏡筒２９（補正レンズユニットＬ５）を光軸に対して倒すことなく保持およびシフト案内することが可能となる。

ボール４１ａ，４１ｂ，４１ｃを保持する保持部（当接部）として、シフトベース３５には３５ａ，３５ｂ，３５ｃで示す凹部が形成され、マグネットベース３３には３３ａで示す凹部と３３ｂ，３３ｃで示す平面部が形成されている。

ボール（第１のボール）４１ａ用の保持部（第１の保持部）を構成する凹部３５ａ，３３ａはそれぞれ、図１０に矢印Ａで示す第１の方向（ピッチ方向とヨー方向の間の方向であり、以下、Ａ方向という）に延びるＶ溝形状を有するガイド溝として形成されている。該ガイド溝を形成する２つの斜面がボール４１ａに当接することで、該ボール４１ａの凹部３５ａ，３３ａ内（所定範囲内）でのＡ方向への転動が許容される。一方、ボール４１ａのＡ方向に直交する第２の方向（図１０に矢印Ｂで示す方向であり、以下、Ｂ方向という）への移動（転動および滑り）は制限される。

ボール（第２のボール）４１ｂ，４１ｃ用の保持部（第２の保持部）を構成する凹部３５ｂ，３５ｃと平面部３３ｂ，３３ｃのうち、凹部３５ｂ，３５ｃの底面に相当する面はシフト面に平行な平面により形成されている。そして、該凹部３５ｂ，３５ｃの平面とシフト面に平行な平面部３３ｂ，３３ｃとがボール４１ｂ，４１ｃに当接する。これにより、ボール４１ｂ，４１ｃの凹部３５ｂ，３５ｃ内（所定範囲内）でのＡ方向およびＢ方向、つまりはピッチ方向やヨー方向も含むシフト面に平行な全方向への転動が許容される。

シフト鏡筒２９は、磁石３０ｐ，３１ｐおよび磁石３０ｙ，３１ｙと上ヨーク３７ｐ，３７ｙとの間に光軸方向にて作用する磁気吸引力によって、シフトベース３５に向かって付勢される。これにより、マグネットベース３３とシフトベース３５との間でボール４１ａ，４１ｂ，４１ｃを加圧状態で挟持することができる。

本実施例では、シフト鏡筒２９は、シフトベース３５に対するＡ方向への平行シフトは可能である。しかし、シフト鏡筒２９は、ボール４１ａを保持する凹部３３ａの位置においてシフトベース３５に対するＢ方向へのシフトが制限（阻止）される。また、前述したように、ボール４１ｂは、保持部（凹部３５ｂおよび平面部３３ｂ）の平面に当接することで、シフト面に平行な全方向への転動が許容される。このため、シフト鏡筒２９は、シフトベース３５に対して、ボール４１ａを中心としたＢ方向への回転シフトが可能である。

このように、本実施例でも、従来のシフトユニットのようにシフト面内での回転を制限する専用の部材を用いることなくシフト鏡筒２９をＡ方向とＢ方向にガタなくシフト（平行シフトおよび回転シフト）させることができる。したがって、シフトユニットを小型化しつつ精度良く補正レンズユニットＬ５をシフトさせることができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各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、撮影レンズ一体型の撮像装置である光学機器について説明したが、本発明は、他の光学機器としての交換レンズ装置にも適用することができる。

可動部材をシフト面内で精度良くシフトさせることができる光学防振装置および光学機器を実現することができる。

３０１，３５ シフトベース
３０２，２９ シフト鏡筒
３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ ボール
３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 保持部
Ｌ３，Ｌ５ 補正レンズユニット

Claims (4)

1. ベース部材と、
   防振光学素子を保持し、前記ベース部材に対して光軸に直交するシフト面内でシフト可能な可動部材と、
   前記ベース部材および前記可動部材の間にて保持された複数のボールと、
   前記可動部材を前記シフト面内でシフトさせる第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータとを有し、
   前記ベース部材および前記可動部材は、前記複数のボールのうち第１のボールおよび第２のボールをそれぞれ保持する第１の保持部および第２の保持部を有し、
   前記第１の保持部は、前記シフト面に平行で、かつ互い直交する第１の方向および第２の方向のうち前記第１の方向への前記第１のボールの転動を許容するとともに前記第２の方向への前記第１のボールの移動を制限するように形成され、
   前記第２の保持部は、前記第１および第２の方向への前記第２のボールの転動を許容するように形成されており、
   前記可動部材は、前記ベース部材に対して、前記第１のアクチュエータによって前記第１の方向に平行シフトされ、かつ前記第２のアクチュエータによって前記第１のボールを中心として前記第２の方向に回転シフトされ、
   前記第１の保持部および前記第１のボールは、前記第１の方向における前記防振光学素子と前記第１および第２のアクチュエータとの間に設けられていることを特徴とする光学防振装置。
2. 前記第１および第２のアクチュエータは、光軸に平行な方向に並ぶよう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。
3. 前記第１および第２のアクチュエータはそれぞれ、光軸に平行な方向に配置された磁石、コイルおよびヨークを有し、
   前記第１および第２のアクチュエータの間に、前記磁石または前記コイルを保持した前記可動部材が配置されており、
   前記第１および第２のアクチュエータのうち一方の前記磁石と前記ヨークとの間に光軸に平行な方向に作用する磁気吸引力によって、前記ベース部材と前記可動部材との間で前記複数のボールを加圧状態にて挟持することを特徴とする請求項２に記載の光学防振装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の光学防振装置と、
   前記防振光学素子を含む撮影光学系とを有することを特徴とする光学機器。