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発明の名称 像振れ補正装置および光学機器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−25164(P2007−25164A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−206013(P2005−206013)
出願日 平成17年7月14日(2005.7.14)
代理人 【識別番号】100110412
【弁理士】
【氏名又は名称】藤元 亮輔
発明者 篠原 充 / 石川 正哲 / 杉田 潤 / 長尾 裕貴 / 井上 勝啓
要約 課題
振動型リニアアクチュエータを用いた像振れ補正装置において、アクチュエータやレンズ保持部材を効率良くレイアウトして小型化を図る。

解決手段
振れ補正装置は、ベース部材1と、該ベース部材により、光軸に略直交する方向のうち第1の方向にガイドされる可動部材10と、レンズ2を保持し、該可動部材により光軸に略直交する方向のうち第1の方向とは異なる第2の方向にガイドされるレンズ保持部材3とを有する。また、ベース部材に取り付けられ、可動部材に接触して振動を発生することにより該可動部材を第1の方向に駆動する第1の振動型リニアアクチュエータ9と、レンズ保持部材に取り付けられ、可動部材に接触して振動を発生することによりレンズ保持部材を可動部材に対して第2の方向に駆動する第2の振動型リニアアクチュエータ8を有する。
特許請求の範囲
【請求項1】
ベース部材と、
前記ベース部材により、光軸に略直交する方向のうち第1の方向にガイドされる可動部材と、
レンズを保持し、前記可動部材により、光軸に略直交する方向のうち前記第1の方向とは異なる第2の方向にガイドされるレンズ保持部材と、
前記ベース部材に取り付けられ、前記可動部材に接触して振動を発生することにより該可動部材を前記第1の方向に駆動する第1の振動型リニアアクチュエータと、
前記レンズ保持部材に取り付けられ、前記可動部材に接触して振動を発生することにより前記レンズ保持部材を前記可動部材に対して前記第2の方向に駆動する第2の振動型リニアアクチュエータとを有することを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項2】
前記可動部材は、前記第1の方向に延びて前記第1の振動型リニアアクチュエータが接触する第1の軸部と、該第1の軸部の一端から前記第2の方向に延び、前記第2の振動型リニアアクチュエータが接触する第2の軸部とを有することを特徴とする請求項1に記載の像振れ補正装置。
【請求項3】
前記ベース部材における前記可動部材を前記第1の方向にガイドする第1のガイド部に取り付けられ、前記可動部材を前記第1の振動型リニアアクチュエータに向けて付勢する第1の付勢部材と、
前記レンズ保持部材における前記可動部材によりガイドされる第2のガイド部に取り付けられ、前記可動部材を前記第2の振動型リニアアクチュエータに向けて付勢する第2の付勢部材とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の像振れ補正装置。
【請求項4】
前記ベース部材と、前記可動部材と、前記レンズ保持部材におけるレンズ固定部以外の部分は、光軸方向視において、光軸を中心とした270度以下の範囲内に収まるように構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の像振れ補正装置。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか1つに記載の像振れ補正装置を備えたことを特徴とする光学機器。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像装置や交換レンズ等の光学機器に搭載される像振れ補正装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光学機器には、撮影者の手振れ等に像振れを抑えるために、振れを検出し、その検出結果に応じて補正レンズを光軸直交方向等、光軸を偏心させる方向に変位させる像振れ補正装置が搭載されていることが多い。
【0003】
このような像振れ補正装置において、補正レンズを駆動するアクチュエータとしては、ボイスコイル、ヨークおよびマグネットからなるボイスコイルタイプが一般に用いられている。
【0004】
また、特許文献1には、振れ補正アクチュエータとして、振動型リニアアクチュエータを採用した像振れ補正装置が提案されている。この装置では、例えば、ピッチ方向駆動用の振動型リニアアクチュエータを装置のベース部材である固定枠に設け、該アクチュエータによって、補正レンズをヨー方向に移動可能に保持する移動枠をピッチ方向に駆動する。また、移動枠にはヨー方向駆動用の振動型リニアアクチュエータが取り付けられ、該アクチュエータによって補正レンズをヨー方向に駆動する。
【0005】
前述したボイスコイルタイプのアクチュエータでは、該アクチュエータへの給電を停止すると、補正レンズ(レンズ保持枠)を撮影光学系の光軸上に保持しておくことができないため、非給電状態で補正レンズを保持する機構が必要となる。この点、振動型リニアアクチュエータを用いれば、給電を停止しても補正レンズをアクチュエータとの間の摩擦によって保持できるため、上記のような保持機構が不要となり、その分、振れ補正装置を小型化できるというメリットがある。
【0006】
なお、振動型リニアアクチュエータは、電気−機械エネルギ変換素子(圧電素子)に電気信号を印加することにより該変換素子が取り付けられた弾性体に振動を励起し、該弾性体に接触する接触部材との間に直線方向の駆動力を発生するものである。振動型リニアアクチュエータとしては、特許文献1にて開示されているように、圧電素子の伸縮によって軸方向に振動する駆動ロッドに移動部材を摩擦結合させて該移動部材を直進駆動するものがある。また、特許文献2にて開示されているように、2つの振動モードの合成によって運動抽出体に楕円運動を形成させることで直進力を発生するタイプのものがある。
【特許文献1】特開平10−254012号公報(段落0021〜0024、図1等)
【特許文献2】特許第3406948号公報(段落0024〜0026、図1等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献1にて提案の像振れ補正装置では、例えばヨー方向駆動用の振動型リニアアクチュエータが移動枠に設けられるため、移動枠には、補正レンズをヨー方向にガイドするガイド部と、ヨー方向駆動用の振動型リニアアクチュエータを保持する保持部とが必要となる。ここで、特許文献1の像振れ補正装置では、移動枠に光束を通過させるための開口を形成し、該開口を挟んで対向する位置に上記ガイド部とヨー方向駆動用の振動型リニアアクチュエータとを配置している。したがって、移動枠自体が大型の部品となり、振れ補正装置の小型化を図ることが難しい。
【0008】
また、特許文献1の像振れ補正装置では、ピッチ方向駆動用のアクチュエータが設けられた固定枠と、補正レンズを保持するレンズ保持枠と、ヨー方向駆動用の振動型リニアアクチュエータが設けられた大型の移動枠とを光軸方向に重ねて配置している。したがって、像振れ補正装置の光軸方向の厚みが大きくなり、この結果、これを搭載する光学機器の小型化を妨げる。
【0009】
本発明は、振動型リニアアクチュエータを用いた像振れ補正装置であって、該アクチュエータやレンズ保持部材を効率良くレイアウトすることができ、小型化が図れる像振れ補正装置を提供することを目的の1つとしている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一側面としての振れ補正装置は、ベース部材と、該ベース部材により、光軸に略直交する方向のうち第1の方向にガイドされる可動部材と、レンズを保持し、該可動部材により光軸に略直交する方向のうち第1の方向とは異なる第2の方向にガイドされるレンズ保持部材とを有する。さらに、ベース部材に取り付けられ、可動部材に接触して振動を発生することにより該可動部材を第1の方向に駆動する第1の振動型リニアアクチュエータと、レンズ保持部材に取り付けられ、可動部材に接触して振動を発生することによりレンズ保持部材を可動部材に対して第2の方向に駆動する第2の振動型リニアアクチュエータとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、可動部材は、ベース部材に対してレンズ保持部材を2方向にガイドする機能と、第1および第2の振動型リニアアクチュエータの双方が接触して駆動力を発生するための接触部材としての機能とを併せ持つ。このため、可動部材以外に、レンズ保持部材をガイドするための専用の部材又は接触部材としての専用の部材が不要となる。このため、該可動部材をはじめとして、振動型リニアアクチュエータやレンズ保持部材の配置自由度や設計自由度が高くなり、像振れ補正装置の小型化を容易に実現できる。
【0012】
しかも、可動部材を、例えば第1の軸部と該第1の軸部の一端から延びる第2の軸部とを有するL字型の軸部材といったコンパクトな部品として形成することも可能となるため、振れ補正装置の小型化、特に光軸方向における薄型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例1】
【0014】
図1〜図7には、本発明の実施例1である像振れ補正装置の構成を示している。図1は、該像振れ補正装置を正面側から見たときの分解斜視図、図2は該像振れ補正装置を背面側から見たときの分解斜視図である。図3は該像振れ補正装置の正面図、図4は図3中のA−A線に沿った断面図である。図5は該像振れ補正装置におけるピッチ方向の駆動部品の配置を表した正面図、図6は該像振れ補正装置におけるヨー方向の駆動部品の配置を表した背面図である。さらに、図7は該像振れ補正装置のヨー方向の駆動部品の配置を表した背面図である。
【0015】
これらの図において、1はレンズ鏡筒(図8参照)内に本像振れ補正装置を固定するための固定枠であり、本像振れ補正装置のベース部材である。固定枠1において、1aは後述するピッチ方向駆動用の振動型リニアアクチュエータ9が配置される凹形状部である。1bは後述する可動部材であるガイド軸10のピッチ方向軸部10bに係合して、該ガイド軸10をピッチ方向Pに移動可能にガイドし、かつガイド軸10のヨー方向Yへの移動を阻止するピッチ方向ガイド部である。1cは後述するコロ16を固定枠1に対して取り付けるためのコロ座であり、固定枠1の外周における周方向3箇所にほぼ等間隔で設けられている。
【0016】
2は補正レンズユニットであり、1又は複数枚のレンズ素子によって構成されている。3は補正レンズユニット2を保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠3において、3aは後述するヨー方向駆動用の振動型リニアアクチュエータ8が配置される凹形状部である。3bはガイド軸10のヨー方向軸部10aとの係合によってヨー方向にガイドされ、ピッチ方向Pへの移動が阻止されるヨー方向ガイド部である。
【0017】
4は2つの振動型リニアアクチュエータ8,9の駆動を制御する駆動回路基板である。5は後述するIRED(赤外発光素子)13から投射された赤外光を受光し、レンズ保持枠3のピッチ方向Pの位置を検出するためのPSD(位置検出素子)である。6は後述するIRED(赤外発光素子)14から投射された赤外光を受光し、レンズ保持枠3のヨー方向Yの位置を検出するためのPSD(位置検出素子)である。
【0018】
7はIRED(赤外発光素子)13,14および振動型リニアアクチュエータ8,9に給電するためのフレキシブルプリント基板であり、駆動回路基板4に接続されている。
【0019】
ヨー方向駆動用の振動型リニアアクチュエータ(以下、単にヨー方向リニアアクチュエータという)8は、レンズ保持枠3に形成された凹形状部3a内に収容されてレンズ保持枠3に固定される。また、ピッチ方向駆動用の振動型リニアアクチュエータ(以下、単にヨー方向リニアアクチュエータという)9は、固定枠1に形成された凹形状部1a内に収容されて固定枠1に固定される。
【0020】
ガイド軸10は、ピッチ方向Pに延びるピッチ方向軸部10bと、該ピッチ方向軸部10bの上端からヨー方向Yに延びるヨー方向軸部10aとを有する全体として略L字形状の部材である。ガイド軸10は、金属の角柱軸形状の部材をL字型に折り曲げて製作される。ガイド軸10は、ピッチ方向軸部10bにおいて固定枠1のピッチ方向ガイド部1bによってピッチ方向に直進ガイドされる。また、ガイド軸10は、ヨー方向軸部10aがヨー方向ガイド部3bに係合することによって、レンズ保持枠3をヨー方向に直進ガイドする。
【0021】
11,12は付勢バネである。付勢バネ11は、略U字形状の部材であり、ガイド軸10のヨー方向軸部10aを囲い込むように、その二股の部分がレンズ保持枠3のヨー方向ガイド部3bに取り付けられる。そして、付勢バネ11に設けられたバネ片部11aによって、ガイド軸10(ヨー方向軸部10a)をヨー方向リニアアクチュエータ8に向けて付勢し、該ヨー方向リニアアクチュエータ8の駆動突起8aに圧接させる。
【0022】
ここで、本実施例では、ヨー方向およびピッチ方向リニアアクチュエータ8,9として、特許文献2に開示されているように、2つの振動モードの合成によって運動抽出体(本実施例では駆動突起という)8a,9aに楕円運動を形成して直進力を発生するタイプのものを用いる。但し、本発明において用いられる振動型リニアアクチュエータの形態および駆動方式としては、これに限られない。
【0023】
一方、付勢バネ12も、略U字形状の部材であり、ガイド軸10のピッチ方向軸部10bを囲い込むように、その二股の部分が固定枠1のピッチ方向ガイド部1bに取り付けられる。そして、付勢バネ12に設けられたバネ片部12aによって、ガイド軸10(ピッチ方向軸部10b)をピッチ方向リニアアクチュエータ9に向けて付勢し、該ピッチ方向リニアアクチュエータ9の駆動突起9aに圧接させる。
【0024】
これら付勢バネ11,12の付勢力により、各リニアアクチュエータとガイド軸10との間に、駆動力を発生するのに必要な摩擦力が発生する。
【0025】
しかも、付勢バネ11,12を上記のように形成することによって、各付勢バネは、固定枠1とガイド軸10、およびガイド軸10とレンズ保持枠3をそれぞれ光軸方向において相互に連結するように保持する機能も有する。このため、付勢バネ11,12以外に固定枠1とレンズ保持枠3とを光軸方向にて連結する構成が不要となる。したがって、装置の構成を簡略化することができ、装置の小型化を図ることができる。
【0026】
IRED13は、前述したようにレンズ保持枠3のピッチ方向の位置を検出するための赤外光(スポット光)を、駆動回路基板4に配置されたPSD5に向けて照射する。また、IRED14は、レンズ保持枠3のヨー方向の位置を検出するための赤外光を、駆動回路基板4に配置されたPSD6にスポット光を照射する。これらのIRED13,14は、レンズ保持枠3に固定されている。
【0027】
15は駆動回路基板4を固定枠1に取り付けるためのビスである。さらに、16は該像振れ補正装置をユニットとしてレンズ鏡筒に保持させるためコロである。該コロ16は、固定枠1のコロ座1cにビス17を用いて取り付けられる。
【0028】
このように構成された像振れ補正装置において、ピッチ方向リニアアクチュエータ9に対して駆動回路基板4からの駆動信号が印加されると、ピッチ方向リニアアクチュエータ9は、可動スライダとしてのガイド軸10のピッチ方向軸部10bに駆動力を与え、該ガイド軸10をピッチ方向Pに駆動する。このとき、ガイド軸10のヨー方向軸部10aにはレンズ保持枠3のヨー方向ガイド部3bがピッチ方向移動が阻止された状態で係合しているため、レンズ保持枠3はガイド軸10とともにピッチ方向に駆動される。
【0029】
また、ヨー方向リニアアクチュエータ8に対して駆動回路基板4からの駆動信号が印加されると、ヨー方向リニアアクチュエータ8は、ガイド軸10のヨー方向軸部10aとの間に駆動力を発生する。但し、ガイド軸10は、固定枠1のピッチ方向ガイド部1bによってヨー方向の移動が阻止されている。つまり、この場合、ガイド軸10は固定スライダとして機能する。このため、ヨー方向リニアアクチュエータ8およびこれを保持するレンズ保持枠3は、ヨー方向軸部10aから受ける上記駆動力の反力によってヨー方向Yに駆動される。このようにして、レンズ保持枠3、つまりは補正レンズユニット2は、光軸に略直交する面内でピッチ方向およびヨー方向に駆動される。
【0030】
なお、レンズ保持枠3は、固定枠1に対してピッチ方向にのみガイドされるガイド軸10のヨー方向軸部10aとヨー方向ガイド部10bとの係合によって、固定枠1に対して光軸に略直交する面内で回転することなく、ピッチ方向およびヨー方向に移動することができる。
【0031】
また、レンズ保持枠3は、2つのリニアアクチュエータ8,9と、これにガイド軸10を押圧接触させる付勢バネ11,12とにより、光軸方向において位置決めされるため、光軸に対して傾くことなく光軸に略直交する面内で移動することができる。
【0032】
以上説明したように、本実施例におけるガイド軸10は、固定枠1に対してレンズ保持枠3を2方向にガイドする機能を有し、さらに、ヨー方向およびピッチ方向リニアアクチュエータ8,9の双方が接触して駆動力を発生するための接触部材(スライダ)としても機能する。このため、ガイド軸10以外にレンズ保持枠3をガイドするための専用の部材又はスライダとしての専用の部材が不要となる。しかも、ガイド軸10は、L字型の軸部材というコンパクトな部品である。したがって、このガイド軸10や、各リニアアクチュエータ、レンズ保持枠3の配置自由度や設計自由度が高くなり、像振れ補正装置の小型化が容易となる。
【0033】
例えば、本実施例では、図3に示すように、固定枠1、ガイド軸10、レンズ保持枠3のうちレンズ2が収容保持される筒部3c以外の部分、および駆動回路基板4は、光軸方向視において、光軸AXLを中心とした270度以下の範囲内に収まるように構成されている。これにより、光軸AXLを中心とした90度以上の範囲に、該装置の光軸方向に延びる空きスペースを作り出すことができる。したがって、この像振れ補正装置をレンズ鏡筒内に搭載した場合に、鏡筒内壁との間に大きな空間を形成することができ、この空間にレンズ鏡筒内における像振れ補正装置以外の機械的構造やレンズ、絞り駆動用のアクチュエータ等を配置することができる。このため、レンズ鏡筒全体の小型化にも大きく貢献することができる。
【0034】
さらに、前述したようにガイド軸10がL字型の軸部材というコンパクトな部品であることから、図4に示すように、ガイド軸10を固定枠1とレンズ保持枠3との間で両側から振動型リニアアクチュエータを接触させる構成を採っても、像振れ補正装置の光軸方向の厚みを小さくすることができる。このことによっても、レンズ鏡筒の小型化に寄与することができる。
【0035】
図7には、本実施例の像振れ補正装置を搭載した光学機器であるビデオカメラを示している。
【0036】
200はビデオカメラ本体であり、200aはレンズ鏡筒である。レンズ鏡筒200aの内部には、撮影光学系が収容されている。撮影光学系は、被写体側(図の左側)から順に、フロントレンズユニット201、変倍レンズユニット202、絞りユニット203、像振れ補正装置204およびフォーカスレンズ205が配置されている。変倍レンズユニット202およびフォーカスレンズユニット205はそれぞれ、不図示のアクチュエータによって光軸方向に駆動されて変倍およびフォーカシングを行う。絞りユニット203は、不図示のアクチュエータによって絞り羽根が開閉方向に駆動されることにより、光量を調節する。像振れ補正装置204には、図1〜図6に示した補正レンズユニット2が配置されている。
【0037】
206はCCDセンサ、CMOSセンサ等からなる撮像素子であり、撮影光学系によって形成された被写体像を光電変換する。撮像素子206からの出力信号に対して画像処理回路207で各種処理が行われ、映像信号が生成される。映像信号は、不図示の電子ビューファインダに表示されたり、半導体メモリ、光ディスク、磁気テープ等の記録媒体に記録されたりする。
【0038】
図8には、上記ビデオカメラにおける本実施例の像振れ補正装置を制御する回路の構成を示している。ピッチ方向およびヨー方向の角速度センサ101,102は、ビデオカメラに加わった手振れ等による回転振れを検出し、検出信号をマイクロコンピュータ100に入力する。また、ピッチ方向およびヨー方向の位置検出センサ108,109は、上記実施例で説明したIRED13,14とPSD5,6からなり、補正レンズユニット2(レンズ保持枠3)のピッチ方向およびヨー方向の位置を検出する。位置検出信号は、マイクロコンピュータ100に入力される。
【0039】
マイクロコンピュータ100は、角速度センサ101,102から振れに応じた検出信号が入力されると、その振れによって生じる像振れを打ち消すために必要な補正レンズユニット2のピッチ方向およびヨー方向の駆動目標位置を算出する。そして、マイクロコンピュータ100は、ピッチ方向およびヨー方向駆動回路103,104を介してピッチ方向リニアアクチュエータ9およびヨー方向リニアアクチュエータ8に駆動信号を供給する。これにより、位置検出センサ108,109によって補正レンズユニット2が目標位置に駆動されたことが検出されるまで補正レンズユニット2を駆動する。このようにして、手振れ等の振動に起因した像振れを高精度に補正することができる。
【0040】
なお、本実施例では、ガイド軸10をL字型の角柱軸として構成した場合について説明したが、本発明における可動部材の形態はこれに限られない。レンズ保持枠を光軸直交面内で回転させないように保持しながら、ヨー方向とピッチ方向にガイドできるものであればよい。
【0041】
また、本発明は、上述したビデオカメラに限らず、一眼レフデジタルカメラやビデオカメラ用の交換レンズおよびレンズ一体型のデジタルスチルカメラ等の他の光学機器に搭載される像振れ補正装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の実施例1であるで像振れ補正装置を正面側から見たときの分解斜視図。
【図2】実施例1の像振れ補正装置を背面側から見たときの分解斜視図。
【図3】実施例1の像振れ補正装置の正面図。
【図4】実施例1の像振れ補正装置を図3中のA−A線で切断したときの断面図。
【図5】実施例1の像振れ補正装置においてピッチ方向の駆動部品を示した正面図。
【図6】実施例1の像振れ補正装置においてヨー方向の駆動部品を示した正面図。
【図7】実施例1の像振れ補正装置を搭載したビデオカメラの概略図。
【図8】実施例1の像振れ補正装置の制御回路を示すブロック図。
【符号の説明】
【0043】
1 固定枠
1b ピッチ方向ガイド部
2 補正レンズユニット
3 レンズ保持枠
3b ヨー方向ガイド部
4 駆動回路基板
5,6 PSD
8 ヨー方向駆動用振動型リニアアクチュエータ
9 ピッチ方向駆動用振動型リニアアクチュエータ
10 ガイド軸
10a ヨー方向軸部
10b ピッチ方向軸部
11,12 付勢バネ
13,14 IRED





 

 


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