JP5686642B2

JP5686642B2 - 像振れ補正装置及び光学機器

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Publication number: JP5686642B2
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Inventors: 悠安田
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Priority date: 2011-03-22
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Publication date: 2015-03-18
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Description

本発明は、例えばデジタルカメラ、双眼鏡及び望遠鏡等の光学機器に搭載される像振れ補正装置及び該像振れ補正装置を有する光学機器に関する。

デジタルカメラ等に搭載される像振れ補正装置は、レンズ又は撮像素子を保持する可動部材を、光軸方向から見て左右方向（ヨー方向）と上下方向（ピッチ方向）とにそれぞれ独立して移動させる必要がある。

そこで、可動部材に対して、駆動方向と直交する長辺を持つコイルをヨー方向及びピッチ方向にそれぞれ配置し、固定地板に配置したマグネットとの間に生じるローレンツ力によって可動部材を駆動する技術が提案されている（特許文献１）。

しかし、上記特許文献１では、可動部材をピッチ方向へ動かすためのコイルは、ヨー方向にも動いてしまい、可動部材をヨー方向へ動かすためのコイルはピッチ方向にも動いてしまう。このため、コイルとマグネットとの位置関係を最適化することが難しく、可動部材を駆動するアクチュエータの駆動効率が低下するとともに、駆動負荷が増大するという問題がある。

一方、ヨー方向の可動部材、ピッチ方向の可動部材、及び撮像素子の固定地板を備える像振れ補正装置が提案されている（特許文献２）。

この提案では、固定地板は、光軸と直交する方向に移動可能とされ、ヨー方向の可動部材とは、ピッチ方向に延びる長穴とコロを介して嵌合し、ピッチ方向の可動部材とは、ヨー方向に延びる長孔とコロを介して嵌合している。そして、固定地板は、ヨー方向へはヨー方向の可動部材とともに移動し、ピッチ方向へはピッチ方向の可動部材とともに移動する。

このため、ピッチ方向及びヨー方向のそれぞれのアクチュエータは、可動部材を駆動方向以外の方向へ駆動する必要がなくなり、これにより、コイルとマグネットとの位置関係の最適化が可能となる。

特開２００８−１８５６４３号公報特開平０６−０４６３２２号公報

しかし、上記特許文献２では、固定地板の長穴とコロとの間に摺動摩擦が発生するため、可動部材を駆動するアクチュエータの駆動負荷が増大するとともに、可動部材の位置決め精度が低下する。

また、上記特許文献２では、固定地板を滑らかに動かすには、固定地板の長穴とコロとの間に隙間が必要なため、隙間の分だけ固定地板にがたつきが発生し、可動部材の位置決め精度が低下する。

そこで、本発明は、可動部材を駆動するアクチュエータの駆動効率の向上、及び駆動負荷の軽減を可能にすることができると共に、可動部材の位置決め精度を向上させることができる像振れ補正装置及び該像振れ補正装置を有する光学機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の像振れ補正装置は、固定部材と、前記固定部材に対して第１の方向へ移動可能に支持される第１の移動部材と、前記第１の移動部材を前記第１の方向へ駆動する第１のアクチュエータと、前記固定部材に対して前記第１の方向と交差する第２の方向へ移動可能に支持される第２の移動部材と、前記第２の移動部材を前記第２の方向へ駆動する第２のアクチュエータと、像振れ補正光学系を保持し、前記第１の移動部材とともに前記第１の方向に移動し、前記第２の移動部材とともに前記第２の方向に移動する可動部材と、を備え、前記可動部材は、前記第２の移動部材とともに前記第２の方向に移動する際に、前記第１の移動部材に対して第１のボールの転動支持により第２の方向に移動し、前記第１の移動部材とともに前記第１の方向に移動する際に、前記第２の移動部材に対して第２のボールの転動支持により前記第１の方向に移動するものであって、前記可動部材の重心を中心として、前記第１の方向と前記第２の方向とのなす角の２等分線を基準線とし、前記基準線の円周方向の両側に前記第１の移動部材と前記第２の移動部材とを接近配置して、前記基準線から前記第１の移動部材を配置した側に向かって６０°ごとに第１領域〜第６領域を定義した場合に、第１領域及び第３領域に前記第１のボールを配置し、第５領域に前記第２のボールを配置することを特徴とする。

本発明によれば、可動部材を駆動するアクチュエータの駆動効率の向上、及び駆動負荷の軽減を可能にすることができると共に、可動部材の位置決め精度を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態である像振れ補正装置の分解斜視図である。図１に示す像振れ補正装置の組立体を軸方向から見た図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。（ａ）はＶ字溝によるボールの支持構造を説明するための断面図、（ｂ）は平面溝によるボールの支持構造を示す図である。ボールをピッチ方向に転動可能に支持する第１の移動部材のＶ字溝、及びボールをヨー方向に転動可能に支持する第２の移動部材のＶ字溝の配置を説明するための説明図である。本発明の第２の実施形態である像振れ補正装置の分解斜視図である。図６に示す像振れ補正装置の組立体を軸方向から見た図である。本発明の第３の実施形態である像振れ補正装置の分解斜視図である。図８に示す像振れ補正装置の組立体の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である像振れ補正装置の分解斜視図、図２は図１に示す像振れ補正装置の組立体を軸方向から見た図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。また、図４（ａ）はＶ字溝によるボールの支持構造を説明するための断面図、図４（ｂ）は平面溝によるボールの支持構造を示す図である。

図１〜図３を参照して、本実施形態の像振れ補正装置１００は、可動ユニット１００Ａを光軸方向から見て左右方向（ヨー方向）に駆動する第１のアクチュエータ１０３と、上下方向（ピッチ方向）に駆動する第２のアクチュエータ１０６を備える。

可動ユニット１００Ａは、補正レンズ１０８、可動鏡筒１０９、及びボール受け部材１１０により構成され、本発明の可動部材の一例に相当する。ここで、ヨー方向は、本発明の第１の方向の一例に相当し、ピッチ方向は、本発明の第１の方向と交差する第２の方向の一例に相当する。

また、第１のアクチュエータ１０３は、第１コイル１０３１及び第１マグネット１０３２から構成され、第２のアクチュエータ１０６は、第２コイル１０６１及び第２マグネット１０６２から構成される。

固定地板１０１は、短円筒状に形成され、中央の穴部に可動鏡筒１０９が配置される。固定地板１０１の外周部には、撮影レンズ群を支持する鏡筒が取り付けられる取付穴１０１１が形成されている。

また、固定地板１０１の軸方向端面には、ヨー方向に延びるＶ字溝１０１２、ヨー方向に延びる平面溝１０１３、ピッチ方向に延びるＶ字溝１０１４、及びピッチ方向に延びる平面溝１０１５が形成されている。Ｖ字溝１０１２，１０１４は、それぞれ２カ所ずつ配置され、平面溝１０１３，１０１５は、それぞれ１カ所ずつ配置されている。

Ｖ字溝１０１２は、図４（ａ）に示すように、ボール１０４と２点で接触し、平面溝１０１３は、図４（ｂ）に示すように、ボール１０４と１点で接触する。本実施形態では、Ｖ字溝１０１２、及び平面溝１０１３の長さは、ボール１０４の可動範囲よりも大きく、可動ユニット１００Ａのヨー方向の可動距離よりも小さく設定される。ここで、ボール１０４は、本発明の第３のボールに相当する。

Ｖ字溝１０１４は、図４（ａ）に示すように、ボール１０７と２点で接触し、平面溝１０１５は、図４（ｂ）に示すように、ボール１０７と１点で接触する。本実施形態では、Ｖ字溝１０１４、及び平面溝１０１５の長さは、ボール１０７の可動範囲よりも大きく、可動ユニット１００Ａのピッチ方向の可動距離よりも小さく設定される。ここで、ボール１０７は、本発明の第４のボールに相当する。

また、固定地板１０１は、マルテンサイト系ステンレス鋼等の軟磁性材料で形成され、第１のアクチュエータ１０３、及び第２のアクチュエータ１０６のヨークを兼ねている。鉄心部１０１６は、第１のアクチュエータ１０３のヨークとなり、鉄心部１０１７は、第２のアクチュエータのヨークとなる。

固定地板１０１には、付勢ばね１１３の一端が掛止されるばね掛け部１０１８が周方向の略等間隔で３か所に設けられている。また、固定地板１０１には、ＬＥＤ１１６から照射された光を通すスリット１０１９ａがヨー方向に延びて形成され、ＬＥＤ１１７から照射された光を通すスリット１０１９ｂがピッチ方向に延びて形成されている。

第１の移動部材１０２は、ヨー方向に移動可能とされている。第１の移動部材１０２には、ヨー方向に延びるＶ字溝１０２１が２カ所形成され、Ｖ字溝１０２１は、固定地板１０１のＶ字溝１０１２と軸方向に対向配置され、図４（ａ）に示すように、ボール１０４と２点で接触する。

また、第１の移動部材１０２のＶ字溝１０２１が設けられた面の反対側の面には、ピッチ方向に延びるＶ字溝１０２２が２カ所形成されている。Ｖ字溝１０２２は、図４（ａ）に示すように、ボール１１１と２点で接触し、固定地板１０１のＶ字溝１０１４と平行かつ同一長さになるように設けられている。ここで、ボール１１１は、本発明の第１のボールに相当する。

第１のアクチュエータ１０３を構成するコイル１０３１及びマグネット１０３２は、ヨー方向に延びて形成される。コイル１０３１は、第１の移動部材１０２に固定され、また、コイル１０３１には、不図示のフレキシブルケーブルを介して電力が供給される。

マグネット１０３２は、断面コ字形状をなしており、コイル１０３１の長さに可動鏡筒１０９のヨー方向の移動距離を加えた長さに設定される。マグネット１０３２の内側面は、Ｎ極に着磁されてコイル１０３１と対向し、マグネット１０３２の外側面は、Ｓ極に着磁されて固定地板１０１に接触した状態で固定される。

ボール１０４は、第１の移動部材１０２をヨー方向に移動可能に転動支持し、３つのボール１０４のうちの２つは、Ｖ字溝１０１２とＶ字溝１０２１で挟持され、残りの１つは、平面溝１０１３と第１の移動部材１０２で挟持される。

第２の移動部材１０５は、ピッチ方向に移動可能とされている。第２の移動部材１０５には、ピッチ方向に延びるＶ字溝１０５１が２カ所形成され、Ｖ字溝１０５１は、固定地板１０１のＶ字溝１０１４と軸方向に対向して配置され、図４（ａ）に示すように、ボール１０７と２点で接触する。

また、第２の移動部材１０５のＶ字溝１０５１が設けられた面の反対側の面には、ヨー方向に延びるＶ字溝１０５２が１カ所形成されている。Ｖ字溝１０５２は、図４（ａ）に示すように、ボール１１２と２点で接触して、固定地板１０１のＶ字溝１０１２と対向し、かつ同じ長さになるように設けられている。ここで、ボール１１２は、本発明の第２のボールの一例に相当する。

第２のアクチュエータ１０６を構成するコイル１０６１及びマグネット１０６２は、ピッチ方向に延びて形成される。コイル１０６１は、第２の移動部材１０５に固定され、また、コイル１０６１には、不図示のフレキシブルケーブルを介して電力が供給される。

マグネット１０６２は、断面コ字形状をなしており、コイル１０６１の長さに可動鏡筒１０９のピッチ方向の移動距離を加えた長さに設定される。マグネット１０６２の内側面は、Ｎ極に着磁されてコイル１０６１と対向し、マグネット１０６２の外側面は、Ｓ極に着磁されて固定地板１０１に接触した状態で固定される。

ボール１０７は、第２の移動部材１０５をピッチ方向に移動可能に転動支持し、３つのボール１０７のうちの２つは、Ｖ字溝１０１４とＶ字溝１０５１で挟持され、残りの１つは、平面溝１０１５と第２の移動部材１０５で挟持される。

次に、可動ユニット１００Ａを構成する補正レンズ１０８、可動鏡筒１０９、及びボール受け部材１１０について説明する。

補正レンズ１０８は、手振れによる像振れを補正するためのレンズである。なお、本実施形態では、像振れ補正光学系として、補正レンズを用いているが、固定地板１０１に固定されたレンズに対して可動ユニット１００Ａに保持された撮像素子を移動させることで、像振れを補正するようにしてもよい。

可動鏡筒１０９は、内部に補正レンズ１０８を保持する。可動鏡筒１０９の外周部には、ボール受け部材１１０の取付部１０９１が径方向外方に突出して設けられている。また、可動鏡筒１０９の外周部には、固定地板１０１の中央の穴部から可動鏡筒１０９が軸方向に抜けるのを防止するための抜け防止部１０９２が径方向外方に突出して設けられている。

ボール受け部材１１０は、円環状に形成されている。ボール受け部材１１０には、ピッチ方向に延びるＶ字溝１１０１が２カ所形成されると共に、ヨー方向に延びるＶ字溝１１０２が１カ所形成されている。また、ボール受け部材１１０の外周部には、付勢ばね１１３の他端が掛止されるばね掛け部１１０３を周方向に略等間隔で３か所設けられている。

Ｖ字溝１１０１は、第１の移動部材１０２のＶ字溝１０２２と軸方向に対向配置され、図４（ａ）に示すように、ボール１１１と２点で接触する。また、Ｖ字溝１１０２は、第２の移動部材１０５のＶ字溝１０５２と軸方向に対向配置され、図４（ａ）に示すように、ボール１１２と２点で接触する。

付勢ばね１１３は、引っ張りコイルばねであり、一端が固定地板１０１のばね掛け部１０１８に掛止され、他端がボール受け部材１１０のばね掛け部１１０３に掛止される。付勢ばね１１３を周方向の略等間隔で３か所配置することで、可動ユニット１００Ａを固定地板１０１に近付く方向に安定して付勢することができる。

付勢ばね１１３の合力の大きさは、可動ユニット１００Ａの重量よりも大きくする必要がある。振動などによって可動ユニット１００Ａに任意の方向の慣性力が作用した場合でも、ボール１０４，１０７，１１１，１１２へ挟持力を働かせるためである。

なお、付勢ばね１１３の合力が大きすぎると、可動ユニット１００Ａが移動したときに中心へ戻る大きな復元力が発生し、アクチュエータ１０３，１０６の出力アップが必要になり、また、転動時の摩擦力の増大やボールの摩耗につながる。このため、本実施形態では、付勢ばね１１３の合力は、可動ユニット１００Ａに作用する重力の４倍程度にしている。

位置センサ１１４は、ＬＥＤ１１６のヨー方向の位置を検出し、位置センサ１１５は、ＬＥＤ１１７のピッチ方向の位置を検出する。本実施形態では、位置センサ１１４，１１５として、光学式非接触センサであるＰＳＤ(Position Sensitive Detector)を用いることで、アクチュエータ１０３，１０６の駆動負荷を増大させることなく高精度の位置検出を可能にしている。

ＬＥＤ１１６，１１７には、不図示のフレキシブルケーブルを介して電力が供給される。ＬＥＤ１１６が第１の移動部材１０２に固定されることで、第１の移動部材１０２の位置を検出することができ、ＬＥＤ１１７が第２の移動部材１０５に固定されることで、第２の移動部材１０５の位置を検出することができる。なお、本実施形態では、ＬＥＤ１１６，１１７として赤外光放射方式のＬＥＤを用いることにより、レンズから漏れる外乱光の影響を受けにくくしている。

像振れ補正装置１００を組み立てる際には、可動鏡筒１０９、固定地板１０１、ボール１０４，１０７、第１の移動部材１０２、第２の移動部材１０５、ボール１１１，１１２、及びボール受け部材１１０の順番で積み重ねる。そして、ボール受け部材１１０を可動鏡筒１０９の取付部１０９１に接着やビス締め等で固定した後、付勢ばね１１３をばね掛け部１１０３，１０１８に掛止する。

これにより、第１の移動部材１０２及び第２の移動部材１０５は、固定地板１０１に対して移動可能に支持される。また、可動ユニット１００Ａは、第１の移動部材１０２及び第２の移動部材１０５に対して移動可能に支持される。

そして衝撃時など、可動ユニット１００Ａが付勢ばね１１３の付勢力よりも大きな力を受けた場合でも、固定地板１０１を可動鏡筒１０９の抜け止め部１０９２及びボール受け部材１１０で挟み込む構造となっている。このため、可動ユニット１００Ａが固定地板１０１から大きく浮き上がることはなく、ボールの脱落を防止できる。

第１の移動部材１０２は、３つのボール１０４に支持されることで光軸方向の位置が決まり、また、付勢ばね１１３によってボール受け部材１１０側からボール１１１，１１２を介して付勢力を受けるため、その位置は安定する。

そして、第１の移動部材１０２は、固定地板１０１のＶ字溝１０１２を転動する２つのボール１０４でヨー方向に案内されることで、回転が規制された状態でヨー方向のみに移動可能に支持される。このとき、Ｖ字溝１０１２とボール１０４とは２点で接触するため、ピッチ方向のがたつきはゼロとなる。

第１の移動部材１０２は、第１のアクチュエータ１０３で駆動され、第１のアクチュエータ１０３は、本実施形態では、ボイスコイルモータを用いている。

Ｎ極に着磁されたマグネット１０３２の内側の面から発する磁束は、コイル１０３１を貫き、鉄芯部１０１６へ達し、その後、固定地板１０１を通ってＳ極に着磁されたマグネット１０３２の外側の面へ戻る。

そして、コイル１０３１に電流を流すと、コイル１０３１は、ヨー方向のローレンツ力を受け、電流の流す向き及び強さを変えることで、コイル１０３１を取り付けた第１の移動部材１０２のヨー方向の位置を決めることができる。このとき、第１のアクチュエータ１０３の出力の大きさは、コイル１０３１に流れる電流をＩ、コイル１０３１を貫く磁界の強さをＢ、コイル１０３１の有効長をＬとすると、ＩＢＬとなる。

第２の移動部材１０５は、３つのボール１０７に支持されることで光軸方向の位置が決まり、また、付勢ばね１１３によってボール受け部材１１０側からボール１１１，１１２を介して付勢力を受けることで、その位置が安定する。

そして、第２の移動部材１０５は、固定地板１０１のＶ字溝１０１４を転動する２つのボール１０７でピッチ方向に案内されることで、回転が規制された状態でピッチ方向のみに移動可能に支持される。このとき、Ｖ字溝１０１４とボール１０７とは２点で接触するため、ヨー方向のがたつきはゼロとなる。

第２の移動部材１０５は、第２のアクチュエータ１０６で駆動され、第２のアクチュエータ１０６は、本実施形態では、ボイスコイルモータを用いている。そして、コイル１０６１に電流を流すと、コイル１０６１は、ピッチ方向のローレンツ力を受け、電流の流す向き及び強さを変えることで、コイル１０６１を取り付けた第２の移動部材１０５のピッチ方向の位置を決めることができる。

可動ユニット１００Ａは、第１の移動部材１０２とともにヨー方向に移動し、第２の移動部材１０５とともにピッチ方向に移動する。

まず、可動ユニット１００Ａのヨー方向の移動について説明する。可動ユニット１００Ａは、第１の移動部材１０２に形成されたピッチ方向の２つのＶ字溝１０２２にボール１１１を介して案内されるため、第１の移動部材１０２に対しては回転することなく、ピッチ方向のみに移動可能に支持されている。また、可動ユニット１００Ａは、固定地板１０１に対する回転が規制され、平行移動のみが可能となっている。

また、可動ユニット１００Ａは、第２の移動部材１０５に形成されたヨー方向の１つのＶ字溝１０５２にボール１１２を介して案内される。そして、可動ユニット１００Ａは、回転が規制されているため、第２の移動部材１０５に対してはヨー方向のみに移動可能に支持される。

そして、前述したように、可動ユニット１００Ａと固定地板１０１との間には、付勢ばね１１３による付勢力（Ｆｓｐ）が作用している。したがって、可動ユニット１００Ａのボール受け部材１１０と固定地板１０１との間に挟持されるボール１１１と第１の移動部材１０２との間にもＦｓｐの付勢力が作用する。

このとき、図４（ａ）を参照して、第１の移動部材１０２のＶ字溝１０２２のボール１１１との接触面に対して直角となる方向と付勢力Ｆｓｐが作用する方向とのなす角をθとする。この状態で、第１の移動部材１０２にヨー方向の力を与えると、その力がＦｓｐｔａｎθ以下であれば、ボール１１１と第１の移動部材１０２は、Ｖ字溝１０２２での２点での接触を保ったまま一体となってヨー方向に移動する。

通常の使用状態で常にこの関係を保つため、Ｆｓｐｔａｎθの値が第１のアクチュエータ１０３の最大出力以下となるように、付勢力Ｆｓｐ及びＶ字溝１０２２の角度θを設定しておく。

また、ボール１１１とボール受け部材１１０のＶ字溝１１０１との関係についても同様の関係が成立する。即ち、ヨー方向の力がＦｓｐｔａｎθ以下であれば、可動ユニット１００Ａは、ボール１１１がＶ字溝１１０１で２点での接触を保ったままヨー方向に移動する。

このとき、ボール１１２は、第２の移動部材１０５に対してＶ字溝１０５２によってヨー方向に転動支持されている。このため、可動ユニット１００Ａ及び第１の移動部材１０２は、固定地板１０１及び第２の移動部材１０５に対して小さい摩擦力でヨー方向に移動することができる。

次に、可動ユニット１００Ａのピッチ方向の移動について説明する。上記同様に、ボール１１２と第２の移動部材１０５のＶ字溝１０５２との間にも付勢ばね１１３による付勢力Ｆｓｐが作用する。したがって、第２の移動部材１０５にピッチ方向の力を与えると、その力がＦｓｐｔａｎθ以下であれば、第２の移動部材１０５は、ボール１１２がＶ字溝１０５２で２点の接触を保った状態でピッチ方向に移動をする。

また、ボール１１２とボール受け部材１１０のＶ字溝１１０２との関係についても同様の関係が成立し、ピッチ方向の力がＦｓｐｔａｎθ以下であれば、可動ユニット１００Ａは、ボール１１２がＶ字溝１１０２で２点の接触を保ったままピッチ方向に移動する。

これにより、可動ユニット１００Ａ及び第２の移動部材１０５は、固定地板１０１及び第１の移動部材１０２に対して小さい摩擦力でピッチ方向に移動することができる。

なお、可動ユニット１００Ａは、２つのボール１１１と２つのピッチ方向のＶ字溝１０２２によって転動支持されることで回転が規制されているため、ヨー方向のボール１１２の個数は１つで良いがこれに限定されない。

以上のように、可動ユニット１００Ａのピッチ方向及びヨー方向の移動を組み合わせることで、補正レンズ１０８を光軸と直交する面において自由に位置決めすることができ、手振れなどに起因する像振れを補正することができる。

次に、図５を参照して、ボール１１１，１１２の配置について説明する。図５は、ボール１１１をピッチ方向に転動可能に支持する第１の移動部材１０２のＶ字溝１０２２、及びボール１１２をヨー方向に転動可能に支持する第２の移動部材１０５のＶ字溝１０５２の配置を説明するための説明図である。なお、図５では、説明の便宜上、ヨー方向とピッチ方向とは直交させていない。

まず、ボール１１１，１１２の配置を決める条件について説明する。第１の移動部材１０２の回転規制を行なうために、第１の移動部材１０２を支持する２つのＶ字溝１０１２及び２つのＶ字溝１０２１は、それぞれヨー方向に十分離すことが望ましい。また、第２の移動部材１０５の回転規制を行なうために、第２の移動部材１０５を支持する２つのＶ字溝１０１４及び２つのＶ字溝１０５１は、それぞれピッチ方向に十分離すことが望ましい。

同様に、ボール１１１を支持する２つのＶ字溝１０２２及び２つのＶ字溝１１０１についても、可動ユニット１００Ａの回転を規制する機能を有するため、それぞれピッチ方向に十分離すことが望ましい。

また、ボール１１１，１１２は、可動ユニット１００Ａの重量を支える必要があるため、２つのボール１１１と１つのボール１１２とを結ぶ三角形の内側に可動ユニット１００Ａの重心が配置される必要がある。

すなわち、ボール１１１の移動範囲であるピッチ方向の２つのＶ字溝１１０１の両端及びボール１１２の移動範囲であるヨー方向の１つのＶ字溝１１０２の両端を結んで形成される８つの三角形のすべてが可動ユニット１００Ａの重心を囲むようにする。

このような条件を満足するため、本実施形態では、次のようにしている。

まず、第１の移動部材１０２は、ヨー方向V字溝１０２１のヨー方向距離を十分に離すために、ヨー方向に長い必要がある。またピッチ方向V字溝１０１５は、ピッチ方向V字溝１０５１の距離を十分に離すために、ピッチ方向に長い必要がある。

像振れ補正装置１００を、補正レンズの周囲のなるべく小さな円筒内に配置する場合、図５のように同一円環内にピッチ方向に長い第２の移動部材１０５とヨー方向に長い第１の移動部材１０２をなるべく近付けて配置する。

また、第１の移動部材１０２は、ピッチ方向Ｖ字溝１０２２をピッチ方向に十分離して配置する必要があるため、ピッチ方向にも長い必要がある。したがって第１の移動部材１０２はＬ字型の形状になる。

この状態で第１の移動部材１０２にボール１１１を案内させ、第２の移動部材１０５にボール１１２を案内させ、２個のボール１１１と１個のボール１１２が概ね均等になるように配置する。それぞれの部品の大型化を招かずにこれを実現するためには、第１の移動部材１０２の両端に２つのピッチ方向V字溝１０２２を配置し、その２つと等分になるようにヨー方向V字溝１０５２を配置すればよい。

図５を参照して、可動ユニット１００Ａの重心を中心として、ヨー方向とピッチ方向とのなす角の２等分線を基準線し、基準線の円周方向の両側に第１の移動部材１０２と第２の移動部材１０５とを接近配置する。そして、基準線から第１の移動部材１０２を配置した側に向かって６０°ごとに第１領域〜第６領域を定義する。

ここで、第１領域及び第３領域にそれぞれピッチ方向のＶ字溝１０２２の少なくとも一部を配置してボール１１１を配置し、第５領域にヨー方向のＶ字溝１０５２の少なくとも一部を配置してボール１１２を配置する。

以上説明したように、本実施形態では、第１のアクチュエータ１０３及び第２のアクチュエータ１０６は、可動ユニット１００Ａを駆動方向以外の方向へ駆動する必要がない。このため、コイル１０３１，１０６１とマグネット１０３２，１０６２との位置関係の最適化が可能となり、また、コイル１０３１，１０６１とマグネット１０３２，１０６２との間に余分なスペースを設ける必要がなくなる。これにより、アクチュエータ１０３，１０６の駆動効率の高効率化や小型化を達成することができる。

また、本実施形態では、第１のアクチュエータ１０３により可動ユニット１００Ａを第１の移動部材１０２とともにヨー方向に駆動する際は、第２の移動部材１０５や第２のアクチュエータ１０６のコイル１０６１をヨー方向に移動させる必要がない。また、第２のアクチュエータ１０６により可動ユニット１００Ａを第２の移動部材１０５とともにピッチ方向に駆動する際は、第１の移動部材１０２や第１のアクチュエータ１０３のコイル１０３１をピッチ方向に移動させる必要がない。これにより、可動ユニット１００Ａの軽量化が可能になり、アクチュエータ１０３，１０６の駆動負荷を軽減することができる。

更に、本実施形態では、アクチュエータ１０３，１０６は、コイル１０３１，１０６１がマグネット１０３２，１０６２に対して一方向にしか移動しない。そのため、コイル１０３１，１０６１の移動方向と直交する方向では、コイル１０３１，１０６１とマグネット１０３２，１０６２とを接近配置して、コイル１０３１，１０６１を貫く磁束密度を大きくすることができる。これにより、アクチュエータ１０３，１０６の駆動効率を向上させることができる。

更に、本実施形態では、可動ユニット１００ＡをＶ字溝と２点で接触するボールで支持しているので、可動ユニット１００Ａのがたつきを防止することができ、可動ユニット１００Ａの位置決め精度を高めることができる。

更に、本実施形態では、可動ユニット１００Ａに対する移動部材１０２，１０５のがたつきも防止することができる。このため、移動部材１０２，１０５に位置センサ１１４，１１５の被検出部であるＬＥＤ１１６，１１７を取り付けた場合も可動ユニット１００Ａの位置を正確に検出することができる。これにより、可動ユニット１００Ａに被検出部を取り付けた場合に比べて、可動ユニット１００Ａの重量低減や位置出センサへの給電の簡略化が可能となる。

更に、本実施形態では、固定地板１０１に対して移動部材１０２，１０５がボールを介して転動支持され、移動部材１０２，１０５に対して可動ユニット１００Ａがボールを介して転動支持される。これにより、可動ユニット１００Ａをヨー方向及びピッチ方向に駆動する際の摩擦力を大幅に減らすことができ、アクチュエータ１０３，１０６の駆動負荷の軽減及び可動ユニット１００Ａの位置決め精度の向上を達成することができる。

更に、本実施形態では、ヨー方向に延びるＶ字溝１０１２，１０２１，１０５２，１１０２やピッチ方向に延びるＶ字溝１０１４，１０５１，１０２２，１１０１の長さを、可動ユニット１００Ａの移動可能量よりも短くしている。

第１の移動部材１０２及び固定地板１０１を例に採って説明する。なお、第１の移動部材１０２の移動距離をＳとして、第１の移動部材１０２に設けたヨー方向のＶ字溝１０２２及び固定地板１０１に設けたヨー方向のＶ字溝１０１２を同一形状とする。

第１の移動部材１０２がヨー方向に距離Ｓだけ移動したとき、第１の移動部材１０２は、固定地板１０１のＶ字溝１０１２を０．５Ｓだけ移動し、第１の移動部材１０２のＶ字溝１０２２を０．５Ｓだけ移動する。これにより、Ｖ字溝１０１２，１０２２の長さを第１の移動部材１０２の移動距離Ｓよりも短くすることができる。本実施形態では、加工誤差等を考慮して、Ｖ字溝１０１２，１０２２の長さを第１の移動部材１０２の移動距離Ｓの０．８倍程度としている。

これにより、固定地板１０１及び第１の移動部材１０２を小型化することができ、また、同様に、第２の移動部材１０５及びボール受け部材１１０も小型化することができ、装置全体の小型化を達成することができる。

（第２の実施形態）
次に、図６及び図７を参照して、本発明の第２の実施形態である像振れ補正装置について説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、各図に同一符号を付してその説明を省略する。

図６は本発明の第２の実施形態である像振れ補正装置の分解斜視図、図７は図６に示す像振れ補正装置の組立体を軸方向から見た図である。

本実施形態の像振れ補正装置２００では、図６及び図７に示すように、可動ユニット２００Ａをヨー方向に駆動する第１のアクチュエータ２０３は、ステッピングモータ２０３１、ねじ軸２０３２、及びナット２０３３を備える。また、可動ユニット２００Ａをピッチ方向に駆動する第２のアクチュエータ２０６は、ステッピングモータ２０６１、ねじ軸２０６２、及びナット２０６３を備える。

可動ユニット２００Ａは、補正レンズ１０８、可動鏡筒１０９、ボール受け部材１１０、及び磁石２１３により構成され、本発明の可動部材の一例に相当する。

第１の移動部材２０２は、ナット保持部２０２１を備え、ナット保持部２０２１には、第１のアクチュエータ２０３のナット２０３３がその軸線をヨー方向に向けた状態で固定される。これにより、ステッピングモータ２０３１を駆動してねじ軸２０３２を回転させると、第１の移動部材２０２がナット２０３３とともにヨー方向に移動する。

第２の移動部材２０５は、ナット保持部２０５１を備え、ナット保持部２０５１には、第２のアクチュエータ２０６のナット２０６３がその軸線をピッチ方向に向けた状態で固定される。これにより、ステッピングモータ２０６１を駆動してねじ軸２０６２を回転させると、第２の移動部材２０５がナット２０６３とともにピッチ方向に移動する。

磁石２１３は、円柱形状をなして軸方向に着磁されており、ボール受け部材１１０に固定されて、強磁性材料で形成された固定地板２０１との間に磁気的な吸引力を発生させることができる。

磁石２１３は、その合力が可動ユニット２００Ａの重心を通るように、ボール受け部材１１０の円周方向に等間隔で３カ所配置されており、これにより、ボール１０４，１０７，１１１，１１２へ挟持力を働かせる。

また、本実施形態では、図７を参照して、ボール１１２の可動範囲をヨー方向に延長したＢ領域の少なくとも一部が、２つのボール１１１を結ぶＡ領域に重なるように配置される。

第２のアクチュエータ２０６を駆動したとき、可動ユニット２００Ａは、ボール１１２からピッチ方向の力を受け、Ｂエリアは、このときの力の作用線となる。この作用線の力が可動ユニット２００Ａの回転を規制するＡエリアに働くため、第２のアクチュエータ２０６の力が可動ユニット２００Ａに対して回転力として働きにくい。

このため、可動ユニット２００Ａをピッチ方向に直進支持するボール１１１に対して支持する方向以外からの力が発生しにくく、可動ユニット２００Ａを安定して直進支持することができる。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

（第３の実施形態）
次に、図８及び図９を参照して、本発明の第３の実施形態である像振れ補正装置について説明する。なお、上記第１の実施形態に対して重複又は相当する部分については、各図に同一符号を付してその説明を省略する。

図８は本発明の第３の実施形態である像振れ補正装置の分解斜視図、図９は図８に示す像振れ補正装置の組立体の断面図である。

本実施形態の振れ補正装置３００では、図８及び図９に示すように、可動ユニット３００Ａをヨー方向に駆動する第１のアクチュエータ３０３は、圧電素子３０３１及びガイドバー３０３２を備える。また、可動ユニット３００Ａをピッチ方向に駆動する第２のアクチュエータ３０６は、圧電素子３０６１及びガイドバー３０６２を備える。

可動ユニット３００Ａは、補正レンズ１０８、可動鏡筒１０９、ボール受け部材１１０、及び不図示の付勢部材により構成され、本発明の可動部材の一例に相当する。付勢部材としては、上述した付勢ばね１１３や磁石２１３等を用いることができる。

固定地板３０１は、ガイドバー３０３２を保持する保持部３０１１、及びガイドバー３０６２を保持する保持部３０１２を備える。

また、固定地板３０１には、ピッチ方向に延びる平面溝３０１４及びヨー方向に延びる平面溝３０１３が形成されており、平面溝３０１４には、ボール１０７が収納され、平面溝３０１３には、ボール１０４が収納される。

第１の移動部材３０２は、図９に示すように、バー挟持部３０２１を備え、バー挟持部３０２１は、ガイドバー３０３２を挟み込むように保持する。これにより、第１の移動部材３０２とガイドバー３０３２との間に一定の摩擦力が生じる。また、第１の移動部材３０２は、ボール１０４と１点で接触することによって、ガイドバー３０３２を中心とする回転が規制される。

そして、第１のアクチュエータ３０３の圧電素子３０３１にのこぎり波などの駆動波形を印加することで、ガイドバー３０３２を前進方向と後退方向とで異なる速度で移動させる。

このとき、ガイドバー３０３２をバー挟持部３０２１で摩擦保持する第１の移動部材３０２は、往復で摩擦力の差が生じ、これを利用し、第１の移動部材３０２をガイドバー３０３２に沿って移動させることができる。そして、圧電素子３０３１に印加する電圧や駆動波形、パルス数を制御することで、第１の移動部材３０２を高精度に位置決めすることができる。

第２の移動部材３０５は、図８に示すように、バー挟持部３０５１を備え、バー挟持部３０５１は、ガイドバー３０６２を挟み込むように保持する。これにより、第２の移動部材３０５とガイドバー３０６２との間に一定の摩擦力が生じる。また、第２の移動部材３０５は、ボール１０７と１点で接触することによって、ガイドバー３０６２を中心とする回転が規制される。

そして、第２のアクチュエータ３０６の圧電素子３０６１にのこぎり波などの駆動波形を印加することで、ガイドバー３０６２を前進方向と後退方向とで異なる速度で移動させる。

このとき、ガイドバー３０６２をバー挟持部３０５１で摩擦保持する第２の移動部材３０５は、往復で摩擦力の差が生じ、これを利用し、第２の移動部材３０５をガイドバー３０６２に沿って移動させることができる。そして、圧電素子３０６１に印加する電圧や駆動波形、パルス数を制御することで、第２の移動部材３０５を高精度に位置決めすることができる。

本実施形態では、圧電素子３０３１，３０６１で駆動されるアクチュエータ３０３，３０６を用いているので、移動部材３０２，３０５のがたつきを抑制することができ、ボールとＶ字溝を用いて移動部材３０２，３０５を支持しなくてすむ。その他の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

また、上記各実施形態では、像振れ補正装置について説明したが、その像振れ補正装置はビデオカメラ、デジタル及び銀塩スチルカメラ、双眼鏡、望遠鏡、フィールドスコープといった観察装置を含む光学機器に搭載可能である。したがって、上記各本実施形態の像振れ補正装置を有する光学機器も本発明の一側面を構成する。

１０１固定地板
１０２第１の移動部材
１０３第１のアクチュエータ
１０４，１０７，１１１，１１２ボール
１０５第２の移動部材
１０６第２のアクチュエータ
１０８補正レンズ
１０９可動鏡筒
１１０ボール受け部材
１１３付勢ばね

Claims

固定部材と、
前記固定部材に対して第１の方向へ移動可能に支持される第１の移動部材と、
前記第１の移動部材を前記第１の方向へ駆動する第１のアクチュエータと、
前記固定部材に対して前記第１の方向と交差する第２の方向へ移動可能に支持される第２の移動部材と、
前記第２の移動部材を前記第２の方向へ駆動する第２のアクチュエータと、
像振れ補正光学系を保持し、前記第１の移動部材とともに前記第１の方向に移動し、前記第２の移動部材とともに前記第２の方向に移動する可動部材と、を備え、
前記可動部材は、前記第２の移動部材とともに前記第２の方向に移動する際に、前記第１の移動部材に対して第１のボールの転動支持により第２の方向に移動し、前記第１の移動部材とともに前記第１の方向に移動する際に、前記第２の移動部材に対して第２のボールの転動支持により前記第１の方向に移動するものであって、
前記可動部材の重心を中心として、前記第１の方向と前記第２の方向とのなす角の２等分線を基準線とし、前記基準線の円周方向の両側に前記第１の移動部材と前記第２の移動部材とを接近配置して、前記基準線から前記第１の移動部材を配置した側に向かって６０°ごとに第１領域〜第６領域を定義した場合に、第１領域及び第３領域に前記第１のボールを配置し、第５領域に前記第２のボールを配置することを特徴とする像振れ補正装置。
前記第１のボールは、前記第１の移動部材及び前記可動部材にそれぞれ形成された前記第２の方向に延びる溝に対して２点で接触し、前記第２のボールは、前記第２の移動部材及び前記可動部材にそれぞれ形成された前記第１の方向に延びる溝に対して２点で接触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。
前記第１の移動部材は、前記固定部材に対して第３のボールの転動により前記第１の方向に移動可能に支持され、前記第２の移動部材は、前記固定部材に対して第４のボールの転動により前記第２の方向に移動可能に支持され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。
前記第１のボールが２カ所に配置されるとともに、前記第２のボールが１カ所に配置され、前記第２のボールの可動範囲を前記第１の方向に延長した領域の少なくとも一部が、２カ所の前記第１のボールを結ぶ領域に重なるように配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
前記第１の移動部材は、前記可動部材の位置を検出する第１の検出手段を備え、
前記第２の移動部材は、前記可動部材の位置を検出する第２の検出手段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項に記載の像振れ補正装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を有することを特徴とする光学機器。