JP2014074806A - 光学機器およびそれを備えた撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】像振れ補正時に十分な像振れ補正性能を確保しつつ、画像の劣化を防止すること。
【解決手段】第1の光学部材(120)を光軸に直交する方向に駆動して像振れを補正する像振れ補正手段(121a、122b)と、羽根部材を複数備え、前記羽根部材をそれぞれ回動させることで、光束を通過させる開口の大きさを変化させる光量調整手段(123)と、前記光量調整手段を光軸に直交する方向に駆動する駆動手段(125d、122c)と、前記像振れ補正手段の駆動量に応じて前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段(2003、2004)とを有し、前記制御手段は、前記像振れ補正手段と前記光量調整手段を同じ方向に駆動することを特徴とした。
【選択図】 図7

Description

本発明は、光学機器およびそれを備えた撮像装置に関し、特に光学機器の光量調節機構及び像振れ補正機構に関するものである。
特許文献1には、撮影光学系の一部を構成するレンズ(像振れ補正レンズ)を機器振れに同期させて光軸に直交する方向にシフトさせる光学式像振れ補正装置の前に光量調節機能を有する絞り装置を配置する構成について開示している。また、非使用状態におけるレンズ鏡筒の光軸方向の長さをできるだけ短くするために、絞り開口の内側に像振れ補正レンズを入り込ませることを開示している。
特許文献2には、沈胴時において凹形状をした第1のレンズの一部に凸形状をした第2のレンズの一部が入り込んだ状態で、該第1のレンズと第2のレンズの間にレンズ曲面に近似した曲面形状を有する羽根部材が配置される光量調節装置について開示されている。特許文献2では、第1のレンズと第2のレンズの間に該光量調節装置が配置されても、沈胴時に第1のレンズの一部に第2のレンズの一部が入り込むまで近接できるので、光軸方向の厚みの薄型化を達成することができる。
特開2011−33981号公報 特開2007−94074号公報
特許文献1では、光学式像振れ補正装置が像振れ補正レンズを光軸に直交する方向にシフトさせることで、像振れを補正する。しかし、光量調節機能を有する絞り装置は、像振れ補正装置が駆動しても光軸直交方向へシフトする機構となっていない。そのため、像振れ補正レンズが光軸に直交する方向にシフトすると、像振れ補正レンズの光軸と絞り径の中心がずれる。特に、像振れ補正レンズのシフト量が大きくなると、周辺光量が落ち画像が劣化するなどの問題が生じてしまう。
また、特許文献2では、羽根部材の後方(像面側)に近接した第2のレンズが像振れ補正レンズとしての機能を有することについては記載されていない。しかし、この第2のレンズが像振れ補正時に光軸直交方向へ移動する像振れ補正レンズとして機能すると想定したとき、該像振れ補正レンズと該像振れ補正レンズのレンズ曲面に近似した曲面形状を有する絞り羽根とのクリアランスを十分に確保しにくい。よって、像振れ補正レンズの像振れ補正量が制限され、十分な像振れ補正性能を確保できなくなるといった問題が生じてしまう。
そこで、本発明は、像振れ補正時に十分な像振れ補正性能を確保しつつ、画像の劣化を防止することができる光学機器およびそれを備えた撮像装置を提供することを例示的目的とする。
本発明の一側面としての光学機器は、第1の光学部材を光軸に直交する方向に駆動して像振れを補正する像振れ補正手段と、羽根部材を複数備え、前記羽根部材をそれぞれ回動させることで、光束を通過させる開口の大きさを変化させる光量調整手段と、前記光量調整手段を光軸に直交する方向に駆動する駆動手段と、前記像振れ補正手段の駆動量に応じて前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記像振れ補正手段と前記光量調整手段を同じ方向に駆動することを特徴とする。
本発明によれば、像振れ補正時に十分な像振れ補正性能を確保しつつ、画像の劣化を防止することができる。
本発明の第1の実施例を適用した光学機器の撮影時(ワイド状態)の鏡筒断面図である。 本発明の第1の実施例を適用した光学機器の撮影時(テレ状態)の鏡筒断面図である。 本発明の第1の実施例を適用した光学機器の沈胴時の鏡筒断面図である。 本発明の第1の実施例を適用した光学機器の鏡筒分解斜視図である。 本発明の第1及び第2の実施例を適用した光学機器の斜視図である。 本発明の第1の実施例を適用した絞りユニットの斜視図である。 本発明の第1の実施例を適用した2群ユニットの斜視図である。 本発明の第1の実施例を適用した2群ユニットの斜視図である。 本発明の第2の実施例を適用した光学機器の撮影時(ワイド状態)の鏡筒断面図である。 本発明の第2の実施例を適用した光学機器の撮影時(テレ状態)の鏡筒断面図である。 本発明の第2の実施例を適用した光学機器の沈胴時の鏡筒断面図である。 本発明の第2の実施例を適用した光学機器の鏡筒分解斜視図である。 本発明の第2の実施例を適用した絞りユニットの斜視図である。 本発明の第2の実施例を適用した2群ユニットの斜視図である。 本発明の第2の実施例を適用した2群ユニットの斜視図である。 本発明の第1及び第2の実施例を適用した撮像装置のブロック図である。 本発明の第1及び第2の実施例を適用した撮像装置のブロック図である。 本発明の第1及び第2の実施例を適用した撮像装置のブロック図である。
以下、図1〜図8を参照して、本発明の第1の実施例による、光学機器について説明する。
図1及び図2は、第1の実施例を適用したコンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に設けられたレンズ鏡筒(光学機器)の撮影時の鏡筒断面図である。本実施例では、レンズ一体型の撮像装置を例として挙げているが、本発明はこれに限らずレンズ交換型の撮像装置、いわゆる交換レンズシステムの交換レンズにも適用することができる。図1は鏡筒がワイド状態の図であり、図2は鏡筒がテレ状態の図である。図2に示すように、鏡筒がテレ状態において、最も被写体側に配置されたレンズ10と該レンズ10に隣接するレンズ120との距離を極力短くすることで小型化かつ高倍率化することができる。また、図3は鏡筒が沈胴状態の断面図である。図4は第1の実施例を適用した光学機器の鏡筒分解斜視図であり、図5は第1の実施例を適用した光学機器の斜視図の一例である。
図1〜3に示すように、第1の実施例の鏡筒においては、3群の撮影レンズ群で構成される。1群レンズ10は1群筒11に、2群レンズ120は2群ホルダ121に保持され、また3群レンズ30は、3群ホルダ31に保持され、不図示のフォーカスモータにより動力を供給され、光軸方向へ移動可能なように構成されている。撮像素子40は、フィルタ42と共に、センサーホルダ41に保持されている。
第1の実施例における鏡筒は2段構成となっており、撮影時と沈胴時で鏡筒全長を変化させることができる。ただし、本発明のレンズ鏡筒は2段構成に限定されず、例えば3段もしくはそれ以上の構成であってもよい。
ここで、本実施例における鏡筒の構成について詳細に説明する。
図1〜4に示すように、固定筒51はギア52を保持している。ギア52はカム筒62のギア62bと噛み合い、ズームモータ(本実施例では不図示)の動力をカム筒62に伝達し、カム筒62を回転させる。また、固定筒51の内面にはカム溝(本実施例では不図示)が設けられており、カム筒62のカムピン62aと係合する。よってカム筒62は回転すると共に光軸方向へ進退する。
直進筒61は、固定筒51に直進ガイドされ、カム筒62の光軸方向への移動に対して共に進退する構成となっている。
1群ユニット10Aは、光量調整装置側に凹の曲面形状を有する1群レンズ10(第2の光学部材)と、1群レンズ10を保持した1群筒11で構成される。1群筒11の外周にはカムピン11aが設けられており、カム筒62の内面に設けられたカム溝(本実施例では不図示)と係合する。また、1群筒11は、直進筒61と係合しており、直進ガイドされる。よって1群ユニット10Aは、カム筒62のカムのリフトに沿って光軸方向へ進退可能となっている。
2群ユニット120Aは、光量調整装置側に凸の曲面形状を有する2群レンズ120(第1の光学部材、像振れ補正レンズ)と、2群レンズ120を保持した2群ホルダ121、2群ベース122、絞り装置(絞りユニット、光量調節装置)123などで構成される。なお、後述する図16では、2群ユニット120A内にシャッタユニット1006を設けているが、絞りユニット123がシャッタ機能を有することもできるため、2群ユニット120A内にシャッタユニット1006を設けるかどうかは選択的である。
絞りユニット(光量調整手段)123は、2群レンズ120の前方(被写体側)に隣接して配置され、絞り羽根を複数備え、該複数の絞り羽根を回動させることにより光束を通過させる開口径を変化させ、入射される光量を調節する。絞りユニット123の被写体側には、1群レンズ10が隣接して配置される。2群ベース122の外周にはカムピン122aが設けられており、カム筒62の内面に設けられたカム溝(本実施例では不図示)と係合する。また、2群ベース122は、直進筒61と係合しており、直進ガイドされる。よって2群ユニット120Aは、カム筒62のカムのリフトに沿って光軸方向へ進退可能となっている。
次に、第1の実施例における2群ユニット120Aおよび絞りユニット123について詳細に説明する。図6は、第1の実施例を適用した2群ユニット120Aに備えられた絞りユニット123の分解斜視図である。図7および図8は、第1の実施例を適用した光学機器の2群ユニット120Aの詳細な斜視図であり、図7は、前方(被写体側)より見た前方斜視図であり、図8は、後方(撮像面側)より見た後方斜視図である。
2群ホルダ121は、2群レンズ120を保持しており、約90度角度を相違させ配置された2つの(一対の)マグネット121aと3つのボール受け部121bを有する。
2群ベース122は、約90度均等に角度を相違させ配置された2対のコイル(2つの(一対の)コイル122bおよび2つの(一対の)コイル122c)と、凹状の6つのボール受け部122dを有する。
絞りユニット123は、絞り地板125、絞り駆動リング126、絞り羽根127、絞りカバー128で構成される。
絞り地板125は、絞り駆動リング126を動作させるモータ125aを保持しており、該モータ125aは絞り地板125に対して被写体側に配置されている。このモータ125aは、像振れ補正機構の動力源となるマグネット121aやコイル122bの配置されていない領域に配置されている。つまり、モータ125aは、マグネット121a及びコイル122bと光軸を挟んで反対側に位置するように配置されている。また図2、図3で示すように、2群ユニット120Aが1群ユニット10Aと最も近接するズームポジション(または沈胴状態)では、モータ125aは、1群レンズ10の側面のスペースに位置する。つまり、2群ユニット120Aが1群ユニット10Aと最も近接するズームポジション(または沈胴状態)では、モータ125aは、1群レンズ10と光軸直交方向において少なくとも一部が重なるように配置される。
また、絞り地板125には、ダボ125bが6つ設けられ、絞り羽根127の回転中心となる穴127aと嵌合している。さらに、絞り地板125には、約90度角度を相違させ配置された2つの(一対の)マグネット125dと3つのボール受け部125cを有する。
絞り駆動リング(駆動部材)126は、モータ125aの動力を伝達するギア126aと、絞り羽根126の長穴127bと係合して、絞り羽根127を絞り駆動リング126の動作に応じて移動させる6つのダボ126bを有している。
絞り羽根(羽根部材)127は、同一の6枚の羽根で構成されている。本実施例では、絞り羽根127は、平面形状を有している。また、絞りカバー128は、絞り羽根127の光軸方向の位置規制として設けられ、絞りが開放絞り状態となった時の開口部128bを形成している。
ここで、像振れ補正機構を構成する2群ホルダ121と2群ベース122の関係について説明する。2群ホルダ121のマグネット(像振れ補正手段)121aは、2群ベース122のコイル(像振れ補正手段)122bと対向している。また、2群ホルダ121のボール受け部121bは、2群ベース122のボール受け部122dに置かれた3つのボール124aと対向しており、ボール124aがボール受け部121b及びボール受け部122dにより挟持されている。さらに、2群ホルダ121は、第1の付勢手段(本実施例では不図示)によって2群ベース122へ適度な力で押圧されている。
よって、2群ホルダ121は、2群ベース122に対し光軸と垂直な面を滑らかに移動可能となっており、対向して配置されたマグネット121aとコイル122bの電磁力により、像振れ補正駆動時には2群ホルダ121を所望の位置へ移動させることができる。
次に、光軸垂直方向へ動作可能な絞り機構を構成する絞りユニット123と2群ホルダ121の関係について説明する。
絞り地板125のマグネット(駆動手段)125dは、2群ベース122のコイル(駆動手段)122cと対向している。ここで、絞り地板125のマグネット125dは、2群ホルダ121のマグネット121aと光軸を挟んで反対側に設けられている。より具体的には、マグネット125dは、光軸方向から見て、2群ホルダ121及び2群レンズ120が配置される領域の外に配置される。また、マグネット125dとマグネット121aは、光軸直交方向において少なくとも一部が重なるように配置される。したがって、2群ベース122のコイル122cも、光軸方向視で、2群ホルダ121及び2群レンズ120が配置される領域の外に配置される。また、2群ベース122のコイル122cは、2群ベース122のコイル122bと光軸を挟んで反対側に設けられている。また、絞り地板125のボール受け部125cは、2群ベース122のボール受け部122dに置かれた3つのボール124bと対向しており、ボール124bがボール受け部125c及びボール受け部122dにより挟持されている。なお、本実施例では、ボール124b、ボール受け部125c及び122dは、ボール124a、ボール受け部121b及び122dよりも光軸から遠い位置に配置されている。さらに、絞りユニット123は、第2の付勢手段(本実施例では不図示で2群ホルダ121に設けられる付勢手段とは異なる付勢手段)によって2群ベース122へ適度な力で押圧されている。
よって、絞りユニット123は、2群ベース122に対し光軸と垂直な面を滑らかに移動可能となっており、対向して配置されたマグネット125dとコイル122cの電磁力により、絞りユニット123を所望の位置へ移動させることができる。
次に、図16〜18を用いて、本実施例における光学機器を備えた撮像装置100の構成、および像振れ補正機構を構成する2群ホルダ121と絞り機構を構成する絞りユニット123の制御について説明する。
本実施例を適用した撮像装置100は、主に静止画像の撮影を行うためのデジタルスチルカメラである。撮像装置100は、撮影動作を行う第1のモードと撮影動作を行わない第2のモードとを有する。第1のモードは、例えば、記録モード(撮影モード)である。また、第2のモードは、例えば、再生モードである。
ズームユニット(光学機器)1001は、変倍を行うズームレンズで構成されている。1002は、ズーム駆動制御部であり、ズームユニット1001を駆動制御する。1003は、絞り光量調整駆動制御部であり、絞りユニット123の駆動を制御する。120は、光軸に対して位置を変更することが可能な2群レンズ(像振れ補正レンズ)である。像振れ補正レンズ120は、すでに説明したように光軸垂直方向に駆動可能に構成されている。1004は、絞りシフト駆動制御部であり、絞りユニット123の光軸垂直方向への駆動を制御する。1005は、像振れ補正レンズ駆動制御部であり、像振れ補正レンズ120を駆動制御する。1006は、シャッタユニットである。1007は、シャッタ駆動制御部であり、シャッタユニット1006を駆動制御する。ただし、前述したとおり、本実施例では、シャッタユニット1006及びシャッタ駆動制御部1007を必ずしも必要としておらず、これらを設けるかどうかは選択的である。1008は、フォーカス駆動制御部であり、3群レンズ30(フォーカスレンズ)を駆動制御する。1009は、撮像部であり、光学系OS(すなわち、ズームユニット1001)を通ってきた光による被写体像を画像信号(アナログ信号)に変換する。1010は、撮像信号処理部であり、撮像部1009から出力された画像信号(アナログ信号)を画像信号(デジタル信号)に変換処理する。1011は、画像信号処理部であり、撮像信号処理部1010から出力された画像信号(デジタル信号)を用途に応じて加工することにより、画像データを生成する。1012は、表示部であり、画像信号処理部1011から出力された画像データに基づいて、必要に応じて画像表示を行う。1013は、電源部であり、システム全体に用途に応じて電源を供給する。1014は、外部入出力端子部であり、外部端末(例えば、パーソナルコンピュータ)との間で通信信号及び画像信号を入出力する。1015は、システムを操作するための操作部である。1016は、記憶部であり、画像データなど様々なデータを記憶する。1018は、システム全体を制御する制御部である。
次に、上記構成を持つ撮像装置100の概略動作について説明する。操作部1015には、押し込み量に応じて第1スイッチ(SW1)および第2スイッチ(SW2)が順にオンするように構成されたシャッタレリーズボタン(不図示)が含まれる。シャッタレリーズボタンが約半分押し込まれたときに第1スイッチ(SW1)がオンし、シャッタレリーズボタンが最後まで押し込まれたときに第2スイッチ(SW2)がオンする構造となっている。第1スイッチ(SW1)がオンされると、フォーカス駆動制御部1008が3群レンズ30を駆動してピント調節を行う。さらに、絞り光量調整駆動制御部1003、シャッタ駆動制御部1007が、絞りユニット123およびシャッタユニット1006を駆動して適正な露光量が得られるように設定する。第2スイッチ(SW2)がオンされると、撮像部1009により生成された画像信号から得られた画像データが記憶部1016に記憶される。
また、操作部1015には、像振れ補正(防振)モードを選択可能にする像振れ補正スイッチ(不図示)が含まれる。像振れ補正スイッチにより振れ補正モードが選択されると、制御部1018が像振れ補正レンズ駆動制御部1005に像振れ補正動作を指示し、これを受けた像振れ補正レンズ駆動制御部1005が像振れ補正オフの指示がなされるまで像振れ補正動作を行う。また、操作部1015には、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を選択可能にする撮影モード選択スイッチ(不図示)が含まれており、それぞれの撮影モードにおいて各アクチュエータの動作条件を変更することができる。また、操作部1015には再生モードを選択できる再生モード選択スイッチ(不図示)も含まれており、再生モードでは像振れ補正動作を停止する。
また、操作部1015には、ズーム変倍の指示を行う変倍スイッチ(不図示)が含まれる。変倍スイッチによりズーム変倍の指示があると、制御部1018を介して指示を受けたズーム駆動制御部1002がズームユニット1001を駆動して、指示されたズーム位置にそれぞれ1群レンズ10、2群レンズ120、3群レンズ30を移動させる。それとともに、撮像部1009から出力され、各信号処理部(1010,1011)にて処理された画像情報に基づいて、フォーカス駆動制御部1008がフォーカスレンズ30を駆動してピント調節を行う。
次に、像振れ補正レンズ駆動制御部1005および絞りシフト駆動制御部1004の構成を、図17を用いて説明する。2001は、ピッチ方向のセンサ部(振れ検出手段)であり、通常姿勢(画像フレームの長さ方向が水平方向とほぼ一致する姿勢)における撮像装置100の垂直方向(ピッチ方向)の振動(振れ)を検出する。ピッチ方向のセンサ部2001は、例えば角速度センサである。2002は、ヨー方向のセンサ部(振れ検出手段)であり、通常姿勢における撮像装置100の水平方向(ヨー方向)の振動を検出する。ヨー方向のセンサ部2002は、例えば角速度センサである。2003、2004は、それぞれ、ピッチ方向、ヨー方向の像振れ補正制御部(決定手段)であり、状況に応じて像振れ補正制御、像振れ補正レンズ位置制御を行う。像振れ補正制御部2003、2004は、それぞれ、センサ部2001、2002により検出された撮像装置100の振れによる被写体の像の振れを打ち消すように駆動するための目標位置を決定し、決定した目標位置を示す補正位置制御信号を生成する。
像振れ補正レンズ駆動制御部1005の2005、2006は、それぞれPID制御部であり、ピッチ方向、ヨー方向それぞれの補正位置制御信号と像振れ補正レンズ120の位置を示す位置信号とから制御量を求め、位置指令信号を出力する。2007、2008は、それぞれ、ドライブ部(駆動手段)であり、PID制御部2005、2006から送られた位置指令信号に基づき、像振れ補正レンズ120を光軸に交差する方向へ駆動する。2009、2010は、それぞれ、ホール素子(位置検出手段)であり、像振れ補正レンズ120のピッチ方向、ヨー方向の位置を検出する。
同様に、絞りシフト駆動制御部1004の2011、2012は、それぞれPID制御部であり、ピッチ方向、ヨー方向それぞれの補正位置制御信号と絞りユニット123の位置を示す位置信号とから制御量を求め、位置指令信号を出力する。2013、2014は、それぞれ、ドライブ部(駆動手段)であり、PID制御部2011、2012から送られた位置指令信号に基づき、絞りユニット123を光軸に交差する方向へ駆動する。2015、2016は、それぞれ、ホール素子(位置検出手段)であり、絞りユニット123のピッチ方向、ヨー方向の位置を検出する。
次に、図17に示す像振れ補正レンズ駆動制御部1005および絞りシフト駆動制御部1004による像振れ補正レンズ120と絞りユニット123の位置制御について説明する。
像振れ補正レンズ120の位置制御では、ピッチ方向のセンサ部2001、ヨー方向のセンサ部2002からの撮像装置100のピッチ方向、ヨー方向の振れを表す振れ信号(角速度信号)に基づいて、それぞれの方向に像振れ補正レンズ120を駆動させる。像振れ補正レンズ120には磁石が具備されており、この磁石の磁場をホール素子2009、2010で検出し、像振れ補正レンズ120の位置を示す位置信号がPID制御部2005、2006へそれぞれ送られる。PID制御部(フィードバック制御手段)2005、2006は、これらの位置信号が、像振れ補正制御部2003、2004から送られてくる補正位置制御信号にそれぞれ収束するようなフィードバック制御を行う。PID制御部2005、2006は、検出された像振れ補正レンズ120の位置に応じて、像振れ補正レンズ120が像振れ補正制御部2003、2004により決定された目標位置に駆動されるように、ドライブ部2007、2008のフィードバック制御を行う。PID制御部2005、2006は、制御部1018により変更された目標位置に像振れ補正レンズ120が駆動されるように、ドライブ部2007、2008のフィードバック制御を行う。このとき、PID制御部2005、2006では、P制御(比例制御)とI制御(積分制御)とD制御(微分制御)とを組み合わせたPID制御を行う。像振れ補正制御部2003、2004は、ピッチ方向のセンサ部2001、ヨー方向のセンサ部2002からの振れ情報に基づき、画像振れを補正する方向に像振れ補正レンズ120の位置を移動させるようにする補正位置制御信号をそれぞれ出力する。これによって、撮像装置100に手振れなどが発生しても、画像振れを低減できる。
同様に、絞りユニット123の位置制御では、ピッチ方向のセンサ部2001、ヨー方向のセンサ部2002からの撮像装置100のピッチ方向、ヨー方向の振れを表す振れ信号(角速度信号)に基づいて、それぞれの方向に絞りユニット123を駆動させる。絞りユニット123には磁石が具備されており、この磁石の磁場をホール素子2015、2016で検出し、絞りユニット123の位置を示す位置信号がPID制御部2011、2012へそれぞれ送られる。PID制御部(フィードバック制御手段)2011、2012は、これらの位置信号が、像振れ補正制御部2003、2004から送られてくる補正位置制御信号にそれぞれ収束するようなフィードバック制御を行う。PID制御部2011、2012は、検出された絞りユニット123の位置に応じて、絞りユニット123が像振れ補正制御部2003、2004により決定された目標位置に駆動されるように、ドライブ部2013、2014のフィードバック制御を行う。PID制御部2011、2012は、制御部1018により変更された目標位置に絞りユニット123が駆動されるように、ドライブ部2013、2014のフィードバック制御を行う。このとき、PID制御部2011、2012では、P制御(比例制御)とI制御(積分制御)とD制御(微分制御)とを組み合わせたPID制御を行う。像振れ補正制御部2003、2004は、ピッチ方向のセンサ部2001、ヨー方向のセンサ部2002からの振れ情報に基づき、画像振れを補正する方向に絞りユニット123の位置を移動させるようにする補正位置制御信号をそれぞれ出力する。
本実施例によれば、像振れ補正時に被写体の像振れを打ち消すように像振れ補正レンズ120が光軸直交方向に駆動されるとともに、絞りユニット123も像振れ補正レンズ120の駆動に合わせて光軸直交方向に駆動される。これによって、撮像装置に手振れなどが発生して像振れ補正レンズ120が光軸直交方向に駆動された場合に、該像振れ補正レンズの光軸と絞り径の中心がずれ周辺光量が落ちること(けられによる画像の光量落ち)などによる画像の劣化を防止することができる。また、像振れ補正時に像振れ補正レンズ120と絞りユニット123がぶつかる心配も低減されるため、光学式像振れ補正装置の像振れ補正性能を十分に確保することができる。したがって、本実施例によれば、像振れ補正時に十分な像振れ補正性能を確保しつつ、画像の劣化を防止することができる。
次に、像振れ補正制御部2003の構成を、図18を用いて説明する。なお、像振れ補正制御部2004については、像振れ補正制御部2003と同様の構成を有しているため、その説明は省略する。
3001から3004は、像振れ補正制御部2003の構成のうち、像振れ補正レンズ120を制御する部分である。3001は、A/D変換器であり、ピッチ方向のセンサ部2001からの角速度信号をデジタル信号に変換する。3002は、ハイパスフィルタ(HPF)であり、DC成分をカットするカットオフ周波数変更可能なフィルタである。3003は、カットオフ周波数変更可能なローパスフィルタ(LPF)であり、角速度信号を角度信号に変換するためのフィルタである。3004は、HPFおよびLPFのカットオフ周波数切換部である。像振れ補正制御部2003に入力された角速度信号は、これら一連のフィルタ処理を施されて、補正位置制御信号としてPID制御部2005へ入力される。
3005から3008は、像振れ補正制御部2003の構成のうち、絞りユニット123を制御する部分である。3005は、A/D変換器であり、ピッチ方向のセンサ部2001からの角速度信号をデジタル信号に変換する。3006は、ハイパスフィルタ(HPF)であり、DC成分をカットするカットオフ周波数変更可能なフィルタである。3007は、カットオフ周波数変更可能なローパスフィルタ(LPF)であり、角速度信号を角度信号に変換するためのフィルタである。3008は、HPFおよびLPFのカットオフ周波数切換部である。像振れ補正制御部2003に入力された角速度信号は、これら一連のフィルタ処理を施されて、補正位置制御信号としてPID制御部2011へ入力される。
本実施例では、像振れ補正制御部2003は、ピッチ方向のセンサ部2001に入力された振れ信号に対し、像振れ補正レンズ120と絞りユニット123に対する別々のフィルタを介することで、それぞれに最適な位置制御情報を出力する。これにより、像振れ補正制御部2003は、像振れ補正レンズ120と絞りユニット123を別々に操作(独立して同じ方向に移動制御)することが可能となっている。
例えば、像振れ補正レンズ120の像振れ補正駆動周波数は、手振れに追随するために比較的高い周波数が設定される。これに対し、絞りユニット123の駆動周波数は、像振れ補正レンズ120の移動に伴う光量落ちの影響を防ぐために動作すればよく、必ずしも像振れ補正レンズ120の駆動周波数と同じに設定する必要はない。例えば、絞りユニット123の駆動周波数は、像振れ補正レンズ120の駆動周波数に対し比較的低い周波数が設定されてもよい。また、例えば、像振れ補正レンズ120の像振れ補正移動量(駆動量)が小さく、絞りユニット123を動作させなくても不都合がない場合、像振れ補正レンズ120のみを動作させ、絞りユニット123は中心固定するといった動作も可能である。つまり、絞りユニット123の駆動量は、像振れ補正レンズ120の駆動量より小さくしてもよい。
以上のように、それぞれのフィルタにより最適な動作を行うことができ、像振れ補正レンズ120と絞りユニット123の駆動に対し、無駄な動作(電力)を省くことができる。
よって、像振れ補正時は絞りユニット123が、像振れ補正レンズ120の移動に呼応して光軸垂直方向へ移動可能となっているので、像振れ補正レンズ120の像振れ補正量を大きくすることができる。すなわち、像振れ補正レンズ120の像振れ補正量を大きくしたとしても、その分、絞りユニット123を移動させることにより、像振れ補正レンズ群が移動することによる周辺光量落ちや画像の劣化といった不具合を防止することができる。
また、本実施例では、像振れ補正装置の可動部をボール保持し、マグネット121aとコイル122bの電磁力により駆動させる方式を採用しているが、これらマグネット121aとコイル122bの配置関係は逆の関係であってもよい。また、本実施例の変形例として、2本のガイドバーを用い、2軸をそれぞれ移動可能とし、2つのステッピングモータで駆動させる方式でも適応することが可能である。絞りユニット123の駆動部に関しても同じである。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
図9及び図10は、第2の実施例を適用したコンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に設けられたレンズ鏡筒(光学機器)の撮影時の鏡筒断面図である。図9は鏡筒がワイド状態の図であり、図10は鏡筒がテレ状態の図である。また、図11は鏡筒が沈胴状態の断面図である。図12は第2の実施例を適用した光学機器の鏡筒分解斜視図であり、図4は第1の実施例と同様、第2の実施例を適用した光学機器の斜視図の一例である。
図9〜11に示すように、第2の実施例の鏡筒においては、第1の実施例と同様に3群の撮影レンズ群で構成される。1群レンズ10は1群筒11に、2群レンズ220は2群ホルダ221に保持され、また3群レンズ30は、3群ホルダ31に保持され、不図示のフォーカスモータにより動力を供給され、光軸方向へ移動可能なように構成されている。撮像素子40は、フィルタ42と共に、センサーホルダ41に保持されている。本実施例では、特に図10及び図11に示されるように、鏡筒がテレ状態および沈胴状態時において、凹形状をした1群レンズ10の一部に凸形状をした2群レンズ220の一部が入り込んでいる。つまり、光軸直交方向において、1群レンズ10の一部と2群レンズ220の一部が重なっている。さらに、該入り込んだ状態で、1群レンズ10と2群レンズ220の間にレンズ曲面に近似した曲面形状を有する絞りユニット223を配置している。このような構成により、本実施例の光学機器は光軸方向の厚みの薄型化を達成している。
第2の実施例における鏡筒も第1の実施例と同様に2段構成となっている。
ここで、本実施例における鏡筒の構成について詳細に説明する。
図9〜12に示すように、固定筒51はギア52を保持している。ギア52はカム筒62のギア62bと噛み合い、ズームモータ(本実施例では不図示)の動力をカム筒62に伝達し、カム筒62を回転させる。また、固定筒51の内面にはカム溝(本実施例では不図示)が設けられており、カム筒62のカムピン62aと係合する。よってカム筒62は回転すると共に光軸方向へ進退する。
直進筒61は、固定筒51に直進ガイドされ、カム筒62の光軸方向への移動に対して共に進退する構成となっている。
1群ユニット10Aは、光量調整装置側に凹の曲面形状を有する1群レンズ10(第2の光学部材)と、1群レンズ10を保持した1群筒11で構成される。1群筒11の外周にはカムピン11aが設けられており、カム筒62の内面に設けられたカム溝(本実施例では不図示)と係合する。また、1群筒11は、直進筒61と係合しており、直進ガイドされる。よって1群ユニット10Aは、カム筒62のカムのリフトに沿って光軸方向へ進退可能となっている。
2群ユニット220Aは、光量調整装置側に凸の曲面形状を有する2群レンズ220(第1の光学部材)と、2群レンズ220を保持した2群ホルダ221、2群ベース222、絞り装置(絞りユニット、光量調節装置)223などで構成される。2群ベース222の外周にはカムピン222aが設けられており、カム筒62の内面に設けられたカム溝(本実施例では不図示)と係合する。また、2群ベース222は、直進筒61と係合しており、直進ガイドされる。よって2群ユニット220Aは、カム筒62のカムのリフトに沿って光軸方向へ進退可能となっている。
絞りユニット(光量調整手段)223は、2群レンズ220の前方(被写体側)に隣接して配置され、絞り羽根を複数備え、該複数の絞り羽根を回動させることにより光束を通過させる開口径を変化させ、入射される光量を調節する。絞りユニット223の被写体側には、1群レンズ10が隣接して配置される。また、絞りユニット223は、1群レンズ10側(第2の光学部材側)に凸の曲面形状を有し、2群レンズ20側(第1の光学部材側)に凹の曲面形状を有している。つまり、絞りユニット223は、凹の曲面形状を有する光学部材側に凸の曲面形状を有するように構成される。なお、本実施例では、1群レンズ10が光量調整装置側(光量調整手段側)に凹部を有し、2群レンズ20が光量調整装置側に凸部を有する構成について説明をした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば1群レンズ10が光量調整装置側に凸部を有し、2群レンズ20が光量調整装置側に凹部を有する構成をしてもよい。つまり、1群レンズ10及び2群レンズの一方は、光量調整装置側に凹の曲面形状を有し、1群レンズ10及び2群レンズの他方は、光量調整装置側に凸の曲面形状を有する構成をしていればよい。
次に、第2の実施例における2群ユニット220Aおよび絞りユニット223について詳細に説明する。図13は、第2の実施例を適用した2群ユニット220Aに備えられた絞りユニット223の分解斜視図である。図14および図15は、第2の実施例を適用した光学機器の2群ユニット220Aの詳細な斜視図であり、図14は、前方(被写体側)より見た前方斜視図であり、図15は、後方(撮像面側)より見た後方斜視図である。
2群ホルダ221は、2群レンズ220を保持しており、約90度角度を相違させ配置された2つの(一対の)マグネット221aと3つのボール受け部221bを有する。
2群ベース222は、約90度均等に角度を相違させ配置された2対のコイル(2つの(一対の)コイル222bおよび2つの(一対の)コイル222c)と、凹状の6つのボール受け部222dを有する。
絞りユニット223は、絞り地板225、絞り駆動リング226、絞り羽根227、絞りカバー228で構成される。
絞り地板225は、絞り駆動リング226を動作させるモータ225aを保持しており、該モータ225aは絞り地板225に対して被写体側に配置されている。このモータ225aは、像振れ補正機構の動力源となるマグネット221aやコイル222bの配置されていない領域に配置されている。つまり、モータ225aは、マグネット221a及びコイル222bと光軸を挟んで反対側に位置するように配置されている。また図10、図11で示すように、2群ユニット220Aが1群ユニット10Aと最も接近するズームポジション(または沈胴状態)では、モータ225aは、1群レンズ10の側面のスペースに位置する。つまり、2群ユニット220Aが1群ユニット10Aと最も接近するズームポジション(または沈胴状態)では、モータ225aは、1群レンズ10と光軸直交方向において少なくとも一部が重なるように配置される。
また、絞り地板225には、ダボ225bが6つ設けられ、絞り羽根227の回転中心となる穴227aと嵌合している。さらに、絞り地板225には、約90度角度を相違させ配置された2つの(一対の)マグネット225dと3つのボール受け部225cを有する。
絞り駆動リング(駆動部材)226は、モータ225aの動力を伝達するギア226aと、絞り羽根227の長穴227bと係合して、絞り羽根227を絞り駆動リング226の動作に応じて移動させる6つのダボ226bを有している。また、絞り駆動リング226の前面(被写体側)にある当接面226cは、絞り羽根227との摺動面となっている。本実施例では、この当接面226cがレンズ(例えば、2群レンズ220)の曲面に沿った曲面形状を成している。
絞り羽根(羽根部材)227は、同一の6枚の羽根で構成され、特に光線を遮蔽する部分は、絞り駆動リング226の当接面226cの形状にならうように曲面形状を成している。
また、絞りカバー228は、絞り羽根227の光軸方向の位置規制として設けられ、絞り羽根227と当接する像面側の当接面228aは、絞り羽根227と同様なレンズの曲面に沿った曲面形状を成している。また、絞りが開放絞り状態となった時の開口部228bを形成している。
これら、絞り駆動リング226の曲面(当接面226c)と絞り羽根227の曲面と絞りカバー228の曲面(当接面228a)は、ほぼ同一の曲面(曲率半径)であることが望ましい。
このように構成された絞りユニット223は、モータ225aの駆動により絞り駆動リング226が回転すると、絞り羽根227は長穴227bの軌跡に沿うように移動するので、6枚の絞り羽根227により形成される開口径が変化する。このとき6枚の絞り羽根227は、絞りカバー228及び/又は絞り駆動リング226の曲面に沿って回転しながら移動する。
絞り駆動リング226の当接面226c、絞りカバー228の当接面228aは、上述したように曲面形状を有しており、絞り羽根227もこれらの形状にならうように曲面形状を有している。これら絞り羽根227の曲面の曲率半径は、1群レンズ10の曲面の曲率半径(第1の曲率半径)と2群レンズ220の曲面の曲率半径(第2の曲率半径)の間の曲率半径となるように設定されている。光軸方向の厚さの薄型化を考慮すると、第1の曲率半径と第2の曲率半径はほぼ同じであるとよい。ただし、本発明はこれに限定されずに、本実施例においては、これら絞り羽根227の曲面の曲率半径は、1群レンズ10の(凹部の)曲面の曲率半径よりも小さく、2群レンズ220の(凸部の)曲面の曲率半径よりも大きくなるように設定されている。このとき、1群レンズ10の曲面の第1の曲率半径よりも2群レンズ220の曲面の第2の曲率半径の方が小さい関係にある。なお、上述したように1群レンズ10が光量調整装置側に凸部を有し、2群レンズ20が光量調整装置側に凹部を有する構成の場合は、これらの曲率半径の大小関係は逆になる。すなわち、これら絞り羽根227の曲面の曲率半径は、2群レンズ220の(凹部の)曲面の曲率半径よりも小さく、1群レンズ10の(凸部の)曲面の曲率半径よりも大きくなるように設定される。このとき、2群レンズ220の曲面の曲率半径よりも1群レンズ10の曲面の曲率半径の方が小さい関係にある。
このように、本実施例を適用した絞りユニット223によれば、6枚の絞り羽根227が絞りカバー228及び/又は絞り駆動リング226の曲面に沿って回動するように構成されている。したがって、例えば1群レンズ10に2群レンズ220の一部が入り込む撮影時のテレ状態のようなときでも、1群レンズ10と2群レンズ220に干渉することなく、絞りユニット223の絞り羽根227を開放状態から小絞り状態まで駆動することができる。
ここで、像振れ補正機構を構成する2群ホルダ221と2群ベース222の関係について説明する。2群ホルダ221のマグネット(像振れ補正手段)221aは、2群ベース222のコイル(像振れ補正手段)222bと対向している。また、2群ホルダ221のボール受け部221bは、2群ベース222のボール受け部222dに置かれた3つのボール224aと対向しており、ボール224aがボール受け部221b及びボール受け部222dにより挟持されている。さらに、2群ホルダ221は、第1の付勢手段(本実施例では不図示)によって2群ベース222へ適度な力で押圧されている。
よって、2群ホルダ221は、2群ベース222に対し光軸と垂直な面を滑らかに移動可能となっており、対向して配置されたマグネット221aとコイル222bの電磁力により、像振れ補正駆動時には2群ホルダ221を所望の位置へ移動させることができる。
次に、光軸垂直方向へ動作可能な絞り機構を構成する絞りユニット223と2群ホルダ221の関係について説明する。
絞り地板225のマグネット(駆動手段)225dは、2群ベース222のコイル(駆動手段)222cと対向している。ここで、絞り地板225のマグネット225dは、2群ホルダ221のマグネット221aと光軸を挟んで反対側に設けられている。より具体的には、マグネット225dは、光軸方向から見て、2群ホルダ221及び2群レンズ220が配置される領域の外に配置される。また、マグネット225dとマグネット221aは、光軸直交方向において少なくとも一部が重なるように配置される。したがって、2群ベース222のコイル222cも、光軸方向から見て、2群ホルダ221及び2群レンズ220が配置される領域の外に配置される。また、2群ベース222のコイル222cは、2群ベース222のコイル222bと光軸を挟んで反対側に設けられている。また、絞り地板225のボール受け部225cは、2群ベース222のボール受け部222dに置かれた3つのボール224bと対向しており、ボール224bがボール受け部225c及びボール受け部222dにより挟持されている。なお、ボール224b、ボール受け部225c及び222dは、ボール224a、ボール受け部221b及び222dよりも光軸から遠い位置に配置されている。さらに、絞りユニット223は、第2の付勢手段(本実施例では不図示で2群ホルダ221に設けられる付勢手段とは異なる付勢手段)によって2群ベース222へ適度な力で押圧されている。
よって、絞りユニット223は、2群ベース222に対し光軸と垂直な面を滑らかに移動可能となっており、対向して配置されたマグネット225dとコイル222cの電磁力により、絞りユニット223を所望の位置へ移動させることができる。
第2の実施例を適用した光学機器を備えた撮像装置100の構成、および像振れ補正機構を構成する2群ホルダ221と絞り機構を構成する絞りユニット223の制御についての説明は、第1の実施例と同様なので省略する。ただし、本実施例では、1群レンズ10と2群レンズ220を最も近接させた状態で、絞りユニット223を光軸直交方向にあまり大きく駆動させると、1群レンズ10と絞りユニット223がぶつかる可能性がある。したがって、像振れ補正制御部2003、2004は、1群レンズ10と2群レンズ220が最も近接するような状態(テレ状態)である場合は、絞りユニット223の駆動量、また必要であれば2群レンズ220の駆動量も規制するようにしてもよい。
本実施例によれば、像振れ補正時に被写体の像振れを打ち消すように像振れ補正レンズ220が光軸直交方向に駆動されるとともに、絞りユニット223も像振れ補正レンズ220の駆動に合わせて光軸直交方向に駆動される。これによって、撮像装置に手振れなどが発生して像振れ補正レンズ220が光軸直交方向に駆動された場合に、該像振れ補正レンズの光軸と絞り径の中心がずれ周辺光量が落ちること(けられによる画像の光量落ち)などによる画像の劣化を防止することができる。また、像振れ補正時に像振れ補正レンズ220と絞りユニット223がぶつかる心配も低減されるため、光学式像振れ補正装置の像振れ補正性能を十分に確保することができる。したがって、本実施例によれば、像振れ補正時に十分な像振れ補正性能を確保しつつ、画像の劣化を防止することができる。
よって、第2の実施例を適用することで、像振れ補正時は湾曲面を有する絞りユニット223が、像振れ補正レンズ群220の移動に呼応して光軸垂直方向へ移動可能となっているので、像振れ補正レンズ群220の像振れ補正量を大きくすることができる。すなわち、像振れ補正レンズ220の像振れ補正量を大きくしたとしても、その分、絞りユニット223を移動させることにより、像振れ補正レンズ群が移動することによる周辺光量落ちや画像の劣化といった不具合を防止することができる。したがって、湾曲した絞り羽根により光軸方向の厚みの薄型化を達成すると共に、第1の実施例と同様、像振れ補正時に十分な像振れ補正性能を確保しつつ、画像の劣化を防止することができる。
以上、本発明の第2の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
本発明は、コンパクトデジタルカメラ、一眼レフカメラ、ビデオカメラなどのカメラシステムに好適に利用できる。
120、220‥‥2群レンズ
121、221‥‥2群ホルダ
122、222‥‥2群ベース
121a、125d、221a、225d‥‥マグネット
122b、122c、222b、222c‥‥コイル
1004‥‥絞りシフト駆動制御部
1005‥‥像振れ補正レンズ駆動制御部
1018‥‥制御部

Claims (10)

  1. 第1の光学部材を光軸に直交する方向に駆動して像振れを補正する像振れ補正手段と、
    羽根部材を複数備え、前記羽根部材をそれぞれ回動させることで、光束を通過させる開口の大きさを変化させる光量調整手段と、
    前記光量調整手段を光軸に直交する方向に駆動する駆動手段と、
    前記像振れ補正手段の駆動量に応じて前記駆動手段の駆動量を制御する制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記像振れ補正手段と前記光量調整手段を同じ方向に駆動することを特徴とする光学機器。
  2. 前記羽根部材は、曲面形状を有することを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
  3. 前記光量調整手段は、前記第1の光学部材の被写体側に配置され、
    前記光量調整手段の被写体側に配置された第2の光学部材をさらに有し、
    前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の一方は、光量調整手段側に凹の曲面形状を有し、
    前記第1の光学部材及び前記第2の光学部材の他方は、光量調整手段側に凸の曲面形状を有し、
    前記光量調整手段は、前記凹の曲面形状を有する光学部材側に凸の曲面形状を有する羽根部材を複数備え、該羽根部材を駆動部材によりそれぞれ回動させることで、光束を通過させる開口の大きさを変化させることを特徴とする請求項2に記載の光学機器。
  4. 振れ検出手段をさらに有し、
    前記制御手段は、前記振れ検出手段からの出力に基づき、前記像振れ補正手段及び前記駆動手段の駆動量を独立して制御し、前記駆動手段の駆動量を前記像振れ補正手段の駆動量より小さくすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光学機器。
  5. 前記像振れ補正手段及び前記駆動手段は、マグネットとコイルにより構成されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光学機器。
  6. 前記像振れ補正手段及び前記駆動手段は、光軸と直交する方向で少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光学機器。
  7. 前記駆動手段は、前記光量調整手段の被写体側に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の光学機器。
  8. 前記駆動手段は、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材が最も近接した状態で、前記第2の光学部材と光軸に直交する方向で少なくとも一部が重なることを特徴とする請求項7に記載の光学機器。
  9. 前記制御手段は、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材が最も近接した状態では、前記駆動手段の駆動量を規制することを特徴とする請求項3に記載の光学機器。
  10. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の光学機器を備えた撮像装置。
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