JP2014174270A - Image blur correction device, lens barrel, optical equipment, and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置や、デジタル一眼レフ用の交換レンズ、双眼鏡および望遠鏡等の光学機器に搭載される像振れ補正装置に関する。 The present invention relates to an image shake correction apparatus mounted on an imaging apparatus such as a digital camera, an optical device such as a digital single lens reflex interchangeable lens, binoculars, and a telescope.
デジタルカメラ等に搭載されるレンズ鏡筒には、像振れ補正装置を備えるものがある。像振れ補正装置は、光学部材又は撮像素子を保持する像振れ補正ユニットを、光軸と直交する平面内の2方向(ヨー方向およびピッチ方向)に駆動することで、撮影時に発生する手振れの影響を緩和する。 Some lens barrels mounted on digital cameras and the like include an image blur correction device. The image shake correction apparatus drives an image shake correction unit that holds an optical member or an image sensor in two directions (yaw direction and pitch direction) in a plane orthogonal to the optical axis, thereby affecting the influence of camera shake that occurs during shooting. To ease.
特許文献1に開示の像振れ補正装置は、補正レンズを保持する像振れ補正ユニットを、所定の点を球心とする球面上の2方向にて駆動することで、補正レンズが移動した場合の光学性能の低下を防止する。 The image blur correction device disclosed in Patent Document 1 drives an image blur correction unit that holds a correction lens in two directions on a spherical surface with a predetermined point as a sphere, thereby moving the correction lens. Prevent degradation of optical performance.
光学機器を構成する複数のレンズ群は、ズーミング操作やフォーカス調節によって移動する。よって、補正レンズを回動させた際の光学性能を最良化するためには、補正レンズの回動中心からの曲率半径を、レンズ群の位置に応じて変更する必要がある。しかし、特許文献1で開示されている像振れ補正装置は、補正レンズが回動する球心の位置が固定されており、補正レンズが移動する球面の曲率半径が一定である。そのため、特許文献1に開示の像振れ補正装置を用いたレンズ鏡筒では、光学系の光軸方向の移動や構成する部品数の変化に応じて、補正レンズを回動させた際の光学性能を最良化できない。 The plurality of lens groups constituting the optical apparatus move by zooming operation or focus adjustment. Therefore, in order to optimize the optical performance when the correction lens is rotated, it is necessary to change the radius of curvature from the rotation center of the correction lens according to the position of the lens group. However, in the image blur correction device disclosed in Patent Document 1, the position of the sphere center around which the correction lens rotates is fixed, and the curvature radius of the spherical surface on which the correction lens moves is constant. Therefore, in the lens barrel using the image blur correction device disclosed in Patent Document 1, the optical performance when the correction lens is rotated in accordance with the movement of the optical system in the optical axis direction or the change in the number of components to be configured. Cannot be optimized.
本発明の目的は、像振れ補正用の光学素子が移動する面の曲率半径を可変設定することにより、光学素子を移動させた際の光学性能を向上させることである。 An object of the present invention is to improve the optical performance when the optical element is moved by variably setting the radius of curvature of the surface on which the image blur correcting optical element moves.
前記課題を解決するために、本発明に係る装置は、光学素子を保持する可動部を、光軸と直交する方向に移動させることにより像振れを補正する像振れ補正装置であって、前記可動部を移動させる駆動手段と、前記駆動手段により前記可動部が移動する面の曲率半径を設定する曲率半径設定手段を備える。 In order to solve the above-described problems, an apparatus according to the present invention is an image shake correction apparatus that corrects image shake by moving a movable portion that holds an optical element in a direction orthogonal to an optical axis. Drive means for moving the part, and curvature radius setting means for setting the curvature radius of the surface on which the movable part moves by the drive means.
本発明によれば、像振れ補正用の光学素子が移動する面の曲率半径を可変設定することにより、光学素子を移動させた際の光学性能を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the optical performance when the optical element is moved by variably setting the radius of curvature of the surface on which the image blur correcting optical element moves.
以下に、本発明の各実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。各実施形態に係る像振れ補正装置は、ビデオカメラ、デジタルおよび銀塩スチルカメラといった撮影装置や、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。例えば、各実施形態は撮像装置にて撮像光学系を構成する像振れ補正光学系に適用できる。像振れ補正レンズを用いて、手振れ等の振動による画像振れを補正するユニットは駆動制御部によって制御される。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The image shake correction apparatus according to each embodiment can be mounted on an optical apparatus including an imaging apparatus such as a video camera, a digital camera, and a silver salt still camera, and an observation apparatus such as a binocular, a telescope, and a field scope. For example, each embodiment can be applied to an image blur correction optical system that forms an imaging optical system in an imaging apparatus. A unit that corrects image blur due to vibration such as camera shake using the image blur correction lens is controlled by a drive control unit.
[第1実施形態]
図1および図2を参照して、本発明の第1実施形態に係るレンズ鏡筒について説明する。
図1は、レンズ鏡筒100の構成部品を示す分解斜視図である。レンズ鏡筒100は、直進筒101、カム筒102、固定レンズ群103、可動レンズ群104、像振れ補正装置110を備える。図2は、組み立て後のレンズ鏡筒100を、その光軸と平行な面で切断した場合の断面図である。図2(A)はカム筒102が第1の角度位置にある状態を示す。図2(B)はカム筒102が第2の角度位置にある状態を示す。以下では、光軸方向被写体側を前側とし、光軸方向撮像素子側を後側とし、光軸に直交する方向であって光軸に近づく側(レンズ鏡筒の径方向内側)を内側と定義して各部の位置関係を説明する。
直進筒101は略円筒形状の部材であり、直進筒101の内周部に固定レンズ群103および像振れ補正装置110を保持する。また直進筒101は、直進筒101の外周部でカム筒102を回転可能に軸支する。直進筒101は、軸方向に延在する複数の直進溝1011を有する。3本の直進溝1011は、可動レンズ群104が有する3本のカムフォロワ1043とそれぞれ嵌合する。この嵌合により、直進筒101は可動レンズ群104を光軸方向にて移動可能に支持する。
[First Embodiment]
The lens barrel according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing components of the
The
カム筒102は円筒状部材であり、直進筒101に対してその外側にて回転可能に軸支される。カム筒102は鏡筒カム溝1021、曲率操作溝1022を有する。鏡筒カム溝1021は、螺旋状に形成された3本の溝であり、可動レンズ群104のカムフォロワ1043とそれぞれ嵌合する。曲率操作溝1022はカム筒102の後端寄りの位置に形成されており、その詳細については後述する。
The
固定レンズ群103は、第1レンズ群1031、第1レンズ枠1032を備える。第1レンズ枠1032は第1レンズ群1031を保持し、直進筒101に固定される。
可動レンズ群104は、第2レンズ群1041、第2レンズ枠1042、複数のカムフォロワ1043を備える。第2レンズ枠1042は第1レンズ群1041を保持する。カムフォロワ1043は、第2レンズ枠1042の外周部に3個所取り付けられており、直進溝1011および鏡筒カム溝1021とそれぞれ嵌合する。複数のカムフォロワ1043は直進溝1011と鏡筒カム溝1021の交点に案内される。このため、カム筒102の回転とともに、可動レンズ群104は直進溝1011の方向に沿って光軸方向に進退可能である。
このように本実施形態では、直進筒101、カム筒102、可動レンズ群104によってレンズ移動機構が構成される。
The
The
As described above, in this embodiment, the
像振れ補正装置110は、補正レンズ111、リテーナ115(図2参照)を有する。像振れ補正装置110は、補正レンズ111を、光軸上の回転中心点(以下、点Oと記す)を中心とする球面上の任意の位置へ回動可能に支持する。なお、本明細書では平面上でのレンズ駆動を、球面上の駆動の一種とみなし、その場合の回転中心点Oを補正レンズ111から無限遠の位置とする。つまり、光軸に直交する平面を、回転中心点Oを基準とする曲率半径が無限大の球面とみなすこととする。
The image
像振れ補正装置110は、不図示の駆動制御部からの制御指令に従って補正レンズ111を駆動する。これによって、撮像光学系を通過した光像を移動させる像振れ補正動作が行われ、撮像面での像の安定性を確保できる。補正レンズ111は、撮像光学系により結像される像を偏心させることができ、像振れ補正光学系を構成する。本実施形態では、像振れ補正光学系を構成する光学素子として第3レンズ群(補正レンズ)111を用いる。これに限らず、撮像光学系に対してCCD(電荷結合素子)センサなどの撮像手段を駆動する構成でも撮像面での像の安定性を確保できる。この場合、撮像手段が像振れ補正光学系を構成する。
The image
リテーナ115は、光軸上の点を中心として回動可能に支持される案内部材である。リテーナ115の回動により、補正レンズ111と回転中心点Oまでの距離を変更できる。換言すると、補正レンズ111が球面上を移動する場合の当該球面の曲率半径を設定または変更することができる。リテーナ115は、その移動により曲率半径設定手段を構成する。リテーナ115は突起部1152を有する(図1参照)。この突起部1152は、カム筒102に設けた曲率操作溝1022と嵌合する。リテーナ115の詳細については後述する。
The
補正レンズ111が撮像光学系の中心から移動すると、一般に光学性能は低下してしまうが、適切な光学設計を施すことにより、その性能低下は無視し得る程度に抑えることができる。また、補正レンズ111が球面に沿って移動する場合、当該球面の曲率半径を適切な大きさに設定することで、光学性能の低下がさらに抑えられる。本実施形態で用いる撮像光学系は、図2(A)の状態と図2(B)の状態とで、光学性能上最も有利な曲率半径が異なる。
When the
次に、レンズ鏡筒100の機構部について説明する。
第1レンズ群1031、第2レンズ群1041、第3レンズ群1051は、レンズ鏡筒100の撮像光学系を構成する。レンズ鏡筒100を通過した被写体からの光は、撮像素子の受光面や写真フィルムの感光面などに結像する。レンズ鏡筒100は、被写体像の倍率変化や焦点調節、撮像光学系の収差調節などのために、カム筒102を操作してレンズ群同士の光軸方向の間隔を調節する。カム筒102が図2(A)に示すように第1の角度位置にある場合には、例えば撮像光学系を望遠側に設定した状態である。また、カム筒102が図2(B)に示すように第2の角度位置にある場合には、例えば撮像光学系を広角側に設定した状態である。
Next, the mechanism part of the
The
カム筒102は、曲率操作溝1022によりリテーナ115の突起部1152に連結されている。このため、カム筒102の回転によりレンズ群の光軸方向の移動に伴って、補正レンズ111が移動できる面の曲率半径も変更される。像振れ補正装置110は、それぞれの位置において、最も光学性能低下が少なくなる曲率半径に設定される。これはリテーナ115の移動による曲率半径設定機能に基づく。すなわち、撮像光学系のレンズ群が光軸方向に移動し、その位置変化に応じて像振れ補正光学系の移動を決定する面の曲率半径が変更される。これにより、撮影倍率の変更や焦点調節によって像振れ補正光学系の位置関係が変化した場合、それぞれの位置において、像振れ補正光学系が移動できる面の曲率半径を、光学性能上最も有利な値に設定することができる。
The
次に、像振れ補正装置110について、図3ないし図8を参照して詳細に説明する。
まず、像振れ補正装置110の構成部品を説明する。図3は、像振れ補正装置110を前側から見た場合の分解斜視図である。図4は、像振れ補正装置110を後ろ側から見た場合の分解斜視図である。像振れ補正装置110は、補正レンズ111を保持する可動部112を備える。可動部112と固定地板113との間に、複数の転動ボール114、リテーナ115が配置される。像振れ補正装置110はさらに、複数の付勢ばね116、第1の駆動部117、第2の駆動部118、蓋119を備える。第1の駆動部117は、第1の磁石1171と第1のコイル1172によって構成される。第2の駆動部118は、第2の磁石1181と第2のコイル1182によって構成される。第1の駆動部117と第2の駆動部118は、不図示の駆動制御部からの駆動信号によって第1のコイル1172、第2のコイル1182がそれぞれ通電されることでローレンツ力を発生させる。
Next, the image
First, components of the image
図5は、組み立て後の像振れ補正装置110を、光軸と平行な平面で切断した場合の断面図である。この状態でリテーナ115は第1の位置にある。図6は、図5の状態での正面図である。図7は、組み立て後の像振れ補正装置110を、光軸と平行な平面で切断した場合を示す断面図である。この状態でリテーナ115は第2の位置にある。図8は、図7の状態での正面図である。なお、図6および図8では説明の便宜のため、固定地板113、転動ボール114、リテーナ115のみを示す。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the assembled image
可動部112は、中央の開口部に補正レンズ111を保持する可動部材である。可動部112は、可動側ボール支持平面部1121と可動側ボール支持球面部1122(図4参照)、可動側ばねかけ部1123を有する。可動側ボール支持平面部(以下、可動側平面部という)1121および可動側ボール支持球面部(以下、可動側球面部という)1122は、転動ボール114と接触する可動側接触領域を構成する。可動側接触領域は、平面形状の第1領域と、球面の一部をなす形状をした第2領域を有する。
The
可動側平面部1121は光軸と直交する平面を有し、補正レンズ111の周囲にて3個所に等分配置される。可動側球面部1122は、3個所の可動側平面部1121の外周側にそれぞれ配置される。転動ボール114との接触面は光軸上に位置する回転中心点Oを球心とする球面の一部をなす。可動側ばねかけ1123は、付勢ばね116の一端を保持する。可動側ばねかけ1123は、補正レンズ111の周囲にて光軸回り方向の3個所に等分配置される。
固定地板113は略円盤状に形成され、他のレンズ群(例えば、結像光学系を構成するレンズ群)を固定するレンズ鏡筒に固定される。固定地板113は中央に開口部を備え、該開口部に可動部112が配置されることで、可動部112の移動範囲を制限する。固定地板113は光軸回り方向の3箇所に、固定側ボール支持平面部1131、固定側ボール支持球面部1132を有する。固定側ボール支持平面部(以下、固定側平面部という)1131および固定側ボール支持球面部(以下、固定側球面部という)1132は、転動ボール114が接触する固定側接触領域を構成する。固定側接触領域は、平面形状の第1領域と、球面の一部をなす形状をした第2領域を有する。
The movable side
The fixed
固定側平面部1131は、可動側平面部1121に対向するように、3個所等分配置される。固定側球面部1132は、可動側球面部1122に対向するように、3個所の固定側平面部1131の外周側にそれぞれ配置される。固定側球面部1132は、転動ボール114との接触面が、光軸上に位置する回転中心点Oを球心とする球面の一部をなす。したがって、固定側球面部1132は可動側球面部1122と同心の球面上にある。また、固定側球面部1132の半径は、可動側球面部1122の半径よりも、転動ボール114の直径だけ小さい。固定側平面部1131および固定側球面部1132の、光軸回り方向の幅は、転動ボール114の直径に可動部112の移動可能量の半分を加えた長さよりも大きい。よって、固定側平面部1131および固定側球面部1132の溝部内に転動ボール114を収納することができる。
固定地板113は中央の開口部の周囲にリテーナ支持部1133を有し、リテーナ115を回転可能に軸支する。固定地板113は底面部に固定側ばねかけ部1134(図4参照)を有する。付勢ばね116の一端を取り付けるための固定側ばねかけ部1134は、光軸回り方向の3個所に等分配置される。固定地板113は側面部に回転規制部1135を有する。回転規制部1135は、固定地板113の外周部に設けられた切欠部であり、リテーナ115の可動範囲を規制する。
The fixed
The fixed
転動ボール114は、固定地板113に対して可動部112を転動支持する可動支持部材である。その詳しい機能については後述する。本実施形態では3個の転動ボール114を使用するが、その数は限定されない。また、可動支持部材は転動ボール114のような球形に限定されず、摺動性の良いサイコロ状の部材であってもよい。
リテーナ115は略円盤状に形成され、リテーナ支持部1133により支持されることで、固定地板113に対し、後述の第1の位置と第2の位置の間で回転可能に軸支される。リテーナ115は、光軸回り方向にて3個所にカム溝部1151を有する。カム溝部1151の中心軸は、いわゆるアルキメデスの螺旋状に形成され、リテーナ115の回転に対して一定の割合で回転中心からの距離が変化する。カム溝部1151の幅は転動ボール114の直径に可動部112の移動可能量の半分を加えた長さよりも大きい。つまり、カム溝部1151の内部に転動ボール114を収納することができる。
The rolling
The
リテーナ115はその外周縁部から外側に突出した突起部1152を有する。突起部1152は、固定地板113の回転規制部1135の切欠部内に配置される。以下では、突起部1152が回転規制部1135の一方の端部(切欠部の内側縁部)と接触する位置を、リテーナ115の第1の位置と定義する。また、突起部1152が回転規制部1135の他方の端部と接触する位置を、リテーナ115の第2の位置と定義する。光軸方向から見た場合、第1の位置において、カム溝部1151は可動側平面部1121および固定側平面部1131と交わる。このとき、カム筒102は、図2(A)に示す第1の角度位置にある。また、第2の位置において、カム溝部1151は可動側球面部1122および固定側球面部1132と交わる。このとき、カム筒102は、図2(B)に示す第2の角度位置にある。
The
3本の付勢ばね116は、変形量に比例する付勢力を発生する引っ張りばねである。付勢ばね116は、その一端が可動側ばねかけ部1123に取り付けられ、他端が固定側ばねかけ部1134に取り付けられる。これにより、固定地板113と可動部112との間に付勢力が発生する。この付勢力により、転動ボール114は固定地板113と可動部112との間に挟持され、転動ボール114は固定地板113と可動部112との接触状態を保つ。なお、本実施形態では付勢力として弾性力を利用しているが、ばねに限らず、可動部材と固定部材との間に付勢力を与えるために静電力や磁力などを利用した付勢手段であってもよい。
The three urging
第1の駆動部117は、補正レンズ111の光軸と直交する第1の方向へ可動部112を移動させる駆動力を発生する。本実施形態では、第1の磁石1171と第1のコイル1172によるボイスコイル型モータを用いる。第1の磁石1171は、可動部112と一体に構成され、第1のコイル1172と対向する面が二分割され、それぞれN極およびS極に着磁される。第1のコイル1172は、第1の磁石1171の着磁面と対向して配置され、固定部材である蓋119に固定されている。第1のコイル1172への通電によって、第1の磁石1171で発生する磁束との作用でローレンツ力が生じ、可動部112が駆動される。なお、第1の駆動部117の原理や種類の如何は問わないので、ステッピングモータや超音波モータなどの公知の駆動部を利用してもよい。
The first driving unit 117 generates a driving force that moves the
第2の駆動部118は、補正レンズ111の光軸方向および第1の駆動部117の駆動方向と直交する第2の方向へ可動部112を移動させる駆動力を発生する。第1の駆動部117と同様のボイスコイルモータの構成をもつ。第2の駆動部118は、第1の駆動部117とは90°の回転位相差もって配置されており、その詳細な説明は省略する。
蓋119は中心穴をもつ円盤状に構成され、固定地板113に固定される固定部材である。固定地板113とともに形成される空間内に可動部112やリテーナ115等が収納される。これにより、像振れ補正装置110に衝撃力が加わった場合や、姿勢差が変化した場合でも、内部の部品の脱落を防止できる。蓋119は、第1のコイル1172および第2のコイル1182を保持する(図5、図7参照)。
The second driving unit 118 generates a driving force that moves the
The
次に像振れ補正装置110の動作を説明する。
リテーナ115が第1の位置にある場合、図6に示すように、転動ボール114は、カム溝部1151および固定側平面部1131に囲まれた空間内に配置される。このとき、カム溝部1151に案内されることによって、転動ボール114は固定側球面部1132への転動を阻止されている。また、転動ボール114は可動部112に対して可動側平面部1121と接している。可動部112は、付勢ばね116による付勢力によって固定地板113との間に転動ボール114を挟持しているので、可動部112の、固定地板113に対する光軸方向の位置が安定して決まる。この状態で、可動部112は光軸に直交する平面内を移動可能に支持されている。第1の駆動部117および第2の駆動部118の各コイルに所定の電流を流すことにより、可動部112を平面内の目標位置に移動させることができる。この平面とは、可動側平面部1121および固定側平面部1131に対して平行な面である。可動部112の移動により、手振れなどの振動に対して撮像光学系の結ぶ像が補正されて安定化される。なお、可動部112の回転方向の位置は、3本の付勢ばね116の付勢力によって決まる安定点の位置となる。以下では、可動部112が転動ボール114によって移動可能に支持される面を、「移動可能面」と呼ぶ。リテーナ115が第1の位置にある状態で、移動可能面は平面となっている。
Next, the operation of the image
When the
次に、リテーナ115を第2の位置に切り替えた場合を説明する。図8は、リテーナ115が図6の状態から時計回り方向に回転した状態を示す。転動ボール114は、カム溝部1151および固定側球面部1132に囲まれた空間内に移動する。このとき転動ボール114は、カム溝部1151に案内されることによって、固定側平面部1131に戻らないように阻止される。転動ボール114は、可動部112に対して可動側球面部1122で接している。可動部112は、付勢ばね116による付勢力によって固定地板113との間に転動ボール114を挟持している。
Next, a case where the
前述のように可動側球面部1122の曲率半径は、固定側球面部1132の曲率半径に転動ボール114の直径を加えた長さに等しい。したがって、転動ボール114の位置によらずに、固定地板113に対して光軸方向における可動部112の位置は安定して決まる。この状態で、可動部112は、光軸上に位置する回転中心点Oを中心として、球面上を移動可能に支持されている。すなわち、この場合の移動可能面は球面である。可動部112を径方向に移動させていくに従い、補正レンズ111の光軸は、移動前の元の光軸に対して次第に傾いていく。第1の駆動部117および第2の駆動部118の各コイルに所定の電流を流すことにより、可動部112を球面上の目標位置に移動させることができる。この移動により、手振れなどの振動に対して撮像光学系の結ぶ像を補正して安定化させることができる。なお、可動部112の回転方向の位置は、3本の付勢ばね116の付勢力により決まる安定点の位置となる。
As described above, the radius of curvature of the movable-side
第1実施形態では、カム筒102の回転によってリテーナ115の回転位置を切り替えることで、可動部112の移動可能面を平面から球面へ、または球面から平面へと切り替えることができる。よって、撮像光学系の光軸方向の位置変化に応じて、リテーナ115を回転させることで、カム筒102が図2(A)の状態と図2(B)の状態にあるときの双方において光学性能が最良となる。
In the first embodiment, the movable surface of the
[変形例]
次に、第1実施形態の変形例を説明する。
(1)転動ボールの支持面を、曲率半径の異なる複数の曲面の組み合わせで構成する変形形態。
第1実施形態では可動側平面部1121および固定側平面部1131をそれぞれ平面形状に構成した。これらの平面部を球面部とし、その曲率半径を、可動側球面部1122および固定側球面部1132と曲率半径とは異なる構成にしてもよい。これにより、可動部112の移動可能面を、曲率半径の異なる複数の球面から選択することができる。なお、平面は曲率半径が無限大の球面と捉えることできる。よって可動側接触領域である可動側球面部1122と可動側平面部1121は、曲率半径の異なる球面で形成されていると言える。同様に、固定側接触領域である固定側球面部1132と固定側平面部1131は、曲率半径の異なる球面で形成されていると言える。
[Modification]
Next, a modification of the first embodiment will be described.
(1) A modified form in which the support surface of the rolling ball is composed of a combination of a plurality of curved surfaces having different radii of curvature.
In the first embodiment, the movable side
(2)転動ボールの支持面のうち、対向する面同士を、異なる中心点(球心)を持つ球面で構成する変形形態。
第1実施形態において、可動側平面部1121、可動側球面部1122は、それぞれ固定側平面部1131、固定側球面部1132を、転動ボール114の直径の大きさだけオフセットさせた面であった。すなわち、可動側平面部1121は、固定側平面部1131と同心の球面である(この場合、平面は球心が無限遠にあるとみなす)。また、可動側球面部1122は、固定側球面部1132と同心の球面である。これにより、リテーナ115が第1の位置、第2の位置のそれぞれにあるときに、転動ボール114の位置に依存せずに、それぞれの回転中心点から補正レンズ111までの距離を変えずに可動部112を移動することができる。
これに対して、可動側の転動ボール支持面と固定側ボール支持面のどちらか一方のみが、曲率半径の異なる面で形成される構成が挙げられる。例えば、可動部にはボール支持平面とボール支持球面が形成され、それぞれに対向する固定地板側のボール支持面が両面とも平面の場合である。この構成では、転動ボール114の位置などによって、補正レンズ111の光軸方向の位置が変化し得る。この変動量を見込んだ設計が可能であれば、対向し合う面の一方の面のみが曲率半径の異なる面で形成される場合でも、リテーナ115の回動により、可動部112の移動可能面を切り替えることができる。これにより、他方の面の形状が簡易化するので製造が容易となり、像振れ補正装置の生産性の向上に寄与する。
(2) A modification in which opposing surfaces of the rolling ball support surfaces are formed of spherical surfaces having different center points (sphere centers).
In the first embodiment, the movable side
On the other hand, there is a configuration in which only one of the movable-side rolling ball support surface and the fixed-side ball support surface is formed with surfaces having different curvature radii. For example, this is a case where a ball support plane and a ball support spherical surface are formed on the movable part, and the ball support surfaces on the fixed ground plate facing each other are both flat. In this configuration, the position of the
(3)光学系を構成する部品数に応じてリテーナの駆動制御を行う変形形態。
第1実施形態では、撮像光学系の光軸方向の位置変化に応じてカム筒102がリテーナ115を回転させることで、補正レンズを回動させた際の光学性能の最良化が実現される。しかし、光学性能の最良化を実現するための、補正レンズから回転中心点Oまでの距離は、光学系の光軸方向の位置関係のみによって変化するとは限らない。例えば、撮影光学系にエクステンダやコンバーションレンズといった別の光学系を取り付けた場合に、前記の距離は変わり得る。このような別の光学系を取り付ける位置は、レンズ鏡筒の先端でもあっても、後端であっても、中間であってもよい。この場合、別の光学系の取り付け位置を検出する検出部を設け、位置検出情報に応じてリテーナ115を駆動する駆動制御部を備えた構成となる。すなわち、光学系を構成する部品数の変化に応じて、回転中心点Oから補正光学系までの距離を設定し、または変更する制御が行われる。像振れ補正用の補正レンズが移動する球面の曲率半径を可変設定することにより、光学系の光軸方向の移動や構成する部品数の変化に応じて、補正レンズを回動させた際の光学性能を最良化することができる。
(3) A modification in which the drive control of the retainer is performed in accordance with the number of parts constituting the optical system.
In the first embodiment, the
[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態に係るレンズ鏡筒200について、図9ないし図11を参照して説明する。なお、第2実施形態にて前記第1実施形態の場合と同様の機能を有する部材には既に使用した符号を付すことで、それらの詳細な説明を省略する。このような省略の仕方は後述の実施形態でも同様である。
まず、本実施形態のレンズ鏡筒を構成する部材について説明する。図9は、レンズ鏡筒200の構成例を示す分解斜視図である。レンズ鏡筒200は、直進筒101、カム筒202、固定レンズ群103、可動レンズ群104、像振れ補正装置210を備える。
カム筒202は、複数のカム溝部2021、曲率操作溝部2022、弾性変形部2023を有する。曲率操作溝部2022と弾性変形部2023はカム筒202の後端寄りに形成されている。曲率操作溝部2022は、像振れ補正装置210に設けられたリテーナ215の突起部2152と嵌合する。曲率操作溝部2022とカム筒202の円筒部は弾性変形部2023で連結されている。
[Second Embodiment]
Next, a
First, members constituting the lens barrel of this embodiment will be described. FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating a configuration example of the
The
次に像振れ補正装置210について、図10を参照して説明する。図10はリテーナ215が第1の位置にあるときの正面図である。像振れ補正装置210は、補正レンズ111、可動部112、固定地板213、転動ボール114(カム溝部2151内)、リテーナ215、付勢ばね116、第1の駆動部117、第2の駆動部118、蓋119を備える。説明の便宜のため、固定地板213、転動ボール114、リテーナ215のみを示す。
固定地板213は、回転規制部2135の両端がN極およびS極にそれぞれ着磁されており、その他について第1実施形態で説明した固定地板113と同様である。またリテーナ215は、突起部2152が鉄などの強磁性体で形成されている点で突起部1152と相違する。
Next, the image
The fixed
突起部2152と回転規制部2135の間には、磁気的な吸引力を働かせることができる。リテーナ215が第1の位置または第2の位置にあるときは、リテーナ215の持つ磁気的なポテンシャルエネルギーを相対的に小さくすることができる。すなわち、転動ボール114が複数のボール支持面部同士の境界を移動できない状態では、これらの境界を移動できる状態に比べて、リテーナ215の持つポテンシャルエネルギーが小さくなる。その結果、リテーナが第1の位置および第2の位置にある場合に安定位置が得られる。なお、複数のボール支持面部同士の境界とは、可動側平面部1121と可動側球面部1122との境界、および固定側平面部1131と固定側球面部1132との境界である。
A magnetic attractive force can be applied between the
リテーナ215が第1の位置と第2の位置の間に位置した状態で可動部112が駆動された場合、転動ボール114がボール支持平面部とボール支持球面部との境界を乗り越えることで、可動部112の動作が不安定になる可能性がある。すなわち、可動部112の移動可能面が球面になるか、または平面になるかの選択が、転動ボール114の位置に依存してしまう。転動ボール114の位置は衝撃などによって容易に変化し得るので、再現性のある駆動ができなくなる。本実施形態の構成を採ることにより、このような現象の発生頻度を低減できる。なお、リテーナ215を第1の位置および第2の位置で安定状態に維持するための手段としては、磁気的なエネルギーを利用する方法に限らず、弾性力や静電力を利用した手段でも同様の効果を実現できる。また、各ボール支持面を曲率半径の異なる3つ以上の領域に分割した形態でも、転動ボール114がそれぞれの領域の境界を移動できるときのポテンシャルエネルギーを、各領域の境界を移動できないときのポテンシャルエネルギーよりも高くすればよい。これにより、同様の効果が得られる。
When the
像振れ補正装置210は、カム筒202の回転角とリテーナ215の回転角との関係が、いわゆるヒステリシス特性を有する。この特性について、図11を参照して説明する。
図11(A)は、カム筒202とリテーナ215の機構を説明する模式図である。カム筒202の回転角度をXで表わし、リテーナ215の回転角度をYで表す。曲線2153は、リテーナ215の持つポテンシャルエネルギーを表している。図11(A)の下に行くほどポテンシャルエネルギーが低くなって、リテーナ215は安定する。また、領域Zは、転動ボール114が可動側平面部1121と可動側球面部1122との境界や、固定側平面部1131と固定側球面部1132との境界を移動できる領域を示す。
図11(A)の状態にて、カム筒202を正方向(右方向)に微小量だけ移動させたとしても、突起部2152と回転規制部2135の間に働く磁気吸引力により、リテーナ215は移動しない。カム筒202をさらに移動し、弾性変形部2023に蓄えられる弾性エネルギーが、リテーナ215が第1の位置にあるときのポテンシャルエネルギーを超えると、リテーナ215は第2の位置まで急激に移動する。このとき、リテーナ215は第1の位置と第2の位置との間にある領域Zを越える。これは、リテーナ215のポテンシャルエネルギーの分布と、弾性変形部2023の特性を適切な関係に設計しておくことで実現できる。
In the image
FIG. 11A is a schematic diagram for explaining the mechanism of the
In the state shown in FIG. 11A, even if the
リテーナ215を第2の位置から第1の位置に移動させる場合には、前記と逆の動作となり、リテーナ215が領域Zで安定することはない。図11(B)には、XとYの関係をグラフに示す。横軸にカム筒202の回転角度Xを示し、縦軸にリテーナ215の回転角度Yを示す。第1の位置から第2の位置への移動経路と、第2の位置から第1の位置への移動経路が異なっており、ヒステリシス特性を示すことが分かる。
第2実施形態では、カム筒202がどの回転位置にあっても、転動ボール114が平面部と球面部の境界を乗り越える状態となって不安定化することを回避できる。その結果、可動部112の動作が安定する。
When the
In the second embodiment, it can be avoided that the rolling
なお、第2実施形態では、カム筒202の回転角度と撮像光学系の光軸方向のレンズ位置は等価である。カム筒202の回転角度とリテーナ215の回転角度との関係がヒステリシス性をもつことは、撮像光学系の光軸方向のレンズ位置とリテーナ215の回転角度との関係がヒステリシス性をもつことに等しい。カム筒202の回転角とリテーナ215の回転角との関係にヒステリシス性を付与するためには、例えばカム筒202の回転角を位置センサで検出し、リテーナ215の角度をアクチュエータで制御する制御手段を講じてもよい。制御手段にヒステリシス回路を用いることにより、電気的な回路を用いて前記と同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the rotation angle of the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係るレンズ鏡筒について、図12を参照して説明する。第3実施形態に係るレンズ鏡筒が第1実施形態の場合と相違する点は、像振れ補正装置310の構成である。像振れ補正装置310は、補正レンズ111、可動部312、固定地板313、転動ボール114、リテーナ115、付勢ばね116、第1の駆動部117、第2の駆動部118、蓋119を備える。
[Third Embodiment]
Next, a lens barrel according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The lens barrel according to the third embodiment is different from that of the first embodiment in the configuration of the image
図12は、組み立て後の像振れ補正装置310を、光軸と平行な平面で切断した場合の断面図である。このとき、リテーナ115は第1の位置にある。本実施形態では、可動側と固定側のそれぞれのボール支持面部を、曲率半径の異なる複数の領域に分割するのではなく、曲率半径が連続的に変化していく無段階のボール支持面部を用いる。
可動部312は、可動側ボール支持面部3121を有する。可動側ボール支持面部3121の径方向の断面形状(固定地板313との対向面側)は、例えば双曲線や放物線などの曲率半径が連続的に変化する曲線によって形成される。本実施形態では、径方向の距離が大きくなるほど、曲率半径が小さくなる曲線を用いており、この曲線を光軸回りに回転させた回転面により可動側ボール支持面部3121が形成される。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the assembled image
The
固定地板313は、固定側ボール支持面部3131を有する。固定側ボール支持面部3131の径方向の断面形状(可動部312との対向面側)は、曲率半径が連続的に変化する曲線によって形成される。本実施形態では、可動側ボール支持面部3121を形成する曲面を、転動ボール114の直径の大きさだけオフセットさせた曲面により固定側ボール支持面部3131が形成される。
リテーナ115の角度位置を変更することにより、転動ボール114と可動側ボール支持面部3121および固定側ボール支持面部3131との接触点を選択することができる。接触点を外周側に移動した場合、可動部312の移動可能面の曲率半径を小さくすることができる。逆に接触点を内周側に移動した場合には、可動部312の移動可能面の曲率半径を大きくすることができる。一方、可動部312の移動可能領域を大きくすると、移動可能範囲の中心付近と境界付近とでは、可動部312が移動する際の曲率半径が変化する。その曲率半径の変化量を無視できる場合や、該変化量を見越した設計ができる場合には、リテーナ115の位置を連続的に変えることで、移動可能面の曲率半径を連続的に変化させることができる。
The fixed
By changing the angular position of the
第3実施形態では、像振れ補正装置310を用いることにより、カム筒の位置、すなわち撮像光学系のレンズ位置に応じて、像振れ補正光学系の移動可能面の曲率半径を連続的に変化させることができる。これにより、光学系の光軸方向の連続的な位置変化に対して、それぞれの位置に応じて光学性能を最良化できる。
なお、第3実施形態では、可動支持部材である転動ボール114によって可動部312を転動支持する構成を例示した。これにより、可動部312に発生する摺動摩擦を小さくすることができるので、高精度な位置決めを実現できる。変形例として、転動ボール114をカム溝部1151および固定側の支持面部に嵌合させる構成を採用してもよい。その場合、可動部312は転動支持ではなく摺動支持される。摺動摩擦が発生するものの、リテーナ115の位置を決めると、転動ボール114の位置が一意に決まる。これにより、転動ボール114の位置に起因する、移動可能面の曲率半径のばらつきを小さくすることができる。
In the third embodiment, by using the image
In the third embodiment, the configuration in which the
[第4実施形態]
次に本発明の第4実施形態に係るレンズ鏡筒を説明する。図13は像振れ補正装置410の要部を示す図である。以下、前記実施形態と相違する像振れ補正装置410の構成例を詳述する。
本実施形態においては、位置センサ405によって、直進筒101に対するカム筒102の回転位置を検出して電気信号に変換する。検出信号は駆動制御部406に送られる。なお、エクステンダやコンバージョンレンズの装着の有無に応じて、移動可能面の曲率半径を変更する場合には、位置センサ405がカム筒102の回転位置ではなく、光学系を構成する光学部品の変更や部品数の変化を検出する。
[Fourth Embodiment]
Next, a lens barrel according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is a diagram illustrating a main part of the image
In the present embodiment, the
像振れ補正装置410は、補正レンズ111、可動部412、固定地板413、付勢ばね116、第1のコイル1172、第2のコイル1182、蓋119を備える。図13(A)は、補正レンズ111の移動可能面の曲率半径をR1に設定した場合の、光軸と平行な平面で切断した断面図である。図13(B)は、補正レンズ111の移動可能面の曲率半径をR2に設定した場合の、光軸と平行な平面で切断した断面図である。
可動部412は、補正レンズ111を保持し、接触部4121を介して固定地板413に対して移動可能に支持される。固定地板413は、変形接触面部4131と、接触面アクチュエータ4132を備える。変形接触面部4131は、接触部4121と接触するため、適度な表面硬度と強度を有する。接触面アクチュエータ4132は、駆動制御部406からの指令値に基づいて、変形接触面部4131を変形させる。変形接触面部4131は適切な厚さと物性値を有しており、接触面アクチュエータ4132によって、所定の曲率半径を持つ球面に弾性変形する。接触面アクチュエータ4132としては、例えば圧電素子やリードスクリューを用いたステッピングモータなどを使用できる。また、圧電素子を用いたバイモルフ型アクチュエータや、人工筋肉型アクチュエータを利用することで変形接触面部と接触面アクチュエータを一体化させた構成を用いてもよい。
The image
The
次に像振れ補正装置410の動作を説明する。
カム筒102の回転により撮像光学系の光軸方向の位置を変化させると、位置センサ405は、直進筒101に対するカム筒102の回転位置を検出する。駆動制御部406は、検出位置に応じて、所定の量だけ接触面アクチュエータ4132を駆動する。その結果、変形接触面部4131は適切な曲率半径となるように変形する。可動部412は、変形接触面部4131の形状にしたがって移動可能に支持される。その結果、補正レンズ111の移動可能面の曲率半径を所定の値に設定することができる。
図13(A)は、例えば撮像光学系を広角側に設定したときの状態を示し、移動可能面の曲率半径がR1に設定される。また図13(B)は、例えば撮像光学系を望遠側に設定したときの状態を示し、移動可能面の曲率半径がR2に設定される。R1およびR2の値を適切な値と設定することで、補正レンズ111を移動させた際の光学性能を最良化できる。
Next, the operation of the image
When the position of the imaging optical system in the optical axis direction is changed by the rotation of the
FIG. 13A shows a state when the imaging optical system is set to the wide angle side, for example, and the radius of curvature of the movable surface is set to R1. FIG. 13B shows a state when the imaging optical system is set to the telephoto side, for example, and the radius of curvature of the movable surface is set to R2. By setting the values of R1 and R2 to appropriate values, the optical performance when the
なお、前記構成に限らず、変形接触面部および接触面アクチュエータについては、可動部に配置してもよい。また、前記実施形態と同様に、可動部材と固定部材の間に転動部材(ボールや円柱部材等)を配置してもよい。像振れ補正光学系の移動可能面の曲率を変更できる構成であれば、その実現手段の如何は問わない。
第4実施形態においては、位置センサ405、駆動制御部406、および接触面アクチュエータ4132によって、曲率半径設定手段が構成される。接触面アクチュエータ4132を用いて変形接触面部4131を、任意の曲率半径の形状に設定できる。この他、光学系の光軸方向の位置関係に応じて、変形接触面部4131を所定の曲率半径に変形させる機構部(カムやギヤ等を利用した伝達機構)を用いてもよい。この場合、伝達機構が曲率半径設定手段を構成する。
本発明は、前記の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。
In addition, you may arrange | position to a movable part about not only the said structure but a deformation | transformation contact surface part and a contact surface actuator. Further, as in the above embodiment, a rolling member (such as a ball or a cylindrical member) may be disposed between the movable member and the fixed member. As long as the curvature of the movable surface of the image blur correction optical system can be changed, any means for realizing it can be used.
In the fourth embodiment, a curvature radius setting unit is configured by the
The present invention is not limited to those exemplified in the above embodiments, and materials, shapes, dimensions, forms, numbers, arrangement locations, and the like can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention. .
102 カム筒
104 可動レンズ群
110 像振れ補正装置
111 補正レンズ
112 可動部
1121,1122 可動側接触領域
113 固定地板
1131,1132 固定側接触領域
114 転動ボール(可動支持部材)
115 リテーナ(案内部材)
DESCRIPTION OF
115 Retainer (guide member)
Claims (15)
前記可動部を移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により前記可動部が移動する面の曲率半径を設定する曲率半径設定手段を備えることを特徴とする像振れ補正装置。 An image blur correction apparatus that corrects image blur by moving a movable portion that holds an optical element in a direction perpendicular to the optical axis,
Drive means for moving the movable part;
An image blur correction apparatus comprising: a curvature radius setting unit that sets a curvature radius of a surface on which the movable unit moves by the driving unit.
前記可動部が有する可動側接触領域と対向する固定側接触領域を有し、前記案内部材を支持する固定部材と、
前記可動部の可動側接触領域および前記固定部材の固定側接触領域に接触して前記可動部を移動し得る状態で支持する可動支持部材と、
前記可動部と前記固定部材との間に前記可動支持部材を保持する付勢力を発生させる付勢手段を備え、
前記案内部材は軸を中心に回動し、前記可動支持部材が前記可動側接触領域および前記固定側接触領域と接触する位置を変更して前記曲率半径を設定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。 A guide member that is rotatable about a point on the optical axis as a rotation center point, and that constitutes the curvature radius setting means;
A fixed member that has a fixed-side contact region facing the movable-side contact region of the movable part and supports the guide member;
A movable support member that supports the movable part in a state where the movable part can be moved in contact with the movable side contact area of the movable part and the fixed side contact area of the fixed member;
An urging means for generating an urging force for holding the movable support member between the movable portion and the fixed member;
2. The curvature radius is set by changing the position where the guide member rotates about an axis and the movable support member contacts the movable contact area and the fixed contact area. The image blur correction device according to 1.
前記案内部材は光軸回りに回動し、前記可動支持部材が接触する領域を前記複数の領域から選択することを特徴とする請求項2に記載の像振れ補正装置。 The movable-side contact area and the fixed-side contact area each have a plurality of areas having a shape that forms a part of a spherical surface with different curvature radii,
The image blur correction apparatus according to claim 2, wherein the guide member rotates around an optical axis, and an area in contact with the movable support member is selected from the plurality of areas.
前記案内部材は光軸回りに回動し、前記可動支持部材が接触する前記第1領域または第2領域を選択することを特徴とする請求項2に記載の像振れ補正装置。 The movable-side contact region and the fixed-side contact region each have a planar first region and a second region that forms a part of a spherical surface,
The image blur correction apparatus according to claim 2, wherein the guide member rotates around an optical axis and selects the first region or the second region in contact with the movable support member.
前記可動部に前記コイルまたは磁石が固定されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の像振れ補正装置。 The driving means comprises a coil and a magnet;
The image blur correction apparatus according to claim 1, wherein the coil or the magnet is fixed to the movable portion.
レンズを光軸方向に移動可能に支持するレンズ移動機構を備えたレンズ鏡筒であって、
前記レンズが光軸方向に移動する際に、前記像振れ補正装置の曲率半径設定手段が前記曲率半径を設定することを特徴とするレンズ鏡筒。 An image blur correction apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A lens barrel having a lens moving mechanism for supporting the lens so as to be movable in the optical axis direction;
A lens barrel in which, when the lens moves in the optical axis direction, a curvature radius setting unit of the image blur correction apparatus sets the curvature radius.
レンズを光軸方向に移動可能に支持するレンズ移動機構を備えたレンズ鏡筒であって、
前記レンズ移動機構は、前記レンズを光軸方向に移動させるとともに、前記案内部材を回動させるカム筒を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。 An image blur correction device according to any one of claims 2 to 5,
A lens barrel having a lens moving mechanism for supporting the lens so as to be movable in the optical axis direction;
The lens barrel includes a cam barrel that moves the lens in the optical axis direction and rotates the guide member.
前記曲率半径設定手段は前記検出手段が検出した前記光学部品に従って前記曲率半径を設定することを特徴とする請求項8または9に記載のレンズ鏡筒。 A detecting means for detecting a change in an optical component constituting the optical system;
The lens barrel according to claim 8 or 9, wherein the curvature radius setting means sets the curvature radius in accordance with the optical component detected by the detection means.
前記制御手段は、前記可動支持部材が前記複数の領域の境界を通過できる場合の前記案内部材のポテンシャルエネルギーを、前記可動支持部材が前記複数の領域の境界を通過できない場合のポテンシャルエネルギーよりも高く設定することを特徴とする請求項11に記載のレンズ鏡筒。 The movable-side contact region and the fixed-side contact region that are in contact with the movable support member each have a plurality of regions with different curvature radii,
The control means is configured such that the potential energy of the guide member when the movable support member can pass through the boundaries of the plurality of regions is higher than the potential energy when the movable support member cannot pass through the boundaries of the plurality of regions. The lens barrel according to claim 11, wherein the lens barrel is set.
レンズを光軸方向に移動可能に支持するレンズ移動機構を備えたレンズ鏡筒であって、
前記レンズが光軸方向に移動する際に、前記像振れ補正装置の曲率半径設定手段は、前記レンズの位置または光学系を構成する部品数を検出して前記アクチュエータまたは機構部を駆動することにより前記曲率半径を設定することを特徴とするレンズ鏡筒。 An image blur correction device according to claim 6;
A lens barrel having a lens moving mechanism for supporting the lens so as to be movable in the optical axis direction;
When the lens moves in the optical axis direction, the curvature radius setting means of the image blur correction device detects the position of the lens or the number of parts constituting the optical system and drives the actuator or mechanism unit. A lens barrel characterized by setting the radius of curvature.
An image pickup apparatus comprising the lens barrel according to claim 1.
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