JP2016033560A - 像ぶれ補正装置を有する光学機器 - Google Patents

像ぶれ補正装置を有する光学機器 Download PDF

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Abstract

【課題】レンズまたは撮像装置の手振れ補正装置の駆動部を小型化することを可能にした光学機器を提供すること。
【解決手段】撮影レンズと、前記撮影レンズの一部の補正レンズまたは撮像素子と、前記撮影レンズまたは前記撮像素子を保持する保持枠と、1個の磁石と、前記磁石に対向する位置に配置された3個のコイルと、3個の前記コイルをそれぞれ保持するコイル駆動枠があり、前記保持枠と前記コイル駆動枠は駆動力を伝達する駆動力伝達部を有し、3個の前記コイルに通電することにより、前記磁石の磁力により、前記コイルに駆動力を発生し、前記駆動力により前記コイル駆動枠が移動することにより、前記撮影レンズまたは前記撮像素子の前記保持枠が、少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直な第1の方向と、少なくとも前記光軸に対して垂直で、第1の方向と異なる第2の方向と、少なくとも前記光軸を中心に回転方向に駆動されることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、いわゆる手振れによる像振れを補正するために光軸とは異なる方向にレンズまたは撮像素子等の光学素子を移動させる像振れ補正装置に関するものであり、たとえば、レンズ鏡筒や、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮影装置や、双眼鏡、天体望遠鏡等の観察装置に組み込むのに好適な振れ補正装置を有する光学機器に関する。
従来、手持ち撮影時において生じ易い手振れ等による像振れを防止するため、カメラや双眼鏡の振れ情報を検出し、その検出結果に応じて光学的にその振れをキャンセルして振れ補正を実現する装置が種々提案されている。
特許文献1では、固定枠に取り付けられた3個の駆動用コイルと移動枠に取り付けられた3個の駆動用磁石と駆動用磁石の裏側に取り付けられた3個のバックヨークと駆動用磁石により吸着力を発生させる固定枠に取り付けられた3個の吸着用ヨークかある。これらにより構成された3個の駆動部が振れ補正用レンズを中心にしてドーナッツ状に配置されている。この構成により振れ補正用レンズを光軸に対して垂直方向に移動することで、像ぶれ補正を行ない。また、振れ補正用レンズを、光軸を中心とする回転方向に移動させることで、振れ補正用レンズを係止ししている。以上の様な構成が開示されている。
特許文献2では、固定部材に固定された1つのマグネットとそのマグネットの両面に第1コイルと第2コイルを配置している。その2つのコイルは光軸と垂直方向で同じ方向に力を発生することができる。第1コイルは補正レンズを保持する第1移動部材に固定されていて、第2コイルは第2移動部材に固定されている。
固定部材のガイドピンと第2移動部材のコイルの力の発生方向とは45度の角度をなすガイド溝により、コイルの取り付けられた駆動枠をコイルの発生力の方向から45度の方向へ第2移動部材は移動する。第1移動部材は、第2移動部材に対してコイルの発生力の方向に移動可能で、コイルの発生力とは垂直方向には規制せれている。
それで、さらに第2移動部材の移動により、補正レンズを取り付けた第1移動部材はコイルの力の発生方向とは垂直方向に移動する。また、補正レンズを取り付けた第1移動部材に取り付けられた第1コイルの発生力で、補正レンズはコイルの発生力と同じ方向に移動する。これにより、補正レンズは光軸に垂直な2つの方向に移動し、振れ補正を行う。上記の様な構成が開示されている。
特開2008−287159号公報 特許第4692027号公報
しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、3個の駆動部が別々に光軸まわりにドーナッツ状に均等に配置されているので、レンズシフト部は光軸方向から見て広い面積を必要としてしまう。また、別々に磁石とヨークが必要なので部品点数が多くなってコストが高くなどしてしまう。
また、上述の特許文献2に開示された従来技術では、駆動部は一箇所に集まって配置されているが、2つの駆動しかないので、移動部を回転させることができない。2つの方向にガイドが必要で大型化してしまう。
そこで、本発明の目的は、レンズまたは撮像装置の手振れ補正装置の駆動部を小型化することを可能にした光学機器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る像ぶれ補正装置を有する光学機器の構成は、
撮影レンズと、
少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直な第1の方向と、
少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直で、第1の方向と異なる第2の方向と、
少なくとも前記撮影レンズの光軸を中心とする回転方向に
移動可能な前記撮影レンズの一部の補正レンズまたは撮像素子と、
前記撮影レンズまたは前記撮像素子を保持する保持枠と、
1個の磁石と、
前記磁石に対向する位置に配置された3個のコイルと、
3個の前記コイルをそれぞれ保持するコイル駆動枠
があり、
前記保持枠と前記コイル駆動枠は駆動力を伝達する駆動力伝達部を有し、
3個の前記コイルに通電することにより、前記磁石の磁力により、前記コイルに駆動力を発生し、
前記駆動力により前記コイル駆動枠が移動することにより
前記撮影レンズまたは前記撮像素子の前記保持枠が、
少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直な第1の方向と
少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直で、第1の方向と異なる第2の方向と
少なくとも前記撮影レンズの光軸を中心とする回転方向に
駆動されることを特徴とする。
本発明によれば、光軸方向から見て駆動部が一箇所にあり、光軸方向から見て、占有面積が小さくできる像ぶれ補正装置を有する光学機器を提供することができる。
第1の実施例の防振レンズ駆動部の斜視図 第1の実施例の鏡筒断面図 第1の実施例の防振レンズ駆動部の分解斜視図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠が中心にある図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠が上にある図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠が下にある図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠が左にある図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠が右にある図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠が左で回転した位置にある図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠が固定位置にある図 第1の実施例の撮像面側から見た補正レンズ枠と移動枠の突起部の図
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態にかかわる光学機器の振れ補正装置である。
以下、図1から10図を参照して、本発明の第1の実施例による、光学機器の振れ補正装置について説明する。図2には、本発明の実施形態である振れ補正装置を有する光学機器の光軸を含む断面図である。図1は、図2に示した光学機器の振れ補正装置の斜視図である。図3は図1に示した振れ補正装置の分解斜視図である。図4から図10には、図1で示した光学機器を光軸方向から見た図であり、振れ補正枠を中心にあるときと、中心から上下左右または回転をさせた時の図である。図11は、補正レンズ枠15の3個の長溝部と3個の移動枠の突起部の係合を示す断面図である。なお、このレンズ鏡筒は、ビデオカメラ等の撮影装置に用いられるものである。
このレンズ鏡筒の光学系は、被写体側から順に、凸凹凸凸の4群構成の変倍光学系である。L1は固定の第1群レンズ、L2は光軸方向に移動して変倍動作を行なう第2群レンズ、L3は光軸直交面内で移動して振れ補正動作を行なう第3群レンズである振れ補正レンズ、L4は光軸方向に移動して合焦動作を行なう第4群レンズである。
また、1は第1群レンズL1を保持する固定鏡筒、2は第2群レンズL2を保持する変倍移動枠、3は補正レンズL3を光軸直交面内で移動可能とする補正レンズユニットである。4は第4群レンズL4を保持する合焦移動枠、5はCCD等の撮像素子が固定される後部鏡筒である。
固定鏡筒1と後部鏡筒5との間には不図示の2本のガイドバーが位置決め固定されている。変倍移動枠2および合焦移動枠4は、不図示の固定鏡筒1と後部鏡筒5に固定された光軸に平行なガイドバーにより光軸方向に移動可能に支持されている。
なお、変倍移動枠2および合焦移動枠4はそれぞれ、一方の不図示のガイドバーに対して光軸方向に所定の長さを有するスリーブ部で嵌合することにより、光軸方向への倒れが防止されている。他方のガイドバーにU溝部で係合することにより上記一方のガイドバー回りでの回転が防止される。
変倍移動枠2と合焦移動枠4は、ステッピングモーター等の駆動部により光軸方向に移動される。
補正レンズユニット3は、後部鏡筒5に位置決めされた上で、後部鏡筒5に固定されている。補正レンズユニット3の構成については後述する。
8は光学系の開口径を変化させる絞りユニットであり、不図示の2枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて開口径を変化させる。
次に、図1および図3を用いて第3群レンズL3を光軸直交面内で移動可能とする補正レンズユニット(振れ補正装置)3の構成について詳しく説明する。図1は、補正レンズユニット3の斜視図である,2には、補正レンズユニット3を撮像面側から見て示している。
13は補正レンズユニット3の前側本体を構成する補正レンズベースであり、後部鏡筒5に固定される。
15は補正レンズL3を保持する補正レンズ枠であり、この補正レンズ枠15は、ピッチ方向の振れ(カメラの縦方向の角度変化)による像振れを補正するためにピッチ方向に、光軸直交面内で補正レンズベース13に対して補正レンズが移動可能となっている。またヨー方向の振れ(カメラの横方向の角度変化)による像振れを補正するためにヨー方向に、光軸直交面内で補正レンズベース13に対して補正レンズが移動可能となっている。
また、振れ補正をしない時に固定するための固定位置に移動するために、補正レンズベース13に対して光軸を中心にして、回転可能となっている。
16は補正レンズベース13と補正レンズ枠15との間に挟まれた3つのボールである。17は補正レンズベース13と補正レンズ枠15の間に掛けられた補正レンズコイルバネである。補正レンズコイルバネ17は補正レンズ枠15を前記ボール16を介して、補正レンズベース13に押し付けている。これらボール16はそれぞれ、補正レンズベース13上の面13aに、また、補正レンズ枠15の面15aに当接する。これら3個所ずつの当接面は、光学系の光軸に対して垂直な面である。それで、3つのボール16の呼び径が同じであり、補正レンズ枠15を光軸に対して直角な姿勢を保ったままで保持および補正レンズベース13に対して補正レンズ枠15は光軸に垂直な面内で平行移動と回転移動が可能である。
次に、補正レンズ枠15を光軸に垂直な面内で平行移駆動と回転駆動するための駆動手段について説明する。
18は補正レンズベース13の穴部13bに固定され、光軸に垂直な方向に伸びた第1のガイドバーである。19は補正レンズベース13に穴部13cで固定され、第1のガイドバー18に平行に伸びた第2のガイドバーである。
20は光軸を同心円とする円の接線方向に伸びた駆動用磁石であり、駆動用磁石20は駆動用磁石20の厚さ方向に着磁される。21は駆動用磁石20と磁気回路を形成する第1のヨークである。22は駆動用磁石20と磁気回路を形成する第2のヨークである。
23は、駆動用磁石20に対向する位置に配置され、駆動用磁石20による磁界により電流を流すことで第1のガイドバー18に沿った方向に駆動力を発生する第1のコイルである。24は第1のコイルが固定され、穴部24aが第1のガイドバー18に嵌合し第1のガイドバー18に沿って移動可能に支持され、長溝部24bが第2のガイドバー19に嵌合し第1のガイドバー18を中心に回転することを規制した第1の駆動枠である。
前記第1の駆動枠24は、突起部24cで光軸に垂直な面内で第1のガイドバー18とは45度の角度をなす補正レンズ枠15の長溝部15bに嵌合している。25は第1の駆動枠24に固定された駆動枠24の第1のガイドバーに沿った移動方向の位置を検出するための第1の位置検出磁石である。
26は、駆動用磁石20に対向する位置に配置され、駆動用磁石20による磁界により電流を流すことで第1のガイドバー18に沿った方向に駆動力を発生する第2のコイルである。27は第2のコイルが固定され、穴部27aが第1のガイドバー18に嵌合し、長溝部27bが第2のガイドバー19に嵌合し、第1のガイドバー18と第2のガイドバー19に沿って移動可能に支持された第2の駆動枠である。
前記第2の駆動枠27は、突起部27cで光軸に垂直な面内で第1のガイドバー18とは90度の角度をなす補正レンズ枠15の長溝部15cに嵌合している。28は駆動枠27に固定された駆動枠27の第1のガイドバー18に沿った移動方向の位置を検出するための第2の位置検出磁石である。
29は、駆動用磁石20に対向する位置に配置され、駆動用磁石20による磁界により電流を流すことで第1のガイドバー18に沿った方向に駆動力を発生する第3のコイルである。30は第3のコイルが固定され、穴部30aが第1のガイドバー18に嵌合し、長溝部30bが第2のガイドバー19に嵌合し、第1のガイドバー18と第2のガイドバー19に沿って移動可能に支持された第3の駆動枠である。
前記第3の駆動枠30は、突起部30cで光軸に垂直な面内で第1のガイドバー18とは45度の角度をなし、長溝部15bとは90度の角度をなす補正レンズ枠15の長溝部15dに嵌合している。31は駆動枠30に固定された駆動枠30の第1のガイドバー18に沿った移動方向の位置を検出するための第3の位置検出磁石である。
上記の様に、1つの駆動用磁石20による磁界により、3個のコイル23、26、29に電流を流すことにより、駆動力を発生する。その駆動力により、第1のガイドバー18に沿って、3個のコイル23、26、29を固定した駆動枠24、27、30が第1のガイドバー18に沿った方向に移動する。
32は補正レンズベース13に固定された検出基板である。33は位置検出基板32に固定され、第1の位置検出磁石25に対向した位置に配置され、第1の位置検出磁石25の第1のガイドバー18に沿った方向の位置を検出し、第1の移動枠の位置を検出する第1の位置検出器である。
34は位置検出基板32に固定され、第2の位置検出磁石28に対向した位置に配置され、第2の位置検出磁石28の第1のガイドバー18に沿った方向の位置を検出し、第2の移動枠の位置を検出する第2の位置検出器である。
35は位置検出基板32に固定され、第3の位置検出磁石31に対向した位置に配置され、第3の位置検出磁石31の第1のガイドバー18に沿った方向の位置を検出し、第3の移動枠の位置を検出する第3の位置検出器である。
振れ補正や振れ補正をしない時の固定位置の移動に必要な補正レンズ枠15を光軸に垂直な面内での移動位置と回転角度によって、第1の駆動枠24の移動位置がきまる。第1の位置検出器33により、第1の駆動枠24の第1のガイドバー18に沿った方向の位置を検出し、その駆動位置に合わせて、第1のコイルの電流を制御することにより、第1の駆動枠24の位置を制御する。
同様に、振れ補正や振れ補正をしない時の固定位置の移動に必要な補正レンズ枠15を光軸に垂直な面内での移動位置と回転角度によって、第2の駆動枠27の移動位置がきまる。第2の位置検出器34により、第2の駆動枠27の第1のガイドバー18に沿った方向の位置を検出し、その駆動位置に合わせて、第2のコイルの電流を制御することにより、第2の駆動枠27の位置を制御する。
同様に、振れ補正や振れ補正をしない時の固定位置の移動に必要な補正レンズ枠15を光軸に垂直な面内での移動位置と回転角度によって、第3の駆動枠30の移動位置がきまる。第3の位置検出器35により、第3の駆動枠30の第1のガイドバー18に沿った方向の位置を検出し、その駆動位置に合わせて、第3のコイルの電流を制御することにより、第3の駆動枠30の位置を制御する。
上記構成により、補正レンズユニット3の1個の駆動用磁石20と3個のコイル23、26,29を一箇所に配置し、補正レンズL3を光軸に対して垂直面内で移動と回転を可能にする。また、光学装置を大型化することなく、補正レンズユニット3を1箇所することにより、光軸方向から見て、補正レンズユニット3のないところに、絞りユニット8の駆動部と変倍移動枠2および合焦移動枠4の駆動部を配置しる事が出来る。本実施例では、絞りユニット8の駆動部を補正レンズユニット3と光軸を挟んで反対側に配置している。
上記構成において、補正レンズ枠15の光軸に垂直な面内での移動について説明する。図4から図10は、補正レンズユニット3を光軸方向から見た図である。
図4では、補正レンズL3は光軸中心にある。図5では、補正レンズL3が図4に対して上方向に移動した状態を示した図である。第1のコイル23が第1のガイドバー18に沿って、左に移動し、第2のコイル26が移動せず、第3のコイル29が第1のコイル23とは反対方向で同じ距離を移動している。これにより、第1と第2と第3の移動枠24、27、30がコイルの移動に伴って移動し、第1と第2と第3の移動枠24、27、30のそれぞれの突起部24c、27c、30cが移動する。突起部24c、27c、30cは、補正レンズ枠15の長溝部15b、15c、15dに係合しているので、補正レンズ枠15は、突起部24c、27c、30cにより上方向に移動する。
図6では、補正レンズL3が図4に対して下方向に移動した状態を示した図である。第1のコイル23が第1のガイドバー18に沿って、右に移動し、第2のコイル26が移動せず、第3のコイル29が第1のコイル23とは反対方向で同じ距離を移動している。これにより、第1と第2と第3の移動枠24、27、30がコイルの移動に伴って移動し、第1と第2と第3の移動枠24、27、30のそれぞれの突起部24c、27c、30cが移動する。突起部24c、27c、30cは、補正レンズ枠15の長溝部15b、15c、15dに係合しているので、補正レンズ枠15は、突起部24c、27c、30cにより下方向に移動する。
図7では、補正レンズL3が図4に対して左方向に移動した状態を示した図である。第1のコイル23が第1のガイドバー18に沿って、左に移動し、第2のコイル26が第1コイルと同じ方向に同じ距離移動し、第3のコイル29が第1のコイル23と同じ方向で同じ距離を移動している。これにより、第1と第2と第3の移動枠24、27、30がコイルの移動に伴って移動し、第1と第2と第3の移動枠24、27、30のそれぞれの突起部24c、27c、30cが移動する。突起部24c、27c、30cは、補正レンズ枠15の長溝部15b、15c、15dに係合しているので、補正レンズ枠15は、突起部24c、27c、30cにより第1と第2と第3のコイル23、26、29の移動と同じ方向で同じ量だけ左方向に移動する。
図8では、補正レンズL3が図4に対して右方向に移動した状態を示した図である。第1のコイル23が第1のガイドバー18に沿って、右に移動し、第2のコイル26が第1コイルと同じ方向に同じ距離移動し、第3のコイル29が第1のコイル23と同じ方向で同じ距離を移動している。これにより、第1と第2と第3の移動枠24、27、30がコイルの移動に伴って移動し、第1と第2と第3の移動枠24、27、30のそれぞれの突起部24c、27c、30cが移動する。突起部24c、27c、30cは、補正レンズ枠15の長溝部15b、15c、15dに係合しているので、補正レンズ枠15は、突起部24c、27c、30cにより第1と第2と第3のコイル23、26、29の移動と同じ方向で同じ量だけ右方向に移動する。
上記例では、補正レンズL3が光軸方向に対して上下左右方向に移動する状態を説明したが、補正レンズL3を斜め方向に移動する場合は、第1の移動枠24と第2の移動枠27と第3の移動枠30の移動量をそれぞれ適宜変更する。
図9では、補正レンズ枠15が図4に対して右方向に移動し、かつ、右に回転し、次に示す補正レンズ枠15をロックした状態に移動する途中の状態を示した図である。第1のコイル23が第1のガイドバー18に沿って、左に移動し、第2のコイル26は移動せず、第3のコイル29が第1のコイル23と同じ方向に移動している。これにより、第1と第2と第3の移動枠24、27、30がコイルの移動に伴って移動し、第1と第2と第3の移動枠24、27、30のそれぞれの突起部24c、27c、30cが移動する。突起部24c、27c、30cは、補正レンズ枠15の長溝部15b、15c、15dに係合しているので、補正レンズ枠15は、突起部24c、27c、30cにより右方向に移動した、かつ、右に回転した移動をする。
図10では、補正レンズ枠15が図4に対して回転に移動し、補正レンズ枠15をロックした状態を示した図である。第1のコイル23が第1のガイドバー18に沿って、右に少し移動し、第2のコイル26が第1のガイドバー18に沿って、右に第1のコイルより大きく移動し、第3のコイル29が第1のガイドバー18に沿って、右に少し移動している。これにより、第1と第2と第3の移動枠24、27、30がコイルの移動に伴って移動し、第1と第2と第3の移動枠24、27、30のそれぞれの突起部24c、27c、30cが移動する。突起部24c、27c、30cは、補正レンズ枠15の長溝部15b、15c、15dに係合しているので、補正レンズ枠15は、突起部24c、27c、30cにより右方向に回転した位置に移動する。
補正レンズ枠15の第1のロックピン15eと第2のロックピン15fは、補正レンズベース13にある第1のロック受け部13dと第2のロック受け部eにそれぞれ補正レンズバネ17により引っ張られ固定される。これにより、手振れ補正をしない場合に、補正レンズ枠15の補正レンズL3は、光軸中心を保持したまま補正レンズベース13に対して固定することが出来る。
本実施形態では、補正レンズ枠15の長溝部はガイドバー18に対して、45度と90度と別の方向の45度であるが、3つのコイルの移動量を適宜変更することにより、補正レンズL3を光軸の垂直面内で移動し、また回転出来れば、他の角度や曲線や他の係合方法でも良い。
また、本実施形態では、補正レンズL3を移動しているが、撮像素子を光軸に対して垂直面内で移動と回転をする構成にしても良い。
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。
L1 第1群レンズ、L2 第2群レンズ、L3 振れ補正レンズ、
L4 第4群レンズ、1 固定鏡筒、2 変倍移動枠、3 補正レンズユニット、
4 合焦移動枠、5 後部鏡筒、8 絞りユニット、13 補正レンズベース、
13a 面、13b 穴部、13c 穴部、13d 第1のロック受け部、
13e 第2のロック受け部、15 補正レンズ枠、15a 面、15b 長溝部、
15c 長溝部、15d 長溝部、15e 第1のロックピン、
15f 第2のロックピン、16 ボール、17 補正レンズコイルバネ、
18 第1のガイドバー、19 第2のガイドバー、20 駆動用磁石、
21 第1のヨーク、22 第2のヨーク、23 第1のコイル、24 第1の駆動枠、24a 穴部、24b 長溝部、24c 突起部、25 第1の位置検出磁石、
26 第2のコイル、27 第2の駆動枠、27a 穴部、27b 長溝部、
27c 突起部、28 第2の位置検出磁石、29 第3のコイル、
30 第3の駆動枠、30a 穴部、30b 長溝部、30c 突起部、
31 第3の位置検出磁石、32 検出基板、33 第1の位置検出器、
34 第2の位置検出器、35 第3の位置検出器

Claims (2)

  1. 撮影レンズと、
    少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直な第1の方向と
    少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直で、第1の方向と異なる第2の方向と
    少なくとも前記撮影レンズの光軸を中心とする回転方向に
    移動可能な前記撮影レンズの一部の補正レンズまたは撮像素子と、
    前記撮影レンズまたは前記撮像素子を保持する保持枠と、
    1個の磁石と、
    前記磁石に対向する位置に配置された3個のコイルと、
    3個の前記コイルをそれぞれ保持するコイル駆動枠
    があり、
    前記保持枠と前記コイル駆動枠は駆動力を伝達する駆動力伝達部を有し、
    3個の前記コイルに通電することにより、前記磁石の磁力により、前記コイルに駆動力を発生し、
    前記駆動力により前記コイル駆動枠が移動することにより、
    前記撮影レンズまたは前記撮像素子の前記保持枠が、
    少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直な第1の方向と
    少なくとも前記撮影レンズの光軸に対して垂直で、第1の方向と異なる第2の方向と
    少なくとも前記撮影レンズの光軸を中心とする回転方向に
    駆動されることを特徴とする像ぶれ補正装置を有する光学機器。
  2. 前記コイル駆動枠は、全て同じ方向に沿って移動することを特徴とする請求項1に記載の像ぶれ補正装置を有する光学機器。
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