JP2007264678A - Lens barrel, photographing device and observation device - Google Patents
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Abstract
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レンズを光軸直交面内でシフト移動させる像振れ補正装置に関するものであり、例えば、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に関するものである。 The present invention relates to an image blur correction apparatus that shifts a lens in a plane orthogonal to an optical axis in order to correct image blur caused by so-called camera shake. For example, a lens barrel, a video camera, a digital still camera, etc. The present invention relates to a shake correction apparatus suitable for being incorporated in an observation apparatus such as an apparatus, binoculars, or an astronomical telescope.
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。 In order to prevent image blur due to camera shake, etc., which is likely to occur during hand-held shooting, various devices have been proposed that detect shake information from cameras and binoculars and optically cancel the shake according to the detection results to achieve shake correction. Has been.
例えば、特開平11−305277号公報には、複数のレンズ群のうち振れ補正レンズ群を光軸直交面内でシフト移動させることにより振れ補正を行なう、いわゆるシフト式振れ補正装置が提案されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-305277 proposes a so-called shift type shake correction apparatus that performs shake correction by shifting a shake correction lens group in a plane orthogonal to the optical axis among a plurality of lens groups. .
この提案に係る振れ補正装置では、振れ補正レンズ群を保持するシフト部材に3本のピンが放射方向に圧入し、装置本体である固定部材の周方向3箇所に形成された長穴部にこれら3本のピンをある隙間をもって嵌合させ、振れ補正レンズ群を光軸直交面内でシフト移動できるように案内している。 In the shake correction device according to this proposal, three pins are press-fitted in the radial direction into the shift member that holds the shake correction lens group, and these are inserted into the elongated holes formed at three locations in the circumferential direction of the fixing member that is the device body. The three pins are fitted with a certain gap to guide the shake correction lens group so that it can be shifted in the plane orthogonal to the optical axis.
また、この振れ補正装置では、磁石と強磁性体との間に働く磁気的吸引力を用いて、上記ピンを長穴部に対して光軸方向一方に押圧することにより、この案内部におけるがたつきおよびこれに伴う振れ補正レンズ群の倒れを防止している。これにより、光学性能の維持と駆動時における上記案内部のがたつきに起因する作動音の低減とを図っている。 Further, in this shake correction device, by using a magnetic attraction force acting between the magnet and the ferromagnetic body, the pin is pressed against the elongated hole portion in one direction in the optical axis direction, thereby causing a galling in the guide portion. It prevents rattling and tilting of the shake correction lens group associated therewith. Thereby, the maintenance of optical performance and the reduction of the operation sound caused by the rattling of the guide portion during driving are achieved.
また、特開平6−289465号公報にて提案の振れ補正装置では、固定部材に設けられた回路基板とシフト部材に設けられたコイルとをつなぐフレキシブル基板において、伸張部の形状および配置の工夫により、光軸方向およびシフト方向への負荷を低減して、シフト部材の駆動に及ぼす悪影響を防止している。 Further, in the shake correction device proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-289465, a flexible board that connects a circuit board provided on a fixed member and a coil provided on a shift member has been devised based on the shape and arrangement of the extension portion. The load in the optical axis direction and the shift direction is reduced to prevent adverse effects on the driving of the shift member.
さらに、特開平10−319465号公報にて提案の振れ補正装置では、固定部材とシフト部材との光軸方向のがたつきをなくすとともにシフト部材の固定部に対する駆動抵抗を小さくする目的で、固定部材とシフト部材との間に転動可能なボールを配置し、バネ付勢力によってシフト部材をボールを介して固定部材に押し付けることにより上記目的を達成している。 Further, in the shake correction device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-319465, the fixed member is used for the purpose of eliminating the shakiness in the optical axis direction between the fixed member and the shift member and reducing the driving resistance of the shift member with respect to the fixed portion. The above-mentioned object is achieved by disposing a rollable ball between the member and the shift member and pressing the shift member against the fixed member via the ball by a spring biasing force.
また、この振れ補正装置では、ボールの回転でシフト部材をシフト方向に案内し、バネによりシフト部材の光軸回りでの回転防止を行なう構成が採用されている。
近年、レンズ鏡筒が搭載される撮影装置や観察装置では、携帯性や収納性を向上させるために、より小型化や出っ張りの少ないデザインが求められており、これに伴い、レンズ鏡筒、さらには振れ補正装置にもより小型化が必要とされている。 In recent years, imaging devices and observation devices equipped with lens barrels have been required to be smaller and have a less protruding design in order to improve portability and storage. Therefore, it is necessary to further downsize the shake correction device.
しかしながら、レンズ鏡筒を小型化していくと、振れ補正装置の本体ないし固定部材とシフト部材とをつなぐフレキシブル基板を引き回すスペースが著しく制限され、この結果フレキシブル基板の剛性を十分に低くすることが難しくなってくる。このため、上記特開平6−289465号公報にて示すような、フレキシブル基板の形状や配置の工夫だけではフレキシブル基板に生ずる光軸方向への弾性力を問題のないレベルまで低減することが困難になる。 However, as the lens barrel is reduced in size, the space for drawing the flexible substrate connecting the main body or the fixing member and the shift member of the shake correction device is remarkably limited. As a result, it is difficult to sufficiently reduce the rigidity of the flexible substrate. It becomes. For this reason, it is difficult to reduce the elastic force in the optical axis direction generated in the flexible substrate to a level where there is no problem only by devising the shape and arrangement of the flexible substrate as shown in the above-mentioned JP-A-6-289465. Become.
このため、特開平11−305277号公報にて提案のように、磁気的吸引力を利用してシフト部材を光軸方向に適切な力で付勢しても、フレキシブル基板の光軸方向弾性力のばらつきによって、シフト部材のピンが過度に強く長穴部に押し付けられて摩擦が非常に大きくなったり、逆に、磁気的吸引力による付勢を相殺してしまったりして、シフト部材の駆動に悪影響を及ぼしてしまう。 Therefore, as proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-305277, even if the shift member is biased with an appropriate force in the optical axis direction by using a magnetic attractive force, the elastic force in the optical axis direction of the flexible substrate is used. The shift member pin is pushed too hard against the long hole due to the variation in the friction, resulting in very large friction, and on the contrary, the bias due to the magnetic attraction force is canceled and the shift member is driven. It will adversely affect.
一方、撮影光学系によりピント面上に結像された被写体像を電気信号に変換するCCD等の撮像素子においては、半導体の微細加工技術の進歩により、より小さな画素ピッチの素子が製作可能になってきている。 On the other hand, in an image sensor such as a CCD that converts an object image formed on a focus surface by a photographing optical system into an electric signal, an element with a smaller pixel pitch can be manufactured due to advancement of semiconductor microfabrication technology. It is coming.
これにより、従来並みの画素数をより小さな面積内に形成することによる光学系の更なる小型化や、同一面積もしくは面積拡大による多画素化に伴なう光学系の更なる高解像度化のふたつの流れが生じている。 As a result, the optical system can be further reduced in size by forming the same number of pixels in a smaller area, and the resolution of the optical system can be further increased due to the increase in the number of pixels by the same area or area expansion. The flow of is occurring.
前者においては、同一量の振れを補正するための振れ補正レンズ群のシフト移動量が撮像面積に略比例するために、より微小な動きが要求され、しかもフレキシブル基板の引き回しスペースもより少なくなる。 In the former, since the shift movement amount of the shake correction lens group for correcting the same amount of shake is substantially proportional to the imaging area, a finer movement is required, and moreover, the space for drawing the flexible substrate is reduced.
また、後者においては、より小さな振れも補正可能としないと解像度の劣化を起こすので、上記案内部で生じる摩擦力を低減して、シフト部材をより微小に駆動できるようにする必要がある。 In the latter case, if the smaller shake cannot be corrected, the resolution deteriorates. Therefore, it is necessary to reduce the frictional force generated in the guide portion so that the shift member can be driven minutely.
また、いずれの場合も、振れ補正レンズ群の倒れに対する要求精度もより高くなってしまう。 In either case, the required accuracy with respect to the tilt of the shake correction lens group becomes higher.
さらに、上記特開平10−319465号公報にて提案の振れ補正装置では、ボールは保持部材によって固定部材に対して位置が変化しないように保持されているので、ボールとシフト部材は転がりによって案内されるが、ボールが保持部材によって保持された位置で回転するので、ボールと固定部材との間およびボールとシフト部材との間には滑り摩擦力が発生している。 Further, in the shake correction apparatus proposed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 10-319465, since the ball is held by the holding member so that the position does not change with respect to the fixed member, the ball and the shift member are guided by rolling. However, since the ball rotates at a position held by the holding member, a sliding frictional force is generated between the ball and the fixing member and between the ball and the shift member.
このため、バネによるガタをなくすための付勢力は、ボールを挟持する必要最小限の力に限られ、この付勢力を上回る慣性力がシフト部材に働く光軸方向へのわずかな加速度によってシフト部材がボールから浮いてしまい、振れ補正レンズ群の倒れによる光学性能の劣化やボールの当たり音等による騒音の発生が問題となる。 For this reason, the urging force for eliminating the play due to the spring is limited to the minimum necessary force to pinch the ball, and the shift member is caused by a slight acceleration in the optical axis direction in which the inertial force exceeding the urging force acts on the shift member. Floating from the ball, the deterioration of the optical performance due to the tilt of the shake correction lens group, and the generation of noise due to the hitting sound of the ball become a problem.
例えば、4gの重量を有するシフト部材を4gfの力で付勢している場合には、わずか1G以上の加速度が加わっただけでシフト部材がボールから浮いてしまうことになる。 For example, when a shift member having a weight of 4 g is urged by a force of 4 gf, the shift member floats off the ball only by applying an acceleration of 1 G or more.
また、バネによるシフト部材の光軸回りでの回転防止については、バネの引っ張り力に頼っているので、回転を完全に止めることはできず、あくまでも回転を抑制する働きしか発揮できない。 Further, since the rotation of the shift member around the optical axis by the spring depends on the pulling force of the spring, the rotation cannot be completely stopped and only the function of suppressing the rotation can be exhibited.
特に、実施例にて提案された、シフト部材の位置を検出する手段の構成では、光軸回りの回転により位置検出手段の出力値が変化してしまうので、シフト駆動力を発生する駆動手段の力の発生位置とシフト部材の重心との位置関係や、シフト部材上のコイルに接続されているフレキシブル基板の接続位置や形状によっては、シフト駆動に伴なってシフト部材が光軸回りで回転し、振れ補正レンズ群を振れ補正のための正確な位置に駆動できなくなるという問題がある。 In particular, in the configuration of the means for detecting the position of the shift member proposed in the embodiment, the output value of the position detection means changes due to rotation around the optical axis. Depending on the positional relationship between the force generation position and the center of gravity of the shift member, and the connection position and shape of the flexible board connected to the coil on the shift member, the shift member rotates around the optical axis with the shift drive. There is a problem that the shake correction lens group cannot be driven to an accurate position for shake correction.
そこで本発明では、シフト枠をがたなく保持および案内することにより、案内部での当たり音等の騒音を発生せず、しかも振れ補正レンズの倒れが極めて小さく優れた光学性能を有し、さらには振れ補正時の駆動摩擦力をボールの転がり案内によって極めて小さくすることによってシフト枠に作用させる付勢力を大きくすることが可能で、フレキシブル基板の光軸方向弾性力の影響を受けないようにすることができるレンズ鏡筒を提供することを目的としている。 Therefore, in the present invention, by holding and guiding the shift frame without stagnation, noise such as a hitting sound at the guide portion is not generated, the tilt of the shake correction lens is extremely small, and the optical performance is excellent. The driving frictional force at the time of shake correction can be made extremely small by the ball rolling guide to increase the biasing force that acts on the shift frame so that it is not affected by the elastic force in the optical axis direction of the flexible substrate. An object of the present invention is to provide a lens barrel that can be used.
上記の目的を達成するために、本願発明では、振れ補正レンズと、振れ補正レンズを保持し、光軸直交方向に移動可能なシフト枠と、シフト枠の光軸方向の移動を規制するためのシフトベースと、シフト枠とシフトベースとの間に挟持され、転動可能なボールと、ボールとの当接によってボールの移動を所定範囲内に制限するための制限部と、シフト枠およびシフトベースのうち一方に保持された2極着磁の磁石とシフト枠およびシフトベースのうち他方に保持されたヨークおよびコイルとを備え、コイルへの通電によりシフト枠を光軸直交方向に駆動する駆動手段と、を有するレンズ鏡筒であって、磁石とヨークとの間に作用する磁気的な吸引力により、シフト枠をシフトベース側へ付勢しており、ヨークは、磁石側に突出した突出部を備えており、振れ補正レンズの中心が光軸と一致する状態において、突出部は、磁石の2極着磁の境界に位置していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, a shake correction lens, a shift frame that holds the shake correction lens and is movable in a direction orthogonal to the optical axis, and a movement of the shift frame in the optical axis direction are regulated. A shift base, a roll that is sandwiched between the shift frame and the shift base, and a rollable ball, a limiting portion that limits the movement of the ball within a predetermined range by contact with the ball, the shift frame, and the shift base Drive means for driving the shift frame in a direction orthogonal to the optical axis by energizing the coil, the magnet having a two-pole magnetized magnet held on one of them and a yoke and a coil held on the other of the shift frame and the shift base And the shift frame is urged to the shift base side by a magnetic attractive force acting between the magnet and the yoke, and the yoke protrudes toward the magnet side. Be equipped And, in the state where the center of the shake correction lens coincides with the optical axis, the protruding portion is characterized by being located at the boundary of the two poles of the magnet.
本願発明によれば、シフト枠をシフトベース側に付勢する付勢力(吸引力)が効果的に作用するようにしたり、シフト枠の駆動力が効率良くシフト枠に作用するようにしたりすることが可能である。 According to the present invention, the urging force (suction force) that urges the shift frame toward the shift base effectively acts, or the driving force of the shift frame acts on the shift frame efficiently. Is possible.
また、ボールを磁気的作用が生じにくい材質により形成することで、駆動手段の磁石によってボールが吸引されないようにして、この吸引力によるボールの位置ずれを防止したり、装置の組み立て性が悪くなるのを防止したりするとよい。 In addition, by forming the ball from a material that does not easily generate a magnetic action, the ball is not attracted by the magnet of the driving means, thereby preventing the position of the ball from being displaced due to the attraction force, and the assembly of the device is deteriorated. It is good to prevent.
さらに、磁石とヨークとの間の磁気的な吸引作用によるシフト枠のシフトベース側への付勢力が、振れ補正レンズを含むシフト枠の重量の5倍以上となるようにすることができる。これにより、実際のレンズ鏡筒の使用において、シフトベースとシフト枠とをつなぐフレキシブル基板からの光軸方向弾性力の影響を受けないようにすることが可能であり、シフト枠とシフトベース間での確実ながた取りを行うことが可能となる。 Further, the biasing force of the shift frame toward the shift base due to the magnetic attraction between the magnet and the yoke can be made to be 5 times or more the weight of the shift frame including the shake correction lens. This makes it possible to avoid the influence of the elastic force in the optical axis direction from the flexible substrate that connects the shift base and the shift frame in the actual use of the lens barrel, and between the shift frame and the shift base. It is possible to perform a reliable play.
また、上記発明において、シフト枠およびシフトベースとボールとの当接面に、磁石とヨークとの間の磁気的な吸引作用による付勢力によらずにボールを保持可能な粘度を有する潤滑油を塗布するようにするとよい。 Further, in the above invention, the lubricating oil having a viscosity capable of holding the ball on the contact surface between the shift frame and the shift base and the ball without being biased by the magnetic attraction between the magnet and the yoke. It is good to apply.
これにより、ボールとシフト枠およびシフトベースとの間の摩擦をより軽減することが可能であるとともに、例えばシフト枠に光軸方向への大きな慣性力等が作用してシフト枠が上記磁気的な吸引作用に抗してボールから浮いたとしても、上記潤滑油の粘性によってボールが保持され、容易に位置ずれしないようにすることが可能である。 As a result, it is possible to further reduce the friction between the ball, the shift frame, and the shift base, and for example, a large inertial force in the optical axis direction acts on the shift frame so that the shift frame is magnetically Even if the ball floats off the ball against the suction action, the ball is held by the viscosity of the lubricating oil and can be prevented from being easily displaced.
本願発明によれば、シフト枠をシフトベース側に付勢する付勢力(吸引力)が効果的に作用するようにしたり、シフト枠の駆動力が効率良くシフト枠に作用するようにしたりすることが可能である。 According to the present invention, the urging force (suction force) that urges the shift frame toward the shift base effectively acts, or the driving force of the shift frame acts on the shift frame efficiently. Is possible.
図1および図2には、本発明の実施形態である振れ補正装置を備えたレンズ鏡筒の構成を示している。図1には、レンズ鏡筒の分解斜視図を図2にはレンズ鏡筒の断面図をそれぞれ示している。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。 1 and 2 show the configuration of a lens barrel provided with a shake correction apparatus that is an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an exploded perspective view of the lens barrel, and FIG. 2 is a sectional view of the lens barrel. This lens barrel is used in a photographing apparatus such as a video camera.
このレンズ鏡筒の光学系は、被写体又は観察物体側から順に、凸凹凸凸の4群構成の変倍光学系である。 The optical system of this lens barrel is a variable magnification optical system having a convex / concave / convex / convex four-group configuration in order from the subject or the observation object side.
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(振れ補正レンズ:以下シフトレンズという)、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。 L1 is a fixed first group lens, L2 is a second group lens that moves in the direction of the optical axis and performs a zooming operation, and L3 is a third group lens that moves in the plane orthogonal to the optical axis and performs a shake correction operation (shakeout). L4 is a fourth lens group that moves in the optical axis direction and performs a focusing operation.
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はシフトレンズL3を光軸直交面内で移動可能とするシフトユニット、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。 Reference numeral 1 denotes a fixed barrel that holds the first group lens L1, 2 denotes a variable magnification moving frame that holds the second group lens L2, and 3 denotes a shift unit that allows the shift lens L3 to move within the plane orthogonal to the optical axis. Reference numeral 4 denotes a focusing moving frame that holds the fourth group lens L4, and 5 denotes a rear barrel to which an image pickup device such as a CCD is fixed.
固定鏡筒1と後部鏡筒5との間には2本のガイドバー6,7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、ガイドバー6,7により光軸方向に移動可能に支持されている。 Two guide bars 6 and 7 are positioned and fixed between the fixed barrel 1 and the rear barrel 5. The variable magnification moving frame 2 and the focusing moving frame 4 are supported by the guide bars 6 and 7 so as to be movable in the optical axis direction.
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、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。 The variable magnification moving frame 2 and the focusing moving frame 4 are each fitted to one guide bar by a sleeve portion having a predetermined length in the optical axis direction, thereby preventing the optical axis direction from falling down. Then, by engaging the other guide bar with the U groove, rotation around the one guide bar is prevented.
シフトユニット3は、固定鏡筒1と後部鏡筒5に位置決めされた上で挟み込まれ、3本のビスにより後方からビス締め固定されている。 The shift unit 3 is positioned between the fixed lens barrel 1 and the rear lens barrel 5 and sandwiched between them, and is fastened and fixed from behind by three screws.
8は光学系の開口径を変化させる絞りユニットであり、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。 Reference numeral 8 denotes an aperture unit that changes the aperture diameter of the optical system, and moves the aperture blades in opposite directions to change the aperture diameter.
9は第4群レンズL4を光軸方向に駆動し、合焦動作を行なわせるステッピングモータ(以下、フォーカスモータという)であり、回転するロータと同軸のリードスクリュー9aを有する。リードスクリュー9aには合焦移動枠4に取り付けられたラック4aが噛み合っており、ロータおよびリードスクリュー9aが回転することによって合焦移動枠4(第4群レンズL4)が光軸方向に駆動される。フォーカスモータ9は2本のビスによって後部鏡筒5に固定されている。 Reference numeral 9 denotes a stepping motor (hereinafter referred to as a focus motor) that drives the fourth group lens L4 in the optical axis direction to perform a focusing operation, and has a lead screw 9a coaxial with the rotating rotor. A rack 4a attached to the focusing moving frame 4 is engaged with the lead screw 9a, and the focusing moving frame 4 (fourth group lens L4) is driven in the optical axis direction by rotating the rotor and the lead screw 9a. The The focus motor 9 is fixed to the rear barrel 5 with two screws.
なお、合焦移動枠4とラック4aとの間に配置されたねじりコイルバネ4bによって、合焦移動枠4がガイドバー6,7に対してガイドバー径方向に、ラック4aが合焦移動枠4に対して光軸方向に、さらにラック4aがリードスクリュー9aへの噛み合い方向にそれぞれ片寄せ付勢され、各部のガタをなくしている。 Note that the torsion coil spring 4b disposed between the focusing moving frame 4 and the rack 4a causes the focusing moving frame 4 to move in the guide bar radial direction with respect to the guide bars 6 and 7, and the rack 4a to the focusing moving frame 4. On the other hand, the rack 4a is biased in the direction of the optical axis and further in the meshing direction with the lead screw 9a, thereby eliminating backlash at each part.
10は第2群レンズL2を光軸方向に駆動し、変倍動作を行なわせるステッピングモータ(以下、ズームモータという)であり、回転するロータと同軸のリードスクリュー10aとを有する。リードスクリュー10aには変倍移動枠2に取り付けられたラック2aが噛み合っており、ロータおよびリードスクリュー10aが回転することによって変倍移動枠2(第2群レンズL2)が光軸方向に駆動される。ズームモータ10は2本のビスによって固定鏡筒1に固定されている。 Reference numeral 10 denotes a stepping motor (hereinafter referred to as a zoom motor) that drives the second group lens L2 in the optical axis direction to perform a zooming operation, and includes a rotating rotor and a coaxial lead screw 10a. The lead screw 10a meshes with a rack 2a attached to the variable magnification moving frame 2, and the variable magnification moving frame 2 (second group lens L2) is driven in the optical axis direction by rotating the rotor and the lead screw 10a. The The zoom motor 10 is fixed to the fixed barrel 1 with two screws.
なお、変倍移動枠2とラック2aとの間に配置されたねじりコイルバネ2bによって、変倍移動枠2がガイドバー6,7に対してガイドバー径方向に、ラック2aが変倍移動枠2に対して光軸方向に、さらにラック2aがリードスクリュー10aへの噛み合い方向にそれぞれ片寄せ付勢され、各部のガタをなくしている。 Note that the torsion coil spring 2b disposed between the variable magnification moving frame 2 and the rack 2a causes the variable magnification moving frame 2 to move in the guide bar radial direction with respect to the guide bars 6 and 7, and the rack 2a to the variable magnification moving frame 2. On the other hand, the rack 2a is biased in the optical axis direction and further in the meshing direction with the lead screw 10a, thereby eliminating backlash at each part.
11はフォトインタラプタからなるフォーカスリセットスイッチであり、合焦移動枠4に形成された遮光部4cの光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを検出して電気信号を出力する。不図示の制御回路は、このフォーカスリセットスイッチ11からの電気信号に基づいて、第4群レンズL4が基準位置に位置するか否かを判別する。このフォーカスリセットスイッチ11は1本のビスによって後部鏡筒5に固定されている。 Reference numeral 11 denotes a focus reset switch composed of a photo interrupter, which detects the switching between light shielding and light transmission due to movement of the light shielding portion 4c formed in the focusing moving frame 4 in the optical axis direction and outputs an electrical signal. A control circuit (not shown) determines whether or not the fourth group lens L4 is located at the reference position based on the electrical signal from the focus reset switch 11. The focus reset switch 11 is fixed to the rear barrel 5 with a single screw.
12はフォトインタラプタからなるズームリセットスイッチであり、変倍移動枠2に形成された遮光部2cの光軸方向への移動による遮光、透光の切り替わりを検出して電気信号を出力する。不図示の制御回路は、このズームリセットスイッチ12からの電気信号に基づいて第2群レンズL2が基準位置に位置するか否かを判別する。このズームリセットスイッチ12は1本のビスによって固定鏡筒1に固定されている。 Reference numeral 12 denotes a zoom reset switch composed of a photo interrupter, which detects the switching between light shielding and light transmission due to movement of the light shielding portion 2c formed in the variable magnification moving frame 2 in the optical axis direction and outputs an electrical signal. A control circuit (not shown) determines whether or not the second group lens L2 is located at the reference position based on the electrical signal from the zoom reset switch 12. The zoom reset switch 12 is fixed to the fixed barrel 1 with a single screw.
次に、図2および図3を用いてシフトレンズL3を光軸直交面内で移動可能とするシフトユニット(振れ補正装置)3の構成について詳しく説明する。図3には、シフトユニット3を分解した状態を後側から見て示している。 Next, the configuration of the shift unit (shake correction device) 3 that enables the shift lens L3 to move within the plane orthogonal to the optical axis will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 shows a state in which the shift unit 3 is disassembled as viewed from the rear side.
13はシフトユニット3の前側本体を構成するシフトベースであり、固定鏡筒1と後部鏡筒5との間に挟み込まれて固定される。 Reference numeral 13 denotes a shift base that constitutes the front main body of the shift unit 3, and is fixed between the fixed barrel 1 and the rear barrel 5.
15はシフトレンズL3を保持するシフト枠であり、このシフト枠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、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、光軸直交面内でシフトベース13に対してシフト移動可能となっている。 Reference numeral 15 denotes a shift frame that holds a shift lens L3. The shift frame 15 is used to correct image blur due to shake in the pitch direction (change in the angle of the camera in the vertical direction) and to shake in the pitch direction and yaw direction ( In order to correct the image shake due to the angle change in the lateral direction of the camera, it can be shifted with respect to the shift base 13 in the plane perpendicular to the optical axis in the yaw direction.
16a,16b,16cはシフトベース13とシフト枠15との間に挟まれた3つのボールである。これらボール16a,16b,16cは、その近傍に配置される後述する駆動用磁石に吸引されないように、例えばSUS304(オーステナイト系のステンレス鋼)といった材質で形成されている。 Reference numerals 16 a, 16 b, and 16 c denote three balls sandwiched between the shift base 13 and the shift frame 15. These balls 16a, 16b, and 16c are formed of a material such as SUS304 (austenitic stainless steel) so as not to be attracted by a driving magnet that will be described later.
また、これらボール16a,16b,16cはそれぞれ、シフトベース13上の面13a,13b,13cに、また、シフト枠15の面15a,15b,15c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り、3つのボール16a,16b,16cの呼び径が同じ場合は、3個所の当接面の光軸方向位置の相互差を小さく抑えることにより、シフト枠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シフト案内が可能となる。 The balls 16a, 16b, and 16c are in contact with the surfaces 13a, 13b, and 13c on the shift base 13 and the surfaces 15a, 15b, and 15c of the shift frame 15, respectively. These three contact surfaces are surfaces perpendicular to the optical axis of the optical system. When the nominal diameters of the three balls 16a, 16b, and 16c are the same, the optical axis direction of the three contact surfaces is the same. By suppressing the mutual difference between positions, the shift frame 15 can be held and shifted while maintaining a posture perpendicular to the optical axis.
17は後側本体を構成するセンサベースであり、2本の位置決めピンで位置が決められて、2本のビスでシフトベース13に結合される。 Reference numeral 17 denotes a sensor base constituting the rear main body, the position of which is determined by two positioning pins and coupled to the shift base 13 by two screws.
次に、シフト枠15をシフト駆動するための駆動手段について説明する。なお、ピッチ方向およびヨー方向の駆動手段および後述する位置検出手段は、同一構成を有し、光軸回りに90度の位相差をもっているのみであるので、ここでは図2に示したピッチ方向の駆動手段および位置検出手段について説明する。また、図中の部品を示す符号について、ピッチ方向の構成要素にはPを、ヨー方向の構成要素にはYの添え字を付す。 Next, driving means for driving the shift frame 15 to shift will be described. The driving means in the pitch direction and the yaw direction and the position detecting means described later have the same configuration and only have a phase difference of 90 degrees around the optical axis. Therefore, here, in the pitch direction shown in FIG. The drive means and position detection means will be described. Further, regarding the reference numerals indicating the components in the drawing, P is attached to the components in the pitch direction, and Y is attached to the components in the yaw direction.
18pは光軸に対して放射方向に2極着磁された駆動用磁石であり、19pは駆動用磁石18pの光軸方向前側の磁束を閉じるためのバックヨーク、20pはシフト枠15に接着により固定されたコイル、21pは駆動用磁石18pの光軸方向後側の磁束を閉じるためのヨーク(請求の範囲にいうヨーク)である。ヨーク21pは、駆動用磁石18pとは光軸方向において略同一の投影形状を有している。 Reference numeral 18p denotes a driving magnet magnetized in two radial directions with respect to the optical axis, 19p denotes a back yoke for closing the magnetic flux in the optical axis direction front side of the driving magnet 18p, and 20p is attached to the shift frame 15 by bonding. The fixed coil 21p is a yoke (yoke in the claims) for closing the magnetic flux on the rear side in the optical axis direction of the driving magnet 18p. The yoke 21p has substantially the same projected shape as the drive magnet 18p in the optical axis direction.
14pはヨーク21pを位置決めするための部材であり、ヨーク21pは位置決め部材14pにより位置を決められて、コイル20pの背面に固定されている。 Reference numeral 14p denotes a member for positioning the yoke 21p. The position of the yoke 21p is determined by the positioning member 14p and is fixed to the back surface of the coil 20p.
駆動用磁石18pとバックヨーク19pはシフトベース13に固定され、ヨーク21pはコイル20pと共にシフト枠15に固定されている。そしてこれら駆動用磁石18pと、バックヨーク19pと、ヨーク21pとにより磁気回路が形成される。この磁気回路内に配置されたコイル20pに電流を流すと、駆動用磁石18pにおける2極着磁の着磁境界に対して略直角方向に、磁石とコイルに発生する磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生し、シフト枠15がシフト移動する。 The drive magnet 18p and the back yoke 19p are fixed to the shift base 13, and the yoke 21p is fixed to the shift frame 15 together with the coil 20p. The drive magnet 18p, the back yoke 19p, and the yoke 21p form a magnetic circuit. When a current is passed through the coil 20p disposed in the magnetic circuit, the Lorentz force due to the repulsion between the magnetic lines generated in the magnet and the coil in a direction substantially perpendicular to the magnetization boundary of the two-pole magnetization in the driving magnet 18p. Occurs, and the shift frame 15 shifts.
このような構成の駆動手段が、ピッチ方向およびヨー方向に関して設けられているので、シフト枠15に対して、光軸直交面内で略直交するピッチ方向およびヨー方向への駆動力を与えることができる。 Since the driving means having such a configuration is provided with respect to the pitch direction and the yaw direction, it is possible to give the shift frame 15 driving force in the pitch direction and the yaw direction substantially orthogonal to each other in the plane orthogonal to the optical axis. it can.
すなわち、本実施形態は、マグネットを含む磁気回路のギャップにコイルを配置し、コイルへの通電によりコイルとともにシフト枠15(シフトレンズL3)をシフト駆動する、いわゆるムービングコイルタイプのシフトユニットである。 That is, the present embodiment is a so-called moving coil type shift unit in which a coil is disposed in a gap of a magnetic circuit including a magnet, and the shift frame 15 (shift lens L3) is driven to shift together with the coil by energization of the coil.
また、駆動用磁石18pとヨーク21pとの間には磁気的吸引作用が生じ、この吸引力によってヨーク21pは駆動用磁石18p側に引き付けられる。つまり、ピッチ方向およびヨー方向の磁気回路での合力が、3つのボール16a〜16bの内側に働くように、これら磁気回路およびボール16a〜16bを配置することで、シフト枠15を3つのボール16a〜16cを挟んでシフトベース13側に付勢することができる。 Further, a magnetic attraction action occurs between the driving magnet 18p and the yoke 21p, and the attraction force attracts the yoke 21p toward the driving magnet 18p. That is, the magnetic frame and the balls 16a to 16b are arranged so that the resultant force in the magnetic circuit in the pitch direction and the yaw direction works inside the three balls 16a to 16b, so that the shift frame 15 is moved to the three balls 16a. It is possible to urge the shift base 13 with ˜16c interposed therebetween.
また、3つのボール16a〜16cとシフトベース13およびシフト枠15の当接面との間には、上記吸引力による付勢によらなくても、ボール16a〜16cがシフトベース13およびシフト枠15の当接面から容易に脱落しない程度の粘度を有する潤滑油が塗布されている。これにより、上記吸引力を上回る慣性力がシフト枠15に働いて、シフト枠15の当接面がボール16a〜16cから浮いた状態となっても、ボール16a〜16cの位置が容易にずれるのを防止できる。また、ピッチ方向およびヨー方向の磁気回路による付勢力を、シフトレンズL3を含むシフト枠15の重量の少なくとも5倍以上とすることで、実際の撮影時において良好な付勢状態が維持されるものと考えられる。 Further, between the three balls 16a to 16c and the contact surfaces of the shift base 13 and the shift frame 15, the balls 16a to 16c can be moved to the shift base 13 and the shift frame 15 without being biased by the suction force. Lubricating oil having a viscosity that does not easily fall off from the contact surface is applied. Thereby, even if the inertia force exceeding the said attraction | suction force acts on the shift frame 15, and the contact surface of the shift frame 15 will be in the state which floated from the ball | bowl 16a-16c, the position of ball | bowl 16a-16c will shift | deviate easily. Can be prevented. Further, the biasing force by the magnetic circuit in the pitch direction and the yaw direction is at least five times the weight of the shift frame 15 including the shift lens L3, so that a favorable biasing state can be maintained during actual photographing. it is conceivable that.
次に、図4(a)〜(c)を用いてシフト枠15の駆動時の状態について説明する。図4(a)および(b)は、上述した駆動手段の一部分のみを示している。図4(a)の状態では、シフトレンズL3の光軸がレンズ鏡筒内の他のレンズの光軸と略一致した、シフト枠15がピッチ方向およびヨー方向について中立位置にあるときを示している。 Next, the state at the time of the drive of the shift frame 15 is demonstrated using Fig.4 (a)-(c). 4 (a) and 4 (b) show only a part of the drive means described above. In the state of FIG. 4A, the optical axis of the shift lens L3 substantially coincides with the optical axes of other lenses in the lens barrel, and the shift frame 15 is in the neutral position in the pitch direction and the yaw direction. Yes.
ヨーク21pには半抜き加工によって突出部21paが形成されており、その位置は駆動用磁石18pの2極着磁の境界に位置している。このとき、突出部21paは駆動用磁石18pの2極着磁の両磁極からほぼ均等な距離にあるので、両者が突出部21paを引っ張る力もほぼ均等となり、バランスの取れた状態となっている。 A protruding portion 21pa is formed on the yoke 21p by half punching, and the position thereof is located at the boundary of the two-pole magnetization of the driving magnet 18p. At this time, since the protruding portion 21pa is at a substantially equal distance from both magnetic poles of the two-pole magnetization of the driving magnet 18p, the force for pulling the protruding portion 21pa by both of them is also substantially equal and balanced.
また、ヨーク21pは、前述のように、駆動用磁石18pとは光軸方向では略同一の投影形状を有するので、駆動用磁石18pの2極の磁極から出入りする磁束はヨーク21pを通って閉じており、図4(a)の状態が磁気的に最も安定した状態である。 Further, since the yoke 21p has substantially the same projected shape in the optical axis direction as the drive magnet 18p as described above, the magnetic flux entering and exiting from the two magnetic poles of the drive magnet 18p is closed through the yoke 21p. 4 (a) is the most magnetically stable state.
図4(b)はコイル20pに通電することによって、コイル20pとヨーク21p(すなわちシフト枠15)が下方向に移動した状態である。コイル20pで発生する力に応じて、図4(a)の安定状態からピッチ方向(又は、ヨー方向)に変位することになる。 FIG. 4B shows a state where the coil 20p and the yoke 21p (that is, the shift frame 15) are moved downward by energizing the coil 20p. In accordance with the force generated by the coil 20p, the pitch is displaced in the pitch direction (or yaw direction) from the stable state of FIG.
図4(b)の状態は磁気回路的には安定状態から変位しているので、コイル20pへの通電を止めると図4(a)の状態に引き戻されるが、ヨーク21pの突出部21paが下方に変位することにより、駆動用磁石18pのN極により近くなり、S極からは遠くなる。 Since the state of FIG. 4B is displaced from the stable state in terms of the magnetic circuit, when the energization to the coil 20p is stopped, it is pulled back to the state of FIG. 4A, but the protruding portion 21pa of the yoke 21p is downward. Is closer to the north pole of the drive magnet 18p and farther from the south pole.
磁気力の大きさは距離の2乗に反比例するので、突出部21paに働く磁極からの力は変位を助長する方向に働くことになる。 Since the magnitude of the magnetic force is inversely proportional to the square of the distance, the force from the magnetic pole acting on the protrusion 21pa acts in a direction that promotes displacement.
図4(c)はこのことを説明する図であり、横軸はコイル20pに印加される電圧値を、縦軸はシフト枠15の変位量を示している。両軸の交点は、コイル20pに印加される電圧が「0」であり、シフト枠15が中立位置にあることを示す。 FIG. 4C is a diagram for explaining this, and the horizontal axis indicates the voltage value applied to the coil 20p, and the vertical axis indicates the amount of displacement of the shift frame 15. FIG. The intersection of both axes indicates that the voltage applied to the coil 20p is “0” and the shift frame 15 is in the neutral position.
仮にヨーク21pに突出部21paがない場合は、図の破線Aのような駆動曲線となり、突出部21paがあると、この突出部21paの上記効果により磁気回路が閉じる力が相殺されて、駆動曲線は実線Bのようになる。つまり、少ない印加電圧でシフト枠15を大きく変位させることが可能となる。 If the yoke 21p does not have the protruding portion 21pa, the driving curve is as shown by a broken line A in the figure. If the protruding portion 21pa is present, the force of closing the magnetic circuit is canceled by the effect of the protruding portion 21pa, and the driving curve Becomes like a solid line B. That is, the shift frame 15 can be displaced greatly with a small applied voltage.
なお、ヨーク21pの大きさや突出部21paの大きさを変えることにより、磁気的な力の中心位置を制御することができ、例えば、シフト枠15の自重を磁気力で支えるために、ヨーク21pを意図的に下にずらしたり、突出部21paを下方向にずらしたりしてもよい。 The central position of the magnetic force can be controlled by changing the size of the yoke 21p and the size of the protruding portion 21pa. For example, in order to support the weight of the shift frame 15 with the magnetic force, the yoke 21p is It may be shifted intentionally or the protruding portion 21pa may be shifted downward.
次に、図5(a)〜(d)において、ボール16bに対するシフトベース13とシフト枠15との関係を説明する。なお、他のボール16a,16cについても同一の関係となっている。 Next, in FIGS. 5A to 5D, the relationship between the shift base 13 and the shift frame 15 with respect to the ball 16b will be described. The other balls 16a and 16c have the same relationship.
図5(a)に示す状態では、シフト枠15が中立位置にあり、ボール16bもシフトベース13の当接面13bの周囲に設けられているボール16bの移動を制限する制限枠(制限部)内の中心に位置している。なお、当接面13bは、シフトベース13に形成された、光軸方向視において矩形(正方形)状の開口を有する凹部の底面に相当する面であり、制限枠の端面はこの凹部の内壁面により構成される。 In the state shown in FIG. 5A, the shift frame 15 is in the neutral position, and the ball 16b is also a restriction frame (restriction unit) that restricts the movement of the ball 16b provided around the contact surface 13b of the shift base 13. Located in the center. The contact surface 13b is a surface corresponding to the bottom surface of a recess formed in the shift base 13 and having a rectangular (square) opening when viewed in the optical axis direction. The end surface of the limiting frame is the inner wall surface of the recess. Consists of.
図5(a)に示す状態から、ピッチ方向の駆動手段によってシフト枠15が下向き矢印方向に駆動された状態を図5(b)に示す。図5(b)に示す状態では、シフト枠15は、シフトベース13に設けられた不図示の可動機械端まで駆動されて中立位置からaだけ移動している。 FIG. 5B shows a state in which the shift frame 15 is driven in the downward arrow direction by the driving means in the pitch direction from the state shown in FIG. In the state shown in FIG. 5B, the shift frame 15 is driven to a movable machine end (not shown) provided on the shift base 13 and moved from the neutral position by a.
ボール16bはシフトベース13とシフト枠15とによって挟持されているので、図5(a)の位置から図5(b)の位置に転動する。ここで、転がり摩擦は滑り摩擦に対して十分小さいので、ボール16bはシフトベース13およびシフト枠15の当接面13b,15bに対して滑ることがなく、ボール16bを転がしながらシフト枠15はシフトベース13に対して移動する。 Since the ball 16b is sandwiched between the shift base 13 and the shift frame 15, the ball 16b rolls from the position of FIG. 5A to the position of FIG. 5B. Here, since the rolling friction is sufficiently smaller than the sliding friction, the ball 16b does not slide with respect to the contact surfaces 13b and 15b of the shift base 13 and the shift frame 15, and the shift frame 15 shifts while rolling the ball 16b. Move relative to the base 13.
このとき、ボール16bの中心に対して、シフト枠15とシフトベース13は相対的に反対方向に移動しているので、シフトベース13に対するボール16aの移動量bはシフト枠15の移動量aの半分(a÷2)となる。 At this time, since the shift frame 15 and the shift base 13 are moving in the opposite directions relative to the center of the ball 16b, the movement amount b of the ball 16a relative to the shift base 13 is equal to the movement amount a of the shift frame 15. It becomes half (a ÷ 2).
図5(c)には、図5(a)に示す状態のボール16bおよびシフトベース13の制限枠を後側から見て示している。ボール16bは、ピッチ方向に延びる一対の制限端面およびヨー方向に延びる一対の制限端面により囲まれる矩形枠内の中心に位置している。 FIG. 5C shows the restriction frame of the ball 16b and the shift base 13 in the state shown in FIG. The ball 16b is located at the center in a rectangular frame surrounded by a pair of limiting end surfaces extending in the pitch direction and a pair of limiting end surfaces extending in the yaw direction.
制限枠の内側の大きさは、ボール16bの半径をrとしたとき、中心から(r+b+c)で表わされる。cは機械的な余裕量である。つまり、制限枠の内側の大きさは、ボール16bの直径と、シフト枠15のシフト移動に伴う中心からピッチ方向両側およびヨー方向両側へのボール16bの最大移動量(b×2)と、機械的余裕量(c×2)とを加えた寸法となる。 The size of the inside of the restriction frame is represented by (r + b + c) from the center, where r is the radius of the ball 16b. c is a mechanical margin. That is, the size of the inside of the restriction frame is the diameter of the ball 16b, the maximum movement amount (b × 2) of the ball 16b from the center accompanying the shift movement of the shift frame 15 to both sides in the pitch direction and both sides in the yaw direction, and the machine It is a dimension to which an additional margin (c × 2) is added.
ここで、ボール16bが図5(c)に示す制限枠内の中心に位置する状態から余裕量c以上、下方にずれた位置にある場合に、図5(b)のようにシフト枠15が下方にaの量駆動されると、ボール16bはシフト枠15がaの量動いて機械端に当たる前に制限端面に当たってしまい、それ以後のシフト枠15の駆動中では、ボール16bは制限端面に押し付けられたままシフト枠15に対して滑る。 Here, when the ball 16b is at a position shifted downward by a margin amount c or more from the state where the ball 16b is located at the center in the restriction frame shown in FIG. 5C, the shift frame 15 is moved as shown in FIG. When driven downward by the amount a, the ball 16b hits the limit end face before the shift frame 15 moves by the amount a and hits the machine end, and the ball 16b presses against the limit end face during the subsequent drive of the shift frame 15. While sliding, it slides with respect to the shift frame 15.
そして、シフト枠15のa量駆動が終了した状態から、さらにシフト枠15を中心位置に向かってa量戻すと、ボール16bは制限枠の中心からcの距離の位置まで転がって戻る。 Then, when the shift frame 15 is returned to the center position after the a amount driving of the shift frame 15 has been completed, the ball 16b rolls back to the position of the distance c from the center of the limit frame.
このように、シフト枠15をピッチ方向およびヨー方向の両側の機械端まで駆動して中心位置まで戻すと、最初にボール16bがどの位置にあっても、図5(d)に示すように、ボール16bの中心は制限枠の中心からcの距離の4辺により構成される矩形範囲(初期位置範囲)内に位置づけされることになる。この一連の動作をボールのリセット動作と称する。 Thus, when the shift frame 15 is driven to the machine ends on both sides in the pitch direction and the yaw direction and returned to the center position, as shown in FIG. The center of the ball 16b is positioned within a rectangular range (initial position range) constituted by four sides at a distance c from the center of the restriction frame. This series of operations is called a ball reset operation.
通常、レンズの光学性能は、各レンズの光軸が一致している時に最も性能が出るように設計されるので、シフトレンズL3が他のレンズに対して偏芯するに従って、性能的には不利な状態となる。但し、本実施形態のレンズ鏡筒では、実際に必要なシフトレンズL3のシフト範囲内では実用上問題のない光学性能を達成できるようになっている。 Usually, the optical performance of the lens is designed so that the best performance is obtained when the optical axes of the respective lenses are coincident with each other. Therefore, as the shift lens L3 is decentered with respect to other lenses, the performance is disadvantageous. It becomes a state. However, in the lens barrel of the present embodiment, optical performance having no practical problem can be achieved within the actually required shift range of the shift lens L3.
ところで、シフト枠15をピッチ方向およびヨー方向に同時に同じ量だけ駆動すると、ピッチ方向およびヨー方向の中間の方向に、ピッチ方向又はヨー方向の移動量の√2倍の位置まで移動する。そして、実際の使用状態では、シフト枠15がピッチ方向又はヨー方向に完全に独立して駆動されることはほとんどなく、他方の方向での位置を考慮して光軸を中心とした円形もしくは円形に近い多角形の範囲内でシフト移動する。 By the way, when the shift frame 15 is driven by the same amount in the pitch direction and the yaw direction at the same time, the shift frame 15 moves in the middle direction between the pitch direction and the yaw direction to a position that is √2 times the movement amount in the pitch direction or the yaw direction. In an actual use state, the shift frame 15 is hardly driven completely independently in the pitch direction or the yaw direction, and is circular or circular around the optical axis in consideration of the position in the other direction. Shift within a polygon range close to.
このとき、3つのボール16a〜16cは上記実際の移動範囲の形状に相似な半分の範囲内で転がり運動をすることになる。 At this time, the three balls 16a to 16c roll in a half range similar to the shape of the actual movement range.
一方、ボール16a〜16cを収容した上記制限枠は、ピッチ方向およびヨー方向にそれぞれ略平行な二対の辺を持つ矩形形状であるが、これが上述した実際の使用状態でのボールの動く範囲に沿った、円形もしくは多角形の形状をしていると、ボールのリセット動作によって、実使用状態でボールが制限端面と当たらない位置まで正しく移動させることができない場合が生じてしまう。 On the other hand, the restriction frame that accommodates the balls 16a to 16c has a rectangular shape having two pairs of sides that are substantially parallel to the pitch direction and the yaw direction, respectively. If the ball has a circular or polygonal shape, the ball may not be correctly moved to a position where the ball does not come into contact with the limit end surface due to the resetting operation of the ball.
そこで、上述したように、制限枠の大きさを、ボール16bの直径と、シフト枠15のシフト移動に伴う中心からピッチ方向両側およびヨー方向両側へのボール16bの最大移動量(b×2)と、機械的余裕量(c×2)とを加えた寸法とする。これにより、例えばボールを1つの角部で互いに隣り合う(角部を構成する)2つの制限端面に片寄せした時に、ボールと他の2つの制限端面とのピッチ方向およびヨー方向の隙間が、シフト枠15の各方向への機械的な最大可動量(または実使用時の最大可動量)の半分の量bより大きくする(2b+2c)。 Therefore, as described above, the size of the restriction frame is determined by determining the diameter of the ball 16b and the maximum amount of movement of the ball 16b from the center accompanying the shift movement of the shift frame 15 to both sides in the pitch direction and both sides in the yaw direction (b × 2). And a mechanical margin (c × 2). Thereby, for example, when the ball is shifted to one of the two limit end faces adjacent to each other at one corner (constitutes the corner), the pitch and yaw gaps between the ball and the other two limit end faces are The shift frame 15 is set to be larger than an amount b (2b + 2c) which is half of the mechanical maximum movable amount in each direction (or the maximum movable amount in actual use).
つまり、ボールの可動範囲が矩形ではなく丸もしくは8角形などの多角形の場合では、ボールがずれて任意の位置にあると、リセット動作をしたときに端に当たってから反対方向に転がって戻るときに隙間が足りないと、また端に当たってしまって結局、中央付近に初期位置出しをできなくなることがあるので、本実施形態は、これを回避するものである。 In other words, when the movable range of the ball is not a rectangle but a polygon such as a circle or an octagon, if the ball is displaced and is in an arbitrary position, when it hits the end when it is reset, it rolls back in the opposite direction. If there is not enough clearance, it will hit the end and eventually the initial position may not be able to be found near the center, so this embodiment avoids this.
このため、上述した大きさに制限枠を設定することにより、シフトベース13およびシフト枠15のボールと当接する面13a〜13c,15a〜15cの面積を必要最小限とすることができ、ボール16a〜16cのリセット動作を行なえば、実使用時にはボールが制限端面に当たらず、ボールの転がりのみでシフト枠15が支持および案内される。このため、振れ補正動作時におけるシフト枠15の駆動抵抗を小さな転がり抵抗のみとすることができ、精度の高い振れ補正動作を行うことができるとともに、シフト駆動に必要な駆動力の低減による駆動手段の小型化ひいてはシフトユニット3の小型化を図ることができる。 Therefore, by setting the limit frame to the above-described size, the areas of the surfaces 13a to 13c and 15a to 15c that contact the balls of the shift base 13 and the shift frame 15 can be minimized, and the balls 16a When the reset operation of ˜16c is performed, the ball does not hit the limit end face during actual use, and the shift frame 15 is supported and guided only by rolling the ball. For this reason, the driving resistance of the shift frame 15 during the shake correction operation can be set to only a small rolling resistance, so that a highly accurate shake correction operation can be performed and driving means by reducing the driving force required for the shift drive. As a result, the shift unit 3 can be reduced in size.
さらに、前述したように、ボール16a〜16cと各当接面13a〜13c,15a〜15cとの間に潤滑油を塗布することで、ボールと各当接面との滑り摩擦力をより小さくして、さらなる振れ補正制御の高精度化およびシフトユニット3の小型化を図ることができる。 Further, as described above, by applying lubricating oil between the balls 16a to 16c and the contact surfaces 13a to 13c and 15a to 15c, the sliding frictional force between the balls and the contact surfaces is further reduced. Thus, it is possible to further increase the accuracy of the shake correction control and reduce the size of the shift unit 3.
次に、位置検出手段について説明する。図2および図3を用いて説明する。これらの図において、22pは光軸に対して放射方向に2極に着磁された検出用磁石であり、ヨーク21pにより光軸方向前側の磁束が閉じられている。検出用磁石22pは、ヨーク21pの後側(ヨーク21pを挟んでコイル20pの反対側)にてシフト枠15に固定されている。 Next, position detection means will be described. This will be described with reference to FIGS. In these figures, reference numeral 22p denotes a detection magnet magnetized in two poles in the radial direction with respect to the optical axis, and the magnetic flux on the front side in the optical axis direction is closed by a yoke 21p. The detection magnet 22p is fixed to the shift frame 15 on the rear side of the yoke 21p (on the opposite side of the coil 20p across the yoke 21p).
24pは磁束密度を電気信号に変換するホール素子であり、センサベース17に位置決め固定されている。これら、検出用磁石22p、ヨーク21pおよびホール素子24pによって位置検出手段が構成されている。なお、ヨーク21pを駆動手段と位置検出手段とで共用することにより、位置検出手段の専用のヨークを設ける場合に比べて、部品点数の減少とシフトユニット3の小型化、さらにはシフト枠15の軽量化による振れ補正制御性の向上等を図ることができる。 Reference numeral 24p denotes a hall element that converts the magnetic flux density into an electric signal, and is positioned and fixed to the sensor base 17. These detection magnets 22p, yoke 21p, and hall element 24p constitute position detection means. By sharing the yoke 21p between the drive means and the position detection means, the number of parts is reduced, the shift unit 3 is downsized and the shift frame 15 is further reduced compared to the case where a dedicated yoke for the position detection means is provided. It is possible to improve the shake correction controllability by reducing the weight.
ここで、図6を用いて、検出用磁石22pの光軸方向後側の磁束の状態を説明する。図6において、横軸は光軸に対して放射方向の位置を、縦軸は磁束密度を示している。横軸の中央は、検出用磁石22pの2極着磁の境界部分であり、ここでは磁束密度は零となる。また、この位置は、シフトレンズL3の光軸が他のレンズに対して略一致する中立位置に対応する。 Here, the state of the magnetic flux on the rear side in the optical axis direction of the detection magnet 22p will be described with reference to FIG. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the position in the radial direction with respect to the optical axis, and the vertical axis indicates the magnetic flux density. The center of the horizontal axis is a boundary portion of the two-pole magnetization of the detection magnet 22p, and the magnetic flux density is zero here. This position corresponds to a neutral position where the optical axis of the shift lens L3 is substantially coincident with other lenses.
図6において、二点鎖線で示す変位量の範囲内では、磁束密度が実用上問題とならない程度に直線的に変化している。この磁束密度変化を適当な信号処理によりホール素子24pから電気信号として検出することにより、シフトレンズL3の位置を検出することが可能となる。 In FIG. 6, the magnetic flux density changes linearly within a range of displacement indicated by a two-dot chain line to such an extent that there is no practical problem. By detecting this change in magnetic flux density as an electric signal from the Hall element 24p by appropriate signal processing, the position of the shift lens L3 can be detected.
図7には、ホール素子24pの信号処理回路の例を示している。この図において、24はホール素子、40はオペアンプである。このオペアンプ40は、抵抗40a,40b,40cと組み合わされ、ホール素子24に定電流を供給する。ホール素子24の磁束密度に対する出力は、オペアンプ41と抵抗41a,41b,41c,41dによって差動増幅される。 FIG. 7 shows an example of a signal processing circuit of the Hall element 24p. In this figure, 24 is a Hall element and 40 is an operational amplifier. This operational amplifier 40 is combined with resistors 40 a, 40 b and 40 c and supplies a constant current to the Hall element 24. The output with respect to the magnetic flux density of the Hall element 24 is differentially amplified by the operational amplifier 41 and the resistors 41a, 41b, 41c, and 41d.
抵抗41eは可変抵抗であり、その抵抗値を変化させることにより磁束密度に対する電気出力信号のレベルをシフトさせることができる。本実施形態の場合、シフトレンズL3が中立位置にあるときに出力が基準電位Vcに等しくなるように調整される。 The resistor 41e is a variable resistor, and the level of the electric output signal with respect to the magnetic flux density can be shifted by changing the resistance value. In this embodiment, the output is adjusted to be equal to the reference potential Vc when the shift lens L3 is in the neutral position.
オペアンプ42は抵抗42a,42bと組み合わされて、オペアンプ41の出力を基準電位Vcに対して反転増幅する。そして、可変抵抗42bの抵抗値を変化させることにより磁束密度の変化に対する出力電圧の変化の割合を所定値に調整することができる。 The operational amplifier 42 is combined with the resistors 42a and 42b to invert and amplify the output of the operational amplifier 41 with respect to the reference potential Vc. Then, by changing the resistance value of the variable resistor 42b, the rate of change of the output voltage with respect to the change of the magnetic flux density can be adjusted to a predetermined value.
図3において、25はコイル20pおよびホール素子24pを電気的に外部回路と接続させるための可撓性を有するフレキシブル基板である。このフレキシブル基板25は、25aの部分でふたつに折り返され、26pの部分の光軸方向の前側にはホール素子24pが実装されている。また、折り返された部分25aはさらに3個所の曲げ部を有し、先端部27pは、その一部に形成された穴部28pをシフト枠15に形成されたピン29pにピン回りで回転自在に嵌合させている。先端部27pに設けられたランド部30p,31pにはコイル20pの両端子がそれぞれ半田付けされている。 In FIG. 3, reference numeral 25 denotes a flexible substrate having flexibility for electrically connecting the coil 20p and the hall element 24p to an external circuit. The flexible substrate 25 is folded back at the portion 25a, and a hall element 24p is mounted on the front side in the optical axis direction of the portion 26p. Further, the folded portion 25a further has three bent portions, and the tip portion 27p allows a hole 28p formed in a part thereof to freely rotate around a pin 29p formed in the shift frame 15. It is fitted. Both terminals of the coil 20p are soldered to land portions 30p and 31p provided at the tip portion 27p.
32はフレキシブル基板25をセンサベース17に固定するための押さえ板であり、1本のビスによりセンサベース17固定されている。 Reference numeral 32 denotes a pressing plate for fixing the flexible substrate 25 to the sensor base 17 and is fixed to the sensor base 17 by a single screw.
次に、図8(a),(b)を用いてフレキシブル基板25の固定部であるセンサベース17とシフト枠15との動きを吸収する接続部分について更に詳しく説明する。 Next, the connecting portion that absorbs the movement of the sensor base 17 and the shift frame 15 that are the fixing portions of the flexible substrate 25 will be described in more detail with reference to FIGS.
図8(a)はフレキシブル基板25を曲げる前の形状を示している。センサベース17に固定される部分には穴部33pと長穴部34pとが長手方向に並ぶように形成されている。センサベース17における穴部33pと長穴部34pに対応する部分にはそれぞれピンが形成されており、穴部33pによりフレキシブル基板25の位置が、長穴部34pにより固定部分からの延び出し方向が決められる。 FIG. 8A shows a shape before the flexible substrate 25 is bent. A hole 33p and a long hole 34p are formed in a portion fixed to the sensor base 17 so as to be aligned in the longitudinal direction. Pins are formed in portions corresponding to the hole 33p and the long hole 34p in the sensor base 17, respectively, and the position of the flexible substrate 25 is extended by the hole 33p, and the extending direction from the fixed portion is extended by the long hole 34p. It is decided.
なお、穴部33pと長穴部34pとの間の曲げ部分は、押さえ板32によりセンサベース17に押さえられる。35p,37pの帯状部は曲げ部36pで略90度に曲げられる。シフト枠15のピッチ方向およびヨー方向の動きは、帯状部35p,37pの長手方向の撓みにより吸収される。 The bent portion between the hole 33p and the long hole 34p is pressed by the sensor base 17 by the pressing plate 32. The band-shaped portions of 35p and 37p are bent at approximately 90 degrees by the bent portion 36p. The movement of the shift frame 15 in the pitch direction and the yaw direction is absorbed by the bending in the longitudinal direction of the strips 35p and 37p.
先端部27pの穴部28pは、先に説明したようにシフト枠15のピン29pに嵌合されるが、ピン29pは段付きピンとなっており、先端部27pが抜けない構成となっている。 As described above, the hole portion 28p of the distal end portion 27p is fitted to the pin 29p of the shift frame 15, but the pin 29p is a stepped pin, and the distal end portion 27p is configured not to come off.
また、先端部27pは、その出張り部38pがシフト枠15の受け面と、この受け面に対してある間隔をもって形成された押さえ部15gとの間に嵌り込むことによって、ある範囲内でのピン29p回りでの回転自由度を持ってピン29pから外れないようになっている。 In addition, the tip portion 27p is fitted within a certain range by fitting the protruding portion 38p between the receiving surface of the shift frame 15 and the pressing portion 15g formed with a certain interval with respect to the receiving surface. The pin 29p has a degree of freedom of rotation around the pin 29p so that the pin 29p does not come off.
ここで、曲げ部36pは、長手方向に対して正確に90度の角度に曲げられている場合には、先端部27pの穴部28pはピン29pの位置にくるので、フレキシブル基板25の帯状部35p,37pには不自然な変形は起きないが、曲げ部36pが長手方向に対して90度からずれて曲げられた場合には、先端部27pの穴部28pとピン29pの位置とが光軸方向に曲げが傾いている分だけずれてしまう。 Here, when the bent portion 36p is bent at an angle of exactly 90 degrees with respect to the longitudinal direction, the hole portion 28p of the distal end portion 27p comes to the position of the pin 29p. Although unnatural deformation does not occur in 35p and 37p, when the bent portion 36p is bent out of 90 degrees with respect to the longitudinal direction, the positions of the hole portion 28p of the tip portion 27p and the pin 29p are light. The bending is shifted by the amount of bending in the axial direction.
このとき、先端部27pが曲げのずれ分だけ回転可能なので、帯状部35p,37pの捩じれにより、曲げ部36pの曲げのずれを吸収することができる。 At this time, since the tip end portion 27p can rotate by the amount of bending deviation, the bending deviation of the bending portion 36p can be absorbed by the twisting of the belt-like portions 35p and 37p.
仮に、先端部27pが回転できない構造だと、曲げ部36pの曲げのずれがあると、帯状部35p,37pに容易に曲がらない長手幅方向の曲げ(図中の矢印AおよびB方向の曲げ)が働いて、シフト枠15は光軸方向に強く押さえつけられる。これにより、ボール16a〜16cとシフトベース13およびシフト枠15との摺動部分の摩擦の増加により、シフト枠15の動きが悪くなってしまう。 If the distal end portion 27p cannot be rotated, if the bending portion 36p is misaligned, bending in the longitudinal width direction that does not easily bend the belt-like portions 35p and 37p (bending in the directions of arrows A and B in the figure). The shift frame 15 is strongly pressed in the optical axis direction. As a result, the movement of the shift frame 15 becomes worse due to an increase in friction at sliding portions between the balls 16a to 16c and the shift base 13 and the shift frame 15.
また、センサベース17への結合部分における押え板32の押えがずれて、フレキシブル基板25の延び出し方向が若干ずれても、ピン29pに対する穴部28pの光軸方向の位置がずれるので、先端部27pの回転によってフレキシブル基板25による光軸方向の弾性力が緩和される。 Further, even if the pressing of the holding plate 32 at the coupling portion to the sensor base 17 is shifted and the extending direction of the flexible substrate 25 is slightly shifted, the position of the hole 28p in the optical axis direction with respect to the pin 29p is shifted. The elastic force in the optical axis direction by the flexible substrate 25 is relaxed by the rotation of 27p.
次に、図9(a),(b)を用いて、位置検出手段の構成と配置およびピッチ,ヨー方向の2つの磁気回路によるシフト枠15の回転抑制の機能とその時の動きについて説明する。 Next, with reference to FIGS. 9A and 9B, the configuration and arrangement of the position detection means, the function of suppressing the rotation of the shift frame 15 by two magnetic circuits in the pitch and yaw directions, and the movement at that time will be described.
図9(a)には、シフト枠15を光軸方向後側から見て示している。ピッチ方向およびヨー方向の2つの磁気回路は、シフト枠15を光軸方向に付勢する。また、前述したように、ヨーク21p,21yは駆動用磁石18p,18yとは光軸方向において略同一の投影形状をしている。このため、シフト枠15のシフトベース13(センサベース17)に対する光軸回りでの回転は、シフトベース13に固定されているピッチ,ヨー方向の2つの駆動用磁石18p,18yの吸引作用によって抑制される。 FIG. 9A shows the shift frame 15 as viewed from the rear side in the optical axis direction. The two magnetic circuits in the pitch direction and the yaw direction urge the shift frame 15 in the optical axis direction. Further, as described above, the yokes 21p and 21y have substantially the same projected shape as the drive magnets 18p and 18y in the optical axis direction. Therefore, the rotation of the shift frame 15 around the optical axis with respect to the shift base 13 (sensor base 17) is suppressed by the attracting action of the two drive magnets 18p and 18y in the pitch and yaw directions fixed to the shift base 13. Is done.
検出用磁石22p,22yはそれぞれの2極着磁の境界が自らの検出方向軸(ピッチ方向軸およびヨー方向軸)に対して直角方向に配置されており、他方の検出用磁石の検出方向軸の動きに対して、その動きが検出用磁石の大きさに比べて小さい場合は、ホール素子に対する磁束分布が実用上変化しない。このため、2軸独立にシフト枠15の位置を検出することができる。 The detection magnets 22p and 22y have their respective two-pole magnetization boundaries arranged perpendicular to their own detection direction axes (pitch direction axis and yaw direction axis), and the detection direction axis of the other detection magnet. When the movement is smaller than the size of the detection magnet, the magnetic flux distribution with respect to the Hall element does not change practically. For this reason, the position of the shift frame 15 can be detected independently of the two axes.
また、ピッチ,ヨー方向の2つの位置検出手段は、その検出方向軸の交点が他のレンズの光軸に一致しているので、光軸回りでのシフト枠15の回転があっても、それが比較的小さな角度内であれば、実用上問題となるような出力値の変化を起こさない。 Further, the two position detection means in the pitch and yaw directions have the intersection of the detection direction axes coincident with the optical axis of the other lens, so that even if the shift frame 15 rotates around the optical axis, Is within a relatively small angle, it does not cause a change in output value which causes a practical problem.
シフト枠15に駆動手段によって駆動力が働いたときのシフト枠15の動きは、駆動手段の力の発生位置とシフト枠15の重心との位置関係や、接続されているフレキシブル基板25の接続位置および形状によって異なる。2つの磁気回路はシフト枠15の回転を抑制しているだけなので、シフト枠15のシフト駆動に伴なってシフト枠15が光軸回りで回転することがある。 The movement of the shift frame 15 when a driving force is applied to the shift frame 15 by the driving means is based on the positional relationship between the position where the force of the driving means is generated and the center of gravity of the shift frame 15, and the connection position of the connected flexible substrate 25. It depends on the shape. Since the two magnetic circuits only suppress the rotation of the shift frame 15, the shift frame 15 may rotate around the optical axis as the shift frame 15 is driven to shift.
その時の位置検出手段からの出力値の変化について、図9(b)を用いて説明する。ピッチ方向の位置検出点をAとし、ヨー方向の位置検出点をBとし、他のレンズ光軸をCとし、点Dを中心としてシフト枠15が回転した場合について、各点の動きを見る。 The change in the output value from the position detection means at that time will be described with reference to FIG. When the position detection point in the pitch direction is A, the position detection point in the yaw direction is B, the other lens optical axis is C, and the shift frame 15 rotates around the point D, the movement of each point is observed.
回転角度があまり大きくない場合には、A,B,Cの各点は点Dを結んだ線と直角方向に移動する。 When the rotation angle is not so large, the points A, B, and C move in a direction perpendicular to the line connecting the points D.
ここで、点A〜Cの動きベクトルをそれぞれVa,Vb,Vcとし、これらを2軸(ヨー方向の検出方向軸xおよびピッチ方向の検出方向軸y)の延びる方向にそれぞれ分解したときの各成分を、Vax,Vay,Vbx,Vby,Vcx,Vcyとする。 Here, the motion vectors of the points A to C are Va, Vb, and Vc, respectively, and these are respectively decomposed in the extending direction of two axes (the detection direction axis x in the yaw direction and the detection direction axis y in the pitch direction). The components are Vax, Vay, Vbx, Vby, Vcx, and Vcy.
位置検出手段は、前述したように、検出方向軸と直角方向にはほとんど感度を有していないので、VaxおよびVbyのベクトルは位置検出手段によって検出されない。 As described above, since the position detection means has little sensitivity in the direction perpendicular to the detection direction axis, the vectors of Vax and Vby are not detected by the position detection means.
ところで、2つの検出方向軸x,yの交点は光軸Cと一致しているので、光軸Cの動きベクトルVcx,Vcyに対して、Vcx=Vbx,Vcy=Vayの関係が成り立つ。 By the way, since the intersection of the two detection direction axes x and y coincides with the optical axis C, the relationship of Vcx = Vbx and Vcy = Vay is established with respect to the motion vectors Vcx and Vcy of the optical axis C.
このことは、光軸Cから離れた点を中心とした回転に伴なうシフトレンズL3の光軸位置の変化、すなわちシフト量を回転に影響されずに位置検出手段によって正しく検出できることを示しており、駆動手段および位置検出手段を含む位置決め制御(これについては後述する)により、シフト枠15を正しい位置に移動させることができる。 This indicates that the position detection means can correctly detect the change in the optical axis position of the shift lens L3 accompanying the rotation around a point away from the optical axis C, that is, the shift amount without being influenced by the rotation. Thus, the shift frame 15 can be moved to the correct position by positioning control (which will be described later) including the driving means and the position detecting means.
図10には、振れ補正機能を有するレンズ鏡筒を搭載した撮影装置における電気回路構成を示している。図2に示したレンズ鏡筒には、被写体の空間周波数の高域成分を除去するための光学ローパスフィルタ50と、ピント面に配置された光学像を電気信号に変換するためのCCD等の撮像素子51とが設けられている。 FIG. 10 shows an electric circuit configuration in a photographing apparatus equipped with a lens barrel having a shake correction function. The lens barrel shown in FIG. 2 includes an optical low-pass filter 50 for removing a high frequency component of the spatial frequency of the subject, and a CCD or the like for converting an optical image arranged on the focal plane into an electric signal. An element 51 is provided.
また、カメラ本体には、撮像素子51から読み出された電気信号aを映像信号に処理するカメラ信号処理回路52と、レンズ駆動を制御する制御回路としてのマイコン53とが設けられている。 The camera body is provided with a camera signal processing circuit 52 that processes the electrical signal a read from the image sensor 51 into a video signal, and a microcomputer 53 as a control circuit that controls lens driving.
カメラ電源が投入されると、マイコン53はフォーカスリセット回路54およびズームリセット回路55の出力を監視しながら、フォーカスモータ駆動回路56およびズームモータ駆動回路57にフォーカスモータ9およびズームモータ10を回転駆動させ、合焦移動枠4および変倍移動枠2を光軸方向に移動させる。 When the camera power is turned on, the microcomputer 53 causes the focus motor drive circuit 56 and the zoom motor drive circuit 57 to drive the focus motor 9 and the zoom motor 10 while monitoring the outputs of the focus reset circuit 54 and the zoom reset circuit 55. The in-focus moving frame 4 and the variable magnification moving frame 2 are moved in the optical axis direction.
フォーカスリセット回路54およびズームリセット回路55の出力はそれぞれ、合焦移動枠4および変倍移動枠2が予め設定された位置(各移動枠に設けられた遮光部がリセットスイッチ11,12の発光部を遮光する境界位置)で反転する。この一連の動作を合焦移動枠4および変倍移動枠2のリセット動作という。 The outputs of the focus reset circuit 54 and the zoom reset circuit 55 are respectively the positions where the in-focus moving frame 4 and the variable magnification moving frame 2 are set in advance (the light shielding portions provided in the respective moving frames are the light emitting portions of the reset switches 11 and 12). Is reversed at the boundary position where light is shielded. This series of operations is referred to as a reset operation of the focusing movement frame 4 and the magnification movement frame 2.
マイコン53は、その位置を基準として、以後のフォーカスモータ9およびズームモータ10の駆動ステップ数を計数することにより、合焦移動枠(第4群レンズL4)および変倍移動枠2(第2群レンズL2)の絶対位置を知ることができる。ズームモータ10の駆動ステップ数を計数することにより、正確な焦点距離情報が得られる。 The microcomputer 53 counts the number of subsequent drive steps of the focus motor 9 and the zoom motor 10 with the position as a reference, so that the focusing movement frame (fourth group lens L4) and the variable magnification movement frame 2 (second group). The absolute position of the lens L2) can be known. By counting the number of drive steps of the zoom motor 10, accurate focal length information can be obtained.
58は絞りユニット8を駆動するための絞り駆動回路であり、マイコン53に取り込まれた映像信号の明るさ情報bに基づいて、絞り開口径が制御される。 Reference numeral 58 denotes an aperture driving circuit for driving the aperture unit 8, and the aperture diameter of the aperture is controlled based on the brightness information b of the video signal taken into the microcomputer 53.
59,60はそれぞれ、撮影装置のピッチ方向およびヨー方向の振れ角度を検出するためのピッチおよびヨー角度検出回路である。振れ角度の検出は、例えば撮影装置に固定された振動ジャイロ等の角速度センサの出力を積分して行う。 Reference numerals 59 and 60 denote pitch and yaw angle detection circuits for detecting shake angles in the pitch direction and yaw direction of the photographing apparatus, respectively. The shake angle is detected by integrating the output of an angular velocity sensor such as a vibrating gyroscope fixed to the photographing apparatus, for example.
両角度検出回路59、60の出力、すなわち撮影装置の振れ角度の情報は、マイコン53に取り込まれる。 The outputs of the both angle detection circuits 59 and 60, that is, the information on the shake angle of the photographing apparatus is taken into the microcomputer 53.
61,62はそれぞれ、角度検出回路59,60からの出力に応じて、前述したピッチ方向およびヨー方向の駆動手段を構成するコイル20p,20yへの通電制御を行い、シフト枠15(シフトレンズL3)を光軸直交面内でシフト移動させるピッチおよびヨーコイル駆動回路である。 61 and 62 perform energization control to the coils 20p and 20y constituting the above-described driving means in the pitch direction and yaw direction according to the outputs from the angle detection circuits 59 and 60, respectively, and the shift frame 15 (shift lens L3 ) In the plane orthogonal to the optical axis and the yaw coil drive circuit.
63,64はそれぞれ、前述した位置検出手段を含む、シフト枠15の光軸に対するシフト量を検出するためのピッチおよびヨー位置検出回路であり、これら位置検出回路63,64からの出力はマイコン53に取り込まれる。 Reference numerals 63 and 64 respectively denote pitch and yaw position detection circuits for detecting the shift amount with respect to the optical axis of the shift frame 15 including the position detection means described above. The outputs from these position detection circuits 63 and 64 are the microcomputer 53. Is taken in.
シフトレンズL3がシフト移動すると、撮影レンズ内の通過光束が曲げられる。このため、撮影装置に振れが生じることによって本来生ずる撮像素子51上での被写体像の変位を相殺する方向に、相殺する曲げ量だけ通過光束を曲げるようシフトレンズL3をシフト移動させることにより、撮影装置が振れても結像している被写体像が撮像素子51上で動かない、いわゆる振れ補正を行うことができる。 When the shift lens L3 is shifted, the passing light beam in the photographing lens is bent. For this reason, the shift lens L3 is shifted and moved so as to bend the passing light beam by the bending amount to be canceled in the direction to cancel the displacement of the subject image on the image pickup device 51 that is originally caused by the shake of the imaging device. It is possible to perform so-called shake correction in which a subject image that is formed does not move on the image sensor 51 even if the apparatus is shaken.
マイコン53は、ピッチ角度検出回路59およびヨー角度検出回路60により得られた撮影装置の振れ信号と、ピッチ位置検出回路63およびヨー位置検出回路64から得られたシフト量信号との差分に相当する信号に対して増幅および適当な位相補償を行なった信号に基づいて、ピッチコイル駆動回路61およびヨーコイル駆動回路62にシフト枠15をシフト駆動させる。 The microcomputer 53 corresponds to the difference between the shake signal of the photographing apparatus obtained by the pitch angle detection circuit 59 and the yaw angle detection circuit 60 and the shift amount signal obtained from the pitch position detection circuit 63 and the yaw position detection circuit 64. Based on the signal obtained by performing amplification and appropriate phase compensation on the signal, the pitch coil driving circuit 61 and the yaw coil driving circuit 62 are driven to shift the shift frame 15.
この制御によって、上記の差分信号がより小さくなるようにシフトレンズL3が位置決め制御され、目標位置に保たれる。 By this control, positioning of the shift lens L3 is controlled so that the difference signal becomes smaller, and the shift lens L3 is maintained at the target position.
さらに、本実施形態では、シフトレンズL3が変倍のための第2群レンズL2よりも撮像面側にあるので、シフトレンズL3のシフト量に対する像の移動量が第2群レンズL2の位置、すなわち焦点距離によって変化してしまう。 Furthermore, in this embodiment, since the shift lens L3 is on the imaging surface side with respect to the second group lens L2 for zooming, the amount of image movement relative to the shift amount of the shift lens L3 is the position of the second group lens L2. That is, it changes depending on the focal length.
このため、ピッチ角度検出回路59およびヨー角度検出回路60によって得られる撮影装置の振れ信号でそのままシフトレンズL3のシフト量を決定することはせず、振れ信号を第2群レンズL2の位置情報(焦点距離情報)によって補正する。これにより、焦点距離にかかわらず適正な振れ補正制御を行うことができる。 For this reason, the shift amount of the shift lens L3 is not determined as it is based on the shake signal of the photographing apparatus obtained by the pitch angle detection circuit 59 and the yaw angle detection circuit 60, and the shake signal is used as the position information of the second group lens L2 ( (Focal distance information). Thereby, appropriate shake correction control can be performed regardless of the focal length.
これまで振れ補正時の動作について説明したが、前述したボール16a〜16bのリセット動作を、電源投入時でのズームおよびフォーカスのリセット動作に引き続いて又は時分割で同時に行なうことにより(すなわち、振れ補正動作の開始前に行うことにより)、撮影装置の未使用時での衝撃等でボール16a〜16bが正しい位置からずれていたとしても、ボールのリセット動作の直後から、ボールの転がり摩擦下での振れ補正動作を行うことができる。このため、常に優れた振れ補正性能を発揮することができる。 The operation at the time of shake correction has been described so far, but the above-described reset operation of the balls 16a to 16b is performed simultaneously with the zoom and focus reset operation at the time of power-on or in time division (that is, shake correction). Even if the balls 16a to 16b are deviated from the correct position due to an impact when the photographing apparatus is not used, etc., immediately after the start of the operation, immediately after the ball reset operation, A shake correction operation can be performed. For this reason, it is possible to always exhibit excellent shake correction performance.
また、撮影装置の使用中(撮影映像をモニターで観察している時や映像を記録装置に記録している時等)以外の状態をマイコン53で判別して(例えば、撮影装置の振れ角度の観察により、使用者が撮影装置を持ち歩いている状態を判別する)、この状態にてボールのリセット動作を適宜行なうことで、使用時に常に優れた振れ補正を保証することができる。 Further, the microcomputer 53 discriminates states other than when the photographing apparatus is in use (when the photographed image is observed on the monitor or when the image is recorded on the recording apparatus) (for example, the shake angle of the photographing apparatus). By observing, it is determined whether or not the user is carrying the photographing device), and in this state, by appropriately performing the ball reset operation, excellent shake correction can be guaranteed at all times during use.
また、一般に振れ補正の補正角度範囲は0.5度から1度程度であり、実際の撮影では、撮影装置の各機能を操作する動作やファインダー上で被写体を探したりする動作で、上記の補正角度以上の動きを撮影装置に与えることになる。このため、その動きによりボールのリセット動作と同じ動作を行わせるようにしてもよい。ボールが転がり摩擦状態から滑り摩擦状態に移行する時に摩擦力の不連続な増加で一瞬振れ補正性能が劣化するが、補正角度範囲以上の動きが機器に与えられれば、それ以降は、ボールの転がりだけで案内が行われるので、良好な振れ補正が可能となる。 In general, the correction angle range of shake correction is about 0.5 to 1 degree. In actual shooting, the above correction is performed by operating each function of the shooting apparatus or searching for a subject on the viewfinder. This gives a motion of an angle or more to the photographing apparatus. For this reason, the same operation as the ball resetting operation may be performed by the movement. When the ball transitions from the rolling friction state to the sliding friction state, the shake correction performance deteriorates for a moment due to the discontinuous increase of the frictional force, but if the device is moved beyond the correction angle range, the ball will roll after that. Since guidance is performed only by this, good shake correction can be performed.
なお、本実施形態では、駆動用磁石をシフトベースに、コイルをシフト枠に保持させたムービングコイルタイプの振れ補正装置について説明したが、駆動用磁石をシフト枠に、コイルをシフトベースに保持させるようにしてもよい。 In this embodiment, the moving coil type shake correction apparatus in which the driving magnet is held on the shift base and the coil is held on the shift frame has been described. However, the driving magnet is held on the shift frame and the coil is held on the shift base. You may do it.
また、本実施形態では、撮影装置に用いられるシフトユニットについて説明したが、本発明の振れ補正装置は双眼鏡、望遠鏡等の観察装置にも用いることができる。 In the present embodiment, the shift unit used in the photographing apparatus has been described. However, the shake correction apparatus of the present invention can also be used in observation apparatuses such as binoculars and telescopes.
1 固定鏡筒
2 変倍移動枠
3 シフトユニット
4 合焦移動枠
5 後部鏡筒
6,7 ガイドバー
8 絞りユニット
9 フォーカスモータ
10 ズームモータ
11,12 リセットスイッチ
13 シフトベース
14 位置決め部材
15 シフト枠
16a〜16c ボール
17 センサベース
18p,18y 駆動用磁石
19p,19y バックヨーク
20p,20y コイル
21p,21y ヨーク
22p,22y 検出用磁石
24p,24y ホール素子
25 フレキシブル基板
32 押さえ板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed lens barrel 2 Variable magnification moving frame 3 Shift unit 4 Focusing moving frame 5 Rear lens barrel 6, 7 Guide bar 8 Aperture unit 9 Focus motor 10 Zoom motor 11, 12 Reset switch 13 Shift base 14 Positioning member 15 Shift frame 16a -16c Ball 17 Sensor base 18p, 18y Driving magnet 19p, 19y Back yoke 20p, 20y Coil 21p, 21y Yoke 22p, 22y Detection magnet 24p, 24y Hall element 25 Flexible substrate 32 Holding plate
Claims (5)
前記振れ補正レンズを保持し、光軸直交方向に移動可能なシフト枠と、
前記シフト枠の光軸方向の移動を規制するためのシフトベースと、
前記シフト枠と前記シフトベースとの間に挟持され、転動可能なボールと、
前記ボールとの当接によって前記ボールの移動を所定範囲内に制限するための制限部と、
前記シフト枠および前記シフトベースのうち一方に保持された2極着磁の磁石と前記シフト枠および前記シフトベースのうち他方に保持されたヨークおよびコイルとを備え、前記コイルへの通電により前記シフト枠を光軸直交方向に駆動する駆動手段と、を有するレンズ鏡筒であって、
前記磁石と前記ヨークとの間に作用する磁気的な吸引力により、前記シフト枠を前記シフトベース側へ付勢しており、
前記ヨークは、前記磁石側に突出した突出部を備えており、
前記振れ補正レンズの中心が光軸と一致する状態において、前記突出部は、前記磁石の2極着磁の境界に位置していることを特徴とするレンズ鏡筒。 An image stabilization lens,
A shift frame that holds the shake correction lens and is movable in the direction perpendicular to the optical axis;
A shift base for restricting movement of the shift frame in the optical axis direction;
A ball sandwiched between the shift frame and the shift base and capable of rolling;
A limiting portion for limiting movement of the ball within a predetermined range by contact with the ball;
A two-pole magnetized magnet held on one of the shift frame and the shift base; and a yoke and a coil held on the other of the shift frame and the shift base, and the shift by energizing the coil A lens barrel having a driving means for driving the frame in the direction orthogonal to the optical axis,
The shift frame is biased toward the shift base by a magnetic attractive force acting between the magnet and the yoke,
The yoke includes a protruding portion protruding toward the magnet,
The lens barrel characterized in that, in a state where the center of the shake correction lens coincides with the optical axis, the projecting portion is located at a boundary of two-pole magnetization of the magnet.
An observation apparatus comprising the lens barrel according to any one of claims 1 to 3.
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