JP3526278B2 - 振れ補正光学装置 - Google Patents
振れ補正光学装置Info
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Description
のレンズ鏡筒等に具備される振れ補正光学装置の改良に
関するものである。
の撮影にとって重要な作業は全て自動化されているた
め、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性
は非常に少なくなっている。
防ぐシステムも研究されており、撮影者の撮影ミスを誘
発する要因は殆ど無くなってきている。
単に説明する。
通常1Hzないし10Hzの振動であるが、シャッタの
レリーズ時点においてこのような手振れを起こしても像
振れの無い写真を撮影可能とするための基本的な考えと
して、上記手振れによるカメラの振動を検出し、その検
出値に応じて補正レンズを変位させなければならない。
従って、カメラ振れが生じても像振れが生じない写真を
撮影するためには、第1に、カメラの振動を正確に検出
し、第2に、手振れによる光軸変化を補正することが必
要となる。
にいえば、加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出
する振れ検出センサと、カメラ振れ補正の為にその出力
を適宜演算処理する演算部を具備した振動検出装置をカ
メラに搭載することによって行うことができる。そし
て、この検出情報に基づき、撮影光軸を偏心させる補正
手段を駆動させて像振れ抑制が行われる。
メラの外観斜視図であり、光軸41に対して矢印42
p,42yで示すカメラ縦振れ及び横振れに対し振れ補
正を行う機能を有している。
ーズボタン、43bはモードダイヤル(メインスイッチ
を含む)、43cはリトラクタブルストロボ、43dは
ファインダ窓である。
示す斜視図であり、44はカメラ本体、51は補正手
段、52は補正レンズ、53は補正レンズ52を図中5
8p,58y方向に自在に駆動して図1の矢印42p,
42y方向の振れ補正を行う支持枠であり、詳細につい
ては後述する。45p,45yは各々矢印46p,46
y回りの振れを検出する角速度計や角加速度計等の振動
検出装置である。
する演算装置47p,47yを介して補正手段51の駆
動目標値に変換され、該補正手段51のコイルに入力し
て振れ補正を行う。尚、54は地板、56p,56yは
永久磁石、510p,510yはコイルである。
を示すブロック図であり、これらは同様な構成である為
に同図では演算装置47pのみを用いて説明する。
る、DCカットフィルタ48p,ローパスフィルタ49
p,アナログ・ディジタル変換回路(以下、A/D変換
回路と記す)410p,駆動装置419p及び破線で示
すカメラマイコン411より構成される。また、前記カ
メラマイコン411は、記憶回路412p,差動回路4
13p,DCカットフィルタ414p,積分回路415
p,記憶回路416p,差動回路417p,PWMデュ
ーティ変更回路418pで構成される。
メラの振れ角速度を検出するレーザージャイロを用いて
おり、該レーザージャイロはカメラのメインスイッチの
オンと同期して駆動され、カメラに加わる振れ角速度の
検出を開始する。
グ回路で構成されるDCカットフィルタ48pにより該
出力信号に重畳しているDCバイアス成分がカットされ
る。このDCカットフィルタ48pは 0.1Hz以下の周
波数の信号をカットする周波数特性を有しており、カメ
ラに加わる1〜10Hzの手振れ周波数帯域には影響が
及ばないようになっている。しかしながら、この様に
0.1Hz以下をカットする特性にすると、振動検出装置
45pから振れ信号が入力されてから完全にDCがカッ
トされるまでには10秒近くかかってしまうという問題
がある。そこで、カメラのメインスイッチがオンされて
から例えば 0.1秒まではDCカットフィルタ48pの時
定数を小さく(例えば10Hz以下の周波数の信号をカ
ットする特性にする)しておく事で、 0.1秒位の短い時
間でDCをカットし、その後に時定数を大きくして(
0.1Hz以下の周波数のみカットする特性にして)DC
カットフィルタ48pにより振れ角速度信号が劣化しな
い様にしている。
アナログ回路で構成されるローパスフィルタ49pによ
りA/D変換回路410pの分解能にあわせて適宜増幅
されると共に、振れ角速度信号に重畳する高周波のノイ
ズをカットされる。これは、振れ角速度信号をカメラマ
イコン411に入力する時のA/D変換回路410pの
サンプリングが振れ角速度信号のノイズにより読み誤り
が起きるのを避ける為である。また、ローパスフィルタ
49pの出力信号は、A/D変換回路410pによりサ
ンプリングされてカメラマイコン411に取り込まれ
る。
アス成分はカットされている訳であるが、その後のロー
パスフィルタ49pの増幅により再びDCバイアス成分
が振れ角速度信号に重畳している為に、カメラマイコン
411内において再度DCカットを行う必要がある。
ら 0.2秒後にサンプリングされた振れ角速度信号を記憶
回路412pで記憶し、差動回路413pにより記憶値
と振れ角速度信号の差を求めることでDCカットを行
う。尚、この動作では大雑把なDCカットしか出来ない
為に(カメラのメインスイッチのオンから 0.2秒後に記
憶された振れ角速度信号の中にはDC成分ばかりでな
く、実際の手振れも含まれている為)、後段でデジタル
フィルタにより構成されたDCカットフィルタ414p
にて十分なDCカットを行っている。このDCカットフ
ィルタ414pの時定数もアナログのDCカットフィル
タ48pと同様に変更可能になっており、カメラのメイ
ンスイッチのオンから 0.2秒後から更に 0.2秒費やして
その時定数を徐々に大きくしている。具体的には、この
DCカットフィルタ414pはメインスイッチのオンか
ら 0.2秒経過した時には10Hz以下の周波数をカット
するフィルタ特性を有しており、その後50msec毎にフ
ィルタでカットする周波数を5Hz,1Hz, 0.5H
z, 0.2Hzと下げていく。
タン43aを半押し(sw1をオン)して測光,測距を
行った時は直ちに撮影を行う可能性があり、時間を費や
して時定数変更を行う事が好ましくない場合もある。そ
こで、その様な時は撮影条件に応じて時定数変更を途中
で中止する。例えば、測光結果により撮影シャッタスピ
ードが1/60となる事が判明し、撮影焦点距離が15
0mmの時には防振の精度はさほど要求されない為に、D
Cカットフィルタ414pは 0.5Hz以下の周波数をカ
ットする特性まで時定数変更した時点で完了とする(シ
ャッタスピードと撮影焦点距離の積により時定数変更量
を制御する)。これにより、時定数変更の時間を短縮で
き、シャッタチャンスを優先する事が出来る。勿論、よ
り速いシャッタスピード、或いはより短い焦点距離の時
は、DCカットフィルタ414pの特性は1Hz以下の
周波数をカットする特性まで時定数変更した時点で完了
とし、より遅いシャッタスピード,長い焦点距離の時
は、時定数が最後まで変更完了するまで撮影を禁止す
る。
タン43aの半押し(sw1のオン)に応じてDCカッ
トフィルタ414pの出力信号の積分を始め、角速度信
号を角度信号に変換する。但し、前述した様にDCカッ
トフィルタ414pの時定数変更が完了していない時に
は時定数変更が完了するまで積分動作を行わない。尚、
図6では省略しているが、積分された角度信号はその時
の焦点距離,被写体距離情報により適宜増幅され、振れ
角度に応じて適切な量補正手段51を駆動するように変
換される(ズームフォーカスにより撮影光学系が変化
し、補正手段51の駆動量に対し光軸偏心量が変わる
為、この補正を行う必要がある)。
のオン)で補正手段51を振れ角度信号に応じて駆動し
始める訳であるが、この時、補正手段51の振れ補正動
作が急激に始まらない様に注意する必要がある。記憶回
路416p及び差動回路417pは、この対策の為に設
けられている。記憶回路416pは、レリーズボタン4
3aの押し切り(sw2のオン)に同期して積分回路4
15pの振れ角度信号を記憶する。差動回路417p
は、積分回路415pの信号と記憶回路416pの信号
の差を求める。その為、スイッチsw2のオン時の差動
回路417pの二つの信号入力は等しく、該差動回路4
17pの補正手段51に対する駆動目標値信号はゼロで
あるが、その後ゼロより連続的に出力が行われる(記憶
回路416pはスイッチsw2のオン時点の積分信号を
原点にする役割となる)。これにより、補正手段51は
急激に駆動される事が無くなる。
WMデューティ変更回路418pに入力される。補正手
段51のコイル510p(図5参照)には振れ角度に対
応した電圧或いは電流を印加すれば、補正レンズ52は
その振れ角度に対応して駆動される訳であるが、補正手
段51の駆動消費電力及びコイルの駆動トランジスタの
省電力化の為にはPWM駆動が望ましい。
pは、目標値に応じてコイル駆動デューティを変更して
いる。例えば、周波数が20KHzのPWMにおいて、
差動回路417pの目標値が「2048」の時にはデュ
ーティ「0」とし、「4096」の時にはデューティ
「100」とし、その間を等分にしてデューティを目標
値に応じて決定していく。尚、デューティの決定は目標
値ばかりではなく、その時のカメラの撮影条件(温度や
カメラの姿勢,電源の状態)によって細かく制御して精
度良い振れ補正が行われるようにする。
は、PWMドライバ等の公知の駆動装置419pに入力
され、該駆動装置419pの出力を補正手段51のコイ
ル510p(図5参照)に印加して振れ補正を行う。駆
動装置419はスイッチsw2のオンに同期してオンさ
れ、フィルムへの露光が終了するとオフされる。又、露
光が終了してもレリーズボタン43aが半押し(sw1
のオン)されている限り積分回路415pは積分を継続
しており、次のスイッチsw2のオンで再び記憶回路4
16pが新たな積分出力を記憶する。
と、積分回路415pはDCカットフィルタ414pの
出力の積分を止め、該積分回路415pのリセットを行
う。リセットとは、今まで積分してきた情報をすべて空
にする事である。
pがオフされ、防振シーケンスは終了する。
より大きくなった時にはカメラのパンニングが行われた
と判定して、DCカットフィルタ414pの時定数を変
更する。例えば 0.2Hz以下の周波数をカットする特性
であったものを1Hz以下をカットする特性に変更し、
再び所定時間で時定数をもとに戻していく。この時定数
変更量も積分回路415pの出力の大きさにより制御さ
れる。即ち、出力信号が第1の閾値を超えた時には、D
Cカットフィルタ414pの特性を 0.5Hz以下をカッ
トする特性にし、第2の閾値を超えた時は、1Hz以下
をカットする特性とし、第3の閾値を超えた時は、5H
z以下をカットする特性にする。
くなった時には、該積分回路415pを一旦リセットし
て演算上の飽和(オーバーフロー)を防止している。
pはメインスイッチのオンから 0.2秒後に作動を開始す
る構成になっているが、これに限るものではなく、レリ
ーズボタン43aの半押しより作動を開始しても良い。
この場合はDCカットフィルタの時定数変更が完了した
時点より積分回路415pを作動させる。
3aの半押し(sw1)で作動を開始させていたが、レ
リーズボタン43aの押し切り(sw2)より作動を開
始する構成にしても良い。この場合には、記憶回路41
6p及び差動回路417pは必要無くなる。
トフィルタ48p及びローパスフィルタ49pを設けて
いるが、これらは振動検出装置45p内に設けられても
良いのは言うまでもない。
図であり、詳しくは、図7は補正手段51の正面図、図
8(a)は図7の矢印B方向より見た側面図、図8
(b)は図7のA−A断面図、図9は補正手段51の斜
視図である。
(b)に示す様に、この補正レンズ52は、支持枠53
に固定される二枚のレンズ52a,52bと、地板54
に固定されるレンズ52cにより成り、撮影光学系の群
を構成している)は、支持枠53に固定される。
取付けられ、該ヨーク55の同図の裏面にはネオジウム
等の永久磁石56p,56yが吸着固定(かくれ線で示
す)されている。又、支持枠53から放射状に延出する
3本の支持軸53aは地板54の側壁54bに設けられ
た長孔54aに嵌合している。
aと長孔54aは、補正レンズ52の光軸57方向には
嵌合してガタは生じないが、光軸57と直交する方向に
は長孔54aが延びているため、支持枠53は地板54
に対し光軸57方向には移動規制されるが、光軸と直交
する平面内には自由に移動できる(矢印58p,58
y,58r)。但し、図7に示す様に支持枠53上のピ
ン53bと地板上のピン54c間に引っ張りコイルバネ
59が掛けられている為に各々の方向(58p,58
y,58r)に弾性的に規制されている。
向してコイル510p,510yが取付けられている
(一部かくれ線)。ヨーク55,永久磁石56p,コイ
ル510pの配置は図8(b)の様になっており(永久
磁石56y,コイル510yも同じ配置)、コイル51
0pに電流を流すと支持枠53は矢印58p方向に駆動
され、コイル510yに電流を流すと、前記支持枠53
は矢印58y方向に駆動される。
引っ張りコイルバネ59のバネ定数とコイル510p,
510yと永久磁石56p,56yの関連で生じる推力
との釣り合いで求まる。即ち、コイル510p,510
yに流す電流量に基づいて補正レンズ52の偏心量を制
御できる。
ラは小型化が顕著に進んできており、それに伴い撮影レ
ンズを有する撮影鏡筒(レンズ鏡筒)はその全長、直径
ともかなり小さくなってきている。
搭載していこうとすると、図7〜図9で説明した補正手
段(以下、振れ補正光学装置と記す)をより一層の小型
化していくか、或いは該振れ補正光学装置の中で空いて
いるスペースを他の要素に振り分ける(例えば、フォー
カス駆動モータの設置スペースとする)ことが望まれて
いる。
ズを支持する支持部材と補正レンズの駆動方向に弾性を
与える弾性部材を略同一位置に配置し、かつ支持部材を
支持する支持軸に弾性部材の弾性力を調整する機能を付
加し、振れ補正精度を損なうことなく、弾性部材が占め
るスペースを小さくし、安価で小型化を達成すると共
に、該装置が搭載される機器の小型化を達成させること
のできる振れ補正光学装置を提供しようとするものであ
る。
に、請求項1〜4に記載の発明は、光学系の光軸に対し
て直交する平面方向に摺動することで振れを補正する振
れ補正光学装置であって、前記振れを補正する補正レン
ズと、該補正レンズを保持する支持部材と、前記光軸に
対して放射状に複数配置されるように地板に設けられ、
前記支持部材を前記平面方向に摺動可能に保持する支持
軸と、該支持軸と前記支持部材の間で該支持軸と略同軸
上に設けられ、前記支持部材を前記支持軸の軸方向に弾
性的に支持する弾性部材とを有し、前記支持軸は、前記
地板に対して該支持軸の軸方向に移動調整可能に取付け
られ、該支持軸の前記地板に対する移動調整により、前
記弾性部材の前記支持部材と該支持軸の間の弾性力を調
節する振れ補正光学装置とするものである。
に基づいて詳細に説明する。
の第1の形態に係る振れ補正光学装置の斜視図であり、
図2はその要部を示す断面図である。
コイルバネ11が支持軸12と同軸に設けられ、支持枠
53と支持軸12が光軸と略直交する平面上で相対的に
摺動運動することである。また、支持軸12をその軸方
向に動かすことにより、圧縮コイルバネ11の弾性力を
調節出来ることである。
が支持枠53のバネ受け部53bに、もう一方が支持軸
12のバネ受け部12aにバネの内径が嵌合している。
ここで、圧縮コイルバネ11は圧縮されることでその内
径は大きくなっていくが、支持枠53が支持軸12上を
摺動し、該圧縮コイルバネ11を最大圧縮した状態にお
いてもそれぞれのバネ受け部53b,12aに対して該
圧縮コイルバネ11の内径が広がり、嵌合が崩れて、支
持枠53のバネ受け部53bと圧縮コイルバネ11、及
び支持軸12のバネ受け部12aと圧縮コイルバネ11
の間にガタが生ずることが無いように、該圧縮コイルバ
ネ11の内径と受け部53b,12aの外径の寸法は設
定されている。
ときに上記圧縮コイルバネ11の内径と受け部53b,
12aの外径の関係が崩れ、嵌合状態からガタ状態に変
わると、その位置で支持枠53の駆動状態が変化して振
れ補正精度を劣化させるためである。
けられたネジ部54cから回転させながらコイルバネ1
1を挿入するとともに、該支持軸12の摺動部12dを
支持枠53の長孔部53aに挿入する。支持軸12の摺
動部12dと支持枠53の長孔部53aは嵌合寸法に設
定されており、支持軸12と支持枠53は相対運動可能
になっている。支持枠53は地板54に対して3本の圧
縮コイルバネ11によりバネ力発生方向21aに弾性的
に支持されている。
12dと支持枠53の長孔部53aによって地板54に
対し光軸57方向(図8参照)に位置規制され、圧縮コ
イルバネ11により該支持枠53は地板54に対して矢
印58p,58y,58r方向(図7参照)に弾性支持
されている。これにより、支持枠53は地板54に対し
光軸57方向にガタつくことなく、光軸57に直交する
平面上を自由に動くことが可能となっている。
あり、地板54の側壁部54bに設けられたネジ部54
cにねじ込むことにより、圧縮コイルバネ11の位置が
変化するので、それにつれて支持枠53の位置も変化
し、支持枠53の地板54に対する位置調整(即ち、撮
影光軸に対する補正レンズの光軸調整)が可能である。
クを確保しつつ小型化を図ろうとすると、圧縮コイルバ
ネ11の誤差による支持枠53の地板54に対する位置
変化で上記ストロークの多くを使ってしまい、振れ補正
時に適正な振れ補正ストロークを確保できない虞がある
ので、支持軸12を軸方向に進退させて支持枠53の位
置調整を行っている。
補正光学装置を、撮影鏡筒内に設けられ、振れを補正す
る為の補正レンズ52を保持する支持枠53と、地板5
4に設けられ、その支持枠53を撮影鏡筒の光軸57に
対して略直交する平面に摺動可能に支持する支持軸12
と、支持枠53を撮影鏡筒に対して弾性支持する圧縮コ
イルバネ11と支持枠53を摺動方向58p,58yに
駆動させる駆動装置(図6の419pに相当)とを有
し、前記圧縮コイルバネ11と支持軸53とを略同軸に
配置して、支持軸12を地板54に対して支持軸53の
軸方向に移動調整可能に取付ける構成にしているので、
振れ補正精度を損なうことなく、該振れ補正光学装置を
小型化することができる。
の第2の形態に係る振れ補正光学装置の主要部分の断面
図であり、上記図2の一部を変更したものである。詳し
くは、図2と異なるのは、支持軸12と地板54の結合
がネジ結合から圧入結合へ変わったことであり、その他
の構成は同じである。
1に移動させることにより、圧縮コイルバネ11の位置
を変えて、支持枠53の位置調整を行う。支持軸12が
圧入嵌合になっているために調整後に接着などで固定す
る必要がなくなる。
cと地板54の側壁部54bの支持軸嵌合部54cを圧
入嵌合にすることにより、組み立作業性の向上と部品の
コストダウンが図れた。
52を支持する支持枠53と、補正レンズ52の駆動方
向に弾性を与える圧縮コイルバネ11を、図1〜図3に
示すように略同一位置に配置することで、圧縮コイルバ
ネ11等の部材が占めるスペース(図9の引っ張りコイ
ルばね59等の有ったスペース)を小さくしているの
で、小型化で、駆動精度が良く且つ安価な振れ補正光学
装置とすることができる。また、支持枠53を支持する
支持軸12に前記圧縮コイルバネ11の弾性力を調整す
る機能(ネジ部12b,54cや、地板嵌合部12c、
支持枠嵌合部54d)を付加しているので、振れ補正時
に適正な振れ補正ストロークを確保できずに振れ補正の
精度を損なうといったことをなくすことができる。さら
に、前記小さくなったスペースに、該装置が搭載される
機器(この例では撮影鏡筒)の構成部材を配置できるの
で、該装置が搭載される機器の小型化を達成させ得るも
のとなる。
補正レンズを支持する支持部材と補正レンズの駆動方向
に弾性を与える弾性部材を略同一位置に配置し、かつ支
持部材を支持する支持軸に弾性部材の弾性力を調整する
機能を付加し、振れ補正精度を損なうことなく、弾性部
材が占めるスペースを小さくし、安価で小型化を達成す
ると共に、該装置が搭載される機器の小型化を達成させ
ることができる振れ補正光学装置を提供できるものであ
る。
装置の斜視図である。
拡大して示す断面図である。
拡大して示す正面図である。
構成を示す斜視図である。
構成を示す斜視図である。
ック図である。
る。
ある。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 光学系の光軸に対して直交する平面方向
に摺動することで振れを補正する振れ補正光学装置であ
って、 前記振れを補正する補正レンズと、該補正レンズを保持
する支持部材と、前記光軸に対して放射状に複数配置さ
れるように地板に設けられ、前記支持部材を前記平面方
向に摺動可能に保持する支持軸と、該支持軸と前記支持
部材の間で該支持軸と略同軸上に設けられ、前記支持部
材を前記支持軸の軸方向に弾性的に支持する弾性部材と
を有し、 前記支持軸は、前記地板に対して該支持軸の軸方向に移
動調整可能に取付けられ、該支持軸の前記地板に対する
移動調整により、前記弾性部材の前記支持部材と該支持
軸の間の弾性力を調節することを特徴とする振れ補正光
学装置。 - 【請求項2】前記支持軸は前記地板に対してネジ結合さ
れ、該支持軸を該支持軸周りに回転することで該支持軸
の軸方向の前記地板に対する位置を変更して、前記弾性
部材による前記支持部材と該支持軸の間の弾性力を調節
可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の振れ補正
光学装置。 - 【請求項3】前記支持軸は前記地板に対して圧入嵌合で
結合され、該支持軸を該支持軸方向に付勢することで該
支持軸方向の前記地板に対する位置を変更して、前記弾
性部材による前記支持部材と該支持軸の間の弾性力を調
節可能にしたことを特徴とする請求項1に記載の振れ補
正光学装置。 - 【請求項4】前記弾性部材は、前記支持軸周りに巻かれ
た圧縮コイルバネであることを特徴とする請求項1〜3
の何れかに記載の振れ補正光学装置。
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2001
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