JP6090636B2 - ぶれ補正装置、およびこれを備えたレンズ鏡筒、カメラシステム - Google Patents

ぶれ補正装置、およびこれを備えたレンズ鏡筒、カメラシステム Download PDF

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Description

本開示は、補正光学系を保持する可動枠を備えたぶれ補正装置、およびこれを備えたレンズ鏡筒、カメラシステムに関する。
特許文献1は、電源OFF状態等において、ぶれ補正光学系を機械的に固定する装置を開示する。すなわち、特許文献1の装置は、像ぶれ補正レンズと、凹部を有し該レンズを支持するレンズ枠と、ラッチソレノイドと、プランジャーとを備える。これにより、例えば、ぶれ補正機能を無効としている状態において、機械的に像ぶれ補正レンズを固定することができる。
特開平09−080561号公報
本開示は、安定的にぶれ補正レンズを固定することが可能なぶれ補正装置を提供する。
本開示に係るぶれ補正装置は、可動枠と、ベース部と、ベース枠と、ガイド軸と、ロック部材と、駆動部と、を備えている。可動枠は、補正光学系を支持し、補正光学系の光軸に対して垂直方向に移動可能であって、光軸に沿って形成された貫通孔を有する。ベース部は、可動枠を移動可能な状態で保持する。ベース枠は、ベース部に対向配置された対向面を有し、ベース部との間に可動枠が移動する空間を形成する。ガイド軸は、ベース部において第1端部側が、ベース枠において第2端部側がそれぞれ支持されており、貫通孔内に配置されている。ロック部材は、ガイド軸における第1端部および第2端部の間において移動可能に支持されており、貫通孔内に移動すると可動枠の一部と当接して可動枠の光軸に交差する方向における移動を規制する。駆動部は、ガイド軸に沿ってロック部材を駆動する。
本開示のぶれ補正装置によれば、安定的にぶれ補正レンズの移動を規制することが可能である。
実施の形態1に係るぶれ補正装置を搭載したレンズ鏡筒を含むデジタルカメラを示す全体斜視図。 図1のデジタルカメラのレンズ鏡筒の概略構成図。 図1のレンズ鏡筒に搭載されたぶれ補正装置のOISロック機構を示す分解斜視図。 (a)および(b)は、実施の形態1に係るぶれ補正装置のOISロック機構の断面図。 図3のぶれ補正装置のOISロック機構に含まれるレンズ枠とロック位置との関係を示す説明図。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるものであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
(実施の形態1)
以下、図1〜図5を用いて、実施の形態1に係るぶれ補正装置330(図3等参照)を搭載したレンズ鏡筒20、デジタルカメラ(カメラシステム)1について説明する。
[1−1.構成]
[1−1−1.デジタルカメラ1の構成]
図1は、実施の形態1に係るデジタルカメラ1の構成を示す図である。図2は、実施の形態1に係るレンズ鏡筒の概略構成図である。図3は、実施の形態1に係るぶれ補正装置330に含まれるOIS(Optical Image Stabilizer)ロック機構430の構成図である。図4は、実施の形態1に係るぶれ補正装置330に含まれるOISロック機構430の断面構成図である。図5は、実施の形態1に係るぶれ補正装置330に含まれるOISロック機構430のレンズ枠とロック位置を説明するための図である。
デジタルカメラ1は、図1に示すように、カメラ本体10と、カメラ本体10のマウント部10aに装着されるレンズ鏡筒20と、を備えている。
レンズ鏡筒20は、図2に示すように、その内部に、第1レンズ群L1と、第2レンズ群L2と、絞りAと、フォーカスレンズ群L3と、OISレンズ群(補正光学系)L4と、を備えている。
また、レンズ鏡筒20は、レンズコントローラ300と、フォーカスレンズ駆動制御部310と、絞り駆動制御部320と、ぶれ補正装置330と、を備えている。
レンズコントローラ300は、カメラ本体10からの指示を受け付ける。また、レンズコントローラ300は、上記各種制御部の情報に合わせてレンズ鏡筒の動作を制御する。
フォーカスレンズ駆動制御部310は、撮影時、被写体をフォーカスポイントに重ねてピントを合わせる際に、フォーカスレンズの保持機構を光軸方向に駆動する。
絞り駆動制御部320は、レンズ鏡筒20内に設けられた絞りAを含む機構を制御する。
ぶれ補正装置330は、撮影時におけるデジタルカメラ1のぶれを補正するための装置であって、OIS駆動制御部410と、OISロック機構駆動制御部420と、OISレンズ群L4を固定するOISロック機構430と、を備えている。
OIS駆動制御部410は、撮影時におけるデジタルカメラ1のぶれに対して、光軸に垂直な方向における特定の可動範囲内において、OISレンズ群L4の駆動を制御する。
OISロック機構駆動制御部420は、OIS機能がOFF/ONされた時に、OISレンズ群L4を固定/固定解除するように、OISロック機構430の駆動を制御する。
OISロック機構430は、OIS機能がOFFの状態(例えば、電源OFF状態)において、OISレンズ群L4の光軸に垂直な平面における移動を規制する。なお、OISロック機構430の詳細な構成については、後段にて詳述する。
[1−1−2.OISロック機構の構成]
ここでは、図3および図4を用いて、OISロック機構430の詳細な構成について説明する。
OISロック機構430は、図3に示すように、固定枠201(ベース部)と、レンズ枠(可動枠)210と、ロック部材220と、モータ固定枠230(ベース枠)と、を有している。
固定枠201は、図3に示すように、略円筒状の部材であって、その内周面側においてレンズ枠210を保持する。
また、固定枠201は、ベアリングボール受け部202bと、OISガイド軸受け溝203aと、フック204と、第1ガイド軸支持穴205と、を有している。
レンズ枠210は、レンズ室211を備えている。
レンズ室211には、OISレンズ群L4が保持される。
なお、OISレンズ群L4の駆動方法としては、磁気回路(図示せず)による駆動や、ステッピングモータなどのアクチュエータによる駆動が挙げられる。
レンズ枠210は、図3に示すように、中心部分に貫通孔を有するドーナツ状の円板部材であって、固定枠201と後述するモータ固定枠230との間の隙間において移動可能な状態で設けられている。つまり、レンズ枠210は、固定枠201とモータ固定枠230とにおける互いに対向する面同士の間に形成される隙間に配置されており、光軸AZに垂直な方向において移動可能である。
レンズ枠210は、OISレンズ室211と、ロック穴212と、ばね固定ねじ213と、ばね214と、を有している。また、レンズ枠210の光軸AZ方向における固定枠201側には、固定枠201側と同様に、ベアリングボール受け部202a(図4(a)等参照)と、OISガイド軸受け溝203a(図3参照)とが設けられている。
固定枠201側に設けられたベアリングボール受け部202bは、図4(a)に示すように、レンズ枠210側に設けられたベアリングボール受け部202aとともに、ベアリングボール207を支持する。これにより、レンズ枠210は、ベアリングボール207を介して、固定枠201に対して摺動可能に支持される。
OISガイド軸206は、図3に示すように、略直角に屈曲された棒状の部材であって、光軸AZに対して直交する二方向において、固定枠201に対してレンズ枠210を相対移動させる。また、OISガイド軸206は、固定枠201側に設けられたOISガイド軸受け溝203bと、レンズ枠210側に設けられたOISガイド軸受け溝203aとによって支持される。
ばね214は、第1端がレンズ枠210のばね固定ねじ213に、第1端とは反対側の第2端が固定枠201側に設けられたフック204に、それぞれ取り付けられている。そして、ばね214は、円筒状の軸心が光軸AZ方向に沿って配置されており、光軸AZ方向において、固定枠201に対してレンズ枠210を付勢する。
なお、ばね固定ねじ213は、ばね214を係止できる形状を有するばね固定具であればよく、ねじに限定されるものではない。
OISロック機構430は、突起(ロック部材)221を有するロック部材220と、ロックガイド軸(ガイド軸)222と、補助ロックガイド軸223と、を有している。
モータ固定枠230は、固定枠201の光軸AZに垂直な面との間に、レンズ枠210を挟みこむように配置されている。そして、モータ固定枠230は、ロックガイド軸222の第2端側が挿入される第2ガイド軸支持穴233を有している。また、モータ固定枠230は、レンズ枠210と対向する面とは反対側の面に、ステッピングモータ(駆動部)231が固定されている。
突起221は、図4に示すように、ロック穴212側の先端部が、光軸AZ方向に沿って配置された中心軸を有するテーパ形状となっている。具体的には、突起221は、側断面視において、ロック穴212側の先端に、光軸AZと略平行な第2係合面225と、第2係合面225に対して傾斜している第2傾斜面226とを有している。また、突起221は、ロックガイド軸222が挿入された貫通孔内に、ロックガイド軸222の外周面と当接する摺動面224を有している。
突起221は、レンズ枠210に設けられた貫通孔(ロック穴212)に係合することで、モータ固定枠230に対してレンズ枠210を固定する。
ロックガイド軸222は、ロック部材220に設けられている突起221とロック部材220とを貫通するように配置されている。
なお、本実施形態では、ロック部材220に、補助ロックガイド軸223が貫通するように設けられている。しかし、補助ロックガイド軸223は必ずしも必須の構成ではない。ただし、ロック部材220の摺動動作を安定させるという観点では、補助ロックガイド軸223が設けられていることがより好ましい。
図4に示すように、ロックガイド軸222は、光軸AZに略平行な方向に沿って配置されている。そして、ロックガイド軸222は、その第1端側が、固定枠201側に形成された第1ガイド軸支持穴205に、第1端とは反対側の第2端側が、モータ固定枠230側に形成された第2ガイド軸支持穴233に、それぞれ支持される。
ロック部材220は、ステッピングモータ231の回転駆動力を受けて、ロックガイド軸222に沿って摺動可能である。より詳細には、ロック部材220は、ステッピングモータ231の回転軸と連結されている。そして、ステッピングモータ231が正転/逆転することで、ロック部材220は、ロックガイド軸222に沿って前後に移動する。
[1−1−3.OISロック機構430の設置位置]
図5を用いて、OISロック機構430の設置位置について以下で説明する。
レンズ枠210は、固定枠201に対して常に光軸AZ方向において等距離になるように、ばね214によって付勢されている。
ここで、例えば、デジタルカメラ1の電源がOFF状態になる等、OISロック機構430がON状態に移行した場合には、突起221が光軸AZ方向において固定枠201側に移動し、レンズ枠210に係合する。このとき、レンズ枠210は、光軸AZ方向に対して傾くおそれがある。
このようなレンズ枠210の傾きは、光軸AZを中心とする円の半径方向において、ロック穴212の位置がベアリングの部分から遠ければ遠いほど大きくなる。
このため、本実施形態では、図5に示すように、ロック穴212は、レンズ枠210を支持する複数(本実施形態では3つ)のベアリングボール207によって囲まれた領域内に設置されている。
これにより、本実施形態のぶれ補正装置330では、OISロック機構430によってロック動作を行う際に、レンズ枠210がロック力によって生じる傾きを大幅に抑制することができる。
ただし、上記ベアリングボール207によって囲まれた領域(本実施形態では三角形の領域)は、通常、ほとんどの部分がOISレンズ群L4によって占有される。よって、実際には、ロック穴212を、ベアリングボール207によって形成される領域内の理想的な位置に設置することは困難である。
そこで、本実施の形態では、ロック穴212の設置位置は、できる限り、複数のベアリングボール207によって囲まれた領域の近傍に設置している。
これにより、OISロック機構430のON状態におけるレンズ枠210の傾きを、最小限に抑制することができる。
[1−2.動作]
本実施形態のぶれ補正装置330に含まれるOISロック機構430動作について、図4を用いて以下説明する。図4(a)は、OISロック機構430が動作している状態(固定されていない状態)を示す図、図4(b)は、OISロック機構430が動作していない状態(固定されている状態)を示す図である。
OISロック機構430の駆動は、ステッピングモータ231をPWM(パルス幅変調)制御によってロック部材220を駆動することによって行われる。
図4(a)に示すように、レンズ鏡筒20のOIS機能(ぶれ補正機能)がONの時には、OISレンズ群L4を保持するレンズ枠210は、光軸AZに対して垂直な平面上において移動可能な状態となる。そのため、ロック部材220は、レンズ枠210の移動を規制することなく、図4(a)に示すように、レンズ枠210から光軸AZ方向において離れた位置にある。
より詳細には、OIS機能(ぶれ補正機能)がONの状態では、図4(a)に示すように、レンズ枠210のロック穴212内にはロック部材220は挿入されておらず、ロックガイド軸222だけが挿入されている。
このとき、ロックガイド軸222は、ロック部材220と比較して、円筒部分の外形がはるかに小さいため、ぶれ補正機能がON状態となっている際に、レンズ枠210の光軸AZに垂直な平面上における移動を規制することはない。
つまり、レンズ枠210は、ロックガイド軸222の外周面とロック穴212との間に形成された隙間を最大範囲として、光軸AZ方向に垂直な平面において移動可能である。
よって、ロック穴212内に常にロックガイド軸222が挿入された構成であっても、ぶれ補正機能を維持することができる。
一方、レンズ鏡筒20のOIS機能がOFFの時(ぶれ補正機能がOFF)には、OISレンズ群L4の中心軸が光軸AZとほぼ一致した状態で固定する必要がある。
このため、ロック部材220がステッピングモータ231の回転駆動力を受けて駆動され、レンズ枠210が光軸AZ方向に対して垂直な平面上において移動しないように固定する。
このとき、ロック部材220は、ロックガイド軸222に沿って固定枠201側へ摺動し、第2係合面225と第2傾斜面226との間にあるエッジ227が、ロック穴212の第1傾斜面215に当接する。
その後、さらにロック部材220が駆動されると、レンズ枠210は、第1傾斜面215の形状によって設定される所定の固定位置において固定される。レンズ枠210が固定位置に移動した後、ロック穴212の内周面である第1係合面216と突起221の外周面である第2係合面225とが係合して固定された状態となる。
これにより、デジタルカメラ1の電源がOFFの状態において、外部から振動や衝撃等が付与された場合でも、レンズ枠210は光軸AZに垂直な平面方向において移動不能な状態で保持される。
よって、デジタルカメラ1に対して振動や衝撃等が付与された場合でも、レンズ枠210がぶれ補正の可動範囲において移動して、部品の破損等の問題が発生することを防止することができる。
なお、再度、ぶれ補正装置330のOIS機能を可動させる場合には、ロック部材220は、ロックガイド軸222に沿ってロック穴212内から退避する方向に移動する。そして、ロック部材220は、光軸AZに垂直な平面方向におけるレンズ枠210の移動を規制しない位置まで退避して停止することで、ぶれ補正装置330のOIS機能(ぶれ補正機能)がON状態となる。
[1−3.効果等]
以上のように、本実施形態に開示されたぶれ補正装置330によれば、OISロック機構430によって、OIS機能(ぶれ補正機能)をOFF状態にした場合、すなわち、ロック機構がON状態となった場合には、ステッピングモータ231によってロック部材220が駆動される。そして、ロック部材220は、レンズ枠210のロック穴212内へ挿入された状態で停止する。
これにより、レンズ枠210は、その中心軸が光軸AZとほぼ一致する位置において、光軸AZに垂直な平面方向における移動が規制された状態で固定される。
よって、例えば、デジタルカメラ1の電源OFF状態では、レンズ枠210が光軸AZに垂直な平面方向において移動不能となり、OIS機能(ぶれ補正機能)が機能しない状態となる。
この結果、OIS機能(ぶれ補正機能)が必要ない場面では、レンズ枠210の移動を規制することができる。よって、デジタルカメラ1に対して外部から衝撃や振動等が付与された場合でも、レンズ枠210を安定した状態で保持しつつ、部品の破損等の問題の発生を防止することができる。
また、本実施形態では、図5に示すように、ロック穴212がベアリングボール207の近傍に配置されている。
これにより、OISロック機構430がON状態となった場合でも、ロック穴212の位置から一番距離近い2つのベアリングボール207を結んだ線を回転軸として発生するトルクを、最小限に抑えることができる。この結果、安定的にロック動作を実現できる。
また、OISロック機構430は、ロックガイド軸222を摺動するように突起221を構成している。さらに、ロックガイド軸222は、固定枠201の第1ガイド軸支持穴205とモータ固定枠230の第2ガイド軸支持穴233との2点によって支持されている。
これにより、片持ちロックピンを抜き差ししてロック状態と解除とを切り替える従来の構成と比較して、ロック機構における剛性を向上させるとともに、外部からの衝撃や振動が付与された場合における強度を確保することができる。
また、従来の片持ちロックピンを用いた構成と比較して、ロックピン先端が振れる現象がないため、エッジ227と第1傾斜面215との間で生じる摩擦力を低減し、安定した状態でロック動作を実現できる。
さらに、ロックガイド軸222に対して、ロック部材220の摺動面224が長く確保されているため、ロック部材220の光軸AZに対する平行度の維持が容易になる。
(他の実施形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態では、ベース部としての固定枠201と、ベース枠としてのモータ固定枠230とによって、ロックガイド軸222の両端を支持する構成を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態における固定枠201とモータ固定枠230とが一体化された構成であってもよい。
(B)
上記実施形態では、ロックガイド軸222に沿って、先端がテーパ状の略円筒状のロック部材220を移動させてロック穴212内に挿入することで、OIS機能がロックされた状態を形成する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、先端を球面で形成してもよい。
例えば、ロック穴に挿入されるロック部材の形状は先端がテーパ状の円筒形状に限らず、他の形状を採用してもよい。
また、ロック部材が挿入されるロック穴についても同様に、上記実施形態のテーパ状に限定されるものではなく、ロック部材の形状に合わせて、適宜、変更が可能である。
(C)
上記実施形態では、本開示に係るぶれ補正装置をデジタルカメラ1のレンズ鏡筒20に搭載した例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、デジタルカメラ以外にも、動画撮影用のムービー、スマートフォン等の撮像装置のぶれ補正装置に対して、本開示の構成を適用してもよい。
また、上記実施形態のように、レンズ交換式のデジタルカメラ以外にも、レンズと一体化されたコンパクトデジタルカメラの内部に搭載されるぶれ補正装置に対しても、本開示の構成は適用可能である。
本開示は、光学式手ぶれ補正を行うレンズ鏡筒に適用可能である。具体的には、本開示は、コンパクトデジタルカメラ鏡筒、交換式レンズ鏡筒、ムービー、スマートフォン等に適用可能である。
1 デジタルカメラ(カメラシステム)
10 カメラ本体
10a マウント部
20 レンズ鏡筒
201 固定枠(ベース部)
202a,202b ベアリングボール受け部
203a,203b ガイド軸受け溝
204 フック
205 第1ガイド軸支持穴
206 OISガイド軸
207 ベアリングボール
210 レンズ枠(可動枠)
211 レンズ室
212 ロック穴(貫通孔)
213 ばね固定ねじ
214 ばね
215 第1傾斜面
216 第1係合面
220 ロック部材
221 突起(ロック部材)
222 ロックガイド軸(ガイド軸)
223 補助ロックガイド軸
224 摺動面
225 第2係合面
226 第2傾斜面
227 エッジ
230 モータ固定枠(ベース枠)
231 ステッピングモータ(駆動部)
233 第2ガイド軸支持穴
300 レンズコントローラ
310 フォーカスレンズ駆動制御部
320 絞り駆動制御部
330 ぶれ補正装置
410 OIS駆動制御部
420 OISロック機構駆動制御部
430 OISロック機構
A 絞り
AZ 光軸
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群(フォーカスレンズ群)
L4 第4レンズ群(OISレンズ群)(補正光学系)

Claims (10)

  1. 補正光学系を支持し、前記補正光学系の光軸に対して垂直方向に移動可能であって、前記光軸に沿って形成された貫通孔を有する可動枠と、
    前記可動枠を移動可能な状態で保持するベース部と、
    前記ベース部に対向配置された対向面を有し、前記ベース部との間に前記可動枠が移動する空間を形成するベース枠と、
    前記ベース部において第1端部側が、前記ベース枠において第2端部側がそれぞれ支持されており、前記貫通孔内に配置されたガイド軸と、
    前記ガイド軸における前記第1端部および前記第2端部の間において移動可能に支持されており、前記貫通孔内に移動すると前記可動枠の一部と当接して前記可動枠の前記光軸に交差する方向における移動を規制するロック部材と、
    前記ガイド軸に沿って前記ロック部材を駆動する駆動部と、
    を備えているぶれ補正装置。
  2. 前記ベース枠は、前記ベース部と互いに対向配置された部分において、前記ガイド軸の前記第2端部側を支持するとともに、前記ベース部とは反対側の面において前記駆動部を保持している、
    請求項1に記載のぶれ補正装置。
  3. 前記ガイド軸は、光軸と略平行な方向に沿って配置されている、
    請求項1または2に記載のぶれ補正装置。
  4. 前記貫通孔は、光軸方向に沿って配置された中心軸を有するテーパ形状を有している、
    請求項1から3のいずれか1項に記載のぶれ補正装置。
  5. 前記ロック部材は、光軸方向に沿って配置された中心軸を有するテーパ形状を有している、
    請求項1から4のいずれか1項に記載のぶれ補正装置。
  6. 前記可動枠と前記ベース部との間に配置されたボールベアリングを、さらに備えており、
    前記可動枠は、前記ボールベアリングを介して、前記ベース部に支持される、
    請求項1から5のいずれか1項に記載のぶれ補正装置。
  7. 前記貫通孔は、光軸方向から見て、前記ボールベアリングの略近傍に配置される、
    請求項6に記載のぶれ補正装置。
  8. 前記駆動部は、ステッピングモータである、
    請求項1から7のいずれか1項に記載のぶれ補正装置。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載のぶれ補正装置と、
    前記ぶれ補正装置に含まれる可動枠によって保持される補正光学系と、
    を備えたレンズ鏡筒。
  10. 請求項9に記載のレンズ鏡筒と、
    前記レンズ鏡筒が装着されるマウント部と、
    を備えたカメラシステム。
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