JP2002268107A - ブレ補正装置の光学式位置検出装置及びブレ補正交換レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレ補正光学系の検出軸方向の移動量と受光
部の出力が線形な関係を示し、検出方向と直交する方向
の感度を有さず、検出軸方向の位置検出精度が高い、ブ
レ補正装置の光学式位置検出装置及びブレ補正交換レン
ズを提供する。 【解決手段】 検出器６が投光する光を反射する反射板
３ａ，３ｂは、ブレ補正レンズ１と一体で移動するよう
に設けられており、反射板３ａ，３ｂのＸ軸又はＹ軸方
向の移動量に対して検出器６の受光部が出力する出力信
号が線形に変化するように濃淡の階調が検出方向に非線
形に変化する模様とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブレ補正装置の光
学式位置検出装置及びブレ補正交換レンズに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来よりカメラ等の撮影装置において、
撮影時に手振れ振動を検出してその振れを相殺するよう
に、撮影光学系の一部に設けられたブレ補正光学系を、
撮影光軸と略直交する平面上で変位させてブレを抑制す
る技術が研究開発されている。また、この技術を用いた
ブレ補正機能を搭載したビデオカメラや一眼レフカメラ
の交換レンズ等が開発されている。このようなブレ補正
装置においてブレ補正光学系の位置を検出する装置とし
て、例えば、特開平１０−２６００１３号公報等に示さ
れるように、反射型の光学素子を利用する光学式位置検
出装置が提案されている。これら従来の光学式位置検出
装置では、フォトリフレクタ等の反射型の素子と反射板
に設けられた反射パターンによってブレ補正光学系の位
置を検出している。図８は、従来の光学式位置検出装置
に用いられている反射パターンを示す図である。従来の
反射パターンは、三角形状のパターンを並べたものであ
り、幾何的に白黒濃淡面積比が検出方向（主軸方向）に
線形に変化している（面積変化比率が一定）。また、複
数の三角形パターンを並べて設けることにより、反射パ
ターンが検出方向とは異なる方向（他軸方向）に移動し
た場合でも主軸方向の変位量の検出が可能となってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の装置は、反射板の反射パターンを、検出方向に対して
幾何的に濃淡面積比の面積変化比率を一定にしてあって
も、反射板の変位量（＝ブレ補正光学系の変位量）と素
子の出力との関係に十分な直線性が得られず、位置検出
の精度が低いという問題があった。図９は、従来の光学
式位置検出装置に用いられている反射パターン（図８）
の主軸及び他軸方向における変位と、反射型の光学素子
の出力との関係を示す図である。従来の反射パターンに
よる光学素子の出力は、白黒面積比を一定の割合で変化
させたものであるために、理想的な線形出力とはなら
ず、曲線状となり、正確な変位量を検出することができ
なかった。また、他軸側に変位した場合の出力について
は、理想状態の出力一定とはならずに周期的な出力変動
が発生している。これは、三角形状のパターンを横切る
ときに反射パターンの明暗を検出していることを示して
いる。すなわち、検出軸方向と直交する方向にも反射パ
ターンの濃淡が変化し、検出軸方向と直交する方向にも
感度を有する反射パターンとなっており、２次元の位置
検出器として、十分な精度を得ることができないという
問題があった。

【０００４】本発明の課題は、ブレ補正光学系の検出軸
方向の移動量と受光部の出力が線形な関係を示し、検出
方向と直交する方向の感度を有さず、検出軸方向の位置
検出精度が高い、ブレ補正装置の光学式位置検出装置及
びブレ補正交換レンズを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付
して説明するが、これに限定されるものではない。すな
わち、請求項１の発明は、光軸に対して直交する方向に
移動してブレを補正するブレ補正光学系（１）と、前記
ブレ補正光学系と一体となって移動し、光を反射又は透
過する被測定板（３ａ，３ｂ）と、前記被測定板に光を
投光する投光部（６１）と、前記投光部が投光し前記測
定板により反射した光、又は、前記被測定板を透過した
光を受光し、受光した光量に応じた信号を出力する受光
部（６２）と、を備えるブレ補正装置の光学式位置検出
装置において、前記被測定板（３ａ，３ｂ）は、前記被
測定板の移動量に対して前記受光部が出力する出力信号
が線形に変化するように階調及び／又は濃淡が検出方向
に非線形に変化する模様を有すること、を特徴とするブ
レ補正装置の光学式位置検出装置である。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のブレ
補正装置の光学式位置検出装置において、前記模様は、
前記被測定板が所定の階調及び／又は濃淡の模様である
場合に前記受光部が出力する出力信号の実測値から得ら
れた高次近似式にしたがって配置されていること、を特
徴とするブレ補正装置の光学式位置検出装置である。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載のブレ補正装置の光学式位置検出装置において、
前記模様は、検出方向に面積比率が変化する複数の濃淡
模様であること、を特徴とするブレ補正装置の光学式位
置検出装置である。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載のブレ補正装置の光学式位置
検出装置において、前記模様は、検出方向に離散的に配
置された複数の微小模様の集合であること、を特徴とす
るブレ補正装置の光学式位置検出装置である。

【０００９】請求項５の発明は、請求項４に記載のブレ
補正装置の光学式位置検出装置において、検出方向に直
交する方向の前記微小模様の幅は、位置検出の必要検出
ストロークの１／４以下であること、を特徴とするブレ
補正装置の光学式位置検出装置である。

【００１０】請求項６の発明は、請求項１から請求項５
までのいずれか１項に記載のブレ補正装置の光学式位置
検出装置と、前記ブレ補正光学系（１）を駆動するブレ
補正駆動部（４ａ，４ｂ，８，９）と、カメラ本体に接
続するための接続マウントと、を備えるブレ補正交換レ
ンズである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照しながら、本
発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。 （第１実施形態）本実施形態は、ブレ補正レンズを駆動
するブレ補正駆動部、カメラ本体に接続するための接続
マウント等を備えるブレ補正交換レンズに本発明を適用
した例である。図１は、本発明に係るブレ補正ユニット
の主要部を示す平面図である。図２は、ブレ補正ユニッ
トの主要部の断面図である。ブレ補正ユニットは、ブレ
補正レンズ１，支持部材２，反射板３ａ，３ｂ，コイル
４ａ，４ｂ，支持枠５，検出器６，固定部材７，マグネ
ット８，ヨーク９等を備えている。

【００１２】ブレ補正レンズ１は、撮影光学系におい
て、像のブレを補正するブレ補正光学系であり、支持枠
５に固定されている。

【００１３】支持部材２は、可動部であるブレ補正レン
ズ１を固定した支持枠５を、固定部分７から支持する３
ケ以上からなる摺動支持部材である。

【００１４】反射板３ａ，３ｂは、支持枠５に固定さ
れ、光を反射する被測定板であり、検出方向に沿って濃
淡面積比（反射率）が変化するパターン（模様）を有
し、ブレ補正レンズ１の位置検出に使用される。尚、反
射板３ａ，３ｂは、本発明の重要な部分であるので、後
で詳細に説明する。

【００１５】コイル４ａ，４ｂは、固定部材７に固定さ
れ、ブレ補正レンズ１に駆動力を与える駆動用のコイル
である。ここで、反射板３ａ及びコイル４ａは、図１中
のＸ軸方向におけるブレ補正レンズ１の位置検出及び駆
動に用いられ、同様に反射板３ｂ及びコイル４ｂは、同
Ｙ軸方向に用いられる。

【００１６】支持枠５は、ブレ補正レンズ１を支持して
いるレンズ枠部５ａと、ブレ補正ユニットの可動部分を
取り付ける取付部５ｂとを有した部材であり、固定部材
７に対して摺動可能なように支持部材２によって支持さ
れている。

【００１７】検出器６は、固定部材７に固定されたフォ
トリフレクタ（反射型光センサ）であり、投光部である
ＩＲＥＤ６１と受光部であるフォトトランジスタ６２を
有している。検出器６と反射板３ａ，３ｂとの間隔は、
出力感度が最大となるような距離とすることが望まし
く、本実施形態では、１ｍｍ程度にすることが、反射板
３ａ，３ｂの取り付け誤差による影響等も受けにくくな
り望ましい。検出器６は、ＩＲＥＤ６１が投光して反射
板３ａ，３ｂ上にあるパターンによって反射された反射
光を、フォトトランジスタ６２によって受光し、その反
射光量に応じた出力を行う。したがって、検出器６の出
力を観測することにより、ブレ補正レンズ１の位置を検
出することができる。

【００１８】検出器６のようなフォトリフレクタでは、
反射板３ａ，３ｂが移動していなくとも、受光部である
フォトトランジスタ６２への入射光の大小に応じて出力
が大小する。また、フォトリフレクタは、温度特性を有
するために周囲温度に応じて出力変動が起きる。よっ
て、相対的な位置検出は行えても、絶対的な位置検出を
行う用途には、不向きである。フォトリフレクタを相対
的な位置検出に使用する場合には、観測開始時出力を基
準としてその位置からどれだけ出力が変化したかを観測
する。したがって、１個のフォトリフレクタに対する反
射パターンの階調変化方向は、一方向に限定しなくては
ならない。本実施形態では、撮影光軸と直交する平面上
を動くブレ補正レンズ１の位置検出をするため、２軸分
の位置検出手段が必要となる。そのため、検出器６も、
反射板３ａ，３ｂに対応する位置に２組配置されている
（図２中には、１組のみ図示）。

【００１９】固定部材７は、ブレ補正動作によっては、
移動しない部材であり、ブレ補正レンズ１以外の撮影光
学系の光軸に対して位置が固定されている。

【００２０】マグネット８は、コイル４ａ，４ｂに対応
する位置に設けられた永久磁石であり、支持枠５に固定
されている。

【００２１】ヨーク９は、マグネット８と共に支持枠５
に固定され、磁束を導く部材である。マグネット８及び
ヨーク９も、コイル４ａ，４ｂと同じように、Ｘ軸方向
及びＹ軸方向に対応して２組設けられている（図２中に
は、１組のみ図示）。

【００２２】以上に示したように、本実施形態における
ブレ補正レンズ１は、コイル４ａ，４ｂと、マグネット
８及びヨーク９の組み合わせから成るボイスコイルモー
タ（ＶＣＭ）をブレ補正駆動部として駆動力を得て光軸
と直交するＸ軸，Ｙ軸方向の平面上を自在に移動するこ
とができる。

【００２３】次に、反射板３ａ，３ｂについて詳細に説
明する。反射板３ａは、Ｘ軸方向の位置変化の検出に用
いられ、Ｘ軸方向に沿って濃淡面積比が段階的に変化す
るパターンを有している。反射板３ｂは、反射板３ａと
同じものを９０度回転した状態で取り付けたものであ
り、反射板３ａと同様にＹ軸方向に沿って等しい特性を
有している。

【００２４】図３は、パターンの濃淡面積比率と反射率
の関係を示すグラフである。図３において、横軸に示し
た黒面積比とは、黒の面積が占める割合を示している。
予備実験により白黒濃淡面積比の違いによる反射率を各
々測定しておき、鏡面反射出力を基準値（反射率１００
％）として濃淡面積比率と反射量の関係を求めた。図３
に示すように、黒面積比１００％であっても反射量０％
とならず、また白（黒面積比０％）でも反射量１００％
とはならないことがわかる。これは、反射板の材質やイ
ンクの種類により程度の差はあるが、黒インクパターン
でも多少の反射率を有していることや、白パターンが鏡
のような反射率１００％の材質でないことによるもので
ある。さらに、白黒の濃淡面積比と反射量の関係に線形
性がないこともわかる。このように、反射パターンの素
材や濃淡パターンの形成材質（インクやエッチングある
いは蒸着式等）などにより、パターンの濃淡が線形に変
化しても検出器６の出力の関係が線形とならない場合が
従来は多かった。

【００２５】パターンの濃淡面積比率と反射率の関係が
図３に示すように線形に変化しないので、従来の反射パ
ターンによる光学素子の出力は、白黒面積比を一定の割
合で変化させてあっても、理想的な線形出力とはなら
ず、曲線状となり、正確な変位量を検出することができ
なかった。そこで、本実施形態における反射板３ａ，３
ｂが有するパターンは、あえて反射率の変化量を線形と
せずに、使用する検出器６との出力関係によってパター
ンの濃淡を決定し、検出器６の出力が線形となるような
パターンを設けた。

【００２６】図４は、反射板３ａ，３ｂが有するパター
ンを拡大して示した図である。反射板３ａ，３ｂが有す
るパターンは、検出軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に沿って白黒
の濃淡の面積比を変化させ、反射光量を変化させてい
る。具体的には、検出軸方向の出力が、移動量に応じて
一定の変化率でなだらかに変化するように反射板上のパ
ターンの濃淡面積比変化率を定めた。ここで、濃淡面積
の変化は、図４に示すように一定間隔で微少なドットパ
ターンを配置して濃淡面積比を調整した。尚、図４で
は、説明のため黒１００％と黒０％を含めて５段階のパ
ターンを示したが、実際のパターンは、図４に示すより
も多くの段階を有したパターンである。実際のパターン
は、数千ＤＰＩ（Ｄｏｔ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）程度の解
像度を有する出力機にて作成されるもので、１つのドッ
トが大きくとも１００μｍ程度の非常に微細なパターン
である。また、パターンの階調幅は、必要検出ストロー
クの１／４程度あるいはそれ以下である。

【００２７】本実施形態のパターンは、予備実験の結果
を考慮して、その各階調ごとの面積比の変化率は一定で
はない。図５は、２０階調のパターンを作成する場合に
おける単位パターンの階調と濃淡面積比の関係を表すグ
ラフである。パターンの作成は、まず、あらかじめ複数
の濃淡面積比の指標パターンを作成しておき、予備実験
により各指標パターンの濃淡面積比における検出器６に
よる出力を観測し、図３に示すような検出器６における
パターン濃淡面積比と反射量の関係を示す高次近似式を
求める。高次近似式から一定比率ごとの反射量に対応す
るパターン濃淡面積比を算出する。これより得られた複
数の単位パターンを一定間隔の微少な幅で検出軸方向に
段階的に階調変化するよう配置したパターンを作成す
る。

【００２８】図６は、検出器６のＩＲＥＤ６１とフォト
トランジスタ６２の投受光の関係を示す図である。本実
施形態におけるパターンは、段階的な変化をするパター
ンを示したが、反射板上での検出器６からの発光は、あ
る程度の大きさを有するスポット光であり受光部（フォ
トトランジスタ６２）の有効範囲もある大きさを有す
る。図６に示すように、投光範囲（６１ａ）と受光範囲
（６２ａ）で囲まれた部分が検出器としての観測を行う
範囲（有効スポット範囲）である。この有効スポット範
囲は、ある程度の大きさを有する。その大きさは反射板
との間隔にもよるが、感度が最も高い範囲では、０．５
ｍｍ四方程度であり、感度が低い範囲では、１〜２ｍｍ
四方程度の大きさである。したがって、パターンの移動
量に対する検出器６の（フォトトランジスタ６２の）出
力変化は、複数段階のパターンに渡って照射した光の反
射光の積分を出力することになり、出力が階段状とはな
らずに緩やかに変化する。また、パターンは、出力の十
分な直線性を確保するために、各々の単位パターン幅を
より密なものにすることが望ましい。その目安として、
所望な検出精度によるが検出器６の高感度なスポット範
囲よりも狭いことが望ましい。更に、先に求めた高次の
面積比近似式に沿うような無段階非線形の面積比階調の
パターンとすることがより望ましい。

【００２９】検出器６及び反射板３ａ，３ｂは、直交す
る２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向についてそれぞれ別個に設け
られているが、例えばＸ軸方向を検出する検出器６の場
合、Ｙ軸方向（他軸方向）に対してパターンの濃淡面積
比に変化があるとＹ軸方向に対しても感度を有してしま
い、本来検出すべきＸ軸方向の感度誤差の原因となって
しまう。これは、Ｙ軸方向を検出する検出器６について
も同様である。したがって、反射板３ａ，３ｂにおける
パターンは、検出方向の一方向（主軸）のみ感度を有
し、直交する（他軸）方向には感度を有さないことが望
ましい。本実施形態における単位パターンは、有効スポ
ット範囲に比べて十分に微細なドットによって形成され
ており、検出方向に直交する方向に移動しても、濃淡の
変化が生じることがない。

【００３０】本実施形態によれば、ブレ補正レンズ１の
移動量と検出器６の出力が線形な関係となるので、検出
方向の位置検出精度が高く、また、検出方向と直交する
方向の感度を有さないので、検出方向の位置検出精度を
更に高くすることができる。

【００３１】（第２実施形態）図７は、本発明の第２実
施形態におけるパターンを示す図である。第２実施形態
は、第１実施形態における反射板３ａ，３ｂのパターン
を変更したのみであるので、他の共通する部分の説明は
省略する。本実施形態におけるパターンは、疑似三角形
のパターンを並べた形態である。具体的には、先の濃淡
面積比の近似式より得られる形状のパターンである。こ
れも第１実施形態と同様に検出軸方向に移動することに
より白黒の濃淡面積比が変化し、反射量を変化させる。
また、検出軸と異なる方向に対しても濃淡の変化を有す
るが、これによる検出量の影響を無視できるような程度
まで小さくするために、個々のパターンの幅はできる限
り小さくすることが必要である。この影響が最も大きく
なるのが、検出軸方向と直交する方向で濃淡部の面積比
が等しい箇所（面積比５０％となる図７中の矢印Ａの箇
所）において他軸方向に変位する場合である。この箇所
で、他軸感度による誤差の影響を受けないようにするた
めには、微細パターン１つの幅が、他軸方向に対して必
要検出ストロークの１／４程度あるいはそれ以下である
ことが必要である。

【００３２】本実施形態によれば、ブレ補正レンズ１の
移動量と検出器６の出力が線形な関係となるので、検出
方向の位置検出精度が高く、また、検出方向と直交する
方向の感度を有さないので、検出方向の位置検出精度を
更に高くすることができる。

【００３３】（変形形態）以上説明した実施形態に限定
されることなく、種々の変形や変更が可能であって、そ
れらも本発明の均等の範囲内である。各実施形態におい
て、反射型の検出器をフォトリフレクタとして説明した
が、投受光手段を有した反射式の位置検出手段、例え
ば、独立したＩＲＥＤなどの投光素子とフォトトランジ
スタ、又は、フォトダイオードなど複数の素子から構成
される位置検出装置であってもよいし、反射型の検出器
に限らず、透過型のフォトインタラプタであってもよ
い。

【００３４】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１の
発明によれば、被測定板は、被測定板の移動量に対して
受光部が出力する出力信号が線形に変化するように階調
及び／又は濃淡が検出方向に非線形に変化する模様を有
するので、簡単に検出方向の検出精度を高くすることが
できる。

【００３５】請求項２の発明によれば、模様は、出力信
号の実測値から得られた高次近似式にしたがって配置さ
れているので、模様を簡単かつ高精度に作成することが
できる。

【００３６】請求項３の発明によれば、模様は、検出方
向に面積比率が変化する複数の濃淡模様であるので模様
の作成を容易にすることができる。

【００３７】請求項４の発明によれば、模様は、検出方
向に離散的に配置された複数の微小模様の集合であるの
で、他軸方向の感度を無くすことができる。

【００３８】請求項５の発明によれば、検出方向に直交
する方向の微小模様の幅は、位置検出の必要検出ストロ
ークの１／４以下であるので、簡単な模様であっても、
他軸方向の感度を無くすことができる。

【００３９】請求項６の発明によれば、ブレ補正装置の
光学式位置検出装置と、ブレ補正光学系を駆動するブレ
補正駆動部と、カメラ本体に接続するための接続マウン
トと、を備えるので、高精度なブレ補正を行うことがで
きるブレ補正交換レンズを低価格で提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレ補正ユニットの主要部を示す
平面図である。

【図２】ブレ補正ユニットの主要部の断面図である。

【図３】パターンの濃淡面積比率と反射率の関係を示す
グラフである。

【図４】反射板３ａ，３ｂが有するパターンを拡大して
示した図である。

【図５】２０階調のグラデーションパターンを作成する
場合におけるパターン階調と濃淡面積比の関係を表すグ
ラフである。

【図６】検出器６のＩＲＥＤ６１とフォトトランジスタ
６２の投受光の関係を示す図である。

【図７】本発明の第２実施形態におけるパターンを示す
図である。

【図８】従来の光学式位置検出装置に用いられている反
射パターンを示す図である。

【図９】従来の光学式位置検出装置に用いられている反
射パターンの主軸及び他軸方向における変位と、反射型
の光学素子の出力との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ブレ補正レンズ ２ 支持部材 ３ａ，３ｂ 反射板 ４ａ，４ｂ コイル ５ 支持枠 ６ 検出器 ７ 固定部材 ８ マグネット ９ ヨーク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸に対して直交する方向に移動してブ
   レを補正するブレ補正光学系と、 前記ブレ補正光学系と一体となって移動し、光を反射又
   は透過する被測定板と、 前記被測定板に光を投光する投光部と、 前記投光部が投光し前記測定板により反射した光、又
   は、前記被測定板を透過した光を受光し、受光した光量
   に応じた信号を出力する受光部と、 を備えるブレ補正装置の光学式位置検出装置において、 前記被測定板は、前記被測定板の移動量に対して前記受
   光部が出力する出力信号が線形に変化するように階調及
   び／又は濃淡が検出方向に非線形に変化する模様を有す
   ること、 を特徴とするブレ補正装置の光学式位置検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のブレ補正装置の光学式
   位置検出装置において、 前記模様は、前記被測定板が所定の階調及び／又は濃淡
   の模様である場合に前記受光部が出力する出力信号の実
   測値から得られた高次近似式にしたがって配置されてい
   ること、 を特徴とするブレ補正装置の光学式位置検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のブレ補正
   装置の光学式位置検出装置において、 前記模様は、検出方向に面積比率が変化する複数の濃淡
   模様であること、 を特徴とするブレ補正装置の光学式位置検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれか１
   項に記載のブレ補正装置の光学式位置検出装置におい
   て、 前記模様は、検出方向に離散的に配置された複数の微小
   模様の集合であること、を特徴とするブレ補正装置の光
   学式位置検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のブレ補正装置の光学式
   位置検出装置において、 検出方向に直交する方向の前記微小模様の幅は、位置検
   出の必要検出ストロークの１／４以下であること、 を特徴とするブレ補正装置の光学式位置検出装置。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５までのいずれか１
   項に記載のブレ補正装置の光学式位置検出装置と、 前記ブレ補正光学系を駆動するブレ補正駆動部と、 カメラ本体に接続するための接続マウントと、 を備えるブレ補正交換レンズ。