JP2005084592A

JP2005084592A - 光学機器

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Publication number: JP2005084592A
Application number: JP2003319462A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Enomoto; 茂男榎本
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: JP4391783B2

Abstract

【課題】像ぶれ補正機能を使用しない場合に、機械的な固定機構を設けることなく、移動光学要素を中央位置に保持することができる光学機器を提供すること。
【解決手段】本発明の光学機器１は、撮像素子基板の位置信号および移動速度信号をフィードバックし、撮像素子基板の位置が目標値に追従するようにアクチュエータへの操作信号を生成するコントローラ７と、速度フィードバック量切替手段１２と、目標値切替手段１３とを備える。速度フィードバック量切替手段１２は、像ぶれ補正機能の使用時には、移動速度信号のフィードバック量を適切な量とし、像ぶれ補正機能の不使用時には、フィードバック量を過大にする。目標値切替手段１３は、像ぶれ補正機能の使用時には、手ぶれ量検出手段８の検出結果に基づく信号をコントローラ７への目標値とし、像ぶれ補正機能の不使用時には、撮像素子基板の中央位置に対応する固定値を目標値とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学機器に関する。

カメラや双眼鏡などの光学機器では、手ぶれが原因となって生じる像ぶれを補正する像ぶれ補正機能を備えたものが知られている。このような光学機器においては、像ぶれ補正レンズが、光学系の光軸を法線とする面方向に移動可能に設置されており、手ぶれの方向および量に応じ、この像ぶれ補正レンズをアクチュエータによって前記面方向に移動させることによって、像ぶれを補正している。

このような光学機器は、通常、像ぶれ補正機能を使用する状態と使用しない状態とを選択できるようになっているが、像ぶれ補正機能を使用しないときには、像ぶれ補正レンズを中央位置に固定しておく必要があり、従来、そのためのロック機構を設けなくてはならないことから、機構の複雑化、大型化、製造コストの増大等を招来している。

そこで、ロック機構を設けずに、像ぶれ補正レンズの駆動制御手段を利用して、補正レンズの位置を所定位置に維持するように駆動制御をする構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、落下など、光学装置に強い衝撃が加わった場合、補正レンズの固定を維持しきれない恐れがある
特開２００３−１７２９６１号公報

本発明の目的は、像ぶれ補正機能を使用しない場合に、機械的な固定機構を設けることなく、大きな衝撃が加わっても、安定して移動光学要素を中央位置に保持することができる光学機器を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（４）の本発明により達成される。
（１）手ぶれによる像ぶれを補正する像ぶれ補正機能を備え、該像ぶれ補正機能の使用／不使用を選択可能な光学機器であって、
被写体像または観察像を結像させる光学系と、
像ぶれを補正するために前記光学系の光軸を法線とする面方向に変位可能に支持された移動光学要素と、
前記移動光学要素を前記面方向に変位させるアクチュエータと、
前記移動光学要素の前記面内での位置を検出する位置検出手段と、
前記移動光学要素の前記面内での移動速度を検出する速度検出手段と、
前記光学機器の手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出手段と、
前記位置検出手段により検出された位置信号と、前記速度検出手段により検出された移動速度信号とをフィードバックし、前記移動光学要素の位置が目標値に追従するように前記アクチュエータへの操作信号を生成するコントローラと、
前記移動速度信号の、前記コントローラへのフィードバック量を切り替える速度フィードバック量切替手段と、
前記コントローラへ入力する目標値を切り替える目標値切替手段とを備え、
前記速度フィードバック量切替手段は、像ぶれ補正機能の使用が選択されているときには、前記フィードバック量を像ぶれが適切に補正されるような量とし、像ぶれ補正機能の不使用が選択されているときには、前記フィードバック量を像ぶれ補正機能の使用が選択されているときより大きい量とし、
前記目標値切替手段は、像ぶれ補正機能の使用が選択されているときには、前記目標値を、前記手ぶれ量検出手段により検出された信号に基づく、像ぶれが適切に補正されるような値とし、像ぶれ補正機能の不使用が選択されているときには、前記目標値を中央位置に対応する固定値とすることを特徴とする光学機器。

これにより、機械的な固定機構を設けることなく、像ぶれ補正機能を使用しない場合に、大きな衝撃が加わったような際にも安定して移動光学要素（撮像素子基板、補正光学系等）を中央位置に保持することができる。よって、移動光学要素を機械的に固定する固定機構を設けなくて済む分、構造の簡素化、小型化が図れ、また製造コストを低減することができる。

（２）前記移動光学要素は、前記光学系によって結像した被写体像を撮像する撮像素子を搭載した撮像素子基板である上記（１）に記載の光学機器。

これにより、補正光学系を設けることなく像ぶれ補正を行うことができ、構造の簡素化が図れる。

（３）前記アクチュエータは、前記移動光学要素とともに移動するコイルと、該コイルに対する界磁を発生する界磁発生部とで構成されている上記（１）または（２）に記載の光学機器。

これにより、簡単かつ軽量な構造でアクチュエータを構成することができるので、さらなる小型化および軽量化が図れる。

（４）前記コイルの両端子間を短絡した状態に切り替え可能な短絡スイッチを有し、当該光学機器の電源がオフのとき、前記短絡スイッチにより前記コイルの両端子間を短絡した状態にする上記（３）に記載の光学機器。

これにより、光学機器の電源がオフされているとき、アクチュエータを電磁ブレーキとして機能させることができ、移動光学要素の速い移動が制限される。よって、機械的な固定機構なしに、光学機器に揺れや衝撃が加わったときにおける移動光学要素の破損を確実に防止することができる。

本発明によれば、機械的な固定機構を設けることなく、像ぶれ補正機能を使用しない場合に、大きな衝撃が加わったような際にも安定して移動光学要素（撮像素子基板、補正光学系等）を中央位置に保持することができる。よって、移動光学要素を機械的に固定する固定機構を設けなくて済む分、構造の簡素化、小型化が図れ、また製造コストを低減することができる。

以下、本発明の光学機器を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の光学機器の実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す光学機器における像ぶれ補正を行うフィードバック制御システムの回路構成を示すブロック図である。なお、以下では、便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」、図１中の左側（左斜め下側）を「前」、右側（右斜め上側）を「後ろ」として説明する。

図１に示す光学機器１は、例えば電子カメラ、電子カメラ付き双眼鏡、電子カメラ付き望遠鏡等に適用可能な撮像装置であり、手ぶれによる像ぶれを補正する像ぶれ補正機能を備えるものである。この光学機器１は、図示しない本体（ハウジング）と、撮影レンズ鏡筒２と、移動光学要素としての撮像素子基板３と、撮像素子基板３を支持する支持機構４と、撮像素子基板３を変位させるアクチュエータ５と、撮像素子基板３の位置を検出する位置検出手段６とを備えている。

撮影レンズ鏡筒２は、円筒状の鏡筒本体２１と、鏡筒本体２１内に設置された撮影光学系２２とを有している。鏡筒本体２１は、光学機器１の本体の内部において移動しないように固定されている。また、鏡筒本体２１の後端外周部には、長方形のフランジ状の基部２３が設けられている。

撮影レンズ鏡筒２の後方には、撮像素子基板３が設置されている。撮像素子基板３には、撮影光学系２２によって結像した被写体像を撮像する例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）のような撮像素子３１が搭載されている。

撮像素子基板３は、支持機構４により、基部２３に対して撮影光学系２２の光軸２２１を法線とする面方向に変位可能に支持されている。以下、この支持機構４について説明する。

支持機構４は、一対の第１支持板４１、４２と、可動枠４３と、一対の第２支持板４４、４５とを有している。

第１支持板４１、４２は、それぞれ、可撓性（弾性）を有する平板状の薄板で構成され、鏡筒本体２１を挟んで、互いに平行に配置されている。この第１支持板４１、４２の後端部は、基部２３に支持されている。第１支持板４１、４２の後端部の基部２３に対する固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ４６により固定されている。

第１支持板４１、４２の前端部には、可動枠４３が支持されている。この可動枠４３は、ほぼ長方形または正方形の枠状をなしており、鏡筒本体２１を囲むように配置されている。可動枠４３の互いに平行な二辺は、それぞれ、第１支持板４１、４２の前端部に固定されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ４６により固定されている。

可動枠４３の中心が光軸２２１に一致した状態では、第１支持板４１、４２は、光軸２２１に平行になっている。この状態から、第１支持板４１、４２は、撓むことによって、光軸２２１に対し傾斜するように変位可能である。第１支持板４１、４２が光軸２２１に対し傾斜するように変位すると、可動枠４３は、基部２３に対し、光軸２２１を法線とする平面に平行な方向（以下、「第１の方向」と言う）に変位する。この第１の方向は、第１支持板４１、４２が光軸２２１に平行な状態において第１支持板４１、４２に垂直な方向である。

一方、第１支持板４１、４２が光軸２２１に対し傾斜するように変位しても、可動枠４３は、基部２３に対し、光軸２２１を法線とする平面に平行かつ第１の方向に垂直な方向（以下、「第２の方向」と言う）には変位しない。よって、可動枠４３は、第２の方向にガタつくことなく、第１の方向にスムーズかつ正確に変位可能になっている。

第２支持板４４、４５は、それぞれ、平板状の薄板で構成され、第１支持板４１、４２に対しほぼ垂直な姿勢で、鏡筒本体２１を挟み互いに平行に配置されている。この第２支持板４４、４５の前端部は、可動枠４３に支持されている。第２支持板４４、４５の前端部は、それぞれ、可動枠４３の前記二辺に垂直な二辺に固定されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ４６により固定されている。

第２支持板４４、４５の後端部には、撮像素子基板３が支持されている。第２支持板４４、４５の後端部と、撮像素子基板３との固定方法は、特に限定されず、例えば、ネジ止め、接着剤による接着、融着等の方法が挙げられる。

可動枠４３および撮像素子３１の中心が光軸２２１に一致した状態では、第２支持板４４、４５は、光軸２２１に平行になっている。この状態から、第２支持板４４、４５は、撓むことによって、光軸２２１に対し傾斜するように変位可能である。第２支持板４４、４５が光軸２２１に対し傾斜するように変位すると、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第２の方向に変位する。

一方、第２支持板４４、４５が光軸２２１に対し傾斜するように変位しても、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第１の方向には変位しない。よって、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第１の方向にガタつくことなく、第２の方向にスムーズかつ正確に変位可能になっている。

以上説明したように、支持機構４では、可動枠４３は、基部２３に対し第１の方向に変位可能であり、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し第２の方向に変位可能である。この二つの変位の合成により、撮像素子基板３は、撮像素子３１の中心が光軸２２１に一致した位置（以下、「中央位置」と言う）から、第１の方向および第２の方向にそれぞれ変位可能である。すなわち、撮像素子基板３は、光学機器１の本体の内部において、光軸２２１を法線とする面方向に変位可能になっている。

以上説明したような支持機構４によれば、スライド構造や嵌合構造を用いていないので、撮像素子基板３が光軸２２１を法線とする面方向に変位するに際し、摩擦やガタが生じたり傾斜したりすることがなく、スムーズかつ正確に変位することができる。よって、摩擦、ガタ等が像ぶれ補正制御の精度を低下させたり、制御を不安定化したりするのを防止することができるので、常に正確な像ぶれ補正制御を行うことができる。

なお、本発明では、支持機構４は、図示のような構造のものに限らず、撮像素子基板３を、光軸２２１を法線とする面方向に変位可能に支持するものであれば、いかなる構造のものでもよい。

アクチュエータ５は、撮像素子基板３に対し第１の方向の力を作用する第１アクチュエータ５１と、第２の方向の力を作用する第２アクチュエータ５２とで構成されている。

第１アクチュエータ５１は、撮像素子基板３に例えば両面パターンまたは多層パターンとして形成された第１コイル５３と、第１コイル５３に対する界磁を発生する第１界磁発生部５４とで構成されている。第１界磁発生部５４は、磁石５４１と、磁石５４１を保持するヨーク５４２とで構成されており、光学機器１の本体の内部において固定されている。

第２アクチュエータ５２は、設置された向きが第１アクチュエータ５１と９０°異なること以外は同様の構成であり、撮像素子基板３に例えば両面パターンまたは多層パターンとして形成された第２コイル５５と、第２コイル５５に対する界磁を発生する第２界磁発生部５６とで構成されている。第２界磁発生部５６は、磁石５６１と、磁石５６１を保持するヨーク５６２とで構成されており、光学機器１の本体の内部において固定されている。

このようなアクチュエータ５の第１コイル５３に所定方向の電流を通電すると、第１アクチュエータ５１が撮像素子基板３に第１の方向であって図１中の右または左向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。また、第１コイル５３に前記所定方向と反対方向の電流を通電すると、第１アクチュエータ５１が撮像素子基板３に第１の方向であって前記と逆向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。

同様に、第２コイル５５に所定方向の電流を通電すると、第２アクチュエータ５２が撮像素子基板３に第２の方向であって図１中の上または下向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。また、第２コイル５５に前記所定方向と反対方向の電流を通電すると、第２アクチュエータ５２が撮像素子基板３に第２の方向であって前記と逆向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。

このようにして、アクチュエータ５は、撮像素子基板３に対し、光軸２２１を法線とする面方向のいずれの方向にも力を作用することができ、その方向に撮像素子基板３を変位させることができる。

光学機器１は、さらに、撮像素子基板３（撮像素子３１）の位置を検出する位置検出手段６を有している。位置検出手段６は、撮像素子基板３に形成された小孔３２に向けて検出光を投光する例えば発光ダイオード等で構成された発光素子６１と、前記検出光が小孔３２を通過してなるスポット光の位置を検出する二次元ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）６２とを有している。この発光素子６１および二次元ＰＳＤ６２は、光学機器１の本体の内部において移動しないように固定されている。撮像素子基板３が第１の方向および第２の方向に変位すると、これに応じて、二次元ＰＳＤ６２の受光面上における前記スポット光の入射位置が第１の方向および第２の方向に変化する。よって、位置検出手段６は、撮像素子基板３の第１の方向および第２の方向の変位量をそれぞれ検出することができ、これにより光軸２２１を法線とする面内における撮像素子基板３の位置を検出することができる。

二次元ＰＳＤ６２が出力した信号は、演算手段（ＰＳＤ信号処理回路）６３に入力される。演算手段６３は、撮像素子基板３の位置を示す信号（電圧値）を出力する。

このような光学機器１は、手ぶれに応じ、アクチュエータ５を作動して撮像素子基板３を移動させることによって撮像素子３１が被写体像を撮像する際の像ぶれを補正する像ぶれ補正機能を備えており、また、この像ぶれ補正機能の使用／不使用をユーザーが選択できるようになっている。

以下、このような光学機器１における像ぶれ補正を行うフィードバック制御システムについて説明する。
図２に示すように、光学機器１は、アクチュエータ５への操作信号を生成して、撮像素子基板３の位置が目標値に追従するように制御するコントローラ７を有している。コントローラ７は、第１アクチュエータ５１を駆動する操作信号を生成する第１のコントローラ７１と、第２アクチュエータ５２を駆動する操作信号を生成する第２のコントローラ（図示せず）とで構成されている。この両者は同様の構成であるので、以下では代表して第１のコントローラ７１による第１の方向の像ぶれ補正についてのみ説明するが、第２の方向の像ぶれも第２のコントローラによって同様に補正される。

図２に示すように、第１のコントローラ７１は、オペアンプ７１１と、オペアンプ７１１の反転入力端子に接続された抵抗７１２と、非反転入力端子に接続された抵抗７１３と、オペアンプ７１１の出力側から入力側へ負帰還をかける帰還抵抗７１４とを有している。オペアンプ７１１の出力側には、第１アクチュエータ５１の第１コイル５３が接続されている。

位置検出手段６の演算手段６３から出力された撮像素子基板３の第１の方向の位置を示す位置信号は、抵抗７１２を介してオペアンプ７１１の反転入力端子に入力される。すなわち、位置検出手段６により検出された位置信号は、コントローラ７へフィードバックされる。

また、この位置信号は、微分手段１１にも入力される。微分手段１１は、入力された位置信号を微分することにより、撮像素子基板３の第１の方向の移動速度を示す信号を生成する。このように、本実施形態では、位置検出手段６と微分手段１１とで、撮像素子基板３の第１の方向の移動速度を検出する速度検出手段が構成される。なお、速度検出手段としては、このような構成に限らず、撮像素子基板３の移動速度を直接検出するもの（例えば撮像素子基板３に設けた速度検出用コイル）であってもよい。

微分手段１１が出力した撮像素子基板３の移動速度信号は、コントローラ７へフィードバックされるが、光学機器１は、このフィードバック量を切り替える速度フィードバック量切替手段１２を有している。速度フィードバック量切替手段１２は、第１の速度帰還調整抵抗１２１と、第１の速度帰還調整抵抗１２１より抵抗値の小さい第２の速度帰還調整抵抗１２２と、スイッチ１２３とで構成されている。移動速度信号は、スイッチ１２３の切り替えにより、第１の速度帰還調整抵抗１２１と、第２の速度帰還調整抵抗１２２とのいずれか一方を通ってオペアンプ７１１の反転入力端子に入力される。第１の速度帰還調整抵抗１２１は、移動速度信号のフィードバック量を像ぶれが適切に補正される量にするような比較的大きい抵抗値になっている。一方、第２の速度帰還調整抵抗１２２は、移動速度信号のフィードバック量が過大になるような比較的小さい抵抗値になっている。

光学機器１は、手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出手段８を備えている。手ぶれ量検出手段８は、光学機器１の本体に設置されたジャイロセンサ（角速度センサ）８１と、ジャイロセンサ８１の出力信号を積分する積分手段８２とで構成されている。ジャイロセンサ８１が出力した第１の方向の手ぶれの角速度を示す角速度信号は、積分手段８２に入力されて積分され、第１の方向の手ぶれ量（手ぶれ角度）を示す手ぶれ量信号が生成される。この手ぶれ量信号は、像ぶれ補正機能の使用が選択されている場合には、撮像素子基板３を移動させる目標値としてコントローラ７へ入力される。

光学機器１は、コントローラ７へ入力する目標値を切り替える目標値切替手段１３を備えている。目標値切替手段１３は、一定の基準電圧を出力する基準電圧発生器１３１と、スイッチ１３２とで構成されている。基準電圧発生器１３１は、撮像素子基板３が中央位置にあるときの状態に対応する固定された電圧値を出力する。スイッチ１３２の切り替えにより、手ぶれ量検出手段８の検出結果に基づく手ぶれ量信号と、基準電圧発生器１３１が発生する基準電圧とのいずれか一方が、目標値として、抵抗７１３を介しオペアンプ７１１の非反転入力端子に入力される。

オペアンプ７１１は、非反転入力端子に入力された目標値と、反転入力端子に入力された撮像素子基板３の位置信号および移動速度信号との差に比例した電圧を第１コイル５３に印加する。これにより、第１アクチュエータ５１は、入力された目標値に対応する位置へ撮像素子基板３を移動させるように作動する。

このような光学機器１は、選択手段１４により、像ぶれ補正機能の使用／不使用をユーザーが選択可能になっている。この選択手段１４は、例えば、光学機器１が備える図示しないＣＰＵおよび操作ボタン等で構成される。

像ぶれ補正機能の使用が選択された場合、選択手段１４は、速度フィードバック量切替手段１２および目標値切替手段１３の切替状態を図２に示す状態にする。この状態では、手ぶれ量検出手段８の検出結果に基づく手ぶれ量信号がコントローラ７へ目標値として入力される。また、撮像素子基板３の移動速度信号が第１の速度帰還調整抵抗１２１を通って入力されるので、移動速度信号のフィードバック量は、像ぶれが適切に補正されるような量になる。これにより、コントローラ７は、像ぶれが適切に補正されるような目標位置へ撮像素子基板３を移動させるような操作信号を第１アクチュエータ５１に入力する。その結果、撮像素子基板３は、第１の方向の手ぶれ量に追随するように第１の方向に変位して、第１の方向の像ぶれが補正される。

図３は、図２に示すフィードバック制御システムの周波数応答特性を示すグラフであり、撮像素子基板３の位置信号Ｖ_０と目標値Ｖ_１との比Ｖ_０／Ｖ_１を縦軸にとり、横軸に手ぶれ周波数ｆをとって示すものである。

像ぶれ補正機能の使用が選択されている場合、移動速度信号のフィードバック量が適正な量になるので、フィードバック制御システムの周波数応答特性は、図３中のａの線で示すようになり、適切な像ぶれ補正が行われる。このとき、一般的な制御理論上は、安定性や応答性の観点から図３中のａの線のピーク値は、１．３程度であるのが好ましい。

なお、移動速度信号のフィードバックを全く行わないとすると、周波数応答特性は、図３中のｃの線で示すように、ピークの大きい特性となり、安定した制御が困難で、実用的ではない。

一方、像ぶれ補正機能の不使用が選択された場合、選択手段１４は、速度フィードバック量切替手段１２および目標値切替手段１３の切替状態を図２に示すのと反対の状態にする。この状態では、基準電圧発生器１３１により、撮像素子基板３が中央位置にあるときの状態に対応する電圧値が目標値としてコントローラ７へ入力される。よって、アクチュエータ５は、撮像素子基板３が中央位置からずれた位置にある場合、常に撮像素子基板３を中央位置へ戻すように作動する。また、この場合、撮像素子基板３の移動速度信号が抵抗値の小さい第２の速度帰還調整抵抗１２２を通って入力されるので、移動速度信号のフィードバック量が過大な量となる。これにより、撮像素子基板３が中央位置から移動しようとすると、その速度に応じて過大にフィードバックがかかり、撮像素子基板３の移動に抗する力（撮像素子基板３の移動を阻止する力）が強く作用する。すなわち、この場合、図３中のｂの線のような、過減衰的な周波数応答特性になる。このようなことから、像ぶれ補正機能の不使用が選択された場合、コントローラ７は、撮像素子基板３が中央位置にとどまるようにアクチュエータ５への操作信号を生成し、これにより、撮像素子基板３が中央位置に保持される。

このようにして、本発明では、上述のように、像ぶれ補正機能の不使用時は、速度帰還調整抵抗の値を像ぶれ補正機能使用時の速度帰還調整抵抗より小さい値に変更しているため、撮像素子基板３の移動速度に対応したフィードバック量が大きくなって中央位置への保持力が強くなるので、落下による衝撃などに強く、常に撮像素子基板３を中央位置に安定保持できる。よって、像ぶれ補正機能を使用しないとき、大きな衝撃が加わったような場合であっても、撮像素子基板３をアクチュエータ５の作動によって中央位置に安定して保持することができる。さらに、撮像素子基板３を機械的な方法で中央位置に固定する機構を設ける必要がないので、構造の簡素化、小型化が図れ、また、製造コストを低減することができる。

また、本実施形態の光学機器１は、電源がオフされているとき、撮像素子基板３の移動を制限する機構をさらに備えている。以下、この機構について説明する。

図２に示すように、光学機器１は、アクチュエータ５のコイル５３の両端子間を短絡した状態に切り替え可能な短絡スイッチ１５を備えている。光学機器１の電源がオンされているときは、この短絡スイッチ１５は、「断」状態にされる。そして、光学機器１の電源がオフのときには、短絡スイッチ１５が「接」状態とされ、コイル５３の両端子間が短絡される。これにより、光学機器１の電源がオフされているとき、撮像素子基板３が第１の方向に移動すると、界磁中をコイル５３が移動することにより、コイル５３に誘導起電力が生じて電流が流れ、コイル５３が磁界を発生して、撮像素子基板３の移動を止めるような力が働く。コイル５５にも同様の短絡スイッチが設けられており、撮像素子基板３の第２の方向の移動も同様に制限される。このようにして、光学機器１の電源がオフされているときには、アクチュエータ５が電磁ブレーキとして機能し、撮像素子基板３の速い移動が制限される。これにより、光学機器１に揺れや衝撃が加わったときであっても、撮像素子基板３が過度に移動するのを防止することができる。よって、光学機器１の電源がオフされているときも、撮像素子基板３を機械的な方法で固定することなしに、撮像素子基板３等の破損を確実に防止することができる。

以上、本発明の光学機器を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光学機器を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、図示の実施形態のコントローラ７は、上述したように、アナログ電子回路からなるアナログコントローラで構成されているが、これに限らず、本発明におけるコントローラは、プログラムに基づくソフトウェアによって制御アルゴリズムを実現するデジタルコントローラで構成されていてもよい。

また、撮像素子基板を面方向に変位させるアクチュエータは、前述した実施形態のような可動コイルで構成されるものに限らず、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ等で構成されていてもよい。

また、前述した実施形態では、撮像素子基板を光軸に垂直な方向に移動させることによって像ぶれ補正を行うものについて説明したが、これに限らず、本発明は、像ぶれ補正光学系（像ぶれ補正レンズ）を光軸に垂直な方向に移動させることによって像ぶれ補正を行う電子カメラ、フィルムカメラ、交換レンズ等の各種光学機器にも適用することができ、これらの光学機器において像ぶれ補正機能を使用しない場合、機械的に固定することなく、像ぶれ補正レンズを中央位置に保持することができる。また、この場合、本発明の光学機器は、撮影像の像ぶれ補正を行うものだけでなく、観察像の像ぶれ補正を行う例えば双眼鏡などの観察光学機器にも適用することができる。

本発明の光学機器の実施形態を示す斜視図である。図１に示す光学機器における像ぶれ補正を行うフィードバック制御システムの回路構成を示すブロック図である。図２に示すフィードバック制御システムの周波数応答特性を示すグラフである。

符号の説明

１光学機器
１１微分手段
１２速度フィードバック量切替手段
１２１第１の速度帰還調整抵抗
１２２第２の速度帰還調整抵抗
１２３スイッチ
１３目標値切替手段
１３１基準電圧発生器
１３２スイッチ
１４選択手段
１５短絡スイッチ
２撮影レンズ鏡筒
２１鏡筒本体
２２撮影光学系
２２１光軸
２３基部
３撮像素子基板
３１撮像素子
３２小孔
４支持機構
４１、４２第１支持板
４３可動枠
４４、４５第２支持板
４６ネジ
５アクチュエータ
５１第１アクチュエータ
５２第２アクチュエータ
５３第１コイル
５４第１界磁発生部
５４１磁石
５４２ヨーク
５５第２コイル
５６第２界磁発生部
５６１磁石
５６２ヨーク
６位置検出手段
６１発光素子
６２二次元ＰＳＤ
６３演算手段
７コントローラ
７１第１のコントローラ
７１１オペアンプ
７１２、７１３抵抗
７１４帰還抵抗
８手ぶれ量検出手段
８１ジャイロセンサ
８２積分手段

Claims

手ぶれによる像ぶれを補正する像ぶれ補正機能を備え、該像ぶれ補正機能の使用／不使用を選択可能な光学機器であって、
被写体像または観察像を結像させる光学系と、
像ぶれを補正するために前記光学系の光軸を法線とする面方向に変位可能に支持された移動光学要素と、
前記移動光学要素を前記面方向に変位させるアクチュエータと、
前記移動光学要素の前記面内での位置を検出する位置検出手段と、
前記移動光学要素の前記面内での移動速度を検出する速度検出手段と、
前記光学機器の手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出手段と、
前記位置検出手段により検出された位置信号と、前記速度検出手段により検出された移動速度信号とをフィードバックし、前記移動光学要素の位置が目標値に追従するように前記アクチュエータへの操作信号を生成するコントローラと、
前記移動速度信号の、前記コントローラへのフィードバック量を切り替える速度フィードバック量切替手段と、
前記コントローラへ入力する目標値を切り替える目標値切替手段とを備え、
前記速度フィードバック量切替手段は、像ぶれ補正機能の使用が選択されているときには、前記フィードバック量を像ぶれが適切に補正されるような量とし、像ぶれ補正機能の不使用が選択されているときには、前記フィードバック量を像ぶれ補正機能の使用が選択されているときより大きい量とし、
前記目標値切替手段は、像ぶれ補正機能の使用が選択されているときには、前記目標値を、前記手ぶれ量検出手段により検出された信号に基づく、像ぶれが適切に補正されるような値とし、像ぶれ補正機能の不使用が選択されているときには、前記目標値を中央位置に対応する固定値とすることを特徴とする光学機器。
前記移動光学要素は、前記光学系によって結像した被写体像を撮像する撮像素子を搭載した撮像素子基板である請求項１に記載の光学機器。
前記アクチュエータは、前記移動光学要素とともに移動するコイルと、該コイルに対する界磁を発生する界磁発生部とで構成されている請求項１または２に記載の光学機器。
前記コイルの両端子間を短絡した状態に切り替え可能な短絡スイッチを有し、当該光学機器の電源がオフのとき、前記短絡スイッチにより前記コイルの両端子間を短絡した状態にする請求項３に記載の光学機器。