JP2007163595A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な画質を得ることが可能であるとともに、省電力化をも可能とした光学機器を提供する。
【解決手段】 光学機器２００は、弾性部材９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂによって支持され、防振のために移動可能な可動ユニット１，Ｌ１の駆動を制御する制御手段３０１を有する。制御手段は、可動ユニットの自重と弾性部材の支持力とが釣り合う第１の位置を中心として該可動ユニットの駆動を制御する第１の制御動作と、可動ユニットを第１の位置に対して重力方向とは反対側であって、光学系の光軸側にある第２の位置を中心として該可動ユニットの駆動を制御する第２の制御動作とを行う。
【選択図】 図５Ａ

Description

本発明は、防振（像振れ補正）機能を搭載した交換レンズや撮像装置等の光学機器に関し、特にレンズや撮像素子等の可動ユニットを駆動して防振を行う光学機器に関する。

従来、手振れ等による振動を角速度センサ等の振動センサで検出し、該検出結果に応じてアクチュエータにより防振光学素子を変位させることにより、像振れを抑制する防振機能を備えた光学機器が数多く提案されている。

このような防振機能を有した光学機器において、電力消費を抑える手法として、特許文献１にて提案されているものがある。これは、一般に撮影露光動作に対して時間が長いエイミング（構図を決定したりＡＦ・測光動作を行ったりするためのファインダ観察又は撮影準備状態）中は防振機能を働かせず、撮影露光中のみ防振機能を働かせるものである。

また、特許文献２には、防振光学素子を含む可動ユニットを弾性部材により支持し、可動ユニットが自重により沈下した状態でその光学中心が主光学系の光軸に一致するように弾性部材による支持状態を設定した光学機器が提案されている。
特許第３１８９０１８号公報（段落００１９〜００２８、図４等） 特開平８−６０８８号公報(段落００２０、図７等)

しかしながら、特許文献１にて提案の光学機器では、エイミング中に防振機能が働いていることがファインダ上で確認できないという欠点がある。エイミング中に防振機能が働くことにより、撮影者がファインダ上で被写体を正確に捉えることが可能となるほか、無理に手振れを押さえ込もうとするために力が入ってしまい逆に手振れが大きくなるという現象を抑制する効果も期待できる。このため、撮影露光中でないからといって防振機能を働かせないことはデメリットが大きい。

また、特許文献２にて提案の光学機器では、特定の姿勢（例えば、光軸が水平となる姿勢）において防振光学素子の中心が主光学系の光軸に一致した状態が得られたとしても、他の姿勢（例えば、上向きや下向き）において該状態が得られない可能性が高い。この場合、防振光学素子の中心が主光学系の光軸に対して一致していない状態で安定することになり、ファインダ像や撮影画像の劣化が避けられない。

本発明は、良好な画質を得ることが可能であるとともに、省電力化をも可能とした光学機器を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての光学機器は、弾性部材によって支持され、防振のために移動可能な可動ユニットの駆動を制御する制御手段を有する。そして、制御手段は、可動ユニットの自重と弾性部材の支持力とが釣り合う第１の位置を中心として該可動ユニットの駆動を制御する第１の制御動作と、可動ユニットを第１の位置に対して重力方向とは反対側であって、光学系の光軸側にある第２の位置を中心として該可動ユニットの駆動を制御する第２の制御動作とを行うことを特徴とする。

第１の制御動作では、可動ユニットの駆動中心を重力に抗して第２の位置に移動させるための電力が必要とならないため、省電力化を図りながら防振機能を働かせることができる。しかも、第２の制御動作では、第１の位置に対して光学系の光軸側にある第２の位置を中心として可動ユニットを駆動するため、画質の向上を図ることができる。したがって、省電力を重視した防振機能と画質を重視した防振機能とを必要に応じて選択することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図２には、本発明の実施例１である撮像システムの構成を示している。本実施例の撮像システムは、防振ユニットを搭載した光学機器としての交換レンズと、該交換レンズの着脱が可能な撮像装置としての一眼レフデジタルカメラとにより構成されている。図２において、２００はカメラ、３００は交換レンズを表している。

カメラ２００において、２１１はファインダ光学系、２１０はレンズ３００からの光束をファインダ光学系２１１へと導くためのクイックリターンミラーである。２０７はレンズ３００により形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサ等の撮像素子である。

２０１はカメラ側マイクロコンピュータとしてのカメラＣＰＵであり、後述するカメラ２００内の種々の回路の動作を制御する。撮像素子２０７から出力された撮像信号は、カメラＣＰＵ２０１内に構成された不図示の画像処理回路に入力され、ここで該撮像信号に基づいて画像信号が生成される。また、カメラＣＰＵ２０１は、レンズ接点３０２とカメラ接点２０２とを介して、後述するレンズ側マイクロコンピュータとしてのレンズＣＰＵ３０１との通信を行う。

２０３は外部より操作可能な電源スイッチであり、カメラＣＰＵ２０１を立ち上げて、カメラ２００内の各回路、アクチュエータおよびセンサ等への電源供給を行うためのスイッチである。２０４は外部より操作可能な２段ストローク式のレリーズスイッチであり、その半押し操作によりオンする第１ストロークスイッチ（ＳＷ１）と、全押し操作によりオンする第２ストロークスイッチ（ＳＷ２）とにより構成されている。

カメラＣＰＵ２０１は、第１ストロークスイッチがオン（ＳＷ１ ＯＮ）されると、撮影準備状態になり、測光回路２０５による測光結果に基づいて絞り値やシャッタ速度等を決定する。また、焦点検出回路２０８による交換レンズ（撮影光学系）の焦点検出結果に基づいてフォーカスレンズの駆動量演算を行う。

さらに、カメラＣＰＵ２０１は、第２ストロークスイッチがオン（ＳＷ２ ＯＮ）されると、レンズＣＰＵ３０１に対して、交換レンズ３００内に設けられた絞り３０７の駆動命令を送信する。また、カメラＣＰＵ２０１は、シャッタ回路２０６に駆動命令を出力して不図示のシャッタを駆動させるとともに、撮像素子２０７および画像処理回路に記録用画像の取得動作を行わせる。記録用画像は、不図示の記録媒体（半導体メモリ、光ディスク等）に記録される。

２０９はディスプレイデバイスであり、撮像した記録用画像を所定時間の間表示したり、絞り値、シャッタスピードなどの各種撮影条件や撮影画像数、電池残量、各種モード等の情報を表示したりする。また、撮影準備状態において、画像処理回路により生成された画像信号を、ディスプレイデバイス２０９に電子ファインダ画像（表示用画像）として表示することもできる。

交換レンズ３００において、３０９は変倍レンズ、フォーカスレンズ等の複数のレンズにより構成されるレンズユニットである。

３０５は防振ユニットである。防振ユニット３０５は、以下の５つの要素によって構成される。第１に、防振光学素子としての補正レンズＬ１とこれを保持する補正レンズ枠を有する可動ユニットである。補正レンズＬ１は、レンズユニット３０９とともに撮影光学系を構成する。第２に、可動ユニットを光軸に直交する方向に駆動する防振アクチュエータである。ここにいう光軸に直交する方向は、完全に直交する方向だけでなく、実質的に直交するとみなせる方向も含む。第３に、可動ユニットの位置を検出するための位置センサである。第４に、可動ユニットを所定位置（光軸中心位置）にロックしたり該ロックを解除（アンロック）したりすることができるロック機構である。第５に、ロック機構を駆動するためのロックアクチュエータである。

なお、本実施例では、補正レンズが光軸に直交する方向に変位する場合について説明するが、本発明における防振ユニットの形式はこれに限定されない。本発明は、例えば、補正レンズを光軸上の点を中心として揺動させることにより防振を行う場合にも適用することができる。

３０３は外部より操作可能な防振スイッチ（以下、ＩＳスイッチという）であり、防振ユニット３０５に像振れ補正動作としての防振動作（以下、ＩＳ動作ともいう）を行わせるか否かを選択するために操作される。

３０８は交換レンズ３００、つまりは撮像システムの垂直方向（ピッチ方向）の振れおよび水平方向（ヨー方向）の振れを検出する振動センサであり、角速度センサや加速度センサによって構成される。レンズＣＰＵ３０１は、該振動センサ３０８からの出力信号に基づいて防振ユニット３０５の駆動を制御する。

３０６はフォーカス駆動回路であり、レンズユニット３０９に含まれるフォーカスレンズを駆動する。レンズＣＰＵ３０１は、カメラＣＰＵ２０１により演算された駆動量情報を受信し、フォーカス駆動回路３０６に駆動信号を出力する。フォーカス駆動回路３０６は、該駆動信号に応じてフォーカスレンズを駆動する不図示のフォーカスアクチュエータを作動させる。

また、レンズＣＰＵ３０１は、カメラＣＰＵ２０１から受信した絞り駆動命令に応じて絞り３０７を駆動する。

３１０はモード切換スイッチである。撮影者がこのモード切換スイッチ２１０を操作することにより、省電力モードと通常電力モードとを選択することができる。

図３には、本実施例の防振ユニットを分解して示している。また、図４には、該防振ユニットに用いられる粘弾性部材を示している。さらに、図５Ａ，５Ｂには、該防振ユニットを光軸方向から見た図を示している。また、図6には、該防振ユニットの断面と駆動制御系とを示している。

これらの図において、１は補正レンズ枠であり、補正レンズＬ１を保持している。２は該防振ユニットのベースとなるベース部材である。補正レンズ枠１が補正レンズＬ１と一体的にピッチ方向およびヨー方向にベース部材２に対して移動することにより防振が行われる。

ベース部材２における周方向３箇所には周方向に延びる長穴２ａが形成されている。また、補正レンズ枠１の周方向３箇所に形成された穴１ａにはピン５が圧入されている。各ピン５は、長穴２ａに挿入されている。これにより、補正レンズ枠１は、光軸方向の変位を阻止された状態でピッチ方向およびヨー方向に移動することができるようベース部材２によって保持される。

また、ベース部材２の外周における周方向３箇所には、該ベース部材２をレンズ３００内で固定するための穴２ｃが形成されている。図６に示すように、この穴２ｃにコロ１０を挿入し、ビス１１で締め付けることにより、ベース部材２をレンズ３００内に固定することができる。また、３つのコロ１０のうち１つ又は２つを偏心コロとし、該偏心コロを回転させることで、ベース部材２のレンズ３００内での倒れ調整を行うことができる。

４ｐ，４ｙはピッチ方向およびヨー方向用の第１マグネットであり、それぞれ第１ヨーク３に磁気結合により固定されている。７ｐ，７ｙはピッチ方向およびヨー方向用の第２マグネットであり、それぞれ第２ヨーク８に磁気結合により固定されている。第１マグネット４ｐ，４ｙは共に第１ヨーク３に設けられた突起３ａによって第１ヨーク３に対して位置決めされている。また、第２マグネット７ｐ，７ｙは、同様に第２ヨーク８に設けられた不図示の突起によって第２ヨーク８に対して位置決めされている。

また、図６に示すように、これらマグネット４ｐ，４ｙ，７ｐ，７ｙはそれぞれ、防振ユニットの中心に近い側と遠い側とで着磁方向が異なっており、更に各マグネットの中心付近は着磁されていない不感帯領域になっている。これは、各マグネットに対して光軸方向にて対向配置されるコイルの巻線位置と各マグネットの着磁領域とを合わせて駆動力を効率良く発生させるためである。

第１ヨーク３は、該第１ヨーク３の２箇所に形成された穴３ｂにベース部材２に設けられた２箇所の突起２ｄが挿入されることによって、第１マグネット４ｐ，４ｙとともにベース部材２に対して位置決めされる。そして、第１ヨーク３は、その３箇所に形成された穴３ｃとベース部材２の３箇所に形成された穴２ｅに通したビスを締め付けることで、ベース部材２に固定される。なお、第１ヨーク３の固定は、補正レンズ枠１にピン５を圧入する前に行う。

第２ヨーク８は、該第２ヨーク８に形成された穴８ｂと凹部８ｃとにベース部材２に形成された２箇所の突起部２ｆが挿入されることでベース部材２に対して位置決めされる。さらに、第２ヨーク８に形成された穴８ｄとベース部材２に形成された穴２ｇに通したビスを締め付けることで、ベース部材２に固定される。

６ｐ，６ｙはピッチ方向およびヨー方向駆動用のコイルであり、導電部材の巻線（コイル）部６ａと補正レンズ枠１に固定するための樹脂で形成された支持部６ｂとによって構成されている。該コイル６ｐ，６ｙは、補正レンズ枠１に設けられた腕部１ｂに支持部６ｂを当接させ、該支持部６ｂに設けられた穴（不図示）に補正レンズ枠１の突起部１ｃを入り込ませることで補正レンズ枠１に対して位置決めされる。位置決めされたコイル６ｐ，６ｙは、補正レンズ枠１に接着により固定される。

第１ヨーク３、第１マグネット４ｐ，４ｙ、第２マグネット７ｐ，７ｙおよび第２ヨーク８は閉磁路を形成し、この閉磁路内にコイル６ｐ，６ｙのコイル部６ａが位置する。コイル６ｐ，６ｙに通電することで、該コイル６ｐ，６ｙ、補正レンズ枠１および補正レンズＬ１からなる可動ユニットがベース部材２に対してピッチ方向Ｐおよびヨー方向Ｙに駆動される。

また、コイル６ｐ，６ｙへの通電は、防振ユニットの駆動に必要な電子部品が実装された不図示のフレキシブル回路基板を介して行われる。このフレキシブル回路基板は、第２ヨーク８の前側又はベース部材２の後側に固定され、他の回路基板と接続するための接続部を有する。この接続部の受け部がベース部材２に延出部２ｈとして形成されており、該延出部２ｈに接続部が両面テープ等によって固定される。

９ｐａ，９ｐｂはピッチ方向に弾性を有した弾性部材としてのピッチ方向圧縮コイルバネであり、補正レンズ枠１とベース部材２との間のピッチ方向２箇所に配置されている。また、９ｙａ，９ｙｂはヨー方向に弾性を有した弾性部材としてのヨー方向圧縮コイルバネであり、補正レンズ枠１とベース部材２との間のヨー方向２箇所に配置されている。各コイルバネの光軸側端部は補正レンズ枠１に設けられた平面部１ｄに当接し、補正レンズ枠１の突起部１ｅが各コイルバネの内側に挿入されることにより各コイルバネの外れ防止機能を果たす。

また、各コイルバネの外側端部はベース部材２に形成された平面部２ｉに当接し、ベース部材２の突起部２ｊが各コイルバネの内側に挿入されることで各コイルバネの外れ防止機能を果たす。

図５Ａ，５Ｂおよび図６に示す組み立て状態においては、圧縮コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂは圧縮状態となっている。これにより、補正レンズＬ１および補正レンズ枠１を含む可動ユニットは、ベース部材２に対してピッチ方向およびヨー方向に弾性的な浮遊状態で支持される。

３０は自己減衰性を有するゴムで形成された粘弾性部材あり、圧縮コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂのそれぞれを取り囲むように配置されている。

ここで、図４を用いて粘弾性部材３０の詳しい構成について説明する。図４において、図中のＸＸ，ＹＹ，ＺＺ方向はそれぞれ、ヨー方向、ピッチ方向および光軸方向を表している。

粘弾性部材３０の全体的形状は、ピッチ方向、ヨー方向のどちらに変形しても同様の粘弾性が得られるように、光軸方向から見て略リング形状になっている。

３０ａは取付け部（両端部）であり、この図における上下方向（ＹＹ方向）に２箇所設けられている。図５Ａにおいて光軸側となる取付け部３０ａは、補正レンズ枠１における平面部１ｄを底面とする凹形状部分に圧入され、平面部１ｄに当接する。

また、図５Ａにおいて光軸側とは反対側の取付け部３０ａは、ベース部材２における平面部２ｉを底面とする凹形状部分に圧入され、平面部２ｉに当接する。

また、取付け部３０ａには、突部３０ｃが形成されており、この突部３０ｃが上記各凹形状部分の内周壁面に圧接することで、粘弾性部材３０の回転が防止される。

なお、取付け部３０ａを上記のような圧入以外に、シリコン系接着剤等の弾性接着剤を用いて補正レンズ枠１およびベース部材２に固定するようにしてもよい。

３０ｂは図４における上下の取付け部３０ａの左右端（ＸＸ方向端）をつなぐように帯状に形成された側面部である。本実施例では、この側面部３０ｂを外側に向かって凸となる曲面形状に形成している。これにより、上下の取付け部３０ａが互いにＸＸ方向やＹＹ方向にずれても、同様の粘弾性が得られる。

また、側面部３０ｂは、ＸＸ方向の厚さ寸法よりもＺＺ方向の幅寸法が大きくなるように形成されている。これにより、粘弾性部材３０がピッチ方向やヨー方向に比べて光軸方向に変形しにくくなり、補正レンズ枠１の光軸方向変位を抑制することができる。

さらに、取付け部３０ａの中央には、圧縮コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂの外径よりも大きな内径を有する穴３０ｄが形成されている。これにより、粘弾性部材３０と圧縮コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂとの干渉を防止することができる。

以上の構成により、コイル６ｐ，６ｙに通電して各圧縮コイルバネの弾性力に抗する推力を発生させて、補正レンズ枠１（つまりは補正レンズＬ１）をピッチ方向やヨー方向に駆動すると、粘弾性部材３０が補正レンズ枠１に対して所要の制動作用を及ぼす。

そして、粘性流体の粘性を利用する場合に比較して、振れ補正方向によらず均一な制動作用を得ることができ、経時変化や温度によって粘度が変わったり液切れが生じたりする心配をなくすることができる。

また、粘弾性部材３０の材質や形状を変更する（例えば、側面部３０ｂの曲率や厚みを変更する）ことで、容易に粘弾性（つまりは、制動作用の特性）を調節することが可能である。

なお、本実施例の防振ユニットには、図示しないが、補正レンズＬ１の位置を検出するための位置検出器が設けられている。具体的には、特開平１１−２１２１３３号公報に開示されている、位置検出用ターゲット部材とフォトリフレクタにより構成されたものを用いることができる。また、特開２００５−２２７３２９号公報に開示されている、ＬＥＤ等の発光素子とＰＳＤ等の受光素子により構成されたものを用いてもよい。

なお、本実施例において、コイル６ｐ，６ｙに入力される電圧（電力）は、防振のための目標位置に対応し、該駆動目標値は振動センサ３０８からの検出出力と上記位置検出器からの検出出力とに基づいて設定される。

但し、コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂの弾性定数は線形であり、入力電圧に対するコイル６ｐ，６ｙの推力も線形特性を有する。このため、上記コイルバネの弾性定数（変位に対する弾性力）とコイルの推力定数（入力電圧に対する推力）が予め分かっていれば、入力電圧を調節することで補正レンズＬ１に所望の変位量を与えることができる。したがって、補正レンズＬ１の位置を検出するための位置検出器を廃止することも可能である。

また、本実施例の防振ユニット３０５では、防振機能を使用しない場合（ＩＳスイッチ３０３がオフの場合）には、補正レンズＬ１を第２の位置にロック保持するためのロック機構が不要である。また、補正レンズＬ１の光軸に対する傾きを防止するためのローリング対策機構も不要となる。したがって、きわめてシンプルな構成の防振ユニットを実現することができる。

図５Ａ，５Ｂには、コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂによって支持されている可動ユニットの様子を光軸方向から見て示している。なお、図５Ｂでは、粘弾性部材３０を省略している。

図５Ａに示すように、コイル６ｐに所定の通電が行われることにより、補正レンズ枠１および補正レンズＬ１を含む可動ユニットは、その中心Ｏ_１が撮影光学系の光軸中心Ｏに一致する位置に保持される。以下、このコイル通電により得られる位置を第２の位置という。また、ここにいう中心Ｏ_１が光軸中心Ｏに一致する位置とは、完全に一致する位置だけでなく、光学性能上、実質的に一致するとみなせる位置も含む意味である。

一方、図５Ｂに示すように、コイル６ｐへの通電がカットされた状態では、可動ユニットはそれらの質量（自重）と主としてコイルバネ９ｐａ，９ｐｂのバネ荷重との関係により、その中心Ｏ_１が光軸中心ＯからＡだけ落下した位置に保持される。すなわち、可動ユニットの自重とコイルバネ９ｐａ，９ｐｂの支持力とが釣り合う位置に保持される。以下、この自重による落下位置を第１の位置という。

この第１の位置に可動ユニットが位置する場合、撮影光学系の光軸がわずかに傾くことになり、第２の位置に可動ユニットが位置する場合に比べて撮像素子上での像位置が若干変化する。そして、この第１の位置を中心として補正レンズＬ１の防振駆動を行うと、第２の位置を中心として補正レンズＬ１の防振駆動を行う場合に比べて画像が劣化する可能性がある。

しかし、その画像劣化の度合いは大きなものではなく、測光・ＡＦ動作を行う撮影準備状態において、ファインダ光学系２１１又は電子ファインダ画像を通じて被写体を観察する際には、それほど問題にならない。しかも、可動ユニットを第２の位置に持ち上げるようコイル６ｐに通電した上で防振駆動する場合に比べて、電力消費を少なくすることができる。

したがって、本実施例では、記録用画像の取得時以外の防振動作時である撮影準備状態であって、かつ撮影者が省電力を望む場合には、第１の位置を中心として補正レンズＬ１を防振駆動する。一方、一般には高画質が望まれる記録用画像の取得時には、図５Ａに示す光軸中心Ｏを中心とした防振駆動を行う。

次に、補正レンズＬ１（補正レンズ枠１）と圧縮コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂとからなる振動系の周波数特性について、図７を用いて説明する。

上記振動系の周波数特性は、図７（ａ）のボード線図に示すように、この振動系の固有振動数ｆ0 以上の周波数で変位利得が減少（減衰）する特性となっている。つまり、コイル６ｐ，６ｙへの入力目標値に対して補正レンズＬ１の駆動量が小さくなっていき、振れ補正を行えなくなっていく特性を有する。なお、固有振動数ｆ0は、圧縮コイルバネのバネ定数と、主として振れ補正レンズＬ１および補正レンズ枠１の重さとで決まる。

この固有振動数ｆ0 は通常の手振れ周波数帯域（１〜１２Ｈｚ程度）Ａよりも高くなるように設定され、上記減衰領域（振れ補正できない領域）が振れ補正帯域と重ならないようにされる。

ところで、防振ユニットをカメラに装着した場合、実際の撮影時には、クイックリターンミラー作動時の振動（以下、ミラー振れと称する）やシャッタ駆動時の振動（以下、シャッタ振れと称する）等、上記振れ補正帯域より高周波数の振れも発生する。

これらミラー振れやシャッタ振れよりも固有振動数ｆ0 を高くすればこれらの影響を無くすることが可能である。しかし、この場合には、固有振動数ｆ0 を高くするために圧縮コイルバネのバネ定数を大きくしなければならない。これにより、補正レンズＬ１の駆動により大きな電力や磁力が必要となり、防振ユニットの大型化や消費電力の増加につながる。

一般に、これらミラー振れやシャッタ振れは小さいために、振れ補正をしない撮影においては問題となりにくい。しかし、これらの振れが振動センサによって検出された場合は、該振動センサからの出力が駆動目標値としてコイル６ｐ，６ｙに入力され、次のような問題が生ずる。

図７（ａ）に示すように、固有振動数ｆ０以上では補正レンズＬ１の変位利得が減少するばかりではなく、その位相も遅れる。このため、目標値入力に対して補正レンズＬ１の駆動についての応答遅れが生ずる。

そして、その応答遅れの量が大きい場合には、補正レンズＬ１の動きによって像振れが補正されないばかりか、像振れが増加してしまう。つまり、本来は振れを相殺するように補正レンズＬ１を動かしたいのに、振れを大きくするように動いてしまう。このため、防振動作を行わないときよりも防振動作を行ったときの方が、ミラー振れやシャッタ振れの発生時の像振れが大きくなり、像劣化を生じさせるおそれがある。

そこで、本実施例では、図６の構成図および図７（ｂ）のボード線図に示すように、振動センサ（検出回路１５ｐ，１５ｙ）からの検出出力に対して、固有振動数ｆ0以上の目標値利得を減少させるフィルタ１７ｐ，１７ｙを接続している。フィルタ１７ｐ，１７ｙは、ミラー振れやシャッタ振れに対する目標値利得を減少（減衰）させる作用を持つ。これにより、図７（ａ）で示した、固有振動数ｆ0 以上の変位利得が減少する振動系自身の周波数特性と相まって、防振ユニットがミラー振れやシャッタ振れに対して応答しなくなり、上記像劣化を防ぐことができる。

次に、実際にコイル６ｐ，６ｙに入力する駆動目標値の設定について説明する。振動センサ（検出回路１５ｐ，１５ｙ）からの検出出力は、演算回路１６ｐ，１６ｙに入力される。演算回路１６ｐ，１６ｙは、該検出出力を振れ補正量に適した駆動目標値、つまりは補正レンズＬ１の変位量に適したコイル６ｐ，６ｙへの入力電圧値に変換する。このときのコイル６ｐ，６ｙへの入力電圧値は、防振アクチュエータに圧縮コイルバネに発生するばねカに釣り合う推力を発生させる値である。

なお、この変換時には、カメラのズームやフォーカスに伴う振れ補正量の補正も行う。これは、一般に焦点距離や焦点位置が変わると、補正レンズＬ１の駆動量に対する像面での振れ補正量が変化するためである。

次に、演算回路１６ｐ，１６ｙからの出力はフィルタ１７ｐ，１７ｙに入力される。フィルタ１７ｐ，１７ｙは、図７（ｂ）で示した目標利得持性により、駆動目標値に含まれるミラー振れやシャッタ振れに起因する成分を滅衰させる。

フィルタ１７ｐ，１７ｙを通過した信号（駆動目標値）は、駆動回路１８ｐ，１８ｙに入力され、ここでコイル６ｐ，６ｙヘの印加電圧が発生される。また、駆動回路１８ｐ，１８ｙは、コイル１７ｐ，１７ｙに入力する電圧に対して十分な電流を発生する。

図７（ｂ）に駆動目標値の周波数特性を示したが、実際の振動系の駆動入力に対する変位利得は、図７（ｃ）に示すように、固有振動数ｆ０付近で、振動系の共振現象によって急激に大きくなる。つまり、振れ補正レンズＬ１の駆動速度がきわめて速くなる。このため、固有振動数ｆ０付近の周波数での駆動入力が行われた場合、いわゆる過応答を示し、好ましくない。

したがって、実際の振動系の固有振動数ｆ０付近での変位利得特性を、図７（ｃ）に点線で示すように、なだらかに変化するフラットな特性とする必要がある。

本実施例では、振動系に対して粘弾性部材３０を付加し、補正レンズＬ１の駆動に対してダンピング（制動作用）を与えることで、簡単かつ確実に上記特性を得ている。

図８には、本実施例の防振ユニットにおける周波数持性の実測値を示している。この図から分かるように、粘弾性部材３０を設けた場合（黒い三角印で示す）には、ゲインのピークが、バネのみの場合（黒い四角印で示す）に比べ低くなっている。

図７（ｃ）に点線で示したフラットな特性により近づけるためには、さらにダンピングを与える要素を追加する必要がある。但し、ダンピングを大きくすると省電力効果が少なくなり、また補正レンズＬ１の駆動位相遅れも顕著になってくるため、これらを考慮して適度なダンピングに設定する必要がある。

なお、ダンピングを付加することにより補正レンズＬ１の駆動位相遅れが生ずる可能性があるが、これを改善するために、電気的な位相進み補償機能を付加してもよい。

また、振動系の固有振動数ｆ０は、補正レンズＬ１および補正レンズ枠１の質量によって異なる。このため、補正レンズＬ１および補正レンズ枠１の質量に応じて圧縮コイルバネのバネ定数や粘弾性部材の材質・形状を選択する必要がある。

以上のように構成された防振ユニットを搭載した交換レンズ３００をカメラ２００に装着した状態での撮影動作について、図１のフローチャートを用いて説明する。該フローチャートにより示される動作は、主としてカメラＣＰＵ２０１およびレンズＣＰＵ３０１に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。このことは、後述する他の実施例でも同様である。なお、図中の「Ｓ」はステップを表す。

まず、カメラ２００の電源がＯＮされ、交換レンズ３００にも電力が供給されると（Ｓ１０１）、レンズＣＰＵ３０１は、モード切換スイッチ３１０の状態を検出して、省電力モードであるか通常電力モードであるかを判別する（Ｓ１０２）。省電力モードである場合において、カメラＣＰＵ２０１からレリーズスイッチ２０４におけるＳＷ１がＯＮされたことを示す信号が入力されたか否か（ＳＷ１がＯＮか否か）を判別する（Ｓ１０３）。ＳＷ１がＯＮであるときには、レンズＣＰＵ３０１は、ＩＳスイッチ３０３がＯＮであるか否かを判別する（Ｓ１０４）。ＳＷ１がＯＦＦである場合は、Ｓ１０３を繰り返す。

ＩＳスイッチ３０３がＯＮであると、レンズＣＰＵ３０１は、振動センサ３０８により振動の検出を開始する（Ｓ１０５）。一方、カメラ２００において、カメラＣＰＵ２０１は、ＡＦおよび測光動作を開始する（Ｓ１０６）。

また、交換レンズ３００において、レンズＣＰＵ３０１は、第１の防振制御動作を開始する（Ｓ１０７）。第１の防振制御動作とは、圧縮コイルバネ９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂによって浮遊支持された可動ユニット（本実施例では補正レンズＬ１、補正レンズ枠１、コイル６ｐ，６ｙおよびピン５）の防振駆動を前述した第１の位置を中心として制御する動作である。

ここで、防振駆動時に使用される電力には、大きく分けて２つある。１つは、可動ユニットを重力に逆らって光軸中心位置に保持する中心保持電力であり、もう１つは、その位置から像触れ補正のためのシフト動作を行うためのシフト駆動電力である。第１の防振制御動作では、可動ユニットの自重と圧縮コイルバネによる支持力とが釣り合う第１の位置、つまりは可動ユニットが自重によって光軸中心位置から重力方向に若干落下した自然状態の位置をシフト動作の中心とする。したがって、先にも述べたように、上記中心保持電力が削減でき、防振駆動の省電力化を図ることができる。また、ＳＷ１がＯＮの状態は撮像状態ではなく、ファインダ上で被写体を観察する状態であるため、第１の位置を中心とした防振動作を行っても撮像には支障はない。

次に、レンズＣＰＵ３０１は、カメラＣＰＵ２０１からレリーズスイッチ２０４におけるＳＷ２がＯＮになったことを示す信号が入力されたか否か（ＳＷ２がＯＮか否か）を判別する（Ｓ１０８）。ＳＷ２がＯＮである場合、レンズＣＰＵ３０１は、不図示の位置検出器により可動ユニットの位置検出を開始した後（Ｓ１０９）、第２の防振制御動作を開始する（Ｓ１１０）。ＳＷ２がＯＦＦの場合はＳ１０３に戻る。

第２の防振制御動作とは、可動ユニットの上述した第２の位置を中心とした防振駆動を制御する動作である。この防振駆動によって、光学性能的に最良な状態での撮像が可能となる。

そして、第２の防振制御動作が開始された後、カメラＣＰＵ２０１は、クイックリターンミラー２１０を撮影光路外に退避（アップ動作）させ、不図示のシャッタを動作させて撮像素子２０７を露光する（Ｓ１１１）。そして、記録用画像の取得および記録媒体への記憶を行い（Ｓ１１２）、一連の撮像動作を終了する。

Ｓ１０４において、ＩＳスイッチ３０３がＯＦＦであった場合は、レンズＣＰＵ３０１は、Ｓ１０９と同様に可動ユニットの位置検出を開始する（Ｓ１１３）。また、カメラＣＰＵ２０１は、Ｓ１０６と同様にＡＦおよび測光動作を開始する（Ｓ１１４）。そして、レンズＣＰＵ３０１は、可動ユニットを第２の位置に保持するための駆動（中心保持駆動）を行う（Ｓ１１５）。

そして、カメラＣＰＵ２０１は、ＳＷ２のＯＮを判別すると（Ｓ１１６）、クイックリターンミラー２１０のアップ動作、撮像素子２０７の露光動作（Ｓ１１１）および記録用画像の取得と記録媒体への記憶を行う（Ｓ１１２）。Ｓ１１６にてＳＷ２がＯＦＦの場合は、Ｓ１０３に戻る。

また、Ｓ１０２において、通常電力モードが設定されていた場合には、レンズＣＰＵ３０１は、Ｓ１０３，１０４と同様にＳＷ１のＯＮ判別（Ｓ１１７）およびＩＳスイッチ３０３のＯＮ判別（Ｓ１１８）を経て、振動検出（Ｓ１１９）および可動ユニットの位置検出を開始する（Ｓ１２０）。そして、カメラＣＰＵ２０１は、Ｓ１０６と同様に、ＡＦおよび測光動作を開始する（Ｓ１２１）。さらに、レンズＣＰＵ３０１は、第２の防振制御動作を開始する（Ｓ１２２）。

そして、カメラＣＰＵ２０１は、ＳＷ２がＯＮであることを判別すると（Ｓ１２３）、クイックリターンミラー２１０のアップ動作、撮像素子２０７の露光動作（Ｓ１１１）および記録用画像の取得と記録媒体への記憶を行う（Ｓ１１２）。Ｓ１２３にてＳＷ２がＯＦＦの場合は、Ｓ１１７に戻る。

また、Ｓ１１８でＩＳスイッチ３０３がＯＦＦの場合は、レンズＣＰＵ３０１およびカメラＣＰＵ２０１は、Ｓ１１３〜Ｓ１１５と同様にＳ１２４〜Ｓ１２６を実行し、ＳＷ２がＯＮの場合（Ｓ１２７）はＳ１１１へ移行する。Ｓ１２７でＳＷ２がＯＦＦの場合はＳ１１７に戻る。

以上説明したように、本実施例によれば、省電力モードの場合には、可動ユニットが自重によって光軸中心位置から重力方向に若干落下した位置である第１の位置を防振駆動の中心とする。このため、可動ユニットを光軸中心位置まで持ち上げるための消費電力を削減でき、防振駆動の省電力化を図ることができる。また、記録用画像を取得するための撮像時には、可動ユニットを光軸中心位置に対応する第２の位置を中心として防振駆動を行うので、最良の光学性能による撮像が可能となる。

上述した実施例１では、省電力モードにおいて、ＳＷ１がＯＮの状態では第１の位置を中心とした防振駆動を行って省電力化し、ＳＷ２がＯＮの状態では第２の位置を中心とした防振駆動に切り換えて高画質の画像を撮像する場合について説明した。しかし、低画質撮像モードや高画質（標準）撮像モードなどの画質切換機能が搭載され、低画質撮像モードが選択されている場合には、ＳＷ１がＯＮの状態だけでなく、ＳＷ２がＯＮの状態（撮像時）でも第１の位置を中心とした防振駆動を行ってもよい。これにより、さらに省電力化を図ることができる。

本実施例の撮影動作を、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、本実施例のカメラシステムの構成は基本的に実施例１と同じであり、共通する構成要素には実施例１と同じ符号を付す。但し、本実施例では、モード切換スイッチ３１０の操作によって、低画質撮像モードと該低画質撮像モードよりも画質の高い画像を撮像できる高画質（通常）撮像モードとを選択することができる。

カメラ２００の電源がＯＮされ、交換レンズ３００にも電力が供給されると（Ｓ１３１）、レンズＣＰＵ３０１は、モード切換スイッチ３１０の状態を検出して、低画質撮像モードか高画質撮像モードかを判別する（Ｓ１３２）。

そして、低画質撮像モードであった場合には、レンズＣＰＵ３０１は、カメラＣＰＵ２０１からレリーズスイッチ２０４におけるＳＷ１がＯＮになったことを示す信号が入力されたか否か（ＳＷ１がＯＮか否か）を判別する（Ｓ１３３）。ＳＷ１がＯＮである場合、レンズＣＰＵ３０１は、ＩＳスイッチ３０３がＯＮであるか否かを判別する（Ｓ１３４）。ＳＷ１がＯＦＦである場合は、Ｓ１３３を繰り返す。

ＩＳスイッチ３０３がＯＮであった場合、レンズＣＰＵ３０１は、振動センサ３０８による振動検出を開始する（Ｓ１３５）。また、カメラＣＰＵ２０１は、ＡＦおよび測光動作を開始する（Ｓ１３６）。そして、レンズＣＰＵ３０１は、第１の防振制御動作を開始する（Ｓ１３７）。

振動検出開始後に可動ユニットの位置検出を行ってフィードバック制御を行えば、防振性能が向上する。しかし、ここでは低画質撮像モードであるため、実施例１にて説明した第１の防振制御動作による省電力効果に加えて、位置検出およびフィードバック制御を行わないことによるさらなる省電力化を図る。

なお、第１の防振制御動作によって、第２の防振制御動作時に比べて光学性能が若干劣化することが考えられるが、撮影者によって低画質撮像モードが選択されているので、省電力化を優先する。

次に、レンズＣＰＵ３０１は、カメラＣＰＵ２０１からレリーズスイッチ２０４におけるＳＷ２がＯＮになったことを示す信号が入力されたか否か（ＳＷ２がＯＮか否か）を判別する（Ｓ１３８）。ＳＷ２がＯＮである場合は、第１の防振制御動作を維持する。また、カメラＣＰＵ２０１は、クイックリターンミラー２１０のアップ動作、撮像素子２０７の露光動作を行い（Ｓ１３９）、記録用画像の取得および記録媒体への記録を行う（Ｓ１４０）。そして、一連の撮像動作が終了する。ＳＷ２がＯＦＦの場合は、Ｓ１３３に戻る。

Ｓ１３４において、ＩＳスイッチ３０３がＯＦＦであった場合は、レンズＣＰＵ３０１は、位置検出器による可動ユニットの位置検出を開始し（Ｓ１４１）、ＡＦおよび測光動作を開始する（Ｓ１４２）。そして、可動ユニットを第２の位置に保持するための駆動（中心保持駆動）を行う（Ｓ１４３）。その後、ＳＷ２がＯＮであることを判別すると（Ｓ１４４）、カメラＣＰＵ２０１によるクイックリターンミラー２１０のアップ動作、撮像素子２０７の露光動作（Ｓ１３９）および記録用画像の取得と記録媒体への記憶が行われる（Ｓ１４０）。Ｓ１４４にてＳＷ２がＯＦＦの場合は、Ｓ１３３に戻る。

また、Ｓ１３２において、レンズＣＰＵ３０１が高画質（通常）撮像モードであると判別した場合には、Ｓ１３３，１３４と同様に、ＳＷ１のＯＮ判別（Ｓ１４５）およびＩＳスイッチ３０３のＯＮ判別（Ｓ１４６）を行う。そして、いずれもＯＮの場合は、振動センサ３０８による振動検出（Ｓ１４７）および位置検出器による可動ユニットの位置検出を開始する（Ｓ１４８）。そして、カメラＣＰＵ２０１は、Ｓ１３６と同様に、ＡＦおよび測光動作を開始し（Ｓ１４９）、さらにレンズＣＰＵ３０１は、第２の防振制御動作を開始する（Ｓ１５０）。これにより、光学性能的に最良な状態での撮像が可能となる。

そして、ＳＷ２がＯＮであることを判別すると（Ｓ１５１）、カメラＣＰＵ２０１は、クイックリターンミラー２１０のアップ動作、撮像素子２０７の露光動作（Ｓ１３９）および記録用画像の取得と記録媒体への記憶を行う（Ｓ１４０）。Ｓ１５１にてＳＷ２がＯＦＦの場合は、Ｓ１４５に戻る。

また、Ｓ１４６でＩＳスイッチ３０３がＯＦＦの場合は、レンズＣＰＵ３０１およびカメラＣＰＵ２０１は、Ｓ１４１〜Ｓ１４３と同様にＳ１５２〜Ｓ１５４を実行し、ＳＷ２がＯＮの場合（Ｓ１５５）はＳ１３９へ移行する。Ｓ１５５でＳＷ２がＯＦＦの場合はＳ１４５に戻る。

以上説明したように、本実施例によれば、低画質撮像モードでは、撮影準備状態（ファインダ観察状態）および撮像状態のいずれにおいても、可動ユニットが自重によって光軸中心位置から重力方向に若干落下した位置である第１の位置を防振駆動の中心とする。このため、可動ユニットを光軸中心位置まで持ち上げるための消費電力を削減でき、防振駆動の省電力化を図ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されることはなく、請求項に記載した内容の範囲内で種々の変形や変更が可能である。

また、上記実施例では、レンズ交換式の一眼レフ撮像システムについて説明したが、本発明は、レンズ一体型デジタルスチルカメラやビデオカメラにも適用することができる。

さらに、上記実施例では、交換レンズ側に振動センサを備えた場合について説明したが、振動センサをカメラ側に設け、検出された振れ情報を交換レンズ側に送信するようにしてもよい。また、撮像素子により取得された画像から動きベクトルを検出し、該動きベクトルの情報を交換レンズ側に送信して振れ情報として用いてもよい。

また、上記各実施例では、交換レンズ側に設けられた防振ユニットの駆動を、同じく交換レンズ側に設けられたレンズＣＰＵにより制御する場合について説明した。しかし、交換レンズ側に設けられた防振ユニットの駆動を、カメラ側に設けられたカメラＣＰＵによって制御するようにしてもよい。この場合、カメラＣＰＵは上述したレンズＣＰＵの機能を含むように構成される。

さらに、上記各実施例では、補正レンズを駆動して防振を行うレンズ装置について説明したが、被写体画像を撮像するための撮像素子を含む可動ユニットを駆動して防振を行う撮像装置にも本発明を適用することができる。

本発明の実施例１であるカメラシステムにおける撮像動作を示すフローチャート。 実施例１のカメラシステムの構成を示すブロック図。 実施例１のカメラシステムに含まれる防振ユニットの分解斜視図。 実施例１の防振ユニットに用いられる粘弾性部材の斜視図。 実施例１の防振ユニットを光軸方向から見たときの正面図。 実施例１の防振ユニットを光軸方向から見たときの正面図。 実施例１の防振ユニットの制御系の構成を示すブロック図。 実施例１の防振ユニットにおける変位利得の周波数特性を示すグラフ図。 実施例１の防振ユニットにおける変位利得の周波数特性の実測値を示すグラフ図。 本発明の実施例２であるカメラシステムにおける撮像動作を示すフローチャート。

符号の説明

１ 補正レンズ枠
２ ベース部材
３ 第１ヨーク
４ｐ，４ｙ 第１マグネット
６ｐ，６ｙ コイル
７ｐ，７ｙ 第２マグネット
８ 第２ヨーク
９ｐａ，９ｐｂ，９ｙａ，９ｙｂ 圧縮コイルバネ
２００ カメラ
２０１ カメラＣＰＵ
２０７ 撮像素子
２１１ ファインダ光学系
２１０ クイックリターンミラー
３００ 交換レンズ
３０１ レンズＣＰＵ
３０８ 振動センサ
Ｌ１ 補正レンズ

Claims (9)

1. 弾性部材によって支持され、防振のために移動可能な可動ユニットの駆動を制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記可動ユニットの自重と前記弾性部材の支持力とが釣り合う第１の位置を中心として該可動ユニットの駆動を制御する第１の制御動作と、
   前記第１の位置に対して重力方向とは反対側であって、光学系の光軸側にある第２の位置を中心として前記可動ユニットの駆動を制御する第２の制御動作とを行うことを特徴とする光学機器。
2. 前記可動ユニットは光学素子を含み、
   前記第２の位置では、前記光学素子の中心が前記光学系の光軸に一致又は実質的に一致することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記制御手段は、撮影準備状態では前記第１の制御動作を行い、撮影状態では前記第２の制御動作を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
4. 前記制御手段は、省電力を目的とする第１のモードでは前記第１の制御動作を行い、該第１のモードとは異なる第２のモードでは前記第２の制御動作を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
5. 前記制御手段は、第１の画質の撮影画像を得るモードでは前記第１の制御動作を行い、前記第１の画質よりも高い第２の画質の撮影画像を得るモードでは前記第２の制御動作を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
6. 該光学機器の振れを検出する振れ検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記振れ検出手段からの出力に応じて前記可動ユニットを駆動することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
7. 前記可動ユニットを含む光学系を有し、
   該光学系により形成された被写体像を撮像する撮像装置に対して着脱が可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。
8. 請求項７に記載の光学機器と、
   該光学機器が着脱可能に装着される撮像装置とを有することを特徴とする撮像システム。
9. 前記可動ユニットを含む光学系と、
   該光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。