JP2007298901A - アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラ - Google Patents

アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラ Download PDF

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Abstract

【課題】特別な固定手段を設けることなく、像振れ補正用レンズを較正可能な位置に位置決めすることができるアクチュエータを提供する。
【解決手段】本発明は、像振れ補正用レンズ(16)を並進移動させ、像振れを防止するアクチュエータ(10)であって、固定部(12)と、像振れ補正用レンズが取り付けられた可動部(14)と、この可動部を支持する可動部支持手段(18)と、可動部の位置を検出する位置検出手段(24、25)と、可動部を並進移動及び回転移動させる駆動手段(20、22)と、固定部に設けられた複数の位置決め受部(15a)と、可動部に設けられ、可動部の回転により各位置決め受部に夫々当接され、これにより可動部を所定の較正位置に位置決めする複数の位置決め当接面(17a)と、可動部が較正位置にあるときの位置検出手段の検出値に基づいて、位置検出手段を較正する較正手段(37)と、を有することを特徴としている。
【選択図】図2

Description

本発明は、アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラに係わり、特に、撮像光学系の一部を構成する像振れ補正用レンズをその光軸に直交する平面内で並進移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラに関する。
特許第2754872号公報(特許文献1)には、「像ぶれ防止装置」が記載されている。この像ぶれ防止装置は、像ぶれを防止するための可動部を係止するための固定手段を備え、この固定手段によって可動部が係止されている際に検出される可動部の位置に基づいて、位置検出手段を較正している。
また、特開平9−80537号公報(特許文献2)には、「ブレ補正装置」が記載されている。このブレ補正装置は、ブレ補正光学系を駆動範囲制限部材に当接するまで並進移動させ、ブレ補正光学系が駆動範囲制限部材に当接した状態において検出された位置に基づいて、位置検出部の較正を行っている。
特許第2754872号公報 特開平9−80537号公報
しかしながら、特許第2754872号公報記載の像ぶれ防止装置では、位置検出手段を較正する際に可動部を所定の位置に係止するために、特別な固定手段を設ける必要がある。このため、像ぶれ防止装置が大型化し、コストも高くなるという問題がある。
一方、特開平9−80537号公報記載のブレ補正装置では、位置検出部の較正を行う際に、ブレ補正光学系を駆動範囲制限部材に当接するまで並進移動させているので、例えば、ブレ補正装置を一眼レフカメラに適用した場合、ファインダーに形成される画像が較正時に大きく移動し、操作感を悪化させるという問題がある。
従って、本発明は、特別な固定手段を設けることなく、像振れ補正用レンズを較正可能な位置に位置決めすることができるアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することを目的としている。
また、本発明は、操作感を悪化させることなく、較正を実行することができるアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することを目的としている。
上述した課題を解決するために、本発明は、撮像光学系の一部を構成する像振れ補正用レンズをその光軸に直交する平面内で並進移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータであって、固定部と、像振れ補正用レンズが取り付けられた可動部と、この可動部を、固定部に対して平行な平面上で移動できるように支持する可動部支持手段と、可動部の位置を検出する位置検出手段と、可動部を固定部に対して並進移動及び回転移動させるための駆動手段と、固定部に設けられた複数の位置決め受部と、これらの位置決め受部と夫々対応するように可動部に設けられ、可動部が回転移動されると各位置決め受部に夫々当接され、これにより可動部が所定の較正位置に位置決めされるように形成された複数の位置決め当接面と、可動部が較正位置に位置決めされているときの位置検出手段の検出値に基づいて、位置検出手段を較正する較正手段と、を有することを特徴としている。
このように構成された本発明においては、駆動手段が、可動部支持手段によって支持された可動部を、固定部に対して並進移動させることにより、補正用レンズを並進移動させ、像振れが防止される。また、駆動手段が可動部を固定部に対して回転移動させることにより、可動部は、固定部に設けられた複数の位置決め受部と可動部に設けられた複数の位置決め当接面が夫々当接する所定の較正位置に位置決めされる。較正手段は、可動部が較正位置に位置決めされているときの位置検出手段の検出値に基づいて、位置検出手段を較正する。
このように構成された本発明によれば、駆動手段が可動部を回転移動させることにより、可動部は所定の較正位置に正確に位置決めされるので、特別な固定手段を設けることなく、可動部を較正可能な位置に位置決めすることができる。
本発明において、好ましくは、較正位置は、撮像光学系の光軸と像振れ補正用レンズの光軸が一致する位置である。
このように構成された本発明によれば、像振れ補正用レンズが較正位置にある時、像振れ補正用レンズによって光軸が曲げられることがないので、較正時に操作感を悪化させることがない。
本発明において、好ましくは、さらに、駆動手段に信号を送ることによって像振れ補正用レンズの位置を制御する制御手段を有し、この制御手段は、可動部が較正位置から所定角度回転された動作中心位置を中心に、可動部を並進移動させて像振れ防止制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、可動部が較正位置ある場合、及び可動部が動作中心位置にある場合において、ファインダー等に形成される像が同一であるため、較正時に操作感を悪化させることがない。
本発明において、好ましくは、制御手段は、較正位置から動作中心位置に可動部を移動させて像振れ防止制御を開始する際、撮像光学系の光軸と像振れ補正用レンズの光軸が一致した状態を維持しながら、可動部を回転移動させる。
このように構成された本発明によれば、可動部が較正位置にある状態から可動部が動作中心位置にある状態に移行する際、ファインダー等に形成される像に変化がないため、較正から像振れ防止制御に移行する際に操作感を悪化させることがない。
本発明において、好ましくは、位置決め受部及び位置決め当接面が、可動部を右回転させたとき夫々当接され、可動部を第1較正位置に位置決めする第1の組と、可動部を左回転させたとき夫々当接され、可動部を第2較正位置に位置決めする第2の組との2組備えられている。
このように構成された本発明によれば、2つの異なる較正位置に基づいて較正を実行することができるので、較正をより正確に実行することができる。
本発明において、好ましくは、較正手段は、可動部が第1較正位置に位置するときの位置検出手段の検出値と、可動部が上記第2較正位置に位置するときの位置検出手段の検出値に基づいて、位置検出手段の感度を較正する。
このように構成された本発明によれば、2つの異なる較正位置に基づいて位置検出手段の感度を較正することができる。
本発明において、好ましくは、制御手段は、第1較正位置と第2較正位置の中間の回転位置を動作中心位置として、像振れ防止制御を実行する。
このように構成された本発明によれば、2つの異なる較正位置を確保しつつ、像振れ防止制御においては、広い移動領域で像振れ補正用レンズを移動させることができる。
本発明において、好ましくは、駆動手段が、固定部又は可動部のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも3つの駆動用コイルと、固定部又は可動部のうちの他方の、各駆動用コイルに対応する位置に夫々取り付けられた駆動用磁石によって構成されている。
このように構成された本発明においては、各駆動用コイルに電流を流すことにより、対応した各駆動用磁石との間に駆動力が発生し、この駆動力により可動部は固定部に対して移動される。
このように構成された本発明によれば、可動部を固定部に対して並進移動及び回転移動させることができる駆動手段を、簡単な構造で実現することができる。
また、本発明のレンズユニットは、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の中に配置された撮像光学系と、レンズ鏡筒の振動を検出する振動検出手段と、固定部がレンズ鏡筒に取り付けられ、振動検出手段によって検出された信号に基づいて像振れ補正用レンズを移動させ、像振れを防止する本発明のアクチュエータと、を有することを特徴としている。
また、本発明のカメラは、本発明のレンズユニットを有することを特徴としている。
本発明のアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラによれば、特別な固定手段を設けることなく、像振れ補正用レンズを較正可能な位置に位置決めすることができる。
また、本発明のアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラによれば、操作感を悪化させることなく、較正を実行することができる。
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図1乃至図9を参照して、本発明の第1実施形態によるカメラを説明する。図1は本発明の第1実施形態によるカメラの断面図である。
図1に示すように、本発明の実施形態のカメラ1は、レンズユニット2と、カメラ本体4と、を有する。レンズユニット2は、レンズ鏡筒6と、このレンズ鏡筒の中に配置された撮像光学系である複数の撮像用レンズ8と、像振れ補正用レンズ16を所定の平面内で移動させるアクチュエータ10と、レンズ鏡筒6の振動を検出する振動検出手段であるジャイロ34a、34b(図1には34aのみ図示)と、を有する。
レンズユニット2は、カメラ本体4に取り付けられ、入射した光をフィルム面Fに結像させるように構成されている。
概ね円筒形のレンズ鏡筒6は、内部に複数の撮像用レンズ8を保持しており、一部の撮像用レンズ8を移動させることによりピント調整を可能としている。
本発明の実施形態のカメラ1は、ジャイロ34a、34bによって振動を検出し、検出された振動に基づいてアクチュエータ10を作動させて像振れ補正用レンズ16を移動させ、カメラ本体4内のフィルム面Fに合焦される画像を安定化させている。本実施形態においては、ジャイロ34a、34bとして、圧電振動ジャイロを使用している。なお、本実施形態においては、像振れ補正用レンズ16は、1枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、像振れ補正用レンズとは、画像を安定させるための1枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。
次に、図2乃至図6を参照して、アクチュエータ10の構成を説明する。図2はアクチュエータ10のセンサ基板を取り外した状態を示す正面図、図3は図2のIII−III線側面断面図、図4はアクチュエータ10の駆動機構及び位置検出機構を説明する部分拡大断面図である。
図2乃至図4に示すように、アクチュエータ10は、レンズ鏡筒6内に固定された固定部である固定枠12と、この固定枠12に対して移動可能に支持された可動部である移動枠14と、この移動枠14を支持する可動部支持手段である3つのスチールボール18(図3)と、を有する。さらに、アクチュエータ10は、固定枠12に取り付けられた3つの駆動用コイル20a、20b、20cと、移動枠14の、駆動用コイル20a、20b、20cに夫々対応する位置に取り付けられた3つの駆動用磁石22と、を有する。
また、アクチュエータ10は、駆動用磁石22の磁力によって移動枠14を固定枠12に吸着させるために、固定枠12に取り付けられた吸着用ヨーク26と、駆動用磁石22の磁力を固定枠12の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石22の裏側に取り付けられたバックヨーク28と、を有する。さらに、アクチュエータ10は、スチールボール18を移動枠14に吸着させる吸着用磁石30と、スチールボール18が固定枠12と移動枠14の間で滑らかに転がるように固定枠12及び移動枠14の夫々に取り付けられたスチールボール受け31、32と、を有する。なお、駆動用コイル20a、20b、20c、及びこれらに対応する位置に取り付けられた3つの駆動用磁石22は、移動枠14を、固定枠12に対して並進運動させ、且つ回転運動させることができる駆動手段を構成する。
さらに、アクチュエータ10は、固定枠12に、移動枠14を覆うように取り付けられたセンサ基板13と、移動枠14の各駆動用磁石22の裏側に取り付けられた3枚の反射パターン24a、24b、24cと、これらの各反射パターンと向き合うように、センサ基板13に取り付けられた3つの反射センサ25a、25b、25cと、を有する。これらの反射センサ25a、25b、25c及び反射パターン24a、24b、24cは、位置検出手段を構成する。
また、図1に示すように、アクチュエータ10は、ジャイロ34a、34bによって検出された振動と、反射センサ25a、25b、25cによって検出された移動枠14の位置情報に基づいて、各駆動用コイル20a、20b、20cに流す電流を制御する制御手段であるコントローラ36を有する。さらに、コントローラ36には、反射センサ25a、25b、25cのオフセット誤差を較正するための較正手段37が内蔵されている。
アクチュエータ10は、移動枠14を、レンズ鏡筒6に固定された固定枠12に対してフィルム面Fに平行な平面内で移動させ、これにより移動枠14に取り付けられた像振れ補正用レンズ16を移動させ、レンズ鏡筒6が振動してもフィルム面Fに結像される像が乱れることがないように駆動される。
固定枠12は、外周に縁を設けた概ねドーナツ板状の形状を有し、その上に3つの駆動用コイル20a、20b、20cが配置されている。図2に示すように、これら3つの駆動用コイル20a、20b、20cは、その中心が、レンズユニット2の光軸を中心とする円周上にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、駆動用コイル20aは光軸の鉛直上方に配置され、駆動用コイル20b、20cは、駆動用コイル20aに対して中心角120゜ずつ間隔を隔てて配置されている。即ち、駆動用コイル20a、20b、20cは、光軸を中心とする円周上に等間隔に配置されている。また、駆動用コイル20a、20b、20cは、夫々、その巻線が角の丸い矩形状に巻かれ、この矩形の中心線が円周の半径方向と一致するように配置されている。
移動枠14は、概ねドーナツ板状の形状を有し、固定枠12の中に、固定枠12の縁に取り囲まれるように配置されている。移動枠14の中央の開口には、像振れ補正用レンズ16が取り付けられている。移動枠14上の円周の、各駆動用コイル20a、20b、20cに対応する位置には、長方形の駆動用磁石22が夫々埋め込まれている。なお、本明細書において、駆動用コイルに対応する位置とは、駆動用コイルによって形成される磁界の影響が実質的に及ぶ位置を意味している。また、駆動用磁石22の裏側、即ち、各駆動用コイルの反対側には、各駆動用磁石22の磁束が、固定枠12の方に効率良く差し向けられるように、長方形のバックヨーク28が夫々取り付けられている。
また、固定枠12の各駆動用コイルの裏側、即ち、移動枠14の反対側には、長方形の吸着用ヨーク26が夫々取り付けられている。移動枠14は、各駆動用磁石22が、それに対応して取り付けられた吸着用ヨーク26に及ぼす磁力によって、固定枠12に吸着される。本実施形態においては、駆動用磁石22の磁力線が、吸着用ヨーク26に効率良く到達するように、固定枠12を非磁性材料で構成している。
次に、図5を参照して、駆動用磁石22が及ぼす磁力について説明する。図5(a)は、駆動用磁石22、バックヨーク28及び吸着用ヨーク26によって構成される磁気回路の磁力線を示す図であり、(b)は、駆動用磁石22の着磁の状態を示す斜視図である。駆動用磁石22、バックヨーク28及び吸着用ヨーク26は、夫々長方形の形状を有しており、各長辺、短辺が夫々重なり合うように配置されている。また、駆動用コイル20aは、その各辺が、長方形のバックヨーク28の各長辺、短辺と夫々平行になるように配置されている。さらに、駆動用磁石22は、その磁極の境界線である着磁境界線Cが、各駆動用磁石22が配置されている円周の半径方向に一致するように向けられている。これにより、図5(a)に矢印で示す方向の磁力線が形成され、駆動用磁石22は、対応する駆動用コイルに電流が流れると、円周の接線方向の駆動力を受ける。他の駆動用コイル20b、20cについても、同様の位置関係で対応する駆動用磁石22、バックヨーク28及び吸着用ヨーク26が配置されている。
なお、本明細書において、着磁境界線Cとは、駆動用磁石22の両端が夫々S極、N極となるように着磁されているとき、その着磁されている磁極の境界線を言うものとする。従って、本実施形態においては、着磁境界線Cは、長方形の駆動用磁石22の各長辺の中点を通るように位置する。また、図5(b)に示すように、駆動用磁石22は、その厚さ方向にも極性が変化しており、図5(b)において左下の角がS極、右下がN極、左上がN極、右上がS極になっている。
次に、図6を参照して、移動枠14の位置検出を説明する。図6は、反射パターン24a及び反射センサ25aによる移動枠14の位置検出を説明するための図である。
図6に示すように、反射パターン24aは、長方形状であり、その長辺を横切る中心線が、駆動用磁石22の着磁境界線Cと重なるように配置されている。また、反射パターン24aには、鋸歯状のパターンが描かれており、その白く図示されている反射部が光を反射し、黒く図示されている非反射部は光を反射しないように構成されている。一方、反射センサ25aは、図4に示すように、反射パターン24aに光を照射し、反射パターン24aから反射された光を受光するように構成されている。反射センサ25aは、受光した光の強さに応じた出力信号をコントローラ36に送るように構成されている。
ここで、反射パターン24aが、反射センサ25aに対して図6における左方向に移動されると、反射センサ25aから照射された光の多くは、反射パターン24aの非反射部に当たるようになり、反射パターン24aから反射される光が弱くなる。逆に、反射パターン24aが右方向に移動されると、照射された光のうちの、反射パターン24aの反射部に当たる割合が増加し、反射パターン24aから反射される光が強くなる。このように、反射センサ25aが受光する光の強弱により、反射センサ25aに対する反射パターン24aの位置を検出することができる。
一方、反射パターン24aが、反射センサ25aに対して図6における上下方向に移動された場合には、反射センサ25aから照射された光が当たる領域内の、反射部と非反射部の割合が殆ど変化しないため、反射パターン24aから反射される光の強さは変化しない。従って、反射パターン24aのX軸方向の移動は反射センサ25aによって検出されるが、Y軸方向の移動は検出されないように構成されている。
また、他の反射パターン24b、24c(図2)及び反射センサ25b、25c(図示せず)も同様に構成され、同様に配置されている。これにより、反射パターン24b、24cの長手方向の移動は夫々反射センサ25b、25cによって検出されるが、短辺の方向(移動枠14の半径方向)の移動は検出されない。これらの反射センサ25a、25b、25cの検出信号により、移動枠14の並進移動及び回転移動を検出することができる。
一方、図2に示すように、固定枠12には、その外周から半径方向内方に延びる3本の位置決め用アーム15が設けられている。各位置決め用アーム15は、固定枠12の円周方向に120゜ずつ間隔を開けて配置されている。また、移動枠14には、各位置決め用アーム15と当接するように、3つの位置決め突起17が、移動枠14の円周方向に120゜ずつ間隔を開けて形成されている。各位置決め突起17は、各位置決め用アーム15の位置決め受け部15aと当接するように構成されている。図2に示すように、この位置決め受け部15aは概ね円弧状の曲面に形成されている。一方、各位置決め用アーム15と当接する各位置決め突起17の位置決め当接面17aは、平面に形成されている。
この構成により、各位置決め当接面17aと位置決め受け部15aは、図2の紙面に直交する方向の直線状の領域で接触する。また、これら3組の位置決め当接面17a及び位置決め受け部15aは、移動枠14が、像振れ補正用レンズ16の光軸と撮像用レンズ8の光軸が一致した状態で回転されたとき同時に当接するように形成されている。即ち、3組の位置決め当接面17a及び位置決め受け部15aが夫々同時に当接するように移動枠14を移動させることにより、移動枠14は機械的に所定の較正位置に位置決めされる。この較正位置は一意的に規定され、較正位置においては、像振れ補正用レンズ16の光軸と撮像用レンズ8の光軸が一致する。
また、図2に示すように、3つのスチールボール18は、固定枠12の各駆動用コイルを配置した円周よりも外側の円周上に夫々配置されている。3つのスチールボール18は、夫々、中心角120゜の間隔を隔てて配置され、各スチールボール18が、各駆動用コイルの間に位置するように配置されている。図3に示すように、各スチールボール18は、移動枠14の、各スチールボール18に対応する位置に埋め込まれた吸着用磁石30によって、移動枠14に吸着されている。各スチールボール18は吸着用磁石30によって移動枠14に吸着され、移動枠14は駆動用磁石22によって固定枠12に吸着されるので、各スチールボール18は固定枠12と移動枠14の間に挟持されることになる。これにより、移動枠14は固定枠12に平行な平面上に支持され、各スチールボール18が挟持されながら転がることによって、移動枠14の固定枠12に対する任意の方向の並進運動及び回転運動が許容される。
また、固定枠12及び移動枠14の外周部には、スチールボール18と当接するように、環状のスチールボール受け31、32が夫々取り付けられている。スチールボール18が固定枠12と移動枠14の間に挟持された状態で、移動枠14が移動すると、各スチールボール18は、スチールボール受け31、32の上で転がる。このため、移動枠14が固定枠12に対して移動する場合にも、それらの間に摺動摩擦が生じることはない。好ましくは、スチールボール18とスチールボール受け32の間の転がり抵抗が小さくなるように、スチールボール受け32の表面を平滑に形成し、表面硬度の高い材料でスチールボール受け32を構成するのが良い。
なお、本実施形態においては、吸着用磁石30の磁力線がスチールボール18に効率良く到達するように、スチールボール受け32を非磁性材料で構成している。また、本実施形態においては、スチールボール18として鋼製の球体を使用しているが、スチールボール18は必ずしも球体でなくても良い。即ち、アクチュエータ10の作動中においてスチールボール受け32と接触する部分が概ね球面の形状を有する形態であればスチールボール18として使用することができる。なお、本明細書において、このような形態を球状体という。
次に、図7を参照して、アクチュエータ10による像振れ防止制御を説明する。図7は、コントローラ36における信号処理を示すブロック図である。図7に示すように、レンズユニット2の振動は、2つのジャイロ34a、34bによって時々刻々検出され、コントローラ36に内蔵されたレンズ位置指令信号生成手段である演算回路38a、38bに入力される。本実施形態においては、ジャイロ34aはレンズユニット2のヨーイング運動の角速度を、ジャイロ34bはピッチング運動の角速度を夫々検出するように構成され、配置されている。
演算回路38a、38bは、ジャイロ34a、34bから時々刻々入力される角速度に基づいて、像振れ補正用レンズ16を移動させるべき位置を時系列で指令するレンズ位置指令信号を生成する。すなわち、演算回路38aは、ジャイロ34aによって検出されるヨーイング運動の角速度を時間積分し、所定の光学特性補正を行うことによってレンズ位置指令信号の水平方向成分Dxを生成し、同様に、演算回路38bは、ジャイロ34bによって検出されるピッチング運動の角速度に基づいてレンズ位置指令信号の鉛直方向成分Dyを生成するように構成されている。このようにして得られたレンズ位置指令信号に従って、像振れ補正用レンズ16を時々刻々移動させることにより、写真撮影の露光中にレンズユニット2が振動した場合にも、カメラ本体4内のフィルム面Fに合焦される像は乱れることなく安定化される。
コントローラ36に内蔵されたコイル位置指令信号生成手段は、演算回路38a、38bによって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成するように構成されている。コイル位置指令信号は、像振れ補正用レンズ16をレンズ位置指令信号で指定された位置へ移動させたときの、各駆動用コイル20a、20b、20cとそれに対応した駆動用磁石22の位置関係を表す信号である。すなわち、各駆動用コイルに対応した駆動用磁石22が、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号によって指令された位置に移動されると、その結果、像振れ補正用レンズ16は、レンズ位置指令信号によって指令された位置へ移動される。本実施形態においては、駆動用コイル20aが光軸の鉛直上方に設けられているので、駆動用コイル20aに対するコイル位置指令信号raは、演算回路38aから出力されるレンズ位置指令信号の水平方向成分Dxと等しくなる。従って、駆動用コイル20aに対するコイル位置指令信号を生成するコイル位置指令信号生成手段である演算回路40aは、演算回路38aから出力をそのまま出力する。一方、駆動用コイル20b、20cに対するコイル位置指令信号rb、rcは、レンズ位置指令信号の水平方向成分Dx及び鉛直方向成分Dyに基づいて、コイル位置指令信号生成手段である演算回路40b、40cによって生成される。
一方、反射センサ25a、25b、25cによって測定された、各駆動用コイルに対する駆動用磁石22の移動量は、反射センサアンプ42a、42b、42cによって所定の倍率に増幅される。駆動回路44a、44b、44cは、演算回路40a、40b、40cから出力された各コイル位置指令信号ra、rb、rcと、各反射センサアンプ42a、42b、42cから出力された信号との差に比例した電流を各駆動用コイル20a、20b、20cに流す。従って、コイル位置指令信号と各反射センサアンプからの出力に差がなくなると、即ち、各駆動用磁石がコイル位置指令信号によって指令された位置に到達すると、各駆動用コイルには電流が流れなくなり、駆動用磁石に作用する駆動力が0になる。なお、演算回路40a、40b、40cと駆動回路44a、44b、44cの間に配置された切替スイッチ45は、像振れ防止制御モードにおいては、常に演算回路と駆動回路を直接接続する位置にされている。
次に、図8を参照して、移動枠14を並進運動させる場合における、レンズ位置指令信号とコイル位置指令信号との関係を説明する。図8は、固定枠12上に配置された駆動用コイル20a、20b、20c、及び移動枠14上に配置された3つの駆動用磁石22の位置関係を示す図である。まず、3つの駆動用コイル20a、20b、20cは、その中心点が、点Qを原点とする半径Rの円周上の点Sa、Sb、Sc上に夫々配置されている。また、各反射センサ24a、24b、24cも、その中心点が点Sa、Sb、Sc上に位置するように夫々配置されている。さらに、移動枠14が動作中心位置にある場合には、像振れ補正用レンズ16の中心と撮像用レンズ8の光軸が一致し、各駆動用コイルに対応した各駆動用磁石22の着磁境界線Cの中点も夫々点Sa、Sb、Sc上に位置し、各着磁境界線Cは、点Qを中心とする円の半径方向に向けられる。移動枠14は、この動作中心位置を中心に並進移動され、像振れ防止制御が実行される。
次に、点Qを原点とする水平軸線をX軸、鉛直軸線をY軸とし、図8に実線で示すように、画像安定化用レンズ16の中心点Q1が、Y軸方向にDy、X軸方向に−Dx並進移動された場合を考える。移動枠14をこのように移動させると、各駆動用磁石22の着磁境界線Cは、図8に一点鎖線で示された位置に移動される。ここで、駆動用コイル20aに対応する駆動用磁石22の着磁境界線Cと点Saとの間の距離をra、駆動用コイル20bに対応する駆動用磁石22の着磁境界線Cと点Sbとの間の距離をrb、駆動用コイル20cに対応する駆動用磁石22の着磁境界線Cと点Scとの間の距離をrcとする。この距離ra、rb、rcは、画像安定化用レンズ16をY軸方向にDy、X軸方向に−Dx移動させたとき、各反射センサ25a、25b、25cによって検出される移動距離に該当する。これらの距離ra、rb、rcは、X軸方向、Y軸方向の移動距離Dx、Dyに対して一意的に決定されるものである。従って、画像安定化用レンズ16をX軸方向、Y軸方向に夫々Dx、Dy移動させるためには、これに対応した距離ra、rb、rcをコイル位置指令信号として与えればよい。
ここで、各距離ra、rb、rcの正の方向を図8に矢印a、b、cで示すように定義すると、ra、rb、rcと、Dx、Dyの関係は次の(数式1)で与えられる。
Figure 2007298901
図7において説明した各演算回路40a、40b、40cは、夫々上記数式1に対応する演算を実行して、各コイル位置指令信号を生成している。
次に、移動枠14を回転運動させる場合におけるコイル位置指令信号を説明する。移動枠14を回転運動させるには、各コイル位置指令信号として同一の値を与えればよい。即ち、移動枠14を角度θ[rad]だけ時計回りに回転させるための各コイル位置指令信号は、
Figure 2007298901
によって与えられる。このように、各駆動用磁石22が各駆動用コイルに対して同一距離接線方向に移動されることにより、移動枠14は、像振れ補正用レンズ16の光軸と撮像用レンズ8の光軸が一致した状態を保持しながら、光軸を中心に回転される。
次に、図1及び8を参照して、本発明の実施形態によるカメラ1の作用を説明する。まず、カメラ1の手ブレ防止機能の起動スイッチ(図示せず)をONにすることにより、レンズユニット2に備えられたアクチュエータ10が作動される。レンズユニット2に取り付けられたジャイロ34a、34bは、所定周波数帯域の振動を時々刻々検出し、コントローラ36に内蔵された演算回路38a、38bに出力する。ジャイロ34aはレンズユニット2のヨーイング方向の角速度の信号を演算回路38aに出力し、ジャイロ34bはピッチング方向の角速度の信号を演算回路38bに出力する。演算回路38aは、入力された角速度信号を時間積分して、ヨーイング角度を算出し、これに所定の光学特性補正を加えて水平方向のレンズ位置指令信号Dxを生成する。同様に、演算回路38bは、入力された角速度信号を時間積分して、ピッチング角度を算出し、これに所定の光学特性補正を加えて鉛直方向のレンズ位置指令信号Dyを生成する。演算回路38a、38bによって時系列で出力されるレンズ位置指令信号によって指令される位置に、像振れ補正用レンズ16を時々刻々移動させることによって、カメラ本体4のフィルム面Fに合焦される像が安定化される。
演算回路38aによって出力された水平方向のレンズ位置指令信号Dxは、演算回路40aを介して、駆動用コイル20aに対するコイル位置指令信号raとして出力される。また、演算回路40bには、水平方向のレンズ位置指令信号Dx及び鉛直方向のレンズ位置指令信号Dyが入力され、数式1の中段の式に基づいて駆動用コイル20bに対するコイル位置指令信号rbが生成される。同様に、演算回路40cには、レンズ位置指令信号Dx、Dyが入力され、数式1の下段の式に基づいて駆動用コイル20cに対するコイル位置指令信号rcが生成される。
一方、駆動用コイル20aに対応する反射センサ25aは反射センサアンプ42aに検出信号を出力する。反射センサアンプ42aによって増幅された検出信号は、駆動用コイル20aに対するコイル位置指令信号raから差し引かれ、これらの差に比例した電流が、駆動回路44aを介して駆動用コイル20aに出力される。同様に、反射センサ25bの検出信号とコイル位置指令信号rbの差に比例した電流が駆動回路44bを介して駆動用コイル20bに出力され、反射センサ25cの検出信号とコイル位置指令信号rcの差に比例した電流が駆動回路44cを介して駆動用コイル20cに出力される。
各駆動用コイルに電流が流れることにより、電流に比例した磁界が発生する。この磁界により各駆動用コイルに対応して配置された各駆動用磁石22は夫々、コイル位置指令信号ra、rb、rcによって指定された位置に近づく方向の駆動力を受け、移動枠14が移動される。駆動用磁石22が、この駆動力によってコイル位置指令信号により指定された位置に到達すると、コイル位置指令信号と反射センサの検出信号が一致するので駆動回路の出力は0となり、駆動力も0になる。また、外乱、又は、コイル位置指令信号の変化等により、各駆動用磁石22がコイル位置指令信号により指定された位置から外れると、再び各駆動用コイルに電流が流され、各駆動用磁石22はコイル位置指令信号によって指定された位置に戻される。
以上の作用が時々刻々繰り返されることにより、各駆動用磁石22を有する移動枠14に取り付けられた像振れ補正用レンズ16が、レンズ位置指令信号に追従するように移動される。これにより、カメラ本体4のフィルム面Fに合焦される像が安定化される。
次に、図2、図7及び図9を参照して、コントローラ36に内蔵された較正手段37の作用を説明する。図9は、移動枠14が較正を実行するための較正位置に移動された状態を示す図である。較正手段37は、カメラ1の起動時及び所定の条件に応じて起動され、反射センサ25a、25b、25cのオフセット誤差を較正するように構成されている。
まず、較正手段37が起動されると、コントローラ36の切替スイッチ45(図7)は、較正手段37と各駆動回路を接続する状態に切り替えられる。次に、較正手段37は、コイル位置指令信号ra、rb、rcとして0を出力する。コイル位置指令信号ra、rb、rcとして0が与えられることにより、移動枠14は、図2に示す動作中心位置に移動される。さらに、較正手段37は、移動枠14を回転させるために、コイル位置指令信号ra、rb、rcとして同一の値を出力する。これにより、移動枠14は、像振れ補正用レンズ16の中心と撮像用レンズ8の光軸が一致した状態を維持したまま時計回りに回転移動される。移動枠14が時計回りに所定角度回転移動されることにより、図9に示すように、各位置決め用アーム15の位置決め受け部15aと、移動枠14に形成された各位置決め突起17の位置決め当接面17aが夫々当接するようになる。
ここで、コントローラ36による移動枠14の位置制御に誤差がない場合には、3組の位置決め受け部15aと位置決め当接面17aは、移動枠14の回転移動により同時に接触する。しかしながら、実際には位置制御に誤差が存在するため、何れかの位置決め受け部15aと位置決め当接面17aが最初に接触することになる。移動枠14は、この状態から、さらに時計回りに回転させる駆動力を受け続けるため、移動枠14は、最終的には、3組の位置決め受け部15aと位置決め当接面17aが夫々当接する較正位置まで押圧されて移動される。上述のように、この較正位置は機械的に規定される位置であるため、経年変化等の影響を受けることなく、移動枠14は高い精度で位置決めされる。
較正手段37は、移動枠14が較正位置まで移動された後、各反射センサ25a、25b、25cの出力信号を読み取る。この出力信号の値は、予め記憶されている規定の出力値と比較され、各反射センサ出力のオフセット誤差が較正される。この較正値は、コントローラ36のメモリ(図示せず)に記憶され、以降の像振れ防止制御に利用される。
次いで、較正手段37は、移動枠14を反時計回りに回転させ、移動枠14を作動中心位置に復帰させる。その後、切替スイッチ45は、各演算回路と各駆動回路を接続する位置に切り替えられ、像振れ防止制御モードに切り替えられる。
本発明の第1実施形態のカメラによれば、移動枠を回転移動させることにより、移動枠は所定の較正位置に正確に位置決めされるので、特別な固定手段を設けることなく、移動枠を較正可能な位置に位置決めすることができる。
また、本実施形態のカメラによれば、像振れ補正用レンズの光軸と撮像用レンズの光軸が一致した状態で較正が実行されるので、較正時において像振れ補正用レンズによって光軸が曲げられることがなく、較正の実行時に使用者に違和感を与えることがない。
さらに、本実施形態のカメラによれば、移動枠が較正位置から動作中心位置に移動する際にも、像振れ補正用レンズの光軸と撮像用レンズの光軸が一致した状態が維持されるので、較正から像振れ防止制御に移行する際にファインダーに形成される像に変化がなく、使用者に違和感を与えることがない。
なお、上述した実施形態においては、移動枠の位置を反射パターン及び反射センサによって検出していたが、他の任意のセンサで移動枠の位置を検出することもできる。例えば、各駆動用磁石に対応する位置にホール素子等の磁気センサを設け、この磁気センサによって各駆動用磁石の位置を検出するように構成することもできる。この場合には、較正手段が磁気センサのオフセット誤差を較正するように構成する。
また、上述した実施形態においては、コントローラは、位置検出手段が検出した位置と、各コイル位置指令信号の差に比例した操作量を出力する比例制御により移動枠を制御していたが、他の制御方式を採用することもできる。例えば、比例制御に加えて、微分制御、積分制御等を実行するようにコントローラを構成することもできる。
さらに、上述した実施形態においては、位置決め受け部と位置決め当接面が3対設けられていたが、それらを4対以上設けても良い。
また、上述した実施形態においては、較正位置は、像振れ補正用レンズの光軸と撮像用レンズの光軸が一致する位置に設定されていたが、それらの光軸が一致しない任意の位置に較正位置を設定することもできる。
さらに、上述した実施形態においては、移動枠はスチールボールによって支持されていたが、他の任意の機構により可動部支持手段を構成することができる。
また、上述した実施形態においては、移動枠は、駆動用コイルと駆動用磁石により駆動されていたが、他の任意の駆動手段を本発明に適用することができる。
次に、図10及び図11を参照して、本発明の第2実施形態によるカメラを説明する。本実施形態によるカメラは、アクチュエータの位置決め用アームの構成が第1実施形態とは異なる。従って、ここでは、第2実施形態の第1実施形態とは異なる部分のみを説明し、同様の部分については同一の符号を附して説明を省略する。図10は、本発明の第2実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータを、センサ基板を取り除いて示した正面図である。また、図11は、本実施形態において、移動枠が較正を実行するための較正位置に移動された状態を示す図である。
図10に示すように、本実施形態のカメラに使用されているアクチュエータ110は、固定部である固定枠112を有する。この固定枠112には、第1の組を構成する3本の位置決め用アーム115と、第2の組を構成する3本の位置決め用アーム116が設けられている。図10に示すように、第1の組をなす各位置決め用アーム115は、固定枠112の円周方向に120゜ずつ間隔を開けて配置されている。同様に、第2の組をなす各位置決め用アーム116も、固定枠112の円周方向に120゜ずつ間隔を開けて配置されている。
また、各位置決め用アーム115、116には、可動部である移動枠14の位置決め突起17と当接する位置決め受け部115a、116aが形成されている。各位置決め受け部115a、116aは、概ね円弧状の曲面に形成されており、互いに向かい合うように配置されている。さらに、移動枠14に形成された3つの位置決め突起17は夫々、互いに向かい合う位置決め受け部115a、116aの間に配置されている。また、各位置決め受け部115a、116aと当接する各位置決め突起17の位置決め当接面17a、17bは、平面に形成されている。
この構成により、各位置決め当接面17a、17bと各位置決め受け部115a、116aは、図10の紙面に直交する方向の直線状の領域で接触する。また、この構成により、像振れ補正用レンズ16の光軸と撮像用レンズ8の光軸が一致した状態で移動枠14を時計回りに回転させると、各位置決め突起17は第1の組の各位置決め用アーム115に当接し、移動枠14を反時計回りに回転させると第2の組の各位置決め用アーム116に当接する。
即ち、移動枠14を時計回りに回転させることにより、第1の組をなす3本の位置決め用アーム115の各位置決め受け部115aと、3つの位置決め突起17の各位置決め当接面17aが夫々当接され、移動枠14は第1較正位置に一意的に位置決めされる。逆に、移動枠14を反時計回りに回転させることにより、第2の組をなす3本の位置決め用アーム116の各位置決め受け部116aと、3つの位置決め突起17の位置決め当接面17bが夫々当接され、移動枠14は第2較正位置に一意的に位置決めされる。また、上述のように、第1較正位置及び第2較正位置においては、像振れ補正用レンズ16の光軸と撮像用レンズ8の光軸は一致している。
次に、本発明の第2実施形態によるカメラの作用を説明する。
本実施形態によるカメラの像振れ防止制御における作用は、第1実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、像振れ防止制御においては、移動枠14は、その位置決め突起17が図10の想像線で示された領域内で移動されるように制御される。
次に、本実施形態によるカメラのセンサの較正における作用を説明する。
まず、本実施形態によるカメラの較正手段が起動されると、コントローラ36の切替スイッチ45(図7)は、較正手段37と各駆動回路を接続する状態に切り替えられる。次に、較正手段37は、コイル位置指令信号ra、rb、rcとして0を出力する。これにより、移動枠14は、図10に示すように、像振れ補正用レンズ16の中心と撮像用レンズ8の光軸が一致し、駆動用コイル20aに対応した駆動用磁石22の着磁境界線CがY軸方向に向けられた状態である動作中心位置に移動される。さらに、較正手段37は、移動枠14を動作中心位置から時計回りに回転させるために、コイル位置指令信号ra、rb、rcとして同一の正の値を出力する。
これにより、移動枠14は、像振れ補正用レンズ16の中心と撮像用レンズ8の光軸が一致した状態を維持したまま時計回りに回転移動される。移動枠14が時計回りに所定角度回転移動されることにより、図11に示すように、各位置決め用アーム115の位置決め受け部115aと、移動枠14に形成された各位置決め突起17の位置決め当接面17aが夫々当接するようになる。移動枠14は、これを時計回りに回転させる駆動力を受けることにより、3組の位置決め受け部115aと位置決め当接面17aが夫々当接する第1較正位置まで押圧され、移動される。この第1較正位置は機械的に規定される位置であるため、経年変化等の影響を受けることなく、移動枠14は高い精度で位置決めされる。
較正手段37は、移動枠14が第1較正位置まで移動された後、各反射センサ25a、25b、25cの出力信号を読み取る。この出力信号の値は、コントローラ36のメモリ(図示せず)に記憶される。
次に、較正手段37は、移動枠14を第1較正位置から反時計回りに回転させるために、コイル位置指令信号ra、rb、rcとして同一の負の値を出力する。これにより、移動枠14は、像振れ補正用レンズ16の中心と撮像用レンズ8の光軸が一致した状態を維持したまま反時計回りに回転移動される。移動枠14が反時計回りに所定角度回転移動されることにより、図11に想像線で示すように、各位置決め用アーム116の位置決め受け部116aと、各位置決め突起17の位置決め当接面17bが夫々当接するようになる。移動枠14は、反時計回りの駆動力を受けることにより、3組の位置決め受け部116aと位置決め当接面17bが夫々当接する第2較正位置まで押圧され、移動される。この第2較正位置も第1較正位置と同じく機械的に規定される位置であるため、経年変化等の影響を受けることなく、移動枠14は、高い精度で第2較正位置に位置決めされる。
較正手段37は、移動枠14が第2較正位置まで移動された後、各反射センサ25a、25b、25cの出力信号を読み取る。この出力信号の値は、コントローラ36のメモリ(図示せず)に記憶される。この第2較正位置における出力信号の値は、第1較正位置においてメモリに記憶された出力信号の値から差し引かれる。較正手段37は、この出力信号の差と、予め記憶されている第1較正位置と第2較正位置の間の回転角に基づいて、各反射センサ25a、25b、25cの感度を較正する、即ちゲイン誤差を較正する。また、較正手段37は、各反射センサ25a、25b、25cの第1較正位置における出力値と、第2較正位置における出力値の中間値を、ゼロ点(動作中心位置)としてオフセット誤差を較正する。これらの較正値は、コントローラ36のメモリ(図示せず)に記憶され、以降の像振れ防止制御に利用される。
本発明の第2実施形態のカメラによれば、移動枠を、2つの異なる較正位置に位置決めすることができるので、より正確な較正を実行することができる。さらに、本実施形態のカメラによれば、2つの較正位置に基づいて、反射センサの感度の誤差、即ち、ゲイン誤差を較正することができる。
また、本発明の第2実施形態のカメラによれば、第1較正位置と第2較正位置の中間の回転位置を動作中心位置として、像振れ防止制御が実行されるので、2つの異なる較正位置を確保しつつ、像振れ防止制御においては、広い移動領域で像振れ補正用レンズを移動させることができる。
さらに、上述した本発明の第2実施形態のカメラにおいては、第1較正位置、第2較正位置とも、像振れ補正用レンズの光軸と撮像用レンズの光軸が一致する位置に設定されていたが、それらの一方又は両方を、像振れ補正用レンズと撮像用レンズの光軸が一致しない位置に設定することもできる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態では、本発明をフィルムカメラに適用していたが、本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等、静止画又は動画撮像用の任意のカメラに適用することができる。また、本発明を、これらのカメラのカメラ本体と共に使用されるレンズユニットに適用することもできる。
本発明の第1実施形態によるカメラの断面図である。 本発明の第1実施形態のカメラに使用されているアクチュエータを、センサ基板を取り外した状態で示す正面図である。 図2のIII−III線側面断面図である。 アクチュエータの駆動機構及び位置検出機構を説明する部分拡大断面図である。 (a)駆動用磁石、バックヨーク及び吸着用ヨークによって構成される磁気回路の磁力線を示す図、及び(b)駆動用磁石の着磁の状態を示す斜視図である。 反射パターン及び反射センサによる移動枠の位置検出を説明するための図である。 コントローラにおける信号処理を示すブロック図である。 固定枠上に配置された駆動用コイル、及び移動枠上に配置された3つの駆動用磁石の位置関係を示す図である。 移動枠が較正を実行するための較正位置に移動された状態を示す図である。 本発明の第2実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータを、センサ基板を取り除いて示した正面図である。 本発明の第2実施形態において、移動枠が較正を実行するための較正位置に移動された状態を示す図である。
符号の説明
C 着磁境界線
1 カメラ
2 レンズユニット
4 カメラ本体
6 レンズ鏡筒
8 撮像用レンズ
10 アクチュエータ
12 固定枠
13 センサ基板
14 移動枠
15 位置決め用アーム
15a 位置決め受け部
16 像振れ補正用レンズ
17 位置決め突起
17a 位置決め当接面
17b 位置決め当接面
18 スチールボール
20a 駆動用コイル
20b 駆動用コイル
20c 駆動用コイル
22 駆動用磁石
24a 反射パターン
24b 反射パターン
24c 反射パターン
25a 反射センサ
25b 反射センサ
25c 反射センサ
26 吸着用ヨーク
28 バックヨーク
30 吸着用磁石
31 スチールボール受け
32 スチールボール受け
34a ジャイロ
34b ジャイロ
36 コントローラ
37 較正手段
38a 演算回路
38b 演算回路
38c 演算回路
40a 演算回路
40b 演算回路
40c 演算回路
42a 反射センサアンプ
42b 反射センサアンプ
42c 反射センサアンプ
44a 駆動回路
44b 駆動回路
44c 駆動回路
45 切替スイッチ
110 アクチュエータ
112 固定枠
115 位置決め用アーム
116 位置決め用アーム
115a 位置決め受け部
116a 位置決め受け部

Claims (10)

  1. 撮像光学系の一部を構成する像振れ補正用レンズをその光軸に直交する平面内で並進移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータであって、
    固定部と、
    上記像振れ補正用レンズが取り付けられた可動部と、
    この可動部を、上記固定部に対して平行な平面上で移動できるように支持する可動部支持手段と、
    上記可動部の位置を検出する位置検出手段と、
    上記可動部を上記固定部に対して並進移動及び回転移動させるための駆動手段と、
    上記固定部に設けられた複数の位置決め受部と、
    これらの位置決め受部と夫々対応するように上記可動部に設けられ、上記可動部が回転移動されると上記各位置決め受部に夫々当接され、これにより上記可動部が所定の較正位置に位置決めされるように形成された複数の位置決め当接面と、
    上記可動部が上記較正位置に位置決めされているときの上記位置検出手段の検出値に基づいて、上記位置検出手段を較正する較正手段と、
    を有することを特徴とするアクチュエータ。
  2. 上記較正位置は、上記撮像光学系の光軸と上記像振れ補正用レンズの光軸が一致する位置である請求項1記載のアクチュエータ。
  3. さらに、上記駆動手段に信号を送ることによって上記像振れ補正用レンズの位置を制御する制御手段を有し、この制御手段は、上記可動部が上記較正位置から所定角度回転された動作中心位置を中心に、上記可動部を並進移動させて像振れ防止制御を実行する請求項2記載のアクチュエータ。
  4. 上記制御手段は、上記較正位置から上記動作中心位置に上記可動部を移動させて像振れ防止制御を開始する際、上記撮像光学系の光軸と上記像振れ補正用レンズの光軸が一致した状態を維持しながら、上記可動部を回転移動させる請求項3記載のアクチュエータ。
  5. 上記位置決め受部及び上記位置決め当接面が、上記可動部を右回転させたとき夫々当接され、上記可動部を第1較正位置に位置決めする第1の組と、上記可動部を左回転させたとき夫々当接され、上記可動部を第2較正位置に位置決めする第2の組との2組備えられている請求項1乃至4の何れか1項に記載のアクチュエータ。
  6. 上記較正手段は、上記可動部が上記第1較正位置に位置するときの上記位置検出手段の検出値と、上記可動部が上記第2較正位置に位置するときの上記位置検出手段の検出値に基づいて、上記位置検出手段の感度を較正する請求項5記載のアクチュエータ。
  7. 上記制御手段は、上記第1較正位置と上記第2較正位置の中間の回転位置を動作中心位置として、像振れ防止制御を実行する請求項5又は6記載のアクチュエータ。
  8. 上記駆動手段が、上記固定部又は上記可動部のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも3つの駆動用コイルと、上記固定部又は上記可動部のうちの他方の、上記各駆動用コイルに対応する位置に夫々取り付けられた駆動用磁石によって構成されている請求項1乃至7の何れか1項に記載のアクチュエータ。
  9. レンズ鏡筒と、
    このレンズ鏡筒の中に配置された撮像光学系と、
    上記レンズ鏡筒の振動を検出する振動検出手段と、
    上記固定部が上記レンズ鏡筒に取り付けられ、上記振動検出手段によって検出された信号に基づいて像振れ補正用レンズを移動させ、像振れを防止する請求項1乃至8の何れか1項に記載のアクチュエータと、
    を有することを特徴とするレンズユニット。
  10. 請求項9記載のレンズユニットを有することを特徴とするカメラ。
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