JP2008304693A - 衝撃保護機能付きカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】カメラの落下等を確実に検知することができる衝撃保護機能付きカメラを提供する。
【解決手段】本発明は、衝撃保護機能付きカメラ（１）であって、カメラ本体部（４）と、このカメラ本体部に取り付けられたレンズ鏡筒（６）と、このレンズ鏡筒又はカメラ本体部の角速度を検出する角速度検出手段（３４）と、この角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が所定の第１閾値以上であり、且つ過去の所定期間に亘る角速度検出値の変動幅が所定の変動幅以下である場合に、衝撃判定信号を出力する衝撃判定手段（３８）と、この衝撃判定手段から衝撃判定信号が出力されると、カメラ本体部又はレンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる制御手段（３６）と、を有することを特徴としている。
【選択図】図５

Description

本発明はカメラに関し、特に、衝撃保護機能付きカメラに関する。また、本発明は、アクチュエータに関し、特に、像振れ補正用レンズをその光軸に直交する平面内で移動させ、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、カメラに関する。

カメラを落下等の衝撃から保護する種々の機能が知られている。最も単純には、カメラが所定時間以上操作されていない場合において、レンズ鏡筒をカメラ本体部の中に沈胴させたり、レンズカバーを閉鎖させる等の機能が知られている。これらの衝撃保護機能は、カメラの不使用時等にカメラが落下された場合等には有効であるが、カメラが撮影中に撮影者の手から滑り落ちた場合等には、カメラを保護することができない。

特開２００５−０８４０９３号公報（特許文献１）には、レンズ保護機能付カメラが記載されている。このカメラは、カメラ本体部に設けられたグリップセンサと、加速度センサとを備え、これらのセンサの検出値に基づいてカメラの落下を判定し、落下中にズームレンズをカメラ本体内に収納するように構成されている。

また、特開平０９−０６１８６９号公報（特許文献２）には、カメラが記載されている。このカメラは、カメラの振動を検出するセンサを備え、このセンサがカメラの手ブレではあり得ない大きな値を検出すると、撮影レンズをカメラ内に収納するように構成されている。

一方、カメラの振れを検出し、検出された振れに基づいて像振れ補正用のレンズを移動させ、撮像される画像を安定させる像振れ防止機能付きカメラが知られている。このようなカメラは、像振れ補正用のレンズが鏡筒内で移動可能に支持されているため、落下等により衝撃が加わると、像振れ防止の機能部が損傷される危険性が高い。従って、像振れ防止機能付きカメラには、確実な衝撃保護機能が特に必要とされている。

特開２００５−０８４０９３号公報 特開平０９−０６１８６９号公報

しかしながら、特開２００５−０８４０９３号公報記載のカメラのように、グリップセンサを用いた落下の判定は、撮影者がカメラのグリップセンサ以外の部分を把持して撮影を行っている場合、誤判定される可能性が高いという問題がある。また、グリップセンサを用いた判定は、落下判定用に特別にグリップセンサを設ける必要があるため、カメラのコスト増につながるという問題もある。

また、特開２００５−０８４０９３号公報記載のカメラに用いられている加速度センサは、カメラの落下の判定には有効であるが、加速度センサによって像振れを検出することは一般に困難である。従って、像振れ防止機能付きのカメラに衝撃保護機能を付加するには、カメラの像振れ検出用の角速度センサ他に等に加え、加速度センサを備える必要があり、カメラのコスト増につながるという問題がある。

さらに、特開平０９−０６１８６９号公報に記載のカメラでは、カメラの振動を検出するセンサにより、カメラの落下を判定することができるものの、カメラの落下を判定する閾値を小さく設定すると、撮影中にカメラの落下と誤判定され、撮影中に撮影レンズがカメラ内に収納されてしまうという不具合が発生する。このため、判定の閾値は或る程度大きく設定する必要があるが、この場合には、カメラの落下を確実に検知することができないという問題がある。

従って、本発明は、カメラの落下等を確実に検知することができる衝撃保護機能付きカメラを提供することを目的としている。
また、本発明は、角速度を検出することにより、落下等を確実に検知することができる像振れ防止用のアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、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、衝撃保護機能付きカメラであって、カメラ本体部と、このカメラ本体部に取り付けられたレンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒又はカメラ本体部の角速度を検出する角速度検出手段と、この角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が所定の第１閾値以上であり、且つ過去の所定期間に亘る角速度検出値の変動幅が所定の変動幅以下である場合に、衝撃判定信号を出力する衝撃判定手段と、この衝撃判定手段から衝撃判定信号が出力されると、カメラ本体部又はレンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる制御手段と、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、角速度検出手段が、レンズ鏡筒又はカメラ本体部の角速度を検出する。衝撃判定手段は、角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が所定の第１閾値以上であり、且つ過去の所定期間に亘る角速度検出値の変動幅が所定の変動幅以下である場合に、衝撃判定信号を出力する。制御手段は、衝撃判定手段から衝撃判定信号が出力されると、カメラ本体部又はレンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる。

このように構成された本発明によれば、衝撃判定手段が、角速度検出値及びその所定期間に亘る変動幅に基づいて、カメラに衝撃が加わる虞があることを判定しているので、カメラの落下等を確実に検知することができる。

本発明において、好ましくは、衝撃判定手段は、角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が、第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上である場合には、角速度検出値の変動幅に関わりなく衝撃判定信号を出力する。

このように構成された本発明によれば、例えば、カメラに撮影が不可能なほどの角速度が生じた場合にも、衝撃が加わる虞があるとして、カメラ本体部又はレンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させることができる。

本発明において、好ましくは、制御手段は、レンズ鏡筒をカメラ本体部に向かって沈み込ませることによりレンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる。
このように構成された本発明によれば、レンズ鏡筒をカメラ本体部に向かって沈み込ませることによりレンズ鏡筒を衝撃から保護することができる。

本発明において、好ましくは、さらに、レンズ鏡筒内に配置された像振れ補正用レンズを、レンズ鏡筒の光軸に直交する平面内で移動させ像振れを防止する像振れ防止手段を有し、制御手段は、像振れ補正用レンズを係止することによりレンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる。

このように構成された本発明によれば、制御手段が像振れ補正用レンズを係止するので、レンズ鏡筒内で移動可能に支持された像振れ補正用レンズを衝撃から保護することができる。

本発明において、好ましくは、像振れ防止手段は、カメラ本体部の角速度を検出する角速度センサを備え、この角速度センサの検出値に基づいて像振れ補正用レンズを移動させるように構成されており、角速度センサが角速度検出手段としても機能する。

このように構成された本発明によれば、像振れ防止制御用に備えられている角速度センサを使用して、特別なセンサを設けることなく、カメラの落下等を確実に検知することができる。

また、本発明は、レンズ鏡筒内に配置された像振れ補正用レンズをその光軸に直交する平面内で移動させ、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、この可動部を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する可動部支持手段と、レンズ鏡筒の角速度を検出する角速度検出手段と、この角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が所定の第１閾値以上であり、且つ過去の所定期間に亘る角速度検出値の変動幅が所定の変動幅以下である場合に、衝撃判定信号を出力する衝撃判定手段と、角速度検出手段によって検出された角速度検出値に基づいて、可動部を移動させて像振れを防止すると共に、衝撃判定手段から衝撃判定信号が出力された場合には、可動部を係止する制御手段と、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よれば、制御手段が可動部を係止するので、衝撃に弱い可動部支持手段等を衝撃から保護することができる。
本発明において、好ましくは、衝撃判定手段は、角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が、第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上である場合には、角速度検出値の変動幅に関わりなく衝撃判定信号を出力する。

また、本発明のレンズユニットは、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の内部に配置された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。
さらに、本発明のカメラは、カメラ本体部と、本発明のレンズユニットと、を有することを特徴としている。

本発明の衝撃保護機能付きカメラによれば、カメラの落下等を確実に検知することができる。
また、本発明の像振れ防止用のアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラによれば、角速度を検出することにより、落下等を確実に検知することができる。

次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１乃至図１０を参照して、本発明の実施形態によるカメラを説明する。図１は本実施形態によるカメラの使用状態における断面図であり、図２は衝撃保護状態である収納状態における断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態のカメラ１は、レンズユニット部２と、カメラ本体部４と、を有する。レンズユニット部２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ８と、撮像用レンズのうちの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、カメラ本体部４及びレンズ鏡筒６の振動を検出する角速度検出手段であるジャイロ３４と、を有する。従って、アクチュエータ１０は、像振れ防止手段として機能する。

レンズユニット部２は、カメラ本体部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。
レンズ鏡筒６は、カメラ本体部４に固定された概ね円筒形の外胴６ａと、この外胴６ａの内側に、外胴６ａに対して軸線方向に摺動可能に配置された中胴６ｂと、この中胴６ｂの内側に配置され、カメラ本体部４に固定された内胴６ｃと、を有する。レンズ鏡筒６は、カメラの使用状態においては、図１に示すように中胴６ｂが前方に突出され、カメラの収納状態においては、図２に示すように、中胴６ｂは、カメラ本体部４に向かって沈み込み、外胴６ａの内部に収納される。

撮像用レンズ８は、本実施形態のカメラ１においては、中胴６ｂ及び内胴６ｃに夫々取り付けられており、それらのうちの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。また、中胴６ｂにはアクチュエータ１０が取り付けられており、このアクチュエータ１０により、撮像用レンズ８のうちの一部である像振れ補正用レンズ１６が光軸に直交する平面内で移動される。

本発明の実施形態のカメラ１は、ジャイロ３４によって角速度を検出し、検出された角速度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、カメラ本体部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３４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、３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、１枚或いは任意の枚数のレンズ群であっても良い。

次に、図１乃至図４を参照して、アクチュエータ１０の構成を説明する。図３は、移動枠が像振れ防止制御の動作中心位置にあるアクチュエータ１０の正面図である。また、図４は、図３のIV−IV線に沿う側面断面図である。

図３及び図４に示すように、アクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６の中胴６ｂ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つの球状体１８と、を有する。

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、光軸に直交する平面内、即ちフィルム面Ｆに平行な平面内で移動させるように構成されている。また、アクチュエータ１０は、図１に示す使用状態において、移動枠１４に取り付けられた像振れ補正用レンズ１６を移動させることにより、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制御される。一方、アクチュエータ１０は、図２に示す収納状態においては、後述するように、移動枠１４が固定枠１２から僅かに引き離され、球状体１８の受面が保護されるように構成されている。

さらに、アクチュエータ１０は、固定枠１２に取り付けられた２つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂと、移動枠１４の、駆動用コイル２０ａ、２０ｂに夫々対応する位置に取り付けられた２つの駆動用磁石２２ａ、２２ｂと、を有する。なお、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ及びこれらに対応する位置に取り付けられた２つの駆動用磁石２２ａ、２２ｂはリニアモーターを構成し、移動枠１４を固定枠１２に対して駆動する駆動手段として機能する。
また、アクチュエータ１０は、移動枠１４と固定枠１２が互いに近づくように付勢力を発生する付勢手段である２本の可動部付勢バネ２６（図４）を有する。

さらに、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂの巻線の内側には、磁気センサであるホール素子２４ａ、２４ｂが夫々配置されている。各ホール素子２４ａ、２４ｂは、これらと夫々向き合うように配置されている各駆動用磁石２２ａ、２２ｂの磁気を検出して、固定枠１２に対する移動枠１４の位置を検出するように構成されている。これらのホール素子２４ａ、２４ｂ及び駆動用磁石２２ａ、２２ｂは、位置検出手段を構成する。

また、図１及び図２に示すように、アクチュエータ１０は、ジャイロ３４によって検出された角速度と、ホール素子２４ａ、２４ｂ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。また、アクチュエータ１０は、ジャイロ３４によって検出された角速度に基づいて、カメラ１が落下されたこと、又はカメラ１に大きな角速度が作用したことを判定し、衝撃判定信号を出力する衝撃判定手段３８を有する。

固定枠１２は、一方の端部が閉鎖された概ね円筒状の形状を有し、中胴６ｂの内側に嵌入され固定されている。また、固定枠１２の、可動部支持面である端面１２ａは、その中心に円形の穴が形成されたドーナツ型の円板状に形成されている。固定枠１２の端面１２ａには、球状体１８を取り囲むように設けられた３つの脱落防止壁１２ｂが形成されている。これらの脱落防止壁１２ｂは、球状体１８を取り囲む円筒形状に形成されており、端面１２ａ上の光軸を中心とする円周上の３箇所に夫々配置されている。

移動枠１４は、中央の円筒部１４ａと、この円筒部１４ａの周囲に延びる概ねドーナツ板状のフランジ部１４ｂとを有する。円筒部１４ａには、３枚の像振れ補正用レンズ１６が取り付けられている。また、フランジ部１４ｂは、固定枠１２の端面１２ａと平行になるように、３つの球状体１８によって支持されている。

球状体１８は、図４に示すように、固定枠１２の端面１２ａと移動枠１４のフランジ部１４ｂの間に配置されている。また、各球状体１８は、図３に示すように、夫々、中心角１２０゜の間隔を隔てて３つ配置されると共に、固定枠１２に形成された脱落防止壁１２ｂの中に受け入れられている。さらに、各球状体１８は、可動部付勢バネ２６が発生する付勢力により、固定枠１２と移動枠１４の間に挟持されている。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、各球状体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に対する移動が許容される。従って、端面１２ａの脱落防止壁１２ｂによって囲まれた部分、及びフランジ部１４ｂの各球状体１８が接触する部分は、球状体１８の受面として機能する。

２つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂは、固定枠１２の端面１２ａ上に夫々配置されている。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は、駆動用コイル２０ａに対して中心角９０゜間隔を隔てて配置されている。即ち、駆動用コイル２０ａ、２０ｂは、光軸を交点とする鉛直軸線及び水平軸線上に夫々配置されている。

駆動用磁石２２ａ、２２ｂは、夫々細長い長方形の形状を有し、移動枠１４に埋め込まれている。各駆動用磁石２２ａ、２２ｂは、この細長い長方形の長辺がレンズユニット２の光軸を中心とする円の接線方向に向けられ、移動枠１４の各駆動用コイル２０ａ、２０ｂに対応する位置に位置決めされている。この構成により、各駆動用コイルに電流が流れると、対応する駆動用磁石との間に鉛直方向及び水平方向の駆動力が発生し、移動枠１４が駆動される。

次に、移動枠１４の位置検出を説明する。
ホール素子２４ａは、像振れ防止制御の動作中心位置において、その感度中心点が駆動用磁石２２ａの着磁境界線上に位置するように配置されている。この場合においては、ホール素子２４ａからの出力信号はゼロである。駆動用磁石２２ａが移動枠１４と共に動作中心位置から移動され、ホール素子２４ａの感度中心点が駆動用磁石２２ａの着磁境界線上から外れると、ホール素子２４ａの出力信号が変化する。

駆動用磁石２２ａの移動量が微小である場合には、ホール素子２４ａは、駆動用磁石２２ａの移動距離にほぼ比例した信号を出力する。本実施形態において、駆動用磁石２２ａの移動距離が、駆動用磁石２２ａの長辺の長さの３％程度以内の場合には、ホール素子２４ａから出力される信号は、ホール素子２４ａの感度中心点と駆動用磁石２２ａの着磁境界線の間の距離にほぼ比例する。また、本実施形態では、アクチュエータ１０は、像振れ補正制御の作動領域においては各ホール素子の出力が移動距離にほぼ比例する範囲内で作動する。

ここでは、ホール素子２４ａについて説明したが、ホール素子２４ｂも、これに対応する駆動用磁石２２ｂとの位置関係に基づいて同様の信号を出力する。このため、各ホール素子２４ａ、２４ｂによって検出された信号に基づいて、移動枠１４が固定枠１２に対して移動した位置を特定することができる。

次に、移動枠１４及びこれに取り付けられた像振れ補正用レンズ１６を係止して、球状体１８及び球状体１８の受面を衝撃から保護する衝撃保護状態に移行する機構を説明する。

図３及び図４に示すように、固定枠１２の端面１２ａには、各球状体１８の内周側に、３本の保護ピン２８が配置されている。各保護ピン２８は、端面１２ａに形成された孔を貫通するように、摺動可能に配置されている。また、各保護ピン２８の先端側には先端拡径部２８ａが形成され、基端側には基端拡径部２８ｂが形成されており、これらの拡径部により、各孔に貫通された各保護ピン２８は孔から脱落しないようになっている。さらに、各保護ピン２８の周囲には、保護ピン付勢バネ３０が夫々配置されている。これらの保護ピン付勢バネ３０は、基端拡径部２８ｂと端面１２ａの間に夫々配置されており、各保護ピン２８をカメラ本体部４側に、即ち、各保護ピン２８を移動枠１４から離れる方向に付勢している。

また、移動枠１４のフランジ部１４ｂには、各保護ピン２８に対応するように位置決めされた係合凹部１４ｃが夫々形成されている。各係合凹部１４ｃは、各保護ピン２８の先端拡径部２８ａを隙間なく受け入れるように形成されている。

カメラ１の使用状態においては、図１に示すように、各保護ピン２８は引っ込んだ状態に維持され、一方、カメラ１の収納状態においては、図２に示すように、各保護ピン２８は突出され、移動枠１４に当接される。各保護ピン２８が突出されることにより、移動枠１４は固定枠１２の端面１２ａから引き離される。これにより、球状体１８及び球状体１８の受面が衝撃から保護される。

次に、図５乃至図７を参照して、ジャイロ３４から出力される電気信号の処理を説明する。図５は、ジャイロ３４から出力された電気信号の処理を示すブロック図である。図６は、信号電圧と角速度検出値の関係を示すグラフである。また、図７は、衝撃判定手段３８に内蔵されている微小揺れ判定手段における処理を説明する図である。

図５に示すように、ジャイロ３４から出力されたアナログの電気信号は、ハイカットフィルタ４０によって高周波成分を除去された後、前段アンプ４２によって増幅される。この前段アンプ４２によって増幅された電気信号はローカットフィルタ４４に入力されると共に、衝撃判定手段３８にも入力される。ローカットフィルタ４４で低周波成分を除去された信号は、後段アンプ４６によってさらに増幅され、Ａ／Ｄ変換器４８によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器４８によって変換されたデジタル信号は、コントローラ３６に入力されると共に、衝撃判定手段３８にも入力される。

なお、本実施形態においては、ハイカットフィルタ４０のカットオフ周波数は約１００Ｈｚ、ローカットフィルタ４４のカットオフ周波数は約３Ｈｚに設定されている。また、本実施形態においては、前段アンプ４２及び後段アンプ４６の増幅率は約４倍に設定されている。

本実施形態のカメラ１では、ジャイロ３４はカメラ１のヨーイング運動の角速度及びピッチング運動の角速度を夫々検出している。カメラ１の振動は、ジャイロ３４によって時々刻々検出され、上記の信号処理を経てコントローラ３６に入力される。

コントローラ３６は、ジャイロ３４により検出され、Ａ／Ｄ変換器４８によってデジタル信号に変換された角速度を、内蔵された積分手段５０により時間積分して、ヨー方向、ピッチ方向の振れ角度の信号θｙ、θｐを生成する。コントローラ３６は、これらの振れ角度の信号に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及び鉛直方向成分Ｄｙを生成するように構成されている。即ち、これらのレンズ位置指令信号によって指定された位置に像振れ補正用レンズ１６を移動させることにより、合焦される画像の振れが抑制される。

コントローラ３６は、生成されたレンズ位置指令信号に従って、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂに電流を流して移動枠１４を駆動し、これに取り付けられた像振れ補正用レンズ１６を時々刻々移動させる。これにより、写真撮影の露光中にレンズユニット部２が振動した場合にも、カメラ本体部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。

次に、衝撃判定手段３８の構成及び作用を説明する。
衝撃判定手段３８は、ジャイロ３４の出力に基づいて、カメラ１に衝撃力が加わる可能性があると判断される場合に、衝撃判定信号を出力するように構成されている。まず、図８乃至図１０を参照して、衝撃判定手段３８の作動原理を説明する。図８は、カメラ１が撮影者によって保持されている場合における、カメラの振れ角速度を模式的に示す図である。また、図９は、撮影者によって保持されていたカメラ１が、撮影者の手から離れて落下した際の角速度の変化の一例を示す図である。さらに、図１０は、自由落下するカメラの位置を時系列で示すグラフである。

カメラ１が撮影者によって保持されている場合、カメラは約８Ｈｚ程度の周波数で振動され、その振れ角度の両振幅は約０．０１［ｄｅｇ］程度であることが知られている。これらの値は、カメラの形態や、撮影者の個人差によって変化するものであるが、一般的な形態のカメラ、一般的な撮影者において、これらの値から大きく外れることはない。この状態を模式的にグラフに表すと、図８のようになる。従って、図８に示す正弦波状の振動において、振れ角速度の最大値は約０．２５［ｄｅｇ／ｓｅｃ］となる。

図９は、カメラ１が落下した際にジャイロ３４によって検出された角速度を示すものであるが、カメラ１が撮影者の手に把持されている間は、角速度は上記の程度の大きさで、振動的に推移している。ここで、図９の時刻ｔ１において、カメラ１は撮影者の手から離れているが、この場合においても、ジャイロ３４によって検出される角速度の絶対値に大きな変化はない。従って、ジャイロ３４によって単に角速度を検出するだけでは、撮影者がカメラ１を落としたことを確実に判定することは困難である。

しかしながら、時刻ｔ１においてカメラ１が撮影者の手から離れ、時刻ｔ２において床面に衝突するまでの間は、ジャイロ３４によって検出される角速度の時間的変化が非常に少なくなっていることがわかる。これは、カメラ１が撮影者の手から離れた後は、カメラ１は自由落下状態にあるので、作用する外力が重力のみとなるためである。本実施形態においては、この性質を利用して、カメラが落下し始め、直後に大きな衝撃力が加わることを予測している。ただし、角速度の時間的変化を単に検出しただけでは、カメラを三脚に据えた場合等に、カメラ１が落下していると誤判定されることになる。

図１０に示すように、カメラ１が時刻０において自由落下を開始した場合、カメラ１は判定期間Ｔ１である約０．２秒で、カメラ１が落下を開始したことを判定する。この判定期間Ｔ１の間に、カメラ１は約０．２［ｍ］落下する。落下を開始したと判定されると、カメラ１は、その後、保護状態移行期間Ｔ２である約０．１５秒で、通常の使用状態から衝撃保護状態に移行される。この保護状態移行期間Ｔ２の間に、カメラ１は約０．４［ｍ］落下する。従って、本実施形態においては、約０．６［ｍ］よりも高い位置から落下された場合には、カメラ１は衝撃保護状態に移行された状態で床面に衝突することになる。換言すれば、通常使用状態のカメラ１を、約０．６［ｍ］の高さからの落下衝撃に耐えうるように構成しておくことにより、損傷を免れることができる。

具体的には、図５に示すように、衝撃判定手段３８には、バッファーアンプＡ１、４つのコンパレータＣ１〜Ｃ４、３つのオア回路ＯＲ１〜ＯＲ３、及びアンド回路ＡＮＤ１が内蔵されている。さらに、衝撃判定手段３８には、微小揺れ判定手段５２が内蔵されている。

衝撃判定手段３８は、前段アンプ４２から入力された信号が、バッファーアンプＡ１を介して、コンパレータＣ１、Ｃ２のマイナス入力端子、及びコンパレータＣ３、Ｃ４のプラス入力端子に入力されるように構成されている。また、コンパレータＣ１、Ｃ２のプラス入力端子には、所定の定電圧Ｖ_U2、Ｖ_U1が夫々印加され、コンパレータＣ３、Ｃ４のマイナス入力端子には、所定の定電圧Ｖ_L1、Ｖ_L2が夫々印加されている。

図６に示すように、これらの定電圧は、定電圧Ｖ_U1、Ｖ_L1［Ｖ］が角速度検出値の第１閾値Ｌ１、−Ｌ１［ｄｅｇ／ｓｅｃ］に対応し、定電圧Ｖ_U2、Ｖ_L2［Ｖ］が角速度検出値の第２閾値Ｌ２、−Ｌ２［ｄｅｇ／ｓｅｃ］に対応するように設定されている。なお、本実施形態においては、第１閾値は約±２．０［ｄｅｇ／ｓｅｃ］であり、第２閾値は約±３０［ｄｅｇ／ｓｅｃ］である。好ましくは、第１閾値を約±０．２５乃至２．０［ｄｅｇ／ｓｅｃ］、第２閾値を約±３０乃至５０［ｄｅｇ／ｓｅｃ］とする。

さらに、コンパレータＣ１、Ｃ４の出力端子は、オア回路ＯＲ２の入力端子に夫々接続されている。また、コンパレータＣ２、Ｃ３の出力端子は、オア回路ＯＲ１の入力端子に夫々接続されている。このオア回路ＯＲ１の出力端子及び微小揺れ判定手段５２の出力は、アンド回路ＡＮＤ１の入力端子に接続されている。このアンド回路ＡＮＤ１の出力端子及びオア回路ＯＲ２の出力端子は、オア回路ＯＲ３の入力端子に夫々接続されている。このオア回路ＯＲ３の出力は、衝撃判定手段３８の出力として、コントローラ３６に入力されている。

まず、バッファーアンプＡ１の出力電圧が、定電圧Ｖ_U2よりも高い場合、即ち、ジャイロ３４による角速度検出値がＬ２［ｄｅｇ／ｓｅｃ］以上の場合には、コンパレータＣ１〜Ｃ４の出力は、夫々、真レベル、真レベル、偽レベル、偽レベルとなる。これにより、オア回路ＯＲ２の出力は真レベルとなり、オア回路ＯＲ３の出力も真レベルとなる。即ち、ジャイロ３４による角速度検出値が第２閾値Ｌ２以上の場合には、カメラ１がもはや撮影することができないほどの大きな角速度で移動されていると判断され、衝撃判定手段３８から衝撃判定信号が出力される。

同様に、バッファーアンプＡ１の出力電圧が、定電圧Ｖ_L2よりも低い場合、即ち、ジャイロ３４による角速度検出値が第２閾値−Ｌ２［ｄｅｇ／ｓｅｃ］以下の場合には、コンパレータＣ１〜Ｃ４の出力は、夫々、偽レベル、偽レベル、真レベル、真レベルとなり、衝撃判定手段３８から衝撃判定信号が出力される。このように、ジャイロ３４による角速度検出値の絶対値が第２閾値以上の場合には、カメラ１が撮影不能な角速度で移動されていると衝撃判定手段３８によって判定され衝撃判定信号が出力される。

一方、バッファーアンプＡ１の出力電圧が、定電圧Ｖ_L1よりも高く、Ｖ_U1よりも低い場合、即ち、ジャイロ３４による角速度検出値の絶対値が第１閾値未満の場合には、コンパレータＣ１〜Ｃ４の出力は、全て偽レベルとなる。これにより、オア回路ＯＲ１、ＯＲ２の出力は何れも偽レベルとなり、オア回路ＯＲ３の出力は、微小揺れ判定手段５２の出力に関わらず偽レベルとなる。即ち、ジャイロ３４による角速度検出値の絶対値が第１閾値未満の場合には、カメラ１が安定した場所に置かれている、或いは三脚等に固定されていると衝撃判定手段３８によって判定され、衝撃判定信号は出力されない。

次に、バッファーアンプＡ１の出力電圧が、定電圧Ｖ_U1よりも高く、Ｖ_U2よりも低い場合、即ち、ジャイロ３４による角速度検出値が第１閾値Ｌ１以上、第２閾値Ｌ２未満の場合には、コンパレータＣ１〜Ｃ４の出力は、夫々、偽レベル、真レベル、偽レベル、偽レベルとなる。これにより、オア回路ＯＲ１の出力は真レベルとなり、オア回路ＯＲ２の出力は偽レベルとなる。従って、この場合には、微小揺れ判定手段５２の出力が真レベルであれば、アンド回路ＡＮＤ１の出力が真レベルとなり、オア回路ＯＲ３の出力も真レベルとなる。逆に、微小揺れ判定手段５２の出力が偽レベルであれば、アンド回路ＡＮＤ１の出力は偽レベルとなり、オア回路ＯＲ３の出力も偽レベルとなる。

同様に、バッファーアンプＡ１の出力電圧が、定電圧Ｖ_L1よりも低く、Ｖ_L2よりも高い場合、即ち、ジャイロ３４による角速度検出値が第１閾値−Ｌ１以下で第２閾値−Ｌ２よりも大きい場合には、コンパレータＣ１〜Ｃ４の出力は、夫々、偽レベル、偽レベル、真レベル、偽レベルとなる。このため、オア回路ＯＲ３の出力は、微小揺れ判定手段５２の出力が真レベルであれば真レベル、偽レベルであれば偽レベルとなる。即ち、ジャイロ３４による角速度検出値の絶対値が第１閾値以上、第２閾値未満の場合には、微小揺れ判定手段５２の出力に応じて衝撃判定手段３８の出力が変化する。

次に、図７を参照して、微小揺れ判定手段５２による信号処理を説明する。
Ａ／Ｄ変換器４８においてデジタル信号に変換された信号は、所定のサンプリングタイム毎に微小揺れ判定手段５２に入力される。微小揺れ判定手段５２においては、シフトレジスタのような信号処理が実行される。即ち、微小揺れ判定手段５２内には、過去の所定期間Ｔに亘る角度検出値（過去の所定サンプル数の角度検出値データ）が記憶されており、新しいデータが入力される毎に最も古いデータが消去される。さらに、微小揺れ判定手段５２は、記憶されている角度検出値の中から最大値ω_MAX及び最小値ω_MINを抽出し、それらの差ω_MAX−ω_MINとして角速度検出値の変動幅ω_Bを計算する。微小揺れ判定手段５２は、この変動幅ω_Bが所定の変動幅ω_d以下である場合に出力が真レベルとなり、変動幅ω_dよりも大きい場合には出力が偽レベルとなるように構成されている。なお、本実施形態においては、所定期間Ｔは約０．２秒である。好ましくは、期間Ｔを約０．２乃至０．３秒とする。また、所定の変動幅ω_dは、約０．０５［ｄｅｇ／ｓｅｃ］である。好ましくは、変動幅ω_dを、約０．０２乃至０．０５［ｄｅｇ／ｓｅｃ］とする。

従って、ジャイロ３４による角速度検出値の絶対値が第１閾値以上、第２閾値未満の場合において、微小揺れ判定手段５２内で計算された角速度検出値の変動幅ω_Bが所定の変動幅ω_d以下であると、衝撃判定手段３８から衝撃判定信号が出力され、変動幅ω_Bが所定の変動幅ω_dよりも大きいと、衝撃判定信号は出力されない。即ち、角速度検出値の絶対値が第１閾値以上、第２閾値未満であり、角速度検出値の変動幅ω_Bが小さい場合には、カメラ１が自由落下中である可能性が高いため、衝撃判定手段３８から衝撃判定信号が出力される。一方、角速度検出値の絶対値が第１閾値以上、第２閾値未満であっても、角速度検出値の変動幅ω_Bが大きい場合には、カメラ１が使用者により把持されている可能性が高いため、衝撃判定信号は出力されない。

次に、衝撃判定手段３８から衝撃判定信号が出力された場合の作用を説明する。
まず、衝撃判定信号が出力されておらず、コントローラ３６によって、アクチュエータ１０の像振れ防止制御が実行されている場合においては、図１に示すように、各保護ピン２８は、先端拡径部２８ａが固定枠１２の端面１２ａに当接した状態、即ち、引っ込んだ状態に維持されている。この状態においては、各保護ピン２８の先端拡径部２８ａは移動枠１４に当接せず、移動枠１４から離れている。このため、移動枠１４は、可動部付勢バネ２６により、固定枠１２の端面１２ａに近づくように付勢される。この付勢力により、球状体１８は、移動枠１４のフランジ部１４ｂと固定枠１２の端面１２ａの間に挟持される。

次に、衝撃判定手段３８から衝撃判定信号が出力されると、レンズ鏡筒６は、衝撃保護状態である収納状態に移行される。即ち、コントローラ３６は、衝撃判定信号が入力されると、レンズ鏡筒６の中胴６ｂをカメラ本体部４に向かって沈み込むように移動させる。この状態においては、レンズ鏡筒６の中胴６ｂは、頑強に形成された外胴６ａの中に収納されているため、カメラ１に衝撃力が作用しても容易に損傷されることはない。

また、中胴６ｂがカメラ本体部４に向かって移動されると、各保護ピン２８の基端拡径部２８ｂが内胴６ｃの先端部に当接して押圧される。これにより、各保護ピン２８の周囲に配置された保護ピン付勢バネ３０が押し縮められ、各保護ピン２８は、保護ピン付勢バネ３０の付勢力に抗して移動され、移動枠１４に向かって突出される。

レンズ鏡筒６の中胴６ｂが図２に示すカメラ１の収納状態まで移動されると、突出した各保護ピン２８の先端拡径部２８ａは、移動枠１４のフランジ部１４ｂに形成された係合凹部１４ｃに当接され、移動枠１４は固定枠１２の端面１２ａから離れるように押圧される。これにより、フランジ部１４ｂと端面１２ａの間に球状体１８を挟持する圧力は減少し、ゼロとなる。また、各保護ピン２８の先端拡径部２８ａは、各係合凹部１４ｃに隙間なく受け入れられ、係合される。このため、各先端拡径部２８ａが各係合凹部１４ｃに受け入れられた状態では、光軸に直交する平面内における移動枠１４の移動は係止される。

ここで、移動枠１４が移動され、端面１２ａから離れた状態においても、脱落防止壁１２ｂの先端とフランジ部１４ｂとの間の隙間は、球状体１８の直径よりも小さいため、各球状体１８は、脱落防止壁１２ｂの内側に維持される。従って、各球状体１８は、各脱落防止壁１２ｂとフランジ部１４ｂによって囲まれた空間内に配置されることになり、球状体１８はこの空間内で自由に移動可能な状態にされる。

この状態においてカメラ１に衝撃力が作用した場合には、球状体１８は空間内で移動され、脱落防止壁１２ｂの内壁面やフランジ部１４ｂの表面に衝突する。この衝突においてフランジ部１４ｂの表面等に作用する衝撃力は、球状体１８に作用する慣性力のみに基づくものとなる。ここで、球状体１８の質量は非常に小さいため、フランジ部１４ｂの表面等に作用する衝撃力も非常に小さなものになる。これにより、フランジ部１４ｂの表面等の球状体１８の受面の損傷も防止される。また、衝撃保護状態においては、移動枠１４の移動が係止されているため、比較的質量の大きい移動枠１４及び像振れ補正用レンズ１６がレンズ鏡筒６内でガタついて、移動枠１４や周囲の部材の損傷が防止される。

次に、衝撃判定手段３８からの衝撃判定信号が停止した後、所定時間経過すると、コントローラ３６は、カメラ１を通常の使用状態に移行させる。即ち、コントローラ３６は、レンズ鏡筒６の中胴６ｂをカメラ本体部４から突出するように移動させる。これにより、保護ピン２８の基端拡径部２８ｂが内胴６ｃから離れ、保護ピン２８は保護ピン付勢バネ３０の付勢力により、カメラ本体部４に向かって移動される。保護ピン２８が移動されると、その先端拡径部２８ａは移動枠１４から離れ、球状体１８は、可動部付勢バネ２６の付勢力によって、再び、固定枠１２と移動枠１４の間に挟持されるようになる。

本発明の実施形態のカメラによれば、衝撃判定手段が、角速度検出値及びその所定期間に亘る変動幅に基づいて、カメラに衝撃が加わる虞があることを判定しているので、カメラの落下等を確実に検知することができる。

また、本実施形態のカメラによれば、角速度検出値の絶対値が、第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上である場合には、角速度検出値の変動幅に関わりなく衝撃判定信号を出力するので、カメラに撮影が不可能なほどの角速度が生じた場合にも、レンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させ、衝撃から保護することができる。

さらに、本実施形態のカメラによれば、衝撃保護状態において、移動枠が係止されるので、球状体及びその受面の損傷を防止することができる。
また、本実施形態のカメラによれば、ジャイロが検出した角速度の信号に基づいて衝撃を判定しているので、衝撃判定用に特別なセンサを設ける必要がない。

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。

また、上述した実施形態においては、移動枠を保護ピンによって係止していたが、種々の方法で移動枠を係止することができる。例えば、移動枠の周囲に係止用のリングを配置しておき、係止が必要なとき、このリングを回転させて移動枠と係合させ、移動枠を係止しても良い。或いは、移動枠を回転駆動可能に構成しておき、係止が必要なとき移動枠を回転させ、移動枠の周囲に配置した係止用の受部と係合させて、移動枠を係止しても良い。

本発明の実施形態によるカメラの使用状態における断面図である。 本発明の実施形態によるカメラの衝撃保護状態である収納状態における断面図である。 移動枠が像振れ防止制御の動作中心位置にあるアクチュエータの正面図である。 図３のIV−IV線に沿う側面断面図である。 ジャイロから出力された電気信号の処理を示すブロック図である。 信号電圧と角速度検出値の関係を示すグラフである。 衝撃判定手段に内蔵されている微小揺れ判定手段における処理を説明する図である。 カメラが撮影者によって保持されている場合における、カメラの振れ角速度を模式的に示す図である。 撮影者によって保持されていたカメラが、撮影者の手から離れて落下した際の角速度の変化の一例を示す図である。 自由落下するカメラの位置を時系列で示すグラフである。

符号の説明

１ 本発明の実施形態のカメラ
２ レンズユニット部
４ カメラ本体部
６ レンズ鏡筒
６ａ 外胴
６ｂ 中胴
６ｃ 内胴
８ 撮像用レンズ
１０ アクチュエータ（像振れ防止手段）
１２ 固定枠（固定部）
１２ａ 端面（可動部支持面）
１２ｂ 脱落防止壁
１４ 移動枠（可動部）
１４ａ 円筒部
１４ｂ フランジ部
１４ｃ 係合凹部
１６ 像振れ補正用レンズ
１８ 球状体（可動部支持手段）
２０ａ、２０ｂ 駆動用コイル
２２ａ、２２ｂ 駆動用磁石
２４ａ、２４ｂ ホール素子
２６ 可動部付勢バネ（付勢手段）
２８ 保護ピン
２８ａ 先端拡径部
２８ｂ 基端拡径部
３０ 保護ピン付勢バネ
３４ ジャイロ（角速度検出手段）
３６ コントローラ
３８ 衝撃判定手段
４０ ハイカットフィルタ
４２ 前段アンプ
４４ ローカットフィルタ
４６ 後段アンプ
４８ Ａ／Ｄ変換器
５０ 積分手段
５２ 微小揺れ判定手段

Claims (9)

1. 衝撃保護機能付きカメラであって、
   カメラ本体部と、
   このカメラ本体部に取り付けられたレンズ鏡筒と、
   このレンズ鏡筒又は上記カメラ本体部の角速度を検出する角速度検出手段と、
   この角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が所定の第１閾値以上であり、且つ過去の所定期間に亘る角速度検出値の変動幅が所定の変動幅以下である場合に、衝撃判定信号を出力する衝撃判定手段と、
   この衝撃判定手段から衝撃判定信号が出力されると、上記カメラ本体部又は上記レンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる制御手段と、
   を有することを特徴とするカメラ。
2. 上記衝撃判定手段は、上記角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が、上記第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上である場合には、上記角速度検出値の変動幅に関わりなく上記衝撃判定信号を出力する請求項１記載のカメラ。
3. 上記制御手段は、上記レンズ鏡筒を上記カメラ本体部に向かって沈み込ませることにより上記レンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる請求項１又は２記載のカメラ。
4. さらに、上記レンズ鏡筒内に配置された像振れ補正用レンズを、上記レンズ鏡筒の光軸に直交する平面内で移動させ像振れを防止する像振れ防止手段を有し、上記制御手段は、上記像振れ補正用レンズを係止することにより上記レンズ鏡筒を衝撃保護状態に移行させる請求項１乃至３の何れか１項に記載のカメラ。
5. 上記像振れ防止手段は、上記カメラ本体部の角速度を検出する角速度センサを備え、この角速度センサの検出値に基づいて上記像振れ補正用レンズを移動させるように構成されており、上記角速度センサが上記角速度検出手段としても機能する請求項４記載のカメラ。
6. レンズ鏡筒内に配置された像振れ補正用レンズをその光軸に直交する平面内で移動させ、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、
   この可動部を上記光軸に直交する平面内で移動可能に支持する可動部支持手段と、
   上記レンズ鏡筒の角速度を検出する角速度検出手段と、
   この角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が所定の第１閾値以上であり、且つ過去の所定期間に亘る角速度検出値の変動幅が所定の変動幅以下である場合に、衝撃判定信号を出力する衝撃判定手段と、
   上記角速度検出手段によって検出された角速度検出値に基づいて、上記可動部を移動させて像振れを防止すると共に、上記衝撃判定手段から衝撃判定信号が出力された場合には、上記可動部を係止する制御手段と、
   を有することを特徴とするアクチュエータ。
7. 上記衝撃判定手段は、上記角速度検出手段によって検出された角速度検出値の絶対値が、上記第１閾値よりも大きい所定の第２閾値以上である場合には、上記角速度検出値の変動幅に関わりなく上記衝撃判定信号を出力する請求項６記載のアクチュエータ。
8. レンズ鏡筒と、
   このレンズ鏡筒の内部に配置された請求項６又は７記載のアクチュエータと、
   を有するレンズユニット。
9. カメラ本体部と、
   請求項８記載のレンズユニットと、
   を有するカメラ。

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