JP2519978Y2

JP2519978Y2 - 角加速度センサおよびこの角加速度センサを用いたカメラの像ブレ補正装置

Info

Publication number: JP2519978Y2
Application number: JP362390U
Authority: JP
Inventors: 茂男榎本; 民則小田野
Original assignee: 旭光学工業株式会社
Priority date: 1990-01-19
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2005-01-19
Also published as: JPH0396617U

Description

【考案の詳細な説明】「技術分野」本考案は、角加速度センサおよびこの角加速度センサ
を用いたカメラの像ブレ補正装置に関する。

「従来技術およびその問題点」カメラで特に手持ちの撮影を行なう場合には、構え方
が不完全であるとき、暗い被写体でスローシャッタのと
き、撮影者が動きながら撮影するとき等に手ブレによる
光軸ブレが起こりやすい。手ブレの発生した写真は、画
像が流れて極めて見苦しい。この手ブレは、ハード面か
らはレンズを明るくしたりフィルム感度を上げてシャッ
タスピードを高めることにより、またソフト面からは撮
影者の習熟によりある程度防ぐことができるが、いずれ
も限度がある。

この手ブレによる像ブレを防止するために、既に、カ
メラに加わる角加速度を検知し、この角加速度に応じて
補正レンズをカメラブレの生じた方向と反対の方向に変
位させることにより、画像ブレの発生を防止するカメラ
の像ブレ補正装置が提案されている。

この像ブレ補正装置の動作原理は、十分手ブレによる
像ブレを防止し得るものであり、実験レベルでは効果の
確認がされている。しかし実機に搭載するには、特にそ
の角加速度センサの小型化、高性能化が不可欠であり、
従来の角加速度センサは、この要求に応えることができ
なかった。

「考案の目的」本考案は、小型で高性能な角加速度センサおよびこれ
を用いたカメラの像ブレ補正装置を得ることを目的とす
る。

また本考案は、特願平1-84318号で本出願人が提案し
た角加速度センサを改良することを目的とする。

「考案の概要」本考案の角加速度センサは、長さ方向の中央付近に回
動軸を持ち、両端にそれぞれ永久磁石を有するセンサア
ームと；一方の永久磁石に対向して設置された磁気セン
サと；他方の永久磁石に対向し、磁束が巻線と鎖交する
ように設置されたコイルと；上記センサアームに沿う直線部と、この直線部の両端
からセンサアーム内方に延びる折曲部とを有し、該セン
サアームの両側に対称に位置する一対の半割ヨーク部材
と；を備えており、この一対の半割ヨーク部材は、その
一端部の折曲部どうしが上記コイルの中心中空部におい
て当接し、他端部の折曲部どうしが、上記磁気センサの
外側において当接した状態で、上記センサアームに固定
されている。

本考案のカメラの像ブレ補正装置は、カメラの撮影光
学系の全部または一部を構成し、光軸と略直交する方向
に移動可能に支持された補正レンズと；カメラに加わる
角加速度を検知して、撮影光学系のブレを打ち消すため
の駆動信号を補正レンズに与える角加速度センサとを有
するカメラの像ブレ補正装置において、この角加速度セ
ンサを用いたことを特徴としている。

本考案の角加速度センサは、直接的には、カメラの像
ブレ補正装置用に開発されたものであるが、カメラとは
無関係の用途にも使用できる。

「考案の実施例」以下図示実施例について本考案を説明する。

カメラの像ブレ補正装置は、基本的には、カメラに加
わる角加速度を検知し、この角加速度に応じて、補正レ
ンズをブレを打ち消す方向に駆動するものであり、その
駆動源としてボイスコイルを使用したものが知られ、さ
らに本出願人が別途特許出願しているバイモルフ圧電板
を駆動源としたもの、その他が知られている。これらは
いずれも、カメラに加わる角加速度を検知して、像ブレ
をなくすべく、補正レンズを駆動するものである点で同
一である。

本考案は、特に角加速度を検出するための角加速度セ
ンサに特徴があり、補正レンズの駆動源を問うものでは
ないが、まず第5A図、5B図について、バイモルフ圧電板
を駆動源としたカメラの像ブレ補正装置の原理を説明す
る。

カメラの主撮影レンズ21の前または後には、補正レン
ズ22が位置している。この補正レンズ22は主撮影レンズ
21とともに撮影光学系を構成する。補正レンズ22は補正
レンズ枠23に固定されている。

この補正レンズ22の側部には、一端を固定物24に固定
して水平方向に伸びるバイモルフ圧電板25が位置し、こ
のバイモルフ圧電板25の他端部（自由端部）が補正レン
ズ枠23に固定されている。バイモルフ圧電板25は周知の
ように、印加する駆動電圧の極性に応じて上下に湾曲
し、その湾曲量（自由端の変位量）は、駆動電圧の大小
によって制御できる。主撮影レンズ21と補正レンズ22の
光軸は、バイモルフ圧電板25に電圧を印加しないとき、
一致する。

上記構成の装置は従って、バイモルフ圧電板25に駆動
電圧を印加することにより、補正レンズ枠23を介して補
正レンズ22を上下に変位させることができる。

いまカメラブレによって主撮影レンズ21が上下方向に
変位し光軸ブレが発生したとすると、それに伴いフィル
ム上においても同方向の画像ブレが発生するが、この画
像ブレを補正するに足る極性と大きさの駆動電圧をバイ
モルフ圧電板25に与えることにより、光軸ブレをキャン
セルし、フィルム面上の画像を不動にすることができ
る。あるいは少なくとも、カメラブレによる画像ブレを
小さくすることができる。バイモルフ圧電板25に加える
べき駆動電圧は、カメラブレの大きさと加速度を検出し
て決定する。

26は、補正レンズ枠23の過剰変位を防止するストッパ
部材で、補正レンズ枠23のストッパ突起27に対応する、
上下の一対のストッパ腕28、29を有する。カメラに外的
ショックが加わったとき等に、バイモルフ圧電板25に過
度な変形が生じるのを防止するものである。

低廉なカメラ等では、主撮影レンズ21と補正レンズ22
を分離せず、例えば単玉非球面成形レンズによって主撮
影レンズ21と補正レンズ22を兼用させることが可能であ
る。

上記の例は、カメラブレが通常上下方向に生じること
から、補正レンズ22の変位方向を上下方向としたもので
あるが、特殊な用途には、別の方向に補正レンズ22を変
位させることもできる。さらに補正レンズ枠23に対して
直交する関係で一対のバイモルフ圧電板25を設け、補正
レンズ22を直交二方向に移動可能とすることもできる。

次に以上のバイモルフ圧電板25に駆動信号を与えるた
めの角加速度センサ１の実施例を第１図ないし第４図に
ついて説明する。

筒状または箱状のセンサ外装２内には、高透磁率材料
からなるセンサアーム３が位置し、このセンサアーム３
はその長手方向の中心位置近傍の平衡位置が回動軸４で
支持されている。回動軸４は、ピポット軸受等の極めて
回転抵抗の少ない軸受から構成されており、センサアー
ム３は、この回動軸４の回りに良好に回転バランスが取
れている。

このセンサアーム３の両端部には、それぞれ永久磁石
５、６が固定されている。この永久磁石５、６は、セン
サアーム３の両端部に形成した磁石挿入溝3aに嵌着され
る。この挿入溝3aと永久磁石５、６はその寸法が正確に
形成されていて、かつ永久磁石５、６は希土類磁石等の
十分強力な磁石からなっている。このため特別な接着剤
を要することなく、高透磁率材料からなるセンサアーム
３に磁気吸引力により固定することができる。

他方、外装２には、この永久磁石５に対向させてホー
ル素子、MR素子等の磁気センサ７が固定され、永久磁石
６に対向させてコイル８が固定されている。永久磁石６
とコイル８は、永久磁石６の磁束がコイル８の巻線に鎖
交する関係で設置されている。すなわちコイル８へ電流
を流すと、センサアーム３に回転力が発生する関係であ
る。

磁気センサ７は、その正面中央に永久磁石５が位置し
ているとき、つまりセンサアーム３が図の平衡位置にあ
るときには出力を生じないが、センサアーム３が回動し
て永久磁石５の位置がずれると、そのずれ量と方向とに
応じた出力が得られる。

以上の基本構成は、上記特願平1-84318号で本出願人
が提案した角加速度センサである。本考案は、以上の構
成に加え、さらにセンサアーム３の両側に、磁束誘導部
材からなる一対の半割ヨーク部材９を固定したこと、お
よびその固定構造を特徴としている。この一対の半割ヨ
ーク部材９は、センサアーム３に沿う直線部9aと、この
直線部9aの両端からセンサアーム内方に延びる折曲部9b
とを有して扁平なコ字状をしていて、センサアーム３の
長手方向の中心線に関して対称に位置している。直線部
9aには、一対の装着孔9cが穿けられており、他方、セン
サアーム３には、これらの装着孔9cに嵌まるヨーク部材
固定突起3bが形成されている。一対の半割ヨーク部材９
は、これらの装着孔9cと固定突起3bの嵌合関係および永
久磁石５、６による磁気吸引力によってセンサアーム３
に固定される。そして、この固定状態では、一対の半割
ヨーク部材９の両端の折曲部9bが互いに当接し、かつ、
そのセンサアーム３の一端部のそれら（折曲部9b）は、
コイル８の中心中空部8a内に位置し、他端部のそれら
は、磁気センサ７の背面に位置している。つまり、磁気
センサ７は、全体としてコ字状を成す一対の半割ヨーク
部材９の内側に位置する。

以上のようにセンサアーム３に固定され、永久磁石
５、６を囲むヨーク部材９は、永久磁石からの漏洩磁束
を減じて磁束の有効利用を図るために効果があり、また
このヨーク部材は一対の半割ヨーク部材９から成ってい
て、これがセンサアーム３に固定されるために、構造が
単純で、組立作業が容易である。

第４図は、この各加速度センサ１の磁気センサ７およ
びコイル８を含む駆動回路である。磁気センサ７の出力
端子7a、7bには、永久磁石５の移動方向と量に応じた出
力が生じ、この両出力が差動アンプ10に入力される。こ
の差動アンプ10の出力は、コイル８に入力され、コイル
８に連なる抵抗11の両端の電圧が積分回路12、13および
増幅器14を介してバイモルフ圧電板25に与えられる。

角加速度センサ１は、第３図に示すように、カメラ15
内に設置される。すなわちカメラ15を水平にして撮影す
るとき、センサアーム３が垂直になる位置関係で、かつ
回動軸４が光軸と垂直になる位置関係で設けられる。

いま写真撮影時に何らかの原因で、点Ｐを中心とする
回転運動のカメラブレが生じ、光軸Ｏが時間の関数θ
（ｔ）だけブレてＯ′の位置になったとする。説明のた
めθ（ｔ）は極端に大きく描いてある。もし角加速度セ
ンサ１のコイル８に電流を流さなければ、センサアーム
３は慣性のために破線で示すように地面に対して垂直を
保つ方向に回動しようとする。しかし本装置は、第４図
の回路によりセンサアーム３が常に光軸に対して垂直を
保つように動作し、プレ角度θ（ｔ）の角加速度d²θ／
dt²に比例した出力を得ることができる。この理由を以
下に説明する。

第３図のように光軸ブレθ（ｔ）が生じると、慣性の
ため、永久磁石５は磁気センサ７の素子面中央からず
れ、素子７の出力端子7a、7bには、電位差が発生する。
この電位差は差動アンプ差動アンプ10に入力されて増幅
され、増幅された電圧は、コイル８と抵抗11の直列回路
に入力される。そしてこのときコイル８に流れる電流に
より、永久磁石６を介してセンサアーム３に回転力が加
わり、永久磁石５が磁気センサ７の素子面中央に戻るよ
うに作用する。つまり、コイル８に直列に接続された抵
抗11の両端には、光軸ブレθ（ｔ）に伴って発生するセ
ンサアーム３の慣性力に打ち勝って、永久磁石５を磁気
センサ７の素子面中央に保つに必要な電流値に比例した
電圧が発生する。この電圧は光軸ブレθ（ｔ）の角加速
度d²θ／dt²に比例する。従ってこの電圧を積分回路1
2、13に通すと、積分回路13の出力には、光軸ブレ量θ
（ｔ）に比例した出力が得られる。この出力を増幅器14
で増幅した後、例えば第5A、5B図で説明したバイモルフ
圧電板25に入力すれば、光軸ブレの量に対応した量だけ
補正レンズ22を移動させて、画像ブレの発生を防止し、
あるいは少なくとも画像ブレを小さくすることができる
こととなる。

そして本考案の角加速度センサ１は、永久磁石５、６
を囲むヨーク部材９がセンサアーム３に固定されている
から、これらの永久磁石からの漏洩磁束を減じて磁束の
有効利用を図るために効果があり、特に永久磁石６から
の磁束は殆どすべてコイル８と鎖交させることができる
からコイル８に流れる電流は微小であっても動作が可能
となる。また磁気センサ７を通過する磁束も多くなり磁
気センサの感度も向上するから、回路系の増幅度を低下
させることが可能となり、動作の安定性向上と低雑音化
に効果があり、低電圧、低容量の電源でも使用できる。
さらに外部への漏洩磁束が減るために、鉄製の部材が近
付いても、影響を受けない。

なお前述のように、撮影時に発生する光軸ブレは、シ
ャッタボタンの押し下げ動作によって発生する上下方向
のものが多いため、上記実施例では、上下方向の光軸ブ
レを対象に本考案を説明した。しかしさらに左右方向の
光軸ブレも検出する場合には、カメラの例えば底部付近
に、回動軸４が光軸Ｏおよび地面に対して垂直になるよ
うにして角加速度センサ１を設置し、補正レンズ22を直
交関係の一対のバイモルフ圧電板25によって駆動するよ
うにすればよい。

以上の角加速度センサ１は、カメラの像ブレ補正装置
以外の用途にも使用できる。この場合には、増幅器14の
出力を角加速度（の関数）として出力すればよい。例え
ば、小型船舶（模型を含む）の揺れ防止用の角加速度セ
ンサとして使用し得る。

また第5A、5B図に示した補正レンズの駆動機構は、一
例を示すものであり、本考案は、補正レンズ駆動機構の
構成の如何を問うものではない。

「考案の効果」以上のように本考案の角加速度センサは、１個だけで
一軸方向の角度ブレを検出でき、しかも動作中は、原理
的に殆どセンサアームの回転軸回りの回動量を必要とし
ないから厚みを薄くできる。またヨーク部材が永久磁石
を囲むようにしてセンサアームに設けられているから、
これらの永久磁石からの漏洩磁束を減じて磁束の有効利
用を図ることができ、特にコイル側の永久磁石からの磁
束は殆どすべて該コイルと鎖交させることができるから
コイルに流れる電流は微小であっても動作が可能とな
る。また磁気センサを通過する磁束も多くなり磁気セン
サの感度も向上するから、回路系の増幅度を低下させる
ことが可能となり、動作の安定性向上と低雑音化を図る
ことができ、かつ低電圧、低容量の電源でも使用でき
る。さらに外部への漏洩磁束が減るために、鉄製の部材
が近付いても、出力値に影響を受けない。そして、この
ヨーク部材は、一対の半割ヨーク部材として構成されて
おり、その両端の折曲部どうしが、一方はコイルの中心
中空部内において当接し、他方は磁気センサの外側にお
いて当接するようにして、センサアームに固定されてい
るために、固定構造が簡易で、組立が容易である。

またこの角加速度センサは小型に構成できるから、こ
れをカメラの像ブレ補正装置に搭載することが十分可能
であり、その検出加速度によって補正レンズを駆動する
ことにより、より効果的に像ブレをなくした像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の角加速度センサの実施例を示す断面
図、第２図は同分解斜視図、第３図は第１図、第２図の角加速度センサを搭載したカ
メラの側面図、第４図は本考案の角加速度センサの駆動回路、第5A図はカメラの像ブレ補正装置の原理を示す正面図、第5B図は第5A図の平面図である。１……各加速度センサ、２……外装、３……センサアー
ム、3a……磁石挿入溝、3b……ヨーク部材固定突起、４
……回動軸、５、６……永久磁石、７……磁気センサ、
８……コイル、8a……中心中空部、９……半割ヨーク部
材、9a……直線部、9b……折曲部、9c……装着孔、11…
…抵抗、12、13……積分回路、14……増幅器、21……主
撮影レンズ、22……補正レンズ、23……補正レンズ枠、
24……固定物、25……バイモルフ圧電板、26……ストッ
パ部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｍ

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】長さ方向の中央付近に回動軸を持ち、両端
にそれぞれ永久磁石を有するセンサアームと；一方の永久磁石に対向して設置された磁気センサと；他方の永久磁石に対向し、磁束が巻線と鎖交するように
設置されたコイルと；上記センサアームに沿う直線部と、この直線部の両端か
らセンサアーム内方に延びる折曲部とを有し、該センサ
アームの両側に対称に位置する一対の半割ヨーク部材
と；を備え、この一対の半割ヨーク部材は、その一端部の折曲部どう
しが上記コイルの中心中空部において当接し、他端部の
折曲部どうしが、上記磁気センサの外側において当接し
た状態で、上記センサアームに固定されていることを特
徴とする角加速度センサ。
【請求項２】カメラの撮影光学系の全部または一部を構
成し、光軸と略直交する方向に移動可能に支持された補
正レンズと；カメラに加わる角加速度を検知して、撮影光学系のブレ
を打ち消すための駆動信号を補正レンズに与える角加速
度センサとを有するカメラの像ブレ補正装置であって、上記角加速度センサが、長さ方向の中央付近に回動軸を持ち、両端にそれぞれ永
久磁石を有するセンサアームと；一方の永久磁石に対向して設置された磁気センサと；他方の永久磁石に対向し、磁束が巻線と鎖交するように
設置されたコイルと；上記センサアームに沿う直線部と、この直線部の両端か
らセンサアーム内方に延びる折曲部とを有し、該センサ
アームの両側に対称に位置する一対の半割ヨーク部材
と；を備え、この一対の半割ヨーク部材は、その一端部の折曲部どう
しが上記コイルの中心中空部において当接し、他端部の
折曲部どうしが、上記磁気センサの外側において当接し
た状態で、上記センサアームに固定されていることを特
徴とするカメラの像ブレ補正装置。