JP4719964B2

JP4719964B2 - 像ブレ補正装置

Info

Publication number: JP4719964B2
Application number: JP2000291708A
Authority: JP
Inventors: 健太郎寺尾; 徹治鎌田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP2002099017A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラ等の光学機器に好適に用いられる被写体像のブレを補正する像ブレ補正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のブレ補正装置は、振れ検出センサによって検出した振れ信号に基づいて、ブレ補正光学系を光軸に垂直な面内に、アクチュエータによりシフト移動させることによって、像のブレを補正するものが公知である（例えば、特公平７−１１７６７６号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の装置は、ブレ補正を行わないときには、アクチュエータによる拘束がとかれ、光軸に垂直な面内で自由に動けるようになるので、以下のような問題が生じる。
例えば、ブレ補正装置を搭載したカメラは、持ち運ぶときに、又は、誤って落としたときに、ブレ補正光学系が動いてしまい、機構内で衝突して破損する等のおそれがあった。
また、このカメラは、ブレ補正を行わずに撮影すると、ブレ補正光学系が自重により可動範囲の下方に位置してしまうので、像が劣化した状態で撮影することとなってしまう。
【０００４】
この問題を解決するために、ブレ補正光学系を鏡筒に対して固定させるロック（係止）機構が提案されている（例えば、特開平８−２１１４３６号等）。この装置は、可動部側に突起を持たせ、その突起の外側で固定部側に支持された円環状部材を設けてあり、この円環状部材には、突起が可動部の可動範囲で動いても接触しない非接触箇所と、その非接触箇所よりも内側に入り込んだ部分が設けてある。また、この円環状部材には、回転方向へ駆動させるアクチュエータが設けられており、その円環状部材を回転させて、突起を放射方向から押さえつけることにより、可動部をロック位置へと案内している。
【０００５】
また、他のロック機構を備えた装置（例えば、特開平６−６７２７４号）も知られている。この装置は、可動部側に斜面状になったロック穴部を設け、そのロック穴部に対して、固定部側から棒状のロック部材を挿入することにより、可動部を所望のロック位置まで移動させている。
【０００６】
すなわち、前記何れの装置とも、ロック動作の際に、ロック機構を駆動させるためのアクチュエータの力で、ブレ補正光学系及びブレ補正光学系を保持する保持枠を、所望のロック位置まで移動させなければならない。
また、仮に、ロック動作を、例えばバネ等の弾性部材で行うにしても、ロック解除動作時に、そのバネにブレ補正光学系及び枠体を持ち上げることを可能にする弾性エネルギーを、アクチュエータによりチャージしなければならない。
【０００７】
ここで、例えば、実使用上、人間が一瞬と感じ、違和感を覚えないといわれる２０ｍｓ程度の動作時間での、ロック機構の動作について考えてみる。
ブレ補正装置は、２０ｍｓ前後で可動できるようにするためには、当然ではあるが、最低でも２０ｍｓ以下でロック解除動作及びバネチャージを完了させなければならず、そのためには、高出力の得られる高価で大型のアクチュエータを使用しなければならず、また、大電力を消費する。
【０００８】
このようなことは、小型軽量、省電力、低コストの観点から好ましくない。また、小型軽量低コストが求められる携帯機器では、大型で大電力を供給する電源を搭載することは好ましくない。この問題を解決するために、ロック機構の動作時間を延ばした場合に、使用者が故障との誤認識をする可能性等、ブレ補正装置を設けたことにより、逆に、不便に感じる危険性が高くなり、好ましくない。
【０００９】
一方、後者の装置については、さらに、斜面部で可動部を支持しなければならず、ロック部材は、可動部の自重により、ロック穴部から抜ける方向にかかる力を排除することができず、衝撃等によりさらなる力が加わった場合に、容易に抜けてしまうことがあり、ロック状態を維持できない危険性がある。
【００１０】
本発明の課題は、ブレ補正光学系を所望のロック位置にロックする場合、又は、ロック解除をする場合に、大型の専用アクチュエータを必要とせず、小スペース、省電力で、しかも、短い時間で確実なロック動作及びロック解除動作が可能となる像ブレ補正装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、移動することにより像ブレを補正するブレ補正光学系（３）と、前記ブレ補正光学系を駆動するブレ補正アクチュエータ（３０，３１）と、前記ブレ補正光学系と一体に設けられた第１係合部（６ｄ）と、前記第１係合部と係合可能な第２係合部（１０１）とを有し、前記第１係合部と前記１係合部とを係合させることにより前記ブレ補正光学系の移動範囲を制限するロック状態と、前記第１係合部と前記第２係合部との係合を解除することにより前記ブレ補正光学系の移動範囲の制限を解除する非ロック状態とを実現可能なロック部と、前記ロック状態における前記第１係合部と前記細２係合部とのガタ範囲の略中心位置に対応する位置を記憶する記憶部（８３）と、前記ロック状態と前記非ロック状態とを切換えるときに、前記記憶部に記憶されている位置に基づいて、前記ブレ補正アクチュエータの駆動を制御する制御部（８１）とを含む像ブレ補正装置において、前記ロック状態において前記第１係合部と前記第２係合部とが前記ガタ範囲の一端側に押し当てられているときの前記ブレ補正光学系の位置に対応する第１位置と、前記ロック状態において前記第１係合部と前記第２係合部とが前記ガタ範囲の他端側に押し当てられているときの前記ブレ補正光学系の位置に対応する第２位置とを検出可能な位置検出部を有し、前記記憶部は、前記第１位置と前記第２位置とに基づいて演算された前記ガタ範囲の略中心位置を記憶すること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の像ブレ補正装置において、前記記憶部は、不揮発性のメモリであること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の像ブレ補正装置において、前記第１の係止部及び前記第２の係止部の一方は、略円柱形状のピンであり、他方は、前記ピンが挿入可能な有底穴又は貫通孔であること、を特徴とする像ブレ補正装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図５は、本発明の実施形態によるブレ補正装置が内蔵されたカメラシステム（カメラ１とレンズ２）を示す断面図である。
カメラ１は、レンズ２が着脱可能である。レンズ２は、第一のレンズ群２０１、第二のレンズ群２０２、第三のレンズ群２０３、第四のレンズ群２０４、第五のレンズ群２０５、第六のレンズ群２０６及び絞り２０７を含む６群構成のズームレンズである。
【００１５】
このレンズ２は、変倍時において、第一のレンズ群２０１、第三のレンズ群２０３、第五のレンズ群２０５、第六のレンズ群２０６及び絞り２０７が、光軸Ｉと同じ方向（矢印Ｘの方向）に移動することによって変倍を行う。
第一のレンズ群２０１は、光軸Ｉと同じ方向（矢印Ｘの方向）に移動することによって、像面１a に被写体の像を結ぶ焦点調節レンズ群である。
第二のレンズ群２０２及び第四のレンズ群２０４は、変倍時及び焦点調節時に、矢印Ｘの方向への移動は行わない。第二のレンズ群２０２は、ブレ補正レンズ３及び非ブレ補正レンズ４、５からなる。ブレ補正レンズ３は、光軸Ｉと垂直な方向（矢印Ｙの方向）と紙面に垂直な方向に駆動することによって像のブレを補正するレンズである。
【００１６】
図６、図７、図８は、本実施形態に係るブレ補正装置のブレ補正レンズ３を駆動する駆動機構を示す図である。
ブレ補正レンズ３は、レンズ枠６に固定されている。レンズ枠６は、ヴォイスコイルモータ（ＶＣＭ）３０、３１によって、図６におけるＢｙの方向及びＢｘの方向に駆動される。このレンズ枠６には、２つのコイル１２、１６が固定されている。
【００１７】
ヴォイスコイルモータ３０は、図７に示すように、ヨーク１３、コイル１２、永久磁石１４及びヨーク１５により構成されている。ヨーク１３は、レンズ枠８に固定されている。ヨーク１５は、ベース部材７に固定されており、永久磁石１４は、ヨーク１５上に固定されている。コイル１２は、ヨーク１３と永久磁石１４の間に配置されている。
よって、コイル１２に電流を流すことにより、コイル１２は、図６におけるＢｙの方向に力を受けて、ブレ補正レンズ３を駆動する。
【００１８】
同様に、ヴォイスコイルモータ３１は、ヨーク１７、コイル１６、永久磁石１８、ヨーク１９により構成されている。ヨーク１７は、レンズ枠８に固定されている。ヨーク１９は、ベース部材７に固定されており、永久磁石１８は、ヨーク１９上に固定されている。コイル１６は、ヨーク１７と永久磁石１８の間に配置されている。
よって、コイル１６に電流を流すことにより、コイル１６は、図６におけるＢｘの方向に力を受けて、ブレ補正レンズ３を駆動する。
【００１９】
レンズ枠６は、図６に示すように、ガイド軸９にフック部６ｄ、６ｅで係合しており、レンズ枠６は、ガイド軸９に対して、ガイド軸９の長手方向に移動自在である。このガイド軸９は、ガイドアーム１０に回転自在に固定されている。ガイドアーム１０は、図８に示すように、ベース部材７に固定された軸１１に、その軸回りに回転自在に固定されている。
従って、レンズ枠６は、ガイド軸９により光軸Ｉ回りの回転が規制されているが、ガイド軸９の長手方向に移動可能であり、しかも、ガイド軸９がその長手方向と略直角方向に変位可能であるので、Ｂｙ方向とＢｘ方向の両方向に、移動可能である。
【００２０】
更に、レンズ枠６は、ブレ補正レンズ３の回りに配置した３つの摺動材に、３つのバネ６０ａ、６０ｂ、６０ｃで付勢されている。これを図６、図８で詳細に説明する。
レンズ枠６は、摺動材組み込み部６ａ、６ｂ、６ｃの内部に、摺動材５０ａ、５０ｂ、５０ｃが組み込まれている。この摺動材５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、材料自身に摺動性のある材料、例えば、ポリアセタール系の樹脂によって作製されている。
【００２１】
ベース部材７には、それぞれ摺動材５０ａ、５０ｂ、５０ｃの相対する位置に、硬度の高い金属からなる摺動材受け部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃがそれぞれ固定されている。摺動材受け部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃは、例えば、表面処理の必要のないステンレス材が用いられている。
【００２２】
レンズ枠６は、レンズ枠６のバネ掛け部６ａ’、６ｂ’、６ｃ’と、ベース部材７のバネ掛け部７ａ、７ｂ、７ｃに掛け渡されたバネ６０ａ、６０ｂ、６０ｃによって、摺動材５０ａ、５０ｂ、５０ｃを介して、摺動材受け部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃに付勢されている。
従って、レンズ枠６は、低負荷でしかも滑らかに移動可能にベース部材７に支持されている。
【００２３】
なお、図７，図８には図示していないが、ベース部材７は、非ブレ補正レンズ５を固定支持している。また、非ブレ補正レンズ４は、レンズ枠８に固定されている。
ベース部材７は、レンズ枠８に対する係合部７ｈを備えている。同様に、レンズ枠８は、ベース部材７に対する係合部８ａを備えている。そして、ベース部材７は、その係合部７ｈにレンズ枠８の係合部８a が係合しており、固定用ビス４０、４１、４２、により、スラスト方向から固定されている。
【００２４】
レンズ枠８がベース部材７に対して係合した状態で、ブレ補正レンズ３及び前述したブレ補正レンズ３を駆動する駆動機構は、非ブレ補正レンズ４、５、ベース部材７、レンズ枠８によりケーシングされた状態となる。
【００２５】
ブレ補正レンズ３の位置を検出するための位置センサは、図６、図７に示すスリットが設けられているスリット部材２４、２５、ＬＥＤ２０、２２、ＰＳＤ２１、２３により構成されている。スリット部材２４、２５は、レンズ枠６に固定されている。ＬＥＤ２０、２２は、レンズ枠８に固定されている。ＰＳＤ２１、２３は、ベース部材７に固定されている。ＬＥＤ２０、２２から発せられる光は、スリット部材２４、２５に設けられているスリットを通り、ＰＳＤ２１、２３に達する。
従って、ブレ補正レンズ３の移動した位置により、ＰＳＤ２１、２３に達する光の位置が移動し、ＰＳＤ２１、２３の出力信号が変化する。この信号により、ブレ補正レンズ３のＢｙ、Ｂｘ方向の位置を検出することができる。
【００２６】
次に、本実施形態に係るズレ補正装置のロック機構について説明する。
図１、２は、図６の矢印Ａの方向から見たＡ視図であって、図１は、本発明の実施形態に係るブレ補正装置のロック機構がレンズ枠６をロックしていない状態を示した図、図２は、本発明の実施形態に係るブレ補正装置のロック機構がレンズ枠６をロックしている状態を示した図である。
このロック機構１００は、ロックピン１０１、回転レバー１０２、ラッチソレノイド１０３、圧縮バネ１０４等とを備えている。
【００２７】
ロックピン１０１は、ベース部材７とピン支持部７ｄ、７ｅによって、光軸Ｉに略平行な方向に支持されている。レンズ枠６には、ロックピン１０１の径よりも若干大きいロック孔６ｄが設けられている。
また、係合コマ１０１ａとベース枠７の間には、ロックピン１０１の径よりも大きい圧縮バネ１０４が設けられている。圧縮バネ１０４は、係合部１０１ａを矢印Ｄの方向に付勢しており、ロックピン１０１は、常に、ロック解除される方向に力が掛かっている。
【００２８】
ラッチソレノイド１０３は、ベース部材７に取り付けられており、そのプランジャ１０３ａは、ロック時には光軸Ｉに略平行な矢印Ｄの方向に吸引される。このプランジャ１０３ａは、レバー先端部１０２ａを介して回転レバー１０２と係合している。
回転レバー１０２は、ベース枠７の回転支持部７ｅと、回転レバー孔１０２ｃを介して支持されており、回転支持部７ｅ及び回転レバー孔１０２ｃの略中心を軸として回転する。回転レバー１０２は、レバーのもう一方の先端部１０２ｂを介して、ロックピン１０１の係合部１０１ａと係合している。
【００２９】
ロック時においては、図２に示すように、まず、ラッチソレノイド１０３がプランジャ１０３ａを光軸方向に略平行な力Ｆで吸引する。これにより、プランジャ１０３ａは、レバー先端部１０２ａを矢印Ｄの方向に引っ張り、回転レバー１０２は、図２の時計回り（矢印Ｇ方向）に、回転支持部７ｅ及び回転レバー孔１０２ｃの略中心を軸として回転する。
すると、レバー先端部１０２ｂは、係合部１０１ａを、矢印Ｅの方向にバネ１０４の矢印Ｄ方向の力に打ち勝つ力で押さえつける。
以上の動作で、ロックピン１０１は、矢印Ｅの方向に動き、ロック孔６ｄに挿入され、ロックされた状態となる。
【００３０】
ロック解除時においては、図１に示すように、まず、ラッチソレノイド１０３の矢印Ｄ方向に、プランジャ１０３ａを吸引する力が非常に小さくなる。すると、バネ１０４の光軸Ｉに略平行な方向の矢印ｆの力に打ち勝つことができなくなり、上述したのとは、逆の動作を開始する。
よって、ロックピン１０１は、矢印Ｄの方向に動き、ロック孔６ｄから抜け、ロックが解除された状態となる。
【００３１】
図３は、図１、２を矢印Ｂの方向から見た図であり、工場出荷時において、ロック孔６ｄの略中心位置Ｃを求める方法を示したものである。
ロック孔６ｄに対して、ロックピン１０１をロック孔６ｄの径方向の片側に押し当てる状態、すなわち、ロックピン１０１がロック孔６ｄに対して、図３の１０１’の位置となるように、レンズ枠６を移動する。そのときに、レンズ枠６の位置を、ＰＳＤ２１、２３の出力から求めて、図７に示すＥＥＰＲＯＭ８３に記憶させる。
【００３２】
つぎに、ロック孔６ｄに対して、ロックピン１０１をロック孔６ｄの、先ほどとは径方向に反対となる位置に押し当てる状態、すなわち、ロックピン１０１がロック孔６ｄに対して、図３の１０１''の位置となるように、レンズ枠６を移動する。そのときに、レンズ枠６の位置を、ＰＳＤ２１、２３の出力から求めて、ＥＥＰＲＯＭ８３に記憶させる。
以上の２つの位置における記憶から、その位置の中点にあたる位置を、ロック孔６ｄの略中心位置Ｃであるとすることができ、この略中心位置ＣをＥＥＰＲＯＭ８３に記憶しておく。
【００３３】
レンズ側ＣＰＵ８１（図７参照）は、ロックする際には、ロックする直前に、ロックピン１０１の中心軸と、ロック孔６ｄの略中心位置Ｃとが一致するように、モータ駆動回路８２を介して、ヴォイスコイルモータ３０、３１を駆動して、レンズ枠６を移動した後に、ロック動作を開始し、ロックピン１０１をロック孔６ｄへ接触することなく挿入することができる。
【００３４】
また、レンズ側ＣＰＵ８１は、ロック解除する場合にも、ロックピン１０１の中心軸と、ロック孔６ｄの略中心位置Ｃとが一致するように、モータ駆動回路８２を介して、ヴォイスコイルモータ３０、３１を介してレンズ枠６を移動した後に、ロック解除動作を開始し、ロックピン１０１をロック孔６ｄへ接触することなく抜くことができる。
【００３５】
本実施形態のロック機構１００は、これらの動作により、ロックピン１０１を用いてレンズ枠６を所望のロック位置に移動させる必要がなく、ブレ補正シフト駆動用のヴォイスコイルモータ３０、３１を用いて所望のロック位置にレンズ枠６を移動させることができる。
また、ロックピン１０１とロック孔６ｄは、径方向に一定のクリアランスを設けてあるので、ロックピン１０１とロック孔６ｄはロック動作及びロック解除動作時において、接触することがなく、ロック動作及びロック解除動作の失敗をせずに、かつ、ロック動作及びロック解除用のアクチュエータは、大きな力を必要としないで、短い時間でロック動作及びロック解除動作が可能である。
【００３６】
図４は、ロック孔形状が平坦部になっている場合の図である。
レンズ枠６にかかる紙面に対して下向きの力Ｆｇは、平坦部に略垂直にかかることになる。したがって、ロックピン１０１に対して、矢印Ｄの方向に力がかかることは、非常にまれである。
また、衝撃等によって、力Ｆｇがさらに大きくなっても、ロックピン１０１が矢印Ｄの方向に力を受ける量は微小であり、ロック状態が意図せずに解除される可能性は、きわめて低いと言える。
【００３７】
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
ロックピン１０１は、その先端が平坦であると、加工が容易であり、また、図３で説明したロック孔６ｄに当てたときに、位置決めが正確にできると共に、ロック時の掛かり量が十分に確保することができる。しかし、上記の利点を害さない範囲で、ロックピン１０１の先端は、テーパー状になっていてもよい。
【００３８】
また、図３で説明したロック孔６ｄの略中心位置を記憶する動作は、工場出荷時に行なう例で説明したが、ブレ補正制御の初期化時、リセット時又はロック解除時等に毎回行なうようにしてもよい。これは、ＰＳＤ以外の素子を用いた場合に、基準位置がでなかったり、ドリフト等の影響を排除できるからである。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、ブレ補正光学系を所望位置にロックするときに、また、ロック解除するときに、大型の専用アクチュエータを必要とせず、小スペース、省電力で、しかも、短い時間で確実なロック動作及びロック解除動作を行なうことができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るブレ補正装置のロック機構がレンズ枠６をロックしていない状態を示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係るブレ補正装置のロック機構がレンズ枠６をロックしている状態を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係るブレ補正装置のロック機構が、工場出荷時において、ロック孔６ｄの略中心位置Ｃを求める方法を示したものである。
【図４】ロック孔形状が平坦部になっている場合の図である。
【図５】本発明の実施形態によるブレ補正装置が内蔵されたカメラシステム（カメラ１とレンズ２）を示す断面図である。
【図６】本実施形態に係るブレ補正装置のブレ補正レンズ３を駆動する駆動機構を示す図である。
【図７】本実施形態に係るブレ補正装置のブレ補正レンズ３を駆動する駆動機構を示す図である。
【図８】本実施形態に係るブレ補正装置のブレ補正レンズ３を駆動する駆動機構を示す図である。
【符号の説明】
３ブレ補正レンズ
４，５非ブレ補正レンズ
６レンズ枠
７ベース枠
８レンズ枠
９ガイド軸
１０ガイドアーム
１１軸
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ摺動材
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ摺動材受け部材
２４，２５スリット部材
２０，２２ＬＥＤ
２１，２３ＰＳＤ
３０，３１ヴォイスコイルモータ
８１レンズ側ＣＰＵ
８２モータ駆動回路
８３ＥＥＰＲＯＭ
１２，１６コイル
１３，１７ヨーク
１４，１８永久磁石
１５，１９ヨーク
１００ロック機構
１０１ロックピン
１０２回転レバー
１０３ラッチソレノイド
１０４圧縮バネ

Claims

移動することにより像ブレを補正するブレ補正光学系と、
前記ブレ補正光学系を駆動するブレ補正アクチュエータと、
前記ブレ補正光学系と一体に設けられた第１係合部と、前記第１係合部と係合可能な第２係合部とを有し、前記第１係合部と前記２係合部とを係合させることにより前記ブレ補正光学系の移動範囲を制限するロック状態と、前記第１係合部と前記第２係合部との係合を解除することにより前記ブレ補正光学系の移動範囲の制限を解除する非ロック状態とを実現可能なロック部と、
前記ロック状態における前記第１係合部と前記第２係合部とのガタ範囲の略中心位置に対応する位置を記憶する記憶部と、
前記ロック状態と前記非ロック状態とを切換えるときに、前記記憶部に記憶されている位置に基づいて、前記ブレ補正アクチュエータの駆動を制御する制御部とを含む像ブレ補正装置において、
前記ロック状態において前記第１係合部と前記第２係合部とが前記ガタ範囲の一端側に押し当てられているときの前記ブレ補正光学系の位置に対応する第１位置と、前記ロック状態において前記第１係合部と前記第２係合部とが前記ガタ範囲の他端側に押し当てられているときの前記ブレ補正光学系の位置に対応する第２位置とを検出可能な位置検出部を有し、
前記記憶部は、前記第１位置と前記第２位置とに基づいて演算された前記ガタ範囲の略中心位置を記憶すること、
を特徴とする像ブレ補正装置。
請求項１に記載の像ブレ補正装置において、
前記記憶部は、不揮発性のメモリであること、を特徴とする像ブレ補正装置。
請求項１又は請求項２に記載の像ブレ補正装置において、
前記第１の係止部及び前記第２の係止部の一方は、略円柱形状のピンであり、他方は、前記ピンが挿入可能な有底穴又は貫通孔であること、を特徴とする像ブレ補正装置。