JP4882343B2 - 像振れ補正装置およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、カメラや交換レンズ等に組み込まれる光学的像振れ補正装置に関する。

光学的像振れ補正が可能なカメラは、手振れ等に起因するカメラの振動を振れセンサで検出し、その検出結果に基づいて、撮影光学系の一部である防振レンズを光軸と直交する方向に駆動することで像振れを補正し、以て良好な撮影画像を得る。

カメラは、例えばレリーズボタンの半押し操作で上記防振レンズの防振駆動を開始し、半押し操作解除から所定時間経過後に防振駆動を停止する。その後、防振レンズを所定の基準位置に戻し、ロックする。基準位置は、防振レンズの光軸が撮影光軸と一致する位置とされる。また防振レンズのロックは、防振レンズの保持部材に形成されたロック孔にロックピンを挿入することで行うのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１０７７８４号公報

上記防振レンズのロック機構において、ロックピンをロック孔にスムーズに挿脱するには、両者の間にガタを持たせる必要がある。このためロック時においても、ガタの分だけ防振レンズは光軸方向に移動が許容され、カメラに加わる振動や撮影姿勢の変更などによって防振レンズが移動したり、あるいはロックピンを中心に防振レンズが回転してしまうおそれもある。このように防振レンズの位置が安定しないと、レンズの投影解像力が不安定となる。

本発明に係る像振れ補正装置は、像振れ補正用のレンズを保持して撮影光軸と交差する方向に移動可能なレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材の移動を制限するための制限機構とを備え、レンズ保持部材は、レンズの光軸を中心としてレンズを囲繞するように形成された円環状の係合部を有し、制限機構は、レンズを囲繞するように係合部に係合される円環状の係合部を有するとともに、撮影光軸を中心とするねじ孔に螺合される雄ねじ部を外周面に有し、いずれか一方の係合部は、断面半円形の円環状の突部を有し、いずれか他方の係合部は、撮影光軸に対して傾斜する斜面を有する円環状の溝であり、制限機構が、雄ねじ部のねじ作用により光軸方向に移動することによって、両係合部が係合して突部が斜面に対して押圧されることにより、レンズ保持部材の撮影光軸方向の移動が制限されると同時に突部が前記斜面に対して摺動してレンズ保持部材が所定の基準位置まで前記撮影光軸と交差する方向に駆動されるよう構成したことを特徴とする。
本発明に係る他の像振れ補正装置は、第１係合部を有し、像振れ補正用レンズを保持して像振れ補正用レンズの光軸と交差する方向に移動可能なレンズ保持部材と、第１係合部と係合可能な第２係合部を有し、光軸方向に移動して第１係合部と第２係合部とを係合させることにより、レンズ保持部材の移動を制限する制限機構とを含み、第１係合部は、レンズの光軸を中心とする円環状で、かつ前記光軸に対して傾斜する斜面を有し、第２係合部は、断面半円形の円環状の突部を有し、制限機構は、撮影光軸を中心とするねじ孔に螺合される雄ねじ部を外周面に有し、雄ねじ部のねじ作用によりレンズ保持部材に対して回転しながら光軸方向に移動し、制限機構の移動によって第１，第２係合部が係合して突部が斜面に押圧されることにより、レンズ保持部材の光軸方向の移動が制限されると同時に突部が斜面に対して摺動してレンズ保持部材が光軸と交差する方向に駆動されるよう構成したことを特徴とする。
本発明に係るカメラは、上記の像振れ補正装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、防振レンズ位置を安定化させることができる。

図１〜図６により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態におけるカメラの光学式像振れ補正装置の要部を示している。像振れ補正装置は、防振レンズユニットＶＲＵやその駆動機構等から成り、撮影レンズ鏡筒の固定筒１内に配置される。防振レンズユニットＶＲＵは、撮影光学系の一部をなす防振レンズ群２と、その保持部材３とから成る。駆動機構により保持部材３を撮影光軸Ｌと直交する方向に駆動し、防振レンズ群２の光軸を撮影光軸Ｌから意図的にずらすことで、像の振れを抑制する。ここで、撮影光軸Ｌとは撮影光学系全体の光軸であり、防振レンズユニット以外の各レンズ光軸はこの撮影光軸Ｌと常に一致している。

なお、防振レンズユニットＶＲＵの駆動制御には、駆動源（例えば、ボイスコイルモータ）の他、振れを検出する振れセンサ、防振レンズ群２の位置検出装置などが必要となるが、これらは従来と同様であるため、図示および説明は省略する。

保持部材３は、固定筒１と一体の固定部材４，５に挟まれるよう配置される。保持部材３の図示左面には、防振レンズ群２の光軸を中心とする断面Ｖ字状の円環溝３ａが形成され、この溝３ａを用いて防振レンズユニットＶＲＵのセンタリングを行う（後で詳述する）。

固定部材４の右面には、撮影光軸Ｌを中心とする円環状の弾性部材６が固着され、これにより保持部材３は右方に付勢される。一方、固定部材５の左面には、撮影光軸Ｌを中心とする同心円上に複数の小突起５ａが形成され、これらの突起５ａが保持部材３の右面に当接して上記付勢力を受ける。このとき、保持部材３と個々の突起５ａとの接触は点接触となる。

また固定部材４には、撮影光軸Ｌを中心とするねじ孔４ａが形成され、ここにロック部材７がねじ込まれる。ロック部材７は、ねじ孔４ａに螺合される雄ねじ部７ａと、撮影光束を通すための円形の開口７ｂと、スイッチ切片７ｃとを有する。ロック部材７を固定部材４に対して螺進・螺退することで、ロック部材７を光軸Ｌ方向に移動させることができる。８は固定部材４に保持されたロック駆動モータであり、その出力軸に設けられたピニオンギア９が、ロック部材７の外周面に形成されたギア７ｄに噛み合っている。モータ８は、図２に示す制御回路２０によって駆動される。

さらに固定部材４には、スイッチ保持部材１０を介して一対のスイッチ切片１１，１２が光軸方向に離間して保持されている。上記ロック部材７のスイッチ切片７ｃは、ロック部材７の光軸方向の位置に応じてスイッチ切片１１，１２に接触可能とされ、切片７ｃ，１１および切片７ｃ，１２で２つの位置検出スイッチＳＷ１，ＳＷ２（図２）が構成される。スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン・オフ信号は、制御回路２０に入力される。

さらにロック部材７の図示右面には、撮影光軸Ｌを中心とする円環状の突部７ｅが形成されている。突部７ｅの頂部は全周に渡って断面が半円形とされる。突部７ｅの径は、円環溝３ａの径と同一であり、したがって突部７ｅは全体的に保持部材３の円環溝３ａに係合可能である。さらに、上記固定部材５の複数の突起５ａを結ぶ円とも突部７ｅと同径である。

以上の構成において、図１に示すロック状態では、ロック部材７の円環状突部７ｅは保持部材３の円環溝３ａに係合し、保持部材３はロック部材７により突起５ａに押し付けられている。防振レンズユニットＶＲＵは基準位置にあり（防振レンズ群２の光軸が撮影光軸Ｌと一致しており）、この状態で防振レンズユニットＶＲＵの光軸Ｌ方向および光軸Ｌと直交する方向の移動が阻止されている。

ロック状態で不図示のレリーズボタンが半押し操作されると、制御回路２０は防振駆動を開始するが、それに先だってロックを解除すべくモータ８を駆動する。これに伴い、ギア９，７ｄを介してロック部材７が所定方向に回転し、ロック部材７はねじ作用により図示Ｂ方向に螺退する。ロック部材７の退避に伴い、円環状突部７ｅが保持部材３の円環溝３ａから脱し、ロック部材７による押圧は解除される。ロック部材７が図３の位置（ロック解除位置）まで至ると、スイッチ切片７ｃが切片１１に接触し、スイッチＳＷ１がオンとなる。制御回路２０は、スイッチＳＷ１のオンに伴ってモータ８を停止する。

図３の状態では、保持部材３は弾性部材６の付勢力によってのみ突起５ａに押圧されている。弾性部材６の付勢力は、保持部材３の防振方向の移動を妨げるほど強くはないので、防振駆動を支障なく行うことができる。制御回路２０は、不図示の振れセンサの出力に基づいて防振駆動を行う。図４は防振駆動中の様子を示し、防振レンズユニットＶＲＵが基準位置からＰ１だけ図示上方に移動している。

半押し操作解除から所定時間が経過すると、制御回路２０は防振駆動を終了すべく、防振駆動源への通電を断ち、防振レンズユニットＶＲＵを停止させる。従来は、通電を断つ前に防振レンズユニットの基準位置への駆動（以下、センタリング）を行っていたが、ここではセンタリングを行わずに直ちに通電を断つ。次いで制御回路２０は、モータ８を上述とは逆方向に駆動し、ギア９，７ｄを介してロック部材７を回転させ、図示Ａ方向に螺進させる。これにより円環状突部７ｅが円環溝３ａと係合し、保持部材３を固定部材５の突起５ａに押圧する。図１のロック状態に至ると、スイッチ切片７ｃが切片１２に接触し、スイッチＳＷ２がオンとなり、制御回路２０はモータ８を停止する。

このように本実施形態では、防振駆動を行わないときにはロック部材７で防振レンズ群２の保持部材３を光軸方向に押圧してその動きを規制するようにした。ロック部材７の押圧部分は、防振レンズ群２を囲繞する円環部であるため、保持部材３の光軸と直交するいかなる方向の移動をも阻止することができる。また、ロックピンによるロックで問題となっていたガタの発生や、防振レンズユニットのロックピン回りの回転といった不都合もなく、防振駆動を行わないときの防振レンズ位置を安定化させ、以て投影解像力の安定化が図れる。また、上述したように円環状突部７ｅの径は突起５ａを結ぶ円と同径であるから、突部７ｅによる押圧位置と突起５ａによる受け位置とにレンズ径方向のずれはない。したがって、押圧時にレンズ保持部材３に曲げ力が作用することはなく、その変形や破損を防止できる。

ここで、ロック部材７による保持部材３の押圧動作は、単なる防振レンズユニットＶＲＵのロックだけでなく、防振レンズユニットＶＲＵのセンタリング作用をももたらす。例えば図４の状態で防振駆動が終了したとすると、円環突部７ｅの断面における中心と円環溝３ａの同中心とはＰ１だけずれている。このずれ量Ｐ１は、そのまま防振レンズ群２の光軸と撮影光軸Ｌとのずれ量を表している。この状態でロック部材７がＡ方向に駆動され、突部７ｅが溝３ａに当接する。

図５は突部７ｅと溝３ａとの位置関係を示し、両者が当接した瞬間は、溝３ａは突部７ｅに対して二点鎖線で示す位置にある。ｔ１は、このときの溝３ａと突部７ｅの当接位置を表す。その後、突部７ｅが更にＡ方向に進むと、溝３ａの斜面が突部７ｅを摺動しつつ保持部材３が光軸と直交する方向に動き、ロック完了時には、実線で示すように溝３ａはｔ１，ｔ２の２箇所で突部７ｅと当接する。このとき、突部７ｅの断面における中心と溝３ａの同中心とが完全に一致し、防振レンズ群２の光軸が撮影光軸Ｌと一致する。突部７ｅは撮影光軸Ｌを中心とする円環状であり、溝３ａは防振レンズ群２の光軸を中心とする円環状であるから、防振レンズユニットＶＲＵが撮影光軸Ｌからいずれの方向にずれていても、上記センタリングは自動的になされる。
なお、図５では溝３ａの位置が紙面左右方向にずれているが、実際には上述の通り溝３ａは突部７ｅの移動に伴い紙面上下方向に移動する。

図６は防振レンズユニットＶＲＵが限界まで移動した状態を示している。このとき、防振レンズ群２の光軸ずれ量は最大（図３のＰｍ）となり、突起５ａと溝３ａのずれ量も同等である。この限界状態においても、突部７ｅの最先端部は溝３ａの縁部からＰ２だけ内側に位置しているので、何ら問題なく上記センタリングがなされる。

このように、防振レンズユニットＶＲＵのロック時にセンタリングが自動的になされるので、従来のように防振レンズユニットＶＲＵを防振駆動源によって基準位置に駆動する必要はなく、電源電池の節約が図れるとともに、ロックまでの時間を短縮できる。

なお以上では、ロック部材７の円環状の押圧部で保持部材を押圧したが、防振レンズ群２を囲繞する複数の箇所（突起など）で押圧するようにしてもよい。

一実施形態における像振れ補正装置の側面断面図で、防振レンズユニットのロック状態を示す。 ロック機構の制御系を示すブロック図。 図１と同様の図で、防振レンズユニットのロック解除状態を示す。 図１と同様の図で、防振駆動中の状態を示す。 ロック部材とレンズ保持部材との係合部分を示す拡大図。 防振レンズユニットの移動量が最大のときの両係合部の位置関係を示す図。

符号の説明

２ 防振レンズ群
３ 防振レンズ群の保持部材
３ａ 円環溝
７ 押圧部材
７ａ 雄ねじ部
７ｅ 円環状突部
８ ロック駆動モータ
Ｌ 撮影光軸

Claims (8)

1. 像振れ補正用のレンズを保持して撮影光軸と交差する方向に移動可能なレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材の移動を制限するための制限機構とを備え、
   前記レンズ保持部材は、前記レンズの光軸を中心として前記レンズを囲繞するように形成された円環状の係合部を有し、
   前記制限機構は、前記レンズを囲繞するように前記係合部に係合される円環状の係合部を有するとともに、前記撮影光軸を中心とするねじ孔に螺合される雄ねじ部を外周面に有し、
   前記いずれか一方の係合部は、断面半円形の円環状の突部を有し、いずれか他方の係合部は、前記撮影光軸に対して傾斜する斜面を有する円環状の溝であり、
   前記制限機構が、前記雄ねじ部のねじ作用により光軸方向に移動することによって、前記両係合部が係合して前記突部が前記斜面に対して押圧されることにより、前記レンズ保持部材の撮影光軸方向の移動が制限されると同時に前記突部が前記斜面に対して摺動して前記レンズ保持部材が所定の基準位置まで前記撮影光軸と交差する方向に駆動されるよう構成したことを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記レンズ保持部材の係合部は、一対の前記斜面を有する断面Ｖ字状の円環溝であり、前記一対の斜面に前記制限機構の係合部を構成する前記突部が当接することを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記制限機構を駆動するための電気アクチュエータを更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
4. 前記両係合部の係合は、前記レンズ保持部材の可動範囲全般において可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
5. 第１係合部を有し、像振れ補正用レンズを保持して前記像振れ補正用レンズの光軸と交差する方向に移動可能なレンズ保持部材と、
   前記第１係合部と係合可能な第２係合部を有し、前記光軸方向に移動して前記第１係合部と前記第２係合部とを係合させることにより、前記レンズ保持部材の移動を制限する制限機構とを含み、
   前記第１係合部は、前記レンズの光軸を中心とする円環状で、かつ前記光軸に対して傾斜する斜面を有し、
   前記第２係合部は、断面半円形の円環状の突部を有し、
   前記制限機構は、撮影光軸を中心とするねじ孔に螺合される雄ねじ部を外周面に有し、前記雄ねじ部のねじ作用により前記レンズ保持部材に対して回転しながら光軸方向に移動し、
   前記制限機構の移動によって前記第１，第２係合部が係合して前記突部が前記斜面に押圧されることにより、前記レンズ保持部材の前記光軸方向の移動が制限されると同時に前記突部が前記斜面に対して摺動して前記レンズ保持部材が前記光軸と交差する方向に駆動されるよう構成したことを特徴とする像振れ補正装置。
6. 請求項５に記載された像振れ補正装置であって、
   前記第１係合部は、一対の前記斜面を有する断面Ｖ字状の円環溝であり、前記一対の斜面に前記第２係合部を構成する前記突部が当接することを特徴とする像振れ補正装置。
7. 請求項５または請求項６に記載された像振れ補正装置であって、
   前記制限機構は、前記像振れ補正用レンズ以外のレンズの光軸である前記撮影光軸と、前記像振れ補正用レンズの光軸とが略一致したとき、前記レンズ保持部材の前記光軸方向の移動を停止することを特徴とする像振れ補正装置。
8. 請求項１から請求項７までの何れか１項に記載された像振れ補正装置を備えることを特徴とするカメラ。

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