JP5183135B2 - 交換レンズおよび光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、手振れなどの振動により生じる像振れを低減する像振れ補正光学系を備えた交換レンズに関する。

また、本発明は、手振れなどの振動により生じる像振れを低減する像振れ補正光学系を備えたレンズ交換式デジタル一眼レフカメラ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置である光学機器に関するものである。

手振れなどの振動により生じる像振れを低減させる像振れ補正光学系を備えた光学機器（撮影装置）として、特許文献１に記載の装置がある。

特許文献１では、像振れ補正光学系を弾性部材により支持することにより、防振動作のオフ時に像振れ補正光学系を保持する機構を廃止している。

これにより、像振れ補正光学系の自重に応じて弾性部材の弾性力を設定して、防振動作オフ時に像振れ補正光学系が光軸位置に設定される構成となっている。

ここで、撮影光学系の光学性能（光学収差）は、一般的に光軸を曲げていない状態が基準となるため、光軸を曲げる偏角（入射光軸に対して射出光軸が傾く角度）が大きい程、色収差や周辺光量の低下といった画質劣化が発生する。

そのため、光学性能上は像振れ補正光学系を支持する弾性部材の弾性力を強くして、像振れ補正光学系の自重により落下する量を減らして、できるだけ像振れ補正光学系を光軸に近い位置に支持することが望まれる。

また、省電化の観点からすると弾性力を弱くして像振れ補正光学系駆動に必要な推力を小さく抑えたいという相反する要望がある。

また、特許文献２には、撮影光学系の焦点距離に応じて、像振れ補正光学系の光軸直交方向における駆動範囲を変更することの開示がある。
特開平０８−１８４８７０号公報 特開平０７−１９９２６３号公報

しかしながら、上記の特許文献１、２では、光学機器（撮影装置）の姿勢変化（縦位置撮影、横位置撮影）を考慮していないため、姿勢位置によっては、像振れ補正光学系が光軸位置から大きくずれてしまい適切な振れ補正動作を行えなくなるおそれがある。

本発明は、光学機器（撮影装置）の姿勢変化に対応させて、光学性能（光学収差）上許容できる範囲で振れ補正動作を良好に行うことができ、消費電力を低減させることのできる交換レンズおよび光学機器を提供するものである。

本発明の交換レンズおよび光学機器は、複数の弾性部材を介して支持され光軸に直交する方向に移動可能な振れ補正光学系を含む撮影光学系と、前記振れ補正光学系を前記光軸に直交する方向に駆動する駆動手段と、前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段からの出力に基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段と、前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記重力方向検出手段からの重力方向に関する情報と前記焦点距離検出手段からの焦点距離に関する情報とに基づいて前記振れ補正光学系の保持位置を設定する設定手段と、前記保持位置の情報に基づいて前記駆動手段を駆動して前記振れ補正光学系を前記保持位置に移動させる制御手段と、を有し、前記設定手段は、前記焦点距離検出部からの焦点距離に関する情報に基づいて光学的に許容可能な前記振れ補正光学系の光軸からの変位量を取得し、前記重力方向判別部からの前記重力方向に関する情報と前記変位量とに基づいて前記振れ補正光学系の駆動範囲が前記変位量を超えないように前記光軸よりも前記重力方向側に前記振れ補正光学系の保持位置を設定することを特徴としている。

また本発明の交換レンズおよび光学機器は、振動を検出する振動検出手段と、 複数の弾性部材を介して支持され光軸に直交する方向に移動可能な振れ補正光学系を含む撮影光学系と、前記振れ補正光学系を前記光軸に直交する方向において駆動する駆動手段と、前記振動検出手段からの出力に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における位置を検出する位置検出手段と、前記振動検出手段からの出力に基づいて決定された前記振れ補正光学系の目標駆動位置の情報と前記位置検出手段からの出力とに基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段と、前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、前記重力方向検出手段からの重力方向に関する情報と前記焦点距離検出手段からの焦点距離に関する情報とに基づいて前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における駆動範囲を設定する設定手段と、を有し、前記設定手段は、前記焦点距離検出部からの焦点距離に関する情報に基づいて前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲を取得し、前記重力方向判別部からの前記重力方向に関する情報と前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲とに基づいて前記振れ補正光学系の駆動範囲が前記光学的に許容できる偏角範囲内に全て含まれるように前記光軸よりも前記重力方向側に前記駆動範囲の中心を設定することを特徴としている。

本発明によれば、交換レンズ、光学機器の姿勢変化に対応させて、光学性能（光学収差）上許容できる範囲で振れ補正動作を良好に行うことができ、消費電力を低減させることができる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を表すレンズ交換式デジタル一眼レフカメラの断面図である。図１において、１はカメラ本体である。

２は、カメラ本体に装着された交換レンズである。

本実施例のレンズ交換式デジタル一眼レフカメラは、カメラ本体１及びカメラ本体１に対し着脱可能とされた交換レンズ２で構成されている光学機器である。

カメラ本体１は、以下の構成を有している。

ミラー３は、撮影開始前は、カメラ本体１に対し着脱可能とされた交換レンズ２を通ってきた光束の光軸上にあり、光束の一部をファインダー光学系に導くと共に一部の光束をサブミラー４を通して焦点検出部５へと分光する。ミラー３は、撮影中は光軸より退避する。焦点検出部５は入射した光束を二つの光束に分割するコンデンサレンズと光束を再結像させる二つのセパレータレンズと、結像された被写体像を光電変換するＣＣＤ等のラインセンサーからなる位相差方式のＡＦセンサを含む。６はＣＭＯＳあるいはＣＣＤなどの撮像素子である。撮像素子６は、撮影時に交換レンズ２を通ってきた光束が結像し、結像された被写体像を光電変換する。

ファインダー光学系はペンタプリズム７、ファインダー光学部８により構成されている。

交換レンズ２を構成する撮影光学系は以下の構成を有している。１１は第１のレンズ群、１２はフォーカシング光学系となる第２のレンズ群、１３は変倍光学系となる第３のレンズ群、１４は振れ補正光学系となる第４のレンズ群である。第１、第２、第３、第４のレンズ群を通る光束（撮影光束）は、絞り１５で光量制限される。

フォーカシング光学系となる第２のレンズ群１２はＡＦ駆動モータ１６からの駆動力を受けて光軸上を移動して焦点調節を行う。

変倍光学系となる第３のレンズ群１３は撮影者からの操作を伝達するズームリング（図示省略）の伝達機構により、その操作力を光軸方向への駆動に変換され変倍するように光軸方向に駆動される。

振れ補正光学系となる第４のレンズ群１４は振動ジャイロで構成される角度振れ検出センサー１７からの検出出力に応じて駆動される振れ補正駆動アクチュエータ１８からの駆動力を受けて光軸に対し垂直方向に移動し光軸を曲げて角度振れ補正を行なう。

図２は本発明に関わる図１で説明した光軸直交方向に移動自在とされた振れ補正光学系１４、振れ補正駆動アクチュエータ１８の詳細を示す図である。図２において、５１は振れ補正光学系を構成するレンズ、５２は振れ補正光学系を構成するレンズ５１を支持するレンズ鏡筒である。

固定部材としてのレンズ鏡筒５２は、後述するベース鏡筒５６に形成された３つのカム５６ａに係合し、振れ補正光学系を光軸に対し垂直方向に移動可能に支持するとともに、光軸方向の倒れを規制するピン５２ａを有する。

５３はレンズ鏡筒５２に一体的に取り付けられた垂直方向の駆動コイルである。駆動コイル５３は、ベース鏡筒５６に配置された永久磁石５８と対向して配置され、駆動コイル５３に通電することで垂直方向に推力を発生させる。

５４は、固定部材としてのレンズ鏡筒５２に一体的に取り付けられた水平方向の駆動コイルである。駆動コイル５４は、ベース鏡筒５６に配置された永久磁石５９と対向して配置され、駆動コイル５４に通電することで水平方向に推力を発生させる。

５５はレンズ鏡筒５２を４方向から付勢する弾性部材である圧縮バネである。ここでは弾性部材として圧縮バネを示すが、引張りバネを用いてもよい。本実施例において、弾性部材は、複数個存在する。

振れ補正光学系を構成するレンズ５１を保持したレンズ鏡筒５２は、駆動コイル５３、５４に通電していない状態で、圧縮バネ５５の弾性力とレンズ５１及びレンズ鏡筒５２から構成される振れ補正光学系の自重の吊り合いにより、その保持位置が決定される。一方、駆動コイル５３、５４が通電されると駆動コイル５３、５４による推力とレンズ鏡筒５２の自重が、圧縮バネ５５の弾性力と吊り合って、固定部材としてのレンズ鏡筒５２の位置が決定される。

５６はベース鏡筒であり、振れ補正光学系全体を支持している。５７ａ、５７ｂはレンズ鏡筒５１に一体的に固定されたセンサ磁石である。

センサ磁石５７ａ、５７ｂはベース鏡筒５６に取り付けられたホール素子６０ａ、６０ｂに対向し、レンズ鏡筒５２と共に移動することで振れ補正光学系の位置を検出する。

図３は、本発明に係る図１で説明したカメラ本体及び交換レンズを搭載したレンズ交換式デジタル一眼レフカメラシステムのブロック図である。

図中、１００はデジタルカメラ本体、２００は交換レンズ本体を示している。

１０１は、マイクロコンピュータで構成されるカメラＣＰＵである。

カメラＣＰＵ１０１は、後述の如くカメラ本体１００内における各部の動作を制御し、レンズ本体２００の装着時にはカメラ接点１０２を介してレンズＣＰＵ２０１との送信及び受信を行う。

その送信される情報としては、測距情報等が含まれる。カメラ接点１０２はレンズ側に信号を伝達する信号伝達接点、レンズ本体２００側に電源を供給する電源用接点を含む。

１０３は、外部より操作可能な電源スイッチである。

電源スイッチ１０３が操作されることにより、カメラＣＰＵ１０１を立ち上げてシステム内の各アクチュエータやセンサ等への電源供給およびシステムの動作を可能な状態となる。

１０４は、外部より操作可能な２段ストローク式のレリーズスイッチである。

レリーズスイッチ１０４からの信号はカメラＣＰＵ１０１に入力される。カメラＣＰＵ１０１はレリーズスイッチ１０４からの信号に応じて以下の動作を行う。

レリーズスイッチ１０４からの信号が、第１ストロークスイッチ（ＳＷ１）のＯＮ信号である場合、カメラＣＰＵ１０１は測光回路１０５による露光量の決定を行う。さらに、ＡＦセンサを含む焦点状態検出回路１０６により検出エリア内に存在する被写体の焦点状態を検出する。

焦点状態の検出結果に応じて、フォーカシング光学系を構成する第２のレンズ群の移動量を決定し、後述するレンズ本体２００内の第２のレンズ群を制御して合焦動作を行ない撮影準備状態に入る。

第２ストロークスイッチ（ＳＷ２）がＯＮまで操作されたことを検知すると、レンズ本体２００内のレンズＣＰＵ２０１に絞り動作命令を送信する。

そして、露光回路１０７に露光開始命令を送信してミラーアップ、シャッターの開放を行い、撮像部１０８にて撮影光学系を通って結像された被写体像が光電変換される。

変換されて信号は、信号処理部１０９にてデジタル変換され画像データとして出力される。

画像データは画像記録手段１１０にてフラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体に記録され保存される。

レンズＣＰＵ２０１はレンズ本体１００内における各部の動作を制御するとともに、カメラ本体１００に装着された時にはレンズ接点２０２を介してカメラＣＰＵ１０１との通信を行う。

２０２はレンズ接点であり、カメラ本体１００側より信号を伝達される信号伝達接点、カメラ本体１００側から電源を供給される電源用接点を含む。

２０３は外部より操作可能な防振操作スイッチであり、像振れ補正動作（防振動作）を行なわせるかどうかを決定する（ＯＮで防振動作決定）ことが可能である。

２０４は振動ジャイロで構成される角度振れ検出回路である。振動検出手段としての角度振れ検出回路２０４は、検出部と演算出力部とを含む。

検出部は、レンズＣＰＵ２０１からの命令に従いカメラの縦振れ（ピッチ方向）及び横振れ（ヨー方向）の角速度を検出する。

演算出力部は、検出部の出力信号を電気的あるいは機械的に積分した変位をレンズＣＰＵ２０１に出力する。

振れ補正光学部２０５は図２で記述したように振れ補正光学系を構成するレンズ５１を支持するレンズ鏡筒５２が弾性部材である圧縮バネ５５により吊られており、光軸に直交する面内における水平垂直２方向の駆動部により駆動されるように構成されている。

ここで前述したようにレンズ鏡筒５２は圧縮バネ５５（弾性部材）で吊られているため、防振オフ時に振れ補正光学系を係止する係止手段はない。

２０６は位置検出部である位置検出手段であり、光軸に直交する面内における振れ補正光学系の位置をモニターする。

２０７は補正駆動制御部であり、光軸に直交する面内における振れ補正光学系の駆動範囲を設定する補正範囲・位置設定部２０９の結果に基づき防振モードがオンされている場合は、特定の補正範囲内で振れ補正光学系の駆動制御を行う。

補正駆動制御部２０７は、振動検出手段としての角度振れ検出回路２０４からの振れ検出情報に応じて、光軸直交方向に移動自在とされた振れを補正するための振れ補正光学系の目標変位位置（目標駆動位置）を決定する。

そして補正駆動制御部２０７は、振れ補正光学系の位置検出部２０６にて検出された変位位置と目標変位位置の差分からフィードバック制御が行われて目標変位位置となるように振れ補正光学系を駆動する。

なお、防振モードオフ時には、振れ補正光学系が補正範囲・位置設定部２０９にて設定された位置になるように光軸に直交する面内において振れ補正光学系の位置の移動を行い、光軸に直交する面内における振れ補正光学系の位置を保持する制御が行われる。

２０８は重力方向判別部である。

重力方向判別部２０８は、防振モードのオフ状態において、位置検出部２０６からの振れ補正光学系の光軸に直交する面内における位置情報と撮影光学系の光軸中心位置の情報とから重力方向を検出する。

また、重力方向判別部２０８は、防振モードのオン状態において、位置検出部２０６からの振れ補正光学系の位置情報と補正駆動制御部２０７より通電される駆動電圧を検出することで得られた撮影光学系の光軸中心位置の情報の２つの情報とから重力方向を検出する。

なお、重力方向の検出方法の詳細は図５にて説明する。

２０９は、光軸に直交する面内における振れ補正光学系の駆動範囲を設定する補正範囲位置設定部である。

重力方向判別部２０８からの重力方向に関する情報と焦点距離検出部２１０からの焦点距離に関する情報とから防振オン時の補正範囲および、防振オフ時の光軸に直交する面内における振れ補正光学系の保持位置を設定する。

２１０はズームエンコーダで構成される焦点距離検出部であり、撮影光学系のズーム位置を検出する。

焦点距離検出部２１０は焦点距離に関する情報をレンズＣＰＵ２０１に出力する。

２１１はフォーカス部で、カメラＣＰＵ１０１から送信された焦点調節のためのフィーカスレンズ群（図１の第２レンズ群１２）の移動量に関する情報に応じてレンズＣＰＵ２０１によって制御されるフォーカス駆動部（図１のＡＦ駆動モータ１６）と、フォーカスレンズ群（図１の第２レンズ群１２）とを含む。

２１２は絞り部（図１の絞り１５）で、カメラＣＰＵ１０１から送信された絞り動作命令に従いレンズＣＰＵ２０１によって制御される絞り駆動部と、絞り駆動部によって駆動され開口面積を決定する絞り羽根とを含む。

図４は、図３に示したシステムにおける主要動作を示すフローチャート図である。

まず、ステップ１において、カメラ本体１００の電源スイッチ１０３がＯＮされる。

これにより、レンズ本体２００に電源の供給が開始される。

または、新しい電池を入れた場合、カメラ本体１００にレンズ本体２００を装着した場合、等において、カメラ本体１００とレンズ本体２００との間で通信が開始される。

次に、ステップ２において、カメラＣＰＵ１０１がレリーズスイッチ１０４のＳＷ１信号が発生しているか否かを判別する。

ＳＷ１信号が発生していれば、レンズＣＰＵ２０１が防振スイッチ２０３がＯＮ（防振動作決定）になっているかを判別する（ステップ１００３）。

防振動作の決定がなされていれば、ステップ１００４へ、防振動作の決定がなされていなければ（防振オフ）、ステップ１０１２へ進む。

次に、振動検知が開始され（ステップ１００４）、補正駆動制御部２０７に通電する駆動電圧と補正光学系の位置情報から重力方向を算出する（＃１００５）。

次に、焦点距離情報から光学的に許容できる光軸からの変位量を演算し（＃１００６）、＃１００７では重力方向と許容変位量から振れ補正系の補正中心と補正範囲を決定する。

ここで、＃１００５から＃１００７のプロセスは所定のタイミングで再演算され、その都度、補正範囲中心と補正範囲は更新される。

次に、カメラＣＰＵ１０１が測光，ＡＦ（測距動作）、レンズＣＰＵ２０１がＡＦ（合焦動作）、振れ補正を開始する（＃１００８）。

♯１００９では、レリースボタンの全押し操作によりｓｗ２がオンになるまでステップ♯１００２からステップ♯１００８を循環して待機する。

ｓｗ２がオンになると、＃１０１０へと進む。

＃１０１０では露光動作が開始される。その間、振れ補正が継続される。

＃１０１１にて露光された画像を記憶して＃１００２へと進む。

なお、＃１００３にてＩＳスイッチがＯＦＦされていたと判断された場合には、振れ補正光学系１４の位置情報から重力方向を算出する（＃１０１２）。

次に、焦点距離情報から光学的に許容できる光軸からの変位量を演算し（＃１０１３）、＃１０１４では重力方向と許容変位量から振れ補正光学系の保持位置を決定する。

次に、＃１０１５では＃１０１４にて決定された位置に振れ補正系を駆動して電気的に保持する。

ここで、＃１０１２から＃１０１５のプロセスは所定のタイミングで再演算され、その都度補正範囲中心と補正範囲は更新される。

次に、ＡＦ（測距動作）及び測光が行われ（＃１０１６）、ステップ♯１０１７へと進み、レリースボタンの全押し操作により、ｓｗ２がオンになるまでステップ♯１００２からステップ♯１０１７を循環して待機する。

ｓｗ２がオンになると、＃１０１８の露光動作へと進み、カメラ振れの補正がないまま露光される。

本発明に係るレンズ交換式デジタル一眼レフカメラシステムでは、電源ＳＷ手段１０３がＯＦＦされるまで上記一連の動作を繰り返し、ＯＦＦされるとカメラＣＰＵ１０１とレンズＣＰＵ２０１との通信が終了しレンズ本体２００への電源供給が終了する。

次に、図５を用いて重力方向の演算方法について説明する。

振れ補正光学系１４は弾性部材により保持されているため、弾性部材のバネ特性が線形であれば、振れ補正光学系１４の吊りあい位置からの変位量に対し、補正駆動制御部２０７の駆動推力はほぼ比例する。

実際は駆動に要する加速度が影響するが、手振れの補正に必要な加速度は小さく無視できるとする。

駆動部がボイスコイルと永久磁石よりなる場合には、駆動部（本実施例の場合は、ボイスコイル）に通電する通電電圧は駆動推力に比例する。

よって、通電電圧を検出すれば、変位量に換算できる。

そのため、位置検出部２０６の検出位置中心が弾性部材のたわみのない状態（補正光学系が自重落ちしていない位置）での補正光学系の光軸と一致させたとする。

その場合には、位置検出部２０６にて検出された変位と振れ補正光学系１４の駆動電圧から換算した変位との差が振れ補正光学系１４が自重で落ちた変位となることから、重力方向を演算することができる。

図５ａはカメラが水平位置に構えられている場合を示しており、この状態で補正光学系の光軸がＡ点にある場合、Ａ点の位置を振れ補正光学系１４の駆動電圧から換算した変位と位置検出部２０６にて検出された変位にてそれぞれ求めると
通電電圧から算出の変位：（Ｘ、Ｙ）座標＝（０．５ｍｍ、０．２ｍｍ）
位置検出部で検出された変位：（Ｘ、Ｙ）座標＝（０．５ｍｍ、０ｍｍ）
と検出されるとする。

そして、下記の計算で求められた変位が補正光学系の自重により弾性部材とつりあう位置となる。
（位置検出部で検出された変位）−（通電電圧から算出の変位）：（０ｍｍ、−０．２ｍｍ）
図５ｂは、カメラが縦位置に構えられている場合を示しており、この状態で補正光学系１４の光軸がＢ点にある場合、Ｂ点の位置を振れ補正光学系１４の駆動電圧から換算した変位と位置検出部にて検出された変位にてそれぞれ求めると
通電電圧から算出の変位：（Ｘ、Ｙ）座標＝（０．７ｍｍ、０ｍｍ）
位置検出部２０６で検出された変位：（Ｘ、Ｙ）座標＝（０．５ｍｍ、０ｍｍ）
と検出されるとする。

そして、下記の計算で求められた位置が振れ補正光学系１４の自重により弾性部材とつりあう位置となる。
（位置検出部で検出された変位）−（通電電圧から算出の変位）：（−０．２ｍｍ、０ｍｍ）
上記演算された座標から重力方向を求められる。

次に、図６にて、焦点距離毎の補正範囲変更を説明する。

以下では、焦点距離毎のシフト敏感度、光学的な許容可能な主光軸に対する最大偏角、振れ補正時の補正偏角の一例を上げ、下記条件における補正範囲について説明する。
テレのシフト敏感度１ｄｅｇ／ｍｍ（振れ補正光学系１４が１ｍｍ変位した時の偏角が１ｄｅｇ）
ワイドのシフト敏感度 ２ｄｅｇ／ｍｍ（振れ補正光学系１４が１ｍｍ変位した時の偏角が２ｄｅｇ）
テレの許容偏角０．５ｄｅｇ（主光軸に対する振れ補正光学系１４の光軸ズレによる偏角が０．５ｄｅｇ、変位量では０．５ｍｍ）
ワイドの許容偏角０．５ｄｅｇ（主光軸に対する振れ補正光学系１４の光軸ズレによる偏角が０．５ｄｅｇ、変位量では０．２５ｍｍ）
テレの補正偏角±０．３ｄｅｇ（振れ補正光学系１４の変位±０．３ｍｍ相当）
ワイドの補正偏角±０．３ｄｅｇ（振れ補正光学系１４の変位±０．１５ｍｍ相当）
図６においてＰｏは主光軸、Ｐ１はＳＷ１オン前に弾性部材と振れ補正光学系１４の自重の吊り合いで振れ補正光学系１４の光軸が主光軸から変位したポイントであり、ここでは振れ補正光学系の自重により振れ補正光学系１４の光軸は主光軸に対して０．２ｍｍ変位しているとする。

この変位による偏角は焦点距離により違い、焦点距離がテレの場合に０．２ｄｅｇの偏角、焦点距離がワイドの場合に０．４ｄｅｇの偏角となっている。

次に焦点距離がテレの状態において防振オン時に決定される振れ補正光学系１４の補正範囲を示す。

焦点距離検出手段２１０により焦点距離がテレ状態だと検出されると光学的に許容できる偏角範囲Ｒｔ０（最大偏角０．５ｄｅｇ、変位量０．５ｍｍ）が決定される。

そして、前述した重力方向検知手段からの重力方向情報により、許容偏角範囲Ｒｔ０内で重力方向に落ちた補正範囲中心Ｐｔ点及び補正範囲Ｒｔが決定される。

この場合は、自重落下位置０．２ｄｅｇ（０．２ｍｍ）を補正範囲中心とし、補正偏角±０．３ｄｅｇ（±０．３ｍｍ）で振れ補正が行われることになる。

焦点距離がテレ状態では補正範囲中心Ｐｔは自重落下位置Ｐ１と同じなので、ＳＷ１オン後にはこの位置を起点として振れ補正が行われる。

焦点距離がワイドの状態において防振オン時に決定される振れ補正光学系１４の補正範囲を示す。

焦点距離検出手段２１０により焦点距離がワイド状態だと検出されると光学的に許容できる偏角範囲Ｒｔ０（最大偏角０．５ｄｅｇ、変位量０．２５ｍｍ）が決定される。

そして、前述した重力方向検知手段からの重力方向情報により、許容偏角範囲Ｒｗ０内で重力方向に落ちた補正範囲中心Ｐｗ点及び補正範囲Ｒｗが決定される。

この場合は、自重落下位置０．２ｄｅｇ（０．１ｍｍ）を補正範囲中心とし、補正偏角±０．３ｄｅｇ（±０．１５ｍｍ）で振れ補正が行われることになる。

焦点距離がワイド状態では補正範囲中心Ｐｗは自重落下位置Ｐ１と異なるので、ＳＷ１オン後には自重落下位置からファインダー上での違和感のない速度でＰｗ点に移動してこの位置を起点として振れ補正が行われる
上記振れ補正範囲が決定され、補正範囲内で振れ補正駆動が行われた場合の駆動に要する駆動推力について図７を用いて説明する。

振れ補正光学系１４が自重落下し弾性部材と吊り合った位置Ｐ１が補正系を駆動するための駆動推力が０となる位置である。

振れ補正光学系１４を付勢する弾性部材のバネ特性が線形であれば、駆動推力は自重落下位置Ｐ１からの距離に比例した駆動推力が必要となる。

ここで前述したように焦点距離毎に補正範囲を設定した場合（テレ補正範囲Ｒｔ、ワイド補正範囲Ｒｗ）の駆動に要する推力を図７にて比較する。

なお、駆動推力はＰ１からの変位に比例することから、簡略化するために駆動推力をＰ１からの距離で表現している。

テレ状態の補正範囲Ｒｔで最大の駆動推力をＦｔ、ワイド状態の補正範囲Ｒｗで最大の駆動推力をＦｗとする。

参考に主光軸を中心として同様の補正量（テレ時、補正偏角±０．３ｄｅｇ（変位量±０．３ｍｍ）、ワイド時、補正偏角±０．３ｄｅｇ（変位量±０．１５ｍｍ））を設け、テレでの補正範囲をＲｔ′、ワイドでの補正範囲Ｒｗ′とした時のテレ最大駆動推力Ｆｔ′、ワイド最大駆動推力Ｆｗ′を示す。

この比較より、主光軸の中心に振れ補正するのに対して駆動推力が小さくなることがわかる。

その理由は、主光軸中心を振れ補正中心とするためには、駆動の推力に加え振れ補正光学系の自重分だけ持上げるための推力が必要になるからである。

なお、駆動に要する駆動電圧は駆動推力に比例するため、上述の結果から駆動推力を削減した分、省電化できたことになる。

上記実施例において、防振動作オフ時にも焦点距離に応じ許容偏角から振れ補正光学系を駆動保持することを記載したが、弾性部材のバネ定数が大きく、許容偏角に比べて、自重落下位置が十分に小さければ駆動する必要はない。

上記の実施例では、防振モードが選択されていた場合には重力方向検出手段からの重力方向情報と焦点距離検出手段２１０からの焦点距離情報から振れ補正光学系の駆動範囲を設定する。

そして、焦点距離毎に光学的に許容可能な偏角範囲内で自重落ちしたポイントを中心に補正駆動することで光学性能を満たしながら、駆動部に通電する電圧を抑えることができる。

また、重力方向検出手段は振れ補正光学系１４の位置検出結果と補正駆動制御部２０７に入力される駆動電圧から重力方向を検出するようにしたことで、振れ補正の途中でも補正範囲を更新できることから、防振駆動中の姿勢変化が生じても常に光学的許容範囲内で省電化できる。

同様に防振モードが選択されていない場合には、重力方向判断部２０８からの重力方向情報と焦点距離検出手段２１０からの焦点距離情報から振れ補正光学系１４の位置を設定する。

これにより、焦点距離毎に光学的に許容可能な偏角範囲内で自重落ちしたポイントに振れ補正光学系を保持することで光学性能と省電化を両立できる。

本発明の実施形態に係るレンズ交換式デジタル一眼レフカメラを示す断面図 本発明に係る振れ補正機構の詳細図 本発明に係るレンズ交換式一眼レフカメラシステムのブロック図 本発明に係るカメラシステムにおける主要動作を示すフローチャート図 重力方向判定方法を説明する図 焦点距離毎の補正範囲を示す図 焦点距離毎の補正範囲に対し振れ補正に要する駆動推力を表す図

符号の説明

１ カメラ本体
２ 交換レンズ
３ ミラー
４ サブミラー
５ 焦点検出部
６ 半導体撮像部
１２ 第２のレンズ群（フォーカスレンズ）
１４ 第４のレンズ群（振れ補正光学系）
１５ 絞り
１６ フォーカシング用アクチュエータ
１７ 角度振れ検出センサ
１８ 振れ補正駆動アクチュエータ

Claims (8)

1. カメラ本体に対し着脱可能な交換レンズであって、
   複数の弾性部材を介して支持され光軸に直交する方向に移動可能な振れ補正光学系を含む撮影光学系と、
   前記振れ補正光学系を前記光軸に直交する方向に駆動する駆動手段と、
   前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段からの出力に基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段と、
   前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
   前記重力方向検出手段からの重力方向に関する情報と前記焦点距離検出手段からの焦点距離に関する情報とに基づいて前記振れ補正光学系の保持位置を設定する設定手段と、
   前記保持位置の情報に基づいて前記駆動手段を駆動して前記振れ補正光学系を前記保持位置に移動させる制御手段と、を有し、
   前記設定手段は、前記焦点距離検出部からの焦点距離に関する情報に基づいて光学的に許容可能な前記振れ補正光学系の前記光軸からの変位量を取得し、前記重力方向判別部からの前記重力方向に関する情報と前記変位量とに基づいて前記振れ補正光学系の駆動範囲が前記変位量を超えないように前記光軸よりも前記重力方向側に前記振れ補正光学系の保持位置を設定することを特徴とする交換レンズ。
2. 前記設定手段は、前記光軸から前記振れ補正光学系の保持位置までの距離と前記振れ補正光学系の保持位置から前記振れ補正光学系の駆動範囲の端までの距離との和が、前記光学的に許容可能な前記振れ補正光学系の前記光軸からの変位量と等しくなるように前記振れ補正光学系の保持位置を設定することを特徴とする請求項１に記載の交換レンズ。
3. カメラ本体に対し着脱可能な交換レンズであって、
   振動を検出する振動検出手段と、
   複数の弾性部材を介して支持され光軸に直交する方向に移動可能な振れ補正光学系を含む撮影光学系と、
   前記振れ補正光学系を前記光軸に直交する方向において駆動する駆動手段と、
   前記振動検出手段からの出力に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、
   前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における位置を検出する位置検出手段と、
   前記振動検出手段からの出力に基づいて決定された前記振れ補正光学系の目標駆動位置の情報と前記位置検出手段からの出力とに基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段と、
   前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
   前記重力方向検出手段からの重力方向に関する情報と前記焦点距離検出手段からの焦点距離に関する情報とに基づいて前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における駆動範囲を設定する設定手段と、を有し、
   前記設定手段は、前記焦点距離検出部からの焦点距離に関する情報に基づいて前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲を取得し、前記重力方向判別部からの前記重力方向に関する情報と前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲とに基づいて前記振れ補正光学系の駆動範囲が前記光学的に許容できる偏角範囲内に全て含まれるように前記光軸よりも前記重力方向側に前記駆動範囲の中心を設定することを特徴とする交換レンズ。
4. 前記設定手段は、前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲の端と前記振れ補正光学系の駆動範囲の端とが重なるように前記駆動範囲の中心を設定することを特徴とする請求項３に記載の交換レンズ。
5. 複数の弾性部材を介して支持され光軸に直交する方向に移動可能な振れ補正光学系を含む撮影光学系と、
   前記振れ補正光学系を前記光軸に直交する方向に駆動する駆動手段と、
   前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段からの出力に基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段と、
   前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
   前記重力方向検出手段からの重力方向に関する情報と前記焦点距離検出手段からの焦点距離に関する情報とに基づいて前記振れ補正光学系の保持位置を設定する設定手段と、
   前記保持位置の情報に基づいて前記駆動手段を駆動して前記振れ補正光学系を前記保持位置に移動させる制御手段と、を有し、
   前記設定手段は、前記焦点距離検出部からの焦点距離に関する情報に基づいて光学的に許容可能な前記振れ補正光学系の光軸からの変位量を取得し、前記重力方向判別部からの前記重力方向に関する情報と前記変位量とに基づいて前記振れ補正光学系の駆動範囲が前記変位量を超えないように前記光軸よりも前記重力方向側に前記振れ補正光学系の保持位置を設定することを特徴とする光学機器。
6. 前記設定手段は、前記光軸から前記振れ補正光学系の保持位置までの距離と前記振れ補正光学系の保持位置から前記振れ補正光学系の駆動範囲の端までの距離との和が、前記光学的に許容可能な前記振れ補正光学系の前記光軸からの変位量と等しくなるように前記振れ補正光学系の保持位置を設定することを特徴とする請求項５に記載の光学機器。
7. 振動を検出する振動検出手段と、
   複数の弾性部材を介して支持され光軸に直交する方向に移動可能な振れ補正光学系を含む撮影光学系と、
   前記振れ補正光学系を前記光軸に直交する方向において駆動する駆動手段と、
   前記振動検出手段からの出力に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、
   前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における位置を検出する位置検出手段と、
   前記振動検出手段からの出力に基づいて決定された前記振れ補正光学系の目標駆動位置の情報と前記位置検出手段からの出力とに基づいて重力方向を検出する重力方向検出手段と、
   前記撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
   前記重力方向検出手段からの重力方向に関する情報と前記焦点距離検出手段からの焦点距離に関する情報とに基づいて前記振れ補正光学系の前記光軸に直交する方向における駆動範囲を設定する設定手段と、を有し、
   前記設定手段は、前記焦点距離検出部からの焦点距離に関する情報に基づいて前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲を取得し、前記重力方向判別部からの前記重力方向に関する情報と前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲とに基づいて前記振れ補正光学系の駆動範囲が前記光学的に許容できる偏角範囲内に全て含まれるように前記光軸よりも前記重力方向側に前記駆動範囲の中心を設定することを特徴とする光学機器。
8. 前記設定手段は、前記振れ光学系の光学的に許容可能な偏角範囲の端と前記振れ補正光学系の駆動範囲の端とが重なるように前記駆動範囲の中心を設定することを特徴とする請求項７に記載の光学機器。

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