JP5369436B2 - 振れ検出機能付きレンズ鏡筒および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、振れ検出機能付きレンズ鏡筒および電子機器に関する。

従来、カメラに生じた上下左右方向の回転振れを、固定筒の外周に配置される角速度センサにより検出し、駆動装置により像振れ補正光学系を駆動して像振れを補正する振れ検出機能付きレンズ鏡筒が知られている。
図８は、従来の振れ検出機能付きレンズ鏡筒における角速度センサの取付構造を示している。この取付構造では、固定筒１の外周に、半円環状のガラスエポキシ基板２が鍔状に配置されている。そして、ガラスエポキシ基板２における固定筒１の上方となる位置には、第１の角速度センサ３が感度軸３ａを左右方向にして実装されている。また、ガラスエポキシ基板２における固定筒１の側方となる位置には、第２の角速度センサ４が感度軸４ａを上下方向にして実装されている。なお、第１および第２の角速度センサ３，４には、遮音ケース５が配置される。また、ガラスエポキシ基板２は、ゴムブッシュ６を介してビス７により固定筒１側に固定される。

このような取付構造では、レンズ鏡筒に生じた上下左右方向の回転振れを高精度に検出するためには、第１の角速度センサ３の感度軸３ａと第２の角速度センサ４の感度軸４ａとを、撮影光学系の光軸８に対して垂直に配置し、かつ、第１の角速度センサ３の感度軸３ａと第２の角速度センサ４の感度軸４ａとが直交するように配置する必要がある。
特開平７−２７０８４７号公報

しかしながら、従来の取付構造では、固定筒１にガラスエポキシ基板２を取り付ける前に、ガラスエポキシ基板２に第１の角速度センサ３および第２の角速度センサ４を実装しているため、ガラスエポキシ基板２の固定筒１への取り付け時に、ガラスエポキシ基板２に取り付け誤差が発生し、第１の角速度センサ３および第２の角速度センサ４を固定筒１に高い精度で取り付けることが困難であるという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、固定筒に振れ検出センサを容易，確実に、かつ高い精度で取り付けすることができる振れ検出機能付きレンズ鏡筒を提供することを目的とする。

本発明の一態様である振れ検出機能付きレンズ鏡筒は、撮影光学系を支持し、撮影光学系の光軸と平行な平面部が設けられた固定筒と、所定の検出軸に対する振れを検出する振れ検出センサと、固定筒の周方向に備えられ、且つ、前記平面部に固設された複数の取付部を有するフレキシブルプリント基板とを有し、フレキシブルプリント基板には、振れ検出センサが２以上設けられており、各々の振れ検出センサは、平面部上において、前記複数の取付部の前記平面部に固設された面とは反対側の面に固設され、検出軸が前記平面部及び撮影光学系の光軸に略直交した状態で固定筒に取り付けられていることを特徴とする。

振れ検出精度の高いレンズ鏡筒を提供することができる。
製造の容易なレンズ鏡筒を提供することができる。
振れ検出精度の高い撮影方法を提供することができる。

本発明の振れ検出機能付きレンズ鏡筒の第１の実施形態を示す説明図である。 図１の補正レンズ駆動機構の詳細を示す説明図である。 図１の角速度センサの固定筒への取付構造の詳細を示す説明図である。 図３の角速度センサの詳細を示す説明図である。 本発明の振れ検出機能付きレンズ鏡筒の第２の実施形態を示す説明図である。 図５の振れ検出機能付きレンズ鏡筒を示す側面図である。 図５のフレキシブルプリント基板を示す説明図である。 従来の角速度センサの固定筒への取付構造を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の第１の実施形態の振れ検出機能付きレンズ鏡筒(以下レンズ鏡筒という)１１をカメラ１３に装着した状態を示している。
レンズ鏡筒１１は、被写体像をカメラ１３の像面１５上に結像する撮影光学系１７を有している。像面１５には、銀塩フィルムあるいはＣＣＤやＣＭＯＳといった増幅型固体撮像素子が配置される。レンズ鏡筒１１は、外筒１９と固定筒２１とを有している。固定筒２１は、外筒１９内に配置され、像面１５側の端部をカメラ１３のボディー２３に着脱自在に固定されている。

撮影光学系１７は、４群構成のズームレンズであり、第１のレンズ群２５、第２のレンズ群２７、絞り２９、第３のレンズ群３１および第４のレンズ群３３を有している。第１のレンズ群２５、第２のレンズ群２７、絞り２９、第３のレンズ群３１および第４のレンズ群３３を光軸３５方向（矢符ｚ方向）に不図示のカム機構によって移動することにより撮影光学系１７の変倍動作が行われる。また、第２のレンズ群２７を光軸３５方向（矢符ｚ方向）に移動することにより焦点調節が行われる。

第３のレンズ群３１は、レンズ群３７、像振れ補正レンズ３９およびレンズ群４１を有している。像振れ補正レンズ３９は、光軸３５と垂直な方向（矢符ｙ方向）および紙面に垂直な方向（矢符ｘ方向）に駆動して像振れ補正を行う。この像振れ補正レンズ３９は、後述する補正レンズ駆動機構４３により駆動される。
補正レンズ駆動機構４３は、像振れ補正レンズ３９を駆動するアクチュエータ４５と、像振れ補正レンズ３９の位置を検出する補正レンズ位置検出センサ４７を有している。

絞り２９、第３のレンズ群３１、補正レンズ駆動機構４３および第４のレンズ群３３は、固定筒２１内に収容されている。そして、固定筒２１の外周に角速度センサ４９が配置されている。
角速度センサ４９は、カメラ１３とレンズ鏡筒１１からなるカメラシステムに加わる振動の角速度成分を検出する。この角速度センサには、カメラシステムに加わる振動角速度の低周波成分を検出する低周波検出用角速度センサが使用される。低周波検出用角速度センサにより、主にカメラ１３を手で保持した時に加わる、いわゆる手振れが検出される。

図２は、像振れ補正レンズ３９の駆動を行う補正レンズ駆動機構４３の詳細を示している。
補正レンズ駆動機構４３は、固定筒２１内に配置される前側レンズ室５１、保持枠５３、後側レンズ室５５を有している。前側レンズ室５１には、レンズ群３７が保持されている。保持枠５３には、像振れ補正レンズ３９が保持されている。後側レンズ室５５には、レンズ群４１が保持されている。

前側レンズ室５１は、保持枠５３を挟んで、螺子５７により後側レンズ室５５に固定されている。保持枠５３は、不図示のガイド機構により、後側レンズ室５５に支持されている。そして、ガイド機構により、前側レンズ室５１、後側レンズ室５５に対して駆動中に干渉しないように支持されている。また、光軸３５周りに回転することなく矢符ｘ方向およびｙ方向にのみ移動可能に支持されている。

前側レンズ室５１と後側レンズ室５５との間には、ＶＣＭ(Voice Coi1 Motor)からなるアクチュエータ４５が配置されている。このアクチュエータ４５は、下側ヨーク５９、永久磁石６１、コイル６３、上側ヨーク６５を有している。
下側ヨーク５９は、前側レンズ室５１に固定されている。永久磁石６１は、２極着磁されており下側ヨーク５９に固定されている。コイル６３は、ループ形状をしており保持枠５３に固定されている。上側ヨーク６５は、後側レンズ室５５に固定されている。

下側ヨーク５９、永久磁石６１、上側ヨーク６５により、永久磁石６１と上側ヨーク６５間の空隙に磁束密度を有する磁気回路が形成される。そして、磁束密度を有する空隙内にコイル６３が存在するため、コイル６３に電流を流した場合に、駆動力が矢符ｙ方向に発生し像振れ補正レンズ３９を矢符ｙ方向に駆動する。同様にアクチュエータ４５は、光軸３５周りに９０度ずらした位置にも配置されており、像振れ補正レンズ３９を矢符ｘ方向に駆動可能としている。

補正レンズ駆動機構４３のアクチュエータ４５と反対側には、補正レンズ位置検出部６７が配置されている。この補正レンズ位置検出部６７は、補正レンズ位置検出センサ４７、スリット５３ａ、ＬＥＤ６９(Light Emitting Diode)を有している。
補正レンズ位置検出センサ４７は、基板７１に電気的に結合されて固定されている。補正レンズ位置検出センサ４７は、像振れ補正レンズ３９の位置が検出できるものであれば良い。この実施形態では、センサ検出面上に投光された光の強度の重心位置を検出する、従来公知のＰＳＤ(Position Sensitive Detector)が用いられている。基板７１は図示しない螺子により後側レンズ室５５に固定されている。

スリット５３ａは、保持枠５３の補正レンズ位置検出センサ４７に対向する位置に形成されている。ＬＥＤ６９は、前側レンズ室５１のスリット５３ａに対向する位置に固定されている。従って、ＬＥＤ６９から発せられた光がスリット５３ａを通過し、通過した光のみが補正レンズ位置検出センサ４７上に投光される。そして、スリット５３ａは保持枠５３に形成されており、スリット５３ａと像振れ補正レンズ３９の動きは等しいため、補正レンズ位置検出センサ４７の出力信号から、像振れ補正レンズ３９の矢符ｙ方向の位置を検出することができる。この補正レンズ位置検出部６７は、アクチュエータ４５と同様に、光軸３５周りに９０度ずらした位置にも配置されており、像振れ補正レンズ３９の矢符ｘ方向の位置検出を可能としている。

図３は、固定筒２１への角速度センサ４９の取付構造の詳細を示している。
円筒状の固定筒２１の外周の上部には、光軸３５に対して平行に第１の平面部２１ａが形成されている。また、固定筒２１の側部には、光軸３５に対して平行に第２の平面部２１ｂが形成されている。第１の平面部２１ａと第２の平面部２１ｂは、光軸３５を中心にして９０度の角度をおいて形成されている。

そして、第１の平面部２１ａには、フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａを介して角速度センサ４９が固定されている。また、第２の平面部２１ｂには、フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ｂを介して角速度センサ４９が固定されている。
フレキシブルプリント基板７３は、半円環状の鍔部７３ｃを有しており、この鍔部７３ｃに対して略直角に、取付部７３ａ，７３ｂが一体形成されている。フレキシブルプリント基板７３には、角速度センサ４９からの出力を増幅する増幅回路(不図示)およびローパスフィルタ(不図示)が実装されている。また、フレキシブルプリント基板７３には、メイン基板(不図示)に接続される接続部７３ｄが形成されている。この接続部７３ｄを介して角速度センサ４９からの振れ情報がメイン基板(不図示)に伝達される。

フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂには、角速度センサ４９が実装されている。角速度センサ４９の取付部７３ａ，７３ｂへの取付面４９ａは、角速度センサ４９の感度軸４９ｂに垂直に形成されている。従って、第１の平面部２１ａに配置される角速度センサ４９により、図１のｙ軸回りの角速度が検出される。また、第２の平面部２１ｂに配置される角速度センサ４９により、図１のｘ軸回りの角速度が検出される。そして、取付面４９ａを、取付部７３ａ，７３ｂの上面に当接した状態で、角速度センサ４９が実装されている。

フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂは、例えば、弾力性を有する両面テープ(不図示)により第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに固定されている。このように、両面テープを使用することにより、取付部７３ａ，７３ｂを第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに強固に固定することができる。また、固定筒２１側からの機械的振動を低減することができる。

図４は、角速度センサ４９の詳細を示している。
この角速度センサ４９は、単結晶の水晶結晶からなるジャイロ素子７５を有している。このジャイロ素子７５は、本体部７５ａ、検出用振動片７５ｂおよびＴ字型アーム７５ｃを有している。そして、本体部７５ａの中心を通り、紙面に対して垂直な軸が感度軸４９ｂとされている。このジャイロ素子７５は、通常(角速度が印加されていない状態)の動作状態では、図４の(ａ)に示すように、検出用振動片７５ｂはバランスの取れた状態で、Ｔ字型アーム７５ｃのみが屈曲振動している。そして、感度軸４９ｂを中心にする回転(角速度)Ｒが作用すると、コリオリ力Ｆが働き、図４の(ｂ)に示すように、検出用振動片７５ｂに変位が発生する。そして、この変位により発生した信号の差動を検出することにより角速度が測定される。

上述したレンズ鏡筒１１では、フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂに角速度センサ４９を実装した後、固定筒２１の外周の所定の位置にフレキシブルプリント基板７３を配置し、取付部７３ａ，７３ｂを、両面テープ(不図示)により固定筒２１の第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに固定することにより角速度センサ４９が固定筒２１に取り付けられる。

そして、上述したレンズ鏡筒１１では、固定筒２１の外周に形成された平面部２１ａ，２１ｂは、光軸３５に対して平行になるように備えられ、角速度センサ４９の取付面４９ａは、感度軸４９ｂに垂直に備えられている。従って、角速度センサ４９の取付面４９ａを平面部２１ａ，２１ｂに配置することにより、感度軸４９ｂが光軸３５に直交することになり精度よく角速度を検出できる。

また、角速度センサ４９の取付面４９ａが固定筒２１の平面部２１ａ，２１ｂに備えられている限り、角速度センサ４９が平面部２１ａ，２１ｂの何処に配置されていても角速度センサ４９の感度軸４９ｂが光軸３５に直交することになり良好な検出特性が得られる。このため、角速度センサ４９を平面部２１ａ，２１ｂに取り付ける際に、平面部２１ａ，２１ｂ上の位置、感度軸４９ｂ周りの角度などの位置決めを高精度に行う必要がなくなるので、容易に角速度センサ４９を平面部２１ａ，２１ｂに取り付けることができる。

さらに、角速度センサ４９が取り付けられる平面部２１ａ，２１ｂは、曲面ではなく平面であるから角速度センサ４９を容易、確実に取り付けることができる。
また、固定筒２１の外周に形成された２つの平面部２１ａ，２１ｂは、固定筒２１の外周に互いに９０度に直交して形成された簡単な構成を有するので、容易、確実、高精度に形成することができる。

そして、上述したレンズ鏡筒１１では、固定筒２１の外周に光軸３５に対して平行に第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂを形成したので、フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂを、固定筒２１の第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに固定すると、取付部７３ａ，７３ｂが第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに倣って変形する。そして、これにより、取付部７３ａ，７３ｂに実装される角速度センサ４９の取付面４９ａが第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに対して平行になり、角速度センサ４９の取付面４９ａに対して垂直に形成される感度軸４９ｂが光軸３５に対して垂直に位置される。従って、固定筒２１に角速度センサ４９を容易，確実に、かつ高い精度で取り付けることが可能になる。

また、固定筒２１の外周に、光軸３５を中心にして９０度の角度をおいて形成される第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに倣ってフレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂが変形するため、第１の平面部２１ａに配置される角速度センサ４９の感度軸４９ｂと、第２の平面部２１ｂに配置される角速度センサ４９の感度軸４９ｂとを容易，確実に、かつ高い精度で直交して位置させることができる。
(第２の実施形態)
図５は、本発明の振れ検出機能付きレンズ鏡筒の第２の実施形態を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、フレキシブルプリント基板７３Ａが、固定筒２１の周方向に沿って配置されている。第１の平面部２１ａおよび第２の平面部２１ｂには、フレキシブルプリント基板７３Ａを介して角速度センサ４９が固定されている。

フレキシブルプリント基板７３Ａは、図６に示すように、固定筒２１の略半部に配置されており、固定筒２１のフレキシブルプリント基板７３Ａが配置されない部分には、撮影光学系１７(図１参照)を駆動させる超音波モータユニット７７が配置されている。超音波モータユニット７７は、超音波モータ７９によりギヤ８１を回転して撮影光学系１７の駆動を行う。

フレキシブルプリント基板７３Ａは、図７に示すように、長尺矩形状をしており、長手方向に所定間隔をおいて角速度センサ４９が実装されている。角速度センサ４９は、感度軸４９ｂがフレキシブルプリント基板７３Ａに対して垂直になるように実装されている。そして、フレキシブルプリント基板７３Ａは、角速度センサ４９が第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂ上に配置される位置で、両面テープ(不図示)により固定筒２１の外周に固定されている。

この実施形態においても第１の実施形態と略同様の優れた効果を得ることができる。そして、この実施形態では、フレキシブルプリント基板７３Ａを固定筒２１の外周に沿って配置したので、フレキシブルプリント基板７３Ａを簡易な構造にすることができる。また、図示の実施形態ではフレキシブルプリント基板７３Ａが配置されない部分に超音波モータ７９が配置されているから、例えば、角速度センサ４９の検出周波数帯域と、超音波モータ７９の駆動周波数帯域とが、互いに干渉する周波数帯域(例えば、同一の周波数帯域や、整数倍の周波数帯域)である場合でも、角速度センサ４９は、超音波モータ７９の周波数の影響を受けにくくなる。また、フレキシブルプリント基板７３Ａを固定筒２１の略半部に配置したので、固定筒２１のフレキシブルプリント基板７３Ａが配置されていない部分に超音波モータユニット７７を配置することができる。さらに、フレキシブルプリント基板７３Ａは、固定筒２１に沿って配置されており、鍔部７３ｃ(図１参照)のような固定筒２１から突出した構成を有しないので、その分だけ鏡筒の小型化を実現できる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、角速度センサ４９に１軸センサを用いた例について説明したが、例えば、２軸センサを使用しても良い。そして、２軸センサを使用する場合には、固定筒の外周に１つの平面部のみを形成し、２軸の一方を平面部に直交させれば良い。
(２)上述した実施形態では、振れ検出センサに角速度センサ４９を用いた例について説明したが、例えば、角変位センサ，角加速度センサ等を用いても良い。

(３)上述した実施形態では、フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂを、固定筒２１の第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに、両面テープにより単に固定した例について説明したが、例えば、取付部７３ａ，７３ｂにゴム板を両面テープにより固定し、ゴム板を第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに両面テープにより固定するようにしても良い。このように、ゴム板を介在させることにより固定筒２１側からの機械的振動をより低減することができる。

(４)上述した実施形態では、フレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂを固定筒２１の第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに、両面テープにより固定する例を説明したが、本発明はこれにとらわれることなく、接着剤、ハンダなどを用いてフレキシブルプリント基板７３の取付部７３ａ，７３ｂを固定筒２１の第１および第２の平面部２１ａ，２１ｂに固定することができる。接着剤を用いる場合、瞬間接着剤を用いれば固定に要する時間が極めて短くできる。また、平面部２１ａ，２１ｂに機械的な係合部を設け取付部７３ａ，７３ｂと係合して固定するようにもできる。要は固定筒の表面を利用してセンサの位置決めをすれば良い。

(５)上述した実施形態では、フレキシブルプリント基板を介して角速度センサを平面部に取り付ける例を示したが、基板を介することなく角速度センサを直接、平面部に取り付けても良い。
(６)上述した実施形態では、角速度センサで検出した情報を用いて振れ補正レンズを駆動して振れ補正を行う例を示したが、検出した信号を用いて撮像素子(例えば、ＣＣＤ，ＣＭＯＳなど)を駆動して振れ補正を行っても良いし、検出した信号を用いて、電子的、画像処理的に振れ補正を行っても良い。

(７)上述した実施形態では、固定筒の外周側に平面部を形成したが、内周側に平面部を形成しても良い。この場合、鏡筒の更なる小型化を図ることができる。
(８)上述した実施形態では、角速度センサとして単結晶の水晶の振動を利用したが、水晶以外の単結晶物質たとえば珪素(シリコン)の単結晶を用いた角速度センサを用いても構わない。また、取付部に対して垂直方向に検出軸を有していれば種々の角速度センサを用いることもできる。

(９)上述した実施形態では、カメラボディに着脱自在な交換レンズに本発明を適用した例を示したが、本発明はこれにとらわれることなくコンパクトカメラやムービーカメラ、双眼鏡に適用することができる。上述した実施形態をコンパクトカメラやムービーカメラに適応する場合、カメラ本体に固定的に設けられている部材は上述した実施形態の固定筒と均等である。要は取付部に対して垂直な検出軸を有する振れ検出センサを、検出軸が撮影光学系または観察光学系の光軸と垂直となるようにすれば良い。

Claims (10)

1. 撮影光学系を支持し、前記撮影光学系の光軸と平行な平面部が設けられた固定筒と、
   所定の検出軸に対する振れを検出する振れ検出センサと、
   前記固定筒の周方向に備えられ、且つ、前記平面部に固設された複数の取付部を有するフレキシブルプリント基板とを有し、
   前記フレキシブルプリント基板には、前記振れ検出センサが２以上設けられており、
   各々の前記振れ検出センサは、前記平面部上において、前記複数の取付部の前記平面部に固設された面とは反対側の面に固設され、前記検出軸が前記平面部及び前記撮影光学系の光軸に略直交した状態で前記固定筒に取り付けられていることを特徴とする振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
2. 前記振れ検出センサからの情報に基づいて前記撮影光学系による撮影像の像ブレを補正するブレ補正部をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
3. 前記平面部は前記固定筒の外周の２箇所に９０度の角度をおいて設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
4. 前記振れ検出センサは、単結晶物質の固有振動を利用した角速度センサであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
5. 前記固定筒は、前記撮影像を記録する媒体を収容するカメラ本体に着脱可能な着脱部と一体となっていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
6. 前記ブレ補正部は、前記撮影光学系と前記撮影像を記録する媒体とからなる撮像系の少なくとも一部を、駆動することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
7. 前記撮影光学系を駆動させる超音波モータを含み、
   前記超音波モータは、前記固定筒の前記フレキシブルプリント基板が備えられていない部分に備えられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の振れ検出
   機能付きレンズ鏡筒。
8. 前記フレキシブルプリント基板は、前記振れ検出センサが実装される取付部を含み、前記取付部は前記平面部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
9. 前記取付部は前記平面部に両面テープにより固定されていることを特徴とする請求項８に記載の振れ検出機能付きレンズ鏡筒。
10. 請求項１ないし請求項９の何れか１項に記載されたレンズ鏡筒を備えたことを特徴とする電子機器。
    

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