JP5641897B2 - レンズ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ装置に関し、特に撮像ブレを補正する補正手段を有するレンズ装置に関するものである。
従来、撮像された像のブレ(以後、撮像ブレと記す)を補正する手段として、レンズ装置に設けられた振動検出器を用いて振動を検出し、その情報を元に、補正レンズ群や撮像素子を補正光学系として、撮像ブレを補正させるように駆動制御を行うことで撮像ブレを補正する方法がある。
この方式の撮像ブレ補正手段を有するレンズ装置の中には、撮像ブレ補正を行わない場合や、レンズ装置の電源が落とされた際に補正光学系を係止させる係止手段を有するものがある。これは、外乱による補正光学系の破損を防止するためであるが、特に電源が落とされた際には、レンズ装置が搬送される状態であるなど外乱の影響を受けやすい環境であることが多い。そのため、撮像ブレ補正装置の、補正光学系の駆動制御が停止した際に、補正光学系を係止状態に移行させる方法が幾つか提案されている。
例えば、特許文献1では、補正光学系が動作できるように係止が解除された状態を維持するために電磁クラッチを使用し、補正光学系の撮像ブレ補正の駆動制御が停止した際には、電磁クラッチへの電力供給が停止することで、バネ力によって係止状態に自動的に移行する方法が開示されている。
特開2002−318400号公報
しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、補正手段を有効にしている間は常に電磁クラッチに電力を供給し続ける必要がある。このため、撮像ブレ補正手段を有効にしている間の消費電力が増加してしまう。
そこで、本発明の目的は、補正光学系の可動状態時における消費電力を低減し、かつ補正光学系の駆動制御が停止した際に、補正光学系を係止状態へと移行することができるレンズ装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、光軸と垂直な方向に移動し、撮像ブレを補正する補正光学系を含む、補正手段と、該補正手段を駆動する駆動手段と、該補正手段の当接部と当接して該補正手段を係止する係止位置と、該補正手段の係止を解除する係止解除位置との間で移動可能な係止手段と、該係止手段を係止解除位置から係止位置の方向に付勢する付勢手段と、該係止手段と係合して、該係止手段を該係止解除位置に維持する係止解除位置維持手段と、を有し、該補正手段が、該駆動手段によって撮像ブレ補正時に駆動される範囲を超えて該係止解除位置維持手段を押圧する方向に移動することにより、該係止解除位置維持手段と該係止手段との係合が外れ、該係止手段は該付勢手段によって係止解除位置から係止位置に移動し、前記係止解除位置維持手段と前記係止手段との係合を外すことに至る、前記補正手段の該係止解除位置維持手段を押圧する方向への移動は、前記駆動手段による駆動の停止時の、該補正手段に作用する重力による移動であることを特徴とする。
本発明によれば、補正光学系の可動状態時における消費電力を低減し、かつ補正光学系の駆動制御が停止した際に、補正光学系を係止状態へと移行することができるレンズ装置を提供することができる。
本発明の第1の実施例を示す撮像ブレ補正装置の分解斜視図である。 本発明の第1の実施例を示す撮像ブレ補正装置の、シフト筐体を係止している状態を示す断面図である。 本発明の第1の実施例を示す撮像ブレ補正装置の、シフト筐体が光軸に垂直な方向に可動である状態を示す断面図である。 本発明の第1の実施例を示す撮像ブレ補正装置の、シフト筐体の駆動制御が停止した直後の状態を示す断面図である。 本発明の第2の実施例を示す撮像ブレ補正装置の、シフト筐体を係止している状態を示す断面図である。 本発明の第2の実施例を示す撮像ブレ補正装置の、シフト筐体が光軸に垂直な方向に可動である状態を示す断面図である。 本発明の第2の実施例を示す撮像ブレ補正装置の、シフト筐体の駆動制御が停止した直後の状態を示す断面図である。 本発明の第3の実施例を示す撮像ブレ補正装置の、可動状態から係止状態へと移行する過程を示すフローチャートである。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
以下、図1から図4を参照して、本発明の第1の実施例による撮像ブレを補正する機能を有するレンズ装置を説明し、撮像ブレ補正手段であるところのシフト筐体の駆動制御が停止した際に、そのシフト筐体の自重によって、シフト筐体が係止状態に移行する構造について説明する。
図1は、本発明第1の実施例における撮像ブレ補正装置1の構造を示す分解斜視図である。ここで、座標系2のX方向は撮像系全体の光軸方向を示し、Z方向はX方向に垂直で、かつレンズ装置が正位置、すなわち主に使用される姿勢の状態で重力が働く方向を示す。また、その2方向に垂直な方向をY方向としている。
撮像ブレ補正装置1の筐体3の中には、補正光学系4が搭載されているシフト筐体5が内蔵されていて、さらに前記シフト筐体5を挟むように磁性体からなる第1ヨーク6と第2ヨーク7とが設けられている。また、座標系2のY方向及びZ方向に沿って、シフト筐体5にはコイル8y、8zが固定され、第1ヨーク6、第2ヨーク7にはそれぞれ永久磁石9y、9z、10y、10zが固定されている。
コイル8y、8zは、それぞれ永久磁石9y、9z、10y、10z、第1ヨーク6、第2ヨーク7によって形成される閉磁界路内に位置することになる。このため、コイル8y、8zに電流が流されると、フレミング左手の法則に従ってシフト筐体5が駆動されるようになる。
筐体3の中には略L字形状部材11が設けられている。この略L字形状部材11には片面に座標系2のY方向に並んで2つのガイドピン12yが設けられ、もう片面には座標系2のZ方向に並んで2つのガイドピン12zが設けられている。この片側の2つのガイドピン12yが筐体3に設けられた2つの長丸穴13に、またもう一方の面に設けられた2つのガイドピン12zがシフト筐体5に設けられた2つの長丸穴14に嵌合する様になっている。これによって、シフト筐体5は筐体3に対して相対的に光軸回りに回動することが規制される。
シフト筐体5の外周部には、座標系2におけるZ方向端の位置近辺にコロ15aが、さらにそこから光軸周りに全周を略3等分する位置にコロ15b、15cが設けられている。また、筐体3の外周部にはこのコロ15a、15b、15cに対応する溝16a、16b、16cが設けられている。この溝16a、16b、16cのそれぞれにコロ15a、15b、15cが所定のガタの範囲で収められることで、シフト筐体5の光軸方向の移動が規制される。
シフト筐体5の光軸に垂直な平面上の位置は、内部基板17に設けた位置センサ18y,18zで検出することが出来る。また、レンズ装置には不図示の加速度測定器などの振動検出装置が設けられている。シフト筐体5の位置情報と、振動検出器からの情報は不図示の制御部に送られ、これらを元にシフト筐体5に取り付けられたコイル8y、8zへと流される電流が制御される。これによって、シフト筐体5が保持する補正光学系4が撮像ブレを補正するように、シフト筐体5は、光軸に垂直な平面内を回転することなく平行に移動可能であり、制御部によって駆動制御される。
筐体3の外周にはロックリング19が嵌合していて、このロックリング19は光軸周りで回動可能に組みつけられる。
ロックリング19には、前述した筐体3に設けられた溝16a、16b、16cより幅広で、略同位相にある溝20a、20b、20cが設けられている。前述したシフト筐体5に設けられたコロ15a、15b、15cは、この溝20a、20b、20cに接しないようになっている。
ロックリング19に設けられた溝20a、20b、20cは、片側の端部に、筐体3との嵌合部から外周部までをなだらかに繋げるカム部21a、21b、21cが設けられている。
シフト筐体5には、前述したロックリング19の3ヵ所の溝端のカム部21a、21b、21cそれぞれに対応するように、3ヵ所のカム突起部22a、22b、22cが設けられている。このカム突起部22a、22b、22cは、ロックリング19のカム部21a、21b、21cに接触する側が、前記カム部21a、21b、21cに対応したなだらかな曲率を持った形状をしている。本実施例においては、シフト筐体5が、ロックリング19の3ヵ所の溝端のカム部21a、21b、21cそれぞれに対応するように、3箇所のカム突起部を有することを前提として説明するが、本発明はこれに限定されることはない。シフト筐体5が、ロックリング19の複数の溝端のカム部それぞれに対応するように、複数のカム突起部(当接部)を有するように構成しても、本発明の効果を得ることができることに留意されたい。
ロックリング19と筐体3にはバネ用フック23、24がそれぞれ設けられていて、このバネ用フック23,24の間に、付勢手段である引っ張りコイルバネ25が掛かっている。ロックリング19は、この引っ張りコイルバネ25によって、筐体3に対して光軸周りに回動するように付勢される。また、ロックリング19を前述した引っ張りコイルバネ25の付勢による回動の方向とは逆の方向に回動させるために、モータ26を設けている。なお、このモータ26の駆動をロックリング19に伝達するために、ロックリング19の外周部にはギア27を、モータ26の出力軸にはギア28を設けていて、この両者を噛み合わせている。
筐体3の座標系2におけるZ方向側、すなわち重力方向側の外周部には、可動位置維持手段である段付フック29が設けられている。この段付フック29は、シフト筐体5が撮像ブレ補正制御時に駆動する範囲を超えて重力方向に動くと、シフト筐体5のZ方向側に設けられたカム突起部22aが接触する位置に配置されている。また、段付フック29は軸30を中心に、段付部32の方がロックリング19に接触する方向に回動するように、ねじりコイルバネ31によって付勢されている。
ここで、シフト筐体5を係止した状態から係止を解除した状態、さらに再び係止した状態へ戻るまでのシフト筐体5、ロックリング19及び段付フック29を中心とした各構成部品の挙動について図2から図4を用いて説明する。
図2から図4は本発明の撮像ブレ補正装置1の要部断面図であり、シフト筐体5の係止−係止解除の移行を示す図である。ここで、図2はシフト筐体5が係止されている係止状態(ロックリングの位置を「係止位置」とする)を、図3はシフト筐体5が光軸に垂直な方向に可動である可動状態(ロックリングの位置を「可動位置」とする)を示しており、さらに図4はシフト筐体5の駆動制御が停止した直後の状態を示す図である。
図2に示す係止状態においては、ロックリング19と筐体3の間に設けられた引張コイルバネ25によって、ロックリング19は図2における反時計回りの回動方向(以降、この方向をシフト筐体係止方向とする)に付勢されている。これによってロックリング19の3ヶ所のカム部21a、21b、21cと、シフト筐体5に設けられた3つのカム突起部22a、22b、22cが当接した状態になり、シフト筐体5が係止している。この際、段付フック29は、段付部32ではない部分でロックリング19の外径部に接するように、ねじりコイルばね31によってロックリング19の外径部に付勢されている。
なお、係止状態に置いては、補正光学系4の光軸は、レンズ装置全体の光軸と一致する位置に配置されている。このため、撮像ブレ補正を行わない場合には、シフト筐体5を係止した状態でレンズ装置を使用することも可能である。
撮像ブレ補正手段が有効になると、最初に、不図示の制御部からの指令に基づき、シフト筐体5は、搭載された補正光学系4の光軸が撮像系全体の光軸と一致する位置、即ち係止状態と同じ位置を保つように駆動制御される。そして、ロックリング19がモータ26によって図2における時計回りの回動方向(以降、この方向をシフト筐体係止解除方向とする)に回動させられる。ロックリング19が一定位置まで回動すると、段付フック29はねじりコイルバネ31のバネ力によって、段付部32がロックリング19の外周部に当たる位置まで、ロックリング19のZ方向位置にある溝20aにはまり込む。この段付フック29が段付部32まではまる位置を超える位置までロックリング19を回動させて、モータ26は回転を停止しモータ26への給電を停止する。すると、ロックリング19は引っ張りコイルバネ25によって係止方向へと回動するように付勢されているので、ロックリング19はシフト筐体係止方向に回動し始める。しかし、シフト筐体の係止状態になるまでロックリング19が回動する前に、ロックリング19の溝20aの端部が段付フック29の段差に引っ掛かって反時計回り方向の回動が止まるため、シフト筐体の係止が解除された状態を維持できるようになる。図3はここまで移行した状態を示している。
その後、シフト筐体5は、不図示の制御部によって、撮像ブレを補正するように、光軸に垂直な平面上を駆動制御される。
レンズ装置の電源が切断される、あるいは撮像ブレ補正手段が無効に設定される等の理由によって、シフト筐体5の駆動制御が停止した直後の状態が図4である。シフト筐体5の駆動制御が停止すると、コイル8y、8zへの電力供給が停止し、シフト筐体5はその自重によって重力方向、即ち座標系2におけるZ方向に、撮像ブレ補正時にシフト筐体5が撮像ブレ補正時に駆動していた範囲を超えて落下(移動)する。すると、シフト筐体5の下側のカム突起部22aが段付フック29を押圧して押し下げ、ロックリング19の下側に設けられた溝20aの端面から段付フック29が外れる。
段付フック29がロックリング19の溝20aから外れると、ロックリング19は引っ張りコイルバネ25のバネ力によってシフト筐体係止方向に回動する。それに伴って、ロックリング19の溝に設けられたカム部21a、21b、21cと、シフト筐体5に設けられたカム突起部22a、22b、22cとが次々に接触し、この3ヶ所のカムに沿ってシフト筐体5は光軸に垂直な平面上を動く。最後には3ヵ所のカム部が全て突き当たるところでシフト筐体5が係止され、再び図2に示す係止状態にとなる。
以上に示したように、ロックリング19をシフト筐体可動状態で維持する役目を果たす段付フック29を設けることで、シフト筐体可動状態の維持には電力を必要としなくなり、撮像ブレ補正手段を有効にしている際の消費電力を低下させることができる。また、シフト筐体5の駆動制御停止時には、シフト筐体5の自重を利用して段付フック29のロックリング19との係合を解除でき、さらに引っ張りコイルバネ25のバネ力によって、シフト筐体5を自動的にシフト筐体係止状態に移行させることができる。
なお、本実施例中では段付フック29の回動付勢にねじりコイルバネ31を使用する方法を提示したが、これは下側から圧縮コイルバネで付勢するなど、他の付勢方法でもよい。また、フック自体を板バネによって形成し、そのバネ力を利用するようにしてもよい。
また、シフト筐体の係止状態から可動状態への移行の際、ロックリング19をモータ26によって、シフト筐体係止解除方向に回動させるようにしていたが、これは手動でロックリングを回動するようにしてもよい。こうすると、シフト筐体を係止状態から可動状態へと切り替える際に消費される電力を削減することが出来る。
以下、図5から図7を参照して、本発明の第2の実施例による、シフト筐体の可動状態から係止状態への移行を手動でも行えるようにした撮像ブレ補正装置51について説明する。なお、実施例1と同等の構成の部分については、説明を省略する。
図5から図7は、本発明の第2の実施例におけるレンズ装置における撮像ブレ補正装置51の要部断面図であり、シフト筐体56の係止−係止解除の移行を示す図である。ここで、図5はシフト筐体56の係止状態を、図6はシフト筐体56の可動状態を示しており、さらに図7はシフト筐体56の駆動制御が停止した直後の状態を示す図である。
本実施例において、シフト筐体56の3ヶ所のカム突起部22d、22e、22fは、コイル8y、8zへの電力供給が停止し、シフト筐体56が重力によって移動する際にフック52を押す位置には配置されていない。それに伴って、ロックリング19に設けられた溝20d、20e、20fや、コロ15d、15e、15f、筐体3のコロ用の溝16d、16e、16fが配置されている光軸を中心とする回動方向の位置も変更している。
シフト筐体可動状態を維持するフック52を外す部材として、シフト筐体56に、フック52を押し下げるフック係合解除部材53を新たに設けている。また、このフック係合解除部材53が通過するための溝54が筐体3に、溝55がロックリング19に設けられている。
このように、フック52の解除用に専用のフック係合解除部材53を設けると、実施例1の場合のように、シフト筐体5(56)が重力によって移動してカム突起部22aがフック29(52)と衝突することによるキズ等の防止に有効である。また、シフト筐体56におけるカム突起部22の配置の自由度が上がるため、シフト筐体56の軽量化を図る際にも効果的である。
ロックリング19による、シフト筐体56の可動状態を維持するためのフック52には、ロックリング19に接触する部分にコロ60を設け、フック52とロックリング19との接触による摩擦の影響を軽減させている。これによって、モータ26によってロックリング19を回動させる際の損失の低下や、フック52をロックリング19に設けられた溝55から外す際の抵抗の低下といった効果が得られる。
撮像ブレ補正装置51はレンズ装置筐体57の内部に内蔵されている。フック52は、コロ60を配置した側とは反対側の方向が、レンズ装置筐体57の外観部まで延伸しており、レンズ装置筐体57に設けられた穴58から確認できるようになっている。この先端部分がフックの操作部59となる。
フックの操作部59のレンズ装置筐体57からの出っ張り量は、シフト筐体56の係止−係止解除の状態変化に伴って変化する。即ち、図5に示す係止状態では、操作部59はレンズ装置筐体57の内部に収納されているが、図6に示す可動状態では、操作部59がレンズ装置筐体57の外部に飛び出してくる。撮像者は、この操作部59のレンズ装置筐体57の外周面からの出っ張り量を確認することで、シフト筐体56が係止状態であるか、可動状態であるかを確認できる。
ここで、レンズ装置(レンズ装置が装着された撮像装置)のチルティング操作によって、フック解除方向、すなわち座標系2におけるZ方向と、実際の重力方向とが一致しない状況になる場合がある。この場合、シフト筐体56の駆動制御が停止し、シフト筐体56が重力によって動く際に、フック52を解除する方向にフック52に作用する力の成分は小さくなってしまう。
また、撮像ブレ補正時におけるシフト筐体56の補正駆動制御性能の向上や、レンズ装置の軽量化等の目的として、シフト筐体56の重量は、より軽く設定される必要が生じることがある。
さらに、落下や振動等の外乱に対して要求される信頼性条件が厳しい場合には、シフト筐体56のロックリング19による係止力を高める必要が生じる。この場合、引っ張りコイルバネ25のバネ力をより大きくすることになり、結果としてフック52をロックリング19から解除するのに必要となる力は増加する。
以上の条件によっては、フック52の解除に必要な力に対して、前述したフックの係合を解除する方向と重力方向との不一致によるフック解除方向への力の減少を十分に補うほどには、シフト筐体56の重量を確保できない場合がある。この場合、シフト筐体56の重力による移動によってフック52をロックリング19から外すことが出来ずに、本来、係止されるべきシフト筐体56が可動状態のままで維持されてしまうことが想定される。
このような場合には、撮像者がフックの操作部59を押し込むことによって、フック52がロックリング19から外れ、手動でシフト筐体56を係止状態へ移行させることが出来るようになる。
なお、本実施例ではフック52の操作部59をレンズ装置筐体57の外部から直接操作できる位置まで延伸したが、これは撮影者が開閉できるカバーの内部など、撮影者がアクセスできる場所であればどのような位置に配置しても構わない。撮影者が開閉できるカバーの内部に配置すれば、撮影時に撮像ブレ補正装置を使用している際に、誤操作によってシフト筐体56を係止状態にしてしまうことを防止できる。
また、フック52から直接延伸する部分を操作部59とし、これを操作することで係止状態へ移行する構成になっているが、これは幾つかの構成部品を介して間接的にフック52を操作できるような機構を入れても構わない。また、外部からシフト筐体56そのものを、ロックリング19からフック52を外す方向へ押せるような機構にするなど、撮影者がシフト筐体56を係止状態に移行できるようにすれば、どのような形態であっても構わない。
以下、本発明の第3の実施例による、コイルへの電力供給遮断時に蓄電装置に蓄えられた電力によって、フックを解除する方向にシフト筐体を強制的に駆動することで、可動状態から係止状態への移行を行うようにした撮像ブレ補正装置について説明する。なお、実施例1、2と同等の構成の部分については、説明を省略する。
本実施例における撮像ブレ補正装置は、概略構成は実施例1もしくは実施例2のものと同等であって、それに加えて不図示のキャパシター等の蓄電装置を設けている。この蓄電装置に蓄えた電力を利用して、シフト筐体を可動状態から係止状態へ移行する際に、シフト筐体を駆動する。なお、以降の説明では、撮像ブレ補正装置の概略構成は実施例1の構成と同等として、構成部品の説明は、図1から図4を利用する。
以下、図8を利用して、シフト筐体5を駆動して、フック29を解除する手順を説明する。図8は本実施例の可動状態から、係止状態へと移行する過程の示すフローチャートである。
まず、撮像ブレ補正手段が有効に設定されると、シフト筐体5の駆動制御が開始された後、シフト筐体5が、係止状態から可動状態へ移行する(ステップS101)。
この可動状態において、撮像ブレ補正が行われるが、この際、レンズ装置本体へ外部から供給される電力や、レンズ装置本体に設けられたバッテリー等から、蓄電装置に電力を蓄電する(ステップS102)。
次に、シフト筐体5の撮像ブレ補正の駆動制御が停止したかどうかの判断を行う(ステップS103)。ここで、シフト筐体5の駆動制御が停止になった場合には、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて、フック29をロックリング19から外す方向、即ち座標系2のZ方向にシフト筐体5を駆動させる(ステップS104)。
シフト筐体5の駆動によって、カム突起部22aがフック29を押し、フック29がロックリング19から外れる(ステップS105)。
すると、ロックリング19は係止方向へ回動し、シフト筐体5が係止状態に移行する(ステップS106)。ステップS105において、カム突起部22aに押されてフック29がロックリングから外れた後に、カム突起部22aによってフック29を押すためのシフト筐体5の駆動に使用された蓄電装置の電力は失われ、シフト筐体5の駆動はフリーとなる。そのため、ステップS106でのロックリング19の回動により、シフト筐体5が係止状態に移行する。
このように、シフト筐体5が可動状態から係止状態へ移行する際に、シフト筐体5を駆動して、係止状態へと移行させる方法は、特に写真撮影用カメラなど、使用時の姿勢が水平方向に限定されず、天頂方向を撮影するなど、光軸方向が水平方向に対して変化することが多い撮像装置において有効である。
なお、本実施例においては、レンズ装置本体への電力供給が切断された状態を考慮して蓄電装置を設けている。しかし、レンズ装置にバッテリーが内蔵されている場合など、シフト筐体5の撮像ブレ補正停止後も電力供給が可能である場合には、この蓄電装置を本体の電源と別に設けずに、このバッテリーからフック解除用の電力を供給するようにしても良い。
上記の実施例に係るレンズ装置と、該レンズ装置と接続し該レンズ装置によって結像された被写体像を撮像するカメラ装置を有する撮像装置は、補正光学系の可動状態時における消費電力を低減し、かつ補正光学系の駆動制御の停止時には補正光学系を係止状態へ移行することができるという本発明の効果を享受することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
1、51:撮像ブレ補正装置
4:補正光学系
5:シフト筐体
8y、8z:コイル
22a、22b、22c、22d、22e、22f:カム突起部
19:ロックリング
25:引張コイルバネ
29、52:フック
59:操作部

Claims (3)

  1. 光軸と垂直な方向に移動し、撮像ブレを補正する補正光学系を含む、補正手段と、
    該補正手段を駆動する駆動手段と、
    該補正手段の当接部と当接して該補正手段を係止する係止位置と、該補正手段の係止を解除する係止解除位置との間で移動可能な係止手段と、
    該係止手段を係止解除位置から係止位置の方向に付勢する付勢手段と、
    該係止手段と係合して、該係止手段を該係止解除位置に維持する係止解除位置維持手段と、
    を有し、
    該補正手段が、該駆動手段によって撮像ブレ補正時に駆動される範囲を超えて該係止解除位置維持手段を押圧する方向に移動することにより、該係止解除位置維持手段と該係止手段との係合が外れ、該係止手段は該付勢手段によって係止解除位置から係止位置に移動
    前記係止解除位置維持手段と前記係止手段との係合を外すことに至る、前記補正手段の該係止解除位置維持手段を押圧する方向への移動は、前記駆動手段による駆動の停止時の、該補正手段に作用する重力による移動である、
    ことを特徴とするレンズ装置。
  2. 前記係止手段が係止位置にあって前記補正手段を係止している状態では、前記補正光学系の光軸と、レンズ装置全体の光軸が一致することを特徴とする請求項に記載のレンズ装置。
  3. 請求項1又は2に記載のレンズ装置と、該レンズ装置と接続し、該レンズ装置によって結像された被写体像を撮像するカメラ装置と、を有する撮像装置。
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