JP7313808B2 - レンズ装置、撮像装置及びカメラシステム - Google Patents

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Description

本発明はレンズ装置、撮像装置及びカメラシステムに関する。
ユーザーの手ぶれによって画質が低下することを抑制するために手振れ補正装置を搭載した交換レンズ(レンズ装置)が知られている。このような交換レンズは、交換レンズの角速度を検出するためのジャイロセンサと、フォーカシング時に光軸方向へ移動するフォーカスレンズユニットや手振れ補正装置を駆動するための振動波モータを有している。
ジャイロセンサの励振周波数や共振周波数に起因する振動と、振動波モータの駆動周波数に起因する振動とが干渉すると、共振したり、うなりが発生したりする可能性がある。その結果、ジャイロセンサの信号が乱され、手振れ補正装置が誤作動するおそれがある。
このような現象に対して特許文献1に記載の交換レンズでは、ゴムやウレタンなどの粘弾性を有する材料の上にジャイロセンサを設置している。粘弾性を有する材料の上にジャイロセンサを設置することで、振動波モータの振動がジャイロセンサに伝達することを抑制することが可能となる。
特開2005-202261号公報
しかしながら、特許文献1に記載の交換レンズにおいては、粘弾性を有する材料が低温環境下で硬くなってしまい減衰性能が低下するおそれがある。その結果、振動波モータの振動がジャイロセンサに伝達することを充分に抑制できなくなってしまう。
そこで本発明は、温度変化による影響を抑制しつつ、振動波モータの振動がジャイロセンサに伝達することを抑制することが可能なレンズ装置、撮像装置及びカメラシステムを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、
振れを検出するための検出ユニットと、
前記検出ユニットによる前記振れの検出結果に基づいて前記振れに起因する像振れを補正するための補正ユニットと、
前記補正ユニットあるいは光学部材を移動させるための駆動ユニットと、
前記検出ユニットを保持するための保持部材と、を備えたレンズ装置であって、
前記検出ユニットは、ジャイロセンサと質量付加部材とを備え、
前記検出ユニットと前記保持部との間には、フェルトまたは人工フェルトまたは不織布で形成された繊維集合体が設けられ、
前記質量付加部材は、前記ジャイロセンサに対して前記繊維集合体とは反対側に設けられ、
前記ジャイロセンサの一方の面は、前記繊維集合体を介して前記保持部材に対して保持され、
前記一方の面と反対側の面は保持されていない、
ことを特徴とする。
本発明によれば、温度変化による影響を抑制しつつ、振動波モータの振動がジャイロセンサに伝達することを抑制することが可能なレンズ装置、撮像装置及びカメラシステムを提供することが可能となる。
第1実施例におけるカメラシステムの概略図 第1実施例におけるジャイロセンサを固定する部分の拡大図 第1実施例における複数のジャイロセンサを固定する部分の拡大図 第2実施例におけるカメラシステムの概略図 第3実施例におけるカメラシステムの概略図 第4実施例におけるカメラシステムの概略図
〔第1実施例〕
(カメラシステムの構成)
図1は本実施例におけるカメラシステムを示している。カメラシステムはカメラボディ(撮像装置)10と、カメラボディ10に対して取り外し可能に装着された交換レンズ(レンズ装置)20からなる。交換レンズ20の代わりにカメラボディ10に対して取り外し不可能に装着されたレンズ装置を用いてもよい。また、交換レンズ20内の構成を後述の第2~第4実施例に記載の構成としてもよい。
(カメラボディの構成)
図1を用いてカメラボディ10の構成について説明する。
11はCCDセンサやCMOSセンサ等により構成される撮像素子である。撮像素子11は交換レンズ20を介して入射した被写体像を撮像する。12は回路基板である。回路基板12はカメラ本体10の構成要素を制御するCPUや画像処理エンジンなどを有する。
13はメカニカルシャッタである。メカニカルシャッタ13は撮像素子11の露光時間を調節する。
14は液晶ディスプレイである。液晶ディスプレイ14は撮像素子11で受光した被写体像のリアルタイム画像や、撮影された画像、カメラ本体10の設定などを表示する。15は電池である。電池15はカメラ本体10や交換レンズ20の構成要素に電力を供給する。
上記各部材が筐体260内部あるいは表面に設けられている。
(レンズ装置の構成)
図1を用いて交換レンズ20の構成について説明する。
21は前側レンズユニットである。22はフォーカスレンズユニットである。フォーカスレンズユニット(光学部材)22は、後述するフォーカス振動波モータ27からの駆動力を受けて光軸方向に移動され、焦点調節を行う。23は振れ補正レンズユニットである。振れ補正レンズユニット23は、後述する像振れ補正駆動部28からの駆動力を受けて光軸直交方向に移動して像振れ補正を行う。像振れ補正駆動部28はジャイロセンサ29の検出結果に基づいて制御される。したがって、振れ補正レンズユニット23は、ジャイロセンサ29による手振れの検出結果に基づいて手振れに起因する像振れを補正するための補正ユニットである。
振れ補正ユニットは撮像素子11を動かすようにしてカメラボディ10に設けてもよい。つまり、振れ補正レンズユニット23ではなく撮像素子11を光軸直交方向に移動させる撮像素子防振を行ってもよい。振れ補正レンズユニット23と撮像素子11の両方を光軸直交方向に移動させて像振れ補正を行ってもよい。
光軸方向とは光軸Oと平行な方向であり、光軸直交方向とは光軸Oと直交する方向である。光軸Oとは交換レンズ20が備える複数のレンズからなる撮影光学系の光軸のことである。
24は後側レンズユニットである。25は絞りユニットである。絞りユニット25は交換レンズ20内を通過しカメラ本体10側に至る光量を調節する。26は固定筒(保持部材、固定部材)である。固定筒26は上述した交換レンズ2内の各レンズユニットやレンズユニットを駆動する駆動部、後述するジャイロセンサ29などの交換レンズ20の構成要素を保持するための固定部(保持部)を有する。
27はフォーカス振動波モータである。フォーカス振動波モータ27は、位相の異なる2相の駆動信号を圧電素子に印加されることで進行波を生成してローターを回転させる。本実施例におけるフォーカス振動波モータの駆動周波数範囲は25~30kHzである。なお、フォーカス振動波モータの駆動周波数範囲はこれに限定されない。28は像振れ補正駆動部である。像振れ補正駆動部28はVCM(ボイスコイルモータ)である。像振れ補正駆動部28に振動波モータを用いることもできる。
29はジャイロセンサである。ジャイロセンサ29はセンサ内部の振動子を振動させ、コリオリの力による振動の変調から回転角速度を検出して手振れを検出する検出ユニットである。本実施例のジャイロセンサ29のセンサ内部の振動子を励振する励振周波数は50kHzである。なお、ジャイロセンサ29の励振周波数はこれに限定されない。図2に示すように、ジャイロセンサ29は後述するフレキシブルプリント基板32に実装されている。
30は不織布であり、ジャイロセンサ29に伝達する振動を減衰する部材である。不織布30は、本実施例においてはポリエステルの繊維とポリウレタンの繊維がランダムに絡み合ってシート状になったものである。ここで、不織布とは1本ごとに独立した繊維が接着や機械的な絡合によって形成された(3次元)繊維集合体である。不織布30の代わりにフェルトや人工フェルトを用いることもでき、繊維が3次元にランダムに絡みあっている繊維集合体であればよい。
31は振動伝達を減衰する補助部材としての質量付加部材である。質量付加部材31は、本実施例においては材質がステンレスで形状は直方体である。質量付加部材31の形状は直方体に限定されない。質量付加部材31を設けることによって不織布30の振動減衰効果をより高めることができる。
(ジャイロセンサの固定方法)
図2を用いてジャイロセンサの固定方法について説明する。図2は交換レンズ20におけるジャイロセンサ29付近の拡大図の模式図である。331、332、333は両面テープである。両面テープ331、332、333の代わりに接着剤を用いることもできる。
32はフレキシブルプリント基板である。ジャイロセンサ29はフレキシブルプリント基板32に実装され電気的に接続されている。不織布30は固定筒26に両面テープ331で貼り付いている。フレキシブルプリント基板32は不織布30に両面テープ332で貼り付けている。したがって、ジャイロセンサ29は上述したようにフレキシブルプリント基板32に実装されているので、固定筒26に対して不織布30を介して固定されている。質量付加部材31はジャイロセンサ29に両面テープ333で貼り付けられている。
複数のジャイロセンサ29を固定筒26に設けた構成を図3に示す。図3に示すように固定筒26はジャイロセンサ29を固定する(保持する)ための固定部(保持部)261を有している。そして、固定部261に不織布30が設けられ、不織布30の上にジャイロセンサ29が設けられている。
(振動伝達と減衰メカニズム)
フォーカス振動波モータ27を駆動させると固定筒26に振動が伝達する。例えばフォーカス振動はモータ27が25kHzで駆動したとすると、特に25kHz、50kHz(2次高調波)の周波数成分をもった振動が固定筒26に伝達する。この振動がジャイロセンサ29に伝達すると、ジャイロセンサ29の励振周波数50kHzに干渉して出力信号が乱され誤作動が発生する。
これに対して本実施例においては不織布30によって上記誤作動の発生を抑制することができる。
上記振動が固定筒26内を伝播すると不織布30に伝達する。不織布30に振動が伝達すると不織布30の繊維一本一本が振動する。この時、繊維一本一本はランダムに絡み合っているため方向がばらばらである。したがって、繊維一本一本が振動すると繊維同士が擦れる。擦れると摩擦熱によって振動のエネルギーが減衰される。また、繊維一本一本が振動すると、繊維一本一本の変形が起こる。この繊維の変形によっても振動エネルギーが減衰される。そして不織布30によって減衰された振動がジャイロセンサ29に伝達する。したがって、本実施例においては不織布30によって上記誤作動の発生を抑制することができる。
また、質量付加部材31を設けることによって繊維一本一本の変形をより大きくすることができ、振動エネルギーはより減衰される。
(通常温度環境及び低温環境下におけるフェルトと他の粘弾性体の減衰性能比較)
表1は図2の両面テープ332の表面にジャイロセンサ29と略同一質量の加速度計を貼り付けて、通常温度環境下(23℃)及び低温環境下(-30℃)で加速度を測定した結果である。加速度の測定は図2に示す30の部分が比較例であるゴム及びウレタンの場合、本実施例である不織布の場合でそれぞれ測定した。表1の値は23℃時のゴムの場合の加速度を1として無次元化してある。振動波モータ27を27kHzで駆動している。表1に示す各結果において質量付加部材31は用いていない。
表1に示すようにゴムとウレタンは23℃での加速度に比べて-30℃での加速度が10倍以上になっている。加速度が大きくなっているということは、ゴムとウレタンは低温で硬くなり、粘弾性特性が変化して減衰性能か低下していることを意味する。
一方、不織布は-30℃での加速度がゴムとウレタンの場合よりも低く、低温でも減衰性能があまり低下していない。不織布も23℃での加速度に比べて-30℃での加速度が大きくなっているが、ゴムとウレタンと比較して加速度の変化は小さい。
不織布が低温環境下において減衰性能を維持しやすい理由は次に説明する通りである。不織布も-30℃では繊維そのものは硬くなる。したがって上述した繊維一本一本の変形による振動エネルギー減衰量は減る。しかしながら、-30℃になっても繊維-繊維間の摩擦は発生するため、繊維同士の摩擦による振動エネルギー減衰量は減らない。したがって、低温でも減衰性能があまり低下しない。
Figure 0007313808000001
〔第2実施例〕
図4は第2実施例のカメラシステムを示している。前述の第1実施例と異なり、本実施例においてはカメラボディ10にジャイロセンサ29を設けている。より詳細にはカメラボディ10の筐体(保持部材)260に設けられた固定部とジャイロセンサ29の間に不織布30を設けてジャイロセンサ29を固定する。ここでいう固定部は例えば筐体260の表面に設けられた凹部であり、この凹部の底面に不織布30を敷き、その上にジャイロセンサ29を設け、さらにその上から別部材で蓋をしている。
本実施例は特に撮像素子11を光軸直交方向に移動させて像振れ補正を行う場合に、撮像素子11を光軸直交方向に駆動させるための撮像素子駆動ユニット16からの振動による影響を抑制することができる。
〔第3実施例〕
図5は第3実施例のカメラシステムを示している。前述の第1実施例とはジャイロセンサ29の固定方法が異なる。前述の第1実施例においては図1~図3に示すようにジャイロセンサ29と固定筒26との間には不織布30が1枚のみ設けられていた。これに対して本実施例においてはジャイロセンサ29と固定筒26との間に不織布が2枚設けられている。より詳細には図5に示すようにジャイロセンサ29の一方側の面291と固定筒26との間に第1の不織布(第1の繊維集合体)301が設けられている。そして、ジャイロセンサ29の他方側の面292と固定筒36との間に第2の不織布(第2の繊維集合体)302が設けられている。
本実施例においては前述の第1実施例と比較してより多くの不織布を用いているために、第1実施例よりも振動波モータの振動がジャイロセンサに伝達することを抑制することができる。
〔第4実施例〕
図6は第3実施例のカメラシステムを示している。前述の第1実施例とはジャイロセンサ29の固定方法が異なる。前述の第1実施例においては不織布30の固定筒26側の面の全体が両面テープ331によって固定筒26に固定されていた。これに対して本実施例では図6に示すように不織布30の固定筒26側の面の一部のみが固定筒26に固定されている。不織布30の固定筒26側の面と固定筒26との間には空洞部26aが設けられている。
本実施例においては前述の第1実施例と比較して空隙部26aを新たに備えるために、第1実施例よりも振動波モータの振動がジャイロセンサに伝達することを抑制することができる。
以上のように、各実施例においてジャイロセンサ29を交換レンズ20の固定筒26に繊維集合体である不織布30を介して固定する構成とした。これにより、温度環境によらずフォーカス振動波モータ27からの振動を減衰することができる。また、室温においても、従来のゴムやウレタンよりも振動を減衰させることができる。つまり、温度変化による影響を抑制しつつ、振動波モータの振動がジャイロセンサに伝達することを抑制することが可能なレンズ装置、撮像装置及びカメラシステムを提供することができる。
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。例えば、前述の第2実施例のカメラボディ10に第3あるいは第4実施例に記載の構成を適用してもよい。
23 振れ補正レンズユニット(補正ユニット)
26 固定筒(保持部材)
27 フォーカス振動波モータ(駆動ユニット)
28 像振れ補正駆動部(駆動ユニット)
29 ジャイロセンサ(検出ユニット)
30 不織布(繊維集合体)

Claims (7)

  1. 振れを検出するための検出ユニットと、
    前記検出ユニットによる前記振れの検出結果に基づいて前記振れに起因する像振れを補正するための補正ユニットと、
    前記補正ユニットあるいは光学部材を移動させるための駆動ユニットと、
    前記検出ユニットを保持するための保持部材と、を備えたレンズ装置であって、
    前記検出ユニットは、ジャイロセンサと質量付加部材とを備え、
    前記検出ユニットと前記保持部との間には、フェルトまたは人工フェルトまたは不織布で形成された繊維集合体が設けられ、
    前記質量付加部材は、前記ジャイロセンサに対して前記繊維集合体とは反対側に設けられ、
    前記ジャイロセンサの一方の面は、前記繊維集合体を介して前記保持部材に対して保持され、
    前記一方の面と反対側の面は保持されていない、
    ことを特徴とするレンズ装置。
  2. 複数のレンズからなる撮影光学系をさらに備え、
    前記補正ユニットは前記撮影光学系の光軸直交方向に移動する振れ補正レンズユニットであり、
    前記光学部材は前記撮影光学系の光軸方向に移動するフォーカスレンズユニットであり、
    前記保持部材は固定筒である、
    ことを特徴とする請求項1に記載のレンズ装置。
  3. 前記繊維集合体の前記保持部材の面のうちの一部と前記保持部材と間には空隙部が設けられている、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のレンズ装置。
  4. 前記繊維集合体は繊維が3次元にランダムに絡み合っている、
    ことを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載のレンズ装置。
  5. 振れを検出するための検出ユニットと、
    前記検出ユニットによる前記振れの検出結果に基づいて前記振れに起因する像振れを補正するための補正ユニットと、
    前記補正ユニットを移動させるための駆動ユニットと、
    前記検出ユニットを保持するための保持部材と、を備えた撮像装置であって、
    前記検出ユニットは、ジャイロセンサと質量付加部材とを備え、
    前記検出ユニットと前記保持部との間には、フェルトまたは人工フェルトまたは不織布で形成された繊維集合体が設けられ、
    前記質量付加部材は、前記ジャイロセンサに対して前記繊維集合体とは反対側に設けられ、
    前記ジャイロセンサの一方の面は、前記繊維集合体を介して前記保持部材に対して保持され、
    前記一方の面と反対側の面は保持されていない、
    ことを特徴とする撮像装置。
  6. 前記補正ユニットは撮像素子であり、
    前記保持部材は筐体である、
    ことを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  7. 請求項1乃至のいずれか一項に記載のレンズ装置と、
    請求項またはに記載の撮像装置と、を備える、
    ことを特徴とするカメラシステム。
JP2018189287A 2018-10-04 2018-10-04 レンズ装置、撮像装置及びカメラシステム Active JP7313808B2 (ja)

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