JP7313808B2

JP7313808B2 - レンズ装置、撮像装置及びカメラシステム

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Publication number: JP7313808B2
Application number: JP2018189287A
Authority: JP
Inventors: 大輔白石
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2038-10-04
Also published as: US20200112680A1; US11290647B2; JP2020056975A

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材との間には、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。

〔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

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材との間には、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。
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。
前記繊維集合体の前記保持部材側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。
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３のいずれか一項に記載のレンズ装置。
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材との間には、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。
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５に記載の撮像装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ装置と、
請求項５または６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。