JPH05224283A

JPH05224283A - 防振機能付ビデオレンズシステム

Info

Publication number: JPH05224283A
Application number: JP5913992A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Wada; 宏之和田; Katsumi Azusazawa; 勝美梓澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1992-02-14
Publication date: 1993-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】該システムの小型化、軽量化、低コスト化を
達成する。【構成】撮影光学系内の移動光学系を光軸方向に移動
させると共に、光軸と垂直な方向に移動させる駆動手段
２ａ〜２ｃと、撮影光学系に加わる振動を検出する振れ
検出手段と、該振れ検出手段からの信号に基づいて駆動
手段を制御し、移動光学系３を光軸と垂直方向に移動さ
せて前記振れに起因する像振れを補正する像振れ補正手
段と、撮影光学系を介して結像される画像の光電変換信
号に基づいて駆動手段を制御し、移動光学系を光軸方向
に移動させて焦点調節を行う焦点調節手段とを設け、光
軸方向と該光軸と垂直方向それぞれに移動可能に構成し
た移動光学系を、単一の駆動手段によってそれぞれの方
向に駆動するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮影光学系に加わる振
動を検出する振れ検出手段からの信号に基づいて、移動
光学系を光軸と垂直方向に移動させて像振れを補正する
手段を備えた防振機能付ビデオレンズシステムの改良に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の銀塩カメラ，ビデオカメラといっ
た撮影装置においては、その手振れ等による振動を自動
的に抑制して像振れを補正する像振れ防止（防振）装置
が製品化されつつある。

【０００３】この防振装置は、一般に、例えば手振れ等
によりレンズに生じた振動を検出する振れ検出手段、こ
の振れ検出手段からの出力を補正光学系を変位させる補
正量に変換する演算手段、補正光学系をレンズ鏡筒に対
して径方向（光軸に垂直な方向）に移動可能なように支
持する支持手段、上記変位量だけ補正光学系を移動さ
せ、所定の位置に保持する駆動手段から構成される。

【０００４】図７はこのような防振装置を採用した従来
のカメラの一部を示す斜視図である。

【０００５】ここでは、振れ検出手段として角速度計を
用い、演算手段としてアナログ積分回路を用いており、
上記角速度計からの検出量をアナログ積分回路によって
積分して補正すべき変位を求め、この変位に基づいて磁
気回路等による駆動手段を用いて、補正光学系又はその
支持手段を動かして振れを補正し、像面上の像を見掛け
上静止させて像振れを抑制する構成となっている。

【０００６】図７において、５１ｐ及び５１ｙはそれぞ
れレンズ鏡筒５２の縦振れ及び横振れの方向を示し、５
４ｐ及び５４ｙはそれぞれ縦振れ及び横振れの角速度の
方向を示している。尚、以下数字に添えた記号ｐは縦
（ピッチ（ｐｉｔｃｈ) ）方向、記号ｙは横（ヨ−（ｙ
ａｗ))方向を示すものとする。

【０００７】振れの角速度はそれぞれレンズ鏡筒５２に
固定された角速度計５３ｐ及び５３ｙにより検出され、
その信号がそれぞれアナログ積分回路５５ｐ及び５５ｙ
で積分されて補正すべき変位値に変換される。この変位
値の出力信号により補正光学系５６が動かされ、像振れ
が抑制されて画像は像面５９で安定に結像される。

【０００８】なお、５７ｐ及び５７ｙは上記補正光学系
５６のそれぞれ縦及び横方向の駆動手段、５８ｐ及び５
８ｙはそれぞれ縦及び横方向の位置検出手段である。

【０００９】また、像振れ防止装置自体に機械的積分作
用を持たせ、上記アナログ積分回路を省略したものもあ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、特にビデオカメ
ラにおいて小型化への要求が高まっており、更にコスト
ダウン，軽量化と軽薄短小化は今後も続くものと思われ
る。従って、諸機能，諸性能を損なわず、諸々の部品点
数を減らす必要がある。しかしながら、防振機能を付加
するために、上記の防振装置をビデオカメラに採用した
場合、多くのセンサ，アクチュエ−タが必要であり、機
能が上がっているものの、こうした部品点数低減には逆
行したものとなってしまう。

【００１１】本発明の目的は、上記の点に鑑み、該シス
テムの小型化、軽量化、低コスト化を達成することので
きる防振機能付ビデオレンズシステムを提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、撮影光学系内
の移動光学系を光軸方向に移動させると共に、光軸と垂
直な方向に移動させる駆動手段と、撮影光学系に加わる
振動を検出する振れ検出手段と、該振れ検出手段からの
信号に基づいて前記駆動手段を制御し、移動光学系を光
軸と垂直方向に移動させて前記振れに起因する像振れを
補正する像振れ補正手段と、撮影光学系を介して結像さ
れる画像の光電変換信号に基づいて駆動手段を制御し、
移動光学系を光軸方向に移動させて焦点調節を行う焦点
調節手段、或は、入力される焦点距離情報に基づいて前
記駆動手段を制御し、移動光学系を光軸方向に移動させ
て変倍調節を行う変倍調節手段とを設けている。

【００１３】

【作用】光軸方向に移動される移動光学系を、光軸と垂
直方向にも移動可能構成すると共に、該移動光学系を単
一の駆動手段によってそれぞれの方向に駆動するように
している。

【００１４】

【実施例】図１及び図２は本発明の第１の実施例におけ
る要部構成である断面図及びその分解斜視図を示すもの
である。

【００１５】これらの図において、１は移動枠、２ａ，
２ｂ，２ｃはコイル、３は移動レンズ群、４はヨ−ク、
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは磁石、６は押え環、７はコイ
ルバネ、８は固定環である。

【００１６】上記移動枠１には、移動レンズ群３が保持
され、かつ、複数のコイル２ａ〜２ｃが図２に示す様に
巻かれている。磁性材料により作られたヨ−ク４には、
コの字形をした部分が９０°間隔で４ヶ所に設けられ、
その各々の部分には厚み方向に着磁された磁石５ａ〜５
ｄが、図１，２に示すように接着等によって結合してい
る。従って、それぞれのコの字部分にできた内板４ｂと
外板４ａの間の空間には磁石５ａ〜５ｄの厚み方向に向
って磁束が発生している。そして、この空間に移動枠１
に巻いたコイル部を図１に示すように配置する。

【００１７】移動枠１には磁束の方向と垂直で、かつ光
軸に対しても垂直な方向に電流が流れるように巻かれた
コイル２ａと、磁束の方向に垂直でかつ光軸に対して平
行な方向に電流が流れるように巻かれたコイル２ｂ，２
ｃの合計３種のコイルが巻かれてあり、それぞれが図２
の如く先に述べたヨ−ク４のコの字部分の空間に位置す
るように配されている。

【００１８】これら３種のコイル２ａ〜２ｃはすべて磁
束に対して垂直な方向に電流が流れる構成となっている
ので、移動枠１に対して力が加わることになる。

【００１９】すなわち、コイル２ａに電流を流すと、光
軸に平行な力が加わり、コイル２ｂに電流が流れると図
２に示す矢印Ａの方向（ヨ−方向）に力が加わり、コイ
ル２ｃに電流が流れると図２に示す矢印Ｂの方向（ピッ
チ方向）に力が加わる。

【００２０】又、図１，２に示す様に、何らかの方法に
より固定された固定環８の外周に対して内周が嵌合する
押え環６がコイルバネ７により光軸方向に付勢されてお
り、さらにこの押え環６が移動枠１を光軸方向に付勢し
ている。

【００２１】押え環６の図１の右側端面は、押え環６の
内周嵌合部６ａに対して直角度が高い精度で加工されて
おり、移動枠１の同図左側端面も、移動レンズ群３との
嵌合部１ａに対して直角度が高い精度で加工されている
ので、コイルバネ７による付勢力より大きな逆向きの力
を移動枠１に加え、常に両端面が全周にわたって接する
状態を保てば、移動レンズ群３の光軸に対する傾きは十
分に小さい範囲に抑えることができる。本実施例では、
この逆向きの力は先に述べた様にコイル２ａに十分な量
の電流を流すことで得る構成としている。

【００２２】移動枠１と押え環６が接する各端面は、摺
動するに十分な面粗さで加工され、或は、グリス，二硫
化モリブデンといった潤滑材を塗布することにより、移
動枠１に半径方向（図２における矢印Ａ，Ｂ方向）の力
を加えると、移動枠１は容易に矢印Ａ，Ｂ方向に移動す
る。

【００２３】以上の構成により、移動レンズ群３を光軸
に対して十分小さな傾きに押え、光軸方向に移動させる
ことが可能であり、更にこれとは独立に前記移動レンズ
群３を光軸に対して垂直な方向（半径方向）に駆動する
ことが可能となる。

【００２４】次に、上記の如き構成より成る防振装置を
備えたビデオレンズシステムを図３に示す。

【００２５】図３において、２５ａ〜２５ｄはレンズ群
である。２６はバリエ−タレンズ群２５ｂを駆動のため
のコイル、２７はフォ−カスレンズ群２５ｄを駆動のた
めのコイルであり、図１，２では２に相当する。２８は
バリエ−タレンズ群２５ｂを保持する保持枠、２９はフ
ォ−カスレンズ群２５ｄを保持する保持枠で、図１，２
では１に相当する。３０はＣＣＤである。

【００２６】又、図中の各ブロックは、９がヨ−方向の
フォ−カスレンズ群２５ｄの位置を検出する位置検出
器、１０はピッチ方向のフォ−カスレンズ群２５ｄの位
置を検出する位置検出器、１１はヨ−方向の手振れを検
出する振れ検出器、１２はピッチ方向の手振れを検出す
る振れ検出器、１４はヨ−方向へフォ−カスレンズ群２
５ｄを駆動する駆動回路、１５はピッチ方向へフォ−カ
スレンズ群２５ｄを駆動する駆動回路である。

【００２７】１６はバリエ−タレンズ群２５ｂの光軸方
向の絶対位置を検出するエンコ−ダ回路、１７はフォ−
カスレンズ群２５ｄの光軸方向の絶対位置を検出するエ
ンコ−ダ回路、１８はピ−ク検波回路、１９，２０はエ
ンコ−ダ回路１６，１７からの情報を読み取る絶対位置
読取回路、２１はＣＰＵ、２２，２３はそれぞれバリエ
−タレンズ群２５ｂ，フォ−カスレンズ群２５ｄを光軸
方向に駆動するレンズ駆動回路、２４は後述の図４に示
すような情報等を記憶したＲＯＭ、３１は周波数検出
器、３２は位相比較器、３３は発振器である。

【００２８】上記の構成において、まず、ＡＦ動作につ
いて述べる。

【００２９】図３に示したビデオレンズは、バリエ−タ
レンズ群２５ｂよりも像面側のレンズ群によりフォ−カ
スを行う、いわゆるリアフォ−カスレンズであるため
に、被写体距離によってバリエ−タレンズ群２５ｂとフ
ォ−カスレンズ群２５ｄのとるべき位置関係が変化す
る。

【００３０】その様子を示したのが図４である。

【００３１】図４において、縦軸にフォ−カスレンズ群
２５ｄの位置を、横軸にバリエ−タレンズ群２５ｂの位
置をとってあり、被写体距離をパラメ−タとし、それぞ
れのレンズ群がたどるべきカム軌跡が示してある。従っ
て、各ボイスコイルモ−タは、システムに設けられた諸
々な情報を基にレンズ群の動くべき速度，方向を決め、
合焦状態を保つ必要がある。

【００３２】以下にこれらの各動作について述べる。

【００３３】図３において、バリエ−タレンズ群２５ｂ
とフォ−カスレンズ群２５ｄにはそれぞれ絶対位置を検
出するエンコ−ダ回路１６，１７が取付けられている。
このエンコ−ダ回路１６，１７は、リニアタイプのボリ
ュ−ムやグレ−コ−ドパタ−ンが形成された電極をブラ
シで等のタイプのものや、ｉＲＥＤ等の発光素子がレン
ズ保持枠と共に動き、ＰＳＤ等の光電変換素子を用いて
位置検出を行うタイプのもの等が考えられる。この様な
構成より成るエンコ−ダ回路１６，１７からの出力はそ
れぞれ絶対位置読取回路１９，２０にて読み取られ、Ｃ
ＰＵ２１に送られる。又、ＣＣＤ３０からのビデオ信号
はピ−ク検波回路１８内で処理され、輝度信号のピ−ク
値が抽出されて、現在のピント状態に関する情報として
ＣＰＵ２１に送られる。

【００３４】ここで、図５（ａ）は、上記ピ−ク検波回
路１８の出力値（輝度信号のピ−ク値）Ｓ₀ を縦軸にと
り、フォ−カスレンズ群２５ｄの位置を横軸にとったも
のである。

【００３５】図５（ａ）に示す様に、輝度信号のピ−ク
値Ｓ₀ によりおよそのデフォ−カス量が検知されること
になる。

【００３６】これらの情報（各レンズ群の絶対位置と輝
度信号のピ−ク値）と、図４に示したカム軌跡に関する
情報をデ−タとして持つＲＯＭ２４からの情報に基づい
て、ＣＰＵ２１内で各ボイスコイルに流すべき電流値、
或は、その波形が決定され、各々のレンズ駆動回路２
２，２３を介してコイル２６，２７に電流が供給され
る。

【００３７】以上の構成により、バリエ−タレンズ群２
５ｂとフォ−カスレンズ群２５ｄを、常に合焦状態とな
るような位置関係に保持することが可能となる。

【００３８】次に、バリエ−タレンズ群２５ｂが固定さ
れ、ピントが合っていない状態から合焦に至らせるまで
の動作、すなわちオ−トフォ−カス（ＡＦ）動作につい
て説明する。

【００３９】図３において、発振器３３により一定周期
の駆動信号がレンズ駆動回路２２に与えられる事によ
り、フォ−カスレンズ群２５ｄは光軸方向（図３の左右
方向）に微小振動するよう該レンズ駆動回路２２により
駆動される。すると、ピ−ク検波回路１８からの出力も
それと同期して振動する。そして、図５において、合焦
位置よりも近距離側にフォ−カスレンズ群２５ｄが位置
していたら、該レンズ群の振動とビデオ信号の位相は合
致し、遠距離側に位置していたら位相は１８０°ずれる
ことになる。

【００４０】従って、図３において、ピ−ク検波回路１
８からの出力を周波数検出器３１を介して位相比較器３
２に入れ、発振器３３の位相と比較することにより、前
ピント、或は、後ピントかの判断を下すことができる。
また、前ピント側，後ピント側にフォ−カスレンズ群２
５ｄが位置している際の出力の振幅は、図５（ａ）に示
す様にそれぞれＡ_N ，Ａ_F となり、また、合焦時にはＡ
_M （≒０）となる。

【００４１】これらの信号を発振器３３の出力を基準タ
イミングとして同期検波すると、図５（ｂ）で示す信号
Ｓ₁ となる。つまり、近距離時の信号は基準タイミング
と同相であるので同期検波出力Ｓ₁ は正の信号が出力さ
れ、遠距離時の信号は基準タイミングと逆相であるので
同期検波出力は負の信号が出力される。これらの振幅は
先に述べたように合焦時に「０」となり、デフォ−カス
量が大きくなるに従って振幅も大きくなるので、信号Ｓ
₁ の絶対値もこれと共に変化する。よって、この信号Ｓ
₁ に比例した電流をコイル２７に流すと、フォ−カスレ
ンズ群２５ｄを合焦に至らせることができる。ところ
が、信号Ｓ₁ は大ボケになると小さくなるために、コイ
ル２７に加える電流も小さくなる。

【００４２】従って、信号Ｓ₀ が基準レベルＶ_H よりも
小さい時は信号Ｓ₁ を用いず、図５（ｃ）に示した１Ｖ
前の信号Ｓ₀ と現在の信号Ｓ₀ を比較した信号Ｓ₂ を用
いる。この信号Ｓ₂ は位相比較器３２の出力なので、一
定の値で、且つ、レンズ群を駆動すべき符号のみを持っ
た信号である。すなわち、大ボケ時にはこの信号Ｓ₂に
したがってコイル２７に電流を流して、高速で合焦方向
にフォ−カスレンズ群２５ｄを駆動させ、合焦点に近ず
くと、信号Ｓ₁ の速度で該信号Ｓ₁ が「０」になる合焦
点に収束する動作を行う。このようにして自動焦点調節
動作は行われる。

【００４３】なお、この信号Ｓ₁ に基づくモ−タ速度が
大きすぎると、合焦位置の行過ぎ量が大きくなり、ハン
チングの原因となるし、小さすぎると合焦に至までに時
間がかかってしまうという問題が生じるため、ある適正
なゲインを持たせる必要がある。

【００４４】次に、手振れ等による像振れ防止動作につ
いて述べる。

【００４５】図３において９〜１３は図１，２において
は不図示であるが、これは図１，２に示したコイル２
ｂ，２ｃに電流を流す手段に対応する。

【００４６】ヨ−，ピッチ方向の位置（変位）を検出す
る位置検出器９，１０には、例えばアセンブリ時に移動
レンズ群の光軸と全体のレンズの光軸が致した位置が
「０」になる様に調整されているものとし、以下にこの
動作について説明する。

【００４７】撮影時、ヨ−，ピッチ両方向の振れ検出器
１１，１２で手振れが検知されると、ＣＰＵ２１がそれ
を打消すようにヨ−，ピッチ両方向の駆動手段である駆
動回路１４，１５を作動させる。具体的には、手振れを
打消す方向にフォ−カスレンズ群２５ｄがシフトする様
に、ＣＰＵ２１がコイル２ｂ，２ｃに電流を流す。そし
て、この時のレンズ変位量を位置検出器９，１０で測定
し、手振量と加減算して、その量が「０」になる様に駆
動回路１４，１５に流す電流の量を調整する。これによ
り手振れが、つまり像振れが抑制される以上の様にし
て、防振機能を備えたビデオレンズシステムは構成され
る。

【００４８】（第２の実施例）図６は本発明の第２の実
施例における要部構成である断面図であり、図１と同じ
機能を持つ部分は同一符合を付してある。

【００４９】この第２の実施例は、磁石５（５ａ〜５
ｄ）が動くタイプの構成を示している。

【００５０】移動レンズ群３を保持する移動枠１に、厚
み方向に着磁された磁石５が接着等により結合されてい
る。磁性体によりなるヨ−ク４には第１の実施例と同様
に３種のコイル２（２ａ〜２ｃ）が巻かれている。

【００５１】移動枠１とヨ−ク４は図６の様に配置され
ているので、磁石５とヨ−ク４の間の空間には磁石５の
厚み方向に磁束が発生しており、３種のコイル２にそれ
ぞれ独立に電流を流すことにより、移動枠１は光軸方
向、及び、光軸と垂直な方向に力を受けることになる。

【００５２】移動レンズ群３の傾き補償機構として、第
１の実施例と同様の機構を、防振機能を得る為のシステ
ムとして図３に示したシステムを、それぞれ用いること
により、ズ−ム，フォ−カス等のアクチュエ−タと、防
振用のアクチュエ−タを兼用したシステムが可能とな
る。

【００５３】以上の各実施例によれば、ズ−ム，フォ−
カス等の為のレンズ駆動用アクチュエ−タを、防振用の
アクチュエ−タとして兼用するような構成にしている
為、部品点数の増加，スペ−スの増加を招くことなく、
ビデオレンズシステムへ防振機能を持たせることが可能
となった。

【００５４】（変形例）本実施例では、フォ−カスレン
ズ群２５ｄを光軸と垂直な方向に移動させて像振れ補正
を行うような構成としているが、これに限定されるもの
ではなく、バリエ−タレンズ群２５ｂをこのように移動
させて同様の効果を得る構成であっても良い。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮影光学系内の移動光学系を光軸方向に移動させると共
に、光軸と垂直な方向に移動させる駆動手段と、撮影光
学系に加わる振動を検出する振れ検出手段と、該振れ検
出手段からの信号に基づいて前記駆動手段を制御し、移
動光学系を光軸と垂直方向に移動させて前記振れに起因
する像振れを補正する像振れ補正手段と、撮影光学系を
介して結像される画像の光電変換信号に基づいて駆動手
段を制御し、移動光学系を光軸方向に移動させて焦点調
節を行う焦点調節手段、或は、入力される焦点距離情報
に基づいて前記駆動手段を制御し、移動光学系を光軸方
向に移動させて変倍調節を行う変倍調節手段とを設け、
光軸方向に移動される移動光学系を、光軸と垂直方向に
も移動可能構成すると共に、該移動光学系を単一の駆動
手段によってそれぞれの方向に駆動するようにしてい
る。

【００５６】よって、部品点数を減らす事ができ、該シ
ステムの小型化、軽量化、低コスト化を達成することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における要部構成を示す
断面図である。

【図２】図１の分解斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施例における防振機能付ビデ
オレンズシステムの電気的及び機械的構成を示す図であ
る。

【図４】図３のＲＯＭに記憶されたバリエ−タレンズ群
及びフォ−カスレンズ群との関係を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施例におけるビデオレンズシ
ステムのオ−トフォ−カス時の動作説明を助けるための
図である。

【図６】本発明の第２の実施例における要部構成を示す
断面図である。

【図７】従来の防振機能付ビデオレンズシステムの概略
を示す斜視図である。

【符合の説明】

１移動枠２ａ〜２ｃコイル３移動レンズ群４ヨ−ク５ａ〜５ｄ磁石６押え環９，１０位置検出回路１１，１２振れ検出器２１ＣＰＵ２５ｂバリエ−タレンズ群２５ｄフォ−カスレンズ群２７コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動光学系を有する撮影光学系と、前記
移動光学系を光軸方向に移動させると共に、光軸と垂直
な方向に移動させる駆動手段と、前記撮影光学系に加わ
る振動を検出する振れ検出手段と、該振れ検出手段から
の信号に基づいて前記駆動手段を制御し、前記移動光学
系を光軸と垂直方向に移動させて前記振れに起因する像
振れを補正する像振れ補正手段と、前記撮影光学系を介
して結像される画像の光電変換信号に基づいて前記駆動
手段を制御し、前記移動光学系を光軸方向に移動させて
焦点調節を行う焦点調節手段とを備えた防振機能付ビデ
オレンズシステム。
【請求項２】移動光学系を有する撮影光学系と、前記
移動光学系を光軸方向に移動させると共に、光軸と垂直
な方向に移動させる駆動手段と、前記撮影光学系に加わ
る振動を検出する振れ検出手段と、該振れ検出手段から
の信号に基づいて前記駆動手段を制御し、前記移動光学
系を光軸と垂直方向に移動させて前記振れに起因する像
振れを補正する像振れ補正手段と、入力される焦点距離
情報に基づいて前記駆動手段を制御し、前記移動光学系
を光軸方向に移動させて変倍調節を行う変倍調節手段と
を備えた防振機能付ビデオレンズシステム。