JPH073514B2 - 像移動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明はカメラ等における像移動機構に関し、特に、
カメラ等における手ぶれ等の防止に利用しうる像移動機
構に関するものである。

〔発明の背景〕

現代のカメラでは露出決定やピント合わせ等の撮影にと
って重要な作業が自動化されており、従って、撮影を失
敗する可能性は非常に少くなっているが、このように高
機能化された現代のカメラにおいてもカメラぶれによる
撮影失敗が生ずることは避けられない。

カメラぶれによる撮影失敗を防止するための方法とし
て、カメラぶれが生じた時にこれを検知してレンズユニ
ット内の光学系に生ずる像をカメラぶれを相殺させるよ
うに自動的にシフトさせることが考えられている。具体
的には、レンズユニット内のアフォーカル光学系の直後
に入射光軸に対して直交方向にシフトすることのできる
凸レンズ系を配置し、カメラぶれを検知した時に該凸レ
ンズ系をカメラぶれを相殺する方向に移動させることに
よって像を移動させ、これによりカメラぶれによる撮影
失敗を防止するという方法がある。

しかしながら、この方法は理論上は可能であるが、該凸
レンズ系を光軸に対する直交平面内で二次元方向に自在
に移動させなければならないので送り装置等が必要にな
り、従って該凸レンズ系を駆動するための駆動制御系を
クローズドループに構成することも必要となるため、該
駆動制御系及び駆動装置が著るしく複雑となり、その結
果、レンズユニツトやカメラなどが著るしく高価格化し
且つ大型化するという重大な欠点があり、従って、実現
は不可能であった。

そこで、該凸レンズ系の駆動装置（もしくは送り装置）
を小型化し且つ簡素化するための試みとして、一次元方
向の外力を加えた時に二次元方向にも大きな変位を生ず
るゴム等の材料を駆動装置として使用することによって
該凸レンズ系を一度に二次元方向に移動させ且つ位置決
めさせる試みも行われているが、このような駆動装置で
は精度よく該凸レンズ系を制御することは不可能であっ
た。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、前記の方法よりも簡単な構造で且つ
効果的に像移動を行うことのできる新規な像移動機構を
提供することであり、また、この発明の目的は、レンズ
ユニットやカメラの著るしい高価格化や大型化を招くこ
となく実現することのできる実用的な像移動機構を提供
することである。

〔発明の概要〕 本発明者はレンズ移動による像移動機構よりもプリズム
による像移動機構の方が機構全体が小型化できるととも
に制御系を比較的簡素に構成しうることに着目し、この
ような像移動機構を実現することのできる新規な構造の
可変頂角プリズムを設計し、該可変頂角プリズムによっ
て構成される新規な像移動機構を得ることができた。

本発明による像移動機構は、第一及び第二の可変頂角プ
リズムを入射光軸に沿って前後一列に配置して成る像移
動機構であって、前記第一の可変頂角プリズムは、前記
入射光軸と直交するとともに前記入射光軸に沿って互い
に前後方向に間隔をあけて平行に配置された第一及び第
二の透明板と、前記両透明板の間に挟まれるとともに容
易に変形しうる第一の透明材とで、構成され、また、前
記第二の可変頂角プリズムは、前記第一及び第二の透明
板と平行に且つ前記入射光軸に沿って互いに前後方向に
所定間隔で配置された第三及び第四の透明板と、前記第
三及び第四の透明板の間に挟まれて容易に変形可能であ
るとともに前記第一の透明材とは異る分散値を有する第
二の透明材とで、構成され、前記第一の透明板を前記入
射光軸に直交する第一の軸線、そして前記第三の透明板
を前記入射光軸に直交し且つ前記第一の軸線と平行な第
三の軸線を中心として第一の駆動源にて傾動させる第一
の傾動手段と、前記第二の透明板を前記入射光軸及び前
記第一の軸線に直交する第二の軸線、そして前記第四の
透明板を前記入射光軸に直交し且つ前記第二の軸線と平
行な第四の軸線を中心として第二の駆動源にて傾動させ
る第二の傾動手段と、を具備し、前記第一の可変頂角プ
リズムに入射された像を前記第一の可変頂角プリズムの
頂角を変化させることによって前記入射光軸に関して移
動させると同時に前記第二の可変頂角プリズムの頂角を
前記第一の可変頂角プリズムの頂角に対して一定比とな
るように変化させることによって像の色付きを防止する
ように構成したことを特徴とするものであり、第一及び
第三の透明板を第一の傾動手段により、第二及び第四の
透明板を第二の傾動手段によって傾かせることにより第
一及び第二の可変頂角プリズムの頂角を無段階に且つ連
続的に変化させることができ、第一及び第二の透明板を
入射光軸に対する直行面から傾動させるだけで像の移動
を自在に行うことができる。

また、このような可変頂角プリズムで構成された本発明
の像移動機構では送り装置等を設ける必要がないため、
該傾動装置の制御系をクローズドループにする必要がな
く、制御系の構成の複雑化を回避することができるとと
もに駆動系の複雑化や大型化も避けることができる。

なお、一般に、日中撮影で得られた像をプリズムに入射
させると、プリズム透過後の像が着色されてしまうこと
は避けられないが以下に示す本発明の実施例では、色消
しプリズムの原理を応用し、入射光軸に沿って前記の如
き２個の可変頂角プリズムを一列に配置するとともに両
可変頂角プリズムのそれぞれの頂角σ_１及びσ_２の比 がそれぞれのプリズムの分散値dn₁とdn₂との逆比 に等しくなるように両可変頂角プリズムの分散値（これ
は両透明板間に挾まれる透明材の分散値である）を設定
しておき、両可変頂角プリズムの頂角が互いに反対位置
となるように且つ頂角の比が一定値となるようにそれぞ
れのプリズムの前記傾動装置を制御することによって両
プリズムの合成分散値が零となるように（つまり、色消
しが行われるように）構成されている。

従って、以下に示す本発明の実施例に示した像移動機構
をカメラ等のレンズユニット内に組込めば、日中撮影時
においても像の着色が起る恐れもなく、また、カメラぶ
れがあってもぶれのない写真を撮影することができる。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の一実施例について説明する。なお、以下
に示す実施例は本発明の像移動機構をカメラ用のレンズ
ユニット内に組込んだ場合を示しているが、本発明の像
移動機構はカメラ用だけでなく、他の分野においても利
用できることは当然である。

第１図において、Ｌはカメラに装着されるレンズユニッ
トであり、その後端面にはカメラ本体（図示せず）内の
コントローラとフォーカス情報や絞り情報及びレリーズ
情報等をやり取りするための信号線の端子Ｐが設けられ
ている。レンズユニットＬ内には以下のような装置が収
容されている。すなわち、1a〜1jはアフォーカル光学系
の構成レンズ、1f及び1gはこれを前後進させる事で焦点
合わせを行なうフォーカスレンズである。Ｆは焦点、３
は平行光束を収束させる収束レンズ、S₁はレンズ主点近
傍に配置された加速度センサで図において紙面に平行且
つ上下方向の加速度を検知するものである。S₂はS₁と同
方向の加速度を検知する加速度センサである。また、図
示していないが紙面に直交する方向の加速度を検出する
センサが前記センサS₁及びS₂と対になって設けられてい
る。４は絞りの駆動制御部、５はフォーカスレンズ1f及
び1gを動かすフォーカス駆動部兼制御部である。

アフォーカル系の最後尾のレンズ1jの後方には本発明に
よる像移動機構２が設けられている。この像移動機構２
は、光軸に沿って前後方向に配置した第一の可変頂角プ
リズム50及び第二の可変頂角プリズム60から構成されて
いるもので、各可変頂角プリズムは第２図に示したよう
にほぼ同じ構造を有している。

第２図において、11は第１の透明板（たとえばガラス
板）13を把持して軸11aを中心として上下方向に傾動し
うる第一の傾動枠体、12は同じく第二の透明板（ガラス
板）14を把持して軸12aを中心として左右方向に傾動し
うる第二の傾動枠体、15は第一及び第二の透明板13と14
との間に挾まれて容易に変形しうる第一の透明材、31は
第三の透明板（ガラス板）33を把持して軸31aを中心と
して上下方向に傾動しうる第三の傾動枠体、32は第四の
透明板34を把持して軸32aを中心として左右方向に傾動
しうる第四の傾動枠体、35は第三及び第四の透明板33及
び34の間に挾まれていて容易に変形しうる第二の透明
材、である。第一及び第二の透明材15及び35はたとえば
シリコンゴム等で構成されているが、第二の透明材35の
分散は第一の透明材15の分散とは異った値となってい
る。

ここに分散とは、屈折率などの物質定数が波（たとえば
光）等の振動の周波数によって変化することであり、す
なわち、透明材35の屈折率変化は透明材15の屈折率変化
とは異っている。

各傾動枠11,12,31,32にはそれぞれウォームホィール部1
6,19,36,39（傾動枠体31のウォームホィール部36は第１
図に示されている）を有しており、これらのウォームホ
ィール部の各々にはウォーム17,20,37,40（傾動枠体31
に関するウォーム37は第１図に示されている。）が噛み
合っていて、各ウォームはそれぞれ、可逆転モータ18,2
1,38,41（傾動枠体31に関するモータ38は第１図に示さ
れている。）によって回転駆動されるようになってい
る。これらのウォームホィール部及びウォームとモータ
とは各傾動枠体の傾動装置を構成しており、モータ18,2
1,41はレンズユニットＬ内に設けられた制御回路によっ
て制御される。

第一の透明板13（傾動枠体11を含む）、第二の透明板14
（傾動枠体12を含む）、第一の透明材15、第一及び第二
の傾動装置（ウォーム17,20、モータ18,21を含む）は第
一の可変頂角プリズム50を構成している。すなわち、い
ずれかの傾動装置によって傾動枠体11及び12を鉛直面も
しくは光軸に対する直交面に対して傾ければ第一及び第
二の透明板13と14とが互いにある角をなすとともに両透
明板の間で透明材15が両透明板のなす輪郭の通りに変形
するのでプリズムが構成されることになる。従って、第
一の傾動枠体11の傾き角と第二の傾動枠体の傾き角を変
化させることによって頂角を自在に変化することのでき
る可変頂角プリズムが構成されることになる。

従って、第一の可変頂角プリズム50に入射した像は、第
一の傾動枠体11を傾けることによって上下方向に移動
し、第二の傾動枠体12を傾けることによって左右方向に
移動することになる。

第二の可変頂角プリズム60は像の着色を防止するために
設けられたものである。この第二の可変頂角プリズム60
は、前記記載から明らかなように、第三の透明板33と第
三の傾動枠体31及び第四の透明板34と第四の傾動枠体32
並びに第二の透明材35と、更に第三及び第四の傾動装置
（モータ41、ウォーム39等を含む）とから構成されてお
り、その構成や頂角可変動作は第一の可変頂角プリズム
50とほぼ同じであるが、第二の透明材35の屈折率変化
（分散）が第一の透明材15のそれとは異っていること
と、各傾動枠体31及び32の傾動方向が第一の可変頂角プ
リズム50の各傾動枠体11及び12のそれとは逆向きになる
という点で異っている。

よく知られているように、プリズムを透過した像は光の
スペクトルによって着色された像となるが、この着色を
防止するには色消プリズムの原理が利用される。

色消プリズムとは第３図に示すように、頂角σ_１及びσ
_２のプリズムＡ及びＢを互いに反対の位置に組合せると
ともに、両プリズムのそれぞれの分散dn₁とdn₂に対して
頂角σ_１及びσ_２が互いに逆比の関係（すなわち、σ₁d
n₁＝σ₂dn₂）となるように分散及び頂角を決めて組合せ
たプリズムを言う。このような条件を満足する二つのプ
リズムＡ及びＢの両者で合成されたプリズムの分散は零
となり、像の着色が起らないプリズムが得られる。

なお第５図は第２図に示す実施例における２個のモータ
21,41を一つにまとめた本発明の他の実施例を示すもの
である。すなわち、第１図及び第２図の像移動機構を構
成している二つの可変頂角プリズムは像移動と同時に前
記の如き色消プリズムを構成するように制御回路で制御
される。

第４図は本発明の像移動機構とともにレンズユニットＬ
内の各部を制御するための制御回路を示した図である。

第４図において、P₁〜P₃はカメラ本体内のコントローラ
と接続される信号授受用の端子、P₉は接地端子、101は
フォーカス位置検出部、である。102は撮影光軸のシフ
トに基因する像の移動加速度を演算するための第一の像
移動加速度演算回路であり、該回路102はフォーカス位
置検出部101の出力信号から横倍率βを算出するととも
に横倍率βとセンサーS₁の出力との積を出力信号として
発生する。

104は除算回路であり、センサーS₁の出力とセンサーS₂
の出力との差を回路103に印加する。回路103は撮影光軸
の主点まわりのローテーションに基因する像の移動加速
度を演算するための第二の像移動加速度演算回路であ
り、該回路103はフォーカス位置検出信号によって決定
される予め設定された係数を除算回路104からの入力に
掛け合せた出力を発生する。105は加算回路で回路102の
出力と回路103の出力との和を出力として発生する。106
及び107は積分回路である。積分回路107はRESET入力へ
の電圧印加時を基点とする経過時間について積分を行
い、RESET時からのある時間経過後の像の予測移動変位
量を出力する。積分回路107の積分開始信号はORゲート1
11によって与えられ、ORゲート111端子P₂に印加される
シャッター開信号（Ｌヘベル）もしくは端子P₃に印加さ
れるオートフォーカスセンサの蓄積開始信号（Ｈレベ
ル）のいずれかによって導通する。

112はORゲート111の出力によって制御されるスイッチン
グ回路であり、スイッチング回路112はORゲート111から
入力があった時に積分回路107とモータ駆動回路108とを
接続し、シャッター開放中またはオートフォーカスセン
サの蓄積時間中は積分回路107とモータ駆動回路108との
接続を保持し続ける。モータ駆動回路108は像移動機構
２内のモータ18,21,38,41を制御する回路であり、積分
回路107の出力（つまり、像の予測移動変位量）が入力
されると、該予測移動変位量に従って、各モータをフィ
ードフォワード制御して各傾動枠体11,12,31,32を傾動
させる。（なお、第４図には、レンズユニットＬの上下
方向のぶれ及び紙面に直交する軸線のまわりの回動を検
出する場合を例示してあるので、除算回路104は加速度
センサS₁及びS₂に接続されたもののみが示してあり、ま
た、回路102及び103は該センサS₁及びS₂に関連するもの
のみを示してあるが、実際には、紙面に直交する方向の
ぶれと光軸まわりの回動を検出するセンサと該センサに
関連する別の回路102〜107が設けられており、これらの
回路が図示と同じ別のスイッチング回路112を介してモ
ータ制御回路108に接続されている。） 109はモータ特性入力回路であり、各モータ18,21,38,41
の特性値をモータ駆動回路108に入力する。

次に第２図及び第４図を参照してレンズユニットＬを装
着したカメラの作動について説明する。

カメラ本体（図示せず）の電源スイッチを入れると、端
子P₁〜P₃を介して第４図図示の各センサ及び制御回路が
カメラ本体内の電源に接続される。

撮影に際してカメラ本体のレリーズボタンをハーフスト
ローク押込むと、端子P₁からフォーカス制御部兼駆動部
５に制御信号が入って合焦操作シーケンスが開始され
る。すなわち、オートフォーカスセンサ（AFセンサ）に
よる測距動作が開始され、測距動作後にフォーカスレン
ズ1f及び1gが光軸に沿って合焦位置まで移動される。AF
センサの動作開始とともに端子P₂にはＬレベルの信号が
印加され、この信号はAFセンサの蓄積時間中（すなわち
合焦操作継続中）保持される。端子P₂にＬレベルの信号
が印加されるとORゲート111が導通状態となってスイッ
チング回路112は積分回路107をモータ駆動回路108に接
続する一方、積分回路107も作動可能となる。測距動作
及び合焦操作が継続している間、フォーカス位置検出部
101からフォーカスレンズ1f及び1gの位置情報が第一及
び第二の像移動加速度演算回路102及び103に出力され
る。

この時、カメラ本体及びレンズユニットＬが第４図にお
いて紙面に直交する軸線を中心としてふられたり、或い
は第４図において上下方向に動揺したりすると、加速度
センサS₁とS₂から出力が生じ、この出力は除算回路104
に印加される一方、加速度センサS₁の出力が第一の像移
動加速度演算回路102に入力される。その結果、除算回
路104はセンサS₁の出力とセンサS₂の出力との差に等し
い出力を第二の像移動加速度演算回路103に印加し、該
回路103はフォーカスレンズの位置によって決定される
係数と回路104の出力との積に等しい出力を発生する。

一方、第一の像移動加速度演算回路102はフォーカス位
置検出部101の出力と横倍率βとの積を出力信号として
発生する。

そして、加算回路105は回路102の出力と回路103との出
力を加算した値の出力を積分回路106に印加するととも
にモータ駆動回路108に印加する。従って、積分回路106
は回路105の出力を積分した値を積分回路107に入力さ
せ、積分回路107は前記したように、RESET時（すなわ
ち、ORゲート111が導通状態となった時）からある時間
経過後の像の予測移動変位量を出力として発生する。

その結果、モータ駆動回路108は、この予測移動変位量
に基いて像移動機構２内のモータ18及び38を駆動して第
一の可変頂角プリズム50の傾動枠体11を軸線11aのまわ
りに傾動させると同時に第二の可変頂角プリズム60の傾
動枠体31を軸線31aのまわりに傾動させて、像を上下い
ずれかの方向に移動させる。この場合、傾動枠体11が第
２図において軸線11aのまわりに時計方向に回動されれ
ば傾動枠体31は軸線31aのまわりに反時計方向に回動さ
れる。すなわち、第一の可変頂角プリズム50と第二の可
変頂角プリズム60は第３図に示すようにそれぞれの頂角
が互いに逆向きとなるように傾動枠体11と31とが駆動さ
れる。また、第一の可変頂角プリズム50の頂角σ_１と第
二の可変頂角プリズム60の頂角σ_２との比がそれぞれの
プリズムの分散dn₁及びdn₂の逆比に等しくなるように頂
角が制御される。

なお、積分回路107の出力によって直接に制御されるの
は第一の可変頂角プリズム50の傾動枠体11及び12であっ
て、第二の可変頂角プリズム60の傾動枠体31及び32の傾
角は前記の如き色消プリズムの条件 を満足するように制御されるのである。

前記実施例では、各傾動枠体11,12,31,32に対して１基
ずつモータを連結する構造を示したが、傾動枠体11と31
とを同一モータで駆動し、傾動枠体12と32とを同一モー
タで駆動するようにしてもよい。すなわち、傾動枠体11
と31、及び傾動枠体12と32が前記色消プリズムの条件を
満足するように定比駆動される必要がある以上、傾動枠
体31と32は定比駆動機構である歯車等を介して傾動枠体
11の駆動用モータ及び傾動枠体12の駆動用モータにそれ
ぞれ連絡すればよいからである。

このような構成にすれば、モータを節約することができ
るので装置コストを低減することができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明による像移動機構は、特
殊な構造の可変頂角プリズムで構成されているため、二
次元方向に凸レンズを移動させる方式の像移動機構にく
らべて送り装置等が不要であるため全体積を小型にでき
るとともに制御系をクローズドループにする必要がない
ため制御装置の複雑化を招くことがない。

従って、本発明によれば、小型で且つ比較的安価なコス
トで製造できる実用的な像移動機構が提供される。ま
た、本発明の像移動機構によれば、手ぶれ等による撮影
失敗を防止できる小型で且つ高性能のカメラもしくはレ
ンズユニットを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による像移動機構を内蔵したレンズユニ
ットの縦断概略図、第２図は本発明による像移動機構の
一実施例の一部破断斜視図、第３図は第２図の像移動機
構に採用されている色消プリズムの原理を説明するため
の図、第４図は第１図のレンズユニットに搭載される制
御回路の一部を前記レンズユニットに関連させて表示し
た図、第５図は本発明の他の実施例を示す一部破断斜視
図である。 1a〜1e及び1h〜1j……アフォーカル光学系のレンズ 1f及び1g……フォーカスレンズ Ｌ……レンズユニット、Ｆ……焦点 ２……像移動機構、50……第一の可変頂角プリズム 60……第二の可変頂角プリズム 11,12,31,32……傾動枠体 13,14,33,34……透明板 15……第一の透明材、35……第二の透明材 16,19,36,39……ウォームホィール部 17,20,37,39……ウォーム 18,21,38,41……可逆転モータ ３……収束レンズ、P,P₁〜P₃……端子 ４……絞りの駆動制御部 ５……フォーカス駆動部兼制御部 S₁,S₂……加速度センサ 101……フォーカス位置検出部 102,103……像移動加速度演算回路 106,107……積分回路 108……モータ駆動回路 109……モータ特性入力回路 112……スイッチング回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一及び第二の可変頂角プリズムを入射光
   軸に沿って前後一列に配置して成る像移動機構であっ
   て、 前記第一の可変頂角プリズムは、 前記入射光軸と直交するとともに前記入射光軸に沿って
   互いに前後方向に間隔をあけて平行に配置された第一及
   び第二の透明板と、前記両透明板の間に挟まれるととも
   に容易に変形しうる第一の透明材とで、 構成され、 また、前記第二の可変頂角プリズムは、 前記第一及び第二の透明板と平行に且つ前記入射光軸に
   沿って互いに前後方向に所定間隔で配置された第三及び
   第四の透明板と、前記第三及び第四の透明板の間に挟ま
   れて容易に変形可能であるとともに前記第一の透明材と
   は異る分散値を有する第二の透明材とで、 構成され、 前記第一の透明板を前記入射光軸に直交する第一の軸
   線、そして前記第三の透明板を前記入射光軸に直交し且
   つ前記第一の軸線と平行な第三の軸線を中心として第一
   の駆動源にて傾動させる第一の傾動手段と、 前記第二の透明板を前記入射光軸及び前記第一の軸線に
   直交する第二の軸線、そして前記第四の透明板を前記入
   射光軸に直交し且つ前記第二の軸線と平行な第四の軸線
   を中心として第二の駆動源にて傾動させる第二の傾動手
   段と、 を具備し、 前記第一の可変頂角プリズムに入射された像を前記第一
   の可変頂角プリズムの頂角を変化させることによって前
   記入射光軸に関して移動させると同時に前記第二の可変
   頂角プリズムの頂角を前記第一の可変頂角プリズムの頂
   角に対して一定比となるように変化させることによって
   像の色付きを防止するように構成したことを特徴とする
   像移動機構。