JPH0973112A - 光偏向装置、手振れ補正装置、及び光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 該装置の小型化、低コスト化を達成する。 【解決手段】 光を偏向する光偏向手段１と、球面状の
案内面３ａを有する案内部材３と、前記案内面に沿って
前記光偏向手段を駆動する駆動手段５とを有し、前記駆
動手段を、前記案内面に対向して配設すると共に該案内
面に圧接するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を偏向する光駆
動手段を備えた光偏向装置や手振れ補正装置、更にはこ
れら装置を具備した光学装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、スチルカメラやビデオカメラ等の
光学機器の自動化が進み、焦点調節機能や露出制御機能
や手振れ補正機能の自動化が広く実用化されている。

【０００３】手振れ補正機能を有するものとしては、例
えば特開平６−１０２５６９号等に示される様なビデオ
カメラが知られており、これには可変頂角プリズムを使
用した、高画質の手振れ補正装置が開示されている。

【０００４】また、セキュリティ面においても、監視用
カメラとしてビデオカメラによって銀行，地下道，地下
鉄構内，スーパーマーケット等で周囲を監視するシステ
ムが使用されている。この場合、ビデオカメラは、回動
可能な雲台に設置され回動しながら映像を出力する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記手
振れ補正装置においては、メカニカルに駆動を行う為、
駆動手段、及び駆動力を伝達する伝達機構が必要にな
り、駆動装置が大型化すると共に、駆動する部材を固定
する為の固定手段が必要となる。このため、駆動装置が
複雑で大きくなり、コストも高くなるといった問題点が
あった。

【０００６】また、上記監視カメラにおいて、周囲を監
視する為に回転雲台を使用すると大型化し目立ってしま
い、監視カメラの役割を十分果たすことが困難となるこ
とがことがあった。

【０００７】（発明の目的）本発明の目的は、該装置の
小型化、低コスト化を達成することのできる光偏向装
置、手振れ補正装置、及び光学装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、案内部材の案内面に対向して駆動手段を
配設すると共に、前記案内面を前記駆動手段に圧接する
ようにしている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明の実施の第１の形態に係る光
偏向装置を示す構成図であり、主要部の構成については
断面で示してある。

【００１１】同図において、１は後述のリング１ｆやベ
ローズ１ｅと共に光偏向手段を成す可変頂角プリズム
（以下、ＶＡＰと記す）であり、２枚の透明なガラス１
ａ，１ｂとそれらを保持する枠１ｄ，１ｄ´、及び、ベ
ローズ１ｅによって高屈折率の液体１ｃが封止されたも
のである。

【００１２】この実施の形態においては、ガラス１ａ，
１ｂは、青板ガラス又は光学ガラス等で製作される。液
体１ｃは、シリコン系オイル等の無色透明の液体であ
る。枠１ｄ，１ｄ´は、ポリエチレン製であり、補強の
ためにポリカーボネート又はアルミニウムにより製作さ
れたリング１ｆをインサート射出形成により製作され
る。ベローズ１ｅは、ポリエチレンのラミネートフィル
ムで製作される。

【００１３】なお、本発明においては、これらの材料
は、特に限定するものではない。

【００１４】ガラス１ａは、接着等で部材２に固定され
る。また、ガラス１ｂは、案内部材３，４によって保持
される。

【００１５】前記案内部材３は、枠１ｄを接着等で固定
され、バネ１４にて、案内部材４に接着等で配設された
駆動手段５に圧接される。圧接力は案内部材３が自重で
案内部材４に対して動かないのに十分の摩擦力、及び案
内部材３を駆動するのに十分の推力を発現させ得る力と
する。また、案内部材３の案内面３ａは、ＶＡＰ１の略
中心である点１２を中心とした球面を成している。

【００１６】案内部材４は、部材２にネジ止め又は接着
等によって固定される。この実施の形態においては、案
内部材４の案内面４ａは、案内部材３の案内面３ａと略
同一半径であり、点１２を中心とした球面を成してい
る。駆動手段５により案内部材３が駆動されると、該案
内部材３はその案内面３ａが案内面４ａに摺動しながら
点１２を中心として回動する。

【００１７】しかしながら、案内面４ａが案内面３ａと
同一半径で互いに摺動するのは本質でなく、案内面３ａ
が球面であり、駆動手段５に上記十分な力で圧接されれ
ば良く、案内面４ａが案内面３ａと同一半径で無く、互
いに摺動しなくてもよい。また、駆動手段５は案内部材
３に埋め込まれても良く、この場合は案内部材４が球面
状の案内面４ａを有する。

【００１８】駆動手段５は、圧電素子を有しており、こ
の実施の第１の形態においては、特願平６−３２２４１
８号に開示された方法と同様にして、圧電素子に縦振動
と屈曲振動の２つのモードを発生させてこれらのモード
の組み合わせで案内部材３との接触部に楕円運動を発生
させて駆動する、いわゆる定在波駆動で案内部材３を駆
動するものである。また、圧電素子によって案内面４ａ
に進行波を発生させて案内部材３を駆動してもよく、構
成は特に限定するものではない。

【００１９】９は駆動手段５を駆動する為の駆動回路で
ある。

【００２０】７は案内部材３の変位を検出する為の変位
センサであり、図示しないＩＲＥＤ等の発光素子とＰＳ
Ｄ等の受光素子から構成される。６はミラー等の光を反
射する為の反射部材であり、発光素子から発射された光
を、変位センサ７の受光素子へ反射する。変位センサ７
へ入射する光の位置は、案内部材３の変位に応じた位置
であるため、この位置を検出することで案内部材３の変
位を検出することができる。すなわち、案内部材３とＶ
ＡＰ１のガラス１ｂは枠１ｄを介して一体に駆動する。
このため、案内部材３の位置が検出できれば、ガラス１
ｂの変位角が検出できる。

【００２１】８は変位センサ７からの出力信号を検出す
るための検出回路である。

【００２２】１０は制御回路であり、所定の信号を駆動
回路９に出力して駆動手段５を駆動することで、ＶＡＰ
１のガラス１ｂに角変位を与えて該ＶＡＰ１に入射した
光を偏向させることができる。

【００２３】図１においては、ＶＡＰ１のＹ軸回りの駆
動についてのみ表示してある。すなわち、Ｙ軸回りに駆
動するための駆動手段５及び駆動回路９と、Ｙ軸回りの
変位を検出するための変位センサ７及び検出回路８であ
る。Ｘ軸回りに駆動する場合にも同様の構成にて実現す
ることができ、この場合は、光軸１３に対して駆動手段
５と変位センサ７及びミラー８を９０度回転させた位置
に配置すれば良く、Ｘ軸，Ｙ軸回り両方を駆動する場合
は、駆動手段及び駆動回路と変位センサ及び検出回路を
Ｘ軸回り用、Ｙ軸回り用に各々２個づつ有すれば良い。

【００２４】（実施の第２の形態）図２は本発明の実施
の第２の形態に係る光偏向装置を示す構成図であり、主
要部の構成については断面で示してある。

【００２５】上記実施の第１の形態における光偏向手段
であるＶＡＰ１の代わりに、複数のレンズを使用した光
偏向手段を有するシステムである。

【００２６】同図において、２０は焦点距離ｆ１の負の
パワーを持つレンズである。２１は焦点距離ｆ２の正の
パワーを持つレンズである。

【００２７】レンズ２０は保持枠２３に接着，嵌合等で
固定され、案内部材２４に接着，ネジ止め等で固定され
る。但し、レンズ２０は保持枠２０を持たないで直接案
内部材２４に固定されてもよい。

【００２８】レンズ２１は案内部材２２に接着等で固定
される。駆動手段５は実施の第１の形態と同様である。

【００２９】前記案内部材２２は、実施の第１の形態と
同様に、バネ１４によって案内部材２４に配設された駆
動手段５に圧接される。圧接力は案内部材２２が自重で
案内部材２４に対して動かないのに十分の摩擦力、及び
案内部材２２を駆動するのに十分の推力を発現させ得る
力とする。また、案内部材２２の案内面２２ａは、レン
ズ２１の像側主点から光軸１３上の焦点距離ｆ２の点を
中心とした球面を成している。

【００３０】この実施の第２の形態では、案内部材２４
の案内面２４ａは、案内部材２２の案内面２２ａと略同
一半径を成している。駆動手段５により案内部材２２が
駆動されると、該、案内部材２２はその案内面２２ａが
案内面２４ａに摺動しながらレンズ２１の像側主点から
光軸１３上の焦点距離ｆ２の点を中心として回動する。

【００３１】しかしながら、案内面２４ａが案内面２２
ａと同一半径で互いに摺動するのは本質でなく、案内面
２２ａが球面であり、駆動手段５に上記十分な力で圧接
されれば良く、案内面２４ａが案内面２２ａと同一半径
で無く、互いに摺動しなくてもよい。

【００３２】７は案内部材２２の変位を検出する為の変
位センサであり、図示しないＩＲＥＤ等の発光素子とＰ
ＳＤ等の受光素子から構成される。６はミラー等の光を
反射する為の反射部材であり、発光素子から発射された
光を、変位センサ７の受光素子へ反射する。受光素子へ
入射する光の位置は、案内部材２２の変位に応じた位置
であるため、この位置を検出することで部材２２の変位
を検出することができる。すなわち、案内部材２２とレ
ンズ２１は一体に駆動する。このため、案内部材２２の
位置が検出できれば、レンズ２１の変位量が検出でき
る。

【００３３】８，９，１０は上記実施の第１の形態と同
様である。

【００３４】図２においては、実施の第１の形態と同様
にして、レンズ２１のＹ軸回りの駆動についてのみ表示
してある。すなわち、Ｙ軸回りに駆動する為の駆動手段
５及び駆動回路９とＹ軸回りの変位を検出する為の変位
センサ７及び検出回路８である。Ｘ軸回りに駆動する場
合にも同様の構成にて実現することができ、この場合
は、光軸１３に対して駆動手段５と変位センサ７及びミ
ラー８を９０度回転させた位置に配置すれば良く、Ｘ
軸，Ｙ軸回り両方を駆動する場合は、駆動手段及び駆動
回路と変位センサと検出回路をＸ軸回り用、Ｙ軸回り用
に各々２つづつ有すれば良い。

【００３５】次に、この実施の形態での動作について説
明する。

【００３６】この実施の形態における光偏向の原理は、
レンズ２１の光軸がレンズ２０の光軸に対して相対的に
θ傾くと該レンズ２０に入射した光をθだけ偏向させる
ことができる。

【００３７】従って、実施の第１の形態と同様にて、制
御回路１０にて指令した角変位になる様にレンズ２１を
駆動することで、レンズ２０に入射した光を偏向するこ
とができる。

【００３８】この実施の形態においては、レンズ２枚で
構成したが、レンズ２０を無くし、レンズ２１だけで構
成しても良い。

【００３９】（実施の第３の形態）図３は本発明の実施
の第３の形態に係る光偏向装置を示す構成図であり、主
要部の構成については断面で示してある。また、上記実
施の第２の形態と同様の機能を持つ部分は同一符号を付
してある。

【００４０】この実施の形態は、上記実施の第２の形態
と同様に、レンズ２６とレンズ２７の光軸の相対角に応
じて光偏向を変えるものである。その他は実施の第２の
形態と同様である。

【００４１】（実施の第４の形態）図４は本発明の実施
の第４の形態に係る光偏向装置を示す構成図であり、主
要部の構成については断面で示してある。また、上記実
施の第１の形態と同様の機能を持つ部分は同一符号を付
してある。

【００４２】この実施の形態は、ミラーを使用した光偏
向手段を有している。この実施の形態では、該実施の形
態の光偏向システムが振動を与えられてもミラーに入射
した光を所定の方向に入射させることができる。

【００４３】同図において、３０はミラーである。実施
の第１の形態においては、変位センサ７と反射板６を組
み合わせていたが、この実施の形態においては、反射板
を廃止して、ミラー３０で兼用したが、反射板を別途設
けてもよ良い。他は実施の第１の形態と同様である。

【００４４】この実施の形態においては、ミラー３０に
入射した光は該ミラー３０がαだけ変位するとその反射
角は２倍のαだけ変化する。そのため、制御回路１０に
て指令するミラーの角変位は偏向角の１／２になる。

【００４５】図４においては、ミラー３０のＹ軸回りの
駆動についてのみ表示してある。すなわち、Ｙ軸回りに
駆動する為の駆動手段５及び駆動回路９とＹ軸回りの変
位を検出する為の変位センサ７及び検出回路８である、
Ｘ軸回りに駆動する場合に同様の構成にて実現すること
ができ、この場合は、光軸１３に対して駆動手段５と変
位センサ７を９０度回転させた位置に配置すれば良く、
Ｘ軸，Ｙ軸回り両方を駆動する場合は、駆動手段及び駆
動回路と変位センサ及び検出回路をＸ軸回り用、Ｙ軸回
り用の各々２個づつ有すれば良い。

【００４６】（実施の第５の形態）図５は本発明の実施
の第５の形態に係る光偏向装置を示す構成図であり、主
要部の構成については断面で示してある。また、上記実
施の第１の形態と同様の機能を持つ部分は同一符号を付
してある。

【００４７】この実施の形態においては、光偏向手段の
後ろにズームレンズ３１が配置される。該レンズ３１は
例えばリアフォーカスタイプのズームレンズであり、Ｃ
ＣＤ３３の撮像面に結像する。ＣＣＤ３３にて撮像され
た映像信号はカメラプロセス回路３２にて処理されてビ
デオ信号として図示しないモニター、記録装置に出力さ
れる。

【００４８】同図において、１１は振動ジャイロ等の手
振れ補正装置に与えられた振動を検出する為の振動セン
サであり、該振動センサ１１からの出力信号は、マイク
ロプロセッサ等の制御回路１０へ入力され所定の信号に
変換される。

【００４９】手振れ補正の原理については、特開平６−
１０２５６９号等に開示されたものと同様であり、振動
ジャイロ１１によって検出された角速度は制御回路１０
にて角変位に変換される。該角変位に応じて駆動回路９
を介して駆動手段５に駆動信号が送られて、ＶＡＰ１の
ガラス１ｂに角変位が与えられる。該角変位は変位セン
サ７にて監視され、振動ジャイロによって検出された振
動に応じた角変位になるまで駆動される。

【００５０】ズームレンズ３１に振動が加わると、ＣＣ
Ｄ３３面上で結像した画像も揺れのある見苦しい像にな
ってしまうが、上記説明したＶＡＰ１を有するユニット
を配置することで、揺れに応じてＶＡＰ１のガラス１ｂ
を駆動して該ＶＡＰ１の頂角を可変とすることができ、
ＣＣＤ３３面上で結像した画像を揺れを除去した良好な
画像を得ることができる。

【００５１】Ｘ軸回り、及びＹ軸回り両方の補正を行う
場合には、同様の制御を行えば良く、この実施の形態に
おいては、ＶＡＰ１のガラス１ｂにＸ軸回り、及びＹ軸
回り両方に各々の振動に応じた各変位を与えて画像の揺
れを補正する。

【００５２】この実施の形態では、上記ビデオカメラに
限定するものではなく、他の光学機器、例えば銀塩カメ
ラでも良い。

【００５３】図５においては、実施の第１の形態と同様
にして、ＶＡＰ１のＹ軸回りの駆動についてのみ表示し
てある。すなわち、Ｙ軸回りに駆動する為の駆動手段５
及び駆動回路９とＹ軸回りの変位を検出する為の変位セ
ンサ７及び検出回路８とＹ軸回りの振動を検出する為の
振動ジャイロである。Ｘ軸回りに駆動する場合にも同様
の構成にて実現することができ、この場合は、光軸１３
に対して駆動手段５と変位センサ７及び駆動回路８と振
動ジャイロを９０度回転させた位置に配置すれば良く、
Ｘ軸，Ｙ軸回り両方を駆動する場合は、駆動手段及び駆
動回路と変位センサ及び検出回路と振動ジャイロをＸ軸
回り用、Ｙ軸回り用に各々２個づつ有すれば良い。

【００５４】この実施の形態においては、ＶＡＰを使用
した手振れ補正装置について説明したが、上記実施の第
２，第３の形態のレンズを使用した光偏向手段、上記実
施の第４の形態のミラーを使用した光偏向手段を用いて
も構わない。

【００５５】（実施の第６の形態）図６は本発明の実施
の第６の形態に係る光偏向装置を示す構成図であり、主
要部の構成については断面で示してある。

【００５６】この実施の形態においては、監視カメラに
応用した例について説明する。構成については振動ジャ
イロ以外は実施の第５の形態と同様であり、同様の機能
を持つ部分は同一符号を付してある。

【００５７】この実施の形態においては、制御回路１０
にて光偏向手段に所定の動きをさせるように制御する。
例えば、一定周期で所定の方向に揺動させて、周囲をパ
ンニング，チルティング撮影させたり、所定の方向を撮
影できる様にＶＡＰを駆動したりすることである。

【００５８】図６においては、実施の第１の形態と同様
にして、ＶＡＰ１のＹ軸回りの駆動についてのみ表示し
てある。すなわち、Ｙ軸回りに駆動する為の駆動手段５
及び駆動回路９とＹ軸回りの変位を検出する為の変位セ
ンサ７及び検出回路８である。Ｘ軸回りに駆動する場合
にも同様の構成にて実現することができ、この場合は、
光軸１３に対して駆動手段５と変位センサ７及び駆動回
路８と振動ジャイロを９０度回転させた位置に配置すれ
ば良く、Ｘ軸，Ｙ軸回り両方を駆動する場合は、駆動手
段及び駆動回路と変位センサ及び検出回路と振動ジャイ
ロをＸ軸回り用、Ｙ軸回り用に各々２個づつ有すれば良
い。

【００５９】この実施の形態においては、ＶＡＰを使用
した手振れ補正装置について説明したが、上記実施の第
２，第３の形態のレンズを使用した光偏向手段、上記実
施の第４の形態のミラーを使用した光偏向手段を用いて
も構わない。

【００６０】また、この実施の形態では、上記ビデオカ
メラに限定するものではなく、他の光学機器、例えば銀
塩カメラでも良い。

【００６１】以上の実施の各形態によれば、例えば図１
において、球面を有する案内部材３を設け、該案内部材
３と対向する部材４に一体的に駆動手段５を配設するよ
うにしている為、省スペース化が可能となった。また、
これまで光偏向手段を固定する為の固定手段を必要とし
ていたが、案内部材３を駆動手段５に圧接することで摩
擦力によって空間的に保持することが可能となった。こ
れによって、小型化、低コスト化を実現することができ
た。

【００６２】また、手振れ補正装置、及び監視カメラ等
の光偏向装置を有する光学装置においても、雲台等の装
置が不要になる為、簡易で小型軽量な装置を実現するこ
とができた。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
案内部材の案内面に対向して駆動手段を配設し、案内面
に対向する部材と案内部材を一体的に形成すると共に、
前記案内面を前記駆動手段に圧接し、この圧接による摩
擦力によって光偏向手段を空間的に保持するようにして
いる。

【００６４】よって、該装置の小型化、低コスト化を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係る光偏向装置の
要部を示す構成図である。

【図２】本発明の実施の第２の形態に係る光偏向装置の
要部を示す構成図である。

【図３】本発明の実施の第３の形態に係る光偏向装置の
要部を示す構成図である。

【図４】本発明の実施の第４の形態に係る光偏向装置の
要部を示す構成図である。

【図５】本発明の実施の第５の形態に係るビデオカメラ
の要部を示す構成図である。

【図６】本発明の実施の第６の形態に係る監視カメラの
要部を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 可変頂角プリズム（ＶＡＰ） ５ 駆動手段 ７ 変位センサ ８ 検出回路 ９ 駆動回路 １０ 制御回路 １１ 振動ジャイロ ２０，２１，２６，２７ レンズ ３０ ミラー ３１ ズームレンズ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を偏向する光偏向手段と、球面状の案
   内面を有する案内部材と、前記案内面に沿って前記光偏
   向手段を駆動する駆動手段とを有し、 前記駆動手段を、前記案内面に対向して配設すると共に
   該案内面に圧接するようにしたことを特徴とする光偏向
   装置。
2. 【請求項２】 前記駆動手段は、前記案内面に定在波を
   励起して前記光偏向手段を駆動することを特徴とする請
   求項１記載の光偏向装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、前記案内面に進行波を
   励起して前記光偏向手段を駆動することを特徴とする請
   求項１記載の光偏向装置。
4. 【請求項４】 前記光偏向手段は、可変頂角プリズムと
   これを保持する保持部材から成ることを特徴とする請求
   項１記載の光偏向装置。
5. 【請求項５】 前記光偏向手段は、少なくとも１枚のレ
   ンズとこれを保持する保持部材から成ることを特徴とす
   る請求項１記載の光偏向装置。
6. 【請求項６】 前記光偏向手段は、反射部材とこれを保
   持する保持部材から成ることを特徴とする請求項１記載
   の光偏向装置。
7. 【請求項７】 上記請求項１，２，３，４，５又は６記
   載の光偏向装置を具備したことを特徴とする手振れ補正
   装置。
8. 【請求項８】 上記請求項１，２，３，４，５又は６記
   載の光偏向装置を具備したことを特徴とする光学装置。
9. 【請求項９】 上記請求項７記載の手振れ補正装置を具
   備したことを特徴とする光学装置。