JPH1065944A - 頂角可変プリズムとビデオカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平凹レンズと平凸レンズを組み合せた頂角可
変プリズムにおいて、少なくとも一方のレンズをこれら
の球面間に隙間を安定して確保しながら、その球面に沿
ってスムーズに回転駆動すること。 【解決手段】 平凹レンズ３の球面３ａに沿って平凸レ
ンズ４を回転駆動するのに、平凸レンズ４の一端４ｃを
ピボット軸受３３で支持し、平凸レンズ４の他端４ｄ側
で、両レンズ３、４の球面３ａ、４ａ間に一対のベアリ
ング５２を介在し、その平凸レンズ４の他端４ｄ側を回
転駆動部１３の小型モータ４２によってピボット軸受３
３を中心に回転駆動するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラの手振れ補正装置に適用するのに最適な頂角可変プリ
ズムとビデオカメラの技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ビデオカメラによるビデオ撮影
中に、手振れ等によってビデオカメラが振れると、撮影
中の画像に揺れが発生してしまう。そこで、近年、ビデ
オカメラの鏡筒の先端に頂角可変プリズムを取り付け、
ビデオ撮影中におけるビデオカメラの手振れ等を内蔵し
たセンサーで検知し、その出力に応じて頂角可変プリズ
ムの頂角を可変して光軸をビデオカメラの振れた角度だ
け傾けることにより、撮影中の画像の揺れを打ち消すよ
うにしたビデオカメラの手振れ補正装置が公開されてい
る。

【０００３】例えば、特開昭６１−２６９５７２号公報
に記載された頂角可変プリズムは、蛇腹で覆った２枚の
板ガラス間に特殊な液体を封入し、一方の板ガラスの角
度調整によって、頂角可変プリズムの頂角を可変して、
ビデオカメラの振れ量を打ち消す方向に光軸を屈曲させ
るようにしたものである。また、特開平６−７０２２０
号公報や特開平６−２８１８８９号公報には、屈折率と
球面の曲率半径が等しい平凹レンズと平凸レンズを互い
の球面が僅かな隙間を保つように対向させて配置し、一
方のレンズを球面に沿って回転させることにより、２つ
のレンズの２平面がなす頂角を可変するようにした頂角
可変プリズムが記載されている。そして、特開平６−２
８１８８９号公報には、平凹レンズを固定し、平凸レン
ズを２軸アクチュエータを用いて互いに直交する２軸の
周りに回転駆動することによって、平凸レンズを平凹レ
ンズの球面に沿って直交する２軸方向に回転駆動するよ
うにした２軸回転駆動機構が記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６２−
２６９５７号公報に記載された頂角可変プリズムは、蛇
腹で覆った２枚の板ガラス間に特殊な液体を封入してい
るために、一方の板ガラスの角度を可変する際に、液体
の粘性抵抗が抗力として働き、板ガラスの角度の可変速
度に限度があり、高速の手振れに追従させ難いと言う問
題がある。また、特開平６−７０２２０号公報や特開平
６−２８１８８９号公報に記載されている頂角可変プリ
ズムは、平凹レンズと平凸レンズの球面の曲率半径をあ
まり小さくできないために、狭いスペース内で、これら
のレンズを球面の曲率中心の周りに回転自在に保持する
ことが困難である。

【０００５】なお、特開平６−７０２２０号公報には、
平凸レンズをレンズ固定枠に固定し、平凹レンズと平凸
レンズの両端におけるこれらの球面間にボールを介在
し、平凹レンズをアクチュエータによってリンク継手を
介して駆動することによって平凹レンズと平凸レンズの
間に一定の隙間を保ちながら、平凹レンズを平凸レンズ
に対してこれらの球面に沿って移動させる構造が開示さ
れている。しかし、この構造では、平凹レンズと平凸レ
ンズの両方を直交する２軸方向に移動させることが困難
であり、ビデオカメラの手振れ補正装置のように、あら
ゆる方向の手振れに対応する必要があるものには不適当
である。

【０００６】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであって、平凹レンズと平凸レンズを組み合
せた頂角可変プリズムにおいて、平凹レンズと平凸レン
ズの球面間に隙間を安定して確保しながら、少なくとも
一方のレンズをこれらの球面に沿って簡単、スムーズ、
かつ、安定して回転駆動することができ、省スペース化
も達成できるようにすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の頂角可変プリズムは、球面どうしで対向さ
れた平凹レンズと平凸レンズのうちの少なくとも一方の
レンズを他方のレンズに対してこれらの球面に沿って回
転させるために、一方のレンズの一端側に回転支点部を
配置し、他端側に回転駆動部を配置し、かつ、一方のレ
ンズの他端側で、これら一方のレンズと他方のレンズの
球面間に回転ガイドを介在させたものである。

【０００８】上記のように構成された本発明の頂角可変
プリズムは、球面どうしで対向された平凹レンズと平凸
レンズのうちの少なくとも一方を他方のレンズに対して
これらの球面に沿って回転駆動する際、その一方のレン
ズを一端側の回転支点部を中心として、他端側を回転駆
動部によって回転駆動する上に、その一方のレンズの他
端側では、これら一方のレンズと他方のレンズの球面間
に介在された回転ガイドによって、その一方のレンズを
これらの球面に沿って案内するようにしているので、平
凹レンズと平凸レンズの球面間に隙間を安定して確保し
ながら、その一方のレンズをこれらの球面に沿って簡
単、カムーズ、かつ、安定して回転駆動することができ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をビデオカメラの手
振れ補正装置に適用した頂角可変プリズムの実施の形態
について説明する。

【００１０】「頂角可変プリズムの原理説明」まず、図
２３によって頂角可変プリズムの原理について説明す
る。即ち、図２３の（Ａ）に示すクサビ形プリズム１は
屈折率ｎ、頂角αであり、このクサビ形プリズム１では
入射光軸Ｆに対して出射光軸Ｆ₁ に屈折角θが発生す
る。なお、屈折角θと頂角αの関係は次の（数１）で表
わされる。

【数１】

【００１１】そこで、本発明の頂角可変プリズム２は、
図２３の（Ｂ）に示すように、平凹レンズ３と平凸レン
ズ４で構成され、これら平凹レンズ３と平凸レンズ４を
これらの球面３ａ、４ａ間に僅かな隙間５を保って対向
させている。但し、これら平凹レンズ３と平凸レンズ４
の屈折率ｎ及び球面３ａ、４ａの曲率半径は等しく構成
されている。この頂角可変プリズム２は、図２３の
（Ｂ）に点線で示すように、平凹レンズ３と平凸レンズ
４の平面３ｂ、４ｂが光軸Ｆに対して直角の時には、光
は屈折しない。しかし、図２３の（Ｂ）に実線で示すよ
うに、平凹レンズ３と平凸レンズ４とをこれらの球面３
ａ、４ａに沿って相対的に矢印ｘ方向に回転させて、こ
れらの平面３ｂ、４ｂ間に頂角αを形成すると、クサビ
形プリズム１と同等に（数１）により入射光軸Ｆに対す
る出射光軸Ｆ₁ が発生する。そこで、平凹レンズ３と平
凸レンズ４の球面３ａ、４ａに沿った相対的な回転方向
を直角２軸方向とし、その回転角を自在に制御すること
により、出射光軸Ｆ₁ の屈折方向及び屈折角θの値を上
下左右に自在に可変することができる。そして、次に述
べるビデオカメラの手振れ補正装置は、この原理を応用
したものである。

【００１２】「ビデオカメラの手振れ補正装置の概要説
明」次に、図２２によって、ビデオカメラの手振れ補正
装置の概要を説明する。即ち、この手振れ補正装置６は
図２３の（Ｂ）で説明した頂角可変プリズム２を内蔵し
ており、ビデオカメラ７の撮像レンズ８が内蔵された鏡
筒９の先端で、その撮像レンズ８の光軸Ｆ上に取り付け
られる。そして、この手振れ補正装置６には、ビデオカ
メラ７の手振れや振動等の振れ方向及び振れ量を直角２
軸方向において検出する振れ量検出センサー（図示せ
ず）が内蔵されている。まず、図２２の（Ａ）は、ビデ
オ撮影時におけるビデオカメラ７の静止状態を表わして
おり、この時、被写体Ｈの入射光Ｆ₁ は頂角可変プリズ
ム２を通して撮像レンズ８の光軸Ｆ上に重なり、被写体
像はＣＣＤ等の撮像素子１０の中央部に正確に結像され
ている。

【００１３】次に、図２２の（Ｂ）は、ビデオ撮影中の
手振れ等の振動時を示したものであり、ビデオカメラ７
が振動すると、振れ量検出センサーによってそのビデオ
カメラ７の振れ方向及び振れ量が検出され、その出力に
基づき、その振れ量を打ち消す方向に手振れ補正装置６
が頂角可変プリズム２の頂角αを可変する。即ち、ビデ
オカメラ６が、今、矢印ｘ₁ 方向に振れた場合、平凹レ
ンズ３と平凸レンズ４をその振れ量を打ち消す方向であ
る矢印ｘ₂ 方向に相対的に回転させて、ビデオカメラ７
の振れ量を打ち消す方向に頂角αを可変する。すると、
被写体Ｈからの入射光Ｆ₁ が撮像レンズ７の光軸Ｆに対
して振れ量を打ち消す方向である矢印ｘ₃ 方向に角度θ
だけ屈折されて、被写体像Ｈが撮像素子１０の中央部に
結像される。つまり、ビデオカメラ７が矢印ｘ₁ 方向に
振れたにも拘らず、その振れ量を頂角可変プリズム２の
頂角αの可変によって打ち消して、撮像素子１０に結像
される被写体像Ｈの揺れを打ち消すような光学的補正を
行うものである。

【００１４】「頂角可変プリズムのレンズ揺動機構の原
理説明」次に、図１、図１９〜図２１によって、頂角可
変プリズムのレンズ揺動機構の原理について説明する。
即ち、このレンズ揺動機構１１は、図２３の（Ｂ）に示
した頂角可変プリズム２における平凹レンズ３と平凸レ
ンズ４をこれらの球面３ａ、４ａに相対的に回転駆動す
る際に、小型アクチュエータを用いて簡単に回転駆動す
ることができ、これらのレンズの球面どうしが接触する
ことなく、これらのレンズの球面間に僅かな隙間５を保
ってロスやガタなく、安定して回転駆動することがで
き、しかも、レンズ揺動装置１１全体の小型化による省
スペース化や応答性の向上等を図ることができるように
したものである。

【００１５】そこで、図１、図１９によって、平凸レン
ズ４の回転駆動原理について説明する。即ち、平凸レン
ズ４の球面４ａの曲率半径Ｒが、直径が大きい仮想球Ｂ
の曲率半径と同じである時、その平凸レンズ４の球面４
ａの中心Ｏ₁ を通り、その平凸レンズ４の平面４ｂに対
して垂直な法線Ｘ₁ は仮想球Ｂの中心Ｏ₂ を通る。そこ
で、法線Ｘ₁ に対して所定の角度θ₁ だけ傾斜され、仮
想球Ｂの中心Ｏ₂ を通る直径方向の基準線である回転中
心線Ｘ₂ の周りに、平凸レンズ４を矢印ｘ方向に回転す
る時、曲率半径Ｒが一定であれば、その平凸レンズ４の
球面４ａは仮想球Ｂの球面から全く外れることがない。
即ち、平凸レンズ４の球面４ａは仮想球Ｂの球面に正し
く沿って矢印ｘ方向に回転する。そして、当然、回転中
心線Ｘ₂に対して直角な回転基準面Ｚを回転中心線Ｘ₂
の周りに矢印ｘ方向に回転させても、その回転基準面Ｚ
は全く変動することがない。

【００１６】そこで、本発明では、平凸レンズ４の一端
４ｃ側を回転中心線Ｘ₂ 上において回転支点部１２で支
持し、平凸レンズ４の他端４ｄ側に回転駆動部１３を配
置し、その他端４ｄ側をガイド手段である回転ガイド１
４によって回転基準面Ｚに沿って案内させながら、回転
駆動部１３によって平凸レンズ４を回転支点部１２を中
心として回転中心線Ｘ₂ の周りに矢印ｘ方向に回転駆動
することによって、曲率半径Ｒを一定に保持することが
できて、平凸レンズ４の球面４ａを仮想球Ｂの球面に正
しく沿わせるようにして、この平凸レンズ４を矢印ｘ方
向に回転させることができるようにしたものである。そ
して、このことは、とりもなおさず、図２３の（Ｂ）で
示したように、平凹レンズ３と平凸レンズ４とをこれら
の球面３ａ、４ａ間に僅かな隙間５を保って矢印ｘ方向
に相対的に安定良く回転させることを可能にしている。

【００１７】ところで、このレンズ揺動機構１１では、
平凸レンズ４の法線Ｘ₁ を図２２及び図２３で示した光
軸上に配置すると、その平凸レンズ４は光軸Ｆに対して
所定の角度θ₁ だけ傾斜された回転中心線Ｘ₂ の周りに
回転するために、この平凸レンズ４の回転運動の軌跡は
直線ではなく、弧を描くことになり、平凸レンズ４の回
転によって、その平凸レンズ４の平面４ｂに平凹レンズ
３の平面３ｂに対する傾きが発生することになる。そこ
で、この平凸レンズ４の平面４ｂの傾きがどの程度であ
るかを、図２０によって考察する。

【００１８】平凸レンズ４の光軸方向にｚ軸、ｚ軸に垂
直な面内で平凸レンズ４の回転軸を含む方向にｙ軸、ｚ
軸に垂直にｘ軸の空間直交座標をとっている。そして、
１０１が初期のレンズ平面の傾きを表わす法線ベクトル
（長さＬ）で、この座標系の原点を起点としている。１
０３は原点を通り回転軸に平行な直線でｚ軸となす角度
をαとする。１０１はこの直線１０３の周りに回転する
ことになる。

【００１９】１０２はこの法線ベクトルがレンズが回転
したことによって回転した後の法線ベクトルで、１０３
に垂直で１０１の終点Ｐを含む面においてこのベクトル
の終点は半径ｒの円１０４を描く。ここでｒは（数２）
である。

【数２】

【００２０】また、１０５はｙ軸に、１０６はｘ軸に垂
直な平面で以下ではこの２つの面にベクトルを投影して
動きを説明する。まず、円１０４で法線ベクトルが回転
したことによってできる弧の張る角度をθとすると、円
１０４の動径がｘｚ面１０５に投影される長さは、ｒsi
n θ、ｙｚ面１０６に投影される長さはｒcos θとな
る。このことから回転した法線ベクトルの終点Ｐの座標
を（ｘ、ｙ、ｚ）とすると（数３）→（数４）→（数
５）となる。

【数３】

【数４】

【数５】

【００２１】従って、法線ベクトルのＸＺ面への投影で
の回転角φは（数６）となり、ＸＺ面への投影での回転
角度ψは（数７）となる。

【数６】

【数７】

【００２２】このうち、φが意図した方向の回転角であ
り、ψは誤差成分である。ここで光軸と回転軸のなす角
αを３０°とした時のφとψを計算により求めグラフに
表わすと図１８のようになる。これから明らかなよう
に、φが小さい時、例えばφ＝１°の時、これと垂直方
向の回転角ψはψ≒０．０３２６°であり、０．３３％
以下であるが、φの値がこれより小さい時はこの比率が
もっと小さく、光軸の補正の動きとして無視できるもの
である。

【００２３】このようにして、僅かな隙間をもって対向
配置された平凹レンズ３に対して、平凸レンズ４を回動
させても対向する球面３ａ、４ａについては位置を変え
るわけではなく、平面の側だけ傾くので、平凹と平凸で
対向された２平面のなす角度だけが変わり、頂角可変プ
リズム２とすることができる。以上の機構は平凹レンズ
３についても全く同様に形成することができるので、そ
れぞれをビデオカメラの直角２軸方向に作動させること
によって前述したビデオカメラの手振れ補正を行うこと
ができる。

【００２４】「手振れ補正装置の説明」次に、図１〜図
１８によって、手振れ補正装置について説明する。ま
ず、図１５〜図１８に示すように、この手振れ補正装置
６は円筒状のレンズホルダー１６内に平凹レンズ３と平
凸レンズ４とからなる頂角可変プリズム２を組み込み、
そのレンズホルダー１６の外側に平凹レンズ３及び平凸
レンズ４を直角２軸方向にそれぞれ回転駆動する一対の
レンズ揺動機構１１を取り付けている。そして、この手
振れ補正装置６はレンズホルダー１６によってビデオカ
メラ７の撮像レンズ８が内蔵された鏡筒９の先端の外周
に脱着可能に取り付けられている。即ち、レンズホルダ
ー１６の円筒部１６ａを鏡筒９の先端の外周に挿入し、
複数の締付けネジ１７によって締め付けられるゴム等か
らなる締付けリング１８を鏡筒９の先端の外周に圧着さ
せるようにして、レンズホルダー１６を鏡筒９に同軸状
で、脱着可能に取り付けている。なお、締付けリング１
８は円筒部１６ａのフランジ部１６ｂとは反対側の端部
の内周に形成された環状溝１６ｃ内に保持されていて、
鏡筒９の先端の外周に形成されている細い環状溝９ａに
嵌合されるように構成されている。そして、このレンズ
ホルダー円筒部１６ａの先端の外周に一体に形成されて
いるフランジ部１６ｂには直角な２軸であるＸ軸及びＹ
軸上において相対向される２箇所に各一対の回転支点部
取付け用切欠き１９と、回転駆動部取付け用切欠き２０
が形成されている。

【００２５】そして、このレンズホルダー１６内に平凹
レンズ３と平凸レンズ４とを組み合せた頂角可変プリズ
ム２が光軸Ｆに対して直角状に組み込まれている。この
際、平凹レンズ３が外側で、平凸レンズ４が内側に配置
され、かつ、平凸レンズ４を鏡筒９先端の撮像レンズ８
に接触しない程度に近接して配置することによって、手
振れ補正装置６全体の小型化を図っている。そして、平
凹レンズ３と平凸レンズ４とは直角な２軸であるＸ軸及
びＹ軸上において、それぞれレンズ揺動機構１１によっ
て矢印ｘ方向及び矢印ｙ方向に回転駆動されるように構
成されている。

【００２６】即ち、図１に示す前述した平凸レンズ４の
法線Ｘ₁ 及び回転中心線Ｘ₂ を含む平面が図１２に示し
たＸ軸上に配置されていて、図２に示す平凹レンズ３に
ついては、平凸レンズ４と同様の法線Ｙ₁ 及び回転中心
線Ｙ₂ を含む平面が図１５に示したＹ軸上に配置されて
いる。そして、これら平凸レンズ４及び平凹レンズ３は
同一構造のレンズ揺動機構１１によって矢印ｘ方向及び
矢印ｙ方向に回転駆動されるが、ここでは、平凸レンズ
４のレンズ揺動機構１１についてのみ説明し、平凹レン
ズ３のレンズ揺動機構１１の説明は省略する。

【００２７】即ち、まず、図１、図３、図８、図１５及
び図１７によって、平凸レンズ４の一端４ｃを支持する
回転支点部１２について説明すると、その平凸レンズ４
の一端４ｃにレンズ支持部材２１が一対の位置決めピン
２２及びネジ２３によって固着されていて、そのレンズ
支持部材２１の中央に圧入された支軸２４の先端の外周
に鋼球２５が圧入されている。そして、レンズホルダー
１６におけるフランジ部１６ｂの切欠き１９の外側に、
その切欠き１９を跨ぐように配置されたほぼコ字状の軸
受部材２６が一対の位置決めピン２７及び２８によって
フランジ部１９の外側に固着されていて、レンズ支持部
材２１がその切欠き１９内に内側から挿入され、鋼球２
５が軸受部材２６の外側に回転自在に取り付けられてい
る。この際、鋼球２５の支軸２４が軸受部材２６の中央
に形成された挿通穴２９に揺動可能に挿通され、その軸
受部材２６の中央部の外側に一対のネジ３０によって固
着された軸受カバー３１とその軸受部材２６との間で鋼
球２５がその中心の周りにガタなく回転できるように支
持されていて、軸受部材２６と軸受カバー３１とに形成
された円錐状で一対の鋼球受面３２と鋼球２５とによっ
てピボット軸受３３が構成されている。そして、図１に
示すように、そのピボット軸受３３の鋼球２５の中心が
回転中心線Ｘ₂ 上に配置されている。

【００２８】次に、図１、図６、図７、図９〜図１５に
よって、平凸レンズ４の回転駆動部１３について説明す
ると、回転駆動部１３については、その平凸レンズ４の
他端４ｄにレンズ支持部材３５が一対の位置決めピン３
６及びネジ３７によって固着されていて、このレンズ支
持部材３５の先端にはピボット軸受３３を中心とした円
弧状に形成されたガイド部材３８が一体に形成されてい
る。そして、レンズホルダー１６におけるフランジ部１
６ｂの切欠き２０の外側に、その切欠き２０を跨ぐよう
に配置されたほぼコ字状のモータ取付台３９が一対の位
置決めピン４０及びネジ４１によって固着されている。
そして、このモータ取付台３９の中央部の外側に小型ア
クチュエータである小型直流モータ４２が一対のネジ４
３によって直角状に固着されていて、そのモータ軸４２
ａの先端の外周に固着されたプーリ４４が切欠き２０内
に外側から挿入されている。

【００２９】そして、レンズ支持部材３５及びガイド部
材３８が切欠き２０内に内側から挿入されていて、プー
リ４４とガイド部材３８との外周間にベルトであるスチ
ールベルト４５がα巻きされている。即ち、図１３に示
すように、このスチールベルト４５の長さ方向の中央部
４５ａをプーリ４４の外周に３６０°円形に巻き付けた
後、その両端部４５ｂをガイド部材３８の外周に３６０
°円弧状に巻き付ける。そして、そのスチールベルト４
５の中央部４５ａと両端部４５ｂに形成したネジ挿通穴
４５ｃ、４５ｄを挿通するネジ４６ａ、４６ｂによって
これら中央部４５ａと両端部４５ｂをプーリ４２とガイ
ド部材３８のそれぞれの外周に固着している。なお、図
６に示すように、ガイド部材３８の長さ方向の両端に
は、圧縮コイルバネ４７によってピン４８を介してスチ
ールベルト４５を内側から両側方に押圧して緊張する緊
張部材４９を備えたベルトテンショナー５０が組み込ま
れている。

【００３０】次に、図１、図２、図４、図５及び図１１
によって、平凹レンズ３及び平凸レンズ４の回転ガイド
１４について説明する。即ち、これら平凹レンズ３及び
平凸レンズ４の一端３ｃ、４ｃ側はそれぞれシャーシで
あるレンズホルダー１６の軸受部材２６にピボット軸受
３３を介して回転自在に支持されていて、これら平凹レ
ンズ３及び平凸レンズ４の他端３ｄ、４ｄ側はそれぞれ
回転ガイド１４によってこれらの球面３ａ、４ａを直接
的に案内するように構成されている。つまり、これら平
凹レンズ３及び平凸レンズ４の回転ガイド１４は、それ
ぞれガイドローラである一対のベアリング５２で構成さ
れていて、これらのベアリング５２は平凹レンズ３及び
平凸レンズ４の球面３ａ、４ａの外周の一部に形成され
た凹部５３内に支軸５４を介して回転自在に取り付けら
れていて、これらの支軸５４をこれらの凹部５３内に押
え込んで位置決めするベアリングカバー５５が一対のネ
ジ５６によって平凹レンズ３及び平凸レンズ４に固着さ
れている。

【００３１】そして、図４に示すように、これら平凹レ
ンズ３及び平凸レンズ４の一対のベアリング５２は回転
支点部１２の中心であるピボット軸受３３の中心Ｏ₃ と
球面３ａ、４ａの中心Ｏ₁ とを結ぶ直線Ｐ₀ に対してレ
ンズ円周方向である矢印ｘ、ｙ方向に振り分けられた位
置に配置されている。なお、回転ガイド１４としては、
ベアリング５２やその他のガイドローラ及び球体等のい
わゆる転がり抵抗を有する部材によって構成することが
できるが、ベアリング５２等のガイドローラによって構
成する場合には図４に示すように、ピボット軸受３３の
中心Ｏ₃ から放射され、上記直線Ｐ₀ に対してレンズ円
周方向である矢印ｘ、ｙ方向に同角度θ₂ に振り分けら
れた放射線Ｐ₁ と支軸５４の軸方向とが一致するように
配置されることになる。そして、これら一対のベアリン
グ５２はそれぞれの一端３ｃ、４ｃ側がピボット軸受３
３によってそれぞれ支持されている平凹レンズ３及び平
凸レンズ４の他端３ｄ、４ｄ側の外周にこれらの球面３
ａ、４ａの延長面として形成された部分球面３ａａ、４
ａａ又はその部分球面３ａａ、４ａａと近似する面であ
る円筒面等を直接的に案内するように構成されている。
従って、平凹レンズ３及び平凸レンズ４はそれぞれピボ
ット軸受３３と一対のベアリング５２とによって３点支
持されていることになり、これら平凹レンズ３と平凸レ
ンズ４の球面３ａ、４ａ間には隙間５が安定して確保さ
れている。

【００３２】次に、図１、図２、図１１及び図１５によ
って、平凹レンズ３と平凸レンズ４の球面３ａ、４ａを
これらの回転ガイド１４を構成している各一対のベアリ
ング５２に相互に圧着する圧着手段である一対の圧着機
構５７について説明する。まず、平凸レンズ４の球面４
ａを平凹レンズ３側の一対のベアリング５２に圧着する
圧着機構５７はモータ取付台３９のモータ４２側とは反
対側に平行に取り付けられたガイドピン５８と、これら
のガイドピン５８に沿ってスライド自在に取り付けられ
たローラ支持板５９と、そのローラ支持板５９の中央部
に支軸６０及びベアリング６１を介して回転自在に取り
付けられた圧着ローラ６２と、一対のガイドピン５８の
外周に挿入されてローラ支持板５９をモータ取付台３９
側に平行に押圧する圧縮コイルバネからなる圧着バネ６
３とによって構成されていて、その圧着バネ６３によっ
て圧着ローラ６２をガイド部材３８のモータ取付台３９
とは反対側の側面８ｂに弾性的に圧着することによっ
て、平凸レンズ４の部分球面４ａａを平凹レンズ３側の
２個のベアリング５２に平行で、かつ、弾性的に圧着さ
せるように構成されている。なお、平凹レンズ３側の球
面３ａを平凸レンズ４側の一対のベアリング５２に圧着
する圧着機構５７は、上記の平凸レンズ４側の圧着機構
５７と同一構造に構成されている。但し、平凹レンズ３
側の圧着機構５７はモータ取付台３９のモータ４２側に
取り付けられていて、圧着バネ６３によって圧着ローラ
６２をガイド部材３８のモータ取付台３９側の側面３８
ａに弾性的に圧着することによって、平凹レンズ３の部
分球面３ａａを平凸レンズ４側の２個のベアリング５２
に平行で、かつ、弾性的に圧着させるように構成されて
いる。

【００３３】平凸レンズ４のレンズ揺動機構１１は以上
のように構成されていて、図７及び図１０に示すよう
に、モータ４２によってプーリ４４を矢印ｘ_a 方向に正
回転駆動すると、α巻きされたスチールベルト４５を介
してガイド部材３８がレンズ支持部材３５と一体に矢印
ｘ_b 方向にロスやガタなく正回転駆動される。また、そ
の逆に、モータ４２によってプーリ４４を矢印ｘ_a ′方
向に逆回転駆動すると、同様にスチールベルト４５を介
してガイド部材３８がレンズ支持部材３５と一体に矢印
ｘ_b ′方向にロスやガタなく逆回転駆動される。そし
て、レンズ支持部材３５によって平凸レンズ４の他端４
ｄが矢印ｘ_b 及びｘ_b ′方向にロスやガタなくスムーズ
に回転駆動されると、平凸レンズ４は図１に示す回転中
心線ｘ₂ 上のピボット軸受３３を中心にして、その回転
中心線Ｘ₂ の周りで、回転基準面Ｚに沿って矢印ｘ_b 、
ｘ_b ′方向にロスやガタなくスムーズに回転駆動される
ことになる。

【００３４】この際、平凸レンズ４はピボット軸受３３
と、平凹レンズ３側の回転ガイド１４の一対のベアリン
グ５２との３点で極めて安定良く支持されており、しか
も、圧着機構５７によってその平凸レンズ４の部分球面
４ａａが一対のベアリング５２に常時平行に圧着されて
いるので、平凸レンズ４自体にもロスやガタが全く発生
しない。そして、ピボット軸受３３と一対のベアリング
５２によって、平凹レンズ３と平凸レンズ４の球面３
ａ、４ａ間には一定の隙間５が安定して確保される。従
って、図２３の（Ｂ）で説明したように、平凹レンズ３
と平凸レンズ４の球面３ａ、４ａ間の僅かな隙間５を正
確に保ちつつ、平凸レンズ４を平凹レンズ３の球面３ａ
に沿って矢印ｘ方向に相対的に回転駆動して、これら平
凹レンズ３及び平凸レンズ４の平面３ｂ、４ｂ間の頂角
αを可変することによって、図２２で説明したようなビ
デオカメラ７の手振れ等に伴う光軸Ｆの光学的な補正を
高精度に実施することができるものである。

【００３５】そして、本発明のレンズ揺動機構１１によ
れば、図１及び図２に示すように、ピボット軸受３３を
回転中心線Ｘ₂ やＹ₂ 上の１点でシャーシであるレンズ
ホルダー１６に保持すれば良く、平凹レンズ３及び平凸
レンズ４の球面３ａ、４ａが球面の一部となる直径の大
きな球中心Ｏ₂ から支軸等を延長させて平凹レンズ３及
び平凸レンズ４を回転自在に支持する必要が全くない。
従って、このレンズ揺動機構１１の省スペース化による
手振れ補正装置６の大幅な小型、軽量化を図ることがで
きる。

【００３６】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記した実施の形態に限定されることな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能で
ある。例えば、この実施の形態で述べたレンズ揺動機構
１１は頂角可変プリズム２のレンズ駆動に限定されるこ
となく、例えばビデオカメラ全体をパニングする機構や
その他各種の回転運動機構に適用可能である。また、こ
のレンズ揺動機構１１における回転支点部１２、回転駆
動部１３、回転ガイド１４及び圧着機構５７には各種の
構造を採用することができる。また、この実施の形態で
は、平凹レンズ３と平凸レンズ４の両方のレンズを直角
な２軸方向である矢印ｘ、ｙ方向に回転駆動するように
したものを示したが、平凹レンズ３と平凸レンズ４の何
れか一方のレンズをレンズホルダー１６等のシャーシに
固定して固定側レンズに構成し、他方のレンズの一端を
シャーシや固定側レンズの一端等に回転支点部１２によ
って回転自在に支持して可動側レンズに構成し、その可
動側レンズの他端を回転駆動部１３によって回転駆動す
ると共に、その可動側レンズの他端と固定側レンズの他
端との間に回転ガイド１４を介在させ、かつ、圧着機構
５７によって圧着させるように構成したものでも良い。
また、回転ガイド１４のベアリング５２は固定側レンズ
及び可動側レンズの何れの側に設けても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上のように構成された本発明の頂角可
変プリズムとビデオカメラは次のような効果を奏する。

【００３８】請求項１の頂角可変プリズムは、球面どう
しで対向された平凹レンズと平凸レンズのうちの少なく
とも一方のレンズを他方のレンズに対してこれらの球面
に沿って回転駆動する際、その一方のレンズを一端側の
回転支点部を中心として、他端側を回転駆動部によって
回転駆動するようにして、その一方のレンズをガタなく
安定して回転駆動する上に、その一方のレンズの他端側
では、これら一方のレンズと他方のレンズの球面間に介
在された回転ガイドによってその一方のレンズをこれら
の球面に沿って案内するようにして、平凹レンズと平凸
レンズの球面間に隙間を安定して確保しながら、その一
方のレンズをこれら球面に沿って簡単、スムーズ、か
つ、安定して回転駆動することができるようにしたの
で、一方のレンズの大きな回転半径の回転運動の案内を
省スペースで実現することができる上に、レンズ倒れ等
を一方のレンズの球面に沿った回転運動を極めて高精度
に行える。しかも、一方のレンズの一端側を回転支点部
で支持し、一方のレンズの他端側を回転駆動部によって
回転支点部を中心に回転駆動し、更に、その一方のレン
ズの他端側と他方のレンズの球面間に回転ガイドを介在
させる構造は、実施の形態で説明したように、平凹レン
ズと平凸レンズの両方のレンズを直交する２軸方向に回
転駆動することが容易であり、ビデオカメラの手振れ補
正装置等に適用すれば、あらゆる方向の手振れに高精度
に対向できるものである。

【００３９】請求項２記載の頂角可変プリズムは、回転
支点部をピボット軸受で構成したので、一方のレンズを
回転ガイドによって球面に沿って安定して回転させるこ
とができる上に、ピボット軸受の取付け時の方向等の制
限がないことから、組立て等が容易となり、低コスト化
を図ることができる。

【００４０】請求項３の頂角可変プリズムは、回転支点
部の中心とレンズの球面の中心とを結ぶ直線に対してレ
ンズの円周方向に振り分けられた少なくとも２つの回転
ガイドを備えたので、一方のレンズを回転支点部と少な
くとも２つの回転ガイドとによって３点支持又は３点以
上の支持点で安定して支持することができて、その一方
のレンズにレンズ倒れ等を全く発生させることなく、そ
の一方のレンズをロスやガタなく、極めて安定して、高
精度に回転駆動することができる。

【００４１】請求項４の頂角可変プリズムは、回転ガイ
ドによって案内される球面が上記レンズの外周に延長し
て形成された部分球面又はその部分球面に近似する面で
構成されているので、平凹レンズ及び平凸レンズの光透
過領域における球面を傷つけることが全くない。

【００４２】請求項５の頂角可変プリズムは、回転ガイ
ドを何れか一方のレンズに回転自在に取り付け、反対側
のレンズの球面をその回転ガイドに弾性的に圧着する圧
着手段を備えたので、レンズを球面に沿ってロスやガタ
なく極めて安定良く、高精度に回転駆動することができ
る。

【００４３】請求項６の頂角可変プリズムは、一方のレ
ンズの平面の法線に対して所定の角度に傾斜され、か
つ、その一方のレンズの球面の曲率半径の中心を通る回
転中心線上に回転支点を配置したので、回転ガイドと相
俟って球面間に隙間を安定して確保しつつ、一方のレン
ズをスムーズに回転駆動することができる上に、その球
面の曲率半径の中心から長い腕を伸ばして回転支点部を
支持する必要も全くなく、省スペース化を実現できる。

【００４４】請求項７のビデオカメラは、小型、軽量
で、応答性の高い頂角可変プリズムを鏡筒の先端に取り
付けたので、頂角可変プリズムを取り付けたことによる
ビデオカメラの大型、大重量化を防ぎ、ビデオ撮影時の
操作性が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した頂角可変プリズムの実施の形
態における平凸レンズを駆動するレンズ揺動機構を説明
する一部切欠き側面図である。

【図２】同上の平凹レンズを駆動する揺動機構を説明す
る一部切欠き側面図である。

【図３】図１のピボット軸受を説明する断面側面図であ
る。

【図４】図１のピボット軸受と、回転ガイドの一対のベ
アリングとの配置状況を説明する正面図である。

【図５】図４の一対のベアリング部分の詳細を説明する
正面図及び断面平面図である。

【図６】図１のレンズ揺動機構の斜視図である。

【図７】図６のレンズ揺動機構における平凸レンズの揺
動動作を説明する斜視図である。

【図８】同上のレンズ揺動機構の回転支点部を示した斜
視図である。

【図９】同上のレンズ揺動機構の回転駆動部を示した一
部切欠き側面図である。

【図１０】図９の回転駆動部における回転駆動動作を説
明する一部切欠き側面図である。

【図１１】同上のレンズ揺動機構の回転駆動部、回転ガ
イド及び圧着機構を説明する一部切欠き側面図である。

【図１２】同上の回転駆動部におけるモータ、プーリ及
びスチールベルトを示した分解斜視図である。

【図１３】同上のスチールベルトのα巻きを説明する斜
視図である。

【図１４】同上の回転駆動部と圧着機構を説明する分解
斜視図である。

【図１５】手振れ補正装置全体の斜視図である。

【図１６】同上の手振れ補正装置のレンズホルダーの斜
視図である。

【図１７】ビデオカメラの鏡筒先端への同上の手振れ補
正装置の取り付け方法と、回転支点部を説明する一部切
欠き側面図である。

【図１８】ビデオカメラと手振れ補正装置を概略的に示
した分解斜視図である。

【図１９】本発明のレンズ揺動機構の原理を説明する図
面である。

【図２０】本発明のレンズ揺動機構における平凸レンズ
の回転駆動時の面振れの影響を解析する図面である。

【図２１】同上の平凸レンズの回転駆動時の面振れ状況
を説明するグラフである。

【図２２】ビデオカメラの手振れ補正装置を説明する概
略図である。

【図２３】クサビ形プリズムと、平凹レンズ及び平凸レ
ンズの組み合せによる頂角可変プリズムとを説明する図
面である。

【符号の説明】

２は頂角可変プリズム、３は平凹レンズ、３ａは平凹レ
ンズの球面、３ａａは平凹レンズの部分球面、３ｂは平
凹レンズの平面、３ｃは平凹レンズの一端、３ｄは平凹
レンズの他端、４は平凸レンズ、４ａは平凸レンズの球
面、４ａａは平凸レンズの部分球面、４ｂは平凸レンズ
の平面、４ｃは平凸レンズの一端、４ｄは平凸レンズの
他端、５はレンズの球面間の隙間、６は手振れ補正装
置、７はビデオカメラ、８は撮像レンズ、９は鏡筒、１
０は撮像素子、１１はレンズ揺動機構、１２は回転支点
部、１３は回転駆動部、１４は回転ガイド、１６はレン
ズホルダー（シャーシ）、３３はピボット軸受、３８は
ガイド部材、４２は小型直流モータ（小型アクチュエー
タ）、５２はベアリング、５７は圧着機構、６２は圧着
バネ、６３は圧着ローラである。

【手続補正書】

【提出日】平成９年１月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項７

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】請求項７のビデオカメラは、小型、軽量
で、応答性の高い頂角可変プリズムを撮像レンズの光軸
上に取り付けたので、頂角可変プリズムを取り付けたこ
とによるビデオカメラの大型、大重量化を防ぎ、ビデオ
撮影時の操作性が飛躍的に向上する。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】球面どうしで対向された平凹レンズ及び平
   凸レンズと、 上記平凹レンズと平凸レンズの少なくとも一方のレンズ
   を他方のレンズに対してこれらの球面に沿って回転させ
   ることにより、これら平凹レンズと平凸レンズが形成す
   る頂角を可変する手段とを備え、 上記頂角可変手段が、上記一方のレンズの一端側に配置
   された回転支点部と、その一方のレンズの他端側に配置
   された回転駆動部と、上記一方のレンズの他端側に配置
   されて、これら一方のレンズと他方のレンズの球面間に
   介在された回転ガイドとによって構成されたことを特徴
   とする頂角可変プリズム。
2. 【請求項２】上記回転支点部をピボット軸受で構成した
   ことを特徴とする請求項１記載の頂角可変プリズム。
3. 【請求項３】上記回転支点部の中心と上記球面の中心と
   を結ぶ直線に対してレンズ円周方向の振り分けられた少
   なくとも２つの回転ガイドを備えたことを特徴とする請
   求項１又は請求項２記載の頂角可変プリズム。
4. 【請求項４】上記回転ガイドによって案内される球面が
   上記レンズの外周に延長して形成された部分球面又はそ
   の部分球面に近似する面で構成されていることを特徴と
   する請求項１又は請求項２又は請求項３記載の頂角可変
   プリズム。
5. 【請求項５】上記回転ガイドを何れか一方のレンズに回
   転自在に取り付け、反対側のレンズの球面をその回転ガ
   イドに弾性的に圧着する圧着手段を備えたことを特徴と
   する請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４記
   載の頂角可変プリズム。
6. 【請求項６】上記一方のレンズの平面の法線に対して所
   定の角度に傾斜され、かつ、その一方のレンズの球面の
   曲率半径の中心を通る回転中心線上に上記回転支点部を
   配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請
   求項３又は請求項４又は請求項５記載の頂角可変プリズ
   ム。
7. 【請求項７】請求項１又は請求項２又は請求項３又は請
   求項４又は請求項５又は請求項６記載の頂角可変プリズ
   ムを鏡筒の先端に取り付けたことを特徴とするビデオカ
   メラ。