(57)【要約】【課題】衝撃による補正レンズの損傷もしくは破壊を防止可能なカメラ用手ぶれ補正装置を提供する。【解決手段】手ぶれ補正装置は、カメラに装着され撮影操作時手ぶれにより生じるカメラの加速度を検出するセンサと、手ぶれを補正するため、カメラの鏡胴に装着された補正レンズ３と、補正レンズ３を駆動するためのアクチュエータと、センサにより検出されたカメラの加速度に基づいて補正レンズ３の駆動方向及び駆動速度を含む駆動データを求め、且つ求めた駆動データに基づき該アクチュエータを制御するコントローラとを備えている。コントローラは、センサにより検出された加速度が所定の閾値を超えた場合、アクチュエータを制御して補正レンズ３をストッパー部材ＳＴに当てつける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラに装着され、撮影操作時手ぶれにより生じるカメラの加速度を検出するセンサと、
手ぶれを補正するため、カメラの鏡胴に装着された補正レンズと、
該補正レンズを駆動するためのアクチュエータと、
該センサにより検出されたカメラの加速度に基づいて補正レンズの駆動方向及び駆動速度を含む駆動データを求め、且つ該求めた駆動データに基づき該アクチュエータを制御するコントローラとを備えた手ぶれ補正装置において、
前記コントローラは、該センサにより検出された加速度が所定の閾値を超えた場合、該アクチュエータを制御して該補正レンズをストッパー部材に当てつける様にしたことを特徴とする手ぶれ補正装置。
【請求項２】
前記ストッパー部材は、該補正レンズと当接する部分に緩衝材を具備することを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正装置。
【請求項３】
前記コントローラは、該検出された加速度と反対の方向に位置するストッパー部材に該補正レンズを当てつけることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラの撮影操作時手がぶれたことにより生じる撮影画像の乱れ（以下本明細書ではこの現象を手ぶれと呼ぶ場合がある）を補正するための手ぶれ補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からカメラの手ぶれ補正装置が知られており、例えば特許文献１に開示がある。この手ぶれ補正装置は、補正レンズと、アクチュエータと、コントローラと、ランプを備えている。補正レンズは、カメラの手ぶれによる結像面上での像ぶれを相殺するためにレンズ鏡胴に組み込まれている。アクチュエータは、レンズ鏡胴に組み込まれた撮影光学系により形成される被写体像を結像面に対してぶれない方向に補正レンズを移動する。コントローラは、補正レンズによる補正可能範囲を超えた手振れが発生したか否かを判断する。さらにこのコントローラは、補正レンズによる補正可能範囲を超えた手ぶれが発生したと判断された場合に、補正レンズの移動を停止させるようにアクチュエータを制御する。ランプはコントローラによって点灯制御され、補正可能範囲を超えた手ぶれが発生していることを報知する。
【特許文献１】特開平０７‐２６１２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の手ぶれ補正装置は補正レンズによる補正可能範囲を超えた手ぶれが発生した場合、ランプを点灯してこの事実を報知している。この場合手ぶれ補正は範囲を超えているので実際には行われない。実際の使用状態では、手ぶれ等の比較的軽い加速度ばかりでなく、衝撃もしくは落下などによって大きな加速度が加わる場合がある。従来の手ぶれ補正装置は、加速度センサを内蔵しており、カメラに加わる加速度を検出して、補正レンズを駆動し手ぶれ補正を行っている。従来の手ぶれ補正装置は、過大な手ぶれが生じた場合、警告ランプを点灯する機能を備えていた。しかしながら取り扱いの不注意などで、カメラに過大な衝撃が加わる場合もある。この場合、電気的に中立位置に保持されている補正レンズは、衝撃によりレンズの保持機構にぶつかり、損傷もしくは破壊の恐れがある。従来の手ぶれ補正装置は、加速度センサを備えているにも関わらず、衝撃による補正レンズの損傷や破壊の危険性につき、考慮が払われておらず、解決すべき課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は衝撃による補正レンズの損傷もしくは破壊を防止可能なカメラ用手ぶれ補正装置を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、カメラに装着され、撮影操作時手ぶれにより生じるカメラの加速度を検出するセンサと、手ぶれを補正するため、カメラの鏡胴に装着された補正レンズと、該補正レンズを駆動するためのアクチュエータと、該センサにより検出されたカメラの加速度に基づいて補正レンズの駆動方向及び駆動速度を含む駆動データを求め、且つ該求めた駆動データに基づき該アクチュエータを制御するコントローラとを備えた手ぶれ補正装置において、前記コントローラは、該センサにより検出された加速度が所定の閾値を超えた場合、該アクチュエータを制御して該補正レンズをストッパー部材に当てつける様にしたことを特徴とする。
【０００５】
好ましくは前記ストッパー部材は、該補正レンズと当接する部分に緩衝材を具備する。又前記コントローラは、該検出された加速度と反対の方向に位置するストッパー部材に該補正レンズを当てつける。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コントローラはセンサにより検出された加速度が所定の閾値を超えた場合、アクチュエータを制御して補正レンズをストッパー部材に当て付けるようにしている。かかる構成により、取り扱いの不注意などでカメラに過大な衝撃が加わった場合でも、これを速やかに検出して補正レンズをストッパー部材に当て付けるようにしているので、実際に衝撃が加わった時点で補正レンズに損傷や破壊が生じる恐れが無い。この様に本発明は、カメラに衝撃が加わったとき、それを感知し補正レンズを機械的に固定することで余計な外力を受けないようになり、衝撃、振動、落下などに強いカメラを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる手ぶれ補正装置を組み込んだカメラ用鏡胴を示す模式図である。この模式図を参照して、本発明にかかるカメラ用手ぶれ補正装置の基本的な原理を説明する。（Ａ）に示すように、カメラ用の鏡銅は、ＡＦレンズ１、ズームレンズ２及びその間に装着された手ぶれ補正レンズ３とからなり、光軸に沿って配列されている。被写体から発した光は、矢印で示すようにＡＦレンズ１、手ぶれ補正レンズ３及びズームレンズ２を通って、倒立像として撮像面に結像する。この撮像面は、デジタルカメラの場合撮像素子の受光面であり、銀塩カメラの場合フィルムである。
【０００８】
（Ｂ）は撮影操作時に手ぶれが生じた場合の状態を表している。手ぶれがあると、被写体から発した光が鏡銅の光軸方向からずれるため、撮像面に結像した倒立像が、（Ａ）に示した本来の到達点からずれてしまう。矢印で示す様にこのずれが手ぶれになる。露光動作中に現れる倒立像のずれが結果的に撮像さてしまうため、画質に乱れが生じる。
【０００９】
（Ｃ）は、この手ぶれを補正するために、手ぶれ補正レンズ３を駆動した結果を表している。手ぶれ補正装置は、予め加速度センサにより検出したカメラの移動情報に基づいて手ぶれ補正レンズ３の駆動方向及び駆動速度を含む駆動データを求める。手ぶれ補正装置のコントローラは、この求めた駆動データに基づいてアクチュエータを制御し、手ぶれ補正レンズ３をシフト移動して、手ぶれの影響を除いている。図示する様に、手ぶれ補正レンズ３を所定の方向にシフト移動することで、被写体から発した光が折れ曲がり、本来の到達点に光が届くようにしている。これにより露光動作中手ぶれがあっても、撮像面上の倒立像の位置にずれが生じないため、クリアな画像が得られる。
【００１０】
図２は、本発明にかかる手ぶれ補正装置の全体構成を示すブロック図である。図示するように、本発明にかかる手ぶれ補正装置は、基本的に加速度センサ４と補正レンズ３とアクチュエータ５とコントローラ６とで構成されている。加速度センサ４はカメラに装着され、撮影操作時手ぶれにより生じるカメラの移動を検出する。図示の実施形態では、この加速度センサは一対のジャイロセンサからなり、カメラの移動情報として互いに直交する方向の角速度変化であるヨーイング成分とピッチング成分を検出している。カメラに外力（加速度）が加わると、角速度成分が変化し、ジャイロセンサ４はこれを検出している。従ってジャイロセンサ４はカメラに加わる加速度を検出することが出来る。検出されたヨーイング情報は第１のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ１）を通してコントローラ６に入力される。ピッチング情報は第２のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ２）を通って同じくコントローラ６に入力されている。
【００１１】
補正レンズ３は手ぶれを補正するため、カメラの鏡銅に装着されている。図示の例では、この補正レンズ３は基板１０に保持された状態で、カメラの鏡銅（図示せず）に装着されている。アクチュエータ５はこの基板１０に搭載された補正レンズ３を駆動する。図示の例では、このアクチュエータ５は２つの部分に分かれている。左側のアクチュエータ５は基板１０に搭載されたコイルと、その下に固定配置されたマグネットとで構成されている。右側のアクチュエータ５は同じく基板１０に搭載されたコイルとその下に固定配置されたマグネットとで構成されている。左右のアクチュエータ５は、マグネットの着磁方向が直交している。これにより左右のアクチュエータ５の駆動方向が互いに直交している。この結果、一対のアクチュエータ５で補正レンズ３を二次元方向に駆動可能である。コントローラ６は、センサ４により検出されたカメラの移動情報に基づいて補正レンズ３の駆動方向及び駆動速度を含む駆動データを求め、且つ求めた駆動データに基づきアクチュエータ５を制御する。図示の例では、このコントローラ６は３２ｂｉｔ２０ＭＨｚのマイクロコンピュータ（マイコン）からなり、補正レンズ駆動用のドライバＩＣ７を介してアクチュエータ５を駆動している。なお、アクチュエータ５を構成する基板１０の上にはＨａｌｌ素子が取り付けられており、位置検出サーボ回路８を介してコントローラ６にフィードバックされている。
【００１２】
引き続き図２を参照して、本手ぶれ補正装置の電気的な動作を詳細に説明する。上述したように、補正レンズ３を搭載する基板１０には一対のＨａｌｌ素子が取り付けてある。Ｈａｌｌ素子及びコイルを搭載した基板１０の裏側には、マグネットが固定設置されている。補正レンズ３を駆動すると、Ｈａｌｌ素子がそれぞれ対応するマグネットの上を移動するので、出力が生じる。Ｈａｌｌ素子からは、補正レンズ３の移動によりリニアな出力が出るように設定されている。ここで位置検出サーボ回路８とドライバＩＣ７は、コントローラ６と接続し、フィードバックループを構成している。かかる構成により、Ｈａｌｌ素子の出力が、コントローラ６で設定された目標電圧となるように、ドライバＩＣ７を介してアクチュエータ５を構成する一対のコイルに電流を流すようになっている。これにより一対のコイルは矢印で示したように垂直方向及び水平方向に移動可能で、その制御はコントローラ６からドライバＩＣ７に供給される出力電圧によって決まる。したがって本手ぶれ補正装置は、コントローラ６により出力された電圧で補正レンズ３が設定された位置に停止する。その位置を確認するため、コントローラ６は位置検出サーボ回路８から出力されたＨａｌｌ電圧を、モニターしている。
【００１３】
図３は、図２に示した手ぶれ補正装置のアクチュエータ周りの具体的な構成を示す平面図及び側面図である。図示するように本手ぶれ補正装置は、ベース板４０を用いて組み立てられており、その上にアクチュエータを介して補正レンズ３が搭載されている。ベース板４０は基本的に円盤型であり、カメラの光軸と直交した状態で、鏡胴内に装着されている。ベース板４０にはｘ磁石５１とｙ磁石６１が埋め込まれている。一対のｘ磁石及びｙ磁石はアクチュエータの一部を構成すると共に、ホールセンサ（Ｈａｌｌ素子）に対する磁場を与えている。
【００１４】
ベース板４０の上にはｘ（左右）ステージ５０が搭載されている。このｘステージ５０はベース板４０の上で一対のｘ１軸及びｘ２軸によって支持されており、ｘ方向（図面では左右方向）に移動可能となっている。
【００１５】
このｘステージ５０にはｘ磁石５１と対向するようにｘホールセンサ５３が取り付けられている。ｘホールセンサ５３はｘステージ５０の移動に伴ってｘ磁石５１の上を相対的に移動する。この時ｘホールセンサ５３を横切る磁束に変化が生じるため、ｘホールセンサ５３はｘステージ５０のｘ軸方向に沿った移動を検出している。
【００１６】
ｘステージ５０にはｘコイル５２もｘ磁石５１と対向するように配されている。このｘコイル５２はｘ磁石５１と組み合わせることでアクチュエータを構成しており、ｘステージ５０をｘ軸方向に駆動する。具体的にはｘコイル５２に通電すると磁束が生じｘ磁石５１との間で磁力が現れ、これによりｘステージ５０がｘ軸方向に移動する。
【００１７】
ｘステージ５０の上にｙ（上下）ステージ６０が搭載されている。具体的にはｘステージ５０に取り付けられた一対のｙ１軸及びｙ２軸に対して摺動可能にｙステージ６０が取り付けられている。これによりｙステージ６０は上下方向（ｙ軸方向）に移動可能となっている。以上に説明したベース板４０、ｘステージ５０及びｙステージ６０が、図２に示した基板１０に相当している。
【００１８】
ｙステージ６０にはｙホールセンサ６３が搭載されており、ベース板４０側のｙ磁石６１と対向配置している。これによりｙホールセンサ６３はｙステージ６０のｙ軸方向に沿った位置を検出できる。加えてｙコイル６２がｙステージ６０に搭載されており、ベース板４０側のｙ磁石６１と対向配置している。一対のｙコイル６２とｙ磁石６１とでアクチュエータを構成しており、ｙコイル６２に通電することでｙステージ６０はｙ軸方向に沿って移動可能である。
【００１９】
補正レンズ３はｙステージ６０に搭載されている。前述したようにこのｙステージ６０はｘステージ５０に対してｙ１軸及びｙ２軸によって取り付けられており、ｙ方向に移動可能となっている。またｘステージ５０はベース板４０に対してｘ１軸及びｘ２軸によって取り付けられており、ｘ方向に移動可能となっている。ｙステージ６０にはアクチュエータとなるｙコイル６２と位置センサとなるｙホールセンサ６３が取り付けられている。ｘステージ５０には同じくアクチュエータとなるｘコイル５２と位置センサとなるｘホールセンサ５３が取り付けられている。ベース板４０には一対のｘ磁石５１とｙ磁石６１が組み込まれている。ｘコイル５２に通電することでｘ軸方向（左右方向）に補正レンズ３を所定の速度及び所定の位置に移動させることが出来る。またｙコイル６２に通電することで補正レンズ３をｙ方向（上下方向）に沿って所定の速度で所定の位置に移動させることが出来る。手ぶれセンサで検出した手ぶれをキャンセルするように、補正レンズ３をｘ軸方向及びｙ軸方向に駆動することで、手ぶれ補正を行うようになっている。
【００２０】
この時補正レンズ３の駆動をサーボコントロールするため、レンズ位置を検出している。補正レンズ３のｙ方向位置はｙホールセンサ６３で検出し、ｘ方向位置はｘホールセンサ５３で検出している。ｙステージ６０に搭載されたｙホールセンサ６３は移動中ｙ磁石６１の磁束密度の変化を検知することで補正レンズ３のｙ方向位置をモニターしている。同様にｘホールセンサ５３はｘステージ５０に搭載された状態で移動中ｘ磁石５１が発生する磁束密度の変化を検知することで補正レンズ３のｘ方向位置をモニターしている。
【００２１】
本発明の特徴事項として、ｘステージ５０を支持する一対の軸の内、少なくとも一方のｘ１軸にストッパーＳＴが取り付けられている。同様に、ｙステージ６０を支持する一対の軸の内、少なくとも一方のｙ２軸にストッパー部材ＳＴが設けられている。手ぶれ補正装置のコントローラは、加速度センサにより検出された加速度が所定の閾値を超えた場合、アクチュエータを制御して補正レンズ３をストッパー部材ＳＴに当て付けるようにしている。このストッパー部材ＳＴは、補正レンズ３と当接する部分に配された緩衝材からなる。コントローラは、検出された加速度と反対の方向に位置するストッパー部材ＳＴに補正レンズ３を当て付ける。この様に本発明は、カメラに衝撃が加わったとき、それを感知し補正レンズ３を機械的に固定することで、余計な外力が加わらないようになり、衝撃、振動、落下などに強いメカ機構が得られる。
【００２２】
図４は、図２及び図３に示した本発明にかかる手ぶれ補正装置の動作説明に供するタイミングチャートである。このタイミングチャートは、ジャイロセンサの出力変化に合わせて、補正レンズの移動態様を表している。ジャイロセンサは時間の経過と共にカメラに加わる角速度の変化（加速度）を表す信号を出力しており、加速度の方向を±の記号で表してある。これと時間軸ｔを合わせて、補正レンズの移動量及び移動方向を表している。補正レンズは通常中立位置（ゼロ）に維持されており、これを基準として＋方向もしくは−方向に駆動される。なお＋方向の極限に＋方向のメカストッパーが配され、−方向の極限に−メカストッパーが配されている。
【００２３】
図４のタイミングチャートに示すように、手ぶれ補正をまだかけていない通常時は、ジャイロセンサの出力が変動しても、補正レンズはアクチュエータによって中立位置に保持されている。但しこの場合でも、カメラに搭載されたジャイロセンサは動作しており、常に検出出力はモニターされている。
【００２４】
続いてシャッタチャンスになると手ぶれ補正がスタートし、ジャイロセンサの出力はＢＰＦによって増幅されたあと、コントローラ６に供給される。コントローラはジャイロセンサからの出力に応じてアクチュエータを制御して、手ぶれを相殺する方向に補正レンズを駆動する。カメラのシャッタ操作（撮像動作）が完了すると、手ぶれ補正モードが解除になり、補正レンズは中立位置に復帰する。
【００２５】
この後衝撃や落下などでカメラに急激な加速度が加わると、ジャイロセンサから閾値Ｖｔｈを超える検出出力が生じる。この場合コントローラは直ちにアクチュエータに指示を出して補正レンズをストッパー部材に当て付ける。その後所定の設定時間が経過したら補正レンズは中間位置に戻る。この様にして補正レンズを衝撃による破壊から防ぐことが出来る。
【００２６】
図５は、本発明にかかる手ぶれ補正装置の制御系を示す回路図である。図示するように本手ぶれ補正装置の回路は、ｘ方向の制御を行うｘ系とｙ方向に沿った制御を行うｙ系とに分かれている。図５では各回路要素の参照番号にｘまたはｙの添え字を付けて、ｘ系とｙ系とを区別している。
【００２７】
本手ぶれ補正装置は手ぶれセンサ（図示せず）からの入力を受け入れるカメラｘ，ｙ角速度検出回路１０４ａを備えている。このカメラｘ，ｙ角速度検出回路１０４ａには駆動演算回路１０９が接続されている。この駆動演算回路１０９はＣＰＵもしくはマイクロコンピュータ（マイコン）からなり、手ぶれ補正装置の制御部もしくはコントローラの主要部を構成している。駆動演算回路１０９には記憶回路１０７が接続しており、手ぶれ補正装置の制御に必要な各種のデータを格納している。
【００２８】
この駆動演算回路１０９にはｙ系とｘ系に分かれたサーボ回路が接続している。まずｙサーボ系であるが、ｙ駆動指示回路１１０ｙとｙ差動回路１１１ｙとｙ増幅回路１１２ｙとｙアクチュエータ駆動回路１１３ｙとｙコイル６２とｙホールセンサ６３とｙ検出回路１１４ｙとで構成されている。図示しないがｙコイル６２には磁石が対向配置している。ｙアクチュエータ駆動回路１１３ｙはｙコイル６２に通電することで、補正レンズをｙ方向に駆動する。またｙホールセンサ６３もベース板に埋め込まれた磁石に対向配置しており、補正レンズのｙ方向に沿った移動に応じて検出出力をｙ検出回路１１４ｙ側に出力する。
【００２９】
かかる構成において、駆動演算回路１０９はｙ駆動指示回路１１０ｙに対してｙ方向に沿った補正レンズの移動量を指示する。ｙ差動回路１１１ｙはｙ駆動指示回路１１０ｙから出力されるｙ方向移動量とｙ検出回路１１４ｙから出力される検出結果が一致するまでｙアクチュエータ駆動回路１１３ｙ側に駆動信号を供給する。実際にはこの駆動信号はｙ増幅回路１１２ｙを介してｙアクチュエータ駆動回路１１３ｙに供給される。この様なサーボ回路もしくはフィードバック回路により、駆動演算回路１０９で演算したｙ方向位置に到達するまで補正レンズをｙ方向に駆動する。
【００３０】
ｘサーボ系も同様な構成となっており、ｘ駆動指示回路１１０ｘ、ｘ差動回路１１１ｘ、ｘ増幅回路１１２ｘ、ｘアクチュエータ駆動回路１１３ｘ、ｘコイル５２、ｘホールセンサ５３及びｘ検出回路１１４ｘとで構成されている。駆動演算回路１０９はカメラｘ，ｙ角速度検出回路１０４ａからの出力及び記憶回路１０７に記憶されたデータに基づいてｘ方向の補正レンズ移動量を算出し、ｘ駆動指示回路１１０ｘに対応する指示を出す。ｘ差動回路１１１ｘはｘ駆動指示回路１１０ｘ側からの出力とｘ検出回路１１４ｘ側からの出力が一致するまで駆動信号をｘ増幅回路１１２ｘを介してｘアクチュエータ駆動回路１１３ｘに供給する。ｘコイル５２はｘアクチュエータ駆動回路１１３ｘから通電を受け、ｘステージをｘ方向に沿って移動する。ｘホールセンサ５３はｘステージの位置をモニターしｘ検出回路１１４ｘはそのモニター結果をｘ差動回路１１１ｘにフィードバックしている。
【００３１】
特徴事項として検出出力比較回路１０８が駆動演算回路１０９に出力している。カメラに急激な加速度が加わった場合、ジャイロセンサの大きな出力が発生し、カメラｘ，ｙ角速度検出回路１０４ａを介して、駆動演算回路１０９に入力される。このとき検出出力比較回路１０８は、予め格納された閾値Ｖｔｈと角速度検出回路１０４ａからの出力を比較して、検出結果が閾値よりも大きい場合、直ちに駆動演算回路１０９にその比較結果を通知する。駆動演算回路１０９は検出された角速度の方向に従い、ｙ駆動指示回路１１０ｙ及びｘ駆動指示回路１１０ｘのいずれか一方もしくは両方に、補正レンズをストッパー部材に当て付ける信号を出力する。これに応じてｙアクチュエータ駆動回路１１３ｙまたはｘアクチュエータ駆動回路１１３ｘが動作し、補正レンズをストッパー部材に当接させる。その後設定された時間が経過したら駆動演算回路１０９は解除指令を出し、補正レンズを中立位置に戻す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明にかかる手ぶれ補正装置の原理を示す模式図である。
【図２】本発明にかかる手ぶれ補正装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】本発明にかかる手ぶれ補正装置のアクチュエータ周りを示す模式的な平面図及び側面図である。
【図４】本発明にかかる手ぶれ補正装置の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図５】本発明にかかる手ぶれ補正装置の制御系を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
３・・・手ぶれ補正レンズ、４・・・ジャイロセンサ、５・・・アクチュエータ、６・・・コントローラ、ＳＴ・・・ストッパー部材
【図１】
2008244534.tif 000003
【図２】
2008244534.tif 000004
【図３】
2008244534.tif 000005
【図４】
2008244534.tif 000006
【図５】
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