(57)【要約】【課題】簡単な構成によって落下検出に対して防振ユニットを素早く保護状態に移行させる。  【解決手段】光学機器は、固定部２２に対して変位可能な可動部２１，２４と、像振れを低減するために可動部を所定範囲Ｒ内で駆動する駆動手段２３ａ，２３ｂ，２５ａ，２５ｂとを有する防振ユニットを備える。光学機器は、該光学機器の落下移動及び落下移動相当の移動を検出する検出手段２０と、検出手段による該移動の検出に応じて、駆動手段に可動部を所定範囲を超えるように駆動させて該可動部を固定部に対して押し付ける制御手段１８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部に対して変位可能な可動部と、像振れを低減するために前記可動部を所定範囲内で駆動する駆動手段とを有する防振ユニットを備えた光学機器であって、
該光学機器の落下移動及び落下移動相当の移動を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記移動の検出に応じて、前記駆動手段に前記可動部を前記所定範囲を超えるように駆動させて、該可動部を前記固定部に対して押し付ける制御手段とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記移動の方向に応じて、前記固定部における前記可動部の押し付け位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記検出手段は、加速度センサであり、
前記制御手段は、該加速度センサにより検出された加速度が所定値より大きい場合に前記可動部を前記固定部に押し付けることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
【請求項４】
固定部に対して変位可能な可動部と、像振れを低減するために前記可動部を所定範囲内で駆動する駆動手段とを有する防振ユニットを備えた光学機器であって、
該光学機器の落下移動及び落下移動相当の移動を検出する検出手段と、
前記検出手段による前記移動の検出に応じて、前記駆動手段に前記可動部を前記所定範囲を超えるように駆動させて、該可動部を前記固定部に形成された退避スペースに退避させる制御手段とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項５】
前記可動部は、光学素子又は撮像素子であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像振れを低減する防振ユニットを備えたデジタルカメラ、ビデオカメラ、交換レンズ等の光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学機器に落下等による衝撃が加わると、光学機器の動作に障害が発生する可能性がある。例えば、レンズ鏡筒の伸縮機構を有するカメラ（レンズ沈胴式カメラ）では、大きな衝撃によってレンズ鏡筒内に設けられたカム溝とカムピンとの係合が外れると、レンズ鏡筒の伸縮動作や沈胴動作ができなくなる。
【０００３】
このため、例えば特許文献１にて開示されたレンズ沈胴式カメラでは、カメラの落下を検出すると通常の沈胴動作よりも速い速度でレンズ鏡筒を沈胴させ、レンズ鏡筒に衝撃が加わることを回避する。
【０００４】
また、特許文献２にて開示されたレンズ沈胴式カメラでは、レンズ鏡筒を構成する外筒と内筒との間に圧電素子を配置している。カメラの落下を検出した場合に圧電素子が伸長して内筒と外筒をしっかり固定することで、カム溝とカムピンの係合部分に衝撃が加わらないようにする。
【特許文献１】特開２００６−１７７９９１号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１１９８号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カメラや交換レンズには、手振れによる像振れを低減するために防振ユニットが設けられている場合が多い。防振ユニットでは、振動ジャイロ等の振れセンサによって検出された振れに応じて、撮像光学系の一部を構成するレンズ等の光学素子や被写体像を光電変換する撮像素子を変位させることで像振れを低減する。
【０００６】
変位可能な光学素子や撮像素子は、これを保持する保持枠とばね等の弾性部材を介して固定部材によって支えられている。そして、レンズ鏡筒の沈胴時には、保持枠が固定部材に対して変位しないように固定（ロック）する場合が多い。これにより、レンズ沈胴状態でカメラに落下等による衝撃が加わっても光学素子や撮像素子を保護することが可能である。
【０００７】
ただし、レンズ鏡筒を伸長させた状態では、防振動作を行わせるために保持枠を変位可能とする必要がある。したがって、この状態でカメラが落下して衝撃が発生すると、保持枠が、該保持枠の周囲に所定の変位しろ（クリアランス）を介して配置された固定部材に衝突し、光学素子や撮像素子が大きな衝撃を受ける。
【０００８】
特許文献１にて開示されたカメラのように落下を検出することでレンズ鏡筒を沈胴させ、この際に保持枠を固定すれば落下の衝撃から光学素子や撮像素子を保護することができる。しかしながら、レンズ鏡筒の沈胴と保持枠の固定が落下による衝撃の発生に間に合わない可能性が高い。
【０００９】
また、特許文献２にて開示されたカメラと同様に、保持枠と固定部材との間に圧電素子を配置し、落下を検出したときに圧電素子を伸長させることで、光学素子や撮像素子に加わる衝撃を軽減することもできる。しかし、圧電素子やこれを動作させる回路が必要となるため、部品点数や組立工程の増加につながる。
【００１０】
本発明は、簡単な構成によって落下検出に対して防振ユニットを素早く保護状態に移行させることができるようにした光学機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての光学機器は、固定部に対して変位可能な可動部と、像振れを低減するために可動部を所定範囲内で駆動する駆動手段とを有する防振ユニットを備える。そして、光学機器は、該光学機器の落下移動及び落下移動相当の移動を検出する検出手段と、検出手段による該移動の検出に応じて、駆動手段に可動部を所定範囲を超えるように駆動させて該可動部を固定部に対して押し付ける制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、通常の防振動作時に所定範囲内で駆動される可動部を、落下移動又は落下相当の移動が検出されたことに応じて該所定範囲を超えるように駆動して固定部に押し付ける。このため、可動部を通常よりも大きく駆動するだけで、防振ユニットを素早く衝撃から保護可能な状態に移行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１には、本発明の実施例である光学機器としてのレンズ沈胴式デジタルカメラの外観を示す。
【００１５】
カメラ本体１には、パワーボタン１１、モードダイヤル１２、レリーズボタン１５、ズームダイアル１３及びレンズ鏡筒１４が設けられている。レンズ鏡筒１４の内部には、撮像光学系を構成するレンズや絞りとともに、後述する防振ユニットが設けられている。また、カメラ本体１の内部には、撮像光学系によって形成された被写体像を光電変換して画像を生成する撮像素子１７が設けられている。
【００１６】
さらに、カメラ本体１の背面には、不図示の液晶モニタが設けられている。撮像素子１７を用いて生成された画像は液晶モニタに表示される。使用者はこの画像を通じて被写体を確認しながら撮像を行うことができる。
【００１７】
防振ユニットは、カメラ本体１に縦方向（ピッチ方向）及び横方向（ヨー方向）の振れが生じたときに、撮像光学系の一部を構成する光学素子（以下、補正レンズという）を撮像光学系の光軸に対して変位させる。これにより、撮像光学系により形成される被写体像と撮像素子との相対的な変位を抑えて像振れを低減する。
【００１８】
ここで、手持ち撮像においてカメラに加わる手振れは、一般に１〜１０Ｈｚ程度のゆっくりとした振動である。このため、振動ジャイロ（角速度センサ）等の上記周波数範囲に適した検出特性を有する振れセンサ１６を用いてカメラの手振れを検出し、該振れセンサ１６からの信号を用いて防振レンズの駆動量と駆動方向を演算する。そして、演算された駆動方向に演算された駆動量だけ防振レンズを駆動することで、手振れによる像振れを効果的に低減することができる。
【００１９】
図２及び図３には、防振ユニットの構成を示している。図２は防振ユニットを光軸方向から見た図であり、図３は防振ユニットを分解して示している。
【００２０】
これらの図において、２１は補正レンズ、２４は補正レンズ２１を保持する保持枠である。これら保持枠２４と補正レンズ２１により可動部が構成される。保持枠２４には、２つの永久磁石２５ａ、２５ｂがインサート成形により組み込まれている。２４Ａは該保持枠２４の外周面である。
【００２１】
２２は防振ユニットの本体であり、可動部を光軸に対して直交するピッチ方向ｙ及びヨー方向ｘに変位可能に支えるための固定部を構成する。本体２２には、保持枠２４を内側に収容する円形の開口部が形成されている。２２Ａは該開口部の内周面である。本体２２には、２つのコイル２３ａ，２３ｂが取り付けられている。
【００２２】
なお、本体２２は、レンズ鏡筒１４の伸縮動作や沈胴動作とともに光軸方向に移動可能である。
【００２３】
本体２２と保持枠２４との間には、不図示の３つのばね（弾性部材）が配置されており、保持枠２４をピッチ方向ｙ及びヨー方向ｘにおける中心位置の方向に付勢している。また、該３つのばねは保持枠２４の光軸方向の変位を制限している。
【００２４】
２６は保持枠２４に対して本体２２とは反対側に配置され、保持枠２４を覆うカバーである。カバー２６は本体２２にビス止めされる。カバー２６には、２つの永久磁石２５ａ、２５ｂの位置、つまりは保持枠２４のピッチ方向ｙ及びヨー方向ｘでの位置を検出するための磁気センサとしての２つのホール素子２７ａ、２７ｂが組み込まれている。
【００２５】
図１に示した振れセンサ１６として、本実施例では振動ジャイロを用いている。振れセンサ１６は、カメラの電源投入によって検出動作を開始し、カメラの角速度に応じた信号を出力する。角速度を示す信号を２回積分することでカメラの角変位を求めることができ、該角変位に基づいて補正レンズ２１のピッチ方向ｙ及びヨー方向ｘへの駆動量が求められる。そして、該駆動量に応じた電流をコイル２３ａ，２３ｂに流すことで、補正レンズ２１が変位し、像振れが低減される。
【００２６】
図４には、図２におけるＡ−Ａ線での断面におけるコイル２３ｂと永久磁石２５ｂを示している。永久磁石２５ｂは図に示すように着磁されており、磁界の向きは図に破線にて示す方向である。コイル２３ｂに、図に示す向きの電流が流れると、永久磁石２５ｂの着磁境界に対して直交する方向（図中の上下方向）に、永久磁石２５ｂとコイル２３ｂ間の磁力線の相互作用によってローレンツ力が発生する。これにより、保持枠２４及び補正レンズ２１はピッチ方向ｙのうち図中の下方向に移動する。コイル２３ｂに流す電流の方向を逆にすることで、保持枠２４及び補正レンズ２１はピッチ方向ｙのうち図中の上方向に移動する。
【００２７】
同様に、コイル２３ａに電流を流すと、永久磁石２５ａとコイル２３ａ間の磁力線の相互作用によるローレンツ力によって、保持枠２４及び補正レンズ２１はヨー方向ｘに移動する。
【００２８】
保持枠２４の移動量は、保持枠２４を支える前述したばねのばね定数と、上記ローレンツ力により保持枠２４に付与される推力との関係で決まる。このため、コイル２３ａ，２３ｂに流す電流量を制御することで、補正レンズ２１の変位量を制御することができる。
【００２９】
このように、コイル２３ａと永久磁石２５ａによって、保持枠２４及び補正レンズ２１のヨー方向ｘへの駆動手段が、コイル２３ｂと永久磁石２５ｂによってピッチ方向ｙへの駆動手段が構成される。
【００３０】
図９には、防振ユニットの動作（コイル２３ａ，２３ｂへの通電量）に関わる電気回路の構成を示している。１８は振れセンサ１６からのピッチ方向ｙ及びヨー方向ｘでの振れに応じた出力信号に基づいて、コイル２３ａ，２３ｂへの通電量を制御する制御手段としての制御回路である。１９はコイル２３ａ，２３ｂに流す電流を発生させるドライバであり、制御回路１８からの信号に応じてコイル２３ａ，２３ｂに流す電流を増減させたり通電方向を切り換えたりする。制御回路１８には、後述する落下センサ２０（図１参照）から信号も入力される。
【００３１】
以上のように像振れを低減するよう補正レンズ２１及び保持枠２４をピッチ方向ｙ及びヨー方向ｘに変位させるために、保持枠２４の外周面２４Ａと本体２２の開口部の内周面２２Ａとの間には、該変位を許容するクリアランスが設けられている。
【００３２】
図５には、保持枠２４の外周面２４Ａと本体２２の内周面２２Ａとの間に設けられたクリアランスＣを示している。通常の像振れ低減動作（防振動作）時における保持枠２４の駆動範囲（所定範囲：以下、防振駆動範囲という）Ｒを図中に一点鎖線で示す。防振動作時には、保持枠２４の外周面２４Ａがこの防振駆動範囲Ｒ内（所定範囲内）で変位する。
【００３３】
保持枠２４の外周面２４Ａと本体２２の内周面２２Ａとの間に設けられたクリアランスＣは、防振駆動範囲Ｒよりも大きく設定されている。
【００３４】
このようなクリアランスＣが設けられている結果、レンズ鏡筒１４がカメラ本体１から伸長した状態でカメラが落下して床や地面に到達すると、保持枠２４の外周面２４Ａが本体２２の内周面２２Ａに衝突し、補正レンズ２１が衝撃を受ける。
【００３５】
このため、本実施例では、カメラ本体１内に設けられた落下センサ２０によってカメラの落下と落下方向を検出する。落下検出に応じて、制御回路１８は、コイル２３ａ，２３ｂに防振動作時よりも大きな電流値を流し、保持枠２４を防振駆動範囲Ｒを超えて移動させ、本体２２の内周面２２Ａのうち落下方向に応じた位置に保持枠２４の外周面２４Ａを押し付ける（当接させる）。これにより、保持枠２４の外周面２４Ａと本体２２の内周面２２Ａとの間にクリアランスＣがあるままカメラが地面等に衝突した場合に比べて、補正レンズ１が受ける衝撃を軽減することができる。
【００３６】
落下センサ２０としては、加速度センサを使用することができる。この場合、加速度センサを複数用いて、ピッチ、ヨー及び光軸方向の３軸方向の加速度を検出するようにしてもよいし、１チップの加速度センサによって３軸方向の加速度を検出するようにしてもよい。１チップの加速度センサとしては、ピエゾ抵抗素子型３軸加速度センサを用いることができる。
【００３７】
自由落下での加速度αは１Ｇである。このため、加速度センサ（落下センサ２０）で検出された加速度が１Ｇであるときは、制御回路１８は、カメラが落下中と判定する。また、落下ではないが、所定値よりも大きな加速度が検出された場合には、補正レンズ２１に衝撃が加わる可能性が高いので、落下と同じように扱う。例えば、使用者がカメラに取り付けられたストラップを腕に巻いたまま使用者がそれを忘れて腕を振ることで０．７Ｇを超える加速度が検出される場合がある。
【００３８】
このように、本実施例の制御回路１８は、加速度センサ（落下センサ２０）によって所定値よりも大きい加速度が検出された場合に、落下移動又は落下と同じような移動（以下、これを落下移動相当の移動という）がカメラに生じたものと判定する。
【００３９】
落下移動及び落下移動相当の移動を判定する閾値となる加速度（閾値）としては、カメラの重量や防振ユニットの構造によって適切な加速度を設定すればよい。例えば、上述した０．７でもよいし、０．５や０．８でもよい。また、該閾値としての加速度の設定を使用者の操作によって変更できるようにしてもよい。
【００４０】
なお、本実施例では、落下センサ２０として加速度センサを用いるが、加速度センサ以外のセンサであって、落下移動及び落下移動相当の移動の方向を検出可能なセンサ（例えば、圧力センサ）を落下センサとして用いてもよい。
【００４１】
次に、図６のフローチャートを用いて制御回路１８の動作について説明する。
【００４２】
カメラの電源が投入されると（ステップＳ１０１）、制御回路１８は不図示のモータを動作させてレンズ鏡筒１４をカメラ本体１に対して突出する方向に伸長させる（ステップＳ１０２）。これにより、カメラは撮像可能な状態になる（ステップＳ１０３）。また、防振ユニットによる防振動作を開始させる。
【００４３】
続いて、制御回路１８は、落下センサ２０による検出動作を開始する（ステップＳ１０４）。
【００４４】
この後、ステップ１０５にて、制御回路１８は、落下センサ２０によってカメラの落下移動又は落下移動相当の移動が検出されたか否か、すなわち落下センサ２０によって検出された加速度が所定値より大きいか否かを判定する。該移動を検出しないとき（検出加速度が所定値より小さい場合）は、ステップＳ１０６に進み、防振ユニットの防振動作を継続する。
【００４５】
一方、落下移動又は落下移動相当の移動を検出した場合（検出加速度が所定値より大きい場合）は、制御回路１８は、ステップＳ１０７にて、落下センサ２０からの信号に基づいて落下移動又は落下移動相当の移動の方向を検出する。以下の説明において、落下移動又は落下移動相当の移動の方向をまとめて落下方向という。
【００４６】
そして、ステップＳ１０８で、制御回路１８は、保持枠２４の外周面２４Ａが本体２２の内周面２２Ａにおける落下方向に応じた位置に押し付けられる（当接する）ように、ドライバ１９を通じて防振動作時よりもコイル２３ａ，２３ｂに大きな電流値を流す。このように保持枠２４の外周面２４Ａが本体２２の内周面２２Ａに対して押し付けられることで、その後にカメラに加わる衝撃によって保持枠２４の外周面２４Ａが本体２２の内周面２２Ａに衝突し、補正レンズ２１に衝撃が加わることを回避する。
【００４７】
ここで、保持枠２４の外周面２４Ａが当接する本体２２の内周面２２Ａにおける落下方向に応じた位置（以下、当接位置という）について説明する。
【００４８】
図７には、カメラが横倒し状態（フラッシュユニット側が下となった状態）で落下したときの保持枠２４の本体２２への当接位置を示す。また、図８には、カメラが逆さまな状態（レリーズボタン１５やモードダイヤル１２が下となった状態）で落下したときの保持枠２４の本体２２への当接位置を示す。
【００４９】
これらいずれの場合も、保持枠２４の本体２２への当接位置は、本体２２の内周面２４Ａにおけるカメラの落下方向と同じ方向の位置となる。すなわち、制御回路１８は、保持枠２４が落下センサ２０により検出された落下方向と同じ方向において本体２２に対して押し付けられるように、コイル２３ａ，２３ｂへの通電を制御する。
【００５０】
本実施例によれば、カメラの落下移動又は落下移動相当の移動を検出した後、きわめて短時間で保持枠２４の外周面２４Ａを本体２２の内周面２２Ａに押し付けることができる。したがって、レンズ鏡筒の沈胴によって防振ユニットを固定するような方法に比べて高い確率で補正レンズ２１を保護することができる。また、圧電素子等の新たな部品を追加する必要もない。
【００５１】
なお、本実施例では、保持枠２４の外周面２４Ａを本体２２の内周面２２Ａに直接当接させる場合について説明した。しかし、補正レンズ２１への衝撃をより軽減するために、保持枠２４の外周面２４Ａ又は本体２２の内周面２２Ａにゴム等の弾性部材を取り付けた上で、保持枠２４の外周面２４Ａを本体２２の内周面２２Ａに対して押し付けるようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施例では、保持枠を本体に押し付ける場合について説明したが、図１０に示すように、本体２２の内周面２２Ａの一部に凹部を設け、保持枠２４が退避する退避位置（退避スペース）を形成してもよい。落下を検知すると、制御回路１８は、ドライバ１９を通じて防振動作時よりもコイル２３ａ，２３ｂに大きな電流値を流し、保持枠２４を防振駆動範囲外に移動させてその退避位置に退避させる。また、退避位置を形成する凹部内には、ゴム等の弾性部材２９を取り付けるとよい。このような退避位置を設けることで、落下による補正レンズ２１への衝撃の影響を少なくすることができる。
【００５３】
また、本実施例では、補正レンズを変位させて防振動作を行う光学式防振ユニット用いたカメラについて説明したが、同様の構成を、撮像素子を変位させて防振動作を行う防振ユニットを備えたカメラにも適用することができる。すなわち、落下及び落下方向を検出することにより、撮像素子を含む可動部を固定部に対して押し付けることで、撮像素子への衝撃を低減させることができる。
【００５４】
また、本実施例では、振れセンサ１６とは別に落下センサ２０を設けた場合について説明したが、例えば同じ加速度センサを、振れセンサ１６及び落下センサ２０として兼用してもよい。
【００５５】
さらに、本実施例では、レンズ鏡筒とともに防振ユニットを備えたカメラについて説明したが、同様の構成を、撮像光学系及び防振ユニットを備えた交換レンズ（光学機器）に適用することもできる。
【００５６】
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例であるカメラの外観斜視図。
【図２】実施例のカメラに搭載された防振ユニットの正面図。
【図３】上記防振ユニットの分解斜視図。
【図４】図２におけるＡ−Ａ線での部分断面図。
【図５】上記防振ユニットにおける保持枠の外周面と本体の内周面を示す図。
【図６】実施例のカメラの動作を示すフローチャート。
【図７】実施例のカメラが落下したときの保持枠の押し付け方向を示す図。
【図８】実施例のカメラが図７とは別の方向から落下したときの保持枠の押し付け方向を示す図。
【図９】実施例のカメラにおける防振ユニットの関する電気回路構成を示すブロック図。
【図１０】上記防振ユニットにおける本体の内周面に設けた退避位置を説明する図。
【符号の説明】
【００５８】
１  カメラ本体
１４  レンズ鏡筒
１６  振れセンサ
１８  制御回路
２０  落下センサ
２１  補正レンズ
２２  防振ユニットの本体
２３ａ，２３ｂ  コイル
２４  保持枠
２５ａ，２５ｂ  永久磁石
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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