説明

光学機器および交換レンズ

【課題】 像ぶれ補正光学系およびウォブリング用光学系を備える光学機器において、機器の小型化を図り、更に像ぶれ補正光学系の規制状態に関係なくウォブリングを行うことを可能にする。
【解決手段】 像ぶれ補正レンズのロック部材とウォブリングレンズを駆動するためのカム環をロックモータで駆動させ、ロック部材のロック状態に関わらずウォブリング動作を行うことが可能なようにカム溝に複数の領域を設け、像ぶれ補正レンズを駆動するモータとロックモータの制御を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、像ぶれを検出し補正する機能を搭載し、更に光軸方向に駆動しピントを自動調整する光学系を搭載した光学機器および交換レンズに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、高画質な静止画撮影が可能で動画撮影可能なデジタルカメラが益々要求されている。高画質な静止画撮影を行う機能として、撮影時の像ぶれを検出し補正する像ぶれ補正機能、更に静止画撮影やライブビュー、動画撮影用に対応した合焦システム(以下AF)を搭載したデジタルカメラが普及している。
【0003】
像ぶれ補正機能を搭載したカメラには、像ぶれ補正用レンズ(以下、防振用レンズ)を光軸に直交する方向にシフトさせることで像ぶれを補正するものがある。このような像ぶれ補正機能を搭載したものは、像ぶれ補正機能を使用しない場合に、防振用レンズを所定の位置に保持するロック機構が設けられていることが多い。
【0004】
特許文献1には、フォーカスレンズもしくはズームレンズと防振用レンズを係合させることで防振用レンズの駆動を規制することが開示されている。
【0005】
また、特許文献2には、光学保護手段を起動させる駆動手段と防振用レンズの駆動を規制する規制手段の駆動手段を一つにすることで、省スペース化を行うことが開示されている。
【0006】
また、ライブビューや動画撮影時には、フォーカスレンズを少しずつ駆動して出力画像のコントラストがピークとなる位置にレンズを位置決めするコントラストAFと呼ばれる合焦方法を使用するものもある。このような合焦方法を使用するものでは、動画撮影では常にピントを合わせるために、ピント方向を検出する微小駆動(以下ウォブリング)を行いながら、コントラストAFを用いて合焦を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2001−004897号公報
【特許文献2】特開2008−197462号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、防振用レンズのロック機構とウォブリングを行うための機構を別々に搭載すると、装置が大型化する。
【0009】
また、防振用レンズがロックであるかアンロックであるかに関わらず、ウォブリングを行える必要がある。しかし、特許文献1では、防振用レンズの駆動を規制して撮影する場合は、フォーカスレンズもしくはズームレンズの位置が固定されてしまうのでウォブリングを行うことができない。また、特許文献2では、バリアを閉じることで防振用レンズのロックが行われるので、ロックされている場合は撮影することができない。
【0010】
そこで本発明は、像ぶれ補正光学系およびウォブリング用光学系を備える光学機器において、機器の小型化を図り、更に像ぶれ補正光学系の規制状態に関係なくウォブリングを行うことを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の光学機器は、像ぶれを補正するための第1光学部材と、前記第1光学部材を光軸方向とは異なる方向に移動させる第1駆動手段と、前記光軸回りに回転することで前記第1光学部材の移動を許可または制限する制限部材と、ウォブリングを行うための第2光学部材と、前記第2光学部材に設けられた突起部と、前記突起部と係合する溝を有し、前記突起部と前記溝とが係合した状態で前記光軸回りに回転することで前記第2光学部材を前記光軸方向に移動させる環状部材と、前記制限部材と前記環状部材とを前記光軸回りに回転させる第2駆動手段と、前記第1および第2駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記溝は、前記第2駆動手段により前記制限部材と前記環状部材とを回転させたときに、前記第1および第2光学部材の移動を制限する第1領域と、前記第1光学部材の移動を許可し前記第2光学部材の移動を制限する第2領域と、前記第1および第2光学部材の移動を許可する第3領域とを含み、前記制御手段は、前記突起部が前記第3領域に位置するときに前記第1駆動手段によって前記第1光学部材の移動を許可または制限することを特徴とする。
【0012】
さらに、本発明の交換レンズは、像ぶれを補正するための第1光学部材と、前記第1光学部材を光軸方向とは異なる方向に移動させる第1駆動手段と、前記光軸回りに回転することで前記第1光学部材の移動を許可または制限する制限部材と、ウォブリングを行うための第2光学部材と、前記第2光学部材に設けられた突起部と、前記突起部と係合する溝を有し、前記突起部と前記溝とが係合した状態で前記光軸回りに回転することで前記第2光学部材を前記光軸方向に移動させる環状部材と、前記制限部材と前記環状部材とを前記光軸回りに回転させる第2駆動手段と、前記第1および第2駆動手段を制御する制御手段と、を備え、前記溝は、前記第2駆動手段により前記制限部材と前記環状部材とを回転させたときに、前記第1および第2光学部材の移動を制限する第1領域と、前記第1光学部材の移動を許可し前記第2光学部材の移動を制限する第2領域と、前記第1および第2光学部材の移動を許可する第3領域とを含み、前記制御手段は、前記突起部が前記第3領域に位置するときに前記第1駆動手段によって前記第1光学部材の移動を許可または制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
像ぶれ補正光学系およびウォブリング用光学系を備える光学機器において、機器の小型化を図り、更に像ぶれ補正光学系の規制状態に関係なくウォブリングを行うことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態に係るカメラシステムの構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施形態に係る像ぶれ補正レンズロック機構及びウォブリングレンズ駆動機構の透視図である。
【図3】本発明の実施形態に係るウォブリングレンズ駆動機構の分解図である。
【図4】本発明の実施形態に係る像ぶれ補正レンズロック機構の分解図及び集合図である。
【図5】本発明の実施形態に係るロック機構の状態図である。
【図6】本発明の実施形態に係る交換レンズ側の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、カメラ本体101と交換レンズ102とからなるカメラシステムの構成例を示す。被写体からの撮影光束は、交換レンズ102の撮影光学系を通り、撮影光学画像として撮像部(CCDやCMOS)103面上に結像する。その撮影光学画像は、撮像部103によって光電変換され撮像信号となる。
【0016】
タイミングジェネレータ104は、撮像部103の蓄積動作、読み出し動作及びリセット動作などを制御する。ゲインコントロール回路105は、撮像部103の蓄積電荷ノイズを低減するCDS回路(2重相関サンプリング回路)、及び撮像信号を増幅する。A/D変換器106は、増幅された撮像信号をアナログからデジタルの画像データへ変換する。
【0017】
映像信号処理回路107は、A/D変換器106でデジタル化された画像データに、フィルタ処理、色変換処理及びガンマ処理などを行う。映像信号処理回路107で信号処理された画像信号は、LCD108に表示されたり、着脱可能なメモリカード109に記録されたりする。
【0018】
操作部110は、カメラメインスイッチや、動画/静止画撮影モードの設定や、動画の録画、静止画撮影を行うためのスイッチ類である。
【0019】
カメラシステム制御用MPU111は、上記動作を制御するほか、インターフェース回路112を介して、交換レンズ102側のレンズMPU113(制御手段)と相互に通信する。この通信では、交換レンズ102へフォーカス駆動命令を送信したり、動画/静止画撮影モードの状態、像ぶれ補正モードの状態、録画中、撮影中などの動作状態などのデータを送受信したりする。
【0020】
交換レンズ102には、撮影光学系の一部として、フォーカスレンズ114、像ぶれ補正レンズ115(第1光学部材)、絞り116、ウォブリングレンズ130(第2光学部材)が配置されている。
【0021】
フォーカスレンズ114は、レンズMPU113からの制御信号によりフォーカス制御回路117及びフォーカスレンズ駆動用モータ118を介して駆動される。フォーカス制御回路117には、フォーカスレンズ駆動回路のほか、フォーカスレンズの移動に応じたゾーンパターン信号やパルス信号を出力するフォーカスエンコーダなども含まれている。
【0022】
像ぶれ補正レンズ115は、像ぶれ補正制御回路119、リニアモータ120(第1駆動手段)を介して駆動される。像ぶれ補正では、まず回転振れを検出する角速度センサ121の振れ信号がレンズMPU113に入力される。そして、レンズMPU113は、補正レンズ駆動目標信号を算出し、この補正レンズ駆動目標信号と補正レンズ位置検出部122から出力される補正レンズ位置信号との差に応じた駆動信号を像ぶれ補正制御回路119に出力する。像ぶれ補正は、このように補正レンズ位置検出部122から出力される補正レンズ位置信号を像ぶれ補正制御回路119にフィードバックすることで行われる。補正レンズ位置検出部122としては、例えば、磁石と磁気検出素子を組み合わせたものや、発光素子と受光素子を組み合わせたもの等を用いることができる。
【0023】
像ぶれ補正を行わないときは、レンズMPU113からの制御信号によりロック・ウォブリング制御回路123及びロックモータ124(第2駆動手段)を介してロック部材131(制限部材)が駆動され補正レンズがロックされる。更に、ウォブリングレンズ130はレンズMPU113からの制御信号によりロック・ウォブリング制御回路123及びロックモータ124とウォブリングレンズ駆動部材128を介して駆動される。
【0024】
ロック・ウォブリング制御回路123は、ロック部材131とウォブリングレンズ130の駆動回路の他にロックモータ124、ロック部材131、ウォブリングレンズ駆動部材128、それぞれの駆動量を出力するエンコーダ及びセンサ等を含む。更に、ロック・ウォブリング制御回路には、ロック部材131及びウォブリングレンズ駆動部材128の位置を検出するインタラプタ及びセンサ等も含まれる。
【0025】
レンズMPUは、ロックモータ124の駆動量及び回転方向を変化させることより、ロック部材131とウォブリングレンズ130の駆動を制御している。
【0026】
絞り116は、レンズMPU113からの制御信号により絞り制御回路125及び絞り駆動モータ126を介して駆動される。
【0027】
スイッチ127は、像ぶれ補正ON/OFF選択用スイッチ及び、オートフォーカスとマニュアルフォーカス選択スイッチである。
【0028】
次に、本発明のウォブリングレンズ駆動ユニット129と、像ぶれ補正レンズ115をロックするロック機構に関する構成について説明する。
【0029】
まず、ウォブリングレンズ駆動ユニット129について説明する。図2は、図1に示した本発明の像ぶれ補正ユニット132とウォブリングレンズ駆動ユニット129の透視図である。また、図3はウォブリングレンズ駆動ユニット129の分解図であり、図4は像ぶれ補正ユニット132の分解図及び集合図である。
【0030】
図2及び図3に示されるウォブリングレンズ枠203は、カム溝204およびカム溝207とコロ205(突起部)を介してカム環201(環状部材)及び固定筒202と係合している。そして、カム環201が光軸周方向に回転することにより、カム環201のカム溝204及び固定筒202のカム溝207に合わせて光軸方向に駆動もしくは静止する。さらに、固定筒202に設けられたコロ208は、カム環201に周方向に延びるように形成されたガイド溝206に係合する。コロ208とガイド溝206との係合により、カム環201は固定筒202に対して光軸方向における定位置にて光軸回りに回転可能となる。
【0031】
カム環201は、像ぶれ補正レンズ115の駆動をロックするロック部材131を駆動させるロックモータ124とギア等で係合されていて、ロックモータ124によって駆動される。また、カム環201とロック部材131とを接着や接合等によって一体化することで、ロックモータ124によって駆動される構成でもよい。これにより、カム環201とロック部材131とは、ロックモータ124の駆動によって一緒に回転する。
【0032】
次に、像ぶれ補正レンズ115をロックするロック機構について説明する。
図2及び図4(a)、図4(b)に示されるロック部材131が光軸周方向に駆動し、像ぶれ補正レンズを支持する像ぶれ補正レンズ枠303の突起部305とロック部材131が接触する事により像ぶれ補正レンズ枠303をロックする。
【0033】
図5(a)、図5(b)は、ロック機構を光軸方向から見た図である。図5(a)は補正レンズ枠303をロック部材131にてロックしている状態である。また図5(b)は補正レンズ枠303の駆動を許可(ロック解除)している状態である。ロック部材131は、ロックモータ124とギア等で係合されていて、ロックモータ124によって駆動される。ロックモータ124は、ステッピングモータ等を用いることができる。
【0034】
以上がウォブリングレンズ駆動ユニット129と像ぶれ補正レンズ115をロックするロック機構に関する構成についての説明である。
【0035】
次に、ロック部材131とカム環201の駆動について説明をする。
【0036】
カム環201とウォブリングレンズ枠203を係合するコロ205が第1領域に位置する状態のときは、図5(a)に示す位置にロック部材が存在する。またカム環201を、図2に示す周方向Aに回転させた場合は、図5(a)に示すA方向(反時計周り)にロック部材131は回転し、図2に示す周方向Bに回転させた場合は、図5(a)に示すB方向(時計周り)にロック部材131は回転する。
【0037】
コロ205が第1領域に位置する状態では、カム溝204はカム環201の回転方向と平行になっているため、第1領域の範囲でカム環201を回転させてもウォブリングレンズ枠203は光軸方向には駆動しない。また、図5(a)のようにロック部材131と突起部305は接触しており、像ぶれ補正レンズ枠303はロックされた状態となる。つまり、第1領域において像ぶれ補正レンズ115およびウォブリングレンズ130の駆動は制限された状態となる。
【0038】
コロ205が第2領域に位置する状態では、ロック部材131は図5(b)の状態である。この状態では、ロック部材131は突起部305と接触していないので第2領域の範囲でカム環が移動しても像ぶれ補正レンズ枠303はロックされず、像ぶれ補正可能である。また、コロ205が第2領域に位置する状態では、カム溝204はカム環201の回転方向と平行になっているため、第2領域の範囲でカム環201を回転させてもウォブリングレンズ枠203は光軸方向には駆動しない。つまり、第2領域において、像ぶれ補正レンズ115の駆動は許可され、ウォブリングレンズ130の駆動は制限された状態となる。
【0039】
コロ205が第3領域に位置する状態では、ロック部材131は図5(c)のように矢印の領域で駆動する。この際、ロック部材131は突起部305と接触していないので、第3領域の範囲でカム環が移動しても像ぶれ補正レンズ枠303はロックされず、像ぶれ補正可能である。また、コロ205が第3領域に位置する状態では、ウォブリングレンズ枠203はカム環201の回転に応じてカム溝204に沿って光軸方向に駆動する。そのため、カム環201を回転させることでウォブリングを行うことが可能である。つまり、第3領域において、像ぶれ補正レンズ115およびウォブリングレンズ130の駆動は許可された状態となる。
【0040】
また、角速度センサ121からの振れ信号を用いずに補正レンズの補正目標信号を一定値とすることで、リニアモータ120によって、像ぶれ補正レンズ枠303を電気的にロックすることができる。また、補正レンズ位置検出部122での検出結果が一定となるようにリニアモータ120を制御することで、像ぶれ補正レンズ115が一定の位置に維持されるようにしてもよい。コロ205が第3領域に位置する状態のときリニアモータ120によって像ぶれ補正レンズ枠303をロックし、その状態でウォブリングを行うことが可能となる。
【0041】
このように、ロックモータ124の駆動量及び駆動方向に応じてロック機構及びウォブリングレンズの状態を変化させることが可能となる。ロックモータ124によってカム環201を駆動することで、ロック機構とウォブリングレンズという異なる対象物の駆動を制御することができるため、機器の小型化を図ることが可能となる。
【0042】
ロックモータ124をステッピングモータとしたとき、例えば、第2領域から第1領域への駆動は、突起部305とロック部材131が干渉することで負荷が増し、ロックを完了するまでに大きなトルクが必要となる場合がある。そのような場合は、確実にロックを行うために、ステッピングモータの励磁方法を2相駆動で行う構成にすればよい。また、領域3でウォブリング駆動を行う際には、1−2相駆動やマイクロステップ駆動でステッピングモータを励磁する構成にすれば、より精度良くレンズを駆動させることができる。
【0043】
次に、図6のフローチャートを用いて、カメラシステム上での駆動シーケンスを説明する。
【0044】
カメラのレリーズスイッチが半押しされた状態(S1)を検出した場合(ステップ201)、カメラは各スイッチ(像ぶれ補正撮影ON・OFF等)及び設定状態(動画撮影・静止画撮影)を確認する(ステップ202)。
【0045】
AFモードであるかどうかを確認し(ステップ203)、AFモード時は合焦位置を測距し、合焦に必要な所定量だけ駆動するようにレンズに駆動命令を送信する。レンズは、カメラ側からの駆動命令により所定の量だけフォーカスレンズを駆動し合焦する(ステップ204)。
【0046】
次に、動画撮影モードもしくは静止画撮影モードのどちらかを確認する(ステップ205)。
【0047】
動画撮影モードの場合には、更に像ぶれ撮影モードがONであるかOFFであるかを確認する(ステップ206)。像ぶれ撮影モードがONである場合は(ステップ207)、ロックモータ124によりカム環201及びロック部材131を領域3の範囲で駆動し、像ぶれ補正レンズ枠303のロックを解除した状態でウォブリング駆動を行い動画撮影を行う。また、動画撮影モードであり且つ像ぶれ補正モードがOFFの場合は(ステップ208)、まず像ぶれ補正レンズ枠303を電気的に補正中心位置にロックする。次に、ロックモータ124によりカム環201及びロック部材131を領域3の範囲で駆動し、像ぶれ補正レンズ枠303が電気的にロックされた状態でウォブリング駆動を行い動画撮影を行う。
【0048】
また、静止画撮影モードの場合には、更に像ぶれ撮影モードがONであるかOFFであるかを確認する(ステップ209)。像ぶれ撮影モードがONである場合は(ステップ210)、ロックモータ124によりカム環201及びロック部材131を領域2の範囲で駆動し、像ぶれ補正レンズ枠303のロックを解除した状態でウォブリング駆動を行わずに静止画撮影を行う。像ぶれ撮影モードがOFFである場合は(ステップ211)、ロックモータ124によりカム環201及びロック部材131を領域1の範囲で駆動し、像ぶれ補正レンズ枠303をロックした状態でウォブリング駆動を行わず静止画撮影を行う。
【0049】
また、フォーカスがマニュアルモードの場合には、更に像ぶれ撮影モードがONであるかOFFであるかを確認する(ステップ212)。像ぶれ撮影モードがONである場合は(ステップ213)、ロックモータ124によりカム環201及びロック部材131を領域2の範囲で駆動し、像ぶれ補正レンズ枠303のロックを解除した状態でウォブリング駆動を行わずに静止画撮影を行う。像ぶれ撮影モードがOFFである場合は(ステップ214)、ロックモータ124によりカム環201及びロック部材131を領域1の範囲で駆動し、像ぶれ補正レンズ枠303をロックした状態でウォブリング駆動を行わずに静止画撮影を行う。
【0050】
このような構成により、像ぶれ補正機能を搭載したカメラ及びレンズにおいて、新たな駆動手段を加えることなくウォブリング用光学系を搭載して、像ぶれ補正光学系の規制状態に関係なく動画撮影を可能にすることができる。
【0051】
実施形態では、カメラ本体に対してレンズを交換可能な構成について説明し、カメラ本体側の制御を行うカメラMPU、レンズ側の制御を行うレンズMPUをそれぞれ有する構成として説明している。しかしながら、本発明は、カメラ本体とレンズとが一体になったカメラやビデオカメラ等の光学機器にも適用可能である。この場合は、カメラMPU、レンズMPUに分けて考える必要はなく、機器全体の制御を行うMPUとして考える。
【0052】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【0053】
101 カメラ本体
102 交換レンズ
115 像ぶれ補正用レンズ,
120 リニアモータ
124 ロックモータ,
128 ウォブリングレンズ駆動用部材
129 ウォブリングレンズ駆動ユニット
130 ウォブリングレンズ
131 ロック部材
132 補正ユニット
201 カム環
203 ウォブリングレンズ枠
204 カム溝
205 コロ
303 像ぶれ補正レンズ枠

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学機器であって、
像ぶれを補正するための第1光学部材と、
前記第1光学部材を光軸方向とは異なる方向に移動させる第1駆動手段と、
前記光軸回りに回転することで前記第1光学部材の移動を許可または制限する制限部材と、
ウォブリングを行うための第2光学部材と、
前記第2光学部材に設けられた突起部と、
前記突起部と係合する溝を有し、前記突起部と前記溝とが係合した状態で前記光軸回りに回転することで前記第2光学部材を前記光軸方向に移動させる環状部材と、
前記制限部材と前記環状部材とを前記光軸回りに回転させる第2駆動手段と、
前記第1および第2駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
前記溝は、前記第2駆動手段により前記制限部材と前記環状部材とを回転させたときに、前記第1および第2光学部材の移動を制限する第1領域と、前記第1光学部材の移動を許可し前記第2光学部材の移動を制限する第2領域と、前記第1および第2光学部材の移動を許可する第3領域とを含み、
前記制御手段は、前記突起部が前記第3領域に位置するときに前記第1駆動手段によって前記第1光学部材の移動を許可または制限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、前記突起部が前記第3領域に位置するときに、前記第1駆動手段によって前記第1光学部材を移動させて像ぶれ補正を行い前記第2駆動手段によって前記第2光学部材を移動させてウォブリングを行う制御と、前記モータによって前記第1光学部材の移動を制限し前記第2駆動手段によって前記第2光学部材を移動させてウォブリングを行う制御とを行うことを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
【請求項3】
前記駆動手段によって前記ロック部材と前記カム環とを一緒に回転させることを特徴とする請求項1または2に記載の光学機器。
【請求項4】
交換レンズであって、
像ぶれを補正するための第1光学部材と、
前記第1光学部材を光軸方向とは異なる方向に移動させる第1駆動手段と、
前記光軸回りに回転することで前記第1光学部材の移動を許可または制限する制限部材と、
ウォブリングを行うための第2光学部材と、
前記第2光学部材に設けられた突起部と、
前記突起部と係合する溝を有し、前記突起部と前記溝とが係合した状態で前記光軸回りに回転することで前記第2光学部材を前記光軸方向に移動させる環状部材と、
前記制限部材と前記環状部材とを前記光軸回りに回転させる第2駆動手段と、
前記第1および第2駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
前記溝は、前記第2駆動手段により前記制限部材と前記環状部材とを回転させたときに、前記第1および第2光学部材の移動を制限する第1領域と、前記第1光学部材の移動を許可し前記第2光学部材の移動を制限する第2領域と、前記第1および第2光学部材の移動を許可する第3領域とを含み、
前記制御手段は、前記突起部が前記第3領域に位置するときに前記第1駆動手段によって前記第1光学部材の移動を許可または制限することを特徴とする交換レンズ。

【図1】
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【図2】
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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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【公開番号】特開2011−197093(P2011−197093A)
【公開日】平成23年10月6日(2011.10.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−61056(P2010−61056)
【出願日】平成22年3月17日(2010.3.17)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】