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発明の名称 防振装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−133473
公開日 平成11年(1999)5月21日
出願番号 特願平9−296624
出願日 平成9年(1997)10月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】田中 常雄
発明者 本原 邦夫
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 光軸を偏向する光軸偏向手段と、複数の電源電圧で動作し、当該光軸偏向手段を駆動する駆動手段と、筐体の揺れを検出する揺れ検出手段と、防振機能の有効時に、当該筐体の揺れを防ぐ方向に当該光軸偏向手段を駆動すべく当該駆動手段を制御すると共に、防振機能の停止時には、当該駆動手段を低電源電圧動作させる制御手段とからなることを特徴とする防振装置。
【請求項2】 当該制御手段は、当該防振機能の停止時には、当該光軸偏向手段を所定方位に固定すべく当該駆動手段を制御する請求項1に記載の防振装置。
【請求項3】 光軸を偏向する光軸偏向手段と、複数の電源電圧で動作し、当該光軸偏向手段を駆動する駆動手段と、筐体の揺れを検出する揺れ検出手段と、当該筐体の揺れが所定値以上のときには、当該筐体の揺れを防ぐ方向に当該光軸偏向手段を駆動すべく当該駆動手段を相対的に高い電源電圧で動作させ、当該筐体の揺れが所定値未満になると、当該筐体の揺れを防ぐ方向に当該光軸偏向手段を駆動すべく当該駆動手段を相対的に低い電源電圧で動作させる制御手段とからなることを特徴とする防振装置。
【請求項4】 当該制御手段は更に、当該駆動手段を相対的に低い電源電圧で動作させているときに、当該筐体の揺れが実質的に無くなると、当該光軸偏向手段を所定の方位にロックすべく当該駆動手段を相対的に低い電源電圧で動作させる請求項3に記載の防振装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ及び望遠鏡などにおける画像ブレを防止する防振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、カメラにおいて画像のブレを防止する防振装置は、対物レンズ及び接眼レンズからなる本来の光学系にブレ補正のための補正光学系を組み込み、ブレ情報を検出する加速度センサの出力に応じて画像ブレを解消する方向に補正光学系を駆動するようになっている(例えば、平成5年特許出願公開第137056号公報参照)。
【0003】また、自律的な防振装置として、レンズ鏡筒に補正光学系を回動自在に取り付け、その慣性力により画像ブレを補正するような慣性振り子型の防振光学系が知られている(例えば、米国特許第295908号及び第2829557号)。このような慣性作用を利用した防振光学系の断面図を図3に示す。主レンズ10,12からなる主光学系の他に、補正用レンズ14,16からなる補正光学系が設けられる。補正用レンズ14は鏡筒18の内側の筒状の可動支持部材20の一端に固定され、補正用レンズ16は、可動支持部材20の中間部分に固定されている。補正用レンズ16の固定される可動支持部材20の部分は、ギンバル22(22x,22y)により2軸(X軸、Y軸)方向に回動自在に鏡筒18に取り付けられている。図4は、ギンバル22の正面図を示す。
【0004】補正用レンズ14,16は、負のパワーを持つ補正用レンズ14の焦点距離をf1、正のパワーを持つ補正用レンズ16の焦点距離をf2としたとき、f1=−f2の関係を満足するようになっている。補正用レンズ14,16(補正用光学系)のバランスをとるために、補正用レンズ14とは反対側の可動支持部材20の端部には、カウンタ・ウエイト24が取り付けられている。
【0005】なお、補正光学系及び主光学系による光学像は、焦平面26に結像する。
【0006】図4を参照して、ギンバル22の構成及び機能を説明する。ギンバル22は、X軸方向(水平方向)に自由度を有し、鏡筒18に回動自在に支持された回動部材22xと、y軸方向(垂直方向)に自由度を有し、回動部材22xに回動自在に支持された回動部材22yとからなる。補正レンズ16は、可動支持部材20を介して回動部材22yに取り付けられている。このような構成により、補正レンズ16は、鏡筒18内でX軸方向及びY軸方法に回動可能となっている。
【0007】補正光学系(補正用レンズ14,16)のセンタリング(中心出し)機能とダンピング(振動抑制)機能を説明する。
【0008】図5に示すように、可動支持部材20には、アルミ片などのリング状非磁性導体28が取り付けられている。非磁性導体28を挟むように、鏡筒18にマグネット30,32が固定されており、非磁性導体28とマグネット30,32との相対速度に応じた振動抑制力(ダンピング・フォース)が発生する。具体的には、非磁性導体28が、マグネット30,32に対して相対的に移動した場合、非磁性導体28には、マグネット30,32の磁界により主光学系の光軸34からの偏移量を小さくするような磁界を伴う渦電流が発生し、この渦電流による磁界とマグネット30,32の吸引作用により、ダンピング(振動抑制)が行われる。
【0009】図5では、マグネット30,32を上側にのみ図示したが、実際には、図3に示すように、下側にも設けられている。
【0010】可動支持部材20には、カウンタ・ウェイト24と一体的にリング状マグネット36が取り付けられている。鏡筒18には、マグネット36の近傍にあって、マグネット36とは同極が対面するように、より大きな半径のリング状のマグネット38が取り付けられている。マグネット38の中心は、主光学系レンズ10,12の光軸34と一致している。従って、マグネット38の中心近傍では、補正光学系と主光学系との光軸が一致するような求心力(センタリング・フォース)が発生する。
【0011】次に、以上の従来例の動作を簡単に説明する。目標物に向けられた鏡筒18の内部では、主光学系及び補正光学系により、目標物の光学像が焦平面26に結像する。特に、拡大率の高い望遠鏡を手に持って使用する場合、手ブレにより画像ブレが発生し、鏡筒18に0.1〜10Hz程度の範囲の周波数成分を有する振動が発生する。しかし、鏡筒189にこのような振動が発生しても、上述の慣性作用により、補正レンズ14及び補正レンズ16がその振動を相殺する方向に偏移し、結果として画像ブレが解消される。
【0012】急激な振動が発生した場合には、上述のダンピング機構、即ち、非磁性導体28とマグネット30,32との間の磁気作用により可動支持部材20の移動が抑制される。
【0013】手ブレのない場合や、偏移後、ある程度の時間が経過した場合には、上述のセンタリング・フォースにより、中心近傍において補正光学系と主光学系の光軸が一致する。また、センタリング・フォースによる光軸一致の作用により、製造誤差成分や上記偏移の直流成分が除去され、光学的特性が良い補正レンズ16の中心部を使用することが可能となる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】慣性力を利用した従来例では、防振制御特性(トルク制御特性)はパンニング及びチルティングなどの動画撮影時の振動を考慮して、比較的大きく固定的に設定されていた。
【0015】また、従来例では、光学防振機構(例えば、ギンバル22)を水平又は垂直に保つために、電気的に固定する方法又は機械的に固定する方法が用いられているが、前者の場合、磁気コイルに電流を流して発生する磁気によりギンバルを水平又は垂直に保とうとするものであり、駆動装置には常に一定の電圧が印加され、防振機能の未使用時にも、防振機能の使用時と同程度の電力を消費するという欠点があった。また、平成5年特許出願公開第137055号公報に記載されるように駆動装置への電力供給を遮断した場合、光学防振機構(可変角プリズム)内の透明液体の自重によって水平が保てないという欠点もある。
【0016】光学防振機構を機械的に固定しようとすると、中心軸調整が煩雑になるだけでなく、複雑な固定機構が必要になるという問題点がある。
【0017】本発明は、未使用時の消費電力を低減し、より簡易に実現できる防振装置を提示することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明に係る防振装置は、光軸を偏向する光軸偏向手段と、複数の電源電圧で動作し、当該光軸偏向手段を駆動する駆動手段と、筐体の揺れを検出する揺れ検出手段と、防振機能の有効時に、当該筐体の揺れを防ぐ方向に当該光軸偏向手段を駆動すべく当該駆動手段を制御すると共に、防振機能の停止時には、当該駆動手段を低電源電圧動作させる制御手段とからなることを特徴とする。
【0019】このような構成により、防振機能を使用しないときには、より低い消費電力を光軸偏向手段を駆動できる。具体的には、より低い消費電力で光軸偏向手段を所定方位に固定できる。
【0020】本発明に係る防振装置はまた、光軸を偏向する光軸偏向手段と、複数の電源電圧で動作し、当該光軸偏向手段を駆動する駆動手段と、筐体の揺れを検出する揺れ検出手段と、当該筐体の揺れが所定値以上のときには、当該筐体の揺れを防ぐ方向に当該光軸偏向手段を駆動すべく当該駆動手段を相対的に高い電源電圧で動作させ、当該筐体の揺れが所定値未満になると、当該筐体の揺れを防ぐ方向に当該光軸偏向手段を駆動すべく当該駆動手段を相対的に低い電源電圧で動作させる制御手段とからなることを特徴とする。
【0021】このような構成により、揺れが大きいときには高い電源電圧で光軸偏向手段を駆動し、揺れが小さいときには低い電源電圧で光軸偏向手段を駆動することになり、揺れの程度に応じて消費電力を最適化できる。
【0022】駆動手段を相対的に低い電源電圧で動作させているときに、筐体の揺れが実質的に無くなると、光軸偏向手段を所定の方位にロックすべく駆動手段を相対的に低い電源電圧で動作させることにより、例えば、三脚固定時のように揺れの無い安定した状況下で、自動的に低消費電力動作になり、全体として消費電力を低減できる。
【0023】
【発明の実施の形態】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。
【0024】図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。40は対物レンズ40a及び接眼レンズ40bからなる主光学系、42は可変頂角プリズム(VAP)からなる防振用の補助光学系、44は撮像素子、46は、主光学系40、より具体的には筐体のブレを検出する加速度センサ、48は補助光学系(VAP)42の相対位置を検出する相対位置検出装置、50は検出装置48により検出された補助光学系(VAP)42の相対位置と光軸基準値(VAPセンタ値)を比較する比較回路、52は、加速度センサ46の出力及び比較回路50の出力に従って、補助光学系の制御量を算出する演算回路(マイクロコンピュータ)、54は演算回路54により算出された制御量に従って補助光学系42をPWM方式により駆動する駆動回路、56は演算回路52に補助光学系42による防振のオン/オフを指示する防振スイッチ、58は、駆動回路54への電源として5V又は3Vを選択して供給する電源選択スイッチである。
【0025】図2は、本実施例の動作フローチャートを示す。図2を参照して、本実施例の動作を詳細に説明する。防振スイッチ56がオンの場合(S1)、演算回路52は先ず、電源選択スイッチ58を5V電源側に接続して、駆動装置54を5V電源で動作させる(S2)。5V電源では、駆動装置54は、最大振幅5VのPWM信号で補助光学系42を駆動する。加速度センサ46により検出された揺れが小さい場合には(S3)、電源選択スイッチ58を3V電源側に接続して、駆動装置54を3V電源で動作させ(S4)、検出された揺れが大きい場合には、S1に戻り、5V電源による防振動作を継続する。
【0026】3V電源では、駆動装置54は、最大振幅3VのPWM信号で補助光学系42を駆動する(S4)。低電圧駆動により消費電力が少なくなると共に、手ブレによる画像ブレの解消に適した防振制御が行なわれる。揺れが無い場合(S5)、三脚固定と判断し、補助光学系42の相対位置を検出する(S42)。3V電源で補正光学系42を基準位置に移動し(S7)、3V電源駆動により補正光学系42を基準位置に固定する(S8)。
【0027】防振スイッチ56がオンになるまでS6〜S9をループし、防振スイッチ56がオンになると(S9)、加速度センサ46により検出された揺れが基準値よりも大きいときには、5V駆動の防振処理に切り替え(S2)、揺れが基準値以下のときには(S10)、S6以降の、補正光学系のロック動作を継続する。
【0028】このように、本実施例では、複数の電源電圧よって補助光学系を駆動可能となっており、防振オフ又は三脚固定時には低電圧駆動に切り替えることにより消費電力を低減している。
【0029】
【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、光学防振機構駆動装置の駆動電圧を状況に応じて選択可能としたので、防振能力を最適化できると共に、未使用時や三脚固定時における消費電力を低減できる。




 

 


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