JPH0486735A - カメラの防振装置用角変位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、手振れを防止する為のカメラの防振装置に用
いられる角変位検出装置の改良に関するものである。

（発明の背景） 従来のカメラの防振装置には、特願昭６３−１２６３７
４号、特願昭６３−１２６３７５号等にに記載されてい
る様な角変位検出装置が用いて成るものがあるが、この
種の防振装置の概略構成を第６図に示す。

第６図において、液体を封入した外筒１の中にある所定
の回転軸３回りに支持された浮体２が設置されている。

又、この外筒１の回りには浮体２を基準位置に保つ為に
永久磁石４が該浮体２と閉磁右回路を構成するごとく設
置されている。この状態で、カメラと一体となっている
外筒ｌが手振れの影響で絶対空間に対してθＩＮだけ回
転したとすると、中の浮体２は外筒１の中の液体の慣性
によって絶対空間に対して静止状態を維持する為、相対
的に浮体２は外筒１に対して回転したことになる。よっ
て、この回転量を、カメラと同じく−体となって回転し
ている投光素子５と光の入射位置によって２つの出力の
比が変化する受光素子６によって光学的に検出すること
が可能であり、その結果、センサ制御回路１３に回転角
に相当する出力が発生する。なお、前記外筒１から受光
素子６まで、及びセンサ制御回路１３が角変位検出装置
に相当する。

一方、像の振れを補正する光学手段としては、公知の可
変頂角プリズム９を用いている。この可変頂角プリズム
９は内部に一定の屈折率を持った液体が封入されており
、更に、第６図に示したようにある回転軸を中心として
伸縮できるような構成となっている。従って、この可変
頂角プリズム９の被写体側（第６図右側）の入射面を平
行位置に対してθＯＵＴだけ回転させた場合に、撮影レ
ンズ１１を通してフィルム面１２へ入射する光線の光路
は上記θＯＵＴに比例し、かつ液体の屈折率によって比
例定数が決定される分だけ光軸に対して回転することに
なる。

よって、前述したセンサ（投光素子６．受光素子６）に
よって絶対空間に対する角変位を検出し、この角変位に
相当する分だけ可変頂角プリズム９の頂角を可変させれ
ば、常に被写体からの光をフィルム面１２の同一位置に
導くことになり、手振れを抑えることができる。

第６図では可変頂角プリズム９の頂角の角度を上記角変
位検出と同様に投光素子７と受光素子８を用いて光学的
に検出し、この結果、位置検出回路１４に頂角に相当す
る角度出力が発生する。ここで、センサ制御回路１３か
ら出力される単位入力角度当りの出力と、位置検出回路
１４から出力される単位光軸角度当りの出力は等しいも
のとする。上記センサ制御回路１３の出力と位置検出回
路１４の出力は共に減算回路１５へ入力され、ここでこ
れらは減算され、その差出力は増幅回路１６で増幅され
た後、位相補償回路１７でアクチュエータ系のループが
発振しないように位相の補償が行われる。更に、位相補
償回路１７の出力はドライバ１８に入力され、このドラ
イバによってアクチュエータ１０に電流が通電されるこ
とにより、可変頂角プリズム９が駆動する。

以上の構成によれば、センサ制御回路１３の出力と位置
検出回路１４の出力が等しくなるようにフィードバック
制御が行われることになり、検出された手振れ量に対し
て、正確に撮影光学系の光軸に対する補正を実行するこ
とができる。

上記従来例における構成の場合、浮体２と永久磁石４に
よって構成される閉磁気回路によって浮体２は外筒１の
所定位置に保たれており、従って浮体２の回転軸３回り
のばね力は、この磁気回路によって決定されてしまう、
センサ単体の性能としては、低い周波数の振れ信号に対
しても浮体２が絶対空間に対して静止している方が、よ
り低周波レベルまで防振効果が生れるわけで、その為に
は上記の閉磁気回路の磁力を弱くし、ばね定数自体を小
さくする必要がある。

しかしながら、センサの性能を低周波側に伸ばした場合
には、ばね力が非常に弱い為に立上り特性は非常に悪く
なってしまう。例えば、パンニング動作のようにカメラ
の見ている位置を急速に動かした場合などは、センサ自
体に大きな力が加わって外筒１と浮体２の相対位置は大
きくずれるが、その後浮体２が元の初期位置に戻る力は
、上記のばね力と液体の粘性力だけであり、このばね力
が弱いとどうしても安定時間が長くなってしまう、従っ
て、浮体２が初期位置に復帰するまでは防振が働かない
ことになり、防振による撮影動作を実行する場合にシャ
ッタタイムラグが非常に長くなってしまうという問題点
があった。

（発明の目的） 本発明は、上述した問題点を解決し、該装置の立上り特
性を向上させることのできるカメラの防振装置用角変位
検出装置を提供することである。

（発明の特徴） 上記目的を達成するために、本発明は、検出手段の出力
レベルに応じて電磁手段への通電を制御して、外筒と浮
体の間に働くばね力としてのばね係数を可変するばね係
数可変手段を設け、以て、外筒と浮体の相対変位量に応
じた通電制御を行って、外筒と浮体の間に働くばね力を
可変するようにしたことを特徴とする。

（発明の実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例を示すもので、角変位検
出装置としての機械的構成と電気的構成の両方を組み合
わせて表現しである。

先ず、機械的構成部分について説明する。

円筒状の外筒２１の内部には液体が満たされており、そ
の液体中には浮体２２が回転軸２７を中心として自在に
回転できるように支持されている。又、この浮体２２の
動きを光学的に検知する為の投光素子２５と受光素子２
６が図に示した様に配置され、更に、浮体２２と閉磁気
回路を構成するヨーク２３、このヨーク２３部分と浮体
２２の間には巻線コイル２４が配置されている。

次に、電気的構成部分について説明する。

点線で囲ったＡの部分は、外筒２１に対して浮体２２の
位置を検出する為の位置検出部であり、投光素子２５か
ら発せられた赤外光の浮体２２での反射光を位置検出用
受光素子２６で検出する基本構成である。受光素子２６
で発生した光電流Ｉａ、Ｉｂは、既知の通り受光素子２
６へ入射する赤外光の重心位置に応じて分流され、それ
ぞれオペアンプ３０．抵抗３１．キャパシタ３２で構成
される電流−電圧変換回路及びオペアンプ３３、抵抗３
４．キャパシタ３５で構成される電流−電圧変換回路で
電圧Ｖａ、Ｖｂに変換される。そしてこの電圧Ｖａ、Ｖ
ｂは、オペアンプ３６．抵抗３７．３８，３９．４０で
構成される差動増幅器へ入力されここで（Ｖａ−Ｖｂ）
なる差信号として出力され、又オペアンプ４１．抵抗４
２．４３．４４で構成される加算増幅器へも入力されこ
こで（Ｖａ＋Ｖｂ）なる和信号として出力されろ。

前記和信号（Ｖａ＋Ｖｂ）は抵抗４６を介してオペアン
プ４５の反転入力端子へ接続されているので、オペアン
プ４５．フィードバック抵抗４７、電流値検出用抵抗４
９．トランジスタ５０にて構成される定電流タイプの１
ＲＥＤドライバ回路は、この和信号（Ｖａ＋Ｖｂ）に応
じて投光素子８への通電電流を可変させ、結果としてこ
の和信号（Ｖａ＋Ｖｂ）がオペアンプ４５の非反転入力
端子に接続されている基準電圧ＫＶＣに等しくなるよう
に、負帰還の制御が為されている。尚、キャパシタ４８
はこの帰還系が発振しないようにする為の位相補償用の
もので、抵抗４７との組合せによって全体の帯域を決定
している。

以上の様に、受光素子２６で発生する光電流を常に一定
に保つようにすれば、受光素子２６の２つの出力の差信
号（Ｖａ−Ｖｂ）は温度等の変化や素子のばらつき等の
影響を受けずに、常に正しく外筒２１と浮体２２の相対
位置を検出することが可能となる。

次に、点線で囲ったＢの部分は、本実施例においてセン
サとしてのパラメータを可変させる為の演算制御部であ
る。前記オペアンプ３６より出力される差信号（Ｖａ−
Ｖｂ）は選択スイッチ６４ゲイン設定用抵抗６１を介し
てオペアンプ６゜の反転入力端子に接続され、又、選択
スイッチ６５、ゲイン設定用抵抗６２を介してもオペア
ンプ６０の反転入力端子に接続される。尚、オペアンプ
６０はフィードバック抵抗６３によって反転増幅器とな
り、その出力は後述のドライバ部Ｃへ入力される。

また、オペアンプ３６よりの差信号（Ｖａ−ｖｂ）はコ
ンパレータ６８の反転入力端子及びコンパレータ６９の
反転入力端子に接続され、それぞれのコンパレータ出力
はナントゲート６７の入力となる。ここでコンパレータ
６８の非反転入力端子には正の基準電圧Ｖｃが、コンパ
レータ６９の反転入力端子には負の基準電圧−Ｖｃが接
続されている為、コンパレータ６８．６９．ナントゲー
ト６７でウィンドウコンパレータが形成されている。即
ち、差信号（Ｖａ−Ｖｂ）の値がｒＶｃ〜−ＶｃＪＯ間
にある時は、ナントゲート６７の出力は“Ｌ”で、基準
電圧Ｖｃより大きいか基準電圧−Ｖｃより小さくなると
ナントゲート６７の出力は“Ｈ”となる、ナントゲート
６７の出力はアナログ選択スイッチ６５のゲート制御端
子に入力されると共に、インバータ６６を介してアナロ
グ選択スイッチ６４のゲート制御端子に入力されている
為、差信号（Ｖａ−Ｖｂ）がｒＶｃ〜−ＶＣＪの間にあ
る時はアナログ選択スイッチ６４がＯＮして抵抗６１が
選択され、それ以外の時はアナログ選択スイッチ６５が
ＯＮして抵抗６２が選択されることになる。

また、点線で囲ったＣの部分は、実際に巻線コイル２４
を駆動する為のドライバ部で、オペアンプ５１．トラン
ジスタ５２，５３．電流検出用抵抗５４によってプッシ
ュプルタイプの定電流回路が構成され、第１図の矢印で
示したＸ、Ｙのいずれの方向に対しても電流を流すこと
ができ、よってオペアンプ５１の非反転入力端子に印加
されたオペアンプ６ｏの出力電圧に比例した電流が巻線
コイル２４に通電される。

以上の構成において、外筒２１と浮体２２の相対位置に
相当する差信号（Ｖａ−Ｖｂ）に比例した電流を巻線コ
イル２４へ通電することによって、前述した様に浮体２
２とヨーク２３で構成される閉磁路内でフレーミングの
左手の法則に基づく力が発生し、この力は当然巻線コイ
ル２４の電流値に比例することから、外筒２１と浮体２
２の相対値に比例した力を発生することになる。

次に、本実施例におけるセンサとしての特性を周波数上
の伝達特性を用いて説明していく。

入力としてのＩ　（Ｓ）は外筒２１の絶対空間に対する
変位を示したものであり、又本実施例のセンサによって
検出される出力角変位０　（Ｓ）は、浮体２２の絶対空
間に対する変位Ｒ（Ｓ）と入力角変位１　（Ｓ）の相対
関係から検出される為、０　（Ｓ）　＝　Ｉ　（Ｓ）　
−Ｒ（Ｓ）　　　　　・・・・・・・・・（１）の式で
表される。

又、この出力角変位０（Ｓ）は外筒２１と浮体２２の相
対角変位であり、外筒２１に封入された液体によって、
外筒２１と浮体２２の相対速度に比例した粘性力ηＳ○
（Ｓ）が発生する。一方、ヨーク２３の幅が浮体２２の
移動方向に対して無限大に広げれば、本来巻線コイル２
４への通電を行わない状態では磁力によるばね力は発生
しない筈であるが、実際にはヨーク２３の幅が有限であ
ることからその力は微弱ながらばね力に○（Ｓ）も働く
、更に本実施例では、前述した方法によって外筒２１と
の浮体２２の相対変位に比例した電流を巻線コイル２４
に通電して力を発生させることにより、新たなばね力を
加えることができる。ここでコイル通電によるばね力Ｋ
　ＣＬＯ（Ｓ）は元のばね力Ｋ　Ｏ（Ｓ）を強める方向
に作用し、ゲイン設定用抵抗６１．６２の値を可変させ
ることにより任意のばね力を発生することが可能となる
。

以上の力が浮体２２に働く力と考えると、外筒２１内の
液体の慣性モーメンＩ−Ｊを使って全体空間に対する浮
体２２の角変位Ｒ（Ｓ）を表現すると、 の式で表される。

上記（］、）、（２）式を使って本実施例の伝達特性を
表すと、 ・・・・・・・・・　（３） の式となる。

上記（３）式は二次のバイパスフィルタの特性を示して
おり、ばね力を電気的にコントロールすれば、その周波
数特性を可変させることができるのは明らかである。

第２図は、上記の実施例によって実際の信号出力がどう
変化するかを説明するためのものである。

手振れ信号入力として、第２図（ａ）のようなステ°ツ
ブ上の信号が入力した場合、前述したようにこのセンサ
の特性は二次のバイパスフィルタの特性である為、従来
の信号出力は第２図（ｂ）に示したように、信号が入力
した時点でセンサ出力は入力に追従して変化し、その後
はセンサの持つ時定数に従って初期のレベルに近づいて
いく、従って、手振れ検知を行うセンサの能力を低周波
数側まで伸ばす程、この安定時間ＴＡが伸びてしまうこ
とになる、第２図（ｃ）は上記第１の実施例によるセン
サの信号出力を示したもので、センサの出力が第１図Ｂ
の部分で設定した基準レベルＶｃ（或は−Ｖｃ）を越え
た時点で、アナログスイッチ６４は○ＦＦＬ、アナログ
スイッチ６５がＯＮする為、抵抗６１の値より抵抗値の
小さい抵抗６２が選択されることになり、従って全体の
ゲインが大きくなることから、前述したようにコイル通
電によるばね定数ＫＣＬの値は増加する。よってセンサ
出力がＶｃ（或は−Ｖｃ）を越えている間は、ばね定数
が大きい為に素早く初期レベルに近づこうとし、その後
、センサ出力がＶｃ（或は−Ｖｃ）より小さくなった時
点で元のばねの定数に復帰することから、低周波レベル
における防振は従来と同様の能力を有しつつ、全体とし
ての安定時間ＴＢはＴＡに比べて大幅に時間が短縮され
ることになる。つまり、防振による撮影動作を行う場合
、シャッタタイムラグを短くすることができる。

第３図は本発明の第２の実施例を示すもので、ばね定数
を出力レベルに応じて連続的に可変させる構成としてい
る。

ここで、位置検出部Ａ１　ドライバ部Ｃについては、上
記第１の実施例と同様である。

演算制御部Ｂ１は、この実施例において実際にばね定数
の値を入力される差信号（Ｖａ−Ｖｂ）に応じて連続的
に可変させる方法を示したものである。

オペアンプ７０．抵抗７１，７２．ダイオード７３．７
４で構成される増幅回路は、公知の半波整流回路を示し
たもので、差信号（Ｖａ−Ｖｂ）のレベルがオペアンプ
７０の非反転入力端子に接続されているグラウンド電位
より低い場合にはダイオード７３がＯＮＩ、、ダイオー
ド７４はＯＦＦすることから、ダイオード７４のアノー
ド側出力はグラウンド電位と等しくなる。一方、差信号
（Ｖａ−Ｖｂ）のレベルがグラウンド電位より高い場合
にはダイオード７３が０ＦＦＬ、ダイオード７４がＯＮ
することから、ダイオード７４のアノード側出力は差信
号（Ｖａ−Ｖｂ）の反転出力となる。

次に、オペアンプ７９．抵抗７５，７６．７７７８で構
成される加算回路は、差信号（Ｖａ−ｖｂ）と半波整流
回路の出力、更に負の基準電圧−Ｖｃを加算するもので
、抵抗７１．７２の値を等しく、抵抗７５と７６の比を
２・１に設定することにより、公知の絶対値回路が構成
され、可変抵抗７７の値を可変させることにより、その
ＤＣバイアスレベルを可変させることが可能である。

次に、絶対値回路の出力は、ソースがオペアンプ６０の
反転入力端子に接続されたＮチャンネルＭＯ３ＦＥＴ８
０のゲートに入力されている為、絶対値回路の出力に応
じてソース、ドレイン間の等価抵抗が非線形に変化する
。

オペアンプ６０にはフィードバック抵抗６３が接続され
ていることから、差信号（Ｖａ−Ｖｂ）に応じてＮ　−
ＭＯ５ＦＥＴ８０の等価抵抗、抵抗６３の抵抗値で決定
されるゲインが可変し、即ちばね定数が連続的に可変さ
れることになる。

第４図は本発明の第３の実施例を示すもので、ばね定数
をディジタル的に可変させるようにしたものであり、第
５図はそのフローチャートを示したものである。

ここで、位置検出部Ａ、ドライバ部Ｃについては第１．
第２の実施例と同様である。

演算制御部Ｂ２の部分は、この実施例におけるディジタ
ル制御を司る役割をし、入力される差信号（Ｖａ−Ｖｂ
）をディジタルデータに変換するＡ／Ｄコンバータ９１
．全体の演算及び状態検出を行うＣＰＵ９０．ＣＰＵ９
０からのデータを基にアナログデータを出力するＤ／Ａ
コンバータ９２から構成される。

次に、この実施例の動作を第５図のフローチャートを用
いて説明していく。

まず、ステップ１００では、ＣＰＵ９０からのＡ／Ｄ制
御信号入力によって、Ａ／Ｄコンバータ９１は外筒２１
と浮体２２の相対変位出力である差信号（Ｖａ−Ｖｂ）
のＡ／Ｄ変換を開始する。

次に、ステップ１０１ではＡ／Ｄ変換が終了したかどう
かを判定し、Ａ／Ｄ変換が終了した場合にはステップ１
０２へ進んでＡ／Ｄ変換された結果をＡ／Ｄコンバータ
９１からＣＰＵ９０内のレジスタＡへ取り込む。次にス
テップ１０３では、レジスタＡの値をそのままレジスタ
Ｄにも記憶し、次のステップ１０４でこのレジスタＤの
値の正負判定を行い、正の場合にはそのままステップ１
０６へ進み、負の場合にはステップ１０５で符号を反転
してレジスタＤに設置してからステップ１０６へ進む、
ステップ１０６では、レジスタＤの値に応じて予め設定
記憶されているメモリデータＭ　（Ｄ）をレジスタＫに
転送するが、ここでメモリデータＭ　（Ｄ）の値はＤの
値が大きくなるに従い大きくなるように設定されている
。

次に、ステップ１０７では、Ａ／Ｄ変換された結果のレ
ジスタＡの値と上記レジスタにの値を乗算してレジスタ
Ａに記憶し、ステップ１０８でこのレジスタＡのイ直を
Ｄ／Ａコンバータ９２へ出力する。次にステップ１０９
では、ＣＰＵ９０からの制御信号入力によってＤ／Ａコ
ンバータはＤ／Ａ変換を開始し、ステップ１１０でＤ／
Ａ変換が終了したかどうかを判定して、Ｄ／Ａ変換が終
了した時点で再びステップ１００へ進む。

Ｄ／Ａコンバータ９２の出力はドライバ部Ｃの入力部に
接続されているので、該Ｄ／Ａコンバータ９２の出力に
比例した電流が巻線コイル２４へ通電されることになる
。

このように、差信号（Ｖａ−Ｖｂ）の値によって、ドラ
イバ部Ｃに加える比例係数の値を選択的に可変させるも
ので、即ちセンサとしてのばね定数をセンサ出力（差信
号（Ｖａ−Ｖｂ））に応じて可変させている。

以上の各実施例によれば、浮体２２と外筒２１の相対変
位に比例した電流を巻線コイル２４に通電し、電気的に
センサのばね力を作り出し、この比例定数をセンサの変
位出力に応じて可変する構成としている為、センサとし
ての立上り安定時間を大幅に短縮することができる。こ
のことは、カメラのシャッタタイムラグを短く出来る効
果がある。

なお、本実施例では、巻線コイル２４を電磁力発生部材
として用いているが、通電制御を行うことにより電磁力
を発生するものであれば、これに限定されるものではな
い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、検出手段の出力
レベルに応じて電磁手段への通電を制御して、外筒と浮
体の間に働くばね力としてのばね係数を可変するばね係
数可変手段を設け、以て、外筒と浮体の相対変位量に応
じた通電制御を行って、外筒と浮体の間に働くばね力を
可変するようにしたから、該装置の立上り特性を向上さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
この第１の実施例における信号出力について説明するタ
イムチャート、第３図は本発明の第２の実施例を示す構
成図、第４図は本発明の第３の実施例を示す構成図、第
５図は第３の実施例における動作を示すフローチャート
、第６図は従来のこの種の装置を備えたカメラの防振装
置の概略構成図である。 ２１・・・・・・外筒、２２・・・・・・浮体、２３・
・・・・・ヨーク、２４・・・・・・巻線コイル、２５
・・・・・・投光素子、２６・・・・・・受光素子、２
７・・・・・・回転軸、Ａ・・・・・・装置制御部、Ｂ
、Ｂｌ、Ｂ２・・・・・・演算制御部、Ｃ・・・・・・
ドライバ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に液体が封入される円筒状の外筒と、該外筒
   の封入液体内に配置されて、定められた回転軸回りに回
   転自在に保持される浮体と、該浮体と前記外筒の前記回
   転軸回りの相対角変位を検出する検出手段と、前記浮体
   を含んで形成される閉磁路中の該浮体と隣接した空隙部
   に前記外筒と固定関係に設けられ、通電により発生する
   電磁力によって前記外筒と前記浮体の間にばね力を発生
   させる電磁手段とを備えたカメラの防振装置用角変位検
   出装置であって、前記検出手段の出力レベルに応じて前
   記電磁手段への通電を制御して、前記外筒と前記浮体の
   間に働くばね力としてのばね係数を可変するばね係数可
   変手段を設けたことを特徴とするカメラの防振装置用角
   変位検出装置。