JPH0670220A - カメラの手ぶれ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来技術による液体プリズム式の手ぶれ防止
装置に簡単な機械的構造を追加することにより、装置の
駆動制御を容易にし、駆動効率を向上させ、装置の小型
化とコストダウンを行う。 【構成】 手ぶれの補償装置に頂角を任意に設定できる
液体プリズムを用い、この液体プリズムの液体40を挟む
前後２枚の固定側、可動側の平面透明板(ガラス)10，20
のほぼ重心の位置に前後の平面透明板を連結するピン5
0，継手60でなるリンク機構を設け、アクチュエータ80
の変化量と液体プリズムの頂角との関係を線形になるよ
うにして、制御を容易にした。また、上記リンク機構の
関節部を適切な位置に設定することにより、重力によっ
て中心軸下部に液体がたまりやすい傾向を相殺し、頂角
変化に伴う液体の質点移動を最小にして、駆動効率を向
上させ、頂角センサを省略することができるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラの手ぶれ防止装
置に関し、特に機械的補償機構の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】カメラを手で持って撮影するとき、人体
の振動によってカメラが振動し、結像面の像が静止せ
ず、像の鮮鋭度が低下する現象を手ぶれと呼んでいる
が、カメラが振動しても結像された像が常に一定になる
ようレンズなどの光学系を制御する技術である手ぶれ防
止装置は従来よりさまざまな方法が考えられている。

【０００３】像の補償方法には、つぎのようなものがあ
る。

【０００４】(1）撮影レンズの光軸に垂直な２軸でレン
ズを回動自在に支持してぶれと逆方向に撮影レンズの向
きを制御する方法。

【０００５】(2）撮影レンズまたは撮像面のいずれかを
光軸に垂直な２軸方向にスライドさせて撮像面が振動し
ないように制御する方法。

【０００６】(3）焦点面に写真フィルムでなく、光電変
換素子が配設される場合、機械的方法によらず、撮像面
に置かれた光電変換素子からの電気信号を電気的に処理
して、画像に見かけ上、振動がないように補償する方
法。

【０００７】(4）撮影光学系の前面に、くさび形プリズ
ム(光学くさび)を配置して、くさび形プリズムの頂角を
変化させ光軸の向きを制御する方法。

【０００８】このうち、前記(1)，(2)，(3)の方法は、
使用する撮影レンズに対して、手ぶれ防止装置を最適化
する必要があり、特定の撮影レンズに対してのみ、有効
に動作する。

【０００９】前記(4)の方法は、くさび形プリズムを用
いて、画像のぶれを補償するものであり、以下にその補
償原理について、具体的に説明する。図５は、くさび形
プリズム１の頂角と光線の偏角との関係を示す画像ぶれ
補償原理図である。くさび形プリズム１の頂角をα度、
屈折率をｎ、光線の偏角をδ度とすると、数１の式が成
立する。

【００１０】

【数１】δ＝（ｎ−１）α 図５のように、頂角がα度のくさび形プリズム１を撮影
光学系の前面に置くと、無い場合に対し、偏角δ度分だ
け撮影光線が傾き、撮影視野をシフトすることができ
る。偏角δは後ろの撮影光学系の種類には無関係のた
め、アダプタ方式にして撮影レンズの前面にフィルタね
じ等で固定できるようにすれば、複数の異なる撮影レン
ズに交換して使用することができ、(1)〜(4)中、唯一汎
用性のある方法である。

【００１１】上記、くさび形プリズムの頂角を変化させ
る方法として、従来、以下の３方法が提案されている。

【００１２】(a）２枚の透明な平面ガラスの間に液体を
封入し、平面ガラスの角度を変化させる方法。(液体プ
リズム方式) (b）頂角が等しい２組のくさび形プリズムを設け、これ
を相互に回転させることにより、頂角を変化させる方
法。

【００１３】(c）屈折率と曲率が等しい平凸レンズと平
凹レンズとを互いの曲面側が僅かな隙間を保つように保
持し、それぞれのレンズのうち、どちらか一方を曲面に
沿ってスライドさせ、頂角を変化させる方法。

【００１４】上記、３方法について具体的に説明する。

【００１５】図６は、前記(a)の液体プリズム方法の手
ぶれ防止装置の構造を示した断面図で、100はカメラの
撮影レンズ、120は鏡筒で、軸上光路140を結び、焦点面
110に結像する。手ぶれ防止装置は撮影レンズの雄ねじ
側フィルタねじ70と雌ねじ側のフィルタねじ130を利用
して取り付けられている。２枚の透明な平面ガラス10，
20，および、可撓性部材からなる枠30により、機密性容
器を構成し、内部に流動性の液体40を封入している。ア
クチュエータ80により、平面ガラス10の傾きを変えるこ
とにより、液体プリズムの頂角を変化させる。なお、90
は液体プリズムの頂角を測定するセンサである。

【００１６】図７は、前記(b)の２組のくさび形プリズ
ムを用いた手ぶれ防止装置の構造を示した断面図で、被
装着側のカメラの構造は図６と同様であるので省略す
る。

【００１７】210および220は、頂角が等しい２組のくさ
び形プリズムで、プリズム枠230および240はレンズ取付
枠290に対し、光軸Ｋを回転中心として、回動可能に取
り付けられ、モータ270および270′と、伝達歯車260お
よび260′によって、それぞれのくさび形プリズム210，
220を光軸Ｋを回転軸として、独立に回転させることが
できる(図７中、矢印ＢおよびＣ方向)。これにより、撮
影レンズに入射する光線の偏角を任意に設定し、ぶれを
補償する。この方法は、特開昭63−169614号公報に開示
されている。

【００１８】図８は、前記(c)の対向した平凸レンズと
平凹レンズを用いた手ぶれ防止装置の構造を示した断面
図で、平凸レンズ320と平凹レンズ310とは、同じガラス
材(屈折率が等しい)からなり、平凸レンズ320の凸面の
曲率と、平凹レンズ310の凹面の曲率とは等しく、か
つ、曲面同士が対向し、わずかな空気間隔を保ってい
る。このような構成により、互いのレンズの度、および
収差を打ち消し合うことができ、くさび形プリズムを構
成することができる。

【００１９】平凸レンズ320はレンズ固定枠330に固定さ
れているが、平凹レンズ310は両レンズ間に挿入された
ボール340および340′によって、平凸レンズ320との間
隔を一定に保ちながら、矢印Ｄ方向にスライド可能に支
持されていて、アクチュエータ350により、リンク継手3
60を介して平凹レンズ310を矢印Ｄ方向に駆動させるこ
とができる。

【００２０】図９は図８のアクチュエータ350を動作さ
せて、リンク継手360により平凹レンズ310が、上方向に
スライドしたときの状態を示したものである。このよう
にして、くさび形プリズムの頂角を任意に変化させ、画
像のぶれを補償することができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記、くさび形プリズ
ムの頂角を変化させる従来の方法には、以下の問題点が
あった。

【００２２】(ア）図６に示すような液体プリズム方法
では、液体40を２枚の透明な平面ガラス10，20と可撓性
部材からなる枠30で封入しているため、液体プリズムの
頂角を一定にしても、その容器の形状には自由度があ
る。そのため、アクチュエータ80の変位量と液体プリズ
ムの頂角とは非線形となり、制御が困難である。その対
策として液体プリズムの頂角を計測するセンサ90を上下
・左右方向に２系統設け、センサから得られる頂角の値
をアクチュエータ80にフィードバックする方法が考えら
れる。しかしながら、上記の非線形な駆動や、頂角の重
力による初期変形などの問題を有し、駆動効率の低下を
招き、コストアップにもなっていた。

【００２３】(イ）図７に示すような２組のくさび形プ
リズムを用いる方法では、双方のくさび形プリズム21
0，220の偏角ベクトルの合成により、装置全体の偏角が
得られるが、合成ベクトルの量(偏角)がプラスからマイ
ナスに変化したとき、瞬時に相互のくさび形プリズムの
角度を180度反転させねばならない。このような非常に
瞬発的な駆動を通常のアクチュエータ(モータ270，27
0′，伝達歯車260，260′)で行うことは実際上、不可能
であった。

【００２４】(ウ）図８に示すような平凸レンズ320と平
凹レンズ310とを用いる方法では、これら２つのレンズ
のスライド機構(アクチュエータ350，リンク継手360，
ボール340，340′)のために装置が大型化する欠点があ
り、また、所望の偏角を得るためには各々のレンズを厚
くする必要があり、スライドにともなってレンズの質点
移動が大きいため、装置自身で、振動を発生し、画像の
ぶれを助長してしまうという問題があった。

【００２５】本発明は、以上のような従来の欠点を解決
するもので、簡単な構成で、くさび形プリズムの頂角を
変化させ、装置の小型化を図り、安価に提供することを
目的とするものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は、液体プリズム
を用い、液体を挟む前後２枚の平面透明板の前面投影形
状の重心の位置(透明板が円板形の場合には中心の位置)
に前後の平面透明板を連結する関節部を設け、アクチュ
エータの変位量と液体プリズムの頂角との関係を線形に
なるようにして、制御を容易にした。また、関節部は、
それを支える可動側平面透明板，流動性液体，および可
動側ピンからなる質量系の重力による変位が発生しない
よう、質量系の重心の位置に設けた。

【００２７】

【作用】本発明によれば、液体を挟む前後２枚の平面透
明板を関節で連結することにより、関節部を回転中心と
して、可動側の平面透明板が回転、傾斜し、液体プリズ
ムの頂角が変化する。したがって、液体プリズムの頂角
は、液体を封入する容器の形状には依存しないため、ア
クチュエータの変位量と液体プリズムの頂角との関係を
線形にすることができる。

【００２８】また、関節部は、この関節部を支える可動
側平面透明板，流動性液体，および可動側ピンからなる
質量系の重力による変位が発生しないよう、各質量系に
より発生するトルクが釣り合う位置に設けたため、液体
プリズムの重力による初期変形によって、アクチュエー
タの非動作状態で頂角が初期的に発生しない。

【００２９】

【実施例】図１は本発明の一実施例におけるカメラの手
ぶれ防止装置の非動作状態の断面図を示し、図中、100
はカメラの撮影レンズ、120は鏡筒で、軸上光路140を結
び、焦点面110に結像する。手ぶれ防止装置は撮影レン
ズの雄側のフィルタねじ70と雌側のフィルタねじ130を
利用して取り付けられている。即ち、手ぶれ防止装置の
固定側平面透明板(ガラス)10(以下、平面ガラス10とい
う)、可動側平面透明板(ガラス)20(以下、平面ガラス20
という)、および、可撓性部材からなる枠30(蛇腹部30a
を有する)により、機密性容器を構成し、内部に流動性
の液体40を封入している。なお、固定側平面ガラス10，
可動側平面ガラス20，および撮影レンズ100の前面投影
形状はいずれも円形である。

【００３０】可動側平面ガラス20の中心にはピン50が植
設され、その先端部50aは球状となっている。一方、固
定側平面ガラス10の中心には継手60が植設され、その凹
部にピン50の球状の先端部50aが嵌合して関節(リンク機
構)を構成している。このため、可動側平面ガラス20
は、関節部を回転中心として、撮影光軸に垂直な２軸方
向に回動自在に連結される。

【００３１】なお、カメラのぶれ量は図示せざる加速度
(または角速度)検出器で検出され、同じく図示せざるぶ
れ量演算回路、および駆動回路を経てアクチュエータ80
に電気的に接続されている。なお、アクチュエータには
高応答性，静粛性，駆動時の高線形性等の点でボイスコ
イルを用いる。

【００３２】図２は上述した図１の動作状態を示した断
面図を示す。アクチュエータ80に駆動電流を流して、可
動側平面ガラス20の下部を矢印Ａ方向に移動させると、
可動側平面ガラス20は、上記の関節部の先端部50aを回
転中心として傾斜し、液体プリズムは頂角αを生じる。
この場合、頂角αの値はアクチュエータ80の移動量のみ
に依存し、枠30や、液体のとる形状には関係しない。こ
のため、アクチュータの変位量と液体プリズムの頂角と
は線形関係となり、制御が容易となる。

【００３３】図２の状態では、偏角δ度分だけ撮影光線
が下方向に傾き、撮影視野を下方向にシストさせること
ができる。アクチュエータ80に流す電流を逆方向にすれ
ば、同様にして、撮影視野を上方向にシフトさせること
ができる。なお、以上は上下方向のぶれ補償を可能にす
るが、左右方向のぶれ補償も行う場合には、アクチュエ
ータをこれと直交する方向にもう１系列追加すれば良
い。

【００３４】つぎに、本実施例の、重力による液体プリ
ズムの変形を相殺する構造について説明する。図３，図
４は、本実施例の液体プリズムの光軸断面の動作モデル
を示したものであり、図３，図４の各符号は前記図１と
対応する。

【００３５】なお、カメラの撮影レンズ100は図示して
いないが、それぞれの図中、可動側平面ガラス20の右側
に図１と同様存在している。

【００３６】図３(a)および図４(a)はアクチュエータ80
の非動作状態を、図３(b)および図４(b)はアクチュエー
タ80の図において右方向への動作状態を、図３(c)およ
び図４(c)はアクチュエータ80の図において左方向の反
対方向への動作状態を示す。また、図３と図４とは関節
部の先端部50aの位置が異なっている。

【００３７】まず、図３の場合について説明する。関節
部の先端部50aは前後の平面ガラス10，20の中心点Ｅ，
Ｆのほぼ中点に位置している。アクチュエータ80を作動
させて図３(b)あるいは図３(c)のように可動側平面ガラ
ス20の下側端点ＣをＣ′あるいはＣ″の位置まで移動さ
せたとき、可動側平面ガラス20(線分ＣＤ)は点Ｏを中心
として、それぞれ線分点Ｄ′Ｆ′あるいは線分Ｄ″Ｆ″
の位置まで回転移動する。直線ＥＯと線分Ｃ′Ｄ′，線
分Ｃ″Ｄ″との交点をそれぞれＧ，Ｈとすると、図３
(b)において、四辺形ＡＥＧＤ′で囲まれる体積より、
四辺形ＢＣ′ＧＥで囲まれる体積の方が大きくなる。し
たがって、封入された液体40は中心軸(線分ＥＧ)より、
下側に多く移動している。同様に、図３(c)において、
四辺形ＢＣ″ＨＥで囲まれる体積より、四辺形ＡＥＨ
Ｄ″で囲まれる体積の方が大きくなる。したがって、封
入された液体40は中心軸より、上側に多く集まる。

【００３８】液体は重力の影響で中心軸よりも下側に移
動しようとする傾向がある。図３(a)の状態でアクチュ
エータ80を作動させないと、液体は中心軸よりも下側に
多く集まり、図３(b)に近い状態となる。このため、液
体プリズムの頂角を０に保つためにはアクチュエータを
常に作動させてやる必要があり、駆動効率を低下させる
という問題が生ずる。

【００３９】そこで、これを改善する構造を図４に示
す。関節部の先端部50aは前側の固定側平面ガラス10よ
りさらに前側に位置している。アクチュエータ80を作動
させて図４(b)あるいは図４(c)のように可動側平面ガラ
ス20の下側端点をＣをＣ′あるいはＣ″の位置まで移動
させたとき、可動側平面ガラス20(線分ＣＤ)は点Ｏを中
心として、それぞれ線分Ｄ′Ｆ′あるいは線Ｄ″Ｆ″の
位置まで回転移動する。直線ＥＯと線分Ｃ′Ｄ′，線分
Ｃ″Ｄ″との交点をそれぞれＩ，Ｊとすると、図４(b)
において、四辺形ＡＥＩＤ′で囲まれる体積と、四辺形
ＢＣ′ＩＥで囲まれる体積とがほぼ等しくなる。したが
って、封入された液体40を中心軸(線分ＥＩ)に対する移
動量は０である。同様に、図４(c)の状態においても、
四辺形ＡＥＪＤ″で囲まれる体積と、四辺形ＢＣ″ＪＥ
で囲まれる体積とはほぼ等しくなる。したがって、封入
された液体の中心軸に対する移動量は０である。

【００４０】以上のように、重力の影響で、液体は中心
軸よりも下側に移動しようとする傾向を図４の構造によ
って相殺することができ、アクチュエータ80を作動させ
ない場合には、可撓性部材からなる枠30のばね性によ
り、液体プリズムは図４(a)のように頂角０の状態に保
たれる。

【００４１】しかしながら、実際には、可動側平面ガラ
ス20，枠30およびリンク機構などに重力がかかる。その
ため、可動側平面ガラス20および可動側のリンク(線分
ＯＦ)は、関節部のＯを中心として、図４中、時計方向
に回動しようとするため、図４(c)のように可動側平面
ガラス20を傾斜させようとする。

【００４２】この方向は、前述の液体の重力による傾斜
の方向とは逆となる。したがって、アクチュエータを作
動させない状態で、液体プリズムの頂角を０に保つため
には可動側平面ガラス，流動性液体，および可動側ピン
などの可動側各質量系によるトルクが釣り合う位置に前
記関節部を設置すれば良い。

【００４３】図４では液体の重量のみについて考慮し、
可動側平面ガラス20，枠30，およびリンク機構などの重
量については考慮していないため、固定側平面ガラス10
よりかなり前方に関節部を配設しているが、より現実的
に、可動側平面ガラス，流動性液体，および可動側ピン
からなる可動質量系について考慮した場合には、図１の
実施例のように、固定側平面ガラス10から比較的近い位
置に関節部を配置することができ、装置の小型化の点で
有利である。

【００４４】なお、撮影光学系の前面にリンク機構を設
けた場合、リンク機構が焦点面に像として現れ、見苦し
くなることが考えられる。このような現象が発生するの
は、次のような場合である。

【００４５】(1）撮影レンズの焦点距離が短い場合 (2）撮影レンズの撮影距離を極端に近距離に設定した場
合(マクロ撮影など) (3）撮影レンズの絞りが絞り込まれている場合 しかしながら、手ぶれ防止装置が必要とされる状況とし
て考えられるのは次のような状況がほとんどである。

【００４６】(5）撮影レンズの焦点距離が長い場合 (6）撮影レンズの撮影距離が比較的長い場合 上記(5)，(6)の項目は上記(1)，(2)の項目とは全く逆で
ある。また、撮影レンズの絞りを開くように制御するこ
とは容易であるため、リンク機構が焦点面に像として現
れる頻度は少なく、実用上は全く問題がない。

【００４７】また、可動側平面ガラスを撮影レンズ側に
設けることによって、前記関節部と撮影レンズとが位置
的に干渉することを防止し、液体プリズムをより撮影レ
ンズ側に近ずけることができるため、液体プリズムの有
効径を小型化することができ、駆動系を外力から保護す
るのに有利である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明のカメラの手
ぶれ防止装置は、簡単な構成で、アクチュエータの変化
量と液体プリズムの頂角との関係を線形にすることがで
き、制御を容易にすることができる。

【００４９】また、可動側平面ガラス，流動性液体，お
よび可動側ピンなどの重量により発生するトルクを互い
に打ち消し合う位置にリンク機構の関節部を設けている
ため、頂角の変化に伴う液体の質点移動を最小にするこ
とができ、駆動系の慣性質量を低減して、駆動効率を向
上させることができ、アクチュエータの非動作状態でプ
リズムの頂角をほぼ０にすることができ、頂角センサを
省略することができ、コストを低減できると共にアクチ
ュエータの駆動効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるカメラの手ぶれ防止
装置の非動作状態を示した断面図である。

【図２】図１の動作状態を示した断面図である。

【図３】図１の第１の動作モデルを示す図である。

【図４】図１の第２の動作モデルを示す図である。

【図５】くさび形プリズムの画像ぶれ補償原理を示した
図である。

【図６】従来の液体プリズムを用いた手ぶれ防止装置の
構造を示した断面図である。

【図７】従来の２組のくさび形プリズムを用いた手ぶれ
防止装置の構造を示した断面図である。

【図８】従来の対向した平凸レンズと平凹レンズを用い
た手ぶれ防止装置の構造を示した断面図である。

【図９】図８の動作状態を示す断面図である。

【符号の説明】

10…固定側平面透明板(ガラス)、 20…可動側平面透明
板(ガラス)、 30…枠、 30a…蛇腹部、 40…流動性
の液体、 50…ピン、 50a…球状の先端部、60…継
手、 70…フィルタねじ(雄ねじ側)、 80…アクチュエ
ータ、 100…撮影レンズ、 110…カメラの焦点面、
120…鏡筒、 130…フィルタねじ(雌ねじ側)、 140…
撮影レンズの軸上光路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズの光軸上に液体プリズムを挿
   入配置し、カメラの手ぶれの量に応じて、前記液体プリ
   ズムの頂角を変化させ、撮影光軸に上下左右方向の偏角
   を発生させて、画像の振動を補償するカメラの手ぶれ防
   止装置において、流動性液体を挟む前後２枚の平面透明
   板の前面投影形状の重心の位置から、相手側の平面透明
   板の方向にピンを植設し、ピンの先端を関節で連結し、
   前記平面透明板は前記関節部を回転中心として、撮影光
   軸に垂直な２軸方向に回動自在に連結されることを特徴
   とするカメラの手ぶれ防止装置。
2. 【請求項２】 前記、２枚の平面透明板のうちの片方を
   固定側、もう片方を可動側とし、可動側の平面透明板を
   撮影レンズ側に設けたことを特徴とする請求項１記載の
   カメラの手ぶれ防止装置。
3. 【請求項３】 前記、ピン先端の関節部は、ピン先端を
   支える可動側平面透明板、流動性液体、および可動側ピ
   ンからなる質量系の重力による変位が発生しないよう、
   各質量系により可動側ピンに発生するトルクが釣り合う
   位置に設けたことを特徴とする請求項１記載のカメラの
   手ぶれ防止装置。