JP2007127754A - 像振れ補正装置、光学装置、交換レンズ、及びカメラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】センサ異常に対処することの可能な像振れ補正装置を提供することにある。
【解決手段】本発明の像振れ補正装置は、撮影像を結像する撮影系に加わる振動を検出可能な２つのセンサ（５ｐ，６ｐ）と、前記２つのセンサ（５ｐ，６ｐ）の検出結果に応じて前記振動による前記撮影像の振れを制御する制御部（７０１，７０２，７０３，３０１Ｙ，７０４）と、前記２つのセンサ（５ｐ，６ｐ）の検出結果を参照し、それらセンサの良否を判定する判定部（６００）とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ビデオカメラやスチルカメラなどの撮影機材に搭載される像振れ補正装置に関する。

スチルカメラシステムに外部から振動が加わると、撮影像の乱れ（像振れ）が生じる。この像振れの主な原因は、手持ち撮影する際の手振れとされており、その振動の種類は、一般的な撮影倍率の場合、撮影系が傾斜する方向への振動（角度振れ）である。
この問題を回避するため、特許文献１に代表される像振れ補正の技術が提案された。この技術は、カメラシステムに角速度センサを搭載し、その角速度センサの出力を積分して撮影系の角度振れ量（傾斜角度）を算出し、その傾斜角度に応じて撮影系の一部を制御駆動し、像振れを打ち消すものである。

そのためのセンサは様々あるが、可搬機器であるカメラシステムには、小型化可能な角速度センサである振動ジャイロが好適である。振動ジャイロは、所定周波数で振動する振動子を有し、その振動子に加わるコリオリ力を検出するものである。この振動ジャイロの検出周波数帯域を手振れの周波数帯域（例えば、３Ｈｚ〜８Ｈｚ）に設定しておけば、手振れを抑制することができる。
特開２０００−１８０９１１号公報

しかし、何らかの理由でセンサに異常が生じると、撮影系の傾斜角度が誤認識される可能性がある。仮に、傾斜角度が実際よりも小さく認識されたならば、撮影系の駆動量が不足するだけなので、像振れが残存するだけで済む。しかしその反対に傾斜角度が実際よりも大きく認識されると、撮影系の駆動量が過剰となるので、異常な像振れが生じる可能性がある。

本発明の目的はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、センサ異常に対処することの可能な像振れ補正装置を提供することにある。

本発明の像振れ補正装置は、撮影像を結像する撮影系に加わる振動を検出可能な２つのセンサと、前記２つのセンサの検出結果に応じて前記振動による前記撮影像の振れを制御する制御部と、前記２つのセンサの検出結果を参照し、それらセンサの良否を判定する判定部とを備えたことを特徴とする。
なお、前記判定部は、前記２つのセンサの検出結果を比較し、両者の差異が閾値以上であるときには前記２つのセンサの少なくとも一方に異常があると判定してもよい。

また、前記判定部は、前記２つのセンサの少なくとも一方に異常があると判定した場合、前記制御に対する前記２つのセンサの双方の検出結果の反映を停止させてもよい。
また、前記２つのセンサは、前記振動の同じ方向の互いに異なる周波数帯域に感度を有し、かつそれらの周波数帯域を一部重複させており、前記判定部は、前記２つのセンサの互いに重複する周波数帯域の検出結果に基づき、前記判定を行ってもよい。

また、前記判定部は、前記２つのセンサの良否を個別に判定し、異常があると判定されたセンサの前記制御に対する検出結果の反映を停止させてもよい。
また、前記判定部は、前記２つのセンサのうち、零電圧又は電源電圧に相当する検出結果を出力したものに異常があると判定してもよい。
また、前記２つのセンサのうち少なくとも１つのセンサは、振動子に単結晶を用いてもよい。

また、前記２つのセンサのうち少なくとも１つのセンサは、３Ｈｚ〜８Ｈｚの振動を検出可能であってもよい。
また、本発明の光学装置は、上述した何れかの像振れ補正装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の交換レンズは、上述した何れかの像振れ補正装置を備えたことを特徴とする。

また、本発明のカメラシステムは、上述した何れかの像振れ補正装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、センサの異常に対処することの可能な像振れ補正装置を提供することにある。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態は、スチルカメラシステムの実施形態である。
先ず、図１に基づき本カメラシステムの全体構成を説明する。
図１は、本カメラシステムの全体構成図である。図１に示す座標系のＺ方向は、像振れ補正の非動作時におけるカメラシステムの光軸１００の方向に対応し、Ｙ方向は横位置撮影時のカメラシステムの上下方向に対応し、Ｘ方向は横位置撮影時のカメラシステムの左右方向に対応する。以下、必要に応じてこの座標系を用いる。

図１に示すとおり、カメラシステムは、カメラ本体１と、カメラ本体１に対し着脱可能なレンズ鏡筒２とからなる。カメラ本体１は、例えば、クイックリターンミラーやシャッタ機構を備えた一眼レフタイプのスチルカメラであり、レンズ鏡筒２は、像振れ補正の機能を搭載した交換レンズである。
なお、本カメラシステムのバッテリは、カメラ本体１の側に装着されており、レンズ鏡筒２に対しては、カメラ本体１から必要に応じて電力が供給される。供給開始のタイミングは、例えば、カメラ本体１のレリーズ釦が半押しされた時点である。

レンズ鏡筒２内には、撮影光学系として、例えば、第１のレンズ群２０１，第２のレンズ群２０２，第３のレンズ群２０３，第４のレンズ群２０４からなる４群構成のズームレンズが配置される。その変倍や焦点調節は、レンズ群２０１，２０２，２０３，２０４のＺ方向の位置関係を変化させることによって行われる。その際のレンズ群の移動は、レンズ鏡筒２内に備えられたカム機構（不図示）によって行われる。

このレンズ鏡筒２は、被写界からの被写体光束を、カメラ本体１内の撮像面１０１に結像する。その撮像面１０１上に形成された被写体像は、カメラ本体１内に配置された銀塩フィルムやＣＣＤ・ＣＭＯＳといった増幅型固体撮像素子などの撮像部によって撮像される。
ここで、第３のレンズ群２０３は、レンズ群２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃからなる３群構成となっており、それらは像振れ補正ユニット３内に収められている。このうちレンズ群２０３ｂが、像振れ補正のため駆動される補正レンズである。よって、以下では、レンズ群２０３ｂを補正レンズ２０３ｂと称す。

この補正レンズ２０３ｂは、像振れ補正ユニット３においてＸ方向及びＹ方向に移動可能に支持されている。像振れ補正ユニット３には、その補正レンズ２０３ｂをＸ方向に移動させるアクチュエータ３０１Ｘと、補正レンズ２０３ｂをＹ方向に移動させるアクチュエータ３０１Ｙとが備えられる。また、像振れ補正ユニット３内には、そのときの補正レンズ２０３ｂのＸ方向の位置及びＹ方向の位置を個別に検出する位置検出センサ３０２Ｘ及び位置検出センサ３０２Ｙも備えられる。

さらに、レンズ鏡筒２には、カメラシステムに加わる角度振れを検出するために、高周波センサ５ｐ，５ｙと、低周波センサ６ｐ，６ｙとが搭載される。それらセンサの固定箇所は、変倍時や焦点調節時にも回転しない部材（固定筒）である。
このうち、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐは、カメラシステムに加わるＸ軸周り（ピッチ方向）の角度振れの速度（角速度）を検出する角速度センサである。ピッチ方向の角度振れはＹ方向の像振れを引き起こすので、これらの高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐは、アクチュエータ３０１Ｙ，位置検出センサ３０２Ｙと共にＹ方向の像振れ補正に利用される。

一方、高周波センサ５ｙ，低周波センサ６ｙは、カメラシステムに加わるＹ軸周り（ヨー方向）の角度振れの速度（角速度）を検出する角速度センサである。ヨー方向の角度振れはＸ方向の像振れを引き起こすので、これらの高周波センサ５ｙ，低周波センサ６ｙは、上述したアクチュエータ３０１Ｘ，位置検出センサ３０２Ｘと共にＸ方向の像振れ補正に利用される。

また、低周波センサ６ｐ，６ｙの各々の検出周波数帯域は、手振れの周波数帯域（例えば、３Ｈｚ〜８Ｈｚ）をカバーしている。このような低周波センサ６ｐ，６ｙには、振動子に水晶を用いた水晶型の振動ジャイロが好適である。
一方、高周波センサ５ｐ，５ｙの各々の検出周波数帯域は、手振れよりも高周波数である機械的振動の周波数帯域（例えば、３０Ｈｚ〜５０Ｈｚ）をカバーしている。このような高周波センサ５ｐ，５ｙには、振動子にセラミックを用いたセラミック型の振動ジャイロが好適である。

次に、図２に基づき像振れ補正ユニット３の詳細を説明する。
図２は、像振れ補正ユニット３の断面図である。図２は、ＹＺ平面における断面図であり、この断面図中には、Ｙ方向の像振れ補正に用いられるアクチュエータ３０１Ｙ及び位置検出センサ３０２Ｙが表れている。
図２に示すように、像振れ補正ユニット３において、補正レンズ２０３ｂは、保持枠３０３によって保持された状態で、レンズ群２０３ａを保持した前側レンズ室３０４と、レンズ群２０３ｃを保持した後側レンズ室３０５との間の空間に配置されている。

前側レンズ室３０４と後側レンズ室３０５とは、ねじ３０６で固定されており、補正レンズ２０３ｂを保持した保持枠３０３は、前側レンズ室３０４と後側レンズ室３０５との間隙を不図示の補正レンズ駆動機構により移動可能である。但し、その移動方向はＸ方向及びＹ方向のみに制限されており、保持枠３０３がＺ軸周りに回転することは無い。
アクチュエータ３０１Ｙは、例えば、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）からなり、前側レンズ室３０４に固定された下側ヨーク３０１ａと、その下側ヨーク３０１ａ上に２極着磁された永久磁石３０１ｂと、保持枠３０３に固定されたループ状のコイル３０１ｃと、後側レンズ室３０５に固定された上側ヨーク３０１ｄとを備える。下側ヨーク３０１ａ，永久磁石３０１ｂ，上側ヨーク３０１ｄによると、コイル３０１ｃの近傍に磁気回路が形成される。よって、アクチュエータ３０１は、コイル３０１ｃへ駆動電流を流すことにより、保持枠３０３（及び補正レンズ２０３ｂ）をＹ方向へ移動させることができる。

位置検出センサ３０２Ｙは、例えば、前側レンズ室３０４に取り付けられたＬＥＤ（Light Emitting Diode）３０２ｃと、保持枠３０３に形成されたスリット３０２ｂと、スリット３０２ｂを通過した光を受光するＰＳＤ（Position Sensitive Detector）３０２ａと、検出部３０２ａを支持して後側レンズ室３０５の側へ固定する基板３０７とを備える。ＬＥＤ３０２ｃから発せられた光は、スリット３０２ｂを介してＰＳＤ３０２ａへ入射する。保持枠３０３（及び補正レンズ２０３ｂ）がＹ方向へ移動すると、スリット３０２ｂも移動するので、ＰＳＤ３０２ａの出力信号が変化する。よって、位置検出センサ３０２Ｙは、ＬＥＤ３０２ｃ及びＰＳＤ３０２ａを駆動することにより、補正レンズ２０３ｂのＹ方向の位置を検出することができる。

なお、図２には表れていないが、Ｘ方向の像振れ補正に用いられるアクチュエータ３０１Ｘ及び位置検出センサ３０２Ｘは、図２に示したアクチュエータ３０１Ｙ及び位置検出センサ３０２Ｙを光軸１００の周りに９０°回転させたものと同じである。アクチュエータ３０１Ｘは、アクチュエータ３０１Ｙが補正レンズ２０３ｂをＹ方向へ移動させるのと同様に、補正レンズ２０３ｂをＸ方向に移動させ、位置検出センサ３０２Ｘは、位置検出センサ３０２Ｙが補正レンズ２０３ｂのＹ方向の位置を検出するのと同様に、補正レンズ２０３ｂのＸ方向の位置を検出する。

次に、図３に基づき高周波センサ５ｐ，５ｙ，低周波センサ６ｐ，６ｙの実装形態を説明する。
図３（ａ）は、高周波センサ５ｐ，５ｙ，低周波センサ６ｐ，６ｙを固定した固定筒の周辺の斜視図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）中のＡ視図である。
固定筒４０３は、レンズ鏡筒がカメラ本体に装着されている限り、変倍や焦点調節に依らず、Ｚ軸周りの回転位置が変化しない部材である。固定筒４０３に設けられたカム溝４０４は、レンズ鏡筒内の第１のレンズ群や第２のレンズ群を移動させるためのものである。

先ず、高周波センサ５ｐは、ガラスエポキシからなる実装基板４０１、ゴムなどの弾性部材からなる緩衝部材４０６、及び固定用のネジ４０７を介して、固定筒４０３に対し固定されている。また、高周波センサ５ｐは、遮音カバー４０５ｐによって覆われている。
具体的には、固定筒４０３の取り付け部４０３ａに対し、緩衝部材４０６を介して実装基板４０１が取り付けネジ４０７で固定され、その実装基板４０１上に高周波センサ５ｐが実装される。その実装基板４０１には切り欠き部４０１ａが形成されており、その切り欠き部４０１ａと、遮音カバー４０５ｐの取り付け突起４０５ａとが係合することにより、高周波センサ５ｐが遮音カバー４０５ｐによって覆われる。

また、高周波センサ５ｙも、高周波センサ５ｐと同じ実装基板４０１上に実装されており、かつ遮音カバー４０５ｙによって覆われている。
なお、この実装基板４０１には、高周波センサ５ｐ，５ｙからの出力信号を処理するアナログ回路の一部も実装されている。また、遮音効果を増すため、遮音カバー４０５ｐ，４０５ｙと高周波センサ５ｐ，５ｙとの間に、例えば、発泡ウレタンなどからなる、振動を吸収する部材を介在させてもよい。

一方、低周波センサ６ｐは、フレキシブルプリント基板からなる実装基板４０２を介して固定筒４０３に固定される。
具体的には、固定筒４０３の表面に設けられた取り付け用平面部４０３ｂに対し、両面テープにより実装基板４０２が貼付され、その実装基板４０２の貼付面上に、低周波センサ６ｐが実装されている。

また、低周波センサ６ｙも、低周波センサ６ｐと同じ実装基板４０２上に実装され、その低周波センサ６ｐと同様に固定される。
なお、この実装基板４０２には、２つの低周波センサ６ｐ，６ｙからの出力信号を処理するアナログ回路の一部も実装されている。
次に、図４に基づき本カメラシステムの像振れ補正回路を説明する。図４には、Ｙ方向の像振れ補正回路のブロック図のみを示した。本カメラシステムの像振れ補正回路には、Ｙ方向の像振れ補正回路と、Ｘ方向の像振れ補正回路との２系統があるが、両者の間では使用されるセンサやアクチュエータが異なるだけであって、その回路構成は同じである。よって、ここでは、前者のみ説明する。

図４に示すとおり、Ｙ方向の像振れ補正回路は、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐ，増幅器５０１，６０１，加算器５０２，６０２，Ａ／Ｄ変換器５０３，６０３，８０１，９０１，Ｄ／Ａ変換器５０４，６０４，ＭＰＵ５００，モータドライバ７０３，アクチュエータ３０１Ｙ，補正レンズ駆動機構７０４，位置検出センサ３０２Ｙ，Ａ／Ｄ変換器７０５からなる。なお、ＭＰＵ５００内の各ブロックは、ＭＰＵ５００による各処理の概念を示している。

このうち、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐ，増幅器５０１，６０１，アクチュエータ３０１Ｙ，補正レンズ駆動機構７０４，位置検出センサ３０２Ｙは、レンズ鏡筒に搭載されており、それ以外の回路は、レンズ鏡筒又はカメラ本体に搭載されている。但し、この回路の特性は、レンズ鏡筒内の撮影光学系の仕様に適合させてあるので、カメラ本体側よりもレンズ鏡筒側に搭載されることが望ましい。

さて、カメラシステムにピッチ方向の角度振れが生じると、高周波センサ５ｐから角速度信号ａが出力され、低周波センサ６ｐから角速度信号ｂが出力される。
高周波センサ５ｐからの角速度信号ａは、増幅器５０１によって所定の利得で増幅される。この増幅器５０１にはバンドパスフィルタの機能も付与されている（その特性の詳細は後述）。

この増幅器５０１から出力される角速度信号Ａには、加算器５０２において直流信号が加算される。この直流信号の値は、ＭＰＵ５００内の加算出力算出部５０５によって逐次算出されるものであり、角速度信号Ａの振幅を、Ａ／Ｄ変換器５０３のダイナミックレンジに適合させるための補正値である（この補正値は、正負双方の値を採り得る。）。加算出力算出部５０５が算出した補正値は、Ｄ／Ａ変換器５０４を介して加算器５０２に入力される。

こうして適切な値の振幅となった角速度信号Ａは、Ａ／Ｄ変換器５０３においてディジタル信号に変換され、ＭＰＵ５００へと取り込まれる。
ＭＰＵ５００に取り込まれた角速度信号Ａは分岐され、その一方は、遮断周波数が０．１Ｈｚ程度のローパスフィルタ（ＬＰＦ；Low Pass Filter）５０６へ入力される、他方は、そのまま減算器５０７へと入力される。この減算器５０７から出力される角速度信号Ａからは、ローパスフィルタ５０６の出力値が減算されている。この角速度信号Ａは、信号切替部７１１へ入力される。

一方、低周波センサ６ｐからの角速度信号ｂは、増幅器６０１によって所定の利得で増幅される。この増幅器６０１にはローパスフィルタの機能も付与されている（その特性の詳細は後述）。
この増幅器６０１から出力される角速度信号Ｂには、加算器６０２において直流信号が加算される。この直流信号の値は、ＭＰＵ５００内の加算出力算出部６０５によって逐次算出されるものであり、角速度信号Ｂの振幅を、Ａ／Ｄ変換器６０３のダイナミックレンジに適合させるための補正値である（この補正値は、正負双方の値を採り得る。）。加算出力算出部６０５が算出した補正値は、Ｄ／Ａ変換器６０４を介して加算器６０２に入力される。

こうして適切な値の振幅となった角速度信号Ｂは、Ａ／Ｄ変換器６０３においてディジタル信号に変換され、ＭＰＵ５００へと取り込まれる。
ＭＰＵ５００に取り込まれた角速度信号Ｂは分岐され、その一方は前述したローパスフィルタ５０６と同じ特性のローパスフィルタ（ＬＰＦ）６０６を介して減算器６０７へと入力され、他方は、そのまま減算器６０７へと入力される。この減算器６０７から出力される角速度信号Ｂからは、ローパスフィルタ６０６の出力値が減算されている。この角速度信号Ｂは、信号切替部７１１へ入力される。

通常、信号切替部７１１は、角速度信号Ａと角速度信号Ｂとを加算して加算信号（Ａ＋Ｂ）を生成し、その加算信号（Ａ＋Ｂ）をＭＰＵ５００内の目標位置算出部７０１に入力する。
目標位置算出部７０１は、その加算信号（Ａ＋Ｂ）を積算（積分）し、カメラシステムのピッチ方向の傾斜角度を算出する。さらに、目標位置算出部７０１は、算出した傾斜角度と、撮影光学系の像面移動倍率（撮影光学系の焦点距離及び被写体距離から求まる。）とに基づき、補正レンズ２０３ｂのＹ方向の目標位置を算出する。このＹ方向の目標位置は、その傾斜角度の下でＹ方向に生じる像振れを打ち消すための位置である。

なお、撮影光学系の焦点距離及び被写体距離は、レンズ鏡筒内のレンズ群のＺ方向の位置関係から求まるものであり、それらの情報は、レンズ鏡筒内のエンコーダを介してレンズＣＰＵが常時把握し、ＭＰＵ５００へと送られるものとする。
算出されたＹ方向の目標位置は、ＭＰＵ５００内の制御部７０２へ入力される。制御部７０２は、例えば、ＰＩＤ（Proportional, Integral, Dfferential）制御器などからなり、目標位置に応じて制御信号を生成し、モータドライバ７０３へ与えるものである。モータドライバ７０３は、その制御信号に応じて、例えば、アクチュエータ３０１ＹをＰＷＭ（Pluse Width Modulation）駆動する。

アクチュエータ３０１Ｙは、与えられた駆動量に応じて補正レンズ駆動機構７０４を駆動し、補正レンズ２０３ｂをＹ方向の目標位置へ移動させる。これによって、撮像面上の被写体像はＹ方向へと移動する。その移動量は、補正レンズ２０３ｂの実際の移動量に撮影光学系の像面移動倍率を掛けた値となる。よって、図４では、補正レンズ２０３ｂを増幅器の記号で表現した。

また、その補正レンズ２０３ｂのＹ方向の位置は、位置検出センサ３０２Ｙによって検出される。その検出信号は、Ａ／Ｄ変換器７０５によりディジタル信号に変換されてから、目標位置算出部７０１と制御部７０２との間に挿入された減算器７０６へと入力される。
減算器７０６は、目標位置算出部７０１が算出したＹ方向の目標位置と、位置検出センサ３０２Ｙが検出したＹ方向の位置との偏差を求めて制御部７０２へ与える。制御部７０２が生成する制御信号は、その偏差を小さくするための信号である。

すなわち、目標位置算出部７０１、減算器７０６、制御部７０２、モータドライバ７０３、アクチュエータ３０１Ｙ、補正レンズ駆動機構７０４、位置検出センサ３０２Ｙ、Ａ／Ｄ変換器７０５からなる制御系は、加算信号（Ａ＋Ｂ）に応じて、補正レンズ２０３ｂのＹ方向の位置を目標位置に近づけるフィードバック制御（Ｙ方向の像振れ補正）を行う。

ここで、本実施形態の像振れ補正回路には、図４に示すとおり、高周波センサ５ｐ及び低周波センサ６ｐの異常を診断する異常診断回路６００が搭載されている。異常診断回路６００は、Ａ／Ｄ変換器８０１，９０１、ＭＰＵ５００内の成分抽出部８０２，９０２、比較部７１２、及び信号切替部７１１からなる。この異常診断回路６００の詳細は、後述する。

次に、図５に基づき高周波センサ５ｐと低周波センサ６ｐとの検出周波数帯域の関係を説明する。
高周波センサ５ｐの検出周波数帯域は、図５に実線で示すとおり、機械的振動の周波数帯域（例えば、３０Ｈｚ〜５０Ｈｚ）を十分にカバーする広い帯域（例えば、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ）である。

低周波センサ６ｐの検出周波数帯域は、図５に点線で示すとおり、手振れの周波数帯域（例えば、３Ｈｚ〜８Ｈｚ）を十分にカバーし、かつ、高周波センサ５ｐの検出周波数帯域と一部重複するような広い帯域（例えば、数Ｈｚ〜４０Ｈｚ）である。
つまり、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐは、互いの検出周波数帯域を一部の周波数帯域（ここでは、１０Ｈｚ〜４０Ｈｚ）において重複させている。

なお、この関係は、ヨー方向の振動を検出する高周波センサ５ｙと低周波センサ６ｙとの間にも成立する。
次に、図６に基づき増幅器５０１のバンドパスフィルタ特性と増幅器６０１のローパスフィルタ特性との関係を説明する。
図６に示すとおり、増幅器５０１のバンドパスフィルタ特性（実線）と、増幅器６０１のローパスフィルタ特性（点線）とは、両者の通過周波数帯域が適度に分離するように設定されている。

また、増幅器５０１の通過周波数帯域には、機械的振動の周波数帯域（例えば、３０〜５０Ｈｚ）が含まれ、増幅器６０１の通過周波数帯域には、手振れの周波数帯域（例えば、３〜８Ｈｚ）が含まれる。また、増幅器５０１には、高周波数（例えば１１０Ｈｚ以上）の電気ノイズをカットする特性も付与されている。
そして、以上の設定によると、図４の高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐからの角速度信号ａ，ｂには、共通の周波数成分（ここでは、１０Ｈｚ〜４０Ｈｚの周波数成分）が含まれることになる。このような角速度信号ａ，ｂが、異常診断回路６００に利用される。

一方、増幅器５０１，６０１からの角速度信号Ａ，Ｂには、共通の周波数成分が含まれないことになる。このような角速度信号Ａ，Ｂを加算してできる加算信号（Ａ＋Ｂ）が、Ｙ方向の像振れ補正に利用される。
この加算信号（Ａ＋Ｂ）には、広い周波数帯域（ここでは、数Ｈｚ〜１００Ｈｚ）内の各周波数成分が整合を保って含まれるので、Ｙ方向の像振れ補正は、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐに異常の無い限り、過不足無く適正に行われる。

次に、図４、図７に基づき異常診断回路６００内の各部の動作を説明する。
図４に示すとおり、Ａ／Ｄ変換器８０１は、角速度信号ａをディジタル信号に変換し、ＭＰＵ５００内の成分抽出部８０２へ送る。成分抽出部８０２は、角速度信号ａから所定の周波数ｆ₀で振動する成分ａ’のみを抽出して比較部７１２に与える。その周波数ｆ₀は、高周波センサ５ｐと低周波センサ６ｐとが重複して感度を有する周波数帯域（ここでは、１０Ｈｚ〜４０Ｈｚ）内の特定の周波数（例えば、２０Ｈｚ）である。このときの角速度信号ａの時間変化波形と、抽出された成分ａ’の時間変化波形との概念を図にすると、例えば、図７（ａ），（ａ’）のとおりになる（なお、波形の０次成分の値には、特に意味は無い。）。

また、図４に示すとおり、Ａ／Ｄ変換器９０１は、角速度信号ｂをディジタル信号に変換し、ＭＰＵ５００内の成分抽出部９０２へ送る。成分抽出部９０２は、角速度信号ｂから、所定の周波数ｆ₀で振動する成分ｂ’のみを抽出して比較部７１２に与える。このときの角速度信号ｂの時間変化波形と、抽出された成分ｂ’の時間変化波形との概念を図にすると、例えば、図７（ｂ），（ｂ’）のとおりになる（なお、波形の０次成分の値には、特に意味は無い。）。

ここで、図７（ａ’），（ｂ’）に示す成分ａ’，ｂ’は、カメラシステムに実際に加わる振動に応じて変化する。しかし、それら成分ａ’，ｂ’は、その振動の同じ周波数成分を示しているので、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐに異常の無い限り、略同じ波形を描くはずである。その反対に、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐの少なくとも一方に異常が生じると、成分ａ’，ｂ’の少なくとも一方が異常値となるので、同じ波形を描かなくなると予想される。

そこで、図４の比較部７１２は、成分ａ’，ｂ’の差分（差分信号Δ）を生成する。この差分信号Δの時間変化波形の概念を図にすると、例えば、図７（ｃ）のとおりになる（但し、振幅は強調してある。）。図４の比較部７１２は、この差分信号Δの大きさ（時間変化波形の振幅）を、所定の閾値と比較する。
そして、比較部７１２は、差分信号Δの大きさが閾値よりも小さい期間Ｔ（図７（ｃ）参照）には、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐの双方が正常に作動していると判断し、通常通り、信号切替部７１１に対し加算信号（Ａ＋Ｂ）を出力させる。このときは、Ｙ方向の適正な像振れ補正が行われる。

一方、比較部７１２は、差分信号Δの大きさがその閾値よりも大きくなった期間Ｔ’（図７（ｃ）参照）には、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐの何れか一方に異常が生じていると判断し、角速度信号Ａ，Ｂに拘わらず、信号切替部７１１に対し信号０を出力させる。このときは、Ｙ方向の像振れ補正は停止される。
なお、比較部７１２が用いる閾値（図７（ｃ）の点線部に相当）は、高周波センサ５ｐ，６ｐの感度のばらつきなどに応じて予め適切な値に設定される。因みに、ばらつきが大きい場合は、異常が無いときでも差分信号Δの値（振幅）が大きくなり易いので、閾値も大きめに設定される。一方、ばらつきが小さい場合、異常が無いときの差分信号Δの値（振幅）が小さくなるので、閾値も小さめに設定される。このように、閾値を予め適切な値に設定しておけば、異常／正常の判断に失敗する確率を減らすことができる。

また、成分抽出部８０２，９０２が抽出する成分の周波数ｆ₀は、高周波センサ５ｐと低周波センサ６ｐとが重複して感度を有する周波数帯域（ここでは、１０Ｈｚ〜４０Ｈｚ）のうち、発生頻度の高い振動の周波数に設定されることが望ましい。
以上、本実施形態の異常診断回路６００は、ピッチ方向の振動を検出する２つのセンサ（高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐ）の一方又は双方に異常があるか否かをモニタし、異常を検出した期間には、Ｙ方向の像振れ補正を強制的に停止させる。

また、本カメラシステムでは、この異常診断回路６００と同じものが、Ｘ方向の像振れ補正回路にも搭載される。よって、ヨー方向の振動を検出する２つのセンサ（高周波センサ５ｙ，低周波センサ６ｙ）の一方又は双方に異常があるか否かもモニタされ、異常が検出された期間には、Ｘ方向の像振れ補正が強制的に停止される。
したがって、本カメラシステムでは、４つのセンサ（高周波センサ５ｐ，５ｙ，低周波センサ６ｐ，６ｙ）の一部又は全部に異常が生じた場合に、像振れの残存する可能性はあるものの、異常な像振れの発生する可能性は無くなる。

なお、本カメラシステムは、センサの異常が検出された場合に、手振れ補正の内容を自動的に変更するものであったが、それに加えて、或いはその代わりに、異常が検出された旨をユーザへ通知してもよい。例えば、カメラ本体１に表示装置（ＬＣＤなど）が備えられているならば、そこへメッセージ（センサに異常が発生しました、何れかのセンサに異常が発生しました、など）を表示してもよい。因みに、本カメラシステムは、ピッチ方向のセンサ異常とヨー方向のセンサ異常とを独立して検出することができるので、方向を区別するための情報を一緒に表示してもよい（縦方向のセンサに異常が発生しました、縦方向の何れかのセンサに異常が発生しました、など）。

［第２実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態は、スチルカメラシステムの実施形態である。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明する。相違点は、像振れ補正回路内の異常診断回路にある。
図８は、本実施形態のＹ方向の像振れ補正回路のブロック図である。本カメラシステムの像振れ補正回路にも、Ｙ方向の像振れ補正回路と、Ｘ方向の像振れ補正回路との２系統あるが、両者の間では使用されるセンサやアクチュエータが異なるだけであり、その回路構成は同じである。ここでは、前者のみ説明する。

図８に示すとおり、本実施形態の異常診断回路６００’は、Ａ／Ｄ変換器８０１，９０１，ＭＰＵ５００内の判定部８０４，９０４，信号切替部７１１からなる。
Ａ／Ｄ変換器８０１は、角速度信号ａをディジタル信号に変換し、ＭＰＵ５００内の判定部８０４へ送る。判定部８０４は、角速度信号ａの値（時間変化波形の振幅）を参照し、その値が０Ｖ（ＧＭＤ）より大きくＶＣＣ（電源電圧）より小さい値を採った期間には、高周波センサ５ｐが正常に作動していると判断し、その値が０Ｖ（ＧＭＤ）又はＶＣＣ（電源電圧）に相当する値を採った期間には、高周波センサ５ｐに異常が生じたと判断する。その判断結果は、信号切替部７１１によって認識される。

Ａ／Ｄ変換器９０１は、角速度信号ｂをディジタル信号に変換し、ＭＰＵ５００内の判定部９０４へ送る。判定部９０４は、角速度信号ａの値（時間変化波形の振幅）を参照し、その値が０Ｖ（ＧＭＤ）より大きくＶＣＣ（電源電圧）より小さい値を採った期間には、低周波センサ６ｐが正常に作動していると判断し、その値が０Ｖ（ＧＭＤ）又はＶＣＣ（電源電圧）に相当する値を採った期間には、低周波センサ６ｐに異常が生じたと判断する。その判断結果は、信号切替部７１１によって認識される。

図９は、信号切替部７１１の動作フローチャートである。
図９に示すとおり、信号切替部７１１は、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐの双方に異常が生じていない期間（ステップＳ１，Ｓ２共にＮＯ）には、通常通り、加算信号（Ａ＋Ｂ）を出力する（ステップＳ３）。このときは、制御系による適正な像振れ補正が行われる。

また、低周波センサ６にのみ異常が生じていた期間（ステップＳ１ＮＯかつステップＳ２ＹＥＳ）には、信号切替部７１１は、角速度信号Ａのみを出力する（ステップＳ４）。このとき、Ｙ方向の像振れのうち、角速度信号Ａに反映されている振動（ここでは主に機械的振動）に起因した成分のみが抑制される。
また、高周波センサ５ｐにのみ異常が生じていた期間（ステップＳ１ＹＥＳかつステップＳ２ＮＯ）には、信号切替部７１１は、角速度信号Ｂのみを出力する（ステップＳ５）。このとき、Ｙ方向の像振れのうち、角速度信号Ｂに反映されている振動（ここでは主に手振れ）に起因した成分のみが抑制される。

また、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐの双方に異常が生じていた期間（ステップＳ１ＹＥＳかつステップＳ２ＹＥＳ）には、信号切替部７１１は、信号０を出力する（ステップＳ６）。このとき、Ｙ方向の像振れ補正は停止される。
以上、本実施形態の異常診断回路６００’は、ピッチ方向の振動を検出する２つのセンサ（高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐ）の良否を個別に判定し、異常があると判定されたセンサからの角速度信号については、Ｙ方向の像振れ補正に反映されないようにする。

また、本実施形態のカメラシステムでは、この異常診断回路６００’と同じものが、Ｘ方向の像振れ補正回路にも搭載される。よって、ヨー方向の振動を検出する２つのセンサ（高周波センサ５ｙ，低周波センサ６ｙ）の良否が個別に判定され、異常があると判定されたセンサからの角速度信号については、Ｘ方向の像振れ補正に反映されないことになる。

したがって、本実施形態のカメラシステムでは、４つのセンサ（高周波センサ５ｐ，５ｙ，低周波センサ６ｐ，６ｙ）の一部又は全部に異常が生じた場合に、像振れの残存する可能性はあるものの、異常な像振れの発生する可能性は無くなる。しかも、異常なセンサが検出されたときにも、残りの正常なセンサによる像振れ補正は継続されるので、センサ異常の影響は最小限に食い止められる。

なお、本実施形態の異常診断回路６００’は、第１実施形態の異常診断回路６００とは異なり、角速度信号ａ，ｂから同じ周波数成分を抽出する必要が無いので、ピッチ方向の２つのセンサ（高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐ）の検出周波数帯域は、重複していなくて構わない。同様に、ヨー方向の２つの高周波センサ（高周波センサ５ｙ，低周波センサ６ｙ）の検出周波数帯域も、重複していなくて構わない。

また、本実施形態のカメラシステムは、センサの異常が検出された場合に、手振れ補正の内容を自動的に変更するものであったが、それに加えて、或いはその代わりに、異常が検出された旨をユーザへ通知してもよい。例えば、カメラ本体１に表示装置（ＬＣＤなど）が備えられているならば、そこへメッセージ（センサに異常が発生しました、など）を表示してもよい。因みに、本実施形態のカメラシステムは、４つのセンサの異常を独立して検出することができるので、センサを区別するための情報を一緒に表示してもよい（縦方向の高周波センサに異常が発生しました、など）。

［その他］
なお、上述した各実施形態のＭＰＵ５００は、高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐからの角速度信号の加算を、積分前の段階で行ったが、積分後の段階で行ってもよい。また、本実施形態では、その加算をディジタル領域（ＭＰＵ５００の内部）で行ったが、アナログ領域（ＭＰＵ５００の外部）で行ってもよい。

また、上述した各実施形態では、像振れ補正回路にディジタル回路（ＭＰＵ）を使用したが、そのディジタル回路の動作の一部又は全部をアナログ回路によって実現してもよい。また、本実施形態のアナログ回路の動作の一部をディジタル回路によって実現してもよい。
また、上述した各実施形態では、高周波センサ５ｐ，５ｙ，低周波センサ６ｐ，６ｙなどの搭載先をレンズ鏡筒側としたが、カメラ本体の側であってもよい。

また、上述した各実施形態では、像振れ補正のための駆動対象がレンズであるようなカメラシステムを説明したが、駆動対象が撮像部（ＣＣＤ撮像素子やＣＯＭＳといった固体撮像素子や銀塩フィルム）であるようなカメラシステムにも本発明は適用可能である。
また、上述した各実施形態では、カメラ本体と、カメラ本体に対し着脱可能なレンズ鏡筒とからなるカメラシステムを説明したが、カメラ本体とレンズ鏡筒とが一体化されたカメラシステムにも本発明は適用可能である。また、本発明は、スチルカメラシステムの他、ビデオカメラシステムやフィールドスコープ・双眼鏡といった光学装置にも適用可能である。

実施形態のカメラシステムの全体構成図である。 像振れ補正ユニット３の断面図である。 高周波センサ５ｐ，低周波センサ６ｐ，６ｙを固定した固定筒の周辺の斜視図である。 第１実施形態のＹ方向の像振れ補正回路のブロック図である。 高周波センサ５ｐと低周波センサ６ｐとの検出周波数帯域の関係を示す図である。 増幅器５０１のバンドパスフィルタ特性と増幅器６０１のローパスフィルタ特性との関係を示す図である。 第１実施形態の異常診断回路６００の動作を説明する図である。 第２実施形態のＹ方向の像振れ補正回路のブロック図である。 第２実施形態の異常診断回路６００’の動作を説明する図である。

符号の説明

１…カメラ本体，２…レンズ鏡筒，５ｐ，５ｙ…高周波センサ，６ｐ，６ｙ…低周波センサ，２０３ｂ…補正レンズ，３０１Ｘ，３０１Ｙ…アクチュエータ

Claims (11)

1. 撮影像を結像する撮影系に加わる振動を検出可能な２つのセンサと、
   前記２つのセンサの検出結果に応じて前記振動による前記撮影像の振れを制御する制御部と、
   前記２つのセンサの検出結果を参照し、それらセンサの良否を判定する判定部と
   を備えたことを特徴とする像振れ補正装置。
2. 請求項１に記載の像振れ補正装置において、
   前記判定部は、
   前記２つのセンサの検出結果を比較し、両者の差異が閾値以上であるときには前記２つのセンサの少なくとも一方に異常があると判定する
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
3. 請求項２に記載の像振れ補正装置において、
   前記判定部は、
   前記２つのセンサの少なくとも一方に異常があると判定した場合、前記制御に対する前記２つのセンサの双方の検出結果の反映を停止させる
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の像振れ補正装置において、
   前記２つのセンサは、
   前記振動の同じ方向の互いに異なる周波数帯域に感度を有し、かつそれらの周波数帯域を一部重複させており、
   前記判定部は、
   前記２つのセンサの互いに重複する周波数帯域の検出結果に基づき、前記判定を行う
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
5. 請求項１に記載の像振れ補正装置において、
   前記判定部は、
   前記２つのセンサの良否を個別に判定し、異常があると判定されたセンサの前記制御に対する検出結果の反映を停止させる
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
6. 請求項５に記載の像振れ補正装置において、
   前記判定部は、
   前記２つのセンサのうち、零電圧又は電源電圧に相当する検出結果を出力したものに異常があると判定する
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
7. 請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の像振れ補正装置であって、
   前記２つのセンサのうち少なくとも１つのセンサは、振動子に単結晶を用いた
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
8. 請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の像振れ補正装置であって、
   前記２つのセンサのうち少なくとも１つのセンサは、３Ｈｚ〜８Ｈｚの振動を検出可能である
   ことを特徴とする像振れ補正装置。
9. 請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の像振れ補正装置を備えた
   ことを特徴とする光学装置。
10. 請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の像振れ補正装置を備えた
    ことを特徴とする交換レンズ。
11. 請求項１〜請求項８の何れか一項に記載の像振れ補正装置を備えた
    ことを特徴とするカメラシステム。

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