JP2007219397A - 像ブレ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い範囲の周波数成分を有する手ブレ量を検出する像ブレ補正装置を提供する。
【解決手段】像ブレ補正装置は、角速度センサ（ＧＳＹ、ＧＳＲ、ＧＳＸ）を有する第１検出部１１ａと、傾斜センサ（ＡＳＹ、ＡＳＲ）を有する第２検出部１１ｂとを有するブレ量検出部１１を備える。第１検出部の出力から求められた第１角度信号（Ｐｙｈ、Ｐｒｈ、Ｐｘｈ）と、前記第２検出部の出力から求められた第２角度信号（Ｐｙｌ、Ｐｒｌ）とに基づいて像ブレ補正を行う制御演算部１３を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像装置における像ブレ補正装置に関し、特に手ブレ量の高周波成分と低周波成分の両方を検出することにより精度の高い像ブレ補正を行う像ブレ補正装置に関する。

従来、カメラなどの撮像装置において撮像中に生じた手ブレ量に応じて、像ブレ補正レンズまたは撮像素子を光軸と垂直な平面上を移動させることにより結像面上での像ブレを抑制する像ブレ補正装置が提案されている。

特許文献１は、角速度センサを使って手ブレ量を検出し、手ブレ量に基づいて像ブレ補正を行う像ブレ補正装置を開示する。
特開平０８−１５２６５９号公報

しかし、特許文献１の装置で［０００９］に記載されているようにブレ量検出に角速度センサを用いる場合、出力オフセットのＤＣ成分除去のため、ハイパスフィルタによって低周波成分が除去された手ブレ量に基づいて像ブレ補正が行われていた。このため、特に低輝度被写体を長時間露光（低速シャッタ）で撮影せざるを得ない場合には十分な補正効果が得られなかった。

したがって本発明の目的は、幅広い範囲の周波数成分を有する手ブレ量を検出し、精度のよい像ブレ補正が可能で、長時間露光でも十分な補正効果が得られる像ブレ補正装置を提供することである。

本発明に係る像ブレ補正装置は、角速度センサを有する第１検出部と、角度センサを有する第２検出部とを有するブレ量検出部と、第１検出部の出力から求められた第１角度信号と、前記第２検出部の出力から求められた第２角度信号とに基づいて像ブレ補正を行う制御部とを備える。

好ましくは、第１検出部は、角速度センサからの信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタ部と、低周波成分を除去した後に積分を行って第１角度信号を求める積分部とを有し、第２検出部は、角度センサからの信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ部と、高周波成分を除去した後に像ブレ補正基準時におけるローパスフィルタ部の出力値をホールドし、像ブレ補正基準時後におけるローパスフィルタ部の出力値との差分を行って第２角度信号を求めるホールド部とを有する。

さらに好ましくは、ハイパスフィルタ部のカットオフ周波数と、ローパスフィルタ部のカットオフ周波数とが、角度センサの応答周波数の上限値に対応して設定される。

さらに好ましくは、ハイパスフィルタ部のカットオフ周波数と、ローパスフィルタ部のカットオフ周波数は同じである。

さらに好ましくは、ハイパスフィルタ部のカットオフ周波数と、ローパスフィルタ部のカットオフ周波数は、２〜３Ｈｚである。

また、好ましくは、制御部は、第１角度信号と、第２角度信号とを加算することによりブレ量を特定し、加算した値に基づいて像ブレ補正を行う。

また、好ましくは、角度センサは、振り子の傾斜角度を検出する傾斜角センサである。

また、好ましくは、角度センサは、磁石を有する振り子と、振り子が傾斜することにより変化する磁石の磁界を検出するホールセンサとを有する傾斜角センサである。

また、好ましくは、角速度センサは、ヨーイングに基づく角速度を検出するヨーイング角速度センサ、及びピッチングに基づく角速度を検出するピッチング角速度センサを有し、角度センサは、ヨーイングに基づく傾斜角を検出するヨーイング角度センサ、及びピッチングに基づく傾斜角を検出するピッチング角度センサのうち少なくとも１つを有する。

さらに好ましくは、角速度センサは、ローリングに基づく角速度を検出するローリング角速度センサを有し、角度センサは、ヨーイング角度センサ、ピッチング角度センサ、及びローリングに基づく傾斜角を検出するローリング角度センサのうち少なくとも１つを有する。

また、本実施形態に係る撮像装置は、角速度センサを有する第１検出部と角度センサを有する第２検出部とを有するブレ量検出部と、第１検出部の出力から求められた第１角度信号と第２検出部の出力から求められた第２角度信号とに基づいて像ブレ補正を行う制御部とを備える。

好ましくは、操作部を更に備え、第１検出部は、角速度センサからの信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタ部と、低周波成分を除去した後に積分を行って第１角度信号を求める積分部とを有し、第２検出部は、角度センサからの信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ部と、高周波成分を除去した後に、操作部の操作に連動して設定される像ブレ補正基準時におけるローパスフィルタ部の出力値をホールドし、像ブレ補正基準時後におけるローパスフィルタ部の出力値との差分を行って第２角度信号を求めるホールド部とを有する。

さらに好ましくは、操作部はレリーズボタンであり、像ブレ補正基準時は、レリーズボタンの操作による露光制御が開始された時である。

以上のように本発明によれば、幅広い範囲の周波数成分を有する手ブレ量を検出し、精度のよい像ブレ補正が可能で、長時間露光でも十分な補正効果が得られる像ブレ補正装置を提供することができる。

以下、本実施形態について、図を用いて説明する。カメラ本体１はデジタルカメラであるとして説明する。なお、方向を説明するために、カメラ本体１において、レンズ鏡筒２内に収容されている撮影レンズ（不図示）の光軸Ｏと直交する水平方向を第１方向ｘ、光軸Ｏと直交する鉛直方向を第２方向ｙ、光軸Ｏと平行な水平方向を第３方向ｚとして説明する。

カメラ本体１は、レンズ鏡筒２、レリーズボタン１６、及び撮像素子ＩＳを有する（図１〜３参照）。カメラ本体１は、像ブレ補正部１０、制御演算部１３、レリーズスイッチ１７、表示部２０、及び記憶部２１を有する（図４、５参照）。

被写体像は、ＣＣＤなどの撮像素子ＩＳによって撮影レンズを介した光学像として撮像され、Ａ／Ｄ変換後、制御演算部１３によって画像処理され、表示部２０によって撮像された画像が表示される。また、撮像により得られた画像信号は、メモリーカードなどの記憶部２１により記録される。

レリーズボタン１６は、半押しすることにより測光スイッチ（不図示）がオン状態にされ測光や測距及び合焦動作が行われ、全押しすることによりレリーズスイッチ１７がオン状態にされ撮像が行われ、撮影像が記憶部２１に記録される。測光スイッチやレリーズスイッチ１７がオン状態にされるタイミングで、後述する第１ホールド回路ＨＬＹ、及び第２ホールド回路ＨＬＲにおけるホールド制御が行われる。

像ブレ補正部１０は、手ブレ量に対応して、可動部１５ａを光軸Ｏに垂直な平面上を移動させることによって、手ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸Ｏのずれを無くし、被写体像と結像面位置を一定に保つことで、像ブレを補正する装置である。像ブレ補正部１０は、手ブレ量を検出するブレ量検出部１１と、手ブレ量に基づいて可動部１５ａを光軸Ｏに垂直な平面上（以下、ｘｙ平面上とする）を移動させる駆動部１５とを有する。手ブレ量に基づく可動部１５ａの移動制御は、制御演算部１３によって行われる。

ブレ量検出部１１は、ジャイロセンサなどの角速度センサによるブレ量検出を行う第１検出部１１ａと、傾斜センサによるブレ量検出を行う第２検出部１１ｂとを有する。

制御演算部１３は、像ブレ補正制御を公知の制御方式であるＰＩＤ制御方式で行うために、第１〜第３誤差増幅回路６３〜６５、第１〜第３ＰＩＤ（比例・積分・微分）演算回路６６〜６８、及び第１〜第３ＰＷＭドライバ６９〜７１を有する。

駆動部１５は、可動部１５ａと固定部１５ｂとから構成される（図６〜８参照）。可動部１５ａは、カメラ本体１に固定された固定部１５ｂに対して、ｘｙ平面上に移動可能である。可動部１５ａは、撮像素子ＩＳが取り付けられた撮像板基板４５、第１、第２水平方向駆動用コイルＣＸＡ、ＣＸＢ、第１、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢ、第１、第２鉛直方向ホールセンサＳＹＡ、ＳＹＢ、及び水平方向ホールセンサＳＸを有する。固定部１５ｂは、第１、第２ヨークＹＡ、ＹＢ、連結支柱３１、基板支持部３２、第１、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡ、ＭＸＢ、及び第１、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡ、ＭＹＢを有する。

まず、ブレ量検出部１１について説明する（図５参照）。第１検出部１１ａは、ピッチングジャイロセンサＧＳＹ、ローリングジャイロセンサＧＳＲ、ヨーイングジャイロセンサＧＳＸ、第１ハイパスフィルタ回路ＨＰＹ、第２ハイパスフィルタ回路ＨＰＲ、第３ハイパスフィルタ回路ＨＰＸ、及び第１〜第３積分回路６０〜６２を有する。

ピッチングジャイロセンサＧＳＹは、ジャイロセンサ軸ＧＳＹＯが第１方向ｘと平行に配置され、カメラ本体１の第１方向ｘ軸周りの回転運動（ピッチング）の角速度を検出する。ローリングジャイロセンサＧＳＲは、ジャイロセンサ軸ＧＳＲＯが第３方向ｚと平行に配置され、カメラ本体１の第３方向ｚ軸周りの回転運動（ローリング）の角速度を検出する。ヨーイングジャイロセンサＧＳＸは、ジャイロセンサ軸ＧＳＸＯが第２方向ｙと平行に配置され、カメラ本体１の第２方向ｙ軸周りの回転運動（ヨーイング）の角速度を検出する。

ピッチングジャイロセンサＧＳＹからの角速度に関する信号は、第１ハイパスフィルタ回路ＨＰＹでピッチングジャイロセンサＧＳＹの低周波成分が除去（波形が中心から上下にずれるＤＣオフセット分が除去）され、第１積分回路６０で積分される。第１積分回路６０は、ピッチングに基づく角度ブレ量に対応した出力値として、第１ピッチング角度信号Ｐｙｈを出力する。

ローリングジャイロセンサＧＳＲからの角速度に関する信号は、第２ハイパスフィルタ回路ＨＰＲでローリングジャイロセンサＧＳＲの低周波成分が除去（波形が中心から上下にずれるＤＣオフセット分が除去）され、第２積分回路６１で積分され、第２積分回路６１は、ローリングに基づく角度ブレ量に対応した出力値として、第１ローリング角度信号Ｐｒｈを出力する。

ヨーイングジャイロセンサＧＳＸからの角速度に関する信号は、ヨーイングジャイロセンサＧＳＸの低周波成分が除去（波形が中心から上下にずれるＤＣオフセット分が除去）され、第３積分回路６２で積分される。第３積分回路６２は、ヨーイングに基づく角度ブレ量に対応した出力値として、ヨーイング角度信号Ｐｘｈを出力する。

第２検出部１１ｂは、ピッチング傾斜センサＡＳＹ、ローリング傾斜センサＡＳＲ、第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹ、第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲ、第１ホールド回路ＨＬＹ、及び第２ホールド回路ＨＬＲを有する。

ピッチング傾斜センサＡＳＹは、カメラ本体１の第１方向ｘ軸周りの回転運動（ピッチング）に伴う傾斜角度を検出する。ローリング傾斜センサＡＳＲは、カメラ本体１の第３方向ｚ軸周りの回転運動（ローリング）に伴う傾斜角度を検出する。ピッチング傾斜センサＡＳＹ、及びローリング傾斜センサＡＳＲの詳細については後述する。

第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹは、ピッチング傾斜センサＡＳＹからの傾斜角度に関する信号の高周波成分を除去する。第１ホールド回路ＨＬＹは、像ブレ補正基準時ｔ０の第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹからの出力値をホールド（保持）する。像ブレ補正基準時ｔ０は、カメラ本体１のレリーズボタン１６が操作されて測光スイッチ（不図示）やレリーズスイッチ１７がオン状態にされて露光制御が開始された時、あるいは任意で像ブレ補正動作を実行させたいときに操作される操作部材の操作により像ブレ補正動作が開始された時や、傾斜センサ（ＡＳＹ、ＡＳＲ）からの信号の取り込み開始時である。本実施形態においては、レリーズボタン１６が全押しされてレリーズスイッチ１７がオン状態にされた時を像ブレ補正基準時ｔ０とする。第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹと第１ホールド回路ＨＬＹは、ホールドした出力値と、現時点ｔ１の第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹからの出力値との差分を、ピッチングに基づく角度ブレ量に対応した出力値として、第２ピッチング角度信号Ｐｙｌを出力する。

第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲは、ローリング傾斜センサＡＳＲからの傾斜角度に関する信号の高周波成分を除去する。第２ホールド回路ＨＬＲは、像ブレ補正基準時ｔ０の第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲからの出力値をホールド（保持）する。像ブレ補正基準時ｔ０は、露光開始時や、カメラ本体１の測光スイッチ（不図示）がオン状態にされた時などの像ブレ補正動作が開始された時や、ローリング傾斜センサＡＳＲからの信号の取り込み開始時である。第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲと第２ホールド回路ＨＬＲは、ホールドした出力値と、現時点ｔ１の第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲからの出力値との差分を、ローリングに基づく角度ブレ量に対応した出力値として、第２ローリング角度信号Ｐｒｌを出力する。

第１ハイパスフィルタ回路ＨＰＹのカットオフ周波数と、第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹのカットオフ周波数は同じ値であることが望ましい。第２ハイパスフィルタ回路ＨＰＲのカットオフ周波数と、第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲのカットオフ周波数は同じ値であることが望ましい。また、第１ハイパスフィルタ回路ＨＰＹ、及び第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹのカットオフ周波数は、ピッチング傾斜センサＡＳＹの応答可能な周波数の上限値に対応して設定される。第２ハイパスフィルタ回路ＨＰＲ、及び第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲのカットオフ周波数は、ローリング傾斜センサＡＳＲの応答可能な周波数の上限値に対応して設定される。本実施形態では、第１、第２ローパスフィルタ回路ＬＰＹ、ＬＰＲ、及び第１、第２ハイパスフィルタ回路ＨＰＹ、ＨＰＲのカットオフ周波数をｆｃ（２〜３Ｈｚ）とする。

第１ピッチング角度信号Ｐｙｈと第２ピッチング角度信号Ｐｙｌとの加算値（ピッチング合成信号Ｐｙｔ）は、第１方向ｘ軸周りの回転運動（ピッチング）による手ブレ量を特定する信号として、第１ローリング角度信号Ｐｒｈと第２ローリング角度信号Ｐｒｌとの加算値（ローリング合成信号Ｐｒｔ）は、第３方向ｚ軸周りの回転運動（ローリング）による像ブレ量を特定する信号として、ヨーイング角度信号Ｐｘｈは、第２方向ｙ軸周りの回転運動（ヨーイング）による像ブレ量を特定する信号として、後述する制御演算部１３におけるブレ量に基づいて可動部１５ａの移動制御に使用される。

ピッチング合成信号Ｐｙｔは、第１ピッチング角度信号Ｐｙｈが有する高周波成分と、第２ピッチング角度信号Ｐｙｌが有する低周波成分とを含む信号である。そのため、第１ピッチング角度信号Ｐｙｈだけに基づいて手ブレ量を特定する場合に比べて、広範囲の周波数成分を考慮して手ブレ量を特定することが出来るため、精度の高い像ブレ補正を行う事が可能になる（図９参照）。

従来のジャイロセンサとハイパスフィルタとを用いた構成の場合、出来るだけ広い周波数帯域での手ブレ補正を可能にするために、ハイパスフィルタのカットオフ周波数を比較的低く設定していた（例えば、０．５Ｈｚ）。

しかしながら、本実施形態の場合は、ハイパスフィルタとローパスフィルタの２つのフィルタを用いており、通過させる信号の周波数帯域をそれぞれで分担できるため、手ブレに基づく信号について、さらに広い周波数帯域での検出が可能なだけでなく、従来の構成におけるカットオフ周波数に比べて、ハイパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃを高く設定できる。このため、長時間露光時においては、ジャイロセンサによる手ブレ検出の誤差成分を少なく抑えるとともに、傾斜センサ及びローパスフィルタによる手ブレ量検出により、高精度な手ブレ補正が可能になる。

ローリング合成信号Ｐｒｔは、第１ローリング角度信号Ｐｒｈが有する高周波成分と、第２ローリング角度信号Ｐｒｌが有する低周波成分とを含む信号である。そのため、第１ローリング角度信号Ｐｒｈだけに基づいて手ブレ量を特定する場合に比べて、広範囲の周波数成分を考慮して手ブレ量を特定することが出来るため、精度の高い像ブレ補正を行う事が可能になる。

像ブレを発生させる手ブレは、高周波成分と低周波成分とが混合されたものである。ジャイロセンサのような角速度センサと積分回路を用いてブレ量を検出する場合は、ＤＣオフセット成分除去のため、ハイパスフィルタ回路を用いるが低周波成分も除去される。また、カメラ本体１を手持ちの揺れている状態で正確にＤＣオフセット成分を除去するのはとても困難で、そのため、低周波成分を含まず、かつ正確にＤＣオフセット成分が除去されない状態のブレ量に関する信号に基づいて像ブレ補正を行うことになる。従って、露光時間Ｔｅに略比例して手ブレの低周波成分に基づく誤差Ｅｒｒが発生する（図１０参照）。露光時間Ｔｅが長いほど、誤差Ｅｒｒが大きくなるので、長時間露光（例えば１／１５秒以上の露光時間）を行う場合には、像ブレ補正を効果的に行うことが出来ない。

本実施形態では、傾斜センサを使って、ピッチングによる手ブレ、ローリングによる手ブレに関する低周波成分を検出するため、手ブレの低周波成分を考慮した像ブレ補正を行うことが可能になる。また、傾斜センサによるブレ量を特定する信号はローパスフィルタを使って高周波成分が除去されているため、低周波成分を含む傾斜センサによるブレ量を特定する信号と、高周波成分を含む角速度センサによるブレ量を特定する信号との加算値に基づいて広範囲の周波数成分を含むブレ量を特定する信号を得ることが可能になる。

次に、制御演算部１３について説明する（図５参照）。なお、ＣＰＵで制御する場合は、積分回路、誤差増幅回路、ＰＩＤ演算回路、ＰＷＭドライバの動作はソフトウエアによっても実現可能である。

ピッチング合成信号Ｐｙｔ、ローリング合成信号Ｐｒｔは、第１、第２誤差増幅回路６３、６４に入力される。第１誤差増幅回路６３には、ピッチング合成信号Ｐｙｔとローリング合成信号Ｐｒｔとの加算値、及び第１鉛直方向ホールセンサＳＹＡの出力値とが入力され、第２誤差増幅回路６４には、ピッチング合成信号Ｐｙｔからローリング合成信号Ｐｒｔの減算値、及び第２鉛直方向ホールセンサＳＹＢの出力値とが入力される。

第１誤差増幅回路６３は、ピッチング合成信号Ｐｙｔとローリング合成信号Ｐｒｔとの加算値と、第１鉛直方向ホールセンサＳＹＡの出力値とを比較する（差異を算出する）。第２誤差増幅回路６４は、ピッチング合成信号Ｐｙｔからローリング合成信号Ｐｒｔの減算値と、第２鉛直方向ホールセンサＳＹＢの出力値とを比較する（差異を算出する）。第３誤差増幅回路６５は、ヨーイング角度信号Ｐｘｈと、水平方向ホールセンサＳＸの出力値とを比較する（差異を算出する）。

第１、第２ＰＩＤ演算回路６６、６７は、第１、第２誤差増幅回路６３、６４の出力値（差異値）に基づいて、ＰＩＤ演算を行う。具体的には、第１ＰＩＤ演算回路６６は、ピッチング合成信号Ｐｙｔとローリング合成信号Ｐｒｔの加算値と、第１鉛直方向ホールセンサＳＹＡの出力値との差異が小さくなるように（第１誤差増幅回路６３の出力値が小さくなるように）、第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡに印加する電圧に関する値（ＰＷＭパルスのデューティ比など）を演算する。第２ＰＩＤ演算回路６７は、ピッチング合成信号Ｐｙｔからローリング合成信号Ｐｒｔの減算値と、第２鉛直方向ホールセンサＳＹＢの出力値との差異が小さくなるように（第２誤差増幅回路６４の出力値が小さくなるように）、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢに印加する電圧に関する値（ＰＷＭパルスのデューティ比など）を演算する。

第１ＰＷＭドライバ６９は、第１ＰＩＤ演算回路６６の演算結果に基づくＰＷＭパルスを、第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡに印加する。第２ＰＷＭドライバ７０は、第２ＰＩＤ演算回路６７の演算結果に基づくＰＷＭパルスを、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢに印加する。これにより、第１、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢには第２方向ｙに駆動力が発生し、この駆動力によって可動部１５ａのｘｙ平面上に第２方向ｙへの移動が可能になる。第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡと、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢへの駆動力が異なる場合は、駆動力差に基づき可動部１５ａのｘｙ平面上に回転移動が可能になる。

第３ＰＩＤ演算回路６８は、第３誤差増幅回路６５の出力値（差異値）に基づいて、ＰＩＤ演算を行う。具体的には、第３ＰＩＤ演算回路６８は、ヨーイング角度信号Ｐｘｈと、水平方向ホールセンサＳＸとの差異が小さくなるように（第３誤差増幅回路６５の出力値が小さくなるように）、第１、第２水平方向駆動用コイルＣＸＡ、ＣＸＢに印加する電圧に関する値（ＰＷＭパルスのデューティ比など）を演算する。

第３ＰＷＭドライバ７１は、第３ＰＩＤ演算回路６８の演算結果に基づくＰＷＭパルスを、第１、第２水平方向駆動用コイルＣＸＡ、ＣＸＢに印加する。これにより、第１、第２水平方向駆動用コイルＣＸＡ、ＣＸＢには、第１方向ｘへの駆動力が発生し、この駆動力によって、可動部１５ａのｘｙ平面上に第１方向ｘへの移動が可能になる。

次に、駆動部１５について説明する（図６〜８参照）。第１、第２水平方向駆動用コイルＣＸＡ、ＣＸＢ、第１、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢ、第１、第２鉛直方向ホールセンサＳＹＡ、ＳＹＢ、及び水平方向ホールセンサＳＸは、撮像板基板４５上に取り付けられる。

第１、第２ヨークＹＡ、ＹＢは、板状の磁性金属部材で、第３方向ｚに垂直に並べられる。連結支柱３１は、第１、第２ヨークＹＡ、ＹＢの間に取り付けられる。可動部１５ａの撮像板基板４５は、第１、第２ヨークＹＡ、ＹＢに固定された基板支持部３２によってｘｙ平面上を摺動自在に狭持される。第１、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡ、ＭＸＢ、及び第１、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡ、ＭＹＢは、第１ヨークＹＡ上に取り付けられる。基板支持部３２の撮像板基板４５と接触する部分は、金属製のボールでもよいが、やや弾性を有する低摩擦素材、例えばポリアセタール樹脂で構成されるのが望ましい。

撮像板基板４５は、可動部１５ａが移動を開始する前の初期状態において、光軸Ｏが撮像素子ＩＳの有効撮像領域の中心を通り、有効撮像領域の矩形を構成する辺が第１方向ｘまたは第２方向ｙに平行である位置関係に配置されるのが望ましい。撮像素子ＩＳは、撮像板基板４５上で且つ第２ヨークＹＢと対向する側に配置される。

第１水平方向駆動用コイルＣＸＡ、及び水平方向ホールセンサＳＸは、第１水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡと第３方向ｚ上で対向する位置関係にある。第２水平方向駆動用コイルＣＸＢは、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＢと第３方向ｚ上で対向する位置関係にある。

第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡ、及び第１鉛直方向ホールセンサＳＹＡは、第１鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡと第３方向ｚ上で対向する位置関係にある。第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢ、及び第２鉛直方向ホールセンサＳＹＢは、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＢと第３方向ｚ上で対向する位置関係にある。

第１、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡ、ＭＸＢは、Ｎ極とＳ極とが、第１方向ｘに並べられる。第１水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡの第２方向ｙの長さは、可動部１５ａが第２方向ｙに移動した際に第１水平方向駆動用コイルＣＸＡ及び水平方向ホールセンサＳＸに及ぼす磁界が変化しない程度に、第１水平方向駆動用コイルＣＸＡの第２方向ｙの有効長に比べて長めに設定される。第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＢの第２方向ｙの長さは、可動部１５ａが第２方向ｙに移動した際に第２水平方向駆動用コイルＣＸＢに及ぼす磁界が変化しない程度に、第２水平方向駆動用コイルＣＸＢの第２方向ｙの有効長に比べて長めに設定される。

第１、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡ、ＭＹＢは、Ｎ極とＳ極とが、第２方向ｙに並べられる。第１鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡの第１方向ｘの長さは、可動部１５ａが第１方向ｘに移動した際に第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡ及び第１鉛直方向ホールセンサＳＹＡに及ぼす磁界が変化しない程度に、第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡの第１方向ｘの有効長に比べて長めに設定される。第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＢの第１方向ｘの長さは、可動部１５ａが第１方向ｘに移動した際に第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢ及び第２鉛直方向ホールセンサＳＹＢに及ぼす磁界が変化しない程度に、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢの第１方向ｘの有効長に比べて長めに設定される。

第１水平方向駆動用コイルＣＸＡのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第１水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡの磁界から生ずる電磁力により、第１水平方向駆動用コイルＣＸＡを含む可動部１５ａを第１方向ｘに移動させる駆動力を発生すべく、第２方向ｙに平行な線分を有する。第２水平方向駆動用コイルＣＸＢのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＢの磁界から生ずる電磁力により、第２水平方向駆動用コイルＣＸＢを含む可動部１５ａを第１方向ｘに移動させる駆動力を発生すべく、第２方向ｙに平行な線分を有する。

第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第１鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡの磁界から生ずる電磁力により、第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡを含む可動部１５ａを第２方向ｙに移動させる駆動力を発生すべく、第１方向ｘに平行な線分を有する。第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＢの磁界から生ずる電磁力により、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢを含む可動部１５ａを第２方向ｙに移動させる駆動力を発生すべく、第１方向ｘに平行な線分を有する。

第１、第２鉛直方向ホールセンサＳＹＡ、ＳＹＢは、ホール効果を利用した磁電変換素子であるホール素子であり、可動部１５ａの第２方向ｙの位置検出のために使用される。水平方向ホールセンサＳＸは、ホール効果を利用した磁電変換素子であるホール素子であり、可動部１５ａの第１方向ｘの位置検出のために使用される。

第１鉛直方向ホールセンサＳＹＡは、第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡの内側に、第２鉛直方向ホールセンサＳＹＢは、第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢの内側に、水平方向ホールセンサＳＸは、第１水平方向駆動用コイルＣＸＡの内側に配置される。

第２ヨークＹＢは、第１ヨークＹＡに対して、レンズ鏡筒２側に近い側に配置される。第２ヨークＹＢは、撮像素子ＩＳの有効撮像領域に入射する光を遮らないように、撮像素子ＩＳと対向する部分がくりぬかれた形状を有する。

第１、第２ヨークＹＡ、ＹＢは、第１、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡ、ＭＸＢ、及び第１、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡ、ＭＹＢの磁界が周囲に漏れにくくして、第１水平方向駆動用コイルＣＸＡ及び水平方向ホールセンサＳＸと、第１水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＡとの間の磁束密度、第２水平方向駆動用コイルＣＸＢと、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石ＭＸＢとの間の磁束密度、第１鉛直方向駆動用コイルＣＹＡ及び第１鉛直方向ホールセンサＳＹＡと、第１鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＡとの間の磁束密度、及び第２鉛直方向駆動用コイルＣＹＢ及び第２鉛直方向ホールセンサＳＹＢと、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石ＭＹＢとの間の磁束密度を高める役割を果たす。

次に、ピッチング傾斜センサＡＳＹ、及びローリング傾斜センサＡＳＲについて説明する（図１１参照）。

ピッチング傾斜センサＡＳＹは、第１密閉外装部８１ｙ、第１振り子軸８２ｙ、第１振り子アーム部８３ｙ、第１おもり部８４ｙ、第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢ、ピッチング傾斜角検出用ヨークＹＰ、及びピッチング傾斜角検出用ホールセンサＳＰを有する。

ローリング傾斜センサＡＳＲは、第２密閉外装部８１ｒ、第２振り子軸８２ｒ、第２振り子アーム部８３ｒ、第２おもり部８４ｒ、第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢ、ローリング傾斜角検出用ヨークＹＲ、及びローリング傾斜角検出用ホールセンサＳＲを有する。

第１振り子軸８２ｙ、第１振り子アーム部８３ｙ、第１おもり部８４ｙ、第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢ、ピッチング傾斜角検出用ヨークＹＰ、及びピッチング傾斜角検出用ホールセンサＳＰは、第１密閉外装部８１ｙ内に収納される。第１密閉外装部８１ｙには、第１振り子アーム部８３ｙ、第１おもり部８４ｙ、第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢ、ピッチング傾斜角検出用ヨークＹＰで構成される第１振り子Ｐ１が臨界減衰状態かやや過減衰状態（ほぼ臨界減衰特性状態）で動作するよう、シリコンオイルなどが充填される。

第１振り子軸８２ｙは、第１方向ｘに平行な振り子軸であり、ジャイロセンサ軸ＧＳＹＯと一致する。第１振り子アーム部８３ｙは、第１振り子軸８２ｙに軸持される。第１振り子アーム部８３ｙには、第１おもり部８４ｙが取り付けられる。第１おもり部８４ｙには、ピッチング傾斜角検出用ヨークＹＰ、及び第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢが取り付けられる。第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢは、第１振り子Ｐ１が移動中心位置で動かない初期状態において、Ｎ極とＳ極とが、第２方向ｙに平行で且つ、互いに逆方向に並べられる。第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢは、第１振り子Ｐ１が移動中心位置で動かない初期状態において、第３方向ｚに平行に並べられる。ピッチング傾斜角検出用ホールセンサＳＰは第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢと第２方向ｙで対向する位置関係で第１密閉外装部８１ｙ内に固定される。

直線的な変化量を使って精度の高い傾斜角度検出が行える範囲を最大限活用して位置検出を行うため、ピッチング傾斜角検出用ホールセンサＳＰの第３方向ｚの位置は、初期状態において、第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石ＭＰＡ、ＭＰＢと等距離近傍にあるのが望ましい。

ピッチング傾斜角検出用ホールセンサＳＰは、ホール効果を利用した磁電変換素子であるホール素子であり、ピッチングによる傾斜角度を検出するために使用される。傾斜角度の検出は、ピッチングによって第１振り子Ｐ１が移動することに伴って変動する磁石とホールセンサの間の磁界の強さに基づいて行われる。

第１振り子アーム部８３ｙの第１アーム長さｌ１は約１ｃｍである。第１アーム長さｌ１が１ｃｍの場合、第１振り子Ｐ１の第１周波数ｆ１＝１÷｛２π×（ｌ÷ｇ）^１／２｝は、約５Ｈｚである。ここでｇは重力加速度である。像ブレが生じる際の周波数の上限値は約１２〜１３Ｈｚであり、第１振り子Ｐ１の第１周波数ｆ１に比べて大きい。ピッチング傾斜センサＡＳＹは、第１振り子Ｐ１の第１周波数ｆ１以下の低周波の像ブレ成分を検出する。

第１ハイパスフィルタ回路ＨＰＹ、及び第１ローパスフィルタ回路ＬＰＹのカットオフ周波数ｆｃは、それぞれ第１振り子Ｐ１の第１周波数ｆ１より小さい値（２〜３Ｈｚ）に設定するのが望ましい。

第２振り子軸８２ｒ、第２振り子アーム部８３ｒ、第２おもり部８４ｒ、第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢ、ローリング傾斜角検出用ヨークＹＲ、及びローリング傾斜角検出用ホールセンサＳＲは、第２密閉外装部８１ｒ内に収納される。第２密閉外装部８１ｒには、第２振り子アーム部８３ｒ、第２おもり部８４ｒ、第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢ、ローリング傾斜角検出用ヨークＹＲで構成される第２振り子Ｐ２が臨界減衰状態かやや過減衰状態（ほぼ臨界減衰特性状態）で動作するよう、シリコンオイルなどが充填される。

第２振り子軸８２ｒは、第３方向ｚに平行な振り子軸であり、ジャイロセンサ軸ＧＳＲＯと一致する。第２振り子アーム部８３ｒは、第２振り子軸８２ｒに軸持される。第２振り子アーム部８３ｒには、第２おもり部８４ｒが取り付けられる。第２おもり部８４ｒには、ローリング傾斜角検出用ヨークＹＲ、及び第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢが取り付けられる。第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢは、第２振り子Ｐ２が移動中心位置で動かない初期状態において、Ｎ極とＳ極とが、第２方向ｙに平行で且つ、互いに逆方向に並べられる。第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢは、第２振り子Ｐ２が移動中心位置で動かない初期状態において、第１方向ｘに平行に並べられる。ローリング傾斜角検出用ホールセンサＳＲは第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢと第２方向ｙで対向する位置関係で第２密閉外装部８１ｒ内に固定される。

直線的な変化量を使って精度の高い傾斜角度検出が行える範囲を最大限活用して位置検出を行うため、ローリング傾斜角検出用ホールセンサＳＲの第１方向ｘの位置は、初期状態において、第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石ＭＲＡ、ＭＲＢと等距離近傍にあるのが望ましい。

ローリング傾斜角検出用ホールセンサＳＲは、ホール効果を利用した磁電変換素子であるホール素子であり、ローリングによる傾斜角度を検出するために使用される。傾斜角度の検出は、ローリングによって第２振り子Ｐ２が移動することに伴って変動する磁石とホールセンサの間の磁界の強さに基づいて行われる。

第２振り子アーム部８３ｒの第２アーム長さｌ２は約１ｃｍである。第２アーム長さｌ２が１ｃｍの場合、第２振り子Ｐ２の第２周波数ｆ２＝１÷｛２π×（ｌ÷ｇ）^１／２｝は、約５Ｈｚである。ここでｇは重力加速度である。像ブレが生じる際の周波数の上限値は約１２〜１３Ｈｚであり、第２振り子Ｐ２の第２周波数ｆ２に比べて大きい。ローリング傾斜センサＡＳＲは、第２振り子Ｐ２の周波数ｆ２以下の低周波の像ブレ成分を検出する。

第２ハイパスフィルタ回路ＨＰＲ、及び第２ローパスフィルタ回路ＬＰＲのカットオフ周波数ｆｃは、それぞれ第２振り子Ｐ２の第２周波数ｆ２より小さい値（２〜３Ｈｚ）に設定するのが望ましい。

なお、本実施形態では、撮像素子ＩＳを含む撮像板基板４５が可動部１５ａに配置されてｘｙ平面上を移動する形態を説明したが、撮像素子ＩＳは固定で、像ブレ補正レンズ（不図示）を可動部１５ａに配置して移動させる形態でも同様の効果が得られる。

また、磁界変化検出素子としてホール素子を利用したホールセンサによる位置検出を説明したが、磁界変化検出素子として別の検出素子を利用してもよい。具体的には、磁界の変化を検出することにより可動部の位置検出情報を求めることが可能なＭＩセンサ（高周波キャリア型磁界センサ）、または磁気共鳴型磁界検出素子、ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）であり、ホール素子を利用した本実施形態と同様の効果が得られる。

また、角度センサとして、振り子の傾斜角度を検出する傾斜角センサ（傾斜センサ）を説明したが、他の角度センサであってもよい。

本実施形態におけるカメラ本体の外観を示す斜視図である。 カメラ本体の正面図である。 カメラ本体の側面図である。 カメラ本体の構成図である。 カメラ本体の像ブレ補正部の回路構成図である。 像ブレ補正部の駆動部の正面図である。 駆動部の第１水平方向駆動用コイル側から見た側面図である。 図６の基板支持部がある部分の側面から見た構成図である。 ピッチング合成信号、第１ピッチング角度信号、及び第２ピッチング角度信号の出力特性を示すグラフである。 手ブレの高周波成分、低周波成分を示す図である。 ピッチング傾斜センサ、及びローリング傾斜センサの構成図である。

符号の説明

１ カメラ本体
２ レンズ鏡筒
１０ 像ブレ補正部
１１ ブレ量検出部
１１ａ、１１ｂ 第１、第２検出部
１３ 制御演算部
１５ 駆動部
１５ａ、１５ｂ 可動部、固定部
１６ レリーズボタン
１７ レリーズスイッチ
２０ 表示部
２１ 記憶部
３１ 連結支柱
３２ 基板支持部
４５ 撮像板基板
６０〜６２ 第１〜第３積分回路
６３〜６５ 第１〜第３誤差増幅回路
６６〜６８ 第１〜第３ＰＩＤ演算回路
６９〜７１ 第１〜第３ＰＷＭドライバ
８１ｙ、８１ｒ 第１、第２密閉外装部
８２ｙ、８２ｒ 第１、第２振り子軸
８３ｙ、８３ｒ 第１、第２振り子アーム部
８４ｙ、８４ｒ 第１、第２おもり部
ＡＳＹ ピッチング傾斜センサ
ＡＳＲ ローリング傾斜センサ
ＣＸＡ、ＣＸＢ 第１、第２水平方向駆動用コイル
ＣＹＡ、ＣＹＢ 第１、第２鉛直方向駆動用コイル
Ｅｒｒ 誤差
ｆ１、ｆ２ 第１、第２周波数
ｆｃ カットオフ周波数
ＧＳＲ ローリングジャイロセンサ
ＧＳＸ ヨーイングジャイロセンサ
ＧＳＹ ピッチングジャイロセンサ
ＧＳＲＯ、ＧＳＸＯ、ＧＳＹＯ ジャイロセンサ軸
ＨＬＹ 第１ホールド回路
ＨＬＲ 第２ホールド回路
ＨＰＹ、ＨＰＲ、ＨＰＸ 第１、第２、第３ハイパスフィルタ回路
ＩＳ 撮像素子
ｌ１、ｌ２ 第１、第２アーム長さ
ＬＰＹ、ＬＰＲ 第１、第２ローパスフィルタ回路
ＭＰＡ、ＭＰＢ 第１、第２ピッチング傾斜角検出用磁石
ＭＲＡ、ＭＲＢ 第１、第２ローリング傾斜角検出用磁石
ＭＸＡ、ＭＸＢ 第１、第２水平方向駆動及び位置検出用磁石
ＭＹＡ、ＭＹＢ 第１、第２鉛直方向駆動及び位置検出用磁石
Ｏ 光軸
Ｐ１、Ｐ２ 第１、第２振り子
Ｐｒｈ、Ｐｒｌ 第１、第２ローリング角度信号
Ｐｒｔ ローリング合成信号
Ｐｘｈ ヨーイング角度信号
Ｐｙｈ、Ｐｙｌ 第１、第２ピッチング角度信号
Ｐｙｔ ピッチング合成信号
ＳＰ ピッチング傾斜角検出用ホールセンサ
ＳＲ ローリング傾斜角検出用ホールセンサ
ＳＸ 水平方向ホールセンサ
ＳＹＡ、ＳＹＢ 第１、第２鉛直方向ホールセンサ
ｔ０ 像ブレ補正基準時
ｔ１ 現時点
Ｔｅ 露光時間
ＹＡ、ＹＢ 第１、第２ヨーク
ＹＰ ピッチング傾斜角検出用ヨーク
ＹＲ ローリング傾斜角検出用ヨーク

Claims (13)

1. 角速度センサを有する第１検出部と、角度センサを有する第２検出部とを有するブレ量検出部と、
   前記第１検出部の出力から求められた第１角度信号と、前記第２検出部の出力から求められた第２角度信号とに基づいて像ブレ補正を行う制御部とを備えることを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記第１検出部は、前記角速度センサからの信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタ部と、前記低周波成分を除去した後に積分を行って前記第１角度信号を求める積分部とを有し、
   前記第２検出部は、前記角度センサからの信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ部と、前記高周波成分を除去した後に像ブレ補正基準時における前記ローパスフィルタ部の出力値をホールドし、前記像ブレ補正基準時後における前記ローパスフィルタ部の出力値との差分を行って前記第２角度信号を求めるホールド部とを有することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 前記ハイパスフィルタ部のカットオフ周波数と、前記ローパスフィルタ部のカットオフ周波数は同じであることを特徴とする請求項２に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記ハイパスフィルタ部のカットオフ周波数と、前記ローパスフィルタ部のカットオフ周波数とが、前記角度センサの応答周波数の上限値に対応して設定されることを特徴とする請求項３に記載の像ブレ補正装置。
5. 前記ハイパスフィルタ部のカットオフ周波数と、前記ローパスフィルタ部のカットオフ周波数は、２〜３Ｈｚであることを特徴とする請求項４に記載の像ブレ補正装置。
6. 前記制御部は、前記第１角度信号と、前記第２角度信号とを加算することによりブレ量を特定し、前記加算した値に基づいて像ブレ補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
7. 前記角度センサは、振り子の傾斜角度を検出する傾斜角センサであることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
8. 前記角度センサは、磁石を有する振り子と、前記振り子が傾斜することにより変化する前記磁石の磁界を検出するホールセンサとを有する傾斜角センサであることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
9. 前記角速度センサは、ヨーイングに基づく角速度を検出するヨーイング角速度センサ、及びピッチングに基づく角速度を検出するピッチング角速度センサを有し、
   前記角度センサは、ヨーイングに基づく傾斜角を検出するヨーイング角度センサ、及びピッチングに基づく傾斜角を検出するピッチング角度センサのうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
10. 前記角速度センサは、ローリングに基づく角速度を検出するローリング角速度センサを有し、
    前記角度センサは、前記ヨーイング角度センサ、前記ピッチング角度センサ、及びローリングに基づく傾斜角を検出するローリング角度センサのうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項９に記載の像ブレ補正装置。
11. 角速度センサを有する第１検出部と角度センサを有する第２検出部とを有するブレ量検出部と、前記第１検出部の出力から求められた第１角度信号と前記第２検出部の出力から求められた第２角度信号とに基づいて像ブレ補正を行う制御部とを備えることを特徴とする撮像装置。
12. 操作部を更に備え、
    前記第１検出部は、前記角速度センサからの信号の低周波成分を除去するハイパスフィルタ部と、前記低周波成分を除去した後に積分を行って前記第１角度信号を求める積分部とを有し、
    前記第２検出部は、前記角度センサからの信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ部と、前記高周波成分を除去した後に、前記操作部の操作に連動して設定される像ブレ補正基準時における前記ローパスフィルタ部の出力値をホールドし、前記像ブレ補正基準時後における前記ローパスフィルタ部の出力値との差分を行って前記第２角度信号を求めるホールド部とを有することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
13. 前記操作部はレリーズボタンであり、前記像ブレ補正基準時は、前記レリーズボタンの操作による露光制御が開始された時であることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
    

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