JP2008249892A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なＣＰＵを用いることなく撮像光学系と撮像素子の相対移動を高精度に制御できる撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させる撮像装置であって、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間にアクチュエータの駆動と休止を繰り返させてアクチュエータを駆動制御する。これにより、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を確認してから次に確認するまでの間において撮像光学系２と撮像素子１４の相対的な移動位置を細かく制御することができる。このため、撮像光学系２と撮像素子１４の相対的な位置関係を所望の位置関係に近づけることができ、高精度な移動制御が可能となる。
【選択図】 図８

Description

本発明は、撮影などに用いられる撮像装置に関するものである。

従来、カメラ、ビデオカメラ、携帯電話に搭載されるカメラなどの撮像装置として、撮影レンズを光軸方向に沿って移動させるカメラであって、その撮影レンズを圧電素子の駆動によって移動させるものが知られている（例えば、特許文献１）。また、圧電素子を伸縮駆動させ摩擦係合する部材を移動させる圧電アクチュエータも知られている（例えば、特許文献２、３）。

特許文献１の装置は、駆動時の静音性を維持するために、圧電素子の低速駆動を行う際、その駆動パルスの周波数を下げずに、圧電素子の駆動パルスを連続供給した後に所定時間パルスの供給を停止してパルスの断続供給を行おうというものである。
特開平１１−３５６０７０号公報 特開平６−１９４５５９号公報 特開平８−６６０６４号公報

しかしながら、このような装置にあっては、圧電素子などのアクチュエータの駆動により移動する移動部材を高精度に移動させることが困難である。すなわち、駆動パルスが断続的に供給されると、移動部材が移動と停止を繰り返すこととなる。このため、目標移動量に対する移動部材の移動量の偏差が大きくなる。従って、移動部材を滑らかに移動させたい場合など高精度に移動制御することが難しい。また、この偏差を低減させるため、単位時間あたりの駆動状態の確認を多く行うと、高速のＣＰＵが必要となり、ＣＰＵが高価なものとなる。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、撮像光学系と撮像素子の相対移動を高精度に制御できる撮像装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を相対移動させる撮像装置において、前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させる駆動手段と、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段の駆動と休止を繰り返させて前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、撮像光学系と撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に駆動手段の駆動と休止を繰り返して駆動制御することにより、安価なＣＰＵを用いた場合でも、撮像光学系と撮像素子の相対移動量を確認してから次に確認するまでの間において撮像光学系と撮像素子の相対的な移動位置を細かく制御することができる。このため、撮像光学系と撮像素子の相対的な位置関係を所望の位置関係に近づけることができ、高精度な移動制御が行える。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を休止状態、駆動状態、休止状態として前記駆動手段を駆動制御することが好ましい。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を連続的に駆動させる第一駆動パターンと、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を休止状態、駆動状態、休止状態とする第二駆動パターンと、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を休止と駆動を複数回繰り返させて駆動させる第三駆動パターンとを組み合わせて前記駆動手段を駆動制御することが好ましい。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、前記駆動手段の駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することが好ましい。この場合、駆動手段の駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することにより、撮像光学系と撮像素子の移動制御の正確性を向上させることができる。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、電源投入の際に前記駆動手段を駆動させて駆動特性を検出し、その検出された駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することが好ましい。

この発明によれば、電源投入の際に駆動手段を駆動させて駆動特性を検出し、その検出された駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することにより、撮像装置に内蔵される電気部品の温度特性など撮像装置の使用環境における駆動特性のバラツキを吸収して駆動手段を駆動動作させることができ、より正確な撮像光学系と撮像素子の相対移動制御が行える。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間において繰り返される前記駆動手段の駆動の時間又は前記駆動手段の休止の時間を異ならせて前記駆動手段を駆動制御することが好ましい。

この発明よれば、撮像光学系と撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間において繰り返される駆動手段の駆動時間又は休止時間を異ならせて駆動手段を駆動制御することにより、撮像光学系と撮像素子の相対移動速度を変化させることできる。このため、駆動手段を手ぶれ補正の駆動に用いる場合、手ぶれの速度が正弦波的に変化する場合に対応することができ、適切な手ぶれ補正が行える。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の時間的変化が正弦波状となるように、前記駆動手段を駆動制御することが好ましい。

また本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を相対移動させる撮像装置において、前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させる駆動手段と、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動において同一の移動量を得るに際し同一方向の継続駆動が長いほど前記駆動手段に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を少なくして、前記駆動手段を駆動制御する制御手段とを備えて構成されている。

この発明によれば、撮像光学系と撮像素子の相対移動において同一方向の継続駆動が長いほど駆動手段に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を少なくする。このため、単位時間あたりの撮像光学系と撮像素子の相対移動量を一定に近づけることができ、移動制御が精度良く行える。

また本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を相対移動させる撮像装置において、前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させる駆動手段と、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動においてその移動方向が反転する場合に、移動方向が反転しない場合と比べて前記駆動手段に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を多くして、前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、を備えて構成されている。

この発明によれば、撮像光学系と撮像素子の相対移動においてその移動方向が反転する場合に、移動方向が反転しない場合と比べて駆動手段に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を多くする。このため、移動方向の反転により動き出しが鈍い時に多くの駆動パルスを与えて駆動手段を駆動させることができ、単位時間あたりの移動量をより一定に近づけることができる。従って、移動制御が精度良く行える。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの駆動パルス数に基づいて反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を設定することが好ましい。また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの駆動パルス数が多いほど反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を多くすることが好ましい。

また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量に基づいて反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を設定することが好ましい。また本発明に係る撮像装置において、前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量が大きいほど反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を多くすることが好ましい。

また本発明に係る撮像装置において、前記駆動手段は、圧電素子の伸縮動作に応じ駆動軸を往復運動させその駆動軸に摩擦係合させた部材を移動させるアクチュエータを備え、前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させることが好ましい。

本発明によれば、撮像光学系と撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に駆動手段の駆動と休止を繰り返させることにより、撮像光学系と撮像素子の相対移動を高精度に制御することができる。このため、安価なＣＰＵを手振れ補正システムに採用することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置における撮像部及び手振れ補正機構の分解斜視図である。図２は、本実施形態に係る撮像装置の撮像部及び手振れ補正機構の平面図である。図３は、図２のIII−IIIにおける断面図である。図４は、図２のIV−IVにおける断面図である。

本実施形態に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を光軸方向と直交する方向に相対移動させて手振れ補正を行うものである。すなわち、手振れに応じて撮像光学系を移動させ、撮像素子との相対位置を変化させることで手振れを補正する。この撮像装置は、静止画を撮影するカメラ、動画を撮影するビデオカメラ、携帯電話に搭載される撮像部などに適用される。

まず、本実施形態に係る撮像装置の機械的な構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る撮像装置は、被写体の像を取得するための撮像光学系２と撮像素子１４を備えている。撮像光学系２は、撮像素子１４に集光する光学系であり、撮影レンズを備えて構成されている。この撮像光学系２は、例えばホルダ２ａにレンズ（図示なし）を収容して構成される。撮像光学系２は、単体のレンズで構成してもよいし、複数のレンズによるレンズ群で構成してもよい。

撮像光学系２は、第二移動部材５に取り付けられており、撮像素子１４に対し光軸Ｏの方向（光軸方向）と直交する方向に相対移動可能に設けられている。第二移動部材５は、撮像素子１４を固定する撮像素子ホルダ１３に収容され、球体４で支持されることにより、撮像素子ホルダ１３及び撮像素子１４に対し光軸方向と直交する方向に相対移動可能となっている。このため、撮像光学系２は、第二移動部材５と共に撮像光学系２が移動することによって、撮像素子１４に対し光軸方向と直交する方向に相対移動することになる。

その際、撮像光学系２を第二移動部材５に対し光軸方向へ移動可能に取り付けることが好ましい。例えば、第二移動部材５に光軸方向へ向けた支持軸３を取り付け、その支持軸３に沿って撮像光学系２を移動可能に取り付ける。撮像光学系２を光軸方向へ移動させるアクチュエータ１０としては、圧電素子１０ａの伸縮により往復移動する駆動軸１０ｂを備えたものが用いられる。このアクチュエータ１０は、撮像光学系２を光軸方向へ移動させる第三アクチュエータとして機能するものである。圧電素子１０ａが第二移動部材５に取り付けられ、駆動軸１０ｂが撮像光学系２に摩擦係合部２２で摩擦係合される（図４参照）。駆動軸１０ｂの一端は、圧電素子１０ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸１０ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸１０ｂを撮像光学系２のホルダ２ａに一定の押圧力で圧接した状態とし、駆動軸１０ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸１０ｂが移動することにより、慣性により撮像光学系２の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸１０ｂが移動すると、撮像光学系２もその逆方向へ移動する。このような駆動軸１０ｂの往復移動を繰り返すことにより、第二移動部材５に対し相対的に撮像光学系２を移動させることができる。圧電素子１０ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸１０ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

このように、撮像光学系２を第二移動部材５に対し光軸方向へ移動可能に取り付けることにより、第二移動部材５に対し撮像光学系２のみを光軸方向へ移動させてフォーカシングを行うことができる。このため、手振れ補正機構全体を移動させてフォーカシングを行う必要がない。従って、フォーカシングによって移動する部品が小さくなるため、手振れ補正機構を小さく構成することができる。

撮像素子１４は、撮影光学系２により結像された像を電気信号に変換する撮像手段であり、撮像素子ホルダ１３に固定して取り付けられている。この撮像素子１４としては、例えばＣＣＤセンサが用いられる。

本実施形態に係る撮像装置は、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６、第一移動部材１１を備えている。第一アクチュエータ８は、光軸方向と直交する第一方向（ヨー方向）Ｘに撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させるアクチュエータである。この第一アクチュエータ８は、例えば、圧電素子８ａの伸縮により往復移動する駆動軸８ｂを備えたものが用いられる。駆動軸８ｂは、第一方向Ｘに向けて配置されている。圧電素子８ａは、撮像素子１４が固定される撮像素子ホルダ１３に取り付けられている。駆動軸８ｂは、第一移動部材１１に摩擦係合部２１で摩擦係合されている（図４参照）。駆動軸８ｂの一端は、圧電素子８ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸８ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸８ｂを第一移動部材１１に一定の押圧力で圧接された状態とし、駆動軸８ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸８ｂが移動することにより、慣性により第一移動部材１１の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸８ｂが移動すると、第一移動部材１１もその逆方向へ移動する。このような駆動軸８ｂの往復移動を繰り返すことにより、撮像素子１４に対し第一移動部材１１を第一方向Ｘに沿って移動させることができ、撮像素子１４に対し相対的に撮像光学系２を第一方向Ｘに移動させることができる。圧電素子８ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸８ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

なお、第一アクチュエータ８は、圧電素子８ａを第一移動部材１１側に取り付け、駆動軸８ｂを撮像素子ホルダ１３に摩擦係合させて構成する場合もある。

第二アクチュエータ６は、光軸方向と直交する第二方向（ピッチ方向）Ｙに撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させるアクチュエータである。この第二アクチュエータ６と第一アクチュエータ８は、撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させる駆動手段として機能するものである。

第二方向Ｙは、光軸方向と直交し第一方向Ｘと交差する方向であり、例えば第一方向Ｘと直交する方向に設定される。この第二アクチュエータ６は、例えば、圧電素子６ａの伸縮により往復移動する駆動軸６ｂを備えたものが用いられる。駆動軸６ｂは、第二方向Ｙに向けて配置されている。圧電素子６ａは、第二移動部材５に取り付けられている。駆動軸６ｂは、第一移動部材１１に摩擦係合部２０で摩擦係合されている（図２参照）。駆動軸６ｂの一端は、圧電素子６ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸６ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸６ｂを第一移動部材１１に一定の押圧力で圧接された状態とし、駆動軸６ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸６ｂが一方向に移動することにより、慣性により第二移動部材５の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸６ｂが移動しようとすると、駆動軸６ｂは摩擦力によって静止したまま、第二移動部材５が一方向へ移動する。このような駆動軸６ｂの往復移動を繰り返すことにより、撮像素子１４に対し第二移動部材５を第二方向Ｙに沿って移動させることができ、撮像素子１４に対し相対的に撮像光学系２を第二方向Ｙに移動させることができる。圧電素子６ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸６ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

第一移動部材１１には、上述した摩擦係合によって第二アクチュエータ６が取り付けられている。このため、第一アクチュエータ８の作動により第一移動部材１１が第一方向Ｘに移動することによって第二アクチュエータ６も第一方向Ｘへ移動することとなる。

なお、第二アクチュエータ６は、圧電素子６ａを第一移動部材１１側に取り付け、駆動軸６ｂを第二移動部材５に摩擦係合させて構成する場合もある。

撮像装置には、位置検出用磁石９、ホール素子１５が設けられている。位置検出用磁石９は、第二移動部材５に取り付けられた磁石であり、ホール素子１５で検出できるだけの磁界を発生するものであれば足りる。ホール素子１５は、位置検出用磁石９から発生する磁界の状態に基づいて撮像素子１４と撮像光学系２の光軸方向と直交する方向に対する相対位置を検出する磁気センサであり、例えば、基板１７に取り付けられる。このホール素子１５は、光軸方向と直交する二方向の相対位置を検出可能なものが用いられ、例えば二つの素子を備えるものが用いられる。基板１７は、撮像素子ホルダ１３に取り付けられる配線基板であり、例えばＬ字形に屈曲されて用いられる。この基板１７には、圧電素子６ａ、８ａ、１０ａのリード線がそれぞれ基板１７に取り付けられている。

撮像装置には、フォトインタラプタ１６が設けられている。フォトインタラプタ１６は、撮像光学系２の位置検出を行う位置検出センサである。フォトインタラプタ１６は、基板１７に取り付けられ、撮像光学系２の近傍位置に配置される。フォトインタラプタ１６は、発光部と受光部を備え、発光部と受光部の間を通過する移動片２ｂの位置検出を通じて、撮像光学系２の光軸方向の位置を検出する。移動片２ｂは、撮像光学系２のホルダ２ａに形成され、撮像光学系２と一体となって移動する部材である。

撮像装置は、上カバー１を備えている。上カバー１は、撮像部及び手振れ補正機構を収容する撮像素子ホルダ１３の開口部分を被うカバーであり、被写体像を入射するための開口部１ａを形成している。

図２に示すように、第一移動部材１１は、第一支持軸１２により第一方向Ｘに沿って移動可能に支持されている。第一支持軸１２は、第一方向Ｘに向けて配置される軸部材であって、撮像素子ホルダ１３に取り付けられている。この第一支持軸１２は、第一移動部材１１の軸受け部１１ａを貫通して設けられている。これにより、第一移動部材１１は、第一支持軸１２によって撮像素子１４に対し第一方向Ｘのみに移動するように支持されている。

第一支持軸１２は、撮像光学系２に対し第一アクチュエータ８側に配置されている。すなわち、第一支持軸１２は、撮像光学系２を挟んで第一アクチュエータ８の反対側に配置されているのではなく、第一アクチュエータ８側へ配置されている。このため、第一アクチュエータ８による移動機構と第一支持軸１２による支持機構をまとめてコンパクトに構成することができる。

第二移動部材５は、第二支持軸７により第二方向Ｙに沿って移動可能に支持されている。第二支持軸７は、第二方向Ｙに向けて配置される軸部材であって、第二移動部材５に取り付けられている。この第二支持軸７は、第一移動部材１１の軸受け部１１ｂを貫通して設けられている。これにより、第二移動部材５は、第二支持軸７によって第一移動部材１１に対し第二方向Ｙのみに移動するように支持されている。

第二支持軸７は、撮像光学系２に対し第二アクチュエータ６側に配置されている。すなわち、第二支持軸７は、撮像光学系２を挟んで第二アクチュエータ６の反対側に配置されているのではなく、第二アクチュエータ６側へ配置されている。このため、第二アクチュエータ６による移動機構と第二支持軸７による支持機構をまとめてコンパクトに構成することができる。

第一アクチュエータ８と第二アクチュエータ６は、Ｔ字状に配置することが好ましい。第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６は、その一方の中間部分に他方の先端部分を向けてＴ字状に組み合わされて設置されている。例えば、第一アクチュエータ８の中間部分に第二アクチュエータ６の先端部分を向けてＴ字状に組み合わされている。

これにより、第一アクチュエータ８と第二アクチュエータ６の駆動軸８ｂ、６ｂを近接して配置することができる。このため、駆動軸８ｂ及び駆動軸６ｂの双方と係合する第一移動部材１１を小さく構成することができる。従って、撮像装置の小型化を図ることができる。

なお、ここでいうＴ字状とは、第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６が完全なＴ字型に組み合わされる場合のみならず、ほぼＴ字状に組み合わされる場合も含むものである。例えば、第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６の一方の中間部分に他方の先端部分が向けられている場合において、その中間部分と先端部分に所定のスペースがある場合、またはその中間部分の中央から外れた位置に先端部分が向けられている場合などであってもよい。これらの場合であっても、駆動軸８ｂ及び駆動軸６ｂの双方と係合する第一移動部材１１を小さく構成することができ、撮像装置の小型化を図ることができる。

図５は、本実施形態に係る撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。図６は、本実施形態に係る撮像装置における手ぶれ補正回路の概要図である。

図５に示すように、本実施形態に係る撮像装置は、第一制御部３０、ジャイロセンサ５０及び第二制御部４０を備えている。第一制御部３０は、撮像光学系２と撮像素子１４の光軸方向と直交する方向における相対移動を制御して手ぶれ補正を行う制御手段として機能するものである。この第一制御部３０は、例えばＣＰＵ、ドライバチップを内蔵するＬＳＩ（Large Scale Integration）などにより構成される。ジャイロセンサ５０は、手ぶれ量を検出する手ぶれ検出センサとして機能するものである。このジャイロセンサ５０は、防振ユニットの外部、すなわち撮像素子ホルダ１３の外部に配置されている。

第一制御部３０は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘとホール素子１５の検出信号Ｓ２ｘを入力し、第一アクチュエータ８に駆動制御信号Ｓｘを出力する。ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘは、第一方向Ｘ（Ｘ方向）の手振れ量に関する検出信号である。ホール素子１５の検出信号Ｓ２ｘは、第一方向Ｘにおける撮像素子１４と撮像光学系２の相対位置に関する検出信号である。

また、第一制御部３０は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｙとホール素子１５の検出信号Ｓ２ｙを入力し、第二アクチュエータ６に駆動制御信号Ｓｙを出力する。ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｙは、第二方向Ｙ（Ｙ方向）の手振れ量に関する検出信号である。ホール素子１５の検出信号Ｓ２ｙは、第二方向Ｙにおける撮像素子１４と撮像光学系２の相対位置に関する検出信号である。

例えば、図６に示すように、第一制御部３０内には、差動増幅器３１を用いた手ぶれ補正回路が設けられている。この手ぶれ補正回路は、Ｘ方向の手振れ補正を行うものとＹ方向の手振れ補正を行うものの二つが設けられる。Ｘ方向の手振れ補正回路は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘとホール素子１５の検出信号Ｓ２ｘの差分に応じて第一アクチュエータ８に駆動制御信号Ｓｘを出力する。Ｙ方向の手振れ補正回路は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｙとホール素子１５の検出信号Ｓ２ｙの差分に応じて第二アクチュエータ６に駆動制御信号Ｓｙを出力する。これにより、手ぶれ量と撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の差分を減少させて、手ぶれ補正が行われることとなる。

ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘ、Ｓ１ｙは、積分回路３２により積分処理して差動増幅器３１に入力することが好ましい。また、ホール素子１５の検出信号Ｓ２ｘ、Ｓ２ｙは、アンプ回路３３により増幅処理してから差動増幅器３１に入力することが好ましい。

図５において、第二制御部４０は、撮像光学系２の光軸方向へ移動を制御する制御手段として機能するものである。この第二制御部４０は、例えばオートフォーカス用ＩＣやマイコンなどにより構成される。第二制御部４０は、図示しない測距装置により被写体までの距離情報を取得し、その距離情報とフォトインタラプタ１６の検出信号に基づいてアクチュエータ１０に駆動制御信号を出力し、撮像光学系２を移動制御する。

図７に第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に入力される信号波形の一例を示す。

図７（Ａ）は、摩擦係合される部材を圧電素子６ａ、８ａに接近させる方向に移動させる際に入力される信号（正転時の信号）であり、図７（Ｂ）は、摩擦係合される部材を圧電素子６ａ、８ａから離間させる方向に移動させる際に入力される信号（逆転時の信号）である。図７（Ａ）、（Ｂ）において、それぞれの二つのパルス信号Ａｏｕｔ、Ｂｏｕｔは、圧電素子６ａ、８ａの二つの端子に入力される信号であり、上述した駆動制御信号Ｓｘ、Ｓｙを構成する信号である。これらのパルス信号の電圧差が大きいほど圧電素子６ａ、８ａの伸長量が大きくなり、その電圧差が変動することにより圧電素子６ａ、８ａが伸縮する。

これらの図７（Ａ）、（Ｂ）の信号は、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動時における信号である。１パルスごとの信号が連続して第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に入力されることにより、連続駆動が行われることとなる。

一方、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の休止時における信号は、図示していないが、圧電素子６ａ、８ａの二つの端子に入力される電圧差がゼロとなる信号である。また、電圧差がゼロとなる休止時の入力信号は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す駆動時の入力信号における１パルスの周期時間以上の長い時間で電圧差がゼロとなる信号とすることが好ましい。

なお、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に入力される信号は、図７に示すものに限られるものではなく、パルス信号でなく鋸歯波状の信号や三角波状の信号などであってもよい。

次に、本実施形態に係る撮像装置における手ぶれ補正時の動作について説明する。

図５において、撮像装置を用いて撮影を行う際に手振れが生じている場合には、ジャイロセンサ５０が手振れ量を検出し、手振れの検出信号Ｓ１を第一制御部３０に出力する。第一制御部３０は、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１とホール素子１５の検出信号Ｓ２に基づいて撮像素子１４に撮像される画像がぶれないように第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６に対し駆動制御信号を出力する。

第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６を駆動させて撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させる場合には、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間に第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６の駆動と休止を繰り返させるように駆動制御が行われる。

例えば、ホール素子１５の検出信号Ｓ２を読み込んで撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認した時から次の確認を行う時の間において、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に駆動状態と休止状態を繰り返させるように駆動制御が行われる。これにより、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６における圧電素子８ａ、６ａは、駆動状態において伸縮動作を連続的に行い、休止状態において伸縮動作が停止される。

このような駆動制御を行った場合、図８に示すように、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量は、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動状態のときに移動量が増加し、休止状態のときに移動量が変動しないこととなる。このため、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量が段階的に増加することとなるが、期待値（手ぶれ補正を抑制するための理想的な移動量）に近い移動量となる。従って、手ぶれ補正が適切に行える。

これに対し、図９に示すように、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間に第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６の駆動と休止を行うが、その繰り返しを行わない場合には、実際の相対移動量が期待値から大きくズレることとなる。例えば、移動確認時から所定時間に駆動状態とし、その後を休止状態とすると、駆動状態の時に大きく移動することとなり期待値から大きく外れてしまう。本実施形態に係る撮像装置では、図８のように駆動状態と休止状態を繰り返すことにより、移動量が徐々に増加していくので期待値に沿った形で撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動が行える。

また、期待値が曲線である場合には、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間において繰り返される第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６の駆動の時間又は休止の時間を異ならせて第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６を駆動制御することが好ましい。例えば、手振れのブレ量の変化は、正弦波的に変化することが多い。このような場合、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の時間的変化が正弦波状となるように第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６を駆動制御することが好ましい。

例えば、図１０に示すように、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間において繰り返される第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６の駆動時間を異ならせることにより、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を曲線状に変化させることができる。このため、期待値に沿った形で撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を変化させることができ、適切な手振れ補正が行える。特に、手振れの振動変化は正弦波状となることが多いため、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を正弦波状に変化させることにより、適切な手振れ補正が行える。なお、ここでいう正弦波状とは、完全な正弦波のみならず、ほぼ正弦波状のものも含むものである。

これに対し、図１１に示すように、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間において繰り返される第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６の駆動時間を同じ時間とすると、実際の相対移動量が期待値から大きく外れてしまう。本実施形態に係る撮像装置では、図１０のように駆動状態の時間又は休止状態の時間を手振れ量の変化（期待値）に応じて異ならせることにより、期待値に沿った形で撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動が行える。

また、図１２に示すように、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間を複数の期間に分割し、その分割した期間における駆動量を異ならせることにより、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を曲線状、正弦波状に変化させてもよい。例えば、１ｍｓ期間に２μｍ駆動させるために、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に２４パルス入力する必要がある場合、四分割した期間において一分割目から四分割目までそれぞれ８パルスを連続して入力すると、直線的に駆動することとなる（図１２の破線）。これに対し、一分割目を１２パルス、二分割目を１０パルス、三分割目を６パルス、四分割目を３パルスを入力して駆動量を異ならせることにより、正弦波状、すなわち曲線状に駆動することができる。

このような駆動に必要なパルス数は、後述する第五補正式を用いて算出することができる。すなわち、１ｍｓ期間に２μｍ駆動させたい場合であって前回１２５ｍｓ以上同方向に駆動していたときには、第五補正式を用いて必要なパルス数は、−１．３１５２５・２・２＋１３．８４１５２・２＋１．３６９０４５＋０＝２４パルスと算出される。

そして、直線状に１ｍｓ期間内に四分割し２μｍ移動させる場合には、０．５μｍを４回移動させることとなる。このため、必要なパルス数は、−１．３１５２５・０．５・０．５＋１３．８４１５２・０．５＋１．３６９０４５＋０＝８パルスとなり、８パルスで４回駆動させることとなる。

一方、正弦波状に１ｍｓ期間内に四分割し２μｍ移動させる場合には、一分割目の必要なパルス数は、−１．３１５２５・（０．８７４１５５）^２＋１３．８４１５２・０．８７４１５５＋１．３６９０４５＋０＝１２パルスとなる。また、二分割目の必要なパルス数は、−１．３１５２５・（０．６２５）^２＋１３．８４１５２・０．６２５＋１．３６９０４５＋０＝１０パルスとなる。また、三分割目の必要なパルス数は、−１．３１５２５・（０．３７５８４４６）^２＋１３．８４１５２・０．３７５８４４６＋１．３６９０４５＋０＝６パルスとなる。さらに、四分割目の必要なパルス数は、−１．３１５２５・（０．１２５）^２＋１３．８４１５２・０．１２５＋１．３６９０４５＋０＝３パルスと算出することができる。

ところで、第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６の駆動による撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動制御は、撮像装置の手振れ状態に応じて行われるが、その手振れ量に応じて相対移動速度を変化させる際に、複数の第一アクチュエータ８又は第二アクチュエータ６の駆動パターンを用いて駆動制御を行うことが好ましい。

例えば、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間において、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を連続的に駆動させる第一駆動パターンと、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を休止状態、駆動状態、休止状態とする第二駆動パターンと、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を休止と駆動を複数回繰り返させて駆動させる第三駆動パターンとを組み合わせて、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動制御することが好ましい。

第一駆動パターンは、図１３に示すように、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の圧電素子６ａ、８ａの伸縮を連続的に行って休止することなく駆動させる駆動パターンである。この第一駆動パターンは、撮像光学系２と撮像素子１４の高速移動に適している。なお、この図１３などにおいて、駆動開始から所定時間において移動量が増加していないのは、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に駆動制御信号を入力してから数パルスの間は撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量が小さいことを考慮して図示したためである。

第二駆動パターンは、図１４に示すように、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を休止状態、駆動状態、休止状態として駆動する駆動パターンであり、撮像光学系２と撮像素子１４の中速移動に適している。

第三駆動パターンは、図８、１０に示すように、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動状態、休止状態を複数繰り返して駆動する駆動パターンであり、撮像光学系２と撮像素子１４の低速移動や移動速度が変化する場合に適している。

第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動動作させる際に、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することが好ましい。これにより、撮像光学系２と撮像素子１４の移動制御の正確性が向上する。

この駆動量の補正は、撮像装置の設計時など予め検出した駆動特性を第一制御部３０の駆動制御に組み入れても行ってもよいし、撮像装置の製造時に検出した駆動特性を第一制御部３０の駆動制御に組み入れて行ってもよいし、撮像装置の電源投入の際に第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動させて駆動特性を検出し、その検出した駆動特性を第一制御部３０の駆動制御に組み入れて行ってもよい。

撮像装置の製造時に検出した駆動特性を第一制御部３０の駆動制御に組み入れて駆動量の補正を行う場合には、撮像装置ごとの駆動特性のバラツキを吸収して第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動動作させることができ、より正確な撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動制御が行える。

撮像装置の電源投入の際に検出した駆動特性を第一制御部３０の駆動制御に組み入れて駆動量の補正を行う場合には、ホール素子などの電気部品の温度特性など撮像装置の使用環境における駆動特性のバラツキを吸収して第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動動作させることができ、より正確な撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動制御が行える。

この場合、図１５に示すように、撮像装置の電源投入の際に第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を正転及び逆転させて撮像光学系２を往復移動させる。そのときの移動状態をホール素子１５で検出し、その検出結果に基づいて第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動特性を検出する。

第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動量を補正は、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の同一方向への連続駆動時間が長いほど単位時間あたりの駆動パルス入力数を少なくするように行うことが好ましい。第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動特性として、図１６に示すように、同一方向への連続駆動時間が長いほど撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量が大きくなる傾向がある。このため、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の同一方向への連続駆動時間が長いほど単位時間あたりの駆動パルス入力数を少なくするように駆動量を補正することにより、正確な移動制御が行える。

また、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動方向の逆転を行う場合には、反転のパルス加算分を加算して単位時間あたりの駆動パルス数を増加させることが好ましい。

駆動量の補正は、例えば第一制御部３０に同一方向の駆動時間ごとに駆動量の補正式又は補正テーブルを複数設定し、駆動時間ごとに異なる補正式又は補正テーブルを用いて単位時間あたりの駆動パルス数を算出して行えばよい。また、逆転駆動の補正は、例えば第一制御部３０に逆転駆動の場合の補正式又は補正テーブルを設定し、逆転駆動する場合には異なる補正式又は補正テーブルを用いて単位時間あたりの駆動パルス数を算出して行えばよい。

上述したように、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１とホール素子１５の検出信号Ｓ２に基づいて第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６を駆動制御することにより、 第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６において、圧電素子８ａ、６ａの伸長速度と収縮速度が異なるように作動し、駆動軸８ｂ、６ｂが繰り返し往復移動する。第一アクチュエータ８の駆動により撮像素子１４に対して第一移動部材１１が第一方向Ｘへ移動し、第二アクチュエータ６の駆動により第一移動部材１１に対し第二移動部材５と共に撮像光学系２が第二方向Ｙへ移動し、撮像素子１４と撮像光学系２が相対的に移動する。

これにより、撮像装置に手振れが生じても、撮像素子１４と撮像光学系２が相対的に移動制御され、撮像素子１４の撮像画像の手振れが抑制される。

図１７は、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動量パルス数補正処理のフローチャートである。この駆動量パルス数補正処理は、第一制御部３０によって繰り返し実行され、例えば１ｍｓの期間内のパルス数を演算する際に行われる。

図１７のＳ１０に示すように、前回駆動方向の読み込みが行われる。この前回駆動方向の読み込みは、例えば、正転駆動方向の場合に１、逆転駆動方向の場合に２、停止状態の場合に０が格納される駆動方向フラグを読み取ることにより行われる。

そして、Ｓ１２に移行し、同方向継続駆動回数の読み込みが行われる。例えば正転駆動方向の状態が４０回継続しているときには、同方向継続駆動回数として４０が読み込まれる。そして、Ｓ１４に移行し、今回の駆動方向及び駆動量の算出処理が行われる。今回の駆動方向及び駆動量の算出処理は、今回の駆動方向とその基本となる駆動量を算出する処理であり、ジャイロセンサ５０の検出信号Ｓ１ｘ、Ｓ１ｙとホール素子１５の検出信号Ｓ２ｘ、Ｓ２ｙに基づいて算出される。

そして、Ｓ１６に移行し、前回駆動方向が停止状態であったか否かが判断される。このＳ１６にて前回駆動方向が停止状態であったと判断された場合は、駆動パルス数の補正式として第一補正式が選択される（Ｓ２０）。第一補正式は、次の式（１）で示されるように、駆動量の二次式である補正式が用いられる。

Ｙ＝ａ・Ｘ^２＋ｂ・Ｘ＋ｃ …（１）

この式（１）において、Ｙが１ｍｓ期間内のパルス数、Ｘが駆動量[μｍ]、ａ、ｂ及びｃは定数である。第一補正式においては、例えばａが−３．０２３１８、ｂが２４．６４６９７、ｃが４．９７２３５３とされる。

Ｓ１６にて前回駆動方向が停止状態でないと判断された場合は、今回の駆動方向が前回と同方向であるか否かが判断される（Ｓ１８）。Ｓ１８にて今回の駆動方向が前回と同方向でないと判断された場合には、駆動パルス数の補正式として第一補正式が選択され（Ｓ２２）、さらにその第一補正式に対しパルス加算が行われる（Ｓ２４）。パルス加算処理は、駆動方向が逆転する際に移動の勢いを付けるために通常よりパルス数を増加させる処理である。パルスの加算数は、予め第一制御部３０に設定されるものが用いられる。例えば、前回停止状態から駆動開始する場合であって１ｍｓで２μｍ駆動させる場合、第一補正式によりパルス数を算出すると、−３．０２３１８×２×２＋２４．６４６９７×２＋４．９７２３５３＝４２パルスとなる。これに対し、駆動方向を逆転して駆動する場合であって１ｍｓで２μｍ駆動させる場合、第一補正式により算出されるパルス数に逆転時のパルス加算（１０パルス）を行い、−３．０２３１８×２×２＋２４．６４６９７×２＋４．９７２３５３＋１０＝５２パルスとなる。

ところでＳ１８にて今回の駆動方向が前回と同方向であると判断された場合には、同方向の継続駆動回数に１が加算され（Ｓ２６）、継続駆動回数が１２５回以上であるか否かが判断される（Ｓ２８）。Ｓ２８にて継続駆動回数が１２５回以上でないと判断された場合は、継続駆動回数が７５回以上であるか否かが判断される（Ｓ３０）。

Ｓ３０にて継続駆動回数が７５回以上でないと判断された場合は、継続駆動回数が３７回以上であるか否かが判断される（Ｓ３２）。Ｓ３２にて継続駆動回数が３７回以上でないと判断された場合は、駆動パルス数の補正式として第二補正式が選択される（Ｓ３４）。第二補正式は、式（１）の補正式を用いたものであり、第一補正式より駆動パルス数を少なく算出するものである。この第二補正式においては、例えばａが−２．１２２８、ｂが１９．９８２１３、ｃが３．７３０６６６とされる。

Ｓ３２にて継続駆動回数が３７回以上であると判断された場合は、駆動パルス数の補正式として第三補正式が選択される（Ｓ３６）。第三補正式は、式（１）の補正式を用いたものであり、第二補正式より駆動パルス数を少なく算出するものである。この第三補正式においては、例えばａが−１．７８８０３、ｂが１７．０４２４４、ｃが２．５０１７６３とされる。

Ｓ３０にて継続駆動回数が７５回以上であると判断された場合は、駆動パルス数の補正式として第四補正式が選択される（Ｓ３８）。第四補正式は、式（１）の補正式を用いたものであり、第三補正式より駆動パルス数を少なく算出するものである。この第四補正式においては、例えばａが−１．４０２７９、ｂが１４．７６１９１、ｃが１．８４５０５１とされる。

Ｓ２８にて継続駆動回数が１２５回以上であると判断された場合は、駆動パルス数の補正式として第五補正式が選択される（Ｓ４０）。第五補正式は、式（１）の補正式を用いたものであり、第四補正式より駆動パルス数を少なく算出するものである。この第五補正式においては、例えばａが−１．３１５２５、ｂが１３．３８１５２、ｃが１．３６９０４５とされる。

そして、Ｓ４２に移行し、１ｍｓ期間内のパルス数演算処理が行われる。このパルス数演算処理は、Ｓ２０、２２、３４、３６、３８、４０にて選択された補正式を用い、必要に応じてパルス加算（Ｓ２４）を行って、パルス数を演算する処理である。Ｓ４２のパルス数演算処理を終えたら、一連の制御処理を終了する。

以上のように、この駆動量パルス数補正処理によれば、図１８に示すように、同一方向への継続駆動回数が多いほど単位時間あたりのパルス数を少なくし、同一方向への継続駆動回数が少ないほど単位時間あたりのパルス数を多くすることができる。これにより、単位時間あたりの移動量をより一定に近づけることができ、移動制御が精度良く行える。

また、この駆動量パルス数補正処理によれば、駆動方向が反転する場合には、駆動方向が反転しない場合と比べて駆動パルス数を多く設定する。このため、駆動方向の反転により動き出しが鈍い時に多くの駆動パルスを与えて第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動することにより、単位時間あたりの移動量をより一定に近づけることができ、移動制御が精度良く行える。

なお、上述した駆動量パルス数補正処理においては、駆動量に対する単位時間のパルス数を補正式により算出する場合について説明したが、テーブルを用いて算出してもよい。例えば、図１９に示すように、移動させたい距離、すなわち単位時間の駆動量と同一方向の継続駆動時間に応じたテーブルを予め設定しておき、駆動量と継続駆動時間に応じて駆動に必要なパルス数を設定してもよい。

また、上述した駆動量パルス数補正処理は、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間に第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動と休止を繰り返して駆動制御する場合のみならず、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間に第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動と休止を繰り返さないで駆動制御する場合に適用してもよい。

また、上述した駆動量パルス数補正処理において、図１７のＳ２４のパルス加算処理で加算するパルス数を反転直前における単位時間あたりの駆動パルス数又は撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量に基づいて設定することが好ましい。例えば、図１７のＳ２４のパルス加算処理をパルス演算処理とする（図２０参照）。この場合、パルス演算処理として、反転時のパルス加算数を反転直前時の駆動パルス数又は移動量に基づいて演算し、その演算したパルス加算数を駆動パルス数に加算する。

図２１、２２にパルス演算処理の処理内容を示したフローチャートである。

図２１のパルス演算処理は、反転直前の単位時間あたり（前回の１ｍｓあたり）の駆動パルス数に応じてパルス加算数を演算する処理である。

まず図２１のＳ５０にて、前回の単位時間あたりの駆動パルス数が１〜１０であったか否かが判断される。この判断は、反転直前となる前回の１ｍｓあたりの駆動パルス数が１〜１０であったか否かを判断する処理である。Ｓ５０にて前回の単位時間あたりの駆動パルス数が１〜１０であると判断された場合には、パルス加算数が３パルスとして演算される（Ｓ５２）。

一方、Ｓ５０にて前回の単位時間あたりの駆動パルス数が１〜１０でないと判断された場合には、前回の単位時間あたりの駆動パルス数が１１〜２０であるか否かが判断される（Ｓ５４）。このＳ５４にて前回の単位時間あたりの駆動パルス数が１１〜２０であると判断された場合には、パルス加算数が６パルスとして演算される（Ｓ５６）。一方、Ｓ５４にて前回の単位時間あたりの駆動パルス数が１１〜２０でない場合には、その駆動パルス数が２１以上であると判断され、パルス加算数が１０パルスとして演算される（Ｓ５８）。そして、パルス演算処理の一連の制御処理を終了する。

このようなパルス演算処理によれば、反転直前時の単位時間あたりの駆動パルス数が多いほど反転時のパルス加算数が多く演算される。このため、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を期待値に沿わせることができ、適切な手振れ補正が行える。

例えば、図２３（ａ）〜（ｃ）に示すように反転前の移動量が小さい場合には加算パルス数を少ないし（例えば３パルス）、反転前の移動量が中程度の場合には加算パルス数を中程度とし（例えば６パルス）、反転前の移動量が大きい場合には加算パルス数を多くする（例えば１０パルス）。

これにより、反転後の移動量が期待値に沿ったものとなる（図２３（ａ）〜（ｃ）中の太線の矢印参照）。従って、適切な手振れ補正が行える。

これに対し、反転時の加算パルス数を反転前の移動量に関わらず一定（例えば６パルス）とすると、図２４に示すように、反転前の移動量が中程度の場合には反転後の移動量が期待値に沿うものとなるが（図２４（ｂ）参照）、反転前の移動量が小さい場合には反転後の移動量が大きすぎて期待値に沿わないものとなり（図２４（ａ）参照）、反転前の移動量が大きい場合には反転後の移動量が小さすぎて期待値に沿わないものとなる（図２４（ｃ）参照）。従って、適切に手振れ補正が行えない。

図２２のパルス演算処理は、反転直前の単位時間あたり（前回の１ｍｓあたり）の撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量に応じてパルス加算数を演算する処理である。

まず図２２のＳ６０にて、前回の単位時間あたりのホール素子出力変化量が１〜１１であったか否かが判断される。この判断は、反転直前となる前回の１ｍｓあたりのホール素子１５の出力変化量が１〜１１であったか否かを判断する処理である。ホール素子１５の出力変化量は、１０ビットのＡ／Ｄ値で示している。Ｓ６０にて前回の単位時間あたりのホール素子出力変化量が１〜１１である判断された場合には、パルス加算数が３パルスとして演算される（Ｓ６２）。

一方、Ｓ６０にて前回の単位時間あたりのホール素子出力変化量が１〜１１でないと判断された場合には、前回の単位時間あたりのホール素子出力変化量が１２〜２３であるか否かが判断される（Ｓ６４）。このＳ６４にて前回の単位時間あたりのホール素子出力変化量が１２〜２３であると判断された場合には、パルス加算数が６パルスとして演算される（Ｓ６６）。一方、Ｓ６４にて前回の単位時間あたりのホール素子出力変化量が１２〜２３でない場合には、そのホール素子出力変化量が２４以上であると判断され、パルス加算数が１０パルスとして演算される（Ｓ６８）。そして、パルス演算処理の一連の制御処理を終了する。

このようなパルス演算処理によれば、反転直前時の単位時間あたりのホール素子出力変化量が大きいほど反転時のパルス加算数が多く演算される。このため、上述したパルス演算処理と同様に、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を期待値に沿わせることができ、適切な手振れ補正が行える。

以上のように、本実施形態に係る撮像装置によれば、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間に第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動と休止を繰り返して駆動制御することにより、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を確認してから次に確認するまでの間において撮像光学系２と撮像素子１４の相対的な移動位置を細かく制御することができる。このため、撮像光学系２と撮像素子１４の相対的な位置関係を所望の位置関係に近づけることができ、高精度な移動制御が行える。

また、本実施形態に係る撮像装置において、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することにより、撮像光学系と撮像素子の移動制御の正確性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る撮像装置において、電源投入の際に第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動させて駆動特性を検出し、その検出された駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することにより、撮像装置に内蔵されるホール素子などの電気部品の温度特性など撮像装置の使用環境における駆動特性のバラツキを吸収して駆動手段を駆動動作させることができる。従って、より正確な撮像光学系と撮像素子の相対移動制御が行える。

また、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の確認時と確認時の間において繰り返される第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６の駆動時間又は休止時間を異ならせて第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動制御することにより、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動速度を変化させることできる。このため、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を手ぶれ補正の駆動に用いる場合、手ぶれの速度が正弦波的に変化する場合などに対応することができ、適切な手ぶれ補正が行える。

その際、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量の時間的変化を正弦波状とすることにより、手振れ振動に応じた手振れ補正となるため、適切な手振れ補正が行える。

また、本実施形態に係る撮像装置によれば、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動において同一方向の継続駆動が長いほど第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を少なくする。このため、単位時間あたりの撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を目標値（期待値）に近づけることができ、移動制御が精度良く行える。

また、本実施形態に係る撮像装置によれば、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動においてその移動方向が反転する場合に、移動方向が反転しない場合と比べて第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を多くする。このため、移動方向の反転により動き出しが鈍い時に多くの駆動パルスを与えて第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を駆動させることができ、単位時間あたりの移動量をより目標値（期待値）に近づけることができる。従って、移動制御が精度良く行える。

更に、本実施形態に係る撮像装置によれば、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動においてその移動方向が反転する場合に、その反転直前の相対移動量に応じて反転後の駆動パルス数の加算数を設定することにより、撮像光学系２と撮像素子１４の相対移動量を目標値（期待値）に近づけることができる。このため、適切な手ぶれ補正が行える。

なお、上述した実施形態は本発明に係る撮像装置の一例を示すものである。本発明に係る撮像装置は、これらの実施形態に係る撮像装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る撮像装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、本実施形態では、手振れ補正機構として手振れに応じて撮像素子１４に対して撮像光学系２を移動させるものについて説明したが、撮像光学系２に対し撮像素子１４を移動させるものであってもよい。この場合であっても、上述した実施形態に係る撮像装置と同様な作用効果が得られる。

また、本実施形態では、撮像装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたものを採用しているが、モータなどの他の駆動部品を用いたものを採用してもよい。さらに、本実施形態では、撮像光学系２と撮像素子１４を光軸方向と直交する方向に相対移動させて手振れ補正機構に適用した場合について説明したが、撮像光学系２と撮像素子１４を光軸方向に相対移動させて撮像光学系２の変倍調整機構に適用してもよい。

本発明の実施形態に係る撮像装置の撮像部及び手振れ補正機構の分解斜視図である。 図１の撮像装置の撮像部及び手振れ補正機構における平面図である。 図２のIII−IIIにおける断面図である。 図２のIV−IVにおける断面図である。 図１の撮像装置における電気的構成を示すブロック図である。 図１の撮像装置における手ぶれ補正回路の概要図である。 図１の撮像装置の第一アクチュエータ、第二アクチュエータに入力される信号波形を示した図である。 図１の撮像装置の第一アクチュエータ、第二アクチュエータの駆動制御の説明図である。 比較例となる撮像装置の駆動制御の説明図である。 図１の撮像装置の第一アクチュエータ、第二アクチュエータの駆動制御の説明図である。 比較例となる撮像装置の駆動制御の説明図である。 図１の撮像装置の第一アクチュエータ、第二アクチュエータの駆動制御の説明図である。 図１の撮像装置の第一アクチュエータ、第二アクチュエータの駆動制御の説明図である。 図１の撮像装置の第一アクチュエータ、第二アクチュエータの駆動制御の説明図である。 図１の撮像装置の駆動量の補正についての説明図である。 図１の撮像装置の第一アクチュエータ、第二アクチュエータの駆動特性の説明図である。 図１の撮像装置における駆動パルス数補正処理を示すフローチャートである。 図１の撮像装置における駆動量と駆動パルス数の関係を示す図である。 図１の撮像装置における駆動量と駆動パルス数を設定したテーブルを示す図である。 図１の撮像装置における駆動パルス数補正処理を示すフローチャートである。 図１の撮像装置におけるパルス演算処理を示すフローチャートである。 図１の撮像装置におけるパルス演算処理を示すフローチャートである。 図２１、２２のパルス演算処理を行った場合の反転後の移動量を示す図である。 図２１、２２のパルス演算処理を行わない場合の反転後の移動量を示す比較例の図である。

符号の説明

１…上カバー、２…撮像光学系、３…支持軸、４…ボール、５…第二移動部材、６…第二アクチュエータ、７…第二支持軸、８…第一アクチュエータ、９…位置検出用磁石、１０…アクチュエータ、１１…第一移動部材、１２…第一支持軸、１３…撮像素子ホルダ、１４…撮像素子、１５…ホール素子、１６…フォトインタラプタ、１７…基板、２０、２１、２２…摩擦係合部、３０…第一制御部、４０…第二制御部、５０…ジャイロセンサ。

Claims (14)

1. 撮像光学系と撮像素子を相対移動させる撮像装置において、
   前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させる駆動手段と、
   前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段の駆動と休止を繰り返させて前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を休止状態、駆動状態、休止状態として前記駆動手段を駆動制御すること、
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を連続的に駆動させる第一駆動パターンと、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を休止状態、駆動状態、休止状態とする第二駆動パターンと、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間に前記駆動手段を休止と駆動を複数回繰り返させて駆動させる第三駆動パターンとを組み合わせて前記駆動手段を駆動制御すること、
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記駆動手段の駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、電源投入の際に前記駆動手段を駆動させて駆動特性を検出し、その検出された駆動特性に応じて単位時間あたりの駆動量を補正することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の確認時と確認時の間において繰り返される前記駆動手段の駆動の時間又は前記駆動手段の休止の時間を異ならせて前記駆動手段を駆動制御すること、
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記制御手段は、前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量の時間的変化が正弦波状となるように、前記駆動手段を駆動制御すること、
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
8. 撮像光学系と撮像素子を相対移動させる撮像装置において、
   前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させる駆動手段と、
   前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動において同一の移動量を得るに際し同一方向の継続駆動が長いほど前記駆動手段に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を少なくして、前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
9. 撮像光学系と撮像素子を相対移動させる撮像装置において、
   前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させる駆動手段と、
   前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動においてその移動方向が反転する場合に、移動方向が反転しない場合と比べて前記駆動手段に入力する単位時間あたりの駆動パルス数を増加させて、前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
10. 前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの駆動パルス数に基づいて反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を設定すること、
    を特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの駆動パルス数が多いほど反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を多くすること、
    を特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量に基づいて反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を設定すること、
    を特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
13. 前記制御手段は、反転直前における単位時間あたりの前記撮像光学系と前記撮像素子の相対移動量が大きいほど反転後における単位時間あたりの駆動パルス数の増加分を多くすること、
    を特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記駆動手段は、圧電素子の伸縮動作に応じ駆動軸を往復運動させその駆動軸に摩擦係合させた部材を移動させるアクチュエータを備え、前記撮像光学系と前記撮像素子を相対移動させること、
    を特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の撮像装置。

Images