JP2010072563A - 振れ補正装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たに加速度検出センサを備えることなく、手振れに含まれるシフト振れを補正して、精度の高い振れ補正を行う。
【解決手段】補正手段が振れによる加速度を受けたときに駆動コイルに生ずる電流により前記加速度を検出する加速度検出手段による加速度検出動作（＃２００２）と、振れ補正非作動時に検出される加速度より算出される振れ補正量に基づいて駆動コイルを駆動して補正手段の光軸と直交する方向の振れを補正する振れ補正制御手段による振れ補正動作（＃２００６）を交番的に行わせると共に、振れ補正動作を行う期間と加速度検出動作の期間の間に、補正手段の移動を安定させる安定化待機（＃２００７）を行う期間を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、振れを補正する振れ補正装置、および該振れ補正装置を有する撮像装置に関するものである。

現在のカメラは露出決定やピント合わせ等の撮影に際して重要な作業は全て自動化され、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。また、最近では、カメラに加わる手振れによる像振れを補正するシステムも研究されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆ど無くなってきている。

ここで、手振れによる像振れを補正するシステムについて簡単に説明する。

撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常１Ｈｚないし１０Ｈｚの振動である。シャッタのレリーズ時点においてこのような手振れを起こしていても像振れの無い写真を撮影可能とするための基本的な考えとして、手振れによるカメラの振れを検出し、その検出値に応じて像振れ補正用のレンズ（以下、補正レンズ）を変位させなければならない。従って、カメラ振れが生じても像振れが生じない写真を撮影するためには、第１に、カメラの振れ（振動）を正確に検出し、第２に、手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。

カメラ振れの検出は、原理的にいえば、加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出し、カメラ振れによる像振れ補正の為にその出力を適宜演算処理する振れ検出部をカメラに搭載することによって行うことができる。そして、検出された振れ情報に基づき、撮影光軸を偏心させるための補正レンズを駆動して像振れ補正が行われる。

図９は像振れ補正機能を有するデジタルコンパクトカメラの外観図であり、光軸４１に対して矢印４２ｐ，４２ｙで示すカメラ縦振れ及び横振れに対し、像振れ補正を行う。尚、カメラ本体４３の中で、４３ａはレリーズボタン、４３ｂはモードダイアル（メインスイッチを含む）、４３ｃはリトラクタブルストロボである。

図９ではカメラ本体４３の背面に配置されて見えないが、該カメラ本体４３の背面には液晶モニターが設けられており、後述する撮像素子で撮影される像を確認できるようになっている。撮影者はこの液晶モニターで撮影画像の構図を確認して、その後撮影を行う。

図１０は、図９のデジタルコンパクトカメラに具備される像振れ補正装置に係る部分の構成を示す斜視図であり、４４は撮像素子である。像振れ補正装置は、補正レンズ５２を保持する保持枠５３を矢印５８ｐ，５８ｙ方向に自在に駆動して、図９の矢印４２ｐ，４２ｙ方向の像振れ補正を行うものであり、詳細については後述する。４５ｐ，４５ｙは各々矢印４６ｐ，４６ｙ回りの振れを検出する角速度計や角加速度計等の振れ検出部である。この振れ検出部４５ｐ，４５ｙの出力は後述する演算部４７ｐ，４７ｙを介して補正レンズ５２の駆動目標値に変換され、像振れ補正装置のコイルに入力されて像振れ補正が行われる。

図１１は、図１０に示した演算部４７ｐ，４７ｙ等の詳細を示すブロック図であり、演算部４７ｐ，４７ｙとも同様な構成である為に、図１１では演算部４７ｐのみを説明する。

演算部４７ｐは、点線にて囲まれる以下の構成要素を具備している。ＤＣカットフィルタ兼増幅部４８ｐ、ローパスフィルタ兼増幅部４９ｐ、アナログ トゥ ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部）４１０ｐ、カメラマイコン４１５の一部を有する。上記カメラマイコン４１５は、ＤＣカットフィルタ４１１ｐ、積分部４１２ｐ、敏感度調整部４１３ｐを具備する。また、点線にて囲まれる４１４はカメラマイコン４１５の他の部（加算器及び差動器）を含む駆動部であり、後述のコイル５７ａを駆動するコイル駆動部４１４ａ及び後述のコイル５７ｂを駆動するコイル駆動部４１４ｂを有する。

ここでは振れ検出部４５ｐとして、カメラの振れ角速度を検出する振動ジャイロを用いており、振動ジャイロはカメラのメインスイッチのオンと同期して駆動され、カメラに加わる振れ角速度の検出を開始する。

振れ検出部４５ｐからの振れ信号は、アナログ回路で構成されるＤＣカットフィルタ兼増幅部４８ｐにより該信号に重畳しているＤＣバイアス成分がカットされると共に、適宜増幅される。ＤＣカットフィルタ兼増幅部４８ｐの出力信号はアナログ回路で構成されるローパスフィルタ兼増幅部４９ｐによりＡ／Ｄ分解能に合わせて適宜増幅されると共に、振れ角速度信号に重畳する高周波のノイズがカットされる。これは振れ角速度信号がカメラマイコン４１５に入力される時のＡ／Ｄ変換部４１０ｐでのサンプリングが振れ角速度信号のノイズにより読み誤りが起きるのを避ける為である。

ローパスフィルタ兼増幅部４９ｐの出力信号はＡ／Ｄ変換部４１０ｐによりサンプリングされてカメラマイコン４１５に取り込まれる。

ＤＣカットフィルタ兼増幅部４８ｐによりＤＣバイアス成分はカットされている訳であるが、その後のローパスフィルタ兼増幅部４９ｐの増幅により再びＤＣバイアス成分が振れ角速度信号に重畳している。その為にカメラマイコン４１５内において再度ＤＣカットを行う必要がある。そこで、カメラマイコン４１５内ではデジタルフィルタで構成されたＤＣカットフィルタ４１１ｐにより十分なＤＣカットを行っている。

積分部４１２ｐはＤＣカットフィルタ４１１ｐの出力信号の積分を始め、角速度信号を角度信号に変換する。敏感度調整部４１３ｐは積分された角度信号をその時のカメラの焦点距離、被写体距離情報により適宜増幅し、振れ角度に応じて適切な量、像振れ補正装置の被駆動部が駆動されるように変換する。焦点距離、被写体距離により撮影光学系が変化し、被駆動部の駆動量に対し光軸偏心量が変わる為、この補正を行う必要がある。この敏感度調整部４１３ｐの信号はピッチ方向の像振れ補正目標値となり、この値に基づいて像振れ補正装置の機構部分（以下、単に像振れ補正装置という）を駆動し始める。

駆動部４１４については、像振れ補正装置の説明の後に説明する。

図１２及び図１３は像振れ補正装置を示す図であり、詳しくは、図１２は像振れ補正装置の正面図、図１３は図１２のＢ−Ｂ断面図である。

図１２において、５２は像振れ補正の為の補正レンズ、５３は補正レンズ５２を保持する保持枠、５４は像振れ補正装置の地板である。

保持枠５３のピン５３ａ，５３ｂ，５３ｃと地板５４のピン５４ａ，５４ｂ，５４ｃの間には１２０度間隔で放射方向に引っ張りコイルバネ５５ａ，５５ｂ，５５ｃが設けられており、保持枠５３は地板５４に対して弾性支持されている。

図１３で示す様に、保持枠５３と地板５４の間には転動ボール５６ｃが設けられている。 又、引っ張りコイルバネ５５ａ〜５５ｃは、図１３に示した様に、光軸５１と直交する平面方向に対して斜めに配置され、保持枠５３を地板５４に押し付けている。そして、その付勢力で転動ボール５６ｃは保持枠５３と地板５４の間に挟持される。尚、転動ボール５６ａ，５６ｂも転動ボール５６ｃと同様、保持枠５３と地板５４の間に平面方向３箇所に設けられており、図１２では保持枠５３の影に隠れて見えないが、その配置位置だけを図示している。

このように保持枠５３は転動ボール５６ａ〜５６ｃを介して地板５４に位置規制されている為に光軸５１方向には移動規制されるが、光軸５１と直交する平面内には自由に移動（図１２の矢印５８ｐ，５８ｙの方向）できる。

保持枠５３の耳部５３ｄ，５３ｅ，５３ｆ，５３ｇにはコイル５７ａ，５７ｂが取り付けられ、その対向面の地板５４側にはネオジウム等の永久磁石５９ａ，５９ｂが設けられている。永久磁石５９ａ，５９ｂの背面には強磁性材料のヨーク５１０ａ，５１０ｂが設けられ、コイル５７ａ，５７ｂの地板５４とは反対の対向面にも地板５４に対して固定された強磁性材料のヨーク５１１ａ，５１１ｂが設けられている。尚、図１３では、永久磁石５９ａ、ヨーク５１０ａ、コイル５７ａ、ヨーク５１１ａは省略している。その為に永久磁石５９ａ，５９ｂは各々ヨーク５１０ａ，５１１ａで形成される磁路を形成しており、コイル５７ａ，５７ｂはその磁路内に配置される事になる。

ここで、補正レンズ５２、保持枠５３、コイル５７ａ，５７ｂ、引っ張りコイルバネ５５ａ〜５５ｃで像振れ補正作用部（以下、被駆動部）を構成している。

図１３において、永久磁石５９ｂの磁気回路はコイル５７ｂに向かって垂直に貫いている為に、コイル５７ｂに電流を流すと、図１２に示すように、保持枠５３等の被駆動部は矢印５１２ｂ方向或いはその反対方向に駆動される。同様に、コイル５７ａに電流を流すと、被駆動部は矢印５１２ａ方向或いはその反対方向に駆動される。

そして、その駆動量は引っ張りコイルバネ５５ａ〜５５ｃのバネ定数とコイル５７ａ，５７ｂと永久磁石５９ａ，５９ｂの関連で生ずる推力との釣り合いで求まる。即ち、コイル５７ａ，５７ｂに流す電流量に基づいて補正レンズ５２の偏心量を制御できる。

尚、図１２、図１３では、被駆動部側にコイル５７ａ，５７ｂを設け、地板５４側に永久磁石５９ａ，５９ｂを設けている。しかし、被駆動部側に永久磁石５９ａ，５９ｂを設け、地板５４側にコイル５７ａ，５７ｂを設けても、同様な効果を得ることが出来る。

図１１に戻って、駆動部４１４は、対のコイル５７ａ，５７ｂに電流を流して補正レンズ５２（被駆動部）をピッチ方向５８ｐ、ヨー方向５８ｙに駆動する為の概略の回路構成を示す図である。

敏感度調整部４１３ｐ，４１３ｙの出力は、補正レンズ５２をピッチ方向５８ｐ、ヨー方向５８ｙ方向に動かして像振れ補正を行う為の駆動目標値である。しかし、図１２からわかるように、コイル５７ａ，５７ｂによる保持枠５３の駆動方向は矢印５１２ａ及びその反対方向、矢印５１２ｂ及びその反対方向である。

そこで、ピッチ方向５８ｐの像振れ補正を行う為に敏感度調整部４１３ｐ（ピッチ方向駆動目標値）からは，コイル駆動回路４１４ａ及びコイル駆動回路４１４ｂに対して各コイル５９ａ，５９ｂに同位相の電流を与える。これにより、コイル５７ａ，５７ｂはその合成力で補正レンズ５２を矢印５８ｐ方向に駆動する。

又、ヨー方向５８ｙの像振れ補正を行う為に敏感度調整部４１３ｙ（ヨー方向駆動目標値）からは、コイル駆動回路４１４ａ及びコイル駆動回路４１４ｂに対しては各コイル５９ａ，５９ｂに逆位相の電流を与える。これにより、コイル５７ａ，５７ｂはその合成力で保持枠５３を矢印５８ｙ方向に駆動する。

コイル５７ａ，５７ｂに同位相で同じ量の電流が印加された場合には、図１４で示すように、コイル５７ａは矢印５１２ａ方向に駆動力を発生し、コイル５７ｂは５１２ｂ方向に駆動力を発生するので、その合力は矢印５８ｐとなる。

また、コイル５７ａ，５７ｂに逆位相で同じ量の電流が印加された場合には、図１５で示すように、コイル５６ａは矢印５１２ａ方向と反対方向の矢印５１２ａ’方向に駆動力を発生し、コイル５７ｂは矢印５１２方向に駆動力を発生する。よって、その合力は矢印５８ｙとなる。

このように二つのコイル５７ａ，５７ｂの発生力を駆動部４１４にて適宜合成して補正レンズ５２をピッチ方向５８ｐ、ヨー方向５８ｙに振れ検出部４５ｐ，４５ｙの出力に基づいて駆動することで、像振れ補正を行っている。

次に、加速度検出について述べる。

上記で述べた像振れ補正装置では、振動ジャイロ（振れ検出部４５ｐ，４５ｙ）を用いて手振れの回転方向の振動による振れの角速度を検出し、角度振れ補正を行っている。しかし、手振れには回転方向の振動による角度振れと並進変位方向の振動によるシフト振れが存在する。振動ジャイロでは角度振れを補正することはできるが、シフト振れを補正することはできない。手振れによるカメラの並進変位方向の振動は、特にマクロ撮影時において撮影失敗を起こす大きな原因となり得る。しかし、手振れ時の加速度は非常に小さいため、カメラに取り付けられる加速度検出センサは精度の高いものが求められる。高精度の加速度検出センサとしては、サーボ型加速度計が挙げられる。

ここで、図１６、図１７に示すサーボ型加速度計の構成について述べる。図１６は磁気を利用したサーボ型加速度計の外観図であり、図１７は図１６のＣ−Ｃ断面図である。

図１６、図１７において、１１はサーボ型加速度計の地板基板、１２は保持枠である。１３は可動部であり、後述の板バネによって片持ち弾性支持され、加速度によって変位する。１４は永久磁石であり、駆動コイル１５からの磁気を受けることで可動部１３を変位させる。１６は板バネであり、一端は可動部１３を片持ち弾性支持し、もう一方端は保持枠１２によって保持されており、可動部１３及び永久磁石１４は矢印２０方向とその逆の矢印２１方向に変位可能である。地板基板１１上には永久磁石１４の下方位置に駆動コイル１５が配置され、可動部１３の変位を検出する変位検出部１７が配置されている。この変位検出部１７の端子と駆動コイル１５の各端子は地板基板１１上のプリント配線に対して電気的に接続される。

図１８はサーボ型加速度計の回路構成を示すブロック図である。このサーボ型加速度計が図１６に示す矢印２１方向に加速度を受けると、可動部１３および永久磁石１４は慣性力により矢印２０方向に移動する。この時の可動部１３の変位を変位検出部３１（図１６、図１７の変位検出部１７に相当）が検出する。変位検出部３１の出力信号はアナログ回路で構成される増幅部３２により増幅される。増幅部３２の出力信号は位相進み補償部３３により位相進みが補償され、コイル駆動部３４によって増幅された電流が駆動コイル３５（図１６、図１７の駆動コイル１５に相当）に流れる。

このとき、駆動コイル３５により発生した磁界は、図１６、図１７において、フレミングの法則により可動部１３及び永久磁石１４に矢印２０方向とは逆の矢印２１方向に力を与え、受けた加速度と駆動コイル１５（３５）によって発生した磁界による力とのつり合った位置に変位する。この際、駆動コイル１５に流れた電流量はサーボ型加速度計が受けた加速度に比例するので、電流量を電圧に変換し、加速度検出兼増幅部３６によって増幅して加速度信号を検出する。

上記のように、振動ジャイロを用いて角速度検出を行う像振れ補正装置では、角速度しか検出することができず、手振れに含まれるシフト振れを補正することはできない。したがって、手振れによる像振れを適切に防ぐには、新たに高精度且つ高価な加速度センサを搭載する必要があった。

これに対し、特許文献１では、保持部材が弾性支持部材によって片持ち支持されており、保持枠は光軸の略直交する平面内で移動可能である。そこで、保持枠がシフト振れの加速度を受けることにより、駆動コイルに流れる駆動電流が変化することを利用して、実際の駆動電流と理想的駆動電流との差を加味することでシフト振れ量を算出し、振れ補正を行っている。したがって、高精度且つ高価な加速度センサを像振れ補正装置に搭載する必要がなくなる。
特開平７−３０１８３８号公報

しなしながら、上記のシフト振れ検出手法では、保持枠自体が振れ補正のために移動し慣性力を受けるので手振れによるシフト振れの加速度と振れ補正による保持枠の加速度を分離することが困難であり、シフト振れ補正の精度が低下するものであった。

なお、保持枠は手振れを検出した際に、振れを防ぐ方向（光学的に補正する方向）に移動するが、移動時に保持枠自身も加速度を持ってしまうので、検出される加速度が手振れのものなのか、保持枠移動に伴う加速度なのかわからなくなる。保持枠は本来、手振れの加速度検出のみによって移動されるべきなので、二つの加速度を分離する必要がある。

（発明の目的）
本発明の目的は、新たに加速度検出センサを備えることなく、手振れに含まれるシフト振れを補正して、精度の高い振れ補正を行うことのできる振れ補正装置および撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、振れ補正用の補正手段と、前記補正手段を光軸方向に延びた弾性部材により弾性支持する弾性支持手段と、前記補正手段の位置を検出する位置検出手段と、駆動コイルと磁石を用いて前記補正手段を光軸と直交する平面内において移動させる駆動手段と、前記補正手段が振れによる加速度を受けたときに前記駆動コイルに生ずる電流により前記加速度を検出する加速度検出手段と、振れ補正非作動時に検出される前記加速度より算出される振れ補正量に基づいて前記駆動コイルを駆動し、前記補正手段の光軸と直交する方向の振れを補正する振れ補正制御手段とを有する振れ補正装置であって、前記加速度検出手段による加速度検出動作と前記振れ補正制御手段による振れ補正動作を交番的に行わせると共に、前記振れ補正動作を行う期間と前記加速度検出動作の期間の間に、前記補正手段の移動を安定させる安定化待機を行う期間を設ける振れ補正装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記振れ補正装置を具備することを特徴とする撮像装置とするものである。

本発明によれば、新たに加速度検出センサを備えることなく振れを補正して、精度の高い振れ補正を行うことができる振れ補正装置または撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１ないし３に示す通りである。

図１ないし図３は本発明の実施例１に係わるシフト振れを補正するための振れ補正装置を示す構成図であり、詳しくは、図１は振れ補正装置を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は振れ補正装置を示す斜視図である。なお、以下の実施例では、振れ補正を行う保持枠自身を加速度計として使って、シフト振れを補正する技術について説明している。しかし、振動ジャイロなどの角速度検出手段を有していれば、本実施例の構造の保持枠を使って角度振れも補正することができるものである（但し、本実施例の動作では角度振れとシフト振れを同時に補正することはできない）。

図１ないし図３において、６３は振れ補正用の補正レンズ、６２は補正レンズ６３を保持する保持枠、６４ａは保持枠６２上に設置された保持枠基板である。６６（６６ａ，６６ｂ）は振れ補正装置の駆動手段の一部を成す駆動コイルであり、保持枠基板６４ａ上に設けられ、電気的に接続されている。６１は振れ補正装置の地板であり、地板６１の下部には地板基板６４ｂが取り付けられている。６５（６５ａ〜６５ｄ）は保持枠６２を弾性支持する光軸方向に延びた棒状の弾性支持部材であり、一方が保持枠基板６４ａに接続され、もう一方が地板基板６４ｂに接続されている。弾性支持部材６５は導電性をもち、保持枠基板６４ａと地板基板６４ｂを電気的に接続しているので、地板基板６４ｂ側から電気的信号を送り、駆動コイル６６に流れる電流量を制御することができる。

６７（６７ａ，６７ｂ）は駆動コイル６６からの磁気を受けることで保持枠６２を動かす永久磁石であり、地板６１に固定された下部ヨーク６８ｂ上に固定されている。図１ないし図３では不図示であるが、駆動コイル６６から上方の少しの距離を置いた位置に上部ヨーク６８ａが設置されており、永久磁石６７、上部ヨーク６８ａ及び下部ヨーク６８ｂにより一連の磁気回路が形成されている。

ここで、駆動コイル６６ａに電流を加えると、フレミングの左手の法則により、矢印７１ｙ方向（以下、７１ｙ軸方向と記す）に電磁力が発生する。保持枠６２は弾性支持部材６５により弾性支持をされている状態にあるので、補正レンズ６３の光軸に直交する平面内において７１ｙ軸方向に移動（以下、平行移動とも記す）することができる。同様にして、駆動コイル６６ｂに電流を加えることで、保持枠６２は光軸に直交する平面内において矢印７１ｘ方向（以下、７１ｘ軸方向と記す）に移動（以下、平行移動とも記す）することができる。つまり、手振れ振動に対して、駆動コイル６６ａ，６６ｂの電流を振れ検出部（不図示）から得られた振れ情報により制御することで、保持枠６２（補正レンズ６３）を光軸に直交する平面内を２自由度で平面移動させ、シフト振れ補正をすることができる。

保持枠６２が平行移動するとき、補正レンズ６３の光軸方向、つまり矢印７１ｚ方向（以下、７１ｚ軸方向と記す）にも保持枠６２は移動する。しかし、平面移動量に対して弾性支持部材６５の長さが十分長く光軸方向に延びているので、７１ｚ軸方向の移動量は非常に微小であり、像振れ補正に対して無視することができる。なお、本実施例１では、保持枠６２側に駆動コイル６６を取り付け、地板６１側に永久磁石６７を取り付けているが、保持枠６２側に永久磁石６７を取り付け、地板６１側に駆動コイル６６を取り付けても構わない。

上記手振れに起因するシフト振れを補正する一連の動作を“振れ補正動作”と呼び、この期間を“振れ補正期間”と呼ぶものとする。

６９（６９ａ，６９ｂ）は保持枠６２の位置を検出する位置センサであるところのフォトリフレクタであり、地板基板６４ｂに電気的に接続されている。保持枠６２が７１ｙ軸方向に移動するとき、フォトリフレクタ６９ａから発せられた光が保持枠６２の鏡面部６２ａにより反射され、その反射による光量を電気的に変換し、測定することで、保持枠６２の７１ｙ軸方向の位置を検出することができる。また、保持枠６２が７１ｘ軸方向に移動するとき、フォトリフレクタ６９ｂから発せられた光が保持枠６２の鏡面部６２ｂにより反射され、その反射による光量を電気的に変換し、測定することで、保持枠６２の７１ｘ軸方向の位置を検出することができる。保持枠６２が７１ｚ軸方向に移動するとき、フォトリフレクタ６９から検出される電流量は変化するが、上記のように保持枠６２の平面移動量に対して弾性支持部材６５の長さが十分長ければ、７１ｚ軸方向の移動量は非常に微小であるので、無視することができる。なお、本実施例１では、位置検出手段としてフォトリフレクタ６９を用いているが、フォトインタラプタなどの光学位置検出センサやその他の位置検出センサを用いても構わない。

次に、加速度検出について述べる。

図１ないし図３において、保持枠６２は図１６のサーボ加速度計の可動部１３の役割を果たし、弾性支持部材６５は板バネ１６の役割を果たす。保持枠６２はフォトリフレクタ６９からの信号により、駆動コイル６６の電流を制御することで、ある一定の基準位置に静止している。この振れ補正装置が図１の矢印７４方向に加速度を受けるとき、保持枠６２は慣性力により矢印７５方向に移動を行う。このときの保持枠６２の位置変位をフォトリフレクタ６９によって検出する。フォトリフレクタ６９の出力信号は増幅部により増幅され、駆動コイル６６に電流がフィードバックされる。このときの駆動コイル６６により発生した磁界はフレミングの法則により永久磁石６７に電磁力を与え、保持枠６２を矢印７５と逆の７４方向に力を与える。これにより、保持枠６２は受けた加速度と駆動コイル６６によって発生した磁界による力がつりあった位置に変位する。

この時、駆動コイル６６に流れた電流量を検出することで加速度を求めることができる。
振れ補正装置が受けた加速度を検出する一連の動作を“加速度検出動作”と呼び、この期間を“加速度検出期間”と呼ぶものとする。

駆動コイル６６、フォトリフレクタ６９、及び、弾性支持部材６５はそれぞれ保持枠基板６４ａ、地板基板６４ｂを介して、不図示の演算部、増幅部及び駆動部を有する電気回路に電気的に繋がっている。

本実施例１は、上記の振れ補正動作と加速度検出動作を交番的に行うことで、撮像装置等の光学装置に加わる手振れによる保持枠６２およびシフトレンズ６３の光軸と直交する方向のシフト振れを補正するものである。

以下、実際の動作について説明する。説明では理解を簡単にするために１軸方向の手振れによる振れ補正に関して述べる。

図４は本実施例１に係わる振れ補正に係る一連の動作を示すフローチャートであり、この動作は、例えば図１１のカメラマイコン４１５に相当する不図示のマイコンによって実行される。また、図５は保持枠６２の時間に対する７１ｙ軸方向の位置変位を示す図であり、図６は保持枠６２が更新された基準位置８４ｂに移動した後の振れ補正装置の平面図である。

振れ補正用のスイッチにより振れ補正機能がＯＮになると、図４のフローチャートがスタートし、まず、ステップ＃２００１にて、駆動コイル６６の電流を制御し、保持枠６２を基準位置８４ａ（図６参照）に静止させる。次のステップ＃２００２では、保持枠６２を基準位置８４ａに静止させたまま、シフト振れの加速度を検出する。ある一定時間に定められた加速度検出期間８１ａ（図５参照）において、保持枠６２は受けた加速度により位置変位をするが、その変位量は振れ補正期間における保持枠６２の変位量に比べると非常に微小であるので、図５ではその変位量を不図示とする。

次のステップ＃２００３では、上記ステップ＃２００２で検出された加速度信号を使って積分処理を行い、保持枠６２を変位させる振れ補正量を演算する。そして、次のステップ＃２００４にて、上記ステップ＃２００３で算出された振れ補正量と振れ補正期間８２ａの時間から、振れ補正期間８２ａ後の保持枠６２の安定化待機期間８３ａの長さを演算する。安定化待機期間とは、保持枠６２が振れ補正量によって定まる目標位置に達して停止し、該保持枠６２が加速度を持たなくなるまでの待機時間である。具体的には、いくつかの閾値を設け、各閾値の範囲によって安定化待機期間を設定しておき、算出された振れ補正量がそれぞれの閾値のどの範囲に含まれるかを判定し、それに対応した安定化待機期間を設定する。なお、安定化待機期間が必要な理由は以下の通りである。検出される加速度が手振れのものなかの保持枠移動に伴う加速度のものなのかがわからなくなるため、保持枠の振れ補正伴う移動によって発生する加速度と手振れの加速度を分離する必要がある。そこで、二つの加速度を分離する為に、保持枠が振れ補正量によって決まる目標位置まで移動し終え、慣性力（加速度）がなくなるまで待機させる必要があるからである。

次のステップ＃２００５では、上記ステップ＃２００３で算出された振れ補正量より基準位置を８４ａから基準位置８４ｂに更新する。続くステップ＃２００６では、保持枠６２が上記ステップ＃２００５で更新された基準位置８４ｂに来るように駆動コイル６６の電流を制御することで保持枠６２を変位させ（図６の状態）、ある一定時間に定められた振れ補正期間において振れ補正を行う。そして、次のステップ＃２００７にて、保持枠６２が更新された基準位置８４ｂに静止するように安定化待機動作を行う。

次のステップ＃２００８では、未だ露光中であるなど、振れ補正機能のＯＮが継続されているか否かを判定し、ＯＮが継続されている場合はステップ＃２００１に戻る。そして、以下、図５に示す、８１ｂ→８２ｂ→８２ｂのように、加速度検出動作→振れ補正動作→安定化待機動作を繰り返す。この際、基準位置は８４ｃに来るように駆動コイル６６の電流を制御され、保持枠６２が変位させられる。

その後、上記ステップ＃２００８において振れ補正機能がＯＦＦになったことを判定すると、上記の加速度検出動作、振れ補正動作及び安定化待機動作を終了する。

上記実施例１によれば、加速度検出動作と振れ補正動作を交番的に行うと共に、振れ補正動作の後に安定化待機期間を設けるようにしている。よって、撮像装置に加わる手振れによる加速度と振れ補正による保持枠６２の加速度を分離することができ、高精度の振れ補正を行うことができる。

また、保持枠６２の安定化待機期間を、加速度検出動作によって得られた振れ補正量によって可変にすることで、振れ補正動作から加速度検出動作までの期間を短縮することができ、振れ補正の精度をより向上させることができる。

ここまで、１軸方向の振れ補正について述べたが、本実施例１に係わる振れ補正装置は２軸方向のシフト振れを検出するものであり、２軸方向の振れ補正を同時に行うものである。２軸方向の振れ補正において、加速度検出期間と振れ補正期間は一定期間に定められているが、安定化待機期間は保持枠６２の振れ補正量によって決まるので、算出された２軸のそれぞれの安定化待機期間が異なる場合がある。この時は、それぞれ２軸について算出された安定化待機期間の長い方の時間を、実際の安定化待機期間と設定する。

図７は本発明の実施例２に係わる振れ補正装置の振れ補正に係わる一連の動作を示すフローチャートである。振れ補正装置の構成は、上記実施例１と同様であるものとする。

なお、上記実施例１では、ｘ軸方向の加速度検出とｙ軸方向の加速度検出を同時に行い、また同時にｘ，ｙ軸方向の振れ補正動作を行っている。しかし、振れ補正量がｘ，ｙ軸方向で異なると、安定化待機時間を含めた振れ補正動作の時間が異なってくる。また、安定化待機時間を含めた振れ補正動作期間は、加速度を検出しておらず、その間の手振れを検出することはできないので、振れ補正動作期間は短ければ短いほうが良い。例えば、ｘ軸方向の振れ補正動作にかかる時間が、ｙ軸方向のものより長いときは、ｙ軸方向は待機している時間が無駄になる。

そこで、本発明の実施例２では、交互に加速度検出、振れ補正動作を行うことで、片方の軸方向の振れ補正動作が長いときでも、その間もう片方の軸方向については加速度検出に費し、上記の場合に比べて補正の効果を良くしようとするものである。

振れ補正用のスイッチにより振れ補正機能がＯＮになると、図７のフローチャートがスタートし、まず、ステップ＃３００１にて、駆動コイル６６ｂの電流を制御し、保持枠６２を７１ｘ軸方向の基準位置に静止させる。次のステップ＃３００２では、駆動コイル６６ａの電流を制御し、保持枠６２を７１ｙ軸方向の基準位置に静止させる。そして、次のステップ＃３００３にて、７１ｘ軸方向の加速度を検出し、続くステップ＃３００４にて、上記ステップ＃３００３にて検出された加速度信号に対して積分処理を行い、７１ｘ軸方向の振れ補正量を演算する。次のステップ＃３００５では、上記ステップ＃３００４にて算出された７１ｘ軸方向の振れ補正量に応じて、安定化待機期間を演算する。

次に、ステップ＃３００６へ進むと、上記ステップ＃３００４にて算出された７１ｘ軸方向の振れ補正量により７１ｘ軸方向の基準位置を更新する。そして、次のステップ＃３００７にて、７１ｘ軸方向の振れ補正動作を行い、続くステップ＃３００８において安定化待機動作を行う。

また、上記のステップ＃３００６〜＃３００９の動作をしている期間において、同時にステップ＃３００９〜＃３０１１の動作を行う。つまり、ステップ＃３００９へ進むと、７１ｙ軸方向の加速度を検出し、次のステップ＃３０１０にて、上記ステップ＃３００９にて求められた加速度信号に対して積分処理を行い、７１ｙ軸方向の振れ補正量を演算する。続くステップ＃３０１１では、７１ｙ軸方向の振れ補正量に応じた安定化待機期間を算出する。

次のステップ＃３０１２では、振れ補正機能がＯＮかを判定し、ＯＦＦならばフローチャートを終了する。一方、振れ補正機能がＯＮならば、ステップ＃３０１３〜＃３０１５の動作とステップ＃３０１６〜＃３０１８の動作を平行して行う。

詳しくは、ステップ＃３０１３へ進むと、７１ｘ軸方向の加速度を検出し、次のステップ＃３０１４にて、上記ステップ＃３０１３にて求められた加速度信号に対して積分処理を行い、７１ｙ軸方向の振れ補正量を演算する。続くステップ＃３０１５では、７１ｙ軸方向の振れ補正量に応じた安定化待機期間を算出する。

また、ステップ＃３０１６へ進むと、上記ステップ＃３００４にて算出された７１ｘ軸方向の振れ補正量により７１ｘ軸方向の基準位置を更新する。そして、次のステップ＃３０１７にて、７１ｘ軸方向の振れ補正動作を行い、続くステップ＃３０１８において安定化待機動作を行う。

次のステップ＃３０１９では、振れ補正機能がＯＮか否かを判定し、ＯＦＦならばフローチャートを終了する。一方、振れ補正機能がＯＮならば、上記ステップ＃３００６及び＃３００９に戻り、７１ｘ軸方向、７１ｙ軸方向についての加速度検出動作、振れ補正動作及び安定化待機動作を繰り返す。

上記駆動コイル６６ａ，６６ｂによる発生力によって保持枠６２が受ける力の方向はそれぞれ直角に交わる７１ｙ軸方向、７１ｘ軸方向と独立しているので、お互いの発生力が加速度検出動作、振れ補正動作に影響しない。その為、ステップ＃３０１３〜＃３０１５とステップ＃３０１６〜＃３０１８の動作は、ステップ＃３００６〜＃３００８とステップ＃３００９〜＃３０１１の動作を同時に行うことができる。

上記実施例２によれば、７１ｘ軸方向の加速度検出動作中に、７１ｙ軸方向の振れ補正動作を行い、７１ｙ軸方向の加速度検出動作中に、７１ｘ軸方向の振れ補正動作を行うようにしているので、一連の動作を短時間に行えることになる。

次に、図８を用いて、本発明の実施例３に係わる振れ補正装置について説明する。なお、振れ補正装置の構成は上記実施例1と同様であるものとする。

上記実施例１の振れ補正量演算部では、加速度検出期間における手振れの加速度を検出して、振れ補正量を算出している。よって、振れ補正期間及び安定化待機期間における手振れに対して必要な振れ補正量を検出することができず、振れ補正量に誤差が発生する虞があった。

本実施例３では、シフト振れによる加速度振動の周期が、加速度検出期間、振れ補正期間、安定化待機時間の和に対して十分に大きいとき、次のように振れ補正量を補正して算出する。

図８は矢印７１ｙ方向の保持枠６２の時間に対する位置変位を示したものであり、８７は、本実施例３に係わる振れ補正量演算部によって求められた振れ補正量を用いて振れ補正を行ったときの保持枠６２の変位を示したものである。また、８８は７１ｙ軸方向についての加速度検出動作と振れ補正動作を同時に行える場合の、理想的な振れ補正動作の位置変位であり、以下、理想振れ補正量と呼ぶ。８６ａは振れ補正機能がＯＮになったときの基準位置であり、８６ｂは更新された基準位置であり、基準位置８６ａ，８６ｂの差が算出された振れ補正量となる。

シフト振れによる加速度振動の周期が、加速度検出期間、振れ補正期間、安定化待機期間の和に対して十分大きいとき、それぞれの期間８１ｄ，８２ｄ，８３ｄにおいて理想振れ補正量８８は時間変化に呈して線形変化であると言える。

そこで、各期間８１ｄ，８２ｄ，８３ｄの時間をそれぞれＴ１，Ｔ２，Ｔ３とし、実施例１の振れ補正量演算部によって積分処理され、算出された振れ補正量をｘとする。すると、期間８１ｄ，８２ｄ，８３ｄにおける理想振れ補正量Ｘは、
Ｘ＝ｘ・（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）／Ｔ１ ……………（１）
のような（１）式にて求めることができる。

このように、加速度検出期間、振れ補正期間、安定化待機期間の割合に応じて、振れ補正量を補正する（基準値を８６ｂに更新する）ようにしているので、誤差の少ない振れ補正を行うことができる。

（本発明と実施例の対応）
シフトレンズ６３（不図示の撮像素子であってもよい）および保持枠６２が本発明の振れ補正用の補正手段に相当する。また、弾性支持部材６５が、本発明の、補正手段を光軸方向に延びた弾性部材により弾性支持する弾性支持手段に相当する。また、フォトリフレクタ６９および鏡面部６２ａ，６２ｂが、本発明の、補正手段の位置を検出する位置検出手段に相当する。また、駆動コイル６６、永久磁石６７、不図示の増幅部等が、本発明の、駆動コイルと磁石を用いて補正手段を光軸と直交する平面内において移動させる駆動手段に相当する。

また、図４のステップ＃２００２や図７のステップ＃３００３，＃３００９，＃３０１３の動作を実行する不図示のマイコンが、本発明の、補正手段が振れによる加速度を受けたときに駆動コイルに生ずる電流により加速度を検出する加速度検出手段に相当する。また、図４のステップ＃２００６や図７のステップ＃３００７，＃３０１７の動作を実行する不図示のマイコンが、本発明の、振れ補正制御手段に相当する。この振れ補正制御手段は、振れ補正非作動時に検出される前記加速度より算出される振れ補正量に基づいて駆動コイルを駆動する。そして、補正手段の光軸と直交する方向の振れを補正する。また、不図示のマイコンは、加速度検出動作と振れ補正動作を交番的に行わせると共に、振れ補正動作を行う期間と加速度検出動作の期間の間に、補正手段の移動を安定させる安定化待機を行う期間を設けるようにしている。なお、図４のステップ＃２００３や、図７のステップ＃３００８，＃３０１８を実行する部分が、上記安定化待機を行う期間に相当する。また、７１ｘ軸方向が一方の軸方向に相当し、７１ｙ軸方向が他方の軸方向に相当する。

以上は撮像装置に具備される振れ補正装置を例にして説明を続けてきたが、本発明の装置は小型で高安定な機構にまとめることが出来るので、撮像装置に限られず、デジタルビデオカメラや、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話などにも展開できる。

本発明の実施例１に係わる振れ補正装置を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施例１に係わる振れ補正装置を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係わる振れ補正装置の像振れ補正に関する一連の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１に係わる振れ補正装置の保持枠位置変位を示す図である。 本発明の実施例１に係わる振れ補正装置の像振れ補正時を示す平面図である。 本発明の実施例２に係わる振れ補正装置の像振れ補正に関する一連の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係わる振れ補正装置の保持枠位置変位を示す図である。 従来の防振カメラを示す外観図である。 従来の防振カメラの像振れ補正装置の概略構成を示す斜視図である。 従来の防振カメラの像振れ補正装置の回路構成を示すブロック図である。 従来の像振れ補正装置を示す正面図である。 従来の問題点を説明する像振れ補正装置を示すＢ−Ｂ断面図である。 従来の像振れ補正装置の駆動法を説明するための図である。 従来の像振れ補正装置の駆動法を説明するための図である。 従来の磁気を利用したサーボ型加速度計を示す外観図である。 図１６のＣ−Ｃ断面図である。 従来のサーボ型加速度計の回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

６１ 地板
６２ 保持枠
６２ａ，６２ｂ 鏡面部
６３ 補正レンズ
６４ａ 保持枠基板
６４ｂ 地板基板
６５（６５ａ〜６５ｄ） 弾性支持部材
６６（６６ａ，６６ｂ） 駆動コイル
６７（６７ａ，６７ｂ） 永久磁石
６８（６８ａ，６８ｂ） ヨーク
６９（６９ａ，６９ｂ） フォトリフレクタ
８１ａ〜８１ｄ 加速度検出動作を行う加速度検出期間
８２ａ，８２ｂ 振れ補正動作を行う振れ補正期間
８３ａ，８３ｂ 安定化待機動作を行う安定化待機期間

Claims (5)

1. 振れ補正用の補正手段と、
   前記補正手段を光軸方向に延びた弾性部材により弾性支持する弾性支持手段と、
   前記補正手段の位置を検出する位置検出手段と、
   駆動コイルと磁石を用いて前記補正手段を光軸と直交する平面内において移動させる駆動手段と、
   前記補正手段が振れによる加速度を受けたときに前記駆動コイルに生ずる電流により前記加速度を検出する加速度検出手段と、
   振れ補正非作動時に検出される前記加速度より算出される振れ補正量に基づいて前記駆動コイルを駆動し、前記補正手段の光軸と直交する方向の振れを補正する振れ補正制御手段とを有する振れ補正装置であって、
   前記加速度検出手段による加速度検出動作と前記振れ補正制御手段による振れ補正動作を交番的に行わせると共に、前記振れ補正動作を行う期間と前記加速度検出動作の期間の間に、前記補正手段の移動を安定させる安定化待機を行う期間を設けることを特徴とする振れ補正装置。
2. 前記安定化待機を行う期間の長さを、前記加速度検出動作によって検出された加速度によって得られる前記振れ補正量から決定することを特徴とする請求項１に記載の振れ補正装置。
3. 前記加速度検出を行う期間、前記振れ補正動作を行う期間、前記安定化待機を行う期間の割合から、前記振れ補正量を補正することを特徴とする請求項１または２に記載の振れ補正装置。
4. 前記補正手段は光軸と直交する平面内において２軸方向に移動させられ、それぞれの軸方向において、前記加速度検出動作、前記振れ補正動作、前記安定化待機が行われるものであり、
   一方の軸方向の前記加速度検出動作を行う期間において、もう一方の軸方向の前記振れ補正動作および前記安定化待機を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の振れ補正装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の振れ補正装置を具備することを特徴とする撮像装置。

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