JP2017032653A - 像ブレ補正装置、その制御方法、撮像装置、及び光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影条件等の違いによる像ブレ補正性能の低下を抑制できる像ブレ補正装置を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態の像ブレ補正装置は、像ブレ補正手段（１０３）を用いて像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、振れ信号に基づき、像ブレ補正手段（１０３）の駆動を制御する制御手段（２０３、２０５）を備え、制御手段は、少なくとも検出された撮影条件に応じて、像ブレ補正手段を駆動する際の最大駆動電圧を切り替える。
【選択図】図４

Description

本発明は、像ブレ補正装置、その制御方法、撮像装置、及び光学機器に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置による画像撮像時に、例えば、カメラ本体を保持するユーザの手が揺れる（手振れが発生する）ことにより、被写体像に振れ（像ブレ）が生ずる場合がある。この像ブレを補正する像ブレ補正手段を備える撮像装置が提案されている。像ブレ補正手段による補正処理としては、従来より光学像ブレ補正処理や、電子的像ブレ補正処理が用いられている。

光学式像ブレ補正処理は、角速度センサ等でカメラ本体に加えられた振動を検出し、検出結果に応じて撮像光学系内部に設けられた像ブレ補正レンズを移動させる。これにより、撮像光学系の光軸方向を変化させることによって撮像素子の受光面に結像される像を移動して像ブレを補正する。

可動部の駆動方法としては、公知のボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭ）を用いる方法が知られている。ＶＣＭを用いる方法では、検出したカメラ本体の振れと可動部の位置とに基づいてＶＣＭのコイル（駆動コイル）に流す電流量を制御マイコン等の演算結果により調節することで可動部の駆動を行う。また、コイルに印加する電圧の調整をＰＷＭ制御により行う方法が知られている。コイルに印加する電圧は、式１のように、最大駆動電圧とＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のＤｕｔｙ比（デューティー比）により決定される。
印加電圧＝最大駆動電圧×ＰＷＭ設定／ＰＷＭ基準ビット数 （式１）

式１から分かるように、コイルに印加される電圧の分解能は、最大駆動電圧とＰＷＭ基準ビット数から決まる。コイルに印加される電圧の分解能が小さければ、コイルに流す電流量をより細かく制御できるため、可動部のより細かい制御が可能となる。

ところで、近年撮影状況（撮影シーン）は多様化している。振れの小さい静止状態での撮影のみならず、例えば、悪路を走る自動車や自転車など大きく揺れる乗り物に乗りながら撮影する状況や、歩きながら撮影する状況などが考えられる。このような状況では、像ブレ量が大きいために、像ブレ補正手段の補正できる像ブレ補正量を大きくする必要性があるが、像ブレ補正量を大きくするためには、像ブレ補正手段が大型化し、像ブレ補正手段の可動部の重量が増加してしまう。ここで駆動ストロークを大きくするためには、可動部駆動のための最大駆動トルクを大きくする必要がある。しかし、最大駆動トルクを発生させるためにコイルに印加する最大駆動電圧を大きくすると、前述したようにコイルに印加する電圧の分解能が大きくなり、可動部の細かい制御ができない。

特許文献１は、異なる像ブレ補正のパワーを持った第１の補正レンズ及び第２の補正レンズをそれぞれ含む第１被駆動部と第２被駆動部を、固定部材を挟んで前後に配置する像ブレ補正装置を開示している。特許文献１には、第１被駆動部と第２被駆動部を反対方向に駆動することにより、補正ストロークを大きくすることが開示されている。

特開２００９−２５８３８９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された像ブレ補正装置では、振れに対して２つの被駆動部を同時に動かすため、２つの被駆動部のうち駆動量に対する制御分解能の低い被駆動部の駆動精度の影響により、ブレ補正残りが発生する等、補正性能が低下してしまう。

本発明は、撮影条件等の違いによる像ブレ補正性能の低下を抑制できる像ブレ補正装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態の像ブレ補正装置は、像ブレ補正手段を用いて像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、振れ検出信号に基づき、像ブレ補正手段の駆動を制御する制御手段を備え、制御手段は、少なくとも検出された撮影条件に応じて、像ブレ補正手段を駆動する際の最大駆動電圧を切り替える。

本発明の像ブレ補正装置によれば、撮影条件等の違いによる像ブレ補正性能の低下を抑制し、良好な像ブレ補正を実現できる。

第１実施形態における撮像装置の構成例を示す図である。 第１実施形態に係る像ブレ補正装置の構成例を示す図である。 像ブレ補正レンズ駆動部の分解斜視図である。 像ブレ補正装置が備える補正機構について説明する図である。 第１実施形態に係る振れ補正制御処理を説明するフローチャートである。 制御モード１及び制御モード２における駆動分解能を示す図である。 パンニング動作検出時の制御を示す図である。 第２実施形態に係る像ブレ補正装置の構成例を示す図である。 第２実施形態の像ブレ補正装置が備える補正機構について説明する図である。 第２実施形態に係る振れ補正制御処理を説明するフローチャートである。

図１は、本実施形態における撮像装置の構成例を示す図である。
本発明は、デジタル一眼レフカメラに装着される交換レンズやレンズ鏡筒のような光学機器、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ等の撮像装置、携帯電話やタブレット端末等の撮像装置を具備する電子機器に適用できる。図１に示す撮像装置は、デジタルスチルカメラである。

図１に示す撮像装置は、ズームユニット１０１乃至制御部１１９を備える。ズームユニット１０１は、結像光学系を構成する、倍率が可変な撮影レンズの一部である。ズームユニット１０１は、撮影レンズの倍率を変更するズームレンズを含んでいる。ズーム駆動部１０２は、制御部１１９の制御に従ってズームユニット１０１の駆動を制御する。第１像ブレ補正レンズ１０３は、像ブレを補正する補正部材である。第１像ブレ補正レンズ１０３は、撮影レンズの光軸に対して直交する方向に移動可能に構成されている。第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４は、制御部１１９の制御に従って第１像ブレ補正レンズ１０３の駆動を制御する。

絞り・シャッタユニット１０５は、絞り機能を有するメカニカルシャッタである。絞り・シャッタ駆動部１０６は、制御部１１９の制御に従って絞り・シャッタユニット１０５を駆動する。フォーカスレンズ１０７は、撮影レンズの一部であり、撮影レンズの光軸に沿って位置を変更可能に構成される。フォーカス駆動部１０８は、制御部１１９の制御に従ってフォーカスレンズ１０７を駆動する。

撮像部１０９は、撮影レンズによる光学像を、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を用いて画素単位の電気信号に変換する。ＣＣＤは、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅの略称である。ＣＭＯＳは、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅの略称である。撮像信号処理部１１０は、撮像部１０９から出力された電気信号に対して、Ａ／Ｄ変換、相関二重サンプリング、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、色補間処理等を行い、映像信号に変換する。映像信号処理部１１１は、撮像信号処理部１１０から出力された映像信号を、用途に応じて加工する。具体的には、映像信号処理部１１１は、表示用の映像を生成したり、記録用に符号化処理やデータファイル化を行ったりする。

表示部１１２は、映像信号処理部１１１が出力する表示用の映像信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。電源部１１５は、撮像装置全体に、用途に応じて電源を供給する。外部入出力端子部１１６は、外部装置との間で通信信号及び映像信号を入出力する。操作部１１７は、撮像装置にユーザが指示を与えるためのボタンやスイッチなどを有する。記憶部１１８は、映像情報など様々なデータを記憶する。制御部１１９は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを有し、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＲＡＭに展開してＣＰＵで実行することによって撮像装置の各部を制御し、以下に説明する様々な動作を含む撮像装置の動作を実現する。ＣＰＵは、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔの略称である。ＲＯＭは、Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙの略称である。ＲＡＭは、Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの略称である。

操作部１１７は、押し込み量に応じて第１スイッチ（ＳＷ１）及び第２スイッチ（ＳＷ２）が順にオンするように構成されたレリーズボタンを有する。レリーズボタンが、半押しされた場合にレリーズスイッチＳＷ１がオンし、レリーズボタンが最後まで押し込まれたときにレリーズスイッチＳＷ２がオンする。レリーズスイッチＳＷ１がオンすると、制御部１１９が、映像信号処理部１１１が表示部１１２に出力する表示用の映像信号に基づいてＡＦ評価値を算出する。そして、制御部１１９が、ＡＦ評価値に基づいて、フォーカス駆動部１０８を制御することにより自動焦点検出を行う。

また、制御部１１９は、映像信号の輝度情報と、予め定められたプログラム線図とに基づいて、適切な露光量を得るための絞り値及びシャッタスピードを決定するＡＥ処理を行う。レリーズスイッチＳＷ２がオンされると、制御部１１９は、決定した絞り及びシャッタ速度で撮影を行い、撮像部１０９で得られた画像データを記憶部１１８に記憶するように各処理部を制御する。

操作部１１７は、さらに、振れ補正モードを選択可能にする像ブレ補正スイッチを有する。像ブレ補正スイッチにより振れ補正モードが選択されると、制御部１１９が、第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４に像ブレ補正動作を指示し、これを受けた第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４が、像ブレ補正オフの指示がなされるまで像ブレ補正動作を行う。また、操作部１１７は、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を選択可能な撮影モード選択スイッチを有する。撮影モード選択スイッチの操作による撮影モードの選択を通じて、制御部１１９は、第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４の動作条件を変更することができる。第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４によって、本実施形態の像ブレ補正装置が構成される。

また、操作部１１７は、再生モードを選択するための再生モード選択スイッチも有する。再生モード選択スイッチの操作によって、再生モードが選択されると、制御部１１９が像ブレ補正動作を停止する。また、操作部１１７には、ズーム倍率変更の指示を行う倍率変更スイッチが含まれる。倍率変更スイッチの操作によって、ズーム倍率変更の指示がされると、制御部１１９を介して指示を受けたズーム駆動部１０２が、ズームユニット１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームユニット１０１を移動させる。

図２は、本実施形態に係る像ブレ補正装置の構成を示す図である。
第１振動センサ２０１は、例えば角速度センサであり、通常姿勢（画像の長さ方向が水平方向とほぼ一致する姿勢）における、撮像装置の垂直方向（ピッチ方向）の振動を検出する。第２振動センサ２０２は例えば角速度センサであり、通常姿勢における撮像装置の水平方向（ヨー方向）の振動を検出する。第１像ブレ補正制御部２０３は、ピッチ方向における像ブレ補正レンズの補正位置制御信号を出力し、像ブレ補正レンズの駆動を制御する。第２像ブレ補正制御部２０４は、ヨー方向における像ブレ補正レンズの補正位置制御信号を出力し、像ブレ補正レンズの駆動を制御する。

第１レンズ位置制御部２０５は、第１像ブレ補正制御部２０３からのピッチ方向での補正位置制御信号と、第１ホール素子２０９からの像ブレ補正レンズのピッチ方向での位置情報とから、フィードバック制御を行う。これにより、第１レンズ位置制御部２０５は、例えば、アクチュエータである第１ドライブ部２０７を駆動する。同様に、第２レンズ位置制御部２０６は、第２像ブレ補正制御部２０４からのヨー方向での補正位置制御信号と、第２ホール素子２１０からの像ブレ補正レンズのヨー方向での位置情報とから、フィードバック制御を行う。これにより、第２レンズ位置制御部２０６は、例えば、アクチュエータである第２ドライブ部２０８を駆動する。

次に、第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４による第１像ブレ補正レンズ１０３の駆動制御動作について説明する。
第１像ブレ補正制御部２０３には、第１振動センサ２０１から撮像装置のピッチ方向の振れを表す振れ信号（振れ検出信号、角速度信号）が供給される。また、第２像ブレ補正制御部２０４には、第２振動センサ２０２から撮像装置のヨー方向の振れを表す振れ信号（角速度信号）が供給される。

第１像ブレ補正制御部２０３は、供給された振れ信号に基づいて、ピッチ方向に第１像ブレ補正レンズ１０３を駆動する補正位置制御信号を生成し、第１レンズ位置制御部２０５に出力する。また、第２像ブレ補正制御部２０４は、供給された振れ信号に基づいて、ヨー方向に第１像ブレ補正レンズ１０３を駆動する補正位置制御信号を生成し、第２レンズ位置制御部２０６に出力する。

第１ホール素子２０９は、第１像ブレ補正レンズ１０３に設けられた磁石による磁場の強さに応じた電圧を有する信号を、第１像ブレ補正レンズ１０３のピッチ方向における位置情報として出力する。第２ホール素子２１０は、第１像ブレ補正レンズ１０３に設けられた磁石による磁場の強さに応じた電圧を有する信号を、第１像ブレ補正レンズ１０３のヨー方向における位置情報として出力する。位置情報は、第１レンズ位置制御部２０５、及び第２レンズ位置制御部２０６に供給される。

第１レンズ位置制御部２０５は、第１ホール素子２０９からの信号値が、第１像ブレ補正制御部２０３からの補正位置制御信号値に収束するよう、第１ドライブ部２０７を駆動しながらフィードバック制御する。また、第２レンズ位置制御部２０６は、第２ホール素子２１０からの信号値が、第２像ブレ補正制御部２０４からの補正位置制御信号値に収束するよう、第２ドライブ部２０８を駆動しながらフィードバック制御する。なお、第１ホール素子２０９、第２ホール素子２１０から出力される位置信号値には、ばらつきがあるので、所定の補正位置制御信号に対して第１像ブレ補正レンズ１０３が所定の位置に移動するように、第１及び第２ホール素子２０９，２１０の出力調整を行う。

第１像ブレ補正制御部２０３は、第１振動センサ２０１からの振れ情報に基づき、被写体像の画像振れを打ち消すように第１像ブレ補正レンズ１０３の位置を移動させる補正位置制御信号を出力する。第２像ブレ補正制御部２０４は、第２振動センサ２０２からの振れ情報に基づき、画像振れを打ち消すように第１像ブレ補正レンズ１０３の位置を移動させる補正位置制御信号を出力する。

例えば、第１像ブレ補正制御部２０３、及び第２像ブレ補正制御部２０４は、振れ情報（角速度信号）または振れ情報にフィルタ処理等を行うことにより、補正速度制御信号または補正位置制御信号を生成する。以上の動作により、撮影時に手振れ等の振動が撮像装置に存在しても、ある程度の振動までは画像振れを防止できる。また、第１像ブレ補正制御部２０３、及び第２像ブレ補正制御部２０４は、第１振動センサ２０１、及び第２振動センサ２０２からの振れ情報と、第１ホール素子２０９、及び第２ホール素子２１０の出力に基づいて、撮像装置のパンニング状態を検出する。そしてパンニング制御を行う。

図３は、像ブレ補正レンズ駆動部の分解斜視図である。
第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４は、第１像ブレ補正レンズ１０３、可動鏡筒１２２、固定地板１２３、転動ボール１２４、第１ドライブ部２０７、第２ドライブ部２０８を備える。また、第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４は、付勢ばね１２７、第１ホール素子２０９、第２ホール素子２１０、センサーホルダー１２９を備える。
第１ドライブ部２０７は、第１磁石１２５１、第１コイル１２５２、第１ヨーク１２５３を備える。第２ドライブ部２０８は、第２磁石１２６１、第２コイル１２６２、第２ヨーク１２６３を備える。

第１像ブレ補正レンズ１０３は、光軸を偏心させることのできる第１の補正光学部材である。第１像ブレ補正レンズ１０３は、第１像ブレ補正制御部２０３、第２像ブレ補正制御部２０４により駆動制御される。これにより、撮像光学系を通過した光像を移動させる像ブレ補正動作が行われ、撮像面での像の安定性を確保することができる。なお、本実施形態では、補正光学系として補正レンズを用いているが、撮影光学系に対してＣＣＤなどの撮像手段を駆動することでも、撮像面での像の安定性を確保できる。すなわち、撮像手段を、像ブレを補正する手段として用いてもよい。

可動鏡筒１２２は、中央の開口部に第１像ブレ補正レンズ１０３を保持する第１の可動部である。可動鏡筒１２２は、第１磁石１２５１及び第２磁石１２６１を保持する。また、可動鏡筒１２２は、転動ボール受け部を３個備えており、転動ボール１２４によって、光軸と直交する面内を移動可能に転動支持される。また、可動鏡筒１２２は、ばねかけ部を３個所備えており、付勢ばね１２７の一端を保持できる。

固定地板１２３は、円筒形状に形成される第１の固定部材である。固定地板１２３は、外周部の３個所にフォロワー１２３１を備える。固定地板１２３の中央の開口部に、可動鏡筒１２２が配置されている。これにより、可動鏡筒１２２の可動量を制限することができる。また、固定地板１２３は、第１磁石１２５１の着磁面と対向する個所において、第１コイル１２５２及び第１ヨーク１２５３を保持する。また、固定地板１２３は、第２磁石１２６１の着磁面と対向する個所において、第２コイル１２６２及び第２ヨーク１２６３を保持する。また、固定地板１２３は、転動ボール受け部を３個備え、可動鏡筒１２２を、転動ボール１２４を介して、光軸と直交する面内を移動可能に支持する。また、固定地板１２３は、ばねかけ部を３個備える。これにより、付勢ばね１２７の一端を保持する。

第１ドライブ部２０７は、この例では、公知のボイスコイルモータである。固定地板１２３に取り付けられた第１コイル１２５２に電流を流すことで、可動鏡筒１２２に固定された第１磁石１２５１との間にローレンツ力を発生し、可動鏡筒１２２を駆動することができる。第２ドライブ部２０８は、第１ドライブ部２０７と同様のボイスコイルモータを９０°回転させて配置したものであるので、詳しい説明は省略する。

付勢ばね１２７は、変形量に比例する付勢力を発生する引っ張りばねである。付勢ばね１２７は、一端を可動鏡筒１２２に固定され、他端を固定地板１２３に固定され、その間に付勢力を発生する。この付勢力により、転動ボール１２４が挟持され、転動ボール１２４は固定地板１２３と可動鏡筒１２２との接触状態を保つことができる。
第１ホール素子２０９及び第２ホール素子２１０は、第１磁石１２５１及び第２磁石１２６１の磁束を読み取るホール素子を利用した２つの磁気センサであり、その出力変化から、可動鏡筒１２２の平面内の移動を検出することができる。

センサーホルダー１２９は、概略円盤上に構成され、固定地板１２３に固定される。２つの位置センサ１２８を、第１磁石１２５１及び第２磁石１２６１と対向する位置に保持することができる。また、センサーホルダー１２９は、固定地板１２３とともに形成された内部の空間に可動鏡筒１２２を収納することができる。これにより、像ブレ補正装置に衝撃力がかかったときや、姿勢差が変化したときでも、内部の部品の脱落を防ぐことができる。上述した構成により、第１像ブレ補正レンズ駆動部１０４は、光軸と直交する面上の任意の位置に第１像ブレ補正レンズ１０３を移動させることができる。

図４は、本実施形態の像ブレ補正装置が備えるピッチ方向の振れ信号を補正する機構を示す図である。
なお、第２像ブレ補正制御部２０４、第２レンズ位置制御部２０６、第２ドライブ部２０８によって実現されるヨー方向の振れ信号を補正する機構については、図４に示す機構と同様であるので、説明を省略する。

図４において、第１振動センサ２０１は、撮像装置に加わる振れ情報信号（角速度信号）を検出する。第１像ブレ補正制御部２０３は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５０３、パン判定部５０２を備える。第１振動センサ２０１が検出した像ブレ信号は、ＬＰＦ５０３により積分処理され、振れ角度信号が生成される。

パン判定部５０２は、撮像装置のパン動作やチルト動作など大きな振れがあったか否かを判定する。具体的には、パン判定部５０２は、第１振動センサ２０１が検出した振れ信号が規定値以上となった場合に、パン動作がされたと判定する。また、パン判定部５０２は、第１像ブレ補正レンズ１０３の現在位置が規定値以上となった場合に、パン動作がされたと判定してもよい。また、パン判定部５０２は、第１像ブレ補正レンズ１０３の目標位置が規定値以上となった場合に、パン動作がされたと判定してもよい。これにより、大きな振れが撮像装置に加わった場合に、第１像ブレ補正レンズ１０３、第２像ブレ補正レンズ１１３が可動範囲以上に駆動してしまうことを防止し、パン動作直後の揺れ戻しにより撮影画像が不安定になることを防止することができる。

パン動作がされたと判定された場合に、第１像ブレ補正レンズ１０３がメカ的に駆動可能な限界位置まで駆動してしまい、振れ補正性能が低下してしまうことがあるため、振れ補正制御を停止し、パン判定時の位置に保持する。また、パン動作がされたと判定された場合に、第１像ブレ補正レンズ１０３をメカ的な駆動限界位置の中央位置にセンタリングする動作を行ってもよい。

次に第１像ブレ補正レンズの目標位置が、第１レンズ位置制御部２０５へ入力される。第１ホール素子２０９で検出された第１像ブレ補正レンズ１０３の位置情報が、第１像ブレ補正レンズの目標位置と比較される。そして、第１ドライブ部２０７を介して、位置フィードバック制御により像ブレ補正動作が実行される。

駆動分解能変更部４０１は、パン判定部５０２がパン動作など大きな振れがあったと判定した場合、または操作部１１７を介してユーザの操作により撮影条件の変更通知があった場合に、第１ドライブに対して、駆動分解能の変更を指示する。駆動分解能の変更とは、駆動コイルに印加する最小駆動電圧の分解能のことであり、本実施形態では制御モード１及び制御モード２のいずれかの分解能に変更する例を示す。

図６は、制御モード１及び制御モード２における駆動分解能を示す図である。
前述したように、第１像ブレ補正レンズ１０３は、第１ホール素子２０９による位置情報とＬＰＦ５０３とによる目標位置をもとに第１レンズ位置制御部２０５によりフィードバック制御される。フィードバック制御量は、第１ドライブ部２０７により駆動コイルに印加する電圧を、最大駆動電圧とＰＷＭのＤｕｔｙにより設定する。ここで、駆動コイルに印加する電圧の分解能は、式１のように最大駆動電圧をＰＷＭの基準ビット数で除した値であることから、ＰＷＭの基準ビット数が１０bit(０−１０２３)で一定とすると、最大駆動電圧により決定される。

図６（Ａ）に示す制御モード１は、最大駆動電圧を１０Ｖとした例であり、図６（Ｂ）に示す制御モード２は、最大駆動電圧を１Ｖとした例である。この時の最小駆動電圧の分解能（制御分解能）は、制御モード１では０．０１９５Ｖとなり、制御モード２では０．００１９５Ｖとなる。最大駆動電圧が制御モード１に比べて小さい制御モード２では、第１レンズ位置制御部２０５により演算された設定値に対して、より小さな電圧を駆動コイルに印加できることからより細かい位置制御が可能となる。つまり制御モード２では、微小駆動が可能である。

一方、コイルに印加する最大駆動電圧値は、ＶＣＭが発生する最大駆動トルクと等価であることから、制御モード１は、制御モード２に比べてより大きなトルクで駆動することができる。このため、例えば、第１像ブレ補正レンズ１０３に大きな外力が加わった場合にも、像ブレ補正レンズの位置を目標位置に保持することができる。つまり、制御モード１は、最大駆動トルクは大きいが分解能が荒く微小な駆動は行わない。一方、制御モード２は、最大駆動トルクは小さいが分解能が細かく微小な駆動が可能である。このような特徴から、本実施形態では表１に示す撮影条件にて、制御モード１及び２を切り替える制御を行う。

上述したように、制御モード１は、最大駆動トルクが大きいが分解能が荒く微小な駆動を行わない。一方、制御モード２は、最大駆動トルクが小さいが分解能が細かく微小な駆動が可能である。そのため、振れの大きさが大きいような撮影状況、例えば、歩きながらの撮影や、車に乗っての撮影、またはパンニングしながらの撮影などでは、可動部に外乱が加わりやすく大きな駆動力が必要であることから制御モード１が選択される。

また、撮影モードが動画撮影の場合は、動く被写体を狙いながら撮影するなどカメラを比較的大きく動かしながら撮影することが多いため、同様に制御モード１が選択される。一方、静止画撮影の場合は、比較的しっかり構えて被写体を狙いながら撮影することが多く、露光時間も動画撮影時に比べて短いため、大きな駆動力は必要なくむしろ細かい振れに対応した細かい制御が必要であることから制御モード２が選択される。また、カメラを三脚に置いた状態での撮影においても同様に大きな振れは発生しづらく、三脚における地面の振動など、比較的高周波で小さい振れに対応する必要があることから、制御モード２が選択される。

図５は、本実施形態に係る振れ補正制御処理を説明するフローチャートである。
像ブレ補正制御演算は、一定周期間隔で実行される。まず、ステップＳ１０１にて、処理が開始すると、ステップＳ１０２にて、第１振動センサ２０１が像ブレ信号を取得する。次に、ステップＳ１０３にて、ＬＰＦ５０３がステップＳ１０２にて取得した像ブレ信号を積分して、角速度情報から角度情報へ変換する。

次に、ステップＳ１０４にて、パン判定部５０２が、撮像装置がパン動作（パンニング）中であるか否かを判定する。なお、前述したように、パン判定部５０２は、パン動作に限らず大きな振れがあったか否か、例えば、チルト動作（チルティング）中であるか否か、またはパンニング及びチルティングを含む撮影方向変更操作中であるか否か等を判定してもよい。

撮像装置がパンニング中であると判定された場合は、ステップＳ１０７にて、第１像ブレ補正制御部２０３が像ブレ補正レンズの目標位置をパンニング判定時の位置に固定して、振れ補正を停止する。ステップＳ１０８にて、駆動分解能変更部４０１は、第１ドライブ部２０７が像ブレ補正レンズを駆動するための駆動コイルに印加する最大電圧の設定を、制御モード２に比べて大きい制御モード１に設定する。

ステップＳ１０９にて、第１レンズ位置制御部２０５は、第１像ブレ補正レンズ１０３の現在位置を第１ホール素子２０９から取得する。ステップＳ１１０にて、第１レンズ位置制御部２０５は、ステップＳ１０３にて算出した像ブレ補正レンズ目標位置に、第１像ブレ補正レンズ１０３の位置が追従するようにフィードバック制御する。このように、撮像装置に加わる像ブレの影響が除去される。

一方、ステップＳ１０４にて撮像装置がパンニング中ではないと判定された場合には、ステップＳ１０５にて、第１像ブレ補正制御部２０３は、操作部１１７によりユーザが所定の撮影条件に変更したか否かを判定する。所定の撮影条件に設定された場合には、ステップＳ１０８にて、駆動分解能変更部４０１は、第１ドライブ部２０７の設定を制御モード１に設定する。

また、所定の撮影条件に設定されていない場合には、ステップＳ１０６にて、駆動分解能変更部４０１は、第１ドライブ部２０７の設定を制御モード２に設定する。なお、ステップＳ１０４にて撮像装置がパンニング中であると判定され、ステップＳ１０７にて振れ補正を停止した後に、再度ステップＳ１０４にてパンニング中ではないと判定された場合には、ステップＳ１１２にて、振れ補正が再開される。

図７は、パンニング動作検出時の像ブレ補正レンズの制御、及び駆動分解能の変更を示す図である。
図７に示すように、パンニング動作中ではなく、振れの小さい撮影状況においては、制御モード２で振れ補正の制御が行われる。しかし、パンニング動作中など振れの大きい撮影状況を検知すると、最大駆動トルクの大きい制御モード１に切り替えて、振れ補正動作を停止し、パンニング判定時の位置に像ブレ補正レンズを固定する。

このように、大きな振れによる外乱によって像ブレ補正レンズが駆動可能な限界位置まで駆動してしまい、振れ補正再開後に振れ補正の効果が低下すること、及び像ブレ補正レンズが駆動可能な限界位置にあることによる光学性能の低下を抑制する。その後、パンニング動作が終わったと判定されると、像ブレ補正レンズを固定していた位置から振れ補正動作を再開し、さらに駆動分解能を、最大駆動トルクは小さいが分解能が細かい制御モード２に変更する。

なお、制御モード１及び２間の駆動分解能の変更時において、変更時の分解能の差によって、駆動コイルに印加される電圧がステップ状に変化し、可動部が大きくずれてしまったり、駆動音が発生したりといった弊害を避けるため、次のことが行われる。例えば、制御モード２から１へのモード変更時において、駆動電圧に不連続が発生しないように、以下の式２のように計算したＤｕｔｙを駆動分解能の変更と同時に設定する。

また、制御モード１から２への変更時は、最大駆動電圧が異なるため、制御モード２では出力できないこともあり得る。しかし、駆動電圧の変更は最大駆動トルクが必要でない時に行われることが前提であるため、制御モード２で出力可能な電圧になった時に切り替えを行うことで同様の計算式で対応できる。
制御モード１変更時のＤｕｔｙ
＝（制御モード２のＤｕｔy−５１２）×１Ｖ/１０Ｖ＋５１２ （式２）

以上のように、本実施形態によれば、撮影条件に応じて、像ブレ補正レンズのコイルに印加される電圧の分解能を変更することで、最大駆動トルクの大きさと最小駆動電圧の分解能を両立することが可能となる。これにより、振れ補正効果の高い、像ブレ補正装置を提供することができる。
なお本実施形態では、駆動分解能を制御モード１及び２の２つに分けて制御する方法を示したが、２つに限られたものではなく、任意の複数の分解能で構成した場合においても同様に適用可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る像ブレ補正装置について説明する。本実施形態では、第１像ブレ補正レンズに加えて、同じ構成の第２振れ補正レンズを備える構成とする。なお、第２振れ補正レンズの構成は、第１像ブレ補正レンズと同じであるため、その詳細な説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る像ブレ補正装置の構成を示す図である。
第１実施形態の構成（図２）に対して、本実施形態では第２像ブレ補正レンズ１１３、第３レンズ位置制御部２１１、第４レンズ位置制御部２１２、第４ホール素子２１３、第３ドライブ部２１４、第４ドライブ部２１５、第３ホール素子２１６をさらに備える。また、第２像ブレ補正レンズ１１３の目標位置は、第１像ブレ補正レンズ１０３と同様に、第１像ブレ補正制御部２０３及び第２像ブレ補正制御部２０４により算出される。

図９は、本実施形態の像振れ補正装置が備えるピッチ方向の振れ信号を補正する機構を示す図である。
なお、第２像ブレ補正制御部２０４、第２レンズ位置制御部２０６、第４レンズ位置制御部２１２、第２ドライブ部２０８、第４ドライブ部２１５により実現されるヨー方向の振れ信号を補正する機構は、図９に示す機構と同様であるので、説明を省略する。

図９において、第１振動センサ２０１は、撮像装置に加わる振れ信号（角速度信号）を検出する。第１像ブレ補正制御部２０３は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５０１、ＬＰＦ５０３、及びＬＰＦ（ローパスフィルタ）５０４を備える。ＬＰＦ５０１は、第１振動センサ２０１が検出した像ブレ信号から低周波成分（低周波信号）を抽出する。ＬＰＦ５０１により抽出された低周波の像ブレ信号は、ＬＰＦ５０３により積分処理され、低周波成分のみ抽出された振れ角度信号が生成される。

一方、第１振動センサ２０１で検出された像ブレ信号からＬＰＦ５０１で抽出された低周波成分を減算することで、像ブレ信号から高周波成分を抽出する。ＬＰＦ５０４は、抽出された高周波成分（高周波信号）を積分処理し、振れ信号の高周波成分を積分することで、角速度情報から角度情報に変換し、高周波成分のみ抽出された振れ角度信号が生成される。このように生成された低周波及び高周波の振れ角度信号は、それぞれ第１レンズ位置制御部２０５、及び第３レンズ位置制御部２１１に入力される。具体的には、低周波成分から生成された第１像ブレ補正レンズ１０３の目標位置は、第１レンズ位置制御部２０５へ入力される。また、高周波成分から生成された第２像ブレ補正レンズ１１３の目標位置は、第３レンズ位置制御部２１１へ入力される。

第１ホール素子２０９で検出された第１像ブレ補正レンズ１０３の位置情報は、ＬＰＦ５０３により算出されたレンズ目標位置と比較され、第１ドライブ部２０７を介して位置フィードバック制御により像ブレ補正動作が実行される。また、第２像ブレ補正レンズ１１３の位置を検出する第３ホール素子２１６で検出された位置情報は、ＬＰＦ５０４により算出されたレンズ目標位置と比較され、第３ドライブ部２１４を介して位置フィードバック制御により像ブレ補正動作が実行される。

なお、第１レンズ位置制御部２０５及び第３レンズ位置制御部２１１の構成は、例えば、ＰＩＤ制御を使用するが、どのような制御演算器を使用してもよい。また、本実施形態では、第１ドライブ部２０７及び第３ドライブ部２１４の駆動分解能を変更する駆動分解能変更部４０１を実施形態１と同様に有している。以上のように構成された撮像装置において行われる像ブレ補正レンズ制御方法について図１０を参照して説明する。

図１０は、本実施形態の撮像装置による像ブレ補正レンズ目標位置算出処理を説明するフローチャートである。
この処理は、一定周期間隔で実行される。まず、ステップＳ２０１にて、処理が開始すると、ステップＳ２０２にて、第１振動センサ２０１が像ブレ信号を取得する。ステップＳ２０３にて、ＬＰＦ５０１が、像ブレ信号の周波数帯域を分割する演算を行い、ステップＳ２０４にて、ＬＰＦ５０１の演算結果が像ブレ信号の低周波成分としてメモリに保存される。

ステップＳ２０５にて、駆動分解能変更部４０１は、第１ドライブ部２０７の駆動分解能を制御モード２に比べて最大駆動電圧が大きく、最小駆動分解能の荒い制御モード１に設定する。また、駆動分解能変更部４０１は、第３ドライブ部２１４の駆動分解能を制御モード１に比べて最大駆動電圧が小さく、最小駆動分解能の細かい制御モード２に設定する。ステップＳ２０６にて、ＬＰＦ５０３は、ＬＰＦ５０１の出力値を積分して、角速度情報から角度情報へ変換する。

ステップＳ２０７にて、ＬＰＦ５０４は、ステップＳ２０４でメモリに保存されたＬＰＦ５０１の出力値を取得する。
次に、ステップＳ２０８にて、ＬＰＦ５０４は、ステップＳ２０２で取得された像ブレ信号からステップＳ２０７で取得したＬＰＦ５０１の出力値を減算して、像ブレ信号の高周波数成分を抽出する。このようにして、像ブレ信号がＬＰＦ５０１で設定したカットオフ周波数に応じて低周波成分と高周波成分に分離される信号分離が行われる。

次に、ステップＳ２０９にて、ＬＰＦ５０４は、抽出した手振れ信号の高周波成分を積分することで角速度情報から角度情報に変換する。ステップＳ２１０にて、第１レンズ位置制御部２０５は、第１像ブレ補正レンズ１０３の現在位置を取得し、ステップＳ２１１にて、ステップＳ２０６で算出された目標位置へフィードバック制御することにより、像ブレ信号の低周波成分が補正される。

ステップＳ２１２にて、第２レンズ位置制御部２１１は、第２像ブレ補正レンズ１１３の現在位置を取得し、ステップＳ２１３にて、ステップＳ２０９で算出された目標位置へフィードバック制御することにより、像ブレ信号の高周波成分が補正される。ステップＳ２１４にて、処理を終了する。このように、像ブレ信号の低周波成分及び高周波成分に対して像ブレ補正レンズが駆動されることで、撮像装置に加わる像ブレの影響が除去される。

上述したように、本実施形態では、撮像装置の像ブレの低周波成分を除去する第１像ブレ補正レンズ１０３を駆動する第１ドライブ部２０７の駆動分解能を制御モード１に設定する。また、撮像装置の像ブレの高周波成分を除去する第２像ブレ補正レンズ１１３を駆動する第３ドライブ部２１４の駆動分解能を制御モード２に設定する。低周波の振れは、比較的振幅が大きいため、第１像ブレ補正レンズ１０３の駆動ストロークは大きく、また、振れ補正角度を大きくする。このため、第１像ブレ補正レンズ１０３は大きく、可動部の重量も大きくなる。そこで、第１像ブレ補正レンズを駆動するための最大駆動トルクは大きく設定する必要がある。一方、高周波の振れを補正する第２像ブレ補正レンズ１１３は、駆動ストロークも小さく、高周波の小さな振れを補正する。そのため、最大駆動電圧は小さいが、駆動分解能が細かく、微小な振れに対して制御しやすい制御モード２に設定する。

以上のように、本実施形態では振れの周波数に応じて駆動分解能の異なる像ブレ補正レンズを用いて振れ補正を行うことにより、振れ補正効果の高い、像ブレ補正装置を提供することができる。

なお、本実施形態では、像ブレ信号の周波数を低周波及び高周波の２つの周波数に分離し、２つの像ブレ補正レンズを用いて補正する場合を示した。しかし、分離する周波数は、２つに限られたものではなく、任意の複数の領域に分けた場合においても同様に適用可能である。

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０３ 第１像ブレ補正レンズ
２０１ 第１振動センサ
２０３ 第１像ブレ補正制御部
２０５ 第１レンズ位置制御部
４０１ 駆動分解能変更部

Claims (12)

1. 像ブレ補正手段を用いて像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、
   振れ検出信号に基づき、前記像ブレ補正手段の駆動を制御する制御手段を備え、
   前記制御手段は、少なくとも検出された撮影条件に応じて、前記像ブレ補正手段を駆動する際の最大駆動電圧を切り替える、ことを特徴とする像振れ補正装置。
2. 装置の振れの大きさが所定の値よりも大きい場合に、前記制御手段は、前記最大駆動電圧を所定の値よりも大きい値に切り替える、ことを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 前記制御手段は、撮影方向変更操作中であるか否か、前記像ブレ補正装置の状態、撮影モード、のうち少なくとも１つに応じて、前記最大駆動電圧を切り替える、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記制御手段は、撮影方向変更操作中である場合に、前記像振れ補正手段の駆動を停止したうえで、前記最大駆動電圧を、撮影方向変更操作中でない場合と比較して大きい値に切り替える、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の像ブレ補正装置。
5. 前記撮影方向変更操作は、少なくともパンニングまたはチルティングである、ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の像ブレ補正装置。
6. 前記制御手段は、前記像ブレ補正装置の状態が手持ちである場合に、前記最大駆動電圧を、前記像ブレ補正装置の状態が三脚置きである場合と比較して大きい値に切り替える、ことを特徴とする請求項３に記載の像ブレ補正装置。
7. 前記制御手段は、前記撮影モードが動画である場合に、前記最大駆動電圧を、前記撮影モードが静止画である場合と比較して大きい値に切り替える、ことを特徴とする請求項３に記載の像ブレ補正装置。
8. 前記制御手段は、前記撮影条件に応じて前記最大駆動電圧を切り替える際に、駆動電圧に不連続が発生しないようにデューティー比を変更する、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
9. 第１の像ブレ補正手段、及び第２の像ブレ補正手段を用いて像ブレを補正する像ブレ補正装置であって、
   振れ検出信号を低周波信号と高周波信号に分離する信号分離手段と、
   前記低周波信号に基づき前記第１の像ブレ補正手段の駆動を制御し、前記高周波信号に基づき前記第２の像ブレ補正手段の駆動を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第１の像ブレ補正手段を駆動する際の最大駆動電圧を、前記第２の像ブレ補正手段を駆動する際の最大駆動電圧よりも大きく設定する、ことを特徴とする像ブレ補正装置。
10. 像ブレ補正手段を用いて像ブレを補正する像ブレ補正装置の制御方法であって、
    振れ検出信号に基づき、前記像ブレ補正手段の駆動を制御する制御工程を有し、
    前記制御工程において、少なくとも検出された撮影条件に応じて、前記像ブレ補正手段を駆動する際の最大駆動電圧を切り替える、ことを特徴とする制御方法。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置を備えることを特徴とする撮像装置。
12. 請求項１から９のいずれか１項に記載の像ブレ補正装置を備えることを特徴とする光学機器。
    
    

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