JP4029171B2 - 像振れ補正装置及びカメラ、像振れ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、スチルカメラやビデオカメラ等で使用される像振れ補正装置及びカメラ、像振れ補正方法に係り、特にＰＳＤを用いて位置検出する際に問題となるノイズの影響を低減する方式に関する。

像振れ補正装置は、撮影時にカメラが手振れ等による振動することによって生じる像振れの補正を、撮影レンズの一部のレンズ（以下、像振れ補正光学系と称す）を光軸と直角方向に移動させることにより実現するものである。以下、従来の像振れ補正装置の概要を説明する。
図３１は、像振れ補正機構を示す側面断面図である。図３１において、像振れ補正光学系１は、レンズ鏡筒２内に配置される。即ち、両者は、一体のものである。

このレンズ鏡筒２は、図３２に示すように、光軸方向をＺ軸とすれば、これに直交するＸＹ面内の方向へ移動可能であって、コイル６とマグネット７とヨーク９とヨーク１０とからなる電磁的アクチュエータによって駆動される。
マグネット７とコイル６とヨーク９とヨーク１０とで構成される駆動用アクチュエータは、互いに直行する方向に２組配置され、Ｘ軸方向とＹ軸方向にそれぞれ力を発生する構造となっている。

即ち、像振れ補正光学系１は、光像の光軸からの振れを補正すべく、レンズ鏡筒２と一体的にＸ軸方向とＹ軸方向に移動できる構造になっている。
このレンズ鏡筒２の側壁には、基端側（ヨーク９）にスリット板４が配置され、先端側にＩＲＥＤ（赤外発光素子）８が配置される。スリット板４には、ＩＲＥＤ８の光線が通過する長穴（スリット）が設けられる。

そして、固定側であるヨーク９には、ＰＳＤ（位置検出素子：Position Sensitive Device）５が設けられる。ＰＳＤ５は、スリット板４のスリットを通過したＩＲＥＤ８の光線を検出することによって、像振れ補正光学系１の移動位置を検出する。
図３２は、像振れ補正光学系（レンズ鏡筒）の支持構造を断面図である。図３２（ａ）は光軸位置にある状態を示し、図３２（ｂ）は光軸位置から移動した状態を示す。

図３２に示すように、レンズ鏡筒２は、４本の弾性体支持部材３（断面であるため、３ａと３ｂの２つのみ示す）により片持ち支持され、基端がヨーク９に係合した状態で光軸に対して直交する方向に動くことができる。
図３３は、従来の像振れ補正装置の構成ブロック図である。図３３において、この像振れ補正装置は、角速度検出回路（Ｘ軸）１３、角速度検出回路（Ｙ軸）１４、測距回路１８、測光回路１９、マイクロコンピュータユニット（以下「ＣＰＵ」という）２０、メインスイッチ２６、半押しスイッチ２７、レリーズスイッチ２８、電源電池２９、光学系５１、位置検出素子５６Ｘ、５６Ｙ、レンズ位置検出回路（Ｘ軸）５７Ｘ、レンズ位置検出回路（Ｙ軸）５７Ｙ、レンズ位置検出回路（ＡＦ）５８、アクチュエータ駆動回路（Ｘ軸）５９Ｘ、アクチュエータ駆動回路（Ｙ軸）５９Ｙ、シャッター駆動回路（ＡＦ）６０、アクチュエータ６１Ｘ、６１Ｙ、ステッピングモータ６２、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４等を備える。

以上の構成において、像振れ補正動作は、概略次のようにして行われる。図３３において、カメラのレリーズ釦の半押しを行うと、半押しスイッチ２７がオンして、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４が起動し、ＣＰＵ２０をはじめ各制御回路に安定した電源を供給する。
測距回路１８と測光回路１９がカメラの撮影準備動作を開始すると、同時に角速度検出回路（Ｘ軸）１３と角速度検出回路（Ｙ軸）１４がカメラの振れ運動を検出することを開始する。角速度検出センサは、通常コリオリ力を検出する圧電振動式角速度センサを用いる。

ＣＰＵ２０は、ここで得られた角速度検出センサ（振れセンサ）の出力を時間積分してカメラの振れ角度に変換し、さらに像振れ補正光学系５４の目標駆動位置情報に変換する。
次に、レリーズ釦の全押しを行うと、レリーズスイッチ２８がオンし、フォーカシングレンズ５５が、シャッター駆動回路６０からステッピングモータ６２を制御して駆動される。この動作と同時に像振れ補正光学系５４による像振れ補正機構の制御も開始される。

像振れ補正機構の制御は、半押し動作時と同じ目標駆動位置情報に応じて像振れ補正光学系を動かすために、アクチュエータ駆動回路（Ｘ軸）５９Ｘ、アクチュエータ駆動回路（Ｙ軸）５９Ｙは、目標駆動位置情報と現在の像振れ補正光学系の位置情報との差に位相補償などを行い、アクチュエータ６１Ｘ、６１Ｙに信号を送る。
現在の像振れ補正光学系の位置検出は、レンズ位置検出回路（Ｘ軸）５７Ｘ、レンズ位置検出回路（Ｙ軸）５７ＹとＣＰＵ２０との全体で行う。位置検出素子５６Ｘ、５６Ｙには、通常ＰＳＤが用いられる。ＣＰＵ２０は、ＰＳＤの出力電流よって像振れ補正光学系の位置を演算により求める。

次に、アクチュエータ駆動回路（Ｘ軸）５９Ｘ、アクチュエータ駆動回路（Ｙ軸）５９Ｙは、アクチュエータ６１Ｘ、６１Ｙにサーボ部の信号に基づいた駆動電流を供給する。
アクチュエータ６１Ｘ、６１Ｙは、この駆動電流をもとにして、像振れ補正光学系を光軸に直交する面内で動かし、カメラの手振れによる像振れを補正制御する。

しかし、従来では、像振れ補正光学系の位置をＰＳＤを用いて検出する場合、ＰＳＤから得られる光電流が微少電流であることから、カメラ内及びカメラ外で発生するノイズによる影響により、位置情報が正しく検出できない場合があった。
このカメラ内のノイズ源としては、電源回路にあるＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングノイズ、シャッター駆動時のステッピングモータ駆動ノイズ、フォーカシングレンズ駆動時のモータノイズ等があるが、これらのノイズは、それら装置の特性・性格によるものであり低減させることは困難である。

従って、像振れ補正光学系の位置検出にＰＳＤを用いる像振れ補正装置では、これらのノイズの影響をどのようにして低減するかが重要な課題となっている。
本発明は、このような従来の課題を解決すべく創作されたもので、上述したノイズの影響を有効に低減できる手段を備えた像振れ補正装置及びカメラ、像振れ補正方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の像振れ補正装置は次のような構成を有する。本発明の像振れ補正装置は、振れを検出する振れ検出部（７）と、振れにより生じる像振れを補正する像振れ補正光学系（１）と、像振れ補正光学系（１）の位置を検出する位置検出部（２）と、振れ検出部（７）の出力信号及び位置検出部（２）の出力信号のサンプリングに基づいて像振れ補正光学系（１）を駆動する像振れ補正駆動部（３）ａと、シャッターの駆動を行うシャッター駆動部（６）とを備える像振れ補正装置において、前記シャッター駆動部は、前記シャッターを駆動する駆動用モータを有し、前記像振れ補正駆動部は、前記シャッターを駆動する駆動用モータの駆動信号が切り替わるタイミングが含まれるように、前記振れ検出部の出力信号及び前記位置検出部の出力信号のサンプリングを所定時間禁止する禁止時間を設ける手段を備える。

なお、好ましくは、位置検出部（２）は、シャッター駆動部（６）の動作期間内、位置の検出を行わなくても良い。

また、好ましくは、シャッター駆動部（６）は、駆動用のステッピングモータを有し、振れ検出部（７）と位置検出部（２）とは、ステッピングモータの駆動信号が切り替わった後の所定時間は振れの検出と位置の検出とを行わなくても良い。

また、好ましくは、シャッター駆動部（６）への電源供給を行うためのスイッチング昇圧制御部を有する電源回路（４）を備え、振れ検出部（７）と位置検出部（２）とは、電源回路（４）のスイッチング位相が変化した後の所定時間は振れの検出と位置の検出とを行わなくても良い。

また、好ましくは、振れ検出部（７）は、像振れ補正光学系（１）の光軸に直交する方向の振れを検出しても良い。

また、好ましくは、位置検出部（２）は、像振れ補正光学系（１）の光軸に直交する方向の位置を検出しても良い。
本発明のカメラは、上述した像振れ補正装置の何れかを備える。

本発明の像振れ補正方法は、像振れ補正光学系を用いて像振れ補正装置に与えられる振れを補正する像振れ補正方法において、振れ検出部を用いて像振れ補正装置に与えられる振れを検出し、前記振れ検出部の出力信号及び前記位置検出部の出力信号のサンプリングに基づいて、前記像振れ補正光学系を駆動して前記振れにより生じる像振れを補正し、シャッターを駆動する駆動用モータを駆動制御するための駆動信号が切り替わるタイミングが含まれるように、前記振れ検出部の出力信号及び前記位置検出部の出力信号のサンプリングを所定時間禁止する禁止時間を設けることを特徴とする。

（作用）
次に、前記の如く構成される本発明の像振れ補正装置の作用を説明する。
本発明の像振れ補正装置では、シャッター駆動部の動作期間内、振れ検出部は振れの検出を行わない。

その際に、好ましくは、シャッター駆動部の動作期間内、位置検出部は位置の検出を行わない。
また、ステッピングモータの駆動信号が切り替わった後の所定時間は、振れ検出部と位置検出部とは、振れの検出と位置の検出とを行わない。
また、電源回路のスイッチング位相が変化した後の所定時間は、振れ検出部と位置検出部とは、振れの検出と位置の検出とを行わない。

また、振れ検出部は、像振れ補正光学系の光軸に直交する方向の振れを検出する。
また、位置検出部は、像振れ補正光学系の光軸に直交する方向の位置を検出する。
本発明のカメラについても同様である。

本発明の像振れ補正方法では、シャッター駆動の際には、振れの検出動作を禁止する。
以上のように、本発明では、カメラの振れ量検出や像振れ補正光学系の位置検出を実行する際に、ノイズが発生するタイミングでは動作を禁止し、ノイズの影響がないと考えられる場合に禁止を解除するので、不可避的に発生するノイズを避けることができ、ノイズの影響を効果的に低減できる。

以上説明したように、本発明では、カメラの振れ量検出や像振れ補正光学系の位置検出を実行する際に、ノイズが発生するタイミングでは動作を禁止し、ノイズの影響がないと考えられる場合に禁止を解除するので、不可避的に発生するノイズを避けることができ、ノイズの影響を効果的に低減できる。
従って、ＰＳＤを用いて像振れ補正光学系の位置検出を行う像振れ補正装置の補正精度の向上が図れる。

以下、請求項１乃至請求項５に記載の発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１０は、本発明の第１実施の形態の像振れ補正装置の構成ブロック図である。なお、以下の各実施の形態でも同様であるが、従来例（図３３）と同一構成部分には同一符号名称を付してある。
従来例（図３３）との相違点は、ＣＰＵ２０内にタイマー制御回路２０ａを儲け、このタイマー制御回路２０ａにＤＣ／ＤＣコンバータ６４のスイッチング変化から所定時間をカウントさせ、カウントアップ後に像振れ補正機構の振れ検出回路と像振れ補正光学系の位置検出回路のサンプリングを行っている点である。

即ち、ＣＰＵ内２０のタイマー制御回路２０ａから、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４へのスイッチング信号制御信号Ａ、シャッター駆動回路６０への制御信号Ｄ、アクチュエータ駆動回路５９Ｘ／Ｙへの制御信号Ｃ、像振れ補正光学系の位置検出回路への制御信号Ｄをそれぞれ出力し、以下に説明するノイズの影響を低減する各種のタイミング制御を行っている（図２１参照）。

以下、本発明の第１実施の形態の像振れ補正装置について説明する。カメラ振れの補正システムは、手振れにより生じた角速度をカメラの撮影光軸と直行する２方向（Ｙａｗ方向、Ｐｉｔｃｈ方向）の成分として検出し、撮影光学系の一部のレンズ群（以下「振れ補正光学系」と称する）を検出された角速度成分に応じて上記２方向へ独立にシフトさせて光軸を変化させ、フィルム面上での手振れによる像の振れを補正するシステムである。

カメラの振れ量を検出して、振れ補正機構を制御するまでの全体システムは、大別すると、１）カメラの振れ量を検出する振れ検出部と、２）像振れ補正光学系の移動位置を検出する位置検出部と、３）像振れ量を演算する振れ量算出部と、４）像振れ補正光学系の駆動部とで構成される。
まず、振れ検出部及び振れ量算出部について説明する。

図１１は、像振れ補正機構及び位置検出素子の配置関係図である。図１１に示すように、カメラの手振れ角速度を検出する振れ検出素子１３、１４を互いに直交する軸に配置する。
レンズ鏡筒２内に、像振れ補正機構１６を配置し、振れ補正光学系１を像ぶれ補正方向である直交する２方向に独立して移動可能とする。なお、１５は、カメラ撮影を行うためのレリーズ釦である。

次に、図１２は、振れ検出回路の構成ブロック図である。図１２において、この振れ検出回路は、振れ検出素子１３、１４と、ＬＰフィルタ（低域通過炉波器）２２と、ＨＰフィルタ（高域通過ろ波器）２３と、ゲイン部２４と、基準電圧発生回路２５とを備える。
振れ検出素子１３、１４は、振動ジャイロの回転によって発生するコリオリ力を、例えば圧電素子で電気信号として発生させる原理によって、カメラに生じた角速度を検出する角速度センサである。

ＬＰフィルタ２２は、振れ検出素子１３、１４の出力から高周波ノイズを取り除くための高周波カットフィルタであり、振れ検出素子自身の共振周波数の影響を取り除くためのものである。
ＨＰフィルタ２３は、振れ検出素子１３、１４に乗った低周波ドリフト成分を除去するのが主な目的である。ＨＰフィルタ２３には、外部から振れ検出回路初期化信号が入力する。

この振れ検出回路初期化信号は、振れ検出回路を初期化する目的の信号で、ＨＰフィルタ２３を構成するコンデンサの出力側端子に設けた図示しないアナログスイッチをオン、オフ制御し、振れ検出回路の出力を初期化する信号である。
このアナログスイッチの制御タイミングは、ＣＰＵ２０が振れ検出素子１３、１４の立ち上がり特性に基づいた時間を記憶したデータを用いて制御する。

ゲイン部２４は、ＨＰフィルタ２３の出力を所定利得倍してＣＵ２０へ出力する電圧増幅器で構成される。
基準電圧発生回路２５は、振れ検出素子１３、１４及び各回路を動作させるための基準電圧を生成する回路であり、独立のＤＣ／ＤＣコンバータ等により電圧変動をなるべく抑
えた構成となっている。

次に、図１３は、像振れ補正機構の分解斜視図である。図１３において、像振れ補正光学系の動きは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向別々に設置された前記光学的位置検出素子５ａ、５ｂによりモニターする。
光学的位置検出素子には、前述したようにＰＳＤが用いられる。ＰＳＤの検出部の全長は、後述するＩＲＥＤ（赤外線発光ＬＥＤ）とスリットの位置関係及びスリット幅と防止レンズの可動範囲から決定する。

レンズ鏡筒２には、表面の反射率を低く抑えた材料でスリット板４ａ、４ｂが取り付けられている。Ｘ軸方向検出用スリット板４ａには、Ｙ軸方向に対し長穴のスリットが開けられている。
円環型のプリント基板１７には、赤外線発光素子であるＩＲＥＤ８ａ、８ｂが取り付けられている。

次に、図１３を参照して像振れ補正機構の支持方法、つまりレンズ鏡筒の支持方法を説明する。レンズ鏡筒２は、導電率の高い弾性体支持部材３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）で片持ち的に支持されている。
弾性体支持部材とは、ベリリウム銅、りん青銅のような銅合金以外の弾性体支持部材に金メッキ等の導電率の高い表面処理を施した物を指している。弾性体支持部材の片側は、レンズ鏡筒２に挿入され、もう一方は円環状プリント基板１７に半田付けして固定してある。

レンズ鏡筒２の周辺部には、図示してないが、駆動範囲制限部材を設けてある。この駆動範囲制限部材は、像振れ補正光学系を駆動するコイルに近い位置においてその動きを制限する構造となっている。制限部材にあたった際にモーメントを発生し難い構造となっている。このため、像振れ補正光学系を支える前述の弾性体支持部材に悪影響を及ぼす恐れがない。

図１４は、像振れ補正機構の位置検出動作の説明図である。図１４において、赤外発光素子ＩＲＥＤ８ａの射出光は、レンズ鏡筒２に取り付けられたスリット板４ａのスリットを通り、位置検出用の１次元ＰＳＤ５ａに入射する。
レンズ鏡筒２に取り付けられたスリット板４ａの動き、つまり、像振れ補正光学系１のＹ方向への動きにより、スリットを通過したスポット光の入射位置が、１次元ＰＳＤ５ａの受光素子面上を移動し、ＰＳＤの公知である原理により、両極端子から流れる電流値がスポット光の入射する位置によって変化する。

図１５は、像振れ補正機構の位置演算回路の構成ブロック図である。この回路では、１次元ＰＳＤの出力電流によって、スリット板のスリットから入射するスポット光の位置を演算出力する。
ＰＳＤには、逆バイアス電圧回路６５から逆バイアス電圧が供給され、スリット位置によって決まる光電流がＩ１、Ｉ２に分流して流れ出る。この場合、電流の取り出し電極に対しスリットが近づくと電流は増加する。この様子を図１６（１次元ＰＳＤ上のスリット位置と出力電流との関係図）に示してある。

これらの光電流Ｉ１及びＩ２は、図１５の電流−電圧変換部６８で電圧に変換され、それぞれＲ１×Ｉ１及びＲ２×Ｉ２の出力電圧Ｖ１、Ｖ２となり、更に、電圧増幅回路６７ａ、６７ｂでそれぞれα倍のＶ１とＶ２に増幅される。
電圧増幅回路６７ａ、６７ｂの出力は、演算部、つまり、ＣＰＵ２０のＡ／Ｄ変換入力端子に入力し、ＣＰＵ２０は、図１４に示す式（１）に基づいて入射位置Ｘを演算によっ
て求める。

また、図１５に示すように、Ｖ１とＶ２からＶ０を求める演算式により、１次元ＰＳＤ上のスリットから入射する光の位置信号Ｘを示す電圧Ｖ０を出力することもできる。
これらの出力をマイコンのＡ／Ｄ変換ポートへただ入力しするだけで、Ｘの位置相当の出力が得られる方式もあり、複雑な演算をＣＰＵ２０を用いずに処理している。
例えば、α・Ｖ１＋α・Ｖ２の電圧が、基準電圧ＶREFの電位に対し１（Ｖ）になるように、電圧増幅回路のゲインを可変するか、またＩＲＥＤの光電流を変化させるかの、いずれかの制御を用いて、α・Ｖ２−α・Ｖ１を出力する。

スリットがＩ１側電極の端にあると、理論上は殆どの光電流はＩ１側端子に流れ、Ｉ２側の光電流は流れない。
よって、下記条件が成立し位置Ｘを示す電圧Ｖ０は、基準電圧ＶREFの電位に対し−１（Ｖ）を出力する。
α・Ｖ１＋α・Ｖ２＝１（Ｖ）・・・・（２）
Ｖ２＝０・・・・（３）
Ｖ０＝｛（α・Ｖ２−α・Ｖ１）／（α・Ｖ１＋α・Ｖ２）｝＝−１（Ｖ）・・・・（４）
一方、スリットがＩ２側電極の端にあると、Ｖ１＝０（Ｖ）となり、下記に示すように位置Ｘを示す電圧Ｖ０は＋１（Ｖ）となる。

α・Ｖ１＋α・Ｖ２＝１（Ｖ）・・・・（５）
Ｖ１＝０・・・・（６）
Ｖ０＝｛（α・Ｖ２−α・Ｖ１）／（α・Ｖ１＋α・Ｖ２）｝＝＋１（Ｖ）・・・・（７）
図１７は、位置検出部（２）の入射位置と出力電圧との関係図である。図１７において、横軸はＰＳＤ上に当たる光の入射位置を表し、Ｙ軸はＰＳＤ上の入射位置Ｘに相当する出力電圧Ｖ０を表す。

図１４からわかるように、ＰＳＤの受光面上でのスリット光の位置と出力電圧値は比例関係にあり、演算部からの出力電圧値をモニターすることにより、スリットの位置即ち像振れ補正光学系の位置を検出することができる。
次に、角速度の積分演算結果によって振れ補正レンズの適正補正量を算出する算出部について説明する。

図１８は、像振れ補正制御部の動作タイムチャートである。このタイムチャートは、正弦波の振動がカメラに生じた場合の、振れ検出回路の出力と、像振れ補正光学系の位置検出回路の出力との関係を示している。
図１８では、カメラに対し垂直方向であるＹ方向の波形を示し、Ｘ方向の説明は省略するが、制御は全く同一である。ｔ０でカメラのレリーズ釦の半押し操作が行われ、半押しスイッチ２７がオンすると同時にＤＣ／ＤＣコンバータ６４の昇圧スイッチング動作が開始し、振れ検出回路の電源が立ち上がる。立ち上がり直後の振れ検出素子の出力にはノイズ成分が多く含まれ、安定するまでに時間がかかる。

このタイミングで角速度ゼロの検出を行う場合は、不安定に乱れた出力を検出すると、基準となる角速度ゼロの検出が正確にできないため、ＣＰＵ２０から出力される振れ検出出力初期化制御信号により、振れ検出回路のアナログスイッチを所定時間オンし、角速度出力を強制的にゼロとし、増幅回路の出力が大きく振れることを抑えている。
振れ検出素子の電源オン後のアナログスイッチオン時間は５０ｍｓ以下とし、レリーズタイムラグが長くならないようにしている。ｔ２以降は振れの検出回路を動作させて出力
を得る。

しかし、振れ検出部の出力は、その回路構成上、角速度の如何によらず、角速度センサ、或いは、振れ検出部の回路条件で決まる所定電圧を初期電圧とした出力となり、角速度ゼロの検出を正確に行うのは困難である。
ここでは、詳細の説明は省略するが、角速度出力波形の解析をＣＰＵ２０で行い、角速度がゼロと予測したタイミングｔ３で、振れ検出回路のアナログスイッチを再度オンして、角速度出力がゼロとなるように補正する。

このタイミングで出力が、角速度出力の基準電位となり、振動ジャイロの出力を増幅し、その出力をＣＰＵ２０のＡ／Ｄ変換ポートに入力し、角速度の積分演算を行う。
これにより、振れ検出部の出力は、概略角速度がゼロのタイミングで所定電圧になるようＵ振幅に矯正され、像振れ補正制御の開始時点から正確な補正が可能となる。
ここで、積分演算とは、本実施の形態では、ＣＰＵ２０によるデジタル演算であり、算出した角速度ωを積算して、振れ角度θｃを算出する。振れ角速度ωは理論上、次式（８）により振れ角度θc〔単位:°〕に変換される。

θc＝∫ωｄｔ＝Σω・・・・（８）
ＣＰＵ２０は、求めた振れ角度θcよって像振れ量演算を周期的に繰り返し実行し、レリーズ釦の全押し動作を待つのである。
次に、図１０の構成ブロック図に示すアクチュエータ駆動回路５９Ｘ、５９Ｙの入力電圧とＶＣＭ（ボイスコイル）印加電圧について説明する。ＣＰＵ２０からの出力Ｖoutと内部基準電圧Ｖref（＝２．０Ｖ）の差に比例した電圧がＶＣＭ（ボイスコイル）に印加される。

例えばＹ軸のボイスコイルの駆動電圧の場合、ＣＰＵ２０から駆動部への電圧が基準電圧より高い場合は像振れ補正光学系を上側に駆動する方向に電流を流し、一方基準電位より低い電圧を伝えると前者とは逆方向の電流を流すような駆動回路になっている。
駆動電圧の値とボイスコイルに流れる電流はほぼ比例関係であり、よって、像振れ補正光学系もこれに比例した駆動量を移動する。この様子を図１９（像振れ補正光学系の駆動特性図）に示す。

図１９の横軸は、ＣＰＵ２０から駆動部に伝える電圧であり、出力はコイルモータに加わる電圧である。つまり、横軸の入力電圧が基準電位２（Ｖ）を境にして縦軸の印加電圧の極性が反転し、コイル電流へ流れる電流が反転することになる。このような機構をＸ軸及びＹ軸に独立して設けている。
次に、図１８に示すｔ４のタイミングでレリーズ釦を深く押し込むと、レリーズスイッチ２８がオンし、撮影動作に移行する。像振れ補正機構は、この時点から露光が終了するｔ１１までの間、像振れ補正光学系の制御を行う。

像振れ補正光学系の像振れ補正制御をするタイミングとしては、シャッターの開口中であるｔ６からｔ１１までは少なくとも実施しなければならない。
この制御は、ＣＰＵ２０がカメラの振れ量から、フィルム面上の像振れを抑えるように像振れ補正機構の像振れ補正光学系の駆動量を求め、このＣＰＵ２０の出力Ｖoutに応じて、アクチュエータ駆動回路５９Ｘ、５９ＹがＶＣＭ（ボイスコイル）を、像振れ補正光学系が光軸と直行する平面方向にシフトするように像振れ補正駆動することにより実現される。

ｔ４では、同時にシャッター装置によるフォーカシングレンズ駆動及び露光動作を行う。本実施の形態では、同一のステッピングモータを使用して両者の駆動を行う場合を示し
ている。
図２０は、シャッター駆動部の構成ブロック図である。ステッピングモータ駆動信号１及び２は公知の２相励磁式のモータであり、デジタル信号により制御する。この信号はＣＰＵ２０から制御信号を生成し、図２０に示すシャッター駆動部（モータ駆動回路）へ伝達する。

このモータ駆動回路は、モータへ常時一定の電圧を供給する回路を構成する定電圧レギュレータ３１とトランジスタ３２、振れ補正ＭＰＵ５１からのデジタル信号によりスイッチングするモータ駆動用トランジスタ３３〜４０をドライブするためのモータドライブＩＣ３０、及びステッピングモータ４９、５０で構成される。
ステッピングモータ駆動トランジスタは２組のブリッジ回路で構成し、２相のステッピングモータに流す電流を交互に反転している。また、ステッピングモータの駆動電源に電圧レギュレータを設けている理由は、電圧を安定化することにより駆動制御を確実に制御して、フォーカシングレンズの駆動及び露出正精度を安定させることを目的としている。

次に、ステッピングモータ駆動用信号１及び２とステッピングモータの駆動制御について説明する。
図１８において、ｔ４直前のタイミングではステッピングモータ駆動信号１とステッピングモータ駆動信号２は共に位相は、高レベル（以下単に「Ｈ」）であり、ステッピングモータは安定状態にある。

このとき、ステッピングモータ駆動用トランジスタは３３と３７、３５と３９がオンしているので、ステッピングモータコイル４９及び５０はＸ方向に電流が流れている。
そして、ｔ４のタイミングから順番にステッピングモータの位相が交互に変化していく。最初にステッピングモータ駆動信号１の位相が低レベル（以下単に「Ｌ」）に変化する。このときトランジスタ３３と３７はカットオフし、トランジスタ３４と３８がオンする。このときステッピングモータコイル４９の電流は反転し、Ｙの方向に流れる。このステッピングモータの回転動作によりフォーカシング用レンズは１ステップ分の繰り出しが行われる。

次にステッピングモータ駆動信号２の位相はＨからＬに変化する。このときトランジスタ３５と３９はカットオフし、トランジスタ３６と４０がオンする。このときステッピングモータコイル５０の電流は反転し、Ｙの方向に流れる。同時にフォーカシング用レンズは１ステップ分さらに繰り出され、合計２ステップ分のレンズ繰り出しが完了する。
次に、このようにして、片側のステッピングモータの駆動電流の流れる方向が交互に変化するたびにフォーカシングレンズは１ステップずつ繰り出す。さらに、ステッピングモータ駆動信号１の位相がＬからＨに変化する。このときトランジスタ３４と３８はカットオフし、トランジスタ３３と３７がオンする。このときステッピングモータコイル４９の電流は反転し、Ｘの方向に流れる。このときフォーカシング用レンズはさらに１ステップ分の繰り出を行う。

そして、ｔ４´のタイミングで図示しないＡＦ用マグネットの通電をカットすることにより、フォーカシングレンズの繰り出し量がここで確定し固定する。更に、フォーカシングレンズ駆動用の図示しない駆動リングをｔ５まで駆動し、シャッターの露光準備処理のために、ステッピングモータの通電制御を継続するのである。
次に、ｔ６ではシャッターの露出動作が開始する。ｔ６からｔ９まではシャッター開き駆動動作であり、ｔ１０からｔ１１までが閉じ動作である。

更に、ｔ１２からｔ１３までの動作は、フォーカシングレンズを初期位置へ戻すためのステッピングモータの制御動作である。ダイオード４１〜４８はコイルに流れる電流の急
峻な変化時に発生する逆起電力を吸収し、電圧の振れを抑えてトランジスタやモータドライバＩＣの破壊を防いでいる。
また、ステッピングモータの位相を変化させる場合は、貫通電流によるトランジスタの破壊を防ぐため、信号の切り替え時に１００マイクロ秒程度の遅延を設け、トランジスタが全てカットオフする時間を設けている。

本実施の形態では、ステッピングモータの駆動ノイズによる影響を低減するため、位置検出回路及び振れ検出回路のサンプリングタイミングを、ステッピングモータの信号切り替え時間とずらしている。この様子を図２１に示してある。
図２１は、像振れ補正制御部の動作タイムチャートである。図２１において、図中の禁止タイミングはｔ２１〜ｔ２２、ｔ２４〜ｔ２５、ｔ２７〜ｔ２８である。

即ち、ｔ２１、ｔ２４、ｔ２７のタイミングでステッピングモータへの通電信号を切り替えた後、所定時間の間ノイズ発生による影響が収まるまでは、角速度の振れ検出素子及び像振れ補正光学系の位置検出動作を禁止している。この時間は、ノイズの発生量によっても異なるが、数十マイクロ秒である。
そして、各回路出力の安定する時間が経過した時点で、ＣＰＵ２０は、角速度の検出及び角速度の積分演算を行い、像振れ補正光学系の駆動目的先を演算し、次に像振れ補正光学系の位置検出を行うため、ＰＳＤからの電流を電流−電圧変換し、電圧増幅された出力をＡ／Ｄ変換し、像振れ補正光学系の位置を求める演算を行い、この処理を所定時間間隔で繰り返す。

また、ステッピングモータの通電が切り替わるタイミングでは、角速度検出処理、像振れ補正光学系の位置検出処理動作を禁止している。
図２２は、像振れ補正光学系の位置出力波形図である。図２３は、振れ検出回路の出力波形図である。この図２２と図２３は、このようなノイズ除去のサンプリングタイミングの制御を行わなかった場合の悪い例であり、図１０のｔ４からｔ１１のタイミングを抜粋した波形である。

ステッピングモータの駆動信号が変化した直後に角速度の検出及び位置検出のサンプリングを行った場合、それぞれの出力はノイズの影響を大きく受ける。これは、モータ用のコイルに流れる電流変化により、電流誘導、電磁界が作用し、大きな電磁ノイズが発生している。
この結果、振れ補正機構による像振れの補正制御を行っても、角速度の積分及び像振れ補正光学系の位置検出は正確に行われないため、像振れ補正光学系は像振れを抑えるどころか、場合によっては像振れ補正を行わない時よりも、かえって像振れを増やすこともある得る。

また、本実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４のスイッチングタイミングに同期させて所定時間経過後に、角速度の検出と像振れ補正光学系の位置検出とを位相をずらしてサンプリングしている。
次に、図２４は、本発明の第２の実施の形態の像振れ補正装置の構成ブロック図である。

本第２実施の形態では、ＣＰＵ２０に禁止回路２０ｂを設け、シャッター駆動中、フォーカシングレンズ駆動中である状態を制御信号Ｄにより禁止回路２０ｂが認識し、像振れ補正光学系の像振れ補正制御を禁止し、像振れ補正光学系の位置制御を禁止直前の位置へオープン制御している。この様子を図２５（像振れ補正制御部の動作タイムチャート）に示してある。

このケースの前提条件は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４のスイッチングノイズの影響が少なく、ステッピングモータのスイッチングノイズの影響が大きいこととしている。
カメラの半押しからレリーズまでの制御は第１の実施の形態と同じである。レリーズ釦の全押しがなされると、フォーカシングレンズの駆動からシャッター幕の開き動作までは、ステッピングモータの通電が数ミリ秒間隔で位相が変化しているため、スイッチングノイズの発生が頻繁である。

従って、第１の実施の形態の処置だけでは、ステッピングモータのスイッチングノイズの影響を完全には防げない場合があると考えられる。このような場合はステッピングモータ駆動中、角速度検出回路及び像振れ補正処理の動作を中断させている。
つまり、図２５のｔ４からｔ９までは像振れ補正制御を中断し、ｔ９から所定時間経過後、再び角速度検出及び像振れ補正制御を再開する。同様にｔ１０からｔ１３までの間もステッピングモータは動作するので、像振れ補正処理はｔ１０で終了し、像振れ補正光学系は制御終了直前の位置へオープン制御駆動する。

このときの露光中の像振れ補正の効果は、シャッター速度が長くなると一層効果を発揮する。これは、ステッピングモータを駆動している時間は、開き時と閉じ時共に、１０ミリ秒程度であるので、全体の露出時間が１００ミリ秒以上になれば、全体の露出時間における像振れ補正ができない時間的な割合が少なくなり、この方式で十分な効果が得られる。

よってシャッター速度に基づいて、低速時は第２の実施の形態を実行し、露光時間が１００ミリ秒以下の場合は、第１の実施の形態を用いても良い。
次に、図２６〜図２８は、本発明の第３の実施の形態の像振れ補正装置の像振れ補正動作のタイムチャートである。
図２６は、前述したＤＣ／ＤＣコンバータ６４及びモータ類のスイッチングノイズと、角速度検出と、像振れ補正光学系の位置検出との周期を同一にした場合である。

これを達成するためには、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、昇圧能力に必要な最大周波数以上に設定し、過充電時は電圧コンパレータなどにより、昇圧を停止すれば良い。
ステッピングモータの通電周期に関しては、基本的にＤＣ／ＤＣコンバータ６４の周波数に合わせるようにシャッターの開閉時の特性を設計すれば良い。但し、全く同じ周波数が困難であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の周波数の分周した周波数に設定する。図２７は、この場合の動作タイムチャートである。

この方式であれば、第１の実施の形態のようにステッピングモータと検出処理が重なった時にデータを無効にしないで済むので、データ収集や像振れ補正光学系の駆動周期に不均一性の生じない制御が達成でき、より正確な像振れ補正光学系の像振れ補正が可能である。
また、図２８に示すように、角速度検出処理を、像振れ補正光学系の位置検出処理の周波数に対し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の発振周波数とステッピングモータの通電切り替え周期よりも早く実行する構成としている。この特徴は第１の実施の形態のようにノイズ発生によるデータを無効にする頻度を下げているので、データ抜けによる不均一性が改善される。

次に、図２９は、本発明の第４の実施の形態の像振れ補正装置の構成ブロック図である。図３０は、本発明の第４の実施の形態の像振れ補正装置の像振れ補正動作のタイムチャートである。
本第４実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の出力に大容量の電源バックアップ用のコンデンサ７１、７２を設けている。このコンデンサとしては、電気２重層コンデン
サなどが用いられる。図３０は、このコンデンサの特性を利用した例を示す。

通常、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４は、像振れ補正制御等を実行している最中（ｔ６〜ｔ１１）は、常時動作状態にあるが、本第４実施の形態では、ステッピングモータの駆動最中であり、かつ像振れ補正光学系の駆動制御を行うタイミングであるｔ６からｔ１１の期間は、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作を停止し、図２９のバックアップコンデンサ７１、７２に蓄えられた電荷により、各回路の電源供給を行う。

つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４のスイッチングノイズの発生を、像振れ補正光学系の位置検出を行っている間は抑えることを目的としている。これにより像振れ補正制御を正確に行うことが可能である。
以上の説明から、請求項１乃至請求項５に記載の発明との対応関係は、次のようになっている。

像振れ補正光学系（１）には、像振れ補正光学系１、５４が対応する。位置検出部（２）には、ＩＲＥＤ８、スリット板４、位置検出素子５（５６Ｘ、５６Ｙ）、レンズ位置検出回路（５７Ｘ、５７Ｙ）及びＣＰＵ２０の全体が対応する。
像振れ補正駆動部（３）ａ、ｂには、アクチュエータ（６１Ｘ、６１Ｙ）、アクチュエータ駆動回路（５９Ｘ、５９Ｙ）及びタイマー回路２０ａ、禁止回路２０ｂを備えるＣＰＵ２０の全体が対応する。

電源回路（４）には、電池２９とＤＣ／ＤＣコンバータ６４の全体が対応する。合焦レンズ駆動部（５）には、レンズ位置検出回路５８とステッピングモータ６２とシャッター駆動回路６０とＣＰＵ２０との全体が対応する。
シャッター駆動部（６）には、アクチュエータ６２とシャッター駆動回路６０とＣＰＵ２０との全体が対応する。振れ検出部（７）には、角速度検出回路（１３、１４）とＣＰＵ２０の全体が対応する。

更に、電源回路（４）のバックアップ用コンデンサには、バックアップコンデンサ７１、７２が対応する。

本発明実施の形態の第１の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第２の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第３の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第４の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第５の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第６の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第７の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第８の原理ブロック図である。 本発明実施の形態の第９の原理ブロック図である。 本発明の第１実施の形態の像振れ補正装置の構成ブロック図である。 像振れ補正機構及び位置検出素子の配置関係図である。 振れ検出回路の構成ブロック図である。 像振れ補正機構の分解斜視図である。 像振れ補正機構の位置検出動作の説明図である。 像振れ補正機構の位置演算回路の構成ブロック図である。 １次元ＰＳＤ上のスリット位置と出力電流との関係図である。 位置検出部の入射位置と出力電圧との関係図である。 像振れ補正制御部の動作タイムチャートである。 像振れ補正光学系の駆動特性図である。 シャッター駆動部の構成ブロック図である。 像振れ補正制御部の動作タイムチャートである。 像振れ補正光学系の位置出力波形図である。 振れ検出回路の出力波形図である。 本発明の第２実施の形態の像振れ補正装置の構成ブロック図である。 像振れ補正制御部の動作タイムチャートである。 本発明の第３実施の形態の像振れ補正装置の像振れ補正動作のタイムチャートである。 本発明の第３実施の形態の像振れ補正装置の像振れ補正動作のタイムチャートである。 本発明の第３実施の形態の像振れ補正装置の像振れ補正動作のタイムチャートである。 本発明の第４実施の形態の像振れ補正装置の構成ブロック図である。 本発明の第４実施の形態の像振れ補正装置の像振れ補正動作のタイムチャートである。 像振れ補正機構の側面断面図である。 像振れ補正機構の支持構造の側面断面図であり、（ａ）は光軸位置にある状態を示す図、（ｂ）は光軸位置から移動した状態を示す図である。 従来の像振れ補正装置の構成ブロック図である。

符号の説明

（１）像振れ補正光学系
（２）位置検出部
（３）ａ、ｂ像振れ補正駆動部
（４）電源回路
（５）合焦レンズ駆動部
（６）シャッター駆動部
（７）振れ検出部
１ 像振れ補正光学系
２ レンズ鏡筒
３、３ａ、３ｂ 可撓性支持部材
４ スリット板
５ ＰＳＤ（位置検出素子）
６ 駆動用コイル
７ マグネット
８ ＩＲＥＤ（赤外線発光素子）
９、１０ ヨーク
１３、１４ 振れ検出素子
２０ ＣＰＵ
２０ａ タイマー制御回路
２０ｂ 禁止回路
３０ モータドライブ
４９、５０ ステッピングモータコイル
６４ ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (5)

1. 像振れ補正装置に与えられる振れを検出する振れ検出部と、
   前記振れにより生じる像振れを補正する像振れ補正光学系と、
   前記像振れ補正光学系の位置を検出する位置検出部と、
   前記振れ検出部の出力信号及び前記位置検出部の出力信号のサンプリングに基づいて前記像振れ補正光学系を駆動する像振れ補正駆動部と、
   シャッターの駆動を行うシャッター駆動部とを備える像振れ補正装置において、
   前記シャッター駆動部は、前記シャッターを駆動する駆動用モータを有し、
   前記像振れ補正駆動部は、前記シャッターを駆動する駆動用モータの駆動信号が切り替わるタイミングが含まれるように、前記振れ検出部の出力信号及び前記位置検出部の出力信号のサンプリングを所定時間禁止する禁止時間を設ける手段を備える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であって、前記駆動用モータはスッテッピングモータであることを特徴とする像振れ補正装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の像振れ補正装置であって、
   前記振れ検出部は、前記像振れ補正光学系の光軸に直交する方向の振れを検出することを特徴とする像振れ補正装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の像振れ補正装置を備えることを特徴とするカメラ。
5. 像振れ補正光学系を用いて像振れ補正装置に与えられる振れを補正する像振れ補正方法において、
   振れ検出部を用いて像振れ補正装置に与えられる振れを検出し、
   前記振れ検出部の出力信号及び前記位置検出部の出力信号のサンプリングに基づいて、前記像振れ補正光学系を駆動して前記振れにより生じる像振れを補正し、
   シャッターを駆動する駆動用モータを駆動制御するための駆動信号が切り替わるタイミングが含まれるように、前記振れ検出部の出力信号及び前記位置検出部の出力信号のサンプリングを所定時間禁止する禁止時間を設けることを特徴とする像振れ補正方法。

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