JP4859567B2 - 像ブレ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置における像ブレ補正装置に関し、像ブレ補正処理が正しく行われない期間終了後の可動部の急激な移動を抑制する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処理を行う装置が提案されている。

特許文献１は、一定したサンプリング周期で像ブレ補正処理を行うために割り込み処理を行う像ブレ補正装置を開示する。
特開平０７−２６１２３３号公報

しかし、特許文献１の装置では、ＣＰＵなどの制御部による像ブレ補正処理において、ＤＳＰなどの画像処理装置との通信が行われる時など、一定したサンプリング周期が確保できない状態が起こり得る。一定時間間隔のサンプリング周期で、像ブレ補正処理が行われない場合、可動部３０ａを像ブレ補正処理として正しい位置に移動させられない場合が考えられる（正しい位置から離れた位置に移動せしめられる場合がある）。この場合、ＣＰＵとＤＳＰとの通信が終了し、一定時間ごとに像ブレ補正処理が行える状態になった時に、可動部は像ブレ補正処理として正しい位置に移動させられる。この時の可動部の移動距離が大きいと、可動部は急激に移動し、移動終了時の制動ショックが大きく、発振する可能性がある。制動ショックによる衝撃が大きいと、撮像装置を保持する使用者に伝わって不快感を与えるおそれがある。

したがって本発明の目的は、像ブレ補正処理が正しく行われない期間終了後の可動部の急激な移動を抑制す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、撮像手段を有する撮像装置に用いられる像ブレ補正装置であって、可動部と、可動部を像ブレ補正処理の為に移動制御する制御部とを備え、制御部は、撮像手段における露光時間終了後であって、撮像装置における次の撮像動作が可能になる時点までの間にある特定時間に、像ブレ補正処理の為の移動制御を行わず、可動部を、特定時間開始時の位置に固定する制御を行う。

好ましくは、画像処理を行う画像処理部を更に備え、特定時間は、制御部と画像処理部との通信が行われる時間である。

また、好ましくは、レリーズスイッチを更に備え、像ブレ補正処理は、レリーズスイッチがオン状態にされてから、撮像装置における次の撮像動作が可能になる時点までの間であって、特定時間を除く間、行われる。

本発明に係る像ブレ補正装置は、可動部と、画像処理を行う画像処理部と、可動部を像ブレ補正処理の為に移動制御する制御部とを備え、制御部は、制御部と画像処理部との通信が行われる特定時間に、像ブレ補正処理を行わず、可動部を、特定時間開始時の位置に固定する制御を行う。

以上のように本発明によれば、像ブレ補正処理が正しく行われない期間終了後の可動部の急激な移動を抑制す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。撮像装置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、撮像装置１において光軸ＬＸと直交する水平方向を第１方向ｘ、光軸ＬＸと直交する鉛直方向を第２方向ｙ、光軸ＬＸと平行な水平方向を第３方向ｚとして説明する。

撮像装置１の撮像に関する部分は、主電源のオンオフ切り替えを行うＰｏｎボタン１１、レリーズボタン１３、像ブレ補正ボタン１４、ＬＣＤモニタ１７、ミラー絞りシャッタ部１８、ＤＳＰ１９、ＣＰＵ２１、ＡＥ部２３、ＡＦ部２４、像ブレ補正部３０の撮像部３９ａ、及び撮影レンズ６７から構成される（図１〜３参照）。Ｐｏｎボタン１１の押下に対応してＰｏｎスイッチ１１ａのオンオフ状態が切り替えられ、これにより撮像装置１の主電源のオンオフ状態が切り替えられる。被写体像は、撮像部３９ａによって撮影レンズ６７を介した光学像として撮像され、ＬＣＤモニタ１７によって撮像された画像が表示される。また被写体像は光学ファインダ（不図示）によって光学的に観察することも可能である。

レリーズボタン１３は、半押しすることにより測光スイッチ１２ａ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１３ａがオン状態にされ撮像部３９ａ（撮像手段）による撮像（撮像動作）が行われ、撮影像がメモリされる。

ミラー絞りシャッタ部１８は、ＣＰＵ２１のポートＰ７と接続され、レリーズスイッチ１３ａのオン状態に連動して、ミラーのＵＰ／ＤＯＷＮ、絞りの開閉（閉開）、及びシャッタの開閉動作を行う。

ＤＳＰ１９は、ＣＰＵ２１のポートＰ９、及び撮像部３９ａと接続され、ＣＰＵ２１の指示に基づいて、撮像部３９ａにおける撮像により得られた画像信号について、画像処理などの演算処理を行う。ＤＳＰ１９は、露光時間終了後、ＣＰＵ２１と通信を行う。通信時に、シャッタ速度などのレリーズ情報がＣＰＵ２１からＤＳＰ１９に転送される。

ＣＰＵ２１は、撮像に関する各部の制御、後述する像ブレ補正に関する各部の制御を行う制御手段である。また、ＣＰＵ２１は、後述する補正モードか否かを判断する像ブレ補正パラメータＩＳの値、レリーズ状態管理パラメータＲＰ、ＤＳＰ通信状態管理パラメータＤＳＰ＿ＣＯＭ、及びＤＳＰ通信開始パラメータＤＳＰＡＣＳの値をメモリする。

レリーズ状態管理パラメータＲＰは、レリーズシーケンス動作に連動して値が切り替えられ、レリーズシーケンス動作中に値が１に設定され（図４のステップＳ２１〜Ｓ３２参照）、レリーズシーケンス動作終了の時に値が０に設定される（図４のステップＳ１３、Ｓ３２参照）。

ＤＳＰ通信状態管理パラメータＤＳＰ＿ＣＯＭは、レリーズ情報を転送する際の、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９とが通信状態である間、値が１に設定され（図４のステップＳ２５参照）、それ以外の間は、値が０に設定される（図４のステップＳ２７参照）。

ＤＳＰ通信開始パラメータＤＳＰＡＣＳは、レリーズ情報を転送する際の、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９とが通信を開始した時、値が０に設定され（図４のステップＳ２５参照）、それ以外の間は、値が１に設定される（図５のステップＳ５８参照）。ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われている間は、可動部３０ａは通信が開始された時点の位置に固定される。

ＣＰＵ２１は、レリーズスイッチ１３ａがオン状態にされてから、後述する一連のレリーズシーケンス動作を実行する。ＣＰＵ２１は、ＤＳＰ１９との通信が行われている間（特定時間）を除く、一連のレリーズシーケンス動作中、像ブレ補正処理のための可動部３０ａの駆動を行う（駆動オン状態にする）。

また、ＣＰＵ２１は、後述する第１、第２デジタル角速度信号Ｖｘ_ｎ、Ｖｙ_ｎ、第１、第２デジタル角速度ＶＶｘ_ｎ、ＶＶｙ_ｎ、第１、第２デジタル角度Ｂｘ_ｎ、Ｂｙ_ｎ、位置Ｓ_ｎの第１方向ｘ成分Ｓｘ_ｎ、第２方向ｙ成分Ｓｙ_ｎ、第１駆動力Ｄｘ_ｎ、第２駆動力Ｄｙ_ｎ、Ａ／Ｄ変換後の位置Ｐ_ｎの第１方向ｘ成分ｐｄｘ_ｎ、第２方向ｙ成分ｐｄｙ_ｎ、第１、第２減算値ｅｘ_ｎ、ｅｙ_ｎ、第１、第２比例係数Ｋｘ、Ｋｙ、像ブレ補正処理のサンプリング周期θ、第１、第２積分係数Ｔｉｘ、Ｔｉｙ、及び第１、第２微分係数Ｔｄｘ、Ｔｄｙをメモリする。

ＡＥ部２３は、被写体の測光動作を実行して露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値及び露光時間を演算する。ＡＦ部２４は、測距を行い、この測距結果に基づき撮影レンズ６７を光軸方向に変位させ焦点調節を行う。

撮像装置１の像ブレ補正装置すなわち像ブレ補正に関する部分は、像ブレ補正ボタン１４、ＬＣＤモニタ１７、ＣＰＵ２１、角速度検出部２５、駆動用ドライバ回路２９、像ブレ補正部３０、磁界変化検出素子の信号処理回路としてのホール素子信号処理回路４５、及び撮影レンズ６７から構成される。

像ブレ補正ボタン１４は、押下することにより像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされ、測光など他の動作と独立して、一定時間ごとに、角速度検出部２５、及び像ブレ補正部３０が駆動されて像ブレ補正処理が行われる。像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされた補正モードの場合に像ブレ補正パラメータＩＳが１に設定され、像ブレ補正スイッチ１４ａがオフ状態にされた補正モードでない場合に像ブレ補正パラメータＩＳが０に設定する。本実施形態ではこの一定時間を１ｍｓであるとして説明する。

ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われている間は、ＣＰＵ２１の負荷が大きく、一定時間（１ｍｓ）ごとに像ブレ補正処理が行えない場合がある。一定時間間隔で、像ブレ補正処理が行われない場合、可動部３０ａを像ブレ補正処理として正しい位置に移動させられない場合が考えられる（正しい位置から離れた位置に移動せしめられる場合がある）。この場合、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が終了し、一定時間ごとに像ブレ補正処理が行える状態になった時に、可動部３０ａは像ブレ補正処理として正しい位置に移動させられる。この時の可動部３０ａの移動距離が大きいと、移動終了時の制動ショックが大きく、発振する可能性がある。

本実施形態では、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われている間は、可動部３０ａを通信開始時点の位置に固定するので、この間に正しく像ブレ補正処理が行われた場合の可動部３０ａの位置から大きく離れない。そのため、通信が終了し、一定時間ごとに像ブレ補正処理が行える状態に成り、可動部３０ａが像ブレ補正処理として正しい位置に移動せしめられる時に、可動部３０ａの移動距離を少なくすることができ、移動終了時の制動ショックを和らげることが可能になる。

これらのスイッチの入力信号に対応する各種の出力はＣＰＵ２１によって制御される。測光スイッチ１２ａ、レリーズスイッチ１３ａ、像ブレ補正スイッチ１４ａのオン／オフ情報は、それぞれ１ビットのデジタル信号としてＣＰＵ２１のＰ１２、Ｐ１３、Ｐ１４に入力される。ＡＥ部２３、ＡＦ部２４、ＬＣＤモニタ１７は、それぞれポートＰ４、Ｐ５、Ｐ６で信号の入出力が行われる。

次に、角速度検出部２５、駆動用ドライバ回路２９、像ブレ補正部３０、ホール素子信号処理回路４５についての詳細、及びＣＰＵ２１との入出力関係について説明する。

角速度検出部２５は、第１、第２角速度センサ２６ａ、２６ｂ、第１、第２ハイパスフィルタ回路２７ａ、２７ｂ、及び第１、第２アンプ２８ａ、２８ｂを有する。第１、第２角速度センサ２６ａ、２６ｂは、撮像装置１の第１方向ｘ（第２方向ｙに平行な軸周りのヨーイング）及び第２方向ｙ（第１方向ｘに平行な軸周りのピッチング）の角速度を検出する。第１角速度センサ２６ａは、第１方向ｘの角速度（ヨーイング角速度）を、第２角速度センサ２６ｂは第２方向ｙの角速度（ピッチング角速度）を検出するジャイロセンサである。第１、第２ハイパスフィルタ回路２７ａ、２７ｂは、第１、第２角速度センサ２６ａ、２６ｂからの出力のヌル電圧やパンニングである低周波成分をカットする（アナログハイパスフィルタ処理）。第１、第２アンプ２８ａ、２８ｂは、低周波成分がカットされた角速度に関する信号を増幅し、第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙとしてアナログ信号をＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力する。

低周波成分のカットは、第１、第２ハイパスフィルタ回路２７ａ、２７ｂにおけるアナログハイパスフィルタ処理、及びＣＰＵ２１におけるデジタルハイパスフィルタ処理が行われる。後段のデジタルハイパスフィルタ処理においては、アナログハイパスフィルタ処理におけるカットオフ周波数以上のカットオフ周波数が設定される。後段のデジタルハイパスフィルタ処理では、時定数（第１、第２ハイパスフィルタ時定数ｈｘ、ｈｙ）の値の変更が、容易に行えるメリットを有する。

ＣＰＵ２１、及び角速度検出部２５の各部への電力供給は、Ｐｏｎスイッチ１１ａがオン状態にされた（主電源がオン状態にされた）後に開始される。角速度検出部２５におけるブレ量検出演算は、Ｐｏｎスイッチ１１ａがオン状態にされた（主電源がオン状態にされた）後に開始される。

ＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙをＡ／Ｄ変換し（第１、第２デジタル角速度信号Ｖｘ_ｎ、Ｖｙ_ｎ）、ヌル電圧やパンニングである低周波成分をカットし（デジタルデジタルハイパスフィルタ処理、第１、第２デジタル角速度ＶＶｘ_ｎ、ＶＶｙ_ｎ）、及び積分演算を行い、像ブレ量（像ブレ角度）を求める（第１、第２デジタル角度Ｂｘ_ｎ、Ｂｙ_ｎ）。従って、角速度検出部２５とＣＰＵ２１は、像ブレ量演算機能を有する。

ｎは、１以上の整数であり、タイマ割り込み処理（ｔ＝１、図４のステップＳ１２参照）から、最新のタイマ割り込み処理を行った時点（ｔ＝ｎ）までの時間（ｍｓ）を示す。像ブレ補正処理は、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われている間など、一定時間（１ｍｓ）間隔で行われる場合と行われない場合とがあるため、ｎの値は、像ブレ補正処理が行われた回数とは一致しない場合がある。

第１方向ｘに関するデジタルハイパスフィルタ処理は、第１デジタル角速度信号Ｖｘ_ｎを、一定時間（１ｍｓ）前までのタイマ割り込み処理で求められた第１デジタル角速度ＶＶｘ_１〜ＶＶｘ_ｎ―１の和ΣＶＶｘ_ｎ−１を第１ハイパスフィルタ時定数ｈｘで割ったもので減算して、第１デジタル角速度ＶＶｘ_ｎを求めることにより行われる（ＶＶｘ_ｎ＝Ｖｘ_ｎ―（ΣＶＶｘ_ｎ−１）／ｈｘ、図６の（１）参照）。第２方向ｙに関するデジタルハイパスフィルタ処理は、第２デジタル角速度信号Ｖｙ_ｎを、一定時間（１ｍｓ）前までのタイマ割り込み処理で求められた第２デジタル角速度ＶＶｙ_１〜ＶＶｙ_ｎ―１の和ΣＶＶｙ_ｎ−１を第２ハイパスフィルタ時定数ｈｙで割ったもので減算して、第２デジタル角速度ＶＶｙ_ｎを求めることにより行われる（ＶＶｙ_ｎ＝Ｖｙ_ｎ―（ΣＶＶｙ_ｎ−１）／ｈｙ）。

本実施形態では、タイマ割り込み処理における角速度検出処理は、角速度検出部２５における処理、及び角速度検出部２５からＣＰＵ２１への第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙの入力処理を言うものとする。

第１方向ｘに関する積分演算処理は、タイマ割り込み処理開始（ｔ＝１、図４のステップＳ１２参照）から、最新の時点（ｔ＝ｎ）の第１デジタル角速度ＶＶｘ_１〜ＶＶｘ_ｎの和を求めることにより行われる（Ｂｘ_ｎ＝ΣＶＶｘ_ｎ、図６の（３）参照）。第２方向ｙに関する積分演算処理は、タイマ割り込み処理の開始後から最新の第２デジタル角速度ＶＶｙ_１〜ＶＶｙ_ｎの和を求めることにより行われる（Ｂｙ_ｎ＝ΣＶＶｙ_ｎ）。

ＣＰＵ２１は、演算により求められた像ブレ量（像ブレ角度：第１、第２デジタル角度Ｂｘ_ｎ、Ｂｙ_ｎ）に応じた撮像部３９ａの移動すべき位置Ｓ_ｎを、焦点距離などを考慮した位置変換係数ｚｚに基づいて、第１方向ｘ、第２方向ｙごとに演算し設定する。位置Ｓ_ｎの第１方向ｘ成分をＳｘ_ｎ、第２方向ｙ成分をＳｙ_ｎとする。撮像部３９ａを含む可動部３０ａの移動は、後述する電磁力によって行われる。可動部３０ａをこの位置Ｓ_ｎまで移動させるために駆動用ドライバ回路２９を介して第１駆動用コイル３１ａを駆動する駆動力Ｄ_ｎの第１方向ｘ成分を第１駆動力Ｄｘ_ｎ（Ｄ／Ａ変換後は第１ＰＷＭデューティｄｘ）、第２駆動用コイル３２ａを駆動する第２方向ｙ成分を第２駆動力Ｄｙ_ｎ（Ｄ／Ａ変換後は第２ＰＷＭデューティｄｙ）とする。

但し、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われている間の位置Ｓ_ｎ（Ｓｘ_ｎ、Ｓｙ_ｎ）は、像ブレ量と関連しない演算で求められた値（通信が開始された時点の位置に対応する値）が設定される（図５のステップＳ５７参照）。

第１方向ｘに関する位置設定演算処理は、最新の第１デジタル角度Ｂｘ_ｎに第１位置変換係数ｚｘを乗算することにより求められる（位置Ｓ_ｎの第１方向ｘ成分Ｓｘ_ｎ＝ｚｘ×Ｂｘ_ｎ、図６の（３）参照）。第２方向ｙに関する位置設定演算処理は、最新の第２デジタル角度Ｂｙ_ｎに第２位置変換係数ｚｙを乗算することにより求められる（位置Ｓ_ｎの第２方向ｙ成分Ｓｙ_ｎ＝ｚｙ×Ｂｙ_ｎ）。

像ブレ補正部３０は、露光時間内であって、像ブレ補正処理を行う場合（ＩＳ＝１）に、ＣＰＵ２１が演算した移動すべき位置Ｓ_ｎに撮像部３９ａを移動させることによって、ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸ＬＸのずれを無くし、被写体像と結像面位置を一定に保ち、像ブレを補正する像ブレ補正処理を行う装置であり、撮像部３９ａを含みｘｙ平面上に移動可能領域をもつ可動部３０ａと、固定部３０ｂとを備える。露光時間内であって、像ブレ補正処理を行わない場合（ＩＳ＝０）は、可動部３０ａは、特定位置（本実施形態では移動範囲中心）に固定される。レリーズスイッチ１３ａがオン状態にされた後（レリーズ状態管理パラメータＲＰの値が１に設定された後）から、レリーズシーケンス動作終了まで（レリーズ状態管理パラメータＲＰの値が０に設定されるまで）の時間以外は、可動部３０ａの駆動は行われない。

像ブレ補正部３０は、駆動オフ状態で可動部３０ａを固定する機構を有しない。

像ブレ補正部３０の可動部３０ａの駆動（特定位置への固定を含む）は、ＣＰＵ２１のＰＷＭ０から第１ＰＷＭデューティｄｘ、ＰＷＭ１から第２ＰＷＭデューティｄｙの出力を受けた駆動用ドライバ回路２９を介して、駆動手段に含まれる駆動用コイル部、駆動用磁石部による電磁力によって行われる（図６の（５）参照）。可動部３０ａの移動前または移動後の位置Ｐ_ｎはホール素子部４４ａ、ホール素子信号処理回路４５によって検出される。検出された位置Ｐ_ｎの情報は、第１検出位置信号ｐｘが第１方向ｘ成分として、第２検出位置信号ｐｙが第２方向ｙ成分としてそれぞれＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に入力される（図６の（２）参照）。第１、第２検出位置信号ｐｘ、ｐｙはＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３を介してＡ／Ｄ変換される。第１、第２検出位置信号ｐｘ、ｐｙに対してＡ／Ｄ変換後の位置Ｐ_ｎの第１方向ｘ成分、第２方向ｙ成分をそれぞれｐｄｘ_ｎ、ｐｄｙ_ｎとする。検出された位置Ｐ_ｎ（ｐｄｘ_ｎ、ｐｄｙ_ｎ）のデータと移動すべき位置Ｓ_ｎ（Ｓｘ_ｎ、Ｓｙ_ｎ）のデータによりＰＩＤ制御（第１、第２駆動力Ｄｘ_ｎ、Ｄｙ_ｎの算出）が行われる。

第１駆動力Ｄｘ_ｎは、位置Ｓ_ｎの第１方向ｘ成分Ｓｘ_ｎを、Ａ／Ｄ変換後の位置Ｐ_ｎの第１方向ｘ成分ｐｄｘ_ｎで減算した第１減算値ｅｘ_ｎ、第１比例係数Ｋｘ、サンプリング周期θ、第１積分係数Ｔｉｘ、第１微分係数Ｔｄｘに基づいて算出される（Ｄｘ_ｎ＝Ｋｘ×｛ｅｘ_ｎ＋θ÷Ｔｉｘ×Σｅｘ_ｎ＋Ｔｄｘ÷θ×（ｅｘ_ｎ―ｅｘ_ｎ−１）｝、図６の（４）参照）。

第２駆動力Ｄｙ_ｎは、位置Ｓ_ｎの第２方向ｙ成分Ｓｙ_ｎを、Ａ／Ｄ変換後の位置Ｐ_ｎの第２方向ｙ成分ｐｄｙ_ｎで減算した第２減算値ｅｙ_ｎ、第２比例係数Ｋｙ、サンプリング周期θ、第２積分係数Ｔｉｙ、第２微分係数Ｔｄｙに基づいて算出される（Ｄｙ_ｎ＝Ｋｙ×｛ｅｙ_ｎ＋θ÷Ｔｉｙ×Σｅｙ_ｎ＋Ｔｄｙ÷θ×（ｅｙ_ｎ―ｅｙ_ｎ−１）｝）。

サンプリング周期θの値は、像ブレ補正処理が行われる間隔に設定される。この間隔は、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われる間以外は、一定時間：１ｍｓに設定される。ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われる間は、一定時間：１ｍｓで像ブレ補正処理が行われないが、この間は、上記駆動力演算は行われない（通信開始時点で通信開始時点の位置に固定制御され、通信終了までの間、駆動力演算は行われない）ので、問題は生じない。

像ブレ補正処理すなわちＰＩＤ制御による像ブレ補正に対応した移動すべき位置Ｓ_ｎ（Ｓｘ_ｎ、Ｓｙ_ｎ）への可動部３０ａの駆動は、像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされた補正モード（ＩＳ＝１）の時に行われる。像ブレ補正パラメータＩＳが０の時には、可動部３０ａは、像ブレ補正処理に対応しない特定位置へのＰＩＤ制御が行われ、移動中心位置に移動せしめられる。

可動部３０ａは、駆動用コイル部として２つの第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａ、撮像素子を有する撮像部３９ａ、及び磁界変化検出素子部としてのホール素子部４４ａを有する。本実施形態では、撮像素子がＣＣＤであるとして説明するが、ＣＭＯＳなど他の撮像素子であってもよい。

固定部３０ｂは、駆動用磁石部として２つの第１、第２位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、４１２ｂ、第１、第２位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂ、４３２ｂを有する。

固定部３０ｂは、可動部３０ａを第１方向ｘ、第２方向ｙに移動自在に支持する。

撮像素子の撮像範囲を最大限活用して像ブレ補正を行うために、撮影レンズ６７の光軸ＬＸが撮像素子の中心近傍を通る位置関係にある時に、第１方向ｘ、第２方向ｙともに可動部３０ａが移動範囲の中心に位置する（移動中心位置にある）ように可動部３０ａと固定部３０ｂの位置関係を設定する。撮像素子の中心とは、撮像素子の撮像面を形成する矩形が有する２つの対角線の交点をいう。

可動部３０ａには、シート状でかつ渦巻き状のコイルパターンが形成された第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａ、及びホール素子部４４ａとが取り付けられている。第１駆動用コイル３１ａのコイルパターンは、第１駆動用コイル３１ａの電流の方向と第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂの磁界の向きから生じる電磁力により第１駆動用コイル３１ａを含む可動部３０ａを第１方向ｘに移動させるべく、第２方向ｙと平行な線分を有する。第２駆動用コイル３２ａのコイルパターンは、第２駆動用コイル３２ａの電流の方向と第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂの磁界の向きから生じる電磁力により第２駆動用コイル３２ａを含む可動部３０ａを第２方向ｙに移動させるべく、第１方向ｘと平行な線分を有する。ホール素子部４４ａについては後述する。

第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａは、フレキシブル基板（不図示）を介してこれらを駆動する駆動用ドライバ回路２９と接続される。駆動用ドライバ回路２９は、ＣＰＵ２１のＰＷＭ０、ＰＷＭ１から第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙのそれぞれが入力される。駆動用ドライバ回路２９は、入力された第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙの値に応じて第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａに電力を供給し、可動部３０ａを駆動する。

第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂは、第１駆動用コイル３１ａ及び水平方向ホール素子ｈｈ１０と対向するように固定部３０ｂの可動部３０ａ側に取り付けられる。第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂは、第２駆動用コイル３２ａ及び鉛直方向ホール素子ｈｖ１０と対向するように固定部３０ｂの可動部３０ａ側に取り付けられる。

第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂは、第３方向ｚにおいて固定部３０ｂ上で且つ可動部３０ａ側に取り付けられた第１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂの上であって、第１方向ｘにＮ極とＳ極が並べて取り付けられる。

第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂは、第３方向ｚにおいて固定部３０ｂ上で且つ可動部３０ａ側に取り付けられた第２位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂの上であって、第２方向ｙにＮ極とＳ極が並べて取り付けられる。

第１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂは、軟磁性体材料で構成され、固定部３０ｂ上に取り付けられる。第１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂは、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目、及び第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂと第１駆動用コイル３１ａ、及び第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂと水平方向ホール素子ｈｈ１０との間の磁束密度を高める役目を果たす。

第２位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂは、軟磁性体材料で構成され、固定部３０ｂ上に取り付けられる。第２位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂは、第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目、及び第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂと第２駆動用コイル３２ａ、及び第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂと鉛直方向ホール素子ｈｖ１０との間の磁束密度を高める役目を果たす。

ホール素子部４４ａ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を２つ有し、可動部３０ａの第１方向ｘ、第２方向ｙの現在位置Ｐ_ｎ（第１検出位置信号ｐｘ、第２検出位置信号ｐｙ）を検出する１軸ホール素子である。２つのホール素子のうち第１方向ｘの位置検出用のホール素子を水平方向ホール素子ｈｈ１０、第２方向ｙの位置検出用のホール素子を鉛直方向ホール素子ｈｖ１０とする。

水平方向ホール素子ｈｈ１０は、第３方向ｚから見て可動部３０ａ上であって、固定部３０ｂの第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂと対向する位置に取り付けられる。鉛直方向ホール素子ｈｖ１０は、第３方向ｚから見て可動部３０ａ上であって、固定部３０ｂの第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂと対向する位置に取り付けられる。

直線的な変化量を使って精度の高い位置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、水平方向ホール素子ｈｈ１０の第１方向ｘの位置は、撮像素子の中心近傍が光軸ＬＸを通る位置関係にある時に、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂのＮ極、Ｓ極と等距離近傍にあるのが望ましい。同様に、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の第２方向ｙの位置は、撮像素子の中心近傍が光軸ＬＸを通る位置関係にある時に、第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂのＮ極、Ｓ極と等距離近傍にあるのが望ましい。

ホール素子信号処理回路４５は、水平方向ホール素子ｈｈ１０の出力信号から水平方向ホール素子ｈｈ１０における出力端子間の水平方向電位差ｘ１０を検出し、これから第１方向ｘの位置を特定する第１検出位置信号ｐｘをＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２に出力する第１ホール素子信号処理回路４５０と、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力信号から、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０における出力端子間の鉛直方向電位差ｙ１０を検出し、これから第２方向ｙの位置を特定する第２検出位置信号ｐｙをＣＰＵ２１のＡ／Ｄ３に出力する第２ホール素子信号処理回路４６０とを有する。

次に、撮像装置１のメイン動作について図４のフローチャートで説明する。

撮像装置１の電源がオンにされると、ステップＳ１１で、角速度検出部２５に電力が供給され、電源オン状態にされる。ステップＳ１２で、一定時間（１ｍｓ）間隔でタイマ割り込み処理が開始される。ステップＳ１３で、レリーズ状態管理パラメータＲＰの値が０に設定される。タイマの割り込み処理の詳細については、図５のフローチャートを使って後述する。

ステップＳ１４で、測光スイッチ１２ａがオン状態にされているか否かが判断される。オン状態にされていない場合は、ステップＳ１４が繰り返され、オン状態にされている場合は、ステップＳ１５に進められる。

ステップＳ１５で、像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされたか否かが判断される。像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされていない場合は、ステップＳ１６で、像ブレ補正パラメータＩＳの値が０に設定される。像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされている場合は、ステップＳ１７で、像ブレ補正パラメータＩＳの値が１に設定される。

ステップＳ１８で、ＡＥ部２３のＡＥセンサ駆動により測光が行われ、絞り値や露光時間が演算される。ステップＳ１９で、ＡＦ部２４のＡＦセンサが駆動され測距が行われ、ＡＦ部２４のレンズ制御回路駆動により合焦動作が行われる。

ステップＳ２０で、レリーズスイッチ１３ａがオン状態にされたか否かが判断される。レリーズスイッチ１３ａがオン状態にされていない場合には、ステップＳ１４に戻される（ステップＳ１４〜１９を繰り返す）。レリーズスイッチ１３ａがオン状態にされている場合は、ステップＳ２１に進められ、レリーズシーケンス動作が開始される。

ステップＳ２１で、レリーズ状態管理パラメータＲＰの値が１に設定される。ステップＳ２２で、ミラー絞りシャッタ部１８により、ミラーアップ動作、及び絞りの絞り込み動作が行われる。ミラーアップ動作終了後、ステップＳ２３で、ミラー絞りシャッタ部１８により、シャッタ開動作（先幕動作）が行われる。

ステップＳ２４で、ＣＣＤの電荷蓄積すなわち露光が行われる。露光時間終了後、ステップＳ２５で、ＤＳＰ通信状態管理パラメータＤＳＰ＿ＣＯＭの値が１に設定され、ＤＳＰ通信開始パラメータＤＳＰＡＣＳの値が０に設定される。ステップＳ２６で、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との間の通信が行われ、レリーズ情報が転送される。ステップＳ２７で、ＤＳＰ通信状態管理パラメータＤＳＰ＿ＣＯＭの値が０に設定される。ステップＳ２８で、ミラー絞りシャッタ部１８により、シャッタ閉動作（後幕動作）、ミラーダウン動作、及び絞り開放動作が行われる。

ステップＳ２９で、ＣＣＤ入力、すなわち露光時間内の間ＣＣＤに蓄積された電荷が移動せしめられる。ステップＳ３０で、画像処理が行われ、画像処理された画像が撮像装置１内の映像メモリに記憶される。ステップＳ３１で、記憶された画像信号は、ＬＣＤモニタ１７によって表示され、ステップＳ３２で、レリーズ状態管理パラメータＲＰの値が０に設定され、レリーズシーケンス動作が完了する。その後、ステップＳ１４に戻される（次の撮像動作が可能な状態にされる）。

ステップＳ３２の後、像ブレ補正処理は終了し、次にレリーズスイッチ１３ａがオン状態にされるまで像ブレ補正処理のための可動部３０ａの駆動は行われない（タイマ割り込み処理は、ステップＳ５９〜Ｓ６１の手順は経由しないで行われる）。

次に、図４のステップＳ１２で開始され、一定時間（１ｍｓ）間隔で行われるタイマ割り込み処理について図５のフローチャートを用いて説明する。タイマ割り込み処理が開始されると、ステップＳ５１で、角速度検出部２５から出力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙが、ＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１を介しＡ／Ｄ変換され入力される（第１、第２デジタル角速度信号Ｖｘ_ｎ、Ｖｙ_ｎ、角速度検出処理）。第１、第２デジタル角速度信号Ｖｘ_ｎ、Ｖｙ_ｎは、ヌル電圧やパンニングである低周波成分がカットされる（第１、第２デジタル角速度ＶＶｘ_ｎ、ＶＶｙ_ｎ、デジタルハイパスフィルタ処理）。

ステップＳ５２で、レリーズ状態管理パラメータＲＰの値が１に設定されているか否かが判断される。１に設定されていない場合は、ステップＳ５３で、可動部３０ａの駆動がオフ状態、すなわちコイルをつかった可動部３０ａへの駆動制御が行われない状態にされる。１に設定されている場合はステップＳ５４に進められる。

ステップＳ５４で、ホール素子部４４ａで位置検出され、ホール素子信号処理回路４５で演算された第１、第２検出位置信号ｐｘ、ｐｙがＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３を介しＡ／Ｄ変換され入力され、現在位置Ｐ_ｎ（ｐｄｘ_ｎ、ｐｄｙ_ｎ）が求められる。

ステップＳ５５で、ＤＳＰ通信状態管理パラメータＤＳＰ＿ＣＯＭの値が１に設定されているか否かが判断される。ＤＳＰ通信状態管理パラメータＤＳＰ＿ＣＯＭの値が１に設定されている場合は、ステップＳ５６に進められ、設定されていない場合はステップＳ５９に進められる。ステップＳ５６で、ＤＳＰ通信開始パラメータＤＳＰＡＣＳの値が０に設定されているか否かが判断される。ＤＳＰ通信開始パラメータＤＳＰＡＣＳの値が０に設定されている場合は、ステップＳ５７に進められる。

ＤＳＰ通信開始パラメータＤＳＰＡＣＳの値が０に設定されていない場合は、前回の割り込み処理と同じ駆動状態（前回の割り込み処理で設定された第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙが出力されて第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａが駆動された状態）で、割り込み処理が終了される。従って、同じ位置（ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が開始された時点の位置に固定される。

ステップＳ５７で、可動部３０ａの移動すべき位置Ｓ_ｎ（Ｓｘ_ｎ、Ｓｙ_ｎ）が可動部３０ａの現在位置と同じ位置（ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が開始された時点の位置）に設定される。

ステップＳ５８で、ＤＳＰ通信開始パラメータＤＳＰＡＣＳの値が１に設定され、ステップＳ６２に進められる。すなわち、ステップＳ５７の手順の後の、ステップＳ６２における自動制御演算では、現在の位置から移動しないような移動制御が行われる。

ステップＳ５９で、像ブレ補正パラメータＩＳの値が０か否かが判断される。ＩＳ＝０すなわち補正モードでない場合は、ステップＳ６０で、可動部３０ａの移動すべき位置Ｓ_ｎ（Ｓｘ_ｎ、Ｓｙ_ｎ）が可動部３０ａの移動中心位置と同じに設定される。ＩＳ＝１すなわち補正モードの場合は、ステップＳ６１で、ステップＳ５１で求めた第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙから可動部３０ａの移動すべき位置Ｓ_ｎ（Ｓｘ_ｎ、Ｓｙ_ｎ）が演算され設定される。

ステップＳ６２で、ステップＳ５７、Ｓ６０またはＳ６１で設定した位置Ｓ_ｎ（Ｓｘ_ｎ、Ｓｙ_ｎ）と現在位置Ｐ_ｎ（ｐｄｘ_ｎ、ｐｄｙ_ｎ）より可動部３０ａの移動に必要な駆動力Ｄ_ｎすなわち第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａを駆動するのに必要な第１駆動力Ｄｘ_ｎ（第１ＰＷＭデューティｄｘ）、第２駆動力Ｄｙ_ｎ（第２ＰＷＭデューティｄｙ）が演算される。ステップＳ６３で第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙにより駆動用ドライバ回路２９を介し第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａが駆動され可動部３０ａが移動せしめられる。ステップＳ６２、Ｓ６３の動作は、一般的な比例、積分、微分演算を行うＰＩＤ自動制御で用いられる自動制御演算である。

本実施形態のように、ＣＰＵ２１などの制御部による像ブレ補正処理において、ＤＳＰ１９などの画像処理装置との通信が行われる時など、一定したサンプリング周期が確保できない状態が起こり得る。一定時間間隔のサンプリング周期で、像ブレ補正処理が行われない場合、可動部３０ａを像ブレ補正処理として正しい位置に移動させられない場合が考えられる（正しい位置から離れた位置に移動せしめられる場合がある）。この場合、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が終了し、一定時間ごとに像ブレ補正処理が行える状態になった時に、可動部３０ａは像ブレ補正処理として正しい位置に移動させられる。しかし、この時の可動部の移動距離が大きいと、可動部３０ａは急激に移動し、移動終了時の制動ショックが大きく、発振する可能性がある。制動ショックによる衝撃が大きいと、撮像装置１を保持する使用者に伝わって不快感を与えるおそれがある。

本実施形態では、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が行われている間は、制御部２１が可動部３０ａを通信開始時点の位置に固定するように駆動制御する。そのため、可動部３０ａの位置は、この間に正しく像ブレ補正処理が行われた場合の可動部３０ａの位置から大きく離れない。従って、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信が終了し、一定時間ごとに像ブレ補正処理が行える状態に成り、可動部３０ａが像ブレ補正処理として正しい位置に移動せしめられる時に、可動部３０ａの移動距離を少なくすることができ（可動部３０ａが急激な移動（単位時間当たりの移動量）が抑制され）、移動終了時の制動ショックを和らげることが可能になる。

また、像ブレ補正処理は、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信期間を除くレリーズシーケンス動作中に行われるとして説明したが、スルー画像を表示する様な撮像装置でレリーズシーケンス非動作中にも行っても良い。この場合でも、ＣＰＵ２１とＤＳＰ１９との通信期間中は、像ブレ補正処理を行わず、通信開始時の位置に可動部３０ａを固定する制御を行う。

また、撮像素子を含む撮像部３９ａが可動部３０ａに配置されて移動する形態を説明したが、撮像部３９ａは固定で、像ブレ補正レンズを可動部３０ａ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素子部４４ａ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。

本実施形態における撮像装置の外観を示す背面からみた斜視図である。 撮像装置の正面図である。 撮像装置の回路構成図である。 撮像装置のメイン動作処理を示すフローチャートである。 割り込み処理を示すフローチャートである。 像ブレ補正処理における各手順の演算式を示す図である。

符号の説明

１ 撮像装置
１１ Ｐｏｎボタン
１２ａ 測光スイッチ
１３ レリーズボタン
１３ａ レリーズスイッチ
１４ 像ブレ補正ボタン
１４ａ 像ブレ補正スイッチ
１７ ＬＣＤモニタ
１８ ミラー絞りシャッタ部
１９ ＤＳＰ
２１ ＣＰＵ
２３ ＡＥ部
２４ ＡＦ部
２５ 角速度検出部
２６ａ、２６ｂ 第１、第２角速度センサ
２７ａ、２７ｂ 第１、第２ハイパスフィルタ回路
２８ａ、２８ｂ 第１、第２アンプ回路
２９ 駆動用ドライバ回路
３０ 像ブレ補正部
３０ａ 可動部
３０ｂ 固定部
３１ａ、３２ａ 第１、第２駆動用コイル
３９ａ 撮像部
４１１ｂ、４１２ｂ 第１、第２位置検出及び駆動用磁石
４３１ｂ、４３２ｂ 第１、第２位置検出及び駆動用ヨーク
４４ａ ホール素子部
４５ ホール素子信号処理回路
６７ 撮影レンズ
Ｂｘ_ｎ、Ｂｙ_ｎ 第１、第２デジタル角度位置
ＤＳＰ＿ＣＯＭ ＤＳＰ通信状態管理パラメータ
ＤＳＰＡＣＳ ＤＳＰ通信開始パラメータ
ｄｘ、ｄｙ 第１、第２ＰＷＭデューティ
Ｄｘ_ｎ、Ｄｙ_ｎ 第１、第２駆動力
ｅｘ_ｎ、ｅｙ_ｎ 第１、第２減算値
ｈｈ１０ 水平方向ホール素子
ｈｖ１０ 鉛直方向ホール素子
ｈｘ、ｈｙ 第１、第２ハイパスフィルタ時定数
Ｋｘ、Ｋｙ 第１、第２比例係数
ＬＸ 撮影レンズの光軸
ｐｄｘ_ｎ Ａ／Ｄ変換後の位置Ｐ_ｎの第１方向ｘ成分
ｐｄｙ_ｎ Ａ／Ｄ変換後の位置Ｐ_ｎの第２方向ｙ成分
ＰＰｘ、ＰＰｙ 第１、第２現在位置パラメータ
ｐｘ、ｐｙ 第１、第２検出位置信号
ＲＰ レリーズ状態管理パラメータ
ＲＬＳＰｘ、ＲＬＳＰｙ 第１、第２露光前位置パラメータ
Ｓｘ_ｎ Ｓ_ｎの第１方向ｘ成分
Ｓｙ_ｎ Ｓ_ｎの第２方向ｙ成分
Ｔｄｘ、Ｔｄｙ 第１、第２微分係数
Ｔｉｘ、Ｔｉｙ 第１、第２積分係数
ｖｘ、ｖｙ 第１、第２角速度
Ｖｘ_ｎ、Ｖｙ_ｎ 第１、第２デジタル角速度信号
ＶＶｘ_ｎ、ＶＶｙ_ｎ 第１、第２デジタル角速度
θ サンプリング周期

Claims (2)

1. 撮像手段を有する撮像装置に用いられる像ブレ補正装置であって、
   可動部と、
   画像処理を行う画像処理部と、
   前記画像処理部との通信を行うとともに、前記可動部を移動制御することによって一定時間ごとに像ブレ補正処理を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、前記撮像手段における露光時間終了後であって、前記制御部と前記画像処理部との通信が行われる前記一定時間よりも長い特定時間に、前記像ブレ補正処理を行わず、
   前記制御部は、前記画像処理部との通信が開始されると、前記可動部を、通信終了まで前記特定時間開始時の位置に固定し、通信終了後、前記可動部を移動制御することによって像ブレ補正処理を行い、
   前記像ブレ補正処理は、前記撮像装置のレリーズスイッチがオン状態にされてから、前記撮像装置における次の撮像動作が可能になる時点までの間であって、前記特定時間を除く間、行われることを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記撮像手段の撮像部が、前記可動部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。

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