JP5138525B2 - 像振れ補正装置及び像振れ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は像振れ補正装置及び像振れ補正方法に係り、特にカメラに加えられた振動に起因する像振れ補正を行う像振れ補正装置及び像振れ補正方法に関する。

特許文献１には、防振ユニットを有するデジタルカメラにおいて、防振ユニットの移動ユニットと接触する接触部材に緩衝材を取り付けることが開示されている。

特許文献２には、像振れ補正機能付きカメラにおいて、補正光学系を所定の位置に機械的にロックするロック機構を設けることが開示されている。

特許文献３には、防振機能付きカメラにおいて、レンズ鏡筒に対して補正光学手段を弾性的に支持する弾性部材を設けることが開示されている。

特許文献４には、手先に力検出手段を備えた産業用ロボットの制御装置において、力検出手段によって検出された力に応じて、動作経路を創成するときの制御パラメータｍ，ｃ，ｋを動的に可変することが開示されている。
特開２００７−３１０２８７号公報 特開平６−６７２７４号公報 特開平７−９８４７０号公報 特開平５−１８９００８号公報

カメラに加えられた振動を検知した場合に、例えば、レンズ又は撮像素子（以下、防振用光学部材という。）を移動させて振動に起因する像振れを補正する像振れ補正装置が提案されている。上記のような像振れ補正装置では、防振用光学部材が移動可能な範囲（以下、駆動限界という。）が定められている。このため、カメラに大きな外力が急激に加えられた場合、上記防振用光学部材が上記の駆動限界に衝突して故障したり、異音が発生することがある。また、像振れ補正機能を停止している間に外力が加えられた場合、上記防振用光学部材の位置がセンター位置（撮影レンズの光学的中心位置）からずれることがある。

上記特許文献１に記載の技術は、移動ユニットが移動範囲の端部に衝突するときの衝撃を抑えるものであるが、防振ユニット内に専用の緩衝材を設ける必要がある。また、特許文献２では、補正光学系のロックが解除されているときには、補正光学系の移動範囲の端部への衝突を防止することはできない。特許文献３では、補正光学手段の駆動時には、補正光学手段の移動範囲の端部への衝突を防止することはできない。また、特許文献４に記載の技術は、産業用ロボットのティーチングに用いられるものであって、カメラに容易に適用できるものではない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、防振用光学部材を移動させて像振れを補正する像振れ補正装置において、防振用光学部材の駆動限界への衝突、防振用光学部材の位置ずれを防止することが可能な像振れ補正装置及び像振れ補正方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る像振れ補正装置は、撮像素子と、該撮像素子に被写体の像を結像するレンズとを含む光学系に加えられた振動を検出する振動検出手段と、防振用光学部材と、前記防振用光学部材を駆動して前記撮像素子に結像される被写体の像を変位させる駆動手段と、前記防振用光学部材が移動することが可能な駆動限界付近の仮想コンプライアンス制御実行領域内にあるかどうかを判定する判定手段と、前記駆動手段を制御して、前記振動検出手段によって検出された振動に基づいて、前記振動に起因する像振れを打ち消す駆動力を前記防振用光学部材に加えて前記防振用光学部材を移動させる駆動制御手段と、前記防振用光学部材が前記仮想コンプライアンス制御実行領域内にあると判定された場合に、前記駆動力に、前記駆動限界から離れる向きの仮想的な外力を加算するコンプライアンス制御手段とを備える。

上記第１の態様によれば、防振用光学部材の駆動限界付近の仮想コンプライアンス制御実行領域において、防振用光学部材に対して駆動限界への衝突を妨げる抵抗力（弾性抵抗、粘性抵抗）を生じさせることができる。これにより、防振メカ部に弾性要素や粘性要素を設けることなく、防振用光学部材の駆動限界への衝突を防止することができる。

本発明の第２の態様に係る像振れ補正装置は、上記第１の態様において、前記防振用光学部材の基準位置からの変位量ｒに応じて定められたパラメータｍ，ｃ，ｋを記録する記録手段を更に備え、前記コンプライアンス制御手段が、前記変位量ｒを時間で１階微分した値ｖ、前記変位量ｒの時間で２階微分した値ａとした場合に、前記仮想的な外力Ｆを式Ｆ＝ｍａ＋ｃｖ＋ｋｒにより求めるように構成したものである。

上記第２の態様は、仮想的な外力を、前記駆動限界から離れる向きの仮想的な弾性抵抗及び粘性抵抗としたものである。

本発明の第３の態様に係る像振れ補正装置は、上記第１又は第２の態様において、一般的な手振れ量の角度をθ、前記レンズの焦点距離をｆとした場合に、前記仮想コンプライアンス制御実行領域をｒ_０＝ｆ×ｔａｎθ以上の領域に設定する領域設定手段を更に備える。

本発明の第４の態様に係る像振れ補正装置は、上記第３の態様において、前記角度θを０．１°から０．５°としたものである。

本発明の第５の態様に係るは、上記第３又は第４の態様において、前記焦点距離ｆを前記レンズがテレ端のときの焦点距離としたものである。

上記第３から第５の態様によれば、仮想コンプライアンス制御実行領域を一般的な像振れ量を示す角度より大きくすることにより、仮想コンプライアンス制御が像振れ補正性能に与える影響を最小限にすることができる。

本発明の第６の態様に係る像振れ補正装置は、上記第１から第５の態様において、前記防振用光学部材を基準位置に保持する基準位置保持モードに設定するモード設定手段と、前記基準位置保持モード時の仮想コンプライアンス制御実行領域を前記基準位置保持モード以外のモードの時よりも拡大する領域変更手段とを更に備える。

上記第６の態様によれば、防振用光学部材を基準位置に保持する場合に、仮想コンプライアンス制御実行領域を拡大することにより、防振用光学部材の中心保持特性を向上することができる。

本発明の第７の態様に係る像振れ補正方法は、撮像素子と、該撮像素子に被写体の像を結像するレンズとを含む光学系に加えられた振動を検出する振動検出工程と、前記防振用光学部材が移動することが可能な駆動限界付近の仮想コンプライアンス制御実行領域内にあるかどうかを判定する判定工程と、前記振動検出工程において検出された振動に基づいて、前記振動に起因する像振れを打ち消す駆動力を前記防振用光学部材に加えて、前記撮像素子に結像される被写体の像を変位させる駆動制御工程と、前記防振用光学部材が前記仮想コンプライアンス制御実行領域内にあると判定された場合に、前記駆動力に、前記駆動限界から離れる向きの仮想的な外力を加算するコンプライアンス制御工程とを備える。

本発明の第８の態様に係る像振れ補正方法は、上記第７の態様において、前記防振用光学部材の基準位置からの変位量ｒに応じて定められたパラメータｍ，ｃ，ｋを取得する取得工程と、前記変位量ｒを時間で１階微分した値ｖ、前記変位量ｒの時間で２階微分した値ａとした場合に、前記仮想的な外力Ｆを式Ｆ＝ｍａ＋ｃｖ＋ｋｒにより求める工程とを更に備える。

本発明の第９の態様に係る像振れ補正方法は、上記第７又は第８の態様において、一般的な手振れ量の角度をθ、前記レンズの焦点距離をｆとした場合に、前記仮想コンプライアンス制御実行領域をｒ_０＝ｆ×ｔａｎθ以上の領域に設定する領域設定工程を更に備える。

本発明の第１０の態様に係る像振れ補正方法は、上記第７から第９の態様において、前記防振用光学部材を基準位置に保持する基準位置保持モードに設定するモード設定工程と、前記基準位置保持モード時の仮想コンプライアンス制御実行領域を前記基準位置保持モード以外のモードの時よりも拡大する領域変更工程とを更に備える。

本発明によれば、防振用光学部材の駆動限界付近の仮想コンプライアンス制御実行領域において、防振用光学部材に対して駆動限界への衝突を妨げる抵抗力（弾性抵抗、粘性抵抗）を生じさせることができる。これにより、防振メカ部に弾性要素や粘性要素を設けることなく、防振用光学部材の駆動限界への衝突を防止することができる。また、仮想コンプライアンス制御実行領域を一般的な像振れ量を示す角度より大きくすることにより、仮想コンプライアンス制御が像振れ補正性能に与える影響を最小限にすることができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る像振れ補正装置及び像振れ補正方法の好ましい実施の形態について説明する。なお、下記の各実施形態では、本発明に係る像振れ補正装置を電子カメラに適用した例について説明するが、デジタルビデオカメラや、携帯電話機のような電子機器に搭載されたカメラにも本発明を適用可能である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る像振れ補正装置を適用した電子カメラを示すブロック図である。

本実施形態に係る電子カメラ１は、静止画及び動画の撮影機能と再生表示機能とを備えており、電子カメラ１全体の動作はＣＰＵ（Central Processing Unit）１０によって統括制御される。

電源部１２は、電池と、電池から供給される電力を所定の電圧に変換して電子カメラ１の各部に出力する電源回路とを備えている。

操作部１４は、ユーザからの操作入力を受け付ける部材であり、例えば、電源のオン・オフを切り替える電源スイッチ、画像の撮影指示の入力を受け付けるシャッタボタン、ズーム指示を受け付けるズームボタン、画像の撮影を行う撮影モードと画像の再生表示を行う再生モードとの間で動作モードの切り替え指示を受け付けるモード切替スイッチを含んでいる。ＣＰＵ１０は、ユーザによる操作部１４への操作内容を解釈して電子カメラ１の各部を制御する。

外部メモリ５０は、電子カメラ１に着脱可能な記録媒体であり、例えば、ｘＤピクチャカード（登録商標）又はＳＤメモリカード（登録商標）である。

表示部５４は、カラー表示可能な液晶モニタで構成されている。表示部５４は、画像撮影時に画角確認用の電子ファインダとして機能するとともに、記録済み画像を再生表示する手段として機能する。また、表示部５４は、ユーザインターフェースの表示画面としても利用され、メニュー情報、選択項目及び設定内容の情報が表示される。なお、表示部５４として、液晶モニタの代わりに他の方式の表示装置（例えば、有機ＥＬ（electro-luminescence）ディスプレイ）を用いることも可能である。

電子カメラ１の動作モードが撮影モードに設定されると、撮像素子２４を含む撮影部に電源が供給され、撮影可能な状態になる。図１に示すように、電子カメラ１は、撮影レンズ１６と撮像素子２４とを備えており、撮影レンズ１６と撮像素子２４との間には、絞り１８と、赤外線カットフィルタ２０と、光学ローパスフィルタ２２とが配置されている。

撮像素子２４は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。なお、撮像素子２４として、ＣＣＤの代わりに他の方式の撮像素子（例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ）を用いることも可能である。

撮影レンズ１６は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含んでいる。ＣＰＵ１０は、ズームボタンからの入力に応じてレンズ駆動部１６Ａを制御してズームレンズの位置を調整する。また、ＣＰＵ１０は、レンズ駆動部１６Ａを制御してフォーカスレンズの位置を調整して合焦制御を行う。また、ＣＰＵ１０は、絞り駆動部１８Ａを制御して絞り１８の開口量を調整し、露光時に撮像素子２４に入射する光量を調整する。

撮影レンズ１６を通過した被写体光は、撮像素子２４の受光面に結像される。ＣＰＵ１０は、撮像素子駆動部２４Ａを制御して撮像素子２４を駆動し、撮影レンズ１６に結像した被写体光を、例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３原色の色信号に変換して出力させる。撮像素子２４から出力されたアナログの色信号は、アナログ信号処理部２６によってサンプリングホールド（相関２重サンプリング処理）されて増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路２８によってデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号に変換される。このデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号は、データバス３６を介してメインメモリ４０に記憶される。メモリ制御部３８は、ＣＰＵ１０からの指令に応じてメインメモリ４０上でデータの入出力を行う時に所要の信号変換を行う。

デジタル信号処理部４２は、ＣＰＵ１０からの指令に従ってメインメモリ４０に記憶されたデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号に対して所定の信号処理（例えば、同時化処理、階調変換処理（ガンマ補正処理）、輪郭補正処理及びホワイトバランス調整処理）を施すとともに、デジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号を輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ信号）に変換する。

ＣＰＵ１０は、シャッタボタンの半押し（Ｓ１オン）を検出すると、自動露出制御（ＡＥ：Automatic Exposure）及び自動合焦制御（ＡＦ：Auto-Focus）を開始する。積算部４６は、ＣＰＵ１０からの指令に従ってメインメモリ４０に記憶されたデジタルのＲ，Ｇ，Ｂ信号を所定の分割エリアごとに積算し、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の積算値をＣＰＵ１０に出力する。ＣＰＵ１０は、積算部４６によって算出されたＲ，Ｇ，Ｂ信号の積算値に基づいて露出値（撮影ＥＶ値）を算出し、所定のプログラム線図に従って、絞り値及びシャッタスピードを制御する。

また、ＣＰＵ１０は、例えば、画像信号のＧ信号の高周波成分が極大になる位置を合焦位置として求め、レンズ駆動部１６Ａに指令を出力してフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。

また、自動ホワイトバランス調整（ＡＷＢ）が設定されている場合、積算部４６は、所定の分割エリアごとにＲ，Ｇ，Ｂ信号の色ごとの平均積算値を算出してＣＰＵ１０に出力する。ＣＰＵ１０は、分割エリアごとに算出されたＲ，Ｇ，Ｂ信号の平均積算値に基づいて光源種を判別し、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に対するホワイトバランスゲインを制御する。

また、ＣＰＵ１０は、フラッシュ用の発光部３０及び受光部３２を制御し、調光制御を行う。

シャッタボタンの半押し（Ｓ１オン）に応じてＡＥ処理及びＡＦ処理が行われた後、シャッタボタンが全押しされると（Ｓ２オン）、記録用の撮影動作がスタートする。Ｓ２オンに応動して取得された画像データはデジタル信号処理部４２によって輝度／色差信号（以下、Ｙ／Ｃ信号という。）に変換され、ガンマ補正等の所定の処理が施された後、メインメモリ４０に記憶される。

メインメモリ４０に格納されたＹ／Ｃ信号は、圧縮・伸張処理部４４によって所定のフォーマットに従って圧縮された後、外部メモリ制御部４８を介して外部メモリ５０に記録される。例えば、静止画はＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式、動画はＡＶＩ（Audio Video Interleaving）形式の画像ファイルとして記録される。

電子カメラ１の動作モードが再生モードに設定されると、外部メモリ５０に記録されている所定の画像ファイル（例えば、外部メモリ５０に最後に記録された画像ファイル）が読み出される。読み出された画像ファイルが静止画ファイルの場合、この読み出された画像ファイル中の画像圧縮データは、圧縮・伸張処理部４４によって非圧縮のＹ／Ｃ信号に伸張され、表示制御部５２によって表示用の信号に変換された後、表示部５４に出力される。これにより、当該画像ファイルに格納された画像が表示部５４の画面上に表示される。ユーザは、画像の表示時に操作部１４からの操作入力により、再生対象の画像ファイルを切り換えること（順コマ送り／逆コマ送り）が可能となっている。

［像振れ補正機能］
本実施形態に係る電子カメラ１は像振れ補正機能を有しており、ユーザは操作部１４からの操作入力により像振れ補正機能のオン／オフを切り替えることができる。以下、本実施形態に係る電子カメラ１の手振れ補正機能について説明する。

手振れ検出部５６は、電子カメラ１の光学系（特に、撮影レンズ１６及び撮像素子２４）に加えられた振動の角速度を検出し、上記角速度を示す角速度信号を出力する角速度センサを備えている。

防振メカ部５８は、防振レンズ又は撮像素子（以下、防振用光学部材という。）を駆動するアクチュエータ（モータ）を含んでいる。防振用光学部材は、撮影レンズ１６の光軸Ｌに対して垂直な面内で垂直方向（ｘ方向）及び水平方向（ｙ方向）に移動可能に配設されており、上記アクチュエータにより垂直方向及び水平方向に駆動されるようになっている。

電子カメラ１の光学系に振動が加えられると、手振れ検出部５６から出力された角速度信号は、ローパスフィルタ（不図示）により像振れ補正の対象とする周波数範囲よりも高い周波数成分が遮断された後、Ａ／Ｄ変換器（不図示）によりデジタル信号（以下、デジタル角速度信号という。）に変換されてＣＰＵ１０に入力される。ＣＰＵ１０は、デジタル角速度信号を積分処理し、角速度信号を角度信号に変換する。上記積分処理により得られた角度信号は、光学系の振動によって生じる像振れを打ち消すための防振用光学部材の基準位置（センター位置）Ｏからの垂直方向及び水平方向の変位量、即ち、防振用光学部材の目標位置（ｘ，ｙ）を示す値である。ＣＰＵ１０は、防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０を介して防振メカ部５８を制御し、防振用光学部材を上記目標位置に移動させる。これにより、電子カメラ１に加えられた振動に起因する像振れが補正される。

以下、防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０の動作について説明する。図２は、防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０の入出力を示すデータブロック図であり、図３は、防振用光学部材の駆動制御処理の流れを示すブロック線図である。

図２に示すように、防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０は、ＣＰＵ１０からの入力に基づいて仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０を設定する。ここで、仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０は、防振用光学部材が駆動限界（メカ端）Ｂ０に衝突する可能性が高い近傍の領域である。

防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０は、像振れ補正機能がオンの場合に、防振用光学部材の位置を所定の時間間隔で検出してＣＰＵ１０に出力する。

ＣＰＵ１０は、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０に入ったことを検出すると、防振用光学部材の変位量ｒに応じて防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０に指令を出力し、駆動限界Ｂ０への防振用光学部材の衝突を防止する制御（以下、仮想コンプライアンス制御という。）を行う。

図３に示すように、防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０は、追従制御実行部６２と、仮想コンプライアンス制御実行部６４とを含んでいる。

仮想コンプライアンス制御実行部６４は、ＣＰＵ１０からの入力パラメータに応じてセンター位置Ｏ向き（駆動限界Ｂ０から離れる向き）の仮想的な外力Ｆを算出して、追従制御実行部６２に出力する。

追従制御実行部６２は、ＣＰＵ１０から指令された目標位置に防振用光学部材を駆動するための駆動力Ｆ_０を算出する。そして、加減算回路６６により、駆動力Ｆ_０と仮想的な外力Ｆ_１とを加算して、サーボ演算部６８に出力する。サーボ演算部６８は、駆動力Ｆ_０と仮想的な外力Ｆ_１を加算して得られた駆動力Ｆに応じた駆動電圧を防振メカ部５８に出力する。

具体的には、上記仮想的な外力Ｆ_１は下記の式（１）に従って算出される。

Ｆ_１＝ｍａ＋ｃｖ＋ｋｒ …（１）
式（１）のｒは防振用光学部材のセンター位置Ｏを原点としたときの動径方向の変位であり、ｖは変位ｒを時間で１階微分した値、ａは変位ｒを時間で２階微分した値である。

式（１）のｍ，ｃ，ｋは、機械インピーダンスを示すパラメータであり、それぞれ仮想的な慣性質量、仮想的な粘性係数、仮想的なバネ定数である。パラメータｍ，ｃ，ｋは、センター位置Ｏからの防振用光学部材の変位ｒの値に応じて動的に変化する値であり、変位ｒの関数としてメインメモリ４０に予め格納されている。下記の式（２）で表される減衰比ζは、０＜ζ＜１のとき、仮想的に加えられる外力に対して振動的に応答し（不足減衰）、ζ＝１のとき、仮想的に加えられる外力に対して非振動的に応答する（臨界減衰）。また、ζ＞１のとき、仮想的に加えられる外力に対して非振動的に応答する（過減衰）。上記のように、減衰比ζの値の範囲に応じて仮想的な外力に対する応答特性が変化するが、応答波形と即応性を考慮すると、パラメータｍ，ｃ，ｋは、例えば、減衰比ζ＝１となるように設定することが好ましい。

ＣＰＵ１０は、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０内に入ったことを検出すると、防振用光学部材の変位ｒに応じたパラメータｍ，ｃ，ｋの値をメインメモリ４０から読み出して、角速度信号から求めた目標位置とともに防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０に出力する。

図４は、仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０を示す図である。

図４に示すように、防振用光学部材のセンター位置Ｏから駆動限界Ｂ０までの距離をｒ_Ｂとすると、仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０はｒ_０≦ｒ＜ｒ_Ｂで表される領域である。ここで、ｒ_０は、下記の式（３）により表される。

ｒ_０＝ｆ×ｔａｎθ …（３）
式（３）において、θは実験的に測定された一般的な手振れ量を角度で示した値であり、θ＝約０．１°から０．５°である。また、ｆは電子カメラ１の焦点距離であり、好ましくは、焦点距離の最大値（ズームレンズ位置がテレ端のときの焦点距離）である。

なお、図４に示す例では、防振用光学部材の駆動限界Ｂ０は円形であるが、これ以外の形状（例えば、矩形）であってもよい。

次に、本実施形態に係る像振れ補正処理の流れについて、図５のフローチャートを参照して説明する。

電子カメラ１の動作モードが撮影モードに設定され、像振れ補正機能がオンになると、防振用光学部材が駆動され、像振れ補正が開始される。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０外にあることが検出されると（ステップＳ１０のＮｏ）、防振用光学部材が像振れを打ち消す方向に移動する（通常の位置制御：ステップＳ１２）。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０外にある間（ステップＳ１６のＹｅｓ、ステップＳ１０）、通常の位置制御が継続される（ステップＳ１２）。

一方、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０内に移動したことが検出されると（ステップＳ１０のＹｅｓ）、像振れ補正制御に加えて仮想コンプライアンス制御が実行される（ステップＳ１４）。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０内にある間（ステップＳ１６のＹｅｓ、ステップＳ１０）、仮想コンプライアンス制御が継続される（ステップＳ１４）。

そして、像振れ補正機能がオフになると、防振用光学部材がセンター位置Ｏに戻り、防振メカ部５８への通電が停止される（ステップＳ１６のＮｏ）。

本実施形態によれば、駆動限界Ｂ０付近の仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０において、防振用光学部材に対して駆動限界Ｂ０への衝突を妨げる抵抗力（弾性抵抗、粘性抵抗）を生じさせることができる。これにより、防振メカ部５８に弾性要素や粘性要素を設けることなく、防振用光学部材の駆動限界Ｂ０への衝突を防止することができる。また、仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０を一般的な像振れ量を示す角度より大きくすることにより、仮想コンプライアンス制御が像振れ補正性能に与える影響を最小限にすることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上記第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図６は、本実施形態における仮想コンプライアンス制御実行領域を示す図である。図６に示すように、本実施形態は、像振れ補正機能がオフの場合（センター保持モード）の仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ１を像振れ補正機能がオンの場合（図６（ａ））よりも拡大するようにしたものである。なお、防振用光学部材の駆動可能な領域全体（駆動限界Ｂ０内の領域全体）を仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ１としてもよい。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る像振れ補正装置を適用した電子カメラを示すブロック図であり、図８は、防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０の入出力を示すデータブロック図である。

図７に示すように、本実施形態に係る電子カメラ１は、防振メカ駆動・領域制御回路７０を含んでいる。

防振用光学部材をセンター位置Ｏに保持するセンター保持モードに設定された場合、ＣＰＵ１０は、防振メカ駆動・領域制御回路７０を介して防振メカ部５８を制御して、防振用光学部材をセンター位置Ｏに保持する。防振メカ駆動・領域制御回路７０は、防振用光学部材の位置を所定の時間間隔で検出し、防振用光学部材の変位量ｒをＣＰＵ１０に出力する。ＣＰＵ１０は、防振用光学部材がセンター位置Ｏからずれたことを検出すると、防振メカ駆動・領域制御回路７０を介して防振メカ部５８を制御して、防振用光学部材をセンター位置Ｏに移動させる（通常のセンター復帰制御）。

更に、ＣＰＵ１０は、センター保持モードの場合に、仮想コンプライアンス制御実行領域を拡大する指令を防振メカ駆動・領域制御回路７０に出力する。ＣＰＵ１０は、防振用光学部材が拡大された仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ１に入ったことを検出すると、通常のセンター復帰制御による駆動力に、上記の式（１）により求められるセンター位置Ｏ向きの仮想的な外力を加えて、防振用光学部材の位置制御を行う（仮想コンプライアンス制御）。

なお、機械インピーダンスのパラメータｍ，ｃ，ｋの値は、センター保持モード時と、像振れ補正機能のオン時とで異なる値とすることができる。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る像振れ補正処理を示すフローチャートである。

電子カメラ１の電源がオンになり動作モードが撮影モードに設定されると、防振メカ部５８への通電が開始される。そして、像振れ補正機能がオンになると（ステップＳ２０のＮｏ）、防振用光学部材が駆動され、像振れ補正が開始される。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０外にあることが検出されると（ステップＳ２２のＮｏ）、防振用光学部材が像振れを打ち消す方向に移動する（通常の位置制御：ステップＳ２４）。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０外にある間（ステップＳ３６のＹｅｓ、ステップＳ２２）、通常の位置制御が継続される（ステップＳ２４）。

一方、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０内に移動したことが検出されると（ステップＳ２２のＹｅｓ）、像振れ補正制御に加えて仮想コンプライアンス制御が実行される（ステップＳ２６）。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０内にある間（ステップＳ３６のＹｅｓ、ステップＳ２２）、仮想コンプライアンス制御が継続される（ステップＳ２６）。

一方、像振れ補正機能がオフになると（センター保持モード：ステップＳ２０のＹｅｓ）、防振用光学部材がセンター位置Ｏに保持される。また、仮想コンプライアンス制御実行領域が拡大される（ステップＳ２８）。防振用光学部材が拡大された仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ１外にあることが検出されると（ステップＳ３０のＮｏ）、防振用光学部材が移動してセンター位置Ｏに復帰する（通常のセンター復帰制御：ステップＳ３２）。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０外にある間（ステップＳ３６のＹｅｓ、ステップＳ３０）、通常のセンター復帰制御が継続される（ステップＳ３２）。

一方、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ１内に移動したことが検出されると（ステップＳ３０のＹｅｓ）、センター復帰制御に加えて仮想コンプライアンス制御が実行される（ステップＳ３４）。そして、防振用光学部材が仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ１内にある間（ステップＳ３６のＹｅｓ、ステップＳ３０）、仮想コンプライアンス制御が継続される（ステップＳ３４）。

そして、電子カメラ１の電源がオフになると、防振用光学部材がセンター位置Ｏに戻り、防振メカ部５８への通電が停止される（ステップＳ３６のＮｏ）。

本実施形態によれば、防振用光学部材をセンター位置Ｏに保持する場合に、仮想コンプライアンス制御実行領域を拡大することにより、防振用光学部材の中心保持特性を向上することができる。

本発明の第１の実施形態に係る像振れ補正装置を適用した電子カメラを示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０の入出力を示すデータブロック図 本発明の第１の実施形態に係る防振用光学部材の駆動制御処理の流れを示すブロック線図 本発明の第１の実施形態に係る仮想コンプライアンス制御実行領域Ａ０を示す図 本発明の第１の実施形態に係る像振れ補正処理を示すフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る仮想コンプライアンス制御実行領域を示す図 本発明の第２の実施形態に係る像振れ補正装置を適用した電子カメラを示すブロック図 本発明の第２の実施形態に係る防振メカ駆動・衝突防止制御回路６０の入出力を示すデータブロック図 本発明の第２の実施形態に係る像振れ補正処理を示すフローチャート

符号の説明

１…電子カメラ、１０…ＣＰＵ、１２…電源部、１４…操作部、１６…撮影レンズ、１６Ａ…レンズ駆動部、１８…絞り、１８Ａ…絞り駆動部、２０…赤外線カットフィルタ、２２…光学ローパスフィルタ、２４…撮像素子、２４Ａ…撮像素子駆動部、２６…アナログ信号処理部、２８…Ａ／Ｄ変換回路、３０…発光部、３２…受光部、３４…制御バス、３６…データバス、３８…メモリ制御部、４０…メインメモリ、４２…デジタル信号処理部、４４…圧縮・伸張処理部、４６…積算部、４８…外部メモリ制御部、５０…外部メモリ、５２…表示制御部、５４…表示部、５６…手振れ検出部、５８…防振メカ部、６０…防振メカ駆動・衝突防止制御回路、６２…追従制御実行部、６４…仮想コンプライアンス制御実行部、６６…加減算回路、６８…サーボ演算部、７０…防振メカ駆動・領域制御回路

Claims (12)

1. 撮像素子と、該撮像素子に被写体の像を結像するレンズとを含む光学系に加えられた振動を検出する振動検出手段と、
   防振用光学部材と、
   前記防振用光学部材を駆動して前記撮像素子に結像される被写体の像を変位させる駆動手段と、
   前記防振用光学部材が移動することが可能な駆動限界付近の仮想コンプライアンス制御実行領域内にあるかどうかを判定する判定手段と、
   前記駆動手段を制御して、前記振動検出手段によって検出された振動に基づいて、前記振動に起因する像振れを打ち消す駆動力を前記防振用光学部材に加えて前記防振用光学部材を移動させる駆動制御手段と、
   前記防振用光学部材が前記仮想コンプライアンス制御実行領域内にあると判定された場合に、前記駆動力に、前記駆動限界から離れる向きの仮想的な外力を加算するコンプライアンス制御手段と、
   前記防振用光学部材を基準位置に保持する基準位置保持モードに設定するモード設定手段と、
   前記基準位置保持モード時の仮想コンプライアンス制御実行領域を前記基準位置保持モード以外のモードの時よりも拡大する領域変更手段と、
   前記基準位置保持モード時に、前記防振用光学部材を前記基準位置に復帰させる復帰制御を実行する制御手段であって、前記基準位置保持モード時に、前記防振用光学部材が前記拡大された仮想コンプライアンス制御実行領域内に移動した場合に、前記復帰制御に加えて前記仮想コンプライアンス制御を実行する制御手段と、
   を備える像振れ補正装置。
2. 前記防振用光学部材の基準位置からの変位量ｒに応じて定められたパラメータｍ，ｃ，ｋを記録する記録手段を更に備え、
   前記コンプライアンス制御手段は、前記変位量ｒを時間で１階微分した値ｖ、前記変位量ｒの時間で２階微分した値ａとした場合に、前記仮想的な外力Ｆを式Ｆ＝ｍａ＋ｃｖ＋ｋｒにより求める請求項１記載の像振れ補正装置。
3. 前記パラメータｍ，ｃ，ｋが、前記変位量ｒに応じて動的に変化する請求項２記載の像振れ補正装置。
4. 前記パラメータｍ，ｃ，ｋが、
   

   

   を満たす請求項２又は３記載の像振れ補正装置。
5. 一般的な手振れ量の角度をθ、前記レンズの焦点距離をｆとした場合に、前記仮想コンプライアンス制御実行領域をｒ_０＝ｆ×ｔａｎθ以上の領域に設定する領域設定手段を更に備える請求項１から４のいずれか１項記載の像振れ補正装置。
6. 前記角度θが０．１°から０．５°である請求項５記載の像振れ補正装置。
7. 前記焦点距離ｆが前記レンズがテレ端のときの焦点距離である請求項５又は６記載の像振れ補正装置。
8. 撮像素子と、該撮像素子に被写体の像を結像するレンズとを含む光学系に加えられた振動を検出する振動検出工程と、
   前記防振用光学部材が移動することが可能な駆動限界付近の仮想コンプライアンス制御実行領域内にあるかどうかを判定する判定工程と、
   前記振動検出工程において検出された振動に基づいて、前記振動に起因する像振れを打ち消す駆動力を前記防振用光学部材に加えて、前記撮像素子に結像される被写体の像を変位させる駆動制御工程と、
   前記防振用光学部材が前記仮想コンプライアンス制御実行領域内にあると判定された場合に、前記駆動力に、前記駆動限界から離れる向きの仮想的な外力を加算するコンプライアンス制御工程と、
   前記防振用光学部材を基準位置に保持する基準位置保持モードに設定するモード設定工程と、
   前記基準位置保持モード時の仮想コンプライアンス制御実行領域を前記基準位置保持モード以外のモードの時よりも拡大する領域変更工程と、
   前記基準位置保持モード時に、前記防振用光学部材を前記基準位置に復帰させる復帰制御を実行する第１の制御工程と、
   前記基準位置保持モード時に、前記防振用光学部材が前記拡大された仮想コンプライアンス制御実行領域内に移動した場合に、前記復帰制御に加えて前記仮想コンプライアンス制御を実行する第２の制御工程と、
   を備える像振れ補正方法。
9. 前記防振用光学部材の基準位置からの変位量ｒに応じて定められたパラメータｍ，ｃ，ｋを取得する取得工程と、
   前記変位量ｒを時間で１階微分した値ｖ、前記変位量ｒの時間で２階微分した値ａとした場合に、前記仮想的な外力Ｆを式Ｆ＝ｍａ＋ｃｖ＋ｋｒにより求める工程と、
   を更に備える請求項８記載の像振れ補正方法。
10. 前記パラメータｍ，ｃ，ｋが、前記変位量ｒに応じて動的に変化する請求項９記載の像振れ補正方法。
11. 前記パラメータｍ，ｃ，ｋが、
    

    

    を満たす請求項９又は１０記載の像振れ補正方法。
12. 一般的な手振れ量の角度をθ、前記レンズの焦点距離をｆとした場合に、前記仮想コンプライアンス制御実行領域をｒ_０＝ｆ×ｔａｎθ以上の領域に設定する領域設定工程を更に備える請求項８から１１のいずれか１項記載の像振れ補正方法。

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