JP5573057B2 - ブレ補正装置および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、ブレ補正装置および光学機器に関する。

手ブレによりカメラに生じる振動の影響を低減する防振制御技術として、振れ検出センサを配設し、振れ検出センサの出力に応じて光学部材を駆動することにより、被写体像の振れを抑える技術が知られている。一方で、カメラのレリーズ動作時に、シャッタなどの駆動によるメカニカルな振動が発生する。そのため、振れ検出センサがメカニカルな振動をノイズとして検出してしまうことがある。

そこで、制御部にタイマ回路を設け、制御部がミラーなどの駆動命令を出力すると同時にタイマ回路を作動させ、タイマ回路が作動している間は、センサの出力回路の積分器の時定数を切り替えることにより、低周波数側のゲインを小さくし、振れ検出センサの積分出力値を正確にする技術が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、ミラーなどの駆動状態が制御信号とは必ずしも一致しない場合があり、その場合には、振れ検出センサがメカニカルな振動をノイズとして検出してしまうおそれが依然として存在する。

特開平７−２１８９４６号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その課題は、好適な防振制御を行うことが可能なブレ補正装置および光学機器を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明に係るブレ補正装置（１０４０）は、
装置のブレを検出する第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）と、
前記装置のブレを補正するために駆動する光学部材（１０４）と、
前記第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）の出力を用いて前記光学部材（１０４）を目標位置に制御するために必要なブレ補正量（ω）を演算する演算部（１３）と、
前記ブレ補正量（ω）を用いて前記光学部材（１０４）を駆動させる第１駆動部（１５，１５Ａ，１５Ｂ）と、
撮影をするために駆動する第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）と、
前記第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の駆動状態を検出する第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）と、
前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて、前記演算部（１３）及び前記第１駆動部（１５，１５Ａ，１５Ｂ）の少なくとも一方を制御する制御部（９）とを含む。

第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の駆動状態（ミラーアップやシャッタの走行状態など）によって、手ブレとは直接関係の無いメカニカルな振動が発生し、第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）は、メカニカルな振動をノイズとして検出することがある。そのため、光学部材（１０４）がノイズ信号に基づき誤作動をしてしまい、手ブレ補正制御において望ましくない。本発明では、従来の制御信号とは異なり、第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）が、第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の駆動状態をリアルタイムに検出し、第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の実際の駆動状態に応じた検出信号を制御部（９）に直接送信する。そして制御部（９）が、第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて、演算部（１３）及び第１駆動部（１５，１５Ａ，１５Ｂ）の少なくとも一方を制御する。したがって、第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の実際の駆動状態に応じて、ノイズ信号の影響を排除したり、ブレ補正制御の補正量を低減させることなどが可能である。そのため、第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）が第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の駆動に基づき不正確な検出信号を出力したとしても、その誤信号の影響を除去し、正確に光学部材（１０４）を駆動し防振制御を行うことができる。

ブレ補正装置（１０４０）は、振動を検出する第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）と、前記第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）の出力に基づきブレ補正量（ω）を演算するブレ検出回路（５０Ａ，５０Ｂ）と、前記ブレ補正量（ω）に基づきブレ補正機構の駆動信号（ωＡ）を出力するブレ補正駆動回路（４０Ａ，４０Ｂ）と、前記ブレ補正機構以外のメカ機構（１４，１７，１８，１９，３０）と、前記メカ機構（１４，１７，１８，１９，３０）の動きを検出する第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）と、前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて前記ブレ検出回路（５０Ａ，５０Ｂ）および／または前記ブレ補正駆動回路（４０Ａ，４０Ｂ）を制御する制御部（９）と、を有しても良い。前記制御部（９）が前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力を受けている間は、前記第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）の出力の変化に関わらず、前記制御部（９）は前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて前記ブレ検出回路（５０Ａ，５０Ｂ）で演算される前記ブレ補正量（ω）を補正しても良い。

前記演算部（１３）は、前記光学部材（１０４）が制御中心（Ｏ）から離れにくくなるようにするためのバイアス量（ＣＢ，ＣＢ０，ＣＢ１，ＣＢ２）を生成するバイアス量生成部（４５）を有し、前記第１駆動部（１５，１５Ａ，１５Ｂ）は、前記ブレ補正量（ω）及び前記バイアス量（ＣＢ，ＣＢ０，ＣＢ１，ＣＢ２）を用いて前記光学部材（１０４）を駆動させ、前記制御部（９）は、前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて前記バイアス量（ＣＢ，ＣＢ０，ＣＢ１，ＣＢ２）を変化させても良い。前記制御部（９）は、前記第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）が駆動しているとき、前記バイアス量（ＣＢ，ＣＢ０，ＣＢ１，ＣＢ２）が大きくなるように制御しても良い。

バイアス量生成部（４５）が、第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じてバイアス量（ＣＢ，ＣＢ０，ＣＢ１，ＣＢ２）を生成する。バイアス量（ＣＢ，ＣＢ０，ＣＢ１，ＣＢ２）は、光学部材（１０４）が制御中心（Ｏ）から離れにくくなるようにする（センタリングバイアス）ための信号なので、第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）がノイズを検出しても、そのノイズ信号に基づく光学部材（１０４）の駆動量を低減させることができる。そのため、第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）がノイズを検出したとしても、正確に光学部材（１０４）を駆動し防振制御を行うことができる。

前記演算部（１３）は、前記第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）の出力をフィルタするフィルタ回路（５２Ａ，５２Ｂ）を有し、前記制御部（９）は、前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて、前記フィルタ回路（５２Ａ，５２Ｂ）のカットオフ周波数を制御しても良い。すなわち、前記制御部（９）は、前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて前記フィルタ回路（５２Ａ，５２Ｂ）のカットオフ周波数を変化させて、前記ブレ補正量（ω）を補正しても良い。

手ブレによる振動の周波数は、第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の駆動による振動の周波数と比較して低い傾向にある。第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて、フィルタ回路（５２Ａ，５２Ｂ）のカットオフ周波数を変化させることにより、第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）の駆動による振動に特有の周波数成分を除去することができる。したがって、第１センサ（２１，２１Ａ，２１Ｂ）の出力信号から、手ブレによる振動の周波数成分データのみを抽出することが可能になり、そのデータに基づきブレ補正演算を行う。そのため、手ブレによる振動の周波数成分データに基づき光学部材（１０４）を駆動することにより正確に手ブレ補正制御を行うことができる。

前記制御部（９）が前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力を受けている間は、前記制御部（９）は前記ブレ補正駆動回路（４０Ａ，４０Ｂ）で演算される前記駆動信号（ωＡ）を補正しても良い。前記制御部（９）は、前記第２センサ（１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅ）の出力に応じて、前記第１駆動部（１５，１５Ａ，１５Ｂ）による前記光学部材（１０４）の駆動量が低減するように前記第１駆動部（１５，１５Ａ，１５Ｂ）を制御しても良い。

前記第２駆動部（１４，１７，１８，１９，３０）は、シャッタ、ミラー、オートフォーカス、パワーズーム、ストロボポップアップ、絞り、のいずれかであっても良い。前記光学部材（１０４）は、光を通過させる光透過部材、光を反射させる光反射部材、及び、像を撮像する撮像素子のうち少なくとも１つであっても良い。

本発明に係る光学機器（１５０）は、上記のブレ補正装置（１０４０）を含む。

なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの概略構成図である。 図２は、図１に示すブレ補正回路の構成を説明するブロック図である。 図３は、図２に示すブレ検出回路の構成を説明するブロック図である。 図４は、図１に示す角速度センサの概略外観図である。 図５は、エンコーダのパルス信号を示すタイミングチャートである。 図６は、ブレ補正レンズとメカリミットとの関係を示す模式図である。 図７は、エンコーダのパルス信号とバイアスモードとの関係を示すタイミングチャートである。

第１実施形態
まず、図１に基づき、本発明の一実施形態のカメラ１５０の全体構成について説明する。以下の説明では、レンズ鏡筒１００とカメラボディ２００とが着脱自在となる一眼レフカメラについて説明する。図１に示すように、カメラボディ２００には、レンズ鏡筒１００が着脱自在に装着される。

レンズ鏡筒１００には、レンズＣＰＵ９、電源回路１１、ＡＦ(Auto Focus)モータ駆動回路１２、ブレ補正回路１３、ＡＦモータ１４、ＶＲ(Vibration Reduction)モータ１５、絞り駆動回路１６、絞りモータ１７、角速度センサ２１、ブレ補正レンズ１０４、補正レンズ位置検出センサ１０６などが具備してある。図１に示すＶＲモータ１５は、図２に示すＶＲモータ１５ＡおよびＶＲモータ１５Ｂをまとめて図示してある。ＶＲモータ１５、ブレ補正レンズ１０４、補正レンズ位置検出センサ１０６とが、ブレ補正ユニット１０４０を構成している。ブレ補正ユニット１０４０は、ブレ補正レンズ１０４をＶＲモータ１５によって駆動して防振制御を行う。

図１に示すように、カメラボディ２００には、電池１、電源回路２、ボディＣＰＵ３、外部操作スイッチ群４、給電スイッチ５、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０などが具備してある。

上述したＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０などのメカニカルな動作機構にはそれぞれエンコーダ１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅが設けてある。エンコーダ１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅは、それぞれに対応するロータの回転動作を検出し、パルス信号をレンズＣＰＵ９に出力する。

図１に示すように、カメラボディ２００は、その内部に着脱自在に内蔵される電池１を有する。この電池１の負極端子は、カメラボディ２００の共通接地線７に接続されると共に、電気接点６−６に接続される。また、この電池１の負極端子は、電源回路２にも接続される。

カメラボディ２００とレンズ鏡筒１００とが連結された状態で、カメラボディ２００の共通接地線７は、レンズ鏡筒１００の共通接地線（不図示）に接続され、導通が確保される。また、カメラボディ２００とレンズ鏡筒１００とが連結された状態では、電気接点６−１〜６−６を介して、レンズ鏡筒１００内の電気回路と、カメラボディ２００内の電気回路とが電気的に接続される。

電池１の正極端子は、ボディＣＰＵ３にて制御される給電スイッチ５に接続され、この給電スイッチ５がオンされると、電気接点６−１を介してレンズ鏡筒１００の電源回路１１、ＡＦモータ１４、ブレ補正モータ（ＶＲモータ）１５、絞りモータ１６などに電圧を供給可能になっている。電池１の正極端子は、さらにカメラボディ２００内の電源回路２に接続される。電源回路２はボディＣＰＵ３により制御される。

ボディＣＰＵ３のＧＮＤ端子は、共通接地線７に接続してあり、ボディＣＰＵ３のＶＤＤ端子は、それぞれのダイオードを介して、電池１の正極端子および電源回路２の出力端子に接続してある。このため、ボディＣＰＵ３は、電池投入時より起動することが可能になっている。カメラボディ２００の外部スイッチ群４の操作は、ボディＣＰＵ３に入力され、所定のスイッチ入力を検出した場合に、ボディＣＰＵ３は電源回路２をｏｎ／ｏｆｆ制御する。

たとえばカメラの動作として、通常、不図示のレリーズボタンを半押しした場合には、ボディＣＰＵ３は、電源回路２をｏｎ制御する。これにより電源回路２は電圧を出力し、電気接点６−２を介してレンズＣＰＵ９に対して給電し、レンズＣＰＵ９が動作可能となる。

レンズＣＰＵ９が動作可能となると、電気接点６−３〜６−５を介して、レンズＣＰＵ９はボディＣＰＵ３と通信を行う。その結果、ボディＣＰＵ３は給電スイッチ５をｏｎ状態に切り替え、レンズＣＰＵ９は電源回路１１を起動し、レンズ鏡筒１００内に配置されるＡＦモータ駆動回路１２、ブレ補正回路１３、絞り駆動回路１６、角速度センサ２１に給電を行い、各機能の動作を開始する。また、給電スイッチ５がｏｎ状態にあるので、レンズ鏡筒１００内のＡＦモータ１４、ＶＲモータ１５および絞りモータ１７はいずれも動作可能状態である。角速度センサ２１は、カメラ１５０の振れ状態を検出し、振れ信号をレンズＣＰＵ９に出力する。

レンズ鏡筒１００の内部回路において、レンズ鏡筒１００内のＡＦモータ１４、ＶＲモータ１５および絞りモータ１７が動作状態時に、電源回路１１の出力が何らかの理由でダウンすることがある。そのような場合には、電源回路１１からのＡＦモータ駆動回路１２、ブレ補正回路１３および絞りモータ１７への給電が停止し、ＡＦモータ１４、ＶＲモータ１５および絞りモータ１７の負荷は、電気接点６−１を介して供給される電池１の電源経路から自動的に切り離されるようになっている。

図２は、図１に示すブレ補正回路１３の構成を説明するブロック図である。図２に示すように、ブレ補正回路１３は、図１に示すカメラ１５０のピッチ方向の振れを検出するブレ検出回路５０Ａと、ピッチ方向の振れに応じてＶＲモータ１５Ａを駆動するブレ補正駆動回路４０Ａと、図１に示すカメラ１５０のヨー方向の振れを検出するブレ検出回路５０Ｂと、ヨー方向の振れに応じてＶＲモータ１５Ｂを駆動するブレ補正駆動回路４０Ｂとを有する。ブレ検出回路５０Ａ，５０Ｂおよびブレ補正駆動回路４０Ａ，４０Ｂは、図１に示すレンズＣＰＵ９によって制御される。

図２に示すブレ補正回路１３には、図１に示す角速度センサ２１から、ピッチおよびヨー方向に関する振れ情報が入力される。ピッチ方向に関する振れ情報はブレ検出回路５０Ａに入力され、ブレ検出回路５０Ａはブレ補正量ωを出力する。ブレ補正量ωはセンタリングバイアス重畳手段４７Ａに入力される。センタリングバイアス重畳手段４７Ａの出力信号はブレ補正駆動回路４０Ａに入力され、ブレ補正駆動回路４０Ａは、図１に示すＶＲモータ１５を駆動するための駆動信号ωＡを出力する。駆動信号ωＡに基づき、図１に示すブレ補正レンズ１０４が防振駆動される。ブレ補正レンズ１０４の位置は、図１に示す補正レンズ位置検出センサ１０６により検出される。補正レンズ位置検出センサ１０６の出力信号はブレ補正回路１３へ入力され、ブレ補正レンズ１０４のフィードバック制御が行われる。

図２に示すバイアス信号生成部４５は、図１に示す補正レンズ位置検出センサ１０６の出力信号を基にバイアス量ＣＢを生成し、バイアス量ＣＢはセンタリングバイアス重畳手段４７Ａに入力される。バイアス信号生成部４５、バイアス量ＣＢおよびセンタリングバイアス重畳手段４７Ａについては、第２実施形態にて詳述する。ヨー方向に関しても上述したピッチ方向と同様の構成を有しており、対応する部材番号における「Ａ」を「Ｂ」に置き換えて同じ説明となるので、ここでの説明を省略する。

図３は、図２に示すブレ検出回路５０Ａおよびブレ検出回路５０Ｂをさらに詳細に説明する図である。図３に示すように、ブレ検出回路５０Ａは、第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａ、直流増幅回路５３Ａ、Ａ／Ｄ変換回路５４Ａ、シフト調整回路５５Ａ、Ｄ／Ａ変換回路５６Ａ、ガンマ調整回路５７Ａ、第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａ、遅れ補正回路５９Ａ、補正可否判断回路６０Ａ、角速度確定回路６１Ａ、および減算器６２Ａ，６３Ａを有している。ブレ検出回路５０Ａは、外乱情報出力回路６４、カメラ移動情報出力回路６５、および防振モードセレクタ６６から制御情報を取得する。

角速度センサ２１Ａ（図４にて詳述する）による検出電気信号は、第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａへ入力される。第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａは、入力された信号のうち、設定されている遮断周波数より低い周波数成分の信号を通過させて減算器６２Ａへ出力する。第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａが遮断周波数より高い周波数成分の信号を減衰させるため、折り返しノイズや角速度センサ２１Ａにより発生するノイズを除去できる。

第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａは、外乱情報出力回路６４から入力されるカットオフ変更信号に応じて遮断周波数を変更可能である。たとえば、通常の遮断周波数が８００Hzのところを、カットオフ変更信号に応じて５０Hzなどの低い遮断周波数にするように構成される（図５にて作用を詳述する）。

減算器６２Ａは、第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａの出力信号から後述するＤ／Ａ変換回路５６Ａの出力信号を減算し、減算後の信号を直流増幅回路５３Ａへ出力する。直流増幅回路５３Ａは、入力信号を所定増幅率（たとえば、数十倍〜数百倍）で増幅し、増幅後の信号をＡ／Ｄ変換回路５４Ａへ出力する。Ａ／Ｄ変換回路５４Ａは、入力信号をデジタル信号Ｖω１に変換する。変換後のデジタル信号Ｖω１は、シフト調整回路５５Ａによって直流成分が調節され、デジタル信号Ｖω２としてガンマ調整回路５７Ａへ送られる。

シフト調整回路５５Ａはデジタル信号Ｖω１をモニタし、当該信号の直流成分が回路のダイナミックレンジの中心値から所定量離れた場合に、上記直流成分を中心値へ戻すためのフィードバックデータを生成し、Ｄ／Ａ変換回路５６Ａへ出力する。Ｄ／Ａ変換回路５６Ａは、入力データをアナログ信号に変換して減算器６２Ａへ出力する。

ガンマ調整回路５７Ａは、角速度センサ２１Ａの個体差ゲインのばらつき、および直流増幅回路５３Ａをはじめとする他の回路の個体差ゲインのばらつきを補正する。ガンマ調整回路５７Ａは、補正後の信号Ｖω５を減算器６３Ａ、第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａおよび正可否判断回路６０Ａへ出力する。

第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａは、角速度センサ２１Ａによる検出電気信号の長時間平均値を擬似的に算出する。ガンマ調整回路５７Ａから入力された信号Ｖω５のうち、第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａに設定されている遮断周波数より低い周波数成分（たとえば数Hz以下）の信号を通過させることにより、流し撮り時やパンニングにより生じる低周波数成分の信号のみが減算器６３Ａへ出力される。

減算器６３Ａは、ガンマ調整回路５７Ａの出力信号Ｖω５から第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａの出力信号を減算し、減算後の信号ω１を遅れ補正回路５９Ａへ出力する。これにより、角速度センサ２１Ａによる検出電気信号から、流し撮り時やパンニングによる低周波数成分が除去される。

第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａは、カメラ移動情報出力回路６５から入力されるカットオフ変更信号に応じて遮断周波数を変更可能に構成される。

遅れ補正回路５９Ａは、角速度センサ２１Ａをはじめとする他の回路の遅れ要素を補正し、遅れ補正後の信号ω２を角速度確定回路６１Ａへ出力する。補正可否判断回路６０Ａは、ガンマ調整回路５７Ａの出力信号Ｖω５をモニタし、補正可能か否かを判定する。補正不能と判定した場合は、角速度確定回路６１Ａへブレ補正の停止を指示する。なお、停止の代わりに、ブレ補正量を抑制するように指示する構成としてもよい。

防振モードセレクタ６６は、防振モード切替スイッチ（不図示）の操作状態によって補正対象とする手ブレの大／小を切り替える。「大」の場合はゲインを大きくする指示を角速度確定回路６１Ａへ出力し、「小」の場合はゲインを小さくする指示を角速度確定回路６１Ａへ出力する。

角速度確定回路６１Ａは、遅れ補正回路５９Ａによる遅れ補正後の信号ω２、補正可否判断回路６０Ａからの指示、および防振モードセレクタ６６からのゲイン指示に基づいて角速度信号ωを決定し、決定した角速度信号ωをセンタリングバイアス重畳手段４７Ａへ出力する。

図１に示すＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０のエンコーダ１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅの出力信号は、図３に示すレンズＣＰＵ９に入力される。レンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータ（図５にて詳述する）を外乱情報出力回路６４に出力し、外乱情報出力回路６４は、ブレ信号処理パラメータに応じてカットオフ変更信号を第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａへ出力する。これにより、第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａには、図１に示すミラー３０などのメカニカルな機構の駆動状態に応じたカットオフ変更信号が入力される。

カメラ移動情報出力回路６５は、角速度確定回路６１Ａおよび角速度確定回路６１Ｂが決定した角速度信号ωに基づいて図１に示すカメラ１５０の動きを判定する。カメラ１５０が通常撮影状態か、シャッターボタンＳＷ（図４参照）の一気押し状態か、流し撮り状態かをカメラ移動情報出力回路６５が判定すると、判定結果に応じてカットオフ変更信号を第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａへ出力する。これにより、第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ａは、カメラシステムの動きに応じてカットオフ変更信号が入力される。なお、ノイズ除去を目的とする第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ａとは、遮断周波数が異なる。

図３に示すブレ検出回路５０Ｂは、第１ローパスフィルタ(LPF)５２Ｂ、直流増幅回路５３Ｂ、Ａ／Ｄ変換回路５４Ｂ、シフト調整回路５５Ｂ、Ｄ／Ａ変換回路５６Ｂ、ガンマ調整回路５７Ｂ、第２ローパスフィルタ(LPF)５８Ｂ、遅れ補正回路５９Ｂ、補正可否判断回路６０Ｂ、角速度確定回路６１Ｂ、および減算器６２Ａ，６２Ｂを有している。ブレ検出回路５０Ｂは、外乱情報出力回路６４、カメラ移動情報出力回路６５、および防振モードセレクタ６６から制御信号を取得する。

外乱情報出力回路６４、カメラ移動情報出力回路６５、および防振モードセレクタ６６は、ブレ検出回路５０Ａおよびブレ検出回路５０Ｂ間で共用される。ブレ検出回路５０Ｂの動作はブレ検出回路５０Ａと同様であり、対応する部材番号における「Ａ」を「Ｂ」に置き換えて同じ説明となるので、説明を省略する。

図４は、レンズ鏡筒１００に配設する角速度センサ５１Ａ，５１Ｂの外観図である。図４に示すように、基板２２Ａ上には、図３に示すブレ検出回路５０Ａを構成する角速度センサ２１Ａ、Ａ／Ｄ変換回路５４Ａ等が実装されている。図４に示す基板２２Ｂ上には、図３に示すブレ検出回路５０Ｂを構成する角速度センサ２１Ｂ、Ａ／Ｄ変換回路５４Ｂ等が実装されている。

図４に示すように、角速度センサ２１Ａは、基板２２Ａに取付けるための取付け部が角速度検出感度軸と直交する方向に備えられており、角速度検出感度軸が基板２２Ａと直交するように角速度センサ２１Ａが基板２２Ａに搭載されている。角速度センサ２１Ｂについても同様である。

レンズ鏡筒１００には、Ｘ軸方向と直交するＹ−Ｚ平面に沿って平面部が形成されており、この平面部には基板２２Ａが直接的に搭載されている。したがって、基板２２Ａに搭載された角速度センサ２１Ａは、角速度検出感度軸が光軸（Ｚ方向）に直交することになり、精度よく角速度を検出することができる。角速度センサ２１Ｂについても同様に、Ｙ軸方向と直交するＸ−Ｚ平面に沿って平面部が形成されており、この平面部には基板２２Ｂが直接的に搭載されているので、精度よく角速度を検出することができる。

図４に示す角速度センサ２１Ａ，２１Ｂは、手ブレ成分を、ピッチ・ヨー方向それぞれの角速度として検出する。しかし、角速度センサ２１Ａ，２１Ｂは、図１に示すＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０などの駆動によるメカニカルな振動をノイズとして検出してしまうことがある。

そこで、以下に述べるように、図１に示すエンコーダ１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅの出力に応じて、図３に示すレンズＣＰＵ９が第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂのカットオフ周波数を変化させることにより、図３に示すブレ補正量ωを補正する。

図５に示すタイミングチャートに沿って具体的に説明をする。ミラーアップ前には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード０として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力している。ブレ信号処理パラメータがモード０の時には、図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂのカットオフ周波数は８００Ｈｚである。

そして、ミラーアップ駆動が行われると、図５に示すように、ミラーアップによるパルス信号Ｐ１がホットライン１を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９に直接入力される。図５に示すパルス信号Ｐ１が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード１として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。ブレ信号処理パラメータがモード１の時には、図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂのカットオフ周波数は５０Ｈｚである。ミラーアップ終了と同時に、図５に示すパルス信号Ｐ１の入力が停止するので、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード０として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。ミラーアップが終了してから次のメカニカルな機構の動作が検出されるまでの間は、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード０（８００Ｈｚ）として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。

次に、絞り羽根の駆動が行われると、図５に示すように、絞り駆動によるパルス信号Ｐ５がホットライン５を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９に直接入力される。図５に示すパルス信号Ｐ５が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード１（５０Ｈｚ）として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。

次に、シャッタの駆動が行われると、図５に示すように、先幕シャッタの駆動によるパルス信号Ｐ６がホットライン６を通して、後幕シャッタの駆動によるパルス信号Ｐ２がホットライン２を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９にそれぞれ直接入力される。図５に示すパルス信号Ｐ２および／またはパルス信号Ｐ６が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード２として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。ブレ信号処理パラメータがモード２の時には、図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂのカットオフ周波数は５００Ｈｚである。シャッタの駆動による振動の周波数は、ミラーアップなどの駆動による振動の周波数とは異なるため、モード２におけるカットオフ周波数は、モード１とは異なる値にしてある。後幕シャッタの駆動終了と同時に、図５に示すパルス信号Ｐ２の入力が停止するので、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード０（８００Ｈｚ）として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。

次に、ミラーダウン駆動が行われると、図５に示すように、ミラーダウンによるパルス信号Ｐ３がホットライン３を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９に直接入力される。図５に示すパルス信号Ｐ３が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード１（８００Ｈｚ）として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。ミラーダウンの駆動終了と同時に、図５に示すパルス信号Ｐ３の入力が停止するので、図１に示すレンズＣＰＵ９は、ブレ信号処理パラメータをモード０（８００Ｈｚ）として図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。

上述したメカニカルな機構の駆動状態に応じて、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図５に示すパルス信号Ｐ１〜Ｐ６に基づきブレ信号処理パラメータ（モード０〜モード２）を図３に示す外乱情報出力回路６４に出力し、外乱情報出力回路６４は、ブレ信号処理パラメータに応じてカットオフ変更信号を第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂへ出力する。カットオフ周波数の異なるブレ補正パラメータ同士が重複した場合には、カットオフ周波数の低い方に合わせることが好ましい。

このように、図１に示すＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０などの駆動状態によって、手ブレとは直接関係の無いメカニカルな振動が発生し、角速度センサ２１は、メカニカルな振動をノイズとして検出することがある。そのため、ブレ補正レンズ１０４がノイズ信号に基づき誤作動をしてしまい、手ブレ補正制御において望ましくない。本実施形態では、従来の制御信号とは異なり、図１に示すＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０などのノイズ発生源の駆動状態を、エンコーダ１４ｅ，１７ｅ，１８ｅ，１９ｅ，３０ｅがリアルタイムに検出し、これらのノイズ発生源の実際の駆動状態に応じた検出信号をレンズＣＰＵ９に直接送信する。そしてレンズＣＰＵ９が、これらのノイズ発生源の出力に応じて、ブレ補正回路１３を制御する。

手ブレによる振動の周波数は、ＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０などのノイズ発生源の駆動による振動の周波数と比較して低い傾向にある。これらのノイズ発生源の出力に応じて、図３に示す第１ローパスフィルタ５２Ａ，５２Ｂのカットオフ周波数を変化させることにより、これらのノイズ発生源の駆動による振動に特有の周波数成分を除去することができる。したがって、角速度センサ２１の出力信号から、手ブレによる振動の周波数成分データのみを抽出することが可能になり、そのデータに基づきブレ補正演算を行う。そのため、手ブレによる振動の周波数成分データに基づきブレ補正レンズ１０４を駆動することにより正確に手ブレ補正制御を行うことができる。

第２実施形態
本実施形態では、以下に示す以外は、図１〜図５に示す第１実施形態と同様なので、重複する説明は省略する。

図６に示すように、ブレ補正ユニット１０４０は、ブレ補正レンズ１０４が光軸と略垂直な方向に（Ｘ−Ｙ平面に沿って）物理的に最大限移動可能な範囲を規定する環状の開口部（メカリミットＭＬ）を有する。この開口部の内部に、ブレ補正レンズ１０４が入り込む。そのため、ブレ補正レンズ１０４は、メカリミットＭＬの範囲内でのみ移動が可能である。

図６に示すソフトリミットＳＬの内側に位置する第１範囲Ｌ１内において、一般的なブレ補正制御では、以下に述べるブレ補正量ωに基づきブレ補正レンズ１０４の駆動が行われる。ソフトリミットＳＬよりも外側の第２範囲Ｌ２では、図１に示すレンズＣＰＵ９が、ブレ補正量ωに対しバイアスをかけて補正を行う。補正を行うことで、第２範囲Ｌ２では、ブレ補正レンズ１０４がメカリミットＭＬに衝突するのを防止している。

バイアスをかけるための構成について、以下に述べる。図２に示すように、ブレ検出回路５０Ａは、図３に示す角速度センサ２１Ａの出力信号に基づきブレ補正量ωを演算し、ブレ補正量ωはセンタリングバイアス重畳手段４７Ａに入力される。図２に示すバイアス信号生成部４５は、図１に示す補正レンズ位置検出センサ１０６の出力信号（ブレ補正レンズ１０４の位置信号）を基にバイアス量ＣＢを生成し、バイアス量ＣＢはセンタリングバイアス重畳手段４７Ａに入力される。バイアス量ＣＢは、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくするように制御するための信号である。バイアス量ＣＢの値が大きいほど、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくなる。図２に示すセンタリングバイアス重畳手段４７Ａは、ブレ補正量ωとバイアス量ＣＢとを利用してセンタリングバイアス処理を行い、ブレ補正駆動回路４０Ａに出力する。図２に示すように、ピッチ方向とヨー方向の構成は同一なので、ヨー方向に関する説明は省略する。

本実施形態では、図１に示すＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０などのノイズ発生源の駆動に応じて、ブレ補正量ωにバイアスをかけて、ノイズ発生源によるブレ補正動作の誤作動を防止する。

図７に示すタイミングチャートに沿って具体的に説明をする。ミラーアップ前には、図１に示すレンズＣＰＵ９が、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ０に設定し、図６に示すブレ補正レンズ１０４の駆動制御を行う。バイアスモードＣＢ０では、図６に示すブレ補正レンズ１０４が第２範囲Ｌ２にある時にのみ、図１に示すレンズＣＰＵ９はブレ補正量ωにバイアスをかけ、図６に示すブレ補正レンズ１０４が第１範囲Ｌ１にある時にはバイアスをかけることなくブレ補正制御を行う（通常状態）。

そして、ミラーアップ駆動が行われると、図７に示すように、ミラーアップによるパルス信号Ｐ１がホットライン１を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９に直接入力される。図７に示すパルス信号Ｐ１が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ１に設定し、図６に示すブレ補正レンズ１０４が第１範囲Ｌ１にあっても、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくするように制御する。バイアスモードＣＢ１におけるバイアス量ＣＢは、バイアスモードＣＢ０におけるバイアス量ＣＢと比較して大きな数値である（第１範囲Ｌ１でのバイアス量ＣＢの違い）。ミラーアップ終了と同時に、図７に示すパルス信号Ｐ１の入力が停止するので、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ０（通常状態）に設定する。ミラーアップが終了してから次のメカニカルな機構の動作が検出されるまでの間は、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ０（通常状態）に設定する。

次に、絞り羽根の駆動が行われると、図７に示すように、絞り駆動によるパルス信号Ｐ５がホットライン５を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９に直接入力される。図７に示すパルス信号Ｐ５が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ１に設定し、図６に示すブレ補正レンズ１０４が第１範囲Ｌ１にあっても、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくするように制御する。

次に、シャッタの駆動が行われると、図７に示すように、先幕シャッタの駆動によるパルス信号Ｐ６がホットライン６を通して、後幕シャッタの駆動によるパルス信号Ｐ２がホットライン２を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９にそれぞれ直接入力される。図７に示すパルス信号Ｐ２および／またはパルス信号Ｐ６が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ２に設定し、図６に示すブレ補正レンズ１０４が第１範囲Ｌ１にあっても、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくするように制御する。ノイズ発生源によって、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏからの離れやすさの影響は異なるので、バイアスモードＣＢ１におけるバイアス量ＣＢとバイアスモードＣＢ２におけるバイアス量ＣＢとは異なる値にしてある。後幕シャッタの駆動終了と同時に、図７に示すパルス信号Ｐ２の入力が停止するので、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ０に設定する（通常状態）。

次に、ミラーダウン駆動が行われると、図７に示すように、ミラーダウンによるパルス信号Ｐ３がホットライン３を通して、図１に示すレンズＣＰＵ９に直接入力される。図７に示すパルス信号Ｐ３が入力されている間には、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ１に設定し、図６に示すブレ補正レンズ１０４が第１範囲Ｌ１にあっても、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくするように制御する。ミラーダウンの駆動終了と同時に、図７に示すパルス信号Ｐ３の入力が停止するので、図１に示すレンズＣＰＵ９は、図２に示すバイアス信号生成部４５をバイアスモードＣＢ０に設定する（通常状態）。

このように、図２に示すバイアス信号生成部４５が、図１に示すＡＦモータ１４、絞りモータ１７、ストロボポップアップ機構１８、シャッタ機構１９、ミラー機構３０の出力に応じてバイアス量を生成する。バイアス量は、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくなるようにする（センタリングバイアス）ための信号なので、図１に示す角速度センサ２１がノイズを検出しても、そのノイズ信号に基づくブレ補正レンズ１０４の駆動量を低減させることができる。そのため、角速度センサ２１がノイズを検出したとしても、ノイズに基づきブレ補正レンズ１０４を不正確に駆動することが無くなり、正確な防振制御を行うことができる。

なお、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れにくくなるように制御する手段は、上述した実施形態に限定されない。例えば、図６に示すブレ補正レンズ１０４が制御中心から離れるほど、バイアス量ＣＢを強くしてブレ補正レンズ１０４の駆動を低減せてもよい。

また、図６に示すブレ補正レンズ１０４の駆動速度に応じてバイアス量を変化させてもよい。例えば、ブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れる方向の速度が速くなるのに応じて、バイアス量を強くしてブレ補正レンズ１０４の駆動速度を遅くしてもよい。

さらに、図６に示すブレ補正レンズ１０４の変位量に応じてバイアス量を変化させてもよい。例えば、ブレ補正レンズ１０４が制御中心Ｏから離れる方向への変位量が大きくなるのに応じて、バイアス量を強くしてブレ補正レンズ１０４の変位量を小さくしてもよい。

また、図６に示す第１範囲Ｌ１におけるブレ補正レンズ１０４の駆動制御について、ブレ補正レンズ１０４が第２範囲Ｌ２に近づくにつれてブレ補正レンズ１０４の速度が遅くなるように制御してもよい。また、第２範囲Ｌ２に近づく方向のブレ補正レンズ１０４の速度が速くなるのに応じて、ブレ補正レンズ１０４の駆動速度が遅くなるように制御してもよい。さらに、第２範囲Ｌ２に近づく方向のブレ補正レンズ１０４の速度が速くなるのに応じて、ブレ補正レンズ１０４の変位量が小さくなるように制御してもよい。

また、図７に示すパルス信号Ｐ１〜Ｐ６が図１に示すレンズＣＰＵ９に入力された場合には、入力直前のブレ補正量ωの値を、パルス信号Ｐ１〜Ｐ６が入力されている間、一定に保持してもよい。

上述した実施形態における図５の説明において、モード０、モード１、モード２の３種類のブレ処理パラメータおよびバイアス量を設定しているが、モード３、モード４など、さらに細かくモード数があってもよい。図７の説明においても、さらに細かくバイアスモードを設定してもよい。

なお、ブレを補正するために駆動する光学部材としては、図１に示すブレ補正レンズ１０４の他に、ミラー３０や、ＣＣＤ，ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子（不図示）でもよい。

また、本実施形態では、主に静止画像の撮影時におけるブレ補正制御について述べたが、動画像の撮影時にも適用することができる。

本実施形態では、レンズ鏡筒１００とカメラボディ２００とが着脱自在となる一眼レフカメラについて説明したが、コンパクトカメラであってもよいし、ビデオカメラ、携帯電話にも適用することが可能である。

９…レンズＣＰＵ
１３…ブレ補正回路
１４…ＡＦモータ
１４ｅ…ＡＦモータエンコーダ
１５…ＶＲモータ
１７…絞りモータ
１７ｅ…絞りモータエンコーダ
１８…ストロボポップアップ機構
１８ｅ…ストロボポップアップ機構エンコーダ
１９…シャッタ
１９ｅ…シャッタエンコーダ
２１，２１Ａ，２１Ｂ…角速度センサ
３０…ミラー
３０ｅ…ミラーエンコーダ
４０Ａ，４０Ｂ…ブレ補正駆動回路
４５…バイアス信号生成部
４７Ａ，４７Ｂ…センタリングバイアス重畳手段
５０Ａ，５０Ｂ…ブレ検出回路
５２Ａ，５２Ｂ…第１ローパスフィルタ
１０４…ブレ補正レンズ

Claims (8)

1. 装置のブレを検出する第１センサと、
   像ブレを補正するために駆動する光学部材と、
   前記第１センサの出力を用いて前記光学部材を目標位置に制御するために必要なブレ補正量を演算する演算部と、
   前記ブレ補正量を用いて前記光学部材を駆動させる第１駆動部と、
   前記第１駆動部とは異なる第２駆動部と、
   前記第２駆動部の駆動状態をリアルタイムに検出する第２センサと、
   前記第２センサにより前記第２駆動部の駆動が検出されている間だけ、前記演算部及び前記第１駆動部の少なくとも一方を制御する制御部とを含むことを特徴とするブレ補正装置。
2. 請求項１に記載されたブレ補正装置であって、
   前記演算部は、前記光学部材が制御中心から離れにくくなるようにするためのバイアス量を生成するバイアス量生成部を有し、
   前記第１駆動部は、前記ブレ補正量及び前記バイアス量を用いて前記光学部材を駆動させ、
   前記制御部は、前記第２センサの出力に応じて前記バイアス量を変化させることを特徴とするブレ補正装置。
3. 請求項２に記載されたブレ補正装置であって、
   前記制御部は、前記第２駆動部が駆動しているとき、前記バイアス量が大きくなるように制御することを特徴とするブレ補正装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたブレ補正装置であって、
   前記演算部は、前記第１センサの出力をフィルタするフィルタ回路を有し、
   前記制御部は、前記第２センサの出力に応じて、前記フィルタ回路のカットオフ周波数を制御することを特徴とするブレ補正装置。
5. 請求項１から請求項３までの何れか１項に記載されたブレ補正装置であって、
   前記制御部は、前記第２センサにより前記第２駆動部の駆動が検出された場合に、前記第１駆動部による前記光学部材の駆動量が低減するように前記第１駆動部を制御することを特徴とするブレ補正装置。
6. 請求項１から請求項５までの何れか１項に記載されたブレ補正装置であって、
   前記第２駆動部は、シャッタ、ミラー、オートフォーカス、パワーズーム、ストロボポップアップ、絞り、のいずれかであることを特徴とするブレ補正装置。
7. 請求項１から請求項６までの何れか１項に記載されたブレ補正装置であって、
   前記光学部材は、光を通過させる光透過部材、光を反射させる光反射部材、及び、像を撮像する撮像素子のうち少なくとも１つであることを特徴とするブレ補正装置。
8. 請求項１から請求項７までの何れか１項に記載されたブレ補正装置を含むことを特徴とする光学機器。
   
   

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