JP6003438B2 - 手ブレ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、手ブレによる光軸のずれに対応してレンズまたはイメージセンサを揺動して像ブレの発生を防止する光学式の手ブレ補正機構に関する。

光学式の手ブレ補正機構の１つとして、レンズシフト方式が知られている。レンズシフト方式では、鏡筒内にジャイロセンサと補正レンズを設け、ジャイロセンサの出力に基づき像ブレを打ち消すように補正レンズを駆動して手ブレによる像ブレの発生を防止する。補正レンズを搭載する可動部は、例えば弾性体により鏡筒本体に弱く支持され、コイル、マグネット、ヨーク等で構成される電磁的なアクチュエータによりその位置が光軸に垂直な面内の一定範囲（可動範囲）で制御される。可動部は可動範囲内であれば実質的に自由に動くことができるため、手ブレ補正制御がオフ状態のとき、可動部は重力により可動範囲内で下向きに落ちた状態になり、補正レンズの中心は光軸からずれた状態になる。

このため、例えば可動部に設けられたロック穴にロックピン（ロック部材）を嵌め込み、可動部の位置を適正な位置に固定するメカニカルなロック機構を設ける構成が知られている。すなわち、手ブレ補正制御がオフ状態では、このロック機構により補正レンズの中心が光軸に固定される。しかしメカニカルなロック機構には遊びが設けられるため、ロック時、手ブレ補正制御を停止すると補正レンズは依然この遊びの範囲で重力方向に偏倚し、ファインダ像やモニタ表示に不自然な揺れが発生する。このような問題に対して、ロック時に重力方向を検知し、補正レンズをこの偏倚位置まで移動し、その後手ブレ補正制御をオフにする構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−２４１２４７号公報

上述のようにロック機構には遊びがあるため、メカニカルロック時においてもこの範囲で可動部が移動し得る。そのため手ブレ補正をオフにし、ロックした状態で撮影を行うときにも、レリーズ動作などに起因する振動により可動部が上記遊びの範囲で動くと、解像度の劣化を起こすなどの問題が発生する。

本発明は、メカニカルロック時の可動部の振動を防止するとともに、電力消費を抑えることを課題としている。

本発明の手ブレ補正装置は、補正レンズまたは撮像素子を保持する可動部を駆動して手ブレを相殺する手ブレ補正手段と、可動部の運動をロック時可動範囲内に規制するロック部材とを備え、ロック部材により可動部の運動がロックされた状態でレリーズ操作がなされたとき、手ブレ補正手段により可動部の位置を現位置に保持することを特徴としている。

例えば可動部は環状フレーム部を備え、ロック部材は、環状フレーム部の周囲を取り囲むロック環である。環状フレーム部の外周部には複数の突起部が設けられ、ロック環の円形内周部には複数の突起に対応する複数の凹部が設けられる。ロック環は、ロック位置、ロック解除位置の間で可動可能であり、ロック位置では突起が円形内周部に当接してその動きが規制され、ロック解除位置では突起が凹部内にそれぞれ配置され手ブレ補正のための動きが可能となる。

可動部の中心位置ヘ向けた移動は、例えば可動部の制御目標位置を漸次前記中心位置に近づけることにより行われ、目標位置と中心位置の距離は単調減少する。

本発明の手ブレ補正機構を備える鏡筒は、補正レンズを保持する可動部を駆動して手ブレを相殺する手ブレ補正手段と、可動部の運動をロック時可動範囲内に規制するロック部材とを備え、ロック部材により可動部の運動がロックされた状態でレリーズ操作がなされたとき、手ブレ補正手段により可動部の位置を現位置に保持することを特徴としている。

本発明によれば、メカニカルロック時の可動部の振動を防止するとともに、電力消費を抑えることができる。

本実施形態のカメラの構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態の手ブレ補正機構の正面斜視図、ロック解除時の正面図、ロック時の正面図である。 ロック解除時およびロック時の補正レンズの可動範囲を模式的に示す図である。 手ブレによるカメラの動きとＸ、Ｙ軸の関係を模式的に示す斜視図である。 カメラ本体、補正レンズ、およびＸ、Ｙ軸の関係を示す正面図である。 レンズＣＰＵにおいて実行される手ブレ補正制御のブロック図である。 カメラＣＰＵで実行されるメインプログラムのフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行されるメインプログラムのフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行されるロック初期化動作のフローチャートである。 第１実施形態においてレンズＣＰＵで実行される１ｍＳタイマ割り込み処理のフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行される中心駆動処理のフローチャートである。 レンズＣＰＵで実行される微小駆動処理のフローチャートである。 補正レンズがロック時可動範囲内で、重力により偏倚した４つの状態を示す模式図である。 レンズＣＰＵで実行される現在位置保持駆動処理のフローチャートである。 手ブレ補正駆動処理のフローチャートである。 第２実施形態においてレンズＣＰＵで実行される１ｍＳタイマ割り込み処理のフローチャートである。 第２実施形態のｃｏｓ駆動ロック解除処理（漸次駆動ロック解除処理）における補正レンズの位置移動とロック解除のタイミングを示すグラフである。 ｃｏｓ駆動ロック解除処理（漸次駆動ロック解除処理）のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態である手ブレ補正機構が搭載されたカメラの構成を示すブロック図である。なお、本図においては、発明に係る構成のみが模式的に描かれる。

本実施形態においてカメラ１０は、例えばカメラ本体１１に鏡筒１２を着脱可能なデジタル一眼レフカメラである。また本実施形態では、鏡筒１２内に手ブレ補正機構１３が設けられる。すなわち、ブレ補正用の補正レンズ１４を備えた手ブレ補正機構１３は、撮像レンズ１５Ａ、１５Ｂの間に配置される。撮像レンズ１５Ａから入射した光は、光軸Ｌに沿って補正レンズ１４、撮像レンズ１５Ｂを介してカメラ本体１１内の撮像素子１６へと導かれ結像する。

カメラ本体１１および鏡筒１２内にはそれぞれカメラＣＰＵ１７、レンズＣＰＵ１８が設けられる。カメラＣＰＵ１７には、メインスイッチ１９、測光スイッチ２０、レリーズスイッチ２１が接続されており、電源ラインおよびグランドとともに、レンズマウント（図示せず）の複数の電極を通して、レンズＣＰＵ１８に接続される。なお、カメラＣＰＵ１７は、カメラ全体の様々な制御を行うもので、この他にも様々なデバイスに接続されている。

鏡筒１２には、手ブレ補正制御のオン／オフを設定する手ブレ補正スイッチ２２が設けられ、レンズＣＰＵ１８に接続される。また、鏡筒１２内に、光軸Ｌに垂直なカメラの横軸、縦軸に沿ったＹ、Ｘ軸周りの回転角速度を検出する角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙが設けられ、各角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙで検出された信号は、レンズＣＰＵ１８へ入力される。手ブレ補正制御がオンのとき、レンズＣＰＵ１８は角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙで検出された各軸周りの角速度、および焦点距離などのレンズ情報に基づき、手ブレを相殺するために補正レンズ１４が移動すべきＸ、Ｙ軸方向の目標位置を算出する。

補正レンズ１４は、例えば補正レンズ１４を保持する可動部に設けられるコイル（図示せず）と鏡筒１２に固定された固定部に設けられるヨークとの間の電磁相互作用により駆動され、コイルへの電流供給はＸ方向駆動制御部２４ＸおよびＹ方向駆動制御部２４Ｙによって制御される。補正レンズ１４を保持する可動部には、例えばホール素子などを用いた位置センサ２５Ｘ、２５Ｙが設けられ、補正レンズ１４の位置が検出され、レンズＣＰＵ１８へとフィードバックされる。すなわち、レンズＣＰＵ１８は、角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙの信号に基づき算出された補正レンズ１４の目標位置と位置センサ２５Ｘ、２５Ｙから得られた現補正レンズ１４の位置とからコイルへの電流供給量を算出し、Ｘ方向駆動制御部２４ＸおよびＹ方向駆動制御部２４Ｙへと出力する。

手ブレ補正機構１３には、後述するメカニカルなロック機構２６が併設されるとともに、ロック状態を検出するためのロック検知センサ２６Ｓが設けられる。ロック機構２６は補正レンズ１４の中心を光軸Ｌ上に維持するための機構であり、レンズＣＰＵ１８からの指令に基づきロック環制御部２７によって制御され、現ロック状態はロック検知センサ２６Ｓによりその状態がレンズＣＰＵ１８に通知される。

なお、レンズＣＰＵ１８の通信ポートと、カメラＣＰＵ１７の通信ポートは、前述したようにレンズマウントの電極を通して接続され、両者の間では後述するようにデータ通信が行われる。

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、本実施形態の手ブレ補正機構１３の外観図であり、図２（ａ）が正面斜視図、図２（ｂ）がロック解除時の正面図、図２（ｃ）がロック時の正面図である。

図示されるように、補正レンズ１４は円環フレームを備える可動部２８によってその略中央に保持される。可動部２８の円環フレームの外周部には、径方向外側に延出する例えば４つの突起２８Ｐが外周に沿って略等間隔で設けられる。可動部２８の円環フレームの周囲には、それを取り囲むように環状のロック環３０が配置され、ロック環３０と円環フレームの間には環状クリアランス２９が設けられる。

ロック環３０の内径は、可動部２８の各突起２８Ｐが公差を除きロック環３０の内周に当接する寸法であり、その内周縁には、突起２８Ｐに対応する数の凹部３０Ｐが内周に沿って略等間隔で形成される。後述するように、凹部３０Ｐは、突起２８Ｐと協働して手ブレ補正における補正レンズ１４の可動範囲を規定する。

ロック環３０は、概ね円筒外観を呈するケーシング３１内に収容され、ケーシング（固定部）３１内において光軸周りに回動可能である。ロック環３０の回動は、例えばロック環３０の外周部に設けられたラック・アンド・ピニオン機構により行われる。すなわちロック環３０の外周部にはラック部３０Ｒが設けられるとともにケーシング３１側に設けられたピニオン３２に噛合され、ピニオン３２は、ケーシング３１内に固定されたステッピングモータ（図示せず）により駆動される。

またロック環３０の外周部には、ロック環３０の回動位置からロック状態を検知するための切り欠き３０Ａ、３０Ｂが設けられ、ケーシング３１には、切り欠き３０Ａ、３０Ｂと協働するフォトインタラプタ（ロック検知センサ）２６Ｓが設けられる。すなわち、ロック解除時には図２（ｂ）に示されるように切り欠き３０Ａを通してフォトインタラプタ２６Ｓにおいて光が検知され、ロック時には図２（ｃ）に示されるように切り欠き３０Ｂを通して光が検知される。

また、可動部２８には、環状フレームから径方向外側に延出する平板部２８Ａが複数設けられ、可動部２８を駆動するためのコイル等が搭載される。平板部２８Ａは、ケーシング３１内において、その前後をベアリング（図示せず）を介して支持され、光軸方向への移動が規制される。

次に図２および図３を参照して、本実施形態における補正レンズ１４の可動範囲について説明する。なお図３（ａ）、図３（ｂ）は、ロック解除時およびロック時の補正レンズ１４の可動範囲を模式的に示す図である。

図２（ｂ）のロック解除時、ロック環３０は、可動部２８の各突起２８Ｐが各々凹部３０Ｐに位置するように配置される。このとき可動部２８の動きは、突起２８Ｐが凹部３０Ｐの側壁に当接することで規制され、補正レンズ１４の可動範囲は、図３（ａ）において網掛けされる矩形領域（ロック解除時可動範囲）３３となる。一方、図２（ｃ）のロック時には、ロック環３０が図２（ｂ）の位置から右回りに回動され、各突起２８Ｐは、ロック環３０の円弧状の内周面に当接される。これにより、可動部２８の上下左右への運動は規制され、補正レンズ１４の中心が光軸Ｌに一致するように固定される。

しかし、突起２８Ｐとロック環３０の円弧状内周面との間には公差が存在するため、ロック時においても、補正レンズ１４は実際には図３（ｂ）に示されるように、光軸Ｌを中心とする円形網掛け領域（ロック時可動範囲）３４内において移動可能である。

図４〜図６を参照して、本実施形態の手ブレ補正処理についてより詳細に説明する。図４は、手ブレによるカメラの動きとＸ、Ｙ軸の関係を模式的に示す斜視図であり、図５は、カメラ本体１１、補正レンズ１４、Ｘ、Ｙ軸の関係を示す正面図である。

図４に示されるように、カメラでの撮影においては、垂直軸（Ｙ軸）周りの回転（ヨー）により横方向（Ｘ軸方向）へ移動する像ブレが発生し、水平軸周りの回転（ピッチ）により縦方向（Ｙ軸方向）へ移動する像ブレが発生する。したがって、Ｙ軸周りの回転運動を検出することでＸ軸方向の像ブレを相殺するための補正レンズ１４のＸ軸方向へのシフト量が決定し、Ｘ軸周りの回転運動を検出することでＹ軸方向の像ブレを相殺するための補正レンズ１４のＹ軸方向へのシフト量が決定する。

図６は、レンズＣＰＵ１８において実行される手ブレ補正制御のブロック図であり、補正処理は例えば所定時間（例えば１ｍＳ）間隔の割り込み処理として実行される。

角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙの各ジャイロで得られたＹ軸周り、Ｘ軸周りのアナログ角速度信号は、レンズＣＰＵ１８のＡ／Ｄポート（Ａ／Ｄ１、Ａ／Ｄ２）に入力され、Ａ／Ｄ演算部３５Ｘ、３５Ｙにおいてデジタル信号に変換される。Ｙ軸、Ｘ軸周りの角速度は、角度演算部３６Ｘ、３６Ｙにおいて積分され、Ｙ軸、Ｘ軸周りの回転角度（ヨー角θ_Ｙ、ピッチ角θ_Ｘ）が算出される。レンズ駆動位置計算部３７Ｘ、３７Ｙでは、ヨー角、ピッチ角、およびメモリに保存された焦点距離ｆなどのレンズ情報３８に基づいて、像ブレを相殺するためのＸ方向、Ｙ方向における補正レンズ１４の駆動位置が算出される。

ポート４から入力される手ブレ補正スイッチ２２がオン状態の時には、制御部３９はレンズ駆動位置計算部３７Ｘ、３７Ｙにおいて算出されたＸ軸方向への駆動位置Ｘ、Ｙ軸方向への駆動位置Ｙを補正レンズ１４の目標位置とし、駆動位置Ｘ、駆動位置Ｙと補正レンズ１４の現在位置Ｘ、現在位置Ｙの偏差を算出し、これらに対して例えばＰＩＤ演算などの処理を自動制御演算部４０Ｘ、４０Ｙにおいて施す。自動制御演算部４０Ｘ、４０Ｙからの出力は、ポート１、ポート２を通してＸ方向駆動制御部２４Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｙへ出力され、手ブレ補正機構１３に設けられたＸ方向コイル４１Ｘ、Ｙ方向コイル４１Ｙへ供給される電流が制御される。

可動部２８の位置、すなわち補正レンズ１４の現在のＸ軸、Ｙ軸方向の位置は、ホールセンサ（位置センサ）２５Ｘ、２５Ｙからの信号に基づきＸ方向駆動制御部２４Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｙにおいて算出され、現在のＸ位置信号、Ｙ位置信号としてＡ／Ｄポート（Ａ／Ｄ３、Ａ／Ｄ４）を通してレンズＣＰＵ１８に入力され、Ａ／Ｄ演算部４３Ｘ、４３Ｙにおいてデジタル信号としての現在位置Ｘ、現在位置Ｙへ変換され、前述したようにフィードバックされる。これにより、手ブレ補正スイッチ２２がオンされているときには、角速度センサ２３Ｘ、２３Ｙの出力に基づいて補正レンズ１４の目標とする駆動位置が算出され、この目標値に基づき補正レンズ１４がＸ軸、Ｙ軸方向に駆動される。

なお、レンズＣＰＵ１８は、手ブレ補正スイッチ２２のオン／オフ状態に基づいて、ポート３に接続されたロック環制御部（ドライバ）２７を通してステッピングモータなどのロックモータ４４を駆動しロック環３０を回動させる。すなわち、その位置をロック解除位置（図２（ｂ））とロック位置（図２（ｃ））の間で切り替える。ロック環３０がロック解除位置、ロック位置に達したかは、フォトインタラプタ（ロック検知センサ）２６Ｓによって検出される。

次に図１、図６、図７、図８を参照して、カメラＣＰＵ１７およびレンズＣＰＵ１８で実行されるメインフローについて説明する。図７、図８のフローは、カメラ本体１１に設けられたメインスイッチ１９がオンされると開始される。なお、ここでは鏡筒１２がカメラ本体１１に装着されていることを前提としている。

図７は、カメラＣＰＵ１７側のフローチャートであり、ステップＳ１００ではレリーズスイッチ２１がオンされているか否かが判定される。レリーズスイッチ２１がオンされている場合には、処理はステップＳ１２０へジャンプし、オンされていない場合には、ステップＳ１０２においてレンズＣＰＵ１８との通信を開始し、レンズＣＰＵ１８に対してロック初期化処理を要求する。

ステップＳ１０４では、測光スイッチ２０がオンされているか否か判定され、この処理は測光スイッチ２０がオンされるまで繰り返される。測光スイッチ２０がオンされていると判定されると、ステップＳ１０６において、レンズＣＰＵ１８との通信を開始し、スルー画像の表示が行われることをレンズＣＰＵ１８に通知する。

ステップＳ１０８〜Ｓ１１６では、スルー画像の撮影および表示が行われる。すなわち、ステップＳ１０８ではＡＥ処理、ステップＳ１１０ではＡＦ処理が行われ、ステップＳ１１２ではステップＳ１１０で設定されたフォーカス位置、ステップＳ１０８で決定された露出の下、撮像素子（ＣＣＤ）１６における電荷蓄積が開始される。そしてステップＳ１１４では撮像素子（ＣＣＤ）１６に蓄積された画素信号の例えばフィールド読出しが行われ、画像信号として出力される。ステップＳ１１６では、出力された画像信号がモニタ（図示せず）は出力されスルー画像が表示される。

次にステップＳ１１８では、レリーズスイッチ２１がオンされているか否かが判定される。レリーズスイッチ２１がオンされていない場合、処理はステップＳ１３０へジャンプし、レリーズスイッチ２１がオンされている場合には、ステップＳ１２０においてレンズＣＰＵ１８との通信を開始し、レリーズ処理を実行することをレンズＣＰＵ１８に通知する。そしてステップＳ１２２〜Ｓ１２８において、静止画の撮影が実行される。すなわち、ステップＳ１２２ではステップＳ１１０で設定されたフォーカス位置、ステップＳ１０８で決定された露出の下、撮像素子（ＣＣＤ）１６における電荷蓄積が開始され、ステップＳ１２４において撮像素子（ＣＣＤ）１６に蓄積された電荷の例えば全画素読出しが行われる。ステップＳ１２６では、出力された画像信号がステップＳ１２６において不揮発性の映像メモリ（図示せず）に保存され、ステップＳ１２８においてその画像がモニタ（図示せず）に表示される。

次にステップＳ１３０では、測光スイッチ２０がオンされているか否かが判定される。測光スイッチ２０がオンされていると判定されれば処理はステップＳ１０６へ戻り、オンされていないと判定されるとステップＳ１０２に戻り同様の処理が繰り返される。なお以上の処理はカメラ本体１１のメインスイッチ１９がオフされるまで、あるいはカメラがスリープモードへ移行するまで繰り返される。

図８は、レンズＣＰＵ１８側のフローチャートである。ステップＳ２００、Ｓ２０２ではステータスレジスタの初期化が行われる。ここでは、ステップＳ２００において手ブレ補正制御の状態（手ブレ補正ステータス）を示すフラグＳＲが初期化され、ステップＳ２０２においてレリーズの状態（レリーズステータス）を示すフラグＲＬＳが初期化される。すなわち、ＳＲ＝ＲＬＳ＝０に設定される。フラグＳＲは３つの状態を取り、ＳＲ＝０はロック環３０によりロックするための処理（初期動作）が実行されたことを示し、ＳＲ＝１は手ブレ補正がオフ状態であること、ＳＲ＝２は手ブレ補正がオン状態であることを示す。また、フラグＲＬＳは２つの状態を取り、ＲＬＳ＝０はスルー画像が表示されている状態を示し、ＲＬＳ＝１はレリーズ動作中であることを示す。

フラグＳＲ、ＲＬＳの初期化が完了すると、ステップＳ２０４では、カメラＣＰＵ１７から通信要求があったか否かが判定され、この判定はカメラＣＰＵ１７から通信要求があるまで繰り返される。レンズＣＰＵ１８においてカメラＣＰＵ１７から通信要求が検出されると、ステップＳ２０６、Ｓ２０８、Ｓ２１０において、カメラＣＰＵ１７からの通信がロック初期化要求（ロック環３０によるロック作動要求）か、カメラ本体１１においてスルー画像の表示を行うことを通知するものなのか、カメラ本体１１においてレリーズ動作を行うことを通知するものなのかがそれぞれ判定される。

ロック初期化要求の場合には、ステップＳ２１２において図９のフローチャートで示されるロック初期化動作が実行される。図９に示されるように、ロック初期化動作では、まずステップＳ３００において補正レンズ１４を光軸に一致させる中心駆動処理が実行される。すなわち、図１１のフローチャートに示されるように、中心駆動処理では、ステップＳ５００において、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙ（図６）の出力に基づき補正レンズ１４の現在の位置情報を検出し、ステップＳ５０２において制御部３９における補正レンズ１４の目標位置である駆動位置（Ｘ，Ｙ）を光軸および可動範囲３３、３４（図３参照）の中心に対応する（０，０）に設定する。その後ステップＳ５０４、Ｓ５０６において、自動制御のための演算を、現在位置および目標位置に基づき行い、その演算結果に基づき手ブレ補正機構１３を駆動して、補正レンズ１４を中心位置（０，０）へと移動する。

次にステップＳ３０２において、ロックモータ４４を駆動し、ロック環３０をロック位置にまで回動する。そしてステップＳ３０４では、電磁アクチュエータを構成するコイル４１Ｘ、４１Ｙへの電力供給を停止し、補正レンズ１４の駆動を停止する。その後ステップＳ３０６において手ブレ補正ステータスを示すフラグＳＲが、ロック初期動作が実行されたことを示す「０」に設定され（ＳＲ＝０）、本ロック初期化動作は終了する。

一方ステップＳ２０８において、カメラＣＰＵ１７からの通信がスルー画像の表示を通知するものであると判定された場合には、ステップＳ２１４において、レリーズステータスを示すフラグＲＬＳが、スルー画像表示中であることを示す「０」に設定される（ＲＬＳ＝０）。またステップＳ２１０において、カメラＣＰＵ１７からの通信が、レリーズ動作を行うことを通知するものであると判定された場合には、ステップＳ２１６においてレリーズステータスを示すフラグＲＬＳが、レリーズ動作中であることを示す「１」に設定される（ＲＬＳ＝１）。なおレンズＣＰＵ１８の電源がオンである間、ステップＳ２０４〜Ｓ２１０の処理が繰り返される。

またレンズＣＰＵ１８では、１ｍｓの周期で図１０のフローチャートに示されるタイマ割り込みが発生する。以下図２、図６、図１０、図１１を参照して、本実施形態の１ｍｓタイマ割り込み処理について説明する。

１ｍｓタイマ割り込み処理では、まずステップＳ４００において、フラグＲＬＳ＝１であるか否か、すなわち現ステータスがレリーズ動作中であるか否かが判定される。ＲＬＳ≠１、すなわちレリーズ動作中でなければ、ステップＳ４０２において、手ブレ補正スイッチ２２のオン／オフ状態が検知され、同スイッチがオン状態であるか否かが判定される。

手ブレ補正スイッチ２２がオフ状態であれば、ステップＳ４０４において、フラグＳＲ＝１、あるいはＳＲ＝０であるか否か、すなわち現ステータスが、手ブレ補正オフの状態、あるいはロック初期化動作済みの状態であるか否かが判定される。ＳＲ≠１かつＳＲ≠０のとき、すなわち現ステータスが手ブレ補正オフ状態を示さず、かつロックの初期化処理もされていないときには、ステップＳ４０６において、図１１のフローチャートに示される中心駆動処理を実行し、ステップＳ４０８においてロックモータ４４を駆動してロック環３０（図２）をロック位置まで回動し確実にロック状態とする。これは、例えば前回カメラを使用した際に、手ブレ補正スイッチ２２をオンのまま電源をオフにし、ステータスがＳＲ＝２に維持されている場合に対応する。すなわち、現在手ブレ補正がオフされているにも係らず補正レンズ１４はロックされていないので、本処理において補正レンズ１４をロックする。

ステップＳ４１０では、手ブレ補正ステータスを示すフラグＳＲを手ブレ補正がオフであることを示す「１」に設定する（ＳＲ＝１）。そして、ステップＳ４１２において、手ブレ補正機構１３（図６）のコイルへの電力供給を停止して手ブレ補正の駆動をオフし、現在のタイマ割り込み処理を終了する。一方、ステップＳ４０４においてＳＲ＝１またはＳＲ＝０であるとき、本タイマ割り込み処理は直ちに終了する。

一方、ステップＳ４０２において、手ブレ補正スイッチ２２がオン状態であると判定されると、ステップＳ４１４において、手ブレ補正ステータスを示すフラグＳＲ＝２であるか否かが判定される。ＳＲ＝２の場合、手ブレ補正が既に実行されていることを示すので、処理はステップＳ４２２へとジャンプし、手ブレ補正駆動処理を継続して本タイマ割り込み処理を終了する。またＳＲ≠２のときには、手ブレ補正処理がオフ状態にありロック環３０がロック状態にあるので、ステップＳ４１６において補正レンズ１４の微小駆動処理（後述）を行いステップＳ４１８でロック環３０を回動してロック解除状態とする。そしてステップＳ４２０において手ブレ補正ステータスのフラグＳＲを「２」（手ブレ補正オン）に設定した後、ステップＳ４２２において手ブレ補正処理を開始して本タイマ割り込み処理を終了する。

また、ステップＳ４００においてレリーズステータスのフラグＲＬＳ＝１のとき、すなわちレリーズ動作中と判定された場合には、ステップＳ４２４において手ブレ補正ステータスのフラグＳＲ＝１であるか否かが判定される。ＳＲ＝１、すなわち手ブレ補正がオフ状態であると判定された場合には、ステップＳ４２６へ進み、後述する現在位置保持駆動処理を行い本タイマ割り込み処理は終了する。一方、ＳＲ≠１、すなわち手ブレ補正ステータスがオン状態であると判定されると、ステップＳ４２２において手ブレ補正駆動処理が継続され、本タイマ割り込み処理は終了する。

次に図２、図３、図６、図１２を参照してステップＳ４１６（図１０）の微小駆動処理について説明する。なお図１２は、ステップＳ４１６の微小駆動処理のフローチャートである。

ロック環３０がロック位置にあるとき（図３（ａ））、可動部２８の環状フレームに設けられた４つの突起２８Ｐは、ロック環３０の弧状内周面に当接するが、両者の間には公差があるため、補正レンズ１４は、図３に示されるロック時可動範囲３４内で移動可能である。したがって、手ブレ補正がオフされている状態では、補正レンズ１４が重力方向に落ち、突起２８Ｐがロック環３０に接触している。そのためロックを解除する際、突起２８Ｐの接触による摩擦抵抗を無くすには、ロック初期化動作と同様に可動部２８の突起２８Ｐをロック環３０から離接させる必要がある。しかしロック初期化動作処理のときと同様に中心駆動処理（図１１）を行い、補正レンズ１４を可動領域３３、３４の中央にまで移動すると移動時間が長くなり、ロック解除に掛かる時間が長くなる。

そのため本実施形態では、図１１の中心駆動処理に代え、ステップＳ４１６において補正レンズ１４（可動部２８）の微小駆動処理を行う。微小駆動処理では、まずステップＳ６００において、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙの出力に基づき補正レンズ１４の現在位置Ｘ、Ｙが取得される。ステップＳ６０２では、制御部３９において補正レンズ１４の駆動位置Ｘ、Ｙが次式で算出され目標位置として設定される。
駆動位置Ｘ＝現在位置Ｘ×（１−α）
駆動位置Ｙ＝現在位置Ｙ×（１―β）

なお、α、βは、１未満の値であればよいが、例えば０．５以下の値であり、０．０５〜０．２程度あることが好ましい。すなわち、現在位置Ｘ、ＹからのＸ軸、Ｙ軸方向への微小駆動量ΔＸ、ΔＹは、それぞれΔＸ＝−（現在位置Ｘ×α）、ΔＹ＝−（現在位置Ｙ×β）である。本実施形態では例えばα＝β＝０．１である。すなわち、本実施形態の微小駆動処理では、可動領域３３、３４の中心（すなわち光軸）を座標原点とし、補正レンズ１４の位置をそのレンズ中心として、補正レンズ１４を現在の位置座標Ｘ、Ｙの１０％の距離、−Ｘ、−Ｙ軸方向に移動する。これは重力方向に落ちた補正レンズ１４を中心に向けて、偏倚量の１０％ほど微小移動することに対応する。

ステップＳ６０４では、設定された駆動位置Ｘ、Ｙに基づいて自動制御計算が行われ、ステップＳ６０６において可動部２８が駆動されて補正レンズ１４が駆動位置Ｘ、Ｙへと移動され、本微小駆動処理は終了する。

なお、図１３（ａ）〜（ｄ）に示すように、補正レンズ１４が重力により偏倚する方向は、カメラの傾けられた方向に応じて様々に変化する。しかし、上述した駆動位置Ｘ、Ｙを求める式を用いれば、重力の方向に係わりなく何れの場合にも同一の簡略な式で対応ができる。なお図１３において点Ｐは偏倚された補正レンズ１４の中心位置を示し、各場合における現在位置Ｘ、Ｙに対応する。

次に図１４を参照して図１０のステップＳ４２６で実行される現在位置保持駆動処理について説明する。現在位置保持駆動処理は、手ブレ補正がオフ状態でレリーズ動作が開始されたときに実行される処理である。手ブレ補正をオフにした状態でのレリーズは、通常三脚を用いた撮影など、安定した状態での撮影が前提となり、補正レンズ１４もロックされた状態にある。しかし、前述したようにロック状態においても補正レンズ１４はロック時可動領域３４内で移動できるので、例えばレリーズ動作による振動により補正レンズ１４が動き、解像度の低い画像が撮影されることがある。

このため本実施形態では、手ブレ補正がオフ状態でレリーズ動作が行われるとき、補正レンズ１４の位置を、手ブレ補正機構を用いて現在の位置に電磁的にロックして撮影を行う。すなわちステップＳ７００では、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙの信号に基づき補正レンズ１４の現在位置Ｘ、Ｙを取得し、ステップＳ７０２において制御部３９で設定される駆動位置Ｘ、Ｙを現在位置Ｘ、Ｙに設定する。ステップＳ７０４では、設定された駆動位置Ｘ、Ｙに基づき自動制御計算がなされ、ステップＳ７０６ではそれに基づき手ブレ補正機構１３が駆動される。すなわち、補正レンズ１４が現在の位置に電磁的にロックされる。

次に、図１、図６、図１５を参照して図１０のステップＳ４２２において実行される手ブレ補正駆動処理について説明する。

手ブレ補正駆動処理では、まずステップＳ８００において、角速度センサ（ジャイロ）２３Ｘ、２３ＹからＹ軸、Ｘ軸周りの角速度信号を取得し、ステップＳ８０２においてＹ軸、Ｘ軸周りの回転角を計算する（角度演算部３６Ｘ、３６Ｙ）。ステップＳ８０４では、ステップＳ８０２において計算された回転角とレンズの焦点距離ｆなどから駆動位置Ｘ、Ｙを計算する（レンズ駆動位置計算部３７Ｘ、３７Ｙ；制御部３９）。ステップＳ８０６では、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙの信号に基づき補正レンズ１４の現在位置を取得し（Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｘ、２４Ｙ）、ステップＳ８０８の自動制御計算において、駆動位置Ｘ、Ｙとフィードバックされる現在位置の偏差から操作量を計算する（自動制御演算部４０Ｘ、４０Ｙ）。操作量に基づきＸ、Ｙ方向コイル４１Ｘ、４１Ｙに電力を供給し手ブレ補正機構１３を駆動する（Ｘ、Ｙ方向駆動制御部２４Ｘ、２４Ｙ）。

以上のように、第１実施形態の構成では、可動部が弾性体のような弾性支持部材によって固定部に支持されていないので、手ブレ補正がより効率的に駆動できる。一方、このような構成では、可動部が弾性支持部材によって全く支持されていないため手ブレ補正がオフ状態では、補正レンズを含む可動部の自重が全て接触部（突起）を介してロック機構（ロック環）に接触し、ロック解除時の障害となる。しかし、第１実施形態では、メカニカルロック機構の解除時にも、微小駆動処理により可動部がロック機構（ロック環）から離接されるのでロック解除時に余分な摩擦力が掛かることがなく容易にロックの解除を行うことができる。また、本実施形態では、微小駆動処理により補正レンズを僅かにしか動かさないので、ロック機構（ロック環）の回動を開始するまでの時間を短縮でき、迅速なロック解除が可能となる。

また本実施形態では、簡略な１つの式により、微小移動量が算出でき、場合分けや重力センサを用いることなく、従来の手ブレ補正機構の構成のみを用いて、補正レンズの微小駆動を行うことができる。また、本実施形態は、特に可動部の自重によるロック環（ロック部材）との間の摩擦が大きい場合に有効である。

また、本実施形態では、手ブレ補正がオフされ、可動部がメカニカルにロックされた状態においてレリーズ操作される場合に、手ブレ補正機構を用いて可動部をその位置に電磁的にロックするため、補正レンズがメカニカルなロック機構の公差に起因する可動範囲内でレリーズ動作などの振動で動いてしまうことを防止でき、撮影画像の解像度の劣化を防止できる。また、この電磁的なロックはレリーズ動作時のみ行われるので、不要な電力消費を抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図１６〜図１８を参照して説明する。第２実施形態が第１実施形態から異なる点は、図１０のステップＳ４１６、Ｓ４１８における微小駆動処理に係わる処理を、ｃｏｓ駆動ロック解除処理に置き換えた点であり、その他の構成は第１実施形態と同様である。したがって、以下の説明では同様の構成については同じ参照番号を用い、その説明を省略する。

図１６は、第１実施形態の図１０に対応するもので、レンズＣＰＵ１８において実行される第２実施形態の１ｍＳタイマ割り込み処理のフローチャートである。

図１６のフローチャートにおいて、ステップＳ９００〜Ｓ９１４、ステップＳ９２０〜Ｓ９２６は、図１０のステップＳ４００〜Ｓ４１４、ステップＳ４２０〜Ｓ４２６に対応しその処理内容も同様である。一方、第２実施形態のステップＳ９１６は、図１０のステップＳ４１６、Ｓ４１８の処理を、ｃｏｓ駆動ロック解除処理（漸次駆動ロック解除処理）に置き換えたものである。すなわち、第１実施形態では、ロック解除処理において、重力方向に落ちた補正レンズ１４を中心に向けて、偏倚量の１０％ほど微小移動した。しかし第２実施形態では、ステップＳ４０６の中心駆動と同様に、補正レンズ１４の中心を可動領域３３、３４の中心（光軸）まで後述するｃｏｓ駆動にしたがって移動する。

図１７を参照して第２実施形態のｃｏｓ駆動ロック解除処理における補正レンズ１４の中心位置への移動方法を説明する。

図１７は、ステップＳ４０６やステップＳ９０６の中心駆動処理を行うときの補正レンズ１４（可動部２８）の位置変化と、ロック環３０のロック位置／ロック解除位置の間の切替えのタイミングを示すグラフである。曲線Ｌ１は、中心駆動処理における補正レンズ１４（可動部２８）の位置の時間変化を示し、曲線Ｌ２はｃｏｓ駆動ロック解除処理における補正レンズ１４（可動部２８）の位置の時間変化を示す。また曲線Ｒ１は中心駆動処理を実行したときに、ロック環３０がロック位置からロック解除位置へ移動される様子を示し、曲線Ｒ２はｃｏｓ駆動ロック解除処理においてロック環３０がロック位置からロック解除位置へと移動される様子を示す。

中心駆動処理では、補正レンズ１４の移動制御の目標値である駆動位置Ｘ、Ｙに可動範囲の中心位置（光軸）である原点（０，０）を設定し、ＰＩＤなどの自動制御演算を通して補正レンズ１４を中心位置まで移動している。このとき、補正レンズ１４は、曲線Ｌ１に示されるように、振動しながら中心位置へ収束する。また、ロック環３０のロック解除動作は、補正レンズ１４を中心位置へ移動してから行われ、ロック解除に掛かる時間はＴ１となる。

一方、ｃｏｓ駆動ロック解除処理では、目標値である駆動位置Ｘ、Ｙを漸次中心位置へと近づけ、補正レンズ１４の位置も駆動位置Ｘ、Ｙに追随して中心位置へと移動される。本実施形態では、正弦波形の半周期である山から谷、または谷から山の区間（ピークピーク区間）に沿って補正レンズ１４が中心位置へと移動するように制御される。このとき、ロック環３０のロック解除動作は例えば、ｃｏｓ駆動における０°〜９０°の位相で（当初位置から中心までの距離の半分に達する前に）開始され、補正レンズ１４の中心位置への移動が完了する以前にロック解除位置へと移動される。すなわち、ロック解除に掛かる時間Ｔ２は、補正レンズ１４が中心位置まで移動されるまでの時間に等しくなる。なお、中心駆動処理、ｃｏｓ駆動ロック解除処理において、補正レンズ１４が中心位置まで移動するのに掛かる時間は略等しい。

すなわち、中心駆動処理では、補正レンズ１４の位置が中心位置に達するまでの間に振動するため、可動部２８の突起２８Ｐがロック環３０に接触する可能性があり、ロック解除動作は、中心駆動が終了してから行われるが、ｃｏｓ駆動ロック解除処理（漸次駆動ロック解除処理）では、補正レンズ１４の位置が漸次中心位置へと近づくので、補正レンズ１４が一定距離まで中心に近づけば可動部２８の突起２８Ｐがロック環３０に接触することはない。そのため、補正レンズ１４の移動中にロック解除動作を開始することができ、ロック解除に掛かる時間を短縮できる。

図１８は、本実施形態におけるｃｏｓ駆動ロック解除処理（図１６、ステップＳ９１６）のフローチャートである。ｃｏｓ駆動ロック解除処理では、まずステップＳ１０００において位相θが０に初期設定される。ステップＳ１００２では、ホールセンサ２５Ｘ、２５Ｙを用いて補正レンズ１４の現在位置Ｘ、Ｙが取得される。ステップＳ１００４では、現在位置（当初位置）Ｘ、Ｙおよび位相θに基づいて駆動位置Ｘ、Ｙの値が求められる。すなわち、駆動位置Ｘ、Ｙの値は、次式で算出される。
駆動位置Ｘ＝現在位置Ｘ×（ｃｏｓθ＋１）／２
駆動位置Ｙ＝現在位置Ｙ×（ｃｏｓθ＋１）／２

ステップＳ１００６では現駆動位置Ｘ、Ｙに基づき自動制御計算が行われ、ステップＳ１００８において補正レンズ１４が算出された駆動位置Ｘ、Ｙへと移動される。ステップＳ１０１０では位相θの値をθ＋Δθに更新する。なお、ここでθはロック解除時間Ｔ２を半周期とする位相角であり、増分Δθは例えば１であるが、Δθの値は１以上の値でも、１以下の正の値であってもよい。

次にステップＳ１０１２において、θの値が所定値に達したか、例えばθ＝９０°であるか否かが判定される。所定値（９０°）は、ロック環３０のロック解除動作を開始するタイミングを指定するもので、θ＝所定値（９０°）のときにはステップＳ１０１６においてロック解除動作を開始し、それ以外の場合にはステップＳ１０１４においてθ＞１８０°であるか否か、すなわち移動が終了したか否かが判定される。

θが１８０°以下、すなわち中央位置への移動が終了していない場合には、ステップＳ１００４に戻り、ステップＳ１０１０で更新されたθの値と当初位置Ｘ、Ｙに基づき新たな駆動位置Ｘ、Ｙの値が計算され、同様の処理が繰り返される。一方、ステップＳ１０１４においてθ＞１８０°であると判定されると本処理は終了する。

なお本実施形態では、正弦波形に沿って駆動位置Ｘ、Ｙを移動したが、当初位置（現在位置）から中心位置に向けて距離が時間の単調減少関数になるように、すなわち中心までの距離が常に前の距離よりも短くなるように移動されればよい。特に後半において緩やかに減速して中心位置に達することが好ましく、また前半に緩やかに加速されることが好ましい。例えば後半において移動速度は時間とともに低減される。

以上のように、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお第２実施形態では第１実施形態よりもロック解除期間が僅かに長くなるが、補正レンズが中央位置まで滑らかに移動するため、ロック解除時にスルー画像に発生する不快な像ブレを防止できる。

本実施形態では、レンズシフト方式の手ブレ補正機構への適用を例に説明を行ったが、本発明はイメージ・センサ・シフト方式を採用する手ブレ補正機構にも適用できる。また本発明は、ミラーレスカメラやレンズ交換式ではないカメラ、また画像表示用モニタを備えずファインダのみを有するカメラにも適用できる。例えばファインダのみの構成では、ステップＳ１０８〜ステップＳ１１６の処理が行われず、ステップＳ１０６では例えば測光スイッチがオンされたことを通知する。また本実施形態では、デジタルカメラを例に説明を行ったが、本発明は銀塩カメラにも適用できる。

本実施形態では、ロック部材としてロック環を用いたが、可動部に設けた孔にロック部材としてのピンを挿入する構成など、他のロック機構にも適用できる。

１０ カメラ
１３ 手ブレ補正機構
１４ 補正レンズ
１６ 撮像素子
１７ カメラＣＰＵ
１８ レンズＣＰＵ
１９ メインスイッチ
２１ レリーズスイッチ
２２ 手ブレ補正スイッチ
２３Ｘ、２３Ｙ 角速度センサ
２４Ｘ、２４Ｙ 駆動制御部
２５Ｘ、２５Ｙ 位置センサ
２６ ロック機構
２６Ｓ ロック検知センサ
２８ 可動部
２８Ｐ 突起
３０ ロック環
３０Ａ、３０Ｂ 切り欠き
３０Ｐ 凹部
３０Ｒ ラック部
３２ ピニオン

Claims (4)

1. 補正レンズまたは撮像素子を保持する可動部を駆動して手ブレを相殺する手ブレ補正手段と、
   前記可動部の運動をロック時可動範囲内に規制するロック部材とを備え、
   前記ロック部材により前記可動部の運動がロックされた状態でレリーズ操作がなされたとき、前記手ブレ補正手段により前記可動部の位置を現位置に保持する
   ことを特徴とする手ブレ補正装置。
2. 前記可動部は環状フレーム部を備え、前記ロック部材は、前記環状フレーム部の周囲を取り囲むロック環であり、前記環状フレーム部の外周部には複数の突起部が設けられ、前記ロック環の円形内周部には前記複数の突起に対応する複数の凹部が設けられ、前記ロック環は、ロック位置、ロック解除位置の間で可動可能であり、前記ロック位置では前記突起が前記円形内周部に当接してその動きが規制され、前記ロック解除位置では前記突起が前記凹部内にそれぞれ配置され手ブレ補正のための動きが可能となることを特徴とする請求項１に記載の手ブレ補正装置。
3. 前記可動部の中心位置ヘ向けた移動が、前記可動部の制御目標位置を漸次前記中心位置に近づけることにより行われ、前記制御目標位置と前記中心位置の距離が単調減少することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の手ブレ補正装置。
4. 補正レンズを保持する可動部を駆動して手ブレを相殺する手ブレ補正手段と、
   前記可動部の運動をロック時可動範囲内に規制するロック部材とを備え、
   前記ロック部材により前記可動部の運動がロックされた状態でレリーズ操作がなされたとき、前記手ブレ補正手段により前記可動部の位置を現位置に保持する
   ことを特徴とする手ブレ補正機構を備える鏡筒。

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