JP7242455B2 - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を移動させることにより像振れを低減（補正）する撮像装置に関する。

上記のような撮像装置では、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等の電磁アクチュエータによって撮像素子を移動させるため、電磁アクチュエータから発生する磁気的なノイズの影響により撮像素子の出力を用いて生成される画像の画質が低下するおそれがある。

特許文献１には、被写体（画像）の明るさに応じて防振ユニットの制御を切り替える方法が開示されている。具体的には、被写体が暗いために撮像素子の出力を大きく増幅する場合にはノイズの発生を抑制できるアナログ制御を用い、被写体が明るい場合はデジタル制御を行う。

特開２０１１－２２１５１９号公報

しかしながら、防振ユニットのアナログ制御を行うことでノイズの発生は抑制できるものの、デジタル制御に比べて消費電力が大きくなる。

本発明は、画像のノイズを低減しつつ、高い防振性能が得られる撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、被写体像を撮像する撮像素子と、アクチュエータへの通電により撮像素子を移動させる防振動作を行う防振ユニットと、アクチュエータへの通電を制御する制御手段とを有する。制御手段は、アクチュエータに対する通電方式を第１の通電方式と該第１の通電方式よりもアクチュエータの応答の歪みが大きくリップル電流が小さい第２の通電方式とに切り替え可能である。撮像素子の電荷蓄積中に該撮像素子からの信号読出しを行わない第１の状態において第１の通電方式でアクチュエータへの通電を制御し、電荷蓄積後の撮像素子からの信号読出しを行う第２の状態において第２の通電方式でアクチュエータへの通電を制御することを特徴とする。

また、本発明の他の一側面としての制御方法は、被写体像を撮像する撮像素子をアクチュエータへの通電により移動させる防振動作を行う撮像装置に適用される。撮像装置は、アクチュエータに対する通電方式を第１の通電方式と該第１の通電方式よりもアクチュエータの応答の歪みが大きくリップル電流が小さい第２の通電方式とに切り替え可能である。制御方法は、撮像素子の電荷蓄積中に該撮像素子からの信号読出しを行わない第１の状態において第１の通電方式でアクチュエータへの通電を制御するステップと、電荷蓄積後の撮像素子からの信号読出しを行う第２の状態において２の通電方式でアクチュエータへの通電を制御するステップとを有することを特徴とする。

なお、撮像装置のコンピュータに上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、撮像装置の状態に応じて防振ユニットのアクチュエータに対する通電方式を切り替えることで、画像のノイズを低減しつつ、高い防振性能を得ることができる。

本発明の実施例である撮像装置の動作シーケンスを示す図。 実施例の撮像装置の断面図および電気的構成を示すブロック図。 実施例における防振ユニットの分解斜視図。 防振ユニットにおける磁束の発生と撮像素子への影響を説明する図。 防振ユニットのＰＷＭ方式での通電制御と画像の縞状ノイズとの関係を説明する図。 防振ユニットの駆動回路を説明する図。 複数の通電方式での電圧と電流の状態を説明する図。 正逆通電方式での波形の例と歪みを説明する図。 オンショート通電方式での波形の例と歪みを説明する図。 実施例の撮像装置のカメラ制御部が実行する処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図２（ａ）は本発明の実施例である撮像装置１の断面を示し、図２（ｂ）は撮像装置１の電気的構成を示す。図２（ａ）と図２（ｂ）において同じ構成要素には同符号を付している。

図２（ａ）において、撮像装置（以下、カメラという）１には、交換レンズユニット２が着脱（交換）可能に装着されている。交換レンズユニット２は、複数のレンズや絞りを含む撮像光学系３を有する。カメラ１は、シャッタ１６、撮像素子６、防振ユニット１４、振れセンサ１５、背面表示器９ａおよび電子ビューファインダ（ＥＶＦ）９ｂを有する。カメラ１に設けられたカメラ制御部（制御手段）５は、電気接点１１を介して交換レンズユニット２に設けられたレンズ制御部１２との通信を行ったり交換レンズユニット２に電源を供給したりする。

図２（ｂ）において、撮像素子６は、撮像光学系３により形成された被写体像を光電変換（撮像）する。撮像素子６の露光量は、カメラ制御部５によって制御されるシャッタ１６により制御される。画像処理部７は、撮像素子６から出力された信号に対してＡ／Ｄ変換やホワイトバランス調整、ガンマ補正および補間演算等の画像処理を行って画像（データ）を生成する。画像は、不揮発性メモリ８に記録されたり、背面表示器９ａやＥＶＦ９ｂに表示されたりする。画像処理部７、背面表示器９ａおよびＥＶＦ９ｂの動作はカメラ制御部５によって制御される。

またカメラ１において、振れセンサ１５は、ジャイロセンサ等により構成され、垂直／水平（ピッチ／ヨー）方向や撮像光学系３の光軸４回りでの手振れ等のカメラ振れを検出して振れ信号をカメラ制御部５に出力する。防振ユニット１４は、撮像素子６を光軸４に直交する方向に移動（シフト）可能および光軸４回りで回転可能に保持しており、後述する電磁アクチュエータとしてのＶＣＭによって撮像素子６をシフト駆動および回転駆動することで像振れを補正する防振動作を行う。カメラ制御部５は、振れセンサ１５からの振れ信号から取得したピッチ／ヨー方向の振れ量や回転振れ量に応じてＶＣＭの駆動を制御する。防振ユニット１４の詳細な構成と動作については後述する。

操作検出部１０は、シャッタボタンやモードダイヤル等の操作部材の操作を検出する。カメラ制御部５は、操作検出部１０からシャッタボタンの半押し操作により出力されるＳ１信号に応じてオートフォーカスや自動露出制御等の撮像準備動作を行い、シャッタボタンの全押し操作により出力されるＳ２信号に応じて撮像および記録動作を行う。また、カメラ制御部５は、操作検出部１０からモードダイヤルの操作により出力される信号に応じて、静止画撮像モード、動画撮像モードおよび防振モード等の撮像モードを設定する。

防振モードにおいて、カメラ制御部５は、防振ユニット１４を駆動して防振動作を行わせる際に、振れセンサ１５からの振れ信号を取得し、該振れ信号に基づいてＶＣＭに通電する。ＶＣＭに対する通電方式には、後述する第１の通電方式と第２の通電方式とがあるが、これらの詳細については後述する。

図３は、防振ユニット１４の詳細構成を分解して示している。図３において、図の上下方向が光軸４に平行な方向（光軸方向）である。また図３において、移動しない部材には１００番台の符号を付し、移動する部材には２００番台の符号を付している。

１０１は上部ヨーク、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃはビス、１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆは上部磁石である。１０４ａ，１０４ｂは補助スペーサ、１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃはメインスペーサ、１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは固定部転動板である。１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｆは下部磁石、１０８は下部ヨーク、１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃはビス、１１０はベース板である。２０１はＦＰＣ、２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃは位置検出素子、２０３は可動プリント回路基板（ＰＣＢ）、２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃは可動部転動板、２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃはコイル、２０６は可動枠である。３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃはボールである。上部ヨーク１０１、上部磁石１０３ａ～１０３ｆ、下部磁石１０７ａ～１０７ｆ、下部ヨーク１０８およびコイル２０５ａ～２０５ｃによりＶＣＭが構成される。

上部ヨーク１０１、上部磁石１０３ａ～１０３ｆ、下部磁石１０７ａ～ｆおよび下部ヨーク１０８は閉磁気回路を形成している。上部磁石１０３ａ～１０３ｆは、上部ヨーク１０１に吸着した状態で該上部ヨーク１０１に接着固定されている。下部磁石１０７ａ～１０７ｆは下部ヨーク１０８に吸着した状態で該下部ヨーク１０８に接着固定されている。上部磁石１０３ａ～１０３ｆおよび下部磁石１０７ａ～１０７ｆはそれぞれ光軸方向に着磁されており、互いに隣接する磁石（例えば磁石１０３ａ，１０３ｂ）は互いに異なる向きに着磁されている。また互いに対向する磁石（例えば磁石１０３ａ，１０７ａ）は互いに同じ向きに着磁されている。これにより、上部ヨーク１０１と下部ヨーク１０８との間における光軸方向での磁束密度が高くなる。

上部ヨーク１０１と下部ヨーク１０８の間には強い吸引力が生じるので、これらの間にメインスペーサ１０５ａ～１０５ｃと補助スペーサ１０４ａ，１０４ｂが配置されることで、上部ヨーク１０１と下部ヨーク１０８の間の間隔が適切に保たれる。適切な間隔は、上部磁石１０３ａ～１０３ｆと下部磁石１０７ａ～１０７ｆの間にコイル２０５ａ～２０５ｃおよびＦＰＣ２０１を所定の空隙を確保しつつ配置できる間隔である。メインスペーサ１０５ａ～１０５ｃにはネジ穴が設けられており、これらに挿入されたビス１０２ａ～１０２ｃによって上部ヨーク１０１がメインスペーサ１０５ａ～１０５ｃに固定される。メインスペーサ１０５ａ～１０５ｃの胴部の外周にゴムが設けられており、可動部の機械的端部となるストッパを形成している。

ベース板１１０には開口が形成されており、下部磁石１０７ａ～１０７ｆはこの開口から磁石面が突出するように配置される。具体的には、ビス１０９ａ～１０９ｃによって下部ヨーク１０８がベース板１１０に固定され、この際ベース板１１０よりも厚みが大きい下部磁石１０７ａ～１０７ｆがベース板１１０の開口から突出する。

可動枠２０６は、マグネシウムダイキャストまたはアルミダイキャストにより成形された部材であり、軽量で剛性が高い。可動枠２０６に対して可動部を構成する他の部材が固定される。ＦＰＣ２０１における３箇所の裏側には、破線で示す位置検出素子２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃが実装されている。位置検出素子としては、前述した閉磁気回路を利用して可動部の位置を検出することができるホール素子等が用いられる。位置検出素子２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃはそれぞれ、コイル２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃの巻き線の内側に配置されている。

可動枠２０６に固定された可動ＰＣＢ２０３には、その裏面に前述した撮像素子６、コイル２０５ａ～２０５ｃおよび位置検出素子２０２ａ～２０２ｃが接続されており、これらは可動ＰＣＢ２０３上のコネクタを介してカメラ制御部５等との電気的なやり取りを行う。

ベース板１１０には固定部転動板１０６ａ～１０６ｃが接着固定され、可動枠２０６には可動部転動板２０４ａ～２０４ｃが接着固定されている。これら固定部転動板１０６ａ～１０６ｃと可動部転動板２０４ａ～２０４ｃは、可動部と固定部との間に挟持されて可動部を固定部に対して光軸４に直交する面内でガイドするボール３０１ａ～３０１ｃの転動面を形成する。

以上のように構成された防振ユニットにおいて、コイル２０５ａ～２０５ｃに通電すると、でフレミングの左手の法則に従う力が発生し、コイル２０５ａ～２０５ｃに光軸４に直交する面内で可動部が固定部に対してシフトおよび回転する。この際、位置検出素子２０２ａ～２０２ｃにより検出された可動部の位置を用いることで、可動部のシフトおよび回転をフィードバック制御することができる。

図４（ａ），（ｂ）を用いて、ＶＣＭからの漏れ磁束について説明する。図４図４（ａ），（ｂ）は撮像素子６が取り付けられた防振ユニット１４を示しており、図４（ａ）は光軸方向から見た防振ユニット１４を、図４（ｂ）は図４（ａ）中のＡ－Ａ線での断面を示す。撮像素子６には、ＣＭＯＳセンサ６ａと、該ＣＭＯＳセンサ６ａを保持するセンサ筐体６ｃとを有する。ＣＭＯＳセンサ６ａの受光面（撮像面）はカバーガラス６ｂにより覆われている。示す。撮像素子６は、図３に示した可動枠２０６に固定されたセンサホルダ２１０により保持されている。このため、可動枠２０６がシフトおよび回転することで、撮像素子６もシフトおよび回転する。

図４（ｂ）に示すコイル２０５ｃに電流が流れると、ＶＣＭ内に磁束が発生する。このとき、多くの磁束は軟磁性体で形成されている上部ヨーク１０１と下部ヨーク１０８により遮断されるが、一部の磁束（漏れ磁束）は矢印３１，３２で示す経路を辿ってＣＭＯＳセンサ６ａに到達する。なお、図４（ｂ）にはコイル２０５ｃのみを示しているが、他のコイル２０５ａ，２０５ｂに電流が流れたときも同様に漏れ磁束がＣＭＯＳセンサ６ａに到達する。ＣＭＯＳセンサ６ａからの信号読出しの際に漏れ磁束が生ずると、画像上に縞状のノイズが現れるおそれがある。

本実施例では、コイル２０５ａ～２０５ｃへの通電制御はパルス幅変調（ＰＷＭ）方式で行うため、各コイルに流れる電流の向きや量が一定周期で変動する。この結果、いわゆるリップル電流が生じ、不要な磁束が発生する。この不要な磁束が漏れ磁束となってＣＭＯＳセンサ６ａに到達すると、上述したノイズの原因となる。

ここで、ＰＷＭ方式でのコイル通電に伴うリップル電流の発生と画像タに生じる縞状ノイズとの関係について説明する。図５（ａ）はＰＷＭ方式でのコイル通電における電圧と電流の関係を示している。４１は電圧波形を、４２はＰＷＭのＤＵＴＹを切り替えるタイミングを、４３は電流波形をそれぞれ示している。

ＰＷＭ方式では、一定周期（ＰＷＭ周期）内におけるコイル通電のＤＵＴＹを変化させるようにデジタル制御を行うことで、ＶＣＭの駆動力を制御する。例として、図５（ａ）におけるタイミング４２より前は＋５０％のＤＵＴＹでコイル通電を行っており、タイミング４２より後は＋２５％のＤＵＴＹでコイル通電を行っている。この例では、コイルへの印加電圧は＋Ｖと０の２値で切り替えられている。

ＰＷＭ周期は、防振ユニットの機械的な応答を期待する周波数よりも十分に高い周波数に対応した周期になるように設定される。例えば、手振れに対して１００Ｈｚ程度まで防振を行う場合には、ＰＷＭ周波数は１００ｋＨｚ等に設定される。これによりＰＷＭ方式での制御の揺らぎは実際上の制御では問題とならず、平均的な応答のみが出力される。図３を用いて説明した防振ユニットでは、可動枠２０６の質量の効果により高周波の成分は十分にカットオフされる。このため、ＰＷＭ周波数での揺らぎは、駆動力は変化させるが、可動枠２０６の移動としては観測されない。

一方、コイルに流れ電流は、電流波形４３で示すように、ＰＷＭ周波数で三角波を形成するように変動する。このとき、平均的に電流Ｉ１をコイルに流す場合には、コイルの抵抗をＲとすると、
Ｉ１＝Ｖ×ＤＵＴＹ／Ｒ
からＤＵＴＹを定めればよい。図５（ａ）では、タイミング４２より前は＋５０％のＤＵＴＹであるので、Ｉ１＝Ｖ／（２Ｒ）のコイル電流が流れる。またタイミング４２より後は＋２５％のＤＵＴＹであるので、Ｉ１＝Ｖ／（４Ｒ）のコイル電流が流れる。これらの電流Ｉ１，Ｉ２のような平均的な電流がＶＣＭに駆動力を発生させる。すなわち、ＤＵＴＹを変化させることで、ＶＣＭの駆動力を制御することができる。

電流波形４３は、コイルのインピーダンス（抵抗値とインダクタンス）によって変化する。ＰＷＭ周波数が、コイルのインピーダンスで決まるカットオフ周波数よりも高い周波数である場合には、図５（ａ）に示すような三角波の電流波形４３が得られる。三角波の振幅はコイルのインピーダンスによって決まる。この三角波の電流をリップル電流という。リップル電流は、正弦波ではなく三角波であるので、高調波成分も含むが、ＰＷＭ周波数の成分を多く含む。またコイルに電流が流れると、それに対応した磁束が発生する。このため、リップル電流によっても磁束が発生する。この結果、ＰＷＭ周波数で変化する磁束が生じる。

そして、リップル電流による磁束の変化により、図５（ｂ）に示すように画像４４に縞状ノイズ４５が発生する。撮像素子６（ＣＭＯＳセンサ６ａ）からは、矢印４６で示す方向において信号読出しが順次行われる。このときの読出し周期は、防振ユニット１４を制御するためのＰＷＭ周期と完全には同期していない。このため、図５（ｂ）には、読出し周期ごとに生じるリップル電流により発生する磁束の変化を模式的にＮ，Ｓ，Ｎ，Ｓと交互に変化するように示している。信号を読み出す際にアンプ等の電気回路に磁束が作用すると、読出し電位が変化する。特に撮像素子６が高感度である（ＩＳＯ感度が高い）場合は読出し電位の変化が大きくなる。この結果、画像の縦方向に周期的な明るさの変化が発生し、これが縞状ノイズ４５として観察される。

なお、図５（ｂ）では磁束がＮのときに画像が暗くなり、Ｓのときに画像が明るくなるように示しているが、これは電気回路の構成等によって異なる。

図６（ａ）～（ｂ）は、コイル通電をＰＷＭ方式で制御するための電気回路の例を示している。この電気回路は、一般にＨブリッジと呼ばれる回路である。４７はモータであり、防振ユニット１４のコイルに相当する。図６（ａ）はＨブリッジのスイッチを開放してハイインピーダンスにした状態を、図６（ｂ）はグランドに対して短絡した状態を、図６（ｃ）はＴＥＲ１からＴＥＲ２の方向に電流４８，４９を流す状態をそれぞれ示している。

Ｈブリッジは、４つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を備え、中央にモータ４７を配置して、文字Ｈのような形状の回路を形成する。また一組のスイッチＳＷ１，ＳＷ２は１つの制御信号Ｃｔｒｌ１により、他の一組のスイッチＳＷ３，ＳＷ４は別の１つの制御信号Ｃｔｒｌ２により制御される。さらに、各組の２つのスイッチはいずれか１つのみがＯＮになるように制御される。すなわち、ＳＷ１とＳＷ２は同時にＯＮにならず、ＳＷ３とＳＷ４は同時にＯＮにならない。これは、各組の２つのスイッチが同時にＯＮになると、電圧ＶとＧＮＤとが短絡して大電流が流れ、回路が破損するためである。このため、ＳＷ１がＯＮでＳＷ２がＯＦＦの状態からＳＷ１がＯＦＦでＳＷ２がＯＮの状態に遷移する際には、必ず所定時間の間、ＳＷ１とＳＷ２がともにＯＦＦとなるように制御される。この所定時間をデッドタイムといい、制御的には反応しない時間となる。このデッドタイムに伴う課題については後述する。

モータ４７に対して通電を行わない場合は、図６（ａ）または図６（ｂ）に示すようにスイッチＳＷ１～ＳＷ４が制御される。図６（ｂ）では、ＴＥＲ１とＴＥＲ２が短絡した状態にあるので、モータ４７から逆起電力が発生する場合（回転型モータでは、モータが慣性負荷等で回転している場合）は、モータ４７にブレーキが作用する。

一方、モータ４７に対して通電を行う場合は、図６（ｃ）に示すようにＳＷ１とＳＷ４がＯＮとすることで、ＴＥＲ１からＴＥＲ２の方向に電流４８，４９が流れる。反対方向に電流を流すには、ＳＷ２とＳＷ３をＯＮにすればよい。

図６（ａ）～（ｃ）から分かるように、モータ４７の両端にかかる電圧を＋Ｖ，０，－Ｖの３つに指示することができる。またＰＷＭ方式の通電制御に対応するようにＣｔｒｌ１とＣｔｒｌ２を制御することで、Ｈブリッジを利用して容易にＰＷＭ方式の通電制御を行うことができる。

図７（ａ），（ｂ）は、ＰＷＭ方式における２つの通電方式の例とそれらの通電方式で発生するリップル電流を示している。図７（ａ）は、２つの電圧＋Ｖ，－Ｖのみを用いる正逆通電方式（第１の通電方式）を示し、図７（ｂ）は３つの電圧＋Ｖ，０，－Ｖを用いるオンショート通電方式（第２の通電方式）を示している。図７（ａ），（ｂ）とも、左側からフル通電状態（ＤＣ的な電圧Ｖを印加した状態）に対して、０％、＋５０％、＋１００％および－５０％の電流が流れるようにしたときの１ＰＷＭ周期分の定常的な電圧と電流を示している。「定常的な」とは、過渡応答ではなく安定した状態という意味である。また、リップル電流は実際には小さい電流値であるが、図７（ａ），（ｂ）の電流のグラフでは、これを誇張して示している。

図７（ａ）において、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄはそれぞれ正逆通電方式にてＤＣ的な電流が０％，＋５０％，＋１００％，－５０％となる電圧波形を示し、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄはそれぞれ正逆通電方式にてＤＣ的な電流が０％，＋５０％，＋１００％，－５０％となる電流波形を示している。５３ａ，５３ｂ，５３ｄはそれぞれ、正逆通電方式にてＤＣ的な電流が０％，＋５０％，－５０％となるときに生じるリップル電流の大きさを示している。

同様に、図７（ｂ）において、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄはそれぞれオンショート通電方式でＤＣ的な電流が０％，＋５０％，＋１００％，－５０％となる電圧波形を示し、５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄはそれぞれオンショート通電方式でＤＣ的な電流が０％，＋５０％，＋１００％，－５０％となる電流波形を示している。５６ｂ，５６ｄはそれぞれ、オンショート通電方式でＤＣ的な電流が＋５０％と－５０％のときに生じるリップル電流の大きさ（振幅）を示している。

図７（ａ）に示すように、正逆通電方式においてＤＣ的な電流を流さない場合は、電圧波形５１ａで示すように＋Ｖと－Ｖの電圧が５０％の比率で印加される。これにより、電流波形５２ａで示すように、電流は平均的には流れずに０を中心に変動し、三角波状のリップル電流（大きさ５３ａ）が生じる。＋Ｖ，－Ｖが印加されているために、リップル電流は最大となる。すなわち、他のどの状態よりもリップル電流が大きく、画像に生じる縞状ノイズも大きくなる。正逆通電方式でＤＣ的な電流を＋５０％とするには、電圧波形５１ｂで示すように＋ＶをＰＷＭ周期の７５％の間、－ＶをＰＷＭ周期の２５％の間、印加する。

ここからＤＣ的な電流を＋方向に増やすと、＋Ｖの比率が大きくなり、電圧波形は５１ｃで示すように変化する。またＤＣ的な電流を－方向に増やすと、－Ｖの比率が大きくなり、－５０％の電流では電圧波形は５１ｄに示すように変化する。ＤＣ的な電流が０％，＋５０％，＋１００％，－５０％となるにつれてリップル電流は減少していき、電流が＋５０％と－５０％のときにリップル電流は５３ｂと５３ｄで示す大きさとなる。ＤＣ的な電流が＋１００％のときは、電圧は＋Ｖで一定であるので、ＰＷＭ周期での電圧と電流の変動がなく、リップル電流は生じない。ＤＣ的な電流が－１００％のときも、図示はしていないが、電圧は－Ｖで一定であるのでＰＷＭ周期での電圧と電流の変動がなく、リップル電流は生じない。

図７（ｂ）に示すように、オンショート通電方式でＤＣ的に電流を流さない場合は、電圧波形５４ａで示すように、いわゆるショートの状態にある。すなわち、電圧は０Ｖから変化しない。これにより、電流波形５５ａで示すように平均的には電流が流れない。電圧は０で一定であるのでＰＷＭ周期での電圧と電流の変動がなく、リップル電流は生じない。オンショート通電方式では、ＤＣ的に流れる電流を＋方向に増やすと＋Ｖの比率が大きくなる。ＤＣ的な電流を＋５０％とするには、ＰＷＭ周期の５０％の間で＋Ｖを印加し、５０％の間で０を印加する。＋方向の電流を増やしていくと＋Ｖの比率がさらに大きくなり、電圧波形は５４ｂから５４ｃのように変化する。－方向の電流を増やすと－Ｖの比率が大きくなり、ＤＣ的な電流が－５０％のときは電圧波形が５４ｄで示すように変化する。

オンショート通電方式では、リップル電流は、ＤＣ的な電流が±５０％の状態で最大（５６ｂ，５６ｄ）となる。ＤＣ的な電流が＋１００％のときは、電圧は＋Ｖで一定であるのでＰＷＭ周期での電圧と電流の変動がなく、リップル電流は生じない。ＤＣ的な電流が－１００％のときも、図示はしていないが、電圧は－Ｖで一定であるのでＰＷＭ周期での電圧と電流の変動がなく、リップル電流は生じない。

上述した正逆通電方式でのリップル電流の大きさは、ＤＣ的な電流の大きさによらず、常にオンショート通電方式で発生するリップル電流よりも大きい。ＤＣ的な電流が＋５０％である場合を例とすると、図７（ａ）に示すリップル電流の大きさ５３ｂは、図７（ｂ）に示すリップル電流の大きさ５６ｂよりも大きい。また、それらの差はＤＣ的な電流の大きさが減少するほど大きくなる。ＤＣ的な電流が０％の場合、リップル電流は大きさ５３ａと０との間で変化し、それらの差は非常に大きい。このため、正逆通電方式を用いるとノイズが大きくなるが、オンショート通電方式を用いればノイズを小さく抑えることができる。

一方、本実施例の防振ユニット１４は、可動部を駆動するためのパワーを確保しつつ、可動部をその自重に抗して保持するための消費電力を削減する必要がある。このため、防振ユニット１４は、その状態として最も時間的に長くなる可動部の自重を保持する状態での消費電力、すなわちＤＣ的な電流が小さくなるように設計される必要がある。

次に、図８（ａ）～（ｅ）および図９（ａ）～（ｅ）を用いて、正逆通電方式とオンショート通電方式でのＶＣＭの応答の歪みについて説明する。正逆通電方式において、図８（ａ）はアクチュエータ（コイル）に流すＤＣ的な電流の大きさを０にする場合に通電を指示する指令電圧７１を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の指令電圧７１を受けたときのアクチュエータ（コイル）の両端電圧７２を示している。図８（ｃ）はＤＣ的な電流の大きさを少し＋にする指令電圧７３を示し、図８（ｄ）は図８（ｃ）の指令電圧７３を受けたときアクチュエータの両端電圧７４を示している。

図８（ａ）～（ｄ）において、６１はＰＷＭ周期の開始タイミングを、６２は開始タイミング６１に対してデッドタイムによって遅れるタイミングを、６３はＰＷＭ周期の中間をそれぞれ示す。また６４はタイミング６３に対してデッドタイムによって遅れるタイミングを示し、６５はＤＣ的な電流を流すために＋Ｖの時間を長くした後の電圧切替えタイミングを示す。さらに６６はタイミング６５に対してデッドタイムによって遅れるタイミングを示し、６７はＰＷＭ周期の終了タイミングを示している。図８（ａ）～（ｄ）では１ＰＷＭ周期での指令電圧および両端電圧の波形を示しており、実際にはＰＷＭ周期ごとにこの波形が形成される。

図８（ａ）に示す指令電圧７１は、図７（ａ）に示した電圧波形５１ａと同様に、ＰＷＭ周期内の５０％の時間で＋Ｖを印加し、残りの５０％の時間で－Ｖを印加する指令である。このため、タイミング６１からタイミング６３の間は＋Ｖが指示され、タイミング６３からタイミング６７の間は－Ｖが指示される。このときのアクチュエータの両端電圧について説明する。図６を用いて説明したように、ＰＷＭ方式で通電制御を行う回路では、一般に短絡の状態を防ぐためにスイッチＯＦＦの時間、すなわちデッドタイムが設けられる。図８（ｂ）はデッドタイムを考慮したアクチュエータの両端電圧７２を模式的に示している。タイミング６１で＋Ｖが指示されるが、アクチュエータの両端電圧はデッドタイムがあるために立ち上がりが遅れ、タイミング６２で＋Ｖとなる。同様にタイミング６３で＋Ｖから－Ｖへの電圧の変更が指示された際も、アクチュエータの両端電圧はデッドタイムがあるために切り替わりが遅れてタイミング６４で－Ｖとなる。

一方、ＤＣ的な電流の大きさを少し＋にするには、＋Ｖの時間を－Ｖの時間よりも少し長くすればよい。このため、図８（ｃ）の指令電圧７３に示すように、タイミング６１からタイミング６５の間は＋Ｖが指示され、タイミング６５からタイミング６７の間は－Ｖが指示される。アクチュエータの両端電圧は、デッドタイムがあるためにタイミング６２で＋Ｖとなり、タイミング６５からタイミング６６の間は短絡を防ぐために０となり、タイミング６６からタイミング６７で－Ｖとなる。

このような正逆通電方式でのＤＣ的な電流の目標量とアクチュエータの両端電圧として得られる応答量を、図８（ｅ）を用いて説明する。図８（ｅ）は、ＤＣ的な電流の目標量に対して正逆通電方式で得られる応答量７５を示している。横軸は目標量、縦軸は応答量を示す。

正逆通電方式では電圧の切り替わりでＯＦＦ（＝０）となる区間が生じるが、これは＋Ｖと－Ｖの両方の時間を減少させるので応答の歪みは小さい。ここでいう「応答の歪み（または応答量の歪み）」とは、目標量に対して応答量に差が生じることを意味する。これをグラフにすると図８（ｅ）に示すようになり、原点を通る直線のような歪みが小さい応答量７５が得られる。

一方、オンショート通電方式において、図９（ａ）はアクチュエータ（コイル）に流すＤＣ的な電流の大きさを０にする場合の指令電圧９１を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）の指令電圧９１を受けたときのアクチュエータの両端電圧９２を示している。図９（ｃ）はＤＣ的な電流の大きさを少し＋にする指令電圧９３を示し、図９（ｄ）は図９（ｃ）の指令電圧９３を受けたときアクチュエータの両端電圧９４を示している。

図９（ａ）～（ｄ）において、８１はＰＷＭ周期の開始タイミングを示し、８２は開始タイミング６１に対してデッドタイムによって遅れるタイミングを示す。８３はＤＣ的な電流を流すために＋Ｖの時間を長くした後の電圧切替えタイミングを示す。さらに８４はタイミング８３に対してデッドタイムによって遅れるタイミングを示し、８５はＰＷＭ周期の終了タイミングを示している。図９（ａ）～（ｄ）では１ＰＷＭ周期での指令電圧および両端電圧の波形を示しており、実際にはＰＷＭ周期ごとにこの波形が形成される。

図９（ａ）に示す指令電圧９１は、図７（ｂ）に示した電圧波形５４ａと同様に、常に電圧０を指示する。このときのアクチュエータの両端電圧９２も同様に常に０となる。

一方、ＤＣ的な電流の大きさを少し＋にするには、＋Ｖの時間を一定時間、設定すればよい。このため、図９（ｃ）に示す指令電圧９３のように、タイミング８１からタイミング８３の間は＋Ｖが指示され、タイミング８３からタイミング８５の間は０が指示される。アクチュエータの両端電圧は、デッドタイムがあるためにタイミング８２で＋Ｖとなり、タイミング８３で０となる。タイミング８４からはデッドタイムにより短絡を防ぐ意味とは関係なく０が指示される。

オンショート通電方式では電圧の目標値が＋Ｖと０であるために、＋Ｖの時間と０の時間とが非線形に変化することになる。例えば、デッドタイムよりも短いような極端に短い時間だけ＋Ｖが指示されると、アクチュエータの両端電圧は＋Ｖになることなく０のままとなる。

このようなオンショート通電方式でのＤＣ的な電流の目標量とアクチュエータの両端電圧として得られる応答量を、図９（ｅ）を用いて説明する。図９（ｅ）は、ＤＣ的な電流の目標量に対して正逆通電方式で得られる応答量９５を示している。横軸は目標量、縦軸は応答量を示す。オンショート通電方式には上述したような特徴があるために、原点付近で不感帯を含むような歪みが大きい応答量９５が得られる。

図８（ｅ）で説明した正逆通電方式と図９（ｅ）で説明したオンショート通電方式では、応答量７５，９５の歪みに違いがあるために、制御性に違いがある。応答量の歪みの小さい正逆通電方式の方がオンショート通電方式よりも制御性に優れる。

図７（ａ）から図９（ｅ）を用いて説明したように、通電方式によって応答量の歪みやリップル電流に違いがある。正逆通電方式は、オンショート通電方式に比べて応答の歪みが小さくリップル電流が大きい通電方式である。逆に言えば、オンショート通電方式は、正逆通電方式に比べて応答の歪みが大きくリップル電流が小さい通電方式である。ただし、正逆通電方式とオンショート通電方式は例に過ぎず、応答の歪みやリップル電流の大きさに差があれば、これらの通電方式に限定されない。

図１は、本実施例のカメラの動作シーケンスを示している。この動作シーケンスにおける各動作は、カメラ制御部５によって制御される。図１の横軸は時間の流れを示し、図におけるタイミング４０１～４０９間の間隔は均一となっているが、実際の間隔は均一ではない。

図１は、上からカメラ１の状態４１１、防振ユニット１４の状態４１２、撮像素子６からの読出し状態４１２、画像記録の状態４１４、カメラ１の保持状態４１５および通電方式４１６を示している。カメラ１の状態４１１には、カメラ１の電源がオフされた状態（ＯＦＦ）、電源がオンされた状態（Ｓ０）、ライブビュー画像を表示している状態（ＬＶ）、静止画撮像モードにおいてＳ１信号が入力された状態（Ｓ１）、撮像素子６が露光されている状態（露光）、露光後に撮像素子６から信号を読み出す状態（露光後）および動画撮像モードにて動画撮像を行う状態（動画）がある。防振ユニット１４の状態４１２には、ＶＣＭに通電せず防振動作を行わない状態（ＯＦＦ）、防振動作を行わないが可動部の自重を支えるようにＶＣＭに通電して可動部を所定位置に保持する自重保持状態（センタ）およびＶＣＭに通電して防振動作を行う状態（ＯＮ）がある。

撮像素子６からの読出し状態４１２には、撮像素子６からの信号の読出しの有無の２つの状態がある。画像記録の状態４１４には、画像がメモリ８に記録される状態と記録されない状態とがある。カメラ１の保持状態には、カメラ１をユーザが手持ちしている状態（手持ち）とカメラ１が三脚等の支持部材により固定された状態（三脚）とがある。通電方式には、アクチュエータに通電しない状態（ＯＦＦ）、第１の通電方式を用いる状態（第１）および第２の通電方式を用いる状態（第２）の３つがある。

図１において、タイミング４０１で電源がＯＮにされると、カメラ１の状態は「Ｓ０」になる。ここでは、静止画撮像モードが設定されたものとする。

次にタイミング４０２において、カメラ１の状態は「ＬＶ」（第３の状態）に移行し、ライブビュー画像の表示が開始される。この際、防振ユニット１４は自重保持状態（「センタ」）となり、撮像素子６は電荷蓄積と信号読出しを連続して行う。ここで取得されたライブビュー画像のメモリ８への記録は行われない。「ＬＶ」では撮像素子６の電荷蓄積中に信号読出しを行うが、画像の記録を行わないので、第１の通電方式としての正逆通電方式で防振ユニット１４への通電を制御する。これは、画像に生じるノイズを抑えることよりも防振ユニット１４の制御性を高めて高い防振性能を得ることを優先するためである。

次にタイミング４０３において、シャッタボタンの半押し操作に応じてカメラ１の状態は「Ｓ１」に移行し、ユーザは撮像構図を決める。このとき、防振ユニット１４は防振動作を開始し（「ＯＮ」）、撮像素子６は電荷蓄積と信号読出しを連続して行う。なお、「Ｓ１」においても、「ＬＶ」と同様に、画像のメモリ８への記録は行われないため、高い防振性能を得ることを優先して第１の通電方式で防振ユニット１４への通電を制御する。

次にタイミング４０４においてシャッタボタンの全押し操作に応じてカメラ１の状態は「露光」（第１の状態）に移行し、撮像素子６の露光が行われる。このとき、防振ユニット１４は防振動作を引き続き行う（「ＯＮ」）。撮像素子６は、タイミング４０４からタイミング４０５までの「露光」中には電荷蓄積を行うが信号読出しは行わない。このため、「露光」中も第１の通電方式で防振ユニット１４への通電を制御する。これは、「露光」中はノイズの影響を受けないために、高い防振性能を得ることを優先するためである。

次にタイミング４０５で露光が完了すると、カメラ１の状態は「露光後」（第２の状態）に移行し、電荷蓄積後の撮像素子６からの信号読出しが行われる。「露光後」では、撮像素子６からの信号読出しを行う一方、防振ユニット１４による防振動作を行う必要はない。ただし、防振ユニット１４の可動部の自重保持は行う（「センタ」）。したがって、「露光後」では、第２の通電方式としてのオンショート通電方式で防振ユニット１４への通電を制御する。これは、「露光後」では撮像素子６からの信号読出しを行うために画像に対するノイズの影響を抑える必要がある一方、防振動作は不要で可動部の自重保持が必要であるため、防振性能よりもノイズの低減を優先するためである。これにより、ノイズを抑えた高画質の画像を得ることができる。

次にタイミング４０６において、信号読出しが完了すると、カメラ１は「ＬＶ」に戻り、操作待ち状態となる。この操作待ち状態は、前述したタイミング４０２～４０３と同じである。

次にタイミング４０７において、ユーザによる動画撮像モードへの切り替え操作に応じてカメラ１の状態が「動画」（第３の状態）となると、動画の撮像と記録が開始される。タイミング４０７からタイミング４０８まではユーザはカメラ１を手で持って撮像を行う。この「動画」では、撮像素子６は電荷蓄積と信号読出しを連続して行い、防振ユニット１４は防振動作を行う（「ＯＮ」）。また、取得された画像はメモリ８に記録される。この際、第１の通電方式で防振ユニット１４への通電を制御する。これは、画像に対するノイズの影響よりも像振れの影響の方が大きいため、ノイズ低減よりも防振性能を優先するためである。これにより、像振れを抑えた高画質の画像（映像）を得ることができる。

次にタイミング４０８においてユーザがカメラ１を三脚に固定して、タイミング４０９まで動画撮像を行う。カメラ１が三脚に固定されたか否かは、振れセンサ１５からの振れ信号が所定値より小さい状態が所定期間以上続く等することで判定することができる。三脚に固定された状態においては、手振れ等による像振れは生じにくく、カメラ振れが防振動作を必要とする所定値より小さくなる。このため、「動画」であっても防振ユニット１４の防振動作は必要なく、可動部の自重保持（「センタ」）のみを行えばよい。したがって、「動画」のうちカメラ振れが所定値より小さい状態では、第２の通電方式で防振ユニット１４の通電を制御する。これは、カメラ１が三脚に固定された場合には防振性能は必要とされないため、ノイズ低減を優先するためである。これにより、ノイズが抑えられた高画質の画像を得ることができる。なお、静止画撮像モードにおいても、カメラ１が三脚に固定されている場合には第２の通電方式で防振ユニット１４の通電を制御して可動部の自重保持を行えばよい。

タイミング４０９では、カメラ１の電源がＯＦＦされる。

図１０のフローチャートは、カメラ制御部５が実行する通信方式を選択（設定）する処理（制御方法）を示している。コンピュータであるカメラ制御部５が、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。

ステップ（図ではＳと略記する）１では、カメラ制御部５は、カメラ１の状態を取得する。次にステップ２では、カメラ１が三脚等の支持部材により固定されているか否かを前述した方法により判定し、支持部材により固定されている場合はステップ１０に進み、そうでない場合はステップＳ２に進む。ステップ１０では、カメラ制御部５は、第２の通電方式を選択して本処理を終了する。

ステップ３では、カメラ制御部５は、撮像モードが静止画撮像モードであるか動画撮像モードであるかを判定し、静止画撮像モードの場合はステップ４に進み、動画撮像モードの場合はステップＳ９に進む。ステップ９では、カメラ制御部５は、第１の通電方式を選択して本処理を終了する。

ステップ４では、カメラ制御部５は、カメラ１が図９に示した「ＬＶ」または「Ｓ１」か否かを判定し、ＬＶまたはＳ１である場合はステップ７に進み、そうでない場合はステップ５に進む。

ステップ５では、カメラ制御部５は、カメラ１が「露光」中か否かを判定し、「露光」中である場合はステップ７に進み、そうでない場合はステップ６に進む。ステップ７では、カメラ制御部５は、第１の通電方式を選択して本処理を終了する。

ステップ６では、カメラ制御部５は、カメラ１が「露光後」か否かを判定し、「露光後」である場合はステップ８に進み、そうでない場合はステップ６の判定を繰り返す。ステップ８では、カメラ制御部５は、第２の通電方式を選択して本処理を終了する。

本実施例によれば、カメラ１の動作シーケンスに応じて防振ユニット１４に対する通電方式を切り替えることで、画像のノイズを低減しつつ高い防振性能を得ることができる。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１ カメラ
５ カメラ制御部
６ 撮像素子
１４ 防振ユニット
１５ 振れセンサ

Claims (8)

1. 被写体像を撮像する撮像素子と、
   アクチュエータへの通電により前記撮像素子を移動させる防振動作を行う防振ユニットと、
   前記アクチュエータへの通電を制御する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記アクチュエータに対する通電方式を第１の通電方式と該第１の通電方式よりも前記アクチュエータの応答の歪みが大きくリップル電流が小さい第２の通電方式とに切り替え可能であり、
   前記撮像素子の電荷蓄積中に該撮像素子からの信号読出しを行わない第１の状態において前記第１の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御し、
   電荷蓄積後の前記撮像素子からの信号読出しを行う第２の状態において前記２の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記撮像素子の電荷蓄積中に該撮像素子からの信号読出しを行う第３の状態において前記第１の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記第３の状態において、前記撮像装置の振れが所定値より大きい状態では前記第１の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御し、前記振れが前記所定値より小さい状態では前記第２の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記撮像装置が支持部材により固定されている場合は、前記第２の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記撮像素子を所定位置に保持させるように前記第２の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記第１の通電方式は、符号が異なる２つの電圧を切り替えて前記アクチュエータに印加する通電方式であり、
   前記第２の通電方式は、符号が異なる２つの電圧と、０ボルトとの３つの電圧を切り替えて前記アクチュエータに印加する通電方式であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 被写体像を撮像する撮像素子をアクチュエータへの通電により移動させる防振動作を行う撮像装置の制御方法であって、
   該撮像装置は、前記アクチュエータに対する通電方式を第１の通電方式と該第１の通電方式よりも前記アクチュエータの応答の歪みが大きくリップル電流が小さい第２の通電方式とに切り替え可能であり、
   前記撮像素子の電荷蓄積中に該撮像素子からの信号読出しを行わない第１の状態において前記第１の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御するステップと、
   電荷蓄積後の前記撮像素子からの信号読出しを行う第２の状態において前記２の通電方式で前記アクチュエータへの通電を制御するステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
8. 被写体像を撮像する撮像素子をアクチュエータへの通電により移動させる防振動作を行う撮像装置のコンピュータに、請求項６に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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