(57)【要約】【課題】好適な振れ補正を行うことができる振れ補正装置および光学機器を提供すること。【解決手段】振れ補正装置（１、１ｂ）は、像振れを補正するための光学部材（４ａ）を有し、振動可能な振動部（４）と、前記振動部（４）の固有振動数（ｆｎ）を記憶可能な記憶部（７０）と、前記記憶部（７０）に記憶された前記固有振動数（ｆｎ）を用いて、前記振動部（４）を制御する制御部（１０，１０ａ，１０ｂ）とを含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像振れを補正するための光学部材を有し、振動可能な振動部と、
前記振動部の固有振動数を記憶可能な記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記固有振動数を用いて、前記振動部を制御する制御部とを含むことを特徴とする振れ補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載された振れ補正装置であって、
装置が三脚に固定されているか否かを検出可能な検出部を有し、
前記制御部は、前記検出部により前記装置が三脚に固定されていることが検出されたとき、前記固有振動数を用いて、前記振動部を制御するための制御ゲインを変更することを特徴とする振れ補正装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された振れ補正装置であって、
前記固有振動数は、少なくとも前記振動部の可動部の質量と、前記振動部を支持する弾性体の剛性とから決定される前記振動部の固有値であることを特徴とする振れ補正装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載された振れ補正装置であって、
前記記憶部には、レンズ鏡筒に組み合わせられるカメラボディの情報毎に、前記固有振動数に基づく制御ゲインのデータが記憶してあることを特徴とする振れ補正装置。
【請求項５】
第１撮影動作に対応した装置の振れを検出可能な振れ検出部と、
像振れを補正するための光学部材を有し、振動可能な振動部と、
前記振れ検出部により検出された前記第１撮影動作に対応した装置の振れを記憶可能な記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記第１撮影動作に対応した装置の振れを用いて、前記第１撮影動作よりも後の第２撮影動作時に前記振動部を制御する制御部とを含むことを特徴とする振れ補正装置。
【請求項６】
請求項５に記載された振れ補正装置であって、
撮影に必要な機械的動作を行う撮影機構を有し、
前記振れ検出部は、前記第１撮影動作に対応した前記撮影機構の機械的動作に起因した前記装置の振れを検出することを特徴とする振れ補正装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載された振れ補正装置であって、
前記光学部材は、光を透過する光学系、及び、光の像を撮像する撮像部の少なくとも一方であることを特徴とする振れ補正装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載された振れ補正装置を含むことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振れ補正装置および光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影時に生じるブレに対して、手持ちなどの撮影状況に応じて防振モードを選択し、レンズ鏡筒に内蔵される光学部品をブレ方向とは反対方向にシフトさせることによりブレを補正する技術が知られている。
【０００３】
カメラを三脚に固定して撮影する時には、シャッタなどのカメラ内部の機構の動作が原因で三脚ブレが発生することがある。一般的なブレ補正装置は手持ち撮影時のブレ補正をメインに対応しているが、三脚ブレを効果的に補正することは難しい。
【０００４】
このような三脚ブレの問題に対し、三脚固定時には、ブレ補正の駆動信号に対し制御ゲインを変更することにより、代表的な三脚ブレの振動周波数である３０Ｈｚ付近の周波数におけるブレ補正効果を高める技術が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、ブレ補正のための光学部品の質量や、使用する三脚やカメラボディによっても、実際の撮影時の振動周波数は異なる。従来の技術では、三脚やカメラボディが異なる条件で撮影した場合などのように、使用条件に応じて正確にブレ補正を行うことが難しかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１５２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、好適な振れ補正を行うことができる振れ補正装置および光学機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る振れ補正装置（１、１ｂ）は、
像振れを補正するための光学部材（４ａ）を有し、振動可能な振動部（４）と、
前記振動部（４）の固有振動数（ｆｎ）を記憶可能な記憶部（７０）と、
前記記憶部（７０）に記憶された前記固有振動数（ｆｎ）を用いて、前記振動部（４）を制御する制御部（１０，１０ａ，１０ｂ）とを含む。
【０００９】
この装置では、予め記憶部（７０）に記憶された振動部（４）の固有振動数（ｆｎ）に基づき、正確な振れ補正制御を行うことができる。
【００１０】
振れ補正装置（１、１ｂ）は、装置が三脚に固定されているか否かを検出可能な検出部（２２）を有し、前記制御部（１０，１０ａ，１０ｂ）は、前記検出部（２２）により前記装置（１、１ｂ）が三脚に固定されていることが検出されたとき、前記固有振動数（ｆｎ）を用いて、前記振動部（４）を制御するための制御ゲイン（a1,b1、a2,b2、f1,f2）を変更しても良い。
【００１１】
この制御ゲイン（a1,b1、a2,b2、f1,f2）を用いて、防振ユニット（４）を制御しても良い。
【００１２】
振れ補正装置（１、１ｂ）が三脚に固定されていることが検出されたとき、記憶部（７０）に記憶された固有振動数（ｆｎ）に基づき制御ゲイン（a1,b1、a2,b2、f1,f2）を変更することで、たとえば三脚撮影に適したブレ補正を行うことができる。
【００１３】
前記固有振動数（ｆｎ）は、少なくとも前記振動部（４）の可動部（４ａ、４１）の質量と、前記振動部（４）を支持する弾性体（４６）の剛性とから決定される前記振動部（４）の固有値であっても良い。
【００１４】
前記記憶部（７０）には、レンズ鏡筒（１ｂ）に組み合わせられるカメラボディ（１ａ）の情報毎に、前記固有振動数（ｆｎ）に基づく制御ゲイン（a1,b1、a2,b2、f1,f2）のデータが記憶してあっても良い。
【００１５】
振れ補正装置（１、１ｂ）は、像振れを補正するための光学部材（４ａ）を有し、振動可能な振動部（４）と、前記振れ検出部（２２）により検出された前記第１撮影動作に対応した装置の振れを記憶可能な記憶部（７０）と、前記記憶部（７０）に記憶された前記第１撮影動作に対応した装置の振れを用いて、前記第１撮影動作よりも後の第２撮影動作時に前記振動部（４）を制御する制御部（１０，１０ａ，１０ｂ）とを含んでも良い。
【００１６】
振れ補正装置（１、１ｂ）は、第１撮影の後の第２撮影時に、前記第１撮影の時に振れ検出センサ（１５，１５ａ）で検出された振れ情報（fpeak）に基づいて、防振ユニット（４）を制御しても良い。たとえば振れ補正装置（１、１ｂ）は、前記第２撮影の前に行われる複数の第１撮影の時に前記振れ検出センサ（１５，１５ａ）でそれぞれ検出された複数の振れ情報（fpeak）に基づいて、前記防振ユニット（４）を制御しても良い。あるいは前記第２撮影時に使用される前記振れ情報（fpeak）は、前記第２撮影の直前に行われる第１撮影の時に前記振れ検出センサ（１５，１５ａ）で検出された振れ情報（fpeak）に基づき、撮影毎に更新されても良い。
【００１７】
前回撮影時に記憶部（７０）に記憶された制御ゲイン（a1,b1、a2,b2、f1,f2）を用いて振動部（４）を制御することにより、直近の情報を用いて正確な振れ補正制御を行うことができる。
【００１８】
振れ補正装置（１、１ｂ）は、撮影に必要な機械的動作を行う撮影機構（８）を有し、前記振れ検出部（２２）は、前記第１撮影動作に対応した前記撮影機構（８）の機械的動作に起因した前記装置の振れを検出しても良い。
【００１９】
ミラーアップなどの撮影に必要な機械的動作に起因した振れ補正装置（１、１ｂ）の振れを検出することにより、機械的動作を考慮し、より正確な振れ補正制御を行うことができる。
【００２０】
前記光学部材（４ａ）は、光を透過する光学系（４ａ）、及び、光の像を撮像する撮像部（９）の少なくとも一方であっても良い。
【００２１】
本発明に係る光学機器は、上記の振れ補正装置（１、１ｂ）を含む。
【００２２】
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つけて説明したが、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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るカメラのブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す防振ユニットの断面図である。
【図３】図３は、図１に示すカメラのブレ補正演算のブロック図である。
【図４】図４（Ａ）は図３に示す振れ周波数算出部５６の構成を示す概略図、図４（Ｂ）は、量子化値ω１を度数分布化した度数分布図である。
【図５】図５は、図３に示す目標駆動位置演算部における演算を示すブロック図である。
【図６】図６は、図１に示すカメラの振れ補正制御を示すフローチャートである。
【図７】図７は、図１に示すカメラの振れ補正制御を示すフローチャートである。
【図８】図８は、振れ周波数に対する制御ゲインの値を示すグラフである。
【図９】図９は、図３に示す振れ周波数算出部において量子化値ω１がサンプリングされる様子を示すグラフである。
【図１０】図１０は、周波数特性を示すグラフである。
【図１１】図１１は、周波数に対するゲインの値と、周波数に対する位相を示すグラフである。
【図１２】図１２は、制御誤差ΔＬの低減効果を示す波形図である。
【図１３】図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）は、制御ゲインを変更したときの防振特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る振れ補正装置として、カメラシステムを模式的に示したブロック図である。ここでは、カメラシステムの概要を説明する。なお、本実施形態において、振れ補正とは、ピッチング方向（Ｘ軸回りの方向）とヨーイング方向（Ｙ軸回りの方向）の補正を行うことをいう。Ｚ軸は光軸であり、Ｙ軸は、Ｚ軸およびカメラボディ１ａの底面１ｃに垂直な方向である。Ｘ軸は、Ｚ軸およびＹ軸に垂直な方向である。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は相互に垂直になっている。
【００２５】
また、カメラシステムについては、ここでは、デジタル一眼レフカメラを想定しているが、例えば、デジタル一眼レフカメラのような交換式ではなく、コンパクトカメラのような非交換式でもよい。また、銀塩フィルムカメラでもよい。カメラシステムは、振れ補正装置を備えた光学装置の一例として示したものであって、たとえば、望遠鏡、双眼鏡等の適宜の光学機器に振れ補正装置を搭載してもよい。
【００２６】
図１に示す制御部１０は、マイクロコンピュータ等で構成され、カメラボディ１ａとレンズ鏡筒１ｂから構成されるカメラ１の全制御を受け持つ。制御部１０は、主制御部１０ａと振れ制御部１０ｂに独立したワンチップマイクロコンピュータとして構成され、以下の制御を行う。ただし、これに限定されるものではない。たとえば、主制御部１０ａをさらにいくつかの制御ブロックとしたり、主制御部１０ａと振れ制御部１０ｂをひとつのワンチップマイクロコンピュータと構成することも可能である。また、複数のワンチップマイクロコンピュータ等で構成することも可能であるし、それぞれの制御ブロックをシリアル通信等で通信し、同様な動作を行うことも可能である。
【００２７】
カメラ１には、ズーミングレンズ３、振れ補正の為のシフトレンズ４ａ（以下、単に補正レンズと言う）、補正レンズ４ａを有する防振ユニット４、およびフォーカシングレンズ５からなる撮影光学系を有し、被写体からの光を撮像素子９に投影する。
【００２８】
撮像素子９は、主制御部１０ａにより制御され、主制御部１０ａは、得られた画像を処理し、撮影結果等を外部液晶モニタ２０に表示させると共に、必要に応じて撮影画像をボディメモリ２１に記憶させると共に、ボディメモリ２１から記憶された撮影画像の読み出しを行う。
【００２９】
主制御部１０ａは、ズーミングレンズ位置検出部１３によりズーミングレンズ３の位置を検出し、又、ズーミングレンズ駆動部１２によりズーミングレンズ３を撮影光軸Ｚ方向に駆動させることで、撮影焦点距離を変化させる。
【００３０】
主制御部１０ａは、フォーカシングレンズ位置検出部１７によりフォーカシングレンズ５の位置を検出し、また、フォーカシングレンズ駆動部１６によりフォーカシングレンズ５を撮影光軸Ｚ方向に駆動させることで、撮像素子９面のピントを調整する。主制御部１０ａは、撮像素子９から得られた撮像画像から、例えば撮像面のコントラスト量を検出し、コントラストが極値となるフォーカシングレンズ５の位置をピント位置と判断する。
【００３１】
主制御部１０ａは、シャッタ駆動部１８を用いてシャッタ８を制御し、レリーズスイッチ２３の信号を検出したタイミングでシャッタ８の開閉を行う。
【００３２】
主制御部１０ａは、必要なタイミングで、閃光回路部１１を通じてキセノン管等を用いた閃光部６を発光させたフラッシュ撮影を行うことが可能である。
【００３３】
主制御部１０ａには、操作部１９が接続され、ユーザの撮影モード等の情報を入力や設定が可能であり、又、設定した撮影モード等の情報を外部液晶モニタ２０により、ユーザに表示することが可能である。
【００３４】
また、主制御部１０ａは、振れ制御部１０ｂを介して、三脚モード選定スイッチ２２によりカメラ１の状態情報を判定している。
【００３５】
図１に示す防振ユニット４の構成を図２に示す。なお、実際にはピッチング方向とヨーイング方向について、それぞれの振れ補正機構が存在するが、本実施形態では説明を簡略化するために、片軸分の制御機構のみを記す。
【００３６】
防振ユニット４は補正レンズ４ａを有し、補正レンズ４ａは可動枠４１によって支持されている。可動枠４１は固定部４０に対してＸ−Ｙ平面に沿って移動自在に配置してあり、バネ４６によって、可動枠４１に支持された補正レンズ４ａを、光軸Ｚの中心に保持している。
【００３７】
永久磁石４４は、固定部４０の内側に、ヨーク４８ａを介してコイル４５と対向するように配置されている。コイル４５を挟んでヨーク４８ａの反対側には、ヨーク４８ｂが配置してある。このように、ヨーク４８ａ，４８ｂ、永久磁石４４、コイル４５によってＶＣＭが構成されている。コイル４５は図１に示す振れ補正部１４と接続している。このようなＶＣＭにおいて、振れ補正部１４からの命令によりコイル４５に電流を流すことにより生じるローレンツ力を受けて、可動枠４１が駆動され、補正レンズ４ａがＸ−Ｙ平面に沿って駆動される。
【００３８】
固定部４０には、ＬＥＤ配置板４０ａが内部に突出しており、ＬＥＤ配置板４０ａの片面にＬＥＤ４２が配置されている。可動枠４１のＬＥＤ４２と対向する位置には、スリット４７が形成されている。ＬＥＤからの光を通過させるスリット４７を挟んで対向するように、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）４３が固定部４０に配置されている。
【００３９】
ＰＳＤ４３は、その表面におけるＬＥＤ光の受光状態を、図１に示す振れ補正部１４に出力し、補正レンズ４ａの位置を検出可能になっている。ＰＳＤ４３からの出力信号は、図１に示す振れ補正部１４へ入力され、振れ制御部１０ｂによって補正レンズ４ａの位置を検出し、その検出信号に応じて、上述したコイル４５に対する電流の制御を行う。
【００４０】
図１に示す振れ補正部１４および振れ検出部１５の詳細を図３に示す。図１と図３とに示す角速度センサ１５ａは対応関係にあり、図１に示すカメラ１に生じた振れの角速度を検出する。
【００４１】
角速度センサ１５ａで検出された信号は、図３に示す振れ検出部１５に出力され、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５２により、手振れとは無関係な高周波がカットされる。そして、オフセット電圧調整部５３により、角速度センサ１５ａのオフセット電圧が調整され、Ａ／Ｄ変換器５４により量子化される。この量子化値をω１とする。
【００４２】
その後、量子化値ω１は、振れ角速度基準値算出部５５および振れ周波数算出部５６に入力され、振れ角速度基準値算出部５５では量子化値ω１の振れ角速度基準値ω０が演算される。そして、量子化値ω１から振れ角速度基準値ω０を差し引くことで、振れ角速度ωが演算される。
【００４３】
積分部５８では、角速度の単位で表されている振れ角速度ωを時間積分して、振れ角度に換算し、補正レンズ目標位置ＬＣを振れ検出部１４に出力する。
【００４４】
振れ周波数算出部５６では、量子化値ω１から振れ周波数fpeakを求め、振れ検出部１４に出力する。図４（Ａ）に示すように、振れ周波数算出部５６は、周波数度数分布算出部５６ａと振れ判別部５６ｂとによって構成されている。量子化値ω１は周波数度数分布算出部５６ａに入力され、周波数度数分布算出部５６ａによって振れの周波数の度数分布が演算される。演算結果から振れ判別部５６ｂにより振れ周波数fpeakが求められ、振れ判別部５６ｂは振れ周波数fpeakを振れ検出部１４に出力する。振れ周波数fpeakについては、後述する。
【００４５】
補正レンズ目標位置ＬＣおよび振れ周波数fpeakが演算される一方で、図３に示すＰＳＤからの出力信号は、上述したように振れ検出部１４に出力され、位置信号出力部６２により補正レンズ現在位置ＬＲが出力される。
【００４６】
目標駆動位置演算部６０は、制御誤差ΔＬと振れ周波数fpeakに応じて目標駆動位置情報Ｖｐｉｄを演算する。目標駆動位置演算部６０の詳細については、後に図５で説明する。図３に示す駆動信号演算部６１は、目標駆動位置情報Ｖｐｉｄからコイル４５の駆動信号を出力し、ＰＳＤ４３からの出力信号に応じて図２に示す補正レンズ４ａを駆動させる。
【００４７】
積分部５８から出力された補正レンズ目標位置ＬＣと、位置信号出力部６２から出力された補正レンズ現在位置ＬＲとで、制御誤差ΔＬが算出される。具体的には、制御誤差ΔＬは、補正レンズ目標位置ＬＣから補正レンズ現在位置ＬＲを差し引くことで算出される。
【００４８】
図３に示す目標駆動位置演算部６０の詳細を図５に示す。目標駆動位置演算部６０は、補正レンズ目標位置ＬＣが入力される微分回路およびＦＦ項演算回路と、制御誤差ΔＬが入力される積分回路および微分回路とを有する。
【００４９】
制御誤差ΔＬは、積分回路と微分回路とに入力され、積分回路の出力値はゲインＫｉを介して積分項Ｖｉが演算される。微分回路の出力値はゲインＫｄを介して微分項Ｖｄが演算される。また同時に制御誤差ΔＬは、ゲインＫｐを介してＶｐが演算される。
【００５０】
補正レンズ目標位置ＬＣは微分回路とＦＦ（フィードフォワード）項回路とに入力され、微分回路の出力値はゲインＫｃｆｆおよび可変ゲインｆ１を介して、Ｖｃｆｆが演算される。ＦＦ項回路の出力値はゲインＫｆｆおよび可変ゲインｆ２を介して、Ｖｆｆが演算される。
【００５１】
目標駆動位置演算部６０は、一般的なサーボ制御方式のＰＩＤ制御を用いている。Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄ、Ｋｆｆ、Ｋｃｆｆは、各制御項の固定値ゲインである。この固定値ゲインは防振ユニット４ａの機械仕様に加え、工場出荷時や実際の撮影時の制御サンプリングから決定される。
【００５２】
ｆ１、ｆ２は、図３に示す振れ周波数算出部５６が出力する振れ周波数fpeakに応じて変化する可変のゲイン（ＣＦＦ項ゲインｆ１、ＦＦ項ゲインｆ２）である。振れ周波数に応じた制御ゲインが、後述するように図８に示すテーブルより選択される。
【００５３】
目標駆動位置演算部６０によるＰＩＤ制御は、制御誤差ΔＬに対して、それに比例する比例項Ｖｐ、積分値に比例する積分項Ｖｉ、微分値に比例する微分項Ｖｄを加算することにより演算される。さらに、補正レンズ制御誤差ΔＬに対して、補正レンズ目標位置ＬＣに比例するＦＦ項Ｖｆｆ、補正レンズ目標位置ＬＣの微分値に比例する速度ＦＦ項Ｖｃｆｆを加算し、ＰＩＤ＋ＦＦ制御量Ｖｐｉｄとして演算する。
【００５４】
本実施形態における振れ補正装置の制御について、図６および図７に示すフローチャートに基づき説明する。なお、以下の各ステップ（Ｓ１００〜Ｓ１２２）は、図１に示す制御部１０（主制御部１０ａおよび/または振れ制御部１０ｂ）の各処理を示しており、重複する説明は適宜省略する。
【００５５】
図６のステップＳ１００において、図１に示す振れ制御部１０ｂは、レリーズスイッチ３０の半押しＯＮに同期した主制御部１０ａからの振れ補正開始コマンドを認識する。つぎに図６のステップＳ１０１において、制御部１０は、図１に示す三脚モード選択スイッチ７２がＯＮであるか否かを検出する。
【００５６】
ステップＳ１０１において三脚モードがＯＮであると制御部１０が判定した場合にはステップＳ１０２に進み、三脚振れ補正制御を開始する。つぎに、ステップＳ１０３において、制御部１０が、三脚モードに入ってから１回目の撮影であるか否かを検出する。ここでは、三脚モード選定スイッチ７２の切換後の最初の撮影を１回目の撮影とする。
【００５７】
三脚モードに入ってから１回目の撮影であると判定された場合にはステップＳ１０４に進み、制御パラメータを制御部１０がレンズメモリ７０から読み込む。ステップＳ１０４において読み込まれる制御パラメータは、工場出荷時にレンズメモリ７０に記憶してある固有振動数（ｆｎ）を基にして求められる初期値であり、その振動数の振れ補正効果が最大になるＦＦ項ゲインｆ１およびＣＦＦ項ゲインｆ２の値である。固有振動数（ｆｎ）は、図２に示す防振ユニット４の可動部（補正レンズ４ａ＋可動枠４１）の質量と、バネ４６のバネ定数などから決定される防振ユニット４の固有値である。すなわち、図１に示す防振ユニット４を有するレンズ鏡筒１ｂの機種に固有の値である。ステップＳ１０４においては、たとえば振動数ｆ＝４０Ｈｚの場合において、ＦＦ項ゲインｆ１＝０％、ＣＦＦ項ゲインｆ２＝１００％の各値を制御部１０が選択する（図８に示す）。
【００５８】
なお、図１に示すレンズメモリ７０には、カメラボディの機種毎の情報（固有振動数ｆｎに基づく制御ゲインのデータ（a1,b1、a2,b2、f1,f2））が予め記憶されている。したがって、図１に示すレンズ鏡筒１ｂに連結されるカメラボディの組合せによって、カメラ１に加わる支配的な振動数ｆ（後述する）の値を、ある程度予測することができる。
【００５９】
図８に示すように、たとえばカメラボディＡをレンズ鏡筒１ｂ（図１参照）に連結した場合には、カメラボディＡ＋レンズ鏡筒１ｂに予測される支配的な振動数ｆαに基づき、ＦＦ項ゲインｆ１＝ａ１、ＣＦＦ項ゲインｆ２＝ｂ１を、レンズメモリ７０から制御部１０が選択する。同様にして、たとえばカメラボディＢをレンズ鏡筒１ｂに連結した場合には、カメラボディＢ＋レンズ鏡筒１ｂに予測される支配的な振動数ｆβに基づき、ＦＦ項ゲインｆ１＝ａ２、ＣＦＦ項ゲインｆ２＝ｂ２を、レンズメモリ７０から制御部１０が選択する。
【００６０】
なお、実際の撮影においては、レンズ鏡筒１ｂに連結するカメラボディの個体差や、三脚との組合せにより振動数が異なってくるので、１回目の撮影時において、後述するように実際の支配的な振動数に基づき、図８に示すテーブルからＦＦ項ゲインｆ１，ＣＦＦ項ゲインｆ２を求め、制御部１０がボディメモリ２１に記憶しておく。
【００６１】
図６に示すフローチャートに戻り、引き続き１回目の撮影における制御部１０の制御について説明する。ステップＳ１０４の次に、ステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０４において選択されたＦＦ項ゲインｆ１およびＣＦＦ項ゲインｆ２を用いて振れ補正制御を継続する。
【００６２】
次に、ステップＳ１０８において、図１に示すレリーズスイッチ２３の半押しがＯＦＦにされたか否かを制御部１０が検出し、半押しＯＦＦが検出された場合にはステップＳ１０９に進み、制御部１０が振れ補正制御を停止し、撮影動作を終了する（ステップＳ１１０）。
【００６３】
ステップＳ１０８において、半押しＯＮ状態が依然として継続していることを制御部１０が検出した場合にはステップＳ１０９に進み、図１に示すレリーズスイッチ２３が全押しされたか否かが制御部１０によって検出される。
【００６４】
ステップＳ１１１において、レリーズスイッチ２３の全押しを制御部１０が検出しなかった場合にはステップＳ１０７に戻り、引き続き撮影の待機を行う。
【００６５】
ステップＳ１１１において、レリーズスイッチ２３の全押しを制御部１０が検出した場合には、ステップＳ１１２に進み、ミラーアップやシャッタ開閉などの撮影動作が行われる。このとき、次回の三脚固定時における撮影動作時の振れ補正制御を、さらに正確なものにするために、次に示すステップＳ１１３において実際に生じる振れの支配的な振動数が測定される。
【００６６】
ステップＳ１１３において、ステップＳ１１２における撮影動作に基づく実際に生じる振れの支配的な振動数を図３に示す振れ周波数算出部５６が演算する。撮影動作に基づき測定される振動数とは、撮影動作時に振れ周波数算出部５６が演算した振れ周波数fpeakの値であり、図４（Ｂ）に示すように、最も度数の大きい値が検出された振れ周波数である。すなわち、振れ周波数fpeakとは、振れを生じさせる支配的な周波数であると言える。振れ周波数fpeakは、図１に示すボディメモリ２１に記憶され、２回目以降の三脚固定撮影時に使用される。
【００６７】
図１０の周波数分布Ｃに示すように、たとえば三脚撮影時には、振れを生じさせる支配的な周波数は４０Ｈｚ近傍にピークが検出される傾向にある。また、乗物乗車時の撮影では、周波数分布Ｄに示すように振れを生じさせる支配的な周波数は２０Ｈｚ近傍にピークが検出され、手持ち撮影時には、周波数分布Ｅに示すように振れを生じさせる支配的な周波数は５Ｈｚ近傍にピークが検出される傾向にある。
【００６８】
ステップＳ１１３において、実際に演算された振れ周波数fpeakに基づき、図8に示すテーブルデータからＦＦ項ゲインｆ１およびＣＦＦ項ゲインｆ２が更新される。そして、ステップＳ１０１に戻り、同様の制御を繰り返す。また、ステップＳ１１３の次に、図１に示すレリーズスイッチ２３が半押しであるか否かを制御部１０が検出し、半押しであることを制御部１０が判定した場合にステップＳ１００に戻ってもよい。
【００６９】
次に、２回目以降の撮影時の制御部１０の制御について述べる。図６のステップＳ１０３に戻り、三脚モードに入ってから１回目の撮影でないと制御部１０が判定した場合にはステップＳ１０５に進み、ステップＳ１１３において演算された前回撮影時の振れ周波数fpeakを、制御部１０がボディメモリ２１から読み込む。
【００７０】
次に、ステップＳ１０６に進み、ステップＳ１０５において読み込まれた振れ周波数fpeakに基づいて、ＦＦ項ゲインｆ１およびＣＦＦ項ゲインｆ２を制御部１０が選択する。この制御ゲインｆ１およびｆ２を用いて、図５に示すように目標駆動位置演算部６０によってＶｐｉｄが演算され、このＶｐｉｄに基づいて、ステップＳ１０７において振れ補正効果を最大にした振れ補正制御が行われる。
【００７１】
なお、本実施形態に係る振れ補正装置は、図１に示すボディメモリ２１に記憶してある振れ情報（振れ周波数fpeak）をリセットするリセット手段を有する。たとえば、図１に示す三脚モード選定スイッチ２２のＯＦＦにより、振れ周波数fpeakがリセットされる。なお、振れ周波数fpeakをリセットするのは、電源スイッチでも良いし、ソフトウェアによりリセットしても良い。
【００７２】
次に、図６に示すステップＳ１０１にて、三脚モードでないと判断された場合について説明する。
【００７３】
その場合には、図７に示すステップＳ１１４に進み、三脚モードではない通常の振れ補正制御が開始される。次に、ステップＳ１１５において、現時点での振れ周波数fpeakを制御部１０が取得して、たとえば図１に示すボディメモリ２１に保存する。振れ周波数fpeakは、図４（Ａ）に示すように、振れ量子化値ω１から振れ周波数算出部５６を介して演算される。図９に示すように、振れ量子化値ω１は刻々と変化しており、手持ち撮影時においては、その変化も大きいものとなる。この振れ量子化値ω１の値は、たとえば制御部１０のクロック周波数ごとにサンプリングされ、刻々と振れ周波数fpeakが求められている。
【００７４】
次に、ステップＳ１１６において、図８に示すテーブルデータから、ステップＳ１１６の直前において制御部１０が取得した振れ周波数fpeakに基づいて、ＦＦ項ゲインｆ１およびＣＦＦ項ゲインｆ２を制御部１０が選択する。具体的には、ステップＳ１１６の直前の振れ周波数fpeakを基にして、図８に示すテーブルデータから制御ゲインｆ１＝ａｐ，ｆ２＝ｂｐを制御部１０が選択する。
【００７５】
または、ステップＳ１１６の直前までに刻々と求められ、図１に示すボディメモリ２１に記憶されている振れ周波数fpeakの平均値あるいは移動平均を基にして、図８に示すテーブルデータから制御ゲインｆ１＝ａｐ，ｆ２＝ｂｐを制御部１０が選択しても良い。
【００７６】
上述したように、手振れの場合には、三脚ブレの場合に比較して振れ周波数fpeakが低い傾向にある。したがって、図８に示す制御ゲインテーブルから、手振れに特徴的な低周波におけるｆ１＝ａｐ，ｆ２＝ｂｐを制御部１０が選択することになる。
【００７７】
次に、図７に示すステップＳ１１７に進み、ステップＳ１１６において選択された制御ゲインｆ１＝ａｐ，ｆ２＝ｂｐを用いて振れ補正制御を行う。
【００７８】
次に、ステップＳ１１８において、図１に示すレリーズスイッチ２３の半押しがＯＦＦにされたか否かを制御部１０が検出し、半押しＯＦＦが検出された場合にはステップＳ１１９に進み、制御部１０が振れ補正制御を停止させ、撮影動作を終了させる（ステップＳ１２０）。
【００７９】
ステップＳ１１８において、半押しＯＮ状態が依然として継続していることを制御部１０が検出した場合にはステップＳ１２１に進み、図１に示すレリーズスイッチ２３が全押しされたか否かが制御部１０によって検出される。
【００８０】
ステップＳ１２１において、レリーズスイッチ２３の全押しを制御部１０が検出しなかった場合にはステップＳ１１５に戻り、引き続き撮影の待機を行う。
【００８１】
ステップＳ１２１において、レリーズスイッチ２３の全押しを制御部１０が検出した場合には、ステップＳ１２２に進み、ミラーアップやシャッタ開閉などの撮影動作が行われる。そして、ステップＳ１０１に戻り、同様の制御を繰り返す。
【００８２】
次に、本実施形態に係る振れ補正装置を用いたカメラシステムの作用効果について述べる。まず、図２に示す補正レンズ４ａ、可動部枠４１およびバネ４６を有する振動系の周波数特性について、図１１を用いて説明する。
【００８３】
防振ユニット４の振動系の周波数特性は、図１１のボード線図に示すように、この振動系の固有振動周波数数ｆｎ以上の周波数で変位利得が減衰する特性となっている。この周波数ｆｎは、可動枠４１を支持するバネ４６のバネ定数と、可動枠４１および補正レンズ４ａで構成される可動部の重量とで決まる。
【００８４】
可動部の固有振動周波数を図１１に示す手振れ周波数帯域ｆ０（１〜１２Ｈｚ）よりも高く設定することで、上述した減衰領域（振れ補正できない領域）が振れ補正帯域と重ならないようにすることが望ましい。
【００８５】
図１１に示すように、固有振動数ｆｎ以上の帯域では可動部の変位利得Ｇが減衰し、その位相も遅れる。このため、目標値入力に対して可動部を駆動させる時に応答遅れが生ずる。また、固有振動数ｆｎ以下の手振れ周波数帯域では、変位利得は一定だが、位相は若干遅れ続けている。
【００８６】
この位相遅れが大きいほど、ＰＩＤ＋ＦＦ制御で補正しきれない制御誤差ΔＬとして残る。この制御誤差を低減させるためには、図２に示すバネ４６のバネ定数を大きくするか、可動部の重量を減らさなければならない。しかし、光学性能によりレンズ重量が決まるので、可動部の重量を容易に変更することは難しい。また、バネ定数を大きくするには、可動部を駆動させる大きな電力やマグネットが必要となり、防振ユニットの大型化や消費電力の増加につながる。
【００８７】
図５に示すように、補正レンズ目標位置ＬＣの微分値である速度ＦＦ（ＣＦＦ）項を加算するということは、レンズ目標位置ＬＣの９０°位相が進んだ波形にゲインを掛けた値を加算するということである。この速度ＦＦ（ＣＦＦ）項を加算することにより、ＰＩＤ＋ＦＦ制御で補正しきれなかった制御誤差ΔＬを低減することができる。
【００８８】
たとえば、図６に示すステップＳ１０４，Ｓ１０６あるいは図７に示すステップＳ１１６において制御部１０が選択したパラメータｆ１，ｆ２を用いて、ＦＦ項ｆ１に速度ＦＦ（ＣＦＦ）項ｆ２を加算して制御誤差ΔＬを低減させることにより、正確な振れ補正制御を行うことができる。
【００８９】
図１２に、制御誤差ΔＬの低減効果を示す。横軸は時間ｔ（１００ｍｓｅｃ／ｄｉｖ）、縦軸は制御誤差ΔＬ（２ｕｍ／ｄｉｖ）とする。波形ＦはＰＩＤ＋ＦＦ制御のみの時の制御誤差であり、波形ＧはＰＩＤ＋ＦＦ制御に速度ＦＦ項を加算したときの制御誤差である。このように、目標位置の主となる入力周波数と同じ周波数の制御誤差を低減することができる。
【００９０】
図１３（Ａ）の変位利得グラフは、速度ＦＦ項とＦＦ項の制御パラメータを変更したときの防振特性を示している。ここでは、振れ周波数fpeakが３Ｈｚ、９Ｈｚ、１４Ｈｚを、補正する制御帯域の中心とした。
【００９１】
図１３（Ａ）から、振れ周波数fpeak＝３Ｈｚの場合は、３Ｈｚで変位利得が０ｄＢで、fpeak＝９Ｈｚの場合や、fpeak＝１４Ｈｚの場合にも、それぞれの振れ周波数fpeakで変位利得が０ｄＢとなり、補正効果が最大となるように制御パラメータを選定している。
【００９２】
また、図１３（Ｂ）に示す位相グラフから、振れ周波数fpeakが大きいほど、速度ＦＦ（ＣＦＦ）項のパラメータ（ｆ２）を大きくして、位相進み効果を得ている。
【００９３】
本実施形態においては、予め図１に示すレンズメモリ７０に記憶された防振ユニット４の固有振動数（ｆｎ）に基づき、正確な振れ補正制御を行うことができる。
【００９４】
さらに、図１に示すカメラ１が三脚に固定されていることが検出されたとき、レンズメモリ７０に記憶された固有振動数（ｆｎ）に基づき制御ゲイン（a1,b1、a2,b2、f1,f2）を変更することで、たとえば三脚撮影に適したブレ補正を行うことができる。
【００９５】
具体的には、図６に示すステップＳ１０６では、前回撮影時に図３に示す振れ周波数算出部５６が演算した振れ周波数fpeakを基にして制御部１０が制御ゲインｆ１，ｆ２を選択し、ステップＳ１０７では、選択した制御ゲインを用いて振れ補正制御が行われる。したがって、実際に撮影を行ったときの直近の振れ周波数fpeakを基にして振れ補正制御が行われるので、より精度の高い三脚振れ補正制御を行うことができる。
【００９６】
また、初回の三脚固定撮影時には、レンズメモリ７０に記憶された初期値パラメータの制御ゲイン（a,b、a1,b1、a2,b2）を用いて防振ユニット４を制御することにより、初回の三脚固定時の撮影においても、正確な振れ補正制御を行うことができる。
【００９７】
さらに、本実施形態によれば、手振れ補正モードでの撮影においては、撮影直前に、図１に示す角速度センサ１５ａで検出された振れ情報（fpeak）に基づいて、防振ユニット４を制御することにより、正確な手振れ補正制御を行うことができる。
【００９８】
なお、図５に示すブロック図の説明において、本実施形態では目標駆動位置演算部６０は、補正レンズ目標位置ＬＣから速度を演算してＰＩＤ制御に用いたが、加速度を演算して用いても良い。すなわち、速度フィードフォワード項を微分した加速度フィードフォワード項ＶａｆｆをＶｐｉｄに加算し、補正帯域を上げることで、三脚固定時の振れの周波数帯域を低減することができる。加速度フィードフォワード項Ｖａｆｆを加算することで、高周波側のゲインが大きくなるために、防振制御の発振余裕が少なくなることが考えられるが、楕円フィルタ等で高周波帯域のゲインを低減させることで、発振余裕を大きくすることができる。
【００９９】
さらに、図６に示すステップＳ１０５において、もし前回撮影時の露光時間が短く精度の高い振れ周波数fpeakが得られない場合は、前々回の振れ周波数fpeakもしくは初期値のfpeakを取得しても良い。
【０１００】
なお、たとえば三脚使用時には上述した実施形態で述べたような三脚ブレ補正制御（図６に示すステップＳ１０２〜Ｓ１１３）を行う一方で、手持ち撮影時には公知の手振れ補正手段を用いた手振れ補正制御を行っても良い。すなわち、手持ち撮影時には、振れ周波数fpeakを用いない通常の振れ補正制御を行っても良い。さらに、手持ち撮影の時には、本実施形態における手振れ補正制御（図７に示すステップＳ１１４〜Ｓ１２２）と公知の手振れ補正制御との組合せの中で、最も有効に手ブレを補正できるような制御手段を選択できるようにしてもよい。
【０１０１】
また、図６に示すステップＳ１０４において、図１に示すレンズ鏡筒１ｂに着脱されるレンズフードなどのアクセサリが装着されているか否かを、たとえば制御部１０によって検出し、ステップＳ１０４における制御をアクセサリの有無に応じて異ならせても良い。アクセサリの有無によって三脚撮影時のブレ周波数が異なる可能性があるためである。
【０１０２】
なお、図８に示す固有振動数（ｆｎ）を演算するために必要な三脚座の位置情報は、レンズ鏡筒またはカメラボディに内蔵されたメモリ７０または２１に予め記憶されていることが好ましい。
【０１０３】
なお、上述した本実施形態では、図１に示すレンズ鏡筒に内蔵された防振ユニット４を用いて振れ補正を行うレンズシフト防振の例を示したが、これに限定されず、撮像素子ユニットを光軸に対して交差する方向に移動させることにより防振を行う撮像素子ユニットシフト防振にも適用することができる。
【０１０４】
本実施形態に係る振れ補正装置を有する光学機器は、たとえばスチルカメラ、ビデオカメラ、レンズ鏡筒、カメラボディ、携帯電話などであっても良い。
【符号の説明】
【０１０５】
１…カメラ
４…防振ユニット
４ａ…補正レンズ
１０…制御部
１０ａ…主制御部
１０ｂ…振れ制御部
１４…振れ補正部
１５…振れ検出部
１５ａ…角速度センサ
２１…ボディメモリ
２２…三脚モード選定スイッチ
５６…振れ周波数算出部
６０…目標駆動位置演算部
７０…レンズメモリ
【図１】
2010249942.tif 000003
【図２】
2010249942.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010249942.tif 000006
【図５】
2010249942.tif 000007
【図６】
2010249942.tif 000008
【図７】
2010249942.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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