(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コリオリ力を利用して振れの角速度を検出する角速度検出手段と、角速度検出手段からの出力信号をフィルタ処理するローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを含むフィルタ手段と、検出した角速度に基づいて振れを打ち消すように補正光学手段を駆動する振れ補正手段とを具備し、
角速度検出手段の角速度検出部を励振させるための信号の周波数ｆｇと、振れ補正手段を駆動により発生する機械振動の基本周波数ｆｐと、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ又はバンドパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃとが、
ｆｃ＜｜ｍ・ｆｇ−ｎ・ｆｐ｜
（但し、ｍ、ｎはそれぞれ１以上の任意の整数であり、ｍ、ｎが２以上の場合は各周波数ｆｇ及びｆｐの高調波の次数を表す。）
を満足することを特徴とする振れ補正装置。
【請求項２】
コリオリ力を利用して振れの角速度を検出する角速度検出手段と、角速度検出手段からの出力信号をフィルタ処理するバンドパスフィルタを含むフィルタ手段と、検出した角速度に基づいて振れを打ち消すように補正光学手段を駆動する振れ補正手段とを具備し、
角速度検出手段の角速度検出部を励振させるための信号の周波数ｆｇと、振れ補正手段の駆動により発生する機械振動の基本周波数ｆｐとが、
ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒ
（但し、ｒ、ｔはそれぞれ同期関係を示す値（１以上の正の整数）であり、互いに素である。）
を満足し、かつ周波数ｆｇと、周波数ｆｐと、バンドパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃとが、
ｆｃ＜ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒ
を満足することを特徴とする振れ補正装置。
【請求項３】
振れ補正手段は、撮像レンズの光軸を偏心させることにより被写体像の位置を移動させる補正光学素子と、補正光学素子を駆動する駆動素子とを含み、駆動素子が周波数ｆｐの駆動信号により駆動される超音波モータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の振れ補正装置。
【請求項４】
振れ補正手段は、撮像レンズの光軸を偏心させることにより被写体像の位置を移動させる補正光学素子と、補正光学素子を駆動する駆動素子とを含み、駆動素子を周波数ｆｐのパルス信号を用いてパルス幅変調駆動することを特徴とする請求項１又は２記載の振れ補正装置。
【請求項５】
振れ補正手段は、撮像レンズの光軸を偏心させることにより被写体像の位置を移動させる補正光学素子と、補正光学素子を駆動する駆動素子とを含み、駆動素子に印加する制御信号の更新周期が１／ｆｐであることを特徴とする請求項１又は２記載の振れ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラや双眼鏡等の光学機器に用いられる振れ補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の振れ補正装置では、ユーザーの手振れ等によってレンズ鏡筒やカメラ等の本体に加えられる振動（以下、「振れ」と称する）を角速度センサで検出し、フィルタ処理により角速度信号に含まれる不要な高周波数のノイズ成分や直流ドリフトやオフセットを除去した後、角速度信号を積分して角度信号に変換する。
【０００３】
振れ補正は、振れによる被写体像のフィルム面上又は撮像面上での位置変化（以下、「振れ量」と称する）を打ち消すために、補正光学素子（補正レンズ）を駆動素子により撮像レンズの光軸に直交する方向に移動させることにより行う。補正光学素子の移動量又は移動させるべき位置（補正位置）を決定するために、角度信号のレベルを調節して補正位置制御信号に変換する。また、補正光学素子の位置（光軸に直交する方向における位置）は位置センサ等により検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、駆動素子を駆動すると、機械的な振動が発生し、その振動は補正光学素子等に伝わる。例えば駆動素子として超音波モータを用いる場合、駆動信号の周期（駆動周波数ｆｐとする）でそのステータ（回転出力型の場合）や駆動軸（リニア出力型の場合）を励振させているため、補正光学素子等が同じ周期で機械振動を発生する。
【０００５】
一方、角速度センサでは、所定周波数ｆｇ（通常は超音波領域の周波数）の励振パルス発生回路を用いて圧電素子を駆動し、角速度検出部を周波数ｆｇで励振させる。そして、励振速度と振れの回転運動成分により発生するコリオリ力を検出することにより、振れの角速度を検出する。ところで、角速度センサからの出力信号に対するフィルタ処理に際しては、バンドパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃの決定に当たり、角速度センサの励振周波数ｆｇ及び駆動素子の駆動周波数ｆｐの基本波及びその高調波の信号をカットするように、ｆｃ＜ｆｐ及びｆｃ＜ｆｇとなるカットオフ周波数ｆｃが決定されていた。
【０００６】
しかしながら、振れ補正装置をカメラ等に実装する場合、角速度センサは補正光学素子や駆動素子に近い位置に設けられるため、この周波数ｆｇによる振動と、駆動素子の駆動周波数ｆｐによる振動とが干渉し（混変調現象等）、振れの角速度成分に対応する検出信号以外に、新たな周波数（周波数をｆｂとする）の信号群（以下、ビート信号群と称する）が発生する。ビート信号群は、実際の振れによる検出信号に重畳されるので、角速度センサからの出力信号のＳＮ比を低下させるという問題を生じる。一般に、ビート信号群の個々の周波数ｆｂは以下の（１）式で表すことができる。
【０００７】
【数１】
0003697471.tif 000002
【０００８】
ｍ及びｎはそれぞれ任意の整数（ｍ、ｎ≧０：但し、ｍとｎは同時に０にはならない）である。また、ｍ、ｎ≧１の場合、ｍ、ｎは周波数ｆｇ及びｆｐの振動の基本波又は高調波の次数を表す。バンドパスフィルタやローパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃよりも周波数ｆｂの大きなビート信号はフィルタ処理により除去されるものの、バンドパスフィルタ等によりビート信号を除去することは考慮されていなかったので、ビート信号の周波数ｆｂがカットオフ周波数ｆｃよりも小さい場合、ビート信号は除去されず、角速度センサからの出力信号のＳＮ比の低下は改善されないという問題点を有していた。このビート信号の発生による角速度センサからの出力信号のＳＮ比の低下は、駆動素子が超音波モータの場合だけでなく、ＰＷＭ制御による駆動等のパルス変調駆動（パルス信号の周波数をｆｐとする）によりＤＣモータ、ボイスコイルモータ又はステッピングモータを駆動する場合にも発生する。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、駆動素子駆動周波数ｆｐと角速度センサの励振周波数ｆｇの干渉により発生するビート信号を除去し、角速度センサからの出力信号のＳＮ比の低下を防止した振れ補正装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の振れ補正装置は、コリオリ力を利用して振れの角速度を検出する角速度検出手段と、角速度検出手段からの出力信号をフィルタ処理するローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを含むフィルタ手段と、検出した角速度に基づいて振れを打ち消すように補正光学手段を駆動する振れ補正手段とを具備し、角速度検出手段の角速度検出部を励振させるための信号の周波数ｆｇと、振れ補正手段を駆動により発生する機械振動の基本周波数ｆｐと、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ又はバンドパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃとが、ｆｃ＜｜ｍ・ｆｇ−ｎ・ｆｐ｜（但し、ｍ、ｎはそれぞれ１以上の任意の整数であり、ｍ、ｎが２以上の場合は各周波数ｆｇ及びｆｐの高調波の次数を表す。）を満足する。
【００１１】
また、本発明の第２の振れ補正装置は、コリオリ力を利用して振れの角速度を検出する角速度検出手段と、角速度検出手段からの出力信号をフィルタ処理するバンドパスフィルタを含むフィルタ手段と、検出した角速度に基づいて振れを打ち消すように補正光学手段を駆動する振れ補正手段とを具備し、角速度検出手段の角速度検出部を励振させるための信号の周波数ｆｇと、振れ補正手段の駆動により発生する機械振動の基本周波数ｆｐとが、ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒ（但し、ｒ、ｔはそれぞれ同期関係を示す値（１以上の正の整数）であり、互いに素である。）を満足し、かつ周波数ｆｇと、周波数ｆｐと、バンドパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃとが、ｆｃ＜ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒを満足する。
【００１２】
上記各構成において、振れ補正手段は、撮像レンズの光軸を偏心させることにより被写体像の位置を移動させる補正光学素子と、補正光学素子を駆動する駆動素子とを含み、駆動素子が周波数ｆｐの駆動信号により駆動される超音波モータであるように構成しても良い。
【００１３】
または、上記各構成において、振れ補正手段は、撮像レンズの光軸を偏心させることにより被写体像の位置を移動させる補正光学素子と、補正光学素子を駆動する駆動素子とを含み、駆動素子を周波数ｆｐのパルス信号を用いてパルス幅変調駆動するように構成しても良い。
【００１４】
または、上記構成において、振れ補正手段は、撮像レンズの光軸を偏心させることにより被写体像の位置を移動させる補正光学素子と、補正光学素子を駆動する駆動素子とを含み、駆動素子に印加する制御信号の更新周期が１／ｆｐであるように構成しても良い。
【００１５】
一般に、角速度検出部を励振する励振周波数ｆｇと駆動素子を駆動するための駆動信号の駆動周波数ｆｐとが相互干渉し、ビート信号（周波数ｆｂとする）を発生する。しかしながら、本発明の第１の振れ補正装置によれば、各周波数ｆｇ、ｆｐ及びｆｃがｆｃ＜｜ｍ・ｆｇ−ｎ・ｆｐ｜を満足することにより、ビート信号の周波数ｆｂがカットオフ周波数ｆｃよりも大きくなり、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタにより高周波ノイズとして除去される。また、本発明の第２の振れ補正装置によれば、周波数ｆｇ及びｆｐが、ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒを満足することにより、周波数ｆｂ＝０のビート信号が直流オフセット成分としてバンドパスフィルタにより除去される。また、周波数ｆｇ、ｆｐ及びｆｃが、ｆｃ＜ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒを満足することにより、周波数ｆｂ＝ｎ・ｆｇ／ｔ（ｎは１以上の整数）のビート信号がバンドパスフィルタにより高周波ノイズとして除去される。その結果、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを透過した角速度検出手段からの信号にはビート信号成分は含まれず、ビート信号によるＳＮ比の低下を防止することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の振れ補正装置の第１の実施形態について、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１はカメラや双眼鏡等の光学機器の撮像光学系に装着される振れ補正レンズ系（補正光学部）の構成を示す分解斜視図である。固定枠体１０のテーブル面１０ａには、可動枠体２０を固定枠体１０に対してほぼ平行で、かつ第１所定方向（例えばＸ方向）に保持するための従動軸１１及び駆動軸１２が設けられている。また、駆動軸１２には、Ｘ方向アクチュエータとして機能する圧電素子１３が設けられている。
【００１７】
同様に、可動枠体２０のテーブル面２０ａには、レンズ枠体３０を可動枠体２０に対してほぼ平行で、かつ第２所定方向（例えばＹ方向）に保持するための従動軸２１及び駆動軸２２が設けられている。また、駆動軸２２には、Ｙ方向アクチュエータとして機能する圧電素子２３が設けられている。さらに、従動軸２１及び駆動軸２２に直交する方向には、固定枠体１０の従動軸１１に係合するための２組の係合部２４及び駆動軸１２に弾性的に嵌合する嵌合部２５が設けられている。
【００１８】
補正レンズ１を保持するレンズ枠体３０の筒状の側面３０ａには、可動枠体２０の従動軸２１に係合するための２組の係合部３４及び駆動軸２２に弾性的に嵌合する嵌合部３５が設けられている。また、組み立てた状態において固定枠体１０の従動軸１１及び可動枠体２０の従動軸２１に対向する部分には、側面３０ａから突出したデッキ３１及び３２が形成されている。各デッキ３１及び３２にはそれぞれ発光ダイオード等の発光素子３３ｘ及び３３ｙが固着されている。
【００１９】
また、組み立てた状態、特に初期位置において、固定枠体１０のテーブル１０ａ上のレンズ枠体３０のデッキ３１及び３２上の発光素子３３ｘ及び３３ｙにそれぞれ対向する位置には、受光素子１４ｘ及び１４ｙが設けられている。
【００２０】
可動枠体２０の従動軸２１は、レンズ枠体３０の係合部３４の突起３４ａと３４ｂとの間に嵌装される。また、固定枠体１０の従動軸１１は、可動枠体２０の係合部２４の突起２４ａと２４ｂとの間に嵌装される。従って、可動枠体２０は、固定枠体１０上の圧電素子１３により従動軸１１及び駆動軸１２に沿って、Ｘ方向に平行移動される。また、レンズ枠体３０は、可動枠体２０上の圧電素子２３により従動軸２１及び駆動軸２２に沿って、Ｙ方向に平行移動される。その結果、レンズ枠体３０の保持された補正レンズ１をＸ−Ｙ方向の所望する位置に移動させることが可能となる。
【００２１】
補正レンズ１、レンズ枠体３０及び可動枠体２０は、後述する補正光学素子１０８に相当し、圧電素子１３及び２３は超音波モータの一種であり、駆動素子１０７に相当する。
【００２２】
図２は、本実施形態における振れ補正装置のブロック構成図である。角速度センサ１０１は、振れを検出し、角速度信号としてバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）部１０２に出力する。角速度センサ１０１は、励振回路１１４により発生された励振パルス信号を用いて圧電素子を駆動し、角速度検出部を周波数ｆｇ（通常は超音波領域の周波数）で励振させる。そして、角速度センサ１０１は、励振速度と振れの回転運動成分により発生するコリオリ力を検出することにより、振れの角速度を検出する。
【００２３】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）部１０２は、角速度センサ部１０１からの角速度信号に含まれる高周波数のノイズ成分（角速度センサ１０１の暗ノイズ出力、周波数ｆｇの励振信号の漏れ成分、フィルム露光直前にミラーアップの振動等）、角速度センサ１０１からのアナログ信号をディジタル信号にＡ／Ｄ変換する際の折り返しノイズ、直流ドリフト、オフセット等を除去し、積分部１０３はバンドパスフィルタ１０２を経由した角速度信号を積分して角度信号に変換する。また、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０２の高域側及び低域側のカットオフ周波数により、振れ補正効果が得られる周波数帯域が設定される。
【００２４】
レベル設定部１０４は、補正光学素子１０８の移動量又は移動させるべき位置（補正位置）を決定するために、角度信号のレベルを調節して補正位置制御信号に変換する。レベル設定部１０４によるレベルは、撮像レンズの焦点距離に応じてあらかじめ決定されており、マイクロコンピュータ（マイコン）１１２からレベル設定部１０４に入力される。補正光学素子１０８の位置（光軸に直交する方向における位置）は位置センサ部１０９により検出される。また、補正光学部１１１は、補正光学素子１０８と、駆動素子１０７と、駆動素子１０７を保持するとともに駆動素子１０７の出力を補正光学素子１０８に伝達するための機構部材と、位置センサ部１０９とで構成される。
【００２５】
ＰＩＤ部１０５、駆動素子１０７を駆動するための駆動部１０６、駆動素子１０７、補正光学素子１０８、位置センサ部１０９及び減算部１１０はフィードバックループを構成する。減算部１１０は、レベル設定部１０４の補正位置制御信号から位置センサ部１０９の補正位置検出信号を減算する。ＰＩＤ部１０５は、減算部１１０からの出力信号に対して比例補償（Ｐ補償）、積分補償（Ｉ補償）、微分補償（Ｄ補償）を行い、補正光学部１１１の遅れ伝達特性（駆動素子７から補正光学素子８への伝達特性）を補償する。
【００２６】
一般に、フィードバック制御では、ＰＩＤ制御と呼ばれる制御方式が用いられている。Ｄ補償（微分補償）は、Ｐ補償（比例補償）の過補償によるゲイン余裕ＧＭ及び位相余裕ＰＭの低下を改善し、フィードバック制御の安定性を向上させるために用いられる。Ｉ補償（比例補償）は、フィードバック制御のオフセット特性を改善するために用いられる。これらＰ補償、Ｉ補償及びＤ補償を、必要に応じて選択して組み合わせて用いたフィードバック制御をＰＩＤ制御と呼ぶ。
【００２７】
カメラ本体のシャッターレリーズボタン１１３は、その押し込み量に応じて第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２が順にオンするように構成されている。第１スイッチＳ１は、シャッターレリーズボタン１１３を約半分押し込んだときにオンし、マイコン１１２は第１スイッチＳ１のオンにより、被写体輝度の測定（測光）、被写体への撮像レンズのピント合わせ（測距）、振れ補正動作等の一連の露光準備シーケンスを開始する。第２スイッチＳ２は、シャッターレリーズボタン１１３を最後まで押し込んだときにオンし、マイコン１１２は第２スイッチＳ２のオンにより、ミラーのアップダウン、撮像レンズの絞り動作、シャッターの開閉、フィルムの巻き上げ等の露光シーケンスを行う。
【００２８】
駆動素子１０７をパルス幅変調駆動（ＰＷＭ駆動）するための駆動部１０６の回路構成の一例を図３に示す。図３において、駆動素子１０７の両端の点ａ，ｂには充電用としての定電流回路１０６１，１０６２が電源ＶDDを介して接続されている。定電流回路１０６１はトランジスタＱ1，Ｑ2で構成され、定電流回路１０６２はトランジスタＱ4，Ｑ5で構成されている。また、点ａには放電用のトランジスタＱ3が、点ｂには放電用のトランジスタＱ6がグランド（ＧＮＤ）との間に接続されている。
【００２９】
定電流回路１０６１，１０６２及び放電用トランジスタＱ3，Ｑ6には、論理回路１０６３からの各信号ラインが接続されており、論理回路１０６３には４個の端子が設けられている。端子Ｆ及びＢは補正光学素子１０８の移動方向を制御するためのもので、補正光学素子１０８の移動方向に対応して極性が切り替わる。端子Ｆ，Ｂは一方にハイレベルが印加されたときは他方にローレベルが印加されるようになっている。端子Ｃは定電流回路１０６１，１０６２に充電動作を行わせる充電指示パルス（第４図（ａ））が入力されるもので、端子Ｄは放電用トランジスタＱ3，Ｑ6に対して放電動作を行わせる放電指示パルス（第４図（ｂ））が入力されるものである。充電指示パルスと放電指示パルスは所定周期Ｔで繰り返し端子Ｃ，Ｄに交互に印加される。
【００３０】
充電指示パルスが端子Ｃに印加されると（図４のｔ１期間）、端子Ｆ，Ｂのうちのハイレベルが印加されている定電流回路側が充電動作を開始して、電源ＶDDから一定電流が点ａ又は点ｂに向けて流れ込み、電荷が徐々に蓄積されることによって電位がリニアに上昇する（図４（ｃ））。次いで、放電指示パルスが端子Ｄに入力されると、対応する放電用トランジスタがオンして蓄積電荷を放電させ、電位をＧＮＤまで低下させた状態となる（図４のｔ２期間）。
【００３１】
ここで、補正光学素子１０８を第１の方向に移動させる場合（例えば前進「forward」）、端子Ｆにハイレベルが印加され、端子Ｂにローレベルが印加され、この状態で、図４（ａ）に示す充電指示パルスＰCが端子Ｃに入力されると、定電流回路１０６１がｔ１時間だけ動作して、図４（ｃ）に示すように点ａの電位をリニアに上昇させ、その後は当該電位を保持した状態となる。次いで、図４（ｂ）に示す放電指示パルスＰDが端子Ｄに入力されると、トランジスタＱ3がオンして電位はＧＮＤに低下する。
【００３２】
そして、補正光学素子１０８に対する駆動制御は、充電指示パルスＰCの幅ｔ１を可変制御することによる点ａ，ｂの電位を調整することによって行われる。あるいは周期Ｔを長短制御したり（時間ｔ２の調整）、さらには時間ｔ１，ｔ２の双方を調整（同様に周波数制御）することによって行うこともできる。
【００３３】
なお、駆動素子１０７を駆動しない場合、端子Ｃをローレベルに固定しておけばよく、このときには端子Ｄがローレベルであってもよい。
【００３４】
なお、実際のカメラでの振れ補正は、補正光学素子１０８を除く上記振れ補正装置を２組用い、フィルム面上で互いに直交する２つの方向（撮像レンズの光軸に対してピッチ方向及びヨー方向：図１におけるＸ方向及びＹ方向）における画像の振れをそれぞれ補正する。また、角速度センサ１０１からの出力信号をフィルタ処理するためにバンドパスフィルタ１０２を用いているが、これに限定されるものではなく、それぞれ別個独立したローパスフィルタ及びハイパスフィルタを組み合わせて用いても良い。
【００３５】
次に第１の実施形態における振れ補正装置の制御について説明する。上記のように、角速度センサ１０１を２つ用いるため、それぞれの角速度センサ１０１の角速度検出部を励振するための励振パルス信号の周波数ｆｇ１及びｆｇ２の相互干渉を防止するため、ｆｇ１≠ｆｇ２とし、かつ周波数ｆｇ１と周波数ｆｇ２との間に２ｋＨｚ程度の周波数差ｆｄ（ｆｄ＝｜ｆｇ１−ｆｇ２｜）を設ける。一方、駆動素子１０７も２つ用いるが、それらの駆動周波数ｆｐは共通とする。
【００３６】
バンドパスフィルタ１０２の高域側カットオフ周波数（又はローパスフィルタのカットオフ周波数）ｆｃは、従来例と同様に、角速度センサの励振周波数ｆｇ１、ｆｇ２及び駆動素子の駆動周波数ｆｐの基本波及びその高調波の信号をカットするように、ｆｃ＜ｆｇ１，ｆｃ＜ｆｇ２、かつｆｃ＜ｆｐとする。また、第１の実施形態では、全てのビート信号ｆｂ１及びｆｂ２をカットするため、カットオフ周波数ｆｃは、以下の式（２）を満足するように決定される。
【００３７】
【数２】
0003697471.tif 000003
【００３８】
ｍ１，ｍ２、ｎ１，ｎ２はそれぞれ１以上の任意の整数（ｍ１，ｍ２、ｎ１，ｎ２≧１）である。また、ｍ１，ｍ２、ｎ１，ｎ２≧２の場合、周波数ｆｇ１，ｆｇ２及びｆｐの振動の高調波の次数を表す。
【００３９】
バンドパスフィルタ１０２（又はローパスフィルタ）のカットオフ特性とビート信号ｆｂとの関係を図５に示す。図５において（ａ）はローパスフィルタを用いた場合を示し、（ｂ）はバンドパスフィルタを用いた場合を示す。図中斜線で示すように、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）又はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を透過する範囲内にビート信号ｆｂが含まれないようにすればよい。
【００４０】
上記式（２）から明らかなように、バンドパスフィルタ１０２の高域側カットオフ周波数（又はローパスフィルタのカットオフ周波数）ｆｃが低いほどノイズの除去効果が高く、振れ補正効果における分解能が向上する。しかしながら、信号の伝達時間遅れが増加し、振れ補正効果における周波数特性に悪影響を及ぼす。従って、これらの相反する両特性をも考慮しつつカットオフ周波数ｆｃを決定するべきである。
【００４１】
また、式（２）における高調波の振幅は次数が低いほどそのレベルが高い傾向にあり、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ１，ｆｇ２と駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐとの相互干渉が問題となる。そのため、低次のｍ、ｎ値に対して式（２）が優先的に成立するように、周波数ｆｃ、ｆｇ１，ｇｇ２及びｆｐを設定する。
【００４２】
一例として、ｆｃ＝３００Ｈｚ、ｆｇ１＝２５ｋＨｚ、ｆｇ２＝２６．５ｋＨｚ（ｆｄ＝１．５ｋＨｚ）を既定値とし、ｆｐを設定する場合を考える。仮にｆｐ＝５０．１ｋＨｚとして１０次までの高調波を考慮してビート信号の周波数ｆｂ１及びｆｂ２をそれぞれ低い順に１０個列記する。各値を以下の表１〜表４に示す。
【００４３】
【表１】
0003697471.tif 000004
【００４４】
【表２】
0003697471.tif 000005
【００４５】
【表３】
0003697471.tif 000006
【００４６】
【表４】
0003697471.tif 000007
【００４７】
表４から明らかなように、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ２と駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐの相互干渉により発生するビート信号の周波数ｆｂ２は全てバンドパスフィルタ１０２（又はローパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆｃよりも大きいので、これらのビート信号はフィルタ処理により除去され、特に問題は生じない。
【００４８】
これに対して、表３から明らかなように、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ１と駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐの相互干渉により発生するビート信号の周波数ｆｂ１のうち、ｍ１＝２，ｎ１＝１の場合、ｆｂ１＝１００＜３００＝ｆｃとなる。同様に、ｍ１＝４，ｎ１＝２の場合、ｆｂ１＝２００＜３００＝ｆｃ、ｍ１＝６，ｎ１＝３の場合、ｆｂ１＝３００＝ｆｃとなる。これらの場合、ビート信号がバンドパスフィルタ１０１（又はローパスフィルタ）を透過するので、角速度センサ１０１からの出力信号のＳＮ比が低下する。従って、駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐとして５０．１ｋＨｚは適当でないことがわかる。
【００４９】
次に、駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐを５１．０ｋＨｚに変更して、ビート信号の周波数ｆｂ１及びｆｂ２を求める。各値を以下の表５〜表７に示す。なお、ｍ１・ｆｇ１及びｍ２・ｆｇ２の値は表１に示す場合と同じであるため、省略する。
【００５０】
【表５】
0003697471.tif 000008
【００５１】
【表６】
0003697471.tif 000009
【００５２】
【表７】
0003697471.tif 000010
【００５３】
表６及び表７から明らかなように、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ１及びｆｇ２と駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐの相互干渉により発生するビート信号の周波数ｆｂ１及びｆｂ２は、いずれも全てバンドパスフィルタ１０２（又はローパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆｃよりも大きいので、これらのビート信号はフィルタ処理により除去され、問題は生じない。特に、上記駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐを５０．１ｋＨｚに設定した場合に問題となったｍ１＝２，ｎ１＝１の場合、ｍ１＝４，ｎ１＝２の場合及びｍ１＝６，ｎ１＝３の場合のビート信号の周波数ｆｂ１はそれぞれ１０００Ｈｚ，２０００Ｈｚ及び３０００Ｈｚとなり、いずれもカットオフ周波数ｆｃよりも大きくなる。これらの周波数を有するビート信号はバンドパスフィルタ１０２（又はローパスフィルタ）により除去され、角速度センサ１０１からの出力信号のＳＮ比は低下しない。従って、駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐとして５１．０ｋＨｚは適当であることがわかる。
【００５４】
なお、駆動素子１０７等による振動源が複数存在する場合も同様に、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ１，ｆｇ２と駆動素子１０７等の各駆動周波数ｆｐ１，ｆｐ２・・・についてそれぞれ式（２）のような複数の条件式をたて、ｆｃ，ｆｇ１，ｆｇ２，ｆｐ１，ｆｐ２・・・を設定すればよい。
【００５５】
補正光学素子１０８のフィードバック制御がサンプリング制御（サンプリング周波数をｆｓとする）である場合、駆動素子１０７に印加される駆動信号の値はそのサンプリングの周期１／ｆｓで更新されるので、サンプリング周波数ｆｓに等しい周波数ｆｓの機械振動が発生する。この周波数ｆｓの機械振動も角速度センサ１０１の角速度検出部を励振するための振動と相互干渉を起こし、ビート信号群を発生する。このような場合、上記式（２）におけるｆｐをｆｓに置き換えた式（３）が成立するように、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ１及びｆｇ２、駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐ、バンドパスフィルタ１０２（又はローパスフィルタ）のカットオフ周波数ｆｃ及びフィードバック制御のサンプリング周波数ｆｓをそれぞれ設定すればよい。
【００５６】
【数３】
0003697471.tif 000011
【００５７】
ｍ３，ｍ４、ｎ３，ｎ４はそれぞれ１以上の任意の整数（ｍ３，ｍ４、ｎ３，ｎ４≧１）である。また、ｍ３，ｍ４、ｎ３，ｎ４≧２の場合、周波数ｆｇ１，ｆｇ２及びｆｓの振動の高調波の次数を表す。
【００５８】
なお、駆動素子１０７の駆動による機械振動とサンプリング制御による機械振動の両者が問題となる場合、一般的に駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐとサンプリング周波数ｆｓとの間にはｆｐ＝ｂ・ｆｓ（ｂは１以上の整数）の同期関係にあるため、周波数の低い方のサンプリング周波数ｆｓだけを注目して式（３）を成立させればよい。
【００５９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、図６及び図７を参照しつつ説明する。図６は、第２の実施形態における振れ補正装置のブロック構成図である。なお、図１に示す第１の実施形態の振れ補正装置と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一とする。
【００６０】
第２の実施形態は、補正光学素子１０８のフィードバック制御がサンプリング制御の場合であって、サンプリング制御におけるサンプリング周波数ｆｓに同期した励振周波数ｆｇ（上記ｆｇ１及びｆｇ２を含む）で角速度センサ１０１の角速度検出部を振動させる。従って、図６に示すブロック図では、マイコン１２からのクロック信号が励振回路１１４に入力される。
【００６１】
前述のように、フィードバック制御がサンプリング制御である場合、駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐとサンプリング周波数ｆｓとは、ｆｐ＝ｂ・ｆｓ（ｂは１以上の整数）である。同様に、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ＝ｃ・ｆｓ（ｃは１以上の整数）であるから、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇと駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐとの間には以下の式（４）が成立する。
【００６２】
【数４】
0003697471.tif 000012
【００６３】
ｒ、ｔはそれぞれ同期関係を表す値（整数：ｒ、ｔ≧１）であり、互いに素である。式（４）を上記式（１）に代入すると、以下の式（５）が得られる（複号は−を採用）。
【００６４】
【数５】
0003697471.tif 000013
【００６５】
式（５）より、｜ｍ・ｔ−ｎ・ｒ｜は０以上の連続した整数（｜ｍ・ｔ−ｎ・ｒ｜≧０）を示すので、ビート信号の周波数ｆｂはｆｇ／ｔ（又はｆｐ／ｒ）の整数倍の周波数成分を含み、ｆｂ＝０から始まり、ｆｇ／ｔ（又はｆｐ／ｒ）の整数倍で並ぶ。ビート信号の周波数ｆｂ＝０の場合は直流を表すので、角速度センサ１０１の出力信号におけるビート信号成分はオフセット信号と見なされる。従って、ｆｂ＝０の場合はバンドパスフィルタ１０２（又はハイパスフィルタ）の直流成分除去効果により除去する。また、ｆｂ≧ｆｇ／ｔ（又はｆｐ／ｒ）に関しては、上記第１の実施形態の場合と同様に、ｆｇ／ｔ（又はｆｐ／ｒ）がバンドパスフィルタ１０２の高域側カットオフ周波数（又はローパスフィルタのカットオフ周波数）ｆｃよりも高くなるように、すなわちｆｃ＜ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒとなるように、角速度センサ１０１の励振周波数ｆｇ及び駆動素子１０７の駆動周波数ｆｐの値を設定する。
【００６６】
バンドパスフィルタ１０２のカットオフ特性とビート信号ｆｂとの関係を図７に示す。図７中斜線で示すように、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を透過する範囲内にビート信号ｆｂが含まれないようにすればよい。
【００６７】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態では駆動素子１０７の一例として超音波モータ、特に圧電素子を用いたが、これに限定されるものではなく、ＤＣモータ、ボイスコイルモータ、ステッピングモータ等をパルス変調駆動する場合であっても同様の効果を奏する。また、本発明の振れ補正装置は、カメラだけでなく双眼鏡やその他の光学機器に応用できることは言うまでもない。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の第１の振れ補正装置によれば、コリオリ力を利用して振れの角速度を検出する角速度検出手段と、角速度検出手段からの出力信号をフィルタ処理するローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを含むフィルタ手段と、検出した角速度に基づいて振れを打ち消すように補正光学手段を駆動する振れ補正手段とを具備し、角速度検出手段の角速度検出部を励振させるための信号の周波数ｆｇと、振れ補正手段を駆動により発生する機械振動の基本周波数ｆｐと、ローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ又はバンドパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃとが、ｆｃ＜｜ｍ・ｆｇ−ｎ・ｆｐ｜（但し、ｍ、ｎはそれぞれ１以上の任意の整数であり、ｍ、ｎが２以上の場合は各周波数ｆｇ及びｆｐの高調波の次数を表す。）を満足するので、角速度検出部の励振周波数ｆｇと駆動素子の駆動周波数ｆｐとが相互干渉し手発生したビート信号（周波数ｆｂとする）は、各周波数ｆｇ、ｆｐ及びｆｃがｆｃ＜｜ｍ・ｆｇ−ｎ・ｆｐ｜を満足することにより、ビート信号の周波数ｆｂがカットオフ周波数ｆｃよりも大きくなり、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタにより高周波ノイズとして除去される。その結果、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを透過した角速度検出手段からの信号にはビート信号成分は含まれず、ビート信号によるＳＮ比の低下を防止することが可能となる。
【００６９】
また、本発明の第２の振れ補正装置によれば、コリオリ力を利用して振れの角速度を検出する角速度検出手段と、角速度検出手段からの出力信号をフィルタ処理するバンドパスフィルタを含むフィルタ手段と、検出した角速度に基づいて振れを打ち消すように補正光学手段を駆動する振れ補正手段とを具備し、角速度検出手段の角速度検出部を励振させるための信号の周波数ｆｇと、振れ補正手段の駆動により発生する機械振動の基本周波数ｆｐとが、ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒ（但し、ｒ、ｔはそれぞれ同期関係を示す値（１以上の正の整数）であり、互いに素である。）を満足し、かつ周波数ｆｇと、周波数ｆｐと、バンドパスフィルタの高域側カットオフ周波数ｆｃとが、ｆｃ＜ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒを満足するので、角速度検出部の励振周波数ｆｇと駆動素子の駆動周波数ｆｐとが相互干渉し手発生したビート信号（周波数ｆｂとする）のうち周波数ｆｂ＝０のビート信号は、周波数ｆｇ及びｆｐが、ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒを満足することにより、直流オフセット成分としてバンドパスフィルタにより除去される。また、周波数ｆｂ＝ｎ・ｆｇ／ｔ（ｎは１以上の整数）のビート信号は、周波数ｆｇ、ｆｐ及びｆｃが、ｆｃ＜ｆｇ／ｔ＝ｆｐ／ｒを満足することによりｆｃ＜ｆｂとなり、バンドパスフィルタにより高周波ノイズとして除去される。その結果、ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを透過した角速度検出手段からの信号にはビート信号成分は含まれず、ビート信号によるＳＮ比の低下を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般的な振れ補正レンズ系（補正光学部）の構成を示す分解斜視図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態における振れ補正装置のブロック構成図である。
【図３】  第１の実施形態における駆動部の回路構成の一例を示す図である。
【図４】  （ａ）は図３に示す回路における端子Ｃ印加するパルス電圧を示す図、（ｂ）は端子Ｄ印加するパルス電圧を示す図、（ｃ）は駆動素子の駆動パルス信号を示す図である。
【図５】  （ａ）は第１の実施形態におけるローパスフィルタのカットオフ特性とビート信号ｆｂとの関係を示す図、（ｂ）は同バンドパスフィルタのカットオフ特性とビート信号ｆｂとの関係を示す図である。
【図６】  本発明の第２の実施形態における振れ補正装置のブロック構成図である。
【図７】  第２の実施形態におけるバンドパスフィルタのカットオフ特性とビート信号ｆｂとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１０１：角速度センサ部（角速度検出手段）
１０２：バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）部
１０３：積分部
１０４：レベル設定部
１０５：ＰＩＤ部
１０６：駆動部（振れ補正手段）
１０７：駆動素子（振れ補正手段）
１０８：補正光学素子（振れ補正手段）
１０９：位置センサ部
１１０：減算部
１１１：補正光学部
１１２：マイクロコンピュータ（マイコン：振れ補正手段）
１１３：シャッターレリーズボタン
１１４：励振回路
Ｓ１：第１スイッチ
Ｓ２：第２スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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