(57)【要約】【課題】ホール素子の出力信号からノイズ成分を相殺する際、その相殺に関する製品ごとの調整を容易にする。また、振れ補正レンズの現在位置と目標位置とが一致する場合にも適切にノイズ成分の相殺を実施する。【解決手段】マイコン２３は、プログラム２４１を実行することで、現在位置算出部２３１と差分算出部２３３として機能する。現在位置算出部２３１は、駆動制御部２２から取得した駆動電圧に係数ｋを乗ずることにより、ホール素子２０の位置検出信号のノイズ成分を算出し、その算出したノイズ成分を位置検出信号から減して、その減算結果から振れ補正レンズ１０の現在位置を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁界を発生させる磁石を備える振れ補正レンズと、
入力電圧に応じて流れる電流により第２の磁界を発生させて、前記磁石と共に前記振れ補正レンズを駆動する駆動部と、
前記第１の磁界により前記振れ補正レンズの位置を検出して、位置検出信号を出力するホール素子と、を備え、
前記第２の磁界によるノイズ信号が前記位置検出信号に重ねて前記ホール素子から出力される振れ補正装置に用いられるコンピュータを、
前記入力電圧の信号レベルに係数を乗じて、前記ノイズ信号の信号レベルを推定するノイズ推定手段と、
前記ホール素子の出力信号から前記ノイズ推定手段により推定された前記ノイズ信号の信号レベルを減じて前記位置検出信号を算出するノイズ相殺手段と、
前記位置検出信号に応じた前記振れ補正レンズの位置と、目標位置との差分を算出する差分算出手段として機能させるためのプログラム。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラムにおいて、
前記コンピュータを、前記駆動部を用いて前記振れ補正レンズをその可動範囲の終端に押し付けた際の前記ホール素子の出力信号の変化量に基づいて、前記係数を算出する係数算出手段としてさらに機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項３】
請求項２に記載のプログラムにおいて、
前記ホール素子の出力信号は、所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを通過した後、前記ノイズ相殺手段に入力されたものであって、
前記コンピュータを、前記駆動部を用いて前記振れ補正レンズをその可動範囲の終端に押し付けた際の前記ホール素子の出力信号の過渡現象に基づいて、前記カットオフ周波数を算出するカットオフ周波数算出手段としてさらに機能させて、
前記ノイズ推定手段は、前記入力電圧に係数を乗じた後、前記カットオフ周波数算出手段により算出された前記カットオフ周波数のフィルタ処理を実施することで、前記ノイズ信号の信号レベルを推定することを特徴とするプログラム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のプログラムを実行するコンピュータを備える撮像装置。
【請求項５】
第１の磁界を発生させる磁石を備える振れ補正レンズと、
入力電圧に応じて流れる電流により第２の磁界を発生させて、前記磁石と共に前記振れ補正レンズを駆動する駆動部と、
前記第１の磁界により前記振れ補正レンズの位置を検出して、位置検出信号を出力するホール素子と、を備え、
前記第２の磁界によるノイズ信号が前記位置検出信号に重ねて前記ホール素子から出力される振れ補正装置に用いられるプログラマブルロジックデバイスであって、
前記入力電圧の信号レベルに係数を乗じて、前記ノイズ信号の信号レベルを推定するノイズ推定手段と、
前記ホール素子の出力信号から前記ノイズ推定手段により推定された前記ノイズ信号の信号レベルを減じて前記位置検出信号を算出するノイズ相殺手段と、
前記位置検出信号に応じた前記振れ補正レンズの位置と、目標位置との差分を算出する差分算出手段と、を備えることを特徴とするプログラマブルロジックデバイス。
【請求項６】
請求項５に記載のプログラマブルロジックデバイスを備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振れ補正装置に用いられるコンピュータに実行されるプログラムと、当該プログラムを実行するコンピュータを備える撮像装置と、振れ補正装置に用いられるプログラマブルロジックデバイスと、当該プログラマブルロジックデバイスを備える撮像装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石を備える振れ補正レンズと、振れ補正レンズを駆動する駆動部と、振れ補正レンズの磁石から発生する磁界により振れ補正レンズの位置を検出するホール素子とを備える撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
撮像装置の小型化に伴い、ホール素子が振れ補正レンズの磁石から発生する磁界だけでなく、駆動部が発生させる磁界を検出してしまい、振れ補正レンズの位置変化を正しく検出できないことがある。特許文献１では、駆動部が発生させる磁界によるこのノイズを、マイコンの外部に設けられた電子回路（磁気成分相殺部）を用いて相殺（ノイズキャンセル）している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１３０８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁石およびホール素子を用いた位置検出は、磁石及びホール素子の特性のばらつきや組立精度の影響を受けやすく、製品ごとに微調整を要する場合がある。しかし、マイコンの外部に設けられた電子回路（磁気成分相殺部）を用いたノイズキャンセルでは、製品ごとの調整を行うことが困難であった。
【０００６】
また、さらに特許文献１の発明では、振れ補正レンズの目標位置と現在位置との差分に応じて磁気成分相殺部などの電子回路が作動しているため、振れ補正レンズの目標位置と現在位置とが一致しているときは、磁気成分相殺部が機能しないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるプログラムは、第１の磁界を発生させる磁石を備える振れ補正レンズと、入力電圧に応じて流れる電流により第２の磁界を発生させて、磁石と共に振れ補正レンズを駆動する駆動部と、第１の磁界により振れ補正レンズの位置を検出して、位置検出信号を出力するホール素子と、を備え、第２の磁界によるノイズ信号が位置検出信号に重ねてホール素子から出力される振れ補正装置に用いられるコンピュータを、入力電圧の信号レベルに係数を乗じて、ノイズ信号の信号レベルを推定するノイズ推定手段と、ホール素子の出力信号からノイズ推定手段により推定されたノイズ信号の信号レベルを減じて位置検出信号を算出するノイズ相殺手段と、位置検出信号に応じた振れ補正レンズの位置と、目標位置との差分を算出する差分算出手段として機能させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プログラムを用いてノイズキャンセルを行うため、プログラムのパラメータを調整するだけで製品ごとの調整が容易に実施できる。また、ボイスコイルへ出力した駆動電圧に基づいてノイズ成分の相殺を行うことから現在位置と目標位置とが一致する場合にも対応している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態による撮像装置のブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるプログラムを実行するコンピュータを備える振れ補正装置のブロック構成図である。
【図３】位置検出信号の各成分の特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態による現在位置算出部が実行する処理に関するフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態による撮像装置における振れ補正レンズの駆動制御系に関するブロック線図である。
【図６】製品ごとのパラメータ調整に関するフローチャートである。
【図７】製品ごとのパラメータ調整について説明するための図である。
【図８】製品ごとのパラメータ調整について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、振れ補正レンズを内蔵する交換レンズとカメラボディとを備える撮像装置の概念図である。図１の撮像装置１は、交換レンズ１２に内蔵された振れ補正レンズ１０が光軸方向に直交する２方向（ｘ方向とｙ方向）に駆動されることで、ピッチング方向とヨーイング方向のブレを補正する。
【００１１】
光軸方向に直交する各方向へ振れ補正レンズ１０を駆動するための駆動力は、駆動部１１から供給される。図１では、駆動部１１が一つだけ図示されているが、実際には複数の駆動部１１が振れ補正レンズ１０のために用いられる。駆動部１１には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）などが用いられる。
【００１２】
図２は、図１の振れ補正レンズ１０を用いた振れ補正装置１００のブロック図である。この振れ補正装置１００は、図１の撮像装置１に備えられる。振れ補正装置１００では、振れ補正レンズ１０は、磁石１０ｂが装着された可動部１０ａを備える。磁石１０ｂから発生する磁界は、ホール素子２０により検出される。ホール素子２０は、検出した磁界を電気信号に変換して、その電気信号をマイコン２３に出力する。このホール素子２０が出力する電気信号のことを位置検出信号と称する。ホール素子２０は、ｘ方向用とｙ方向用とがあり、それぞれｘ方向の位置検出信号とｙ方向の位置検出信号とを出力する。位置検出信号は、マイコン２３に入力される前に、不図示のローパスフィルタによりフィルタ処理される。
【００１３】
また、磁石１０ｂは、ボイスコイル２１と共に前述のボイスコイルモータを構成する。すなわち、磁石１０ｂとボイスコイル２１とは、図１の駆動部１１を構成する。
【００１４】
駆動制御部２２は、ボイスコイル２１に対して駆動電流を出力する。磁石１０ｂの磁界中においてボイスコイル２１に駆動電流が流されると、フレミング左手の法則に従った方向に駆動力が発生し、振れ補正レンズ１０が当該方向に駆動される。
【００１５】
ボイスコイル２１に駆動電流が流れたとき、ボイスコイル２１からも右手の法則に従った方向に磁界が発生する。したがって、ホール素子２０は、磁石１０ｂから発生した磁界だけでなく、ボイスコイル２１から発生した磁界も検出してしまう。ホール素子２０が検出したボイスコイル２１から発生した磁界は、位置検出信号においてノイズ成分となる。なお、以降の説明では、位置検出信号のうちノイズ成分を除いたものをレンズ位置成分と称する。
【００１６】
図３（ａ）は、振れ補正レンズ１０のｘ方向の位置と、ｘ方向の位置検出信号のレンズ位置成分の信号レベルとの関係を表す図である。ｘ方向の位置検出信号のレンズ位置成分は、振れ補正レンズ１０のｘ方向の位置に比例した信号レベルとなる。振れ補正レンズ１０のｙ方向の位置と、ｙ方向の位置検出信号のレンズ位置成分の信号レベルとの関係も図３（ａ）と同様である。
【００１７】
振れ補正レンズ１０は、ｘ方向およびｙ方向に不図示のバネにより付勢されており、中立位置が定められている。ｘ方向（ｙ方向）のバネの復元力は、振れ補正レンズ１０のｘ方向（ｙ方向）の位置により変化する。ボイスコイル２１に流された駆動電流によるｘ方向（ｙ方向）の駆動力は、このバネの復元力に対抗する。すなわち、振れ補正レンズ１０をｘ方向（ｙ方向）の所定の位置に位置付けるためには、ｘ方向（ｙ方向）の駆動力は、その位置におけるｘ方向（ｙ方向）のバネの復元力と釣り合いの関係にある必要がある。したがって、ｘ方向（ｙ方向）の駆動力も振れ補正レンズ１０のｘ方向（ｙ方向）の位置に比例し、その駆動力を発生させるためにボイスコイル２１に流す駆動電流の大きさも振れ補正レンズ１０のｘ方向（ｙ方向）の位置に比例する。ボイスコイル２１から発生する磁界の強さは駆動電流に比例することから、ｘ方向（ｙ方向）の位置検出信号のノイズ成分も、図３（ｂ）に示すように振れ補正レンズ１０のｘ方向（ｙ方向）の位置に比例する。さらに、ボイスコイル２１に駆動電流を流すために駆動制御部２２が印加する駆動電圧も振れ補正レンズ１０のｘ方向（ｙ方向）の位置に比例する。したがって、振れ補正レンズ１０のｘ方向（ｙ方向）の位置に共に比例する駆動制御部２２が印加する駆動電圧Ｖａと、ｘ方向（ｙ方向）の位置検出信号のノイズ成分Ｖｎとは、Ｖｎ／Ｖａ＝ｋ（一定）を満たす比例関係にある。
【００１８】
図２のマイコン２３は、ｘ方向（ｙ方向）の位置検出信号のノイズ成分が駆動制御部２２が印加する駆動電圧に比例するという特性を利用して位置検出信号に含まれるノイズ成分を推定して、位置検出信号のレンズ位置成分を算出する。
【００１９】
マイコン２３は、フラッシュメモリなどの記憶部２４に記憶されるプログラム２４１を実行して、少なくとも現在位置算出部２３１と目標位置算出部２３２と差分算出部２３３として機能する。マイコン２３には、ホール素子２０からｘ方向およびｙ方向の位置検出信号が入力され、ｘ方向およびｙ方向の駆動制御部２２から駆動電圧に関する情報が入力されている。
【００２０】
現在位置算出部２３１は、ホール素子２０から入力された位置検出信号と駆動制御部２２から入力された駆動電圧に関する情報とに基づいて、振れ補正レンズのｘ方向（ｙ方向）の現在位置を算出する。
【００２１】
図４は、現在位置算出部２３１が実行する処理に関するフローチャートである。現在位置算出部２３１には、ホール素子２０から位置検出信号が入力され（ステップＳ４００）、駆動制御部２２から駆動電圧が入力される（ステップＳ４０１）。ステップＳ４００とステップＳ４０１の処理順序は、図４に示した順序の逆順でもよい。また、ステップＳ４００とステップＳ４０１の処理は、並列に行われてもよい。
【００２２】
ステップＳ４０２では、現在位置算出部２３１は、ホール素子２０から入力された駆動電圧Ｖａに前述の係数ｋを乗ずることにより、位置検出信号のノイズ成分Ｖｎを算出する。ステップＳ４０２で算出される位置検出信号のノイズ成分Ｖｎは、係数ｋを後述する方法で調整（校正）すれば、実際の位置検出信号のノイズ成分と実質的に同等となる。
【００２３】
なお、現在位置算出部２３１がホール素子２０から入力された駆動電圧Ｖａに係数ｋを算出したことにより、ボイスコイル２１へ印加される駆動電圧までもがｋ倍になるわけではない。
【００２４】
ステップＳ４０３では、現在位置算出部２３１は、入力された位置検出信号からステップＳ４０２で算出されたノイズ成分Ｖｎを減ずることにより、位置検出信号のレンズ位置成分を算出する。
【００２５】
ステップＳ４０４では、現在位置算出部２３１は、ステップＳ４０３で算出されたレンズ位置成分に基づいて、振れ補正レンズの現在位置を算出する。現在位置算出部２３１は、ステップＳ４０４における振れ補正レンズ１０の現在位置の算出後、ステップＳ４００に進み、再び図４の処理を繰り返す。
【００２６】
図２の目標位置算出部２３２は、公知の手振れ検出処理により検出された撮像装置１の手振れを補正するための振れ補正レンズ１０の目標位置を算出する。差分算出部２３３は、現在位置算出部２３１が算出した振れ補正レンズ１０の現在位置と、目標位置算出部２３２が算出した振れ補正レンズ１０の目標位置との差分を算出する。
【００２７】
差分算出部２３３により算出された振れ補正レンズ１０の現在位置と目標位置の差分は、駆動制御部２２に出力される。駆動制御部２２は、入力された差分に基づいて、ボイスコイル２１へ印加する駆動電圧を制御する。駆動制御部２２は、デューティー比を変化させることで、駆動電圧を変化させる。なお、前述したとおり、駆動制御部２２は、ボイスコイル２１へ印加した駆動電圧をマイコン２３へ出力する。
【００２８】
図５は、振れ補正装置１００の振れ補正レンズ１０の駆動制御系に関するブロック線図である。図５のブロック線図において、制御対象５０とは振れ補正レンズ１０に対応する。制御対象５０の目標値とは、振れ補正レンズ１０の目標位置である。また、制御対象５０の現在値とは、振れ補正レンズ１０の現在位置である。図５中の破線で囲われたブロック線図５８は、ホール素子２０から出力される位置検出信号を表している。ブロック線図５８では、レンズ位置成分とノイズ成分との双方がブロック線図として表されている。
【００２９】
図５の加え合わせ点（ｓｕｍｍｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ）５１において、振れ補正レンズ１０の現在位置と目標位置との差分が差分算出部２３３により算出されて、駆動制御部２２に入力される。駆動制御部２２の駆動電圧は、引き出し点（ｔａｋｅ  ｏｆｆ  ｐｏｉｎｔ）５２に入力され、制御対象５０の駆動系とノイズ成分系とノイズ相殺系とに分岐する。
【００３０】
ノイズ成分系は、ボイスコイル２１から発生する磁界による位置検出信号のノイズ成分を表しており、ｋ倍に増幅された駆動電圧が加え合わせ点５３に入力される。加え合わせ点５３では、制御対象５０のレンズ位置成分に対して、ｋ倍に増幅された駆動電圧がノイズとして加わっている。この位置検出信号は、ローパスフィルタ５４によりフィルタ処理されて、加え合わせ点５５に入力される。
【００３１】
ノイズ相殺系は、現在位置算出部２３１が図４のステップＳ４０２で算出するノイズ成分Ｖｎを表す。引き出し点５２における駆動制御部２２の駆動電圧は、ノイズ相殺系においてｋ倍に増幅され、マイコン２３によるデジタルローパスフィルタ５６でフィルタ処理されて、加え合わせ点５５に入力される。
【００３２】
加え合わせ点５５では、ローパスフィルタ５４によりフィルタ処理された信号からデジタルローパスフィルタ５６によりフィルタ処理された信号が減じられて、引き出し点５７に入力される。引き出し点５７にあっては、信号の減算結果が振れ補正レンズ１０の現在位置に変換され、加え合わせ点５１にフィードバックされる。
【００３３】
加え合わせ点５５における減算により、位置検出信号のレンズ位置成分を適切に算出するためには、デジタルローパスフィルタ５６のカットオフ周波数ｆｃは、ローパスフィルタ５４のカットオフ周波数と同一になるように調整する必要がある。また、現在位置算出部２３１がステップＳ４０２においてノイズ成分の算出に使用する係数ｋを適切に算出する必要がある。これらの値は、撮像装置１の一製品ごとにばらつきがあり、調整を必要とする。
【００３４】
図６は、係数ｋとカットオフ周波数ｆｃの調整に関するフローチャートである。図６の処理は、撮像装置１の初起動時や、ユーザが撮像装置１の初期設定指示を行った時に、マイコン２３により実行される。
【００３５】
ステップＳ６０１では、マイコン２３は、駆動制御部２２に所定のデューティー比ｄ１［％］の駆動電圧Ｖｄ１を印加させて、図７のように振れ補正レンズ１０をその可動領域７０の終端に位置付ける。
【００３６】
ステップＳ６０２では、マイコン２３は、駆動制御部２２にデューティー比ｄ１よりも大きいデューティー比ｄ２［％］の駆動電圧Ｖｄ２を印加させる。このとき、振れ補正レンズ１０はステップＳ６０１において既に可動領域７０の終端に位置付けられているため、位置検出信号のうちレンズ位置成分は変化しない。しかし、位置検出信号のノイズ成分は、駆動電流の増加に伴い変化する。さらに、ステップＳ６０２では、マイコン２３は、デューティー比の変化に伴う駆動電圧の過渡現象を監視し、図８に示す時定数τを測定する。時定数τは、駆動電圧Ｖｄ１が駆動電圧Ｖｄ２の（１−１／ｅ）倍に達するまでの時間である。換言すると、時定数τは、駆動電圧Ｖｄ１が以下の電圧Ｖ３に達するまでの時間である。
Ｖ３＝Ｖｄ１＋０．６３２×（Ｖｄ２−Ｖｄ１）
【００３７】
ステップＳ６０３では、ステップＳ６０１におけるデューティー比ｄ１および駆動電圧Ｖｄ１と、ステップＳ６０２におけるデューティー比ｄ２および駆動電圧Ｖｄ２とに基づいて、下式により係数ｋを算出する。算出された係数ｋは、記憶部２４に記憶される。
ｋ＝（Ｖｄ２―Ｖｄ１）／（ｄ２−ｄ１）
【００３８】
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０２において測定された時定数τとに基づいて、下式によりカットオフ周波数ｆｃを算出する。算出されたカットオフ周波数ｆｃは、記憶部２４に記憶される。
ｆｃ＝１／（２πτ）
【００３９】
このようにすることで、撮像装置１の一製品ごとの係数ｋとカットオフ周波数ｆｃの調整を、プログラムを用いて行うことができる。
【００４０】
以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
本発明による撮像装置１は、磁石１０ｂを備える振れ補正レンズ１０と、磁石１０ｂとボイスコイル２１とにより構成される駆動部１１と、振れ補正レンズ１０の位置を検出して位置検出信号を出力するホール素子２０と、を備える。ホール素子２０は、駆動部１１のボイスコイル２１から出力される磁界も検出してしまうため、位置検出信号にはノイズ成分とレンズ位置成分とが含まれる。撮像装置１のマイコン２３は、記憶部２４に記憶されたプログラム２４１を実行することで、現在位置算出部２３１と差分算出部２３３として機能する。現在位置算出部２３１は、駆動制御部２２から駆動電圧に関する情報を取得して、その駆動電圧の信号レベルをｋ倍してノイズ成分と実質的同等になるように調整して、その信号をホール素子の出力信号から減じることにより、位置検出信号のノイズ成分を相殺する。現在位置算出部２３１は、位置検出信号のレンズ位置成分に基づいて、振れ補正レンズ１０の現在位置を算出する。差分算出部２３３は、現在位置算出部２３１により算出された振れ補正レンズ１０の現在位置と、目標位置算出部２３２により算出された目標位置との差分を算出する。このようにプログラム２４１を実行するマイコン２３により位置検出信号のノイズ成分を相殺するようにしたため、製品ごとの調整が容易である。具体的には、撮像装置１は、図６の処理により係数ｋを算出することで製品ごとの調整を行うことができる。また、ボイスコイル２１へ出力した駆動電圧に基づいてノイズ成分を算出することから現在位置と目標位置とが一致する場合にも対応している。
【００４１】
以上で説明した実施の形態は、以下のように変形して実施できる。
（変形例１）上記の実施の形態では、プログラム２４１を実行するマイコン２３がボイスコイル２１によるノイズ成分について算出し、位置検出信号からノイズ成分を相殺した。このノイズ成分を相殺する方法は、ボイスコイル２１によるノイズだけでなく、撮像装置１のシャッタや絞りの駆動部から発生するノイズ成分についても応用できる。
【００４２】
（変形例２）プログラム２４１を実行するマイコン２３は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）などのプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）にも置き換えられる。
【００４３】
以上で説明した実施の形態や変形例はあくまで例示に過ぎず、発明の特徴が損なわれない限り本発明はこれらの内容に限定されない。また、以上で説明した実施の形態や変形例は発明の特徴が損なわれない限り組み合わせて実行してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１：撮像装置，１０：振れ補正レンズ，１０ｂ：磁石，１１：駆動部，２０：ホール素子，２１：ボイスコイル，２２：駆動制御部，２３：マイコン，２４：記憶部，１００：振れ補正装置，２３１：現在位置算出部，２３２：目標位置算出部，２３３：差分算出部，２４１：プログラム，ｋ：係数，τ：時定数
【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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【図８】
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