(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段の検出結果に基づいて光軸に直交する方向に駆動される振れ補正手段と、前記振れ補正手段を前記振れ検出手段の検出結果とは独立に交番駆動する交番駆動手段と、前記機器のあおり方向の傾きを検出する傾き検出手段によって、前記機器があおり方向に所定角度以上傾いていることが検出された場合には、前記傾きに基づいて前記交番駆動手段の駆動条件を制御する制御手段と、を有する像ぶれ補正装置であって、
前記傾き検出手段は、前記振れ補正手段の駆動電流値を検出し、
前記制御手段は、前記傾き検出手段により検出された前記駆動電流値と前記機器の初期位置の傾きでの駆動電流値との差を前記傾きとして扱い、前記傾きに基づいて前記交番駆動手段の駆動条件を設定することを特徴とする像ぶれ補正装置。
【請求項２】
前記傾き検出手段は更に、前記振れ補正手段の温度環境変化による駆動負荷を検出し、前記制御手段は、前記傾きと前記温度環境変化による駆動負荷に基づいて前記交番駆動手段の駆動条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項３】
前記振れ補正手段としての補正レンズまたは撮像素子を保持し、摺動軸を持つホルダーと、
前記ホルダーの摺動軸を摺動可能に支持するベース部材と、前記ホルダーに一体に取り付けられる永久磁石と、前記ベース部材に固定されるコイルとを有し、
前記コイルへの通電により前記ホルダーが駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項４】
前記交番駆動手段は、前記機器による撮影準備動作の指示の後に交番駆動を開始し、前記振れ補正手段は、前記交番駆動開始後に振れ補正駆動がなされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項５】
前記交番駆動手段は、前記機器による撮影動作の指示の後に交番駆動を開始し、
前記振れ補正手段は、前記交番駆動開始後に振れ補正駆動がなされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載像ぶれ補正装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の像ぶれ補正装置を搭載した光学機器。
【請求項７】
光軸に直交する方向に移動可能な振れ補正手段を有する像ぶれ補正装置の制御方法であって、
機器の振れを検出する振れ検出ステップと、前記振れ検出ステップの検出結果に基づいて、前記振れ補正手段を駆動する駆動ステップと、前記振れ補正手段を前記振れ検出ステップの検出結果とは独立に交番駆動する交番駆動ステップと、前記機器のあおり方向の傾きを検出する傾き検出ステップと、前記傾き検出ステップによって前記機器があおり方向に所定角度以上傾いていることが検出された場合には、前記傾きに基づいて交番駆動ステップでの駆動条件を制御する制御ステップとを備え、
前記傾き検出ステップは、前記振れ補正手段の駆動電流値を傾き検出手段にて検出し、
前記制御ステップは、前記傾き検出手段により検出された前記駆動電流値と前記機器の初期位置の傾きでの駆動電流値との差を前記傾きとして扱い、前記傾きに基づいて交番駆動手段の駆動条件を設定することを特徴とする像ぶれ補正装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像ぶれ補正装置が搭載される光学機器に加わる振れに起因する像振れを補正する、カメラ等に配置される像ぶれ補正装置、光学機器およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のカメラはカメラに加わる手振れによる像振れを補正するシステムも研究されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆ど無くなってきている。
【０００３】
像ぶれ補正性能の向上の方法として、特許文献１に、補正レンズに微小振幅信号を駆動信号に重畳させて微小振動を生じさせる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５０９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、補正レンズ駆動時に常に所定量の微小振動を生じさせる信号を重畳させるため、消費電流が増加する。さらに、補正レンズの微小振動により騒音が生じてしまう。
【０００６】
（発明の目的）
本発明の目的は、微小振幅駆動を行いつつも、微小振幅駆動による消費電流の増加、騒音を減少させることができる像ぶれ補正装置、光学機器およびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の像ぶれ補正装置は、機器の振れを検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段の検出結果に基づいて光軸に直交する方向に駆動される振れ補正手段と、前記振れ補正手段を前記振れ検出手段の検出結果とは独立に交番駆動する交番駆動手段と、前記機器のあおり方向の傾きを検出する傾き検出手段によって、前記機器があおり方向に所定角度以上傾いていることが検出された場合には、前記傾きに基づいて前記交番駆動手段の駆動条件を制御する制御手段と、を有する像ぶれ補正装置であって、
前記傾き検出手段は、前記振れ補正手段の駆動電流値を検出し、
前記制御手段は、前記傾き検出手段により検出された前記駆動電流値と前記機器の初期位置の傾きでの駆動電流値との差を前記傾きとして扱い、前記傾きに基づいて前記交番駆動手段の駆動条件を設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、微小振幅駆動を行いつつも、微小振幅駆動による消費電流の増加、騒音を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１である像ぶれ補正装置を示す概略図である。
【図２】実施例１に係る傾きと交番駆動信号の関係を示す図である。
【図３】実施例１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】実施例１の動作の他の例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２である像ぶれ補正装置を示す分解展開図である。
【図６】実施例２の正面図である。
【図７】実施例２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例１および２に記載される通りである。
【実施例１】
【００１１】
以下、図１〜図４を参照して、本発明の実施例１である像ぶれ補正装置について説明する。
【００１２】
像ぶれ補正装置は、振れ検出手段としての振れ検出センサ４（４ａ，４ｂ）と、振れ補正手段としての補正レンズ１ａを保持するホルダー１と、ホルダー１を摺動可能に支持するベース部材２とを有する。振れ検出センサ４は像ぶれ補正装置が搭載される機器の振れを検出し、補正レンズ１ａは振れ検出センサ４の検出結果に基づいて、光軸に直交する方向に駆動されるものである。また、ホルダー１に一体に取り付けられた永久磁石１ｂ（１ｂ−１，１ｂ−２）と、ベース部材２に固定されるコイル３（３ａ，３ｂ）と、コイル３への通電を制御する駆動部７（７ａ，７ｂ）とを有する。さらに、ホルダー１の位置を検出する位置検出手段１０（１０ａ，１０ｂ）と、交番駆動信号生成部８と、振れ補正手段の負荷を検知する負荷検出部５（傾き検出手段）とを有する。
【００１３】
永久磁石１ｂ、コイル３、駆動部７、交番駆動信号生成部８は、振れ検出センサ４の検出結果とは独立に補正レンズ１ａを交番駆動する交番駆動手段を構成する。ただし、永久磁石１ｂ、コイル３、駆動部７は、振れ補正駆動手段と共用されている。そして、負荷検出部５の情報から交番駆動条件を設定して交番駆動信号生成部８へ入力を行う制御手段である制御部６と、振れ補正駆動信号生成部９とを有する。制御部６は、正位置（初期位置）でホルダー１を保持するための駆動電流値を記憶する記憶部６ａと、記憶部６に記憶された駆動電流値と負荷検出部５で検出された負荷電流値（駆動電流値）の差を算出する差算出器６ｂとを有する。
【００１４】
ホルダー１は、合成樹脂材料で形成され、後述するベース部材２と摺動する摺動軸としてのガイド部１ｃ（１ｃ−１，１ｃ−２，１ｃ−３）を備え、補正レンズ１ａが接着または熱カシメで固定され、永久磁石１ｂが接着等により固定される。
【００１５】
永久磁石１ｂは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁性粉またはフェライト系とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材との混合物を射出成形することにより形成されたプラスチックマグネットで形成される。着磁方向は光軸方向であり、後述するコイル３と磁気回路を形成し、ホルダー１を光軸に直交する方向に駆動する。
【００１６】
ベース部材２は、合成樹脂材料で中空円盤形状に形成されて、ホルダー１を光軸に対して垂直な方向には摺動可能に、光軸方向の移動は規制するように保持する保持部２ａ（２ａ−１，２ａ−２，２ａ−３）を備える。そして、永久磁石１ｂと光軸方向に対向するベース部材２の面にはコイル３が固定される。
【００１７】
振れ検出センサ４ａ，４ｂは、本実施例１では角速度を検出する振動ジャイロで構成される。第１の振れ検出センサ４ａは図１の矢印ｙの方向であるカメラの縦振れを検出し、第２の振れ検出センサ４ｂは図１の矢印ｘの方向であるカメラの横方向の振れを検出する。これら第１の振れ検出センサ４ａ、第２の振れ検出センサ４ｂから出力された信号は、振れ補正駆動信号生成部９においてフィルタ処理、積分処理、敏感度補正などの各種演算による信号処理が施されて振れ補正駆動信号に生成され、後述する駆動部７ａ，７ｂに入力される。
【００１８】
駆動部７ａ，７ｂは、前記振れ検出センサ４ａ，４ｂからの信号を振れ補正駆動信号生成部９が信号処理することにより生成された振れ補正駆動信号に基づいて、コイル３ａ，３ｂに電圧を印加する。
【００１９】
位置検出手段１０は、ホール素子またはＭＲ素子等の磁気検出手段で構成され、ホルダー１に固定された永久磁石１ｂと光軸方向に対向する位置で不図示の固定部材に固定され、ホルダー１の光軸に直交する方向の移動量を検出する。ホルダー１は位置検出手段１０の信号を基に、振れを補正する目標位置まで移動するようにフィードバック制御で駆動される。
【００２０】
負荷検出部５は、本実施例１ではコイル３ａ，３ｂに通電される駆動電流値または電圧値から駆動負荷を検出する。位置検出手段１０の信号をもとに、ホルダー１を光軸中心に保持するようにフィードバック制御駆動すると、前記コイル３ａ，３ｂには駆動部７ａ、７ｂにより電圧が印加される。ホルダー１を光軸中心に保持するために必要な力は、ホルダー１を保持させるために必要な負荷によって異なる。主な負荷はホルダー１の駆動方向の重さとガイド部１ｃにかかる摩擦力であり、像ぶれ補正装置の光軸の向きに応じて負荷が変わる。像ぶれ補正装置の光軸が水平方向のとき（以下、正位置）の負荷は、ホルダー１の自重が主な負荷のため各光軸の向きと比較してもっとも大きい。また、光軸が垂直方向のとき（以下、上向きまたは下向き）の負荷は、各光軸の向きと比較してもっとも小さい。その理由は、ホルダー１の自重はベース部材２の保持部２ａに支持されているため負荷にならず、ホルダー１の自重を水平方向に駆動するときの摩擦力が主な負荷となるためである。ホルダー１のガイド部１ｃに生じる摩擦力を考えると、像ぶれ補正装置の光軸が水平方向のときには、水平方向にホルダー１の自重負荷がかからないため、垂直方向の摩擦力は各光軸の向きと比較してもっとも小さい。また、像ぶれ補正装置の光軸が垂直方向のとき（上向きまたは下向き）には、垂直方向にホルダー１の自重負荷がかかるため、水平方向の摩擦力は各光軸の向きと比較してもっとも大きくなる。
【００２１】
一般に、摩擦力は静止摩擦から動摩擦にかわるときに非線形に変化する。このため、ホルダー１のガイド部１ｃに生じる静止摩擦力が大きいと、ホルダー１の素早い動き出しと正確な制御が難しくなる。本実施例１では、負荷検出部５は像ぶれ補正装置の正位置（初期位置）、上向きまたは下向き等の各姿勢差に応じたコイル電流値または電圧値を検出することにより駆動負荷、特に摩擦力を検出できる。そのため、後述する制御部６により、各姿勢での摩擦力に応じた電圧または周波数での交番駆動が可能になる（図２参照）。
【００２２】
さらに、温度環境が高温または低温の場合には、ホルダー１とベース部材２の材料の膨張または収縮によって摩擦力の変化が生じるが、これは、負荷検出部５（傾き検出手段）により検出可能である。本実施例１の検出方法では、フィードバック制御時のコイル３ａ、３ｂへの電流値または電圧値の検出により、各姿勢での駆動負荷に加えて、低温時や高温時等の温度環境変化による駆動負荷も検出できる。
【００２３】
交番駆動条件の設定を行う制御部６の記憶部６ａは、光軸が水平の場合（正位置＝初期位置）での駆動電流値または電圧値を記憶している。差算出器６ｂは、負荷検出部５により検出された、光軸があおり方向（正位置の場合はピッチ方向、縦位置の場合はヨー方向）にある角度に傾いた位置での駆動電流値または電圧値と、上記記憶値との差を算出する。制御部６は、前記差をあおり方向の傾きとして扱い、さらに増幅などの信号処理を行い、交番駆動条件である電圧または周波数を設定する（図２）。これによって、光軸があおり方向に所定角度以上傾いた場合は交番駆動を開始し、あおり方向の傾き角度に応じて電圧または周波数を設定することが可能である。
【００２４】
微小振幅駆動である交番駆動の効果は、可動部の振幅が大きいほど良いわけではない。振幅を大きくし、交番駆動させると、被写体像の解像度が落ちてカメラのオートフォーカス（自動焦点調整）性能を悪くしたり、カメラ外装に振動が伝わったりすることで、撮影者に不快感を与えてしまう。そのため、交番駆動の振幅量は、カメラのオートフォーカスに設定された最小錯乱円径以下に抑えるのがよい。また、交番駆動の周波数を可動部であるホルダー１の固有振動数に合わせると、可動部の振幅が最大となるが、可動部が共振して振幅を制御することが難しく、また、騒音が大きくなるため撮影者に不快感を与えてしまう。そのため、交番駆動の周波数は可動部であるホルダー１の固有振動数より大きくて振幅が安定する周波数が良い。本実施例１では、交番駆動の電圧または周波数を像ぶれ補正装置の光軸の傾き、または高温時や低温時の温度環境変化、駆動負荷、に適した交番駆動条件を設定できるため、低消費電力かつ低騒音にすることができる。
【００２５】
次に微小振幅駆動を行う像ぶれ補正装置のフローチャートを説明する（図３）。
【００２６】
ステップＳ１０１でカメラのレリーズ釦（不図示）の半押しにより発生するＳＷ１をＯＮにすると、撮影準備動作が指示され、位置検出手段１０の位置情報に基づいて、ホルダー１の位置が光軸中心になるようにコイル通電を行う（Ｓ１０２）。ステップＳ１０３では、コイル通電時の駆動電流値または電圧値を検出し、ステップＳ１０４で、像ぶれ補正装置が正位置（初期位置）である予め記憶された駆動電流値との差を算出し、差がある閾値未満の場合には、交番駆動を行わず振れ補正駆動を行う。差が閾値以上の場合はステップＳ１０５へと進んで、ステップＳ１０４での差の情報に基づいて交番駆動条件として交番駆動の電圧または周波数を設定する。ステップＳ１０６で交番駆動条件を交番駆動信号生成部８へ入力し、交番駆動信号を生成して駆動部７へ入力することにより交番駆動を行う。この交番駆動は、レリーズ釦のＳＷ１押下による撮影準備動作の指示の後に開始される。ステップＳ１０７では振れ検出手段４に基づく振れ補正駆動信号が制御部６に重畳して入力し、交番駆動開始後に振れ補正駆動も行う。ステップＳ１０８では、カメラのレリーズ釦の全押しにより発生するＳＷ２の待機状態となる。
【００２７】
図３では、交番駆動と交番駆動開始後の振れ補正駆動をＳＷ２のオン（撮影動作の指示）の前に行ったが、図４に示すフローチャートのように、ＳＷ２のオンの後（撮影動作の指示の後）に行ってもよい。
【００２８】
以上、本発明の実施例１について説明したが、本発明はこの実施例１に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【実施例２】
【００２９】
以下、図５〜図７を参照して、本発明の実施例２である像ぶれ補正装置について説明する。実施例２の構成は、基本的に実施例１の構成と同じであるので、実施例２の説明においては、実施例１の構成を流用し、異なる部分のみ説明し、同一部分の説明は省略する。
【００３０】
像ぶれ補正装置は、ベース部材としての地板１１、基板１２、位置検出手段１３、駆動手段としてのコイル１４と永久磁石１５、補正レンズを保持する保持部材としてのホルダー１６、補正レンズ１７、回転規制部材としての回転規制板１８で構成される（図５）。
【００３１】
地板１１は、合成樹脂材料で中空円盤形状に形成されて、開口部１１ａ、光軸回り方向の一方向に開口を有する嵌合部１１ｂ、後述の回転規制板１８と係合する係合軸１１ｃを有する。また、後述の基板１２の位置決め穴部１２ａと係合する係合軸１１ｄ、後述のコイル１４の内径穴部１４ａに挿入される位置決め軸１１ｅとを有する。
【００３２】
嵌合部１１ｂは後述のホルダー１６のガイドバー１６ａ（摺動軸）より光軸中心からの距離が大きい梁部１１ｂ−１と小さい梁部１１ｂ−２を持った構造である。これにより、嵌合部１ｂの一部が光軸回りの一方向に開口を有する構造となる。そのため、後述するホルダー１６のガイドバー１６ａを嵌合部１１ｂに光軸方向に当接させた後、光軸回りに回転することで、光軸方向の移動を規制し、光軸に垂直な方向に移動可能に支持することができる。
【００３３】
さらに、前記嵌合部１１ｂは光軸に直交する方向にガイド穴１１ｂ−３を有する構造である。係合軸１１ｃ、１１ｄは光軸方向に延出し、それぞれ少なくとも２つの軸を有する。
【００３４】
基板１２はハード基板またはフレキシブルプリント基板であり、地板１１の係合軸１１ｄとの位置決め穴１２ａを有し、後述する位置検出手段１３とコイル１４の端子が同一平面上に集中して配線される。
【００３５】
位置検出手段１３は、ホール素子またはＭＲ素子等の磁気検出手段で構成され、後述するホルダー１６と一体の永久磁石１５が光軸方向に重なる位置に配置され、後述するホルダー１６の光軸に直交する方向の移動を検出する。
【００３６】
永久磁石１５は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系希土類磁性粉またはフェライト系とポリアミドなどの熱可塑性樹脂バインダー材との混合物を射出成形することにより形成されたプラスチックマグネットで形成される。着磁方向は光軸方向であり、後述するコイル１４と磁気回路を形成し、ホルダー１６を駆動する。
【００３７】
ホルダー１６は、合成樹脂材料で形成され、地板１１のガイド穴１１ｂ−３と摺動するガイドバー１６ａ、後述の回転規制板１８の係合穴１８ｂと摺動可能な軸部と光軸方向の移動を規制する庇部からなる係合部１６ｂを備える。ホルダー１６には、後述する補正レンズ１７が固定されるとともに、永久磁石１５が接着等で固定される。
【００３８】
ここで、ガイドバー１６ａは、金属等の摺動性の良い材料で形成し、ホルダー１６に一体に形成してもよい。
【００３９】
補正レンズ１７はガラスまたはプラスチック材料で形成され、ホルダー１６に接着または熱カシメで固定される。
【００４０】
回転規制板１８は、リン青銅等のバネ性を有した材料で中空円盤形状に形成され、開口部１８ａ、ホルダー１６の係合部１６ｂと係合する係合穴１８ｂ、鍔部１８ｃ、地板１１の係合軸１１ｃと係合する係合穴１８ｄとを有する。また、回転規制板１８は、地板１１よりも被写体側に配置される。
【００４１】
次に、組立方法について説明する。地板１１の位置決め軸１１ｄを基板１２の位置決め穴部１２ａに挿入し、接着等により地板１１と基板１２を固定する。コイル１４の内径穴部１４ａを地板１１の位置決め軸１１ｅに挿入し、接着等でコイル１４を地板１１に固定する。コイル１４の端子は基板１２に実装する。
【００４２】
位置検出手段１３の端子部は、基板１２に実装するが、端子部以外は、地板１１または基板１２に接着等により固定する。
【００４３】
回転規制板１８は、係合穴部１８ｂをホルダー１６の係合軸１６ｂに組み込む。次に、回転規制板１８が一体になったホルダー１６を光軸回りに回転させて、ガイドバー１６ａを光軸回りに回転させる。かつ、回転規制板１８の鍔部１８ｃの光軸方向に対して垂直な面と地板１１の位置決め軸１１ｃの光軸方向に垂直な面を押し当てた状態から、ホルダー１６を回転させる。そして、ガイドバー１６ａを地板１１のガイド穴１１ｂ−３に挿入し、かつ、回転規制板１８の係合穴１８ｄに地板１１の係合軸１１ｃに挿入する（図６）。これにより、回転規制板１８の光軸回りの回転方向の移動が規制され、ホルダー１６の光軸方向の駆動が地板１１のガイド穴１１ｂ−３により規制される（図７）。
【００４４】
次に、ホルダー１６の駆動を説明する。図６の２０ｐの方向の駆動と２０ｙの方向の駆動は同様のため、２０ｙの方向の駆動のみ説明する。永久磁石１５の磁束はコイル１４に向かって垂直に貫いているため、コイル１４に電流を流すと、ホルダー１６は矢印２０ｙの１方向に駆動される（図６）。コイル１４を前述とは逆方向に電流を流すと、ホルダー１６は矢印２０ｙのもう１方の方向に駆動される。
【００４５】
本実施例２の構成では、ホルダー１６のガイドバー１６ａは地板１１のガイド穴１１ｂ−３内を移動するため、駆動時にすべり摩擦を生じるが、微小振幅駆動である交番駆動を行った状態から駆動することで静止摩擦から動摩擦にするので、摩擦力を低減できる。
【００４６】
実施例１および２では、振れ補正手段として補正レンズ１ａ，１７を用いているが、光軸に直交する方向に移動可能な撮像素子を用いても良い。
【００４７】
以上、本発明の実施例２について説明したが、本発明はこの実施例２に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
上記実施例では、デジタルカメラに具備される像ぶれ補正装置を例にして説明を続けてきた。しかし、デジタルカメラに限らず、デジタルビデオカメラ、一眼レフカメラもしくはレンズ交換式のビデオカメラ用の交換レンズ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ等の光学機器、撮像装置にも適用可能である。さらには、双眼鏡や携帯電話等の携帯端末にも展開が可能である。また、ステッパーなどの光学装置に含まれる偏光装置、光軸回動装置における収差補正への利用も可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ホルダー
２  ベース部材
４  振れ検出手段
５  負荷検出部
６  交番駆動手段
７  駆動部
１１  位置検出手段
【図１】
0005882585.tif 000002
【図２】
0005882585.tif 000003
【図３】
0005882585.tif 000004
【図４】
0005882585.tif 000005
【図５】
0005882585.tif 000006
【図６】
0005882585.tif 000007
【図７】
0005882585.tif 000008