(57)【要約】【課題】消費電力の低減と高速の振れ補正を両立する光学機器を提供する。【解決手段】レンズ１を移動させる一対のステップモータ２、３を有するカメラ１００は、カメラ１００の動作モードを変更するスイッチ９、１１と、ステップモータ２、３を駆動するドライバ４、５と、スイッチ９、１１が第１の状態においてドライバ４、５がステップモータ２、３に同時に電圧を印加し、スイッチ９、１１が第２の状態においてドライバ４、５がステップモータ２、３に時分割により交互に電圧を印加するようにドライバ４、５を制御するマイコン６とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を移動させる複数のステップモータを有する光学機器であって、
前記光学機器の動作を切り替える切替手段と、
前記複数のステップモータを駆動する駆動手段と、
前記切替手段が第１の状態において前記駆動手段が前記複数のステップモータの少なくとも２つに同時に電圧を印加し、前記切替手段が前記第１の状態とは異なる第２の状態において前記駆動手段が前記複数のステップモータに時分割により交互に電圧を印加するように前記駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記切替手段は、撮影動作を開始させるためのレリーズスイッチであり、前記第１の状態は静止画撮影状態であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記切替手段は、動画撮影と静止画撮影とを切り替えるスイッチであり、前記第１の状態は静止画撮影状態であり、前記第２の状態は動画撮影状態であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項４】
光学素子を移動させる複数のステップモータを有する光学機器の動作を切り替える切替手段の状態が第１の状態であるかどうかを判断するステップと、
前記切替手段が前記第１の状態とは異なる第２の状態であるかどうかを判断するステップと、
前記切替手段が前記第１の状態であると判断した場合に前記複数のステップモータの少なくとも２つに同時に電圧を印加するステップと、
前記切替手段が前記第２の状態であると判断した場合に前記複数のステップモータに時分割により交互に電圧を印加するステップとを有することを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、光学機器に関し、特に、光学素子を駆動する複数のステップモータを有する光学機器に関する。本発明は、例えば、一対のステップモータにより振れ補正を行うカメラに好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、高画質撮影が可能で長時間使用可能なデジタルカメラが益々要求されている。高画質撮影の要求から手振れを光学的に補正する手振れ補正機構が知られている。手振れ補正機構は、例えば、ジャイロなどの振れ検出手段からの信号に応じて、振れ補正レンズを光軸と直交する方向に駆動し、結像面での像振れを抑える。例えば、特許文献１は、振れ補正中に補正レンズを常時駆動することを提案している。特許文献２及び３は、複数のモータを時分割により交互に駆動する方法を開示している。
【特許文献１】特開平５−２０３８９５号公報
【特許文献２】特開平１０−１９７７７９号公報
【特許文献３】特開平１０−３１３５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１は、高速な手振れ補正を実現することができるが、補正レンズの常時駆動により、駆動手段による電力消費が大きく長時間撮影の要請を満足できない。特に、デジタルカメラの小型化によりバッテリが小型化されて容量が小さくなればバッテリの消耗が早くなる。また、駆動手段が騒音源となり、動画撮影時に駆動音が録音されるおそれもある。これに対して、特許文献２及び３は、時分割駆動により補正レンズの駆動手段を駆動するので消費電力の低減を図ることができるが、高速な手振れ補正を実現することができない。この結果、特許文献２及び３は、例えば、高品位な静止画を撮影できないおそれがある。
【０００４】
本発明は、消費電力の低減と高速の振れ補正を両立する光学機器に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としての光学機器は、光学素子（例えば、レンズ）を移動させる複数のステップモータ（例えば、一対のステップモータ）を有する光学機器であって、前記光学機器の動作を切り替える切替手段と、前記複数のステップモータを駆動する駆動手段と、前記切替手段が第１の状態において前記駆動手段が前記複数のステップモータの少なくとも２つに同時に電圧を印加し、前記切替手段が前記第１の状態とは異なる第２の状態において前記駆動手段が前記複数のステップモータに時分割により交互に電圧を印加するように前記駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の別の側面としての制御方法は、光学素子を移動させる複数のステップモータを有する光学機器の動作を切り替える切替手段の状態が第１の状態であるかどうかを判断するステップと、前記切替手段が前記第１の状態とは異なる第２の状態であるかどうかを判断するステップと、前記切替手段が前記第１の状態であると判断した場合に前記複数のステップモータの少なくとも２つに同時に電圧を印加するステップと、前記切替手段が前記第２の状態であると判断した場合に前記複数のステップモータに時分割により交互に電圧を印加するステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、消費電力の低減と高速の振れ補正を両立する光学機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本実施例の光学機器の一例としてのデジタルカメラ１００について説明する。図１は、カメラ１００のブロック図である。図１において、１は振れ補正レンズであり、光軸と直交する方向に移動可能に固定されている。２は第１のステップモータであり、振れ補正レンズ１を第１の方向に駆動可能に支持している。３は第２のステップモータであり、振れ補正レンズ１を第２の方向に駆動可能に支持している。本実施例では、第１の方向と第２の方向は、例えば、ヨー方向とピッチ方向など直交している。
【０００９】
４は第１のドライバであり、マイコン６から出力される駆動パルスに従って第１のステップモータ２を駆動する。５は第２のドライバであり、マイコン６から出力される駆動パルスに従って第２のステップモータ３を駆動する。６はマイコンであり、第１の振れ検出手段７と第２の振れ検出手段８から出力される振れ信号に従って、第１のドライバ４と第２のドライバ５に駆動パルスを出力する。また、第１のドライバ４と第２のドライバ５に対し、第１のステップモータ２と第２のステップモータ３に印加する印加電圧を切り替えるように制御することが可能である。また、レリーズスイッチ９の状態に応じてステップモータの制御方法を変化させることが可能である。
【００１０】
７は第１の振れ検出手段であり、第１の方向へのカメラ１００の振れを振れ信号としてマイコン６に出力する。８は第２の振れ検出手段であり、第２の方向へのカメラ１００の振れを振れ信号としてマイコン６に出力する。振れ検出手段７、８は、例えば、カメラ１００本体が振れよって回転した場合の触れの角速度を検出するジャイロセンサを使用することができる。９はレリーズスイッチ又はレリーズボタンである。１０は、後述する駆動制御方法を格納するメモリである。１１は静止画撮影モードと動画撮影モードを切り替えるモード切替スイッチである。マイコン６は、スイッチ９及び１１に接続されてそれぞれの状態を知ることができる。
【００１１】
次に、振れ補正の動作について説明する。
【００１２】
図２は、第１の制御方法で振れ補正を行った場合のタイミングチャートである。
【００１３】
ＣＬＫ１はマイコン６が第１のドライバ４に駆動パルスを出力する際の基準クロック、Ｔ１は基準クロック幅である。Ｘ１０は振れ補正レンズ１の第１の方向への駆動目標位置である。Ｘ１１は第１のステップモータ２の駆動目標位置であり、ｄｘはステップ幅である。Ｐ１はマイコン６から第１のドライバ４に出力される駆動パルスである。Ｖ１は第１のドライバ４から第１のステップモータ２に印加される印加電圧である。
【００１４】
ＣＬＫ２はマイコン６が第２のドライバ５に駆動パルスを出力する際の基準クロック、Ｔ２は基準クロック幅である。Ｘ２０は振れ補正レンズ１の第２の方向への駆動目標位置である。Ｘ２１は第２のステップモータ３の駆動目標位置であり、ｄｘはステップ幅である。Ｐ２はマイコン６から第２のドライバ５に出力される駆動パルスである。Ｖ２は第２のドライバ５から第２のステップモータ３に印加される印加電圧である。Ｗは第１のステップモータ２の消費電力と第２のステップモータ３の消費電力との和である。
【００１５】
マイコン６は、第１の振れ検出手段７と第２の振れ検出手段８から入力された振れ信号を用いて、カメラ１００の振れを補正するために必要なレンズ１の駆動目標位置Ｘ１０、Ｘ２０を算出する。例えば、マイコン６は、振れ検出手段７、８からの振れ信号に適当なフィルタをかけた後で増幅し、振れ量をステップモータ２、３の移動量に変換する。そして、マイコン６は所定のサンプリング周期ごとに駆動目標位置Ｘ１０、Ｘ２０を取得し、それとステップモータ２、３の移動量からステップモータ２、３の駆動パルスを生成する。具体的には、ｔ０において振れ補正が開始されると、マイコン６は、基準クロックごとに振れ補正レンズ１の第１の方向への駆動目標位置Ｘ１０と第１のステップモータ２の累積駆動位置を比較する。そして、マイコン６は、第１のステップモータ２の駆動目標位置Ｘ１１を更新し、駆動パルスＰ１を第１のドライバ４に出力する。第１のドライバ４は駆動パルスＰ１に応じて第１のステップモータ２に印加する電圧を切り替え、第１のステップモータ２を回転させる。その結果、振れ補正レンズ１が第１の方向に駆動し、振れを補正する。第２のステップモータ３についても同様の動作により振れ補正が可能である。
【００１６】
このとき、消費電力Ｗは、各モータへの印加電圧が等しくＶＭ、各モータの抵抗が等しくＲＭとすると、以下の式で表される。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
図３は、第２の制御方法で振れ補正を行った場合のタイミングチャートである。各符号と基本的な動作の説明は、第１の制御方法の説明に準ずる。
【００１９】
第２の制御方法は、第１の制御方法とは異なり、第１のステップモータ２の基準クロックＣＬＫ１と第２のステップモータ３の基準クロックＣＬＫ２との間に時間差ｄｔを設けている。そして、第２の制御方法は、第１のドライバ４から第１のステップモータ２に印加される印加電圧Ｖ１と、第２のドライバ５から第２のステップモータに印加される印加電圧Ｖ２とを時分割により交互に印加するようにしている。
【００２０】
第２の制御方法では、ステップモータの静定時間との関係から、各ステップモータへの印加電圧の通電時間ＴＥを短くするのには限界があり、基準クロック幅Ｔ１、Ｔ２は第１の制御方法に比べ大きくする必要がある。その結果、振れ補正レンズ１の駆動目標Ｘ１０、Ｘ２０に対し、ステップモータの駆動目標Ｘ１１、Ｘ２１の間には第１の制御方法に比べて追従遅れが発生する。また、消費電力Ｗは、各モータへの印加電圧が等しくＶＭ、各モータの抵抗が等しくＲＭとすると、以下の式で表される。
【００２１】
【数２】
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【００２２】
すなわち、第２の制御方法は、第１の制御方法に比べて振れ補正速度は低下するが、消費電力を１／２に抑えることが可能になる。
【００２３】
図４は、第２の制御方法の異なる実施形で振れ補正を行った場合のタイミングチャートである。各符号と基本的な動作の説明は、第２の制御方法の説明に準ずる。
【００２４】
本実施例は、第１のドライバ４から第１のステップモータ２に印加される印加電圧Ｖ１と、第２のドライバ５から第２のステップモータに印加される印加電圧Ｖ２とを時分割により交互に印加するようにした。さらに、駆動パルスＰ１、Ｐ２が出力されない場合には各ステップモータへの印加電圧Ｖ１、Ｖ２を印加しないようにした。その結果、前述した第２の制御方法に比べ、振れ補正速度を低下させることなく消費電力を更に抑えることが可能となる。
【００２５】
次に、レリーズスイッチ９による駆動方式の変化について述べる。レリーズスイッチ９は半押しと全押しでカメラ１００の動作モードを変更する。
【００２６】
静止画撮影時に振れ補正が必要な時間として、大きく分けてエイミング時間と露光時間がある。エイミング時間はファインダーやモニターを覗きながらズーミングやフォーカシングを行う時間であり、露光時間はレリーズスイッチ９が押されて実際に被写体が撮像面に結像する間の時間のことである。通常の撮影では、エイミング時間は露光時間に比べて長く、エイミング時間の省電力が課題となる。また、露光時間においては、精度の高い振れ補正を行い、良好な画像を得ることが求められる。
【００２７】
そこで、本実施例では、レリーズスイッチ９の状態によってエイミング時と露光時を判断し、制御方法を切り替えられるようにマイコン６を設定する。すなわち、エイミング時には消費電力の低い第２の制御方法、露光時には振れ補正性能の高い第１の制御方法を行うようにする。これにより、エイミング時間の消費電力を低減しながらも、露光時間の振れ補正性能を劣化させることがなく、振れの無い良好な画像が得られる。
【００２８】
図５は、カメラ１００の動作（制御方法）を説明するフローチャートである。以下、図５を参照してカメラ１００の動作を説明する。
【００２９】
カメラ１００の図示しない電源スイッチがＯＮにされ、カメラの電源がＯＮされると（ステップＳ０１）、図示しないシャッタが開き（ステップＳ０２）、レリーズスイッチ９と電源スイッチの監視状態となる（ステップＳ１５）。レリーズスイッチ９の状態がＳＷ１ＯＮとなると、ステップモータ２及び３の制御方法を制御方法２に設定し（ステップＳ０４）、振れ補正がＯＮになる（ステップＳ０５）。この状態がエイミング時の振れ補正の状態である。続いて、オートフォーカス（ステップＳ０６）、露出設定（ステップＳ０７）を行いながら、レリーズスイッチ９の監視状態となる（ステップＳ０８）。
【００３０】
レリーズスイッチ９の状態がＳＷ２ＯＮとなると、マイコン６は、ステップモータ２及び３の制御方法を制御方法１に設定し（ステップＳ０９）、露光時の振れ補正動作に入りる。これにより、撮像素子のリセット（ステップＳ１０）、シャッタの閉じ動作（ステップＳ１１）、画像の転送（ステップＳ１２）を行い、露光動作が完了する。露光動作が完了すると、振れ補正がＯＦＦとなり（ステップＳ１３）、シャッタが開き（ステップＳ１４）、再度レリーズスイッチ9と電源スイッチの監視状態となる（ステップＳ１５）。この状態でカメラ１００の電源スイッチがＯＦＦされると、カメラ１００の電源がＯＦＦされる（ステップＳ１６）。
【００３１】
次に、図６を参照して、モード切替スイッチ１１を利用した実施例について説明する。ここで、図６は、モード切替スイッチ１１を利用した制御方法を説明するフローチャートである。静止画撮影モードと動画撮影モードを切り替え可能なカメラ１００においては、一般に、１回の撮影に振れ補正を要する時間は動画撮影時の方が長く、動画撮影時の省電力が課題となる。そこで、本実施例では、モード切替スイッチ１１の状態によって静止画撮影時と動画撮影時を判断し、制御方法を切り替えられるようにマイコン６を設定する。即ち、マイコン６はスイッチ１１が静止画撮影モードであるかを判断し（ステップＳ２０）、そうであれば振れ補正性能の高い第１の制御方法を行う（ステップＳ２１）。一方、マイコン６はスイッチ１１が動画撮影モードであると判断すれば（ステップＳ２２）、消費電力の低い第２の制御方法を行う（ステップＳ２３）。これにより、動画撮影時の消費電力を低減しながらも、静止画撮影時の振れ補正性能を劣化させることが無く、振れの無い良好な画像が得られる。もちろん、ステップＳ２１の内容を図５に示すように更に場合分けすることが好ましい。
【００３２】
本実施例によれば、静止画撮影においては全てのステップモータを常時通電して高速な手振れ補正による高品位撮影を実現している。また、本実施例は、エイミングや動画撮影などのその他の動作においては複数のステップモータを時分割により交互に通電して手振れ補正を低速にし、省電力を実現して長時間撮影、録音される騒音の低下を図っている。
【００３３】
なお、本実施例の光学機器は、ステップモータ、切替手段及び制御手段を備えたレンズ一体型のカメラ又はカメラに装着される交換レンズであってもよいし、ステップモータが交換レンズにあって切替手段及び制御手段がカメラ側にあるカメラシステムであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例であるデジタルカメラの概略ブロック図である。
【図２】図１に示すカメラの第１の制御方法のタイミングチャートである。
【図３】図１に示すカメラの第２の制御方法のタイミングチャートである。
【図４】図３に示す第２の制御方法の変形例のタイミングチャートである。
【図５】図１に示すカメラがレリーズスイッチを利用して行う制御方法を説明するフローチャートである。
【図６】図１に示すカメラがモード切替スイッチを利用して行う制御方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１            レンズ
６            マイコン
２、３        ステッピングモータ
４、５        ドライバ
９            レリーズスイッチ
１１          モード切替スイッチ
１００        カメラ
【図５】
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【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６】
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