(57)【要約】【課題】振れ検出手段の励振周波数の選定、振動波モータの共振周波数の選定の自由度を高めると共に、偽信号の影響を受けることなく振れ補正動作を行える像振れ補正装置とする。【解決手段】振れを検出する振れ検出手段１１０と、振れに起因する像ぶれを補正する像振れ補正手段１００，１０２，１０７，１０８と、振れ検出手段の振動に干渉を与えるおそれのある振動波モータ１０９の駆動タイミングと振れ検出手段の検出タイミングとが重ならないようにしている。【選択図】図１
2007304456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振れを検出する振れ検出手段と、
前記振れに起因する像ぶれを補正する像振れ補正手段とを有する像振れ補正装置において、
前記振れ検出手段の振動に干渉を与えるおそれのある振動波モータの駆動タイミングと前記振れ検出手段の検出タイミングとが重ならないようにしたことを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項２】
前記振動波モータの駆動周波数が前記振れ検出手段の検出信号に対する外乱周波数に設定されている駆動タイミングの期間と、前記振れ検出手段の検出タイミングの期間が排他的に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
【請求項３】
前記振れ検出手段はコリオリ力を利用するジャイロセンサであり、前記外乱周波数とは、前記ジャイロセンサの励振周波数と干渉して、振れ補正周波数帯域に偽信号が発生するような駆動周波数であることを特徴とする請求項２に記載の像振れ補正装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の像振れ補正装置を具備したことを特徴とするカメラ。
【請求項５】
前記振動波モータは、前記像振れ補正手段、ズームレンズ、フォーカスレンズ、光量調節部材のうちの少なくとも一つを駆動するものであることを特徴とする請求項４に記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動波モータより振動に干渉を受けるおそれのある振れ検出手段を有する像振れ補正装置およびデジタルカメラ等のカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、像振れ補正装置に用いられる振れ検出センサであるジャイロセンサの励振周波数による振動と、振動波モータである超音波モータの駆動周波数による振動とが干渉し、ジャイロセンサの検出出力とは別の周波数の偽信号が該検出出力に重畳し、振れ検出出力のＳＮ比を低下させていた。
【０００３】
上記の点に鑑み、ジャイロセンサからの出力信号をローパスフィルタ又はバンドパスフィルタでフィルタ処理し、フィルタの高域側のカットオフ周波数よりも上記偽信号の周波数が大きくなるように、角速度センサの励振周波数、駆動素子の駆動周波数及びフィルタのカットオフ周波数を設定するようにした技術（特許文献１）が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３１１８１７号公報（第１１頁、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記提案の技術では、ジャイロセンサの励振周波数の選定、超音波モータの共振周波数選定の自由度が制限されるものであった。また、偽信号が発生する周波数が振れ補正帯域内にあった場合、フィルタ処理では取り切れないという課題があった。
【０００５】
（発明の目的）
本発明の目的は、振れ検出手段の励振周波数の選定、振動波モータの共振周波数の選定の自由度を高めることができ、かつ、偽信号の影響を受けることなく振れ補正動作を行うことのできる像振れ補正装置およびカメラを提供できるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、振れを検出する振れ検出手段と、前記振れに起因する像ぶれを補正する像振れ補正手段とを有する像振れ補正装置において、前記振れ検出手段の振動に干渉を与えるおそれのある振動波モータの駆動タイミングと前記振れ検出手段の検出タイミングとが重ならないようにした像振れ補正装置とするものである。
【０００７】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記像振れ補正装置を具備するカメラとするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振れ検出手段の励振周波数の選定、振動波モータの共振周波数の選定の自由度を高めることができ、かつ、偽信号の影響を受けることなく振れ補正動作を行うことができる像振れ補正装置またはカメラを提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に示す通りである。
【実施例】
【００１０】
図１は本発明の一実施例に係わる像振れ補正装置を具備するカメラの回路構成を示すブロック図である。図１において、１００はカメラ全体の制御を統括するカメラマイコンである。１０１は画像の拡大率を変えるためのズームレンズ、１０２は光軸を曲げて像振れ補正を行うための像振れ補正レンズ（以下、シフトレンズ）、１０３は焦点合わせをするためのフォーカスレンズである。１０４はズームレンズ１０１の位置を検出するＺ位置センサである。１０５はカメラマイコン１００からの目標位置とＺ位置センサ１０４からの信号を比較してズームレンズ１０１の位置制御処理を行うズームサーボである。１０６はズームサーボ１０５の出力に応じてズームレンズ１０１と連結された内蔵の超音波モータ（以下、ＵＳＭと記す）を駆動するズームＵＳＭ部である。
【００１１】
１０７はシフトレンズ１０２の位置を検出するＹ位置センサ、１０８はカメラマイコン１００からの目標位置とＹ位置センサ１０７からの信号を比較してシフトレンズ１０２の位置制御処理を行うシフトレンズサーボである。１０９はシフトレンズサーボ１０８の出力に応じてシフトレンズ１０２と連結された内蔵のＵＳＭを駆動するシフトレンズＵＳＭ部、１１０はカメラの振れを検出する角速度検出センサであるところのジャイロセンサである。１１１はフォーカスレンズ１０３の位置を検出するＦ位置センサ、１１２はカメラマイコン１００からの目標位置とＦ位置センサ１１１からの信号を比較してフォーカスレンズ１０３の位置制御処理を行うフォーカスサーボである。１１３はフォーカスサーボ１１２の出力に応じてフォーカスレンズ１０３と連結された内蔵のＵＳＭを駆動するフォーカスＵＳＭ部である。
【００１２】
１１４は光を電気信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子である。１１５は撮像素子１１４からの信号に所定の信号処理を施して規格化された映像信号に変換するカメラ信号処理回路である。１１６はカメラ信号処理回路１１５より出力された映像信号をビデオレコーダー等に記録するのに適した信号に変換して符号圧縮化を施す画像処理回路である。
【００１３】
図２は、図１のズームサーボ１０５とズームＵＳＭ部１０６の内部構成を示すブロック図であり、図１と同じ部分は同一符号を付してある。以下この図を用いて詳細な動作説明を行う。
【００１４】
ズームサーボ１０５では、まずカメラマイコン１００から指示された目標とＺ位置センサ１０４からの信号を比較して、誤差を算出する。そして、演算部１０５１にて補償演算し、パルス発生器１０５２の出力パルス周波数、デューティー比、Ａ相、Ｂ相の位相差を設定する。ズームＵＳＭ部１０６では、ドライバ１０６３にてＡ相パルスに応じて電源（不図示）をスイッチしてコイル１０６５で正弦波状電圧に平滑し、ＵＳＭ１０６７をパルス周波数で振動させる。Ｂ相パルスも同様に、Ａ相パルスより所定位相差をともなってＵＳＭ１０６６を振動させる。上記ＵＳＭ１０６６とＵＳＭ１０６７の振動による合成波により、ズームレンズ１０１とＺ位置センサ１０４を移動させる。Ａ相、Ｂ相パルスの位相差極性によって進行方向が変わる。
【００１５】
図１のシフトレンズサーボ１０８とシフトレンズＵＳＭ部１０９、及び、フォーカスサーボ１１２とフォーカスＵＳＭ部１１３の組合せも同様の構成である。
【００１６】
図３は、パルス周波数とＵＳＭ移動速度の関係を示す図であり、横軸はパルス周波数、縦軸はＵＳＭ移動速度である。
【００１７】
図３のように、パルス周波数を高い周波数から下げてくると、破線で示すＵＳＭの機械的共振周波数に近づくにしたがって移動速度が速くなり、機械的共振周波数を下回ると急に動かなくなる。機械的共振周波数は温度変化などにより常時変化している。本来、機械的共振周波数で使うのが効率的に有利であるが、少しでも下回ると止まってしまうので、網掛け部の共振周波数より高い周波数領域で使う。
【００１８】
図４は、本実施例におけるＡ相、Ｂ相パルス出力パターンと速度Ｖ特性の関係を説明するための図である。
【００１９】
（ａ）進行パターンについて説明する。（１）Ａ相と（２）Ｂ相の周期はＦ１、位相差Φはｘであるものとする。その時の速度は、（３）位相差Φ対速度Ｖ特性のように、Ｆ１の傾きになるので、位相差ｘの場合の速度はｙというように一意に求まる。つまり、パルス周波数（１／Ｆ１）が固定であっても、位相差Φによって速度を可変できる。また、位相差Φの極性を変えれば進行方向が逆転する。
【００２０】
（ｂ）停滞パターンについて説明する。これは、（ａ）進行パターンでいうところの位相差Φがゼロ（０）付近の場合に相当する。位相差Φがゼロの場合、進行する波が起きず、その位置でリフティングしているだけの状態となり、レンズは動かない。（ａ）と（ｂ）の場合、パルス周波数（１／Ｆ１）とジャイロセンサの励振周波数の干渉が発生するパターンである。
【００２１】
（ｃ）弱共振パターンについて説明する。（１）Ａ相と（２）Ｂ相の周期は（１／Ｆ１）に比べて高い（１／Ｆ２）、位相差Φはｋであるものとする。その時の速度は（３）位相差Φ対速度Ｖ特性のように、Ｆ１に比べて傾きが寝るＦ２となり、位相差ｋの場合の速度ｙも小さい。（ｃ）の場合、ジャイロセンサ１１０の励振周波数と干渉しないように周波数を高くしたのと引き換えに、低速度でしか動かすことが出来ないというパターンである。
【００２２】
（ｄ）共振停止パターンについて説明する。（１）Ａ相と（２）Ｂ相の周期が０、あるいはデューティー比が０％、つまりパルスを与えないので通電しない。パルスを与えないので共振が起きず、保持力で停止し全く動かないが、ジャイロセンサ１１０の励振周波数との干渉は当然発生しないというパターンである。
【００２３】
上記のようなＵＳＭ駆動状態を判定し、ジャイロセンサ信号の読み取りタイミングを制御するのが、本発明の主眼である。
【００２４】
図５は、カメラマイコン１００内で所定の一定周期で行われるジャイロセンサ信号の読み取りタスクのフローチャートである。
【００２５】
ステップＳ５０１より処理を開始し、まずステップＳ５０２では、カメラマイコン１００は、シフトレンズサーボ１０８で出力しているパルスのパターンを読み取る。そして、次のステップＳ５０３にて、シフトレンズサーボ１０８が図４の（Ｃ）弱共振パターンであるかどうかを判定する。その結果、（Ｃ）弱共振パターンであればステップＳ５０５へ進み、（Ｃ）弱共振パターンでなければステップＳ５０４へ進む。
【００２６】
ステップＳ５０４では、シフトレンズサーボ１０８が図４の（Ｄ）の共振停止パターンであるかどうかを判定する。その結果、（Ｄ）共振停止パターンであればステップＳ５０５へ進み、（Ｄ）共振停止パターンでなければシフトレンズＵＳＭ１０９とジャイロセンサ１１０の干渉が起きている期間なので読み取り処理をせず、終了する。
【００２７】
ステップＳ５０５へ進むと、ここではズームサーボ１０５で出力しているパルスのパターンを読み取る。そして、次のステップＳ５０６にて、ズームサーボ１０５が図４の（Ｃ）弱共振パターンであるかどうかを判定する。その結果、（Ｃ）弱共振パターンであればステップＳ５０８へ進み、（Ｃ）弱共振パターンでなければステップＳ５０７へ進む。
【００２８】
ステップＳ５０７へ進むと、図４の（Ｄ）共振停止パターンであるかどうかを判定する。その結果、（Ｄ）共振停止パターンでなければズームＵＳＭ部１０６とジャイロセンサ１１０の干渉が起きている期間なので読み取り処理をせず、終了する。
【００２９】
一方、（Ｄ）共振停止パターンであればステップＳ５０８へ進み、フォーカスサーボ１１２で出力しているパルスのパターンを読み取る。そして、次のステップＳ５０９にて、フォーカスサーボ１１２が図４の（Ｃ）弱共振パターンであるかどうかを判定する。その結果、（Ｃ）弱共振パターンであればステップＳ５１１へ進み、（Ｃ）弱共振パターンでなければステップＳ５１０へ進む。
【００３０】
ステップＳ５１０では、フォーカスサーボ１１２が図４の（Ｄ）共振停止パターンであるかどうかを判定する。その結果、（Ｄ）共振停止パターンでなければフォーカスＵＳＭ部１１３とジャイロセンサ１１０の干渉が起きている期間なので読み取り処理をせず、終了する。
【００３１】
一方、（Ｄ）共振停止パターンであればステップＳ５１１へ進み、ジャイロセンサ１１０の出力を読み取る。そして、次のステップＳ５１２にて、ジャイロセンサ１１０の出力からシフトレンズ１０２の目標位置を演算して処理を終了する。
【００３２】
上記のように、ズームＵＳＭ部１０６、シフトレンズＵＳＭ部１０９、フォーカスＵＳＭ部１１３の何れも（ａ）進行パターンおよび（ｂ）停滞パターンで動作していない時のみ、ジャイロセンサ１１０の出力を読み取るようにしている。
【００３３】
このように、ＵＳＭ駆動パルス周波数とジャイロセンサの励振周波数の干渉の影響を受けない期間にジャイロセンサ出力を読み取るので、偽信号の影響を受けることがない。よって、ジャイロセンサ励振周波数の選定、ＵＳＭ共振周波数の選定の自由度を高めることができる。また、偽信号が発生する周波数が振れ補正帯域内にあるといったこともなく、振れ検出精度、つまり振れ補正精度を高めることができる。
【００３４】
図６は、代表的なＡＦ（オートフォーカス）動作中のフォーカスレンズ動作とジャイロセンサ信号取得タイミングの説明図である。
【００３５】
図６の（１）Ｖ同期信号はＴＶ信号の垂直同期信号、（２）フォーカスレンズ位置はその時点のフォーカスレンズ１０３の位置、（３）フォーカスサーボ出力はＡ相、Ｂ相出力パルスである。また、（４）パターン種類は図４の（Ａ）進行パターン、図４の（Ｂ）停滞パターン、図４の（Ｃ）弱共振パターン、図４の（Ｄ）共振停止パターンの４種類である。また、（５）ジャイロセンサ信号取得タイミングはジャイロセンサ信号の読み込みタイミングである。
【００３６】
図６を用いて動画撮影時の動作について説明する。                
【００３７】
（１）Ｖ同期信号に同期して、撮像素子１１４の信号がカメラ信号処理回路１１５に取り込まれる。フォーカスレンズ１０３は上記の取り込みの間、停止していることが望ましい。そこで、（１）Ｖ同期信号が下がっている帰還期間内に動きだす。（２）フォーカスレンズ位置の軌跡ように位置制御がされる。起動時はＡ相、Ｂ相位相差大で、図４（Ａ）進行パターンが出力される。その後、目標位置まで近づくにしたがい、Ａ相、Ｂ相位相差が小さくなり、最後にはＡ相、Ｂ相位相差ゼロの図４（Ｂ）停滞パターンが出力される。さらにその後、省電力のために図４（Ｄ）共振停止パターンにすることで通電オフし、ＵＳＭは自己保持力で停止し続ける。以降、Ｖ同期信号毎に上記動作で向きを反転しながら繰り返し続ける。
【００３８】
カメラマイコン１００は、（５）ジャイロセンサ信号取得タイミングの網掛けの期間にジャイロセンサ信号を読み込むことになる。ズーム位置（不図示）、シフトレンズ位置（不図示）もＶ同期信号に対して同様なタイミングで動作及び停止を繰り返している。したがって、Ｖ同期信号に同期して起動停止を繰り返すＵＳＭの駆動パルス周波数とジャイロセンサ励振周波数の干渉の影響を受けない期間にジャイロセンサ出力を読み取っていることになる。よって、偽信号の影響を受けることがない。
【００３９】
図７は、もう一つの代表的なＡＦ動作中のフォーカスレンズ動作とジャイロセンサ信号取得タイミングの説明図である。
【００４０】
図７の（１）同期信号はＴＶ信号の垂直同期信号、（２）フォーカスレンズ位置はその時点のフォーカスレンズ１０３の位置、（３）フォーカスサーボ出力はＡ相Ｂ相出力パルスである。また、（４）パターン種類は図４の（Ａ）進行パターン、図４の（Ｂ）停滞パターン、図４の（Ｃ）弱共振パターン、図４の（Ｄ）共振停止パターンの４種類である。また、（５）ジャイロセンサ信号取得タイミングはジャイロセンサ信号の読み込みタイミングである。
【００４１】
図７を用いて動画撮影時の動作について説明する。
【００４２】
上記の図６の説明と同様の目的から、図７の（１）Ｖ同期信号が下がっている帰還期間内に動きだし、（２）フォーカスレンズ位置の軌跡ように位置制御がされる。起動時は、Ａ相、Ｂ相位相差大で、図４の（Ａ）進行パターンが出力される。その後、目標位置まで近づくにしたがい、Ａ相、Ｂ相位相差が小さくなり、最後にパルス周波数を高くしてさらにゆっくり目標に近づく図４の（Ｃ）弱共振パターンが出力される。さらにその後、省電力のために図４の（Ｄ）共振停止パターンにすることで通電オフし、ＵＳＭは自己保持力で停止し続ける。以降、Ｖ同期信号毎に前記動作で向きを反転しながら繰返し続ける。
【００４３】
カメラマイコン１００は、（Ｃ）弱共振パターン及び（Ｄ）共振停止パターンの期間にジャイロセンサ信号を読み込む。したがって、Ｖ同期信号に同期して起動停止を繰り返すＵＳＭの駆動パルス周波数とジャイロセンサ励振周波数の干渉の影響を受けない期間にジャイロセンサ出力を読み取っていることになる。よって、ジャイロセンサ励振周波数の選定、ＵＳＭ共振周波数の選定の自由度を高めることができると共に、偽信号の影響を受けることがない。
【００４４】
手振れ周波数は約２０Ｈｚ以下、ＴＶ信号の垂直同期信号はＰＡＬ方式で５０Ｈｚ、ＮＴステップＳＣ方式で６０Ｈｚであるので、２回あるいは３回の停止期間の出力に基づいて振れ補正することができる。
【００４５】
従来説明で述べたように、ＵＳＭの駆動周波数とジャイロセンサ１１０の励振周波数が干渉を起こす期間にジャイロセンサ１１０の出力を読み取りにいくと偽信号の影響を受けてしまう。そこで、上記実施例のように、上記ＵＳＭの駆動周波数とジャイロセンサ１１０の励振周波数が干渉を起こす期間以外の期間に、ジャイロセンサ１１０の出力読み取りを行うようにしている。よって、振れ補正帯域内に全く偽信号が存在せず、偽信号の影響を受けない振れ補正動作を行うことが可能になる。
【００４６】
上記の実施例では、ＴＶ信号の垂直同期信号に合わせて同時にズーム、フォーカス、シフトレンズを動作させている。しかし、独立に動かしても、ＵＳＭの駆動周波数とジャイロセンサの励振周波数が干渉を起こす期間にジャイロセンサの出力を読み取らなければ、本発明が有効であることは明らかである。また、他に光量調節制御（アイリス制御、シャッタ制御、ＮＤフィルタ制御を含む）がＵＳＭ駆動されていても、同様にＵＳＭの駆動パルス周波数とジャイロセンサ励振周波数の干渉の影響を受けない期間にジャイロセンサ出力を読み取れば、偽信号の影響を受けることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例に係わる像振れ補正装置を具備したカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図２】図１のズームサーボ１０５とズームＵＳＭ部１０６の内部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例におけるパルス周波数とＵＳＭ移動速度の関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施例におけるＡ相Ｂ相パルス出力パターンと速度特性の関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係わるジャイロセンサ読み取りタスクのフローチャートである。
【図６】本発明の一実施例におけるフォーカスレンズ動作とジャイロセンサ信号取得タイミングの一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施例におけるフォーカスレンズ動作とジャイロセンサ信号取得タイミングの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００    カメラマイコン
１０１    ズームレンズ
１０２    シフトレンズ
１０３    フォーカスレンズ
１０４    Ｚ位置センサ
１０５    ズームサーボ
１０６    ズームＵＳＭ部
１０６６  ＵＳＭ
１０６７  ＵＳＭ
１０７    Ｙ位置センサ
１０８    シフトレンズサーボ
１０９    シフトレンズＵＳＭ部
１１０    ジャイロセンサ
１１１    Ｆ位置センサ
１１２    フォーカスサーボ
１１３    フォーカスＵＳＭ部
１１４    撮像素子
１１５    カメラ信号処理部
１１６    画像処理回路
【図１】
2007304456.tif 000003
【図２】
2007304456.tif 000004
【図３】
2007304456.tif 000005
【図４】
2007304456.tif 000006
【図５】
2007304456.tif 000007
【図６】
2007304456.tif 000008
【図７】
2007304456.tif 000009