(57)【要約】【課題】光学性能を維持するとともに、消費電流の低減を図る。【解決手段】手振れを検出する振れ検出部６と、ブレを補正するブレ補正光学系７と、ブレ補正光学系をばね部材によって支持する支持部８と、ブレ補正光学系を駆動する駆動部１０と、ブレ補正光学系がばね部材によって中心に向う向心力の大きさを調整値として記憶する調整値記憶部１２と、振れ検出部の出力からブレ補正光学系の駆動のための目標値を演算し、その目標値と調整値記憶部からの調整値とに基づいて、駆動部を制御するブレ補正制御部１２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
手振れを検出する振れ検出部と、
ブレを補正するブレ補正光学系と、
前記ブレ補正光学系をばね部材によって支持する支持部と、
前記ブレ補正光学系を駆動する駆動部と、
前記ブレ補正光学系が前記ばね部材によって中心に向う向心力の大きさを調整値として記憶する調整値記憶部と、
前記振れ検出部の出力から前記ブレ補正光学系の駆動のための目標値を演算し、その目標値と前記調整値記憶部からの調整値とに基づいて、前記駆動部を制御するブレ補正制御部と
を含むブレ補正装置。
【請求項２】
手振れを検出する振れ検出部と、
ブレを補正するブレ補正光学系と、
前記ブレ補正光学系をばね部材によって支持する支持部と、
前記ブレ補正光学系を駆動する駆動部と、
前記ブレ補正光学系が前記ばね部材によって中心に向う向心力の中立点を調整値として記憶する調整値記憶部と、
前記振れ検出部の出力から前記ブレ補正光学系の駆動のための目標値を演算し、その目標値と前記調整値記憶部からの調整値とに基づいて、前記駆動部を制御するブレ補正制御部と
を含むブレ補正装置。
【請求項３】
請求項２に記載のブレ補正装置において、
前記ブレ補正制御部は、撮影光学系の中心点による第１センタ及び前記向心力の中立点による第２センタを有すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項４】
手振れを検出する振れ検出部と、
ブレを補正するブレ補正光学系と、
前記ブレ補正光学系をばね部材によって支持する支持部と、
前記ブレ補正光学系を駆動する駆動部と、
前記ブレ補正光学系が前記ばね部材によって中心に向う向心力の中立点を調整値として記憶する調整値記憶部と、
前記振れ検出部の出力から前記ブレ補正光学系の駆動のための目標値を演算し、その目標値と前記調整値記憶部からの調整値とに基づいて、前記駆動部を制御するブレ補正制御部とを備え、
前記ブレ補正制御部は、露光時には、撮影光学系の中心を制御の中心とし、観察時には、前記向心力の中立点を制御の中心として、ブレ補正制御を行うこと、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、
前記調整値記憶部は、前記調整値を出荷製品の全数について個別に計測して記憶すること、
を特徴とするブレ補正装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のブレ補正装置を含む光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレ補正装置及び光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レンズ鏡筒の本体に固定された固定部と、その固定部に対して光軸と垂直な方向に移動可能であるとともにブレ補正レンズを保持する可動部とを備えるブレ補正機構が知られている。このようなブレ補正機構として、固定部と可動部とが球を挟んでばね部材で付勢され、ばね部材の両端が、それぞれ固定部及び可動部に対して固定されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７５４８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光学式ブレ補正機能付きカメラは、ブレ補正レンズや撮像素子の現在位置を検出するための位置検出部を有しており、この位置情報を基にブレ補正制御（フィードバック制御）を行っている。
また、制御性能を向上させるために、フィードフォワード制御と組み合わせて行っているものもある。フィードフォワード制御の役割の一つは、ばね部材等によって発生する向心力が制御に与える影響を緩和することである。特許文献１に記載の発明は、ばね部材によって付勢されているために向心力が発生し、理想的にはレンズ位置に比例して向心力は大きくなる。よって、この向心力を打ち消すために、レンズ目標位置に応じたフィードフォワード制御を行うようにしている。
【０００５】
しかし、フィードフォワード制御を行った場合であっても、以下２点の理由により、現状は制御性の悪化等を招いている。
（１）ばね部材は、その付勢力にばらつきがあるため、向心力の大きさもばらつく。よって、フィードフォワード制御時には、制御性能の悪化を招くことがある。
（２）ブレ補正機構は、組み立てばらつき等により、「メカの中心」が「向心力の中心」とは等しくならない可能性がある。よって、制御の中心を「メカの中心」としたときには、バランスが悪くなる。また、センタリング制御の目標位置を「メカの中心」としたときには、向心力を打ち消すための駆動力が必要となり、消費電流が大きくなる。
【０００６】
本発明の課題は、光学性能を維持するとともに、消費電流の低減を図ることが可能なブレ補正装置及び光学機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、手振れを検出する振れ検出部（６）と、ブレを補正するブレ補正光学系（７）と、前記ブレ補正光学系をばね部材によって支持する支持部（８）と、前記ブレ補正光学系を駆動する駆動部（１０）と、前記ブレ補正光学系が前記ばね部材によって中心に向う向心力の大きさを調整値として記憶する調整値記憶部（１１）と、前記振れ検出部の出力から前記ブレ補正光学系の駆動のための目標値を演算し、その目標値と前記調整値記憶部からの調整値とに基づいて、前記駆動部を制御するブレ補正制御部（１２）とを含むブレ補正装置である。
請求項２の発明は、手振れを検出する振れ検出部（６）と、ブレを補正するブレ補正光学系（７）と、前記ブレ補正光学系をばね部材によって支持する支持部（８）と、前記ブレ補正光学系を駆動する駆動部（１０）と、前記ブレ補正光学系が前記ばね部材によって中心に向う向心力の中立点を調整値として記憶する調整値記憶部（１１）と、前記振れ検出部の出力から前記ブレ補正光学系の駆動のための目標値を演算し、その目標値と前記調整値記憶部からの調整値とに基づいて、前記駆動部を制御するブレ補正制御部（１２）とを含むブレ補正装置である。
請求項３の発明は、請求項２に記載のブレ補正装置において、前記ブレ補正制御部は、撮影光学系の中心点による第１センタ及び前記向心力の中立点による第２センタを有すること、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項４の発明は、手振れを検出する振れ検出部（６）と、ブレを補正するブレ補正光学系（７）と、前記ブレ補正光学系をばね部材によって支持する支持部（８）と、前記ブレ補正光学系を駆動する駆動部（１０）と、前記ブレ補正光学系が前記ばね部材によって中心に向う向心力の中立点を調整値として記憶する調整値記憶部（１１）と、前記振れ検出部の出力から前記ブレ補正光学系の駆動のための目標値を演算し、その目標値と前記調整値記憶部からの調整値とに基づいて、前記駆動部を制御するブレ補正制御部（１２）とを備え、前記ブレ補正制御部は、露光時には、撮影光学系（４，５，７）の中心を制御の中心とし、観察時には、前記向心力の中立点を制御の中心として、ブレ補正制御を行うこと、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のブレ補正装置において、前記調整値記憶部は、前記調整値を出荷製品の全数について個別に計測して記憶すること、を特徴とするブレ補正装置である。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のブレ補正装置を含む光学機器（１）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光学性能を維持するとともに、消費電流の低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のブレ補正装置を搭載したカメラの実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明のカメラの実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図３】本実施形態に係るブレ補正装置のブレ補正レンズ群の一例を示した模式図である。
【図４】本実施形態に係るブレ補正装置のブレ補正レンズ群のレンズ位置と向心力の関係について説明する図である。
【図５】本実施形態に係るブレ補正装置の向心力の大きさを調整値として持った後のフィードフォワード制御を説明するブロック図である。
【図６】本実施形態に係るブレ補正装置のモータの通電を切ったときの、補正レンズの様子について説明する図である。
【図７】本実施形態に係るブレ補正装置の補正レンズ位置とＦＦ項制御量の関係について説明する図である。
【図８】本実施形態に係るブレ補正装置のモータの通電を切ったときの補正レンズの様子について説明する図である。
【図９】本実施形態に係るブレ補正装置のスルー画中と撮影中の制御の中心位置を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して、本発明の実施の形態について、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明のブレ補正装置を搭載したカメラの実施形態を示すブロック図である。
図２は、本発明のカメラの実施形態の動作を説明するフローチャートである。
カメラ１は、デジタルコンパクトカメラであり、カメラ筐体にレンズ鏡筒が一体に設けられている。
ＣＰＵ２は、ズームレンズ群４、フォーカスレンズ群５、ブレ補正レンズ群７等のレンズ群の移動量演算や、カメラ１の全体の制御を行う中央処理装置である。
撮像素子３は、撮影レンズ（４，５，７）により形成された被写体像を撮像する素子であり、被写体光を電気的な画像信号に変換し、信号処理回路１３へ出力する。撮像素子３は、例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの素子により構成されている。
【００１１】
ズームレンズ群４は、光軸方向に沿って移動することにより、像の倍率を連続的に変化させるレンズ群である。フォーカスレンズ群５は、光軸方向に移動して、焦点を合わせるレンズ群である。
【００１２】
振れ検出部６は、センサユニットに生じる振れを検出する角速度センサであり、振動ジャイロ等が用いられる。
ブレ補正レンズ群７は、光軸に垂直な面上で可動なレンズ群であり、光学的にブレ補正駆動されるレンズ群である。
【００１３】
支持部８は、ブレ補正レンズ群７を支持する部分である。図３（ａ）は、ブレ補正レンズ群の一例を示した模式図である。この支持部８は、固定部８ａと、ブレ補正レンズ群７を支持し、固定部８ａに対して平面的に移動可能な可動部８ｂと、固定部８ａと可動部８ｂの間に設けられ、転動可能なセラミックボール８ｃと、可動部８ｂを固定部８ａ側に付勢する付勢バネ８ｄ（ばね部材）とを備えている。
本実施形態のフィードフォワード制御の役割の一つは、付勢バネ８ｄ等によって発生する向心力が制御に与える影響を緩和することである。図８（ｂ）に示すように、可動部８ｂは、付勢バネ８ｄによって付勢されているために向心力が発生し、理想的にはレンズ位置（可動部の位置；横軸）に比例して向心力（Ｎ；縦軸）は大きくなる。よって、本実施巣形態では、この向心力を打ち消すために、レンズ目標位置に応じたフィードフォワード制御を行うようにしたものである。
【００１４】
位置検出部９は、ブレ補正レンズ群７の現在位置を検出する部分であり、例えば、ブレ補正レンズ群７のレンズ枠に設けられたスリット板の孔に、ＬＥＤからの光を照射し、その孔を通った光をＰＳＤで検出することにより、位置データを出力することができる。
駆動部１０は、ブレ補正レンズ群７をブレ補正駆動する部分であり、例えば、ヨーク、マグネット、コイルからなり、ブレ補正レンズ群７のレンズ枠に設けられたコイルを、ヨーク、マグネットにより形成された磁気回路内に配置し、コイルに駆動電流を流すことにより、ブレ補正レンズ群７を光軸と直交する方向に移動させる、いわゆるＶＣＭ（ヴォイスコイルモータ）等を使用することができる。
調整値記憶部１１は、ブレ補正レンズ群７が付勢バネ８ｄによって中心に向う向心力の大きさ（傾き）、向心力の中立値を調整値として記憶する記憶部であり、ＥＥＰＲＯＭやＲＡＭなどが用いられる。この調整値記憶部１１には、調整値を出荷製品の全数について個別に計測して記憶させる。
【００１５】
ブレ補正制御部１２は、振れ検出部６からの振れデータに基づいて、ブレ補正レンズ群７の駆動のための駆動信号を演算する部分である。ブレ補正制御部１２は、振れ検出部６からの振れデータから目標値を演算し、その目標値と位置検出部９からの位置データとの偏差を求め、この偏差に基づく駆動信号を算出する。例えば、この駆動信号の演算は、偏差の比例項、積分項及び微分項を所定比率で足し合わせるＰＩＤコントローラ（図５参照）が用いられる。
この実施形態では、ブレ補正制御部１２は、その目標値を位置検出部９からの現在位置によってフィードバック制御する第１の制御系の他に、後述するように、その目標値を調整値記憶部１１からの調整値によってフィードフォワード制御する第２の制御系により制御される。
【００１６】
信号処理回路１３は、撮像素子３からの出力を受けて、ノイズ処理やＡ／Ｄ変換等の処理を行う回路である。
露光制御部１４は、不図示の測光部からの測光結果に基づいて、露光量を演算して、シャッタ１５を開閉して、撮影レンズ（４，５，７）を通過する被写体光の光量を調整して、撮像素子３に入射する被写体光を制御する。
操作部１６は、カメラ１の撮影操作を行う部材であって、シャッタ駆動のタイミング等を操作する、例えば、レリーズスイッチが含まれる。
モード設定部１７は、撮影モードか再生モードかを設定する部分であり、ＣＰＵ２に出力される。
【００１７】
表示部１８は、カメラ１のカメラ筐体の背面に設けられ、撮像素子３で撮影した被写体像（再生画像、ライブビュー画像（スルー画））や操作に関連した情報（メニュー）などを表示するカラー液晶ディスプレイである。
【００１８】
次に、本実施形態のブレ補正制御部１２について、さらに詳しく説明する。
図４は、ブレ補正レンズ群（以下、補正レンズという）のレンズ位置と向心力の関係について説明する図である。
ブレ補正制御部１２は、向心力の大きさ（傾き）を調整値として持ち、制御性能を向上させる制御系を備えている。
図４（ａ）において、縦軸，横軸は補正レンズの駆動軸（又は位置検出軸）、矩形の範囲は、メカ的な可動範囲（メカリミット）である。図４（ｂ）において、横軸はレンズ位置、縦軸はＰＩＤ演算結果（Ｎ）である。また、Ｋは設計値、Ｋ’は実測値である。
ブレ補正レンズ群７の可動部（以下、補正レンズユニットという）は、メカの中心から離していくと、この距離に比例して向心力が発生する。よって、任意の位置Ａ、Ｂ（但し、Ａ，Ｂは原点に対して対称）へ定位置制御を行えば、Ａ、Ｂ点では向心力と大きさが等しく、符号が反転した駆動力が駆動部１０（ＶＣＭ）から発生する。
【００１９】
図５は、向心力の大きさを調整値として持った後のフィードフォワード制御を説明するブロック図である。
ここで「（モータの駆動力）＝ａ×（ＰＩＤ演算結果）」（ａは係数）と考えることとする。ＰＩＤ演算結果、傾きの設計値Ｋ（Ｎ／ｍｍ）と、傾きの実測値Ｋ’（Ｎ／ｍｍ）との比を調整値Ｋ＿ａｄｊとすると、以下のように表すことができる。
Ｋ＿ａｄｊ  ＝  Ｋ’／Ｋ      ・・・式（１）
そして、このＫ＿ａｄｊを乗じた形でフィードフォワード制御を行うと、向心力のばらつきを考慮した制御系となる。
【００２０】
図６は、モータの通電を切ったときの、補正レンズの様子について説明する図である。
ブレ補正制御部１２が向心力の中心位置を調整値として持つ場合について考える。図６は、カメラを上向き（補正レンズに重力が加わらない姿勢）において、ＶＣＭ１０の通電を切ったときの補正レンズの様子を示したものである。
カメラの水平軸と垂直軸は補正レンズの駆動軸（又は位置検出軸）と同じと考えた場合に、向心力の中立点とメカの中心位置とはメカ公差分だけ異なるため、図６に示すように、補正レンズの中心点は、メカの中心位置から離れた位置で安定する。
【００２１】
図７は、補正レンズ位置とＦＦ項制御量の関係について説明する図である。
ここで、モータの通電を切ったときに、安定する補正レンズ位置Ｏ’（ｘ１，ｙ１）を調整値として持ち、フィードフォワード制御の起点を、メカ中心（図７（ｂ））からＯ’（図７（ａ））に変更すると制御の最適化を行うことが可能となる。図７は、このときの様子を示したものである。つまり、向心力の中心とフィードフォワード項の起点を一致させることで、制御の最適化を図ることができる。
【００２２】
図８は、モータの通電を切ったときの補正レンズの様子について説明する図である。
つまり、カメラを正位置の姿勢にして、ＶＣＭ１０の通電を切ったときの補正レンズの様子を示したものである。
向心力の中立点とメカの中心位置はメカ公差分だけ異なるため、カメラの水平軸は、図６と同じように、補正レンズの中心点がメカ中心位置から離れる。しかし、カメラの垂直軸では補正レンズに重力が加わるため、補正レンズは、重力と向心力がつりあう位置で安定する。
上記重力も考慮した補正レンズの中立点をＯ’’（ｘ２，ｙ２）としたときに、制御の中心をＯ’’にすると、定位置制御時に向心力や重力を打ち消すための駆動力が不要となる。このため、制御の中心が光学中心から離れるので、本実施形態では、多少の光学性能の低下は避けられないが、消費電流の低減を図ることが可能となる。
【００２３】
図９は、スルー画中と撮影中の制御の中心位置を示すイメージ図である。
本実施形態では、図９に示すように、スルー画中には、制御の中心を向心力の中立点としてレンズ位置を制御している（ｔ０〜ｔ１）。静止画撮影中に露光前センタリング（第１１センタリング）を行い（ｔ１〜ｔ２）、露光中には（ｔ２〜ｔ３）、制御の中心をメカ中心に切り替えることで、光学性能を維持することが可能である。露光前後には、制御の中心を向心力の中心にし（第２センタリング；ｔ３〜ｔ４））、スルー画中には、向心力の中心で制御することにより（ｔ０〜ｔ１、ｔ４〜ｔ５）、消費電流の低減を図ることが可能となる。なお、ｔ３〜ｔ４の間は、スルー画を表示せず、一瞬静止画を表示する、いわゆるブラックアウトしている時間である。
【００２４】
次に、図２を用いて、本実施形態のブレ補正装置の動作を説明する。
不図示の電源スイッチをオンすると、このフローが開始される。まず、モード設定部１７が撮影モードに設定されているか否かを判断し、撮影モードの場合には（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、スルー画が表示される（Ｓ１０４）。
つぎに、振れ検出部６による振れ検出や、測光・測拒等の各種の検出が行われる（Ｓ１０３）。さらに、ブレ補正制御駆動１が行われる（Ｓ１０４）。このとき、制御の中心は、向心力の中心である（図９：ｔ０〜ｔ１）。
ここで、ブレ補正制御部１２は、調整値記憶部１１から調整値を読み出し（Ｓ１０５）、操作部１６の操作によりレリーズスイッチが押されたか否かを判断し、レリーズスイッチが押された場合には、Ｓ１０７に進む。
【００２５】
Ｓ１０７では、補正レンズをメカ中心に移動させる第１センタリング（図９：ｔ１〜ｔ２）を行う。その後、Ｓ１０８では、ブレ補正制御部１２の指示により、駆動部１０が補正レンズを駆動して、メカ中心によるブレ補正駆動２が行われると共に、Ｓ１０９では、露光制御部１４がシャッタ１５を制御して、露光が行われる（図９：ｔ２〜ｔ３）。
Ｓ１１０では、補正レンズを向心力の中心に移動させる第２センタリング（図９：ｔ３〜ｔ４）が行われ、電源がオンの場合には（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、Ｓ１０２に戻り、オフの場合には（Ｓ１１１：ＮＯ）、処理を終了する。
【００２６】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）フィードフォワード制御を、向心力の大きさ（Ｋ＿ａｄｊ）を乗じた形で行うので、向心力の個体ばらつきを調整することにより、制御性の改善を図ることができる。
（２）向心力の中心とフィードフォワード項の起点を一致させることで、制御の最適化を図ることができる。
（３）スルー画中の制御の中心を向心力の中立点とすることで、消費電流の低減を図ることができる。
【００２７】
（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
本実施形態では、コンパクトカメラについて説明したが、本発明はこれに限定されず、デジタル一眼レフカメラ、銀塩カメラ、ビデオカメラ、携帯電話、双眼鏡、望遠鏡などにも適用可能である。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００２８】
１；カメラ，２；ＣＰＵ，３；撮像素子，４；ズームレンズ群，５；フォーカスレンズ群，６；振れ検出部，７；ブレ補正レンズ群，８：支持部，９；位置検出部，１０；駆動部，１１；調整値記憶部，１２；ブレ補正制御部，１３；信号処理回路，１４；露光制御部，１５；シャッタ，１６；操作部，１７；モード設定部，１８；表示部
【図１】
2013011637.tif 000003
【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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【図９】
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