(57)【要約】【課題】様々な速度成分を有し、刻々と変化する振れに対して、逐次高精度な像振れ補正を行う像振れ補正装置を提供する。【解決手段】ステップモータ１１１により補正手段を光軸と直交する方向に移動させ、振れに起因する画像劣化を軽減させる振れ補正制御手段６が、振れ検出手段１０１の出力による振れ速度に基づいてステップモータを駆動する速度制御手段１０３，１０４と、振れ検出手段の出力による振れ変位に基づいてステップモータを駆動する位置制御手段１０５〜１０８と、像振れ補正動作中に、速度制御手段と位置制御手段を振れの周波数に対応して切り換え、ステップモータを駆動させる切換手段１０９とを有する。【選択図】図２
2009265181.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、
ステップモータにより補正手段を光軸と直交する方向に移動させ、前記振れに起因する画像劣化を軽減させる振れ補正制御手段とを有する像振れ補正装置において、
前記振れ補正制御手段は、
前記振れ検出手段の出力による振れ速度に基づいて前記ステップモータを駆動する速度制御手段と、
前記振れ検出手段の出力による振れ変位に基づいて前記ステップモータを駆動する位置制御手段と、
像振れ補正動作中に、前記速度制御手段と前記位置制御手段を前記振れの周波数に対応して切り換え、前記ステップモータを駆動させる切換手段とを有することを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項２】
前記振れ補正制御手段は、前記振れ検出手段の出力からその後の振れを逐次予測する振れ予測手段をさらに有し、
前記切換手段は、前記振れ予測手段による予測振れ速度が規定のしきい値を超える場合は、前記速度制御手段の出力により前記ステップモータを駆動させ、前記規定のしきい値を下回る場合は、前記位置制御手段の出力により前記ステップモータを駆動させ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】
前記切換手段は、前記速度制御手段により制御される速度が規定の最低速度に達するまでは、前記速度制御手段の出力により前記ステップモータを駆動させ、前記規定の最低速度を下回る場合は、前記位置制御手段の出力により前記ステップモータを駆動させることを特徴とする請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
【請求項４】
振れを検出する振れ検出手段と、
ステップモータにより補正手段を光軸と直交する方向に移動させ、前記振れに起因する画像劣化を軽減させる振れ補正制御手段とを有する像振れ補正装置において、
前記振れ補正手段は、
前記振れ検出手段の出力からその後の振れを逐次予測する振れ予測手段と、
前記振れ予測手段による予測振れ速度に基づいて前記ステップモータを駆動する速度制御手段と、
前記振れ予測手段による予測振れ変位に基づいて前記ステップモータを駆動する位置制御手段と、
像振れ補正動作中に、前記振れ予測手段からの出力に基づいて、前記速度制御手段と前記位置制御手段を切り換え、前記ステップモータを駆動させる切換手段とを有することを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項５】
前記切換手段は、前記予測振れ速度が規定のしきい値を超える場合は、前記速度制御手段の出力により前記ステップモータを駆動させ、前記規定のしきい値を下回る場合は、前記位置制御手段の出力により前記ステップモータを駆動させることを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５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撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補正手段を変位させることにより、撮像装置等に加わる振れによる像振れを補正する像振れ補正装置および撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、手振れ等の振れによる像振れを光学的に補正する像振れ補正装置により、高画質撮影を可能にする撮像装置への要求が高まっている。撮像装置用の像振れ補正装置の中には、ジャイロセンサなどの振れセンサからの信号に応じて、光学素子（補正レンズもしくは撮像素子）を光軸と直交する平面内で移動（変位）させ、結像面での像振れを抑えるものがある。特許文献１では、光学素子を駆動する駆動源としてステップモータを用い、像振れ補正を行う撮像装置が開示されている。ステップモータを利用した像振れ補正装置では、位置センサを用いて光学素子の光軸と直交する平面内での位置を検出する必要が無いので、オープンループ制御による像振れ補正を可能である。
【０００３】
ステップモータは、ステップ動作により正確な位置割り出しが可能であるため、特許文献１に開示されたような位置制御による像振れ補正を行うことが可能である。すなわち、振れセンサの出力より得られる振れの積分値と、ステップモータの駆動パルスのカウント数とを比較して、ステップモータの駆動方向や駆動パルス間隔を制御することにより、振れを打ち消す方向に光学素子を位置させて像振れを補正するものである。
【０００４】
また、ステップモータは、入力される駆動パルス間隔（駆動周波数）と同期した回転速度で回転するため、速度制御による像振れ補正を行うことが可能である。すなわち、振れセンサの出力によって逐次更新される振れ速度に応じて、ステップモータの回転速度を制御することにより、振れを打ち消す速度で光学素子を移動させて像振れを補正するものである。
【特許文献１】特開２００６−１２９５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した位置制御においては、比較的低周波数の振れに対して良好な像振れ補正性能を得ることができる。しかしながら、比較的高周波数の振れに対して十分な像振れ補正性能が得られないという課題があった。ステップモータの制御においては、脱調を防ぐために徐々に加速・減速するように加減速制御を行っている。位置制御では、高周波数の振れに対して頻繁に駆動方向の反転が起こる虞があり、そのたび加減速制御による追従遅れが発生し、比較的高周波の振れに対して十分な振れ補正性能が得られないという課題があった。
【０００６】
一方、速度制御では、位置制御と比較して、比較的高周波数の振れに対して良好な像振れ補正性能を得ることができる。振れ速度は連続的に変化するので、振れ速度に応じたステップモータの速度も滑らかに変化し、加減速制御の制限を受けにくいためである。しかしながら、速度制御では、制御上の最低速度が制限されるため、比較的低周波数の振れに対して十分な像振れ補正性能が得られないという課題があった。
【０００７】
撮像装置に加わる振れには、低周波数振れや高周波数振れなど、様々な特性を持った振れが存在する。例えば、撮影者の体の揺らぎや撮像装置を保持する手や腕の揺らぎによる低速大振幅の振れ、撮像装置自身のシャッタ動作に起因する高速小振幅の振れなどである。さらに、振れの状態は刻々と変化するため、逐次適切な像振れ補正制御を選択する必要がある。そのため、位置制御のみによる振れ補正や速度制御のみによる振れ補正、または位置制御や速度制御などの制御モードを撮影者が適宜切り換える方法では、刻々と変化する振れに対して、逐次適切な像振れ補正を行うことができないという課題があった。
【０００８】
また、制御系では制御遅れが発生するため、実際の振れに対して常に遅れて像振れ補正を行うことになり、刻々と変化する振れに対して、逐次適切な像振れ補正を行うことができないという課題があった。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の目的は、様々な速度成分を有し、刻々と変化する振れに対して、逐次高精度な像振れ補正を行うことのできる像振れ補正装置および撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、ステップモータにより補正手段を光軸と直交する方向に移動させ、前記振れに起因する画像劣化を軽減させる振れ補正制御手段とを有する像振れ補正装置において、前記振れ補正制御手段が、
前記振れ検出手段の出力による振れ速度に基づいて前記ステップモータを駆動する速度制御手段と、前記振れ検出手段の出力による振れ変位に基づいて前記ステップモータを駆動する位置制御手段と、像振れ補正動作中に、前記速度制御手段と前記位置制御手段を前記振れの周波数に対応して切り換え、前記ステップモータを駆動させる切換手段とを有する像振れ補正装置とするものである。
【００１１】
同じく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、ステップモータにより補正手段を光軸と直交する方向に移動させ、前記振れに起因する画像劣化を軽減させる振れ補正制御手段とを有する像振れ補正装置において、前記振れ補正手段が、
前記振れ検出手段の出力からその後の振れを逐次予測する振れ予測手段と、前記振れ予測手段による予測振れ速度に基づいて前記ステップモータを駆動する速度制御手段と、前記振れ予測手段による予測振れ変位に基づいて前記ステップモータを駆動する位置制御手段と、像振れ補正動作中に、前記振れ予測手段からの出力に基づいて、前記速度制御手段と前記位置制御手段を切り換え、前記ステップモータを駆動させる切換手段とを有する像振れ補正装置とするものである。
【００１２】
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した撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、様々な速度成分を有し、刻々と変化する振れに対して、逐次高精度な像振れ補正を行うことができる像振れ補正装置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】
【００１４】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１および２に示す通りである。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明の実施例１に係る、光学機器の一例である撮像装置に具備される像振れ補正装置の概略を示す構成図である。図１において、１は像振れを補正するための補正レンズであり、撮影光軸と直交する平面内において移動（変位）可能に不図示の部材に保持されている。２は第１ステップモータであり、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ステップモータであり、補正レンズ１を第１方向と直交する第２の方向に駆動可能に支持している。４は第１ドライバであり、後述するＣＰＵ６から出力される駆動パルスにしたがって第１ステップモータ２を駆動する。５は第２ドライバであり、後述するＣＰＵ６から出力される駆動パルスにしたがって第２ステップモータ３を駆動する。
【００１６】
６はＣＰＵであり、後述する第１ジャイロセンサ７と後述する第２ジャイロセンサ８から出力される振れ信号にしたがって、第１ドライバ４と第２ドライバ５に駆動パルスを出力する。また、第１ドライバ４と第２ドライバ５に対し、第１ステップモータ２と第２ステップモータ３に印加する印加電圧を切り換えるように制御することが可能である。
【００１７】
７は振れセンサであるところの第１ジャイロセンサであり、第１の方向への撮像装置の振れを振れ信号としてＣＰＵ６に出力する。８は第２ジャイロセンサであり、第２の方向への撮像装置の振れを振れ信号としてＣＰＵ６に出力する。これらのセンサは加速度を検出するセンサでもよく、その場合は積分によって速度信号または変位信号に変換して使用することが望ましい。
【００１８】
撮像装置に手振れ等の振れが発生すると、第１ジャイロセンサ７または第２ジャイロセンサ８から出力された振れ信号にしたがって、ＣＰＵ６から第１ドライバ４および／または第２ドライバ５に駆動パルスが出力される。第１ドライバ４および／または第２ドライバ５は、駆動パルスにしたがい、第１ステップモータ２および／または第２ステップモータ３の各相に印加する電圧を切り換え、各ステップモータを回転駆動させる。その結果、補正レンズ１が光軸と直交する平面内で変位し、不図示の撮像面上における像振れを補正する。
【００１９】
図２は、図１に示す像振れ補正装置の回路構成を示すブロック図である。以降の説明では、１組のジャイロセンサとステップモータによる１方向の振れ補正に対して説明するが、２方向の振れ補正に関しても同様である。
【００２０】
１０１はジャイロセンサであり、光学機器の一例である撮像装置に加わった手振れ等の振れを検出して、振れ角速度信号ωを出力する。図１におけるジャイロセンサ７，８と同一である。１０２は振れ予測回路であり、ジャイロセンサ１０１から出力された振れ角速度信号ωをもとに将来の振れを予測して振れ予測信号Ｆを出力する。振れ予測としては、時系列の複数の振れ角速度信号ωをもとに将来の振れ角速度信号を予測してもよいし、所定時間の振れ角速度信号の周波数解析結果をもとに将来の振れ角速度の周波数を予測してもよい。
【００２１】
ここで、振れ予測の基本的な考え方について説明する。
【００２２】
今、振れ予測回路は、ある時刻Ｔ１［ｓｅｃ］における振れ角速度ω１［ｒａｄ／ｓｅｃ］と、時刻Ｔ１からｄＴ１だけ前の時刻Ｔ０［ｓｅｃ］における振れ角速度ω０［ｒａｄ／ｓｅｃ］とを内部のメモリに記憶しているとする。このとき、時刻Ｔ１からｄＴ２だけ後の時刻Ｔ２［ｓｅｃ］における振れ角速度ω２［ｒａｄ／ｓｅｃ］は、線形補間により、
ω２＝ω１＋（ω１−ω０）×Ｔ２／Ｔ１      …………（１）
の式（１）のように求められる。すなわち、直前の振れ角速度信号をもとに、直後の振れ角速度信号を予測することが可能になる。
【００２３】
なお、ジャイロセンサから出力される角速度信号ω［ｒａｄ／ｓｅｃ］は、所定のサンプリング間隔ｄＴ［ｓｅｃ］ごとに処理され、後述する駆動目標が算出される。サンプリング間隔は例えば１ｍｓｅｃ程度の値が用いられる。前述のＴ１およびＴ２をサンプリング間隔Ｔ０と同じ値にし、サンプリング毎に予測を行ってもよい。この場合、１ｍｓｅｃ程度先の振れ角速度を予測することが可能になる。
【００２４】
また、上述した線形補間の考えを用いて、前述したように、直前の振れに対する周波数解析結果をもとに、直後の振れ周波数を予測することも可能である。
【００２５】
１０３は第１駆動目標算出回路であり、ジャイロセンサ１０１から出力される振れ角速度信号ωをもとに、ステップモータ１１１の駆動目標信号ＴＧ１を算出する。駆動目標信号ＴＧ１は駆動方向と駆動パルス間隔（駆動周波数）から成る。ここで、振れ角速度をω［ｒａｄ／ｓｅｃ］、ステップモータ１１１のステップ幅をｄＸ［ｍｍ］、補正係数をＫ１［ｒａｄ／ｍｍ］とする。すると、駆動パルス間隔Ｔｐ［ｓｅｃ］は
Ｔｐ＝Ｋ１×ｄＸ／ω                      ………………（２）
の（２）式で表される。１０４は第１駆動パルス算出回路であり、第１駆動目標算出回路１０３から出力される駆動目標信号ＴＧ１をもとに、駆動パルス信号Ｐ１を出力する。
【００２６】
１０５は積分器であり、ジャイロセンサ１０１から出力された振れ角速度信号ωの積分信号∫ωを出力する。積分信号∫ωはある原点からの振れ角の絶対値とみなすことができる。１０６は第２駆動目標算出回路であり、積分器１０５から出力される、振れ変位である積分信号∫ωと後述するカウンタ１０８から出力されるステップモータ１１１の変位、つまり現在位置Ｘｎｏｗをもとに、ステップモータ１１１の駆動目標信号ＴＧ２を出力する。駆動目標信号ＴＧ２は駆動方向と駆動パルス間隔（駆動周波数）から成る。ここで、積分信号から求められる振れ角変位の絶対値をＸｖｉｂ［ｒａｄ］、ステップモータ１１１のステップ幅をｄＸ［ｍｍ］、ステップモータの現在位置をＸｎｏｗ［ｍｍ］、補正係数をＫ２［ｒａｄ／ｍｍ］とする。すると、駆動パルス間隔Ｔｐ［ｓｅｃ］は
Ｔｐ＝Ｋ２×ｄＸ／（Ｘｖｉｂ−Ｘｎｏｗ）  ………………（３）
の式（３）で表される。１０７は第２駆動パルス算出回路であり、第２駆動目標算出回路１０６から出力される駆動目標信号ＴＧ２をもとに、駆動パルス信号Ｐ２を出力する。
【００２７】
１０８はカウンタであり、後述する切換回路１０９から出力される駆動パルス信号Ｐｏｕｔをカウントし、ステップモータ１１１の現在位置Ｘｎｏｗを出力する。１０９は切換回路であり、駆動パルス信号Ｐ１とＰ２を切り換えて駆動パルス信号Ｐｏｕｔを出力する。その際、振れ予測信号Ｆをもとに切り換えを行う。駆動パルス信号Ｐ１が選択された場合、第１駆動目標算出回路１０３と第１駆動パルス算出回路１０４によりステップモータ１１１が駆動され、速度制御による像振れ補正が行われる。また、駆動パルス信号Ｐ２が選択された場合、積分器１０５と第２駆動目標算出回路１０６と第２駆動パルス算出回路１０７とカウンタ１０８によりステップモータ１１１が駆動され、位置制御による像振れ補正が行われる。
【００２８】
１１０はドライバであり、切換回路１０９から出力される駆動パルス信号Ｐｏｕｔをもとにステップモータ１１１の通電を制御し、ステップモータ１１１を駆動する。
【００２９】
駆動パルス信号の算出方法には、１パルス毎にパルス間隔を再設定する算出方法と、一定の制御時間毎にパルス間隔を再設定する算出方法がある。
【００３０】
図３（ａ）は、１パルス毎にパルス間隔を再設定する算出方法の説明図である。ある時刻Ｓ１にて、振れ信号からパルス間隔Ｔｎが算出されるとともに、駆動方向に応じた駆動パルス信号が出力され、ステップモータ１１１が駆動される。そのＴｎ時間後の時刻Ｓ２に、再度振れ信号からパルス間隔Ｔｎ＋１を算出されるとともに、駆動方向に応じた駆動パルス信号が出力され、ステップモータ１１１が再度駆動される。振れ信号に応じて順次駆動パルス間隔を変更することで、振れ速度または振れ変位に対応した駆動速度でステップモータ１１１が駆動され、像振れ補正を行うことができる。
【００３１】
図３（ｂ）は、一定の制御時間毎にパルス間隔を再設定する算出方法の説明図である。ある時刻Ｓ１にて、振れ信号からパルス間隔Ｔｎが算出されるとともに、一定の制御時間Ｔｓの間は、パルス間隔Ｔｎにしたがって駆動パルス信号が出力され続け、ステップモータ１１１が駆動される。制御時間Ｔｓ時間後の時刻Ｓ２にて、振れ信号からパルス間隔Ｔｎ＋１が算出されるとともに、制御時間Ｔｓの間は、パルス間隔Ｔｎ＋１にしたがって駆動パルス信号が出力され続け、ステップモータ１１１が駆動される。振れ信号に応じて、制御時間毎に駆動パルス間隔を変更することで、振れ速度または振れ変位に対応した駆動速度でステップモータ１１１が駆動され、像振れ補正を行うことができる。
【００３２】
本実施例１は、駆動パルス信号の算出方法によらず像振れ補正が可能なため、設計要件に合わせてどちらの方法をとってもよい。
【００３３】
ステップモータ１１１は、駆動パルス間隔が急に増減したり、駆動パルス間隔が所定の値より短くなったりすると、脱調を起こす虞がある。そのため、第１駆動パルス算出回路１０４または第２駆動パルス算出回路１０７は、加減速制御を行うことが望ましい。加減速制御方法としては、所定のしきい値より小さい駆動パルス間隔が入力されたときに、予め記憶された加減速テーブルにしたがって駆動パルス間隔を置き換えて駆動パルス信号を出力してもよい。また、過去の駆動パルスの履歴から、ステップモータの加速度が所定のしきい値を超えないように駆動パルス信号を制御してもよい。
【００３４】
図４〜図６は、本実施例１に係る像振れ補正装置による振れへの追従波形を示した図である。本実施例１では、積分器１０５と第２駆動目標算出回路１０６と第２駆動パルス算出回路１０７とカウンタ１０８により、位置制御による像振れ補正を行っている。
【００３５】
図４（ａ）は、位置制御に対して低周波数の振れが入力された場合の追従波形である（周波数５Ｈｚ、振幅±３０μｍ）。比較的低周波数の振れに対しては、ステップモータ１１１の目標位置に対し現在位置が追従しており、補正残りとなる偏差も低い水準に抑えられ、像振れ補正性能が高いことが分かる。
【００３６】
図４（ｂ）は、位置制御に対して高周波数の振れが入力された場合の追従波形である（周波数３０Ｈｚ、振幅±３０μｍ）。比較的高周波数の振れに対しては、行き過ぎ制御が起こっており、偏差が非常に大きくなっている。位置制御では、目標位置と現在位置の差に比例した駆動目標を設定するため、例えば図中のＡ部分のように目標位置と現在位置がクロスした場合、急激に駆動目標が反転することになる。前述したように、駆動パルス算出回路はステップモータ１１１の脱調を防ぐために加減速制御を行っているので、ステップモータ１１１は急には反転できない。そのため、反転のための遅れが発生し、行き過ぎ制御が発生しやすい。対策として前述した補正係数Ｋ２を小さい値に設定することで、過補正を防ぎ、行き過ぎ制御を抑えることも可能である。しかし、振れに対する追従性が悪化するため、全体として像振れ補正性能が悪化する。
【００３７】
したがって、位置制御においては、低周波数の振れに対しては良好な像振れ補正性能を示すが、高周波数の振れに対しては像振れ補正性能が悪化する傾向がある。
【００３８】
本実施例１では、第１駆動目標算出回路１０３と第１駆動パルス算出回路１０４により、速度制御による像振れ補正を可能としている。振れ速度は連続的に変化するため、振れ速度に応じて制御されるステップモータ１１１の駆動速度も振れ速度にしたがって滑らかに変化する。そのため、位置制御で見られるような、急な反転による行き過ぎ制御が発生しにくく、高い像振れ補正性能を示す。
【００３９】
図５（ｂ）は、速度制御に対して高周波数の振れが入力された場合の追従波形である（周波数３０Ｈｚ、振幅±３０μｍ）。位置制御の場合と比較して、偏差が抑えられており、高い像振れ補正性能を示していることが分かる。
【００４０】
しかし、速度制御では制御上の最低速度が制限されるため、低周波数の振れに対する像補正性能が低くなる。図５（ａ）は、速度制御に対して低周波数の振れが入力された場合の追従波形である（周波数５Ｈｚ、振幅±３０μｍ）。図中のＡ部分のような低速振れでは駆動目標が制御上の最低速度を下回っているため、ステップモータ１１１が停止しており、偏差が大きくなっている。
【００４１】
前述した駆動パルス信号の算出方法のうち、一定の制御時間毎にパルス間隔を再設定する駆動パルス算出方法の場合（図３（ｂ）参照）は、制御時間内で１ステップ駆動する速度が制御上の最低速度となる。すなわち、制御時間をＴｓ［ｓｅｃ］、ステップモータ１１１のステップ幅（最小分解能）をｄＸ［ｍｍ］とする。すると、制御上の規定の最低速度Ｖｍｉｎ［ｍｍ／ｓｅｃ］は
Ｖｍｉｎ＝ｄＸ／Ｔｓ                      ………………（４）
の（４）式で表される。この場合、振れ速度から算出した駆動目標速度が最低速度Ｖｍｉｎを下回ると、ステップモータ１１１は駆動されず、その振れ速度が一定時間維持されれば、振れへの追従残りが累積し、像振れ補正性能が悪化する。
【００４２】
また、１パルス毎にパルス間隔を再設定する駆動パルス算出用法の場合（図３（ａ）参照）は、パルス間隔を長くすることで最低速度を低くすることが可能である。しかし、それにともない次のパルス設定までの時間が長くなるため、その間に振れの状態が変化した場合、振れに追従できず、像振れ補正性能が悪化する。
【００４３】
したがって、速度制御においては、高周波数の振れに対しては良好な像振れ補正性能を示すが、低周波数の振れに対しては像振れ補正性能が悪化する傾向がある。
【００４４】
本実施例１では、切換回路１０９によって、像振れ補正中に、速度制御と位置制御を逐次切り換えながらステップモータ１１１を駆動することが可能である。例えば、通常は速度制御により像振れ補正を行う。そして、振れ予測信号（予測された角速度信号）をもとに算出した駆動目標速度が前述した速度制御の最低速度Ｖｍｉｎを下回る場合は位置制御に切り換えれば、低周波数振れに対しても高周波数振れに対しても良好な像振れ補正性能を得ることが可能となる。
【００４５】
さらに、本実施例１では、振れ予測信号Ｆに応じて、切換回路１０９によって、速度制御と位置制御を切り換えている。制御系では制御遅れが発生するため、振れ予測信号Ｆによって制御の切り換えを行うことにより、良好な振れ補正性能を得ることが可能である。例えば、振れ予測回路１０２による予測振れ速度が規定のしきい値を超える場合は速度制御を行い、下回る場合は位置制御を行うことで、良好な振れ補正性能を得ることが可能である。なお、制御遅れを小さくできる場合には、振れ予測信号Ｆを用いずに振れ角速度信号ωに応じて速度制御と位置制御を切り換えるようにしても良い。
【００４６】
また、切換回路１０９が有するしきい値にヒステリシス性を持たせることもできる。すなわち、現在選択されている制御方法によってしきい値を変更することによって、切り換え動作を安定化し、高精度な像振れ補正を行うことができる。
【００４７】
図６は、速度制御の最低速度Ｖｍｉｎによって位置制御と速度制御を切り換えた場合の追従波形である。
【００４８】
図６（ａ）は、低周波数の振れが入力された場合の追従波形である（周波数５Ｈｚ、振幅±３０μｍ）。図中のＡ部分のような低速部分では、速度制御から位置制御へ切り換わるため、像振れ補正性能を落とすことなく制御が可能である。図６（ｂ）は、高周波数の振れが入力された場合の追従波形である（周波数３０Ｈｚ、振幅±３０μｍ）。高速な振れの割合が高い高周波の振れでは、主に速度制御により像振れ補正が行われるため、速度制御のみで像振れ補正を行った場合と同様の振れ補正性能を保つことができる。
【００４９】
したがって、本実施例１では、様々な速度成分を有し、刻々と変化する振れに対して、逐次良好な像振れ補正を行うことができる像振れ補正装置を提供可能となる。
【実施例２】
【００５０】
次に、本発明の実施例２について説明する。本発明の実施例２は、上記実施例１と比較してＣＰＵ６内の構成のみが異なるため、それ以外の部分に関しては説明を省略する。
【００５１】
図７は、本実施例２に係る像振れ補正装置の回路構成を示すブロック図である。２０１はジャイロセンサであり、光学機器の一例である撮像装置に加わった手振れ等の振れを検出して、振れ角速度信号ωを出力する。２０２は振れ予測回路であり、ジャイロセンサ２０１から出力された振れ角速度信号ωをもとに将来の振れを予測して、予測振れ角速度信号ω’を出力する。２０３は切換回路であり、予測振れ角速度信号ω’をもとに、予測振れ角速度信号ω’の出力先を切り換える。
【００５２】
２０４は第１駆動目標算出回路であり、切換回路２０３から出力される予測振れ角速度信号ω’をもとに、後述するステップモータ２１０の駆動目標信号ＴＧを算出する。駆動目標信号ＴＧは駆動方向と駆動パルス間隔（駆動周波数）から成る。ここで、予測振れ角速度をω［ｒａｄ／ｓｅｃ］、ステップモータ２１０のステップ幅をｄＸ［ｍｍ］、補正係数をＫ１［ｒａｄ／ｍｍ］とする。すると、駆動パルス間隔Ｔｐ［ｓｅｃ］は
Ｔｐ＝Ｋ１×ｄＸ／ω                      ………………（５）
の（５）式で表される。
【００５３】
２０５は積分器であり、切換回路２０３から出力された予測振れ角速度信号ω’の積分信号∫ω’を出力する。積分信号∫ω’はある原点からの予測振れ角の絶対値とみなすことができる。
【００５４】
２０６は第２駆動目標算出回路であり、積分器２０５から出力される積分信号∫ω’と後述するカウンタ２０８から出力されるステップモータ２１０の現在位置Ｘｎｏｗをもとに、ステップモータ２１０の駆動目標信号ＴＧを出力する。駆動目標信号ＴＧは駆動方向と駆動パルス間隔（駆動周波数）から成る。ここで、積分信号∫ω’から求められる予想振れ角の絶対値をＸｖｉｂ［ｒａｄ］、ステップモータ２１０のステップ幅をｄＸ［ｍｍ］、ステップモータ２１０の現在位置をＸｎｏｗ［ｍｍ］、補正係数をＫ２［ｒａｄ／ｍｍ］とする。すると、駆動パルス間隔Ｔｐ［ｓｅｃ］は
Ｔｐ＝Ｋ２×ｄＸ／（Ｘｖｉｂ−Ｘｎｏｗ）    ………………（６）
の（６）式で表される。
【００５５】
２０７は駆動パルス算出回路であり、第１駆動目標算出回路２０４または第２駆動目標算出回路２０６から出力される駆動目標信号ＴＧをもとに、駆動パルス信号Ｐｏｕｔを出力する。上記実施例１で説明したように、加減速制御を行うことによってステップモータ２１０の脱調を防ぐように構成されている。２０８はカウンタであり、駆動パルス算出回路２０７から出力される駆動パルス信号Ｐｏｕｔをカウントし、ステップモータ２１０の現在位置Ｘｎｏｗを出力する。２０９はドライバであり、駆動パルス算出回路２０７から出力される駆動パルス信号Ｐｏｕｔをもとにステップモータ２１０の通電を制御し、該ステップモータ２１０を駆動する。
【００５６】
本実施例２においては、切換回路２０３によって速度制御と位置制御との切り換えが可能である。すなわち、予測振れ角速度信号ω’が規定のしきい値ＳＨ１を超える場合は、第１駆動目標算出回路２０４に予測振れ角速度信号ω’が出力され、第１駆動目標算出回路２０４と駆動パルス算出回路２０７により、速度制御による像振れ補正が可能となる。また、それ以外の場合は、後述する積分器２０５に予測振れ角速度信号ω’が出力され、積分器２０５と第２駆動目標算出回路２０６と駆動パルス算出回路２０７とカウンタ２０８により、位置制御による像振れ補正が可能となる。
【００５７】
したがって、上記実施例１と同様に、本実施例２においても、様々な速度成分を有し、刻々と変化する振れに対して、逐次良好な像振れ補正を行うことができる振れ補正装置を提供可能となる。
【００５８】
また、予測振れ角速度信号ω’をもとに速度制御または位置制御を行うため、制御による遅れを低減でき、刻々と変化する振れに対して、逐次良好な振れ補正が可能である。
【００５９】
（本発明と実施例の対応）
第１ジャイロセンサ７、第２ジャイロセンサ８、ジャイロセンサ１０１，２０１が、本発明の、振れを検出する振れ検出手段に相当する。また、第１ステップモータ２、第２ステップモータ３、ステップモータ１１１，２１０が本発明のステップモータに相当し、補正レンズ１が本発明の補正手段に相当する。また、ＣＰＵ６が、本発明の、ステップモータにより補正手段を光軸と直交する方向に移動させ、振れに起因する画像劣化を軽減させる振れ補正制御手段に相当する。また、第１駆動目標算出回路１０３と第１駆動パルス算出回路１０４、または、第１駆動目標算出回路２０４と駆動パルス算出回路２０７が、本発明の、振れ検出手段の出力による振れ速度に基づいてステップモータを駆動する速度制御手段に相当する。また、積分器１０５と第２駆動目標算出回路１０６と第２駆動パルス算出回路１０７とカウンタ１０８、または、積分器２０５と第２駆動目標算出回路２０６と駆動パルス算出回路２０７とカウンタ１０８が、本発明の位置制御手段に相当する。この位置制御手段は、振れ検出手段の出力による振れ変位に基づいてステップモータを駆動する。
【００６０】
また、切換回路１０９が、請求項１に記載の本発明の、像振れ補正動作中に、速度制御手段と位置制御手段を振れの周波数に対応して切り換え、ステップモータを駆動させる切換手段に相当する。また、振れ予測回路１０２が、請求項１および４に記載の本発明の、振れ検出手段の出力からその後の振れを逐次予測する振れ予測手段に相当する。
【００６１】
上記切換手段は、振れ予測手段による予測振れ速度が規定のしきい値を超える場合は、速度制御手段の出力によりステップモータを駆動させ、規定のしきい値を下回る場合は、位置制御手段の出力によりステップモータを駆動させる。あるいは、速度制御手段により制御される速度が規定の最低速度に達するまでは、速度制御手段の出力によりステップモータを駆動させ、規定の最低速度を下回る場合は、位置制御手段の出力によりステップモータを駆動させる。
【００６２】
また、切換回路２０３が、請求項４に記載の本発明の、像振れ補正動作中に、振れ予測手段からの出力に基づいて、速度制御手段と位置制御手段を切り換え、ステップモータを駆動させる切換手段に相当する。この切換手段は、予測振れ速度が規定のしきい値を超える場合は、速度制御手段の出力によりステップモータを駆動させ、規定のしきい値を下回る場合は、位置制御手段の出力によりステップモータを駆動させる。
【００６３】
上記の各実施例では、補正レンズを光軸と直交する方向に移動させて像振れ補正を行う例を示しているが、撮像装置に具備される撮像素子を光軸と直交する方向に移動させて像振れ補正を行うものであっても良い。また、撮像装置に適用した例を示しているが、その他、携帯電話等の光学機器に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の各実施例に係る像振れ補正装置の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係る像振れ補正装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る像振れ補正装置の駆動パルス信号の算出方法を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例１に係る位置制御に対して振れが入力された場合の追従波形を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例１に係る速度制御に対して振れが入力された場合の追従波形を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例１に係る像振れ補正装置に振れが入力された場合の追従波形を示す説明図である。
【図７】本発明の実施例２に係る像振れ補正装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
１      補正レンズ
２      第１ステップモータ
３      第２ステップモータ
４      第１ドライバ
５      第２ドライバ
６      ＣＰＵ
７      第１ジャイロセンサ
８      第２ジャイロセンサ
１０１  ジャイロセンサ
１０２  振れ予測回路
１０３  第１駆動目標算出回路
１０４  第１駆動パルス算出回路
１０５  積分器
１０６  第２駆動目標算出回路
１０７  第２駆動パルス算出回路
１０８  カウンタ
１０９  切換回路
１１０  ドライバ
１１１  ステップモータ
２０１  ジャイロセンサ
２０２  振れ予測回路
２０３  切換回路
２０４  第１駆動目標算出回路
２０５  積分器
２０６  第２駆動目標算出回路
２０７  駆動パルス算出回路
２０８  カウンタ
２０９  ドライバ
２１０  ステップモータ
【図１】
2009265181.tif 000003
【図２】
2009265181.tif 000004
【図３】
2009265181.tif 000005
【図４】
2009265181.tif 000006
【図５】
2009265181.tif 000007
【図６】
2009265181.tif 000008
【図７】
2009265181.tif 000009