JP2005173160A - 像振れ補正装置および光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 一律に増幅ゲインを大きくすると、像振れ補正装置の駆動特性が悪化してしまう。
【解決手段】 光学素子を駆動して振動に伴う像振れを補正する像振れ補正装置であって、振動を検出する振動検出手段と、光学素子を駆動する駆動機構と、振動検出手段の出力に基づいて駆動機構を制御する制御手段と、重力方向に対する装置の姿勢を検出する姿勢検出手段とを有し、制御手段は、姿勢検出手段の出力に応じて駆動機構の駆動特性を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラ等の光学機器に搭載され、像振れを補正する像振れ補正装置に関するものである。

現在のカメラは露出決定やピント合せ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化されているため、カメラの操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。また最近では、カメラに加わる手振れによって生じる像振れを補正するシステムも研究されており、撮影者の撮影失敗を誘発する要因は殆ど無くなってきている。

ここで、手振れによる像振れを補正するシステムについて簡単に説明する。撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常１Ｈｚ乃至１２Ｈｚの振動であるが、シャッタのレリーズ時点においてこのような手振れを起こしていても像振れの無い写真を撮影可能とするためには、第１に手振れによるカメラの振動（具体的には、加速度や速度等）を正確に検出し、この検出結果に応じてカメラの振動による光軸変化を、補正レンズを変位させることで補正する必要がある。

図５は従来の像振れを補正するシステム（補正光学ユニットや振動検出センサ等を備えた像振れ補正装置）の概略構成を示す斜視図であり、図中の矢印８１ｐに示すカメラ縦振れ及び矢印８１ｙに示すカメラ横振れによる像振れを補正するシステムを示すものである（特許文献１参照）。

すなわち、このシステムにおいて、補正光学装置８５（補正レンズに推力を与えるコイル８７ｐ、８７ｙおよび補正レンズの位置を検出する位置検出素子８６ｐ、８６ｙを有する）は、カメラ縦振れ振動およびカメラ横振れ振動をそれぞれ検出（振動検出方向を矢印８４ｐ、８４ｙで示す）する振動検出センサ８３ｙ、８３ｐの出力を目標値として駆動され、像面８８での像振れを補正する。

図６は従来の像振れ補正制御を説明するためのブロック概念図である。

同図において、目標位置信号（振れ信号）ｄＩＮが入力されると演算部により増幅ゲインが含まれる力係数Ｋが積算され目標位置まで補正光学系を駆動するための駆動信号Ｆとして補正光学装置に出力される。駆動信号Ｆによって補正光学系が駆動されると、補正光学装置内の機械的積分作用により加速度信号ａ、速度信号ｖ、変位信号ｄＯＵＴを生じる。

補正光学装置内では摩擦力及び速度に対応した粘性力Ｃが加算点Ｐ２に反転入力されてフィードバックループを形成する。また、演算部内では変位信号ｄＯＵＴが加算点Ｐ１に反転入力されることによるフィードバックループが形成される。つまり、増幅ゲインを変更して力係数Ｋを変更し、駆動信号Ｆを変更することにより補正光学系の駆動特性を変更することができる。

ここで、図６に示す概念図からゲイン（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの振幅比）及び位相（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの位相遅れ）を式で表すと下記のようになる。

上記式（１）、（２）からわかるように、補正光学装置内の摩擦力及び速度に対応した粘性力Ｃが大きくなるとゲインが小さくなり、位相遅れが大きくなることがわかる。また、増幅ゲインを大きくして力係数Ｋを大きくすると、共振周波数が高周波側にシフトするとともにゲインは増え、位相遅れが少なくなる。すなわち、駆動特性がよくなることがわかる。

図７は従来の像振れ補正装置の特性を説明した図であり、図７（ａ）がゲイン（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの振幅比）を示した図、図７（ｂ）が位相（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの位相遅れ）を示した図である。

図７（ａ）において、１０１は像振れ補正装置が水平状態（重力方向が光軸に対して直交する方向となっている状態）の場合のゲイン特性を示し、１０２は像振れ補正装置が上向き状態（重力方向が光軸方向となっている状態）の場合のゲイン特性を示す。図７（ｂ）において、１０３は像振れ補正装置が上記水平状態の場合の位相特性を示し、１０４は像振れ補正装置が上記上向き状態の場合の位相特性を示す。

これらの図を見ればわかるように像振れ補正装置が上向き状態の場合は、水平状態の場合よりも駆動特性が悪くなっていることがわかる。

つまり、像振れ補正装置が上向き状態では、補正光学系を支持する支持ピンと、この支持ピンと係合する部材との間の摩擦力が増大するため、補正光学装置内での駆動力に反転入力される力（粘性力Ｃ）が増大することとなり、上記式（１）、（２）からわかるように、結果的に補正光学系の駆動特性が悪化することになる。

このため、駆動特性を良好とさせるためには、増幅ゲインを増やして補正光学装置に入力する駆動力を増やすことが考えられる。
特開平5-215992号公報（段落番号０００８、０００９、第８図）

図８は、像振れ補正装置が水平状態にある場合において、一律に増幅ゲインを上げたときのゲイン（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの振幅比）の特性（ａ）と、位相（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの位相遅れ）の特性（ｂ）を示したものである。

図８（ａ）において、１０１に示すゲイン特性は上述した図７（ａ）に示すゲイン特性に相当し、１０５は像振れ補正装置が水平状態にある場合において、増幅ゲインを増やしたときのゲイン特性を示す。図８（ｂ）において、１０３に示す位相特性は、上述した図７（ｂ）に示す位相特性に相当し、１０６は像振れ補正装置が水平状態にある場合において、増幅ゲインを増やしたときの位相特性を示す。

これらの図を見ればわかるように、像振れ補正装置が水平状態および上向き状態のうちいずれの状態にあるかに関わらず、増幅ゲインを増やしてしまうと、補正光学系を支持する支持ピンと、この支持ピンと係合する部材との間の摩擦力が少ない水平状態では、式（１）、（２）から分かるように摩擦力の項Ｃが小さいにもかかわらずＫが増えるため、共振周波数が高周波側にシフトするとともに共振周波数帯でのゲインのピークが上がりすぎてしまい、発振してしまうという問題がある。

そこで、本発明の目的は、重力が加わる方向に関係なく、手振れ周波数領域における補正光学系の駆動特性を良好にすることのできる像振れ補正装置を提供することにある。

本発明は、光学素子を駆動して振動に伴う像振れを補正する像振れ補正装置であって、振動を検出する振動検出手段と、光学素子を駆動する駆動機構と、振動検出手段の出力に基づいて駆動機構を制御する制御手段と、重力方向に対する該装置の姿勢を検出する姿勢検出手段とを有し、制御手段は、姿勢検出手段の出力に応じて駆動機構の駆動特性を変更することを特徴とする。

また、本発明の光学機器は、上記の像振れ補正装置と、光学素子を含む光学系とを有することを特徴とする。

本発明によれば、姿勢検出手段の出力に応じて駆動機構の駆動特性（例えば、ゲイン特性や位相特性）を変更することにより、従来のように像振れ補正装置の姿勢に関わらず一律に増幅ゲインを上げてしまうことによる装置の駆動特性の悪化を防止することができる。

すなわち、振動検出手段の出力から得られる振れ信号と増幅ゲインデータとに基づいて、駆動機構を駆動するための駆動信号を生成し、姿勢検出手段の出力に応じて、増幅ゲインデータの値を変更することで、良好な駆動特性を得ることができる。

具体的には、姿勢検出手段の出力に対し、駆動機構内で発生する光学素子の駆動に対する抵抗力が大きいほど増幅ゲインデータの値を大きくすることで、良好な駆動特性を得ることができる。これは、上記の抵抗力が小さければ、増幅ゲインデータの値を大きくさせることはなく、従来のように像振れ補正装置が水平状態（抵抗力が小さい状態）において、増幅ゲインデータの値を大きくさせることによるゲインのピークの上昇を抑えることができる。

姿勢に応じた増幅ゲイン値を記憶したメモリを設け、制御手段において、メモリから姿勢検出手段の出力に応じた増幅ゲイン値を読み出すようにすれば、像振れ補正装置の姿勢に応じた駆動信号を容易に生成することができる。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例１である像振れ補正装置を搭載した交換レンズと、該交換レンズが着脱可能に装着されるカメラとで構成されるカメラシステムにおける回路構成を示すブロック図である。図２は、本実施例におけるカメラシステムの一連の動作（撮影動作）を示すフローチャートであり、図３は、本実施例における像振れ補正装置の特性を説明した図である。

図１において、２００はカメラ、３００は交換レンズを示している。まず、カメラ２００内の構成について説明する。

２０１はマイクロコンピュータで構成されるカメラＣＰＵで、後述の如くカメラ２００内に設けられた種々の回路の動作を制御するとともに、カメラ２００に交換レンズ３００が装着されているときには、カメラ接点群２０２を介してレンズＣＰＵ３０１との通信を行う。

カメラ接点群２０２は、交換レンズ３００に対して信号の送受信を行うための信号伝達接点２０２ａと、カメラ２００側の電源２０９から交換レンズ３００側に電源を供給するための電源用接点２０２ｂと、交換レンズ３００側とつながり接地されているグランド用接点２０２ｃとで構成されている。

２０３は外部より操作可能な電源スイッチであり、この電源スイッチ２０３がＯＮ状態になると、カメラＣＰＵ２０１が起動することでカメラシステム内の各アクチュエータ、センサや回路等への電源が供給され、カメラシステムが動作可能な状態となる。

２０４は外部より操作可能な２段ストローク式のレリーズ操作部材で、この出力信号はカメラＣＰＵ２０１に入力される。

カメラＣＰＵ２０１は、レリーズ操作部材２０４の第１ストローク操作に応答するスイッチＳＷ１がＯＮ状態であれば、撮影準備動作を行う。この撮影準備動作としては、例えば、カメラＣＰＵ２０１が測光回路２０５の駆動を制御することによって被写体輝度の測定を行わせ、この測定結果に基づいて露出値の演算を行う。また、カメラＣＰＵ２０１は、後述する焦点検出回路２０８の駆動を制御することによって撮影光学系の焦点調節状態を検出し、この検出結果に基づいて交換レンズ３００内に設けられた合焦レンズの駆動を制御することによって撮影光学系を合焦状態とする。

一方、第２ストローク操作に応答するスイッチＳＷ２がＯＮ状態になると、カメラＣＰＵ２０１は、交換レンズ３００内のレンズＣＰＵ３０１（交換レンズ３００内に設けられた種々の回路やユニットの動作を制御するとともに、交換レンズ３００がカメラ２００に装着されたときにはレンズ接点群３０２を介してカメラＣＰＵ２０１との通信を行うもの）に後述の絞り動作命令に関する信号を送信する。また、カメラＣＰＵ２０１は、露光回路２０６に露光開始命令（具体的には、シャッタ速度等）に関する信号を送信することで露光動作（不図示のシャッタの開閉動作によるフィルムへの露光）を行わせ、露光回路２０６から露光終了信号を受信すると給送回路２０７に給送開始命令を送信してフィルムを１駒分、巻上げる動作を行わせる。

本実施例では、フィルムを用いたカメラ２００について説明したが、フィルムの代わりにＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を用いることもできる。

２０８は焦点検出回路であり、スイッチＳＷ１がＯＮ状態となることに応じてカメラＣＰＵ２０１から送信されてくる焦点検出開始命令に従って、撮影画面内に設けられた焦点検出エリアに対応した被写体に関して撮影光学系の焦点調節状態を検出し、この検出結果に基づいて撮影光学系を合焦状態とするために必要な合焦レンズの移動量を決定する。この合焦レンズの移動量に関する情報は、カメラＣＰＵ２０１に送信される。

次に、交換レンズ３００内における構成について説明する。

３０２は、交換レンズ３００内に設けられたレンズ接点群であり、カメラ２００に対して信号の送受信を行うための信号伝達接点３０２ａと、カメラ２００側から電源供給を受けるための電源用接点３０２ｂと、カメラ２００側とつながり接地されるグランド用接点３０２ｃとで構成されている。

３０３は外部より操作可能なＩＳスイッチで、後述の像振れ補正動作（ＩＳ動作ともいう）を行うか否かを選択するためのスイッチであり、ＯＮ状態でＩＳ動作の設定を行うことができる。

３０４は振動検出ユニット（振動検出手段）であり、レンズＣＰＵ３０１からの命令に従いカメラ２００（カメラシステム）の縦振れ（ピッチ方向の振れ）及び横振れ（ヨー方向の振れ）を加速度あるいは速度等として検出する振動検出部３０４ａと、この振動検出部３０４ａの出力信号を電気的あるいは機械的に積分した変位を示す振れ信号をレンズＣＰＵ３０１に出力する演算出力部３０４ｂとで構成されている。

３０５は、例えば加速度センサからなり、カメラ（カメラシステム）の重力方向を検知する姿勢センサ（姿勢検出手段）である。この姿勢センサ３０５は、レンズＣＰＵ３０１の命令に基づいてカメラの重力方向を検知し、この結果をレンズＣＰＵ３０１に出力する。なお、加速度センサによる姿勢の検出方法については、図９及び図１０を用いて後述する。

３０６は増幅ゲイン可変回路であり、姿勢センサ３０５の出力（重力検出値）に基づいてレンズＣＰＵ３０１内のメモリ３０１ａにあらかじめ記憶しておいた増幅ゲインテーブルより重力検出値に対応した増幅ゲイン値を読み出し、この値を補正光学ユニット３０７に入力する駆動信号を生成する際の力係数内の増幅ゲインとして設定する（図６参照）。

なお、本実施例では、メモリ３０１ａをレンズＣＰＵ３０１に内蔵しているが、レンズＣＰＵ３０１とは別に設けてもよい。また、本実施例では、メモリ３０１ａ内に予め記憶された増幅ゲインテーブルから重力検出値に対応した増幅ゲイン値を読み出しているが、重力検出値から該値に対応した増幅ゲイン値を演算によって求めるようにしてもよい。ただし、増幅ゲインテーブルから重力検出値に対応した増幅ゲイン値を読み出すようにすれば、処理速度を向上させることができる。

ここで、レンズＣＰＵ３０１および増幅ゲイン可変回路３０６によって、本願請求項に記載の制御手段に相当するコントローラ３１０が構成される。

３０７は補正光学ユニットであり、図４に示すように、補正レンズＬと、支持枠１と、補正レンズＬをピッチ方向及びヨー方向に駆動するための永久磁石７、８、ヨーク５、６およびコイル２とを有している。ここで、補正光学ユニット３０７の構成について図４を用いて説明する。なお、図４は、補正光学ユニット３０７の概略構成を示す断面図である。

図４において、Ｌは撮影光学系内に配置される補正レンズ（光学素子）である。１は補正レンズＬを支持する支持枠であり、支持枠１にはコイル２が接着等により固定されている。また、支持枠１には、支持ピン３が圧入等の固定方法によって、例えば、支持枠１の周方向において均等な角度範囲の３箇所の位置に固定されている。

支持ピン３は、後述する地板４に形成されたカム穴部４ａに係合することによって、補正レンズＬ、支持枠１及びコイル２で構成されるユニットの光軸方向における変位を阻止するとともに、上記のユニットが光軸に直交する面内で動作できるように支持している。
補正レンズＬは支持枠１に支持されているため、支持枠１に設けられた支持ピン３を介して地板４に支持される。そして、永久磁石７、８やヨーク５、６等による駆動機構によって、補正レンズＬ及び支持枠１がピッチ方向及びヨー方向に駆動され、像振れが補正される。

４は地板であり、コイル２の対向面において、永久磁石７、８が吸着したヨーク５、６がネジ止め等により固定されている。９は地板４に回転可能に支持されたロックリングであり、このロックリング９にはコイル１０が接着等により固定されている。

１１ａおよび１１ｂはそれぞれ吸着ヨーク及び吸着コイルであり、地板４にネジ止め等で固定されている。コイル１０及び吸着コイル１１ｂに通電されていない場合、ロックリング９は不図示のチャージバネの付勢力により支持枠１を係止する方向に回転して、ロックリング９に設けられた不図示の係止突起部と支持枠１の係止突起部が係合することにより、支持枠１は地板４に対してロック（位置決め）された状態（係止状態）となる。

一方、コイル１０及びコイル１０との対向面に設けられ、不図示の永久磁石が吸着されたヨーク等に通電が行われると、ロックリング９が支持枠１との係止状態を解除する方向に回転することで、ロックリング９に設けられた不図示の係止突起部と支持枠１の係止突起部とが非係止状態となる。これにより、支持枠１は、動作可能な状態となる。

ここで、吸着コイル１１ｂに通電が行われると、吸着ヨーク１１ａとロックリング９に設けられた不図示の金属片が吸着することでロックリング９は非係止状態に保持される。

１２はプリント基板であり、補正レンズＬの位置を検出するためのＰＳＤや各種電気素子が実装されている。

図１において、３０８は合焦ユニットであり、光軸方向に移動可能な合焦レンズ３０８ｂと、レンズＣＰＵ３０１の出力（カメラＣＰＵ２０１から送信された合焦レンズの移動量に対応する）に基づいて合焦レンズ３０８ｂの駆動を制御する制御回路３０８ａとで構成されている。

３０９は絞りユニットであり、交換レンズ３００内における光通過口の開口領域を形成する絞り部材３０９ｂと、レンズＣＰＵ３０１の出力（カメラＣＰＵ２０１から送信された絞り上方に対応する）に基づいて絞り部材３０９ｂの駆動を制御する制御回路３０９ａとで構成されている。

次に、本実施例におけるカメラシステムの動作（カメラＣＰＵ２０１及びレンズＣＰＵ３０１の動作）について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ５００１において、カメラＣＰＵ２０１は、電源スイッチ２０３がＯＮ状態であるか否かを判別する。この結果、電源スイッチ２０３がＯＮ状態であれば、カメラ２００内の電源２０９から、カメラ２００内の電気部品や交換レンズ３００に電源供給がなされ、カメラ２００と交換レンズ３００との間で通信が開始される。

ここで、カメラ２００内に新しい電池が装填された場合や、カメラ２００に交換レンズ３００が装着された場合も同様に、カメラ２００内の電源２０９から交換レンズ３００への電源供給がなされ、カメラ２００と交換レンズ３００との間で通信が開始される。

上記の様にカメラ２００と交換レンズ３００との間で通信が開始されると、ステップＳ５００２において、カメラＣＰＵ２０１はレリーズ操作部材２０４の第１ストロークによりスイッチＳＷ１がＯＮ状態となるまで待機し、ＯＮ状態となったときにステップＳ５００３へ進む。

ステップＳ５００３において、レンズＣＰＵ３０１は、ＩＳスイッチ３０３がＯＮ状態（ＩＳ動作選択）になっているか否かを判別する。ここで、ＩＳ動作の選択がなされていればステップＳ５００４へ進み、ＩＳ動作選択がなされていなければステップＳ５０２０へ進む。

ステップＳ５００４では、レンズＣＰＵ３０１が内部タイマをスタートさせ、ステップＳ５００５にて、姿勢センサ３０５を介してカメラシステムの重力方向を検知する。

ステップＳ５００６では、ステップＳ５００５で得られた重力方向に基づいて増幅ゲインを決定する。具体的には、姿勢センサ３０５の出力（重力検出値）をもとに、レンズＣＰＵ３０１内のメモリ３０１ａにあらかじめ記憶しておいた増幅ゲインテーブルより重力検出値に対応した増幅ゲイン値を読み出し、その値を補正光学ユニット３０７に入力する駆動信号を生成する際の力係数内の増幅ゲインとして設定する。

換言すれば、補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響が大きくなるにしたがって（例えば、カメラシステムが水平状態から上向き状態に移行するにしたがって）増幅ゲインを段階的に大きくし、補正光学ユニット３０７の駆動力を段階的に大きくするようにしている。このように、本実施例では、補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響に応じて、増幅ゲインを段階的に大きくしているため、従来のように一律に増幅ゲインを大きくした場合のようにゲインのピーク値が上昇してしまうのを防止することができる。しかも、重力の影響に応じて増幅ゲインを段階的に大きくすることで、重力の影響に応じたゲイン特性や位相特性を得ることができ、良好な駆動特性を得ることができる。

ステップＳ５００７では、カメラＣＰＵ２０１が測光回路２０５や焦点検出回路２０８を駆動して測光情報や撮影光学系の焦点調節情報を得る。また、レンズＣＰＵ３０１は、カメラＣＰＵ２０１との通信によって上記の焦点調節情報を受信し、この焦点調節情報に基づいて合焦ユニット３０８を駆動して合焦動作を行う。

また、レンズＣＰＵ３０１は、振動検出ユニット３０４を介してカメラシステムの振れ検出を開始させる。さらに、補正光学ユニット３０７を駆動して振れ補正動作が可能な状態とする。すなわち、図４に示すようにコイル１０及び吸着コイル１１ｂに通電を行うことによって、ロックリング９および支持枠１の係合を解除し、これにより補正レンズＬは光軸に直交する面内において動作可能となる。

ステップＳ５００８では、レンズＣＰＵ３０１が上記タイマの計時内容が所定の時間Ｔ１に達したか否かを判別し、Ｔ１に達するまでこのステップで待機する。これは、振動検出ユニット３０４の出力が安定するまでの時間を確保するためである。

所定の時間Ｔ１が経過すると、ステップＳ５００９において、レンズＣＰＵ３０１は振動検出ユニット３０４（演算出力部３０４ｂ）の出力による目標値信号と、補正光学ユニット３０７に設けられた位置検出センサ（上述したＰＳＤ等）の出力に基づいて、増幅ゲイン可変回路３０６により駆動方向毎（ピッチ方向およびヨー方向）に設定された電流値内で補正光学ユニット３０７の駆動を制御、つまり補正レンズＬの駆動による振れ補正制御を開始する。

ステップＳ５０１０では、カメラＣＰＵ２０１がレリーズ操作部材２０４の第２ストローク操作に応答するスイッチＳＷ２がＯＮ状態であるか否かを判別し、ＯＮ状態であればステップＳ５０１１へ進み、ＯＦＦ状態であればステップＳ５０１２に進む。

ステップＳ５０１１では、レンズＣＰＵ３０１が絞りユニット３０９の駆動を制御することによって絞り部材３０９ｂによって形成される開口径を設定するとともに、カメラＣＰＵ２０１が露光回路２０６の駆動を制御することによってフィルムへの露光動作を行わせる。なお、撮像素子を用いた場合には、被写体光が撮像素子で受光され、受光量に応じた電荷が蓄積された後に、蓄積された電荷の読み出しが行われる。この読み出された信号は、カメラ２００内に設けられた信号処理回路によって所定の信号処理（例えば、色処理）が施され、カメラ２００に設けた表示部に撮影画像として表示されたり、記録媒体に記録されたりする。

ここで、ステップＳ５０１１での露光動作が行われている間は、振れ補正光学ユニット３０７において補正レンズＬが光軸と直交する面内を移動することで、カメラシステムに加わる振れによって生じる像振れが補正される。

ステップＳ５０１２では、再びスイッチＳＷ１がＯＮ状態となっているか否かの判別を行い、スイッチＳＷ１がＯＮ状態であればステップＳ５０１０に戻り、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態であればステップＳ５０１３に進む。

ステップＳ５０１３において、レンズＣＰＵ３０１は振れ補正制御を停止させ、ステップＳ５０１４にて、コイル１０及び吸着コイル１１への通電を遮断することによりロックリング９を支持枠１に係合させて、補正光学ユニット３０７内の補正レンズＬを所定の位置（光軸中心位置）に保持させる。

この様に露光動作を終了すると、ステップＳ５０１２にて、カメラＣＰＵ２０１がスイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を判別し、スイッチＳＷ１がＯＦＦ状態であれば、上述したようにステップＳ５０１３へ進む。そして、レンズＣＰＵ３０１が振れ補正制御を停止し、ステップＳ５０１４にて、補正光学ユニット３０７（補正レンズＬ）を所定の位置（光軸中心位置）に保持させるようにコイル１０及び吸着コイル１１への通電を遮断する。

以上の動作を終了するとステップＳ５０１５へ進み、レンズＣＰＵ３０１が上記の内部タイマを一旦リセットして再度スタートさせ、ステップＳ５０１６及びＳ５０１７にて、再びスイッチＳＷ１が所定時間Ｔ２内にＯＮ状態になったか否かの判別を行う。ここで、振れ補正を停止してから所定時間Ｔ２以内に再度スイッチＳＷ１がＯＮ状態となったならばステップＳ５０１８へ進む。

ステップＳ５０１８において、カメラＣＰＵ２０１は、測光回路２０５の駆動制御を行うことによって被写体輝度の検出を行うとともに、焦点検出回路２０８の駆動制御を行うことによって撮影光学系の焦点調節状態を検出する。また、レンズＣＰＵ３０１は、カメラＣＰＵ２０１からの命令に基づいて合焦ユニット３０８の駆動回路３０８ａの駆動制御を行うことによって合焦レンズ３０８ｂを所定の合焦位置まで移動させる。さらに、レンズＣＰＵ３０１は、補正光学ユニット３０７の駆動制御を行うことによって上述したように補正レンズＬの係止状態を解除する。

ここで、振動検出ユニット３０４による振れ検出はそのまま継続されているため、ステップＳ５００９に進んで、直ちに目標値信号と位置検出センサの出力（補正レンズＬの現在位置に関するデータ）に基づいて補正レンズＬを駆動し、振れ補正動作を再び開始する。以下は前述と同様の動作を繰り返す。

このような処理を行うことにより、撮影者のレリーズ操作部材２０４の操作によってスイッチＳＷ１がＯＮ状態からＯＦＦ状態になった後に再度スイッチＳＷ１がＯＮ状態になった場合において、スイッチＳＷ１がＯＮ状態となるたびに振動検出ユニット３０４を起動することで、振動検出ユニット３０４の出力が安定するまで待機するといった不都合を無くすことが可能になる。

一方、ステップＳ５０１６において、振れ補正動作を停止させてから所定時間Ｔ２以内にスイッチＳＷ１がＯＮ状態とならなかった場合には、ステップＳ５０１９へ進み、振れ検出を停止（振動検出ユニット３０４の動作を停止）する。その後はステップＳ５００２に戻り、スイッチＳＷ１がＯＮ状態となるまで待機する。

また、ステップＳ５００３にてＩＳ動作の選択がなされていなければステップＳ５０２０へ進み、カメラＣＰＵ２０１が測光回路２０５および焦点検出回路２０８を介して測光動作や焦点調節状態の検出を行う。そして、レンズＣＰＵ３０１が、焦点調節状態の検出結果に応じて合焦レンズ３０８ｂを合焦位置まで移動させる合焦動作を行う。

そして、ステップＳ５０２１にて、カメラＣＰＵ２０１がスイッチＳＷ２がＯＮ状態となっているか否かを判別し、ＯＦＦ状態であればステップＳ５０２３へ進み、再びスイッチＳＷ１がＯＮ状態であるか否かの判別を行い、スイッチＳＷ１がＯＮ状態でなければステップＳ５００２に戻り、スイッチＳＷ１がＯＮ状態となるまで待機する。

一方、ステップＳ５０２１にてスイッチＳＷ２がＯＮ状態となっていないが、ステップＳ５０２３にてスイッチＳＷ１がＯＮ状態である場合にはステップＳ５０２１へ戻る。そして、ステップＳ５０２１にて、スイッチＳＷ２がＯＮ状態であることを検知すると、ステップＳ５０２２へ進み、レンズＣＰＵ３０１が絞りユニット３０９を制御（絞り部材３０９ｂを駆動）すると共にカメラＣＰＵ２０１が露光回路２０６を駆動して露光動作を行う。

そして、ステップＳ５０２３へ進み、カメラＣＰＵ２０１がスイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ状態を判別し、その判別結果に基づいてステップＳ５００２又はステップＳ５０２１へ戻る。

本実施例のカメラシステムでは、電源スイッチ２０３がＯＦＦ状態となるまで上述した一連の動作を繰り返し、ＯＦＦ状態になるとカメラＣＰＵ２０１とレンズＣＰＵ３０１との通信が終了し、カメラ２００から交換レンズ３００への電源供給が終了する。

図３は本実施例における像振れ補正装置の特性を説明した図であり、図３（ａ）がゲイン（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの振幅比）を示した図、図３（ｂ）が位相（入力信号ｄＩＮに対する出力信号ｄＯＵＴの位相遅れ）を示した図である。

図３（ａ）において、１０１は補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響が少ない場合の一例である、像振れ補正装置（カメラシステム）が水平状態（図４において重力方向がＡ方向の状態）の場合において、姿勢センサ３０５の出力（重力検出値）に基づいて、レンズＣＰＵ３０１のメモリ３０１ａ内にあらかじめ記憶しておいた増幅ゲインテーブルより重力検出値に対応した増幅ゲイン値を設定した場合のゲイン特性を示す。

１０２は補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響が大きい場合の一例である、像振れ補正装置が上向き状態（図４において重力方向がＢ方向の状態）の場合において、従来の増幅ゲインとした場合のゲイン特性を示す。

１０７は補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響が大きい場合の一例である、像振れ補正装置が上向き状態（図４において重力方向がＢ方向の状態）の場合において、姿勢センサ３０５の出力（重力検出値）に基づいて、レンズＣＰＵ３０１のメモリ３０１ａ内にあらかじめ記憶しておいた増幅ゲインテーブルより重力検出値に対応した増幅ゲイン値を設定した場合のゲイン特性を示す。

図３（ｂ）において、１０３は補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響が少ない場合の一例である、像振れ補正装置が水平状態（図４において重力方向がＡ方向の状態）の場合において、姿勢センサ３０５の出力（重力検出値）に基づいて、レンズＣＰＵ３０１のメモリ３０１ａ内にあらかじめ記憶しておいた増幅ゲインテーブルより重力検出値に対応した増幅ゲイン値を設定した場合の位相特性を示す。

１０４は補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響が大きい場合の一例である、像振れ補正装置が上向き状態（図４において重力方向がＢ方向の状態）の場合において、従来の増幅ゲインとした場合の位相特性を示す。なお、像振れ補正装置が下向きの状態の場合も上向き状態の場合と同様である。

１０８は補正光学ユニット３０７にかかる重力の影響が大きい場合の一例である、像振れ補正装置が上向き状態（図４において重力方向がＢ方向の状態）の場合において、姿勢センサ３０５の出力（重力検出値）に基づいて、レンズＣＰＵ３０１のメモリ３０１内にあらかじめ記憶しておいた増幅ゲインテーブルより重力検出値に対応した増幅ゲイン値を設定した場合の位相特性を示す。

これらの図を見ればわかるように、重力検出値に対応した増幅ゲイン値を設定した場合には、補正光学系（補正レンズＬおよび支持枠１）を支持している支持ピン３と地板４に設けられたカム穴部４ａとの間の摩擦力が増加するため、上記式（１）、（２）からわかるように摩擦力の項Ｃが大きくなった分に対応した分だけＫを増やすことで共振周波数が高周波側にシフトして、かつゲインがおさえられる。このため、通常使用領域における像振れ補正装置の駆動特性が重力の影響が少ない場合と同等となり、良好な駆動特性とすることが可能となる。

図９は、重力方向を検知するための姿勢センサ３０５の一例である加速度センサの構造を示す図で、図１０は図９に示す加速度センサの検出軸と重力の関係を示す図であり、ここでは加速度センサにより姿勢検知を行うようにしている。

加速度センサの原理は、一般的にセンサ基台に対して適当なバネ系とダンパ系を介してオモリが取り付けられ、センサ基台に対するオモリの変位を電気信号に変換するようになっている。そして、オモリの変位を電気信号に変換する機構によって圧電式・動電式・光電式・歪抵抗式・静電容量式・サーボ式などがあり、応用目的に応じた各種の大きさ・構造・特性の加速度センサが従来から開発されている。

図９に示す加速度センサは、歪抵抗式の半導体加速度センサ４０１であり、シリコンウエハなどを半導体プロセスによって加工して製作されている。オモリ部４０２はビーム４０３によってフレーム部４０４に片持ち状態で支持されている。ビーム４０３には、ピエゾ抵抗素子４０５が配設されており、フレーム部４０４の両面にはガラス基板４０６、４０７が接合されている。オモリ部４０２の変位はピエゾ抵抗素子４０５によって電気信号に変換され、不図示の回路から出力されるようになっている。

多くの加速度センサにおけるオモリ部の変位方向はほぼ直線であり、この変位方向を検出軸あるいは最大感度軸と呼ぶ。そして、検出軸が重力加速度方向に対して完全に直交した配置（検出軸が水平になる配置）でないかぎり、重力加速度による直流成分が出力される。つまり、図１０に示すように加速度センサ４０１の検出軸が重力Ｇの方向に対して９０度とならない角度θをなしていると、加速度センサ４０１は検出軸に平行な重力成分（Ｇｃｏｓθ）に感応することになり、センサ出力はセンサ４０１の傾きに応じて角度θに対応した直流成分となる。

このような加速度センサ４０１を用いることにより、カメラ（カメラシステム）の姿勢を細かく検出することができる。

以上が本実施例におけるカメラシステムの構成であるが、本発明は、本実施例の構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施の形態がもつ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよいことは言うまでもない。

すなわち、上述した実施例では、補正光学ユニット３０７の重力方向を検知するセンサとして歪抵抗式の半導体加速度センサを用いているが、これに限定されるものではなく、上述したように他の方式の加速度センサを用いることもできる。また、上述した実施例におけるソフト構成とハード構成を、適宜置き換えることができる。

また、本発明は、一眼レフカメラ、レンズシャッタカメラ、ビデオカメラ等の光学機器に適用することができる。さらに、各請求項記載の発明または実施の各形態の構成が、全体として一つの装置を形成する様なものであっても、又は、分離もしくは他の装置と結合するようなものであっても、又は、装置を構成する要素のようなものであってもよい。例えば、カメラに振れ検出ユニットを設け、交換レンズに他の振れ補正装置の構成要素を設けるようにしてもよい。

また、上述した実施例における補正光学系では、光軸に垂直な面内で補正レンズＬ（光学部材）を動かすシフト光学系について説明したが、両端に位置する光学部材の光軸に対する傾き角度を変えて像振れを補正する可変頂角プリズム等の光束変更手段を用いてもよい。

本発明の実施例１である像振れ補正装置を搭載した交換レンズとカメラの回路構成を示すブロック図である。 実施例１のカメラシステムにおける一連の動作を示すフローチャートである。 実施例１における像振れ補正装置の特性を説明した図（ａ、ｂ）である。 補正光学ユニットの概略構成を示す断面図である。 従来の像振れを補正するシステムの概略構成を示す斜視図である。 従来の像振れ補正制御のブロック概念図である。 従来の像振れ補正装置の特性を説明した図（ａ、ｂ）である。 従来の像振れ補正装置において増幅ゲインを一律に上げた場合の特性を説明した図（ａ、ｂ）である。 実施例１において、重力方向を検知するための加速度センサの構造を示す図である。 上記の加速度センサの検出軸と重力の関係を示す図である。

符号の説明

２０１：カメラＣＰＵ
３０１：レンズＣＰＵ
３０４：振動検出ユニット
３０５：姿勢センサ
３０６：増幅ゲイン可変回路
３０７：補正光学ユニット

Claims (9)

1. 光学素子を駆動して振動に伴う像振れを補正する像振れ補正装置であって、
   前記振動を検出する振動検出手段と、
   前記光学素子を駆動する駆動機構と、
   前記振動検出手段の出力に基づいて前記駆動機構を制御する制御手段と、
   重力方向に対する該装置の姿勢を検出する姿勢検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記姿勢検出手段の出力に応じて前記駆動機構の駆動特性を変更することを特徴とする像振れ補正装置。
2. 前記制御手段は、前記振動検出手段の出力から得られる振れ信号と増幅ゲインデータとに基づいて、前記駆動機構を駆動するための駆動信号を生成し、
   前記姿勢検出手段の出力に応じて、前記増幅ゲインデータの値を変更することを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
3. 前記制御手段は、前記姿勢検出手段の出力に対し、前記駆動機構内で発生する前記光学素子の駆動に対する抵抗力が大きいほど前記増幅ゲインデータの値を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
4. 前記姿勢に応じた前記増幅ゲイン値を記憶したメモリを有し、
   前記制御手段は、前記メモリから前記姿勢検出手段の出力に応じた増幅ゲイン値を読み出すことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の像振れ補正装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の像振れ補正装置と、
   前記光学素子を含む光学系とを有することを特徴とする光学機器。
6. 光学素子を駆動して振動に伴う像振れを補正する光学機器であって、
   前記光学素子を駆動する駆動機構と、
   前記振動を検出する振動検出手段の出力に基づいて前記駆動機構を制御する制御手段と、
   重力方向に対する該光学機器の姿勢を検出する姿勢検出手段とを有し、
   前記制御手段は、前記姿勢検出手段の出力に応じて前記駆動機構の駆動特性を変更することを特徴とする光学機器。
7. 前記制御手段は、前記振動検出手段の出力から得られる振れ信号と増幅ゲインデータとに基づいて、前記駆動機構を駆動するための駆動信号を生成し、
   前記姿勢検出手段の出力に応じて、前記増幅ゲインデータの値を変更することを特徴とする請求項６に記載の光学機器。
8. 前記制御手段は、前記姿勢検出手段の出力に対し、前記駆動機構内で発生する前記光学素子の駆動に対する抵抗力が大きいほど前記増幅ゲインデータの値を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の光学機器。
9. 前記姿勢に応じた前記増幅ゲイン値を記憶したメモリを有し、
   前記制御手段は、前記メモリから前記姿勢検出手段の出力に応じた増幅ゲイン値を読み出すことを特徴とする請求項６から８のいずれか１つに記載の光学機器。