JP2007163564A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱による応答変化に制御特性を追従させないことで、適応制御動作の誤変動を無くし、制御特性の安定性を確保する。
【解決手段】状態検出手段１０２による検出状態と目標の差に対して規範モデルとして設定された入出力特性による応答信号を出力する応答信号出力手段１０９と、応答信号と検出状態の差に応じて適応パラメータを算出する適応パラメータ算出手段１１０と、検出状態と目標の差及び適応パラメータに基づき適応制御信号を生成し、適応制御信号により駆動制御対象の駆動制御を行わせる適応制御手段１１１とを有し、検出状態を応答信号に追従させるようにした撮像装置であって、外乱の環境に応じて適応パラメータを変更する適応能力可変手段１１３を備え、第１の外乱より第２の外乱の方が大きい場合には、前記第１の外乱に対応する第１の適応能力よりも前記第２の外乱に対応する第２の適応能力を小さくしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ、絞りなどの駆動制御対象の位置制御や速度制御を適応制御で行う撮像装置に関するものである。

カメラは手持ちで撮影される機会が多く、レンズ等光学駆動部分にかかる重力方向は上向き撮影や水平撮影、下向き撮影と様々な撮影姿勢差が連続的に変化する。これに対し、レンズを所定位置へ所定速度で移動させるレンズ位置制御装置としては、主に積分補償器によって姿勢差偏差を吸収し、位置ずれを少なくしていた。

また、温度や湿度等の様々な環境条件が変化する中での撮影が考えられる。その場合、レンズを所定位置へ所定速度で移動させるレンズ位置制御装置としては、ステップ応答のオーバーシュートや、所定の時間以内に目標位置に到達していないことが検出されると、ゲインを変更していた（特許文献１）。

他方、プラント、航空機などの分野では、適応制御（adaptive control）が研究され、適用されているものもある。これは、制御対象（プラントなど）の動特性が、環境条件や動作条件に応じて変動するのに対して、制御手段のパラメータを調整して、望ましい特性が得られるようにする制御である。
特開２００３−２９３１６号公報

特許文献１では、ステップ動作や台形動作等の特定動作をさせて、オーバーシュート量と目標到達時間を監視して、ゲインを変更しているため、その特定動作をする期間を設ける必要があり、ゲイン変更をその特定動作をしている期間中だけしか行うことができない。したがって、姿勢差のように時々刻々と変化する現象に対する追従性が悪いという課題がある。

また、適応制御を撮像装置に適用した例は、いまだない。

（本発明の目的）
本発明の目的は、部品精度や温度変化による制御特性のバラツキを吸収することができると共に、外乱発生状態では適応能力を下げ、外乱による応答変化に制御特性を追従させないことで、適応制御動作の誤変動を無くし、制御特性の安定性を確保することができる撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、駆動制御対象の状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段による検出状態と目標の差に対して規範モデルとして設定された入出力特性による応答信号を出力する応答信号出力手段と、前記応答信号と前記検出状態の差に応じて適応パラメータを算出する適応パラメータ算出手段と、前記検出状態と前記目標の差及び前記適応パラメータに基づき適応制御信号を生成し、該適応制御信号により駆動制御対象の駆動制御を行わせる適応制御手段とを有し、前記検出状態を前記応答信号に追従させるようにした撮像装置であって、外乱の環境に応じて前記適応パラメータを変更する適応能力可変手段を備え、第１の外乱より第２の外乱の方が大きい場合には、前記第１の外乱に対応する第１の適応能力よりも前記第２の外乱に対応する第２の適応能力を小さくすることを特徴とするものである。

本発明によれば、部品精度や温度変化による制御特性のバラツキを吸収することができると共に、外乱発生状態では適応能力を下げ、外乱による応答変化に制御特性を追従させないことで、適応制御動作の誤変動を無くし、制御特性の安定性を確保することができる。

本発明を実施するための最良の形態は、後述する実施例１〜４に記載の通りである。

図１は本発明の実施例１である撮像装置の構成を示すブロック図である。１００はレンズ、１０１はレンズ１００を駆動するボイスコイルモータ、１０２はレンズ１００の位置を検出する位置センサ、１０３は位置センサ１０２の信号を増幅するアンプである。１０４はアンプ１０３の信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、１０５はＡ／Ｄ変換器１０４によってデジタル値に変換された位置信号をリニアな位置データにするリニアエンコーダである。１０６はカメラ処理(不図示)に応じてレンズ駆動目標を指令する位置指令手段である。１０７はリニアエンコーダ１０５による位置データと位置指令手段１０６の目標位置の差を算出する誤差算出手段である。１０８は誤差算出手段１０７の誤差に応じて比例制御出力を出力する比例制御手段である。１０９はデジタルフィルタによって構成され、所望の入出力特性を備えることにより、比例制御手段１０８から入力された比例制御出力に対して規範モデルとして設定された所望の入出力特性による位置応答信号を出力する応答信号出力手段である。

１１０は、比例制御手段１０８による比例制御信号と、リニアエンコーダ１０５による位置データと、応答信号出力手段１０９による所望位置応答信号とを用いて、リアプノフの安定理論に基づき適応パラメータを算出する適応パラメータ算出手段である。１１１は、適応パラメータ算出手段１１０が算出した適応パラメータと、比例制御手段１０８の比例制御出力と、リニアエンコーダ１０５による位置データを用いて、適応的に適応制御信号の合成を行う適応制御手段である。１１２は、ボイスコイルモータ１０１へ適応制御手段１１１から出力された適応制御信号に応じて電流を供給するドライバである。１１３は動作モード選択手段１１５の選択動作に応じて適応制御の適応能力である適応パラメータの変化速度を変更する適応能力可変手段である。１１４は適応パラメータの初期値を保存あるいは読込むための初期値メモリ、１１５は初期値調整モードとレンズリセットモードと撮影モードを選択する動作モード選択手段である。１１６は撮像装置の振れを検出するジャイロ、１１７は動作経過時間測定用タイマー、１１８はレンズ１００から入った光を電気信号へ光電変換する撮像素子、１１９は撮像と再生を切り換える切換スイッチである。

続いて、リアプノフの安定理論について説明する。

スカラー入力κφ´（ｔ）υ（ｔ）に対してリアプノフ関数であるスカラー出力ｅ（ｔ）が
ｅ（ｔ）＝Ｈ（ｓ）［κφ´（ｔ）υ（ｔ）］ （式１）
と表される系を考える。なお、前記において、Ｈ（ｓ）は強正実な伝達関数、φ（ｔ），υ（ｔ）はベクトル、υ（ｔ）は可観測、κは符号が既知だが、値が未知の定数である。このとき以下の定理が成り立つ。

（式１）のｅ（ｔ）とφ（ｔ）は、もし
φ´（ｔ）＝−ｓｇｎ（κ）γｅ（ｔ）υ（ｔ） （式２）
γ＞０ （式３）
であれば、大域安定である。さらにυ（ｔ）が有界であれば、ｔ→∞で、ｅ（ｔ）→０である。

この理論に基づいて（式２）より適応パラメータφ（ｔ）を算出している。適応動作未実施状態の適応パラメータφ（ｔ）の初期値は、適応制御手段１１１で合成される適応制御信号が比例制御出力のまま出力されるパラメータ値に設定されている。

図２は動作モードにより適応能力を可変する適応動作のフローチャートである。図３は適応動作中の説明図であり、横軸はタイミング、図３（ａ）の縦軸は位置データと所望位置応答信号の差である追従エラー、図３（ｂ）の縦軸は複数パラメータのうちのひとつの適応パラメータφ１で、φ₁₀は適応動作未実施状態の適応パラメータ初期値、図３（ｃ）の縦軸は適応ゲインγである。

図１と図２と図３を用いて、適応能力の大小可変について説明する。ステップＳ４００において、誤差算出手段１０７は、リニアエンコーダ１０５から出力された現在位置データを検出し、ステップＳ４０１へ進む。ステップＳ４０１において、誤差算出手段１０７は、位置指令手段１０６から出力された目標位置を参照し、ステップＳ４０２へ進む。ステップＳ４０２において、誤差算出手段１０７は、現在位置と目標位置から位置エラーを検出し、ステップＳ４０３へ進む。

ステップＳ４０３において、適応能力可変手段１１３は、動作モード選択手段１１５で選択されている動作モードが工場組立て時や修理時に撮像装置が安静な状態で行う「初期値調整」であるか否かを判断する。「初期値調整」ではない図３（ａ）のタイミングＴ１以降のような場合、ステップＳ４０４へ進む。「初期値調整」動作である場合はステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０４において、適応能力可変手段１１３は、動作モード選択手段１１５で選択されている動作モードがレンズ電源オン直後に行う「レンズリセット」であるか否かを判断する。「レンズリセット」ではない図３（ａ）のタイミングＴ２以降のような場合、ステップＳ４０６へ進む。「レンズリセット」動作である場合はステップＳ４０７へ進む。ステップＳ４０７において、適応能力可変手段１１３は、適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインγを図３（ｃ）のような０．５に設定して、ステップＳ４０８へ進む。ステップＳ４０６において、適応能力可変手段１１３は、適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインγを図３（ｃ）のような０．１に設定して、ステップＳ４０８へ進む。ステップＳ４０５において、適応能力可変手段１１３は、適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインγを図３（ｃ）のような１に設定して、ステップＳ４０８へ進む。

ステップＳ４０８において、適応パラメータ算出手段１１０は、現在位置データ、所望位置応答信号、比例制御出力から適応ゲインγに応じて新しい適応パラメータを算出して、ステップＳ４０９へ進む。例えば、適応パラメータφ１として、適応ゲインγ・追従エラー（＝所望位置応答−現在位置）・比例制御出力を算出する。また、適応パラメータφ２として、適応ゲインγ・追従エラー（＝所望位置応答−現在位置）・現在位置を算出する。

ステップＳ４０６，Ｓ４０７において適応ゲインγが低い値に設定されている場合は、（式２）右項が低い値になる。そのため、適応パラメータは変化しにくく、図３（ｂ）のタイミングＴ１以降のように適応パラメータ値変動速度が少ないように算出される。図３（ｂ）のタイミングＴ２以降のように「撮影中」動作の場合、もっとも低い値に設定されているため、「初期値調整」動作に比べて適応パラメータ値変動速度が１／１０に抑えられる。ステップＳ４０５において適応ゲインγが高い値に設定されている場合は、（式２）右項が高い値になる。そのため、適応パラメータは変化しやすく、図３（ｂ）のタイミング０からＴまでのように適応パラメータ値が大きくかつ速く変化するように算出される。

ステップＳ４０９において、比例制御手段１０８は位置エラーから比例制御信号を出力するとともに、次回適応パラメータ算出用引数として保存して、ステップＳ４１０へ進む。ステップＳ４１０において、適応制御手段１１１は適応パラメータ算出手段１１０で算出された適応パラメータと、比例制御出力と、位置データを用いて適応的に適応制御信号の合成を行い、出力し、ステップＳ４１１へ進む。例えば、適応制御信号として、比例制御出力・適応パラメータφ１＋現在位置・適応パラメータφ２を算出する。

ステップＳ４１１において、ドライバ１１２は適応制御信号に応じて電流を供給し、ステップＳ４１２へ進む。ステップＳ４１２において、応答信号出力手段１０９は入力される比例制御信号をデジタルフィルタで演算し、所望位置応答信号を出力し、次回適応パラメータ算出用引数として保存する。最後にステップＳ４００へ戻り、再び動作モードに応じた適応動作を続けるように処理を繰り返す。

図３（ｂ）のタイミング０からＴまでのように、外乱の無い安静状態で行われる工場での初期値調整時には適応ゲインγを高くし、適応速度を重視し、工程時間の短縮を図る。調整終了後は、適応パラメータを初期値メモリ１１４に保存し、以降の初期値として使う。

図３（ｂ）のタイミングＴ１以降のように一度適応動作を行った後は、初期値メモリ１１４から読込んだ適応パラメータ初期値から開始すれば、現在最適値とのズレも少ない。なお、適応ゲインの高い動作と適応ゲインの低い動作との間を移行する条件は、動作経過時間測定用タイマー１１７による設定時間経過で移行しても構わないし、特開２０００−３９６３７号公報で明らかなようにジャイロ１１６による振動検出で移行しても構わない。または、撮像素子１１８で光電変換された映像信号の記録開始によって移行しても問題ない。撮影時は外乱振動が多いので、適応ゲインを下げることで外乱への感度を下げ、適応パラメータの安定性を高めることができる。選択動作は２種類以上なら何種類であっても構わない。

本発明の実施例２である撮像装置は実施例１と同様に図１に示される構成を有する。図４は動作モードにより適応能力を可変する適応動作のフローチャートである。図５は適応動作中の説明図であり、横軸はタイミング、図５（ａ）の縦軸は位置データと所望位置応答信号の差である追従エラー、図５（ｂ）の縦軸は複数パラメータのうちのひとつの適応パラメータφ1、図５（ｃ）の縦軸は適応ゲインγである。

図１と図４と図５を用いて、適応能力の大小可変について説明する。ステップＳ５００において、誤差算出手段１０７は、リニアエンコーダ１０５から出力された現在位置データを検出し、ステップＳ５０１へ進む。ステップＳ５０１において、誤差算出手段１０７は、位置指令手段１０６から出力された目標位置を参照し、ステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２において、誤差算出手段１０７は、現在位置と目標位置から位置エラーを検出し、ステップＳ５０３へ進む。

ステップＳ５０３において、適応能力可変手段１１３は、動作モード選択手段１１５で選択されている動作モードが「静止画撮影」であるか否かを判断する。「静止画撮影」ではない図５（ａ）のタイミング０−Ｔ間、Ｔ１−Ｔ２間、Ｔ２−Ｔ３間のような場合、ステップＳ５０４へ進む。「静止画撮影」動作である場合はステップＳ５０５へ進む。ステップＳ５０４において、適応能力可変手段１１３は、動作モード選択手段１１５で選択されている動作モードが「動画撮影」であるか否かを判断する。「静止画撮影」でもなく、「動画撮影」ではない図５（ａ）のＴ１−Ｔ２間のような「再生」動作の場合、ステップＳ５０６へ進む。「動画撮影」動作である図５（ａ）のタイミング０−Ｔ間、Ｔ２−Ｔ３間のような場合は、ステップＳ５０７へ進む。ステップＳ５０７において、適応能力可変手段１１３は、適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインγを図５（ｃ）のような０．５に設定して、ステップＳ５０８へ進む。ステップＳ５０６において、適応能力可変手段１１３は、適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインγを図５（ｃ）のような０に設定して、ステップＳ５０８へ進む。ステップＳ５０５において、適応能力可変手段１１３は、適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインγを図５（ｃ）のような１に設定して、ステップＳ５０８へ進む。

ステップＳ５０８において、適応パラメータ算出手段１１０は、現在位置データ、所望位置応答信号、比例制御出力から適応ゲインγに応じて新しい適応パラメータを算出して、ステップＳ５０９へ進む。

ステップＳ５０６において、適応ゲインγを０に設定している場合は、（式２）右項が零になり、適応パラメータは変化しない。図５（ａ）のタイミングＴ１−Ｔ２間のように実際には撮影を行っていない期間に撮像装置が揺られて追従エラーが大きく振動するような状況でも、図５（ｂ）のタイミングＴ１−Ｔ２間のように適応パラメータ値は固定される。ステップＳ５０７において適応ゲインγが低い値に設定されている場合は、（式２）右項が低い値になり、適応パラメータは変化しにくい。図５（ａ）のタイミング０−Ｔ間、Ｔ２−Ｔ３間のように実際に動画撮影を行っている期間に少し外乱振動を受け、追従エラーが振動するような状況でも、適応パラメータ値変動速度が抑圧されて算出される。ステップＳ５０５において適応ゲインγが高い値に設定されている場合は、（式２）右項が高い値になり、適応パラメータは変化しやすい。図５（ａ）のタイミングＴ−Ｔ１間のように手ぶれが出ないように構えて静止画撮影を行っている期間は適応パラメータ値が追従エラーをキャンセルするように大きくかつ速く変化するように算出される。

ステップＳ５０９において、比例制御手段１０８は位置エラーから比例制御信号を出力するとともに、次回適応パラメータ算出用引数として保存して、ステップＳ５１０へ進む。ステップＳ５１０において、適応制御手段１１１は適応パラメータ算出手段１１０で算出された適応パラメータと、比例制御出力と、位置データを用いて適応的に適応制御信号の合成を行い、出力し、ステップＳ５１１へ進む。

ステップＳ５１１において、ドライバ１１２は適応制御信号に応じて電流を供給し、ステップＳ５１２へ進む。ステップＳ５１２において、応答信号出力手段１０９は入力される比例制御信号をデジタルフィルタで演算し、所望位置応答信号を出力し、次回適応パラメータ算出用引数として保存する。最後にステップＳ５００へ戻り、再び動作モードに応じた適応動作を続けるように処理を繰り返す。

再生中は撮影を行っていないので、図５（ａ）のタイミングＴ１−Ｔ２間のような期間のレンズ応答特性変化は外乱として無視する。動画撮影はパンニングやチルティングなどカメラを動かしながら撮る状況が多いので、図５（ａ）のタイミング０−Ｔ間、Ｔ２−Ｔ３間のように適応ゲインγを下げることで外乱への感度を下げる。静止画撮影は三脚固定もしくは手持ちで動かさずに構えて取る状況が多いので、図５（ａ）のタイミングＴ−Ｔ１間のように適応ゲインγは下げずに追従エラーをキャンセルするようにする。このように、撮像装置の撮影条件に応じて予想される外乱に対して適応パラメータの安定性と即応性を切り換えることができる。なお適応ゲインの高い動作と適応ゲインの低い動作または適応ゲインの無い動作との間を移行する条件は、切換スイッチ１１９による切換検出で行われる。または特開２０００−３９６３７号公報で明らかなようにジャイロ１１６による振動検出で移行しても構わない。

図６は本発明の実施例３である撮像装置の構成を示すブロック図である。２００はレンズ、２０１はレンズ２００を駆動するボイスコイルモータ、２０２はレンズ２００の位置を検出する位置センサ、２０３は位置センサ２０２の信号を増幅するアンプである。２０４はアンプ２０３の信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、２０５はＡ／Ｄ変換器２０４によってデジタルに変換された位置信号をリニアな位置データにするリニアエンコーダである。２０６はカメラ処理(不図示)に応じてレンズ駆動目標を指令する位置指令手段である。２０７はリニアエンコーダ２０５による位置データと位置指令手段２０６の目標位置の差を算出する誤差算出手段である。２０８は誤差算出手段２０７の誤差に応じて比例制御出力を出力する比例制御手段である。２０９はデジタルフィルタによって構成され、所望の入出力特性を備えることにより、比例制御手段２０８から入力された比例制御出力に対して規範モデルとして設定された所望の入出力特性による位置応答信号を出力する応答信号出力手段である。

２１０は、リニアエンコーダ２０５による位置データと、比例制御手段２０８による比例制御信号と、応答信号出力手段２０９による所望位置応答信号とを用いて、リアプノフの安定理論に基づき適応パラメータを算出する適応パラメータ算出手段である。２１１は、適応パラメータ算出手段２１０が算出した適応パラメータを用いて比例制御手段２０８の比例制御出力に適応補正を行う適応制御手段である。２１２は、ボイスコイルモータ２０１へ適応制御手段２１１から出力された適応制御信号に応じて電流を供給するドライバである。２１３は、誤差算出手段２０７の誤差信号やジャイロ信号処理手段２１６からの振動情報に基づき適応制御の適応能力を変更する適応能力可変手段である。２１５は撮像装置の振動を検知するジャイロ、２１６はジャイロ２１５の信号から手ぶれやパンニングや衝撃を検出するジャイロ信号処理手段である。２１７はジャイロ信号処理手段２１６の手ぶれとパンニング情報に応じて手ぶれ補正を行う手ぶれ補正手段である。

適応パラメータ算出手段２１０は、リアプノフの安定理論に基づいて実施例１の説明において前述した（式２）より適応パラメータφ（ｔ）を算出している。適応動作未実施状態の適応パラメータ初期値は、比例制御出力がそのまま出力されるパラメータ値に設定されている。

図７は適応能力停止可能な適応動作のフローチャートである。図８は適応動作の説明図であり、図８（ａ）の縦軸は位置エラー、図８（ｂ）の縦軸は撮像装置の振動量、図８（ｃ）の縦軸は撮像装置の主要振動周波数成分、図８（ｄ）の縦軸は複数パラメータのうちのひとつの適応パラメータφ１である。

図６と図７と図８を用いて、適応動作および停止について説明する。ステップＳ６００において、誤差算出手段２０７はリニアエンコーダ２０５から出力された現在位置データを検出し、ステップＳ６０１へ進む。ステップＳ６０１において、誤差算出手段２０７は、位置指令手段２０６から出力された目標位置を参照し、ステップＳ６０２へ進む。ステップＳ６０２において、誤差算出手段２０７は、現在位置と目標位置から位置エラーを検出し、ステップＳ６０３へ進む。ステップＳ６０３において、適応能力可変手段１１３は、誤差算出手段２０７から出力された位置エラーと所定値（予め定められた値）を比較し、図８（ａ）のタイミングＴからＴ１までのように所定値より大きい場合は、ステップＳ６０４へ進む。位置エラーが所定値以下の場合にはステップＳ６０９へ進む。

ステップＳ６０４において、適応能力可変手段２１３は、ジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動量を参照し、ステップＳ６０５へ進む。ステップＳ６０５において、適応能力可変手段２１３は、ジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動量と所定値（予め定められた値）を比較し、図８（ｂ）のタイミングＴからＴ２までのように所定値より大きい場合、ステップＳ６０８へ進む。振動量が所定値以下の場合にはステップＳ６０６へ進む。ステップＳ６０６において、適応能力可変手段２１３は、ジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動周波数成分を参照し、ステップＳ６０７へ進む。ステップＳ６０７において、適応能力可変手段２１３はジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動周波数成分と手ぶれ周波数域を比較する。図８（ｃ）のタイミングＴ２からＴ１までのように手ぶれ周波数より高周波数である場合にはステップＳ６０８へ進み、そうでない場合にはステップＳ６０９へ進む。ステップＳ６０８において、適応能力可変手段２１３は、適応パラメータ算出用の引数である現在位置データ、所望位置応答信号、比例制御出力をクリアして、ステップＳ６０９へ進む。

ステップＳ６０９において、適応パラメータ算出手段２１０は、現在位置データ、所望位置応答信号、比例制御出力から適応パラメータを算出して、ステップＳ６１０へ処理を進む。例えば、適応パラメータφ１として、適応ゲイン・追従エラー（＝所望位置応答−現在位置）・比例制御出力を算出する。また、適応パラメータφ２として、適応ゲイン・追従エラー（＝所望位置応答−現在位置）・現在位置を算出する。

ステップＳ６０８において現在位置データ、所望位置応答信号、比例制御出力がクリアされている場合は、（式２）右項が零になり、適応パラメータは変化せず、図８（ｄ）のタイミングＴからＴ１までの線Ａのように現状値を維持するように算出される。制御対象の特性変化ではない外乱による位置エラーに追従した場合、仮に０．３が適応パラメータφ１の真値であっても、線Ｂのように一時的に離れてしまう。再び真値へ収束し始めるが、離れている間は所望位置応答信号への追従性が劣化し、場合によっては安定性を失う危険性もある。このように位置エラーが所定値より大きくても即座に適応動作を停止させるのではなく、振動量が小さく、振動がゆっくりである場合は、姿勢差、温度差などの定常外乱と考え、適応動作を続けるように構成されている。

ステップＳ６１０において、比例制御手段２０８は位置エラーから比例制御信号を出力するとともに、次回適応パラメータ算出用引数として保存して、ステップＳ６１１へ進む。ステップＳ６１１において、適応制御手段２１１は適応パラメータ算出手段２１０で算出された適応パラメータを用いて比例制御信号を適応補正して適応制御信号を出力し、ステップＳ６１２へ進む。例えば、適応制御信号として、比例制御出力・適応パラメータφ１＋現在位置・適応パラメータφ２を算出する。

ステップＳ６１２において、ドライバ２１２は適応制御信号に応じて電流を供給し、ステップＳ６１３へ進む。ステップＳ６１３において、応答信号出力手段２１１は入力される比例制御信号をデジタルフィルタで演算し、所望位置応答信号を出力し、次回適応パラメータ算出用引数として保存する。最後にステップＳ６００へ戻り、再び前記適応動作停止条件が一致した時以外は適応動作を続けるように処理を繰り返す。

適応動作未実施状態の適応パラメータ初期値は、比例制御出力がそのまま出力されるパラメータ値に設定されているため、適応動作未実施状態でも比例制御手段２０８単体の特性によってフィードバック動作し続ける。比例制御手段２０８は比例積分制御や比例微分制御のような他の制御であっても問題ない。

なお、図７において、振動量が所定値より大きいか、振動周波数が手ぶれ域より大きい、のいずれかの場合にステップＳ６０８に進んで、適応パラメータ算出用引数をクリアするようにしても良い。

本発明の実施例４である撮像装置は実施例３と同様に図６に示される構成を有する。図９は適応能力を可変する適応動作のフローチャートである。

図６と図８と図９を用いて、適応動作の大小可変について説明する。ステップＳ７００において、誤差算出手段２０７はリニアエンコーダ２０５から出力された現在位置データを検出し、ステップＳ７０１へ進む。ステップＳ７０１において、誤差算出手段２０７は位置指令手段２０６から出力された目標位置を参照し、ステップＳ７０２へ進む。ステップＳ７０２において、誤差算出手段２０７は現在位置と目標位置から位置エラーを検出し、ステップＳ７０３へ進む。ステップＳ７０３において、適応能力可変手段２１３は、誤差算出手段２０７から出力された位置エラーと所定値（予め定められた値）を比較する。図８（ａ）のタイミングＴからＴ１までのように位置エラーが所定値より大きい場合にはステップＳ７０４へ進み、そうでない場合にはステップＳ７０９へ進む。

ステップＳ７０４において、適応能力可変手段２１３はジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動量を参照し、ステップＳ７０５へ進む。ステップＳ７０５において、適応能力可変手段２１３はジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動量と所定値を比較する。図８（ｂ）のタイミングＴからＴ２までのように振動量が所定値より大きい場合にはステップＳ７０８へ進み、そうでない場合にはステップＳ７０６へ進む。ステップＳ７０６において、適応能力可変手段２１３はジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動周波数成分を参照し、ステップＳ７０７へ進む。ステップＳ７０７において、適応能力可変手段２１３はジャイロ信号処理手段２１６から出力された撮像装置振動周波数成分と手ぶれ周波数域を比較する。図８（ｃ）のタイミングＴ２からＴ１までのように手ぶれ周波数より高周波数である場合にはステップＳ７０８へ進み、そうでない場合にはステップＳ７０９へ進む。

ステップＳ７０８において、適応能力可変手段２１３は適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインを低い値に設定して、ステップＳ７１０へ進む。ステップＳ７０９において、適応能力可変手段２１３は適応パラメータ算出用ゲインである適応ゲインを高い値に設定して、ステップＳ７１０へ進む。

ステップＳ７１０において、適応パラメータ算出手段２１０は、現在位置データ、所望位置応答信号、比例制御出力から適応パラメータを算出して、ステップＳ７１１へ進む。ステップＳ７０８において適応ゲインが低い値に設定されている場合は、（式２）右項が低い値になり、適応パラメータは変化しにくい。適応パラメータは図８（ｄ）のタイミングＴからＴ１までの線Ａのように現状値を維持するように算出される。ステップＳ７０９において適応ゲインを高い値に設定されている場合は、（式２）右項が高い値になり、適応パラメータは変化しやすい。図８（ｄ）のタイミング０からＴまでのように適応パラメータ値は変化するように算出される。

ステップＳ７１１において、比例制御手段２０８は位置エラーから比例制御信号を出力するとともに、次回適応パラメータ算出用引数として保存して、ステップＳ７１２へ進む。ステップＳ７１２において、適応制御手段２１１は適応パラメータ算出手段２１０で算出された適応パラメータを用いて比例制御信号を適応補正して適応制御信号を出力し、ステップＳ７１３へ進む。ステップＳ７１３において、ドライバ２１２は適応制御信号に応じて電流を供給し、ステップＳ７１４へ進む。ステップＳ７１４において、応答信号出力手段２１１は入力される比例制御信号をデジタルフィルタで演算し、所望位置応答信号を出力し、次回適応パラメータ算出用引数として保存する。最後にステップＳ７００へ戻り、再び位置エラー、振動量、振動周波数に応じた適応動作を続けるように処理を繰り返す
なお、以上説明した実施例１〜４においては、レンズの位置を制御するようにしているが、レンズの移動速度を制御するものにも本発明を適用することができる。

本発明の実施例１である撮像装置の適応制御関連部分の構成を示すブロック図である。 実施例１における適応制御動作を示すフローチャートである。 実施例１における適応能力可変を説明する図である。 本発明の実施例２における適応制御動作を示すフローチャートである。 実施例２における適応能力可変を説明する図である。 本発明の実施例３である撮像装置の適応制御関連部分の構成を示すブロック図である。 実施例３における適応制御動作を示すフローチャートである。 実施例３における適応能力可変を説明する図である。 本発明の実施例４における適応制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００，２００ レンズ
１０１，２０１ ボイスコイルモータ
１０２，２０２ 位置センサ
１０３，２０３ アンプ
１０４，２０４ Ａ／Ｄ変換器
１０５，２０５ リニアエンコーダ
１０６，２０６ 位置指令手段
１０７，２０７ 誤差算出手段
１０８，２０８ 比例制御手段
１０９，２０９ 応答信号出力手段
１１０，２１０ 適応パラメータ算出手段
１１１，２１１ 適応制御手段
１１２，２１２ ドライバ
１１３，２１３ 適応能力可変手段
１１４ 初期値メモリ
１１５ 動作モード選択手段
１１６，２１５ ジャイロ
１１７ タイマー
１１８ 撮像素子
１１９ 切換スイッチ
２１６ ジャイロ信号処理手段
２１７ 手ぶれ補正手段

Claims (6)

1. 駆動制御対象の状態を検出する状態検出手段と、該状態検出手段による検出状態と目標の差に対して規範モデルとして設定された入出力特性による応答信号を出力する応答信号出力手段と、前記応答信号と前記検出状態の差に応じて適応パラメータを算出する適応パラメータ算出手段と、前記検出状態と前記目標の差及び前記適応パラメータに基づき適応制御信号を生成し、該適応制御信号により駆動制御対象の駆動制御を行わせる適応制御手段とを有し、前記検出状態を前記応答信号に追従させるようにした撮像装置であって、
   外乱の環境に応じて前記適応パラメータを変更する適応能力可変手段を備え、第１の外乱より第２の外乱の方が大きい場合には、前記第１の外乱に対応する第１の適応能力よりも前記第２の外乱に対応する第２の適応能力を小さくすることを特徴とする撮像装置。
2. 前記外乱の環境とは、動作モードであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記動作モードとは、初期値調整モード、制御対象リセットモード、撮影モードのうちの少なくとも二つであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記動作モードとは、静止画撮影モードと動画撮影モードであることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記外乱の環境とは、前記検出状態と前記目標の差が予め定められた値より大きく、かつ、振動の振幅が予め定められた値より大きい第１の状況と、該第１の状況以外の第２の状況であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記外乱の環境とは、前記検出状態と前記目標の差が予め定められた値より大きく、かつ、振動周波数が手振れ周波数域より大きい第１の状況と、該第１の状況以外の第２の状況であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
   

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