JP6590541B2 - ぶれ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、ぶれ補正装置に関する。

光学部材としてのレンズや撮像部材としての撮像素子を移動させることで手ぶれ等に起因して撮像画像に生じる像ぶれを抑制するぶれ補正装置が知られている。この種のぶれ補正装置において、光学部材又は撮像部材を有する可動部材をコイルと磁石とを用いたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）によって固定部材に対して移動させるように構成されたものが知られている。

ぶれ補正装置においては、可動部材の位置を精度良く制御する必要があり、このためには可動部材の位置を精度よく検出する必要がある。従来、位置検出用の磁石とホール素子等の磁束検出素子とを組み合わせたぶれ補正装置が知られている。また、近年、ぶれ補正装置の小型化を図る等の理由で、可動部材の位置を検出するための磁石と可動部材の駆動用の磁石とを兼用させるようにしたぶれ補正装置も提案されてきている。ここで、可動部材の検出用の磁石と可動部材の位置検出用の磁石とを兼用させる構成の場合、磁束検出素子は、可動部材の駆動用（位置検出用）の磁石に基づく磁束だけでなく、その近傍に配置されたコイルに基づく磁束も検出してしまうことがある。コイルに基づく磁束が磁束検出素子において検出されてしまうと、磁束検出素子は、偽の位置信号を出力する。このような偽の位置信号は、位置制御の精度の大きな劣化を招いてしまう。

これに対し、特許文献１の駆動制御装置は、偽の位置信号の影響を打ち消すために、コイルに流す電流からコイルに発生する磁束を推定し、推定した磁束から偽の位置信号を推定し、推定した偽の位置信号の影響を打ち消すようにコイルに流す電流の帰還制御をしている。

特開平１０−６２６７６号公報

ここで、特許文献１においては、コイルに流そうとする電流の値（電流設定値）とコイルに発生する磁束の値との関係が線形性を有するとの仮定に基づいて偽の位置信号が推定される。しかしながら、実際には、電流設定値とコイルに発生する磁束の値との関係は線形性を有するとは限らず、可動部材に電流を供給するモータドライバの特性等に起因した非線形性を持つことがある。電流設定値とコイルに発生する磁束の値との関係が非線形性を持っている場合、単純な線形推定で磁束を推定しまうと、電流の帰還量の補正誤差が大きくなる。このため、制御偏差が大きくなって制御安定性が劣化してしまう可能性がある。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、コイルに流そうとする電流の値とコイルに発生する磁束の値との関係が非線形性を有していても、精度よく偽の位置信号の影響を打ち消すことが可能なぶれ補正装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のぶれ補正装置は、検出されたぶれ量に基づいて光学部材又は撮像部材を有する可動部材を固定部材に対して駆動するぶれ補正装置であって、前記ぶれ量に基づいて前記可動部材を移動させる目標位置を設定する目標位置設定部と、前記可動部材を前記目標位置へ移動させるための電流値を設定する電流設定部と、前記可動部材と前記固定部材の一方に配置されたコイルと、前記可動部材と前記固定部材の他方に配置されていて当該可動部材の位置検出及び駆動とに用いる磁石と、によって構成されていて、前記設定された電流設定値に基づいて前記可動部材を固定部材に対して駆動する駆動部と、前記駆動部によって前記可動部材が実際に駆動された際に、当該可動部材の移動に伴って変化した磁束値を検出する磁束検出部と、前記電流設定値が電流設定値に対する磁束値の関係が非線形である非線形領域が存在するか否かを判定する判定部と、前記判定部によって前記非線形領域が存在したと判定され、前記設定された電流設定値が前記非線形領域に属している場合に、前記磁束検出部で実際に検出された第１の磁束値から、当該電流設定値に基づいて前記駆動部から発生すると推定される第２の磁束値を減算して第３の磁束値を演算する演算部とを具備し、前記演算部は、前記可動部材を前記目標位置へ移動させるための電流設定値を、前記非線形領域に属しているとして演算された前記第３の磁束値に相当する第２の電流設定値に更新し、前記駆動部は当該第２の電流設定値に基づいて前記可動部材を駆動することを特徴とする。
前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様のぶれ補正装置は、検出されたぶれ量に基づいて光学部材又は撮像部材を有する可動部材を固定部材に対して駆動するぶれ補正装置であって、前記ぶれ量に基づいて前記可動部材を移動させる目標位置を設定する目標位置設定部と、前記可動部材を前記目標位置へ移動させるための電流設定値を設定する電流設定部と、前記可動部材と前記固定部材との一方に配置された駆動コイルと、前記可動部材と前記固定部材との他方に配置されていて前記可動部材の位置の検出及び駆動に用いられる磁石とによって構成されるボイスコイルモータを前記電流設定値に基づいて駆動することによって前記固定部材に対して前記可動部材を移動させる駆動部と、前記駆動部によって前記可動部材の移動に伴って変化した磁束値を検出する磁束検出部と、前記電流設定値が電流設定値に対する磁束値の関係が非線形である非線形領域に属している場合に、前記磁束検出部で実際に検出された第１の磁束値から前記駆動コイルに流れる電流値に基づいて発生されると推定される第２の磁束値を減算して第３の磁束値を演算する演算部と、前記非線形領域に属しているとして演算された前記第３の磁束値から前記可動部材の現在位置を算出する位置算出部とを具備し、前記電流設定部は、前記目標位置と前記現在位置とに基づいて前記電流設定値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、コイルに流そうとする電流の値とコイルに発生する磁束の値との関係が非線形性を有していても、精度よく偽の位置信号の影響を打ち消すことが可能なぶれ補正装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るぶれ補正装置を備えた撮像装置の概略の構成を示す図である。 固定部材の構成図である。 可動部材の構成図である。 可動部材が中立状態にあるときの可動部材と固定部材との関係を示す図である。 ぶれ補正ユニットにおける可動部材の位置制御に係るブロック図である。 ＰＷＭ駆動の駆動部の出力電流特性を示した図である。 電流設定値と第２の磁束との特性曲線を示した図である。 線形領域の直線式及び非線形領域の直線式の推定式に基づいて推定された第２の磁束値の推定曲線を示す図である。 演算部によって行われる一連の処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係るぶれ補正装置を備えた撮像装置の概略の構成を示す図である。図１に示す撮像装置１は、交換レンズ１００と、本体２００とを有している。交換レンズ１００は、本体２００に設けられたマウント２０２を介して本体２００に装着される。交換レンズ１００が本体２００に装着されることによって、交換レンズ１００と本体２００とは通信自在に接続される。これにより、交換レンズ１００と本体２００とは協働して動作する。なお、撮像装置１は、必ずしもレンズ交換式の撮像装置でなくて良い。例えば、撮像装置１は、レンズ一体型の撮像装置であっても良い。

交換レンズ１００は、光学系１０２を有している。光学系１０２は、例えば複数のレンズ及び絞りを含み、図示しない被写体からの光束を本体２００のぶれ補正ユニット２０６に入射させるための光学部材である。図１の光学系１０２は、複数のレンズによって構成されているが、光学系１０２は、１枚のレンズで構成されていても良い。また、光学系１０２は、フォーカスレンズを有していても良いし、ズームレンズとして構成されていても良い。これらの場合、光学系１０２の少なくとも一部のレンズは、光軸Ｏに沿った方向であるＺ方向に沿って移動自在に構成されている。

本体２００は、シャッタ２０４と、ぶれ補正ユニット２０６と、モニタ２０８と、操作部２１０とを有している。

シャッタ２０４は、例えばぶれ補正ユニット２０６の前側（Ｚ方向の正の側とする）に配置されるフォーカルプレーンシャッタである。このシャッタ２０４は、開かれることにより、ぶれ補正ユニット２０６を露出状態にする。また、シャッタ２０４は、閉じられることにより、ぶれ補正ユニット２０６を遮光状態にする。

ぶれ補正ユニット２０６は、撮像素子を有し、図示しない被写体を撮像することによって被写体に係る撮像画像を生成する。また、ぶれ補正ユニット２０６は、コイルと磁石とを用いたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）により、撮像素子が搭載された可動部材を固定部材に対して移動させることにより、手ぶれ等によって撮像画像に生じる像ぶれを補正する。ぶれ補正ユニット２０６の構成については後で詳しく説明する。

モニタ２０８は、例えば液晶ディスプレイであり、ぶれ補正ユニット２０６で生成された撮像画像に基づく画像を表示する。また、モニタ２０８は、ユーザが撮像装置１の各種の設定を行うためのメニュー画面を表示する。なお、モニタ２０８は、タッチパネルを有していても良い。

操作部２１０は、例えばレリーズボタンである。レリーズボタンは、ユーザが撮像装置１による撮影開始を指示するためのボタンである。なお、操作部２１０は、レリーズボタン以外の各種の操作部も含む。

次に、ぶれ補正ユニット２０６の特に像ぶれの補正に関する構成について説明する。ぶれ補正ユニット２０６は、概略的には、固定部材と、可動部材とを有している。このような構成において、ぶれ補正ユニット２０６は、可動部材を光軸Ｏに対して垂直な面内（図１のＸ方向及びＹ方向）で平行移動させる。また、ぶれ補正ユニット２０６は、可動部材を光軸Ｏの周りの回転方向に移動させる。以下、固定部材と可動部材とに分けて説明する。図２は、ぶれ補正ユニット２０６における固定部材の構成図である。また、図３は、ぶれ補正ユニット２０６における可動部材の構成図である。

まず、固定部材の構成について説明する。図２に示すように、固定部材３００は、固定枠３０２と、抑え板３０４とを有している。固定枠３０２は、略正方形状の板部材であり、中心ＯＡが光学系１０２の光軸Ｏと一致するように本体２００に固定されている。この固定枠３０２には、３つの駆動コイル３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃが設けられている。これらの駆動コイル３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃは、例えば、固定枠３０２の中心ＯＡを基準として１２０度ずつの点対称の位置に配置されている。また、駆動コイル３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃのそれぞれの重心位置には、ホールセンサ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃが配置されている。ホールセンサ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃは、周辺の磁束密度に応じた信号を出力する。

抑え板３０４は、固定枠３０２と同様、略正方形状の板部材であり、固定枠３０２との間に可動部材を挟むように例えば固定枠３０２に固定されている。この抑え板３０４には、３つの補助コイル３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃが設けられている。補助コイル３１０ａは、駆動コイル３０６ａに対して反時計方向の６０度の位置に配置されている。同様に、補助コイル３１０ｂは、駆動コイル３０６ｂに対して反時計方向の６０度の位置に配置され、補助コイル３１０ｃは、駆動コイル３０６ｃに対して反時計方向の６０度の位置に配置されている。これらの補助コイル３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃは、可動部材４００を駆動するための磁束を補うために設けられている。駆動コイル３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃで十分な磁束を発生させることができるのであれば、補助コイル３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃはなくてもよい。

ここで、図２の例では、３つの駆動コイル３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃは、固定枠３０２の中心ＯＡを基準として１２０度ずつの点対称の位置に配置されている。しかしながら、３つの駆動コイル３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃは、必ずしも、固定枠３０２の中心ＯＡを基準として１２０度ずつの点対称の位置に配置されていなくてもよい。同様に、補助コイル３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃの位置も駆動コイル３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃに対して６０度の回転位置に配置されていなくてもよい。

次に、可動部材の構成について説明する。図３に示すように、可動部材４００は、磁石４０６ａＮ、４０６ａＳと、磁石４０６ｂＮ、４０６ｂＳと、磁石４０６ｃＮ、４０６ｃＳとを有している。磁石４０６ａＮと磁石４０６ａＳとは、駆動コイル３０６ａと対応する磁石である。磁石４０６ｂＮと磁石４０６ｂＳとは、駆動コイル３０６ｂと対応する磁石である。磁石４０６ｃＮと磁石４０６ｃＳとは、駆動コイル３０６ｃと対応する磁石である。

図４は、可動部材４００が中立状態にあるときの可動部材４００と固定部材３００との関係を示している。ここで、可動部材４００の中立状態とは、可動部材４００の中心ＯＢが固定部材３００の中心ＯＡと一致している状態である。

可動部材４００が中立状態にあるときには、図４に示すように、ホールセンサ３０８ａは、磁石４０６ａＮと磁石４０６ａＳとの境界部に位置される。この状態では、駆動コイル３０６ａの半分が磁石４０６ａＮと対向し、駆動コイル３０６ｂのもう半分が磁石４０６ａＳと対向する。また、ホールセンサ３０８ｂは、磁石４０６ｂＮと磁石４０６ｂＳとの境界部に位置される。この状態では、駆動コイル３０６ｂの半分が磁石４０６ｂＮと対向し、駆動コイル３０６ｂのもう半分が磁石４０６ｂＳと対向する。同様に、ホールセンサ３０８ｃは、磁石４０６ｃＮと磁石４０６ｃＳとの境界部に位置される。この状態では、駆動コイル３０６ｃの半分が磁石４０６ｃＮと対向し、駆動コイル３０６ｂのもう半分が磁石４０６ｃＳと対向する。

また、可動部材４００は、磁石４１０ａＮ、４１０ａＳと、磁石４１０ｂＮ、４１０ｂＳと、磁石４１０ｃＮ、４１０ｃＳとを有している。磁石４１０ａＮと磁石４１０ａＳとは、補助コイル３１０ａと対応する磁石である。磁石４１０ｂＮと磁石４１０ｂＳとは、補助コイル３１０ｂと対応する磁石である。磁石４１０ｃＮと磁石４１０ｃＳとは、補助コイル３１０ｃと対応する磁石である。

以下、ぶれ補正ユニット２０６の動作について説明する。なお、説明を簡単にするために、補助コイル３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃがない場合のぶれ補正ユニット２０６の動作を説明する。

図２及び図３で説明したような構成において、駆動コイル３０６ａと磁石４０６ａＮ及び４０６ａＳとの組、駆動コイル３０６ｂと磁石４０６ｂＮ及び４０６ｂＳとの組、駆動コイル３０６ｃと磁石４０６ｃＮ及び４０６ｃＳとの組によって３つのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が形成されている。これらの３つのＶＣＭは、駆動力の作用方向が異なっている。例えば、駆動コイル３０６ａと磁石４０６ａＮ及び４０６ａＳとの組によって形成されるＶＣＭ（以下、ＶＣＭ Ｘとする）は、Ｘ軸と一致した駆動力Ｘｈを発生させるとする。このとき、駆動コイル３０６ｂと磁石４０６ｂＮ及び４０６ｂＳとの組によって形成されるＶＣＭ（以下、ＶＣＭ Ｙ１とする）は、Ｘ軸に対するなす角がθ´である駆動力Ｙ１ｈを発生させる。また、駆動コイル３０６ｃと磁石４０６ｃＮ及び４０６ｃＳとの組によって形成されるＶＣＭ（以下、ＶＣＭ Ｙ２とする）は、Ｘ軸に対するなす角がθ´´（−θ´）である駆動力Ｙ２ｈを発生させる。これら３つのＶＣＭの駆動力の合力で、可動部材４００は、固定部材３００に対して相対的に移動する。

例えば、Ｘ軸方向に沿って可動部材４００をＸだけ駆動させる場合を考える。このためには、ＶＣＭ Ｘ、ＶＣＭ Ｙ１及びＶＣＭ Ｙ２のそれぞれによってＸ軸方向にＸｃの駆動力を発生させればよい。

ＶＣＭ ＸはＸ軸方向に沿った駆動力を発生させる。このため、ＶＣＭ Ｘについては、駆動力Ｘｈ＝Ｘｃだけ駆動すればよい。これに対し、ＶＣＭ Ｙ１及びＶＣＭ Ｙ２は、Ｘ軸方向だけでなくＹ軸方向も含む駆動力を発生させる。したがって、Ｘ軸方向についてＸｃの駆動力が発生するように駆動力Ｙ１ｈ及びＹ２ｈを設定する必要がある。例えば、駆動力Ｙ１については次のように算出される。まず、図４より、以下の（式１）の関係が成立する。
Ｙ１ｈ＝Ｘｃ・ｃｏｓθ´ （式１）
ここで、（式１）の関係を撮像装置１の座標系であるＸＹ座標系上の関係に置き換えるために、θ´をＹ１ｈとＹ軸とのなす角θに置き換える。図４からも明らかなように、θ´は、π／２−θである。この関係を利用して（式１）をθの式に置き換える。これにより、Ｙ１ｈは、以下の（式２）のようになる。
Ｙ１ｈ＝Ｘｃ・ｓｉｎθ （式２）
同様の手法により、駆動力Ｙ２ｈは、以下の（式３）のように算出される。
Ｙ２ｈ＝−Ｘｃ・ｓｉｎθ （式３）
ただし、（式３）のθは、Ｙ２ｈとＹ軸とのなす角である。

このようにして、ＶＣＭ Ｘ、ＶＣＭ Ｙ１及びＶＣＭ Ｙ２の駆動力を適切に制御することにより、可動部材４００は、図４に示したＸＹ平面内で平行移動又は回転する。このような可動部材４００の位置の変化が生じると、ホールセンサ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃのそれぞれで検出される磁束の大きさが変化する。ホールセンサ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃは、磁束の変化（磁束密度の変化）を信号として出力する。この信号に従って可動部材４００の位置制御がなされる。

図５は、本実施形態に係る撮像装置１におけるぶれ補正ユニット２０６の可動部材４００の位置制御に係るブロック図である。図５に示すように、ぶれ補正ユニット２０６は、駆動指示入力部５０２と、位置算出部５０４と、電流設定部５０６と、駆動部５０８と、磁束検出部５１２と、アンプ５１４と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部５１６と、演算部５１８とを有している。ここで、図５は、可動部材４００において形成されている３つのＶＣＭに関連する構成をまとめて示したブロック図である。実際の撮像装置１は、ＶＣＭの数だけ、すなわち３つのＶＣＭのそれぞれに対応した図５と同様の構成を有している。

駆動指示入力部５０２は、可動部材４００の位置制御の目標となる目標位置を示す目標位置信号を生成する。

位置算出部５０４は、入力された磁束信号に基づいて可動部材４００の現在の位置を表す現在位置信号を出力する。詳細は後で説明するが、位置算出部５０４は、駆動部５０８の非線形特性に伴って磁束検出部５１２で検出される磁束の非線形特性が除去された状態の磁束信号（第３の磁束信号）に基づく現在位置信号を出力する。

電流設定部５０６は、複数のＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタの組み合わせによって構成されるデジタルフィルタを有し、駆動指示入力部５０２から出力された目標位置信号と位置算出部５０４から出力された現在位置信号との偏差信号に基づいて生成された電流設定値を駆動部５０８に対して出力する。電流設定値は、可動部材４００を目標位置まで駆動するために駆動コイルに流す必要のある電流値を表しており、偏差信号に対してデジタルフィルタを適用することで生成される。

駆動部５０８は、電流設定部５０６から出力された電流設定値に基づいて、可動部材４００の対応する駆動コイルに電流を供給する。本実施形態の駆動部５０８は、電流設定部５０６から出力された電流設定値に基づいて駆動コイルをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動する。この場合、電流設定値は、例えばＰＷＭ駆動のデューティパーセントを表す値である。また、電流設定値は、可動部材４００の駆動方向に応じた正負の符号を持つものとする。例えば、駆動コイルに対して駆動部５０８で供給可能な最大の正の電流を供給する場合には、電流設定値は＋１００％に設定される。このようにして電流設定部５０６で設定された電流設定値に従って駆動コイルに流す電流を制御することにより、可動部材４００の位置は制御され得る。

磁束検出部５１２は、ホールセンサ３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃのうちの対応するものから出力された磁束信号を取り込んで第１の磁束信号を出力する。磁束検出部５１２から出力される第１の磁束信号は、可動部材４００に設けられた磁石からの磁束に基づく磁束信号を含む。さらに、本実施形態のように駆動コイルの近傍に磁束検出部５１２が設けられている場合、磁束検出部５１２から出力検出される第１の磁束信号は、駆動コイルに電流が流れることによって生じた第２の磁束に基づく信号を含む。図５では、第２の磁束は、駆動コイルに対応した仮想的な第２の磁束発生部５１０から発生されるものとして示されている。そして、磁束検出部５１２は、可動部材４００からの磁束に第２の磁束発生部５１０で発生された第２の磁束が重畳された状態の第１の磁束信号を出力するものとして示されている。

アンプ５１４は、磁束検出部５１２から出力された第１の磁束信号を増幅する。アンプ５１４の増幅率は、例えば予め定められている。Ａ／Ｄ変換部５１６は、アンプ５１４で増幅された第１の磁束信号をデジタル値に変換する。

演算部５１８は、磁束検出部５１２で検出された第１の磁束信号（実際には、Ａ／Ｄ変換部５１６から出力された第１の磁束信号のＡ／Ｄ変換値）から第２の磁束の成分を除いた第３の磁束信号を生成し、生成した第３の磁束信号を位置算出部５０４に出力する。演算部５１８の演算の詳細については後で説明する。

以下、図５で示した撮像装置１の動作を説明する。例えば、手ぶれが発生したときに駆動指示入力部５０２は、目標位置信号を出力する。すなわち、駆動指示入力部５０２は、手ぶれ等に起因する像ぶれを打ち消す位置に可動部材４００が駆動されるように目標位置信号を生成する。

電流設定部５０６は、目標位置信号と現在位置信号との偏差に基づいて電流設定値を生成し、生成した電流設定値を駆動部５０８に対して設定する。駆動部５０８は、電流設定値に対応した電流を固定部材３００の駆動コイルに出力する。駆動コイルに供給された電流に基づく駆動力により、可動部材４００は移動する。

可動部材４００が移動すると、磁束検出部５１２は、可動部材４００の移動に伴う磁束と駆動コイルへの電流の供給に伴う第２の磁束とを含む第１の磁束を検出する。このような第１の磁束に基づいて可動部材４００の位置制御がされると、第２の磁束の分だけ誤った位置制御がされてしまうことになる。このため、本実施形態では、演算部５１８において、第１の磁束から第２の磁束を除く処理が行われる。

磁束検出部５１２から第１の磁束信号が出力されると、アンプ５１４は、第１の磁束信号を所定の増幅率で増幅する。そして、Ａ／Ｄ変換部５１６は、アンプ５１４で増幅された第１の磁束信号をサンプリングしてデジタル値に変換する。

Ａ／Ｄ変換部５１６において第１の磁束信号が取り込まれると、演算部５１８は、第１の磁束信号から第２の磁束の成分を除去するための処理を行う。以下この処理について説明する。

まず、駆動コイルに流れる電流とそれによって発生する磁束との関係を説明する。一般に、電流Ｉが流れている長さｄｌの微小の駆動コイルから位置ｒに存在する磁束検出部５１２に発生する微小磁場ｄＨは、ビオ・サバールの法則から以下の（式４）に示すように与えられる。

（式４）からも分かるように、物理法則としては、駆動コイルに流れる電流とそれによって発生する磁場とは正比例する。このことは、駆動コイルに流れる電流と磁束検出部５１２において検出される第２の磁束も比例することを意味している。したがって、駆動コイルに流れる電流を検出することができれば、第２の磁束値を推定することが可能である。また、電流設定値と駆動コイルに流れる電流とが比例関係にあれば、駆動コイルに流れる電流を検出することができなくとも、電流設定値から第２の磁束値を推定することが可能である。

実際には、駆動コイルに流れる電流は必ずしも電流設定値とは比例しない。例えば、駆動部５０８は、その構成によっては電流設定値に比例した電流を駆動コイルに出力しないことがある。図６は、ＰＷＭ駆動の駆動部５０８の出力電流特性を示した図である。ここで、図６の横軸は電流設定値であり、縦軸は出力電流値である。すなわち、図６の例では、駆動部５０８は、電流設定値が０％から±１５％未満である場合には、電流設定値の値によらずに電流を出力しない。また、駆動部５０８は、電流設定値が±１５％から±３０％未満である場合には、電流設定値に応じて出力されるべき大きさよりも少ない電流を出力する。さらに、駆動部５０８は、電流設定値が±３０％以上になった場合に、電流設定値に応じて出力されるべき大きさの電流を出力する。このように、ＰＷＭ駆動の駆動部５０８の出力電流特性は、電流設定値に応じて出力されるべき大きさよりも少ない電流が出力される電流設定値の領域を有している。以下、この領域のことを非線形領域と言う。図６は一例であるが、ＰＷＭ駆動の駆動部５０８は、図６と同様の非線形特性を有するものである。このような駆動部５０８の特性の他、種々の要因により、駆動コイルに流れる電流は必ずしも電流設定値とは比例しない。

電流設定値と出力電流との関係が図６のような関係となるとき、電流設定値と第２の磁束とは、図７のような特性曲線で表される。ここで、図７の横軸は電流設定値であり、縦軸は磁束密度値（第２の磁束値）である。図７では、電流設定値が正である領域についての特性が示されている。電流設定値が負の領域についても電流設定値が正の領域についての特性と同様の特性になる。図６で示した電流設定値と出力電流との関係からも分かるように、図７において、電流設定値が＋１５％である未満である場合には駆動コイルに電流が流れないので第２の磁束は発生しない。また、電流設定値が±１５％から＋３０％である）未満である場合には、電流設定値に応じて出力されるべき大きさよりも少ない電流が出力されるので、結果として、第２の磁束値も期待よりも少ない値になる。そして、電流設定値が＋３０％以上になった場合には、電流設定値に応じて出力されるべき大きさの電流が出力されるので、第２の磁束値も電流設定値に応じた値となる。

このように、種々の要因により、電流設定値と第２の磁束値とは比例しないので、単純な線形推定で第２の磁束値を推定してしまうと位置制御に大きな誤差を与えることになる。これに対し、本実施形態では、非線形領域の特性を考慮することにより、正確な第２の磁束値が推定される。このような第２の磁束値の推定手法としては、図７で示した特性曲線を表す推定式を利用する手法が考えられる。推定式を以下のように仮定する。なお、以下の仮定においては、図７で示した特性曲線において電流設定値はある第１の閾値以上の値であるとする。この第１の閾値は、ある一定の電流値が駆動部５０８から出力される電流設定値である。この場合、電流設定値が設定された時点で駆動部５０８から電流から出力されることになる。

まず、前述したように、線形領域では電流設定値と第２の磁束値とが比例するから、線形領域の直線はＹ＝ＡＸと表すことができる。ここで、Ｘは電流設定値、Ｙは第２の磁束値である。また、Ａは、ある電流の変化が与えられたときの磁束の変化量であり、駆動コイルの個体毎の調整値又は理論値として得られる。例えば、Ａは、実際に駆動コイルに電流を流したときの磁束を測定することで得られる。

次に、非線形領域においては線形領域とは傾きが異なるものの、第２の磁束値は電流設定値に対してほぼリニアに変化すると仮定し、この特性曲線を表す推定式をＹ＝Ａ´Ｘ＋Ｂ´と仮定する。Ｂ´は、オフセットである。また、図７からも分かるように、非線形領域の直線の傾きは、線形領域の直線の傾きをある所定量だけ小さくすることによっても得られる。したがって、非線形領域の直線は以下のように表すこともできる。
Ｙ＝ａＡＸ＋Ｂ´ （式５）
ここで、ａは、線形領域の直線の傾きと非線形領域の直線の傾きとの比を示す減衰係数である。このとき、線形領域の直線と非線形領域の交点である第２の閾値のＸ座標をＸ_ＴＨとすると、オフセットＢ´は、以下のように表される。
ＡＸ_ＴＨ＝ａＡＸ_ＴＨ＋Ｂ´
Ｂ´＝（１−ａ）ＡＸ_ＴＨ （式６）
閾値Ｘ_ＴＨは、撮像装置１の製造段階において、電流設定値に応じて駆動コイルに流れる電流値を測定できるような調整機を用いることにより、駆動部５０８から出力される電流値が電流設定値に比例した値となる電流設定値を測定することによって決定される。閾値Ｘ_ＴＨが決定されれば、オフセットＢ´が算出される。これにより、線形領域の直線式及び非線形領域の直線式はそれぞれ以下のように表される。
Ｙ＝Ａ´Ｘ＋Ｂ´ （−Ｘ_ＴＨ＜Ｘ，Ｘ＜＋Ｘ_ＴＨ）
＝ａＡＸ＋Ａ（１−ａ）Ｘ_ＴＨ
（式７）
Ｙ＝ＡＸ （Ｘ≦−Ｘ_ＴＨ，＋Ｘ_ＴＨ≦Ｘ） （式８）

ここで、非線形領域は、１つの直線だけを用いて近似されていなくてもよい。すなわち、非線形領域は、複数の直線を用いて近似されてもよい。また、曲線で近似がされてもよい。

図８は、線形領域の直線式及び非線形領域の直線式の推定式に基づいて推定された第２の磁束値の推定曲線を示している。演算部５１８は、入力された電流設定値の大きさに応じた推定式を選択して第２の磁束値を推定する。そして、演算部５１８は、推定した第２の磁束値をＡ／Ｄ変換後の値に修正した上で、第１の磁束信号のＡ／Ｄ変換後の値（第１の磁束値）から第２の磁束値を減算することによって第３の磁束値を演算する。

図９は、演算部５１８によって行われる一連の処理を示すフローチャートである。ここで、前述した（式７）及び（式８）の推定式は、演算部５１８の図示しないメモリに予め記憶されているものとする。

ステップＳ１０１において、演算部５１８は、電流設定値が閾値Ｘ_ＴＨ以上であるか否かを判定する。ステップＳ１０１において電流設定値が閾値Ｘ_ＴＨ以上でないと判定された場合に、処理はステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０１において電流設定値が第２の閾値以上であると判定された場合に、処理はステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０１において電流設定値が閾値Ｘ_ＴＨ以上でないと判定された場合、電流設定値は非線形領域に属している。したがって、非線形領域の推定式を用いて第２の磁束値の推定が行われる。このために、ステップＳ１０２において、演算部５１８は、（式７）の推定式における係数Ａ及び減衰係数ａを電流設定値に乗算する。

ステップＳ１０３において、演算部５１８は、ステップＳ１０２の結果の正負を判定する。ステップＳ１０３においてステップＳ１０２の結果が正の値である場合には、処理はステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４において、演算部５１８は、（式７）の推定式におけるオフセットをステップＳ１０２の結果に加算する。ステップＳ１０３においてステップＳ１０２の結果が負の値である場合には、処理はステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５において、演算部５１８は、（式７）の推定式におけるオフセットをステップＳ１０２の結果から減算する。ステップＳ１０４又はステップＳ１０５の処理の後、処理はステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０１において電流設定値が閾値Ｘ_ＴＨ以上であると判定された場合、電流設定値は線形領域に属している。したがって、線形領域の推定式を用いて第２の磁束値の推定が行われる。このために、ステップＳ１０６において、演算部５１８は、（式８）の推定式における係数Ａを電流設定値に乗算する。その後、処理はステップＳ１０７に移行する。

ステップＳ１０７において、演算部５１８は、リミット処理を行う。リミット処理は、推定された第２の磁束値が最大の電流設定値が設定された場合に期待される値（第２の磁束値の最大値）よりも大きい場合に、推定された第２の磁束値を最大値に制限する処理である。

ステップＳ１０８において、演算部５１８は、入力された第１の磁束値から推定された第２の磁束値を減算することによって第３の磁束値を演算する。そして、演算部５１８は、演算した第３の磁束値を位置算出部５０４に出力する。その後、図９の処理は終了される。

以上説明したように本実施形態によれば、駆動部５０８の非線形特性等を考慮して駆動コイルに流れる電流によって発生する第２の磁束値を推定することにより、駆動コイルに流れる電流を実際に測定できなくとも、第１の磁束値から正確に偽の信号である第２の磁束値の影響が除かれた第３の磁束値を求めることが可能である。このような第３の磁束値に従って算出された現在位置信号と目標位置信号と偏差に基づいて位置制御が行われることにより、精度よい追従駆動とその安定性の確保が可能となる。

ここで、前述した実施形態では、推定式から直接的に第２の磁束値を推定している。これに対し、一旦、駆動コイルに流れる電流値を推定してから、それに比例定数を乗じることによって第２の磁束値は推定されてもよい。

また、前述した例では推定式によって第２の磁束値を推定するようにしている。しかしながら、第２の磁束値の推定手法は、推定式に限るものではない。例えば、電流設定値と第２の磁束値との関係とをテーブルデータとして演算部５１８のメモリに記憶させておく手法が用いられてもよい。

また、前述の実施形態では、固定部材３００に駆動コイル及び磁束検出部が設けられ、可動部材４００に磁石が設けられる構成を例に説明している。本実施形態の技術は、固定部材に磁石が設けられ、可動部材に駆動コイル及び磁束検出部が設けられる構成であっても適用され得る。

また、前述の実施形態では、可動部材４００によって撮像素子を移動させる手振れ補正ユニットが示されている。本実施形態の技術は、可動部材４００によって光学系１０２を移動させるぶれ補正ユニット２０６に対しても適用可能である。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。また、前述の各動作フローチャートの説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。

また、前述した実施形態による各処理は、コンピュータとしてのＣＰＵ等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。

さらに、前記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

１ 撮像装置、１００ 交換レンズ、１０２ 光学系、２００ 本体、２０２ マウント、２０４ シャッタ、２０６ ぶれ補正ユニット、２０８ モニタ、２１０ 操作部、３００ 固定部材、３０２ 固定枠、３０４ 抑え板、３０６ａ，２０６ｂ，３０６ｃ 駆動コイル、３０８ａ，２０８ｂ，３０８ｃ ホールセンサ、４００ 可動部材、４０６ａＮ，４０６ａＳ，４０６ｂＮ，４０６ｂＳ，４０６ｃＮ，４０６ｃＳ 磁石、４４１０ａＮ，４１０ａＳ，４１０ｂＮ，４１０ｂＳ，４１０ｃＮ，４１０ｃＳ 磁石、５０２ 駆動指示入力部、５０４ 位置算出部、５０６ 電流設定部、５０８ 駆動部、５１２ 磁束検出部、５１４ アンプ、５１６ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部、５１８ 演算部

Claims (8)

1. 検出されたぶれ量に基づいて光学部材又は撮像部材を有する可動部材を固定部材に対して駆動するぶれ補正装置であって、
   前記ぶれ量に基づいて前記可動部材を移動させる目標位置を設定する目標位置設定部と、
   前記可動部材を前記目標位置へ移動させるための電流値を設定する電流設定部と、
   前記可動部材と前記固定部材の一方に配置されたコイルと、前記可動部材と前記固定部材の他方に配置されていて当該可動部材の位置検出及び駆動とに用いる磁石と、によって構成されていて、前記設定された電流設定値に基づいて前記可動部材を固定部材に対して駆動する駆動部と、
   前記駆動部によって前記可動部材が実際に駆動された際に、当該可動部材の移動に伴って変化した磁束値を検出する磁束検出部と、
   前記電流設定値が電流設定値に対する磁束値の関係が非線形である非線形領域が存在するか否かを判定する判定部と、
   前記判定部によって前記非線形領域が存在したと判定され、前記設定された電流設定値が前記非線形領域に属している場合に、前記磁束検出部で実際に検出された第１の磁束値から、当該電流設定値に基づいて前記駆動部から発生すると推定される第２の磁束値を減算して第３の磁束値を演算する演算部と、
   を具備し、
   前記演算部は、前記可動部材を前記目標位置へ移動させるための電流設定値を、前記非線形領域に属しているとして演算された前記第３の磁束値に相当する第２の電流設定値に更新し、前記駆動部は当該第２の電流設定値に基づいて前記可動部材を駆動することを特徴とするぶれ補正装置。
2. 前記演算部は、予めコイルに流す電流と電流値設定との関係が記憶された記憶部を含み、当該記憶部に予め記憶されたデータに基づいて前記第２の磁束値を推定することを特徴とする請求項１に記載のぶれ補正装置。
3. 前記非線形領域は、前記設定された電流設定値に応じて出力されるべき磁束値が前記電流設定値よりも小さい値となる非線形の関係を示す領域であることを特徴とする請求項１記載のぶれ補正装置。
4. 前記演算部は、非線形領域においてコイルに流す電流と前記電流設定値との関係がリニアに変化する電流推定曲線を演算し、当該電流推定曲線に基づいて前記第３の磁束値を決定することを特徴とする請求項１に記載のぶれ補正装置。
5. 検出されたぶれ量に基づいて光学部材又は撮像部材を有する可動部材を固定部材に対して駆動するぶれ補正装置であって、
   前記ぶれ量に基づいて前記可動部材を移動させる目標位置を設定する目標位置設定部と、
   前記可動部材を前記目標位置へ移動させるための電流設定値を設定する電流設定部と、
   前記可動部材と前記固定部材との一方に配置された駆動コイルと、前記可動部材と前記固定部材との他方に配置されていて前記可動部材の位置の検出及び駆動に用いられる磁石とによって構成されるボイスコイルモータを前記電流設定値に基づいて駆動することによって前記固定部材に対して前記可動部材を移動させる駆動部と、
   前記駆動部によって前記可動部材の移動に伴って変化した磁束値を検出する磁束検出部と、
   前記電流設定値が電流設定値に対する磁束値の関係が非線形である非線形領域に属している場合に、前記磁束検出部で実際に検出された第１の磁束値から前記駆動コイルに流れる電流値に基づいて発生されると推定される第２の磁束値を減算して第３の磁束値を演算する演算部と、
   前記非線形領域に属しているとして演算された前記第３の磁束値から前記可動部材の現在位置を算出する位置算出部と、
   を具備し、
   前記電流設定部は、前記目標位置と前記現在位置とに基づいて前記電流設定値を設定することを特徴とするぶれ補正装置。
6. 前記演算部は、前記電流設定値と前記第２の磁束値との関係を記憶した記憶部を含み、前記記憶部に予め記憶された前記関係に基づいて前記第２の磁束値を推定することを特徴とする請求項５に記載のぶれ補正装置。
7. 前記非線形領域は、前記設定された電流設定値に応じて出力されるべき磁束値が前記電流設定値よりも小さい値となる非線形の関係を示す領域であることを特徴とする請求項５記載のぶれ補正装置。
8. 前記演算部は、前記電流設定値が前記非線形領域に属している場合には、前記電流設定値と前記第２の磁束値との関係を表す推定曲線を演算し、前記推定曲線に基づいて前記第３の磁束値を決定することを特徴とする請求項６に記載のぶれ補正装置。