JP2004080457A

JP2004080457A - 画像入力装置

Info

Publication number: JP2004080457A
Application number: JP2002238757A
Authority: JP
Inventors: Junichi Shinohara; 篠原　純一; Kunihisa Yamaguchi; 山口　邦久; Naoki Koshida; 越田　直紀; Keiichiro Hirahara; 平原　圭一郎; Hiroyuki Chiba; 千葉　浩幸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: JP3926707B2; US7483056B2; US20040100561A1

Abstract

【課題】環境変化や経時変化に起因するブレ補正量誤差を較正可能とし、常に良好なブレ補正を可能にする。
【解決手段】撮像光学系Ｌ１、Ｌ２、Ｆによる被写体像を撮像手段ＩＳ、１１、１２により入力する画像入力装置において、ブレ検出手段１６、１７と、ブレ補正手段ＢＵ、２０と、ブレ検出手段の出力からブレ補正手段における補正のための変位駆動量を演算し、ブレ補正手段を駆動させるブレ補正制御手段１５と、ブレ検出手段の出力を変位駆動量に変換する変換係数を較正する変換係数較正手段１５、１９と、変換係数較正手段により変換係数較正モードを実行させるための較正動作実行手段１５とを有する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は「撮像光学系による被写体像を撮像手段により入力する画像入力装置」に関する。この発明は特に、撮像光学系による被写体像を撮像手段により電気信号化して入力するデジタルカメラに対して好適に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラ等の画像入力装置では、撮影者が画像入力装置を構えたときのブレ量をブレ検出手段により検出し、検出された「ブレ状態」に応じて、ブレ補正手段により「撮像面、もしくは撮像面上の被写体像を変位させ、被写体像と撮像面との相対的な変位を小さく」して露光を実行するブレ補正が提案され、また実施されている。
【０００３】
一般に実施されている「ブレ補正」において、補正の良否は、検出されたブレ量を補正するための補正系を変位させるための駆動量、即ち変位駆動量の理想値に対する差分、即ち「ブレ補正量誤差」を如何に小さくするかにかかっている。
【０００４】
従来、補正系の適正な変位駆動量を実現するため補正系の駆動による変位量を検出してフィードバックし、ブレ補正動作をフィードバック制御することが行われているが、フィードバック制御を行っても、ブレ検出手段の検出系やブレ補正系の駆動手段等の温度特性、径時変化等を考慮しなければ、温度変化や経時変化によるブレ補正の誤差を除去できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ブレ検出手段の検出系やブレ補正手段の補正駆動系における温度特性等の環境変化や、経時変化に起因する、ブレ補正量誤差を較正可能とすることにより、常に良好なブレ補正を可能ならしむることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の画像入力装置は「撮像光学系による被写体像を撮像手段により入力する画像入力装置」であって、ブレ検出手段と、ブレ補正手段と、ブレ補正制御手段と、変換係数較正手段と、較正動作実行手段を有する（請求項１）。
画像入力装置はレンズシャッタカメラのようなアナログカメラであることもできるし、「撮像光学系による被写体像を撮像手段により電気信号化して入力するデジタルカメラ」であることもできる。
【０００７】
この明細書において「ブレ」は、「手ブレ」が代表的であるが、これに限らず、画像入力装置を自動車や飛行機、遠隔操作の走行体等に装着した場合の被装着体によるブレ等をも含む。
【０００８】
「ブレ検出手段」は画像入力装置のブレ量を検出する。ブレ検出手段は従来からデジタルカメラ等に関連して種々のものが提案されており、この発明の画像入力装置においても、これら公知の種々のブレ検出手段を適宜利用することができる。
【０００９】
「ブレ補正手段」は、撮像面および／または撮像面上の被写体像を変位させてブレの影響を補正する手段である。即ち、ブレ補正手段は、撮像面と被写体像の相対的な変位速度を０もしくは小さくすることにより、被写体像が撮像面に対して「できるだけ変位しない」ようにする。
【００１０】
この目的のため、ブレ補正手段は「撮像面あるいは被写体像、もしくは撮像面と被写体像」を変位させる。ブレ補正手段も、従来からデジタルカメラ等に関連して種々のものが提案されており、この発明の画像入力装置においても、これら公知の種々のブレ補正手段を適宜利用できる。
【００１１】
「ブレ補正制御手段」は、ブレ検出手段の出力から、ブレ補正手段における補正のための変位駆動量（補正のために変位させるべき対象物を変位させるための駆動量）を演算し、その結果に基づきブレ補正手段を駆動させる。
ブレ補正制御手段は、画像入力装置のシステム全体を制御する「システムコントローラ（ＣＰＵやマイクロコンピュータにより構成される）」の演算・制御機能として構成できる。
【００１２】
「変換係数較正手段」は、変換係数を較正する手段である。
「変換係数」は、ブレ検出手段の出力を変位駆動量に変換する係数である。
「較正動作実行手段」は、変換係数較正手段により変換係数較正モードを実行させるための手段である。
【００１３】
上記請求項１記載の画像入力装置における「変換係数較正手段」は、変換係数を記憶する記憶手段を有し、変換係数較正モードが実行されるとき、較正動作実行手段が、較正動作として「変換係数を再設定して記憶手段に記憶」させるようにすることができる（請求項２）。
【００１４】
上記請求項１または２記載の画像入力装置に「較正動作実行指示手段」を設け、画像入力装置の操作者（撮影者）による較正動作実施手段の操作により「変換係数較正モード」を実行するようにすることができる。
【００１５】
また、上記請求項１または２記載の画像入力装置において「所定条件を満足する場合に、変換係数較正モードの実行をすべき旨の判断をする較正動作実行判断手段」を有することができる（請求項３）。
【００１６】
この場合、較正動作実行判断手段が「変換係数較正モードを実施すべき旨」の判断したとき、画像入力装置が自動的に変換係数較正モードを実施するようにしても良いし、「撮影者に対して変換係数較正モードの実行を促す較正催促手段」を設けて較正催促を行い、撮影者による較正動作実行指示手段の操作を待って（較正動作実行手段を作動させ、変換係数を再設定し、記憶手段に記憶させる）変換係数較正モードを行うようにしてもよい。
【００１７】
上記請求項３記載の画像入力装置は、画像入力装置の一部として温度検出手段を有し、この温度検出手段が所定範囲外の温度を検出したとき、較正動作実行判断手段が変換係数較正モードを実行すべき旨の判断をするようにできる（請求項４）。
【００１８】
上記請求項３記載の画像入力装置はまた、画像入力装置の一部として「ブレ補正動作を行った回数、もしくは動作時間を累積加算するブレ補正動作カウント手段」を有し、このブレ補正動作カウント手段が所定回数以上もしくは所定動作時間以上をカウントしたとき、変換係数較正モードを実行すべき旨の判断をするようにすることもできる（請求項５）。
【００１９】
上記請求項１〜５の任意の１に記載の画像入力装置において、変換係数較正手段が、記憶手段と、暫定変換係数生成手段と、ブレ評価値生成手段とを有することができる。
「記憶手段」は、変換係数を記憶する手段である。
【００２０】
「暫定変換係数生成手段」は、記憶手段に記憶されている変換係数から複数の暫定変換係数を生成する手段である。
「ブレ評価値生成手段」は、撮影された画像データから、ブレ具合の評価値を生成する手段である。
【００２１】
変換係数較正手段は、暫定変換係数生成手段によって生成された複数の暫定変換係数を用いて複数回のブレ補正撮影を実施して得られた複数の撮影画像について、ブレ評価値生成手段により各回のブレ評価値を生成し、複数組の暫定変換係数とブレ評価値とにより最適な変換係数を決定する（請求項６）。
【００２２】
「最適な変換係数」は演算により算出して決定しても良いし、上記複数の暫定変換係数のうちから「算出された最適値に最も近いもの」を選択して決定しても良い。または、得られたブレ評価値のうちで最良のものを与える暫定変換係数を選択して決定しても良い。
【００２３】
上記請求項６記載の画像入力装置における「暫定変換係数生成手段」は、温度情報、ブレ補正動作回数情報、ブレ補正動作時間情報の１以上を利用して複数の暫定変換係数を生成するようにできる（請求項７）。
【００２４】
上記請求項１〜７の任意の１に記載の画像入力装置は「撮影光学系が焦点距離可変」である場合、変換係数較正手段に「変換係数を記憶する記憶手段」を含め、この記憶手段に「複数の焦点距離に応じた複数の変換係数」を記憶させておき、変換係数較正手段により「変換係数の較正を、特定もしくは任意の１つの焦点距離に対して行うとともに、この較正動作によって得られる１つの最適な変換係数をもとに、他の焦点距離における変換係数を算出して記憶手段に記憶させる」ように構成できる（請求項８）。
【００２５】
上記請求項１〜８の任意の１に記載の画像入力装置の変換係数較正手段に「現在の変換係数を記憶する記憶手段」とともに「初期の変換係数もしくは以前の変換係数を記憶する第２の記憶手段」を含め、現在の変換係数を「初期もしくは以前の変換係数」に置き換え可能とすることができる（請求項９）。
【００２６】
上記請求項１〜９の任意の１に記載の画像入力装置において用いられるブレ補正手段は「駆動源として積層型圧電素子を用いるもの」であることができる（請求項１０）。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。図１〜図３に、この発明を実施できる画像入力装置であるデジタルカメラの模式的構成図を３例挙げる。以下、これらについて簡単に説明するが、煩雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては図１〜図３を通じて同一の符号を付する。
【００２８】
図１に示す画像入力装置（デジタルカメラ）は、撮像面を撮像光学系の光軸に直交する方向へ変位させることにより、撮像面を被写体像に対して変位させてブレ補正を行う方式のものである。
【００２９】
鏡胴ユニット１０Ａは、レンズＬ１、Ｌ２、ローパスフィルタＦにより構成される「光学ユニットＯＰＵ」と、ＣＣＤエリアセンサ等の撮像素子ユニットＩＳと補正用アクチュエータ２２、伝達部２３により構成される「ぶれ補正ユニットＢＵ」を有している。
【００３０】
被写体からの光はレンズＬ１、Ｌ２により撮像素子ユニットＩＳ側へ導光され、ローパスフィルタＦを介して撮像素子ユニットＩＳの受光面上に被写体像として結像する。即ち、レンズＬ１、Ｌ２、ローパスフィルタＦは「撮像光学系」を構成し、撮像素子ユニットＩＳの受光面が「撮像面」である。
【００３１】
撮像素子ユニットＩＳから出力される画像信号は「被写体像を電気信号に変換したもの」であり、Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換され、画像処理部１２を介してシステムコントローラ１５に入力される。即ち、撮像素子ユニットＩＳ、Ａ／Ｄ変換器１１、画像処理部１２は「撮像手段」を構成する。
【００３２】
画像入力手段であるデジタルカメラの「ブレ」は、ぶれ検出部１６で検出され、ぶれ検出回路部１７で信号化される。ぶれ検出部１６とぶれ検出回路部１７とは「ブレ検出手段」を構成する。
【００３３】
カメラ操作部１８はレリーズスイッチやモードスイッチ等を含む。温度センサ１３はデジタルカメラ内の温度を検出して、システムコントローラ１５に入力する。また、カメラ表示部１４は液晶デイスプレイ等であって、撮影画像を表示したり、撮影者に対する指示等を表示する。
【００３４】
システムコントローラ１５はマイクロコンピュータ等で構成され、その機能として「ブレ補正制御手段」、「較正動作実行手段」等が設定されている。
【００３５】
メモリ群１９には各種データや制御プログラムが格納され、また、撮像により入力された画像データを記憶できるようになっている。変換係数は、このメモリ群１９に記憶されている。即ち、メモリ群１９の「変換変数を記憶する部分」は記憶手段であり、システムコントローラ１５に設定され「変換係数の較正を行う機能」とは上記記憶手段とともに「変換係数較正手段」を構成する。
【００３６】
ぶれ検出部１６、ぶれ検出回路部１７により構成される「ブレ検出手段」による「ブレ情報」がシステムコントローラ１５に入力されると、同コントローラ１５は「ブレ補正制御手段」として、ブレ補正手段における補正のための変位駆動量を、検出されたブレ量と前記記憶手段に記憶された変換係数に基づいて演算し、ブレ補正手段を駆動させる。
【００３７】
即ち、システムコントローラ１５から出力される変位駆動量の情報は、ぶれ補正駆動回路２０に送られ、同回路２０は積層型圧電素子等による補正用アクチュエータ２２を駆動し、伝達部２３を介して撮像素子ユニットＩＳを撮像光学系の光軸に直交する方向（図の上下方向）へ変位させる。
【００３８】
補正用アクチュエータ２２と伝達部２３と撮像素子ユニットＩＳで構成されるぶれ補正ユニットＢＵと、ぶれ補正駆動回路２０とは「ブレ補正手段」を構成し、被写体像の変位に応じてカメラ本体に相対的に撮像面位置を変位させ、被写体像と撮像面の相対的な変位を軽減若しくは防止する。システムコントローラ１５はまた、鏡胴駆動回路２６によりレンズ駆動系２７を介してレンズＬ１を光軸方向へ変位させ、ズーミングやフォーカシング等を行う。
【００３９】
図２に示す画像入力装置（デジタルカメラ）は、撮影レンズ系の一部のレンズを光軸に対して直角方向にシフトし、撮像面上の被写体像を変位させることによって、ブレ補正を行う方式のものである。図１と同一の符号を付した部分の作用は図１におけると同様である。
【００４０】
鏡胴ユニット１０Ｂは、レンズＬ１、Ｌ２、ローパスフィルタＦ、撮像素子ユニットＩＳを有している。被写体からの光はレンズＬ１、Ｌ２により撮像素子ユニットＩＳ側へ導光され、ローパスフィルタＦを介して撮像素子ユニットＩＳの受光面上に被写体像として結像する。
【００４１】
撮像素子ユニットＩＳから出力される画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換され、画像処理部１２を介してシステムコントローラ１５に入力される。
【００４２】
画像入力装置のブレは、「ブレ検出手段」を構成する、ぶれ検出部１６、ぶれ検出回路部１７で信号化され、「ブレ情報」としてシステムコントローラ１５に入力される。「ブレ検出手段」によるブレ情報がシステムコントローラ１５に入力されると、同コントローラ１５は「ブレ補正制御手段」として、ブレ補正手段における補正のための変位駆動量を演算し、ブレ補正手段を駆動させる。
【００４３】
即ち、システムコントローラ１５から出力される変位駆動量の情報は、ぶれ補正駆動回路２０に送られ、同回路２０は補正用アクチュエータ２２を駆動し、伝達部２３を介してレンズＬ２を光軸に直交する方向へ変位させる。
【００４４】
補正用アクチュエータ２２と伝達部２３とで構成される、ぶれ補正ユニットＢＵと、ぶれ補正駆動回路２０とは「ブレ補正手段」を構成し、撮像面上における被写体像の「撮像面に相対的な変位」を軽減もしくは防止する。システムコントローラ１５はまた、鏡胴駆動回路２６によりレンズ駆動系２７を介してレンズＬ１を光軸方向へ変位させ、ズーミングやフォーカシング等を行う。
【００４５】
図３に示す画像入力装置（デジタルカメラ）は、被写体結像光路内に配置された頂角可変プリズムＰ１（レンズＬ１、Ｌ２、ローパスフィルタＦ、撮像素子ユニットＩＳとともに鏡胴ユニット１０Ｃを構成する）の頂角を変化させることにより、撮像面上の被写体像を変位させてブレ補正を行う方式のものである。
図１と同一の符号を付した部分の作用は図１におけると同様である。
【００４６】
「ブレ補正制御手段」としてのシステムコントローラ１５は、ブレ量に応じて、ぶれ補正駆動回路２０により補正用アクチュエータ２２を動作させ、伝達部２３を介して頂角可変プリズムＰ１の頂角を変化させる。この頂角変化に伴い、被写体像の撮像面（撮像素子ユニットＩＳの受光面）に対する相対的な変位が軽減若しくは防止され、図の上下方向に関するブレ補正が行われる。
【００４７】
頂角可変プリズムＰ１と補正用アクチュエータ２２と伝達部２３とは、ぶれ補正ユニットＢＵを構成する。ぶれ補正ユニットＢＵとぶれ補正駆動回路２０とは「ブレ補正手段」を構成する。
【００４８】
図１〜図３に示す各画像入力装置において、撮像素子ユニットＩＳとＡ／Ｄ変換器１１と画像処理部１２の部分を「フィルム」に置き換えれば、各装置はアナログカメラとなる。
【００４９】
説明を若干補足すると、ブレ補正はカメラ上下方向（ピッチ方向）と左右方向（ヨー方向）のブレを双方同時に補正する構成が一般的であるが、図１〜図３では簡略化して、ブレ検出・ブレ補正の１方向の系統のみを示している。一般には、上記のようなブレ検出・ブレ補正を２系統用いて、上記ピッチ・ヨー両方向についてブレ補正が行なわれる。
【００５０】
また、図１〜３の画像入力装置では、ブレ補正に対して「フィードバック制御を行っていない」が、補正状態を検出する手段により撮像素子ユニットＩＳやレンズＬ２の位置を検出したり、頂角可変プリズムＰ１の頂角変化を検出したりして、検出結果をシステムコントローラ１５にフィードバックするフィードバック制御を行うようにすることもできる。
【００５１】
図１〜図３の例では、補正用アクチュエータとして「積層型圧電素子」が用いられている。積層型圧電素子は小型であるのでデジタルカメラのコンパクト化に有利であり、また「応答性」に優れている。このように応答性に優れた積層型圧電素子を用いることにより、補正量の精度確保が可能であるので、図１〜図３の画像入力装置では必ずしもフィードバック制御を行わないでも良いのである。
【００５２】
また、図１〜図３の例では、補正用アクチュエータ２２と駆動される部材（シフトされるレンズＬ１や頂角可変プリズムＰ１、撮像素子ユニットＩＳ）の間に伝達部２３を介在させているが、アクチュエータ２２により上記部材を直接駆動するようにしても良い。
【００５３】
図４は、アクチュエータ２２としての積層型圧電素子の「性能の経時変化」の典型的な１例を示している。縦軸は、積層型圧電素子に「一定の駆動電圧」を印加した場合における「変位駆動量」を表している。横軸は「駆動電圧印加累積時間（単位：時間）」を対数目盛で示している。縦軸の変位駆動量は、駆動電圧印加累積時間：０における値を１００として規格化してある。
【００５４】
この図から分かるように、変位駆動量は、駆動電圧印加累積時間の増大とともに減少する傾向がある。したがって、経時による変位駆動量の減衰を押えるためには、「ブレ補正動作の実施を必要最低限にする」こと、即ち、撮影時のみにブレ補正動作を行うのが好ましいが、このようにブレ補正動作を撮影時のみに限って行うようにしても、補正系安定化に必要な時間や撮影前後の余裕を考慮して１撮影あたりのブレ補正動作時間は０．５秒程度が必要であり、７０００ショット余りで駆動電圧印加累積時間が１時間に達することになる。
【００５５】
図４から読み取れるように、駆動電圧印加累積時間が１時間でも、変位駆動量は３％程度不足することになる。現実には、撮影準備段階（第１レリーズ状態）や、構図模索段階（電源ＯＮのモニタリング状態）でも、ブレ補正効果を視認したいという要望から、モード等によって「どの時点からブレ補正動作を開始するか」を設定できる場合が多く、実際のブレ補正動作時間は更に増大する。
【００５６】
図４の例のように、一定駆動電圧に対する積層型圧電素子の変位駆動量が経時的に減少すると、時間の経過と共に前述の「ブレ補正量誤差」が増大することになる。このようなブレ補正量誤差の経時的な増大は、「変位駆動量の変化の割合が駆動電圧印加累積時間ととも小さくなる」ので、工場出荷前にエイジングによって多少回避することもできるが、完全に無くすことは困難であるしカメラ製造時間の増大を招来する点からも得策でない。
【００５７】
また、変位駆動量の変化は経時的な変化に限らず、温度変化による変化（温度特性）も無視できない。積層型圧電素子の温度特性は一般に「数％レベル」であるが、駆動機構の摩擦変化等による「耐熱状態」では１０％前後の変位駆動量変化が想定される。また、ブレ検出系に角速度センサを用いる場合、角速度センサの温度特性も保証値は１０％前後で、これも無視できない。
【００５８】
積層型圧電素子の温度特性も角速度センサの温度特性も、カメラ機相互の「機間差」が無ければ、カメラ内に温度センサを装備して補正すればよいが、現実には機間差を無視できず、一律な温度補正では補正しきれない場合がある。
【００５９】
上には積層型圧電素子を駆動源とし、角速度センサでブレ検出を行なう場合を例として説明したが、この発明はこれらに限定されるわけでない。積層型圧電素子・角速度センサ以外の各種駆動方式・検出方式でも径時変化・温度特性を有しているから、この発明はそれら駆動方式・検出方式にも勿論適用可能である。
【００６０】
駆動電圧印加累積時間：０の時点において、所定のブレ量：Ｘを補正するのに必要な変位駆動量を実現するために「積層型圧電素子へ印加する駆動電圧」をＹとする。このとき、ＸとＹの関係を比例関係ととらえてＹ＝ＡＸとするとき、比例係数：Ａを「変換係数」と呼ぶ。もう少し一般的に言うと、変換係数は必ずしも「検出系出力と補正駆動系入力の間の比例定数」に限らず、検出系出力から補正駆動系入力を演算する場合に用いられる各種の係数を総称して変換係数と呼ぶのである。
【００６１】
変換係数は必ずしも１つではない。撮像光学系が「焦点距離可変（ズームレンズ）」である場合には、撮影光学系の焦点距離によって変換係数も変化するので、幾つかのズーム位置毎に変換係数を定める必要がある。
【００６２】
この発明においては、経時や温度特性による補正用アクチュエータの変位駆動量の変化を補正するように、変換係数の較正を行なうのである。
以下では、補正用アクチュエータとして積層型圧電素子を用いる場合を主として説明するが、他の補正用アクチュエータを用いる場合にも「検出系出力から補正駆動系入力を演算する場合に用いられる各種の係数」を変換係数として、以下の説明を敷衍できる。
【００６３】
図１〜３に例示したデジタルカメラは、撮像光学系Ｌ１、Ｌ２、Ｆによる被写体像を撮像手段ＩＳ、１１、１２により入力する画像入力装置において、画像入力装置のブレ量を検出するブレ検出手段１６、１７と、撮像面および／または撮像面上の被写体像を変位させて、ブレの影響を補正するブレ補正手段ＢＵ、２０と、ブレ検出手段の出力から、ブレ補正手段における補正のための変位駆動量を演算し、ブレ補正手段を駆動させるブレ補正制御手段１５と、ブレ検出手段の出力を変位駆動量に変換する変換係数を較正する変換係数較正手段１５、１９と、この変換係数較正手段により変換係数較正モードを実行させるための較正動作実行手段１５とを有する（請求項１）。また、ブレ補正手段は、駆動源として積層型圧電素子２２を用いるものである（請求項１０）。
【００６４】
以下、変換係数較正モードにおいて行われる「変換係数較正」を説明する。　上述のように、図１〜図３の画像入力装置（デジタルカメラ）では、変換係数較正手段１５、１９が、変換係数を記憶する記憶手段１９を有している。記憶手段１９には、複数の変換係数が記憶されている。
【００６５】
変換係数較正モードでは、システムコントローラ１５の機能として設定されている「暫定変換係数生成手段」が、記憶手段１９に記憶されている変換係数から複数の暫定変換係数を生成する。
【００６６】
このとき、カメラ表示部１４には「同一の被写体に対し、同じ条件で撮影を繰り返して下さい」等のメッセージが表示される。撮影者がメッセージの指示に従い、同一の被写体に対して同一条件で撮影、即ち「ブレ補正撮影」を繰り返すたびに、暫定変換係数生成手段は、暫定変換係数を切り換える。
【００６７】
このようにして、同一被写体に対する所定回数の撮影が、異なる暫定変換係数のもとに行われることになる。各「ブレ補正撮影」の度に、撮影された画像データから「ブレ具合の評価値」が生成される。この評価値の生成は、システムコントローラ１５の機能として設定された「ブレ評価値生成手段」が行う。
【００６８】
「ブレ評価値」としては種々のパラメータを考えることができる。
ここでは、撮影画像のコントラストをブレ評価値として利用する。ブレが十分に補正されないと、一般に、撮影画像に「ボケ」を生じ、ボケを生じた撮影画像はコントラストが低くなるから、ブレ補正の程度を撮影画像のコントラストで評価できるのである。
【００６９】
システムコントローラ１５の機能として設定されている「変換係数較正手段」は、上記の如く、暫定変換係数生成手段によって生成された複数の暫定変換係数を用いて複数回のブレ補正撮影により得られた複数の撮影画像についてブレ評価値生成手段により各回のブレ評価値（コントラスト）を生成する。
【００７０】
図５は、暫定変換係数として９４〜１０２の９個の係数を用いて、同一被写体に対する撮影を行ったときの「ブレ評価値」の変化を破線で示している。縦軸の「ブレ評価値」は、撮影画像のコントラスト（撮影画像の全画素の、光電出力の最大値：Ｐｍａｘ、最小値：Ｐｍｉｎから、演算式：｛（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／　Ｐｍａｘ｝×１００で算出した値であり、縦軸のブレ評価値が大きいほどブレ補正の効果が高いことを意味している。
【００７１】
そして、変換係数較正手段１５は、上記複数組の暫定変換係数とブレ評価値とにより「最適な変換係数」を決定する（請求項６）。
【００７２】
最適な変換係数を決定する方法は種々のものが可能である。
例えば、図５においては、ブレ評価値は変換係数：９７において最も高いから、最適な変換係数を９７に決定するのも一法である。
【００７３】
ブレ補正撮影の際のブレは必ずしも一定でなく、図５に示されているように、ブレ評価値はバラツキを生じる。そのため、少数のデータではピーク（ブレ評価値が最適となる変換係数）を判定しづらいため、図５のごとく、５〜１０回程度のデータを取得することが望ましい。
【００７４】
また、ブレ評価値のバラツキ（各ブレ補正撮影ごとのブレのバラツキ）を抑制するため、撮影はできるだけ連続的に行われるのが好ましく、撮影者が疲れる後の画像ほどブレが大きくなることが予測されるので、暫定変換係数は順番に変えるのではなく、例えば、９６、１００、９４、９９、９８、１０２、９５、９７、１０１等のようにランダムに変えたり、９８、９９、９７、１００、９６、１０１、９５、１０２、９４等のように中央から両側に交互に変えたりすることによりブレ評価値のバラツキを抑制することが可能である。
【００７５】
説明中の例では、図５の９個の暫定変換係数によるブレ評価値のデータを最小２乗法により２次曲線（実線）として近似し、その極大値を与える変換係数値：９７．４を「最適な変換係数」として決定し、この値を新たな変換係数として記憶手段１９に記憶させる。即ち、変換係数較正モードを実行するとき、較正動作実行手段１５は、変換係数（上の例で９７．４）を再設定して記憶手段１９に記憶させる（請求項２）。
【００７６】
２次曲線による近似を行う代わりに、移動平均を取る等の操作を加えてピークを求めてもよい。また、上記の場合、最適の変換係数として９７．４を取る変わりに、暫定変換係数として生成させたもののうちから、９７．４に最も近いもの（この場合でれば９７）を最適の変換係数として決定することもできる。
【００７７】
また、暫定変換係数による一連の撮影を行う間、被写体や被写体距離、ズーム位置等をカメラ側から撮影者に対して指示する（カメラ表示部１４に表示する）こともデータのノイズ成分除去に有効である。
【００７８】
「暫定変換係数（図４の特性のように経時的な変化が分かっているので、このような変化に対応できるように、変位駆動量の変化領域にわたる暫定変換係数が記憶手段に記憶されている）」は、現状の変換係数とその前後数ポイントとしても良いが、径時変化や温度特性によって変化する方向が判っている場合には、その方向に沿うのが好ましい。
【００７９】
例えば、ブレ補正動作時間や、温度条件が判れば「およそどの程度劣化しているか」が判るので、その値を中心に前後数ポイント等に設定するのが良い。即ち、暫定変換係数生成手段１５による暫定変換係数の生成に、温度情報、ブレ補正動作回数情報、ブレ補正動作時間情報の１以上を利用する（請求項７）のが好ましい。このようにすることにより、ブレ補正の機能が低下した場合に、変換係数の較正を行うことにより、適正なブレ補正機能を復元できる。
【００８０】
以下には、変換係数較正モードを行うタイミングを説明する。
変換係数較正モードを実行するのは「ブレ補正量誤差を小さくする」ためである。ブレ補正量誤差が大きくなってくると、撮影時に、例えば「モニタ画像のフレが小さくならない」ようになり、撮影者にその事実がわかるので、撮影者がブレ補正が有効に行われていないと認識したときに、撮影者の意思によって変換係数較正モードを実行できるようにすることができる。
【００８１】
これを実現するには、画像入力装置（デジタルカメラ）に例えば、ブレ補正較正釦等の「較正動作実行指示手段」を設け、画像入力装置の操作者（撮影者）による較正動作実施手段の操作により「変換係数較正モード」を実行するようにすれば良い。この場合、カメラの取り扱い説明書に「ブレ補正の効果が低下してきたら、ブレ補正較正を実施して下さい」とか、「３年以上お使いになったら、ブレ補正較正を実施して下さい」等と記載して、撮影者に変換係数較正モードの実行が可能であることを知らしめておく。
【００８２】
上記のようにする変わりに、画像入力装置に「所定条件を満足する場合に変換係数較正モードの実行を判断する較正動作実行判断手段（システムコントローラ１５の機能として設定できる）」を含め、変換係数較正モードを実行すべきか否かを画像入力装置の側で判断できるようにしてもよい（請求項３）。
【００８３】
「所定条件が満足される場合」は、例えば画像入力装置に「温度検出手段（図１〜図３のデジタルカメラでは温度センサ１３）」を設け、この温度検出手段が所定範囲外の温度（ブレ補正効果を保証できる範囲外の使用温度）を検出したときとしてもよいし（請求項４）、ブレ補正機能を使いすぎて、性能が劣化していると判断されるときとしてもよい。
【００８４】
例えば、ブレ補正動作を行った回数もしくは動作時間を累積加算するブレ補正動作カウント手段（システムコントローラ１５の機能として設定できる）を画像入力装置に設け、ブレ補正動作カウント手段により所定回数以上もしくは所定動作時間以上がカウントされたときを「所定の条件が満足されたとき」として、変換係数較正モードの実行を判断するようにできる（請求項５）。
【００８５】
ブレ補正動作の使用回数をカウントするのと、動作時間を累積加算するのとでは、使用回数のカウントの方が容易であるが、実際にブレ補正の性能劣化と密接な関係にあるのはブレ補正の動作時間であるので、ブレ補正動作がＯＮとなっていた動作時間をカウントする方が精度は高い。いずれの場合も、工場出荷後の回数もしくは動作時間を累積で加算する。
【００８６】
上記のように、画像入力装置が「変換係数較正モードの実行を判断」した場合、即座に変換係数較正モードの実行を開始するのも１つの方法であるが、撮影者が撮影を行っている最中に、自動的に変換係数較正モードが実行されると、撮影の妨げになるし、変換係数の較正にはある程度の被写体条件を揃える必要があるので、画像入力装置が「変換係数較正モードの実行を判断」した場合でも、モード実行の開始は撮影者が指示できる構成とするのが好ましい。
【００８７】
この場合、「変換係数較正モードを実行すべきこと」を撮影者に知らせるためには、カメラ表示部１４にその旨を表示したり、警告音を鳴らしたり、警告灯を点灯させたりすればよい。
【００８８】
上記のように、画像入力装置自体に「変換係数較正モードの実行の必要性」を判断させることにより、変換係数の較正をより客観的・合理的に実行できる。
【００８９】
ところで、昨今のデジタルカメラはズームレンズを搭載したものが多く、ブレ補正機能を有するカメラには高倍率のズームレンズが搭載されることが多い。撮像光学系が焦点距離可変であると、加速度センサが検出するブレ量は同じでも、焦点距離によって変換係数が異なるため、記憶手段には各焦点距離に応じた変換係数が「変換係数群」として記憶される。この時、変換係数較正モードを実行するに際して、各焦点距離毎に較正を実施すると多大な時間がかかる。
【００９０】
これを避けるには、変換係数較正手段の有する記憶手段に、複数の焦点距離に応じた複数の変換係数を記憶させておき、変換係数の較正は「特定もしくは任意の１つの焦点距離（例えば「望遠端」あるいはその近傍）に対して行うとともに、この較正動作によって得られる１つの最適な変換係数をもとに、他の焦点距離における変換係数を演算（ズームの倍率に応じた比例演算）で算出して記憶手段に記憶させる（請求項８）ようにすればよい。このようにすれば、簡単かつ短時間で変換係数を較正できる。
【００９１】
一般的に、望遠になるほどブレが顕著になるので、任意の焦点距離ではなく、特定（望遠端もしくは望遠端付近）の焦点距離とする方が、較正精度が高くなるが、操作者にとってはズーム釦を押してもいないのにズーム動作が実行されることになるので、多少の精度は犠牲にして、任意の焦点距離としても良い。
【００９２】
上述の如く、変換係数は経時的に変化するが、温度変化によっても変化する。一般に、経時的に変化した変換係数は復元することはないが、温度変化による変化は一時的なものであり、温度が「正常なブレ補正を実行できる範囲」に戻れば変換係数も復元することになるから、このような状況を考慮すると、変換係数較正モードで較正した変換係数を、較正前のものに戻せることが好ましい。
【００９３】
例えば、スキー場等の寒冷な場所では、変換係数較正モードを行って０度Ｃ付近でも有効なブレ補正効果が得られる変換係数を設定して撮影を行い、室内の常温状態に戻った時には、変換係数較正モードを再度実行することなく、元の変換係数に戻せるようにしておくことが利便性の面から好ましい。
【００９４】
この場合、工場出荷時の初期の係数に戻すようにすることも考えられるが、経時変化等を考慮して、変換係数較正モードを実行した回数で１回前、あるいは数回前の変換係数に戻すのが良い。
【００９５】
これを実行するには、変換係数較正手段に、現在の変換係数（例えば、スキー場で変換係数較正モードを実行して設定した変換係数）を記憶する記憶手段と共に、初期の変換係数もしくは以前の変換係数を記憶する第２の記憶手段を設け、、現在の変換係数を初期もしくは以前の変換係数に置き換え可能であるようにすれば良い。
【００９６】
上記第２の記憶手段は図１〜図３のでデジタルカメラの場合で言えば、メモリ群１９にメモリエリアとして設けることができ、変換係数の置き換えは、システムコントローラ１５により行うことができる。このようにすることにより、温度変化のような一時的な変換係数の変化を簡単に正常な値に戻すことができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な画像入力装置を実現できる。この発明の画像入力装置は、ブレ補正における変換係数が経時や温度特性により変化しても、変換係数を適正な値に較正するので、常に、適正なブレ補正を実現して良好な画像入力を実現できる。
【００９８】
また、変換係数の較正を行って常に適正なブレ補正が実行されるようにするので、上に説明した実施の各形態のように、フィードバック制御を行わないようにすることもでき、フィードバック制御を行わないようにすると、画像形成装置のコンパクト化に有利であるし、ブレ補正の制御が簡単化され、延いては画像形成装置を低コスト化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施できる画像入力装置の１例であるデジタルカメラの構成を説明するための図である。
【図２】この発明を実施できる画像入力装置の１例であるデジタルカメラの別の構成を説明するための図である。
【図３】この発明を実施できる画像入力装置の１例であるデジタルカメラの他の構成を説明するための図である。
【図４】ブレ補正手段の駆動源としての積層型圧電素子の、一定印加電圧による変位駆動量の経時的な変化の１例を示す図である。
【図５】変換係数の較正を説明するための図である。

Claims

撮像光学系による被写体像を撮像手段により入力する画像入力装置において、
画像入力装置のブレ量を検出するブレ検出手段と、
撮像面および／または撮像面上の被写体像を変位させて、上記ブレの影響を補正するブレ補正手段と、
上記ブレ検出手段の出力から、上記ブレ補正手段における補正のための変位駆動量を演算し、上記ブレ補正手段を駆動させるブレ補正制御手段と、
上記ブレ検出手段の出力を変位駆動量に変換する変換係数を較正する変換係数較正手段と、
この変換係数較正手段により変換係数較正モードを実行させるための較正動作実行手段とを有することを特徴とする画像入力装置。
請求項１記載の画像入力装置において、
変換係数較正手段が、変換係数を記憶する記憶手段を有し、
変換係数較正モードが実行されるとき、較正動作実行手段が、変換係数を再設定して上記記憶手段に記憶させることを特徴とする画像入力装置。
請求項１または２記載の画像入力装置において、
所定条件を満足する場合に、変換係数較正モードを実行すべき旨の判断をする較正動作実行判断手段を有することを特徴とする画像入力装置。
請求項３記載の画像入力装置において、
温度検出手段を有し、
この温度検出手段により所定範囲外の温度が検出されたとき、較正動作実行判断手段が変換係数較正モードを実行すべき旨の判断をすることを特徴とする画像入力装置。
請求項３記載の画像入力装置において、
ブレ補正動作を行った回数もしくは動作時間を累積加算するブレ補正動作カウント手段を有し、
このブレ補正動作カウント手段により所定回数以上もしくは所定動作時間以上がカウントされたとき、較正動作実行判断手段が変換係数較正モードを実行すべき旨の判断をすることを特徴とする画像入力装置。
請求項１〜５の任意の１に記載の画像入力装置において、
変換係数較正手段が、
変換係数を記憶する記憶手段と、
上記記憶手段に記憶されている変換係数から複数の暫定変換係数を生成する暫定変換係数生成手段と、
撮影された画像データから、ブレ具合の評価値を生成するブレ評価値生成手段とを有し、
上記変換係数較正手段が、上記暫定変換係数生成手段によって生成された複数の暫定変換係数を用いて複数回のブレ補正撮影により得られた複数の撮影画像について上記ブレ評価値生成手段により各回のブレ評価値を生成し、複数組の暫定変換係数とブレ評価値とにより、最適な変換係数を決定することを特徴とする画像入力装置。
請求項６記載の画像入力装置において、
暫定変換係数生成手段が、温度情報、ブレ補正動作回数情報、ブレ補正動作時間情報の１以上を利用して、複数の暫定変換係数を生成することを特徴とする画像入力装置。
請求項１〜７の任意の１に記載の画像入力装置において、
変換係数較正手段が、変換係数を記憶する記憶手段を有し、
撮影光学系が焦点距離可変であり、
上記記憶手段が、複数の焦点距離に応じた複数の変換係数を記憶しており、
変換係数較正手段が、変換係数の較正を、特定もしくは任意の１つの焦点距離に対して行うとともに、この較正動作によって得られる１つの最適な変換係数をもとに、他の焦点距離における変換係数を算出して上記記憶手段に記憶させることを特徴とする画像入力装置。
請求項１〜８の任意の１に記載の画像入力装置において、
変換係数較正手段が、現在の変換係数を記憶する記憶手段と共に、初期の変換係数もしくは以前の変換係数を記憶する第２の記憶手段を有しており、現在の変換係数を初期もしくは以前の変換係数に置き換え可能であることを特徴とする画像入力装置。
請求項１〜９の任意の１に記載の画像入力装置において、
ブレ補正手段が、駆動源として積層型圧電素子を用いるものであることを特徴とする画像入力装置。