JP2005173507A

JP2005173507A - ぶれ検出信号の増幅率初期設定方法、撮像装置

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Publication number: JP2005173507A
Application number: JP2003417141A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okada; 浩幸岡田
Original assignee: Konica Minolta Photo Imaging Inc
Current assignee: Konica Minolta Photo Imaging Inc
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】ぶれ検出センサーの感度が許容値を超えていても適切なぶれ補正を行えるようにする設定を容易に行えるぶれ検出信号の増幅率初期設定方法、撮像装置を提供する。
【解決手段】ＡＦ駆動制御部はフォーカスレンズを合焦させ（♯１）、ジャイロゲイン調整部はデフォルトゲインを設定し（♯３）、ぶれ補正制御部はぶれ補正を開始する（♯４）。撮像素子は評価チャートを撮像し（♯５）、ＡＦ評価部はその画像の評価を行い、全体制御部はその評価データとゲインとを記憶部に格納する（♯６）。次に、ジャイロゲイン調整部はゲインを変更し（♯７）、その状態で撮像素子等は♯６，♯７と同様の処理を行う。そして、ＡＦ駆動制御部は最大の評価データを検出すると（♯１０でＹＥＳ）、ぶれ補正駆動制御部はぶれ補正を停止し（♯１３）、全体制御部は最大の評価データが得られるゲインをそれ以降の撮像時に用いるゲインとして記憶部に格納する（♯１４）。
【選択図】図９

Description

本発明は、撮像面に投影された被写体光像の装置ぶれに起因するぶれを補正する機能を備えた撮像装置の技術分野に属し、特に、ぶれ検出信号を増幅する際の増幅率を設定するぶれ検出信号の増幅率初期設定方法及びその方法が適用される撮像装置に関する。

従来、撮像面に投影された被写体光像の装置ぶれに起因するぶれを補正する機能を備えた撮像装置が種々提案されている。この種の撮像装置は、通常、光軸を変更可能にする補正レンズと、装置ぶれに基づく撮像面における被写体光像のぶれ方向及びぶれ量を検出するセンサーとを備え、このセンサーで検出された被写体光像のぶれ方向及びぶれ量に基づき撮影レンズの光軸を変更して撮像面における被写体光像のぶれをキャンセルすることで、撮像面に投影される被写体光像の投影位置を一定に保つように構成されている。このようなぶれ補正機能は、三脚を使用したり、安定な場所を探してカメラをセットしたりしなくても、ぶれの少ない写真撮影が可能であるため便利である。

また、下記特許文献１には、像ぶれ補正レンズ群、該レンズ群を駆動するアクチュエータ及び角速度を検出する手ぶれセンサーとを備えたカメラにおいて、フォーカス及びズーム停止時における像ぶれを高速で高精度に補正することを目的として、ズーム位置（焦点距離情報）やフォーカス位置（フォーカス距離情報）に応じて、手ぶれセンサーの感度（防振敏感度）を調整する技術が記載されている。
特開平６−８２８８９号公報

ところで、前述のようなセンサーは、その感度の点で個体差が比較的大きいという問題がある。このようにセンサー毎に感度が大きく異なっていると、センサーから出力されるぶれ検出信号が大きく異なるため、このぶれ検出信号に基づいて行われるぶれ補正の補正量が各撮像装置でばらつく。その結果、撮像装置で被写体の撮像（記録用の撮像）を行うときに、同種の撮像装置であるにも関わらず或る撮像装置では適切なぶれ補正が行われる一方、或る撮像装置ではぶれ補正量が大きすぎたり小さすぎたりしてぶれ補正が適切に行われないという状態を招来することとなる。したがって、製造した撮像装置を出荷するまでに、各撮像装置の手ぶれセンサーの感度の差に起因する前述のようなぶれ補正量のばらつきを抑制しておく必要がある。

この点につき、従来では、センサーから出力されるぶれ検出信号を増幅する増幅部が通常撮像装置に搭載されているので、ぶれ検出信号を撮像装置から例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置に取り込み、このぶれ検出信号に応じて増幅部の増幅率を大まかに設定した後、撮像装置に撮像動作を行わせ、その撮像動作により生成される画像データを前記外部装置に取り込み、この画像データに基づいて増幅部の増幅率をきめ細かく設定する方法が採用されている場合がある。

しかしながら、このような従来の方法では、増幅率を２段階で設定する必要があるとともに、撮像装置から画像データを読み出したり、画像データに基づいて増幅率を設定したりするため、増幅率の設定に多大な時間を要することとなる。特に、近年では撮像素子が高画素化されていて画像データのデータ量が非常に大きくなっているため、このような増幅率の設定に要する時間の短縮化が強く望まれている。

なお、前記特許文献１は、フォーカス及びズーム停止時における像ぶれを高速で高精度に補正することを目的として、ズーム位置やフォーカス位置に応じて手ぶれセンサーの感度を調整するものであって、同一のぶれに対するぶれ補正量が撮像装置間でばらつくのを補正するものではない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ぶれ検出センサーの感度が許容値を超えていても適切なぶれ補正を行えるようにする設定を容易に行うことのできるぶれ検出信号の増幅率初期設定方法及び撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ぶれを検出するぶれ検出手段と、前記ぶれ検出手段から出力されるぶれ検出信号を初期設定された所定の増幅率で増幅する増幅手段と、被写体の光像を光電変換する撮像手段と、撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させるための焦点調節手段を含んでなり、前記撮像手段の撮像面に被写体像を結像する撮像光学系と、前記増幅手段の出力に基づいて前記ぶれを補正するぶれ補正手段と、前記撮像手段の撮像動作により得られる画像の明瞭度を評価する評価手段と、前記評価手段による評価に応じて前記焦点調節手段に合焦動作を行わせる制御手段とを備えた撮像装置における前記ぶれ検出信号の増幅率初期設定方法であって、前記焦点調節手段により撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させた状態で前記撮像装置に所定のぶれを生じさせつつ、前記増幅手段の増幅率を調整しながら前記撮像手段に撮像動作を複数回行わせ、その撮像動作により得られる各画像の明瞭度を前記評価手段によりそれぞれ評価し、前記増幅手段の増幅率を明瞭度が最も大きいと評価された画像となる増幅率に固定的に初期設定することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のぶれ検出信号の増幅率初期設定方法において、前記評価手段は、前記撮像手段の撮像動作により得られる画像のコントラスト及び空間周波数のうち少なくとも一方により該画像の明瞭度を評価することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、ぶれを検出するぶれ検出手段と、前記ぶれ検出手段から出力されるぶれ検出信号を初期設定された所定の増幅率で増幅する増幅手段と、被写体の光像を光電変換する撮像手段と、撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させるための焦点調節手段を含んでなり、前記撮像手段の撮像面に被写体像を結像する撮像光学系と、前記増幅手段の出力に基づいて前記ぶれを補正するぶれ補正手段と、前記撮像手段の撮像動作により得られる画像の明瞭度を評価する評価手段と、前記評価手段による評価に応じて前記焦点調節手段に合焦動作を行わせる制御手段とを備えた撮像装置であって、前記焦点調節手段により撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させ、且つ当該撮像装置に所定のぶれが生じている状態で、前記増幅手段の増幅率を調整しながら前記撮像手段により撮像動作を複数回行い、その撮像動作により得られる各画像の明瞭度を前記評価手段によりそれぞれ評価し、前記増幅手段の増幅率を所定の評価が行われた画像となる増幅率に設定可能とされていると共に、その設定された増幅率を記憶する記憶手段を備え、前記増幅手段は前記記憶手段に記憶された増幅率で前記ぶれ検出信号の増幅処理を行うように構成されていることを特徴とするものである。

請求項１，３に記載の発明によれば、評価手段による評価を用いて適切なぶれ補正を行えるような増幅率に設定されるようにすることで、撮像装置内で適切な増幅率に自動的に設定されるので、ぶれ検出手段の感度が許容値を超えていても適切なぶれ補正を行えるようにする設定を容易に行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、正確に画像の明瞭度を評価することができる。

以下、本発明に係る撮像装置の第１の実施形態について説明する。図１は、撮像装置１の前方からの正面図、図２は、同撮像装置１の背面図である。

図１、図２に示すように、撮像装置１は、装置本体部２に、撮像光学系３、シャッターボタン４、光学ファインダ５、フラッシュ６、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）７、電源ボタン８、カードスロット９、モード設定スイッチ１０、機能スイッチ群１１、ぶれ検出センサー１２を備えている。

撮像光学系３は、装置本体部２の前面右側部に配設されており、被写体の光像を取り込んで該光像を撮像素子１３（図４参照）の撮像面に結像するものである。撮像光学系３は、ズームレンズ３ａ及びフォーカスレンズ３ｂを備えてなる撮影レンズを有し（図４参照）、図略のモータ等の駆動により焦点距離の変更や焦点位置の調節を行う。また、撮像光学系３には、後述するように、装置ぶれに起因して生じる、撮像面に投影される被写体光像のぶれを補正するためのぶれ補正レンズ１５，１６（図４参照）も備えられている。

シャッターボタン４は、正面から見て装置本体部２の上面左端部に配設されており、２段階（半押し及び全押し）で押圧操作されるボタンである。撮影モードにおいて半押しされると、撮影準備処理（主として被写体輝度を検出して露出制御値を設定するとともに、被写体までの距離を検出して撮像光学系３の焦点調節を行う処理）が行われ、全押しされると、設定された露出制御値で撮像処理が行われる。なお、シャッターボタン４の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされる（Ｓ１：ＯＮ）ことにより検出され、シャッターボタン４の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされる（Ｓ２：ＯＮ）ことにより検出される。

光学ファインダ５は、装置本体部２の背面左側上部に配設されており、撮影レンズを透過し図略の分離手段及び導光手段により分離・導光された光束の一部を図略のレンズを介してファインダ窓に導くことにより被写体の光像を光学的に表示するもので、これにより撮影者が接眼したときに、該撮影者は撮影画角を視認することができる。

フラッシュ６は、装置本体部２の正面上部中央に配設されており、撮像素子１３への露光量が不足している場合等に、図略の放電管内で放電を起こして照明光を照射するものである。

ＬＣＤ７は、装置本体部２の背面略中央部に配設されており、メモリカードＭ（図４参照）に記録する画像（記録画像）の表示や、メモリカードＭに記録された画像の再生表示等を行うものである。また、ＬＣＤ７は、電子ビューファインダとしても機能する。

電源ボタン８は、装置本体部２の背面であってＬＣＤ７の上部に配設されており、押圧する毎に主電源のＯＮ／ＯＦＦを交互に切り替えるものである。

カードスロット９は、正面から見て装置本体部２の左側面に設けられており、複数の半導体記憶素子を有してなるメモリカードＭが装着される。メモリカードＭは、カードスロット９の近傍位置に設けられた図略の取出ボタンにより取出可能となっている。

モード設定スイッチ１０は、ＬＣＤ７の適所に配設された２接点式のスイッチである。モード設定スイッチ１０がＡの位置にセットされると、撮像装置１は被写体の撮影を行う撮影モードに設定され、Ｂの位置にセットされると、メモリカードＭに記録された撮影済みの画像をＬＣＤ７に再生表示する再生モードに設定される。

機能スイッチ群１１は、撮影条件（絞り値、シャッタースピード、フラッシュ発光の有無等）等の設定や、ズームレンズの光軸方向への移動、露出補正、あるいはＬＣＤ４に再生する記録画像のコマ送り等を行うものである。

ぶれ検出センサー１２は、図１の水平方向にＸ軸、該Ｘ軸に垂直な方向にＹ軸を想定するものとすると、Ｘ軸方向の撮像装置１のぶれを検出するＸセンサー１２ａと、Ｙ軸方向のぶれを検出するＹセンサー１２ｂとからなる。Ｘセンサー１２ａ及びＹセンサー１２ｂは、例えば圧電素子を用いたジャイロから構成され、各方向のぶれの角速度を検出するものである。

次に、ぶれ補正機構の構成について説明する。

図３は、ぶれ補正用の光学系の構造を示す分解斜視図である。ぶれ補正用の光学系は、撮像光学系３の撮像素子１３（図４参照）側に設けられている。撮影レンズのレンズ保持体１４の後端部には環状の凹部１４ａが設けられ、この凹部１４ａ内にＸ方向のぶれ補正レンズ１５とＹ方向のぶれ補正レンズ１６とがそれぞれ光軸Ｌに直交する平面内のＸ軸方向（装置本体部２の横方向）とＹ軸方向（装置本体部２の縦方向）に移動可能に設けられている。

Ｘ方向のぶれ補正レンズ１５は、周縁に相対向して円筒状のピン穴部１７１と歯部１７２とを有する環状の保持枠１７に保持されている。Ｙ方向のぶれ補正レンズ３３も保持枠１７と同一構造をなす保持枠１８に保持されている。

凹部１４ａに、図３に示すように光軸Ｌを原点とするＸＹ座標を想定すると、凹部１４ａ内の＋Ｙ軸上の適所にピン１９が突設され、このピン１９を保持枠１７のピン穴部１７１に遊嵌させてＸ方向のぶれ補正レンズ１５が凹部１４ａ内にＸ軸方向に変位可能に取り付けられている。また、凹部１４ａ内の＋Ｘ軸上の適所にピン２０が突設され、このピン２０を保持枠１８のピン穴部１８１に遊嵌させてＹ方向のぶれ補正レンズ１６が凹部１４ａ内にＹ軸方向に変位可能に取り付けられている。

レンズ保持体１４内には、凹部１４ａ内の−Ｙ軸上の適所に駆動軸に固着された駆動ギヤ２１を突出させてモータ２２が配設され、この駆動ギヤ２１は保持枠１７の歯部１７２に噛合されている。また、凹部１４ａ内の−Ｘ軸上の適所に駆動軸に固着された駆動ギヤ２３を突出させてモータ２４が配設され、この駆動ギヤ２３は保持枠１８の歯部１８２に噛合されている。

ぶれ補正レンズ１５及びぶれ補正レンズ１６は、ぶれ補正レンズ１５を内側にして凹部１４ａ内にそれぞれＸ方向とＹ方向とに変位可能に取り付けられ、押さえ環２５により凹部１４ａから飛び出さないように固定されている。

以上のような構成を有するぶれ補正機構において、モータ２２を正方向または逆方向に回転駆動すると、ぶれ補正レンズ１５がピン１９を中心として微小角だけ時計回りまたは反時計回りに回動し、これによりぶれ補正レンズ１５の光軸Ｌｘが光軸Ｌに対してＸ軸上を±Ｘ方向に変位してＸ方向のぶれ補正が行われる。同様に、モータ２４を正方向または逆方向に回転駆動すると、ぶれ補正レンズ１６がピン２０を中心として微小角だけ時計回りまたは反時計回りに回動し、これによりぶれ補正レンズ１６の光軸Ｌｙが光軸Ｌに対してＹ軸上を±Ｙ方向に変位してＹ方向のぶれ補正が行われる。

次に、図４を参照して、撮像装置１のブロック構成について説明する。なお、図１〜図３と同一の部材等については、同一の符号を付している。

撮像光学系３は、図１に示す撮像光学系３に相当するものであり、ズームレンズ３ａ、フォーカスレンズ３ｂ及びぶれ補正レンズ１５，１６を備える。フォーカスレンズ３ｂは、モータ等の駆動系を備えたＡＦ駆動制御部２６により駆動され、ぶれ補正レンズ１５，１６は、モータ等の駆動系を備えたぶれ補正駆動制御部２７により駆動される。ぶれ補正駆動制御部２７は、ぶれ補正開始時の撮像素子１３の撮像面に対する被写体光像の投影位置を一定に保つようにぶれ補正レンズ１５，１６を駆動するよう、制御信号をモータ２２，２４に出力する。なお、撮像装置１においては、ズームレンズ３ａも光軸方向に駆動されるように構成されているが、ズームレンズ３ａを駆動するモータ等の駆動系を備えた駆動制御部については図４では図示していない。

撮像素子１３は、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カラーエリアセンサである。撮像素子１３は、撮像光学系３により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。

タイミング制御回路２８は、後述の全体制御部４７により制御される。タイミング制御回路２８は、基準クロックＣＬＫ０に基づいてクロックＣＬＫ１を生成し、このクロックＣＬＫ１をタイミングジェネレータ２９に出力するとともに、基準クロックＣＬＫ０に基づいてＡ／Ｄ変換用のクロックＣＬＫ２を生成し、このクロックＣＬＫ２をＡ／Ｄ変換部３１に出力する。

タイミングジェネレータ２９は、タイミング制御回路２８から出力される基準クロックＣＬＫ１に基づいて、撮像素子１３の駆動制御信号、例えば露出開始／終了（積分開始／終了）のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号，垂直同期信号，転送信号等）等のクロック信号を生成し、出力する。

信号処理部３０は、撮像素子１３から出力される画像信号（アナログ信号）に所定のアナログ信号処理を施すもので、本実施形態では、撮像素子１３から出力される画像信号（アナログ信号）のノイズの低減を行うと共に、画像信号のレベル調整を行う。

Ａ／Ｄ変換部３１は、信号処理部３０から入力された画像データの各画素信号（アナログ信号）を、タイミング制御回路２８から出力されるクロックＣＬＫ２に基づいて、所定ビット、例えば１０ビットのデジタル信号に変換するものである。

画像処理部３２は、Ａ／Ｄ変換部３１によりＡ／Ｄ変換された画素信号（以下、画素データという。）の黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分の画素データのレベル変換を行うホワイトバランス補正及び画素データのγ特性を補正するγ補正等の処理を行うものである。

画像メモリ３３は、撮影モード時には、画像処理部３２から出力される画素データを一時的に記憶し、再生モード時には、メモリカードＭから読み出した画像データを一時的に記憶するメモリである。

ＶＲＡＭ３４は、ＬＣＤ７に再生表示される画像データのバッファメモリであり、ＬＣＤ７の画素数に対応する画像データの記録容量を有する。ＬＣＤ７は、図２に示すＬＣＤ７に相当するものである。

カードインターフェース（カードＩ／Ｆ）３５は、メモリカードＭへの画像データの書込み及び画像データの読出しを行うためのインターフェースである。

操作部３６は、シャッターボタン４及びモード設定スイッチ１０等の操作情報を全体制御部４７に入力するものである。

ＡＦ評価部３７は、Ａ／Ｄ変換部３１から出力される画素データにより構成される画像のコントラストについての評価（評価データの生成）を行う回路である。評価データは、画像のコントラストから導出される相対値であり、本実施形態では、画像のコントラストが大きいほど評価データが示す評価値が大きくなる。

ＡＦ駆動制御部２６は、フォーカスレンズ３ｂを駆動するモータ等を備えて構成されるＡＦレンズ駆動部を含み、ＡＦ評価部３７により生成された評価データに基づき所謂山登り検出方式によるＡＦ処理を行う回路である。この山登り検出方式によるＡＦ処理について説明する。

図５は、光軸方向におけるフォーカスレンズ３ｂの位置と評価データとの関係を示す図である。図５に示すように、フォーカスレンズ３ｂの位置に対する評価データの波形は、一般に、フォーカスレンズ３ｂが、あるレンズ位置で評価データが最大、すなわち撮影画像が最も鮮鋭となり、そのレンズ位置からフォーカスレンズ３ｂが光軸方向像側及び被写体側に移動するにつれて撮影画像の評価データが小さくなる山形波形となる。図５は、当該撮像装置１により或る被写体を撮影する場合に、フォーカスレンズ３ｂがレンズ位置Ｘ_ｍａｘに位置するときに評価データが最大となることを示したものである。

本実施形態に係る撮像装置１のＡＦ処理は、図５において、当該撮像装置１の電源のＯＮ直後に、フォーカスレンズ３ｂが光軸方向の位置Ｘ_１（以下、基準位置Ｘ_１という）に位置していたものとすると、この状態で、シャッターボタン４が半押しされたとき、この撮像素子１３は被写体像を撮像し、ＡＦ評価部３７はこの画像データを用いて評価データＣ（Ｘ_１）を導出する。次に、ＡＦ駆動制御部２６は、予め設定された移動ピッチΔｘだけフォーカスレンズ３ｂを例えば像側に移動させ、この状態で撮像素子１３はその位置Ｘ_２で被写体像を撮像し、ＡＦ評価部３７はこの画像データを用いて評価データＣ（Ｘ_２）を導出する。このとき、図５から分かるように、Ｃ（Ｘ_１）＞Ｃ（Ｘ_２）であるから、ＡＦ駆動制御部２６は、位置Ｘ_１からフォーカスレンズ３ｂを像側に移動させても評価データが大きくならないと判断し、この位置Ｘ_２から移動量２Δｘだけ被写体側（上記基準位置Ｘ_１から上記移動ピッチΔｘだけ被写体側）に移動させる。

そして、その状態で撮像素子１３は被写体像を撮像し、ＡＦ評価部３７はこの画像データを用いて評価データＣ（Ｘ_３）を導出する。このとき、位置Ｘ_１，Ｘ_３における各評価データＣ（Ｘ_１），Ｃ（Ｘ_３）の大小は、図５から分かるように、Ｃ（Ｘ_１）＜Ｃ（Ｘ_３）であるから、ＡＦ駆動制御部２６は、位置Ｘ_１からフォーカスレンズ３ｂを被写体側に移動させると評価データが大きくなると判断し、この位置Ｘ_３からさらに移動ピッチΔｘだけフォーカスレンズ３ｂを被写体側（位置Ｘ_４）に移動させる。

さらに、その状態で撮像素子１３はその位置Ｘ_４で被写体像を撮像し、ＡＦ評価部３７はこの画像データを用いて評価データＣ（Ｘ_４）を導出する。このとき、位置Ｘ_３，Ｘ_４におけるＣ（Ｘ_３），Ｃ（Ｘ_４）の大小は、図５から分かるように、Ｃ（Ｘ_３）＜Ｃ（Ｘ_４）であるから、ＡＦ駆動制御部２６は、位置Ｘ_４から移動ピッチΔｘだけフォーカスレンズ３ｂを被写体Ｍ側に移動させる。

以下、同様に、ＡＦ駆動制御部２６は、評価データの導出を繰り返し行い、ｎ番目に導出した位置Ｘ_ｎにおける評価データＣ（Ｘ_ｎ）と、（ｎ＋１）番目に導出した位置Ｘ_ｎ＋１における評価データＣ（Ｘ_ｎ＋１）との大小を比較し、Ｃ（Ｘ_ｎ＋１）＜Ｃ（Ｘ_ｎ）となると、位置Ｘ_ｎを合焦位置としてフォーカスレンズ３ｂを固定する。これにより、ＡＦ処理が完了する。なお、Ｃ（Ｘ_ｎ＋１）＝Ｃ（Ｘ_ｎ）となった場合には、位置Ｘ_ｎと位置Ｘ_ｎ＋１との間に評価データの最大値があるものと判断し、例えば位置Ｘ_ｎと位置Ｘ_ｎ＋１との中間位置にフォーカスレンズ３ｂをセットする。

撮像装置１は、撮影待機状態において、撮像素子１３により例えば１／１５（秒）毎に撮像された画像の各画素データにＡ／Ｄ変換部３１や画像処理部３２等により所定の信号処理を施した後、画像メモリ３３に記録すると共に、該画素データを、全体制御部４７を介してＶＲＡＭ３４に転送し、ＬＣＤ７により表示する（前述の電子ビューファインダ機能）。これにより、撮影者は、ＬＣＤ７に表示された画像により被写体像をリアルタイムで視認することができる。また、撮影待機状態において、ＡＦ評価部３７は、Ａ／Ｄ変換後の評価データの導出を行い、ＡＦ駆動制御部２６は、ＡＦ評価部３７による評価データを用いて前記山登り検出方式により合焦位置を探し出し、その位置にフォーカスレンズ３ｂを位置させる。これにより、シャッターボタン４の全押し操作が行われたときに、撮像素子１３に速やかに記録用の撮像動作を行わせることができる。

ぶれ検出センサー１２は、図１に示すぶれ検出センサー１２に相当するものであり、図１に示すＸセンサー１２ａ及びＹセンサー１２ｂを備える。

ぶれ補正駆動制御部２７は、ぶれ検出センサー１２からのぶれ検出信号に基づいてぶれ方向及びぶれ量を算出し、この算出したぶれ補正レンズ１５，１６の駆動を制御する回路である。図６は、ぶれ補正駆動制御部２７の構成を示すブロック図である。

図６に示すように、ぶれ補正駆動制御部２７は、ぶれ検出センサー１２と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３８と、ジャイロゲイン調整部３９と、積分部４０と、レベル設定部４１と、減算部４２、ＰＩＤ部４３と、駆動部４４と、駆動素子４５と、位置センサー４６とを有する。

ぶれ検出センサー１２は、撮像装置１に生じるぶれを検出して、角速度信号としてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）部３８に出力するものである。ＨＰＦ部３８は、ぶれ検出センサー１２からの角速度信号に含まれる直流ドリフトやオフセットを除去するものであり、ジャイロゲイン調整部３９は、ＨＰＦ部３８を経由した角速度信号を所定のゲイン（特許請求の範囲における固定的に初期設定されたゲインに相当）で増幅するものである。

ぶれ検出センサー１２は、感度の点で個体差があり、ぶれ検出センサー１２の感度が所定の許容範囲を超えていたり所定の感度を備えていないと、ぶれ補正量が大きすぎたり小さすぎたりして適切なぶれ補正が行われない虞があるため、本実施形態では、例えば撮像装置１を出荷する前に、ジャイロゲイン調整部３９のゲインについて撮像装置１ごとに（ぶれ検出センサー１２ごとに）適切な調整を行っておくことで、当該撮像装置１でメモリカードＭに記録するための記録用の画像を撮像する際において、ぶれ検出センサー１２の感度が適正範囲でない場合でも適切なぶれ補正が行われるようにしている。このような構成を実現するため、本実施形態におけるジャイロゲイン調整部３９は、ゲインが固定的に初期設定されるまで、ＡＦ評価部３７により生成される評価データに応じてゲインを調整する機能を有している。このゲイン調整方法については後述する。

積分部４０は、ジャイロゲイン調整部３９により増幅された角速度信号を積分して角度信号に変換するものである。レベル設定部４１は、ぶれ補正レンズ１５，１６の移動量又は移動させるべき位置（補正位置）を決定するために、角度信号のレベルを調節して補正位置制御信号に変換するものである。レベル設定部４１により調節されるレベルは、撮影レンズの焦点距離に応じてあらかじめ決定されており、全体制御部４７（図４参照）からレベル設定部４１に入力される。ぶれ補正レンズ１５，１６の位置（光軸に直交する方向における位置）は位置センサー４６により検出される。

ＰＩＤ部４３、駆動素子４５を駆動するための駆動部（モータに相当）４４、駆動素子（駆動ギヤに相当）４５、ぶれ補正レンズ１５，１６、位置センサー４６及び減算部４２はフィードバックループを構成する。減算部４２は、レベル設定部４１の補正位置制御信号から位置センサー４６の補正位置検出信号を減算するものである。ＰＩＤ部４３は、減算部４２からの出力信号に対して比例補償（Ｐ補償）、積分補償（Ｉ補償）、微分補償（Ｄ補償）を行い、駆動素子４５からぶれ補正レンズ１５，１６への伝達特性を補償する。

図４に戻り、全体制御部４７は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等からなる記憶部４７ａが内蔵されたマイクロコンピュータからなり、図４に示す撮像装置１内の各部材の駆動を関連付けて制御するものである。記憶部４７ａは、ＡＦ評価部３７により生成される評価データを記憶する図略の評価データ記憶部を含む。

通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）４８は、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）４９との間で、各種のデータを通信するためのインターフェースである。

本実施形態では、ジャイロゲイン調整部３９のゲインを調整することで、ぶれ検出センサー１２の感度が前記許容範囲を超えていても適切なぶれ補正が行われるようにしている旨前述したが、特に、本実施形態では、ぶれ補正量が大きすぎたり小さすぎたりしている場合にも、フォーカスレンズ３ｂが合焦していない場合と同様に画像のコントラストが小さくなることに着眼し、ジャイロゲイン調整部３９のゲイン調整を、ＡＦ評価部３７の評価データを用いて行っているところに特徴を有している。

図７は、このジャイロゲイン調整部３９のゲイン調整（ゲインの初期設定）を行うシステムを示す図である。

図７に示すように、撮像装置１は、揺動装置５０上に固定され、この揺動装置５０により、ピッチ方向及びヨー方向に所定の周波数（例えば１０Ｈｚ）で且つ所定の角度（例えば０．４度）で揺動される。また、撮像装置１及び揺動装置５０は、パソコン４９にそれぞれ通信可能に接続され、このパソコン４９により撮像装置１にはぶれ補正開始指示や撮像指示等が、揺動装置５０には揺動開始／停止指示がそれぞれ行われる。

ぶれ検出センサー１２のゲイン初期設定時に使用する撮像対象（以下、評価用チャートという）５１は、図７に示すように、黒色の下地に白色の十字が描かれたものである。このような評価用チャート５１を撮像した場合において、ぶれ補正が正常に行われたときには、図８（ａ）に示すように、図７に示す評価用チャート５１に略近似した画像となり、一方、ぶれ補正が正常に行われなかったときには、図８（ｂ）に示すように、図７（ａ）に示す正常の場合に比して、白色の十字部分のコントラストが低くなるとともに、その十字の線幅が太くなり、且つ白色部分から黒色部分への色変化が緩やか（輪郭がぼやける）となる。

このようなシステムを用いて、次のような方法によりジャイロゲイン調整部３９のゲインを初期設定する。図９は、ジャイロゲイン調整部３９のゲインを初期設定する場合の撮像装置１の処理を示すフローチャートであり、図１０は、フォーカスレンズ３ｂを合焦位置に位置させた状態でジャイロゲイン調整部３８のゲインを変化させたときにＡＦ評価部３７により生成される評価データの変化を示す図である。

合焦状態においてぶれ補正が最も適切に行われた場合には、画像のコントラストは最も大きくなるから、ジャイロゲイン調整部３９のゲインＧがぶれ補正が最も適切に行われるゲインに設定されたときに評価データは最大となり、また、ぶれ補正量が最も適切に行われるぶれ補正時のぶれ補正量から離れるに伴って画像のコントラストは小さくなっていくから、ゲインＧに対する評価データの波形は、図１０に示すように略山形波形となる。なお、図１０では、ここでは、ぶれ補正が最も適切に行われるゲインをゲインＧ１とし、このゲインＧ１のときに評価データが最大になるものとする。

図９（ａ）に示すように、撮像装置１において、パソコン４９からＳ１：ＯＮの指示が行われると、撮像素子１３は例えば１／３０（秒）ごとに前記評価チャート５１を撮像し、ＡＦ評価部３７は、Ａ／Ｄ変換等の処理を経た画像データを用いて評価を行い、ＡＦ駆動制御部２６は、この評価データを用いてフォーカスレンズ３ｂの焦点調節制御を行い、フォーカスレンズ３ｂを合焦させる（ステップ♯１）。ここでは、前述の山登り検出方式により、フォーカスレンズ３ｂを画像のコントラスト（評価データ）が最大となる位置に位置させる。

焦点調節動作が完了した旨を受けたパソコン４９は、揺動装置５０に揺動動作を開始させる一方、撮像装置１には、次のステップ♯３〜♯１４までの処理を行わせる。

まず、パソコン４９からぶれ補正開始の指示があると（ステップ２でＹＥＳ）、ジャイロゲイン調整部３８は、適当なゲイン（以下、デフォルトゲインという、図１０ではゲインＧ２（＞Ｇ１）とする）を設定し（ステップ♯３）、ぶれ補正駆動制御部２７は、ぶれ補正レンズ１５，１６を駆動してぶれ補正を開始する（ステップ♯４）。そして、撮像素子１３は、前記評価チャート５１を１度撮像し（ステップ♯５）、ＡＦ評価部３７は、その画像の評価を行い、全体制御部４７は、その評価データＦ２とジャイロゲイン調整部３８のゲインＧ２とを関連付けて記憶部４７ａに格納する（ステップ♯６）。

次に、ジャイロゲイン調整部３８は、ゲインＧを変更する（ステップ♯７）。ここでは、図１０を参照して、このゲインＧ１より大きい領域で評価データが最大となる点が存在するか否かを検索するため、ゲインＧをゲインＧ１から増大させる方向（図１０の矢印Ａに示す方向）に変更し、且つゲインＧ１から所定量（ゲインの調整ピッチ）ΔＧだけ増大させたゲインＧがＧ３であるものとする。このとき、ジャイロゲイン調整部３８のゲインＧがＧ３に設定された状態で、撮像素子１３は前記評価チャート５１を１度撮像し（ステップ♯８）、ＡＦ評価部３７はその画像の評価を行って、全体制御部４７は、その評価データＦ３とジャイロゲイン調整部３８のゲインＧ３とを関連付けて記憶部４７ａに格納する（ステップ♯９）。

そして、ＡＦ駆動制御部２６は、記憶部４７ａに記憶された評価データに基づき最大の評価データを検出したか否かを判定する（ステップ♯１０）。なお、最大の評価データを検出するためには少なくとも３種類のゲインに対する評価データが必要であるため、ゲイン調整処理を開始してから始めてステップ♯１０の処理を行う段階（ここでは、評価データがＦ２とＦ３しか得られていない段階）では、最大の評価データを検出できない。

最大の評価データを検出していない場合には（ステップ♯１０でＮＯ）、ゲインＧの変更方向を決定し（ステップ♯１１）、ゲインＧを変更する（ステップ♯１２）。そして、最大の評価データを検出するまで、ステップ♯８〜♯１２までの処理を繰り返し行う。

すなわち、図１０においては、ゲインＧをＧ２からＧ３に増大させると、評価データがＦ２からＦ３に小さくなった（Ｆ３＜Ｆ２）ので、ジャイロゲイン調整部３８は、ゲインＧをＧ２から増大させる方向（矢印Ａの方向）には、最大の評価データとなるゲインは存在しないものと判断し、ゲインの変更方向を、ゲインＧをＧ２から減少させる方向（矢印Ｂの方向）に変更する。なお、ここでは、ゲインＧ１から調整ピッチΔＧだけ減少させたゲインがＧ１であるものとする。

ゲインＧをＧ１に設定すると、この状態で撮像して得られる画像に対する評価データＦ１はゲインＧ２の場合に得られる評価データＦ２より大きくなるが、この時点では評価データＦ１が最大であるか否かは判断できないので、さらに、ジャイロゲイン調整部３８は、ゲインＧをゲインＧ１からさらに調整ピッチΔＧだけ減少させたゲインＧ４に変更し、ＡＦ評価部３７は、この状態で撮像して得られる画像に対する評価（評価データＦ４）を行う。ゲインＧをＧ４に設定した状態で得られる評価データＦ４は、ゲインＧ１の状態で得られる評価データＦ１より小さく、Ｇ４＜Ｇ１＜Ｇ２，Ｆ１＞Ｆ４及びＦ１＞Ｆ２となったことにより、評価データＦ１が最大であると判断する。

図９に戻り、このようにして最大の評価データを検出すると（ステップ♯１０でＹＥＳ）、ぶれ補正駆動制御部２７は、ぶれ補正を停止し（ステップ♯１３）、全体制御部４７は、最大の評価データが得られるゲイン（ここではゲインＧ２）を、それ以降の当該撮像装置１で行われる撮像時に使用されるゲインとして記憶部１４に記憶する（ステップ♯１４）。一方、ゲイン調整を完了した旨を受けたパソコン４９は、揺動装置５０の揺動動作を停止させる。

このように、例えば撮像装置１を出荷する前に、ジャイロゲイン調整部３９のゲインについて撮像装置１ごとに（ぶれ検出センサー１２ごとに）適切な調整を行っておくようにしたので、当該撮像装置１でメモリカードＭに記憶する記録用の画像を撮像する際に、ぶれ検出センサー１２の感度が適正範囲でない場合でも適切なぶれ補正を行うことができる。

特に本実施形態では、ぶれ補正量が適正値から大きくずれている場合にも、フォーカスレンズ３ｂが合焦していない場合と同様に画像のコントラストが小さくなることに着眼して、ジャイロゲイン調整部３９のゲイン初期設定をＡＦ評価部３７の評価データを用いて行うようにすることで、撮像装置１内で適切な増幅率に自動的に設定されるようにしたので、適切なぶれ補正を行えるようにする設定を容易に行うことができる。

また、従来のように、パソコン４９等の外部装置からジャイロゲイン調整部３９のゲイン初期設定を行うようにするためには、撮像装置１にそのゲインの制御値を取り込むための回路等が必要となるが、本実施形態では、ＡＦ評価部３７の評価データを用いてゲイン初期設定を行うようにしたことにより、そのゲイン初期設定が撮像装置１内で行われることとなるから、前述のような制御値を取り込むための回路等を設ける必要が無くなり、撮像装置１のコンパクト化やコストダウンを図ることができる。

なお、本発明は、前記第１の実施形態に加えて、あるいは第１の実施形態に代えて次の形態（１）〜（６）に説明する変形形態も採用可能である。

（１）上記実施形態では、ＡＦ評価部３７は、画像のコントラストの評価を行うようにしたが、これに限らず、例えば空間周波数の評価を行うようにし、この空間周波数による評価に応じてジャイロゲイン調整部３９のゲインを調整するようにしてもよい。この場合、空間周波数が大きいほど各画像の輪郭が明瞭であり、ＡＦ評価部３７による評価が高くなる。画像のコントラストも空間周波数も画像の明瞭度を表すパラメータの一例である。

（２）前記実施形態では、ぶれ検出センサー１２は、角速度を検出するセンサーであったが、これに限らず、例えば加速度を検出する加速度検出センサーであってもよい。この場合、撮像光学系３の先端部と装置本体部２内にそれぞれ加速度検出センサーを備えると、光軸が平行移動する態様の撮像装置１のぶれについても検出することができる。

（３）上記実施形態では、ぶれ補正レンズ１５，１６を備え、該レンズ１５，１６を用いてぶれ補正を行うようにしたが、このようなぶれ補正レンズ１５，１６を備える代わりに、例えば撮像素子１３をＸＹ方向に駆動することでぶれ補正を行う構成でもよい。

すなわち、図１１に示すように、撮像素子１３’を保持し、撮影レンズの結像面内で互いに直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）に平行させるためのテーブル５２と、該テーブル５２をＸ方向及びＹ方向に平行移動させるためのＸアクチュエータ５３及びＹアクチュエータ５４を備え、ぶれ検出センサー１２の検出結果に応じて、Ｘアクチュエータ５３及びＹアクチュエータ５４により撮像素子１３’を移動させることにより、撮像素子１３’の撮像面に対する被写体光像の投影位置を一定に保ってぶれ補正を行う構成等、撮像素子１３’の撮像面に投影される被写体光像の装置ぶれに伴うぶれを光学的に補正するものに、本発明は適用可能である。

（４）図１０において、点線で示すように、例えばゲインＧ１とＧ４との間に評価データが最大となるゲイン（ゲインＧ５）が存在するような場合がある。そこで、最大の評価データＦ１と、その前後の評価データＦ２，Ｆ４とを用いて補完演算を行うことで真の最大値を推定し、その最大値に対応するゲインを当該撮像装置１で行われる撮像時に使用されるゲインとして記憶部１４に記憶するようにすると、より正確なぶれ補正を行うことができる。

（５）図１０に示すフローチャートにおいて、ステップ♯１で得られる評価データと、ステップ♯１４で記憶部４７ａに記憶されるゲインに対応する評価データとを比較することで、ぶれ補正の性能を測定することもできる。

（６）前記のようなゲイン初期設定は、撮像装置の出荷時だけでなく、例えば、撮像装置１のユーザが適宜パソコン４９を用いて行えるようにしてもよい。

以上、説明した撮像装置１は、特許請求の範囲に記載したもの以外に以下の付記１，２に示す発明を含む。

［付記１］ぶれ補正手段は、レンズと、被写体の光像を前記撮像手段に投影する位置を所定の位置に保持すべく、前記レンズを撮像光学系の光軸に直交する方向に駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする撮像装置。

［付記２］前記ぶれ補正手段は、前記撮像手段を撮像光学系の光軸に垂直な方向に駆動する駆動手段を備えることを特徴とする撮像装置。

本発明に係る撮像装置の構成を示す正面図である。同じく撮像装置の背面図である。ぶれ補正用の光学系の構造を示す分解斜視図である。撮像装置の構成を示すブロック図である。光軸方向におけるフォーカスレンズの位置と評価データとの関係を示す図である。ぶれ補正駆動制御部の構成を示すブロック図である。このジャイロゲイン調整部のゲイン調整（ゲインの初期設定）を行うシステムを示す図である。（ａ）は、ぶれ補正が正常に行われたときの評価用チャートの画像を示し、（ｂ）は、ぶれ補正が正常に行われなかったときの評価用チャートの画像を示す図である。ジャイロゲイン調整部のゲインを初期設定する場合の撮像装置の処理を示すフローチャートである。フォーカスレンズを合焦位置に位置させた状態でジャイロゲイン調整部のゲインを変化させたときにＡＦ評価部により生成される評価データの変化を示す図である。本発明に係る撮像装置の他の実施形態の構成を示す図である。

符号の説明

１撮像装置
３ｂフォーカスレンズ
１２ぶれ検出センサー
１５，１６ぶれ補正レンズ
２６ＡＦ駆動制御部
２７ぶれ補正駆動制御部
３７ＡＦ評価部
３９ジャイロゲイン調整部
５０揺動装置
５１評価用チャート

Claims

ぶれを検出するぶれ検出手段と、前記ぶれ検出手段から出力されるぶれ検出信号を初期設定された所定の増幅率で増幅する増幅手段と、被写体の光像を光電変換する撮像手段と、撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させるための焦点調節手段を含んでなり、前記撮像手段の撮像面に被写体像を結像する撮像光学系と、前記増幅手段の出力に基づいて前記ぶれを補正するぶれ補正手段と、前記撮像手段の撮像動作により得られる画像の明瞭度を評価する評価手段と、前記評価手段による評価に応じて前記焦点調節手段に合焦動作を行わせる制御手段とを備えた撮像装置における前記ぶれ検出信号の増幅率初期設定方法であって、
前記焦点調節手段により撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させた状態で前記撮像装置に所定のぶれを生じさせつつ、前記増幅手段の増幅率を調整しながら前記撮像手段に撮像動作を複数回行わせ、その撮像動作により得られる各画像の明瞭度を前記評価手段によりそれぞれ評価し、前記増幅手段の増幅率を明瞭度が最も大きいと評価された画像となる増幅率に固定的に初期設定することを特徴とするぶれ検出信号の増幅率初期設定方法。
前記評価手段は、前記撮像手段の撮像動作により得られる画像のコントラスト及び空間周波数のうち少なくとも一方により該画像の明瞭度を評価することを特徴とする請求項１に記載のぶれ検出信号の増幅率初期設定方法。
ぶれを検出するぶれ検出手段と、前記ぶれ検出手段から出力されるぶれ検出信号を初期設定された所定の増幅率で増幅する増幅手段と、被写体の光像を光電変換する撮像手段と、撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させるための焦点調節手段を含んでなり、前記撮像手段の撮像面に被写体像を結像する撮像光学系と、前記増幅手段の出力に基づいて前記ぶれを補正するぶれ補正手段と、前記撮像手段の撮像動作により得られる画像の明瞭度を評価する評価手段と、前記評価手段による評価に応じて前記焦点調節手段に合焦動作を行わせる制御手段とを備えた撮像装置であって、
前記焦点調節手段により撮影レンズの焦点位置を前記撮像手段の撮像面上に合焦させ、且つ当該撮像装置に所定のぶれが生じている状態で、前記増幅手段の増幅率を調整しながら前記撮像手段により撮像動作を複数回行い、その撮像動作により得られる各画像の明瞭度を前記評価手段によりそれぞれ評価し、前記増幅手段の増幅率を所定の評価が行われた画像となる増幅率に設定可能とされていると共に、その設定された増幅率を記憶する記憶手段を備え、前記増幅手段は前記記憶手段に記憶された増幅率で前記ぶれ検出信号の増幅処理を行うように構成されていることを特徴とする撮像装置。