JP2005316400A - 像ぶれ補正機能を備えたカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 像ぶれ補正の精度を高める。
【解決手段】 ジャイロセンサ４０Ｘ、４０ＹでカメラのＸ及びＹ軸周りの回転角速度を検出する。ＡＷＢセンサ６０で撮影場所の色温度を検出する。ＡＷＢセンサ６０の検出結果に応じて切換スイッチ５０Ｘ、５０Ｙを制御し、ジャイロセンサ４０Ｘ、４０Ｙの出力電圧からカットオフする周波数成分を制御する。手ぶれ補正演算回路７０では、所定の周波数成分がカットオフされた出力電圧に基づいて、手ぶれを相殺すべく撮像素子２０の駆動量を演算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラや双眼鏡等の光学機器に搭載される像ぶれ補正装置に関する。

従来、カメラや双眼鏡等の光学機器には像ぶれ補正機能が搭載されたものがある。像ぶれ補正機能による像ぶれ補正処理では、例えばジャイロセンサに基づいて光学機器のぶれ（ぶれの方向とぶれ量）が算出される。そして、デジタルカメラであれば、算出されたぶれが相殺されるようＣＣＤを駆動する。また、銀塩カメラや双眼鏡であれば、算出されたぶれが相殺されるよう補正光学系を駆動する。その結果、手ぶれ等により起因する像ぶれが補正され、良好な画像や視野が得られる。
特開平６−６７２５５号公報

カメラで被写体を撮影する場合、撮影時の外的環境（天候や撮影場所等）に応じた色合いの調整が行われる。ところが、従来の像ぶれ補正は、このような外的環境は考慮されていない。すなわち、いかなる撮影条件の下でも上述のジャイロセンサの出力のみに基づいて、補正光学系やＣＣＤの駆動制御が行われている。従って、撮影条件に応じた精度の高い像ぶれ補正をすることができなかった。

本発明は、以上の問題を解決するものであり、撮影状況に応じてより精度の高い像ぶれ補正を行うことを目的とする。

本発明に係るカメラは、カメラのぶれ量を検出するぶれ検出手段と、被写体の色温度を測定する色温度計測手段と、色温度計測手段の出力に基づいてぶれ検出手段の出力結果を調整する調整手段と、調整手段により調整された出力結果に基づいて、カメラのぶれを相殺するぶれ相殺手段とを備えることを特徴とする。

好ましくは、調整手段は、色温度計測手段により計測された色温度に基づいて、ぶれ検出手段の出力結果から所定の周波数成分を抽出する。

調整手段は、例えば、色温度計測手段の測定結果が晴天下の撮影であることを示すとき、ぶれ検出手段の出力結果から高周波数成分、中周波数成分、及び低周波数成分を抽出し、色温度計測手段の測定結果が曇天下の撮影であることを示すとき、当該出力結果から中周波数成分及び低周波数成分を抽出し、色温度計測手段の測定結果が室内での撮影であることを示すとき、当該出力結果から低周波数成分のみを抽出するものでもよい。

調整手段が抽出する所定の周波数成分は、通常の手ぶれ周波数の帯域の成分であり、高周波数成分は、所定の周波数成分において相対的に高い周波数帯域に相当し、中周波数成分は、所定の周波数成分において相対的に中程度の周波数帯域に相当し、低周波数成分は、前記所定の周波数成分において相対的に低い周波数帯域に相当する。

ぶれ検出手段は例えばジャイロセンサであり、調整手段は、カットオフ周波数の異なる複数のローパスフィルタと、これらの複数のローパスフィルタとジャイロセンサとの接続を切り換える切換えスイッチとを有するよう構成されてもよい。

ぶれ相殺手段は、撮像素子を駆動することによりぶれを相殺するものでもよく、あるいは撮影光学系の一部を構成する補正光学系を駆動することによりぶれを相殺するものでもよい。

また、本発明に係るカメラは、カメラのぶれ量を検出するぶれ検出手段と、ぶれ検出手段の出力結果を調整する調整手段と、調整手段により調整された出力結果に基づいてカメラのぶれを相殺するぶれ相殺手段とを備え、調整手段は、シャッタースピードと絞り値の組合わせの範囲に応じて、出力結果から所定の周波数成分を抽出することを特徴とする。この所定の周波数成分は、通常の手ぶれの周波数の帯域の成分である。

以上のように、本発明によれば、被写体の色温度に基づいてぶれ検出手段の出力結果を調整した上でぶれの相殺を行っている。従って、使用者の手ぶれ等に起因する像ぶれ補正において撮影条件に適した精度の高い補正が可能となる。

図１は、本発明に係る実施形態が適用されるデジタルカメラのブロック図である。
ＣＰＵ１０はデジタルカメラ全体を制御する例えばマイクロプロセッサである。電源スイッチＳＷＭＡＩＮは、デジタルカメラの筐体に設けられた電源ボタン（図示せず）の操作によりオン・オフが制御される。電源スイッチＳＷＭＡＩＮがオンするとＣＰＵ１０に電力が供給される。

測光スイッチＳＷＳは筐体のシャッターボタン（図示せず）が半押しされるとオンする。測光スイッチＳＷＳがオンすると、ＣＰＵ１０は測光処理及び測距処理を実行する。すなわち、測光装置１１からの入力に基づいて露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値、シャッタースピード、及び撮像素子２０の電荷蓄積時間を演算する。また、測距装置１２からの入力に基づいてフォーカシングレンズ（図示せず）の駆動量を演算し、フォーカス駆動回路２１に制御信号が出力され、それに応じてフォーカス駆動回路２１からフォーカシングレンズへ駆動信号が出力される。

レリーズスイッチＳＷＲはシャッターボタンが全押しされるとオンする。レリーズスイッチＳＷＲがオンすると、測光処理で算出した絞り値に応じて絞り駆動機構（図示せず）及びシャッター（図示せず）の駆動量がＣＰＵ１０により演算される。演算結果に基づいてＣＰＵ１０から絞り駆動回路２２及びシャッター駆動回路２３へ制御信号が出力される。絞り駆動回路２２から駆動信号が絞り駆動機構（図示せず）へ出力され、それにより絞り駆動機構が駆動される。絞り駆動機構が駆動されるとその動きは絞り（図示せず）に伝達され、絞りの開口径が所定の大きさに定められる。また、シャッター駆動回路２３から駆動信号がシャッターへ出力され、それによりシャッターが所定時間開放される。以上の制御により撮影光学系（図示せず）を通過した光が撮像素子２０の受光面に入射する。

また、上述の電荷蓄積時間に基づいて撮像素子駆動回路２４へ制御信号が出力され、撮像素子駆動回路２４から撮像素子２０へ駆動信号が出力される。撮像素子２０は、受光領域に結像された被写体の光学像を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。アナログ画像信号はＡ/Ｄ変換回路２５でデジタル画像信号へ変換され、ＣＰＵ１０へ入力される。

デジタル画像信号はＣＰＵ１０の制御に基づいて所定の画像処理が施される。ＤＲＡＭ３０には、画像処理の過程において画像データが一時的に格納される。所定の画像処理が施された画像データは、カメラ本体の背面に設けられたＬＣＤ３１に表示される。

ＥＥＰＲＯＭ３２には、カメラを動かすための各種プログラム等が格納される。また、被写体の光量が不十分なときは、ＣＰＵからフラッシュ回路３３へ駆動信号が出力され、フラッシュ光が供給される。

Ｘ軸ジャイロセンサ出力系統のＸ軸ジャイロセンサ４０Ｘは、カメラ光軸に垂直な面上のＸ軸周りの回転角速度に比例した電圧を出力する。Ｘ軸ジャイロセンサ４０Ｘは切換スイッチ５０Ｘを介して、第１のローパスフィルタ５１Ｘ、第２のローパスフィルタ５２Ｘ、及び第３のローパスフィルタ５３Ｘに接続可能である。第１のローパスフィルタ５１Ｘは３０Ｈｚより高い周波数成分をカットオフし、３０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出する。第２のローパスフィルタ５２Ｘは２０Ｈｚより高い周波数成分をカットオフし、２０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出する。第３のローパスフィルタ５３Ｘは１０Ｈｚより高い周波数成分をカットオフし、１０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出する。すなわち、切換スイッチ５０Ｘを制御することにより、Ｘ軸ジャイロセンサ４０Ｘの出力電圧から抽出される周波数成分を変更することができる。

Ｙ軸ジャイロセンサ出力系統のＹ軸ジャイロセンサ４０Ｙは、カメラ光軸に垂直な面上においてＸ軸に直交するＹ軸周りの回転角速度に比例した電圧を出力する。Ｙ軸ジャイロセンサ４０Ｙは切換スイッチ５０Ｙを介して、第１のローパスフィルタ５１Ｙ、第２のローパスフィルタ５２Ｙ、及び第３のローパスフィルタ５３Ｙに接続可能である。第１のローパスフィルタ５１Ｙは３０Ｈｚより高い周波数成分をカットオフし、３０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出する。第２のローパスフィルタ５２Ｙは２０Ｈｚより高い周波数成分をカットオフし、２０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出する。第３のローパスフィルタ５３Ｙは１０Ｈｚより高い周波数成分をカットオフし、１０Ｈｚ以下の周波数成分を抽出する。すなわち、切換スイッチ５０Ｙを制御することにより、Ｙ軸ジャイロセンサ４０Ｙの出力電圧から抽出される周波数成分を変更することができる。

ＡＷＢ（Auto White Balance）センサ６０は撮影場所の色温度を測定するためのセンサである。ＡＷＢセンサ６０の出力に基づいてＣＰＵ１０は撮影場所の条件（屋外か室内か、屋外であれば晴天か曇天か、室内であれば蛍光灯下か電球下か等）を判定する。さらに、この判定結果に応じて上述の切換スイッチ５０Ｘ及び５０Ｙを制御し、ジャイロセンサ４０の出力電圧からカットオフする周波数成分を決定する。なお、ＡＷＢセンサ６０の替わりに、撮像素子２０から得られる画像信号を処理して撮影場所の色温度を測定する構成としても良いが、本実施形態においては、色温度測定時間と制御の迅速性を考慮して、単独のＡＷＢセンサ６０を用いた構成としている。

Ｘ軸ジャイロセンサ出力系統の第１〜第３のローパスフィルタ５１Ｘ、５２Ｘ、５３Ｘ、及びＹ軸ジャイロセンサ出力系統の第１〜第３のローパスフィルタ５１Ｙ、５２Ｙ、５３Ｙは手ぶれ補正演算回路７０に接続されている。第１〜第３のローパスフィルタ５１Ｘ、５２Ｘ、５３Ｘのうち切換スイッチ５０Ｘを介して接続されたローパスフィルタにより所定の周波数成分がカットされたＸ軸ジャイロセンサ４０Ｘの出力電圧が、手ぶれ補正演算回路７０に印可される。同様に、第１〜第３のローパスフィルタ５１Ｙ、５２Ｙ、５３Ｙのうち切換スイッチ５０Ｙを介して接続されたローパスフィルタにより所定の周波数成分がカットされたＹ軸ジャイロセンサ４０Ｙの出力電圧が、手ぶれ補正演算回路７０に印可される。手ぶれ補正演算回路７０では、入力電圧に基づいてＸ軸及びＹ軸周りの角速度の積分処理が行われる。その結果、カメラの所定のＸ軸及びＹ軸周りの変位、すなわち位置情報の変化が演算される。これにより、カメラのＸ軸及びＹ軸周りのぶれ量が算出される。

さらに、手ぶれ補正演算回路７０では算出されたぶれ量を相殺するための撮像素子２０の駆動データを演算する。駆動データは、カメラの光軸に垂直な面内に沿った駆動方向及び駆動量である。算出された駆動データは手ぶれ補正機構８０へ出力される。撮像素子２０は手ぶれ補正機構８０によりカメラ光軸に垂直な面内に沿って移動される。

図２は、本実施形態における撮影の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００においてスイッチＳＷＳの状態をチェックし、カメラ筐体に設けられたシャッターボタンが半押しされているか判断する。シャッターボタンが半押しされてスイッチＳＷＳがオンしていることが確認されたらステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では、測光処理及び測距処理が実行される。

次いでステップＳ１０４において、ＡＷＢセンサ６０により撮影場所の色温度が測定される。ステップＳ１０６〜Ｓ１１２において、ＡＷＢセンサ６０の出力がチェックされる。

ステップＳ１０６でＡＷＢセンサ６０の出力の色温度が約５５００Ｋ（ケルビン）であり、晴天での撮影であることが確認されると、ステップＳ１１４へ進み、Ｘ軸ジャイロセンサ４０Ｘが第１のローパスフィルタ５１Ｘに接続され、Ｙ軸ジャイロセンサ４０Ｙが第１のローパスフィルタ５１Ｙに接続されるよう、切換スイッチ５０Ｘ及び５０Ｙが制御される。その結果、ジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙの出力電圧において３０Ｈｚより高い周波数成分はカットされ、３０Ｈｚ以下の周波数成分のみが手ぶれ補正演算回路７０へ入力される。

ステップＳ１０８で色温度が約６０００Ｋであり、曇天での撮影であることが確認されると、ステップＳ１１６へ進み、Ｘ軸ジャイロセンサ４０Ｘが第２のローパスフィルタ５２Ｘに接続され、Ｙ軸ジャイロセンサ４０Ｙが第２のローパスフィルタ５２Ｙに接続されるよう、切換スイッチ５０Ｘ及び５０Ｙが制御される。その結果、ジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙの出力電圧において２０Ｈｚより高い周波数成分はカットされ、２０Ｈｚ以下の周波数成分のみが手ぶれ補正演算回路７０へ入力される。

ステップＳ１１０でＡＷＢセンサ６０の出力が黒体放射系光源の出力範囲から外れており、蛍光灯下での撮影であることが確認されるか、あるいはステップＳ１１２で色温度が約３０００Ｋであり、電球下での撮影であることが確認されると、ステップＳ１１８へ進む。ステップＳ１１８では、Ｘ軸ジャイロセンサ４０Ｘが第３のローパスフィルタ５３Ｘに接続され、Ｙ軸ジャイロセンサ４０Ｙが第３のローパスフィルタ５３Ｙに接続されるよう、切換スイッチ５０Ｘ及び５０Ｙが制御される。その結果、ジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙの出力電圧において１０Ｈｚより高い周波数成分はカットされ、１０Ｈｚ以下の周波数成分のみが手ぶれ補正演算回路７０へ入力される。

ステップＳ１１４、Ｓ１１６、Ｓ１１８のいずれかにおいて、ジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙの出力電圧の周波数成分のカットオフ処理が実行されると、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では、スイッチＳＷＲの状態をチェックし、シャッターボタンが全押しされているか判断する。シャッターボタンが全押しされてスイッチＳＷＲがオンしていることが確認されたらステップＳ１２２へ進む。ステップＳ１２２では、撮像素子２０が駆動され被写体の撮影処理が実行される。

一般に、撮影画像における像ぶれ発生を防止するために補正しなければならない手ぶれの振動の範囲は、６００〜１８００回／分の振動である。換言すれば、通常の手ぶれ周波数は約３０Ｈｚ以下であり、ジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙの出力電圧のうち約３０Ｈｚ以下の周波数成分に対応して補正処理を行わなければならない。図３は、Ｘ軸ジャイロセンサ４０Ｘの出力電圧における３０Ｈｚ以下の周波数成分を方形波で示す図である。この方形波は図４に示す３０Ｈｚの方形波成分、２０Ｈｚの方形波成分、及び１０Ｈｚの方形波成分を含んでいる。

室内、若しくは夜間の街灯のもとで撮影が行われるとき、被写体の輝度（明るさ）は相対的に低いため、シャッタ速度はある程度遅く設定される。換言すれば、シャッタ速度と絞り値の組合わせの範囲は狭くなる。従って、約１０Ｈｚ程度の低周波数成分に対応して補正処理を施せば手ぶれ補正の効果が得られる。一方、撮影が晴天の屋外で行われるとき、被写体の輝度（明るさ）は相対的に高く、シャッタ速度と絞り値の組合わせの範囲は広くなる。従って、この撮影条件のときは、シャッタ速度と絞り値の広範囲の組合わせに対応できるよう約３０Ｈｚ以下の周波数成分に対応して補正処理を施す必要がある。また、撮影が曇天の屋外で行われるとき、被写体の輝度（明るさ）は室内撮影等に比べると高いが、晴天の屋外での撮影に比べると低い。従って、シャッタ速度はある程度低く制限されるものの、室内撮影等に比べるとシャッタ速度と絞り値の組合わせの範囲は広い。従って、この撮影条件のときは、約２０Ｈｚ以下の周波数成分に対応して補正処理を施す必要がある。

上述のように、本実施形態では、ＡＷＢセンサ６０の検知結果に基づいて切換スイッチ５０Ｘ及び５０Ｙを制御し、ジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙから出力され手ぶれ補正演算回路７０へ入力される電圧からカットオフされる周波数成分が決定される。従って、手ぶれを示すジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙの出力電圧から撮影条件に応じた周波数成分のみが抽出され、手ぶれ補正処理が実行される。その結果、撮影条件に適した精度の高い手ぶれ補正が可能となる。

また、本実施形態ではＡＷＢセンサ６０の検出結果に基づいてカットオフ周波数を決定しているため、被写体の輝度に影響されることがない。従って、より精度の高い手ぶれ補正が実行される。

尚、本実施形態は、撮像素子２０を駆動することにより手ぶれを相殺する構成を有しているが、これに限るものではない。ＡＷＢセンサ６０の検出結果に基づくジャイロセンサ４０Ｘ及び４０Ｙの出力電圧のカットオフ周波数の制御は、撮影光学系の一部を構成する補正光学系を駆動することにより手ぶれを相殺するタイプのカメラにも適用可能である。

本発明に係る実施形態が適用されるカメラのブロック図である。 撮影の処理手順を示すフローチャートである。 ジャイロセンサの出力電圧における３０Ｈｚ以下の周波数成分を方形波で示す図である。 ジャイロセンサの出力電圧に含まれる方形波成分を示す図である。

符号の説明

１０ ＣＰＵ
２０ 撮像素子
４０Ｘ Ｘ軸ジャイロセンサ
４０Ｙ Ｙ軸ジャイロセンサ
５０Ｘ、５０Ｙ 切換スイッチ
５１Ｘ、５１Ｙ 第１のローパスフィルタ
５２Ｘ、５２Ｙ 第２のローパスフィルタ
５３Ｘ、５３Ｙ 第３のローパスフィルタ
６０ ＡＷＢセンサ
７０ 手ぶれ補正演算回路

Claims (9)

1. カメラのぶれ量を検出するぶれ検出手段と、
   被写体の色温度を測定する色温度計測手段と、
   前記色温度計測手段の出力に基づいて前記ぶれ検出手段の出力結果を調整する調整手段と、
   前記調整手段により調整された前記出力結果に基づいて、カメラのぶれを相殺するぶれ相殺手段とを備えることを特徴とする像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
2. 前記調整手段は、前記色温度計測手段により計測された色温度に基づいて、前記出力結果から所定の周波数成分を抽出することを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
3. 前記調整手段は、
   前記色温度計測手段の測定結果が晴天下の撮影であることを示すとき、前記出力結果から高周波数成分、中周波数成分、及び低周波数成分を抽出し、
   前記測定結果が曇天下の撮影であることを示すとき、前記出力結果から中周波数成分及び低周波数成分を抽出し、
   前記測定結果が室内での撮影であることを示すとき、前記出力結果から低周波数成分のみを抽出することを特徴とする請求項２に記載の像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
4. 前記所定の周波数成分は、通常の手ぶれ周波数の帯域の成分であり、
   前記高周波数成分は、前記所定の周波数成分において相対的に高い周波数帯域に相当し、
   前記中周波数成分は、前記所定の周波数成分において相対的に中程度の周波数帯域に相当し、
   前記低周波数成分は、前記所定の周波数成分において相対的に低い周波数帯域に相当することを特徴とする請求項３に記載の像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
5. 前記ぶれ検出手段はジャイロセンサであり、
   前記調整手段は、カットオフ周波数の異なる複数のローパスフィルタと、これらの複数のローパスフィルタと前記ジャイロセンサとの接続を切り換える切換えスイッチとを有することを特徴とする請求項２または３に記載の像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
6. 前記ぶれ相殺手段は、撮像素子を駆動することにより前記ぶれを相殺することを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
7. 撮影光学系の一部を構成する補正光学系を備え、
   前記ぶれ相殺手段は、前記補正光学系を駆動することにより前記ぶれを相殺することを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
8. カメラのぶれ量を検出するぶれ検出手段と、
   前記ぶれ検出手段の出力結果を調整する調整手段と、
   前記調整手段により調整された前記出力結果に基づいてカメラのぶれを相殺するぶれ相殺手段とを備え、
   前記調整手段は、シャッタースピードと絞り値の組合わせの範囲に応じて、前記出力結果から所定の周波数成分を抽出することを特徴とする像ぶれ補正機能を備えたカメラ。
9. 前記所定の周波数成分は、通常の手ぶれ周波数の帯域の成分であることを特徴とする請求項８に記載の像ぶれ補正機能を備えたカメラ。

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