JP2007228005A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲光学式のデジタルカメラでブレ補正を実現する。
【解決手段】入射光を撮像素子に屈曲させるミラー２１０は、第１の保持体３１０によって保持される。第１の保持体３１０はさらに、ミラー２１０が基準角度をなし、かつ、Ｘ−Ｘ’軸を中心に回動可能に第２の保持体３２０に保持される。第２の保持体３２０は、Ｚ−Ｚ’軸を中心に回動可能に保持される。第１のアクチュエータ３１１は、第１の保持体３１０に作用することで、第１の保持体３１０をＸ−Ｘ’軸まわりに回動させる。また、第２のアクチュエータ３２１は、第２の保持体３２０に作用することで、第２の保持体３２０をＺ−Ｚ’軸まわりに回動させる。このようなミラーユニット３００を有するデジタルカメラに発生したピッチおよびヨーに応じて、第１のアクチュエータ３１１および第２のアクチュエータ３２１を駆動することで、ミラー２１０が回動して撮像画像のブレを補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、デジタルカメラに関し、特に、屈曲光学式デジタルカメラにおけるブレ補正に関する。

従来より、入射光を屈曲させて撮像素子に結像させるデジタルカメラが知られている（例えば、特許文献１）。このような、屈曲光学式のデジタルカメラでは、本体内にレンズユニットなどを構成することができるので、例えば、沈胴式レンズを有するデジタルカメラなどと異なり、デジタルカメラの本体外部にレンズを突出させることなく、ズーム機能やオートフォーカス機能を実現することができるので、外面がフラットでコンパクトなデジタルカメラを実現することができる。

一方で、多くのデジタルカメラでは、いわゆる手ブレ補正機能が実現されている。手ブレ補正機能の動作方式として、例えば、ブレ量に合わせてレンズをシフトさせる方式やＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）などの撮像素子をブレ量に合わせてシフトさせる方式などが一般的である。
特開２００４−２１９５１６号公報

しかしながら、上述した屈曲光学式のデジタルカメラは、コンパクトさがその特徴であるため、レンズや撮像素子をシフトさせる構成を備えることは構造上困難である。よって、屈曲光学式のデジタルカメラにおいても効果的な手ブレ補正機能を実現できる手法の確立が望まれている。

本発明は上記実状に鑑みてなされたもので、屈曲光学式のデジタルカメラであっても効果的な手ブレ補正機能を実現できるデジタルカメラを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るデジタルカメラは、
反射体によって入射光を屈曲して撮像素子に被写体像を結像させるデジタルカメラにおいて、
屈曲された入射光が前記撮像素子の撮像面に垂直に導光される角度を基準に前記反射体を回動可能に保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された反射体を回動駆動させる駆動手段と、
撮像画像のブレ要因となる前記デジタルカメラの動きを検出する動き検出手段と、
前記駆動手段を制御し、前記動き検出手段が検出した動きに応じて前記反射体を回動させて撮像画像におけるブレを補正するブレ補正手段と、
を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、屈曲光学式のデジタルカメラにおいて、デジタルカメラに生じた動き（手ブレなど）に応じて、反射体（ミラー）を回動させてブレ補正することができる。

上記デジタルカメラにおいて、
前記保持手段は、前記反射体の中心軸であって、前記デジタルカメラの水平方向に平行し、かつ、前記反射体への入射光軸に直交する第１の軸まわりに回動可能に前記反射体を保持する第１の保持手段をさらに備えていることが望ましく、この場合、
前記駆動手段は、前記第１の保持手段に作用することで、前記反射体を前記第１の軸まわりに回動させる第１の駆動手段をさらに備えていることが望ましい。

このような構成によれば、デジタルカメラの水平軸まわりに反射体（ミラー）を回動させてブレを補正することができる。

上記デジタルカメラにおいて、
前記保持手段は、前記反射体が前記基準角度をなすよう前記第１の保持手段を保持するとともに、前記デジタルカメラの垂直方向に平行する第２の軸まわりに回動可能な第２の保持手段をさらに備えていることが望ましく、この場合、
前記駆動手段は、前記第２の保持手段に作用することで、前記反射体を前記第２の軸まわりに回動させる第２の駆動手段をさらに備えていることが望ましい。

このような構成によれば、デジタルカメラの垂直軸まわりに反射体（ミラー）を回動させてブレを補正することができる。

上記デジタルカメラにおいて、
前記動き検出手段は、前記第１の軸まわりの動きを検出する第１のセンサをさらに備えていることが望ましく、この場合、
前記ブレ補正手段は、前記第１のセンサによる検出に基づいて前記第１の駆動手段を駆動制御することが望ましい。

このような構成によれば、例えば、デジタルカメラの水平軸まわりの動き（ピッチ）を検出する角速度センサなどの検出に応じて反射体（ミラー）を当該水平軸まわりに回動させてブレを補正することができる。

上記デジタルカメラにおいて、
前記動き検出手段は、前記第２の軸まわりの動きを検出する第２のセンサをさらに備えていることが望ましく、この場合、
前記ブレ補正手段は、前記第２のセンサによる検出に基づいて前記第２の駆動手段を駆動制御することが望ましい。

このような構成によれば、例えば、デジタルカメラの垂直軸まわりの動き（ヨー）を検出する角速度センサなどの検出に応じて反射体（ミラー）を当該垂直軸まわりに回動させてブレを補正することができる。

上記デジタルカメラにおいて、
前記駆動手段は、直線運動を発生するアクチュエータから構成されることが望ましい。

このような構成によれば、直線運動を発生するアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータなど）によって反射体（ミラー）を回動させることができるので、反射体を回動させる機構を簡易かつコンパクトに構成することができる。

上記デジタルカメラは、
前記動き検出手段による検出値の履歴を記録する検出履歴記録手段と、
前記検出履歴記録手段が記録した検出値の履歴に基づいて、前記デジタルカメラの動きの予測値を算出する動き予測手段と、をさらに備えていることが望ましく、この場合、
前記ブレ補正手段は、前記動き予測手段が算出した予測値に基づいて、前記駆動手段を駆動制御することが望ましい。

このような構成によれば、例えば、シャッタの半押しから全押しされるまでの間、随時検出値の履歴を記録し、履歴に基づいて、デジタルカメラの動きを予測して補正動作をすることができるので、高速かつ効果的なブレ補正をおこなうことができる。

本発明によれば、屈曲光学式のデジタルカメラに用いられている反射体を、検出された動きに応じて２軸方向に回動させることで、屈曲光学式のデジタルカメラであっても効果的なブレ補正を実現することができる。

本発明にかかる実施形態を、図面を参照して以下説明する。本実施形態では、少なくともスチル画像を撮像するためのデジタルカメラに本発明を適用した場合を例に以下説明する。

本実施形態にかかるデジタルカメラ１００の外観構成を、図１を参照して説明する。図１は本実施形態にかかるデジタルカメラ１００の外観例を示す図（図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は背面図）である。

図１（ａ）に示すように、デジタルカメラ１００の正面には、入射窓１０、ストロボ発光部２０、測距・測光部１２０、などが構成されている。また、図１（ｂ）に示すように、デジタルカメラ１００の背面には、操作部１３０として、例えば、ズームボタン１３２、モード切替スイッチ１３３、十字キー１３４、ボタン群１３５、などが構成される他、デジタルカメラ１００の上面部には、シャッタボタン１３１が構成される。また、デジタルカメラ１００の背面には、表示部１４０が構成されている。

入射窓１０は、デジタルカメラ１００による撮像時に、撮像対象（被写体）を示す光をデジタルカメラ１００内部に入射させるために設けられた開口部と、当該開口部を覆う透明部材などから構成されている。

ストロボ発光部２０は、通常のスチルカメラなどに一般的に用いられているストロボ（フラッシュ）装置から構成され、暗所での撮影時などに発光する。

測距・測光部１２０は、オートフォーカス（ＡＦ：Auto Focus）機能や自動露出（ＡＥ：Auto Exposure）機能を有する通常のスチルカメラなどに一般的に用いられている測距・測光装置から構成され、ＡＦ動作時に必要となる被写体までの距離の測定や、ＡＥ動作時に必要となる外部光量や被写体光量などの検出をおこなう。

シャッタボタン１３１は、デジタルカメラ１００のＡＦ／ＡＥ動作やシャッタ動作をおこなうためのボタンである。この場合、通常のスチルカメラにおけるシャッタボタンと同様、シャッタボタン１３１が半押しされることでＡＦ／ＡＥ動作が実行され、シャッタボタン１３１が全押しされることで、シャッタ動作が実行される。

ズームボタン１３２は、デジタルカメラ１００のズーム機能を動作させるためのボタンである。

モード切替スイッチ１３３は、例えば、スライド式のスイッチにより構成され、デジタルカメラ１００が有する複数の動作モードの切替などに用いられる。本実施形態では、撮影時の手ブレを補正するための手ブレ補正モードの選択などに用いられるものとする。

十字キー１３４は、ユーザによる種々の入力操作をおこなうためのキーであり、表示部１４０に表示される選択項目の選択・決定などに用いられる。

ボタン群１３５は、デジタルカメラ１００の有する種々の機能を操作するためのボタンであり、例えば、表示部１４０にメニュー画面を表示させるためのメニューボタンや、表示部１４０の表示・非表示を選択するためのディスプレイボタン、などとして用いられる。

表示部１４０は、例えば、液晶表示装置から構成され、撮影時の被写体画像や撮像画像などを表示する。また、デジタルカメラ１００の各種機能の実行時に用いられる種々の画面を表示する。

本実施形態にかかるデジタルカメラ１００は、入射光を屈曲させて撮像素子に結像させる、いわゆる屈曲光学式のデジタルカメラであるものとする。このような、屈曲光学式を実現するための光学ユニット２００が、図２（ａ）の破線で示す位置に構成されている。すなわち、デジタルカメラ１００の正面部に構成されている入射窓１０に対応する位置に構成されている。

光学ユニット２００の構成を図２（ｂ）を参照して説明する。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すデジタルカメラ１００の側面図（デジタルカメラ１００の背面側から向かって左側側面を示す）であり、デジタルカメラ１００の内部に構成されている光学ユニット２００の構成を模式的に示している。図示するように、光学ユニット２００は、主に、ミラー２１０、レンズユニット２２０、撮像素子２３０、などから構成されている。

ミラー２１０は、入射窓１０から入った入射光を屈曲させるためのミラー（反射体）である。図２（ｂ）に示すように、入射窓１０に対応する位置に傾斜して配置されている。これにより、入射窓１０に入った入射光が、デジタルカメラ１００の下部方向に屈曲される。

レンズユニット２２０は、複数のレンズ群から構成され、ミラー２１０によって屈曲された被写体光がレンズユニット２２０を透過する。

撮像素子２３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）などの光電変換素子などから構成され、ミラー２１０により屈曲され、レンズユニット２２０を透過した被写体光を受光し、受光量に応じた電気信号を生成することで、撮像画像データを生成する。なお、撮像素子２３０は、所定のＡＤＣ（Analog-Digital Converter：アナログ−デジタル変換器）を備えているものとし、生成された電気信号をデジタル変換することで、撮像画像のデジタルデータが生成される。

図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、デジタルカメラ１００の底面付近において、受光面がデジタルカメラ１００の上部方向を向き、かつ、底面と平行するような位置に撮像素子２３０が配置される。この場合において、ミラー２１０は、屈曲させた入射光が撮像素子２３０に垂直に入射する角度で傾斜される。本実施形態では、デジタルカメラ１００の鉛直方向に入射光を屈曲させるので、デジタルカメラ１００の正面に垂直に向かう被写体光の光軸と、ミラー２１０の反射面とのなす狭角が４５°もしくは略４５°となる傾斜でミラー２１０が配置される。この角度を以下「基準角度」という。

光学ユニット２００の詳細な構成を、図３を参照して説明する。図３は、光学ユニット２００の構成例を示す斜視図である。図示するように、光学ユニット２００は、台座２０１上に、ミラー２１０、レンズユニット２２０、撮像素子２３０が設置されている。

本実施形態にかかるミラー２１０は、回動可能に構成されており、ミラー２１０を回動させるためのミラーユニット３００内に収納された状態で台座２０１に設置される。ミラーユニット３００の構成については後述する。

レンズユニット２２０は、フォーカス用レンズ２２０ａ、ズーム用レンズ２２０ｂ、光学動作部２２１、レンズ支持体２２２、レンズ駆動部２２３、などから構成されている。

フォーカス用レンズ２２０ａおよびズーム用レンズ２２０ｂは、レンズ支持体２２２によって保持された可動レンズであり、それぞれが図中の両矢印に示す方向に移動する。ここで、レンズ支持体２２２は、フォーカス用レンズ２２０ａの一端を指示する支持体２２２ａと、ズーム用レンズ２２０ｂの一端を指示する支持体２２２ｂ、および、フォーカス用レンズ２２０ａとズーム用レンズ２２０ｂのそれぞれの他端を指示する２２２ｃから構成されている。支持体２２２ａと支持体２２２ｂは、例えば、ラックアンドピニオン機構を備えている。このような支持体２２２ａと支持体２２２ｂは、例えば、モータやギアなどから構成されているレンズ駆動部２２３によってそれぞれが回転駆動される。この動作により、フォーカス用レンズ２２０ａおよびズーム用レンズ２２０ｂが移動する。

ここで、フォーカス用レンズ２２０ａは、測距・測光部１２０の動作に基づくＡＦ機能により動作する。また、ズーム用レンズ２２０ｂは、ズームボタン１３２の操作により動作する。

光学動作部２２１は、例えば、固定レンズや絞り羽、シャッタ機構、などから構成され、フォーカス用レンズ２２０ａおよびズーム用レンズ２２０ｂを透過した被写体光を撮像素子２３０に結像させるとともに、設定された露出に応じた絞りによるシャッタ動作をおこなう。

次に、図３に示すミラーユニット３００の構成を図４を参照して説明する。図４（ａ）は、ミラーユニット３００を入射窓１０側から見た平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応した側面図である。すなわち、図４（ａ）は、デジタルカメラ１００の正面から見たミラーユニット３００を示し、図４（ｂ）は、デジタルカメラ１００の背面側から向かって左側側面から見たミラーユニット３００を示している。

図示するように、ミラーユニット３００は、台座３０１、第１の保持体３１０、第１のアクチュエータ３１１、固定支持体３１２、可動支持体３１３、第２の保持体３２０、第２のアクチュエータ３２１、などから構成される。

第１の保持体３１０は、ミラー２１０の裏面（反射面の裏側）を覆うとともに、ミラー２１０の反射面が露出するようミラー２１０を保持する。このようにミラー２１０を保持した第１の保持体３１０は、第２の保持体３２０によって保持される。

この場合において、第１の保持体３１０は、図４（ａ）に示すＸ−Ｘ’軸を中心に回動可能となるよう第２の保持体３２０に保持された、いわゆるジンバルである。すなわち、第１の保持体３１０によって保持されたミラー２１０が、Ｘ−Ｘ’軸を中心に回動可能に保持されることになる。ここで、Ｘ−Ｘ’軸は、ミラー２１０の長手方向に平行なミラー２１０の中心軸である。より詳細には、図５に示すように、シャッタボタン１３１が上面となるようデジタルカメラ１００を水平設置した場合において、デジタルカメラ１００の正面に垂直に入射する入射光の光軸と直交するデジタルカメラ１００の水平軸である。

第２の保持体３２０は、図４（ｂ）に示すように、上部が入射窓１０側に突出した形状を有している。このような形状の第２の保持体３２０に保持されることで、第１の保持体３１０は、ミラー２１０が基準角度となるようミラー２１０を保持することになる。

第１のアクチュエータ３１１および第２のアクチュエータ３２１は、第１の保持体３１０および第２の保持体３２０によって保持されているミラー２１０を回動させるためのアクチュエータであり、例えば、直線運動を発生するボイスコイルモータによって構成される。図４（ａ）に示すように、第１のアクチュエータ３１１は、図中のＺ−Ｚ’軸に平行する方向に直線運動が発生するよう台座３０１に固定され、第２のアクチュエータ３２１は、図中のＸ−Ｘ’軸に平行する方向に直線運動が発生するよう台座３０１に固定される。

この場合、第１のアクチュエータ３１１は、両矢印ＺＡ−ＺＡ’が示すように、Ｘ−Ｘ’軸を基準に両方向に直線運動を発生する。また、第２のアクチュエータ３２１は、両矢印ＸＡ−ＸＡ’が示すように、Ｚ−Ｚ’軸を基準に両方向に直線運動を発生する。ここで、Ｚ−Ｚ’軸は、図５に示すように、シャッタボタン１３１が上面となるようデジタルカメラ１００を水平設置した場合におけるデジタルカメラ１００の垂直軸に平行する軸である。

そして、第２の保持体３２０は、図４（ｂ）に示すように、Ｚ−Ｚ’軸を中心に回動可能となるよう台座３０１に保持された、いわゆるジンバルである。より詳細には、台座３０１から入射窓１０方向に垂直に突出している上部ステー３０１ａと下部ステー３０１ｂによって、第２の保持体３２０が回動可能に挟持されている。

そして、第１のアクチュエータ３１１が発生した直線運動は、固定支持体３１２と可動支持体３１３を介して第１の保持体３１０に作用する。ここで、固定支持体３１２は、図４（ａ）に示すように、例えば、略角柱形状の支持体であり、一端が第１のアクチュエータ３１１の可動部に固定され、第１のアクチュエータ３１１からミラー２１０の背面に突出している。この場合、固定支持体３１２の長手方向の中心線がＸ−Ｘ’軸と一致する位置が第１のアクチュエータ３１１の基準位置となる。そして、第１のアクチュエータ３１１の駆動とともに固定支持体３１２も上下方向（図４（ａ）に示す両矢印ＺＡ−ＺＡ’方向）に移動する。

また、可動支持体３１３は、図４（ｂ）に示すように、略棒状の形状であり、一端が第１の保持体３１０に固定され、他端が固定支持体３１２と回動可能に接続されている。この可動支持体３１３は、第１のアクチュエータ３１１が基準位置にあるときは、その長手方向の中心線が、Ｘ−Ｘ’軸と直交するデジタルカメラ１００の水平軸と平行する。ここで、可動支持体３１３との接続部分における固定支持体３１２の断面は、図４（ｂ）に示すように、ミラー２１０側が開口した略コの字形状となっている。このようなコの字形の開口部に、図４（ｂ）に示すような略球形の形状となっている可動支持体３１３の端部が接続される。つまり、このような略球形の端部が固定支持体３１２の開口部で係合することで回動可能に接続されている。この場合において、第１のアクチュエータ３１１が基準位置にあるとき、側面から見た可動支持体３１３と固定支持体３１２との角度は、図４（ｂ）に示すように略直角となる。このように固定支持体３１２と可動支持体３１３とが接続されているので、第１のアクチュエータ３１１による固定支持体３１２の上下移動に応じて、側面から見た可動支持体３１３と固定支持体３１２との角度が変化することになる。

このような可動支持体３１３のもう一方の端部は、ミラー２１０の中心位置に対応する位置で第１の保持体３１０と固定されている。上述したように、第１の保持体３１０はＸ−Ｘ’軸まわりに回動可能に第２の保持体３２０に保持されているので、固定支持体３１２の上下移動に応じて固定支持体３１２の角度が変化すると、第１の保持体３１０が、図４（ｂ）の両矢印ａ−ａ’方向に回動することになる。すなわち、第１の保持体３１０に保持されているミラー２１０が、第１のアクチュエータ３１１の動作によってＸ−Ｘ’軸まわりに回動することになる。

一方、第２のアクチュエータ３２１が発生した直線運動は、第２の保持体３２０に作用する。この場合、第２の保持体３２０は、Ｚ−Ｚ’軸を中心に回動可能に保持されているため、第２のアクチュエータ３２１がＸ−Ｘ’軸方向に発生させた直線運動を第２の保持体３２０に作用させることによって、第２の保持体３２０はＺ−Ｚ’軸を中心に回動する。この場合、第２の保持体３２０に保持されている第１の保持体３１０は、Ｚ−Ｚ’軸まわりに回動することになる。ミラー２１０は第１の保持体３１０によって保持されているので、第２のアクチュエータ３２１の動作により、ミラー２１０がＺ−Ｚ’軸まわりに回動することになる。

本実施形態では、このようにミラー２１０を回動させるミラーユニット３００の動作により、デジタルカメラ１００の撮影時のブレ補正をおこなうものとする。上述したように、ミラー２１０は、Ｘ−Ｘ’軸まわりおよびＺ−Ｚ’軸まわりに回動可能であるため、デジタルカメラ１００におけるＸ−Ｘ’軸まわり及び／又はＺ−Ｚ’軸まわりの動きによって撮像画像に生じるブレを補正することができる。

ここで、本実施形態では、図５に示すように、デジタルカメラ１００の正面に垂直に入射する入射光の光軸に直交するデジタルカメラ１００の水平軸、すなわちＸ−Ｘ’軸に平行な水平軸まわりの動きを「ピッチ」とし、デジタルカメラ１００の垂直軸、すなわちＺ−Ｚ’軸に平行な垂直軸まわりの動きを「ヨー」とする。このようなピッチ及び／又はヨーが撮影時のデジタルカメラ１００に発生すると、その大きさによっては撮像画像にブレが生じることになる。よって、本実施形態のデジタルカメラ１００は、デジタルカメラ１００に発生するピッチを検出するためのピッチ検出部４００ａと、ヨーを検出するためのヨー検出部４００ｂを備える。

ピッチ検出部４００ａおよびヨー検出部４００ｂは、例えば、振動ジャイロや音片ジャイロなどを利用した角速度センサによって構成される。すなわち、ピッチ検出部４００ａは、Ｘ−Ｘ’軸に平行するデジタルカメラ１００の水平軸まわりの動きの角速度を検出することでピッチを検出する。同様に、ヨー検出部４００ｂは、デジタルカメラ１００の垂直軸まわりの動きの角速度を検出することでヨーを検出する。

次に、デジタルカメラ１００の内部構成を、図６を参照して説明する。図６は、デジタルカメラ１００の内部構成を示すブロック図である。図示するように、本実施形態にかかるデジタルカメラ１００は、上述した測距・測光部１２０、操作部１３０、表示部１４０、光学ユニット２００、撮像素子２３０、ミラーユニット３００、ピッチ検出部４００ａ、ヨー検出部４００ｂを制御する制御部１１０と、記憶部１５０を備えている。

制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）やワークエリアとなるメモリ（レジスタやＲＡＭ（Random Access Memory）など）から構成され、デジタルカメラ１００の各部を制御する。また、所定の動作プログラムを実行することで、後述する各処理を実現する。

記憶部１５０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュメモリなどの記憶装置から構成され、デジタルカメラ１００の動作を実行するために必要な各種データを記憶する。本実施形態では、図６に示すように、パラメータパターン格納領域１５１、ブレ判定情報格納領域１５２、撮像画像格納領域１５３、プログラム格納領域１５４、などの記憶領域が記憶部１５０に作成され、各記憶領域に所定の情報が格納される。

パラメータパターン格納領域１５１は、デジタルカメラ１００による撮像条件に応じたパラメータパターンを格納する。パラメータパターン格納領域１５１に格納される情報の例を図７（ａ）に示す。図７（ａ）は、パラメータパターン格納領域１５１に格納される「パラメータパターンテーブル」の例を示す図である。ここでは、撮影時の測光値（光量）とレンズユニット２２０のズーム機能によって可変する焦点距離に応じた最適な絞り値とシャッタスピードが予め対応づけられている複数のパターンが記録される。そして、このようなテーブルが、例えば、ストロボ発光の有無や撮像感度（例えば、ＩＳＯ値）などに応じて複数用意されることで、あらゆる撮影環境において、適正露出となる絞り値やシャッタスピードを求めることができる。

ブレ判定情報格納領域１５２は、撮像画像にブレが発生するピッチおよびヨーの最低基準値をシャッタスピード毎に対応づけた情報を格納する。ブレ判定情報格納領域１５２に格納される情報の例を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）は、ブレ判定情報格納領域１５２に格納される「ブレ発生基準値テーブル」の例を示す図である。ここでは、デジタルカメラ１００において設定可能なシャッタスピード毎に、ピッチおよびヨーの角速度が記録されている。ここに記録されている角速度以上のピッチ及び／又はヨーが当該シャッタスピードでの撮像時に発生すると、撮像画像にブレが発生することになる。

撮像画像格納領域１５３は、デジタルカメラ１００が撮像した画像を示す画像データを格納する。なお、撮像画像格納領域１５３については、デジタルカメラ１００に着脱可能なリムーバブル式の記憶装置（メモリカードなど）に構成されていてもよい。

プログラム格納領域１５４は、制御部１１０が実行する動作プログラムを格納する。プログラム格納領域１５４に格納されている動作プログラムを制御部１１０が実行することで、制御部１１０は、図８の機能ブロック図に示すような機能を実現する。すなわち、制御部１１０は、プログラムの実行によって、パラメータ決定部１１１、ブレ補正処理部１１２、撮像処理部１１３、画像処理部１１４、などとして機能する。

パラメータ決定部１１１は、操作部１３０の操作や測距・測光部１２０による測光値などに基づいて、パラメータパターン格納領域１５１のパラメータパターンテーブルを参照し、撮影時のパラメータを決定する。

ブレ補正処理部１１２は、ピッチ検出部４００ａおよびヨー検出部４００ｂによる検出値およびブレ判定情報格納領域１５２の「ブレ発生基準値テーブル」の情報に基づいてミラーユニット３００を制御することでミラー２１０を回動させ、撮影時のブレ補正動作を実行する。

撮像処理部１１３は、操作部１３０の操作やパラメータ決定部１１１によって決定されたパラメータに基づいて光学ユニット２００および撮像素子２３０を駆動制御することで、撮像動作を実行する。

画像処理部１１４は、撮像処理部１１３の制御により撮像素子２３０によって生成された撮像画像データに所定の画像処理（例えば、データ圧縮処理など）をおこなうとともに、処理した画像データを撮像画像格納領域１５３に格納する。

本実施形態では、制御部１１０がプログラムを実行することにより、上記機能構成が論理的に実現されるが、これらの機能は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）などのハードウェアによって構成されてもよい。

以上のような構成のデジタルカメラ１００による動作を以下説明する。まず、デジタルカメラ１００を用いてスチル写真を撮影する際にデジタルカメラ１００が実行する撮像処理を、図９に示すフローチャートを参照して説明する。なお、本実施形態では、手ブレ補正モードが有効となっている場合の撮像処理を説明する。この撮像処理は、デジタルカメラ１００がスチル写真の撮影モードで起動されたことを契機に開始される。

処理が開始されると、パラメータ決定部１１１は、シャッタボタン１３１からの入力信号に基づいて、シャッタボタン１３１が半押しされたか否かを判別する（ステップＳ１０１）。

ＡＦ／ＡＥ動作をおこなうには、シャッタボタン１３１の半押し動作が必要であるため、撮像処理の開始後にシャッタボタン１３１が半押しされない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）は、そのまま処理を終了する。

一方、シャッタボタン１３１が半押しされると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、パラメータ決定部１１１は、測距・測光部１２０を制御し、測距・測光動作を実行させることで測光値を取得するとともに、ズームボタン１３２からの入力信号にもとづいて、レンズユニット２２０の焦点距離を取得する（ステップＳ１０２）。

パラメータ決定部１１１は、測光値と焦点距離のパラメータを取得すると、パラメータパターン格納領域１５１のパラメータパターンテーブルを参照し、ステップＳ１０２で取得した測光値と焦点距離に対応するパラメータパターンを決定する（ステップＳ１０３）。パラメータ決定部１１１は、パラメータパターンを決定するとその旨をブレ補正処理部１１２に通知する。

ブレ補正処理部１１２は、パラメータ決定部１１１からの通知に応じて、ブレ補正処理を実行する（ステップＳ２００）。このブレ補正処理を、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。

処理が開始されると、ブレ補正処理部１１２はまず、補正動作をおこなう時間間隔であるサンプリング時間Ｔｓを設定する（ステップＳ２０１）。ここでは、ステップＳ１０３で決定されたパラメータパターンが示すシャッタスピードよりも短い時間をサンプリング時間Ｔｓとして設定するものとする。

サンプリング時間Ｔｓを設定すると、ブレ補正処理部１１２は、ピッチ検出部４００ａおよびヨー検出部４００ｂを制御してそれぞれの検出動作を開始させ、ピッチ検出部４００ａからピッチの角速度検出値を取得するとともに、ヨー検出部４００ｂからヨーの角速度検出値を取得する（ステップＳ２０２）。ここでは、理解を容易にするため、ピッチの角速度検出値とヨーの角速度検出値を合わせてω_iと表記する。

角速度検出値ω_iを取得すると、ブレ補正処理部１１２はブレ判定情報格納領域１５２のブレ発生基準値テーブルを参照し、ステップＳ１０３で決定されたパラメータパターンのシャッタスピードに対応する角速度と比較する。ここで、ピッチおよびヨーのそれぞれについての角速度検出値ω_iが該当するブレ発生角速度未満である場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ピッチ及び／又はヨーが発生していないか、発生していても撮像画像にブレは生じないレベルであるため、処理を終了して図９に示す撮像処理のフローに戻る。

一方、検出された角速度ω_iが、設定されたシャッタスピードでのブレ発生基準値以上である場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、撮影時に手ブレが発生する可能性があるので、さらなるブレ補正動作を実行する。この場合、ステップＳ２０２で取得した角速度検出値ω_iを用いて、角度変位θ_iを算出する（ステップＳ２０４）。この角度変位θ_iは、例えば、角速度検出値ω_iを積分することによって算出する。算出された角度変位θ_iは、その時点におけるピッチ及び／又はヨーによるデジタルカメラ１００の動きの角度を示す。

ブレ補正処理部１１２は、このように取得および算出した角速度検出値ω_iと角度変位θ_iをワークエリア（メモリ）に記録する（ステップＳ２０５）。

次に、ブレ補正処理部１１２は、算出した角度変位θ_iに基づいて、補正角θ'を算出する（ステップＳ２０６）。この補正角θ'は、ブレ量であるθ_iにより発生する撮像画像のブレを補正するためにミラー２１０を回動する際の動作角度である。ここでは、発生したブレ角の反対方向に１／２θ分回動させることでブレを補正することとする。すなわち、補正角θ'は、「θ'＝−θ／２」を演算することで算出することができる。

この場合の動作概略を、図１１を参照して説明する。図１１は、撮像時の光学ユニット２００をデジタルカメラ１００の側面から見た模式図である。図１１（ａ）は、手ブレが発生していない状態を示している。この場合、入射窓１０から入射した被写体光は、ミラー２１０により屈曲され、撮像素子２３０に対し垂直に入光する。

図１１（ｂ）は、デジタルカメラ１００にピッチ角度変位が発生した状態を示している。すなわち、デジタルカメラ１００にＸ−Ｘ’軸まわりの動きが発生した状態であり、この場合、本来の反射角で入射光が屈曲しないため、図中の一点鎖線が示す本来の入射光軸からずれて撮像素子２３０に入光することになる。このズレの分が、撮像画像のブレとして現れることになる。

この場合、ピッチ角度変位をθとすると、図１１（ｃ）に示すように、ミラー２１０をブレ（ピッチ）の発生方向とは逆方向に回動させることで、ミラー２１０が屈曲する入射光の光軸を補正する。この場合、例えば、−θ／２分ミラー２１０をＸ−Ｘ’軸まわりに回動させることで、反射光の光軸が補正され、被写体光が撮像素子２３０に略垂直に入光する。これにより、撮像画像のブレが補正される。図１１では、ピッチの角度変位が生じた場合を例示しているが、ヨー方向のブレの場合も同様に、発生したヨー角度変位の逆方向に、ミラー２１０をＺ−Ｚ’軸まわりに回動させることで、ヨーにより発生する撮像画像のブレを補正することができる。

このような原理に基づいて補正角θ'を算出すると、ブレ補正処理部１１２は、ステップＳ２０４で算出した角度変位θ_iに基づいて、デジタルカメラ１００に発生した動きが、ミラー２１０の回動により補正可能な範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ２０７）。すなわち、角度変位θ_iが、例えば、ミラー２１０の回動可能範囲を超えた角度である場合は補正することができない。また、このような場合、ピッチ及び／又はヨーの角度変位が、手ブレの範囲を超えているものと考えられる。よって、補正可能範囲外であると判別した場合（ステップＳ２０７：Ｎｏ）は、ブレ補正処理を終了し、図９に示す撮像処理のフローに戻る。

一方、補正角θ'が補正可能範囲内である場合（ステップＳ２０７：Ｙｅｓ）、ブレ補正処理部１１２は、ワークエリアに検出値履歴が保持されているか否かを判別する（ステップＳ２０８）。ここでは、ブレ補正処理が開始された直後であるため、ステップＳ２０２で取得した角速度検出値ω_iよりも前の検出値はない。この場合、検出値履歴はないと判別する（ステップＳ２０８：Ｎｏ）。

この場合、ブレ補正処理部１１２は、ミラーユニット３００を制御し、ステップＳ２０６で算出した補正角θ'に基づいて、ミラー２１０をθ'分（＝−θ／２分）回動させ（ステップＳ２０９）、角度変位θ_iによって生じるブレを補正する。この場合、ピッチについての角度変位θ_iに対しては、第１のアクチュエータ３１１を駆動することで、ミラー２１０をＸ−Ｘ’軸まわりにθ'分回動させる。また、ヨーについての角度変位θ_iに対しては、第２のアクチュエータ３２１を駆動することで、ミラー２１０をＺ−Ｚ’軸まわりにθ'分回動させる。ここでは、第１のアクチュエータ３１１および第２のアクチュエータ３２１の動作量とミラー２１０の回動角との対応関係が予め規定されているものとし、ブレ補正処理部１１２は、この対応関係に基づいて第１のアクチュエータ３１１と第２のアクチュエータ３２１を制御することで、ミラー２１０を基準位置からθ'分回動させる。

このような補正動作の際、ステップＳ２０１で設定したサンプリング時間Ｔｓが経過すると（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、図９に示す撮像処理のフローに戻る。

この場合、図９に示すように、半押しされたシャッタボタン１３１が全押しされるか、半押し状態が解除されるまで（ステップＳ１０４：Ｎｏ、ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ブレ補正処理（ステップＳ２００）が繰り返し実行される。

この場合、ブレ補正処理が実行される度に、角速度検出値ω_iと角度変位θ_iが順次ワークエリアに記録されるので、検出値履歴として記録されることになる。よって、２回目以降の実行では、ステップＳ２０８においてブレ補正処理部１１２は、「検出値履歴あり」と判別する（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ）。

このような２回目以降の補正動作の場合、ブレ補正処理部１１２は、ワークエリアの検出値履歴に基づいて、角速度と角度変位の予測をおこなう。この場合、ブレ補正処理部１１２は、予測角速度ωΡ_iと予測角度変位θΡ_i+1を算出する（ステップＳ２１０）。ここでは、例えば、今回の角速度検出値ω_iと、前回の角速度検出値ω_i-1とを比較して角加速度ａ_iを求める。そして、このような角加速度ａ_iを用いて数１を演算することで、予測角速度ωΡ_iを求める。

（数１）
ωＰ_i＝ω_i＋ａ_i・Ｔｓ

また、ブレ補正処理部１１２は、このようにして求めた予測角速度ωΡ_iと現在の角度変位θ_iとを用いて数２を演算することで、次回検出時の予測角度変位θΡ_i+1を求める。

（数２）
θΡ_i+1＝θ_i＋ωΡ_i・Ｔｓ

このようにして、予測角速度ωΡ_iと予測角度変位θΡ_i+1とを求めると、ブレ補正処理部１１２は、予測角度変位θΡ_i+1に基づいて、次回検出時の補正角を予測する。ここでは、前回の補正角θ'からの増分である予測補正角増分Δθ'を求める（ステップＳ２１１）。

すなわち、１回目のブレ補正処理実行時には、ステップＳ２０９でミラーを回動させているので、そのときの角度変位からの予測増分だけミラーを回動させれば、予測角度変位θΡ_i+1に対応した補正をおこなうことができる。よって、ここでは、数３を演算することで、予測補正角増分Δθ'を求める。

（数３）
Δθ'＝θΡ_i+1−θ'_i

このようにして、予測補正角増分Δθ'を求めると、ブレ補正処理部１１２は、ステップＳ２０７と同様の判断基準により、ステップＳ２１０で求めた予測角度変位θΡ_i+1に基づき、ミラー２１０の回動による補正可能範囲内であるか否かを判別する（ステップＳ２１２）。

ここで、補正可能範囲内であると判別した場合（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、ブレ補正処理部１１２は、ミラーユニット３００を制御し、Δθ'分ミラー２１０を回動させることで、予測角度変位θΡ_i+1に応じた補正をおこなう（ステップＳ２１３）。この場合、ピッチについての予測角度変位θΡ_i+1に対しては、第１のアクチュエータ３１１を駆動することで、ミラー２１０をＸ−Ｘ’軸まわりにΔθ'回動させる。また、ヨーについての予測角度変位θΡ_i+1に対しては、第２のアクチュエータ３２１を駆動することで、ミラー２１０をＺ−Ｚ’軸まわりにΔθ'回動させる。

この場合も、サンプリング時間Ｔｓが経過すると（ステップＳ２１４：Ｙｅｓ）、図９に示す撮像処理のフロー戻る。すなわち、シャッタボタン１３１が半押し状態となっている間、サンプリング時間Ｔｓ毎にブレ補正処理が繰り返し実行され、随時角度変位（すなわち、ブレ量）を予測しながらミラー２１０を回動させることで、ブレ補正がおこなわれる。

なお、予測角度変位θΡ_i+1に基づいて、補正可能範囲外であるとブレ補正処理部１１２が判別した場合（ステップＳ２１２：Ｎｏ）は、例えば、アングルを変えるなどの動作によりデジタルカメラ１００が大きく移動したことが考えられるため、ブレ補正処理部１１２は、ミラーユニット３００を制御し、ミラー２１０を基準位置に復帰させるとともに（ステップＳ２１５）、ワークエリアに保持している検出値履歴をクリアして（ステップＳ２１６）、図９に示す撮像処理のフローに戻る。この場合、検出値履歴がクリアされているので、再度ブレ補正処理が実行された場合は、新たに取得した角度速度検出値に基づいて、基準位置からミラー２１０を回動させてブレ補正動作がおこなわれることになる。

このようにしてブレ補正処理が繰り返し実行されている間に、シャッタボタン１３１が全押しされると（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、シャッタボタン１３１からの入力信号に応じて撮像処理部１１３が、ステップＳ１０３で決定したパラメータパターンに基づいて光学ユニット２００および撮像素子２３０を制御することで撮像動作を実行し、画像処理部１１４が撮像素子２３０によって生成された画像データを撮像画像格納領域１５３に格納して保存する（ステップＳ１０６）。

この場合、ブレ補正処理（図１０参照）において、決定されたシャッタスピードよりも短いサンプリング時間Ｔｓ毎にブレ補正動作がおこなわれているので、ステップＳ１０６の撮像時におけるシャッタ開放動作の間もブレ補正処理部１１２によるミラー２１０の回動動作が随時おこなわれている。よって、シャッタボタン１３１を全押しにした瞬間もミラー２１０の回動によるブレ補正がおこなわれているので、手ブレが補正された撮像画像を得ることができる。

このようにして、撮像画像を取得されると、画像処理部１１４はその旨をブレ補正処理部１１２に通知する。ブレ補正処理部１１２は、画像処理部１１４からの通知に応じて、ミラーユニット３００を制御し、ミラー２１０を基準位置に復帰させるとともに（ステップＳ１０７）、ワークエリアに保持している検出値履歴をクリアして（ステップＳ１０８）、処理を終了する。

以上説明したように、本発明を上記実施形態の如く適用することで、屈曲光学式のデジタルカメラにおいて、効果的なブレ補正を実現することができる。この場合、ミラー２１０を回動させるためのアクチュエータを、直線運動を発生するボイスコイルモータなどによって構成しているので、簡易な構成でコンパクトにミラーユニット３００を実現することができる。また、ピッチ検出部４００ａおよびヨー検出部４００ｂの検出値に基づいて、ブレ量（角度変位）を予測しながら、随時ミラー２１０を回動させてブレ補正をおこなっているので、シャッタ動作時に正確にブレ補正をおこなうことができる。

上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、ミラー２１０を回動させるアクチュエータをボイスコイルモータによって構成したが、これに限られず、例えば、圧電アクチュエータやバイモルフ型ピエゾ・アクチュエータなどから構成してもよい。

また、上記実施形態では、角度変位（ブレ量）の１／２の回動量でミラー２１０を回動させてブレを補正したが、回動量はこれに限られず、例えば、ブレ量と同量の回動量で逆方向に回動させることで補正してもよい。

また、上記実施形態では、スチル写真の撮影時にブレ補正をおこなうものとしたが、デジタルカメラ１００に動画撮像機能がある場合、上述したようなミラーユニット３００でミラー２１０を随時回動させることで、動画像のブレ補正をおこなってもよい。

また、上記実施形態では、検出した角速度に基づいて、角度変位（ブレ量）を随時予測しながら補正をおこなったが、予測動作をおこなわずに、ピッチ検出部４００ａおよびヨー検出部４００ｂの検出値に基づいて随時補正動作をおこなうようにしてもよい。

本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの外観構成を示す図であり、（ａ）はデジタルカメラの正面を示し、（ｂ）はデジタルカメラの背面を示す。 図１に示すデジタルカメラの光学ユニットを説明するための図であり、（ａ）は光学ユニットの位置を説明するための図であり、（ｂ）は光学ユニットの構成を概略的に示す図である。 図２に示す光学ユニットの詳細な構成例を示す図である。 図３に示すミラーユニット構成を示す図であり、（ａ）はデジタルカメラの正面方向から見たミラーユニットの構成を示し、（ｂ）はデジタルカメラの側面方向から見たミラーユニットの構成を示す。 本発明の実施形態にかかるデジタルカメラにおけるピッチおよびヨーなどを説明するための図である。 本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。 図６に示す記憶部に格納される情報の例を示す図であり、（ａ）はパラメータパターン格納領域に格納されるパラメータパターンテーブルの例を示し、（ｂ）はブレ判定情報格納領域に格納されるブレ発生基準値テーブルの例を示す。 図６に示す制御部によって実現される機能構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態において実行される撮像処理を説明するためのフローチャートである。 図９に示す撮像処理において実行されるブレ補正処理を説明するためのフローチャートである。 図１０に示すブレ補正処理の動作を説明するための図であり、（ａ）はブレが発生していない状態での入射光の様子を示し、（ｂ）はブレが発生した状態での入射光の様子を示し、（ｃ）はブレ補正動作をおこなった場合の入射光の様子を示す。

符号の説明

１００…デジタルカメラ、１１０…制御部、１１１…パラメータ決定部、１１２…ブレ補正処理部、１１３…撮像処理部１１３、１１４…画像処理部、１２０…測距・測光部、１３１…シャッタボタン、１４０…表示部、１５０…記憶部、１５１…パラメータパターン格納領域、１５２…ブレ判定情報格納領域、１５３…撮像画像格納領域、１５４…プログラム格納領域、２００…光学ユニット、２１０…ミラー、２２０…レンズユニット、２３０…撮像素子、３００…ミラーユニット、３１０…第１の保持体、３１１…第１のアクチュエータ、３２０…第２の保持体、３２１…第２のアクチュエータ、４００ａ…ピッチ検出部、４００ｂ…ヨー検出部

Claims (7)

1. 反射体によって入射光を屈曲して撮像素子に被写体像を結像させるデジタルカメラにおいて、
   屈曲された入射光が前記撮像素子の撮像面に垂直に導光される角度を基準に前記反射体を回動可能に保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された反射体を回動駆動させる駆動手段と、
   撮像画像のブレ要因となる前記デジタルカメラの動きを検出する動き検出手段と、
   前記駆動手段を制御し、前記動き検出手段が検出した動きに応じて前記反射体を回動させて撮像画像におけるブレを補正するブレ補正手段と、
   を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 前記保持手段は、前記反射体の中心軸であって、前記デジタルカメラの水平方向に平行し、かつ、前記反射体への入射光軸に直交する第１の軸まわりに回動可能に前記反射体を保持する第１の保持手段をさらに備え、
   前記駆動手段は、前記第１の保持手段に作用することで、前記反射体を前記第１の軸まわりに回動させる第１の駆動手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 前記保持手段は、前記反射体が前記基準角度をなすよう前記第１の保持手段を保持するとともに、前記デジタルカメラの垂直方向に平行する第２の軸まわりに回動可能な第２の保持手段をさらに備え、
   前記駆動手段は、前記第２の保持手段に作用することで、前記反射体を前記第２の軸まわりに回動させる第２の駆動手段をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載のデジタルカメラ。
4. 前記動き検出手段は、前記第１の軸まわりの動きを検出する第１のセンサをさらに備え、
   前記ブレ補正手段は、前記第１のセンサによる検出に基づいて前記第１の駆動手段を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のデジタルカメラ。
5. 前記動き検出手段は、前記第２の軸まわりの動きを検出する第２のセンサをさらに備え、
   前記ブレ補正手段は、前記第２のセンサによる検出に基づいて前記第２の駆動手段を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のデジタルカメラ。
6. 前記駆動手段は、直線運動を発生するアクチュエータから構成される、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のデジタルカメラ。
7. 前記動き検出手段による検出値の履歴を記録する検出履歴記録手段と、
   前記検出履歴記録手段が記録した検出値の履歴に基づいて、前記デジタルカメラの動きの予測値を算出する動き予測手段と、をさらに備え、
   前記ブレ補正手段は、前記動き予測手段が算出した予測値に基づいて、前記駆動手段を駆動制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のデジタルカメラ。

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