JP2008277991A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手ブレの影響を低減した画像を取得することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像素子５は、入射した光量に応じた画像信号を生成及び蓄積する光電変換素子と、画像信号を記憶する記憶部と、光電変換素子から記憶部に画像信号を転送する転送部と、光電変換素子をリセットするリセット部と、記憶部に記憶された画像信号を増幅して出力する出力部と、画像信号を出力する画素を選択する選択部と、を有する画素を二次元に複数配置してなる画素部を有する。ブレ量検出部３は筐体のブレ量を検出する。ＣＰＵ１及び蓄積制御回路４は、検出されたブレ量と予め設定されたブレ許容値との比較結果に応じてリセット部と転送部とを制御し、ブレ量がブレ許容値以下である期間に光電変換素子に蓄積された画像信号のみを、予め設定された露光時間に相当する分、記憶部に記憶させるように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、筐体のブレ量を検出し、そのブレ量に応じた処理を実行する撮像装置に関する。

従来、カメラ等の撮像装置において、撮影中に生じたブレ量に応じて、撮像素子又は光学系を光学系の光軸と垂直な平面方向にシフトさせることにより、手ブレ等によって生じる、撮像素子の結像面上における像ブレを抑制する手ブレ補正装置が各種提案されている。例えば特許文献１には、加速度センサの出力を利用して撮像素子上での像変位速度と像変位方向とを求め、露光時に、この像変位速度と比例する速度で撮像素子又は光学系を像変位方向と同方向に変位させることにより、手ブレを補正する技術が記載されている。
特開平５−２２６４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された手ブレ補正装置では、撮像素子又は光学系を無限に変位させることは不可能なため、撮像素子又は光学系を変位させても補正できないほどの大きな手ブレが生じた場合には、適切な補正を行うことは困難である。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、手ブレの影響を低減した画像を取得することができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、入射した光量に応じた画像信号を生成及び蓄積する光電変換素子と、前記画像信号を記憶する記憶部と、前記光電変換素子から前記記憶部に前記画像信号を転送する転送部と、前記光電変換素子をリセットするリセット部と、前記記憶部に記憶された前記画像信号を増幅して出力する出力部と、前記画像信号を出力する画素を選択する選択部と、を有する画素を二次元に複数配置してなる画素部を有する撮像素子と、筐体のブレ量を検出するブレ量検出部と、検出された前記ブレ量と予め設定されたブレ許容値との比較結果に応じて前記リセット部と前記転送部とを制御し、前記ブレ量が前記ブレ許容値以下である期間に前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号のみを、予め設定された露光時間に相当する分、前記記憶部に記憶させるように制御する撮像制御部とを有することを特徴とする撮像装置である。

また、本発明の撮像装置において、前記撮像制御部は、検出された前記ブレ量が前記ブレ許容値を超える第１のタイミング毎に、前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を前記記憶部に転送させ、検出された前記ブレ量が前記ブレ許容値を超えてから前記ブレ許容値以下となる第２のタイミング毎に前記光電変換素子をリセットすることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置において、前記撮像制御部は、検出された前記ブレ量が、前記露光時間に相当する期間、前記ブレ許容値以下に連続して収まったときのみ、前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を前記記憶部に転送させ、検出された前記ブレ量が前記ブレ許容値を超えてから前記ブレ許容値以下となるタイミング毎に前記光電変換素子をリセットすることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、撮影者が押すレリーズスイッチをさらに有し、前記撮像制御部は、前記レリーズスイッチが押された場合に前記撮像素子における蓄積を開始させ、前記レリーズスイッチが開放された場合に前記撮像素子における蓄積を停止させることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置において、前記撮像制御部は、前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を全画素一括して前記記憶部に転送させる、又は全画素一括してリセットさせることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置において、前記撮像制御部は、１回の露光期間内に前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を前記記憶部に転送させる回数が所定値を超えた場合に、前記撮像素子における蓄積を停止させることを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、検出された前記ブレ量に応じて、前記画素部に被写体像を結像する光学系又は前記撮像素子を、前記光学系の光軸に直交する方向に移動させるブレ補正部をさらに有することを特徴とする。

本発明によれば、ブレ量がブレ許容値以下である期間に光電変換素子に蓄積された画像信号のみを、予め設定された露光時間に相当する分、記憶部に記憶させることによって、手ブレの影響を低減した画像を取得することができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の構成を示している。図１に示すように、撮像装置は、ＣＰＵ１と、レリーズスイッチ２と、ブレ量検出部３と、蓄積制御回路４と、撮像素子５とを備えている。ブレ量検出部３は、ブレ検出素子６と、ブレ検出回路７とを有している。図１では、被写体像を結像する光学系や、撮像素子５から出力される画像信号を処理する画像信号処理回路、撮像により生成された画像データを記録する記録媒体等の図示を省略している。

ＣＰＵ１は各種演算を実行し、撮像装置内の各部を制御する。レリーズスイッチ２は、撮影者による図示しないレリーズボタンの押下を検出し、カメラの露光を開始又は停止するための信号をＣＰＵ１へ出力する。ブレ量検出部３においてブレ検出素子６は、例えば角速度センサ又は加速度センサ等を備え、撮像装置の露光中のブレ量を検出し、検出したブレ量を示す信号をブレ検出回路７へ出力する。ブレ検出回路７は、ブレ検出素子６からの信号に対して、増幅処理及びフィルタ処理を施した後、ＣＰＵ１へ出力する。

蓄積制御回路４は、ＣＰＵ１からの制御信号に基づいて撮像素子５に制御パルスを与え、撮像素子５の蓄積動作（蓄積開始、蓄積停止、蓄積再開等）を制御する。撮像素子５は、例えばグローバルシャッター機能を有するＣＭＯＳ方式のイメージセンサで構成され、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて動作し、図示しない光学系によって結像された被写体像を電気的な画像信号に変換して、図示しない後段の画像信号処理回路へ出力する。ＣＰＵ１は、手ブレ防止のため、ブレ検出回路７からのブレ量を示す信号を取り込み、この信号に基づいて上記の制御信号を生成し、蓄積制御回路４へ出力する。

図２は、撮像素子５の構成を示している。図２に示すように、撮像素子５は、光電変換素子１１と、第１のトランジスタ１２と、メモリ素子１３と、第２のトランジスタ１４と、第３のトランジスタ１５と、第４のトランジスタ１６と、第５のトランジスタ１７とを有する画素を２次元に配置してなる画素部を有している。この画素部に対して、図示しない光学系によって被写体像が結像される。図２は撮像素子５の１画素分の構成を示している。

光電変換素子１１（フォトダイオード）は、入射した光量に応じた画像信号を生成及び蓄積する。第１のトランジスタ１２は、制御パルスφＲＰＤによってＯＮ／ＯＦＦが制御されるスイッチ素子であり、光電変換素子１１をリセットする。メモリ素子１３（コンデンサ）は、光電変換素子１１に蓄積された画像信号を記憶する。第２のトランジスタ１４は、制御パルスφＴＲによってＯＮ／ＯＦＦが制御されるスイッチ素子であり、光電変換素子１１に蓄積された画像信号をメモリ素子１３に転送する。

第３のトランジスタ１５は、制御パルスφＲＭによってＯＮ／ＯＦＦが制御されるスイッチ素子であり、メモリ素子１３をリセットする。第４のトランジスタ１６は、メモリ素子１３に保持された信号を増幅して出力する。第５のトランジスタ１７は、制御パルスφＳＥによってＯＮ／ＯＦＦが制御されるスイッチ素子であり、図示しない画像信号処理回路へ画像信号を出力する画素を選択する。これ以降に説明する撮像素子５におけるリセット及び転送動作は、蓄積制御回路４からの制御パルスにより、全画素一括で制御されるものとする。

次に、本実施形態による撮像装置の撮像動作を説明する。まず、第１の動作例を説明する。図３は撮像装置の動作手順を示しており、適宜、図３を参照する。まず、撮像装置の電源が投入されている状態で撮影者がレリーズスイッチ２を押すと、撮像装置は撮影を開始する。

具体的には、ＣＰＵ１は、レリーズスイッチ２の出力に基づいて、レリーズスイッチ２が押されたか否かを判定し（ステップＳ１００）、レリーズスイッチ２が押された場合には、蓄積制御回路４へ制御信号を出力し、撮像素子５に蓄積を開始させる（ステップＳ１０１）。このとき、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて、撮像素子５は第１のトランジスタ１２をＯＮとし、光電変換素子１１をリセットした後、第３のトランジスタ１５をＯＮとし、メモリ素子１３をリセットする。また、レリーズスイッチ２が押されていない場合には、ステップＳ１００に戻り、レリーズスイッチ２の押下に関する判定が再度行われる。

撮像素子５における蓄積の開始後、ブレ検出素子６は、撮像装置の露光中のブレ量を検出し、検出したブレ量に応じた信号をブレ検出回路７へ出力する。ブレ検出回路７はブレ検出素子６からの信号を処理し、ブレ量を示す信号をＣＰＵ１へ出力する。ＣＰＵ１は、ブレ検出回路７からの信号が示すブレ量と、予め設定されたブレ許容値（閾値）とを比較し、それらの大小関係を判定する（ステップＳ１０２）。

検出されたブレ量がブレ許容値以下である場合には、ＣＰＵ１は、撮像素子５における蓄積を許可する制御信号を蓄積制御回路４へ出力する。続いて、ＣＰＵ１は、蓄積時間の合計が所定の露光時間、すなわち撮像装置のシャッタ秒時に達したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。蓄積時間の合計がシャッタ秒時未満である場合には、ステップＳ１０２に戻り、ブレ量に関する判定が再度行われる。

また、蓄積時間の合計がシャッタ秒時以上である場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を終了させる（ステップＳ１０９）。このとき、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて、撮像素子５は第２のトランジスタ１４をＯＮとし、光電変換素子１１に蓄積された画像信号をメモリ素子１３に転送する。メモリ素子１３は、光電変換素子１１から転送された画像信号を保持する。続いて、撮像素子５は第５のトランジスタ１７をＯＮとし、メモリ素子１３に保持された画像信号を、図示しない後段の画像信号処理回路に転送する。

ステップＳ１０２での判定の結果、検出されたブレ量がブレ許容値を超えている場合には、ＣＰＵ１は、撮像素子５における蓄積を禁止する信号を蓄積制御回路４へ出力する（ステップＳ１０３）。このとき、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて、撮像素子５は、第２のトランジスタ１４をＯＮとし、光電変換素子１１に蓄積された画像信号をメモリ素子１３に転送する。メモリ素子１３は、光電変換素子１１から転送された画像信号を保持する。また、既にメモリ素子１３に画像信号が保持されている場合は、メモリ素子１３は、光電変換素子１１から新たに転送される画像信号を、既に保持している画像信号に加算して保持する。

続いて、ＣＰＵ１は、ブレ検出回路７からの信号が示すブレ量と、予め設定されたブレ許容値（閾値）とを比較し、それらの大小関係を判定する（ステップＳ１０４）。検出されたブレ量がブレ許容値を超えている場合には、ＣＰＵ１は、ステップＳ１０２において、検出されたブレ量がブレ許容値を超えていると判定したときからの経過時間、すなわち撮像素子５における蓄積が中断されている時間が所定の制限時間に達したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。撮像素子５における蓄積の中断時間が制限時間以内である場合には、ステップＳ１０４に戻り、ブレ量に関する判定が再度行われる。

また、撮像素子５における蓄積の中断時間が制限時間を超えている場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を終了させる（ステップＳ１１１）。このとき、ＣＰＵ１は、撮像素子５が正常に蓄積を終了しなかったことを検出し、制限時間を超える時間、撮像装置の露光中のブレ量が大きかったことにより、撮像素子５が正常に蓄積を終了できず、結果として、正常に撮影を完了できなかったことを撮像装置の操作者に対して呈示する。この方法としては、撮影完了の異常を視覚的に知らせるためにＬＥＤを発光させたり、異常状態を聴覚的に知らせるためにアラーム音を発生させたりすることにより行う。ここで、上記の制限時間は、撮像装置が露光時間等の撮影条件から自動的に設定してもよいし、レリーズスイッチ２の操作により撮影者が任意に設定してもよい。

ステップＳ１０４での判定の結果、検出されたブレ量がブレ許容値以下である場合には、ＣＰＵ１は、レリーズスイッチ２の出力に基づいて、レリーズスイッチ２が押されているか否かを判定する（ステップＳ１０６）。撮影者がレリーズスイッチ２を開放した場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を終了させる（ステップＳ１１０）。

また、撮影者がレリーズスイッチ２を押したままでいる場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を再開させる（ステップＳ１０７）。このとき、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて、撮像素子５は第１のトランジスタ１２をＯＮとし、新たな蓄積に備えて光電変換素子１１をリセットし、蓄積を再開する。

図４は撮像装置の動作の一例を示している。制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされると蓄積が開始される。続いて、制御パルスφＲＭにより第３のトランジスタ１５がＯＮとなり、メモリ素子１３がリセットされる。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量（角速度）が所定のブレ許容範囲を超えると、制御パルスφＴＲにより第２のトランジスタ１４がＯＮとなり、光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送される。

ブレ検出素子６によって検出されるブレ量がブレ許容範囲内に戻ると、制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされ、蓄積が再開される。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量が再びブレ許容範囲を超えた場合には、上記の動作が再度行われる。蓄積時間の合計がシャッタ秒時以上である場合には、制御パルスφＴＲにより第２のトランジスタ１４がＯＮとなり、光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送される。続いて、制御パルスφＳＥにより第５のトランジスタ１７がＯＮとなり、メモリ素子１３に保持された画像信号が、図示しない後段の画像信号処理回路に転送される。

上記の動作において、１回の露光期間内に光電変換素子１１に蓄積された画像信号をメモリ素子１３に転送することが可能な回数に上限を設定してもよい。転送回数に上限を設定した場合、上記のステップＳ１０３において、ＣＰＵ１は転送回数の判定を行い、転送回数が所定回数に達した場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を終了させる。

また、蓄積再開を瞬時に行うため、撮像素子５における蓄積が中断されている期間中は、光電変換素子１１をリセットする第１のトランジスタ１２を常時ＯＮにしてもよい。図５は、蓄積が中断されている期間中に第１のトランジスタ１２を常時ＯＮにする動作の一例を示している。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量がブレ許容範囲を超え、撮像素子５における蓄積が中断された後、再びブレ量がブレ許容範囲内に戻るまで、制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２はＯＮとなっている。

また、処理速度を向上させるため、ＣＰＵ１による撮像素子５を制御する機能は、蓄積制御回路等の専用のハードウェアに置き換えてもよい。

次に、第２の動作例を説明する。図６は撮像装置の動作手順を示しており、適宜、図６を参照する。第１の動作例では、蓄積が中断された場合には、分断された各蓄積期間に光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送されるが、第２の動作例では、蓄積が中断された場合には、光電変換素子１１からメモリ素子１３に画像信号が転送されることなく光電変換素子１１がリセットされ、連続した蓄積時間がシャッタ秒時に達したときのみ、光電変換素子１１からメモリ素子１３に画像信号が転送される。

まず、撮像装置の電源が投入されている状態で撮影者がレリーズスイッチ２を押すと、撮像装置は撮影を開始する。具体的には、ＣＰＵ１は、レリーズスイッチ２の出力に基づいて、レリーズスイッチ２が押されたか否かを判定し（ステップＳ２００）、レリーズスイッチ２が押された場合には、蓄積制御回路４へ制御信号を出力し、撮像素子５に蓄積を開始させる（ステップＳ２０１）。このとき、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて、撮像素子５は第１のトランジスタ１２をＯＮとし、光電変換素子１１をリセットする。また、レリーズスイッチ２が押されていない場合には、ステップＳ２００に戻り、レリーズスイッチ２の押下に関する判定が再度行われる。

撮像素子５における蓄積の開始後、ブレ検出素子６は、撮像装置の露光中のブレ量を検出し、検出したブレ量に応じた信号をブレ検出回路７へ出力する。ブレ検出回路７はブレ検出素子６からの信号を処理し、ブレ量を示す信号をＣＰＵ１へ出力する。ＣＰＵ１は、ブレ検出回路７からの信号が示すブレ量と、予め設定されたブレ許容値（閾値）とを比較し、それらの大小関係を判定する（ステップＳ２０２）。

検出されたブレ量がブレ許容値以下である場合には、ＣＰＵ１は、撮像素子５における蓄積を許可する制御信号を蓄積制御回路４へ出力する。続いて、ＣＰＵ１は、連続した蓄積時間が所定の露光時間、すなわち撮像装置のシャッタ秒時に達したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。連続した蓄積時間がシャッタ秒時未満である場合には、ステップＳ２０２に戻り、ブレ量に関する判定が再度行われる。

また、連続した蓄積時間がシャッタ秒時以上である場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を終了させる（ステップＳ２０８）。このとき、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて、撮像素子５は第３のトランジスタ１５をＯＮとし、メモリ素子１３をリセットした後、第２のトランジスタ１４をＯＮとし、光電変換素子１１に蓄積された画像信号をメモリ素子１３に転送する。メモリ素子１３は、光電変換素子１１から転送された画像信号を保持する。続いて、撮像素子５は第５のトランジスタ１７をＯＮとし、メモリ素子１３に保持された画像信号を、図示しない後段の画像信号処理回路に転送する。

ステップＳ２０２での判定の結果、検出されたブレ量がブレ許容値を超えている場合には、ＣＰＵ１は、ブレ検出回路７からの信号が示すブレ量と、予め設定されたブレ許容値（閾値）とを比較し、それらの大小関係を再度判定する（ステップＳ２０３）。検出されたブレ量がブレ許容値を超えている場合には、ＣＰＵ１は、ステップＳ２０２において、検出されたブレ量がブレ許容値を超えていると判定したときからの経過時間、すなわち撮像素子５における蓄積の中断時間が所定の制限時間に達したか否かを判定する（ステップＳ２０４）。撮像素子５における蓄積の中断時間が制限時間以内である場合には、ステップＳ２０３に戻り、ブレ量に関する判定が再度行われる。

また、撮像素子５における蓄積の中断時間が制限時間を超えている場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を終了させる（ステップＳ２１０）。このとき、ＣＰＵ１は、撮像素子５が正常に蓄積を終了しなかったことを検出し、制限時間を超える時間、撮像装置の露光中のブレ量が大きかったことにより、撮像素子５が正常に蓄積を終了できず、結果として、正常に撮影を完了できなかったことを撮像装置の操作者に対して呈示する。この方法としては、撮影完了の異常を視覚的に知らせるためにＬＥＤを発光させたり、異常状態を聴覚的に知らせるためにアラーム音を発生させたりすることにより行う。ここで、上記の制限時間は、撮像装置が露光時間等の撮影条件から自動的に設定してもよいし、レリーズスイッチ２の操作により撮影者が任意に設定してもよい。

ステップＳ２０３での判定の結果、検出されたブレ量がブレ許容値以下である場合には、ＣＰＵ１は、レリーズスイッチ２の出力に基づいて、レリーズスイッチ２が押されているか否かを判定する（ステップＳ２０５）。撮影者がレリーズスイッチ２を開放した場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を終了させる（ステップＳ２０９）。

また、撮影者がレリーズスイッチ２を押したままでいる場合には、ＣＰＵ１は制御信号を蓄積制御回路４へ出力し、撮像素子５における蓄積を再開させる（ステップＳ２０６）。このとき、蓄積制御回路４からの制御パルスに基づいて、撮像素子５は第１のトランジスタ１２をＯＮとし、新たな蓄積に備えて光電変換素子１１をリセットし、蓄積を再開する。

図７は撮像装置の動作の一例を示している。制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされると蓄積が開始される。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量（角速度）が所定のブレ許容範囲を超えた場合、そのブレ量がブレ許容範囲内に戻ったときに、制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされ、蓄積が再開される。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量が再びブレ許容範囲を超えた場合には、上記の動作が再度行われる。

連続した蓄積時間がシャッタ秒時以上である場合には、制御パルスφＲＭにより第３のトランジスタ１５がＯＮとなり、メモリ素子１３がリセットされた後、制御パルスφＴＲにより第２のトランジスタ１４がＯＮとなり、光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送される。続いて、制御パルスφＳＥにより第５のトランジスタ１７がＯＮとなり、メモリ素子１３に保持された画像信号が、図示しない後段の画像信号処理回路に転送される。

上記の動作において、蓄積再開を瞬時に行うため、撮像素子５における蓄積が中断されている期間中は、光電変換素子１１をリセットする第１のトランジスタ１２を常時ＯＮにしてもよい。図８は、蓄積が中断されている期間中に第１のトランジスタ１２を常時ＯＮにする動作の一例を示している。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量がブレ許容範囲を超え、撮像素子５における蓄積が中断された後、再びブレ量がブレ許容範囲内に戻るまで、制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２はＯＮとなっている。

また、処理速度を向上させるため、ＣＰＵ１による撮像素子５を制御する機能は、蓄積制御回路等の専用のハードウェアに置き換えてもよい。

図９は、第２の動作例に関して、撮像素子５の構成を変形したものであり、図２と同一の構成には同一の符号を付与している。図２と図９の違いは、第３のトランジスタ１５の有無である。ここで、制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２をＯＮさせ、光電変換素子１１をリセットするタイミングで、制御パルスφＴＲにより第２のトランジスタ１４をＯＮさせると、光電変換素子１１とメモリ素子１３のリセットを同時に行うことができる。これにより、第３のトランジスタ１５を削除することが可能となるため、撮像素子５の製造コストを削減することができると共に、光電変換素子１１の面積を広く確保することができる。

上述したように、本実施形態によれば、撮像装置の露光中に所定のブレ許容値を超えるブレ量が発生した期間では、撮像素子５における蓄積が中断され、ブレ量が小さい期間に限り、分割又は連続して蓄積が行われる。そして、ブレ量がブレ許容値以下である期間に光電変換素子に蓄積された画像信号のみを、予め設定された露光時間に相当する分、メモリ素子１３に記憶させることによって、撮像素子５又は光学系を変位させても補正できないほどの大きな手ブレが生じた場合でも、手ブレの影響を低減した画像を取得することができる。

したがって、三脚等により撮像装置を固定しなくても、撮影時の手ブレの影響がなく、画質の良い画像を比較的容易に取得することができる。また、撮像素子５の制御方法を調整するだけで手ブレを防止することが可能となるため、消費電力の増加や、手ブレ補正装置を組み込むことによる撮像装置及びレンズの大型化、コストアップを招くことがない。

また、第１の動作例によれば、撮影者がレリーズスイッチ２を押したときから光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送されるので、撮影者が希望する撮影タイミングから撮影を開始することができる。一方、第２の動作例によれば、連続した蓄積時間内に光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送されるので、動きのある被写体を撮影した場合に、画像に発生する被写体ブレを第１の動作例よりも低減することができる。

また、レリーズスイッチ２が押された場合に撮像素子５における蓄積を開始させ、レリーズスイッチ２が開放された場合に撮像素子５における蓄積を停止させることによって、撮影者が任意のタイミングで撮影を中止させることが可能となる。したがって、いつでも、被写体のフレーミングや、撮像装置の撮影条件、撮影時の姿勢等を変えて再撮影を行うことができる。

また、撮像装置の露光中のブレ量がブレ許容値を超えるタイミングにおいて、光電変換素子１１に蓄積した画像信号を全画素一括してメモリ素子１３に転送し、撮像装置の露光中のブレ量がブレ許容値以下に戻るタイミングにおいて、光電変換素子１１を全画素一括してリセットすることによって、蓄積動作（蓄積開始、蓄積停止、蓄積再開等）を最小時間で制御することが可能なため、露光時間を最小限に抑えることができる。

また、１回の露光期間内に光電変換素子１１に蓄積した画像信号の転送回数を制限することによって、メモリ素子１３において画像信号を加算する際のノイズの影響を最小限に抑えることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図１０は、本実施形態による撮像装置の構成を示している。図１０に示す撮像装置は、ブレ補正部２４と撮像ユニット２６とを備えた点で、図１に示した撮像装置と異なっている。その他の構成については第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

ブレ補正部２４は、磁界変化検出素子２１と、位置検出回路２２と、駆動回路２３とを有している。また、撮像ユニット２６は、同一基板上に配置された撮像素子５と磁界発生体２５とを有している。

ブレ補正部２４において、磁界変化検出素子２１は、例えばホールセンサ等から構成され、撮像ユニット２６の磁界発生体２５との距離に応じた信号を生成し、位置検出回路２２へ出力する。位置検出回路２２は、磁界変化検出素子２１からの出力信号を演算し、演算結果を、磁界発生体２５と磁界変化検出素子２１との相対的な位置関係を示す信号としてＣＰＵ１へ出力する。

駆動回路２３は、モータ等から構成され、ＣＰＵ１からの制御信号に基づいて、図示しない光学系の光軸と直交する方向に撮像ユニット２６を移動させる。手ブレ防止のため、ＣＰＵ１は、ブレ検出回路７からの信号と位置検出回路２２からの信号とを取り込み、これらの信号に基づいて駆動回路２３の制御信号を生成し、駆動回路２３へ出力する。磁界発生体２５は、磁界を連続的に発生することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば永久磁石や電磁石を用いることが可能である。

次に、本実施形態による撮像装置の撮像動作を説明する。まず、第１の動作例を説明する。撮像素子５の蓄積動作に関しては、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。以下では、手ブレ補正に関する動作を中心に説明する。撮影者がレリーズボタン２を押し、撮影が開始されると、ブレ検出回路７は、撮像装置の露光中のブレ量を検出し、検出したブレ量に応じた信号をＣＰＵ１へ出力する。ＣＰＵ１は、ブレ検出回路７からの出力信号に応じて駆動回路２３を制御することにより、撮像ユニット２６を移動させる。

撮像ユニット２６の移動に伴って、磁界発生体２５と磁界変化検出素子２１との相対的な位置関係が変化し、磁界変化検出素子２１は、磁界発生体２５との距離に応じた信号を発生する。位置検出回路２２は、磁界変化検出素子２１の出力信号を演算し、演算結果を、磁界発生体２５の位置を示す信号としてＣＰＵ１へ出力する。ＣＰＵ１は、位置検出回路２２から出力される信号に基づいた撮像素子５の現在位置と、ブレ検出回路７から出力される信号に基づいた、手ブレが打ち消される撮像素子５の最適な目標位置とを比較しながら、撮像素子５が目標位置に移動するように駆動回路２３を制御する。上記の動作は、撮像素子５が蓄積を行っている期間に行われる。

図１１は撮像装置の動作の一例を示している。制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされると蓄積が開始される。続いて、制御パルスφＲＭにより第３のトランジスタ１５がＯＮとなり、メモリ素子１３がリセットされる。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量（角速度）が所定のブレ許容範囲を超えると、制御パルスφＴＲにより第２のトランジスタ１４がＯＮとなり、光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送される。

ブレ検出素子６によって検出されるブレ量がブレ許容範囲内に戻ると、制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされ、蓄積が再開される。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量が再びブレ許容範囲を超えた場合には、上記の動作が再度行われる。蓄積時間の合計がシャッタ秒時以上である場合には、制御パルスφＴＲにより第２のトランジスタ１４がＯＮとなり、光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送される。続いて、制御パルスφＳＥにより第５のトランジスタ１７がＯＮとなり、メモリ素子１３に保持された画像信号が、図示しない後段の画像信号処理回路に転送される。本実施形態では、ブレ補正部２４が、手ブレを打ち消すように撮像ユニット２６を移動させるため、図１１に示すように、ブレ許容範囲を第１の実施形態よりも拡大することができる。

次に、第２の動作例を説明する。第１の動作例では、蓄積が中断された場合には、分断された各蓄積期間に光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送されるが、第２の動作例では、蓄積が中断された場合には、光電変換素子１１からメモリ素子１３に画像信号が転送されることなく光電変換素子１１がリセットされ、連続した蓄積時間がシャッタ秒時に達したときのみ、光電変換素子１１からメモリ素子１３に画像信号が転送される。ここで、撮像素子５の蓄積動作及び手ブレ補正に関する動作は第１の動作例と同様であるため、説明を省略する。

図１２は撮像装置の動作の一例を示している。制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされると蓄積が開始される。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量（角速度）が所定のブレ許容範囲を超えた場合、そのブレ量がブレ許容範囲内に戻ったときに、制御パルスφＲＰＤにより第１のトランジスタ１２がＯＮとなり、光電変換素子１１がリセットされ、蓄積が再開される。ブレ検出素子６によって検出されるブレ量が再びブレ許容範囲を超えた場合には、上記の動作が再度行われる。

連続した蓄積時間がシャッタ秒時以上である場合には、制御パルスφＲＭにより第３のトランジスタ１５がＯＮとなり、メモリ素子１３がリセットされた後、制御パルスφＴＲにより第２のトランジスタ１４がＯＮとなり、光電変換素子１１に蓄積された画像信号がメモリ素子１３に転送される。続いて、制御パルスφＳＥにより第５のトランジスタ１７がＯＮとなり、メモリ素子１３に保持された画像信号が、図示しない後段の画像信号処理回路に転送される。本実施形態では、ブレ補正部２４が、手ブレを打ち消すように撮像ユニット２６を移動させるため、図１２に示すように、ブレ許容範囲を第１の実施形態よりも拡大することができる。

図１０に示した撮像装置は撮像素子５を移動させて手ブレ補正を行うが、光学系を移動させて手ブレ補正を行ってもよい。図１３は、本実施形態による撮像装置の構成の変形例を示している。図１３に示す撮像装置において、撮像光学系３２は磁界発生体２５と光学レンズ３１とを有している。駆動回路２３は、ＣＰＵ１による制御に従って、撮像光学系３２の光軸と直交する方向に撮像光学系３２を移動させる。

上述したように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、撮像ユニット２６又は撮像光学系３２を変位させても補正できないほどの大きな手ブレが生じた場合でも、手ブレの影響を低減した画像を取得することができる。また、検出されたブレ量に応じて撮像ユニット２６又は撮像光学系３２を変位させることにより、蓄積中のブレ補正許容範囲を拡大することが可能となるため、さらに画質の良い画像を比較的容易に取得することができる。また、蓄積中のブレ補正許容範囲が拡大することによって、撮像素子５における蓄積が第１の実施形態よりも中断されにくくなるため、撮影終了までの期間を短くすることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による撮像装置が備える撮像素子の構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態による撮像装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態による撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態による撮像装置の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態による撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態による撮像装置が備える撮像素子の構成を示す回路図である。 本発明の第２の実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態による撮像装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・ＣＰＵ（撮像制御部）、２・・・レリーズスイッチ、３・・・ブレ量検出部、４・・・蓄積制御回路（撮像制御部）、５・・・撮像素子、６・・・ブレ検出素子、７・・・ブレ検出回路、１１・・・光電変換素子、１２・・・第１のトランジスタ（リセット部）、１３・・・メモリ素子（記憶部）、１４・・・第２のトランジスタ（転送部）、１５・・・第３のトランジスタ、１６・・・第４のトランジスタ（出力部）、１７・・・第５のトランジスタ（選択部）、２１・・・磁界変化検出素子、２２・・・位置検出回路、２３・・・駆動回路、２４・・・ブレ補正部、２５・・・磁界発生体、２６・・・撮像ユニット、３１・・・光学レンズ、３２・・・撮像光学系

Claims (7)

1. 入射した光量に応じた画像信号を生成及び蓄積する光電変換素子と、前記画像信号を記憶する記憶部と、前記光電変換素子から前記記憶部に前記画像信号を転送する転送部と、前記光電変換素子をリセットするリセット部と、前記記憶部に記憶された前記画像信号を増幅して出力する出力部と、前記画像信号を出力する画素を選択する選択部と、を有する画素を二次元に複数配置してなる画素部を有する撮像素子と、
   筐体のブレ量を検出するブレ量検出部と、
   検出された前記ブレ量と予め設定されたブレ許容値との比較結果に応じて前記リセット部と前記転送部とを制御し、前記ブレ量が前記ブレ許容値以下である期間に前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号のみを、予め設定された露光時間に相当する分、前記記憶部に記憶させるように制御する撮像制御部と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像制御部は、検出された前記ブレ量が前記ブレ許容値を超える第１のタイミング毎に、前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を前記記憶部に転送させ、検出された前記ブレ量が前記ブレ許容値を超えてから前記ブレ許容値以下となる第２のタイミング毎に前記光電変換素子をリセットすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記撮像制御部は、検出された前記ブレ量が、前記露光時間に相当する期間、前記ブレ許容値以下に連続して収まったときのみ、前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を前記記憶部に転送させ、検出された前記ブレ量が前記ブレ許容値を超えてから前記ブレ許容値以下となるタイミング毎に前記光電変換素子をリセットすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 撮影者が押すレリーズスイッチをさらに有し、
   前記撮像制御部は、前記レリーズスイッチが押された場合に前記撮像素子における蓄積を開始させ、前記レリーズスイッチが開放された場合に前記撮像素子における蓄積を停止させる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記撮像制御部は、前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を全画素一括して前記記憶部に転送させる、又は全画素一括してリセットさせることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記撮像制御部は、１回の露光期間内に前記光電変換素子に蓄積された前記画像信号を前記記憶部に転送させる回数が所定値を超えた場合に、前記撮像素子における蓄積を停止させることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
7. 検出された前記ブレ量に応じて、前記画素部に被写体像を結像する光学系又は前記撮像素子を、前記光学系の光軸に直交する方向に移動させるブレ補正部をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の撮像装置。

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