JP2008281925A - デジタルカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】ブレの影響を確実に除去することのできるデジタルカメラを提供する。
【解決手段】撮影レンズ101、102によって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子211と、この撮像素子211を保持し、撮像素子211を撮影レンズ101、102の光軸に直交する面内で移動させるシフト機構217と、カメラのブレを検出する第1ブレセンサ214と、撮像素子211のブレを検出する第2ブレセンサ225と、第1ブレセンサ214と第2ブレセンサ225の出力に基づいて、ブレ軽減を行なうブレ補正手段(215、216、225、215A)を具備している。単にカメラに加えられたブレを第1ブレセンサ214で検出するのみならず、検出されたブレに応じて駆動される撮像素子211のブレを第2ブレセンサ225で検出してブレ補正を行うようにしている。
【選択図】 図1
【解決手段】撮影レンズ101、102によって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子211と、この撮像素子211を保持し、撮像素子211を撮影レンズ101、102の光軸に直交する面内で移動させるシフト機構217と、カメラのブレを検出する第1ブレセンサ214と、撮像素子211のブレを検出する第2ブレセンサ225と、第1ブレセンサ214と第2ブレセンサ225の出力に基づいて、ブレ軽減を行なうブレ補正手段(215、216、225、215A)を具備している。単にカメラに加えられたブレを第1ブレセンサ214で検出するのみならず、検出されたブレに応じて駆動される撮像素子211のブレを第2ブレセンサ225で検出してブレ補正を行うようにしている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、デジタルカメラに関し、詳しくは手振れ補正機能を有するデジタルカメラに関する。
撮影者の手振れ等によりカメラが振れると、手振れの影響を受け、見苦しい画像となってしまう。そのため、従来から手振れの影響を軽減するために、手振れ補正装置を有するカメラが種々提案されている。例えば、特許文献1には、撮像素子を撮影レンズの光軸と直交する面内で、手振れセンサの出力に応じて移動させ、手振れを軽減する手振れ補正装置付き撮影装置が開示されている。また、特許文献2には、撮像素子から出力される画像信号の切り出し位置を、ブレセンサの出力に基づいて変更し、手振れの影響を軽減するようにした手振れ補正装置付き撮像装置が開示されている。
特開2005−159711号公報
特開平11−266391号公報
上述した手振れ補正装置付き撮像装置は、いずれもオープン制御であり、検出されたブレ量に応じて撮像素子を移動、または画像信号の切り出し位置を変えているだけである。すなわち、実際にブレの影響を除去できたか否かについては何等検出しておらず、このためブレを確実に除去することができない。特に、手振れ補正動作のブレ除去範囲を越えるような振動が印加された場合や、特許文献1に開示されるような撮像素子シフト方式の場合、機械的動作では追いつかないブレが生じた場合には、完全にブレの影響を除去することが困難であった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、ブレの影響を確実に除去することの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第1の発明に係わるデジタルカメラは、撮影レンズを介して被写体像を取得する撮像素子と、この撮像素子を保持すると共に、上記撮影レンズの光軸に直交する面に沿って移動させるシフト機構と、カメラのブレを検出する第1の振れセンサと、この第1の振れセンサからの出力に応じて手振れ量を演算する第1の振れ演算回路を含んでおり、上記第1の振れ演算回路の演算結果に応じて上記シフト機構を移動させ、それによって上記撮像素子で取得した被写体像のブレを補正する第1の振れ補正手段と、上記撮像素子のブレを検出する第2の振れセンサと、この第2の振れセンサからの出力に応じて撮像素子の振れ量を演算する第2の振れ演算回路を含んでおり、振れ情報を出力する第2の振れ補正回路と、この第2の振れ補正回路からの振れ情報に基づき上記撮像素子の画像切り出し位置を演算し、これにより上記撮像素子で取得した被写体像のブレを補正する第2の振れ補正手段と、静止画撮影時には、上記第1の振れ補正手段を動作させると共に上記第2の振れ補正回路からの振れ情報に基づき露出を開始し、一方動画記録時には、上記第1の振れ補正手段を動作させると共に上記第2の振れ補正手段によって電子手振れ補正を行う。
第2の発明に係わるデジタルカメラは、上記第1の発明において、上記第1の振れ補正手段は第1のフィルタ回路を含み、上記第2の振れ補正回路は上記第1のフィルタとは異なる周波数特性の第2のフィルタ回路を含んでおり、上記第2のフィルタ回路は、上記第1のフィルタ回路のバンドパス周波数よりも高い。
また、第3の発明に係わるデジタルカメラは、上記第1の発明において、上記第2の振れセンサの感度は、上記第1の振れセンサの感度よりも高い、若しくは上記第2の振れ補正回路の増幅率は、上記第1の振れ補正回路の増幅率よりも高い。
さらに、第4の発明に係わるデジタルカメラは、上記第1の発明において、上記第1の振れ補正回路を起動させた後に、上記第2の振れ補正回路を起動し、露出後、上記第2の振れ補正回路を終了させた後に、上記第1の振れ補正回路を終了させる。
さらに、第5の発明に係わるデジタルカメラは、上記第1の発明において、上記第2の振れ補正回路からの上記振れ情報が所定の判定値を超えたら、点灯するインジケータを設ける。
また、第3の発明に係わるデジタルカメラは、上記第1の発明において、上記第2の振れセンサの感度は、上記第1の振れセンサの感度よりも高い、若しくは上記第2の振れ補正回路の増幅率は、上記第1の振れ補正回路の増幅率よりも高い。
さらに、第4の発明に係わるデジタルカメラは、上記第1の発明において、上記第1の振れ補正回路を起動させた後に、上記第2の振れ補正回路を起動し、露出後、上記第2の振れ補正回路を終了させた後に、上記第1の振れ補正回路を終了させる。
さらに、第5の発明に係わるデジタルカメラは、上記第1の発明において、上記第2の振れ補正回路からの上記振れ情報が所定の判定値を超えたら、点灯するインジケータを設ける。
上記目的を達成するため、第6の発明に係わるデジタルカメラは、撮影レンズによって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子と、この撮像素子を保持し、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に直交する面内で移動させるシフト機構と、カメラのブレを検出し、この検出されたブレに応じたブレ補正信号を出力する第1ブレ補正回路と、上記ブレ補正信号に応じて上記シフト機構を駆動し、ブレを軽減する第1ブレ補正手段と、上記撮像素子と共に移動するブレセンサを有し、このブレセンサによって上記撮像素子のブレを検出し、撮像素子ブレ情報を出力する第2ブレ補正回路と、上記撮像素子から出力された画像信号の切り出し位置を、上記撮像素子ブレ情報に基づいて決定し、ブレを軽減する第2ブレ補正手段と、静止画撮影時には上記第1ブレ補正手段によってブレを軽減すると共に、上記撮像素子ブレ情報に基づいて静止画像取得のタイミングを決定し、動画撮影時には上記第1ブレ補正手段によってブレを軽減すると共に、上記第2ブレ補正手段によって上記画像信号の切り出し位置を決定する制御手段を具備する。
第7の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記第1ブレ補正回路は第1フィルタ回路を含み、上記第2ブレ補正回路は上記第1フィルタとは異なる周波数特性の第2フィルタ回路を含んでおり、上記第2フィルタ回路は、上記第1のフィルタ回路のバンドパス周波数よりも高い。
また、第8の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記第2ブレ補正回路の上記ブレセンサの感度は、上記第1ブレ補正回路のブレセンサの感度よりも高い、若しくは上記第2ブレ補正回路の増幅率は、上記第1ブレ補正回路の増幅率よりも高い。
さらに、第9の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記第1ブレ補正回路を起動させた後に、上記第2ブレ補正回路を起動する。
さらに、第10の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記撮像素子よる露出動作の終了後、上記第2ブレ補正回路を終了させた後に、上記第1ブレ補正回路を終了させる。
さらに、第11の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記第2ブレ補正回路からの上記撮像素子ブレ情報が判定値を超えたら、表示する警告表示手段を設ける。
また、第8の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記第2ブレ補正回路の上記ブレセンサの感度は、上記第1ブレ補正回路のブレセンサの感度よりも高い、若しくは上記第2ブレ補正回路の増幅率は、上記第1ブレ補正回路の増幅率よりも高い。
さらに、第9の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記第1ブレ補正回路を起動させた後に、上記第2ブレ補正回路を起動する。
さらに、第10の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記撮像素子よる露出動作の終了後、上記第2ブレ補正回路を終了させた後に、上記第1ブレ補正回路を終了させる。
さらに、第11の発明に係わるデジタルカメラは、上記第6の発明において、上記第2ブレ補正回路からの上記撮像素子ブレ情報が判定値を超えたら、表示する警告表示手段を設ける。
上記目的を達成するため、第12の発明に係わるデジタルカメラは、撮影レンズによって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子と、この撮像素子を保持し、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に直交する面内で移動させるシフト機構と、カメラのブレを検出する第1ブレセンサと、上記撮像素子のブレを検出する第2ブレセンサと、上記第1ブレセンサの出力と、上記第2ブレセンサの出力を入力し、ブレを軽減するためのブレ補正信号を生成するブレ補正回路と、上記ブレ補正信号に応じて上記シフト機構を駆動し、ブレを軽減するブレ補正機構を具備する。
第13の発明に係わるデジタルカメラは、上記第12の発明において、上記ブレ補正回路は、上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサの出力を入力する演算器を有し、この演算器は上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサに対して増幅率が異なる。
第14の発明に係わるデジタルカメラは、上記第12の発明において、上記ブレ補正回路は、上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサの出力を入力するフィルタ回路を有し、このフィルタ回路は上記第1プレセンサと上記第2ブレセンサに対して通過帯域の周波数特性が異なる。
第14の発明に係わるデジタルカメラは、上記第12の発明において、上記ブレ補正回路は、上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサの出力を入力するフィルタ回路を有し、このフィルタ回路は上記第1プレセンサと上記第2ブレセンサに対して通過帯域の周波数特性が異なる。
上記目的を達成するため、第15の発明に係わるデジタルカメラは、撮影レンズによって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子と、この撮像素子を保持し、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に直交する面内で移動させるシフト機構と、カメラのブレを検出する第1ブレセンサと、上記撮像素子のブレを検出する第2ブレセンサと、上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサの出力に基づいて、ブレ軽減を行なうブレ補正手段を具備する。
第16の発明に係わるデジタルカメラは、上記第15の発明において、上記ブレ補正手段は、上記第1ブレセンサの出力に基づいて機械的な手振れ補正機構を駆動すると共に、上記第2ブレセンサの出力に基づいて撮像のタイミング決定、若しくは上記第2ブレセンサの出力に基づいて電子的ブレ補正手段を動作させる。
また、第17の発明に係わるデジタルカメラは、上記第15の発明において、上記ブレ補正手段は、上記第1ブレセンサの出力に基づいて機械的な手振れ補正機構を駆動すると共に、上記第2ブレセンサの出力をフィードバックする。
また、第17の発明に係わるデジタルカメラは、上記第15の発明において、上記ブレ補正手段は、上記第1ブレセンサの出力に基づいて機械的な手振れ補正機構を駆動すると共に、上記第2ブレセンサの出力をフィードバックする。
上記目的を達成するため、第18の発明に係わるデジタルカメラは、カメラ全体のブレを検出する第1ブレセンサと、上記ブレを相殺するために上記第1ブレセンサの出力に基づいて駆動制御される機械的な手振れ補正機構と、この手振れ補正機構に設けられた第2ブレセンサと、上記第2ブレセンサの出力に基づいて、撮影のタイミング若しくは電子的ブレ補正を行う制御手段を具備する。
上記目的を達成するため、第19の発明に係わるデジタルカメラは、カメラ全体のブレを検出する第1ブレセンサと、上記ブレを相殺するために上記第1ブレセンサの出力に基づいて駆動制御される機械的な手振れ補正機構と、この手振れ補正機構に設けられた第2ブレセンサと、この第2ブレセンサの出力を上記手振れ補正機構にフィードバックするフィードバックループを具備する。
上記目的を達成するため、第19の発明に係わるデジタルカメラは、カメラ全体のブレを検出する第1ブレセンサと、上記ブレを相殺するために上記第1ブレセンサの出力に基づいて駆動制御される機械的な手振れ補正機構と、この手振れ補正機構に設けられた第2ブレセンサと、この第2ブレセンサの出力を上記手振れ補正機構にフィードバックするフィードバックループを具備する。
本発明によれば、ブレの影響を確実に除去することのできるデジタルカメラを提供することができる。
以下、図面に従って本発明を適用したデジタル一眼レフカメラを用いて好ましい第1実施形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るデジタル一眼レフカメラについて電気系を主とする全体構成を示すブロック図である。このデジタルカメラは、カメラ本体に加えられた手振れを検出し、この手振れを打ち消すように撮像素子を移動させるメカ的な手振れ補正機構による防振機能と、撮像素子の出力をブレセンサの出力に基づいて画像信号の切り出し位置を変え、ブレを打ち消した画像信号を得る電子的な手振れ補正による防振機能を有している。また、撮影者からの撮影指示に応じて静止画像や動画像を取得し、記録媒体に記録可能である。さらに、撮影レンズによって形成される被写体像を撮像素子上に結像させ、この撮像素子の出力に基づいて被写体像観察用として液晶モニタ等の表示装置に動画像を表示するライブビュー表示機能を有している。さらに、振動波を利用した塵埃除去機能(ダストリダクション機能)も有している。
本実施形態に係わるデジタル一眼レフカメラは、交換レンズ100とカメラ本体200とから構成される。本実施形態では、交換レンズ100とカメラ本体200は別体で構成され、通信接点300にて電気的に接続されているが、交換レンズ100とカメラ本体200を一体に構成することも可能である。
交換レンズ100の内部には、焦点調節および焦点距離調節用のレンズ101、102と、開口量を調節するための絞り103が配置されている。レンズ101、102はレンズ駆動機構107によって駆動され、絞り103は絞り駆動機構109によって駆動されるよう接続されている。レンズ駆動機構107、絞り駆動機構109はそれぞれレンズCPU111に接続されており、このレンズCPU111は通信接点300を介してカメラ本体200に接続されている。レンズCPU111は交換レンズ100内の制御を行うものであり、レンズ駆動機構107を制御して自動焦点合わせや、ズーム駆動を行うとともに、絞り駆動機構109を制御して絞り値制御を行う。
カメラ本体200内には、被写体像を観察光学系に反射するためにレンズ光軸に対して45度傾いた位置と、被写体像を撮像素子211に導くために跳ね上がった位置との間で、回動可能な可動反射ミラー201が設けられている。この可動反射ミラー201の上方には、被写体像を結像するためのフォーカシングスクリーン203が配置され、このフォーカシングスクリーン203の上方には、被写体像を左右反転させるためのペンタプリズム204が配置されている。
このペンタプリズム204の出射側(図1で右側)には被写体像観察用の接眼レンズ205が配置され、この脇であって被写体像の観察に邪魔にならない位置に測光センサ206が配置されている。この測光センサ206は被写体像を分割して測光する多分割測光素子で構成されている。測光センサ206の出力は、測光処理回路212に接続されており、測光処理回路212は測光センサ206の出力に基づいて、被写体輝度に応じた被写体輝度信号を出力する。また、接眼レンズ205の近傍には、後述するブレ補正にあたって、所定のブレを検出した場合に撮影者に警告表示を行なうための、LED等によって構成されるインジケータ263が配置されている。
上述の可動反射ミラー201の中央付近はハーフミラーで構成されており、この可動反射ミラー201の背面には、ハーフミラー部で透過した被写体光をカメラ本体200の下部に反射するためのサブミラー202が設けられている。このサブミラー202は、可動反射ミラー201に対して回動可能であり、可動反射ミラー201が跳ね上がっているときには、ハーフミラー部を覆う位置に回動し、可動反射ミラー201が被写体像観察位置にあるときには、図示する如く可動反射ミラー201に対して開いた位置にある。この可動反射ミラー201は可動ミラー駆動機構222によって駆動されている。
また、サブミラー202の下方には測距センサ218が配置されており、この測距センサ218の出力は測距回路219に接続されている。測距センサ218と測距回路219によって、レンズ101、102によって結像される被写体像の焦点ズレ量を測定することができる。すなわち、レンズ101、102の周辺を通過する2光束を用いて、公知のTTL位相差法による測距によって、焦点ズレ量を検出する。
可動反射ミラー201の後方には、露光時間制御用のフォーカルプレーンタイプのシャッタ213が配置されており、このシャッタ213はシャッタ駆動機構221によって駆動制御される。シャッタ213の後方には撮像素子211が配置されており、レンズ101、102によって結像される被写体像を電気信号に光電変換する。なお、撮像素子211としては、CCD(Charge Coupled Devices)や、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の二次元撮像素子を使用することができる。上述のシャッタ213と撮像素子211の間には、除塵機構を構成する防塵フィルタ207とこの防塵フィルタ207の周縁部に固着された圧電素子208が配置されている。この圧電素子208は防塵フィルタ駆動回路220によって駆動される。
防塵フィルタ207と撮像素子211との間には、被写体像の高周波成分をカットし、低周波のみを通過させるための光学的ローパスフィルタ209と、赤外光成分をカットする赤外カットフィルタ210とが配置されている。これらの防塵フィルタ207、圧電素子208、ローパスフィルタ209、赤外カットフィルタ210および撮像素子211は、撮像素子ユニット224を構成しており、この撮像素子ユニット224は、塵埃等が侵入し難いように、隙間が少なくなるように構成されている。撮像素子ユニット224は、シフト機構217によって、撮影レンズを構成するレンズ101、102の撮像光軸に直交する平面内で移動可能である。
カメラ本体200に加えられた手振れを検出する第1ブレセンサ214の出力は、第1ブレ補正回路215に接続されている。この第1ブレ補正回路215は入出力回路239によって制御信号を入力すると共に、手振れ補正信号(手振れ補正情報)をシフト機構駆動回路216および入出力回路239に出力する。入出力回路239に入力された手振れ補正信号は、データバス261を介して画像処理回路227に送られる。
また手振れ補正信号を入力するシフト機構駆動回路216内のアクチュエータによって、シフト機構217は撮像素子ユニット224を移動させる。したがって、第1ブレセンサ214の出力に基づいて、第1ブレ補正回路215は手振れの動きを打ち消すようにシフト機構駆動回路216に駆動信号を出力し、シフト機構217はシフト機構駆動回路216内のアクチュエータによって、撮像素子ユニット224を移動させる。なお、シフト機構217は、撮像光軸と直交する平面内の第1の方向と、この第1の方向と直交する第2の方向に、撮像素子ユニット224を移動させることができる。撮像素子ユニット224、シフト機構217およびシフト機構駆動回路216の詳細は、図2および図3を用いて後述する。
撮像素子ユニット224内には第2ブレセンサ225が設けられており、第2ブレセンサはシフト機構217によって駆動される撮像素子211に加えられるブレ量を検出する。第2ブレセンサ225の出力は、第2ブレ補正回路226に接続され、第2ブレ補正回路226は撮像素子のブレ量を演算し、撮像素子ブレ情報を出力する。この第2ブレ補正回路226の出力は入出力回路239に接続される。この第2ブレセンサ224と第2ブレ補正回路226の詳細は、図4を用いて後述する。
撮像素子211は撮像素子駆動回路223に接続され、入出力回路239からの制御信号によって駆動制御される。撮像素子駆動回路223によって、撮像素子221から出力された光電アナログ信号が増幅され、アナログデジタル変換(AD変換)される。撮像素子駆動回路223はASIC(Application Specific Integrated Circuit 特定用途向け集積回路)262内の画像処理回路227に接続され、この画像処理回路227によってデジタル画像データのデジタル的増幅(デジタルゲイン調整処理)、色補正、ガンマ(γ)補正、コントラスト補正、白黒・カラーモード処理、ライブビュー像処理といった各種の画像処理がなされる。また、画像処理回路227は、手振れ補正信号に基づいて、AD変換された画像データの切り出し位置を変える等の画像処理によって、カメラに加えられたブレを除去する電子的手振れ補正を行う。
画像処理回路227は、データバス261に接続されている。このデータバス261には、画像処理回路227の他、後述するシーケンスコントローラ(以下、「ボディCPU」と称す)229、圧縮伸張回路231、ビデオ信号出力回路233、SDRAM制御回路237、入出力回路239、通信回路241、記録媒体制御回路243、フラッシュメモリ制御回路247、スイッチ検知回路253が接続されている。
データバス261に接続されているボディCPU229は、このデジタルカメラの動作を制御するものである。またデータバス261に接続されている圧縮伸張回路231はSDRAM238に記憶された画像データをJPEG等の静止画用の圧縮形式で圧縮し、また画像再生時に伸張するための回路である。なお、画像圧縮はJPEGに限らず、他の圧縮方法も適用できる。データバス261に接続されたビデオ信号出力回路233は液晶モニタ駆動回路235を介して背面液晶モニタ26に接続される。ビデオ信号出力回路233は、SDRAM238、または記録媒体245に記憶された画像データを、背面液晶モニタ26に表示するためのビデオ信号に変換するための回路である。
背面液晶モニタ26はカメラ本体200の背面に配置されるが、撮影者が観察できる位置であれば、背面に限らないし、また液晶に限らず他の表示装置でも構わない。SDRAM238は、SDRAM制御回路237を介してデータバス261に接続されており、このSDRAM238は、画像処理回路227によって画像処理された画像データまたは圧縮伸張回路231によって圧縮された画像データを一時的に記憶するためのバッファメモリである。
上述の測光処理回路212、第1ブレ補正回路215、シフト機構駆動回路216、測距回路219、防塵フィルタ駆動回路220、シャッタ駆動機構221、可動ミラー駆動機構222、撮像素子駆動回路223、第2ブレ補正回路226、インジケータ263に接続される入出力回路239は、データバス261を介してボディCPU229等の各回路とデータの入出力を制御する。レンズCPU111と通信接点300を介して接続された通信回路241は、データバス261に接続され、ボディCPU229等とのデータのやりとりや制御命令の通信を行う。
データバス261に接続された記録媒体制御回路243は、記録媒体245に接続され、この記録媒体245への画像データ等の記録の制御を行う。記録媒体245は、xDピクチャーカード(登録商標)、コンパクトフラッシュ(登録商標)、SDメモリカード(登録商標)またはメモリスティック(登録商標)等の書換え可能な記録媒体のいずれかが装填可能となるように構成され、カメラ本体200に対して着脱自在となっている。その他、マイクロドライブ(登録商標)などの様なハードディスクユニットや無線通信ユニットを接続可能に構成してもよい。
データバス261に接続されているフラッシュメモリ制御回路247は、フラッシュメモリ(Flash Memory)249に接続され、このフラッシュメモリ249は、カメラのフローを制御するためのプログラムが記憶されている。ボディCPU229はこのフラッシュメモリ249に記憶されたプログラムに従ってデジタルカメラの制御を行う。なお、フラッシュメモリ249は、電気的に書換可能な不揮発性メモリである。
カメラ本体200や交換レンズ100のパワー供給の制御を行うためのパワースイッチレバーに連動してオン・オフするパワースイッチ257と、シャッタレリーズ釦に連動するスイッチ、再生モードを指示する再生釦に連動するスイッチ、背面液晶モニタ26の画面でカーソルの動きを指示する十字釦に連動するスイッチ、ライブビュー表示の切り替えを行う表示切換釦に連動するスイッチ、撮影モードを指示するモードダイヤルに連動するスイッチ、選択された各モード等を決定するOK釦に連動するOKスイッチ、除塵スイッチ等を含む各種スイッチ255、手振れモードスイッチ254、着脱検知スイッチ259等のスイッチは、スイッチ検知回路253を介してデータバス261に接続されている。
なお、レリーズ釦は、撮影者が半押しするとオンする第1レリーズスイッチと、全押しするとオンする第2レリーズスイッチを有している。この第1レリーズスイッチ(以下、1Rと称する)のオンによりカメラは焦点検出、撮影レンズのピントあわせ、被写体輝度の測光等の撮影準備動作を行い、第2レリーズスイッチ(以下、2Rと称する)のオンにより撮像素子の出力に基づいて被写体像の画像データの取り込みを行う撮影動作を実行する。また、除塵スイッチは、撮影者が除塵動作を指示する際に操作する除塵釦に連動するスイッチであり、手振れモードスイッチ254は手振れ補正動作を開始させるスイッチである。着脱検知スイッチ259は、カメラ本体200に交換レンズ100が装着状態にあるか否かを検知するスイッチである。
次に、撮像素子ユニット224およびシフト機構217の構成について図2を用いて説明する。図2(A)は撮像素子ユニット224およびシフト機構217をシャッタ213側からみた斜視図であり、図2(B)はA−A断面図である。平板の硬質電気回路基板で構成された第1基板350は、カメラ本体200に固定されている。第1基板350上には、前述のASIC262等の制御系回路を搭載するメイン基板371が固定されている。このメイン基板271上には、前述の第1ブレセンサ214が配置されており、カメラに加えられた手振れを検出する。
第1基板350の前面側には、この第1基板350と並行に平板で構成された第2基板351が固定されている。第2基板351には、4つのピン365a、365b、365c、365dが植設されている。第1スライダ353の長孔353a、353bにこれら4つのピン365a、365b、365c、365dが嵌合し、第1スライダ353は上下方向に摺動自在となっている。すなわち、上下方向に配列されたピン365aとピン365bは長孔353aに嵌合しており、同じく上下方向に配列されたピン365cとピン365dは長孔353bに嵌合しており、第1スライダ353は、上下方向に摺動自在であり、左右方向には摺動することはない。
第1スライダ353には、4つのピン367a、367b、367c、367dが植設されている。これら4つのピン367a、367b、367c、367dに、第2スライダ355の長孔355a、355bが嵌合し、左右方向に摺動自在となっている。すなわち、左右方向に配列されたピン367aとピン367bは長孔355aに嵌合しており、同じく左右方向に配列されたピン367cとピン367dは長孔355bに嵌合しており、第2スライダ355は、左右方向に摺動自在であり、上下方向には摺動することはない。
Y方向シフト用アクチュエータとしてのDCモータ(以下モータと略す)357は、第2基板351の左辺付近のL字状突起部351aに固定されており、モータ357の駆動軸357aは、駆動歯車359と一体に固着されている。この駆動歯車359は第1スライダ353の左辺部の側壁に形成された平歯車353cに噛合しており、駆動歯車359と平歯車353cによって、いわゆるラックアンドピニオンを構成している。したがって、モータ357が回転すると、駆動歯車359が回転し、これと噛合する第1スライダ353は上下方向に摺動する。なお、図2においては、モータ357の駆動力伝達系に歯車として、駆動歯車359しか描かれていないが、モータ357の回転を減速するために、複数の歯車列を設けても、勿論構わない。
第1スライダ353に設けたL字状突起部353dに、X方向シフト用アクチュエータとしてのDCモータ(以下モータと略す)361が固定されており、モータ361の駆動軸361aは、駆動歯車363と一体に固着されている。この駆動歯車363は第2スライダ355の下辺部の側壁に形成された平歯車355cに噛合しており、駆動歯車359と平歯車355cによって、いわゆるラックアンドピニオンを構成している。したがって、モータ361が回転すると、駆動歯車363が回転し、これと噛合する第2スライダ355は左右方向に摺動する。なお、上下方向の駆動の場合と同じく、図2においては、モータ361の駆動力伝達系に歯車としては駆動歯車363しか描かれていないが、モータ361の回転を減速するために、複数の歯車列を設けても、勿論構わない。
第2スライダ355のほぼ中央の開口部の内側には、撮像基板373が設けられている。この撮像基板373には、前述の撮像素子211が固定されおり、その前面側には赤外カットフィルタ210、さらに前面側には光学的ローパスフィルタ209が配置されている。また、撮像基板373上には、前述の第2ブレセンサ225が配置されており、手振れを除去するためにシフト機構217によって撮像素子211に印加された駆動量(ブレ量)を検出する。
第2スライダ355の開口部の周縁部の取り付け部355dには、開口部の円周に沿って圧電素子208が固着されている。そして図示しない振動伝達体を介して防塵フィルタ207が配置されている。防塵フィルタ207は留め金具369によって、振動伝達体を介して圧電素子208に圧接している。レンズ101、102によって形成される被写体像は、防塵フィルタ207、光学的ローパスフィルタ209および赤外カットフィルタ210を通過して撮像素子211上に結像する。
このように、撮像素子ユニット224とシフト機構217は構成されているので、モータ357が回転すると、第1スライダ353は第2基板351上を上下方向(Y方向)に摺動可能である。同様に、モータ361が回転すると、第2スライダ355は第1スライダ353上を左右方向(X方向)に摺動可能である。つまり、モータ357とモータ361を各々駆動制御することにより、撮像素子211を固定する第2スライド355は、撮影光軸に直交する平面内のX方向およびY方向に自由自在に移動できる。
したがって、第1ブレセンサ214の出力に基づいて、第1ブレ補正回路215は手振れを打ち消すように、シフト機構駆動回路216のモータ357およびモータ361に信号を出力し、撮像素子211を空間的に移動させ、手振れを打ち消すことができる。このとき、第2ブレセンサ225によって撮像素子211の空間的移動、すなわちブレを検出し出力する。また、圧電素子208は防塵フィルタ駆動回路220から駆動信号を受けると可聴周波数より高周波で振動し、振動波を発生することにより、防塵フィルタ207に付着した塵埃を除去することができる。
なお、本実施形態においては、第1スライダ353および第2スライダ355の駆動範囲は、長孔353a、353b、355a、355bと、ピン365a、365b、365c、365d、367a、367b、367c、367dによって決まる範囲となっているが、この長孔とピンの構成に限らず、例えば、第2基板351と第1スライダ353に当接部を設け、また、第1スライダ353と第2スライダ355に当接部を設け、この間で移動するようにしても良い。その場合、第1スライダ353のような可動部材に当接部を設けると、駆動機構に悪影響を与える虞があるので、当接部は固定された部材上に設けることが望ましい。
また、本実施形態においては、X方向シフト用アクチュエータとしてDCモータ361をY方向シフト用アクチュエータとしてDCモータ357を設けたが、これに限らず、ステッピングモータや超音波モータを採用するようにしても良い。ステッピングモータを採用する場合には、印加パルス数をカウントすることにより、基準位置から移動した位置を検出することができるという利点がある。また、第1スライダ353、第2スライダ355は互いに直交する方向としたが、これに限らず、例えば、円弧状を互いに移動するように構成しても良い。さらに、撮像素子211のシフト機構217として、ラックアンドピニオンを利用した構成としたが、これに限らず、例えば、圧電素子を利用したシフト機構等、種々の構成を利用することができる。
次に、図3を用いて、本実施形態における第1ブレセンサ214、第1ブレ補正回路215およびシフト機構駆動回路216の構成について説明する。第1ブレセンサ214は、第1の方向としてのカメラ本体200の長手方向(X方向)の手振れを検出する第1ブレセンサX1214aと第2の方向としてのカメラ本体200の高さ方向(Y方向)の手振れを検出する第1ブレセンサY1214bとからなる。ここで、手振れセンサは、公知のジャイロ、角速度センサ、加速度センサまたはショックセンサ等で構成される。
第1ブレ補正回路215は、X1フィルタ回路215a、Y1フィルタ回路215b、X1信号処理回路215cと、Y1信号処理回路215dと、各信号処理回路の出力に接続された手振れ演算回路215eとから構成されている。第1ブレセンサX1214aに接続されたX1フィルタ回路215aは、図5に示すような周波数特性を有するローパスフィルタである。第1ブレセンサY1214bに接続されたY1フィルタ回路215bもX1フィルタ回路215aと同様の周波数特性を有するローパスフィルタである。
フィルタ回路215aの出力はX1信号処理回路215cに接続されており、X軸方向の手振れに関する信号を処理し、手振れ演算回路215eに出力する。また、フィルタ回路215bの出力はY1信号処理回路215dに接続されており、Y軸方向の手振れに関する信号を処理し、手振れ演算回路215eに出力する。なお、X1信号処理回路215cとY1信号処理回路215dは共に、増幅率20倍の増幅回路を前段に有する。増幅率は20倍に限らなくてもよいが、後述する第2ブレ補正回路のX2信号処理回路226cやY2信号処理回路226dの前段の増幅回路の増幅率を考慮しながら、系が発振しない増幅率を選ぶ。手振れ演算回路215eは、それぞれX軸方向およびY軸方向の手振れを打ち消すに必要な駆動量を演算し、シフト機構駆動回路216に出力する。
シフト機構駆動回路216は、ドライバ216aと、X方向シフト用アクチュエータとしてのモータ361とY方向シフト用アクチュエータとしてのモータ357とを有する。これらのアクチュエータは前述した、図2のモータ361とモータ357に相当する。X方向シフトアクチュエータ361とY方向シフトアクチュエータ357は、それぞれドライバ216aからの出力に従って駆動される。
ドライバ216aには、第1ブレ補正回路215の手振れ演算回路215eの出力が入力されるように接続されている。そして、ドライバ216aが第1ブレ補正回路215の出力に従って、X方向シフト用アクチュエータ361、Y方向シフト用アクチュエータ357を駆動制御することで、手振れ補正動作が行なわれる。
第1ブレ補正回路215には、入出力回路239を介してボディCPU229から出力される手振れ補正動作開始/停止制御信号が印加され、この制御信号に従って、手振れ補正の開始と停止の制御がなされる。そして手振れ補正動作の開始制御がなされたら、第1ブレ補正回路215はシフト機構駆動回路216のドライバ216aに制御信号を出力する。なお、本実施形態においては、防振機能として、手振れ検出用の第1ブレセンサ214の出力に基づいて、撮像素子211を移動させていたが、これに限らず、撮影レンズの一部を移動させて、手振れを打ち消すようにしても勿論構わない。この撮影レンズの一部を移動させる場合には、撮像素子211は移動させないで、適宜、第1ブレセンサ214と第2ブレセンサ225を切替選択する。
次に、図4を用いて、本実施形態における第2ブレセンサ225、第2ブレ補正回路226の構成について説明する。撮像素子211を一体に配置する撮像基板373上に配置された第2ブレセンサ225は、第1ブレセンサ214と同様に、第1の方向としてのカメラ本体200の長手方向(X方向)の手振れを検出する第2ブレセンサX2225aと第2の方向としてのカメラ本体200の高さ方向(Y方向)の手振れを検出する第2ブレセンサY2225bとからなる。
ここで、第2ブレセンサ225も第1ブレセンサ214と同様に、公知のジャイロ、角速度センサ、加速度センサまたはショックセンサ等で構成される。第2ブレセンサ225と第1ブレセンサ214とは同じ特性のセンサで構成しても良いが、異ならせる場合には、第1ブレセンサ214の共振周波数が、第2ブレセンサ225の共振周波数よりも低くなるようにする。
第2ブレ補正回路226は、X2フィルタ回路226a、Y2フィルタ回路226b、X2信号処理回路226cと、Y2信号処理回路226dと、各信号処理回路の出力に接続された撮像素子ブレ演算回路226eとから構成されている。第2ブレセンサX2225aに接続されたX2フィルタ回路226aは、図5に示すような周波数特性を有するバンドパスフィルタである。第2ブレセンサY2226bに接続されたY2フィルタ回路226bもX2フィルタ回路226aと同様の周波数特性を有するバンドパスフィルタである。
このように、第2ブレ補正回路226中のフィルタ回路の通過帯域を第1ブレ補正回路215のフィルタ回路の通過帯域よりも高くしているが、これは、第1補正回路215によって主に手振れの影響を除去し、これによって除去できない高周波成分のブレについて第2補正回路226によって除去するためである。
X2フィルタ回路226aの出力はX2信号処理回路226cに接続されており、X軸方向のブレに関する信号を処理し、撮像素子ブレ演算回路226eに出力する。また、Y2フィルタ回路226bの出力はY2信号処理回路226dに接続されており、Y軸方向のブレに関する信号を処理し、撮像素子ブレ演算回路226eに出力する。なお、X2信号処理回路226cとY2信号処理回路226dは共に、増幅率30倍の増幅回路を前段に有するが、X1信号処理回路215aとY1信号処理回路215bの増幅率と異ならせ、系が最適になるように適宜、その増幅率を選択する。
撮像素子ブレ演算回路226eは、それぞれX軸方向およびY軸方向のブレを打ち消すに必要な移動量を演算し、撮像素子ブレ情報として入出力回路239に出力する。この撮像素子ブレ情報は、後述するように、静止画の撮像のタイミングを決めたり、また画像処理回路227において画像の切り出し位置を決めるのに用いられ、ブレの影響を除去する。また、第2補正回路226には、ボディCPU229から入出力回路239を介して手振れ補正動作開始信号および手振れ補正動作停止制御信号を入力する。
このように、本実施形態においては、手振れ等によるカメラ全体のブレを検出する第1ブレセンサ214と、この出力に基づいて撮像素子211を移動させる第1ブレ補正回路215、シフト機構駆動回路216、シフト機構217、撮像素子ユニット224等から構成される機械的なブレ補正手段(手振れ補正機構)を有している。この機械的なブレ補正手段によって手振れを軽減するように移動される撮像素子211のブレを検出する第2ブレセンサ225と、この出力に基づいて撮像素子211の画像信号の切り出し位置を変更し、ブレを軽減する第2補正回路226、画像処理回路227等から構成される電子ブレ補正手段とを有している。
次に、第1実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの動作を図6乃至図8に示すフローチャートと図9および図10に示すタイムチャートを用いて説明する。まず、カメラ本体200に電源電池が装填される等により、パワーオンリセットがなされると、初期設定を行う(#1)。初期設定では、各電子素子のポートやメモリが初期化され、また機械部品が初期位置となるようにリセット動作がなされる。続いて、パワースイッチ257の状態を検出する(#3)。検出の結果、パワースイッチ257がオフ状態の場合には、このステップ#3を繰り返し実行する待機状態となる。
ステップ#3における検出の結果、パワースイッチ257がオン状態であった場合には、1Rスイッチ、2Rスイッチ、撮影モードスイッチ、メニュースイッチ、表示切換スイッチ等の各種スイッチ255、手振れモードスイッチ254、着脱スイッチ259の状態を、スイッチ検知回路253によって検出する(#5)。続いて、スイッチ検出によって得られた撮影モードスイッチやメニュースイッチの状態に基づいて、撮影モードや画質モード等のモード変更処理を行う(#7)。
次に、ステップ#5のスイッチ検出で得られた表示切換釦に連動するスイッチの状態に基づいて、ライブビュー表示モードであるか否かの判定を行う(#9)。判定の結果、ライブビュー表示モードが設定されている場合には、光学式ファインダによる被写体像観察から、背面液晶モニタ26によるライブビュー表示による被写体像観察に切り替えるために、図8に示すステップ#51に進むが、詳細は後述する。
ステップ#9における判定の結果、ライブビュー表示モードでなかった場合には、ステップ#5のスイッチ検出で得た検出結果に基づいて、1Rスイッチの状態を判定する(#11)。判定の結果、1Rスイッチがオフであった場合には、ステップ#3に戻り、前述のステップを繰り返す。
ステップ#11において、1Rスイッチがオンであった場合(図9t01)、すなわち撮影者がレリーズ釦の半押しを行っていた場合には、手振れによって被写体像がぶれることを防止するために手振れ補正機構動作を開始させる(#13)。手振れ補正機構の動作は、第1ブレ補正回路215(図3参照)に、入出回路239を介して手振れ補正動作開始信号を送信することにより行い、これによってシフト機構駆動回路216のモータ357、361が、手振れを打ち消すように、撮像素子211を駆動する。手振れ補正機構が動作することにより、1Rがオンとなり撮影準備において、手振れ補正がなされることから、レリーズ釦が全押しされ、2Rがオンとなった際に、迅速に撮像動作に移る可能性が高くなる。
次に、測距・レンズ駆動量演算を行なう(#15、図9t02)。この測距及びレンズ駆動量演算は、測距センサ218および測距回路219からの出力に基づいて、撮影レンズを構成するレンズ101、102の焦点ズレ量を公知のTTL位相差法によって検出し、これに基づいて合焦位置に駆動するためのレンズ駆動量を演算により求める。続いて、焦点ズレ量またはレンズ駆動量に基づいて、合焦範囲内に入っているか否かの判定を行う(#17)。
判定の結果、合焦範囲内に入っていない場合には、ステップ#15で求めたレンズ駆動量をレンズCPU111に送信し、レンズ駆動機構107を制御して撮影レンズを合焦位置に駆動する(#23)。合焦動作が終了すると、ステップ#11に進み、前述のステップを繰り返す。従って、ライブビュー表示モードが選択されておらず(つまり光学ファインダ観察モードが選択)、レリーズ釦が半押しされた状態(撮影準備状態)においては、合焦に達するまで、TTL位相差法による測距と合焦駆動がなされる。この間、手振れ補正機構による手振れ補正がなされ、被写体像は光学式ファインダにて観察される。
ステップ#17において、判定の結果、合焦範囲に入っている場合には、2Rスイッチの状態を検出する(#19)。2Rスイッチがオフの場合、すなわち撮影者がレリーズ釦を全押ししていない場合には、続いて1Rスイッチの状態を検出し(#21)、1Rスイッチがオンであった場合には、ステップ#19に戻り、また1Rスイッチがオフであった場合には、ステップ#13において動作を開始した手振れ補正機構の動作を停止する(#22)。この後、ステップ#3に戻り、前述のステップを繰り返す。つまり、レリーズ釦が半押し状態の場合には、ステップ#19と#21を繰り返し検出する待機状態となり、レリーズ釦から撮影者の手が離れると、手振れ補正機構の動作を停止してから、ステップ#3に戻る。
ステップ#19において、2Rスイッチがオンであることが判定されると(図9t03)、撮像素子211の出力に基づいて静止画像を記録する撮像動作に移る。撮像動作に入ると、まず測光および露出量演算を行う(#31)。このステップでは、測光センサ206の出力に基づいて被写体輝度の測定を行い、ここで得た被写体輝度に基づいてシャッタ速度及び/又は絞り値を演算により求める露光量演算を行う。
次に、可動反射ミラー201のアップ動作を行う(#33)。可動反射ミラー201のアップ前(すなわちダウン状態)は、撮影レンズのレンズ101、102を通過した被写体光束は可動反射ミラー201によって反射され、フォーカシングスクリーン203上に結像しており、被写体像は光学ファインダによって観察することができる。この状態では、被写体光束は撮像素子211に導かれることはないが、可動反射ミラー201がアップすることにより、撮像素子211に導かれることが可能となる。
次に、第2ブレ補正回路226の動作を開始させ、同時にタイマのカウント動作も開始させる(#35)。ステップ#13において、手振れ補正機構の動作を開始させることによって、手振れ補正動作が実行される。しかし、手振れ補正動作が実行されても、このタイミングで撮像素子211が空間中で静止状態になっているとは限らない。そこで、本実施形態においては、撮像素子211と同一基板上に配置された第2ブレセンサ225の出力に基づいて、ブレがなくなった時点で、撮像素子211による撮像を開始するようにしている。
ステップ#35において第2ブレ補正回路226の動作を開始させると、次に、タイマが所定時間経過したかを判定する(#37)。これは、所定時間経過してもブレがなくならない場合には、強制的に撮像動作を開始させるためである。判定の結果、所定時間が経過していない場合には、続いて、第2ブレ補正回路226から出力される撮像素子ブレ情報が判定値以下であるか否かの判定を行なう(#39)。
判定の結果、撮像素子ブレ情報が判定値以上の場合、すなわちブレが未だ収まらない状況の場合には、インジケータ263を点灯させ、警告表示を行なう(#41)。すなわち、第2ブレ補正回路226によって撮像素子ブレ情報の検出を開始してから所定時間経過前では、撮像素子ブレ情報が所定値以下になるまで、ステップ#37→#39→#41を繰り返し実行し、その間、インジケータ263を点灯表示させている。
ステップ#39における判定結果が、判定値以下となった場合、すなわちブレが収まった状態となると、インジケータ263を消灯させる(#43)。続いて、シャッタ213の先幕が走行を開始し、シャッタ213が開放状態となる(#45、図9t04)。これによって、撮像素子211上に被写体像が結像し、露出を開始する。なお、撮像素子ブレ情報が判定値以下とならないが、所定時間経過した場合には(#37においてYes)、強制的に撮像動作を行うべく、ステップ#43に進む。
シャッタ213を開き露光を開始すると露出タイマが計時動作を開始するので、この露出タイマの計時時間が露出時間を経過したか否かの判定を行なう(#47)。なお、この露出時間は、ステップ#7において設定された撮影モードに従い、設定されたシャッタ速度またはステップ#31において演算で求めたシャッタ速度に応じた時間である。
ステップ#47における判定の結果、露出タイマの計時時間が経過していない場合には、次に、撮像素子ブレ情報が判定値以下か否かの判定を行なう(#49)。判定の結果、撮像素子ブレ情報が判定値以上の場合には、インジケータ263を点灯させ(図9のインジケータでオンのタイミング)、警告表示を行ない(S51)、ステップ#47に戻り、前述のステップを繰り返す。一方、判定の結果、撮像素子ブレ情報が判定値以下の場合には、インジケータ263を消灯し(図9のインジケータでオフのタイミング)、警告表示を停止する。このように、露出時間中、撮像素子ブレ情報が判定値を超え、手振れが発生している場合には、警告表示を行なっている。
露出時間が経過すると、露出タイマがオーバとなり、ステップ#55に進み、インジケータ263を消灯させる。続いて、シャッタ213の後幕を走行させ、シャッタ閉じを行う(#57、図9t05)。続いて、第2ブレ補正回路226の動作を停止する(#59)。次に、可動反射ミラー201のダウン動作とシャッタ213のチャージ動作を行う(#61)。これで露出動作が終了するので、手振れ補正機構の動作を停止する(#63)。
本実施形態においては、ファインダ光学系による被写体像観察時における撮像動作では、レリーズ釦が半押しされ撮影準備状態に入ると、ステップ#13からステップ#63の間で、シフト機構217、シフト機構駆動回路216、第1ブレ補正回路215および第1ブレセンサ214からなるメカ的な手振れ補正機構によって、カメラ本体に加えられた振れの影響を打ち消すように撮像素子211を駆動している。そして、レリーズ釦が全押しされ、撮影状態に入ると、ステップ#35からステップ#59の間で、第2ブレ補正回路226を動作させ、撮像素子ブレ情報が判定値より小さくなった時点で露光動作を開始するようにしている。なお、手振れ補正機構は、第2ブレ補正回路226の動作前に動作を開始していれば良く、例えば、レリーズ釦の全押し後でも良く、また後述するメディア記録の後に動作を停止するようにしても良い。
次に、撮像素子211から画像データの読出しを行い(#65)、画像処理回路227等によって画像処理を行って(#67)、記録媒体245に静止画像の記録を行う(#69)。静止画像の記録が終わると、ステップ#3に戻り、前述のステップを繰り返す。以上のステップにより、光学ファインダによって被写体像を観察している際に、撮影者がレリーズ釦を全押しすると、撮像素子211によって得られた画像データが記録媒体245される。
ステップ#9に戻り、表示切換釦の操作によりライブビュー表示モードが選択された場合には(図10t11)、図8のステップ#71に進み、ステップ#13と同様にメカ的な手振れ補正機構動作の開始を行う。本実施形態においては、ライブビュー表示モードに入ると、手振れ補正機構によって、手振れ補正を行うようにしている。このため、液晶モニタ26におけるライブビュー表示の際に、手振れがあったとしても、手振れ補正機構によって手振れの影響が軽減される。
続いて、ステップ#31と同様にして、測光・露出量演算を行う(#73)。次に、ステップ#33と同様に、可動反射ミラー201のアップ動作を行い(#75)、アップ動作が終わると、ステップ#45と同様に、シャッタ213の開放動作を行う(#77)。これによって、可動反射ミラー201が撮影光軸から退避し、シャッタ213が開放状態となるので、撮像素子211上に被写体像が結像する。
この後、撮像素子211の駆動にあたっての電子シャッタスピードと感度の条件設定を行うために、ステップ#73で求めた測光・露光量の演算結果を用いてライブビュー条件設定1のサブルーチンを実行する(#79)。このサブルーチンの実行によって背面液晶モニタ26に適切な明るさ(明度)の像を表示することができる。ライブビュー条件設定1が終了すると、ライブビュー表示の準備ができたので、背面液晶モニタ26に被写体像の動画によるライブビュー表示を開始させる(#81、図10t12)。
なお、ライブビュー表示動作の制御はこの開始指示を受けて画像処理回路227にて行われる。すなわち、図11(A)に示すように、ライブビュー表示動作は、撮像素子211による撮像動作S1、この撮像された画像データの転送S3、転送された画像データの画像処理S5、画像処理された画像データの背面液晶モニタ26における表示S7を順次行なう。ライブビュー表示モードが設定されている場合には、これらの一連の処理を、画像処理回路227等のハードウエアによって繰り返し行う。
続いて、ステップ#5と同様に、スイッチ検出を行い(#83)、ステップ#7と同様に、モード変更処理を行う(#85)。スイッチ検出の際に得られた表示切換スイッチの状態に基づいて、ライブビュー表示モードか否かの判定を行い(#87)、ライブビュー表示モードではなかった場合には、ライブビュー表示モードを解除し、光学ファインダで被写体像を表示するために、ステップ#101以下を実行する。
まず、背面液晶モニタ26でのライブビュー表示を停止させ(#101)、続いて、ステップ#57と同様に、シャッタ213を閉じる(#103)。これによって撮像素子211上には、被写体像が導かれなくなる。続いて、可動反射ミラー201をダウンさせ、シャッタ213のシャッタチャージを行う(#105)。その後、ステップ#63と同様に、手振れ補正機構動作を停止する(#107)。この一連の動作によって、ライブビュー表示は停止し、メカ的な手振れ補正動作も停止し、ステップ#3に戻り、前述のステップを繰り返す。
ステップ#87に戻り、判定の結果、ライブビュー表示モードが選択されていた場合には、次にパワースイッチ257の状態を検出する(#89)。検出の結果、オフであった場合には、電源オフのために、前述のステップ#101以下に進み、ライブビュー表示の解除等を行ってから、ステップ#3に戻る。
ステップ#89において、判定の結果、パワースイッチ257がオンであった場合には、次に、2Rスイッチの状態を検出する(#91)。検出の結果、オフであった場合には、ライブビュー条件の設定2を実行する(#93)。このライブビュー条件の設定2は、液晶モニタ26におけるライブビュー表示の明度を適切に保つことを目的とするサブルーチンである。ステップ#79のライブビュー条件設定1はライブビュー表示前であったので、測光センサ206の出力に基づいて行ったが、ライブビュー条件設定2では、狙いとする明度と前回撮像結果に基づく画面明度と差分から次回撮像時の電子シャッタスピードと感度を決定する。なお、ここで、明度とは、例えば、撮像素子211の各画素出力の加重平均値に対応した値である。ライブビュー条件の設定2のサブルーチンが終わると、ステップ#83に戻り、前述のステップを繰り返す。
ステップ#91に戻り、ライブビュー表示中に、2Rスイッチがオンとなると(図10t13)、撮像素子211の出力に基づいて動画像を記録する撮像動作に移る。撮像動作に入ると、まず、ステップ#35と同様に、第2ブレ補正回路226の動作を開始させる(#111)。前述したように、ステップ#71においてメカ的な手振れ補正機構が動作を開始しているが、これに加えて電子ブレ補正手段によってブレ補正を行う。
次に、第2ブレ補正回路226から出力される撮像素子ブレ情報を用いて、画像切り出し座標の演算を行なう(#113、図11(B)S11)。この画像切り出し座標演算において、撮像素子ブレ情報から撮像素子211の画像範囲を計算し、画像を切り出す座標を演算する。すなわち、ブレを相殺するように、撮像素子211から出力される画像の切り出し位置を変更するステップである。
ステップ#113における画像切り出し座標演算のサブルーチンが終わると、次に、撮像(図11(B)S13)の終了後に、ステップ#65と同様に画像データの読み出しを行い(#115、図11(B)S15)、ステップ#67と同様に画像処理を行い(#117、図11(B)S17)、ステップ#69と同様にメディア記録を行う(#119)と共に背面液晶モニタ26に表示を行なう(図11(B)S19)。動画の1フィールド分の記録が終わると次に、撮像素子ブレ情報が判定値より小さいか否かについて判定する(#121)。判定の結果、撮像素子ブレ情報が判定値より大きい場合には、インジケータ263の点灯を行い、警告表示し(#123)、一方、判定値より小さい場合には、インジケータ263の消灯を行い、警告表示を停止する(#125)。
次に、2Rスイッチが再度押されたか否かの判定を行なう(#127)。本実施形態においては、ライブビュー表示中に、レリーズ釦の全押しが最初になされると動画像の撮像・記録を開始し、レリーズ釦から指が離れても、そのまま動画像の撮像・記録が続行される。そして、再び、レリーズ釦の全押しがなされると、動画像の撮像・記録が停止される。ステップ#127における判定の結果、2Rスイッチが押されていない場合には、再びステップ#113に戻り、動画像の撮像と記録を繰り返す。
ステップ#127における判定の結果、2Rスイッチが再度押された場合(図10t14)、すなわちレリーズ釦の全押しが再度なされた場合には、動画像の撮像・記録を停止すべく、第2ブレ補正回路226の動作を停止してから(#129)、ステップ#73に戻る。
このようにライブビュー表示モードにおいて、レリーズ釦の全押しがなされると、動画撮影モードなる。そして、動画撮影にあたっては、まずメカ的な手振れ補正機構によって手振れが補正され、その上で電子手振れ補正によって撮像画像の画像データの切り出しを変更するようにしているので、確実に手振れを補正することができる。
以上のように本発明の第1実施形態においては、静止画撮影時には、メカ的な手振れ補正機構を動作させると共に、第2ブレ補正回路226からの撮像素子ブレ情報に基づき露出を開始し、一方動画記録時には、メカ的な手振れ補正機構を動作させると共に撮像素子ブレ情報に基づいて電子手振れ補正を行うようにしている。このため、静止画撮影においても動画撮影においても、ブレを確実に軽減することができる。
また、本実施形態においては、第1ブレ補正回路215中のX1フィルタ回路215aおよびY1フィルタ回路215bの通過帯域を、第2ブレ補正回路226のX2フィルタ回路226aおよびY2フィルタ回路226bの通過帯域より低くしている。このため、メカ的な手振れ補正機構によって補正しきれないブレの高周波成分については、電子的ブレ補正手段によって補正することができる。したがって、低周波成分のブレに限らず、高周波成分のブレまで、軽減することができる。
さらに、本実施形態においては、第2ブレ補正回路226のX2信号処理回路226cとY2信号処理回路226d中の前段の増幅回路の増幅率を、第1ブレ補正回路215中のX1信号処理回路215cとY1信号処理回路215d中の前段の増幅回路の増幅率より高くに設定している。このため、メカ的な手振れ補正機構によって補正しきれない微小なブレ信号を十分に増幅し、確実にブレ補正を行うことができる。
さらに、本実施形態においては、メカ的な手振れ補正機構を動作させてから(図6#13、図8#71)、電子的手振れ補正手段(第2ブレ補正回路226等)を動作させている(図7#35、図8#111)。メカ的な手振れ補正機構の動作前に電子的手振れ補正手段を動作させると、振動が大きすぎて発振してしまうおそれがあるが、先にメカ的な手振れ補正機構を動作させることにより、そのような不具合の心配がない。
さらに、本実施形態においては、第2ブレ補正回路226からの撮像素子ブレ情報に基づいて、ブレ量が判定値を超えた場合には、インジケータ263に警告表示を行なっている。このため、メカ的な手振れ補正機構によってもブレが完全には軽減されない場合に、警告表示を行なうことができる。撮影者はこの警告表示がなされた場合には、カメラの把持方法を代えたり、また再撮影を行うなどの対策をとることができる。
なお、本実施形態において、ライブビューを行なっている際に、レリーズ釦が全押しされた場合には、動画撮影モードとしたが、これに限らず、例えば、ライブビュー表示でも静止画撮影と動画撮影を選択できるようにしても構わないし、光学ファインダ表示時でも、静止画撮影と動画撮影を選択できるように構成しても良い。
また、インジケータ263による警告表示は、露光動作中においてのみ行っていたが、撮影終了後、所定時間の間、警告表示が続行するようにしても勿論構わない。露光動作時間は一般には短時間であるので、撮影者が警告表示に気づかないおそれがあるが、このように、撮影終了後においても表示することにより、そのような心配がない。
さらに、撮像素子ブレ情報が判定値を超えた場合の警告表示としては、インジケータ263による視覚的な警告表示であったが、これに限らず、例えば、音による警告音や、また振動による体感警告等の警告表示であればよい。
次に、本発明の第2実施形態を、図12および図13を用いて説明する。第1実施形態においては、撮像素子211と同一基板上に配置された第2ブレセンサ225の出力は、静止画像の撮像のタイミング決定や、動画像の記録にあたって画像データの切り出し位置を決めるのに使用していた。第2実施形態においては、第1ブレセンサ214の出力に基づいてブレ補正量を演算するにあたって、第2ブレセンサ225の出力をフィードバックするようにしている。
この第2実施形態の構成は、第1実施形態の構成において、図1に示す電気回路ブロック図を図12に示すブロック図に置き換え、また第2ブレ補正回路226およびインジケータ263を無くし、第1ブレ補正回路215を図13に示すブロック図に置き換える以外は、第1実施形態と同様であるので、相違点を中心に述べ、同一部材については同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
図12示す第2実施形態の全体ブロック図において、撮像素子211と同一基板上に配置された第2ブレセンサ225は、第1実施形態と同様にX方向およびY方向のブレを検出する。この第2ブレセンサ225の出力は、第1ブレ補正回路215Aに接続されている。
第1ブレ補正回路215Aは、図13に示すように、第1ブレセンサX1214aおよび第2ブレセンサY1214bは、それぞれX1フィルタ回路215aおよびY1フィルタ回路215b、X1信号処理回路215cおよびY1信号処理回路215bによって処理されたのち、ファンクション機能を有する演算器215f、215gの一入力端に接続されている。
第2ブレセンサX2225aの出力は、X2フィルタ回路215hに接続され、このX2フィルタ回路215hの出力はX2信号処理回路215jの出力に接続されている。このX2信号処理回路215jの出力は、前述の演算器215fの他入力端に接続されている。同様に、第2プレセンサY2225bの出力は、Y2フィルタ回路215iに接続され、このY2フィルタ回路215iの出力はX2信号処理回路215kの出力に接続されている。このY2信号処理回路215kの出力は、前述の演算器215gの他入力端に接続されている。
ファンクション機能を有する演算器215f、215gは、それぞれの入力信号に対して異なる倍率で増幅した後に加算等の演算を行う。例えば演算器215fは、X1信号処理回路215cの出力に対して、×20の増幅を行い、一方X2信号処理回路215jの出力に対して、×15若しくは×10の増幅を行なってから加算演算を行なう。ここでの演算器215f、215gの各増幅率は、第2ブレセンサ225によるフィードバックにより系が発振、ハンチング等を起こさないように、適宜定めればよい。
演算器215f、215gの出力は、第1実施形態と同様に手振れ演算を行う演算回路215eに接続されている。この演算回路215eの出力は、シフト機構駆動回路215のドライバ216aに接続され、このドライバ216aは、シフト機構駆動回路215内のX方向アクチュエータ361とY方向アクチュエータ357に接続されている。
このように本発明の第2実施形態は構成されており、第2ブレセンサ225a、225bの出力がフィードバックされている。動作としては、第1実施形態における電子的ブレ補正、すなわち静止画像取得時のタイミング決定および動画像取得時の画像データの切り出し位置の決定は行なわず、メカ的な手振れ補正機構のみによってブレ補正を行う。第1実施形態におけるメカ的な手振れ補正機構は、カメラ本体のブレを検出し、このブレに応じて補正を行うだけであった。しかし、第2実施形態においては、第1ブレセンサ214の検出出力のみならず、撮像素子211のブレも検出して、この撮像素子のブレ検出出力をフィードバックしている。このため、ブレ補正を安定的に精度良く行うことができる。
以上のように、本発明の第1および第2の実施形態においては、撮影レンズ101、102によって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子211と、この撮像素子211を保持し、撮像素子211を撮影レンズ101、102の光軸に直交する面内で移動させるシフト機構217と、カメラのブレを検出する第1ブレセンサ214と、撮像素子211のブレを検出する第2ブレセンサ225と、第1ブレセンサ214と第2ブレセンサ225の出力に基づいて、ブレ軽減を行なうブレ補正手段(215、216、225、215A)を具備している。
このため、本発明の各実施形態においては、単にカメラに加えられたブレを第1ブレセンサで検出するのみならず、検出されたブレに応じて駆動される駆動対象のブレを第2ブレセンサで検出してブレ補正を行うようにしているので、ブレの影響を確実に除去することのできるデジタルカメラを提供することができる。
なお、本発明の実施形態の説明にあたっては、デジタル一眼レフカメラを例に挙げたが、これに限らず、手振れ補正(防振機能)機能を有するコンパクトデジタルカメラ、携帯電話等の電子撮像装置であれば適用できることは勿論である。
26・・・背面液晶モニタ、100・・・交換レンズ、101・・・レンズ、102・・・レンズ、103・・・絞り、107・・・レンズ駆動機構、109・・・絞り駆動機構、111・・・レンズCPU、200・・・カメラ本体、201・・・可動反射ミラー、202・・・サブミラー、203・・・フォーカシングスクリーン、204・・・ペンタプリズム、205・・・接眼レンズ、206・・・測光センサ、207・・・防塵フィルタ、208・・・圧電素子、209・・・光学的ローパスフィルタ、210・・・赤外カットフィルタ、211・・・撮像素子、212・・・測光処理回路、213・・・シャッタ、214・・・第1ブレセンサ、214a・・・第1ブレセンサX1、214b・・・第1ブレセンサY1、215・・・第1ブレ補正回路、215A・・・第1ブレ補正回路、215a・・・X1フィルタ回路、215b・・・Y1フィルタ回路、215c・・・X1信号処理回路、215d・・・Y1信号処理回路、215e・・・演算回路、215f・・・演算器、215g・・・演算器、215h・・・X2フィルタ回路、215i・・・Y2フィルタ回路、215j・・・X2信号処理回路、215k・・・Y2信号処理回路、216・・・シフト機構駆動回路、216a・・・ドライバ、217・・・シフト機構、218・・・測距センサ、219・・・測距回路、220・・・防塵フィルタ駆動回路、221・・・シャッタ駆動機構、222・・・可動ミラー駆動機構、223・・・撮像素子駆動回路、224・・・撮像素子ユニット、225・・・第2ブレセンサ、225a・・・第2ブレセンサX2、225b・・・第2ブレセンサY2、226・・・第2ブレ補正回路、226a・・・X2フィルタ回路、226b・・・Y2フィルタ回路、226c・・・X2信号処理回路、226d・・・Y2信号処理回路、226e・・・撮像素子ブレ演算回路、227・・・画像処理回路、229・・・ボディCPU、231・・・圧縮伸張回路、233・・・ビデオ信号出力回路、235・・・液晶モニタ駆動回路、237・・・SDRAM制御回路、238・・・SDRAM、239・・・入出力回路、241・・・通信回路、243・・・記録媒体制御回路、245・・・記録媒体、247・・・フラッシュメモリ制御回路、249・・・フラッシュメモリ、253・・・スイッチ検出回路、254・・・手振れモードスイッチ、255・・・各種スイッチ、257・・・パワースイッチ、259・・・着脱検知スイッチ、261・・・データバス、262・・・ASIC(特定用途向け集積回路)、263・・・インジケータ、300・・・通信接点、350・・・第1基板、351・・・第2基板、351a・・・L字状突起部、353・・・第1スライダ、353a・・・長孔、353b・・・長孔、353c・・・平歯車(ラック)、353d・・・L字状突起部、355・・・第2スライダ、355a・・・長孔、355b・・・長孔、355c・・・平歯車(ラック)、355d・・・取り付け部、357・・・モータ、357a・・・駆動軸、359・・・駆動歯車、361・・・モータ、361a・・・駆動軸、363・・・駆動歯車、365a・・・ピン、365b・・・ピン、365c・・・ピン、365d・・・ピン、367a・・・ピン、367b・・・ピン、367c・・・ピン、367d・・・ピン、369・・・留め金具、371・・・メイン基板、373・・・撮像基板
Claims (19)
- 撮影レンズを介して被写体像を取得する撮像素子と、
この撮像素子を保持すると共に、上記撮影レンズの光軸に直交する面に沿って移動させるシフト機構と、
カメラのブレを検出する第1の振れセンサと、この第1の振れセンサからの出力に応じて手振れ量を演算する第1の振れ演算回路を含んでおり、上記第1の振れ演算回路の演算結果に応じて上記シフト機構を移動させ、それによって上記撮像素子で取得した被写体像のブレを補正する第1の振れ補正手段と、
上記撮像素子のブレを検出する第2の振れセンサと、この第2の振れセンサからの出力に応じて撮像素子の振れ量を演算する第2の振れ演算回路を含んでおり、振れ情報を出力する第2の振れ補正回路と、
この第2の振れ補正回路からの振れ情報に基づき上記撮像素子の画像切り出し位置を演算し、これにより上記撮像素子で取得した被写体像のブレを補正する第2の振れ補正手段と、
静止画撮影時には、上記第1の振れ補正手段を動作させると共に上記第2の振れ補正回路からの振れ情報に基づき露出を開始し、一方動画記録時には、上記第1の振れ補正手段を動作させると共に上記第2の振れ補正手段によって電子手振れ補正を行うことを特徴とするデジタルカメラ。 - 上記第1の振れ補正手段は第1のフィルタ回路を含み、上記第2の振れ補正回路は上記第1のフィルタとは異なる周波数特性の第2のフィルタ回路を含んでおり、上記第2のフィルタ回路は、上記第1のフィルタ回路のバンドパス周波数よりも高いことを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。
- 上記第2の振れセンサの感度は、上記第1の振れセンサの感度よりも高い、若しくは上記第2の振れ補正回路の増幅率は、上記第1の振れ補正回路の増幅率よりも高いことを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。
- 上記第1の振れ補正回路を起動させた後に、上記第2の振れ補正回路を起動し、露出後、上記第2の振れ補正回路を終了させた後に、上記第1の振れ補正回路を終了させることを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。
- 上記第2の振れ補正回路からの上記振れ情報が所定の判定値を超えたら、点灯するインジケータを設けたことを特徴とする請求項1に記載のデジタルカメラ。
- 撮影レンズによって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子と、
この撮像素子を保持し、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に直交する面内で移動させるシフト機構と、
カメラのブレを検出し、この検出されたブレに応じたブレ補正信号を出力する第1ブレ補正回路と、
上記ブレ補正信号に応じて上記シフト機構を駆動し、ブレを軽減する第1ブレ補正手段と、
上記撮像素子と共に移動するブレセンサを有し、このブレセンサによって上記撮像素子のブレを検出し、撮像素子ブレ情報を出力する第2ブレ補正回路と、
上記撮像素子から出力された画像信号の切り出し位置を、上記撮像素子ブレ情報に基づいて決定し、ブレを軽減する第2ブレ補正手段と、
静止画撮影時には上記第1ブレ補正手段によってブレを軽減すると共に、上記撮像素子ブレ情報に基づいて静止画像取得のタイミングを決定し、動画撮影時には上記第1ブレ補正手段によってブレを軽減すると共に、上記第2ブレ補正手段によって上記画像信号の切り出し位置を決定する制御手段と、
を具備することを特徴とするデジタルカメラ。 - 上記第1ブレ補正回路は第1フィルタ回路を含み、上記第2ブレ補正回路は上記第1フィルタとは異なる周波数特性の第2フィルタ回路を含んでおり、上記第2フィルタ回路は、上記第1のフィルタ回路のバンドパス周波数よりも高いことを特徴とする請求項6に記載のデジタルカメラ。
- 上記第2ブレ補正回路の上記ブレセンサの感度は、上記第1ブレ補正回路のブレセンサの感度よりも高い、若しくは上記第2ブレ補正回路の増幅率は、上記第1ブレ補正回路の増幅率よりも高いことを特徴とする請求項6に記載のデジタルカメラ。
- 上記第1ブレ補正回路を起動させた後に、上記第2ブレ補正回路を起動することを特徴とする請求項6に記載のデジタルカメラ。
- 上記撮像素子よる露出動作の終了後、上記第2ブレ補正回路を終了させた後に、上記第1ブレ補正回路を終了させることを特徴とする請求項6に記載のデジタルカメラ。
- 上記第2ブレ補正回路からの上記撮像素子ブレ情報が判定値を超えたら、表示する警告表示手段を設けたことを特徴とする請求項6に記載のデジタルカメラ。
- 撮影レンズによって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子と、
この撮像素子を保持し、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に直交する面内で移動させるシフト機構と、
カメラのブレを検出する第1ブレセンサと、
上記撮像素子のブレを検出する第2ブレセンサと、
上記第1ブレセンサの出力と、上記第2ブレセンサの出力を入力し、ブレを軽減するためのブレ補正信号を生成するブレ補正回路と、
上記ブレ補正信号に応じて上記シフト機構を駆動し、ブレを軽減するブレ補正機構と、
を具備することを特徴とするデジタルカメラ。 - 上記ブレ補正回路は、上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサの出力を入力する演算器を有し、この演算器は上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサに対して増幅率が異なることを特徴とする請求項12に記載のデジタルカメラ。
- 上記ブレ補正回路は、上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサの出力を入力するフィルタ回路を有し、このフィルタ回路は上記第1プレセンサと上記第2ブレセンサに対して通過帯域の周波数特性が異なることを特徴とする請求項12に記載のデジタルカメラ。
- 撮影レンズによって結像される被写体像を光電変換し画像信号を得る撮像素子と、
この撮像素子を保持し、上記撮像素子を上記撮影レンズの光軸に直交する面内で移動させるシフト機構と、
カメラのブレを検出する第1ブレセンサと、
上記撮像素子のブレを検出する第2ブレセンサと、
上記第1ブレセンサと上記第2ブレセンサの出力に基づいて、ブレ軽減を行なうブレ補正手段と、
を具備することを特徴とするデジタルカメラ。 - 上記ブレ補正手段は、上記第1ブレセンサの出力に基づいて機械的な手振れ補正機構を駆動すると共に、上記第2ブレセンサの出力に基づいて撮像のタイミング決定、若しくは上記第2ブレセンサの出力に基づいて電子的ブレ補正手段を動作させることを特徴とする請求項15に記載のデジタルカメラ。
- 上記ブレ補正手段は、上記第1ブレセンサの出力に基づいて機械的な手振れ補正機構を駆動すると共に、上記第2ブレセンサの出力をフィードバックすることを特徴とする請求項15に記載のデジタルカメラ。
- カメラ全体のブレを検出する第1ブレセンサと、
上記ブレを相殺するために上記第1ブレセンサの出力に基づいて駆動制御される機械的な手振れ補正機構と、
この手振れ補正機構に設けられた第2ブレセンサと、
上記第2ブレセンサの出力に基づいて、撮影のタイミング若しくは電子的ブレ補正を行う制御手段と、
を具備することを特徴とするデジタルカメラ。 - カメラ全体のブレを検出する第1ブレセンサと、
上記ブレを相殺するために上記第1ブレセンサの出力に基づいて駆動制御される機械的な手振れ補正機構と、
この手振れ補正機構に設けられた第2ブレセンサと、
この第2ブレセンサの出力を上記手振れ補正機構にフィードバックするフィードバックループと、
を具備することを特徴とするデジタルカメラ。
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