JP2009086186A - 撮像装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】手振れ補正に伴う撮像素子の移動に伴い、撮像素子が撮影光軸に沿って変位した場合でもこれを補償し、良好な撮影画像を取得する。
【解決手段】撮影光軸に沿って配置された複数の光学部材11ｂ〜11ｄを介して撮像素子12ｂにより画像を撮影する撮影系と、撮影系で発生する手振れの方向及び量を検出するジャイロセンサ17と、センサ17で得た手振れの方向及び量に応じ、ＣＣＤ12ｂを撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる手振れ防止部12と、手振れ防止部12によるＣＣＤ12ｂの移動内容に対応して、撮影系を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正するメインＣＰＵ15及びレンズドライバ13とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、手振れ補正機能を有するデジタルカメラ等に好適な撮像装置及びプログラムに関する。

従来より、検出した手振れの量と方向とに対応して、撮像素子を設けたステージを撮影光軸と垂直な面内で移動させる電磁式のステージ機構を備えたデジタルカメラの技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
特開２００６−２０８７０２号公報

しかしながら、撮像素子を設けたステージ機構を撮影光軸と垂直な面内で移動させた場合、撮像素子を取付けたステージ機構は、その機構部の構造や製作精度等にもよるが、撮影光軸と垂直な面内のみならず、撮影光軸方向にも微小ではあるが確実に変位することとなる。

そのため、結果として撮像素子と他の光学部材との距離が変化してしまうことにより、具体的には合焦位置が微妙にずれてしまうなど、撮影画像に悪影響を及ぼす不具合があった。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、手振れ補正に伴う撮像素子の移動により、撮像素子が撮影光軸に沿って変位した場合でもこれを補償し、良好な撮影画像を取得することが可能な撮像装置及びプログラムを提供することにある。

請求項１記載の発明は、撮影光軸に沿って配置された複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影手段と、振れの方向及び量を検出する振れ検出手段と、上記振れ検出手段で得た振れの方向及び量に基づいて、上記撮像素子を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止手段と、上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して、上記撮影手段を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記振れ防止手段は、撮像素子の移動に加えて、上記撮影手段を構成する少なくとも１つの光学部材を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記撮影手段は、光学部材の１群として合焦位置を移動させるフォーカスレンズを含み、上記補正手段は、上記フォーカスレンズの位置を補正することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、上記撮影手段は、光学部材の１群として撮影画角を可変するズームレンズを含み、上記補正手段は、上記ズームレンズの位置を補正することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明において、上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して光学部材の撮影光軸上の位置補正量を記憶する第１の記憶手段をさらに具備し、上記補正手段は、上記第１の記憶手段の記憶内容に基づいて光学部材の撮影光軸上の位置を補正することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の発明において、上記撮像素子の移動位置に対応する、上記光学部材の補正位置を検出する第１の検出手段をさらに具備し、上記第１の記憶手段は、上記第１の検出手段での検出内容に従い光学部材の撮影光軸上の位置補正量を記憶することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発明において、上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して、上記撮像素子で得た画像データに対する所定の画像処理を実行する画像処理手段をさらに具備したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、上記請求項７記載の発明において、上記画像処理手段が実行する画像処理は歪曲補正を含むことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、上記請求項７または８記載の発明において、上記画像処理手段が実行する画像処理は周辺減光補正を含むことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、上記請求項７乃至９のいずれか１項に記載の発明において、上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して上記画像処理手段が実行する画像処理に用いるパラメータ値を記憶する第２の記憶手段をさらに具備し、上記画像処理手段は、上記第２の記憶手段の記憶するパラメータ値に基づいて画像処理を実行することを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、上記請求項１０記載の発明において、上記撮像素子の移動位置に対応する、上記画像処理のパラメータ値を検出する第２の検出手段をさらに具備し、上記第２の記憶手段は、上記第２の検出手段での検出内容に従い画像処理のパラメータ値を記憶することを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、撮影光軸に沿って配置された振れ補正用光学部材を含む複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影手段と、振れの方向及び量を検出する振れ検出手段と、上記振れ検出手段で得た振れの方向及び量に基づいて、上記振れ補正用光学部材を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止手段と、上記振れ防止手段による上記振れ補正用光学部材の移動内容に対応して、上記撮影手段を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正手段とを具備したことを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、撮影光軸に沿って配置された複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影部を備えた撮像装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、振れの方向及び量を取得する振れ取得ステップと、上記振れ取得ステップで得た振れの方向及び量に基づいて、上記撮像素子を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止ステップと、上記振れ防止ステップでの上記撮像素子の移動内容に対応して、上記撮影部を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、撮影光軸に沿って配置された振れ補正用光学部材を含む複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影部を備えた撮像装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、振れの方向及び量を取得する振れ取得ステップと、上記振れ取得ステップで得た振れの方向及び量に基づいて、上記振れ補正用光学部材を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止ステップと、上記振れ防止ステップでの上記振れ補正用光学部材の移動内容に対応して、上記撮影部を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、手振れ補正に伴う撮像素子の移動により、撮像素子が撮影光軸に沿って変位した場合でもこれを補償し、良好な撮影画像を取得することが可能となる。

以下本発明をデジタルカメラに適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

（構成）
図１は、本実施形態に係るデジタルカメラ１０の一部、主として撮影系の構成を詳細に示すものである。同図で、１１は光学部材としてのレンズ部であり、ここではすべての光学部材については示さないが、レンズ鏡筒１１ａ内にはズームレンズ１１ｂ、メカニカルシャッタ１１ｃ、及びフォーカスレンズ１１ｄが撮影光軸に沿って配置される。

ズームレンズ１１ｂはズームレンズモータ１１ｅの駆動により光軸上での位置を前後させ、ユーザが所望する撮影画角を得る。メカニカルシャッタ１１ｃは、シャッタモータ１１ｆの駆動により開閉制御される。フォーカスレンズ１１ｄは、フォーカスレンズモータ１１ｇの駆動により光軸上での位置を前後させ、合焦状態を得る。

レンズ鏡筒１１ａの撮影光軸上の後段には手振れ防止部１２が配置される。この手振れ防止部１２では、赤外カットフィルタ１２ａ、撮像素子であるＣＣＤ１２ｂ、Ｘステージ部１２ｃ、Ｙステージ部１２ｄが一体に構成される。

赤外カットフィルタ１２ａは、ＣＣＤ１２ｂへの入射光中、可視光範囲外の赤外光成分を遮断する。ＣＣＤ１２ｂは、Ｘステージ部１２ｃ上に配設され、手振れ補正時に手振れ方向にＸステージ部１２ｃ及びＹステージ部１２ｄが移動することで正しい受光位置での撮影を行なう。Ｘステージ部１２ｃはＸアクチュエータ１２ｅにより撮影光軸（Ｚ軸とする）と直交するＸ軸方向に、Ｙステージ部１２ｄはＹアクチュエータ１２ｆにより撮影光軸及び上記Ｘ軸と共に直交するＹ軸方向に沿ってそれぞれ移動制御される。

しかるに、上記レンズ部１１のズームレンズモータ１１ｅ、シャッタモータ１１ｆ、及びフォーカスレンズモータ１１ｇはいずれもレンズドライバ１３での駆動制御に基づいて動作する。

また、上記手振れ防止部１２のＸアクチュエータ１２ｅ、及びＹアクチュエータ１２ｆはいずれも手振れドライバ１４での駆動制御に基づいて動作する。
上記レンズドライバ１３は、このデジタルカメラ１０全体の制御動作を司るメインＣＰＵ１５に直接接続されてレンズ部１１での各動作を実行する。

また、上記手振れドライバ１４は、上記メインＣＰＵ１５と接続された手振れ動作専用のプロセッサである手振れ制御ＣＰＵ１６からの制御指示を受けて動作するもので、この手振れ制御ＣＰＵ１６には、３次元方向で発生する手振れの量と方向とを検知するジャイロセンサ１７からの検知信号が入力される。

しかして、上記メインＣＰＵ１５に対し、システムバスＳＢを介してプログラムメモリ１８、キー入力部１９、画像処理部２０、メモリカードインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２１、及び表示部２２が接続される。

プログラムメモリ１８は、このデジタルカメラ１０でメインＣＰＵ１５、手振れ制御ＣＰＵ１６が実行する動作プログラムや後述する各種ルックアップテーブルを固定的に記憶している。

キー入力部１９は、例えば電源キーやシャッタキー、撮影／再生モードキー、カーソルキー、セットキー、ディスプレイキー等を設け、そのキー操作に対応したキーコード信号をメインＣＰＵ１５へ送出する。

このうち、シャッタキーは、２段階の操作ストロークを有し、第１段の操作ストローク、所謂半押し状態でＡＦ（自動合焦）とＡＥ（自動露光）の処理の実行とロックを行ない、その状態からさらに第２段の操作ストローク、所謂全押し状態で上記ロックしたＡＦ，ＡＥの撮影条件からの撮影を実行する。

画像処理部２０は、撮影モード時に上記表示部２２でモニタ表示する画像の処理や撮影実行時に撮影した画像データを所定のデータフォーマット、例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）規格に則ってデータ圧縮し、あるいは再生モード時に選択された画像のデータ圧縮を回答する、などの各種画像データに関するデータ処理を実行する。

メモリカードインターフェイス２１は、このデジタルカメラ１０の記録媒体として着脱自在に装着されるメモリカードと上記画像処理部２０との間のデータの送受を行なう。

表示部２２は、このデジタルカメラ１０の背面側に配設された、バックライト付きのカラー液晶パネルとその駆動回路とでなり、撮影モード時にはその時点でＣＣＤ１２ｂで結像している画像をモニタ表示する一方、再生モード時にはメモリカードインターフェイス２１を介して図示しないメモリカードから読出された画像データを再生表示する。

（動作）
次に上記実施形態の動作について説明する。
図２は、手振れ補正機能をオン設定した撮影モード時の動作を示すものである。同動作はメインＣＰＵ１５がプログラムメモリ１８から読出した動作プログラムやその他の固定データを基に動作制御を行なうことで実行される。

その当初には、所定のフレームレート、例えば３０［フレーム／秒］でＣＣＤ１２ｂを駆動し、周期的に得られる画像データを随時表示部２２でスルー画像表示した上で（ステップＳ１０１）、キー入力部１９のシャッタキーが半押し操作されたか否かを判断し（ステップＳ１０２）、シャッタキーが半押し操作されていなければステップＳ１０１からの処理に戻る、という処理を繰返し実行することで、スルー画像表示を行ないながらシャッタキーが半押し操作されるのを待機する。

しかして、シャッタキーが半押し操作されると上記ステップＳ１０２でこれを判断し、その時点でレンズ部１１のフォーカスレンズ１１ｄをフォーカスレンズモータ１１ｇにより撮影光軸に沿って前後させ、最もＣＣＤ１２ｂで得られる画像データのコントラストが高くなるフォーカス位置を検出するＡＦ処理を実行した後、そのＡＦ位置で予め設定されたプログラム線図に従ったＥＶ（Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｖａｌｕｅ）により絞り値Ｆ及びシャッタ速度Ｓを決定するＡＥ処理を実行し、上記ＡＦ位置及びＡＥ値をロックする（ステップＳ１０３）。

その後、さらにキー入力部１９のシャッタキーが全押し操作されたか否か（ステップＳ１０４）、まだ半押し操作されているか否か（ステップＳ１０５）、を繰返し判断することで、シャッタキーの全押し操作への待機と半押し操作の確認とを行なう。

しかして、シャッタキーの半押し操作が解除されると、ステップＳ１０５でこれを判断し、上記ＡＦ位置及びＡＥ値のロックを解除した上で再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

また、上記ステップＳ１０４で全押し操作されたと判断すると、このカメラのユーザにより撮影が指示されたことになるので、手振れ制御ＣＰＵ１６を主体とする手振れ補正の動作を開始するよう指示した後（ステップＳ１０６）、シャッタキーの全押し操作に従って直前のステップＳ１０３でロックしたＡＦ位置及びＡＥ値により撮影を実行する（ステップＳ１０７）。

そして、撮影を終えて設定した撮影条件によるＣＣＤ１２ｂからの画像データを取得し、取得した画像データを上記画像処理部２０に送出して必要なデータ圧縮のための画像処理を行なわせると共に、上記手振れ補正の動作を終了するよう手振れ制御ＣＰＵ１６へ指示する（ステップＳ１０８）。

その後、画像処理部２０から得られるデータ圧縮後の画像データファイルをメモリカードインターフェイス２１を介して図示しないメモリカードに保存させ（ステップＳ１０９）、以上で一連の撮影に係る処理を終了して、次の撮影に備えるべく上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

図３は、手振れ制御ＣＰＵ１６がメインＣＰＵ１５の管理下で上記図２の処理と平行して実行する手振れ補正の処理内容を示すものである。手振れ制御ＣＰＵ１６は当初、メインＣＰＵ１５から手振れ補正の開始を指示する信号が入力されたか否かを繰返し判断することでその入力を対する（ステップＳ２０１）。

しかして上記ステップＳ１０６でメインＣＰＵ１５が手振れ補正の開始を指示する信号を発すると、手振れ制御ＣＰＵ１６はステップＳ２０１で入力ありと判断し、手振れが発生している方向と量とを検出するべくジャイロセンサ１７の出力を受付ける（ステップＳ２０２）
次いで、このジャイロセンサ１７の出力から手振れ防止部１２のＣＣＤ１２ｂにおいて、特に撮影に影響する撮影光軸に直交した２次元のＸＹ平面に沿ったＸ軸及びＹ軸各方向での手振れを相殺する移動位置を計算する（ステップＳ２０３）。

この計算により得たＸ，Ｙ各軸方向への移動量を基に手振れドライバ１４によりＸアクチュエータ１２ｅ、Ｙアクチュエータ１２ｆを駆動制御してＣＣＤ１２ｂを移動させる。

その一方で手振れ制御ＣＰＵ１６はさらに、上記各移動量に基づいてプログラムメモリ１８に記憶されるルックアップテーブルを参照し、その時点で設定されているフォーカスレンズ１１ｄ、及びズームレンズ１１ｂの位置の補正量を読出して、その補正量に従いメインＣＰＵ１５、レンズドライバ１３を介してフォーカスレンズモータ１１ｇ、シャッタモータ１１ｆにより各レンズの位置も補正するべく移動させる（ステップＳ２０４）。

図４は、このとき手振れ制御ＣＰＵ１６が参照するルックアップテーブルの形態を例示するものである。ＣＣＤ１２ｂがＸステージ部１２ｃ及びＹステージ部１２ｄの移動により撮影光軸と直交するＸ，Ｙ軸に沿って移動するのに伴い、ごく僅かながら撮影光軸（Ｚ軸）方向にも変位するもので、このＺ軸方向の変位量は、Ｘ，Ｙ軸方向の変位量に対応して一定しているものと考えられる。

したがって、後述する設定方法によりプログラムメモリ１８に図４に示すようなルックアップテーブルを予め記憶しておき、ＣＣＤ１２ｂの変位に対応してフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの位置も併せてその時点での駆動位置を補正することで、上記ＣＣＤ１２ｂのＺ軸方向の変位を補償して本来の正しいフォーカス位置、ズーム画角を維持するように、各位置を適宜移動させる。

その後、同様に手振れ制御ＣＰＵ１６は、上記Ｘ，Ｙ実行方向の各移動量に基づいてプログラムメモリ１８に記憶される別のルックアップテーブルを参照し、撮影により得られる画像データに対する画像処理としての歪曲補正、周辺減光補正の各補正用のパラメータ値を読出して、そのパラメータ値を画像処理部２０へ送出させる（ステップＳ２０５）。

図５は、このとき手振れ制御ＣＰＵ１６が参照するルックアップテーブルの形態を例示するものである。ＣＣＤ１２ｂがＸステージ部１２ｃ及びＹステージ部１２ｄの移動により撮影光軸と直交するＸ，Ｙ軸に沿って移動するのに伴い、ごく僅かながら撮影光軸（Ｚ軸）方向にも変位するもので、このＺ軸方向の変位量は、Ｘ，Ｙ軸方向の変位量に対応して一定しているものと考えられる。

したがって、これも後述する設定方法によりプログラムメモリ１８に図５に示すようなルックアップテーブルを予め記憶しておき、ＣＣＤ１２ｂの変位に対応して歪曲補正及び周辺減光補正のパラメータ値を読出させることで、撮影により得られる画像データの歪みや光量分布の不均等を補償するよう設定させる。

なお、ここでは、上記ステップＳ２０４の後に上記ステップＳ２０５を実行するように説明したがこれに限らず、上記ステップＳ２０４と上記ステップＳ２０５は同時に実行しても良いし、順番を逆にして実行しても良い。

撮像素子やレンズといった物理的な移動させるのに要する時間と比較して、歪曲補正や周辺減光補正を行なうといったソフトウェア的な変更を行なう時間は容易に小さくすることが可能であるので、上記ステップＳ２０４を先に実行することは、上記ステップＳ２０５を先に実行するよりも、より自然に見える制御を行なうことが出来るというメリットがある。

さらに望ましくは、上記ステップＳ２０４とステップＳ２０５を同時に実行する、つまり、上記した物理的な移動の最中に上記したソフトウェア的な変更を行なうようにすると、より自然に見える制御を行なうことが可能となる。

さらに望ましくは、上記ステップＳ２０５のソフトウェア的な変更は、段階的に行われるよりも、出来るだけ連続的に（スムーズに）行なわれるようにすると、さらに自然に見える制御を行なうことが可能となる。

その後、上記ステップＳ２０４で移動を指示したフォーカスレンズ１１ｄ及びズームレンズ１１ｂが共に移動を完了したことを確認した後（ステップＳ２０６）、メインＣＰＵ１５から手振れ補正の終了を指示する信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ２０７）、入力されていなければ再び上記ステップＳ２０２からの処理に戻る。

こうしてメインＣＰＵ１５から手振れ補正の終了を指示する信号が入力されるまでの間、ステップＳ２０２〜Ｓ２０７の処理を繰返し実行することで、常にその時点で発生している手振れの方向と量とに対応してＣＣＤ１２ｂを撮影光軸と直交する面内で移動させると共に、撮影光軸方向の変位にも正確に対応してフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの位置を補償し、併せてズームレンズ１１ｂの撮影光軸方向の変位に対応した画像処理としての歪曲補正と周辺減光補正を実行させる。

しかして、メインＣＰＵ１５から手振れ補正の終了を指示する信号を入力すると、手振れ制御ＣＰＵ１６はこれをステップＳ２０７で判断して、再び次の手振れ補正に備えるべく上記ステップＳ２０１からの処理に戻る。

このように本実施形態によれば、手振れ補正に伴う撮像素子としてのＣＣＤ１２ｂの移動により、ＣＣＤ１２ｂが撮影光軸に沿って変位してしまう場合でもこれを確実に補償し、結果として良好な撮影画像を取得することが可能となる。

具体的には、撮像素子であるＣＣＤ１２ｂの移動に加えて、レンズ部１１を構成するフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの位置を補正するものとした。

したがって、フォーカスレンズ１１ｄの位置を補正することで正しい合焦状態を維持し、またズームレンズ１１ｂの位置を補正することで撮影者の意図通りの撮影画角を維持した上で撮影を実行することができる。

なお、レンズ部１１を構成する他の光学部材、例えばメカニカルシャッタ１１ｃや絞りなどの位置を補正するものとしてもよく、その光学部材の特性に基づく正確な画像の撮影が可能となる。

また、ＣＣＤ１２ｂの移動内容に対応して光学部材であるレンズ部１１のフォーカスレンズ１１ｄ及びズームレンズ１１ｂの位置補正量を予め設定したルックアップテーブルを参照することで取得するものとしたので、その都度煩雑な演算等を行なわずとも、フォーカスレンズ１１ｄ、ズームレンズ１１ｂの位置を正確且つ迅速に補正することができ、デジタルカメラに採用する手振れ補正機能としての追従性、応答性に大きく寄与できる。

さらに本実施形態では、ＣＣＤ１２ｂの移動内容に対応して、ＣＣＤ１２ｂで得た画像データに対する画像処理部２０での所定の画像処理を補正するものとした。

すなわち、手振れ補正に伴ってＣＣＤ１２ｂが撮影光軸方向にも変位してしまう際に、上記した如く光学部材の位置を補正するものとしたが、これら物理的な位置の補正のみでは補償しきれずに画像データ中に反映されてしまう画質劣化の要因を画像処理の段階で補償するものとした。

具体的には、ＣＣＤ１２ｂが撮影光軸と直交する面内のみならず、撮影光軸に沿っても変位してしまうことに起因する画像の歪みと周辺減光を補償するものとして、画像処理部２０で画像データの記録前にデータ圧縮処理と併せて上記画像補正処理を実行するものとした。
これにより、画像中の本来は直線状である被写体を構成する縦線及び横線が変に歪んでしまうことなく、また画像中央の被写体に比して画像周辺部の光量が低く、暗い画像となってしまうのを確実に補償し、ユーザの意図した通りの画像データを取得して記録することができる。

なお、上記画像処理で歪曲補正及び周辺減光補正に用いるパラメータ値を、プログラムメモリ１８に予め設定したルックアップテーブルを参照することで取得するものとしたので、その都度煩雑な演算等を行なわずとも、各画像処理を正確且つ迅速に補正することができ、撮影後の画像データの記録に要するまでの時間を大幅に短縮して、次の撮影に備えることができる。

（事前設定）
次いで、上記図４、図５で示したルックアップテーブルを予めプログラムメモリ１８に記憶させておくための、デジタルカメラ１０の工場出荷前の個体別の事前設定動作についても説明しておく。

すなわち、上述したＣＣＤ１２ｂを撮影光軸と直交する面内で移動させる場合に生じる撮影光軸方向に沿った変位、及びそれを補償するためのフォーカスレンズ１１ｄ、ズームレンズ１１ｂの補正量、並びに画像処理時の歪曲補正と周辺減光補正のパラメータ値は、いずれもデジタルカメラ１０を構成する個々の部材の誤差の相関に大きく影響するためにデジタルカメラ１０の個体差に負うところが大きく、個体差を無視して一律に設定することができない。したがって、デジタルカメラ１０の各個体毎に後述する設定動作を行なう必要が生じる。

図６は、工場出荷前にデジタルカメラ１０の個体毎に実行される、上記図４、図５で示したルックアップテーブルを記憶するためのメインＣＰＵ１５及び手振れ制御ＣＰＵ１６による事前設定処理を示すものである。

なお、当然のことながら、設備条件が整っていれば、工場出荷後、例えば修理後に実行されても良い。

当該事前設定処理を行なうためのセットプログラムは、プログラムメモリ１８に記憶されており、メインＣＰＵ１５に対して特殊なコード情報を入力して起動することが可能であるものとする。

その当初には、ＣＣＤ１２ｂの移動位置を示す変数Ａに初期値「１」を設定する（ステップＰ１０１）。
図９は、これもプログラムメモリ１８に記憶される、変数Ａに対応したＣＣＤ１２ｂのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量の組合せテーブルを示すもので、変数Ａの値を設定することで、対応するＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量を読出して手振れ防止部１２のＸアクチュエータ１２ｅ、Ｙアクチュエータ１２ｆによりＸステージ部１２ｃ、Ｙステージ部１２ｄを当該位置まで移動させることができるものとする。

しかして、変数Ａで示される位置にＣＣＤ１２ｂを移動させると（ステップＰ１０２）、その移動位置において生じている撮影光軸（Ｚ軸）方向のずれに対応した調整、具体的にはフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの位置調整を実行する（ステップＰ１０３）。

図７は、このステップＰ１０３のサブルーチンである。その当初には、ずれ調整の繰返し回数を表す変数Ｂに初期値「１」を設定する（ステップＰ２０１）。

次いで、ＣＣＤ１２ｂを移動させたままの状態で予め用意されたテストチャート画像の撮影動作を実行する（ステップＰ２０２）。次いで、得られる画像のコントラストからフォーカスレンズ１１ｄの位置を調整し（ステップＰ２０３）、所定のコントラスト以上となっているか否かにより合焦となっているか否かを判断する（ステップＰ２０４）。

ここで、合焦が得られていないと判断した場合には、再度合焦が得られたと判断するまで上記ステップＰ２０２からの処理を再度繰返し実行する。

そして、合焦が得られたと判断すると、その時点での変数Ｂの値がその最大値Ｂｍａｘ、例えば「１０」に達していないことを確認した上で（ステップＰ２０５）、次にズームレンズ１１ｂの調整処理に移行する。

ズームレンズ１１ｂの調整処理に際しては、上記フォーカスレンズ１１ｄの場合と同様にＣＣＤ１２ｂを移動させたままの状態で予め用意されたテストチャート画像の撮影動作を実行する（ステップＰ２０６）。次いで、得られる画像中のテストチャート画像のサイズからズームレンズ１１ｂの位置を調整し（ステップＰ２０７）、所定のサイズとなっているか否かにより正しいズーム画角となっているか否かを判断する（ステップＰ２０８）。

ここで、所定のサイズとなっていないと判断した場合には、所定のサイズとなったと判断するまで上記ステップＰ２０６からの処理を再度繰返し実行する。

そして、撮影画像中のテストチャート画像の大きさが所定のサイズとなったと判断すると、当該ズームレンズ１１ｂの調整により再度フォーカスレンズ１１ｄに調整が必要となったものとし、上記変数Ｂの値を「＋１」更新設定した上で（ステップＰ２０９）、再び上記ステップＰ２０２からの処理に戻る。

こうして、変数Ａで示されるＣＣＤ１２ｂの移動位置に応じて、フォーカスレンズ１１ｄの調整、ズームレンズ１１ｂの調整、及び再度のフォーカスレンズ１１ｄの調整を変数Ｂの最大値Ｂｍａｘで表される回数だけ繰返し実行することで、フォーカスレンズ１１ｄによるフォーカス位置を優先して、徐々にフォーカスレンズ１１ｄの位置とズームレンズ１１ｂの位置を調整により正しい位置にまで収束させていく。

しかして、上記調整を変数Ｂの最大値Ｂｍａｘの回数だけ実行した後、上記ステップＰ２０５でそれを判断すると、この図７のサブルーチンによるフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの調整を一旦完了し、メインルーチンである図６の処理に復帰する。

図６では、ステップＰ１０３でのＺ軸ずれに対するフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの調整後、その調整結果を保存した上で（ステップＰ１０４）、次に画像処理部２０による画像処理に係る画像調整を実行する（ステップＰ１０５）。

図８は、このステップＰ１０５の画質調整に係るサブルーチンであり、直前のステップＰ１０４で保存したフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの補正値を用いた撮影画像中の定数チャート画像から、Ｚ軸調整量を含む歪曲補正用のパラメータ値を算出する（ステップＰ３０１）。

つまりこれは、上記ステップＰ２０５で調整したフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの位置においてステップＰ１０５の画像調整を行なうことを意味する。これは、テストチャート画像中に予め含まれている歪曲補正用の矩形状の複数の測定ポイントの位置の歪みを生じている位置及びその量を算出することで、一義的に算出することができる。

次いで、同じく直前のステップＰ１０４で保存したフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの補正値を用いた撮影画像中の定数チャート画像から、Ｚ軸調整量を含む周辺減光補正用のパラメータ値を算出する。（ステップＰ３０２）。

同様にしてこれは、上記ステップＰ２０５で調整したフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの位置においてステップＰ１０５の画像調整を行なうことを意味する。これは、テストチャート画像中の中央部の輝度値と周辺部複数ポイントの輝度値とを比較することで、一義的に算出することができる。

こうして歪曲補正と周辺減光補正の各パラメータ値を算出すると、この図８のサブルーチンによる画質調整を一旦完了し、メインルーチンである図６の処理に復帰する。

図６では、ステップＰ１０５でのＺ軸ずれに対する歪曲補正と周辺減光補正の画質調整後、その調整結果を保存した上で（ステップＰ１０６）、その時点の変数Ａの値がその最大値Ａｍａｘを超えたか否かを判断することで、ＣＣＤ１２ｂのすべての移動位置に対応する調整結果の保存を終えたか否かを判断する（ステップＰ１０７）。

ここで変数Ａの値がその最大値Ａｍａｘを超えておらず、まだ他にもＡの値を更新して調整を行なうべき移動位置があると判断すると、次いで変数Ａの値を「＋１」更新設定した上で（ステップＰ１０８）、再び上記ステップＰ１０２からの処理に戻る。

こうして、変数Ａで示されるＣＣＤ１２ｂの移動位置を順次更新設定して、同様にフォーカスレンズ１１ｄとズームレンズ１１ｂの調整位置、画像処理における歪曲補正と周辺減光補正の調整量を蓄積していく。

しかるに、変数Ａで示されるすべてのＣＣＤ１２ｂの移動位置において上記の処理を繰返し実行することで、それらの保存結果からこのデジタルカメラ１０の個体差に対応した上記各調整量を算出することができたことになる。

そして、変数Ａの値がその最大値Ａｍａｘとなった時点で上記ステップＰ１０７でこれを判断し、それまでの全調整値の保存結果から上記図４、図５に示したルックアップテーブルを作成し（ステップＰ１０９）、作成した各ルックアップテーブルをプログラムメモリ１８に記憶して保存することで（ステップＰ１１０）、以上でこの図６による事前設定の処理を終了する。

このように、撮像素子であるＣＣＤ１２ｂの移動位置に対応する、光学部材としてのフォーカスレンズ１１ｄ及びズームレンズ１１ｂの補正位置を検出した上で、上記図４に示したようなルックアップテーブルを作成して記憶しておくものとしたので、デジタルカメラ１０の個体差に対応したレンズ部１１での正確な位置の補正量を得ることができ、より正確に合焦した、ユーザの意図通りの撮影画角での画像を撮影することが可能となる。

同様に、撮像素子であるＣＣＤ１２ｂの移動位置に対応する、画像処理としての歪曲補正及び周辺減光補正の補正パラメータ値を検出した上で、上記図５に示したようなルックアップテーブルを作成して記憶しておくものとしたので、デジタルカメラ１０の個体差を補償するように画像処理部２０での各種画像処理を施すことができ、物理的に光学系で補償しきれない画質の劣化を画像処理の段階で補正することができる。

なお、上記実施形態では、デジタルカメラ１０の撮像素子としてＣＣＤを用いる場合について説明したが、本発明は撮像素子を限定するものではなく、ＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合や、あるいは光がシリコンの１画素内で到達する層の深さによって異なる色を吸収し、異なる色を認識できるような撮像素子を用いる場合も同様に適用することが可能となる。

また、上記実施形態では手振れ補正として撮影光軸と直交する面に沿って撮像素子を移動させる場合について説明したが、これと併せて撮影光軸中の他の光学部材であるレンズ等を移動させる場合にも同様に適用することが可能であり、且つその相対的な変位量が大きくなるために、補正による効果もより大きくなるものと考えられる。

さらに、上記実施形態では、振れの補正を撮像素子を駆動することで補正しているが、振れ補正用の光学部材を駆動して補正する、所謂、レンズ駆動方式の手振れ補正にも本発明が適用可能であることを再度強調して記載しておく。

また、上記実施形態では、振れの補正を手振れ補正に限定して記載している。
しかし、被写体振れを検出して、撮像素子または振れ補正用光学部材を駆動して補正する、被写体振れ補正にも本発明は適用可能である。

また、手振れ検出手段と被写体振れ検出手段とを備え、その両方の検出を考慮して、撮像素子または振れ補正用光学部材を駆動し、手振れと被写体振れの両方を加味して振れの補正を行なうように構成することも可能である。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件により適宜の組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの一部の主として撮影系の構成を詳細に示すブロック図。 同実施形態に係る手振れ補正機能設定状態での撮影モード時の処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る図２の一部処理と平行して実施される手振れ補正処理の内容を示すフローチャート。 同実施形態に係るＣＣＤのシフト量に対応したフォーカスレンズ及びズームレンズ位置の補正量を示すルックアップテーブル。 同実施形態に係るＣＣＤのシフト量に対応した歪曲補正及び周辺減光補正の各量を示すルックアップテーブル。 同実施形態に係る工場出荷前にルックアップテーブルを記憶するための事前設定処理を示すフローチャート。 同実施形態に係る図６のＺ軸調整のサブルーチンの処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る図６の画質調整のサブルーチンの処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る図６中の変数Ａとそれに対応したＣＣＤの移動量との対応関係を示す図。

符号の説明

１０…デジタルカメラ、１１…レンズ部、１１ａ…レンズ鏡筒、１１ｂ…ズームレンズ、１１ｃ…メカニカルシャッタ、１１ｄ…フォーカスレンズ、１１ｅ…ズームレンズモータ、１１ｆ…シャッタモータ、１１ｇ…フォーカスレンズモータ、１２…手振れ防止部、１２ａ…赤外カットフィルタ、１２ｂ…ＣＣＤ、１２ｃ…Ｘステージ部、１２ｄ…Ｙステージ部、１２ｅ…Ｘアクチュエータ、１２ｆ…Ｙアクチュエータ、１３…レンズドライバ、１４…手振れドライバ、１５…メインＣＰＵ、１６…手振れ制御ＣＰＵ、１７…ジャイロセンサ、１８…プログラムメモリ、１９…キー入力部、２０…画像処理部、２１…メモリカードインターフェイス（Ｉ／Ｆ）、２２…表示部、ＳＢ…システムバス。

Claims (14)

1. 撮影光軸に沿って配置された複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影手段と、
   振れの方向及び量を検出する振れ検出手段と、
   上記振れ検出手段で得た振れの方向及び量に基づいて、上記撮像素子を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止手段と、
   上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して、上記撮影手段を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正手段と
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 上記振れ防止手段は、撮像素子の移動に加えて、上記撮影手段を構成する少なくとも１つの光学部材を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 上記撮影手段は、光学部材の１群として合焦位置を移動させるフォーカスレンズを含み、
   上記補正手段は、上記フォーカスレンズの位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
4. 上記撮影手段は、光学部材の１群として撮影画角を可変するズームレンズを含み、
   上記補正手段は、上記ズームレンズの位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して光学部材の撮影光軸上の位置補正量を記憶する第１の記憶手段をさらに具備し、
   上記補正手段は、上記第１の記憶手段の記憶内容に基づいて光学部材の撮影光軸上の位置を補正する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 上記撮像素子の移動位置に対応する、上記光学部材の補正位置を検出する第１の検出手段をさらに具備し、
   上記第１の記憶手段は、上記第１の検出手段での検出内容に従い光学部材の撮影光軸上の位置補正量を記憶する
   ことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して、上記撮像素子で得た画像データに対する所定の画像処理を実行する画像処理手段をさらに具備したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 上記画像処理手段が実行する画像処理は歪曲補正を含むことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
9. 上記画像処理手段が実行する画像処理は周辺減光補正を含むことを特徴とする請求項７または８記載の撮像装置。
10. 上記振れ防止手段による上記撮像素子の移動内容に対応して上記画像処理手段が実行する画像処理に用いるパラメータ値を記憶する第２の記憶手段をさらに具備し、
    上記画像処理手段は、上記第２の記憶手段の記憶するパラメータ値に基づいて画像処理を実行する
    ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 上記撮像素子の移動位置に対応する、上記画像処理のパラメータ値を検出する第２の検出手段をさらに具備し、
    上記第２の記憶手段は、上記第２の検出手段での検出内容に従い画像処理のパラメータ値を記憶する
    ことを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
12. 撮影光軸に沿って配置された振れ補正用光学部材を含む複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影手段と、
    振れの方向及び量を検出する振れ検出手段と、
    上記振れ検出手段で得た振れの方向及び量に基づいて、上記振れ補正用光学部材を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止手段と、
    上記振れ防止手段による上記振れ補正用光学部材の移動内容に対応して、上記撮影手段を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正手段と
    を具備したことを特徴とする撮像装置。
13. 撮影光軸に沿って配置された複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影部を備えた撮像装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
    振れの方向及び量を取得する振れ取得ステップと、
    上記振れ取得ステップで得た振れの方向及び量に基づいて、上記撮像素子を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止ステップと、
    上記振れ防止ステップでの上記撮像素子の移動内容に対応して、上記撮影部を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正ステップと
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
14. 撮影光軸に沿って配置された振れ補正用光学部材を含む複数の光学部材を介して撮像素子により画像を撮影する撮影部を備えた撮像装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
    振れの方向及び量を取得する振れ取得ステップと、
    上記振れ取得ステップで得た振れの方向及び量に基づいて、上記振れ補正用光学部材を上記撮影光軸と垂直な平面に沿って移動させる振れ防止ステップと、
    上記振れ防止ステップでの上記振れ補正用光学部材の移動内容に対応して、上記撮影部を構成する少なくとも１つの光学部材の撮影光軸上の位置を補正する補正ステップと
    をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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