JP2010093362A - 撮像装置および光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像性能を低下させることなく、被写体を容易に追尾することが可能な撮像装置および光学装置を提供すること。
【解決手段】光学系により結像された被写体像を撮像し画像信号を出力する撮像部３と、光学系の光軸と交差する方向に、光学系の一部Ｌ３または撮像部３を移動させる移動手段３０と、撮像部３から出力される前記画像信号に基づく画像内の、主要被写体の位置を検出する検出手段１４ｃと、被写体像のブレを補正するように移動手段３０を制御する第１の制御と、検出手段で検出された前記位置に基づき、前記撮像部により撮像される被写体像中の前記主要被写体の位置が特定位置に近づくように移動手段３０を制御する第２の制御とを行う制御手段１４ａとを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被写体追尾制御が可能な撮像装置および光学装置に関する。

動き続ける被写体をカメラで追尾するには、撮影者の特別な技術が必要である。そこで、自動的に被写体追尾を行うカメラが提案されている。たとえば画面内をブロックごとに分割し、顔などの特定の被写体をテンプレートマッチングにより検出し、その領域をＡＦエリアとするもの（顔認識ＡＦ）が知られている。また、そのＡＦエリアを中心とする一部分をトリミングして保存する機能を利用し、被写体の動きを追尾して画面内に収めるようにする被写体追尾技術が知られている（特許文献１参照）。

しかし従来の被写体追尾技術では、撮像素子の有効画像領域の一部を利用してトリミングをするために、たとえば１０００万画素の撮像素子を有するカメラであっても、トリミングされた領域に対応する画素分の画素数（たとえば２００万画素）しか利用できない。このようにして撮影された画像は、撮像素子本来の性能を十分に発揮することができなかった。
特開平０６−３５０８９７号公報

本発明の目的は、撮像性能を低下させることなく、被写体を容易に追尾することが可能な撮像装置および光学装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
光学系により結像された被写体像を撮像し画像信号を出力する撮像部（３）と、
前記光学系の光軸と交差する方向に、前記光学系の一部または前記撮像部（３）を移動させる移動手段（３０）と、
前記撮像部（３）から出力される前記画像信号に基づく画像内の、主要被写体（６４）の位置を検出する検出手段（１４，１６）と、
前記被写体像のブレを補正するように前記移動手段（３０）を制御する第１の制御と、前記検出手段で検出された前記位置に基づき、前記撮像部（３）により撮像される被写体像中の前記主要被写体（６４）の位置が特定位置に近づくように前記移動手段（３０）を制御する第２の制御とを行う制御手段（１４，１４ａ）とを有する。

本発明の撮像装置では、ブレ補正を行う第１の制御を行う機構（３０）を利用して、被写体追尾制御を行う（第２の制御）。たとえば画面中央の特定位置で被写体を検出すると、特定位置に常に主要被写体（６４）が位置するように、ブレ補正機能（３０）を利用して被写体追尾を行う。したがって、本発明では、被写体が動いた場合にトリミングをして追尾するのではなく、ブレ補正機能を制御して被写体追尾をするので、撮像素子（３）の性能を犠牲にすることなく、被写体追尾制御が可能となる。また、第１の制御を行うことで、手ブレ補正も可能となる。

前記制御手段（１４，１４ａ）は、前記主要被写体（６４）の前記位置が検出された前記画像信号より後に前記撮像部（３）から出力される画像信号に基づく画像の前記主要被写体（６４）の前記位置が特定位置に近づくように前記第２の制御を行ってもよい。いったん被写体の特定位置を設定した後に被写体が動いた場合に、設定した特定位置に追尾するように第２の制御を行うことにより、容易に被写体の追尾を行うことができる。

前記制御手段（１４，１４ａ）は、撮影開始前には少なくとも前記第２の制御を行い、撮影開始後から撮影終了までは少なくとも前記第１の制御を行ってもよい。撮影開始前には少なくとも被写体追尾を行い、撮影中にはブレ補正を優先的に行うことにより、被写体の十分な追尾制御が可能になると共に、手ブレ補正制御が可能となる。

前記制御手段（１４，１４ａ）は、前記撮像部（３）から連続的に出力される画像信号のうち所定時間間隔で出力される画像信号を記録媒体（２０）に記録する制御が可能であり、前記記録される複数の画像信号の出力の間に出力される画像信号に対応する画像を撮像する際に前記第２の制御を行ってもよい。この場合には、連写撮影中にも被写体追尾を行うことができるので、効果的に被写体追尾をすることができる。

前記制御手段（１４，１４ａ）は、前記撮像部（３）から連続的に出力される画像信号のうち所定時間間隔で出力される画像信号を記録媒体に記録する制御が可能であり、前記撮像部（３）が前記記録される画像信号に対応する画像を撮像する際に前記第１の制御を行ってもよい。連写撮影時において、撮影時にはブレ補正機能を制御することにより、手ブレによる失敗写真を容易に防ぐことができる。

前記制御手段（１４，１４ａ）は、前記第１の制御のために演算した前記移動手段（３０）の移動量と前記第２の制御のために演算した前記移動手段（３０）の移動量とを合成した合成移動量を演算し、前記合成移動量に基づいて前記移動手段（３０）を制御することにより前記第１の制御と前記第２の制御を同時に行ってもよい。

この場合には、合成移動量に基づいて光学レンズまたは撮像素子の移動量を制御して、第１の制御および第２の制御を行うことにより、より効果的な被写体追尾制御ならびに手ブレ補正制御が可能となる。

前記制御手段（１４，１４ａ）は、演算された前記合成移動量に基づく制御による前記光学系の一部または前記撮像部（３）の移動位置が、所定の範囲を超えていると判断した場合は、前記第１の制御と前記第２制御のうちのいずれか一方の制御を行うことが好ましい。前記の合成移動量が、仮に光学レンズまたは撮像素子の可動範囲内（メカリミット（３７））を超えてしまうような場合には、部品同士の衝突を避けるために、ブレ補正制御のみ、または被写体追尾制御のみを行うことが好ましい。

あるいは、前記制御手段（１４，１４ａ）は、演算された前記合成移動量に基づく制御による前記光学系の一部または前記撮像部（３）の移動位置が、所定の範囲を超えていると判断した場合は、前記合成移動量を低減させて前記移動量を制御してもよい。前記の合成移動量が、仮に光学レンズまたは撮像素子の可動範囲内を超えてしまうような場合には、部品同士の衝突を避けるために、前記の合成移動量を低減させて、可動範囲を超えることのないように制御することが好ましい。

本発明に係る光学装置は、上記に記載の撮像装置を有する。光学装置としては、特に限定されず、一眼レフカメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラ、顕微鏡、携帯電話、その他の光学装置が例示される。

なお、上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために、実施形態を示す図面の符号に対応つけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の実施形態に係るカメラの概略断面図、
図２は図１に示すカメラの制御回路で行われるブレ補正および被写体追尾の演算の一例を示す制御ブロック図、
図３はブレ補正レンズの移動可能範囲を示す概略図、
図４は図２に示す制御ブロック図の動作の一例を示すフローチャート、
図５（ａ）および図５（ｂ）は図１に示すカメラのモニタに表示されるガイド部とＡＦ注目領域を説明する概略図、
図６（ａ）および図６（ｂ）は被写体追尾制御を説明する概略図、
図７および図８は図２に示す制御ブロック図の動作のその他の例を示すフローチャート、
図９は連写撮影における図８に示す本画像露光の間の間隔を示す概略図、
図１０は図２に示す制御ブロック図の動作のその他の例を示すフローチャートである。
第１実施形態

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るカメラ１は、いわゆるコンパクトデジタルカメラであり、カメラボディ１ａとレンズ鏡筒２とが一体化してある。なお、レンズとカメラボディとが別体で構成される一眼レフデジタルカメラもあり、カメラの種類は特に限定されない。また、本発明の撮像装置は、コンパクトデジタルカメラや一眼レフデジタルカメラに限らず、ビデオカメラ、顕微鏡、携帯電話などの光学機器にも適用できる。

レンズ鏡筒２は、対物側から順に、第１レンズ群Ｌ１、第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群（ブレ補正レンズ群）Ｌ３を配列して構成された撮像光学系を備えている。また、この実施形態のカメラ１では、第３レンズ群Ｌ３の背後（像面側）に、シャッタ４およびＣＣＤやＣＭＯＳに代表される撮像素子３を具備してある。

第３レンズ群（ブレ補正レンズ群）Ｌ３は、ブレ補正装置３０の一部を構成するものである。第３レンズ群Ｌ３は、ブレ補正装置３０によって、光軸Ｚと直交する面内でシフト変位されることによって、カメラの動きに起因する像ブレを低減できるようになっている。

第１レンズ群Ｌ１は、撮像光学系のうち最も被写体側に設けられ、駆動機構６により光軸Ｚに沿って移動自在に駆動され、ズーミングが可能になっている。第２レンズ群Ｌ２は、駆動機構８により光軸Ｚに沿って移動自在に駆動され、フォーカシングが可能になっている。

シャッタ４および図示しない絞り機構は、カメラの露光を制御するように駆動機構１０により駆動される。撮像素子３は、撮像光学系が撮像面上に結像する被写体像の光に基づいて、電気的な画像出力信号を生成し、その信号は、信号処理回路１６で、Ａ／Ｄ変換やノイズ処理されてＣＰＵ１４へ入力する。

レンズ鏡筒２には、ジャイロセンサなどの角速度センサ１２が内蔵してあり、角速度センサ１２は、カメラ１に生じる手ブレなどによる角速度を検出し、ＣＰＵ１４に出力する。ＣＰＵ１４には、ＡＦセンサ１８からの検出信号も出力され、その検出信号に基づき、駆動機構８を制御し、オートフォーカス（ＡＦ）機構を実現している。

ＣＰＵ１４には、記録媒体２０、不揮発性メモリ２２および各種操作ボタン２４などが接続されている。記録媒体２０は、ＣＰＵ１４からの出力信号を受けて撮影画像を記録したり、読み出されたりするメモリであり、たとえば着脱自在なカード式メモリである。着脱自在なメモリとしては、さまざまなタイプがあるが、特に限定されるものではない。

不揮発性メモリ２２は、ジャイロセンサのゲイン値などの調整値情報が記録してあり、ＣＰＵ１４と共にカメラの内部に内蔵してある半導体メモリなどで構成される。各種操作ボタン２４としては、たとえばレリーズスイッチが例示され、レリーズスイッチを半押しまたは全押しすることで、その信号がＣＰＵ１４に入力される。

図１に示すＣＰＵ１４と、信号処理回路１６と、制御プログラムが記憶してあるＥＥＰＲＯＭ２２または記録媒体２０とは、たとえば図２に示すブレ補正制御および被写体追尾制御のブロック図を構成している。なお、この実施形態では、カメラボディ１ａに内蔵してあるカメラ制御用の通常のＣＰＵ１４により、後述する制御を実現している。しかしながら、このＣＰＵ１４とは別に、図２に示すブロック図の各要素に対応する専用制御回路で、後述するブレ補正制御および被写体追尾制御を実現しても良い。

図２の説明では、説明の容易化のために、専用制御回路の組み合わせとして説明するが、実際には、図１に示すＣＰＵ１４が、ＥＥＰＲＯＭ２２または記録媒体２０に記憶してあるプログラムに基づき行う制御動作である。図２に示すように、この実施形態の制御部は、角速度センサからの入力信号を積分する積分回路１４ｂを有する。積分回路１４ｂの出力信号は、ブレ補正レンズ制御目標演算部１４ａに入力されるようになっている。角速度センサ１２によって、カメラ１に生じる手ブレなどの角速度を検出し、積分回路３２で角速度を積分することによって、ブレ量を演算し、ブレ補正レンズ制御目標演算部１４ａに出力することができる。

目標演算部１４ａには、レンズ位置センサ３０ｃからの出力信号も入力される。センサ３０ｃは、図１に示すブレ補正レンズ群Ｌ３の光軸Ｚに垂直なＸ−Ｙ平面（図３参照）における位置を検出するセンサであり、たとえばＰＳＤあるいはホール素子などで構成される。

センサ３０ｃの出力信号は、目標演算部１４ａとレンズ位置計算部１４ｆとに出力される。目標演算部１４ａでは、積分回路１４ｂからのブレ量データと、レンズ位置センサ３０ｃからのブレ補正レンズ群Ｌ３の現在位置データとに基づき、ブレ量をキャンセルするための制御目標位置を演算する。

目標演算部１４ａで演算された制御目標位置に対応する出力信号は、センタバイアス作動部１４ｅおよびレンズ位置計算部１４ｆの出力信号と組み合わされて、補正レンズ制御部３０ａに出力される。補正レンズ制御部３０ａでは、その入力信号に基づき、レンズ駆動部３０ｂを駆動する。補正レンズ制御部３０ａおよびレンズ駆動部３０ｂは、図１に示すブレ補正装置３０を構成する。

ブレ補正装置３０のレンズ駆動部３０ｂは、たとえばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）などの非接触式駆動機構で構成され、図３に示すように、レンズ群Ｌ３を光軸Ｚに垂直なＸ−Ｙ平面で、メカリミット３７の範囲内で、Ｘ−Ｙ方向に自由に移動させることができる。メカリミット３７の範囲内で、レンズ群Ｌ３をＸ−Ｙ方向に自由に移動させることで、手ブレによるブレ量をキャンセルする方向に、レンズ群Ｌ３を移動させ、ブレ補正制御を実現することができる。

なお、図２に示すセンタバイアス作動部１４ｅは、レンズ位置計算部１４ｆで求められたレンズ群Ｌ３のＸ−Ｙ平面の現在位置データに基づき、図３に示すレンズ群Ｌ３をメカリミット３７の中心位置へと戻そうとする制御量を演算する回路である。常に、レンズ群Ｌ３をメカリミット３７の中心位置へと戻すことで、レンズ群Ｌ３のＸ−Ｙ平面における移動の自由度を広げることができる。メカリミット３７は、レンズ鏡筒のサイズなどにより決定され、レンズ群Ｌ３のＸ−Ｙ平面における移動を制限する部材である。

本実施形態では、上述した手振れ補正制御部に、図２に示すように、被写体位置検出部１４ｃおよび被写体追尾情報生成部１４ｄを加えることで、ブレ補正機構を利用して、被写体追尾制御も可能にしている。たとえば被写体位置検出部１４ｃによって、図１の撮像素子３からの画像信号とＡＦ情報などから、被写体の位置を検出し、そのデータを被写体追尾情報生成部１４ｄへ送る。被写体追尾情報生成部１４ｄでは、後に詳細に述べるテンプレートマッチングを用いて、画像信号から、被写体追尾情報を生成し、ブレ補正レンズ制御目標演算部１４ａに出力する。

目標演算部１４ａでは、これらの入力情報から、ブレ補正レンズ群Ｌ３の合成移動量を求める。すなわち、目標演算部１４ａでは、ブレ補正演算結果と被写体追尾演算結果とを合成して求め、そのデータを追尾補正レンズ制御部３０に出力し、その出力信号に基づいてレンズ駆動部３０ｂを動作させる。その結果、ブレ補正レンズ群Ｌ３が図３に示すＸ−Ｙ平面内でシフト移動し、手ブレ補正機能と、その手振れ補正機能を利用した被写体追尾制御が可能となる。

次に、図４に示すフローチャートに基づいて、図２に示すブロック図に係るブレ補正制御と被写体追尾制御の一例について説明する。

図１に示すカメラ１の電源がＯＮされ、各種操作ボタン２４からの入力により、制御がスタートし、ステップＳ１１にて、図２に示すブレ補正レンズ制御目標演算部１４ａが、ブレ補正の目標値を演算する。その次または同時に、ステップＳ１２で、図２に示す被写体追尾情報生成部１４ｄが被写体追尾のための演算を行い、そのデータを目標演算部１４ａに送る。

図４に示すステップＳ１３では、図２に示す目標演算部１４ａが、ブレ補正の目標値と、被写体追尾のための目標値とを組み合わせた結果の合成補正量を演算する。次に、図４に示すステップＳ１４では、演算された合成補正量に基づき図３に示すブレ補正レンズ群Ｌ３をＸ−Ｙ平面内で移動させた場合に、レンズ群Ｌ３がメカリミットに衝突せずに可動範囲内か否かを、図２に示す目標演算部１４ａが判断する。

その演算の際には、図２に示すセンタバイアス作動部１４ｅおよびレンズ位置計算部１４ｆによる演算処理も考慮されてもよい。ただし、センタバイアス作動部１４ｅおよびレンズ位置計算部１４ｆによる演算処理は、必ずしもなくても良く、その場合、レンズ群Ｌ３がメカリミットに衝突せずに可動範囲内か否かの判断に際しては、これらの演算処理は考慮する必要はない。

図４に示すステップＳ１４にて、レンズ群Ｌ３がメカリミットに衝突せずに可動範囲内であると判断された場合には、ステップＳ１５に行き、図２に示す目標演算部１４ａは、補正レンズ制御部３０ａに対して、合成補正量の演算結果データを出力する。補正レンズ制御部３０ａでは、合成補正量の演算結果データに基づき、レンズ駆動部３０ｂを制御し、図３に示すブレ補正レンズ群Ｌ３をＸ−Ｙ平面内で移動させ、ブレ補正と同時に、被写体追尾も行われる。

また、図４に示すステップＳ１４にて、合成補正量が、レンズ群Ｌ３の可動範囲内でないと判断された場合には、ステップＳ１６に行き、図２に示す目標演算部１４ａは、補正レンズ制御部３０ａに対して、ブレ補正量に対応するデータまたは被写体追尾に対応する補正量のデータのいずれかを出力する。補正レンズ制御部３０ａでは、そのいずれかのデータに基づき、レンズ駆動部３０ｂを制御し、図３に示すブレ補正レンズ群Ｌ３をＸ−Ｙ平面内で移動させ、ブレ補正か、あるいは被写体追尾のいずれかのみを行う。

ステップＳ１６にて、被写体追尾のみを行う場合には、同時に、通常の設定よりも撮影感度を上げたり、シャッタ速度を速くするなどの動作を自動的に行い、手ブレによる画像ブレが生じにくくなる方向に設定条件を自動的に変化させることが好ましい。

このようなステップＳ１１〜ステップＳ１６を繰り返すことで、図１に示すカメラの各種操作ボタン２４のうちの一つであるレリーズボタンを半押し状態にした場合において、ブレ補正および被写体追尾を同時または交互に動作させることが可能になる。また、同様に、このようなステップＳ１１〜ステップＳ１６を繰り返すことで、図１に示すカメラを用いて動画撮影する際にも、ブレ補正および被写体追尾を同時または交互に動作させることが可能になる。その結果、像ブレが少なく被写体が特定位置に位置する良好な撮影画像を容易に得ることができる。

次に、被写体追尾制御の一例を、主として図５および図６に基づき説明する。図１に示すカメラ１が被写体追尾モードに設定されると、撮像素子３によって取り込まれた画像が、図５（ａ）に示すカメラのファインダまたは液晶装置の画面６１内に、ガイド表示部６２が表示される。撮影者は、ガイド表示部６２に被写体の人物が重なるように、カメラを動かす操作をする。そして、ガイド表示部６２に被写体の人物が重なったら、特定操作（たとえば操作ボタンの１つであるＯＫボタンを押す）を行う。この操作により、追尾用被写体が設定される。あるいは、自動的に人物の顔を検出して追尾用被写体が自動的に設定されるようにしてもよい。

追尾用被写体が設定された直後に、図５（ｂ）に示すように、設定された追尾用被写体６４の部分に被写体捕捉マーク６５が表示され、設定が完了したことが分かるようになっている。そして、被写体追尾演算が開始される。

被写体追尾演算は、図５（ｂ）の破線で示した注目領域６３を対象にして行われる。なお、この注目領域６３を示す破線は、実際の画面上では表示されない。

この注目領域６３の画像が、テンプレートマッチングのテンプレートとして登録される。図１に示す信号処理回路１６に順次画像が入力されてくるが、所定時間ごとに、入力された画像に対して登録されたテンプレート画像を用いて信号処理回路１６またはＣＰＵ１４がテンプレートマッチング演算を行う。そしてテンプレート画像と類似する画像領域が探索される。この被写体の位置検出は、図２では、被写体位置検出部１４ｃが行う。

図６（ａ）は、被写体６４が画面の中央から右方向に移動した場合を示している。そのときに図１に示す信号処理回路１６に入力された画像に対して、図２に示す被写体位置検出部１４ｃがテンプレートマッチング演算を行うことにより、図５（ｂ）の注目領域６３の画像と類似した画像が探索される。そして、類似した画像として領域６３が見つかった場合、その領城６３の画面６１内での位置を認識し、領域６３が、図５（ｂ）のように画面中央付近に移動するように、図３に示すブレ補正レンズ群Ｌ３を移動させる制御を行う。その結果、被写体追尾制御が行われるが、上述したように、所定条件において、ブレ補正制御も同時に行われる。

図６（ｂ）は、被写体６４が画面６１の中央から左方向に移動した場合を示している。そのときに信号処理回路１６に入力された画像に対して、図２に示す被写体位置検出部１４ｃがテンプレートマッチング演算を行うことにより、図５（ｂ）の注目領域６３の画像と類似した画像が探索される。そして、類似した画像として領域６３が見つかった場合、その領域６３の画面６１内での位置を認識し、領域６３が、図５（ｂ）に示すように画面中央付近に移動するように、図３に示すブレ補正レンズ群Ｌ３を移動させる制御を行う。その結果、被写体追尾制御が行われるが、上述したように、所定条件において、ブレ補正制御も同時に行われる。

被写体６４が、画面６１の上方、下方に移動した場合も、同様にして被写体追尾制御が行われるが、上述したように、所定条件において、ブレ補正制御も同時に行われる。
第２実施形態

第２実施形態のカメラは、図７に示すフローチャートに従ってブレ補正制御と被写体追尾制御とが行われる以外は、図１〜図６に示す第１実施形態に係るカメラ１と同様であり、重複する説明は省略する。

図７に示すように、本実施形態では、ステップＳ２１〜Ｓ２５の動作は、第１実施形態における図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１５の動作と同じであり、図７に示すステップＳ２６が図４に示すステップＳ１６と異なるのみである。

すなわち、本実施形態では、図７に示すステップＳ２４にて、合成補正量が、レンズ群Ｌ３の可動範囲内でないと判断された場合には、ステップＳ２６に行き、図２に示す目標演算部１４ａは、ステップＳ２３にて演算された合成補正量に、１未満の係数をかけて、合成補正量を低減させる。低減された合成補正量に基づく図３に示すレンズ群Ｌ３の移動量は、メカリミット２７に衝突しない範囲内である。

そして、図２に示す目標演算部１４ａは、補正レンズ制御部３０ａに対して、低減された合成補正量の演算結果データを出力する。補正レンズ制御部３０ａでは、低減された合成補正量の演算結果データに基づき、レンズ駆動部３０ｂを制御し、図３に示すブレ補正レンズ群Ｌ３をＸ−Ｙ平面内で移動させ、ブレ補正と同時に、被写体追尾も行われる。

このようなステップＳ２１〜ステップＳ２６を繰り返すことで、図１に示すカメラの各種操作ボタン２４のうちの一つであるレリーズボタンを半押し状態にした場合において、ブレ補正および被写体追尾を、常に同時に動作させることが可能になる。また、同様に、このようなステップＳ２１〜ステップＳ２６を繰り返すことで、図１に示すカメラを用いて動画撮影する際にも、ブレ補正および被写体追尾を常に同時に動作させることが可能になる。
第３実施形態

第３実施形態のカメラは、図８に示すフローチャートに従ってブレ補正制御と被写体追尾制御とが行われる以外は、図１〜図６に示す第１実施形態に係るカメラ１と同様であり、重複する説明は省略する。

図８に示すように、本実施形態では、ステップＳ３１〜Ｓ３２の動作は、第１実施形態における図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１２の動作と同じであり、図８に示すステップＳ３４〜Ｓ３６が、図４に示すステップＳ１３〜Ｓ１６と異なるのみである。

すなわち、本実施形態では、ステップＳ３２の後に、ステップＳ３４の動作が行われる。ステップＳ３４では、図１に示すＣＰＵ１４が本画像露光中であるか否かを判断する。本画像露光中とは、たとえばカメラ１で単写を行う場合には、撮影開始以降を意味する。

ステップＳ３４で、図１に示すＣＰＵ１４が本画像露光中であると判断した場合には、撮影中であるので、その場合には、ステップＳ３５へ行き、通常のブレ補正量制御のみを行う。また、たとえば撮影開始前であれば、ステップＳ３４にて、本画像露光中ではないと判断され、ステップＳ３６へ行き、前述した被写体追尾制御のみを行う。なお、被写体追尾制御時には、同時に、通常の設定よりも撮影感度を上げたり、シャッタ速度を速くするなどの動作を自動的に行い、手ブレによる画像ブレが生じにくくなる方向に設定条件を自動的に変化させることが好ましい。

このような制御を行うことで、撮影開始前には、少なくとも被写体追尾制御を行い、撮影開始後から撮影終了まではブレ補正制御を優先的に行うことにより、被写体の十分な追尾制御が可能になると共に、手ブレ補正制御が可能となる。

また、連写撮影を行う場合には、本画像露光中とは、図９に示すように、連写の一コマを意味し、本画像露光中でない場合とは、連写の一コマと一コマとの間の時間ｔ０を意味する。

ステップＳ３４にて、たとえば連写の一コマの撮影中（本画像露光中）であると判断された場合には、ステップＳ３５へ行き、通常のブレ補正量制御のみを行う。また、ステップＳ３４にて、たとえば連写の一コマと一コマとの間の時間ｔ０である（本画像露光中ではない）と判断された場合には、ステップＳ３６へ行き、前述した被写体追尾制御のみを行う。この場合の被写体追尾制御は、図１に示す記録媒体２０に記録される複数の画像信号の出力の間の時間ｔ０に、撮像素子３から出力される画像信号に対応する画像に対して行われる。

なお、被写体追尾制御時には、同時に、通常の設定よりも撮影感度を上げたり、シャッタ速度を速くするなどの動作を自動的に行い、手ブレによる画像ブレが生じにくくなる方向に設定条件を自動的に変化させることが好ましい。

このようなステップＳ３１〜ステップＳ３６を繰り返すことで、図１に示すカメラ１の連写撮影時でも、ブレ補正および被写体追尾を、交互に動作させることが可能になる。その結果、連写時でも、ブレ補正制御の精度を向上させつつ、被写体追尾制御によるフレーミングの確実性が向上する。
第３実施形態

第３実施形態のカメラは、図１０に示すフローチャートに従ってブレ補正制御と被写体追尾制御とが行われる以外は、図１〜図６に示す第１実施形態に係るカメラ１と同様であり、重複する説明は省略する。

図１０に示すように、本実施形態では、ステップＳ４１〜Ｓ４６の動作は、第１実施形態における図４に示すステップＳ１１〜Ｓ１６の動作と同じであり、図１０に示すステップＳ４５およびＳ４６の後に、ステップＳ４７〜Ｓ５０が行われることが図４に示す制御と異なるのみである。

すなわち、本実施形態では、図１０に示すＳ４５およびＳ４６の後に、ステップＳ４７にて、図１に示すＣＰＵ１４が信号処理回路１６から取り込んだ画像における被写体サイズが変化したか否かを判断する。被写体サイズが変化していない場合には、図４に示す場合と同様にして、ステップＳ４１〜Ｓ４６の動作を繰り返す。

図１０に示すステップＳ４７にて、図１に示すＣＰＵ１４が信号処理回路１６から取り込んだ画像における被写体サイズが変化したと判断した場合には、次に、ステップＳ４８にて、図１に示すＣＰＵ１４は、ズーム補正量の演算を行う。たとえば被写体がカメラに近づくことにより、被写体サイズが変化した場合や、操作者のズーム操作により被写体サイズが変化した場合には、その変化を考慮して、ブレ補正または被写体追尾の制御量を調節する必要がある。そこで、ステップＳ４８にて、ズーム補正量の演算を行い、その演算結果を考慮して、ブレ補正量制御、被写体追尾制御あるいは合成補正量制御の演算を行う。

次に、ステップＳ４９では、ステップＳ４８における演算結果に基づき、ブレ補正量制御、被写体追尾制御あるいは合成補正量制御を行ったとしても、被写体画像が特定位置である画面の中央付近に位置するかを、図１に示すＣＰＵ１４が判断する。中央付近に位置する場合には、ステップＳ５０に行き、ステップＳ４８にて求めた演算結果に基づき、ブレ補正量制御、被写体追尾制御あるいは合成補正量制御を行う。

ステップＳ４９にて、被写体画像が中央付近に位置しないと判断された場合には、ステップＳ４１以降に戻り、被写体サイズが変化した後の条件で、ブレ補正演算および被写体追尾の演算をやり直す。

このようなステップＳ４１〜ステップＳ５０を繰り返すことで、被写体が動くことにより、あるいは操作者のズーミング操作により、被写体サイズが変化したとしても、所定の条件で、ブレ補正および被写体追尾を同時に動作させることが可能になる。その結果、像ブレが少なく被写体が特定位置に位置する良好な撮影画像を容易に得ることができる。

なお、上述した実施形態は、種々に改変することができる。たとえば、上述した実施形態では、第３レンズ群Ｌ３を、ブレ補正装置３０によって、光軸Ｚと直交する面内でシフト変位させることによって、ブレ補正を行っているが、たとえば撮像素子３を、図示しない補正駆動機構によって光軸Ｚと直交する面内でシフト変位させることで、ブレ補正を行ってもよい。すなわち、撮像光学系の少なくとも一部と撮像素子３との位置関係を光軸Ｚと直交する方向に相対的に変位可能な構成とすればよい。

また、上述した実施形態では、図５（ｂ）に示すように、主要被写体の位置が画面６１の中央位置に近づくように被写体追尾制御を行ったが、中央に限らず、画面６１内の特定位置に近づくように被写体追尾制御を行ってもよい。

図１は本発明の実施形態に係るカメラの概略断面図である。 図２は図１に示すカメラの制御回路で行われるブレ補正および被写体追尾の演算の一例を示す制御ブロック図である。 図３はブレ補正レンズの移動可能範囲を示す概略図である。 図４は図２に示す制御ブロック図の動作の一例を示すフローチャートである。 図５（ａ）および図５（ｂ）は図１に示すカメラのモニタに表示されるガイド部とＡＦ注目領域を説明する概略図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は被写体追尾制御を説明する概略図である。 図７は図２に示す制御ブロック図の動作のその他の例を示すフローチャートである。 図８は図２に示す制御ブロック図の動作のさらにその他の例を示すフローチャートである。 図９は連写撮影における図８に示す本画像露光の間の間隔を示す概略図である。 図１０は図２に示す制御ブロック図の動作のさらにその他の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１… カメラ
２… レンズ鏡筒
３… 撮像素子
１２… 角速度センサ
１４… ＣＰＵ
１４ａ… ブレ補正レンズ制御目標演算部
１４ｂ… 積分回路
１４ｃ… 被写体位置検出部
１４ｄ… 被写体追尾情報生成部
１４ｅ… センタバイアス作動部
１４ｆ… レンズ位置計算部
３０… ブレ補正装置
３０ａ… 補正レンズ制御部
３０ｂ… レンズ駆動部
３７… メカリミット
Ｌ３… ブレ補正レンズ群

Claims (9)

1. 光学系により結像された被写体像を撮像し画像信号を出力する撮像部と、
   前記光学系の光軸と交差する方向に、前記光学系の一部または前記撮像部を移動させる移動手段と、
   前記撮像部から出力される前記画像信号に基づく画像内の、主要被写体の位置を検出する検出手段と、
   前記被写体像のブレを補正するように前記移動手段を制御する第１の制御と、前記検出手段で検出された前記位置に基づき、前記撮像部により撮像される被写体像中の前記主要被写体の位置が特定位置に近づくように前記移動手段を制御する第２の制御とを行う制御手段とを有する撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記主要被写体の前記位置が検出された前記画像信号より後に前記撮像部から出力される画像信号に基づく画像の前記主要被写体の前記位置が特定位置に近づくように前記第２の制御を行う請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、撮影開始前には少なくとも前記第２の制御を行い、撮影開始後から撮影終了までは少なくとも前記第１の制御を行う請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記撮像部から連続的に出力される画像信号のうち所定時間間隔で出力される画像信号を記録媒体に記録する制御が可能であり、
   前記記録される複数の画像信号の出力の間に出力される画像信号に対応する画像を撮像する際に前記第２の制御を行う請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記撮像部から連続的に出力される画像信号のうち所定時間間隔で出力される画像信号を記録媒体に記録する制御が可能であり、
   前記撮像部が前記の記録される画像信号に対応する画像を撮像する際に前記第１の制御を行う請求項１または２に記載の撮像装置。
6. 前記制御手段は、前記第１の制御のために演算した前記移動手段の移動量と前記第２の制御のために演算した前記移動手段の移動量とを合成した合成移動量を演算し、前記合成移動量に基づいて前記移動手段を制御することにより前記第１の制御と前記第２の制御を同時に行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記制御手段は、演算された前記合成移動量に基づく制御による前記光学系の一部または前記撮像部の移動位置が、所定の範囲を超えていると判断した場合は、前記第１の制御と前記第２の制御のうちのいずれか一方の制御を行う請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記制御手段は、演算された前記合成移動量に基づく制御による前記光学系の一部または前記撮像部の移動位置が、所定の範囲を超えていると判断した場合は、前記合成移動量を低減させて前記移動量を制御する請求項６に記載の撮像装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の撮像装置を有する光学装置。

Images