JP2011023989A

JP2011023989A - 撮像装置

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Publication number: JP2011023989A
Application number: JP2009167273A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Yamazaki; 龍弥山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2009-07-15
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-15
Also published as: JP5276535B2

Abstract

【課題】振れ補正機能を有する撮像装置において、環境温度が変化しても周辺光量落ちのアンバランスを目立ちにくくし、かつシフトレンズの端当たりを発生させないようにする。
【解決手段】撮像装置は、撮像装置の振れを検出する振れ検出部１０１と、撮影レンズを通った被写体像を撮像する撮像素子１３５と、撮影レンズ内に配置され、光学的に振れ補正を行う振れ補正部１３３と、振れ検出部の出力に基づいて振れ補正部を制御する制御部１２０と、振れ補正部による補正量を制限する補正量制限部１０７と、撮影レンズ付近に配置され、環境温度を測定可能な温度測定部１４１とを備え、補正量制限部は、温度測定部により測定された環境温度が所定温度以上の場合に、環境温度が高いほど、振れ補正部の補正量に対する制限量を大きくする。
【選択図】図１

Description

本発明は振れ補正機能を備えた撮像装置に関するものである。

デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に搭載されている振れ補正装置のひとつとして、撮像レンズ内の一部のレンズ（以下シフトレンズ）を光軸と垂直方向に駆動し、光軸を変化させることにより補正を行う、光学式の振れ補正装置がある。このような振れ補正装置では、振れ補正のためにシフトレンズを大きく動かすと、画面周辺部の片側で光量が落ちる、いわゆる周辺光量落ちのアンバランスが目立つようになる。

撮像装置の周辺光量落ち対策としては、従来より画像処理により周辺光量落ちを補正する機能が提案されている。さらに、振れ補正に関連する周辺光量落ちを補正する技術として、シフトレンズの動きに応じて周辺光量落ち補正を行う中心座標を変化させることで、シフトレンズの動きによる周辺光量のアンバランスを補正する手法も提案されている（特許文献１参照）。また、周辺光量落ちの量は、レンズの焦点距離や絞り値によっても変化し、光量落ちがさらに悪化することがあるため、焦点距離および絞りの開口径に応じてシフトレンズの可動範囲を変更するという手法も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００６−１６５７８４号公報特開２００６−２５９５６８号公報

上述のシフトレンズは、通常変倍レンズと撮像素子の間に配置されているために焦点距離により、補正敏感度が変化し、シフトレンズの移動量が一定の場合は焦点距離により補正角度が変化する。つまりワイド側とテレ側でシフトレンズを同じ量駆動すると、テレ側に対してワイド側での補正角度が大きくなる。例えば、ワイドとテレの焦点距離差が１０倍のレンズでは、テレ側の補正角度に対して、ワイド側での補正角度は約１０倍の角度となる。

これに対し、上記構成のレンズの有効像円は、通常ワイド側で狭く、テレ側で広くなる。有効像円が広いと周辺での光量の低下は少ない。従来の振れ補正装置では、全焦点距離に対して補正角度が一定となるようにシフトレンズを駆動していたため、ワイド側でのシフトレンズ駆動量はテレ側に対して少なくてよい。そのため、上述の、シフトレンズの動きに合わせて周辺光量補正の中心座標を動かす制御は行わなくても、周辺光量の低下はほとんど気にならなかった。

しかし最近では、ワイド側でのシフトレンズ移動量を、補正角度で制限せずに、移動可能な最大量動かすことで、歩いているときに発生する大きなブレも補正する振れ補正装置が実用化されている。以下、この歩いている時のブレも補正する振れ補正装置を前提として説明する。

歩いている時のブレも補正する振れ補正装置においては、補正可能角度が大きいほど性能が上がる。そのため、従来の振れ補正装置の制御において通常行っているパンニング制御を行わず、シフトレンズの移動限界位置（メカ構造で決定される突き当たり位置）近傍まで動かすことが望ましい。ワイド側ではレンズの有効像円が狭くなることもあり、シフトレンズを大きく動かすと周辺光量変化も大きくなる。そのため、前述の周辺光量補正の中心座標をシフトレンズの動きに応じて変化させ、シフトレンズ動作時の周辺光量落ちのアンバランスを緩和することが必須となる。

しかしながら、前記周辺光量落ちのアンバランス緩和を行っても、以下の課題が発生する。

環境温度が変化した場合、シフトレンズの位置センサ出力が温度に対して負の勾配を持っているため、シフトレンズに対して同じ制御目標値を与えても、シフトレンズが動く位置が変化する。特に高温下では、シフトレンズの駆動振幅がより大きくなり、前述の周辺光量補正およびその中心位置の移動を行っても、常温に比較して周辺光量の低下が目立ちやすくなる。また、シフトレンズをメカ端近傍まで動かすことから、シフトレンズの端当たりも発生しやすくなる。さらに、ワイド側でシフトレンズの動きが大きい場合は、絞り値が変化することにより周辺光量の落ち方も変化し、特にＦ８よりも小絞り側で周辺光量落ちがより目立ちやすくなる。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、振れ補正機能を有する撮像装置において、環境温度が変化しても周辺光量落ちのアンバランスを目立ちにくくし、かつシフトレンズの端当たりを発生させないようにすることである。

本発明に係わる撮像装置は、撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、撮影光学系によって結像した被写体像を撮像する撮像素子と、前記撮影光学系内に配置され、光学的に振れ補正を行う振れ補正手段と、前記振れ検出手段の出力に基づいて前記振れ補正手段を制御する制御手段と、前記振れ補正手段による補正量を制限する補正量制限手段と、前記撮影光学系付近に配置され、温度を測定可能な温度測定手段とを備え、前記補正量制限手段は、前記温度測定手段により測定された温度が所定以上の場合に、前記温度が高いほど、前記振れ補正手段の補正量に対する制限量を大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、振れ補正機能を有する撮像装置において、環境温度が変化しても周辺光量落ちのアンバランスを目立ちにくくし、かつシフトレンズの端当たりを発生させないようにすることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。第１の実施形態におけるマイコン内で行われる処理のフローチャートの一部である。環境温度とリミッタ値の関係を示した図である。本発明の第２の実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態におけるマイコン内で行われる処理のフローチャートの一部である。レンズの有効像円を示した図である。通常時のシフトレンズのリミッタ値を示した図である。シフトレンズを補正可能範囲近傍まで移動させた時に、絞り値が変化した場合の像高に対する光量変化を示した図である。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、固定レンズ群１３０、焦点距離を変更可能なズームレンズ群（変倍レンズ群）１３１、光量を調節する絞り１３２、撮像装置の振れによる光軸に対する像の振れを光軸と垂直方向に移動することにより光学的に補正するシフトレンズ群１３３およびフォーカスコンペレンズ群１３４から成るレンズユニット（撮影光学系）を備える。シフトレンズ群１３３は、ズームレンズ群１３１の位置によらず一定距離移動可能である。また、ＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１３５、アナログ信号処理部１３６、カメラ信号処理回路１３７、ズームレンズドライバ１２２、シフトレンズドライバ１１４、シフトレンズ位置センサ１１５を備える。さらに、アンプ１１６、角速度センサ１０１、高域通過フィルタ（ＨＰＦ：High Pass Filter）１０２、アンプ１０３、撮影光学系付近に配置され環境温度を測定可能な温度計１４１（温度測定手段）、カメラシステム制御マイクロコンピュータ（以下マイコン）１２０を備える。マイコン１２０は、Ａ／Ｄコンバータ１０４、１１７および１４２、振れ補正量算出部１０５、焦点距離補正部１０６、補正リミッタ設定部１０７（補正量制限手段）を備える。また、加算器１１１、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）１１２、ＰＷＭ変調部１１３、ズームレンズ制御部１２１を備える。ズームレンズ制御部１２１は、ズームレンズ群１３１の位置を検出する位置検出機能も有する。

図１において、１０１は振れ検出センサ（一例として角速度センサ）であり、撮像装置に加わる振れを検出する。１０２はハイパスフィルタで、角速度センサ１０１の出力のドリフト等を除去する。１０３はアンプであり、検出した角速度信号を増幅する。１２０はマイコンであり、振れ補正、ＡＦ、ズーム、ＡＥ等、撮像装置全体を制御する。ただし、ここでは簡略化のため、本実施形態の説明に必要な構成のみを示している。

１０４はマイコン１２０に内蔵されているＡ／Ｄコンバータ（アナログトゥディジタルコンバータ）であり、角速度信号はこのＡ／Ｄコンバータ１０４によりアナログ信号からデジタル信号に変換され角速度データとなる。そしてこの角速度データに対し、振れ補正量算出部１０５にて角度信号が生成される。一方、１１７は１０４と同様、マイコン１２０に内蔵されているＡ／Ｄコンバータであり、撮影光学系内に配置されたシフトレンズ１３３の位置センサ１１５の出力をアンプ１１６にて増幅した出力をデジタル信号に変換し、位置データとしている。位置センサ１１５は不図示のホール素子とマグネットにより構成されており、例えばマグネットが固定鏡筒に、ホール素子がシフトレンズ１３３に配置されている。そして、ホール素子がシフトレンズ１３３の動きによりマグネットの磁束を横切ることでその磁束変化を検出して位置情報を出力する。

１１１はシフトレンズ１３３の現在位置と駆動目標値との差分を計算する加算器で、加算器１１１の出力が、実際の補正量となる。１１２はシフトレンズドライバ１１４による駆動騒音を低減するための低域通過フィルタ（ＬＰＦ）であり、ＬＰＦ１１２の出力が、ＰＷＭ変調部１１３でＰＷＭ変調され、マイコン１２０よりＰＷＭとして出力される。このＰＷＭによりシフトレンズドライバ１１４を介してシフトレンズ１１５が駆動される。以上の動作により振れ補正がなされる。

撮像素子１３５は、レンズユニットにより結像された被写体像を光電変換する。アナログ信号処理部１３６は、撮像素子１３５で得られた信号に所定の処理を施しアナログ撮像信号を生成するものである。そして、例えばＣＤＳ（co-related double sampling 相関二重サンプリング）回路、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路等から構成されている。カメラ信号処理回路１３７はＡ／Ｄ変換器を内蔵しているデジタル信号処理を行うカメラ信号処理部であり、最終的な出力映像信号を生成する。またカメラ信号処理回路１３７は周辺光量補正も行っている。

１２１はズームレンズ制御部であり、ズームレンズ群１３１の駆動制御を行う。不図示のズームスイッチの状態に応じてズームレンズドライバ１２２を制御してズームレンズ群１３１を駆動し、焦点距離を変化させる。一般にズームレンズを駆動するモータとしてはステッピングモータが使用されており、駆動パルス数をカウントすることで、ズームレンズ位置を検出することが可能であり、ズームレンズ位置からレンズの現在の焦点距離を求めることができる。

焦点距離補正部１０６は、振れ補正量算出部１０５の出力に対して、焦点距離に応じた出力データの補正を行う。また補正リミッタ設定部１０７は、シフトレンズの補正量に対し、制限を掛ける部分である。温度計１４１は周囲の環境温度を計測し、対応したアナログ量を出力する。１４２はマイコン１２０に内蔵されているＡ／Ｄコンバータであり、温度計１４１の出力をデジタル信号に変換し、温度データとしている。温度データは、ズームレンズ制御部１２１からの位置情報と共に補正リミッタ設定部１０７に入力され、補正リミッタ設定部１０７は温度情報とズームレンズ位置情報からシフトレンズ補正量に対する制限量を設定する。

図２はマイコン１２０内で行われる処理のフローチャートの一部である。以下、図２に従い、本実施形態の動作について説明する。

図２において、ステップＳ２０１は通常時のリミッタを読み込む部分である。本実施形態においては、通常時のシフトレンズ駆動量に対するリミッタはマイコン内のＲＯＭデータとして設定されているため、そのデータを読み出している。次にステップＳ２０２で温度計１４１により検出された環境温度を読み込む。そしてステップＳ２０３にて環境温度が所定値Ｔ℃以上（所定以上）であるかどうかの確認を行う。ここで、環境温度がＴ℃以上となっている場合はステップＳ２０４に進み、現在のリミッタデータに対して、環境温度に対応した所定の演算を行い、新たなリミッタデータを算出する。図３（ａ）は、本実施形態における環境温度に対するリミッタの変更位置を示した図である。図３（ａ）において、７０１は通常時のリミッタ、７０２が環境温度が高くなった場合のリミッタである。本実施形態においては、環境温度が４０℃以上となった時に、リミッタデータを本来のリミッタ値の８５％に変更している。ステップＳ２０４にてデータを決定した後、ステップＳ２０５にて、リミッタデータを実際のリミッタ値として設定する。ステップＳ２０３で、環境温度が所定値Ｔ℃よりも低い場合はステップＳ２０５に移り、リミッタの変更操作は行わず、通常時のリミッタデータをリミッタ値として設定する。

以上の動作により環境温度に応じて必要なリミッタ値を設定することが可能となる。その結果、環境温度に応じてシフトレンズ補正量に制限をかけることで、温度によるセンサ出力低下の影響でシフトレンズが所定量以上動くことを防止することができ、環境条件が変化しても周辺光量変化が目立たない撮像装置を提供することが可能となる。

本実施形態では、環境温度に閾値を設け、閾値以上かどうかで２段階にリミッタを変更しているが、閾値を超えた場合に、図３（ｂ）に示すように、環境温度が高くなるに従い徐々にリミッタを変更しても構わない。図３（ｂ）において、７０１は通常のリミッタ、７０３が環境温度が所定値Ｔ℃以上で変更されるリミッタ設定値である。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係わる撮像装置を示す構成図である。図４において、図１と同じ構成のものは同じ符号を付し、説明を省略する。図４において、６０１は絞りの開口径検出機能も有する絞り制御部であり、６０２は絞りを駆動するためのＩＧメータである。本実施形態においては、環境温度だけでなく、絞り値によってもシフトレンズの補正量を制限している。

図５はマイコン１２０内で行われる処理のフローチャートの一部である。以下、図５に従い、本発明の第２の実施形態の動作について説明する。

図５において、ステップＳ４０１は通常時のリミッタを読み込む部分である。リミッタデータはズーム位置に応じたテーブルデータとして設定されている。図６は焦点距離に対する像円データを示した図であり、図７は通常時のリミッタテーブルを示している。図６でわかるように、ミドル付近の焦点距離で光量が落ちるため、通常時のリミッタは図７で示した設定となっている。

ステップＳ４０１で、図７で示されるデータを読み込むと、次にステップＳ４０２において、温度計１４１で検出された環境温度のデータを読み込む。そしてステップＳ４０３で環境温度が所定温度Ｔ℃以上かどうかを確認する。図８は、シフトレンズ１３１を補正可能範囲近傍まで移動させた時に、絞り値が変化した場合の像高に対する光量変化（中心での光量が１００％とした場合の光量割合）を示した図である。像高１０割のポイントにおいて、絞り値が小絞りになることで、光量が落ちることがわかる。そこでこの絞り変化による光量落ちを目立たなくさせるために、環境温度が所定温度Ｔ℃以上である場合は、ステップＳ４０４にて、ステップＳ４０１で読み込んだリミッタデータに対し、環境温度に対応した、リミッタを狭くする補正演算を行い、その結果をリミッタデータ１とする。環境温度が所定温度Ｔ℃未満であるときはステップＳ４０５にて、ステップＳ４０１で読み込んだデータをリミッタデータ１（第１の制限量設定）とする。

次にステップＳ４０６にて、絞り制御部６０１から得られる現在の絞り値（絞りの開口径）を読み込み、ステップＳ４０７で現在の絞り値が所定値以上かどうかを確認する。絞り値が所定値以上である場合（所定のＦ値よりも小絞り側である場合）は、ステップＳ４０８にて絞り値に応じてステップＳ４０１で読み込んだリミッタデータに対してリミッタを狭くするための補正演算を行い、演算結果をリミッタデータ２とする。一方、絞り値が所定値よりも開放側の値であるときは、ステップＳ４０９にて、ステップＳ４０１で読み込んだリミッタデータをリミッタデータ２（第２の制限量設定）とする。

そしてステップＳ４１０で、設定されているリミッタデータ１とリミッタデータ２の比較を行い、より制限が大きいデータを今回使用するリミッタ値として設定する（制限量決定）。

以上の動作により、環境温度あるいは絞りの状態といった周辺光量の低下や端当たりが発生する状況に対して、的確にリミッタを狭くする設定ができ、これらの現象が目立たない撮像装置を提供することが可能となる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。また、上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

（他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

Claims

撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、
撮影光学系によって結像した被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮影光学系内に配置され、光学的に振れ補正を行う振れ補正手段と、
前記振れ検出手段の出力に基づいて前記振れ補正手段を制御する制御手段と、
前記振れ補正手段による補正量を制限する補正量制限手段と、
前記撮影光学系付近に配置され、温度を測定可能な温度測定手段とを備え、
前記補正量制限手段は、前記温度測定手段により測定された温度が所定以上の場合に、前記温度が高いほど、前記振れ補正手段の補正量に対する制限量を大きくすることを特徴とする撮像装置。
前記撮影光学系内に配置された光量を調節する絞りの開口径を検出する絞り開口径検出手段をさらに備え、
前記補正量制限手段は、
前記温度測定手段により測定された温度が所定以上の場合に、前記温度が高いほど前記振れ補正手段の補正量に対する制限量を大きく設定する第１の制限量設定手段と、
前記絞り開口径検出手段により検出された開口径が所定の開口径より小さくなった場合に、開口径が小さいほど前記振れ補正手段の補正量に対する制限量を大きく設定する第２の制限量設定手段と、
前記第１の制限量設定手段と前記第２の制限量設定手段によって設定された制限量のうち、より大きな制限量を実際の制限量として決定する制限量決定手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮影光学系内に配置された焦点距離を変更可能な変倍レンズの位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
前記補正量制限手段は、前記位置検出手段によって検出された変倍レンズの位置に基づいて前記制限量を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記振れ補正手段は、前記変倍レンズと前記撮像素子の間に配置され、光軸と垂直方向に移動することで光軸を補正するシフトレンズであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
前記振れ補正手段は、前記変倍レンズの位置によらず、一定距離移動可能であることを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。