JP2012123092A - 撮像装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置全体を大型化せずにシフトブレを適切に補正できるようにする。
【解決手段】加速度センサ７は、シャッタ操作時に手ブレ（シフトブレ）が発生したときに、シフトブレ量及び方向を検出する。撮像部６内の絞り６ｂ及び撮像素子６ｃは、光学レンズ６ａの光軸Ｌに対してその垂直方向に平行移動可能に取り付けられている。制御部１は、この加速度センサ７により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃの移動量を制御することにより画角中心を変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学レンズから絞りを通して撮像素子に結像される被写体を撮像する撮像装置及びプログラムに関する。

一般に、カメラ装置（撮像装置）においてシャッタ操作時に発生する手ブレには、図６（１）に示すようにヨーやピッチ方向の角度ブレ（上下方向又は左右方向への角度ブレ）と、図６（２）に示すように被写体に対して撮像装置の全体が平行に移動するシフトブレ（上下方向又は左右方向へのシフトブレ）とが知られている。なお、図中、両端の矢印は、角度ブレやシフトブレ発生時のブレ量及び方向を示している。一般に、撮影時の角度ブレ量が同じ程度ならその影響度は焦点距離に比例するために遠景撮影時は角度ブレが支配的となるが、マクロ撮影などの近距離撮影時にはシフトブレが支配的となる。

ところで、手ブレが発生した場合に、角度ブレを補正する手ブレ補正機能を持つ撮像装置は一般に多く出回っているが、撮像装置の基本機能としてマクロ機能が強化されている状況の中、シフトブレを補正できる手ブレ補正機能を持つ撮像装置として従来では、レンズシフトによりシフトブレ補正を行う技術が開示されているものの（特許文献１参照）、ほとんど出回っていないのが現状であった。

特開２０１０−５４９８６号公報

しかも、上述の先行技術にあっても光学レンズをシフトするために撮像装置の全体が大型化してしまうほか、角度ブレと同じようにレンズシフトにより疑似的にシフトブレ補正を行うようにしているため、必ずしもシフトブレ補正を正確に行うことができるとは限らないという問題があった。

本発明の課題は、装置全体を大型化せずにシフトブレを適切に補正できるようにすることである。

上述した課題を解決するために請求項１記載の発明は、
光学レンズから絞りを通して撮像素子に結像される被写体を撮像する撮像装置であって、
手ブレとしてのシフトブレが発生した際に、そのシフトブレ量及び方向を検出する検出手段と、
前記絞りを光軸の垂直方向に対して平行移動させる第１の移動手段と、
前記撮像素子を光軸の垂直方向に対して平行移動させる第２の移動手段と、
前記検出手段により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、前記第１の移動手段及び第２の移動手段の移動量を制御する制御手段と、
を備えることを特徴する。

請求項１に従属する発明として、
前記制御手段は、前記第１の移動手段及び第２の移動手段の移動量を制御することで画角中心を移動させる、
ようにしたことを特徴とする、請求項２記載の発明であってもよい。

請求項１あるいは請求項２に従属する発明として、
前記制御手段による制御により発生した収差を画像処理により補正する補正手段を更に備える、
ようにしたことを特徴とする、請求項３記載の発明であってもよい。

請求項１〜請求項３のいずれかに従属する発明として、
前記制御手段は、前記検出手段により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、前記撮像素子のみを移動させる制御を行うことで画角中心方向を変更する、
ようにしたことを特徴とする、請求項４記載の発明であってもよい。

また、上述した課題を解決するために請求項５記載の発明は、
コンピュータに対して、
光学レンズから絞りを通して撮像素子に結像される被写体を撮像する際の手ブレとしてシフトブレが発生した際に、そのシフトブレ量及び方向を検出する機能と、
前記絞りを光軸の垂直方向に対して平行移動させる機能と、
前記撮像素子を光軸の垂直方向に対して平行移動させる機能と、
前記検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、前記絞り及び撮像素子の移動量を制御する機能と、
を実現させるためのプログラム、であることを特徴とする。

本発明によれば、装置全体を大型化せずにシフトブレを適切に補正することができ、実用性に富んだものとなる。

撮像装置として適用したデジタルカメラの基本的な構成要素を示したブロック図。 絞り６ｂ及び撮像素子６ｃが光軸Ｌの垂直方向に対して平行に移動可能に構成されていることを説明するための図。 絞り６ｂ及び撮像素子６ｃを光軸Ｌの垂直方向に対して平行移動させることにより画角中心Ｃを平行移動させた状態を示した図。 電源投入に伴って実行開始されるデジタルカメラの全体動作のうち、本実施形態の特徴的な動作を示したフローチャート。 絞り６ｂを移動せずに撮像素子６ｃのみを移動させることにより画角中心方向を変更した状態を示した図。 従来を説明するための図で（１）は、角度ブレを示した図、（２）は、シフトブレを示した図。

以下、図１〜図４を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、撮像装置として適用したデジタルカメラの基本的な構成要素を示したブロック図である。
デジタルカメラは、静止画像のほかに動画像の撮影も可能なコンパクトカメラであり、制御部１を中核として動作する。制御部１は、電源部（二次電池）２からの電力供給によって動作し、記憶部３内の各種のプログラムに応じてこのデジタルカメラの全体動作を制御するもので、この制御部１には図示しないＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリなどが設けられている。

記憶部３は、例えば、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどを有する構成で、図４に示した動作手順に応じて本実施形態を実現するためのプログラムや各種のアプリケーションなどが格納されているプログラム記憶部Ｍ１、撮像済み画像を保存する画像記憶部Ｍ２のほか、このデジタルカメラが動作するために必要となる各種の情報を一時的に記憶するワーク領域を有する構成となっている。なお、記憶部３は、例えば、ＳＤカード、ＩＣカードなど、着脱自在な可搬型メモリ（記録メディア）を含む構成であってもよく、図示しないが、通信機能を介してネットワークに接続された状態においては所定の外部サーバ側の記憶領域を含むものであってもよい。

表示部４は、例えば、高精細液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電気泳動型ディスプレイ（電子ペーパ）のいずれかを使用し、画像を高精細に表示するもので、撮像された画像（スルー画像：ライブビュー画像）を表示するファインダ画面（モニタ画面）として機能したり、保存済み画像を表示する再生画面として機能したりする。なお、この表示部４の表面に指の接触を検出する透明なタッチパネルを積層配設することにより、例えば、静電容量方式のタッチスクリーン（タッチ画面）を構成するようにしてもよい。操作部５は、図示省略したが、シャッタ操作、露出やシャッタスピードなどの撮影条件の設定操作、撮影済み画像の再生を指示する再生操作などを行う押しボタン式の各種のキーを備えたもので、制御部１は、この操作部５からの入力操作信号に応じた処理として、例えば、撮影処理、撮影条件の設定、再生処理、データ入力処理などを実行する。

撮像部６は、被写体を高精細に撮影可能なカメラ部を構成するもので、光学レンズ６ａ、絞り６ｂ、撮像素子６ｃを有し、光学レンズ６ａから絞り６ｂを通して撮像素子６ｃに結像される被写体を撮像する。絞り６ｂは、光学レンズ６ａと結像面の撮像素子６ｃとの間に配置され、複数枚の板（絞り羽根）を重ね合わせて円形に近い開口部を有する構成となっている。撮像素子６ｃは、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのエリアイメージセンサである。この撮像部６には、光学レンズ６ａ、絞り６ｂ、撮像素子６ｃのほか、図示省略したが、光学系駆動部、照明用のストロボ、アナログ処理回路、信号処理回路などが備えられている。

図２は、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃが移動可能に構成されていることを説明するための図で、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃは、図示のように光軸Ｌの垂直方向に対して平行に移動可能となっており、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃを平行移動させる駆動機構（図示省略）にそれぞれ連結されている。この撮像部６と制御部１は、オートフォーカス処理（ＡＦ処理）、ズーム処理、露出調整処理（ＡＥ処理）を実行したり、撮像部６からの画像データに対して各種の画像処理としてホワイトバランス調整・色補間処理を実行したり、画像処理として収差補正処理を行ったり、画像をＪＰＥＧ形式などの大きさに圧縮する圧縮処理を実行したり、この圧縮データを伸長復元する復元処理などを実行したりする。

図１において加速度センサ７は、シャッタ操作時の手ブレを検出するもので、例えば、３軸タイプの加速度センサ（３軸方向振動センサ）によって構成され、この加速度センサ７によって検出された互いに直交する３軸方向（Ｘ・Ｙ・Ｚ方向）の加速度成分に基づいて制御部１は、デジタルカメラの左右方向（Ｘ方向）のシフトブレ又は上下方向（Ｙ方向）のシフトブレの発生有無を検出するほか、シフトブレの発生を検出した際にはそのブレ量（移動量）及び方向（上下左右方向）を検出するようにしている。そして、制御部１は、加速度センサ７により検出された検出結果に基づいて、シフトブレを打ち消す方向つまり、シフトブレ方向とは反対の方向、例えば、シフトブレ方向が左方向であれば、右方向に絞り６ｂ及び撮像素子６ｃをシフトブレ量に応じた所定量分平行に移動させるようにしている。

図３は、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃを光軸Ｌの垂直方向に対して平行移動させることにより画角中心Ｃを平行移動させた状態を示した図である。
制御部１は、図示のように、絞り６ｂを光軸Ｌの垂直方向に対して平行移動させると共に、撮像素子６ｃを光軸Ｌの垂直方向に対して平行移動させることにより画角中心Ｃを、加速度センサ７により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて平行に移動させるようにしている。

なお、絞り６ｂを平行移動させる駆動機構及び撮像素子６ｃを平行移動させる駆動機構は、図示省略したが、絞り６ｂ、撮像素子６ｃを左右方向又は上下方向に移動可能なもので、周知のようにモータの回転運動を直線運動に変換する駆動機構などで構成されているが、その両方の駆動機構を一つの駆動機構に兼用する構成であってもよく、その構成は任意である。なお、絞り６ｂ、撮像素子６ｃの平行移動に伴って変動する光学レンズ６ａ、絞り６ｂ、撮像素子６ｃの位置関係から生じる収差や光学レンズ６ａに対する絞り６ｂのＦ値（絞り値）を考慮して、絞り６ｂ、撮像素子６ｃの最大移動が可能な最大量を規制するようにしている。

次に、本実施形態におけるデジタルカメラの動作概念を図４に示すフローチャートを参照して説明する。ここで、このフローチャートに記述されている各機能は、読み取り可能なプログラムコードの形態で格納されており、このプログラムコードに従った動作が逐次実行される。また、ネットワークなどの伝送媒体を介して伝送されてきた上述のプログラムコードに従った動作を逐次実行することもできる。すなわち、記録媒体のほかに、伝送媒体を介して外部供給されたプログラム／データを利用して本実施形態特有の動作を実行することもできる。

図４は、デジタルカメラの全体動作のうち、本実施形態の特徴的な動作を示したフローチャートで、電源投入に伴って実行開始される。
先ず、制御部１は、所定メモリの内容をクリアするなどの初期化処理を実行した後（ステップＳ１）、シャッタ操作が行われたかを調べたり（ステップＳ２）、その他の操作が行われたかを調べたりしながら（ステップＳ３）、操作待ち状態となる。いま、その他の操作が行われたときには（ステップＳ３でＹＥＳ）、例えば、露出やシャッタスピードなどの撮影条件の設定操作、撮影済み画像の再生を指示する再生操作などが行われたときには、その操作に応じた処理として、例えば、撮影条件設定処理、画像再生処理などを行う（ステップＳ４）。なお、その他の操作として、電源オフ操作が行われたときには、図示しないが、電源オフ処理を行った後に、このフローの終了となる。

一方、シャッタ操作が行われたときには（ステップＳ２でＹＥＳ）、加速度センサ７の検出結果を取得して（ステップＳ５）、シャッタ操作時に手ブレ（シフトブレ）が発生したか否かを調べる（ステップＳ６）。ここで、制御部１は、加速度センサ７の検出結果に基づいて、デジタルカメラの左右方向（Ｘ方向）のシフトブレ又は上下方向（Ｙ方向）のシフトブレの発生有無を判断し、シフトブレが発生しなければ（ステップＳ６でＮＯ）、撮影処理に移り（ステップＳ１５）、撮像部６から設定撮影条件下で撮像された画像を取得してホワイトバランス調整などを行った後、所定の圧縮処理によって圧縮した画像データを画像記憶部Ｍ２に記憶保存させる保存処理を行う（ステップＳ１６）。その後、上述のステップＳ２に戻り、操作待ち状態となる。

いま、シャッタ操作時において手ブレ（シフトブレ）発生を検出したときには（ステップＳ６でＹＥＳ）、シフトブレの方向に応じて、左右方向のシフトブレ量ΔＸ及び上下方向のシフトブレ量ΔＹを計算する（ステップＳ７）。そして、制御部１は、このシフトブレ量ΔＸ及びΔＹに応じて絞り６ｂの移動量Ａ（ΔＸ）及びＡ（ΔＹ）を計算する（ステップＳ８）。この場合、絞り６ｂの移動量Ａ（ΔＸ）及びＡ（ΔＹ）は、シフトブレ量ΔＸ及びΔＹに定数Ａを乗じた値となる。次に、シフトブレ量ΔＸ及びΔＹに応じて、撮像素子６ｃの移動量Ｂ（ΔＸ）及びＢ（ΔＹ）を計算する（ステップＳ９）。この場合、撮像素子６ｃの移動量Ｂ（ΔＸ）及びＢ（ΔＹ）は、シフトブレ量ΔＸ及びΔＹに定数Ｂを乗じた値となる。なお、定数Ａ、Ｂは同一の値に限らず、絞り６ｂや撮像素子６ｃの配置状態などを考慮して、相違する値であってもよい。

このようにして求めた絞り６ｂの移動量Ａ（ΔＸ）及びＡ（ΔＹ）に基づいて絞り６ｂを光軸Ｌの垂直方向に対して平行移動（シフトブレを打ち消す方向に平行移動）させる（ステップＳ１０）。また、撮像素子６ｃの移動量Ｂ（ΔＸ）及びＢ（ΔＹ）に基づいて撮像素子６ｃを光軸Ｌの垂直方向に対して平行移動（シフトブレを打ち消す方向に平行移動）させる（ステップＳ１１）。このように絞り６ｂや撮像素子６ｃを移動させることにより画角中心Ｃは、図３に示すようにシフトブレ量及び方向に応じて平行移動されたものとなる。

そして、撮影処理に移り（ステップＳ１２）、撮像部６から設定撮影条件下で撮像された画像を取得してホワイトバランス調整などを行った後、絞り６ｂや撮像素子６ｃの移動に伴って収差が発生した場合には、その収差を画像処理により補正する収差補正処理を行う（ステップＳ１３）。なお、収差の補正方法は既存の技術を利用すればよいためにその説明については省略するものとする。そして、所定の圧縮処理によって圧縮した画像データを画像記憶部Ｍ２に記憶保存させる保存処理を行った後（ステップＳ１４）、上述のステップＳ２に戻り、操作待ち状態となる。

以上のように、本実施形態において制御部１は、加速度センサ７により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃの移動量を制御するようにしたので、従来のように、デジタルカメラ全体を大型化せずにシフトブレを適切に補正することができ、実用性に富んだものとなる。

絞り６ｂ及び撮像素子６ｃの移動量を制御して画角中心を変更するようにしたので、画角中心を平行移動させることができ、シフトブレを適切に補正することが可能となる。

絞り６ｂ及び撮像素子６ｃの移動量の制御により収差が発生したとしても、この収差を画像処理により補正するようにしたので、シフトブレを補正しつつ綺麗な画像を得ることができる。

なお、上述した実施形態においては、加速度センサ７により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃの移動量を制御するようにしたが、ブレ量及び方向に応じて、撮像素子６ｃのみを移動させる制御を行うことで画角中心方向を変更するようにしてもよい。すなわち、図５に示すように絞り６ｂを移動せず、撮像素子６ｃのみを移動させることにより画角中心方向を変更するようにすれば、シフトブレ補正に限らず、角度ブレも補正することができる。つまり、角度ブレ補正機能を別途に設けなくても、シフトブレ補正機能を利用して角度ブレを補正することができる。

上述した実施形態において絞り６ｂは、光学レンズ６ａと結像面の撮像素子６ｃの間に配置され、複数枚の板（絞り羽根）を重ね合わせて円形に近い開口部を有する構成としたが、これに限らず、任意である。また、上述した実施形態においては、３軸タイプの加速度センサ７を例示したが、シフトブレ量及び方向を検出可能であれば、３軸タイプの加速度センサ７に限らず、任意であり、また、絞り６ｂ及び撮像素子６ｃを移動する駆動機構の構成も任意である。

また、上述した実施形態においては、静止画像撮影時に発生した手ブレ（シフトブレ）を補正する場合について説明したが、動画像撮影時に発生した手ブレ（シフトブレ）を補正する場合でも同様である。

また、上述した実施形態においては、コンパクトカメラに適用したが、カメラ機能付きの携帯電話機・ＰＤＡ・音楽プレイヤーなどであってもよい。

その他、上述した実施形態において示した“装置”や“部”とは、機能別に複数の筐体に分離されていてもよく、単一の筐体に限らない。また、上述したフローチャートに記述した各ステップは、時系列的な処理に限らず、複数のステップを並列的に処理したり、別個独立して処理したりするようにしてもよい。

１ 制御部
３ 記憶部
４ 表示部
５ 操作部
６ 撮像部
６ａ 光学レンズ
６ｂ 絞り
６ｃ 撮像素子
７ 加速度センサ

Claims (5)

1. 光学レンズから絞りを通して撮像素子に結像される被写体を撮像する撮像装置であって、
   手ブレとしてのシフトブレが発生した際に、そのシフトブレ量及び方向を検出する検出手段と、
   前記絞りを光軸の垂直方向に対して平行移動させる第１の移動手段と、
   前記撮像素子を光軸の垂直方向に対して平行移動させる第２の移動手段と、
   前記検出手段により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、前記第１の移動手段及び第２の移動手段の移動量を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴する撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記第１の移動手段及び第２の移動手段の移動量を制御することで画角中心を移動させる、
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記制御手段による制御により発生した収差を画像処理により補正する補正手段を更に備える、
   ようにしたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記検出手段により検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、前記撮像素子のみを移動させる制御を行うことで画角中心方向を変更する、
   ようにした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. コンピュータに対して、
   光学レンズから絞りを通して撮像素子に結像される被写体を撮像する際の手ブレとしてシフトブレが発生した際に、そのシフトブレ量及び方向を検出する機能と、
   前記絞りを光軸の垂直方向に対して平行移動させる機能と、
   前記撮像素子を光軸の垂直方向に対して平行移動させる機能と、
   前記検出されたシフトブレ量及び方向に応じて、前記絞り及び撮像素子の移動量を制御する機能と、
   を実現させるためのプログラム。

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