JP2016033557A - 画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高倍撮影時でもセンタリング制御の影響が少なく、高画質で被写体をフレームインすることを可能にした画像撮影装置を提供すること。【解決手段】撮影時に発生した手振れに関係する手振れ量を検出する検出手段と、被写体の結像位置を調整するための補正部材と、前記検出手段による手振れ量に基づいて、前記補正部材を駆動制御し手振れによる位置ずれを補正する手振れ補正手段と、前記補正部材を駆動制御して所定の基準位置に移動可能な基準設定手段と、前記基準位置からの手振れ補正量を操作者に表示することを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、画像撮影装置に関し、特に動画または静止画撮影装置の手振れ補正装置に関する。

従来画像撮影装置には手振れ補正技術を搭載している。補正手段には光学式、電子式などがあるが、光学式の場合、手振れによる角速度や画像の像揺れに基づいて手振れ量を検出し、検出した手振れ量に応じて補正レンズを駆動して、撮像面またはフィルム面の揺れを補正するものである。これにより手振れの影響が大きい高倍撮影時でも被写体をフレームアウトすることなく撮影することが可能となる。しかし近年、撮影装置の高倍化により、補正レンズの補正量が従来以上に多くなってきている。また補正を行い続けると撮像装置の光軸に対し、補正レンズの光軸がずれ続けるため画質も低下する。

この問題に対し、特許文献１ではセンタリング制御を行うことで一度所定の基準位置に補正レンズを戻す技術が開示されている。またセンタリング制御時に、ゆっくりではあるがフレーム内での被写体の位置が変化しフレームアウトしてしまう問題がある。特許文献２では被写体の状態によってセンタリング位置を変更させる制御を行う技術が開示されている。

特開２００１−１５４２２６号公報 特開２００８−２７０９８３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では動画撮影でのセンタリング動作は撮影者に違和感を与えないようにゆっくり行うため、補正量が多い場合、十分に基準位置に戻り切る前に再度手振れ補正をかける可能性がある。そのため補正しきれない可能性がある。

特許文献２の技術ではセンタリング位置が変わると位置によっては補正量が少なくなるため、高倍撮影では不利になる。基準位置は一定であることが望ましい。また画質の低下の問題の解決も行えていない。

そこで、本発明の目的は、高倍撮影時でもセンタリング制御の影響が少なく、高画質で被写体をフレームインすることを可能にした画像撮影装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像撮影装置は、
撮影時に発生した手振れに基づいた手振れ値を検出する検出手段と、
被写体の結像位置を調整するための補正部材と、
前記検出手段による手振れ値に基づいて、前記補正部材を駆動制御し手振れによる位置ずれを補正する手振れ補正手段と、
前記補正部材を駆動制御して所定の基準位置に移動可能な基準設定手段と、
前記基準位置からの手振れ補正量を操作者に表示可能なことを特徴とする。

本発明によれば、撮影者が補正レンズの基準位置からの補正量を把握できるので、手振れの傾向などを理解し、修正することが可能となる。そのため手振れ補正量を少なくすることができ、結果的に高倍撮影時でもセンタリング制御の影響が少なく、高画質で被写体をフレームインすることを可能にした画像撮影装置を提供することができる。

本発明の実施形態１における操作者への撮影支援動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態１における操作者への撮影支援動作を搭載した画像撮影装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１における防振ユニットによる手振れ補正動作を説明するための概念図である。 本発明の実施形態１における撮影支援動作にて操作者への表示する項目の選択についてのフローチャートである。 本発明の実施形態１における撮影支援動作をＯＮにした直後の表示装置の表示状態を説明する図である（ステップＳ２、ステップＳ３）。 本発明の実施形態１における撮影支援動作にて手振れ補正時の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ５）。 本発明の実施形態１における撮影支援動作にて手振れ補正装置が補正限界近傍に位置した際の画像撮影装置の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ６）。 本発明の実施形態１における撮影支援動作にてパンニング方向を指示する際の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ９）。 本発明の実施形態１における撮影支援動作にてパンニング方向の指示を矢印で行う際、画像撮影装置の表示装置に表示可能な矢印をすべて示した図である。 本発明の実施形態１における撮影支援動作にてパンニング方向をマーカーにて指示する際の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ９）。 本発明の実施形態１における撮影支援動作にて手振れ補正装置が基準位置に移動した際の表示装置の状態を説明する図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態１における操作者への撮影支援動作を説明するためのフローチャートである。図２は本発明の実施形態１における操作者への撮影支援動作を搭載したビデオカメラの構成を示すブロック図である。図３は本発明の実施形態１における防振ユニットによる手振れ補正動作を説明するための概念図である。

同実施形態の画像撮影装置は、図２に示すように、大別して撮影系１と、画像処理系２と、メイン制御系（システムコントローラ）３と、表示系４と、入力操作系（入力操作部）５と、記録系６と、電源系７とから構成されている。

撮影系１は、高倍撮影可能なズームレンズ１０と、絞り部１１と、防振ユニット１２と、オートフォーカス（ＡＦ）レンズ１３と、撮像素子１４とを有する。防振ユニット１２は、同実施形態の手振れ補正機能に関係する要素であり、被写体の結像位置を調整するための補正光学レンズを有する。

防振ユニット１２は、後述するように、防振アクチュエータ１０２により駆動して、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２次元での補正制限範囲内で、結像位置を調整（補正）する（図３を参照）。

撮像素子１４は、ＣＣＤ撮像素子を有し、光学レンズ系（１０〜１３）を通じて入射した被写体像を光電変換する。また撮像素子１４は、ガンマ補正やホワイトバランス調整などの各種の信号処理回路も含む。

ズームレンズ１０、絞り部１１、及びＡＦレンズ１３はそれぞれ、ズームモータ１００、絞りモータ１０１、及びＡＦモータ１０３により駆動する。また、防振アクチュエータ１０２を含むこれらのモータ（１００〜１０３）は、システムコントローラ３により制御される駆動回路（ドライバ）１０４により駆動制御される。

画像処理系２は、Ａ／Ｄコンバータ２０と、バッファメモリ２１と、動画圧縮／伸長処理部２２と、ＡＥ回路２３と、コントラスト検出回路２４とを有する。ＡＥ回路２３は、輝度検出機能（測光機能）を有する自動露出処理回路である。

Ａ／Ｄコンバータ２０及びバッファメモリ２１以外の画像処理系２の各要素は、具体的には画像処理用ＣＰＵ及びその制御プログラムを格納したメモリから構成されている。

Ａ／Ｄコンバータ２０は、撮像素子１４から得られた画像信号（画素数に応じたアナログ信号）をデジタル信号（画像データ）に変換して、バッファメモリ２１に送出する。

動画圧縮／伸長処理部２２は、バッファメモリ２１に格納された画像データに対する画像圧縮処理を実行し、連続的なファイル（映像データ）として記録系６に記録する。また、動画圧縮／伸長処理部２２は、再生時には記録系６から読出した画像データの画像伸長処理を実行する。

システムコントローラ３は、制御用ＣＰＵ及びその制御プログラムを格納したメモリから構成されている。システムコントローラ３は、駆動回路１０４を介して撮影系１を制御し、かつ画像処理系２、及び電源部７０の各要素を制御する。さらに、システムコントローラ３は、後述するように、電源検出回路７２からの電源検出信号及び手振れセンサ９０から同実施形態に関係する手振れ検出値の入力を受け付けて、手振れ補正動作などの各種の制御動作を実行する。

手振れセンサ９０は加速度センサであり、撮影時のオペレータによる手振れ値（ＢＲ）を検出する。システムコントローラ３は、電源検出回路７２からの電源検出信号を入力して、電源部７０を制御する。電源部７０は電源系７のメイン要素であり、電池７１から各種要素に動作用電力を供給する。電源検出回路７２は、電源部７０の電源電圧を監視し、監視結果である電源検出信号をシステムコントローラ３に出力する。

表示系４は、表示処理回路４０と、表示装置４１と、オンスクリーン回路４２とを有する。表示装置４１は、液晶表示器からなるＥＶＦである。表示処理回路４０は、バッファメモリ２１に格納された動画像データを表示処理して、表示装置４１に供給している。オンスクリーン回路４２は、システムコントローラ３からの各種の撮影条件（ズームポジション、絞り値など）を表示装置４１に表示するように処理する。記録系６は、動画用メディア６０を有する。動画用メディア６０は、例えば光磁気ディスクからなり、ディスクドライブに含まれる動画記録再生回路６１により記録再生される。

次に本実施系の動画撮影動作について説明する。まず撮影開始時に撮影支援モードをＯＮにするか否かを決定する（ステップＳ１）。ＯＦＦの場合通常の動画撮影を行う。通常の動画撮影の初期時にシステムコントローラ３は、駆動回路１０４を介して防振アクチュエータ１０２を駆動制御して、防振ユニット１２の補正光学レンズによりセンタリング制御を実行する（ステップＳ２）。センタリング動作とは、撮影系１により得られる被写体の結像位置を所定の基準位置に強制的に設定する動作である。

次に手振れ判定を行う（ステップＳ１２）。本実施系の画像撮影装置は手振れセンサ８０を有している。システムコントローラ３は、撮影時に手振れセンサ８０から手振れ検出値ＢＲを入力すると、当該手振れ値ＢＲと予め用意した許容値ＢＲＴとを比較し、発生した手振れが許容範囲内であるか否かを判定する。ここで、手振れ検出値ＢＲは、手振れセンサ８０により検出された加速度を２回時間積分して求めた値であり、被写体の結像の位置ずれ量を示し、また防振ユニット１２のレンズの移動距離に相当する値である。

操作者の手振れが許容値ＢＲＴ以下であれば、システムコントローラ３は防振ユニット１２に対し、センタリング動作を行う（ステップＳ１６）。

一方、操作者の手振れが許容値ＢＲＴより大きい場合、手振れ補正動作を実行する。図３において、１２Ｘ，１２Ｙは、撮影時の手振れ補正制限範囲を示す。なお図３における原点は本実施系の画像撮影装置の光軸中心で、その位置を基準に手振れ補正を行う。

システムコントローラ３は、駆動回路１０４を介して防振アクチュエータ１０２を駆動制御して、防振ユニット１２の補正光学レンズの位置を調整することにより、手振れ補正動作を実行する（ステップＳ１３）。

手振れ補正時に補正光学レンズの移動量が手振れ補正制限範囲１２Ｘ，１２Ｙに達した場合、もしくはその近傍に達した場合、（今回の実施例では補正可能範囲の９割で警告）システムコントローラ３よりオンスクリーン４２を介して表示装置４１に警告を表示する。それと同時にセンタリング制御へ移行する（ステップＳ１４）。

その後撮影終了（ステップＳ１５、ステップＳ１７）の命令が入力されるまで（ステップＳ１５ＹＥＳ、ステップＳ１７ＹＥＳ）、ステップＳ１２→ステップＳ１３→ステップＳ１４（ステップＳ１６）→ステップＳ１５（ステップＳ１７）の動作を繰り返す。

撮影開始時に撮影支援モードをＯＮにした場合の動作を説明する。図４は本発明の実施形態１における撮影支援動作にて操作者への表示する項目の選択についてのフローチャートである。

撮影支援モードをＯＮにした場合、図４のフローチャートに沿って表示させる項目が決定できる。ます防振ユニット１２に搭載された補正量を測定するセンサよりシステムコントローラ３へ入力された補正レンズの位置を表示するかを選択する。（ステップＳ１８、ステップＳ１９、ステップＳ２０）次に後ほど説明するパンニング方向表示を使うかの選択を行う。（ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ２３）上記選択終了後実際に撮影支援を行う。

以降では図１のように補正レンズの位置とパンニング方向の両方を表示させる場合を例にとって説明する。補正レンズ位置表示およびセンタリング制御（ステップＳ２、ステップＳ３）について説明する。

図５は本発明の実施形態１における撮影支援動作をＯＮにした直後の表示装置の表示状態を説明する図である（ステップＳ２、ステップＳ３）。９０は被写体、９１は表示装置４１を通して操作者に表示される撮影領域である。撮影領域９１は図５では補正光学レンズの移動量が０（基準）の位置にある。

９２は補正光学レンズの基準位置である。基準位置９２はＸ＝０、Ｙ＝０であり、Ｘは図５に示すように基準位置９２から右方向が正、Ｙは基準位置９２から上方向が正となる。

９３は補正光学レンズの補正位置（座標）を示す。センタリング制御後の補正位置９３は（Ｘ＝０，Ｙ＝０）である。この際補正レンズの中心は本実施系の画像撮影装置の光軸と一致する。補正位置９３の表示は撮影が終了するもしくは、撮影支援モードがＯＦＦになるまで続く。

次に手ぶれ補正を行うかの判定で手振れ補正を行った場合について説明する（ステップＳ５、ステップＳ６）。

図６は本発明の実施形態１における撮影支援動作にて手振れ補正時の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ５）。図７は本発明の実施形態１における撮影支援動作にて手振れ補正装置が補正限界近傍に位置した際の画像撮影装置の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ６）。

９４は防振ユニット１２の内の補正光学レンズの移動のみ（振れ補正制限範囲内）で撮影可能な全領域を示す。なお撮影可能領域９４は表示装置４１上には表示されない。９５はある手振れ値ＢＲに対し手振れ補正動作を行った際の表示装置４１に表示される現撮影領域である。９６は振れ補正制限範囲１２Ｘ，１２Ｙの９割の位置を示す。手振れ補正が開始されると補正によって撮影領域９１は図６のようになる。

撮影支援動作をＯＮの場合、表示装置４１から実際にどの程度補正しているのか、もしくはどの程度手振れを起こしているのか操作者は感じることができない。しかし撮影支援動作をＯＮの場合、防振ユニット１２が基準位置９２からどの方向にどの程度補正をかけたのか手振れの傾向を操作者が知ることができ、最初は大きな手振れが起きていても操作者側の努力により補正量９３を最低限にすることが可能となる。補正量９３が少なくなるため画質の劣化が起きず、被写体９０を高画質で撮影できる。また手振れによるフレームアウトの確率も減少する。

なお手振れ補正時に補正光学レンズの移動量が９割振れ補正制限範囲９６に達した場合は、表示装置４１に警告９７を表示し再びセンタリング制御（ステップＳ３）を行う。補正範囲内の場合も撮影終了（ステップＳ７）しない限り、再び手振れ値ＢＲによる手振れの判定（ステップＳ４）を行う。

なお今回の実施例で警告は文字で表示装置４１上に表示したが、衝突方向を矢印で表示を行うことや、画像撮像装置にスピーカーを搭載し音で警告を行っても構わない。

最後に手ぶれ補正を行うかの判定でセンタリング制御を行った場合について説明する（ステップＳ８、ステップＳ９）。

図８は本発明の実施形態１における撮影支援動作にてパンニング方向を指示する際の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ９）。図９は本発明の実施形態１における撮影支援動作にてパンニング方向の指示を矢印で行う際、画像撮影装置の表示装置に表示可能な矢印をすべて示した図である。図１０は本発明の実施形態１における撮影支援動作にてパンニング方向を印にて指示する際の表示装置の状態を説明する図である（ステップＳ９）。図１１は本発明の実施形態１における撮影支援動作にて手振れ補正装置が基準位置に移動した際の表示装置の状態を説明する図である。

画像撮像装置は手振れ補正（ステップ５）を行った後再び手振れ値ＢＲに基づく手ぶれ補正を行うかの判定を行い、手振れ値許容内と判定後（ステップ４）、センタリング制御を行う（ステップ５）。

撮影中に一度手振れ補正された後手振れがなくなった場合、センタリング制御の際、補正光学レンズの移動によって操作者の意図とは関係なく被写体９０に対する構図（撮影領域９１）が変化する。さらに高倍撮影時などで、補正光学レンズの移動量である補正位置９３が大きくなる場合、センタリング制御に時間がかかる上被写体９０に対する構図（撮影領域９１）の変化量自体が大きくなる。そのため操作者が被写体９０を表示装置４１内からフレームアウトしてしまう可能性が高くなる。

補正位置９３の表示によっても被写体９０に対する構図の変化の方向などはわかるようになるが直感的には分かりにくい。そこで基準位置９２からの補正位置９３のＸとＹを基に被写体９０に対する構図（撮影領域９１）の変化を防ぐ、操作者がパンニングを行うべき方向を矢印９８にて表示装置４１に表示する。

パンニング量に関しては矢印９８の色で表記する（例基準位置から近いと青、遠いと赤）。これによって操作者が被写体９０を表示装置４１内からフレームアウトすることを直感的に避けることが可能となる。

矢印に関しては補正位置９３を基に図９で示すように表示装置４１にて表示可能な矢印９８ｂの中から最もパンニング方向に近い矢印９８ａを表示する。

なお図１０のマーカー９９で示すように操作者がパンニングを行うべき方向は矢印以外の表記をしてもかまわない。パンニング量に関しても同様である。

手ぶれ補正を行うかの判定でセンタリング制御を行った場合についても、撮影終了（ステップＳ１０）しない限り、再び手振れ値ＢＲによる手振れの判定（ステップＳ４）を行う。

補正位置９３と矢印９８の効果によって図１１のように撮影領域９１の中心を基準位置に一致させ被写体９０を高画質で撮影することができる。

上述した実施例では動画撮影を例に挙げたが、撮影終了（ステップＳ７、ステップＳ１０、ステップＳ１５、ステップＳ１７）を静止画撮影に置き換えることで静止画撮影にも適応可能である。撮像素子防振方式や、電子式の手振れ方式の場合でもそれぞれ補正光学レンズを撮像素子に置き換えるまたは撮影可能領域９４を撮影画像の全体領域、撮影領域９５を切り出し領域に置き換えることで適応可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１２ 防振ユニット、４１ 表示装置、８０ 手振れセンサ、９０ 被写体、
９２ 基準位置、９３ 補正位置、１０２ 防振アクチュエータ、ＢＲ 手振れ値、
Ｓ３ センタリング制御（初期化動作）、Ｓ８ センタリング制御

Claims (3)

1. 撮影時に発生した手振れに基づいた手振れ値を検出する検出手段と、
   被写体の結像位置を調整するための補正部材と、
   前記検出手段による手振れ値に基づいた、前記補正部材を駆動制御し手振れによる位置ずれを補正する手振れ補正手段と、
   前記補正部材を駆動制御して所定の基準位置に移動可能な基準設定手段と、
   前記基準位置からの手振れ補正量を操作者に表示可能なことを特徴とする画像撮影装置。
2. 前記手振れ値が補正の必要ない小さな値となり前記基準位置に前記補正部材が移動する際に、前記被写体に対する構図の変化を防ぐパンニング方向や量を操作者に表示可能なことを特徴とする請求項１に記載の画像撮影装置。
3. 前記基準位置は前記被写体を画面の所定の範囲内に留めた際、前記手振れ補正手段の補正範囲の中で最も光学性能が高い位置であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像撮影装置。