JP2016152602A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の位置検出素子を用いることなく、高精度に手ぶれ補正ユニットの位置制御をして超解像撮影が可能な撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１は、撮像素子を有する可動部をコイルと磁石とを用いて固定部に対して移動させる手ぶれ補正ユニット２０６と、可動部の位置を検出する位置検出部４０２と、位置検出部４０２による位置の検出の分解能を第１の分解能又は前記第１の分解能より高い分解能であって目標位置に対する偏差量が画素ずらし量以下となる第２の分解能に設定する設定部４１６と、設定部４１６によって設定された第２の分解能で可動部を移動させる画素ずらしを複数回行う駆動制御部４１２と、画素ずらしのタイミングで撮像素子による撮像を実行させ、撮像により得られた複数の撮像画像を合成させる撮影制御部４０６とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、手ぶれ補正ユニットを備えた撮像装置に関する。

撮像素子を移動させることで手ぶれ等に起因して撮像画像に生じる像ぶれを抑制する手ぶれ補正ユニットが知られている。近年、このような手ぶれ補正ユニットによる撮像素子の移動機能を手ぶれ補正以外に用いるようにした各種の提案がなされている。例えば、特許文献１において提案されている撮像装置は、撮像素子を移動させることによって被写体像の結像位置を変化させることで、手ぶれの補正とともに光学的なローパスフィルタ効果を得るものである。この特許文献１の撮像装置は、撮像素子の位置制御を高い精度で行うことができるように、撮像素子の位置を検出する位置検出部からの位置検出信号に撮像素子の微振動成分を表した変調信号を重畳して重畳位置信号を生成し、この重畳位置信号に基づいて撮像素子の位置制御を行うようにしている。

特開２０１４−２２４９４０号公報

手ぶれ補正ユニットは、超解像撮影にも利用され得る。手ぶれ補正ユニットを利用した超解像撮影は、撮像素子を画素ピッチ以下の単位でずらしながら複数回の撮影を行い、複数回の撮影によって得られた撮像画像を合成して超解像画像を生成する処理である。このような超解像撮影をするためには、非常に高い精度で撮像素子の位置制御をする必要がある。しかしながら、特許文献１の技術で超解像撮影を実施するためには、位置検出系をより高精度化する必要が生じる。

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、高精度の位置検出素子を用いることなく、高精度に手ぶれ補正ユニットの位置制御をして超解像撮影が可能な撮像装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明の一態様の撮像装置は、撮像素子を有する可動部をコイルと磁石とを用いて固定部に対して移動させる手ぶれ補正ユニットと、前記可動部の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部による位置の検出の分解能を第１の分解能又は前記第１の分解能より高い分解能であって目標位置に対する偏差量が画素ずらし量以下となる第２の分解能に設定する設定部と、前記設定部によって設定された前記第２の分解能で前記可動部を駆動する画素ずらしを複数回行う駆動制御部と、前記画素ずらしのタイミングで前記撮像素子による撮像を実行させ、撮像により得られた複数の撮像画像を合成させる撮影制御部とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、高精度の位置検出素子を用いることなく、高精度に手ぶれ補正ユニットの位置制御をして超解像撮影が可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略の構成を示す図である。 手ぶれ補正ユニットの組み立て状態の図を示している。 手ぶれ補正ユニットの分解斜視図である。 可動部におけるホール素子の配置を示した図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。 超解像用分解能への設定処理を示すフローチャートである。 画素ずらしの概念を示す図である。 予め定められた目標位置１から０．５画素ピッチだけ離れた別の目標位置２まで可動部を移動させる際の位置検出信号の変化を示した図である。 静止画用増幅率でホール素子からの位置検出信号を増幅したときの可動部の実際の位置と位置検出信号との関係を示す図である。 超解像用増幅率でホール素子からの位置検出信号を増幅したときの可動部の実際の位置と位置検出信号との関係を示す図である。 超解像撮影の処理を示すフローチャートである。 超解像撮影の目標位置の例を示す図である。 手ぶれ補正を伴う超解像撮影の処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置の概略の構成を示す図である。図１に示す撮像装置１は、交換レンズ１００と、本体２００とを有している。交換レンズ１００は、本体２００に設けられたマウント２０２を介して本体２００に装着される。交換レンズ１００が本体２００に装着されることによって、交換レンズ１００と本体２００とは通信自在に接続される。これにより、交換レンズ１００と本体２００とは協働して動作する。なお、撮像装置１は、必ずしもレンズ交換式の撮像装置でなくて良い。例えば、撮像装置１は、レンズ一体型の撮像装置であっても良い。

交換レンズ１００は、光学系１０２を有している。光学系１０２は、例えば複数のレンズ及び絞りを含み、図示しない被写体からの光束を本体２００の手ぶれ補正ユニット２０６に入射させる。図１の光学系１０２は、複数のレンズによって構成されているが、光学系１０２は、１枚のレンズで構成されていても良い。また、光学系１０２は、フォーカスレンズを有していても良いし、ズームレンズとして構成されていても良い。これらの場合、光学系１０２の少なくとも一部のレンズは、光軸Ｏに沿った方向であるＺ方向に沿って移動自在に構成されている。

本体２００は、シャッタ２０４と、手ぶれ補正ユニット２０６と、モニタ２０８と、操作部２１０とを有している。

シャッタ２０４は、例えば手ぶれ補正ユニット２０６の前側（Ｚ方向の正の側とする）に配置されるフォーカルプレーンシャッタである。このシャッタ２０４は、開かれることにより、手ぶれ補正ユニット２０６を露出状態にする。また、シャッタ２０４は、閉じられることにより、手ぶれ補正ユニット２０６を遮光状態にする。

手ぶれ補正ユニット２０６は、図示しない被写体を撮像することによって被写体に係る撮像画像を生成する。また、手ぶれ補正ユニット２０６は、可動部をコイルと磁石とを用いたＶＣＭ（ボイスコイルモータ）によって固定部に対して移動させることにより、手ぶれ等によって撮像画像に生じる像ぶれを補正する。手ぶれ補正ユニット２０６の構成については後で詳しく説明する。

モニタ２０８は、例えば液晶ディスプレイであり、手ぶれ補正ユニット２０６で生成された撮像画像に基づく画像を表示する。また、モニタ２０８は、ユーザが撮像装置１の各種の設定を行うためのメニュー画面を表示する。なお、モニタ２０８は、タッチパネルを有していても良い。

操作部２１０は、例えばレリーズボタンである。レリーズボタンは、ユーザが撮像装置１による撮影開始を指示するためのボタンである。なお、操作部２１０は、レリーズボタン以外の各種の操作部も含む。

次に、手ぶれ補正ユニット２０６の構成についてさらに説明する。図２は、手ぶれ補正ユニット２０６の組み立て状態の図を示している。図２に示すように、手ぶれ補正ユニット２０６は、概略的には、２つの固定部３０１、３０２と、固定部３０１及び３０２の間に挟まれるように配置された可動部３０３とによって構成されている。このような構成において、手ぶれ補正ユニット２０６は、可動部３０３を光軸Ｏに対して平行な面内（図３のＸ方向及びＹ方向）で平行移動させる。また、手ぶれ補正ユニット２０６は、可動部３０３を光軸Ｏの周りの回転方向に移動させる。

まず、手ぶれ補正ユニット２０６における可動部３０３の移動に関する構成について説明する。図３は、手ぶれ補正ユニット２０６の分解斜視図である。図３に示すように、可動部３０３から見てモニタ２０８の側に配置される固定部３０１は、略長方形状の板部材であって本体２００に固定されている。この固定部３０１の外周には、Ｘ方向移動用の磁石３０１１と、Ｘ方向及びＹ方向の両方の移動用の磁石３０１２とがそれぞれ接着されている。
磁石３０１１は、Ｙ方向が長手方向である直方体状であって可動部３０３の側にＮ極が向くように配置された第１の磁石と、長手方向であるＹ方向の長さが第１の磁石よりも短い直方体状であって可動部３０３の側にＳ極が向くように配置された第２の磁石とを有している。固定部３０１の第２の磁石は、可動部３０３から見て第１の磁石の右側面中央部に隣接するように配置されている。また、磁石３０１２は、Ｙ方向が長手方向である直方体状であって可動部３０３の側にＮ極が向くように配置された第１の磁石と、Ｙ方向の長さが第１の磁石よりも短く、Ｘ方向が長手方向である直方体状であって可動部３０３の側にＳ極が向くように配置された第２の磁石とを有している。第２の磁石は、可動部３０３から見て第１の磁石の右側面中央部に隣接するように配置されている。
磁石３０１２は、長手方向であるＸ方向の長さが第２の磁石よりも短い直方体状であって可動部３０３の側にＮ極が向くように配置された第３の磁石を有している。第３の磁石は、可動部３０３から見て第２の磁石の下側面に配置されている。すなわち、磁石３０１２を構成する第２の磁石は、第１の磁石との組合せによってＸ方向移動用の磁石として機能するとともに、第３の磁石との組合せによってＹ方向移動用の磁石として機能する。

可動部３０３から見てシャッタ２０４の側に配置される固定部３０２は、可動部３０３の撮像素子ユニット３０３４を保持するための開口が形成された略Ｌ字状の板部材である。固定部３０２における固定部３０１の磁石３０１１及び３０１２と対応する位置には、Ｘ方向移動用の磁石３０２１と、Ｘ方向及びＹ方向の両方の移動用の磁石３０２２とがそれぞれ接着されている。磁石３０２１は、磁石３０１１と同一の構成を有しており、磁石３０１１に対して異極が向くように配置されている。磁石３０２２は、磁石３０１２と同一の構成を有しており、磁石３０１２に対して異極が向くように配置されている。

可動部３０３は、固定部３０２と同様の撮像素子ユニット３０３４を搭載するための開口が形成された略Ｌ字状の板部材である。この可動部３０３の外周部には、Ｘ方向移動用のコイル３０３１及び３０３２ａと、Ｙ方向移動用のコイル３０３２ｂとが配置されている。コイル３０３１は、可動部３０３のＹ方向に延びている板状部における磁石３０１１と磁石３０２１とに対応する位置に配置されている。コイル３０３２ａは、可動部３０３のＹ方向に延びている板状部における磁石３０１２及び磁石３０２２の第１の磁石と第２の磁石とに対応する位置に配置されている。コイル３０３２ｂは、可動部３０３のＸ方向に延びている板状部における磁石３０１２及び磁石３０２２の第２の磁石と第３の磁石とに対応する位置に配置されている。

また、可動部３０３の開口には、撮像素子ユニット３０３４が搭載されている。撮像素子ユニット３０３４は、撮像素子及びその制御回路を含むユニットである。本実施形態における撮像素子ユニット３０３４は、撮像素子と、信号処理部と、Ａ／Ｄ変換部と、画像処理部とを有する。撮像素子は、被写体を撮像して被写体に係る撮像画像信号を生成する。信号処理部は、撮像画像信号に対して増幅処理等のアナログ処理を施す。Ａ／Ｄ変換部は、信号処理部で処理された撮像画像信号をデジタル信号に変換する。画像処理部は、撮像画像信号に対して画像処理を施して撮像画像を生成する。また、画像処理部は、複数の撮像画像を合成して超解像画像を生成することも行う。

さらに、固定部３０１には２つのねじ受け３０１５が形成されており、固定部３０２のねじ受け３０１５と対応する部分には、ねじ受け穴３０２５が形成されている。そして、固定部３０２は、固定部３０１との間に可動部３０３を挟んだ状態でねじ止め固定される。このとき、コイル３０３１、コイル３０３２ａ及び３０３２ｂと、磁石３０１１、磁石３０１２、磁石３０２１、磁石３０２２とは、所定の間隔を維持した非接触状態になっている。

このような構成において、コイル３０３１、３０３２ａ、３０３２ｂの何れかに対する通電が開始されると、可動部３０３は、固定部３０１と固定部３０２との間で浮遊状態となる。この状態でコイル３０３１、３０３２ａ、３０３２ｂに通電する駆動電流の大きさを制御することで、可動部３０３は平行移動又は回転する。

次に、可動部３０３の位置検出に係る構成について説明する。固定部３０１には、３つの位置検出磁石３０１３が配置されている。位置検出磁石３０１３のうちの１つは、固定部３０１の上部に配置されている。また、位置検出磁石３０１３のうちの１つは、固定部３０１の下部に配置されている。また、位置検出磁石３０１３のうちの１つは、固定部３０１の左部に配置されている。さらに、可動部３０３の裏面の位置検出磁石３０１３に対応する位置には、図４に示すように３つのホール素子３０３３が設けられている。固定部３０１の上部に設けられた位置検出磁石３０１３と可動部３０３の上部に設けられたホール素子３０３３との対によって可動部３０３のＸ方向の第１の変位量を磁界の変化量として検出する。また、固定部３０１の下部に設けられた位置検出磁石３０１３と可動部３０３の下部に設けられたホール素子３０３３との対によって可動部３０３のＸ方向の第２の変位量を磁界の変化量として検出する。また、固定部３０１の左部に設けられた位置検出磁石３０１３と可動部３０３の左部に設けられたホール素子３０３３との対によって可動部３０３のＹ方向の変位量を磁界の変化量として検出する。そして、それぞれのホール素子３０３３で検出される信号の差異により、可動部３０３の位置は検出される。

図５は、本実施形態に係る撮像装置１の機能ブロック図である。本実施形態における撮像装置１は、手ぶれ補正、通常静止画撮影、超解像撮影を行う。手ぶれ補正は、手ぶれ等に起因して撮像画像に生じる像ぶれを抑制するように可動部３０３を移動させる処理である。
通常静止画撮影は、１回の撮影を行って１枚の撮像画像を得る処理である。超解像撮影は、可動部３０３を画素ピッチ以下の画素ずらし量だけずらしながら複数回の撮影を行い、複数回の撮影によって得られた複数の撮像画像を合成することにより、本来の撮像素子の画素数よりも高解像度の撮像画像を得る処理である。

図５に示すように、撮像装置１は、手ぶれ補正ユニット２０６と、位置検出部４０２と、手ぶれ検出部４０４と、撮影制御部４０６と、目標位置生成部４０８と、減算部４１０と、駆動制御部４１２と、判断部４１４と、設定部４１６とを機能ブロックとして有している。

位置検出部４０２は、手ぶれ補正ユニット２０６のホール素子３０３３からの位置検出信号を増幅し、増幅した位置検出信号をデジタル信号として取り込むことで可動部３０３の位置を表す現在位置信号を生成し、生成した現在位置信号を減算部４１０に出力する。

手ぶれ検出部４０４は、撮像装置１の本体２００に発生した手ぶれの量を検出し、検出した手ぶれの量に応じた信号を出力する。例えば手ぶれ検出部４０４は、角速度センサによって手ぶれ量を検出する。この他、手ぶれ検出部４０４は、手ぶれ補正ユニット２０６で生成される撮像画像における被写体の動きから手ぶれ量を検出する。

撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６の撮像素子の駆動を制御する。また、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正及び／又は超解像撮影を行うか否かを示す信号を目標位置生成部４０８に出力する。さらに、撮影制御部４０６は、超解像撮影を実行するときには、超解像撮影のそれぞれの撮影毎に予め定められた目標位置を示す信号を目標位置生成部４０８に指示する。また、撮影制御部４０６は、通常静止画撮影を実行するか又は超解像撮影を実行するかを設定部４１６に指示する。

目標位置生成部４０８は、可動部３０３の位置制御の目標となる目標位置を示す目標位置信号を生成し、生成した目標位置信号を減算部４１０に出力する。手ぶれ補正が実行されるときには、目標位置生成部４０８は、手ぶれ検出部４０４からの手ぶれ量に応じた信号に基づく手ぶれ補正信号に基づいて目標位置信号を生成する。また、超解像撮影が実行されるときには、目標位置生成部４０８は、撮影制御部４０６からの目標位置を示す信号に基づいて目標位置信号を生成する。さらに、手ぶれ補正と超解像撮影の両方を実行するときには、目標位置生成部４０８は、手ぶれ検出部４０４からの手ぶれ補正信号と撮影制御部４０６からの目標位置に応じた信号の両方を合わせて（加算して）目標位置信号を生成する。

減算部４１０は、目標位置生成部４０８で生成された目標位置信号と位置検出部４０２で生成された現在位置信号との偏差信号を駆動制御部４１２に出力する。

駆動制御部４１２は、減算部４１０から出力された偏差信号に基づいて、手ぶれ補正ユニット２０６のコイル３０３１、３０３２ａ、３０３２ｂに供給する駆動電流を生成し、生成した駆動電流をコイル３０３１、３０３２ａ、３０３２ｂに供給することによって可動部３０３を移動させる。

判断部４１４は、手ぶれ検出部４０４で検出された手ぶれ量に応じて撮像装置１の本体に手ぶれが発生しているか否かを判断し、この判断結果を示す信号を撮影制御部４０６と設定部４１６とに出力する。

設定部４１６は、位置検出部４０２における位置検出の分解能を設定する。設定部４１６は、通常静止画撮影が実行されるときには、位置検出部４０２における位置検出の分解能を、予め定められた第１の分解能に設定する。一方、設定部４１６は、超解像撮影が実行されるときには、位置検出部４０２における位置検出の分解能を、撮像素子の画素ピッチに応じて定められる第２の分解能に設定する。

以下、撮像装置１の動作を説明する。図６は、撮像装置１の動作を示すフローチャートである。図６の処理は、撮像装置１の電源がオンされた場合に開始される。

ステップＳ１０１において、判断部４１４は、手ぶれ検出部４０４で検出された手ぶれ量が基準値以下であるか否かを判定する。この基準値は、像ぶれが生じていると考えられる手ぶれ量の値であって判断部４１４に予め記憶されているものである。ステップＳ１０１において手ぶれ検出部４０４で検出された手ぶれ量が基準値以下でないと判定された場合に、処理はステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０１において手ぶれ検出部４０４で検出された手ぶれ量が基準値以下であると判定された場合に、処理はステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０２において、設定部４１６は、位置検出部４０２における位置検出の分解能を第１の分解能である静止画用分解能に設定する。ここで、本実施形態における分解能は、手ぶれ補正ユニット２０６の各ホール素子３０３３からデジタルデータとして取り込まれる信号の最下位ビットが示す単位長さ［μｍ／ＬＳＢ］のことを言うものとする。静止画用分解能は、通常静止画撮影モード時の分解能であり、例えば、設定部４１６に固定値として記憶されているものが用いられる。

ステップＳ１０３において、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正モードをオンにする。その後、処理はステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０１において基準値を超える手ぶれ量である、すなわち大きな像ぶれが発生していると判定されているので、手ぶれ補正モードはオンにされる。これにより、撮像画像に生じる像ぶれは抑制される。

ステップＳ１０４において、設定部４１６は、位置検出部４０２における位置検出の分解能を第２の分解能である超解像用分解能に設定する。超解像用分解能は、撮像素子の画素ピッチにより変化する分解能である。超解像用分解能の設定処理については後で詳しく説明する。

ステップＳ１０５において、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正モードをオフにする。その後、処理はステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０１において基準値を超える手ぶれ量でない、すなわち像ぶれが発生していないと判定されているので、手ぶれ補正モードはオフにされる。

ステップＳ１０６において、撮影制御部４０６は、撮影モードを設定する。撮影モードは、通常静止画撮影を行うための通常静止画撮影モードと、超解像撮影を行うための超解像撮影モードとを含む。何れの撮影モードとするかは、例えばモニタ２０８に表示されるメニュー画面上でのユーザの操作によって設定される。

ステップＳ１０７において、撮影制御部４０６は、ライブビュー表示を行うために、手ぶれ補正ユニット２０６の撮像素子の駆動を開始する。そして、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６で得られた撮像画像をモニタ２０８に逐次に表示させる。

ステップＳ１０８において、撮影制御部４０６は、通常静止画撮影の開始が指示されたか否かを判定する。すなわち、撮影制御部４０６は、現在の撮影モードが通常静止画撮影モードで、かつ、ユーザによって撮影開始の指示が行われたか否かを判定する。撮影開始の指示は、レリーズボタンの押下操作やタッチレリーズ操作である。ステップＳ１０８において通常静止画撮影の開始が指示されたと判定された場合に、処理はステップＳ１０９に移行する。ステップＳ１０８において通常静止画撮影の開始が指示されていないと判定された場合に、処理はステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１０９において、撮影制御部４０６は、通常静止画撮影を行うために、手ぶれ補正ユニット２０６の撮像素子の駆動を開始する。そして、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６で得られた撮像画像を図示しない記録メディアに記録する。その後、処理はステップＳ１１６に移行する。なお、説明を省略しているが、手ぶれ補正モードがオンである場合には、通常静止画撮影と併せて手ぶれ補正が行われる。

ステップＳ１１０において、撮影制御部４０６は、超解像撮影の開始が指示されたか否かを判定する。すなわち、撮影制御部４０６は、現在の撮影モードが超解像撮影モードで、かつ、ユーザによって撮影開始の指示が行われたか否かを判定する。通常静止画撮影のときと同様、撮影開始の指示は、レリーズボタンの押下操作やタッチレリーズ操作である。ステップＳ１１０において超解像撮影の開始が指示されたと判定された場合に、処理はステップＳ１１１に移行する。ステップＳ１１０において超解像撮影の開始が指示されていないと判定された場合に、処理はステップＳ１１６に移行する。

ステップＳ１１１において、設定部４１６は、位置検出部４０２における位置検出の分解能を第２の分解能である超解像用分解能に設定する。超解像用分解能の設定処理については後で詳しく説明する。

ステップＳ１１２において、撮影制御部４０６は、現在、手ぶれ補正モードをオンにしているか否かを判定する。ステップＳ１１２において手ぶれ補正モードをオンにしていないと判定された場合に、処理はステップＳ１１３に移行する。ステップＳ１１２において手ぶれ補正モードをオンにしていると判定された場合に、処理はステップＳ１１４に移行する。

ステップＳ１１３において、撮影制御部４０６は、超解像撮影を行う。超解像撮影の処理については後で詳しく説明する。超解像撮影の終了後、処理はステップＳ１１５に移行する。

ステップＳ１１４において、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正を伴う超解像撮影を行う。手ぶれ補正を伴う超解像撮影の処理については後で詳しく説明する。手ぶれ補正を伴う超解像撮影の終了後、処理はステップＳ１１５に移行する。

ステップＳ１１５において、設定部４１６は、位置検出部４０２における位置検出の分解能を第１の分解能である静止画用分解能に設定する。その後、処理はステップＳ１１６に移行する。

ステップＳ１１６において、撮影制御部４０６は、撮像装置１の電源がオフされたか否かを判定する。ステップＳ１１６において撮像装置１の電源がオフされていないと判定された場合に、処理はステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１１６において撮像装置１の電源がオフされたと判定された場合に、図６の処理は終了する。

次に、超解像用分解能への設定処理について説明する。図７は、超解像用分解能への設定処理を示すフローチャートである。図７の処理は、ステップＳ１０４及びＳ１１１の両方に対して適用され得る。

ステップＳ２０１において、設定部４１６は、超解像目標分解能を算出する。以下、超解像目標分解能の算出について説明する。

図８は、本実施形態における画素ずらしの概念を示している。図８において、画素ピッチは、互いに隣接する画素ＰＩＸ１と画素ＰＩＸ２の開口中心間距離Ｐであるとする。画素ずらしは、画素ピッチの範囲内の画素ずらし量ずつ可動部３０３（撮像素子）の位置をずらしていく処理である。このため、画素ずらし量は、０＜画素ずらし量＜画素ピッチの関係を有する。例えば、画素ずらし量を０．５画素ピッチとした場合の画素ずらしは、画素ＰＩＸ１及び画素ＰＩＸ２を０．５画素だけ所定方向（図８では右方向）にずらして画素ＰＩＸ１´及び画素ＰＩＸ２´とする処理である。

ここで、ＶＣＭによって可動部３０３の位置制御をする場合、可動部３０３の目標位置に対する偏差量は、位置検出部４０２の位置の検出の分解能の３倍以上になる。これは、ＶＣＭの原理上、可動部３０３が微小に振動してしまうためである。この振動により、目標位置を基準として正方向と負方向のそれぞれに位置の偏差が生じるので、可動部３０３の目標位置に対する偏差量は位置検出部４０２の位置検出の分解能の３倍以上になる。

図９は、予め定められた目標位置１から０．５画素ピッチだけ離れた別の目標位置２まで可動部３０３を移動させる際の位置検出信号の変化を示した図である。ＶＣＭによって可動部３０３を移動させる場合に生じる偏差により、可動部３０３の位置が目標位置１であることを示す位置検出信号が出力されていたとしても、実際の可動部３０３の位置は、図９の偏差量１の範囲で変化している。この状態で撮影が行われると、撮像画像は、目標位置１を基準とした偏差量１の範囲内の何れかの位置で撮像された画像となる。

同様に、可動部３０３の位置が目標位置２であることを示す位置検出信号が出力されていたとしても、実際の可動部３０３の位置は、図９の偏差量２の範囲で変化している。この状態で撮影が行われると、撮像画像は、目標位置２を基準とした偏差量２の範囲内の何れかの位置で撮像された画像となる。

ここで、偏差量が画素ずらし量よりも大きい場合、図９のＡで示したような可動部３０３の位置の重なりが生じることにより、画素ずらしの前後で実際の可動部３０３の位置が逆転する可能性がある。可動部３０３の位置が逆転した状態で２回の撮影が行われると、最初の撮影で撮像素子が画素ＰＩＸ１´及びＰＩＸ２´にあるときの撮像画像が取得され、次の撮影で撮像素子が画素ＰＩＸ１及びＰＩＸ２の撮像画像が取得される。このような撮像画像を合成してしまうと最終的に得られる超解像画像における解像度の低下につながる。

したがって、本実施形態では、偏差量を画素ずらし量よりも小さくするように超解像目標分解能（超解像撮影時における位置検出部４０２の位置の検出の分解能）を設定する。具体的には、超解像分解能を、画素ずらし量の１／３以下にする。このようにすることで、ＶＣＭによる移動によって可動部３０３の目標位置に対して分解能の３倍以上の偏差が生じたとしても、可動部３０３の実際の位置を画素ピッチ内に収めることが可能である。

さらに、最終的に正しい目標位置に可動部３０３を移動させるためには、超解像目標分解能は、画素ずらし量の整数分の１である必要もある。したがって、設定部４１６は、超解像分解能を、画素ずらし量の１／３以下、かつ、画素ずらし量の整数分の１にする。画素ずらし量が０．５画素ピッチの場合、設定部４１６は、例えば超解像分解能を０．５画素ピッチ／３［μｍ／ＬＳＢ］に設定する。なお、偏差量は、位置の検出の分解能の３倍よりも大きくなる可能性があるので、超解像分解能は、画素ずらし量の４よりも大きい整数分の１にすることが好ましい。

ここで、図７の説明に戻る。ステップＳ２０２において、設定部４１６は、静止画用増幅率と静止画用分解能とをそれぞれ取得する。静止画用増幅率は、通常静止画撮影モード時の位置検出部４０２によるホール素子３０３３からの位置検出信号の増幅率であって、例えば、位置検出部４０２に固定値として記憶されているものが用いられる。

ステップＳ２０３において、設定部４１６は、超解像用増幅率を算出する。超解像用増幅率は、超解像撮影モード時の位置検出部４０２によるホール素子３０３３からの位置検出信号の増幅率である。超解像用増幅率は、例えば以下のように算出される。
（超解像用増幅率［倍］）＝（静止画用増幅率［倍］）×（静止画用分解能［μｍ／ＬＳＢ］）／（超解像目標分解能［μｍ／ＬＳＢ］）

図１０は、静止画用増幅率でホール素子３０３３からの位置検出信号を増幅したときの可動部３０３の実際の位置と位置検出信号との関係を示す図である。一方、図１１は、超解像用増幅率でホール素子３０３３からの位置検出信号を増幅したときの可動部３０３の実際の位置と位置検出信号との関係を示す図である。上記の式から明らかなように、超解像用増幅率は、静止画用増幅率よりも大きな値になる。このような超解像用増幅率によって位置検出信号を増幅することにより、偏差量を画素ずらし量以下とすることができる。これにより、解像度の高い超解像画像を生成することが可能である。

ステップＳ２０４において、設定部４１６は、算出した超解像用増幅率を位置検出部４０２に設定する。その後、図７の処理は終了する。

次に、超解像撮影の処理について説明する。図１２は、超解像撮影の処理を示すフローチャートである。

撮影制御部４０６は、ｉ回の超解像撮影を繰り返すためのループ処理を行う。まず、ステップＳ３０１において、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６の可動部３０３を第ｉ位置に移動させるために、目標位置生成部４０８に対して目標位置を指示する。これを受けて、目標位置生成部４０８は、目標位置信号を生成する。そして、駆動制御部４１２は、目標位置信号と現在位置信号との偏差信号に基づいて生成した駆動信号に従って可動部３０３を目標位置まで移動させる。ここで、超解像撮影の目標位置は、例えば予め設定されている固定値が用いられる。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、超解像撮影の目標位置の例を示している。図１３（ａ）は、初期位置１（ｉ＝０に対応）から８回に分けて正方形状に可動部３０３を移動させる例である。この例では、ｉ＝０からｉ＝７の８個の目標位置が設定される。一方、図１３（ｂ）は、可動部３０３の斜め方向の移動も組み入れ、初期位置１から９回に分けて可動部３０３を移動させる例である。この例では、ｉ＝０からｉ＝８の９個の目標位置が設定される。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）の設定はあくまでも一例である。上、下、左、右、斜め方向の移動の組み合わせによって構成されていれば、目標位置をどのように設定するかは特に限定されない。

ステップＳ３０２において、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６の撮像素子の駆動を開始する。そして、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６で得られた撮像画像を図示しないＲＡＭに記録する。その後、ｉ回の撮影が終了していなければ、ｉがインクリメントされ、処理はループの開始であるステップＳ３０１に戻る。ｉ回の撮影が終了してれば、処理はステップＳ３０３に移行する。

ステップＳ３０３において、手ぶれ補正ユニット２０６の画像処理部は、ｉ回の撮影によって得られたｉ枚の撮像画像を合成して超解像画像を生成する。その後、図１２の処理は終了する。

次に、手ぶれ補正を伴う超解像撮影について説明する。図１４は、手ぶれ補正を伴う超解像撮影の処理を示すフローチャートである。

撮影制御部４０６は、ｉ回の超解像撮影を繰り返すためのループ処理を行う。まず、ステップＳ４０１において、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６の可動部３０３を第ｉ位置に移動させるために、目標位置生成部４０８に対して目標位置を指示する。一方、手ぶれ補正モードがオンになっているとき、手ぶれ検出部４０４は、手ぶれ量に応じた信号を目標位置生成部４０８に対して出力する。目標位置生成部４０８は、手ぶれ検出部４０４からの手ぶれ量に応じた信号に基づく手ぶれ補正信号と撮影制御部４０６からの目標位置に応じた信号の両方を合わせて目標位置信号を生成する。そして、駆動制御部４１２は、目標位置信号と現在位置信号との偏差信号に基づいて生成した駆動信号に従って可動部３０３を目標位置まで移動させる。ステップＳ４０１で生成される駆動信号は、手ぶれ量を考慮したものである。したがって、手ぶれ等が発生していても、また、高精度の位置検出素子を用いなくとも、可動部３０３を正しく目標位置まで移動させることが可能である。

ステップＳ４０２において、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６の撮像素子の駆動を開始する。そして、撮影制御部４０６は、手ぶれ補正ユニット２０６で得られた撮像画像を図示しないＲＡＭに記録する。その後、ｉ回の撮影が終了していなければ、ｉがインクリメントされ、処理はループの開始であるステップＳ４０１に戻る。ｉ回の撮影が終了してれば、処理はステップＳ４０３に移行する。

ステップＳ４０３において、手ぶれ補正ユニット２０６の画像処理部は、ｉ回の撮影によって得られたｉ枚の撮像画像を合成して超解像画像を生成する。その後、図１４の処理は終了する。

以上説明したように本実施形態によれば、超解像撮影モードのときの位置検出部４０２の位置の検出の分解能を、可動部３０３の目標位置に対する偏差量が画素ずらし量以下となる分解能にするようにしている。これにより、可動部３０３の位置制御の精度を向上させることができ、超解像撮影モードの個々の撮影において可動部３０３の位置を正確な位置とした状態で撮影することが可能である。したがって、また、高精度の位置検出素子を用いなくとも、高解像度の超解像画像を生成することができる。

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。例えば、前述した手ぶれ補正ユニット２０６の構成は一例であって適宜変更され得る。例えば、ＶＣＭの構成が異なっていても良い。また、前述した実施形態では、撮像装置１の電源がオンされる毎に超解像目標分解能の算出が行われる。超解像目標分解能は、撮像素子の画素ピッチが決まれば設定できるものである。したがって、撮像装置１の製造時に超解像目標分解能を算出して設定部４１６に記憶させておき、それ以後は記憶された超解像目標分解能が用いられるように構成されても良い。
さらに、前述の各動作フローチャートの説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。

また、前述した実施形態による各処理は、コンピュータとしてのＣＰＵ等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。

さらに、前記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な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、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

１ 撮像装置、１００ 交換レンズ、１０２ 光学系、２００ 本体、２０２ マウント、２０４ シャッタ、２０６ 手ぶれ補正ユニット、２０８ モニタ、２１０ 操作部、３０１ 固定部、３０２ 固定部、３０３ 可動部、４０２ 位置検出部、４０４ 手ぶれ検出部、４０６ 撮影制御部、４０８ 目標位置生成部、４１０ 減算部、４１２ 駆動制御部、４１４ 判断部、４１６ 設定部、３０１１ 磁石、３０１２ 磁石、３０１３ 位置検出磁石、３０１５ ねじ受け、３０２１ 磁石、３０２２ 磁石、３０２５ ねじ受け穴、３０３１ コイル、３０３２ａ コイル、３０３２ｂ コイル、３０３３ ホール素子、３０３４ 撮像素子ユニット

前記の目的を達成するために、本発明の一態様の撮像装置は、撮像素子を有する可動部をコイルと磁石とを用いて固定部に対して移動させる手ぶれ補正ユニットと、前記可動部の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部による位置の検出の分解能を第１の分解能又は前記第１の分解能より高い分解能であって目標位置に対する偏差量が画素ずらし量以下となる第２の分解能に設定する設定部と、前記設定部によって設定された前記第２の分解能で前記可動部を移動させる画素ずらしを複数回行う駆動制御部と、前記画素ずらしのタイミングで前記撮像素子による撮像を実行させ、撮像により得られた複数の撮像画像を合成させる撮影制御部とを具備し、前記設定部によって前記目標位置に対する偏差量が画素ずらし量以下の前記第２の分解能に設定された後、前記駆動制御部は第１の目標位置から第２の目標位置へ前記可動部を移動させる際、前記第１の目標位置で前記可動部が振動することによって発生する第１の偏差量と前記第２の目標位置で前記可動部が振動することによって発生する第２の偏差量とが、前記画素ずらしの前後で重ならないように駆動制御することを特徴とする。

Claims (6)

1. 撮像素子を有する可動部をコイルと磁石とを用いて固定部に対して移動させる手ぶれ補正ユニットと、
   前記可動部の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部による位置の検出の分解能を第１の分解能又は前記第１の分解能より高い分解能であって目標位置に対する偏差量が画素ずらし量以下となる第２の分解能に設定する設定部と、
   前記設定部によって設定された前記第２の分解能で前記可動部を移動させる画素ずらしを複数回行う駆動制御部と、
   前記画素ずらしのタイミングで前記撮像素子による撮像を実行させ、撮像により得られた複数の撮像画像を合成させる撮影制御部と、
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 前記可動部の移動量は前記画素ずらしの量に相当する量であって、前記第２の分解能は、前記画素ずらしの量の整数分の１になるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の分解能に設定されている際の前記偏差量は、前記第１の分解能の３倍以上であり、前記第２の分解能に設定されている際の前記偏差量は、前記第２の分解能の３倍以上であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記設定部は、超解像画像を取得するための超解像撮影モードにおける撮影開始時に前記位置の検出の分解能を前記第２の分解能に設定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 手ぶれ検出部と、
   前記手ぶれ検出部の出力信号に基づいて手ぶれ補正するか否かを判断する判断部と、
   を含み、
   前記設定部は、手ぶれ補正しないと判断されたときに前記位置の検出の分解能を前記第２の分解能に設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 手ぶれ検出部と、
   手ぶれ検出部の出力信号と前記画素ずらしの量とに基づいて前記可動部の移動量を設定する目標位置設定部と、
   を含み、
   前記設定部は、前記目標位置設定部によって設定された目標位置に対する偏差量が前記画素ずらし量以下となるように前記第２の分解能を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。