JP2018063454A - 撮影装置、撮影方法、撮影制御システム及び撮影制御方法 - Google Patents

撮影装置、撮影方法、撮影制御システム及び撮影制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】イメージセンサ（移動部材）を駆動して光学的なローパスフィルタ効果を得る撮影装置及び撮影制御システムにおいて、露光時間に応じてイメージセンサ（移動部材）の駆動周期を最適設定することで、均一でムラのない光学的なローパスフィルタ効果を実現し、モアレ縞や偽色などを安定して除去する。
【解決手段】露光時間設定部は、露光時間を設定する。駆動周期設定部は、露光時間設定部が設定した露光時間が移動部材の駆動周期の整数倍となるように、移動部材の駆動周期を設定する。移動部材駆動制御部は、駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、露光時間設定部が設定した露光時間内に、光軸直交平面内において所定軌跡を整数回描くように、移動部材駆動部を介して移動部材を駆動制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学ローパスフィルタを使用することなく光学的なローパスフィルタ効果を得ることができる撮影装置及び撮影制御システムに関する。
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮影装置のイメージセンサは、被写体光束にイメージセンサの限界空間周波数を超える空間周波数成分が含まれていると、被写体に本来存在しなかったモアレ縞や偽色などを発生することがある。従来はこれらの発生を抑制するために、光学ローパスフィルタを使用していたが、光学ローパスフィルタを使用すると、解像力、解像感、コントラストが低下してしまう。
これに対し、特許文献１には、光学ローパスフィルタを使用することなく、モアレ縞や偽色などを除去するために、所定軌跡（例えば円形軌跡や正方形軌跡）を描くようにイメージセンサ（移動部材）を駆動して、被写体光束をイメージセンサの複数色の異なる画素で受光することにより、光学的なローパスフィルタ効果を得ることが開示されている。
特開２００８−３５２４１号公報
しかしながら、特許文献１は、光学的なローパスフィルタ効果にムラがあり、モアレ縞や偽色などを安定して除去することが困難であった。本発明者が詳細な解析を行ったところ、特許文献１は、イメージセンサの駆動周期（イメージセンサが所定軌跡を１回描くために要する時間）と、露光時間との関係に何らの考慮も払われていないため、撮影中に、イメージセンサの隣接する画素に被写体光束が均等に入射せず（つまり、ある画素への被写体光束の入射回数が残りの画素への被写体光束の入射回数と一致せず）、これが、光学的なローパスフィルタ効果にムラがあり、モアレ縞や偽色などを安定して除去することが困難な原因であることが判明した。
本発明は、以上の着眼に基づいて完成されたものであり、イメージセンサ（移動部材）を駆動して光学的なローパスフィルタ効果を得る撮影装置及び撮影制御システムにおいて、露光時間に応じてイメージセンサ（移動部材）の駆動周期を最適設定することで、均一でムラのない光学的なローパスフィルタ効果を実現し、モアレ縞や偽色などを安定して除去することを目的とする。
本発明の撮影装置は、撮影光学系を通った被写体光束により形成された被写体像を露光して、電気的な画素信号に変換するイメージセンサと、前記撮影光学系を含む被写体像を結像させる光学要素の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と直交する平面内において所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させることで、光学的なローパスフィルタ効果を与える移動部材駆動部と、露光時間を設定する露光時間設定部と、前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の整数倍となるように、前記移動部材の駆動周期を設定する駆動周期設定部と、前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御する移動部材駆動制御部と、を備えることを特徴としている。
前記駆動周期設定部は、前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の２倍以上となるように、前記移動部材の駆動周期を設定し、前記移動部材駆動制御部は、前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を２回以上繰り返して描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御することができる。
本発明の撮影装置は、前記露光時間設定部が設定した露光時間が所定時間を超えているか否かを判定する判定部をさらに備えており、前記駆動周期設定部は、前記露光時間設定部が設定した露光時間が所定時間を超えていないと前記判定部が判定したときは、前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の整数倍となるように、前記移動部材の駆動周期を設定し、前記露光時間設定部が設定した露光時間が所定時間を超えていると前記判定部が判定したときは、前記露光時間設定部が設定した露光時間との関係を問うことなく、前記移動部材の駆動周期を設定することが好ましい。
前記移動部材が描く前記所定軌跡は、前記撮影光学系の光軸を中心とする回転対称な円形軌跡または正方形軌跡とすることができる。
本発明の撮影装置は、別の態様では、撮影光学系を通った被写体光束により形成された被写体像を露光して、電気的な画素信号に変換するイメージセンサと、前記撮影光学系を含む被写体像を結像させる光学要素の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と直交する平面内において所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させることで、光学的なローパスフィルタ効果を与える移動部材駆動部と、露光時間を設定する露光時間設定部と、前記露光時間設定部が設定した露光時間に応じて、前記光軸直交平面内で所定軌跡を１回描くように前記移動部材を駆動するために要する時間である駆動周期を変更可能に設定する駆動周期設定部と、前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御する移動部材駆動制御部と、を備えることを特徴としている。
本発明の撮影制御システムは、撮影光学系を通った被写体光束により形成された被写体像を露光して、電気的な画素信号に変換するイメージセンサと、前記撮影光学系を含む被写体像を結像させる光学要素の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と直交する平面内において所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させることで、光学的なローパスフィルタ効果を与える移動部材駆動部と、露光時間を設定する露光時間設定部と、前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の整数倍となるように、前記移動部材の駆動周期を設定する駆動周期設定部と、前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御する移動部材駆動制御部と、を備えることを特徴としている。
本明細書で「イメージセンサ（移動部材）の駆動周期」とは、撮影光学系の光軸と直交する平面内において所定軌跡を１回描くようにイメージセンサを駆動するために要する時間を意味する。従って、例えば、イメージセンサの駆動周期が露光時間と同一であるときは、露光時間内にイメージセンサが所定軌跡を１回描き、イメージセンサの駆動周期が露光時間の１／２であるときは、露光時間内にイメージセンサが所定軌跡を２回繰り返して描き、イメージセンサの駆動周期が露光時間の１／３であるときは、露光時間内にイメージセンサが所定軌跡を３回繰り返して描く。
本発明によれば、駆動周期設定部が、露光時間設定部が設定した露光時間がイメージセンサ（移動部材）の駆動周期の整数倍となるように、イメージセンサ（移動部材）の駆動周期を設定し、イメージセンサ駆動制御部（移動部材駆動制御部）が、駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、露光時間設定部が設定した露光時間内に、光軸直交平面内において所定軌跡を整数回描くように、イメージセンサ駆動部（移動部材駆動部）を介してイメージセンサ（移動部材）を駆動制御するので、均一でムラのない光学的なローパスフィルタ効果を実現し、モアレ縞や偽色などを安定して除去することができる。
本発明によるデジタルカメラ（撮影装置）の要部構成を示すブロック図である。 本発明によるデジタルカメラ（撮影装置）の手振れ補正装置（イメージセンサ駆動部）の要部構成を示すブロック図である。 本発明によるデジタルカメラ（撮影装置）の手振れ補正装置（イメージセンサ駆動部）の構成を示す側面図である。 図４（Ａ）、（Ｂ）は所定軌跡を描くようにイメージセンサを駆動することで光学的なローパスフィルタ効果を与えるための動作を示す図であり、図４（Ａ）は撮影光学系の光軸を中心とする回転対称な円形軌跡を描くようにイメージセンサを駆動する場合、図４（Ｂ）は撮影光学系の光軸を中心とする回転対称な正方形軌跡を描くようにイメージセンサを駆動する場合をそれぞれ示している。 図５（Ａ）はイメージセンサの駆動周期と露光時間が同期している場合（露光時間が駆動周期の整数倍になっている場合）においてイメージセンサの隣接する画素に入射する被写体光束を描いた図であり、図５（Ｂ）はイメージセンサの駆動周期と露光時間が同期していない場合（露光時間が駆動周期の整数倍になっていない場合）においてイメージセンサの隣接する画素に入射する被写体光束を描いた図である。
図１ないし図５を参照して、本発明によるデジタルカメラ（撮影装置、撮影制御システム）１０の一実施形態について説明する。
図１に示すように、デジタルカメラ１０は、そのカメラボディ２０に着脱自在に装着された撮影レンズ１１を備えており、撮影レンズ１１は、被写体側（図の左側）から順に、撮影光学系としての撮影レンズ群Ｌ（移動部材、振れ補正部材）及び絞り１３を備え、カメラボディ２０は、シャッタ１５及びイメージセンサ（移動部材、振れ補正部材）１７を備えている。撮影レンズ群Ｌから入射し、絞り１３及び開放されたシャッタ１５を通った被写体光束による被写体像が、イメージセンサ１７（の受光面）上に形成され、露光される。イメージセンサ１７上に形成された被写体像は、マトリックス状に配置された多数の画素によって、電気的な画素信号に変換され、画像信号としてＤＳＰ（ＣＰＵ）２１に出力される。ＤＳＰ２１は、画像信号に所定の処理を施して、これを表示部材２３に表示し、着脱可能なメモリカード２５に書き込む。ＤＳＰ２１は、電源スイッチ、レリーズスイッチなどの操作部材２７、ローパスフィルタ動作をオン／オフするスイッチ、ローパスフィルタ効果を調整する調整スイッチ、ローパスフィルタ動作時のイメージセンサの振動方向を選択する方向選択スイッチなどを含むローパスフィルタ操作部２９、絞り１３とシャッタ１５を駆動制御する絞り／シャッタ駆動回路３１、イメージセンサ振動回路（イメージセンサ駆動部、移動部材駆動部、振れ補正部材駆動部）３３、及びカメラ機能に関するプログラム、ローパスフィルタに関するデータなどが書き込まれたメモリ３５と接続されている。撮影レンズ１１は、絞り１３の開口径（絞り値）情報、撮影レンズ群Ｌの解像力（ＭＴＦ）情報を記憶したメモリ１９を搭載していて、これらの情報がＤＳＰ２１に読み込まれる。撮影レンズ群Ｌは、通常、絞り１３を光軸方向に挟んで複数のレンズ群を有する。
図１ないし図３に示すように、イメージセンサ１７は、撮影レンズ１１の光軸Ｚと直交するＸ軸方向とＹ軸方向（直交二方向）に移動可能に手ぶれ補正装置（イメージセンサ駆動部、移動部材駆動部、振れ補正部材駆動部）４０に搭載されている。手ぶれ補正装置４０は、カメラボディ２０のシャーシなどの構造物に固定される固定支持基板４１と、イメージセンサ１７を固定した、固定支持基板４１に対してスライド可能な可動ステージ４２と、固定支持基板４１の可動ステージ４２との対向面に固定した磁石Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３と、固定支持基板４１に可動ステージ４２を挟んで各磁石Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３と対向させて固定した、各磁石Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３との間に磁気回路を構成する磁性体からなるヨーク４３１、４３２、４３３と、可動ステージ４２に固定した、前記磁気回路の磁界内において電流を受けることにより駆動力を発生する駆動用コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３とを有し、イメージセンサ振動回路３３から駆動用コイルＣ１、Ｃ２、Ｃ３に交流電圧を印加することにより、固定支持基板４１に対して可動ステージ４２が振動するようになっている。
この実施形態では、磁石Ｍ１、ヨーク４３１及び駆動用コイルＣ１からなる磁気駆動手段と、磁石Ｍ２、ヨーク４３２及び駆動用コイルＣ２からなる磁気駆動手段（２組の磁気駆動手段）とがイメージセンサ１７の長手方向（水平方向、Ｘ軸方向）に所定間隔で配置され、磁石Ｍ３、ヨーク４３３及び駆動用コイルＣ３からなる磁気駆動手段（１組の磁気駆動手段）が長手方向と直交する短手方向（鉛直（垂直）方向、Ｙ軸方向）に配置されている。イメージセンサ振動回路３３は、各駆動用コイルＣ１、Ｃ２及びＣ３への電流を独立して制御するＹ軸駆動回路３３Ｙ１、３３Ｙ２及びＸ軸駆動回路３３Ｘを備えている。
さらに固定支持基板４１には、各駆動用コイルＣ１ないしＣ３の近傍（中央空間部）に、磁石Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の磁力を検知して可動ステージ４２の位置を検知するホールセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３が配置されている。ホールセンサＨ１、Ｈ２により可動ステージ４２のＹ軸方向位置及び傾き（回転）を検知し、ホールセンサＨ３により可動ステージ４２のＸ軸方向位置を検知する。ＤＳＰ２１は、ホールセンサＨ１、Ｈ２、Ｈ３の出力により可動ステージ４２の位置を検知しながらＹ軸駆動回路３３Ｙ１、３３Ｙ２及びＸ軸駆動回路３３Ｘにより各駆動用コイルＣ１ないしＣ３に駆動電流を流し、可動ステージ４２を所定の経路、軌跡及び速さ（周期）で移動させる。ＤＳＰ２１は、手ぶれ補正動作時に、図示しない角速度センサによりデジタル一眼レフカメラ１０のぶれを検出して、イメージセンサ１７に対して被写体像が相対移動しないようにイメージセンサ振動回路３３を介して手ぶれ補正装置４０の可動ステージ４２（イメージセンサ１７）をぶれ軽減駆動制御する。
本実施形態のイメージセンサ振動回路３３及び手ぶれ補正装置４０は、撮影光学系の光軸Ｚと直交する平面内において所定軌跡を描くようにイメージセンサ１７を駆動して、被写体光束をイメージセンサ１７の複数の検出色の異なる画素に入射させることで、光学的なローパスフィルタ効果（以下、ＬＰＦ効果ということがある）を与えるイメージセンサ駆動部（移動部材駆動部、振れ補正部材駆動部）を構成している。
図４（Ａ）、（Ｂ）を参照して、イメージセンサ駆動部（イメージセンサ振動回路３３及び手ぶれ補正装置４０）が、所定軌跡を描くようにイメージセンサ１７を駆動して、該イメージセンサ１７によってＬＰＦ効果を与えるローパスフィルタ動作について説明する。同図において、イメージセンサ１７は、受光面にマトリックス状に所定の画素ピッチＰで配置された多数の画素１７ａを備え、各画素１７ａの前面にベイヤ配列のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂのいずれかが配置されている。各画素１７ａは、前面のいずれかのカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂを透過して入射した被写体光線の色を検出、つまり、色成分（色帯域）の光を光電変換し、その強さ（輝度）に応じた電荷を蓄積する。
図４（Ａ）は、イメージセンサ１７を、撮影光学系の光軸Ｚを中心とする回転対称な円形軌跡を描くように駆動する場合を示している。この円形軌跡は、イメージセンサ１７の画素ピッチＰの２1/2／２倍を半径ｒとする円形の閉じた経路である。図４（Ｂ）は、イメージセンサ１７を、撮影光学系の光軸Ｚを中心とする回転対称な正方形軌跡を描くように駆動する場合を示している。この正方形軌跡は、イメージセンサ１７の画素ピッチＰを一辺とした正方形の閉じた経路である。図４（Ｂ）では、イメージセンサ１７を、画素１７ａの互いに直交する並び方向の一方（鉛直方向）と平行なＹ軸方向、他方（水平方向）と平行なＸ軸方向に１画素ピッチＰ単位で交互にかつ正方形経路となるように移動させている。
図４（Ａ）、（Ｂ）のように、露光中にイメージセンサ１７を円形または正方形の所定軌跡を描くように駆動すると、各カラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ（画素１７ａ）の中央に入射した被写体光線（光束）が、４個のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇに均等に入射するので、光学ローパスフィルタと同等の効果が得られる。つまり、どのカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇ（画素１７ａ）に入射した光線も、必ずその周辺のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇ（画素１７ａ）に入射するので、恰も光学ローパスフィルタを光線が通過したのと同等の効果（ＬＰＦ効果）が得られる。
なお、イメージセンサ１７を移動させる範囲、経路を変更、例えば円形軌跡の場合は半径ｒを異ならせることで、正方形軌跡の場合は一辺の長さ（辺長）を変えることでＬＰＦ効果を調整することができる。つまり、円形軌跡の半径ｒまたは正方形軌跡の一辺を長くする（被写体光線が入射するイメージセンサ１７の検出色の異なる画素１７ａ（カラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇ）に入射する画素１７ａの範囲を拡大する）に連れてＬＰＦ効果が強くなり、一方、同半径ｒまたは一辺を短くする（被写体光線が入射するイメージセンサ１７の検出色の異なる画素１７ａ（カラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂ、Ｇ）に入射する画素１７ａの範囲を縮小する）に連れてＬＰＦ効果が弱くなる。
図１に示すように、デジタルカメラ１０のＤＳＰ２１は、露光時間設定部２１Ａと、露光時間判定部（判定部）２１Ｂと、駆動周期設定部２１Ｃと、イメージセンサ駆動制御部（移動部材駆動制御部、振れ補正部材駆動制御部）２１Ｄとを備えている。
露光時間設定部２１Ａは、例えば、絞り１３のＦ値、シャッタ１５のシャッタ速度、ＩＳＯ感度、ＥＶ値などの各種パラメータにより、露光時間Ｔを設定する。
露光時間判定部２１Ｂは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えているか否かを判定し、その判定結果を駆動周期設定部２１Ｃに出力する。ここで所定時間Ｔthresholdは、例えば８０ｍｓｅｃ〜１２０ｍｓｅｃの範囲で設定することができるが、これに限定されるものではない。以下では、Ｔthresholdを８０ｍｓｅｃに設定した場合を例示して説明する。
駆動周期設定部２１Ｃは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えていないと露光時間判定部２１Ｂが判定したとき、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔがイメージセンサ１７の駆動周期ｔの整数倍となるように、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを設定する。例えば、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間が４０ｍｓｅｃでありこれが所定時間Ｔthreshold（＝８０ｍｓｅｃ）を超えていないとき、駆動周期設定部２１Ｃは、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを、８ｍｓｅｃ、１０ｍｓｅｃ、２０ｍｓｅｃまたは４０ｍｓｅｃに設定する。
駆動周期設定部２１Ｃは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えていると露光時間判定部２１Ｂが判定したとき、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔとの関係を問うことなく（露光時間Ｔが駆動周期ｔの整数倍になるか否かを問うことなく）、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを設定する。例えば、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが５００ｍｓｅｃでありこれが所定時間Ｔthreshold（＝８０ｍｓｅｃ）を超えているとき、駆動周期設定部２１Ｃは、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを、９ｍｓｅｃ、１５ｍｓｅｃ、３０ｍｓｅｃまたは４０ｍｓｅｃに設定する。
本明細書で「イメージセンサ１７の駆動周期ｔ」とは、撮影光学系の光軸Ｚと直交する平面内において所定軌跡（例えば円形軌跡や正方形軌跡）を１回描くようにイメージセンサ１７を駆動するために要する時間を意味する。従って、例えば、イメージセンサ１７の駆動周期ｔが露光時間Ｔと同一（ｔ＝Ｔ）であるときは、露光時間Ｔ内にイメージセンサ１７が所定軌跡を１回描き、イメージセンサ１７の駆動周期ｔが露光時間Ｔの１／２（２ｔ＝Ｔ）であるときは、露光時間Ｔ内にイメージセンサ１７が所定軌跡を２回繰り返して描き、イメージセンサ１７の駆動周期ｔが露光時間Ｔの１／３（３ｔ＝Ｔ）であるときは、露光時間Ｔ内にイメージセンサ１７が所定軌跡を３回繰り返して描く。
イメージセンサ駆動制御部２１Ｄは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えていないと露光時間判定部２１Ｂが判定したとき、駆動周期設定部２１Ｃが設定した駆動周期ｔに基づいて、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔ内に、光軸直交平面内において所定軌跡（例えば円形軌跡や正方形軌跡）を整数回描くように、イメージセンサ駆動部（イメージセンサ振動回路３３及び手ぶれ補正装置４０）を介して、イメージセンサ１７を駆動制御する。
イメージセンサ駆動制御部２１Ｄは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えていると露光時間判定部２１Ｂが判定したとき、駆動周期設定部２１Ｃが露光時間Ｔとの関係を問うことなく設定した駆動周期ｔに基づいて、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔ内において、イメージセンサ駆動部（イメージセンサ振動回路３３及び手ぶれ補正装置４０）を介して、イメージセンサ１７を駆動制御する。
図５（Ａ）、（Ｂ）は、イメージセンサ１７の駆動周期ｔと露光時間Ｔが同期している場合と同期していない場合（露光時間Ｔが駆動周期ｔの整数倍になっている場合となっていない場合）において、イメージセンサ１７の隣接する画素１７ａに入射する被写体光束を描いている。図５（Ａ）の例では、イメージセンサ１７の駆動周期ｔと露光時間Ｔがともに８ｍｓｅｃである。図５（Ｂ）の例では、イメージセンサ１７の駆動周期ｔが８ｍｓｅｃであり、露光時間Ｔが７ｍｓｅｃである。
本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、イメージセンサ１７の駆動周期ｔと露光時間Ｔを同期させることで、露光時間Ｔ内にイメージセンサ１７に整数回（本実施形態では１回であるが２回以上繰り返すことも勿論可能である）所定軌跡を描かせた時点で露光を終了させ、撮影中に、イメージセンサ１７の隣接する４個の画素に被写体光束を均等に入射させることができる。つまり、イメージセンサ１７のある画素への被写体光束の入射回数を残りの画素への被写体光束の入射回数と一致させることができる。これにより、均一でムラのない光学的なローパスフィルタ効果を実現し、モアレ縞や偽色などを安定して除去することができる。
これに対し、図５（Ｂ）に示すように、イメージセンサ１７の駆動周期ｔと露光時間Ｔが同期していない場合、イメージセンサ１７が所定軌跡を中途半端に描いた状態（円形軌跡のうちの円弧状軌跡を描いた状態）で露光が終了するため、撮影中に、イメージセンサ１７の隣接する４個の画素に被写体光束を均等に入射させることができない。つまり、ある画素への被写体光束の入射回数が残りの画素への被写体光束の入射回数と一致せず、光学的なローパスフィルタ効果にムラが生じ、モアレ縞や偽色などを安定して除去することが困難になってしまう。
ここで本発明者の鋭意研究によると、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えているときには、イメージセンサ１７の駆動周期ｔに対して露光時間Ｔが十分に大きくなるため、露光時間Ｔ内にイメージセンサ１７が所定回数（例えば１０回）以上繰り返して所定軌跡を描くことなり、たとえイメージセンサ１７が所定軌跡を中途半端に描いた状態（円形軌跡のうちの円弧状軌跡を描いた状態）で露光が終了したとしても、撮影画像の劣化は無視できる程度に小さいものであることが判った。
そこで本実施形態では、駆動周期設定部２１Ｃが、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えていないと露光時間判定部２１Ｂが判定したときは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔがイメージセンサ１７の駆動周期ｔの整数倍となるように、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを設定し、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えていると露光時間判定部２１が判定したときは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔとの関係を問うことなく、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを設定している。
このように本実施形態のデジタルカメラ（撮影装置）１０は、駆動周期設定部２１Ｃが、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔがイメージセンサ１７の駆動周期ｔの整数倍となるように、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを設定し、イメージセンサ駆動制御部２１Ｄが、駆動周期設定部２１Ｃが設定した駆動周期ｔに基づいて、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔ内に、光軸直交平面内において所定軌跡を整数回描くように、イメージセンサ駆動部（３３、４０）を介してイメージセンサ１７を駆動制御する。これにより、露光時間Ｔに応じてイメージセンサ１７の駆動周期ｔを最適設定することで、均一でムラのない光学的なローパスフィルタ効果を実現し、モアレ縞や偽色などを安定して除去することができる。
以上の実施形態では、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えているとき、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔとの関係を問うことなく（露光時間Ｔが駆動周期ｔの整数倍になるか否かを問うことなく）、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを設定した場合を例示して説明した。しかし、駆動周期設定部２１Ｃは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えているときであっても、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔがイメージセンサ１７の駆動周期ｔの整数倍となるように、イメージセンサ１７の駆動周期ｔを設定することができる。
以上の実施形態では、イメージセンサ駆動制御部２１Ｄが、駆動周期設定部２１Ｃが設定した駆動周期ｔに基づいて、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔ内に、光軸直交平面内において所定軌跡を整数回描くように、イメージセンサ駆動部（３３、４０）を介してイメージセンサ１７を駆動制御する場合を例示して説明した。しかし、イメージセンサ駆動制御部２１Ｄは、駆動周期設定部２１Ｃが設定した駆動周期ｔに加えて、イメージセンサ１７を移動させる範囲や経路を考慮することもできる。例えば、イメージセンサ駆動制御部２１Ｄは、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えているときは、イメージセンサ１７を移動させる範囲や経路を所望のＬＰＦ効果に応じて設定し、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔが所定時間Ｔthresholdを超えていないときは、イメージセンサ１７を移動させる範囲や経路を、露光時間設定部２１Ａが設定した露光時間Ｔがイメージセンサ１７の駆動周期ｔの整数倍となる範囲に設定することができる。
以上の実施形態では、イメージセンサ１７を「移動部材」として、このイメージセンサ１７を光軸直交平面内で駆動する態様を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、撮影レンズ群（撮影光学系）Ｌを含む被写体像を結像させる光学要素の少なくとも一部をなすレンズを「移動部材」として、このレンズを撮影レンズ１１内に設けたボイスコイルモータ（駆動機構）によって光軸直交平面内で駆動する態様も可能である。あるいは、イメージセンサ１７と撮影レンズ（撮影光学系）Ｌの一部をなすレンズの双方を「移動部材」として、これらを光軸直交平面内で駆動する態様も可能である。いずれの態様であっても、イメージセンサ１７上への被写体像の結像位置を変位させて像振れを補正するとともに、被写体光束をイメージセンサ１７の検出色の異なる複数の画素に入射させて光学的なローパスフィルタ効果を得ることができる。
以上の実施形態では、イメージセンサ１７が描く所定軌跡を、撮影光学系の光軸Ｚを中心とする回転対称な円形軌跡または正方形軌跡とした場合を例示して説明したが、これに限定されず、例えば、撮影光学系の光軸Ｚと直交する平面内における直線往復移動軌跡としてもよい。
本発明の撮影装置及び撮影制御システムは、デジタルカメラ等の撮影装置及び撮影制御システムに用いて好適である。
１０ デジタルカメラ（撮影装置、撮影制御システム）
１１ 撮影レンズ
Ｌ 撮影レンズ群（撮影光学系）（移動部材、振れ補正部材）
１３ 絞り（撮影光学系）
１５ シャッタ
１７ イメージセンサ（移動部材、振れ補正部材）
１７ａ 画素
１９ メモリ
２０ カメラボディ
２１ ＤＳＰ（ＣＰＵ）
２１Ａ 露光時間設定部
２１Ｂ 露光時間判定部（判定部）
２１Ｃ 駆動周期設定部
２１Ｄ イメージセンサ駆動制御部（移動部材駆動制御部、振れ補正部材駆動制御部）
２３ 表示部材
２５ メモリカード
２７ 操作部材
２９ ローパスフィルタ操作部
３１ 絞り／シャッタ駆動回路
３３ イメージセンサ振動回路（イメージセンサ駆動部、移動部材駆動部、振れ補正部材
駆動部）
３３Ｘ Ｘ軸駆動回路
３３Ｙ１ ３３Ｙ２ Ｙ軸駆動回路
３５ メモリ
４０ 手ぶれ補正装置（イメージセンサ駆動部、移動部材駆動部、振れ補正部材駆動部）
４１ 固定支持基板
４２ 可動ステージ
４３１ ４３２ ４３３ ヨーク
Ｃ１ Ｃ２ Ｃ３ 駆動用コイル
Ｈ１ Ｈ２ Ｈ３ ホールセンサ
Ｍ１ Ｍ２ Ｍ３ 磁石
Ｒ Ｇ Ｂ カラーフィルタ
本発明は、光学ローパスフィルタを使用することなく光学的なローパスフィルタ効果を得ることができる撮影装置、撮影方法、撮影制御システム及び撮影制御方法に関する。
本発明は、以上の着眼に基づいて完成されたものであり、イメージセンサ（移動部材）を駆動して光学的なローパスフィルタ効果を得る撮影装置、撮影方法、撮影制御システム及び撮影制御方法において、露光時間に応じてイメージセンサ（移動部材）の駆動周期を最適設定することで、均一でムラのない光学的なローパスフィルタ効果を実現し、モアレ縞や偽色などを安定して除去することを目的とする。
本発明の撮影装置は、撮影光学系を介して結像された被写体像を電気信号に変換するイメージセンサと、前記撮影光学系の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサとの少なくとも一方を移動部材とし、該移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させる移動部材駆動部と、露光時間を設定する露光時間設定部と、前記露光時間内に前記所定軌跡を描くように前記移動部材を駆動制御するとともに、前記露光時間に応じて、前記移動部材が前記所定軌跡を描く回数及び／又は前記移動部材が前記所定軌跡を描くための駆動周期を設定・変更する移動部材駆動制御部と、を有することを特徴としている。
本発明の撮影方法は、撮影光学系を介して結像された被写体像を電気信号に変換するイメージセンサと、前記撮影光学系の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサとの少なくとも一方を移動部材とし、該移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させる移動部材駆動部と、を有する撮影装置による撮影方法であって、露光時間を設定する露光時間設定ステップと、前記露光時間内に前記所定軌跡を描くように前記移動部材を駆動制御するとともに、前記露光時間に応じて、前記移動部材が前記所定軌跡を描く回数及び／又は前記移動部材が前記所定軌跡を描くための駆動周期を設定・変更する移動部材駆動制御ステップと、を有することを特徴としている。
本発明の撮影制御システムは、撮影光学系を介して結像された被写体像を電気信号に変換するイメージセンサと、前記撮影光学系の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサとの少なくとも一方を移動部材とし、該移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させる移動部材駆動部と、露光時間を設定する露光時間設定部と、前記露光時間内に前記所定軌跡を描くように前記移動部材を駆動制御するとともに、前記露光時間に応じて、前記移動部材が前記所定軌跡を描く回数及び／又は前記移動部材が前記所定軌跡を描くための駆動周期を設定・変更する移動部材駆動制御部と、を有することを特徴としている。
本発明の撮影制御方法は、撮影光学系を介して結像された被写体像を電気信号に変換するイメージセンサと、前記撮影光学系の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサとの少なくとも一方を移動部材とし、該移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させる移動部材駆動部と、を有する撮影制御システムによる撮影制御方法であって、露光時間を設定する露光時間設定ステップと、前記露光時間内に前記所定軌跡を描くように前記移動部材を駆動制御するとともに、前記露光時間に応じて、前記移動部材が前記所定軌跡を描く回数及び／又は前記移動部材が前記所定軌跡を描くための駆動周期を設定・変更する移動部材駆動制御ステップと、を有することを特徴としている。

Claims (6)

  1. 撮影光学系を通った被写体光束により形成された被写体像を露光して、電気的な画素信号に変換するイメージセンサと、
    前記撮影光学系を含む被写体像を結像させる光学要素の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と直交する平面内において所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させることで、光学的なローパスフィルタ効果を与える移動部材駆動部と、
    露光時間を設定する露光時間設定部と、
    前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の整数倍となるように、前記移動部材の駆動周期を設定する駆動周期設定部と、
    前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御する移動部材駆動制御部と、
    を備えることを特徴とする撮影装置。
  2. 前記駆動周期設定部は、前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の２倍以上となるように、前記移動部材の駆動周期を設定し、
    前記移動部材駆動制御部は、前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を２回以上繰り返して描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
  3. 前記露光時間設定部が設定した露光時間が所定時間を超えているか否かを判定する判定部をさらに備えており、
    前記駆動周期設定部は、前記露光時間設定部が設定した露光時間が所定時間を超えていないと前記判定部が判定したときは、前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の整数倍となるように、前記移動部材の駆動周期を設定し、前記露光時間設定部が設定した露光時間が所定時間を超えていると前記判定部が判定したときは、前記露光時間設定部が設定した露光時間との関係を問うことなく、前記移動部材の駆動周期を設定する、
    ことを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
  4. 前記移動部材が描く前記所定軌跡は、前記撮影光学系の光軸を中心とする回転対称な円形軌跡または正方形軌跡である、
    ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮影装置。
  5. 撮影光学系を通った被写体光束により形成された被写体像を露光して、電気的な画素信号に変換するイメージセンサと、
    前記撮影光学系を含む被写体像を結像させる光学要素の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と直交する平面内において所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させることで、光学的なローパスフィルタ効果を与える移動部材駆動部と、
    露光時間を設定する露光時間設定部と、
    前記露光時間設定部が設定した露光時間に応じて、前記光軸直交平面内で所定軌跡を１回描くように前記移動部材を駆動するために要する時間である駆動周期を変更可能に設定する駆動周期設定部と、
    前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御する移動部材駆動制御部と、
    を備えることを特徴とする撮影装置。
  6. 撮影光学系を通った被写体光束により形成された被写体像を露光して、電気的な画素信号に変換するイメージセンサと、
    前記撮影光学系を含む被写体像を結像させる光学要素の少なくとも一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と直交する平面内において所定軌跡を描くように駆動して、前記被写体光束を前記イメージセンサの複数の検出色の異なる画素に入射させることで、光学的なローパスフィルタ効果を与える移動部材駆動部と、
    露光時間を設定する露光時間設定部と、
    前記露光時間設定部が設定した露光時間が前記移動部材の駆動周期の整数倍となるように、前記移動部材の駆動周期を設定する駆動周期設定部と、
    前記駆動周期設定部が設定した駆動周期に基づいて、前記露光時間設定部が設定した露光時間内に、前記光軸直交平面内において前記所定軌跡を描くように、前記移動部材駆動部を介して前記移動部材を駆動制御する移動部材駆動制御部と、
    を備えることを特徴とする撮影制御システム。
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