JP2019120886A - 像振れ補正装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】像振れ補正効果を提供しつつ、良好な撮像画像を得ることができる像振れ補正装置を提供する。【解決手段】デジタルカメラ100が、デジタルカメラ100に加わる振れにより生じる像振れの補正に用いられる振れ補正レンズ103を駆動制御する。デジタルカメラ100は、撮像素子106への露光中の振れ補正レンズ103の駆動に連動して、焦点調節に用いられるフォーカスレンズ104と、画角の変更に用いられるズームレンズ102とを駆動制御する。【選択図】図7
Description
本発明は、像振れ補正装置およびその制御方法に関する。
カメラ、ビデオ等の撮像装置の高倍率化とともに、望遠側では手振れなど撮像装置に加わる揺れが目立ちやすくなり、高性能な振れ補正機構が要望されている。振れ補正機構とは、撮影者の手振れを検知して撮像光学系を構成するレンズの一部を光軸と略直交する方向に駆動し、撮影者の手振れをキャンセルする機構である。手振れ補正機構では、手振れによって生じる撮像画像の振れ(像振れ)を補正するために、振れ補正レンズが、撮像光学系の光軸から外れる動作をする。特許文献1は、手振れ量に基づいて、測距に基づく第1の合焦位置および焦点検出に基づく第2の合焦位置を重み付けして、実際にフォーカスレンズを移動させる第3の合焦位置を求めるカメラを開示している。
振れ補正機構の性能向上の要求を満たそうとすると、振れ補正レンズを大きく動かす必要があるので、振れ補正レンズは光軸から大きく外れる。振れ補正レンズが駆動して、光軸から大きく外れると、画像中心部の被写体コントラストが低下し、光学性能が劣化してしまう。焦点検出方式としてコントラストAF方式を採用する撮像装置は、露光開始前のスルー画像において、所定の被写体にピントを合わせるために、被写体のコントラストが高くなる位置へフォーカスレンズを駆動する。一度被写体にピントが合うと、撮像装置は、フォーカスレンズの位置を維持する。しかし、被写体にピントが合っている状態であっても、撮影者の手振れなどによってカメラが揺れると、カメラ内で手振れを検出し、振れ補正レンズが動く。そして、振れ補正レンズが光軸から大きく外れると、画像中心部の被写体コントラストが低下し、スルー画像が所謂ピンボケ状態となる。
また、撮像センサへの露光が開始されると、フォーカスレンズは、露光中には駆動せず固定保持されている。しかし、露光中もカメラ内では撮影者の手振れを検出して振れ補正レンズを駆動させるので、撮影画像は被写体のコントラストが低下した状態で露光された画像になってしまうという問題がある。このような問題に対して、例えば、振れ補正レンズの駆動量が大きい場合は、露光前に収差による像劣化が生じない所定の駆動範囲まで振れ補正手段の駆動を制限する撮像装置が考えられる。また、例えば、露光中の振れ補正レンズの補正動作に連動してフォーカスレンズを駆動させることで、被写体のコントラストを低下させず、良好な画像を得る撮像装置が考えられる。
しかし、振れ補正レンズの駆動を制限する撮像装置では、像振れ補正の効果が小さくなる。また、振れ補正レンズの補正動作に連動してフォーカスレンズを駆動させる撮像装置を適用した場合も、静止画露光中に振れ補正レンズの動きに基づいてフォーカスレンズを駆動させると、露光中に画角がズレるので、撮影画像が劣化する。本発明は、像振れ補正効果を提供しつつ、良好な撮像画像を得ることができる像振れ補正装置の提供を目的とする。
本発明の一実施形態の像振れ補正装置は、撮像装置に加わる振れにより生じる像振れの補正に用いられる振れ補正手段を駆動制御する第1の制御手段と、撮像手段への露光中の前記振れ補正手段の駆動に連動して、焦点調節に用いられる第1の光学部材と、画角の変更に用いられる第2の光学部材とを駆動制御する第2の制御手段とを備える。
本発明の像振れ補正装置によれば、像振れ補正効果を提供しつつ、良好な撮像画像を得ることができる。
図1乃至図3を参照して、本実施形態の像振れ補正装置を備える撮像装置の構成について説明する。
本実施形態の撮像装置が備えるレンズ鏡筒は、3群レンズ構成を有する。具体的には、レンズ鏡筒は、第1レンズ群1を保持する1群レンズ保持枠11と、1群レンズ保持枠11を保持しレンズを保護するレンズバリア部材を備える1群地板12からなる1群ユニットを備える。また、レンズ鏡筒は、撮影時の光量調整部材である絞りユニット21、第2レンズ群2を保持する2群レンズ保持枠31と図示しないシャッタ部材を備える2群地板32からなる2群ユニット、第3レンズ群3を保持する3群レンズ保持枠41とを備える。1群ユニット、絞りユニット、2群ユニットは、変倍系のレンズ群である。2群ユニットは像振れ補正機構を備え、撮影中に2群レンズ保持枠31が光軸と略直交する方向に移動することで、撮影時の手振れにより生じる像振れを補正する。第3レンズ群3は、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ群である。
本実施形態の撮像装置が備えるレンズ鏡筒は、3群レンズ構成を有する。具体的には、レンズ鏡筒は、第1レンズ群1を保持する1群レンズ保持枠11と、1群レンズ保持枠11を保持しレンズを保護するレンズバリア部材を備える1群地板12からなる1群ユニットを備える。また、レンズ鏡筒は、撮影時の光量調整部材である絞りユニット21、第2レンズ群2を保持する2群レンズ保持枠31と図示しないシャッタ部材を備える2群地板32からなる2群ユニット、第3レンズ群3を保持する3群レンズ保持枠41とを備える。1群ユニット、絞りユニット、2群ユニットは、変倍系のレンズ群である。2群ユニットは像振れ補正機構を備え、撮影中に2群レンズ保持枠31が光軸と略直交する方向に移動することで、撮影時の手振れにより生じる像振れを補正する。第3レンズ群3は、被写体にピントを合わせるためのフォーカスレンズ群である。
図1は、レンズ群が収納された沈胴状態を示す図である。レンズ鏡筒が沈胴状態の場合、撮像装置は撮影待機状態である。図2は、1群レンズ保持枠11、2群レンズ保持枠31、3群レンズ保持枠41が光軸方向に繰り出している撮影状態を示す図である。センサホルダユニットには、フォーカスレンズ群と撮像素子5が取り付けられている。センサホルダ501には、センサプレート505を介して撮像素子5が支持されており、撮像素子5の前部には、センサホルダ501と図示していないセンサゴムに挟まれて光学フィルタ4が配置されている。
図3は、レンズ鏡筒の分解斜視図の一例である。また、図4は、移動カム環の周辺の構成例を示す。図3に示すように、本実施形態の撮像装置が備えるレンズ鏡筒は、ズーム機構を構成する部品である固定カム筒504と、センサホルダユニットがビスで締結されて一つのレンズ鏡筒として成り立っている。センサホルダ501には、図4に示すズームモータ601とギヤ列603〜606が配置されている。ズームモータ601には、駆動軸にギヤ602が取り付けられており、ズームモータ601の駆動力によってギヤ602が回転し、ギヤ列603〜606を介して鏡筒部材へと伝達され、レンズ鏡筒が光軸方向に駆動することが可能となる。ギヤ列603〜606は、歯数の異なる大径ギヤと小径ギヤを同軸上に有する段付きギヤである。移動カム環503と噛み合う最終ギヤ606も段付きギヤとなっており、大径ギヤ部と、光軸方向に長い小径ギヤ部とで構成されている。
次に、各レンズ群を光軸方向に移動させるための筒部材とズーム駆動機構について説明する。図1、図2に示すように、各レンズ群の外周には、移動カム環503が配置されている。移動カム環503の内周には、図3に示すように、3種類の軌跡の異なるカム溝503a、503b、503cが形成されている。カム溝503a、503b、503cに対して、1群地板12、絞りユニット21、2群地板32の外周に形成されているフォロワピン12a、21a、32aが、それぞれ係合して、追従することができる。
また、図1、図2に示すように、移動カム環503の内周には、各レンズ群が移動する際に回転を規制する回転規制のための直進ガイド筒502が設けられている。直進ガイド筒502と移動カム環503とは、所謂バヨネット結合されて、光軸方向で略一体的に移動し、移動カム環503は、直進ガイド筒502に対して相対的に回転可能である。
また、図3に示すように、直進ガイド筒502には、光軸方向に延在する長溝502a,502b,502cが設けられている。1群地板12、絞りユニット21、2群地板32は、長溝502a,502b,502cによって回転規制されることにより、光軸方向を直進移動する。固定カム環504の内周には、カム溝504aと直線状の溝である直進ガイド溝504bが形成されている。図3に示すように、移動カム環503の外周に形成されているフォロワピン503dが、カム溝504aに係合して追従することができ、ガイド溝504bは、直進ガイド筒502の直進規制部502dと摺動自在に嵌合している。
また、図3に示すように、移動カム環503の外周には、ギヤ部503eが形成されている。ズームモータ601が駆動を開始して、ギヤ列603〜606の最終ギヤ606から移動カム環503のギヤ部503eに駆動力が伝達されて回転動作が行われる。これにより、移動カム環503は、固定カム環504の内周に形成されたカム溝504aに係合して追従しながら光軸方向に回転移動する。
移動カム環503が備えるギヤ部503eは、最終ギヤ606の一部である小径ギヤと噛み合う。大径ギヤは、小径ギヤの光軸方向後方(撮像素子側)に位置して、ギヤ605と噛み合う。ギヤ606の長ギヤ部は、移動カム環503の光軸方向移動に対応するように、移動カム環503の繰り出し量に合わせて光軸方向に長く形成されている。直進ガイド筒502は、移動カム環503と一体的に光軸方向に移動する。直進ガイド筒502が備える直進ガイド部502dが、固定カム環504が備える直進ガイド溝504bに摺動可能に嵌合することによって回転規制されているので、直進ガイド筒502は、直進移動のみ行う。上記のような構成により、移動カム環503が回転動作することで、移動カム環503に追従する1群ユニット、絞りユニット21、2群ユニットとが、直進規制されながら光軸方向に移動する。固定カム環504は、図1乃至図3に示すように、センサホルダ501とビスで締結され、一体的に構成されているので、光軸方向にも回転方向にも動くことはない。
図5は、撮像装置が有する像振れ補正装置の構成例を示す図である。
図5(A)は、2群ユニットの被写体側から見た正面図を示す。図5(B)は、図5(A)に示す像振れ補正装置をレンズ中心で切った時の断面図を示す。
2群地板32の外周側には、レンズ駆動部が設けられている。レンズ駆動部は、マグネット37とコイル38とで構成される。レンズ駆動部は、振れ補正レンズとしての2群レンズ2を保持する2群レンズ保持枠31を光軸と直交する方向に移動させる。これにより、2群レンズ2は、撮像装置に加わる振れにより生じる像振れを補正する。2群地板32の2群レンズ2の外周側には、シャッタ機構を駆動する不図示のシャッタ駆動部が設けられ、2群地板32の像面側には、NDフィルタを駆動する不図示のND駆動部が設けられている。
図5(A)は、2群ユニットの被写体側から見た正面図を示す。図5(B)は、図5(A)に示す像振れ補正装置をレンズ中心で切った時の断面図を示す。
2群地板32の外周側には、レンズ駆動部が設けられている。レンズ駆動部は、マグネット37とコイル38とで構成される。レンズ駆動部は、振れ補正レンズとしての2群レンズ2を保持する2群レンズ保持枠31を光軸と直交する方向に移動させる。これにより、2群レンズ2は、撮像装置に加わる振れにより生じる像振れを補正する。2群地板32の2群レンズ2の外周側には、シャッタ機構を駆動する不図示のシャッタ駆動部が設けられ、2群地板32の像面側には、NDフィルタを駆動する不図示のND駆動部が設けられている。
また、2群レンズ保持枠31と2群地板32とは、2本の引張りスプリング(不図示)によって光軸方向に連結されている。2本の引張りスプリングの付勢力により、2群レンズ保持枠31は、光軸方向にボール35を間に挟んで、2群地板32に対して片寄せされている。そして、ボール35の転動により、2群レンズ2を保持する2群レンズ保持枠31が、光軸と直交する方向に移動する。
2群地板32の被写体側には、ホール素子保持部34が配置されている。シャッタFPC33は、レンズ駆動部、シャッタ駆動部、及びND駆動部に接続された状態で、ホール素子保持部34上を這い回されて、ホール素子保持部34の外周部の引き出し面に沿って像面側に引き出される。シャッタFPC33上には、2群レンズ2の位置を検出するためのホール素子36が、周方向に互いに90°離間して2箇所実装され、ホール素子36は、シャッタFPC33を介して不図示の鏡筒FPCに接続されている。シャッタFPC33は、ホール素子保持部34に固定され、ホール素子保持部34は、2群レンズ2を間に挟んで2群地板32にスナップフィット結合で係止されている。
2群レンズ保持枠31には、ホール素子36をN極とS極とで挟むように着磁されたマグネット37が設けられており、マグネット37を通過する磁界を2つのホール素子36の出力としてカメラ本体の制御部が検出する。2群レンズ保持枠31が、光軸と直交する平面内を移動すると、ホール素子36を通る磁界が変化してホール素子36の出力が変化するので、2群レンズ保持枠31の位置を検出することができる。
また、マグネット37と光軸方向の像面側に対向する位置に、コイル38が配置されている。コイル38は、2群地板32に取り付けられている。コイル38は、シャッタFPC33を介して、不図示の鏡筒FPCに接続されており、カメラ本体の電源部から電力が供給される。そして、コイル38に通電がされることによって電磁力が発生し、2群レンズ保持枠31を駆動することができる。
図6は、センサホルダユニットに取り付けられているフォーカス駆動機構の構成例を示す図である。
センサホルダ501には、3群レンズ保持枠41が、光軸方向に直進移動可能に支持されている。すなわち、図3、図6に示すように、センサホルダ501に撮影光軸と平行なメインガイド軸42が、センサホルダ501の穴部に圧入されて固定されている。また、回転規制用のサブガイド軸43が、メインガイド軸42と同様に、センサホルダ501の穴部に圧入されて固定されている。また、図6に示すように、フォーカス駆動モータ44が、センサホルダ501に対してビスによって締結されて固定されている。3群レンズ保持枠41には、スリーブ41aが形成されている。スリーブ41aには、両端がメインガイド軸42と係合するスリーブ穴が形成されており、中央部にはスリーブ開口が形成されている。また、3群レンズ保持枠41には、サブガイド軸43と係合するU字溝41bが形成されている。また、3群レンズ保持枠41には、ラック45を支持するための支持穴41cが、スリーブ41a近傍に設けられている。
センサホルダ501には、3群レンズ保持枠41が、光軸方向に直進移動可能に支持されている。すなわち、図3、図6に示すように、センサホルダ501に撮影光軸と平行なメインガイド軸42が、センサホルダ501の穴部に圧入されて固定されている。また、回転規制用のサブガイド軸43が、メインガイド軸42と同様に、センサホルダ501の穴部に圧入されて固定されている。また、図6に示すように、フォーカス駆動モータ44が、センサホルダ501に対してビスによって締結されて固定されている。3群レンズ保持枠41には、スリーブ41aが形成されている。スリーブ41aには、両端がメインガイド軸42と係合するスリーブ穴が形成されており、中央部にはスリーブ開口が形成されている。また、3群レンズ保持枠41には、サブガイド軸43と係合するU字溝41bが形成されている。また、3群レンズ保持枠41には、ラック45を支持するための支持穴41cが、スリーブ41a近傍に設けられている。
ラック45は、モータ出力軸に一体形成されているリードスクリュー44aと噛合する噛合い歯45aと、噛合い歯45aに対向する付勢歯45bとを備える。また、ラック45には、3群レンズ保持枠6の支持穴と係合する支持軸が形成されている。付勢歯45bは、ねじりコイルバネ46の腕部により、リードスクリュー44aに噛合う方向に押圧され、ねじりコイルバネ46の腕部は、ラック45の背面部に引っ掛けられている。これにより、付勢歯45bと噛合い歯45aでリードスクリュー44aを挟み込み、付勢歯45bと噛合い歯45aが常時リードスクリュー44aと噛合する状態になっている。
また、ねじりコイルバネ46は、ラック45を3群レンズ保持枠41の光軸方向端面に向けた方向へも付勢して、ラック45と3群レンズ保持枠41とのガタ付きを防止し、光軸方向に安定して高精度に駆動できるようになっている。このような構成において、フォーカス駆動モータ44のリードスクリュー44aが回転すると、ラック45とリードスクリュー44aの螺合関係により、3群レンズ保持枠41が光軸方向に進退される。
図7は、本実施形態の撮像装置の機能ブロック図である。
図7では、撮像装置の一例としてデジタルカメラ100の構成を示す。デジタルカメラ100は、レンズ鏡筒101乃至ズーム制御部127を備える。レンズ鏡筒101は、内部にレンズ群を保持してレンズ駆動を行う。振れ補正レンズ103は、撮像装置に加わる振れにより生じる像振れを補正するために用いられる振れ補正手段として機能する。振れ補正レンズ103は、撮像光学系の光軸と異なる方向に移動する光学部材であり、光軸を偏心させることで像振れを補正する。フォーカスレンズ104は、ピント位置を調節(焦点調節)するために用いられる第1の光学部材である。ズームレンズ102は、焦点距離を調節することで、光学的に画角を変更するために用いられる第2の光学部材である。絞り及びシャッタ105は、光量を調節する露出制御に用いられる。
図7では、撮像装置の一例としてデジタルカメラ100の構成を示す。デジタルカメラ100は、レンズ鏡筒101乃至ズーム制御部127を備える。レンズ鏡筒101は、内部にレンズ群を保持してレンズ駆動を行う。振れ補正レンズ103は、撮像装置に加わる振れにより生じる像振れを補正するために用いられる振れ補正手段として機能する。振れ補正レンズ103は、撮像光学系の光軸と異なる方向に移動する光学部材であり、光軸を偏心させることで像振れを補正する。フォーカスレンズ104は、ピント位置を調節(焦点調節)するために用いられる第1の光学部材である。ズームレンズ102は、焦点距離を調節することで、光学的に画角を変更するために用いられる第2の光学部材である。絞り及びシャッタ105は、光量を調節する露出制御に用いられる。
レンズ鏡筒101を通過した光は、CCD(電荷結合素子)やCMOS(相補型金属酸化膜半導体)等を用いた撮像素子106にて受光され、光信号から電気信号へと変換される。電気信号は、画像処理回路107に入力されて、画素補間処理や色変換処理等が施された後、画像データとして内部メモリ108に送られる。表示部109は、撮像画像とともに撮像情報などを表示する。圧縮伸長処理部110は、内部メモリ108に保存されているデータを画像フォーマットに応じて圧縮伸長を行う。記憶部111は、パラメータなどの様々なデータを記憶する。振れ検出部113は、デジタルカメラ100に加わる振れ(揺れ)を検知する。
システム制御部119は、デジタルカメラ100全体を制御する。システム制御部119によって、本実施形態の像振れ補正装置の機能が実現される。システム制御部119は、CPU(中央演算処理装置)等の演算装置で構成され、ユーザの操作に応じて内部メモリ108に記憶されている各種の制御プログラム、例えば、AE制御、AF制御、像振れ補正制御、ズーム制御等を行うためのプログラムを実行する。
システム制御部119は、露出制御部120乃至ズーム制御部127を備える。輝度信号算出部121は、撮像素子106から出力された電気信号を被写体の輝度として算出する。露出制御部120は、輝度信号算出部121により得られた輝度情報に基づいて、露出制御値(絞り値及びシャッタ速度)の演算を行い、演算結果を絞りシャッタ駆動部114へ伝達する。露出制御部120から伝達された演算結果に基づいて、絞りシャッタ駆動部114が、絞り及びシャッタ105の駆動を行う。これにより自動露出(AE)制御が行われる。
評価値演算部122は、輝度信号算出部121が算出した輝度信号から特定周波数成分を抽出した後、位置補正部126が出力するフォーカスレンズ補正量に基づいて、AF評価値(コントラスト評価値)を演算する。フォーカスレンズ補正量は、フォーカスレンズ104の位置の補正量である。走査制御部124は、フォーカス制御部123に対して所定範囲の駆動指令を行う。そして、走査制御部124は、位置補正部126の出力に基づいて、フォーカスレンズ104の所定位置における評価値演算部122の演算結果であるAF評価値を参照して、コントラストの形状を算出する。コントラストが最も高くなるフォーカス位置を、撮像素子106面上で光束が合焦する位置とする。フォーカス制御部123は、走査制御部124の出力に基づいて、フォーカスレンズ駆動部115を制御して、フォーカスレンズ104を駆動する。これにより自動合焦(AF)制御が行われる。
補正レンズ現在位置検出部117は、振れ補正レンズ103の現在位置を検出する。像振れ補正制御部125は、補正レンズ103の現在位置と、振れ検出部113が出力する振れ検知信号とに基づいて、像振れを補正するための制御信号を出力する。補正レンズ駆動部118は、像振れ補正制御部125が出力する制御信号に基づいて、振れ補正レンズ103を駆動する。
位置補正部126は、像振れ補正制御部125が出力する制御信号に対応する振れ補正レンズ103の移動量(駆動量)に基づいて、フォーカスレンズ補正量を算出する。また、位置補正部126は、振れ補正レンズ103の駆動量に基づいて、ズームレンズ102の位置の補正量(ズームレンズ補正量)を算出する。この例では、内部メモリ108に、振れ補正レンズの駆動量とフォーカスレンズ補正量との関係を示す情報(第1の情報)と、振れ補正レンズの駆動量とズームレンズ補正量との関係を示す情報(第2の情報)とが予め記憶されているものとする。位置補正部126は、内部メモリ108に記憶されている第1の情報に基づいて、フォーカスレンズ補正量を算出する。また、位置補正部126は、内部メモリ108に記憶されている第2の情報に基づいて、ズームレンズ補正量を算出する。ズーム制御部127は、ズームレンズ102の駆動に用いる制御信号を出力する。ズーム制御部127は、操作部112によるズーム操作指示に基づいて、制御信号を出力する。また、位置補正部126がズームレンズ補正量を算出した場合には、ズーム制御部127は、ズームレンズ補正量に応じた制御信号を出力する。ズームレンズ駆動部118は、ズーム制御部127が出力する制御信号に基づいて、ズームレンズ102を駆動する。
操作部112は、各種のメニュー操作、モード切り換え操作を行うユーザインタフェースである。例えば、操作部112は、ユーザ操作によって、静止画と動画の切り替え、及びマニュアルフォーカスとオートフォーカスの切り替えを行う。操作部112には、押し込み量に応じて第1のスイッチ(SW1)および第2のスイッチ(SW2)が順にオンするレリーズボタンが備えられている。図7に示す例では、レリーズボタンが半分程度押し込まれると、SW1がオンし、レリーズボタンが最後まで押し込まれると、SW2がオンする。SW1がオンすると、露出制御部120が、露出制御値(絞り値及びシャッタ速度)の演算を行う。SW2がオンすると、露出制御部120が、絞り値およびシャッタ速度に基づいて、絞りシャッタ駆動部114を制御する。撮像素子106による撮像の結果得られた画像データは、記憶部111に記憶される。制御部118は、レリーズスイッチが押されていない状態で得られる所謂ライブビュー画像を表示する際には、静止画撮影の際の露光に備えて、所定の間隔で、映像信号に係る輝度情報とプログラム線図とに基づいて絞り値およびシャッタ速度を予備的に決定する。
図8は、振れ補正レンズが撮像光学系の光軸から外れたときに生じる現象である被写体ピントずれを説明する図である。
図8(A)、(B)は、被写体のコントラストとフォーカスレンズ104の位置との関係を示す。X軸は、フォーカスレンズ104の位置を示す。Y軸は、被写体のコントラストの評価値(コントラスト評価値)を示す。図8(A)、(B)に示すように、フォーカスレンズ104の位置によって、コントラスト評価値が変わり、コントラストの高低差による山形状ができる。山の頂点がコントラスト評価値が最大となる位置であり、この位置にフォーカスレンズ104が配置されるとピントが合う。
図8(A)、(B)は、被写体のコントラストとフォーカスレンズ104の位置との関係を示す。X軸は、フォーカスレンズ104の位置を示す。Y軸は、被写体のコントラストの評価値(コントラスト評価値)を示す。図8(A)、(B)に示すように、フォーカスレンズ104の位置によって、コントラスト評価値が変わり、コントラストの高低差による山形状ができる。山の頂点がコントラスト評価値が最大となる位置であり、この位置にフォーカスレンズ104が配置されるとピントが合う。
図8(C)は、振れ補正レンズ103が、レンズ鏡筒101が有する他のレンズと同じ光軸上に配置されている状態を示す。振れ補正レンズ103が図8(C)に示す位置にある場合、図8(A)に示すように、フォーカスレンズ104の位置X1に対応するコントラスト評価値が最大となる。図8(D)は、振れ補正レンズ103が駆動して、光軸から外れて配置されている状態を示す。振れ補正レンズ103が図8(D)に示す位置にある場合、図8(B)に示すように、図8(A)に示す山形状が右方向にずれ、フォーカスレンズ104の位置X2に対応するコントラスト評価値が最大となる。
振れ補正レンズ103が光軸上にあるときにフォーカスレンズ104が動いてX1の位置に移動し、X1の位置で停止し被写体にピントが合っている状態を想定する。その後に振れ補正レンズ103が駆動すると、図8(B)のように、フォーカスレンズ104の位置X1ではコントラスト評価値がY1からY2まで下がる。したがって、コントラスト評価値の低い状態で撮影動作が行われることになる。更に、撮影者の手振れは一定のものではなく、時々刻々と変わっていくので、振れ補正レンズ103の動きも一定の動きではなく、被写体のコントラストも常に変化する。したがって、振れ補正レンズ103の移動に応じて、フォーカスレンズ104を駆動させる(ピント補正制御を実行する)必要がある。
図9は、振れ補正レンズの移動量(駆動量)とフォーカスレンズ補正量、ズームレンズ補正量との関係を説明する図である。図9に示すグラフを参照して、撮影前後での振れ補正レンズとフォーカスレンズ、ズームレンズの動作について説明する。
図9(A)は、振れ補正レンズ103の駆動量とフォーカスレンズ補正量との関係を示す。Y軸は、振れ補正レンズ103の光軸からの位置を示す。X軸は、振れ補正レンズ103が駆動した時に補正すべきフォーカスレンズ104の位置の補正量(フォーカスレンズ補正量)を示す。Compx(x=0〜5)は、フォーカスレンズ補正量を示す。xが大きいほどフォーカスレンズ補正量が大きくなる。すなわち、Comp0がゼロであり、Comp5が最大である。
図9(A)は、振れ補正レンズ103の駆動量とフォーカスレンズ補正量との関係を示す。Y軸は、振れ補正レンズ103の光軸からの位置を示す。X軸は、振れ補正レンズ103が駆動した時に補正すべきフォーカスレンズ104の位置の補正量(フォーカスレンズ補正量)を示す。Compx(x=0〜5)は、フォーカスレンズ補正量を示す。xが大きいほどフォーカスレンズ補正量が大きくなる。すなわち、Comp0がゼロであり、Comp5が最大である。
振れ補正レンズ103の位置が0度、即ち光軸中心にある場合、図9(A)のグラフでは、振れ補正レンズ103の駆動量は、Mov0で表記されている。振れ補正レンズ103の駆動量がMov0の場合、フォーカスレンズ補正量は、Comp0である。具体的な数値として、Mov0は0度となり、フォーカスレンズ補正量は、Comp0となる。また、振れ補正レンズ103の位置が光軸中心から最も離れている場合、図9(A)のグラフでは、振れ補正レンズ103の駆動量は、Mov5で表記されている。振れ補正レンズ103の駆動量がMov5の場合、フォーカスレンズ補正量は、Comp5である。本実施形態では、振れ補正レンズ103の駆動量とフォーカスレンズ補正量との関係を示す第1の情報が内部メモリ108に記憶されており、位置補正部126は、内部メモリ108内の第1の情報を参照して、フォーカスレンズ補正量を算出する。これにより、所定の被写体を撮影する際に、撮影者の手振れ量に対応した量だけフォーカスレンズ104が移動することで、ライブビュー上での被写体のコントラストの低下が抑えられる。
図9(B)は、振れ補正レンズ103の駆動量とズームレンズ補正量との関係を説明する図である。Y軸は、振れ補正レンズ103の光軸からの位置を示す。X軸は、振れ補正レンズ103が駆動した時に補正すべきズームレンズ102の補正量(ズームレンズ補正量)を示す。Compx(x=0〜5)は、ズームレンズ補正量を示す。xが大きいほどズームレンズ補正量が大きくなる。すなわち、Comp0がゼロであり、Comp5が最大である。
振れ補正レンズ103の位置が0度、即ち光軸中心にある場合、図9(B)のグラフでは、振れ補正レンズ103の駆動量はMov0で表記されている。振れ補正レンズ103の駆動量がMov0の場合、ズームレンズ補正量はComp0である。具体的な数値として、Mov0は0度となり、ズームレンズ補正量はComp0となる。また、振れ補正レンズ103の位置が光軸中心から最も離れている場合、図9(B)のグラフでは、振れ補正レンズ103の駆動量は、Mov5で表記されている。振れ補正レンズ103の駆動量がMov5の場合、ズームレンズ補正量は、Comp5である。本実施形態では、振れ補正レンズ103の駆動量とズームレンズ補正量との関係を示す第2の情報が内部メモリ108に記憶されており、位置補正部126は、内部メモリ108内の第2の情報を参照して、ズームレンズ補正量を算出する。これにより、所定の被写体を撮影する際に、撮影者の手振れ量に対応した量だけズームレンズ102が移動することで、ライブビュー上での被写体のコントラストの低下が抑えられる。
図9(A),(B)におけるMov5とComp5を含めた各数値は、撮像光学系の特性により変化する数値である。また、図9(A)、(B)では、振れ補正レンズの駆動量とフォーカスレンズ補正量、ズームレンズ補正量の関係が直線であるが、この関係も撮像光学系の特性により曲線に変わる場合がある。
本実施形態の撮像装置は、振れ補正レンズ103の駆動に応じて、内部メモリ108に記憶されている第1の情報、第2の情報に基づいて、フォーカスレンズ104とズームレンズ102とを連動して駆動させる。これにより、振れ補正レンズ103の駆動に応じたフォーカスレンズ104の位置の補正による画角のズレを、ズームレンズ102の駆動によって補正することが可能となる。
図10および図11は、本実施形態の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。
図10および図11を参照して説明するフローチャートに係る処理は、システム制御部119の制御下で行われる。図10のS401において、電源がオンされる。S402において、システム制御部119が、デジタルカメラ100に加わる振れに応じて、像振れ補正量を算出する。続いて、S402において、システム制御部119が、算出された像振れ補正量に基づいて、振れ補正レンズ103を駆動する。これにより、像振れ補正制御が開始される。
図10および図11を参照して説明するフローチャートに係る処理は、システム制御部119の制御下で行われる。図10のS401において、電源がオンされる。S402において、システム制御部119が、デジタルカメラ100に加わる振れに応じて、像振れ補正量を算出する。続いて、S402において、システム制御部119が、算出された像振れ補正量に基づいて、振れ補正レンズ103を駆動する。これにより、像振れ補正制御が開始される。
次に、S404において、システム制御部119が、振れ補正レンズ103の駆動量に応じて、フォーカスレンズ104を駆動する。これにより、ピント補正制御が開始される。続いて、S405において、システム制御部119が、SW2が押されたかを判定する。SW2が押されていない場合は、ライブビュー画像状態で、処理がS402に戻り、S403、S404の動作が繰り返し行われる。SW2が押された場合は、S406において、システム制御部119が、静止画撮影動作を開始する。これにより、撮像素子106への露光が開始され、撮影状態となる。
S407において、システム制御部119が、デジタルカメラ100に加わる振れに応じて、像振れ補正量を算出する。続いて、S408において、システム制御部119が、算出された像振れ補正量に基づいて、像振れ補正制御を行う。すなわち、システム制御部119が、露光中に、振れ補正レンズ103を駆動制御する第1の制御手段として機能する。続いて、図11のS409乃至S414において、システム制御部119によって、フォーカスレンズ104とズームレンズ102が振れ補正レンズ103に連動して駆動するループ動作に入る。
S409において、システム制御部119が、振れ補正レンズ103の駆動量が所定量(閾値)の範囲内であるかを判断する。振れ補正レンズ103の駆動量が所定量A以下(第1の閾値以下)である場合は、システム制御部119は、フォーカスレンズ104、ズームレンズ102共に、位置の補正動作を行なわずに、処理がS414に進む。すなわち、振れ補正レンズ103の駆動量が、所定量A以下の場合は、振れ補正レンズ103の駆動に連動したフォーカスレンズ104とズームレンズ102の駆動は行われない。S414において、システム制御部119が、露光期間が終了したかを判断する。露光期間が終了していない場合は、処理がS409に戻る。露光期間が終了した場合は、処理がS415に進む。そして、S415において、システム制御部119が、露光を終了する。
S409の判断処理において、振れ補正レンズ103の駆動量が所定量Aより大きく、所定量B以下(第2の閾値以下)である場合は、処理がS410に進む。所定量B(第2の閾値)は、所定量A(第1の閾値)より大きい値に設定される。S410において、システム制御部119が、振れ補正レンズ103の駆動量に応じて、フォーカスレンズ104の位置の補正動作を行う。
次に、S411において、システム制御部119が、露光時間が所定時間を超えているかを判断する。露光時間が所定時間以下である場合は、システム制御部119は、ズームレンズ102を連動して駆動させることなく、フォーカスレンズ104の駆動を継続する。そして、処理が、ステップ414に進む。露光時間が所定時間を超えている場合は、処理がS413に進む。そして、S413において、システム制御部119が、第2の制御手段として機能し、フォーカスレンズ104とズームレンズ102とを振れ補正レンズ103の駆動と連動して駆動する。その後、処理が、ステップ414に進む。
また、S409の判断処理で、システム制御部119が、振れ補正レンズ103の駆動量が所定量Bより大きいと判断した場合は、処理がS413に進む。そして、S413において、システム制御部119が、フォーカスレンズ104とズームレンズ102とを振れ補正レンズ103の駆動と連動して駆動する。
本実施形態の撮像装置は、振れ補正レンズ103の駆動量に関する条件に応じて、振れ補正レンズ103の駆動に連動してフォーカスレンズ104とズームレンズ102を協調的に駆動させる。これにより、振れ補正レンズ103が光軸から大きく外れることによる被写体コントラストの低下を軽減しつつ、振れ補正レンズ103の駆動に連動してフォーカスレンズ104が駆動することによる画角のズレを抑えることが可能となる。その結果、良好な画像を得ることができる。
本発明の適用範囲は、図10および図11を参照して説明した内容に限定されるものではない。図10および図11のフローチャートにしたがうと、露光前においては、振れ補正レンズ103の駆動に連動して、フォーカスレンズ104のみ駆動し、ズームレンズ102の駆動は行われない(図10のS404)。しかし、システム制御部119が、露光前に、フォーカスレンズ104と連動してズームレンズ102を駆動するようにしてもよい。また、手動で焦点調節を行う動作モードが設定された場合に、システム制御部119が、振れ補正レンズ103の駆動に連動して、フォーカスレンズ104とズームレンズ102とを駆動しない動作モードを選択するようにしてもよい。
本発明に関して撮像装置への適用例を説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、上述した実施形態では、撮像装置は、3群構成のレンズ鏡筒であったが、撮像装置が備えるレンズ鏡筒が、3群構成でなくても構わない。
また、撮像装置が、振れ補正レンズを複数備え、システム制御部119が、各々の振れ補正レンズ103の駆動量に応じて、フォーカスレンズ104とズームレンズ102とを駆動するようにしてもよい。また、像振れを補正する振れ補正手段として、振れ補正レンズに代えて、撮像素子を適用し、撮像素子を光軸と直交する面内を駆動させてもよい。
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
119 システム制御部
126 位置補正部
126 位置補正部
Claims (12)
- 撮像装置に加わる振れにより生じる像振れの補正に用いられる振れ補正手段を駆動制御する第1の制御手段と、
撮像手段への露光中の前記振れ補正手段の駆動に連動して、焦点調節に用いられる第1の光学部材と、画角の変更に用いられる第2の光学部材とを駆動制御する第2の制御手段とを備える
ことを特徴とする像振れ補正装置。 - 前記第2の制御手段は、前記振れ補正手段の駆動量に応じて、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材とを駆動する
ことを特徴とする請求項1に記載の像振れ補正装置。 - 前記振れ補正手段の駆動量と前記第1の光学部材の位置の補正量との関係を示す第1の情報と、前記振れ補正手段の駆動量と前記第2の光学部材の位置の補正量との関係を示す第2の情報とが予め記憶された記憶手段を備え、
前記第2の制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記第1の情報と前記第2の情報に基づいて、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材とを駆動する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の像振れ補正装置。 - 前記第2の制御手段は、前記振れ補正手段の駆動量が第1の閾値以下である場合は、前記振れ補正手段の駆動に連動して、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材とを駆動しない
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の像振れ補正装置。 - 前記第2の制御手段は、前記振れ補正手段の駆動量が、前記第1の閾値より大きく、かつ前記第1の閾値より大きい第2の閾値以下である場合は、前記振れ補正手段の駆動に連動して、前記第1の光学部材を駆動する
ことを特徴とする請求項4に記載の像振れ補正装置。 - 前記第2の制御手段は、前記振れ補正手段の駆動量が、前記第1の閾値より大きく前記第2の閾値以下である場合であっても、前記撮像手段への露光時間が所定時間以下である場合は、前記振れ補正手段の駆動に連動して、前記第2の光学部材を駆動しない
ことを特徴とする請求項5に記載の像振れ補正装置。 - 前記第2の制御手段は、前記振れ補正手段の駆動量が、前記第2の閾値より大きい場合は、前記振れ補正手段の駆動に連動して、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材とを駆動する
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の像振れ補正装置。 - 前記第2の制御手段は、前記撮像手段への露光前においては、前記振れ補正手段の駆動に連動して、前記第1の光学部材を駆動し、前記第2の光学部材を駆動しない
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の像振れ補正装置。 - 複数の前記振れ補正手段を有し、
前記第2の制御手段は、前記露光中における各々の前記振れ補正手段の駆動に連動して、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材とを駆動制御する
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の像振れ補正装置。 - 手動で前記焦点調節を行う動作モードが設定された場合に、前記振れ補正手段の駆動に連動して、前記第1の光学部材と前記第2の光学部材とを駆動しない動作モードを選択する選択手段を備える
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の像振れ補正装置。 - 前記振れ補正手段は、撮像光学系の光軸と異なる方向に移動する光学部材である
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の像振れ補正装置。 - 撮像装置に加わる振れにより生じる像振れの補正に用いられる振れ補正手段を駆動制御する第1の制御工程と、
撮像手段への露光中の前記振れ補正手段の駆動に連動して、焦点調節に用いられる第1の光学部材と、画角の変更に用いられる第2の光学部材とを駆動制御する第2の制御工程とを有する
ことを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
Priority Applications (2)
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