JP2020160163A

JP2020160163A - 撮像装置およびその制御方法

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Publication number: JP2020160163A
Application number: JP2019057088A
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Inventors: 俊史浦上; Toshifumi Uragami
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Filing date: 2019-03-25
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Abstract

【課題】撮像素子を移動させる像振れ補正が可能な撮像装置およびその制御方法において、像振れ補正を利用しつつ、画像の周辺部の光量低下を抑制すること。【解決手段】撮像装置は、撮像装置の動きに応じて撮像素子を移動させることによって像振れを抑制する像振れ補正機構を有する。撮像装置は、撮像素子の移動範囲を制限しない第１の像振れ補正モードと、撮像素子の移動範囲を、撮像素子によって得られる画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に制限する第２の像振れ補正モードと、のいずれかの像振れ補正モードで像振れ補正機構を制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関し、特には撮像素子の位置が可変である撮像装置およびその制御方法に関する。

特許文献１には、撮像装置の動きに応じて撮像素子の位置を制御することにより像振れ補正を行う撮像装置が開示されている。

特開２０１１−８１４１７号公報

撮像素子を移動させる手ぶれ補正機能においては、撮像素子の移動量が大きくなると、撮像素子の周辺に入射すべき光がシャッタの枠によって遮られ、特に絞りが解放もしくは解放に近い場合に画像の周辺部が暗くなる場合がある。特に動画撮影中に像振れ補正が行われた場合や、周辺部に明るい被写体が存在する場合には、周辺部の光量低下が目立ちやすい。

この問題はシャッタ枠の開口部を拡大すれば低減できるが、シャッタ機構、ひいては撮像装置本体の規模や重量の増加を招く。さらに、シャッタ幕の走行距離が増えるため、消費電力が増加したり、シャッタ速度の上限値が低くなったりする。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものである。したがって本発明の目的は、撮像素子を移動させる像振れ補正が可能な撮像装置およびその制御方法において、像振れ補正を利用しつつ、画像の周辺部の光量低下を抑制することにある。

上述の目的は、撮像装置の動きに応じて撮像素子を移動させることによって像振れを抑制する像振れ補正手段と、像振れ補正手段の動作を制御する制御手段と、を有し、制御手段は、撮像素子の移動範囲を制限しない第１の像振れ補正モードと、撮像素子の移動範囲を、撮像素子によって得られる画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に制限する第２の像振れ補正モードと、のいずれかの像振れ補正モードで像振れ補正手段の動作を制御することを特徴とする撮像装置によって達成される。

本発明によれば、撮像素子を移動させる像振れ補正が可能な撮像装置およびその制御方法において、像振れ補正を利用しつつ、画像の周辺部の光量低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るカメラシステムの機能構成例を示すブロック図図１の撮像ユニットの構成例を示す分解斜視図撮像素子がシャッタアパチャに隠されない状態を模式的に示した垂直断面図撮像素子がシャッタアパチャに隠される状態を模式的に示した垂直断面図実施形態に係るデジタルカメラの動作を説明するフローチャート

以下、添付図面を参照して本発明をその例示的な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定しない。また、実施形態には複数の特徴が記載されているが、その全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

以下では、レンズ交換式のデジタルカメラに本発明を適用した実施形態について説明するが、本発明はフォーカルプレーンシャッタを備え、撮像素子の位置を制御可能な任意の撮像装置またはそれを備えた電子機器に適用可能である。

●（第１実施形態）
（カメラシステムの構成）
図１は、第１実施形態に係るカメラシステムの機能構成例を模式的に示すブロック図である。カメラシステムは、カメラ本体（デジタルカメラ１００）と、カメラ本体に対して着脱可能なレンズユニット２００から構成される。

マイクロコンピュータ（以下、ＭＰＵという）１０１は、ＲＯＭ１１５に記憶されたプログラムをＲＡＭ１１０に読み込んで実行することにより、デジタルカメラ１００が有する各部の動作を制御する制御部として機能する。ＭＰＵ１０１はまた、プログラムを実行することにより、デジタルカメラ１００と通信可能な周辺機器（レンズユニット２００やフラッシュ装置など）の動作も制御する。以下の説明においてＭＰＵ１０１が主体となる動作は、特に記載が無い限り、ＭＰＵ１０１がプログラムを実行することによって実現される。また、ＭＰＵ１０１は実際には複数のマイクロプロセッサによって実現されてもよい。

ＭＰＵ１０１はまた、レンズユニット２００のレンズ制御回路２０２と、マウント接点２１を介して通信する。レンズユニット２００がデジタルカメラ１００に装着されると、デジタルカメラ１００およびレンズユニット２００が有するマウント接点２１が接触し、デジタルカメラ１００とレンズユニット２００とが電気的に接続される。ＭＰＵ１０１は、マウント接点２１を介して信号を受信することにより、レンズ制御回路２０２と通信可能であることを認識する。

ＲＯＭ１１５は、ＭＰＵ１０１が実行するプログラムの他、デジタルカメラ１００の各種の設定値、ＧＵＩデータなどを記憶する。後述するように、本実施形態でＲＯＭ１１５は、レンズユニットの絞りのＦ値と開口径との関係を表す情報や、Ｆ値と撮像素子４３０の最大移動範囲との関係などの情報も記憶する。

ＲＡＭ１１０は、ＭＰＵ１０１がプログラムを読み込んだり、変数値を一時的に記憶したり、データのバッファなどとして用いるシステムメモリである。

レンズ制御回路２０２は、ＭＰＵ１０１からの制御信号に基づいて、ＡＦ（オートフォーカス）駆動回路２０３を通じて撮影レンズ２０１に含まれる可動レンズを駆動する。可動レンズにはフォーカスレンズが含まれる。また、レンズユニット２００の種類によっては変倍レンズや防振レンズといった可動レンズも含まれる。レンズ制御回路２０２はまた、ＭＰＵ１０１からの制御信号に基づいて、絞り駆動回路２０４を通じて絞り２０５を駆動する。なお、図１では便宜上撮影レンズ２０１を１枚のレンズとして示しているが、実際には複数のレンズ群によって構成されている。

撮像素子４３０は、例えばＣＭＯＳイメージセンサであり、２次元配列された複数の光電変換素子を有する。撮像素子４３０は、撮影レンズ２０１が撮像面に形成する光学像を光電変換素子によって電気信号に変換した画像信号を出力する。本実施形態の撮像素子４３０はマイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズを複数の光電変換素子が共有する構成を有する。撮像素子４３０の出力信号に基づいて、ＭＰＵ１０１は撮像面位相差検出方式によるＡＦを実行することができる。なお、ＭＰＵ１０１は撮像素子４３０の出力信号に基づいてコントラスト検出方式のＡＦを実行してもよい。また、ＭＰＵ１０１は、撮像素子４３０とは別のＡＦセンサから得られる信号を用いて位相差検出方式のＡＦを実行してもよい。

ＭＰＵ１０１は、位相差検出方式のＡＦにより得られたデフォーカス量およびデフォーカス方向をレンズ制御回路２０２へ送信する。レンズ制御回路２０２は、受信したデフォーカス量および方向に基づいてＡＦ駆動回路２０３を制御し、フォーカスレンズを合焦位置へ移動させる。

絞り駆動回路２０４は、レンズ制御回路２０２からの制御信号にしたがって絞り２０５のＦ値（すなわち、開口経もしくは開口量）を制御する。
シャッタユニット３２は、メカニカルフォーカルプレーンシャッタであり、先幕羽根３２ａ、後幕羽根３２ｂ、および不要な迷光を遮断するための矩形の開口部を有する枠状のシャッタアパチャ３２ｃを備える。

非撮影時および動画撮影時は先幕羽根３２ａおよび後幕羽根３２ｂは図示した露光位置（全開状態）に固定される。したがって、シャッタユニット３２から撮像素子４３０方向へ入射する光束の範囲は、シャッタアパチャ３２ｃの開口部によって規定される。

静止画撮影時には、まず先幕羽根３２ａが露光位置から遮光位置へと移動し、撮影待機状態になる。この状態ではシャッタアパチャ３２ｃの開口部を通過した光束はすべて先幕羽根３２ａで遮られる。次に先幕羽根３２ａが遮光位置から露光位置へ移動することで、シャッタアパチャ３２ｃを通過した光束が撮像素子４３０に入射する。

撮像素子４３０は各光電変換素子において、入射した光束によって発生した電荷を蓄積する。設定された露光時間（シャッタ秒時）が経過すると、後幕羽根３２ｂが露光位置から遮光位置へ移動し、シャッタアパチャ３２ｃの開口部を通過した光束は全て後幕羽根３２ｂで遮られるようになり、静止画１フレーム分の露光期間が終了する。露光期間中に各光電変換素子で蓄積された電荷は、電圧に変換された後に読み出され、画像信号として処理される。シャッタユニット３２の動作は、ＭＰＵ１０１からの制御命令に基づいてシャッタ駆動回路１０４が制御する。

振れ検出センサ５０は、撮像装置の動きを表す信号を出力する。振れ検出センサ５０は例えばジャイロセンサ等の角速度センサまたは加速度センサであってよい。振れ検出センサ５０は例えば、レンズユニット２００の光軸に対して直交する横方向（Ｘ方向とする）、光軸に対して直交する縦方向（Ｙ方向とする）、光軸回りの回転方向（ロール方向）のそれぞれの角速度を表す信号（振れ検出信号）を出力する。振れ検出信号はＭＰＵ１０１に出力される。

ＭＰＵ１０１は、振れ検出信号に基づいて、像振れを補正するための撮像素子４３０の移動方向および移動量を決定する。そして、ＭＰＵ１０１は、決定した移動方向および移動量に基づく制御信号を像振れ補正駆動回路１０９に出力する。

撮像ユニット４００は、撮像素子４３０に加え、撮像素子４３０に入射する光の高周波成分を低減する光学ローパスフィルタ４１０と、撮像素子４３０の位置を検出する位置検出センサ４８０と、撮像素子４３０の位置を制御する駆動コイル４６０とを有する。位置検出センサ４８０と駆動コイル４６０とは像振れ補正機構の一部である。

駆動コイル４６０は、撮像素子４３０Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ独立して移動させることができる。なお、撮像素子４３０の各方向における可動範囲は、初期位置を中心とした所定範囲内に例えば機械的に制限されている。像振れ補正駆動回路１０９がＭＰＵ１０１からの制御信号にしたがって駆動コイル４６０を制御することにより、デジタルカメラ１００の動きによる像振れを抑制するように撮像素子４３０の位置が制御され、像振れが補正される。

位置検出センサ４８０はホール素子等を有し、撮像素子４３０のＸ方向の変位、Ｙ方向の変位、光軸回り方向の回転変位を検出し、検出結果を示す位置検出信号をＭＰＵ１０１に出力する。

画像処理回路１０５は、撮像素子４３０から読み出された画像信号に対して予め定められた信号処理を適用し、表示用および／または記録用の画像データを生成する。また、画像処理回路１０５は、画像データに信号処理を適用して得られた情報をＭＰＵ１０１に出力する。画像処理回路１０５は例えば特定の機能を実現するように設計されたＡＳＩＣのような専用のハードウェア回路であってもよいし、ＤＳＰのようなプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することで特定の機能を実現する構成であってもよい。

ここで、画像処理回路１０５が適用する信号処理には、前処理、色補間処理、補正処理、検出処理、データ加工処理、評価値算出処理などが含まれる。前処理には、Ａ／Ｄ変換、ノイズ除去、ゲイン調整、欠陥画素補正などが含まれる。色補間処理は、画素から読み出した画像データに含まれていない色成分の値を補間する処理であり、デモザイク処理とも呼ばれる。補正処理には、ホワイトバランス調整、画像の輝度を補正する処理、レンズ群１０の光学収差を補正する処理、色を補正する処理などが含まれる。検出処理には、特徴領域（たとえば顔領域や人体領域）の検出および追尾処理、人物の認識処理などが含まれる。データ加工処理には、スケーリング処理、符号化および復号処理、ヘッダ情報生成処理などが含まれる。評価値算出処理は、ＭＰＵ１０１が行うＡＥ（自動露出制御）処理やＡＦ処理に用いる評価値の算出処理である。なお、これらは画像処理回路１０５が実施可能な信号処理の例示であり、画像処理回路１０５が実施する信号処理を限定するものではない。なお、撮像素子４３０がＡ／Ｄ変換機能を有し、デジタル画像データを出力する場合には画像処理回路１０５におけるＡ／Ｄ変換は不要である。

画像処理回路１０５はまた、メモリカード１１３に対する画像データの記録処理および再生処理を実行する。記録処理には、記録用の画像データを格納した所定様式のデータファイルの生成処理も含まれる。

液晶駆動回路１１２は、画像処理回路１０５が生成する表示用の画像データにしたがって、液晶モニタ１９に画像を表示させる。これにより、液晶モニタ１９をＥＶＦ（電子ビューファインダ）として機能させたり、撮影された画像を表示させたりすることができる。

スイッチセンサ回路１０６は、デジタルカメラ１００が有するスイッチ（ＳＷ）、ボタンなどの操作部材の信号を検出してＭＰＵ１０１に出力する。図１には操作部材の代表例としてレリーズＳＷ４１（４１ａ，４１ｂ）、像振れ補正設定ＳＷ４２、電源ＳＷ４３、撮影モード設定ダイヤル４４を示しているが、操作部材はこれらに限定されない。レリーズＳＷ４１は、ユーザがデジタルカメラ１００に撮影開始を指示する際に使用する起動スイッチであり、段階的に操作されるスイッチ構造をもつ。第１ストロークで第１のスイッチＳＷ１（図１の４１ａ）がオンし、第２ストロークで第２のスイッチＳＷ２（図１の４１ｂ）がオンする。像振れ補正設定ＳＷ４２は、像振れ補正を行うための設定用スイッチである。電源ＳＷ４３は撮像装置の電源のオン・オフ操作用のスイッチである。撮影モード設定ダイヤル４４は撮影モードの設定に使用される回転操作部材である。

なお、本実施形態では撮影モード設定ダイヤル４４が動画撮影モードに設定されている場合のレリーズスイッチ４１の操作によって動画撮影を行うものとする。しかし、動画撮影の開始および停止を指示するための操作部材を別途設けてもよい。また、液晶モニタ１９がタッチディスプレイである場合、スイッチセンサ回路１０６はタッチ操作の検出結果をＭＰＵ１０１に通知する。

三脚検知部１２０はメカニカルスイッチや非接触センサ等で構成され、デジタルカメラ１００に三脚が装着されたか否かを検知し、検知結果をＭＰＵ１０１に出力する。

（撮像ユニット４００の構成）
撮像ユニット４００の分解斜視図である図２を参照して、撮像ユニット４００の構成についてさらに詳細に説明する。図２は、レンズユニット２００の光軸をＺ軸、Ｚ軸に垂直な横方向の軸をＸ軸、Ｚ軸およびＸ軸に直交する縦方向の軸をＹ軸として記載している。なお、Ｚ軸の正方向が被写体方向、負方向が撮像素子方向である。また、以下では被写体方向を前、撮像素子方向を後ろとして位置関係を説明する。

撮像ユニット４００は、像振れを抑制するために、撮像素子４３０を移動可能に保持する。光学ローパスフィルタ４１０は、例えば水晶からなる複屈折板であり、撮像素子４３０の前側に配置されている。光学ローパスフィルタ４１０の表面には、赤外線カットおよび反射防止などを目的としたコーティング処理が施されている。

シフトホルダ４２０はＸ方向、Ｙ方向、ロール方向に移動可能な可動部材であり、光学ローパスフィルタ４１０および撮像素子４３０を保持する。撮像素子４３０はシフトホルダ４２０に例えばネジや接着剤などによって固定される。

シフトベース４４０は撮像ユニット４００のベース部材の一部をなし、撮像素子４３０の後側に配置されている。フロントベース４５０は正面から見て略Ｌ字形をなす部材であり、シフトホルダ４２０を挟んでシフトベース４４０とは反対側（前側）に配置されている。シフトベース４４０とフロントベース４５０は鉄等の軟磁性体で形成される。フロントベース４５０は、その一部がシフトベース４４０に結合され、シフトベース４４０と一体化されている。すなわち、シフトベース４４０とフロントベース４５０は撮像ユニット４００のベース部材（固定部材）を構成し、シフトホルダ４２０を移動可能に保持する。シフトベース４４０はデジタルカメラ１００に固定される。

Ｘ方向駆動コイル４６０ａと、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂおよび４６０ｃとは、シフトホルダ４２０に固定される。Ｘ方向駆動コイル４６０ａと、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂおよび４６０ｃとは、図１における駆動コイル４６０を構成する。Ｘ方向駆動コイル４６０ａは、正面から見て撮像素子４３０の右側において、ＸＺ平面上にコイル中心が合致するように配置されている。また、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂおよび４６０ｃは、撮像素子４３０の下側において、ＹＺ平面に関して対称であってＸ方向に所定間隔で配置されている。Ｘ方向駆動コイル４６０ａと、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂおよび４６０ｃとは、Ｘ方向磁石４７０ａと、Ｙ方向磁石４７０ｂおよび４７０ｃとともに撮像ユニット４００の電磁駆動部を構成する。

Ｘ方向磁石４７０ａと、Ｙ方向磁石４７０ｂおよび４７０ｃとは、シフトベース４４０の、フロントベース４５０に対向する面に固定されている。Ｘ方向磁石４７０ａはＮ極とＳ極がＸ方向に並んでおり、Ｙ方向磁石４７０ｂおよび４７０ｃはＮ極とＳ極がＹ方向に並んでいる。磁石４７０ａ，４７０ｂ，４７０ｃは、駆動コイル４６０ａ，４６０ｂ，４６０ｃに各々対向して配置されている。具体的には、Ｘ方向駆動コイル４６０ａは常にＸ方向磁石４７０ａの磁界内に位置している。駆動コイル４６０ａはＺ軸の正方向から見て、その右辺部が常にＸ方向磁石４７０ａのＮ極と重なり合い、その左辺部が常にＸ方向磁石４７０ａのＳ極と重なり合っている。また、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂは常にＹ方向磁石４７０ｂの磁界内に位置している。駆動コイル４６０ｂはＺ軸の正方向から見て、その上辺部が常に磁石４７０ｂのＮ極と重なり合い、その下辺部が常に磁石４７０ｂのＳ極と重なり合っている。同様に、Ｙ方向駆動コイル４６０ｃは常にＹ方向磁石４７０ｃの磁界内に位置している。駆動コイル４６０ｃはＺ軸の正方向から見て、その上辺部が常に磁石４７０ｃのＮ極と重なり合い、その下辺部が常に磁石４７０ｃのＳ極と重なり合っている。

像振れ補正駆動回路１０９は、Ｘ方向駆動コイル４６０ａ、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂ、４６０ｃそれぞれに独立して電力を供給することができる。Ｘ方向駆動コイル４６０ａに電流が流れると、駆動コイル４６０ａが発生する磁束とＸ方向磁石４７０ａによる磁束とが磁気的に干渉してローレンツ力が発生する。これにより、シフトホルダ４２０は、電磁駆動部によるローレンツ力を推力（駆動力）としてシフトベース４４０に対してＸ方向に直線的に移動しようとする。具体的には、Ｘ方向駆動コイル４６０ａにＺ軸の正方向から見て右回り方向に電流が流れると、駆動コイル４６０ａの右辺部、左辺部ともに−Ｘ方向（左方向）の力が生じる。また、Ｘ方向駆動コイル４６０ａにＺ軸の正方向から見て左回り方向に電流が流れると、駆動コイル４６０ａの右辺部、左辺部ともに＋Ｘ方向（右方向）の力が生じる。

つまり、像振れ補正駆動回路１０９により、Ｘ方向駆動コイル４６０ａに流れる電流の向きを調整することで、シフトホルダ４２０をＸ方向（左右方向）に直線移動させることができる。ローレンツ力はコイル電流の大きさに略比例するので、Ｘ方向駆動コイル４６０ａに流れる電流を大きくすれば、Ｘ方向の推力が大きくなる。よって、像振れ補正駆動回路１０９により、Ｘ方向駆動コイル４６０ａの電流の大きさを調整することで、Ｘ方向の手振れ等の振れ速度に応じた速度でシフトホルダ４２０をＸ方向に移動させることができる。

同様に、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃにＺ軸の正方向から見て右回り方向に電流が流れると、駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃの上辺部、下辺部ともに−Ｙ方向（下方向）の力が生じる。また、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃにＺ軸の正方向から見て左回り方向に電流が流れると、駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃの上辺部、下辺部ともに＋Ｙ方向（上方向）の力が生じる。つまり、像振れ補正駆動回路１０９により、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃに与える電流の大きさを同じにして、電流の向きを調整することで、シフトホルダ４２０をＹ方向（上下方向）に直線移動させることができる。

さらに、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃに与える電流の大きさを異ならせることで、駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃに発生するＹ方向の推力を異ならせて、シフトホルダ４２０をＺ軸周りに回転させることができる。また、シフトホルダ４２０のＹ方向および回転方向の移動速度は、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃに与える電流の大きさによって制御することができる。よって、像振れ補正駆動回路１０９によりＹ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃの電流の大きさを調整することで、Ｙ方向の手振れ等による振れ速度に応じた速度でシフトホルダ４２０をＹ方向や回転方向に移動させることができる。駆動コイル４６０ａ〜４６０ｃと、磁石４７０ａ〜４７０ｃとは、撮像素子の駆動機構を構成する。

位置検出センサ４８０ａはシフトホルダ４２０の、Ｘ方向駆動コイル４６０ａの近傍であって、かつＸ方向磁石４７０ａの着磁境界に対向する位置に設けられている。位置検出センサ４８０ａは例えばホール素子であり、Ｘ方向磁石４７０ａから受ける磁束の変化に応じた電気信号を出力する。したがって、位置検出センサ４８０ａの出力に基づいて、シフトホルダ４２０（撮像素子４３０など、シフトホルダ４２０に固定された部材を含む）のＸ方向の変位を検出することができる。

また、位置検出センサ４８０ｂおよび４８０ｃはそれぞれ、シフトホルダ４２０の、Ｙ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃの近傍であって、かつＹ方向磁石４７０ｂ，４７０ｃの着磁境界に対向する位置に設けられている。位置検出センサ４８０ｂおよび４８０ｃは例えばホール素子であり、Ｙ方向磁石４７０ｂ，４７０ｃから受ける磁束の変化に応じた電気信号を出力する。したがって、位置検出センサ４８０ｂおよび４８０ｃの出力に基づいて、シフトホルダ４２０（撮像素子４３０など、シフトホルダ４２０に固定された部材を含む）のＹ方向の変位や、Ｚ軸周りの回転量および方向を検出することができる。

なお、図２に示すように、位置検出センサ４８０ｂはＹ方向駆動コイル４６０ｂの左側に、位置検出センサ４８０ｃはＹ方向駆動コイル４６０ｃの右側に、それぞれ配置している。これにより、位置検出センサ４８０ｂをＹ方向駆動コイル４６０ｂの右側に、位置検出センサ４８０ｃをＹ方向駆動コイル４６０ｃの左側に、それぞれ配置した場合よりも位置検出センサ４８０ｂ，４８０ｃ間の距離を大きくすることができる。これにより、シフトホルダ４２０の回転量あたりの位置検出センサ４８０ｂ，４８０ｃの出力差を大きくすることができるため、シフトホルダ４２０の回転量を精度良く検出することができ、結果として回転振れの補正精度を向上できる。

複数（図２の例では３つ）のボール４９０は、シフトホルダ４２０とシフトベース４４０の両方に接して移動可能に保持される。ボール４９０がシフトホルダ４２０とシフトベース４４０の間に存在することにより、シフトホルダ４２０はシフトベース４４０に対して平行な面内で移動する。

（像振れ補正動作）
次に、撮像ユニット４００を用いた像振れ補正動作について説明する。像振れ補正動作は、デジタルカメラ１００の動きと相反するように撮像素子４３０を移動させる動作である。像振れ補正動作は、像振れ補正設定ＳＷ４２により像振れ補正機能がＯＮ（有効）に設定されている場合に実行される。

ＭＰＵ１０１は、振れ検出センサ５０の出力信号を積分し、各方向（ここではＸ方向、Ｙ方向、および光軸回り方向（ロール方向））の角度振れ量を算出する。そして、ＭＰＵ１０１は、角度振れ量に基づいて、像振れを抑制するために必要な撮像素子４３０の移動制御の目標値を決定する。この目標値はＸ方向、Ｙ方向、ロール方向における移動目標位置であってよい。ＭＰＵ１０１は、目標位置に撮像素子４３０を移動させるための制御信号を像振れ補正駆動回路１０９に出力する。像振れ補正駆動回路１０９はＭＰＵ１０１からの制御信号にしたがって、Ｘ方向駆動コイル４６０ａおよびＹ方向駆動コイル４６０ｂ，４６０ｃに与える電流の大きさおよび方向を制御し、撮像素子４３０を目標位置へ移動させる。

ＭＰＵ１０１は、位置検出センサ４８０ａ〜４８０ｃの出力信号に基づいて、シフトホルダ４２０（撮像素子４３０）の位置（Ｘ方向変位、Ｙ方向変位、ロール方向の回転変位）を検出する。ＭＰＵ１０１は、シフトホルダ４２０の各方向における検出位置と目標位置とを比較し、差を小さくするような移動量および移動方向を指示する制御信号を像振れ補正駆動回路１０９に出力する。このようなフィードバック制御を継続的に実行することにより、デジタルカメラ１００の動きに追従した像振れ補正が実現される。

なお、角度振れ量に基づいて目標の移動位置（移動量および移動方向）を決定したり、フィードバック制御を用いて撮像素子を目標の位置に移動させたりすることは、公知の技術を用いて実施することができるため、これ以上の詳細については説明を省略する。

（振れ補正による周辺光量の低下）
図３および図４を用いて、像振れ補正動作による撮像素子の移動が撮影画像の周辺部の周辺を低下させる現象について説明する。図３（ａ）は、本実施形態のカメラシステムにおいてレンズユニット２００から撮像素子４３０に入射する光束の範囲を模式的に示した、ＹＺ平面の断面図である。

撮影レンズ２０１を透過した光束は、絞り２０５の開口とシャッタアパチャ３２ｃの開口部とで制限されたのちに撮像素子４３０に入射する。絞り２０５の開口径ｄ１は可変であり、Ｆナンバーが小さいほど大きくなる。開口径ｄ１が大きくなると、シャッタアパチャ３２ｃに入射光の範囲ｄ２も大きくなる。シャッタアパチャ３２ｃの開口部の大きさｄ３は固定であるため、ｄ２とｄ３との差は、絞り２０５のＦナンバーが小さいほど小さくなる。

図３（ａ）に示すように撮像素子４３０の中心が光軸と交わる場合、絞り２０５が開放であってもシャッタアパチャ３２ｃで光が遮られない（撮像素子４３０が隠されない）ように開口部の大きさが設計されている。したがって、絞り２０５のＦナンバーが小さい場合でも、撮像素子４３０で得られる画像において周辺部が暗くなることはない（図３（ｂ））。

しかし、像振れ補正動作によって撮像素子４３０の中心が光軸からずれた場合、特に図４（ａ）に示すように移動量が大きいと、撮像素子４３０の周辺部（図中Ｄの範囲）の画素がシャッタアパチャ３２ｃの開口部周囲の枠部分に隠されて、入射する光が減少する。図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態で得られる像の輝度分布を模式的に示している。この問題はシャッタアパチャ３２ｃの開口部を大きくすることで軽減できる。しかし、シャッタアパチャ３２ｃの開口部を大きくすると、シャッタユニットが大型化する。さらに、羽根の走行距離の増加に対応するために羽根をより高速に駆動する必要があり、駆動機構の大型化の原因にもなる。

このような現象は、Ｆ値が小さいほど、また撮像素子４３０の移動量が大きいほど発生しやすく、また範囲Ｄが広くなる。また、範囲Ｄに写る被写体の輝度が均一であるほど目立ちやすい。また、静止画よりも、動画の方が目立ちやすい。これは、動画の方が現象が生じる範囲や程度の経時的な変化がちらつきなどとして認識されやすいからである。

そのため、本実施形態では、像振れ補正時の撮像素子４３０の可動範囲を、画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に制限する第１の像振れ補正モード（画質優先モード）と、制限しない第２の像振れ補正モード（補正優先モード）とを選択できるようにする。像振れ補正モードとして補正優先モードが設定されている場合、ＭＰＵ１０１は従来と同様の像振れ補正動作を行う。

像振れ補正モードとして画質優先モードが設定されている場合、ＭＰＵ１０１は、装着されているレンズユニット２００のＦ値と開口径との関係を表す情報に基づいて、現在のＦ値に応じた撮像素子４３０の最大移動範囲を決定する。撮像素子４３０の最大移動範囲は、撮像素子４３０で得られる画像の周辺部の明るさが低減しない範囲である。そして、ＭＰＵ１０１は検出した撮像素子４３０の移動目標位置を、最大移動範囲を超えないように設定して、像振れ補正動作を実行する。

ＭＰＵ１０１は装着されているレンズユニット２００のＦ値と開口径との関係を表す情報を、レンズユニット２００がデジタルカメラ１００に装着された際にレンズ制御回路２０２から取得することができる。あるいは、またはさらに、ＲＯＭ１１５に、レンズユニットの機種情報に関連づけてＦ値と開口径との関係を表す情報を記憶しておいてもよい。この場合、ＭＰＵ１０１は、レンズユニット２００がデジタルカメラ１００に装着された際にレンズ制御回路２０２から機種情報を取得する。そして、ＭＰＵ１０１は、取得した機種情報に基づいてＲＯＭ１１５を参照して、対応するＦ値と開口径の関係を表す情報をＲＡＭ１１０に読み出して用いることができる。なお、これらの方法は単なる例示であり、外部機器から取得するなど、装着されたレンズユニット２００のＦ値と開口径の関係を表す情報を他の方法で取得してもよい。

また、絞りの開口径に対応する最大移動範囲は、開口径を変数とする関数として、あるいは複数の離散的な開口径と最大移動範囲とを対応付けて、ＲＯＭ１１５に記憶しておくことができる。後者の場合、記憶されていない開口径については記憶されている値の補間により求めることができる。なお、Ｆ値から開口径を求め、開口径から最大移動範囲を求める代わりに、例えばレンズユニットの機種ごとに、Ｆ値と最大移動範囲とを直接関連づけて記憶しておいてもよい。なお、最大移動範囲は例えば基準位置（撮像素子４３０が移動していない状態における位置）からの方向ごとの最大値によって規定することができる。

画質優先モードの像振れ補正動作では、撮像素子４３０がシャッタアパチャ３２ｃに隠されない範囲で移動するため、画像周辺部の明るさが変動しない。ただし、補正優先モードよりも補正可能な像振れの最大値が小さくなる。

なお、像振れ補正モードは、ユーザが明示的に選択（設定）してもよいし、撮影条件や被写体などに応じて自動で設定されてもよい。例えば、像振れ補正設定ＳＷ４２により像振れ補正動作が有効（ＯＮ）とされた場合に、補正優先モードと画質優先モードのどちらを設定するかを、ユーザが選択可能とすることができる。

また、例えば以下の場合には自動的に画質優先モードを設定することができる。
・レンズユニット２００が手ぶれ補正機能を有する場合
・動画撮影モードが設定されている、もしくは動画撮影時
・シーン判別によって周辺部に空があると判定される場合
・撮影範囲の周辺部における被写体の輝度が大きく、コントラストが低いと判定される場合（予め設定した条件に基づいて判定することができる）
・撮影モードとして「Ｍ（マニュアル露出）モード」が選択された場合
・レンズユニットの焦点距離が予め定められた閾値以上（例えば２００ｍｍ以上）の場合（撮像素子４３０の移動による像振れ補正効果が小さいため）
・レンズユニットのＦ値と絞りの開口径との関係が不明な場合

また、例えば以下の場合には自動的に補正優先モードを設定することができる。
・被写体距離が閾値距離未満の場合、もしくはマクロ撮影モードが設定されている場合
・シャッタスピードが閾値より遅い場合
・撮影モードとして「Ａｕｔｏ（自動設定）モード」が選択されている場合
・レンズユニットの焦点距離が予め定められた閾値（例えば３５ｍｍ）以下の場合
・三脚検知部１２０により、デジタルカメラ１００が三脚に取り付けられていると判定される場合

これらは単なる例示であり、他の条件で自動的に像振れ補正モードを設定するように構成してもよい。また、例示した条件は適宜選択して用いることができ、条件を組み合わせて用いたり、条件に優先順位を設けてもよい。例えば、画質優先モードを自動設定する条件と補正優先モードを自動設定する条件とが同時に満たされうる場合には、どちらを優先するかを設定しておくことができる。また、レンズユニットのＦ値と絞りの開口径との関係が不明な場合にどちらの像振れ補正モードとするかは、ユーザが可変な情報として予め設定しておくことができる。

次に、図５のフローチャートを参照して、かつ像振れ補正が有効（ＯＮ）に設定されている場合のデジタルカメラ１００の動作について説明する。

Ｓ１０１でＭＰＵ１０１は、スイッチセンサ回路１０６の出力に基づいて、電源ＳＷ４３のＯＮ操作が行われたか否かを判定する。ＭＰＵ１０１は電源ＳＷ４３のＯＮ操作が行われたと判定されるまでＳ１０１の判定処理を繰り返し実行する。電源ＳＷ４３のＯＮ操作が行われたと判定されると、ＭＰＵ１０１は処理をＳ１０２に進める。

Ｓ１０２でＭＰＵ１０１は、カメラシステムの起動処理を実行する。ＭＰＵ１０１は電源から各回路へ電力を供給するとともに、初期設定や動作チェック処理などを実行する。ＭＰＵ１０１は、起動処理の過程で、装着されているレンズユニット２００のレンズ制御回路２０２と通信し、レンズユニット２００のＦ値と絞りの開口径との関係についての情報、機種情報などを取得する。また、ＭＰＵ１０１は、ＲＯＭ１１５を参照して取得した情報を用いて、レンズユニット２００のＦ値と、対応する、画質優先モードの像振れ補正処理における撮像素子４３０の最大移動範囲とを求め、ＲＡＭ１１０に格納する。

起動処理が終了すると、Ｓ１０３でＭＰＵ１０１はスタンバイ処理の実行を開始する。スタンバイ処理は、液晶モニタ１９をＥＶＦとして機能させるための処理である。ＭＰＵ１０１はシャッタユニット３２の先幕羽根３２ａおよび後幕羽根３２ｂを露光位置に固定する。また、ＭＰＵ１０１は、撮像素子４３０を動画撮影モードで駆動し、連続的にフレーム画像を撮影する。そして、ＭＰＵ１０１は、画像処理回路１０５に表示用の動画像を生成させ、生成した動画像を液晶駆動回路１１２を通じて液晶モニタ１９に表示させる。

スタンバイ処理を実行しながら、ＭＰＵ１０１はＳ１０４で、レリーズＳＷ４１のＳＷ２４１ｂがＯＮになったか否かを判定する。ＳＷ２４１ｂがＯＮになったと判定されると、ＭＰＵ１０１は処理をＳ１０５へ進める。一方、ＳＷ２４１ｂがＯＮになったと判定されなければ、ＭＰＵ１０１はＳＷ２４１ｂの状態を監視しながらスタンバイ処理を継続的に実行する。

Ｓ１０５でＭＰＵ１０１は、上述したような条件に基づいて像振れ補正モードを決定する。像振れ補正モードの決定に被写体情報が必要な場合には、スタンバイ処理で撮影された動画のフレーム画像を画像処理回路１０５で解析した結果を用いることができる。ＭＰＵ１０１は、補正優先モードが決定された場合にはＳ１０７へ、画質優先モードが決定された場合にはＳ２０７へ、それぞれ処理を進める。

Ｓ１０７でＭＰＵ１０１は、補正優先モードでの像振れ補正動作を開始する。ＭＰＵ１０１は、振れ検出センサ５０の出力信号に基づいて検出したデジタルカメラ１００の動きを打ち消すように、撮像素子４３０の移動方向および移動量を決定する。補正優先モードにおいてＭＰＵ１０１は、撮像素子４３０の物理的な最大移動範囲の中で撮像素子４３０の目標位置を決定し、対応する制御信号を生成して像振れ補正駆動回路１０９に出力する。

一方、Ｓ２０７でＭＰＵ１０１は、画質優先モードでの像振れ補正動作を開始する。ＭＰＵ１０１は現在設定されている絞り値（Ｆ値）を用いてＲＡＭ１１０を参照し、対応する最大移動範囲を取得する。そして、ＭＰＵ１０１は、撮像素子４３０の物理的な最大移動範囲よりも狭い、絞り値に応じた最大移動範囲の中で撮像素子４３０の目標位置を決定し、対応する制御信号を生成して像振れ補正駆動回路１０９に出力する。

Ｓ１０８およびＳ２０８においてＭＰＵ１０１は、撮影処理および記録処理を行う。本実施形態においてＭＰＵ１０１は、動画撮影モードが設定されていれば動画の撮影処理および記録処理を、静止画撮影モードが設定されていれば静止画の撮影処理及び記録処理を行う。動画および静止画の撮影処理や記録処理は公知の技術に基づいて実行することができるため、詳細については説明を省略する。

ＭＰＵ１０１は、撮影が終了するまで、像振れ補正動作および撮影ならびに記録処理を継続して実行する。撮影が終了するとＭＰＵ１０１は、Ｓ１０９およびＳ２０９において像振れ補正動作を終了する。

Ｓ１１０でＭＰＵ１０１は、Ｓ１０１と同様にして、電源ＳＷ４３のＯＦＦ操作が行われたか否かを判定する。ＭＰＵ１０１は電源ＳＷ４３のＯＦＦ操作が行われたと判定さればＳ１１１に処理を進め、判定されなければＳ１０３に処理を戻してスタンバイ処理を再開する。

Ｓ１１１でＭＰＵ１０１は、必要な情報をＲＯＭ１１５に記憶するなど、予め定められた終了処理（シャットダウン処理）を実行する。ＭＰＵ１０１は、レンズユニット２００から新しく取得した情報を、終了処理でＲＯＭ１１５に記憶してもよい。ＭＰＵ１０１は、終了処理の最後に各回路への電源供給を遮断する。

以上説明したように本実施形態では、撮像装置の動きに応じて撮像素子を移動させることによって像振れを補正する撮像装置において、画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に撮像素子の移動範囲を制限する、画質を優先した像振れ補正モードを設けた。そのため、シャッタ機構の大型化と、像振れ補正動作による画像周辺部の明るさ低減の両方を回避しつつ、像振れ補正を利用した撮影が可能になる。

（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。

本発明は上述した実施形態の内容に制限されず、発明の精神および範囲から離脱することなく様々な変更及び変形が可能である。したがって、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

３２…シャッタユニット、３２ｃ…シャッタアパチャ、５０…振れ検出センサ、１０１…マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）、１０９…像振れ補正駆動回路、２０１…レンズ、２０５…絞り、４３０…撮像素子、４６０…駆動コイル、４７０…磁石

Claims

撮像装置の動きに応じて撮像素子を移動させることによって像振れを抑制する像振れ補正手段と、
前記像振れ補正手段の動作を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記撮像素子の移動範囲を制限しない第１の像振れ補正モードと、
前記撮像素子の移動範囲を、前記撮像素子によって得られる画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に制限する第２の像振れ補正モードと、
のいずれかの像振れ補正モードで前記像振れ補正手段の動作を制御することを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、前記第２の像振れ補正モードにおける前記撮像素子の移動範囲を、撮影レンズの絞りのＦ値もしくは開口径に応じて定めることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
絞りのＦ値と、前記第２の像振れ補正モードで用いる移動範囲との関係を表す情報を記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、設定されているＦ値を用いて前記記憶手段を参照することにより前記第２の像振れ補正モードにおける前記撮像素子の移動範囲を定める、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
絞りの開口径と前記第２の像振れ補正モードで用いる移動範囲との関係を表す情報を記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、設定されているＦ値に対応する開口径を用いて前記記憶手段を参照することにより前記第２の像振れ補正モードにおける前記撮像素子の移動範囲を定める、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記制御手段は、撮影レンズの絞りのＦ値と開口径との関係を表す情報に基づいて、前記設定されているＦ値に対応する開口径を取得することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
前記像振れ補正モードを、被写体、撮影レンズ、および前記撮像装置の１つ以上についての情報に基づいて自動的に設定する設定手段をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記設定手段は、動画撮影時には前記像振れ補正モードとして前記第２の像振れ補正モードを決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
前記設定手段は、撮影範囲の周辺部における被写体の輝度が大きく、コントラストが低いと判定される場合には、前記像振れ補正モードとして前記第２の像振れ補正モードを決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
前記設定手段は、前記撮像装置に三脚が装着されていると判定される場合には、前記像振れ補正モードとして前記第２の像振れ補正モードを決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
前記設定手段は、前記撮影レンズの焦点距離が閾値以上である場合に前記像振れ補正モードとして前記第２の像振れ補正モードを決定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
撮像装置の動きに応じて撮像素子を移動させることによって像振れを抑制する像振れ補正手段を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子の移動範囲を制限しない第１の像振れ補正モードと、前記撮像素子の移動範囲を、前記撮像素子によって得られる画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に制限する第２の像振れ補正モードのいずれかにの像振れ補正モードで前記像振れ補正手段の動作を制御する制御工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
撮像装置が備えるコンピュータを、請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置が有する制御手段として機能させるためのプログラム。