JP2021060483A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像間の時間間隔が短くても良好な防振性能が得られるようにする。【解決手段】撮像装置100は、撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子104と、防振のために撮像素子を移動させる移動手段107と、移動手段を制御する制御手段102とを有する。制御手段は、第1の撮像期間および次の第2の撮像期間のそれぞれにおいて、防振のための撮像光学系内の光学素子113の移動とともに撮像素子を移動させるよう移動手段を制御する。制御手段は、第1の撮像期間の終了後において、撮像素子を所定の初期位置に戻して第2の撮像期間において撮像素子を初期位置から移動させるよう移動手段を制御する第1の防振制御と、撮像素子を第1の撮像期間の終了時の位置に保持して第2の撮像期間に撮像素子を上記終了時の位置から移動させるよう移動手段を制御する第2の防振制御のうち一方を選択して行う。【選択図】図1

Description

本発明は、防振(像振れ補正)機能を有する撮像装置に関する。
撮像装置には、防振のための撮像光学系内の防振レンズの移動とともに撮像素子を移動させて、防振レンズのみを移動させる場合に比べてより高い防振性能が得られるものがある。特許文献1には、静止画撮像の開始前には撮像素子を移動させずに交換レンズ内の防振レンズのみを移動させ、撮像期間中は防振レンズと撮像素子の双方を移動させる撮像装置が開示されている。露光開始時における撮像素子の補正量が、撮像開始時における防振レンズの補正量によって決定され、露光開始前に撮像素子を駆動開始することで不連続な動作となることを防いでいる。また特許文献2には、撮像開始時に防振レンズをその可動範囲の中心(初期位置)に移動させてから撮像素子を移動させる撮像装置が開示されている。
特開2009−265182号公報 特開2015−194712号公報
しかしながら、連写等の撮像が繰り返される場合において、撮像開始前に撮像素子の位置を動かすための予備駆動を行ったり、1つの撮像期間の終了後に撮像素子を初期位置に移動させたりすると、次の撮像の開始が遅れる。
本発明は、撮像が繰り返される場合に撮像間の時間間隔が短くても良好な防振性能が得られるようにした撮像装置を提供する。
本発明の一側面としての撮像装置は、撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、防振のために撮像素子を移動させる移動手段と、移動手段を制御する制御手段とを有する。制御手段は、第1の撮像期間および次の第2の撮像期間のそれぞれにおいて、防振のための撮像光学系内の光学素子の移動とともに撮像素子を移動させるよう移動手段を制御する。そして、第1の撮像期間の終了後において、撮像素子を所定の初期位置に戻して第2の撮像期間において撮像素子を初期位置から移動させるよう移動手段を制御する第1の防振制御と、撮像素子を第1の撮像期間の終了時の位置に保持して第2の撮像期間に撮像素子を上記終了時の位置から移動させるよう移動手段を制御する第2の防振制御のうち一方を選択して行うことを特徴とする。
また本発明の他の一側面としての制御方法は、撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子を防振のために移動させることが可能な撮像装置に適用される。該制御方法は、第1の撮像期間および次の第2の撮像期間のそれぞれにおいて、防振のための撮像光学系内の光学素子の移動とともに撮像素子を移動させるステップと、第1の撮像期間の終了後において、撮像素子を所定の初期位置に戻して第2の撮像期間において撮像素子を初期位置から移動させる第1の防振制御と、撮像素子を第1の撮像期間の終了時の位置に保持して第2の撮像期間に撮像素子を上記終了時の位置から移動させる第2の防振制御のうち一方を選択して行うステップとを有することを特徴とする。
なお、撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子を防振のために移動させることが可能な撮像装置のコンピュータに上記制御方法に従う処理を実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。
本発明によれば、撮像が繰り返される場合において撮像間の間隔が短くても良好な防振性能を得ることができる。
本発明の実施例1であるカメラシステムの構成を示すブロック図。 実施例1における防振部の構成を示すブロック図。 実施例1における防振処理を示すフローチャート。 本発明の実施例2における防振処理を示すフローチャート。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施例1であるカメラシステム10の構成を示している。カメラシステム10は、交換レンズ101と、該交換レンズ101が着脱可能および通信可能に接続されるカメラ本体100とにより構成される。カメラ本体100は、カメラMPU102、操作部103、撮像素子104、カメラ接点端子105、カメラジャイロセンサ106および背面ディスプレイ115を有する。
制御手段としてのカメラMPU102は、カメラ本体100および交換レンズ101の制御全体を司るコントローラであり、後述する操作部103からの入力に応じて、AE(自動露出)、AF(自動焦点調節)および撮像等の様々な動作を制御する。なお、本実施例にいう「撮像」とは、記録用静止画の撮像を意味する。またカメラMPU102は、後述するIISの制御も行う。
カメラMPU102は、カメラ接点端子105および交換レンズ101に設けられたレンズ接点端子111を通じてレンズMPU109との間で各種命令や情報を通信する。カメラ接点端子105およびレンズ接点端子111には、カメラ本体100から交換レンズ101に対して電源を供給するための電源端子も含まれている。
操作部103は、各種撮像モードの設定を行うモードダイヤルや、AE、AFを含む撮像準備動作および静止画撮像動作(以下、単に撮像動作という)の開始を指示するためのレリーズボタン等を有する。レリーズボタンの半押し操作によって第1スイッチがオンになり(SW1ON)、全押し操作により第2スイッチ(SW2)がオンになる。SW1のオンに応じて撮像準備動作が行われ、SW2のオン(SW2−1ON)に応じて撮像動作の開始が指示され、該指示から所定時間後(SW2−2ON)に実際の撮像素子104の露光が開始される。SW2−1ONおよびSW2−2ONは、設定された露光時間(撮像期間)が経過して撮像が終了したタイミングでオフになる。SW1ON、SW2−1ONおよびSW2−2ONは、通信によりカメラMPU102からレンズMPU109に通知される。
撮像素子104は、CCDセンサやCMOSセンサ等の光電変換素子により構成され、後述する撮像光学系により形成される被写体像を光電変換(撮像)して撮像信号を生成する。カメラMPU102は、撮像素子104からの撮像信号を用いてライブビュー映像や記録用静止画を生成する。
カメラジャイロセンサ106は、手振れ等によるカメラ本体100の角度振れ(カメラ振れ)を検出して角速度信号としてのカメラ振れ検出信号を出力する振れセンサである。カメラMPU102は、カメラ振れ検出信号と後述するIIS補正比率とに基づいて、移動手段としての撮像素子アクチュエータ107を駆動して、撮像素子104を後述する撮像光学系の光軸に直交する方向に移動させる。この際、カメラMPU102は、撮像素子位置センサ108により検出される撮像素子104の位置、すなわち撮像素子104の可動範囲の中心位置(所定の初期位置)である光軸上の位置から移動した位置が目標位置に近づくように撮像素子アクチュエータ107のフィードバック制御を行う。これにより、撮像素子104の移動によって像振れを低減(補正)する防振(以下、IISという)が行われる。なお、IISは、上下方向(ピッチ方向)のカメラ振れおよび左右方向(ヨー方向)のカメラ振れに対して行われる。
表示手段としての背面ディスプレイ115は、撮像前においてはカメラMPU102が撮像素子104からの撮像信号を用いて生成したライブビュー映像を表示する。ユーザは表示されるライブビュー映像をファインダ映像として観察することができる。また、背面ディスプレイ115は、撮像後には、該撮像により生成された又は記録媒体に記録された記録用静止画を表示することができる。
交換レンズ101は、不図示の撮像光学系と、前述したレンズMPU109およびレンズ接点端子111と、レンズジャイロセンサ110とを有する。レンズジャイロセンサ110は、交換レンズ101の角度振れ(レンズ振れ)を検出して角速度信号としてのレンズ振れ検出信号を出力する振れセンサである。
レンズMPU109は、レンズ振れ検出信号と後述するOIS補正比率とに基づいてレンズアクチュエータ112を駆動して、撮像光学系内の光学素子である防振レンズ113を該撮像光学系の光軸に直交する方向に移動させる。この際、レンズMPU109は、レンズ位置センサ114により検出される防振レンズ113の位置、すなわち防振レンズ113の可動範囲の中心位置である光軸上の位置からの移動位置が目標位置に近づくようにレンズアクチュエータ112のフィードバック制御を行う。これにより、防振レンズ113の移動により像振れを補正する防振(以下、OISという)が行われる。
なお、OISも、IISと同様に、ピッチ方向のレンズ振れおよびヨー方向のレンズ振れに対して行われる。
図2は、カメラシステム10における防振部の構成を示している。防振部は、カメラ本体100に設けられたカメラ防振部201と交換レンズ101ら設けられたレンズ防振部208とを有する。カメラ防振部201はカメラMPU102に含まれ、レンズ防振部208はレンズMPU109に含まれる。
カメラ防振部201におけるオフセット除去部202は、カメラジャイロセンサ106から出力されたカメラ振れ検出信号からオフセット成分を除去する。角度変換部203は、オフセット除去部202から出力されたカメラ振れ検出信号としての角速度信号を角度信号に変換する。
カメラ受信部205は、レンズMPU109のレンズ送信部211から送信されたIIS補正比率を受信する。撮像素子駆動部207は、角度変換部203から出力された角度信号とレンズMPU109から受信したIIS補正比率とに応じて、撮像素子104を移動させるための駆動信号を生成する。
本実施例では、撮像期間の前においてはIISを行わず(つまりは撮像素子104を移動させずに)にOISのみを行う。そして撮像期間においては上記IIS補正比率とOIS補正比率に従うIISとOISによる協調防振を行う。
レンズ防振部208におけるオフセット除去部209は、レンズジャイロセンサ110から出力されたレンズ振れ検出信号からオフセット成分を除去する。角度変換部210は、オフセット除去部209から出力されたレンズ振れ検出信号としての角速度信号を角度信号に変換する。レンズ受信部212は、カメラ送信部204から送信された防振に関する情報(後述する撮像素子104の可動ストローク量等)を受信する。協調制御部213は、レンズMPU109の内部情報(例えば、撮像光学系のズームやフォーカスによって変化するOISの防振敏感度)とレンズ受信部212が受信した防振に関する情報とを用いてOIS補正比率とIIS補正比率を決定する。OIS補正比率は、OISとIISの双方による合計の像振れ補正量に占める防振レンズ113の移動による像振れ補正量であるOIS補正量の比率を示す。またIIS補正比率は、上記合計の像振れ補正量に占める撮像素子104の移動による像振れ補正量であるIIS補正量の比率を示す。レンズ駆動部214は、角度変換部210から出力された角度信号と協調制御部213にて決定されたOIS補正比率に応じて防振レンズ113を移動させるための駆動信号を生成する。またレンズMPU109は、IIS補正比率をカメラMPU102に送信する。
なお、協調制御部213に相当する協調制御部をカメラ防振部201に設け、該協調制御部が決定したOIS補正比率をレンズMPU109に送信するようにしてもよい。
図3のフローチャートは、それぞれコンピュータであるカメラMPU102(カメラ防振部201)とレンズMPU109(レンズ防振部208)がコンピュータプログラムに従って実行する防振処理(制御方法)を示している。図の左側にカメラMPU102が実行するカメラ側処理を示し、右側にレンズMPU109が実行するレンズ側処理を示している。
カメラ本体100の電源が投入されて交換レンズ101に電源が供給されると、カメラMPU102とレンズMPU109とが相互に通信を開始するとともに、防振処理が開始される。まずステップS301では、カメラMPU102は、撮像素子104をその可動範囲の中心位置(初期位置)に保持する。同様にステップS302では、レンズMPU109は、防振レンズ113をその可動範囲の中心位置に保持する。
次にステップS303では、カメラMPU102は、ユーザによりレリーズボタンが半押し操作されてSW1がオンになるまで待機し、SW1がオンになるとステップS304に進んでレンズMPU109にSW1ONを通知する。ステップS305においてSW1ONの通知を受け取ったレンズMPU109は、OISのSW1特性での制御を開始する。前述したように撮像期間前においてはIISを行わないので、SW1特性はレンズジャイロセンサ110により検出したレンズ振れによる像振れをOISのみで補正するための特性である。ただし、フレーミングのし易さ等の観点から、低周波の像振れの過補正を回避する特性となっている。
次にステップS306では、カメラMPU102は、ユーザによりレリーズボタンが全押し操作されるまで待機し、全押し操作されるとステップS307に進んでレンズMPU109にSW2−1ONを通知する。ステップS308でSW2−1ONを受信したレンズMPU109は、OISをそのときの防振レンズ113の位置で一時的に保持する。
次にステップS309では、カメラMPU102は、IISでの撮像素子104の現在位置からの可動ストローク量を算出してこれをレンズMPU109に通知する。仮に撮像素子104の現在位置がその可動範囲の中心位置からずれている場合は、撮像素子104の移動方向ごとに可動ストローク量として異なる値をレンズMPU109に通知する。
次にステップS310では、レンズMPU109は、IISにおける撮像素子104の可動ストローク量とOISにおける防振レンズ113の現在位置における可動ストローク量とから、それらの移動方向ごとのIISおよびOIS補正比率を算出する。
次にステップS311では、レンズMPU109は、算出したIIS補正比率をカメラMPU102に通知する。そしてステップS312では、カメラMPU102は、レンズMPU109から受信したIIS補正比率を撮像期間中における撮像素子104の駆動パラメータとして設定する。
次にステップS313では、カメラMPU102は、実際の露光(撮像)の開始通知であるSW2−2ONをレンズMPU109に通知する。そしてステップS314では、SW2−2ONを受信したレンズMPU109は、OISの特性をSW1特性から低周波の像振れ補正性能が高いSW2特性へと変更する。
次にステップS315では、カメラMPU102は、設定されたIIS補正比率でカメラ振れに対するIISを開始する。これと同時にステップS316では、レンズMPU109は、設定されたOIS補正比率でレンズ振れに対するOISを開始する。このように、撮像期間中においては、カメラMPU102はOISが制御されるのと同時にIISを制御する。
次にステップS317で、カメラMPU102は、所定の露光時間が経過した(すなわち撮像期間が終了した)か否かを判定する。カメラMPU102は、露光時間が経過していなければIISを継続する。一方、露光時間が経過した場合はステップS318においてSW1ON(SW2−2ONの解除)をレンズMPU109に通知する。SW1ONを受信したレンズMPU109 は、ステップS319においてOISの特性をSW1特性に戻す。前述したようにSW1特性は低周波の像振れの過補正を回避する特性であるので、必然的に防振レンズ113は中心位置に向かって移動しやすくなる。
次にステップS320では、カメラMPU102は、ユーザによりレリーズボタンが継続して全押し操作されている(SW2−1ON)か否か、すなわち連写が指示されているか否かを判定し、連写が指示されていなければステップS321にて撮像素子104を中心位置に戻す(センタリングする)。そしてカメラMPU102は、ステップS322にて撮像素子104のセンタリングの完了を確認するとステップS306に戻って次の撮像までの待機状態に入る。このようにカメラMPU102は、単写時には前の撮像期間(第1の撮像期間)の終了後において撮像素子104を中心位置にセンタリングし、該中心位置から次の撮像期間(第2の撮像期間)でのIISを開始する第1の防振制御を行う。この待機状態では、レンズMPU109は、撮像素子104の中心位置からの移動方向ごとの可動ストローク量に応じて次の撮像におけるOIS補正比率とIIS補正比率を算出する演算処理を行い、IIS補正比率をカメラMPU102に通知する。
一方、ステップS320において連写が指示されている場合には、カメラMPU102は、ステップS323にて撮像素子104を現在位置(撮像期間の終了時の位置)で一時的に保持する。そしてステップS306に戻り、次の撮像までの待機状態に入る。このようにカメラMPU102は、連写時には前の撮像期間の終了後において撮像素子104を中心位置にセンタリングすることなく保持した位置から次の撮像期間でのIISを開始する第2の防振制御を行う。すなわち、カメラMPU102は、単写か連写かによって第1の防振制御および第2の防振制御のうち一方を選択して行う。
連写における次の撮像のためにステップS307以降の処理を繰り返す場合は、ステップS309においてカメラMPU102は、ステップS323にて撮像素子104が保持された位置からの撮像素子104の移動方向ごとの可動ストローク量を算出し、算出した可動ストローク量をレンズMPU109に通知する。レンズMPU109は、受信した撮像素子104の可動ストローク量に応じて次の撮像におけるOIS補正比率とIIS補正比率を算出する演算処理を行い、IIS補正比率をカメラMPU102に通知する。
このように、連写における撮像間において撮像素子104の可動ストローク量を更新することで露光ごとに最適なOISおよびIIS補正比率を設定することができるとともに、各露光後に撮像素子104のセンタリングを行わないことで撮像間の時間間隔の増加(つまりは連写速度の低下)を防ぐことができる。
本実施例によれば、連写において撮像間の時間間隔が短くても良好な防振性能を得ることができる。
本実施例では、撮像前はOISのみを行い、撮像期間中はIISとOISの両方を行う場合において説明したが、撮像前にIISのみを行うようにしてもよい。また本実施例では、ユーザによる連写の指示をレリーズボタンが継続して全押し操作されていることで判定したが、カメラ本体100において単写モードと連写モードの選択が可能である場合には連写モードが選択されていることで連写が指示されていると判定してもよい。
図4のフローチャートは、本発明の実施例2においてカメラMPU102がコンピュータプログラムに従って実行する防振処理のうち図3のステップS318の後の処理を示している。
ステップS318の後のステップS401において、カメラMPU102は、ユーザによりレリーズボタンが継続して全押し操作されている(SW2−1ON)か否か、すなわち連写が指示されているか否かを判定し、連写が指示されていなければステップS402に進んで撮像素子104をセンタリングする。そしてカメラMPU102は、ステップS403にて撮像素子104のセンタリングの完了を確認すると図3のステップS306に戻って次の撮像までの待機状態に入る。
一方、ステップS401において連写が指示されている場合は、カメラMPU102は、ステップS404にて連写モードとして低速撮像モードが設定されているか高速撮像モードが設定されているかを判定する。低速撮像モードは、高速撮像モードに比べて撮像間の時間間隔(連写速度)が遅いモードである。低速撮像モードが設定されている場合は撮像素子104をセンタリングしても連写速度が低下するおそれがほとんどないため、カメラMPU102はステップS402に進み、撮像素子104をセンタリングする。
また高速撮像モードが設定されている場合は、カメラMPU102は、連写速度の低下を防ぐためにステップS405に進んで撮像素子104を現在位置で一時的に保持してステップS306に進む。
本実施例によれば、連写時に高速撮像モードが設定されている場合においても良好な防振性能を得ることができる。
本実施例では低速撮像モードが設定されている場合に次の撮像前に撮像素子104をセンタリングする例について説明したが、他の場合に撮像素子104をセンタリングをしてもよい。例えば、撮像素子104の現在位置が中心位置から大きくずれている場合には、シャッタ速度との関係で露出むらが発生することがあるので、次の撮像の前に撮像素子104をセンタリングしてもよい。
(その他の実施例)
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。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
100 カメラ本体
101 交換レンズ
102 カメラMPU
104 撮像素子
113 防振レンズ

Claims (8)

  1. 撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
    防振のために前記撮像素子を移動させる移動手段と、
    前記移動手段を制御する制御手段とを有し、
    前記制御手段は、
    第1の撮像期間および次の第2の撮像期間のそれぞれにおいて、前記防振のための前記撮像光学系内の光学素子の移動とともに前記撮像素子を移動させるよう前記移動手段を制御し、
    前記第1の撮像期間の終了後において、前記撮像素子を所定の初期位置に戻して前記第2の撮像期間において前記撮像素子を前記初期位置から移動させるよう前記移動手段を制御する第1の防振制御と、前記撮像素子を前記第1の撮像期間の終了時の位置に保持して前記第2の撮像期間に前記撮像素子を前記終了時の位置から移動させるよう前記移動手段を制御する第2の防振制御のうち一方を選択して行うことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記制御手段は、
    前記第1の防振制御を行う場合は、前記撮像素子が前記初期位置に戻された状態で前記第2の撮像期間において前記撮像素子を移動させるための演算が行われるのを待ち、
    前記第2の防振制御を行う場合は、前記撮像素子が前記終了時の位置に保持された状態で前記演算が行われるのを待つことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記制御手段は、前記第1の撮像期間の終了から前記第2の撮像期間までの時間間隔に応じて前記第1の防振制御と前記第2の防振制御のうち一方を選択す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。
  4. 前記制御手段は、単写時に前記第1の防振制御を行い、連写時に前記第2の防振制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
  5. 前記制御手段は、前記第1の撮像期間の終了時における前記撮像素子の位置に応じて前記第1の防振制御と前記第2の防振制御のうち一方を選択す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。
  6. 前記制御手段は、前記第1および第2の撮像期間のそれぞれの前は前記撮像素子を移動させないことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の撮像装置。
  7. 撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子を防振のために移動させることが可能な撮像装置の制御方法であって、
    第1の撮像期間および次の第2の撮像期間のそれぞれにおいて、前記防振のための前記撮像光学系内の光学素子の移動とともに前記撮像素子を移動させるステップと、
    前記第1の撮像期間の終了後において、前記撮像素子を所定の初期位置に戻して前記第2の撮像期間において前記撮像素子を前記初期位置から移動させる第1の防振制御と、前記撮像素子を前記第1の撮像期間の終了時の位置に保持して前記第2の撮像期間に前記撮像素子を前記終了時の位置から移動させる第2の防振制御のうち一方を選択して行うステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  8. 撮像光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子を防振のために移動させることが可能な撮像装置のコンピュータに、請求項7に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
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