JP4718498B2 - 撮像装置および撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮影時の手ぶれを補正する手ぶれ補正機能を有する撮像装置および撮像方法に関するものである。

近年、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の自動化が進み、自動露出や自動焦点調節機構などを備えたものが広く実用化されており、これらの多機能化の一つとして、装置全体の振れに起因する像振れを補正する振れ補正機能を実現する技術も幾つか実用化されている。

これらの振れ補正機能を有する振れ防止装置は、一般に装置全体の振れを検出する振れ検出手段と、この振れに起因する像振れを補正する補正手段と、補正手段を駆動する駆動手段と、振れ検出手段の出力に応じて像振れ補正量を算出し駆動手段の制御を行う制御手段と、補正手段を所定の位置に機械的に保持する保持手段とから構成されている。

例えば、特許文献１には、手ぶれによる撮影装置の振れ量を検出し、検出した振れ量により光電変換手段を有する基板を変位させているときに、光電変換手段を有する基板の変位量を検出し、検出した変位量により振れ量を補正して光電変換手段を有する基板を変位させて振れ補正を行うことが記載されている。

また、特許文献２には、画像振れ防止のために動く可動部材に接触して非作動状態にするための手段の作用状態から非作用状態への移行をスムーズにし、画像振れ防止装置の使用感を良くすると共に、このような状態移行時に故障の発生を防止し、また、上記のような状態移行時に像が不自然に変化しないようにすることができることが記載されている。
特開２００１−０６６６５５号公報 特許第２６１３５８１号公報

本発明は、前記従来技術が解決した課題を異なる方法で解決するものであり、電気的保持状態から機械的保持状態へ移行する際に、画面ずれ等の違和感が出ることなく移行できる手ぶれ補正機能、工程を有する撮像装置および撮像方法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、本発明に係る請求項１に記載した撮像装置は、撮像素子と、撮像素子からの画像を表示する表示手段と、撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、振れに起因する像振れを補正する補正手段と、補正手段を駆動する駆動手段と、補正手段を機械的に保持する機械的保持手段とからなり、補正動作を行わないときは、補正手段を機械的に保持し、補正動作を行うときは、補正手段を駆動可能な状態で電気的に保持する像振れ補正機能を有する撮像装置であって、電気的保持状態から機械的保持状態に移行する際に、表示手段の表示制御を変更する手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項２〜４に記載した撮像装置は、請求項１の撮像装置において、電気的保持状態から機械的保持状態へ移行する際に、表示手段の画像更新動作を一時停止すること、さらに停止動作の詳細とは、電気的保持状態の制御停止から所定の時間経過後のタイミングで表示の更新動作を停止し、機械的保持状態の制御停止から所定の時間経過後のタイミングで表示の更新動作を再開することを特徴とする。

また、請求項５，６に記載した撮像装置は、請求項１〜４の撮像装置において、それぞれ、機械的保持開始、解除のタイミングを装置の電源オン、オフ動作、および第１レリーズ状態の解放操作時に連動させたことを特徴とする。

また、請求項７に記載した撮像装置は、請求項１の撮像装置において、電気的保持状態から機械的保持状態へ移行する際に、電気的保持状態の制御停止から所定時間経過後に表示手段の画像表示をＯＳＤ(On Screen Display)で覆い隠し、機械的保持状態の制御停止から所定時間経過後にＯＳＤを消すことを特徴とする。

また、請求項８〜１４に記載した撮像方法は、請求項１〜７の撮像装置を、工程に分けて記述し撮像方法としたものであり、特徴は、前記請求項１〜７の撮像装置と同様である。

以上述べてきた、撮像装置および撮像方法によれば、画像ずれ等により、使用者に違和感を抱かせることなく、像ぶれ補正を行う補正手段の電気的保持から機械的保持への移行をスムーズに行うことができる。

本発明によれば、撮像装置の使用者に画像ずれ等の違和感を抱かせることなく、像ぶれの補正を行う補正手段の電気的保持と機械的保持との間の移行をスムーズに行うことができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラという）の外観を示す（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。また、図２はデジタルカメラ内部のシステム構成の概要を示すブロック回路図である。

図１に示すように、デジタルカメラ本体の上面には、レリーズスイッチ（レリーズシャッタ）ＳＷ１、モードダイヤルスイッチＳＷ２、およびサブＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１が配設されている。

また、デジタルカメラ本体の正面には、撮影レンズを含む鏡胴ユニット７、光学ファインダ４、ストロボ発光部３、測距ユニット５、リモートコントロール受光部６が設けられている。

デジタルカメラの背面には、電源スイッチＳＷ１３、ＬＣＤモニタ１’、ＡＦＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、広角方向ズームスイッチＳＷ３、望遠方向ズームスイッチＳＷ４、セルフタイマの設定・削除するセルフタイマスイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動・ストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動・マクロスイッチＳＷ１０、左移動・画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２、手ぶれ補正スイッチＳＷ１４が設けられている。カメラ本体の側面にはメモリカード／電池装填室の蓋２が設けられている。

デジタルカメラの各部材の機能および作用は公知であるので、その説明は省略することにし、次にカメラの内部のシステム構成を図２に基づき図１を参照しながら説明する。

図２に示すように、１０４はデジタルスチルカメラプロセッサ（以下、プロセッサという）である。このプロセッサ１０４は、Ａ／Ｄ変換器１０４１１、第１ＣＣＤ信号処理ブロック１０４１、第２ＣＣＤ信号処理ブロック１０４２、ＣＰＵブロック１０４３、ローカルＳＲＡＭ１０４４、ＵＳＢブロック１０４５、シリアルブロック１０４６、ＪＰＥＧ・ＣＯＤＥＣブロック（ＪＰＥＧ圧縮・伸長を行うブロック）１０４７、ＲＥＳＩＺＥブロック（画像データのサイズを補間処理により拡大・縮小するブロック）１０４８、ＴＶ信号表示ブロック（画像データを液晶モニタ・ＴＶなどの外部表示機器に表示させるためのビデオ信号に変換するブロック）１０４９、メモリカードコントローラブロック（撮影画像データを記録するメモリカードの制御を行うブロック）１０４１０を有している。これらの各ブロックは相互にバスラインで接続されている。

また、プロセッサ１０４の外部にはＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ（ホワイトバランス設定、γ設定が行われた状態の画像データ）、ＹＵＶ画像データ（輝度データ、色差データ変換が行われた状態の画像データ）、ＪＰＥＧ画像データ（ＪＰＥＧ圧縮された状態の画像データ）を保存するＳＤＲＡＭ１０３が配置され、このＳＤＲＡＭ１０３はプロセッサ１０４にメモリコントローラ（図示せず）、バスラインを介して接続されている。

プロセッサ１０４の外部には、さらに、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ（メモリカードスロットにメモリカードが装着されていない場合でも撮影画像データを記憶するためのメモリ）１２０、制御プログラム、パラメータなどが格納されたＲＯＭ１０８が設けられ、これらもバスラインによってプロセッサ１０４に接続されている。

ＲＯＭ１０８に格納する制御プログラムは、デジタルカメラの電源スイッチＳＷ１３をオンすると、プロセッサ１０４のメインメモリ（図示せず）にロードされ、プロセッサ１０４はその制御プログラムに従って各部の動作制御を行うと共に、制御データ、パラメータ等をＲＡＭ１０７等に一時的に保存させる。

鏡胴ユニット７は、ズームレンズ７１ａを有するズーム光学系７１、フォーカスレンズ７２ａを有するフォーカス光学系７２、絞り７３ａを有する絞りユニット７３、メカニカルシャッタ７４ａを有するメカニカルシャッタユニット７４からなるレンズ鏡筒を備えている。なお、ズームレンズ７１ａ、フォーカスレンズ７２ａおよび絞り７３ａは撮影光学系を構成している。また、撮影光学系の光軸をＺ軸とするとともに、このＺ軸に直交する平面をＸ-Ｙ平面とする。

ズーム光学系７１、フォーカス光学系７２、絞りユニット７３、メカニカルシャッタユニット７４は、ズームモータ７１ｂ、フォーカスモータ７２ｂ、絞りモータ７３ｂ、メカニカルシャッタモータ７４ｂによってそれぞれ駆動されるようになっている。

この鏡胴ユニット７の各モータはモータドライバ７５によって駆動され、モータドライバ７５はプロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４３によって制御される。

また、鏡胴ユニット７の各レンズ系によりＣＣＤ１０１に被写体像が結像され、ＣＣＤ１０１は被写体像を画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ１０２に画像信号を出力する。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は画像ノイズ除去用のため相関二重サンプリングを行うＣＤＳ１０２１、利得調整用のＡＧＣ１０２２、アナログデジタル変換を行うＡ／Ｄ変換部１０２３から構成されている。すなわち、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２はその画像信号に所定の処理を施し、アナログ画像信号をデジタル信号に変換してプロセッサ１０４の第１ＣＣＤ信号処理ブロック１０４１に向けてこのデジタル信号を出力する。

これらの信号制御処理は、プロセッサ１０４の第１ＣＣＤ信号処理ブロック１０４１から出力されるＶＤ（垂直同期）−ＨＤ（水平同期）信号によりＴＧ１０２４を介して行われる。そのＴＧ１０２４はそのＶＤ−ＨＤ信号に基づき駆動タイミング信号を生成する。

プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４３は、音声記録回路１１５１による音声記録動作を制御するようになっている。音声記録回路１１５１はマイクロフォン（以下、マイクという）１１５３で変換された音声記録信号のマイクＡＭＰ（アンプリファイア）１１５２による増幅信号を指令に応じて記録する。ＣＰＵブロック１０４３は、音声再生回路１１６１の動作も制御する。音声再生回路１１６１は、指令により適宜メモリに記憶されている音声信号を再生してオーディオＡＭＰ１１６２に出力し、スピーカ１１６３から音声を出力させるように構成されている。

ＣＰＵブロック１０４３は、さらに、ストロボ回路１１４を制御することによってストロボ発光部３から照明光を発光させる。これに加えて、ＣＰＵブロック１０４３は、測距ユニット５も制御する。

ＣＰＵブロック１０４３は、プロセッサ１０４のサブＣＰＵ１０９に接続され、サブＣＰＵ１０９はＬＣＤドライバ１１７を介してサブＬＣＤ１による表示制御を行う。サブＣＰＵ１０９は、さらに、ＡＦＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、リモートコントロール受光部６、操作スイッチＳＷ１〜ＳＷ１４からなる操作キーユニット、ブザー１１３に接続されている。

ＵＳＢブロック１０４５はＵＳＢコネクタ１２２に接続され、シリアルブロック１０４６はシリアルドライバ回路１２３１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタ１２３２に接続されている。ＴＶ信号表示ブロック１０４９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１’に接続されると共に、ビデオＡＭＰ（ＴＶ信号表示ブロック１０４９から出力されたビデオ信号を７５Ωインピーダンスに変換するためのＡＭＰ（アンプリファイア））１１８を介してビデオジャック（カメラをＴＶなどの外部表示機器に接続するためのジャック）１１９に接続されている。メモリカードコントローラブロック１０４１０はメモリカードスロット１２１のカード接点に接続されている。

ＬＣＤドライバ１１７はＬＣＤモニタ１’を駆動すると共に、ＴＶ信号表示ブロック１０４９から出力されたビデオ信号をＬＣＤモニタ１’に表示させる信号に変換する役割を果たす。ＬＣＤモニタ１’は撮影前の被写体の状態監視するため、撮影画像を確認するため、メモリカードまたは内蔵メモリ１２０に記録された画像データを表示するために用いられる。

デジタルカメラの本体には、鏡胴ユニット７の一部を構成する固定筒が設けられている。この固定筒にはＣＣＤステージ１２５１がＸ−Ｙ方向に移動可能に設けられている。ＣＣＤ１０１は手ぶれ補正機構の一部を構成するＣＣＤステージ１２５１に搭載されている。この固定筒およびＣＣＤステージ１２５１の詳細な構造については後述する。

ＣＣＤステージ１２５１はアクチュエータ１２５５によって駆動され、アクチュエータ１２５５はドライバ１２５４によって駆動制御される。そのドライバ１２５４はコイルドライブ第１ＭＤとコイルドライブ第２ＭＤとから構成されている。そのドライバ１２５４はＡＤ（アナログデジタル）変換器ＩＣ１２５６に接続され、そのＡＤ変換器ＩＣ１２５６はＲＯＭ１０８に接続され、このＡＤ変換器ＩＣ１２５６にはＲＯＭ１０８から制御データが入力される。

固定筒には手ぶれ補正スイッチＳＷ１４がオフ、電源スイッチＳＷ１３がオフのときには、ＣＣＤステージ１２５１を中央位置（原点位置）に強制保持する機械的保持手段の保持機構１２６３が設けられている。この保持機構１２６３はアクチュエータとしてのステッピングモータＳＴＭにより制御され、そのステッピングモータＳＴＭはドライバ１２６１によって駆動される。このドライバ１２６１にはＲＯＭ１０８から制御データが入力される。

ＣＣＤステージ１２５１には位置検出素子１２５２が取り付けられている。この位置検出素子１２５２の検出出力はアンプ１２５３に入力され、増幅されてＡ／Ｄ変換器１０４１１に入力される。デジタルカメラ本体にはジャイロセンサ１２４１がピッチ（Ｐitch）方向とヨー（Ｙaw）方向との回転を検出可能に設けられ、ジャイロセンサ１２４１の検出出力はローパスフィルタ兼用のＬＰＦ−アンプ１２４２を介してＡ／Ｄ変換器１０４１１に入力される。

このデジタルカメラは、図３に示す、「モニタリング処理」ブロックと「再生処理」ブロックの少なくとも２つのモードを有し、これら２つのモード間を遷移する。「モニタリング処理」ブロックの内部ではメニュー呼び出しを行うことができ、各種設定を変更することができる。また、「再生処理」ブロックの内部では、撮影画像をＬＣＤモニタ１’に表示させることができる。

すなわち、図３のフローチャートに示すように、モードダイヤルスイッチＳＷ２が撮影モードに設定されたか否か判断され（Ｓ１)、撮影モードに設定された場合（処理Ｓ１のＹｅｓ）、モニタリング処理が実行される（Ｓ２)。モニタリング処理実行後、撮影命令が入力されたか否か判断され(Ｓ３)、入力された場合（処理Ｓ２のＹｅｓ）は撮影処理が実行され(Ｓ４)、その後、処理Ｓ２に戻る。撮影命令が入力されない場合（処理Ｓ２のＮｏ）は後述する処理Ｓ８に進む。

また、処理Ｓ１において、モードダイヤルスイッチＳＷ２が撮影モードに設定されていない場合（処理Ｓ１のＮｏ）、さらにモードダイヤルスイッチＳＷ２が再生モードに設定されたか否か判断される(Ｓ５)。そして、再生モードに設定された場合（処理Ｓ５のＹｅｓ）、撮影画像をＬＣＤモニタ１’に表示させる再生処理が実行され(Ｓ６)、再生モードに設定されていない場合（処理Ｓ５のＮｏ）、撮影・再生以外の処理が実行される(Ｓ７)。

処理Ｓ３，Ｓ６，Ｓ７の後、電源スイッチＳＷ１３が押下されたか否か判断され(Ｓ８)、押下された場合（処理Ｓ８のＹｅｓ）は処理を終了し、押下されていない場合（処理Ｓ８のＮｏ）は処理Ｓ１に戻り、処理が継続される。

前述の図２に示したプロセッサ１０４は、タイマ機能を有している。図４はタイマ機能の動作を示すフローチャートであり、フリーランタイマである。このフリーランタイマはセットした秒数がカウントダウンされ秒数がゼロになることを契機に割り込みを発生させる。なお、カウントダウン中の秒数はレジスタで参照することができる。タイマにカウントするＸ秒をセットして（Ｓ１１）、カウントをスタートし（Ｓ１２）、設定したＸ秒後に所定の割り込み処理を実行する（Ｓ１３）。

フリーランタイマによる処理はリセット命令の確認を行い（Ｓ１４）、リセット命令のないとき（処理Ｓ１４のＮｏ）、処理Ｓ１１に戻り、リセット命令のあるとき（処理Ｓ１４のＹｅｓ）、カウントダウンの処理を終了する。つまり、フリーランタイマはリセット命令を実行しない限りＸ秒間隔の割り込みを繰り返し実行しつづける。

図５は、ＣＣＤをスライドさせて手ぶれ補正を行う原理を示している。撮像面（ＣＣＤ面）がＰ１の位置にあるとき、被写体の像はＯに投影される。しかし、手ぶれにより、カメラがθx，θyだけ回転した場合、撮像面はＰ２の位置に移動して、被写体が写る場所がＯ’に移動する。そこで、撮像面がＰ１になるようにｄｘ，ｄｙだけ平行移動してやることにより、被写体の撮像面上での投影位置は元に戻すことができる。

次に、手ぶれ補正機構の構成について図６〜図８（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。図６〜図８（ａ），（ｂ）には複数のレンズが収納される固定筒を示しており、図６は正面図、図７は図６のＡ−Ａ’の縦断面図、図８（ａ），（ｂ）は背面図である。図６〜図８（ａ），（ｂ）において、１０は固定筒である。固定筒１０は箱形形状を呈し、その内側がレンズ鏡筒受入用の収納空間とされている。固定筒１０の背面には全体的に略矩形状を呈する板状のベース部材１１が取り付けられている。その固定筒１０の内周壁には、ここではレンズ鏡筒を繰り出し・繰り入れるためのヘリコイド１２が形成されている。固定筒１０は少なくとも２つの角部が切り欠かれ、一方の角部１０ａは後述するステッピングモータＳＴＭの取り付け部とされ、他方の角部１０ｂは後述するフレキシブルプリント基板２０の折り曲げ箇所とされている。

図２に示すＣＣＤステージ１２５１はそのベース部材１１に設けられている。このＣＣＤステージ１２５１は、図９に分解して示すように環枠形状のＸ方向ステージ１３と、矩形状のＹ方向ステージ１４と、載置ステージ１５とから大略構成されている。

Ｘ方向ステージ１３はベース部材１１に固定されている。このＸ方向ステージ１３にはＸ方向に延びる一対のガイド軸１３ａ，１３ｂがＹ方向に間隔を開けて設けられている。Ｘ方向ステージ１３には直方体形状の４個の永久磁石１６ａ〜１６ｄが配置されている。この４個の永久磁石１６ａ〜１６ｄは２個一対とされ、一対の永久磁石１６ａ，１６ｂはＸ−Ｙ平面内でＹ方向に間隔を開けて平行に配置されている。この実施の形態では、一対のガイド軸１３ａ，１３ｂが一対の永久磁石１６ａ，１６ｂを貫通する構成とされているが、これに限るものではなく一対のガイド軸１３ａ，１３ｂに併設して設けられていても良い。一対の永久磁石１６ｃ，１６ｄはＸ−Ｙ平面内でＸ方向に間隔を開けて配置されている。

Ｙ方向ステージ１４はＹ方向に延びる一対のガイド軸１４ｃ，１４ｄがＸ方向に間隔を開けて設けられている。そのＹ方向ステージ１４にはＸ方向に間隔を開けて対向する２個一対の被支承部１７ａ，１７ａ’，１７ｂ，１７ｂ’がＹ方向に間隔を開けて形成されている。各一対の被支承部（１７ａ，１７ａ’），（１７ｂ，１７ｂ’）はＸ方向ステージ１３の一対のガイド軸１３ａ，１３ｂにそれぞれ可動可能に支承され、これによりＹ方向ステージ１４がＸ方向に可動可能とされている。

ＣＣＤ１０１は載置ステージ１５に固定されている。載置ステージ１５はＸ方向に張り出した一対のコイル取付板部１５ｃ，１５ｄとＹ方向に張り出した一対のコイル取付板部１５ａ，１５ｂとを有する。ＣＣＤ１０１はその載置ステージ１５の中央に固定されている。載置ステージ１５にはＣＣＤ１０１の撮像面と同じ側にＹ方向に間隔を開けて対向する２個一対の被支承部（符号を略す）がＸ方向に間隔を開けて形成され、各一対の被支承部はＹ方向ステージ１４の一対のガイド軸１４ｃ，１４ｄに可動可能に支承され、これにより載置ステージ１５は全体としてＸ−Ｙ方向に可動可能とされている。

ＣＣＤ１０１には撮像面と反対側の面に保護板１９が貼り付けられている。保護板１９にはその中央にテーパ形状の凹所１９ａが形成されている。この凹所１９ａの機能については後述する。

一対のコイル取付板部１５ｃ，１５ｄにはそれぞれ偏平かつ渦巻き状のコイル体ＣＯＬ１，ＣＯＬ１’が貼り付けられている。コイル体ＣＯＬ１，ＣＯＬ１’は直列接続されている。また一対のコイル取付板部１５ａ，１５ｂにおいてもそれぞれ偏平かつ渦巻き状のコイル体ＣＯＬ２，ＣＯＬ２’が貼り付けられている。コイル体ＣＯＬ２，ＣＯＬ２’も同様に直列接続されている。

各コイル体ＣＯＬ１，ＣＯＬ１’はそれぞれ各永久磁石１６ｃ，１６ｄに臨まされている。各コイル体ＣＯＬ２，ＣＯＬ２’はそれぞれ永久磁石１６ａ，１６ｂに臨まされている。一対のコイル体ＣＯＬ１，ＣＯＬ１’は、Ｘ方向にＣＣＤ１０１を可動させるのに用いられ、一対のコイル体ＣＯＬ２，ＣＯＬ２’はＹ方向にＣＣＤ１０１を可動させるのに用いられる。

また、コイル体ＣＯＬ１，ＣＯＬ１’には、図８（ａ）に示すように、各コイル体ＣＯＬ１，ＣＯＬ１’をＸ方向に横断する方向に磁性材料からなる吸着棒３５が設けられ、この吸着棒３５（鉄製の棒）を取り付けることで磁力により磁石（の着いたステージ）と棒（の着いたステージ）を引きつけて、ガタを抑えている。

ここでは、位置検出素子１２５２にはホール素子が用いられ、一対のコイル取付板部１５ｃ，１５ｄの一方のコイル取付板部１５ｄに位置検出素子１２５２としてのホール素子１２５２ａが設けられ、同様に一対のコイル取付板部１５ａ，１５ｂの一方のコイル取付板部１５ｂにホール素子１２５２ｂが設けられている。

ＣＣＤ１０１はフレキシブルプリント基板２０を介してＦ／Ｅ−ＩＣ１０２に電気的に接続され（図１０参照）、そのホール素子１２５２ａ，１２５２ｂはフレキシブルプリント基板２０を介してオペレーションアンプに電気的に接続され、各コイル体ＣＯＬ１，ＣＯＬ１’，ＣＯＬ２，ＣＯＬ２’はドライバ１２５４（図２参照）に電気的に接続されている。

図２に示す原点位置の保持機構１２６３は、図８（ｂ）のＢ−Ｂ’の縦断面を示す図１０と、図１１（ａ），（ｂ）に拡大して示すように、ステッピングモータＳＴＭを有する。このステッピングモータＳＴＭの駆動制御については後述することにし、保持機構１２６３のメカニカルな構成を先に詳細に説明する。

ステッピングモータＳＴＭは図６に示すように固定筒１０の角部１０ａに設けられている。そのステッピングモータＳＴＭの出力軸２０には出力ギヤ２１が設けられている。固定筒１０の角部１０ａには回転運動を直線運動に変換する変換機構２２が設けられている。

変換機構２２は回転伝達ギヤ２３と往復動シャフト２４と付勢コイルスプリング２５と強制押さえ板２６とバネ受け部材２７とから大略構成されている。固定筒１０の角部１０ａにはＺ軸方向に間隔を開けて一対の支承部２８，２９が形成されている。支承部２８はモータ取付板から構成されている。往復動シャフト２４は支承部２９とモータ取付板２８との間に掛け渡されて支承されている。回転伝達ギヤ２３は一対の支承部２８，２９の間に位置して、往復動シャフト２４に回転可能に支承されると共に、出力ギヤ２１に噛合されている。

往復動シャフト２４の一端側の部分は支承部２９を貫通してベース部材１１の背面側に臨んでいる。付勢コイルスプリング２５はバネ受け部材２７と支承部２９との間に設けられ、往復動シャフト２４はその付勢コイルスプリング２５により支承部２８に向けて付勢されている。往復動シャフト２４には回転伝達ギヤ２３の軸穴端面と係合する段差部２４ａを有する。

回転伝達ギヤ２３にはその一方の端面部に図１２（ａ）〜（ｅ）に示すようにカム溝３１が形成されている。このカム溝３１は回転伝達ギヤ２３の周回り方向に延び、谷底平坦部３１ａと頂上平坦部３１ｂとその谷底平坦部３１ａから頂上平坦部３１ｂに向かって連続的に傾斜する傾斜面部３１ｃとから構成されている。その谷底平坦部３１ａと頂上平坦部３１ｂとの間は後述するカムピンが回転方向から衝合する衝合壁としての絶壁３１ｄとなっている。

支承部２８（図１０参照）にはカムピン３２が固定され、そのカムピン３２の先端はカム溝３１に摺接されている。絶壁３１ｄから傾斜面部３１ｃの傾斜開始位置３１ｅまでの谷底平坦部３１ａの回転方向の長さはステッピングモータＳＴＭの回転制御信号に換算して２パルス分に相当する。

傾斜面部３１ｃの傾斜開始位置３１ｅから頂上平坦部３１ｂに通じる傾斜終端位置３１ｆまでの傾斜面部３１ｃの回転方向長さはステッピングモータＳＴＭの回転制御信号に換算して３０パルス分に相当する。

傾斜終端位置３１ｆから絶壁３１ｄまでの間の頂上平坦部３１ｂの回転方向長さはステッピングモータＳＴＭ１の回転制御信号に換算して３パルス分に相当し、ステッピングモータＳＴＭの３５パルス分が回転伝達ギヤ２３の１回転に対応し、回転伝達ギヤ２３の１回転により往復動シャフト２４がＺ軸方向に１往復される。

また、強制押さえ板２６はベース部材１１の背面側に設けられている。強制押さえ板２６は、図１０，図１１（ａ）に示すようにＣＣＤ１０１の中心に向かって長く延びる構成とされ、その強制押さえ板２６の基端部２６ａは往復動シャフト２４の一端部に固定されている。その強制押さえ板２６の自由端部２６ｂにはテーパ形状の押さえピン３３が固定されている。その強制押さえ板２６の延びる方向途中にはガイド軸２６ｃが突出形成されている。

図８（ａ），（ｂ）に示すベース部材１１には位置決め突起１１ａ，１１ｂとコイル取り付け突起１１ｃと係合突起１１ｄとが形成されている。コイル取り付け突起１１ｃにはネジリコイルバネ３４の巻回部３４ａが取り付けられ、ネジリコイルバネ３４の一端部３４ｂは係合突起１１ｄに係合され、ネジリコイルバネ３４の他端部３４ｃはガイド軸２６ｃに係合されている。ベース部材１１にはガイド軸２６ｃをガイドするガイド穴（図示を略す）が形成されている。

強制押さえ板２６はそのネジリコイルバネ３４によって位置決め突起１１ａに当接されつつ往復動シャフト２４の往復動に伴ってベース部材１１に対して離反接近する方向（Ｚ軸方向）に往復動される。ガイド軸２６ｃは強制押さえ板２６の往復動を安定した姿勢で行わせる役割を果たす。

押さえピン（嵌合突起）３３は凹所（嵌合穴）１９ａと嵌合することにより載置ステージ１５（図９参照）を機械的に原点位置に保持させる役割を果たし、図１３（ａ）に拡大して示すように押さえピン３３の周壁３３ａと保護板１９の凹所周壁１９ｂとが密接に嵌合した状態がカムピン３２のホールド待機位置（図１２（ｄ）参照）に相当し、図１３（ｂ）に拡大して示すように押さえピン３３の周壁３３ａと保護板１９の凹所周壁１９ｂとが最大離間した状態がカムピン３３のレリーズ待機位置（図１２（ｅ）参照）に対応し、カムピン３２のホールド待機位置は載置ステージ１５の強制原点位置でもある。

次に、ＣＣＤ１０１の移動目標地点はジャイロセンサ１２４１からの入力を基に決定される。ジャイロセンサ１２４１はカメラのＰitch（ピッチ）方向の回転とＹaw（ヨー）方向の回転を捉えるように配置されている。Ａ／Ｄ変換器１０４１１は、ジャイロセンサ１２４１からの出力をＴ［ｓ］間隔で取り込んでＡＤ変換する。

ここで、
ωyaw(t)：Ｙaw方向の瞬間角速度、
ωpitch(t)：Ｐitch方向の瞬間角速度、
θyaw(t)：Ｙaw方向の変化角度、
θpitch(t)：Ｐitch方向の変化角度、
Ｄyaw(t)：Ｙaw方向の回転に対応して移動する像移動量、
Ｄpitch(t)：Ｐitch方向の回転に対応して移動する像移動量
とすると、
Ｙaw方向の変化角度は（数１）
（数１）
θyaw(t)＝Σωyaw(i)×Ｔ（ｉは０からｔまで）
Ｐitch方向の変化角度は（数２）
（数２）
θpitch(t)＝Σωpitch(i)×Ｔ（ｉは０からｔまで）
で求められる。

一方、ズームポイントｚｐ、フォーカスポイントｆｐから焦点距離ｆが決定される。Ｙaw方向の回転に対応して移動する像移動量は（数３）
（数３）
Ｄyaw(t)＝ｆ×tan(θyaw(t))
Ｐitch方向の回転に対応して移動する像移動量は（数４）
（数４）
Ｄpitch(t)＝ｆ×tan(θpitch(t))
で求められる。これがＣＣＤ１０１の移動すべき量になる。図１４は焦点距離によるＣＣＤ移動量を示し、また、図１５および（表１）はぶれ角とＣＣＤ補正移動量との関係を示している。

図１６はＣＣＤを動かすためのサーボ制御の制御周期を示すタイミングチャートである。本実施の形態では、周期Ｔ＝０．０００２５［ｓ］毎に図１７に示すフローチャートのようにＹaw方向の角速度検出・角度算出を行って目標値をセット（Ｓ２１）、Ｐitch方向の角速度検出・角度算出を行って目標値をセット（Ｓ２２）、Ｙaw方向とＰitch方向のサーボ制御（Ｓ２３）が実行される。その結果、ＣＣＤは目標位置に対して図１８に示すように動くことになる。

図１７のフローチャートを処理するために要する時間は、０．０００１［ｓ］である（図１６参照）。

サーボ制御においては、周期Ｔ［ｓ］が短い程、制御値をよりよく目標値近傍へ収束させることができるという特徴がある。ところが、例えばＴ＝０．０００１［ｓ］（補正処理を行う時間）とすると手ぶれ補正処理の間隔が最短にはなるが、この場合、手ぶれ補正以外の処理にもＣＰＵを使うので、手ぶれ補正のＣＰＵ占有率を１００％にはできない。一方、占有率が高すぎると、手ぶれ補正以外の割り込み処理に阻害され、手ぶれ補正の割り込みがずれたり、手ぶれ補正の割り込み処理が抜け落ちたりして、実装されている手ぶれ補正以外の機能に影響を及ぼす。これらの課題を回避するため、本実施の形態ではＣＰＵ占有率を４０％の周期Ｔ＝０．０００２５［ｓ］に設定する。サーボ制御によってＣＣＤを中央に居つづけさせるセンタリングおよび露光時の手ぶれ補正も共に周期Ｔ＝０．０００２５［ｓ］とする。

図１９（ａ），（ｂ）は静止画撮影時の処理を示すタイミングチャートである。図１（ａ）に示すレリーズスイッチＳＷ１が押され、例えば半押しの第１レリーズ状態（ＲＬ１）の検出後にＣＣＤステージ１２５１（図２参照）を固定している保持機構１２６３を解除し、解除後、電気的にＣＣＤステージ１２５１を中央に保持制御するセンタリングを行う。さらにレリーズスイッチＳＷ１が押された第２レリーズ状態（ＲＬ２）の検出後にＣＣＤステージ１２５１の手ぶれ補正の追随を始め、露光を行う。露光の終了とともに追随を終了し、再びセンタリングを行う。センタリングが完了すると、センタリングの停止後に、ＣＣＤステージ１２５１の固定を行う。第１，第２レリーズ状態の処理はサブＣＰＵ１０９を経由してＣＰＵブロック１０４３が制御する。

図１９（ａ）において、レリーズスイッチＳＷ１を半押して、第１レリーズ状態の処理が終了したときに、ＣＣＤステージ１２５１が保持機構１２６３から解放され、その後ＣＣＤステージ１２５１の電気的な中央保持制御（センタリング）が開始される。さらに、第２レリーズ状態で静止画の露光が終了すると、ＣＣＤステージ１２５１の追随を終了する。静止画の転送後にＣＣＤステージ１２５１の中央保持制御が再び開始される。

そして最後に、ＣＣＤステージ１２５１の中央保持制御が終了したか否かが判断され、終了したときセンタリングを終了しＣＣＤステージ１２５１を保持機構１２６３により固定して、全体の処理が終了する。

図２０は第１レリーズ状態のオンからオフまでのタイミングチャートを示す図である。第１レリーズ状態のオン時には、ＡＦ処理の終了後に保持機構１２６３が解除され、その後センタリングが始まる。保持機構１２６３の途中からＬＣＤ表示が停止され、センタリング開始から時間が十分に経った後、ＬＣＤ表示の更新が再開される。さらに、第１レリーズ状態のオフ時には、センタリングを停止し、その後保持機構１２６３の保持動作を開始し、保持途中でＬＣＤ表示が停止される。保持動作完了後から十分に時間の経った後にモニタリング画像のＬＣＤ表示が再開される。

図２１，図２２に本実施の形態におけるモニタリング画像の流れを示す。例えば、図２に示すＣＣＤ１０１からの画像の取り込み先は、ＳＤＲＡＭ１０３上にＡ，Ｂ，Ｃの三面を持ち、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａ・・・の繰り返しにより取り込んでいる。表示する画像は、取り込み終了した最新の画像を用いる。このためＢ面に画像を転送しているときには、画像の表示は、Ａ面の画像を使用している（同時にＣＣＤ１０１はＣ面用の露光を行っている）。この転送を開始するタイミングで次の露光が開始され、さらに表示する画像が切り替わる。このように、表示画像と現実の場面にはタイムラグがある。

手ぶれを補正する手段の機械的保持の解除が始まった時点（またはセンタリングが停止された時点）から数えて、次の画像を表示させたままにすると過不足なく画像を停止させることができる。この停止方法は、表示用の画像を切り換えずにＡ面ならずっとＡ面を表示させ、かつ露光した画像のＣＣＤ１０１からＳＤＲＡＭ１０３への転送を禁止する。

具体的には、図２１の時刻ｔａにおいて解除が開始されたとき（またはセンタリングが停止されたとき）、時刻ｔｂで表示するＣ面の画像を表示したままとし、露光したＢ面およびＳＤＲＡＭ１０３から表示装置へのＡ面の画像の転送を禁止する。

その後、機械的保持の解除が終了した時点（または保持機構の保持動作が終了した時点）（時刻ｔｄ）から数えて、次の時刻ｔｅで露光したＢ面の画像をＳＤＲＡＭ１０３への転送を許可する。時刻ｔｆでＳＤＲＡＭ１０３に転送されたＢ面の画像を時刻ｔｇで表示装置に表示するようにモニタリングの更新を許可する。これにより、機械的保持から電気的保持に移る際に、画像ずれ等の違和感を生じることなく移行することができる。

次に、図２２に機械的保持動作を示す。保持動作時には、保持ピン（押さえピン３３）は保護板１９を介し配置したＣＣＤ１０１に対して、黒矢印Ｃのように移動し、ＣＣＤ１０１のセンタリング中心が保持機構中心と一致するように黒矢印Ｄのように移動する。これは、センタリングの中心と保持機構の中心が組み付けばらつきなどによりずれるためである。本実施形態では保持機構の機械的保持動作時にはセンタリングを行わないが、仮に行うとすると、図２２の白矢印Ｅの向きに駆動力が発生し、その駆動力の推移は図２３に示すようになり、位置がずれるのに従ってセンタリングを行うために流れる電流が増え、センタリングを終了するまで大きな電流が流れつづける。本実施形態では、このような大電流を回避している。

これにより、電気的保持の解除時において画像表示に画像ずれ等の違和感を生じることなく電気的保持から機械的保持へ移行することができ、さらに省電効果もある。

また、前述とは異なる例として、図２１に示す時刻ｔａにおいて解除が開始されたとき（またはセンタリングが停止されたとき）、時刻ｔｂで表示装置（ＬＣＤモニタ１’）の表示を画面いっぱいの黒画面ＯＳＤにより覆いきる。これによりＣＣＤ１０１からＳＤＲＡＭ１０３への画像の転送と、ＳＤＲＡＭ１０３から表示装置への転送の処理は変更することなく、電気的保持の解除時において画像表示に画像ずれ等の違和感を生じることなく電気的保持から機械的保持に移行することができる。

本発明に係る撮像装置および撮像方法は、画像ずれ等の違和感が出ることなく手ぶれ補正を行う手段の電気的保持から機械的保持に移行することができ、撮影時の手ぶれを補正する手段を有する撮像装置および撮像方法として有用である。

本発明の実施の形態におけるデジタルスチルカメラの外観を示す（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図 デジタルカメラ内部のシステム構成の概要を示すブロック回路図 デジタルカメラの２つのモードの動作概要を示すフローチャート タイマ機能の動作を示すフリーランタイマのフローチャート 手ぶれ補正を行う原理を説明する図 デジタルカメラのレンズ鏡胴の固定筒を示す正面図 図６のＡ−Ａ’の縦断面図 固定筒の（ａ）は背面図、（ｂ）はフレキシブルプリント基板を除いた背面図 ＣＣＤステージの分解斜視図 図８（ｂ）のＢ−Ｂ’の縦断面 強制保持機構の要部を示す（ａ）はＣＣＤステージとステッピングモータと変換機構との連結関係を示す斜視図、（ｂ）は変換機構の部分を拡大した斜視図 回転伝達ギヤのカム溝を示す（ａ）は回転伝達ギヤの底面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’の断面図、（ｃ）はカムピンが傾斜面部を摺動して回転伝達ギヤを押し上げた状態、（ｄ）はカムピンが頂上平坦部に当接し回転伝達ギヤが最も押し上げられた状態、（ｅ）はカムピンが絶壁を通過し谷底平坦部に当接して回転伝達ギヤが最も押し下げられた状態を示す模式図 押さえピンと凹所との嵌合状態で（ａ）は押さえピンと凹所周壁との密接状態、（ｂ）は離間状態を示す部分拡大断面図 レンズの焦点距離とずれ量との関係を示す図 ぶれ角とＣＣＤ補正移動量との関係を示す図 ＣＣＤのサーボ制御で０．０００１[ｓ]の制御周期を示すタイミングチャート サーボ制御処理のフローチャート ＣＣＤが目標位置に移動する様子を示す図 静止画撮影時の処理で（ａ）は２段押しのフラッシュなし、（ｂ）は２段押しのフラッシュありの手ぶれ補正を示すタイミングチャート 第１レリーズ状態のオンからオフまで手ぶれ補正を示すタイミングチャート モニタリング画像の流れを示す図 機械的保持の動作を説明する図 ＣＣＤのセンタリングを行う場合の位置と電流の推移を示す図

符号の説明

１’ ＬＣＤモニタ
１９ 保護板
３３ 押さえピン
１０１ ＣＣＤ
１０２ Ｆ／Ｅ−ＩＣ
１０３ ＳＤＲＡＭ
１０９ サブＣＰＵ
１１７ ＬＣＤドライバ
１０４３ ＣＰＵブロック
１２５１ ＣＣＤステージ
１２６３ 保持機構
ＳＷ１〜１４ 操作キー

Claims (14)

1. 撮像素子と、前記撮像素子からの画像を表示する表示手段と、撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、前記振れに起因する像振れを補正する補正手段と、前記補正手段を駆動する駆動手段と、前記補正手段を機械的に保持する機械的保持手段とからなり、補正動作を行わないときは、前記補正手段を機械的に保持し、補正動作を行うときは、前記補正手段を駆動可能な状態で電気的に保持する像振れ補正機能を有する撮像装置であって、電気的保持状態から機械的保持状態に移行する際に、前記表示手段の表示制御を変更する手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像更新動作を一時停止することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像更新動作を停止するタイミングが、前記電気的保持状態の制御停止から所定の時間経過後であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像更新動作を停止後に再開するタイミングが、前記機械的保持状態の制御停止から所定の時間経過後であることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記機械的保持手段による保持を撮像装置の電源オン時に解除することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記機械的保持手段による保持動作を第１レリーズ状態の解放操作時に行うことを特徴とする請求項１〜４記載の撮像装置。
7. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像表示をＯＳＤ(On Screen Display)で覆うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
8. 撮像素子と、前記撮像素子からの画像を表示する表示手段と、撮像装置に加わる振れを検出する振れ検出手段と、前記振れに起因する像振れを補正する補正手段と、前記補正手段を駆動する駆動手段と、前記補正手段を機械的に保持する機械的保持手段とからなり、補正動作を行わないときは、前記補正手段を機械的に保持し、補正動作を行うときは、前記補正手段を駆動可能な状態で電気的に保持する像振れ補正工程を有する撮像方法であって、電気的保持状態から機械的保持状態に移行する際に、前記表示手段の表示制御を変更する工程を有することを特徴とする撮像方法。
9. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像更新動作を一時停止することを特徴とする請求項８に記載の撮像方法。
10. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像更新動作を停止するタイミングが、前記電気的保持状態の制御終了から所定の時間経過後であることを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
11. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像更新動作を停止後に再開するタイミングが、前記機械的保持状態の制御停止から所定の時間経過後であることを特徴とする請求項９に記載の撮像方法。
12. 前記機械的保持手段による保持を撮像装置の電源オン時に解除することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の撮像方法。
13. 前記機械的保持手段による保持動作を第１レリーズ状態の解放操作時に行うことを特徴とする請求項８〜１１のずれか１項に記載の撮像方法。
14. 前記電気的保持状態から前記機械的保持状態へ移行する際に、前記表示手段の画像表示をＯＳＤ(On Screen Display)で覆うことを特徴とする請求項８に記載の撮像方法。

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