JP4732159B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、像ぶれを光学的に補正する補正部材を有する撮像装置に関するものである。

被写体を撮影する際、手ぶれやレリーズボタンを押したときの振動などによりカメラ本体がぶれ、それによって撮影した画像がぶれる現象（像ぶれ）が生じることがある。その対策のために、像ぶれを軽減するための補正レンズを具備したカメラが従来から種々提案されている（例えば、特許文献１）。

上記補正レンズを具備したカメラは、これまで一眼レフのカメラで多く見られたが、近年ではコンパクトカメラへの採用も多くなってきている。通常この種のカメラは、該カメラに備わったぶれ検出装置によってぶれ量を検出し、その検出出力に応じて補正レンズを駆動させ、ぶれによる影響を軽減させようとするものである。なお、コンパクトカメラに具備されるシャッタは、一眼レフカメラのようなフォーカルプレーン式のシャッタではない。例えば図６（ａ）〜（ｃ）のように、シャッタ羽根５０１，５０２によって有効光路径５１０ａを通過する光束、つまり入射光を遮光する構造のシャッタが多い。
特開平５−１８８４５２号公報

上記光学系である補正レンズによってぶれ補正を行うコンパクトカメラの場合、撮像面の中心位置と入射光の中心位置とを意図的にずらしてカメラ本体のぶれ量をキャンセルする。そのため、補正レンズの位置とシャッタの位置とが独立となっている構造の場合、補正レンズの位置によって有効光路径の位置が５１０ｂ〜５１０ｄのように（図７（ａ）〜（ｃ）参照）シャッタの中心位置とずれる。そのため、厳密なシャッタの閉じタイミングがずれることになる。結果として、露光量やシャッタスピードがずれることなり、適正な露光量が得られないこととなる。この現象は、被写体を追って撮影するパンニング撮影において顕著に見られる。パンニング撮影では、補正レンズがカメラを振っている方向の一方に偏る傾向があるため、それにより上記のシャッタタイミングずれの影響が顕著に出る可能性があるからである。

（発明の目的）
本発明の目的は、補正部材の中心位置によって変化する露光量のずれを補正し、適正露光量を与えることのできる撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、撮像素子を有する撮像装置であって、前記撮像装置に加わるぶれを検出するぶれ検出手段と、前記ぶれ検出手段の出力に応じて前記ぶれを光学的に補正する補正部材と、前記撮像素子への被写体光の入射を閉じるシャッタと、
前記補正部材の位置を検出する位置検出手段と、前記補正部材の中心座標に基づいて、前記シャッタの動作タイミングを変更する露光制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。

本発明によれば、補正部材の中心位置によって変化する露光量のずれを補正し、適正露光量を与えることのできる撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１ないし３に示す通りである。

図１は本発明の実施例１に係わる撮像装置の特徴的な機能構成の一例を示す構成図である。撮像装置１は、光学部１０によって取り込んだ被写体像を撮像部２０によって画像信号に変換する。そして、一旦内部メモリ５９に蓄積したその画像信号を、システムコントローラ５１の指令によって、画像表示制御部５５を介して画像表示部５６に表示させる。さらには、メディアコントローラ５７を介してその画像信号を外部記録装置５８に保存させる。この際、ユーザーはレリーズスイッチ６２や各種の操作スイッチ６３などを操作して、インターフェース６１を介して画像の取り込みの開始指示や、撮像装置１の撮影条件の設定などを行う。

光学部１０は、倍率を制御する光学レンズ１１ａや焦点を調整するレンズ１１ｂ、露光タイミングを制御するシャッタ１２（後述の図３等に示すシャッタ羽根５０１，５０２より成る）を具備している。さらに、像ぶれを補正する補正レンズ１１ｃ、光量を調整する絞り１３などを具備している。これら各種の構成部材は、駆動制御装置４０及びぶれ補正制御装置３０によって制御される。撮像部２０は、固体撮像素子２１、アナログ信号処理部２２、タイミング信号発生部２３、画像処理部２４などを具備しており、上記のように画像信号を生成する。ぶれ補正制御装置３０では、ぶれ検出部３４によってカメラ本体のぶれ量を検出し、そのぶれ量に応じて防振制御部３３が補正レンズ位置検出部３１の検出信号をみながら補正レンズアクチュエータ３２を介して補正レンズ１１ｃを制御する。

駆動制御装置４０は、絞り用アクチュエータ４１ａ、シャッタ用アクチュエータ４２ａ、フォーカス用アクチュエータ４３ａ、ズーム用アクチュエータ４４ａを有する。さらに、絞り制御部４１ｂ、シャッタ制御部４２ｂ、フォーカス制御部４３ｂ、ズーム制御部４４ｂを有する。更に、露光制御部４５、合焦制御部４６、倍率制御部４７を有する。

システムコントローラ５１は、電源５２より電源供給されている。また、システムコントローラ５１は、ストロボ制御部５３を介してストロボ５４を制御する。

次に、図２のフローチャートを用いて、上記撮像装置１の動作について説明する。

ステップ１０１では、レリーズスイッチ６２の状態（この場合は半押しの状態）を調べ、ＯＦＦしていればこのステップに留まる。その後、レリーズスイッチ６２がＯＮすればステップ１０２へ進み、不図示の測光回路を駆動して測光データを得る。そして、次のステップ１０３にて、その測光データをもとに露出演算を行い、続くステップ１０４にて、その結果に基づいてシャッタ速度および絞り値などの露出条件を決定する。そして、ステップ１０５にて、上記シャッタ速度から、露光開始からシャッタ１２を閉じるための信号、つまりシャッタ閉じタイミングを求める。次のステップ１０６では、レリーズスイッチ６２の状態を調べ、半押しのままであればこのステップに留まるが、半押しが解除されればステップ１０１に戻り、以下の同様の処理を繰り返す。

また、上記ステップ１０６にて、レリーズスイッチ６２が全押しされていればステップ１０７へ進み、上記ステップ１０４で求まった絞り値に駆動制御装置４０を介して絞り１３を駆動する。そして、次のステップ１０８にて、撮像素子２１にて静止画露光を開始する。続くステップ１０９では、上記ステップ１０５で求めたシャッタ閉じタイミングよりもｔ０秒前のタイミングを検知し、このタイミングを検知するとステップ１１０へ進み、ぶれ補正制御装置３０を介してそのときの補正レンズ１１ｃの位置を検出する。

次のステップ１１１では、上記ステップ１１０にて検出した補正レンズ１１ｃの位置情報から、露出時間の補正量を求め（詳細は後述する）、続くステップ１１２にて、上記ステップ１０５にて求まったシャッタ閉じタイミングを補正する。なお、シャッタ閉じタイミングの補正量として、早める方向に補正する可能性がある場合には、このｔ０秒は補正量よりも大きくなければならない。次のステップ１１３では、上記ステップ１１２にて補正したシャッタ閉じタイミングとなったときにシャッタ閉じ信号を送信する。そして、次のステップ１１５にて、露光の終了タイミングにてシャッタ１２を閉じ、続くステップ１１６にて、静止画露光を終了する。そして、次のステップ１１７にて、撮像素子データを取り出し、続くステップ１１８にて、シャッタ開き信号を送信する。そして、ステップ１１９にて、最初のシャッタの開いたレリーズスイッチ６２の待機状態に戻り、一連の動作を終了する。

次に、図３を用いて、補正レンズ１１ｃの位置から露出時間の補正量を求める上記ステップ１１１での動作について説明する。

補正レンズ１１ｃが移動した際の、有効光路径の中心座標の移動範囲を図３（ａ）の１５１で示すような複数エリアに分割する。そして、それぞれのエリア１５１に対応した補正量を持つテーブル１５４（図３（ｂ）参照）を露光制御部４５の算出用として用意する。この各エリア１５１は補正レンズ１１ｃの中心位置と対応するため、補正レンズ１１ｃの中心位置に応じて補正量を適用する。

つまり、シャッタ閉じタイミングを遅くする方向の補正量をプラスとする。そして、図３（ａ）の位置１５２のように、シャッタ羽根５０１，５０２の継ぎ目に近い場合（図７の有効光路径５１０ｂのような場合）には、有効光路径にシャッタ羽根５０１，５０２がかかるタイミングが早くなる。そのため、意図的にシャッタ閉じタイミングを遅くする必要があるので補正量はプラス（この例では、＋ｔ１）となる。

逆に、シャッタ羽根５０１，５０２の開放側の位置１５３の付近（図７の有効光路径５１０ｃのような場合）では、有効光路径にシャッタ羽根５０１，５０２がかかりはじめるタイミングや、シャッタ羽根５０１，５０２が閉じきるタイミングが遅くなる。そのため、シャッタ閉じタイミングは早めにする必要があるので補正量はマイナス（この例では、−ｔ２）となる。

なお、シャッタ羽根に対する補正レンズの移動範囲はレンズ構成や特性などによって異なるため、分割エリアの形状は一意ではなく、図３（ｃ）に示す１５５，１５６のように、横方向での閾値＋ｘ１，−ｘ２によって補正量＋ｔ１，−ｔ２を切り換えるだけの形態でも構わない。

上記のような動作にすることにより、補正レンズ１１ｃの位置によって変化する露光量のずれを補正でき、適正露光量を与えることができる。

次に、本発明の実施例２に係わる撮像装置について説明する。なお、撮像装置の回路構成は、図１と同様であるものとする。

上記実施例１の撮像装置との違いを、図４のフローチャートを用いて説明する。上記実施例１における撮像装置１では、図２のフローチャートにて説明したように、ステップ１０７〜１１２において、露光時間中に補正レンズ１１ｃの位置を検出して補正量を求めていた。

本実施例２では、高速シャッタ時のように露光時間が短く、露光時間中の補正レンズ１１ｃの移動量が小さい場合を考慮して、図４のフローチャートのようにしている。つまり、露光開始（ステップ２１１）前に、補正レンズ１１ｃの位置を検出し（ステップ２０７）、検出した補正レンズ１１ｃの位置情報から、露出時間の補正量を求める（ステップ２０８）。そして、ステップ２０５にて求まっているシャッタ閉じタイミングを補正し（ステップ２０９）、ステップ２０４で求まっている絞り値に基づいて絞り１３を駆動する（ステップ２１０）。そして、撮像素子２１にて静止画露光を開始する（ステップ２１１）。その他の動作は上記実施例１と同様であるので、その詳細は省略する。

上記のような動作にすることにより、高速シャッタ時であっても、補正レンズ１１ｃの位置によって変化する露光量のずれを補正でき、適正露光量を与えることができる。

次に、本発明の実施例３に係わる撮像装置について説明する。なお、撮像装置の回路構成は、図１と同様であるものとする。

図５は本発明の実施例３に係わる撮像装置１の動作を示すフローチャートであり、この実施例３では、露出時間のずれを撮像素子２１の露出開始タイミングをずらすことで補正するようにしている。

高速シャッタ時には、機械的な遅れ時間を考えて、撮像素子２１の露光開始よりも先にシャッタ閉じ信号を送信し、後から撮像素子２１の露光を開始することが考えられる。そこで、まず図５のステップ３０１〜３０４では、図４のステップ２０１〜２０４と同様に、露出条件を求める。次のステップ３０５では、その露出条件に基づいて、シャッタ閉じ信号を送信してから撮像素子２１が露光を開始するまでの時間を求める。続くステップ３０６〜３１０では、図４のステップ２０６〜２１０と同様の動作を行う。

次のステップ３１１では、シャッタ閉じ信号を送信し、次のステップ３１２にて、上記ステップ３０９で補正した露光開始タイミングになるまで待機する。補正した露光開始タイミングになるステップ３１２からステップ３１３へ進み、撮像素子２１にて静止画露光を開始する。以降、ステップ３１４〜３１８では、図４のステップ２１４〜２１８と同様の動作を行う。

上記のような動作にすることにより、上記実施例１および２と同様、補正レンズ１１ｃの位置によって変化する露光量のずれを補正でき、適正露光量を与えることができる。

なお、上記実施例１および２のシャッタ閉じタイミングによる補正と、上記実施例３の露光開始タイミングによる補正とを、同時に行うようにしても構わない。また、本発明は、上記実施例１ないし３に限定されるものではない。

また、上記実施例１ないし３では、像ぶれ補正手段として補正レンズを用いているが、この代わりに可変頂角プリズムや光軸垂直方向に移動可能な撮像素子を用いる場合にも、本発明を適用することができる。

本発明の実施例１に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係わる撮像装置の一連の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例１において露光時間補正量を求め方の例を示した図である。 本発明の実施例２に係わる撮像装置の一連の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係わる撮像装置の一連の動作を示すフローチャートである。 従来および本発明の各実施例においてぶれが生じた際のシャッタ羽根と有効光路径との関係を説明する為の図である。 同じく従来および本発明の各実施例においてぶれが生じた際のシャッタ羽根と有効光路径との関係を説明する為の図である。

符号の説明

１ 撮像装置
１１ｃ 補正レンズ
１２ シャッタ
２１ 撮像素子
３０ ぶれ補正制御装置
３１ 補正レンズ位置検出部
３２ 補正レンズアクチュエータ
３３ 防振制御部
３４ ぶれ検出部
４０ 駆動制御装置
４５ 露光量制御部
５１ システムコントローラ
６２ レリーズスイッチ
５０１，５０２ シャッタ羽根

Claims (3)

1. 撮像素子を有する撮像装置であって、
   前記撮像装置に加わるぶれを検出するぶれ検出手段と、
   前記ぶれ検出手段の出力に応じて前記ぶれを光学的に補正する補正部材と、
   前記撮像素子への被写体光の入射を閉じるシャッタと、
   前記補正部材の位置を検出する位置検出手段と、
   前記補正部材の中心座標に基づいて、前記シャッタの動作タイミングを変更する露光制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記補正部材の中心座標の移動範囲が複数のエリアに分割され、前記エリア毎に前記シャッタの動作タイミングが設定され、
   前記露出制御手段は、前記位置検出手段によって検出された前記補正部材の中心座標に応じて対応するエリアの前記シャッタの動作タイミングを用いて前記シャッタの動作タイミングを変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 撮像素子を有する撮像装置であって、
   前記撮像装置に加わるぶれを検出するぶれ検出手段と、
   前記ぶれ検出手段の出力に応じて前記ぶれを光学的に補正する補正部材と、
   前記撮像素子への被写体光の入射を閉じるシャッタと、
   前記補正部材の位置を検出する位置検出手段と、
   前記補正部材の中心座標に基づいて、前記撮像素子の露光開始タイミングを変更して、前記露光条件を制御することを特徴とする露光制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。

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