JP4796755B2 - 像ブレ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置における像ブレ補正装置に関し、特に像ブレ補正した画像を得るための画像信号の合成装置に関する。

従来、カメラなどの撮像装置において撮像中に生じた手ブレ量に応じて、結像面を移動させることで像ブレを抑制する像ブレ補正装置が提案されている。

特許文献１は、結像面に相当する撮像素子の撮像領域の一部の領域を、手ブレ量に応じて撮像領域内で移動させ、一部の領域で撮像されて得られた画像信号に基づく画像を像ブレ補正した画像とする電子式手ブレ補正装置を開示する。
特公平０１−０５３９５７号公報

しかし、特許文献１の装置は、撮像素子の撮像領域の総てを使って撮像した場合に比べて画質が低下または画角が狭くなる。

したがって本発明の目的は、撮像素子の撮像領域を有効に用いる像ブレ補正装置を提供することである。

本発明に係る像ブレ補正装置は、被写体像の結像面における撮影レンズの光軸のズレを生じさせるブレに関する情報を検出するブレ量検出部と、部分読み出しが可能である撮像素子を有し、光軸に直交する第１方向、光軸と第１方向に直交する第２方向に移動可能な可動部と、可動部を、第１、第２方向に移動自在に支持する固定部と、可動部を移動範囲内の第１〜第４位置のそれぞれに移動させる前にブレに関する情報が入力され第１〜第４ブレ量を演算し、ズレの無い第１〜第４画像取得領域の位置を第１〜第４ブレ量から演算し、可動部が第１〜第４位置にある時に撮像素子の撮像領域のうち第１〜第４画像取得領域と重複する部分で撮像されて得られた第１〜第４画像信号を合成し像ブレ補正画像信号を得る制御部とを備える。

好ましくは、第１位置は、可動部の移動範囲の第１方向の一方且つ第２方向の一方の端点である第１端点に可動部が接触する位置で、第２位置は、可動部の移動範囲の第１方向の他方且つ第２方向の一方の端点である第２端点に可動部が接触する位置で、第３位置は、可動部の移動範囲の第１方向の他方且つ第２方向の他方の端点である第３端点に可動部が接触する位置で、第４位置は、可動部の移動範囲の第１方向の一方且つ第２方向の他方の端点である第４端点に可動部が接触する位置である。

さらに好ましくは、可動部の第１〜第４位置への移動順序は、光軸方向から見て、時計回り又は反時計回りになるように設定される。

また、好ましくは、可動部、固定部のいずれか一方は、可動部の第１方向の移動に使用される第１コイルと、第２方向の移動に使用される第２コイルとを有し、可動部、固定部のいずれか他方は、可動部の第１方向の移動に使用される第１磁石と、第２方向の移動に使用される第２磁石とを有する。

また、好ましくは、第１〜第４画像信号は、撮像素子の撮像領域のうち合成に必要な部分で蓄積された電荷に基づいて得られる。

撮像素子の撮像領域の移動範囲は、イメージサークルの範囲内である。

以上のように本発明によれば、撮像素子の撮像領域を有効に用いる像ブレ補正装置を提供することができる。

以下、本実施形態について、図を用いて説明する。図１〜３は、本実施形態における撮像装置１の構成を示した図である。以下、撮像装置１はデジタルカメラであるとして説明する。なお、方向を説明するために、撮像装置１において光軸ＬＸと直交する水平方向を第１方向ｘ、光軸ＬＸと直交する鉛直方向を第２方向ｙ、光軸ＬＸと平行な水平方向を第３方向ｚとして説明する。なお、図４〜７は、可動部３０ａと固定部３０ｂの位置関係を簡略に示した構成図である。図８〜１１は、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦとその移動範囲Ｒ１との位置関係を簡略に示した構成図である。図１４は、図１３のＡ−Ａ線の断面における構成図を示す。

図１〜３に示すように、撮像装置１の撮像に関する部分は、電源のオンオフ切り替えを行うＰｏｎボタン１１、レリーズボタン１３、ＬＣＤモニタなどの表示部１７、記憶装置１８、ＣＰＵ２１、撮像ブロック２２、ＡＥ部２３、ＡＦ部２４、像ブレ補正部３０の撮像部３９ａ、及び撮影レンズ６７から構成される。Ｐｏｎボタン１１の押下に対応してＰｏｎスイッチ１１ａのオンオフ状態が切り替えられ、これにより撮像装置１の電源のオンオフ状態が切り替えられる。

被写体像が撮影レンズ６７を介して投影された光学像は、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦに結像される（図１３参照）。撮像素子３９ａ１は、光学像を光電変換によって電気信号に変換する。撮像素子３９ａ１で一定時間蓄積された後、読み出しされた電荷に基づく電気信号は、撮像ブロック２２、ＣＰＵ２１は、図示しないＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などを介して、表示部１７で観察可能でかつ、記憶装置１８に記録可能な画像信号に変換される。

表示部１７は、画像信号を表示領域に表示する。また被写体像は光学ファインダ（不図示）によって光学的に観察することも可能である。表示部１７は、ＣＰＵ２１のポートＰ６で接続される。記憶装置１８は、画像信号を記録する。記憶装置１８は、ＣＰＵ２１のポートＰ７で接続される。

ＣＰＵ２１は、撮像に関する各部の制御、後述する可動部３０ａの移動制御を含む像ブレ補正に関する各部の制御を行う制御手段である。

撮像ブロック２２は、撮像部３９ａを駆動する。ＡＥ部２３は、被写体の測光動作を実行して露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値及び露光時間を演算する。ＡＦ部２４は、測距を行い、この測距結果に基づき撮影レンズ６７を光軸方向に変位させ焦点調節を行う。

撮像装置１の像ブレ補正に関する部分は、像ブレ補正ボタン１４、表示部１７、記憶装置１８、ＣＰＵ２１、撮像ブロック２２、角速度検出部２５、ドライバ回路２９、像ブレ補正部３０、及び撮影レンズ６７から構成される。

像ブレ補正ボタン１４は、押下することにより像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされ、角速度検出部２５、及び像ブレ補正部３０が駆動されて像ブレ補正が行われる。

これらのスイッチの入力信号に対応する各種の出力はＣＰＵ２１によって制御される。測光スイッチ１２ａ、レリーズＳＷ１３ａ、及び像ブレ補正ＳＷ１４ａのオン／オフ情報は、それぞれ１ビットのデジタル信号としてＣＰＵ２１のポートＰ１２、Ｐ１３、及びＰ１４に入力される。撮像ブロック２２、ＡＥ部２３、及びＡＦ部２４は、それぞれポートＰ３、Ｐ４、Ｐ５で信号の入出力が行われる。

次に、角速度検出部２５、ドライバ回路２９、像ブレ補正部３０についての詳細、及びＣＰＵ２１との入出力関係について説明する。

角速度検出部２５は、第１、第２角速度センサ２６、２７とアンプ・ハイパスフィルタ回路２８とを有する。第１、第２角速度センサ２６、２７は、撮像装置１の一定時間ごとの第１方向ｘ及び第２方向ｙの角速度を検出する。第１角速度センサ２６は、第１方向ｘの角速度を、第２角速度センサ２７は第２方向ｙの角速度を検出する。アンプ・ハイパスフィルタ回路２８は、角速度に関する信号を増幅した後、第１、第２角速度センサ２６、２７のヌル電圧やパンニングをカットし、第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙとしてアナログ信号をＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力する。

ＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙをＡ／Ｄ変換した後、焦点距離などを考慮した変換係数によって一定時間に生じた像ブレ量を演算する。従って、角速度検出部２５とＣＰＵ２１は、像ブレ量演算機能を有する。

像ブレ補正を行う場合、ＣＰＵ２１は、演算により求められた像ブレ量に応じた画像取得領域Ｆの位置Ｓを第１方向ｘ、第２方向ｙごとに演算する。画像取得領域Ｆの位置Ｓの第１方向ｘ成分をｓｘ、第２方向ｙ成分をｓｙとする。画像取得領域Ｆ、ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸ＬＸのズレの無い領域である。画像取得領域Ｆは、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦと同じ大きさである。画像取得領域Ｆは、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦの移動範囲Ｒ１内のいずれかの位置に設定される。像ブレ補正を行わない場合、画像取得領域Ｆの位置Ｓは、撮像領域ＩＦの移動中心位置に設定される。

なお、画像取得領域Ｆは、撮像領域ＩＦの移動範囲Ｒ１内で、撮像領域ＩＦの大きさよりも大きく設定してもよい。

像ブレ補正のために、可動部３０ａは、第１〜第４位置Ｓ１〜Ｓ４に移動せしめられ、それらの位置で得られる第１〜第４画像信号の合成等から、像ブレ補正後の画像取得領域Ｆの位置Ｓにおける画像信号（像ブレ補正画像信号Ｐｓｓ）を得る。表示部１７の表示領域に表示する像ブレ補正画像ＰｉｃＳは、像ブレ補正画像信号Ｐｓｓに基づく。

像ブレ補正部３０は、ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸ＬＸのずれを無くし、被写体像と結像面位置を一定に保ち、像ブレを補正する装置である。像ブレ補正部３０は、撮像部３９ａを含み移動可能領域をもつ可動部３０ａと、固定部３０ｂとを有する。

可動部３０ａを第１〜第４端点ｐ１〜ｐ４それぞれに接触するように移動させる手段は、コイルと磁石による電磁力である。可動部３０ａを移動させるためにドライバ回路２９を駆動する駆動力Ｄの第１方向ｘ成分を第１ＰＷＭデューティｄｘ、第２方向ｙ成分を第２ＰＷＭデューティｄｙとする。

なお、可動部３０ａが第１方向ｘ、第２方向ｙに移動可能であるのに対して、撮影レンズ６７は移動されないで固定される。可動部３０ａが移動することにより撮影領域ＩＦは移動されるが、光軸ＬＸの向きは変化しない。

第１端点ｐ１は、可動部３０ａが移動範囲の第１方向ｘの一方且つ第２方向ｙの一方の端点とし、可動部３０ａが第１端点ｐ１と接触するときの可動部３０ａの位置を第１位置Ｓ１とする（図４参照）。第２端点ｐ２は、可動部３０ａが移動範囲の第１方向ｘの他方且つ第２方向ｙの一方の端点とし、可動部３０ａが第２端点ｐ２と接触するときの可動部３０ａの位置を第２位置Ｓ２とする（図５参照）。第３端点ｐ３は、可動部３０ａが移動範囲の第１方向ｘの他方且つ第２方向ｙの他方の端点とする。可動部３０ａが第３端点ｐ３と接触するときの可動部３０ａの位置を第３位置Ｓ３とする（図６参照）。第４端点ｐ４は、可動部３０ａが移動範囲の第１方向ｘの一方且つ第２方向ｙの一方の端点とする。可動部３０ａが第４端点ｐ４と接触するときの可動部３０ａの位置を第４位置Ｓ４とする（図７参照）。

第１〜第４端点ｐ１〜ｐ４の４点を結んで囲まれる範囲は、可動部３０ａの移動範囲を示す。

像ブレ補正を行う場合、可動部３０ａを第１位置Ｓ１に移動させる前に、像ブレ量を演算し、像ブレ量から、画像取得領域Ｆの位置Ｓを演算する。可動部３０ａを第１位置Ｓ１に移動させる前に演算して求める画像取得領域Ｆの位置Ｓを第１画像取得領域Ｆ１の位置ＳＳ１とする。同様に、可動部３０ａを第２〜第４位置Ｓ２〜Ｓ４に移動させる前に、像ブレ量を演算し、像ブレ量から、画像取得領域Ｆの位置Ｓを演算する。可動部３０ａを第２〜第４位置Ｓ２〜Ｓ４に移動させる前に演算して求める画像取得領域Ｆの位置Ｓを第２〜第４画像取得領域Ｆ２〜Ｆ４の位置ＳＳ２〜ＳＳ４とする。

像ブレ補正を行なわない場合、画像取得領域Ｆに相当する固定画像取得領域ＦＦの位置ＳＦは、撮像領域ＩＦの移動中心位置に設定される。

可動部３０ａを第１位置Ｓ１に移動させた時の撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦ（図８の右上がり斜線部分）のうち第１画像取得領域Ｆ１（図８の点線部分）または固定画像取得領域ＦＦと重複する部分で撮像された画像信号を第１画像信号Ｐｓ１とする。

可動部３０ａを第２位置Ｓ２に移動させた時の撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦ（図９の右上がり斜線部分）のうち第２画像取得領域Ｆ２（図９の点線部分）または固定画像取得領域ＦＦと重複する部分（図９参照）で撮像された画像信号を第２画像信号Ｐｓ２とする。

可動部３０ａを第３位置Ｓ３に移動させた時の撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦ（図１０の右上がり斜線部分）のうち第３画像取得領域Ｆ３（図１０の点線部分）または固定画像取得領域ＦＦと重複する部分（図１０参照）で撮像された画像信号を第３画像信号Ｐｓ３とする。

可動部３０ａを第４位置Ｓ４に移動させた時の撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦ（図１１の右上がり斜線部分）のうち第４画像取得領域Ｆ４（図１１の点線部分）または固定画像取得領域ＦＦと重複する部分（図１１参照）で撮像された画像信号を第４画像信号Ｐｓ４とする。

ＣＰＵ２１は、可動部３０ａの移動順序を、第３方向ｚから見て時計回り又は反時計回りになるように設定する。本実施形態では、第１位置Ｓ１、第２位置Ｓ２、第３位置Ｓ３、第４位置Ｓ４の順序に設定する。

像ブレ補正部３０の可動部３０ａの駆動は、ＣＰＵ２１のＰＷＭ０から第１ＰＷＭデューティｄｘ、ＰＷＭ１から第２ＰＷＭデューティｄｙの出力を受けたドライバ回路２９により行われる。

可動部３０ａを第１〜第４位置Ｓ１〜Ｓ４それぞれに移動させるための第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙの値はＣＰＵ２１に記録されている。この場合の動作はＰＩＤ制御を必ずしも行わなくてもよい。撮像装置１を保持する方向の変化に伴って変動する重力などの影響を考慮して、第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙの値は設定される。

可動部３０ａは、第１、第２コイル３１ａ、３２ａ、撮像部３９ａ、可動基板４９ａ、移動用シャフト５０ａ、第１〜第３水平移動用軸受け部５１ａ〜５３ａ、プレート６４ａとを有する。

固定部３０ｂは、第１、第２磁石４１１ｂ、４１２ｂ、第１、第２ヨーク４３１ｂ、４３２ｂ、第１〜第４鉛直移動用軸受け部５４ｂ〜５７ｂ、ベース板６５ｂとを有する。

可動部３０ａの第３方向ｚから見てコの字型をした移動用シャフト５０ａは、固定部３０ｂのベース板６５ｂに取り付けられた第１〜第４鉛直移動用軸受け部５４ｂ〜５７ｂと鉛直方向（第２方向ｙ）に移動自在に支持される。これにより、可動部３０ａは、固定部３０ｂに対して鉛直方向に移動が可能になる。

また移動用シャフト５０ａは、可動部３０ａの第１〜第３水平移動用軸受け部５１ａ〜５３ａと水平方向（第１方向ｘ）に移動自在に支持される。これにより、移動用シャフト５０ａを除く可動部３０ａは、移動用シャフト５０ａ及び固定部３０ｂに対して水平方向に移動が可能になる。

撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦの第１方向ｘの長さを第１長さＬ１、第２方向ｙの長さを第２長さＬ２とする。

可動部３０ａを第１位置Ｓ１に移動させた時の撮像領域ＩＦの第２位置Ｓ２側の領域と、可動部３０ａを第２位置Ｓ２に移動させた時の撮像領域ＩＦの第１位置Ｓ１側の領域とは、第１方向ｘの長さが第１幅ｗ１、第２方向ｙの長さが第２長さＬ２の重複領域を有する（図８、図９参照）。

可動部３０ａを第２位置Ｓ２に移動させた時の撮像領域ＩＦの第３位置Ｓ３側の領域と、可動部３０ａを第３位置Ｓ３に移動させた時の撮像領域ＩＦの第２位置Ｓ２側の領域とは、第１方向ｘの長さが第１長さＬ１、第２方向ｙの長さが第２幅ｗ２の重複領域を有する（図９、図１０参照）。

撮像領域ＩＦの第１方向ｘ、第２方向ｙの移動範囲Ｒ１は、撮影レンズ６７を通った光が結像面上で結像する範囲に相当するイメージサークルの範囲Ｒ２内（図１０参照）に入る。従って、第１、第２幅ｗ１、ｗ２は、この条件を満たす限り、出来る限り短く設定する方が、像ブレ補正を行う範囲を広げることが可能になる。

像ブレ補正画像信号Ｐｓｓを得るために、可動部３０ａを第１位置Ｓ１に移動させ、その位置で撮像を行い、第１画像信号Ｐｓ１をＣＰＵ２１に一時記憶させる。可動部３０ａを第２位置Ｓ２に移動させ、その位置で撮像を行い、第２画像信号Ｐｓ２をＣＰＵ２１に一時記憶させる。可動部３０ａを第３位置Ｓ３に移動させ、その位置で撮像を行い、第３画像信号Ｐｓ３をＣＰＵ２１に一時記憶させる。可動部３０ａを第４位置Ｓ４に移動させ、その位置で撮像を行い、第４画像信号Ｐｓ４をＣＰＵ２１に一時記憶させる。

第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４に基づく第１〜第４画像Ｐｉｃ１〜Ｐｉｃ４の互いに重複した部分が重なるように、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４は合成され、合成により像ブレ補正画像信号Ｐｓｓが得られる。重複した部分の画像信号は、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４のいずれかの画像信号で構成される。すなわち、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４の合成は、重複した部分についてはそれぞれの信号の上書きであり、重複しない部分についてはそれぞれの信号の足し併せである。

重複した部分の大きさ及び位置は、撮像領域ＩＦの大きさ（第１、第２長さＬ１、Ｌ２）及び、第１、第２幅ｗ１、ｗ２から求められる。第１、第２長さＬ１、Ｌ２及び、第１、第２幅ｗ１、ｗ２の値は、撮像装置の設計条件から予め求められる。可動部３０ａの各位置の重複した部分の大きさ及び位置の情報は、撮像素子３９ａ１上の対応する受光画素の座標データとして、ＣＰＵ２１内のメモリ内（不図示）に格納されている。ＣＰＵ２１のメモリは、第１〜第４座標データＤ１〜Ｄ４、及び第１〜第４端点座標データＴ１〜Ｔ４を記録する。

可動部３０ａが第１位置Ｓ１にいるときは、撮像素子３９ａ１上の対応画素座標情報として第１座標データＤ１、及び第１端点座標データＴ１が利用される（図８参照）。第１座標データＤ１を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線と、第１端点座標データＴ１を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線とで囲まれる矩形の領域は、可動部３０ａが第２〜４位置Ｓ２〜Ｓ４にある場合の撮像素子３９ａ１上において重複して撮像される画素の領域を示す。第１端点座標データＴ１は、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦを構成する４つの頂点のうちの１つの頂点の座標データである。

可動部３０ａが第２位置Ｓ２にいるときは、撮像素子３９ａ１上の対応画素座標情報として第２座標データＤ２、及び第２端点座標データＴ２が利用される（図９参照）。第２座標データＤ２を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線と、第２端点座標データＴ２を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線とで囲まれる矩形の領域は、可動部３０ａが第１、第３、第４位置Ｓ１、Ｓ３、Ｓ４にある場合の撮像素子３９ａ１上において重複して撮像される画素の領域を示す。第２端点座標データＴ２は、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦを構成する４つの頂点のうちの１つの頂点の座標データである。

可動部３０ａが第３位置Ｓ３にいるときは、撮像素子３９ａ１上の対応画素座標情報として第３座標データＤ３、及び第３端点座標データＴ３が利用される（図１０参照）。第３座標データＤ３を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線と、第３端点座標データＴ３を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線とで囲まれる矩形の領域は、可動部３０ａが第１、第２、第４位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４にある場合の撮像素子３９ａ１上において重複して撮像される画素の領域を示す。第３端点座標データＴ３は、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦを構成する４つの頂点のうちの１つの頂点の座標データである。

可動部３０ａが第４位置Ｓ４にいるときは、撮像素子３９ａ１上の対応画素座標情報として第４座標データＤ４、及び第４端点座標データＴ４が利用される（図１１参照）。第４座標データＤ４を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線と、第４端点座標データＴ４を通り第１方向ｘに平行な線、及び第２方向ｙに平行な線とで囲まれる矩形の領域は、可動部３０ａが第１〜第３位置Ｓ１〜Ｓ３にある場合の撮像素子３９ａ１上において重複して撮像される画素の領域を示す。第４端点座標データＴ４は、撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦを構成する４つの頂点のうちの１つの頂点の座標データである。

ＣＰＵ２１は、この座標データに基づいて重複する撮像領域を把握し、画像信号の合成処理を行う。

像ブレ補正画像信号Ｐｓｓに基づく像ブレ補正画像ＰｉｃＳは、表示部１７の表示領域に表示される。像ブレ補正画像信号Ｐｓｓは、記憶装置１８に記録される。

なお、互いに重複した部分については、いずれかの画像信号で一時記憶されていれば十分である。従って、撮像領域ＩＦのうち合成に必要な部分で蓄積された電荷に基づく画像信号を、それぞれ第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４として一時記憶させてもよい。これにより、一時記憶に必要なＣＰＵ２１の記憶容量を削減でき、処理速度向上にも貢献できる。この場合、第１〜第４画像Ｐｉｃ１〜Ｐｉｃ４が互いに隣接するように、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４は像ブレ補正画像信号Ｐｓｓに合成される。

具体例を挙げる。可動部３０ａが第１位置Ｓ１にある時の撮像領域ＩＦのうち、可動部３０ａが第２〜第４位置Ｓ２〜Ｓ４にある時に重複して撮像される領域を除く第１撮像領域ＩＦ１と第１画像取得領域Ｆ１（図１２の左上がり斜線部分）または固定画像取得領域ＦＦとが重複する部分で蓄積された電荷を読み出しさせる。読み出しされた電荷に基づく第１画像信号Ｐｓ１をＣＰＵ２１に一時記憶させる。第１撮像領域ＩＦ１は、第１方向ｘの幅が第３長さＬ３、第２方向ｙの幅が第４長さＬ４の矩形である。

可動部３０ａが第２位置Ｓ１にある時の撮像領域ＩＦのうち、可動部３０ａが第３、第４位置Ｓ３、Ｓ４にある時に重複して撮像される領域を除く第２撮像領域ＩＦ２と第２画像取得領域Ｆ２（図１２の左上がり斜線部分）または固定画像取得領域ＦＦとが重複する部分で蓄積された電荷を読み出しさせる。読み出しされた電荷に基づく第２画像信号Ｐｓ２をＣＰＵ２１に一時記憶させる。第２撮像領域ＩＦ２は、第１方向ｘの幅が第１長さＬ１、第２方向ｙの幅が第４長さＬ４の矩形である。

可動部３０ａが第３位置Ｓ３にある時の撮像領域ＩＦのうち、可動部３０ａが第４位置Ｓ４にある時に重複して撮像される領域を除く第３撮像領域ＩＦ３と第３画像取得領域Ｆ３（図１２の左上がり斜線部分）または固定画像取得領域ＦＦとが重複する部分で蓄積された電荷を読み出しさせる。読み出しされた電荷に基づく第３画像信号Ｐｓ３をＣＰＵ２１に一時記憶させる。第３撮像領域ＩＦ３は、第１方向ｘの幅が第３長さＬ３、第２方向ｙの幅が第２長さＬ２の矩形である。

可動部３０ａが第４位置Ｓ４にある時の撮像領域ＩＦである第４撮像領域ＩＦ４と第４画像取得領域Ｆ４（図１２の左上がり斜線部分）または固定画像取得領域ＦＦとが重複する部分で蓄積された電荷を読み出しさせる。読み出しされた電荷に基づく第４画像信号Ｐｓ４をＣＰＵ２１に位置記憶させる。第４撮像領域ＩＦ４は、可動部３０ａが第４位置Ｓ４にあるときの撮像領域ＩＦの総ての領域で、第１方向ｘの幅が第１長さＬ１、第２方向ｙの幅が第２長さＬ２の矩形である。

撮影レンズ６７の光軸ＬＸが撮像領域ＩＦの中心近傍を通る位置関係にある時に、第１方向ｘ、第２方向ｙともに撮像領域ＩＦが移動範囲Ｒ１の中心に位置する（移動中心位置にある）ように可動部３０ａと固定部３０ｂの位置関係を設定する。撮像素子３９ａ１の撮像領域ＩＦの中心とは、撮像素子３９ａ１の撮像面を形成する矩形である撮像領域ＩＦが有する２つの対角線の交点をいう。

ＣＰＵ２１は、像ブレ量から第１〜第４画像取得領域Ｆ１〜Ｆ４の位置ＳＳ１〜ＳＳ４を、可動部３０ａが移動中心位置にいるときを基準とした、画素単位で第１方向ｘ及び第２方向ｙの変位量として認識し（位置ＳＳ１〜ＳＳ４は、基準位置から第１方向ｘに何画素、第２方向ｙに何画素といったように把握される）、各位置Ｓ１〜Ｓ４における撮像領域ＩＦ上の第１〜第４画像取得領域Ｆ１〜Ｆ４と重複する部分の領域（画素の座標）を把握している。

可動部３０ａは、撮影レンズ６７の方向からみて光軸方向に撮像部３９ａ、プレート６４ａ、可動基板４９ａが取り付けられる。撮像部３９ａは、撮像素子３９ａ１、ステージ３９ａ２、押さえ部３９ａ３、光学ローパスフィルタ３９ａ４とを有し、ステージ３９ａ２とプレート６４ａとで撮像素子３９ａ１、押さえ部３９ａ３、光学ローパスフィルタ３９ａ４を挟み付勢する。第１〜第３水平移動用軸受け部５１ａ〜５３ａは、ステージ３９ａ２に取り付けられる。プレート６４ａは、撮像素子３９ａ１が取り付けられることにより、撮像素子３９ａ１が撮影レンズ６７の光軸ＬＸに垂直になるように位置決めを行う。またプレート６４ａが金属材料で出来ている場合には、撮像素子３９ａ１と接触することによりさらに放熱効果も有する。

撮像素子３９ａ１は、ＣＭＯＳのように任意の画素に蓄積された電荷の部分読み出しが可能な撮像素子である。

可動基板４９ａは、シート状でかつ渦巻き状のコイルパターンが形成された第１、第２コイル３１ａ、３２ａが取り付けられている。第１コイル３１ａのコイルパターンは、第１コイル３１ａの電流の方向と第１磁石４１１ｂの磁界の向きから生じる電磁力により第１コイル３１ａを含む可動部３０ａを第１方向ｘに移動させるべく、第２方向ｙと平行な線分を有する。第２コイル３２ａのコイルパターンは、第２コイル３２ａの電流の方向と第２磁石４１２ｂの磁界の向きから生じる電磁力により第２コイル３２ａを含む可動部３０ａを第２方向ｙに移動させるべく、第１方向ｘと平行な線分を有する。

第１、第２コイル３１ａ、３２ａは、フレキシブル基板（不図示）を介してこれらを駆動するドライバ回路２９と接続される。ドライバ回路２９は、ＣＰＵ２１のＰＷＭ０、ＰＷＭ１から第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙのそれぞれが入力される。ドライバ回路２９は、入力された第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙの値に応じて第１、第２コイル３１ａ、３２ａに電力を供給し、可動部３０ａを駆動する。

第１磁石４１１ｂは、第１コイル３１ａと対向するように固定部３０ｂの可動部３０ａ側に取り付けられる。第２磁石４１２ｂは、第２コイル３２ａと対向するように固定部３０ｂの可動部３０ａ側に取り付けられる。

第１磁石４１１ｂは、第３方向ｚにおいて固定部３０ｂのベース板６５ｂ上で且つ可動部３０ａ側に取り付けられた第１ヨーク４３１ｂの上であって、第１方向ｘにＮ極とＳ極が並べて取り付けられる。第１磁石４１１ｂの第２方向ｙの長さは、可動部３０ａが第２方向ｙに移動した際に第１コイル３１ａに及ぼす磁界が変化しない程度に第１コイル３１ａの第２方向ｙの第１有効長ＬＥ１に比べて長めに設定される。

第２磁石４１２ｂは、第３方向ｚにおいて固定部３０ｂのベース板６５ｂ上で且つ可動部３０ａ側に取り付けられた第２ヨーク４３２ｂの上であって、第２方向ｙにＮ極とＳ極が並べて取り付けられる。第２磁石４１２ｂの第１方向ｘの長さは、可動部３０ａが第１方向ｘに移動した際に第２コイル３２ａに及ぼす磁界が変化しない程度に第２コイル３２ａの第１方向ｘの第２有効長ＬＥ２に比べて長めに設定される。

第１ヨーク４３１ｂは、第２方向ｙから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第１磁石４１１ｂ、第１コイル３１ａを第３方向ｚで挟む形で、固定部３０ｂのベース板６５ｂ上に取り付けられる。第１ヨーク４３１ｂにおける第１磁石４１１ｂと接する側の部分は、第１磁石４１１ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第１ヨーク４３１ｂにおける第１磁石４１１ｂ、第１コイル３１ａ、及び可動基板４９ａと対向する側の部分は、第１磁石４１１ｂと第１コイル３１ａとの間の磁束密度を高める役目を果たす。

第２ヨーク４３２ｂは、第１方向ｘから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第２磁石４１２ｂ、第２コイル３２ａを第３方向ｚで挟む形で、固定部３０ｂのベース板６５ｂ上に取り付けられる。第２ヨーク４３２ｂにおける第２磁石４１２ｂと接する側の部分は、第２磁石４１２ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第２ヨーク４３２ｂにおける第２磁石４１２ｂ、第２コイル３２ａ、及び可動基板４９ａと対向する側の部分は、第２磁石４１２ｂと第２コイル３２ａとの間の磁束密度を高める役目を果たす。

ベース板６５ｂは、固定部３０ｂにおいて第１、第２ヨーク４３１ｂ、４３２ｂなどを取り付けるベースとなる板状部材で、撮像素子３９ａ１の撮像面と平行に配置される。

次に、撮像装置１の撮影手順（ＣＰＵ２１の動作フロー）を図１５のフローチャートで説明する。ステップＳ１０１で、Ｐｏｎスイッチ１１ａがオン状態にされることにより撮像装置１の電源がオン状態にされると、ステップＳ１０２で、ＡＥ部２３のＡＥセンサ駆動により測光が行われ、絞り値や露光時間が演算される。ステップＳ１０３で、ＡＦ部２４のＡＦセンサが駆動され測距が行われ、ＡＦ部２４のレンズ制御回路駆動により合焦動作が行われる。

ステップＳ１０４で、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４がＣＰＵ２１に入力（４画像入力）され一時記憶される。ステップＳ１０５で、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４は、像ブレ補正画像信号Ｐｓｓに合成される。合成には、間引き処理又は圧縮処理したデータも作成も含まれる。ステップＳ１０６で、像ブレ補正画像ＰｉｃＳが表示部１７の表示領域に表示される。ステップＳ１０６の表示は、スルー画像表示である。

ステップＳ１０７で、使用者の指示によりレリーズＳＷ１３ａがオン状態にされたか否かが判断される。オン状態にされていない場合は、ステップＳ１０２に戻される。オン状態にされた場合は、撮影が行われる。ステップＳ１０８で、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４がＣＰＵ２１に入力（４画像入力）され一時記憶される。ステップＳ１０９で、第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４は、像ブレ補正画像信号Ｐｓｓに合成される。合成には、間引き処理又は圧縮処理したデータも作成も含まれる。ステップＳ１１０で、像ブレ補正画像信号Ｐｓｓが記憶装置１８に記録される。ステップＳ１１１で、像ブレ補正画像ＰｉｃＳが表示部１７の表示領域に表示される。

次に、図１５のフローチャートにおけるステップＳ１０４、Ｓ１０８の４画像入力の手順を図１６、図１７のフローチャートで説明する。

ステップＳ１５１で、４画像入力処理が開始されると、ステップＳ１５２で、像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされたか否かが判断される。オン状態にされている場合は、ステップＳ１５３で、角速度検出部２５から出力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙが、ＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１を介しＡ／Ｄ変換され入力される。ステップＳ１５４で、像ブレ量が演算され、像ブレ量から第１画像取得領域Ｆ１の位置ＳＳ１が求められる。オン状態にされていない場合は、ステップＳ１５５で、画像取得領域Ｆの位置Ｓが固定画像取得領域ＦＦの位置ＳＦに設定される。ステップＳ１５６で、可動部３０ａが第１位置Ｓ１に移動される。ステップＳ１５７で、撮像素子３９ａ１の電荷蓄積が行われる。ステップＳ１５８で、露光時間内の間撮像素子３９ａ１に蓄積された電荷が読み出しされる。ステップＳ１５９で、読み出しされた電荷に基づく電気信号が第１画像信号Ｐｓ１に変換されてＣＰＵ２１に一時記憶される。

像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされている時、第１画像信号Ｐｓ１は、可動部３０ａが第１位置Ｓ１にある時の撮像領域ＩＦのうち第１画像取得領域Ｆ１と重複する部分で撮像された画像信号である。像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされていない時、第１画像信号Ｐｓ１は、可動部３０ａが第１位置Ｓ１にある時の撮像領域ＩＦのうち固定画像取得領域ＦＦと重複する部分で撮像された画像信号である。

ステップＳ１６０で、像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされたか否かが判断される。オン状態にされている場合は、ステップＳ１６１で、角速度検出部２５から出力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙが、ＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１を介しＡ／Ｄ変換され入力される。ステップＳ１６２で、像ブレ量が演算され、像ブレ量から第２画像取得領域Ｆ２の位置ＳＳ２が求められる。オン状態にされていない場合は、ステップＳ１６３で、画像取得領域Ｆの位置が固定画像取得領域ＦＦの位置ＳＦに設定される。ステップＳ１６４で、可動部３０ａが第２位置Ｓ２に移動される。ステップＳ１６５で、撮像素子３９ａ１の電荷蓄積が行われる。ステップＳ１６６で、露光時間内の間撮像素子３９ａ１に蓄積された電荷が読み出しされる。ステップＳ１６７で、読み出しされた電荷に基づく電気信号が第２画像信号Ｐｓ２に変換されてＣＰＵ２１に一時記憶される。

像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされている時、第２画像信号Ｐｓ２は、可動部３０ａが第２位置Ｓ２にある時の撮像領域ＩＦのうち第２画像取得領域Ｆ２と重複する部分で撮像された画像信号である。像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされていない時、第２画像信号Ｐｓ２は、可動部３０ａが第２位置Ｓ２にある時の撮像領域ＩＦのうち固定画像取得領域ＦＦと重複する部分で撮像された画像信号である。

ステップＳ１６８で、像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされたか否かが判断される。オン状態にされている場合は、ステップＳ１６９で、角速度検出部２５から出力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙが、ＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１を介しＡ／Ｄ変換され入力される。ステップＳ１７０で、像ブレ量が演算され、像ブレ量から第３画像取得領域Ｆ３の位置ＳＳ３が求められる。オン状態にされていない場合は、ステップＳ１７１で、画像取得領域Ｆの位置Ｓが固定画像取得領域ＦＦの位置ＳＦに設定される。ステップＳ１７２で、可動部３０ａが第３位置Ｓ３に移動される。ステップＳ１７３で、撮像素子３９ａ１の電荷蓄積が行われる。ステップＳ１７４で、露光時間内の間撮像素子３９ａ１に蓄積された電荷が読み出しされる。ステップＳ１７５で、読み出しされた電荷に基づく電気信号が第３画像信号Ｐｓ３に変換されてＣＰＵ２１に一時記憶される。

像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされている時、画像信号Ｐｓ３は、可動部３０ａが第３位置Ｓ３にある時の撮像領域ＩＦのうち第３画像取得領域Ｆ３と重複する部分で撮像された画像信号である。像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされていない時、第３画像信号Ｐｓ３は、可動部３０ａが第３位置Ｓ３にある時の撮像領域ＩＦのうち固定画像取得領域ＦＦと重複する部分で撮像された画像信号である。

ステップＳ１７６で、像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされたか否かが判断される。オン状態にされている場合は、ステップＳ１７７で、角速度検出部２５から出力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙが、ＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１を介しＡ／Ｄ変換され入力される。ステップＳ１７８で、像ブレ量が演算され、像ブレ量から第４画像取得領域Ｆ４の位置ＳＳ４が求められる。オン状態にされていない場合は、ステップＳ１７９で、画像取得領域Ｆの位置が固定画像取得領域ＦＦの位置ＳＦに設定される。ステップＳ１８０で、可動部３０ａが第４位置Ｓ４に移動される。ステップＳ１８１で、撮像素子３９ａ１の電荷蓄積が行われる。ステップＳ１８２で、露光時間内の間撮像素子３９ａ１に蓄積された電荷が読み出しされる。ステップＳ１８３で、読み出しされた電荷に基づく電気信号が第４画像信号Ｐｓ４に変換されてＣＰＵ２１に一時記憶される。

像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされている時、第４画像信号Ｐｓ４は、可動部３０ａが第４位置Ｓ４にある時の撮像領域ＩＦのうち第４画像取得領域Ｆ４と重複する部分で撮像された画像信号である。像ブレ補正ＳＷ１４ａがオン状態にされていない時、第４画像信号Ｐｓ４は、可動部３０ａが第４位置Ｓ４にある時の撮像領域ＩＦのうち固定画像取得領域ＦＦと重複する部分で撮像された画像信号である。第１〜第４画像信号Ｐｓ１〜Ｐｓ４を一時記憶した後、図１５のフローチャートのステップＳ１０５またはステップＳ１０９に進められる。

本実施形態では、像ブレ補正を行って像ブレ補正画像信号Ｐｓｓ、及び像ブレ補正画像ＰｉｃＳを得る際、撮像素子の撮像領域の総てを使う撮像に比べて画質が低下したり、画角が狭くなることはない。

なお、第１位置Ｓ１を、可動部３０ａが第１端点ｐ１に接する時の位置であるとして説明した。この場合、第１端点ｐ１に当たる程度の駆動力で可動部３０ａを移動させることで、可動部３０ａは第１位置Ｓ１に到達させることできる。この駆動力は各部材の特性及び重力の影響を考慮した値をあらかじめ求めておくことが可能である。従って、像ブレ補正の動作中、可動部３０ａを第１位置Ｓ１まで移動させるための駆動力を演算する手順を省略することが可能になる。また、ＰＩＤ制御では必要とされる位置検出の手順を省略することが可能になる。第２〜第４位置Ｓ２〜Ｓ４についても同様である。

さらに、第１、第２磁石４１１ｂ、４１２ｂを固定部３０ｂに配置する構成を説明したが、可動部３０ａ、固定部３０ｂの構成を逆、すなわち、可動部３０ａが第１、第２磁石を有する形態でもよい。

また、磁界を発生させる装置としての磁石はいずれも、常に磁界を発生させる磁石であっても、必要に応じて磁界を発生させる電磁石であってもよい。

可動部３０ａの駆動手段は、コイルと磁石による電磁誘導によるものに限られない。

本実施形態における撮像装置の外観を示す背面からみた斜視図である。 撮像装置の正面図である。 撮像装置の回路構成図である。 可動部が第１位置にあるときの、固定部との位置関係を簡略に示す構成図である。 可動部が第２位置にあるときの、固定部との位置関係を簡略に示す構成図である。 可動部が第３位置にあるときの、固定部との位置関係を簡略に示す構成図である。 可動部が第４位置にあるときの、固定部との位置関係を簡略に示す構成図である。 可動部が第１位置にあるときの、撮像領域の位置関係を簡略に示す構成図である。 可動部が第２位置にあるときの、撮像領域の位置関係を簡略に示す構成図である。 可動部が第３位置にあるときの、撮像領域の位置関係を簡略に示す構成図である。 可動部が第４位置にあるときの、撮像領域の位置関係を簡略に示す構成図である。 第１〜第４撮像領域、第１画像取得領域Ｆ１〜Ｆ４の位置関係を簡略に示す構成図である。 像ブレ補正部の構成図である。 図１３のＡ−Ａ線における断面の構成図である。 撮影の手順を示すフローチャートである。 ４画像入力処理の手順の前半を示すフローチャートである。 ４画像入力処理の手順の後半を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置
１１ Ｐｏｎボタン
１２ａ 測光スイッチ
１３ レリーズボタン
１３ａ レリーズＳＷ
１４ 像ブレ補正ボタン
１４ａ 像ブレ補正ＳＷ
１７ 表示部
２１ ＣＰＵ
２２ 撮像ブロック
２３ ＡＥ部
２４ ＡＦ部
２５ 角速度検出部
２６、２７ 第１、第２角速度センサ
２８ アンプ・ハイパスフィルタ回路
２９ ドライバ回路
３０ 像ブレ補正部
３０ａ 可動部
３０ｂ 固定部
３１ａ、３２ａ 第１、第２コイル
３９ａ 撮像部
３９ａ１ 撮像素子
３９ａ２ ステージ
３９ａ３ 押さえ部
３９ａ４ 光学ローパスフィルタ
４１１ｂ、４１２ｂ 第１、第２磁石
４３１ｂ、４３２ｂ 第１、第２ヨーク
４９ａ 可動基板
５０ａ 移動用シャフト
５１ａ〜５３ａ 第１〜第３水平移動用軸受け部
５４ｂ〜５７ｂ 第１〜第４鉛直移動用軸受け部
６４ａ プレート
６５ｂ ベース板
６７ 撮影レンズ
ｄｘ、ｄｙ 第１、第２ＰＷＭデューティ
Ｆ１〜Ｆ４ 第１〜第４画像取得領域
ＩＦ 撮像領域
ＩＦ１〜ＩＦ４ 第１〜第４撮像領域
Ｌ１〜Ｌ４ 第１〜第４長さ
ＬＥ１、ＬＥ２ 第１、第２有効長
ＬＸ 撮影レンズの光軸
ｐ１〜ｐ４ 第１〜第４端点
Ｒ１ 撮像領域の移動範囲
Ｒ２ イメージサークルの範囲
Ｓ１〜Ｓ４ 第１〜第４位置
ｖｘ、ｖｙ 第１、第２角速度
ｗ１、ｗ２ 第１、第２幅

Claims (5)

1. 手振れによる像ブレ量を検出するブレ量検出部と、
   部分読み出しが可能である撮像素子を有し、撮影レンズの光軸に直交する第１方向、前記光軸と前記第１方向に直交する第２方向に移動可能であって、前記撮影レンズの光軸上に前記撮像素子の撮像領域中心があるときの位置を移動中心として、前記撮影レンズのイメージサークル範囲内で移動可能であり、撮影のとき、前記撮影レンズが移動せずに固定された状態で、移動範囲内における前記第１方向の一方且つ前記第２方向の一方の端点、前記第１方向の他方且つ前記第２方向の一方の端点、前記第１方向の他方且つ前記第２方向の他方の端点、そして前記第１方向の一方且つ前記第２方向の他方の端点である第１〜第４位置へ順に移動する可動部と、
   前記可動部を、前記第１、第２方向に移動自在に支持する固定部と、
   前記可動部を移動範囲内の第１〜第４位置のそれぞれに移動させる前に前記ブレに関する情報が入力され第１〜第４像ブレ量を演算し、手振れのないときの撮像領域であって前記撮像素子の撮像領域と同じサイズである第１〜第４画像取得領域の位置を前記第１〜第４像ブレ量から演算し、前記可動部が前記第１〜第４位置にある時の前記撮像素子の撮像領域のうち前記第１〜第４画像取得領域と重複する部分において撮像で得られた第１〜第４画像信号を、前記撮像素子の撮像領域と同サイズの画像を得るように、合成し像ブレ補正画像信号を得る制御部とを備え、
   前記第１〜第４の位置の各位置における前記撮像素子の撮像領域が、他の位置における撮像領域すべてと重なり合い、また、各位置における前記撮像素子の撮像領域に前記可動部の移動中心が含まれるように、前記可動部が撮影のとき前記第１〜第４位置へ順に移動することを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記第１位置は、前記固定部に前記可動部が接触する位置で、
   前記第２位置は、前記固定部に前記可動部が接触する位置で、
   前記第３位置は、前記固定部に前記可動部が接触する位置で、
   前記第４位置は、前記固定部に前記可動部が接触する位置であることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 前記可動部の前記第１〜第４位置への移動順序は、前記光軸方向から見て、時計回り又は反時計回りになるように設定されることを特徴とする請求項２に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記可動部、固定部のいずれか一方は、前記可動部の前記第１方向の移動に使用される第１コイルと、前記第２方向の移動に使用される第２コイルとを有し、
   前記可動部、固定部のいずれか他方は、前記可動部の前記第１方向の移動に使用される第１磁石と、前記第２方向の移動に使用される第２磁石とを有することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
5. 前記第１〜第４画像信号は、前記撮像素子の撮像領域のうち前記合成に必要な部分で蓄積された電荷に基づいて得られることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
   

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