JP5038448B2

JP5038448B2 - カメラ

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Publication number: JP5038448B2
Application number: JP2010036291A
Authority: JP
Inventors: 修野中; 佐藤　　達也
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: JP2010134480A

Description

本発明は、カメラの手ブレを防止するための技術に関する。

カメラの手ブレは、レンズの焦点距離が長い程、またシャッタスピードが遅くなり露出時間が長くなる程、起こりやすい。これに対し、高価な望遠レンズでは、撮影光学系をピント合せ方向（光軸方向）以外にも駆動制御できるようにして、これを対策できる機能を持たせたものも発売されている。
しかし、このような方式では、通常のレンズでは手ブレ補正ができず、多くのユーザが手軽に楽しめるものではなかった。
一方、撮影レンズではなく、撮像素子を位置制御して防振効果を持たせる提案もなされている。また、ファインダ光学系に、防振表示機構を搭載した技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１８６４９１号公報

しかしながら、上述したような、レンズの位置を制御して手ブレをキャンセルする方式や、撮像素子の移動や画像処理によって手ブレをキャンセルする方式でも、一長一短がある。
例えば、大口径のレンズを大きく移動させて手ブレをキャンセルする方式の場合、アクチュエータが大型化し、これに伴ってレンズやカメラが大型化して重量アップとなることが多いものであった。また、頻繁にアクチュエータを動かしていると、省エネルギー上の観点からも好ましくない。
しかし、例えば一眼レフタイプのカメラでは、撮影レンズに防振効果があった方が、撮影時に防振の効果を目視確認できるというメリットがある。

一方、画像処理方式の手ブレ対策では、１画素以上のズレがないと手ブレの判定や補正ができないということも考える必要がある。
ところが、画像処理方式を含め、撮像素子を移動させる等、レンズではなく撮像側で手ブレ補正を行うと、レンズ交換時等、如何なる撮影レンズに対しても手ブレ対策ができるものである。

したがって本発明は、手ブレ補正の効果上や省エネルギー上の観点からユーザの満足度の高い、効果的な撮影を楽しむことができるカメラを提供することを目的とする。

本発明の主要な局面に係るカメラは、撮影レンズからの被写体像を受光して電気信号に変換する撮像素子と、カメラの手ブレ状態を検出する手ブレ検出手段と、上記撮影レンズの少なくとも一部を移動することにより、上記手ブレ検出手段で検出された手ブレを補正する第１の手ブレ補正手段と、上記撮像素子から得られる微小時間の撮像結果の画像データに対して電子的な処理を行って上記手ブレを補正する第２の手ブレ補正手段と、上記第１の手ブレ補正手段による上記手ブレの補正を上記微小時間による撮像ごとに複数回行い、当該微小時間による撮像の終了ごとに上記画像データに画素シフトが起ったかどうかを判定するための比較部と、上記判定結果に従って上記第２の手ブレ補正手段による上記手ブレの補正を行うか否かを決定する制御部とを具備することを特徴とするカメラ。

本発明によれば、レンズ位置を制御する手ブレ補正に加え、イメージャによる手ブレ補正を有効に組み合わせたので、撮影状況に応じて、レンズ制御による手ブレ補正と画像処理による手ブレ補正とを組み合わせて効果の高い手ブレ補正が可能となり、手ブレ補正効果上、省エネルギー上の観点から、ユーザ満足度の高い効果的な撮影が楽しめるカメラを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラの電気系の構成を示すブロック図である。露出中の像の移動について説明する図である。本発明の第１の実施形態に係るカメラの撮影動作を説明するフローチャートである。像検出の動作を説明するタイミングチャートである。手ブレ補正無しの画像と手ブレ補正後の画像を画面上に表示した例を示した図である。本発明の第２の実施形態を示すもので、本発明が適用されたデジタルカメラの電気系の構成を示すブロック図である。手ブレ補正の他の例を示すもので、カメラの構成を示すブロック図である。複数のスイッチ５９及びスイッチ切替部５８とＡ／Ｄ変換部の動作を説明するタイミングチャートである。手ブレ無し画像を得るための説明図である。画像処理による手ブレ補正について説明する図である。（ａ）は画像処理により手ブレ補正を行うカメラの撮影動作を説明するフローチャート、（ｂ）は撮影状況によってレンズ位置による手ブレ補正と画像処理による補正を切り替えるようにしたカメラの撮影動作を説明するフローチャートである。本発明の第３の実施形態を示すもので、本発明が適用された、いわゆる一眼レフレックスタイプのカメラの構成を示すブロック図である。第３の実施形態に於けるファインダ内測光センサ７６の構成例を示した図である。シャッタ幕８９の構成を示した図である。本発明の第３の実施形態に係るカメラの制御動作について説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
先ず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るデジタルカメラの電気系の構成を示すブロック図である。
図１に於いて、撮影レンズ１１ａを介した被写体１０の像は、撮像手段である第１のイメージャ（ＣＣＤ）１２で電気信号に変換され、Ａ／Ｄ変換部１３にてデジタル像信号に変換される。更に、画像信号処理部１４で画像処理が行われた後、メモリ１５に記録される。そして、画像信号処理部１４で処理された画像は、画像合成部１８を経て画像表示部２１によって表示手段であるＬＣＤ２２に表示される。尚、これら各部の制御は、判定手段を含む制御手段であるマイクロコントローラ（ＣＰＵ）２０によって行われる。

以上が、基本的なデジタルカメラの構成であるが、本発明では、カメラがいわゆる手ブレ状態になった場合の対策がなされている。
すなわち、手ブレ検出手段（振動検出手段）である振動検知部２８にてカメラの振動が検知されて、上記撮影レンズ１１ａを移動させるアクチュエータ（１）３５や、上記第１のイメージャ１２を移動させるアクチュエータ（２）３６が、振動に応じて位置制御されて、像のブレが相殺されるようになっている。
この振動と、撮影レンズ１１ａ、第１のイメージャ１２の関係を演算するのが位置制御部３２である。この位置制御部３２は、撮影レンズ１１ａの焦点距離情報を出力するレンズ情報入力部１７の情報を利用して、例えば、カメラの振動に合わせてアクチュエータ３６によって第１のイメージャ１２を移動させたり、アクチュエータ３５によって撮影レンズ１１を移動させる。これにより、手ブレが生じても、露出中、被写体１０からの所定の光線は、第１のイメージャ１２中の同じ画素に入射されるように制御されるようにしている。

つまり、上記位置制御部３２と、アクチュエータ（レンズ変位手段）３５によって第１の手ブレ補正手段（レンズ側手ブレ補正手段）が構成される。また、位置制御部３２と、アクチュエータ（像ずれ補正手段）３６によって、第２の手ブレ補正手段（像ずれ補正手段、本体側手ブレ補正手段）が構成される。
また、被写体１０からの像信号は、受光レンズ２４を介して第２のイメージャ２５によってモニタされている。この第２のイメージャ２５の撮像結果は、Ａ／Ｄ変換部２６によってデジタル化されるので、順次、振動検知部２８内の画像メモリ部２９に記録されていく。

この記録は、メインの第１のイメージャ１２による露出中に何度も行われるので、露出中の像が移動すると、例えば図２（ａ）〜（ｄ）に示されるように記録されることとなる。但し、この像は、十分な露出時間を持っては撮像されていないので、ノイズ成分は多く、第１のイメージャ１２より画質としては劣ったものである。しかし、像がどのように移動したかは判定可能なので、これら第１のイメージャ１２から出力された像と第２のイメージャ２５から出力された像とが、比較部３０にて比較される。そして、移動方向判定部３１により像の移動方向が判定され、レンズ情報入力部１７からの情報と合わせて、第１のイメージャ１２の移動量が決定される。

尚、操作部２３は、後述するように、ぶれ補正の効果を観察するための観察モード設定手段を構成するもので、他の種々のモード設定を行うためにも使用される。
ここで、図３に示されるようなフローチャートに従って撮影動作が行われれば、図４に示されるようなタイミングチャートによる制御がなされ、振動の種類に従って、（１）高周波に対応でき、レンズに比べて軽いイメージャの位置制御による手ブレ対策と、（２）より低周波にしか対応できないものの、より高精度の制御が可能なレンズ位置による手ブレ対策と、が切り替えられて実行される。この制御は、振動検知部２８内のマイクロコントローラ（図示せず）によって制御される。

撮影動作が開始されて、先ずステップＳ１にて、撮影レンズ１１ａの焦点距離情報等が入力される。これによって、同じブレでも、望遠レンズならば、レンズまたはイメージャの動きはより大きく、広角レンズならば、より微小の動きで補正を行うことができるようにされる。
ステップＳ２では、第２のイメージャ２５によって振動検出用の画像取り込みが開始される。そして、続くステップＳ３〜Ｓ６によって、手ブレ時の振動の周波数が判定される。すなわち、ステップＳ３及びＳ４にて、それぞれ像検出結果Ｉ_０、Ｉ_１が得られる。この検出結果が比較されながら、ステップＳ５に於いて所定時間に亘って像の変化が検出される。そして、ステップＳ６にて、その周波数や振幅が判定され、何れかの補正方法が採用されるかが決定される情報となる。ステップＳ７では、露出直前の基準像がＩ_０と設定される。

次に、ステップＳ８にて露出が開始される。更に、ステップＳ９では、先の像検出結果のＩ_０と比較するための像検出が行われてＩ１とされる。ステップＳ１０に於いて、これら２像Ｉ_０、Ｉ_１が比較されることにより、移動方向の検出が可能となる。この像検出は、図４に示されるタイミングチャートの画像メモリ１〜５のタイミングのように、露出中に複数回繰り返して行われる。

図４に於いて、Δｔの時間毎の画像入力の結果は、順次、画像メモリ部２９内の画像メモリに記録される。上記画像については、入力される度に比較が行われ、画像位置変化判定がなされ、第１のイメージャ１２や撮影レンズ１１ａの位置が切り替えられる。
ここで、ステップＳ１１にて、第１のイメージャ１２または撮影レンズ１１ａの何れで補正が行われるかが判定される。尚、ここでは、振幅の大きさに応じて切り替えられるようにしている。

ステップＳ１１にて、振幅が大きくないと判定された場合は、ステップＳ１２へ移行して、撮影レンズ１１ａの移動方向、移動量が算出される。次いで、ステップＳ１３にて、上記ステップＳ１２の結果に従って撮影レンズ１１ａの位置制御がなされる。図４のレンズまたはＣＣＤ位置が参照されるが、ここでは単純化してｘ方向のみに変化させる例が示される。

一方、上記ステップＳ１１にて、振幅が大きいと判定された場合は、ステップＳ１４へ移行して、第１のイメージャ１２の移動方向、移動量が算出される。次いで、ステップＳ１５にて、上記ステップＳ１４の結果に従って第１のイメージャ（ＣＣＤ）１２の位置制御がなされる。図４のレンズまたはＣＣＤ位置が参照されるが、ここでは単純化してｘ方向のみに変化させる例が示される。
つまり、図２（ａ）〜（ｄ）に示されるように、画像（被写体１０）がイメージャ（ＣＣＤ）上で変化するのを補正するように、上記ステップＳ１３またはステップＳ１５にて撮影レンズ１１ａまたは第１のイメージャ１２の位置制御が行われる。
そして、ステップＳ１６にて露出時間が終了したか否かが判定される。その結果、終了していなければ上記ステップＳ９に移行し、終了であればステップＳ１７へ移行して露出終了の処理が行われる。

ステップＳ１８では、Ａ／Ｄ変換部１３にて第１のイメージャ１２からの像信号がデジタル信号に変換される。次いで、ステップＳステップＳ１９にて画像信号処理部１４で画像処理され、更にステップＳ２０にてメモリ１５にて画像データの記録が行われる。また、ステップＳ２１にて、撮影記録結果がＬＣＤ２２にて表示される。

本実施形態では、撮影レンズ１１ａの手ブレ補正結果を目視確認することができないので、以下のように工夫されている。上記ステップＳ２１でＬＣＤ２２に表示される画像は手ブレ補正後の画像なので、この機能の働きをわかりやすくユーザに伝える場合には、手ブレ補正がないときの画像を表示することができるようにする。
すなわち、ステップＳ２２では、手ブレ補正が行われない画像が必要か否かが判定される。ここで、手ブレ補正の無い画像が不要であれば、本シーケンスが終了する。

一方、手ブレ補正の行われていない画像が必要であるとされた場合は、ステップＳ２３へ移行して、上記ステップＳ１２またはステップＳ１４で求められた撮影レンズ１１ａや第１のイメージャ（ＣＣＤ）１２の移動量を基に、補正がない場合の画像が形成される。そして、ステップＳ２４にて、手ブレ補正無しの画像と手ブレ補正後の画像が、ＬＣＤ２２にて並列に表示される。これは例えば、図２（ａ）〜（ｄ）に示されるような画像を重ね合わせるような形で擬似的に作り出せば良い。

この結果、図５に示されるような表示がなされる。つまり、ＬＣＤ２２の画面３８上に、手ブレ補正後の画像３８ａと手ブレ補正の無い画像３８ｂが並列に表示されることになる。したがって、ユーザは、このカメラが持つ機能の価値を知ると共に、自分の撮影技術を向上させることができる。これは、例えば、手ブレを意識した撮影をこころがけているうちに、本機能を有していないカメラであっても、手ブレ無しの写真撮影ができるようになる。
また、カメラ購入時に撮影してみて、この手ブレ補正の有無の画像を並列に表示して見ることにより、本機能が有るものと無いものと、何れかが自分の撮影技術のレベルにふさわしいものかを判断することができる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態を示すもので、本発明が適用されたデジタルカメラの電気系の構成を示すブロック図である。
以下、図６を参照して、本発明が適用されたデジタルカメラの構成をおおまかに説明する。この実施形態のカメラは、撮影光学系により結像される被写体像を、例えばＣＣＤ等の撮像素子を含んで構成される撮像手段を利用して光電変換し、この光電変換によって得られた電気信号（画像信号）を所定の記録媒体に所定の形態で記録する。ここで、本第１の実施形態に於いては、撮影光学系と撮像素子との間の構成が比較的簡単に構成される、いわゆるコンパクトタイプの電子カメラを例に挙げている。

図６に於いて、本実施形態のカメラ４０は、撮影レンズ１１ａを含む撮影光学系１１と、撮像素子（第１のイメージャ）１２と、Ａ／Ｄ変換部１３と、画像合成部１８を有した画像信号処理部１４と、レンズ情報入力部１８と、画像表示部２１と、ＬＣＤ２２と、操作部２３と、振動検知部２８と、位置制御部３２と、アクチュエータ（１）３５及びアクチュエータ（２）３６とを有している。
そして、このカメラ４０は、更に、コントラスト検出部４２と、判定手段を含む制御手段である演算制御回路４３と、レンズ駆動部４４と、記録媒体部４５と、フラッシュ発光部制御部４６と、フラッシュ発光部４７と、レンズ位置検出部４９と、一対の受光レンズ５１ａ及び５１ｂと、一対のセンサアレイ５２ａ及び５２ｂと、Ａ／Ｄ変換部５３と、操作スイッチ５４と、ファィンダ５５とを有して構成される。

上記撮影光学系１１は、複数の光学レンズ等から成り、被写体１０からの反射光束を集光して撮像素子（第１のイメージャ）１２に被写体像を結像させる。撮像素子１２は、撮影光学系１１を介して入射する被写体像について光電変換処理等を行って画像信号を生成するものである。本発明では、これらを制御できるようにして、手ブレの影響を補正するようになっている。
Ａ／Ｄ変換部１３では、撮像素子１２により生成され出力されたアナログ信号による画像信号が、所定の形式のデジタル画像信号に変換されて画像信号処理部１４に出力される。

画像信号処理部１４では、Ａ／Ｄ変換部１３によって変換されたデジタル画像信号に対して、所定の画像処理、例えば当該画像データによって表されるべき画像の、色調補正、階調補正、γ（ガンマ）補正といった調整等が行われる。また、これらの調整等が行われた後、更に、記録媒体部４５に記録するのに適する形式で圧縮が行われて画像データが生成される。
上記記録媒体部４５は、画像データを所定の形態で記録する各種の媒体等及びその駆動部等から成るもので、上記画像信号処理部１４によって生成される画像データが記録される。

また、画像信号処理部１４からは、所定の画像処理が施されたデジタル画像信号が、コントラスト検出部４２にも出力される。このコントラスト検出部４２では、画像信号処理部１４の出力から被写体のコントラスト信号が検出されて、該信号が演算制御回路４３に出力される。
上記演算制御回路４３は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のワンチップマイクロコントローラ等によって構成されている。この演算制御回路４３は、コントラスト信号の判定を行いながら、レンズ駆動部４４を介して撮影光学系１１を光軸に沿った方向に移動させる。加えて、演算制御回路４３は、レンズ位置検出部４９によって撮影光学系１１の位置を検出し、該撮影光学系１１の合焦位置とレンズ位置検出部４９によって検出されるレンズ位置との関係より、カメラ４０から被写体１０までの距離Ｌ（以下、被写体距離Ｌと記す）を算出するものである。

更に、演算制御回路４３は、カメラ４０の操作者によって操作される、図示されない操作部材に連動して切り替えられる操作スイッチ５４からの信号に基づいて、各種の制御処理を実行する。また、上述した被写体距離Ｌを算出する演算処理やレンズ駆動部４４の駆動制御や、撮像素子１２により生成される画像信号の信号処理、及び画像データを記録媒体部４５に記録する際の記録制御等も行う。
演算制御回路４３は、また、被写体１０を含む所望の撮影環境が暗い場合等に、フラッシュ発光部制御部４６を制御して、フラッシュ発光部４７から補助照明光を発光させる制御を行う。

更に、カメラ４０は測距部４０ａを有してもよい。上記した撮影光学系１１とは異なる光学系を介して入射した被写体１０の像に基づいて、カメラ４０から被写体１０までの距離Ｌを求めることができる。すなわち、この測距部４０ａは、一対の受光レンズ５１ａ及び５１ｂと、一対のセンサアレイ５２ａ及び５２ｂと、Ａ／Ｄ変換部５３とから構成されている。
一対の受光レンズ５１ａ及び５１ｂを介して入射された被写体像は、センサアレイ５２ａ及び５２ｂに結像される。一対のセンサアレイ５２ａ及び５２ｂは、結像された被写体像をその明るさに応じた光電流に変換してＡ／Ｄ変換部５３に出力する。Ａ／Ｄ変換部５３は、入力された信号をデジタル化して演算制御回路４３に出力する。

演算制御回路４３は、このＡ／Ｄ変換部５３から入力された信号により、被写体１０の像信号を検出することができる。

その後、演算制御回路４３は、それぞれの像信号がセンサアレイ５２ａ及び５２ｂのどの位置で検出されたかを比較する。そして、像信号の検出位置の相対位置差ｘ、レンズ視差Ｂ、及び焦点距離ｆから、三角測距の原理、すなわち、
Ｌ＝Ｂｆ／ｘ
に基づいて被写体距離Ｌを算出する。
この結果より、オートフォーカス用のピント制御や、ストロボの光量制御が行われる。

また、ユーザは光学式のファインダ５５を介して被写体１０の観察を行い、フレーミングを行う。
このタイプではＣＣＤが移動する方式や、電気的な補正で手ブレ補正する方式の手ブレ対策は、ファインダ目視による手ブレ効果確認は困難であるが、以上説明したように本実施形態によれば、従来のコンパクトカメラタイプのデジタルカメラに、手ブレ補正機構を設け、手ブレの形態によって最適な方法で補正を可能としている。

ところで、上述した図３のフローチャートに於けるステップＳ１８以降の動作制御は、例えば図６に示されるような構成のデジタルカメラであれば、演算制御回路（ＣＰＵ）４３がシーケンス制御するようにし、このＣＰＵがスイッチ５４の入力を判断し、ここで図３のフローチャートに於けるステップＳ２２の分岐を切り替えるようにすれば、ユーザの好みに応じて、図５に示されるような画像を出力するか否かを決定することができる。

また、カメラの小さなモニタに表示するのではなく、大型のモニタ上で確認ができるように、または、プリント上で確認可能なように、記録媒体部４５を介して記録媒体上に、手ブレ時相当画像を記録させてもよい。
更に、電気的な補正で手ブレ補正する例を述べたが、上述した実施形態のように、イメージャを移動させなくても、例えば、図７に示されるような方式で手ブレを補正するようにしても良い。
つまり、このカメラでは、撮影レンズ１１を介して被写体１０が撮影される時に、イメージャの出力が複数のスイッチ５９及びスイッチ切替部５８によって、順次、積分回路６０に導かれる。このとき、図４のタイミングチャートに示される画像メモリと同じように、実際に画像記録に必要な時間より短く、手ブレの影響を受けない短時間の像信号が、アナログ的に記録されるようにする。この結果は、順次複数のスイッチ６１を介して、Ａ／Ｄ変換部１３に導かれ（図８参照）、デジタル像信号が順次メモリ６３に記録されていく。

この結果、図９に示されるように、１回の撮影で幾つかの像データが得られるが、比較部６４での比較結果が大きく他と異なるものは削除される。そして、一致度の高いものだけが合成部６５で足し合わされてランダムノイズが相殺され、Ｓ／Ｎが向上されて画像信号処理部１４に入力され、一枚のブレの無い画像が得られるようにする。

記録媒体部４５には、このように手ブレ補正がなされたデータが記録される。このような電気的補正による手ブレ補正方式が、先のレンズ位置補正方式の手ブレ補正と組み合わされるようにしても良い。
すなわち、所定の光線が、所定の画素から手ブレにより完全に隣接する画素に入ってしまえば、この電気的手ブレ補正は有効であるが、１つの画素の間の移動に関しては正しく補正することができない。
例えば、図１０（ａ）に示されるように、斜線部で表される画素ｎにて所定の像の輪郭６７が入射しているとする。そして、図１０（ｂ）に示されるように、手ブレにより同じ画素内で輪郭６７が移動しても、隣接する次の画素ｎ−１まで到らない場合は、図１０（ａ）から図１０（ｂ）までは画素の中で像が混ざってしまうので、画像処理ではブレを補正することができない。つまり、このような変化に対しては、レンズによる補正が好ましいものとなる。

しかし、図１０（ｃ）に示されるように、画素ｎから完全に１画素ずれた領域（画素ｎ−１）に輪郭６７が入ってしまうと、図１０（ｄ）に示されるように、画素をずらして画素ｎ−１を画素ｎ（図１０（ａ）参照）と同じように処理することによって、画像処理による手ブレ補正が可能となる。

図１１（ａ）は、このような場合のカメラの撮影動作を説明するフローチャートである。
先ず、ステップＳ３１にて１回の撮像が開始されると、続くステップＳ３２にてレンズ補正が行われる。そして、ステップＳ３３にて１回の撮像が終了すると、ステップＳ２４に於いて撮像が全て終了するか否かが判定される。ここで、終了していない場合はステップＳ３５に移行し、終了であればステップＳ３８に移行する。

このように、上述したステップＳ３１〜Ｓ３３によって、短い時間による撮像が繰り返されて、そのデータがステップＳ３８にて加算されることによって１つの画像データが得られるが、１回の撮像時には画素シフトが起ったかどうかわからないので、ステップＳ３１〜Ｓ３３の間はレンズによる手ブレ補正が行われる。

ステップＳ３５では、一画素以上シフトしたか否かが判定される。その結果、シフトしたと判定されると、ステップＳ３６に移行してレンズがリセットされる。次いで、ステップＳ３７にて、そのシフトした分だけ画素がシフトされて、画像処理による手ブレ補正が行われる。一方、一画素以上のシフトがない場合は、上記ステップＳ３１に移行して、レンズ補正（ステップＳ３２）だけで微小時間、撮像が繰り返される。そして、所定量の像信号が得られると、ステップＳ３７にて撮像結果が加算されて、１つの露出の合った画像が得られる。

上述したステップＳ３１〜Ｓ３３の１回の画像入力では、手ブレの影響が微小なレンズ変位でカバーできる程の時間しか露出できず、露出量が不足するが、何度も露出の少ない像を加算していくことによって、露出の正しい像を得ることができる。このように、大きなブレは撮像素子側で補正し、小さなブレはレンズ側で補正すれば、微小な振動に対応した滑らかな手ブレ補正が可能である。したがって、撮影レンズ移動用のアクチュエータ３６を小型化することができ、カメラ全体を小型化することができる。

更に、レンズ補正の量を小さくすれば、省エネルギー上の効果も顕著となる。
また、このような構成のカメラでは、図１１（ｂ）のフローチャートのように、撮影状況によって上記レンズ位置による手ブレ補正と画像処理による補正を切り替えるようにしても良い。
すなわち、ステップＳ４１に於いては、撮影レンズが望遠レンズであるか否かが判定される。ここで、撮影レンスが望遠レンズである場合はステップＳ４２に移行し、そうでないならば、ステップＳ４３に移行して露出時間が判定される。

露出時間が短い場合はステップＳ４４へ移行して、レンズ補正及び画像処理補正が行われる。上述した図１１（ａ）のフローチャートに於けるステップＳ３２のような、レンズ位置補正が重要となる。これは、上述した１回の露出（ステップＳ３１〜Ｓ３３）が全体の露出に効く率が高まるからである。一方、露出時間が長いならば、ステップＳ４５へ移行して、図１０（ａ）〜（ｄ）に示されたような画素シフトによる手ブレ補正のみで補正効果が現れる。

つまり、図１１（ａ）のフローチャートに於ける連続的な撮像（ステップＳ３１〜Ｓ３３）、シフト判定（ステップＳ３５）によっても、１回の微小露出が全体の露出に影響する割合が小さいからである。
望遠撮影時は、少しの手ブレが大きなブレにつながるので、画素シフトによる補正が必須である。しかしながら、広角側での撮影であれば微小シフトのみでよいので、ステップＳ４１からステップＳ４２に移行して、微小なレンズ駆動による補正で良い。
以上説明したように、本実施形態によれば、撮影状態に応じ、画像処理による手ブレ補正とレンズ制御による手ブレ補正を組み合わせて効果の高い手ブレ補正が可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
上述した第１及び第２の実施形態では、コンパクトタイプのデジタルカメラを例として説明したが、これに限られるものではなく、例えば、図１２に示されるような、いわゆる一眼レフレックスタイプのカメラにも容易に且つ有効に適用が可能である。
図１２は、本発明の第３の実施形態を示すもので、本発明が適用された、いわゆる一眼レフレックスタイプのカメラの構成を示すブロック図である。
尚、本第３の実施形態に於けるカメラの構成の一部は、上述した第２の実施形態に於ける図６のカメラと同様である。したがって、同様の構成部材については同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。

この第３の実施形態のカメラ７０は、図６に示されるカメラ４０と同様に、アクチュエータ３５により、撮像素子１２を動かして手ブレ補正をする例を示しているが、図７に示されるような電気的データ補正の方法を採用しても良い。

すなわち、第３の実施形態に於けるカメラ７０は、図６に示される上述した第１の実施形態の構成に加えて、可動ミラー７１と、ファインダ光学系（フォーカシングスクリーン７２、ペンタゴナルダハプリズム（以下、ペンタプリズムと略記する）７３、接眼レンズ７４等で構成される）と、ファインダ内測光センサ７６と、測光部７７と、サブミラー８０と、フィールドレンズ８１と、光路屈曲鏡８２と、再結像レンズ８３と、センサアレイ８４と、測光光学系８６と、ボディ内測光センサ８７と、調光部８８と、シャッタ幕８９と、を含んで構成される。尚、図１２に示されるカメラ７０では、図６に示される撮影光学系１１に替えて、撮影レンズ１１ａ、振動検知部（手ブレ検出手段）９０及びアクチュエータ９１を有して、カメラ本体に着脱自在な防振機能付きの交換レンズ７８が用いられる。

可動ミラー７１は、シャッタ幕８９と交換レンズ７７との間の空間に於いて、撮影光学系１１を構成するレンズの中心軸上から退避する位置（以下、退避位置７１ａと称する）と、レンズ中心軸上に配置される位置（以下、通常位置７１ｂと称する）との間で、回動自在に構成されている。ここで、当該可動ミラー７１が通常位置７１ｂに配置された場合には、撮影光学系１１のレンズ中心軸に対して角度略４５度だけ傾いた状態で固定される。この状態に於いて、可動ミラー７１の反射面は、ファインダ光学系の側を向くように設定されている。

すなわち、可動ミラー７１が通常位置７１ｂにある場合、撮影レンズ１１ａを介して入射された光束は、可動ミラー７１で反射されてファインダ光学系に導かれる。ファインダ光学系では、入射された光束がフォーカシングスクリーン７２に於いて光学像として結像されると共に、結像された像がペンタプリズム７３に導かれる。
このペンタプリズム７３では、上記フォーカシングスクリーン７２を透過した像が接眼レンズ７４方向（すなわち、カメラ７０の後方）へと導かれると同時に、像の左右が反転される。接眼レンズ７４では、入射されてきた像が拡大される。これにより、撮影者の眼７５により、被写体が観察される。

更に、ペンタプリズム７３の近傍には、ファインダ内測光センサ７６が設けられている。このファインダ内測光センサ７６では、ペンタプリズム７３に入射された光束の一部が受光され、所定の電気信号が測光部７７に出力される。

ここで、ファインダ内測光センサ７６は、図１３に示されるように、撮影画面内の所定の受光領域に於いて測光動作を行い得るように形成されている。すなわち、ファインダ内測光センサ７６は、略中央部近傍の所定の領域を測光する受光部７６ａと、略周縁部近傍の所定の領域を測光する受光部７６ｂとから成り、例えば逆光状態の検出も可能に構成されている。

上記測光部７７では、ファインダ内測光センサ７６から入力された電気信号に基づいて測光動作が行われ、被写体の明るさが検出される。この測光部７７の検出結果に基づいて、演算制御回路４３にて、フラッシュ発光部制御部４６が制御される。
また、可動ミラー７１の一部の領域、例えば略中央部近傍の領域は、撮影レンズ１１ａからの光束の一部が透過され得るように半透過鏡によって構成されている。そして、この半透過鏡で構成される領域に対向する部位には、サブミラー８０が配設されている。
すなわち、サブミラー８０は、可動ミラー７１の背面側、すなわち撮像素子１２に対向する側の面に対して、その一端部が所定方向に回動自在となるように軸支されている。これにより、サブミラー８０の反射面は、上述した可動ミラー７１の半透過鏡の領域に対向するよう配置される。すなわち、サブミラー８０は、可動ミラー７１が通常位置７１ｂに配置された場合に、可動ミラー７１に対して、図１２に示されるような所定の角度をなすように配置されている。

また、サブミラー８０は、上記可動ミラー７１が退避位置７１ａに配置された場合には、可動ミラー７１に対して略平行となる所定の位置に配置される。これにより、可動ミラー７１が退避位置７１ａに移動すると同時に、サブミラー８０も撮影光学系１１の光路上から退避する。
つまり、可動ミラー７１及びサブミラー８０が通常位置にある場合には、撮影レンズ１１ａを透過した入射光束の一部は、可動ミラー７１の半透過鏡領域を透過した後、サブミラー８０によって反射される。この反射された光束は、フィールドレンズ８１を透過し、更に光路屈曲鏡８２によってその光路が所定の方向へと折り曲げられた後、再結像レンズ８３を透過して、センサアレイ８４の受光面上に一対の被写体像として結像される。センサアレイ８４では、受光された被写体像が電気信号に変換されて、演算制御回路４３に出力される。これを受けて、演算制御回路４３では、所定の合焦処理が行われる。

ここで、この合焦処理は、一般的に適用されているＴＴＬ位相差検出方式でよい。このＴＴＬ位相差検出方式について簡単に説明する。
このＴＴＬ位相差検出方式に於いて、演算制御回路４３は、レンズ駆動部４４を制御して、撮影レンズ１１ａをレンズ光軸方向に移動させながら、センサアレイ８４の出力を監視する。そして、センサアレイ８４から出力される一対の被写体像が所定の位置関係になったときに合焦状態であると判定して、その時点で撮影レンズ１１ａの駆動を停止させる。

また、撮像素子１２の受光面側の近傍には、上述したようにシャッタ幕８９が配設されている。すなわち、撮像素子１２は、当該シャッタ幕８９が開状態となっている期間のみ、撮影レンズ１１ａからの光束を受光し得るように構成されている。ここで、シャッタ幕自体の構成は、従来の一眼レフレックス方式のカメラに於いて一般的に利用されているものが適用されている。このシャッタ幕８９の構成について、図１４に示される概略図を参照して、簡単に説明する。

図１４に示されるように、シャッタ幕８９は、先幕８９ａ及び後幕８９ｂの２つの幕部材によって構成されている。通常状態に於いては、先幕８９ａが撮像素子１２の受光面の前面に配置され、当該撮像素子１２の受光面は遮蔽された状態にある。

ここで、露出動作が実行されると、先ず、可動ミラー７１及びサブミラー８０が所定の退避位置７１ａに移動する。この状態で、先幕８９ａが矢印Ｙ１方向に移動される。続いて、所定の時間をおいてから、後幕８９ｂが図示Ｙ２方向（図示Ｙ１と同じ方向である）に動き出す。したがって、先幕８９ａと後幕８９ｂとの間には所定の隙間が生じることになる。この隙間寸法を調節する、すなわち先幕８９ａ及び後幕８９ｂの動き出す時間を調節することにより、撮像素子１２への露出時間（すなわちシャッタ速度）を調節することができる。

また、先幕８９ａの表面には、この先幕８９ａの表面で反射する光束が標準反射率となるように、所定のパターンが形成されている。すなわち、先幕８９ａの表面で反射された光束は、測光光学系８６を介してボディ内測光センサ８７で受光される。ボディ内測光センサ８７は、この入射された光束を電気信号に変換して調光部８８に出力する。
上記撮影レンズ１１ａは、また、複数の光学レンズ等から成るもので、被写体１０からの反射光束を集光して撮像素子（第１のイメージャ）１２に被写体像を結像させる。撮像素子１２は、撮影レンズ１１ａを介して入射される被写体像について、光電変換処理等が行われて画像信号が生成されるものである。本発明では、これらを制御できるようにして、手ブレの影響を補正するようになっている。

また、一眼レフカメラでは、多くの場合、撮影レンズを有する交換レンズは交換可能である。つまり、単にピント合せ機構等が内蔵されたもの、図１２に示されるように、角加速度センサ等による振動検知部９０及びそれに従ってレンズを手ブレ補正駆動するアクチュエータ９１を具備する防振機能付きの交換レンズ７８等、種々のレンズを適宜着脱が可能なようになっている。

本発明のカメラ７０は、上記交換レンズ７８内の振動検知部９０とは別に、カメラ７０内にも振動検知部２８が存在している。この振動検知部２８で得られた結果により、アクチュエータ３５が使用されて、位置制御部３２により算出された位置に、撮像素子１２の位置が制御されるようになっている。
また、可動ミラー７１が光路から退避され、シャッタ膜８９が開かれて撮像素子１２に入射された被写体１０の像は、表示手段であるＬＣＤ２２に再生表示される。
このようなカメラの場合、防振制御もいくつかの方法があり、例えば、撮像素子１２の移動や電気的出力の処理による防振制御は、撮影者が接眼レンズ７４からモニタしていても効果を確認することができない。

一方、接眼レンズ７４を覗くのが困難なシーンもあり、こうしたシーンでは、ＬＣＤ２２が用いられて撮影前に構図が決定される。この場合は、必要以上の応答性はなくても、省エネルギーに優れた画像処理による防振効果が効果的である。この場合、可動ミラー７１は光路から退避させられ、シャッタ幕８９も開放にされて、リアルタイムに撮像結果がＬＣＤ２２に出力されるようにする。
更に、当然、防振機構を有していないレンズも考慮する必要がある。

ここで、図１５のフローチャートを参照して、このような交換可能なレンズが装着された一眼レフカメラの制御動作について説明する。
先ず、ステップＳ５１に於いて、撮影操作であるか否かが判定される。ここで、撮影以外の場合はステップＳ５２へ移行し、撮影の場合はステップＳ５７へ移行する。
ステップＳ５２では、被写体観察、フレーミングの方法がモニタ（ＬＣＤ）利用であるか否が判定される。ここで、モニタ利用時はステップＳ５５へ移行し、利用しない場合はステップＳ５３へ移行する。

モニタを利用しない光学ファインダによるフレーミング時には、ステップＳ５３にて、レンズの防振効果を利用して、これを有効に機能せしめ、撮影レンズの防振効果を体感できるようにする。しかしながら、防振レンズ以外ではこの効果はないので、このステップＳ５３によってこれが判定される。
そして、カメラ７０に防振機能付きレンズが装着されている場合は、ステップＳ５４に移行して、撮影光学系による像ぶれ補正が行われる。その後、上記ステップＳ５１へ移行する。一方、上記ステップＳ５３にて防振機能付きレンズが装着されていない場合は、ステップＳ５４は実行されずに上記ステップＳ５１に移行する。
上記ステップＳ５２でモニタ利用の場合は、ステップＳ５５に移行して、可動ミラー７１がアップ（退避位置７１ａへの移動）され、シャッタ幕８９が開かれる。次いで、ステップＳ５６にて、撮影レンズを移動させるよりも省エネルギー性に優れた画像処理による像ブレ補正が行われる。これによって、防振機能のないレンズが使用された場合にも、手ブレの影響の少ないフレーミングが可能となる。

一方、撮影時には、ステップＳ５７へ移行してオートフォーカス処理が実行される。そして、ステップＳ５８にて撮影が行われる。撮影が開始されると、続くステップＳ５９に於いて、カメラ７０に装着されているのが防振機能付きレンズであるか否かが判定される。
本ルーチンが終了するまで手ブレ対策をする必要があるが、防振機能付きの交換レンズ７８が装着されている場合にはステップＳ６０に移行し、そうでない場合はステップＳ６２へ移行する。ステップＳ６０では、防振効果を発揮させるべき条件であるか否かが判定される。そして、その条件で制御が必要であれば、ステップＳ６１へ移行して、レンズの防振効果が許可される。

但し、交換レンズ７８の防振機能は、アクチュエータ３６の作動が必須であり、上述したように、エネルギー消費が激しい。したがって、上述した図１１（ｂ）のフローチャートのような考え方が応用されて、画像処理によるブレ補正が有効な条件では、レンズの防振は行われない。このため、ステップＳ６２にてイメージャ側での手ブレ対策が行われる。

この後、ステップＳ６３で撮影が終了するまで、上記ステップＳ５９へ移行して、上述した処理が繰り返される。

このように、２つの方式が並列で機能し、予期せぬ副作用が起こることを防止している。
以上説明したように、第３の実施形態によれば、撮影時とそれ以外、撮影条件、フレーミング時のモニタ使用条件等によって、最適な手ブレ対策が行われるので、効果が高くその確認も容易で、省エネルギー性に優れた一眼レフカメラを提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０…被写体、１１…撮影光学系、１１ａ…撮影レンズ、１２…第１のイメージャ（ＣＣＤ）、１３、２６、５３…Ａ／Ｄ変換部、１４…画像信号処理部、１５…メモリ、１７…レンズ情報入力部、１８…画像合成部、２０…マイクロコントローラ（ＣＰＵ）、２１…画像表示部、２２…ＬＣＤ、２３…操作部、２４…受光レンズ、２５…第２のイメージャ、２８…振動検知部、２９…画像メモリ部、３０…比較部、３１…移動方向判定部、３２…位置制御部、３５…アクチュエータ（１）、３６…アクチュエータ（２）、４０…カメラ、４２…コントラスト検出部、４３…演算制御回路、４４…レンズ駆動部、４５…記録媒体部、４６…フラッシュ発光部制御部、４７…フラッシュ発光部、４９…レンズ位置検出部、５１ａ、５１ｂ…受光レンズ、５２ａ、５２ｂ…センサアレイ、５４…操作スイッチ、５５…ファィンダ。

Claims

撮影レンズからの被写体像を受光して電気信号に変換する撮像素子と、
カメラの手ブレ状態を検出する手ブレ検出手段と、
上記撮影レンズの少なくとも一部を移動することにより、上記手ブレ検出手段で検出された手ブレを補正する第１の手ブレ補正手段と、
上記撮像素子から得られる微小時間の撮像結果の画像データに対して電子的な処理を行って上記手ブレを補正する第２の手ブレ補正手段と、
上記第１の手ブレ補正手段による上記手ブレの補正を上記微小時間による撮像ごとに複数回行い、当該微小時間による撮像の終了ごとに上記画像データに画素シフトが起ったかどうかを判定するための比較部と、
上記判定結果に従って上記第２の手ブレ補正手段による上記手ブレの補正を行うか否かを決定する制御部と、
を具備することを特徴とするカメラ。
上記電子的な処理は、上記微小時間の撮像結果の上記画像データを合成し、
上記比較部は、足し合わせる上記画像データと削除する上記画像データとを決定するための比較を行う、
ことを特徴とする請求項１記載のカメラ。
上記第１の手ブレ補正手段は、上記画素シフトがない場合に上記撮像レンズの一部を移動させ、上記画素シフトがある場合に上記撮像レンズの一部の移動をリセットすることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
上記制御部は、上記比較部による比較の結果、一画素以上シフトしたと判定されると、上記第２の手ブレ補正手段による上記手ブレ補正を行い、上記一画素以上のシフトがないと判定されると、上記第１の手ブレ補正手段による上記手ブレ補正を行うことを特徴とする請求項１記載のカメラ。