JP6350538B2 - 撮影装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、移動部材(振れ補正部材)を撮影光学系の光軸と異なる方向に(例えば光軸直交平面内で)駆動することで光学的なローパスフィルタ効果を得るLPF機能を有する撮影装置及びその制御方法に関する。
デジタルカメラで周期性のある被写体を撮影すると、被写体周期と画素ピッチの周期歪により、被写体に本来存在しないモアレや偽色が発生することがある。従来は、撮影光学系の光路に光学ローパスフィルタを挿入して撮影光線を常光線と異常光線に分ける(2点または4点に分離する)ことにより、モアレや偽色の発生を防止していた。しかし、光学ローパスフィルタは高価であり、解像力やコントラストを低下させてしまうので、近年では、光学ローパスフィルタを使用しないデジタルカメラも増えている。
特許文献1には、光学ローパスフィルタを使用することなくモアレや偽色の発生を防止するためのデジタルカメラが開示されている。このデジタルカメラは、露光中に撮像素子を1画素程度かつ所定軌跡(例えば円形軌跡や正方形軌跡)を描くように駆動して、被写体光束を検出色の異なる複数の画素で受光することにより、光学的なローパスフィルタ効果を得るLPF機能を有している。ユーザ(撮影者)は、その好みや趣向に基づくマニュアル設定により、モアレや偽色を除去するために撮像素子を駆動してLPF機能を働かせるか、あるいは、解像力やコントラストを低下させないために撮像素子を駆動せずLPF機能を働かせないかを選択することができる。ちなみに、撮像素子を駆動して手振れ補正を行うデジタルカメラでは、その手振れ補正機構を利用してモアレや偽色を除去することが既に知られており、特許文献1もその一つである。
特開2008−35241号公報
ところで、デジタルカメラの中には、静止画撮影モードの他に各種の特定撮影モード(特殊撮影モード)を有するものも数多い。特定撮影モードとしては、例えば、動画撮影モードやHDR(High Dynamic Range)撮影モード等が挙げられる。またデジタルカメラでは、静止画撮影モードや特定撮影モードにおける撮影待機モードとして、ライブビューモードを有するものも一般的である。
本発明者の鋭意研究によると、デジタルカメラの静止画撮影モードにおいて、撮像素子を駆動してLPF機能を働かせたときには、意図した通りにモアレや偽色を除去することができるが、デジタルカメラの特定撮影モードやライブビューモードにおいて、撮像素子を駆動してLPF機能を働かせたときには、モアレや偽色を除去できないばかりか、却ってモアレや偽色が強調されて画像が不自然になる場合すらあることが判明した。
例えば、動画撮影モードやライブビューモード中に撮像素子を駆動すると、フレームレートと撮像素子の駆動周期の関係により、動画像やライブビュー画像に時間的な周期性のある偽色が発生してしまう。また、HDR撮影モードでは、シャッタスピードが異なる複数枚の画像を撮影する必要があるが、撮像素子の駆動速度には限界があるため、高速のシャッタスピードでは撮像素子の駆動がこれに追従することができず、モアレ除去効果が低減してHDR処理後の画像が不自然になってしまう。
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、静止画撮影モードに滞在している場合にはモアレや偽色を積極的に除去した高品質な静止画像を得るとともに、特定撮影モードに滞在している場合にはモアレや偽色の悪影響を極力低減した安定品質の特定撮影画像を得ることができる撮影装置及びその制御方法を得ることを目的とする。
本発明の撮影装置は、撮影光学系により形成された被写体像を電気的な画素信号に変換するイメージセンサ;及び前記撮影光学系の一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材(振れ補正部材)とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に(例えば光軸直交平面内で)駆動することにより、被写体光束を前記イメージセンサの検出色の異なる複数の画素に入射させて、光学的なローパスフィルタ効果を得る駆動機構;を有する撮影装置において、静止画撮影モードと、この静止画撮影モード以外の特定撮影モードとのいずれかを設定可能な撮影モード設定手段;及び前記撮影モード設定手段が前記静止画撮影モードを設定しているときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを許容し、前記撮影モード設定手段が前記特定撮影モードを設定しているときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止するLPF制御手段;を有することを特徴としている。
前記撮影モード設定手段は、前記静止画撮影モードと前記特定撮影モードにおける撮影待機モードとして、ライブビューモードを設定可能であり、前記LPF制御手段は、前記撮影モード設定手段が前記ライブビューモードを設定しているときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止することができる。
前記特定撮影モードは、動画撮影モードとHDR撮影モードの少なくとも一方を含むことができる。
本発明の撮影装置は、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得るか否かを切り替えるための操作を行うLPF操作スイッチをさらに有し、前記LPF制御手段は、前記撮影モード設定手段が前記静止画撮影モードを設定しているときには、前記LPF操作スイッチの操作を有効とし、前記撮影モード設定手段が前記特定撮影モードを設定しているときには、前記LPF操作スイッチの操作を無効とすることができる。
前記特定撮影モードは、動画撮影モードを含んでおり、前記撮影モード設定手段は、前記動画撮影モードでの動画撮影中にシャッタレリーズボタンが押されたとき、前記動画撮影モードを設定解除して前記静止画撮影モードを設定することができる。
本発明の撮影装置の制御方法は、撮影光学系により形成された被写体像を電気的な画素信号に変換するイメージセンサ;及び前記撮影光学系の一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材(振れ補正部材)とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に(例えば光軸直交平面内で)駆動することにより、被写体光束を前記イメージセンサの検出色の異なる複数の画素に入射させて、光学的なローパスフィルタ効果を得る駆動機構;を有する撮影装置の制御方法において、静止画撮影モードと、この静止画撮影モード以外の特定撮影モードとのいずれかを設定する撮影モード設定ステップ;及び前記撮影モード設定ステップで前記静止画撮影モードを設定したときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを許容し、前記撮影モード設定ステップで前記特定撮影モードを設定したときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止するLPF制御ステップ;を有することを特徴としている。
前記撮影モード設定ステップでは、前記静止画撮影モードと前記特定撮影モードにおける撮影待機モードとして、ライブビューモードを設定可能であり、前記LPF制御ステップでは、前記撮影モード設定ステップで前記ライブビューモードを設定したときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止することができる。
前記特定撮影モードは、動画撮影モードとHDR撮影モードの少なくとも一方を含むことができる。
本発明の撮影装置の制御方法は、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得るか否かを切り替えるための操作を行うローパスフィルタ操作ステップをさらに有し、前記LPF制御ステップでは、前記撮影モード設定ステップで前記静止画撮影モードを設定したときには、前記ローパスフィルタ操作ステップでの操作を有効とし、前記撮影モード設定ステップで前記特定撮影モードを設定したときには、前記ローパスフィルタ操作ステップでの操作を無効とすることができる。
前記特定撮影モードは、動画撮影モードを含んでおり、前記撮影モード設定ステップでは、前記動画撮影モードでの動画撮影中にシャッタレリーズボタンが押されたとき、前記動画撮影モードを設定解除して前記静止画撮影モードを設定することができる。
本発明によれば、静止画撮影モードに滞在している場合にはモアレや偽色を積極的に除去した高品質な静止画像を得るとともに、特定撮影モードに滞在している場合にはモアレや偽色の悪影響を極力低減した安定品質の特定撮影画像を得ることができる撮影装置及びその制御方法を得ることができる。
本発明によるデジタル一眼レフカメラ(撮影装置)の構成を示す概略図である。 像振れ補正装置(駆動機構)の構成を示すブロック図である。 像振れ補正装置(駆動機構)の構成を示す側面図である。 撮影光学系の光軸を中心とする回転対称な円形軌跡を描くようにイメージセンサを駆動することで光学的なローパスフィルタ効果を得るための動作を示す図である。 動画撮影中の各フレームの露光周期と、像振れ補正装置によるイメージセンサの光軸直交平面(XY平面)内での駆動周期との関係を示す、露光周期と駆動周期が同期している場合を示す図である。 動画撮影中の各フレームの露光周期と、像振れ補正装置によるイメージセンサの光軸直交平面(XY平面)内での駆動周期との関係を示す、露光周期と駆動周期が同期していない場合を示す図である。 図5中のフレーム1とフレーム5において、露光中の1光線がイメージセンサ上でどのように動くかを比較して示す図である。 図6中のフレーム1とフレーム5において、露光中の1光線がイメージセンサ上でどのように動くかを比較して示す図である。 本発明によるデジタルカメラの動作(制御方法)を示すフローチャートである。
図1〜図9を参照して、本発明による撮影装置をデジタル一眼レフカメラ10に適用した実施形態について説明する。
図1に示すように、デジタルカメラ10は、カメラ本体20と、このカメラ本体20に着脱可能な交換式レンズ鏡筒30とを有している。
交換式レンズ鏡筒30は、被写体側(図1中の左側)から像面側(図1中の右側)に向かって順に、撮影レンズ(撮影光学系、移動部材、振れ補正部材)32と、絞り(図示せず)とを有している。また、交換式レンズ鏡筒30は、撮影レンズ32のフォーカス駆動情報及びレンズ位置情報、並びに絞り(図示せず)の開口径情報などの各種情報を記憶したレンズCPU34を有している。交換式レンズ鏡筒30をカメラ本体20に装着した状態では、マウント接点(図示せず)を介して、レンズCPU34が記憶した各種情報が、カメラ本体20のカメラCPU100によって読み込まれる。なお、図1では、撮影レンズ32が2枚のレンズからなるように描いているが、実際の撮影レンズ32は、例えば、固定レンズ、変倍時に移動する変倍レンズ、フォーカシング時に移動するフォーカシングレンズなどの3枚以上のレンズを含むことができる。
カメラ本体20は、被写体側(図1中の左側)から像面側(図1中の右側)に向かって順に、可動ミラー(クイックリターンミラー)40と、シャッタ45と、イメージセンサ(移動部材、振れ補正部材)50とを有している。可動ミラー40の上方にはペンタプリズム41が設けられており、このペンタプリズム41の出射面側に接眼レンズ42が設けられている。
可動ミラー40は、ミラー保持枠(図示せず)にミラー本体(図示せず)を固定してなり、ミラーボックス(図示せず)の内部に、回動軸40Xを中心にして回動自在に支持されている。可動ミラー40は、カメラCPU100による制御の下、ミラー駆動部43によって、図1中に実線で示すミラーダウン位置と破線で示すミラーアップ位置との間で、回動軸40Xを中心として回動駆動される。可動ミラー40は、ミラーダウン位置にあるとき、撮影レンズ32から入射した被写体光をペンタプリズム41側に向けて反射する。可動ミラー40で反射された被写体光はペンタプリズム41によって正立像に変換されて接眼レンズ42から観察することができる。可動ミラー40は、ミラーアップ位置にあるとき、撮影レンズ32から入射した被写体光をシャッタ45とイメージセンサ50の側に通過させる。
シャッタ45は、先幕と後幕の2枚のシャッタ膜で構成され、カメラCPU100による制御の下、シャッタ駆動部46によって、先幕と後幕を所定の時間差で走行させることにより、イメージセンサ50側に被写体光を通過させる。シャッタ45の先幕と後幕を走行させる所定の時間差によって露光時間が決定される。
イメージセンサ50は、カメラCPU100による制御の下、イメージセンサ駆動制御部51によって駆動制御される。可動ミラー40がミラーアップ位置にあるとき、撮影レンズ32から入射してシャッタ45を通過した被写体光による被写体像がイメージセンサ50の受光面上に形成される。イメージセンサ50の受光面上に形成された被写体像は、マトリックス状に配置された多数の画素によって、電気的な画素信号に変換され、画像データとして、イメージセンサ駆動制御部51を介してカメラCPU100に出力される。カメラCPU100は、イメージセンサ50から入力した画像データに所定の画像処理を施して、これをLCD60に表示し、画像メモリ65に記憶する。ここで画像メモリ65は、例えば、USBケーブルを介してPC等の外部機器に画像データを出力可能なメモリ、あるいはデジタルカメラ10(カメラ本体20)に挿脱自在なフラッシュメモリ等のメモリカードを意味しており、ライブビュー中に受光画像をLCD60に表示処理するための一時記憶を行うDRAM等の一時記憶メモリ(揮発性メモリ)を意味するものではない。
図1ないし図3に示すように、イメージセンサ50は、撮影光学系の光軸Zと直交するX軸方向とY軸方向(直交二方向)に移動可能に像振れ補正装置(駆動機構)70に搭載されている。像振れ補正装置70は、カメラ本体20のシャーシなどの構造物に固定される固定支持基板71と、イメージセンサ50を固定した、固定支持基板71に対してスライド可能な可動ステージ72と、固定支持基板71の可動ステージ72との対向面に固定した磁石M1、M2、M3と、固定支持基板71に可動ステージ72を挟んで各磁石M1、M2、M3と対向させて固定した、各磁石M1、M2、M3との間に磁気回路を構成する磁性体からなるヨークY1、Y2、Y3と、可動ステージ72に固定した、前記磁気回路の磁界内において電流を受けることにより駆動力を発生する駆動用コイルC1、C2、C3を有し、駆動用コイルC1、C2、C3に交流駆動信号を加えることにより、固定支持基板71に対して可動ステージ72(イメージセンサ50)が光軸直交平面内で駆動するようになっている。駆動用コイルC1、C2、C3に加える交流駆動信号は、カメラCPU100による制御の下、振れ補正駆動制御部(駆動信号生成部)73によって生成される。
本実施形態では、磁石M1、ヨークY1及び駆動用コイルC1からなる磁気駆動手段と、磁石M2、ヨークY2及び駆動用コイルC2からなる磁気駆動手段(2組の磁気駆動手段)とがイメージセンサ50の長手方向(水平方向、X軸方向)に所定間隔で配置され、これにより可動ステージ72をY方向に駆動することができる。また、磁石M3、ヨークY3及び駆動用コイルC3からなる磁気駆動手段(1組の磁気駆動手段)がイメージセンサ50の長手方向と直交する短手方向(鉛直(垂直)方向、Y軸方向)に配置され、これにより可動ステージ72をX方向に駆動することができる。
さらに固定支持基板71には、各駆動用コイルC1、C2、C3の近傍(中央空間部)に、磁石M1、M2、M3の磁力を検出して可動ステージ72(イメージセンサ50)の光軸直交平面内の位置を示す位置検出信号を検出するホールセンサH1、H2、H3が配置されている。ホールセンサH1、H2により可動ステージ72(イメージセンサ50)のY軸方向位置及び傾き(回転)が検出され、ホールセンサH3により可動ステージ72(イメージセンサ50)のX軸方向位置が検出される。カメラCPU100は、振れ補正駆動制御部73を介して、ジャイロセンサ(図示せず)が検出したカメラ本体20の光軸直交平面内の振れを示す振れ検出信号と、ホールセンサH1、H2、H3が検出したイメージセンサ50の光軸直交平面内の位置を示す位置検出信号とに基づいて、像振れ補正装置70によってイメージセンサ50を光軸直交平面内で駆動する。これにより、イメージセンサ50上への被写体像の結像位置を変位させて、手振れに起因する像振れを補正することができる。本実施形態ではこの動作を「イメージセンサ50の像振れ補正動作(像振れ補正駆動)」と呼ぶ。
本実施形態の像振れ補正装置70は、撮影光学系の光軸Zと直交する平面内において所定軌跡を描くようにイメージセンサ50を駆動して、被写体光束をイメージセンサ50の検出色の異なる複数の画素に入射させることにより、光学的なローパスフィルタ効果(以下、LPF効果と呼ぶことがある)を与える。本実施形態ではこの動作を「イメージセンサ50のローパスフィルタ動作(LPF動作、LPF駆動)」と呼ぶ。
本実施形態の像振れ補正装置70は、イメージセンサ50をその像振れ補正動作範囲(像振れ補正駆動範囲)の中央位置で保持する「イメージセンサ50の中央保持動作(中央保持駆動)」を実行する。例えば、「イメージセンサ50の像振れ補正動作(像振れ補正駆動)」と「イメージセンサ50のLPF動作(LPF駆動)」がともにオフの場合には、「イメージセンサ50の中央保持動作(中央保持駆動)」のみをオンにして撮影が行われる(像振れ補正を行わなくても中央保持は行う)。
「イメージセンサ50の像振れ補正動作(像振れ補正駆動)」、「イメージセンサ50のLPF動作(LPF駆動)」及び「イメージセンサ50の中央保持動作(中央保持駆動)」は、これらの合成動作(合成駆動)として像振れ補正装置70によって実現される態様、あるいは、これらのいずれか1つの動作(駆動)のみが単独で像振れ補正装置70によって実現される態様が可能である。
図4を参照して、像振れ補正装置70が、撮影光学系の光軸Zを中心とする回転対称な円形軌跡を描くようにイメージセンサ50を駆動して、該イメージセンサ50によってLPF効果を得るためのLPF動作について説明する。同図において、イメージセンサ50は、受光面にマトリックス状に所定の画素ピッチPで配置された多数の画素50aを備え、各画素50aの前面にベイヤ配列のカラーフィルタR、G、Bのいずれかが配置されている。各画素50aは、前面のいずれかのカラーフィルタR、G、Bを透過して入射した被写体光線の各色成分(色帯域)の光を光電変換し、その強さ(輝度)に応じた電荷を蓄積する。
露光中にイメージセンサ50を所定の円形軌跡を描くように駆動すると、各カラーフィルタR、G、B(画素50a)の中央に入射した被写体光線(光束)が、4個のカラーフィルタR、G、B、Gに均等に入射するので、光学的なローパスフィルタと同等の効果が得られる。つまり、どのカラーフィルタR、G、B、G(画素50a)に入射した光線も、必ずその周辺のカラーフィルタR、G、B、G(画素50a)に入射するので、恰も光学的なローパスフィルタを光線が通過したのと同等の効果(LPF効果)が得られるのである。
さらに、イメージセンサ50の駆動範囲、すなわちイメージセンサ50が描く円形軌跡の半径を段階的に切り替えることで、イメージセンサ50によるLPF効果の大小を段階的に切り替えることができる。イメージセンサ50が描く円形軌跡の半径を長くすることでLPF効果を強くすることができ、イメージセンサ50が描く円形軌跡の半径を短くすることでLPF効果を弱くすることができる。表1に示すように、本実施形態では、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を「OFF」、「小」、「中」、「大」の4段階で切り替えることができる。イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果が「OFF」とは、イメージセンサ50を駆動することなく、従ってLPF効果が得られない状態を意味する。
Figure 0006350538
カメラ本体20の背面には、LCD60が設けられている。LCD60は、ライブビュー画像のリアルタイム表示、撮影画像(静止画像、動画像、その他の各種画像)の再生表示、デジタルカメラ10の各種設定の確認及び変更等を行うための表示を行う。
カメラ本体20の背面には、デジタルカメラ10の各種設定の確認及び変更を行うための操作スイッチ80が設けられている。操作スイッチ80を操作することによって、絞り値、シャッタスピード、ISO感度、ストロボ、セルフタイマ等の各種設定を行うことができる。操作スイッチ80は、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を上記表1の「OFF」、「小」、「中」、「大」の4段階のいずれに設定するかを切り替えるための操作を行うLPF操作スイッチ82を含んでいる。また、カメラ本体20の上面には、デジタルカメラ10による撮影を行うためのシャッタレリーズボタン85が設けられている。
カメラCPU100は、撮影モード設定部(撮影モード設定手段)110と、撮影制御部120と、LPF制御部(LPF制御手段)130とを有している。
撮影モード設定部110は、ユーザ(撮影者)による操作スイッチ80の操作に従って、デジタルカメラ10による撮影モードの設定を行う。
撮影モード設定部110は、デジタルカメラ10による撮影モードとして、「静止画撮影モード」と、この静止画撮影モード以外の「特定撮影モード(特殊撮影モード)」とのいずれかを設定可能である。本実施形態では、特定撮影モードは、「動画撮影モード」と「HDR(High Dynamic Range)撮影モード」とを含んでいる。
撮影モード設定部110は、静止画撮影モードと特定撮影モード(動画撮影モード、HDR撮影モード)における撮影待機モードとして、「ライブビューモード」を設定可能である。
本明細書で「静止画撮影モード」は、被写体の静止画像を記憶手段(画像メモリ65)に記憶する撮影モードを意味し、一般的な1コマ撮影の他、連続撮影やブラケット撮影を含む概念で使用する。
本明細書で「動画撮影モード(特定撮影モード)」は、被写体の動画像を記憶手段(画像メモリ65)に記憶する撮影モードを意味する。
本明細書で「HDR撮影モード(特定撮影モード)」は、露光条件を変えて連写した複数枚の画像データを取得し、この複数枚の画像を使用して撮影画面内で白とびや黒つぶれが発生しないように合成することで、あたかもイメージセンサ50のダイナミックレンジが拡大されたような画像を得る撮影モードを意味する。
本明細書で「ライブビューモード(撮影待機モード)」は、被写体の動画像をDRAM等の一時記憶メモリ(画像メモリ65とは別体である)に一時記憶しながらこれを表示手段(LCD60)にリアルタイムで表示するモードを意味しており、表示中の画像を記憶手段(画像メモリ65)に記憶する撮影モードは含まないものとする。すなわち、被写体の動画像を表示手段(LCD60)にリアルタイムで表示しながらその画像を記憶手段(画像メモリ65)に記憶しているような場合は、もはや「ライブビューモード(撮影待機モード)」に滞在しているのではなく、上述したいずれかの撮影モードに滞在していることになる。別言すると、ライブビュー表示中にシャッタレリーズボタン85が押されて撮影が開始されるのと同時に、デジタルカメラ10の撮影モードが「ライブビューモード(撮影待機モード)」からいずれかの撮影モードに移行する。
撮影制御部120は、撮影モード設定部110が設定した撮影モードに応じた撮影を実行するように、カメラ本体20内の各構成要素を制御する。
撮影制御部120は、撮影モード設定部110が「静止画撮影モード」を設定しているときは、ミラー駆動部43を介して可動ミラー40をミラーアップ位置に位置させ、所定の露光条件(絞り値とシャッタスピード)でシャッタ45を開いて露光を行い、イメージセンサ50によって静止画像を撮像してこれを画像メモリ65に記憶させる。
撮影制御部120は、撮影モード設定部110が「動画撮影モード」を設定しているときは、ミラー駆動部43を介して可動ミラー40をミラーアップ位置に位置させ、シャッタ45をオープンとして露光状態を維持したまま、イメージセンサ50によって動画像を撮像してこれを画像メモリ65に記憶させる。
撮影制御部120は、撮影モード設定部110が「HDR撮影モード」を設定しているときは、ミラー駆動部43を介して可動ミラー40をミラーアップ位置に位置させ、露光条件(絞り値とシャッタスピード)を変えながらイメージセンサ50によって複数枚の画像データを取得し、この複数枚の画像データから画面内の各部分で輝度階調が最も高い画像を選択した後、複数枚の画像データの位置合わせと各画像間のコントラスト調整を行いながら合成画像を作成しこれを画像メモリ65に記憶させる。
撮影制御部120は、撮影モード設定部110が「ライブビューモード」を設定しているときは、ミラー駆動部43を介して可動ミラー40をミラーアップ位置に位置させ、シャッタ45をオープンとして露光状態を維持したまま、イメージセンサ50によって動画像を撮像してこれをLCD60にリアルタイムで表示させる。撮影制御部120は、撮像した動画像の画像メモリ65への記憶は行わせない。
撮影制御部120は、撮影モード設定部110が「ライブビューモード」を設定していないときは、ミラー駆動部43を介して可動ミラー40をミラーダウン位置に位置させる。
LPF制御部130は、撮影モード設定部110が設定した撮影モードに応じて、像振れ補正装置70を介してイメージセンサ50を光軸直交平面内で駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを許容するか又は禁止するかを制御する。
より具体的に、LPF制御部130は、撮影モード設定部110が「静止画撮影モード」を設定しているときは、像振れ補正装置70を介してイメージセンサ50を光軸直交平面内で駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを許容する。すなわち、LPF制御部130は、LPF操作スイッチ82の操作を有効として、該スイッチ82による操作内容の通りに、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を上記表1の「OFF」、「小」、「中」、「大」の4段階のいずれかに設定する。
一方、LPF制御部130は、撮影モード設定部110が「動画撮影モード(特定撮影モード)」、「HDR撮影モード(特定撮影モード)」または「ライブビューモード(撮影待機モード)」を設定しているときは、像振れ補正装置70を介してイメージセンサ50を光軸直交平面内で駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止する。すなわち、LPF制御部130は、LPF操作スイッチ82の操作を無効として(LPF操作スイッチ82による設定を無視して)、該スイッチ82による操作内容にかかわらず、強制的に、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を上記表1の「OFF」に設定する。
LPF制御部130は、撮影モード設定部110が設定している撮影モードが「動画撮影モード(特定撮影モード)」、「HDR撮影モード(特定撮影モード)」または「ライブビューモード(撮影待機モード)」から、「静止画撮影モード」に移行したときは、LPF操作スイッチ82の操作を無効から有効に切り替えて、該スイッチ82による設定内容(スイッチ82の操作が有効であるときの元の設定内容)の通りに、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を上記表1の「OFF」、「小」、「中」、「大」の4段階のいずれかに設定する。
例えば、撮影モード設定部110が「静止画撮影モード」を設定しており、且つ、LPF操作スイッチ82によってイメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果が上記表1の「大」に設定されている場合において、撮影モード設定部110が設定している撮影モードが「動画撮影モード(特定撮影モード)」に変更され、その後さらに「静止画撮影モード」に変更された場合を想定する。この場合、LPF制御部130は、撮影モード設定部110が「動画撮影モード(特定撮影モード)」を設定している間は、LPF操作スイッチ82による設定を無視して、LPF駆動(ローパスセレクタ駆動)を禁止し、撮影モード設定部110が「静止画撮影モード」を設定したとき、再び、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を上記表1の「大」に設定する。
モアレや偽色の防止に関し、デジタルカメラ10の「静止画撮影モード」において、イメージセンサ50を駆動してLPF機能を働かせたときには、意図した通りにモアレや偽色を除去することができる。ところが、デジタルカメラ10の「特定撮影モード(動画撮影モード、HDR撮影モード)」や「ライブビューモード」において、イメージセンサ50を駆動してLPF機能を働かせたときには、モアレや偽色を除去できないばかりか、却ってモアレや偽色が強調されて画像が不自然になる場合すらある。本発明者はこの知見に基づき、デジタルカメラ10の「静止画撮影モード」では、LPF機能を働かせてモアレや偽色を積極的に除去した高品質な静止画像を得るとともに、デジタルカメラ10の「特定撮影モード(動画撮影モード、HDR撮影モード)」や「ライブビューモード」では、逆にLPF機能を働かせないことにより、モアレや偽色の悪影響を極力低減した安定品質の特定撮影画像を得ることに成功した。
図5〜図8を参照して、デジタルカメラ10の「動画撮影モード」と「ライブビューモード」において、イメージセンサ50を駆動してLPF機能を働かせたときに、所望のLPF機能が得られないその原理について説明する。
図5、図6は、動画撮影中の各フレームの露光周期と、像振れ補正装置70によるイメージセンサ50の光軸直交平面(XY平面)内での駆動周期との関係を示している。図5は露光周期と駆動周期が同期している場合であり、図6は露光周期と駆動周期が同期していない場合である。図5、図6ともに、動画撮影中の各フレーム1〜5において例えば60Hzの周波数で周期的に画像の取り込みを行っており、イメージセンサ50がX方向とY方向にそれぞれ正弦波状に駆動されている。この正弦波の振幅の2倍(=MAX−MIN)が1画素〜1.5画素の移動量となるように、所望のモアレ除去効果に応じて、正弦波の振幅が決定される。また、X方向の駆動に対してY方向の駆動を90°進めている(位相をずらしている)ので、イメージセンサ50は円形軌跡を描きながら運動することになる。以下、図5、図6のそれぞれの場合に撮影される動画像について説明する。
図7、図8は、図5、図6中のフレーム1とフレーム5において、露光中の1光線がイメージセンサ50上でどのように動くかを比較して示している。実際に移動させるのはイメージセンサ50であるが、ここでは相対的に光線の動きとして描いている。上述したように、イメージセンサ50は、受光面にマトリックス状に所定の画素ピッチPで配置された多数の画素50aを備え、各画素50aの前面にベイヤ配列のカラーフィルタR、G、Bのいずれかが配置されている。イメージセンサ50は直径約1画素の円運動を行っており、図7、図8中の実線と破線で示した円に沿って運動がなされる。
図5では、フレーム周期の約半分が露光時間となっているため、露光中のイメージセンサ50の移動軌跡は円にはならず、図7に実線で示す半周分の円弧となる。さて、ここでフレーム1とフレーム5の移動軌跡を比べてみると、各フレームの露光周期とイメージセンサ50の駆動周期は同期しているので、フレーム1とフレーム5におけるイメージセンサ50の移動軌跡は同一となる。ただし、この場合は、イメージセンサ50がRGBのRGの画素だけを移動していてBの色情報が欠落するため、仮にこの移動軌跡に対応する光線が白色光であるときには、イエローの偽色が発生する。動画像としてはイエローの偽色が発生するが、フレーム1とフレーム5におけるイメージセンサ50の移動軌跡は同じであるため、フレームの違いによる色の変化は発生しない。
図6では、各フレームの露光周期とイメージセンサ50の駆動周期が同期していないので、フレーム1とフレーム5では、イメージセンサ50の駆動位相に180°のずれが発生している。このため、図8に示すように、イメージセンサ50上の光線の移動軌跡も円の半周分ずれ、フレーム1では図7と同様にイエローの偽色であったのが、フレーム5ではRの色情報の欠落によりシアンの偽色に変化する。よって、図6に示した駆動条件では、動画の5フレーム毎に、イエローからシアン、シアンからイエローに変化を繰り返す現象が出現する。
以上のように、動画撮影やライブビュー撮影において像振れ補正装置70によりイメージセンサ50を駆動した場合、各フレームの露光周期とイメージセンサ50の駆動周期が同期していないと、時間とともに色が変化するという好ましくない現象が発生する。そして、各フレームの露光周期とイメージセンサ50の駆動周期を常に完全に同期させることは、動画撮影、ライブビュー撮影またはLPF機能のいずれかの制御に制約を加えることになるので好ましいものではない。
また、HDR撮影を行う場合は、シャッタスピードを変えて撮影した複数枚の画像の合成が行われる。図8の例では、周期がずれていたために異なる偽色が発生したが、シャッタスピードを変えた場合にも、光線の移動軌跡が各画像で異なり、これらの画像間で偽色の現れ方も異なったりLPF効果の程度が異なったりする。その結果、HDR処理後の画像が不自然になってしまう。
図9のフローチャートを参照して、本発明によるデジタルカメラ10の動作(制御方法)について説明する。
LPF制御部130は、LPF操作スイッチ82の操作によって、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能の設定がオンになっているか否か、すなわちイメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果が上記表1の「小」、「中」、「大」のいずれかに設定されているか否かを判定する(ステップS1)。
LPF制御部130は、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能の設定がオフになっている、すなわちイメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果が上記表1の「OFF」に設定されていると判定したときは(ステップS1:NO)、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能をオフにする(ステップS7)。
LPF制御部130は、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能の設定がオンになっている、すなわちイメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果が上記表1の「小」、「中」、「大」のいずれかに設定されていると判定したときは(ステップS1:YES)、デジタルカメラ10が「ライブビューモード」に滞在しているか否かを判定する(ステップS2)。
LPF制御部130は、デジタルカメラ10が「ライブビューモード」に滞在していると判定したときは(ステップS2:YES)、LPF操作スイッチ82の操作を無効として、強制的に、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能をオフにする(ステップS7)。
ライブビュー表示中にユーザ(撮影者)がシャッタレリーズボタン85を押すと、静止画撮影、動画撮影またはHDR撮影が実行され、デジタルカメラ10の撮影モードが「ライブビューモード」から「静止画撮影モード」、「動画撮影モード」または「HDR撮影モード」のいずれかに移行する(ステップS2:NO)。
LPF制御部130は、デジタルカメラ10が「動画撮影モード」に滞在しているときは(ステップS3:YES)、LPF操作スイッチ82による設定を無効として、強制的に、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能をオフにする(ステップS7)。そしてこのLPF機能のオフ状態で、撮影制御部120による制御の下、動画撮影が実行される。
LPF制御部130は、デジタルカメラ10が「HDR撮影モード」に滞在しているときは(ステップS3:NO、ステップS4:YES)、LPF操作スイッチ82による設定を無効として、強制的に、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能をオフにする(ステップS7)。そしてこのLPF機能のオフ状態で、撮影制御部120による制御の下、HDR撮影が実行される。
LPF制御部130は、デジタルカメラ10が「静止画撮影モード」に滞在しているときは(ステップS3:NO、ステップS4:NO、ステップS5)、LPF操作スイッチ82による設定を有効として、該スイッチ82による設定内容の通りに、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能をオンにする(ステップS6)。そしてこのLPF機能のオン状態で、撮影制御部120による制御の下、静止画撮影が実行される。
なお、撮影モード設定部110は、「動画撮影モード」での動画撮影中にシャッタレリーズボタン85が押されたとき、「動画撮影モード」を設定解除して「静止画撮影モード」を設定することができる(動画撮影中に静止画撮影を割り込ませることができる)。この場合、「静止画撮影モード」になるので、ステップS1において、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能の設定がオンになっていれば(ステップS1:YES)、LPF機能を働かせて静止画撮影を実行し、イメージセンサ50の駆動によるLPF機能の設定がオフになっていれば(ステップS1:NO)、LPF機能を働かせずに静止画撮影を実行する。
以上の実施形態では、イメージセンサ50を「移動部材、振れ補正部材」として、このイメージセンサ50を光軸直交平面内で駆動する態様を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、撮影レンズ(撮影光学系)32の一部をなすレンズを「移動部材、振れ補正部材」として、このレンズを交換式レンズ鏡筒30内に設けたボイスコイルモータ(駆動機構)によって光軸直交平面内で駆動する態様も可能である。あるいは、イメージセンサ50と撮影レンズ(撮影光学系)32の一部をなすレンズの双方を「移動部材、振れ補正部材」として、これらを光軸直交平面内で駆動する態様も可能である。いずれの態様であっても、イメージセンサ50上への被写体像の結像位置を変位させて像振れを補正するとともに、被写体光束をイメージセンサ50の検出色の異なる複数の画素に入射させて光学的なローパスフィルタ効果を得ることができる。
以上の実施形態では、像振れ補正動作及びLPF動作を実行するために、像振れ補正装置(駆動機構)70を介してイメージセンサ(移動部材、像振れ補正部材)50を光軸直交平面内で駆動する場合を例示して説明したが、イメージセンサ(移動部材、像振れ補正部材)50を駆動する方向はこれに限定されず、撮影光学系の光軸と異なる方向であればよい。
以上の実施形態では、イメージセンサ50が描く所定軌跡を、撮影光学系の光軸Zを中心とする回転対称な円形軌跡とした場合を例示して説明したが、これに限定されず、例えば、撮影光学系の光軸Zを中心とする回転対称な正方形軌跡、あるいは、撮影光学系の光軸Zと直交する平面内における直線往復移動軌跡としてもよい。
以上の実施形態では、デジタルカメラ10が「特定撮影モード」として「動画撮影モード」と「HDR撮影モード」の双方を有している場合を例示して説明したが、これらのいずれか一方のモードのみを「特定撮影モード」として有する態様も可能である。
以上の実施形態では、「動画撮影モード」や「HDR撮影モード」などのように、周期がずれたり高速シャッタになったりした場合に画像品質の劣化などの不都合が起きる撮影モードにおいて、LPF駆動を禁止して撮影を実行する場合を例示して説明したが、これに限定されず、その他の撮影モードであっても、周期がずれたり高速シャッタになったりした場合に画像品質の劣化などの不都合が起きる場合には、その間だけLPF駆動を禁止して撮影を実行することも可能である。
以上の実施形態では、像振れ補正装置(駆動機構)70の構成として、固定支持基板71に磁石M1、M2、M3及びヨークY1、Y2、Y3を固定し、可動ステージ72に駆動用コイルC1、C2、C3を固定した場合を例示して説明したが、この位置関係を逆にして、可動ステージに磁石及びヨークを固定し、固定支持基板に駆動用コイルを固定する態様も可能である。
以上の実施形態では、カメラ本体20と交換式レンズ鏡筒30を着脱可能(レンズ交換可能)とした態様を例示して説明したが、これらを一体化してレンズ交換不能とする態様も可能である。
以上の実施形態では、本発明の撮影装置を、可動ミラー(クイックリターンミラー)40を有するデジタル一眼レフカメラ10に適用した場合を例示して説明した。しかし、本発明の撮影装置は、可動ミラー(クイックリターンミラー)を省略した、いわゆるミラーレスタイプのデジタルカメラにも同様に適用可能である。ミラーレスタイプのデジタルカメラでは、基本的に、カメラの電源スイッチをオンにするのと同時にライブビューモードが開始されるので、カメラの電源スイッチがオンされた直後(ライブビュー画像が表示される前まで)に、LPF機能をオフに設定する。
以上の実施形態では、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を「OFF」、「小」、「中」、「大」の4段階で切り替える場合を例示して説明したが、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果をもっと大まかに又はもっと詳細に設定する態様も可能である。例えば、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を「OFF」と「ON」の2段階で切り替える態様、イメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果を「OFF」、「1」、「2」、「3」、「4」、「5」、「6」の7段階(数字が大きい方がイメージセンサ50の駆動範囲ならびにLPF効果が大きいものとする)で切り替える態様も可能である。
本発明の撮影装置及びその制御方法は、デジタルカメラ等の撮影装置及びその制御方法に用いて好適である。
10 デジタル一眼レフカメラ(撮影装置)
20 カメラ本体
30 交換式レンズ鏡筒
32 撮影レンズ(撮影光学系、移動部材、振れ補正部材)
34 レンズCPU
40 可動ミラー(クイックリターンミラー)
40X 回動軸
41 ペンタプリズム
42 接眼レンズ
43 ミラー駆動部
45 シャッタ
46 シャッタ駆動部
50 イメージセンサ(移動部材、振れ補正部材)
50a 画素
R G B カラーフィルタ
51 イメージセンサ駆動制御部
60 LCD
65 画像メモリ
70 像振れ補正装置(駆動機構)
71 固定支持基板
72 可動ステージ
73 振れ補正駆動制御部(駆動信号生成部)
M1 M2 M3 磁石
Y1 Y2 Y3 ヨーク
C1 C2 C3 駆動用コイル
H1 H2 H3 ホールセンサ
80 操作スイッチ
82 LPF操作スイッチ
85 シャッタレリーズボタン
100 カメラCPU
110 撮影モード設定部(撮影モード設定手段)
120 撮影制御部
130 LPF制御部(LPF制御手段)

Claims (10)

  1. 撮影光学系により形成された被写体像を電気的な画素信号に変換するイメージセンサ;及び
    前記撮影光学系の一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に駆動することにより、被写体光束を前記イメージセンサの複数の画素に入射させて、光学的なローパスフィルタ効果を得る駆動機構;
    を有する撮影装置において、
    静止画撮影モードと、この静止画撮影モード以外の特定撮影モードとのいずれかを設定可能な撮影モード設定手段;及び
    前記撮影モード設定手段が前記静止画撮影モードを設定しているときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを許容し、前記撮影モード設定手段が前記特定撮影モードを設定しているときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止するLPF制御手段;
    を有することを特徴とする撮影装置。
  2. 請求項1記載の撮影装置において、
    前記撮影モード設定手段は、前記静止画撮影モードと前記特定撮影モードにおける撮影待機モードとして、ライブビューモードを設定可能であり、
    前記LPF制御手段は、前記撮影モード設定手段が前記ライブビューモードを設定しているときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止する撮影装置。
  3. 請求項1または2記載の撮影装置において、
    前記特定撮影モードは、動画撮影モードとHDR撮影モードの少なくとも一方を含んでいる撮影装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項記載の撮影装置において、
    前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得るか否かを切り替えるための操作を行うLPF操作スイッチをさらに有し、
    前記LPF制御手段は、前記撮影モード設定手段が前記静止画撮影モードを設定しているときには、前記LPF操作スイッチの操作を有効とし、前記撮影モード設定手段が前記特定撮影モードを設定しているときには、前記LPF操作スイッチの操作を無効とする撮影装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか1項記載の撮影装置において、
    前記特定撮影モードは、動画撮影モードを含んでおり、
    前記撮影モード設定手段は、前記動画撮影モードでの動画撮影中にシャッタレリーズボタンが押されたとき、前記動画撮影モードを設定解除して前記静止画撮影モードを設定する撮影装置。
  6. 撮影光学系により形成された被写体像を電気的な画素信号に変換するイメージセンサ;及び
    前記撮影光学系の一部をなすレンズと前記イメージセンサの少なくとも一方を移動部材とし、この移動部材を前記撮影光学系の光軸と異なる方向に駆動することにより、被写体光束を前記イメージセンサの複数の画素に入射させて、光学的なローパスフィルタ効果を得る駆動機構;
    を有する撮影装置の制御方法において、
    静止画撮影モードと、この静止画撮影モード以外の特定撮影モードとのいずれかを設定する撮影モード設定ステップ;及び
    前記撮影モード設定ステップで前記静止画撮影モードを設定したときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを許容し、前記撮影モード設定ステップで前記特定撮影モードを設定したときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止するLPF制御ステップ;
    を有することを特徴とする撮影装置の制御方法。
  7. 請求項6記載の撮影装置の制御方法において、
    前記撮影モード設定ステップでは、前記静止画撮影モードと前記特定撮影モードにおける撮影待機モードとして、ライブビューモードを設定可能であり、
    前記LPF制御ステップでは、前記撮影モード設定ステップで前記ライブビューモードを設定したときには、前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得ることを禁止する撮影装置の制御方法。
  8. 請求項6または7記載の撮影装置の制御方法において、
    前記特定撮影モードは、動画撮影モードとHDR撮影モードの少なくとも一方を含んでいる撮影装置の制御方法。
  9. 請求項6ないし8のいずれか1項記載の撮影装置の制御方法において、
    前記駆動機構を介して前記移動部材を駆動することにより光学的なローパスフィルタ効果を得るか否かを切り替えるための操作を行うローパスフィルタ操作ステップをさらに有し、
    前記LPF制御ステップでは、前記撮影モード設定ステップで前記静止画撮影モードを設定したときには、前記ローパスフィルタ操作ステップでの操作を有効とし、前記撮影モード設定ステップで前記特定撮影モードを設定したときには、前記ローパスフィルタ操作ステップでの操作を無効とする撮影装置の制御方法。
  10. 請求項6ないし9のいずれか1項記載の撮影装置の制御方法において、
    前記特定撮影モードは、動画撮影モードを含んでおり、
    前記撮影モード設定ステップでは、前記動画撮影モードでの動画撮影中にシャッタレリーズボタンが押されたとき、前記動画撮影モードを設定解除して前記静止画撮影モードを設定する撮影装置の制御方法。
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