JP6377286B2 - 撮影装置及びその制御方法、並びに作動プログラム - Google Patents

撮影装置及びその制御方法、並びに作動プログラム Download PDF

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Description

本発明は、手ブレ検出機能を有する撮影装置及びその制御方法、並びに作動プログラムに関する。
近年のデジタルカメラなどの撮影装置は、撮影時に生じる手ブレ値を検出し、検出した手ブレ値に基づき像ブレを補正する手ブレ補正機能を備えるものが一般的である。このようなデジタルカメラには、手ブレの状態をユーザが確認可能とするために、手ブレ値を示すインジケータを表示部に表示させるものがある。
例えば、特許文献1では、手ブレ許容範囲とともに手ブレ値を2次元表示させることが提案されている。手ブレ許容範囲は、露光時間などの撮影条件や手ブレ補正性能により設定される。ユーザは、手ブレの状態を確認しながら、撮影を実行することができる。
さらに、特許文献2には、シャッタ操作が行われる前の現在発生している手ブレ値から、シャッタ操作時の手ブレ値を予測して、シャッタ操作時の像ブレを未然に防ぐことが記載されている。
特開平2−126253号公報 特開2001−169149号公報
しかしながら、シャッタ操作前のフレーミング時の手ブレ値と、シャッタ操作に伴う手ブレ値とは、大きく異なるのが普通である。具体的には、シャッタ操作に伴う手ブレ値は、フレーミング時の手ブレ値よりも大きく、フレーミング時の手ブレ値とは相関がない。このため、特許文献2では、フレーミング時の手ブレ値からシャッタ操作時の手ブレ値を予測することが記載されているが、その予測方法は、シャッタ操作前の手ブレ値に基づいて、シャッタ操作時の手ブレ値を予測するというものであるので、シャッタ操作時の手ブレ値を正確に予測することは困難である。
本発明は、シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値を正確に予測し、かつ表示することを可能とする撮影装置及びその制御方法、並びに作動プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の撮影装置は、手ブレ検出部と、シャッタ操作部と、画像表示部と、予測範囲算出部と、手ブレ表示制御部と、を備える。手ブレ検出部は、手ブレ値を検出する。シャッタ操作部は、撮影時に操作される。画像表示部は、画像を表示する。予測範囲算出部は、過去のシャッタ操作部の操作後の手ブレ値の履歴に基づき、シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値の予測範囲を算出する。手ブレ表示制御部は、シャッタ操作部の操作前に手ブレ検出部により検出される手ブレ値に基づいて手ブレの軌跡を画像表示部に表示させ、かつ予測範囲を、軌跡の先頭を起点として画像表示部に表示させる。
手ブレ検出部は、撮影レンズの光軸に直交する面内方向に生じる手ブレ値を検出することが好ましい。
撮影レンズを介して入射する光学像に基づき画像を生成する撮像素子と、撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定部とを備え、予測範囲算出部は、手ブレ値の履歴に基づき、シャッタ操作部が操作された後、露光時間設定部により設定された露光時間内に生じる面内方向への手ブレ値の予測範囲を算出することが好ましい。
予測範囲算出部は、手ブレ値の履歴に基づき、露光時間設定部により設定された露光時間内の軌跡を含む範囲として予測範囲を算出することが好ましい。
手ブレ表示制御部は、露光時間を含む撮影条件に基づいて、手ブレ値の許容範囲を表示させることが好ましい。
手ブレ検出部により検出される手ブレ値に基づき、撮影レンズまたは撮像素子を移動させることにより、手ブレによる画像のブレを軽減させるブレ軽減制御部と、ブレ軽減制御部によるブレ軽減動作をオンとオフとの間で切り替える切替部と、を備えることが好ましい。
手ブレ表示制御部は、撮影条件に加えて、切替部によるブレ軽減動作の設定状態に基づき、許容範囲を表示させることが好ましい。
手ブレ表示制御部は、軌跡のうち、所定時間経過した部分を順次に消去することが好ましい。
軌跡から所定時間後の手ブレ値を表す手ブレ予測値を演算により算出する手ブレ予測値算出部を備え、手ブレ表示制御部は、手ブレ予測値算出部により算出された手ブレ予測値を起点として予測範囲を表示させることが好ましい。
手ブレ値の履歴を取得する履歴取得モードを備え、履歴取得モードでは、シャッタ操作部を所定回数操作可能とし、手ブレ表示制御部は、所定回数のシャッタ操作部の操作後の手ブレ値に基づいて予測範囲を算出し、算出した予測範囲を画像表示部に表示させることが好ましい。
光学像を観察可能に構成されたファインダ部を備え、画像表示部は、ファインダ部内において軌跡を表示させ、かつ予測範囲を表示させることが好ましい。
画像表示部は、背面表示部であることが好ましい。
本発明の撮影装置の制御方法は、手ブレ値を検出する手ブレ検出部と、撮影時に操作されるシャッタ操作部と、画像を表示する画像表示部と、を備えた撮影装置の制御方法において、予測範囲算出ステップと、手ブレ表示制御ステップと、を備える。予測範囲算出ステップは、過去のシャッタ操作部の操作後の手ブレ値の履歴に基づき、シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値の予測範囲を算出する。手ブレ表示制御ステップは、シャッタ操作部の操作前に手ブレ検出部により検出される手ブレ値に基づいて手ブレの軌跡を画像表示部に表示させ、かつ予測範囲を、軌跡の先頭を起点として画像表示部に表示させる。
本発明の撮影装置を作動させる作動プログラムは、手ブレ値を検出する手ブレ検出部と、撮影時に操作されるシャッタ操作部と、画像を表示する画像表示部と、を備えた撮影装置を作動させる作動プログラムにおいて、予測範囲算出ステップと、手ブレ表示制御ステップと、を制御部に実行させる。予測範囲算出ステップは、過去のシャッタ操作部の操作後の手ブレ値の履歴に基づき、シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値の予測範囲を算出する。手ブレ表示制御ステップは、シャッタ操作部の操作前に手ブレ検出部により検出される手ブレ値に基づいて手ブレの軌跡を画像表示部に表示させ、かつ予測範囲を、軌跡の先頭を起点として画像表示部に表示させる。
本発明の撮影装置及びその制御方法、並びに作動プログラムによれば、シャッタ操作部の操作前に生じる手ブレの軌跡を表示させ、かつシャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値の予測範囲を、軌跡の先頭に表示させるので、シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値を正確に予測し、かつ表示することができる。
デジタルカメラの正面図である。 デジタルカメラの背面側斜視図である。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 OVF画像を示す図である。 手ブレ値の一例を示す図である。 手ブレ情報画像を示す図である。 回数平均手ブレ値の一例を示す図である。 回数平均手ブレ値に基づいて求められる予測範囲を示す図である。 予測範囲が表示された手ブレ情報画像を示す図である。 履歴取得モードを説明するフローチャートである。 OVF画像に表示される指示画像を示す図である。 OVF画像に表示される確認画像を示す図である。 時間平均手ブレ値の一例を示す図である。 標準偏差を考慮した手ブレ値の履歴を示す図である。 標準偏差に基づいて求められる予測範囲を示す図である。 第3実施形態のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 手ブレ情報画像の変形例を示す図である。 第4実施形態のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 予測範囲の変形例を示す図である。
[第1実施形態]
図1及び図2において、撮影装置としてのデジタルカメラ11は、カメラ本体12、レンズ鏡筒13、上面操作部14、背面表示部15、背面操作部16、及びファインダ部としてのファインダ装置17を備えている。レンズ鏡筒13は、カメラ本体12の前面に設けられており、撮影レンズ18を保持している。
ファインダ装置17は、光学ビューファインダ(OVF;Optical View Finder)モード(以下、OVFモードという)と、電子ビューファインダ(EVF;Electronic View Finder)モード(以下、EVFモードという)との間でのモード切り替えが可能である。
OVFモードでは、被写体の光学像と、撮影条件などの撮影情報を表す撮影情報画像と、手ブレの情報を表す手ブレ情報画像とが重ね合わせられたOVF画像を観察可能とする。EVFモードでは、光学像を撮像して得た撮像画像及び撮影情報画像を観察可能とする。
また、本実施形態のデジタルカメラ11には、シャッタ操作時に発生する手ブレ値の履歴を撮影前に事前に取得する履歴取得モードが設けられている。履歴取得モードは、上面操作部14の操作に基づき、後述する主制御部(制御部)22により実行される。
上面操作部14は、カメラ本体12の上面に設けられており、電源ボタン14a、シャッタ操作部としてのシャッタボタン14b、モード切替ダイヤル14c、ファインダ切替レバー14dなどを含む。電源ボタン14aは、デジタルカメラ11の電源(図示せず)をオンまたはオフする際に操作される。シャッタボタン14bは、撮影時に操作される。モード切替ダイヤル14cは、撮影モード、画像再生モード、設定モードなどの間で動作モードを切り替える際に操作される。ファインダ切替レバー14dは、ファインダ装置17のモードを、OVFモードとEVFモードの間でファインダのモードを切り替える際に操作される。
撮影モードには、静止画像を取得する静止画撮影モードと、動画像を取得する動画撮影モードとがある。画像再生モードでは、静止画撮影モードや動画撮影モードで取得された画像が、背面表示部15やファインダ装置17内のEVFLCD36(図3参照)に再生表示される。
シャッタボタン14bは、S1スイッチとS2スイッチとで構成された2段ストローク式のスイッチ(図示せず)を有し、シャッタ操作に用いられる。デジタルカメラ11は、シャッタボタン14bが押下(半押し)され、S1スイッチがオン状態となると、オートフォーカス(AF)動作などの撮影準備動作を行う。この状態からさらにシャッタボタン14bが押下(全押し)され、S2スイッチがオン状態となると、デジタルカメラ11は撮影動作を行う。
背面表示部15は、カメラ本体12の背面に設けられており、各種撮影モードで取得された撮像画像や、各種設定を行うためのメニュー画面などを表示する。
背面操作部16は、カメラ本体12の背面に設けられている。背面操作部16は、各種設定操作に用いられる。モード切替ダイヤル14c及び背面操作部16は、前述の履歴取得モードの設定操作に用いられる。
ファインダ装置17は、被写体の光学像を取り込むファインダ窓17aと、ユーザの眼が接眼されるファインダ接眼部17bとを有している。ファインダ窓17aは、カメラ本体12の前面側に設けられている。ファインダ接眼部17bは、カメラ本体12の背面側に設けられている。
また、カメラ本体12の底部には、後述する記録メディア34(図3参照)を装着するためのスロット(図示せず)が設けられている。
図3において、レンズ鏡筒13内には、撮影レンズ18の光軸LAに沿って絞り20が設けられている。絞り20は、主制御部22によって駆動制御され、後述する撮像素子21に入射させる光量を調整する。
主制御部22は、プログラムが格納されたROM(Read Only Memory)と、データの一時記憶用のRAM(Random Access Memory)とを有しており、ROMからRAMへプログラムを読み出し、読み出したプログラムに基づいて、デジタルカメラ11内の各部の動作を制御する。
撮影レンズ18は、ズームレンズやフォーカスレンズを含む。撮影レンズ18は、レンズ駆動部(図示せず)と接続されており、主制御部22の制御の下、ズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸方向に移動させる。ズームレンズの駆動によりズーミングが行われ、フォーカスレンズの駆動によりAF動作が行われる。撮影レンズ18を通過し、絞り20により光量が調整された被写体の光学像は、撮像素子21に入射する。
撮像素子21は、例えば、RGB方式のカラーフィルタを有する単板カラー撮像方式のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサである。
撮像素子21は、2次元マトリクス状に配列された複数の画素(図示せず)により構成された受光面を有している。各画素は、光電変換素子を含んでおり、受光面に結像された光学像を光電変換により撮像して撮像信号を生成する。また、撮像素子21は、電子シャッタ機能を有しており、後述する露出設定部22aにより露光時間(シャッタ速度)が設定される。
撮像素子21は、信号処理回路を備えている。信号処理回路としては、ノイズ除去回路、オートゲインコントローラ、A/D(Analog/Digital)変換回路などがある(いずれも図示せず)。ノイズ除去回路は、撮像信号にノイズ除去処理を施す。オートゲインコントローラは、撮像信号のレベルを最適な値に増幅する。A/D変換回路は、撮像信号をデジタル信号に変換して撮像素子21から出力する。撮像素子21の出力信号は、画素ごとに1つの色信号を有するRGB形式の画像データ(いわゆるRAWデータ)である。
撮像素子21及び主制御部22は、バス23に接続されている。この他、バス23には、メモリ制御部24、デジタル信号処理部25、メディア制御部26、背面表示制御部27、EVF表示制御部28、手ブレ検出部29、手ブレ表示制御部30、手ブレ履歴記憶部31、及び予測範囲算出部32が接続されている。
メモリ制御部24には、SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)などの一時記憶用のメモリ33が接続されている。メモリ制御部24は、撮像素子21から出力されたRGB形式の画像データをメモリ33に入力して記憶させる。また、メモリ制御部24は、メモリ33に記憶されたRGB形式の画像データを、デジタル信号処理部25に出力する。
デジタル信号処理部25は、メモリ制御部24から入力されたRGB形式の画像データに対して、欠陥補正処理、デモザイク処理、ガンマ補正処理、RGBゲイン補正処理、YC変換処理などを行い、輝度信号Yと色差信号CとからなるYC形式の画像データ(YC画像データ)を生成する。デジタル信号処理部25は、生成したYC形式の画像データを、メモリ制御部24に出力することで、メモリ33に記憶させる。
また、デジタル信号処理部25は、YC画像データに対し、各種撮影モードに応じた圧縮処理を施すことで画像ファイルを生成する。具体的には、デジタル信号処理部25は、静止画撮影モードの場合には、YC画像データを、例えばJPEG(Joint Photographic Experts Group)規格などで圧縮して圧縮画像データを生成する。デジタル信号処理部25は、動画撮影モードの場合には、動画撮影により得られる複数フレームのYC画像データを、例えばMPEG(Moving Picture Experts Group)−4規格などで圧縮した動画データを生成する。デジタル信号処理部25は、生成した画像ファイルを、メディア制御部26に出力する。
主制御部22は、露出設定部22aを有し、撮像素子21の露光時間を設定することを可能とする。具体的には、露出設定部22aは、プログラム線図を記憶しており、プログラム線図を用いて、撮影に用いる絞り値及び露光時間を求める。より具体的には、露出設定部22aは、デジタル信号処理部25により生成された輝度信号Yに基づいて測光値を算出する。露出設定部22aは、算出した測光値に基づいて所定の演算を行うことにより、適正な露出量を算出し、プログラム線図を用いて絞り値及び露光時間を決定する。露出設定部22aは、決定された絞り値及び露光時間を、主制御部22に入力することで、絞り20及び撮像素子21にそれぞれ設定させる。このように、露出設定部22aは露光時間設定部の機能を有する。
メディア制御部26は、記録メディア34への画像ファイルの記録及び読み出しを制御する。記録メディア34は、例えば、フラッシュメモリなどを内蔵したメモリカードである。静止画撮影モードの場合には、デジタル信号処理部25により生成された圧縮画像データが記録メディア34に記録される。また、動画撮影モードの場合には、デジタル信号処理部25により生成された動画データが記録メディア34に記録される。なお、動画撮影モードの場合には、画像に加えて音声も取得して記録されるが、本実施形態では、音声の取得及び記録に関する構成については、説明を省略する。
背面表示制御部27は、背面表示部15への画像表示を制御する。具体的には、背面表示制御部27は、デジタル信号処理部25により生成されたYC画像データに基づいて、NTSC(National Television System Committee)規格などに準拠した映像信号を生成して背面表示部15に出力する。
EVF表示制御部28は、背面表示制御部27と同様にYC画像データに基づいて映像信号を生成し、後述するEVFLCD36に出力する。
ファインダ装置17には、画像表示部としてのEVFLCD36と、プリズム37と、OVFシャッタ38とが設けられている。
EVFLCD36は、各種撮影モードで取得された各種画像を表示する。EVFLCD36には、被写体の光学像を撮像素子21により撮像して得た撮像画像が表示される画像表示エリア(図示せず)と、撮影情報画像及び手ブレ情報画像が表示される情報表示エリア(図示せず)とが設定される。情報表示エリアは、画像表示エリアの下部に設定される。情報表示エリア内において、手ブレ情報画像は画面右下に表示され、撮影情報画像はその左側に表示される。
撮像画像は、デジタル信号処理部25により生成されるYC画像データの表示画像である。撮影情報画像は、主制御部22により撮影条件などの撮影情報に基づいて生成される。手ブレ情報画像は、後述する手ブレ表示制御部30により手ブレ値に基づいて生成される。なお、撮影条件には、シャッタ速度、絞り値、ISO感度などが含まれる。撮影条件は、後述する上面操作部14の操作によって設定可能である。
図3において、プリズム37は、ハーフミラー39が内部に構成されている。ハーフミラー39は、ファインダ窓17aに入射した被写体の光学像が伝搬する第1光路41と、EVFLCD36に表示された表示画像が伝搬する第2光路42とに対して45度の角度をなすように配置されている。このハーフミラー39は、第1光路41と第2光路42とを統合して第3光路43とする。この第3光路43上にファインダ接眼部17bが配置されている。
ハーフミラー39は、第1光路41上を伝搬する光学像を一部透過させて第3光路43に導き、第2光路42上を伝搬する表示画像を一部反射させて第3光路43に導く。これにより、光学像及び表示画像がファインダ接眼部17bに導かれる。
OVFシャッタ38は、液晶シャッタであり、第1光路41上に配置されている。OVFシャッタ38の光透過率は、主制御部22により低透過率(例えば、0%)又は高透過率(例えば、100%)に制御される。OVFシャッタ38は、光透過率が低透過率とされたエリアでは光学像を遮光してプリズム37に入射させないようにし、光透過率が高透過率とされたエリアでは光学像を透過させてプリズム37に入射させる。主制御部22は、EVFLCD36の各表示エリアを把握しており、ファインダのモードに応じて全部又は部分的にOVFシャッタ38の光透過率を変更させる。
EVFモードの場合には、主制御部22は、OVFシャッタ38を制御して、EVFLCD36の画像表示エリアと情報表示エリアに対応するエリアを低透過率とする。この場合、OVFシャッタ38の全部が低透過率となる。低透過率とされたOVFシャッタ38は、光学像を遮光する。EVFLCD36の画像表示エリアには撮像画像が表示され、情報表示エリアには撮影情報画像及び手ブレ情報画像が表示される。これにより、EVFモードでは、撮像画像、撮影情報画像及び手ブレ情報画像がファインダ接眼部17bから観察可能となる。
OVFモードの場合には、主制御部22は、OVFシャッタ38を制御して、EVFLCD36の画像表示エリアに対応するエリアを高透過率とし、情報表示エリアに対応するエリアを低透過率とする。OVFシャッタ38は、画像表示エリアに対応するエリアでは光学像を透過させ、情報表示エリアに対応するエリアでは光学像を非透過とする。EVFLCD36の画像表示エリアは非表示とされ、情報表示エリアには撮影情報画像及び手ブレ情報画像が表示される。
これにより、OVFモードでは、図4に示すように、EVFLCD36に表示された撮影情報画像45及び手ブレ情報画像46が光学像47に重畳されてなるOVF画像48が、ファインダ接眼部17bから観察可能となる。重畳とは、光学像47を一部遮光させ、遮光させた部分に画像や情報を表示させることを言う。なお、撮影情報画像45中の「1/2000」はシャッタ速度、「ISO200」はISO感度、「F5.6」は絞り値の表示例である。
手ブレ検出部29は、デジタルカメラ11に対して、撮影レンズ18の光軸LAに直交するXY面内方向に生じる手ブレ値を検出する。手ブレ値は、光軸LAに直交するX軸周りの角速度ωX(t)と、光軸LA及びX軸に直交するY軸周りの角速度ωY(t)とからなる。手ブレ値ωX(t),ωY(t)は、時間tにおける角速度のX方向成分及びY方向成分を表しており、それぞれ別々の角速度センサにより検出される。
手ブレ検出部29は、手ブレ値ωX(t),ωY(t)を、所定のサンプル時間Δtごとに検出する。すなわち、手ブレ検出部29は、ある時間tnに手ブレ値ωX(tn),ωY(tn)を検出すると、次に、1サンプル時間Δt経過後の時間tn+1(=tn+Δt)に手ブレ値ωX(tn+1),ωY(tn+1)を検出する。
図5は、手ブレ検出開始時t0から現時点の時刻tnまでの間に手ブレ検出部29により検出される手ブレ値ωX(t),ωY(t)の一例を示している。
手ブレ表示制御部30は、手ブレ検出部29により検出される手ブレ値ωX(t),ωY(t)を、2次元プロットすることにより、図6に示す手ブレ情報画像46を生成してEVFLCD36に表示させる。なお、図6には、後述する予測範囲は示されていない。
手ブレ表示制御部30は、1サンプル時間Δtごとに手ブレ値ωX(t),ωY(t)をプロットするので、手ブレ情報画像46は、1サンプル時間Δtごとに更新される。この結果、手ブレ情報画像46には軌跡50が表示される。本実施形態では、軌跡50の先頭は、現時点(時刻tn)における手ブレ値ωX(tn),ωY(tn)を表している。この位置を現在位置Pnと言う。
また、手ブレ表示制御部30は、プロットした各点を、所定時間経過後に消去する。これにより、軌跡50のうち、プロットしてから所定時間が経過した部分は順次に消去される。
また、手ブレ表示制御部30は、手ブレ検出部29により検出される手ブレ値ωX(t),ωY(t)の許容範囲52を表示させる。許容範囲52は、主制御部22により決定される。
具体的には、主制御部22は、ブレ軽減制御部53と接続されており、手ブレ軽減動作の設定状態に基づき許容範囲52を決定する。主制御部22は、手ブレ軽減動作の設定状態をオンとオフとの間で切り替える切替部としての機能を有する。手ブレ軽減動作がオンとされると、手ブレが発生する方向とは反対の方向に撮影レンズ18が移動されて、手ブレによる画像のブレが軽減されるので、許容範囲52が大きくなる。
図6では、手ブレ軽減動作がオンの場合を実線で示し、手ブレ軽減動作がオフの場合を二点鎖線で示している。なお、許容範囲52は、ブレ軽減制御部53の手ブレ軽減性能や、露光時間などの撮影条件によっても変更される。
なお、本実施形態では、手ブレ表示制御部30は、手ブレ検出部29により1組の手ブレ値ωX(t),ωY(t)が得られるたびに、検出された手ブレ値ωX(t),ωY(t)をプロットしているが、時間平均を行った手ブレ値をプロットしても良い。これにより、平滑化された軌跡50が表示される。
手ブレ履歴記憶部31は、履歴取得モードにおいて、手ブレ検出部29により検出されるシャッタボタン14bの操作後の手ブレ値ωX(t),ωY(t)を1サンプル時間Δtごとに記憶する。具体的には、手ブレ履歴記憶部31は、シャッタボタン14bの操作時t0から、デジタルカメラ11で設定可能な最大露光時間tbが経過するまでの間に手ブレ検出部29により検出される手ブレ値ωX(t),ωY(t)を履歴として記憶する。
本実施形態では、ユーザによるシャッタボタン14bの操作時に伴う手ブレ値のばらつきを抑制するために、履歴取得モードでは、ユーザに所定回数(N回)のシャッタボタン14bの操作を実行させる。主制御部22は、下式(1),(2)に基づき、N回分の手ブレ値の平均値を表す回数平均手ブレ値ωXA(tm),ωYA(tm)を求める。
Figure 0006377286
Figure 0006377286
ここで、ωXn(tm),ωYn(tm)は、n回目のシャッタ操作におけるシャッタボタン14bの操作時t0から時間tm経過後の手ブレ値を表している。
主制御部22は、式(1),(2)に基づく演算を、シャッタボタン14bの操作時t0から最大露光時間tbまで実行することにより、回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)を求め、これを手ブレ値の履歴として手ブレ履歴記憶部31に記憶させる。
図7において、実線は、回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)の一例を示している。点線は、1回のシャッタボタン14bの操作で得られる手ブレ値ωXn(t),ωYn(t)の一例を示している。なお、時間taは、デジタルカメラ11に設定されている露光時間の一例を示している。
予測範囲算出部32は、手ブレ履歴記憶部31に記憶されている過去の手ブレ値の履歴に基づき、シャッタボタン14bが操作された後、露光時間ta中に生じる手ブレ値の領域を、予測範囲として算出する。この予測範囲の算出には、シャッタボタン14bの操作時t0から露光時間taまでの期間に得られた回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)が用いられる。露光時間taの設定が変更されると、予測範囲算出部32により予測範囲の算出が再度実行され、予測範囲が更新される。
図8は、シャッタボタン14bの操作時t0から露光時間taまでの回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)を2次元プロットしたものである。この回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)の2次元プロットにより構成される履歴54の始点は、シャッタボタン14bの操作時t0に対応する露光開始位置P0である。履歴54の終点は、露光時間taに対応する露光終了位置Paである。
予測範囲算出部32は、履歴54を囲うように予測範囲58を求める。例えば、予測範囲算出部32は、図8に示す履歴54のうち、露光開始位置P0を中心として露光開始位置P0から最も離れている点を360°にわたって所定角度ごとに求め、求めた点を結ぶことにより予測範囲58を算出する。
手ブレ表示制御部30は、手ブレ情報画像46に表示された軌跡50の先頭を起点として、予測範囲算出部32により求められた予測範囲58を表示させる。具体的には、手ブレ表示制御部30は、予測範囲58の露光開始位置P0を軌跡50の先頭(現在位置Pn)に合わせて表示させることで、図9に示す手ブレ情報画像46を生成し、EVFLCD36に表示させる。手ブレ表示制御部30は、現在位置Pnが変化するたびに、現在位置Pnに合わせて予測範囲58の位置を変更する。これにより、ユーザは、フレーミング時の現在の手ブレの状態に加えて、実際にシャッタボタン14bを操作した場合に発生すると予測される手ブレの範囲を、シャッタボタン14bの操作前に事前に確認することができる。
次に、履歴取得モードの詳細について説明する。図10に示すように、履歴取得モードが実行されると、主制御部22は、ユーザにシャッタボタン14bの操作を行うことを指示する指示画像60(図11参照)をEVFLCD36に表示させる(S11)。指示画像60は、EVFLCD36の情報表示エリアに表示される。指示画像60は、OVF画像48として、ファインダ接眼部17bから観察可能とされる。本実施形態では、指示画像60は、シャッタボタン14bの操作時の手ブレ値の履歴(ユーザごとの手ブレの癖)を取得するために、シャッタボタン14bを10回押すことをユーザに指示する。
ユーザによりシャッタボタン14bが押されると(S12)、手ブレ検出部29により手ブレ検出が実行され、最大露光時間tbまでの間に検出された手ブレ値ωXn(t),ωYn(t)が手ブレ履歴記憶部31に記憶される(S13)。ステップS12、S13は、シャッタボタン14bが10回操作されるまで(S14でYES)、繰り返し実行される。
主制御部22は、指示画像60の表示中にシャッタボタン14bの操作回数nをカウントしており、シャッタボタン14bが10回押された場合(n=10となった場合)に、手ブレ履歴記憶部31に記憶された10回分の手ブレ値ωXn(t),ωYn(t)に基づき、上式(1),(2)を用いて回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)を求める(S15)。求められた回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)は、手ブレ履歴記憶部31に記憶される(S16)。これにより、シャッタボタン14bの操作時に生じる手ブレ値が手ブレ履歴記憶部31に記憶される。
履歴取得モードでは、シャッタボタン14bの操作時に生じる手ブレ値の履歴54をユーザが確認可能とするために、背面操作部16の操作に基づき、図12に示す確認画像62がEVFLCD36に表示可能とされている。ユーザにより背面操作部16を用いて、確認画像62の表示操作が行われると(S17でYES)、予測範囲算出部32は、手ブレ履歴記憶部31に記憶された回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)に基づき、前述の予測範囲58を算出する(S18)。この予測範囲58は、ある特定の露光時間taに基づいて行われる。手ブレ表示制御部30は、予測範囲算出部32により算出された予測範囲58を、確認画像62中に表示させる(S19)。この予測範囲58が、シャッタボタン14bの操作時に生じる手ブレ値の履歴54を表す。
ユーザは、背面操作部16の操作により、履歴取得モードを終了することや、手ブレ値の履歴54を再度取得することを可能とする。また、背面操作部16の操作により、露光時間taを変更し、露光時間taごとの手ブレ値の履歴54を確認することができる。予測範囲算出部32は、露光時間taが変更されると、変更された露光時間taに対応した予測範囲58を算出する。手ブレ表示制御部30は、算出された予測範囲58を、確認画像62中に表示させる。
なお、履歴取得モードにより手ブレ履歴記憶部31に記憶された履歴54は、ユーザによる背面操作部16の操作に基づき、主制御部22によりリセットすることを可能とする。
以上のように構成されたデジタルカメラ11の作用について説明する。デジタルカメラ11は、ユーザにより電源ボタン14aが操作され、動作モードとして静止画撮影モードが選択され、ファインダのモードが選択可能となる。ファインダのモードがOVFモードに設定されると、手ブレ検出が開始され、現在発生している手ブレの軌跡50がEVFLCD36に表示される。この軌跡50の先頭(現在位置Pn)には、履歴取得モードで事前に取得された手ブレ値の履歴54に基づいて、シャッタボタン14bの操作時に生じると予測される手ブレ値の予測範囲58が表示される。
フレーミング時の手ブレ値と、シャッタボタン14bの操作に伴う手ブレ値とは大きく異なるのが普通である。シャッタボタン14bの操作に伴う手ブレ値は、フレーミング時の手ブレ値よりも大きく、フレーミング時の手ブレ値とは相関がない。本実施形態では、シャッタボタン14bの操作時に発生する手ブレ値を、手ブレ値の履歴54に基づいて正確に予測し、その予測範囲を現在発生している手ブレの軌跡50と併せて表示させる。これにより、ユーザはシャッタボタン14bの操作時の手ブレを抑えるように、事前に注意することができる。
なお、手ブレ表示制御部30は、軌跡50の先頭が許容範囲52を超える場合に、警告を表す画像を表示させても良い。また、手ブレ表示制御部30は、予測範囲58の一部又は全部が許容範囲52を超える場合に、警告を表す画像を表示させても良い。
上述の手ブレ情報表示は、EVFモードにおいても実行可能である。EVFモードでは、手ブレ軽減動作がオンの場合に、手ブレ軽減が行われた撮像画像を確認可能であるが、OVFモードでは、手ブレ軽減が行われた撮像画像を確認することができないため、上述の手ブレ情報表示は、OVFモードにおいて特に有用である。
[第2実施形態]
第1実施形態では、履歴取得モードにおいて、シャッタボタン14bの操作時の手ブレ値のばらつきを抑制するために、1回のシャッタボタン14bの操作により得られる手ブレ値ωXn(t),ωYn(t)を、所定回数平均した回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)を求めている。第2実施形態では、回数平均に加えて、時間平均を行うことで、シャッタボタン14bの操作時の手ブレ値のばらつきを抑制する。第2実施形態では、時間平均を行うことにより、履歴取得モード時のシャッタボタン14bの操作回数が少ない場合でも、手ブレ値のばらつきを抑制することができる。
本実施形態では、主制御部22は、履歴取得モードにおいて取得された回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)を、下式(3),(4)に基づいて時間平均することにより、時間平均手ブレ値ωXB(t),ωYB(t)を求める。
Figure 0006377286
Figure 0006377286
図13は、前述の回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)に対して式(3),(4)を適用することにより得られる時間平均手ブレ値ωXB(t),ωYB(t)の一例を示す。
本実施形態では、時間平均手ブレ値ωXB(t),ωYB(t)が、手ブレ履歴記憶部31に履歴54として記憶され、予測範囲算出部32により予測範囲58が求められる。なお、時間平均の期間を表すパラメータpは、適宜変更可能であり、例えば「p=3」とする。
さらに、下式(5),(6)に基づき、回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)のばらつきを表す標準偏差σX(t),σY(t)を履歴に反映させても良い。
Figure 0006377286
Figure 0006377286
図14は、式(5)により求められる「ωXB(t)±2σX(t)」の領域の一例を示している。
本実施形態では、手ブレ履歴記憶部31は、「ωXB(t)±2σX(t)」,「ωYB(t)±2σY(t)」の範囲を履歴64として記憶する。予測範囲算出部32は、手ブレ履歴記憶部31に記憶された履歴64に基づき、予測範囲66を算出する。
図15は、予測範囲66の一例を示している。予測範囲66は、履歴64に標準偏差σX(t),σY(t)が反映されている分だけ、前述の予測範囲58よりも大きくなる。本実施形態では、「ωXB(t)±2σX(t)」,「ωYB(t)±2σY(t)」の範囲を履歴64としているが、係数sを用いて、一般に、「ωXB(t)±s×σX(t)」,「ωYB(t)±s×σY(t)」の範囲を履歴64とすることが可能である。
また、第1及び第2実施形態では、シャッタボタン14bの操作時の手ブレ値の履歴を取得するために、履歴取得モードを設けているが、手ブレ値の履歴を、実際の撮影におけるシャッタボタン14bの操作時の手ブレ値ωX(t),ωY(t)から算出しても良い。この場合には、式(1),(2)に基づく回数平均を行うことはできないので、式(1),(2)に基づく時間平均を行うことが好ましい。さらに、式(5),(6)により算出される標準偏差σX(t),σY(t)を考慮することも好ましい。
[第3実施形態]
第1及び第2実施形態では、予測範囲58,66を、現在の手ブレ値ωX(tn),ωY(tn)を表す現在位置Pnに合わせて表示させている。しかし、ユーザにより実際にシャッタボタン14bが押下されるまでにはタイムラグがあり、その間に手ブレが生じて軌跡50の先頭が移動する可能性がある。第2実施形態では、現時点(時刻tn)から所定時間後に生じる手ブレ値を予測し、予測した手ブレ値の位置に合わせて予測範囲58を表示させる。
本実施形態では、図16に示すように、デジタルカメラ110には、第1実施形態のデジタルカメラ11の各部に加え、手ブレ予測値算出部112が設けられている。
手ブレ予測値算出部112は、現在の時間tnから所定時間後の手ブレ値を表す手ブレ予測値を演算により算出する。現在の時間tnから1サンプル時間Δt後の時間tn+1に生じると予測される手ブレ予測値ωX(tn+1),ωY(tn+1)は、例えば、ルンゲクッタ法に基づく下式(7)〜(12)により求められる。
Figure 0006377286
Figure 0006377286
Figure 0006377286
Figure 0006377286
Figure 0006377286
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手ブレ表示制御部30は、式(7)〜(12)に基づく演算を所定回数(M回)繰り返すことにより、サンプル時間ΔtのM倍の時間後の手ブレ予測値ωX(tn+M),ωY(tn+M)を算出する。Mは、上記タイムラグを考慮して適宜設定すれば良い。
図17に示すように、手ブレ表示制御部30は、手ブレ予測値算出部112により求められた手ブレ予測値ωX(tn+M),ωY(tn+M)に対応する位置(手ブレ予測位置)114をプロットし、この手ブレ予測位置114に、予測範囲算出部32により求められた予測範囲58の露光開始位置P0を合わせて表示させる。これにより、手ブレ情報画像116が生成され、EVFLCD36に表示される。
なお、手ブレ表示制御部30は、手ブレ予測位置114が許容範囲52を超える場合に、警告を表す画像を表示させても良い。
第3実施形態では、手ブレ予測位置114の演算手法としてルンゲクッタ法を用いているが、これに限られず、最小二乗法や高次の回帰線算出などを用いても良い。
[第4実施形態]
第1〜第3実施形態では、履歴取得モードにおいて取得したシャッタボタン14bの操作時の手ブレ値の履歴を、手ブレ履歴記憶部31に記憶させ、露光時間taの設定が変更されるたびに予測範囲算出部32により予測範囲の算出を行っている。第4実施形態では、履歴取得モードにおいて、手ブレ値の予測範囲を、複数の露光時間taについて予め求める。第4実施形態では、図18に示すように、デジタルカメラ120には、手ブレ履歴記憶部31に代えて、予測範囲記憶部122が設けられている。
予測範囲算出部32は、履歴取得モードにおいて、前述の回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)を一時的に記憶する機能を有している。回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)の取得は、第1実施形態と同様である。予測範囲算出部32は、回数平均手ブレ値ωXA(t),ωYA(t)に基づき、複数の露光時間taについて、上記と同様の方法で予測範囲を算出する。
予測範囲記憶部122は、予測範囲算出部32により複数の露光時間taについて算出された予測範囲を、露光時間taに対応させて記憶する。
手ブレ表示制御部30は、予測範囲記憶部122に記憶された複数の予測範囲から、現在設定中の露光時間taに対応する予測範囲を取得して表示させる。本実施形態によれば、予め複数の予測範囲を算出しているので、手ブレ情報画像を高速に生成することができる。
なお、上記各実施形態では、予測範囲算出部32は、履歴54,64を囲うように予測範囲58,66を算出しているが、予測範囲の形状はこれに限られず、例えば、図19に示すように、円形状としても良い。
なお、上記各実施形態では、撮影レンズ18を移動させるレンズシフト方式により手ブレ軽減動作を実行させているが、これに代えて、撮像素子21を移動させるセンサシフト方式を採用しても良い。また、EVFモードの場合や背面表示部15に撮像画像を表示する場合には、画像処理により撮像画像のブレを軽減させても良い。
上記各実施形態では、手ブレ検出部29は、2つの角速度センサによりX軸周り及びY軸周りに生じる角速度を別々に検出しているが、これに代えて又は加えて、X軸の並進方向に生じる加速度と、Y軸の並進方向に生じる加速度とを、それぞれ別の加速度センサにより検出するようにしても良い。さらに、角速度センサをもう1つ加えて、光軸LA周りに生じる角速度を検出可能としても良い。
上記各実施形態では、手ブレ情報画像46,116をEVFLCD36に表示させているが、背面表示部15に表示させても良い。この場合、背面表示部15は、特許請求の範囲に記載の画像表示部に対応する。
また、手ブレ値の履歴を、撮影モードやユーザごとに取得して、手ブレ履歴記憶部31に記憶させておき、対応する撮影モードやユーザに応じて手ブレ履歴記憶部31から手ブレ値の履歴を読み出して予測範囲を算出するように構成しても良い。例えば、撮影シーンや、三脚の接続の有無、ユーザID、ファインダのモードごとに手ブレ値の履歴を取得可能とする。また、デジタルカメラの姿勢を検出するセンサを設け、デジタルカメラの姿勢(縦または横)ごとに手ブレ値の履歴を取得可能としても良い。
なお、上記実施形態では、主制御部22とは別に手ブレ表示制御部30と予測範囲算出部32が設けられているが、手ブレ表示制御部30と予測範囲算出部32を主制御部22内に設けてもよい。この場合、主制御部22は、手ブレ表示制御部30及び予測範囲算出部32としての機能を有する。
また、手ブレ表示制御部30と予測範囲算出部32との各機能をプログラムとしてROMに格納しておき、このプログラムに基づき主制御部22に各機能を実行させるようにしても良い。
また、本発明は、レンズ鏡筒とカメラ本体とが一体化された一体型の撮影装置でも、レンズ鏡筒とカメラ本体とが着脱可能なレンズ交換型の撮影装置でも適用可能である。レンズ交換型の撮影装置において、レンズ鏡筒内にブレ軽減制御部が設けられている場合には、そのブレ軽減制御部の手ブレ軽減性能によって前述の許容範囲の大きさを変更することが好ましい。
また、本発明は、デジタルカメラに限られず、その他、デジタルビデオカメラ、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末などの撮影装置にも適用可能である。
11,110,120 デジタルカメラ
14b シャッタボタン(シャッタ操作部)
15 背面表示部(画像表示部)
17 ファインダ装置(ファインダ部)
21 撮像素子
22 主制御部(切替部)
22a 露出設定部(露光時間設定部)
29 手ブレ検出部
30 手ブレ表示制御部
32 予測範囲算出部
36 EVFLCD(画像表示部)
53 ブレ軽減制御部
112 手ブレ予測値算出部

Claims (14)

  1. 手ブレ値を検出する手ブレ検出部と、
    撮影時に操作されるシャッタ操作部と、
    画像を表示する画像表示部と、
    過去の前記シャッタ操作部の操作後の前記手ブレ値の履歴に基づき、前記シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値の予測範囲を算出する予測範囲算出部と、
    前記シャッタ操作部の操作前に前記手ブレ検出部により検出される前記手ブレ値に基づいて手ブレの軌跡を前記画像表示部に表示させ、かつ前記予測範囲を、前記軌跡の先頭を起点として前記画像表示部に表示させる手ブレ表示制御部と、
    を備える撮影装置。
  2. 前記手ブレ検出部は、撮影レンズの光軸に直交する面内方向に生じる前記手ブレ値を検出する請求項1記載の撮影装置。
  3. 前記撮影レンズを介して入射する光学像に基づき画像を生成する撮像素子と、
    前記撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定部とを備え、
    前記予測範囲算出部は、前記手ブレ値の履歴に基づき、前記シャッタ操作部が操作された後、前記露光時間設定部により設定された露光時間内に生じる前記面内方向への手ブレ値の予測範囲を算出する請求項2に記載の撮影装置。
  4. 前記予測範囲算出部は、前記手ブレ値の履歴に基づき、前記露光時間設定部により設定された露光時間内の前記軌跡を含む範囲として前記予測範囲を算出する請求項3に記載の撮影装置。
  5. 前記手ブレ表示制御部は、前記露光時間を含む撮影条件に基づいて、前記手ブレ値の許容範囲を表示させる請求項3又は4に記載の撮影装置。
  6. 前記手ブレ検出部により検出される前記手ブレ値に基づき、前記撮影レンズまたは前記撮像素子を移動させることにより、手ブレによる前記画像のブレを軽減させるブレ軽減制御部と、
    前記ブレ軽減制御部によるブレ軽減動作をオンとオフとの間で切り替える切替部と、
    を備える請求項5に記載の撮影装置。
  7. 前記手ブレ表示制御部は、前記撮影条件に加えて、前記切替部による前記ブレ軽減動作の設定状態に基づき、前記許容範囲を表示させる請求項6に記載の撮影装置。
  8. 前記手ブレ表示制御部は、前記軌跡のうち、所定時間経過した部分を順次に消去する請求項1から7いずれか1項に記載の撮影装置。
  9. 前記軌跡から所定時間後の手ブレ値を表す手ブレ予測値を演算により算出する手ブレ予測値算出部を備え、
    前記手ブレ表示制御部は、前記手ブレ予測値算出部により算出された前記手ブレ予測値を起点として前記予測範囲を表示させる請求項1から8いずれか1項に記載の撮影装置。
  10. 前記手ブレ値の履歴を取得する履歴取得モードを備え、
    前記履歴取得モードでは、前記シャッタ操作部を所定回数操作可能とし、
    前記手ブレ表示制御部は、前記所定回数の前記シャッタ操作部の操作後の前記手ブレ値に基づいて前記予測範囲を算出し、算出した前記予測範囲を前記画像表示部に表示させる請求項1から9いずれか1項に記載の撮影装置。
  11. 光学像を観察可能に構成されたファインダ部を備え、
    前記画像表示部は、前記ファインダ部内において前記軌跡を表示させ、かつ前記予測範囲を表示させる請求項1から10いずれか1項に記載の撮影装置。
  12. 前記画像表示部は、背面表示部である請求項1から11いずれか1項に記載の撮影装置。
  13. 手ブレ値を検出する手ブレ検出部と、
    撮影時に操作されるシャッタ操作部と、
    画像を表示する画像表示部と、
    を備えた撮影装置の制御方法において、
    過去の前記シャッタ操作部の操作後の前記手ブレ値の履歴に基づき、前記シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値の予測範囲を算出する予測範囲算出ステップと、
    前記シャッタ操作部の操作前に前記手ブレ検出部により検出される前記手ブレ値に基づいて手ブレの軌跡を前記画像表示部に表示させ、かつ前記予測範囲を、前記軌跡の先頭を起点として前記画像表示部に表示させる手ブレ表示制御ステップと、
    を備える撮影装置の制御方法。
  14. 手ブレ値を検出する手ブレ検出部と、
    撮影時に操作されるシャッタ操作部と、
    画像を表示する画像表示部と、
    を備えた撮影装置を作動させる作動プログラムにおいて、
    過去の前記シャッタ操作部の操作後の前記手ブレ値の履歴に基づき、前記シャッタ操作部が操作された場合に生じる手ブレ値の予測範囲を算出する予測範囲算出ステップと、
    前記シャッタ操作部の操作前に前記手ブレ検出部により検出される前記手ブレ値に基づいて手ブレの軌跡を前記画像表示部に表示させ、かつ前記予測範囲を、前記軌跡の先頭を起点として前記画像表示部に表示させる手ブレ表示制御ステップと、
    を制御部に実行させる作動プログラム。
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