JP6500238B2 - 撮像装置、撮像方法及び撮像プログラム - Google Patents
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Description
本実施の形態のデジタルカメラは、交換レンズおよびカメラ本体のそれぞれにおいて、撮像画像へのカメラのぶれの影響を低減するぶれ補正機能(像ぶれ補正を行う機能)を備える。以下、本実施の形態のカメラの構成および動作を詳述する。
図1は、本発明の実施の形態1に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。デジタルカメラ1は、カメラ本体100とそれに着脱可能な交換レンズ200とから構成される。
カメラ本体100は、CCD(charge−coupled device)110と液晶モニタ120とカメラコントローラ140とボディマウント150と電源160とカードスロット170とを備える。
交換レンズ200は、光学系とレンズコントローラ240とレンズマウント250とを備える。光学系はズームレンズ210、OISレンズ220、フォーカスレンズ230を含む。また、交換レンズ200は、DRAM141とフラッシュメモリ242とを備える。
図2を用いて、交換レンズ200におけるOIS処理部223の構成を説明する。OIS処理部223は、ADC(アナログ/デジタル変換)/LPF(ロー・パス・フィルタ)305と、HPF(ハイ・パス・フィルタ)306と、位相補償部307と、積分器308と、LPF309と、加算器310と、PID(proportional-integral-derivative)制御部311とを含む。
図3を用いて、カメラ本体100におけるBIS処理部183の構成を説明する。BIS処理部183は、ADC(アナログ/デジタル変換部)/LPF(ロー・パス・フィルタ)405と、HPF(ハイ・パス・フィルタ)406と、位相補償部407と、積分器408と、セレクタ412と、PID制御部410とを含む。
2−1.ぶれ補正処理
以上のように構成されるデジタルカメラ1におけるぶれ補正処理について説明する。なお、以下の説明では、2つあるジャイロセンサ224、184のうちレンズ側に設けられたジャイロセンサ224からの信号に基づいてOISレンズ220及びCCD110を駆動する例を説明する。すなわち、デジタルカメラ1は、レンズ側に設けられたジャイロセンサ224を使用する。このとき、BIS処理部183内のセレクタ412は、低周波ぶれ信号を選択し、PID制御部410に出力するように制御されている。またこのとき、デジタルカメラ1は、使用するジャイロセンサ224を有している交換レンズ200をマスタとし、他方のカメラ本体100をスレーブとして作動する。
上述のように、本実施の形態のデジタルカメラ1は、交換レンズ200とカメラ本体100を備え、交換レンズ200側のOIS機能と、カメラ本体100のBIS機能とを連携動作することにより、像ぶれを補正する。このようなデジタルカメラ1における周辺光量補正の基本原理について、以下に説明する。
CCD110に投影される被写体像は、補正用レンズ(以下では、OISレンズと称す)によるシフトや撮像素子(以下では、CCDと称す)によるシフトによって、CCD110の周辺ほど光量がさらに低減する。ここでは、このようにして撮影された画像の品位が低下するという課題を解決するための具体的な実施の形態について説明する。
図7(a)はOISレンズシフト時の周辺光量特性の原理説明図を示し、図7(b)はOISレンズシフトによる手ぶれ補正原理図を示す。図7(b)においては、カメラ本体100にはCCD110、交換レンズ200にはOISレンズ220で構成されるデジタルカメラ1として、説明のポイントとなる要件のみを記載している。デジタルカメラ1が手ぶれによってOISレンズ220を中心に光軸L5に対して角度θ回転したと仮定すると、光軸L5がOISレンズ220を中心に角度θ回転した光軸L50まで回転する。この場合にはOISレンズ220を手ぶれによるデジタルカメラ1の回転した角度θに応じてシフト量X1だけシフトさせることによって、回転した光軸L50をOISレンズ220の右側において光軸L5に一致させるように補正を行う。これにより、デジタルカメラ1が手ぶれによって回転した場合でも被写体像をぶれることなくCCD110に結像させることができる。一例として、交換レンズ200の焦点距離fを150mm、デジタルカメラ1の手ぶれによる回転した角度θを0.3度とすると、CCD110上では光軸L5が回転した光軸L50まで回転することによって約0.78mmだけ結像位置がずれることになる。そこで、OISレンズ220をシフトさせることによって、この結像位置のずれを補正することができる。この場合のOISレンズ220のシフト量については光学設計に依存するが、例えばシフト量X1を0.3mmとしたときに結像位置が0.78mmだけずれた分戻るようにすることで手ぶれ補正機能を実現することができる。
図8(a)はCCDシフト時の周辺光量特性の原理説明図を示し、図8(b)はCCDシフトによる手ぶれ補正原理図を示す。図8(b)においては、カメラ本体100にはCCD110、交換レンズ200にはOISレンズ220で構成されるデジタルカメラ1として、説明のポイントとなる要件のみを記載している。光軸L5に対してデジタルカメラ1が手ぶれによってOISレンズ220を中心に角度θ回転したと仮定すると、光軸L5が回転した光軸L50までOISレンズ220を中心に角度θ回転する。この場合にはCCD110を手ぶれによるデジタルカメラ1の回転角度θに応じてX2だけシフトさせることによって、光軸L5によるCCD110上の交点座標を光軸L50によるCCD110上の交点座標と一致させるように補正を行う。これにより、デジタルカメラ1が手ぶれによって回転した場合でも被写体像をぶれることなくCCD110に結像させることができる。一例として、交換レンズ200の焦点距離fを150mm、デジタルカメラ1の手ぶれによる回転角度θを0.3度とすると、CCD110上では光軸L5が光軸L50まで回転することによって約0.78mmだけ結像位置がずれることになる。そこで、CCD110を約0.78mmシフトさせることによって、この結像位置のずれを補正することができる。
図9を用いてOISレンズシフトによって生じた周辺光量特性の変化を補正する具体例を説明する。図9(a)はOISレンズシフト後の周辺光量特性グラフを示し、図9(b)は周辺光量補正ゲインの特性グラフ(OISレンズシフト後)を示し、図9(c)は周辺光量補正後の特性グラフ(OISレンズシフト後)を示す。
図10を用いてCCDシフトによって生じた周辺光量特性の変化を補正する具体例を説明する。図10(a)はCCDシフト後の周辺光量特性グラフを示し、図10(b)は周辺光量補正ゲインの特性グラフ(CCDシフト後)を示し、図10(c)は周辺光量補正後の特性グラフ(CCDシフト後)を示す。
本実施の形態においては、CCDの一方の角の周辺光量の低下とCCDの他方の角の周辺光量の低下を適正に補正して、撮影画像の品位の低下を防ぎ、良好な撮影画像を提供することができる具体例を示した。
1.構成
ぶれ補正を実現するデジタルカメラの別の構成例を説明する。本実施の形態のデジタルカメラの構成は、OIS処理部およびBIS処理部を除き、実施の形態1のものと同じである。
2−1.ぶれ補正処理
本実施の形態のぶれ補正処理においては、特に、露光期間の開始時にOISレンズ220をセンタリング(中心位置にシフト)し、露光期間中のぶれ補正を行う。OISレンズ220をセンタリングすることにより、露光期間中のOISレンズ220による補正範囲を有効活用することができる。
実施の形態1で説明した周辺光量補正を、本実施の形態のデジタルカメラ1に適用する。本実施の形態において説明した図14の例においては、タイミングT0にて画角を合わせ、かつ手ぶれの補正効果を高めるために、OISレンズ220をセンターにシフトさせる。これと同時にOISレンズ220をセンターにシフトさせるときに生じる画角のずれ分を、CCD110をシフトすることによって補正する。ここでは、T0の直前にはOISレンズ220の手ぶれ角度に対応する振幅をA1とすると、T0の直後にはCCD110の手ぶれ角度に対応する振幅が同じA1となる。この場合に、T0の直前でのOISレンズ220のシフトによって生じる周辺光量の補正と、T0の直後でのCCD110のシフトによって生じる周辺光量の補正についても実施の形態1において説明した方法で同様に補正する。すなわち、カメラコントローラ140は、T0の前後で、像高が1.0ではOISレンズシフトに比べてCCDシフトの方がより周辺光量の落ちが大きいために、周辺光量補正ゲインを大きく設定する。一方、カメラコントローラ140は、像高が−1.0ではOISレンズシフト後に比べてCCDシフト後の方がより周辺光量の落ちが小さいために、周辺光量補正ゲインを小さく設定する。
本実施の形態において、デジタルカメラ1は、タイミングT0にて画角を合わせ、かつ手ぶれの補正効果を高めるために、OISレンズ220をセンターにシフトさせる。これと同時にOISレンズ220をセンターにシフトさせるときに生じる画角のずれ分を、CCD110をシフトすることによって補正する。この場合に、T0の直前でのOISレンズ220のシフトによって生じる周辺光量の補正量と、T0の直後でのCCD110のシフトによって生じる周辺光量の補正量を変更することにより、T0の直前および直後での画像品位を確保することが可能になる。
上記実施の形態の思想は、以上で説明された実施の形態に限定されない。種々の実施の形態が考えられてもよい。以下、上記実施の形態の思想を適用できる他の実施の形態について説明する。
100 カメラ本体
110 CCD
140 カメラコントローラ
150 ボディマウント
184,224 ジャイロセンサ
181 CCD駆動部
182,222 位置センサ
183 BIS処理部
200 交換レンズ
220 OISレンズ
221 OIS駆動部
223 OIS処理部
240 レンズコントローラ
250 レンズマウント
Claims (8)
- 像ぶれを補正するための補正レンズを含む複数のレンズからなる光学系と、
前記補正レンズを光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれ補正を行うレンズ駆動部と、
前記光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれ補正を行う素子駆動部と、
前記撮像素子で撮像された画像を補正する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記レンズ駆動部による像ぶれ補正と、前記素子駆動部による像ぶれ補正とを互いに切替えた際に、前記撮像素子で撮像された画像の周辺光量の補正量を変更する撮像装置。 - 前記制御部は、前記レンズ駆動部による像ぶれ補正と、前記素子駆動部による像ぶれ補正とを互いに切替えた際に、前記撮像素子の一端の周辺光量の補正量を大きくし、前記撮像素子の前記一端に対向する他端の周辺光量の補正量を小さくする請求項1に記載の撮像装置。
- 像ぶれを補正するための補正レンズを含む複数のレンズからなる光学系と、
前記補正レンズを光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれ補正を行うレンズ駆動部と、
前記光学系により形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれ補正を行う素子駆動部と、
前記撮像素子で撮像された画像を補正する制御部と、
前記制御部で補正された画像を表示する表示部と、を備え、
所定タイミングまでは前記像ぶれを補正するために前記レンズ駆動部は前記補正レンズを移動させ、前記素子駆動部は前記撮像素子を移動させず、
前記制御部は、前記所定タイミングで前記補正レンズをセンターにシフトさせ、かつ当該補正レンズのシフトに伴う画角のずれ分を前記撮像素子をシフトすることによって補正する際に、前記撮像素子で撮像された画像の周辺光量の補正量を変更する撮像装置。 - 前記制御部は、前記所定タイミングの前後で、前記撮像素子の一端の周辺光量の補正量を大きくし、前記撮像素子の前記一端に対向する他端の周辺光量の補正量を小さくする請求項3に記載の撮像装置。
- 前記光学系と前記レンズ駆動部とを含む交換レンズと、
前記撮像素子と前記素子駆動部と前記制御部とを含むカメラ本体と、を有し、
前記交換レンズと前記カメラ本体とは着脱可能な請求項1から4のいずれかに記載の撮像装置。 - 補正レンズを含む光学系により形成された被写体像を撮像素子で撮像する撮像ステップと、
前記補正レンズを光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれを補正する第1の像ぶれ補正ステップと、
前記撮像素子を光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれを補正する第2の像ぶれ補正ステップと、
前記撮像素子で撮像された画像を補正する画像補正ステップと、を有し、
前記画像補正ステップは、前記第1の像ぶれ補正ステップによる像ぶれ補正と、前記第2の像ぶれ補正ステップによる像ぶれ補正とを互いに切替えた際に、画像の周辺光量の補正量を変更する撮像方法。 - コンピュータに、
補正レンズを含む光学系により形成された被写体像を撮像素子で撮像する撮像ステップと、
前記補正レンズを光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれを補正する第1の像ぶれ補正ステップと、
前記撮像素子を光軸と垂直な面内で移動させることにより像ぶれを補正する第2の像ぶれ補正ステップと、
前記撮像素子で撮像された画像を補正する画像補正ステップと、を実行させるための撮像プログラムであって、
前記画像補正ステップは、前記第1の像ぶれ補正ステップによる像ぶれ補正と、前記第2の像ぶれ補正ステップによる像ぶれ補正とを互いに切替えた際に、画像の周辺光量の補正量を変更する撮像プログラム。 - 前記所定タイミングは露光開始を指示するタイミングであり、前記所定タイミングの前は前記表示部でライブビュー表示が行われる請求項3に記載の撮像装置。
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