JP7299729B2 - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置およびその制御方法に関し、特には撮像素子の位置が可変である撮像装置およびその制御方法に関する。
特許文献1には、撮像装置の動きに応じて撮像素子の位置を制御することにより像振れ補正を行う撮像装置が開示されている。
特開2011-81417号公報
撮像素子を移動させる手ぶれ補正機能においては、撮像素子の移動量が大きくなると、撮像素子の周辺に入射すべき光がシャッタの枠によって遮られ、特に絞りが放もしくは放に近い場合に画像の周辺部が暗くなる場合がある。特に動画撮影中に像振れ補正が行われた場合や、周辺部に明るい被写体が存在する場合には、周辺部の光量低下が目立ちやすい。
この問題はシャッタ枠の開口部を拡大すれば低減できるが、シャッタ機構、ひいては撮像装置本体の規模や重量の増加を招く。さらに、シャッタ幕の走行距離が増えるため、消費電力が増加したり、シャッタ速度の上限値が低くなったりする。
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものである。したがって本発明の目的は、撮像素子を移動させる像振れ補正が可能な撮像装置およびその制御方法において、像振れ補正を利用しつつ、画像の周辺部の光量低下を抑制することにある。
上述の目的は、撮像光学系からの光を撮像する撮像素子を撮像装置の動きに応じて移動させることによって像振れを補正する像振れ補正手段と、第1の像振れ補正モードと、第2の像振れ補正モードとを少なくとも含む複数の像振れ補正モードのいずれかで像振れ補正手段を制御する制御手段と、制御手段が像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードを自動的に設定する設定手段と、を有し、第1の像振れ補正モードは、撮像光学系の光軸に垂直な第1の方向に撮像素子が移動可能な距離を第1の距離とするモードであり第2の像振れ補正モードは、第1の方向に撮像素子が移動可能な距離を第1の距離よりも短い第2の距離以下とし、最小像高における光量と最大像高における光量との差の最大値を第1の像振れ補正モードよりも軽減可能なモードであり、設定手段は、動画撮影時には制御手段が像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする撮像装置によって達成される。
本発明によれば、撮像素子を移動させる像振れ補正が可能な撮像装置およびその制御方法において、像振れ補正を利用しつつ、画像の周辺部の光量低下を抑制することができる。
本発明の実施形態に係るカメラシステムの機能構成例を示すブロック図 図1の撮像ユニットの構成例を示す分解斜視図 撮像素子がシャッタアパチャに隠されない状態を模式的に示した垂直断面図 撮像素子がシャッタアパチャに隠される状態を模式的に示した垂直断面図 実施形態に係るデジタルカメラの動作を説明するフローチャート
以下、添付図面を参照して本発明をその例示的な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定しない。また、実施形態には複数の特徴が記載されているが、その全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
以下では、レンズ交換式のデジタルカメラに本発明を適用した実施形態について説明するが、本発明はフォーカルプレーンシャッタを備え、撮像素子の位置を制御可能な任意の撮像装置またはそれを備えた電子機器に適用可能である。
●(第1実施形態)
(カメラシステムの構成)
図1は、第1実施形態に係るカメラシステムの機能構成例を模式的に示すブロック図である。カメラシステムは、カメラ本体(デジタルカメラ100)と、カメラ本体に対して着脱可能なレンズユニット200から構成される。
マイクロコンピュータ(以下、MPUという)101は、ROM115に記憶されたプログラムをRAM110に読み込んで実行することにより、デジタルカメラ100が有する各部の動作を制御する制御部として機能する。MPU101はまた、プログラムを実行することにより、デジタルカメラ100と通信可能な周辺機器(レンズユニット200やフラッシュ装置など)の動作も制御する。以下の説明においてMPU101が主体となる動作は、特に記載が無い限り、MPU101がプログラムを実行することによって実現される。また、MPU101は実際には複数のマイクロプロセッサによって実現されてもよい。
MPU101はまた、レンズユニット200のレンズ制御回路202と、マウント接点21を介して通信する。レンズユニット200がデジタルカメラ100に装着されると、デジタルカメラ100およびレンズユニット200が有するマウント接点21が接触し、デジタルカメラ100とレンズユニット200とが電気的に接続される。MPU101は、マウント接点21を介して信号を受信することにより、レンズ制御回路202と通信可能であることを認識する。
ROM115は、MPU101が実行するプログラムの他、デジタルカメラ100の各種の設定値、GUIデータなどを記憶する。後述するように、本実施形態でROM115は、レンズユニットの絞りのF値と開口径との関係を表す情報や、F値と撮像素子430の最大移動範囲との関係などの情報も記憶する。
RAM110は、MPU101がプログラムを読み込んだり、変数値を一時的に記憶したり、データのバッファなどとして用いるシステムメモリである。
レンズ制御回路202は、MPU101からの制御信号に基づいて、AF(オートフォーカス)駆動回路203を通じて撮影レンズ201に含まれる可動レンズを駆動する。可動レンズにはフォーカスレンズが含まれる。また、レンズユニット200の種類によっては変倍レンズや防振レンズといった可動レンズも含まれる。レンズ制御回路202はまた、MPU101からの制御信号に基づいて、絞り駆動回路204を通じて絞り205を駆動する。なお、図1では便宜上撮影レンズ201を1枚のレンズとして示しているが、実際には複数のレンズ群によって構成されている。
撮像素子430は、例えばCMOSイメージセンサであり、2次元配列された複数の光電変換素子を有する。撮像素子430は、撮影レンズ201が撮像面に形成する光学像を光電変換素子によって電気信号に変換した画像信号を出力する。本実施形態の撮像素子430はマイクロレンズアレイを構成する各マイクロレンズを複数の光電変換素子が共有する構成を有する。撮像素子430の出力信号に基づいて、MPU101は撮像面位相差検出方式によるAFを実行することができる。なお、MPU101は撮像素子430の出力信号に基づいてコントラスト検出方式のAFを実行してもよい。また、MPU101は、撮像素子430とは別のAFセンサから得られる信号を用いて位相差検出方式のAFを実行してもよい。
MPU101は、位相差検出方式のAFにより得られたデフォーカス量およびデフォーカス方向をレンズ制御回路202へ送信する。レンズ制御回路202は、受信したデフォーカス量および方向に基づいてAF駆動回路203を制御し、フォーカスレンズを合焦位置へ移動させる。
絞り駆動回路204は、レンズ制御回路202からの制御信号にしたがって絞り205のF値(すなわち、開口経もしくは開口量)を制御する。
シャッタユニット32は、メカニカルフォーカルプレーンシャッタであり、先幕羽根32a、後幕羽根32b、および不要な迷光を遮断するための矩形の開口部を有する枠状のシャッタアパチャ32cを備える。
非撮影時および動画撮影時は先幕羽根32aおよび後幕羽根32bは図示した露光位置(全開状態)に固定される。したがって、シャッタユニット32から撮像素子430方向へ入射する光束の範囲は、シャッタアパチャ32cの開口部によって規定される。
静止画撮影時には、まず先幕羽根32aが露光位置から遮光位置へと移動し、撮影待機状態になる。この状態ではシャッタアパチャ32cの開口部を通過した光束はすべて先幕羽根32aで遮られる。次に先幕羽根32aが遮光位置から露光位置へ移動することで、シャッタアパチャ32cを通過した光束が撮像素子430に入射する。
撮像素子430は各光電変換素子において、入射した光束によって発生した電荷を蓄積する。設定された露光時間(シャッタ秒時)が経過すると、後幕羽根32bが露光位置から遮光位置へ移動し、シャッタアパチャ32cの開口部を通過した光束は全て後幕羽根32bで遮られるようになり、静止画1フレーム分の露光期間が終了する。露光期間中に各光電変換素子で蓄積された電荷は、電圧に変換された後に読み出され、画像信号として処理される。シャッタユニット32の動作は、MPU101からの制御命令に基づいてシャッタ駆動回路104が制御する。
振れ検出センサ50は、撮像装置の動きを表す信号を出力する。振れ検出センサ50は例えばジャイロセンサ等の角速度センサまたは加速度センサであってよい。振れ検出センサ50は例えば、レンズユニット200の光軸に対して直交する横方向(X方向とする)、光軸に対して直交する縦方向(Y方向とする)、光軸回りの回転方向(ロール方向)のそれぞれの角速度を表す信号(振れ検出信号)を出力する。振れ検出信号はMPU101に出力される。
MPU101は、振れ検出信号に基づいて、像振れを補正するための撮像素子430の移動方向および移動量を決定する。そして、MPU101は、決定した移動方向および移動量に基づく制御信号を像振れ補正駆動回路109に出力する。
撮像ユニット400は、撮像素子430に加え、撮像素子430に入射する光の高周波成分を低減する光学ローパスフィルタ410と、撮像素子430の位置を検出する位置検出センサ480と、撮像素子430の位置を制御する駆動コイル460とを有する。位置検出センサ480と駆動コイル460とは像振れ補正機構の一部である。
駆動コイル460は、撮像素子430X方向とY方向にそれぞれ独立して移動させることができる。なお、撮像素子430の各方向における可動範囲は、初期位置を中心とした所定範囲内に例えば機械的に制限されている。像振れ補正駆動回路109がMPU101からの制御信号にしたがって駆動コイル460を制御することにより、デジタルカメラ100の動きによる像振れを抑制するように撮像素子430の位置が制御され、像振れが補正される。
位置検出センサ480はホール素子等を有し、撮像素子430のX方向の変位、Y方向の変位、光軸回り方向の回転変位を検出し、検出結果を示す位置検出信号をMPU101に出力する。
画像処理回路105は、撮像素子430から読み出された画像信号に対して予め定められた信号処理を適用し、表示用および/または記録用の画像データを生成する。また、画像処理回路105は、画像データに信号処理を適用して得られた情報をMPU101に出力する。画像処理回路105は例えば特定の機能を実現するように設計されたASICのような専用のハードウェア回路であってもよいし、DSPのようなプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することで特定の機能を実現する構成であってもよい。
ここで、画像処理回路105が適用する信号処理には、前処理、色補間処理、補正処理、検出処理、データ加工処理、評価値算出処理などが含まれる。前処理には、A/D変換、ノイズ除去、ゲイン調整、欠陥画素補正などが含まれる。色補間処理は、画素から読み出した画像データに含まれていない色成分の値を補間する処理であり、デモザイク処理とも呼ばれる。補正処理には、ホワイトバランス調整、画像の輝度を補正する処理、レンズ群10の光学収差を補正する処理、色を補正する処理などが含まれる。検出処理には、特徴領域(たとえば顔領域や人体領域)の検出および追尾処理、人物の認識処理などが含まれる。データ加工処理には、スケーリング処理、符号化および復号処理、ヘッダ情報生成処理などが含まれる。評価値算出処理は、MPU101が行うAE(自動露出制御)処理やAF処理に用いる評価値の算出処理である。なお、これらは画像処理回路105が実施可能な信号処理の例示であり、画像処理回路105が実施する信号処理を限定するものではない。なお、撮像素子430がA/D変換機能を有し、デジタル画像データを出力する場合には画像処理回路105におけるA/D変換は不要である。
画像処理回路105はまた、メモリカード113に対する画像データの記録処理および再生処理を実行する。記録処理には、記録用の画像データを格納した所定様式のデータファイルの生成処理も含まれる。
液晶駆動回路112は、画像処理回路105が生成する表示用の画像データにしたがって、液晶モニタ19に画像を表示させる。これにより、液晶モニタ19をEVF(電子ビューファインダ)として機能させたり、撮影された画像を表示させたりすることができる。
スイッチセンサ回路106は、デジタルカメラ100が有するスイッチ(SW)、ボタンなどの操作部材の信号を検出してMPU101に出力する。図1には操作部材の代表例としてレリーズSW41(41a,41b)、像振れ補正設定SW42、電源SW43、撮影モード設定ダイヤル44を示しているが、操作部材はこれらに限定されない。レリーズSW41は、ユーザがデジタルカメラ100に撮影開始を指示する際に使用する起動スイッチであり、段階的に操作されるスイッチ構造をもつ。第1ストロークで第1のスイッチSW1(図1の41a)がオンし、第2ストロークで第2のスイッチSW2(図1の41b)がオンする。像振れ補正設定SW42は、像振れ補正を行うための設定用スイッチである。電源SW43は撮像装置の電源のオン・オフ操作用のスイッチである。撮影モード設定ダイヤル44は撮影モードの設定に使用される回転操作部材である。
なお、本実施形態では撮影モード設定ダイヤル44が動画撮影モードに設定されている場合のレリーズスイッチ41の操作によって動画撮影を行うものとする。しかし、動画撮影の開始および停止を指示するための操作部材を別途設けてもよい。また、液晶モニタ19がタッチディスプレイである場合、スイッチセンサ回路106はタッチ操作の検出結果をMPU101に通知する。
三脚検知部120はメカニカルスイッチや非接触センサ等で構成され、デジタルカメラ100に三脚が装着されたか否かを検知し、検知結果をMPU101に出力する。
(撮像ユニット400の構成)
撮像ユニット400の分解斜視図である図2を参照して、撮像ユニット400の構成についてさらに詳細に説明する。図2は、レンズユニット200の光軸をZ軸、Z軸に垂直な横方向の軸をX軸、Z軸およびX軸に直交する縦方向の軸をY軸として記載している。なお、Z軸の正方向が被写体方向、負方向が撮像素子方向である。また、以下では被写体方向を前、撮像素子方向を後ろとして位置関係を説明する。
撮像ユニット400は、像振れを抑制するために、撮像素子430を移動可能に保持する。光学ローパスフィルタ410は、例えば水晶からなる複屈折板であり、撮像素子430の前側に配置されている。光学ローパスフィルタ410の表面には、赤外線カットおよび反射防止などを目的としたコーティング処理が施されている。
シフトホルダ420はX方向、Y方向、ロール方向に移動可能な可動部材であり、光学ローパスフィルタ410および撮像素子430を保持する。撮像素子430はシフトホルダ420に例えばネジや接着剤などによって固定される。
シフトベース440は撮像ユニット400のベース部材の一部をなし、撮像素子430の後側に配置されている。フロントベース450は正面から見て略L字形をなす部材であり、シフトホルダ420を挟んでシフトベース440とは反対側(前側)に配置されている。シフトベース440とフロントベース450は鉄等の軟磁性体で形成される。フロントベース450は、その一部がシフトベース440に結合され、シフトベース440と一体化されている。すなわち、シフトベース440とフロントベース450は撮像ユニット400のベース部材(固定部材)を構成し、シフトホルダ420を移動可能に保持する。シフトベース440はデジタルカメラ100に固定される。
X方向駆動コイル460aと、Y方向駆動コイル460bおよび460cとは、シフトホルダ420に固定される。X方向駆動コイル460aと、Y方向駆動コイル460bおよび460cとは、図1における駆動コイル460を構成する。X方向駆動コイル460aは、正面から見て撮像素子430の右側において、XZ平面上にコイル中心が合致するように配置されている。また、Y方向駆動コイル460bおよび460cは、撮像素子430の下側において、YZ平面に関して対称であってX方向に所定間隔で配置されている。X方向駆動コイル460aと、Y方向駆動コイル460bおよび460cとは、X方向磁石470aと、Y方向磁石470bおよび470cとともに撮像ユニット400の電磁駆動部を構成する。
X方向磁石470aと、Y方向磁石470bおよび470cとは、シフトベース440の、フロントベース450に対向する面に固定されている。X方向磁石470aはN極とS極がX方向に並んでおり、Y方向磁石470bおよび470cはN極とS極がY方向に並んでいる。磁石470a,470b,470cは、駆動コイル460a,460b,460cに各々対向して配置されている。具体的には、X方向駆動コイル460aは常にX方向磁石470aの磁界内に位置している。駆動コイル460aはZ軸の正方向から見て、その右辺部が常にX方向磁石470aのN極と重なり合い、その左辺部が常にX方向磁石470aのS極と重なり合っている。また、Y方向駆動コイル460bは常にY方向磁石470bの磁界内に位置している。駆動コイル460bはZ軸の正方向から見て、その上辺部が常に磁石470bのN極と重なり合い、その下辺部が常に磁石470bのS極と重なり合っている。同様に、Y方向駆動コイル460cは常にY方向磁石470cの磁界内に位置している。駆動コイル460cはZ軸の正方向から見て、その上辺部が常に磁石470cのN極と重なり合い、その下辺部が常に磁石470cのS極と重なり合っている。
像振れ補正駆動回路109は、X方向駆動コイル460a、Y方向駆動コイル460b、460cそれぞれに独立して電力を供給することができる。X方向駆動コイル460aに電流が流れると、駆動コイル460aが発生する磁束とX方向磁石470aによる磁束とが磁気的に干渉してローレンツ力が発生する。これにより、シフトホルダ420は、電磁駆動部によるローレンツ力を推力(駆動力)としてシフトベース440に対してX方向に直線的に移動しようとする。具体的には、X方向駆動コイル460aにZ軸の正方向から見て右回り方向に電流が流れると、駆動コイル460aの右辺部、左辺部ともに-X方向(左方向)の力が生じる。また、X方向駆動コイル460aにZ軸の正方向から見て左回り方向に電流が流れると、駆動コイル460aの右辺部、左辺部ともに+X方向(右方向)の力が生じる。
つまり、像振れ補正駆動回路109により、X方向駆動コイル460aに流れる電流の向きを調整することで、シフトホルダ420をX方向(左右方向)に直線移動させることができる。ローレンツ力はコイル電流の大きさに略比例するので、X方向駆動コイル460aに流れる電流を大きくすれば、X方向の推力が大きくなる。よって、像振れ補正駆動回路109により、X方向駆動コイル460aの電流の大きさを調整することで、X方向の手振れ等の振れ速度に応じた速度でシフトホルダ420をX方向に移動させることができる。
同様に、Y方向駆動コイル460b,460cにZ軸の正方向から見て右回り方向に電流が流れると、駆動コイル460b,460cの上辺部、下辺部ともに-Y方向(下方向)の力が生じる。また、Y方向駆動コイル460b,460cにZ軸の正方向から見て左回り方向に電流が流れると、駆動コイル460b,460cの上辺部、下辺部ともに+Y方向(上方向)の力が生じる。つまり、像振れ補正駆動回路109により、Y方向駆動コイル460b,460cに与える電流の大きさを同じにして、電流の向きを調整することで、シフトホルダ420をY方向(上下方向)に直線移動させることができる。
さらに、Y方向駆動コイル460b,460cに与える電流の大きさを異ならせることで、駆動コイル460b,460cに発生するY方向の推力を異ならせて、シフトホルダ420をZ軸周りに回転させることができる。また、シフトホルダ420のY方向および回転方向の移動速度は、Y方向駆動コイル460b,460cに与える電流の大きさによって制御することができる。よって、像振れ補正駆動回路109によりY方向駆動コイル460b,460cの電流の大きさを調整することで、Y方向の手振れ等による振れ速度に応じた速度でシフトホルダ420をY方向や回転方向に移動させることができる。駆動コイル460a~460cと、磁石470a~470cとは、撮像素子の駆動機構を構成する。
位置検出センサ480aはシフトホルダ420の、X方向駆動コイル460aの近傍であって、かつX方向磁石470aの着磁境界に対向する位置に設けられている。位置検出センサ480aは例えばホール素子であり、X方向磁石470aから受ける磁束の変化に応じた電気信号を出力する。したがって、位置検出センサ480aの出力に基づいて、シフトホルダ420(撮像素子430など、シフトホルダ420に固定された部材を含む)のX方向の変位を検出することができる。
また、位置検出センサ480bおよび480cはそれぞれ、シフトホルダ420の、Y方向駆動コイル460b,460cの近傍であって、かつY方向磁石470b,470cの着磁境界に対向する位置に設けられている。位置検出センサ480bおよび480cは例えばホール素子であり、Y方向磁石470b,470cから受ける磁束の変化に応じた電気信号を出力する。したがって、位置検出センサ480bおよび480cの出力に基づいて、シフトホルダ420(撮像素子430など、シフトホルダ420に固定された部材を含む)のY方向の変位や、Z軸周りの回転量および方向を検出することができる。
なお、図2に示すように、位置検出センサ480bはY方向駆動コイル460bの左側に、位置検出センサ480cはY方向駆動コイル460cの右側に、それぞれ配置している。これにより、位置検出センサ480bをY方向駆動コイル460bの右側に、位置検出センサ480cをY方向駆動コイル460cの左側に、それぞれ配置した場合よりも位置検出センサ480b,480c間の距離を大きくすることができる。これにより、シフトホルダ420の回転量あたりの位置検出センサ480b,480cの出力差を大きくすることができるため、シフトホルダ420の回転量を精度良く検出することができ、結果として回転振れの補正精度を向上できる。
複数(図2の例では3つ)のボール490は、シフトホルダ420とシフトベース440の両方に接して移動可能に保持される。ボール490がシフトホルダ420とシフトベース440の間に存在することにより、シフトホルダ420はシフトベース440に対して平行な面内で移動する。
(像振れ補正動作)
次に、撮像ユニット400を用いた像振れ補正動作について説明する。像振れ補正動作は、デジタルカメラ100の動きと相反するように撮像素子430を移動させる動作である。像振れ補正動作は、像振れ補正設定SW42により像振れ補正機能がON(有効)に設定されている場合に実行される。
MPU101は、振れ検出センサ50の出力信号を積分し、各方向(ここではX方向、Y方向、および光軸回り方向(ロール方向))の角度振れ量を算出する。そして、MPU101は、角度振れ量に基づいて、像振れを抑制するために必要な撮像素子430の移動制御の目標値を決定する。この目標値はX方向、Y方向、ロール方向における移動目標位置であってよい。MPU101は、目標位置に撮像素子430を移動させるための制御信号を像振れ補正駆動回路109に出力する。像振れ補正駆動回路109はMPU101からの制御信号にしたがって、X方向駆動コイル460aおよびY方向駆動コイル460b,460cに与える電流の大きさおよび方向を制御し、撮像素子430を目標位置へ移動させる。
MPU101は、位置検出センサ480a~480cの出力信号に基づいて、シフトホルダ420(撮像素子430)の位置(X方向変位、Y方向変位、ロール方向の回転変位)を検出する。MPU101は、シフトホルダ420の各方向における検出位置と目標位置とを比較し、差を小さくするような移動量および移動方向を指示する制御信号を像振れ補正駆動回路109に出力する。このようなフィードバック制御を継続的に実行することにより、デジタルカメラ100の動きに追従した像振れ補正が実現される。
なお、角度振れ量に基づいて目標の移動位置(移動量および移動方向)を決定したり、フィードバック制御を用いて撮像素子を目標の位置に移動させたりすることは、公知の技術を用いて実施することができるため、これ以上の詳細については説明を省略する。
(振れ補正による周辺光量の低下)
図3および図4を用いて、像振れ補正動作による撮像素子の移動が撮影画像の周辺部の光量を低下させる現象について説明する。図3(a)は、本実施形態のカメラシステムにおいてレンズユニット200から撮像素子430に入射する光束の範囲を模式的に示した、YZ平面の断面図である。
撮影レンズ201を透過した光束は、絞り205の開口とシャッタアパチャ32cの開口部とで制限されたのちに撮像素子430に入射する。絞り205の開口径d1は可変であり、Fナンバーが小さいほど大きくなる。開口径d1が大きくなると、シャッタアパチャ32cに入射光の範囲d2も大きくなる。シャッタアパチャ32cの開口部の大きさd3は固定であるため、d2とd3との差は、絞り205のFナンバーが小さいほど小さくなる。
図3(a)に示すように撮像素子430の中心が光軸と交わる場合、絞り205が開放であってもシャッタアパチャ32cで光が遮られない(撮像素子430が隠されない)ように開口部の大きさが設計されている。したがって、絞り205のFナンバーが小さい場合でも、撮像素子430で得られる画像において周辺部が暗くなることはない(図3(b))。
しかし、像振れ補正動作によって撮像素子430の中心が光軸からずれた場合、特に図4(a)に示すように移動量が大きいと、撮像素子430の周辺部(図中Dの範囲)の画素がシャッタアパチャ32cの開口部周囲の枠部分に隠されて、入射する光が減少する。図4(b)は、図4(a)の状態で得られる像の輝度分布を模式的に示している。この問題はシャッタアパチャ32cの開口部を大きくすることで軽減できる。しかし、シャッタアパチャ32cの開口部を大きくすると、シャッタユニットが大型化する。さらに、羽根の走行距離の増加に対応するために羽根をより高速に駆動する必要があり、駆動機構の大型化の原因にもなる。
このような現象は、F値が小さいほど、また撮像素子430の移動量が大きいほど発生しやすく、また範囲Dが広くなる。また、範囲Dに写る被写体の輝度が均一であるほど目立ちやすい。また、静止画よりも、動画の方が目立ちやすい。これは、動画の方が現象が生じる範囲や程度の経時的な変化がちらつきなどとして認識されやすいからである。
そのため、本実施形態では、像振れ補正時の撮像素子430の可動範囲を、画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に制限する第の像振れ補正モード(画質優先モード)と、制限しない第の像振れ補正モード(補正優先モード)とを選択できるようにする。像振れ補正モードとして補正優先モードが設定されている場合、MPU101は従来と同様の像振れ補正動作を行う。
像振れ補正モードとして画質優先モードが設定されている場合、MPU101は、装着されているレンズユニット200のF値と開口径との関係を表す情報に基づいて、現在のF値に応じた撮像素子430の最大移動範囲を決定する。撮像素子430の最大移動範囲は、撮像素子430で得られる画像の周辺部の明るさが低減しない範囲である。そして、MPU101は検出した撮像素子430の移動目標位置を、最大移動範囲を超えないように設定して、像振れ補正動作を実行する。
MPU101は装着されているレンズユニット200のF値と開口径との関係を表す情報を、レンズユニット200がデジタルカメラ100に装着された際にレンズ制御回路202から取得することができる。あるいは、またはさらに、ROM115に、レンズユニットの機種情報に関連づけてF値と開口径との関係を表す情報を記憶しておいてもよい。この場合、MPU101は、レンズユニット200がデジタルカメラ100に装着された際にレンズ制御回路202から機種情報を取得する。そして、MPU101は、取得した機種情報に基づいてROM115を参照して、対応するF値と開口径の関係を表す情報をRAM110に読み出して用いることができる。なお、これらの方法は単なる例示であり、外部機器から取得するなど、装着されたレンズユニット200のF値と開口径の関係を表す情報を他の方法で取得してもよい。
また、絞りの開口径に対応する最大移動範囲は、開口径を変数とする関数として、あるいは複数の離散的な開口径と最大移動範囲とを対応付けて、ROM115に記憶しておくことができる。後者の場合、記憶されていない開口径については記憶されている値の補間により求めることができる。なお、F値から開口径を求め、開口径から最大移動範囲を求める代わりに、例えばレンズユニットの機種ごとに、F値と最大移動範囲とを直接関連づけて記憶しておいてもよい。なお、最大移動範囲は例えば基準位置(撮像素子430が移動していない状態における位置)からの方向ごとの最大値によって規定することができる。
画質優先モードの像振れ補正動作では、撮像素子430がシャッタアパチャ32cに隠されない範囲で移動するため、画像周辺部の明るさが変動しない。ただし、補正優先モードよりも補正可能な像振れの最大値が小さくなる。
なお、像振れ補正モードは、ユーザが明示的に選択(設定)してもよいし、撮影条件や被写体などに応じて自動で設定されてもよい。例えば、像振れ補正設定SW42により像振れ補正動作が有効(ON)とされた場合に、補正優先モードと画質優先モードのどちらを設定するかを、ユーザが選択可能とすることができる。
また、例えば以下の場合には自動的に画質優先モードを設定することができる。
・レンズユニット200が手ぶれ補正機能を有する場合
・動画撮影モードが設定されている、もしくは動画撮影時
・シーン判別によって周辺部に空があると判定される場合
・撮影範囲の周辺部における被写体の輝度が大きく、コントラストが低いと判定される場合(予め設定した条件に基づいて判定することができる)
・撮影モードとして「M(マニュアル露出)モード」が選択された場合
・レンズユニットの焦点距離が予め定められた閾値以上(例えば200mm以上)の場合(撮像素子430の移動による像振れ補正効果が小さいため)
・レンズユニットのF値と絞りの開口径との関係が不明な場合
また、例えば以下の場合には自動的に補正優先モードを設定することができる。
・被写体距離が閾値距離未満の場合、もしくはマクロ撮影モードが設定されている場合
・シャッタスピードが閾値より遅い場合
・撮影モードとして「Auto(自動設定)モード」が選択されている場合
・レンズユニットの焦点距離が予め定められた閾値(例えば35mm)以下の場合
・三脚検知部120により、デジタルカメラ100が三脚に取り付けられていると判定される場合
これらは単なる例示であり、他の条件で自動的に像振れ補正モードを設定するように構成してもよい。また、例示した条件は適宜選択して用いることができ、条件を組み合わせて用いたり、条件に優先順位を設けてもよい。例えば、画質優先モードを自動設定する条件と補正優先モードを自動設定する条件とが同時に満たされうる場合には、どちらを優先するかを設定しておくことができる。また、レンズユニットのF値と絞りの開口径との関係が不明な場合にどちらの像振れ補正モードとするかは、ユーザが可変な情報として予め設定しておくことができる。
次に、図5のフローチャートを参照して、かつ像振れ補正が有効(ON)に設定されている場合のデジタルカメラ100の動作について説明する。
S101でMPU101は、スイッチセンサ回路106の出力に基づいて、電源SW43のON操作が行われたか否かを判定する。MPU101は電源SW43のON操作が行われたと判定されるまでS101の判定処理を繰り返し実行する。電源SW43のON操作が行われたと判定されると、MPU101は処理をS102に進める。
S102でMPU101は、カメラシステムの起動処理を実行する。MPU101は電源から各回路へ電力を供給するとともに、初期設定や動作チェック処理などを実行する。MPU101は、起動処理の過程で、装着されているレンズユニット200のレンズ制御回路202と通信し、レンズユニット200のF値と絞りの開口径との関係についての情報、機種情報などを取得する。また、MPU101は、ROM115を参照して取得した情報を用いて、レンズユニット200のF値と、対応する、画質優先モードの像振れ補正処理における撮像素子430の最大移動範囲とを求め、RAM110に格納する。
起動処理が終了すると、S103でMPU101はスタンバイ処理の実行を開始する。スタンバイ処理は、液晶モニタ19をEVFとして機能させるための処理である。MPU101はシャッタユニット32の先幕羽根32aおよび後幕羽根32bを露光位置に固定する。また、MPU101は、撮像素子430を動画撮影モードで駆動し、連続的にフレーム画像を撮影する。そして、MPU101は、画像処理回路105に表示用の動画像を生成させ、生成した動画像を液晶駆動回路112を通じて液晶モニタ19に表示させる。
スタンバイ処理を実行しながら、MPU101はS104で、レリーズSW41のSW2 41bがONになったか否かを判定する。SW2 41bがONになったと判定されると、MPU101は処理をS105へ進める。一方、SW2 41bがONになったと判定されなければ、MPU101はSW2 41bの状態を監視しながらスタンバイ処理を継続的に実行する。
S105でMPU101は、上述したような条件に基づいて像振れ補正モードを決定する。像振れ補正モードの決定に被写体情報が必要な場合には、スタンバイ処理で撮影された動画のフレーム画像を画像処理回路105で解析した結果を用いることができる。MPU101は、補正優先モードが決定された場合にはS107へ、画質優先モードが決定された場合にはS207へ、それぞれ処理を進める。
S107でMPU101は、補正優先モードでの像振れ補正動作を開始する。MPU101は、振れ検出センサ50の出力信号に基づいて検出したデジタルカメラ100の動きを打ち消すように、撮像素子430の移動方向および移動量を決定する。補正優先モードにおいてMPU101は、撮像素子430の物理的な最大移動範囲の中で撮像素子430の目標位置を決定し、対応する制御信号を生成して像振れ補正駆動回路109に出力する。
一方、S207でMPU101は、画質優先モードでの像振れ補正動作を開始する。MPU101は現在設定されている絞り値(F値)を用いてRAM110を参照し、対応する最大移動範囲を取得する。そして、MPU101は、撮像素子430の物理的な最大移動範囲よりも狭い、絞り値に応じた最大移動範囲の中で撮像素子430の目標位置を決定し、対応する制御信号を生成して像振れ補正駆動回路109に出力する。
S108およびS208においてMPU101は、撮影処理および記録処理を行う。本実施形態においてMPU101は、動画撮影モードが設定されていれば動画の撮影処理および記録処理を、静止画撮影モードが設定されていれば静止画の撮影処理及び記録処理を行う。動画および静止画の撮影処理や記録処理は公知の技術に基づいて実行することができるため、詳細については説明を省略する。
MPU101は、撮影が終了するまで、像振れ補正動作および撮影ならびに記録処理を継続して実行する。撮影が終了するとMPU101は、S109およびS209において像振れ補正動作を終了する。
S110でMPU101は、S101と同様にして、電源SW43のOFF操作が行われたか否かを判定する。MPU101は電源SW43のOFF操作が行われたと判定さればS111に処理を進め、判定されなければS103に処理を戻してスタンバイ処理を再開する。
S111でMPU101は、必要な情報をROM115に記憶するなど、予め定められた終了処理(シャットダウン処理)を実行する。MPU101は、レンズユニット200から新しく取得した情報を、終了処理でROM115に記憶してもよい。MPU101は、終了処理の最後に各回路への電源供給を遮断する。
以上説明したように本実施形態では、撮像装置の動きに応じて撮像素子を移動させることによって像振れを補正する撮像装置において、画像の周辺部の明るさが低減しない範囲に撮像素子の移動範囲を制限する、画質を優先した像振れ補正モードを設けた。そのため、シャッタ機構の大型化と、像振れ補正動作による画像周辺部の明るさ低減の両方を回避しつつ、像振れ補正を利用した撮影が可能になる。
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は上述した実施形態の内容に制限されず、発明の精神および範囲から離脱することなく様々な変更及び変形が可能である。したがって、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
32…シャッタユニット、32c…シャッタアパチャ、50…振れ検出センサ、101…マイクロコンピュータ(MPU)、109…像振れ補正駆動回路、201…レンズ、205…絞り、430…撮像素子、460…駆動コイル、470…磁石

Claims (15)

  1. 撮像光学系からの光を撮像する撮像素子を撮像装置の動きに応じて移動させることによって像振れを補正する像振れ補正手段と、
    第1の像振れ補正モードと、第2の像振れ補正モードとを少なくとも含む複数の像振れ補正モードのいずれかで前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、
    前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードを自動的に設定する設定手段と、を有し、
    前記第1の像振れ補正モードは、
    前記撮像光学系の光軸に垂直な第1の方向に前記撮像素子が移動可能な距離を第1の距離とするモードであり、
    前記第2の像振れ補正モードは、
    前記第1の方向に前記撮像素子が移動可能な距離を前記第1の距離よりも短い第2の距離以下とし、最小像高における光量と最大像高における光量との差の最大値を前記第1の像振れ補正モードよりも軽減可能なモードであり、
    前記設定手段は、動画撮影時には前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記設定手段は、撮影範囲の周辺部における被写体の輝度が大きく、コントラストが低いと判定される場合には、前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 撮像光学系からの光を撮像する撮像素子を撮像装置の動きに応じて移動させることによって像振れを補正する像振れ補正手段と、
    第1の像振れ補正モードと、第2の像振れ補正モードとを少なくとも含む複数の像振れ補正モードのいずれかで前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、
    前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードを自動的に設定する設定手段と、を有し、
    前記第1の像振れ補正モードは、
    前記撮像光学系の光軸に垂直な第1の方向に前記撮像素子が移動可能な距離を第1の距離とするモードであり、
    前記第2の像振れ補正モードは、
    前記第1の方向に前記撮像素子が移動可能な距離を前記第1の距離よりも短い第2の距離以下とし、最小像高における光量と最大像高における光量との差の最大値を前記第1の像振れ補正モードよりも軽減可能なモードであり、
    前記設定手段は、撮影範囲の周辺部における被写体の輝度とコントラストとに基づいて前記像振れ補正モードを自動的に設定することを特徴とする撮像装置。
  4. 前記設定手段は、撮影範囲の周辺部における被写体の輝度が大きく、コントラストが低いと判定される場合には、前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  5. 前記設定手段は、前記撮像光学系の焦点距離が閾値以上である場合には、前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の撮像装置。
  6. 撮像光学系からの光を撮像する撮像素子を撮像装置の動きに応じて移動させることによって像振れを補正する像振れ補正手段と、
    第1の像振れ補正モードと、第2の像振れ補正モードとを少なくとも含む複数の像振れ補正モードのいずれかで前記像振れ補正手段を制御する制御手段と、
    前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードを自動的に設定する設定手段と、を有し、
    前記第1の像振れ補正モードは、前記撮像光学系の光軸に垂直な第1の方向に前記撮像素子が移動可能な距離を第1の距離とするモードであり、
    前記第2の像振れ補正モードは、前記第1の方向に前記撮像素子が移動可能な距離を前記第1の距離よりも短い第2の距離以下とし、最小像高における光量と最大像高における光量との差の最大値を前記第1の像振れ補正モードよりも軽減可能なモードであり、
    前記設定手段は、前記撮像光学系の焦点距離が閾値以上である場合には、前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする撮像装置。
  7. 前記制御手段は、前記第2の距離を前記撮像光学系の開口径に関する情報に応じて定めることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の撮像装置。
  8. 前記開口径に関する情報は前記撮像光学系の絞りのF値であり、
    前記F値と、前記第2の像振れ補正モードで用いる前記第2の距離との関係を表す情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記制御手段は、設定されているF値を用いて前記記憶手段を参照することにより前記第2の距離を定める、
    ことを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  9. 前記開口径に関する情報は開口径であり、
    前記開口径と前記第2の像振れ補正モードで用いる前記第2の距離との関係を表す情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
    前記制御手段は、設定されているF値に対応する開口径を用いて前記記憶手段を参照することにより前記第2の距離を定める、
    ことを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  10. 前記制御手段は前記撮像光学系の絞りのF値と開口径との関係を表す情報と、前記設定されているF値とに基づいて、当該F値に対応する開口径を取得することを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  11. 前記設定手段は、前記撮像装置に三脚が装着されていると判定される場合には、前記制御手段が前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第1の像振れ補正モードを設定することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の撮像装置。
  12. 撮像光学系からの光を撮像する撮像素子を撮像装置の動きに応じて移動させることによって像振れを補正する像振れ補正手段を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像光学系の光軸に垂直な第1の方向における前記撮像素子が移動可能な距離を第1の距離とする第1の像振れ補正モードと、前記撮像光学系の開口径が所定値以上の場合は、前記第1の方向における前記撮像素子の移動可能な距離を前記第1の距離よりも短い第2の距離以下とし、最小像高における光量と最大像高における光量との差の最大値を前記第1の像振れ補正モードよりも軽減可能な第2の像振れ補正モードと、を含む複数の像振れ補正モードのいずれかで前記像振れ補正手段を制御する制御工程と、
    前記制御工程において前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードを自動的に設定する設定工程と、を有し、
    前記設定工程では、動画撮影時には前記制御工程において前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  13. 撮像光学系からの光を撮像する撮像素子を撮像装置の動きに応じて移動させることによって像振れを補正する像振れ補正手段を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像光学系の光軸に垂直な第1の方向における前記撮像素子が移動可能な距離を第1の距離とする第1の像振れ補正モードと、前記撮像光学系の開口径が所定値以上の場合は、前記第1の方向における前記撮像素子の移動可能な距離を前記第1の距離よりも短い第2の距離以下とし、最小像高における光量と最大像高における光量との差の最大値を前記第1の像振れ補正モードよりも軽減可能な第2の像振れ補正モードと、を含む複数の像振れ補正モードのいずれかで前記像振れ補正手段を制御する制御工程と、
    前記制御工程において前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードを自動的に設定する設定工程と、を有し、
    前記設定工程では、撮影範囲の周辺部における被写体の輝度とコントラストとに基づいて前記像振れ補正モードを自動的に設定することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  14. 撮像光学系からの光を撮像する撮像素子を撮像装置の動きに応じて移動させることによって像振れを補正する像振れ補正手段を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記撮像光学系の光軸に垂直な第1の方向における前記撮像素子が移動可能な距離を第1の距離とする第1の像振れ補正モードと、前記撮像光学系の開口径が所定値以上の場合は、前記第1の方向における前記撮像素子の移動可能な距離を前記第1の距離よりも短い第2の距離以下とし、最小像高における光量と最大像高における光量との差の最大値を前記第1の像振れ補正モードよりも軽減可能な第2の像振れ補正モードと、を含む複数の像振れ補正モードのいずれかで前記像振れ補正手段を制御する制御工程と、
    前記制御工程において前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードを自動的に設定する設定工程と、を有し、
    前記設定工程では、前記撮像光学系の焦点距離が閾値以上である場合には、前記制御工程において前記像振れ補正手段の制御に用いる像振れ補正モードとして前記第2の像振れ補正モードを設定することを特徴とする撮像装置の制御方法。
  15. 撮像装置が備えるコンピュータを、請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像装置が有する制御手段として機能させるためのプログラム。
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