WO2019065822A1 - 撮像装置、その作動方法および作動プログラム - Google Patents

撮像装置、その作動方法および作動プログラム Download PDF

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内田 亮宏
田中 康一
林 健吉
小林 英雄
誠一 伊澤
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富士フイルム株式会社
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    • G03B2205/0046Movement of one or more optical elements for zooming

Definitions

  • Digital cameras are in widespread use as imaging devices provided with an image sensor for imaging a subject.
  • a subject image is formed on the imaging surface of the image sensor via the imaging optical system.
  • the imaging optical system is accommodated in a lens barrel, and these are collectively called, for example, a lens unit.
  • the lens unit may be provided in the camera body, or may be provided separately from the camera body and may be exchangeably attached to the attachment portion of the camera body (so-called lens unit).
  • the digital camera has a live view display function of displaying a captured image of a subject captured by an image sensor on a display unit such as a liquid crystal display in real time.
  • the digital camera also has a shake correction mechanism that cancels out the influence of shake that occurs when the user does not hold in a stable and correct manner or when installed in a vehicle such as a car or a boat.
  • Patent Document 1 describes a lens-interchangeable digital camera equipped with a lens unit having a zoom function and equipped with a sensor movement-type blur correction mechanism.
  • the shake correction mechanism of the sensor movement method performs a sensor movement operation of moving the image sensor in a direction to cancel the shake with respect to the imaging optical system.
  • the zoom instruction is performed with the intention of enlarging the face of the person appearing at the center of the image, for example, in the captured image of the live view display function
  • the optical center is located at a position shifted from the face of the person at the center of the image.
  • the photographed image may be enlarged based on the optical center.
  • the face of the person who was at the center of the image before the enlargement is moved to the end of the photographed image or the like without staying at the center of the image after the enlargement. Therefore, when a shift between the optical center and the image center occurs during the zoom operation, there is a possibility that the shooting composition may not match the user's intention.
  • An object of the present invention is to provide an imaging device capable of always obtaining a photographing composition that matches the user's intention when a zoom operation is performed, an operation method and an operation program thereof.
  • the operation determining unit preferably prohibits the operation when the focal length is equal to or more than a preset threshold, and does not perform the operation prohibition when the focal length is less than the threshold.
  • the movement determining unit causes the shake correction mechanism of the lens movement method to perform a lens movement operation that cancels the sensor movement operation for moving the image sensor to the home position.
  • the operation program of the imaging apparatus of the present invention causes a computer to execute a zoom operation determination function and an operation determination function.
  • An image pickup apparatus includes an image sensor in which an object image is formed on an image pickup surface through an image pickup optical system including a zoom lens, and a sensor movement type shake correction mechanism that moves a sensor to move the image sensor in a direction to cancel shake.
  • the zoom operation determination function determines whether or not a zoom operation in which the zoom lens moves is in progress.
  • the operation determination function is an operation determination function that determines the operation of the shake correction mechanism, and when it is determined that the zoom operation is in progress by the zoom operation determination function, at least at least the sensor movement operation permitted while the zoom operation is stopped. Restrict some.
  • FIG. 1 is a front external perspective view of a lens-interchangeable digital camera to which a lens unit is attached.
  • FIG. 5 is a front external perspective view of the interchangeable-lens digital camera with the lens unit removed.
  • FIG. 2 is a rear external perspective view of a lens-interchangeable digital camera to which a lens unit is attached. It is a block diagram of a lens unit. It is a block diagram of a lens-interchangeable digital camera. It is a figure which shows the detail of a blurring correction mechanism and sensor movement operation.
  • FIG. 2 is a block diagram of a CPU of a lens-interchangeable digital camera. It is a figure which shows operation
  • a lens unit 11 is exchangeably mounted on a lens-interchangeable digital camera (hereinafter simply referred to as a camera) 10 as an imaging device.
  • a mounting portion 15 which is a circular opening is provided.
  • an engaging portion 16 which engages with the mounting portion 15 is provided.
  • the lens unit 11 is attached to the camera 10 by engaging the engaging portion 16 with the attaching portion 15. 1 and 3 show a state in which the lens unit 11 is mounted on the camera 10, and FIG. 2 shows a state in which the lens unit 11 is removed from the camera 10.
  • An image sensor 19 is mounted on the camera 10.
  • the image sensor 19 is disposed at the back of the mounting unit 15.
  • the image sensor 19 is, for example, a charge coupled device (CCD) type or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type, and has a rectangular imaging surface 20.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the power lever 21 is operated when the power of the camera 10 is turned on and off.
  • the release switch 22 is operated when instructing still image shooting, or when instructing start or end of moving image shooting.
  • the release switch 22 is a two-step press type. When the release switch 22 is pressed to the first stage (half pressed), known photographing preparation processing such as automatic focusing or automatic exposure control is performed. When the release switch 22 is pressed to the second stage (full-pressing), the image sensor 19 executes a main shooting operation (an operation for storing charge in the pixel and outputting an image pickup signal according to the stored charge). As a result, a photographing process for recording the image data output from the image sensor 19 as a photographed image is performed.
  • full pressing of the release switch 22 is referred to as a release operation.
  • the display unit 27 is configured of, for example, a liquid crystal display.
  • the display unit 27 performs so-called live view display in which a photographed image of a subject represented by image data from the image sensor 19 is displayed in real time.
  • the live view display function temporarily stops its operation during the shooting process associated with the release operation, and resumes its operation after the shooting process ends.
  • the display unit 27 reproduces and displays the recorded captured image or displays various setting screens.
  • An object image formed through the lens unit 11 and a pentaprism (not shown) is reflected on the optical finder 28.
  • the operation key group 29 is operated when performing various settings on the various setting screen.
  • a portion indicated by reference numeral 30 in FIGS. 1 to 3 is a lid that covers a memory card slot in which the memory card 77 (see FIG. 5) is detachably mounted.
  • the lens unit 11 incorporates an imaging optical system 35.
  • the imaging optical system 35 forms an object image on the imaging surface 20 of the image sensor 19.
  • various operation rings such as a focus ring 36, a zoom ring 37, and an iris ring 38 are attached. These are rotatable along the circumferential direction.
  • the focus ring 36 is operated at the time of manual focus adjustment, the zoom ring 37 at the zoom time, and the iris ring 38 at the time of setting the opening degree of the diaphragm opening formed by the diaphragm mechanism 46 (see FIG. 4).
  • an actuator 50 such as a motor for opening and closing the diaphragm blades
  • an opening degree detection sensor 51 for detecting the opening degree of the diaphragm opening.
  • the optical system control unit 49 operates the actuator 50 to open and close the diaphragm blade while confirming the opening degree from the detection result of the opening degree detection sensor 51.
  • the optical system control unit 49 opens and closes the diaphragm blade so as to have the opening degree calculated by the camera 10 side.
  • the aperture blades are opened and closed so as to have the opening set by the iris ring 38.
  • an actuator such as a motor is not connected. That is, it is only the manual operation of the zoom ring 37 that the zoom lens 45C moves along the optical axis OA.
  • an actuator such as a motor may be connected to the zoom lens 45C, and the optical system control unit 49 may be configured to allow electric control.
  • the communication control unit 53 controls communication with the camera 10 via the signal contact 18 of the engagement unit 16.
  • An optical system control unit 49 is connected to the communication control unit 53.
  • the communication control unit 53 outputs to the optical system control unit 49 various information such as the position of the focus lens 45B in automatic focusing, or the calculation result of the aperture of the diaphragm opening in automatic exposure control, transmitted from the camera 10 side.
  • the optical system control unit 49 operates the actuators 47 and 50 based on the various information from the communication control unit 53 to adjust the position of the focus lens 45B or the opening degree of the diaphragm opening.
  • zoom operation information is input to the communication control unit 53 from the optical system control unit 49.
  • the zoom operation information the zoom ring 37 is operated, the zoom lens 45C moves along the optical axis OA, and the position detection sensor 52 detects that the position of the zoom lens 45C on the optical axis OA has changed
  • the optical system control unit 49 outputs the communication control unit 53.
  • the communication control unit 53 transmits the zoom operation information from the optical system control unit 49 to the camera 10.
  • the camera 10 includes a shake correction mechanism 65, an analog processing unit (AFE; Analog Front End) 66, a digital signal processing unit (DSP; Digital Signal Processor) 67, a sensor control unit 68, and a central control unit (CPU; Central). Processing Unit) 69, communication control unit 70, frame memory 71, display control unit 72, card control unit 73, and storage unit 74. These are mutually connected by a data bus 75.
  • AFE Analog Front End
  • DSP Digital Signal Processor
  • CPU Central
  • Processing Unit Processing Unit
  • the shake correction mechanism 65 performs shake correction that cancels out the influence of shake that occurs when the user does not hold the camera 10 in a stable and correct manner or when the camera 10 is installed in a vehicle such as a car or a boat.
  • the shake correction mechanism 65 is a sensor movement method that performs a sensor movement operation to move the image sensor 19 in a direction to cancel the shake.
  • the AFE 66 performs correlated double sampling processing, amplification processing, or analog / digital conversion processing on an analog imaging signal from the image sensor 19 and converts it into image data having a gradation value corresponding to a predetermined number of bits. Output to the DSP 67.
  • the DSP 67 applies known signal processing such as gamma correction processing, defective pixel correction processing, white balance correction processing, and synchronization processing to the image data from the AFE 66.
  • the sensor control unit 68 controls the operation of the image sensor 19. Specifically, the sensor control unit 68 outputs a sensor control signal synchronized with the reference clock signal input from the CPU 69 to the image sensor 19, and causes the image sensor 19 to output an imaging signal at a predetermined frame rate.
  • the CPU 69 centrally controls the operation of each unit of the camera 10 based on the operation program 76 stored in the storage unit 74. For example, the CPU 69 executes shooting preparation processing in response to the half depression of the release switch 22, and executes shooting processing in response to the release operation (full depression of the release switch 22). The CPU 69 also executes processing in accordance with various setting signals from the operation key group 29. Although only the release switch 22 and the operation key group 29 are illustrated in FIG. 5, the power lever 21, the exposure correction dial 23, the shutter speed / ISO sensitivity dial 24, etc. are also connected to the data bus 75. Processing corresponding to the operation signal of is executed by the CPU 69.
  • the communication control unit 70 controls communication with the lens unit 11 via the signal contact point 17 of the mounting unit 15. For example, the communication control unit 70 receives the zoom operation information transmitted from the communication control unit 53.
  • the display control unit 72 converts the image data into a video signal such as a composite signal or a component signal, and outputs the video signal to the display unit 27 as a captured image. More specifically, the display control unit 72 reads out from the frame memory 71 image data that is updated as needed at a predetermined frame rate, and causes the display unit 27 to perform live view display based on this. Further, the display control unit 72 causes the display unit 27 to reproduce and display the photographed image recorded in the memory card 77. In addition to this, the display control unit 72 causes the display unit 27 to display various setting screens.
  • a video signal such as a composite signal or a component signal
  • the card control unit 73 controls the recording of the photographed image on the memory card 77 and the reading of the photographed image from the memory card 77. In the photographing process associated with the release operation, the card control unit 73 records the image data stored in the frame memory 71 at that time in the memory card 77 as a photographed image.
  • the shift operation includes horizontal shift operation and vertical shift operation.
  • the lateral shift operation is to move the image sensor 19 along the X axis.
  • the vertical shift operation is to move the image sensor 19 along the Y axis.
  • the shake correction mechanism 65 has a so-called five-axis shake correction function that performs a total of five types of sensor movement operations of a roll operation, a pitch operation, a yaw operation, a lateral shift operation, and a vertical shift operation.
  • the CPU 69 when the operation program 76 is activated, the CPU 69 functions as a zoom operation determination unit 95 and an operation determination unit 96.
  • the zoom operation determination unit 95 has a zoom operation determination function of determining whether or not the zoom operation is in progress. More specifically, when the zoom operation information is input from the communication control unit 70, the zoom operation determination unit 95 determines that the zoom operation is in progress. On the other hand, when the zoom operation information is not input from the communication control unit 70, the zoom operation determination unit 95 determines that the zoom operation is being stopped. The zoom operation determination unit 95 outputs determination result information (see FIG. 8) indicating the determination result to the operation determination unit 96.
  • step ST100 zoom operation determination step
  • the shift operation of the shake correction mechanism 65 is effective, for example, for shake correction in the X and Y directions that tends to occur during macro shooting, but effective shift can be achieved if the shift operation of the shake correction mechanism 65 is completely prohibited. Since the correction is not performed, the image quality of the captured image may be significantly degraded. However, such an adverse effect can be eliminated by permitting the shift operation as shown in FIG.
  • the operation determination unit 96 limits the shift operation to 1 ⁇ 2 of the movable range while the zoom operation is stopped. Do. When it is determined that the focal length is greater than the first threshold TH1 and not more than the second threshold TH2, the shift operation is limited to 1 ⁇ 4 of the movable range while the zoom operation is stopped. When it is determined that the focal length is larger than the second threshold TH2 and smaller than the tele end, the shift operation is limited to 1/8 of the movable range while the zoom operation is stopped. That is, the movable range of the shift operation when the focal length is long is limited more than the movable range when the focal length is short.
  • the sensor movement operation is inhibited when the focal length is equal to or greater than the threshold TH, and the motion inhibition is not performed when the focal length is less than the threshold TH, or when the focal length is long. Since the movable range of the sensor movement operation (shift operation) is limited compared to the movable range when the focal distance is short, it is possible to increase the probability that the main subject, which is the subject that the user wants to shoot, fits it can.
  • the zoom operation determination unit 95 determines that the cancellation of the shake in the lens movement operation has reached a limit
  • the operation determination unit 96 cancels the limitation on the sensor movement operation of the shake correction mechanism 65 of the sensor movement method.
  • step ST410 operation determining step
  • the hardware structure of the processing unit (processing unit) that executes various processes includes various processors as described below. It is.
  • the image sensor includes an image sensor on which an object image is formed on an imaging surface through an imaging optical system including a zoom lens, and a shake correction mechanism of a sensor movement method for moving the image sensor in a direction to cancel shake.
  • a zoom operation determination processor that determines whether the zoom lens is moving during the zoom operation;
  • the motion determination processor determines the operation of the shake correction mechanism according to the determination result of the zoom operation determination processor, and the zoom operation is stopped when the zoom operation determination processor determines that the zoom operation is in progress.
  • An operation determination processor which limits at least a portion of the sensor movement operations permitted therein.

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Abstract

ズーム動作を行った場合に、常にユーザの意図に合致した撮影構図を得ることが可能な撮像装置、その作動方法および作動プログラムを提供する。 レンズ交換式デジタルカメラ(10)は、ズームレンズ(45C)を含む撮像光学系(35、102)を介して被写体像が撮像面(20)に結像されるイメージセンサ(19)と、ぶれを打ち消す方向にイメージセンサ(19)を移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式のぶれ補正機構(65)とを備える。ズーム動作判定部(95)は、ズームレンズ(45C)が移動するズーム動作中であるか否かを判定する。動作決定部(96)は、ズーム動作判定部(95)でズーム動作中であると判定された場合、ズーム動作の停止中に許容されるセンサ移動動作の少なくとも一部であるシフト動作を禁止する。

Description

撮像装置、その作動方法および作動プログラム
 本発明は、撮像装置、その作動方法および作動プログラムに関する。
 被写体を撮像するイメージセンサを備える撮像装置としてデジタルカメラが普及している。イメージセンサの撮像面には、撮像光学系を介して被写体像が結像される。撮像光学系はレンズ鏡筒に収容され、これらはまとめて例えばレンズ部と呼ばれる。レンズ部には、カメラ本体に備え付けのものもあれば、カメラ本体とは別体で設けられ、カメラ本体の装着部に交換可能に装着されるもの(いわゆるレンズユニット)もある。
 レンズ部としては、被写体像の拡大、縮小といったズーム機能をもつものが知られている。ズーム機能をもつレンズ部の撮像光学系は、ズームレンズを含む。ズームレンズは、ユーザのズーム指示に応じて、テレ(望遠)端とワイド(広角)端の間で光軸に沿って移動する。以下、このズーム指示に応じたズームレンズの移動を、ズーム動作という。
 デジタルカメラは、イメージセンサで撮像した被写体の撮影画像を液晶ディスプレイ等の表示部にリアルタイムで表示するライブビュー表示機能を備えている。また、デジタルカメラは、ユーザが安定した正しい構え方でホールドしていない場合、または、車もしくは船等の乗り物に設置した場合等に生じるぶれの影響を打ち消すぶれ補正機構も備えている。
 特許文献1には、ズーム機能をもつレンズユニットが装着され、センサ移動方式のぶれ補正機構を備えるレンズ交換式デジタルカメラが記載されている。センサ移動方式のぶれ補正機構は、撮像光学系に対して、ぶれを打ち消す方向にイメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行うものである。
特開2007-034141号公報
 センサ移動動作には、撮像光学系の光軸が通る点(以下、光学中心)と撮像面の中心点(以下、画像中心)を一致させた状態でイメージセンサを回転移動させる回転動作と、撮像光学系の光軸に垂直な面と平行にイメージセンサを移動させるシフト動作とが含まれている。回転動作では光学中心と画像中心がずれることはないが、シフト動作では光学中心と画像中心がずれる。
 このシフト動作による光学中心と画像中心のずれが、ズーム動作中に生じた場合を考える。この場合、ライブビュー表示機能の撮影画像において、例えば画像中心に映る人物の顔の拡大を意図してズーム指示を行ったのに、画像中心の人物の顔からずれた位置に光学中心があるために、その光学中心を基準に撮影画像が拡大されてしまうことがあった。そうすると、拡大前に画像中心にあった人物の顔が、拡大後には画像中心に留まらずに撮影画像の端等に移動してしまうことになる。そのため、光学中心と画像中心のずれがズーム動作中に生じると、撮影構図がユーザの意図に合致しないものとなるおそれがあった。
 本発明は、ズーム動作を行った場合に、常にユーザの意図に合致した撮影構図を得ることが可能な撮像装置、その作動方法および作動プログラムを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、イメージセンサと、センサ移動方式のぶれ補正機構と、ズーム動作判定部と、動作決定部とを備える。イメージセンサは、ズームレンズを含む撮像光学系を介して被写体像が撮像面に結像される。センサ移動方式のぶれ補正機構は、ぶれを打ち消す方向にイメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行う。ズーム動作判定部は、ズームレンズが移動するズーム動作中であるか否かを判定する。動作決定部は、ぶれ補正機構の動作を決定する動作決定部であって、ズーム動作判定部でズーム動作中であると判定された場合、ズーム動作の停止中に許容されるセンサ移動動作の少なくとも一部を制限する。
 センサ移動動作には、イメージセンサの移動方向が異なる複数種類のセンサ移動動作が含まれており、動作決定部は、複数種類のセンサ移動動作のうちの少なくとも一種類を制限することが好ましい。
 複数種類のセンサ移動動作には、撮像光学系の光軸が通る点である光学中心と撮像面の中心点である画像中心を一致させた状態でイメージセンサを回転移動させる回転動作と、光軸に垂直な面と平行にイメージセンサを移動させるシフト動作とが含まれ、動作決定部は、ズーム動作判定部でズーム動作中であると判定された場合は、少なくともシフト動作を制限することが好ましい。
 動作決定部は、ズーム動作中か停止中かに関わらず、回転動作を許容することが好ましい。
 動作決定部は、ズーム動作で変化する焦点距離に応じて、制限の程度を変更することが好ましい。
 ズーム動作中に動作決定部が実行する制限には、センサ移動動作を禁止する動作禁止が含まれ、動作決定部は、センサ移動方式のぶれ補正機構の作動中に、ズーム動作判定部でズーム動作中であると判定された場合には、原点位置にイメージセンサを移動させ、その後動作禁止を実行することが好ましい。
 動作決定部は、焦点距離が予め設定された閾値以上の場合は動作禁止を実行し、焦点距離が閾値未満の場合は動作禁止を実行しないことが好ましい。
 ズーム動作中に動作決定部が実行する制限には、イメージセンサの移動可能範囲を、ズーム動作の停止中における移動可能範囲よりも制限する範囲制限が含まれることが好ましい。
 動作決定部は、焦点距離が長い場合の移動可能範囲を、焦点距離が短い場合の移動可能範囲よりも制限することが好ましい。
 複数種類のレンズユニットが交換可能に装着される装着部を備えることが好ましい。
 撮像光学系を構成する複数枚のレンズのうちの一部のレンズである補正レンズを、ぶれを打ち消す方向に移動させるレンズ移動動作を行うレンズ移動方式のぶれ補正機構を有するレンズユニットが装着部に装着された場合、動作決定部は、イメージセンサを原点位置に移動させるセンサ移動動作を打ち消すレンズ移動動作を、レンズ移動方式のぶれ補正機構に行わせることが好ましい。
 撮像光学系を構成する複数枚のレンズのうちの一部のレンズである補正レンズを、ぶれを打ち消す方向に移動させるレンズ移動動作を行うレンズ移動方式のぶれ補正機構を有するレンズユニットが装着部に装着された場合、動作決定部は、ズーム動作中において、補正レンズが移動可能範囲の端に到達し、レンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達した場合、センサ移動動作の制限を解除することが好ましい。
 本発明の撮像装置の作動方法は、ズーム動作判定ステップと、動作決定ステップとを備える。撮像装置は、ズームレンズを含む撮像光学系を介して被写体像が撮像面に結像されるイメージセンサと、ぶれを打ち消す方向にイメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式のぶれ補正機構とを備える。ズーム動作判定ステップは、ズームレンズが移動するズーム動作中であるか否かを判定する。動作決定ステップは、ぶれ補正機構の動作を決定する動作決定ステップであって、ズーム動作判定ステップでズーム動作中であると判定された場合、ズーム動作の停止中に許容されるセンサ移動動作の少なくとも一部を制限する。
 本発明の撮像装置の作動プログラムは、ズーム動作判定機能と、動作決定機能とを、コンピュータに実行させる。撮像装置は、ズームレンズを含む撮像光学系を介して被写体像が撮像面に結像されるイメージセンサと、ぶれを打ち消す方向にイメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式のぶれ補正機構とを備える。ズーム動作判定機能は、ズームレンズが移動するズーム動作中であるか否かを判定する。動作決定機能は、ぶれ補正機構の動作を決定する動作決定機能であって、ズーム動作判定機能でズーム動作中であると判定された場合、ズーム動作の停止中に許容されるセンサ移動動作の少なくとも一部を制限する。
 本発明は、ズーム動作中は、ズーム動作の停止中に許容される、ぶれを打ち消す方向にイメージセンサを移動させるセンサ移動動作の少なくとも一部を制限するので、ズーム動作を行った場合に、常にユーザの意図に合致した撮影構図を得ることが可能な撮像装置、その作動方法および作動プログラムを提供することができる。
レンズユニットが装着されたレンズ交換式デジタルカメラの正面外観斜視図である。 レンズユニットが取り外されたレンズ交換式デジタルカメラの正面外観斜視図である。 レンズユニットが装着されたレンズ交換式デジタルカメラの背面外観斜視図である。 レンズユニットのブロック図である。 レンズ交換式デジタルカメラのブロック図である。 ぶれ補正機構、およびセンサ移動動作の詳細を示す図である。 レンズ交換式デジタルカメラのCPUのブロック図である。 判定結果情報に対する動作決定結果情報を示す図である。 レンズ交換式デジタルカメラの処理手順を示すフローチャートである。 ズーム動作中の場合に回転動作も禁止する動作決定結果情報を示す図である。 ズーム動作中の場合にロール動作のみを許容する動作決定結果情報を示す図である。 ズーム動作中の場合にシフト動作を範囲制限する動作決定結果情報を示す図である。 焦点距離に応じてシフト動作を禁止する例を示す図である。 焦点距離に応じてシフト動作を禁止する例の処理手順を示すフローチャートである。 焦点距離に応じてシフト動作の範囲制限の程度を変更する例を示す図である。 焦点距離に応じてシフト動作の範囲制限の程度を変更する例の処理手順を示すフローチャートである。 焦点距離に応じてシフト動作の範囲制限の程度を変更する例の処理手順を示すフローチャートである。 広角撮影でシフト動作が行われた場合を示す図である。 望遠撮影でシフト動作が行われた場合を示す図である。 焦点距離に応じてシフト動作の範囲制限の程度を変更し、かつシフト動作を禁止する例を示す図である。 レンズ移動方式のぶれ補正機構を有するレンズユニットのブロック図である。 レンズ移動方式のぶれ補正機構の詳細を示す図である。 動作決定部からレンズ移動方式のぶれ補正機構までの情報の流れを示す図である。 レンズ移動方式のぶれ補正機構で、センサ移動方式のぶれ補正機構でイメージセンサを原点位置に移動させるセンサ移動動作を打ち消す様子を示す図である。 第4実施形態のレンズ交換式デジタルカメラの処理手順を示すフローチャートである。 第4実施形態のレンズ交換式デジタルカメラの処理手順を示すフローチャートである。
 [第1実施形態]
 図1ないし図3において、撮像装置としてのレンズ交換式デジタルカメラ(以下、単にカメラと略す)10には、レンズユニット11が交換可能に装着される。カメラ10の前面には、円形の開口である装着部15が設けられている。一方、レンズユニット11の後端には、装着部15と係合する係合部16が設けられている。装着部15に係合部16が係合することで、カメラ10にレンズユニット11が装着される。なお、図1と図3は、カメラ10にレンズユニット11が装着された状態、図2は、カメラ10からレンズユニット11が取り外された状態をそれぞれ示す。
 装着部15には複数の信号接点17が配されている。同様に係合部16にも複数の信号接点18が配されている。カメラ10にレンズユニット11が装着された場合、信号接点17および信号接点18が接触し、電気的に接続される。この信号接点17、18の接続により、カメラ10とレンズユニット11との間の通信が可能となる。
 カメラ10には、イメージセンサ19が搭載されている。イメージセンサ19は、装着部15の奥に配置されている。イメージセンサ19は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)型、あるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型であり、矩形状の撮像面20を有している。撮像面20には、複数の画素がマトリックス状に配列されている。画素は、撮像面20に結像された被写体像を光電変換し、被写体の画像データの元となる撮像信号を出力する。
 カメラ10の上面には、電源レバー21、レリーズスイッチ22、露出補正ダイヤル23、シャッタスピード/ISO(International Organization for Standardization)感度ダイヤル24、ホットシュー25等が設けられている。
 電源レバー21は、カメラ10の電源をオンオフする際に操作される。レリーズスイッチ22は、静止画撮影を指示する際、あるいは動画撮影の開始、終了を指示する際に操作される。レリーズスイッチ22は二段押下型である。レリーズスイッチ22が一段目まで押された(半押しされた)場合、自動焦点調節、または自動露出制御等の周知の撮影準備処理が実行される。レリーズスイッチ22が二段目まで押された(全押しされた)場合、イメージセンサ19に本撮影動作(画素に電荷を蓄積させ、蓄積電荷に応じた撮像信号を出力させる動作)を実行させ、これによりイメージセンサ19から出力された画像データを撮影画像として記録する撮影処理が実行される。以下では、レリーズスイッチ22の全押しを、レリーズ操作という。
 露出補正ダイヤル23は、露出値を補正する際に操作される。シャッタスピード/ISO感度ダイヤル24は、シャッタスピードとISO感度を設定する際に操作される。ホットシュー25には、外付けのフラッシュ装置が着脱自在に取り付けられる。
 カメラ10の背面には、表示部27、光学ファインダ28、操作キー群29等が設けられている。表示部27は、例えば液晶ディスプレイで構成される。表示部27は、イメージセンサ19からの画像データで表される被写体の撮影画像をリアルタイムで表示する、いわゆるライブビュー表示を行う。このライブビュー表示機能は、レリーズ操作に伴う撮影処理中は一時作動を停止し、撮影処理の終了後に作動を再開する。ライブビュー表示の他にも、表示部27は、記録された撮影画像の再生表示、または各種設定画面の表示を行う。光学ファインダ28には、レンズユニット11および図示しないペンタプリズムを介して結像する被写体像が映る。操作キー群29は、各種設定画面において各種設定を行う際に操作される。なお、図1~図3において符号30で示す部分は、メモリカード77(図5参照)が着脱可能に装着されるメモリカードスロットを覆う蓋である。
 レンズユニット11には、撮像光学系35が内蔵されている。撮像光学系35は、イメージセンサ19の撮像面20に被写体像を結像させる。また、レンズユニット11の外周には、フォーカスリング36、ズームリング37、アイリスリング38といった各種操作環が取り付けられている。これらは周方向に沿って回転可能である。フォーカスリング36は手動焦点調節時に、ズームリング37はズーム時に、アイリスリング38は絞り機構46(図4参照)が形成する絞り開口の開度を設定する際に、それぞれ操作される。
 図4に示すように、撮像光学系35は、例えば、複数のレンズ45A、45B、45C、45Dと、絞り機構46とを備える。レンズ45Aは、撮像光学系35の一番前方(被写体側)に配置されるレンズであり、レンズ45Dは撮像光学系35の一番後方(イメージセンサ19側)に配置されるレンズである。これらレンズ45Aとレンズ45Dの間には、焦点調節用のフォーカスレンズ45Bと、ズーム用のズームレンズ45Cが配置されている。絞り機構46は、周知のように、複数枚の絞り羽根を有する。絞り羽根は略円形の絞り開口を形成し、この絞り開口の大きさを変化させることで入射光量を制限する。
 フォーカスレンズ45Bは、フォーカスリング36の操作に応じて、光軸OAに沿って移動する。ズームレンズ45Cは、ズームリング37の操作に応じて、光軸OAに沿って移動する。
 フォーカスレンズ45Bには、モータ等のアクチュエータ47と、光軸OA上の位置を検出する位置検出センサ48が接続されている。光学系制御部49は、自動焦点調節時、位置検出センサ48の検出結果でフォーカスレンズ45Bの光軸OA上の位置を確認しつつ、アクチュエータ47を動作させてフォーカスレンズ45Bを光軸OAに沿って移動させる。
 絞り機構46にも、絞り羽根を開閉するモータ等のアクチュエータ50と、絞り開口の開度を検出する開度検出センサ51が接続されている。光学系制御部49は、開度検出センサ51の検出結果で開度を確認しつつ、アクチュエータ50を動作させて絞り羽根を開閉させる。光学系制御部49は、自動露出制御時は、カメラ10側で演算した開度となるよう絞り羽根を開閉させる。自動露出制御時以外は、アイリスリング38で設定された開度となるよう絞り羽根を開閉させる。
 ズームレンズ45Cには、光軸OA上の位置を検出する位置検出センサ52は接続されているが、モータ等のアクチュエータは接続されていない。つまり、ズームレンズ45Cが光軸OAに沿って移動するのは、ズームリング37の手動操作のみである。なお、ズームレンズ45Cにもモータ等のアクチュエータを接続し、光学系制御部49で電動制御が可能に構成してもよい。
 通信制御部53は、係合部16の信号接点18を介したカメラ10との間の通信を制御する。通信制御部53には、光学系制御部49が接続されている。通信制御部53は、カメラ10側から送信される、自動焦点調節におけるフォーカスレンズ45Bの位置、または自動露出制御における絞り開口の開度の演算結果といった各種情報を光学系制御部49に出力する。光学系制御部49は、通信制御部53からの各種情報に基づいて、アクチュエータ47、50を動作させてフォーカスレンズ45Bの位置、または絞り開口の開度を調節する。
 また、通信制御部53には、光学系制御部49からズーム動作情報が入力される。ズーム動作情報は、ズームリング37が操作されてズームレンズ45Cが光軸OAに沿って移動し、ズームレンズ45Cの光軸OA上の位置に変化があったことが位置検出センサ52で検出された場合、すなわちズーム動作中である場合に、光学系制御部49から通信制御部53に出力される。通信制御部53は、光学系制御部49からのズーム動作情報をカメラ10に送信する。
 図5において、カメラ10は、ぶれ補正機構65、アナログ処理部(AFE;Analog Front End)66およびデジタル信号処理部(DSP;Digital Signal Processor)67、センサ制御部68、中央制御部(CPU;Central Processing Unit)69、通信制御部70、フレームメモリ71、表示制御部72、カード制御部73、および記憶部74を備える。これらはデータバス75で相互に接続されている。
 ぶれ補正機構65は、ユーザがカメラ10を安定した正しい構え方でホールドしていない場合、または、車もしくは船等の乗り物にカメラ10を設置した場合に生じるぶれの影響を打ち消すぶれ補正を実施する。ぶれ補正機構65は、ぶれを打ち消す方向にイメージセンサ19を移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式である。
 AFE66は、イメージセンサ19からのアナログの撮像信号に対して、相関二重サンプリング処理、増幅処理、またはアナログ/デジタル変換処理を施し、所定のビット数に応じた階調値を持つ画像データに変換してDSP67に出力する。DSP67は、AFE66からの画像データに対して、ガンマ補正処理、欠陥画素補正処理、ホワイトバランス補正処理、同時化処理等の周知の信号処理を施す。
 センサ制御部68はイメージセンサ19の動作を制御する。具体的には、センサ制御部68は、CPU69から入力される基準クロック信号に同期したセンサ制御信号をイメージセンサ19に出力し、イメージセンサ19に所定のフレームレートで撮像信号を出力させる。
 CPU69は、記憶部74に記憶された作動プログラム76に基づいて、カメラ10の各部の動作を統括的に制御する。例えばCPU69は、レリーズスイッチ22の半押しに応じて撮影準備処理を実行し、レリーズ操作(レリーズスイッチ22の全押し)に応じて撮影処理を実行する。また、CPU69は、操作キー群29からの各種設定信号に応じた処理を実行する。なお、図5では、レリーズスイッチ22および操作キー群29のみを図示しているが、前述の電源レバー21、露出補正ダイヤル23、シャッタスピード/ISO感度ダイヤル24等もデータバス75に接続され、これらの操作信号に応じた処理がCPU69で実行される。
 通信制御部70は、装着部15の信号接点17を介したレンズユニット11との間の通信を制御する。例えば通信制御部70は、通信制御部53から送信されるズーム動作情報を受信する。
 フレームメモリ71は、DSP67で各種信号処理が施された一フレーム分の画像データを記憶する。フレームメモリ71に記憶される画像データは、所定のフレームレートで随時更新される。
 表示制御部72は、画像データをコンポジット信号、またはコンポーネント信号等のビデオ信号に変換して、撮影画像として表示部27に出力する。より詳しくは、表示制御部72は、所定のフレームレートで随時更新される画像データをフレームメモリ71から読み出し、これに基づき表示部27にライブビュー表示を行わせる。また、表示制御部72は、メモリカード77に記録された撮影画像を表示部27に再生表示させる。この他にも、表示制御部72は、各種設定画面を表示部27に表示させる。
 カード制御部73は、メモリカード77への撮影画像の記録、およびメモリカード77からの撮影画像の読み出しを制御する。レリーズ操作に伴う撮影処理においては、カード制御部73は、その際フレームメモリ71に記憶されていた画像データを、撮影画像としてメモリカード77に記録する。
 図6において、ぶれ補正機構65は、ジャイロセンサ85、ぶれ補正制御部86、位置検出センサ87、およびアクチュエータ88で構成される。ジャイロセンサ85は、ぶれを検出し、その検出結果をぶれ補正制御部86に出力する。ぶれ補正制御部86は、ジャイロセンサ85で検出したぶれを打ち消すイメージセンサ19の移動量を算出する。ぶれ補正制御部86は、位置検出センサ87からのイメージセンサ19の現在位置に基づいて、算出した移動量を微調整し、アクチュエータ88に出力する。アクチュエータ88は、ぶれ補正制御部86からの移動量でイメージセンサ19を移動させる。
 センサ移動動作には、イメージセンサ19の移動方向が異なる複数種類のセンサ移動動作が含まれる。複数種類のセンサ移動動作には、回転動作とシフト動作とが含まれる。回転動作は、光軸OAが通る点である光学中心OCと撮像面20の中心点である画像中心ICを一致させた状態で、イメージセンサ19を回転移動させるものである。このため回転動作では光学中心OCと画像中心ICがずれることはない。対してシフト動作は、光軸OAに垂直な面(XY平面)と平行にイメージセンサ19を移動させるものである。このためシフト動作では光学中心OCと画像中心ICがずれる。
 回転動作には、ロール動作、ピッチ動作、ヨー動作がある。ロール動作は、矢印ROで示すように、光軸OA回りにイメージセンサ19を回転させるものである。ピッチ動作は、矢印PIで示すように、撮像面20の長辺に沿うX軸回りにイメージセンサ19を回転させるものである。ヨー動作は、矢印YAで示すように、X軸に対して垂直な、撮像面20の短辺に沿うY軸回りにイメージセンサ19を回転させるものである。
 シフト動作には、横シフト動作と縦シフト動作がある。横シフト動作は、X軸に沿ってイメージセンサ19を移動させるものである。縦シフト動作は、Y軸に沿ってイメージセンサ19を移動させるものである。このように、ぶれ補正機構65は、ロール動作、ピッチ動作、ヨー動作、横シフト動作、縦シフト動作の計五種類のセンサ移動動作を行う、いわゆる五軸ぶれ補正機能をもつ。
 図7において、作動プログラム76が起動されると、CPU69は、ズーム動作判定部95、および動作決定部96として機能する。
 ズーム動作判定部95は、ズーム動作中であるか否かを判定するズーム動作判定機能を担う。より詳しくは、通信制御部70からズーム動作情報が入力されている場合は、ズーム動作判定部95はズーム動作中であると判定する。対して、通信制御部70からズーム動作情報が入力されていない場合は、ズーム動作判定部95はズーム動作の停止中であると判定する。ズーム動作判定部95は、判定結果を示す判定結果情報(図8参照)を動作決定部96に出力する。
 動作決定部96は、ズーム動作判定部95からの判定結果情報に応じてぶれ補正機構65の動作を決定する動作決定機能を担う。動作決定部96は、ズーム動作判定部95でズーム動作中であると判定された場合、ズーム動作の停止中に許容されるセンサ移動動作の少なくとも一部を制限する。動作決定部96は、決定した動作を示す動作決定結果情報をぶれ補正機構65に出力する。動作決定結果情報は、回転動作とシフト動作のそれぞれについて、動作の許容または制限を設定したものである(図8参照)。
 なお、図示は省略したが、CPU69には、レンズユニット11の撮像光学系35の光学特性(周辺減光、歪曲収差等)を補正する画像補正部、または、色強調処理もしくは輪郭強調処理といった各種画像処理を施す画像処理部も設けられている。
 図8は、判定結果情報に対する動作決定結果情報のパターンを示す。まず、ズーム動作判定部95からズーム動作の停止中である旨の判定結果情報が出力された場合、動作決定部96は、回転動作およびシフト動作の両方を許容する旨の動作決定結果情報Aを出力する。一方、ズーム動作判定部95からズーム動作中である旨の判定結果情報が出力された場合、動作決定部96は、回転動作は許容するが、シフト動作は禁止して制限する旨の動作決定結果情報Bを出力する。
 すなわち、動作決定部96は、少なくともシフト動作を制限し、また、ズーム動作中か停止中かに関わらず、回転動作を許容する。さらに、ズーム動作中に動作決定部96が実行する制限には、動作禁止が含まれる。
 また、ぶれ補正機構65の作動中に、ズーム動作判定部95でズーム動作中であると判定され、シフト動作によって光学中心OCと画像中心ICがずれていた場合には、動作決定部96は、光学中心OCと画像中心ICが一致する原点位置にイメージセンサ19を移動させ、その後動作禁止を実行する。
 次に、上記構成による作用について、図9のフローチャートを参照して説明する。まず、ズーム動作判定部95において、ズーム動作中であるか否かが判定される(ステップST100、ズーム動作判定ステップ)。
 ズーム動作の停止中であると判定された場合(ステップST110でNO)、図8で示したように、ズーム動作判定部95から動作決定部96にズーム動作の停止中である旨の判定結果情報が出力される。そして、動作決定結果情報Aで示したように、動作決定部96により、回転動作およびシフト動作の両方を許容する旨の決定がなされる(ステップST120、動作決定ステップ)。ぶれ補正機構65では、この決定(動作決定結果情報A)を受けて、回転動作およびシフト動作が許容される。
 一方、ズーム動作中であると判定された場合(ステップST110でYES)、図8で示したように、ズーム動作判定部95から動作決定部96にズーム動作中である旨の判定結果情報が出力される。この場合は動作決定結果情報Bで示したように、動作決定部96により、回転動作は許容するが、シフト動作は禁止して制限する旨の決定がなされる(ステップST130、動作決定ステップ)。ぶれ補正機構65では、この決定(動作決定結果情報B)を受けて、回転動作が許容され、シフト動作が禁止される。また、この際、シフト動作によって光学中心OCと画像中心ICがずれていた場合には、光学中心OCと画像中心ICが一致する原点位置にイメージセンサ19が移動され、その後動作禁止が実行される。これら一連の処理は、電源レバー21が操作されてカメラ10の電源がオフされる(ステップST140でYES)まで続けられる。
 ズーム動作中はぶれ補正機構65によるセンサ移動動作の少なくとも一部を制限するので、ズーム動作の前後で人物の顔等の主要被写体の位置がずれてしまうといった、撮影構図がユーザの意図に合致しないものとなることを防ぐことができる。したがって、ズーム動作を行った場合に、常にユーザの意図に合致した撮影構図を得ることが可能となる。特に光学中心OCと画像中心ICがずれるシフト動作を禁止するので、撮影構図がユーザの意図に合致しないものとなるおそれを確実に排除することができる。
 一方で、回転動作は光学中心OCと画像中心ICがずれることはないので、ズーム動作中か停止中かに関わらず、回転動作を許容する。こうしても、撮影構図がユーザの意図に合致しないものとなるおそれはない。また、回転動作によるぶれ補正は必ず実施されるので、撮影画像の画質をある程度のレベルに維持することができる。
 また、シフト動作によって光学中心OCと画像中心ICがずれていた場合には、光学中心OCと画像中心ICが一致する原点位置にイメージセンサ19を移動させたうえで、動作禁止を実行するので、光学中心OCと画像中心ICを確実に一致させた状態でズーム動作を行うことができる。
 図10に示す動作決定結果情報Cのように、ズーム動作中の場合、シフト動作だけでなく回転動作も禁止して制限してもよい。また、図11に示す動作決定結果情報Dのように、ズーム動作中の場合、回転動作のうちのロール動作のみを許容し、ピッチ動作およびヨー動作は禁止して制限してもよい。要するに、複数種類のセンサ移動動作のうちの少なくとも一種類を制限すればよい。なお、回転動作についても、回転角度の原点位置にイメージセンサ19を移動させたうえで、動作禁止を実行する。
 さらに、図12に示す動作決定結果情報Eのように、ズーム動作中の場合のシフト動作の移動可能範囲を、ズーム動作の停止中における移動可能範囲よりも制限(範囲制限)してもよい。ズーム動作中の場合のシフト動作の移動可能範囲には、例えば、ズーム動作の前後で光学中心OCと画像中心ICのずれがさほど目立たない程度の範囲が設定される。このため、ズーム動作中の場合のシフト動作の移動可能範囲は、ズーム動作の停止中における移動可能範囲と比べて極めて狭い範囲である。
 このように、ズーム動作中の場合にシフト動作を完全に禁止するのではなく、狭い範囲ではあるがシフト動作を許容すれば、撮影画像の画質向上に貢献することができる。
 より詳しくは、ぶれ補正機構65のシフト動作は、例えばマクロ撮影時に発生しやすいXY方向のぶれ補正に有効であるが、ぶれ補正機構65のシフト動作を完全に禁止してしまうと、有効なぶれ補正が実施されなくなるため撮影画像の画質が著しく劣化するおそれがある。しかし、図12のようにシフト動作を許容することで、こうした弊害をなくすことができる。
 [第2実施形態]
 図13~図20に示す第2実施形態では、ズーム動作で変化する焦点距離に応じて、センサ移動動作の制限の程度を変更する。なお、以下では、上記第1実施形態と共通する点は適宜説明を省略し、上記第1実施形態との相違点を中心に説明する。以降の実施形態も同様である。
 図13および図14はシフト動作を禁止する場合の例である。この場合、ズーム動作情報には、ズームレンズ45Cの光軸OA上の位置が含められる。ズーム動作判定部95は、ズームレンズ45Cの光軸OA上の位置に基づいて焦点距離を割り出す。そして、ズーム動作中であるか否かの判定に加えて、焦点距離が予め設定された閾値TH以上であるか否かを判定する。動作決定部96は、焦点距離が閾値TH以上の場合はシフト動作の動作禁止を実行し、焦点距離が閾値TH未満の場合はシフト動作を許容する。
 ここで、焦点距離は、ワイド(広角)端において最小で、テレ(望遠)端において最大となる。このため、焦点距離が閾値TH以上とは、焦点距離が閾値THと同じか、閾値THよりもテレ端側にあることを意味する。
 図14は、図13の場合のカメラ10の処理手順を示すフローチャートである。上記第1実施形態では、ズーム動作判定部95でズーム動作中であると判定された場合(ステップST110でYES)は無条件でシフト動作が禁止されていた。対してこの場合は、ズーム動作判定部95でズーム動作中であると判定され、かつ焦点距離が閾値TH以上であると判定された場合(ステップST110、ステップST200でともにYES)に、動作決定部96によりシフト動作が禁止される(ステップST130、動作決定ステップ)。対して焦点距離が閾値TH未満であった場合(ステップST200でNO)は、ズーム動作が停止中であると判定された場合(ステップST110でNO)と同じく、動作決定部96によりシフト動作が許容される(ステップST120、動作決定ステップ)。
 図15~図17はシフト動作を範囲制限する場合の例である。この場合も図13および図14の場合と同じく、ズーム動作情報には、ズームレンズ45Cの光軸OA上の位置が含められ、ズーム動作判定部95は、ズームレンズ45Cの光軸OA上の位置に基づいて焦点距離を割り出す。そして、ズーム動作判定部95は、ズーム動作中であるか否かの判定に加えて、焦点距離と第1閾値TH1および第2閾値TH2(TH1<TH2)との大小を比較する。動作決定部96は、焦点距離がワイド端以上、第1閾値TH1以下とズーム動作判定部95で判定された場合は、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/2にシフト動作を範囲制限する。焦点距離が第1閾値TH1よりも大きく、第2閾値TH2以下と判定された場合は、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/4にシフト動作を範囲制限する。焦点距離が第2閾値TH2よりも大きく、テレ端以下と判定された場合は、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/8にシフト動作を範囲制限する。つまり、焦点距離が長い場合のシフト動作の移動可能範囲を、焦点距離が短い場合の移動可能範囲よりも制限する。
 図16および図17は、図15の場合のカメラ10の処理手順を示すフローチャートである。すなわち、ズーム動作判定部95でズーム動作中であると判定され、かつ焦点距離がワイド端以上、第1閾値TH1以下であると判定された場合(ステップST110、ステップST250でともにYES)は、動作決定部96により、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/2にシフト動作が範囲制限される(ステップST260、動作決定ステップ)。対して焦点距離がワイド端以上、第1閾値TH1以下でなかった場合(ステップST250でNO)は、図17のステップST270に移行する。
 図17において、ズーム動作判定部95で焦点距離が第1閾値TH1よりも大きく、第2閾値TH2以下であると判定された場合(ステップST270でYES)は、動作決定部96により、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/4にシフト動作が範囲制限される(ステップST280、動作決定ステップ)。さらに、ズーム動作判定部95で焦点距離が第2閾値TH2よりも大きく、テレ端以下であると判定された場合(ステップST270でNO)は、動作決定部96により、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/8にシフト動作が範囲制限される(ステップST290、動作決定ステップ)。
 このように、焦点距離が閾値TH以上の場合はセンサ移動動作(シフト動作)の動作禁止を実行し、焦点距離が閾値TH未満の場合は動作禁止を実行しない、あるいは、焦点距離が長い場合のセンサ移動動作(シフト動作)の移動可能範囲を、焦点距離が短い場合の移動可能範囲よりも制限するので、ユーザが主として撮影したい被写体である主要被写体が、撮影構図内に収まる確率を高めることができる。
 より詳しくは図18に示すように、焦点距離が比較的短い広角撮影の場合は、主要被写体である人物の顔MSが比較的小さく映る。このため、矢印の下側に示すように、シフト動作で光学中心OCと画像中心ICがずれたとしても、顔MSは撮影構図内に収まっている。
 対して図19に示すように、焦点距離が比較的長い望遠撮影の場合は、顔MSが比較的大きく映る。このため、矢印の下側に示すように、シフト動作で光学中心OCと画像中心ICがずれた場合に、顔MSが撮影構図外にはみ出てしまう。すなわち、図18の広角撮影よりも図19の望遠撮影のほうが、シフト動作によって主要被写体が撮影構図外にはみ出る確率が高い。
 そこで第2実施形態では、シフト動作によって主要被写体が撮影構図外にはみ出る確率が高い望遠撮影の場合に、センサ移動動作(シフト動作)の動作禁止を実行したり、センサ移動動作(シフト動作)の移動可能範囲を制限したりしている。こうすることで、主要被写体が撮影構図内に収まる確率が高まり、より確実にユーザの意図に合致した撮影構図を得ることが可能となる。
 範囲制限の段階は上記の三段階に限らない。閾値を3つ以上設定して、四段階以上に範囲制限してもよい。また、範囲制限の程度は、上記の1/2、1/4、1/8に限らず、適宜設定変更が可能である。
 図13および図14に示すシフト動作を禁止する場合の例と、図15~図17に示すシフト動作を範囲制限する場合の例を複合して実施してもよい。具体的には図20に示すように、焦点距離がワイド端以上、第1閾値TH1以下とズーム動作判定部95で判定された場合は、動作決定部96は、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/2にシフト動作を範囲制限する。焦点距離が第1閾値TH1よりも大きく、第2閾値TH2以下と判定された場合は、ズーム動作の停止中における移動可能範囲の1/4にシフト動作を範囲制限する。焦点距離が第2閾値TH2よりも大きく、テレ端以下と判定された場合は、シフト動作の動作禁止を実行する。この図20の例によっても、上記同様の効果を得ることができる。
 [第3実施形態]
 図21~図24に示す第3実施形態では、レンズ移動方式のぶれ補正機構を有するレンズユニットが装着部に装着された場合に、レンズ移動方式のぶれ補正機構で、センサ移動方式のぶれ補正機構65でイメージセンサ19を原点位置に移動させるセンサ移動動作を打ち消す。
 図21に示すレンズユニット100は、上記第1実施形態のレンズ45A~45D、絞り機構46に加えて、補正レンズ101を含む撮像光学系102を有している。そして、この補正レンズ101を、ぶれを打ち消す方向に移動させるレンズ移動動作を行うレンズ移動方式のぶれ補正機構103を有している。ぶれ補正機構103には、通信制御部53が接続されている。ぶれ補正機構103は、通信制御部53を介してカメラ10との各種情報の遣り取りを行う。
 図22に示すように、レンズ移動方式のぶれ補正機構103は、基本的には図6で示したセンサ移動方式のぶれ補正機構65と同じ構成であり、ジャイロセンサ110、ぶれ補正制御部111、位置検出センサ112、およびアクチュエータ113を備える。ぶれ補正機構103は、ぶれ補正機構65とは独立して動作する。
 ぶれ補正機構103は、レンズ移動動作として、光軸OAに垂直なXY平面と平行に補正レンズ101を移動させるシフト動作のみを行い、回転動作は行わない。また、ぶれ補正機構103は、レンズ移動動作によって、光学中心OCを画像中心ICに合わせている。このため、レンズ移動動作では、光学中心OCと画像中心ICとは常に一致する。したがって、ぶれ補正機構103は、ズーム動作中か停止中かに関わらず、常にレンズ移動動作を行う。
 図23に示すように、レンズユニット100が装着部15に装着された場合、動作決定部96は、センサ移動方式のぶれ補正機構65で、センサ移動動作によって原点位置にイメージセンサ19を移動させる際に、センサ移動量情報と同期信号を出力する。センサ移動量情報は、センサ移動動作による原点位置へのイメージセンサ19の移動量を示す情報である。同期信号は、原点位置にイメージセンサ19を移動させるセンサ移動動作と、当該センサ移動動作を打ち消すレンズ移動動作とを同期させるための信号である。同期信号は、例えば原点位置にイメージセンサ19を移動させるセンサ移動動作を行う予定の時刻である。
 動作決定部96は、センサ移動量情報と同期信号をカメラ10の通信制御部70に出力する。通信制御部70は、センサ移動量情報と同期信号をレンズユニット100の通信制御部53に送信する。通信制御部53は、センサ移動量情報と同期信号をレンズ移動方式のぶれ補正機構103に出力する。
 図24に示すように、レンズユニット100のぶれ補正機構103は、センサ移動量情報と同期信号に基づいて、原点位置にイメージセンサ19を移動させるセンサ移動方式のぶれ補正機構65のセンサ移動動作と同期して、当該センサ移動動作を打ち消すレンズ移動動作を行う。
 このように、原点位置にイメージセンサ19を移動させるセンサ移動方式のぶれ補正機構65のセンサ移動動作を打ち消すレンズ移動動作を、レンズ移動方式のぶれ補正機構103に行わせるので、原点位置にイメージセンサ19を移動させるセンサ移動動作による撮影画像のぶれをなくすことができる。したがって、ライブビュー表示で撮影画像を見た場合に、ユーザに違和感を与えるおそれがない。
 [第4実施形態]
 図25および図26に示す第4実施形態では、レンズユニット100が装着部15に装着された場合に、ズーム動作中において、補正レンズ101が移動可能範囲の端に到達し、レンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達した場合、センサ移動動作の制限を解除する。
 第4実施形態では、レンズ移動方式のぶれ補正機構103は、位置検出センサ112による補正レンズ101の位置検出結果を、通信制御部53に出力する。補正レンズ101の位置検出結果は、通信制御部53からカメラ10の通信制御部70に送信され、さらに通信制御部70からズーム動作判定部95に出力される。
 ズーム動作判定部95は、補正レンズ101の位置検出結果に基づいて、補正レンズ101が移動可能範囲の端に到達し、レンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達したか否かを判定する。なお、補正レンズ101の移動可能範囲は、例えば、レンズユニット100の装着時にレンズユニット100から送信されて記憶部74に記憶される。
 ズーム動作判定部95でレンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達したと判定した場合、動作決定部96は、センサ移動方式のぶれ補正機構65のセンサ移動動作の制限を解除する。
 図25および図26は、第4実施形態のカメラ10の処理手順を示すフローチャートである。ズーム動作判定部95でズーム動作中であると判定され、かつレンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達していないと判定された場合(ステップST110でYES、ステップST400でNO)、上記第1実施形態のズーム動作中であると判定された場合と同じく、動作決定部96により、センサ移動方式のぶれ補正機構65のシフト動作が禁止される(ステップST130、動作決定ステップ)。
 一方、レンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達したと判定された場合(ステップST400でYES)は、図26に示すように、動作決定部96により、センサ移動方式のぶれ補正機構65のシフト動作の禁止が解除される(ステップST410、動作決定ステップ)。この際、シフト動作によって光学中心OCと画像中心ICがずれていた場合には、光学中心OCと画像中心ICが一致する原点位置にイメージセンサ19が移動される。
 補正レンズ101が移動可能範囲の端に到達し、レンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達した場合は、相当量のぶれが発生している状態である。この状態においては、光学中心OCと画像中心ICのずれに起因するズーム動作中の撮影構図のずれよりも、ぶれによる撮影画像の画質劣化を抑えることが先決である。そこで第4実施形態では、レンズ移動動作でのぶれの打ち消しが限界に達した場合は、ズーム動作中であってもセンサ移動動作の制限を解除している。こうすれば、ぶれによる撮影画像の画質劣化を抑えることができる。また、イメージセンサ19は必ず原点位置からの移動となるので、光学中心OCと画像中心ICのずれも極力小さくすることができる。
 上記各実施形態において、例えば、ズーム動作判定部95、動作決定部96といった各種の処理を実行する処理部(processing unit)のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ(processor)である。
 各種のプロセッサには、CPU、プログラマブルロジックデバイス(Programmable Logic Device:PLD)、専用電気回路等が含まれる。CPUは、周知のとおりソフトウエア(プログラム)を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサである。PLDは、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の、製造後に回路構成を変更可能なプロセッサである。専用電気回路は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである。
 1つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの1つで構成されてもよいし、同種または異種の2つ以上のプロセッサの組み合せ(例えば、複数のFPGA、またはCPUとFPGAの組み合わせ)で構成されてもよい。また、複数の処理部を1つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を1つのプロセッサで構成する例としては、第1に、1つ以上のCPUとソフトウエアの組み合わせで1つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第2に、システムオンチップ(System On Chip:SoC)等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を1つのICチップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを1つ以上用いて構成される。
 さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路(circuitry)である。
 上記記載から、以下の付記項1に記載の撮像装置を把握することができる。
 [付記項1]
 ズームレンズを含む撮像光学系を介して被写体像が撮像面に結像されるイメージセンサと、ぶれを打ち消す方向に前記イメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式のぶれ補正機構とを備える撮像装置において、
 前記ズームレンズが移動するズーム動作中であるか否かを判定するズーム動作判定プロセッサと、
 前記ズーム動作判定プロセッサの判定結果に応じて前記ぶれ補正機構の動作を決定する動作決定プロセッサであって、前記ズーム動作判定プロセッサで前記ズーム動作中であると判定された場合、前記ズーム動作の停止中に許容される前記センサ移動動作の少なくとも一部を制限する動作決定プロセッサとを備える撮像装置。
 上記各実施形態では、撮像装置としてレンズ交換式デジタルカメラ10を例示したが、本発明はこれに限らない。レンズ部がカメラ本体に一体的に備え付けられているデジタルカメラにも本発明は適用可能である。また、ビデオカメラ、またはカメラ付き携帯電話等にも本発明は適用可能である。
 本発明は、上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。
 10 レンズ交換式デジタルカメラ(カメラ)
 11、100 レンズユニット
 15 装着部
 16 係合部
 17、18 信号接点
 19 イメージセンサ
 20 撮像面
 21 電源レバー
 22 レリーズスイッチ
 23 露出補正ダイヤル
 24 シャッタスピード/ISO感度ダイヤル
 25 ホットシュー
 27 表示部
 28 光学ファインダ
 29 操作キー群
 30 蓋
 35、102 撮像光学系
 36 フォーカスリング
 37 ズームリング
 38 アイリスリング
 45A、45D レンズ
 45B フォーカスレンズ
 45C ズームレンズ
 46 絞り機構
 47、50 アクチュエータ
 48、52 位置検出センサ
 49 光学系制御部
 51 開度検出センサ
 53 通信制御部
 65 ぶれ補正機構(センサ移動方式のぶれ補正機構)
 66 アナログ処理部(AFE)
 67 デジタル信号処理部(DSP)
 68 センサ制御部
 69 中央制御部(CPU)
 70 通信制御部
 71 フレームメモリ
 72 表示制御部
 73 カード制御部
 74 記憶部
 75 データバス
 76 作動プログラム
 77 メモリカード
 85、110 ジャイロセンサ
 86、111 ぶれ補正制御部
 87、112 位置検出センサ
 88、113 アクチュエータ
 95 ズーム動作判定部
 96 動作決定部
 101 補正レンズ
 103 ぶれ補正機構(レンズ移動方式のぶれ補正機構)
 OA 光軸
 OC 光学中心
 IC 画像中心
 X 撮像面の長辺に沿う軸
 Y 撮像面の短辺に沿う軸
 RO ロール動作を示す矢印
 PI ピッチ動作を示す矢印
 YA ヨー動作を示す矢印
 ST100~ST140、ST200、ST250~ST290、ST400、ST410 ステップ
 MS 人物の顔(主要被写体)

Claims (14)

  1.  ズームレンズを含む撮像光学系を介して被写体像が撮像面に結像されるイメージセンサと、
     ぶれを打ち消す方向に前記イメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式のぶれ補正機構と、
     前記ズームレンズが移動するズーム動作中であるか否かを判定するズーム動作判定部と、
     前記ぶれ補正機構の動作を決定する動作決定部であって、前記ズーム動作判定部で前記ズーム動作中であると判定された場合、前記ズーム動作の停止中に許容される前記センサ移動動作の少なくとも一部を制限する動作決定部とを備える撮像装置。
  2.  前記センサ移動動作には、前記イメージセンサの移動方向が異なる複数種類のセンサ移動動作が含まれており、
     前記動作決定部は、前記複数種類のセンサ移動動作のうちの少なくとも一種類を制限する請求項1に記載の撮像装置。
  3.  前記複数種類のセンサ移動動作には、前記撮像光学系の光軸が通る点である光学中心と前記撮像面の中心点である画像中心を一致させた状態で前記イメージセンサを回転移動させる回転動作と、前記光軸に垂直な面と平行に前記イメージセンサを移動させるシフト動作とが含まれ、
     前記動作決定部は、前記ズーム動作判定部で前記ズーム動作中であると判定された場合は、少なくとも前記シフト動作を制限する請求項2に記載の撮像装置。
  4.  前記動作決定部は、前記ズーム動作中か前記停止中かに関わらず、前記回転動作を許容する請求項3に記載の撮像装置。
  5.  前記動作決定部は、前記ズーム動作で変化する焦点距離に応じて、前記制限の程度を変更する請求項1ないし4のいずれか1項に記載の撮像装置。
  6.  前記ズーム動作中に前記動作決定部が実行する前記制限には、前記センサ移動動作を禁止する動作禁止が含まれ、
     前記動作決定部は、前記センサ移動方式のぶれ補正機構の作動中に、前記ズーム動作判定部で前記ズーム動作中であると判定された場合には、原点位置に前記イメージセンサを移動させ、その後前記動作禁止を実行する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の撮像装置。
  7.  請求項5を引用する請求項6に記載の撮像装置において、
     前記動作決定部は、前記焦点距離が予め設定された閾値以上の場合は前記動作禁止を実行し、前記焦点距離が前記閾値未満の場合は前記動作禁止を実行しない撮像装置。
  8.  前記ズーム動作中に前記動作決定部が実行する前記制限には、前記イメージセンサの移動可能範囲を、前記ズーム動作の停止中における前記移動可能範囲よりも制限する範囲制限が含まれる請求項1ないし7のいずれか1項に記載の撮像装置。
  9.  請求項5を引用する請求項8に記載の撮像装置において、
     前記動作決定部は、前記焦点距離が長い場合の前記移動可能範囲を、前記焦点距離が短い場合の前記移動可能範囲よりも制限する撮像装置。
  10.  複数種類のレンズユニットが交換可能に装着される装着部を備える請求項1ないし9のいずれか1項に記載の撮像装置。
  11.  請求項6を引用する請求項10に記載の撮像装置において、
     撮像光学系を構成する複数枚のレンズのうちの一部のレンズである補正レンズを、前記ぶれを打ち消す方向に移動させるレンズ移動動作を行うレンズ移動方式のぶれ補正機構を有する前記レンズユニットが前記装着部に装着された場合、前記動作決定部は、前記イメージセンサを前記原点位置に移動させる前記センサ移動動作を打ち消す前記レンズ移動動作を、前記レンズ移動方式のぶれ補正機構に行わせる撮像装置。
  12.  撮像光学系を構成する複数枚のレンズのうちの一部のレンズである補正レンズを、前記ぶれを打ち消す方向に移動させるレンズ移動動作を行うレンズ移動方式のぶれ補正機構を有する前記レンズユニットが前記装着部に装着された場合、前記動作決定部は、前記ズーム動作中において、前記補正レンズが移動可能範囲の端に到達し、前記レンズ移動動作での前記ぶれの打ち消しが限界に達した場合、前記センサ移動動作の制限を解除する請求項10または11に記載の撮像装置。
  13.  ズームレンズを含む撮像光学系を介して被写体像が撮像面に結像されるイメージセンサと、ぶれを打ち消す方向に前記イメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式のぶれ補正機構とを備える撮像装置の作動方法において、
     前記ズームレンズが移動するズーム動作中であるか否かを判定するズーム動作判定ステップと、
     前記ぶれ補正機構の動作を決定する動作決定ステップであって、前記ズーム動作判定ステップで前記ズーム動作中であると判定された場合、前記ズーム動作の停止中に許容される前記センサ移動動作の少なくとも一部を制限する動作決定ステップとを備える撮像装置の作動方法。
  14.  ズームレンズを含む撮像光学系を介して被写体像が撮像面に結像されるイメージセンサと、ぶれを打ち消す方向に前記イメージセンサを移動させるセンサ移動動作を行うセンサ移動方式のぶれ補正機構とを備える撮像装置の作動プログラムにおいて、
     前記ズームレンズが移動するズーム動作中であるか否かを判定するズーム動作判定機能と、
     前記ぶれ補正機構の動作を決定する動作決定機能であって、前記ズーム動作判定機能で前記ズーム動作中であると判定された場合、前記ズーム動作の停止中に許容される前記センサ移動動作の少なくとも一部を制限する動作決定機能とを、コンピュータに実行させる撮像装置の作動プログラム。
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