(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を通過した被写体像を検出する撮像素子と、振れを検出する検出手段と、前記振れによって生じる画像振れを減少させる補正手段の基準位置を決定する決定手段と、前記検出手段が検出した振れによって生じる画像振れを補正するように前記基準位置を前記補正手段の駆動範囲の制御中心位置として前記補正手段を駆動する駆動手段と、を有する撮像装置であって、
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記駆動手段による画像振れの補正を行っていない場合、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定しており、
前記駆動手段による画像振れの補正を行っている場合、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件を満たすことを考慮せずに、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
振れによって生じる画像振れを減少させるために光軸と異なる方向に移動する補正レンズを備えた撮影光学系を通過した被写体像を検出する撮像素子と、前記振れを検出する検出手段と、前記補正レンズの基準位置を決定する決定手段と、前記検出手段が検出した振れによって生じる画像振れを補正するように前記基準位置を前記補正レンズの駆動範囲の制御中心位置として前記補正レンズを駆動する駆動手段と、を有する撮像装置であって、
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正レンズが前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記駆動手段による画像振れの補正を行っていない場合、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正レンズが前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定しており、
前記駆動手段による画像振れの補正を行っている場合、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件を満たすことを考慮せずに、前記補正レンズが前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
撮影光学系を通過した被写体像を検出する撮像素子と、振れを検出する検出手段と、前記振れによって生じる画像振れを減少させる補正手段の基準位置を決定する決定手段と、前記検出手段が検出した振れによって生じる画像振れを補正するように前記基準位置を前記補正手段の駆動範囲の制御中心位置として前記補正手段を駆動する駆動手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段が、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定する工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項６】
振れによって生じる画像振れを減少させるために光軸と異なる方向に移動する補正レンズを備えた撮影光学系を通過した被写体像を検出する撮像素子と、前記振れを検出する検出手段と、前記補正レンズの基準位置を決定する決定手段と、前記検出手段が検出した振れによって生じる画像振れを補正するように前記基準位置を前記補正レンズの駆動範囲の制御中心位置として前記補正レンズを駆動する駆動手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、
前記決定手段が、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正レンズが前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定する工程を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振れ補正装置、撮像装置、及び振れ補正装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の中心の、撮像光学系の光軸からのずれ（光軸ズレ）を、振れ補正用のレンズを移動させることにより補正する撮像装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１９１１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
振れ補正用のレンズが移動してその中心が撮像光学系の光軸からずれると、撮像光学系の光学性能（ＭＴＦ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が低下する。しかしながら、特許文献１では光学性能の低下が考慮されていないため、大きな光軸ズレが補正されると光学性能が大きく低下する可能性があった。
【０００５】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、光軸ズレを補正する際の光学性能の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１の本発明は、撮影光学系を通過した被写体像を検出する撮像素子と、振れを検出する検出手段と、前記振れによって生じる画像振れを減少させる補正手段の基準位置を決定する決定手段と、前記検出手段が検出した振れによって生じる画像振れを補正するように前記基準位置を前記補正手段の駆動範囲の制御中心位置として前記補正手段を駆動する駆動手段と、を有する撮像装置であって、前記撮像素子の中心と前記撮影光学系の光軸がずれており、前記決定手段は、前記撮影光学系の光学特性が所定の条件が満たされる範囲で、前記補正手段が前記撮影光学系の光軸の前記撮像素子の中心からのずれを補正するように、前記基準位置を決定することを特徴とする撮像装置を提供する。
【０００７】
なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。
【発明の効果】
【０００８】
以上の構成により、本発明によれば、光軸ズレを補正する際の光学性能の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る振れ補正装置を備える撮像装置１００の構成を示すブロック図。
【図２】目標位置算出回路の詳細な構成を示すブロック図。
【図３】補正レンズ２の制御中心位置と光学性能との関係を示す図。
【図４】制御中心位置の基準位置の決定処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施例によって限定されるわけではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが、本発明に必須とは限らない。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明に係る振れ補正装置を備える撮像装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、撮像光学系１０は、撮像レンズ１と、撮像装置１００に加わる振れを補正するための補正レンズ２とを含む。補正レンズ２は、撮像光学系１０の光軸に直交する方向に移動可能である。撮像素子３は、撮像光学系１０からの入射光を光電変換する。信号処理回路４は、撮像素子３における光電変換により得られた電気信号を処理して、例えば標準ビデオ信号などに変換する。出力端子５は、信号処理回路４から得られた標準ビデオ信号を出力する。上記の構成により、撮像装置１００は、撮像された画像を標準ビデオ信号として出力する。
【００１２】
ジャイロＹ１１及びジャイロＰ１２は、撮像装置１００に加わる振れのうち、それぞれヨー方向及びピッチ方向の角速度を検出する角速度センサである。本実施例においては、ジャイロＹ１１及びジャイロＰ１２は、撮像光学系１０の光軸に直交する一平面上に互いに直交した回転軸における振れの回転成分の角速度を検出するように配置される。
【００１３】
目標位置算出回路２１は、ジャイロＹ１１及びジャイロＰ１２が検出した角速度と、撮像光学系１０の光軸からの撮像素子３の中心のずれ（光軸ズレ）とに基づき、補正レンズ２の目標位置を算出する（詳細は図２を参照して後述）。駆動回路Ｙ３１及び駆動回路Ｐ３２は、目標位置算出回路２１により算出された目標位置に移動するように補正レンズ２を駆動する。
【００１４】
振れ補正制御回路６は、振れ補正を実行するか否かに関するユーザの指示に従い、目標位置算出回路２１を制御する（詳細は図２を参照して後述）。ユーザは、不図示のスイッチやメニュー画面を介して、振れ補正を実行するか否かを指示することができる。
【００１５】
なお、撮像装置１００はコンピュータを備え、上述した各ブロックの機能は、コンピュータがプログラムを実行することにより実現可能である。
【００１６】
次に、図２を参照して、目標位置算出回路２１による目標位置の算出処理の詳細について説明する。増幅器Ｙ２２及び増幅器Ｐ２３はそれぞれ、ジャイロＹ１１及びジャイロＰ１２が検出した角速度信号を増幅する。ＨＰＦ＿Ｙ２４及びＨＰＦ＿Ｐ２５は、周波数特性が可変のハイパスフィルタであり、増幅器Ｙ２２及び増幅器Ｐ２３にて増幅された角速度信号に含まれる低周波成分を遮断して残りの成分を出力する。積分器Ｙ２６及び積分器Ｐ２７はそれぞれ、ＨＰＦ＿Ｙ２４及びＨＰＦ＿Ｐ２５から出力された角速度信号を積分することにより角変位量を得る。角変位量は、撮像装置１００の振れを補正するための補正量であり、補正レンズ２の目標位置に対応する。
【００１７】
パン・チルト判定回路２８は、積分器Ｙ２６及び積分器Ｐ２７より出力された角変位量に基づいてパンニング及びチルティングの判定を行う。そして、パンニング及びチルティングの判定に応じてＨＰＦ＿Ｙ２４及びＨＰＦ＿Ｐ２５の周波数特性を変更することによりパンニング制御及びチルティング制御を行う。
【００１８】
中心位置演算回路２９は、振れ補正制御回路６からの振れ補正を実行するか否かを示す情報に基づいて、補正レンズ２の制御中心位置を演算する。制御中心位置とは、光軸中心のズレを解消する方向に補正レンズ２を補正し、振れ補正実行時に補正レンズ制御上の駆動範囲の中心位置として振れの補正量がゼロであるときに補正レンズ２が固定される位置のことである。中心位置演算回路２９の演算結果は、積分器Ｙ２６及び積分器Ｐ２７から出力される角変位量と加算され、最終的な目標位置を示す駆動信号が生成される。
【００１９】
なお、図示しないが、振れ補正制御回路６に対するユーザの指示により振れ補正が停止され、補正量がゼロである場合、中心位置演算回路２９の演算結果がそのまま駆動信号になる（即ち、積分器Ｙ２６及び積分器Ｐ２７から出力される角変位量は使用されない）。
【００２０】
こうして得られた駆動信号は、駆動回路Ｙ３１及び駆動回路Ｐ３２に入力される。そして、駆動回路Ｙ３１及び駆動回路Ｐ３２は、駆動信号に従って、制御中心位置を中心に補正レンズ２を駆動する。振れ補正制御回路６に対するユーザの指示により振れ補正が停止している場合は、補正量はゼロとなり、補正レンズ２は制御中心位置まで駆動されるが、その位置で固定される。
【００２１】
目標位置算出回路２１は、自動振れ検出回路３０を更に備えてもよい。この場合、自動振れ検出回路３０は、増幅器Ｙ２２及び増幅器Ｐ２３からの出力、並びに積分器Ｙ２６及び積分器Ｐ２７からの出力に基づいて、撮像装置１００において振れが発生しているか否かを判定する。自動振れ検出回路３０は、判定結果を中心位置演算回路２９に通知する。中心位置演算回路２９は、振れ補正制御回路６からの振れ補正を実行するか否かを示す情報と自動振れ検出回路３０からの振れ発生の判定結果に基づいて、制御中心位置を演算する（詳細は図４を参照して後述）。
【００２２】
次に、図３を参照して、補正レンズ２の制御中心位置と光学性能（ＭＴＦ）との関係について説明する。なお、ここでの光学性能（ＭＴＦ）とは、コントラストと解像度の両方を示す特性である。補正レンズ２の駆動範囲は、光軸に直行する平面上であるが、図３においては、説明を簡易化するために駆動範囲の平面上の１軸のみに限定して説明する。図３の横軸が、撮像光学系１０の光軸中心を通る駆動平面上の１軸を取り出した軸であり、補正レンズ２の中心位置の座標位置を示す。横軸の真中が設計光学中心３３１である。
【００２３】
図３下部のＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ（ＭＴＦ）の変化を参照すると、撮像素子の中心位置におけるＭＴＦ３４１は、補正レンズ２が設計光学中心３３１から離れるほど低下する。ＭＴＦによる光学性能補償の閾値を３４２とすると、補正レンズ２が光学性能（ＭＴＦ）補償点３４３の間の範囲３０４内に位置すればＭＴＦは閾値以上であるが、範囲３０４の外に出るとＭＴＦが閾値未満となり、画質劣化が大きくなる。
【００２４】
図３の左右両端の縦に示した実線は、画面全体を有効像円内に維持できる補正レンズ２の中心位置の限界位置３３３である。補正レンズ２の中心位置がこの限界位置の範囲内であれば、画面全体を光学像円内に収めることができるが、この限界を超えると、有効像円を超えた範囲が画像に撮像されることになり、画面のケラレなどが発生することになる。
【００２５】
光軸ズレが生じていない場合（光軸中心が設計光学中心に一致している場合）、補正レンズ２の制御中心位置は位置３０１であり、駆動範囲は範囲３１１である。
【００２６】
図３最下部に光量落ちの変化を示す。光軸ズレが生じていなければ、補正レンズ２の駆動軸の左端の画面光量が実線３２１となり、補正レンズ２の駆動軸の右端の画面光量が実線３２２となる。実線３２１、３２２に示すように設計光学中心３３１を中心に左右対称にして光量落ちが生じる。しかし、光軸ズレが生じていると、補正レンズ２の駆動軸の左端の画面光量が点線３２３となり、補正レンズ２の駆動軸の右端の画面光量が点線３２４となる。このとき、点線３２３、３２４に示すように、設計光学中心３３１とはずれた位置を中心として光量落ちが発生する。従って、範囲３１１に示したように設計光学中心３３１に合わせて補正レンズ２を駆動すると、駆動範囲の右端と左端とで光量の落ち方が異なり周辺光量のアンバランスが発生する。そこで、光軸ズレを補正するために、補正レンズ２の制御中心位置と駆動範囲を補正する（光軸ズレに合わせて位置をずらす）必要がある。
【００２７】
点線３２３、３２４に合わせて光軸ズレを補正すると、補正レンズ２の制御中心位置は位置３０２となり、駆動範囲は範囲３１２となる。これにより、点線３２３、３２４が示す光量落ち変化に対して駆動範囲とのバランスが取れることになる。
【００２８】
しかし、位置３０２は範囲３０４の外にあり、ＭＴＦは閾値未満である。振れ補正が実行され補正レンズ２が範囲３１２内で駆動されている場合は、ＭＴＦの低下が生じても動解像度の観点から見た目の画像劣化は認識されにくい。しかしながら、撮像装置１００が静止しており補正レンズ２が位置３０２に静止している場合、ＭＴＦの低下による画像劣化が目立つ。
【００２９】
そこで、振れ補正が実行されていない場合、光学性能を優先させて、補正レンズ２の制御中心位置を決定する。具体的には、光学性能（ＭＴＦ）が閾値以上であるという条件が満たされる範囲の限界である位置３０３を補正レンズ２の制御中心位置とし、範囲３１３を駆動範囲とする。これにより、光軸ズレを補正する際の光学特性の低下が抑制され、画質劣化が抑制される。
【００３０】
次に、図４を参照して、制御中心位置の基準位置の決定処理について説明する。ここで、「基準位置」とは、制御中心位置の最終的な目標位置である。通常、制御中心位置と基準位置とは一致するが、制御中心位置が急に変化すると、画質が劣化する場合がある。そこで、中心位置演算回路２９は、先に基準位置を決定し、その後、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。従って、基準位置が変化した場合（即ち、中心位置演算回路２９が新たな基準位置を決定した場合）、中心位置演算回路２９は、制御中心位置を元の基準位置から新たな基準位置へと段階的に変化させる。しかしながら、補正レンズ２の急な移動による画質劣化を許容する場合は、中心位置演算回路２９は、制御中心位置を直ちに基準位置へ移動させてもよい。
【００３１】
本フローチャートの処理は、予め決められた周期（例えば、垂直同期信号の発生周期）で繰り返し実行される。また、本フローチャートの処理に先立ち、中心位置演算回路２９は、「仮の基準位置」を決定する。「仮の基準位置」は、ＭＴＦの低下を考慮せずに光軸ズレを補正する場合の補正レンズ２の制御中心位置であり、図３の例では位置３０２に対応する。
【００３２】
Ｓ４０１で、中心位置演算回路２９は、仮の基準位置のＭＴＦが閾値以上であるか否か（即ち、仮の基準位置が範囲３０４内であるか否か）を判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」であればＳ４０２に進み、「Ｎｏ」であればＳ４０３に進む。
【００３３】
Ｓ４０２で、中心位置演算回路２９は、仮の基準位置を基準位置として決定する。そして、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。
【００３４】
Ｓ４０３で、中心位置演算回路２９は、振れ補正制御回路６からの入力に従い、振れ補正の実行が指示されているか否かを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」であればＳ４０４に進み、「Ｎｏ」であればＳ４０６に進む。なお、Ｓ４０４の処理はオプションであり、Ｓ４０３で「Ｙｅｓ」と判定された場合はＳ４０５へ進んでもよい。
【００３５】
Ｓ４０４で、中心位置演算回路２９は、自動振れ検出回路３０からの入力に基づき、撮像装置１００において振れが発生しているか否かを判定する。判定結果が「Ｙｅｓ」であればＳ４０５に進み、「Ｎｏ」であればＳ４０６に進む。
【００３６】
Ｓ４０５で、中心位置演算回路２９は、仮の基準位置（図３の例では、位置３０２）を基準位置として決定する。そして、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。一方、Ｓ４０６では、中心位置演算回路２９は、ＭＴＦが閾値の位置（図３の例では、位置３０３）を基準位置として決定する。そして、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させる。
【００３７】
Ｓ４０５の処理は、光学性能よりも光軸ズレの補正及び周辺光量のアンバランス解消を優先させることを意味する。具体的には、振れ補正が実行される場合（Ｓ４０３で「Ｙｅｓ」）、光学性能の低下に起因する画質劣化はユーザにそれほど認識されないので、図３の例では、制御中心位置は位置３０２のままであり、位置３０３へ移動しない。但し、振れ補正の実行が指示されていても、撮像装置１００が振れていないために実際には振れ補正が実行されない場合（Ｓ４０４で「Ｎｏ」）は、Ｓ４０４からＳ４０６へ遷移することにより、光学性能の低下が抑制される。
【００３８】
また、上記フローにおいて、制御中心位置を基準位置へと段階的に移動させるのは、中心位置を急激に移動することによって、振れ補正位置も急激に変化して検出した振れとは別に撮像装置が動いた映像になってしまうのを防ぐためである。従って、制御中心位置をゆっくりと変化させる場合の補正方法は、補正レンズ２の動きがこの補正動作に伴って視覚的に認識できないレベルであればよい。例えば、垂直同期信号に対して、１周期あたり１画素以下の変化量として設定すればよい。
【００３９】
以上説明したように、本実施例によれば、中心位置演算回路２９は、光学特性（ＭＴＦ）が閾値以上であるという条件が満たされる範囲で、光軸ズレを補正するように補正レンズ２の制御中心位置の基準位置を決定する。これにより、光軸ズレを補正する際の光学性能の低下が抑制される。
【００４０】
［その他の実施例］
以上の各実施例で説明した構成要素及び処理は、ハードウェアで実装してもよいし、ソフトウェアで実装してもよいし、その組み合わせで実装してもよい。これらの構成要素及び処理の一部又は全部を実装するソフトウェア（プログラム）、及びこれを格納した記憶媒体も、本発明の範囲に含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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