(57)【要約】【課題】複数のイメージセンサを備えた撮像装置に手振れ補正機能を付加する。【解決手段】レンズユニット５には、被写体光をＧ光と、Ｒ光及びＢ光に色分解する色分解プリズム３０が設けられている。色分解プリズム３０は、ＣＣＤイメージセンサ２３にＧ光を入射させ、ＣＣＤイメージセンサ２４にＲ光及びＢ光を入射させる。センサ移動機構２７，２８は、手振れ検出時にＣＣＤイメージセンサ２３，２４を光軸Ａ１と垂直な平面内でそれぞれ移動させる。センサ移動機構２７，２８により、手振れによって各イメージセンサの撮像面上で生じる被写体像の位置のズレが個別に補正され、撮影画質の劣化が防止される。【選択図】        図３
2006217467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を透過した被写体光を撮像する複数のイメージセンサと、
前記被写体光を色分解し、色分解した被写体光を前記複数のイメージセンサにそれぞれ入射させる色分解光学系と、
前記イメージセンサをそれぞれ前記撮影光学系の光軸と垂直な平面内で移動させる複数のセンサ移動手段と、
外部から与えられた振れの方向及び大きさを検出する振れ検出手段と、
検出された振れの方向及び大きさから各イメージセンサ上で生じる振れを補正するために必要な各イメージセンサの移動方向及び移動量を算出し、これに基づいて前記複数のセンサ移動手段をそれぞれ駆動する振れ補正手段とを備えたことを特徴する撮像装置。
【請求項２】
前記センサ移動手段は、前記光軸と垂直な平面に属する互いに垂直な異なる二方向に前記イメージセンサを移動させる２つのアクチュエータを備えていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のイメージセンサを備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被写体光を色分解し、色分解した各色の被写体光を複数のイメージセンサにより撮像する多板式デジタルカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。多板式デジタルカメラは、２個又は３個のイメージセンサにより各色の被写体像を撮像するため、１個のイメージセンサを備えた単板式のデジタルカメラに比べ、高解像度の画像を得ることができる。
【０００３】
また、振動センサによって撮影時の手振れを検出し、撮影レンズの一部をその光軸と垂直な平面内で移動することにより手振れを補正するデジタルカメラが知られている（例えば、特許文献２参照）。このデジタルカメラは、１個のイメージセンサを備えた単板式であるため、撮影レンズを移動することにより、手振れの前後で生じる被写体像の位置のずれを補正でき、画像の輪郭が不鮮明になることを防止できる。
【特許文献１】特開平５−１４９０９号公報
【特許文献２】特開平９−１４６１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、多板式のデジタルカメラでは、イメージセンサと撮影光学系の間に色分解プリズムが存在するため、色分解プリズムを直進して透過する被写体像と、色分解プリズムをその色分解面で反射して透過する被写体像とでは、手振れにより被写体像のずれる方向に食い違いが生ずる。このため、レンズの移動により手振れ補正を行うには、例えば、色分解プリズムの直前で被写体光を一度結像させ、被写体光が色分離プリズムを透過した後にイメージセンサに被写体光を結像させるリレーレンズ系をイメージセンサごとに設け、リレーレンズ系を移動して被写体像の位置のずれを個別に補正する必要が生じる。したがって、レンズ枚数の大幅な増加、これに伴うコストアップや大型化が避けられないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、レンズ枚数を増加することなく、手振れによって生じる被写体像のずれを複数のイメージセンサについて個別に補正することが可能な撮像装置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】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮影光学系を透過した被写体光を撮像する複数のイメージセンサと、前記被写体光を色分解し、色分解した被写体光を前記複数のイメージセンサにそれぞれ入射させる色分解光学系と、前記イメージセンサをそれぞれ前記撮影光学系の光軸と垂直な平面内で移動させる複数のセンサ移動手段と、外部から与えられた振れの方向及び大きさを検出する振れ検出手段と、検出された振れの方向及び大きさから各イメージセンサ上で生じる振れを補正するために必要な各イメージセンサの移動方向及び移動量を算出し、これに基づいて前記複数のセンサ移動手段をそれぞれ駆動する振れ補正手段とを備えたことを特徴する。
【０００７】
前記センサ移動手段は、前記光軸と垂直な平面に属する互いに垂直な異なる二方向に前記イメージセンサを移動させる２つのアクチュエータを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の撮像装置によれば、複数のイメージセンサをそれぞれ光軸と垂直な平面内で個別に移動させることができるから、色分解光学系により色分解された後の被写体像の位置がそれぞれイメージセンサ上で手振れ等によりズレを生じても、これを適切に補正することができる。したがって、色分解光学系とイメージセンサとの間にリレーレンズ系を設ける必要がなく、光学系の大型化やコストアップを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１において、デジタルスチルカメラ２は、その前面に撮影レンズ３が露呈され、厚みの小さい直方体形状をしたカメラボディ４を備えている。撮影レンズ３は、複数枚のレンズを有するズームレンズであり、詳しくは後述するレンズユニット５に取り付けられている。デジタルスチルカメラ２の上面には、電源スイッチのオン／オフと、撮影モード／再生モード／設定モードの切り換えを行うときに操作される操作ダイヤル８と、撮影ボタン９が設けられている。操作ダイヤル８は、電源オフ，撮影モード，再生モード、設定モードをそれぞれ選択するための４つの位置にそれぞれ回転操作される。
【００１０】
操作ダイヤル８を電源オフの位置から撮影モード，再生モード，設定モードのいずれかに操作すると、デジタルスチルカメラ２の電源がオンされる。撮影モードでは、撮影ボタン９の操作によって被写体画像を撮影することができる。再生モードでは、デジタルスチルカメラ２に着脱自在なメモリカード１０に記録された撮影画像を表示することができる。設定モードでは撮影解像度の変更、ストロボ自動発光機能のオン／オフ切り換え、ホワイトバランス調節の変更等を設定できるようになっている。
【００１１】
図２において、デジタルスチルカメラ２の後面には、液晶表示パネル（ＬＣＤパネル）１１が設けられている。ＬＣＤパネル１１は、撮影モードでは電子ビューファインダとして機能し、撮像されたライブビュー画像を表示する。また、再生モードでは、撮影された被写体画像を表示する。ＬＣＤパネル１１の右上方には、ズームボタン１２が設けられている。ズームボタン１２は、ズームインボタンとズームアウトボタンからなり、撮影レンズ４のズーム倍率を指定することにより、光学的な撮影倍率を変更するときに操作される。ズームボタン１２の下方に設けられたカーソルボタン１３は、主に設定モードで使用され、各種の設定を切り換える際に操作される。
【００１２】
図３において、レンズユニット５には、撮影レンズ４を構成する第１レンズ１６，第２レンズ１７，第３レンズ１８，第４レンズ１９が設けられている。第１レンズ１６と第２レンズ１７の間には、直角プリズム２０が設けられている。直角プリズム２０により、第１レンズ１６と第２レンズ１７の間で撮影レンズ４の光軸Ａ１が直角に曲げられる。第２レンズ１７は、直角プリズム２０に近接して固定されている。第３レンズ１８と第４レンズ１９は、撮影倍率を変更するズーム動作時に光軸Ａ１に沿って移動する。また、第４レンズ１９は、フォーカス調整が行われる際に移動する。
【００１３】
レンズユニット５には、Ｇ光（緑色光）を撮像するＣＣＤイメージセンサ２３と、Ｒ光（赤色光）及びＢ光（青色光）を撮像するＣＣＤイメージセンサ２４が設けられている。ＣＣＤイメージセンサ２３及び２４の各法線の交点位置には、色分解プリズム２５が設けられている。色分解プリズム２５は、２つの直角プリズムを組み合わせて直方体状に形成されている。２つの直角プリズムが接した面にはＧ光を透過し、Ｒ光とＢ光を反射する色分解層が設けられている。撮影レンズ４に入射した被写体光は、色分解プリズム２５によりＧ光と、Ｍ光（マゼンタ光）とに分解され、Ｇ光はＣＣＤイメージセンサ２３に入射し、Ｍ光はＲ光とＢ光の合成色光としてＣＣＤイメージセンサ２４に入射する。
【００１４】
ＣＣＤイメージセンサ２３，２４には、それぞれセンサ移動機構２７，２８が設けられている。センサ移動機構２７，２８は、手振れによって被写体像の結像位置にずれが生じた際、ＣＣＤイメージセンサ２３，２４を光軸Ａ１に垂直な平面内で移動してこれを補正する。
【００１５】
図４において、センサ移動機構２７は、ＣＣＤイメージセンサ２３を支持する第１支持板３４と、第１支持板３４を支持する第２支持板３５と、第２支持板３５を支持する支持基板３６とを備えている。第２支持板３５と支持基板３６の前面には、それぞれ圧電素子からなるアクチュエータ３７，３８が設けられている。第１支持板３４には、アクチュエータ３７の駆動ロッド３７ａが取り付けられている。第２支持板３５には、アクチュエータ３８の駆動ロッド３８ａが取り付けられている。なお、センサ移動機構２８はセンサ移動機構２７と同じ構成であるので説明を省略する。
【００１６】
アクチュエータ３７，３８は、印加される駆動パルスの電圧の方向により伸張又は圧縮変形し、駆動ロッド３７ａ，３８ａを直線状に変位させる。駆動ロッド３７ａは、ＣＣＤイメージセンサ２３の垂直方向（Ｙ方向）に平行であり、アクチュエータ３７は、第１支持板３４をＣＣＤイメージセンサ２３ごとＹ方向に移動させる。また、駆動ロッド３８ａは、ＣＣＤイメージセンサ２３の水平方向（Ｘ方向）に平行であり、アクチュエータ３８は、第２支持板３５をＣＣＤイメージセンサ２３及び第１支持板３４と一体にＸ方向に移動させる。ＣＣＤイメージセンサ２３は、アクチュエータ３７とアクチュエータ３８とによりＹ方向及びＸ方向に変位することが可能となる。
【００１７】
図５において、制御部５０は、ＲＯＭ５１に記憶されたシーケンスプログラムを実行するＣＰＵを備え、操作ダイヤル８、撮影ボタン９、電子ズームボタン１４の操作により発生する操作信号等に基づいてデジタルスチルカメラ２の各部を制御する。ＲＡＭ５２は、制御部５０がシーケンスプログラムを実行する際に使用されるワークメモリである。
【００１８】
ＣＤＳ／ＡＭＰ回路５５は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）と、増幅器（ＡＭＰ）とからなる。ＣＤＳは、ＣＣＤイメージセンサ２３，ＣＣＤイメージセンサ２４が出力した画像信号からＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を生成し、ＡＭＰは、ＣＤＳによって生成されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器５６は、ＣＤＳ／ＡＭＰ回路５５が出力したアナログ画像信号をデジタル変換する。Ａ／Ｄ変換器５６によってデジタル変換された画像信号は画像信号処理回路５７に入力される。
【００１９】
画像信号処理回路５７は、デジタル変換された画像信号に対し、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理と、ＹＣ変換処理とを施す。撮影ボタン９が操作される前の撮影モード下では、画像信号処理回路５７に入力された画像信号は、簡易な画像処理とＹＣ変換処理とが施されてＶＲＡＭ５８に画像データとして一時的に書き込まれる。また、撮影ボタン９の操作により撮影処理が実行されたときには、画像信号処理回路５７に入力された画像信号は、本格的な画像処理とＹＣ変換処理とが施され、ＳＤＲＡＭ５９に撮影画像データとして記録される。ビデオエンコーダ６０は、ＶＲＡＭ５８又はＳＤＲＡＭ５９に書き込まれた画像データをコンポジット信号に変換し、ＬＣＤパネル１１にライブビュー画像又は記録された撮影画像を表示させる。
【００２０】
圧縮伸張処理回路６１は、ＳＤＲＡＭ５９に記録された撮影画像データを所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で圧縮して画像ファイルを生成する。この圧縮された画像ファイルは、メディアコントローラ６２を介して記録媒体であるメモリカード１０に記録される。また、圧縮伸張処理回路６１は、再生モード時にメモリカード１０から読み出された圧縮画像ファイルを伸張処理し、ＬＣＤパネル１１に表示される再生画像を構築する。
【００２１】
ＡＥ／ＡＦ検出回路６３は、ＣＣＤイメージセンサ２３及びＣＣＤイメージセンサ２４の一方又は両方により得られた画像信号の画素ごとの輝度情報から被写体輝度を求め、ＣＤＳ／ＡＭＰ回路５５のＡＭＰのゲイン等を決定するＡＥ処理と、画像のコントラストから第４レンズ１９の合焦位置を特定するＡＦ検出処理とを行う。なお、ＡＥ処理では、ストロボ発光部６によりストロボ光を照射するか否かも決定される。
【００２２】
アクチュエータ３７及びアクチュエータ３８、レンズ駆動モータ６５は制御部５０によりその駆動量が制御される。レンズ駆動モータ６５は、ズームボタン１２の操作が制御部５０に検知されることにより駆動し、第３レンズ１８及び第４レンズ１９をズーム倍率に応じた位置へ移動させる。また、レンズ駆動モータ６５は、撮影モード時に撮影ボタン９の半押し操作が検知されることにより駆動され、ズーム倍率がほぼ変わらない範囲で第４レンズ１９を移動させ、フォーカス調整を行う。
【００２３】
振れ検出センサ６６は、外部から加えられた振れを検出し、検出された振れの方向と大きさを示す振れ検出信号を制御部５０に入力する。制御部５０は、入力された振れ検出信号を受けてアクチュエータ３７及びアクチュエータ３８を駆動する。ＣＣＤイメージセンサ２３及びＣＣＤイメージセンサ２４は、検出された振れの方向及び大きさに基づいて光軸Ａ１と垂直な平面内で移動し、各撮像面上でそれぞれ生じる被写体像の位置のズレが補正される。
【００２４】
次に、図６を用いてデジタルスチルカメラ２の作用について説明する。デジタルスチルカメラ２の操作ダイヤル８を回し、撮影モードにセットすると、デジタルスチルカメラ２の電源がオンされる。制御部５０は、ＣＣＤイメージセンサ２３，２４を駆動させる。ＣＣＤイメージセンサ２３，２４は、撮影レンズ３に入射した被写体光を撮像し、その画像信号を出力する。ＬＣＤパネル１１には被写体のライブビュー画像が表示される。制御部５０は撮影モードの起動処理を終了し、撮影操作を待機する。
【００２５】
撮影ボタン９が操作されると、制御部５０は撮影ボタン９の半押し操作を検知し、ＡＥ／ＡＦ検出回路６３により求められる被写体画像の被写界輝度からＣＤＳ／ＡＭＰ回路５５のゲイン調整等を行う。また、制御部５０は、レンズ駆動モータ６５を駆動し、第４レンズ１９の移動によって変化する被写体画像のコントラストに基づき、最良のコントラストが得られる第４レンズ１９の位置を特定し、フォーカス調整を行う。
【００２６】
制御部５０は、フォーカス調整終了後に撮影ボタン９の全押し操作を検知すると、振れ検出センサ６６から振れ検出信号を受信し、手振れ等に起因する大きな振れが生じたか否かを判定する。振れが生じていないと判断された場合、制御部５０は、撮像された被写体画像の画像データをＳＤＲＡＭ５９に取り込む。また、ＳＤＲＡＭ５９に取り込んだ画像データを圧縮伸張処理回路６１に送り、画像データの圧縮処理を行った後にメディアコントローラ６２を介してメモリカード１３に書き込む。
【００２７】
撮影ボタン９の全押し操作時に手振れが生じた場合、制御部５０は振れ検出信号に示される振れの方向と大きさから、アクチュエータ３７とアクチュエータ３８の駆動方向及び駆動量を算出する。制御部５０は、算出された駆動方向及び駆動量に基づいた駆動パルスをアクチュエータ３７とアクチュエータ３８にそれぞれ送る。アクチュエータ３７及びアクチュエータ３８が駆動し、第１支持板３４及び第２支持板３５がＹ方向及びＸ方向に移動する。センサ移動機構２７，２８によりＣＣＤイメージセンサ２３，２４は、振れの方向とその大きさに基づいて光軸Ａ１と垂直な平面内でそれぞれ移動する。これにより、ＣＣＤイメージセンサ２３，２４の各撮像面上における被写体像の位置のズレが補正される。制御部５０は、上述と同様にして被写体の画像データをＳＤＲＡＭ５９に取り込み、ＳＤＲＡＭ５９に取り込んだ画像データを圧縮伸張処理回路６１において圧縮した後にメモリカード１３に書き込む。
【００２８】
撮影モードを終了する際は、操作ダイヤル８を操作して電源オフの位置に回す。制御部５０は、撮影モードの終了処理を開始し、ＣＣＤイメージセンサ２３，２４の駆動を停止させ、ＬＣＤパネル１１をオフする。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく適宜の変更が可能である。例えば、センサ移動機構２７，２８は、ＣＣＤイメージセンサ２３，２４を同一平面に属する互いに直交する二方向へ直線状に変位させているが、直線方向の変位と回転方向の変位とを合成することで光軸Ａ１に垂直な平面内を移動するようにしてもよい。イメージセンサとしてはＣＣＤ型に限らずＣＭＯＳ型等の他のイメージセンサでもよい。また、本発明は、デジタルスチルカメラに限られず、ビデオカメラ等に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】デジタルスチルカメラの前面斜視図である。
【図２】デジタルスチルカメラの背面斜視図である。
【図３】レンズユニットの側面図である。
【図４】センサ移動機構の斜視図である。
【図５】デジタルスチルカメラのブロック図である。
【図６】撮影モード時における制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
２  デジタルスチルカメラ
５  レンズユニット
２３，２４  ＣＣＤイメージセンサ
２５  色分解プリズム
２７，２８  センサ移動機構
３４  第１支持板
３５  第２支持板
３６  支持基板
３７，３８  アクチュエータ
３７ａ，３８ａ  駆動ロッド
５０  制御部
６５  レンズ駆動モータ
６６  振れ検出センサ
Ａ１  光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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