(57)【要約】【課題】  電力消費が少なく、解像度や最大画角を減少せずに手振れを補正することができる撮影装置を提供する。【解決手段】  被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させて得られる撮影画像Ａｏから有効画像Ａｐを切り出して記録する撮影装置であって、記録すべき画像の画角が大きい場合は、光学ズーム手段４により有効画像Ａｐの画角を調節して、機械的手振れ補正手段により手振れを補正しながら有効画像Ａｐを記録し、光学ズーム手段による撮影画像Ａｏの拡大率が最大であるときのみ、さらに電子ズーム手段により有効画像Ａｐの画角を調節して、電子的手振れ補正手段により手振れを補正しながら有効画像Ａｐを記録する。【選択図】図４
2006128781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させて得られる撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、
前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像の倍率を拡大または縮小することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段と、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、
撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、
記録すべき画像の画角が大きい場合は、前記光学ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記機械的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、
前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率が最大であるときのみ、さらに前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録することを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させ、該撮像素子に結像した撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、
撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、
前記撮影画像に対する前記有効画像の比率が所定の比率より大きい場合は、前記機械的手振れ補正手段によって手振れを補正して画像を記録し、
前記撮影画像に対する前記有効画像の比率が所定の比率以下の場合は、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正して前記有効画像を記録することを特徴する撮影装置。
【請求項３】
さらに、前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段を有し、
記録すべき画像の画角が大きいときは、前記光学ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して前記機械的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、
前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率が最大であるときのみ、さらに前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、該有効画像を記録することを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
さらに、前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段を有し、
記録すべき画像の画角が大きいときは、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して前記有効画像を記録し、
前記電子ズーム手段による前記有効画像の切り出し範囲が最小であるときのみ、さらに前記光学ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録することを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
【請求項５】
被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させ、該撮像素子に結像した撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、
前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段と、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、
撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、
記録すべき画像の画角が、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最小として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第１の比率になる第１上限画角より大きい場合は、前記機械的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、
記録すべき画像の画角が、前記第１上限画角以下の場合は、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、
記録すべき画像の画角が、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最小として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第２の比率になる第２上限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して前記有効画像を記録し、
記録すべき画像の画角が、前記第２上限画角以下で、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最大として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに、前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が前記第２の比率になる下限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段によって前記有効画像の前記撮影画像に対する比率を前記第２の比率に固定し、前記光学ズーム手段によって前記有効画像の画角を調節して前記有効画像を記録し、
記録すべき画像の画角が前記下限画角以下の場合は、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最大に固定し、前記電子ズーム手段によって前記有効画像の画角を調節して記録することを特徴とする撮影装置。
【請求項６】
被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させ、該撮像素子に結像した撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、
前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段と、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、
撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、
前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、
前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、
記録すべき画像の画角が、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最小として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第１の比率になる第１上限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記機械的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、
記録すべき画像の画角が、前記第１上限画角以下で前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最大として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第２の比率になる下限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段によって前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が前記第１の比率から前記第２の比率まで連続的に変化するように調節するとともに、前記光学ズーム手段によって画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、
記録すべき画像の画角が、前記下限画角以下の場合は、前記光学ズーム手段による拡大率を最大に固定し、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録することを特徴とする撮影装置。
【請求項７】
前記電子的手振れ補正手段により手振れを補正しているときに、前記振れ検出手段が所定の量より大きな振れ量を検出したときは、さらに、前記機械的手振れ補正手段を使用することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラなどの撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤなどの撮像素子に結像した画像を電気信号に変換して記録する撮影装置では、一般に、被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させ、撮像素子のうち有効部分に結像した有効画像を電子データに変換して記録している。商品に撮像素子の画素数と有効部分の有効画素数が併記されるのはこのためである。
【０００３】
従来、撮影装置において、画角を小さくした拡大画像を得るために、光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮像素子への結像を拡大して拡大画像を記録する光学ズーム手段、および、撮像素子の撮像の一部を切り出して拡大画像を記録する電子ズーム手段が公知であり、両者を併用する撮影装置も多く提供されている。
【０００４】
また、撮影装置を手で保持して撮影した場合、撮影した画像がぶれてしまう、いわゆる手振れを低減するために、撮影装置の振れ量を検出して、光学系の一部および／または撮像素子を移動させて、撮像素子に結像した被写体像が撮像中で移動しないように補正する機械的手振れ補正手段、および、画像データの時間変化を監視して、切り出した画像内での被写体像の移動が小さくなるように撮像から画像を切り出す範囲を移動する電子的手振れ補正手段が公知である。
【０００５】
特許文献１から３には、機械的手振れ補正手段と電子手振れ補正手段との両方を備える撮影装置が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−６９３５１号公報
【特許文献２】特開平７−１２３３１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２７３１２号公報
【０００６】
特許文献１には、動画を記録するときに電子的手振れ補正手段を使用し、静止画を記録するときには機械的手振れ補正手段を使用して補正を行う撮影装置、および、画像の記録を行わずモニタ表示をするときは電子的手振れ補正手段のみを用い、画像を記録するときには機械的手振れ補正手段と電子的手振れ補正手段とを併用する撮影装置が記載されている。
【０００７】
特許文献２には、画角が小さいときは機械的手振れ補正手段によって補正するが、画角が大きいときは電子的手振れ補正手段によって補正することで電力消費を低減する撮影装置が記載されている。
【０００８】
特許文献３には、機械的手振れ補正手段によって連続する各画像を鮮明に撮影し、電子的手振れ補正手段によって連続する画像間の被写体像の位置のずれを補正する撮影装置が記載されている。
【０００９】
特許文献２にも記載されているように、機械的手振れ補正手段は、エネルギー消費が大きく、撮影可能枚数または撮影可能時間の減少や発熱の問題が生じる。特に、動画を撮影する場合、この問題が大きくなり、さらに、撮影の画角が大きいときに比べ、画角が小さいとき（高倍率時）は、光学系の一部または撮像素子をより大きく移動させる必要があるため、この問題がより顕著になる。
【００１０】
一方、電子的手振れ補正手段は、電力消費や発熱の問題が生じない反面、撮像から画像を部分的に切り出す必要があり、切り出し範囲の移動可能範囲を確保するために、有効に得られる画像の解像度が低くなる問題がある。また、広角の画像を撮影しようとする場合、切り出し範囲の移動可能範囲を確保するために最大画角が小さく制限されてしまう問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、総合的な電力消費が少なく、且つ、解像度や最大画角を減少せずに解像度をできるだけ高くして手振れを補正することができる撮影装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明の第１態様の撮影装置は、被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させて得られる撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像の倍率を拡大または縮小することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段と、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、記録すべき画像の画角が大きい場合は、前記光学ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記機械的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率が最大であるときのみ、さらに前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録するものとする。
【００１３】
この構成によれば、光学ズーム手段で画角を調節する際は、機械的手振れ補正手段により手振れを補正することで撮像素子の有効画素全てを有効画像として最大限に利用した高解像度の画像を記録でき、電子ズーム手段で画角を調節する際は、有効画像の切り出し位置を変更することで手振れ補正して消費電力を小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明の第２態様の撮影装置は、被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させ、該撮像素子に結像した撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、前記撮影画像に対する前記有効画像の比率が所定の比率より大きい場合は、前記機械的手振れ補正手段によって手振れを補正して画像を記録し、前記撮影画像に対する前記有効画像の比率が所定の比率以下の場合は、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正して前記有効画像を記録するものとする。
【００１５】
この構成によれば、撮影画像に対する有効画像の比率が所定の比率より大きいときは、電子的手振れ補正手段では十分に手振れを補正することができないので機械的手振れ補正手段を用いて手振れを補正し、撮影画像に対する有効画像の比率が所定の比率以下のときは、電子的手振れ補正手段により手振れを補正する。このため、十分な手振れ補正を行いながら、手振れ補正のための消費電力を小さくすることができる。
【００１６】
また、本発明の第２態様の撮影装置は、さらに、前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段を有し、記録すべき画像の画角が大きいときは、前記光学ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して前記機械的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率が最大であるときのみ、さらに前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、該有効画像を記録してもよい。
【００１７】
この構成によれば、記録すべき画像の画角が大きいときは、機械的手振れ補正手段と光学ズーム手段によって高解像度の画像を得ることができ、光学ズーム手段の能力を超えて画角を小さくするときは、電子ズーム手段を使用して拡大画像を得ることができる。電子ズーム時において、撮影画像に対する有効画像の比率が所定の比率以下のときは、機械的手振れ補正手段を使用せずに電子的手振れ補正手段で手振れを補正するので電力消費を小さくできる。
【００１８】
また、本発明の第２態様の撮影装置は、さらに、前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段を有し、記録すべき画像の画角が大きいときは、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して前記有効画像を記録し、前記電子ズーム手段による前記有効画像の画角が最小であるときのみ、さらに前記光学ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段により手振れを補正しながら前記有効画像を記録してもよい。
【００１９】
この構成によれば、撮影画像に対する有効画像の比率が所定の比率より大きいときは、機械的手振れ補正手段を用いて手振れを補正して広角の有効画像を記録し、撮影画像に対する有効画像の比率が所定の比率以下のときは、電子的手振れ補正手段により手振れを補正して消費電力を小さくできる。さらに、記録すべき画像の画角がより小さいときは、光学ズーム手段によって拡大した画像を得ながら電子的手振れ補正手段により手振れのない画像を小さな消費電力で記録できる。
【００２０】
また、本発明の第３態様の撮影装置は、被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させ、該撮像素子に結像した撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段と、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、記録すべき画像の画角が、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最小として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第１の比率になる第１上限画角より大きい場合は、前記機械的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、記録すべき画像の画角が、前記第１上限画角以下の場合は、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、記録すべき画像の画角が、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最小として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第２の比率になる第２上限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して前記有効画像を記録し、記録すべき画像の画角が、前記第２上限画角以下で、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最大として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに、前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が前記第１の比率になる下限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段によって前記有効画像の前記撮影画像に対する比率を前記第２の比率に固定し、前記光学ズーム手段によって前記有効画像の画角を調節して前記有効画像を記録し、記録すべき画像の画角が前記下限画角以下の場合は、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最大に固定し、前記電子ズーム手段によって前記有効画像の画角を調節して記録するものとする。
【００２１】
この構成によれば、記録すべき画像の画角が第１上限画角より大きい場合は、機械的手振れ補正手段によって手振れのない画像を記録し、記録すべき画像の画角が上限画角以下の場合は、電子的手振れ補正手段により消費電力を抑えながら手振れのない画像を記録することができる。さらに、記録すべき画像の画角が第２上限画角以下で下限画角より大きい場合は、電子的手振れ補正手段により手振れのない有効画像を得ながら、該有効画像の画素数を最大に保ったまま光学ズーム手段により画角を調節するので、高解像度の画像を記録しながら消費電力を小さくできる。
【００２２】
また、本発明の第４態様の撮影装置は、被写体からの入射光を光学部材からなる光学系によって撮像素子に結像させ、該撮像素子に結像した撮影画像から有効画像を切り出して記録する撮影装置であって、前記光学系の少なくとも１つの光学部材を移動して前記撮影画像を拡大することで前記有効画像の画角を変更可能な光学ズーム手段と、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す範囲を変更することで前記有効画像の画角を変更可能な電子ズーム手段と、撮影装置の振れ量を検出する振れ検出手段と、前記振れ検出手段が検出した振れ量を基に前記光学系の光学部材および前記撮像素子のうち少なくとも１つを移動して手振れを補正する機械的手振れ補正手段と、前記撮影画像から前記有効画像を切り出す位置を移動させることで手振れを補正する電子的手振れ補正手段とを有し、記録すべき画像の画角が、前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最小として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第１の比率になる第１上限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記機械的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、記録すべき画像の画角が、前記第１上限画角以下で前記光学ズーム手段による前記撮影画像の拡大率を最大として前記電子ズーム手段によって画角を調節したときに前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が所定の第２の比率になる下限画角より大きい場合は、前記電子ズーム手段によって前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が前記第１の比率から前記第２の比率まで連続的に変化するように調節するとともに、前記光学ズーム手段によって画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録し、記録すべき画像の画角が、前記下限画角以下の場合は、前記光学ズーム手段による拡大率を最大に固定し、前記電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節して、前記電子的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら前記有効画像を記録するものとする。
【００２３】
この構成によっても、記録すべき画像の画角が第１上限画角より大きい場合は、機械的手振れ補正手段によって手振れのない画像を記録し、記録すべき画像の画角が上限画角以下の場合は、電子的手振れ補正手段により消費電力を抑えながら手振れのない画像を記録することができる。また、記録すべき画像の画角が第１上限画角以下で下限画角より大きい場合は、前記有効画像の前記撮影画像に対する比率が前記第１の比率から前記第２の比率まで連続的に変化するように調節するので、記録すべき画角において、電子的手振れ補正手段により手振れのない有効画像を得ながら、最大限に高解像度の画像を記録することができる。
【００２４】
また、本発明の第１〜４態様の撮影装置において、前記電子的手振れ補正手段により手振れを補正しているときに、前記振れ検出手段が所定の量より大きな振れ量を検出したときは、さらに、前記機械的手振れ補正手段を使用してもよい。
【００２５】
この構成によれば、電子的手振れ補正手段の設計条件を越える大きな手振れが加わっても、機械的手振れ補正手段を併用することで、手振れのない有効画像を記録できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、電力消費が少なく、解像度や最大画角を減少せずに手振れを補正することができる撮影装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
これより、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態であるデジタルカメラ１の構成を示す。デジタルカメラ１は、前後に移動可能な２つの光学部材である第１レンズ群２および第２レンズ群３からなるレンズユニット（光学系）４が前面に設けられている。レンズユニット４の後側にはシャッタ兼絞り機構５が、さらにシャッタ兼絞り機構５の後側には例えばＣＣＤからなる撮像素子６が設けられている。撮像素子６は、水平横方向に移動するＸアクチュエータ７と垂直方向に移動するＹアクチュエータ８とからなる手振れ補正装置９によって縦横に移動可能に支持されている。また、デジタルカメラ１は、撮像素子６が結像した画像を変換した電気信号を処理して画像データを生成する画像処理部１０と、画像データを記録可能な記憶装置１１と、画像処理部１０が生成した画像データまたは記憶装置１１に記録された画像データから画像を再生して表示可能な表示装置１２と、ユーザが記憶装置１１に画像データを記録させるタイミングやズーム倍率を指示するなどのデジタルカメラ１の操作を行うための操作部１３とが設けられ、以上の各構成要素の動作を制御するＣＰＵからなる制御部１４が設けられている。さらに、デジタルカメラ１の垂直軸周りの回転角度、即ち水平方向の回転速度を検出するＸセンサ１５と水平軸周りの回転角度、即ち垂直方向の回転速度を検出するＹセンサ１６とからなる振れ検出部１７および振れ検出部１７の検出信号を増幅して制御部１４に入力するアンプ部１８が設けられている。
【００２８】
以上の構成からなるデジタルカメラ１において、制御部１４は、操作部１３からの指示に従い、第１レンズ群２および第２レンズ群３を移動させて被写体からの入射光が撮像素子６に結像する撮影画像を拡大または縮小して、画像信号処理部１０で生成する画像データの画角を変更する光学ズームを行うことができる（光学ズーム手段）。また、図２に示すように、画像信号処理部１０は、撮像素子６に結像した対角長Ｌｏの撮影画像Ａｏから有効な画像範囲を対角長Ｌｐの有効画像Ａｐとして切り出すが、この有効画像Ａｐの切り出し範囲を図中のＡｐ’のように小さくすることで画像データの画角を小さくする電子ズームを行うことができる（電子ズーム手段）。
【００２９】
この電子ズームにおける画角と焦点距離の関係を図３に示す。撮影画像の全体を切り出して有効画像Ａｐとすることができれば、切り出し範囲を最大にしたときの有効画像Ａｐの対角長はＬｏとなる。このときの焦点距離がｆｏとすると対角画角θｏは、次の数式１を満たす。
【数１】
2006128781.tif 000003
【００３０】
同様に、有効画像Ａｐの対角長をＬｐとしたときの対角画角θｐは次の数式２を満たす。
【数２】
2006128781.tif 000004
【００３１】
これは、見かけ上、対角長Ｌｏの有効画像Ａｐを焦点距離を長くして撮影したものと同じであり、見かけ上の焦点距離をｆｐとすると、次の数式３が成り立つ。
【数３】
2006128781.tif 000005
【００３２】
以上の３つの数式から、見かけ上の焦点距離ｆｐは、次の数式４で表すことができる。
【数４】
2006128781.tif 000006
【００３３】
さらに、デジタルカメラ１において、制御部１４は、振れ検出部１７で検出した振れ量を相殺するように手振れ補正装置９を駆動して撮像素子６を移動させること（撮像シフト方式）で、撮影画像上で被写体像の移動を抑える機械的手振れ補正を行うことができる（機械的手振れ補正手段）。また、画像信号処理部１０は、図２に示すように、撮影画像Ａｏから有効画像Ａｐを切り出す位置を図中のＡｐ”のように移動させることで、有効画像Ａｐ，Ａｐ”上で被写体像の移動を抑える電子的手振れ補正を行うこともできる（電子的手振れ補正手段）。なお、機械的手振れ補正手段としては、本実施形態のような撮像素子シフト方式以外にも、手振れ補正用レンズシフト方式や可変頂角プリズム方式などの公知技術を採用することも可能である。
【００３４】
ここで、デジタルカメラ１の光学ズームが、例えば、３５ｍｍフィルム換算で焦点距離３５ｍｍ相当から４２０ｍｍ相当までの１２倍ズームが可能であり、電子ズームが、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐを撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏの４分の１まで小さくすることで焦点距離３５ｍｍ相当から１４０ｍｍ相当までの４倍のズームが可能であるとすると、両者を併用して、最大で１６８０ｍｍ相当の焦点距離が可能である。このデジタルカメラ１では、光学ズームと電子ズームとの組み合わせおよび機械的手振れ補正と電子的手振れ補正との組み合わせは、撮影して記録すべき画像の画角に対応する焦点距離ｆによって定められる。
【００３５】
図４にデジタルカメラ１の光学ズーム手段と電子ズーム手段および機械的手振れ補正手段と電子的手振れ補正手段の適用に関する制御の流れ図を示す。ステップＳ１において、操作部１３のズーム倍率設定手段で指示された焦点距離ｆが４２０ｍｍ未満であれば、ステップＳ２で第１レンズ群２および第２レンズ群３を駆動して光学ズームを行う。そしてステップＳ３で手振れ補正を行うように設定されていればステップＳ４で手振れ補正装置９により機械的手振れ補正を行い、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１で焦点距離ｆが４２０ｍｍ以上であれば、ステップＳ５でさらに焦点距離ｆが５２５ｍｍ以下であるか否かを判断し、焦点距離ｆが５２５ｍｍ未満であれば、ステップＳ６で画像信号処理部１０による有効画像Ａｐの切り出し範囲を設定された焦点距離に相当する画面領域とする電子ズームを行い、ステップＳ３で必要が確認されればステップＳ４で機械的手振れ補正を行いステップＳ１に戻る。ステップＳ５で焦点距離ｆが５２５ｍｍ以上であれば、ステップＳ７で電子ズームを行い、ステップＳ８で手振れ補正を行うように設定されていればステップＳ９で画像信号処理部１０による有効画像Ａｐの切り出し範囲を移動して電子的手振れ補正を行いステップＳ１に戻る。このように、デジタルカメラ１では、撮影中、常に、焦点距離ｆを確認してズーム手段および手振れ補正手段の選択を行う。この流れ図の中で、光学ズーム駆動とは、電子ズームの倍率を固定して光学ズームのみを行い、電子ズーム処理とは、光学ズームを固定して、切り出す画像領域の大きさを変更する処理であり、以下の流れ図においても同様である。
【００３６】
図５に、図４の制御の結果得られる焦点距離に対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す。デジタルカメラ１では、焦点距離ｆが４２０ｍｍ未満のときは光学ズームを行い、焦点距離ｆが４２０ｍｍ以上になると電子ズームを行う。光学ズームを行う焦点距離ｆの領域では機械的手振れ補正が適用されるが、電子ズームを行う焦点距離ｆの領域では、焦点距離ｆが予め定めた距離（５２５ｍｍ）未満の場合は、機械的手振れ補正手段を適用し、焦点距離ｆが予め定めた距離（５２５ｍｍ）以上の場合にのみ電子的手振れ補正手段を適用する。尚、図中に記載の焦点距離とは、電子ズームと光学ズームを合算した結果としての見かけ上の焦点距離ｆを表し、以下の図においても同様である。
【００３７】
本実施形態において、ズーム手段と手振れ補正手段を以上のように適用する理由とその効果を説明する。先ず、電子ズームには、有効画像Ａｐの画素数が撮影画像Ａｏの画素数よりも少なくなる、つまり、画像の解像度が低くなる欠点がある。このため、記録すべき画像の画角が大きく焦点距離ｆが短い場合は、光学ズームを優先的に使用することで、得られる画像を高解像度にすることができる効果がある。また、機械的手振れ補正は、消費電力が大きいという欠点があり、電子的手振れ補正には、有効画像Ａｐの切り出し位置を変更する必要があるので、有効画像Ａｐを撮影画像Ａｏに比べて十分に小さくしなければ、被写体像の移動を相殺するに足りるだけ切り出し範囲を移動することができず満足な手振れ補正ができないという欠点がある。そこで、本実施形態のように、電子ズームにより、有効画像Ａｐが撮影画像Ａｏよりも一定の比率以下になったときのみ電子的手振れ補正手段を使用することで、手振れ補正による解像度の低下をなくし、消費電力も低減できる。
【００３８】
デジタルカメラ１において、電子ズームが適用されていれば、いくらかは撮影画像Ａｏ内で有効画像Ａｐの切り出し位置を移動することができるため、僅かでも電子的手振れ補正による手振れ補正の効果が期待できる。よって、光学ズーム手段によって画角を調節するときは機械的手振れ補正手段によって手振れを補正し、電子ズーム手段によって画角を調節するときは電子的手振れ補正手段によって手振れを補正してもよい。
【００３９】
しかし、デジタルカメラ１のように焦点距離ｆが光学ズームによる最大値４２０ｍｍのような小さい画角の場合は、対角長Ｌｏに対して±１０％程度の振れ量を見込む必要がある。このため、デジタルカメラ１において、電子的手振れ補正手段を適用してこの振れ量を相殺可能にするためには、有効画像Ａｐの対角長ＬｐをＬｏから２０％減じた長さにする必要がある。この条件を数式４に代入するとｆｐ＝５２５ｍｍが得られ、この焦点距離ｆが５２５ｍｍ未満の場合には、つまり、記録すべき画像の画角が、光学ズームによる撮影画像Ａｏの拡大率を最大としたときに有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が所定の比率（８０／１００）になる画角より大きいときは、電子ズームにより画角を変更していても機械的手振れ補正手段によって手振れを補正することが好ましい。そして、焦点距離ｆが５２５ｍｍ以上の場合（撮影すべき画像の画角が前記画角以下の場合）には、電子的手振れ補正を適用しても十分な手振れ補正ができ、消費電力を有効に低減できることになる。
【００４０】
また、有効画像Ａｐの撮影画像Ａｏに対する比率（８０％）は経験的に求めた手振れ量に余裕量を加えたものであるが、振れ検出部１７において、設計値を上回る振れ量が検出される場合も皆無ではない。このような場合は、電子的手振れ補正手段に加えて機械的手振れ補正手段を併用することで、より大きな振れ量を補正できるようにしてもよい。
【００４１】
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態は、デジタルカメラ１と同一の図１に示す構成で、図６に示すように、その制御のみが異なる。本実施形態では、ステップＳ１１で焦点距離ｆが４０ｍｍ未満であれば、ステップＳ１２で電子ズーム処理により拡大率の変更を行い、ステップＳ１３で手振れ補正をするように設定されていればステップＳ１４で機械的手振れ補正を行いステップＳ１１に戻る。ステップＳ１１で焦点距離ｆが４０ｍｍ以上であれば、ステップＳ１５で焦点距離ｆが１４０ｍｍ未満であるか否かを確認し、焦点距離ｆが１４０ｍｍ未満であればステップＳ１６で電子ズーム処理を行い、焦点距離ｆが１４０ｍｍ以上であればステップＳ１７で光学ズームを行う。そしてステップＳ１８で手振れ補正をするように設定されていればステップＳ１９で電子的手振れ補正を行い、ステップＳ１１に戻る。
【００４２】
図７に、図６の制御の結果得られる焦点距離ｆに対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す。本実施形態では、焦点距離ｆが１４０ｍｍ未満のときは電子ズームを行い、焦点距離ｆが１４０ｍｍ以上になると光学ズームを行う。また、焦点距離ｆが４０ｍｍ未満のときは機械的手振れ補正を適用し、焦点距離ｆが４０ｍｍ以上になると電子的手振れ補正手段を適用する。
【００４３】
この実施形態によれば、機械的手振れ補正を適用する焦点距離ｆの範囲が３５ｍｍから４０ｍｍと少なく、消費電力を低減する効果が非常に高い。一方では、電子ズームを優先的に使用するので、得られる画像の解像度に制約がある。このため、本実施形態では、動画撮影など、解像度の高い画像が要求されない場合や、画像の解像度を犠牲にしても連続撮影時間を長くすることが望まれる場合に適している。動画と静止画の両方を撮影可能な撮影装置の場合、一般的に動画の方が低解像度での撮影となることが多い。したがって、動画撮影に関しては、解像度に何ら影響を及ぼすことなく本実施形態を採ることが可能である。また、画角が大きい場合は機械的手振れ補正を適用するので、上述したように、有効画像Ａｐの移動量を確保するために画角が制限されることがない。
【００４４】
本実施形態では、第１実施形態とは異なり、画角が大きく、焦点距離ｆが短いときに、電子ズームによって画角を調節する。電子的手振れ補正によってデジタルカメラ１を中心とする撮影方向の振れを十分に相殺するためには、図３において、画角θｏと画角θｐとの差が最大振れ量以上となるようにすればよい。ここで、画角θｏと画角θｐとの差が一定であれば、θｏが９０°より小さい範囲では、焦点距離ｆｏが短くθｏが大きくなるほどＬｐのＬｏに対する比率が大きくなる。つまり、第２実施形態においては、第１実施形態よりも有効画像Ａｐの移動距離が小さくて済むため、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が第１実施形態の比率より大きいときにも電子的手振れ補正を適用することがきる。ただし、実際の手振れは、回転方向の手振れに加えて、平行移動の振れ成分も含まれるため、単純に画角θｏと画角θｐとの差を一定にして切り出し範囲を大きくすることは適当ではなく、本実施形態の場合、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比を約８８％として焦点距離ｆが４０ｍｍ未満の場合（記録すべき画像の画角が、光学ズーム手段による撮影画像Ａｏの拡大率を最小として電子ズーム手段によって画角を調節したときに有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が８８％になる画角より大きい場合）は機械的手振れ補正手段を適用している。
【００４５】
また、本実施形態において、レンズユニット４による撮影画像Ａｏの拡大が不能であっても、つまり光学ズーム手段を有していなくても、焦点距離ｆが４０ｍｍ未満の場合に機械的手振れ補正手段を適用し、焦点距離が４０ｍｍ以上の場合に電子的手振れ補正手段を適用することは、手振れ補正のための画角の減少および過度の電力消費をなくすことに有効である。
【００４６】
さらに、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態は、デジタルカメラ１と同一の構成で、図８に示すように、さらに、その制御が異なる。本実施形態では、ステップＳ２１で焦点距離ｆが４０ｍｍ未満であれば、ステップＳ２２で電子ズーム処理により拡大率の変更を行い、ステップＳ２３で手振れ補正をするように設定されていればステップＳ２４で機械的手振れ補正を行いステップＳ２１に戻る。ステップＳ２１で焦点距離ｆが４０ｍｍ以上であればステップＳ２５で焦点距離ｆが４３．７５ｍｍ未満であるか否かを確認する。焦点距離ｆが４３．７５ｍｍ未満であれば、ステップＳ２６で電子ズーム処理を行い、ステップＳ２７で手振れ補正をするように設定されていればステップＳ２８で電子的手振れ補正を行い、ステップＳ２１に戻る。ステップＳ２５で焦点距離ｆが４３．７５ｍｍ以上であれば、ステップＳ２９でさらに焦点距離ｆが５２５ｍｍ未満であるか否かを確認する。ステップＳ２９で、焦点距離ｆが５２５ｍｍ未満であればステップＳ３０で光学ズームを駆動し、焦点距離ｆが５２５ｍｍ以上であればステップ３１で電子ズーム処理を行ってから、ステップＳ２７で手振れ補正をするように設定されていればステップＳ２８で電子的手振れ補正を行い、ステップＳ２１に戻る。
【００４７】
図９に、図８の制御の結果得られる焦点距離に対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す。本実施形態では、焦点距離ｆが４０ｍｍ（このときの有効画像Ａｐの画角を第１上限画角とする。）未満のときは機械的手振れ補正を適用し、焦点距離ｆが４０ｍｍを越える場合は電子的手振れ補正手段を適用する。また、焦点距離ｆが４３．７５ｍｍ（このときの有効画像Ａｐの画角を第２上限画角とする。）未満のときは電子ズームを行い、焦点距離ｆが４３．７５ｍｍ以上５２５ｍｍ未満のときは、電子ズームのみによって焦点距離ｆを４３．７５ｍｍとする倍率の電子ズーム処理に加えて光学ズームを行い、焦点距離ｆが５２５ｍｍ（このときの有効画像Ａｐの画角を下限画角とする。）以上となると再び電子ズーム処理を行う。
【００４８】
本実施形態において、第１上限画角（焦点距離ｆ＝４０ｍｍ）は、第２実施形態と同様に、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が第１の比率である８８％になるように定め、下限画角（焦点距離ｆ＝５２５ｍｍ）は、第１実施形態と同様に、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が第２の比率であるである８０％になるように定めている。そして、第２上限画角（焦点距離ｆ＝４３．７５ｍｍ）は、光学ズーム手段による撮影画像Ａｏの拡大率が最小であるとき、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が下限画角を決定したときの比率と同じ第２の比率である８０％になるように定めてある。
【００４９】
この第１の比率（８８％）は、光学ズームによる撮影画像Ａｏの拡大率を最小にしたときに、電子ズームによって手振れを十分に補正できるように有効画像Ａｐの切り出し位置を移動するためのマージンを確保できる最大の比率であり、第２の比率（８０％）は、光学ズームによる撮影画像Ａｏの拡大率を最大にしたときに、電子ズームによって手振れを十分に補正できるように有効画像Ａｐの切り出し位置を移動するためのマージンを確保できる最大の比率である。
【００５０】
つまり、本実施形態は、記録すべき画像の画角が、光学ズーム手段による撮影画像Ａｏの拡大率を最小として電子ズーム手段によって画角を調節したときに有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が第１の比率である８８％になる画角を第１上限画角（ｆ＝４０ｍｍ）とし、記録すべき画像の画角が、第１上限画角より大きい場合は機械的手振れ補正手段によって手振れを補正し、第１上限画角以下の場合は電子的手振れ補正手段によって手振れを補正しながら有効画像Ａｐを記録する。また、記録すべき画像の画角が、光学ズーム手段による撮影画像Ａｏの拡大率を最小として電子ズーム手段によって画角を調節したときに有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が第２の比率である８０％になる画角を第２上限画角（ｆ＝４３．７５ｍｍ）、および、光学ズーム手段による撮影画像Ａｏの拡大率を最大として電子ズーム手段によって画角を調節したときに、有効画像Ａｐ対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率が第２の比率（８０％）になる画角を下限画角（ｆ＝５２５ｍｍ）とし、記録すべき画像の画角が、第２上限画角より大きい場合は電子ズーム手段により前記有効画像の画角を調節し、第２上限画角以下で下限画角より大きい場合は電子ズーム手段によって有効画像Ａｐの撮影画像Ａｏに対する比率を第２の比率である８０％に固定して光学ズーム手段によって有効画像Ａｐの画角を調節し、下限画角以下の場合は光学ズーム手段によって撮影画像Ａｏを最大限に拡大した状態に固定して電子ズーム手段によって有効画像Ａｐの画角を調節して記録する。
【００５１】
本実施形態では、撮影すべき画像の画角が電子的手振れ補正手段で十分に手振れを補正することができない第１上限画角より大きいときには機械的手振れ補正手段を適用することで、最大画角を小さく制限することなく、消費電力を最低限に低減し、電子ズームによる解像度の低下を少なくして、手振れのない有効画像Ａｐを記録することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、撮影すべき画像の画角が大きいときは、電子ズームを使用して、可能な限り大きな画角で有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率を第２の比率（８０％）にまで低下させる。撮影すべき画像の画角がこの第２上限画角以下で下限画角より大きい範囲では、電子ズームの倍率を固定して光学ズームで画角を調節するので解像度が変化しない。また、この範囲では、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率を第２の比率（８０％）に固定しているので、光学ズームによる撮影画像Ａｏの拡大率にかかわらず、有効画像Ａｐの切り出し位置を変更できるようなマージンを十分に確保でき、電子的手振れ補正によって手振れのない有効画像Ａｐを記録できる。
【００５３】
図１０は、図９の第３実施形態の第１上限画角を、第２上限画角に合わせた第４実施形態のズームと手振れ補正の適用範囲を示す。本実施形態では、第３実施形態よりも僅かに機械的手振れ補正手段の適用範囲が広くなるが、第３実施形態よりも画角（焦点距離ｆ）による条件分けが少なくて済むため制御が簡単になる。
【００５４】
また、図１１は、図９の第３実施形態よりもさらに広角の第１上限画角から光学ズームを適用した第５実施形態を示す。本実施形態は、広角寄りでの光学ズーム駆動時に第３実施形態よりも僅かながら高解像度の画像を記録できる。しかし、本実施形態は、広角時にのみ電子的手振れ補正手段で満足な補正が可能な画角から光学ズームを使用するため、光学ズームにより画角を小さくすると、電子的手振れ補正による有効画像Ａｐの移動可能量が不十分になる。このため、本実施形態では、光学ズームを駆動する領域（第１上限画角以下で下限画角より大きい範囲）において、その時々の画角に応じて必要な有効画像Ａｐの移動量を確保するため、電子ズームによって、有効画像Ａｐの対角長Ｌｐの撮影画像Ａｏの対角長Ｌｏに対する比率を、第１の比率（８８％）から第２の比率（８０％）まで連続的に、予め焦点距離ｆ（記録すべき画像の画角）に対して設定された比率になるように調節しながら、同時に、光学ズームを行って焦点距離ｆを合わせるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１実施形態のデジタルカメラのブロック図。
【図２】撮像素子の撮影画像と撮影画像から切り出す有効画像との関係を示す図。
【図３】画角、焦点距離および対角長の関係を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態のデジタルカメラのズームおよび手振れ補正の適用の流れ図。
【図５】図４のデジタルカメラの焦点距離に対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態のデジタルカメラのズームおよび手振れ補正の適用の流れ図。
【図７】図６のデジタルカメラの焦点距離に対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す図。
【図８】本発明の第３実施形態のデジタルカメラのズームおよび手振れ補正の適用の流れ図。
【図９】図８のデジタルカメラの焦点距離に対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す図。
【図１０】本発明の第４実施形態のデジタルカメラの焦点距離に対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す図。
【図１１】本発明の第５実施形態のデジタルカメラの焦点距離に対するズームおよび手振れ補正の適用範囲を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１  デジタルカメラ（撮影装置）
２  第１レンズ群（光学部材、光学ズーム手段）
３  第２レンズ群（光学部材、光学ズーム手段）
４  レンズユニット（光学系）
６  撮像素子
９  手振れ補正装置（機械的手振れ補正手段）
１０  画像信号処理部（電子ズーム手段、電子的手振れ補正手段）
１４  制御部
１７  振れ検出部
Ａｏ  撮影画像
Ａｐ  有効画像
θｏ  画角
θｐ  画角
【図１】
2006128781.tif 000007
【図２】
2006128781.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006128781.tif 000011
【図６】
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【図７】
2006128781.tif 000013
【図８】
2006128781.tif 000014
【図９】
2006128781.tif 000015
【図１０】
2006128781.tif 000016
【図１１】
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