(57)【要約】【課題】手ブレを精度良く防止することができる撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】撮影光学系を通ってきた被写体光に基づいて、被写体光を表わす画像信号を生成する撮像装置において、撮影光学系を通ってきた被写体光が表面に結像されてなる被写体像を表わす画像信号を生成する撮像器と、この撮像装置の撮像器の表面に沿った面内での回転を検知する回転センサと、回転センサによって検知された回転の方向とは逆方向に撮像器を回転させることによって、この撮像装置の回転に伴う被写体像のずれを抑制する回転機構とを備えた。【選択図】        図３
2006229697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を通ってきた被写体光に基づいて、該被写体光を表わす画像信号を生成する撮像装置において、
前記撮影光学系を通ってきた被写体光が表面に結像されてなる被写体像を表わす画像信号を生成する撮像器と、
この撮像装置の前記撮像器の表面に沿った面内での回転を検知する回転センサと、
前記回転センサによって検知された回転の方向とは逆方向に前記撮像器を回転させることによって、この撮像装置の回転に伴う前記被写体像のずれを抑制する回転機構とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
この撮像装置の前記撮像器の表面に交わる第１面内の回転を検知する第１角センサと、
この撮像装置の前記撮像器の表面と前記第１面との双方に交わる第２面内の回転を検知する第２角センサと、
前記第１角センサによる検出結果に応じて、前記撮像器を、該撮像器の表面と前記第１面との交線に沿う方向に移動させる第１の移動機構と、
前記第２角センサによる検出結果に応じて、前記撮像器を、該撮像器の表面と前記第２面との交線に沿う方向に移動させる第２の移動機構とを備えた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、被写体光を結像して、被写体光を表わす画像信号を生成する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体を撮影して、撮影画像を表わす撮影画像データを生成する撮像装置が広範に用いられている。また、近年では、撮像装置が小型化されてきており、撮像装置を携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などといった小型機器に内蔵することが広範に行われている。日ごろから常に携帯している小型機器に撮像装置が備えられることによって、デジタルカメラやビデオカメラを持ち運ぶ手間をかけずに、いつでも手軽に撮影を行うことができる。また、これらの小型機器には、無線や赤外線などを使ったデータ通信機能が予め搭載されていることが一般的であり、撮影した撮影画像をその場ですぐに他の携帯電話やパーソナルコンピュータなどに送ることができるなどという利点もある。
【０００３】
ここで、小型のデジタルカメラや携帯電話などを使って撮影を行う場合、レリーズスイッチを押すときにカメラ等が動いてしまって、撮影画像に像ずれなどが生じる手ブレという不具合が生じやすい。また、近年では、片手だけでカメラ等を持ち、さらにその手を伸ばして自分自身を撮影することなどが広範に行われており、手ブレが起こりやすくなっている。
【０００４】
図１は、手ブレを説明するための図である。
【０００５】
図１に示す破線は、被写体に焦点を合わせた時点でのカメラ１０の位置を示し、図１の実線は、撮影者がレリーズボタン１１を押した後のカメラ１０の位置を示している。
【０００６】
図１のパート（Ａ）は、カメラ１０を上から見た図である。カメラ１０を片手で持って撮影するときなどには、カメラ１０の前面が被写体の正面から左右方向に外れてしまう方向（矢印Ａ方向）に回転してしまうことがある。この矢印Ａ方向は、横長の写真を撮影する向きで水平に置かれたカメラ１０に対して方位角方向に相当するため、以下では、この矢印Ａ方向を方位角方向と称する。
【０００７】
図１のパート（Ｂ）は、カメラ１０を横から見た図である。小型のカメラ１０では、レリーズボタン１１を押下するときに上下に手首が曲がってしまい、カメラ１０の前面が被写体の正面から上下方向に外れてしまう方向（矢印Ｂ方向）に回転してしまうことがある。携帯電話などでは、レリーズボタンが機器の前面に設けられていることがあり、特に矢印Ｂ方向の回転が生じやすい。この矢印Ｂ方向は、横長の写真を撮影する向きで水平に置かれたカメラ１０に対して仰角方向に相当するため、以下では、この矢印Ｂ方向を仰角方向と称する。
【０００８】
図１のパート（Ｃ）は、カメラ１０を正面から見た図である。レリーズボタン１１がカメラの側面に近い端側に設けられたカメラを片手で持って撮影する場合などには、レリーズボタン１１を押下するときに、カメラ１０が被写体から見て時計回り／反時計回りに回転してしまうことがある。この矢印Ｃ方向は、横長の写真を撮影する向きで水平に置かれたカメラ１０が転倒する方向に相当するため、以下では、この矢印Ｃ方向を転倒角方向と称する。
【０００９】
図１に示す動き以外にも、例えば、カメラの前面は被写体の正面を向いたまま、カメラが上下方向、左右方向、および前後方向に動いてしまったり、これら各種の動きが組み合わさることもある。カメラが被写体の正面を向いたまま水平に移動する移動成分については、撮像素子上における被写体光の結像位置のずれ量が小さいが、上述したような、仰角方向、方位角方向、転倒角方向の回転成分については、結像位置のずれ量が大きく、生成された撮影画像に像ずれが生じる。
【００１０】
以上で説明した各種回転方向の手ブレを防止する技術としては、レンズの一部を光軸と垂直な方向に傾けることなどでカメラの動きに応じた分だけ偏心させ、像ずれを防ぐ技術（例えば、特許文献１参照）や、光路上にプリズムを設けて、その頂角を、カメラの動きに応じた分だけ変化させる技術（例えば、特許文献２、特許文献３、および特許文献４参照）などが提案されている。
【特許文献１】特開平７−３０１８３９号公報
【特許文献２】特開平５−１３４２８５号公報
【特許文献３】特開平５−１８１０９４号公報
【特許文献４】特開平８−６０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述した手ブレ防止技術では、図１のパート（Ａ）やパート（Ｂ）に示すような仰角方向や方位角方向の手ブレは補正することができるが、パート（Ｃ）に示すような転倒角方向の手ブレは補正することができないという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、手ブレを精度良く防止することができる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】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の撮像装置は、撮影光学系を通ってきた被写体光に基づいて、被写体光を表わす画像信号を生成する撮像装置において、
撮影光学系を通ってきた被写体光が表面に結像されてなる被写体像を表わす画像信号を生成する撮像器と、
この撮像装置の撮像器の表面に沿った面内での回転を検知する回転センサと、
回転センサによって検知された回転の方向とは逆方向に撮像器を回転させることによって、この撮像装置の回転に伴う被写体像のずれを抑制する回転機構とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明にいう撮像器とは、光を受光して受光信号を生成する受光素子が複数配備されたＣＣＤや、ＣＭＯＳセンサなどを指す。
【００１５】
本発明の撮像装置によると、回転センサによって、図１のパート（Ｃ）に示すような、撮像装置の転倒角方向への回転が検知されて、その検知された回転の方向とは逆方向に撮像器が回転される。その結果、撮影光学系を通ってきた被写体光が撮像器上の正しい位置で受光されるため、手ブレによる撮影画像の像ずれが抑制される。
【００１６】
また、本発明の撮像装置において、この撮像装置の撮像器の表面に交わる第１面内の回転を検知する第１角センサと、
この撮像装置の撮像器の表面と第１面との双方に交わる第２面内の回転を検知する第２角センサと、
第１角センサによる検出結果に応じて、撮像器を、撮像器の表面と第１面との交線に沿う方向に移動させる第１の移動機構と、
第２角センサによる検出結果に応じて、撮像器を、撮像器の表面と第２面との交線に沿う方向に移動させる第２の移動機構とを備えたことが好適である。
【００１７】
本発明における好適な形態の撮像装置によると、第１の移動機構によって、図１のパート（Ｂ）に示すような仰角方向の回転に伴う被写体像のずれが抑制され、第２の移動機構によって、図１のパート（Ａ）に示すような方位角方向の回転に伴う被写体像のずれが抑制されるため、手ブレをさらに精度良く防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、手ブレを精度良く防止することができる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【００２１】
図２に示すように、このデジタルカメラ１００の前面中央部には、撮影レンズ１０１が備えられている。また、このデジタルカメラ１００の前面上部には、光学式ファインダ対物窓１０２および補助光発光部１０３が備えられている。さらに、このデジタルカメラ１００の上面には、スライド式の電源スイッチ１０４およびレリーズスイッチ１５０が備えられている。
【００２２】
図３は、図２に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【００２３】
図３に示すように、デジタルカメラ１００の内訳は、撮影光学系１１０と、ＣＣＤ１３１やＣＣＤ１３１を移動させる移動機構１３１ａと、信号処理部１２０とに分かれる。デジタルカメラ１００には、それらのほかにも、撮影した画像を表示させるための画像表示部１４０、撮影した画像信号を記録しておくための外部記録媒体２００、撮影のための各種処理をデジタルカメラ１００に行なわせる、ズームスイッチ１７０、撮影モードスイッチ１６０、およびレリーズスイッチ１５０、デジタルカメラ１００の移動を検知する移動センサ１３２が設けられている。
【００２４】
まず撮影光学系１１０の構成を、図３を参照して説明する。
【００２５】
デジタルカメラ１００では、図３の左方から被写体光が入射し、ズームレンズ１１５、およびフォーカスレンズ１１４を経て、被写体光の光量を調整するアイリス１１３を通過した後、シャッタ１１２が開いている場合は、後段に配置されたＣＣＤ１３１上に結像する。本来、撮影光学系には複数のレンズが配備され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図３では、焦点距離の変化に係わるレンズをズームレンズ１１５として模式的に示しており、ピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズ１１４として模式的に示している。
【００２６】
ズームレンズ１１５、フォーカスレンズ１１４、アイリス１１３、およびシャッタ１１２は、ズームモータ１１５ａ、フォーカスモータ１１４ａ、アイリスモータ１１３ａ、およびシャッタモータ１１２ａによりそれぞれ駆動され移動する。これらズームモータ１１５ａ、フォーカスモータ１１４ａ、アイリスモータ１１３ａ、およびシャッタモータ１１２ａを作動させる指示は、信号処理部１２０中のデジタル信号処理部１２０ｂからモータドライバ１２０ｃを通じて伝達される。
【００２７】
ズームレンズ１１５は、ズームモータ１１５ａによって光軸に沿う方向に移動される。ズームレンズ１１５が、信号処理部１２０からの信号に応じた位置に移動されることによって、焦点距離が変化して撮影倍率が決定される。
【００２８】
フォーカスレンズ１１４は、ＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、光軸に沿う方向にフォーカスレンズを移動させながら、ＣＣＤ１３１で得られた画像信号のコントラストを信号処理部１２０のＡＦ／ＡＥ演算部１２６で検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズ１１４をピント位置に調節するものである。このＴＴＬＡＦ機能によって、コントラストがピークになる被写体に自動的に焦点を合わせて撮影を行うことができる。
【００２９】
アイリス１１３は、デジタル信号処理部１２０ｂのシステムコントローラ１２１から与えられた指示に基づいて駆動されることによって、被写体光の光量を調整する。
【００３０】
以上が撮影光学系１１０の構成である。
【００３１】
続いて、ＣＣＤ１３１、およびＣＣＤ１３１に関する各種要素について説明する。尚、以下では、デジタルカメラ１００を横長の写真を撮影する向きで水平に置いた状態を基準状態と称して説明する。
【００３２】
撮影光学系１１０を通過してきた被写体光はＣＣＤ１３１上で結像され、ＣＣＤ１３１において、被写体像を表わす画像信号が生成される。このＣＣＤ１３１は、本発明にいう撮像器の一例に相当する。
【００３３】
ここで、デジタルカメラ１００には、このデジタルカメラ１００の移動を検知する移動センサ１３２が備えられており、この移動センサ１３２は、デジタルカメラ１００の仰角方向（図１の矢印Ｂ方向）の角速度が測定される仰角速度センサ１３２１と、デジタルカメラ１００の方位角方向（図１の矢印Ａ方向）の角速度が測定される方位角速度センサ１３２２と、デジタルカメラ１００の、光軸に沿った軸を中心とした転倒角方向（図１の矢印Ｃ方向）の角速度が測定される回転速度センサ１３２３とで構成されている。仰角速度センサ１３２１は、本発明にいう第１角センサの一例にあたり、方位角速度センサ１３２２は、本発明にいう第２角センサの一例に相当する。また、回転速度センサ１３２３は、本発明にいう回転センサの一例に相当する。仰角速度センサ１３２１、方位角速度センサ１３２２、および回転速度センサ１３２３それぞれにおける測定結果は、アナログ処理部１２０ａに伝えられてデジタルの測定値に変換され、デジタルの測定値が角度演算部１２９に伝えられる。角度演算部１２９では、仰角方向、方位角方向、および転倒角方向それぞれの測定値が取得されると、それらの測定値に基づいて、デジタルカメラ１００の移動に伴うＣＣＤ１３１上の被写体像のずれを補正するための、ＣＣＤ１３１の、基準状態に対する上下方向、左右方向、および転倒角方向の移動量が算出される。算出された各移動量は、システムコントローラ１２１を介してモータドライバ１２０ｃに伝えられ、モータドライバ２１０ｃから移動機構１３１ａに動作指示が伝えられる。移動機構１３１ａは、ＣＣＤ１３１を角度を変えずに左右方向に移動させる横移動モータ１３１３と、ＣＣＤ１３１を角度を変えずに上下方向に移動させる縦移動モータ１３１２と、ＣＣＤ１３１を正面から見て時計回り／反時計回りに移動させる回転モータ１３１１とで構成されている。各モータは、モータドライバ１２０ｃから動作指示が伝えられると、移動センサ１３２から伝えられた検知結果に応じて作動して、ＣＣＤ１３１を移動させる。縦移動モータ１３１２は、本発明にいう第１の移動機構の一例にあたり、横移動モータ１３１３は、本発明にいう第２の移動機構の一例にあたりの一例に相当する。また、回転モータ１３１１は、本発明にいう回転機構の一例に相当する。
【００３４】
続いて信号処理部１２０の構成を説明する。撮影光学系でＣＣＤ１３１上に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理部（Ａ／Ｄ）１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、そのシステムコントローラ１２１内の動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部１２０ｂ内の信号処理が行なわれる。このシステムコントローラ１２１と、画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、バッファメモリ１２８、角度演算部１２９、内部メモリ１２０１との間のデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２０１が働いている。この内部メモリ１２０１に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１、および画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、角度演算部１２９の各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して上記の各部に伝えられ、各部の処理プロセスが立ち上げられる。そして、その内部メモリ１２０１のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられ、さらにシステムコントローラ１２１側で参照されて上記の各部の動作が管理される。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられる。たとえば、レリーズスイッチ１５０、ズームスイッチ、撮影モードスイッチのスイッチが操作されると、その操作されたという情報がキーコントローラ１２７を経由してシステムコントローラ１２１に伝えられ、その操作に応じた処理がシステムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって行われる。
【００３５】
レリーズ操作が行われると、ＣＣＤ１３１から読み出された画像データは、アナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａでアナログ信号からデジタル信号に変換され、このデジタル化された画像データがデジタル信号処理部１２０ｂ内のバッファメモリ１２８にいったん蓄えられる。このデジタル化された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録媒体２００に記録される。この画像ファイルとして記録された画像データは、画像表示制御部１２３を通じて画像表示部１４０において再生される。この処理の際、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６では、ピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて、フォーカスレンズ１１４によってピント調整が行われる。またＣＰＵではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出され、そこから被写界輝度が検出される。この結果に基づき、ＣＣＤに与えられる被写体光の光量が適切になるように、アイリス１１３によって露出調節が行なわれる。
【００３６】
デジタルカメラ１００は、基本的には以上のように構成されている。
【００３７】
ここで、デジタルカメラ１００における本発明の特徴は、ＣＣＤ１３１を移動させるための各種要素にある。以下では、ＣＣＤ１３１の移動について詳しく説明する。
【００３８】
図４は、図３にも示すＣＣＤ１３１、および移動機構１３１ａをデジタルカメラ１００の正面側から見た図であり、図５は、ＣＣＤ１３１、および移動機構１３１ａをデジタルカメラ１００の背面側から見た図である。
【００３９】
ＣＣＤ１３１には、ＣＣＤ１３１を図４の上下方向（矢印Ａ方向）に移動させる縦移動モータ１３１２と、ＣＣＤ１３１を左右方向（矢印Ｂ方向）に移動させる横移動モータ１３１３と、図５の矢印Ｃ方向に回転することによって、ＣＣＤ１３１を正面から見て時計回り／反時計回り（矢印Ｄ方向）に回転させる回転モータ１３１１が配備されている。
【００４０】
撮影者がデジタルカメラ１００を被写体に向けて図２に示すレリーズボタン１０４を押下すると、図３に示す仰角速度センサ１３２１でデジタルカメラ１００の仰角方向の角速度が測定され、方位角速度センサ１３２２でデジタルカメラ１００の方位角方向の角速度が測定され、回転速度センサ１３２３でデジタルカメラ１００の転倒角方向の角速度が測定される。各測定値は、アナログ処理部１２０ａでデジタル値に変換された後、角度演算部１２９に伝えられる。
【００４１】
角度演算部１２９では、仰角方向の角速度に基づいて、デジタルカメラ１００の左右方向における移動量が算出され、方位角方向の角速度に基づいて、デジタルカメラ１００の上下方向における移動量が算出され、さらに、転倒角方向の角速度に基づいて、デジタルカメラ１００の、正面から見た時計回り／反時計回り方向の移動量が算出される。算出された各値と、各移動方向の情報は、システムコントローラ１２１を介してモータドライバ１２０ｃに伝えられる。
【００４２】
モータドライバ１２０ｃでは、角度演算部１２９から伝えられた移動方向と移動量に基づいて、縦移動モータ１３１２、横移動モータ１３１３、および回転モータ１３１１が駆動される。その結果、ＣＣＤ１３１は、角度演算部１２９で算出された移動方向と逆の方向に、角度演算部１２９で算出された移動量だけ移動される。
【００４３】
ＣＣＤ１３１の移動が終了すると、ＣＣＤ１３１で結像された被写体像が画像信号としてアナログ処理部１２０ａに読み出され、露光処理が開始される。このとき、撮影光学系１１０を通ってきた被写体光はＣＣＤ１３１上の正しい位置で受光され、ＣＣＤ１３１で結像される被写体像のずれが抑制される。したがって、本実施形態のデジタルカメラ１００によると、撮影時にデジタルカメラ１００が動いてしまっても、像ずれが軽減された高画質な撮影画像を取得することができる。
【００４４】
ここで、上記では、方位角方向、仰角方向、および転倒角方向それぞれの角速度を検知する角速度センサの例について説明したが、本発明にいう回転センサ、第１角センサ、および第２角センサは、例えば、移動角度を各方向ごとに検知する角度センサなどであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】手ブレを説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【図３】図２に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【図４】ＣＣＤ１３１、および移動機構１３１ａをデジタルカメラ１００の正面側から見た図である。
【図５】ＣＣＤ１３１、および移動機構１３１ａをデジタルカメラ１００の背面側から見た図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    デジタルカメラ
１１    レリーズボタン
１００    デジタルカメラ
１０１    撮影レンズ
１０２    光学式ファインダ対物窓
１０３    補助光発光部
１０４    電源スイッチ
１１０    撮影光学系
１１２    シャッタ
１１２ａ    シャッタモータ
１１３    アイリス
１１３ａ    アイリスモータ
１１４    フォーカスレンズ
１１４ａ    フォーカスモータ
１１５    ズームレンズ
１１５ａ    ズームモータ
１２０    信号処理部
１２０ａ    アナログ処理（Ａ／Ｄ）部
１２０ｂ    デジタル信号処理部
１２０ｃ    モ−タドライバ
１２１    システムコントローラ
１２２    画像信号処理部
１２３    画像表示制御部
１２４    画像圧縮部
１２５    メディアコントローラ
１２６    ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７    キーコントローラ
１２８    バッファメモリ
１２９    角度演算部
１２００    バス
１２０１    内部メモリ
１３１    ＣＣＤ
１３１ａ    移動機構
１３１１    回転モータ
１３１２    縦移動モータ
１３１３    横移動モータ
１３２    移動センサ
１３２１    仰角速度センサ
１３２２    方位角速度センサ
１３２３    回転速度センサ
１４０    画像表示部
１５０    レリーズスイッチ
１６０    撮影モードスイッチ
１７０    ズームスイッチ
２００    外部記録媒体
【図１】
2006229697.tif 000003
【図２】
2006229697.tif 000004
【図３】
2006229697.tif 000005
【図４】
2006229697.tif 000006
【図５】
2006229697.tif 000007