(57)【要約】【課題】  専用の姿勢センサを用いなくても姿勢検出（重力方向の検出）を行うことができ、低コスト化や小型化を実現できるカメラを提供する。【解決手段】  被写体像を形成する撮影光学系(１１)と、撮影光学系の光軸(１Ａ)に対する被写体像の振れを検知し、該振れに基づいて撮影光学系の一部のレンズ(１２)を駆動することにより、振れを補正する振れ補正手段(１５〜１６)と、振れ補正手段がレンズを駆動する際の負荷に基づいて、被写体像における重力方向を検出する検出手段(１６)とを備える。【選択図】      図１
2007121501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を形成する撮影光学系と、
前記撮影光学系の光軸に対する前記被写体像の振れを検知し、該振れに基づいて前記撮影光学系の一部のレンズを駆動することにより、前記振れを補正する振れ補正手段と、
前記振れ補正手段が前記レンズを駆動する際の負荷に基づいて、前記被写体像における重力方向を検出する検出手段とを備えた
ことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記振れ補正手段は、前記光軸と垂直な第１方向における前記振れを検知し、該振れに基づいて前記レンズを前記第１方向に駆動し、該第１方向における振れを補正する第１補正部と、前記第１方向に垂直な第２方向における前記振れを検知し、該振れに基づいて前記レンズを前記第２方向に駆動し、該第２方向における振れを補正する第２補正部とを含む
ことを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項２に記載のカメラにおいて、
前記検出手段は、前記第１補正部が前記レンズを前記第１方向に駆動する際の負荷と、前記第２補正部が前記レンズを前記第２方向に駆動する際の負荷とに基づいて、前記重力方向を検出する
ことを特徴とするカメラ。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載のカメラにおいて、
前記検出手段が検出した重力方向に基づいて、前記被写体像の撮影に関わる処理を行う処理手段を備えた
ことを特徴とするカメラ。
【請求項５】
請求項４に記載のカメラにおいて、
前記撮影光学系による被写界画面内の複数位置に設定されたフォーカスエリアにおいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段をさらに備え、
前記処理手段は、前記重力方向に基づいて、前記複数のフォーカスエリアのうち少なくとも１つを選択する
ことを特徴とするカメラ。
【請求項６】
請求項５に記載のカメラにおいて、
前記処理手段は、前記複数のフォーカスエリアのうち前記重力方向の下側に位置するフォーカスエリアを他のフォーカスエリアに対して低い優先順位で選択する
ことを特徴とするカメラ。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載のカメラにおいて、
前記処理手段は、前記複数のフォーカスエリアの各々における焦点検出の結果も加味して、前記フォーカスエリアを選択する
ことを特徴とするカメラ。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載のカメラにおいて、
前記被写体像を撮像して画像を生成する生成手段と、
撮像時に前記検出手段が検出した重力方向に基づいて、前記画像を回転させる画像処理手段とを備えた
ことを特徴とするカメラ。             
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体像の撮影を行うカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば水銀スイッチからなる姿勢センサをカメラに組み込み、カメラの姿勢を検出して多点測距のエリア選択に反映させることが提案されている（例えば特許文献１を参照）。水銀スイッチは、例えば直径が数ｍｍ程度のガラス管に水銀を封止し、水銀が重力方向に移動することを利用して、カメラの姿勢検出を行うものである。
【特許文献１】特開平６−８２６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のカメラでは、その姿勢を検出するために専用の姿勢センサ（水銀スイッチ）が必要であり、姿勢センサの分だけ低コスト化や小型化に限界があった。なお、カメラの姿勢検出は重力方向の検出と等価である。
本発明の目的は、専用の姿勢センサを用いなくても姿勢検出（重力方向の検出）を行うことができ、低コスト化や小型化を実現できるカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のカメラは、被写体像を形成する撮影光学系と、前記撮影光学系の光軸に対する前記被写体像の振れを検知し、該振れに基づいて前記撮影光学系の一部のレンズを駆動することにより、前記振れを補正する振れ補正手段と、前記振れ補正手段が前記レンズを駆動する際の負荷に基づいて、前記被写体像における重力方向を検出する検出手段とを備えたものである。
【０００５】
また、前記振れ補正手段は、前記光軸と垂直な第１方向における前記振れを検知し、該振れに基づいて前記レンズを前記第１方向に駆動し、該第１方向における振れを補正する第１補正部と、記第１方向に垂直な第２方向における前記振れを検知し、該振れに基づいて前記レンズを前記第２方向に駆動し、該第２方向における振れを補正する第２補正部とを含むことが好ましい。
【０００６】
また、前記検出手段は、前記第１補正部が前記レンズを前記第１方向に駆動する際の負荷と、前記第２補正部が前記レンズを前記第２方向に駆動する際の負荷とに基づいて、前記重力方向を検出することが好ましい。
また、前記検出手段が検出した重力方向に基づいて、前記被写体像の撮影に関わる処理を行う処理手段を備えることが好ましい。
【０００７】
また、前記撮影光学系による被写界画面内の複数位置に設定されたフォーカスエリアにおいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段をさらに備え、前記処理手段は、前記重力方向に基づいて、前記複数のフォーカスエリアのうち少なくとも１つを選択することが好ましい。
また、前記処理手段は、前記複数のフォーカスエリアのうち前記重力方向の下側に位置するフォーカスエリアを他のフォーカスエリアに対して低い優先順位で選択することが好ましい。
【０００８】
また、前記処理手段は、前記複数のフォーカスエリアの各々における焦点検出の結果も加味して、前記フォーカスエリアを選択することが好ましい。
また、前記被写体像を撮像して画像を生成する生成手段と、撮像時に前記検出手段が検出した重力方向に基づいて、前記画像を回転させる画像処理手段とを備えることが、さらに好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のカメラによれば、専用の姿勢センサを用いなくても姿勢検出（重力方向の検出）を行うことができるため、カメラを小型化・低コスト化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態のカメラ１０は、図１に示す通り、光学式の手振れ補正機能を有し、撮影光学系１１によって形成される被写体像の振れを補正して、被写体像の撮影を良好に行えるようにしたカメラである。被写体像の撮影には、撮影光学系１１の像面に配置された不図示の銀塩フィルムや撮像素子などが用いられる。
【００１１】
被写体像の振れを補正するために、撮影光学系１１の一部のレンズ１２は、撮影光学系１１の光軸１Ａと垂直な面内で２次元的に移動可能である。具体的には、光軸１Ａと垂直なＸ方向に移動可能で、かつ、光軸１ＡおよびＸ方向と垂直なＹ方向にも移動可能となっている。
なお、カメラ１０の姿勢が図１(ａ)に示すような横位置（正位置）の場合には、Ｘ方向がヨー方向、Ｙ方向がピッチ方向となる。また、カメラ１０が図１(ａ)の姿勢から９０度回転して縦位置の姿勢になると、Ｘ方向がピッチ方向、Ｙ方向がヨー方向となる。
【００１２】
第１実施形態のカメラ１０には、上記した振れ補正用のレンズ１２を含む撮影光学系１１の他、図１(ｂ)に示す通り、被写体像のＸ方向の振れを検知する振れセンサ１３Ｘと、レンズ１２をＸ方向に駆動する駆動部１４Ｘと、レンズ１２のＸ方向の位置を検知する位置センサ１５Ｘと、Ｙ方向に関する同様の振れセンサ１３Ｙ,駆動部１４Ｙ,位置センサ１５Ｙと、制御部１６とが設けられる。
【００１３】
振れセンサ１３Ｘ,１３Ｙは、例えば角速度センサなどである。振れセンサ１３Ｘ,１３Ｙによって検知されたＸ方向,Ｙ方向の振れに関する情報は、制御部１６に出力される。制御部１６は、振れセンサ１３Ｘ,１３Ｙの出力に基づいて、被写体像の振れを補正するために必要なレンズ１２のＸ方向,Ｙ方向の制御量（以下「目標制御量」）を演算する。そして、この目標制御量に応じてレンズ１２を２次元的に移動させるため、駆動部１４Ｘ,１４Ｙに制御信号を出力する。
【００１４】
駆動部１４Ｘ,１４Ｙは、例えばボイスコイルモータ(ＶＣＭ)などの電磁アクチュエータと、そのドライバとで構成される。ドライバは、制御部１６からの制御信号に応じた駆動信号を電磁アクチュエータに出力する。このとき、電磁アクチュエータのコイルには駆動電流が供給され、レンズ１２をＸ方向,Ｙ方向に駆動することができる。
そして、駆動部１４Ｘ,１４Ｙにより駆動されたレンズ１２は、目標位置に向けて２次元的に移動する。この移動中、位置センサ１５Ｘ,１５Ｙは、レンズ１２のＸ方向,Ｙ方向の位置を検知して、制御部１６にフィードバックする。位置センサ１５Ｘ,１５Ｙは、例えばＰＳＤ（Position Sensitive Detector）などである。
【００１５】
このように、制御部１６は、位置センサ１５Ｘ,１５Ｙの出力（つまりレンズ１２の現在の位置）に基づいてフィードバック制御を行い、レンズ１２のＸ方向,Ｙ方向の位置を、振れセンサ１３Ｘ,１３Ｙの出力に基づいて定めた目標位置と一致させる。このとき、被写体像のＸ方向,Ｙ方向における各々の振れが補正されたことになる。上記した手振れ補正の制御は、カメラ１０による撮影動作時、継続的に行われる。
【００１６】
また、制御部１６は、振れ補正用のレンズ１２の可動範囲を広く確保するため、所定のタイミングで、レンズ１２の中心を光軸１Ａ上に移動させる（センタリング制御）。例えば手振れ補正を開始するときに、センタリング制御を行うことで、被写体像の大きな振れが発生しても十分に補正可能となる。さらに、手振れ補正の制御中に、レンズ１２を中心位置に戻すように重み付けをする（センタリングバイアスを掛ける）ことが好ましい。
【００１７】
ところで、カメラ１０による撮影は、通常、カメラ１０を図１(ａ)に示すような横位置の姿勢に保って行われる。または、図１(ａ)の姿勢から９０度回転した縦位置の姿勢に保って撮影が行われることもある。何れにしても、撮影時には、撮影光学系１１の光軸１Ａと略垂直な方向に重力方向が存在し、この重力方向が振れ補正用のレンズ１２の一方の駆動軸の方向（つまりＸ方向またはＹ方向）と略等しくなる。
【００１８】
例えば、カメラ１０の姿勢が横位置（図１(ａ)）の場合には、上記のＹ方向が重力方向と略等しくなる。このため、振れ補正用のレンズ１２をＹ方向に駆動する際の負荷が、レンズ１２をＸ方向に駆動する際の負荷より大きくなる。そして、Ｙ方向の駆動を実現するために駆動部１４Ｙの電磁アクチュエータに供給される駆動電流は、Ｘ方向の駆動を実現するために駆動部１４Ｘの電磁アクチュエータに供給される駆動電流より大きくなる。
【００１９】
一方、カメラ１０の姿勢が縦位置の場合には、Ｘ方向が重力方向と略等しくなる。このため、レンズ１２をＸ方向に駆動する際の負荷が、レンズ１２をＹ方向に駆動する際の負荷より大きくなる。そして、Ｘ方向の駆動を実現するために駆動部１４Ｘの電磁アクチュエータに供給される駆動電流は、Ｙ方向の駆動を実現するために駆動部１４Ｙの電磁アクチュエータに供給される駆動電流より大きくなる。
【００２０】
このため、制御部１６は、手振れ補正の制御やセンタリング制御などを行っている（つまり振れ補正用のレンズ１２を駆動している）ときに、駆動部１４Ｘ,１４Ｙの電磁アクチュエータに供給される各々の駆動電流を観測し、その大小比較を行う。そして、駆動電流が大きい駆動軸の方向（つまりＸ方向またはＹ方向）を、被写体像における重力方向として検出することができる。さらに、その重力方向に応じて、カメラ１０の姿勢（横位置か縦位置か）を検出することもできる。
【００２１】
上記のように、第１実施形態のカメラ１０は、撮影光学系１１の光軸１Ａに対する被写体像の振れを検知し、この振れに基づいて振れ補正用のレンズ１２を駆動することにより、被写体像の振れを補正する。そして、この手振れ補正機能を利用し、レンズ１２を駆動する際の負荷に基づいて重力方向を検出する。したがって、従来のような専用の姿勢センサを用いなくてもカメラ１０の姿勢検出（重力方向の検出）を行うことができる。このため、カメラ１０の低コスト化や小型化に有効である。
【００２２】
また、第１実施形態のカメラ１０では、その姿勢（横位置か縦位置か）に拘わらず、被写体像の振れをヨー方向の成分(ヨーイング)とピッチ方向の成分(ピッチング)とに分解し、各成分ごとに個別に手振れ補正の制御を行っている。このため、より正確な手振れ補正を行うことができる。
さらに、第１実施形態のカメラ１０では、振れ補正用のレンズ１２をＸ方向に駆動する際の負荷とＹ方向に駆動する際の負荷とを比較することにより重力方向を検出している。このため、重力方向の検出をより簡単に行うことができる。負荷の比較には、上記のように駆動部１４Ｘ,１４Ｙの電磁アクチュエータに供給される駆動電流を用いる方法、駆動部１４Ｘ,１４Ｙのドライバから電磁アクチュエータに出力される駆動信号を用いる方法、制御部１６から駆動部１４Ｘ,１４Ｙに出力される制御信号を用いる方法などが考えられる。
【００２３】
（第２実施形態）
ここでは、上記の手振れ補正機能を利用して検出した重力方向を多点測距のエリア選択に反映させる例を説明する。
第２実施形態のカメラは、第１実施形態で説明した光学式の手振れ補正機能に加えて、オートフォーカス機能を有する。つまり、撮影光学系１１の焦点調節状態を検出し、この焦点検出の結果に基づいて撮影光学系１１の中の合焦用のレンズを駆動することにより、撮影光学系１１の焦点合わせを自動的に行うように構成されている。
【００２４】
また、撮影光学系１１の焦点検出は、撮影光学系１１による被写界画面内の複数位置に設定されたフォーカスエリアにて行われる。そして、複数のフォーカスエリアのうち少なくとも１つを選択し、そこでの焦点検出の結果に基づいて撮影光学系１１の焦点合わせが行われる。
多点測距式のフォーカスエリアとしては、例えば図２(ａ)に示す通り、５個のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５を十字状に配置することが考えられる。この場合、撮影画角によっては、上のフォーカスエリアＡ４が空、中央のフォーカスエリアＡ２が主要被写体、下のフォーカスエリアＡ５が地面となる。
【００２５】
各フォーカスエリアでの焦点検出をコントラスト方式で行った場合の焦点評価値を図３に示す。図３の横軸は、撮影光学系１１の中の合焦用のレンズの位置を表している。このような場合、仮に、至近優先でエリア選択を行うと、下のフォーカスエリアＡ５（地面）が選択されてしまい、撮影者の本来の意図とは異なる結果になってしまう。地面や背景は人物などの主要被写体に比べてコントラストの高いことが多いため、主要被写体にピントを合わせることが難しく、地面や背景にＡＦが張り付きやすくなってしまう。このような状況は、図２(ａ)のような横位置撮影の場合に限らず、縦位置撮影の場合（図２(ｂ)）にも起こりうる。
【００２６】
ただし、縦位置撮影の場合には、例えば図４に示すように、花や植物などを超近接撮影することもあり、下のフォーカスエリアＡ１が地面とはならない構図が多い。この場合には、純粋に至近優先でエリア選択を行う方が、撮影者の本来の意図を反映した結果となりやすい。
したがって、第２実施形態のカメラでは、主要被写体の位置のフォーカスエリア（図２のフォーカスエリアＡ２や図４のフォーカスエリアＡ１など）を精度よく選択するため、ＡＦ時に、上記の手振れ補正機能を利用して重力方向を検出し、この重力方向に基づいてフォーカスエリアＡ１〜Ａ５の選択を行う。さらに、各フォーカスエリアでの焦点検出の結果も加味してフォーカスエリアＡ１〜Ａ５の選択を行う。
【００２７】
第２実施形態のカメラにおける具体的なエリア選択の手順を図５に示す。第２実施形態のカメラの制御部は、まず（ステップＳ１）、撮影光学系１１の中の振れ補正用のレンズ１２をＸ方向に駆動する際の負荷とＹ方向に駆動する際の負荷とを大小比較する。そして、負荷が大きい駆動軸の方向（つまりＸ方向またはＹ方向）を、被写体像における重力方向として検出する。
【００２８】
制御部は、重力方向がＹ方向の場合（ステップＳ１がＹｅｓ）、カメラが横位置の姿勢であると判定し（ステップＳ２）、横位置撮影に適したエリア選択としてステップＳ３の処理を実行する。つまり、５個のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５の基本的な優先順位を中央エリアが高いモード（中央優先ＡＦモード）に設定してエリア選択を行う。したがって、横位置撮影の際に主要被写体の位置のフォーカスエリア（図２(ａ)のフォーカスエリアＡ２）を精度よく選択することができ、撮影者の意図を反映した撮影を行える。
【００２９】
また、制御部は、重力方向がＸ方向の場合（ステップＳ１がＮｏ）、カメラが縦位置の姿勢であると判定し（ステップＳ４）、さらに、各フォーカスエリアでの焦点検出の結果（測距値）に基づいてステップＳ５の判定処理を行う。ステップＳ５では、各測距値の中で最も至近の値を距離Ｒとし、この距離Ｒが予め定めた閾値Ｔｈより至近である（つまりマクロ撮影状態である）か否かを判定する。閾値Ｔｈは、例えば、近接撮影と考えられるレンズ前３０ｃｍ程度の距離、または、撮影光学系１１の焦点距離の数倍〜数十倍程度の距離である。
【００３０】
このような判定の結果、最も至近の距離Ｒが閾値Ｔｈより小さい場合（ステップＳ５がＹｅｓ）、制御部は、縦位置でのマクロ撮影に適したエリア選択としてステップＳ６の処理を実行する。つまり、５個のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５の基本的な優先順位を最至近エリアが高いモード（最至近優先ＡＦモード）に設定してエリア選択を行う。したがって、縦位置でのマクロ撮影の際に主要被写体の位置のフォーカスエリア（図４のフォーカスエリアＡ１）を精度よく選択することができ、撮影者の意図を反映した撮影を行える。
【００３１】
一方、ステップＳ５の判定の結果、最も至近の距離Ｒが閾値Ｔｈ以上の場合（Ｓ５がＮｏ）、被写体は閾値Ｔｈより遠方にある風景などの通常被写体と考えられる。このため、制御部は、縦位置での通常撮影に適したエリア選択として、ステップＳ７の処理を実行する。つまり、５個のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５のうち重力方向の下側に位置するフォーカスエリア（例えば図２(ｂ)のフォーカスエリアＡ１）を他のフォーカスエリアに対して低い優先順位とし、エリア選択を行う。
【００３２】
縦位置でのマクロ撮影のように至近優先のエリア選択（ステップＳ６）を行うと、地面のフォーカスエリアＡ１を選択する可能性もあるが、縦位置での通常撮影の際には下側のエリアの優先順位を最も低くすることで、地面のフォーカスエリアＡ１を選択しないようにすることができる。５個のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５の基本的な優先順位は、例えば、撮影画面の高さ方向に関して、中心→上側→下側の順とすることが考えられる。
【００３３】
このため、縦位置での通常撮影の際にも、主要被写体の位置のフォーカスエリア（図２(ｂ)のフォーカスエリアＡ２）を精度よく選択することができ、撮影者の意図を反映した撮影を行える。なお、中央や上側などの他のフォーカスエリアでの測距判定が合焦レベルに至らず、下側のエリアでの測距判定が合焦レベルを超えた場合は、下側エリアでの測距結果を採用すればよい。
【００３４】
上記したように、第２実施形態のカメラによれば、手振れ補正機能を利用して検出した重力方向を多点測距のエリア選択に反映させるため、主要被写体の位置のフォーカスエリア（図２,図４のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５のうち少なくとも１つ）を精度よく選択することができる。さらに、各フォーカスエリアでの焦点検出の結果（測距値）も加味するため、より精度の高いエリア選択が可能となる。同様の効果は、コントラストＡＦに限らず、位相差ＡＦでも得ることができる。また、多点測距のフォーカスエリア数が５個以外でも、複数のフォーカスエリアにおいて同様の効果を奏する。
【００３５】
（変形例）
なお、上記した実施形態では、手振れ補正機能を利用して検出した重力方向を多点測距のエリア選択に反映させる例で説明したが、本発明はこれに限定されない。エリア選択の他、自動露出（ＡＥ）や、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）などの処理に、上記の重力方向を利用してもよい。このように、被写体像の撮影に関わる処理（多点測距のエリア選択やＡＥやＡＷＢなど）に上記の重力方向を利用することで、使い勝手の良いカメラシステムを得ることができる。
【００３６】
また、被写体像の撮影に撮像素子を用いたデジタルカメラでは、撮像素子の出力に基づいて画像を生成することができる。この場合、撮像時に上記の手振れ補正機能を利用して重力方向を検出し、この重力方向に基づいて画像を回転させる画像処理を行うことで、画像の天地方向を整えることができる。撮像時に検出した重力方向の情報は、各画像の撮影情報として記録しておき、画像処理の際に読み出せばよい。画像処理によって回転した後の画像を例えばカメラなどのモニタに表示することで、良好な再生処理を行える。また、回転後の画像を切り出して新たな画像を生成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態のカメラ１０の概略構成を示す外観図(ａ)と、手振れ補正機能に関わる概略構成を示すブロック図(ｂ)である。
【図２】横位置撮影(ａ)と縦位置撮影(ｂ)での構図例を示す図である。
【図３】コントラスト方式による焦点評価値の一例を説明する図である。
【図４】縦位置のマクロ撮影での構図例を示す図である。
【図５】第２実施形態のカメラにおける多点測距のエリア選択の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０ カメラ ; １１ 撮影光学系 ; １Ａ 光軸 ; １２ 振れ補正用のレンズ ;
１３Ｘ,１３Ｙ 振れセンサ ; １４Ｘ,１４Ｙ 駆動部 ; １５Ｘ,１５Ｙ 位置センサ ;
１６ 制御部                                                                                
【図１】
2007121501.tif 000003
【図２】
2007121501.tif 000004
【図３】
2007121501.tif 000005
【図４】
2007121501.tif 000006
【図５】
2007121501.tif 000007