(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を受光する撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を結像する光学系と、
前記撮像素子の受光平面の一方向へのぶれ成分を検出するぶれ検出手段と、被写体像の像ぶれを検出し、前記ぶれ成分に基づき特定される前記受光平面の一方向と直交する方向への当該像ぶれのぶれ成分を検出する像ぶれ検出手段と、を備え、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分および前記像ぶれ検出手段により検出した前記ぶれ成分に基づいて、装置のぶれに基づく被写体像の移動方向および移動量を検出する手ぶれ検出装置と、
検出された被写体像の移動方向および移動量に基づいて、装置のぶれを相殺するように、前記撮像素子、または前記光学系の一部を駆動する手ぶれ補正装置と、
を備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記像ぶれ検出手段は、被写体像を複数回撮像し、当該複数回撮像して得られた被写体信号に基づき、像ぶれを検出することを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【請求項３】
前記像ぶれ検出手段は、前記複数回の撮像で得られた被写体信号を相関法に基づいた位相差検出法で像ぶれを検出することを特徴とする請求項２記載のカメラ。
【請求項４】
前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、撮像タイミングを決定して像ぶれを検出することを特徴とする請求項２記載のカメラ。
【請求項５】
前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、複数の被写体信号の一部を選択して像ぶれを検出することを特徴とする請求項２記載のカメラ。
【請求項６】
前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、前記光学系の光軸を変更し、変更して得られた被写体信号に基づき像ぶれを検出することを特徴とする請求項２記載のカメラ。
【請求項７】
前記像ぶれ検出手段は、前記像ぶれの前記ぶれ成分に基づいて、新たにぶれ成分を検出することを特徴とする請求項２記載のカメラ。
【請求項８】
前記ぶれ検出手段は、前記ぶれ成分として、前記装置の重力方向に対する傾きを示す信号を出力することを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【請求項９】
前記ぶれ検出手段は、前記ぶれ成分として、装置の角速度に対応する信号を出力することを特徴とする請求項１記載のカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カメラに関し、詳細には、装置のぶれおよび被写体像のぶれを検出する手ぶれ検出装置および手ぶれ検出装置で検出した手ぶれを補正する手ぶれ補正装置を有するカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラ等の光学装置を使用する場合に、光学装置等の振動によるぶれが問題となっている。かかるぶれを防止する方式としては、例えば、以下に示すような方式が提案されている。
【０００３】
第１の方式としては、例えば、特公昭５６−２１１３３号公報「カメラ等の光学装置の像安定化方式」に記載されているように、ジャイロスコープ等を用いて光学装置自体の振動を検出して、その振動を相殺するように光学系の一部または全体を変位させ、光学像の位置を変位させ光学像の位置を変位させることで防振する方法がある。
【０００４】
第２の方式としては、例えば、特開平７−１７７４１９号公報「テレビジョンカメラ」に記載されているように、撮像素子で被写体像を撮像し、撮像素子から得られた被写体信号により画面内での被写体像の動きを検出し、この動き信号を相殺するように光学像を変位させたり、被写体がテレビジョン等の画面内で一定の位置にくるように、表示領域を切り出して表示する方式がある。
【０００５】
上記第１の方式は、光学装置自体の振動を検出しているのでリアルタイムで振動が検出でき、ぶれ補正をリアルタイムで行うことができるというメリットがある反面、振動を検出する検出器が高価でまたその構成が大型化するというデメリットがある。
【０００６】
上記第２の方式は、像ぶれの検出に撮像素子を用いているので、テレビカメラ等では安価に行うことができる。しかるに、像のぶれを画像処理で検出しているので、リアルタイムで振動を検出ができない。また、像のぶれを画像処理で処理する一般的な動き検出は、２次元的な複数の画像の中でパターンマッチングを行うので処理が複雑で時間を要するという問題がある。
【０００７】
また、簡易的なぶれ補正方式として、２次元の情報の内、行方向を平均化して、一次元情報とし、列方向（上下方向）の動きを検出し、また、２次元の情報の内、行方向を平均化して、一次元情報として行方向（左右方向）の動きを検出するものもあるが、平均化により画像のコントラストが低下するという問題がある。
【０００８】
そこで、上記各方式の問題を解決するものとして、第１の方式と第２の方式とを組み合わせた方式として、例えば、特開平２−７５２８４号公報の「撮像装置」、特開平４−１６３５３４号公報「カメラのブレ防止装置」、特開平４−１６３５３５号公報「カメラのブレ防止装置」、特開平４−２１５６２３号公報「カメラのぶれ防止装置」や、特開平５−１４８０１号公報「手振れ防止装置」に記載されたものがある。
【０００９】
上記公報に記載された方式は、いずれの方式も、第１・第２の方式の双方を使用してお互いの短所を補うものである。具体的には、メカ的ぶれを検出するぶれ検出手段と被写体像のぶれを検出するぶれ検出手段の双方の検出信号であるぶれ信号と像ぶれ信号を状況に応じて使い分けることで短所を補うものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１と第２の方式を組み合わせた方式は、▲１▼単純に第１の方式と第２の方式を組み合わせた構成であるので装置が高価となり、▲２▼像ぶれ信号を検出する場合に複雑な動き検出処理が必要となり時間を要し、リアルタイムの処理ができず、▲３▼ぶれ検出手段については角速度センサー等を使用しているので十分な検出精度が得られない等の問題を有している。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、安価な構成で手ぶれを高速に検出可能な手ぶれ検出装置および手ぶれ補正装置を有するカメラを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係るカメラは、被写体像を受光する撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像する光学系と、前記撮像素子の受光平面の一方向へのぶれ成分を検出するぶれ検出手段と、被写体像の像ぶれを検出し、前記ぶれ成分に基づき特定される前記受光平面の一方向と直交する方向への当該像ぶれのぶれ成分を検出する像ぶれ検出手段と、を備え、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分および前記像ぶれ検出手段により検出した前記ぶれ成分に基づいて、装置のぶれに基づく被写体像の移動方向および移動量を検出する手ぶれ検出装置と、検出された被写体像の移動方向および移動量に基づいて、装置のぶれを相殺するように、前記撮像素子、または前記光学系の一部を駆動する手ぶれ補正装置と、を備えたものである。
【００１３】
また、請求項２記載のカメラは、請求項１記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、被写体像を複数回撮像し、当該複数回撮像して得られた被写体信号に基づき、像ぶれを検出するものである。
【００１４】
また、請求項３記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記複数回の撮像で得られた被写体信号を相関法に基づいた位相差検出法で像ぶれを検出するものである。
【００１５】
また、請求項４記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、撮像タイミングを決定して像ぶれを検出するものである。
【００１６】
また、請求項５記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、複数の被写体信号の一部を選択して像ぶれを検出するものである。
【００１７】
また、請求項６記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、前記光学系の光軸を変更し、変更して得られた被写体信号に基づき像ぶれを検出するものである。
【００１８】
また、請求項７記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記像ぶれの前記ぶれ成分に基づいて、新たにぶれ成分を検出するものである。
【００１９】
また、請求項８記載のカメラは、請求項１記載のカメラにおいて、前記ぶれ検出手段は、前記ぶれ成分として、前記装置の重力方向に対する傾きを示す信号を出力するものである。
【００２０】
また、請求項９記載のカメラは、請求項１記載のカメラにおいて、前記ぶれ検出手段は、前記ぶれ成分として、装置の角速度に対応する信号を出力するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る手ぶれ検出装置および手ぶれ補正装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態では、この発明の一実施の形態としてデジタルカメラを例に挙げて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
実施の形態１に係るデジタルカメラを図１〜図３を参照して説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態１によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。同図において、１００はデジタルカメラを示し、かかるデジタルカメラ１００は、レンズ１０１、オートフォーカス等を含むメカ機構１０２、ＣＣＤ１０３Ａ、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０４、Ａ／Ｄ変換器１０５、デジタル信号処理部１０６、ＤＣＴ１０７、コーダー１０８、ＭＣＣ１０９、バッファメモリ１１０、ビデオアンプ１１１、内部メモリ１１２、コントローラ１２１、表示部１２２、操作部１２３、パラメータメモリ１２４、モータドライバ１２５、ＳＧ（制御信号生成）部１２６、手ぶれ検出装置１３０、手ぶれ補正部１３１などを備えている。
【００２５】
レンズユニットは、レンズ１０１、オートフォーカス（ＡＦ）・絞り・フィルタ部を含むメカ機構１０２等からなり、メカ機構１０２のメカニカルシャッターは２つのフィールドの同時露光を行う。ＣＣＤ（撮像素子）１０３は、レンズユニットを介して入力した映像を電気信号（アナログ画像データ）に変換する。
【００２６】
ＣＤＳ回路１０４は、ＣＣＤ型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。またＡ／Ｄ変換器１０５は、ＣＤＳ回路１０４を介して入力したＣＣＤ１０３からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち、ＣＣＤ１０３の出力信号は、ＣＤＳ回路１０４を通してＡ／Ｄ変換器１０５で最適なサンプリング周波数（例えば、ＮＴＳＣ信号のサブキャリア周波数の整数倍）にてデジタル信号に変換される。
【００２７】
また、デジタル信号処理部１０６は、Ａ／Ｄ変換器１０５から入力したデジタル画像データを色差と輝度に分けて各種処理、補正および画像圧縮／伸長のためのデータ処理を施す。ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）１０７は、例えばＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程である直交変換を行い、そしてコーダー（Ｈｕｆｆｍａｎ  Ｅｎｃｏｄｅｒ／ｄｅｃｏｄｅｒ）１０８は、ＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程であるハフマン符号化・複合化等を行う。
【００２８】
またＭＣＣ（Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃａｒｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１０９は、圧縮処理された画像と図示せぬマイクから取り込まれてデジタル化された音声を一旦蓄え、同時処理して内部メモリ１１２またはメモリカードへの記録・読み出しを行う。コントローラ１２１は、操作部１２３からの指示、或いは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い、デジタルカメラの各部の動作を制御する。
【００２９】
表示部１２２は、ＬＣＤ，ＬＥＤ，ＥＬ等で実現されており、撮影したデジタル画像データや伸長処理された記録画像データに基づく画像を表示すると共に、当該デジタルカメラの状態等を表示する。また、操作部１２３は、機能選択、撮影指示、およびその他の各種設定を外部から行うためのボタンを備える。この操作部１２３は、レリーズボタン１２３Ａを有しており、このレリーズボタン１２３Ａの操作によりコントローラ１２１へレリーズ信号を出力する。
【００３０】
手ぶれ検出装置１２８は、手ぶれを検出して検出結果をコントローラ１２１に出力する。手ぶれ補正部１２９は、コントローラ１２１から出力される制御信号に従って、ＣＣＤ１０３を手ぶれを補正する方向に移動させ手ぶれ補正を行う。
【００３１】
上記構成において、手ぶれ検出装置１２８、手ぶれ補正部１２９，およびコントローラ１２１は、手ぶれ補正装置を構成する。
【００３２】
図２は、上記デジタルカメラの手ぶれ補正装置の構成を模式的に示す図である。上記手ぶれ検出装置１２８は、デジタルカメラ１００の機械的なぶれを検出して、ぶれ量に応じたぶれ信号を像ぶれ検出手段１３１およびコントローラ１２１に出力するぶれ検出手段１３０と、ぶれ信号に基づき被写体像の像ぶれを検出して、像ぶれに応じた像ぶれ信号をコントローラ１２１に出力する像ぶれ検出手段１３１とを備えている。上記コントローラ１２１は、ぶれ信号および像ぶれ信号に基づき、手ぶれを補正すべく、検出された手ぶれを相殺させるように、手ぶれ補正部１２９を動作させる。上記手ぶれ補正部１２９は、例えば、ＣＣＤ１０３を変位させるためのムービングコイル１２９Ａおよびムービングコイル１２９Ａを駆動するための駆動部１２９Ｂからなる。かかる手ぶれ補正部１２９は、コントローラ１２１により制御され、検出された手ぶれを相殺するようにＣＣＤ１０３を変位させて手ぶれを補正する。図３はムービングコイル１２９Ａの外観構成例を示す図である。
【００３３】
なお、手ぶれ補正を行う場合に、前述の如くＣＣＤ１０３を動かす替わりに、光学系の一部を動かすことにしても良い。また、手ぶれ補正する手段としては、上記したムービングコイルを用いた構成に限られるものではなく、圧電素子等のアクチュエータを用いて構成しても良い。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態１では、ぶれ検出手段１３０が、装置のぶれを検出し、当該検出した装置のぶれに応じたぶれ信号を出力し、そして、像ぶれ検出手段１３１が、当該ぶれ信号に基づいて被写体像の像ぶれを検出し、当該検出した像ぶれに応じた像ぶれ信号を出力することとしたので、ぶれ信号により被写体の位置を特定でき、像ぶれ信号の検出を正確かつ高速に行うことができる。
【００３５】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る像ぶれ検出手段１３１を図４〜図１１を参照して説明する。デジタルカメラの基本構成は、実施の形態１と同様な構成で実現できる。まず、の実施の形態２における手ぶれ検出方法を図４〜図６を参照して説明する。
【００３６】
図４〜図６は、手ぶれ検出原理を説明するための図である。図４に示すように、デジタルカメラ１００が、撮影される被写体に対して手ぶれ等によりぶれたとすると、図５に示すように、撮影光学系に入射する被写体からの光線の角度が変わり、撮像素子（ＣＣＤ）１０３に結像される被写体像の位置が、当初Ａの位置であったのが、Δｔ時間後、例えばＡ’の位置に移動することになる。この被写体像の移動を撮像素子面上の像として表すと、図６に示すように、Ａの位置にあった被写体像が、Δｔ時間後、Ａ’に移動した場合、２次元的には、Ｘ方向にΔＸ、Ｙ方向にΔＹ移動したことになる。従って、このＸ方向とＹ方向の移動量ΔＸ、ΔＹを検出すれば被写体像の移動方向と移動量を検出することができる。
【００３７】
図７は実施の形態２における像ぶれ検出手段１３１の検出部の一例を示す。像ぶれ検出手段１３１は、図７に示す如く、Ｐの間隔で配置された主・副の２本のラインセンサを備えている。ここで、例えば、当初被写体像がＢの位置にあったものが、Δｔ時間後に、Ｘ方向にΔＸ、Ｙ方向にΔＹ＝Ｐだけ移動して、Ｂ’の位置に移動した場合を考える。ここで、ぶれ検出手段１３０はＹ方向のぶれΔＹを検出し、また、像ぶれ検出手段１３１はＸ方向のぶれを検出する。より具体的には、まず、像ぶれ検出手段１３１の主ラインセンサが、Ｂの位置にある被写体像を検出する。つづいて、ぶれ検出手段１３０が、被写体像がＢの位置からＢ’への移動、すなわち、被写体像のΔＹの移動を検出する。そして、像ぶれ検出手段１３１は、ぶれ検出手段１３０が被写体像のΔＹ＝Ｐの移動を検出した時点で、その副ラインセンサにより被写体像を検出する。
【００３８】
図８は像ぶれ検出手段の被写体像の検出タイミングを示す。図８に示すように、像ぶれ検出手段１３１の主ラインセンサが被写体信号を検出すると、Ｂ主・副２本のラインセンサの間隔Ｐと同じ量だけ被写体像が移動するまで、ぶれ検出手段１３１がぶれ量ΔＹを測定し、ぶれ量としてΔＹ＝Ｐを検出した時点で、像ぶれ検出手段１３１の副ラインセンサで被写体信号を検出する。そして、図９に示すように、得られた主・副２つの被写体信号（Ｃ、Ｃ’）により、被写体像のＸ方向の動きΔＸを検出する。
【００３９】
すなわち、ぶれ検出手段１３０によりＹ方向のぶれ成分を検出し、ぶれ検出手段１３０のぶれ信号に基づき、像ぶれ検出手段１３１を動作させ、Ｘ方向のぶれ成分を検出する。
【００４０】
つぎに、図９におけるΔＸ、すなわち１対のラインセンサによる２つの被写体信号の位相差ΔＸの検出方法を図１０を参照して説明する。位相差ΔＸの検出方法として、例えば、オートフォーカス等に使用される位相差検出方式を用いることができる。すなわち、図１０に示すように、Ａ，Ｂの２つの信号の位相差を求める場合、ＡまたはＢをシフトさせる双方の相関の度合い、すなわち波形の一致度合いを検出し、Ａ，Ｂが最も一致したシフト量が位相差となる。
【００４１】
ここで、一致度合いの検出は、一般に、Σ｜Ａ−Ｂ｜で表すことができる。これを図式化したものが図１１である。同図に示す如く、Σ｜Ａ−Ｂ｜が最小になった点が最もＡ，Ｂが一致しており、その場合のシフト量が位相差ΔＸとなる。
【００４２】
また、本実施の形態２では、像ぶれ検出手段１３１は、ぶれ信号に基づいて、撮像タイミングを決定し、像ぶれ信号を検出することとしたので、像ぶれ検出手段の撮像手段の構成を簡単かつ安価に構成することが可能となる。
【００４３】
（実施の形態３）
実施の形態３に係る像ぶれ検出手段１３１を図１２〜図１６を参照して説明する。上記実施の形態２では、ぶれ検出手段１３０が検出したぶれ信号に応じて、像ぶれ検出手段１３１の被写体像の時間的なサンプリング間隔を決定することとしたが、実施の形態３では、ある一定時間間隔でぶれ量を検出して、像ぶれ検出手段１３１を動作させる場合を説明する。デジタルカメラの基本構成は、実施の形態１と同様な構成で実現できる。
【００４４】
図１２は、実施の形態３に係る像ぶれ検出手段１３１の検知部の構成を示す。像ぶれ検出手段１３１は、同図に示す如く、複数（１〜ｎ）本のラインセンサを間隔Ｐで垂直方向に並列された構成である。実施の形態２と同様にして、ぶれ検出手段１３０が、デジタルカメラ１００の機械的なぶれを検出し、図１２に示す像ぶれ検出手段１３１が、一定時間間隔で複数回、被写体像を撮像する。
【００４５】
図１３は、上記図１２に示した像ぶれ検出手段１３１の像ぶれ検出原理を説明するための図である。図１３において、まず、ある地点で、被写体像がＢの位置にあるとし、一定時間後、手ぶれ等により、被写体像が、Ｂ’の位置に移動したとする。ここで、被写体像のＹ成分の移動量ΔＹは、ΔＹ＝Ｐ（定数）・ΔＩで表すことができ、さらに、Ｐは定数であるので、ΔＩ＝ΔＹ／Ｐと表すことができる。また、実施の形態２と同様にΔＹはぶれ検出手段１３０により検出する。同図に示す例では、ラインセンサでｎ＝２上にあった被写体像が、ラインセンサの（ｎ＝２）＋ΔＩ上に移動することになる。
【００４６】
すなわち、像ぶれ検出手段１３１は、ラインセンサでｎ＝２と、（ｎ＝２）＋ΔＩの被写体信号を取り出して、実施の形態２と同様に、上記図９に示したように、両者を比較してΔＸを検出する。すなわち、像ぶれ検出手段１３１は、ある時点で得られた被写体信号と、その地点からぶれ量ΔＹずれた被写体信号とを検出して比較することによりΔＸを検出する。
【００４７】
以上説明したように、像ぶれ検出手段１３１において、ぶれ信号に基づいて、複数の被写体信号の一部を選択して像ぶれ信号を検出することとしたので、正確に被写体信号を選択できる。
【００４８】
以上説明したように、本実施の形態３では、像ぶれ検出手段１３１は、複数回撮像して得られた複数の被写体信号により像ぶれを検出することとしたので、像ぶれ信号を連続的に検出することが可能となる。
【００４９】
図１４は、像ぶれ検出手段１３１の検知部の他の構成例を示す。図１４に示す像ぶれ検出手段１３１は、主ラインセンサの両側に副ラインセンサが設けられており、上・下どちらに被写体が動いても検出できるようにしている。
【００５０】
図７に示す像ぶれ検出手段１３１では、前もって、ぶれ検出手段１３０により検出されたぶれ信号のＹ成分の方向により、２本のラインセンサの主・副の順位を決定することにしても良い。具体的には、例えば上記図６で示したように、被写体像が上方向に移動する場合には、下側のラインセンサを主ラインセンサとして先に蓄積を開始して被写体像信号を検出し、つぎに、副ラインセンサを動作させる。逆に、下方向に移動した場合には、上側のラインセンサを主ラインセンサとして先に蓄積を開始し、下側のラインセンサを副ラインセンサとしてつぎに蓄積する。
【００５１】
また、図１５に示すように、主・副ラインセンサの被写体信号を記録させるためのラインメモリをそれぞれ設け、主・副双方のラインメモリを動作させ、双方の被写体信号を記憶させる。図１６はこの場合の被写体信号の検出タイミングを示す。すなわち、図１６に示すように、ある時点での被写体信号▲１▼▲２▼と、つぎにの時点の被写体信号▲１▼’▲２▼’があるとすると、ぶれ検出手段１３０により検出されたぶれ信号が大きくて被写体像が、ラインセンサ間隔Ｐに相当する量だけ動いたことを検出した場合は、被写体像の移動方向により、▲１▼と▲２▼’または▲１▼’と▲２▼の時点で得られた被写体信号を比較して像ぶれ信号を検出すれば良い。
【００５２】
また、被写体像の移動量がラインセンサ間隔Ｐよりも小さく、被写体像が主ラインセンサから副ラインセンサまで動かない場合には、▲１▼と▲１▼’もしくは▲２▼と▲２▼’の時点で得られた被写体信号を比較して像ぶれを検出すれば良い。
【００５３】
なお、上述の像ぶれ検出手段を組み合わせても良く、例えば、上記像検出手段１３１として上記図１２の如き複数のラインセンサを用い、上記図１６のように複数回繰り返して蓄積して、複数の時点で複数のラインの被写体信号を取得することにしても良い。そして、繰り返しのタイミングは被写体像がｍライン移動する時間間隔までのぶれ検出手段１３０のぶれ信号に基づき、決定することにしても良い。
【００５４】
ここで、ぶれ量が大きいときは、ｍライン被写体像が移動するので、ｍラインの間隔でラインセンサ同士を比較すれば良いが、ぶれ量が小さいときにはある設定した時間で強制的に被写体検出信号を取得する。この場合は、ぶれ検出手段１３０が、被写体像のｌライン（ｌ≦ｍ）の移動を検出し、像ぶれ検出手段１３１がそれに対応するｌライン間隔のラインセンサの被写体信号を比較すれば良い。
【００５５】
（実施の形態４）
実施の形態４に係る像ぶれ検出手段１３１を図１７および図１８を参照して説明する。上記実施の形態２および実施の形態３では、ぶれ検出手段１３０により検出されたぶれ信号に対応したぶれ検出手段１３０のラインセンサの被写体信号により、像ぶれ信号を検出することにしたが、実施の形態４では、ぶれ検出手段１３０によりＹ成分のぶれ信号を検出し、検出されたＹ成分のぶれ信号を相殺する量だけ像ぶれ検出手段１３１の撮像素子をＹ方向に移動させ、像ぶれ検出手段１３１で、Ｘ方向に移動する像ぶれ信号を検出する。なお、デジタルカメラの基本構成は、実施の形態１と同様な構成で実現できる。
【００５６】
図１７は実施の形態４の像ぶれ検出手段１３１を模式的に示している。図１８は図１７の像ぶれ検出手段の検出部（ラインセンサ）の構成を示す。図１８に示す像ぶれ検出手段１３１は、一本のラインセンサを備えている。
【００５７】
まず、ぶれ検出手段１３０により、検出されたぶれ信号のＹ成分のぶれ信号を検出し、つぎに、図１７に示すように、検出されたＹ成分のぶれ信号を相殺する量だけ像ぶれ検出手段をＹ方向に移動することで、像ぶれ検出手段上に結像される像のＹ成分の移動をうち消し、図１８に示すように、像ぶれ検出手段１３１の一つのラインセンサ上で時系列的にＸ方向に移動する像ぶれ信号を検出する。
【００５８】
（実施の形態５）
実施の形態５に係る像ぶれ検出手段１３１を図１９を参照して説明する。なお、デジタルカメラの基本構成は、実施の形態１と同様な構成で実現できる。実施の形態５に係る像ぶれ検出手段１３１は、撮像光学系の光軸を変更して、像ぶれ信号を検出する。
【００５９】
図１９は、像ぶれ検出手段１３１の周辺の構成を模式的に示しており、光学系の前に可変頂プリズム（バリアングルプリズム）を設け、ぶれ検出手段により、検出されたぶれ信号に基づいて、可変長プリズムの頂角を変更して、光軸を変更する。そして、像ぶれ検出手段１３１は、光軸が変更された被写体信号に基づき像ぶれを検出して像ぶれ信号を出力する。
【００６０】
可変頂プリズムは、手ぶれによる光軸の変化を光学系の一部を変動することにより打ち消して補正する。この可変頂プリズムは、２枚の板ガラスの間を特殊なフィルムでできた蛇腹でつなぎ、内部を透明な高屈折率液体で満たしたプリズムである。正常な状態では、可変頂プリズムの２枚の板ガラスは平行に保たれているが、手ぶれが生じた場合は、図１９に示すように、頂角を変化させることにより、手ぶれによる視野の移動を打ち消す方向に撮像光学系の視野をシフトさせる。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態５では、撮像光学系の光軸を変更し、像ぶれ信号を検出することとしたので、被写体像の移動を相殺することで像ぶれ検出手段の撮像素子の構成を簡単な安価な構成とすることが可能となる。
【００６２】
（実施の形態６）
実施の形態６に係る像ぶれ検出手段１３１を図２０を参照して説明する。なお、デジタルカメラの基本構成は、実施の形態１と同様な構成で実現できる。図２０は実施の形態６に係る像ぶれ検出手段１３１を説明するための図である。図２０に示すように、ΔＸ、ΔＹは被写体像がエリアセンサで構成された像ぶれ検出手段上で移動した場合、まず、ぶれ検出手段により検出されたぶれ信号によりΔＹだけはなれた２つの行情報により、像ぶれ信号ΔＸを検出する。
【００６３】
つぎに、このΔＸを使用して、ΔＸだけはなれた２つの行情報より像ぶれ信号ΔＹ’を検出する。つまり、この実施例においては、ΔＸ、ΔＹ’双方とも像ぶれ検出手段により検出されるので、ΔＸ、ΔＹ’ともに像ぶれ信号により正確に像を安定させられる。
【００６４】
以上説明したように、本実施の形態６では、像ぶれ検出手段１３１は、検出された像ぶれ信号に基づいて、新たに像ぶれ信号を検出することとしたので、正確に像ぶれを検出することが可能となる。
【００６５】
なお、上記した実施の形態１〜６では、像ぶれ検出手段をデジタルカメラの撮像素子と別個にする構成を示したが、画像記録用のＣＣＤを像ぶれ検出手段として使用することにしても良い。この場合、像ぶれ検出手段とカメラの撮像素子の２つを使用する必要がなく、安価な構成とすることができる。
【００６６】
（実施の形態７）
実施の形態７に係るぶれ検出手段１３０を図２１〜図３４を参照して説明する。なお、デジタルカメラの基本構成は、実施の形態１と同様な構成で実現できる。まず、装置（デジタルカメラ）によるぶれの原理を図２１を参照して説明する。図２１において、装置におもりを糸でつるした場合、糸の方向は重力方向でたえず重力の方向に向いている。これに対して、装置の底面の垂線方向と重力方向とのなす角θは装置の傾きとなる。すなわち、このθを検出すれば装置の傾きがわかり、このθの変化が装置のぶれにつながる。
【００６７】
そこで、図２２に示すように、直交するＸ，Ｙ，Ｚ方向の重力を検出する検出手段として、例えば加速度センサを設け、各方向の加速度ａx 、ａy 、ａz を検出することで重力方向を検出できる。
【００６８】
ここで、説明を簡単にするため、図２３に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向の２軸で説明すると、加速度の出力は、重力によりＸ方向ａx 、Ｙ方向ａy となり、Ｙ軸と重力とのなす角度θは、ｔａｎθ＝ａx ／ａy で算出できる。すなわち、重力を検出する加速度センサを複数軸方向に設け、各加速度センサの値を比較することで、重力方向と軸方向とのなす角が検出でき、この角度の時間的変化を検出することでぶれを検出できる。
【００６９】
図２４および図２５は、ぶれ検出手段１３０と像ぶれ検出手段１３１を模式的に示しており、図２４はデジタルカメラが傾いていない場合を示し、図２５はデジタルカメラがΔθ傾いた場合を示している。図２４に示すような状態の場合には、上記した如く、加速度センサを用いたぶれ検出手段がａx 、ａy を出力したとすると、重力方向と加速度センサの１つの軸であるＹ軸となす角θは、ｔａｎθ＝ａx ／ａy となる。そして、デジタルカメラが、図２５に示すように、Δθだけ傾いた状態になった場合に、すなわち、像ぶれ検出手段の２本のラインセンサの間隔をＰ、光学系の焦点距離をｆとしたとき、ｔａｎΔθ＝Ｐ／ｆだけ被写体像が上下に移動したときに、被写体像を検出する。
【００７０】
以下、このｔａｎΔθ（＝Ｐ／ｆ）の検出方法を詳細に説明する。このＰ／ｆは、以下の如くして算出する。
【００７１】
【数１】
0004064001.tif 000002
【００７２】
すなわち、Ｐおよびｆは設定値なので、図２４の状態で加速度センサーの出力がａx 、ａy のときの上記式▲１▼を満足するａ’x 、ａ’y になったときが、図２５に示す状態で、その時につぎにの被写体像を検出し像ぶれ量を検出すれば良い。
【００７３】
このように、複数軸に対して加速度センサーを設け、その値により像ぶれ検出手段をコントロールすることで、像の移動方向が左右方向のみとなり、ラインセンサにより簡単に像の移動を検出できる。
【００７４】
つぎに、上記図２２で示したように、加速度センサを３軸に設定した場合は、図２６に示すように、装置の２つの方向の傾きが検出できる。これを像ぶれ検出手段の撮像面から見ると、図２７に示すように、上下方向のＹ軸と回転方向のθ軸を検出できる。
【００７５】
この具体例を図２８〜図３０を参照して説明する。図２８に示すように、Ａの位置にある被写体が、ある時間経過後にΔθ回転し、また、ΔＹ移動して、Ａ’に移動した場合を考える。図２９、図３０は、それぞれ、図２８の移動前Ａと、図２８の移動後Ａ’を示している。すなわち、図２９に示すように、Ａの位置の被写体信号を検出後、図３０に示すように、ΔＹ、Δθだけ移動したＡ’の位置の被写体信号を検出することにより、ΔＸを検出する。
【００７６】
すなわち、３軸の加速度センサと像ぶれ検出手段を使用することで、ΔＸ、ΔＹ，Δθ、すなわち、図２１に示すような装置の３軸の回軸が検出できる。
【００７７】
また、図３２に示すように、装置をたて位置にした場合にも対応させるためには、像ぶれ検出手段として２次元的に撮像素子が配列されたエリアセンサを用い、図３３に示すように、横位置では行方向の情報を使用して像ぶれ量を検出し、また、図３４に示すように、縦位置では列方向の情報を使用して像ぶれ量を検出すれば良い。
【００７８】
以上説明したように、ぶれ検出手段１３０は、重力方向に対する傾きを示す信号を出力することとしたので、重力方向に対する傾きをぶれ検出手段１３０で検出し、重力方向に対する傾きで検出できないぶれ成分を像ぶれ検出手段１３１で検出することで、安価かつ正確に装置のぶれを検出することが可能となる。
【００７９】
これまでの説明では、ぶれ検出手段としては、加速度センサを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、角速度センサを用いてぶれ検出手段を構成しても良く、また、他の振動センサを使用しても良い。
【００８０】
また、ぶれ検出手段１３０は、装置の角速度に対応する信号を出力することとしたので、重力方向に影響されず任意の軸の装置の角速度が検出できる。
【００８１】
以上説明したように、本発明によれば、装置のぶれをぶれ信号として検出し、また、当該ぶれ信号に基づいて像ぶれを検出することとしたので、複雑な動き検出等が必要でなく、安価かつ高速に手ぶれを検出できる。その結果、手ぶれ補正を行う場合には、高速な手ぶれについても対応でき、また、正確な像ぶれ補正を行うことが可能となる。
【００８２】
また、デジタルカメラ等の手ぶれ補正の場合には、像ぶれ検出手段を画像記録用の撮像素子と共用し、また、ぶれ検出手段として、２軸・３軸の加速度センサもしくは角速度センサを１つ使用することで手ぶれ検出装置を構成でき、安価な構成とすることができる。
【００８３】
なお、本実施の形態では、本発明に係る手ぶれ検出装置および手ぶれ補正装置を、デジタルカメラに適用して例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ビデオカメラ、光学式のカメラや防振装置等に広く適用可能である。
【００８４】
また、ビデオカメラ等のぶれ補正については、本発明の像ぶれ信号およびぶれ信号により、画像を記録するための領域を設定しても良く、また、全体の撮像画像とぶれ信号のみを記憶しておき、再生時に表示する領域を本発明を用いて設定しても良い。
【００８５】
また、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で、適宜変更して実施可能である。
【００８６】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１記載のカメラは、被写体像を受光する撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を結像する光学系と、前記撮像素子の受光平面の一方向へのぶれ成分を検出するぶれ検出手段と、被写体像の像ぶれを検出し、前記ぶれ成分に基づき特定される前記受光平面の一方向と直交する方向への当該像ぶれのぶれ成分を検出する像ぶれ検出手段と、を備え、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分および前記像ぶれ検出手段により検出した前記ぶれ成分に基づいて、装置のぶれに基づく被写体像の移動方向および移動量を検出する手ぶれ検出装置と、検出された被写体像の移動方向および移動量に基づいて、装置のぶれを相殺するように、前記撮像素子、または前記光学系の一部を駆動する手ぶれ補正装置と、を備えたこととしたので、安価な構成で高速に手ぶれを検出することが可能となる。
【００８７】
また、請求項２記載のカメラは、請求項１記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、被写体像を複数回撮像し、当該複数回撮像して得られた被写体信号に基づき、像ぶれを検出することとしたので、像ぶれを連続的に検出することが可能となる。
【００８８】
また、請求項３記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記複数回の撮像で得られた被写体信号を相関法に基づいた位相差検出法で像ぶれを検出することとしたので、正確かつ高速に像ぶれ信号を検出することが可能となる。
【００８９】
また、請求項４記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、撮像タイミングを決定して像ぶれを検出することとしたので、像ぶれ検出手段を簡単かつ安価に構成することが可能となる。
【００９０】
また、請求項５記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、複数の被写体信号の一部を選択して、像ぶれを検出することとしたので、正確に被写体信号を選択できる。
【００９１】
また、請求項６記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記ぶれ検出手段により検出された前記ぶれ成分に基づいて、前記光学系の光軸を変更し、変更して得られた被写体信号に基づき像ぶれを検出して像ぶれ信号を出力することとしたので、前記像ぶれ検出手段の構成を簡単かつ安価な構成とすることが可能となる。
【００９２】
また、請求項７記載のカメラは、請求項２記載のカメラにおいて、前記像ぶれ検出手段は、前記像ぶれの前記ぶれ成分に基づいて、新たにぶれ成分を検出することとしたので、より正確に像ぶれを検出することが可能となる。
【００９３】
また、請求項８記載のカメラは、請求項１記載のカメラにおいて、前記ぶれ検出手段は、ぶれ成分として、装置の重力方向に対する傾きを示す信号を出力することとしたので、安価かつ正確に装置のぶれを検出することが可能となる。
【００９４】
また、請求項９記載のカメラは、請求項１記載のカメラにおいて、前記ぶれ検出手段は、ぶれ成分として、装置の角速度に対応する信号を出力することとしたので、重力方向に影響されず任意の軸の装置の角速度を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１によるデジタルカメラの手ぶれ補正装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】実施の形態１によるムービングコイルの外観構成例を示す図である。
【図４】実施の形態２による手ぶれ検出原理を説明するための図である。
【図５】実施の形態２による手ぶれ検出原理を説明するための図である。
【図６】実施の形態２による手ぶれ検出原理を説明するための図である。
【図７】実施の形態２による像ぶれ検出手段の構成を説明するための図である。
【図８】実施の形態２による像ぶれ検出手段の被写体像の検出タイミングを示す図である。
【図９】実施の形態２による像ぶれ検出手段の被写体像の検出タイミングを示す図である。
【図１０】実施の形態２による２つの被写体信号の位相差の検出方法を説明するための図である。
【図１１】実施の形態２による２つの被写体信号の位相差の検出方法を説明するための図である。
【図１２】実施の形態３による像ぶれ検出手段の構成を説明するための図である。
【図１３】実施の形態３による像ぶれ検出手段の像ぶれ検出原理を説明するための図である。
【図１４】実施の形態３による像ぶれ検出手段の他の構成例を説明するための図である。
【図１５】実施の形態３による被写体信号を記録させるためのラインメモリを説明するための図である。
【図１６】実施の形態３による被写体信号の検出タイミングを示す図である。
【図１７】実施の形態４による像ぶれ検出手段の構成を説明するための図である。
【図１８】実施の形態４による像ぶれ検出手段の構成を説明するための図である。
【図１９】実施の形態５による像ぶれ検出手段の構成を説明するための図である。
【図２０】実施の形態６による像ぶれ検出手段の構成を説明するための図である。
【図２１】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２２】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２３】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２４】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２５】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２６】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２７】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２８】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図２９】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図３０】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図３１】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図３２】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図３３】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【図３４】実施の形態７に係るぶれ検出手段を説明するための図である。
【符号の説明】
１００      デジタルカメラ
１０１      レンズ
１０２      メカ機構
１０３      ＣＣＤ
１０４      ＣＤＳ回路
１０５      Ａ／Ｄ変換器
１０６      デジタル信号処理部
１０７      ＤＣＴ
１０８      コーダー
１０９      ＭＣＣ
１１０      バッファメモリ
１１１      ビデオアンプ
１１２      メモリ
１２１      コントローラ
１２２      表示部
１２３      操作部
１２４      パラメータメモリ
１２５      モータドライバ
１２６      ＳＧ
１２７      ストロボ
１２８      手ぶれ検出装置
１２９      手ぶれ補正部
１２９Ａ    コイル
１２９Ｂ    駆動部
１３０      ぶれ検出手段
１３１      像ぶれ検出手段
【図１】
0004064001.tif 000003
【図２】
0004064001.tif 000004
【図３】
0004064001.tif 000005
【図４】
0004064001.tif 000006
【図５】
0004064001.tif 000007
【図６】
0004064001.tif 000008
【図７】
0004064001.tif 000009
【図８】
0004064001.tif 000010
【図９】
0004064001.tif 000011
【図１０】
0004064001.tif 000012
【図１１】
0004064001.tif 000013
【図１２】
0004064001.tif 000014
【図１３】
0004064001.tif 000015
【図１４】
0004064001.tif 000016
【図１５】
0004064001.tif 000017
【図１６】
0004064001.tif 000018
【図１７】
0004064001.tif 000019
【図１８】
0004064001.tif 000020
【図１９】
0004064001.tif 000021
【図２０】
0004064001.tif 000022
【図２１】
0004064001.tif 000023
【図２２】
0004064001.tif 000024
【図２３】
0004064001.tif 000025
【図２４】
0004064001.tif 000026
【図２５】
0004064001.tif 000027
【図２６】
0004064001.tif 000028
【図２７】
0004064001.tif 000029
【図２８】
0004064001.tif 000030
【図２９】
0004064001.tif 000031
【図３０】
0004064001.tif 000032
【図３１】
0004064001.tif 000033
【図３２】
0004064001.tif 000034
【図３３】
0004064001.tif 000035
【図３４】
0004064001.tif 000036