JP2017009799A - Imaging device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device that can correct tremors in an optical direction, and is suitable for suppressing increase in a processing time or complication of controls.SOLUTION: An imaging device is composed of: a housing; an imaging optical system that has a plurality of lenses, of which at least one lens is movable in an optical axis direction; an optical axis direction position detection unit that detects a position in the optical axis direction of at least one lens movable in the optical axis direction; correction-amount calculation means that detects tremors of the housing and calculates an amount of correction of the optical axis direction tremor in the optical axis direction to output the amount of the correction thereof; addition means that adds an output from the optical axis direction position detection unit and the output of the correction-amount calculation means at a prescribed ratio; and optical axis direction position correction means that causes at least one lens movable in the optical axis direction to move in the optical axis direction on the basis of an output from the addition means.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、像振れを補正する撮影装置に関する。   The present invention relates to a photographing apparatus that corrects image blur.

撮影装置本体の振れを検出し、その振れの影響を打ち消すようにレンズや撮像素子を動かすことによって、像振れを抑えた撮像画像を取得可能な撮影装置が知られている。例えば、特許文献１にこの種の撮影装置の具体的構成が記載されている。   2. Description of the Related Art There has been known a photographing apparatus capable of acquiring a captured image with reduced image shake by detecting a shake of the main body of the photographing apparatus and moving a lens or an image sensor so as to cancel the influence of the shake. For example, Patent Document 1 describes a specific configuration of this type of photographing apparatus.

特許文献１に記載の撮影装置は、撮影レンズの光軸方向を基準として、撮影装置のロール方向、ピッチ方向、ヨー方向の３方向の回転を検出している。検出した３方向の回転に基づいて、レンズ及び撮像素子を光軸と垂直な面内で移動又は回転させることにより、撮像画像の像振れを抑えている。また、特許文献１に記載の撮影装置は、撮影レンズのオートフォーカス機能を有している。オートフォーカスによって設定された撮影レンズの位置に基づいて、撮影レンズの焦点距離及び撮影装置からピントが合っている被写体までの距離が計算される。特許文献１の撮影装置では、撮影装置の３方向の回転の検出結果に基づいて算出した振れ量と、焦点距離及び被写体までの距離とを用いて、被写体又は撮影装置の振れによる移動距離を算出している。   The imaging apparatus described in Patent Document 1 detects rotation in three directions of a roll direction, a pitch direction, and a yaw direction of the imaging apparatus with reference to the optical axis direction of the imaging lens. Based on the detected rotation in the three directions, the lens and the image sensor are moved or rotated in a plane perpendicular to the optical axis, thereby suppressing image shake of the captured image. In addition, the photographing apparatus described in Patent Document 1 has an autofocus function of a photographing lens. Based on the position of the photographing lens set by autofocus, the focal length of the photographing lens and the distance from the photographing device to the in-focus subject are calculated. In the imaging apparatus of Patent Document 1, the movement distance due to the shake of the subject or the imaging apparatus is calculated using the shake amount calculated based on the detection result of the rotation of the imaging apparatus in three directions, the focal length, and the distance to the subject. doing.

特開２０１０−２８１０号公報JP 2010-2810 A

特許文献１に記載の撮影装置では、レンズ又は撮像素子を面内で移動させるため、光軸に垂直な面内の振れは補正できるが、光軸方向の振れは補正できない。しかし、仮に光軸方向の振れを補正しようとした場合、撮影レンズに対して、オートフォーカスなどの撮影処理に係る制御と振れ補正処理に係る制御との両方の制御が行われる。そのため、２つの制御を両立させるための副次的な処理（オーバーヘッド）が必要となり、撮影処理や振れ補正処理に時間がかかってしまう虞があった。また、２つの処理を両立させるための制御が複雑になり、制御プログラムにバグが発生しやすく、撮影処理や振れ補正処理が正常に実行されなくなる虞があった。   In the photographing apparatus described in Patent Document 1, since the lens or the image sensor is moved in the plane, the shake in the plane perpendicular to the optical axis can be corrected, but the shake in the optical axis direction cannot be corrected. However, if an attempt is made to correct shake in the optical axis direction, both control related to shooting processing such as autofocus and control related to shake correction processing are performed on the shooting lens. For this reason, a secondary process (overhead) for making the two controls compatible with each other is required, and there is a possibility that the photographing process and the shake correction process may take time. In addition, the control for making the two processes compatible becomes complicated, a bug is likely to occur in the control program, and there is a possibility that the photographing process and the shake correction process may not be executed normally.

本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光軸方向の振れを補正可能で、処理時間の増加や制御の複雑化を抑えるのに好適な撮影装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can correct shake in the optical axis direction and suppress increase in processing time and control complexity. There is to do.

本発明の一実施形態に係る撮影装置は、筐体と、複数のレンズを有する撮影光学系であって、少なくとも一つのレンズが光軸方向に移動可能なものと、光軸方向に移動可能な少なくとも一つのレンズの光軸方向の位置を検出する光軸方向位置検出部と、筐体の振れを検出し、光軸方向の光軸方向振れ補正量を算出して出力する補正量算出手段と、光軸方向位置検出部からの出力と補正量算出手段からの出力とを所定の割合で加算する加算手段と、加算手段からの出力に基づいて、光軸方向に移動可能な少なくとも一つのレンズを光軸方向で移動させる光軸方向位置補正手段とを備える。   An imaging device according to an embodiment of the present invention is an imaging optical system having a housing and a plurality of lenses, in which at least one lens is movable in the optical axis direction and movable in the optical axis direction An optical axis position detector that detects the position of at least one lens in the optical axis direction; and a correction amount calculating unit that detects shake of the housing and calculates and outputs an optical axis shake correction amount in the optical axis direction; , An adding means for adding the output from the optical axis direction position detecting unit and the output from the correction amount calculating means at a predetermined ratio, and at least one lens movable in the optical axis direction based on the output from the adding means And an optical axis direction position correcting means for moving the lens in the optical axis direction.

本発明の一実施形態によれば、光軸方向位置検出部からの出力に基づいて撮影光学系のレンズの光軸方向の位置が検出され、その検出結果に基づいて撮影光学系の位置がフィードバック制御される。ここで、加算手段によって、光軸方向位置検出部による検出結果に、撮影装置の筐体の振れに基づいて算出された光軸方向振れ補正量を所定の割合で足し合わせることにより、撮影装置の振れの影響を打ち消すように撮影光学系のレンズを移動させることができる。   According to the embodiment of the present invention, the position of the lens of the photographing optical system in the optical axis direction is detected based on the output from the optical axis direction position detector, and the position of the photographing optical system is fed back based on the detection result. Be controlled. Here, the addition means adds the optical axis direction shake correction amount calculated based on the shake of the casing of the imaging apparatus to the detection result of the optical axis direction position detection unit at a predetermined ratio, thereby obtaining the detection result of the imaging apparatus. The lens of the photographing optical system can be moved so as to cancel the influence of the shake.

また、本発明の一実施形態において、補正量算出手段は、筐体の振れを検出する振れ検出部と、振れ検出部からの出力及び光軸方向位置検出部からの出力に基づいて、光軸方向振れ補正量を算出して出力する算出部とを備えてもよい。   In one embodiment of the present invention, the correction amount calculating means includes a shake detection unit that detects a shake of the housing, an output from the shake detection unit, and an output from the optical axis direction position detection unit. And a calculation unit that calculates and outputs a direction shake correction amount.

また、本発明の一実施形態において、振れ検出部は、少なくとも、撮影光学系の光軸方向の振れを検出するものであってもよい。   In one embodiment of the present invention, the shake detection unit may detect at least a shake in the optical axis direction of the photographing optical system.

また、本発明の一実施形態において、光軸方向位置検出部からの出力及び補正量算出手段からの出力はそれぞれアナログ信号であってもよい。この場合、加算手段は、光軸方向位置検出部から出力されたアナログ信号と補正量算出手段から出力されたアナログ信号とを所定の割合で加算する。   In one embodiment of the present invention, the output from the optical axis direction position detector and the output from the correction amount calculation means may each be an analog signal. In this case, the adding unit adds the analog signal output from the optical axis direction position detecting unit and the analog signal output from the correction amount calculating unit at a predetermined ratio.

また、本発明の一実施形態において、光軸方向位置検出部からの出力はアナログ信号であり、補正量算出手段は、光軸方向振れ補正量をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号として生成し、生成したＰＷＭ信号を平滑化して出力してもよい。この場合、加算手段は、光軸方向位置検出部から出力されたアナログ信号と補正量算出手段から出力された平滑化されたＰＷＭ信号を所定の割合で加算する。   In one embodiment of the present invention, the output from the optical axis direction position detector is an analog signal, and the correction amount calculation means generates and generates an optical axis direction shake correction amount as a PWM (Pulse Width Modulation) signal. The PWM signal thus smoothed may be output after being smoothed. In this case, the adding unit adds the analog signal output from the optical axis direction position detecting unit and the smoothed PWM signal output from the correction amount calculating unit at a predetermined ratio.

また、本発明の一実施形態において、撮影光学系の複数のレンズのうち、少なくとも一つのレンズは光軸方向と垂直な面内で移動可能であってもよい。この場合、補正量算出手段は、筐体の振れに基づいて、面内における面内方向振れ補正量を算出して出力する。また、撮影装置は、補正量算出手段からの出力に基づいて面内で移動可能な少なくとも一つのレンズを移動させる面内位置補正手段を更に備える。   In one embodiment of the present invention, at least one of the plurality of lenses of the photographing optical system may be movable in a plane perpendicular to the optical axis direction. In this case, the correction amount calculation means calculates and outputs an in-plane shake correction amount in the plane based on the shake of the housing. The photographing apparatus further includes an in-plane position correcting unit that moves at least one lens that can move in the plane based on an output from the correction amount calculating unit.

また、本発明の一実施形態において、撮影装置は、光軸方向と垂直な面内で移動可能な撮像素子と、撮像素子を面内で移動させる面内位置補正手段とを更に備えてもよい。この場合、補正量算出手段は、筐体の振れに基づいて、面内における面内方向振れ補正量を算出して出力し、面内位置補正手段は、補正量算出手段からの出力に基づいて撮像素子を移動させる。   In one embodiment of the present invention, the photographing apparatus may further include an image sensor that can move in a plane perpendicular to the optical axis direction, and an in-plane position correction unit that moves the image sensor in the plane. . In this case, the correction amount calculation means calculates and outputs an in-plane shake correction amount in the plane based on the shake of the housing, and the in-plane position correction means based on the output from the correction amount calculation means. The image sensor is moved.

本発明の一実施形態によれば、光軸方向の振れを補正可能で、処理時間の増加や制御の複雑化を抑えるのに好適な撮影装置が提供される。   According to an embodiment of the present invention, there is provided an imaging apparatus that can correct a shake in the optical axis direction and suppress an increase in processing time and control complexity.

本発明の一実施形態に係る撮影装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the imaging device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る撮影レンズ及び固体撮像素子の断面図を模式的に表したものである。1 schematically shows a cross-sectional view of a photographic lens and a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態に係る撮影装置について図面を参照しながら説明する。以下においては、本発明の一実施形態として、デジタル一眼レフカメラについて説明する。なお、撮影装置は、デジタル一眼レフカメラに限らず、例えば、ミラーレス一眼カメラ、コンパクトデジタルカメラ、ビデオカメラ、カムコーダ、タブレット端末、ＰＨＳ（Personal Handy phone System）、スマートフォン、フィーチャフォン、携帯ゲーム機など、撮影機能を有する別の形態の装置に置き換えてもよい。   An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following, a digital single lens reflex camera will be described as an embodiment of the present invention. Note that the photographing apparatus is not limited to a digital single lens reflex camera, but includes, for example, a mirrorless single lens camera, a compact digital camera, a video camera, a camcorder, a tablet terminal, a PHS (Personal Handy phone System), a smartphone, a feature phone, a portable game machine, and the like. The apparatus may be replaced with another type of apparatus having a photographing function.

図１は、本実施形態の撮影装置１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、撮影装置１は、筐体内に、システムコントローラ１００、操作部１０２、駆動回路１０４、撮影レンズ１０６、絞り１０８、シャッタ１１０、固体撮像素子１１２、信号処理回路１１４、画像処理エンジン１１６、バッファメモリ１１８、カード用インタフェース１２０、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御回路１２２、ＬＣＤ１２４、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２６、振れ検出センサ１２８、振れ補正コントローラ１３０、レンズ駆動アクチュエータ１３２、面内位置センサ１３４、フォーカスアクチュエータ１３６、光軸方向位置センサ１３８、増幅回路１４０、加算回路１４２を備えている。なお、撮影レンズ１０６は、複数枚のレンズ１０６ａ〜１０６ｃを有しており、各レンズの光軸方向の間隔及び位置を変化させることにより焦点距離やピント位置を変更可能である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the photographing apparatus 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the photographing apparatus 1 includes a system controller 100, an operation unit 102, a drive circuit 104, a photographing lens 106, a diaphragm 108, a shutter 110, a solid-state image sensor 112, a signal processing circuit 114, an image in a housing. Processing engine 116, buffer memory 118, card interface 120, LCD (Liquid Crystal Display) control circuit 122, LCD 124, ROM (Read Only Memory) 126, shake detection sensor 128, shake correction controller 130, lens drive actuator 132, in-plane A position sensor 134, a focus actuator 136, an optical axis direction position sensor 138, an amplifier circuit 140, and an adder circuit 142 are provided. Note that the photographing lens 106 includes a plurality of lenses 106a to 106c, and the focal length and the focus position can be changed by changing the interval and position of each lens in the optical axis direction.

操作部１０２には、電源スイッチやレリーズスイッチ、撮影モードスイッチなど、ユーザが撮影装置１を操作するために必要な各種スイッチが含まれる。ユーザにより電源スイッチが操作されると、図示省略されたバッテリから撮影装置１の各種回路に電源ラインを通じて電源供給が行われる。   The operation unit 102 includes various switches necessary for the user to operate the photographing apparatus 1, such as a power switch, a release switch, and a photographing mode switch. When the user operates the power switch, power is supplied from the battery (not shown) to the various circuits of the photographing apparatus 1 through the power line.

システムコントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）を含む。システムコントローラ１００は電源供給後、ＲＯＭ１２６にアクセスして制御プログラムを読み出してワークエリア（不図示）にロードし、ロードされた制御プログラムを実行することにより、撮影装置１全体の制御を行う。   The system controller 100 includes a CPU (Central Processing Unit) and a DSP (Digital Signal Processor). After supplying power, the system controller 100 accesses the ROM 126, reads out a control program, loads it into a work area (not shown), and executes the loaded control program to control the entire photographing apparatus 1.

レリーズスイッチが操作されると、システムコントローラ１００は、例えば、固体撮像素子１１２により撮像された画像に基づいて計算された測光値や、撮影装置１に内蔵された露出計（不図示）で測定された測光値に基づき適正露出が得られるように、駆動回路１０４を介して絞り１０８及びシャッタ１１０を駆動制御する。より詳細には、絞り１０８及びシャッタ１１０の駆動制御は、プログラムＡＥ（Automatic Exposure）、シャッタ優先ＡＥ、絞り優先ＡＥなど、撮影モードスイッチにより指定されるＡＥ機能に基づいて行われる。   When the release switch is operated, the system controller 100 is measured by, for example, a photometric value calculated based on an image captured by the solid-state image sensor 112 or an exposure meter (not shown) built in the photographing apparatus 1. The diaphragm 108 and the shutter 110 are driven and controlled via the drive circuit 104 so that proper exposure can be obtained based on the photometric values. More specifically, drive control of the aperture 108 and the shutter 110 is performed based on an AE function designated by a shooting mode switch such as a program AE (Automatic Exposure), shutter priority AE, aperture priority AE, and the like.

また、システムコントローラ１００はＡＥ制御と併せてＡＦ（Autofocus）制御を行う。ＡＦ制御には、アクティブ方式、位相差検出方式、コントラスト検出方式等が適用される。また、ＡＦモードには、中央一点の測距エリアを用いた中央一点測距モード、複数の測距エリアを用いた多点測距モード等がある。システムコントローラ１００は、ＡＦ結果に基づいて駆動回路１０４を介してフォーカスアクチュエータ１３６を駆動制御し、撮影レンズ１０６ａ〜１０６ｃの光軸方向の位置やレンズ間隔を調整する。   Further, the system controller 100 performs AF (Autofocus) control together with AE control. An active method, a phase difference detection method, a contrast detection method, or the like is applied to the AF control. The AF mode includes a central single-point ranging mode using a single central ranging area, a multi-point ranging mode using a plurality of ranging areas, and the like. The system controller 100 drives and controls the focus actuator 136 via the drive circuit 104 based on the AF result, and adjusts the position and the lens interval of the photographing lenses 106a to 106c in the optical axis direction.

光軸方向位置センサ１３８は、各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの光軸方向の位置（位置関係）を検出して、各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの位置に応じたアナログ信号を出力する。光軸方向位置センサ１３８には、例えば、ホール素子や磁気センサ、光学センサが使用される。光軸方向位置センサ１３８から出力されたアナログ信号は、増幅回路１４０で増幅され、加算回路１４２を介してシステムコントローラ１００に入力される。加算回路１４２の処理については後述する。システムコントローラ１００は、加算回路１４２から入力されたアナログ信号のＡＤ変換を行い、現在の各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの光軸方向の位置を演算する。次いで、システムコントローラ１００は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を生成し、駆動回路１０４に送信する。駆動回路１０４は、ＰＷＭ信号に基づいてフォーカスアクチュエータ１３６を駆動し、各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの位置を変化させる。このように、フォーカスアクチュエータ１３６は、光軸方向位置センサ１３８からの出力を用いてフィードバック制御される。   The optical axis direction position sensor 138 detects the position (positional relationship) of each lens 106a to 106c in the optical axis direction, and outputs an analog signal corresponding to the position of each lens 106a to 106c. As the optical axis direction position sensor 138, for example, a Hall element, a magnetic sensor, or an optical sensor is used. The analog signal output from the optical axis direction position sensor 138 is amplified by the amplifier circuit 140 and input to the system controller 100 via the adder circuit 142. The processing of the adding circuit 142 will be described later. The system controller 100 performs AD conversion of the analog signal input from the adder circuit 142, and calculates the current position of each of the lenses 106a to 106c in the optical axis direction. Next, the system controller 100 generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal and transmits it to the drive circuit 104. The drive circuit 104 drives the focus actuator 136 based on the PWM signal, and changes the positions of the lenses 106a to 106c. As described above, the focus actuator 136 is feedback-controlled using the output from the optical axis direction position sensor 138.

被写体からの光束は、撮影レンズ１０６、絞り１０８、シャッタ１１０を通過して固体撮像素子１１２の受光面にて受光される。固体撮像素子１１２は、ベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１１２は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の画像信号を生成して出力する。なお、固体撮像素子１１２は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像素子に置き換えられてもよい。固体撮像素子１１２はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。   The light flux from the subject passes through the photographing lens 106, the diaphragm 108, and the shutter 110 and is received by the light receiving surface of the solid-state image sensor 112. The solid-state imaging device 112 is a single-plate color CCD (Charge Coupled Device) image sensor having a Bayer pixel arrangement. The solid-state imaging device 112 accumulates an optical image formed by each pixel on the light receiving surface as a charge corresponding to the amount of light, and generates R (Red), G (Green), and B (Blue) image signals. Output. The solid-state image sensor 112 is not limited to a CCD image sensor, and may be replaced with a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor or other types of image sensors. The solid-state image sensor 112 may also have a complementary color filter mounted thereon.

信号処理回路１１４は、固体撮像素子１１２から入力された画像信号に対してクランプ、デモザイク等の所定の信号処理を施して、画像処理エンジン１１６に出力する。画像処理エンジン１１６は、信号処理回路１１４より入力される画像信号に対してマトリクス演算、Ｙ／Ｃ分離、ホワイトバランス等の所定の信号処理を施して輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ、Ｃｒを生成し、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）等の所定のフォーマットで圧縮する。バッファメモリ１１８は、画像処理エンジン１１６による処理の実行時、処理データの一時的な保存場所として用いられる。また、撮影画像の保存形式は、ＪＰＥＧ形式に限らず、最小限の画像処理（例えば黒レベルの補正等）しか施されないＲＡＷ形式であってもよい。   The signal processing circuit 114 performs predetermined signal processing such as clamping and demosaicing on the image signal input from the solid-state image sensor 112 and outputs the processed signal to the image processing engine 116. The image processing engine 116 performs predetermined signal processing such as matrix operation, Y / C separation, and white balance on the image signal input from the signal processing circuit 114 to generate a luminance signal Y and color difference signals Cb and Cr. , And compressed in a predetermined format such as JPEG (Joint Photographic Experts Group). The buffer memory 118 is used as a temporary storage location for processing data when the image processing engine 116 executes processing. Further, the storage format of the captured image is not limited to the JPEG format, and may be a RAW format in which only minimal image processing (for example, black level correction) is performed.

カード用インタフェース１２０のカードスロットには、メモリカード２００が着脱可能に差し込まれている。   A memory card 200 is detachably inserted into a card slot of the card interface 120.

画像処理エンジン１１６は、カード用インタフェース１２０を介してメモリカード２００と通信可能である。画像処理エンジン１１６は、生成された圧縮画像信号（撮影画像データ）をメモリカード２００（又は撮影装置１に備えられる不図示の内蔵メモリ）に保存する。   The image processing engine 116 can communicate with the memory card 200 via the card interface 120. The image processing engine 116 stores the generated compressed image signal (captured image data) in the memory card 200 (or a built-in memory (not shown) provided in the image capturing apparatus 1).

また、画像処理エンジン１１６は、生成された輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ、Ｃｒをフレームメモリ（不図示）にフレーム単位でバッファリングする。画像処理エンジン１１６は、バッファリングされた信号を所定のタイミングで各フレームメモリから掃き出して所定のフォーマットのビデオ信号に変換し、ＬＣＤ制御回路１２２に出力する。ＬＣＤ制御回路１２２は、画像処理エンジン１１６より入力される画像信号を基に液晶を変調制御する。これにより、被写体の撮影画像がＬＣＤ１２４の表示画面に表示される。ユーザは、ＡＥ制御及びＡＦ制御に基づいて適正な露出及びピントで撮影されたリアルタイムのスルー画（ライブビュー）を、ＬＣＤ１２４の表示画面を通じて視認することができる。   Further, the image processing engine 116 buffers the generated luminance signal Y and color difference signals Cb and Cr in a frame memory (not shown) in units of frames. The image processing engine 116 sweeps the buffered signal from each frame memory at a predetermined timing, converts it into a video signal of a predetermined format, and outputs it to the LCD control circuit 122. The LCD control circuit 122 modulates and controls the liquid crystal based on the image signal input from the image processing engine 116. Thereby, the photographed image of the subject is displayed on the display screen of the LCD 124. The user can view a real-time through image (live view) photographed with appropriate exposure and focus based on the AE control and AF control through the display screen of the LCD 124.

画像処理エンジン１１６は、ユーザにより撮影画像の再生操作が行われると、操作により指定された撮影画像データをメモリカード２００又は内蔵メモリより読み出して所定のフォーマットの画像信号に変換し、ＬＣＤ制御回路１２２に出力する。ＬＣＤ制御回路１２２が画像処理エンジン１１６より入力される画像信号を基に液晶を変調制御することで、被写体の撮影画像がＬＣＤ１２４の表示画面に表示される。   When the user performs a reproduction operation of the photographed image, the image processing engine 116 reads the photographed image data designated by the operation from the memory card 200 or the built-in memory, converts it into an image signal of a predetermined format, and the LCD control circuit 122. Output to. The LCD control circuit 122 performs modulation control on the liquid crystal based on the image signal input from the image processing engine 116, so that a captured image of the subject is displayed on the display screen of the LCD 124.

図２は、本実施形態の撮影レンズ１０６及び固体撮像素子１１２の断面図を模式的に表したものである。撮影レンズ１０６のうち、少なくとも一つのレンズ（図２に示される例では、補正レンズ１０６ｂ）は、レンズ駆動アクチュエータ１３２（図２では不図示）により光軸方向と垂直な面内で移動可能である。振れ補正コントローラ１３０は、振れ検出センサ１２８からの出力に基づいて補正レンズ１０６ｂを面内で動かすことにより、撮影装置１の振動や動きによって生じる撮影画像の像振れを抑える。   FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view of the photographing lens 106 and the solid-state imaging device 112 of the present embodiment. Among the photographing lenses 106, at least one lens (in the example shown in FIG. 2, the correction lens 106b) is movable in a plane perpendicular to the optical axis direction by a lens driving actuator 132 (not shown in FIG. 2). . The shake correction controller 130 moves the correction lens 106b in the plane based on the output from the shake detection sensor 128, thereby suppressing image shake of the photographed image caused by the vibration or movement of the photographing apparatus 1.

詳しくは、振れ検出センサ１２８は、加速度センサ及びジャイロセンサを有しており、撮影装置１の振動や回転運動（ピッチ、ヨー）に応じたアナログ信号を出力する。振れ補正コントローラ１３０は、振れ検出センサ１２８から入力されたアナログ信号の増幅及びＡＤ変換を行う。また、振れ補正コントローラ１３０は、ＡＤ変換した信号に基づいて、振れを抑えるために必要な補正レンズ１０６ｂの移動方向及び移動量を算出し、駆動信号を出力する。レンズ駆動アクチュエータ１３２は、振れ補正コントローラ１３０から出力された駆動信号に基づいて補正レンズ１０６ｂを移動させる。これにより、固体撮像素子１１２の受光面に振れが補正された被写体像が結像し、撮像画像の像振れが抑えられる。   Specifically, the shake detection sensor 128 includes an acceleration sensor and a gyro sensor, and outputs an analog signal corresponding to the vibration or rotational motion (pitch, yaw) of the photographing apparatus 1. The shake correction controller 130 performs amplification and AD conversion of the analog signal input from the shake detection sensor 128. Further, the shake correction controller 130 calculates the movement direction and the movement amount of the correction lens 106b necessary for suppressing the shake based on the AD converted signal, and outputs a drive signal. The lens drive actuator 132 moves the correction lens 106 b based on the drive signal output from the shake correction controller 130. As a result, a subject image whose shake has been corrected is formed on the light receiving surface of the solid-state imaging device 112, and image shake of the captured image is suppressed.

図２（ａ）は、撮影装置１の振れが発生していない場合の撮影レンズ１０６及び固体撮像素子１１２を示している。振れが発生していない場合、各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの光軸は一致している。そのため、撮影レンズ１０６に対し、光軸Ｏに沿って入射した光線Ａは、各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの中心を通り、固体撮像素子１１２の中心に結像する。ここでは、例えば、レンズ駆動アクチュエータ１３２によって補正レンズ１０６ｂの位置がレンズ１０６ａ及び１０６ｃに合わせられることにより、各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの光軸が一致している。また、補正レンズ１０６ｂの初期的な位置がバネやゴム等の付勢部材でレンズ１０６ａ及び１０６ｃに合わせられることにより、各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの光軸が一致するようにしてもよい。   FIG. 2A shows the photographing lens 106 and the solid-state imaging device 112 when the photographing apparatus 1 is not shaken. When there is no shake, the optical axes of the lenses 106a to 106c coincide. Therefore, the light ray A incident on the photographing lens 106 along the optical axis O passes through the centers of the lenses 106 a to 106 c and forms an image at the center of the solid-state imaging device 112. Here, for example, the lens drive actuator 132 aligns the position of the correction lens 106b with the lenses 106a and 106c, so that the optical axes of the lenses 106a to 106c coincide. In addition, the initial position of the correction lens 106b may be adjusted to the lenses 106a and 106c by a biasing member such as a spring or rubber so that the optical axes of the lenses 106a to 106c coincide with each other.

図２（ｂ）は、撮影装置１の振れによって光軸Ｏの向きが変わるように回転し、且つ撮影装置１の振れが補正されていない場合の撮影レンズ１０６及び固体撮像素子１１２を示している。この場合、光線Ａ′は、各レンズの中心から外れた位置に、光軸Ｏから傾いた角度で入射する。そのため、光線Ａ′の結像位置は固体撮像素子１１２の中心からずれ、撮像画像に像振れが発生する。   FIG. 2B shows the photographing lens 106 and the solid-state image sensor 112 when the photographing apparatus 1 rotates so that the direction of the optical axis O is changed by the shake of the photographing apparatus 1 and the shake of the photographing apparatus 1 is not corrected. . In this case, the light beam A ′ is incident on the position deviated from the center of each lens at an angle inclined from the optical axis O. Therefore, the imaging position of the light beam A ′ is shifted from the center of the solid-state imaging device 112, and image blurring occurs in the captured image.

図２（ｃ）は、撮影装置１が振れによって光軸Ｏの向きが変わるように回転し、且つ補正レンズ１０６ｂが振れ（回転）を補正するように移動している場合の撮影レンズ１０６及び固体撮像素子１１２を示している。この場合、光線Ａ″の補正レンズ１０６ｂへの入射位置が変化し、屈折によって進行方向が曲げられる。これにより、光線Ａ″は固体撮像素子１１２の中心に結像し、撮像画像の像振れが抑えられる。このように、撮影装置１の振れ（振動や回転）に応じて、補正レンズ１０６ｂの面内位置を変更することにより、撮像画像の像振れが抑えられる。   FIG. 2C shows the photographing lens 106 and the solid when the photographing apparatus 1 is rotated so that the direction of the optical axis O changes due to the shake and the correction lens 106b is moved so as to correct the shake (rotation). An image sensor 112 is shown. In this case, the incident position of the light ray A ″ on the correction lens 106b is changed, and the traveling direction is bent by refraction. As a result, the light ray A ″ forms an image at the center of the solid-state image sensor 112, and the image blur of the picked-up image is caused. It can be suppressed. As described above, the image shake of the captured image can be suppressed by changing the in-plane position of the correction lens 106b according to the shake (vibration or rotation) of the photographing apparatus 1.

次に、光軸方向の振れの補正について説明する。本実施形態の撮影装置１では、フォーカスアクチュエータ１３６を用いて撮影装置１の光軸方向の振れが補正される。振れにより撮影装置１が光軸方向に振動すると、撮影画像にボケが発生する。例えば、撮影レンズ１０６の被写界深度が浅い場合に撮影装置１に光軸方向の振れが発生すると、撮影装置１と被写体との光軸方向の間隔が変化し、ピントの合っていないボケを有する撮像画像が得られる。本実施形態の撮影装置１では、フォーカスアクチュエータ１３６のフィードバック制御を利用して、光軸方向の振動による影響を打ち消すように撮影レンズ１０６を駆動する。   Next, correction of shake in the optical axis direction will be described. In the photographing apparatus 1 of the present embodiment, the shake in the optical axis direction of the photographing apparatus 1 is corrected using the focus actuator 136. When the photographing apparatus 1 vibrates in the optical axis direction due to the shake, the photographed image is blurred. For example, when the photographic lens 106 has a shallow depth of field, if the photographic apparatus 1 is shaken in the optical axis direction, the distance between the photographic apparatus 1 and the subject in the optical axis direction changes, and blur that is not in focus is reduced. A captured image is obtained. In the photographing apparatus 1 of the present embodiment, the photographing lens 106 is driven so as to cancel the influence of vibration in the optical axis direction by using feedback control of the focus actuator 136.

本実施形態では、光軸方向位置センサ１３８からの出力（アナログ信号）は、増幅回路１４０で増幅された後、加算回路１４２だけでなく振れ補正コントローラ１３０にも入力される。また、加算回路１４２には、撮影装置１の光軸方向の振動を打ち消すためのアナログ信号（補正用アナログ信号）が入力される。補正用アナログ信号は、振れ補正コントローラ１３０によって生成される。振れ補正コントローラ１３０は、振れ検出センサ１２８から出力された撮影装置１の振動や回転を表す信号から、光軸方向の振動成分を算出する。また、振れ補正コントローラ１３０は、増幅回路１４０から入力された現在のフォーカスアクチュエータ１３６の位置情報及び算出した光軸方向の振動成分に基づいて、光軸方向の振動による影響を打ち消すための補正量を算出し、補正用アナログ信号として出力する。   In this embodiment, the output (analog signal) from the optical axis direction position sensor 138 is amplified by the amplifier circuit 140 and then input to the shake correction controller 130 as well as the adder circuit 142. An analog signal (correction analog signal) for canceling vibration in the optical axis direction of the photographing apparatus 1 is input to the adder circuit 142. The correction analog signal is generated by the shake correction controller 130. The shake correction controller 130 calculates a vibration component in the optical axis direction from a signal representing the vibration and rotation of the photographing apparatus 1 output from the shake detection sensor 128. The shake correction controller 130 also calculates a correction amount for canceling the influence of vibration in the optical axis direction based on the current position information of the focus actuator 136 input from the amplifier circuit 140 and the calculated vibration component in the optical axis direction. Calculate and output as an analog signal for correction.

加算回路１４２は、増幅回路１４０から入力された各レンズ１０６ａ〜１０６ｃの位置を表すアナログ信号と、振れ補正コントローラ１３０から入力された補正用アナログ信号を所定の割合で加算して出力する。加算回路１４２には、例えば、オペアンプを使用した回路が用いられる。システムコントローラ１００は、この加算回路１４２から入力された加算信号を用いてフォーカスアクチュエータ１３６をフィードバック制御することにより、固体撮像素子１１２の受光面に光軸方向の振れが補正された被写体像が結像する。これにより、撮像画像に発生するボケを抑えることができる。   The adder circuit 142 adds the analog signal indicating the position of each of the lenses 106a to 106c input from the amplifier circuit 140 and the correction analog signal input from the shake correction controller 130 at a predetermined ratio and outputs the result. For the adder circuit 142, for example, a circuit using an operational amplifier is used. The system controller 100 feedback-controls the focus actuator 136 using the addition signal input from the addition circuit 142, thereby forming a subject image with the shake in the optical axis direction corrected on the light receiving surface of the solid-state image sensor 112. To do. Thereby, the blurring which generate | occur | produces in a captured image can be suppressed.

このように、本実施形態では、撮影レンズ１０６の焦点距離やピント位置を調整するためのフォーカスアクチュエータ１３６を利用して光軸方向の振れの撮像画像への影響を補正している。そのため、新たに撮影レンズ１０６や固体撮像素子１１２を光軸方向に動かす機構を設けることなく、光軸方向の振れを補正することができる。   As described above, in the present embodiment, the influence of the shake in the optical axis direction on the captured image is corrected by using the focus actuator 136 for adjusting the focal length and the focus position of the photographing lens 106. Therefore, the shake in the optical axis direction can be corrected without providing a new mechanism for moving the photographing lens 106 and the solid-state imaging device 112 in the optical axis direction.

また、本実施形態では、撮影レンズ１０６の焦点距離やピント位置をフィードバック制御するためのループ内に、アナログ信号の加算回路１４２を配置している。そして、補正用アナログ信号を加算回路１４２に入力することにより光軸方向の振れを補正している。そのため、振れ補正コントローラ１３０とシステムコントローラ１００との間で、光軸方向の振れを補正するための信号を送受することなく光軸方向の振れを補正することができる。これにより、振れ補正コントローラ１３０とシステムコントローラ１００との間で信号を送受するための副次的な処理（オーバーヘッド）を行う必要がなく、光軸方向の振れを、低い負荷で且つ処理遅延を抑えた状態で補正することができる。また、副次的な処理が増えることによる制御プログラムのバグの発生を抑えることができる。   In this embodiment, an analog signal addition circuit 142 is arranged in a loop for feedback control of the focal length and focus position of the photographic lens 106. Then, the shake in the optical axis direction is corrected by inputting the correction analog signal to the adder circuit 142. Therefore, the shake in the optical axis direction can be corrected without transmitting or receiving a signal for correcting the shake in the optical axis direction between the shake correction controller 130 and the system controller 100. As a result, there is no need to perform a secondary process (overhead) for transmitting and receiving signals between the shake correction controller 130 and the system controller 100, and the shake in the optical axis direction can be suppressed with a low load and a processing delay. It can be corrected in the state. In addition, it is possible to suppress the occurrence of bugs in the control program due to an increase in secondary processing.

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本発明の実施形態に含まれる。   The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present invention also includes contents appropriately combined with embodiments or the like clearly shown in the specification or obvious embodiments.

上述の実施形態では、振れ補正コントローラ１３０は、補正量をアナログ信号として出力するが、本発明はこれに限定されない。例えば、振れ補正コントローラ１３０は、補正量を表す信号をＰＷＭ信号として生成してもよい。この場合、振れ補正コントローラ１３０は、ＰＷＭ信号を平滑化フィルタによって平滑化することにより、アナログ信号に変換する。これにより、例えば、振れ補正コントローラ１３０がデジタル信号処理のみに対応し、アナログ信号処理に対応していない場合に、補正量をアナログ信号として出力するためのＤＡＣ（Digital Analog Converter）が不要となる。   In the above-described embodiment, the shake correction controller 130 outputs the correction amount as an analog signal, but the present invention is not limited to this. For example, the shake correction controller 130 may generate a signal representing the correction amount as a PWM signal. In this case, the shake correction controller 130 converts the PWM signal into an analog signal by smoothing the PWM signal with a smoothing filter. Thereby, for example, when the shake correction controller 130 supports only digital signal processing and does not support analog signal processing, a DAC (Digital Analog Converter) for outputting a correction amount as an analog signal becomes unnecessary.

また、上述の実施形態では、補正レンズ１０６ｂが光軸に垂直な面内で移動可能に構成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、補正レンズ１０６ｂの代わりに、固体撮像素子１１２が光軸に垂直な面内で移動可能に構成されていてもよい。或いは、補正レンズ１０６ｂと固体撮像素子１１２の両方が面内で移動可能に構成されていてもよい。これにより、振れによって撮影装置１が光軸の周りで回転（ロール）した場合に、固体撮像素子１１２を面内で回転させることにより、撮像画像にロールによる像振れが生じるのを抑えることができる。   In the above-described embodiment, the correction lens 106b is configured to be movable in a plane perpendicular to the optical axis, but the present invention is not limited to this. For example, instead of the correction lens 106b, the solid-state imaging device 112 may be configured to be movable in a plane perpendicular to the optical axis. Alternatively, both the correction lens 106b and the solid-state imaging device 112 may be configured to be movable in the plane. Thereby, when the photographing apparatus 1 is rotated (rolled) around the optical axis due to the shake, it is possible to suppress the occurrence of image shake due to the roll in the captured image by rotating the solid-state imaging device 112 in the plane. .

また、上述の実施形態では、撮影装置１は、システムコントローラ１００と振れ補正コントローラ１３０とを別々に有しているが、本発明はこれに限定されない。システムコントローラ１００と振れ補正コントローラ１３０は、同一のパッケージに収められていてもよい。また、加算回路１３２は、当該パッケージ内に収められていてもよい。   In the above-described embodiment, the imaging apparatus 1 has the system controller 100 and the shake correction controller 130 separately, but the present invention is not limited to this. The system controller 100 and the shake correction controller 130 may be housed in the same package. Further, the adder circuit 132 may be housed in the package.

また、上述の実施形態では、撮影レンズ１０６は、レンズ１０６ａ〜１０６ｃから構成される３群レンズとして説明したが、本発明はこれに限定されない。撮影レンズ１０６は、２群や４群以上のレンズを有していてもよい。また、補正レンズ１０６ｂは、レンズ駆動アクチュエータ１３２によって光軸に垂直な面内で移動可能であると同時に、フォーカスアクチュエータ１３６によって光軸方向に移動可能であってもよい。   In the above-described embodiment, the photographing lens 106 is described as a three-group lens including the lenses 106a to 106c. However, the present invention is not limited to this. The taking lens 106 may have two groups or four or more groups of lenses. Further, the correction lens 106b may be movable in the plane perpendicular to the optical axis by the lens driving actuator 132, and at the same time, may be movable in the optical axis direction by the focus actuator 136.

１ 撮影装置
１００ システムコントローラ
１０２ 操作部
１０４ 駆動回路
１０６ 撮影レンズ
１０６ａ〜１０６ｃ レンズ
１０８ 絞り
１１０ シャッタ
１１２ 固体撮像素子
１１４ 信号処理回路
１１６ 画像処理エンジン
１１８ バッファメモリ
１２０ カード用インタフェース
１２２ ＬＣＤ制御回路
１２４ ＬＣＤ
１２６ ＲＯＭ
１２８ 振れ検出センサ
１３０ 振れ補正コントローラ
１３２ レンズ駆動アクチュエータ
１３４ 面内位置センサ
１３６ フォーカスアクチュエータ
１３８ 光軸方向位置センサ
１４０ 増幅回路
１４２ 加算回路
２００ メモリカード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image pick-up apparatus 100 System controller 102 Operation part 104 Drive circuit 106 Shooting lens 106a-106c Lens 108 Aperture 110 Shutter 112 Solid-state image sensor 114 Signal processing circuit 116 Image processing engine 118 Buffer memory 120 Card interface 122 LCD control circuit 124 LCD
126 ROM
128 Shake detection sensor 130 Shake correction controller 132 Lens drive actuator 134 In-plane position sensor 136 Focus actuator 138 Optical axis direction position sensor 140 Amplifier circuit 142 Adder circuit 200 Memory card

Claims (7)

筐体と、
複数のレンズを有する撮影光学系であって、少なくとも一つのレンズが光軸方向に移動可能なものと、
前記光軸方向に移動可能な少なくとも一つのレンズの前記光軸方向の位置を検出する光軸方向位置検出部と、
前記筐体の振れを検出し、前記光軸方向の光軸方向振れ補正量を算出して出力する補正量算出手段と、
前記光軸方向位置検出部からの出力と前記補正量算出手段からの出力とを所定の割合で加算する加算手段と、
前記加算手段からの出力に基づいて、前記光軸方向に移動可能な少なくとも一つのレンズを前記光軸方向で移動させる光軸方向位置補正手段と、を備える、
撮影装置。 A housing,
A photographing optical system having a plurality of lenses, wherein at least one lens is movable in the optical axis direction;
An optical axis direction position detector that detects a position of the at least one lens movable in the optical axis direction in the optical axis direction;
Correction amount calculating means for detecting shake of the housing, calculating and outputting an optical axis direction shake correction amount in the optical axis direction;
An adder that adds the output from the optical axis direction position detector and the output from the correction amount calculator at a predetermined ratio;
An optical axis direction position correcting unit that moves at least one lens movable in the optical axis direction in the optical axis direction based on an output from the adding unit;
Shooting device. 前記補正量算出手段は、
筐体の振れを検出する振れ検出部と、
前記振れ検出部からの出力及び前記光軸方向位置検出部からの出力に基づいて、前記光軸方向振れ補正量を算出して出力する算出部と、を備える、
請求項１に記載の撮影装置。 The correction amount calculating means includes
A shake detection unit for detecting the shake of the housing;
A calculation unit that calculates and outputs the optical axis direction shake correction amount based on an output from the shake detection unit and an output from the optical axis direction position detection unit;
The imaging device according to claim 1. 前記振れ検出部は、少なくとも、前記撮影光学系の光軸方向の振れを検出する、
請求項２に記載の撮影装置。 The shake detection unit detects at least shake in the optical axis direction of the photographing optical system.
The imaging device according to claim 2. 前記光軸方向位置検出部からの出力及び前記補正量算出手段からの出力はそれぞれアナログ信号であり、
前記加算手段は、前記光軸方向位置検出部から出力されたアナログ信号と前記補正量算出手段から出力されたアナログ信号とを所定の割合で加算する、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の撮影装置。 The output from the optical axis direction position detector and the output from the correction amount calculation means are each an analog signal,
The adding means adds the analog signal output from the optical axis direction position detecting unit and the analog signal output from the correction amount calculating means at a predetermined ratio.
The imaging device according to any one of claims 1 to 3. 前記光軸方向位置検出部からの出力はアナログ信号であり、
前記補正量算出手段は、
前記光軸方向振れ補正量をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号として生成し、
生成した前記ＰＷＭ信号を平滑化して出力し、
前記加算手段は、前記光軸方向位置検出部から出力されたアナログ信号と前記補正量算出手段から出力された平滑化された前記ＰＷＭ信号を所定の割合で加算する、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の撮影装置。 The output from the optical axis direction position detector is an analog signal,
The correction amount calculating means includes
The optical axis direction shake correction amount is generated as a PWM (Pulse Width Modulation) signal,
Smoothing and outputting the generated PWM signal;
The adding means adds the analog signal output from the optical axis direction position detection unit and the smoothed PWM signal output from the correction amount calculating means at a predetermined ratio.
The imaging device according to any one of claims 1 to 3. 前記撮影光学系の複数のレンズのうち、少なくとも一つのレンズは前記光軸方向と垂直な面内で移動可能であり、
前記補正量算出手段は、前記筐体の振れに基づいて、前記面内における面内方向振れ補正量を算出して出力し、
前記補正量算出手段からの出力に基づいて前記面内で移動可能な少なくとも一つのレンズを移動させる面内位置補正手段を更に備える、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の撮影装置。 Among the plurality of lenses of the photographing optical system, at least one lens is movable in a plane perpendicular to the optical axis direction,
The correction amount calculating means calculates and outputs an in-plane direction shake correction amount in the plane based on the shake of the housing,
In-plane position correction means for moving at least one lens movable in the plane based on an output from the correction amount calculation means,
The imaging device according to any one of claims 1 to 5. 前記光軸方向と垂直な面内で移動可能な撮像素子と、
前記撮像素子を前記面内で移動させる面内位置補正手段と、を更に備え、
前記補正量算出手段は、前記筐体の振れに基づいて、前記面内における面内方向振れ補正量を算出して出力し、
前記面内位置補正手段は、前記補正量算出手段からの出力に基づいて前記撮像素子を移動させる、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の撮影装置。 An image sensor that is movable in a plane perpendicular to the optical axis direction;
An in-plane position correcting means for moving the image sensor in the plane,
The correction amount calculating means calculates and outputs an in-plane direction shake correction amount in the plane based on the shake of the housing,
The in-plane position correcting unit moves the image sensor based on an output from the correction amount calculating unit;
The imaging device according to any one of claims 1 to 5.

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