JP5270870B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置において、被写体像を撮像面に対して露光中に移動させながら撮影することにより特殊効果のある画像を取得する技術に関する。

近年デジタルカメラの普及が進んでおり、多くのユーザが様々なシーンで多様な撮影を行うようになっている。このような様々なシーンにおいても適切に撮影が行えるよう、予めシーンに合わせた撮影プログラムを多数用意し、撮影モードとしてユーザが選択できるようにしたカメラが多く製品化されている。

また、同時に手振れ補正機構を備えたデジタルカメラも多く製品化されている。この手振れ補正機構を備えたカメラは、ユーザの撮影時における手振れを軽減するよう、被写体像を撮像面に対して相対的に移動しないように制御される。このような手振れ補正機構を備えたカメラは、更にユーザの撮影シーンを広げる役割を担うものである。

上述の撮影モードとして、手振れ補正機構を利用して特殊効果が得られるようにしたものが紹介されている。

特許文献１は、手振れ補正機構を動かしながら露光することで、ソフトフィルタ効果やクロスフィルタ効果を得る技術を開示している。

特許文献２は、ストロボを用いて被写体を照射するタイミングと特殊効果を得るための補正機構の駆動の関係について開示している。

特許文献１、２に開示されているように、被写体像に関係なく２次元的に振らす場合は、全体の露光時間に対して移動機構の駆動は十分短い時間で済む。また、単純図形であるクロスを描くように振らす場合であれば、所定の露光時間中移動機構を繰り返し駆動しておけば良かった。
特開平２−５８０３４号公報 特開平１１−６４９４１号公報

しかしながら、被写体像に例えば点光源が含まれるときに、露光しながら被写体像を撮像面に対し相対的に動かし、撮影画像に図形を描きたい場合がある。このような特殊効果の場合、一般には主被写体よりも点光源の方が輝度が高いため、点光源に露光量を合わせると主被写体が暗い画像になり、主被写体に露光量を合わせると点光源が過度に明るい画像になるという課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、特殊効果用に露光量を調整し、適正な露光量の撮影画像を得ることを目的とする。

本発明の第１の側面は、撮像装置に係り、撮像光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像手段と、前記被写体像を前記撮像手段に対して相対的に移動させるための移動手段と、前記被写体像の露光量を制御する露出制御手段と、メモリに記憶された特殊効果用の軌跡データに基づいて、前記移動手段の特殊効果用の移動目標量を演算する演算手段と、少なくとも前記特殊効果用の移動目標量に基づいて、前記移動手段を駆動する駆動手段と、を備え、前記露出制御手段は、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段が駆動される場合には、前記特殊効果用の軌跡データに基づいて前記露光量を調整し、前記撮像装置は、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段を駆動したときに前記調整された露光量で撮影した第１の撮影画像と、前記特殊効果用の移動目標量を用いずに前記被写体像の輝度に応じた露光量で撮影した第２の撮影画像と、を合成する画像合成手段を更に備えることを特徴とする。

本発明の第２の側面は、撮像光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像手段と、前記被写体像を前記撮像手段に対して相対的に移動させるための移動手段と、を備える撮像装置の制御方法に係り、前記撮像装置の演算手段が、メモリに記憶された特殊効果用の軌跡データに基づいて、前記移動手段の特殊効果用の移動目標量を演算する工程と、前記撮像装置の駆動手段が、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段を駆動する工程と、前記撮像装置の露光制御手段が、前記特殊効果用の軌跡データに基づいて前記露光量を調整する工程と、前記撮像装置の画像合成手段が、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段を駆動したときに前記調整された露光量で撮影した第１の撮影画像と、前記特殊効果用の移動目標量を用いずに前記被写体像の輝度に応じた露光量で撮影した第２の撮影画像と、を合成する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、特殊効果用に露光量を調整し、適正な露光量の撮影画像を得ることができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の好適な第１の実施の形態に係る撮像装置を示す図である。１０１はデジタルカメラ等の撮像装置全体を表す。１０２は撮影レンズ等の撮像光学系であり、１０３は撮像光学系１０２に配置された手振れ補正レンズであり、１０４は撮像光学系の光軸である。手振れ補正レンズ１０３は、被写体像を前記撮像手段に対して相対的に移動させるための移動手段として機能する。また、１０５はレンズ鏡筒であり、１０６は被写体像を光電変換する撮像手段としての撮像素子であり、１０７は画像データや種々の情報を一時的に格納するためのメモリを示す。また、１０８は手振れを検出するジャイロセンサによって構成される手振れ検出センサであり、１０９は手振れ補正レンズ１０３を駆動する駆動部である。１１０は撮像装置１０１に電力を供給するための電源であり、１１１は撮影開始を指示するためのレリーズ釦である。具体的には、押下ストロークの約半分の押下で撮影準備指示がなされ（ＳＷ１）、最後まで押し下げると撮影動作の指示がなされる（ＳＷ２）。１１２は被写体を照射（照明）するためのストロボである。１１３はメニュー表示や項目選択を行うための複数の釦やダイヤルなどによって構成される操作部を表す。撮像装置１０１の背面に配置された１１４は、撮影した画像やメニュー情報を表示したり、被写体像を逐次表示したりすることにより電子ビューファインダとして機能する表示部である。１１５は、絞りやＮＤフィルタによって構成される露出制御部である。

撮像装置１０１は、撮像光学系１０２と不図示のピント調整部を用いて、被写体像を撮像素子１０６近傍に結像させる。撮像素子１０６は、撮像光学系１０２により結像された被写体像を光電変換する。そして、ユーザによるレリーズ釦１１１の操作と同期させて、撮像素子１０６から画像信号を取得し、後述の処理を施してメモリ１０７へ記録する。このとき、ユーザの操作部１１３の操作による指示または自動判定により、ストロボ１１２を撮像動作と同期させて発光させる。また、手振れ補正をするモードの場合には、露光中に手振れ検出センサ１０８の信号に基づいて、駆動部１０９が手振れ補正レンズ１０３を駆動することによって、手振れによる被写体像の相対的なズレを補正する。なお、手振れ補正をするモードのＯＮ／ＯＦＦは操作部１１３の操作によって、表示部１１４に表示されるメニューから設定される。また、後述の軌跡描画を行うか否か、どのような軌跡描画を行うかの設定も、操作部１１３の操作によるメニュー選択により行う。

図２は、撮像装置１０１の電気的構成を示すブロック図である。撮像装置１０１は、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系で構成される。撮像系は、撮像光学系１０２及び撮像素子１０６を含む。画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器２０１、画像処理回路２０２を含む。記録再生系は、記録処理回路２０３、メモリ１０７、着脱可能な記録媒体とのインターフェース部２０７および着脱可能な記録媒体２０８を含む。制御系は、カメラシステム制御部２０４、手振れ検出センサ１０８、レンズシステム制御部２０５および露出制御手段としての露出制御部１１５を含む。レンズシステム制御部２０５は、手振れ補正レンズ１０３の位置を検出する位置検出センサ２０６と手振れ補正レンズ駆動部１０９を備えている。

撮像系は、物体からの光を撮像光学系１０２を介して撮像素子１０６の撮像面に結像する光学処理系であり、露出制御部１１５の制御量と撮像素子１０６で露光される光量に基づいて露出制御部１１５を制御して露光量を調節する。また、適切な光量の物体光を撮像素子１０６に露光する。画像処理回路２０２は、Ａ／Ｄ変換器２０１を介して、撮像素子１０６から受けた撮像素子１０６の画素数に対応する画像信号を処理する信号処理回路である。画像処理回路２０２は、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路、画像の合成を行う画像合成回路等を有する。

記録処理回路２０３は、メモリ１０７への画像データの出力を行うと共に、表示部１１４に出力する像を生成し、保存する。また、記録処理回路２０３は、公知の方法を用いて静止画像や動画像の圧縮を行い、記録媒体２０８に記録する。

カメラシステム制御部２０４は、ユーザの操作部１１３に対する操作を検出して各部を制御し、レリーズ釦１１１に対する操作を検出して撮像のタイミング信号などを生成して出力する。手振れ検出センサ１０８は、手振れを検出する。レンズシステム制御部２０５は、カメラシステム制御部２０４の信号に応じて、適切にレンズなどを制御する。絞りやＮＤフィルタである露出制御部１１５は、カメラシステム制御部２０４の信号に応じて、適切に制御される。また、レンズシステム制御部２０５は、駆動部１０９を含み、この駆動部１０９を用いて手振れ補正レンズ１０３を駆動する。

制御系は、外部操作に応答して、撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。例えば、レリーズ釦１１１の押下を検出して、撮像素子１０６の駆動、画像処理回路２０２の動作、記録処理回路２０３での圧縮処理などを制御する。

カメラシステム制御部２０４には、手振れ検出センサ１０８が接続されている。操作部１１３の操作によってメニューから手振れ補正を行うモードが設定されると、この手振れセンサ１０８の信号に基づいてレンズシステム制御部２０５に目標位置信号が送られ、駆動部１０９が手振れ補正レンズ１０３を駆動する。また、軌跡描画を行う軌跡描画モードが設定された場合は、メモリ１０７から読み出された特殊効果用の軌跡データに従って駆動部１０９が手振れ補正レンズ１０３を駆動する。

次に、手振れ補正システムについて、図３〜図８を用いて詳細に説明する。

手振れ補正系の制御ブロックは、図３に示すように構成されている。手振れ検出センサ１０８で検出された手振れ信号は、所定の周波数以上の信号を通過させるハイパスフィルタ３０２を通過した後、積分器３０３により振れ量に換算され、手振れ補正用の第１の移動目標量３００ａが生成される。そして、この換算された振れ量に、手振れ補正レンズ１０３の位置を検出する位置検出センサ２０６の出力信号が、演算部３０４において加味され、駆動部１０９はこの信号に基づいて手振れ補正レンズ１０３を駆動する。

このように通常の手振れ補正制御であれば、この第１の移動目標量３００ａに基づいて駆動部１０９を制御し、手振れ補正レンズ１０３を駆動することによって、手振れを相殺する。本実施形態においては、更に、軌跡制御部３０５が出力する特殊効果用の第２の移動量３０１が、第１の移動目標量３００ａに加算されて第３の移動目標量３００ｂが生成される。そして、この第３の移動目標量３００ｂに、手振れ補正レンズ１０３の位置を検出する位置検出センサ２０６の検出信号が、演算部３０４において加味される。駆動部１０９はこの信号に基づいて、手振れ補正レンズ１０３を駆動する。軌跡制御部３０５は、具体的には後述するが、メモリ１０７に記憶された軌跡データが入力され、これを第２の移動量３０１に換算して所定のタイミングで出力するものである。なお、第１の移動目標量３００ａと第２の移動量３０１は、いずれも１枚の撮影中（撮像素子１０６への露光中）の間も時々刻々と変更される量である。これについても具体的には後述する。

また、ハイパスフィルタ３０２、積分器３０３、演算部３０４および軌跡制御部３０５はカメラシステム制御部２０４に内蔵されている。また、手振れセンサ１０８および位置検出センサ２０６の出力は不図示のＡ／Ｄ変換器を介してそれぞれハイパスフィルタ３０２および演算部３０４に入力される。更に演算部３０４から出力される駆動量信号は、不図示のＤ／Ａ変換器によってアナログ信号に変換される。

上記の説明においては、手振れ補正レンズ１０３の移動方向につき１軸を対象に１系統分説明したが、実際には手振れ補正レンズ１０３は、光軸１０４に対して垂直な面内で移動する。従って、平面内の２軸で移動させるためには２系統分必要となり、本実施形態においても２系統有するものとする。

図４、図５および図６は、図３のフィードバック制御系による手振れ補正レンズ１０３の動作を概略的に説明するための図である。横軸は時間の経過を表し、縦軸は光軸中心からの移動量を表す。なお、手振れ補正レンズ１０３は、光軸１０４に対して垂直な面内で移動するため、ｘ、ｙの２軸方向を有するが、ここでは簡単のため、いずれかの１軸方向についてのみの説明とする。

図４は、被写体像が撮像素子１０６上で振れることなく、光軸１０４を中心として結像するように、手振れに応答して、手振れ補正レンズ１０３を駆動した場合を表す図である。すなわち、通常の手振れ補正制御による駆動であり、第１の移動目標量３００ａのみに基づいて駆動部１０９を制御したときの状態を示したものである。

図５は、軌跡制御部３０５が制御する第２の移動量３０１のみに基づいて駆動部１０９を制御したときの状態を示した図である。すなわち、手振れ補正レンズ１０３は、メモリ１０７に記憶された軌跡データに基づいた軌跡を描くこととなる。なお、ここでは説明のため、メモリ１０７に記憶された軌跡データは、１周期分の単振動を与えるものとする。具体的な軌跡データの構成については後述するが、例えば、ｘ軸方向に
ｘ＝αｓｉｎ（ωｔ） …（１）
ｙ軸方向に、
ｙ＝αｃｏｓ（ωｔ）−α …（２）
駆動する時間が、
０≦ｔ≦２π／ω …（３）
となる軌跡データを与える。手振れ補正レンズ１０３は、（０，０）を始点として、（０、−α）を中心する半径αの円軌跡を１周描くことになる。ここで、ｔは時間、ωは角振動数、αは定数である。

図６は、図４、図５に示した手振れ補正レンズ１０３の駆動量を足し合わせた移動目標量３００ｂに基づいて駆動部１０９を制御した場合を示した図である。図６に示す手振れ補正レンズ移動を行うことで、手振れは第１の移動目標量３００ａの効果により補正され、被写体像は手振れの影響を受けることなく撮像素子１０６上で軌跡制御部３０５が制御する軌跡を描く。従って、撮像素子１０６からは、露光中に被写体が軌跡制御部３０５が制御する軌道を移動した画像信号を得ることができる。

次に、手振れ補正レンズ１０３を駆動する機構について図７を用いて説明する。図７は、撮像光学系１０２の一部の光学系である手振れ補正レンズ１０３を移動させる機構を概略的に示す図である。

図７（ａ）において、７０１はレンズを保持する可動枠、１０３は手振れ補正レンズ、７０３は鏡筒に取り付けられた固定部、７０４は可動枠上の支持／案内部、７０５は支持／案内部と同軸に取り付けられたバネを示す。また、７０６ａ、７０６ｂは固定部に取り付けられたコイル、７０７ａ、７０７ｂは可動枠に取り付けられたマグネットを示す。図７（ｂ）は図７（ａ）に示した手振れ補正機構の右側面図である。図７（ｂ）において、７１０、７１２は図７（ａ）には図示しないヨークである。７１１は図７（ａ）には図示しない可動部の位置検出センサである。具体的にはホール素子により構成される。図７（ｃ）は図７（ａ）の７０２矢視図である。可動枠７０１は支持／案内部７０４によって固定部７０３に対して平面運動可能に案内支持されている。図７（ｃ）では、長円形の案内溝７１３の中に円形の支持／案内部７０４が挿入されている。手振れ補正機構は、３箇所とも同一の構造とすることによって、撮像光学系１０２の光軸１０４の方向には拘束され、光軸１０４に直交する平面上では運動させることができる。可動枠７０１上には、手振れ補正レンズ１０３及び駆動用のマグネット７０７ａ、７０７ｂが取り付けられている。また、可動枠７０１は支持／案内部７０４と同軸に取り付けられたバネ７０５によって弾性支持されており、駆動力が発生していないときは手振れ補正レンズ１０３の中心が光軸１０４に略一致するように配置されている。駆動部分は図７（ｂ）に示すようにマグネット７０７ａの両側をヨークで挟み込み、片側にコイル７０６ａを備えた構成をしている。駆動部分の原理は図８を用いて説明する。

図８（ａ）、（ｂ）は、図７（ａ）に示す点線７０８を断面として駆動回路部分を抜粋した矢視図である。駆動用マグネット７０７ａは２極で厚み方向に着磁されている。更に、マグネット７０７ａの着磁方向の両側にはヨーク７１０、７１２が設けられており、多くの磁束は外に漏れることなく、図８（ａ）の図中に示すような矢印方向の磁界を発生させている。この状態でコイル７０６ａに通電すると、コイル７０６ａ上の領域８０１と８０２には、それぞれ反対方向の電流が流れる。一方、磁界の方向も反対であるため、フレミング左手の法則によって同一方向の力が発生する。このときコイルが固定されているため、作用反作用の法則によって可動部に取り付けられたマグネット７０７ａが力を受けて駆動される。駆動力はコイル７０６ａの電流に比例し、コイル７０６ａに流す電流の向きを反対方向にすることによって、マグネット７０７ａが受ける駆動力も反対にすることができる。駆動力が発生すると、可動部がバネ７０５によって弾性支持されているので、バネ力と釣り合う点まで変位する。つまり、コイル７０６ａの電流を適切に制御することによって、可動部の位置を制御することができる。

更に、ヨーク７１０上にはホール素子７１１が取り付けられており、図８（ｂ）に示すように、コイル７０６ａに電流を印加することにより発生した駆動力によってマグネット７０７ａが変位すると、ホール素子７１１上の磁気バランスも変化する。そのため、ホール素子７１１の信号を得ることによって、マグネット７０７ａの位置を検出することが可能となる。

図７及び図８では、可動部にマグネットが配置され、固定部にコイルが配置されたムービングマグネット方式での実施形態を例示した。しかしながら、本実施形態は、可動部にコイルが配置され、固定部にマグネットが配置されたムービングコイルやその他の駆動方法を用いた手振れ補正機構を備えた撮像装置についても適用可能である。

次に、軌跡制御に関して説明する。軌跡制御部３０５が参照する軌跡データは、手振れ補正レンズ１０３に所望の軌跡を描かせるための移動量を示すデータであり、メモリ１０７に予め保持されている。軌跡データは数種類のメモリ１０７に保持されており、ユーザにより選択可能である。また、軌跡の種類を自動で選択するモードを選択することもできる。軌跡データのメモリ１０７における保持形態を図９、図１０により説明する。

図９は、軌跡データの格納ルールを示している。ある「図形」を示す軌跡データは配列構造を持ち、その先頭アドレスにはその軌跡の長さ（基本軌跡長）、即ち軌跡データサイズに相当する情報が格納されている。この軌跡の長さ情報を元に、その「図形」を描くのに要する時間、即ち最適露光時間が決まる。被写体に点光源があり、軌跡描画開始から終了までの時間と露光時間がずれている場合について以下に述べる。露光時間よりも軌跡描画時間の方が短ければその描画の終点位置に手振れ補正レンズがある構図での露光時間が描画中よりも長くなり、描画された図形のある点で高輝度な部分ができる。逆に、露光時間の方が軌跡描画時間よりも短ければ、「図形」の描画の途中で露光が終わり、未完成の図形が得られる。これを解決するために、本実施形態では、「図形」の露光時間を「図形」の軌跡描画時間と一致させている。

図１０は、実際に格納されているデータの一部を抽出して図示したものである。それぞれの図形が配列を持ち、先頭アドレスに軌跡長データ（基本軌跡長）があり、続く番地から所望の軌跡を描くための座標情報、即ち平面に直交する２軸の手振れ補正レンズ移動軸の目標移動量データが格納されている。星型のデータ配列に付した矢印は、読み出す座標データを指すポインタを模式的に表したものである。ポインタが所定のサンプリング周期毎に順次アドレスをインクリメントし、読み出したデータに基づいて第２の移動量３０１を出力することで、手振れ補正レンズ１０３が軌跡を描くように制御する。ポインタのインクリメントは露光開始のタイミングと同期して開始される。ユーザが指定する「始点」に従い、前記ポインタの初期値を変更する。

図１０に示す座標データをそのまま読み出して手振れ補正レンズ１０３を制御したときに描かれる図形の大きさを「中」とする。ユーザ指定により「大」が選択された場合、ポインタの初期値が指す座標データを２倍して読み出す。露光開始後１サンプリング時間後にポインタをインクリメントしたアドレスに格納されている座標データを２倍して読み出し、以後サンプリング周期の１／２の周期でポインタを移動させる。ポインタがインクリメントされたタイミングで該当するアドレスのデータを２倍して読み出し、前回読み出されたデータとの中間値を第２の移動量３０１として出力する。ポインタのインクリメントが行われないサンプリングタイミングにおいては、その直前のサンプリングタイミングに読み出されたデータを第２の移動量３０１として出力する。この方法により、手振れ補正レンズ１０３は、座標（０，０）を基準として２倍の大きさの軌跡を、２倍の時間を掛けて移動することができる。このとき、基本軌跡長データも２倍して読み出す。

ユーザ指定により「小」が選択された場合、ポインタの初期値が指す座標データを１／２倍して読み出す。露光開始以後、ポインタの指すアドレスを２ずつ加算してゆき、そのアドレスに格納されているデータを１／２倍して読み出して第２の移動量３０１として出力する。この方法により、手振れ補正レンズ１０３は、座標（０，０）を基準として１／２倍の大きさの軌跡を、１／２倍の時間で移動することができる。このとき、基本軌跡長データも１／２倍して読み出す。

なお、本実施形態においては基準として格納されているデータをサイズ「中」とし、２倍、１／２倍のサイズ制御の例を示したが、線形補間的にこの方法を実施すれば、２倍、１／２倍以外の倍率も整数倍や整数分の一の倍率以外のサイズ制御も可能である。基準として格納されているデータとして最小のサイズの座標データを持っていても、逆に最大のサイズの座標データを持っていてもよい。また、軌跡描画モードがＯＦＦのときは、第２の移動量３０１として常に０が出力される。

ここで、軌跡描画モードについて図１１〜図１３を用いて説明する。

軌跡描画モードは、夕暮れ時や夜間などの背景が暗い被写体の中に点光源（輝点）が存在する場合に、撮像素子１０６で露光しながら手振れ補正レンズ１０３を目標位置に従って駆動することにより、その点光源で予定した軌跡（輝線）を描くモードである。

図１１は、軌跡描画モード設定のＯＮ／ＯＦＦで得られる画像を比較する図である。図１１（ａ）は、軌跡描画を行わない設定、即ち軌跡描画モードをＯＦＦで撮影したときに得られる画像の例である。主たる被写体である人物が撮像装置１０１から比較的近い位置におり、その背景は夜景であって街灯などによる点光源が存在する。この画像の例は、撮影時には通常の手振れ補正を行いつつ、露光期間の途中でストロボ（閃光手段）１１２を発光させて人物を照らし出したものである。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）と同じ構図で、軌跡描画モードをＯＮにして撮影したときに得られる画像の例を表している。露光中に、通常の手振れ補正の目標値に星型を描画するための目標値を重畳して手振れ補正レンズ１０３を動かすことにより、背景の点光源は星型を描いて撮影される。図１１（ｂ）では星型の例を示したが、ユーザの選択により任意の図形やサイズが選択可能である。

図１２は、ユーザによる軌跡図形やサイズの選択を説明するための図である。

操作部１１３のメニュー表示を指示するボタンを押すと、表示部１１４にメニューが表示される。表示部１１４に表示されるメニュー選択画面の例を示したのが図１２である。操作部１１３の上下方向を示すボタンの操作によりメニューの選択項目が変わり、各項目で、操作部１１３の左右方向を示すボタンの操作により、所望の設定を選択することができる。操作部１１３のメニュー表示を指示するボタンを再度押すか、レリーズ釦１１１を押すことで、メニュー表示が消えて元の表示に戻る。図１２の例では、まず一行目に「手振れ補正」をＯＮとするかＯＦＦとするかの選択を行うようになっている。撮影時に手振れ補正を効かせたいときには「入」を、そうでない場合は「切」を選択すればよい。

次に、図１２では２行目の「図形描画」が「入」即ちＯＮになっており、軌跡描画モードに入る選択をしている。軌跡描画モードに入らないのであれば、「切」を選択すればよい。

次の行は「図形選択」の項目である。図１２ではこの行がハイライト表示されており、ユーザがこの項目を現在選択可能であることを示している。ここでは、撮影時に手振れ補正レンズ１０３を駆動して描画したい図形を選択できる。図１２では「星型」が選択されている。「星型」に続いて「ハート型」「丸型」が選択可能なようにアイコン表示され、更にこれらのアイコンの横に右向きの三角記号があるのは、表示されている他にも選択可能な図形があることを示している。例えば、「ダイヤ」や「スペード」などが更に選択できるように構成されていてもよい。

次の行では「図形サイズ」が選択できるようになっている。「図形選択」で選択した図形を、どれくらいの大きさで撮影画像の中に描きたいかがここで選択できる。図１２の例では「小」「中」「大」が選択できるようになっており、ここでは「中」が選択されている様子を示している。

更に次の行では、「図形選択」で選んだ図形のどの点を描画の開始点とするかの「描画始点」が選択できるようになっている。この「描画始点」での選択により、軌跡描画を開始するときの手振れ補正レンズ１０３の位置を変更する。メニューでは「上」「右」「左」「下」が選択可能である。出力される画像と、撮像素子１０６上に結像される被写体像は、上下左右が逆の関係になるので、メニューにおける「上」「右」「左」「下」はそれぞれ、手振れ補正レンズ１０３の始動位置としては「下」「左」「右」「上」に対応することになる。

「図形選択」、「図形サイズ」、「描画始点」の各項目は、「図形描画」が「入」になっているときのみ選択することが可能になり、「図形描画」が「切」になっているときはグレーアウトして選択できないようになっている。

ここで、描画始点の設定について、図１３を用いて説明する。図１３（ａ）の中央の点は、背景の輝点を示している。撮像装置１０１の近くに手を置いて、背景の輝点との位置関係が図１３（ａ）のようになるように構図を決めて撮影する場合について述べる。「図形選択」の項目で「ハート型」が選択されており、「描画始点」として「下」が選択されているときに撮影すると、図１３（ｂ）のような撮影画像を得ることができる。図１３（ｂ）では、ハート型の最下点から描画が開始されるため、図１３（ａ）での輝点の位置よりも上側に輝線の描画が行われることになる。一方、「図形選択」では同様に「ハート型」が選択されており、「描画始点」として「上」が選択されているときに撮影すると、図１３（ｃ）のような撮影画像が得られる。図１３（ｃ）ではハート型の上部の一点から描画を開始するため、ハート型は図１３（ａ）での輝点の位置よりも下側に輝線の描画が行われることになる。従って、手にハート型が重なった画像となる。

更に軌跡描画モードの選択では、後述するように軌跡の色変換を指定させてもかまわない。同様のメニューを用いてユーザに軌跡の色を選択させることが可能である。

また、ユーザに軌跡描画に使用する点光源を選択させることもできる。図１４（ａ）は撮影前に表示部１１４に表示されるファインダー画像である。ファインダー上で２７０１のように選択枠を表示させ、軌跡描画に使用する点光源をユーザに選択させることができる。選択枠の移動も操作部１１３で行うことができる。図１４（ａ）で右上の点光源を選択した場合の撮影時の処理は後述するが、撮影画像は図１４（ｂ）のようになる。

次に、図１５で、点光源の輝度を測光する方法について説明する。通常の測光では、公知の方法に従い、露出制御部１１５と撮像光学系１０２の状態と、撮像素子１０６により受光する光量により被写体輝度を測光する。撮像素子１０６の撮像面を複数のブロックに区切り、中央付近や人物の顔など必要に応じてブロック毎の重みを変える。そして、各ブロックの輝度平均値や積分値と重みを掛け合わせた結果に基づいて撮像面全体の輝度、即ち被写体輝度が得られる。軌跡描画がＯＮの場合、軌跡は被写体である点光源により描かれるので、適切な軌跡描画を行うためには点光源の輝度が重要となる。夜景などのシーンにおいて、点光源の大きさは比較的小さく、輝度は他の風景よりも際立って大きいことが推測される。各ブロックの輝度の内、最も輝度の大きいブロックを選択し、そのブロックのみの輝度を被写体輝度とする。図１５（ａ）において、黒い点は被写体である点光源を表す。罫線は測光枠即ち測光用に区切ったブロックの区切りを示す。各ブロックの内、最も明るい点光源を含むブロックが白抜きで示されている。最も明るい点光源の輝度に基づき露出を設定することで、少なくとも一つの適切な描画を行うことが可能となる。また、図１５（ｂ）に示す方法では、輝度の大きい複数のブロックを選択し、それらのブロックのみの輝度に基づいて被写体輝度としている。この方法によれば、複数の点光源による描画が適切に行える可能性が高まる。

図１６は星型の軌跡図形を描画したものである。図１７は図１６の２５０１に示した丸枠内の軌跡周辺を撮像素子１０６の画素単位で示した図である。図１７のＡ１、Ａ２等で示した１マスが１画素に相当する。

実際に軌跡が描かれた画素は図１７上のＡ４・Ｂ３・Ｃ２・Ｄ１になる。撮像素子１０６から取得できる１画素のデータは輝度が高いものが高い値になる。すなわち、図１７のＡ４・Ｂ３・Ｃ２・Ｄ１は周辺の他の画素より高い値が得られる。

撮像素子１０６から取得する画像データは後述の図１８のステップＳ２４０９でメモリ１０７に保存し、メモリ１０７上のデータを容易に加工することができる。軌跡データのみを抽出する場合は、メモリ１０７上のデータを検索し、所定の値以上のデータを抽出することにより、所定の明るさ以上のデータ、すなわち点光源の軌跡データを得ることができる。また、撮像素子１０６からメモリ１０７に書き込まれたデータは、メモリ１０７のアドレスから描画位置を容易に得ることができる。

画素のデータは前述した通り輝度が高いものが高い値になる。言い換えれば、画素データを所定の値以下にすると輝度の暗いデータすなわち黒のデータとなる。後述するステップＳ２４１５のように、選択画像としての軌跡データ以外のデータを消去する場合は、メモリ１０７に保存した画像データの内、上述した軌跡データ以外の場所を所定の値以下のデータに置き換える。これにより、軌跡データ以外を黒く塗りつぶすことができる。

また、後述するステップＳ２４１６のように、軌跡データの色をユーザの指定色に変換するには、まず上述のようにメモリ１０７上の画像データから軌跡データを抽出する。抽出したデータは撮像素子１０６の色フィルタの配列に合わせて公知の方法で色変換を行うことで撮影した色を再現できる。ユーザの指定色に変換する場合は、指定色に合わせて抽出したデータを所定の値に書き換えることにより色を変更することができる。

次に、撮影動作について図１８を用いて説明する。図１８は撮影動作のフローチャートである。図１８における各ステップを順に説明して撮影動作を説明する。なお、既に述べたメニュー設定画面等により、種々の動作の実行／不実行が予めユーザの設定によって決定されているものとする。図１８では、主被写体撮影より先に特殊効果撮影を行っているが特殊効果撮影と主被写体撮影のどちらを先に行ってもかまわない。また、本実施形態では、特殊効果図形と主被写体とを分けて露光を行う。

Ｓ２４０１はレリーズ釦１１１のＳＷ１がＯＮの状態であるか否かを判断する。レリーズ釦１１１が半押しされてＳＷ１がＯＮの状態になると（Ｓ２４０１で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ２４０２で公知の方法に従い自動焦点調節を行う。レリーズ釦１１１が半押しされてＳＷ１がＯＮの状態になるまでは、入力待機状態となる（Ｓ２４０１で「Ｎｏ」）。

続いてステップＳ２４０３では、ユーザによって選択された図形の軌跡距離情報をメモリ１０７から取得する。図１２を用いて述べたように、ユーザの選択に応じて露光中に描画される軌跡は、図形の形状、大きさ、点光源の輝度によって変わる。従って、これらをパラメータとして、手振れ補正レンズ１０３をどの範囲でどのような速度で駆動し、絞りを含む露出制御部１１５や撮像素子１０６をどのように制御するべきかを決定する。

続いてステップＳ２４０４で点光源の輝度の測光を行う。ここでは、点光源での軌跡描画に適した露光量の設定を行う。一般には、主被写体よりも点光源の方が輝度が高いため、主被写体撮影の場合よりも露光量が低く設定される。

ステップＳ２４０３で設定される制御データも考慮して、より鮮明な軌跡図形を描く露光設定を行うことが可能になる。このとき、ストロボの発光は点光源で軌跡を描く動作には効果か無く、点光源以外の物体に反射して写りこむという悪影響があるため、ストロボの発光を禁止する。

次にステップＳ２４０５に進む。ステップＳ２４０５はレリーズ釦１１１のＳＷ２がＯＮの状態であるか否かを判断する。レリーズ釦１１１が深く押され、ＳＷ２のＯＮの状態になると、撮影動作に入りステップＳ２４０６に進む。レリーズ釦１１１が深く押されてＳＷ２がＯＮの状態になるまでは、入力待機状態となる（Ｓ２４０５で「Ｎｏ」）。ステップＳ２４０６からは特殊効果の撮影動作に入る。ステップＳ２４０６ではステップＳ２４０４で決定した露出（露光量）により露光を開始する。露光開始と同時にＳ２４０７でＳ２４０３で決定した制御データに基づき手振れ補正レンズ１０３を駆動する。主に暗い被写体の中にある点光源を手振れ補正レンズ１０３を用いて撮像素子に結像する位置を動かすことにより、点光源の軌跡で図形を描くことができる。

露光が終了したら（Ｓ２４０８）、撮像素子１０６の撮影データを撮像素子１０６からメモリ１０７に転送し記憶する（Ｓ２４０９）。

一般には、主被写体よりも点光源の方が輝度が高いため、点光源に露出を合わせると主被写体が暗い画像になるが、露出時間によっては主被写体も撮像素子に写りこむ。このように主被写体が写り込んでも、撮影後に目的とする軌跡図形以外を後述する画像編集処理で消去すればよい。

次にステップＳ２４１０に進み、主被写体の撮影を行う。

ステップＳ２４１０では主被写体の測光を行い主被写体の露出を決定する。露出の決定方法は公知の方法を用いることができる。主被写体は点光源より暗い被写体になっているが、本実施形態では点光源で軌跡画像を描く撮影と主被写体の撮影とを分けることにより、それぞれの適正露出画像を得ることができる。一般には、点光源よりも主被写体の方が輝度が低いため、特殊効果撮影の場合よりも露光量が高く設定される。

ステップＳ２４１０では主被写体に適した露出を公知の方法で決定する。主被写体が暗くストロボが必要な時は、ストロボを主被写体が適正露光になるように発光してかまわない。

露出が決定したら、ステップＳ２４１１に進み露光を開始する。このとき、手振れ補正レンズ１０３は手振れ撮影を防止する制御を行う。

露光が終了したら（Ｓ２４１２）、撮影した主被写体画像は別に撮影した軌跡画像と領域を分けてメモリ１０７に記憶する。（Ｓ２４１３）
主被写体画像の撮影が終了したら、ステップＳ２４１４に進む。ステップＳ２４１４〜ステップＳ２４１８では、特殊効果画像の各種の編集を行う。

まず、ステップＳ２４１４ではユーザが特殊効果画像の選択を行っているか否かを判断する。

ユーザが特殊効果画像の選択を行っている場合には（Ｓ２４１４で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ２４１５に進み選択画像以外を消去する。上述のように、メモリ１０７に記憶されている特殊効果画像データのうち選択されているもの以外を所定の値以下に置き換えることにより消去が可能である。また、画像上で検出した特殊効果画像の位置をメモリ１０７の別領域に記憶し、主被写体画像の編集に用いることもできる。

ステップＳ２４１４で画像選択が行われていない場合（Ｓ２４１４で「Ｎｏ」）又はステップＳ２４１５の処理が終了すると、ステップＳ２４１６に進む。

ステップＳ２４１６では、ユーザが特殊効果画像の色変換を指定しているか否かを判断する。ユーザが特殊効果画像の色変換を指定している場合には（Ｓ２４１６で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ２４１７に進み、指定画像の色変換を行う。上述のように、メモリ１０７に記憶されている特殊効果画像データのうち選択されているものを所定の色データに置き換えることにより色変換を行うことができる。

ステップＳ２４１６で色変換指定が行われていない場合（Ｓ２４１６で「Ｎｏ」）又はステップＳ２４１７の処理が終了すると、ステップＳ２４１８に進む。

ステップＳ２４１８では、主被写体画像を特殊効果画像と合成する前に、合成に適するように特殊効果画像位置の点光源を消去する。

一般に、点光源は主被写体より明るいため、主被写体画像にも写り込んでいる。この点光源の位置に特殊効果画像を重ねると軌跡の中央に点光源が重なることになる。それを避けるために主被写体画像の点光源を消去する。消去の方法としては、上述の方法を用いる。点光源の位置は、予め特殊効果画像の編集のときに記憶しておいた位置を用いてもかまわないし、撮影前にユーザが画像選択したときの指定データを用いてもよい。点光源の位置は、前記の方法で概ね把握でき、詳細にはメモリ１０７上に記憶された主被写体画像データより前記位置の所定範囲の輝度を検索し、輝度の高いところを点光源の位置とする。点光源の位置を把握できたら、後述の方法で点光源のデータを消去する。

次に、ステップＳ２４１９に進み、特殊効果画像と主被写体画像の合成を行う。

後述する編集後の特殊効果画像と編集後の主被写体画像は、それぞれ合成に適するように不要な部分を消去している。そのため、そのまま合成することができる。合成はそれぞれの画像データの同一位置のデータを加算することにより行われる。

（第２の実施形態）
図１９〜図２２に本発明の好適な第２の実施の形態に係る撮像装置を示す。図１９は本実施形態に適した撮像装置を示す図であって、第１の実施形態で示したものと同様の構成要素には同一の参照符号を付している。第１の実施形態と異なる点は、撮像素子１０６そのものを動かす（シフトさせる）ことによって手振れ補正を行う点である。そのため、手振れ補正のための駆動部１０９’を撮像素子１０６近傍に備えている。駆動部１０９’は撮像素子１０６をシフト駆動する。この場合、撮像素子１０６は、撮像光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像手段として機能すると共に、駆動部１０９’によるシフト駆動に対して被写体像を相対的に移動させる移動手段としても機能する。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

図２０は本実施形態に係る撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。第１の実施形態で示したものと同様の構成要素には同一の参照符号を付している。第１の実施形態と異なる点は、手振れ補正をするための駆動手段がレンズシステム制御部２０５に含まれるのではなく、撮像素子１０６をシフト駆動する駆動部１０９’として備えている点である。撮像のプロセスなどに関しては、第１の実施形態に示したものと同様である。

図２１及び図２２に撮像素子１０６をシフト駆動する機構の例を示す。図２１において、１０６は撮像素子、１８０１、１８０２は駆動コイル、１８０３、１８０４は可動部の位置検出を行うホール素子、１８０５、１８０６、１８０７、１８０８はマグネットを示す。また、１８０９は第１の保持部、１８１０は第１の保持部１８０９上に設けられた第１の案内部、１８１１は第２の保持部、１８１２は第２の保持部１８１１上に設けられた第２の案内部、１８１３は鏡筒に固定される第３の保持部を示す。また、１８１４は第１の保持部１８０９と図示しない固定部との間に設けられた第１の弾性体、１８１５は第２の保持部１８１１と図示しない固定部との間に設けられた第２の弾性体を示す。第１の案内部１８１０と第２の案内部１８１２が案内する方向は互いに直交している。また、撮像素子１０６を備えた第１の保持部１８０９は第１の弾性体１８１４及び第２の弾性体１８１５によって弾性支持されている。

図２２は駆動部の構成を示す図である。磁気回路は２つ存在するが９０度角度が異なるだけで同様の構成となっているので、駆動コイル１８０１及びマグネット１８０５、１８０６によって構成される駆動部を用いて説明を行う。図２２において、１９０３は磁束を模擬的に示した矢印、１９０１、１９０２は図２１には図示しないヨークである。マグネット１９０５、１９０６は２つの領域に分割して着磁されている。そのため図２２に図示したように磁束の多くは背面のヨーク１９０１、１９０２を使って循環する閉磁路１９０３を構成する。駆動コイル１８０１に電流が流れることによって、フレミング左手の法則に従って駆動コイル１８０１に対して力が発生する。発生した力と第１の弾性体１８１４及び第２の弾性体１８１５とのつりあいによって第１の保持部１８０９及び撮像素子１０６は変位する。第１の保持部１８０９が変位することによって、第１の保持部１１０９上に設けられたホール素子１８０３、１８０４も変位する。結果として、固定部に設けられた磁気回路と相対的に変位するので、ホール素子１８０３、１８０４の信号から第１の保持部１８０９の位置が検出可能であり、フィードバック制御を行うことができる。更に、露光中においては、レンズ情報と手振れ検出センサ１０８の信号に基づいて、適切に駆動コイル１８０１及び１８０２の電流を制御することによって、振れの少ない高品位な画像を得ることができる。

手振れ補正系の制御ブロックは、駆動対象が補正レンズ１０３ではなく撮像素子１０６である点を除いて、第１の実施形態と同様に図３に示すように構成されている。撮像に関するフロー等は第１の実施形態と同様であり、駆動対象が補正レンズ１０３ではなく撮像素子１０６である点が異なる。

本発明の好適な第１の実施形態に係る撮像装置の断面図である。 本発明の好適な第１の実施形態に係る撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の好適な第１の実施形態に係る補正レンズ１０３の駆動に関するブロック図である。 手振れ補正レンズ１０３の動作を説明するための図である。 手振れ補正レンズ１０３の動作を説明するための図である。 手振れ補正レンズ１０３の動作を説明するための図である。 本発明の好適な第１の実施形態に係る手振れ補正機構の例を示す図である。 本発明の好適な第１の実施形態に係る手振れ補正機構の駆動力発生部を示す図である。 軌跡描画用の情報格納方式を示す模式図である。 軌跡描画用の情報格納方式を示す模式図である。 図形描画の作画例である。 図形描画モードを選択するメニュー画面の例を示す図である。 図形描画モードの図形始点を説明するための図である。 図形描画の点光源を選択するの例を示す図である。 点光源輝度を測光する方法を説明するための図である。 図形描画の作画例である。 図形描画の撮像データの部分を示す図である。 撮像装置の動作を示すフロー図である。 本発明の好適な第２の実施形態に係る撮像装置の断面図である。 本発明の好適な第２の実施形態に係る撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の好適な第２の実施形態に係る手振れ補正機構の例を示す図である。 本発明の好適な第２の実施形態に係る手振れ補正機構の駆動力発生部を示す図である

符号の説明

１０１ 撮像装置
１０２ 撮像光学系
１０６ 撮像素子
１１５ 露出制御部

Claims (6)

1. 撮像装置であって、
   撮像光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像手段と、
   前記被写体像を前記撮像手段に対して相対的に移動させるための移動手段と、
   前記被写体像の露光量を制御する露出制御手段と、
   メモリに記憶された特殊効果用の軌跡データに基づいて、前記移動手段の特殊効果用の移動目標量を演算する演算手段と、
   少なくとも前記特殊効果用の移動目標量に基づいて、前記移動手段を駆動する駆動手段と、
   を備え、
   前記露出制御手段は、前記移動手段が前記特殊効果用の移動目標量に基づいて駆動される場合には、前記特殊効果用の軌跡データに基づいて前記露光量を調整し、
   前記撮像装置は、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段を駆動したときに前記調整された露光量で撮影した第１の撮影画像と、前記特殊効果用の移動目標量を用いずに前記被写体像の輝度に応じた露光量で撮影した第２の撮影画像と、を合成する画像合成手段を更に備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記画像合成手段は、前記第２の撮影画像から、前記第１の撮影画像において所定の輝度以上の被写体に対応する被写体を消去することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記画像合成手段は、前記第１の撮影画像から、前記所定の輝度未満の被写体を消去することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 手振れを検出する手振れ検出手段を更に備え、
   前記演算手段は、前記手振れ検出手段の出力に基づいて、前記移動手段の手振れ補正用の移動目標量を演算し、
   前記駆動手段は、前記手振れ補正用の移動目標量に前記特殊効果用の移動目標量を加算した移動目標量に基づいて、前記移動手段を駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 被写体を照明する閃光手段を更に備え、
   前記閃光手段は、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段を駆動するときには動作しないよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 撮像光学系により結像された被写体像を光電変換する撮像手段と、前記被写体像を前記撮像手段に対して相対的に移動させるための移動手段と、を備える撮像装置の制御方法であって、
   前記撮像装置の演算手段が、メモリに記憶された特殊効果用の軌跡データに基づいて、前記移動手段の特殊効果用の移動目標量を演算する工程と、
   前記撮像装置の駆動手段が、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段を駆動する工程と、
   前記撮像装置の露光制御手段が、前記特殊効果用の軌跡データに基づいて前記被写体像の露光量を調整する工程と、
   前記撮像装置の画像合成手段が、前記特殊効果用の移動目標量に基づいて前記移動手段を駆動したときに前記調整された露光量で撮影した第１の撮影画像と、前記特殊効果用の移動目標量を用いずに前記被写体像の輝度に応じた露光量で撮影した第２の撮影画像と、を合成する工程と、
   を含むことを特徴とする撮像装置の制御方法。

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