CN110462507A - 抖动校正装置、可换镜头及摄像装置 - Google Patents
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Abstract
抖动校正装置具备:输入部,接受摄像光学系统和对由所述摄像光学系统成像的被摄体像进行摄像的摄像元件中的至少一方的抖动量的输入;及计算部,基于所述抖动量计算用于对所述被摄体像的抖动进行校正的校正量,所述计算部计算与第1校正量不同的第2校正量,该第1校正量用于校正所述被摄体像的光轴上的抖动。
Description
技术领域
本发明涉及抖动校正装置、可换镜头及摄像装置。
背景技术
已知抑制因相机的振动引起的像抖动的技术(参照专利文献1)。但是,校正画面的中央部的像抖动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-235806号公报
发明内容
根据本发明的第1方式,抖动校正装置具备:输入部,接受摄像光学系统和对由所述摄像光学系统成像的被摄体像进行摄像的摄像元件中的至少一方的抖动量的输入;及计算部,基于所述抖动量计算用于对所述被摄体像的抖动进行校正的校正量,所述计算部计算与第1校正量不同的第2校正量,所述第1校正量用于校正所述被摄体像的光轴上的抖动。
根据本发明的第2方式,抖动校正装置具备:输入部,接受摄像光学系统和对由所述摄像光学系统成像的被摄体像进行摄像的摄像元件中的至少一方的抖动量的输入;及计算部,基于所述抖动量计算用于对所述被摄体像的光轴外的抖动进行校正的轴外校正量。
根据本发明的第3方式,可换镜头具备第1或第2方式的抖动校正装置。
根据本发明的第4方式,摄像装置具备第1或第2方式的抖动校正装置。
附图说明
图1是示出第1实施方式的相机的主要部分的结构的图。
图2是说明抖动校正部的图。
图3是说明角速度的检测方向和像面上的像抖动的示意图。
图4是说明图3的像抖动的图。
图5是例示形成于摄像画面的对焦区域的图。
图6是说明从多个候选中决定一个代表位置的例子的图。
图7是说明第1实施方式的变形例2的图。
图8是说明角速度的检测方向和像面上的像抖动的示意图。
图9是说明产生畸变的例子的图。
图10是示出第3实施方式的相机的主要部分的结构的图。
图11是说明可换镜头的抖动校正部的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照附图说明安装有第1实施方式的像抖动校正装置的摄像装置。作为摄像装置的一例,例示镜头可换式数码相机(下面,称为相机1),但是相机1可以是在相机机身2上具备反射镜24的单反式相机,也可以是不具备反射镜24的无反式相机。
另外,可以将相机1构成为可换镜头3与相机机身2形成为一体的镜头一体式相机。
而且,摄像装置不限于相机1,也可以是具备摄像传感器的镜头镜筒和具备摄像功能的智能电话等。
<相机的主要部分的结构>
图1是示出相机1的主要部分的结构的图。相机1由相机机身2和可换镜头3构成。可换镜头3经由未图示的安装部安装于相机机身2。当可换镜头3安装于相机机身2时,相机机身2与可换镜头3电连接,在相机机身2与可换镜头3之间能够进行通信。
此外,也可以通过无线通信,进行相机机身2与可换镜头3的通信。
在图1中,来自被摄体的光朝向Z轴负方向入射。另外,如坐标轴所示,将与Z轴正交的垂直纸面向外的方向设为X轴正方向,将与Z轴及X轴正交的上方向设为Y轴正方向。在后面的几个图中,以图1的坐标轴为基准表示坐标轴,以知道各图的朝向。
<可换镜头>
可换镜头3具有摄像光学系统(成像光学系统),在设置于相机机身2的摄像元件22的摄像面上成像被摄体像。摄像光学系统包括变焦光学系统31、对焦(焦点调节)光学系统32、抖动校正光学系统33及光圈34。可换镜头3还具有变焦驱动机构35、对焦驱动机构36、抖动校正驱动机构37、光圈驱动机构38及振动传感器(移动检测部、振动检测部)39。
变焦驱动机构35基于从相机机身2的CPU21输出的信号使变焦光学系统31在光轴L1的方向上进退移动来调节摄像光学系统的倍率。从CPU21输出的信号包括表示变焦光学系统31的移动方向、移动量、移动速度等的信息。
对焦驱动机构36基于从相机机身2的CPU21输出的信号使对焦光学系统32在光轴L1的方向上进退移动来对摄像光学系统进行焦点调节。在焦点调节时,从CPU21输出的信号包括表示对焦光学系统32的移动方向、移动量、移动速度等的信息。
另外,光圈驱动机构38基于从相机机身2的CPU21输出的信号控制光圈34的开口直径。
抖动校正驱动机构37基于从相机机身2的CPU21输出的信号,使抖动校正光学系统33在与光轴L1交叉的平面内朝向使摄像元件22的摄像面上的被摄体像的抖动(也称为像抖动)消除的方向进退移动,来抑制像抖动。从CPU21输出的信号包括表示抖动校正光学系统33的移动方向、移动量、移动速度等的信息。
振动传感器39对相机1因手抖等而摆动的情况下的相机1的振动进行检测。振动传感器39由角速度传感器39a及加速度传感器39b构成。像抖动因相机1的振动而产生。
角速度传感器39a检测因相机1的旋转运动产生的角速度。角速度传感器39a例如分别对绕与X轴平行的轴、与Y轴平行的轴、与Z轴平行的轴各轴的旋转进行检测,将检测信号发送至相机机身2的CPU21。角速度传感器39a也称为陀螺传感器。
另外,加速度传感器39b检测因相机1的平移运动产生的加速度。加速度传感器39b例如分别对与X轴平行的轴、与Y轴平行的轴及与Z轴平行的轴方向的加速度进行检测,将检测信号发送至相机机身2的CPU21。加速度传感器39b也称为G传感器。
在本例中,例示将振动传感器39设置于可换镜头3的情况,但是也可以将振动传感器39设置于相机机身2。另外,可以将振动传感器39设置于相机机身2和可换镜头3双方。
<相机机身>
相机机身2具备CPU21、摄像元件22、快门23、反射镜24、AF传感器25、抖动校正驱动机构26、信号处理电路27、存储器28、操作部件29及液晶显示部30。
CPU21由CPU、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)、ROM(Read OnlyMemory:只读存贮器)等构成,基于控制程序控制相机1的各部分。CPU21包括抖动校正部(校正量计算部)21a。
抖动校正部21a计算伴随着相机1的旋转运动和相机1的平移移动产生的像抖动。CPU21基于抖动校正部21a的运算结果,由抖动校正驱动机构(抖动校正驱动部)37使抖动校正光学系统33移动,或者由抖动校正驱动机构(抖动校正驱动部)26使摄像元件22移动。
在第1实施方式中,通过使构成摄像光学系统的可换镜头3的抖动校正光学系统33或摄像元件22移动,抑制像抖动。这样的像抖动的抑制也称为像抖动校正。像抖动校正的详细内容后述。
图1的摄像元件22由CCD图像传感器或CMOS图像传感器构成。摄像元件22利用摄像面接受经过了摄像光学系统的光束,并对被摄体像进行光电变换(摄像)。通过光电变换,在配置于摄像元件22的摄像面的多个像素的各像素,按照受光量生成电荷。基于所生成的电荷的信号被从摄像元件22读取并发送至信号处理电路27。
快门23控制摄像元件22的曝光时间。此外,摄像元件22的曝光时间构成为,也能够通过对摄像元件22中的电荷积累时间进行控制的方式(所谓的电子快门控制)进行控制。快门23被未图示的快门驱动部驱动而开闭。
半透光的快速恢复反射镜(下面,称为反射镜)24被未图示的反射镜驱动部驱动,由此在反射镜24移动到光路上的下降位置(在图1中例示)与反射镜24退避到光路外的上升位置之间移动。例如,在释放前,被摄体光被移动到下降位置的反射镜24反射到设置于上方(Y轴正方向)的未图示的取景部。另外,透过了反射镜24的被摄体光的一部分被副反射镜24a向下方(Y轴负方向)弯折并引导至AF传感器25。
在刚按下释放开关之后,反射镜24向上升位置转动。由此,被摄体光经由快门23引导至摄像元件22。
AF传感器25检测可换镜头3的摄像光学系统的焦点调节状态。CPU21使用AF传感器25的检测信号进行公知的相位差方式的焦点检测运算。CPU21通过该运算求出摄像光学系统的散焦量,基于散焦量计算对焦光学系统32的移动量。CPU21将计算出的对焦光学系统32的移动量与移动方向及移动速度一起发送至对焦驱动机构36。
抖动校正驱动机构26基于从CPU21输出的信号使摄像元件22在与光轴L1交叉的平面内朝向消除像抖动的方向进退移动,来抑制摄像元件22的摄像面上的像抖动。从CPU21输出的信号包括表示摄像元件22的移动方向、移动量、移动速度等的信息。
信号处理电路27基于从摄像元件22读取的图像的信号生成被摄体像的图像数据。另外,信号处理电路27对生成的图像数据进行规定的图像处理。图像处理例如包括灰度变换处理、色插值处理、边缘增强处理、白平衡处理等公知的图像处理。
存储器28例如由EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory:电可擦可编程只读存储器)和闪存等构成。在存储器28中例如存储有在振动传感器39上设定的检测增益等调整值信息。利用CPU21将数据存储于存储器28以及从存储器28读取数据。
操作部件29包括释放按钮、录像按钮、即时取景按钮、各种设定开关等,将与各自的操作对应的操作信号输出至CPU21。
液晶显示部30根据来自CPU21的指示显示基于图像数据的图像、与快门速度、光圈值等摄影有关的信息及菜单操作画面等。
记录介质50例如由能够相对于相机机身2装拆的存储卡等构成。在记录介质50中存储图像数据和声音数据等。利用CPU21向记录介质50记录数据以及从记录介质50读取数据。
<像抖动校正>
第1实施方式的相机1,能够使可换镜头3的抖动校正驱动机构37动作来进行像抖动校正,及使相机机身2的抖动校正驱动机构26动作来进行像抖动校正。在第1实施方式中,CPU21使任一个抖动校正驱动机构动作。例如在具备抖动校正驱动机构37的可换镜头3安装于相机机身2的情况下,CPU21使可换镜头3的抖动校正驱动机构37动作来进行像抖动校正,在不具备抖动校正驱动机构37的可换镜头3安装于相机机身2的情况下,CPU21使相机机身2的抖动校正驱动机构26动作来进行像抖动校正。
此外,可以如后述的第3实施方式那样,使可换镜头3和相机机身2的抖动校正驱动机构同时动作。
通常,在相机1中产生的像抖动分为伴随着相机1的旋转运动产生的像抖动(也称为角度抖动)和伴随着相机1的平移移动产生的像抖动(也称为平移抖动)。抖动校正部21a分别计算因相机1的旋转运动产生的像抖动和因相机1的平移移动产生的像抖动。
图2是说明抖动校正部21a的图。抖动校正部21a具有角度抖动运算部201、平移抖动运算部202及抖动校正光学系统目标位置运算部(选择部)203。
角度抖动运算部201使用角速度传感器39a检测到的绕与X轴平行的轴(Pitch方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的Y轴方向的像抖动。另外,角度抖动运算部201使用角速度传感器39a检测的绕与Y轴平行的轴(Yaw方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的X轴方向的像抖动。
平移抖动运算部202使用加速度传感器39b检测的X轴方向的检测信号计算因平移运动产生的X轴方向的像抖动。另外,平移抖动运算部202使用加速度传感器39b检测的Y轴方向的检测信号计算因平移运动产生的Y轴方向的像抖动。
抖动校正光学系统目标位置运算部203按照各轴对由角度抖动运算部201计算出的X轴方向及Y轴方向的像抖动和由平移抖动运算部202计算出的X轴方向及Y轴方向的像抖动相加,由此计算X轴方向及Y轴方向的像抖动。例如,在某一轴方向上,在由角度抖动运算部201计算出的像抖动与由平移抖动运算部202计算出的像抖动的方向相同的情况下,通过相加,像抖动变大,但是在计算出的两个像抖动的方向不同的情况下,通过相加,像抖动变小。这样,根据各轴的像抖动的方向而带有正负标号地进行相加运算。
接着,抖动校正光学系统目标位置运算部203基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动、摄影倍率(基于变焦光学系统31的位置计算)及从相机1到被摄体80的距离(基于对焦光学系统32的位置计算)计算像面(摄像元件22的摄像面)的预先决定的位置处的像抖动量。
在使可换镜头3的抖动校正驱动机构37动作来进行像抖动校正的情况下,抖动校正光学系统目标位置运算部203计算用于使抖动校正光学系统33朝向将计算出的像抖动量消除的方向移动的抖动校正光学系统33的目标位置。
另外,在使相机机身2的抖动校正驱动机构26动作来进行像抖动校正的情况下,抖动校正光学系统目标位置运算部203计算用于使摄像元件22朝向将计算出的像抖动量消除的方向移动的摄像元件22的目标位置。
然后,抖动校正光学系统目标位置运算部203向可换镜头3的抖动校正驱动机构37或相机机身2的抖动校正驱动机构26发送表示目标位置的信号。
此外,抖动校正光学系统目标位置运算部203也能够向可换镜头3和相机机身2的抖动校正驱动机构分别发送表示目标位置的信号。
另外,在从相机机身2发送来的目标位置超过抖动校正驱动机构37的可动范围的情况下,可换镜头3的抖动校正驱动机构37可以使相机机身2的CPU21知道从相机机身2发送来的目标位置超过抖动校正驱动机构37的可动范围这一情况。由此,CPU21例如也能够进行发出告知超出像抖动校正的允许范围这一情况的警报等应对处理。
<预先决定的位置处的像抖动>
更详细地说明利用角度抖动运算部201的像抖动的计算。在第1实施方式中,角度抖动运算部201在计算因相机1的旋转运动产生的像抖动的情况下,预先决定像面(摄像元件22的摄像面)上的位置,计算该位置处的像抖动。这样做的理由是因为,即使旋转运动的旋转角相同,像抖动因像面的位置不同而不同。
图3是说明角速度传感器39a检测的角速度的检测方向和像面70(摄像元件22的摄像面)上的像抖动的示意图。在图3中,将像面70与可换镜头3的光轴L1交叉的点表示为坐标原点,将可换镜头3的光轴L1表示为Z轴,将像面70表示为XY平面。根据图3,光轴L1与摄像面的中心交叉。可换镜头3及被摄体80相对于像面70位于Z轴正方向。角速度传感器39a例如对绕与X轴平行的轴(small-x轴)(Pitch方向)的旋转角θ进行检测。在被摄体80处于远方的情况下,图3、图4中的标号f表示焦距。
由于相机1振动,在振动前位于像面70的坐标(0,yp)的被摄体80的像在振动后向Y轴负方向移动。移动了的被摄体80的像的位置是坐标(0,yp-Δy2)。图4是说明图3的像抖动Δy2的图,表示图3中的YZ平面。
若用数学式表示像抖动Δy2,则为下式(1)。
Δy2=f×tan(θ+tan-1(yp/f))-yp…(1)
其中,Pitch方向的旋转角(表示手抖角,一般为0.5度左右)设为θ。在被摄体80处于远方的情况下,图3、图4中的标号f表示可换镜头3的焦距。
说明与上式(1)比较在相机1振动前位于像面70的中心的坐标(0,0)的被摄体80的像的像抖动Δy1。可换镜头3的Pitch方向的旋转角设置与上述相同的θ。由于相机1振动,在振动前位于像面70的坐标(0,0)的被摄体80的像,在振动后向Y轴负方向移动。移动了的被摄体80的像的位置是坐标(0,-Δy1)。
若用数学式表示像抖动Δy1,则为下式(2)。
Δy1=f×tanθ…(2)
根据上式(1)及(2),在焦距f远大于yp的情况下,由于旋转角θ(手抖角度)一般为0.5度左右,所以能够视为Δy1≈Δy2。即,无论在像面70上的被摄体80的像的位置处于像面70的中心(在本例中为原点)的情况下,还是在处于远离中心的位置的情况下,换言之,即使与光轴L1的距离不同,像抖动都视为大致相同。这意味着,决定像面70上的那个位置都可以计算像抖动。因此,例如若基于在像面70的中心计算出的像抖动进行像抖动校正,则位于像面70的中心的被摄体80的像和远离像面70的中心的位置的被摄体80的像都能够抑制像抖动。
但是,如可换镜头3为广角镜头的情况那样,在焦距f并不是远大于yp的情况下,为Δy1<Δy2。因此,需要将像面70上的位置决定为是哪个位置来计算像抖动。这是因为,例如若基于在像面70的中心计算出的像抖动进行像抖动校正,则即使能够抑制位于像面70的中心的被摄体80的像的像抖动,而关于远离像面70的中心的位置的被摄体80的像,由于与Δy2与Δy1之差相当的像抖动不能被抑制而残留。计算像抖动的位置越朝向像面70的周边,即,越是像高越高的位置,Δy2与Δy1之差越大。
<计算像抖动的位置>
在多数情况下,用户希望抑制被摄像的被摄体80中的主要被摄体的像的像抖动。因此,如后所述,第1实施方式中的CPU21决定在像面70中存在主要被摄体的像的可能性大的位置。并且,角度抖动运算部201计算CPU21决定的位置的像抖动,进行基于该像抖动的像抖动校正。
CPU21为了决定计算像抖动的位置,选择以下的(1)到(3)中的任一方法。CPU21在决定了计算像抖动的位置之后,例如在检查到随着构图变更而产生的相机1的移动量的情况下,重新设定(更新)计算像抖动的位置。振动传感器39也发挥作为移动量检测部的功能。
(1)对焦区域的位置
第一个是在对焦区域的位置计算像抖动的方法。图5是例示在摄像画面90上形成的对焦区域的图。对焦区域是AF传感器25检测焦点调节状态的区域,也称为焦点检测区域、测距点、自动对焦(AF)点。在第1实施方式中,在摄像画面90中预先设定11处对焦区域25P-1~25P-11。CPU21能够在11处对焦区域求出散焦量。
此外,对焦区域25P-1~25P-11的数量是一例,可以比11多也可以比11少。
CPU21将在像面70中计算像抖动的位置决定为与选择的对焦区域对应的位置。并且,角度抖动运算部201计算CPU21决定的位置的像抖动,进行基于该像抖动的像抖动校正。将在像面70中计算像抖动的位置决定为与选择的对焦区域对应的位置是因为,在求出用于焦点调节的散焦量的位置存在主要被摄体的可能性大。
此外,对焦区域的选择,CPU21可以选择基于来自操作部件29的操作信号的对焦区域,CPU21也可以选择与接近相机1的被摄体80对应的对焦区域。CPU21例如能够基于对焦光学系统32的位置选择与接近相机1的被摄体80对应的对焦区域。
另外,CPU21可以选择被摄体80的像中的与对比大的被摄体80对应的对焦区域,也可以选择被摄体80的像中的与亮度值大的被摄体80对应的对焦区域。
(2)被摄体的位置
第二个是在拍到的物体(被摄体80)的位置中计算像抖动的方法。CPU21例如在即时取景图像中通过公知的物体识别处理识别作为被摄体80拍照的物体,将即时取景图像中的物体(被摄体80)的位置作为主要被摄体的位置。并且,将在像面70中计算像抖动的位置决定为与主要被摄体对应的位置。角度抖动运算部201计算CPU21决定的位置的像抖动,进行基于该像抖动的像抖动校正。
所说的即时取景图像是在进行真正的摄像之前由摄像元件22以规定的间隔(例如60fps)获取的监视用图像。CPU21例如在构成操作部件29的即时取景按钮被操作的情况下,保持使反射镜24转动到上升位置的状态,开始由摄像元件22获取即时取景图像。CPU21也能够使即时取景图像显示于液晶显示部30。
CPU21例如通过基于即时取景图像的各帧依次更新主要被摄体的位置,也能够追踪移动的物体(被摄体80)。在该情况下,角度抖动运算部201在通过依次计算被CPU21依次更新的位置的像抖动来获取即时取景图像时,进行针对移动的物体(被摄体80)的像抖动校正。
另外,在相机1进行筛选的情况下,CPU21也能够通过依次更细即时取景图像的各帧内的主要被摄体的位置,追踪移动的物体(被摄体80)。
CPU21例如可以在相机1设定为“风景”、“食物”、“花”、“动物”等摄像场景模式的情况下,选择第二个方法,并且开始物体识别处理。另外,可以根据在相机1中设定的“风景”、“食物”、“花”、“动物”等摄像场景模式切换物体识别的对象。
(3)脸的位置
第三个是在拍到的脸(被摄体80)的位置计算像抖动的方法。CPU21例如通过公知的脸识别处理在即时取景图像中识别作为被摄体80拍照的脸,将即时取景图像中的脸的位置作为主要被摄体的位置。并且,将在像面70中计算像抖动的位置决定为与主要被摄体对应的位置。角度抖动运算部201计算CPU21决定的位置的像抖动,进行基于该像抖动的像抖动校正。
CPU21例如在构成操作部件29的即时取景按钮被操作的情况下,保持使反射镜24转动至上升位置的状态,开始利用摄像元件22获取即时取景图像。
CPU21与上述(2)同样地,也能够通过基于即时取景图像的各帧依次更新主要被摄体的位置,由此追踪移动的脸(被摄体80)。角度抖动运算部201通过依次计算被CPU21依次更新的位置的像抖动,由此在获取即时取景图像时,对移动的脸(被摄体80)进行像抖动校正。
CPU21例如可以在相机1的摄像场景模式设定为“人像”的情况下,选择第三个方法,并且开始脸识别处理。
<计算像抖动的位置存在多个的情况>
上述(1)~上述(3)方法都例示在像面70中仅决定一个计算像抖动的位置的情况。但是,如下面那样,具有多个位置成为计算像抖动的位置的候选的情况。若列举具体例,则为在上述(1)中选择多个对焦区域的情况,或在上述(2)中识别多个物体(被摄体80)情况,或在上述(3)中识别多个脸的情况。在这样的情况下,CPU21选择下面的(4)或(5)方法。
(4)决定一个代表位置
第四个是在一个代表位置计算像抖动的方法。图6是说明从多个候选中决定一个代表位置的例子的图。例如在像面70中,在与图5的对焦区域25P-1对应的位置P-1、与对焦区域25P-2对应的位置P-2及与对焦区域25P-4对应的位置P-4这3点成为候选的情况下,CPU21基于多个候选位置与X轴(图3)的距离的绝对值及多个候选位置与Y轴(图3)的距离的绝对值求出平均的位置P,将位置P作为代表位置。并且,将在像面70中计算像抖动的位置决定为代表位置P。这样,通过像面70的轴(X轴、Y轴)上的距离的绝对值的平均,求出代表位置P。
角度抖动运算部201在代表位置P计算像抖动,进行基于该像抖动的像抖动校正。
在上述(4)的说明中,例示了选择多个对焦区域的情况,但是识别多个物体(被摄体80)的情况和识别多个脸的情况也同样。例如,CPU21如上述那样,基于识别到的多个物体的位置或识别到的多个脸的位置决定代表位置P。角度抖动运算部201针对CPU21决定的代表位置P计算像抖动,进行基于该像抖动的像抖动校正。
(5)求出一个像抖动
第五个是基于多个像抖动计算一个像抖动的方法。参照图6的例子,例如在像面70中,与图5的对焦区域25P-1对应的位置P-1、与对焦区域25P-2对应的位置P-2和与对焦区域25P-4对应的位置P-4这3点是候选。
CPU21将多个位置分别决定为在像面70中计算像抖动的位置。角度抖动运算部201在像面70中的位置P-1、位置P-2和位置P-4分别计算像抖动。角度抖动运算部201进一步求出计算出的多个像抖动的平均,进行基于像抖动的平均值的像抖动校正。
像抖动的平均值例如通过单纯平均求出,但是也可以通过加权平均求出。
在上述(5)的说明中,例示了选择多个对焦区域的情况,但是识别多个物体(被摄体80)的情况和识别多个脸的情况也同样。例如,CPU21将识别到的多个物体的位置或识别到的多个脸的位置分别决定为在像面70中计算像抖动的位置。角度抖动运算部201针对像面70上的各位置分别计算像抖动。角度抖动运算部201还求出计算出的多个像抖动的平均,进行基于像抖动的平均值的像抖动校正。
此外,作为(4)的变形例,可以从多个被摄体选择一个被摄体。例如,从多个被摄体选择像抖动大的被摄体。或者,从多个被摄体选择距相机1的距离近的像抖动大的被摄体。或者,从多个被摄体选择从可换镜头3的光轴L1起的像高高的被摄体。
此外,第1实施方式的像抖动校正包括相机1沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正。
上述的第1实施方式的说明,代表性地说明了相机1沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正。在相机1也沿Yaw方向旋转的情况下,需要针对X轴方向进行与上述的校正同样的校正。相机1沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正,除了方向不同以外,都是同样的,所以省略X轴方向的校正的说明。
此外,在第1实施方式中,即使像面70(摄像元件22的摄像面)上的位置不同,由平移抖动运算部202计算出的像抖动也作为大致恒定地处理。
第1实施方式的概要如下。
抖动运算部201将计算像抖动的位置决定为像面70上的任意位置计算像抖动。
平移抖动运算部202将计算像抖动的位置例如决定为像面70的中心计算像抖动。
抖动校正光学系统目标位置运算部203对由角度抖动运算部201计算出的像抖动及由平移抖动运算部202计算出的像抖动,根据X轴、Y轴各轴方向的朝向而带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动,计算像面70的位置处的像抖动量。
根据以上说明的第1实施方式,获得下面的作用效果。
(1)相机1的抖动校正装置具备:振动传感器39,检测相机1的振动;抖动校正部21a,基于振动传感器39的输出,计算由摄像光学系统形成在像面70上的被摄体80的像的抖动量;及CPU21,决定像面70上的位置。抖动校正部21a基于CPU21决定的决定位置和振动传感器39检测到的、例如Y轴方向的振动,运算Y轴方向的像抖动Δy2。由此,在与光轴L1交叉的像面70的中央以外的位置的情况下,也能够适当地抑制CPU21决定的像面70的位置的像抖动。尤其是,在可换镜头3的焦距f短的情况(或者,根据摄像元件22的尺寸与焦距f的关系,视角宽的情况)下优选。
(2)在上述(1)的抖动校正装置中,抖动校正部21a在像面70中对从与Y轴方向交叉的X轴方向的轴到上述决定位置的距离越长而越大的抖动量进行运算,所以在像高高的位置也能够适当地抑制像抖动。
(3)在上述(2)的抖动校正装置中,抖动校正部21a根据振动传感器39的输出、上述距离和摄像光学系统的焦距运算抖动量,所以在更换为焦距f不同的可换镜头3的情况下,也能够适当地抑制像抖动。
(4)在上述(1)~(3)の的抖动校正装置中,CPU21将在像面70中作为摄像光学系统的焦点调节的对象的对焦区域的位置作为上述决定位置,所以在存在主要被摄体的可能性大的位置能够适当地抑制像抖动。
(5)在上述(1)~(3)的抖动校正装置中,CPU21基于被摄体像的对比信息决定上述决定位置,所以在存在主要被摄体的可能性大的位置,能够适当地抑制像抖动。
(6)在上述(1)~(3)的抖动校正装置中,CPU21基于被摄体80的像的亮度值信息决定上述决定位置,所以在存在主要被摄体的可能性大的位置能够适当地抑制像抖动。
(7)在上述(1)~(3)的抖动校正装置中,CPU21基于被摄体识别信息决定上述决定位置,并且被摄体识别信息是基于被摄体80的像的信息,所以在存在主要被摄体的可能性大的位置,能够适当地抑制像抖动。
(8)在上述(1)~(3)的抖动校正装置中,CPU21基于脸识别信息决定上述决定位置,并且脸识别信息是基于被摄体80的像的信息,所以在存在主要被摄体的可能性大的位置,能够适当地抑制像抖动。
(9)在上述(4)~(8)的抖动校正装置中,CPU21根据设定的摄像场景模式决定上述决定位置,所以在存在主要被摄体的可能性大的位置,能够适当地抑制像抖动。
(10)在上述(1)~(3)的抖动校正装置中,CPU21将在像面70中通过用户操作指示的位置作为上述决定位置,所以在用户希望的位置,能够适当地抑制像抖动。
(11)在上述(1)~(3)的抖动校正装置中,CPU21基于摄影距离信息,例如将与接近相机1的被摄体80对应的位置作为上述决定位置,所以在与主要被摄体对应的位置,能够适当地抑制像抖动。
(12)在上述(1)~(3)的抖动校正装置中,具备基于振动传感器39的输出检测因构图变更产生的移动量的CPU21,在CPU21决定上述决定位置之后,在CPU21检测到移动量的情况下,抖动校正部21b基于根据移动量变更决定位置后的位置运算抖动量。由此,在构图变更后,在存在主要被摄体的可能性大的位置,能够适当地抑制像抖动。
(13)在上述(4)的抖动校正装置中,在作为摄像光学系统的焦点调节对象的对焦区域存在多个的情况下,CPU21基于多个对焦区域的位置将像面70的轴(X轴、Y轴)上的距离的绝对值的重心(代表位置P)作为上述决定位置,能够以多个对焦区域的位置处的像抖动变为相同程度的方式适当地抑制像抖动。
(14)在上述(7)的抖动校正装置中,在根据被摄体识别信息存在多个被摄体的情况下,CPU21基于多个被摄体的位置将像面70的轴(X轴、Y轴)上的距离的绝对值的重心(代表位置P)作为上述决定位置,所以能够以使多个被摄体的位置处的像抖动变为相同程度的方式适当地抑制像抖动。
(15)在上述(8)的抖动校正装置中,在根据脸识别信息存在多个脸的情况下,CPU21基于多个脸的位置将像面70的轴(X轴、Y轴)上的距离的绝对值的重心(代表位置P)作为上述决定位置,所以能够以使多个脸的位置处的像抖动变为相同程度的方式适当地抑制像抖动。
(16)在上述(4)的抖动校正装置中,在作为摄像光学系统的焦点调节对象的对焦区域存在多个的情况下,CPU21将多个对焦区域的位置作为上述决定位置,抖动校正部21b运算基于多个决定位置运算出的多个抖动量的平均值。由此,能够以使多个对焦区域的位置处的像抖动变为相同程度的方式适当地抑制像抖动。
(17)在上述(7)的抖动校正装置中,在根据被摄体识别信息而主要被摄体存在多个的情况下,CPU21将多个主要被摄体的位置设为上述决定位置,抖动校正部21b运算基于多个决定位置运算出的多个抖动量的平均值。由此,能够以使多个对焦区域的位置处的像抖动变为相同程度的方式适当地抑制像抖动。
(18)在上述(8)的抖动校正装置中,在根据脸识别信息而脸存在多个的情况下,CPU21将多个脸的位置设为上述决定位置,抖动校正部21b运算基于多个决定位置运算出的多个抖动量的平均值。由此,能够以使多个对焦区域的位置处的像抖动变为相同程度的方式适当地抑制像抖动。
如下那样的变形也在发明的范围内,也能够将变形例的一个或多个与上述的实施方式或后述的实施方式组合。
(变形例1)
在第1实施方式中,以相机1使可换镜头3的抖动校正驱动机构37动作来进行像抖动校正为例进行说明。可以取而代之,在第1实施方式的变形例1中,相机1使相机机身2的抖动校正驱动机构26动作来进行像抖动校正。第1实施方式的变形例1的像抖动校正也能够与第1实施方式同样地进行,起到与第1实施方式同样的作用效果。
(变形例2)
在第1实施方式中说明的上述(3)的第三个方法,即,在对拍到的脸(被摄体80)的位置的像抖动进行计算的情况下,例如,在画面中脸被照得大的情况下,CPU21可以选择上述(5)的第五个方法。
图7是说明第1实施方式的变形例2的图。参照图7,说明从多个候选中决定一个代表位置的例子。根据图7,在像面70上,脸(被摄体)被照得大。CPU21在像面70例如将检测到的脸的左端的位置P-a和右端的位置P-b这2点作为候选位置。
CPU21将上述2点候选位置分别决定为在像面70中计算像抖动的位置。角度抖动运算部201在像面70上的位置P-a和位置P-b分别计算像抖动。角度抖动运算部201进一步求出计算出的多个像抖动的平均,基于像抖动的平均值进行像抖动校正。
像抖动的平均值例如可以通过单纯平均求出,也可以通过加权平均求出。
根据以上说明的第1实施方式的变形例2,在脸照得大的情况下,能够以使脸的两端的像抖动变为相同程度的方式进行像抖动校正。由此,与在脸的左右像抖动的大小不同的情况相比,能够抑制用户观察到的不协调感。
(第2实施方式)
在第2实施方式中,说明在与检测到的角速度的方向交叉的方向(不同的方向)上的像抖动。
相机1可以是图1例示的单反类型,也可以是不具备反射镜24的无反式。
另外,可以将相机1构成为可换镜头3和相机机身2形成为一体的镜头一体式。
另外,摄像装置不限于相机1,可以是具备摄像传感器的镜头镜筒和具备摄像功能的智能电话等。
图8是说明角速度传感器39a检测角速度的检测方向和像面70(摄像元件22的摄像面)上的像抖动的示意图。在图8中,将像面70与可换镜头3的光轴L1交叉的点表示为坐标原点,将可换镜头3的光轴L1表示为Z轴,将像面70表示为XY平面。根据图8,光轴L1与摄像面的中心交叉。可换镜头3及被摄体80相对于像面70位于Z轴正方向。角速度传感器39a例如检测绕与X轴平行的轴(small-x轴)(Pitch方向)的旋转角θ。在被摄体80处于远方的情况下,图3、图4中的标号f表示焦距。
由于相机1振动,在振动前像面70上的位于坐标(xp,yp)的被摄体80的像,在振动后向Y轴负方向且X轴正方向移动。因此,被摄体80的像的坐标变为(xp+Δx2,yp-Δy2)。
表示Y轴方向上的像抖动Δy2的数学式与在第1实施方式说明的情况同样,为上式(1)。
另一方面,若用数学式表示X轴方向上的像抖动Δx2,则变为下式(3)。
Δx2=f×xp/[(f2+yp2)1/2×cos(θ+tan-1(yp/f))]-xp…(3)
其中,将Pitch方向的旋转角(表示手抖角,一般为0.5度左右)设为θ。在被摄体80处于远方的情况下,图3、图4中的标号f表示可换镜头3的焦距。
根据上式(1)及(3),在焦距f远大于yp的情况下,由于旋转角θ(手抖角度)一般为0.5度左右,所以能够视为Δx2≈0。即,在像面70上的被摄体80的像的位置处于像面70的中心(在本例中为原点)的情况下,在处于远离中心的位置的情况下,换言之,即使距离光轴L1的距离不同,在Pitch方向上检测旋转角θ的情况下的像抖动只要仅考虑Y轴方向即可,可以忽略X轴方向。因此,例如若基于在像面70的中心计算出的像抖动在Y轴方向上进行像抖动校正,则位于像面70的中心的被摄体80的像,远离像面70的中心的位置的被摄体80的像都能够抑制像抖动。
但是,如可换镜头3是广角镜头的情况那样,在不能说焦距f远大于yp的情况下,根据上式(3),变为Δx2≠0。因此,在检测到Pitch方向的旋转角θ的情况下,不仅根据上式(1)计算Y轴方向的像抖动,还需要根据上式(3)计算X轴方向的像抖动。这是因为,否则与上式(3)的像抖动Δx2对应的X轴方向的像抖动不能被抑制而残留。计算像抖动的位置越朝向像面70的周边,即越是像高高的位置,像抖动Δx2越大。
CPU21与第1实施方式同样地决定在像面70中计算像抖动的位置。即,CPU21选择上述(1)方法~上述(4)方法中的任一方法,决定在像面70中计算像抖动的位置。然后,角度抖动运算部201计算CPU21决定的位置的像抖动。抖动校正光学系统目标位置运算部203基于由角度抖动运算部201计算出的像抖动和由平移抖动运算部202计算出的像抖动计算像抖动量。
此外,第2实施方式的像抖动校正包括相机1沿Pitch方向旋转了的情况下的Y轴方向的校正和相机1沿Yaw方向旋转了的情况下的X轴方向的校正。
关于上述的第2实施方式的说明,叙述在相机1沿Pitch方向旋转了的情况下进行Y轴方向的校正的情况下,在不能说明焦距f远大于yp的情况下,在X轴方向上也进行校正。
在相机1沿Yaw方向旋转了的情况下,在Y轴方向上需要进行与上述的校正同样的校正。即,说明了参照图面的说明,但是在相机1沿Yaw方向旋转了的情况下进行X轴方向的校正的情况下,在不能说焦距f远大于xp的情况下,在Y轴方向上也进行校正。
另外,在相机1沿Pitch方向和Yaw方向旋转了的情况下,因两旋转运动同时在X轴、Y轴上产生像抖动,所以将因两旋转运动产生的像抖动在X轴、Y轴各轴方向上分别带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的像抖动,在X轴及Y轴方向中分别进行校正。
另外,在第2实施方式中,也与第1实施方式同样地,即使像面70(摄像元件22的摄像面)上的位置不同,由平移抖动运算部202计算出的像抖动也作为大致恒定地处理。
第2实施方式的概要如下。
角度抖动运算部201将计算像抖动的位置决定为像面70上的任意位置计算像抖动。此时,例如在检测了Pitch方向的旋转角θ的情况下,不仅利用上式(1)计算Y轴方向的像抖动,还利用上式(3)计算X轴方向的像抖动。
平移抖动运算部202将计算像抖动的位置例如决定为像面70的中心来计算像抖动。
抖动校正光学系统目标位置运算部203对由角度抖动运算部201计算出的像抖动及由平移抖动运算部202计算出的像抖动,根据X轴、Y轴各轴方向的朝向而带有正负标号进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动,计算像面70的位置处的像抖动量。
根据以上说明的第2实施方式,获得下面的作用效果。
(1)相机1的抖动校正装置具备:振动传感器39,检测装置的Y轴方向的振动;及抖动校正部21a,基于振动传感器39的输出,对由摄像光学系统形成于像面70的被摄体80的像的抖动量进行运算。抖动校正部21a对与Y轴方向交叉的X轴方向的像抖动进行运算。由此,能够抑制与检测到振动的Y轴交叉的X轴方向的像抖动。
(2)在上述(1)的抖动校正装置中,抖动校正部21a运算Y轴方向的像抖动,所以能够抑制检测到振动的Y轴方向的像抖动。
(3)上述(1)或(2)的抖动校正装置还具备决定像面70上的位置的CPU21。抖动校正部21a基于CPU21的决定位置和振动传感器39检测到的Y轴方向的旋转角,运算X轴方向、Y轴方向的像抖动量。由此,在CPU21决定的像面70的位置是像面70的中央以外的位置的情况下,也能够适当地抑制像抖动。尤其是在可换镜头3的焦距f短的情况下(或者,在根据摄像元件22的尺寸与焦距f的关系,视角宽的情况下)优选。
下面那样的变形也在发明的范围内,也能够将一个变形例或多个变形例与上述的实施方式或后述的实施方式组合。
(变形例3)
在第2实施方式中说明的像抖动校正中,CPU21考虑可换镜头3产生的光学变形进行校正。图9是说明由可换镜头3产生畸变(例如桶型)的例子的图。多个实线圆表示即使假设在可换镜头3上没有畸变的情况下的被摄体80的像。相对于此,多个阴影状的圆表示因基于可换镜头3的光学特性的桶型畸变的影响而变形了的被摄体80的像。
一般,可换镜头3的畸变虽然因设计而不同,但是大多在焦距短的广角镜头中大。因此,如图9例示的,随着远离摄像光学系统的光轴L1(在使像面70的中心O与光轴L1对齐的情况下,远离像面70的中心O),畸变量变大。畸变量表示为图9所示的实线圆与阴影状圆之间的错位。在图9的例子中,距像面70的中心O的距离长(换言之,像高高)的位置,实线圆与阴影状圆的错位最大,例如右下降位置处的错位在X轴方向上是Δx,在Y轴方向上是Δy。
如图9中的实线圆那样,图8例示的示意图示出没有摄像光学系统产生的畸变。因此,例如在将在像面70中计算像抖动的位置决定为远离像面70的中心O的位置的情况下,若原封不动地进行在第2实施方式中说明的像抖动校正,则在存在畸变的情况下,产生无法校正的像抖动。
因此,在第2实施方式的变形例3中,在将畸变大的可换镜头3安装于相机机身2的状态下,在进行第2实施方式中说明的像抖动校正的情况下,具有如图9中的阴影状圆那样的、因摄像光学系统产生的畸变,而进行像抖动校正。
如图9的阴影状圆那样,表示在像面70的哪个位置、向哪个方向、多大畸变量的畸变信息是可换镜头3的设计信息,是已知的。因此,将向相机机身2安装的可换镜头3的畸变信息预先存储于存储器28。CPU21在检测到安装有畸变大的可换镜头3的情况下,从存储器28读取对应的畸变信息,用于计算上述的像抖动的运算。
抖动校正部21a的抖动校正光学系统目标位置运算部203针对X轴及Y轴各轴,通过由角度抖动运算部201计算出的像抖动、由平移抖动运算部202计算出的像抖动及从存储器28读取的畸变信息的方向而带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动计算像面70的位置处的像抖动量。
此外,在以上的说明中,说明了产生桶型畸变的例子,但是产生枕型畸变的情况也同样。
根据以上说明的第2实施方式的变形例3,即使有畸变也能够适当地校正像抖动。
另外,在由可换镜头3产生的失真大的情况下,在像面70的中央以外的位置也能够适当地抑制像抖动。
(第3实施方式)
在第3实施方式中,在相机机身2A上安装有可换镜头3A。可换镜头3A与可换镜头3的不同点在于,增加了抖动校正部40。来自振动传感器39的检测信号发送至抖动校正部40。
相机机身2A与相机机身2的不同点在于,增加了振动传感器(移动检测部、振动检测部)31。来自振动传感器31的检测信号发送至CPU21(抖动校正部21a)。振动传感器31具备与振动传感器39同样的功能。
在第3实施方式中,在具备抖动校正驱动机构37的可换镜头3A安装于相机机身2A的情况下,并用使可换镜头3A的抖动校正驱动机构37动作进行的像抖动校正和使相机机身2A的抖动校正驱动机构26动作进行的像抖动校正。
另一方面,在不具备抖动校正驱动机构37的可换镜头3A安装于相机机身2A的情况下,通过使相机机身2A的抖动校正驱动机构26动作,进行与第1实施方式的变形例1同样的像抖动校正。
图10是示出第3实施方式的相机1A的主要部分的结构的图。相机1A由相机机身2A和可换镜头3A构成。可换镜头3A经由未图示的安装部安装于相机机身2A。当可换镜头3A安装于相机机身2A时,相机机身2A与可换镜头3A电连接,能够在相机机身2A与可换镜头3A之间进行通信。相机机身2A与可换镜头3A的通信也可以通过无线通信进行。
在图10中与图1同样的结构标注与图1相同的标号并省略说明。
图11是说明可换镜头3A的抖动校正部40的图。抖动校正部40具有角度抖动运算部401、平移抖动运算部402及抖动校正光学系统目标位置运算部403。
角度抖动运算部401使用角速度传感器39a检测的绕与X轴平行的轴(Pitch方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的Y轴方向的像抖动,并且在需要的情况下计算因旋转运动产生的X轴方向的像抖动。另外,角度抖动运算部201使用角速度传感器39a检测的绕与Y轴平行的轴(Yaw方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的X轴方向的像抖动,并且在需要的情况下计算因旋转运动产生的Y轴方向的像抖动。
平移抖动运算部402使用加速度传感器39b检测的X轴方向的检测信号计算因平移运动产生的X轴方向的像抖动。另外,平移抖动运算部402使用加速度传感器39b检测的Y轴方向的检测信号,计算因平移运动产生的Y轴方向的像抖动。
抖动校正光学系统目标位置运算部403将由角度抖动运算部401计算出的X轴方向及Y轴方向的像抖动和由平移抖动运算部402计算出的X轴方向及Y轴方向的像抖动相加,来计算X轴方向及Y轴方向的像抖动。
另外,抖动校正光学系统目标位置运算部403基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动、摄影倍率(基于变焦光学系统31的位置计算)及从相机1A到被摄体80的距离(基于对焦光学系统32的位置计算),计算像面70的后述的位置处的像抖动量。
抖动校正光学系统目标位置运算部403使可换镜头3A的抖动校正驱动机构37动作,所以基于计算出的像抖动量运算抖动校正光学系统33的目标位置。
并且,抖动校正光学系统目标位置运算部403向可换镜头3A的抖动校正驱动机构37发送表示目标位置的信号。
此外,相机1A可以是图10中例示的单反类型,也可以是不具备反射镜24的无反式。
另外,如果具备使摄像元件22进退移动的抖动校正驱动机构26及使抖动校正光学系统33进退移动的抖动校正驱动机构37,则可以构成为将可换镜头3A和相机机身2A形成为一体的镜头一体式相机。
<并用的像抖动校正>
下面,说明并用由可换镜头3A进行的像抖动校正和由相机机身2A进行的像抖动校正的像抖动校正。
角度抖动运算部201对像抖动的运算及平移抖动运算部202对像抖动的运算与第1实施方式和第2实施方式的情况同样。
其中,下面的点与第1实施方式和第2实施方式不同。一个不同点在于,在由可换镜头3A进行的像抖动校正中,作为计算像抖动的位置选择像面70的中心,在由相机机身2A进行的像抖动校正中,作为计算像抖动的位置选择像面70上的任意位置。
又一不同点在于,基于在相机机身2A的CPU21中决定的分担比率进行由可换镜头3A进行的像抖动校正和由相机机身2A进行的像抖动校正。分担比率的说明后面叙述。
<计算像抖动的位置>
CPU21将可换镜头3A的抖动校正部40计算像抖动的位置例如决定为像面70的中心,将相机机身2A的抖动校正部21a计算像抖动的位置决定为像面70上的任意位置。由此,可换镜头3A的角度抖动运算部401基于像面70的中心位置的像抖动和CPU21决定的可换镜头3A的分担比率,计算抖动校正量(L)。相机机身2A的角度抖动运算部201基于CPU21决定的与像面70的中心不同的位置的像抖动和CPU21决定的相机机身2A的分担比率,计算抖动校正量(B)。
CPU21在将计算像抖动的位置决定为与像面70的中心不同的位置的情况下,利用第1实施方式中的(1)~(4)中任一方法决定位置。
在计算像抖动的位置是像面70的中心的情况下,表示Y轴方向上的像抖动Δy1的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(2)。
另外,在计算像抖动的位置是与像面70的中心不同的位置的情况下,表示Y轴方向上的像抖动Δy2的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(1)。
<分担比率>
CPU21决定由可换镜头3A进行的像抖动校正和由相机机身2A进行的像抖动校正的分担比率。本例的CPU21例如将分担比率决定为50:50。该比率也可以是70:30,还可以是40:60。
在CPU21决定的分担比率使50:50的情况下,如下式(4)所示,可换镜头3A的角度抖动运算部401求出可换镜头3A所分担的像抖动V(L)。右边为1/2倍,是取决于分担比率决定为50%。
V(L)=Δy1/2
=f×tanθ/2…(4)
其中,Δy1是像面70的中心处的Y轴方向的像抖动。另外,将Pitch方向的旋转角(表示手抖角,一般为0.5度左右)设为θ。在被摄体80处于远方的情况下,标号f表示可换镜头3A的焦距。
另一方面,在CPU21决定的分担比率是50:50的情况下,如下式(5)所示,相机机身2A的角度抖动运算部201求出由相机机身2A分担的像抖动V(B)。
V(B)=Δy1/2+d
=f×tanθ/2+d…(5)
其中,d=Δy2-Δy1。Δy2是与像面70的中心不同的位置处的Y轴方向的像抖动。
可换镜头3A的抖动校正光学系统目标位置运算部403基于由角度抖动运算部401计算出的像抖动V(L)和由平移抖动运算部402计算出的像抖动,运算在使可换镜头3A的抖动校正驱动机构37动作而进行的像抖动校正中的、抖动校正光学系统33的目标位置。
另外,相机机身2A的抖动校正光学系统目标位置运算部203基于由角度抖动运算部201计算出的像抖动V(B)和由平移抖动运算部202计算出的像抖动,运算在使相机机身2A的抖动校正驱动机构26动作而进行的像抖动校正中的、摄像元件22的目标位置。
可换镜头3A的抖动校正光学系统目标位置运算部403还向可换镜头3A的抖动校正驱动机构37发送表示目标位置的信号。另外,相机机身2A的抖动校正光学系统目标位置运算部203还向相机机身2A的抖动校正驱动机构26发送表示目标位置的信号。
在第3实施方式中,通过由可换镜头3A进行的像抖动校正,基于角度抖动运算部401在像面70的中心位置计算出的像抖动进行像抖动校正。另外,通过由相机机身2A进行的像抖动校正,基于角度抖动运算部201在与像面70的中心不同的位置计算出的像抖动进行像抖动校正。
此外,第3实施方式的像抖动校正包括相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正。
关于上述的第3实施方式的说明,代表性地说明了相机1A沿Pitch方向旋转了的情况下的Y轴方向的校正。因此,在相机1A也沿Yaw方向旋转了的情况下,需要也在X轴方向上进行与上述的校正同样的校正。
相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正,除了方向不同以外,都是同样的,所以省略X轴方向的说明。
另外,在相机1A沿Pitch方向和Yaw方向旋转的情况下,因两旋转运动在X轴、Y轴上同时产生像抖动,所以将因两旋转运动产生的像抖动在X轴、Y轴各轴方向上分别带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的像抖动在X轴及Y轴方向中分别进行校正。
此外,在第3实施方式中,与第1实施方式和第2实施方式同样地,即使像面70上的位置不同,由平移抖动运算部202、平移抖动运算部402计算出的像抖动也作为大致恒定地处理。
第3实施方式的概要如下。
可换镜头3A的抖动校正部40的角度抖动运算部401在像面70的中心位置计算像抖动。相机机身2A的抖动校正部21a的角度抖动运算部201在与像面70的中心不同的位置计算像抖动。
可换镜头3A的角度抖动运算部401将使可换镜头3A分担(例如分担比率50%)的像抖动V(L)设为像面70的中心处的像抖动Δy1的1/2,相机机身2A的角度抖动运算部201将使相机机身2A分担的像抖动V(B)设为V(L)+d。d是与像面70的中心不同的位置处的像抖动Δy2与上述Δy1之差。
可换镜头3A的平移抖动运算部402将使可换镜头3A分担(例如分担比率50%)的像抖动例如设为像面70的中心处的像抖动的1/2。相机机身2A的平移抖动运算部202将使相机机身2A分担的像抖动例如设为像面70的中心处的像抖动的1/2。
可换镜头3A的抖动校正光学系统目标位置运算部403对由角度抖动运算部401计算出的像抖动V(L)及由平移抖动运算部402计算出的像抖动,分别根据X轴、Y轴各轴方向的朝向带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动计算像面70的中心位置处的像抖动量。
相机机身2A的抖动校正光学系统目标位置运算部203对由角度抖动运算部201计算出的像抖动V(B)及由平移抖动运算部202计算出的像抖动,分别根据X轴、Y轴各轴方向的朝向带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动,计算与像面70的中心不同的位置处的像抖动量。
根据以上说明的第3实施方式,获得下面的作用效果。
(1)相机1A的抖动校正装置在可换镜头3A上具备:振动传感器39,检测装置的振动;抖动校正部40,基于振动传感器39的输出,运算由摄像光学系统形成于像面70的被摄体80的像的抖动量;及抖动校正驱动机构37,基于抖动校正部40的输出,使抖动校正光学系统33向抑制抖动量的方向移动。另外,在相机机身2A上具备:振动传感器31,检测装置的振动;抖动校正部21b,基于振动传感器31的输出,运算由摄像光学系统形成于像面70的被摄体80的像的抖动量;抖动校正驱动机构26,基于抖动校正部21a的输出,使在像面70中对被摄体80的像进行摄像的摄像元件22朝向抑制抖动量的方向移动;及CPU21,决定像面70上的位置。
可换镜头3A的抖动校正部40运算基于在像面70上预先决定的第1位置(像面70的中心)和振动传感器39检测到的振动的像抖动Δy1。抖动校正部40将使可换镜头3A分担(例如分担比率50%)的像抖动V(L)设为像抖动Δy1的1/2。
相机机身2A的抖动校正部21b运算:基于CPU21决定的第2位置(与中心不同的位置)和振动传感器31检测到的振动的像抖动Δy2;及基于在像面70上预先决定的第1位置(像面70的中心)和振动传感器31检测到的振动的像抖动Δy1。抖动校正部21b还计算像抖动Δy2及像抖动Δy1的差d。角度抖动运算部201将使相机机身2A分担的像抖动V(B)设为V(L)+d。
由此,在CPU21决定的位置处于像面70的中央以外的情况下,能够适当地抑制像抖动。尤其是,在可换镜头3A的焦距f短的情况下(或者,根据摄像元件22的尺寸与焦距f的关系,视角宽的情况下)也优选。
(2)在上述(1)的抖动校正装置中,可换镜头3A的抖动校正部40向抖动校正驱动机构37输出像抖动Δy1的50%,相机机身2A的抖动校正部21a向抖动校正驱动机构26输出像抖动Δy1的剩余50%和上述差d。与不并用抖动校正驱动机构26及抖动校正驱动机构37的情况相比,能够将由抖动校正驱动机构26及抖动校正驱动机构37产生的移动距离分别抑制得小。
此外,关于CPU21决定的分担比率,可以将利用可换镜头3A的像抖动校正设为100%,将利用相机机身2A的像抖动校正设为0%。在该情况下,可换镜头3A的角度抖动运算部401将由可换镜头3A分担的像抖动V(L)设为100%,相机机身2A的角度抖动运算部201将由相机机身2A分担的像抖动V(B)设为d。d是与像面70的中心不同的位置处的像抖动Δy2与像面70的中心处的像抖动Δy1之差。
下面那样的变形也在发明的范围内,也能够将一个变形例或多个变形例与上述的实施方式或后述的实施方式组合。
(变形例4)
在第3实施方式的变形例4中,CPU21作为计算像抖动的位置例如决定像面70上的两个位置(称为第1位置、第2位置)。可换镜头3A的角度抖动运算部401针对CPU21决定的第1位置计算像抖动。相机机身2A的角度抖动运算部201基于CPU21决定的第1位置及第2位置计算像抖动。CPU21利用第1实施方式中的(1)~(4)中任一方法决定计算像抖动的第1位置、第2位置。
第3实施方式的变形例4与第3实施方式的不同点在于,包括第1位置及第2位置都是与像面70的中心不同的位置的情况。另一方面,在第3实施方式的变形例4中,与第3实施方式的相同点在于,CPU21决定由可换镜头3A进行的像抖动校正和由相机机身2A进行的像抖动校正的分担比率。
在计算像抖动的第1位置或第2位置是像面70的中心的情况下,表示Y轴方向的像抖动Δy1的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(2)。
另外,在计算像抖动的第1位置、第2位置是与像面70的中心不同的位置的情况下,表示Y轴方向上的像抖动Δy2的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(1)。
在CPU21决定的分担比率例如是50:50的情况下,如下式(6)所示,可换镜头3A的角度抖动运算部401求出使可换镜头3A分担的像抖动V(L)。在右边为1/2倍,是取决于分担比率决定为50%。
V(L)=Δy2a/2…(6)
其中,Δy2a是与像面70的中心不同的第1位置处的Y轴方向的像抖动。
另外,在CPU21决定的分担比率使50:50的情况下,如下式(7)所示,相机机身2A的角度抖动运算部201求出使相机机身2A分担的像抖动V(B)。
V(B)=Δy2a/2+d2…(7)
其中,d2=Δy2b-Δy2a。Δy2b是与像面70的中心不同的第2位置处的Y轴方向的像抖动。
可换镜头3A的抖动校正光学系统目标位置运算部403基于由角度抖动运算部401计算出的像抖动V(L)和由平移抖动运算部402计算出的像抖动,运算使可换镜头3A的抖动校正驱动机构37动作而进行的像抖动校正中的、抖动校正光学系统33的目标位置。
另外,相机机身2A的抖动校正光学系统目标位置运算部203基于由角度抖动运算部201计算出的像抖动V(B)和由平移抖动运算部202计算出的像抖动,运算使相机机身2A的抖动校正驱动机构26动作而进行的像抖动校正中的、摄像元件22的目标位置。
可换镜头3A的抖动校正光学系统目标位置运算部403还向可换镜头3A的抖动校正驱动机构37发送表示目标位置的信号。另外,相机机身2A的抖动校正光学系统目标位置运算部203还向相机机身2A的抖动校正驱动机构26发送表示目标位置的信号。
在第3实施方式的变形例4中,通过由可换镜头3A进行的像抖动校正,进行基于角度抖动运算部401在像面70的第1位置计算出的像抖动的像抖动校正。另外,通过由相机机身2A进行的像抖动校正,进行基于角度抖动运算部201在像面70的第2位置计算出的像抖动的像抖动校正。
此外,第3实施方式的变形例4的像抖动校正包括相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正。
关于上述的第3实施方式的变形例4的说明,作为代表说明了相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正。因此,在相机1A也沿Yaw方向旋转的情况下,也需要在X轴方向上进行与上述的校正同样的校正。
相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正,除了方向不同以外,都是同样的,所以省略X轴方向的说明。
另外,在相机1A沿Pitch方向和Yaw方向旋转的情况下,因两旋转运动在X轴、Y轴上同时产生像抖动,所以将因两旋转运动产生的像抖动在X轴、Y轴各轴方向上分别带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的像抖动,在X轴及Y轴方向上分别进行校正。
另外,在第3实施方式的变形例4中,与第1实施方式~第3实施方式同样地,即使像面70(摄像元件22的摄像面)上的位置不同,由平移抖动运算部202、平移抖动运算部402计算出的像抖动也作为大致恒定地处理。
第3实施方式的变形例4的概要如下。
可换镜头3A的抖动校正部40的角度抖动运算部401在像面70上的第1位置计算像抖动。相机机身2A的抖动校正部21a的角度抖动运算部201在像面70上的第2位置计算像抖动。
可换镜头3A的角度抖动运算部401将使可换镜头3A分担(例如分担比率50%)的像抖动V(L)设为像面70的第1位置处的像抖动Δy2a的1/2,相机机身2A的角度抖动运算部201将使相机机身2A分担的像抖动V(B)设为V(L)+d2。d2是像面70的第2位置处的像抖动Δy2b与上述Δy2a之差。
可换镜头3A的平移抖动运算部402将使可换镜头3A分担(例如分担比率50%)的像抖动例如设为像面70的中心处的像抖动的1/2。相机机身2A的平移抖动运算部202将使相机机身2A分担的像抖动例如设为像面70的中心处的像抖动的1/2。
可换镜头3A的抖动校正光学系统目标位置运算部403对由角度抖动运算部401计算出的像抖动V(L)及由平移抖动运算部402计算出的像抖动,分别根据X轴、Y轴各轴方向的朝向而带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动计算像面70的第1位置处的像抖动量。
相机机身2A的抖动校正光学系统目标位置运算部203对由角度抖动运算部201计算出的像抖动V(B)及由平移抖动运算部202计算出的像抖动,分别根据X轴、Y轴各轴方向的朝向而带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动,计算像面70的第2位置处的像抖动量。
根据以上说明的第3实施方式的变形例4,获得下面的作用效果。
(1)相机1A的抖动校正装置在可换镜头3A上具备:振动传感器39,检测装置的振动;抖动校正部40,基于振动传感器39的输出,运算由摄像光学系统形成在像面70的被摄体80的像的抖动量;及抖动校正驱动机构37,基于抖动校正部40的输出,使抖动校正光学系统33向抑制抖动量的方向移动。
另外,在相机机身2A上具备:振动传感器31,检测装置的振动;抖动校正部21a,基于振动传感器31的输出,运算由摄像光学系统形成在像面70上的被摄体80的像的抖动量;抖动校正驱动机构26,基于抖动校正部21a的输出,使在像面70上对被摄体80的像进行摄像的摄像元件22朝向抑制抖动量的方向移动;及CPU21,决定像面70上的第1位置和第2位置。
可换镜头3A的抖动校正部40对基于第1位置和振动传感器39检测到的振动的像抖动Δy2a进行计算。抖动校正部40将使可换镜头3A分担(例如分担比率50%)的像抖动V(L)设为像抖动Δy2a的1/2。
相机机身2A的抖动校正部21a运算像抖动Δy2a和像抖动Δy2b,像抖动Δy2a基于第1位置和振动传感器31检测到的振动,像抖动Δy2b基于第2位置和振动传感器31检测到的振动。抖动校正部21b还计算像抖动Δy2a及像抖动Δy2b之差d2。角度抖动运算部201将使相机机身2A分担的像抖动V(B)设为V(L)+d2。
由此,在像面70的中央以外的CPU21决定的第2位置,也能够适当地抑制像抖动。尤其是,在可换镜头3A的焦距f短的情况下(或者,在根据摄像元件22的尺寸与焦距f的关系,视角宽的情况下)优选。
(2)在上述(1)的抖动校正装置中,可换镜头3A的抖动校正部40向抖动校正驱动机构37输出像抖动Δy2a的50%,相机机身2A的抖动校正部21b向抖动校正驱动机构26输出Δy2a的剩余50%和上述的差d2。与不并用抖动校正驱动机构26及抖动校正驱动机构37的情况相比,能够将由抖动校正驱动机构26及抖动校正驱动机构37产生的移动距离分别抑制得小。
此外,关于CPU21决定的分担比率,可以将由可换镜头3A进行的像抖动校正设为100%,将由相机机身2A进行的像抖动校正设为0%。在该情况下,可换镜头3A的角度抖动运算部401将由可换镜头3A分担的像抖动V(L)设为100%,相机机身2A的角度抖动运算部201将由相机机身2A分担的像抖动V(B)设为d2。d2是与像面70的中心不同的第1位置处的像抖动Δy2a和与像面70的中心不同的第2位置处的像抖动Δy2b之差。
(变形例5)
可以由可换镜头3A的抖动校正部40进行基于上式(5)、上式(7)的像抖动V(B)的像抖动校正运算,由相机机身2A的抖动校正部21a进行基于上式(4)、上式(6)的像抖动V(L)的抖动校正运算。根据第3实施方式的变形例5,能够将为了由可换镜头3A进行像抖动校正而计算像抖动的像面70的位置和为了由相机机身2A进行像抖动校正而计算像抖动的像面70的位置与第3实施方式和第3实施方式的变形例4的情况更换。
(变形例6)
在上述的第3实施方式、第3实施方式的变形例4的说明中,省略了第2实施方式的内容的说明,但是进行相机1A沿Pitch方向旋转的情况的Y轴方向的校正时,在不能说焦距f远大于yp的情况下,在X轴方向上也进行与第2实施方式同样的校正。角度抖动运算部201及角度抖动运算部401针对X轴及Y轴各轴根据抖动的朝向而带有正负标号地进行相加运算。
另外,在进行相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正时也是同样的。即,在进行相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正时,在不能说焦距f远大于xp的情况下,在Y轴方向也进行同样地校正。角度抖动运算部201及角度抖动运算部401针对X轴及Y轴各轴根据抖动的朝向而带有正负标号地进行相加运算。
(第4实施方式)
在第4实施方式中,使用图10的相机1A,专门利用可换镜头3A进行像抖动校正。相机1A可以是图10中例示的单反类型,也可以是不具备反射镜24的无反式。
另外,可以构成为使可换镜头3A和相机机身2A形成为一体的镜头一体式相机。
<计算像抖动的位置>
第4实施方式的相机机身2A的CPU21例如利用第1实施方式的(1)~(4)中的任一方法决定在像面70上存在主要被摄体的像的可能性大的位置。并且,CPU21将表示在像面70上决定的位置的信息发送至可换镜头3A的抖动校正部40。
相机机身2A的CPU21将在像面70上计算像抖动的位置的信息向抖动校正部40传递的时机例如是CPU21决定在像面70上计算像抖动的位置(包括新决定的情况和更新的情况)时。
关于CPU21,相机机身2A及可换镜头3A间的稳定的通信包括上述的位置信息,或者从相机机身2A向可换镜头3A指示开始像抖动校正的通信包括上述的位置信息等,顺便说一下将位置信息通知给抖动校正部40。
抖动校正部40的角度抖动运算部401计算从CPU21接收的信息表示的位置的像抖动,进行基于该像抖动的像抖动校正。
在计算像抖动的位置是像面70的中心的情况下,表示Y轴方向的像抖动Δy1的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(2)。
另外,在计算像抖动的位置是与像面70的中心不同的位置的情况下,表示Y轴方向的像抖动Δy2的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(1)。
此外,第4实施方式的像抖动校正包括相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正。
上式(1)及上式(2)表示相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正。在相机1A沿Yaw方向旋转的情况下,针对X轴方向需要进行与上述的校正同样的校正。
相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正,除了方向不同以外,都是同样的,所以省略X轴方向的校正的说明。
另外,在相机1A沿Pitch方向和Yaw方向旋转的情况下,因两旋转运动在X轴、Y轴上同时产生像抖动,所以对因两旋转运动产生的像抖动在X轴、Y轴各轴方向上分别带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的像抖动在X轴及Y轴方向上分别进行校正。
此外,在第4实施方式中,与第3方式同样地,即使像面70(摄像元件22的摄像面)上的位置不同,由平移抖动运算部402计算出的像抖动也作为大致恒定地处理。
第4实施方式的概要如下。
可换镜头3A的抖动校正部40的角度抖动运算部401将在像面70上计算像抖动的位置决定为从相机机身2A的CPU21通知的位置计算像抖动。
平移抖动运算部402例如在像面70的中心计算像抖动。
抖动校正光学系统目标位置运算部403对由角度抖动运算部401计算出的像抖动及由平移抖动运算部402计算出的像抖动,根据X轴、Y轴各轴方向的朝向而带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动,计算从相机机身2A的CPU21通知的像面70的位置处的像抖动量。
根据以上说明的第4实施方式,获取下面的作用效果。
(1)抖动校正装置具备相机机身2A和可换镜头3A,所述相机机身2A具有:摄像元件22,对由可换镜头3A形成在像面70上的被摄体像进行摄像;决定像面70上的位置的CPU21;及将CPU21决定的位置的信息发送至可换镜头3A的CPU21,所述可换镜头3A具有:抖动校正光学系统33,进行抖动校正;抖动校正部40,从相机机身2A接收位置信息;抖动校正部40,基于从相机机身2A接收的位置和振动传感器39检测到的振动运算像抖动Δy2;及抖动校正驱动机构37,使抖动校正光学系统33朝向抑制像抖动Δy2的方向移动。由此,例如在相机机身2A的CPU21决定的像面70的中央以外的位置,能够适当地抑制像抖动。尤其,是可换镜头3A的焦距f短的情况下(或者,根据摄像元件22的尺寸和焦距f的关系,视角宽的情况下)优选。
(2)可换镜头3A的抖动校正部40根据动传感器39的输出和可换镜头3A的焦距f运算像抖动Δy2。由此,在像面70的中央以外的位置,能够适当地计算像抖动Δy2,能够基于该像抖动Δy2适当地抑制像抖动。
(第5实施方式)
第5实施方式与第4实施方式同样,使用图10的相机1A。
第5实施方式的像抖动校正,专门使可换镜头3A的抖动校正驱动机构37动作来进行,与第4实施方式的不同点在于,相机机身2A的CPU21的抖动校正部21a和可换镜头3A的抖动校正部40双方进行运算。
相机1A可以是图10中例示的单反类型,也可以是不具备反射镜24的无反式。
另外,可以构成为将可换镜头3A和相机机身2A形成为一体的镜头一体式相机。
<计算像抖动的位置>
相机机身2A的CPU21例如利用第1实施方式中的(1)~(4)的任一方法,决定在像面70上存在主要被摄体的像的可能性大的位置。并且,CPU21将像面70的中心设为第1位置,将上述那样决定的位置设为第2位置。
<相机机身侧的运算>
CPU21的抖动校正部21a计算像面70的第1位置及第2位置处的像抖动。
具体地说,利用角度抖动运算部201,使用来自振动传感器31的角速度传感器的绕与X轴平行的轴(Pitch方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的Y轴方向的像抖动,并且在需要的情况计算因旋转运动产生的X轴方向的像抖动。另外,利用角度抖动运算部201使用来自振动传感器31的角速度传感器的绕与Y轴平行的轴(Yaw方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的X轴方向的像抖动,在需要的情况下计算因旋转运动产生的Y轴方向的像抖动。
在计算像抖动的位置是第1位置的情况下,表示Y轴方向的像抖动Δy1的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(2)。
另外,在计算像抖动的位置是第2位置,是与像面70的中心不同的位置的情况下,表示Y轴方向的像抖动Δy2的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(1)。
在第5实施方式中,CPU21的抖动校正部21a还利用下式(8)计算第1位置处的像抖动Δy1与第2位置处的像抖动Δy2的比g。
g=Δy2/Δy1……(8)
将上述g称为校正系数g。
CPU21将表示上述校正系数g的信息发送至可换镜头3A的抖动校正部40。CPU21可以取代表示Δy2与Δy1的比的信息,而将表示Δy2与Δy1的差的信息发送至可换镜头3A的抖动校正部40。
相机机身2A的CPU21将表示校正系数g的信息向抖动校正部40传送的时机例如是在CPU21决定了在像面70上计算像抖动的第1位置及第2位置(包括新决定的情况和更新的情况)之后,计算校正系数g时。
关于CPU21,在相机机身2A及可换镜头3A间的稳定的通信包括上述校正系数g的信息,或者从相机机身2A向可换镜头3A指示开始像抖动校正的通信包括上述校正系数g的信息等,顺便提一下将校正系数g的信息通知给抖动校正部40。
<可换镜头侧的运算>
抖动校正部40的角度抖动运算部401与相机机身2A的抖动校正部21a的角度抖动运算部201同样地,使用角速度传感器39a检测的绕与X轴平行的轴(Pitch方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的Y轴方向的像抖动,并且在需要的情况下,计算因旋转运动产生的X轴方向的像抖动。另外,角度抖动运算部401使用角速度传感器39a检测的绕与Y轴平行的轴(Yaw方向)的检测信号,计算因旋转运动产生的X轴方向的像抖动,并且在需要的情况下,计算因旋转运动产生的Y轴方向的像抖动。
<计算像抖动的位置>
第5实施方式的抖动校正部40计算与相机机身2A的CPU21决定的第1位置相同的位置,在本例中为像面70的中心处的像抖动。计算像抖动的位置是像面70的中心,所以表示Y轴方向的像抖动Δy1的数学式如在第1实施方式中说明的,是上式(2)。
角度抖动运算部401将Y轴方向的像抖动Δy1乘以校正系数g,由此计算像面70的第2位置的Y轴方向的像抖动Δy2,该校正系数g基于由接收部从相机机身2A接收的信息。
此外,在从相机机身2A接收的信息是表示Δy2与Δy1的差的信息的情况下,角度抖动运算部401通过将像抖动Δy1加上接收到的信息,来计算像抖动Δy2。
平移抖动运算部402使用加速度传感器39b检测的X轴方向的检测信号计算因平移运动产生的X轴方向的像抖动。另外,平移抖动运算部402使用加速度传感器39b检测的Y轴方向的检测信号计算因平移运动产生的Y轴方向的像抖动。
抖动校正光学系统目标位置运算部403将由角度抖动运算部401计算出的X轴方向及Y轴方向的像抖动和由平移抖动运算部402计算出的X轴方向及Y轴方向的像抖动相加,来计算X轴方向及Y轴方向的像抖动。
另外,抖动校正光学系统目标位置运算部403基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动、摄影倍率(基于变焦光学系统31的位置计算)及从相机1A到被摄体80的距离(基于对焦光学系统32的位置计算),计算像面70的第2位置处的像抖动量。
抖动校正光学系统目标位置运算部403因为使可换镜头3A的抖动校正驱动机构37动作来进行像抖动校正,所以运算用于使抖动校正光学系统33朝向将计算出的像抖动量消除的方向移动的、抖动校正光学系统33的目标位置。
并且,抖动校正光学系统目标位置运算部403向可换镜头3A的抖动校正驱动机构37发送表示目标位置的信号。
此外,第5实施方式的像抖动校正包括相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正。
上式(1)及上式(2)表示相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正。在相机1A沿Yaw方向旋转的情况下,需要针对X轴方向进行与上述的校正同样的校正。
相机1A沿Pitch方向旋转的情况下的Y轴方向的校正和相机1A沿Yaw方向旋转的情况下的X轴方向的校正,除了方向不同以外,都是同样的,所以省略X轴方向的校正的说明。
另外,在相机1A沿Pitch方向和Yaw方向旋转的情况下,因两旋转运动在X轴、Y轴同时产生像抖动,所以对因两旋转运动产生的像抖动在X轴、Y轴各轴方向上分别带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的像抖动,在X轴及Y轴方向上分别进行校正。
此外,在第5实施方式中,与第4方式同样地,即使像面70(摄像元件22的摄像面)上的位置不同,由平移抖动运算部402计算出的像抖动也作为大致恒定地处理。
第5实施方式的概要如下。
相机机身2A的抖动校正部21a的角度抖动运算部201在像面70的第1位置(像面70的中心)及第2位置计算像抖动Δy1及Δy2。
抖动校正部21a计算第1位置处的像抖动Δy1与第2位置处的像抖动Δy2之比即校正系数g,将表示校正系数g的信息发送至可换镜头3A的抖动校正部40。
可换镜头3A的抖动校正部40的角度抖动运算部401在像面70的第1位置(像面70的中心)计算像抖动。角度抖动运算部401还将第1位置处的像抖动乘以校正系数g,由此计算像面70的第2位置处的像抖动,其中,校正系数g基于由接收部从相机机身2A接收的信息。
抖动校正部40的平移抖动运算部402例如在第1位置计算像抖动。
抖动校正部40的抖动校正光学系统目标位置运算部403对第2位置处的像抖动及由平移抖动运算部402计算出的像抖动,根据X轴、Y轴各轴方向的朝向而带有正负标号地进行相加运算。并且,基于相加后的X轴方向及Y轴方向的像抖动计算像面70的第2位置处的像抖动量。
根据以上说明的第5实施方式,获得下面的作用效果。
(1)抖动校正装置具备相机机身2A及可换镜头3A,相机机身2A具有:摄像元件22,对由可换镜头3A形成于像面70的被摄体像进行摄像;决定像面70上的位置的CPU21;抖动校正部21a,基于在像面70上预先决定的第1位置(像面70的中心)及CPU21决定的第2位置和振动传感器31检测到的振动,运算第1位置(像面70的中心)及第2位置处的像抖动Δy1及像抖动Δy2;及将像抖动Δy1与像抖动Δy2之比即校正系数g或像抖动Δy1与像抖动Δy2之差的信息发送至可换镜头3A的CPU21,可换镜头3A具有:抖动校正光学系统33,进行抖动校正;抖动校正部40,基于第1位置(像面70的中心)和振动传感器39检测到的振动,运算摄像元件22的第1位置(像面70的中心)处的像抖动Δy1;抖动校正部40,从相机机身2A接收信息;及抖动校正驱动机构37,基于接收到的信息对抖动校正部40计算出的像抖动Δy1进行校正,使抖动校正光学系统33朝向抑制校正后的像抖动的方向移动。由此,可换镜头3A的抖动校正部40例如能够在相机机身2A的CPU21决定的第2位置适当地抑制像抖动。尤其是,在可换镜头3A的焦距f短的情况下(或者,根据摄像元件22的尺寸与焦距f的关系,视角宽的情况下)优选。
(2)相机机身2A的抖动校正部21a根据振动传感器31的输出和可换镜头3A的焦距f运算像抖动Δy1及像抖动Δy2,可换镜头3A的抖动校正部40根据振动传感器39的输出和焦距f运算像抖动Δy1。由此,可换镜头3A的抖动校正部40能够适当地计算像面70的中央以外的第2位置处的像抖动Δy2,能够基于该像抖动Δy2适当地抑制像抖动。
可以将第5实施方式与上述的第3实施方式的变形例4组合。与第3实施方式的变形例4的共通点在于,使相机机身2A的抖动校正驱动机构26和可换镜头3A的抖动校正驱动机构37双方动作来进行像抖动校正。另外,与第5实施方式的共通点在于,相机机身2A的CPU21的抖动校正部21a和可换镜头3A的抖动校正部40双方进行运算。
例如,相机机身2A的CPU21向可换镜头3A的抖动校正部40发送:(a)在像面70计算像抖动的第1位置的信息;及(b)表示由可换镜头3A进行的像抖动校正和由相机机身2A进行的像抖动校正的分担比率的信息。
可换镜头3A的抖动校正部40在运算了像面70的第1位置处的像抖动的基础上,利用上式(6),求出由可换镜头3A分担的像抖动V(L)。
另一方面,相机机身2A的抖动校正部21a在运算了像面70的第1位置处的角度抖动和像面70的第2位置处的像抖动的基础上,利用上式(7),求出由相机机身2A分担的像抖动V(B)。
可换镜头3A的抖动校正部40基于计算出的像抖动V(L)和平移抖动运算部402计算出的像抖动,运算抖动校正光学系统33的目标位置,由此使可换镜头3A的抖动校正驱动机构37动作来进行像抖动校正。
另外,相机机身2A的抖动校正部21a基于计算出的像抖动(B)和平移抖动运算部202计算出的像抖动运算摄像元件22的目标位置,由此进行使相机机身2A的抖动校正驱动机构26动作而进行的像抖动校正。
在上述的各实施方式及其变形例中,对想禁止抖动的位置处的像抖动进行校正。因此,也假设抑制在像面70上CPU21决定的位置的像抖动,另一方面在像面70的其他位置残留有像抖动的情况。在这样的情况下,可以与利用图像处理的图像复原组合。CPU21向信号处理电路27发送指示,对信号处理电路27生成的图像数据中的与上述其他位置相当的数据图像复原处理,该图像复原处理例如加强地实施边缘增强处理等来使像抖动变得不显著。
在上述的各实施方式及其变形例中的至少一个中,具备输入部,向输入部输入摄像光学系统和摄像元件22中的至少一个的抖动量(振动量)。抖动量可以从与抖动校正装置连接的振动传感器输入,也可以从可换镜头或相机机身中的任一方输入。
在上述的各实施方式及其变形例的至少一个中,可以具备第1计算部,该第1计算部基于经由输入部输入的抖动量计算轴外校正量(例如,第2校正量),该轴外校正量用于校正被摄体像的光轴外的抖动(摄像面的光轴以外的坐标位置处因手抖产生的位移)。第1计算部可以具备相机机身的CPU21,可以在与相机机身的CPU不同的抖动校正控制部具备第1计算部,可以在可换镜头的CPU具备第1计算部,也可以在与可换镜头的CPU不同的抖动校正控制部具备第1计算部。
在上述的各实施方式及其变形例的至少一个中,具备第2计算部,该第2计算部基于与第1校正量不同的第2校正量,该第1校正量用于校正被摄体像的光轴上的抖动(在摄像面的光轴上,因此手抖产生的位移)。第2计算部可以与第1计算部相同,也可以不同。在上述的各实施方式及其变形例中,第2校正量取大于第1校正量的值,但不限于此。另外,第2校正量具有与第1校正量的方向交叉的方向的分量,但不限于此。第2校正量可以具有与输入的抖动量的方向交叉的方向的分量。
轴外校正量只要能够表示在摄像面上的光轴外的因手抖动产生的位移量即可,可以计算光轴外的坐标位置处的因手抖产生的位移量(例如,Δy2),也可以使用在光轴上与光轴外因手抖产生的位移量的差异(例如,yp)或在光轴上和光轴外因手抖产生的位移量的比率(例如,Δy1/Δy2)计算。在使用位移量的差异或比率计算轴外校正量的情况下,可以在相机机身与可换镜头之间收发用于计算的信息。用于计算的信息例如列举表示位移量的差异和比率的至少一方的信息、表示在光轴上因手抖产生的位移量(Δy1)的信息、由用户或控制部指定的信息等。
在上述的各实施方式及其变形例的至少一个中,具备驱动部(抖动校正驱动机构26、37),该驱动部基于计算出的校正量,驱动摄像光学系统的至少一部分(抖动校正光学系统33)或摄像元件22。驱动部基于第1校正量和第2校正量中的至少一个驱动可动部。
在可换镜头具备抖动校正驱动机构的情况下,可以向相机机身发送与由可换镜头校正的校正量相关的信息。相机机身接收与校正量相关的信息,由此能够利用相机机身内的驱动部或图像处理校正残存的位移量。另外,在可换镜头具备抖动校正驱动机构的情况下,可以从相机机身向可换镜头发送与校正量相关的信息(可动部的驱动量、相机机身与可换镜头的校正分担比率等)。相机机身识别与可换镜头进行的校正量相关的信息,由此能够利用相机机身内的驱动部或图像处理校正残存的位移量。另外,在可换镜头具备抖动校正驱动机构的情况下,可以在可换镜头上校正光轴上的手抖,在相机机身上校正光轴外的手抖。可换镜头可以不仅如以往那样对照光轴上的手抖进行校正,另外不需要在可换镜头与相机机身之间收发与手抖校正相关的信息,提高可换镜头与相机机身的互换性。
在驱动部基于轴上校正量和轴外校正量中的任一个驱动可动部的情况下,可以将利用摄像元件的摄像与图像处理组合。例如,在摄像元件输出基于轴上校正量驱动可动部而摄像到的轴上校正图像和基于轴外校正量驱动可动部而摄像到的轴外校正图像的情况下,也能够在相机机身内使用轴上校正图像和轴外校正图像作成一个图像。图像处理可以在相机机身内进行,也可以在外部机器上进行。另外,可以基于轴外校正量变更失真校正等图像处理。例如,若在轴外校正量超过规定值的情况下,失真校正的效果小,则能够防止失真校正而在轴外因手抖产生的位移进一步恶化。
上述的各实施方式及其变形例能够适当变更和组合。
下面的优先权基础申请的公开内容作为引用文援引于此。
日本国特许申请2017年第72588号(2017年3月31日申请)
标号说明
1、1A…相机
2、2A…相机机身
3、3A…可换镜头
21…CPU
21a、40…抖动校正部
22…摄像元件
26、37…抖动校正驱动机构
31、39…振动传感器
33…抖动校正光学系统
70…像面
80…被摄体
Claims (18)
1.一种抖动校正装置,具备:
输入部,接受摄像光学系统和对由所述摄像光学系统成像的被摄体像进行摄像的摄像元件中的至少一方的抖动量的输入;及
计算部,基于所述抖动量计算用于对所述被摄体像的抖动进行校正的校正量,
所述计算部计算与第1校正量不同的第2校正量,所述第1校正量用于校正所述被摄体像的光轴上的抖动。
2.根据权利要求1所述的抖动校正装置,其中,
所述第2校正量大于所述第1校正量。
3.根据权利要求1或2所述的抖动校正装置,其中,
所述第2校正量具有与所述第1校正量的方向交叉的方向的分量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述第2校正量是用于对所述被摄体像的光轴外的抖动进行校正的轴外校正量。
5.一种抖动校正装置,具备:
输入部,接受摄像光学系统和对由所述摄像光学系统成像的被摄体像进行摄像的摄像元件中的至少一方的抖动量的输入;及
计算部,基于所述抖动量计算用于对所述被摄体像的光轴外的抖动进行校正的轴外校正量。
6.根据权利要求4或5所述的抖动校正装置,其中,
所述计算部在进行所述轴外校正量的计算时,使用所述光轴外的位置距所述光轴的距离、所述摄像光学系统的焦距及被摄体的被摄体距离中的至少一个。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述光轴外的位置基于主要被摄体的位置、抖动的大小、距光轴的距离及所述抖动校正装置与被摄体之间的距离中的至少一个而设定。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述光轴外的位置是多个候选位置中的一个。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述光轴外的位置是基于多个候选位置计算出的一个代表位置。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述光轴外的位置考虑对比度、形状、亮度及大小中的至少一个而设定。
11.根据权利要求4至10中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述光轴外的位置基于用于决定摄影条件的位置、用于检测对焦状态的位置及用于决定曝光条件的位置中的至少一个而设定。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述计算部基于所述被摄体像在光轴上的位置处的轴上校正量和所述光轴外的位置计算所述轴外校正量。
13.根据权利要求4至11中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述输入部输入所述被摄体像在光轴上的位置处的轴上抖动量作为所述抖动量,
所述计算部基于所述轴上抖动量和所述光轴外的位置计算所述轴外校正量。
14.根据权利要求4至11中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述计算部计算所述被摄体像在光轴上的位置处的轴上校正量和所述轴外校正量,
所述抖动校正装置具备输出所述轴上校正量和所述轴外校正量的输出部。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述抖动校正装置具备检测部,该检测部对所述摄像光学系统和所述摄像元件中的至少一方的抖动量进行检测。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的抖动校正装置,其中,
所述抖动校正装置具备驱动部,该驱动部基于由所述计算部计算出的校正量驱动所述摄像光学系统的至少一部分或所述摄像元件。
17.一种可换镜头,具备权利要求1至16中任一项所述的抖动校正装置。
18.一种摄像装置,具备权利要求1至16中任一项所述的抖动校正装置。
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