DE19838578C2 - Lens attachment for motion blur correction - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Linsenaufsatz zur Bewegungsunschärfekorrektion nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a lens attachment for motion blur correction according to the preamble of claim 1.
Ein solcher Linsenaufsatz kann beispielsweise in einer CCTV-Kamera eingesetzt werden (CCTV: Kabelfernsehen). Es gibt zwei Typen von Linsensystemen zur Bewegungsunschärfekorrektion, die das Verschwimmen eines Bildes in einer Bildebene (Bildaufnahmefläche) verhindern, das seine Ursache in einer z. B. durch Verwackeln der Kamera verursachten Verschiebung der optischen Kame raachse hat. Bei einem ersten integralen Typ ist eine Linsengruppe zur Bewe gungsunschärfekorrektion in einem Aufnahmelinsensystem (Hauptlinsensystem) enthalten, während bei einem zweiten Typ ein Linsensystem zur Bewegungsun schärfekorrektion eine Korrektionslinsengruppe enthält, die an einem Aufsatz gehalten ist, welcher abnehmbar zwischen das Aufnahmelinsensystem und den Kamerakörper eingesetzt ist. Bei beiden Typen wird die Schüttelbewegung, d. h. die Oszillation des Kamerakörpers erfaßt, worauf die Korrektionslinsengruppe entsprechend der Größe und Richtung der Schüttelbewegung in eine Richtung senkrecht zur optischen Achse bewegt wird, um ein Verschwimmen des Bildes in der Bildebene zu verhindern. Verschiedene Typen von Detektoren zum Erfassen der Kamerabewegung und von Antriebsmechanismen für die Korrektionslinsen gruppen sind bekannt. Such a lens attachment can be used, for example, in a CCTV camera (CCTV: cable television). There are two types of lens systems Motion blur correction, which is the blurring of an image in one Prevent image plane (image recording area) that its cause in a z. B. optical camera shift caused by camera shake raax has. In a first integral type, a lens group is to be moved Blur correction in a taking lens system (main lens system) included, while in a second type a lens system for movement focus correction contains a correction lens group attached to an attachment is held, which is removable between the lens system and the Camera body is inserted. In both types, the shaking motion, i.e. H. the oscillation of the camera body is detected, whereupon the correction lens group according to the size and direction of the shaking motion in one direction is moved perpendicular to the optical axis in order to blur the image in to prevent the image plane. Different types of detectors for detection the camera movement and drive mechanisms for the correction lenses groups are known.
Bei einem Linsenaufsatz zur Bewegungsunschärfekorrektion ist das die Korrekti onslinsengruppe enthaltende Korrektionslinsensystem zwischen dem Aufnah melinsensystem (Hauptlinsensystem) und dessen Bildebene angeordnet. Das Lin sensystem zur Bewegungsunschärfekorrektion befindet sich vor der Position an geordnet, in der das Bild von dem Aufnahmelinsensystem erzeugt wird, so daß der Bildentstehungsort entsprechend der Dicke des Aufsatzes (Abstand zwischen den Fassungen) nach hinten verschoben wird, wodurch ein Bild in der Bildebene des Kamerakörpers erzeugt wird.With a lens attachment for motion blur correction, this is the correction Onslinsengruppe containing correction lens system between the admission lens system (main lens system) and its image plane arranged. The Lin The motion blur correction system is located in front of the position ordered, in which the image is generated by the taking lens system, so that the place where the picture was taken according to the thickness of the essay (distance between the frames) is moved backwards, creating an image in the image plane of the camera body is generated.
Es ist wünschenswert, daß der Linsenaufsatz zur Bewegungsunschärfekorrektion die Brennweite der Hauptlinse im wesentlichen nicht verändert, d. h. daß der Abbildungsmaßstab etwa gleich 1 ist. Ist der Abbildungsmaßstab jedoch etwa gleich 1, so kann nur schwer eine ausreichende Dicke des Aufsatzes erreicht werden. Folglich bereitet es Schwierigkeiten, eine genügend große Anzahl von Linsenelementen zur Aberrationskorrektion in dem zur Bewegungsunschärfekor rektion bestimmten Linsensystem anzuordnen oder einen Antriebsmechanismus zum Antreiben der Korrektionslinsengruppe in Richtung senkrecht zur optischen Achse in dem Aufsatz unterzubringen.It is desirable that the lens attachment be used for motion blur correction the focal length of the main lens does not change substantially, d. H. that the Magnification is approximately equal to 1. However, the image scale is approximate equal to 1, it is difficult to achieve a sufficient thickness of the attachment become. As a result, it is difficult to find a sufficiently large number of Lens elements for aberration correction in the motion blur pattern to arrange certain lens system or a drive mechanism for driving the correction lens group in the direction perpendicular to the optical To accommodate the axis in the attachment.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Linsenaufsatz zur Bewegungsunschärfekor rektion anzugeben, der größere Freiheiten beim Entwurf des zur Bewegungsun schärfekorrektion bestimmten Linsensystems bietet und bei dem der Abbildungs maßstab optional eingestellt werden kann und die Dicke groß genug bemessen ist, um den Antriebsmechanismus für die Korrektionslinse unterzubringen.The object of the invention is a lens attachment for motion blur decoration to indicate the greater freedom in the design of the movement movement sharpness correction offers certain lens system and that of the imaging Scale can optionally be set and the thickness dimensioned large enough is to accommodate the drive mechanism for the correction lens.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Linsenaufsatz mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention solves this problem by the lens attachment with the features of claim 1.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein gewünschter Abbildungsmaß stab einstellbar und die Dicke des Aufsatzes erhöht werden kann, wenn Licht, das ein von dem Aufnahmelinsensystem erzeugtes Bild trägt, gebündelt und dann durch Zwischenabbildung auf die Bildebene des Kamerakörpers abgebildet wird.The invention is based on the knowledge that a desired image dimension adjustable rod and the thickness of the attachment can be increased if light that carries an image generated by the taking lens system, bundled and then is mapped onto the image plane of the camera body by intermediate imaging.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der folgenden Beschreibung.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims and the following description.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert Darin zei gen:The invention is explained in more detail below with reference to the figures gene:
Fig. 1 die Darstellung eines zwischen ein Objektiv und einen Kamerakör per eingesetzten Linsenaufsatzes zur Bewegungsunschärfekorrekti on nach der Erfindung, Fig. 1 is an illustration of a between a lens and a lens-fitted Kamerakör by attachment to Bewegungsunschärfekorrekti on according to the invention,
Fig. 2 die der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines bekannten Linsen aufsatzes zur Bewegungsunschärfekorrektion, Fig. 2, Fig. 1 corresponding view of a known lens attachment for Bewegungsunschärfekorrektion,
Fig. 3 die Beziehung zwischen dem Bildformat eines Objektivlinsensy stems, dem Bildformat des Kamerakörpers und dem Abbildungs maßstab eines Korrektionslinsensystems des Linsenaufsatzes für den Fall, daß sich eine Korrekturlinsengruppe in der Ruhestellung befindet, Fig. 3 stems the relationship between the aspect ratio of a Objektivlinsensy, the aspect ratio of the camera body and the imaging scale of a Korrektionslinsensystems of the lens attachment for the case that a correction lens group is in the rest position,
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der Fig. 3 für den Fall, daß sich die Korrek turlinsengruppe in einer Betriebsstellung befindet, Fig. 4 is a view similar to FIG. 3 for the case that the corrective turlinsengruppe located in an operating position,
Fig. 5 ein weiteres Beispiel für die Beziehung zwischen dem Bildformat des Objektivlinsensystems, dem Bildformat des Kamerakörpers und dem Abbildungsmaßstab des Korrektionslinsensystems für den Fall, daß sich die Korrekturlinsengruppe in der Ruhestellung befindet, Fig. 5 shows another example of the relationship between the aspect ratio of the objective lens system, the image size of the camera body and the imaging scale of the Korrektionslinsensystems for the case that the correction lens group is in the rest position,
Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig. 5 für den Fall, daß sich die Korrektur linsengruppe in einer Betriebsstellung befindet, Fig. 6 is a view similar to FIG. 5 is for the case that the correction lens group is in an operating position,
Fig. 7 ein weiteres Beispiel für die Beziehung zwischen dem Bildformat des Objektivlinsensystems, dem Bildformat des Kamerakörpers und dem Abbildungsmaßstab des Korrektionslinsensystems für den Fall, daß sich die Korrekturlinsengruppe in der Ruhestellung befindet, und Fig. 7 shows another example of the relationship between the aspect ratio of the objective lens system, the image size of the camera body and the imaging scale of the Korrektionslinsensystems for the case that the correction lens group is in the rest position, and
Fig. 8 eine Darstellung ähnlich Fig. 7 für den Fall, daß sich die Korrektur linsengruppe in einer Betriebsstellung befindet. Fig. 8 is a view similar to Fig. 7 for the case that the correction lens group is in an operating position.
Fig. 1 zeigt einen Linsenaufsatz 10 zur Bewegungsunschärfekorrektion, der zwi schen ein Objektivlinsensystem (Hauptlinsensystem) 20 und einem CCTV-Kamerakörper 30 eingesetzt ist. Der Linsenaufsatz 10 hat an seinem vorderen Ende eine Objektivfassung MTM, an die das Objektivlinsensystem 20 montiert ist, und an seinem hinteren Ende eine Körperfassung MTA, an die der Kamerakörper 30 montiert ist. Fig. 1 shows a lens attachment 10 for motion blur correction, the rule between an objective lens system (main lens system) 20 and a CCTV camera body 30 is used. The lens attachment 10 has at its front end a lens mount MT M to which the objective lens system 20 is mounted and at its rear end a body mount MT A to which the camera body 30 is mounted.
Der Linsenaufsatz 10 enthält ein Korrektionslinsensystem zur Bewegungsun schärfekorrektion (Zwischenabbildungssystem, Umkehrlinsensystem) 13, das sich hinter einer Bilderzeugungsposition FM befindet, an der das Objektivlinsensystem 20 ein Bild erzeugt. Das Korrektionslinsensystem 13 enthält eine Korrek turlinsengruppe 11, die in Richtung senkrecht zur optischen Achse bewegbar ist, und eine unbewegliche Linsengruppe 12. Das Korrektionslinsensystem 13 bildet ein von dem Objektivlinsensystem 20 an der Bilderzeugungsposition FM erzeug tes Bild erneut auf eine Bildebene (Bilderzeugungsfläche, CCD) 31 eines Kame rakörpers 30 ab, d. h. es erzeugt eine Zwischenabbildung (Umkehrabbildung). Das Korrektionslinsensystem 13 kann ein afokales Linsensystem sein oder insgesamt entweder positive oder negative Brechkraft haben. Hinsichtlich des mechanischen Aufbaus ist die Korrekturlinsengruppe 13 vorzugsweise leichtgewichtig ausgebildet. Zu diesem Zweck setzt sich das Korrektionslinsensystem 13 vor zugsweise aus der beweglichen Korrekturlinsengruppe 11 und der festen Linsen gruppe 12 zusammen. Alternativ kann das Korrektionslinsensystem 13 in seiner Gesamtheit aus der Korrekturlinsengruppe 11 zusammengesetzt sein, die in Richtung senkrecht zur optischen Achse beweglich ist. Die Reihenfolge der Anordnung der beweglichen Linsengruppe 11 und der festen Linsengruppe 12 kann umgekehrt zu der in Fig. 1 gezeigten sein.The lens attachment 10 contains a correction lens system for movement and sharpness correction (intermediate imaging system, reversing lens system) 13 , which is located behind an imaging position F M , at which the objective lens system 20 generates an image. The correction lens system 13 includes a correction lens group 11 , which is movable in the direction perpendicular to the optical axis, and an immovable lens group 12 . The correction lens system 13 forms an image generated by the objective lens system 20 at the imaging position F M again on an image plane (imaging surface, CCD) 31 of a camera body 30 , that is, it generates an intermediate image (reverse image). The correction lens system 13 can be an afocal lens system or have either positive or negative refractive power overall. With regard to the mechanical structure, the correction lens group 13 is preferably lightweight. For this purpose, the correction lens system 13 is preferably composed of the movable correction lens group 11 and the fixed lens group 12 . Alternatively, the correction lens system 13 as a whole can be composed of the correction lens group 11 , which is movable in the direction perpendicular to the optical axis. The order of arrangement of the movable lens group 11 and the fixed lens group 12 may be reversed from that shown in FIG. 1.
Zum Vergleich zeigt Fig. 2 einen bekannten Linsenaufsatz 10' zur Bewegungsun schärfekorrektion, bei dem das Korrektionslinsensystem 13' zwischen das Objek tivlinsensystem 20 und die Bilderzeugungsposition FM eingesetzt ist, an der das Objektivlinsensystem 20 das Bild erzeugt. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Stand der Technik ist die durch das Objektivlinsensystem 20 festgelegte Bilderzeu gungsposition um eine Strecke nach hinten verschoben, die der Dicke des Lin senaufsatzes 10' entspricht. Der Verschiebung der Bilderzeugungsposition nach hinten sind jedoch Grenzen gesetzt, so daß es Schwierigkeiten bereitet, die Dicke des Linsenaufsatzes 10', d. h. den Abstand der Objektivfassung MTM von der Körperfassung MTA zu vergrößern. For comparison, Fig. 2 shows a known lens attachment 10 'for Bewegungsun sharpness correction, in which the correction lens system 13 ' is inserted between the objective lens system 20 and the imaging position F M , at which the objective lens system 20 generates the image. In the prior art shown in FIG. 2, the imaging position defined by the objective lens system 20 is shifted backward by a distance which corresponds to the thickness of the lens attachment 10 '. However, there are limits to the displacement of the imaging position to the rear, so that it is difficult to increase the thickness of the lens attachment 10 ′, ie the distance between the lens mount MT M and the body mount MT A.
Der Abstand L der beiden Fassungen MTM und MTA voneinander ist gegeben
durch
The distance L between the two frames MT M and MT A is given by
L = (m - 1)a + Δ
L = (m - 1) a + Δ
worin m den Abbildungsmaßstab, a den Abstand zwischen dem ersten Haupt punkt des Korrektionslinsensystems 13' und der Bildebene des Objektivlinsen systems 20 und Δ den Abstand zwischen den Hauptpunkten des Korrektionslin sensystems 13' bezeichnet.where m is the imaging scale, a the distance between the first main point of the correction lens system 13 'and the image plane of the objective lens system 20 and Δ the distance between the main points of the correction lens system 13 '.
Ist der Abbildungsmaßstab m etwa gleich 1, so ist es, da der Abstand Δ zwischen den Hauptpunkten des Korrektionslinsensystems 13' klein ist, schwierig, die Dicke des Linsenaufsatzes 10' zu vergrößern.If the imaging scale m is approximately equal to 1, since the distance Δ between the main points of the correction lens system 13 'is small, it is difficult to increase the thickness of the lens attachment 10 '.
Da das Korrektionslinsensystem 13, wie in Fig. 1 gezeigt, von dem Bild, das von dem Objektivlinsensystem 20 an der Bilderzeugungssposition FM erzeugt wird, eine Zwischenabbildung auf der Bilderzeugungsfläche 31 des Kamerakörpers 30 erzeugt, kann die Dicke des Linsenaufsatzes 10, d. h. dessen Länge in Richtung der optischen Achse leicht vergrößert werden. Folglich ist man nicht nur freier beim Entwurf des Linsenaufbaus (Anzahl der Linsenelemente) des Linsenaufsat zes 13, sondern kann auch den Antriebsmechanismus zur Ansteuerung der Kor rekturlinsengruppe 11 leicht unterbringen.Since the correction lens system 13 , as shown in FIG. 1, forms an intermediate image on the imaging surface 31 of the camera body 30 from the image generated by the objective lens system 20 at the imaging position F M , the thickness of the lens cap 10 , ie its length, can be can be slightly enlarged in the direction of the optical axis. Consequently, one is not only freer in the design of the lens structure (number of lens elements) of the lens attachment 13 , but can also easily accommodate the drive mechanism for controlling the correction lens group 11 .
Der Abbildungsmaßstab m des Korrektionslinsensystems 13 des Linsenaufsatzes 10 wird vorzugsweise so eingestellt, wie in der folgenden Beschreibung erläutert. In den Fig. 3 bis 8 ist das Korrektionslinsensystem 13 durch eine einzelne Korrek turlinsengruppe 11 dargestellt.The imaging scale m of the correction lens system 13 of the lens attachment 10 is preferably set as explained in the following description. In FIGS. 3 to 8, the Korrektionslinsensystem 13 is turlinsengruppe by a single corrective 11 is shown.
In den Fig. 3 und 4 sind das Bildformat (Bildgröße) YM des Objektivlinsensystems 20 und das Bildformat (Bildgröße) YA des Linsenaufsatzes 10 identisch, und der Abbildungsmaßstab m des Korrektionslinsensystems 13 beträgt 1 (|m| = 1). IM bezeichnet die Größe des Hauptbildes, das zur Bilderzeugungsfläche 31 konjugiert ist, deren Größe YA beträgt. FA bezeichnet die Bilderzeugungsposition, die durch die Korrekturlinsengruppe 11 festgelegt ist. In den Fig. 3 und 4 kann, wenn die Korrekturlinsengruppe 11 nicht betätigt wird, das gesamte Bild auf der durch das Bildformat YM repräsentierten Bildebene durch eine Zwischenab bildung auf die durch das Bildformat YA dargestellte Bildebene des Linsenauf satzes 10 abgebildet werden. Wird die Korrekturlinsengruppe 11 in Richtung senkrecht zur optischen Achse bewegt, so wird der Bereich S außerhalb des Bildformates YM durch eine Zwischenabbildung von der Korrekturlinsengruppe 11 abgebildet, wodurch sich eine verschlechterte Bildqualität oder eine verringerte Lichtmenge ergibt.In Figs. 3 and 4, the aspect ratio (image size) YM the objective lens system 20 and the image size (image size) YA of the lens attachment 10 is identical, and the magnification m of the Korrektionslinsensystems 13 is 1 (| m | = 1). IM denotes the size of the main image conjugated to the image forming surface 31 , the size of which is YA. FA denotes the imaging position determined by the correction lens group 11 . In FIGS. 3 and 4, when the correction lens group 11 is not operated, the entire image on the represented by the image format YM image plane by an interim financial education in the direction indicated by the image format YA image plane of the Linsenauf set 10 be mapped. If the correction lens group 11 is moved in the direction perpendicular to the optical axis, the area S outside the image format YM is imaged by the intermediate correction lens group 11 , which results in a deteriorated image quality or a reduced amount of light.
Alternativ ist bei der in den Fig. 5 und 6 gezeigten Anordnung des Bildformat YM gleich dem Bildformat YA (YM = YA) und der Abbildungsmaßstab m des Korrekti onslinsensystems 13 größer als 1 (|m| < 1). Bei dieser Anordnung wird das Bild innerhalb des Bildformats YM des Objektivlinsensystems 20 durch die von der Korrekturlinsengruppe 11 vorgenommene Zwischenabbildung im Bewegungsbe reich der Korrekturlinsengruppe 11 stets auf die durch das Bildformat YA reprä sentierte Bildebene des Linsenaufsatzes 10 abgebildet, d. h. es gilt YM < IM.Alternatively, in the arrangement of the image format YM shown in FIGS. 5 and 6, the image format YA (YM = YA) and the imaging scale m of the correction lens system 13 are greater than 1 (| m | <1). With this arrangement, the image within the image format YM of the objective lens system 20 is always imaged by the intermediate image made by the correction lens group 11 in the range of motion of the correction lens group 11 on the image plane represented by the image format YA of the lens attachment 10 , ie YM <IM.
Alternativ ist bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Anordnung das Bildformat YM größer als das Bildformat YA (YM < YA). Die Bedingung für die Toleranz des Bildformates ist durch YA/YM < |m| gegeben, da IM < YM und |m| = YA/IM. Folglich kann der Wert von |m| gleich oder kleiner als 1 sein. Es ist deshalb möglich, die Korrekturlinsengruppe 11 so entwerfen, daß das Bild innerhalb des Bildformates YM des Objektivlinsensystems 20 stets auf das Bildformat YA des Linsenaufsatzes 10 abgebildet werden kann. Falls YM < YA ist, muß demge genüber der Wert für |m| größer sein als der Wert für YA/YM, der wiederum größer als 1 ist.Alternatively, in the arrangement shown in FIGS. 7 and 8, the picture format YM is larger than the picture format YA (YM <YA). The condition for the tolerance of the picture format is by YA / YM <| m | given because IM <YM and | m | = YA / IM. Hence the value of | m | be equal to or less than 1. It is therefore possible to design the correction lens group 11 such that the image within the image format YM of the objective lens system 20 can always be imaged on the image format YA of the lens attachment 10 . In contrast, if YM <YA, the value for | m | be greater than the value for YA / YM, which in turn is greater than 1.
Der Antriebsmechanismus zum Bewegen der Korrekturlinsengruppe 11 des Lin sensystems 13 senkrecht zur optischen Achse, Vorrichtungen oder Elemente zum Erfassen der an dem Kamerakörper vorgenommenen Schüttelbewegung und Algorithmen, auf denen der Antriebsmechanismus der Korrekturlinsengruppe 11 basiert, sind dem Fachmann bekannt, so daß auf diese Komponenten nicht direkt Bezug genommen wird.The drive mechanism for moving the correction lens group 11 of the lens system 13 perpendicular to the optical axis, devices or elements for detecting the shaking movement made on the camera body and algorithms on which the drive mechanism of the correction lens group 11 is based are known to the person skilled in the art, so that these components are not is directly referred to.
Wie aus obiger Diskussion hervorgeht, kann die Dicke des Linsenaufsatzes, der zur Bewegungsunschärfekorrektion bestimmt und zwischen dem Objektiv und dem Kamerakörper angebracht ist, vergrößert werden. Als Folge ergibt sich eine größere Freiheit beim Entwurf des Korrektionslinsensystems und die Möglichkeit, den Abbildungsmaßstab optional einzustellen. Der Antriebsmechanismus der Kor rekturlinsengruppe kann so leicht in dem Linsenaufsatz untergebracht werden.As can be seen from the discussion above, the thickness of the lens cap, the for motion blur correction and between the lens and attached to the camera body can be enlarged. As a result, there is one greater freedom in designing the correction lens system and the ability to optionally set the image scale. The drive mechanism of the cor rectal lens group can be easily accommodated in the lens attachment.
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