DE4100463C2

DE4100463C2 - Kameravorrichtung

Info

Publication number: DE4100463C2
Application number: DE4100463A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Nagasaki; Yasuhiro Komiya
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1991-01-09
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2011-01-10
Also published as: JP3103572B2; US5155520A; DE4100463A1; JPH03210884A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kamera vorrichtung der im Anspruch 1 angegebenen Art.

Eine Kameravorrichtung dieser Art ist z. B. aus der DE 36 28 480 A1 bekannt. Dort ist eine Kamera mit einem Objek tiv beschrieben, das innerhalb des Objektivgehäuses zwei Beschleunigungsfühler enthält. Durch diese Beschleunigungs fühler lassen sich Beschleunigungen innerhalb des Objek tivgehäuses erfassen. Da derartige Beschleunigungen zu Bildverwacklungen führen könnten, ist innerhalb des Objek tivgehäuses eine quer zur optischen Achse verstellbare Kor rekturoptik vorhanden, deren Lage in Abhängigkeit von den jeweiligen Ausgangssignalen der Beschleunigungsfühler ge steuert wird. Dadurch lassen sich zumindest in gewissem Um fang Bildverwacklungen aufgrund von unerwünschten Beschleu nigungen innerhalb des Objektivgehäuses ausschalten. Die Ausgangssignale der Beschleunigungsfühler werden durch eine innerhalb des Objektivgehäuses angeordnete Schaltung ausge wertet, die auch die Treibersignale für die Korrekturoptik erzeugt.

Im Falle der aus der DE 36 28 480 A1 bekannten Kamera vorrichtung werden demnach ausschließlich Beschleunigungen innerhalb des Objektivgehäuses erfaßt. Beschleunigungen, die direkt im Bereich der Abbildungsoberfläche auftreten, werden hierbei aber nicht unmittelbar berücksichtigt. Dies bedeutet, daß die Verwacklungskorrektur in manchen Fällen keine zufriedenstellenden Resultate mit sich bringt, ohne daß der Benutzer erkennen kann, worin dies begründet ist.

In der DE 36 30 385 A1 ist eine Kamera beschrieben, bei der direkt aus den verarbeiteten Bildsignalen eventuelle Bildverschiebungen durch elektrische Signalauswertung er faßt werden. Bei Detektion derartiger Bildverschiebungen werden Antriebe zur Korrektur dieser Verschiebungen ange steuert. Alternativ kann ein mechanischer Beschleunigungs fühler vorgesehen sein. Unabhängig von der jeweiligen kon kreten Ausführungsform wird lediglich an einer einzigen Stelle eine eventuelle Bildvibration erfaßt. Dies ist für eine zufriedenstellende Korrektur in aller Regel nicht aus reichend.

Ähnlich wie im Falle der vorstehend genannten DE 36 30 385 A1 wird auch in der US-PS 4 864 339 vorgeschlagen, eine Beschleunigung lediglich in einer Ebene durch vier Be schleunigungssensoren zu erfassen. Hierdurch lassen sich die Auswirkungen eventuell erfaßter Vibrationen auf die Bildverschiebungen am Ort des Aufnahmeelements aber nicht mit zufriedenstellender Genauigkeit berechnen, so daß in vielen Fällen keine vollständige Kompensation erreichbar ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kameravorrichtung zu schaffen, mit der sich die Aus wirkungen eventuell auftretender Versetzungen auf die Auf nahmequalität sehr gering halten lassen.

Diese Aufgabe wird mit den jeweiligen im Anspruch 1 bzw. 2 bzw. 3 genannten Maßnahmen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Kameravorrichtung werden so mit die Versetzungen nicht nur des Linsensystems, sondern auch diejenigen der Abbildungsoberfläche direkt erfaßt, so daß die Auswirkungen eventueller Versetzungen auf die tat sächliche Bildverschiebung im Bereich der Abbildungsober fläche exakt detektiert und somit vollständig kompensiert werden können. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung lassen sich somit unerwünschte Bildverwacklungen mit hoher Präzision ausschalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1A schematisch vereinfacht einen wesentlichen Teil einer Kameravorrichtung gemäß einer ersten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1B schematisch vereinfacht eine Abwandlung der Vor richtung von Fig. 1A;

Fig. 2 die Anordnung eines Beschleunigungssensors in der Kameravorrichtung von Fig. 1A;

Fig. 3A bis 5 Ansichten einer Positionsfehlerdetektion in der Kameravorrichtung gemäß Fig. 1A;

Fig. 6 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1A einer zwei ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 die Anordnung eines Beschleunigungssensors in der Kameravorrichtung von Fig. 6;

Fig. 8 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1A oder 6 ei ner dritten Ausführungsform der vorliegenden Er findung;

Fig. 9 eine Ansicht einer beispielsweisen Anordnung ei nes Beschleunigungssensors zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 eine Ansicht einer beispielhaften Anordnung ei nes Versetzungssensors zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11A eine perspektivische Ansicht eines Beispiels ei nes Stellmechanismus gemäß der vorliegenden Er findung; und

Fig. 11B bis 11D jeweils eine Draufsicht, Vorderansicht und Seitenansicht des Stellmechanismus von Fig. 11A.

In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind gleiche oder einander entspre chende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1A ist mit dem Bezugszeichen 1 ein fotografierendes oder fotografisches optisches Linsensystem (nachfolgend mit "Linsensystem" bezeichnet) versehen und mit dem Bezugszei chen 2 ein Bildaufnehmeelement auf Halbleiterbasis, bei spielsweise eine CCD zur elektronischen Abbildung eines Ob jektbildes, welches durch das Linsensystem 1 erzeugt wird. Das Linsensystem 1 wird durch ein Entfernungsmeßsystem 100 betrieben, um ein Objektbild auf der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 zu erzeugen. Zusätzlich sind ein Blendenmechanismus, ein Verschlußmechanismus und dergleichen in dem Linsensystem 1 angeordnet und diese zusätzlichen Me chanismen werden unter Steuerung eines fotometrischen Sy stems 200 betrieben, um den Belichtungsbetrag eines Objekt bildes auf dem Bildaufnahmeelement 2 zu optimieren.

Es sei hier festgehalten, daß das Entfernungsmeßsystem 100, das fotometrische System 200 und ein Bildsignal-Verarbei tungssystem 300 zur Verarbeitung eines Bildsignales von dem Bildaufnahmeelement 2 und zur Ausgabe dieses verarbeiteten Bildsignales an einen externen Bildmonitor jeweils unter Verwendung verschiedener bekannter Techniken realisiert sind. Zusätzlich sind die Funktionen dieser Systeme nicht unmittelbar wesentlich für die vorliegende Erfindung, so daß eine genauere Beschreibung dieser an und für sich bekannten Systeme im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erfolgt.

Nachfolgend wird ein Fall beschrieben, in dem die vorlie gende Erfindung bei einer elektronischen Stehbildkamera oder Stillkamera zur elektronischen Aufzeichnung eines Objektbil des unter Verwendung eines Bildaufnahmeelementes auf Halb leiterbasis (beispielsweise einer CCD) angewendet wird. Im Falle einer Kamera zum Fotografieren eines Objektbildes un ter Verwendung eines Silberchloridfilmes, wird ein Film F anstelle der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 verwendet, wie in Fig. 1B dargestellt.

Ein erstes wesentliches Merkmal der Kameravorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist, daß das Bildaufnahmeelement 2 mittels eines θ-Stellgliedes 3a, eines x-Stellgliedes 3b und eines y-Stellgliedes 3c getragen ist, welche zusammen einen Stellmechanismus oder Bewegungsmechanismus bilden, so daß das Bildaufnahmeelement 2 frei um eine optische Achse M des Elementes 2 gedreht werden kann und frei in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse M in x-Richtung (Horizontal richtung) und y-Richtung (Vertikalrichtung) bewegt werden kann, so daß eine optische Lagebeziehung zwischen einem Ob jekt und dem Linsensystem 1 versetzt oder geändert werden kann, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird.

Zusätzlich umfaßt die Kameravorrichtung dieser ersten Aus führungsform, um eine Versetzungssteuerung der Abbildungs oberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 durchführen zu kön nen, erste und zweite Versetzungssensorgruppen 4 und 5, wel che entsprechend an den Einbau- oder Anordnungslagen des Linsensystemes 1 und des Bildaufnahmeelementes 2 vorgesehen sind, um deren Versetzungen oder Bewegungen zu detektieren.

Genauer gesagt, die erste Sensorgruppe 4, welche an der Be festigungsposition des Linsensystemes 1 vorgesehen ist, ist durch Beschleunigungssensoren x1 und y1 gebildet, zur Erfas sung von horizontalen und vertikalen Versetzungen des opti schen Linsensystemes 1, wie in Fig. 2 dargestellt. Diese Be schleunigungssensoren x1 und y1 sind in Lagen angeordnet, welche von der optischen Achse M um eine Distanz r entfernt sind, so daß ihre Abtastrichtungen zueinander senkrecht ste hen.

Die zweite Sensorgruppe 5 an der Befestigungslage des Bild aufnahmeelementes 2 wird durch zwei Beschleunigungssensoren x2 und x3 zur Erfassung horizontaler Versetzungen des Bild aufnahmeelementes 2 und einen Beschleunigungssensor y2 zur Erfassung einer vertikalen Versetzungen des Elementes 2 ge bildet. Diese Beschleunigungssensoren x2, x3 und y2 sind in Lagen angeordnet, welche von der optischen Achse M um eine Distanz r entfernt sind, so daß die Abtastrichtungen jeweils senkrecht zueinander stehen. Genauer gesagt, die Beschleuni gungssensoren x2 und x3 sind in Lagen angeordnet, welche zu einander um die optische Achse M des Bildaufnahmeelementes 2 symmetrisch sind, so daß horizontale Versetzungen des Bild aufnahmeelementes 2 an den zwei Lagen, welche zueinander um die optische Achse M symmetrisch sind, erfaßt werden.

Diese Beschleunigungssensoren x1, x2, x3, y1 und y2 sind je weils so ausgelegt, daß sie Versetzungen oder Verschiebungen in ihren Abtastrichtungen als Bewegungsbeschleunigungen er fassen. Beschleunigungsdaten von den Beschleunigungssensoren werden als Versetzungen dx1, dx2, dx3, dy1 und dy2 erhalten.

Ein Drehbetragdetektor 7, ein Bewegungsbetragdetektor 8 für die x-Richtung und ein Bewegungsbetragdetektor 9 für die y-Richtung erfassen Positions- oder Lagefehler eines Objekt bildes auf der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelemen tes 2 als Drehversetzungsbetrag eines Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 und als Translations-Versetzungsbetrag in x- und y-Richtung abhängig von den Versetzungen dx1, dx2, dx3, dy1 und dy2. Die Stell glieder 3a bis 3c werden durch Treiber 10a bis 10c so ange trieben, daß sie die Abbildungsoberfläche des Bildaufnahme elementes 2 optisch versetzen, so daß Lagefehler des Objekt bildes auf der Abbildungsoberfläche korrigiert werden.

Die Versetzungssteuerung der Abbildungsoberfläche des Bild aufnahmeelementes 2 wird durch Antrieb der Stellglieder 3a bis 3c mittels einer negativen Rückkopplung in einer Rich tung durchgeführt, so daß die erfaßten Versetzungen des Ob jektbildes auf der Abbildungsoberfläche korrigiert werden. Durch Durchführung einer derartigen negativen Rückkopplungs steuerung wird die Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeele mentes 2 abhängig von Versetzungen des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 versetzt oder bewegt, so daß Lagefehler der Abbildungsposition des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche korrigiert werden.

Diese Positionsfehlerkorrektur oder Lagefehlerkorrektur wird nun nachfolgend genauer beschrieben.

Gemäß Fig. 2 ist ein dreidimensionaler Raum in x-, y- und z-Richtung so aufgespannt, daß die Richtung der optischen Achse des optischen Systemes die z-Achse ist. Eine laterale (horizontale) Richtung senkrecht zur optischen Achse ist als x-Achse definiert und eine Longitudinal-(Vertikal)-Richtung senkrecht zur optischen Achse ist als y-Achse definiert. In diesem Falle sind Positions- oder Lagefehler eines Objekt bildes auf der Abbildungsoberfläche als Versetzungen des Linsensystemes 1 oder des Bildaufnahmeelementes 2 in x- und y-Richtung gegeben, als Neigung oder Kippung ("pitching") um die x-Achse zwischen dem Linsensystem 1 und dem Bildaufnah meelement 2, als Wendung oder Drehung ("yawing") um die y-Achse dazwischen und als Drehversetzung um die optische Achse des Bildaufnahmeelementes 2. Dies bedeutet, daß eine Versetzung eines Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche in x-Richtung durch eine Versetzung des Linsensystemes 1 oder des Bildaufnahmeelementes 2 in x-Richtung und seiner Wendung verursacht wird. Eine Versetzung des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche in y-Richtung wird bewirkt durch eine Versetzung des optischen Linsensystemes 1 oder des Bildaufnahmeelementes 2 in y-Richtung und einer entspre chenden Neigung.

Nachfolgend wird die Versetzung oder Bewegung eines Objekt bildes auf der Abbildungsoberfläche in x-Richtung beschrie ben. Es sei angenommen, daß das Linsensystem 1 und das Ab bildungselement 2 von einem zu fotografierenden Objekt in ho rizontaler Richtung (x-Richtung) um dx1 (=dx2) translato risch versetzt werden. Fig. 3A zeigt die optische Bedingung in diesem Fall, wobei eine Versetzung h1 auf der Abbildungs oberfläche, eine Distanz a zwischen einem Objektpunkt (Ob jektbildlage) und dem Linsensystem 1 und eine Distanz b zwi schen dem Linsensystem 1 und der Abbildungsoberflächenlage die folgende Beziehung haben:

dx1 : a = h1 : b

Daher gilt:

h1 = (b/a)dx1 = (b/f - 1)dx1,

wobei f die Brennweite des optischen Linsensystemes 1 ist und so festgesetzt ist, daß die folgende Beziehung erfüllt ist:

1/a + 1/b = 1/f.

Es sei nun angenommen, daß eine Wendung in der optischen La gebeziehung zwischen dem optischen Linsensystem 1 und dem Bildaufnahmeelement 2 bewirkt wird und daß das Linsensystem 1 um einen Betrag dx1 oder das Bildaufnahmeelement 2 um einen Betrag dx2 versetzt oder bewegt wird. In diesem Falle wird die Versetzung h2 auf der Abbildungsoberfläche durch die folgende Beziehung ausgedrückt

h2 = dx2 - dx1.

Gemäß Fig. 3B ist daher, wenn Wendung und Translationsbewe gung in x-Richtung auftreten, der tatsächliche Versetzungs betrag p_x des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes durch die folgende Beziehung gegeben:

p_x = h1 - h2
= (b/f)dx1 - dx2.

Eine ähnliche Beziehung kann erhalten werden bezüglich einer Versetzung in y-Richtung. Genauer gesagt, wenn eine Neigung und eine Translationsbewegung in y-Richtung auftreten, ist ein tatsächlicher Versetzungsbetrag p_y des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche durch die folgende Beziehung gege ben:

p_y = (b/f)dy1 - dy2.

Wenn eine Drehversetzung des optischen Systemes um die opti sche Achse herum auftritt, kann diese Drehversetzung als Differenz zwischen Versetzungen ermittelt werden, welche an den zwei Punkten ermittelt werden, die zueinander um die op tische Achse M symmetrisch sind. Genauer gesagt, wenn gemäß Fig. 4 die Versetzungsbeträge dx2 und dx3 durch die oberen und unteren Beschleunigungssensoren x2 und x3 erhalten wer den, welche zueinander symmetrisch um die optische Achse M des Bildaufnahmeelementes 2 angeordnet sind, ist eine Ver setzungsdifferenz Δd gegeben durch:

Δd = dx2 - dx3.

Ein Winkel θ der Drehversetzung des Bildaufnahmeelementes 2 um die optische Achse M wird aus der Versetzungsdifferenz Δd wie folgt erhalten:

Die Kameravorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ist im wesentlichen so ausgelegt, daß Versetzungsbeträge eines Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahme elementes 2 durch das Linsensystem 1 in der oben beschriebe nen Weise als p_x, p_y und θ auf der Basis der Versetzungsbe träge dx1 und dy1 des Linsensystemes 1 und der Versetzungs beträge dx2, dx3 und dy2 des Bildaufnahmeelementes 2 erhal ten werden, wobei die Versetzungsbeträge durch die Beschleu nigungssensoren x1, x2, x3, y1 und y2 detektiert werden.

Wenn eine Drehversetzung vorhanden ist, werden Versetzungs komponenten in x- und y-Richtung, die durch die Drehverset zung verursacht werden irrtümlich als die oben erwähnten Translations-Versetzungskomponenten detektiert. Wenn daher eine Drehversetzung vorhanden ist, müssen die Versetzungs komponenten in x- und y-Richtung, welche durch die Drehver setzung verursacht werden, von den Translations-Versetzungs komponenten, die auf oben beschriebene Weise in x- und y-Richtung detektiert wurden subtrahiert werden.

Wenn der Drehwinkel θ der Drehversetzung in der oben be schriebenen Weise erhalten worden ist, werden aus dem Dreh winkel θ, der auf der Grundlage der Differenz zwischen den Translationsversetzungen in x-Richtung ermittelt wurde, eine x-Versetzungskomponente r_x und eine y-Versetzungskomponente r_y erhalten, wie in Fig. 5 dargestellt:

r_x = r(1 - cosθ)
r_y = rsinθ

Versetzungskomponenten in x- und y-Richtung, welche durch die Drehversetzung verursacht werden, werden von den Verset zungsbeträgen dx1, dy1, dx2 und dy2 subtrahiert:

dx1′ = dx1 - r_x
dy1′ = dy1 - r_y
dx2′ = dx2 - r_x
dy2′ = dy2 - r_y,

wodurch Translations-Versetzungskomponenten nach Korrektur der Drehversetzung erhalten werden. Die oben erwähnte Posi tionsfehlerkorrektur kann dann unter Verwendung dieser Ver setzungsbeträge dx1′, dy1′, dx2′ und dy2′ durchgeführt wer den.

Somit wird bei der ersten Ausführungsform in der Kameravor richtung gemäß Fig. 1A oder 1B ein Subtrahierer 12 verwen det, um die Versetzungsdifferenz (dx2 - dx3) zwischen dem Versetzungsbetrag dx2 in x-Richtung an einem oberen Bereich der Abbildungsoberfläche, erfaßt durch den Beschleunigungs sensor x2 und einen Versetzungsdetektor 6b und dem Verset zungsbetrag dx3 in x-Richtung an einem unteren Bereich der Abbildungsoberfläche, erfaßt durch den Beschleunigungssensor x3 durch einen Versetzungsdetektor 6e zu ermitteln, wobei der Drehversetzungswinkel θ aus der Versetzungsdifferenz (dx2 - dx3) durch den Drehbetragdetektor 7 erfaßt wird. Ab hängig von diesem Drehversetzungswinkel θ wird der Treiber 10a betrieben, um das θ-Stellglied 3a zu betreiben, so daß die Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 um den Winkel θ gedreht wird, um die Drehversetzung zu korrigieren.

Weiterhin werden die Versetzungskomponenten r_x und r_y in x- und y-Richtung, verursacht durch die Drehversetzung, von ei nem Drehversetzungsdetektor 11 auf der Grundlage des Dreh versetzungswinkels θ in der oben beschrieben Weise ermit telt. Nachfolgend wird die Versetzungskomponente r_x in x-Richtung, welche durch die Drehversetzung verursacht wird, Subtrahierern 13a und 13b zugeführt, um den Versetzungsbe trag dx1 in x-Richtung des Linsensystemes 1, detektiert durch den Beschleunigungssensor x1 und einen Versetzungsde tektor 6a zu korrigieren und um den Versetzungsbetrag dx2 in x-Richtung der Abbildungsoberfläche, detektiert durch den Beschleunigungssensor x2 und den Versetzungsdetektor 6b zu korrigieren. Auf ähnliche Weise wird die Versetzungskompo nente r_y in y-Richtung, welche durch die Drehversetzung ver ursacht wird, Subtrahierern 14a und 14b zugeführt, um den Versetzungsbetrag dy1 in y-Richtung des Linsensystemes 1, erfaßt durch den Beschleunigungssensor y1, durch einen Ver setzungsdetektor 6c zu korrigieren und um den Versetzungsbe trag dy2 in y-Richtung der Abbildungsoberfläche, detektiert durch den Beschleunigungssensor y2, über einen Versetzungs detektor 6d zu korrigieren.

Der Bewegungsbetragsdetektor 8 für die x-Richtung erhält den Versetzungsbetrag p_x in x-Richtung des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche auf der Grundlage der Versetzungsbe träge dx1′ und dx2′ von den Subtrahierern 13a und 13b und startet den Treiber 10b, um diese Translationsversetzung in x-Richtung zu korrigieren. Im Ergebnis wird das x-Stellglied 3b betrieben, um die Abbildungsoberfläche des Bildaufnahme elementes 2 um einen Betrag b_x in x-Richtung zu verschieben, um so die Translationsversetzung zu korrigieren.

Auf ähnliche Weise ermittelt der Bewegungsbetragdetektor 9 für die y-Richtung den Versetzungsbetrag p_y in y-Richtung des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche auf der Grund lage der Versetzungsbeträge dy1′ und dy2′ von den Subtra hierern 14a und 14b in oben beschriebener Weise und startet den Treiber 10c, um diese Translationsversetzung in y-Rich tung zu korrigieren. Im Ergebnis wird das y-Stellglied 3c betrieben, um die Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeele mentes 2 um einen Betrag p_y in y-Richtung zu verschieben, so daß die Translationsversetzung korrigiert wird.

Bei der Kameravorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform können somit Abbildungspositionsfehler des Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche, verursacht durch Versetzungen, als die oben erwähnten Werte θ, p_x und p_y detektiert werden und zwar auf der Grundlage von: den Versetzungsbeträgen dx1 und dy1 in x-Richtung und y-Richtung des Linsensystemes 1, de tektiert durch die Beschleunigungssensoren x1 und y1, die in der Lageposition des Linsensystemes 1 angeordnet sind und den Versetzungsbeträgen dx2, dx3 und dy2 in x-Richtung und y-Richtung der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelemen tes 2, detektiert durch die Beschleunigungssensoren x2, x3 und y2, die in der Lage der Abbildungsoberfläche des Bild aufnahmeelementes 2 angeordnet sind.

Der Stellmechanismus wird abhängig von diesen erfaßten Ver setzungsbeträgen θ, p_x und p_y angetrieben und die Abbil dungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 wird versetzt oder bewegt, um diese Versetzungen oder Fehlausrichtungen zu korrigieren, so daß ein Objektbild auf der Abbildungsober fläche ohne irgendwelche Versetzungen oder Verschiebungen abgebildet werden kann.

Selbst wenn somit Lagefehler durch irgendwelche Instabilitä ten während des Fotografiervorganges bzw. während des Be lichtungsvorganges eines Objektbildes verursacht werden (verwackeln etc.) können diese Fehler wirksam korrigiert werden, so daß eine fotografische Abbildung oder Belichtung ohne irgendwelche Unschärfeeffekte oder im Endergebnis ver wackelte Bilder möglich ist.

In der bisher beschriebenen ersten Ausführungsform werden insgesamt fünf Beschleunigungssensoren x1, x2, x3, y1 und y2 verwendet, um Dreh- und Translationsversetzungen eines Ob jektbildes zu erfassen. Es ist jedoch auch möglich, eine derartige Detektion unter Verwendung von vier Beschleuni gungssensoren x1, x2, y1 und y2, d. h. zwei Sensoren für die x-Richtung und zwei Sensoren für die y-Richtung durchzufüh ren.

Die Fig. 6 und 7 neigen eine Kameravorrichtung gemäß ei ner zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wel che ausgelegt ist, eine Positions- oder Lagefehlerkorrektur unter Verwendung von vier Beschleunigungssensoren x1, x2, y1 und y2 durchzuführen. Gleiche Bezugszeichen in der zweiten Ausführungsform bezeichnen gleiche Teile wie in der ersten Ausführungsform und eine nochmalige detaillierte Beschrei bung erfolgt nicht.

Die Kameravorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnet sich gemäß Fig. 7 im wesent lichen dadurch aus, daß Beschleunigungssensoren x1 und y1 an der Lageposition des Linsensystemes 1 angeordnet sind und daß Beschleunigungssensoren x2 und y2 in der Lage der Abbil dungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2 zueinander sym metrisch um die optische Achse M in entsprechenden Richtun gen angeordnet sind. Drehversetzungsbeträge θ_x und θ_y werden von einem Drehwinkeldetektor 7a auf der Grundlage von Ver setzungsbeträgen dx1 und dx2 erfaßt, welche von den Be schleunigungssensoren x1 und x2 detektiert wurden, sowie von Versetzungsbeträgen dy1 und dy2, welche von den Beschleuni gungssensoren y1 und y2 detektiert wurden, welche symmet risch zueinander angeordnet sind:

und

Der Drehwinkeldetektor 7a ist so ausgelegt, daß er einen Drehversetzungswinkel θ mit hoher Präzision ermittelt, indem die Rotations- oder Drehversetzungsbeträge θ_x und θ_y, welche von den Versetzungsbeträgen in x- und y-Richtung erhalten wurden wie folgt gemittelt werden:

θ = (θ_x + θ_y)/2.

Bei der Kameravorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können, obwohl die arithmetische Verarbeitung in dem Drehwinkeldetektor 7a etwas komplizier ter ist, sowohl Dreh- als auch Translationsversetzungen de tektiert und korrigiert werden, indem lediglich vier Be schleunigungssensoren x1, x2, y1 und y2 verwendet werden, welche zueinander symmetrisch um die optische Achse M in x- und y-Richtung angeordnet sind. Somit kann der Sensormecha nismus insgesamt wesentlich vereinfacht werden.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Kameravorrichtung kann noch weiter vereinfacht werden, wie dies in der dritten Ausfüh rungsform gemäß Fig. 8 beispielhaft veranschaulicht ist. Ge mäß Fig. 8 wird ein Beschleunigungssensor 15 verwendet, um ausschließlich eine Drehversetzung zu erfassen. Während die Drehversetzungskorrektur durch Betrieb des θ-Stellgliedes 3a abhängig von einem Drehversetzungsbetrag korrigiert wird, der durch den Beschleunigungssensor 15 erfaßt worden ist, wird eine Korrektur von Translationsversetzungen abhängig von Versetzungsbeträgen in x- und y-Richtung durchgeführt, wobei die Versetzungsbeträge durch die bereits erwähnten vier Beschleunigungssensoren x1, x2, y1 und y2 erhalten wer den. Es leuchtet ein, daß hierbei die Versetzungsbeträge in x-Richtung und y-Richtung, welche von den Versetzungsdetek toren 6a bis 6d erhalten worden sind auf der Grundlage eines Drehversetzungsbetrages korrigiert werden können, der von einem Versetzungsdetektor 6e wie in der ersten und zweiten Ausführungsform erhalten worden ist.

Wie unter Bezug auf die erste bis dritte beispielhafte Aus führungsform der vorliegenden Erfindung bisher beschrieben worden ist, werden bei der vorliegenden Erfindung Verset zungs- oder Verschiebungsbeträge des fotografischen opti schen Linsensystemes 1 und des Bildaufnahmeelementes 2 auf Halbleiterbasis unter Verwendung von Versetzungssensoren er faßt, d. h. unter Verwendung von Beschleunigungssensoren, welche jeweils in den Einbaulagen des Linsensystemes 1 und des Bildaufnahmeelementes 2 angeordnet sind und Versetzungs beträge eines Objektbildes auf der Abbildungsoberfläche des Bildaufnahmeelementes 2, erzeugt durch das Linsensystem 1, werden abhängig von diesen erfaßten Versetzungsbeträgen er halten. Eine Positions- oder Lagefehlerkorrektur kann dann durch Änderung der optischen Lagebeziehungen zwischen Ob jektbild, Linsensystem 1 und Bildaufnahmeelement 2 abhängig von den erfaßten Versetzungsbeträgen durchgeführt werden.

Hierdurch kann ein Verwackeln oder Verwischen des Objektbil des auf der Abbildungsoberfläche während des Fotografier- oder Belichtungsvorganges wirksam verhindert werden, so daß ein klares, scharfes Bild mit hoher Auflösung erzeugbar ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die bisher beschrie benen drei Ausführungsformen beschränkt. In jeder Ausfüh rungsform ist beispielsweise eine elektronische Kamera zur elektronischen Abbildung eines Objektbildes unter Verwendung eines Bildaufnahmeelementes auf Halbleiterbasis dargestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch genauso gut bei einer Kamera anwendbar, bei der ein Objekt oder Gegenstand unter Verwendung eines herkömmlichen Silberchloridfilmes fotogra fiert wird. Hierbei ist beispielsweise ein Filmhalter in ei nem Kameragehäuse unter Verwendung einer Doppelgehäusestruk tur so angeordnet, daß die Versetzung des Filmhalters selbst unter Verwendung eines Stellmechanismus oder Bewegungsmecha nismus, wie beispielsweise einer Schwingspule oder derglei chen steuerbar ist. Zusätzlich ist eine Versetzungssteuerung des optischen Linsensystemes 1 möglich unter Verwendung ei nes Stellmechanismus, um eine Lagefehlerkorrektur durch zuführen. Da in diesem Falle jedoch eine Drehversetzung des Linsensystemes 1 nicht durch dessen Drehung korrigierbar ist, muß eine Drehversetzung beispielsweise durch Vorsehen eines Prismas oder dergleichen vorgesehen sein. Eine Versetzungs-Erkennungstechnik und eine Anordnung der hierzu nötigen Sen soren ist abhängig von Spezifikationen der jeweiligen Kamera zu bestimmen. Verschiedene andere Änderungen und Abwandlun gen sind darüberhinaus im Rahmen der Erfindung jederzeit möglich.

Fig. 9 zeigt einen dynamischen Beschleunigungssensor 100, der auf der Grundlage elektromagnetischer Induktion arbeitet und der als ein praktisches Ausführungsbeispiel für jeden der Beschleunigungssensoren in der ersten bis dritten Aus führungsform verwendbar ist. Der Beschleunigungssensor 100 erkennt eine elektromotorische Kraft als Beschleunigungssi gnal entsprechend einer Änderung in einer relativen Lagebe ziehung, verursacht durch eine Instabilität beim Fotografie ren, also beispielsweise verursacht durch ein Verwackeln während des Belichtungsvorganges, zwischen einer Spule 102 und einem Permanentmagneten 103a eines Magnetkreises 103 über einen Widerstand R. Die Spule 102 ist in dem Linsensy stem 1 oder dem Bildaufnahmeelement 2 mittels einer Stütz- oder Lagerfeder 101 angeordnet. Der Magnetkreis 103 beinhal tet die Spule 102. Der Widerstand 3 ist zwischen die beiden Enden der Spule 102 geschaltet.

Fig. 10 zeigt den Fall, in dem ein Integrator 104 zum Erhalt eines Versetzungssignals durch Integration eines Beschleuni gungssignals als praktisches Beispiel für jeden der Verset zungsdetektoren 6a bis 6e in einer der oben beschriebenen Ausführungsformen zur Anwendung kommt. In diesem Fall kann ein genaues Versetzungssignal dadurch erhalten werden, indem eine Vorspannungskomponente (bias component) eines Beschleu nigungssignals unter Verwendung eines Hochpaßfilters 105 vor dem Integrator 104 entfernt wird.

Die Fig. 11A bis 11D zeigen ein praktisches Ausführungs beispiel eines Stellgliedes zur Verwendung in einer jeden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Stellglied mechanismus 110 beinhaltet ein Stützteil 113 zum horizonta len Stützen des Bildaufnahmeelementes 2 mittels erster und zweiter beweglicher Spulen 111 und 112, eine Drehplatte 116 zum vertikalen Stützen des Stützteiles 113 mittels dritter und vierter beweglicher Spulen 114 und 115 und ein Stützteil 120 zum horizontalen und drehbeweglichen Stützen der Dreh platte 116 an einem Kameragehäuse 119 mittels fünfter und sechster beweglicher Spulen 117 und 118.

Der Stellgliedmechanismus 110 ist so ausgelegt, daß eine Versetzung in x-Richtung dem Bildaufnahmeelement 2 durch die ersten und zweiten Spulen 111 und 112 übertragen wird, eine Versetzung in y-Richtung durch die dritten und vierten Spu len 114 und 115 und eine Drehversetzung (θ) durch die fünf ten und sechsten Spulen 117 und 118.

Es sei festgehalten, daß eine jede der Spulen 111, 112, 114, 115, 117 und 118 in jeder Richtung verwendbar ist.

Insoweit zusammenfassend können somit gemäß der vorliegenden Erfindung Positions- oder Lagefehler eines Objektbildes auf einer Abbildungsoberfläche sehr einfach und wirksam erfaßt werden und eine optische Lagebeziehung zwischen den entspre chenden Komponenten oder optische Lagebeziehungen zwischen entsprechenden Komponenten ist/sind steuerbar, um diese Po sitions- oder Lagefehler zu korrigieren. Hierdurch können verschiedene praktische Vorteile erhalten werden. Insbeson dere läßt sich ohne besonderen Aufwand und auch ohne beson dere Sorgfalt beim Fotografiervorgang ein Objekt mit hoher Auflösung fotografieren, ohne daß ein Verwackeln oder Verwi schen des Objektbildes aufgrund irgendwelcher Instabilitäten während des Abbildungs- oder Belichtungsvorganges auftritt.

Claims

1. Kameravorrichtung mit einem fotografischen optischen Linsensystem (1), einer Abbildungsoberfläche (2), auf der ein Objektbild durch das fotografische optische Linsensys tem (1) abgebildet wird, einer ersten Versetzungsdetekti onsvorrichtung (4) zur Erfassung einer Versetzung des Lin sensystems (1) innerhalb einer Ebene senkrecht zu einer op tischen Achse, einer zweiten Versetzungsdetektionsvorrich tung (5), die eine Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) innerhalb der Ebene senkrecht zu der optischen Achse er faßt, und einer Korrekturvorrichtung (6 bis 11) zur Korrek tur von Positionsfehlern des auf der Abbildungsoberfläche (2) abzubildenden Objektbilds in Abhängigkeit von den Aus gangssignalen der beiden Versetzungsdetektionsvorrichtungen (4, 5), wobei die erste Versetzungsdetektionsvorrichtung (4) einen ersten Beschleunigungssensor (x1) für die x-Rich tung zur Detektion einer horizontalen Versetzung des Lin sensystems (1) in Bezug auf die optische Achse und einen zweiten Beschleunigungssensor (y1) für die y-Richtung zur Detektion einer vertikalen Versetzung des Linsensystems (1) aufweist, und die zweite Versetzungsdetektionsvorrichtung (5) einen dritten Beschleunigungssensor (x2) für die x-Richtung zur Detektion einer horizontalen Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) in Bezug auf die optische Achse, einen vierten Beschleunigungssensor (y2) für die y-Richtung zur Detektion einer vertikalen Versetzung der Ab bildungsoberfläche (2) und einen fünften Beschleu nigungssensor (x3) für die x-Richtung aufweist, der in ei ner Position angeordnet ist, die zu der Position des drit ten Beschleunigungssensors (x2) in Bezug auf die optische Achse symmetrisch ist.

2. Kameravorrichtung mit einem fotografischen optischen Linsensystem (1), einer Abbildungsoberfläche (2), auf der ein Objektbild durch das fotografische optische Linsensys tem (1) abgebildet wird, einer ersten Versetzungsdetekti onsvorrichtung (4) zur Erfassung einer Versetzung des Lin sensystems (1) innerhalb einer Ebene senkrecht zu einer op tischen Achse, einer zweiten Versetzungsdetektionsvorrich tung (5), die eine Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) innerhalb der Ebene senkrecht zu der optischen Achse er faßt, und einer Korrekturvorrichtung (6 bis 11) zur Korrek tur von Positionsfehlern des auf der Abbildungsoberfläche (2) abzubildenden Objektbilds in Abhängigkeit von den Aus gangssignalen der beiden Versetzungsdetektionsvorrichtungen (4, 5), wobei die erste Versetzungsdetektionsvorrichtung (4) einen ersten Beschleunigungssensor (x1) für die x-Rich tung zur Detektion einer horizontalen Versetzung des Lin sensystems (1) in Bezug auf die optische Achse und einen zweiten Beschleunigungssensor (y1) für die y-Richtung zur Detektion einer vertikalen Versetzung des Linsensystems (1) aufweist, und die zweite Versetzungsdetektionsvorrichtung (5) einen dritten Beschleunigungssensor (x2) für die x-Richtung zur Detektion einer horizontalen Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) in Bezug auf die optische Achse, und einen vierten Beschleunigungssensor (y2) für die y-Richtung zur Detektion ei ner vertikalen Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) auf weist, der erste und der dritte Beschleunigungssensor (x1, x2) für die x-Richtung in Positionen angeordnet sind, die auf entgegengesetzten Seiten der optischen Achse liegen, und der zweite und der vierte Beschleunigungssensor (y1, y2) für die y-Richtung in Positionen angeordnet sind, die auf entgegengesetzten Seiten der optischen Achse liegen.

3. Kameravorrichtung mit einem fotografischen optischen Linsensystem (1), einer Abbildungsoberfläche (2), auf der ein Objektbild durch das fotografische optische Linsensys tem (1) abgebildet wird, einer ersten Versetzungsdetekti onsvorrichtung (4) zur Erfassung einer Versetzung des Lin sensystems (1) innerhalb einer Ebene senkrecht zu einer op tischen Achse, einer zweiten Versetzungsdetektionsvorrich tung (5), die eine Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) innerhalb der Ebene senkrecht zu der optischen Achse er faßt, und einer Korrekturvorrichtung (6 bis 11) zur Korrek tur von Positionsfehlern des auf der Abbildungsoberfläche (2) abzubildenden Objektbilds in Abhängigkeit von den Aus gangssignalen der beiden Versetzungsdetektionsvorrichtungen (4, 5), wobei die erste Versetzungsdetektionsvorrichtung (4) einen ersten Beschleunigungssensor (x1) für die x-Rich tung zur Detektion einer horizontalen Versetzung des Lin sensystems (1) in Bezug auf die optische Achse und einen zweiten Beschleunigungssensor (y1) für die y-Richtung zur Detektion einer vertikalen Versetzung des Linsensystems (1) aufweist, und die zweite Versetzungsdetektionsvorrichtung (5) einen dritten Beschleunigungssensor (x2) für die x-Richtung zur Detektion einer horizontalen Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) in Bezug auf die optische Achse, einen vierten Beschleunigungssensor (y2) für die y-Richtung Detektion ei ner vertikalen Versetzung der Abbildungsoberfläche (2) und einen Beschleunigungssensor (15) zur Erfassung einer Dreh versetzung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abbildungsoberfläche (2) entweder eine Belichtungsoberfläche eines Films, der für das Objektbild empfindlich ist, oder die Abbildungsoberfläche eines Bild aufnahmeelements zum elektronischen Abbilden des Objektbilds umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvorrichtung (6 bis 11) einen Stellgliedmechanismus (3a, 3b) zur Versetzung we nigstens entweder des Linsensystems (1) oder der Abbil dungsoberfläche (2) abhängig von den erfaßten Versetzungs beträgen aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturvorrichtung (6 bis 11) wenigstens entweder einen Stellgliedmechanismus (3c) zum Drehen der Abbildungsoberfläche abhängig von den erfaß ten Versetzungsbeträgen oder einen Mechanismus zum Drehen des Objektbilds, welches auf der Abbildungsoberfläche aus gebildet wird, aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Ausgangssignalen des dritten und des fünften Beschleunigungssensors (x2, x3) die Größe von Drehverset zungsbeträgen der Abbildungsoberfläche (2) in x- und y-Richtung detektiert wird und ein Korrekturbetrag in x-Rich tung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des ersten und dritten Beschleunigungssensors (x1, x2) und der Größe des Drehversetzungsbetrags in x-Richtung ermittelt wird, sowie ein Korrekturbetrag in y-Richtung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des zweiten und vierten Beschleuni gungssensors (y1, y2) und der Größe des Drehversetzungsbe trags in y-Richtung ermittelt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des ersten und dritten Beschleunigungssensors (x1, x2) ein Korrekturbetrag in x-Richtung ermittelt wird, in Abhängigkeit von den Aus gangssignalen des zweiten und vierten Beschleunigungssen sors (y1, y2) ein Korrekturbetrag in y-Richtung ermittelt wird und auf dem Ausgangssignal des Beschleunigungssensors (15) zur Erfassung einer Drehversetzung ein Korrekturbetrag der Drehversetzung ermittelt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Ausgangssignalen des ersten und dritten Be schleunigungssensors (x1, x2) und denen des zweiten und vierten Beschleunigungssensors (y1, y2) Drehversetzungsbe träge der Abbildungsoberfläche (2) in x- und y-Richtung er mittelt werden und ein Korrekturbetrag in x-Richtung in Ab hängigkeit von den Ausgangssignalen des ersten und dritten Beschleunigungssensors (x1, x2) und des Drehversetzungsbe trags in x-Richtung ermittelt wird sowie ein Korrekturbe trag in y-Richtung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des zweiten und vierten Beschleunigungssensors (y1, y2) und des Drehversetzungsbetrags in y-Richtung ermittelt wird.