JP2007122032A - Optical axis correction apparatus of imaging device and optical axis correction method for imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像機器の光軸補正装置及び撮像機器の光軸補正方法に関する。 The present invention relates to an optical axis correction apparatus for an imaging device and an optical axis correction method for the imaging device.
カメラなどの撮像機器において、複数の光学要素の相互位置関係を変化させて被写体画像(撮像イメージ)の状態(主に倍率)を変化させるのは、ごく一般的な動作である。このような被写体画像変化の動作は様々であるが、例えば、ズームレンズにおけるズーミング動作、ワイドコンバーターやマクロレンズなどの補助光学要素の光軸上への挿抜動作などが挙げられる。 In an imaging device such as a camera, it is a very common operation to change the state (mainly magnification) of a subject image (captured image) by changing the mutual positional relationship between a plurality of optical elements. There are various operations for changing the subject image, and examples thereof include a zooming operation in a zoom lens, and an insertion / extraction operation on an optical axis of auxiliary optical elements such as a wide converter and a macro lens.
ところで、複数の光学要素の相互位置を変化させると、各位置毎に特有の、光学系の光軸に垂直な方向のずれ(偏心)が生じることがある。このような光軸ずれが発生すると、撮像画面上における被写体像位置が光軸と略直交する方向(撮像画面と平行)に移動してしまう。しかし、このような光軸ずれを、発生箇所の精度を高めることによってゼロにすることは非常に難しい。 By the way, when the mutual position of a plurality of optical elements is changed, a shift (eccentricity) in a direction perpendicular to the optical axis of the optical system, which is peculiar to each position, may occur. When such an optical axis shift occurs, the subject image position on the imaging screen moves in a direction substantially parallel to the optical axis (parallel to the imaging screen). However, it is very difficult to make such an optical axis shift zero by increasing the accuracy of the occurrence location.
本発明は、複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する光軸に垂直な方向の位置ずれに起因する被写体画像の位置ずれを容易に補正可能な、撮像機器の光軸補正装置及び撮像機器の光軸補正方法を提供することを目的とする。 The present invention relates to an optical axis correction apparatus for an imaging apparatus that can easily correct a positional deviation of a subject image caused by a positional deviation in a direction perpendicular to the optical axis that occurs when the mutual positions of a plurality of optical elements are changed. It is another object of the present invention to provide an optical axis correction method for an imaging device.
本発明の撮像機器の光軸補正装置は、複数の光学要素の相互位置を異ならせて被写体画像の状態を変化させる光学要素位置変換手段を含む撮像光学系と、上記複数の光学要素のうちの少なくとも一つを光軸と直交する平面内で作動させる光学要素シフト手段と、上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する、各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る被写体画像の位置ずれに関係するデータを予め記憶した記憶手段と、上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて、上記記憶手段に記憶した上記被写体画像の位置ずれに関係するデータに基づき上記光学要素シフト手段によって上記複数の光学要素のうちの少なくとも一つを光軸と直交する平面内で駆動して被写体画像の位置ずれを補正する光軸補正制御手段を備えたことを特徴としている。 An optical axis correction apparatus for an imaging apparatus according to the present invention includes an imaging optical system including an optical element position conversion unit that changes the state of a subject image by changing the mutual positions of a plurality of optical elements, and among the plurality of optical elements. An optical element shift means for operating at least one in a plane orthogonal to the optical axis, and an optical axis between the optical elements generated when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the optical element position conversion means. The storage unit stores in advance data related to the positional deviation of the subject image due to the positional deviation in the direction orthogonal to the direction of the subject image, and the subject image stored in the storage unit according to the operation state of the optical element position converting unit. Based on the data related to the displacement, at least one of the plurality of optical elements is driven in a plane orthogonal to the optical axis by the optical element shifting means to compensate for the displacement of the subject image. It is characterized by having an optical axis correction control means for.
光学要素位置変換手段は、例えば、光軸上に位置する複数の光学要素の光軸方向間隔を変化させて焦点距離を変化させるズーム駆動機構とすることができる。または、光学要素位置変換手段を、光軸上の挿入位置と該光軸から離脱した位置に挿入光学要素を移動させる挿抜駆動機構とすることも可能である。 The optical element position conversion means can be, for example, a zoom drive mechanism that changes the focal length by changing the optical axis direction interval of a plurality of optical elements positioned on the optical axis. Alternatively, the optical element position converting means may be an insertion / extraction drive mechanism that moves the insertion optical element to an insertion position on the optical axis and a position separated from the optical axis.
光軸補正制御手段は、光学要素位置変換手段の動作が終了してから光軸補正動作を実行することが好ましい。 The optical axis correction control means preferably executes the optical axis correction operation after the operation of the optical element position conversion means is completed.
光学要素シフト手段によって光軸と直交する平面内で作動される光学要素は、例えば撮像センサとすることができる。 The optical element actuated in a plane perpendicular to the optical axis by the optical element shifting means can be, for example, an imaging sensor.
さらに、撮像機器に加わる振れの大きさと方向に応じて、光学要素シフト手段によって光学要素を光軸と直交する平面内で作動させて撮像面上での像振れをキャンセルさせる像振れ補正制御手段を設けてもよい。この場合、像振れ補正制御手段による像振れ補正機能をオンオフ可能として、像振れ補正機能がオンのとき、像振れ補正制御手段は、記憶手段に記憶したデータを加味して、光学要素シフト手段による像振れ補正用の光学要素駆動量を決定するとよい。 Further, image blur correction control means for canceling image blur on the imaging surface by operating the optical element in a plane orthogonal to the optical axis by the optical element shift means according to the magnitude and direction of shake applied to the imaging device. It may be provided. In this case, the image blur correction function by the image blur correction control means can be turned on / off, and when the image blur correction function is on, the image blur correction control means takes into account the data stored in the storage means and the optical element shift means An optical element driving amount for image blur correction may be determined.
本発明の撮像機器の光軸補正装置はまた、複数の光学要素の相互位置を異ならせて被写体画像の状態を変化させる光学要素位置変換手段を含む撮像光学系と、撮像光学系に加わる振れの大きさと方向に応じて、上記複数の光学要素に含まれる振れ補正光学要素を光軸と直交する平面内で作動させて撮像面上での像振れをキャンセルさせる像振れ補正手段と、上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る上記被写体画像の位置ずれに関係するデータを予め記憶した記憶手段と、上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて上記記憶手段に記憶したデータを読み出し、上記像振れ補正手段によって被写体画像の位置ずれを補正する位置へ振れ補正光学要素を駆動させる光軸補正制御手段を備えたことを特徴としている。 The optical axis correction apparatus for an imaging apparatus according to the present invention also includes an imaging optical system including an optical element position conversion unit that changes the state of a subject image by changing the mutual positions of a plurality of optical elements, and a shake applied to the imaging optical system. According to the size and direction, image blur correction means for operating the blur correction optical element included in the plurality of optical elements in a plane orthogonal to the optical axis to cancel image blur on the imaging surface, and the optical element Data related to the positional deviation of the subject image due to the positional deviation in the direction orthogonal to the optical axis between the optical elements generated when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the position converting means is stored in advance. The data stored in the storage unit is read in accordance with the operation state of the storage unit and the optical element position conversion unit, and the image is corrected to the position where the image image correction unit corrects the positional deviation of the subject image. It is characterized by having an optical axis correction control means for driving the academic elements.
別の観点からなる本発明は、複数の光学要素の相互位置を異ならせて被写体画像の状態を変化させる光学要素位置変換手段を含む撮像光学系と、上記複数の光学要素のうち少なくとも一つを光軸と直交する平面内で作動させる光学要素シフト手段とを備える撮像機器において、上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る上記被写体画像の位置ずれ量を測定するステップと、測定した位置ずれ量に基づいて被写体画像の位置ずれを補正する上記少なくとも一つの光学要素の駆動量を演算するステップと、上記演算した駆動量を記憶手段に予め記憶させるステップと、上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて上記記憶手段に記憶した駆動量を読み出し、上記光学要素シフト手段によって上記少なくとも一つの光学要素を光軸と直交する平面内で作動させて被写体画像の位置ずれを補正するステップを有することを特徴としている。する撮像機器の光軸補正方法。 According to another aspect of the present invention, there is provided an imaging optical system including an optical element position converting unit that changes a state of a subject image by changing a mutual position of a plurality of optical elements, and at least one of the plurality of optical elements. In an imaging apparatus including an optical element shift unit that operates in a plane orthogonal to the optical axis, an optical axis between the optical elements generated when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the optical element position conversion unit. Measuring a displacement amount of the subject image due to a displacement in a direction perpendicular to the direction, and calculating a drive amount of the at least one optical element that corrects the displacement of the subject image based on the measured displacement amount A step of storing the calculated drive amount in a storage unit in advance, and a drive amount stored in the storage unit in accordance with an operating state of the optical element position conversion unit Read, and characterized by the step of correcting the positional deviation of the object image is operated in a plane perpendicular to the optical axis of said at least one optical element by the optical element shifting means. An optical axis correction method for an imaging device.
本発明はまた、複数の光学要素の相互位置を異ならせて被写体画像の状態を変化させる光学要素位置変換手段を含む撮像光学系と、上記複数の光学要素のうち少なくとも一つを光軸と直交する平面内で作動させる光学要素シフト手段とを備える撮像機器において、上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る上記被写体画像の位置ずれに関係するデータを測定して、そのデータを記憶手段に予め記憶させるステップと、上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて上記記憶手段に記憶したデータを読み出し、光学要素シフト手段により被写体画像の位置ずれを補正する補正量を演算するステップと、この補正量に基づき光学要素シフト手段によって上記少なくとも一つの光学要素を光軸と直交する平面内で作動させて上記被写体画像の位置ずれを補正するステップを有することを特徴としている。 The present invention also provides an imaging optical system including an optical element position converting unit that changes the state of a subject image by changing the positions of a plurality of optical elements, and at least one of the plurality of optical elements is orthogonal to an optical axis. In an imaging apparatus including an optical element shift unit that operates in a plane that performs the same, a direction orthogonal to the optical axis between the optical elements generated when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the optical element position conversion unit Measuring the data related to the positional deviation of the subject image due to the positional deviation, and storing the data in the storage means in advance, and storing the data in the storage means according to the operating state of the optical element position conversion means The calculated data is read out, and a correction amount for correcting the positional deviation of the subject image is calculated by the optical element shifting means, and the optical element shifting means is calculated based on the correction amount. Said at least one optical element is operated in a plane perpendicular to the optical axis is characterized by the step of correcting the positional deviation of the object image I.
以上の本発明の光軸補正装置及び光軸補正方法によれば、撮像機器において複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する光軸に垂直な方向の被写体画像の位置ずれを容易に補正することができる。 According to the optical axis correction apparatus and the optical axis correction method of the present invention described above, it is easy to shift the position of the subject image in the direction perpendicular to the optical axis, which occurs when the mutual position of a plurality of optical elements is changed in the imaging device. Can be corrected.
図1は、本発明による撮像機器の一実施形態であるデジタルカメラ10を示している。
デジタルカメラ10は、カメラボディ11の正面にズームレンズ鏡筒12、光学ファインダー13、ストロボ14を備え、カメラボディ11の上面にシャッタボタン15を備え、カメラボディ11の背面にズームスイッチ16と撮影モード切替スイッチ17を備えている。
FIG. 1 shows a
The
図2に示すように、ズームレンズ鏡筒12の撮像光学系は、複数のレンズ群L1、L2及びL3を含むズームレンズ20と、該ズームレンズの焦点位置に設けた撮像センサ(振れ補正光学要素)21を備えている。ズームレンズ20の光軸はOZで示している。デジタルカメラ10はまた、メインCPU(光軸補正制御手段、像振れ補正制御手段)22、振れ補正制御CPU(光軸補正制御手段、像振れ補正制御手段)23、EEPROM(記憶手段)24、Xジャイロセンサ25、Yジャイロセンサ26を内蔵している。
As shown in FIG. 2, the imaging optical system of the
ズームレンズ20を構成するレンズ群L2は、ズームモータ(光学要素位置変換手段)30を駆動源とするズーム駆動機構(光学要素位置変換手段)31を介して設計的には(理想的には)光軸OZに沿って移動され、このレンズ群L2の移動によりズームレンズ20の焦点距離が変化する。なお、ここでは説明を簡略にするためにレンズ群L2のみが移動するものとしているが、焦点距離の変更に際してはレンズ群L1、L3を含む複数のレンズ群を移動させてもよい。ズームスイッチ16はテレ(Tele)側とワイド(Wide)側に操作可能なモーメンタリスイッチであり、テレ(Tele)側への操作によりズームレンズ20が長焦点側へ変化し、ワイド(Wide)側への操作によりズームレンズ20が短焦点側へ変化する。
The lens group L2 constituting the
また、X軸モータ(光学要素シフト手段)32を駆動源とするX駆動機構(光学要素シフト手段)34と、Y軸モータ(光学要素シフト手段)33を駆動源とするY駆動機構(光学要素シフト手段)35を介して、撮像センサ21を光軸OZと直交する平面内で移動させることができる。詳細には、X駆動機構34は、光軸OZと直交する平面内における左右方向であるX軸方向(図2参照)へ撮像センサ21を直進移動させ、Y駆動機構35は、光軸OZと直交する平面内における上下方向であるY軸方向(図2参照)へ撮像センサ21を直進移動させる。X軸とY軸は互いに直交した関係にある。
Also, an X drive mechanism (optical element shift means) 34 using an X axis motor (optical element shift means) 32 as a drive source and a Y drive mechanism (optical element) using a Y axis motor (optical element shift means) 33 as a drive source. The
このX駆動機構34(X軸モータ32)とY駆動機構35(Y軸モータ33)を用いて、デジタルカメラ10に加わる振れの方向と大きさに応じて撮像センサ21を移動させることにより、撮像センサ21の撮像面上における被写体画像のずれ(像振れ)を補正することができる。詳細には、Xジャイロセンサ25とYジャイロセンサ26はそれぞれ、X軸とY軸周りにおける移動角速度を検出する。そして、Xジャイロセンサ25とYジャイロセンサ26を介して検出したX、Y両軸方向の振れの角速度を時間積分して移動角度を求め、該移動角度から焦点面(撮像センサ21の撮像面)上でのX軸方向及びY軸方向の像の移動量を演算すると共に、この像振れをキャンセルするための各軸方向に関する撮像センサ21の駆動量及び駆動方向(X軸モータ32とY軸モータ33の駆動量)を演算する。そして、この演算値に基づいて、振れ補正制御CPU23がX軸モータ32とY軸モータ33を駆動制御する。これにより、撮像センサ21で撮像される被写体像の振れが抑制される。撮影モード切替スイッチ17のオンによってこの像振れ補正モードに入ることができ、撮影モード切替スイッチ17をオフにした状態では、像振れ補正機能が停止されて通常撮影を行うことができる。なお、X駆動機構34とY駆動機構35を同時に独立駆動すれば、撮像センサ21を任意の方向に直線移動や曲線移動させることができる。
By using the X drive mechanism 34 (X-axis motor 32) and the Y drive mechanism 35 (Y-axis motor 33), the
レンズ群L2は、焦点距離変更の際に、設計的にはズームレンズ20の光軸OZに沿って(平行に)移動されるものである。しかし、図2に示すように、現実にはわずかながら光軸OZと非平行に、即ち実線位置から破線位置へとレンズ群L2を移動された結果、同図に破線OZ′で示す光軸の位置ずれが生じたとする。すると、撮像センサ21の撮像面上での被写体画像の位置が実線位置から破線位置へずれてしまう。デジタルカメラ10は、前述の像振れ補正動作とは別に、この焦点距離変更に伴う光軸ずれの影響をキャンセルさせる方向に撮像センサ21を駆動させて被写体画像の位置ずれを防ぐことができる。
The lens group L2 is designed to be moved along (in parallel with) the optical axis OZ of the
図3ないし図5のフローチャートは、焦点距離変更に伴う光軸補正制御を示すものである。当該制御の前提として、本実施形態のズームレンズ20の焦点距離はワイド端からテレ端まで7段階でステップワイズに設定される。図3ではこの7段階の焦点距離情報をズームデータ(ZoomData)1〜7として表しており、ワイド端をズームデータ1、テレ端をズームデータ7、その中間の焦点距離ステップをそれぞれズームデータ2〜6としている。
The flowcharts of FIGS. 3 to 5 show the optical axis correction control accompanying the change of the focal length. As a premise of the control, the focal length of the
ここで、ズームレンズ20の製造誤差、組み付け誤差などによっていずれかのレンズの光軸が設計上の光軸OZからずれていた場合または傾いていた場合、あるいはズーミングの際に可動レンズが設計上の光軸OZ上を平行に移動しない場合は、ズーミングすると、ズームレンズ20の像面方向に延びる実際の光軸が撮像センサ21と交差する位置が移動してしまい、撮像センサ21に形成される被写体画像が移動してしまう場合がある。そこで、ワイド端からテレ端までの7ステップの焦点距離における光軸ずれ量、具体的には例えば被写体画像が基準位置から移動した量が予め測定され、各焦点距離の光軸ずれによる被写体画像の位置ずれを補正するための撮像センサ21の駆動量を示すシフトデータ(ShiftData)が演算され、EEPROM24に書き込まれている。各焦点距離用のシフトデータは、X軸モータ32の駆動量を示すX方向用シフトデータとY軸モータ33の駆動量を示すY方向用シフトデータからなっており、ズームデータ1(ワイド端)に対応するXシフトデータ1とYシフトデータ1から、ズームデータ7(テレ端)に対応するXシフトデータ7とYシフトデータ7までの計14データが記録されている。なお、本実施形態では便宜的にズーム段数を7ステップとしているが、ズーム段数の数はこれに限定されるものではない。
Here, when the optical axis of one of the lenses is shifted or tilted from the designed optical axis OZ due to a manufacturing error or an assembly error of the
なおこの実施例の各7個のX方向用シフトデータ、Y方向用シフトデータは、各ズームステップにズーミングしたときに、撮像センサ21の撮像面中心と、実際の光軸OZが撮像面と交差(軸上光線が入射)する点のX方向、Y方向の距離を測定したデータである。
この実施例は、撮像センサ21のX方向位置およびY方向位置を検知する位置センサ36、37を備えている。位置センサ36、37は、撮像センサ21のX方向、Y方向の絶対位置をその可動範囲全域に亘って検知できる構成とすれば、光軸ずれ補正後の撮像センサ21の位置を正確に設定できる。
It should be noted that each of the seven X-direction shift data and Y-direction shift data in this embodiment is such that the center of the imaging surface of the
This embodiment includes
また、EEPROM24には被写体画像が基準位置からずれる位置ずれ量をメモリし、ズームレンズ20がズーミングしたときに対応する位置ずれ量を読み出して、X軸、Y軸モータ32、33を駆動する駆動量を演算してもよい。
In addition, the
図3のフローチャートは、メインCPU22による制御を示している。ズームスイッチ16の操作が入力されると(ステップS10)、ズームスイッチ16の状態が変化するか否かを判別する(ステップS11)。ここでズームスイッチ16の状態が変化しなければ(ステップS11のN)、光軸の変位も生じないので、光軸補正を行わずにフローチャートから抜ける。ズームスイッチ16の状態が変化する場合は(ステップS11のY)、そのスイッチ操作に応じてワイド端からテレ端までの7段階のいずれの焦点距離が選択されたかをチェックする(ステップS12〜S18)。そして、選択された焦点距離(ズームデータ)に対応するX方向とY方向のシフトデータをEEPROM24から読み出し(ステップS19〜S25)、ズームデータn(nは1〜7のうちの所定の番号。以下同様)、Xシフトデータn及びYシフトデータnを振れ補正制御CPU23へ送信する(ステップS26、S27)。例えば、ズームスイッチ16の操作によってワイド端から数えて3番目、すなわちズームデータ3の焦点距離ステップに変更される場合(ステップS14のY)、EEPROM24から読み出されるシフトデータは、Xシフトデータ3とYシフトデータ3となる(ステップS21)。
The flowchart in FIG. 3 shows control by the
振れ補正制御CPU23は、入力されたズームデータnに基づいてズームモータ30を駆動してズームレンズ20の焦点距離を変更させる。さらに、入力されたXシフトデータnとYシフトデータnに基づいてX軸モータ32とY軸モータ33を駆動して、焦点距離変化に伴う光軸ずれを補正する。なお、本実施形態のデジタルカメラ10は撮影モード切替スイッチ17によって像振れ補正モードのオンオフが可能であり、像振れ補正モードがオンのときとオフのときでは制御に相違がある。
The shake
図4は、像振れ補正モードがオフのときの振れ補正制御CPU23による光軸補正制御を示している。図3のステップS26、S27においてメインCPU22から送信されたズームデータn、Xシフトデータn及びYシフトデータnが振れ補正制御CPU23に入力され(ステップS30、S31)、ズームデータに基づいてズームモータ30が駆動される(ステップS32)。するとレンズ群L2が光軸方向へ移動して焦点距離が変化する。設定された焦点距離に到達してズームモータ30が停止されると(ステップS33のY)、続くステップS34において光軸補正のためのX軸方向の移動量が演算される。ここでは、設計上のX軸方向の画像中心位置(XCenter)と入力されたXシフトデータnとの差によりX移動量が求められる。そして、演算された移動量に基づいてX軸モータ32が駆動されて撮像センサ21がX軸方向へ移動する(ステップS35)。X軸モータ32の駆動が終了すると(ステップS36のY)、ステップS37において光軸補正のためのY軸方向の移動量が演算される。X軸の場合と同様に、設計上のY軸方向の画像中心位置(YCenter)と入力されたYシフトデータnとの差によりY移動量が求められる。そして、演算された移動量に基づいてY軸モータ33が駆動されて撮像センサ21がY軸方向へ移動し(ステップS38)、Y軸モータ33の駆動が終了すると(ステップS39のY)、光軸補正制御が終了する。以上の制御により、焦点距離が変更されても被写体画像の位置ずれを防ぐことができる。
FIG. 4 shows optical axis correction control by the shake
図5は像振れ補正モードがオンのときの振れ補正制御CPU23による光軸補正制御を示している。まずは図4の像振れ補正モードのオフ時と同様に、メインCPU22から送信されたズームデータn、Xシフトデータn及びYシフトデータnが振れ補正制御CPU23に入力される(ステップS40、S41)。図4における像振れ補正モードのオフ状態では、焦点距離変化による光軸ずれを補正するという単独の目的で撮像センサ21を移動させており、撮像センサ21が被写体画像位置補正位置まで移動した後は、次に焦点距離が変更されるまで撮像センサ21を停止させておけばよい。一方、図5の像振れ補正モードでは、像振れ補正目的で撮像センサ21が常時移動されるので、この像振れ補正用の撮像センサ21の移動量(中央値)を求める際に前述のX、Yシフトデータnを加味して演算することにより(ステップS42、S43)、像振れ補正と同時に焦点距離変化による光軸ずれを補正することができる。別言すれば、撮像センサ21がX軸方向とY軸方向へ像振れ補正動作を行う際には、焦点距離変化による被写体画像の位置ずれの補正分が織り込まれた移動量が与えられる。
FIG. 5 shows optical axis correction control by the shake
以上の実施形態は、ズームレンズ20による焦点距離の変更から生じる光軸ずれを補正するタイプの光軸補正装置であるが、光軸と直交する方向への光学要素間の位置ずれが生じる原因はズーム動作に限らない。基本的に、複数の光学要素の相対位置を変化させて被写体像に何らかの変化(倍率変化)を与えようとする撮像機器であれば、このような位置ずれが生じる可能性がある。
The above embodiment is an optical axis correction device that corrects an optical axis deviation caused by a change in focal length by the
図6ないし図9は、光軸OZ上に挿抜可能な光学要素を有するデジタルカメラに本発明を適用した実施形態である。図6ないし図9では、図1ないし図5の実施形態と共通する部分は同符号で示し、重複する内容の説明は省略する。 6 to 9 show an embodiment in which the present invention is applied to a digital camera having an optical element that can be inserted and removed from the optical axis OZ. In FIG. 6 to FIG. 9, portions common to the embodiment of FIG. 1 to FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description of overlapping contents is omitted.
図6のデジタルカメラ100は挿抜スイッチ116を備えており、この挿抜スイッチ116を挿入(IN)側に操作すると、挿抜モータ(光学要素位置変換手段)130を駆動源とする挿抜駆動機構(光学要素位置変換手段)131を介して、挿抜レンズ群L2′が光軸OZ上に挿入される。挿抜スイッチ116を離脱(OUT)側に操作すると、同じく挿抜駆動機構131を介して、挿抜レンズ群L2′が光軸OZ上から光軸外に離脱される。なお、便宜上、ここでは挿抜される光学要素を第1レンズ群L1と第2レンズ群L3の間の挿抜レンズ群L2′としているが、挿抜される光学要素の位置は任意である。また、挿抜レンズ群L2′の機能も任意であり、ワイドコンバーターやマクロレンズなど、挿抜によって被写体画像の状態(倍率)を変化させるものであればよい。
The
図6に示すように、挿抜レンズ群L2′を破線位置に挿入した結果、同図に破線OZ′で示す光軸の位置ずれが生じたとする。すると、撮像センサ21の撮像面上での被写体画像の位置が実線位置から破線位置へずれてしまうので、デジタルカメラ100は、この光軸ずれの影響をキャンセルさせる方向に撮像センサ21を駆動させて被写体画像の位置ずれを防ぐ。
As shown in FIG. 6, it is assumed that as a result of the insertion / extraction lens group L2 'being inserted at the position of the broken line, a positional deviation of the optical axis indicated by the broken line OZ' in FIG. Then, since the position of the subject image on the imaging surface of the
図7のフローチャートは、メインCPU22による制御を示している。この制御の前提として、挿抜レンズ群L2′を光軸上に挿入したときの光軸ずれ量または被写体画像の位置ずれ量が予め測定され、当該光軸ずれによって影響されるデータとして被写体画像位置ずれ量を補正するための撮像センサ21の駆動量を示すシフトデータ(ShiftData)がEEPROM24に書き込まれている。このシフトデータは、X軸モータ32の駆動量を示すX方向用シフトデータとY軸モータ33の駆動量を示すY方向用シフトデータからなっている。
The flowchart in FIG. 7 shows control by the
図7のステップS50において挿抜スイッチ116の操作が入力されると、挿抜スイッチ116の状態が変化するか否かを判別する(ステップS51)。ここで挿抜スイッチ116の状態の変化がなければ(ステップ51のN)、光軸の変位も生じないので、光軸補正を行わずにフローチャートから抜ける。挿抜スイッチ116の状態が変化する場合は(ステップS51のY)、その挿抜状態に対応するX方向とY方向の各シフトデータがEEPROM24から読み出される(ステップS52)。そして、レンズ挿抜信号、Xシフトデータ及びYシフトデータを振れ補正制御CPU23へ送信する(ステップS53、S54)。
When an operation of the insertion /
続いて、振れ補正制御CPU23は、入力されたXシフトデータとYシフトデータに基づいてX軸モータ32とY軸モータ33を駆動して、挿抜レンズ群L2′の挿抜動作を起因とする光軸ずれを補正する。この制御を以下に示す。
Subsequently, the shake
図8は、像振れ補正モードがオフのときの振れ補正制御CPU23による光軸補正制御を示している。メインCPU22から送信されたレンズ挿抜信号、Xシフトデータ及びYシフトデータが振れ補正制御CPU23に入力され(ステップS60、S61)、レンズ挿抜信号に基づいて挿抜モータ130が駆動される(ステップS62)。挿抜レンズ群L2′が指示位置まで移動して挿抜モータ130の駆動が終了すると(ステップS63のY)、続くステップS64において、入力されたXシフトデータを用いて被写体画像の位置補正のためのX軸方向の移動量が演算され、演算された移動量に基づいてX軸モータ32が駆動されて撮像センサ21がX軸方向へ移動される(ステップS65)。X軸モータ32の駆動が終了すると(ステップS66のY)、ステップS67において、入力されたYシフトデータを用いて被写体画像の位置補正のためのY軸方向の移動量が演算され、演算された移動量に基づいてY軸モータ33が駆動されて撮像センサ21がY軸方向へ移動し(ステップS68)、Y軸モータ33の駆動が終了すると(ステップS69のY)、光軸補正制御が終了する。以上の制御により、挿抜レンズ群L2′を挿入した状態であっても被写体画像の位置ずれを防ぐことができる。
FIG. 8 shows optical axis correction control by the shake
図9は像振れ補正モードがオンのときの振れ補正制御CPU23による光軸補正制御を示している。まずは図8の像振れ補正モードのオフ時と同様に、メインCPU22から送信されたレンズ挿抜信号、Xシフトデータ及びYシフトデータが振れ補正制御CPU23に入力される(ステップS70、S71)。図8における像振れ補正モードのオフ状態では、レンズ挿抜による光軸ずれを補正するという単独の目的で撮像センサ21を移動させており、撮像センサ21が被写体画像位置補正位置まで移動した後は、次に焦点距離が変更されるまで撮像センサ21を停止させておけばよい。一方、図9の像振れ補正モードでは、像振れ補正目的で撮像センサ21が常時移動されるので、この像振れ補正用の撮像センサ21の移動量(中央値)を求める際に前述のX、Yシフトデータを加味して演算することにより(ステップS72、S73)、像振れ補正と同時にレンズ挿抜による光軸ずれを補正することができる。別言すれば、撮像センサ21がX軸方向とY軸方向へ像振れ補正動作を行う際には、レンズ挿抜による被写体画像の位置ずれの補正分が織り込まれた移動量が与えられる。
FIG. 9 shows optical axis correction control by the shake
以上のように、本発明を適用した撮像機器の光軸補正装置及び光軸補正方法によれば、ズーミング時や光学要素の挿抜時に、容易に被写体画像の位置ずれを補正することができる。特に、像振れ補正手段を用いて被写体画像の位置ずれを補正しているため、光軸ずれ補正用に独自の駆動機構などを設ける必要がなく、構造がシンプルでコストパフォーマンスが高い。 As described above, according to the optical axis correction apparatus and the optical axis correction method for an imaging apparatus to which the present invention is applied, it is possible to easily correct the displacement of the subject image during zooming or insertion / extraction of an optical element. In particular, since the positional deviation of the subject image is corrected using the image blur correcting means, it is not necessary to provide an original drive mechanism for correcting the optical axis deviation, and the structure is simple and the cost performance is high.
10 100 デジタルカメラ(撮像機器)
16 ズームスイッチ
17 撮影モード切替スイッチ
20 ズームレンズ
21 撮像センサ(振れ補正光学要素)
22 メインCPU(光軸補正制御手段、像振れ補正制御手段)
23 振れ補正制御CPU(光軸補正制御手段、像振れ補正制御手段)
24 EEPROM(記憶手段)
25 Xジャイロセンサ
26 Yジャイロセンサ
30 ズームモータ(光学要素位置変換手段)
31 ズーム駆動機構(光学要素位置変換手段)
32 X軸モータ(光学要素シフト手段)
33 Y軸モータ(光学要素シフト手段)
34 X駆動機構(光学要素シフト手段)
35 Y駆動機構(光学要素シフト手段)
116 挿抜スイッチ
130 挿抜モータ(光学要素位置変換手段)
131 挿抜駆動機構(光学要素位置変換手段)
L1 L2 L3 レンズ群
L2′ 挿抜レンズ群
OZ 光軸
10 100 Digital camera (imaging equipment)
16
22 Main CPU (optical axis correction control means, image blur correction control means)
23 shake correction control CPU (optical axis correction control means, image shake correction control means)
24 EEPROM (memory means)
25 X gyro sensor 26
31 Zoom drive mechanism (optical element position conversion means)
32 X-axis motor (optical element shifting means)
33 Y-axis motor (optical element shifting means)
34 X drive mechanism (optical element shifting means)
35 Y drive mechanism (optical element shifting means)
116 Insertion /
131 Insertion / extraction drive mechanism (optical element position conversion means)
L1 L2 L3 Lens unit L2 'Insertion / extraction lens unit OZ Optical axis
Claims (10)
上記複数の光学要素のうちの少なくとも一つを光軸と直交する平面内で作動させる光学要素シフト手段と、
上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する、各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る被写体画像の位置ずれに関係するデータを予め記憶した記憶手段と、
上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて、上記記憶手段に記憶した上記被写体画像の位置ずれに関係するデータに基づき上記光学要素シフト手段によって上記複数の光学要素のうちの少なくとも一つを光軸と直交する平面内で駆動して被写体画像の位置ずれを補正する光軸補正制御手段と、を備えたことを特徴とする撮像機器の光軸補正装置。 An imaging optical system including an optical element position conversion means for changing the state of the subject image by changing the mutual positions of a plurality of optical elements;
Optical element shifting means for operating at least one of the plurality of optical elements in a plane perpendicular to the optical axis;
Data related to the positional deviation of the subject image due to the positional deviation in the direction orthogonal to the optical axis between the optical elements, which is generated when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the optical element position converting means. Storage means stored in advance;
Depending on the operating state of the optical element position converting means, at least one of the plurality of optical elements is light-emitted by the optical element shifting means based on the data related to the positional deviation of the subject image stored in the storage means. An optical axis correction apparatus for an imaging apparatus, comprising: an optical axis correction control unit that drives in a plane orthogonal to the axis to correct a positional deviation of a subject image.
撮像光学系に加わる振れの大きさと方向に応じて、上記複数の光学要素に含まれる振れ補正光学要素を光軸と直交する平面内で作動させて撮像面上での像振れをキャンセルさせる像振れ補正手段と、
上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る上記被写体画像の位置ずれに関係するデータを予め記憶した記憶手段と、
上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて上記記憶手段に記憶したデータを読み出し、上記像振れ補正手段によって被写体画像の位置ずれを補正する位置へ振れ補正光学要素を駆動させる光軸補正制御手段と、を備えたことを特徴とする撮像機器の光軸補正装置。 An imaging optical system including an optical element position conversion means for changing the state of the subject image by changing the mutual positions of a plurality of optical elements;
Image blur that cancels image blur on the imaging plane by operating the blur correction optical element included in the plurality of optical elements in a plane orthogonal to the optical axis according to the magnitude and direction of shake applied to the imaging optical system. Correction means;
Data relating to the positional deviation of the subject image due to the positional deviation in the direction orthogonal to the optical axis between the optical elements generated when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the optical element position converting means. Storage means stored in advance;
Optical axis correction control means for reading the data stored in the storage means in accordance with the operation state of the optical element position conversion means and driving the shake correction optical element to a position where the image shake correction means corrects the positional deviation of the subject image. And an optical axis correction apparatus for an imaging device.
上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る上記被写体画像の位置ずれ量を測定するステップと;
測定した位置ずれ量に基づいて被写体画像の位置ずれを補正する上記少なくとも一つの光学要素の駆動量を演算するステップと;
上記演算した駆動量を記憶手段に予め記憶させるステップと;
上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて上記記憶手段に記憶した駆動量を読み出し、上記光学要素シフト手段によって上記少なくとも一つの光学要素を光軸と直交する平面内で作動させて被写体画像の位置ずれを補正するステップと;を有することを特徴とする撮像機器の光軸補正方法。 An imaging optical system including an optical element position converting unit that changes the state of a subject image by changing the positions of a plurality of optical elements, and at least one of the plurality of optical elements operates in a plane orthogonal to the optical axis In an imaging device comprising an optical element shift means for causing
A step of measuring a positional deviation amount of the subject image due to a positional deviation in a direction orthogonal to the optical axis between the optical elements, which occurs when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the optical element position converting means. When;
Calculating a driving amount of the at least one optical element that corrects the positional deviation of the subject image based on the measured positional deviation amount;
Storing the calculated drive amount in a storage means in advance;
The driving amount stored in the storage means is read in accordance with the operation state of the optical element position converting means, and the at least one optical element is operated in a plane orthogonal to the optical axis by the optical element shifting means to A method of correcting an optical axis of an imaging apparatus, comprising: a step of correcting misalignment.
上記光学要素位置変換手段により複数の光学要素の相互位置を変化させたときに発生する各光学要素間の光軸と直交する方向の位置ずれに因る上記被写体画像の位置ずれに関係するデータを測定して、そのデータを記憶手段に予め記憶させるステップと;
上記光学要素位置変換手段の動作状態に応じて上記記憶手段に記憶したデータを読み出し、光学要素シフト手段により被写体画像の位置ずれを補正する補正量を演算するステップと;
この補正量に基づき光学要素シフト手段によって上記少なくとも一つの光学要素を光軸と直交する平面内で作動させて上記被写体画像の位置ずれを補正するステップと;を有することを特徴とする撮像機器の光軸補正方法。 An imaging optical system including an optical element position converting unit that changes the state of a subject image by changing the positions of a plurality of optical elements, and at least one of the plurality of optical elements operates in a plane orthogonal to the optical axis In an imaging device comprising an optical element shift means for causing
Data relating to the positional deviation of the subject image due to the positional deviation in the direction orthogonal to the optical axis between the optical elements generated when the mutual position of the plurality of optical elements is changed by the optical element position converting means. Measuring and pre-storing the data in storage means;
Reading the data stored in the storage means in accordance with the operating state of the optical element position conversion means, and calculating a correction amount for correcting the positional deviation of the subject image by the optical element shift means;
And a step of operating the at least one optical element in a plane orthogonal to the optical axis by the optical element shift means based on the correction amount to correct the positional deviation of the subject image. Optical axis correction method.
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