JP2008124763A - Imaging apparatus, control method, and program - Google Patents

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高広 森永
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晴滋 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus capable of realizing a panning photograph and a tilting photograph by a compact lens barrel and also performing a hand shake correction corresponding to the change of photographing direction due to the panning photograph or the tilting photograph. <P>SOLUTION: The imaging apparatus includes a turning part 11a which holds a photographic optical system for forming an optical image of an object on an imaging device 14i, and a main body part 11b which holds the turning part 11a so that the photographic optical system can be turned in at least two axial directions. A panning-direction vibration detection part 118a for detecting vibrations in a panning direction and a tilting-direction vibration detection part 118b for detecting vibrations in a tilting direction are disposed in the turning part 11a. A control microcomputer 118d calculates a turning target value of the photographic optical system so as to reduce respective detection outputs of the panning-direction vibration detection part 118a and the tilting-direction vibration detection part 118a and performs control to turn the photographic optical system on the basis of the turning target value. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮影方向を自在に変更できる機構を内蔵すると共に撮影の安定性を高める場合に適用される撮像装置、制御方法、及びプログラムに関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, a control method, and a program that are applied when a mechanism that can freely change a shooting direction is incorporated and the stability of shooting is enhanced.
近年、ビデオカメラ等の撮像装置は、撮影を行う際に重要な操作(露出決定、ピント合わせ、ブレ補正等)は全て自動化されている。これにより、操作に未熟な撮影者でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。他方、撮像装置の撮影時のパンニング動作に関しては十分自動化されていないため、撮影者の技量に頼るところが多いのが現状である。   In recent years, an image pickup apparatus such as a video camera has automated all important operations (exposure determination, focus adjustment, shake correction, etc.) when shooting. As a result, even a photographer who is inexperienced in operation has a very low possibility of causing a shooting failure. On the other hand, the panning operation at the time of shooting by the image pickup apparatus is not sufficiently automated, and the current situation is that many rely on the skill of the photographer.
即ち、従来の撮像装置は、初心者が安定して高品位の撮影を行うことが可能な技術には到っていない。尚、上述したパンニング動作とは、カメラの撮影方向を水平方向に走査する動作である。また、チルティング動作(後述)とは、カメラの撮影方向を垂直方向に走査する動作である。   That is, the conventional imaging device has not yet reached a technology that enables a beginner to stably perform high-quality imaging. The panning operation described above is an operation of scanning the shooting direction of the camera in the horizontal direction. Further, the tilting operation (described later) is an operation of scanning the shooting direction of the camera in the vertical direction.
ビデオカメラのパンニング動作による撮影をアシストする技術としては、以下の方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。即ち、特許文献1記載の方法では、パンニング動作時に、角速度センサにより検出したパンニング角速度に、撮影鏡筒の動きの検出に基づく検出出力も加味して撮影鏡筒の駆動を補正する。   The following method has been proposed as a technique for assisting shooting by panning operation of a video camera (see, for example, Patent Document 1). That is, according to the method described in Patent Document 1, during the panning operation, the driving of the photographic lens barrel is corrected by adding the detection output based on the detection of the movement of the photographic lens barrel to the panning angular velocity detected by the angular velocity sensor.
特許文献1記載の方法は、ビデオカメラのパンニング動作は撮影者自身が行い、その安定性を高める方法として撮影鏡筒を僅かに駆動してパンニング動作を補正する方法である。しかし、機構上、撮影鏡筒の駆動補正量が限られているので、様々な駆動速度や駆動量のパンニング動作に関して十分対応することが難しい。また、操作にも慣れが必要なために、初心者が直ぐに扱えるシステムとしては不十分である。   The method described in Patent Document 1 is a method in which the photographer performs the panning operation of the video camera and corrects the panning operation by slightly driving the imaging lens barrel as a method for improving the stability. However, because of the mechanism, the drive correction amount of the photographing lens barrel is limited, so it is difficult to sufficiently cope with panning operations with various drive speeds and drive amounts. Moreover, since it is necessary to get used to the operation, it is insufficient as a system that a beginner can handle immediately.
図13は、従来例に係る撮像装置の構成を示す図であり、(a)は、正面図、(b)は、側面図、(c)は、上面図である。   FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to a conventional example, where (a) is a front view, (b) is a side view, and (c) is a top view.
図13において、民生品である撮像装置(ビデオカメラ)に回動雲台を装着した場合の例を示している。撮像装置本体211には、撮影鏡筒212とファインダ213が配設されている。撮像装置本体211と撮影鏡筒212の間には、境界部212dが配設されている。撮影鏡筒212は、対のアクチュエータ212e、212fにより、それぞれ軸212a、212gの回りに矢印212b、212hで示す方向に回動される。これにより、撮像装置は、パンニング撮影、チルティング撮影を行う。撮影鏡筒212iは、水平状態にある撮影鏡筒212を60degパンニングした状態を示している。   FIG. 13 shows an example in which a rotating pan head is mounted on a consumer imaging device (video camera). The imaging apparatus main body 211 is provided with a photographing barrel 212 and a finder 213. A boundary portion 212 d is disposed between the imaging device main body 211 and the imaging barrel 212. The imaging lens barrel 212 is rotated by the pair of actuators 212e and 212f in the directions indicated by the arrows 212b and 212h around the axes 212a and 212g, respectively. Thereby, the imaging apparatus performs panning shooting and tilting shooting. The imaging barrel 212i shows a state in which the imaging barrel 212 in the horizontal state is panned by 60 degrees.
他方、反射部材(反射面)の対物側にレンズを配置した屈曲光学系に関する技術が各種提案されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
特開昭60−143330号公報 特開平8−248318号公報 特開2003−219236号公報
On the other hand, various techniques related to a bending optical system in which a lens is disposed on the objective side of a reflecting member (reflecting surface) have been proposed (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
JP 60-143330 A JP-A-8-248318 JP 2003-219236 A
上述した撮像装置においてパンニングの駆動速度や駆動量にかかわらず安定した撮影を行うためには、撮影鏡筒そのものをパンニングの向きに合わせて回動する機構が適している。この種の機構を備えた撮像装置としては、撮影部を回動雲台に搭載することでパンニング動作及びチルティング動作を行う監視カメラ等の撮像装置が商品化されている。しかし、この種の機構を民生品としてのカメラに搭載するためには以下に説明する問題がある。   In order to perform stable shooting regardless of the driving speed and driving amount of panning in the imaging apparatus described above, a mechanism that rotates the shooting barrel itself in accordance with the direction of panning is suitable. As an imaging apparatus provided with this type of mechanism, an imaging apparatus such as a surveillance camera that performs a panning operation and a tilting operation by mounting an imaging unit on a rotating pan head has been commercialized. However, there are problems described below in order to mount this type of mechanism in a consumer camera.
上記図13に示した撮像装置は、パンニング動作時には撮像装置本体211に対して撮影鏡筒212が大きくはみ出る構造となる。そのため、撮影時に撮影者が撮像装置本体211を構えにくくなると共に、重心が大きく移動して撮影動作が不安定になる。更に、撮像装置本体211と撮影鏡筒212の間の境界部212dの近辺からゴミ等の侵入の恐れがある。   The imaging apparatus shown in FIG. 13 has a structure in which the imaging barrel 212 protrudes greatly from the imaging apparatus main body 211 during the panning operation. Therefore, it becomes difficult for the photographer to hold the imaging apparatus main body 211 during photographing, and the center of gravity moves greatly, and the photographing operation becomes unstable. Furthermore, there is a risk that dust or the like may enter from the vicinity of the boundary portion 212d between the imaging device main body 211 and the imaging barrel 212.
上述したように、従来の撮影鏡筒の形状のままでは、パンニング動作やチルティング動作を自在に行うことができる扱い易い撮像装置(カメラ)とすることは難しいという問題がある。更に、従来の撮像装置において自動的にパンニング動作やチルティング動作を行った際に、撮影方向と撮影者の向かう方向にブレが発生し、手ブレが生じ易いという問題がある。   As described above, there is a problem that it is difficult to obtain an easy-to-handle imaging device (camera) that can freely perform a panning operation and a tilting operation if the shape of the conventional imaging lens barrel is maintained. Furthermore, when the panning operation and the tilting operation are automatically performed in the conventional image pickup apparatus, there is a problem that blur occurs in the shooting direction and the direction toward the photographer, and camera shake is likely to occur.
本発明の目的は、パンニング撮影及びチルティング撮影を小型の鏡筒で実現可能とし、パンニング撮影やチルティング撮影に伴う撮影方向の変化に対応した手ブレ補正を可能とした撮像装置、制御方法、及びプログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to realize panning photography and tilting photography with a small lens barrel, and an imaging apparatus, a control method, and a camera shake correction corresponding to a change in photographing direction associated with panning photography and tilting photography, And providing a program.
上述の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像手段に被写体の光学像を結像する撮影光学系を保持する回動部と、前記撮影光学系が少なくとも2軸方向に回動可能なように前記回動部を保持する本体部とを備える撮像装置であって、前記回動部に配設され、少なくとも2軸回りの回転振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の各方向の検出出力が減少するように前記撮影光学系の回動目標値を算出する目標値算出手段と、前記目標値算出手段により算出された前記回動目標値に基づいて前記撮影光学系を回動させる駆動手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, an imaging apparatus according to the present invention includes a rotating unit that holds an imaging optical system that forms an optical image of a subject on an imaging unit, and the imaging optical system rotates in at least two axial directions. An imaging apparatus comprising a main body that holds the rotating unit as possible, and a vibration detecting unit that is disposed in the rotating unit and detects rotational vibration about at least two axes, and the vibration detecting unit Target value calculation means for calculating the rotation target value of the photographing optical system so that the detection output in each direction of the image sensor decreases, and the photographing optical system based on the rotation target value calculated by the target value calculation means And a driving means for rotating the device.
本発明によれば、撮像装置において撮影方向を水平方向に走査して行う撮影(パンニング撮影)及び撮影方向を垂直方向に走査して行う撮影(チルティング撮影)を小型の鏡筒で実現することが可能となる。また、撮像装置においてパンニング撮影やチルティング撮影に伴う撮影方向の変化に対応した手ブレ補正が可能となる。   According to the present invention, in the imaging apparatus, shooting (panning shooting) performed by scanning the shooting direction in the horizontal direction and shooting (tilting shooting) performed by scanning the shooting direction in the vertical direction are realized by a small lens barrel. Is possible. In addition, it is possible to perform camera shake correction corresponding to a change in shooting direction accompanying panning shooting or tilting shooting in the imaging apparatus.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図であり、(a)は、側面図、(b)は、正面図である。尚、図1及び後述の図9では撮像装置内部の光学系を透視した状態を模式的に図示している。   1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a side view and FIG. 1B is a front view. 1 and FIG. 9 to be described later schematically show a state where the optical system inside the imaging apparatus is seen through.
図1において、撮像装置は、回動可能な回動部11aと、回動部11aを支持する本体部11bとを備えたスチルカメラとして構成されている。更に、回動部11aと本体部11bとの間には、公知の屈曲光学系14が両者をまたがった状態で配置されている。撮像装置は、パンニングアクチュエータ19の駆動によるパンニング撮影、チルティングアクチュエータ15fの駆動によるチルティング撮影が可能に構成されている。   In FIG. 1, the imaging apparatus is configured as a still camera including a rotatable rotating part 11 a and a main body part 11 b that supports the rotating part 11 a. Further, a known bending optical system 14 is disposed between the rotating part 11a and the main body part 11b so as to straddle both. The imaging apparatus is configured to be capable of panning shooting by driving the panning actuator 19 and tilting shooting by driving the tilting actuator 15f.
屈曲光学系14の主光軸14aは、本体部11bの鉛直方向(水平面に対して略直交する軸方向)となるように設定されている。ミラー(反射面)14cは、屈曲光学系14の主光軸14aを所定角度(例えば90deg)屈曲させる。ミラー14cの取り付け構造は図5で後述する。屈曲光学系14の主光軸14aは、ミラー14cにより屈曲されることで物体光軸14bとなって被写体方向に向けられる。   The main optical axis 14a of the bending optical system 14 is set so as to be in the vertical direction of the main body 11b (axial direction substantially orthogonal to the horizontal plane). The mirror (reflection surface) 14c bends the main optical axis 14a of the bending optical system 14 by a predetermined angle (for example, 90 degrees). The mounting structure of the mirror 14c will be described later with reference to FIG. The main optical axis 14a of the bending optical system 14 is bent by the mirror 14c to become the object optical axis 14b and directed toward the subject.
屈曲光学鏡筒は、第1の鏡筒25(図7参照)と、第2の鏡筒18(図6参照)と、ミラー14cとから構成されている。第1の鏡筒25は、回動部11aに配設されており、対物レンズ(前玉)14fを保持する。第2の鏡筒18は、本体部11bに内蔵されており、屈曲光学系14の主光軸14aを共有する後述の4つのレンズ群を保持する。被写体光(被写体の光学像)は、ミラー14cにより屈曲され、第2の鏡筒内のレンズ群を通り、CCDからなる撮像素子(撮像部)14iに結像される。   The bent optical barrel includes a first barrel 25 (see FIG. 7), a second barrel 18 (see FIG. 6), and a mirror 14c. The first lens barrel 25 is disposed in the rotating portion 11a and holds the objective lens (front lens) 14f. The second lens barrel 18 is built in the main body 11 b and holds four lens groups described later that share the main optical axis 14 a of the bending optical system 14. Subject light (optical image of the subject) is bent by the mirror 14c, passes through a lens group in the second lens barrel, and forms an image on an image sensor (imaging unit) 14i made of a CCD.
撮像装置においてパンニング動作を行う場合には、パンニングアクチュエータ19により回動部11aを屈曲光学系14の主光軸14aの回りに矢印14gで示すパンニング方向に回転させる。このように、パンニング時に回転する部材はレンズのような円形状であるので、パンニング角度を大きくしても第1の鏡筒25が本体部11からはみ出すことは無い。   When performing a panning operation in the image pickup apparatus, the panning actuator 19 rotates the rotating unit 11a around the main optical axis 14a of the bending optical system 14 in the panning direction indicated by the arrow 14g. As described above, the member that rotates during panning has a circular shape like a lens. Therefore, even if the panning angle is increased, the first lens barrel 25 does not protrude from the main body 11.
撮像装置においてチルティング動作を行う場合には、チルティングアクチュエータ15fによりミラー14c及び第1の鏡筒に保持された対物レンズ14fを軸14dの回りに矢印14eで示すチルティング方向に回転させる。この場合、光軸の向きを変えるために反射面の反射角を変更することは一般的である。しかしながら、本実施の形態では反射部材(反射面)であるミラー14cの角度を変更するばかりではなく、その回動に合わせて第1の鏡筒に保持された対物レンズ14fを回動させている。この点については図2以下で詳述する。   When the tilting operation is performed in the imaging apparatus, the tilting actuator 15f rotates the mirror 14c and the objective lens 14f held by the first lens barrel around the axis 14d in the tilting direction indicated by the arrow 14e. In this case, it is common to change the reflection angle of the reflecting surface in order to change the direction of the optical axis. However, in this embodiment, not only the angle of the mirror 14c, which is a reflecting member (reflecting surface), is changed, but also the objective lens 14f held by the first lens barrel is rotated in accordance with the rotation. . This point will be described in detail with reference to FIG.
レリーズ部11cは、本体部11bに設けられており、撮影者が撮影準備及び露光の指示を行うための操作部である。パンニング方向振動検出部118aは、振動ジャイロ等の角速度計により構成されており、矢印118yで示す方向の振動角速度を検出する。チルティング方向振動検出部118bは、パンニング方向振動検出部118aと同様に振動ジャイロ等の角速度計により構成されており、矢印118pで示す方向の振動角速度を検出する。   The release unit 11c is an operation unit that is provided in the main body unit 11b and is used by the photographer to perform shooting preparation and exposure instructions. The panning direction vibration detection unit 118a includes an angular velocity meter such as a vibration gyro, and detects the vibration angular velocity in the direction indicated by the arrow 118y. The tilting direction vibration detection unit 118b is configured by an angular velocity meter such as a vibration gyro like the panning direction vibration detection unit 118a, and detects the vibration angular velocity in the direction indicated by the arrow 118p.
本実施の形態では、パンニング方向振動検出部118aが、後述するように、第1の鏡筒25における光軸に対して回転運動しか行わない部位に設置され、チルティング動作時には動かない点が特徴の1つである。また、チルティング方向振動検出部118bが、前玉保持枠15aの側面に取り付けられている点も特徴の1つである。   In the present embodiment, as will be described later, the panning direction vibration detection unit 118a is installed in a portion that only performs rotational movement with respect to the optical axis in the first lens barrel 25, and does not move during the tilting operation. It is one of. Another feature is that the tilting direction vibration detection unit 118b is attached to the side surface of the front lens holding frame 15a.
本実施の形態では、制御マイクロコンピュータ(図10参照)は、パンニング方向振動検出部118aの出力が減少する方向に第1の鏡筒25を回転させるように、パンニングアクチュエータ19を制御する。また、制御マイクロコンピュータは、チルティング方向振動検出部118bの出力が減少する方向に第1の鏡筒25を揺動させるように、チルティングアクチュエータ15fを制御する。また、パンニングアクチュエータ19は、第1の鏡筒25及びミラー14cを第2の鏡筒18の光軸回りに回転させる。また、チルティングアクチュエータ15fは、第1の鏡筒25及びミラー14cを設定された所定の比率で揺動させる。   In the present embodiment, the control microcomputer (see FIG. 10) controls the panning actuator 19 so as to rotate the first lens barrel 25 in the direction in which the output of the panning direction vibration detection unit 118a decreases. In addition, the control microcomputer controls the tilting actuator 15f so that the first lens barrel 25 is swung in a direction in which the output of the tilting direction vibration detection unit 118b decreases. The panning actuator 19 rotates the first lens barrel 25 and the mirror 14 c around the optical axis of the second lens barrel 18. The tilting actuator 15f swings the first lens barrel 25 and the mirror 14c at a set predetermined ratio.
図2は、撮像装置におけるミラー14cを用いた屈曲光学系14の構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the bending optical system 14 using the mirror 14c in the imaging apparatus.
図2において、屈曲光学系14のみを抜き出して示している。屈曲光学系14は、4つのレンズ群(14j、14k、14p、14m)からなる高倍率ズーム光学系と、対物レンズ14f、ミラー14cとから構成されている。対物レンズ14fとミラー14cを含んで回動部11aが構成されている。   In FIG. 2, only the bending optical system 14 is extracted and shown. The bending optical system 14 includes a high magnification zoom optical system including four lens groups (14j, 14k, 14p, and 14m), an objective lens 14f, and a mirror 14c. The rotation part 11a is comprised including the objective lens 14f and the mirror 14c.
ミラー14c、対物レンズ14fは、回動部11aに配設された第1の鏡筒に保持されている。貼り合せレンズ群14j、第2群14k、第3群14p、第4群14mは、本体部11bに内蔵された第2の鏡筒に保持されている。貼り合せレンズ群14jは、貼り合せたレンズを含んで構成される。第2群14kは、撮像装置の変倍動作時に屈曲光学系14の主光軸14aに沿って移動される。第3群14pは、常時固定されている。第4群14mは、撮像装置のピント調整時に屈曲光学系14の主光軸14aに沿って移動される。尚、対物レンズ14fは単一のレンズで構成しているが、複数レンズ群で構成してもよい。   The mirror 14c and the objective lens 14f are held by a first lens barrel disposed in the rotating unit 11a. The cemented lens group 14j, the second group 14k, the third group 14p, and the fourth group 14m are held by a second lens barrel built in the main body 11b. The bonded lens group 14j includes a bonded lens. The second group 14k is moved along the main optical axis 14a of the bending optical system 14 during the magnification operation of the imaging apparatus. The third group 14p is always fixed. The fourth group 14m is moved along the main optical axis 14a of the bending optical system 14 during focus adjustment of the imaging apparatus. The objective lens 14f is composed of a single lens, but may be composed of a plurality of lens groups.
屈曲光学系14の主光軸14aをミラー14cにより屈曲した物体光軸14bをチルトさせるためには、ミラー14c及び対物レンズ14fを軸14dの回りに矢印14eで示すチルティング方向に回動させる。ここで、ミラー14cの対物側(被写体側)にも対物レンズ(前玉)14fを設けている理由を説明する。   In order to tilt the object optical axis 14b obtained by bending the main optical axis 14a of the bending optical system 14 by the mirror 14c, the mirror 14c and the objective lens 14f are rotated around the axis 14d in the tilting direction indicated by the arrow 14e. Here, the reason why the objective lens (front lens) 14f is also provided on the objective side (subject side) of the mirror 14c will be described.
その理由は、対物レンズ14fにより被写体からの主光線の傾角を小さくしてミラー14cに導くことで、ミラー14cの形状を小さく抑えるためである。本実施の形態では、ミラー14cを回動させることでチルティングを行う構成である。例えば上下10degのチルティングを行う時に、撮影画角すべてを十分にカバーするミラーを用いるとミラーの形状が更に大きくなってしまう。そのため、被写体からの主光線の傾角を小さくしてミラー14cに導くレンズが極めて重要になる。   The reason is that the objective lens 14f reduces the angle of chief rays from the subject and guides it to the mirror 14c, thereby minimizing the shape of the mirror 14c. In the present embodiment, tilting is performed by rotating the mirror 14c. For example, when tilting up and down 10 degrees, if a mirror that sufficiently covers the entire shooting angle of view is used, the shape of the mirror becomes even larger. For this reason, a lens that reduces the tilt angle of the principal ray from the subject and guides it to the mirror 14c is extremely important.
ところで、上記のようにミラー14cの対物側に対物レンズ14fを設けると、ミラー14cを回動したときの物体光軸14bは対物レンズ14fの中心を通らなくなり、撮像装置による撮影画像の画質が大幅に劣化する。それを解決するためには、ミラー14cによる対物光軸14bの変化に対して対物レンズ14fの中心を追従させるように、対物レンズ14fを回動させればよい。   By the way, when the objective lens 14f is provided on the objective side of the mirror 14c as described above, the object optical axis 14b when the mirror 14c is rotated does not pass through the center of the objective lens 14f, and the image quality of the image taken by the imaging device is greatly increased. It deteriorates to. In order to solve this, the objective lens 14f may be rotated so that the center of the objective lens 14f follows the change of the objective optical axis 14b by the mirror 14c.
ミラー14cの回動角度をθとすると、ミラー14cの回動による物体光軸14bの角度変化は2θになる(反射系の構造であるため)。そこで、物体光軸14bの角度変化が2θになる現象を補正するためには、対物レンズ14fをミラー14cの回動軸中心に2θ回動させる。これにより、撮像装置による撮影画像の画質の劣化を防止することができる。   If the rotation angle of the mirror 14c is θ, the change in the angle of the object optical axis 14b due to the rotation of the mirror 14c is 2θ (because of the structure of the reflection system). Therefore, in order to correct the phenomenon that the angle change of the object optical axis 14b becomes 2θ, the objective lens 14f is rotated 2θ around the rotation axis of the mirror 14c. Thereby, it is possible to prevent the deterioration of the image quality of the captured image by the imaging apparatus.
上述したような反射部材(反射面)の対物側にレンズを配置した屈曲光学系自体は、従来から上記特許文献2及び3等により開示されている。しかし、上記特許文献2及び3等においては、撮影方向のチルティング動作は想定していないので、本実施の形態のように反射面を回動させたり、それに合わせて対物レンズを回動させたりする技術は開示されていない。   The bending optical system itself in which a lens is disposed on the objective side of the reflecting member (reflecting surface) as described above has been disclosed in Patent Documents 2 and 3 above. However, in Patent Documents 2 and 3 and the like, since the tilting operation in the photographing direction is not assumed, the reflecting surface is rotated as in the present embodiment, or the objective lens is rotated in accordance with it. The technology to do is not disclosed.
更に、上記特許文献2及び3等においては、被写体光を反射させる反射部材(反射面)はすべてプリズムにより構成されている。これは、プリズムのように部材内部に空間がない中実光学ブロックを用いた方が光路が短くできる結果、小型になる利点があるためである。   Further, in Patent Documents 2 and 3 and the like, all reflecting members (reflecting surfaces) for reflecting subject light are constituted by prisms. This is because the use of a solid optical block having no space inside the member, such as a prism, has the advantage that the optical path can be shortened, resulting in a reduction in size.
これに対し、本実施の形態では、被写体光を反射させる反射部材(反射面)はミラー14cにより構成されている。被写体光を反射させる反射部材(反射面)を回動させる場合は、ミラー14cを用いないと光学的な画質管理は難しく、プリズムを用いるのは光学的に成り立たせることが極めて難しい。そのことを図3を用いて説明する。   On the other hand, in the present embodiment, the reflecting member (reflecting surface) that reflects the subject light is constituted by the mirror 14c. When the reflecting member (reflecting surface) that reflects the subject light is rotated, optical image quality management is difficult unless the mirror 14c is used, and it is extremely difficult to use the prism optically. This will be described with reference to FIG.
図3は、撮像装置におけるプリズムを用いた屈曲光学系の構成を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a bending optical system using a prism in the imaging apparatus.
図3において、図2に示した屈曲光学系14のミラー14cの代わりにプリズム14nを用いた例を示している。貼り合せレンズ群14jとプリズム14nとの対向面の形状、及び、対物レンズ(前玉)14fとプリズム14nとの対向面の形状は、プリズム14nを軸14dの回りに回動させると変化してしまう。これは、プリズム14nの回動により撮影画像の画質劣化が起きることを意味する。   FIG. 3 shows an example in which a prism 14n is used instead of the mirror 14c of the bending optical system 14 shown in FIG. The shape of the facing surface between the bonded lens group 14j and the prism 14n and the shape of the facing surface between the objective lens (front lens) 14f and the prism 14n change when the prism 14n is rotated about the axis 14d. End up. This means that the image quality of the captured image is deteriorated by the rotation of the prism 14n.
図4は、曲率面を有するプリズムの構成を示す図である。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a prism having a curvature surface.
図4において、プリズム14n’と対物レンズ(前玉)14f’とが対向する両方の端面、及び、プリズム14n’と貼り合せレンズ群14j’とが対向する両方の端面を、軸14dを中心とする曲率面とする。この場合は、プリズム14n’の回動に合わせて両方の端面形状は変化しないので、プリズム14n’の回動による撮影画像の画質劣化は起きないことになる。   In FIG. 4, both end faces where the prism 14n ′ and the objective lens (front lens) 14f ′ face each other and both end faces where the prism 14n ′ and the bonded lens group 14j ′ face each other are centered on the axis 14d. The curvature surface to be used. In this case, the shape of both end faces does not change in accordance with the rotation of the prism 14n ', so that the image quality of the captured image does not deteriorate due to the rotation of the prism 14n'.
しかし、上記のような端面形状を規定すると、その補正のためのレンズ面等が必要となり、小型で高倍率ズーム光学系として成り立たせることは難しくなってしまう。このような理由により、本実施の形態では、被写体光を反射させる反射部材(反射面)としてプリズム14nではなくミラー14cを用いることで、チルティング動作を行うようにしている。   However, if the end face shape as described above is defined, a lens surface or the like for correction is required, and it is difficult to realize a compact and high-magnification zoom optical system. For this reason, in this embodiment, the tilting operation is performed by using the mirror 14c instead of the prism 14n as the reflecting member (reflecting surface) for reflecting the subject light.
図5は、チルティング駆動連動機構の構成を示す図であり、(a)は、上面図、(b)は、側面図である。   5A and 5B are diagrams showing the configuration of the tilting drive interlocking mechanism, where FIG. 5A is a top view and FIG. 5B is a side view.
図5において、対物レンズ14fを保持する第1の鏡筒25(図7参照)とミラー14cとを駆動するチルティング駆動連動機構を示している。前玉保持枠15aは、軸14dにより軸支されており、対物レンズ(前玉)14fを保持すると共に、対物レンズ14fと共に軸14dの回りに矢印14eで示すチルティング方向に回転可能に構成されている。   FIG. 5 shows a tilting drive interlock mechanism that drives the first lens barrel 25 (see FIG. 7) that holds the objective lens 14f and the mirror 14c. The front lens holding frame 15a is pivotally supported by a shaft 14d, and is configured to hold the objective lens (front lens) 14f and to rotate together with the objective lens 14f around the shaft 14d in a tilting direction indicated by an arrow 14e. ing.
前玉保持枠15aの一方の側面には、チルティング方向振動検出部118bが配置されている。チルティング方向振動検出部118bの振動角速度の検出方向を矢印118pで示す。また、前玉保持枠15aの一方の側面には、フラットコイル15bが固定されている。フラットコイル15bと対向する位置には、一対の永久磁石15cの磁路を形成する一対のヨーク15dが設けられている。   A tilting direction vibration detector 118b is disposed on one side surface of the front lens holding frame 15a. The detection direction of the vibration angular velocity of the tilting direction vibration detection unit 118b is indicated by an arrow 118p. A flat coil 15b is fixed to one side surface of the front lens holding frame 15a. A pair of yokes 15d that form a magnetic path of the pair of permanent magnets 15c are provided at positions facing the flat coil 15b.
一対の永久磁石15c及び一対のヨーク15dは、矢印14eで示すチルティング方向には固定されているが、矢印14gで示すパンニング方向には回動可能である(回動部11aに取り付けられている)。そのため、フラットコイル15bに電流を印加すると、前玉保持枠15aは矢印14eで示すチルティング方向に回動される。即ち、フラットコイル15b、一対の永久磁石15c及び一対のヨーク15dにより、チルティングアクチュエータ15fを構成している。   The pair of permanent magnets 15c and the pair of yokes 15d are fixed in the tilting direction indicated by the arrow 14e, but can be rotated in the panning direction indicated by the arrow 14g (attached to the rotating portion 11a). ). Therefore, when a current is applied to the flat coil 15b, the front lens holding frame 15a is rotated in the tilting direction indicated by the arrow 14e. That is, the flat coil 15b, the pair of permanent magnets 15c, and the pair of yokes 15d constitute a tilting actuator 15f.
ミラー14cは、ミラー保持枠16aの取り付け部16cに取り付けられている。ミラー14cは、前玉保持枠15aと同様に軸14dにより軸支されており、軸14dの回りに矢印14eで示すチルティング方向に回転可能に構成されている。   The mirror 14c is attached to the attachment portion 16c of the mirror holding frame 16a. The mirror 14c is supported by a shaft 14d similarly to the front lens holding frame 15a, and is configured to be rotatable around the shaft 14d in a tilting direction indicated by an arrow 14e.
伝達レバー(連動機構)17aは、軸17bの回りに回転可能に軸支されている。伝達レバー17aの先端近傍に設けられている長穴17cには、前玉支持枠15aから延出する駆動ピン15e及びミラー保持枠16aから延出する被駆動ピン16bが共に嵌合している。伝達レバー17aは、駆動ピン15eの軸14d回りの回動につれて軸17b回りに回転させられる。これに伴い、伝達レバー17aの長穴17cが被駆動ピン16bを押すことで、ミラー保持枠16aも軸14d回りに回転させられる。   The transmission lever (interlocking mechanism) 17a is rotatably supported around the shaft 17b. A driving pin 15e extending from the front lens support frame 15a and a driven pin 16b extending from the mirror holding frame 16a are fitted together in an elongated hole 17c provided near the tip of the transmission lever 17a. The transmission lever 17a is rotated about the shaft 17b as the drive pin 15e rotates about the shaft 14d. Along with this, when the elongated hole 17c of the transmission lever 17a pushes the driven pin 16b, the mirror holding frame 16a is also rotated around the shaft 14d.
ここで、軸17bから駆動ピン15eまでの距離と軸17bから被駆動ピン16bまでの距離との比(レバー比)と、軸14dから駆動ピン15eまでの距離と軸14dから被駆動ピン16bまでの距離との比(半径比)を適切に設定する。例えば、レバー比を√2:1、半径比を1:√2に設定すると、前玉保持枠15aの回動に対してミラー保持枠16aの回転は半分に減速することができる。   Here, the ratio (lever ratio) between the distance from the shaft 17b to the driving pin 15e and the distance from the shaft 17b to the driven pin 16b, the distance from the shaft 14d to the driving pin 15e, and from the shaft 14d to the driven pin 16b. The ratio (radius ratio) to the distance is set appropriately. For example, when the lever ratio is set to √2: 1 and the radius ratio is set to 1: √2, the rotation of the mirror holding frame 16a can be decelerated in half with respect to the rotation of the front lens holding frame 15a.
上述したように、ミラー14cの回動角度をθとすると、その反射による物体光軸14bの角度変化は2θになるので、対物レンズ(前玉)14fの位置を物体光軸14bと揃えるためには、対物レンズ(前玉)14fを2θ回動させる必要がある。そこで、レバー比、半径比を上記のように設定することで、ミラー14cと対物レンズ(前玉)14fの回転量を調節している。   As described above, if the rotation angle of the mirror 14c is θ, the change in the angle of the object optical axis 14b due to the reflection is 2θ, so that the position of the objective lens (front lens) 14f is aligned with the object optical axis 14b. Needs to rotate the objective lens (front lens) 14 f by 2θ. Therefore, by setting the lever ratio and the radius ratio as described above, the rotation amounts of the mirror 14c and the objective lens (front lens) 14f are adjusted.
ここで、回転量の多い前玉保持枠15aの方に駆動源(フラットコイル15b)を設け、前玉保持枠15aの回転を減速してミラー保持枠16aに伝達している理由を説明する。回転量の少ないミラー保持枠16a側に駆動源を設けると、回転量が少ない分だけ駆動誤差が大きくなる。その駆動誤差を更に伝達レバー17aで拡大するために、前玉保持枠15aの駆動誤差が大きくなってしまう。そのため、回転量の多い前玉保持枠15a側に駆動源を設けている。   Here, the reason why the drive source (flat coil 15b) is provided on the front lens holding frame 15a having a large amount of rotation and the rotation of the front lens holding frame 15a is decelerated and transmitted to the mirror holding frame 16a will be described. If the drive source is provided on the side of the mirror holding frame 16a with a small amount of rotation, the drive error increases by the amount of the small amount of rotation. Since the driving error is further enlarged by the transmission lever 17a, the driving error of the front lens holding frame 15a becomes large. Therefore, a drive source is provided on the front lens holding frame 15a side with a large amount of rotation.
後述するが、撮像装置は、前玉保持枠15aに設けられたチルティング方向振動検出部118bにより撮像装置の手ブレを検出し、その検出出力に基づいてミラー14c及び対物レンズ(前玉)14fを駆動する機能も有する。これにより、チルティング方向の手ブレの影響による画質劣化を小さくしている。そのためには、ミラー14c及び対物レンズ(前玉)14fを精密且つ高応答に駆動制御する必要がある。駆動量の多い前玉保持枠15aを駆動して、前玉保持枠15aの回転を減速してミラー保持枠16aに伝えるようにしている。   As will be described later, the imaging device detects camera shake of the imaging device by a tilting direction vibration detection unit 118b provided on the front lens holding frame 15a, and based on the detection output, the mirror 14c and the objective lens (front lens) 14f. It also has a function of driving. As a result, image quality degradation due to the influence of camera shake in the tilting direction is reduced. For this purpose, it is necessary to drive and control the mirror 14c and the objective lens (front lens) 14f with high precision and high response. The front lens holding frame 15a with a large amount of drive is driven, and the rotation of the front lens holding frame 15a is decelerated and transmitted to the mirror holding frame 16a.
図6は、パンニング駆動連動機構の構成を示す側面図である。図7は、パンニング駆動連動機構の構成を示す図であり、(a)は、上面図、(b)は、図6の矢視A−A線に沿う正面断面図である。   FIG. 6 is a side view showing the configuration of the panning drive interlocking mechanism. 7A and 7B are diagrams showing the configuration of the panning drive interlocking mechanism, in which FIG. 7A is a top view and FIG. 7B is a front sectional view taken along the line AA in FIG.
図6及び図7において、第2の鏡筒18は、内部に屈曲光学系14を収納している。前玉保持枠15a、ミラー保持枠16a(図5参照)は、第2の鏡筒18の回転保持部18aにおいて軸支されている。同時に、回転保持部18aは、伝達レバー17a(図5参照)を軸17bの回りに軸支している。また、回転保持部18aには、一対の永久磁石15cが吸着されたヨーク15dが取り付けられている。これにより、前玉保持枠15aに取り付けられたフラットコイル15bとの関連により、前玉保持枠15aを軸14dの回りに回動させることができる。   6 and 7, the second lens barrel 18 houses the bending optical system 14 therein. The front lens holding frame 15a and the mirror holding frame 16a (see FIG. 5) are pivotally supported by the rotation holding portion 18a of the second lens barrel 18. At the same time, the rotation holding portion 18a pivotally supports the transmission lever 17a (see FIG. 5) around the shaft 17b. A yoke 15d to which a pair of permanent magnets 15c are attracted is attached to the rotation holding portion 18a. Thereby, the front ball holding frame 15a can be rotated around the shaft 14d due to the relation with the flat coil 15b attached to the front ball holding frame 15a.
ミラー14c、対物レンズ14fを保持する第1の鏡筒25は、貼り合せレンズ群14j、第2群14k、第3群14p、第4群14mを保持する第2の鏡筒18に対して主光軸14aの回りに相対的に回転可能に支持されている。   The first lens barrel 25 that holds the mirror 14c and the objective lens 14f is mainly the second lens barrel 18 that holds the bonded lens group 14j, the second group 14k, the third group 14p, and the fourth group 14m. The optical axis 14a is supported so as to be relatively rotatable.
また、第2の鏡筒18に設けられたパンニングモータ26のピニオン27が、第1の鏡筒25の内歯車25aと噛み合っている。パンニングモータ26の回転に伴い、第1の鏡筒25及び第1の鏡筒内部のミラー保持部16aと前玉保持部15aが回転する。パンニングモータ26、ピニオン27、第1の鏡筒25の内歯車25aが、パンニングアクチュエータ19(図1参照)を構成している。   In addition, a pinion 27 of a panning motor 26 provided in the second lens barrel 18 meshes with an internal gear 25 a of the first lens barrel 25. With the rotation of the panning motor 26, the first lens barrel 25 and the mirror holding portion 16a and the front lens holding portion 15a inside the first lens barrel rotate. The panning motor 26, the pinion 27, and the internal gear 25a of the first lens barrel 25 constitute a panning actuator 19 (see FIG. 1).
しかし、第1の鏡筒25だけの回転では、撮像素子14iに対して被写体の光学像が主光軸14a回りに回転するだけになってしまう。そのため、第1の鏡筒25の回転と同じ量だけ同期して補正アクチュエータ114が撮像素子14iを回転させる。即ち、撮像装置では屈曲光学系14及び撮像素子14iを同時に回転させることでパンニング動作を行っている。   However, if only the first lens barrel 25 is rotated, the optical image of the subject is only rotated around the main optical axis 14a with respect to the image sensor 14i. Therefore, the correction actuator 114 rotates the image sensor 14 i in synchronization with the rotation of the first lens barrel 25 by the same amount. That is, in the imaging apparatus, the panning operation is performed by simultaneously rotating the bending optical system 14 and the imaging element 14i.
この方法の利点は、第1の鏡筒25及び第2の鏡筒18からなる全体の重い鏡筒を回動させる必要が無くなることであり、より高速応答のパンニング撮影を行うことができるようになる。   The advantage of this method is that it is not necessary to rotate the entire heavy lens barrel composed of the first lens barrel 25 and the second lens barrel 18, so that panning photography with higher response speed can be performed. Become.
上述した、撮像素子14iを回動する補正アクチュエータ114について説明する。   The correction actuator 114 that rotates the imaging element 14i described above will be described.
図8は、補正アクチュエータ114の構成部材を示す図であり、(a)は、コイル基盤19bを示す上面図、(b)は、永久磁石19dを示す図である。   8A and 8B are diagrams showing components of the correction actuator 114, wherein FIG. 8A is a top view showing the coil base 19b, and FIG. 8B is a view showing the permanent magnet 19d.
図8において、補正アクチュエータ114は、ハウジング19a(図7参照)に保持されたコイル基盤19bを有する。コイル基盤19bには、4個のフラットコイル19cが円周方向に沿って放射状に配置されている。永久磁石19dは、フラットコイル19cに対向して設けられており、図8(b)に示すように着磁されている。ヨーク19e、19fは、各々、永久磁石19dの磁束を効率的に利用するためのものである。ヨーク19e、19fにより永久磁石19dは閉じた磁路を形成する。フラットコイル19bは、その磁路内に配置されることになる。   In FIG. 8, the correction actuator 114 has a coil base 19b held in a housing 19a (see FIG. 7). In the coil base 19b, four flat coils 19c are radially arranged along the circumferential direction. The permanent magnet 19d is provided to face the flat coil 19c, and is magnetized as shown in FIG. The yokes 19e and 19f are for efficiently using the magnetic flux of the permanent magnet 19d. The permanent magnet 19d forms a closed magnetic path by the yokes 19e and 19f. The flat coil 19b is disposed in the magnetic path.
軸19gは、ハウジング19a及びコイル基盤19bの軸受部19h、19iに回転可能に軸支されており(図7では19g、19h、19iは不図示)、ヨーク19e、19fに固定されている。そのため、ヨーク19e、19f、永久磁石19dは、ハウジング19aに対して軸19gの回りに回転可能になっている。   The shaft 19g is rotatably supported by bearings 19h and 19i of the housing 19a and the coil base 19b (19g, 19h and 19i are not shown in FIG. 7), and is fixed to the yokes 19e and 19f. Therefore, the yokes 19e and 19f and the permanent magnet 19d are rotatable around the shaft 19g with respect to the housing 19a.
フラットコイル19cに電流を流すと、図8(a)の放射状に配置されたフラットコイル19cの駆動発生領域19c1と永久磁石19dの着磁方向の関係により、軸19gの回りに回転駆動力が発生する。但し、このままでは、永久磁石19dの回転につれてフラットコイル19cの駆動発生領域19c1と対向する永久磁石19dの着磁方向が変わってくるので、いずれは回転が止まってしまう。   When a current is passed through the flat coil 19c, a rotational driving force is generated around the shaft 19g due to the relationship between the drive generation region 19c1 of the flat coil 19c arranged radially in FIG. 8A and the magnetization direction of the permanent magnet 19d. To do. However, in this state, as the permanent magnet 19d rotates, the magnetization direction of the permanent magnet 19d facing the drive generation area 19c1 of the flat coil 19c changes, and eventually the rotation stops.
図8(a)に示すようにコイル基盤19bには、ホール素子等の磁気検出素子19jが設けられている。制御マイクロコンピュータ(図10参照)は、磁気検出素子19jが永久磁石19dの回転を検出すると、検出結果に基づきフラットコイル19cに流す電流の向きを逆にする。これにより、ヨーク19e、19fは回転が継続される。   As shown in FIG. 8A, the coil base 19b is provided with a magnetic detection element 19j such as a Hall element. When the magnetic detection element 19j detects the rotation of the permanent magnet 19d, the control microcomputer (see FIG. 10) reverses the direction of the current flowing through the flat coil 19c based on the detection result. As a result, the yokes 19e and 19f continue to rotate.
上記図6及び図7に戻り、第1群を構成する貼り合せレンズ群14jは、貼りあわせレンズ鏡筒18bに保持されている。同様に、第2群14kは、2群鏡筒18cに保持され、第3群14pは、3群鏡筒18dに保持され、第4群14mは、4群鏡筒18eに保持されている。   Returning to FIG. 6 and FIG. 7, the bonded lens group 14j constituting the first group is held by the bonded lens barrel 18b. Similarly, the second group 14k is held by the second group barrel 18c, the third group 14p is held by the third group barrel 18d, and the fourth group 14m is held by the fourth group barrel 18e.
ローパスフィルタ14oは、フィルタ枠18fに取り付けられており、撮像素子14iを密閉状態にすることでゴミの侵入を防いでいる。撮像素子14iは、撮像基盤113に取り付けられている。撮像基盤113は、補正アクチュエータ114により第2の鏡筒18内で屈曲光学系14の主光軸14aの回りに回動可能に支持されている。補正アクチュエータ114は、撮像装置の表示部に表示する画面の傾きを補正する目的も有する。補正アクチュエータ114は、後述する姿勢センサ120により検出された本体部11bの鉛直方向に対する傾きに基づいて駆動されることで、画面の傾き補正を行う。   The low-pass filter 14o is attached to the filter frame 18f, and prevents dust from entering by sealing the image sensor 14i. The image pickup device 14 i is attached to the image pickup base 113. The imaging base 113 is supported by the correction actuator 114 so as to be rotatable around the main optical axis 14 a of the bending optical system 14 in the second lens barrel 18. The correction actuator 114 also has a purpose of correcting the tilt of the screen displayed on the display unit of the imaging apparatus. The correction actuator 114 is driven based on the inclination of the main body 11b detected by an attitude sensor 120 described later with respect to the vertical direction, thereby correcting the inclination of the screen.
撮像装置では、パンニングモータ26等から構成されるパンニングアクチュエータ19は、自動パンニングのために設けられている。更に、撮像装置は、パンニング方向振動検出部118aによりパンニング方向の手ブレを検出し、その検出結果に基づいてパンニングアクチュエータ19を駆動する機能も有する。これにより、撮影時におけるパンニング方向の手ブレの影響による画質劣化を小さくしている。   In the imaging apparatus, a panning actuator 19 including a panning motor 26 and the like is provided for automatic panning. Furthermore, the imaging apparatus also has a function of detecting camera shake in the panning direction by the panning direction vibration detection unit 118a and driving the panning actuator 19 based on the detection result. As a result, image quality degradation due to the influence of camera shake in the panning direction during shooting is reduced.
3群鏡筒18dは、第2の鏡筒18に固定されている。2群鏡筒18c及び4群鏡筒18eは、ガイド軸110a上を摺動可能にガイド軸110aに支持されている。ガイド軸110a、回り止め軸110bは、第2の鏡筒18の内部にそれぞれ支持されている。2群鏡筒18c及び4群鏡筒18eは、回り止め軸110bによりガイド軸110aの回りの回転を規制されている。   The third group barrel 18 d is fixed to the second barrel 18. The second group barrel 18c and the fourth group barrel 18e are supported by the guide shaft 110a so as to be slidable on the guide shaft 110a. The guide shaft 110a and the detent shaft 110b are supported inside the second lens barrel 18, respectively. The rotation of the second group lens barrel 18c and the fourth group lens barrel 18e around the guide shaft 110a is restricted by the detent shaft 110b.
2群鏡筒18cは、リードスクリュー111bと噛み合っている。2群鏡筒18cは、ズームアクチュエータ111aによりリードスクリュー111bが回転させられることに伴い、主光軸14aに沿って変倍のための移動を行う。ズームアクチュエータ111aは、例えばステップモータ等として構成され、入力される駆動パルスを制御することで2群鏡筒18cを任意の位置に精密に移動/停止させることができる。   The second group barrel 18c meshes with the lead screw 111b. The second group barrel 18c moves for zooming along the main optical axis 14a as the lead screw 111b is rotated by the zoom actuator 111a. The zoom actuator 111a is configured as a step motor, for example, and can precisely move / stop the second group lens barrel 18c to an arbitrary position by controlling an input drive pulse.
4群鏡筒18eは、断面コの字状(実際には円環形状)のヨーク112cと、その内部に吸着された永久磁石112bを備えている。ヨーク112cと永久磁石112bにより形成される磁路内にボイスコイル112aが配置されている。ボイスコイル112aは、第2の鏡筒18に固定されている3群鏡筒18dに取り付けられている。ボイスコイル112aに電流を流すことで、4群鏡筒18eは主光軸14aに沿ってフォーカス(焦点調節)のための駆動を行う。   The fourth group lens barrel 18e includes a yoke 112c having a U-shaped cross section (actually an annular shape) and a permanent magnet 112b adsorbed therein. A voice coil 112a is disposed in a magnetic path formed by the yoke 112c and the permanent magnet 112b. The voice coil 112 a is attached to a third group lens barrel 18 d fixed to the second lens barrel 18. By passing a current through the voice coil 112a, the fourth group barrel 18e drives for focusing (focus adjustment) along the main optical axis 14a.
3群鏡筒18dには、ホール素子等の磁気検出素子112dが設けられている。制御マイクロコンピュータ(図10参照)は、磁気検出素子112dにより4群鏡筒18eに設けられた永久磁石112bの磁気を検出することで、4群鏡筒18eの位置を監視している。更に、制御マイクロコンピュータは、磁気検出素子112dの出力を負帰還してボイスコイル112aに与えることで、4群鏡筒18eの駆動制御を行っている。   The third group barrel 18d is provided with a magnetic detection element 112d such as a Hall element. The control microcomputer (see FIG. 10) monitors the position of the fourth group lens barrel 18e by detecting the magnetism of the permanent magnet 112b provided in the fourth group lens barrel 18e by the magnetic detection element 112d. Further, the control microcomputer performs drive control of the fourth group barrel 18e by negatively feeding back the output of the magnetic detection element 112d to the voice coil 112a.
図9は、撮像装置の背面図である。   FIG. 9 is a rear view of the imaging apparatus.
図9において、撮像装置は、上述したように、回動部11aと本体部11bを備えると共に両者間にまたがって配設された屈曲光学系14を備えている。本体部11bの背面側には、液晶モニタ11dが配設されている。撮影者は液晶モニタ11dにより、撮影時の被写体の状態や撮影後の画像を観察することができる。   In FIG. 9, as described above, the imaging apparatus includes the rotation unit 11 a and the main body unit 11 b and the bending optical system 14 disposed between the both. A liquid crystal monitor 11d is disposed on the back side of the main body 11b. The photographer can observe the state of the subject at the time of photographing and the image after photographing using the liquid crystal monitor 11d.
更に、本体部11bの背面側には、パンニングスイッチ116a、116bが配設されている。撮影者は撮像装置にパンニング動作を行わせる時には、パンニングスイッチ116a、116aを操作する。パンニングスイッチ116a、116bは、操作の有無及び操作力を検出している。   Further, panning switches 116a and 116b are disposed on the back side of the main body 11b. The photographer operates the panning switches 116a and 116a when causing the imaging apparatus to perform a panning operation. The panning switches 116a and 116b detect the presence / absence of an operation and the operation force.
例えば、パンニングスイッチ116aを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと右回りに変化していき、パンニングスイッチ116aを強く押すと、撮影方向は高速に右回りに変化する。他方、パンニングスイッチ116bを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと左回りに変化していき、パンニングスイッチ116bを強く押すと、撮影方向は高速に左回りに変化する。   For example, when the panning switch 116a is pressed weakly, the shooting direction slowly changes clockwise, and when the panning switch 116a is pressed strongly, the shooting direction changes quickly clockwise. On the other hand, when the panning switch 116b is pressed weakly, the shooting direction slowly changes counterclockwise, and when the panning switch 116b is pressed strongly, the shooting direction changes rapidly counterclockwise.
更に、本体部11bの背面側には、チルティングスイッチ117a、117bが配設されている。撮影者は撮像装置にチルティング動作を行わせる時には、チルティングスイッチ117a、117bを操作する。チルティングスイッチ117a、117bは、操作の有無及び操作力を検出している。   Further, tilting switches 117a and 117b are disposed on the back side of the main body 11b. The photographer operates the tilting switches 117a and 117b when the imaging apparatus performs the tilting operation. The tilting switches 117a and 117b detect the presence / absence of operation and the operation force.
例えば、チルティングスイッチ117aを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと上方向に変化していき、チルティングスイッチ117aを強く押すと、撮影方向は高速に上方向に変化する。他方、チルティングスイッチ117bを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと下方向に変化していき、チルティングスイッチ117bを強く押すと、撮影方向は高速に下方向に変化する。   For example, when the tilting switch 117a is pressed weakly, the shooting direction slowly changes upward, and when the tilting switch 117a is pressed strongly, the shooting direction changes quickly at high speed. On the other hand, when the tilting switch 117b is pressed weakly, the shooting direction slowly changes downward, and when the tilting switch 117b is pressed strongly, the shooting direction changes rapidly downward.
本実施の形態の一番の特徴は、手持ちで安定したパンニング撮影、チルティング撮影を行うことができる点である。撮影者が撮像装置の本体部11bを手持ちで一定方向に構えてパンニングスイッチ116a、116bを操作すると、極めて滑らかなパンニング撮影、チルティング撮影が本体部11bを動かさずに行うことができる。   The most important feature of the present embodiment is that it is possible to perform panning photography and tilting photography which are stable with hand. When the photographer holds the main body 11b of the image pickup apparatus and holds the main body 11b in a certain direction and operates the panning switches 116a and 116b, extremely smooth panning and tilting can be performed without moving the main body 11b.
また、撮影者が撮像装置の本体部11bを手持ちで撮影を行う時の手ブレに関しても、パンニングアクチュエータ19(パンニングモータ26等を含む)及びチルティングアクチュエータ15fにより手ブレの補正を行う。これにより、撮影に伴い安定した画面を得ることができる。   In addition, regarding camera shake when the photographer takes a picture of the main body 11b of the image pickup apparatus by hand, the camera shake is corrected by the panning actuator 19 (including the panning motor 26 and the like) and the tilting actuator 15f. Thereby, a stable screen can be obtained with photographing.
図10は、撮像装置の制御系の構成を示すブロック図である。   FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a control system of the imaging apparatus.
図10において、撮像装置は、パンニングスイッチ116a、116b、チルティングスイッチ117a、117b、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bを備えている。撮像装置は、更に、制御マイクロコンピュータ(以下、制御マイコンと略記)118d、パンドライバ119a、チルトドライバ119b、補正ドライバ119c、姿勢センサ120を備えている。尚、本発明と関係ない要素に関しては図示を省略する。   10, the imaging apparatus includes panning switches 116a and 116b, tilting switches 117a and 117b, a panning direction vibration detection unit 118a, and a tilting direction vibration detection unit 118b. The imaging apparatus further includes a control microcomputer (hereinafter abbreviated as control microcomputer) 118d, a pan driver 119a, a tilt driver 119b, a correction driver 119c, and an attitude sensor 120. It should be noted that illustration of elements not related to the present invention is omitted.
制御マイコン118dは、撮像装置全体の制御を司り、パンニングスイッチ116a、116b、チルティングスイッチ117a、117b、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118b、姿勢センサ120の信号を入力する。また、制御マイコン118dは、前記各信号に基づきパンドライバ119a、チルトドライバ119b、補正ドライバ119cの駆動を制御する。   The control microcomputer 118d controls the entire imaging apparatus, and inputs panning switches 116a and 116b, tilting switches 117a and 117b, a panning direction vibration detection unit 118a, a tilting direction vibration detection unit 118b, and an attitude sensor 120. The control microcomputer 118d controls the driving of the pan driver 119a, the tilt driver 119b, and the correction driver 119c based on the signals.
制御マイコン118dは、第1の鏡筒25及びミラー14cが揺動する方向の振動により撮像素子14iに生じる該方向の像ブレ(被写体像のブレ)を補正する。また、制御マイコン118dは、第1の鏡筒25及びミラー14cが回転する方向の振動により撮像素子14iに生じる該方向の像ブレを補正する。また、制御マイコン118dは、プログラムに基づき図12のフローチャートに示す処理を実行する。   The control microcomputer 118d corrects the image blur (subject image blur) in the direction that is generated in the imaging element 14i due to the vibration in the direction in which the first lens barrel 25 and the mirror 14c swing. In addition, the control microcomputer 118d corrects image blurring in the direction that occurs in the imaging element 14i due to vibration in the direction in which the first lens barrel 25 and the mirror 14c rotate. Further, the control microcomputer 118d executes the processing shown in the flowchart of FIG. 12 based on the program.
パンニング方向振動検出部118aは、上記のように振動ジャイロ等の角速度計により構成され、第1の鏡筒25に加わるパンニング方向のブレを検出する。チルティング方向振動検出部118bは、上記のように振動ジャイロ等の角速度計により構成され、チルティング方向のブレを検出する。パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの各出力信号は、適宜、増幅やDC成分カット等のアナログ演算処理が施された後、制御マイコン118に入力される。姿勢センサ120は、本体部11bが重力方向に対してどの程度傾いているかを判別する傾斜センサ等から構成される。   The panning direction vibration detection unit 118a is configured by an angular velocity meter such as a vibration gyro as described above, and detects a blur in the panning direction applied to the first lens barrel 25. The tilting direction vibration detection unit 118b is constituted by an angular velocity meter such as a vibration gyro as described above, and detects blurring in the tilting direction. The output signals of the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are appropriately subjected to analog arithmetic processing such as amplification and DC component cut, and then input to the control microcomputer 118. The attitude sensor 120 includes an inclination sensor that determines how much the main body 11b is inclined with respect to the direction of gravity.
制御マイコン118dは、パンニングスイッチ116a、116b、チルティングスイッチ117a、117b、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの各出力信号に基づいて以下の制御を行う。即ち、制御マイコン118dは、パンドライバ119aを制御してパンニングアクチュエータ19(パンニングモータ26)を駆動し、同様にチルトドライバ119bを制御してチルティングアクチュエータ15fを駆動する。また、制御マイコン118dは、姿勢センサ120の出力信号に基づいて補正ドライバ190cを制御して補正アクチュエータ114を駆動する。   The control microcomputer 118d performs the following control based on the output signals of the panning switches 116a and 116b, the tilting switches 117a and 117b, the panning direction vibration detection unit 118a, and the tilting direction vibration detection unit 118b. That is, the control microcomputer 118d controls the pan driver 119a to drive the panning actuator 19 (panning motor 26), and similarly controls the tilt driver 119b to drive the tilting actuator 15f. Further, the control microcomputer 118d controls the correction driver 190c based on the output signal of the attitude sensor 120 to drive the correction actuator 114.
ここで、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bは、撮像装置のパンニング動作、チルティング動作に伴い回動される第1の鏡筒25上に配置されていることに特徴がある(図1参照)。詳細に述べると、パンニング方向振動検出部118aは、第1の鏡筒25における光軸に対して回転運動しか行わない部位に配置され、矢印118y方向の振動角速度を検出している。チルティング方向振動検出部118bは、前玉保持枠15aの側面に配置され(図5参照)、矢印118p方向の振動角速度を検出している。   Here, the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are characterized in that they are arranged on the first lens barrel 25 that is rotated in accordance with the panning operation and the tilting operation of the imaging apparatus. Yes (see FIG. 1). More specifically, the panning direction vibration detection unit 118a is disposed at a portion of the first lens barrel 25 that only performs rotational movement with respect to the optical axis, and detects the vibration angular velocity in the direction of the arrow 118y. The tilting direction vibration detection unit 118b is disposed on the side surface of the front lens holding frame 15a (see FIG. 5) and detects the vibration angular velocity in the direction of the arrow 118p.
本構成のように、ミラー(反射面)14cの対物側に対物レンズ14fを配置した屈曲光学系14において、対物レンズ14fの移動量と光軸ズレ量との比率は、パンニング方向、チルティング方向とも一対一になっている。即ち、パンニング動作、チルティング動作を行う時は、その動作と同じ量だけ第1の鏡筒25に保持された対物レンズ14fを回動させればよい。   In the bending optical system 14 in which the objective lens 14f is arranged on the objective side of the mirror (reflecting surface) 14c as in this configuration, the ratio between the amount of movement of the objective lens 14f and the amount of optical axis deviation is the panning direction and the tilting direction. Both are one to one. That is, when performing the panning operation and the tilting operation, the objective lens 14f held by the first lens barrel 25 may be rotated by the same amount as that operation.
手ブレに関しても同様であり、第1の鏡筒25に保持された対物レンズ14fが絶対空間(換言すれば3次元空間の座標軸)に対して安定化していれば、本体部11bに手ブレが生じていても撮影画像への影響は無い。これを可能とするために、第1の鏡筒25にパンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bを設ける。制御マイコン118dは、以下の制御を行う。   The same applies to camera shake. If the objective lens 14f held in the first lens barrel 25 is stabilized with respect to absolute space (in other words, the coordinate axis of a three-dimensional space), camera shake occurs in the main body 11b. Even if it occurs, there is no effect on the captured image. In order to make this possible, the first lens barrel 25 is provided with a panning direction vibration detection unit 118a and a tilting direction vibration detection unit 118b. The control microcomputer 118d performs the following control.
パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの各検出出力が常にゼロを維持するように、パンニングアクチュエータ19(パンニングモータ26等)、補正アクチュエータ114、チルティングアクチュエータ15fを駆動制御する。換言すれば、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの各検出出力を減少する方向に、揺動駆動部(各アクチュエータ19、114、15f)を駆動制御する。   The panning actuator 19 (panning motor 26, etc.), the correction actuator 114, and the tilting actuator 15f are driven and controlled so that the detection outputs of the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are always maintained at zero. In other words, the swing drive units (actuators 19, 114, 15f) are driven and controlled in a direction to decrease the detection outputs of the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b.
即ち、制御マイコン118dは、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの各検出出力が減少するように撮影光学系(ミラー14c、対物レンズ14fを含む)の回動目標値を算出する。そして、制御マイコン118dは、算出した回動目標値に基づき撮影光学系を回動させる制御を行う。   That is, the control microcomputer 118d calculates the rotation target value of the photographing optical system (including the mirror 14c and the objective lens 14f) so that the detection outputs of the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are decreased. To do. Then, the control microcomputer 118d performs control to rotate the photographing optical system based on the calculated rotation target value.
このような駆動制御方法を零位法(ゼロメソッド)といい、振動検出部の検出リニアリティや感度の環境変動等が生じた場合でも、対物レンズ14fを絶対空間に安定した状態で静止させることができるという利点がある。その理由は、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの出力を常にゼロにするように(出力が減少する方向に)第1の鏡筒25を揺動/回転させている。そのため、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bから大きな角速度信号が出力されることが無いためである。   Such a drive control method is referred to as a zero method (zero method), and even when the detection linearity of the vibration detection unit, an environmental change in sensitivity, or the like occurs, the objective lens 14f can be kept stationary in an absolute space in a stable state. There is an advantage that you can. The reason is that the first lens barrel 25 is swung / rotated so that the outputs of the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are always zero (in a direction in which the output decreases). Therefore, a large angular velocity signal is not output from the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b.
本実施の形態では、ミラー(反射面)14cの対物側に対物レンズ14fを配置する屈曲光学系14において、撮影方向を支配するのは対物レンズ14fの向きであることに着目できたので、上記配置を実現することができた。   In the present embodiment, in the bending optical system 14 in which the objective lens 14f is disposed on the objective side of the mirror (reflecting surface) 14c, it can be noted that the direction of the objective lens 14f dominates the photographing direction. The arrangement could be realized.
上述したように、パンニングスイッチ116a、116b、チルティングスイッチ117a、117bの各出力信号に基づいて、パンニング撮影、チルティング撮影を行う。更に、パンニング方向振動検出部118aの信号に基づいてパンニングアクチュエータ19を駆動し、パンニング方向のブレを補正する。同様に、チルティング方向振動検出部118bの信号に基づいてチルティングアクチュエータ15fを駆動し、チルティング方向のブレを補正する。パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの役割は、単にブレを検出するばかりでなく、新たな機能も付加されている。   As described above, panning shooting and tilting shooting are performed based on the output signals of the panning switches 116a and 116b and the tilting switches 117a and 117b. Further, the panning actuator 19 is driven based on the signal from the panning direction vibration detection unit 118a to correct the blur in the panning direction. Similarly, the tilting actuator 15f is driven based on the signal of the tilting direction vibration detection unit 118b to correct the tilting direction blur. The roles of the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are not only to detect blur, but also have a new function.
撮像装置が鉛直方向に対して傾いている場合には以下の問題も出てくる。   When the imaging device is tilted with respect to the vertical direction, the following problems also arise.
図11は、撮像装置の撮影コマを示す図であり、(a)は、撮像装置が鉛直方向に沿っている状態でパンニング撮影を行った場合の撮影コマを示す図、(b)は、撮像装置が鉛直方向から傾いた状態でパンニング撮影を行った場合の撮影コマを示す図である。   11A and 11B are diagrams illustrating imaging frames of the imaging device. FIG. 11A is a diagram illustrating imaging frames when panning shooting is performed in a state where the imaging device is along the vertical direction, and FIG. It is a figure which shows the imaging | photography frame | top | piece at the time of performing panning imaging | photography in the state which the apparatus inclined from the perpendicular direction.
図11において、図11(a)に示すように、撮像装置でパンニング撮影を行った場合、背景142に関して各撮影コマ128a〜128dは水平方向にパンニングを行えた撮影コマである。しかし、図11(b)に示すように、撮像装置を鉛直方向から若干傾けて保持した状態でパンニング撮影を行った場合には、パンニングにつれて各々の撮影コマ129a〜129cが水平からずれていく。その結果、撮影コマ129dでは背景142に対して大きくずれてしまっている。   In FIG. 11, as shown in FIG. 11A, when panning shooting is performed with the imaging apparatus, each of the shooting frames 128 a to 128 d is a shooting frame that has been panned in the horizontal direction with respect to the background 142. However, as shown in FIG. 11B, when panning shooting is performed in a state where the imaging apparatus is held slightly tilted from the vertical direction, the respective shooting frames 129a to 129c are shifted from the horizontal as the panning is performed. As a result, the photographing frame 129d is largely deviated from the background 142.
そこで、本実施の形態では、上記のように撮像装置を鉛直方向に対して傾けた状態でパンニング撮影を行った場合でも、撮影画面を補正する構成となっている。姿勢センサ120は、撮像装置の本体部11bが鉛直方向に対してどの程度傾いているかを検出する。制御マイコン118dは、パンニング角度に応じて各撮影コマがどれだけ水平からずれていくかを演算し、演算結果に応じてチルティングアクチュエータ15fの駆動を補正することで、撮影画面のズレを補正する。更に、制御マイコン118dは、補正アクチュエータ114により撮像素子18fを主光軸14a回りに駆動することで、撮影画面の傾きを補正する。   Therefore, in the present embodiment, the shooting screen is corrected even when panning shooting is performed with the imaging device tilted with respect to the vertical direction as described above. The attitude sensor 120 detects how much the main body 11b of the imaging apparatus is inclined with respect to the vertical direction. The control microcomputer 118d calculates how much each shooting frame is deviated from the horizontal according to the panning angle, and corrects the shift of the shooting screen by correcting the driving of the tilting actuator 15f according to the calculation result. . Further, the control microcomputer 118d corrects the tilt of the photographing screen by driving the image sensor 18f around the main optical axis 14a by the correction actuator 114.
図11(b)に示すように、各撮影コマ129a〜129dは、チルティングアクチュエータ15fにより矢印141b、141c、141d方向に移動させられる。また、各撮影コマ129a〜129dは、補正アクチュエータ114により矢印130a〜130d方向に回転補正させられる。これにより、破線で示す撮影画面のように図11(a)と同じパンニング撮影を行うことができる。   As shown in FIG. 11B, the photographing frames 129a to 129d are moved in the directions of arrows 141b, 141c, and 141d by the tilting actuator 15f. The photographing frames 129a to 129d are rotationally corrected in the directions of arrows 130a to 130d by the correction actuator 114. Thereby, the same panning imaging | photography as Fig.11 (a) can be performed like the imaging | photography screen shown with a broken line.
図12は、撮像装置の特徴的な動作を示すフローチャートでる。   FIG. 12 is a flowchart showing a characteristic operation of the imaging apparatus.
図12において、本処理は、撮像装置の電源を投入すると同時に開始される。ステップS1では、制御マイコン118dは、パンニングスイッチ116a、116bがオン操作されるまで待機している。ステップS1でパンニングスイッチ116a、116bがオン操作された場合は、ステップS2に移行する。ステップS2では、制御マイコン118dは、姿勢センサ120の出力信号を読み込み、撮像装置の本体部11bが鉛直方向に対してどの程度傾いているかを求める。   In FIG. 12, this processing is started at the same time when the imaging apparatus is turned on. In step S1, the control microcomputer 118d stands by until the panning switches 116a and 116b are turned on. If the panning switches 116a and 116b are turned on in step S1, the process proceeds to step S2. In step S2, the control microcomputer 118d reads the output signal of the attitude sensor 120 and obtains how much the main body 11b of the imaging apparatus is inclined with respect to the vertical direction.
ステップS3では、制御マイコン118dは、上記ステップS2で求めた撮像装置の本体部11bの鉛直方向に対する傾き角に関して、撮影画面の補正が必要か否かを判定する。撮影画面の補正が必要と判定した場合には、ステップS4に進み、撮影画面の補正が必要でないと判定した場合には、ステップS6に進む。   In step S3, the control microcomputer 118d determines whether or not correction of the shooting screen is necessary with respect to the inclination angle of the main body 11b of the imaging device obtained in step S2 with respect to the vertical direction. If it is determined that correction of the shooting screen is necessary, the process proceeds to step S4. If it is determined that correction of the shooting screen is not required, the process proceeds to step S6.
上記ステップS3で撮影画面の補正が必要と判定した場合、ステップS4では、制御マイコン118dは、上記ステップS2で求めた撮像装置の本体部11bの鉛直方向に対する傾き角に関して、以下の演算を行う。即ち、制御マイコン118dは、パンニング撮影した各撮影コマに対して撮影画面をどれだけチルティング(図11(b)の矢印141b〜141d)及びローリング(図11(b)の矢印130a〜130d)すればよいかを演算する。つまり、制御マイコン118dは、チルト量及びロール量を演算する。この後、ステップS5に進む。   If it is determined in step S3 that the photographing screen needs to be corrected, in step S4, the control microcomputer 118d performs the following calculation regarding the tilt angle of the main body 11b of the imaging device obtained in step S2 with respect to the vertical direction. That is, the control microcomputer 118d tilts the shooting screen (arrows 141b to 141d in FIG. 11 (b)) and rolling (arrows 130a to 130d in FIG. 11 (b)) for each shot frame panned. Calculate what to do. That is, the control microcomputer 118d calculates the tilt amount and the roll amount. Thereafter, the process proceeds to step S5.
ステップS5では、制御マイコン118dは、上記ステップS4の演算結果に基づいて第2の鏡筒18のパンニング駆動、チルティング駆動、ローリング駆動を行う。この後、ステップS7に進む。ステップS7では、制御マイコン118dは、パンニングスイッチ116a、116bがオフ操作されるまで待機する。即ち、パンニングスイッチ116a、116bがオフ操作されるまでの間、第2の鏡筒18のパンニング駆動、チルティング駆動、ローリング駆動を行っている。   In step S5, the control microcomputer 118d performs panning driving, tilting driving, and rolling driving of the second lens barrel 18 based on the calculation result of step S4. Thereafter, the process proceeds to step S7. In step S7, the control microcomputer 118d stands by until the panning switches 116a and 116b are turned off. That is, until the panning switches 116a and 116b are turned off, panning driving, tilting driving, and rolling driving of the second lens barrel 18 are performed.
ステップS7でパンニングスイッチ116a、116bがオン操作された場合は、ステップS8に移行する。ステップS8では、制御マイコン118dは、パンニング撮影及びその補正(チルティング、ローリング)を停止する。   If the panning switches 116a and 116b are turned on in step S7, the process proceeds to step S8. In step S8, the control microcomputer 118d stops panning photographing and its correction (tilting and rolling).
他方、上記ステップS3で撮影画面の補正が必要でないと判定した場合、ステップS6では、制御マイコン118dは、通常のパンニング撮影(パンニングアクチュエータ19だけを使用した撮影)を開始し、ステップS7以降の処理を行う。   On the other hand, if it is determined in step S3 that correction of the shooting screen is not necessary, in step S6, the control microcomputer 118d starts normal panning shooting (shooting using only the panning actuator 19), and the processing from step S7 onward. I do.
上述したように、撮像装置の本体部11bを鉛直方向に対して傾けて保持している場合においても、撮影画面を補正するパンニング撮影を行うので常に安定した撮影画面を得ることができる。   As described above, even when the main body 11b of the imaging apparatus is held tilted with respect to the vertical direction, panning shooting for correcting the shooting screen is performed, so that a stable shooting screen can always be obtained.
尚、パンニング撮影を行う場合及びパノラマ撮影を行い静止画を連写する場合においては、その撮影の間の手ブレも問題になってくる。パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bは、第1の鏡筒25に配置されているので、撮像装置の回動部11aが回動する。これにより、撮影方向が変化しても常に対物レンズ14fを絶対空間に安定化できるので、手ブレの影響は受けない。即ち、パンニングスイッチ116a、116bの操作により回動部11aが回動してパンニング撮影を行っている状態でも、リアルタイムで手ブレ補正が可能となる。   When panning shooting is performed or when panoramic shooting is performed and still images are continuously shot, camera shake during the shooting also becomes a problem. Since the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are disposed in the first lens barrel 25, the rotation unit 11a of the imaging apparatus rotates. Thereby, even if the shooting direction changes, the objective lens 14f can always be stabilized in the absolute space, and thus is not affected by camera shake. That is, camera shake correction can be performed in real time even in a state in which the rotating unit 11a is rotated by panning switches 116a and 116b to perform panning shooting.
上述したように、本実施の形態では、撮像装置の回動部11aに、第1の鏡筒25に加わるパンニング方向のブレを検出するパンニング方向振動検出部118a、チルティング方向のブレを検出するチルティング方向振動検出部118bを設ける。これにより、撮影方向の変化に対応した手ブレ補正が可能となる。   As described above, in the present embodiment, the rotation unit 11a of the imaging apparatus detects the panning direction vibration detection unit 118a that detects the blur in the panning direction applied to the first lens barrel 25, and detects the blur in the tilting direction. A tilting direction vibration detector 118b is provided. Thereby, camera shake correction corresponding to a change in the photographing direction is possible.
また、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの各出力が常にゼロを維持するように、パンニングアクチュエータ19、補正アクチュエータ114、チルティングアクチュエータ15fを駆動制御する零位法を用いる。これにより、環境変動が生じた場合でも、屈曲光学系14の対物レンズ14fを絶対空間に安定した状態で静止させることができ、安定な手ブレ補正を実現することが可能となる。更に、撮像装置の姿勢を変えずに、第1の鏡筒25のみをパンニングさせるパノラマ撮影(自動パノラマ撮影)の場合でも良好な手ブレ補正が可能となる。   Further, a null method is used to drive and control the panning actuator 19, the correction actuator 114, and the tilting actuator 15f so that the outputs of the panning direction vibration detection unit 118a and the tilting direction vibration detection unit 118b are always maintained at zero. As a result, even when the environment fluctuates, the objective lens 14f of the bending optical system 14 can be kept stationary in an absolute space, and stable camera shake correction can be realized. Furthermore, even in the case of panoramic shooting (automatic panoramic shooting) in which only the first lens barrel 25 is panned without changing the attitude of the image pickup apparatus, it is possible to perform good camera shake correction.
本実施の形態の撮像装置は以下の構成要素を備える。撮像装置は、回動部11aと本体部11bとから大略構成される。第1の鏡筒25は、対物レンズ14fを保持する。第2の鏡筒18は、貼り合せレンズ群14j、第2群14k、第3群14p、第4群14mを保持する。屈曲光学系14を、第1の鏡筒25と第2の鏡筒18の間に配置されるミラー(反射面)14c、第1の鏡筒25、第2の鏡筒18から構成する。屈曲光学系14により屈曲された被写体光が結像される撮像素子14iを設ける。   The imaging apparatus according to the present embodiment includes the following components. The imaging device is generally composed of a rotating part 11a and a main body part 11b. The first lens barrel 25 holds the objective lens 14f. The second lens barrel 18 holds the bonded lens group 14j, the second group 14k, the third group 14p, and the fourth group 14m. The bending optical system 14 includes a mirror (reflecting surface) 14 c disposed between the first lens barrel 25 and the second lens barrel 18, the first lens barrel 25, and the second lens barrel 18. An imaging element 14i on which subject light bent by the bending optical system 14 is formed is provided.
ミラー14c及び第1の鏡筒25を関連付けて本体部11bに対して相対的に回転させるパンニングアクチュエータ19を設ける。ミラー14c及び第1の鏡筒25を関連付けて本体部11bに対して相対的に揺動させるチルティングアクチュエータ15fを設ける。撮像素子14iを回転させる補正アクチュエータ114を設ける。パンニング方向のブレを検出するパンニング方向振動検出部118a、チルティング方向のブレを検出するチルティング方向振動検出部118bを設ける。   A panning actuator 19 is provided that associates the mirror 14c and the first lens barrel 25 to rotate relative to the main body 11b. A tilting actuator 15f is provided that associates the mirror 14c and the first lens barrel 25 and swings relative to the main body 11b. A correction actuator 114 that rotates the image sensor 14i is provided. A panning direction vibration detection unit 118a that detects blur in the panning direction and a tilting direction vibration detection unit 118b that detects blur in the tilting direction are provided.
撮像装置全体の制御を司る制御マイコン118dを設ける。制御マイコン118dは、パンニングスイッチ116a、116b、チルティングスイッチ117a、117b、パンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bの各出力信号に基づいて以下の制御を行う。パンニングアクチュエータ19を駆動し、チルティングアクチュエータ15fを駆動する。また、姿勢センサ120の出力信号に基づいて補正ドライバ190cを制御して補正アクチュエータ114を駆動する。   A control microcomputer 118d that controls the entire imaging apparatus is provided. The control microcomputer 118d performs the following control based on the output signals of the panning switches 116a and 116b, the tilting switches 117a and 117b, the panning direction vibration detection unit 118a, and the tilting direction vibration detection unit 118b. The panning actuator 19 is driven and the tilting actuator 15f is driven. Also, the correction actuator 114 is driven by controlling the correction driver 190 c based on the output signal of the attitude sensor 120.
以上説明したように、本実施の形態によれば、屈曲光学系14を採用して撮影時の光軸とパンニング動作時の回転軸を揃える。これにより、パンニング動作時にも第1の鏡筒25が本体部11bからはみ出ないようにすることができ、第1の鏡筒25及び第2の鏡筒18を含む撮影鏡筒の小型化が可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the bending optical system 14 is employed to align the optical axis during shooting and the rotation axis during panning operation. Thereby, it is possible to prevent the first lens barrel 25 from protruding from the main body portion 11b even during the panning operation, and it is possible to reduce the size of the photographing lens barrel including the first lens barrel 25 and the second lens barrel 18. It becomes.
また、チルティング動作に関しても光軸屈曲用のミラー(反射面)14cと対物レンズ14fとを協調駆動させる。これにより、撮影鏡筒の小型化が可能となる。   As for the tilting operation, the mirror (reflection surface) 14c for bending the optical axis and the objective lens 14f are cooperatively driven. This makes it possible to reduce the size of the photographing lens barrel.
また、パンニング方向のブレを検出するパンニング方向振動検出部118a、チルティング方向のブレを検出するチルティング方向振動検出部118bを設ける。これにより、撮影方向の変化に対応した手ブレ補正が可能となる。   In addition, a panning direction vibration detection unit 118a for detecting blur in the panning direction and a tilting direction vibration detection unit 118b for detecting blur in the tilting direction are provided. Thereby, camera shake correction corresponding to a change in the photographing direction is possible.
また、屈曲光学系4において手ブレ補正時に絶対空間に安定化される第1の鏡筒25にパンニング方向振動検出部118a、チルティング方向振動検出部118bを設け、零位法により制御する。これにより、環境変化にも安定な手ブレ補正が可能となる。   In the bending optical system 4, a panning direction vibration detection unit 118 a and a tilting direction vibration detection unit 118 b are provided in the first lens barrel 25 that is stabilized in an absolute space during camera shake correction, and controlled by the null method. As a result, camera shake correction that is stable against environmental changes is possible.
また、撮像装置の姿勢を変えずに第1の鏡筒25のみをパンニングさせるパノラマ撮影(自動パノラマ撮影)の場合でも、良好な手ブレ補正が可能となる。   In addition, even in the case of panoramic shooting (automatic panoramic shooting) in which only the first lens barrel 25 is panned without changing the attitude of the imaging device, it is possible to perform favorable camera shake correction.
上記の効果をまとめると、撮像装置においてパンニング撮影及びチルティング撮影を小型の撮影鏡筒で実現することが可能となる。また、撮像装置においてパンニング撮影やチルティング撮影に伴う撮影方向の変化に対応した手ブレ補正が可能となる。また、撮像装置の方向を変えずに撮影方向を変える自動パノラマ撮影を行う際も良好な手ブレ補正が可能となる。   Summarizing the above effects, panning photography and tilting photography can be realized with a small photographing lens barrel in the imaging apparatus. In addition, it is possible to perform camera shake correction corresponding to a change in shooting direction accompanying panning shooting or tilting shooting in the imaging apparatus. In addition, it is possible to perform good camera shake correction even when performing automatic panoramic shooting in which the shooting direction is changed without changing the direction of the imaging device.
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、スチルカメラを例に挙げ説明したが、本発明は、スチルカメラへの適用に限定されるものではない。静止画撮影或いは静止画中の流し撮りが可能なビデオカメラ、監視カメラ、Webカメラ、カメラ機能付携帯電話機等にも適用することができる。
[Other embodiments]
In the above embodiment, a still camera has been described as an example. However, the present invention is not limited to application to a still camera. The present invention can also be applied to a video camera, a surveillance camera, a Web camera, a mobile phone with a camera function, and the like that can shoot a still image or a panning shot in a still image.
また、本発明の目的は、前述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、以下の処理を行うことによりも達成される。即ち、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによりも達成される。   The object of the present invention can also be achieved by supplying a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or apparatus and performing the following processing. That is, it is also achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium by the computer (or CPU, MPU, etc.) of the system or apparatus.
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code and the storage medium storing the program code constitute the present invention. .
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光磁気ディスクを用いることができる。また、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。   As a storage medium for supplying the program code, for example, a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, or a magneto-optical disk can be used. Further, optical disks such as CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, and the like can be used. Alternatively, the program code may be downloaded via a network.
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、以下の場合も含まれる。即ち、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理により前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。   Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also the following cases are included. That is, based on the instruction of the program code, an OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. Cases are also included.
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、次のプログラムコードの指示に基づき、以下の処理を行う場合も含まれる。即ち、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理により前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。   Furthermore, after the program code read from the storage medium is written in the memory provided in the function expansion board inserted into the computer or the function expansion unit connected to the computer, the following program code is specified based on the instruction of the next program code. This includes cases where processing is performed. That is, the case where the CPU or the like provided in the extension board or the extension unit performs the part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing is included.
本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図であり、(a)は、側面図、(b)は、正面図である。It is a figure which shows the structure of the imaging device which concerns on embodiment of this invention, (a) is a side view, (b) is a front view. 撮像装置におけるミラーを用いた屈曲光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the bending optical system using the mirror in an imaging device. 撮像装置におけるプリズムを用いた屈曲光学系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the bending optical system using the prism in an imaging device. 曲率面を有するプリズムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the prism which has a curvature surface. チルティング駆動連動機構の構成を示す図であり、(a)は、上面図、(b)は、側面図である。It is a figure which shows the structure of a tilting drive interlocking mechanism, (a) is a top view, (b) is a side view. パンニング駆動連動機構の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of a panning drive interlocking mechanism. パンニング駆動連動機構の構成を示す図であり、(a)は、上面図、(b)は、図6の矢視A−A線に沿う正面断面図である。It is a figure which shows the structure of a panning drive interlocking mechanism, (a) is a top view, (b) is front sectional drawing which follows the arrow AA line of FIG. 補正アクチュエータの構成部材を示す図であり、(a)は、コイル基盤を示す上面図、(b)は、永久磁石を示す図である。It is a figure which shows the structural member of a correction actuator, (a) is a top view which shows a coil base | substrate, (b) is a figure which shows a permanent magnet. 撮像装置の背面図である。It is a rear view of an imaging device. 撮像装置の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of an imaging device. 撮像装置の撮影コマを示す図であり、(a)は、撮像装置が鉛直方向に沿っている状態でパンニング撮影を行った場合の撮影コマを示す図、(b)は、撮像装置が鉛直方向から傾いた状態でパンニング撮影を行った場合の撮影コマを示す図である。It is a figure which shows the imaging | photography frame of an imaging device, (a) is a figure which shows the imaging | photography frame when panning imaging | photography is performed in the state where an imaging device is along a perpendicular direction, (b) is an imaging device vertical direction. It is a figure which shows the imaging | photography frame | top | piece at the time of performing panning imaging | photography in the state inclined from. 撮像装置の特徴的な動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the characteristic operation | movement of an imaging device. 従来例に係る撮像装置の構成を示す図であり、(a)は、正面図、(b)は、側面図、(c)は、上面図である。It is a figure which shows the structure of the imaging device which concerns on a prior art example, (a) is a front view, (b) is a side view, (c) is a top view.
符号の説明Explanation of symbols
11a 回動部
11b 本体部
14c ミラー(撮影光学系)
14f 対物レンズ(撮影光学系)
14i 撮像素子(撮像手段)
15f チルティングアクチュエータ(駆動手段、第2の駆動手段)
19 パンニングアクチュエータ(駆動手段、第1の駆動手段)
114 補正アクチュエータ(駆動手段、第3の駆動手段)
118a パンニング方向振動検出部(振動検出手段、第1の振動検出手段)
118b チルティング方向振動検出部(振動検出手段、第2の振動検出手段)
118d 制御マイクロコンピュータ(目標値算出手段)
11a Rotating part 11b Body part 14c Mirror (shooting optical system)
14f Objective lens (photographing optical system)
14i imaging device (imaging means)
15f tilting actuator (drive means, second drive means)
19 Panning actuator (drive means, first drive means)
114 Correction actuator (drive means, third drive means)
118a Panning direction vibration detection unit (vibration detection means, first vibration detection means)
118b Tilting direction vibration detection unit (vibration detection means, second vibration detection means)
118d Control microcomputer (target value calculation means)

Claims (6)

  1. 撮像手段に被写体の光学像を結像する撮影光学系を保持する回動部と、前記撮影光学系が少なくとも2軸方向に回動可能なように前記回動部を保持する本体部とを備える撮像装置であって、
    前記回動部に配設され、少なくとも2軸回りの回転振動を検出する振動検出手段と、
    前記振動検出手段の各方向の検出出力が減少するように前記撮影光学系の回動目標値を算出する目標値算出手段と、
    前記目標値算出手段により算出された前記回動目標値に基づいて前記撮影光学系を回動させる駆動手段と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
    A rotating unit that holds a photographing optical system that forms an optical image of a subject on an imaging unit, and a main body that holds the rotating unit so that the photographing optical system can rotate in at least two axial directions. An imaging device,
    Vibration detecting means disposed in the rotating portion and detecting rotational vibration about at least two axes;
    Target value calculating means for calculating a rotation target value of the photographing optical system so that a detection output of each direction of the vibration detecting means decreases;
    Drive means for rotating the imaging optical system based on the rotation target value calculated by the target value calculation means;
    An imaging apparatus comprising:
  2. 前記振動検出手段は、パンニング方向の振動を検出する第1の振動検出手段と、チルティング方向の振動を検出する第2の振動検出手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the vibration detection unit includes a first vibration detection unit that detects a vibration in a panning direction and a second vibration detection unit that detects a vibration in a tilting direction. .
  3. 前記駆動手段は、前記撮影光学系をパンニング方向に回動させる第1の駆動手段と、前記撮影光学系をチルティング方向に回動させる第2の駆動手段と、前記撮像手段を光軸回りに回転させる第3の駆動手段とを含むことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。   The driving means includes a first driving means for rotating the photographing optical system in the panning direction, a second driving means for rotating the photographing optical system in the tilting direction, and the imaging means about the optical axis. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a third driving unit that rotates the imaging unit.
  4. 前記撮像装置が搭載される機器は、光学機器、携帯電話機を含む機器群から選択されることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の撮像装置。   4. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the device on which the imaging device is mounted is selected from a group of devices including an optical device and a mobile phone.
  5. 撮像手段に被写体の光学像を結像する撮影光学系を保持する回動部と、前記撮影光学系が少なくとも2軸方向に回動可能なように前記回動部を保持する本体部とを備える撮像装置の制御方法であって、
    前記回動部に配設された振動検出手段により、少なくとも2軸回りの回転振動を検出する振動検出ステップと、
    前記振動検出ステップの各方向の検出出力が減少するように前記撮影光学系の回動目標値を算出する目標値算出ステップと、
    前記目標値算出ステップにより算出された前記回動目標値に基づいて前記撮影光学系を回動させる駆動ステップと、
    を備えることを特徴とする制御方法。
    A rotating unit that holds a photographing optical system that forms an optical image of a subject on an imaging unit, and a main body that holds the rotating unit so that the photographing optical system can rotate in at least two axial directions. A method for controlling an imaging apparatus,
    A vibration detecting step of detecting rotational vibration around at least two axes by means of vibration detecting means disposed in the rotating unit;
    A target value calculating step for calculating a rotation target value of the photographing optical system so that a detection output in each direction of the vibration detecting step decreases;
    A driving step of rotating the photographing optical system based on the rotation target value calculated by the target value calculating step;
    A control method comprising:
  6. 前記請求項5記載の撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the control method of the imaging apparatus according to claim 5.
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