JP2008139640A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振れ補正を行うために像振れ補正機構を搭載した撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus equipped with an image shake correction mechanism for performing shake correction.
現在のカメラは露出決定やピント合わせ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化されているため、カメラ操作に未熟な者でも撮影失敗を起す可能性は極めて少なくなっている。このカメラ振れに起因する撮影失敗を防止するカメラが、近年では意欲的に研究され、特に撮影者の手振れによる撮影の失敗を防止する目的のカメラについて開発、研究が進められている。 Since the current camera automates all the important tasks for shooting such as determining exposure and focusing, the possibility of shooting failure even by those who are unskilled in camera operation is extremely low. In recent years, cameras that prevent shooting failures caused by camera shake have been eagerly studied, and in particular, cameras that aim to prevent shooting failures due to camera shake of the photographer are being developed and researched.
撮影時のカメラの手振れは、周波数として通常1〜12Hzの振動であるが、像振れのない写真を撮影可能とするための基本的な考えとして、手振れによるカメラの振動を検出し、その検出値に応じて補正レンズを変位させることが必要とされている。 Camera shake during shooting is normally 1 to 12 Hz as a frequency, but as a basic idea for enabling photography without image shake, camera shake due to camera shake is detected, and the detected value Accordingly, it is necessary to displace the correction lens according to the above.
従って、カメラの振れが生じても像振れがない写真を撮影できるようにするためには、第1にカメラの振動を正確に検出し、第2に手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。 Therefore, in order to be able to take a picture with no image shake even if camera shake occurs, it is necessary to first detect the camera vibration accurately and secondly correct the optical axis change due to camera shake. It becomes.
このカメラ振れの検出は、原理的に云えば角変位、角加速度、角速度等を検出する振動センサと、この振動センサの出力信号を電気的或いは機械的に積分して、角変位を出力するカメラ振れ検出装置をカメラに搭載することによって行うことができる。そして、この検出情報に基づいて撮影光軸を偏心させる補正機構を駆動させて像振れ抑制が行われる。 This camera shake detection is basically a vibration sensor that detects angular displacement, angular acceleration, angular velocity, etc., and a camera that outputs the angular displacement by integrating the output signal of this vibration sensor electrically or mechanically. This can be done by mounting the shake detection device on the camera. Then, based on this detection information, a correction mechanism that decenters the imaging optical axis is driven to suppress image blur.
補正の手段、方法についても様々な提案がなされており、特許文献1には、焦点距離に応じて補正装置の駆動範囲を変更する光学装置が開示されている。また特許文献2には、露光時と露光時以外とで補正手段を切換え、露光時の補正手段は露光時以外の補正手段よりも振れ補正特性が高くした防振カメラが開示されている。
Various proposals have also been made regarding correction means and methods, and
前述の特許文献1は焦点距離に応じて補正手段の駆動範囲を変更する光学装置であり、焦点距離が短くなるのに応じて、補正手段の駆動範囲を狭くするような提案がされている。
The above-mentioned
図14(a)において、縦軸は補正レンズLの駆動範囲、横軸は補正レンズLの焦点距離を示している。駆動範囲とは補正レンズLの中心軸が上下に駆動する範囲であり、駆動限界とは補正レンズLの中心軸の駆動可能な範囲である。駆動範囲に制限を設けた場合に、焦点距離が短くなるのに応じて、光学収差を小さく抑えることはできるが、焦点距離が長い場合に比べて、像振れ補正効果に制限を設けていることになる。従って、ファインダから撮影者が撮影対象を観察している場合に、像振れ補正効果を良好に観察することが難しく、焦点距離が短いと像振れ補正の範囲が狭まり、ファインダ観察者に不安感を与える。 In FIG. 14A, the vertical axis represents the driving range of the correction lens L, and the horizontal axis represents the focal length of the correction lens L. The drive range is a range in which the central axis of the correction lens L is driven up and down, and the drive limit is a range in which the central axis of the correction lens L can be driven. When the drive range is limited, the optical aberration can be reduced as the focal length is shortened, but the image blur correction effect is limited compared to when the focal length is long. become. Therefore, when the photographer is observing the subject to be photographed from the viewfinder, it is difficult to observe the image blur correction effect satisfactorily. When the focal length is short, the range of the image blur correction is narrowed, and the viewfinder observer is anxious. give.
手振れなどにより光学装置に揺れが加わると、揺れによる像振れを解消する動作が行われるが、使用条件や撮影条件に応じて調整されているわけではないので、場合によっては補正動作が逆に像劣化を大きくしてしまう危険がある。そこで、様々な条件に応じた像振れ補正が必要とする。 When shaking is applied to the optical device due to camera shake or the like, an operation to eliminate image shake due to shaking is performed, but the adjustment is not adjusted according to usage conditions or shooting conditions. There is a risk of increasing deterioration. Therefore, image blur correction according to various conditions is required.
補正装置の駆動量に対する像面の補正量つまり防振敏感度は、ズーム、フォーカス等の焦点変化に基づく光学特性により変化する。一般的に、焦点距離が短い方が防振敏感度は高いため、図14(b)に示すように駆動範囲が同じであれば、焦点距離が短い場合は補正角度が大きくなり、焦点距離が長い場合は補正角度が小さくなる。従って、駆動範囲と補正角度は異なるものであり、駆動範囲が大きいから補正角度も大きいということにはならない。 The correction amount of the image plane with respect to the driving amount of the correction device, that is, the anti-vibration sensitivity varies depending on the optical characteristics based on the focus change such as zoom and focus. In general, the shorter the focal length, the higher the image stabilization sensitivity. Therefore, as shown in FIG. 14B, if the driving range is the same, the correction angle increases when the focal length is short, and the focal length is When it is long, the correction angle becomes small. Therefore, the drive range and the correction angle are different, and the correction angle is not large because the drive range is large.
公知の方法では、焦点距離によらずに補正駆動量が一定で像振れ補正を行っているため、焦点距離が長い場合は補正角度が小さくなり、ファインダ観察者には防振の効果が殆どないように感じられる。或いは、焦点距離が長い場合は、防振装置が防振限界の位置で停まっているように見える不安感がある。 In the known method, the correction drive amount is constant regardless of the focal length, and image blur correction is performed. Therefore, when the focal length is long, the correction angle becomes small, and the viewfinder observer has almost no anti-vibration effect. It feels like Alternatively, when the focal length is long, there is a sense of anxiety that the vibration isolator appears to be stopped at the position of the vibration isolation limit.
また、特許文献2では露光時の補正手段は露光時以外の補正手段よりも振れ補正特性を高くしているが、実際にファインダを覗いている撮影者にとっては、補正装置の駆動範囲を制限することになるので、ファインダ上では補正性能が悪くなる問題がある。
In
本発明の目的は、上述の課題を解消し、露光時にも適正な像振れ補正を行い、高精度な撮影が実行できると共に、撮影者がファインダを観察中においても撮影者に不安感を与えない撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, perform appropriate image blur correction even during exposure, and perform high-accuracy shooting, and does not give the photographer anxiety even while the photographer is observing the viewfinder. An imaging device is provided.
本発明の他の目的は、焦点距離毎に振れ補正効果を十分に発揮できる振れ補正角度を確保すると共に、振れ補正角度範囲を最小限に抑えた撮像装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that secures a shake correction angle at which a shake correction effect can be sufficiently exhibited for each focal length and minimizes the shake correction angle range.
上記目的を達成するための本発明に係る撮像装置の技術的特徴は、カメラ本体と該カメラ本体に着脱可能で、複数のレンズ群から成るレンズ鏡筒を有し、前記レンズ群の一部の補正光学系を光軸と直交する平面内で駆動し、手振れにより生ずる像振れを補正する像振れ補正手段を搭載した撮像装置において、前記像振れ補正手段は、第1の補正値の振れ補正特性を基に露光時に前記補正光学系を駆動し撮像面上の像の振れを補正し、第2の補正値の振れ補正特性を基に露光時以外の時に前記補正光学系を駆動し観察される像の振れを補正することにある。 In order to achieve the above object, the technical feature of the imaging apparatus according to the present invention includes a camera body and a lens barrel that is detachable from the camera body and includes a plurality of lens groups. In the image pickup apparatus in which the correction optical system is driven in a plane perpendicular to the optical axis, and image blur correction means for correcting image blur caused by camera shake is mounted, the image blur correction means has a blur correction characteristic of the first correction value. The correction optical system is driven during exposure to correct image shake on the imaging surface, and the correction optical system is driven and observed at times other than exposure based on the shake correction characteristic of the second correction value. The purpose is to correct image blur.
また、本発明に係る撮像装置の技術的特徴は、カメラ本体と該カメラ本体に着脱可能で、複数のレンズ群から成るレンズ鏡筒を有する撮像装置において、前記レンズ群の一部の補正光学系を光軸と直交する平面内で駆動する補正駆動部と、該補正駆動部を制御して予め定めた振れ補正角の範囲内で補正するように前記補正光学系の駆動量を制限する補正角制限手段と、前記レンズ群の焦点距離を検出する焦点距離検出手段とを有し、前記補正角制限手段は前記振れ補正角を露光前と露光中で変更し、前記露光中は前記焦点距離情報に基づいて、前記焦点距離が短いと検出された場合は前記焦点距離が長いと検出された場合に対して前記振れ補正角の範囲が大きくなるように制御することにある。 A technical feature of the imaging apparatus according to the present invention is that a correction optical system for a part of the lens group in an imaging apparatus having a camera body and a lens barrel that is detachable from the camera body and includes a plurality of lens groups. And a correction angle for limiting the driving amount of the correction optical system so as to correct the vibration within a predetermined range of shake correction angle by controlling the correction driving unit. And a focal length detection unit that detects a focal length of the lens group. The correction angle limiting unit changes the shake correction angle before and during exposure, and the focal length information during the exposure. On the basis of the above, when the focal length is detected to be short, control is performed so that the range of the shake correction angle is increased compared to the case where the focal length is detected to be long.
本発明に係る撮像装置によれば、露光時に駆動され撮像面上の像の振れ補正と露光時以外の時に駆動され撮影者によって観察される像の振れ補正を異ならせ、光学系の自由度を高めることができる。 According to the imaging apparatus of the present invention, the degree of freedom of the optical system is increased by differentiating the shake correction of the image on the imaging surface driven at the time of exposure and the shake correction of the image driven at a time other than the exposure and observed by the photographer. Can be increased.
本発明を図1〜図13に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。 The present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.
図1は実施例の一眼レフ撮像カメラの光学系及び電気系のブロック回路構成図を示している。カメラ本体10は撮像システムを構成する撮像装置であり、カメラ本体10にレンズ装置である交換レンズ30が着脱自在に取り付けられ、カメラ本体10と交換レンズ30とは電気接点50を介して電気的に接続されている。
FIG. 1 shows a block circuit configuration diagram of an optical system and an electric system of a single-lens reflex camera according to the embodiment. The
カメラ本体10内には、交換レンズ30からの光路上に、昇降可能なクイックリターンミラー11、露光量を制御するフォーカルプレーンシャッタ12、被写体像を光電変換するCCDセンサ又はCMOSセンサ等の撮像素子13が配列されている。また、クイックリターンミラー11の下降時における反射方向にはファインダ光学系14が設けられている。更に、カメラ本体10内には、交換レンズ30からの光量を測定するための図示しない測光部が設けられ、カメラ本体10の背面にはディスプレイデバイス15が設けられている。
In the
撮像素子13から出力される撮像信号は、カメラ本体10の各種動作を制御するカメラ制御マイコン16、交換レンズ30の撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出回路17に接続されている。更に、カメラ制御マイコン16には、カメラ本体10の外装部に設けられたメインスイッチ18、単独撮影動作モードと連続撮影動作モードとを選択する撮影動作モードスイッチ19、レリーズスイッチ20の出力が接続されている。また、レリーズスイッチ20はストロークが異なる第1、第2スイッチ20a、20bから成っている。
The imaging signal output from the
カメラ制御マイコン16の出力はシャッタ12、焦点検出回路17、電気接点50のうちの通信接点を介して交換レンズ30と通信を行うカメラ通信マイコン21に接続されている。更に、カメラ制御マイコン16には、カメラ本体10内の各部に供給されると共に、電気接点50を介して交換レンズ30にも電源を供給する電源回路22が接続されている。
The output of the
撮像素子13の出力は図示しない画像処理回路に入力され、ここで撮像信号に基づいて画像信号が生成される。レリーズスイッチ20が半押し操作されて第1スイッチ20aをオンすると、測光、AF等が行われ撮影準備状態になる。また、レリーズスイッチ20が全押し操作されて、第2スイッチ20bがオンすると、シャッタ12が開閉し撮像がなされ、撮像素子13からの出力に基づいて画像信号が生成される。この画像信号はカメラ制御マイコン16中の半導体メモリ、光ディスク等の記録媒体に記録されると共に、ディスプレイデバイス15に表示される。
The output of the
交換レンズ30内のレンズは撮影光学系を構成し、変倍レンズ31、合焦レンズ、絞り等を有し、防振ユニット32の一部を構成する防振光学素子として補正レンズ33が設けられている。補正レンズ33は光軸に対して直交する方向(ピッチ方向及びヨー方向)に移動することにより、カメラ本体10の撮像素子13上に形成される被写体像のピッチ方向及びヨー方向の像振れ補正つまり防振を行う。なお、光軸に対して直交する方向には、完全に光軸に直交する方向のみならず、光学的に光軸に直交すると見做せる方向も含み、ピッチ方向は鉛直方向に、ヨー方向は水平方向に相当している。
The lens in the
交換レンズ30には、レンズ制御マイコン34が内蔵され、レンズ制御マイコン34には防振制御マイコン35、カメラ本体10のカメラ通信マイコン21と通信するレンズ通信マイコン36、電源判別回路37が接続されている。また、防振制御マイコン35の出力は補正レンズ33を駆動する防振アクチュエータ38に接続され、防振制御マイコン35には振動センサ39、交換レンズ30の鏡筒の外側に設けられた防振スイッチ40が接続されている。
The
レンズ制御マイコン34は変倍レンズ31、合焦レンズ及び絞りの駆動制御を行い、レンズ通信マイコン36を介してカメラ本体10との間でシリアル通信を行う。また、防振制御マイコン35は補正レンズ33を駆動し、コイル、永久磁石及びヨークにより構成する防振アクチュエータ38の動作を制御する。防振ユニット32は防振アクチュエータ38、補正レンズ33を含む可動ユニットとこの可動ユニットをピッチ方向及びヨー方向に移動可能に保持するベース部材と、可動ユニットの移動を案内する部材とにより構成されている。
The
振動センサ39は角速度センサや加速度センサ等により構成され、撮像カメラ全体の手振れ等により振動を検出し、ピッチ方向とヨー方向の振動に応じた電気信号を出力する。防振制御マイコン35は振動センサ39からの出力信号に基づいて防振アクチュエータ38により補正レンズ33を駆動する。
The
その他に、交換レンズ30には図示は省略しているが、絞りアクチュエータ、絞りドライバ、フォーカスアクチュエータ、フォーカスドライバ、フォーカス位置検出器、ズーム操作リング及びズーム位置検出器が設けられている。絞りドライバはレンズ制御マイコン34からの指令に従って絞りアクチュエータを駆動し、絞りを作動させる。フォーカスドライバはレンズ制御マイコン34からの指令に従ってフォーカスアクチュエータを駆動し、合焦レンズを光軸方向に駆動する。
In addition, although not shown, the
また、鏡筒に設けられたズーム操作リングが操作されると、図示しない変倍レンズ駆動機構によって変倍レンズ31が光軸方向に駆動される。ズーム位置検出器は最も広角側のズーム位置と最も望遠側のズーム位置との間のズーム範囲を、所定数に分割したデジタルズーム位置信号を出力する。また、フォーカス位置検出器は最も至近側のフォーカス位置と最も無限遠側のフォーカス位置との間のフォーカス範囲を、所定数に分割したデジタルフォーカス位置信号を出力する。
When the zoom operation ring provided on the lens barrel is operated, the
これらのズーム及びフォーカス位置信号は、一眼レフ用(AFオートフォーカス)方式として、最も良く使われるTTLパッシブ方式において、AF用演算を精度良く行うために必要な焦点距離情報とフォーカス情報を得るために使用される。レンズ制御マイコン34はこれらの位置情報に基づいて、内部のROM上に記憶されたテーブルデータからAF用演算に必要なデータを読み出す。データはカメラ本体10側に送信され、データを読み込んだカメラ制御マイコン16は、所定のAF用演算を行う。そして、カメラ制御マイコン16はAF用演算の結果として得られたフォーカス駆動指令を交換レンズ30側に送信する。レンズ制御マイコン34はフォーカス駆動指令に応じて合焦レンズを駆動する。
These zoom and focus position signals are used to obtain focal length information and focus information necessary for performing AF calculation with high accuracy in the most commonly used TTL passive method as a single lens reflex (AF autofocus) method. used. Based on the position information, the
図2は防振ユニット32の正面図であり、ベース部材61には支持枠62が保持され、支持枠62は補正レンズ33を保持している。支持枠62はベース部材61に設けられた突起61a、61bによって位置決めされ、ベース部材61には磁性体から成る第1ヨーク63がビス等により固定されている。
FIG. 2 is a front view of the
図3は図2の第1ヨーク63を外した状態の正面図である。支持枠62に巻線コイル64が固定され、第1ヨーク63のコイル対向位置には、永久磁石が磁気的に吸着固定されている。また、巻線コイル64の裏側のベース部材61上には、磁性体である第2ヨークが固定され、第1ヨーク63と永久磁石との間に閉磁路が形成されている。この閉磁路内に設けられ、支持枠62に固定された巻線コイル64に通電して推力を発生させることにより、支持枠62の駆動が可能とされている。
FIG. 3 is a front view showing a state in which the
図4は更に図3から巻線コイル64及び第2ヨークを取り外した正面図である。支持枠62の光軸を中心として略120度等分に3個所の位置に放射状に孔62aが設けられており、この孔62aにシフトピン65の一端が圧入され、シフトピン65の他端はベース部材61に設けられた長孔61cに挿入されている。また、長孔61cは光軸と直交する平面方向に伸びており、これにより支持枠62はベース部材61に対して光軸方向の移動が規制され、光軸と直交する平面において移動可能となる。
FIG. 4 is a front view in which the winding
ベース部材61と支持枠62との間の光軸を中心として略120度等分に3個所に圧縮ばね66が介在され、圧縮ばね66はベース部材61に対して支持枠62を弾性支持している。圧縮ばね66は一方を支持枠62に設けられた突起62bによって、他方をベース部材61に設けられた突起61dによりそれぞれ位置決めされている。
Compression springs 66 are interposed at three locations approximately equally at 120 degrees around the optical axis between the
突起62b、61dは光軸を中心として放射状に突出しており、同一直線上に対向するように設けられているので、圧縮ばね66も光軸を中心として放射状に配置されている。また、巻線コイル64に通電が行われていないときは、圧縮ばね66により支持枠62は略光軸中心位置に保持される。
Since the
図5はカメラ本体10と交換レンズ30の動作シーケンスのフローチャート図である。図中の左側の点線枠に囲まれたフローは、カメラ制御マイコン16によるカメラ本体10の動作シーケンス、右側の点線枠に囲まれたフローは、レンズ制御マイコン34及び防振制御マイコン35による交換レンズ30の動作シーケンスである。これらの動作は、各マイコン16、34、35に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
FIG. 5 is a flowchart of the operation sequence of the
カメラ制御マイコン16はステップS1でレリーズスイッチ20の第1スイッチ20aの状態を検知する。オフであればこのステップS1を繰り返し、オンの場合は撮影準備であるのでステップS2に進んで測光動作を行い、更にステップS3に進んで焦点距離検出動作を行う。ステップS3で合焦レンズの駆動量を演算してレンズ制御マイコン34に通信し、その後にステップS4に進む。
The
レンズ制御マイコン34はカメラ制御マイコン16から受信したフォーカス駆動量の情報に基づいてステップS4で合焦レンズを駆動し、ステップS5に進む。ステップS5で防振制御マイコン35は防振スイッチ40の状態を検知し、オンであればステップS6に、オフであればステップS8に進む。
The
防振制御マイコン35はカメラ制御マイコン16からレンズ制御マイコン34を介して受信した焦点距離の情報に基づいて、ステップS6で露光前つまり構図決定時の防振ユニット32の第2の補正値である補正角度駆動量を算出する。続いて、ステップS7に進んで防振ユニット32の防振駆動を開始しステップS8に進む。この状態における防振動作は観察者のためのものであり、焦点距離が長いと補正角度を大きく駆動する。
Based on the focal length information received from the
カメラ制御マイコン16はステップS8で再度焦点検出動作を行って合焦か否かを判定する。合焦であればステップS9へ進み、合焦でなければステップS1に戻る。ステップS9で第2スイッチ20bの状態を検知し、オンであれば撮影を行うためにステップS10に進む。オフであればステップS1に戻る。
In step S8, the
ステップS10で焦点検出動作を行い、レンズ制御マイコン34に通信し、その後にステップS11に進む。防振制御マイコン35はレンズ制御マイコン34から受信した焦点距離の情報に基づいて、ステップS11で露光中の防振ユニットの第1の補正値である駆動量を算出する。その後に、ステップS12に進み防振ユニット32の防振駆動値をステップS11で算出した値に変更し、ステップS13に進む。ステップS13でカメラ制御マイコン16はシャッタ12を駆動して撮像素子13の露光を行い、ステップS14で撮像を完了する。
In step S10, a focus detection operation is performed, communication is performed with the
第1の補正値の振れ補正特性は、焦点距離に応じて補正レンズ33の補正角度を変更するので、焦点距離が短いときには振れによる像劣化が少ない。従って、補正レンズ33の駆動範囲を少なくすることで光学収差による像劣化を防止し、高精度な画像を取得することができる。
In the shake correction characteristic of the first correction value, the correction angle of the
第2の補正値の振れ補正特性は、焦点距離が長い場合に補正レンズ33の補正角度を大きくすることにより、撮影者がファインダ観察中に良好な補正状態を観察することができる。
The shake correction characteristic of the second correction value allows the photographer to observe a good correction state during viewfinder observation by increasing the correction angle of the
焦点距離が短いときには、防振敏感度が高く振れによる像劣化が少ないため、補正角度を小さくすることができる。従って、本発明では画像取得時、即ち露光中は最適な画像取得ができるように、焦点距離によって最適な補正角度による補正レンズ33の駆動を行うことにより、画像取得時には高精度な画像を得ることができる。
When the focal length is short, the correction angle can be reduced because the image stabilization sensitivity is high and image degradation due to shake is small. Therefore, in the present invention, when the image is acquired, by driving the
本実施例では、撮影者がファインダを観察している構図決定時には焦点距離が長い方の補正角度を大きくして、つまり図6に示すように補正駆動範囲の限界まで広げ補正レンズ33を駆動することとする。これにより、撮影者がファインダを観察している際の不安感をなくすことができる。
In this embodiment, at the time of composition determination when the photographer observes the viewfinder, the correction angle with the longer focal length is increased, that is, the
この際に、防振ユニット32により像振れ自体は補正されるが、補正レンズ33の動きにより実際に撮像する時は結像面における光学収差による像劣化が生ずる。そこで、結像面における像劣化を抑えるためには、露光時にはなるべく補正レンズ33の駆動量を少なくする。
At this time, the image blur itself is corrected by the
このように、第1の補正値と第2の補正値の振れ補正特性を異なるようにすることで、高精度な画像を撮影することができる。 As described above, by making the shake correction characteristics of the first correction value and the second correction value different from each other, a highly accurate image can be taken.
図7は実施例2のレンズ交換式デジタル一眼レフカメラの断面図である。カメラ本体70に対し交換レンズ80が装着自在とされている。カメラ本体70においては、交換レンズ80からの光路上にクイックリターンミラー71、サブミラー72、撮像素子73が配列され、サブミラー72の反射方向に焦点検出部74が設けられている。焦点検出部74は入射した光線を2つの光束に分割するコンデンサレンズと光線を再結像させる2つのセパレータレンズと、結像された被写体像を光電変換するCCD等のラインセンサから成る位相差方式のAFセンサから成っている。また、クイックリターンミラー71の反射方向にはペンタプリズム75、ファインダ光学系76が設けられている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the lens interchangeable digital single-lens reflex camera according to the second embodiment. An
一方、交換レンズ80には、その光軸に沿って、第1レンズ群81、第2レンズ群82、第3レンズ群83、絞り84、第4レンズ群85が配列されている。また、交換レンズ80内には、第2レンズ群82を駆動するためのAF駆動モータ86が設けられ、第4レンズ群85を駆動するため防振アクチュエータ87が設けられている。更に、振動ジャイロ等から成る角度振れ検出センサ88が設けられている。
On the other hand, in the
第2レンズ群82はフォーカシング光学系であり、AF駆動モータ86からの駆動力を受けて光軸上を移動し、所定の合焦位置に停止することで焦点調節を行う。第3レンズ群83は変倍光学系であり、撮影者からの操作を伝達する図示しない伝達機構により、その操作力を光軸方向への駆動に変換され、変倍するように光軸方向に駆動される。
The
第4レンズ群85は振れ補正光学系であり、振動ジャイロ等から成る角度振れ検出センサ88からの検出出力を基に、振れ補正駆動用の防振アクチュエータ87からの駆動力により、光軸に対し垂直方向に移動し光軸を曲げて角度振れ補正を行う。
The
図8は第4レンズ群85、防振アクチュエータ87の正面図である。鏡筒91は補正光学系である第4レンズ群85を支持し、鏡筒91はベース鏡筒92に支持されている。鏡筒91はベース鏡筒92に形成された3方向に設けられたカム92aに係合し、第4レンズ群85を光軸に対し垂直方向に移動可能に支持し、光軸方向の倒れを規制するピン91aを有している。
FIG. 8 is a front view of the
X方向駆動コイル93はレンズ鏡筒91に一体的に取り付けられ、図示しないフレキシブルケーブルを介して制御回路から通電され、ベース鏡筒92に配置された図示しない永久磁石と対向することでX方向に推力を発生させている。Y方向駆動コイル94はレンズ鏡筒91に一体的に取り付けられ、フレキシブルケーブルを介して制御回路から通電し、ベース鏡筒92に配置された永久磁石と対向することでY方向に推力を発生させている。
The
スプリングから成る弾性部材95は鏡筒91を4方向から付勢し、駆動コイル94に通電されていない場合は弾性部材95の弾性力と鏡筒91の自重の吊り合いにより第4レンズ群85の位置は決定される。一方、駆動コイル94に通電がなされると、駆動コイル94の推力と鏡筒91の自重が弾性部材95の弾性力と吊り合って、第4レンズ群85の位置が決定される。
An
センサ磁石96a、96bはレンズ鏡筒91に一体的に固定され、ベース鏡筒92に取り付けられた図示しないホール素子に対向し、鏡筒91と共に移動することで第4レンズ群85の位置を検出する。
The
図9はブロック回路構成図である。カメラ本体70と交換レンズ80とは接点機構100を介して電気的に接続されている。カメラ本体70内のカメラ制御マイコン111には、電源スイッチ112、ストロークが異なる第1、第2スイッチ113a、113bを有するレリーズスイッチ113が接続されている。更に、カメラ制御マイコン111には、測光部114、測距部115、露光制御部116、撮像部117、信号処理部118、画像記録部119が接続されている。
FIG. 9 is a block circuit configuration diagram. The
一方、交換レンズ80内のレンズ制御マイコン121は補正駆動制御部122、最大補正角度決定部123を有している。そして、レンズ制御マイコン121には、防振操作スイッチ124、合焦駆動部125、絞り駆動部126が接続されている。また、補正駆動制御部122には、角速度検出部127、補正光学系駆動部128、位置検出部129が接続され、最大補正角度決定部123には焦点距離検出部130が接続されている。
On the other hand, the
カメラ制御マイコン111はカメラ本体70内の種々の装置の動作を制御すると共に、交換レンズ80の装着時には接点機構100を介してレンズ制御マイコン121との送信及び受信を行う。
The
電源スイッチ112は外部から操作可能であり、カメラ制御マイコン111を立ち上げてシステム内の各アクチュエータやセンサ等への電源供給及びシステムの動作を可能な状態とする。カメラ制御マイコン111はレリーズスイッチ113から入力された信号に従って、レリーズスイッチ113の第1スイッチ113aがオンであれば撮影準備動作として測光部105による露光量の決定を行う。同時に、AFセンサから成る測距部115により測距エリア内に存在する被写体を測距し、焦点を合わせるために必要な第2レンズ群82の移動量を決定し、交換レンズ80内の合焦駆動部125を制御して合焦動作を行い、撮影準備状態に入る。
The
また、交換レンズ80の防振操作スイッチ124がオンの場合には、振れ検出と共に振れ補正が開始される。撮影を行うためにレリーズスイッチ113の第2スイッチ113bがオンまで操作されたことを検知すると、カメラ制御マイコン111に絞り駆動部126の動作命令を送信する。そして、シャッタから成る露光制御部116に露光開始命令を送信してクイックリターンミラー71の上昇、シャッタの開放を行い、撮像部117で結像光学系を通って結像された被写体像を光電変換し、信号処理部118でデジタル変換された信号を出力する。得られた画像データは画像記録部119においてフラッシュメモリ等の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等の記録媒体に記録、保存する。
When the vibration-
防振操作スイッチ124は外部から操作可能であり、像振れ補正動作を行わせるかどうかを決定することが可能である。角速度検出部127は振動ジャイロ等から成り、検出部と演算出力部から構成されている。検出部はレンズ制御マイコン121からの指令に従い縦振れ(ピッチ方向)及び横振れ(ヨー方向)の角速度を検出し、演算出力部は検出部の出力信号を電気的或いは機械的に積分した変位をレンズ制御マイコン121に出力する。
The image
補正光学系駆動部128は図8に示したように補正光学系である第4レンズ群85が弾性部材95により吊られており、XY方向に駆動の駆動部により構成されている。第4レンズ群85は弾性部材95で吊られているため、防振オフ時に第4レンズ群85を係止する係止手段はない。位置検出部129は、第4レンズ群85の位置をモニタする。
As shown in FIG. 8, the correction optical
補正駆動制御部122は防振操作スイッチ124がオンされている場合には、角速度検出部127からの情報で振れを補正する補正角が入力される。この補正角を前述した防振敏感度により変換して、第4レンズ群85の補正量を求め、第4レンズ群85の目標変位量が決定される。防振操作スイッチ124のオフ時には第4レンズ群85の駆動は行われない。位置検出部129で検出された第4レンズ群85の変位と、目標変位の差分からフィードバック制御が行われ、目標変位となるように第4レンズ群85を駆動する。
When the image
なお、防振操作スイッチ124のオン時の最大の振れ補正角は条件により決められている。第1スイッチ113aのオンで振れ補正開始後は第2スイッチ113bのオンによる露光開始まで焦点距離によらず、第2の補正値による一定の補正角範囲が設定されており、その範囲内で振れ補正が行われる。第2スイッチ113bのオン後に、露光動作中は後述する最大補正角度決定部123の結果に基いて、焦点距離に応じた第2の補正値による所定の補正角度の範囲内で振れ補正が行われる。
Note that the maximum shake correction angle when the image
最大補正角度決定部123は後述する焦点距離検出手段の結果に基づいて最大補正角を決定する。焦点距離検出部130は焦点距離情報をレンズ制御マイコン121に出力する。合焦駆動部125は前述のようにカメラ制御マイコン111から送信された合焦レンズである第2レンズ群82の移動量に従い、レンズ制御マイコン121によって第2レンズ群82を制御するように構成されている。絞り84を駆動する絞り駆動部126は前述のようにカメラ制御マイコン111から送信された絞り動作命令に従い、レンズ制御マイコン121によって絞り84の開口面積を決定する。
The maximum correction
図10は実施例2の主要動作のフローチャート図である。先ず、ステップS21でカメラ本体70の電源スイッチ112をオンにし、交換レンズ80に電源の供給が開始される。或いは、新しい電池を入れた場合、カメラ本体70に交換レンズ80を装着した場合などにおいては、カメラ本体70と交換レンズ80との間で通信が開始される。
FIG. 10 is a flowchart of the main operation of the second embodiment. First, in step S21, the
次に、ステップS22にカメラ制御マイコン111がレリーズスイッチ113の第1スイッチ113aの信号が発生しているか否かを判別する。発生していれば、ステップS23でレンズ制御マイコン121が防振操作スイッチ124がオン、つまり防振動作決定になっているかを判別し、防振動作決定がなされていればステップS24に進み、決定がなされていなければステップS31に進む。
Next, in step S22, the
ステップS24で振動検知が開始され、角速度検出部127の安定する所定時間後に、観察者のために振動検知情報を基に振れ補正が開始される。なお、このときの振れ補正は焦点距離に依存しない一定の補正角範囲(この実施例2では±0.15度)内で行われる。次に、ステップS25で現在の焦点距離が検出され、レンズ制御マイコン121に焦点距離情報が入力される。ステップS26でレンズ制御マイコン121内で入力された焦点距離情報から露光中の最大の振れ補正角を決定する。具体的には、焦点距離毎に最大の振れ補正角としてテーブルを持ち、入力された距離情報から最大の振れ補正角を選択する。
In step S24, vibration detection is started, and after a predetermined period of time during which the angular
ここで、ステップS25、S26では所定のタイミングで再演算され、決定された最大の振れ補正角は露光開始直前まで焦点距離情報の変化に従い更新される。次に、ステップS27でカメラ制御マイコン111が測光、AF(測距動作)を開始し、レンズ制御マイコン121がAF(合焦動作)、振れ補正を開始する。
Here, in steps S25 and S26, recalculation is performed at a predetermined timing, and the determined maximum shake correction angle is updated according to the change in the focal length information until just before the start of exposure. In step S27, the
ステップS28では、レリーズスイッチ113の全押し操作により第2スイッチ113bがオンになるまで、ステップS22〜ステップS28を繰り返して待機し、第2スイッチ113bがオンになると、ステップS29に進む。
In step S28, steps S22 to S28 are repeated until the
ステップS29では撮像のため露光動作が開始される。その間に、振れ補正はステップS26のプロセスで決定された最大振れ補正角の範囲で行われる。ステップS30で露光された画像を記憶してステップS22に進む。 In step S29, an exposure operation is started for imaging. Meanwhile, shake correction is performed within the range of the maximum shake correction angle determined in the process of step S26. The image exposed in step S30 is stored, and the process proceeds to step S22.
なお、ステップS23で防振操作スイッチ124がオフされていると、振動検知及び振れ補正は行わず、ステップS31でAF及び測光のみが行われる。ステップS32に進み、全押し操作により第2スイッチ113bがオンになるまで、ステップS22〜ステップS32を繰り返して待機する。第2スイッチ113bがオンになると、ステップS33の露光動作に進み、カメラ振れの補正がないまま露光される。
If the
このデジタル一眼レフカメラでは、電源スイッチ112がオフされるまで、上記一連の動作を繰り返し、電源スイッチ112がオフされるとカメラ制御マイコン111とレンズ制御マイコン121との通信が終了し、交換レンズ80への電源供給を終了する。
In this digital single-lens reflex camera, the above-described series of operations is repeated until the
一般的に、手振れの周波数は1〜10Hzで、最大で0.2度の振幅を持ち、その振幅は周波数が高くなるに従って小さな振幅となる。そのため、必要な補正角を決めるに当り、周波数1Hz、振幅0.2度の手振れの補正に必要な補正角を考える。 In general, the frequency of camera shake is 1 to 10 Hz and has an amplitude of 0.2 degrees at the maximum, and the amplitude becomes smaller as the frequency becomes higher. Therefore, in determining a necessary correction angle, a correction angle necessary for correcting camera shake with a frequency of 1 Hz and an amplitude of 0.2 degrees is considered.
図11は1Hz、0.2度の振幅の正弦波の手振れが発生した場合の時間の経過と角度振れの変位を表し、横軸は時間(秒)、縦軸は角度振れ量(度)としている。この図11において、例えば露光時間が0.1秒とした場合にはその間の最大の振れ角度は0.06度となり、露光時間が1秒で最大の振れ角度は0.4度となる。 FIG. 11 shows the passage of time and the displacement of the angular shake when a sine wave shake of 1 Hz and an amplitude of 0.2 degrees occurs. The horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents the angular shake amount (degrees). Yes. In FIG. 11, for example, when the exposure time is 0.1 seconds, the maximum shake angle during that time is 0.06 degrees, and when the exposure time is 1 second, the maximum shake angle is 0.4 degrees.
表1は焦点距離毎に最大でどの程度の振れ角の補正が必要であるかを計算したものである。従来、手振れの限界となる露光時間は焦点距離に依存するとされ、1/f(焦点距離)が手振れ限界の露光時間とされてきた。ここで、1/fの露光時間に対し、3段分長い露光時間まで手振れ効果を持たせることを前提に、焦点距離(mm)、1/fに対し、3段分長い露光時間(秒)、その露光時間中に発生する角度振れ量(度)を表1に記載している。 Table 1 shows the calculation of the maximum correction of the deflection angle for each focal length. Conventionally, the exposure time that is the limit of camera shake depends on the focal length, and 1 / f (focal length) has been the exposure time of the limit of camera shake. Here, on the premise that the camera shake effect is given to an exposure time that is three steps longer than the exposure time of 1 / f, the exposure time (seconds) that is longer by three steps with respect to the focal length (mm) and 1 / f. Table 1 shows the angular shake amount (degrees) generated during the exposure time.
表1
焦点距離(mm) 露光時間(秒) 露光中の角度振れ量(度)
10 0.8 0.4
35 0.229 0.2632
50 0.160 0.1927
100 0.080 0.0995
200 0.040 0.0501
300 0.027 0.0335
400 0.020 0.0251
600 0.013 0.0168
Table 1
Focal length (mm) Exposure time (seconds) Angular deflection during exposure (degrees)
10 0.8 0.4
35 0.229 0.2632
50 0.160 0.1927
100 0.080 0.0995
200 0.040 0.0501
300 0.027 0.0335
400 0.020 0.0251
600 0.013 0.0168
図12は表1の結果から焦点距離と1/fに対し3段分長い露光時間で発生する角度振れ量、そして必要な補正角の関係のグラフ図である。横軸は焦点距離で対数表示されており、縦軸は角度振れ量/必要な補正角を示している。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the focal length, the amount of angular shake occurring in the exposure time that is three steps longer than 1 / f, and the necessary correction angle. The horizontal axis is logarithmically expressed by the focal length, and the vertical axis indicates the amount of angular shake / necessary correction angle.
前述したように、レリーズスイッチ113の第1スイッチ113aのオンから第2スイッチ113bのオン前の露光開始前の振れ補正角範囲を最大0.15度としている。そのため、露光中に必要な補正角は1/fから3段分長い露光時間に発生する角度振れ量に0.15度を加えて補正範囲としている。この構成から露光開始前に最大補正角限界近傍に第4レンズ群85があり、その位置から露光中の振れ補正が行われても、十分な振れ補正角を確保できる。
As described above, the shake correction angle range before the start of exposure from when the
なお、露光中は広角側で大きな補正角を確保することになるが、一般的に防振敏感度は広角側で高くなるため、補正光学系の駆動量自体はあまり大きくならない。また、露光時間は露光前の振れ補正時間に比べて短いので、消費電力に与える影響は少ない。 During exposure, a large correction angle is ensured on the wide-angle side. However, since the image stabilization sensitivity generally increases on the wide-angle side, the driving amount of the correction optical system itself does not become so large. Further, since the exposure time is shorter than the shake correction time before exposure, the influence on the power consumption is small.
上記構成としたことで、振れ補正効果を求められる露光時間が長い広角側であっても十分な補正角を確保すると共に、短い露光時間でも振れ補正効果が得られる望遠側では、補正角を制限することで省電化することができる。また、露光前にファインダで観察する場合には、焦点距離によらず一定の補正角の範囲とすることで、広角側で無用に補正角を広げることにならないので省電化を図ることができる。 The above configuration ensures a sufficient correction angle even on the wide-angle side where the exposure time for which the shake correction effect is required is long, and limits the correction angle on the telephoto side where the shake correction effect can be obtained even with a short exposure time. This can save electricity. In addition, when observing with a finder before exposure, by setting a constant correction angle range regardless of the focal length, the correction angle is not unnecessarily widened on the wide-angle side, so that power saving can be achieved.
実施例3における回路構成は、実施例2の図9とほぼ同じ構成であり、防振操作スイッチ124が防振動作のオン/オフを切換えるのみでなく、通常の防振動作モード1、省電用の防振動作モード2を選択できるようにされている。
The circuit configuration in the third embodiment is almost the same as that in FIG. 9 of the second embodiment, and the vibration
そのため、補正駆動制御部122では実施例2に対し動作モード1、動作モード2を設け、動作モード1が選択されている場合は、露光前から露光状態に移行時に、後述するように補正範囲が変更されるが、振れ補正はそのまま継続される。一方、動作モード2の選択時は露光直前で振れ補正光学系である第4レンズ群85を一旦、補正中心に移動させ、露光開始時に第4レンズ群85の始点を補正中心として振れ補正が行われる。
Therefore, the correction
動作モード2の選択時には、振れ補正範囲を制御により小さくできる。振れ補正動作は実施例2と同じであり、角速度検出部127からの振れ検出情報から、第4レンズ群85の目標変位量が決定される。第4レンズ群85の位置検出部129で検出された変位と目標変位の差分からフィードバック制御が行われて、目標変位となるように第4レンズ群85を駆動する。
When the
レリーズスイッチ113の第1スイッチ113aがオンで、振れ補正開始後は第2スイッチ113bのオンによる露光開始までは、動作モード1、2の選択、焦点距離によらずに、一定の補正角範囲が設定されている。第2スイッチ113bのオンの後に、露光動作中は最大補正角度決定部123の結果に基づいて、焦点距離に応じた所定の補正角度の範囲内で振れ補正が行われる。ここで、動作モード1の選択時は動作モード2の選択時に対し、振れ補正角は大きく設定されている。
After the
具体的には、動作モード1の選択時には、図12に示すように焦点距離に応じて想定された露光時間の角度振れ量に、露光前の最大補正角を加えた角度を補正範囲に持つ。一方、動作モード2の選択時には露光直前に補正中心に戻されることから、焦点距離に応じて想定された露光時間の角度振れ量分だけを補正範囲として設定される。
Specifically, when the
図13はこの実施例3の動作のフローチャート図である。先ず、ステップS41でカメラ本体70の電源スイッチ112をオンにし、交換レンズ80に電源の供給が開始される。
FIG. 13 is a flowchart of the operation of the third embodiment. First, in step S41, the
次に、ステップS42でカメラ制御マイコン111が第1スイッチ113aが押されているか否かを判別する。押されていれば、ステップS43でレンズ制御マイコン121が防振操作スイッチ124がオンの防振動作決定になっているかを判別し、防振動作決定がなされていればステップS44に、なされていなければステップS53に進む。
Next, in step S42, the
ステップS44で振動検知が開始され、角速度検出部127が安定する所定時間後に、振動検知情報を基に振れ補正が開始される。なお、このときの振れ補正は焦点距離に依存しない一定の補正角範囲、例えば±0.15度内で行われる。ステップS45で現在の焦点距離が検出され、レンズ制御マイコン121に焦点距離情報が入力される。
Vibration detection is started in step S44, and after a predetermined time when the angular
ステップS46でレンズ制御マイコン121内で入力された焦点距離情報から露光中の最大の振れ補正角を決定する。具体的には、焦点距離毎に最大の振れ補正角を第2の補正値としてテーブルを持ち、入力された距離情報から最大の振れ補正角を選択する。なお、前記した焦点距離毎の最大振れ補正角は動作モード1用の補正角、動作モード2用の補正角の2系列を有し、双方の最大振れ補正角を記憶される。ここで、ステップS45、S46で所定のタイミングで再演算され、決定された最大の振れ補正角は露光開始直前まで焦点距離情報の変化に従い更新される。次に、ステップS47でカメラ制御マイコン111が測光、AF(測距動作)を開始し、レンズ制御マイコン121がAF(合焦動作)、振れ補正を開始する。
In step S46, the maximum shake correction angle during exposure is determined from the focal length information input in the
ステップS48では、レリーズスイッチ113の全押し操作により第2スイッチ113bがオンになるまで、ステップS42〜ステップS48を循環して待機し、第2スイッチ113bがオンになるとステップS49に進む。
In step S48, until the
ステップS49で防振操作スイッチ124が動作モード1、動作モード2を選択しているかを判断し、動作モード1の選択時には前述のステップS46で記憶された動作モード1用の補正角を露光中の補正範囲と設定し、ステップS51に進む。一方、動作モード2の選択時には、前述のステップS46で記憶された動作モード2用の補正角を露光中の補正範囲を設定し、ステップS50に進む。ステップS50では第4レンズ群85を補正中心に戻す制御が行われる。ステップS51で露光動作が開始されると、振れ補正はステップS46の動作モード1、動作モード2毎に決定された最大振れ補正角の範囲で行われる。ステップS52で露光された画像を記憶し、ステップS42に戻る。
In step S49, it is determined whether the
なお、ステップS43で防振操作スイッチ124がオフされていると、振動検知及び振れ補正は行われず、ステップS53でAFと測光が行われる。ステップS54に進み、第2スイッチ113bがオンになるまでステップS42〜ステップS54を繰り返して待機する。第2スイッチ113bがオンになると露光動作に進み、ステップS55でカメラ振れの補正がないまま露光される。
If the
本実施例3では、電源スイッチ112がオフされるまで上記一連の動作を繰り返し、電源スイッチ112がオフされるとカメラ制御マイコン111とレンズ制御マイコン121との通信が終了し、交換レンズ80への電源供給が終了する。
In the third embodiment, the above-described series of operations is repeated until the
以上の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 In the above description, preferred embodiments of the present invention have been described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention.
10、70 カメラ本体
13、73 撮像素子
16、111 カメラ制御マイコン
20、113 レリーズスイッチ
30、80 交換レンズ
32 防振ユニット
33 補正レンズ
34、121 レンズ制御マイコン
35 防振制御マイコン
38、87 防振アクチュエータ
39 振動センサ
85 第4レンズ群(振れ補正光学系)
88 角度振れ検出センサ
124 防振操作スイッチ
DESCRIPTION OF
88 Angular
Claims (7)
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- 2006-12-04 JP JP2006326823A patent/JP2008139640A/en active Pending
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