JP2010145494A - Camera system - Google Patents
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本発明は、像振れ補正精度を向上させる機能を有するカメラシステムなどの光学機器に関するものである。 The present invention relates to an optical apparatus such as a camera system having a function of improving image blur correction accuracy.
カメラや交換レンズの光学機器には、手振れ等による像振れを抑制する防振システムが搭載されていることが多い。 In many cases, optical devices such as cameras and interchangeable lenses are equipped with an image stabilization system that suppresses image blur due to camera shake.
手振れは、通常1Hz〜10Hzの周波数を有する振動である。露光時点において手振れを起こしていても像振れの無い写真を撮影可能とする防振システムではシステムに加わる振動を検出し補正する機能を有している。具体的には、光学機器の振動を検出し、この検出結果に応じて補正レンズを変位させたり(光学防振)、撮影映像のうち切り取る(出力する)領域を変更したりしている。なお、手ぶれ等の振動は、レーザージャイロや加速度センサ等の検出装置により検出された加速度、角加速度、加速度、角変位等に基づく演算処理により求められる。 The camera shake is a vibration having a frequency of usually 1 Hz to 10 Hz. An anti-vibration system that can take a photograph with no image shake even when camera shake occurs at the time of exposure has a function of detecting and correcting vibration applied to the system. Specifically, the vibration of the optical device is detected, and the correction lens is displaced (optical image stabilization) according to the detection result, or the area to be cut out (output) is changed from the captured image. Note that vibration such as camera shake is obtained by arithmetic processing based on acceleration, angular acceleration, acceleration, angular displacement, and the like detected by a detection device such as a laser gyro or an acceleration sensor.
ところで、一般に撮影倍率が0.1倍以下の場合には、撮像面が傾く方向の角度振れの補正のみで像振れ補正は十分であるが、撮影倍率がそれよりも大きくなると、撮像面に対して平行な方向の振れの影響が大きくなる。さらに、撮影倍率が大きくなると、ピント方向(撮影光軸方向)の振れの影響も大きくなる。これは、平行振れが撮影倍率に比例して像面上でのずれとして発生し、またピント方向の振れ(ピント振れ)は撮影倍率の二乗に比例してピントのずれとして発生するためである。 By the way, in general, when the shooting magnification is 0.1 times or less, the image shake correction is sufficient only by correcting the angular shake in the direction in which the imaging surface is tilted. However, when the shooting magnification is larger than that, The effect of runout in the parallel direction becomes greater. Further, as the photographing magnification increases, the influence of shake in the focus direction (photographing optical axis direction) also increases. This is because the parallel shake occurs as a shift on the image plane in proportion to the shooting magnification, and the shake in the focus direction (focus shake) occurs as the focus shift in proportion to the square of the shooting magnification.
このため、従来マクロレンズのような撮影倍率の高い光学機器において、加速度センサ等の変位センサを用いることで光学的振れ補正手段を制御し平行振れ及びピント振れを補正する提案がなされている。例えば、特許文献1では、加速度センサ、速度センサ、又は位置センサ等の変位センサによりカメラの振れを検出し露光中に再度自動合焦動作(AF)をさせ、ピント振れを補正するという技術提案がなされている。
For this reason, in an optical apparatus having a high photographing magnification such as a conventional macro lens, a proposal has been made to correct a parallel shake and a focus shake by controlling an optical shake correction unit by using a displacement sensor such as an acceleration sensor. For example,
また、結像した像の変位から直接振れ変位を求める方法、例えばAFセンサに結像した像の振れを検知してカメラ振れを算出する方法も従来提案されている。このような方法ではAFセンサの応答性を良くすることが重要であり、これに有効な技術として特許文献2では被写体輝度に応じてAFセンサの検出周期を変更する技術が開示されている。また、被写体輝度が暗い場合にはAFセンサの検出周期を長くし、さらに予測演算を行うことでAFの予測精度を上げるという技術が特許文献3で開示されている。 In addition, a method for directly calculating a shake displacement from a displacement of an image formed, for example, a method for calculating a camera shake by detecting a shake of an image formed on an AF sensor has been proposed. In such a method, it is important to improve the responsiveness of the AF sensor. As an effective technique for this, Patent Document 2 discloses a technique of changing the detection cycle of the AF sensor in accordance with the subject brightness. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-228688 discloses a technique for increasing the AF prediction accuracy by extending the detection cycle of the AF sensor when the subject brightness is low and further performing a prediction calculation.
その他、加速度センサで検出される加速度からカメラの振れを算出する方法として、特許文献4において次のような手法が開示されている。まず、AFセンサ信号に基づいて算出された補正値を用い、加速度センサの示す信号から重力加速度成分を除去する。さらに振れ速度および変位を算出する際に用いる初速度をAFセンサの信号から求める。以上のようにAFセンサ等の焦点検出用撮像素子と加速度センサの信号の双方を用いて振れ情報を求めることで角度振れ、平行振れ及びピント振れを含む光学機器の振れを精度良くかつ迅速に検出することができる。
上記特許文献1で開示されているピント振れ検出及びその補正により露光中のピント振れを補正することが可能である。ただし、露光開始前のピント振れ補正(すなわち自動焦点調節)はAFセンサにより検出した情報を基に行っているため、例えば被写体輝度が低い場合にはピント振れ検出の応答性が悪化する。これは、AFセンサの電荷蓄積時間、すなわち検出周期が長くなることで周期の短い振れを検出しきれないためである。
It is possible to correct the focus shake during exposure by the focus shake detection and correction disclosed in
上記特許文献2で開示されている技術を用いることにより、被写体輝度が高い場合には振れに対する追従性を向上させることができる。ただし、輝度が低い場合における追従性の向上にはつながらない。また、上記特許文献3の技術を用いた場合でも振れに対する追従性を根本的に改善することは難しい。
By using the technique disclosed in Patent Document 2, when the subject brightness is high, it is possible to improve the followability to shake. However, it does not lead to an improvement in followability when the luminance is low. Further, even when the technique disclosed in
また、上記特許文献4では露光中か否かに関わらずAFセンサと加速度センサを用いて振れ補正を行う方法が開示されている。ただし、実施例において露光開始前のピント振れ補正(すなわち自動焦点調節)はAFセンサで検出した情報を基に行っており、AFセンサと加速度センサを用いたピント振れ補正の仕方は明示されていない。さらに、被写体輝度が高い場合には光電変換素子のみで振れ検出を行うことが可能であるため双方を用いるのは効率的でない。 Further, Patent Document 4 discloses a method of performing shake correction using an AF sensor and an acceleration sensor regardless of whether exposure is in progress. However, in the embodiment, focus shake correction (that is, automatic focus adjustment) before the start of exposure is performed based on information detected by the AF sensor, and the method of focus shake correction using the AF sensor and the acceleration sensor is not clearly described. . Furthermore, when the subject brightness is high, it is possible to detect shake only with the photoelectric conversion element, and it is not efficient to use both.
実際の撮影においては露光中だけでなく露光開始前でもピント振れを精度良く検出、補正できることが重要である。というのは、露光開始直前に検出した合焦位置とその時点でのフォーカスレンズの位置に大きな差があった場合、露光開始時までにフォーカスレンズを合焦位置へ移動させることができないためである。またファインダの見えという観点から露光開始前でも振れが精度良く補正できることが好ましい。 In actual photographing, it is important to be able to detect and correct focus shake with high accuracy not only during exposure but also before the start of exposure. This is because if there is a large difference between the focus position detected immediately before the start of exposure and the position of the focus lens at that time, the focus lens cannot be moved to the focus position by the start of exposure. . In addition, it is preferable that the shake can be accurately corrected even before the start of exposure from the viewpoint of the viewfinder appearance.
そこで、本発明は一眼レフカメラにも適用が可能であり、かつ被写体輝度に関わらず高精度な像振れ補正を効率的に行えるようにした光学機器を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical apparatus that can be applied to a single-lens reflex camera and that can efficiently perform high-precision image blur correction regardless of subject brightness.
上記の目的を達成するために、一つの観点として本発明のカメラシステムは以下のような構成を有する。前記カメラシステムは光軸方向への振れ(ピント振れ)に対してフォーカスレンズの位置を追従させ、前記ピント振れを補正する振れ補正部と、光軸方向の振れを検出する焦点検出用撮像素子と、加速度検出装置を有する。さらに、前記焦点検出用撮像素子もしくは前記加速度検出装置により検出した情報を基に前記振れ補正部に与える指令を演算するピント振れ補正量演算部と、撮影倍率検出部を備える。このようなピント振れ補正機能を有するカメラシステムにおいて、前記焦点検出用撮像素子の蓄積時間が予め定められた値以下の場合には前記焦点検出用撮像素子により検出した情報を用いてピント振れ補正を行う。また、前記蓄積時間が前記予め定められた値を越える場合には前記加速度検出装置により検出した情報を用いてピント振れ補正を行うことを特徴とするカメラシステムである。 In order to achieve the above object, as one aspect, the camera system of the present invention has the following configuration. The camera system causes a focus lens position to follow a shake (focus shake) in the optical axis direction and corrects the focus shake, and a focus detection imaging device that detects the shake in the optical axis direction. And an acceleration detection device. Furthermore, a focus shake correction amount calculation unit that calculates a command to be given to the shake correction unit based on information detected by the focus detection image sensor or the acceleration detection device, and a photographing magnification detection unit. In such a camera system having a focus shake correction function, when the accumulation time of the focus detection image sensor is equal to or less than a predetermined value, focus shake correction is performed using information detected by the focus detection image sensor. Do. In the camera system, when the accumulation time exceeds the predetermined value, focus shake correction is performed using information detected by the acceleration detection device.
また、他の観点としての本発明は、前記カメラシステムにおいて前記撮影倍率検出部によって検出した撮影倍率が予め定められた値を越える場合に前記ピント振れ補正の選択を有効にすることを特徴とする請求項1記載のカメラシステムである。
Further, the present invention as another aspect is characterized in that the selection of the focus shake correction is made effective when the photographing magnification detected by the photographing magnification detection unit in the camera system exceeds a predetermined value. The camera system according to
さらに、他の観点としての本発明は、前記カメラシステムにおいて前記焦点検出用撮像素子で検出したデフォーカス量が予め定められた値よりも小さい場合に前記ピント振れ補正の選択を有効にすることを特徴とする請求項1記載のカメラシステムである。
Furthermore, the present invention as another aspect is to enable selection of the focus shake correction when the defocus amount detected by the focus detection image sensor in the camera system is smaller than a predetermined value. The camera system according to
本発明によれば、例えば被写体輝度が高い場合、すなわちAFセンサの蓄積時間が予め定められた値よりも小さい場合には、AFセンサのみを用いてピント振れ補正を行う。また、被写体輝度が低い場合、すなわちAFセンサの蓄積時間が予め定められた値を越える場合には加速度センサを用いて補正を行うので、被写体輝度が低い場合でも手ぶれの検出及び補正を高精度に行うことが可能となる。 According to the present invention, for example, when the subject brightness is high, that is, when the accumulation time of the AF sensor is smaller than a predetermined value, focus blur correction is performed using only the AF sensor. In addition, when the subject brightness is low, that is, when the accumulation time of the AF sensor exceeds a predetermined value, correction is performed using an acceleration sensor, so even when the subject brightness is low, camera shake detection and correction can be performed with high accuracy. Can be done.
しかも、被写体輝度が高い場合には加速度センサによるピント振れ補正を行わないので、双方を用いてピント振れ補正を行う場合に比べて効率的である。 In addition, when the subject brightness is high, focus shake correction by the acceleration sensor is not performed, which is more efficient than when both are used to perform focus shake correction.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例を表すレンズ交換式デジタル一眼レフカメラの断面図である。ここでは、レンズ光軸(撮影光軸)AXLの方向をZ方向とし、上記レンズ光軸AXLに対して直交する方向であって、撮像面に平行な2方向のうち横方向をX方向、縦方向をY方向とする。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens interchangeable digital single-lens reflex camera representing an embodiment of the present invention. Here, the direction of the lens optical axis (photographing optical axis) AXL is defined as the Z direction, the direction orthogonal to the lens optical axis AXL and the horizontal direction of the two directions parallel to the imaging surface is the X direction and the vertical direction. Let the direction be the Y direction.
1はカメラボディ(以下、単にカメラという)、2はカメラ1に装着された交換レンズである。カメラ1において、3はメインミラーであり、撮影開始前においては、交換レンズ2からの光束の光路上に配置され、その光束の一部を反射してファインダ光学系(7,8)に導き、かつ残りの光束を透過させる。この状態において、メインミラー3の背後にはサブミラー4が配置されており、メインミラー3を透過した光束を反射して焦点検出ユニット5に導く。メインミラー3およびサブミラー4は、撮影中は上記光路から退避する。
焦点検出ユニット5はAFセンサを有しいわゆる位相差検出方式での焦点検出(交換レンズ2の焦点状態の検出)を行う。AFセンサは、入射した光束を2つに分割するコンデンサレンズと、各分割光束を再結像させる2つのセパレータレンズと、結像した2つの被写体像をそれぞれ光電変換するCCDセンサ等のラインセンサから構成される。なお、ラインセンサは、被写体の縦方向(Y方向)と横方向(X方向)の像位置を検出するよう十字型に配置されている。 The focus detection unit 5 has an AF sensor and performs focus detection (detection of the focus state of the interchangeable lens 2) by a so-called phase difference detection method. The AF sensor includes a condenser lens that splits an incident light beam into two, two separator lenses that re-image each split light beam, and a line sensor such as a CCD sensor that photoelectrically converts two imaged subject images. Composed. The line sensor is arranged in a cross shape so as to detect the image position of the subject in the vertical direction (Y direction) and the horizontal direction (X direction).
6はCCDセンサ又はCMOSセンサにより構成される撮像素子であり、この撮像素子6の受光面(撮像面)上には交換レンズ2からの光束が結像する。撮像素子6は、結像した被写体像を光電変換し、撮像信号を出力する。また、不図示の電子制御式フォーカルプレーンシャッタにより撮像素子6の露光量を制御する。 Reference numeral 6 denotes an image sensor composed of a CCD sensor or a CMOS sensor, and a light beam from the interchangeable lens 2 forms an image on a light receiving surface (image surface) of the image sensor 6. The imaging element 6 photoelectrically converts the formed subject image and outputs an imaging signal. The exposure amount of the image sensor 6 is controlled by an electronically controlled focal plane shutter (not shown).
ファインダ光学系は、ペンタプリズム7と、接眼レンズ8とにより構成されている。
The finder optical system includes a pentaprism 7 and an
交換レンズ2において、被写体側から順に、11は第1レンズユニット、12はフォーカスレンズとしての第2レンズユニット、13は変倍レンズとしての第3レンズユニット、14は振れ補正レンズとしての第4レンズユニットである。また、第3および第4レンズユニット13,14の間には絞りユニット15が配置されており、交換レンズ2内を通過してカメラ1側に至る光量を調節する。なお、上記レンズユニット11〜14および絞りユニット15により撮影光学系が構成される。
In the interchangeable lens 2, in order from the subject side, 11 is a first lens unit, 12 is a second lens unit as a focus lens, 13 is a third lens unit as a variable power lens, and 14 is a fourth lens as a shake correction lens. Is a unit. In addition, a
第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12は、AFモータ16からの駆動力を受けて光軸AXL上を移動し、焦点調節を行う。
The second lens unit (focus lens) 12 receives the driving force from the
第3レンズユニット(変倍レンズ)13は、撮影者による操作力が不図示の伝達機構により伝達されることによってレンズ光軸AXL上を移動し、変倍を行う。 The third lens unit (magnification lens) 13 moves on the lens optical axis AXL by the operation force of the photographer being transmitted by a transmission mechanism (not shown), and performs magnification.
第4レンズユニット(振れ補正レンズ)14は、ISアクチュエータ19からの駆動力を受けて、レンズ光軸AXLに直交する方向に移動し、像振れ補正を行う。
The fourth lens unit (shake correction lens) 14 receives a driving force from the
具体的には、まず交換レンズ2側に設けられた振動ジャイロ等の角速度センサ17からの信号および加速度センサ18からの信号に基づいて、カメラシステムの振れを示す振れ情報が生成される。さらに、その振れ情報が示す振れ方向とは反対方向に、かつ振れ情報が示す振れ変位量に応じた駆動量(振れ変位量と振れ補正レンズの敏感度等から演算される)だけ第4レンズユニット14を駆動するようにISアクチュエータ19を制御する。
Specifically, first, shake information indicating the shake of the camera system is generated based on a signal from the
なお、加速度センサ18は、X,Y,Zの3方向の加速度を検出することができる。また、角速度センサ17と加速度センサ18は、撮影光学系の光軸AXLに直交し、かつ撮影光学系の主点Pを含む平面上に配置されている。これにより、角速度センサ17および加速度センサ18はいずれも主点Pに対応した位置での振れの角速度および加速度を検出することができる。
The
また、ISアクチュエータ19の駆動の制御は、後述するレンズCPUにより行われる。さらに、第4レンズユニット14は、光軸上の一点を中心にして回動し、実質的に光軸直交方向に移動するものであってもよいし、いわゆる可変頂角プリズムであってもよい。
The drive control of the
図2は、図1に示したレンズ交換式デジタル一眼レフカメラシステムの電気回路構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing an electric circuit configuration of the interchangeable lens digital single-lens reflex camera system shown in FIG.
この図において、100はカメラ1側の電気回路(以下、カメラ側電気回路という)、200は交換レンズ2側の電気回路(以下、レンズ側電気回路という)である。
In this figure, 100 is an electric circuit on the
カメラ側電気回路において、101はマイクロコンピュータで構成されるカメラCPUである。カメラCPU101は、カメラ1側の各構成部の動作を制御するとともに、カメラ接点102および交換レンズ2側(以下、単にレンズ2側という)のレンズ接点202を介して交換レンズ2に設けられたレンズCPU201との通信を行う。レンズ2側に通信される情報としては、後述する平行振れ情報、ピント振れ情報等が含まれ、また、レンズ2側から受信する信号として像倍率情報等が含まれる。
In the camera-side electric circuit,
カメラ接点102は、レンズ2側に信号を伝達する信号伝達接点、交換レンズ2に電源を供給する電源用接点を含む。
The
103は外部から操作可能な電源スイッチであり、カメラCPU101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およびシステムの動作を可能な状態とするためのスイッチである。
A
104は外部から操作可能な2段ストローク式のレリーズスイッチであり、第1ストロークスイッチ(SW1)と第2ストロークスイッチ(SW2)を有する。レリーズスイッチ104からの信号は、カメラCPU101に入力される。カメラCPU101は、第1ストロークスイッチ(SW1)からのON信号の入力に応じて、撮影準備状態に入り、測光部105による被写体輝度の測定、AFセンサ蓄積時間の検出、および焦点検出部106による位相差検出方式での焦点検出を開始させる。カメラCPU101は、測光結果に基づいて絞りユニット15の絞り値や撮像素子6の露光量(シャッタ秒時)等を演算する。また、カメラCPU101は、焦点状態の検出結果である焦点検出情報(デフォーカス量およびデフォーカス方向)に基づいて、撮影対象となる被写体に対して焦点を合わせるために必要な第2レンズユニット12の駆動量および駆動方向を決定する。駆動量および駆動方向の情報は、レンズCPU201に送信される。レンズCPU201は、レンズ2内の各構成部の動作を制御する。
さらに、カメラCPU101は、レンズ2側に設けられたIS(防振)スイッチ203からのON信号を受けると、第4レンズユニット14の駆動制御、すなわち振れ補正制御を開始する。ここで、カメラ1側に設けられた平行振れ検出部108が、AFセンサからの信号に基づいて、つまりは合焦対象の被写体からの光束がAFセンサ上で変位することを利用してAFセンサに結像する被写体像のX,Y方向の像振れを検出する。検出した被写体像のX,Y方向の像振れ、すなわち平行振れをX,Y方向の平行振れ情報としてレンズCPU201に送信する。また、ピント振れ検出部107は、焦点検出情報の変動に基づいてピント方向(Z方向)の振れ、すなわちピント振れ変位量(方向を含む)を検出し、これをピント振れ情報としてレンズCPU201に送信する。
Further, upon receiving an ON signal from an IS (anti-vibration)
第2ストロークスイッチ(SW2)からのON信号が入力されると、カメラCPU101は、レンズCPU201に対して絞り駆動命令を送信し、絞りユニット15を先に演算した絞り値に設定させる。また、カメラCPU101は、露光部109に露光開始命令を送信し、ミラー3,4の退避(アップ)動作およびシャッタの開放動作を行わせ、撮像素子6を含む撮像部110にて、被写体像の光電変換、すなわち撮影を行わせる。
When an ON signal is input from the second stroke switch (SW2), the
撮像部110(撮像素子6)からの撮像信号は、信号処理部111にてデジタル変換され、さらに各種補正処理が施されて画像信号として出力される。画像信号(データ)は、画像記録部112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される。
An image pickup signal from the image pickup unit 110 (image pickup element 6) is converted into a digital signal by the signal processing unit 111, further subjected to various correction processes, and output as an image signal. The image signal (data) is recorded and stored in a recording medium such as a semiconductor memory such as a flash memory, a magnetic disk, and an optical disk in the
レンズ接点202は、カメラ1側との信号のやり取りを行う信号伝達接点と、カメラ1側から電源供給を受ける電源用接点とを含む。
The
IS(防振)スイッチ203は、像振れ補正制御を行わせるかどうかを選択するために撮影者により操作される。ISスイッチ203からのON信号は、レンズCPU201を介してカメラ1側にも送信される。
An IS (anti-shake)
204は図1において符号17を付した角速度センサである。角速度センサ204は、カメラシステムの角度振れである縦(ピッチ方向)振れと横(ヨー方向)振れのそれぞれの角速度を示す角速度信号を出力する検出部と演算出力部とから構成されている。上記演算出力部は上記検出部からの角速度信号を電気的あるいは機械的に積分して得られた、上記ピッチ方向振れおよびヨー方向振れの変位(角度振れ変位量)を示す信号をレンズCPU201に出力している。なお、この角速度センサ204は、レンズCPU201からの指令信号によってその動作のON/OFFが制御される。
205は図1において符号18を付した加速度センサであり、互いに直交するX,Y,Zの3方向における加速度を機械的に、具体的には振れにより発生する慣性力を利用して検出し、加速度を示す信号をレンズCPU201に出力する。
Reference numeral 205 denotes an acceleration sensor denoted by
206は加速度・速度演算部であり、カメラ1側から入力されたX,Y方向の平行振れ情報およびZ方向のピント振れ情報を、撮影倍率情報(これについては後述する)に応じてX,Y、Z方向の平行,ピント振れ変位量に変換する。さらに、その値からX,Y,Z方向の平行,ピント振れ速度および平行,ピント振れ加速度を演算する。
ここで既に角度振れの補正が行われた状態であれば、X,Y方向の振れは角度振れを排除した平行振れのみと見なされる。 Here, if the angular shake is already corrected, the shake in the X and Y directions is regarded as only the parallel shake excluding the angular shake.
207は補正値演算部である。補正値演算部207は、まず加速度・速度演算部206にて演算された平行,ピント振れ加速度と、加速度センサ205からの信号により示される加速度(以下、センサ検出加速度という)とを比較する。さらに、その差分を加速度センサ205から得られた加速度に対する補正値として演算する。この補正値は、X,Y,Zのそれぞれの方向について演算され、方向別の加速度補正値として記憶される。なお、この補正値が重力加速度に相当する。この補正値演算部207における補正値演算は、カメラ1側の露光動作の開始まで繰り返され、随時、加速度補正値が更新記憶される。
208は振れ変位演算部であり、加速度センサ205から得られたセンサ検出加速度に対して補正値演算部207にて算出された加速度補正値による補正を加えることによって、センサ検出加速度から重力加速度成分を排除する。補正後の加速度を積分して振れ速度を求め、さらにこれを積分する。これにより、加速度センサ205の検出結果を基にした、重力加速度成分を除外した平行、ピント振れ変位量が算出される。
なお、振れ速度および振れ変位の算出においては、カメラシステムの振れの初速度を求める必要があるため、加速度・速度演算部206で求められた振れ速度(平行,ピント振れ速度)を初速度として設定する。
Note that in the calculation of the shake speed and shake displacement, it is necessary to obtain the initial shake speed of the camera system, so the shake speed (parallel, focus shake speed) obtained by the acceleration /
209は振れ合成部であり、上記振れ変位演算部208で算出された加速度センサ出力による平行振れ変位量と角速度センサ204出力から求められた角度振れ変位量(ピッチ、ヨー方向)とから、第4レンズユニット14の駆動量(振れ補正量)を決定する。具体的には、X方向の平行振れによる振れ変位量と、ヨー方向の角度振れによる像面上での振れ変位量とを合成し、かつY方向の平行振れによる振れ変位量とピッチ方向の角度振れによる像面上での振れ変位量とをそれぞれ合成する。そして、合成された振れ変位量から、第4レンズユニット14の駆動量および方向を決定する。
210は前述したピント振れ変位量に基づいて、第2レンズユニット12のピント振れ補正のための駆動量および方向を演算するピント振れ補正量演算部である。
211は補正駆動制御部であり、ISスイッチ203のONに応答して、角度振れに基づく振れ補正制御もしくは角度振れと平行振れの合計値(合成値)に基づく振れ補正制御を選択的に実行する。具体的には、補正駆動制御部211は、撮像倍率情報により示される倍率が予め定められた値(例えば、0.2〜0.3倍、より好ましくは0.1倍)より低い場合には角度振れのみに基づく振れ補正制御を行う。また、倍率が上記予め定められた値よりも高いマクロ域である場合には、露光開始前には角度振れのみに基づく振れ補正制御、露光開始後は角度振れと平行振れとの合計変位量に基づく振れ補正制御を行う。
A correction
なお、加速度・速度演算部206〜補正駆動制御部211はレンズCPU201内に設けられている。
The acceleration /
212は補正駆動部であり、図1に示したISアクチュエータ19とその駆動回路とを含む。ISアクチュエータ19は、第4レンズユニット14をX方向に駆動する永久磁石およびコイルからなるX方向アクチュエータと、第4レンズユニット14をY方向に駆動する永久磁石およびコイルからなるY方向アクチュエータとにより構成される。なお、レンズ2内には、第4レンズユニット14を、その光軸がレンズ光軸AXLに略一致する位置に保持するためのロック機構が設けられている。補正駆動部212は、レンズCPU201からの指令信号に応じて、ISスイッチ203がOFFになったとき(振れ補正停止時)にロック機構をロック動作させる。また、ISスイッチ203がONになったとき(振れ補正動作時)にロック機構をアンロック動作させる。
A
213は合焦駆動部であり、カメラCPU101から送信された第2レンズユニット12の駆動量および駆動方向の情報に応じてAFモータ16を駆動することによって第2レンズユニット12の駆動を行う。
113はピント振れ補正選択部である。露光開始前において、カメラCPU101は次に示す条件1〜4を全て満たす場合とそうでない場合で合焦駆動部213に送信する指令を選択する。具体的には、条件1〜4の全てを満たす場合、カメラCPU101はピント振れ補正量演算部210からのピント振れの補正駆動量および駆動方向を合焦駆動部213に送信し、AFモータ16を駆動させることでピント振れ補正を行う。それ以外の場合、カメラCPU101は、測距手段106の焦点検出情報(デフォーカス量およびデフォーカス方向)に基づく駆動量および駆動方向を合焦駆動部213に送信し、自動焦点調節すなわち追従AFによるピント方向の振れ補正を行う。
条件1:振れ補正制御時(ISスイッチがON)であること。 Condition 1: At shake correction control (IS switch is ON).
条件2:撮影倍率が予め定められた値(例えば、0.2〜0.3倍、より好ましくは0.1倍)よりも高いこと。 Condition 2: The photographing magnification is higher than a predetermined value (for example, 0.2 to 0.3 times, more preferably 0.1 times).
条件3:デフォーカス量が予め定められた値(例えばFδなど。F:絞り値、δ:許容錯乱円径)よりも小さいこと。 Condition 3: The defocus amount is smaller than a predetermined value (for example, Fδ, etc., F: aperture value, δ: allowable confusion circle diameter).
条件4:AFセンサ蓄積時間が予め定められた値(例えば手振れの周期が0.1〜1secの場合にはその最小周期の1/2である0.05秒など。他に加速度センサ18で検出した振れ周期を用いてもよい)を越えること。
Condition 4: AF sensor accumulation time is a predetermined value (for example, when the period of camera shake is 0.1 to 1 sec, 0.05 second that is ½ of the minimum period. Detected by the
さらに、ピント振れ補正選択部113は、条件1及び条件2を共に満たす場合、露光動作開始と同時に、ピント振れ補正量演算部210からのピント振れの補正駆動量および方向の情報に応じてピント振れ補正を行う。
Furthermore, when both the
214は絞り駆動部であり、カメラCPU101からの絞り駆動命令を受けたレンズCPU201により制御され、図1に示した絞りユニット15を命令により指定された絞り値に相当する開口状態に動作させる。
215は撮影倍率検出部であり、変倍レンズである第3レンズユニット13の位置を検出する第1検出部と、第2レンズユニット12の位置を検出する第2検出部と、これら第1および第2検出部からの位置情報に基づいて撮影倍率を演算する演算部(いずれも図示せず)により構成されている。上記演算部で演算された撮影倍率の情報は、加速度・速度演算部206に送信されるとともに、レンズCPU201を介してカメラCPU101にも送信される。
Reference numeral 215 denotes a photographing magnification detection unit, which includes a first detection unit that detects the position of the
次に、図3のフローチャートを用いて、図2に示したシステムの主要動作をピント振れ補正に限定して説明する。まず、カメラ側電気回路100における電源スイッチ103がONされると、レンズ側電気回路200に電源供給が開始され、カメラCPU101とレンズCPU201との間の通信が開始される(ステップ、<図にはSと記す>1001)。
Next, the main operation of the system shown in FIG. 2 will be described by limiting the focus shake correction using the flowchart of FIG. First, when the
次に、カメラCPU101は、レリーズスイッチ104におけるSW1のON信号が発生しているか否かを判別する(ステップ1002)。ON信号が発生しているときは、レンズCPU201は、ISスイッチ203がONになっているかを判別する(ステップ1003)。ISスイッチ203がONのときはステップ1004へ、ONでないときはステップ1027へと進む。
Next, the
ステップ1004において、カメラCPU101は測光手段105によりAFセンサの蓄積時間Aを検出する。
In
ステップ1005においてカメラCPU101は焦点検出部106により焦点検出動作を行い、デフォーカス量Def、デフォーカス方向が求められる。
In
ステップ1006においてレンズCPU201は、第2(フォーカス)及び第3(変倍)レンズユニット12、13の位置の検出を行う。
In
さらに、レンズCPU201はステップ1005にて検出された合焦位置とステップ1006にて検出された第2、第3レンズユニット12、13の位置、すなわち焦点距離及び被写体距離情報から撮影倍率検出部215によって現在の撮影倍率を検出する。現在の撮影倍率が上記予め定められた値Dより大きいか否か、言い換えれば、ピント振れ補正が必要なマクロ域であるかどうかを判別する(ステップ1007)。マクロ域であると判別した場合は、ステップ1008へ進む。なお、マクロ域であると判別されなかった場合には、ステップ1027へと進む。
Further, the
ステップ1008においてレンズCPU101はステップ1005で検出されたデフォーカス量Defが上記予め定められた値αより小さいか否かを判別する。予め定められた値より小さいと判断した場合は、ステップ1009へ進む。小さいと判断されなかった場合には、ステップ1023へと進む。ここでデフォーカス量の大小の判別を行っているのは、第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12の位置と合焦位置が離れている場合に細かな振れ補正を行ってもあまり意味が無いためである。そのような場合にはまず合焦位置まで第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12を駆動するようにしている。
In step 1008, the
さらに、レンズCPU201はステップ1004で検出した蓄積時間Aが予め定められた値Eを越えるか否か、言い換えればAFセンサでピント振れを精度良く検出できる被写体輝度であるかどうかを判別する(ステップ1009)。予め定められた値Eを越える場合、すなわちAFセンサではピント振れを精度良く検出できないと判断した場合には、ステップ1010へ進む。精度良く検出できると判断された場合には、ステップ1023へ進む。
Further, the
さらに、レンズCPU201は、加速度検出手段205により検出したピント振れ方向(Z方向)の加速度と加速度・速度演算部206にて演算されたピント振れ加速度から補正量演算部207にて補正値を演算する。さらに、ピント振れ補正量演算部210によりピント振れ補正駆動量を演算し、第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12のあるべき位置を求める。(ステップ1010)。
Further, the
ステップ1011では、レンズCPU201は、第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12の位置の検出を行う。
In
さらに、レンズCPU201は、ステップ1010で求めた加速度センサ情報を基に算出されたレンズ位置とステップ1011で検出した第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12の位置が同じであるかどうかを判断する(ステップ1012)。同じ場合には、ステップ1014へ進み、異なる場合にはステップ1013へ進む。ステップ1013においてレンズCPU201は、第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12をステップ1012での差の量だけ駆動させ、再度ステップ1010へと進む。
Further, the
ステップ1014では、レリーズボタンの第2ストローク操作によってSW2からのON信号が入力されたか否かを判別し、ON信号が入力されるまでステップ1002からステップ1014を繰り返す。SW2からのON信号が入力されると、ステップ1015へと進む。
In
ステップ1015では、カメラCPU101は撮像素子6の露光動作を開始し、これと同時にレンズCPU201ではピント振れの補正を行う。ステップ1016〜1019はステップ1010〜1013と同一の処理である。露光終了までステップ1016〜1019を繰り返す。
In step 1015, the
こうして露光動作が終了する(ステップ1021)と、ステップ1022に進み、カメラCPU101は、撮影画像データを記録媒体に記録して、ステップ1002に戻る。
When the exposure operation ends in this way (step 1021), the process proceeds to step 1022, where the
なお、ステップ1009にてAFセンサの蓄積時間Aが予め定められた値Eを越えない場合、すなわちAFセンサを用いてピント振れを精度良く検出できると判断した場合には、ステップ1023へ進む。次に、カメラCPU101はステップ1004と同様に合焦位置の検出を行い(ステップ1023)、第2ユニット(フォーカスレンズ)12の位置検出を行う(ステップ1024)。ステップ1025においてレンズCPU201は合焦位置と第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12の位置が同じかどうかを判断し、同じであればステップ1014へと進み、異なればステップ1026へ進む。ステップ1026ではステップ1025における差の量だけ第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12を駆動させ、再度ステップ1023へと進む。
If the accumulation time A of the AF sensor does not exceed the predetermined value E in step 1009, that is, if it is determined that the focus shake can be accurately detected using the AF sensor, the process proceeds to step 1023. Next, the
また、ステップ1008にてデフォーカス量が予め定められた値以上であると判別された場合には、ステップ1023へ進む。その後は上述の通りである。 If it is determined in step 1008 that the defocus amount is greater than or equal to a predetermined value, the process proceeds to step 1023. After that, it is as described above.
また、ステップ1007にて撮像倍率が予め定められた値以下、すなわちマクロ域ではないと判別した場合には、ステップ1027へと進む。ステップ1027〜ステップ1030はステップ1023〜1026と同一の処理である。SW2からのON信号が入力されるまでステップ1002からステップ1031を繰り返す。SW2からのON信号が入力されると、ステップ1032の露光動作へと進む。なお、この場合露光中にピント振れ補正は行わない。
If it is determined in step 1007 that the imaging magnification is equal to or smaller than a predetermined value, that is, it is not a macro area, the process proceeds to step 1027. Steps 1027 to 1030 are the same processes as
また、ステップ1003にてISスイッチ203がOFFであった場合には、ステップ1027へと進む。ステップ1027からは上述の通りである。
If the
カメラCPU101およびレンズCPU201は、電源スイッチ103がOFFされるまで上記一連の動作を繰り返する。電源スイッチ103がOFFされると、カメラCPU101とレンズCPU201間の通信を終了し、レンズ側電気回路200への電源供給も終了する。
The
次に、図4を用いて被写体輝度が高い場合、低い場合、及び輝度が低い際に本実施例を適用した場合におけるピント振れ(L1)に対する追従誤差の違いを説明する。図4(A)は被写体輝度が低い場合、(B)は被写体輝度が高い場合、(C)は被写体輝度が低い際に本実施例を適用した場合である。被写体輝度が低い場合のAFセンサの蓄積時間をT1、高い場合の蓄積時間をT2で表している。 Next, the difference in the tracking error with respect to the focus shake (L1) when the present embodiment is applied when the subject brightness is high, when the subject brightness is low, and when the brightness is low will be described with reference to FIG. 4A shows a case where the present embodiment is applied when the subject brightness is low, FIG. 4B shows a case where the subject brightness is high, and FIG. 4C shows a case where the subject brightness is low. The accumulation time of the AF sensor when the subject brightness is low is represented by T1, and the accumulation time when the subject brightness is high is represented by T2.
焦点検出部で検出した過去3点(図4(A)及び(C)ではP1〜P3、(B)ではP5〜P7)の検出結果に基づいて振れ曲線(図4(A)及び(C)ではL2、(B)ではL3)を推定し、将来のピント振れを予測する。予測した将来の位置(図4(A)ではP4、(B)ではP8,(C)ではP9)へ第2レンズユニット(フォーカスレンズ)12が移動するように合焦駆動部213に指令を与えている。ただし、図4(C)、すなわち本実施例では焦点検出部で検出した例えば過去3点に加えて加速度センサ信号(S1)を用いて補間を行っている。
Based on the detection results of the past three points detected by the focus detection unit (P1 to P3 in FIGS. 4A and 4C, P5 to P7 in FIG. 4B) (see FIGS. 4A and 4C). L2 and (B) L3) are estimated, and future focus shake is predicted. A command is given to the
図4(A)〜(C)を見ると、被写体輝度が低い場合(A)と高い場合(B)を比較すると(B)の方が振れを精度良く追従できていることが分かる。また、輝度が低い場合でもあっても本実施例を適用すれば(C)、被写体輝度が高い場合(B)と同程度の精度で追従が行えることが分かる。 4A to 4C, when the subject brightness is low (A) and when the subject brightness is high (B), it can be seen that (B) can follow the shake more accurately. In addition, even when the luminance is low, it can be seen that if this embodiment is applied (C), tracking can be performed with the same degree of accuracy as when the subject luminance is high (B).
なお、本実施例ではAFセンサの蓄積時間と予め定められた値との大小で加速度センサを用いたピント振れ補正を行うかどうかを判別したが、本発明はこれに限定されない。例えば、AFセンサの蓄積時間ではなく被写体輝度を検出して予め定められた値との大小を判別するようにしても良い。 In this embodiment, whether or not to perform focus shake correction using the acceleration sensor is determined based on the magnitude of the accumulation time of the AF sensor and a predetermined value, but the present invention is not limited to this. For example, the luminance of the subject may be detected instead of the accumulation time of the AF sensor to determine the magnitude of the predetermined value.
なお、本実施例では、AFセンサからの出力を用いて平行振れおよびピント振れを検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、撮像素子6からの出力を用いてこれらを検出してもよい。 In the present embodiment, the case where the parallel shake and the focus shake are detected using the output from the AF sensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the output from the image sensor 6 may be used. May be detected.
また、本実施例では、AFセンサからの出力を、加速度センサ205により検出される加速度の補正値の算出(重力加速度の排除)、さらには加速度に基づいて計算される速度算出に必要な初速度を求めるのに用いる場合について説明した。ただし、本発明はこれに限定されず、例えば一方の算出のみに用いたり、AFセンサを用いず従来のように加速度センサにより検出した情報から重力加速度を排除し、初速度を求めたりしてもよい。 In this embodiment, the output from the AF sensor is used to calculate the correction value of the acceleration detected by the acceleration sensor 205 (exclusion of gravitational acceleration) and to calculate the initial speed necessary for calculating the speed based on the acceleration. The case where it is used for obtaining the above has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be used only for one calculation, or the gravitational acceleration may be excluded from the information detected by the acceleration sensor without using the AF sensor and the initial velocity may be obtained. Good.
また、本実施例では、露光開始と同時に平行振れの補正を開始する場合について説明したが、露光開始前において平行振れの補正を開始するようにしてもよい。 In this embodiment, the case where the correction of parallel shake is started simultaneously with the start of exposure has been described. However, the correction of parallel shake may be started before the start of exposure.
さらに、本実施例では、平行振れ検出部108、ピント振れ検出部107及びピント振れ補正選択部113がカメラ1側に設けられ、角速度センサ204、加速度センサ205および振れ補正制御を行うCPUがレンズ2側に設けられた場合について説明した。ただし、本発明はこれに限定されず、これら各構成要素は、カメラ側およびレンズ側のいずれに設けられていてもよい。
Further, in the present embodiment, the parallel
例えば、角速度センサおよび加速度センサを、平行振れ検出部およびピント振れ検出部とともにカメラ側に設け、これらからの出力信号をレンズ側のCPUが取り込んで振れ補正制御を行ってもよい。さらに、レンズ側に設けた平行振れ検出部およびピント振れ検出部がカメラ側のAFセンサからの信号を取り込んで、平行振れおよびピント振れの演算を行うようにしてもよい。また、カメラ側のCPUにおいて振れ補正に必要な全ての演算を行い、第4レンズユニット14の駆動指令(駆動量および方向の指令)をレンズ側に送信するようにしてもよい。
For example, an angular velocity sensor and an acceleration sensor may be provided on the camera side together with the parallel shake detection unit and the focus shake detection unit, and an output signal from these may be taken in by the CPU on the lens side to perform shake correction control. Furthermore, the parallel shake detection unit and the focus shake detection unit provided on the lens side may take in signals from the AF sensor on the camera side, and calculate the parallel shake and the focus shake. Alternatively, the CPU on the camera side may perform all calculations necessary for shake correction, and transmit a drive command (drive amount and direction command) for the
さらに、本実施例は、レンズ交換式デジタル一眼レフカメラについて説明したが、本発明は、レンズ一体側のデジタルカメラ、さらにはビデオカメラにも適用することができる。 Further, although the present embodiment has been described with respect to a lens interchangeable digital single-lens reflex camera, the present invention can also be applied to a digital camera on a lens-integrated side, and further to a video camera.
また、本実施例では、いわゆる光学防振を行う場合について説明したが、本発明は、撮像素子により取得した画像信号のうち出力する領域を振れに応じてシフトさせたり、領域を拡大・縮小させたりする、いわゆる電子防振を行う場合にも適用することができる。 In this embodiment, the case of performing so-called optical image stabilization has been described. However, the present invention shifts the output area of the image signal acquired by the image sensor according to the shake, or enlarges / reduces the area. It can also be applied to so-called electronic image stabilization.
1 カメラボディ
2 交換レンズ
3 メインミラー
4 サブミラー
5 焦点検出ユニット
6 撮像素子
12 第2レンズユニット(フォーカスレンズ)
14 第4レンズユニット(振れ補正レンズ)
15 絞りユニット
16 AFモータ
17 角度振れセンサ
18 加速度センサ
19 ISアクチュエータ
DESCRIPTION OF
14 Fourth lens unit (shake correction lens)
15
Claims (3)
前記焦点検出用撮像素子の蓄積時間が予め定められた値以下の場合には前記焦点検出用撮像素子により検出した情報を用いてピント振れ補正を行い、
前記蓄積時間が前記予め定められた値を越える場合には前記加速度検出装置により検出した情報を用いてピント振れ補正を行うことを特徴とするカメラシステム。 A shake correction unit that corrects the focus shake by causing the position of the focus lens to follow a shake (focus shake) in the optical axis direction, an image sensor for focus detection that detects a shake in the optical axis direction, and an acceleration detection device A focus shake correction unit, a focus shake correction amount calculation unit that calculates a command to be given to the shake correction unit based on information detected by the focus detection imaging device or the acceleration detection device, and a photographing magnification detection unit In a camera system having a function,
When the accumulation time of the focus detection image sensor is equal to or less than a predetermined value, performing focus shake correction using information detected by the focus detection image sensor,
A camera system, wherein when the accumulation time exceeds the predetermined value, focus shake correction is performed using information detected by the acceleration detection device.
Priority Applications (1)
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JP2008319741A JP2010145494A (en) | 2008-12-16 | 2008-12-16 | Camera system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11653096B2 (en) | 2018-10-29 | 2023-05-16 | Nikon Corporation | Calculation device, interchangeable lens, camera body, and imaging device |
-
2008
- 2008-12-16 JP JP2008319741A patent/JP2010145494A/en active Pending
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