JP3543999B2 - Optical equipment having image blur prevention device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、カメラ、ビデオカメラ、他の光学機器等における像ぶれ防止装置を有する光学機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
ビデオカメラ、スチルカメラ等のカメラ装置分野では、近年、小型軽量化が目覚ましく、また、同時に高機能化も計られている。この高機能化の一つとして、撮影レンズの高倍化が挙げられ、倍率も10倍や12倍といったズームレンズが、家庭用のカメラの分野でも一般化してきている。
【0003】
しかしながら、このようなズーム比の拡大に伴い、長焦点側の焦点距離が大きな数値になってくると、記録される画像に与える影響が大きくなってきており、ビデオカメラのような動画においては、主被写体が画面内で見苦しく動いてしまったり、静止画においては、振れ画像が記録されることになってしまう。また、静止画においては、例えばシャッタ速度を高速化していくことにより、問題の回避がある程度可能であるとしても動画記録においては、そもそもが時間軸の記録であるので、手振れの影響はシャッタ速度の設定では回避できない。このような状況から、主にビデオカメラの分野では、手振れの影響を取り除くぶれ防止装置の実用化が行なわれてきた。
【0004】
この振れ防止装置は、ぶれ成分を検出する振れ検出手段と、この検出手段の検出結果に応じて、振れを補正する振れ補正手段を少なくとも含んでいる。このうち振れ検出手段としては、連続する2画面間の画像を比較する、いわゆる電子的な検出方法や、角速度計、角加速度計などを用いて、実際のカメラの動きを直接測定する方法が挙げられる。
【0005】
また、振れ補正手段としては、得られた画像の中から実際に記録する範囲(切り出し範囲)を電子的に選択する、所謂電子的な補正方法の他に、光学的に撮影光軸の角度を手振れが除去される方向に調整する光学的振れ補正手段が挙げられる。
【0006】
この光学的な振れ補正手段のうち、特に可変頂角プリズムを用いた方式について、図19〜図23を用いて、以下に説明する。
【0007】
図19に可変頂角プリズムの構成を示す。図19(A)、(B)、(C)において21と23はガラス板であり、27は例えばポリエチレン等の材料で作られた蛇腹部分である。これらのガラス板21、23と蛇腹27で囲まれた内部に、例えばシリコンオイル等による透明な液体22が封入されている。
【0008】
図19(B)では2枚のガラス板21と23は平行な状態であり、この場合、可変頂角プリズムの光線25の入射角度と出射角度は等しい。一方、(A)、(C)のように角度を持つ場合にはそれぞれ光線24、26で示した如く光線は或る角度をもって曲げられる。
【0009】
従って、カメラが手ぶれ等の原因により傾いた場合にその角度に相当する分光線が曲がるように、レンズの前に設けた可変頂角プリズムの角度を制御することによって、ぶれが除去できるものである。
【0010】
図20はこの状態を示しており、図20(A)にて可変頂角プリズムは平行状態にあり、光軸は被写体の中心をとらえているとすると、図20(B)のようにa度のぶれに対して図の様に可変頂角プリズムを駆動して光線を曲げることにより撮影光軸は相変わらず、被写体の中心をとらえ続けられる。
【0011】
図21はこの可変頂角プリズムとそれを駆動するアクチュエータ部および、角度状態を検出する頂角センサを含む、可変頂角プリズムユニットの実際の構成例を示す図である。
【0012】
実際のぶれはあらゆる方向で出現するので、可変頂角プリズムの前側のガラス面と後ろ側のガラス面はそれぞれ90度ずれた方向を回転軸として回転可能なように構成されている。ここでは添え字aとbとしてこれら二つの回転方向のそれぞれの構成部品を示しているが、同一番号のものは全く同じ機能を有する。又b側の部品は一部図示していない。
【0013】
41は可変頂角プリズムの本体で、ガラス板21、23、蛇腹部27および内部液体からなる。ガラス板は保持枠28に一体的に接着剤等を用いて取り付けられる。保持枠28は不図示の固定部品との間で回転軸33を構成しておりこの軸回りに回動可能となっている。軸33aと軸33bは、90度方向が異なっている。保持枠28上にはコイル35が一体的に設けられており、一方、不図示の固定部分には、マグネット36、ヨーク37、38が設けられている。したがって、コイルに電流を流すことにより可変頂角プリズムは軸33回りに回動する。保持枠28から一体的に伸びた腕部分30の先端にはスリット29があり、固定部分に設けられたiRED素子等の発光素子31と、PSD等の受光素子との間で、頂角センサを構成している。
【0014】
図22にはこの可変頂角プリズムを振れ補正手段として備えたぶれ防止装置を、レンズと組み合わせた防振レンズシステムのブロック構成図を示す。
【0015】
図22において41は可変頂角プリズム、43、44は頂角センサ、53、54は頂角センサの出力を増幅する検出回路部、45はマイクロコンピュータ、46、47は角加速度計等よりなるぶれ検出手段、48、49は前記コイル35からヨーク38まで等よりなるアクチュエータ、52はレンズである。
【0016】
マイクロコンピュータ45では頂角センサ43、44により検出された角度状態と、ぶれ検出手段46、47の検出結果に応じて、ぶれを除去するのに最適な角度状態に可変頂角プリズムを制御するために、アクチュエータ48、49に通電する電流を決定する。
【0017】
尚、おもだった要素が二つのブロックより成り立っているのは、90度ずれた2方向の制御をそれぞれ単独に行なうと仮定したためである。
【0018】
図23は従来の可変頂角プリズムのより詳細な構造を示した図である。図23において、21、23はガラス板、22は内部に封入された液体、27は蛇腹部分、25は光軸である。また、59〜62は、蛇腹部分27を形作るための4枚のドーナツ形状の部品からなるフイルムであり、57はこのフイルム間の結合部、58はフイルムと枠体の結合部を示す。また、枠体55と枠芯材56の2部品より成り立っている。
【0019】
このうち、フイルム間の結合部57は、溶着により結合される。このため、フイルム59〜62の材質は、少なくともその表面の層は両面共に、ヒートシール性の優れた材料が望ましく、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が一般的となる。また、枠55とガラス板21または23は、接着剤を用いて固定されるが、この枠55とベローズを構成するフイルム59、62の結合部58は結合部57と同じく溶着を用いる場合には、フイルムの表面と同一材料であることが必要である。しかしながら、ヒートシール性に優れる前記の材料は、所謂このような鏡筒回りに多用される例えばポリカーボネート(PC)と比べると部品精度が出しずらく、また、剛性が低く、変形し易い等の欠点を有している。したがって、56はこの問題を回避する為に設けられた枠芯材である。この枠芯材56は、枠55の材料より高剛性で、また熱変形温度の高いプラスチックまたはアルミ、ステンレス等の金属により作られており、この枠芯材56を基準に、例えばインサート成形にて、枠芯材56の周辺に枠55を形成する。これにより枠55の例えばフイルムが溶着される部分の平面性やガラス板21、23の胴付き部分の強度もしくは寸法精度、あるいはガラスの嵌合径の寸法精度を得ている。
【0020】
以上、光学的な振れ補正手段として可変頂角プリズムを用いた場合の構成について説明した。
【0021】
次に、光学的振れ補正手段の他の一例として、例えばUSP2959088に開示されたような補正光学系を可動に配置する方法を説明する。
【0022】
図24にその全体の構成を示す。
【0023】
図24において、主レンズ82、83に対しレンズ71、72が補正光学系である。補正光学系の焦点距離は各々次の様に設定されている。レンズ鏡筒74に固定された負のパワーを持つレンズ71の焦点距離をf1 とし、可動支持部73に支えられている正のパワーを持つレンズ72の焦点距離をf2 とすると、
f1 =−f2
の関係を満足する様に各レンズの焦点距離が設定されている。
【0024】
更に、2軸可動の支持を行なう為のギンバル75によりレンズ72が支持されている。
【0025】
また、補正光学系のバランスを取る為に、カウンターウエイト80が設けられている。
【0026】
この様な光学的条件を満足させることにより所謂慣性振り子型の光学的振れ補正手段を含む振れ防止装置が実現出来る。
【0027】
次に、前記ギンバル75の2軸可動についての説明を図25を用いて示す。
【0028】
レンズ72はy軸方向に自由度を有する支持部材75yに支持され、更に支持部材75yはy軸方向とは垂直のx軸方向に自由度を有する支持部材75xに支持され、更に該支持部材75xはレンズ鏡筒74により支持されている。
【0029】
この様な構成により2軸の自由度を有する補正光学系が構成できる。
【0030】
次に、前述した可変頂角プリズムを有する振れ補正手段をズームレンズと組み合わせる際のズームレンズの代表的な一例を示す。ここでは、変倍の為のバリエーターレンズ群より後方のレンズ群でフォーカシングを行なう、所謂インナーフォーカスまたはリアフォーカスのズームレンズに関して説明する。
【0031】
この様なレンズタイプは種々知られているが、ここでは最も後方のレンズ群をフォーカシングに用いる様な構成を例にして図26に示す。図において、111は固定の前玉レンズ群、112はバリエータレンズ群、113は固定のレンズ群で、114がフォーカシング(コンペンセータ)のレンズ群である。133は回り止め用の案内棒、134はバリエータ送り棒、135は固定鏡筒、136は絞りユニット(ここでは紙面と直角に挿入されている)137はフォーカスモータであるところのステップモータ、138はステップモータの出力軸でレンズを移動する為のオネジ加工が施されている。139はこのオネジと噛み合うメネジ部分で、レンズ4の移動枠140と一体となっている。141、142はレンズ4移動枠の案内棒であり、143は案内棒を位置決めして押さえる為の後ろ板、144はリレーホルダーである。145はズームモータ、146はズームモータの減速機ユニット147、148は連動ギア、148のギアはズームの送り棒134に固定されている。
【0032】
以上の構成によってステップモータ137が駆動すると、フォーカスレンズ4はネジ送りによって光軸方向に移動する。又、ズームモータ145が駆動するとギア147、148が連動し軸134が回転することによってバリエータ2が光軸方向に移動する。
【0033】
この様なレンズにおけるバリエータレンズとフォーカシングレンズの位置関係をいくつかの距離に応じて示したものが図27である。ここでは例として、無限、2m、1m80cm、0cmの各被写体に対しての合焦位置関係を示した。インナーフォーカスの場合、このように、被写体距離によって、バリエータとフォーカスレンズの位置関係が異なってくる為に、前玉フォーカスレンズのカム環の様に簡単なメカ構造でレンズ群を連動させることはできない。
【0034】
従って、図26の様な構造のもとで単純にズームモータ145を駆動しただけではピンボケが発生してしまう。
【0035】
以上の様な特性を持っていることから、インナーフォーカスレンズは前玉フォーカスレンズに比べて、「至近撮影能力に優れる」という前述の利点の他、「レンズ構成枚数が少ない」などの利点があるにもかかわらず実用化が遅れていた。
【0036】
しかし近年になって、図27に示した様なレンズ位置関係を被写体距離に応じながら最適に制御する様な技術が開発されつつあり、又、製品化も行われている。
【0038】
本出願人による特開平1−280709号公報では図28〜図30に示した様な方法でバリエータとコンペンセータ(フォーカスレンズ)の位置関係が維持される。
【0039】
図28はブロック構成図を示す。111〜114は図26に示すものと同一のレンズ群である。バリエータレンズ群112の位置はズームエンコーダ149によって位置検出される。ここでエンコーダの種類としては例えばバリエータ移動環に一体的に取り付けられたブラシを抵抗パターンが印刷された基板上を摺動する様に構成されたボリュームエンコーダが考えられる。150は絞り値を検出する絞りエンコーダで例えば絞りメータの中に設けられたホール素子出力を用いる。151はCCD等の撮像素子、152はカメラ処理回路であり、Y信号はAF回路153に取り込まれる。AF回路では合焦、非合焦の判別、非合焦の場合はそれが前ピンか後ピンか、又、非合焦の程度はどれくらいかなどが判定される。これらの結果はCPU154に取り込まれる。
【0040】
155はパワーオンリセット回路で、電源ON時の各種リセット動作を行う。156はズーム操作回路で、操作者によってズームスイッチ157が操作された際、その内容をCPU154に伝える。158〜160が図29に示した軌跡データをメモリ部分で、方向データ158、速度データ159、境界データ160からなる。161はズームモータドライバ、162はステップモータドライバで、ステップモータの入力パルス数は連続してCPU内にカウントし、フォーカスレンズの絶対位置のエンコーダとして用いている。このように構成したものにおいて、バリエータ位置とフォーカスレンズ位置がそれぞれズームエンコーダ149とステップモータ入力パルス数によって求まるので、図27に示したマップ上の一点が決定される。一方、図27に示したマップは境界データ160によって図29に示した様にタンザク状の小領域に分割されている。ここで斜線部分はレンズが配置されることを禁止した領域である。このようにマップ上の一点が決まると、小領域のどこにその一点が属しているかの領域の確定を行なうことが出来る。
【0041】
速度データ、方向データはこのそれぞれの領域の中心を通る軌跡より求めたステップモータの回転速度と方向がそれぞれの領域ごとにメモリされている。例えば図29の例では横軸は10個のゾーンに分割されている。今、ズーム時間を10秒であると仮定すると、一つのゾーンの通過時間は当然、1秒となる。図29のブロックIIIを拡大した図を図30とすると、このブロックの中央には軌跡164、左下には軌跡165、右上に166が通っている。ここで中央の軌跡はxmm/secの速度で動けば、ほぼ誤差なく軌跡のトレースが出来る。
【0042】
この様にして求めた速度を、領域代表速度と称すると、速度メモリには小領域の数だけそれぞれの領域に応じた値がメモリされている。又、この速度を168として示すと自動焦点調節装置の検出結果によって167、169というふうに代表速度を微調整してステップモータ速度を設定するものである。又、方向データは同じテレからワイド(ワイドからテレ)のズームでも領域に応じてステップモータの回転方向が変わってくるので、この符号がメモリされるものである。
【0043】
以上のようにバリエータとフォーカスレンズ位置より求めた領域代表速度に対して更に、自動焦点検出回路の検出結果によって、この速度を補正して定めたステップモータ速度を用いて、ズーム駆動中にステップモータを駆動して、フォーカスレンズ位置を制御すれば、インナーフォーカスレンズであっても、ズーム中にもピンボケが発生しないことができる。
【0044】
ここで、図30の168の代表速度以外に各ブロックごとに167、169のような速度をメモリして、自動焦点検出装置の検出結果に応じて3種類の速度の中から一つの速度を選択していく方法も本出願人による特開平2−173605号にて提示されている。
【0045】
またこのような速度をメモリしておく方法以外に、図27で示した∞、2m、1mのように何本かのカーブを複数のバリエータ位置に応じたフォーカスレンズ位置のメモリとして記憶しておき、メモリされたカーブの中間の距離の場合には上下のメモリされたカーブのデータからとるべき両レンズ群の位置関係を内装演算して求めていく方法なども知られている。
【0046】
図31はこのズームレンズと可変頂角プリズムを用いた振れ補正手段を前述したズームレンズに結合する場合の構成の一例を示すものである。
【0047】
図31において、263は保持枠28と一体に設けられた回転軸部、267は回転軸263と反対側の回転軸で組み込みの為に保持枠28と一体には設けず、ステンレス等の金属製の軸などを保持枠に厚入することで構成する。268は板バネ、269はこの板バネを固定する為のネジ、266は平面ガラスで撮影者などが直接可変頂角プリズムに触れ破損することを回避する為に設けられる。265は付属品の取り付けネジ、264は可変頂角プリズムの回転軸受けの穴を含む固定の鏡筒部品である。
【0048】
この鏡筒部品264はビス270によりズームレンズの固定鏡筒135に締結される。
【0049】
なお図31では簡単の為に、可変頂角プリズムの前側のガラスを回動する為の保持枠や、アクチュエータ、頂角検出の為のセンサ部等の部品は不図示した。
【0050】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可変頂角プリズムを用いたり、補正光学系を可動とするなどの前述した光学的な振れ補正手段を用いると、特にその補正角度が大きい状態や、あるいは組み合わせたズームレンズの焦点距離が大きくあるいはさらに電子的なズーミングなどで、画面の一部を拡大記録するなどの状況においては、光軸を曲げることで原理的に発生する色収差の影響による色ずれが目立つという懸念がある。
【0051】
この問題は従来はほとんど問題となるレベル以下に押えられていたが、今後、イメージセンサであるCCDの画素数の向上により画質が向上していく傾向にあること、上述した電子的な拡大機能(所謂電子ズーム)が一般化していく傾向にあること、3CCDカメラなど画質を向上したカメラが現われてきていること、などの背景を考えると従来は問題とならなかったような色収差のレベルでも今後は画質劣化の要因として寄与してきてしまうという可能性がある。
【0056】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光軸を有する撮影レンズと、前記撮影レンズからの像を撮像する撮像手段と、ぶれを検出するぶれ検出手段と、可動することにより前記光軸を傾けて像ぶれを補正する像ぶれ防止手段と、前記撮像手段によって撮像する像の処理形式における解像度を検出する手段と、前記ぶれ検出手段からの出力に応じて前記像ぶれ防止手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記解像度を検出する手段が第1の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を第1の可動範囲に設定し、前記解像度を検出する手段が前記第1の解像度より高い第2の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を前記第1の可動範囲より小さい第2の可動範囲に設定することを特徴としている。
【0057】
また、本発明は、光軸を有するズームレンズと、前記ズームレンズからの像を撮像する撮像手段と、前記ズームレンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、ぶれを検出するぶれ検出手段と、可動することにより前記光軸を傾けて像ぶれを補正する像ぶれ防止手段と、前記撮像素子によって撮像する像の処理形式における解像度を検出する手段と、前記ぶれ検出手段からの出力に応じて前記像ぶれ防止手段の駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記解像度を検出する手段が第1の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を第1の可動範囲に設定し、前記解像度を検出する手段の検出結果が第1の解像度より高い第2の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を前記焦点距離検出手段により検出される焦点距離が長くなることに応じて前記第1の可動範囲より小さくなる第2の可動範囲に設定することを特徴としている。
【0060】
【実施例】
(第1の実施例)
図1に本件の第1の実施例のブロック図を示す。なお、図1において、図22と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図1において1は焦点距離センサであり、ズームレンズのバリエータレンズの位置などを検出するセンサである。検出方法としては種々考えられるが、例えば、このレンズを固定する鏡筒に一体的にブラシを設け固定された可変抵抗パターンの上を摺動させることにより検出する方法や、このレンズ群の移動にステップモータを設け、基準位置から、ステップモータに入力した駆動パルス数を連続的にカウントすることにより位置検出を行なう方法などが挙げられる。
【0061】
2は最大振れ角度データで焦点距離に応じたテーブルとして例えばマイクロコンピュータ内にメモリされている。
【0062】
即ち従来は図22で示したように可変頂角プリズムを含む振れ防止装置には撮影レンズの情報はなにも使われてはいなかったが、本第1の実施例では、焦点距離の情報をぶれ防止のための可変頂角制御のマイクロコンピュータに取り込みこの検出結果から使用する可変頂角プリズムの使用最大振れ角度の規制を与えるものである。
【0063】
尚、前述した補正光学系をギンバルを用いて可動するような方法など、他の光学的な振れ補正手段を用いる場合でも、可動部分の可動範囲を規制することにより同様に本件の実施が可能となる。
【0064】
図2にて、プリズムを用いることにより発生する倍率の色収差に関して説明する。図の様にある角度をもったプリズムに白色光が入射した場合に、その出射光は波長に応じて角度ずれを起こす。従って、もし結像光学系の前にこのようなプリズムが配置されると波長に応じて結像位置が変化することにより色のにじむような画像となってしまう。特にコントラストの高い白黒のエッジなどに色ずれが目立ちやすい。
【0065】
一般にズームレンズの設計などではこの色収差の影響を押えた設計(色消し)が行なわれるが、可変頂角プリズムを用いるような場合にはその頂角状態によって色ずれの量も変わることとなる。即ち、標準状態(2枚のガラスが平行である状態)では可変頂角プリズムに起因する色ずれは0となるが、頂角が大きくなるにつれて色ずれの量が増していくことになる。
【0066】
図3に可変頂角プリズムが使用最大角度状態にある時の、焦点距離と色ずれ、焦点距離と光軸補正角度の関係を示す。
【0067】
ここで言う色ずれとは結像面での二つの波長の光間の結像位置ずれを意味する。
【0068】
図において焦点距離と色ずれの関係は両対数グラフ上に書かれてあるものとする。光軸補正角度がどの焦点距離でも1°であるとする。これは可変頂角プリズムの角度をθ、光軸補正角度をεとし、可変頂角プリズムの内部液体の屈折率をnとすると、ε=(n−1)×θとして示されるので、焦点距離とは無関係に一定の最大頂角を設定すれば、同一の値になるからである。これに対して、色収差の影響は焦点距離が長くなるほど目立ってくる(焦点距離と色ずれのグラフは一点鎖線)。
【0069】
これに対して、本発明の第1の実施例の場合を図4(A)(B)に示す。図4(A)では、所定の色ずれの量に達する焦点距離を境界とし、それより長焦点側では最大振れ角度を色ずれが所定値になるように小さく設定する例である。
【0070】
図4(B)では最長焦点距離にて所定の色ずれになるように、焦点距離に応じてなだらかに最大使用頂角の設定値を可変する場合である。
【0071】
このように最大使用振れ角度を長焦点距離側で小さくするのは、以下の理由からも好ましい。即ち、発明者らの検討によれば、通常の手持ち状態で静止する被写体を撮影するような場合に発生する手ぶれの量は、光軸角度で±0.3°からせいぜい0.5°程度が支配的である。これに対してパンニングなどでカメラを振る場合、違和感なく可変頂角プリズムを駆動制御するためにはこの静止被写体の手ぶれの影響を除去するために必要な光軸補正角度に対してはるかに大きな使用角度範囲を設けて、パンニング制御を行うために充分な可動領域を確保しておかないと、パンニング時に可変頂角プリズムの傾きがその使用角度範囲端に達してしまい画面がコツコツとぶつかる様な印象を生じてしまうことになる。ところが逆にその使用角度範囲を大きく設定しておくと、通常の手ぶれ補正時に、低周波、大振幅の振動が残ることがある。これはぶれ検出センサの特性や、ぶれ検出センサの出力に対して設けられるフィルタ特性などによる場合が多い。
【0072】
一方、実際の撮影を考えると、パンニングなどを多用するのはワイドからミドルの焦点距離においてが多く、テレ端(最長焦点距離)では(勿論その数値にもよるが例えばフイルムカメラの35mmフォーマットの400mm相当といった状況)パンニングを多用するようなことは少ない。
【0073】
以上より、一般的には、本発明のようにテレ端での最大頂角範囲を規制しても補正不足にならない範囲(例えば1°)にしておけば、静止被写体を静止して撮影するような場合には十分な手ぶれ防止が行なえる上に、パンニング時でのコツコツ感は若干発生したとしても低周波大振幅の画面の振れ残りの軽減にも寄与できることとなり、トータルなぶれ防止性能としてはより好ましいものとなる。
【0074】
尚、特殊な場合(車上や船上からの撮影など)でぶれ補正により大きな角度を必要とする時には後述する実施例の撮影者による振れ角のマニュアル設定等による対応が可能である。
【0075】
図5に第1の実施例のマイクロコンピュータ45の目標頂角値設定のフローチャートを示す。
【0076】
ステップ1でスタートする。ステップ2でその時の焦点距離情報を焦点距離センサ1の検出結果から読み込む。次にステップ3で最大振れ角(頂角)データ2のテーブルからその時の焦点距離に応じた最大振れ角値を読み出す。ステップ4にてその値θM を設定する。ステップ5ではぶれ検出センサからの検出結果をそれを補正する頂角θP として読み込む。ステップ6にて両方の値を比較する。その結果、θP の方が小さければステップ7にて目標頂角位置θとしてθPが設定される。ステップ6の結果、θP の方が大きければ、ステップ8にて目標頂角位置としてθM が設定されることになる。
【0077】
(第2の実施例)
第1の実施例においては、焦点距離情報に基づいて使用最大頂角(振れ角)を変化させる内容を示した。本発明の第2の実施例においては、この使用最大頂角のみではなく、合わせて、制御上用いている角度上の閾値、もしくはぶれ検出手段の出力と頂角変位量との間の係数なども設定を変えることによりより高性能なぶれ防止装置を提供するものである。
【0078】
図6は第2の実施例の要部構成を示すブロック図をである。この構成は、第1の実施例に対して、更に、K、θT データ3を有しており、焦点距離の検出結果に応じて、最大振れ角と合わせぶれ検出手段の出力と頂角変位量との間の係数である。K値、θT を可変とすることによりより違和感のないぶれ防止装置を達成するものである。なお、同図において図1と同様の構成についてはここでは説明を省略する。
【0079】
K値に関して図7を用いて説明する。図7において、横軸は可変頂角プリズムもしくは補正光学系を駆動することにより撮影光軸の角度変化を示す(0°が標準位置)。前述したように、静止状態で静止被写体を撮影する様な場合には±1°程度の補正角度範囲があれば、ぶれ補正が可能である。これに対して、パンニングなどで大きな振れ角度がぶれ検出手段で検出された場合に、それを完全に補正してしまってはパンニングスタート時にカメラを振っても被写体が止まって撮影されたり、逆に、パンニングストップ時に、カメラを止めても、パンニングを続けてるが如く記録されることになる。
【0080】
従って、多くの場合、このような大振幅に対しては、マイクロコンピュータ45内で目標位置をぶれ検出手段の検出結果通りとはせず、より小さい目標位置に設定し直すことを行なっている。このための手法としては種々あるが、例えば、ぶれ検出手段の検出結果を、θP とし、目標位置をθとし、また、閾値角度としてθT1、係数Kを設定した上で、
θP ≦θT1の時、θ=θP
θT1<θP <θM の時、θ=θT1+(θP −θT1)×K
といった算出を行なうことにより、目標頂角(振れ角)を設定する(但し各値とも正の時)。
【0081】
図7はこの場合のθとθP の関係を示したもので閾値角度θT1より絶対値の大きい範囲では、目標頂角(振れ角)が小さめに設定される。図8により実際的な設定値を示してみる。焦点距離がfW からfT の焦点距離のズームレンズを中間の焦点距離fM1とfM2でI〜IIIの3領域に分けて考える(対数グラフ上で均等分割が望ましい)。それぞれの領域の焦点距離にある時には、図8の様な各値の設定を行なうものとする。その結果、θとθP の関係は、図9のようになる。図中、実線は領域Iの場合、破線は領域IIの場合一点鎖線は領域IIIの場合を示している。
【0082】
図10は図8,9に示した特性にて可変頂角プリズムの駆動制御を行うためのマイクロコンピュータの動作を示すフローチャートである。ステップ1でスタート、ステップ9にて焦点距離状態を検出する。ステップ10にて図8に示したようなマイクロコンピュータ内に設けられた情報から閾値θT1、 K、θM をそれぞれ決定する。ステップ12でぶれ検出手段からの検出結果を頂角または振れ角のディメンジョンとした値θP が読み込まれる。ステップ13にてこのθP の絶対値とθT1の比較が行なわれ、その結果絶対値θP が小さい場合には、ステップ14にて目標値θとしてθP が設定される。また、絶対値θP がθT1より大きい場合には、更にステップ15でθM との大小比較が行なわれる。絶対値θP がθM より大きい場合には、ステップ16で正負判断を行ない、正なら、ステップ18でθとしてθM を、負なら、ステップ17で−θM を設定する。また、ステップ15で絶対値θP がθM 以下であった場合には、ステップ19で正負判断を行ない、正ならステップ20で、負ならステップ21でそれぞれ前述した式にのっとり、目標位置の算出を行なうものである。
【0083】
尚、この例では、焦点距離を3領域に分割したが、より多い分割や、2分割でも構わない。また、閾角度も一つではなく複数設けてそれぞれに応じてきめ細かくK値を設定することも構わない。さらに、本例のようなテーブルで係数や閾値を決めるのではなく、目標角度θとぶれ検出角度θP の間の演算式を設け、算出によって目標頂角(振れ角)を求める方式も考えられる。
【0084】
また、θとθP の関係も図8のような1次の関係のみでなく種々考えられることは言うまでもない。
【0085】
(第3の実施例)
第1、2の実施例においては、最大頂角、あるいは制御上の閾値やぶれ検出手段の出力と頂角変位量との間の係数を焦点距離に応じて可変とすることにより、色ずれ量を所定値以下に押えると同時に、実用上望まれるぶれ防止性能を達成した。
【0086】
本発明の第3の実施例においては焦点距離情報のみでなく、色ずれが目立つ被写体かどうかを映像信号の高周波成分を用いる自動焦点調節装置の焦点電圧の値から判断しこの情報をもとに、あるいは、この情報と前述の焦点距離情報の両方から、第1,2の実施例で示したような最大頂角(振れ角)、あるいは制御上の閾値や前述の係数の設定を行なうことを提示するものである。
【0087】
図11は第3の実施例の要部構成を示すブロック図である。なお、図1と同様の構成についてはここでは説明を省略する。CCD151上に結像した情報はカメラ処理回路152により所定のTV信号、例えば日本の場合はNTSC信号、に処理される。このうち輝度に相応するY信号はAF回路153に取り込まれ、ここでY信号の高周波成分が焦点電圧として求められる。図12(A)〜(C)はこの焦点電圧を説明する。
【0088】
図12(A)にて、被写体に黒の部分272とそれ以外の白の部分があり、自動焦点検出のための信号取り込みエリア271のY信号は図12(B)の273のようになる。図12の(C)の274はこの信号273を微分した信号で、この信号のピーク高さVF が、焦点電圧となる。
【0089】
一般に色ずれが目立つのは白黒のエッジの部分であり、即ちコントラストの高い被写体であるといえる。従って、マイクロコンピュータ45にて焦点電圧に対してある閾値を設け、それを上回った焦点電圧が得られている時にはコントラストの高い被写体であると判断し、例えば、図8のIの領域の焦点距離でも、IIIの各値に設定を変えるなどの方法をとることにより色ずれの発生を押えることが可能となる。
【0090】
図13はこの選択テーブルの一例で、図8に示したI〜IIIの各値の組み合わせを、焦点距離と焦点電圧から判断したコントラスト状態の両方から選択するようにしたものである。
【0091】
コントラストの検出には上記のような自動焦点調節装置の焦点電圧を用いる方法のほかにも種々考えられる。例えば一般的には、暗い被写体より明るい被写体の方がコントラストが高い場合が多い。この点から、他に絞り情報でもって、コントラストをおおまかに判断することも考えられる。
【0092】
図14はこの制御を行うための構成を示すブロック図で、図1と同様の構成についてはここでは説明を省略する。そして、この構成において、絞りエンコーダ150の検出結果をマイクロコンピュータ45に取り込みこの情報で、最大頂角(振れ角)を設定する。
【0093】
尚、図14に対して、合わせて、焦点距離情報や焦点電圧情報を判断の材料として用いても勿論構わない。また、図11、図14では、最大振れ角データのブロック1のみを記したが、第2の実施例で記したK、θT データのブロック3を加えていても構わない。
【0094】
(第4の実施例)
本発明は色ずれによる画質の劣化がないように光学的なぶれ補正手段を制御するものであるが、色ずれが画質に影響を及ぼすかどうかはビデオカメラ等における解像度である記録のフォーマットにもよる。よく知られている様に、家庭用ビデオフォーマットとしては、8mmとそのハイバンドバージョンとしてのHi8、VHSとそのハイバンドバージョンとしてのS−VHSが挙げられる。色ずれの影響はノーマルバージョンの解像度の方が、ハイバンドバージョンの解像度より分かりにくい。このことから、第4の実施例では、解像度である記録フォーマットに応じて、第1〜第3の実施例で示したような制御の変更を行なう場合と行なわない場合を切り替えることを提案する。
【0095】
図15は第4の実施例の要部構成を示すブロック図である。なお、図6,11,14と同様の構成についてはここでは説明を省略する。図15の構成において、ブロック276にて記録フォーマットが検出され、この情報が、マイクロコンピュータ45に送られる。
【0096】
図16が目標値決定のフローチャートである。ステップ22にてスタートする。ステップ23にて記録フォーマットがこの例の場合は8mmかHi8かが判別され、8mmの場合には第1〜3の実施例で示したような制御の変更は行なわずステップ24でθ=θP としている。Hi8の場合は例えば、図10で示したフローチャートにつなげるものとする。
【0097】
尚、図16は一例であり、標準(8mm,VHS)の場合には、たとえば図8で示したIIの各値の組み合わせを固定して用いるなども考えられる。さらに、記録フォーマットの検出結果も、焦点距離や焦点電圧、絞り値と同列に用いることも可能である。
【0098】
(第5の実施例)
第5の実施例ではカメラの信号処理をデジタル化し、これに伴う電子的な拡大機能(所謂電子ズーム機能)を有する場合のビデオカメラ等に本発明を実施する場合について述べる図17、図18に第5の実施例を示す。
【0099】
図17において、図15、図28と同一番号の部分は同一の機能を示す。278はA/D変換を含むカメラのデジタル信号処理回路で、内部に、AF回路を取り込んでいる。279はデジタルイフェクト用のICで、電子ズームのための拡大や、その他の、各種効果を得るための処理を行なう。280は撮影者により操作されるデジタルイフェクトの操作部、281はD/A変換である。
【0100】
この場合、上述の実施例で、最大頂角(振れ角)やK、θT などの選択のための情報は、レンズ制御用のCPU154より、ぶれ防止装置用のマイクロコンピュータ45に送られる。撮影者がズームの外部操作キー157を操作する際に、既に光学的なテレ端にあるのに更にテレ方向の操作が続くと、デジタルイフエクトICに命令が行き、電子ズーム域に入るとともに、その情報も、CPU154からマイコン45に伝えられる。マイコン45ではこれらの情報から、最大頂角、あるいはK、θT の値を設定する。
【0101】
図18(A)、(B)は光学ズームのテレ端の先に電子ズーム域を連続的に有する場合の最大頂角の設定を示す。図4(A)では電子ズーム域に入ると共に最大頂角の設定を可変とし、色ずれの影響を所定値以下にするものである。
【0102】
図18(B)は光学ズーム域から電子ズーム域までなだらかに最大頂角(振れ角)の設定を可変とするものである。
【0103】
(第6の実施例)
上述したような焦点距離等の各種情報により手ぶれ防止装置の各種制御上の値を可変とすることで、色ずれの影響を取り除くほか、焦点距離に則した制御が可能となるが、実際の撮影において、例えば色ずれがある程度発生しても大きな振幅の手ぶれ防止まで行ないたいなどの場合も考えられる。
【0104】
例えば船上からの撮影などがそれに相当する。
【0105】
このような場合の時は、図17の撮影者によるモード切り替え277にて第5の実施例にて行われている制御の変更をオフする様に構成することが可能となるものである。
【0106】
本発明は、クレームまたは実施例の各構成また一部の構成が別個の装置に設けられていてもよい。例えば、振れ検出装置がカメラ本体に、振れ補正装置が前記カメラに装着されるレンズ鏡筒に、それらを制御する制御装置が中間アダプタに設けられていてもよい。
【0107】
本発明は、振れ防止手段としては、直接振れを防止するものに限られるものではなく、振れが発生していること、または発生する可能性があることを光、音等により警告して使用者にそのことを注意させることにより間接的に振れが発生しないようにするものであってもよい。
【0108】
本発明は、振れ検出手段として、角加速度計、加速度計、角速度計、速度計、角変位計、変位計、更には画像の振れ自体を検出する方法等、振れが検出できるものであればどのようなものであってもよい。
【0109】
本発明は、振れ防止手段として、光軸に垂直な面内で光学部材を動かすシフト光学系や可変長角プリズム等の光束変更手段や、光軸に垂直な面内で撮影面を動かすもの、更には画像処理により振れを補正するもの等、振れが防止できるものであればどのようなものであってもよい。
【0110】
また、本発明を可変頂角プリズムのような像ぶれ防止手段を銀塩カメラ及びビデオカメラのどちらにも装着可能な交換レンズ内に設けた場合にも適用し、その交換レンズをビデオカメラに装着したときは、銀塩カメラに装着したときよりも、像ぶれ防止手段の動作範囲を大きくするようにしてもよい。
【0111】
つまり、ビデオカメラの像面(CCD)は一般に銀塩カメラの像面より小さいので、収差を考慮しなければならない領域も当然小さくなり、像ぶれ防止手段をより大きく変位させることが可能になる。上述のような例は、このことを利用して動作範囲を異ならせて、可能であれば広い範囲で像ぶれ防止を行うようにしたものである。
【0112】
上述の実施例において、マイクロコンピュータ45が本発明の制御手段に相当する。
【0113】
以上が実施例の各構成と本発明の各構成の対応関係であるが、本発明は、これら実施例の構成に限られるものではなく、請求項で示した機能、または、実施例の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであってもよい。
【0114】
また、各実施例またはそれら技術要素を必要に応じて組み合わせてもよい。
【0117】
【発明の効果】
本発明の像ぶれ防止装置を有する光学機器は、解像度(記録フォーマット)に応じて像ぶれ防止手段の動作範囲を変化させるようにしたので、解像度(記録フォーマット)の変化によって収差の影響の目立つ程度が変化しても、常に、その影響の目立つ程度を許容範囲内に収めることができるようになり、像の劣化を防ぐことができるものである。また、本発明によれば、焦点距離が長くなることに応じて像ぶれ防止手段の動作範囲を小さくするようにしたので、焦点距離が長くなることにより収差の影響が大きくなるような場合でも、収差の発生の程度が大きくなりすぎないようにすることができるようになり、像の劣化を防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の装置の要部構成を示すブロック図である。
【図2】色収差の発生原理を説明するための図である。
【図3】従来の焦点距離と色ずれの関係を示すグラフである。
【図4】本発明の第1の実施例装置における色ずれと焦点距離の関係を示すグラフである。
【図5】本発明の第1の実施例の装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施例の装置の要部構成を示すブロック図である。
【図7】従来のぶれ補正手段の目標頂角を示すグラフである。
【図8】本発明の第2の実施例装置における各係数の設定例を示す表である。
【図9】本発明の第2の実施例の装置における目標頂角を示すグラフである。
【図10】本発明の第2の実施例の装置の動作を示すフローチャートである。
【図11】本発明の第3の実施例の装置の要部構成を示すブロック図である。
【図12】自動焦点調節装置の焦点電圧の概略説明図である。
【図13】本発明の第3の実施例の各係数の設定組み合わせ表である。
【図14】本発明の第3の実施例の変形例の要部構成を示すブロック図である。
【図15】本発明の第4の実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図16】本発明の第4の実施例の装置の動作を示すフローチャートである。
【図17】本発明の第5、6の実施例の要部構成を示すブロック図である。
【図18】本発明の第5の実施例においての色ずれと焦点距離の関係を示すグラフである。
【図19】可変頂角プリズムの原理を説明するための図である。
【図20】可変頂角プリズムを用いた像ぶれ補正手段による像ぶれ補正の原理を説明するための図である。
【図21】可変頂角プリズム駆動ユニットを示す斜視図である。
【図22】可変頂角プリズムを用いた像ぶれ防止装置の要部構成を示すブロック図である。
【図23】可変頂角プリズムの断面図である。
【図24】補正光学系を有するレンズを示す図である。
【図25】補正光学系のギンバル支持構造を示す図である。
【図26】ビデオカメラの一般的なズームレンズの断面図である。
【図27】ズームトラッキングカーブを説明するための図である。
【図28】ズームレンズ制御システムの要部構成を示すブロック図である。
【図29】ズームトラッキングのための領域分割の一例を示す図である。
【図30】ズームトラッキングの速度設定の一例を示す図である。
【図31】ズームレンズと可変頂角プリズム駆動ユニットとを結合させた状態を示す図である。
【符号の説明】
1 焦点距離センサ
2 最大振れ角度データ
3 K,θTデータ
41 可変頂角プリズム
45 マイクロコンピュータ
150 絞りエンコーダ
152 カメラ処理回路153 AF回路[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an optical device having an image blur prevention device in a camera, a video camera, another optical device, or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of camera devices such as video cameras and still cameras, miniaturization and weight reduction have been remarkable, and at the same time, high functionality has been measured. One of such advanced functions is to increase the magnification of a photographing lens, and zoom lenses having a magnification of 10 times or 12 times have become common in the field of home cameras.
[0003]
However, when the focal length on the long focal length side becomes a large numerical value due to such an increase in the zoom ratio, the influence on the recorded image is increasing, and in a moving image such as a video camera, The main subject may move unsightly on the screen, or a shake image may be recorded in a still image. Further, in the case of still images, for example, by increasing the shutter speed, it is possible to avoid the problem to some extent.However, in the case of moving image recording, since the recording is primarily on the time axis, the effect of camera shake is affected by the shutter speed. It cannot be avoided by setting. Under such circumstances, in the field of video cameras, in particular, a shake preventing device for removing the influence of camera shake has been put to practical use.
[0004]
This shake prevention device includes at least shake detection means for detecting a shake component, and shake correction means for correcting shake in accordance with the detection result of the detection means. As the shake detection means, there is a so-called electronic detection method of comparing images between two continuous screens, and a method of directly measuring the actual camera movement using an angular velocity meter, an angular accelerometer, or the like. Can be
[0005]
In addition to the so-called electronic correction method of electronically selecting a range (cutout range) to be actually recorded from obtained images, the shake correction means optically sets the angle of the photographing optical axis. Optical shake correction means for adjusting the direction in which the camera shake is removed is given.
[0006]
Among the optical shake correction means, in particular, a method using a variable apex angle prism,19 to 23This will be described below with reference to FIG.
[0007]
FIG. 19 shows a configuration of the variable apex angle prism. 19 (A), (B) and (C),
[0008]
In FIG. 19B, the two
[0009]
Therefore, when the camera is tilted due to camera shake or the like, the camera shake can be removed by controlling the angle of the variable apex prism provided in front of the lens so that the spectral line corresponding to the angle is bent. .
[0010]
FIG. 20 shows this state. Assuming that the variable apex angle prism is in a parallel state in FIG. 20 (A) and the optical axis captures the center of the subject, a degree as shown in FIG. By driving the variable apex angle prism to bend the light beam as shown in the figure against the blur, the photographing optical axis remains unchanged, and the center of the subject can be continuously captured.
[0011]
FIG. 21 is a diagram showing an actual configuration example of a variable apex angle prism unit including the variable apex angle prism, an actuator for driving the prism, and an apex angle sensor for detecting an angle state.
[0012]
Since the actual blur appears in all directions, the front glass surface and the rear glass surface of the variable apex angle prism are configured to be rotatable about a direction shifted by 90 degrees as a rotation axis. Here, the respective components in these two rotational directions are shown as subscripts a and b, but those having the same numbers have exactly the same functions. Parts of the b side are not shown.
[0013]
[0014]
FIG. 22 is a block diagram showing the configuration of an image stabilizing lens system in which a shake preventing device having the variable apex angle prism as a shake correcting unit is combined with a lens.
[0015]
FIG.In the figure, 41 is a variable apex prism, 43 and 44 are apex angle sensors, 53 and 54 are detection circuit parts for amplifying the output of the apex angle sensor, 45 is a microcomputer, and 46 and 47 are shake detecting means composed of angular accelerometers and the like. , 48 and 49 are actuators composed of the coil 35 to the yoke 38 and the like, and 52 is a lens.
[0016]
The
[0017]
The reason why the main element is composed of two blocks is that it is assumed that control in two directions shifted by 90 degrees is performed independently.
[0018]
FIG. 23 is a diagram showing a more detailed structure of a conventional variable angle prism. In FIG. 23, 21 and 23 are glass plates, 22 is a liquid sealed therein, 27 is a bellows portion, and 25 is an optical axis.
[0019]
The joint 57 between the films is joined by welding. For this reason, the material of the
[0020]
The configuration in the case where the variable vertex angle prism is used as the optical shake correction means has been described above.
[0021]
Next, as another example of the optical shake correction means, a method of movably disposing a correction optical system as disclosed in, for example, US Pat. No. 2,959,088 will be described.
[0022]
FIG. 24 shows the overall configuration.
[0023]
In FIG. 24,
f1 = -FTwo
The focal length of each lens is set so as to satisfy the following relationship.
[0024]
Gimbal for supporting biaxial movement75Supports the
[0025]
A
[0026]
By satisfying such optical conditions, a shake preventing device including a so-called inertial pendulum type optical shake correcting means can be realized.
[0027]
Next, a description will be given of the biaxial movement of the gimbal 75 with reference to FIG.
[0028]
The
[0029]
With such a configuration, a correction optical system having two degrees of freedom can be configured.
[0030]
Next, a representative example of a zoom lens when the shake correcting means having the variable apex angle prism described above is combined with a zoom lens will be described. Here, a so-called inner focus or rear focus zoom lens in which focusing is performed by a lens group behind the variator lens group for zooming will be described.
[0031]
Various such lens types are known. FIG. 26 shows an example in which the rearmost lens group is used for focusing. In the figure, 111 is a fixed front lens group, 112 is a variator lens group, 113 is a fixed lens group, and 114 is a focusing (compensator) lens group. 133 is a guide rod for preventing rotation, 134 is a variator feed rod, 135 is a fixed lens barrel, 136 is an aperture unit (inserted at a right angle to the plane of the drawing) 137 is a step motor where a focus motor is provided, and 138 is a focus motor. Male screw processing for moving the lens with the output shaft of the step motor is performed. 139 is a female thread portion that meshes with the male screw, and is integrated with the moving
[0032]
When the
[0033]
FIG. 27 shows the positional relationship between the variator lens and the focusing lens in such a lens according to some distances. Here, as an example, the in-focus positional relationship with respect to each subject of infinity, 2 m, 1
[0034]
Therefore, simply driving the
[0035]
Due to the above characteristics, the inner focus lens has advantages such as "small number of lenses" in addition to the above-mentioned advantage of "excellent shooting ability" compared to the front lens focus lens. Nevertheless, practical application was delayed.
[0036]
However, in recent years, a technique for optimally controlling the lens positional relationship as shown in FIG. 27 according to the subject distance has been developed, and commercialization has been carried out.
[0038]
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-280709 by the present applicant, the positional relationship between the variator and the compensator (focus lens) is maintained by the method shown in FIGS.
[0039]
FIG. 28 shows a block diagram.
[0040]
A power-on
[0041]
In the speed data and direction data, the rotation speed and direction of the step motor obtained from the locus passing through the center of each area are stored in each area. For example, in the example of FIG. 29, the horizontal axis is divided into ten zones. Now, assuming that the zoom time is 10 seconds, the passage time of one zone is naturally 1 second. 30 is an enlarged view of the block III in FIG. 29, a
[0042]
When the speed thus obtained is referred to as a region representative speed, the speed memory stores values corresponding to the respective regions in the number of small regions. When this speed is shown as 168, the representative speed is finely adjusted to 167 or 169 according to the detection result of the automatic focus adjustment device, and the step motor speed is set. In the direction data, since the rotation direction of the step motor changes according to the area even in the same tele-to-wide (wide to tele) zoom, this code is stored in the memory.
[0043]
In addition to the area representative speed obtained from the variator and the focus lens position as described above, the stepping motor speed is corrected by using the stepping motor speed determined by correcting this speed based on the detection result of the automatic focus detection circuit. Is driven to control the position of the focus lens, it is possible to prevent out-of-focus even during zooming even with an inner focus lens.
[0044]
Here, in addition to the representative speed of 168 in FIG. 30, speeds such as 167 and 169 are stored for each block, and one speed is selected from three types of speeds according to the detection result of the automatic focus detection device. A method for performing this is also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-173605 by the present applicant.
[0045]
In addition to the method of storing such speeds, some curves such as ∞, 2m and 1m shown in FIG. 27 are stored as memories of focus lens positions corresponding to a plurality of variator positions. In the case of an intermediate distance between the stored curves, there is also known a method in which the positional relationship between the two lens groups to be obtained from the data of the upper and lower stored curves is calculated by interior calculation.
[0046]
FIG. 31 shows an example of a configuration in a case where the shake correcting means using the zoom lens and the variable apex angle prism is connected to the above-described zoom lens.
[0047]
In FIG. 31,
[0048]
The
[0049]
In FIG. 31, components such as a holding frame for rotating the glass in front of the variable apex angle prism, an actuator, and a sensor unit for detecting the apex angle are not shown for simplicity.
[0050]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-described optical shake correction means such as using a variable apex angle prism or making the correction optical system movable is used, particularly when the correction angle is large, or the focal length of the combined zoom lens is large. Alternatively, in a situation where a part of a screen is enlarged and recorded by electronic zooming or the like, there is a concern that color shift due to the influence of chromatic aberration that occurs in principle by bending the optical axis becomes noticeable.
[0051]
Conventionally, this problem has been suppressed to a level below the level at which it is almost a problem. However, in the future, the image quality will be improved by increasing the number of pixels of the CCD which is an image sensor. Considering the background such as the tendency of so-called electronic zoom) to be generalized, the emergence of cameras with improved image quality such as 3CCD cameras, etc. It may contribute as a factor of image quality degradation.
[0056]
[Means for Solving the Problems]
The present inventionIs a photographing lens having an optical axis, an image pickup means for picking up an image from the photographing lens, a shake detecting means for detecting a shake, and an image shake preventing means for correcting the image shake by tilting the optical axis by being movable. Means for detecting a resolution in a processing format of an image picked up by the image pickup means, and control means for controlling driving of the image blur prevention means in accordance with an output from the shake detection means, wherein the control means When the means for detecting the resolution detects the first resolution, the movable range of the image blur prevention means is set to the first movable range, and the means for detecting the resolution is higher than the first resolution. When a high second resolution is detected, the movable range of the image blur prevention unit is set to a second movable range smaller than the first movable range.It is characterized by:
[0057]
In addition, the present inventionComprises: a zoom lens having an optical axis; imaging means for capturing an image from the zoom lens; focal length detection means for detecting a focal length of the zoom lens; blur detection means for detecting blur; Means for correcting the image blur by tilting the optical axis, means for detecting the resolution in the processing format of the image captured by the image sensor, and preventing the image blur according to the output from the blur detection means Control means for controlling the driving of the means, wherein the control means sets the movable range of the image blur prevention means to the first movable range when the means for detecting the resolution detects the first resolution. Then, when the detection result of the resolution detecting means detects a second resolution higher than the first resolution, the movable range of the image blur prevention means is detected by the focal length detecting means. Set to a second movable range smaller than the first movable range in response to the focal length becomes longerIt is characterized by:
[0060]
【Example】
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention.Show. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.In FIG. 1,
[0061]
[0062]
That is, conventionally, no information on the photographing lens is used in the shake preventing apparatus including the variable apex angle prism as shown in FIG. 22, but in the first embodiment, the information on the focal length is used. The variable apex angle is controlled by a microcomputer for controlling a variable apex angle in order to prevent a shake.
[0063]
Even when using other optical shake correction means such as a method in which the above-described correction optical system is movable using a gimbal, the present invention can be similarly implemented by regulating the movable range of the movable part. Become.
[0064]
With reference to FIG. 2, the chromatic aberration of magnification caused by using a prism will be described. When white light is incident on a prism having a certain angle as shown in the figure, the emitted light causes an angular shift according to the wavelength. Therefore, if such a prism is arranged in front of the image forming optical system, an image is blurred because the image forming position changes according to the wavelength. In particular, color misalignment tends to be conspicuous at black and white edges having high contrast.
[0065]
In general, the design (achromatism) of suppressing the influence of the chromatic aberration is performed in the design of a zoom lens or the like. However, when a variable apex angle prism is used, the amount of color shift varies depending on the apex angle state. That is, in a standard state (a state in which two glasses are parallel), the color shift caused by the variable apex angle prism is zero, but the amount of the color shift increases as the apex angle increases.
[0066]
FIG. 3 shows the relationship between the focal length and the color shift, and the relationship between the focal length and the optical axis correction angle when the variable apex angle prism is in the use maximum angle state.
[0067]
The term “color shift” as used herein means an image position shift between light beams of two wavelengths on an image plane.
[0068]
In the figure, it is assumed that the relationship between the focal length and the color shift is written on a log-log graph. It is assumed that the optical axis correction angle is 1 ° at any focal length. This is expressed as ε = (n−1) × θ, where θ is the angle of the variable apex angle prism, ε is the optical axis correction angle, and n is the refractive index of the liquid inside the variable apex angle prism. This is because if the constant maximum apex angle is set regardless of the value, the same value is obtained. On the other hand, the influence of the chromatic aberration becomes more conspicuous as the focal length increases (the graph of the focal length and the color shift is indicated by a chain line).
[0069]
In contrast, FIGS. 4A and 4B show the case of the first embodiment of the present invention. FIG. 4A shows an example in which the focal length at which a predetermined color shift amount is reached is set as a boundary, and on the long focal length side, the maximum shake angle is set to be small so that the color shift has a predetermined value.
[0070]
FIG. 4B shows a case in which the set value of the maximum use apex angle is smoothly varied according to the focal length so that a predetermined color shift occurs at the longest focal length.
[0071]
It is preferable to reduce the maximum use shake angle on the long focal length side for the following reasons. That is, according to the studies by the inventors, the amount of camera shake that occurs when a still object is photographed in a normal hand-held state is from ± 0.3 ° at the optical axis angle to about 0.5 ° at most. Dominant. On the other hand, when the camera is shaken by panning, etc., in order to drive and control the variable apex prism without discomfort, the use of the optical axis correction angle that is much larger than the optical axis correction angle required to eliminate the influence of camera shake of the stationary subject If you do not secure enough movable area to perform panning control by providing an angle range, the inclination of the variable apex angle prism will reach the end of the used angle range during panning and the screen will bump into the screen Will occur. On the other hand, if the used angle range is set large, low-frequency, large-amplitude vibration may remain during normal camera shake correction. This is often due to the characteristics of the shake detection sensor, filter characteristics provided for the output of the shake detection sensor, and the like.
[0072]
On the other hand, considering actual photographing, panning and the like are frequently used at a wide focal length to a middle focal length, and at a telephoto end (the longest focal length) (of course, depending on the numerical value, for example, a 400 mm in a 35 mm format of a film camera). It is rare that panning is heavily used.
[0073]
As described above, in general, if the maximum apex angle range at the telephoto end is restricted as in the present invention and the correction is not made insufficient (for example, 1 °), the still object can be shot still. In this case, it is possible to sufficiently prevent camera shake, and even if a slight squeaky feeling occurs during panning, it can also contribute to reducing the remaining of the low-frequency large-amplitude screen shake. It becomes more preferable.
[0074]
When a large angle is required for shake correction in a special case (such as photographing from a car or a boat), it is possible to cope with a manual setting of a shake angle by a photographer in an embodiment to be described later.
[0075]
FIG. 5 shows a flowchart of setting the target apex angle value of the
[0076]
Start with
[0077]
(Second embodiment)
In the first embodiment, the content in which the used maximum apex angle (shake angle) is changed based on the focal length information has been described. In the second embodiment of the present invention, not only the maximum apex angle used, but also a threshold value on the angle used for control, or a coefficient between the output of the blur detection means and the apex angle displacement amount. Also, by changing the setting, a more sophisticated blur prevention device is provided.
[0078]
FIG. 6 is a block diagram showing a main part configuration of the second embodiment. This configuration is different from the first embodiment in that K, θT It has
[0079]
The K value will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the angle change of the photographing optical axis by driving the variable apex prism or the correction optical system (0 ° is a standard position). As described above, in a case where a still subject is photographed in a still state, if there is a correction angle range of about ± 1 °, blur correction can be performed. On the other hand, when a large shake angle is detected by the shake detection means due to panning or the like, if the shake is completely corrected and the camera is shaken at the start of panning, the subject stops and the image is taken. When panning is stopped, recording is performed as if panning is continued even if the camera is stopped.
[0080]
Therefore, in many cases, for such a large amplitude, the target position in the
θP ≤θT1At the time, θ = θP
θT1<ΘP <ΘM At the time, θ = θT1+ (ΘP −θT1) × K
By performing such calculations, the target apex angle (shake angle) is set (provided that each value is positive).
[0081]
FIG. 7 shows θ and θ in this case.P And the threshold angle θT1In a range where the absolute value is larger, the target apex angle (shake angle) is set smaller. FIG. 8 shows actual setting values. Focal length is fW To fT A zoom lens with a focal length ofM1And fM2(I preferably divide equally on a logarithmic graph). When the focal length is in each area, each value is set as shown in FIG. As a result, θ and θP Is as shown in FIG. In the figure, the solid line indicates the case of the region I, the broken line indicates the case of the region II, and the dashed line indicates the case of the region III.
[0082]
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the microcomputer for controlling the drive of the variable apex angle prism with the characteristics shown in FIGS. In
[0083]
In this example, the focal length is divided into three regions. However, more divisions or two divisions may be used. Further, a plurality of threshold angles may be provided instead of one, and the K value may be finely set in accordance with each. Further, instead of determining the coefficients and thresholds using a table as in this example, the target angle θ and the blur detection angle θP It is also conceivable to provide an arithmetic expression between the above and calculate the target vertex angle (shake angle) by calculation.
[0084]
Also, θ and θP It goes without saying that not only the first-order relationship shown in FIG.
[0085]
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the amount of color misregistration can be reduced by making the maximum apex angle or the threshold between the control and the coefficient between the output of the blur detection means and the apex angle displacement variable according to the focal length. At the same time, the anti-shake performance desired in practical use was achieved.
[0086]
In the third embodiment of the present invention, not only the focal length information but also whether or not the subject is conspicuous in color misregistration is determined from the value of the focus voltage of the automatic focusing device using the high frequency component of the video signal, and based on this information. Alternatively, from both of this information and the above-mentioned focal length information, setting of the maximum apex angle (vibration angle) as described in the first and second embodiments, the threshold value for control, and the above-mentioned coefficient is performed. To present.
[0087]
FIG. 11 is a block diagram showing a main part configuration of the third embodiment. The description of the same configuration as in FIG. 1 is omitted here. The information formed on the
[0088]
In FIG. 12A, the subject has a
[0089]
Generally, the color shift is conspicuous at the black-and-white edge portion, that is, a subject having a high contrast. Therefore, the
[0090]
FIG. 13 shows an example of this selection table, in which combinations of the values I to III shown in FIG. 8 are selected from both the focal length and the contrast state determined from the focal voltage.
[0091]
Various methods other than the above-described method using the focus voltage of the automatic focusing device can be used for detecting the contrast. For example, in general, a bright subject often has a higher contrast than a dark subject. From this point, it is conceivable that the contrast is roughly determined using the aperture information.
[0092]
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration for performing this control, and a description of the same configuration as in FIG. 1 will be omitted here. In this configuration, the detection result of the
[0093]
It should be noted that the focal length information and the focal voltage information may be used as a material for the determination together with FIG. Also, in FIGS. 11 and 14, only block 1 of the maximum deflection angle data is described, but K, θ described in the second embodiment are used.T
[0094]
(Fourth embodiment)
The present invention controls the optical blur correction means so that the image quality does not deteriorate due to color misregistration.The format of the record, which is the resolution in etc.It depends. As is well known, home video formats include 8 mm and its high band version Hi8, VHS and its high band version S-VHS. The effect of color shiftNormal version resolutionBut,High band version resolutionConfusing. From this, in the fourth embodiment,Recording format that is the resolutionIt is proposed to switch between a case where the control is changed as shown in the first to third embodiments and a case where the control is not changed according to the first embodiment.
[0095]
FIG. 15 is a block diagram showing a main part configuration of the fourth embodiment. The description of the same configuration as in FIGS. 6, 11, and 14 is omitted here. In the configuration of FIG. 15, the recording format is detected at
[0096]
FIG. 16 is a flowchart for determining the target value. It starts in
[0097]
FIG. 16 is an example, and in the case of the standard (8 mm, VHS), for example, a combination of the values of II shown in FIG. 8 may be fixed. Furthermore, the detection result of the recording format can be used in the same row as the focal length, the focal voltage, and the aperture value.
[0098]
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, the signal processing of the camera is digitized, and a case where the present invention is applied to a video camera or the like having an electronic enlargement function (so-called electronic zoom function) accompanying the digitalization is shown in FIGS. A fifth embodiment will be described.
[0099]
In FIG. 17, the portions having the same numbers as those in FIGS. 15 and 28 indicate the same functions.
[0100]
In this case, in the above-described embodiment, the maximum apex angle (deflection angle), K, θT Information for selection, such as, is sent from the
[0101]
FIGS. 18A and 18B show the setting of the maximum apex angle when the electronic zoom region is continuously provided at the tele end of the optical zoom. In FIG. 4A, the setting of the maximum apex angle is made variable while entering the electronic zoom range, and the effect of color misregistration is reduced to a predetermined value or less.
[0102]
FIG. 18B shows a configuration in which the setting of the maximum apex angle (shake angle) is smoothly changed from the optical zoom range to the electronic zoom range.
[0103]
(Sixth embodiment)
By making the values for various controls of the camera shake prevention device variable according to various types of information such as the focal length as described above, it is possible to eliminate the influence of color shift and perform control in accordance with the focal length. In some cases, for example, even if color misregistration occurs to some extent, it may be desirable to perform even large amplitude hand shake prevention.
[0104]
For example, photographing from a ship corresponds to this.
[0105]
In such a case, it is possible to configure so that the change of the control performed in the fifth embodiment is turned off by the mode switching 277 by the photographer in FIG.
[0106]
In the present invention, each component or a part of the components of the claims or the embodiments may be provided in a separate device. For example, the shake detecting device may be provided in the camera body, the shake correcting device may be provided in the lens barrel mounted on the camera, and the control device for controlling them may be provided in the intermediate adapter.
[0107]
The present invention is not limited to the means for directly preventing the shake as the shake preventing means, and the user may be warned by light, sound, or the like that the shake is occurring or may be caused by the user. May be indirectly prevented from generating a shake.
[0108]
The present invention provides any method capable of detecting a shake, such as an angular accelerometer, an accelerometer, an angular velocimeter, a speedometer, an angular displacement meter, a displacement meter, and a method of detecting image shake itself. It may be something like this.
[0109]
The present invention, as a shake preventing means, a light flux changing means such as a shift optical system or a variable-length prism that moves an optical member in a plane perpendicular to the optical axis, and an apparatus that moves an imaging surface in a plane perpendicular to the optical axis, Furthermore, any device that can prevent shake, such as one that corrects shake by image processing, may be used.
[0110]
The present invention is also applied to a case where an image blur prevention means such as a variable apex angle prism is provided in an interchangeable lens that can be attached to both a silver halide camera and a video camera, and the interchangeable lens is attached to a video camera. In such a case, the operating range of the image blur prevention means may be made larger than when the camera is mounted on a silver halide camera.
[0111]
That is, since the image plane (CCD) of a video camera is generally smaller than the image plane of a silver halide camera, the area in which aberration must be taken into consideration naturally becomes smaller, and the image blur prevention means can be displaced more largely. In the above-described example, this is utilized to make the operation range different, and to prevent image blurring in a wide range if possible.
[0112]
In the above-described embodiment, the
[0113]
The above is the correspondence between the respective configurations of the embodiments and the respective configurations of the present invention. However, the present invention is not limited to the configurations of the embodiments, and the functions described in the claims or the configurations of the embodiments are not limited thereto. Any configuration may be used as long as the function can be achieved.
[0114]
Further, each embodiment or their technical elements may be combined as needed.
[0117]
【The invention's effect】
In the optical apparatus having the image blur prevention device of the present invention, the operating range of the image blur prevention means is changed according to the resolution (recording format). Even if changes occur, the degree of the effect can always be kept within the allowable range, and the deterioration of the image can be prevented.is there. Further, according to the present invention, since the operating range of the image blur prevention means is reduced in accordance with an increase in the focal length, even when the influence of the aberration increases due to the increase in the focal length, This makes it possible to prevent the degree of occurrence of aberration from becoming too large, and to prevent image deterioration..
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of generation of chromatic aberration.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a conventional focal length and color misregistration.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a color shift and a focal length in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a main configuration of an apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a target apex angle of a conventional blur correction means.
FIG. 8 is a table showing a setting example of each coefficient in the device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a graph showing a target apex angle in the device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the device according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram showing a main configuration of an apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of a focus voltage of the automatic focus adjustment device.
FIG. 13 is a setting combination table of each coefficient according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram showing a main configuration of a modification of the third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a main configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a flowchart showing the operation of the device according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a block diagram showing a main configuration of a fifth and sixth embodiments of the present invention.
FIG. 18 is a graph showing a relationship between a color shift and a focal length in the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram for explaining the principle of a variable apex angle prism.
FIG. 20 is a diagram for explaining the principle of image blur correction by image blur correction means using a variable apex angle prism.
FIG. 21 is a perspective view showing a variable apex angle prism driving unit.
FIG. 22 is a block diagram illustrating a main configuration of an image blur prevention apparatus using a variable apex angle prism.
FIG. 23 is a sectional view of a variable apex angle prism.
FIG. 24 is a diagram illustrating a lens having a correction optical system.
FIG. 25 is a diagram illustrating a gimbal support structure of the correction optical system.
FIG. 26 is a sectional view of a general zoom lens of a video camera.
FIG. 27 is a diagram for explaining a zoom tracking curve.
FIG. 28 is a block diagram illustrating a main configuration of a zoom lens control system.
FIG. 29 is a diagram illustrating an example of area division for zoom tracking.
FIG. 30 is a diagram illustrating an example of zoom tracking speed setting.
FIG. 31 is a diagram showing a state where a zoom lens and a variable apex angle prism drive unit are combined.
[Explanation of symbols]
1 Focal length sensor
2 Maximum deflection angle data
3 K, θTdata
41 Variable angle prism
45 Microcomputer
150 Aperture encoder
152
Claims (2)
前記撮影レンズからの像を撮像する撮像手段と、
ぶれを検出するぶれ検出手段と、
可動することにより前記光軸を傾けて像ぶれを補正する像ぶれ防止手段と、
前記撮像手段によって撮像する像の処理形式における解像度を検出する手段と、
前記ぶれ検出手段からの出力に応じて前記像ぶれ防止手段の駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記解像度を検出する手段が第1の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を第1の可動範囲に設定し、
前記解像度を検出する手段が前記第1の解像度より高い第2の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を前記第1の可動範囲より小さい第2の可動範囲に設定する
ことを特徴とする像ぶれ防止装置を有する光学機器。An imaging lens having an optical axis;
Imaging means for capturing an image from the taking lens;
Blur detection means for detecting blur,
Image blur prevention means for correcting the image blur by tilting the optical axis by moving,
Means for detecting a resolution in a processing format of an image captured by the imaging means;
Control means for controlling the driving of the image blur prevention means according to the output from the blur detection means;
With
The control means,
When the means for detecting the resolution detects the first resolution, the movable range of the image blur prevention means is set to the first movable range;
When the means for detecting the resolution detects a second resolution higher than the first resolution, the movable range of the image blur prevention means is set to a second movable range smaller than the first movable range. An optical apparatus having an image blur prevention device.
前記ズームレンズからの像を撮像する撮像手段と、
前記ズームレンズの焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
ぶれを検出するぶれ検出手段と、
可動することにより前記光軸を傾けて像ぶれを補正する像ぶれ防止手段と、
前記撮像素子によって撮像する像の処理形式における解像度を検出する手段と、
前記ぶれ検出手段からの出力に応じて前記像ぶれ防止手段の駆動を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記解像度を検出する手段が第1の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を第1の可動範囲に設定し、
前記解像度を検出する手段の検出結果が第1の解像度より高い第2の解像度を検出した場合に、前記像ぶれ防止手段の可動範囲を前記焦点距離検出手段により検出される焦点距離が長くなることに応じて前記第1の可動範囲より小さくなる第2の可動範囲に設定する
ことを特徴とする像ぶれ防止装置を有する光学機器。A zoom lens having an optical axis;
Imaging means for capturing an image from the zoom lens;
Focal length detecting means for detecting the focal length of the zoom lens,
Blur detection means for detecting blur,
Image blur prevention means for correcting the image blur by tilting the optical axis by moving,
Means for detecting a resolution in a processing format of an image captured by the image sensor;
Control means for controlling the driving of the image blur prevention means according to the output from the blur detection means;
With
The control means,
When the means for detecting the resolution detects the first resolution, the movable range of the image blur prevention means is set to the first movable range;
When the detection result of the resolution detecting means detects a second resolution higher than the first resolution, the focal length detected by the focal length detecting means in the movable range of the image blur preventing means becomes longer. An optical apparatus having an image blur prevention device, wherein the second movable range is set to be smaller than the first movable range according to the following .
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