JP2011090032A - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファインダ像や動画像の像ゆれを、負荷の増大を伴わずに軽減する。
【解決手段】駆動手段１０５によって光軸方向に移動可能なレンズ１０１と、レンズによって結像した像の結像面上の変位を補正する補正手段１０２を駆動するための補正制御手段１０８と、レンズが光軸方向の移動に伴って生じる前記結像面上の像の変位情報を予め記憶している記憶手段１０９とを有し、補正制御手段は、レンズの光軸方向の位置と記憶手段に記憶された像の変位情報を基に、レンズの光軸方向の移動に伴って生じる結像面上の像の劣化を軽減するように補正手段を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズの光軸方向の移動に伴って生じる像の劣化軽減機能を備えたレンズ鏡筒および撮像装置に関するものである。

従来、外部から与えられる振れによる像の劣化とは別に、ズーム駆動やフォーカス駆動を行う場合、ファインダで観察される像や記録される動画像が劣化する、いわゆる像ゆれが問題となっていた。これらの像ゆれは、レンズを直進させるガイドバーのガタや、駆動力を伝達して所定の位置にレンズを変位させるカム機構の精度誤差などが原因で発生する。

特許文献１では、レンズ鏡筒とガイドバーとの間の摺動部をＶ字構造にし、付勢手段で付勢することでガタによる像ゆれを低減可能なビデオカメラ用レンズが開示されている。また、従来は静止画撮影のみであったカメラシステム（レンズ交換式一眼レフカメラ）において、動画像も撮影可能なものが開示されており、このようなカメラシステムにおいてもビデオカメラなどと同様にファインダ像や動画像において像ゆれの問題が発生する。

特開２００４−９４１７２号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、上記のようにＶ字構造部分をばねなどの付勢手段により付勢しているため、摩擦力による負荷の増大を招く虞がある。また、静止画撮影を前提としており、像ゆれ対策が施されていない従来のレンズを使用した場合に像ゆれが発生する虞がある。

（発明の目的）
本発明の目的は、ファインダ像や動画像の像ゆれを、負荷の増大を伴わずに軽減することのできるレンズ鏡筒および撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のレンズ鏡筒は、駆動手段によって光軸方向に移動可能なレンズと、前記レンズによって結像した像の結像面上の変位を補正する補正手段を駆動するための補正制御手段と、前記レンズが光軸方向の移動に伴って生じる前記結像面上の像の変位情報を予め記憶している記憶手段とを有し、前記補正制御手段が、前記レンズの光軸方向の位置と前記記憶手段に記憶された像の変位情報を基に、前記レンズの光軸方向の移動に伴って生じる結像面上の像の劣化を軽減するように前記補正手段を制御することを特徴とするものである。

本発明によれば、ファインダ像や動画像の像ゆれを、負荷の増大を伴わずに軽減することができる。

本発明の各実施例に係るカメラシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施例に係る像ゆれ情報を説明するための図である。 実施例２に係る像ゆれ情報更新動作を示すフローチャートである。 実施例３に係る像ゆれ情報更新動作時の像ゆれ情報を示す図である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例１ないし３に示す通りである。

図１は本発明の実施例１に係るカメラシステム（撮像装置）の構成を示すブロック図である。

まず、カメラシステム全体の構成について説明する。１００はレンズ鏡筒であり、被写体３００から入射した光を光学系を介して後述するカメラ本体（撮像装置本体）２００の撮像素子２０４に結像させる。レンズ鏡筒１００は、カメラ本体２００に対して不図示のマウントを介して着脱可能に接続される。レンズ鏡筒１００とカメラ本体２００によってカメラシステムが構成され、被写体３００の像を静止画像や動画像として記録することが可能となる。レンズ鏡筒１００はマウントが同一である他のカメラ本体と接続可能であり、同様に、カメラ本体２００はマウントが同一である他のレンズ鏡筒と接続可能である。よって、カメラシステムでは、様々なレンズ鏡筒の異なる特性や機能と、様々なカメラ本体の異なる特性や機能とを、自由に組み合わせて使用することが可能である。

次に、レンズ鏡筒１００内の構成について説明する。１０１はフォーカスレンズであり、光軸方向（Ａ方向）に変位して、後述する撮像素子２０４上に結像される像の焦点を調節することが可能である。１０２は補正レンズであり、光軸と垂直な２方向（光軸と垂直な面内において異なるＢ，Ｃ方向を意味する）に変位して、光軸を偏向させ、後述する撮像素子２０４上に結像される像の位置を変位させることが可能である。１０３は位置センサであり、フォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置を検出して検出信号を出力する。１０４は位置検出回路であり、位置センサ１０３にて出力された検出信号をもとにフォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置信号を出力する。

１０５は駆動手段に相当するフォーカスレンズ駆動回路であり、後述するレンズＣＰＵ１０８から出力されたフォーカスレンズ駆動信号をもとに不図示のアクチュエータを駆動する。アクチュエータの駆動力はカムやリードスクリューなど不図示の伝達機構によってフォーカスレンズ１０１に伝達され、フォーカスレンズ１０１を所定の位置まで移動させる。１０６は補正レンズ駆動回路であり、後述するレンズＣＰＵ１０８から出力された補正レンズ駆動信号をもとに不図示のアクチュエータを駆動し、補正レンズ１０２を所定の位置に変位させる。１０７はジャイロスコープであり、外部からレンズ鏡筒１００に与えられた振れを検出し、振れ角速度信号を出力する。１０８はレンズＣＰＵであり、後述するフォーカス動作および振れ補正動作および像ゆれ補正動作を制御する。１０９はメモリであり、フォーカスレンズ１０１の移動（変位）に伴う結像面での像ゆれ情報（変位情報）が記憶される。

なお、上記振れ補正動作とは、外部から与えられた振れによる撮像面での像の変位を補正する動作をいい、像ゆれ補正動作とは、フォーカス駆動による撮像面やファインダ面での像の変位を補正する動作という。そして、いずれの補正動作も、補正レンズ１０２を光軸と垂直な２方向（Ｂ，Ｃ方向）に変位させることで行われる。つまり、像ゆれの補正手段として像振れを補正する補正手段の補正レンズ１０２が兼用されている。

次に、カメラ本体２００内の構成について説明する。２０１は固定ハーフミラーを内蔵したプリズムであり、レンズ鏡筒１００を介してカメラ本体２００に入射した光束を通過させ、後述する撮像素子２０４に結像させる。また、光束の一部を垂直方向に分岐させる。２０２はペンタプリズムであり、プリズム２０１によって分岐された光束を後述するファインダ２０３に導く。２０３はファインダであり、ペンタプリズム２０２を通過して得られた光束をファインダ像として撮影者に表示する。２０４は撮像素子であり、プリズム２０１を通過して撮像面上に結像した像を画像信号に変換して出力する。撮像素子２０４はＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子で構成されている。

２０５は焦点検出回路であり、撮像素子２０４上での焦点調節状態を検出して焦点信号を出力する。焦点調節状態の検出方法としては、光束を２分割して一対のラインセンサでそれぞれの像を比較してデフォーカス量を検出してもよいし、撮像素子２０４で得られた画像信号を演算してコントラスト値を検出してもよい。２０６はカメラＣＰＵであり、後述するフォーカス動作および像ゆれ補正動作の制御を行う。また、撮像素子２０４から出力された画像信号に対して画像処理を行い、静止画像または動画像を生成する。２０７はメモリであり、カメラＣＰＵ２０６によって生成された静止画像または動画像を記録する。

次に、フォーカス動作について説明する。本実施例１におけるカメラシステムでは、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に移動させることで、撮像素子２０４上に結像される像の焦点を調節するフォーカス動作が可能である。

フォーカス動作においては、まず、焦点検出回路２０５が撮像素子２０４上での焦点調節状態を検出して焦点信号を出力する。次に、カメラＣＰＵ２０６が焦点信号をもとに焦点のずれ量を演算し、像を合焦させるために必要な焦点調節信号を出力する。カメラＣＰＵ２０６によって演算された焦点調節信号は不図示のマウントを介してレンズＣＰＵ１０８に伝達される。レンズＣＰＵ１０８はこの焦点調節信号と位置検出回路１０４から出力されるフォーカスレンズ１０１の位置信号から、フォーカスレンズ１０１の駆動量を演算し、フォーカス駆動信号として出力する。フォーカスレンズ駆動回路１０５はレンズＣＰＵ１０８からのフォーカス駆動信号に応じてフォーカスレンズ１０１を移動させる。その結果、撮像素子２０４上に結像される像の焦点が調節され、ピントが合った画像信号が得られる。

次に、振れ補正動作について説明する。レンズ鏡筒１００は、外部から与えられた手振れ等の振れに応じて補正レンズ１０２を光軸と垂直な２方向に変位させることで、撮像素子２０４上に結像される像の位置を補正する振れ補正動作が可能である。

振れ補正動作においては、まず、ジャイロスコープ１０７が外部からレンズ鏡筒１００に与えられた振れを検出し、振れ角速度信号を出力する。次にレンズＣＰＵ１０８が振れ角速度信号をもとに、撮像素子２０４上に結像される像の振れを補正するための補正レンズ１０２の変位量を演算し、振れ駆動信号として出力する。補正レンズ駆動回路１０５はレンズＣＰＵ１０８が出力した振れ駆動信号に応じて補正レンズ１０２を変位させる。その結果、撮像素子２０４上に結像される像の位置が補正され、振れによる像の劣化を軽減した画像信号が得られる。

次に、像ゆれ補正動作について説明する。例えばフォーカス動作において、フォーカスレンズ１０１の移動に伴って撮像素子２０４上に結像した像が変位することで、記録される動画像に像ゆれが発生する。また、ファインダ２０３に表示されるファインダ像にも同様に像ゆれが発生する。レンズ鏡筒１００は、フォーカスレンズ１０１の移動に応じて補正レンズ１０２を光軸と垂直な２方向に変位させることで、撮像素子２０４上に結像される像の位置を補正する像ゆれ補正動作によって像ゆれによる像の劣化を軽減することが可能である。

ここで、メモリ１０９に記憶されている結像面での像ゆれ情報について説明する。メモリ１０９に記憶されている結像面での像ゆれ情報は以下の３つのうちの少なくとも１つが含まれる。

図２（ａ）は結像面でのレンズ位置と像の変位との関係を示した図であり、同図を用いてレンズ位置による像ゆれについて説明する。

像ゆれはフォーカスレンズ１０１へ駆動力を伝達する伝達機構の精度誤差などに起因するものであり、図２（ａ）に示すようにレンズ位置に応じて結像面での像の変位量が変化する。レンズ位置が例えばＺ１であった時は、カムの精度誤差によって像がＸ１変位する。同様に、レンズ位置が例えばＺ２であった時は、像がＸ２変位する。フォーカス動作の際にフォーカスレンズ１０１を光軸方向に移動させると、この図２（ａ）のように光軸方向のレンズ位置に沿って結像面での像が変位し、像ゆれが起こることになる。このレンズ位置と像の変位量の関係をテーブルまたは関数として、メモリ１０９に記憶しておく。

図２（ｂ）、詳しくは図２（ｂ−１），（ｂ−２）は、レンズ駆動方向が反転した場合の時間ｔと結像面での像の変位との関係を示した図である。

上記のように像ゆれはフォーカスレンズ１０１へ駆動力を伝達する伝達機構のガタなどに起因するものであり、フォーカスレンズ１０１の駆動方向が逆転する前後でも像ゆれが発生する。図２（ｂ−１）に示すように、ｔ１においてレンズ速度が−Ｖ１からＶ１に変化、すなわち駆動方向が反転したとする。すると、図２（ｂ−２）に示すように、それに伴って前述したガタの大きさに対応して像の変位量が−Ｘ１１からＸ１１に変化し、像ゆれが起こることになる。この像の変位量を、メモリ１０９に記憶しておく。

次に、レンズが移動開始および停止した場合の像ゆれについて説明する。なお、図２（ｃ）、詳しくは図２（ｃ−１），（ｃ−２）は、レンズが停止した場合の結像面での像ゆれを示す図である。

像ゆれはフォーカスレンズ１０１が移動開始および停止する際の慣性力や衝撃において発生するものであり、フォーカスレンズ１０１の駆動速度と移動（駆動）開始および停止した後の時間経過に応じて像ゆれ量が変化する。停止する状況として、フォーカスレンズ１０１の駆動信号がゼロになった場合のほか、機械的な突き当てに当接してフォーカスレンズ１０１が停止する場合も含む。図２（ｃ−１）に示すように、ｔ１にてレンズ速度がＶ１から０に変化、すなわちレンズが停止したとする。すると、図２（ｃ−２）に示すように、それに伴い像の変位量が変化し、像ゆれが起こることになる。この像ゆれの挙動は直前の駆動速度によって変化する。フォーカスレンズ１０１の移動開始および停止した後の時間経過と像の変位量の関係を駆動速度ごとにテーブルまたは関数として、メモリ１０９に記憶しておく。

以上述べた３つの像ゆれ情報は、補正レンズ１０２が変位可能な光軸と垂直な２方向に対応して記憶されていることが望ましい。これにより、結像面上での任意の方向の像ゆれを補正可能となる。ただし、３つの像ゆれ情報のうちの少なくとも１つであっても効果はある。

上記３つのレンズ駆動に伴う像ゆれ情報は、レンズ鏡筒の設計の際に設計値として計算される値を用いてもよい。また、１つまたは複数のレンズ鏡筒に対しフォーカスレンズが変位した際の像面での像ゆれの測定を行い、その測定値から求められる代表値を用いてもよい。また、生産されたレンズ鏡筒のおのおのに対しフォーカスレンズが変位した際の像面での像ゆれの測定を行い、その測定値から各レンズ鏡筒に対して最適な値を用いてもよい。

次に、上記３つの像ゆれ情報を用いた像ゆれ補正動作について説明する。

最初に、図２（ａ）に示した、光軸方向のレンズ位置による像ゆれに対する像ゆれ補正動作について説明する。

まず、位置センサ１０３から出力される検出信号をもとに位置検出回路１０４がフォーカスレンズ１０１の位置信号を出力する。レンズＣＰＵ１０８は、位置信号をもとにメモリ１０９に記憶されている像の変位量を取り出し、撮像素子２０４上に結像される像の変位を補正するための補正レンズ１０２の変位量を演算し、ゆれ駆動信号として出力する。補正レンズ駆動回路１０６はレンズＣＰＵ１０８から出力されたゆれ駆動信号に応じて補正レンズ１０２を変位させる。その結果、撮像素子２０４上に結像される像の位置が補正され、像ゆれが低減された画像信号が得られる。

次に、図２（ｂ）に示した、レンズ駆動方向が反転した場合の結像面での像ゆれに対する像ゆれ補正動作について説明する。

この場合も、まず、位置センサ１０３から出力される検出信号をもとに位置検出回路１０４がフォーカスレンズ１０１の位置信号を出力する。レンズＣＰＵ１０８は、位置信号を一定間隔ごとに取得し、フォーカスレンズ１０１の変位方向を演算する。フォーカスレンズ１０１の変位方向が反転した場合、メモリ１０９に記憶されている像の変位量を取り出し、撮像素子２０４上に結像される像の変位を補正するための補正レンズ１０２の変位量を演算し、ゆれ駆動信号として出力する。補正レンズ駆動回路１０６はレンズＣＰＵ１０８から出力されたゆれ駆動信号に応じて補正レンズ１０２を変位させる。その結果、撮像素子２０４上に結像される像の位置が補正され、像ゆれが低減された画像信号が得られる。

最後に、図２（ｃ）に示した、レンズが停止した場合の結像面での像ゆれに対する像ゆれ補正動作について説明する。レンズが移動開始された場合も同様である。

この場合も、まず、位置センサ１０３から出力される検出信号をもとに位置検出回路１０４がフォーカスレンズ１０１の位置信号を出力する。レンズＣＰＵ１０８は、位置信号を一定間隔ごとに取得し、フォーカスレンズ１０１の駆動速度を演算する。フォーカスレンズ１０１の駆動が停止した場合、直前の駆動速度をもとに、メモリ１０９に記憶されている時間経過と像の変位量の関係を取り出す。そして、撮像素子２０４上に結像される像の変位を補正するための時間経過と補正レンズ１０２の変位量の関係を演算し、それに従って所定の時間、ゆれ駆動信号として出力する。補正レンズ駆動回路１０６はレンズＣＰＵ１０８から出力されたゆれ駆動信号に応じて所定の時間、補正レンズ１０２を変位させる。その結果、レンズが停止（もしくは移動開始）後の撮像素子２０４上に結像される像の位置が補正され、像ゆれが低減された画像信号が得られる。

上記実施例１においては、位置センサ１０３より出力される検出信号からフォーカスレンズ１０１の変位の状態を検出している。しかし、フォーカス動作の際にレンズＣＰＵ１０８から出力される駆動信号の変化によってフォーカスレンズ１０１の変位の状態を検出してもよい。また、フォーカス動作の際にカメラＣＰＵ２０６から出力される焦点調節信号の変化によってフォーカスレンズ１０１の変位の状態を検出してもよい。これらの検出方法では、レンズが実際に駆動されるときの機械的な応答遅れを無視できるので、より高精度な像ゆれ補正が可能となる。

また、上記補正レンズ１０２を駆動するアクチュエータまたは伝達機構に関しては、アクチュエータが無通電状態でレンズ位置を自己保持可能な構成が望ましい。例えばモータの駆動力をリードスクリューによって減速してレンズに伝達する、などである。無通電状態で自己保持可能な構成であれば、像ゆれを補正するために補正レンズ１０２を変位させた後、アクチュエータへの通電をオフにすることで省電力を図ることが可能になる。

また、上記実施例１においては、焦点検出回路２０５の出力によってフォーカス動作を行う、いわゆるオートフォーカスを行っている。しかし、ユーザーによるフォーカスリング、つまりマニュアルフォーカスが行われた場合も、本実施例１に係わる像ゆれ補正を適用可能である。この場合、前述した像ゆれ補正動作と同様に、位置検出回路１０４によってフォーカスレンズ１０１の変位の状態を検出し、補正レンズ１０２を制御することで像ゆれ補正を行うことが可能である。なお、オートフォーカスでもマニュアルフォーカスでも像ゆれの変位量は同一とみなせる。ただし、１）マニュアルフォーカスとオートフォーカスではフォーカスの駆動トルクが異なる、２）マニュアルフォーカス中はフォーカスのトルク変動がある、という理由から、鏡筒自体の変形量が変わるなどして若干の誤差が発生する可能性はある。

また、レンズ鏡筒１００に、撮像素子２０４上に結像する像を変倍するズームレンズを備え、ユーザーがズーミングなどの操作によりズーム動作を行う場合も、本実施例に係わる像ゆれ補正を適用可能である。この場合、位置検出回路１０４と同様にズームレンズの位置検出回路を設け、ズーミング時の変位の状態を検出し、補正レンズ１０２を制御することで、ズームレンズの変位に伴う像ゆれの補正が可能である。

また、結像面での像の変位量は、正位置や縦位置などのレンズ鏡筒１００の姿勢によって、また、温度や湿度などのレンズ鏡筒１００の使用環境によって異なる。そのため、レンズ鏡筒１００の姿勢や使用環境によって変化する像の変位量を像ゆれ情報に加えることで、さらに高精度な像ゆれ補正が可能である。

上記実施例１においては、外部から与えられた振れを補正する補正レンズ１０２を利用して、駆動力伝達機構を介して光軸方向に移動するフォーカスレンズ１０１の当該移動（位置変化）に伴う像ゆれ補正を行うようにしている。よって、レンズ駆動を行った場合のファインダ像または動画像の像ゆれを、負荷の増大を伴わずに軽減することができるレンズ鏡筒１００やカメラシステムを提供可能となる。

次に、本発明の実施例２に係るカメラシステムについて説明する。なお、カメラシステムの基本的な構成は図１と同様であり、実施例１と重複する説明は省略し、異なる部分のみについて説明する。

本実施例２において、実施例１と異なるのは、図１に示す位置センサ１０３が、フォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置に加えて、フォーカスレンズ１０１の光軸と垂直な２方向の位置を検出して検出信号を出力する。また、位置検出回路１０４が、位置センサ１０３から出力された検出信号をもとに、フォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置信号と光軸と垂直な２方向の位置信号とを出力する。また、レンズＣＰＵ１０８は、位置検出回路１０４から出力された位置信号をもとに、結像面での像の変位量を演算可能な像ゆれ演算部（不図示）を具備している。また、レンズＣＰＵ１０８は、メモリ１０９に記憶された結像面での像ゆれ情報を更新可能である。

次に、図３を用いて、レンズＣＰＵ１０８による像ゆれ情報の更新動作について説明する。ここでは前述の図２（ａ）に示した、レンズ位置による像ゆれ情報について説明する。

ここで、外部の振れが与えられないように、レンズ鏡筒１００は固定されているものとする。そして、レンズ鏡筒１００に備えられた不図示の操作部またはカメラＣＰＵ２０６から像ゆれ情報の更新動作開始の指令がレンズＣＰＵ１０８に入力されたとする。これにより、レンズＣＰＵ１０８は、図３のステップＳ１０１にて像ゆれ情報の更新動作をスタートさせる。

まず、ステップＳ１０２では、フォーカスレンズ駆動回路１０５に駆動信号を出力し、フォーカスレンズ１０１を至近端へ駆動する。つまり、反転動作させる。そして、次のステップＳ１０３にて、フォーカスレンズ駆動回路１０５に駆動信号を出力し、フォーカスレンズ１０１を無限端側に一定量駆動する。なお、一定量としては、例えば至近端から無限端までの距離を６４分割した量が考えられるが、小さい（細かい）ほど高精度な像ゆれ補正が可能である。また望ましくは、位置検出回路１０４の光軸方向の検出分解能と同一の量がよい。これより小さい量で駆動したとしても、位置検出回路１０４が光軸方向の位置を検出できないので、これ以上高精度な像ゆれ補正は出来ないことになる。続くステップＳ１０４では、位置検出回路１０４からフォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置信号Ｚ１と光軸と垂直な２方向の位置信号Ｚ１Ｂ，Ｚ１Ｃを取得する。そして、次のステップＳ１０５にて、不図示の像ゆれ演算部により２方向の位置信号Ｚ１Ｂ，Ｚ１Ｃから結像面での像の２方向の変位量Ｘ１Ｂ，Ｘ１Ｃを演算する。

次のステップＳ１０６では、フォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置信号Ｚ１と結像面での像の２方向の変位量Ｘ１Ｂ，Ｘ１Ｃとを像ゆれ情報として、メモリ１０９に記憶された結像面での像ゆれ情報の更新を行う。そして、次のステップＳ１０７にて、フォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置信号Ｚ１からフォーカスレンズ１０１が無限端に位置しているかどうかを判定する。フォーカスレンズ１０１が無限端に位置していないと判定した場合はステップＳ１０３に戻り、フォーカスレンズ１０１を無限端側に一定量駆動する。フォーカスレンズ１０１が無限端に位置していると判定した場合は、像ゆれ情報の更新動作を終える。

以上の像ゆれ情報の更新動作により、至近端から無限端までのフォーカスレンズ１０１の光軸方向の位置信号Ｚ１と、それに対応する結像面での像の２方向の変位量Ｘ１Ｂ，Ｘ１Ｃとが、図２（ａ）で示した像ゆれ情報として更新される。この像ゆれ情報は、フォーカスレンズ１０１の実際の変位を検出して演算されているので、像ゆれ情報の中にレンズ鏡筒１００の組立ばらつきや環境変化の影響による誤差が含まれない。

図２（ｂ），（ｃ）で示した像ゆれ情報についても、同様にフォーカスレンズ１０１を駆動させながら結像面での像の変位量を演算すれば、レンズ鏡筒１００の組立ばらつきや環境変化の影響による誤差が含まれない像ゆれ情報が取得できる。

以上の像ゆれ情報の更新動作は、ユーザーが任意のタイミングで行ってもよいし、カメラシステムが撮影状態にないときに自動的に行ってもよい。また、量産時のチェック工程で行ってもよいし、購入後のサービス持ち込み時に行ってもよい。また、ユーザーがファインダを除いている間に像ゆれ情報の更新動作と像ゆれ補正動作を行ってもよいし、動画撮影を行いながら像ゆれ情報の更新動作と像ゆれ補正動作を行ってもよい。

上記実施例２によれば、上記実施例１の効果に加え、レンズ鏡筒１００の組立ばらつきや環境変化の影響による誤差が含まれない像ゆれ情報によって像ゆれ補正を行うため、高精度な像ゆれ補正が可能となる効果を有する。

次に、本発明の実施例３に係るカメラシステムについて説明する。なお、カメラシステムの基本的な構成は図１と同様であり、実施例１と重複する説明は省略し、異なる部分のみについて説明する。

本実施例３において、実施例１と異なるのは、図１に示すカメラＣＰＵ２０６内に、不図示の画像処理部が具備されている。また、メモリ１０９に記憶された結像面での像ゆれ情報を更新可能である。

不図示の画像処理部は、撮像素子２０４から出力された画像信号をもとに、結像面での像ゆれである像の変位量を演算可能である。演算方法としては、画像信号中に投影された被写体３００の像の特徴点を検出して、その特徴点の軌跡を追うことで像の変位量を演算する方法でもよい。また、レンズ鏡筒１００に点光源を入射し、その点光源の像の軌跡を追うことで像の変位量を演算する方法でもよい。

次に、像ゆれ情報の更新動作のタイミングチャートである図４を用いて、カメラＣＰＵ２０６による像ゆれ情報の更新動作について説明する。ここでは前述の図２（ｂ）のレンズ駆動方向が反転した場合の像ゆれ情報と、図２（ｃ）のレンズが変位開始および停止した場合の像ゆれについて説明する。

外部の振れが与えられないようにレンズ鏡筒１００とカメラ本体２００が固定されているものとする。この状態において、時間ｔ１において、カメラＣＰＵ２０６はレンズＣＰＵ１０８に対して速度Ｖ１でフォーカスレンズ１０１を駆動するように指令を出す。それと同時に不図示の画像処理部が、撮像素子２０４から出力された画像信号をもとに、結像面での像の変位量の演算を開始する。一定時間、変位量データを演算しつづけることで、駆動開始時の結像面での像の変位量の時間変化Ｘｃ１を取得できる。また、時間ｔ２において、不図示の画像処理部が、撮像素子２０４から出力された画像信号をもとに、結像面での像の変位量を演算し、後述する反転動作前の像の変位量Ｘ１１を取得する。

時間ｔ３において、カメラＣＰＵ２０６は、レンズＣＰＵ１０８に対して速度−Ｖ１でフォーカスレンズ１０１を駆動するように指令を出す。すなわち、速度Ｖ１から速度−Ｖ１に反転動作を行うように指令する。

時間ｔ４においては、不図示の画像処理部が、撮像素子２０４から出力された画像信号をもとに、結像面での像の変位量を演算し、前述した反転動作後の像の変位量−Ｘ１２を取得する。取得された反転動作前の像の変位量Ｘ１１と反転動作後の像の変位量−Ｘ１２との差分をとることで、レンズ駆動方向が反転した場合の結像面での像の変位量Ｘｂが取得できる。

時間ｔ５において、カメラＣＰＵ２０６は、レンズＣＰＵ１０８に対してフォーカスレンズ１０１の駆動を停止するように指令を出す。それと同時に不図示の画像処理部が、撮像素子２０４から出力された画像信号をもとに、結像面での像の変位量の演算を開始する。一定時間変位量データを演算しつづけることで、駆動停止時の結像面での像の変位量の時間変化Ｘｃ２が取得できる。

その後、カメラＣＰＵ２０６は、駆動方向が反転した場合の結像面での像の変位量Ｘｂをメモリ１０９に記憶された図２（ｂ）で示した像ゆれ情報として更新する。同様に、カメラＣＰＵ２０６は、駆動開始時の結像面での像の変位量の時間変化Ｘｃ１，駆動停止時の結像面での像の変位量の時間変化Ｘｃ２を、メモリ１０９に記憶された図２（ｃ）で示した像ゆれ情報として更新する。これらの像ゆれ情報は、フォーカスレンズ１０１の実際の変位を検知して演算されているので、像ゆれ情報の中にレンズ鏡筒の組立ばらつきや環境変化の影響による誤差が含まれない。なお、図４に示した像ゆれ情報の演算および更新は、レンズＣＰＵ１０８が行っても良い。

図２（ａ）で示した像ゆれ情報についても、同様にフォーカスレンズ１０１を駆動させながら結像面での像の変位量を演算すれば、レンズ鏡筒の組立ばらつきや環境変化の影響による誤差が含まれない像ゆれ情報が取得できる。

以上の像ゆれ情報の更新動作は、ユーザーが任意のタイミングで行ってもよいし、カメラシステムが撮影状態にないときに自動的に行ってもよい。また、量産時のチェック工程で行ってもよいし、購入後のサービス持ち込み時に行ってもよい。また、ユーザーがファインダを除いている間に像ゆれ情報の更新動作と像ゆれ補正動作を行ってもよいし、動画撮影を行いながら像ゆれ情報の更新動作と像ゆれ補正動作を行ってもよい。

また、各実施例においては、フォーカスレンズ１０１の変位に伴う結像面での像ゆれ情報が記憶されているメモリ１０９はレンズ鏡筒１００に配置されている。しかし、メモリ１０９はカメラ本体２００に配置してもよい。

また、各実施例においては、外部から与えられた振動を検出する振れ検出手段であるジャイロスコープ１０７はレンズ鏡筒１００に配置されている。しかし、ジャイロスコープ１０７はカメラ本体２００に配置して、外部からカメラ本体２００に与えられた振動を検出し、振れ角速度信号を出力してもよい。

また、各実施例においては、補正レンズ１０２を光軸と垂直な２方向に変位させることで、撮像素子２０４上に結像される像の位置を補正し、振れ補正動作および像ゆれ補正動作を行っている。しかし、不図示の撮像素子駆動回路によって撮像素子２０４を光軸と垂直な２方向に変位させることで、撮像素子２０４上に結像される像の位置を補正し、振れ補正動作および像ゆれ補正動作を行ってもよい。または、不図示の画像切出手段によって撮像素子２０４のから出力された画像信号を任意の範囲で切り出すことによって、画像信号に含まれる像の位置を補正し、振れ補正動作および像ゆれ補正動作を行ってもよい。さらに、補正レンズ１０２の代わりに、可変頂角プリズムを使用することも可能である。

上記の各実施例においては、外部から与えられた振れを補正する補正レンズ（または撮像素子、画像切出手段）を利用して像ゆれ補正を行うようにしている。よって、レンズ駆動を行った場合のファインダ像または動画像の像ゆれを、負荷の増大を伴わずに軽減することを可能にするレンズ鏡筒やカメラシステムを提供可能となる。また、レンズ鏡筒の組立ばらつきや環境変化の影響による誤差が含まれない像ゆれ情報によって像ゆれ補正を行うため、高精度な像ゆれ補正が可能となる。

なお、像振れ補正動作は行わず、像ゆれ補正動作のみを行うものも本発明の技術範囲に含まれるものである。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（本発明と実施例の対応）
フォーカスレンズ駆動回路１０５が本発明の駆動手段に相当する。また、フォーカスレンズ１０１が、本発明の、駆動手段によって光軸方向に移動可能なレンズに相当する。また、レンズＣＰＵ１０８が、本発明の、レンズによって結像した像の結像面上の変位を補正する補正手段（補正レンズ１０２）を駆動するための補正制御手段に相当する。また、メモリ１０９が、本発明の、レンズが光軸方向の移動に伴って生じる結像面上の像の変位情報を予め記憶している記憶手段に相当する。なお、上記変位情報とは、レンズの光軸方向の位置と結像面上の像の変位量との関係、レンズの移動方向が反転する際の前記結像面上の像の変位量、レンズの移動開始および停止した後の時間経過と結像面上の像の変位量との関係、のうち少なくとも１つである。また、レンズ鏡筒１００が、本発明の、画像情報から結像面上の像の変位情報を検出する変位検出手段（カメラＣＰＵ２０６）を有する撮像装置本体（カメラ本体２００）に装着され、検出された変位情報を撮像装置本体より受け取るレンズ鏡筒に相当する。

１００ レンズ鏡筒
１０１ フォーカスレンズ
１０２ 補正レンズ
１０３ 位置センサ
１０４ 位置検出回路
１０８ レンズＣＰＵ
２０４ 撮像素子
２０６ カメラＣＰＵ

Claims (8)

1. 駆動手段によって光軸方向に移動可能なレンズと、
   前記レンズによって結像した像の結像面上の変位を補正する補正手段を駆動するための補正制御手段と、
   前記レンズが光軸方向の移動に伴って生じる前記結像面上の像の変位情報を予め記憶している記憶手段とを有し、
   前記補正制御手段は、前記レンズの光軸方向の位置と前記記憶手段に記憶された像の変位情報を基に、前記レンズの光軸方向の移動に伴って生じる結像面上の像の劣化を軽減するように前記補正手段を制御することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記記憶手段に記憶されている像の変位情報とは、前記レンズの光軸方向の位置と前記結像面上の像の変位量との関係、前記レンズの移動方向が反転する際の前記結像面上の像の変位量、前記レンズの移動開始および停止した後の時間経過と結像面上の像の変位量との関係、のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記レンズの光軸方向の位置は、光軸に垂直な２方向の位置を含み、
   前記レンズの光軸方向の位置と前記光軸に垂直な２方向の位置から演算される、前記レンズの光軸方向の移動に伴って生じる前記結像面上の像の変位情報によって、前記記憶手段の変位情報が更新されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
4. 画像情報から得られる前記結像面上の像の変位情報によって、前記記憶手段の変位情報が更新されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
5. 前記レンズの光軸方向の位置および光軸に垂直な２方向の位置を検出する位置検出手段と、
   前記レンズの光軸方向の位置と前記光軸に垂直な２方向の位置から、前記レンズの光軸方向の移動に伴って生じる前記結像面上の像の変位情報を演算する演算手段とを有することを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡筒。
6. 画像情報から前記結像面上の像の変位情報を検出する変位検出手段を有する撮像装置本体に装着され、検出された前記変位情報を前記撮像装置本体より受け取ることを特徴とする請求項４に記載のレンズ鏡筒。
7. 前記補正手段として像振れを補正する補正手段を兼用することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする撮像装置。

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