JP5526729B2 - デジタルカメラ - Google Patents

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Description

本発明は、手振れ補正機能を有するデジタルカメラに関する。
近年、多くのデジタルカメラは、手振れによる像振れを低減する手振れ補正装置、即ち防振制御装置を備えている。デジタルカメラは、手振れ補正機能に加えて、多数の機能を備えているので、手振れ補正装置と他の機能装置とを同時に起動させる場合には、カメラ電源装置は比較的に大きな電流を供給する必要があり、そのため、カメラ電源装置が大型化するという問題がある。
この問題を避けるために、手振れ補正装置を駆動する際には、その他の機能装置への給電を制限することができる電源制御装置が提案されている(特許文献1参照)。
特開2000−10142号公報
ところが、上述の特許文献1に記載された電源制御装置は、手振れ補正装置と他の機能装置とが同時動作される時には、手振れ補正装置の動作を優先保証し、他の機能装置への給電を制限するため、撮影条件によっては他の機能装置への給電制限がカメラ性能の低下を招来するといった問題が生じる。
特に、最近のデジタルカメラにあっては、手振れ補正装置は、静止画像の撮像動作時に動作すると共に、モニタ−装置に表示されるスルー画像、即ちライブビュー画像の表示中にも動作するので、手振れ補正装置と他の機能装置とが同時動作する頻度が多くなり、これによって上述の性能低下は、益々看過することができない問題になる。
請求項1の発明によるデジタルカメラは、第1の駆動部で駆動されるフォーカス光学系及び第2の駆動部で駆動されるズーム光学系を有する撮影光学系で形成された被写体像を撮像する撮像素子と、手振れの補正量を演算する演算手段と、駆動モータを含み、前記演算手段によって演算された前記補正量に基づいて、該駆動モータの駆動力で手振れを補正する振れ補正機構と、前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記駆動モータへ電力を供給する電力供給手段と、前記電力供給手段による前記駆動モータへの電力供給量を設定する電力設定手段と、を備え、前記電力設定手段は、前記第1の駆動部が前記フォーカス光学系を駆動中は、前記駆動モータへの電力供給量を第1の電力供給量に設定し、前記第2の駆動部が前記ズーム光学系を駆動中は、前記駆動モータへの電力供給量を前記第1の電力供給量より少ない第2の電力供給量に設定することを特徴とする。
請求項2の発明によるデジタルカメラは、フォーカス光学系及びズーム光学系を有する撮影光学系と、前記撮影光学系で形成された被写体像を撮像する撮像素子と、手振れの補正量を演算する演算手段と、駆動モータを含み、前記演算手段によって演算された前記補正量に基づいて、該駆動モータの駆動力で手振れを補正する振れ補正機構と、前記フォーカス光学系を駆動する第1の駆動部と、前記ズーム光学系を駆動する第2の駆動部と、前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記駆動モータへ電力を供給する電力供給手段と、前記駆動モータへ供給される電力を設定する電力設定手段と、を備え、前記電力設定手段は、前記第1の駆動部が前記フォーカス光学系を駆動中は、前記駆動モータへ供給される電力を第1の電力供給量に設定し、前記第2の駆動部が前記ズーム光学系を駆動中は、前記駆動モータへ供給される電力を前記第1の電力供給量より少ない第2の電力供給量に設定することを特徴とする。
本発明のデジタルカメラによれば、撮影準備段階において光学調整手段が撮影光学系の調整を行っている時に、制限手段が振れ補正機構の駆動モータへの供給電力を制限するので、たとえこの電力制限によって振れ補正機構の性能低下が生じても実質的に問題が生じず、かつまた、電力供給手段の大型化を回避することができる。
本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 振れ補正光学系の駆動の準備動作を示すフローチャートである。 ズーム駆動時に、振れ補正光学系の駆動条件を設定する動作を示すフローチャートである。 フォーカス駆動時に、振れ補正光学系の駆動条件を設定する動作を示すフローチャートである。 絞り駆動時に、振れ補正光学系の駆動条件を設定する動作を示すフローチャートである。 シャッター駆動時に、振れ補正光学系の駆動条件を設定する動作を示すフローチャートである。 パルス電力のデューティー比を説明するグラフであり、図7(a)はデューティー比60%、図7(b)はデューティー比70%、図7(c)はデューティー比90%を示す。
以下、本発明の実施の形態によるデジタルカメラについて、図面を参照しながら説明する。
図1に示されるように、デジタルカメラ100は、ズーム光学系11、フォーカス光学系12、絞り13、シャッター14、振れ補正光学系15、ジャイロセンサ16および撮像素子17を備える。また、デジタルカメラ100は、ズーム駆動部21、フォーカシング駆動部22、絞り駆動部23、シャッター駆動部24、振れ補正駆動部25および信号処理部26を備える。更に、デジタルカメラ100は、CPU30、画像信号処理回路31、操作部材32、記憶媒体33、システムメモリ34、表示装置35、ストロボ装置36、電力変換部40、および電池41を備える。
ズーム光学系11、フォーカス光学系12、絞り13および振れ補正光学系15は、撮影光学系に含まれる。ズーム光学系11は、撮影光学系の焦点距離を変えるための光学系であり、フォーカス光学系12は、被写体との撮影距離に合わせて撮影光学系の焦点位置を調節するための光学系であり、絞り13は、被写体光の入射光量を調節するための部材である。振れ補正光学系15は、撮像素子17の結像面での被写体像の振れを補正するための光学系であり、被写体光の光軸に直交する方向に偏心駆動することにより防振作用を実現する。
ズーム光学系11、フォーカス光学系12、絞り13、シャッター14および振れ補正光学系15は、それぞれズーム駆動部21、フォーカシング駆動部22、絞り駆動部23、シャッター駆動部24、振れ補正駆動部25によって駆動される。これらのズーム駆動部21とフォーカシング駆動部22と絞り駆動部23とシャッター駆動部24と振れ補正駆動部25は、電力変換部40から給電されるモーターをそれぞれ有する。特に、振れ補正駆動部25のモータは、ボイスコイルモータが使用されている。
シャッター14は、スルー画像の生成の為に通常開放され、静止画像の撮影終了時に閉成して撮像素子17の露光を終了させる。
ジャイロセンサ16は、撮影光学系の振れを検出し、振れ信号(加速度信号)を出力し、この信号処理部26は、この振れ信号に基づき像振れ補正量を演算する。
撮像素子13は、撮影光学系からの被写体光を光電変換することにより画像信号を生成する。
CPU30は、各ブロックから出力される信号を入力して所定の情報を検知したり、所定の演算を行って演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。すなわち、CPU30は、システムメモリ34に格納されているプログラムを実行することによってデジタルカメラ100が行う動作を統括的に制御する。
画像信号処理回路31は、例えばASICとして構成され、撮像素子17から入力される画像信号に基づいて画像処理を行う。画像処理には、例えば、輪郭強調や色温度調整(ホワイトバランス調整)処理、画像信号に対するフォーマット変換処理が含まれる。
操作部材32は、パワースイッチ即ち電源スイッチや、レリーズスイッチや、メニュースイッチや、ズーム動作モード及びオートフォーカス動作モードの選択スイッチなどを操作する複数の操作ボタンなどを含み、ユーザーが操作部材32を操作することにより、電源が投入されたり、被写体の撮影やモード切替えやメニュー選択/決定など各操作に応じた操作信号がCPU30へ送出される。
記憶媒体33は、例えば半導体メモリを内蔵したメモリカードであり、不図示のメモリカードインターフェースのスロットに挿脱可能に装着される。記憶媒体33を装着することにより、記憶媒体33に対するデータの書き込みや、記憶媒体33からのデータの読み出しを行う。例えば、デジタルカメラ100が撮影モードに設定されているときは、撮影画像のデータを記憶媒体33に画像ファイルとして保存し、再生モードに設定されているときは、保存されている画像データを読み出して、画像データに基づく再生画像を表示デバイス35に表示することができる。
システムメモリ34は、CPU30に実行させるプログラムを記憶する。また、システムメモリ34は、CPU30のワークメモリとして使用される。
表示装置35は、撮像素子17が撮像したスルー画像、即ちライブビュー画像や、記憶媒体33から読み出された再生画像などを表示する。
ストロボ装置36は、閃光を被写体に照射して、いわゆるフラッシュ撮影(ストロボ撮影)を行う装置である。
電力変換部は、DC/DCコンバータを含み、電池41の電圧を種々の電圧に昇圧及び降圧して、ズーム駆動部21,フォーカシング駆動部22、絞り駆動部23、シャッター駆動部24、振れ補正駆動部25を含め、デジタルカメラ100の各部に給電する。
ここで、本実施の形態におけるズーム駆動部21とフォーカシング駆動部22と絞り駆動部23とシャッター駆動部24とのそれぞれの駆動電力の関係を説明する。
ズーム駆動部21の駆動電力とフォーカシング駆動部22の駆動電力と絞り駆動部23の駆動電力とシャッター駆動部24の駆動電力とにおいて、ズーム駆動部21の駆動電力が最大であり、フォーカシング駆動部22の駆動電力がその次に大きく、絞り駆動部23の駆動電力とシャッター駆動部24の駆動電力は、互いにほぼ同一であり、これらのうちで最も小さい。
このように、ズーム駆動部21の駆動電力Pzとフォーカシング駆動部22の駆動電力Pfと絞り駆動部23の駆動電力Pdと及びシャッター駆動部24の駆動電力Psとの関係は、以下の通りである。
Pz >Pf >Pd=Ps
また、振れ補正駆動部25のボイスコイルモータは、電力変換部40からのパルス駆動電力によって駆動される。電力変換部40は、種々のデューティー比(Duty Ratio)のパルス駆動電力を振れ補正駆動部25のボイスコイルモータに供給する。
図7を参照して、パルス電力のデューティー比を説明する。グラフの縦軸は電力、横軸は時間を示す。
パルス駆動通電は、例えば、振れ補正駆動部25のモータへの通電オンと通電オフ、あるいは、通電オンとショートブレーキ状態を繰り返すことにより行われる。通電オンの時間をT1、通電オフあるいはショートブレーキ時間をT2とした場合、T=T1+T2が一定時間となるように繰り返し通電が行われる(T:通電周期)。本実施形態では、デューティー比DをD=100%×T1/(T1+T2)として定義する。図7(a)はデューティー比60%、図7(b)はデューティー比70%、図7(c)はデューティー比90%を示す。具体的には、20kHzのパルス通電で、デューティー比D=25%の通電の場合には、通電周期T=50μsecのうちT1=12.5μsecが通電オンの時間となり、T2=37.5μsecが通電オフあるいはショートブレーキしている時間となる。
振れ補正駆動部25は、高デューティー比のパルス駆動電力が供給されると、振れ補正光学系15の補正用レンズの移動量を大きくすることができ、大きな手振れ補正にも対応することができるが、低デューティー比のパルス駆動電力が供給されると、振れ補正光学系15の補正用レンズの移動量が相対的に小さくなるので、手振れ補正の効果が小さくなる。
静止画像の撮影時には、振れ補正駆動部25は、防振性能を最大限に発揮して像ブレを低減しなければならないので、この時には電力変換部40は、振れ補正駆動部25に100%のデューティー比の駆動電力を供給する。
なお、この静止画像の撮影時には、電力変換部40は、振れ補正駆動部25への給電と同時にシャッター駆動部24にも給電する。
こうして、静止画像の撮影時には、振れ補正駆動部25に100%のデューティー比の駆動電力P100が供給されると同時にシャッター駆動部24にも駆動電力Psが供給されるので、電力変換部40は、振れ補正駆動部25とシャッター駆動部24とに合計、(P100+Ps)の電力を出力する。
他方、静止画像の撮影動作の前段階、即ち撮影動作の準備段階では、スルー画像が表示され、撮影光学系について、ズーム駆動部21によるズーミング動作やフォーカシング駆動部22によるオートフォーカ動作や絞り駆動部23による絞り制御動作がそれぞれ行われると共に、スルー画像の像ブレを低減する為に振れ補正駆動部25による像ブレ補正動作が行われる。
こうして、撮影動作の準備段階では、振れ補正駆動部25への給電とズーム駆動部21への給電、又は振れ補正駆動部25への給電とフォーカシング駆動部22への給電が同時に行われ、ズーム駆動部21の駆動電力Pz及びフォーカシング駆動部22の駆動電力Pfは共に、シャッター駆動部24の駆動電力Psよりも大きい。従って、もしこの撮影動作の準備段階にも振れ補正駆動部25に100%のデューティー比の駆動電力P100を供給した場合には、撮影動作の準備段階の振れ補正駆動部25とズーム駆動部21との合計駆動電力が、静止画像撮影時の合計駆動電力(P100+Ps)よりも大きくなってしまう。同様に、振れ補正駆動部25とフォーカシング駆動部22との合計駆動電力が静止画像撮影時の合計駆動電力(P100+Ps)よりも大きくなってしまう。
そこで、このような撮影動作の準備段階の振れ補正駆動部25及び他の駆動部の合計駆動電力が静止画像撮影時の合計駆動電力(P100+Ps)よりも大きくなってしまうといった事態を回避する為に、撮影動作の準備段階にあっては、振れ補正駆動部25がズーム駆動部21と同時に動作される時には、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を例えば60%に制限する。同様に、振れ補正駆動部25がフォーカシング駆動部22と同時に動作される時には、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を例えば70%に制限する。更に、振れ補正駆動部25が絞り駆動部23と同時に動作される時、及び振れ補正駆動部25が単独で動作される時には、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を例えば90%に制限する。
デューティー比90%の上限値を第1の上限値と称し、デューティー比70%の上限値を第2の上限値と称し、デューティー比60%の上限値を第3の上限値と称する。
なお、第2の上限値のデューティー比70%は、フォーカシング駆動部22の駆動電力Pfとシャッター駆動部24の駆動電力Psとの差に基づき、定められる。
同様に、第3の上限値のデューティー比60%は、ズーム駆動部21の駆動電力Pzとシャッター駆動部24の駆動電力Psとの差に基づき、定められる。
また、第1の上限値のデューティー比90%は以下のように定められる。
即ち、表示装置35に表示されるスルー画像は、撮影される静止画像に比べて解像度が大きく低下しており、この為に振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比を例えば90%に制限してもスルー画像では防振性能の低下を殆ど視認することができない。このようにスルー画像の表示時には、デューティー比の上限を90%に制限して電力消費を低減しても、スルー画像での防振性能の低下は殆ど現れない。
なお、ズーム駆動部21の駆動電力Pzとフォーカシング駆動部22の駆動電力Pfと絞り駆動部23の駆動電力Pdとシャッター駆動部24の駆動電力Ps等は、CPU30の指令によって、電力変換部40がそれぞれに供給する。
また、振れ補正駆動部25の所定デューティー比のパルス駆動電力もCPU30の指令によって、電力変換部40が供給する。
次に、本実施の形態のデジタルカメラの動作を説明する。
図2において、ステップS101において、操作部材32の操作によってパワースイッチが投入されると、ステップS102で、CPU30は、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比を第1の上限値(90%)に設定する。その後に、ステップS103において、CPU30は、振れ補正用光学系15の初期化動作を実行する。この初期化動作は、振れ補正光学系15の位置検出信号のキャリブレーション、即ち位置検出信号のレベル調整である。
ステップS104において、CPU30は、振れ補正駆動部25が第1の上限値の駆動電力によって振れ補正光学系15を駆動し、防振動作を実行する。
ステップS105において、CPU30は、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第3の上限値(60%)に設定し、ステップS106において、CPU30は、撮影光学系鏡筒の初期化動作を実行する。この鏡筒初期化動作では、ズーム駆動部21によるズーム動作の初期化、及びフォーカシング駆動部22によるオートフォーカス動作の初期化等が順次行われる。
ステップS107において、CPU30は、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値(90%)に再設定する。その後に、ステップS108において、CPU30はスルー画像を表示装置35に表示させる。
上述のように、表示装置35に表示されたスルー画像の解像度は、余り高くないので、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値(90%)に制限しても、手振れ補正量減少による防振性能の低下は、そのスルー画像に実質的に現れない。
図3において、撮影者が操作部材32を操作してズームスイッチをオンすると、ステップS201でズーム駆動部21がズーム動作を開始すると同時に、CPU30は、ステップS202で振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第3の上限値(60%)に設定する。
第3の上限値に設定されると、手振れ補正量減少による防振性能はかなり低下するが、表示装置35のスルー画像は低解像度であると共にズーミングによって被写体像が拡大又は縮小変化しているため、撮影者は、防振性能の低下を視認することができないか、またはそれが殆ど気にならない。
ステップS203でズーム動作が終了すると、ステップS204において、CPU30は、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値(90%)に設定する。
図4において、撮影者が操作部材32を操作してオートフォーカススイッチをオンすると、ステップS301で、フォーカシング駆動部22がオートフォーカス動作を開始すると同時に、CPU30は、ステップS302で、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第2の上限値(70%)に設定する。
第2の上限値に設定されると、手振れ補正量減少による防振性能は低下するが、表示装置35のスルー画像は低解像度であると共に合焦前には映像がボケているため、撮影者は、防振性能の低下を視認することができないか、またはそれが殆ど気にならない。
ステップS303で、フォーカシング動作が終了すると、ステップS304において、CPU30は、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値(90%)に設定する。
図5において、ステップS401で絞り駆動部23が絞り13の駆動を開始すると同時に、ステップS402で、CPU30は、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値(90%)のままとする。これは、絞り駆動部23の駆動電力がシャッター駆動部24の駆動電力とほぼ同一であるためである。
ステップS403で絞り駆動が終了しても、ステップS404で振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限は第1の上限値(90%)のままである。
図6において、ステップS501で操作部材32を操作してレリーズスイッチをオンすると、ステップS502で、CPU30は、補正駆動部25の駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値(90%)に設定する。ここで、振れ補正駆動部25は、100%のデューティー比の駆動電力の給電によって、最大防振性能を発揮させるようにしてもよい。
その後、ステップS503で静止画の撮影動作が実行される。ステップS504でシャッター駆動部24がシャッター14を開放駆動及び閉成駆動して、撮像素子17の露光を終了させる。ステップS505でシャッターの閉成駆動の終了を検出すると、CPU30は、ステップS506で振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値(90%)の状態を維持し、その後のスルー画像の表示に備える。
上述した実施の形態のデジタルカメラ100によると、撮影動作の準備段階にあっては、スルー画像が表示装置35に表示されており、このスルー画像の解像度は、比較的低いので、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限を第1の上限値に制限する。更に、フォーカシング駆動部22やズーム駆動部21が駆動される時には、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力のデューティー比の上限をそれぞれ第2の上限値及び第3の上限値に制限する。
こうして、振れ補正駆動部25のパルス駆動電力を制限して、電力変換部40の大型化、つまり実装面積の増大を抑えると共に、電池の消耗を防止することができる。
この時に、スルー画像の解像度が比較的低いため、振れ補正駆動部25の防振性能の低下の影響が殆ど視認できない。更に、フォーカシング駆動部22やズーム駆動部21によってスルー画像がフォーカシングされている状態や、ズーミングされている状態では一層防振性能の低下を視認することができなくなり、実質的に防振性能の低下がスルー画像に現れなくなる。
なお、本実施形態ではCPU30はデジタルカメラ100を統括的に制御したが、複数のCPUを備え、そのうちの1つのCPUが防振動作を制御してもよい。例えば、防振動作制御のための専用のCPUとその他のカメラ全体の制御のためのCPUとを別々に備えてもよい。
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されるものではない。
11:ズーム光学系 12:フォーカス光学系
13:絞り 14:シャッター
15:振れ補正光学系 17:撮像素子
21:ズーム駆動部 22:フォーカシング駆動部
23:絞り駆動部 24:シャッター駆動部
25:振れ補正駆動部 30:CPU
32:操作部材 35:表示装置
40:電力変換部 41:電池
100:デジタルカメラ

Claims (5)

  1. 第1の駆動部で駆動されるフォーカス光学系及び第2の駆動部で駆動されるズーム光学系を有する撮影光学系で形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
    手振れの補正量を演算する演算手段と、
    駆動モータを含み、前記演算手段によって演算された前記補正量に基づいて、該駆動モータの駆動力で手振れを補正する振れ補正機構と、
    前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記駆動モータへ電力を供給する電力供給手段と、
    前記電力供給手段による前記駆動モータへの電力供給量を設定する電力設定手段と、を備え、
    前記電力設定手段は、前記第1の駆動部が前記フォーカス光学系を駆動中は、前記駆動モータへの電力供給量を第1の電力供給量に設定し、前記第2の駆動部が前記ズーム光学系を駆動中は、前記駆動モータへの電力供給量を前記第1の電力供給量より少ない第2の電力供給量に設定することを特徴とするデジタルカメラ。
  2. フォーカス光学系及びズーム光学系を有する撮影光学系と、
    前記撮影光学系で形成された被写体像を撮像する撮像素子と、
    手振れの補正量を演算する演算手段と、
    駆動モータを含み、前記演算手段によって演算された前記補正量に基づいて、該駆動モータの駆動力で手振れを補正する振れ補正機構と、
    前記フォーカス光学系を駆動する第1の駆動部と、
    前記ズーム光学系を駆動する第2の駆動部と、
    前記第1の駆動部、前記第2の駆動部及び前記駆動モータへ電力を供給する電力供給手段と、
    前記駆動モータへ供給される電力を設定する電力設定手段と、を備え、
    前記電力設定手段は、前記第1の駆動部が前記フォーカス光学系を駆動中は、前記駆動モータへ供給される電力を第1の電力供給量に設定し、前記第2の駆動部が前記ズーム光学系を駆動中は、前記駆動モータへ供給される電力を前記第1の電力供給量より少ない第2の電力供給量に設定することを特徴とするデジタルカメラ。
  3. 請求項1または2に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記駆動モータはボイスコイルモータであり、
    前記撮影光学系は振れ補正用光学系を有し、
    前記振れ補正機構は、前記ボイスコイルモータによる駆動力で前記振れ補正用光学系を駆動して前記手振れを補正することを特徴とするデジタルカメラ。
  4. 請求項1または2に記載のデジタルカメラにおいて、
    前記駆動モータはボイスコイルモータであり、
    前記振れ補正機構は、前記ボイスコイルモータによる駆動力で前記撮像素子を駆動して前記手振れを補正することを特徴とするデジタルカメラ。
  5. 請求項3または4に記載のデジタルカメラにおいて、
    記録用画像の撮影段階において、前記撮像素子に対して露光が行われる露光時間中は、前記電力設定手段は、前記駆動モータへの電力供給の制限を解除することを特徴とするデジタルカメラ。
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