JPH09236840A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JPH09236840A
JPH09236840A JP8067394A JP6739496A JPH09236840A JP H09236840 A JPH09236840 A JP H09236840A JP 8067394 A JP8067394 A JP 8067394A JP 6739496 A JP6739496 A JP 6739496A JP H09236840 A JPH09236840 A JP H09236840A
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JP
Japan
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aperture
image pickup
state
optical axis
diaphragm
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JP8067394A
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Inventor
Hideo Kawahara
英夫 河原
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光軸可変手段が作動したとしても、常に陰り
の少ない、品位のある画像とする。 【解決手段】 絞り153の状態を検出する絞り検出手
段170と、検出される前記絞りの状態に応じて、前記
撮像素子180の駆動状態を変化させる駆動状態可変手
段150,182とを設け、光軸可変手段の作動によ
り、現在の絞り値が陰りを生じる値である場合には、撮
像素子の駆動状態(出力の読み出しタイミング)を変化
させて露出レベルを制御するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的な光軸の角
度を可変する光軸可変手段と、撮像素子の出力より得ら
れる輝度信号に基づいて絞りの制御を行う絞り制御手段
とを備えた撮像装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より光学的に光軸を可変する機能を
有する撮像装置は、例えば角速度を検出するセンサと共
に映像の揺れ補正装置として用いられている。
【0003】また、光軸を変化させることにより、撮像
装置を移動させずとも撮像する被写体撮像位置を移動さ
せる装置を構成することも提案されている。
【0004】この種の従来例を図7に示し、以下基本的
な動作について説明する。
【0005】図7において、100は光軸可変手段とし
ての可変頂角プリズム、151は第1の固定レンズ、1
52は可動なズームレンズ、153は絞り、155は第
2の固定レンズ、156は可動なフォーカスレンズ、1
80は撮像素子(ここではCCDを想定している)、1
81はカメラ信号処理回路、184は映像信号出力端子
である。
【0006】上記構成において、第1の固定レンズ15
1より入射した光はズームレンズ152を通り、絞り1
53にて光量を調整され、第2の固定レンズ155及び
フォーカスレンズ156を経て撮像素子180である例
えばCCD面上に結像される。
【0007】撮像素子180は結像された光を電気信号
に変換してカメラ信号処理回路181へ出力し、該カメ
ラ信号処理回路181はこの信号を例えばNTSCなど
のTV信号等に変換して出力端子184に供する。
【0008】なお、104は可変頂角プリズム100が
光軸を変化させていない時の光軸(光路)の状態を示し
たものであり、104’は可変頂角プリズム100の一
面に傾きを持たせ、光軸が変化した時の光軸(光路)の
状態を示している。
【0009】ここで用いられる光軸可変手段の一例とし
ての可変頂角プリズム100について、図8を用いて説
明する。
【0010】図8において、101,101’は対向し
て配置されている平面ガラスであり、102は透明な高
屈折率(屈折率n)の不活性液体(または弾性体)、1
03は高屈折率液体102を外周より樹脂フィルム等に
て弾力的に封止するための封止材、104は平面ガラス
101に直角に入射し、高屈折率液体102及び平面ガ
ラス101’を透過した光路を示したものである。
【0011】図8(a)は、平面ガラス101及び10
1’が平行に保持されている状態であり、入射光は平面
ガラス101に直角に入射し、高屈折率液体102を通
り、平面ガラス101’より直角に射出する(光路10
4参照)。
【0012】図8(b)は、ボイス・コイル型駆動装置
により、平面ガラス101’を傾けた状態であり、光学
的光軸をφだけ偏向させた状態に当たる。
【0013】この状態は平面ガラス101,101’及
び高屈折率液体102とで光学的なプリズムを形成し、
したがって平面ガラス101に直角に入射した光は平面
ガラス101’より射出される時に104’で示す様に
光路を変化させられる。
【0014】図8(b)において、可変頂角プリズム1
00の一方の平面ガラス101’を平面ガラス101に
対し、角度σだけ回転させた時の入射光束の通過状態を
更に説明していくと、同図に示す様に、平面ガラス10
1に直角に入射してきた光束(104’)は楔形プリズ
ムと同じ原理により、 角度φ=(n−1)σ だけ偏向されて射出する。すなわち、光軸104’は角
度分だけ偏向される。なお、nは屈折率であり、ガラス
の屈折率に近いものとする。
【0015】次に、この可変頂角プリズム100の駆動
アクチュエータ110について説明する。
【0016】図8において、111はヨーク、112は
マグネット、113はコイル、114は駆動トルクを伝
達するアームであり、前記コイル113に電流を流すこ
とにより可変頂角プリズム100の頂角を可変し得るボ
イス・コイル型のアクチュエータが構成されている。
【0017】更に、可変頂角プリズム100の傾きを検
出する為の角変位エンコーダ120を設けており、12
1は可変頂角プリズム100の角変位検出用のスリット
であり、可変頂角プリズム100の平面ガラス101’
とともにアーム114を通じて回動してその位置を変移
する。122はスリット121の位置を検出する発光ダ
イオード、123はPSD(Position Sensing Detecto
r)であり、発光ダイオード122と共にスリット121
の変位を検出することにより、可変頂角プリズム100
の頂角の変位を検出するエンコーダを構成している。
【0018】そして、可変頂角プリズム100によって
入射角度が変えられた光束は、図7に示す撮影レンズ群
(151〜156)を通じて撮像素子180等の撮像面
上に結像され、信号処理が施されて映像信号として出力
される。
【0019】なお、図7及び図8では図面簡略化の為に
不図示であるが、前記可変頂角プリズムの駆動方向と直
角方向に同様の機能をもつアクチュエータ,エンコーダ
及び制御装置が存在し、光軸に対し上下左右の補正を可
能にするものである。
【0020】この様な機能を用い、例えばカメラの揺れ
を何らかの手段で検出し、その揺れを打ち消す方向に可
変頂角プリズム100の角度を振ることにより、カメラ
画像の揺れ補正が可能となる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例で示す光学的補正手段を用いた場合、可変頂角プリ
ズム100及び絞り153の位置関係により、撮影画像
の光束の陰りが問題となる。
【0022】具体的には、絞り153の開口径と可変頂
角プリズム100の光軸変化により光線のけられが生
じ、可変頂角プリズム100の光軸変化量により画面周
辺の陰りの量の変化が生じてしまう。
【0023】したがって、手振れの補正にこの手段を用
いると、手振れによる画像の揺れは補正できるものの、
撮影画の陰り量の変化が現れてしまい、撮影画像の品位
の低下につながる問題がある。
【0024】図9を用いて陰りの発生メカニズムを説明
すると、151〜180は前記従来例と同様のレンズ群
及び撮像素子である。190,190’は光学系の中心
を通過する光束を示し、同様に191,191’は光学
系の周辺を通過する光束を示している。
【0025】図9(a)においては、可変頂角プリズム
100が平行である(=光軸を変化させていない)状態
を示したものであり、図9(b)は、可変頂角プリズム
100が傾きをもっている状態を示している。
【0026】光学系の中心を通過する光束190,19
0’は、図9(a)及び(b)の光路からも分かるよう
に、可変頂角プリズム100の傾きの変化による影響を
あまり受けないが、光学系の周辺を通過する光束19
1,191’については可変頂角プリズム100の傾き
による影響を受け、図9(b)に示す構成及び可変頂角
プリズム100の角度においては、図9(a)の状態に
比べ通過する光量が減る。
【0027】この現象は、光学系による光束のけられと
絞り位置に光束のけられの影響を受け、同図の構成の場
合、可変頂角プリズム100の傾きにおける撮像面上で
の変化は絞り153が中間絞り状態で顕著に現れ、解放
状態及び絞り状態では軽減される。
【0028】(発明の目的)本発明の目的は、光軸可変
手段が作動したとしても、常に陰りの少ない、品位のあ
る画像を提供することのできる撮像装置を提供すること
にある。
【0029】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1〜4記載の本発明は、被写体像を撮像素子
上に結像させる光学系と、光学的な光軸の角度を変化さ
せる光軸可変手段と、前記光学系内に配置される絞り
と、前記撮像素子の出力より得られる輝度信号に基づい
て前記絞りの制御を行う絞り制御手段とを備えた撮像装
置において、前記絞りの状態を検出する絞り検出手段
と、検出される前記絞りの状態に応じて、前記撮像素子
の駆動状態を変化させる駆動状態可変手段とを設け、光
軸可変手段の作動により、現在の絞り値が陰りを生じる
値である場合には、撮像素子の駆動状態(出力の読み出
しタイミング)を変化させて露出レベルを制御するよう
にしている。
【0030】同じく上記目的を達成するために、請求項
5〜8記載の本発明は、被写体像を撮像素子上に結像さ
せる光学系と、光学的な光軸の角度を変化させる光軸可
変手段と、前記光学系内に配置される絞りと、前記撮像
素子の出力より得られる輝度信号に基づいて前記絞りの
制御を行う絞り制御手段とを備えた撮像装置において、
前記絞りの状態を検出する絞り検出手段と、前記撮像素
子よりの出力レベルの利得を変化させる利得可変手段
と、検出される前記絞りの状態に応じて、前記利得可変
手段の利得を制御する利得制御手段とを設け、光軸可変
手段の作動により、現在の絞り値が陰りを生じる値であ
る場合には、撮像素子よりの出力レベルの利得を変化さ
せて露出レベルを制御するようにしている。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。
【0032】図1は本発明の実施の第1の形態に係る撮
像装置の光学系及び電気系の要部を示す構成図であり、
図7と同じ構成部分については同一の符号を付し、その
説明は省略する。
【0033】図1において、160は前記絞り153を
動作させるためのIGメーター、161はIGメーター
160を駆動させるための絞りドライバ回路、163は
可変頂角プリズムのアクチュエータ110を駆動させる
ためのモータドライバ回路、170は絞り153の開口
径を検出するための絞りエンコーダ、182は前記撮像
素子(以下、CCDと記す)180を駆動するCCDド
ライバ回路、183は前記カメラ信号処理回路181よ
り得られる輝度信号成分を例えば積分処理等により検波
する検波回路である。150は前記絞り153の開口状
態により、前記絞り153及び前記CCD180の駆動
状態を制御する露出制御用マイクロコンピュータであ
り、本実施の形態では自動露出動作を前提として説明す
る。
【0034】次に、本実施の形態における動作について
説明する。
【0035】従来例と同様に、第1の固定レンズ151
より入射した光はズームレンズ152を通り、絞り15
3にて光量調整され、第1の固定レンズ155及びフォ
ーカスレンズ156を経て撮像素子であるCCD180
面上に結像される。
【0036】CCD180は結像された光を電気信号に
変換し、次段のカメラ信号処理回路181はこの信号を
例えばNTSCなどのTV信号等に変換し、出力端子1
84へ供する。
【0037】更に、自動露出制御を説明していくと、前
記カメラ信号処理回路181より得られた輝度信号は前
記検波回路183により例えば積分検波されて露出制御
用マイクロコンピュータ150に取り込まれる。する
と、該露出制御用マイクロコンピュータ150は、後述
するフローにより内部処理を行い、絞りを適正な値に制
御すべく、前記ドライバ回路161,IGメーター16
0を経て絞り153の開口径を制御する。
【0038】同時に、露出制御用マイクロコンピュータ
150は、絞りエンコーダ170により検出された絞り
値を取り込み、現在の絞り値が陰りの生じる所定の開口
状態であるか否かを判別し、CCD180の駆動タイミ
ングを変化(以下、電子シャッタ動作と記す)させ、例
えば、該CCD180より出力される映像レベルを通常
より下げ、絞りを開くことにより、陰りの生じる絞り値
とならないように制御する。
【0039】上記露出制御用マイクロコンピュータ15
0により内部処理される絞り制御のフローチャートの一
例を、図2及び図3に示す。
【0040】本フローチャートを説明していく上で便宜
上、絞りの値がF5.6 前後で陰りが発生するものとし、
CCD180の通常動作時の読み出しタイミングはNT
SCに準拠し、1/60秒として説明する。
【0041】ステップ#01より動作を開始する(所定
のタイミングで繰り返し開始することになる)。そし
て、次のステップ#02において、検波回路183によ
り検波された輝度信号を露出制御用マイクロコンピュー
タ150内に取り込む。次のステップ#03において
は、取り込んだ検波出力信号レベルと露出制御用マイク
ロコンピュータ150の内部に持つ所定の値の基準値と
の大小関係を判別する。この結果、「基準値=検波信
号」の関係にあればステップ#04へ進み、「基準値<
検波信号」の関係にあればステップ#06へ進み、「基
準値>検波信号」の関係にあれば図4のステップ#14
へ進む。
【0042】まず、「基準値=検波信号」の関係にあっ
た場合について説明する。
【0043】この場合は前述した様にステップ#03か
らステップ#04へ進み、露出が適正だとして、絞りの
駆動を保持する。そして、ステップ#05によりこのフ
ローを終了する。
【0044】また、上記ステップ#03において、取り
込んだ検波出力信号レベルと露出制御用マイクロコンピ
ュータ150の内部に持つ所定の値の基準値との関係が
「基準値<検波信号」であれば、露出レベルを上げ、適
正値に補正する制御を開始するために、前述した様にス
テップ#06へと進む。
【0045】ステップ#06においては、現在の絞り値
を取り込む。そして、次のステップ#07において、電
子シャッタ速度が1/60秒か否かの判別を行い、電子
シャッタ速度が1/60秒であればステップ#08へ進
む。そして、このステップ#08において、絞りが陰り
の影響のでるF5.6 ±1絞り内の値であるかを判別す
る。もしF5.6 ±1絞り内の値であればステップ#09
へ進み、陰りの発生する絞り値であるとして、シャッタ
速度を1/125に変更し、続くステップ#10におい
て、絞りを開く方向に制御する信号を出力する。そし
て、ステップ#05によりこのフローを終了する。
【0046】上記ステップ#08にて絞りが陰りの影響
のでるF5.6 ±1絞り内の値でないと判別した場合には
ステップ#13へ進み、絞りを開く方向に制御する信号
を出力する。そして、ステップ#05によりこのフロー
を終了する。
【0047】また、上記ステップ#07において、電子
シャッタ速度が1/60秒でないと判別した場合にはス
テップ#11へ進み、ここでは電子シャッタ速度が1/
125秒をとり得るF2.8 ±1絞り内の値であるかを判
別する。もしF2.8 ±1絞り内の値であれば前述したス
テップ#13へ進み、絞りを閉じる方向に制御する信号
を出力し、ステップ#05によりこのフローを終了す
る。
【0048】上記ステップ#11にてF2.8 ±1絞り内
の値でないと判別した場合にはステップ#12へ進み、
シャッタ速度を1/60に変更する。そして、続くステ
ップ#13において、絞りを閉じる方向に制御する信号
を出力し、ステップ#05によりこのフローを終了す
る。
【0049】また、上記ステップ#03において、取り
込んだ検波出力信号レベルと露出制御用マイクロコンピ
ュータ150の内部に持つ所定の値の基準値との関係が
「基準値>検波信号」であれば、露出レベルを下げ、適
正値に補正する制御を開始するために、前述した様に図
3に示すステップ#14へと進む。
【0050】上記ステップ#14においては、現在の絞
り値を取り込む。そして、次のステップ#15におい
て、電子シャッタ速度が1/60秒か否かの判別を行
い、電子シャッタ速度が1/60秒であればステップ#
16へ進む。そして、このステップ#16において、絞
りが陰りの影響のでるF5.6 ±1絞り内の値であるかを
判別する。もしF5.6 ±1絞り内の値であればステップ
#17へ進み、陰りの発生する絞り値であるとして、シ
ャッタ速度を1/125に変更し、続くステップ#18
において、絞りを開く方向に制御する信号を出力する。
そして、図2のステップ#05へ戻ってこのフローを終
了する。
【0051】上記ステップ#16にて絞りが陰りの影響
のでるF5.6 ±1絞り内の値でないと判別した場合には
ステップ#21へ進み、絞りを閉じる方向に制御する信
号を出力する。そして、図2のステップ#05に戻って
このフローを終了する。
【0052】また、上記ステップ#15において、電子
シャッタ速度が1/60秒でないと判別した場合にはス
テップ#19へ進み、ここでは電子シャッタ速度が1/
125秒をとり得るF2.8 ±1絞り内の値であるかを判
別する。もしF2.8 ±1絞り内の値であれば前述したス
テップ#21へ進み、絞りを閉じる方向に制御する信号
を出力し、図2のステップ#05に戻ってこのフローを
終了する。
【0053】上記ステップ#19にてF2.8 ±1絞り内
の値でないと判別した場合にはステップ#20へ進み、
シャッタ速度を1/60に変更する。そして、続くステ
ップ#21において、絞りを閉じる方向に制御する信号
を出力し、図2のステップ#05に戻ってこのフローを
終了する。
【0054】以上の様な動作を行うことにより、図4に
示される絞り値と電子シャッタ速度との関係となり、陰
りの発生するF5.6 前後の絞り値を外し、自動露出の制
御が可能になる。
【0055】また、本実施の形態において、絞りと電子
シャッタ速度の関係は、図4に示される特性にかかわら
ず、絞り値F5.6 前後を極力避ける手法であれば良く、
例えば図5に示す様な関係を持つ特性でも良い。
【0056】(実施の第2の形態)図6は本発明の実施
の第2の形態に係る撮像装置の要部を示す構成図であ
り、図7及び上記の図1と同じ構成部分については同一
の符号を付し、その説明は省略する。
【0057】上記実施の第1の形態では、絞り153の
とり得る開口径を制御するために前記CCD180の駆
動を変化させ、いわゆる電子シャッタを併用していた
が、本実施の形態においては、CCD180とカメラ信
号処理回路181との間に利得を可変する可変利得アン
プ185を入れることにより、前記実施の第1の形態と
同等の絞り制御を可能にしようとするものである。
【0058】この構成においても、上記実施の第1の形
態と同様に絞り値F5.6 前後を極力避けるよう、可変利
得アンプ185の利得を増減すれば良い。
【0059】上記の各実施の形態によれば、絞りと光学
系による陰りを、絞りの制御により軽減させることが可
能になった。
【0060】(発明と実施の形態の対応)上記実施の各
形態において、可変頂角プリズム100が本発明の光軸
可変手段に相当し、検波回路183,マイクロコンピュ
ータ150,絞りドライバ回路161,IGメーター1
61が本発明の絞り制御手段に相当し、絞りエンコーダ
170が絞り検出手段に相当し、マイクロコンピュータ
150及びCCDドライバ回路182が本発明の駆動状
態制御手段に相当し、マイクロコンピュータ150及び
可変利得アンプ185が本発明の利得手段に相当する。
【0061】以上が実施の形態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、これら実施の形態の
構成に限定されるものではなく、請求項で示した機能、
又は実施の形態がも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ことは言うまでもない。
【0062】(変形例)上記の実施の各形態において、
光学的な光軸の角度を可変する光軸可変手段として可変
頂角プリズムにより説明してきたが、レンズを光軸に対
し直交方向に移動させることによって光軸を変化させ
る、いわゆるレンズシフト方式においても同様の効果が
得られるものである。
【0063】また、光学的な光軸の角度を可変する光軸
可変手段の光学的なレイアウトにおいても、本実施の各
形態以外にも絞り153の前後やフォーカスレンズ15
6とCCD180の間等、どこに配置されていてもよ
く、同様の効果を得ることができるものである。
【0064】また、上記の実施の各形態においては、検
波出力信号レベルと露出制御用マイクロコンピュータ1
50の内部に持つ所定の値の基準値とが等しい場合、つ
まり適性露光の場合は、陰りによる悪影響が無いとして
CCD180の駆動制御や可変利得アンプ185の利得
制御を行わないようにしているが、これ以外に、可変頂
角プリズム100の傾きを検出する為の角変位エンコー
ダ120の出力により該可変頂角プリズム100が傾き
を持っていないと判断した場合も、同様にCCD180
の駆動制御や可変利得アンプ185の利得制御を行わな
いようにしても良い。
【0065】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光軸可変手段の作動により、現在の絞り値が陰りを生じ
る値である場合には、撮像素子の駆動状態(出力の読み
出しタイミング)を変化させたり、撮像素子よりの出力
レベルの利得を変化させて、露出レベルの制御を行うよ
うにしている為、光軸可変手段が作動したとしても、常
に陰りの少ない、品位のある画像を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1の形態に係る撮像装置の要
部を示す構成図である。
【図2】図1の撮像装置の主要部分の動作の一部を示す
フローチャートである。
【図3】図2の動作の続きを示すフローチャートであ
る。
【図4】本発明の実施の第1の形態における絞り値とシ
ャッタ速度の関係の一例を示した図である。
【図5】本発明の実施の第1の形態における絞り値とシ
ャッタ速度の関係の他の例を示した図である。
【図6】本発明の実施の第2の形態に係る撮像装置の要
部を示す構成図である。
【図7】従来の撮像装置の要部を示す構成図である。
【図8】図7に示す可変頂角プリズムの構成及び動作に
ついて説明するための図である。
【図9】図7に示す可変頂角プリズムを含む光学系を説
明するための構成図である。
【符号の説明】
100 可変頂角プリズム 150 露出制御用マイクロコンピュータ 153 絞り 160 IGメーター 161 絞りドライバ回路 170 絞りエンコーダ 180 撮像素子(CCD) 182 CCDドライバ回路 183 検波回路 185 可変利得アンプ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写体像を撮像素子上に結像させる光学
    系と、光学的な光軸の角度を変化させる光軸可変手段
    と、前記光学系内に配置される絞りと、前記撮像素子の
    出力より得られる輝度信号に基づいて前記絞りの制御を
    行う絞り制御手段とを備えた撮像装置において、 前記絞りの状態を検出する絞り検出手段と、検出される
    前記絞りの状態に応じて、前記撮像素子の駆動状態を変
    化させる駆動状態可変手段とを設けたことを特徴とする
    撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記絞り制御手段は、前記撮像素子の駆
    動状態が変化した場合は、この変化に伴って前記絞りの
    状態を再度制御することを特徴とする請求項1記載の撮
    像装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動状態可変手段は、前記輝度信号
    が基準値と等しい場合は、動作しないことを特徴とする
    請求項1又は2記載の撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記駆動状態可変手段は、前記光軸可変
    手段が作動していない場合は、動作しないことを特徴と
    する請求項1,2又は3記載の撮像装置。
  5. 【請求項5】 被写体像を撮像素子上に結像させる光学
    系と、光学的な光軸の角度を変化させる光軸可変手段
    と、前記光学系内に配置される絞りと、前記撮像素子の
    出力より得られる輝度信号に基づいて前記絞りの制御を
    行う絞り制御手段とを備えた撮像装置において、 前記絞りの状態を検出する絞り検出手段と、前記撮像素
    子よりの出力レベルの利得を変化させる利得可変手段
    と、検出される前記絞りの状態に応じて、前記利得可変
    手段の利得を制御する利得制御手段とを設けたことを特
    徴とする撮像装置。
  6. 【請求項6】 前記絞り制御手段は、前記撮像素子より
    の出力レベルの利得が変化した場合は、これに伴って前
    記絞りの状態を再度制御することを特徴とする請求項5
    記載の撮像装置。
  7. 【請求項7】 前記利得制御手段は、前記輝度信号が所
    定の基準値と等しい場合は、動作しないことを特徴とす
    る請求項5又は6記載の撮像装置。
  8. 【請求項8】 前記利得制御手段は、前記光軸可変手段
    が作動していない場合は、動作しないことを特徴とする
    請求項5,6又は7記載の撮像装置。
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