α -7 DIGITAL の手ぶれ補正技術
デジタル一眼レフボディ内蔵手ぶれ補正技術の開発
The Anti-Shake, Camera Shake Compensation Technology of the α-7 DIGITAL SLR Camera

高野万滋＊

Takano, Manji田中義治＊

Tanaka, Yoshiharu

要旨中

村公彦＊

Nakamura, Kimihiko

開発渉＊

Kaihotsu, Wataru

式」と呼ばれる光学手ぶれ補正が使用されていたが、コレンズ交換式デジタル一眼レフカメラα−７DIGITALにニカミノルタでは独自の「CCDシフト方式」手ぶれ補正CCDシフト方式手ぶれ補正機能を搭載した。基本構成機能を搭載したDiMAGE A1、A2、Z3を製品化した。こは、DiMAGEシリーズの機構の発展型で、大きく重いユのCCDシフト方式手ぶれ補正には、補正のためのレンズニットを長ストローク、高速に駆動するために、アクを組み入れる必要がないため明るく高画質なレンズが設チュエータを新規開発し、メカユニットを材料から見直計できるなどいくつかの利点があるが、最大の利点は、すと共に、100種類に及ぶαレンズにおいて手ぶれ補正効

レンズ交換式一眼レフカメラに搭載した場合、全ての交果を得るために、レンズ情報を用いてぶれ量を正確に演換レンズで手ぶれ補正が可能になるという点にある。今算するシステムを搭載した。

回、この機構をα−７DIGITALに搭載したので、以下にその技術的側面を紹介する。

Abstract
The α-7 DIGITAL (MAXXUM 7 D/DYNAX 7 D) SLR features anti-shake technology, a CCD shift type camera shake

２

CCD シフト方式手ぶれ補正（AS：Anti-Shake）

compensation system first introduced in the DiMAGE se-

手ぶれの要因には、カメラを保持している人間の腕のries of DSCs. For the α-7 DIGITAL, the system was further

筋肉振動（震え）によるものと、体全体の揺れによるもdeveloped to accommodate the 100 kinds of α lenses avail-のとがある。このような震えや揺れの内、主に撮影画像

able for use with the camera. Many of these lenses areに影響を与えるのは、Fig.２に示すピッチとヨー方向の回

relatively large and heavy units, so a new long-stroke, high-転運動成分であり、その周波数は１〜15Hz程度である。

speed actuator was designed and constructed from optimum material. In addition, the anti-shake system was designed to automatically recognize and customize its operation for each and every α lenses that may be mounted
on the α-7 DIGITAL.

１ はじめにFig.2 Direction of camera shake

一眼レフカメラの交換レンズやデジタルカメラに、手ぶれ補正機能が搭載された製品が数機種発売されている。従来、これらの手ぶれ補正には「レンズシフト方Fig.1 Sensor shift mechanism unit
＊コニカミノルタフォトイメージング㈱カメラ事業部

Fig.3 Camera shake compensation based on CCD sensor shift
開発部

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この回転運動としてのぶれ量は、ピッチ方向成分とヨーいので、ぶれ量も大きくなり、必要シフト量も大きくな方向成分に分けてそれぞれ１個の角速度センサを対応さる。また、一眼レフボディ補正の場合、レンズは交換式せて角速度を検出することで算出できる。手ぶれ補正であり、交換レンズ個々の情報をカメラ本体が認識するは、検出された手ぶれの角速度とレンズ焦点距離などの必要がある。個々のレンズのズームによる変化、フォー情報を用いて光軸に垂直な平面内のぶれ量に変換して補正カスによる変化もカメラ本体に伝える必要がある。

量を算出し、補正用の光学要素を移動させることで行う。
α−７DIGITALのボディに内蔵した手ぶれ補正機構は、

３．２

焦点距離繰り出し補正システム

DiMAGE A1、A2、Z3でも採用したCCDシフト方式手ぶαレンズシステムでは、レンズ個々にそのレンズに固れ補正機構である。CCDシフト方式の原理をFig.３に示

有なデータ（焦点距離、開放絞り、等）をROM−ICに記憶す。CCDシフト方式での補正用の光学要素はCCDセンサしている。ボディは、交換レンズと交信をおこなうことである。レンズ先端下方向に手ぶれが発生した場合に、によって、交換レンズの固有なレンズデータを読み込手ぶれによってCCDセンサの結像位置本来の位置からずれむ。得られたレンズデータに応じて、ボディ制御マイコてしまうのを打ち消すように、CCDセンサを移動させる。

ンが絞りやAFなどのユニットを制御する（Fig.５）。

３ 交換レンズ手ぶれ補正システム
３．１

レンズ情報とぶれ量検出された手ぶれの角速度をぶれ量に換算するには、光学系固有の情報が必要となる。写真レンズにおいて、入射角と射出角が一致する主点（principal points）、及び無限遠からの入射光（平行光）が結像する焦点（focalpoint）、そしてこの主点と焦点の距離を焦点距離ｆとする。主点と結像面の距離をｒとし、手振れ角をθとすると、結像面上での手ぶれ量ｘは、
ｘ＝ｒ×ｔａｎθFig.5 Identification of interchangeable lenses（式１）で表わすことができる。被写体が無限位置の場合は、ｒとｆは等しくなり、結像面上での手ぶれ量は、
ｘ＝ｆ×ｔａｎθ

（式２）交換レンズからカメラ本体に焦点距離情報は送っているが、これはフォーカスの無限位置での主点位置を示しているにすぎず、全フォーカス領域で正確に手ぶれの補となる。ここでCCDセンサをぶれ量ｘ分シフトするこ正を行なうには、フォーカス操作によって移動した主点とで、検出された手ぶれを補正することができる。主点位置を認識する必要がある。αシステムはカメラ本体集の位置は光学系固有の値であるが、ズームによっても中制御で、フォーカス駆動はカメラ本体側からAFカプラ

フォーカスによっても光学系が変化するので、主点の位を介してレンズのフォーカス群を動かす。カメラ本体は置はこれらの操作で移動する。Fig.４にｘとｆrとθの関AFカプラの回転角を常に認識しており、AFカプラの無係、及び無限被写体の場合のズームによる主点位置変化

限位置からの回転角と主点位置の関係が分かればカメラを示す。焦点距離が75aから150aに変化すると、同じ手本体側で手ぶれ補正制御が可能となる。α−７DIGITALで振れ角θでも、ぶれ量ｘは主点位置の変化によって大きはカプラ回転角を主点位置算出のパラメータとして使用くなる。一眼レフシステムにおいては、焦点距離が大きする。ただし、S S M （超音波モータ搭載）レンズや、

Fig.4 Degree of blurring as dependent on focal length

Fig.6 Relationship between coupler rotationand the principal point positions

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STF（Smooth Trance Focus）レンズのようなマニュア
ルフォーカス専用レンズなどAFカプラを使用しないレンズでは、別の手段で主点位置を算出する。
フォーカス方式が全体繰り出しであれば、フォーカスによる主点の移動は１次式で表わせるが、他の方式の場合は複雑になる。本システムに最適な構成を検討した結果、２次式の近似表現で記述することとした（Fig.６）。
今回、既に発売済みの全αレンズの全ズームポジションにおいてこの近似係数を計算し、カメラ本体に搭載した。今後発売のレンズに関しては、レンズ内に算出した係数を搭載し、カメラ本体に情報を伝達する（Fig.７）。
Fig.8 Block diagram of the anti-shake system

４ 機構ユニット
４．１

アクチュエータ機構

CCDシフト方式の手ぶれ補正機構に求められるのは、
C C Dセンサ移動の際の不必要な挙動を抑制する点にある。撮像素子を移動する際、ガタ等で光軸と垂直な面内及び光軸方向に傾くと、ブレとして画像に悪影響を与えてしまう。この課題を克服するため、駆動エンジンとしてDiMAGEシリーズでも採用されているSIDM１）（SmoothImpact Drive Mechanism）を採用した１）。
α−７DIGITALのCCDはAPS−Cサイズで、一方DiMAGE
A2のCCDは2/3型であり、機構部品も含めると被駆動体の質量は約30gで、DiMAGE A2の約３倍の負荷となる。また、α−７DIGITALに装着可能なレンズの最長焦点距離はFig.7 Communication of degree of compensation

600aであり、DiMAGE A2（実焦点距離50a）に対して12倍のストロークと速度が必要となる。α−７DIGITALの３．３

手ぶれ補正システム構成

手振れ補正システムを開発するにあたり、焦点距離300aFig.８に手ぶれ補正システムのブロック図を示す。本手での３段補正を目標とし、実際のブレデータを解析するぶれ補正システムでは、ボディ制御マイコンとは別のマことで、ストロークと速度の目標を設定した。必要とさイコンを用いて、手ぶれ制御（一定周期で以下に示す処れる速度とストロークはDiMAGE A2比で４倍となる。そ理を繰り返すデジタルサーボ処理）を行う。のため、新たにアクチュエータを開発した。

①手ぶれ検出部（角速度センサ）からの検出信号をア

Fig.９にα−７DIGITALとDiMAGE A2のSIDMの駆動ナログ信号処理回路で増幅し、手ぶれ補正マイコン

エンジン部の構成を示す。アクチュエータの駆動エンジに取り込んでAD変換する。

ン部は圧電素子・駆動軸・錘で構成される。Table １に各②取り込んだデータを積分等の信号処理を施し、角速部品の大きさを示す。
駆動軸は、被駆動体の質量アップ、ストローク確保の度データをぶれ角度に変換する。
③カメラ本体もしくは交換レンズから主点位置の近似ため直径と長さを大きくした。

係数を読み出し、主点位置を算出する。主点位置情圧電素子は、必要な発生力とストロークを確保するた報を用いて、ぶれ角度をCCDセンサ面上でのぶれ量め、断面積と長さ（積層数）を増やした。SIDMでは、被に変換する。

駆動体の質量を３倍にすると、摩擦力も３倍必要とな④駆動部の位置検出部（磁石とホール素子）からの位る。摩擦力を増やすと圧電素子の振幅が減少するが、断置信号をアナログ信号処理回路で増幅し、手ぶれ補面積を増やすことで発生力を増し、摩擦力増加による振正マイコンに取り込んでAD変換する。

幅減少を抑えた。尚且つ、素子長さを長く（積層数を増⑤ぶれ量と位置信号から、CCDセンサの移動量を算出し、その量に応じて、アクチュエータを駆動する。

やす）することで、圧電素子の振幅を稼ぎ、速度アップを図った。

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更に駆動用ICとの最適化も図り、駆動のためパルス電圧値を上げて、必要な４倍の速度を達成している。駆動周波数は約40kHzの超音波領域である。

Fig.10 Construction of sensor shift mechanism unit

スライダのＶ溝と、同じくＶ形状のキャップ部材で駆動軸を挟み込み、スライダとキャップ部材を加圧スプリングで保持することで、駆動軸をV溝部に接する形で保持

Fig.9 α -7 DIGITAL and DiMAGE A2 actuators

し、かつ駆動軸との摩擦力を作用させた。（Fig.11）
Table 1 Specifications of α -7 DIGITAL andDiMAGE A2 actuators

Fig.11 Construction of V shape groove

４．２

スライダ構成Fig.10に、α−７DIGITAL手振れ補正機構ユニットの構成を示す。機構ユニットの基本構成は、①ベース台板＋②ヨー駆動用アクチュエータと、③スライダと、④５ まとめ

CCDホルダ＋⑤ピッチ駆動用アクチュエータ＋⑥CCD＋以上のように、α−７DIGITALにCCDシフト方式手ぶ⑦LPF（図示なし）＋⑧CCD基板（図示なし）の３つのれ補正機能を搭載することにより、累計1600万本に及ぶブロックから成る。

発売済みのレンズを含む全てのレンズ※）で手ぶれ補正をCCDの位置精度確保で重要となるのが③のスライダである。スライダにはピッチ、ヨーの両駆動軸の軸受けを設ける。軸受け部の構成は、Ｖ溝構造として円柱形の駆２）可能とすることができた。今後は、さらに高性能な手ぶれ補正を目指して開発を進めていきたい。
最後に、CCDシフト方式手ぶれ補正機能の開発に係わ動軸をこのＶ溝部で受ける 。DiMAGE A2では、スライり、協力していただいた方々に深く感謝すると共に、御ダ本体とＶ溝部を一体のダイキャストで構成している礼申し上げます。

が、α−７DIGITALではスライダ本体とＶ溝部を別材料で※）AFマクロズーム 3X−1X F1.7−2.8 を除く構成した。SIDM駆動システムは摩擦力を利用した駆動方法であり、摩擦面の安定性が重要となる。駆動軸と接す●参考文献

るスライダのＶ溝部とキャップ部には高い面精度と耐久

１）吉田龍一・岡本康弘・岡田浩幸

性が要求される。一方、駆動速度を上げるためには、被駆動体の軽量化が望まれる。面精度・耐久性と軽量化を

精密工学会誌、68、4、536（2002）
２）芹田保明・原吉宏・和田滋
KONICA MINOLTA Tech. Rep., 1、147（2004）満たすため、スライダ材料を高剛性プラスティックとし、Ｖ溝部分を金属材料で構成するインサート部品とした。これにより、面精度・耐久性を確保しつつ、ダイキャストで同部品を構成した場合に比べて質量比１/２を達成した。

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