(57)【要約】【課題】高速でズーム駆動を行なうと、ズーム駆動により発生した振動が最大補正角相当の振動よりも大きくなり、ズーム時に像振れのある撮影が行われてしまう場合がある。【解決手段】焦点距離を変更するために駆動されるズーム部８と、装置本体の振動を検出する振動検出手段１とを有するズームレンズ装置において、振動検出手段により検出された振動に応じてズーム部の駆動速度又は駆動範囲を制限する制御手段１３を設ける。これにより、振動検出手段により検出された振動に基づいて像振れを光学的に補正する振れ補正部１０を駆動する場合に、ズーム部の駆動速度や駆動範囲を、装置本体に振れ補正部の最大振れ補正量に対応する振動を超える大きさの振動が生じない範囲に制限する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離を変更するために駆動されるズーム部と、装置本体の振動を検出する振動検出手段とを有するズームレンズ装置であって、
前記振動検出手段により検出された振動に応じて前記ズーム部の駆動速度を制限する制御手段を有することを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項２】
前記振動検出手段により検出された振動に基づいて駆動され、
像振れを光学的に補正する振れ補正部を有しており、
前記制御手段は、前記ズーム部の駆動速度を、前記装置本体に前記振れ補正部の最大振れ補正量に対応する振動を超える大きさの振動が生じない範囲に制限することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ズーム部の駆動速度の制限値を、前記振動検出手段により検出された振動の大きさに応じて変更することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ装置。
【請求項４】
焦点距離を変更するために駆動されるズーム部と、装置本体の振動を検出する振動検出手段とを有するズームレンズ装置であって、
前記振動検出手段により検出された振動に応じて前記ズーム部の駆動範囲を制限する制御手段を有することを特徴とするズームレンズ装置。
【請求項５】
前記振動検出手段により検出された振動に基づいて駆動され、
像振れを光学的に補正する振れ補正部を有しており、
前記制御手段は、前記ズーム部の駆動範囲を、前記装置本体に前記振れ補正部の最大振れ補正量に対応する振動を超える大きさの振動が生じない範囲に制限することを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記ズーム部の駆動範囲の制限端を、前記振動検出手段により検出された振動の大きさに応じて変更することを特徴とする請求項４又は５に記載のズームレンズ装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のズームレンズ装置と、
このズームレンズ装置が装着されるカメラとを有することを特徴とするカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦点距離を変更するために駆動されるズーム部と、振動による像振れを光学的に補正する振れ補正部とを有するズームレンズ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビカメラ用ズームレンズは、高倍率化・長焦点化が進み、カメラおよびレンズを設置する足場（イントレ）の振動および風等によるレンズの振動に起因して、特に望遠側での撮影像の振れが問題となっている。そこで、撮影光学系を構成するレンズ群（以下、防振レンズ群という）の一部を光軸直交方向等にシフト駆動して、振動に伴う像振れを補正する像振れ補正機能を搭載したテレビカメラ用ズームレンズが開発されている。
【０００３】
従来のテレビカメラ用ズームレンズにおける焦点距離と防振レンズ群による像振れ補正可能な最大補正量（補正角：光軸の偏心角度）との関係を図４に点線で示す。撮影光学系の一部である防振レンズ群を光軸直交方向にシフトさせて像振れを補正する像振れ補正装置では、例えば、広角側において通常のパンニング操作に対して像振れ機能が作用し、かえって不自然な振れのある像が撮影されてしまう等の不都合を回避するために、ズーム全域において最大補正角は一定に設定されている。これは民生用ビデオレンズでも同様である。
【０００４】
図６には、最大補正角相当の振動がレンズに加わった時に、その振動に伴う像振れを補正するために必要な防振レンズ群の駆動量と焦点距離との関係を示している。
【０００５】
防振レンズ群がフォーカス部およびズーム部よりも像面側に配置されているズームレンズでは、図４に示す関係を確保するために、ズーム部およびフォーカス部の状態に応じて防振レンズ群の駆動量を変化させなければならない。具体的には、ズーム部が望遠端のときに防振レンズ群の駆動量を最大とし、広角側にいくに従って防振レンズ群の駆動量を小さくする。
【０００６】
また、テレビカメラ用レンズでは、ズーム部とフォーカス部をそれぞれ専用のコントローラで操作するサーボ方式のほかに、一本の操作棒を用いて、その押引き操作でズーム部を、その回転操作でフォーカス部をメカニカルに操作する１軸２操作方式がある。
【０００７】
さらに、近年では、サーボ方式のレンズにこの１軸２操作型のコントローラを接続した１軸２操作型サーボ方式が使用されるようになってきている。この１軸２操作型サーボ方式で操作するテレビカメラ用ズームレンズは、サーボ方式のレンズに比べて、頻繁にかつ高速にズーム部を駆動させることができる。このたろ、ズーム駆動によってズームレンズに発生する振動もサーボ方式のレンズに比べて格段に大きいものになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、民生用ビデオレンズに比べて、望遠端での画角が非常に小さいテレビカメラ用レンズでは、望遠端での最大補正角も民生用ビデオレンズに比べて小さい値に設定されている。このため、１軸２操作型サーボ方式等によって高速でズーム駆動を行なうと、特に望遠側において、ズーム駆動により発生した振動が最大補正角相当の振動よりも大きくなり、ズーム時に像振れのある撮影が行われてしまう場合がある。
【０００９】
本発明は、ズーム部駆動により発生する振動に伴う像振れを確実に補正できるようにしたズームレンズ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、焦点距離を変更するために駆動されるズーム部と、装置本体の振動を検出する振動検出手段とを有するズームレンズ装置において、振動検出手段により検出された振動に応じてズーム部の駆動速度を制限する制御手段を設けている。
【００１１】
これにより、ズーム部を高速で駆動する場合に、撮影に不都合が生じるような大きな振動が装置本体に発生してしまうときには、ズーム部の駆動速度を制限して振動を抑えるため、適正な撮影を行うことが可能となる。
【００１２】
また、本発明では、焦点距離を変更するために駆動されるズーム部と、装置本体の振動を検出する振動検出手段とを有するズームレンズ装置において、振動検出手段により検出された振動に応じてズーム部の駆動範囲を制限する制御手段を設けている。
【００１３】
これにより、ズーム部を望遠端等に向けて駆動する場合に、撮影に不都合が生じるような大きな振動が装置本体に発生してしまうときには、ズーム部の駆動範囲を制限して振動を抑えるため、適正な撮影を行うことが可能となる。
【００１４】
例えば、振動検出手段により検出された振動に基づいて像振れを光学的に補正する振れ補正部を駆動する場合に、ズーム部の駆動速度や駆動範囲を、装置本体に振れ補正部の最大振れ補正量に対応する振動を超える大きさの振動が生じない範囲に制限する。
【００１５】
これにより、ズーム中に補正しきれない像振れが発生してしまうことを確実に回避することが可能となる。
【００１６】
そして、ズーム部の駆動速度の制限値や駆動範囲の制限端を、振動の大きさに応じて変更することで、振動の発生状況に応じたズーム部の高速駆動やズーム部の駆動範囲設定を行うことが可能となる一方、光学系および機構系を変更することなく、従来では補正しきれなかったズーム駆動時の振動に伴う大きな像振れをも補正することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態であるズームレンズの構成を示している。図１において、１は不図示のズームレンズ本体の振動を検出する振動センサ、２は振動センサ１の出力信号に含まれる直流成分を除去するためのハイパスフィルタ、３はハイパスフィルタ２の出力を増幅する増幅器、４は制御手段としてのＣＰＵ１３に入力する信号帯域を決定するハイパスフィルタ、５は角速度に相当する振動センサ１の出力信号を振動の大きさを表す信号に変換する積分回路、６は積分回路５の出力信号をＣＰＵ１３に取り込むためのＡＤ変換器である。
【００１８】
７はズームデマンドであり、ズームレンズ本体に着脱可能に装着される。ズームデマンド７は不図示のサムリングの操作量に応じてズーム速度データ（駆動速度指令）をズームレンズに出力する。
【００１９】
８はズーム部レンズ群、９はズーム部レンズ群８を駆動するズームアクチュエータ、１０は防振レンズ群、１１は防振レンズ群１０を光軸直交方向にシフト駆動する防振アクチュエータ、１２は防振レンズ群１０の位置を検出する位置センサである。
【００２０】
ＣＰＵ１３は、ＡＤ変換器６およびズームデマンド７の出力に基づいて防振レンズ群１０の制御信号（ズーム制御信号）およびズーム部レンズ群８の制御信号（防振制御信号）を演算する。１４はＣＰＵ１３で演算および出力されたズーム制御信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器、１５はズーム制御信号に応じてズームアクチエータ９を駆動するズーム駆動回路、１６はＣＰＵ１３で演算および出力された防振制御信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器、１７は防振制御信号に応じて防振アクチエータ１１を駆動するための防振駆動回路である。
【００２１】
１８はズーム部レンズ群８および不図示のフォーカス部レンズ群の位置データに対応した焦点距離データや後述するズーム速度リミットデータ等を記憶するための不揮発性メモリである。
【００２２】
図２のフローチャートには、上記ズームレンズにおけるＣＰＵ１３の一連の動作を示している。
【００２３】
ＣＰＵ１３は電源投入直後に、ステップ１に進み、各種の初期化動作を行う。ステップ２では、ズームデマンド７とのシリアル通信の初期化を行う。このときＣＰＵ１３は、不図示のフォーカスデマンドとのシリアル通信の初期化も行う。
【００２４】
ステップ３では、ＣＰＵ１３はズームデマンド７から入力されるズーム速度データをバッファＶＺに設定する。これにより、ズームデマンド７から入力されるズーム速度データ（バッファＶＺ）に対応した速度でのズーム部レンズ群１０の駆動が開始される。
【００２５】
次に、ステップ４では、積分回路５の出力をＡＤ変換し、振動データバッファｄａｔａに設定する。
【００２６】
次にステップ５では、ズーム速度データＶＺが、予め高速側に設定された、メモリ１８に記憶された所定速度データＶＬより高速を指令するデータか否かを判断する。ここで、所定速度データＶＬは、防振レンズ群１０のシフト駆動によって得られる最大の補正角（つまりは像振れ補正量）に対応する振動をズームレンズ本体に生じさせる可能性が考えられるズーム部レンズ群８の駆動速度を加味して任意に設定される。
【００２７】
ステップ５において、ズーム速度データＶＺが所定速度データＶＬより高速を指令するものであり、最大補正角に対応する振動を超える振動がズームレンズ本体に加わる可能があるときには、ステップ６に進み、積分回路５の出力データ
（振動データ）ｄａｔａに対応したズーム速度リミットデータをメモリ１８から入力し、バッファＶｌｉｍｉｔに設定する。すなわち、ズーム速度データＶＺが所定速度データＶＬより高速である場合には、以下のようにしてズーム部レンズ群８の駆動速度制限を行う。
【００２８】
メモリ１８に記憶している積分回路５からの振動データｄａｔａ（振動角θ〜４θ）とズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔとの関係を図３に示す。ここで示すズーム速度リミットデータは、広角側から望遠側にズームを駆動する場合を正の値、望遠側から広角側にズームを駆動する場合は負の値で示している。
【００２９】
図３のように、積分回路５からの振動データｄａｔａによって制限されるズーム速度は正の値のみである。これは、広角側から望遠側にズームをする時は、ズーム駆動によるレンズ本体の振動で、撮影上問題となる像振れが発生するが、望遠側から広角側にズームを行なう場合は、撮影上問題となる像振れはほとんど発生しないためである。
【００３０】
図３から分かるように、広角側から望遠側にズームをする時、振動データｄａｔａが大きくなるほど、ズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔは低速となる。なお、ズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔの最大値は、前述した所定速度データＶＬよりも若干低速に設定されている。これにより、ズーム駆動により発生する振動が、最大補正角に対応する振動を超える大きさとなることが確実に防止される。
【００３１】
また、本実施形態における焦点距離と最大補正角の関係を図４に実線で示す。望遠端における最大補正角θに対応する振動に伴う像振れを補正するために必要な防振レンズ群８の駆動量をｌとすると、中間の焦点距離では、防振レンズ群８をｌだけ駆動しても、ケラレが発生せず、光学的に性能が保証される。焦点距離ｆ＿ｔｅｌｅ／ａはそのような焦点距離のうち最も広角側の焦点距離である。
【００３２】
そして図４に実線に示すように、本実施形態では、焦点距離ｆ＿ｔｅｌｅ／ａで最大補正角が最大であり、焦点距離ｆ＿ｔｅｌｅ／ａから広角端（ｆ＿ｗｉｄｅ）側に向かって徐々に最大補正角が小さくなるように設定されている。これは、焦点距離ｆ＿ｔｅｌｅ／ａより望遠側ではより大きな振動も補正できるようにするため最大補正角をできるだけ大きく設定し、焦点距離ｆ＿ｔｅｌｅ／ａより広角側では、カメラ側のイメージサイズとの関係でのズームレンズの光学的性能（ケラレ防止）を保持するために最大補正角を徐々に小さくなるよう設定していることを示す。なお、焦点距離ｆ＿ｔｅｌｅ／ａより望遠側では、レンズ群の配置関係により焦点距離が長くなるほど幾何学的に最大補正角は小さくなる。
【００３３】
引き続き、ＣＰＵ１３の動作を説明する。ステップ７で、ズーム速度データＶＺがズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔによりも大きいか否かを判断し、ズーム速度データＶＺがズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔより大きい場合は、ステップ８に進み、ズーム速度データＶＺをレンズ本体の振動に応じて設定したズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔでリミットする。
【００３４】
ステップ７において、ズーム速度データＶＺがズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔより小さい場合は、このまま望遠端までズームを駆動しても、現在レンズに加わっている振動による像振れは補正できるものとして、ステップ９にジャンプする。
【００３５】
また、ステップ５において、ズーム速度データＶＺが所定速度データＶＬより小さい場合）は、ズーム駆動によって最大補正角に対応する大きさの振動がレンズ本体に生じることはないものとして、ステップ９にジャンプする。
【００３６】
ステップ９では、ズーム速度データＶＺおよびズーム部レンズ群８の位置を検出するセンサ（図示せず）からの出力信号を用いてズーム制御信号を演算する。
【００３７】
このように、ズーム部レンズ群８の駆動速度を、振動の大きさに応じて設定されたズーム速度リミットデータＶｌｉｍｉｔに対応する速度（さらに言えば、最大補正角に対応する振動を超える大きな振動を生じさせる可能性が高い所定速度データＶＬ）以下に制限することにより、像振れを補正しきれない大きな振動がレンズ本体に発生することを防止できる一方、従来補正しきれなかった大きな像振れをも補正することができる。
【００３８】
すなわち、像振れは、ズーム部レンズ群８が移動し、ズームレンズの重心が変化することにより発生するズームレンズの振動が原因で生じている。一軸二操作型等のコントローラを使用して、ズーム部レンズ群８を高速で駆動する場合、短時間でズームレンズの重心が変化し、発生するズームレンズの振動が大きくなる。その結果、非常に大きな像振れが発生する。そこで、ズーム部レンズ群の駆動速度を制限し、ズームレンズの重心の変化を緩やかにして、ズームレンズの振動を抑え、生じる振動および像振れ量を低減することができる。
【００３９】
さらに、従来は防振レンズ群の駆動量を焦点距離に応じて制限し、ズーム全域において最大補正角を一定にしていたが、本実施形態では焦点距離に応じた防振レンズ群の駆動量制限を廃して、図４　の実線で示したように、広角端と望遠端を除いたズーム中間域における最大補正角を従来の最大補正角よりも大きな角度に設定している。このようにすることにより、従来は補正しきれなかった大きな像振れを補正することが可能になった。
【００４０】
そしてステップ１０で、ズーム部レンズ群８およびフォーカス部レンズ群の位置信号に応じた焦点距離データｆをメモリ１８から読み込み、さらにステップ１１で、焦点距離データｆに応じた防振制御信号の演算係数ｋをメモリ１８から読み込む。
【００４１】
さらに、ステップ１２で、積分回路５からの振動データｄａｔａおよび演算係数ｋを用いて防振制御信号を演算し、ステップ１３で、ズーム制御信号をＤＡ変換器１４に出力するとともに、ステップ１４で防振制御信号をＤＡ変換器１６に出力する。
【００４２】
以後、レンズの電源が切られるまで、ステップ３からステップ１４までを繰り返し実行する。
【００４３】
なお、図１で示したハイパスフィルター４および積分回路５を、ＣＰＵ１３によるソフトウエア演算処理に置き換えても、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
（第２実施形態）
図５には、本発明の第２実施形態であるズームレンズ装置の制御動作のフローチャートを示す。本実施形態が適用されるズームレンズ装置の構成は、第１実施形態のズームレンズ装置と同じである。このため、共通する構成要素に第１実施形態と同符号を付して、その説明を省略する。
【００４５】
また、本実施形態における焦点距離と防振レンズ群１０による最大補正角と関係は、第１実施形態と同様に図４に実線にて示すものである。
【００４６】
図５のフローチャートには、本実施形態におけるＣＰＵ１３の一連の動作を示している。
【００４７】
ＣＰＵ１３は電源投入直後に、ステップ１０１に進み、ＣＰＵ１３の各種初期化動作を行う。ステップ１０２では、ズームデマンド７とのシリアル通信の初期化を行い、不図示のフォーカスデマンドとのシリアル通信の初期化も行う。
【００４８】
ステップ１０３では、ズームデマンド７からのズーム速度データを入力し、ステップ１０４では積分回路５の出力データ（振動データ）をＡＤ変換して、バッファｄａｔａに設定する。
【００４９】
ステップ１０５において、振動データｄａｔａに対応したズーム位置リミットデータをメモリ１８から入力し、バッファＺｏｏｍＬｉｍｉｔに設定する。
【００５０】
ステップ１０６では、ズームデマンド７から入力したズーム速度データを積分演算して、ズーム位置データを演算し、バッファＺｏｏｍＣｏｎｔｒｏｌに設定する。
【００５１】
ステップ１０７では、ズーム位置データＺｏｏｍＣｏｎｔｒｏｌがズーム位置リミットデータＺｏｏｍＬｉｍｉｔより望遠側か否かを判断し、ズーム位置データＺｏｏｍＣｏｎｔｒｏｌがズーム位置リミットデータＺｏｏｍＬｉｍｉｔよりも望遠側である場合は、ステップ１０８に進み、ズーム位置データＺｏｏｍＣｏｎｔｒｏｌをズーム位置リミットデータＺｏｏｍＬｉｍｉｔでリミットする。
【００５２】
このように、ズームレンズ本体に生じた振動に応じたズーム位置リミットデータＺｏｏｍＬｉｍｉｔでズーム位置データＺｏｏｍＣｏｎｔｒｏｌをリミットし、
ズームレンズ本体に生じている振動に対応する補正角よりも最大補正角が大きく設定されている焦点距離の範囲内でズーム部を駆動する。これにより、望遠側において、像振れを補正しきれないような大きな振動が発生することを防止することができる一方、従来補正しきれなかった大きな像振れをも補正することが可能になる。
【００５３】
また、ステップ１０７において、ズーム位置信号ＺｏｏｍＣｏｎｔｒｏｌがズーム位置リミットデータＺｏｏｍＬｉｍｉｔよりも広角側に設定されている場合は、このままズーム部レンズ群８を駆動しても、現在レンズ本体に生じている振動による像振れは補正できものとして、ステップ１０９にジャンプする。
【００５４】
ステップ１０９で、ズーム部レンズ群８およびフォーカス部の位置信号に応じた焦点距離データｆをメモリ１８から読み込み、ステップ１１０では、焦点距離データｆに応じた防振制御信号の演算係数ｋをメモリ１８から読み込む。
【００５５】
そして、ステップ１１１で、積分回路８からの振動データｄａｔａおよび演算係数ｋを用いて防振制御信号を演算する。
【００５６】
ステップ１１２では、ズーム位置信号ＺｏｏｍＣｏｎｔｒｏｌおよび不図示のズーム部レンズ群８の位置を検出するセンサ（図示せず）からの信号を用いてズーム制御信号を演算する。
【００５７】
そして、ステップ１１３で、ズーム制御信号をＤＡ変換器１４に出力し、ステップ１１４で防振制御信号をＤＡ変換器１６に出力する。
【００５８】
以後、レンズの電源が切られるまで、ステップ１０３からステップ１１４までを繰り返し実行する。
【００５９】
なお、本発明は、上記各実施形態にて説明した構成のズームレンズに限らず適用することができる。例えば、上記実施形態では、防振レンズ群として光軸直交方向にシフト駆動されるものを用いた場合について説明したが、光軸上の回動点を中心に回動するタイプのものやいわゆるＶＡＰと称される可変頂角プリズムを用いたものにも適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ズーム部を高速で駆動する場合や望遠端等に向けて駆動する場合に、撮影に不都合が生じるような大きな振動が装置本体に発生してしまうときには、ズーム部の駆動速度や駆動範囲を制限して振動を抑えるため、適正な撮影を行うことができる。
【００６１】
特に、ズーム部の駆動速度や駆動範囲を、装置本体に振れ補正部の最大振れ補正量に対応する振動を超える大きさの振動が生じない範囲に制限するようにすることにより、ズーム中に補正しきれない像振れが発生してしまうことを確実に回避することができる。
【００６２】
しかも、ズーム部の駆動速度の制限値や駆動範囲の制限端を、振動の大きさに応じて変更することで、振動の発生状況に応じたズーム部の高速駆動やズーム部の駆動範囲設定を行うことが可能となる一方、光学系および機構系を変更することなく、従来では補正しきれなかったズーム駆動時の振動に伴う大きな像振れをも補正することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるズームレンズの構成を示すブロック図である。
【図２】上記ズームレンズの動作を示すフローチャートである。
【図３】上記ズームレンズにおける振動角とズーム速度データとの関係を示す図である。
【図４】上記ズームレンズにおける焦点距離と最大振れ補正角との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態であるズームレンズの動作を示すフローチャートである。
【図６】従来のズームレンズの焦点距離と防振レンズ群の駆動量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　　振動センサ
２　　ハイパスフィルター
３　　増幅器
４　　ハイパスフィルター
５　　積分回路
６　　ＡＤ変換器
７　　ズームデマンド
８　　ズーム部レンズ群
９　　ズームアクチュエータ
１０　　防振レンズ群
１１　　防振アクチュエータ
１２　　位置検出器
１３　　ＣＰＵ
１４　　ＤＡ変換器
１５　　駆動回路
１６　　ＤＡ変換器
１７　　駆動回路
１８　　不揮発性メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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