(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズーム光学系と、像ぶれ補正光学系と、前記像ぶれ補正光学系を制御する制御系と、撮影光軸上への挿脱が可能な焦点距離変換光学系と、を備える防振ズームレンズ装置において、
前記撮影光軸上に挿入される前記焦点距離変換光学系の有無を検出する検出手段を備え、
前記制御系が、検出された前記焦点距離変換光学系の有無に応じて像ぶれ補正の可能な最大振動角を変化させており、
前記制御系が、前記焦点距離変換光学系の変換倍率をｋ、前記焦点距離変換光学系が挿入されていない時の像ぶれ補正可能な最大振動角をθＭＡＸ、前記焦点距離変換光学系挿入時の像ぶれ補正可能な最大振動角をθＭＡＸｉｅとしたとき、
０．８≦（ｋ×ｔａｎθＭＡＸｉｅ）／（ｔａｎθＭＡＸ）≦１．２
を満足するように、前記像ぶれ補正光学系を制御することを特徴とする防振ズームレンズ装置。
【請求項２】
前記制御系が、前記ズーム光学系のズーム位置及び撮影光軸上に挿入される前記焦点距離変換光学系の変換倍率に応じて像ぶれ補正の可能な最大振動角を変化させることを特徴とする請求項１に記載の防振ズームレンズ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の防振ズームレンズ装置と、前記防振ズームレンズ装置との間で信号の通信を行うカメラとを備え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、手ぶれや風などによる振動に起因する像ぶれの補正を、例えば可変頂角プリズム（バリアブルアングルプリズム、ＶＡＰ）や撮影光軸に対し垂直な方向に移動するシフトレンズ（撮影光軸の垂直方向に移動する像ぶれ補正レンズ）等の光学的な像ぶれ補正光学系を用いて行う、フィルムカメラやテレビカメラそしてビデオカメラ等に好適な防振ズームレンズ装置及びカメラシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
手ぶれや風などによる振動により撮影系がぶれたときには結像面上において画像ぶれが生じる。従来、このような画像ぶれを可変頂角プリズムやシフトレンズ等から成る像ぶれ補正光学系を用いて補正するようにした撮像装置が種々提案されている。
【０００３】
例えば、特開昭６１−２２３８１９号公報では、もっとも被写体側に屈折型可変頂角プリズムを配置した撮影系において、前記屈折型可変頂角プリズムを配置した撮影系の振動に対応させて前記屈折型可変頂角プリズムの頂角を変化させて画像の安定化を図っている。
【０００４】
特開平１−１１６６１９号公報や特開平２−１２４５２１号公報では加速度センサ等を利用して撮影系の振動を検知し、このとき得られる信号に応じ、撮影系の一部のレンズ群を光軸と直交させる方向に振動させることにより静止画像を得る方法が行なわれている。
【０００５】
一般に像ぶれ補正光学系は撮影系のぶれ量を検出する角速度計等の振れ検出手段と振れ検出手段からの信号に基づいて像ぶれの補正量を算出する制御手段、そして制御手段からの信号に基づいて像ぶれを光学的又は電気的に補正する像ぶれ補正駆動手段等の各要素から成っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、変換倍率がｋ倍の焦点距離変換光学系（エクステンダー）が挿入された場合、画角をωとするとｔａｎ（ω／２）が１／ｋになるが、イメージサイズは変わらないため、像ぶれ補正光学系による画面上での防振可能な最大像移動量がｋ倍に変化してしまい、撮影者に違和感を与えるという問題点があった。
【０００７】
（発明の目的）
本発明の目的は、焦点距離変換光学系が撮影光軸上に挿入されても、画面上での像変化を少なくし、撮影者の違和感を少なくすることができる防振ズームレンズ装置及びカメラシステムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、ズーム光学系と、像ぶれ補正光学系と、前記像ぶれ補正光学系を制御する制御系と、撮影光軸上への挿脱が可能な焦点距離変換光学系と、を備える防振ズームレンズ装置において、前記撮影光軸上に挿入される前記焦点距離変換光学系の有無を検出する検出手段を備え、前記制御系が、検出された前記焦点距離変換光学系の有無に応じて像ぶれ補正の可能な最大振動角を変化させており、前記制御系が、前記焦点距離変換光学系の変換倍率をｋ、前記焦点距離変換光学系が挿入されていない時の像ぶれ補正可能な最大振動角をθＭＡＸ、前記焦点距離変換光学系挿入時の像ぶれ補正可能な最大振動角をθＭＡＸｉｅとしたとき、
０．８≦（ｋ×ｔａｎθＭＡＸｉｅ）／（ｔａｎθＭＡＸ）≦１．２
を満足するように、前記像ぶれ補正光学系を制御することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明は、防振ズームレンズ装置と、前記防振ズームレンズ装置との間で信号の通信を行うカメラとを備えるカメラシステムである。ここで、前記防振ズームレンズ装置は、ズーム光学系と、像ぶれ補正光学系と、前記像ぶれ補正光学系を制御する制御系と、撮影光軸上への挿脱が可能な焦点距離変換光学系と、を備える防振ズームレンズ装置において、前記撮影光軸上に挿入される前記焦点距離変換光学系の有無を検出する検出手段を備え、前記制御系が、検出された前記焦点距離変換光学系の有無に応じて像ぶれ補正の可能な最大振動角を変化させており、前記制御系が、前記焦点距離変換光学系の変換倍率をｋ、前記焦点距離変換光学系が挿入されていない時の像ぶれ補正可能な最大振動角をθＭＡＸ、前記焦点距離変換光学系挿入時の像ぶれ補正可能な最大振動角をθＭＡＸｉｅとしたとき、
０．８≦（ｋ×ｔａｎθＭＡＸｉｅ）／（ｔａｎθＭＡＸ）≦１．２
を満足するように、前記像ぶれ補正光学系を制御することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、光学系内の部分系が光軸と直交方向に偏心した場合について、収差論的な立場より、第２３回応用物理学講演会（１９６２年）で松居より示された方法に基づいて説明する。
【００１１】
撮影レンズの一部のレンズ群ＰをＥだけ平行偏心させたときの全系の収差量Δ’Ｙは、数１中の（ａ）式に示すように偏心前の収差量ΔＹと偏心によって発生した偏心収差量ΔＹ（Ｅ）との和になる。ここで偏心収差ΔＹ（Ｅ）は（ｂ）式に示すように１次の偏心コマ収差（ＩＩＥ）、１次の偏心非点収差（ＩＩＩＥ）、１次の偏心像面湾曲（ＰＥ）、１次の偏心歪曲収差（ＶＥ１）、１次の偏心歪曲付加収差（ＶＥ２）、１次の原点移動ΔＥで表わされる。また、（ｃ）式から（ｈ）式の（ＩＩＥ）〜（ΔＥ）までの収差は全系の焦点距離を１に規格化したとき近軸光線の偏心レンズ群への軸上マージナル光線の入射角と出射角を各々αp ，αp ’とし、瞳中心を通る主光線の入射角と出射角を各々￣（αp ），￣（αp ’）をとしたときに、 偏心レンズ群の収差係数Ｉp ，ＩＩp ，ＩＩＩp,Ｐ p，Ｖp 、及び偏心レンズ群より像側のレンズ系の収差係数Ｉq ，ＩＩq ，ＩＩＩq ，Ｐq ，Ｖq を用いて表わされる。
【００１２】
【数１】
0004585664.tif 000002
【００１３】
このうち、偏心による像移動を表わすのが１次の原点移動（ΔＥ）である。
【００１４】
例えば、変倍移動レンズ群よりも像側に像ぶれを補正する像ぶれ補正光学系を有する場合、変倍移動レンズ群が形成する像点は変化しないので、像ぶれ補正光学系の各偏心収差係数（ＩＩＥ）〜（ΔＥ）は変倍に関わらず不変である。
【００１５】
像ぶれ補正光学系の最大変位量ΔＳＭＡＸによる最大像移動量ΔＹＭＡＸは、（ｂ）式においてＲ＝０，ω＝０，αk ’＝１（Ｒは入射瞳径、ωは画角、αk ’は軸上マージナル光線の換算傾角）として、次の式で求められる。
【００１６】
△ＹＭＡＸ＝−（△ＳＭＡＸ×△Ｅ）／２・・・・（１）
また、撮影系の振動に伴う像ぶれを補正しうる最大振動角（振れ角）θＭＡＸに伴う最大像移動量（画像ぶれ量）ΔＹviは、物体距離無限遠の場合、焦点距離をｆとして次の式で求められる。
【００１７】
ΔＹvi＝ｆ×ｔａｎθＭＡＸ・・・・（２）
画像ぶれを補正するためには像ぶれ補正光学系（ＩＳ）の最大像移動量ΔＹis＝−ΔＹviとなるように像ぶれ補正光学系ＩＳを偏心させればよいことから、次の式が成り立つ。
【００１８】
△ＹＭＡＸ＝−（ｆ×ｔａｎθＭＡＸ）・・・・（３）
次に変換倍率がｋ倍の焦点距離変換光学系（ＩＥ）が挿入された場合について述べる。まず、焦点距離変換光学系ＩＥが像ぶれ補正光学系ＩＳよりも像面側にある場合は、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されると、全系の焦点距離ｆがｋ倍される。また、焦点距離変換光学系ＩＥより物体側の結像倍率がｋ倍されるため、像ぶれ補正光学系ＩＳの１次の原点移動（ΔＥ）がｋ倍になる。
【００１９】
今、焦点距離変換光学系ＩＥ挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳによる補正可能な最大像移動量をΔＹＭＡＸerとすれば、画面上での防振可能な最大像移動量を挿入前と略一定とするためには、イメージサイズが変わらないので、ΔＹＭＡＸer≒ΔＹＭＡＸでなければならない。故に、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されたときの防振可能な最大振動角をθＭＡＸerとすると、
（ｋ×ｆ）×ｔａｎθＭＡＸer≒ｆ×ｔａｎθＭＡＸ・・・・（４）
であるから、
（ｋ×ｔａｎθＭＡＸer）／（ｔａｎθＭＡＸ）≒１・・・・（５）
とする必要がある。ただし、制御上（５）式左辺を完全に１とするのが難しいこと、そして、我々が評価を行ったところ、±２０％以内であれば映像上違和感が少ないと検証できたことから、具体的には（５）式の左辺が次式の範囲内であることが望ましい。
【００２０】
０．８≦（ｋ×ｔａｎθＭＡＸer）／（ｔａｎθＭＡＸ）≦１．２・・・・（６）
なお、ズーム光学系のズーム位置（変倍比）が変化した時には、（３）式より像ぶれ補正可能な最大像移動量△ＹＭＡＸが変化することは明らかであるので、焦点距離変換光学系の変換倍率ｋのみならず、ズーム位置によっても像ぶれ補正可能な最大像移動量△ＹＭＡＸを変化させることは勿論である。
【００２１】
（６）式において、上下限を越えると、焦点距離変換光学系ＩＥ挿入前後で画面上での防振可能な最大像移動量の変化が大きく、映像上違和感があり、よくない。
【００２２】
（６）式を満たすようなθＭＡＸerを得るためには、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されたときの像ぶれ補正光学系ＩＳの最大変位量をΔＳＭＡＸerとすると、（ΔＥ）がｋ倍になること、ΔＹＭＡＸer≒ΔＹＭＡＸであることから、
（△ＳＭＡＸer×ｋ△Ｅ）／２≒（△ＳＭＡＸ×△Ｅ）／２・・・・（７）
であるから、
（ｋ×△ＳＭＡＸer）／（△ＳＭＡＸ）≒１・・・・（８）
となり、（６）式の上下限値より、ΔＳＭＡＸerのとりうる範囲は、
０．８≦（ｋ×△ＳＭＡＸer）／（△ＳＭＡＸ）≦１．２・・・・（９）
となる。従って、例えば（９）式を満たす範囲で挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳの最大変位量ΔＳＭＡＸをデータテーブルとして設定し、挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳの最大変位量ΔＳＭＡＸerを制御してやればよい。
【００２３】
次に焦点距離変換光学系ＩＥが像ぶれ補正光学系ＩＳよりも物体側にある場合、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されると全系の焦点距離ｆがｋ倍されるが、焦点距離変換光学系ＩＥより物体側の結像倍率がｋ倍されるので、焦点距離変換光学系ＩＥよりも像側にある像ぶれ補正光学系ＩＳの偏心による像移動を表わす１次の原点移動（ΔＥ）は変わらない。
【００２４】
今、焦点距離変換光学系ＩＥ挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳにより補正可能な最大像移動量をΔＹＭＡＸefとすれば、画面上での防振可能な最大像移動量を挿入前と略一定とするためには、イメージサイズが変わらないので、ΔＹＭＡＸef≒ΔＹＭＡＸでなければならない。故に、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されたときの防振可能な最大振動角をθＭＡＸefとすると、焦点距離変換光学系ＩＥが像ぶれ補正光学系ＩＳよりも像面側にある場合と同様に考えて、
（ｋ×ｔａｎθＭＡＸef）／（ｔａｎθＭＡＸ）≒１・・・・（１０）
とする必要がある。ただし、制御上（１０）式左辺を完全に１とするのが難しいこと、そして、我々が評価を行ったところ、±２０％以内であれば映像上違和感が少ないと検証できたことから、具体的には（１０）式の左辺が次式の範囲内であることが望ましい。
【００２５】
０．８≦（ｋ×ｔａｎθＭＡＸef）／（ｔａｎθＭＡＸ）≦１．２・・・・（１１）
（１１）式において、上下限を越えると，焦点距離変換光学系ＩＥ挿入前後で画面上での防振可能な最大像移動量の変化が大きく、映像上違和感があり，よくない。
【００２６】
（１１）式を満たすようなθＭＡＸefを得るためには、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されたときの像ぶれ光学系ＩＳの最大変位量をΔＳＭＡＸefとすると、（ΔＥ）は変わらないこと、ΔＹＭＡＸef≒ΔＹＭＡＸであることから、
（△ＳＭＡＸer×△Ｅ）／２≒（△ＳＭＡＸ×△Ｅ）／２・・・・（１２）
であるから、
△ＳＭＡＸer≒△ＳＭＡＸ・・・・（１３）
となり、（１２）式の上下限値からΔＳＭＡＸefのとりうる範囲は、
０．８≦（△ＳＭＡＸef）／（△ＳＭＡＸ）≦１．２・・・・（１４）
となる。従って、例えば（１４）式を満たす範囲で挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳの最大変位量ΔＳＭＡＸefをデータテーブルとして設定し、挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳの最大変位量ΔＳＭＡＸefを制御してやればよい。
【００２７】
次に前記焦点距離変換光学系ＩＥがイメージサイズ変換光学系として挿入される場合について述べる。まず、焦点距離変換光学系ＩＥが像ぶれ補正光学系ＩＳよりも像面側にある場合は、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されると全系の焦点距離ｆがｋ倍され、イメージサイズもｋ倍される。また、焦点距離変換光学系ＩＥより物体側の結像倍率がｋ倍されるため、像ぶれ補正光学系ＩＳの偏心による像移動を表わす１次の原点移動（ΔＥ）がｋ倍になる。
【００２８】
画面上での防振可能な最大像移動量について、挿入後はイメージサイズがｋ倍されるので、挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳによる補正可能な最大像移動量ΔＹＭＡＸerは、単純に挿入前のｋ倍になるため、ΔＹＭＡＸer＝ｋ×ΔＹＭＡＸでなければならない。故に、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されたときの防振可能な最大振動角をθＭＡＸerとすると、
ｋ×ｆ×ｔａｎθＭＡＸer＝ｋ×ｆ×ｔａｎθＭＡＸ・・・・（１５）
であるから、
（ｔａｎθＭＡＸer）／（ｔａｎθＭＡＸ）＝１・・・・（１６）
となるため、イメージサイズ変換光学系の挿入前後で防振可能な最大振動角は変える必要がない。
【００２９】
次に焦点距離変換光学系ＩＥがイメージサイズ変換光学系として像ぶれ補正光学系ＩＳよりも物体側にある場合、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されると全系の焦点距離ｆがｋ倍され、イメージサイズもｋ倍される。また、焦点距離変換光学系ＩＥより物体側の結像倍率がｋ倍されるので、焦点距離変換光学系ＩＥよりも像側にある像ぶれ補正光学系ＩＳの偏心による像移動を表わす１次の原点移動（ΔＥ）は変わらない。
【００３０】
画面上での防振可能な最大像移動量について、挿入後はイメージサイズがｋ倍されるため、挿入後の像ぶれ補正光学系ＩＳによる補正可能な最大像移動量ΔＹＭＡＸefは、単純に挿入前のｋ倍になるため、ΔＹＭＡＸef＝ｋ×ΔＹＭＡＸでなければならない。故に、焦点距離変換光学系ＩＥが挿入されたときの防振可能な最大振動角をθＭＡＸefとすると、
ｋ×ｆ×ｔａｎθＭＡＸef＝ｋ×ｆ×ｔａｎθＭＡＸ・・・・（１７）
であるから、
（ｔａｎθＭＡＸef）／（ｔａｎθＭＡＸ）＝１・・・・（１８）
となるため、イメージサイズ変換光学系の挿入前後で防振可能な最大振動角は変える必要がない。
【００３１】
以上（１）〜（１８）式は、物体距離無限遠の場合について述べているが、有限距離の場合は焦点距離ｆだけでなく、合焦状態も加味しなければならないので、Ｃ（Ｚ，Ｆ）を任意の焦点位置と任意の合焦状態を表わす関数とし、（１）〜（１８）式中のｆをＣ（Ｚ，Ｆ）と置き換えれば、任意の物体距離においても成立する。
【００３２】
また、（１）〜（１８）式までのうち、（１）〜（９）式、（１５），（１６）式は変倍移動レンズ群よりも物体側に像ぶれ補正光学系ＩＳを有する場合にも成立する。
【００３３】
（第１の実施形態）
本発明の１つの実施形態における光学系部分に関し、１例として焦点距離変換光学系（以下エクステンダーという）ＩＥが像ぶれ補正光学系ＩＳよりも像面側にある場合について説明する。
【００３４】
図１及び図２は、光学系部分の広角端無限遠時におけるレンズ配置を示す断面図である。Ｆは第１群としての正の屈折力のフォーカスレンズ群である。Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、撮影光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行う。Ｃは第３群で、図１では負の屈折力、図２では正の屈折力のコンペンセータであり、変倍に伴う像面の変動を補正するため、図１では撮影光軸上を往復軌道の移動をし、図２では撮影光軸上を物体側へ単調に移動をする。バリエータＶとコンペンセータＣとでズーム光学系（変倍移動レンズ群）を構成している。ＳＰは開口絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力リレーレンズ群であり、固定されている。ＩＳは像ぶれ補正光学系であり、撮影光軸に対し略垂直な平面内を移動させることで全系が振動したときの画像ぶれを補正するシフトレンズとして示されている。ＩＥはエクステンダーであり、図１では所定の他のレンズ群と切り替わることで、図２では所定の空気間隔に挿入することで、全系の焦点距離を望遠側又は広角側にシフトすることができる。Ｐは色分解光学系や光学フィルタ等であり、図１及び図２ではガラスブロックとして示されている。
【００３５】
図３に撮影光学系の振動に伴う像ぶれの概念図を示す。図３において、ｙ００は半画界、ｙ０は半画界ｙ００に対応する像高、ＯＢＪは前玉レンズ面からの物体距離、ｃ１は入射瞳位置、ｔ１は前玉レンズ面から入射瞳位置ｃ１までの距離、ωは半画角、ｃ２は撮影光学系全体の振動の回転中心、ｖ１は前玉レンズ面から振動の回転中心までの距離、θは振動角、Ｌは合焦された物体から振動の回転中心ｃ２までの距離、△ｙ００は物体上での撮影光軸の移動量である。
【００３６】
振動角θは、図３に示されるように、振動の回転中心ｃ２を中心とする倒れ角であり、前玉レンズ面から振動の回転中心までの距離ｖ１と振動角θは振動の検出手段を用いて求めることができる。距離ｖ１は、撮影光学系が三脚台座等により支持されている場合には、略一定と想定することができ、所定の定数が与えられるものとして扱うことができる。
【００３７】
＜数値実施例１＞
１例として図１に示される光学系の数値実施例１を図４に示す。エクステンダーＩＥは、ｒ２９からｒ３２を排他的に切り替えることにより、全系の焦点距離を望遠側又は広角側にシフトすることができる。
【００３８】
ｒｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面のレンズ厚又は空気間隔、ｎｉとｖｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。
【００３９】
ｄ１０，ｄ１８，ｄ２１は可変である。焦点距離が８．５０、５１．００、１２７．５０のときの各々の数値を図５に示す。
【００４０】
第１１面（ｒ１１）及び第１８面（ｒ１８）は非球面である。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光線の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径すなわち参照球面の半径、ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを各々非球面係数としたとき、次式で表される。
【００４１】
0004585664.tif 000003
以下に参照球面Ｒ、非球面係数ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを示す。これらの値は数値実施例２においても同じである。
Ｒ１１面
参照球面Ｒ＝７８．９１２２１
非球面係数
ｋ＝−３．２３６３７×１０-2
Ｂ＝３．２１３１８×１０-6
Ｃ＝−３．９７１１３×１０-9
Ｄ＝−１．４８８８９×１０-11
Ｅ＝３．０６３５２×１０-14
Ｒ１８面
参照球面Ｒ＝１３３．１６２８７
非球面係数
ｋ＝−３．６６０７３×１０-2
Ｂ＝−１．０７０１１×１０-7
Ｃ＝９．２２５９４×１０-9
Ｄ＝−１．６８９５２×１０-10
Ｅ＝４．３８２６２×１０-13
図６に数値実施例１の広角端、物体距離無限遠における（ｃ）〜（ｈ）式に対応する各偏心収差係数を示す。
【００４２】
＜数値実施例２＞
次に、エクステンダーＩＥを切り替えたときの数値実施例２を図７に示す。変換倍率はｋ＝２倍である。
【００４３】
ｄ１０，ｄ１８，ｄ２１は可変である。焦点距離が１７．００，１０２．００，２５５．００のときの各々の数値を図８に示す。また、図９に数値実施例２の広角端、物体距離無限遠における（ｃ）〜（ｈ）式に対応する各偏心収差係数を示す。
【００４４】
数値実施例１において、像ぶれ補正光学系ＩＳの最大変位量ΔＳＭＡＸ＝２ｍｍのときの最大像移動量ΔＹＭＡＸは、ΔＥ＝−１．０００８であるから（１）式よりΔＹＭＡＸ＝１．０００８ｍｍとなり、このときの最大振動角θＭＡＸはθＭＡＸ＝６．７１５゜である。
【００４５】
変換倍率２倍のエクステンダーＩＥを挿入した数値実施例２においては、イメージサイズは変わらず、焦点距離だけ２倍になるため、θＭＡＸ＝６．７１５゜とした場合、変換倍率２倍のエクステンダーＩＥ挿入後の補正可能な最大像移動量ΔＹＭＡＸerは、ΔＹＭＡＸer＝２．００１６ｍｍと挿入前の２倍になり、画面上での防振可能な最大像移動量も２倍となり、映像上違和感が生じる。従って、映像上違和感を少なくするためには、（６）式に基づき、エクステンダーＩＥが挿入されたときの最大振動角θＭＡＸerを２．６９６≦θ≦４．０４１としなければならない。
【００４６】
そのため、エクステンダーＩＥが挿入されたときの像ぶれ補正光学系ＩＳの最大変位量ΔＳＭＡＸerは、（９）式に基づき０．８≦△ＳＭＡＸer≦１．２の範囲内でΔＳＭＡＸerを制御しなければならない。
次に、図１０は、本発明の１つの実施形態である防振ズームレンズ装置とビデ  オカメラとから成る、放送用として好適なカメラシステムのブロック図である。
【００４７】
図１０のカメラシステムは、防振ズームレンズ装置１とビデオカメラ２で構成され、防振ズームレンズ装置１にはＣＰＵ２８が、ビデオカメラ２にはＣＰＵ４０が、それぞれ具備されている。ビデオカメラ２のＣＰＵ４０と防振ズームレンズ装置１のＣＰＵ２８が、シリアル通信を行うことにより、カメラ−レンズ間の信号の交換が行われる。また、防振ズームレンズ装置１により形成される像は、ビデオカメラ２の画像センサとしてのＣＣＤ４１に結像され、ＣＣＤ４１から順次電荷が読み出され、この電荷が映像信号処理回路４２を通過したあと、映像出力回路４３によって映像信号として出力される。
【００４８】
防振ズームレンズ装置１には、フォーカス光学系２４、ズーム光学系２６が存在し、フォーカス光学系２４が先に述べた図１の第１群のフォーカスレンズ群Ｆに、ズーム光学系２６が図１の第２群のバリエータＶと第３群のコンペンセータＣで構成されるレンズ群に、それぞれ相当する。
【００４９】
フォーカスレンズ群２４にはフォーカス位置センサ２５が、ズーム光学系２６にはズーム位置センサ２７が、それぞれ配置され、フォーカス位置センサ２５からの信号はフォーカス位置読み込み用のＡＤコンバータ４４でデジタル信号に、ズーム位置センサ２７からの信号はズーム位置読み込み用のＡＤコンバータ４５でデジタル信号に、それぞれ変換され、ＣＰＵ２８に取り込まれる。このフォーカス位置センサ２５、ズーム位置センサ２７により、フォーカス光学系２４、ズーム光学系２６の位置を読み込むことが可能となる。ズーム光学系２６の後ろには、像ぶれ補正光学系３があり、図１の第４群リレーレンズ群Ｒのうちの像ぶれ補正光学系ＩＳに相当する。像ぶれ補正光学系３に対して撮影光軸に垂直な水平方向（ヨー方向）移動用にボイスコイルモータ１５、垂直方向（ピッチ方向）移動用にボイスコイルモータ５が設けられている。ヨー方向のボイスコイルモータ１５の駆動用にヨーコントロール用のＤＡコンバータ２０及びサーボアンプ１９が、ピッチ方向のボイスコイルモータ５の駆動用にピッチコントロール用のＤＡコンバータ１０及びサーボアンプ９が、それぞれ構成されている。
【００５０】
像ぶれ補正光学系３がシフトした場合のヨー方向の位置検出用として、ヨー位置検出センサ１６が、ピッチ方向の位置検出用として、ピッチ位置検出センサ６が、それぞれ設けられている。
【００５１】
また、レンズに加わるヨー方向の振動の検出器としてヨー角速度センサ１８、ピッチ方向の振動の検出器としてピッチ角速度センサ８があり、それらの信号をＣＰＵ２８に読み込むためにヨー方向用フィルタ２１、ＡＤコンバータ２３、ピッチ用フィルタ１１、ＡＤコンバータ１３が構成されている。ＣＰＵ２８に取り込まれた角速度を積分演算することにより、変位角が読み込める。
【００５２】
ボイスコイルモータ１５、ヨー位置検出センサ１６及びヨー角速度センサ１８はヨー方向制御部１４を構成し、ボイスコイルモータ５、ピッチ位置検出センサ６及びピッチ角速度センサ８はピッチ方向制御部４を構成する。
【００５３】
次に、像ぶれ補正光学系３の後ろには回転可能なエクステンダー保持部材３０が有り、第１のエクステンダー３１（変換倍率１ｘ）、第２のエクステンダー３２（２ｘ）、第３のエクステンダー３３（１．５ｘ）、第４のエクステンダー３４（０．８ｘ）の４つが保持され、この中の１つが選択切り替えられて、使用される。ここで選択されたエクステンダーが図１の焦点距離変換光学系ＩＥに相当する。エクステンダーを通った光線は、その後ＣＣＤ４１で結像される。なお、変換倍率２．７倍のエクステンダーをさらに加えること、あるいは、いずれかのエクステンダーと代えることもあり得る。
【００５４】
現在、画面の縦、横比にあわせてＣＣＤ４１の読み出しエリアを変更するカメラシステムが存在し、２／３インチＣＣＤでは縦横比１６：９の場合にイメージサークルをφ１１ｍｍ、４：３の場合にφ９ｍｍのイメージサークルとして読み出しエリアを設定している。この設定では、１６：９のＣＣＤ４１を４：３サイズに横を切り落とす形で実現できる。しかし、これまでφ１１のイメージサイズでの縦横比４：３がカメラでの標準であり、基準となるエクステンダーが同じ場合、イメージサイズφ９では、イメージサイズφ１１よりもφ１１／φ９≒１．２倍拡大された映像となる。これに対応するためにレンズ側で、φ１１ｍｍに映っている範囲をφ９ｍｍの中に変換するイメージサイズ変換光学系を用意することにより、システムとしては、φ１１イメージサイズの４：３と同等に使用することが可能となる。そこで、本実施形態では、防振ズームレンズ装置１の標準イメージサークルはφ１１ｍｍで、基準エクステンダーを第１のエクステンダー３１（１ｘ）とする。これに対し、イメージサークルがφ９ｍｍでは、イメージサイズ変換光学系として、基準エクステンダーをφ９／φ１１≒０．８ｘとする必要があり、第４のエクステンダー３４（０．８ｘ）を基準とする。ただし、第２のエクステンダー３２（２ｘ）、第３のエクステンダー３３（１．５ｘ）は、φ１１ｍｍのイメージサークルでは、基準の第１のエクステンダー３１（１ｘ）に対して、２ｘ、１．５ｘの変換倍率を保つが、φ９ｍｍのイメージサークルでは、基準の第４のエクステンダー３４（０．８ｘ）に対し、２ｘ／０．８ｘ＝２．５ｘ、１．５ｘ／０．８ｘ＝１．８７５ｘのエクステンダーとして作用する。また、φ９ｍｍのイメージサークルでは第１のエクステンダー３１（１ｘ）は基準の第４のエクステンダー３４（０．８ｘ）に対して、１ｘ／０．８ｘ＝１. ２５ｘのエクステンダーとして作用する。
逆に、φ１１の場合、第４のエクステンダー３４( ０. ８ｘ）を使用すると、映像にケラレがでるために、使用を禁止する。
【００５５】
エクステンダー保持部材３０を回転駆動するためにモータ３６が設けられ、電動でエクステンダーの切り替えを行うことが可能となっている。ビデオカメラ２にはエクステンダーコントロールスイッチ３９、イメージサークル切替スイッチ３８が備えられており、これらのスイッチ３８，３９からの入力はＣＰＵ４０に取り込まれる。ＣＰＵ４０は、防振ズームレンズ装置１のＣＰＵ２８とシリアル通信によりこのエクステンダー切替信号、イメージサーク切替信号を防振ズームレンズ装置１に伝える。また、第１のエクステンダー３１、第２エクステンダー３２、第３エクステンダー３３、第４エクステンダー３４の位置は、エクステンダー位置検出センサ３７により検出され、そのエクステンダー位置信号はＣＰＵ２８に入力される。ＣＰＵ２８はエクステンダー切替信号、イメージサークル切替信号、エクステンダー位置信号に従って駆動アンプ３５にエクステンダー切替制御信号を出力し、駆動アンプ３５によりモータ３６の制御が行われる。
【００５６】
ＣＰＵ２８には不揮発性メモリのＲＯＭ２９が接続され、ＲＯＭ２９には角度検出で求めた変位角（振れ角）に対する像ぶれ補正光学系３の補正量（移動量）の算出のための補正係数が、ズーム位置、フォーカス位置によるデータテーブルとして格納されている。また、像ぶれ補正光学系３のヨー方向、ピッチ方向の補正量を演算後に像ぶれ補正光学系３の移動を制限するためのデータテーブルが格納されている。
【００５７】
図１１が変位角に対する像ぶれ補正光学系３の補正量（移動量）の演算時に使用する補正係数データテーブルである。この補正係数は、任意の焦点距離及び任意の物体距離で演算が可能なように（３）式において、式中のｆを任意の焦点距離と任意の物体距離の関数であるＣ（Ｚ，Ｆ）と置き換えた式が成立するように求められた値であり、ヨー方向の変位角に対する像ぶれ補正光学系３の補正係数がＡｘｘ（ｘ＝０，１，２，・・・，ｎ）、ピッチ方向の変位角に対する像ぶれ補正光学系３の補正係数がＢｘｘ（ｘ＝０，１，２，・・・，ｎ）となっている。図１０のデータテーブルは、ズーム位置データ、フォーカス位置データに対応する補正係数Ａｘｘ，Ｂｘｘで構成されている。ここで、ズーム位置データはズーム位置センサ２７からの値を正規化し、広角端（ＷＩＤＥ）を０、望遠端（ＴＥＬＥ）を０ｘｆｆｆｆと１６進数表現した値、フォーカス位置データはフォーカス位置センサ２５からの値を正規化し、至近端（ＮＥＡＲ）を０、無限端（ＦＡＲ）を０ｘｆｆｆｆの１６進数表現した値を用いる。
【００５８】
図１２〜図１５が各エクステンダー挿入時での像ぶれ補正光学系３の移動を制限するための補正量制限データテーブルである。イメージサイズがφ１１での像ぶれ補正光学系３のヨー方向の補正量を制限するための制限値データがＣｘｘ（ｘ＝０，１，２，・・・，ｎ）、像ぶれ補正光学系３のピッチ方向の補正量を制限するための制限値データがＤｘｘ（ｘ＝０，１，２，・・・，ｎ）である。また、イメージサイズがφ９での像ぶれ補正光学系３のヨー方向の補正量を制限するための制限値データがＥｘｘ（ｘ＝０，１，２，・・・，ｎ）、像ぶれ補正光学系３のピッチ方向の補正量を制限するための制限値データがＦｘｘ（ｘ＝０，１，２，・・・，ｎ）である。これらＣｘｘ，Ｄｘｘ，Ｅｘｘ，Ｆｘｘの値は先に述べた数値実施例を求めた手法から算出した数値である。図１２は第１のエクステンダー３１（１ｘ）、図１３は第２のエクステンダー３２（２ｘ）、図１４は第３のエクステンダー３３（１．５ｘ）、図１５は第４のエクステンダー３４（０．８ｘ）の補正値制限データテーブルで、ズーム位置データ、フォーカス位置データに対応する像ぶれ補正光学系３の制限値Ｃｘｘ，Ｄｘｘ，Ｅｘｘ，Ｆｘｘのデータで構成される。ズーム位置データ、フォーカス位置データは、図１１と同じ正規化データである。
【００５９】
次に、像ぶれ補正光学系３を駆動する補正量算出の概略フローチャートを図１６に示す。
【００６０】
エクステンダー切替制御信号とエクステンダー位置とが等しいかどうかをチェックし（ステップＳ１）、等しくなければ、エクステンダー回転切替制御を開始する（ステップＳ２）。エクステンダーの切替えが終了した後（ステップＳ３）、角速度センサ８，１８から入力した角速度信号を積分演算し（ステップＳ４）、変位角を求める（ステップＳ５）。この変位角と、ズーム位置データ、フォーカス位置データにより、図１１のデータテーブルの補正係数を用いて像ぶれ補正光学系３の補正量を演算する（ステップＳ６）。演算で求められた補正量が、図１２〜図１５のデータテーブルにある制限値をこえた場合に、データテーブルの制限値で補正量に制限をかける（ステップＳ７）。テーブルデータ間の値は、補間計算をした値を用いる。その後、この制限処理を通った補正量がＤＡコンバータ１０，２０に出力される（ステップＳ８）。
【００６１】
上記フローに従い像ぶれ補正光学系３のピッチ方向補正量、ヨー方向補正量を独立して算出する。ピッチ方向補正量は、ＤＡコンバータ１０でアナログ値に変換された後、サーボアンプ９に入力される。また、ピッチ位置検出センサ６の出力信号もサーボアンプ９に入力され、補正量とピッチ位置検出センサ６の検出出力との差分信号により像ぶれ補正光学系３のピッチ方向の位置制御が行われる。ヨー方向補正量も同じくＤＡコンバータ２０でアナログ値に変換された後、サーボアンプ１９に入力される。また、ヨー位置検出センサ１６の出力信号もサーボアンプ１９に入力され、補正量とヨー位置検出センサ１６の検出出力との差分信号により像ぶれ補正光学系３のヨー方向の位置制御が行われる。
【００６２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、ＲＯＭ２９の図１２〜図１５に示される補正量制限データテーブルの代わりに、検出角度制限テーブルを持ち、像ぶれ補正光学系３を制御することが、第１の実施形態と異なる。この検出角度制限データテーブルは（５）式に基づいて求められたものである。このデータテーブルを図１７に示す。
【００６３】
図１７に示されるデータテーブルは、イメージサイズφ１１で基準エクステンダーである第１のエクステンダー３１（１ｘ）の最大検出角度をθ１としたとき、各エクステンダーにおける、イメージサークルφ１１、φ９での制限角度値で構成されている。
【００６４】
図１７の検出角度制限データテーブルを用いた像ぶれ補正光学系３の補正量算出のフローチャートは図１８のようになる。エクステンダー切替制御信号とエクステンダー位置とが等しいかどうかをチェックし（ステップＳ１）し、等しくなければ、エクステンダー回転切替制御を開始する（ステップＳ２）。エクステンダーの切替えが終了した後（ステップＳ３）、角速度センサ８，１８から入力した角速度信号を積分演算し（ステップＳ４）、変位角（検出角度）を求める（ステップＳ５）。この変位角（検出角度）を図１７の検出角度制限データテーブルに従い制限をかける（ステップＳ１１）。制限後の検出角度と、ズーム位置データ、フォーカス位置データにより、図１１のデータテーブルの補正係数を用いて像ぶれ補正光学系３の補正量を演算する（ステップＳ１２）。演算で求められた補正量がＤＡコンバータ１０，２０に出力される（ステップＳ８）。
【００６５】
上記フローに従い像ぶれ補正光学系３のピッチ方向補正量、ヨー方向補正量を独立して算出し、第１の実施形態と同様の制御を行う。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮影光軸上に挿入される焦点距離変換光学系の変換倍率、又は有無、又はイメージサイズの情報に応じて像ぶれ補正の可能な最大振動角を変化させることで、焦点距離変換光学系が撮影光軸上に挿入されても、画面上での像変化を少なくし、撮影者の違和感を少なくすることができる。
【００６７】
また、ズーム位置と、焦点距離変換光学系の変換倍率又は有無とに応じて像ぶれ補正の可能な最大振動角を変化させることで、焦点距離変換光学系が撮影光軸上に挿入されても、それぞれのズーム位置において像ぶれによる撮影者の違和感を少なくすることができる。
【００６８】
さらに、例えば、焦点距離変換光学系挿入時の像ぶれ補正可能な最大振動角を、
０．８≦（ｋ×ｔａｎθＭＡＸie）／（ｔａｎθＭＡＸ）≦１．２
の式を満足するようにすることで、特に映像上違和感を少なくすることができる。
【００６９】
また、例えば、像ぶれ補正可能な最大振動角を変化させるために、データテーブルを用いることで、容易に所望の最大振動角を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光学系部分の広角端無限遠時の配置で、焦点距離変換光学系としてレンズ群が挿入された状態を示すレンズ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光学系部分の広角端無限遠時の配置で、焦点距離変換光学系として空気間隔が挿入された状態を示すレンズ断面図である。
【図３】防振ズームレンズ装置における像ぶれの概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における数値実施例１を示す図である。
【図５】数値実施例１における焦点距離可変レンズのデータを示す図である。
【図６】数値実施例１の場合の各偏心収差係数を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における数値実施例２を示す図である。
【図８】数値実施例２における焦点距離可変レンズのデータを示す図である。
【図９】数値実施例２の場合の各偏心収差係数を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態であるカメラシステムの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態における、振動角に対する補正係数のデータテーブルを示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態における、像ぶれ補正光学系を像ぶれ補正のために移動させる量の最大限度を定めるエクステンダー（１ｘ）用のデータテーブルを示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態における、像ぶれ補正光学系を像ぶれ補正のために移動させる量の最大限度を定めるエクステンダー（２ｘ）用のデータテーブルを示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態における、像ぶれ補正光学系を像ぶれ補正のために移動させる量の最大限度を定めるエクステンダー（１．５ｘ）用のデータテーブルを示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態における、像ぶれ補正光学系を像ぶれ補正のために移動させる量の最大限度を定めるエクステンダー（０．８ｘ）用のデータテーブルを示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態における動作制御の概略を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施形態における、像ぶれを生じる振動の検出角度の最大限度を定めるデータテーブルを示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態における動作制御の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｆ  フォーカスレンズ群
Ｖ  バリエータ
Ｃ  コンペンセータ
Ｒ  リレーレンズ群
ＩＳ  像ぶれ補正光学系
ＩＥ  焦点距離変換光学系（エクステンダー）
１  防振ズームレンズ装置
２  ビデオカメラ
３  像ぶれ補正光学系
５，１５  ボイスコイルモータ
６  ピッチ位置検出センサ
１６  ヨー位置検出センサ
８  ピッチ角速度センサ
１８  ヨー角速度センサ
２４  フォーカス光学系
２５  フォーカス位置センサ
２６  ズーム光学系
２７  ズーム位置センサ
２８，４０  ＣＰＵ
２９  ＲＯＭ
３１  第１のエクステンダー（１ｘ）
３２  第２のエクステンダー（２ｘ）
３３  第３のエクステンダー（１．５ｘ）
３４  第４エクステンダー（０．８ｘ）
３５  駆動アンプ
３６  モータ
３７  エクステンダー位置検出センサ
３８  イメージサークル切替スイッチ
３９  エクステンダーコントロールスイッチ
４１  ＣＣＤ
【図１】
0004585664.tif 000004
【図２】
0004585664.tif 000005
【図３】
0004585664.tif 000006
【図４】
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【図５】
0004585664.tif 000008
【図６】
0004585664.tif 000009
【図７】
0004585664.tif 000010
【図８】
0004585664.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0004585664.tif 000013
【図１１】
0004585664.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
0004585664.tif 000016
【図１４】
0004585664.tif 000017
【図１５】
0004585664.tif 000018
【図１６】
0004585664.tif 000019
【図１７】
0004585664.tif 000020
【図１８】
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