JP4585664B2

JP4585664B2 - Anti-vibration zoom lens device and camera system

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Publication number: JP4585664B2
Application number: JP2000237599A
Authority: JP
Inventors: 隆大吉見; 塗師　　隆治; 勝彦永田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: JP2002049071A

Description

【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α_p ，α_p ’とし、瞳中心を通る主光線の入射角と出射角を各々￣（α_p ），￣（α_p ’）をとしたときに、偏心レンズ群の収差係数Ｉ_p ，ＩＩ_p ，ＩＩＩ_p,Ｐ _p，Ｖ_p 、及び偏心レンズ群より像側のレンズ系の収差係数Ｉ_q ，ＩＩ_q ，ＩＩＩ_q ，Ｐ_q ，Ｖ_q を用いて表わされる。
【００１２】
【数１】

【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，α_k ’＝１（Ｒは入射瞳径、ωは画角、α_k ’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】

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
２８，４０ＣＰＵ
２９ＲＯＭ
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
４１ＣＣＤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention corrects image blur caused by vibration due to camera shake or wind, for example, a variable apex prism (variable angle prism, VAP) or a shift lens that moves in a direction perpendicular to the imaging optical axis (of the imaging optical axis). The present invention relates to an anti-vibration zoom lens device and a camera system suitable for a film camera, a television camera, a video camera, and the like, which are performed using an optical image blur correction optical system such as an image blur correction lens moving in the vertical direction.
[0002]
[Prior art]
When the photographing system is shaken due to camera shake or wind vibration, image blur occurs on the image plane. 2. Description of the Related Art Conventionally, various image pickup apparatuses have been proposed in which such image blur is corrected using an image blur correction optical system including a variable apex angle prism, a shift lens, and the like.
[0003]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-223819, in a photographing system in which a refractive variable apex angle prism is arranged closest to the subject, the refractive type is adapted to the vibration of the photographing system in which the refractive variable apex angle prism is arranged. The apex angle of the variable apex angle prism is changed to stabilize the image.
[0004]
In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 1-116619 and 2-124521, vibration of the photographing system is detected using an acceleration sensor or the like, and a part of the lens group of the photographing system is moved to the optical axis according to a signal obtained at this time. A method of obtaining a still image by oscillating in a direction orthogonal to the image is performed.
[0005]
In general, the image blur correcting optical system is a shake detecting means such as an angular velocity meter for detecting the shake amount of the photographing system, a control means for calculating the image blur correction amount based on a signal from the shake detecting means, and a signal from the control means. It consists of various elements such as image blur correction driving means for optically or electrically correcting image blur based on the above.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a focal length conversion optical system (extender) with a conversion magnification of k times is inserted, tan (ω / 2) becomes 1 / k when the angle of view is ω, but the image size does not change. There has been a problem that the maximum amount of image movement that can be shaken on the screen by the blur correction optical system changes k times, giving the photographer a sense of incongruity.
[0007]
(Object of invention)
An object of the present invention is to provide an anti-vibration zoom lens device and a camera system capable of reducing image change on a screen and reducing a sense of discomfort of a photographer even when a focal length conversion optical system is inserted on a photographing optical axis. Is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the present invention provides:In an anti-vibration zoom lens apparatus comprising: a zoom optical system; an image blur correction optical system; a control system that controls the image blur correction optical system; and a focal length conversion optical system that can be inserted into and removed from the photographing optical axis. A detecting means for detecting the presence / absence of the focal length conversion optical system inserted on the photographing optical axis, and the control system can correct the image blur according to the detected presence / absence of the focal length conversion optical system. The maximum vibration angle is changed, the control system sets the conversion magnification of the focal length conversion optical system to k, and sets the maximum vibration angle that can correct image blur when the focal length conversion optical system is not inserted to θMAX. When the maximum vibration angle capable of image blurring when the focal length conversion optical system is inserted is θMAXie,
  0.8 ≦ (k × tan θMAXie) / (tan θMAX) ≦ 1.2
The image blur correcting optical system is controlled so as to satisfy the above.
[0009]
  In addition, the present invention is a camera system including an image stabilization zoom lens device and a camera that performs signal communication with the image stabilization zoom lens device. The anti-vibration zoom lens device includes a zoom optical system, an image blur correction optical system, a control system that controls the image blur correction optical system, and a focal length conversion optical that can be inserted into and removed from the photographing optical axis. An anti-vibration zoom lens device comprising: a detecting means for detecting the presence or absence of the focal length conversion optical system inserted on the photographing optical axis, wherein the control system detects the detected focal length conversion optics When the maximum vibration angle capable of image blur correction is changed according to the presence or absence of the system, the control system sets the conversion magnification of the focal length conversion optical system to k, and the focal length conversion optical system is not inserted When the maximum vibration angle that can be corrected for image blur is θMAX, and the maximum vibration angle that can be corrected for image blur when the focal length converting optical system is inserted is θMAXie,
  0.8 ≦ (k × tan θMAXie) / (tan θMAX) ≦ 1.2
The image blur correcting optical system is controlled so as to satisfy the above.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the case where the sub-system in the optical system is decentered in the direction orthogonal to the optical axis is explained from the viewpoint of aberration theory based on the method shown by Matsui at the 23rd Applied Physics Lecture (1962). To do.
[0011]
The aberration amount Δ′Y of the entire system when the partial lens group P of the taking lens is decentered by E is generated by the aberration amount ΔY before decentering and the decentering as shown in the equation (a) in equation (1). And the amount of decentration aberration ΔY (E). Here, as shown in the equation (b), the decentering aberration ΔY (E) is the first order decentering coma aberration (IIE), the first order decentering astigmatism (IIIE), the first order decentering field curvature (PE), 1 Next decentration distortion aberration (VE1), first decentration distortion additional aberration (VE2), and primary origin movement ΔE. In addition, the aberrations from (II) to (ΔE) in the expressions (c) to (h) are incident on the decentered lens group of the paraxial rays on the decentered lens group when the focal length of the entire system is normalized to 1. Angle and exit angle are α_p , Α_p ′, And the incident angle and the exit angle of the chief ray passing through the pupil center are_p ), ￣ (α_p )), The aberration coefficient I of the decentered lens group_p , II_p , III_p, P_p, V_p And the aberration coefficient I of the lens system on the image side from the decentered lens group_q , II_q , III_q , P_q , V_q It is expressed using
[0012]
[Expression 1]

[0013]
Of these, the primary origin movement (ΔE) represents the image movement due to the eccentricity.
[0014]
For example, when an image blur correction optical system that corrects image blur is located on the image side of the zoom lens unit, the image point formed by the zoom lens unit does not change. The coefficients (IIE) to (ΔE) are invariant regardless of zooming.
[0015]
The maximum image movement amount ΔYMAX due to the maximum displacement amount ΔSMAX of the image blur correction optical system is expressed by R = 0, ω = 0, α in the equation (b)._k ′ = 1 (R is the entrance pupil diameter, ω is the angle of view, α_k ′ Is obtained by the following equation as the converted inclination angle of the on-axis marginal ray.
[0016]
ΔYMAX = − (ΔSMAX × ΔE) / 2 (1)
Further, the maximum image movement amount (image blur amount) ΔYvi accompanying the maximum vibration angle (shake angle) θMAX that can correct the image blur due to the vibration of the photographing system is the following when the object distance is infinity and the focal length is f. It is calculated by the formula.
[0017]
ΔYvi = f × tan θMAX (2)
In order to correct the image blur, the image blur correction optical system IS should be decentered so that the maximum image movement amount ΔYis = −ΔYvi of the image blur correction optical system (IS) is satisfied.
[0018]
ΔYMAX = − (f × tan θMAX) (3)
Next, a case where a focal length conversion optical system (IE) with a conversion magnification of k times is inserted will be described. First, when the focal length conversion optical system IE is closer to the image plane than the image blur correction optical system IS, when the focal length conversion optical system IE is inserted, the focal length f of the entire system is multiplied by k. Further, since the imaging magnification on the object side is k times that of the focal length conversion optical system IE, the primary origin movement (ΔE) of the image blur correction optical system IS is k times.
[0019]
Now, assuming that the maximum image movement amount that can be corrected by the image blur correction optical system IS after insertion of the focal length conversion optical system IE is ΔYMAXer, the maximum image movement amount that can be shaken on the screen is substantially the same as that before the insertion. In order to do this, since the image size does not change, ΔYMAXer≈ΔYMAX must be satisfied. Therefore, when the maximum vibration angle at which vibration can be prevented when the focal length conversion optical system IE is inserted is θMAXer,
(K × f) × tan θMAXer≈f × tan θMAX (4)
Because
(K × tan θMAXer) / (tan θMAX) ≈1 (5)
It is necessary to. However, it is difficult to completely set the left side of equation (5) to 1 in terms of control, and when we evaluated it, it was verified that there was little discomfort on the video if it was within ± 20%. Specifically, it is desirable that the left side of the equation (5) is within the range of the following equation.
[0020]
0.8 ≦ (k × tan θMAXer) / (tan θMAX) ≦ 1.2 (6)
Note that when the zoom position (magnification ratio) of the zoom optical system changes, it is clear that the maximum image movement amount ΔYMAX that can be corrected for image blur changes from equation (3). Of course, not only the conversion magnification k but also the maximum image movement amount ΔYMAX capable of image blur correction is changed not only by the zoom position.
[0021]
In the equation (6), if the upper and lower limits are exceeded, the change in the maximum image movement amount capable of image stabilization before and after the insertion of the focal length conversion optical system IE is large, and the image is uncomfortable and uncomfortable.
[0022]
In order to obtain θMAXer satisfying the expression (6), if the maximum displacement amount of the image blur correction optical system IS when the focal length conversion optical system IE is inserted is ΔSMAXer, (ΔE) becomes k times. Since ΔYMAXer≈ΔYMAX,
(ΔSMAXer × kΔE) / 2≈ (ΔSMAX × ΔE) / 2 (7)
Because
(K × ΔSMAXer) / (ΔSMAX) ≈1 (8)
From the upper and lower limits of equation (6), the range that ΔSMAXer can take is
0.8 ≦ (k × ΔSMAXer) / (ΔSMAX) ≦ 1.2 (9)
It becomes. Accordingly, for example, if the maximum displacement amount ΔSMAX of the image blur correction optical system IS after insertion is set as a data table within a range satisfying the expression (9), and the maximum displacement amount ΔSMAXer of the image blur correction optical system IS after insertion is controlled. Good.
[0023]
Next, when the focal length conversion optical system IE is closer to the object side than the image blur correction optical system IS, the focal length f of the entire system is multiplied by k when the focal length conversion optical system IE is inserted. Since the imaging magnification on the object side from the optical system IE is multiplied by k, the primary origin movement (ΔE) representing the image movement due to the eccentricity of the image blur correction optical system IS located on the image side relative to the focal length conversion optical system IE. Will not change.
[0024]
Now, if the maximum image movement amount that can be corrected by the image blur correction optical system IS after insertion of the focal length conversion optical system IE is ΔYMAXef, the maximum image movement amount that can be shaken on the screen is substantially constant before insertion. In order to do this, since the image size does not change, ΔYMAXef≈ΔYMAX must be satisfied. Therefore, assuming that the maximum vibration-proof vibration angle when the focal length conversion optical system IE is inserted is θMAXef, as in the case where the focal length conversion optical system IE is closer to the image plane than the image blur correction optical system IS. think,
(K × tan θMAXef) / (tanθMAX) ≈1 (10)
It is necessary to. However, it is difficult to completely set the left side of equation (10) to 1 in terms of control, and when we evaluated it, it was verified that there was little discomfort on the video within ± 20%. Specifically, it is desirable that the left side of the equation (10) is within the range of the following equation.
[0025]
0.8 ≦ (k × tan θMAXef) / (tan θMAX) ≦ 1.2 (11)
In the equation (11), if the upper and lower limits are exceeded, the change in the maximum image movement amount capable of image stabilization on the screen before and after the insertion of the focal length conversion optical system IE is large, and the image is uncomfortable and uncomfortable.
[0026]
In order to obtain θMAXef that satisfies the expression (11), if the maximum displacement amount of the image blur optical system IS when the focal length conversion optical system IE is inserted is ΔSMAXef, (ΔE) does not change, ΔYMAXef ≒ ΔYMAX
(ΔSMAXer × ΔE) / 2≈ (ΔSMAX × ΔE) / 2 (12)
Because
△ SMAXer ≒ △ SMAX ... (13)
The range that ΔSMAXef can take from the upper and lower limits of equation (12) is
0.8 ≦ (ΔSMAXef) / (ΔSMAX) ≦ 1.2 (14)
It becomes. Therefore, for example, if the maximum displacement amount ΔSMAXef of the image blur correction optical system IS after insertion is set as a data table within a range satisfying the expression (14), the maximum displacement amount ΔSMAXef of the image blur correction optical system IS after insertion is controlled. Good.
[0027]
Next, the case where the focal length conversion optical system IE is inserted as an image size conversion optical system will be described. First, when the focal length conversion optical system IE is closer to the image plane than the image blur correction optical system IS, when the focal length conversion optical system IE is inserted, the focal length f of the entire system is multiplied by k, and the image size is also increased. multiplied by k. Further, since the imaging magnification on the object side from the focal length conversion optical system IE is multiplied by k, the primary origin movement (ΔE) representing the image movement due to the eccentricity of the image blur correction optical system IS is k times.
[0028]
The maximum image movement amount that can be shaken on the screen is multiplied by k after insertion, so the maximum image movement amount ΔYMAXer that can be corrected by the image blur correction optical system IS after insertion is simply calculated before insertion. Therefore, ΔYMAXer = k × ΔYMAX must be satisfied. Therefore, when the maximum vibration angle at which vibration can be prevented when the focal length conversion optical system IE is inserted is θMAXer,
k × f × tan θMAXer = k × f × tan θMAX (15)
Because
(Tan θMAXer) / (tan θMAX) = 1 (16)
Therefore, it is not necessary to change the maximum vibration angle at which vibration can be prevented before and after insertion of the image size conversion optical system.
[0029]
Next, when the focal length conversion optical system IE is on the object side of the image blur correction optical system IS as an image size conversion optical system, the focal length f of the entire system is multiplied by k when the focal length conversion optical system IE is inserted. The image size is also multiplied by k. Further, since the imaging magnification on the object side is k times that of the focal length conversion optical system IE, the primary movement representing the image movement due to the eccentricity of the image blur correction optical system IS located on the image side of the focal length conversion optical system IE. The origin movement (ΔE) does not change.
[0030]
The maximum image movement amount that can be shaken on the screen is multiplied by k after insertion, so the maximum image movement amount ΔYMAXef that can be corrected by the image blur correction optical system IS after insertion is simply calculated before insertion. Therefore, ΔYMAXef = k × ΔYMAX must be satisfied. Therefore, when the maximum vibration angle at which vibration isolation is possible when the focal length conversion optical system IE is inserted is θMAXef,
k × f × tan θMAXef = k × f × tan θMAX (17)
Because
(Tan θMAXef) / (tan θMAX) = 1 (18)
Therefore, it is not necessary to change the maximum vibration angle at which vibration can be prevented before and after insertion of the image size conversion optical system.
[0031]
The above formulas (1) to (18) describe the case where the object distance is infinite, but in the case of a finite distance, not only the focal length f but also the in-focus state must be taken into account, so C (Z, If F) is a function representing an arbitrary focal position and an arbitrary in-focus state, and f in the equations (1) to (18) is replaced with C (Z, F), it can be established at an arbitrary object distance.
[0032]
Of the expressions (1) to (18), the expressions (1) to (9), (15), and (16) have the image blur correction optical system IS on the object side of the zoom lens unit. It is also true for cases.
[0033]
(First embodiment)
As an example, a case where a focal length conversion optical system (hereinafter referred to as an extender) IE is located on the image plane side with respect to the image blur correction optical system IS will be described with respect to the optical system portion in one embodiment of the present invention.
[0034]
1 and 2 are cross-sectional views showing the lens arrangement of the optical system portion at the wide-angle end at infinity. F is a focus lens group having a positive refractive power as the first group. V is a variator of negative refractive power for zooming as the second group, and zooms from the wide-angle end to the telephoto end by monotonically moving on the imaging optical axis toward the image plane side. C is a third group, which is a compensator having a negative refractive power in FIG. 1 and a positive refractive power in FIG. 2, and in order to correct image plane variation due to zooming, in FIG. In FIG. 2, it moves monotonically on the photographing optical axis toward the object side. The variator V and the compensator C constitute a zoom optical system (a variable magnification moving lens group). SP is an aperture stop, and R is a positive refractive power relay lens group as a fourth group, which is fixed. IS is an image blur correction optical system, and is shown as a shift lens that corrects image blur when the entire system vibrates by moving in a plane substantially perpendicular to the photographing optical axis. IE is an extender, and the focal length of the entire system can be shifted to the telephoto side or the wide angle side by switching to a predetermined other lens group in FIG. 1 and inserting it at a predetermined air interval in FIG. . P is a color separation optical system, an optical filter, or the like, and is shown as a glass block in FIGS.
[0035]
FIG. 3 is a conceptual diagram of image blur accompanying vibration of the photographing optical system. In FIG. 3, y00 is the half field, y0 is the image height corresponding to the half field y00, OBJ is the object distance from the front lens surface, c1 is the entrance pupil position, and t1 is the entrance pupil position c1 from the front lens surface. Ω is a half angle of view, c2 is the rotation center of vibration of the entire photographing optical system, v1 is the distance from the front lens surface to the rotation center of vibration, θ is the vibration angle, and L is from the focused object. A distance to the rotation center c2 of the vibration, Δy00, is a moving amount of the photographing optical axis on the object.
[0036]
As shown in FIG. 3, the vibration angle θ is a tilt angle around the vibration center c2, and the distance v1 from the front lens surface to the vibration center and the vibration angle θ are used to detect vibration. It can be obtained using. The distance v1 can be assumed to be substantially constant when the photographing optical system is supported by a tripod base or the like, and can be handled as a given constant.
[0037]
<Numerical Example 1>
As an example, FIG. 4 shows a numerical example 1 of the optical system shown in FIG. The extender IE can shift the focal length of the entire system to the telephoto side or the wide-angle side by exclusively switching from r29 to r32.
[0038]
ri is the radius of curvature of the i-th lens surface in order from the object side, di is the lens thickness or air gap of the i-th lens surface in order from the object side, and ni and vi are the respective i-th lens in order from the object side. The refractive index and Abbe number of the material.
[0039]
d10, d18, and d21 are variable. Each numerical value when the focal length is 8.50, 51.00, 127.50 is shown in FIG.
[0040]
The eleventh surface (r11) and the eighteenth surface (r18) are aspherical surfaces. The aspherical shape is the X axis in the optical axis direction, the H axis in the direction perpendicular to the optical axis, and the light traveling direction is positive. R is the paraxial radius of curvature, that is, the radius of the reference spherical surface, k, B, C, D, E. When each aspheric coefficient is used, it is expressed by the following equation.
[0041]

The reference spherical surface R and aspherical coefficients k, B, C, D, and E are shown below. These values are the same in Numerical Example 2.
R11 surface
Reference spherical surface R = 78.91221
Aspheric coefficient
k = −3.223637 × 10^-2
B = 3.221318 × 10^-6
C = -3.97113 × 10^-9
D = −1.48889 × 10^-11
E = 3.06352 × 10^-14
R18 surface
Reference spherical surface R = 133.16287
Aspheric coefficient
k = -3.66073 × 10^-2
B = −1.07011 × 10^-7
C = 9.22594 × 10^-9
D = −1.68952 × 10^-Ten
E = 4.38262 × 10^-13
FIG. 6 shows the decentration aberration coefficients corresponding to the equations (c) to (h) at the wide-angle end and the object distance infinity in Numerical Example 1.
[0042]
<Numerical Example 2>
Next, FIG. 7 shows Numerical Example 2 when the extender IE is switched. The conversion magnification is k = 2 times.
[0043]
d10, d18, and d21 are variable. The respective numerical values when the focal lengths are 17.00, 102.00, and 255.00 are shown in FIG. FIG. 9 shows the decentration aberration coefficients corresponding to the equations (c) to (h) at the wide-angle end and the object distance infinity in Numerical Example 2.
[0044]
In Numerical Example 1, the maximum image movement amount ΔYMAX when the maximum displacement amount ΔSMAX of the image blur correction optical system IS is 2 mm is ΔE = −1.0008. Therefore, ΔYMAX = 1.0008 mm from the equation (1). At this time, the maximum vibration angle θMAX is θMAX = 6.715 °.
[0045]
In the numerical example 2 in which the extender IE with the conversion magnification of 2 is inserted, the image size does not change and only the focal length is doubled. Therefore, when θMAX = 6.715 °, the extender IE with the conversion magnification of 2 is inserted. The maximum image movement amount ΔYMAXer that can be corrected later is ΔYMAXer = 2.0016 mm, which is twice that before insertion, and the maximum image movement amount that can be shaken on the screen is also doubled. Therefore, in order to reduce a sense of incongruity on the video, the maximum vibration angle θMAXer when the extender IE is inserted must be set to 2.696 ≦ θ ≦ 4.041 based on the equation (6).
[0046]
Therefore, the maximum displacement amount ΔSMAXer of the image blur correction optical system IS when the extender IE is inserted must be controlled within the range of 0.8 ≦ ΔSMAXer ≦ 1.2 based on the equation (9). .
Next, FIG. 10 is a block diagram of a camera system suitable for broadcasting, which includes an image stabilizing zoom lens device and a video camera according to an embodiment of the present invention.
[0047]
The camera system shown in FIG. 10 includes an image stabilization zoom lens device 1 and a video camera 2. The image stabilization zoom lens device 1 includes a CPU 28, and the video camera 2 includes a CPU 40. The CPU 40 of the video camera 2 and the CPU 28 of the anti-vibration zoom lens device 1 perform serial communication to exchange signals between the camera and the lens. The image formed by the anti-vibration zoom lens device 1 is formed on a CCD 41 as an image sensor of the video camera 2, and electric charges are sequentially read from the CCD 41, and after the electric charges pass through the video signal processing circuit 42. The video output circuit 43 outputs the video signal.
[0048]
The anti-vibration zoom lens apparatus 1 includes a focus optical system 24 and a zoom optical system 26. The focus optical system 24 is illustrated in the first lens group F in FIG. This corresponds to a lens group composed of one second group variator V and third group compensator C, respectively.
[0049]
A focus position sensor 25 is disposed in the focus lens group 24, and a zoom position sensor 27 is disposed in the zoom optical system 26. A signal from the focus position sensor 25 is converted into a digital signal by an AD converter 44 for reading the focus position. The signal from the position sensor 27 is converted into a digital signal by the AD converter 45 for reading the zoom position, and is taken into the CPU 28. With the focus position sensor 25 and the zoom position sensor 27, the positions of the focus optical system 24 and the zoom optical system 26 can be read. Behind the zoom optical system 26 is an image blur correction optical system 3, which corresponds to the image blur correction optical system IS in the fourth group relay lens group R of FIG. A voice coil motor 15 is provided for moving in the horizontal direction (yaw direction) perpendicular to the photographing optical axis with respect to the image blur correction optical system 3, and a voice coil motor 5 is provided for moving in the vertical direction (pitch direction). A DA converter 20 and servo amplifier 19 for yaw control are configured for driving the voice coil motor 15 in the yaw direction, and a DA converter 10 and servo amplifier 9 for pitch control are configured for driving the voice coil motor 5 in the pitch direction, respectively. Has been.
[0050]
A yaw position detection sensor 16 is provided for detecting the position in the yaw direction when the image blur correction optical system 3 is shifted, and a pitch position detection sensor 6 is provided for detecting the position in the pitch direction.
[0051]
Further, there is a yaw angular velocity sensor 18 as a detector for vibration in the yaw direction applied to the lens, and a pitch angular velocity sensor 8 as a detector for vibration in the pitch direction. In order to read these signals into the CPU 28, the yaw direction filter 21, AD converter 23, a pitch filter 11 and an AD converter 13 are configured. The displacement angle can be read by integrating the angular velocity taken in by the CPU.
[0052]
The voice coil motor 15, the yaw position detection sensor 16 and the yaw angular velocity sensor 18 constitute a yaw direction control unit 14, and the voice coil motor 5, the pitch position detection sensor 6 and the pitch angular velocity sensor 8 constitute a pitch direction control unit 4.
[0053]
Next, there is a rotatable extender holding member 30 behind the image blur correction optical system 3, and a first extender 31 (conversion magnification 1x), a second extender 32 (2x), and a third extender 33 (1 .5x) and 4th extender 34 (0.8x) are held, and one of them is selected and used. The extender selected here corresponds to the focal length conversion optical system IE shown in FIG. The light beam that has passed through the extender is then imaged by the CCD 41. Note that an extender with a conversion magnification of 2.7 times may be further added or replaced with any one of the extenders.
[0054]
Currently, there is a camera system that changes the readout area of the CCD 41 in accordance with the aspect ratio of the screen. With a 2/3 inch CCD, the image circle is φ11 mm when the aspect ratio is 16: 9, and φ9 mm when the aspect ratio is 4: 3. A reading area is set as the image circle. With this setting, a 16: 9 CCD 41 can be realized by cutting off the sides to a 4: 3 size. However, when an aspect ratio of 4: 3 for an image size of φ11 has been standard for cameras and the standard extender is the same, the image size φ9 is φ11 / φ9≈1.2 times larger than the image size φ11 It will be the video that was made. In order to cope with this, by preparing an image size conversion optical system that converts the range reflected in φ11 mm into φ9 mm on the lens side, the system can be used equivalent to φ3 image size 4: 3. It becomes possible. Therefore, in the present embodiment, the standard image circle of the image stabilizing zoom lens device 1 is φ11 mm, and the reference extender is the first extender 31 (1x). On the other hand, when the image circle is φ9 mm, the reference extender needs to be φ9 / φ11≈0.8x as the image size conversion optical system, and the fourth extender 34 (0.8x) is used as a reference. However, the second extender 32 (2x) and the third extender 33 (1.5x) convert 2x and 1.5x with respect to the reference first extender 31 (1x) in the φ11 mm image circle. Although the magnification is maintained, in the image circle of φ9 mm, as an extender of 2x / 0.8x = 2.5x and 1.5x / 0.8x = 1.875x with respect to the standard fourth extender 34 (0.8x) Works. In the image circle of φ9 mm, the first extender 31 (1x) acts as an extender of 1x / 0.8x = 1.25x with respect to the reference fourth extender 34 (0.8x).
On the other hand, in the case of φ11, if the fourth extender 34 (0.8x) is used, the use of the fourth extender 34 (0.8x) is prohibited because it causes vignetting.
[0055]
A motor 36 is provided to rotationally drive the extender holding member 30, and the extender can be switched electrically. The video camera 2 is provided with an extender control switch 39 and an image circle switching switch 38, and inputs from these

switches

38 and 39 are taken into the CPU 40. The CPU 40 transmits the extender switching signal and the image search switching signal to the image stabilizing zoom lens device 1 by serial communication with the CPU 28 of the image stabilizing zoom lens device 1. The positions of the first extender 31, the second extender 32, the third extender 33, and the fourth extender 34 are detected by the extender position detection sensor 37, and the extender position signal is input to the CPU 28. The CPU 28 outputs an extender switching control signal to the driving amplifier 35 according to the extender switching signal, the image circle switching signal, and the extender position signal, and the motor 36 is controlled by the driving amplifier 35.
[0056]
A ROM 29 of a nonvolatile memory is connected to the CPU 28, and a correction coefficient for calculating a correction amount (movement amount) of the image blur correction optical system 3 with respect to a displacement angle (a shake angle) obtained by angle detection is stored in the ROM 29. It is stored as a data table by position and focus position. In addition, a data table for limiting the movement of the image blur correction optical system 3 after calculating the correction amounts of the image blur correction optical system 3 in the yaw direction and the pitch direction is stored.
[0057]
FIG. 11 is a correction coefficient data table used when calculating the correction amount (movement amount) of the image blur correction optical system 3 with respect to the displacement angle. In this equation, f is a function of an arbitrary focal length and an arbitrary object distance in the equation (3) so that calculation can be performed at an arbitrary focal length and an arbitrary object distance. ) And the correction coefficient of the image blur correction optical system 3 with respect to the displacement angle in the yaw direction is Axx (x = 0, 1, 2,..., N), The correction coefficient of the image blur correction optical system 3 with respect to the displacement angle in the pitch direction is Bxx (x = 0, 1, 2,..., N). The data table in FIG. 10 includes correction coefficients Axx and Bxx corresponding to zoom position data and focus position data. Here, the zoom position data is normalized by the value from the zoom position sensor 27, and the wide angle end (WIDE) is expressed as a hexadecimal number such as 0 and the telephoto end (TELE) is expressed as 0xffff. The focus position data is obtained from the focus position sensor 25. The value is normalized, and a value expressed as a hexadecimal number in which the near end (NEAR) is 0 and the infinite end (FAR) is 0xffff is used.
[0058]
12 to 15 are correction amount restriction data tables for restricting movement of the image blur correction optical system 3 when each extender is inserted. The limit value data for limiting the correction amount in the yaw direction of the image blur correction optical system 3 with an image size of φ11 is Cxx (x = 0, 1, 2,..., N), and the image blur correction optical system 3 Limit value data for limiting the correction amount in the pitch direction is Dxx (x = 0, 1, 2,..., N). Further, limit value data for limiting the correction amount in the yaw direction of the image blur correction optical system 3 at the image size φ9 is Exx (x = 0, 1, 2,..., N), and image blur correction optics. Limit value data for limiting the correction amount in the pitch direction of the system 3 is Fxx (x = 0, 1, 2,..., N). These values of Cxx, Dxx, Exx, and Fxx are values calculated from the method for obtaining the numerical examples described above. 12 shows the first extender 31 (1x), FIG. 13 shows the second extender 32 (2x), FIG. 14 shows the third extender 33 (1.5x), and FIG. 15 shows the fourth extender 34 (0.8x). ) Of the correction value limit data table of the image blur correction optical system 3 corresponding to the zoom position data and the focus position data, the limit value Cxx, Dxx, Exx, and Fxx data. The zoom position data and the focus position data are the same normalized data as in FIG.
[0059]
Next, FIG. 16 shows a schematic flowchart of correction amount calculation for driving the image blur correction optical system 3.
[0060]
It is checked whether or not the extender switching control signal is equal to the extender position (step S1). If they are not equal, extender rotation switching control is started (step S2). After the switching of the extender is completed (step S3), the angular velocity signals input from the

angular velocity sensors

8, 18 are integrated (step S4), and the displacement angle is obtained (step S5). Based on the displacement angle, zoom position data, and focus position data, the correction amount of the image blur correction optical system 3 is calculated using the correction coefficient in the data table of FIG. 11 (step S6). When the correction amount obtained by the calculation exceeds the limit value in the data table of FIGS. 12 to 15, the correction amount is limited by the limit value of the data table (step S7). Values obtained by interpolation calculation are used as values between table data. Thereafter, the correction amount that has passed through the restriction process is output to the DA converters 10 and 20 (step S8).
[0061]
According to the above flow, the pitch direction correction amount and yaw direction correction amount of the image blur correction optical system 3 are independently calculated. The pitch direction correction amount is converted to an analog value by the DA converter 10 and then input to the servo amplifier 9. An output signal of the pitch position detection sensor 6 is also input to the servo amplifier 9, and position control in the pitch direction of the image blur correction optical system 3 is performed based on a difference signal between the correction amount and the detection output of the pitch position detection sensor 6. The yaw direction correction amount is also converted to an analog value by the DA converter 20 and then input to the servo amplifier 19. The output signal of the yaw position detection sensor 16 is also input to the servo amplifier 19, and the position control in the yaw direction of the image blur correction optical system 3 is performed based on the difference signal between the correction amount and the detection output of the yaw position detection sensor 16.
[0062]
(Second Embodiment)
In the second embodiment, instead of the correction amount restriction data table shown in FIGS. 12 to 15 of the ROM 29, a detection angle restriction table is provided to control the image blur correction optical system 3, which is the first embodiment. And different. This detection angle restriction data table is obtained based on the equation (5). This data table is shown in FIG.
[0063]
The data table shown in FIG. 17 shows the limit angle values in the image circles φ11 and φ9 in each extender when the maximum detection angle of the first extender 31 (1x) as the reference extender is θ1 with the image size φ11. It is configured.
[0064]
FIG. 18 is a flowchart for calculating the correction amount of the image blur correction optical system 3 using the detection angle restriction data table of FIG. It is checked whether or not the extender switching control signal is equal to the extender position (step S1). If they are not equal, extender rotation switching control is started (step S2). After the switching of the extender is completed (step S3), the angular velocity signals input from the

angular velocity sensors

8 and 18 are integrated (step S4), and the displacement angle (detected angle) is obtained (step S5). This displacement angle (detection angle) is limited according to the detection angle limit data table of FIG. 17 (step S11). The correction amount of the image blur correction optical system 3 is calculated using the correction coefficient in the data table of FIG. 11 based on the detection angle after the limit, the zoom position data, and the focus position data (step S12). The correction amount obtained by the calculation is output to the DA converters 10 and 20 (step S8).
[0065]
According to the above flow, the pitch direction correction amount and the yaw direction correction amount of the image blur correction optical system 3 are independently calculated, and the same control as in the first embodiment is performed.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the maximum vibration angle at which image blur correction is possible according to the conversion magnification of the focal length conversion optical system inserted on the photographing optical axis, the presence or absence, or the image size information. By changing it, even if the focal length conversion optical system is inserted on the photographing optical axis, the image change on the screen can be reduced, and the photographer can feel uncomfortable.
[0067]
In addition, even if the focal length conversion optical system is inserted on the photographing optical axis by changing the maximum vibration angle at which image blur correction is possible according to the zoom position and the conversion magnification or presence / absence of the focal length conversion optical system. Therefore, it is possible to reduce a sense of incongruity of the photographer due to image blur at each zoom position.
[0068]
Furthermore, for example, the maximum vibration angle capable of image blur correction when the focal length conversion optical system is inserted,
0.8 ≦ (k × tan θMAXie) / (tan θMAX) ≦ 1.2
By satisfying the expression, it is possible to reduce the sense of incongruity especially in the video.
[0069]
Further, for example, a desired maximum vibration angle can be easily obtained by using a data table in order to change the maximum vibration angle at which image blur correction is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view showing a state in which a lens group is inserted as a focal length converting optical system in an arrangement at the wide-angle end infinity of an optical system portion in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a lens cross-sectional view showing a state in which an air gap is inserted as a focal length conversion optical system in the arrangement of the optical system portion at the wide-angle end infinite distance in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram of image blur in the image stabilizing zoom lens device.
FIG. 4 is a diagram showing a numerical example 1 in the first embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing data of a variable focal length lens in Numerical Example 1. FIG.
6 is a diagram showing each decentration aberration coefficient in the case of Numerical Example 1. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a numerical example 2 in the first embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating data of a variable focal length lens in Numerical Example 2. FIG.
9 is a diagram showing each decentration aberration coefficient in the case of Numerical Example 2. FIG.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a camera system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a data table of correction coefficients for vibration angles in the first embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a data table for an extender (1x) that determines the maximum limit of the amount by which the image blur correction optical system is moved for image blur correction in the first embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a data table for an extender (2x) that determines the maximum limit of the amount by which the image blur correction optical system is moved for image blur correction in the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a data table for an extender (1.5x) that determines the maximum limit of the amount by which the image blur correction optical system is moved for image blur correction in the first embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a data table for an extender (0.8x) that determines the maximum limit of the amount by which the image blur correction optical system is moved for image blur correction in the first embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a flowchart showing an outline of operation control in the first embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a diagram illustrating a data table that defines the maximum limit of the detection angle of vibration that causes image blurring in the second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a flowchart showing an outline of operation control in the second embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
F Focus lens group
V Variator
C Compensator
R relay lens group
IS image stabilization optical system
IE Focal length conversion optical system (extender)
1. Anti-vibration zoom lens device
2 Video camera
3 Image stabilization optical system
5,15 Voice coil motor
6 Pitch position detection sensor
16 Yaw position detection sensor
8 Pitch angular velocity sensor
18 Yaw angular velocity sensor
24 Focus optical system
25 Focus position sensor
26 Zoom optical system
27 Zoom position sensor
28, 40 CPU
29 ROM
31 First Extender (1x)
32 Second Extender (2x)
33 Third Extender (1.5x)
34 Fourth Extender (0.8x)
35 Drive amplifier
36 motor
37 Extender position detection sensor
38 Image circle selector switch
39 Extender control switch
41 CCD

Claims

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。 A zoom optical system, the image blur correction optical system, a control system for controlling said image blur correction optical system, and the focal-length-changing optical system that is removably inserted into the shooting optical axis, a vibration damping zoom lens device comprising ,
A detection means for detecting the presence or absence of the focal length conversion optical system that is inserted into the photographing optical axis,
The control system changes the maximum vibration angle capable of image blur correction depending on the presence or absence of the detected focal length conversion optical system ,
The control system sets the conversion magnification of the focal length conversion optical system to k, the maximum vibration angle that can correct image blur when the focal length conversion optical system is not inserted, θMAX, and the insertion time of the focal length conversion optical system. When the maximum vibration angle that can correct image blur is θMAXie,
0.8 ≦ (k × tan θMAXie) / (tan θMAX) ≦ 1.2
The image stabilization zoom lens apparatus controls the image blur correction optical system so as to satisfy the above.

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。 The control system changes a maximum vibration angle capable of image blur correction according to a zoom position of the zoom optical system and a conversion magnification of the focal length conversion optical system inserted on a photographing optical axis. The anti-vibration zoom lens device according to claim 1 .

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。 3. A camera system comprising: the image stabilizing zoom lens device according to claim 1; and a camera that performs signal communication with the image stabilizing zoom lens device.