JP2004029640A - 防振ズームレンズ装置およびカメラシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】光学的な像ぶれ補正手段を有する防振ズームレンズにおいて、防振により発生する偏心色収差、台形歪、周辺光量変化を補正し、高画質な映像を得る。
【解決手段】光学的な像ぶれ補正手段ＩＳ、変倍状態の検出手段ＤＺ、合焦状態の検出手段ＤＦ、振動の検出手段ＤＡ、Ｆナンバーの検出手段ＤＰ、演算手段ＣＯ、記憶手段Ｍ、駆動手段Ｋを有し、前記ＤＺ、ＤＦ、ＤＡ、ＤＰからの情報に基づいて前記ＣＯにより前記ＩＳの変位量ΔＳを算出し、前記駆動手段Ｋにより前記ＩＳを駆動して像ぶれを補正する防振ズームレンズにおいて、前記記憶手段Ｍは前記ＩＳの変位量ΔＳに伴い発生する所定の変化量△を保持しており、前記△Ｓと△に基づき撮像手段Ｉからの画像を補正するための情報を出力することを特徴とした防振ズームレンズ。および、前記防振ズームレンズからの情報に基づいて撮像手段Ｉからの画像を補正することを特徴とするカメラシステム。
【選択図】 図１
【解決手段】光学的な像ぶれ補正手段ＩＳ、変倍状態の検出手段ＤＺ、合焦状態の検出手段ＤＦ、振動の検出手段ＤＡ、Ｆナンバーの検出手段ＤＰ、演算手段ＣＯ、記憶手段Ｍ、駆動手段Ｋを有し、前記ＤＺ、ＤＦ、ＤＡ、ＤＰからの情報に基づいて前記ＣＯにより前記ＩＳの変位量ΔＳを算出し、前記駆動手段Ｋにより前記ＩＳを駆動して像ぶれを補正する防振ズームレンズにおいて、前記記憶手段Ｍは前記ＩＳの変位量ΔＳに伴い発生する所定の変化量△を保持しており、前記△Ｓと△に基づき撮像手段Ｉからの画像を補正するための情報を出力することを特徴とした防振ズームレンズ。および、前記防振ズームレンズからの情報に基づいて撮像手段Ｉからの画像を補正することを特徴とするカメラシステム。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像ぶれを補正する手段を有するズームレンズおよびカメラシステムに関し、特に撮影系の手ぶれや振動等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）やシフトレンズ等の光学的な像ぶれ補正手段を用いて制御するようにした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およびカメラシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テレビカメラや写真用カメラやデジタルカメラ、そしてビデオカメラ等には大口径、高変倍でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要求されている。このことに加え、特に放送用のカラーテレビカメラでは操作性、機動性が重視され、その要求に応えて撮像デバイスも２／３インチや１／２インチの小型のＣＣＤ（固体撮像素子）が主流となってきた。このＣＣＤは撮像範囲全体が略均一の解像力を有しているため、これを用いるズームレンズに対しては、画面中心から画面周辺まで解像力が略均一であることが要求されている。
【０００３】
一方、手ぶれや振動等により撮影系が振動したときには結像面上において画像ぶれが生じる。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の光学的な像ぶれ補正手段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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
可変頂角プリズムやシフトレンズ等の前記光学的な像ぶれ補正手段は、光学素子の偏心により光軸をシフトさせるため、偏心色収差や台形歪等の偏心収差が発生する問題点があった。ここで、光学系内の部分系が光軸と直交方向に偏心した場合の偏心収差の発生について、収差論的な立場より、第２３回応用物理学講演会（１９６２年）に松居より示された理論に基づいて説明する。
【０００５】
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△‘Ｙは（ａ）式に示すように偏心前の収差量△Ｙと偏心によって発生した偏心収差量△Ｙ（Ｅ）との和になる。ここで偏心収差△Ｙ（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△Ｅで表される。また、（ｃ）式から（ｈ）式の（ＩＩＥ）〜（△Ｅ）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を
【０００６】
【数１】
【０００７】
としたときに偏心レンズ群の収差係数Ｉｐ、ＩＩｐ、ＩＩＩｐ、Ｐｐ、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を用いて表される。同様に、レンズ群ＰをＥだけ平行偏心させたときの全系の色収差量△ｃＹａは、（ｉ）式に示すように平行偏心させる前の収差△ｃＹと、偏心によって発生した収差△ｃＹ（Ｅ）の和になる。ここで平行偏心させる前の収差△ｃＹ、及び偏心収差△ｃＹ（Ｅ）は、軸上色収差Ｌ、倍率色収差Ｔ、１次の偏心色収差Ｔｅを用いてそれぞれ（ｊ）式、（ｋ）式のように表すことができる。また、（ｌ）式の１次の偏心色収差係数（ＴＥ）はレンズ群Ｐの色収差係数Ｌｐ、Ｔｐと、平行偏心させるレンズ群より像面側に配置されるレンズ群全体の色収差係数をＬｑ、Ｔｑを用いて表すことができる。
【０００８】
【数２】
【０００９】
可変頂角プリズム（バリアブルアングルプリズム，ＶＡＰ）等、倒れ偏心による場合でも上記同様の式で説明できる。
【００１０】
このうち、偏心による像移動を表すのが１次の原点移動（△Ｅ）であり、結像性能に影響するのは（ＩＩＥ）、（ＩＩＩＥ）、（ＰＥ）、（ＴＥ）である。
【００１１】
像移動量Ｙ（Ｅ）は（ｂ）（ｈ）式より、Ｒ＝０、ｔａｎω＝０、αｋ’＝１として、
Ｙ（Ｅ）＝−（１／２）Ｅ・（△Ｅ）＝Ｅ・（αｐ’−αｐ） （１）
と表される。したがって像ぶれ補正手段ＩＳの像移動敏感度ｄｙは、ＩＳの一次の原点移動を（△Ｅ）ｉｓ、ＩＳの前後の換算傾角をαｉｓ、αｉｓ’として、
ｄｙ＝―（１／２）・（△Ｅ）＝−（αｉｓ’―αｉｓ） （２）
となる。したがって、変位角θの振動に伴う像移動量△Ｙと、像ぶれを補正するためのＩＳの変位量△Ｓは、
ΔＹ＝ｆ・ｔａｎθ （３）
△Ｓ（ｆ）＝―△Ｙ／ｄｙ （４）
で求めることができる。
【００１２】
防振時も良好な光学性能を保つためには、（ΔＥ）を適切に確保しつつ、（ＩＩＥ）〜（ＶＥ２）、（ＴＥ）を十分に抑制して設計する必要がある。
【００１３】
（ＶＥ１）は偏心歪曲収差係数、（ＶＥ２）は偏心歪曲付加収差係数であり、台形歪を小さくするためには（ＶＥ１）、（ＶＥ２）を十分に抑制する必要がある。また、（ＴＥ）は偏心色収差係数であり、偏心色収差を小さくするためには（ＴＥ）を十分抑制する必要がある。各偏心収差係数を制御するためには、部分系ｐ前後の換算傾角
【００１４】
【数３】
【００１５】
及び部分系ｐ、ｑの各収差係数、特に台形歪はＩＩＩｐ、ＩＩＩｑ、Ｖｐ、Ｖｑ、Ｐｐ、Ｐｑ、偏心色収差に関しては、Ｌｐ、Ｌｑ、Ｔｐ、Ｔｑを各々ゼロに近づけるか、バランス良く制御する必要がある。従って、各偏心収差を抑制し、防振時の光学性能変化をより少なくするためには、部分系ｐ、ｑの構成枚数を増やし、設計の自由度を増やす必要がある。
【００１６】
したがって、像ぶれ補正時の光学性能変化を抑制しようとするほど、像ぶれ補正手段ＩＳの構成枚数が増えて重量が増加し、前記ＩＳの所要駆動力が増加して所要電力が増大したり、駆動手段が大型化する問題点があった。
【００１７】
また、ＩＳの小型化のためにＩＳを前玉より像側に配置すると、周辺光量の非対称が発生する。一般にズームレンズは小型化や光学性能との兼ね合いから、ビネッティングを許容して設計されている。前玉より像側の部分系で像ぶれ補正を行うと、ＩＳより物体側のレンズ群の遮光部材、例えば第１群の支持部材等でのビネッティングによって、周辺光量の非対称が生じる。周辺光量の非対称量が大きいと、像ぶれ補正中に周辺光量が周期的に変化してしまい、見づらい映像となる。
【００１８】
図２に基準状態のズームレンズ，図３に像ぶれ補正に伴って周辺光量の非対称が発生している状態のズームレンズを示す。図中のＩＳは像ぶれ補正手段である。図２のａ、ｂ、ｃはそれぞれ像高−５．５、０、＋５．５ｍｍの光束を示している。図３は前記ＩＳを＋２ｍｍシフトさせた場合であり、ａ’、ｂ’、ｃ’はそれぞれ像高−５．５、０、＋５．５ｍｍの光束を示している。
【００１９】
図２において周辺光束ａ、ｃの光束幅は同じであるが、図３では軸上光束ｂがｂ’にシフトしたことに伴って周辺光束もａ’、ｃ’にシフトし、第１群の支持部材Ｘにより光束ｃ’のケラレが増加して、周辺光量の非対称が生じている。周辺光量の非対称を軽減するためにビネッティング量を減らすと、前玉径が増大し、全系の重量が著しく増大するという問題があった。また、前玉内か前玉より物体側に像ぶれ補正手段を配置することにより、周辺光量変化を防止できるが、像ぶれ補正手段の径が著しく増大して重量が増えたり、所要駆動力が増大して所要電力が増大したり駆動機構が大型化する問題点があった。
【００２０】
本発明は、光学的な像ぶれ補正手段及び像ぶれ補正手段の駆動系の大型化、重量増を伴うことなく、像ぶれ補正時も偏心色収差、台形歪、及び周辺光量の変化のない、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を目的する。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明における防振ズームレンズは、
（１）光学的な像ぶれ補正手段ＩＳ、変倍状態の検出手段ＤＺ、合焦状態の検出手段ＤＦ、振動の検出手段ＤＡ、Ｆナンバーの検出手段ＤＰ、演算手段ＣＯ、記憶手段Ｍ、駆動手段Ｋを有し、前記ＤＺ、ＤＦ、ＤＡ、ＤＰからの情報に基づいて前記ＣＯにより前記像ぶれ補正手段ＩＳの変位量ΔＳを算出し、前記駆動手段Ｋにより前記ＩＳを駆動して像ぶれを補正する防振ズームレンズにおいて、前記記憶手段Ｍは前記ＩＳの変位量ΔＳに伴い発生する所定の変化量△を保持しており、前記△Ｓと△に基づき撮像手段Ｉからの画像を補正するための情報Ｘを出力することを特徴としている。
【００２２】
（２）前記所定の変化量△は偏心色収差量であり、前記ＩＳを単位量シフトさせた場合の偏心色収差の発生量を△１としたとき、各ｃｈの画像シフト量Δｓを、
Δｓ＝−Δ１（△Ｓ） （５）
とすることを特徴としている。
【００２３】
（３）前記△は台形歪量であり、前記ＩＳの変位の方向をｘとしたときの像面上の任意の座標をＪ（ｘｓ，ｙｓ）、前記ＩＳの△Ｓの変位に伴う前記Ｊにおける台形歪の発生量を△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、前記Ｊの位置補正値Ｊ’（ｘ’、ｙ’）としたとき、
ｘ’＝ｘｓ／△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−１）
ｙ’＝ｙｓ／△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−２）
とすることを特徴としている。
【００２４】
（４）前記△は周辺光量の変化量であり、前記ＩＳの変位の方向をｘとしたときの像面上の任意の座標Ｊ（ｘ，ｙ）における△Ｓの変位に伴う光量Ｉの変化量を△３（ｘ、ｙ、△Ｓ）としたとき、前記Ｊにおける光量の補正値をＩ’としたとき、
Ｉ’＝Ｉ／△３（ｘ、ｙ、ΔＳ） （７）
とすることを特徴としている。
【００２５】
（５）請求項１〜４記載の防振ズームレンズ、撮像手段Ｉ、画像処理のための演算手段ＣＯＩを有するカメラシステムであり、前記Ｘに基づいて撮像手段Ｉからの画像を補正することを特徴としている。
【００２６】
請求項１は防振ズームレンズにおける像ぶれ補正時の画像を補正するための最小限の構成を規定している。
【００２７】
請求項２は補正対象が偏心色収差であることと、その補正式を規定している。図５に偏心色収差補正の概念図を示す。図５−Ｉは像ぶれ補正群ＩＳをシフトさせる前の結像状態、図５−ＩＩはＩＳをΔＳｍｍシフトさせ、偏心色収差が発生しているときの結像状態、図５−ＩＩＩは、偏心色収差を補正した後の画像を示している。図５−ＩＩに示すようにＩＳがシフトすることにより、画面中心から色ズレが発生してしまう。従って、偏心色収差量が大きいと、像ぶれ補正中に周期的に色ズレが変化して、画質が劣化する。
【００２８】
（１）式から、偏心色収差量は像ぶれ補正群ＩＳのシフト量に比例する。Ｇｃｈに対するＢｃｈ及びＲｃｈの画像のシフト量Δ（Ｂ−Ｇ）、Δ（Ｒ−Ｇ）は、ｅ線、ｇ線、Ｃ線をそれぞれＧｃｈ、Ｂｃｈ、Ｒｃｈの代表的な波長とし、ＩＳの単位シフト量におけるｇ線のｅ線に対するズレ量をｙｇ−ｙｅ、Ｃ線のｅ線に対するズレ量をｙＣ−ｙｅとし、像ぶれ補正群のシフト量ΔＳとしたとき、
Δ（Ｂ−Ｇ）＝（ｙｇ−ｙｅ）・ΔＳ （８−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）＝（ｙＣ−ｙｅ）・ΔＳ （８−２）
で表される。上記偏心色収差を補正するためには、図５に示すように、Ｇｃｈの画像に対してＢｃｈ及びＲｃｈの画像を偏心色収差の発生方向と逆方向にシフトすればよい。偏心色収差補正のための各ｃｈの画像シフト量Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ、Δ（Ｒ−Ｇ）ｓは、（８−１），（８−２）式から、
Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｂ−Ｇ）＝（ｙｇ−ｙｅ）△Ｓ （９−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｒ−Ｇ）＝（ｙＣ−ｙｅ）△Ｓ （９−２）
で表される。像ブレ補正群のシフト量△Ｓは、演算手段ＣＯからの出力によりリアルタイムで知ることができるので、各フレーム毎に画像処理によって（９−１）、（９−２）式でＢｃｈ、Ｒｃｈの画像をＧｃｈに対しシフトすることにより、偏心色収差のない高画質な映像が得られる。
【００２９】
請求項３は補正対象が台形歪であることと、その補正式を規定している。図６に、台形歪補正の概念図を示す。図６−Ｉは像ぶれ補正群ＩＳをシフトさせる前の結像状態、図６−ＩＩはＩＳをΔＳｍｍシフトさせたときの結像状態、図６−ＩＩＩは、台形歪を補正した後の画像を示している。図６−ＩＩに示すようにＩＳがシフトすることにより、本来長方形の被写体が台形に変形して結像する。従って、台形歪量が大きいと、像ぶれ補正中に画面周辺で画像が振動してしまうために、画質が劣化する。
【００３０】
ここで、図６−Ｉにおける画面上の任意のポイントをＪ（ｘ、ｙ）とし、図６−ＩＩにおける前記Ｊに対応するポイントをＪｓ（ｘｓ，ｙｓ）としたとき、台形歪量△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）を、像ぶれ補正群ＩＳのシフト方向をｘ方向として（１０−１）、（１０−２）式で定義する。
【００３１】
△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）＝ｘｓ／ｘ （１０―１）
△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）＝ｙｓ／ｙ （１０−２）
発生した台形歪の補正式は、補正後のポイントをＪ’（ｘ’、ｙ’）として、
ｘ’＝ｘｓ／△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−１）
ｙ’＝ｙｓ／△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−２）
で表される。（６−１）（６−２）式に基づき、像面上各ポイントの画像処理を行なってｘ，ｙ座標をシフトさせることにより、図６−ＩＩＩに示すように台形が元の長方形に補正され、像ぶれ補正時も画面周辺の振動のない、高画質な映像を得ることができる。
【００３２】
請求項４は補正対象が周辺光量変化であることと、その補正式を規定している。図７に、周辺光量変化補正の概念図を示す。図７−Ｉは像ぶれ補正群ＩＳをシフトさせる前の結像状態、図７−ＩＩはＩＳをΔＳｍｍシフトさせたときの結像状態、図７−ＩＩＩは、周辺光量の変化を補正した後の画像を示している。図７−ＩＩに示すようにＩＳがシフトすることにより、本来画面中心に対して対称となっている周辺光量がＩＳのシフト方向に非対称となる。従って、周辺光量の変化が大きいと、像ぶれ補正中に画面周辺の光量が周期的に変化して、大変見づらい映像となる。図７−Ｉにおいて、画面上の任意のポイントＪ（ｘ，ｙ）における光量をＩＪとし、図７−ＩＩのポイントＪにおける光量をＩＪｓとすると、周辺光量の変化量△３（ｘ、ｙ、ΔＳ）は、
△３（ｘ、ｙ、ΔＳ）＝ＩＪｓ／ＩＪ （１１）
で表される。したがって光量の補正式は、補正後の光量をＩＪ’として、
ＩＪ’＝ＩＪｓ／△３（ｘ、ｙ、ΔＳ） （７）
で表される。（７）式により像面上各ポイントの画像処理を行なって光量を補正することにより、像ぶれ補正時も画面周辺の周期的な光量変化のない、高画質な映像を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に本発明における防振ズームレンズ及びカメラシステムの具体的な構成について説明する。
【００３４】
また本発明の数値実施例１を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目の光学部材厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。
【００３５】
【外１】
【００３６】
図１は本発明の実施例を模式的に示したものである。本実施例では、防振ズームレンズとして数値実施例１を有している。また、図１において、ＣＣＤは撮像手段であり、ＤＺはズーム操作手段に連動したポテンショメーターやエンコーダー等の変倍状態の検出手段、ＤＦはフォーカス操作手段に連動したポテンショメーターやエンコーダー等の合焦状態の検出手段、ＤＰは絞りに連動したポテンショメーターやエンコーダー等のＦナンバーの検出手段、ＤＡはぶれ検出センサー等の振動の検出手段を示している。本実施例では、検出手段ＤＺ、ＤＦ、ＤＡより得られた値から、（４）式に基づいて駆動量の演算手段ＣＯにより像ぶれ補正光学系ＩＳの駆動量ΔＳを算出し、駆動手段Ｋにより像ぶれ補正光学系ＩＳを駆動させて像ぶれ補正を行なっている。しかし、図１の補正される前の出力画像例に示すように、像ぶれ補正光学系ＩＳの駆動に伴う偏心色収差や台形歪、及び周辺光量の変化が発生する。そこで、本実施例では記憶手段Ｍを有し、像ぶれ補正光学系ＩＳの駆動量に伴い発生する偏心色収差量△１、台形歪量△２、周辺光量の変化△３をテーブルとして保持しており、△Ｓと前記テーブルに基づいて画像処理装置等の画像補正手段Ｈにより電気的に偏心色収差、台形歪、周辺光量の変化を補正している。
【００３７】
図４は本発明の実施例の光学系部分である数値実施例１の広角端における断面図である。図４において、Ｆは第１群としての正の屈折力のフォ−カス群（前玉レンズ群）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−タであり、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っている。Ｃは正の屈折力のコンペンセ−タであり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ非直線的に移動している。バリエ−タＶとコンペンセ−タＣとで変倍系を構成している。
【００３８】
ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の固定のリレ−群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００３９】
次に数値実施例１におけるズ−ムレンズの第４群Ｒの特徴について説明する。第４群Ｒは負の屈折力のＩＳ群と正の屈折力のＲｒ群で構成されており、前記ＩＳ群が像ぶれ補正用に光軸に対し垂直な方向に移動する機能をもつ。前記ＩＳ群は２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されている。
【００４０】
また、（ｃ）〜（ｈ）式に対応する各偏心収差係数を、ＩＳ群をｐ、ＩＳ群の像側のレンズ群をｑとして、表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
変倍全域にわたり、変倍部Ｆ〜Ｃの形成する像点Ｉ’は変化しないので、Ｒだけの結像関係を考えると、その配置および近軸追跡値は変倍に関わらず一定のため、像ぶれ補正群ＩＳの像移動敏感度ｄｙは定数である。表１および（２）式から、像ぶれ補正群ＩＳの像移動敏感度ｄｙは、
ｄｙ＝−（１／２）・（△Ｅ）＝−０．８４８ （１２）
である。したがって、変位角θの振動に伴う像移動量△Ｙと、像ぶれを補正するためのＩＳの変位量△Ｓは、
△Ｙ＝ｆ・ｔａｎθ （１３）
△Ｓ（ｆ）＝―△Ｙ／ｄｙ＝―ｆ・ｔａｎθ／（−０．８４８） （１４）
で求めることができる。
【００４３】
次に本実施例の防振により生じる、偏心色収差、台形歪、周辺光量の変化の具体的な補正方法について説明する。
【００４４】
（偏心色収差の補正）
表２に、本数値実施例１の焦点距離１０ｍｍ、２５７．４ｍｍ、４４１．１ｍｍにおける像ぶれ補正群ＩＳのシフトに伴う偏心色収差の発生量を示す。偏心色収差量としてｅ線（５４６．０７ｎｍ）に対するｇ線（４３５．８４ｎｍ）、及びｃ線（６５６．３０ｎｍ）のずれ量を示す。表２において、各ズーム位置における補正角は０．１１゜と一定としている。したがって前記ＩＳのシフト量は（１４）式にしたがって変化し、広角端では０．０２ｍｍ、望遠端では１ｍｍとなる。
【００４５】
【表２】
【００４６】
（１）式から、偏心色収差量は像ぶれ補正群ＩＳのシフト量に比例する。ｅ線、ｇ線、Ｃ線をそれぞれＧｃｈ、Ｂｃｈ、Ｒｃｈの代表的な波長とすれば、Ｇｃｈに対するＢｃｈ及びＲｃｈの偏心色収差量Δ（Ｂ−Ｇ）、Δ（Ｒ−Ｇ）は、表１の偏心色収差量から、像ぶれ補正群のシフト量ΔＳとしたとき、
Δ（Ｂ−Ｇ）＝＋３．７８６・ΔＳ （１５−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）＝−１．１７１・ΔＳ （１５−２）
で求められる。したがって偏心色収差補正のための各ｃｈの画像シフト量Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ、Δ（Ｒ−Ｇ）ｓは、（１５−１），（１５−２）式から、
Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｂ−Ｇ）＝−３．７８６・△Ｓ （１６−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｒ−Ｇ）＝＋１．１７１・△Ｓ （１６−２）
で表される。像ぶれ補正群のシフト量△Ｓは、演算手段ＣＯからの出力によりリアルタイムで知ることができるので、各フレーム毎に（１６−１）、（１６−２）式でＢｃｈ、Ｒｃｈの画像をシフトすることにより、偏心色収差のない高画質な映像が得られる。
【００４７】
（台形歪の補正）
表３に、本数値実施例の焦点距離１０ｍｍ、２５７．４ｍｍ、４４１．１ｍｍにおける、ｘ方向の像高−２．２ｍｍ、−３．３ｍｍ、−４．４ｍｍ、ｙ方向の像高０ｍｍ、１．１ｍｍ、２．２ｍｍ、３．３ｍｍの各ポイントでの、補正角０．１１°における台形歪量△２ｘ、△２ｙを示す。発生した台形歪を補正するためには、表３の△２ｘ、△２ｙから、（６−１）、（６−２）式に従い画像補正をかければ良い。
【００４８】
例えば、焦点距離４４１．１ｍｍ、像高（ｘ、ｙ）＝（−４．４、３．３）上のポイントは、像ぶれ補正群ＩＳが１．００ｍｍシフトすると、（１０−１）、（１０−２）式に従い、
ｘｓ＝Δ２ｘ・ｘ＝０．９８９７７・（−４．４）＝−４．３５４９９（１０−１ａ）
ｙｓ＝Δ２ｙ・ｙ＝０．９９２６９・３．３＝３．２７５８８（１０−２ａ）
の位置へシフトする。このずれを補正するためには、（６−１）、（６−２）式に従い、以下の（６−１ａ）、（６−２ａ）式に示す画像補正をかければ良い。
【００４９】
ｘ’＝ｘｓ／Δ２ｘ＝−４．３５４９９／０．９８９７７＝−４．４（６−１ａ）
ｙ’＝ｙｓ／Δ２ｙ＝３．２７５８８／０．９９２６９＝３．３（６−２ａ）
上記手法に基づき、像面上各ポイントのｘ，ｙ座標をシフトさせる画像処理を行うことにより、図６−ＩＩＩに示すように台形が元の長方形に補正され、画面周辺の振動のない高画質な映像を得ることができる。
【００５０】
【表３】
【００５１】
（周辺光量変化の補正）
表４に、本数値実施例の焦点距離１０ｍｍ、２５７．４ｍｍ、４４１．１ｍｍでの、開放時及びＦ／５．６時における、ｘ方向の像高２．２ｍｍ、３．３ｍｍ、４．４ｍｍ、−２．２ｍｍ、−３．３ｍｍ、−４．４ｍｍ、ｙ方向の像高０ｍｍ、１．１ｍｍ、２．２ｍｍ、３．３ｍｍ各ポイントでの、補正角０．１１°における周辺光量の変化量△３を示す。
【００５２】
周辺光量の変化を補正するためには、表４の△３を用い（７）式に従い画像補正をかければ良い。
【００５３】
例えば、焦点距離４４１．１ｍｍ、開放時における、像高（ｘ、ｙ）＝（−４．４、３．３）での光量ＩＪを１とすると、像ぶれ補正群ＩＳが＋１．００ｍｍシフトすると、上記位置での光量ＩＪＳは（１１）式に従い、
ＩＪＳ＝Δ３・ＩＪ＝１．０８０７・１＝１．０８０７ （１１ａ）
となる。この光量変化を（７）式に従い、以下の（７ａ）式に示すような画像補正をかければ良い。
【００５４】
ＩＪ’＝ＩＪＳ／Δ３＝１．０８０７／１．０８０７＝１ （７ａ）
上記手法に基づき、像面上各ポイントの光量を補正する画像処理を行うことにより、図７−ＩＩＩに示すように周辺光量の変化が補正され、画面周辺の周期的な光量変化のない高画質な映像を得ることができる。
【００５５】
【表４】
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、像ぶれ補正光学系の駆動に伴い発生する偏心色収差量、台形歪量、周辺光量の変化量を記憶手段Ｍに記憶させておき、補正手段Ｈにより電気的に補正することにより、像ぶれ補正手段の重量増、大型化を伴うことなく高画質な映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例の概略図
【図２】数値実施例１の像ぶれ補正光学系ＩＳをシフトさせない場合の光路図
【図３】数値実施例１の像ぶれ補正光学系ＩＳを＋２ｍｍシフトさせた場合の光路図
【図４】本発明の数値実施例１の断面図
【図５】本発明における像ぶれ補正光学系ＩＳをΔＳシフトさせたときの偏心色収差の発生、及びその補正方法の模式図
【図６】本発明における像ぶれ補正光学系ＩＳをΔＳシフトさせたときの台形歪の発生、及びその補正方法の概念図
【図７】本発明における像ぶれ補正光学系ＩＳをΔＳシフトさせたときの周辺光量の変化、及びその補正方法の概念図
【符号の説明】
ＩＳ：像ぶれ補正光学系
ＤＡ：振動の検出手段
ＤＦ：合焦状態の検出手段
ＤＺ：変倍状態の検出手段
ＤＰ：Ｆナンバーの検出手段
ＣＯ：駆動量ΔＳの演算手段
Ｍ：記憶手段
Ｈ：偏心色収差，台形歪，周辺光量の変化を電気的に補正する手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、像ぶれを補正する手段を有するズームレンズおよびカメラシステムに関し、特に撮影系の手ぶれや振動等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）やシフトレンズ等の光学的な像ぶれ補正手段を用いて制御するようにした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およびカメラシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テレビカメラや写真用カメラやデジタルカメラ、そしてビデオカメラ等には大口径、高変倍でしかも高い光学性能を有したズームレンズが要求されている。このことに加え、特に放送用のカラーテレビカメラでは操作性、機動性が重視され、その要求に応えて撮像デバイスも２／３インチや１／２インチの小型のＣＣＤ（固体撮像素子）が主流となってきた。このＣＣＤは撮像範囲全体が略均一の解像力を有しているため、これを用いるズームレンズに対しては、画面中心から画面周辺まで解像力が略均一であることが要求されている。
【０００３】
一方、手ぶれや振動等により撮影系が振動したときには結像面上において画像ぶれが生じる。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の光学的な像ぶれ補正手段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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
可変頂角プリズムやシフトレンズ等の前記光学的な像ぶれ補正手段は、光学素子の偏心により光軸をシフトさせるため、偏心色収差や台形歪等の偏心収差が発生する問題点があった。ここで、光学系内の部分系が光軸と直交方向に偏心した場合の偏心収差の発生について、収差論的な立場より、第２３回応用物理学講演会（１９６２年）に松居より示された理論に基づいて説明する。
【０００５】
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△‘Ｙは（ａ）式に示すように偏心前の収差量△Ｙと偏心によって発生した偏心収差量△Ｙ（Ｅ）との和になる。ここで偏心収差△Ｙ（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△Ｅで表される。また、（ｃ）式から（ｈ）式の（ＩＩＥ）〜（△Ｅ）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を
【０００６】
【数１】
としたときに偏心レンズ群の収差係数Ｉｐ、ＩＩｐ、ＩＩＩｐ、Ｐｐ、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を用いて表される。同様に、レンズ群ＰをＥだけ平行偏心させたときの全系の色収差量△ｃＹａは、（ｉ）式に示すように平行偏心させる前の収差△ｃＹと、偏心によって発生した収差△ｃＹ（Ｅ）の和になる。ここで平行偏心させる前の収差△ｃＹ、及び偏心収差△ｃＹ（Ｅ）は、軸上色収差Ｌ、倍率色収差Ｔ、１次の偏心色収差Ｔｅを用いてそれぞれ（ｊ）式、（ｋ）式のように表すことができる。また、（ｌ）式の１次の偏心色収差係数（ＴＥ）はレンズ群Ｐの色収差係数Ｌｐ、Ｔｐと、平行偏心させるレンズ群より像面側に配置されるレンズ群全体の色収差係数をＬｑ、Ｔｑを用いて表すことができる。
【０００８】
【数２】
可変頂角プリズム（バリアブルアングルプリズム，ＶＡＰ）等、倒れ偏心による場合でも上記同様の式で説明できる。
【００１０】
このうち、偏心による像移動を表すのが１次の原点移動（△Ｅ）であり、結像性能に影響するのは（ＩＩＥ）、（ＩＩＩＥ）、（ＰＥ）、（ＴＥ）である。
【００１１】
像移動量Ｙ（Ｅ）は（ｂ）（ｈ）式より、Ｒ＝０、ｔａｎω＝０、αｋ’＝１として、
Ｙ（Ｅ）＝−（１／２）Ｅ・（△Ｅ）＝Ｅ・（αｐ’−αｐ） （１）
と表される。したがって像ぶれ補正手段ＩＳの像移動敏感度ｄｙは、ＩＳの一次の原点移動を（△Ｅ）ｉｓ、ＩＳの前後の換算傾角をαｉｓ、αｉｓ’として、
ｄｙ＝―（１／２）・（△Ｅ）＝−（αｉｓ’―αｉｓ） （２）
となる。したがって、変位角θの振動に伴う像移動量△Ｙと、像ぶれを補正するためのＩＳの変位量△Ｓは、
ΔＹ＝ｆ・ｔａｎθ （３）
△Ｓ（ｆ）＝―△Ｙ／ｄｙ （４）
で求めることができる。
【００１２】
防振時も良好な光学性能を保つためには、（ΔＥ）を適切に確保しつつ、（ＩＩＥ）〜（ＶＥ２）、（ＴＥ）を十分に抑制して設計する必要がある。
【００１３】
（ＶＥ１）は偏心歪曲収差係数、（ＶＥ２）は偏心歪曲付加収差係数であり、台形歪を小さくするためには（ＶＥ１）、（ＶＥ２）を十分に抑制する必要がある。また、（ＴＥ）は偏心色収差係数であり、偏心色収差を小さくするためには（ＴＥ）を十分抑制する必要がある。各偏心収差係数を制御するためには、部分系ｐ前後の換算傾角
【００１４】
【数３】
及び部分系ｐ、ｑの各収差係数、特に台形歪はＩＩＩｐ、ＩＩＩｑ、Ｖｐ、Ｖｑ、Ｐｐ、Ｐｑ、偏心色収差に関しては、Ｌｐ、Ｌｑ、Ｔｐ、Ｔｑを各々ゼロに近づけるか、バランス良く制御する必要がある。従って、各偏心収差を抑制し、防振時の光学性能変化をより少なくするためには、部分系ｐ、ｑの構成枚数を増やし、設計の自由度を増やす必要がある。
【００１６】
したがって、像ぶれ補正時の光学性能変化を抑制しようとするほど、像ぶれ補正手段ＩＳの構成枚数が増えて重量が増加し、前記ＩＳの所要駆動力が増加して所要電力が増大したり、駆動手段が大型化する問題点があった。
【００１７】
また、ＩＳの小型化のためにＩＳを前玉より像側に配置すると、周辺光量の非対称が発生する。一般にズームレンズは小型化や光学性能との兼ね合いから、ビネッティングを許容して設計されている。前玉より像側の部分系で像ぶれ補正を行うと、ＩＳより物体側のレンズ群の遮光部材、例えば第１群の支持部材等でのビネッティングによって、周辺光量の非対称が生じる。周辺光量の非対称量が大きいと、像ぶれ補正中に周辺光量が周期的に変化してしまい、見づらい映像となる。
【００１８】
図２に基準状態のズームレンズ，図３に像ぶれ補正に伴って周辺光量の非対称が発生している状態のズームレンズを示す。図中のＩＳは像ぶれ補正手段である。図２のａ、ｂ、ｃはそれぞれ像高−５．５、０、＋５．５ｍｍの光束を示している。図３は前記ＩＳを＋２ｍｍシフトさせた場合であり、ａ’、ｂ’、ｃ’はそれぞれ像高−５．５、０、＋５．５ｍｍの光束を示している。
【００１９】
図２において周辺光束ａ、ｃの光束幅は同じであるが、図３では軸上光束ｂがｂ’にシフトしたことに伴って周辺光束もａ’、ｃ’にシフトし、第１群の支持部材Ｘにより光束ｃ’のケラレが増加して、周辺光量の非対称が生じている。周辺光量の非対称を軽減するためにビネッティング量を減らすと、前玉径が増大し、全系の重量が著しく増大するという問題があった。また、前玉内か前玉より物体側に像ぶれ補正手段を配置することにより、周辺光量変化を防止できるが、像ぶれ補正手段の径が著しく増大して重量が増えたり、所要駆動力が増大して所要電力が増大したり駆動機構が大型化する問題点があった。
【００２０】
本発明は、光学的な像ぶれ補正手段及び像ぶれ補正手段の駆動系の大型化、重量増を伴うことなく、像ぶれ補正時も偏心色収差、台形歪、及び周辺光量の変化のない、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を目的する。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明における防振ズームレンズは、
（１）光学的な像ぶれ補正手段ＩＳ、変倍状態の検出手段ＤＺ、合焦状態の検出手段ＤＦ、振動の検出手段ＤＡ、Ｆナンバーの検出手段ＤＰ、演算手段ＣＯ、記憶手段Ｍ、駆動手段Ｋを有し、前記ＤＺ、ＤＦ、ＤＡ、ＤＰからの情報に基づいて前記ＣＯにより前記像ぶれ補正手段ＩＳの変位量ΔＳを算出し、前記駆動手段Ｋにより前記ＩＳを駆動して像ぶれを補正する防振ズームレンズにおいて、前記記憶手段Ｍは前記ＩＳの変位量ΔＳに伴い発生する所定の変化量△を保持しており、前記△Ｓと△に基づき撮像手段Ｉからの画像を補正するための情報Ｘを出力することを特徴としている。
【００２２】
（２）前記所定の変化量△は偏心色収差量であり、前記ＩＳを単位量シフトさせた場合の偏心色収差の発生量を△１としたとき、各ｃｈの画像シフト量Δｓを、
Δｓ＝−Δ１（△Ｓ） （５）
とすることを特徴としている。
【００２３】
（３）前記△は台形歪量であり、前記ＩＳの変位の方向をｘとしたときの像面上の任意の座標をＪ（ｘｓ，ｙｓ）、前記ＩＳの△Ｓの変位に伴う前記Ｊにおける台形歪の発生量を△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、前記Ｊの位置補正値Ｊ’（ｘ’、ｙ’）としたとき、
ｘ’＝ｘｓ／△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−１）
ｙ’＝ｙｓ／△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−２）
とすることを特徴としている。
【００２４】
（４）前記△は周辺光量の変化量であり、前記ＩＳの変位の方向をｘとしたときの像面上の任意の座標Ｊ（ｘ，ｙ）における△Ｓの変位に伴う光量Ｉの変化量を△３（ｘ、ｙ、△Ｓ）としたとき、前記Ｊにおける光量の補正値をＩ’としたとき、
Ｉ’＝Ｉ／△３（ｘ、ｙ、ΔＳ） （７）
とすることを特徴としている。
【００２５】
（５）請求項１〜４記載の防振ズームレンズ、撮像手段Ｉ、画像処理のための演算手段ＣＯＩを有するカメラシステムであり、前記Ｘに基づいて撮像手段Ｉからの画像を補正することを特徴としている。
【００２６】
請求項１は防振ズームレンズにおける像ぶれ補正時の画像を補正するための最小限の構成を規定している。
【００２７】
請求項２は補正対象が偏心色収差であることと、その補正式を規定している。図５に偏心色収差補正の概念図を示す。図５−Ｉは像ぶれ補正群ＩＳをシフトさせる前の結像状態、図５−ＩＩはＩＳをΔＳｍｍシフトさせ、偏心色収差が発生しているときの結像状態、図５−ＩＩＩは、偏心色収差を補正した後の画像を示している。図５−ＩＩに示すようにＩＳがシフトすることにより、画面中心から色ズレが発生してしまう。従って、偏心色収差量が大きいと、像ぶれ補正中に周期的に色ズレが変化して、画質が劣化する。
【００２８】
（１）式から、偏心色収差量は像ぶれ補正群ＩＳのシフト量に比例する。Ｇｃｈに対するＢｃｈ及びＲｃｈの画像のシフト量Δ（Ｂ−Ｇ）、Δ（Ｒ−Ｇ）は、ｅ線、ｇ線、Ｃ線をそれぞれＧｃｈ、Ｂｃｈ、Ｒｃｈの代表的な波長とし、ＩＳの単位シフト量におけるｇ線のｅ線に対するズレ量をｙｇ−ｙｅ、Ｃ線のｅ線に対するズレ量をｙＣ−ｙｅとし、像ぶれ補正群のシフト量ΔＳとしたとき、
Δ（Ｂ−Ｇ）＝（ｙｇ−ｙｅ）・ΔＳ （８−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）＝（ｙＣ−ｙｅ）・ΔＳ （８−２）
で表される。上記偏心色収差を補正するためには、図５に示すように、Ｇｃｈの画像に対してＢｃｈ及びＲｃｈの画像を偏心色収差の発生方向と逆方向にシフトすればよい。偏心色収差補正のための各ｃｈの画像シフト量Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ、Δ（Ｒ−Ｇ）ｓは、（８−１），（８−２）式から、
Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｂ−Ｇ）＝（ｙｇ−ｙｅ）△Ｓ （９−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｒ−Ｇ）＝（ｙＣ−ｙｅ）△Ｓ （９−２）
で表される。像ブレ補正群のシフト量△Ｓは、演算手段ＣＯからの出力によりリアルタイムで知ることができるので、各フレーム毎に画像処理によって（９−１）、（９−２）式でＢｃｈ、Ｒｃｈの画像をＧｃｈに対しシフトすることにより、偏心色収差のない高画質な映像が得られる。
【００２９】
請求項３は補正対象が台形歪であることと、その補正式を規定している。図６に、台形歪補正の概念図を示す。図６−Ｉは像ぶれ補正群ＩＳをシフトさせる前の結像状態、図６−ＩＩはＩＳをΔＳｍｍシフトさせたときの結像状態、図６−ＩＩＩは、台形歪を補正した後の画像を示している。図６−ＩＩに示すようにＩＳがシフトすることにより、本来長方形の被写体が台形に変形して結像する。従って、台形歪量が大きいと、像ぶれ補正中に画面周辺で画像が振動してしまうために、画質が劣化する。
【００３０】
ここで、図６−Ｉにおける画面上の任意のポイントをＪ（ｘ、ｙ）とし、図６−ＩＩにおける前記Ｊに対応するポイントをＪｓ（ｘｓ，ｙｓ）としたとき、台形歪量△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）を、像ぶれ補正群ＩＳのシフト方向をｘ方向として（１０−１）、（１０−２）式で定義する。
【００３１】
△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）＝ｘｓ／ｘ （１０―１）
△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）＝ｙｓ／ｙ （１０−２）
発生した台形歪の補正式は、補正後のポイントをＪ’（ｘ’、ｙ’）として、
ｘ’＝ｘｓ／△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−１）
ｙ’＝ｙｓ／△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ） （６−２）
で表される。（６−１）（６−２）式に基づき、像面上各ポイントの画像処理を行なってｘ，ｙ座標をシフトさせることにより、図６−ＩＩＩに示すように台形が元の長方形に補正され、像ぶれ補正時も画面周辺の振動のない、高画質な映像を得ることができる。
【００３２】
請求項４は補正対象が周辺光量変化であることと、その補正式を規定している。図７に、周辺光量変化補正の概念図を示す。図７−Ｉは像ぶれ補正群ＩＳをシフトさせる前の結像状態、図７−ＩＩはＩＳをΔＳｍｍシフトさせたときの結像状態、図７−ＩＩＩは、周辺光量の変化を補正した後の画像を示している。図７−ＩＩに示すようにＩＳがシフトすることにより、本来画面中心に対して対称となっている周辺光量がＩＳのシフト方向に非対称となる。従って、周辺光量の変化が大きいと、像ぶれ補正中に画面周辺の光量が周期的に変化して、大変見づらい映像となる。図７−Ｉにおいて、画面上の任意のポイントＪ（ｘ，ｙ）における光量をＩＪとし、図７−ＩＩのポイントＪにおける光量をＩＪｓとすると、周辺光量の変化量△３（ｘ、ｙ、ΔＳ）は、
△３（ｘ、ｙ、ΔＳ）＝ＩＪｓ／ＩＪ （１１）
で表される。したがって光量の補正式は、補正後の光量をＩＪ’として、
ＩＪ’＝ＩＪｓ／△３（ｘ、ｙ、ΔＳ） （７）
で表される。（７）式により像面上各ポイントの画像処理を行なって光量を補正することにより、像ぶれ補正時も画面周辺の周期的な光量変化のない、高画質な映像を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に本発明における防振ズームレンズ及びカメラシステムの具体的な構成について説明する。
【００３４】
また本発明の数値実施例１を示す。数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目の光学部材厚又は空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。
【００３５】
【外１】
図１は本発明の実施例を模式的に示したものである。本実施例では、防振ズームレンズとして数値実施例１を有している。また、図１において、ＣＣＤは撮像手段であり、ＤＺはズーム操作手段に連動したポテンショメーターやエンコーダー等の変倍状態の検出手段、ＤＦはフォーカス操作手段に連動したポテンショメーターやエンコーダー等の合焦状態の検出手段、ＤＰは絞りに連動したポテンショメーターやエンコーダー等のＦナンバーの検出手段、ＤＡはぶれ検出センサー等の振動の検出手段を示している。本実施例では、検出手段ＤＺ、ＤＦ、ＤＡより得られた値から、（４）式に基づいて駆動量の演算手段ＣＯにより像ぶれ補正光学系ＩＳの駆動量ΔＳを算出し、駆動手段Ｋにより像ぶれ補正光学系ＩＳを駆動させて像ぶれ補正を行なっている。しかし、図１の補正される前の出力画像例に示すように、像ぶれ補正光学系ＩＳの駆動に伴う偏心色収差や台形歪、及び周辺光量の変化が発生する。そこで、本実施例では記憶手段Ｍを有し、像ぶれ補正光学系ＩＳの駆動量に伴い発生する偏心色収差量△１、台形歪量△２、周辺光量の変化△３をテーブルとして保持しており、△Ｓと前記テーブルに基づいて画像処理装置等の画像補正手段Ｈにより電気的に偏心色収差、台形歪、周辺光量の変化を補正している。
【００３７】
図４は本発明の実施例の光学系部分である数値実施例１の広角端における断面図である。図４において、Ｆは第１群としての正の屈折力のフォ−カス群（前玉レンズ群）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−タであり、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っている。Ｃは正の屈折力のコンペンセ−タであり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ非直線的に移動している。バリエ−タＶとコンペンセ−タＣとで変倍系を構成している。
【００３８】
ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の固定のリレ−群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００３９】
次に数値実施例１におけるズ−ムレンズの第４群Ｒの特徴について説明する。第４群Ｒは負の屈折力のＩＳ群と正の屈折力のＲｒ群で構成されており、前記ＩＳ群が像ぶれ補正用に光軸に対し垂直な方向に移動する機能をもつ。前記ＩＳ群は２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されている。
【００４０】
また、（ｃ）〜（ｈ）式に対応する各偏心収差係数を、ＩＳ群をｐ、ＩＳ群の像側のレンズ群をｑとして、表１に示す。
【００４１】
【表１】
変倍全域にわたり、変倍部Ｆ〜Ｃの形成する像点Ｉ’は変化しないので、Ｒだけの結像関係を考えると、その配置および近軸追跡値は変倍に関わらず一定のため、像ぶれ補正群ＩＳの像移動敏感度ｄｙは定数である。表１および（２）式から、像ぶれ補正群ＩＳの像移動敏感度ｄｙは、
ｄｙ＝−（１／２）・（△Ｅ）＝−０．８４８ （１２）
である。したがって、変位角θの振動に伴う像移動量△Ｙと、像ぶれを補正するためのＩＳの変位量△Ｓは、
△Ｙ＝ｆ・ｔａｎθ （１３）
△Ｓ（ｆ）＝―△Ｙ／ｄｙ＝―ｆ・ｔａｎθ／（−０．８４８） （１４）
で求めることができる。
【００４３】
次に本実施例の防振により生じる、偏心色収差、台形歪、周辺光量の変化の具体的な補正方法について説明する。
【００４４】
（偏心色収差の補正）
表２に、本数値実施例１の焦点距離１０ｍｍ、２５７．４ｍｍ、４４１．１ｍｍにおける像ぶれ補正群ＩＳのシフトに伴う偏心色収差の発生量を示す。偏心色収差量としてｅ線（５４６．０７ｎｍ）に対するｇ線（４３５．８４ｎｍ）、及びｃ線（６５６．３０ｎｍ）のずれ量を示す。表２において、各ズーム位置における補正角は０．１１゜と一定としている。したがって前記ＩＳのシフト量は（１４）式にしたがって変化し、広角端では０．０２ｍｍ、望遠端では１ｍｍとなる。
【００４５】
【表２】
（１）式から、偏心色収差量は像ぶれ補正群ＩＳのシフト量に比例する。ｅ線、ｇ線、Ｃ線をそれぞれＧｃｈ、Ｂｃｈ、Ｒｃｈの代表的な波長とすれば、Ｇｃｈに対するＢｃｈ及びＲｃｈの偏心色収差量Δ（Ｂ−Ｇ）、Δ（Ｒ−Ｇ）は、表１の偏心色収差量から、像ぶれ補正群のシフト量ΔＳとしたとき、
Δ（Ｂ−Ｇ）＝＋３．７８６・ΔＳ （１５−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）＝−１．１７１・ΔＳ （１５−２）
で求められる。したがって偏心色収差補正のための各ｃｈの画像シフト量Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ、Δ（Ｒ−Ｇ）ｓは、（１５−１），（１５−２）式から、
Δ（Ｂ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｂ−Ｇ）＝−３．７８６・△Ｓ （１６−１）
Δ（Ｒ−Ｇ）ｓ＝−Δ（Ｒ−Ｇ）＝＋１．１７１・△Ｓ （１６−２）
で表される。像ぶれ補正群のシフト量△Ｓは、演算手段ＣＯからの出力によりリアルタイムで知ることができるので、各フレーム毎に（１６−１）、（１６−２）式でＢｃｈ、Ｒｃｈの画像をシフトすることにより、偏心色収差のない高画質な映像が得られる。
【００４７】
（台形歪の補正）
表３に、本数値実施例の焦点距離１０ｍｍ、２５７．４ｍｍ、４４１．１ｍｍにおける、ｘ方向の像高−２．２ｍｍ、−３．３ｍｍ、−４．４ｍｍ、ｙ方向の像高０ｍｍ、１．１ｍｍ、２．２ｍｍ、３．３ｍｍの各ポイントでの、補正角０．１１°における台形歪量△２ｘ、△２ｙを示す。発生した台形歪を補正するためには、表３の△２ｘ、△２ｙから、（６−１）、（６−２）式に従い画像補正をかければ良い。
【００４８】
例えば、焦点距離４４１．１ｍｍ、像高（ｘ、ｙ）＝（−４．４、３．３）上のポイントは、像ぶれ補正群ＩＳが１．００ｍｍシフトすると、（１０−１）、（１０−２）式に従い、
ｘｓ＝Δ２ｘ・ｘ＝０．９８９７７・（−４．４）＝−４．３５４９９（１０−１ａ）
ｙｓ＝Δ２ｙ・ｙ＝０．９９２６９・３．３＝３．２７５８８（１０−２ａ）
の位置へシフトする。このずれを補正するためには、（６−１）、（６−２）式に従い、以下の（６−１ａ）、（６−２ａ）式に示す画像補正をかければ良い。
【００４９】
ｘ’＝ｘｓ／Δ２ｘ＝−４．３５４９９／０．９８９７７＝−４．４（６−１ａ）
ｙ’＝ｙｓ／Δ２ｙ＝３．２７５８８／０．９９２６９＝３．３（６−２ａ）
上記手法に基づき、像面上各ポイントのｘ，ｙ座標をシフトさせる画像処理を行うことにより、図６−ＩＩＩに示すように台形が元の長方形に補正され、画面周辺の振動のない高画質な映像を得ることができる。
【００５０】
【表３】
（周辺光量変化の補正）
表４に、本数値実施例の焦点距離１０ｍｍ、２５７．４ｍｍ、４４１．１ｍｍでの、開放時及びＦ／５．６時における、ｘ方向の像高２．２ｍｍ、３．３ｍｍ、４．４ｍｍ、−２．２ｍｍ、−３．３ｍｍ、−４．４ｍｍ、ｙ方向の像高０ｍｍ、１．１ｍｍ、２．２ｍｍ、３．３ｍｍ各ポイントでの、補正角０．１１°における周辺光量の変化量△３を示す。
【００５２】
周辺光量の変化を補正するためには、表４の△３を用い（７）式に従い画像補正をかければ良い。
【００５３】
例えば、焦点距離４４１．１ｍｍ、開放時における、像高（ｘ、ｙ）＝（−４．４、３．３）での光量ＩＪを１とすると、像ぶれ補正群ＩＳが＋１．００ｍｍシフトすると、上記位置での光量ＩＪＳは（１１）式に従い、
ＩＪＳ＝Δ３・ＩＪ＝１．０８０７・１＝１．０８０７ （１１ａ）
となる。この光量変化を（７）式に従い、以下の（７ａ）式に示すような画像補正をかければ良い。
【００５４】
ＩＪ’＝ＩＪＳ／Δ３＝１．０８０７／１．０８０７＝１ （７ａ）
上記手法に基づき、像面上各ポイントの光量を補正する画像処理を行うことにより、図７−ＩＩＩに示すように周辺光量の変化が補正され、画面周辺の周期的な光量変化のない高画質な映像を得ることができる。
【００５５】
【表４】
【発明の効果】
以上説明したように、像ぶれ補正光学系の駆動に伴い発生する偏心色収差量、台形歪量、周辺光量の変化量を記憶手段Ｍに記憶させておき、補正手段Ｈにより電気的に補正することにより、像ぶれ補正手段の重量増、大型化を伴うことなく高画質な映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例の概略図
【図２】数値実施例１の像ぶれ補正光学系ＩＳをシフトさせない場合の光路図
【図３】数値実施例１の像ぶれ補正光学系ＩＳを＋２ｍｍシフトさせた場合の光路図
【図４】本発明の数値実施例１の断面図
【図５】本発明における像ぶれ補正光学系ＩＳをΔＳシフトさせたときの偏心色収差の発生、及びその補正方法の模式図
【図６】本発明における像ぶれ補正光学系ＩＳをΔＳシフトさせたときの台形歪の発生、及びその補正方法の概念図
【図７】本発明における像ぶれ補正光学系ＩＳをΔＳシフトさせたときの周辺光量の変化、及びその補正方法の概念図
【符号の説明】
ＩＳ：像ぶれ補正光学系
ＤＡ：振動の検出手段
ＤＦ：合焦状態の検出手段
ＤＺ：変倍状態の検出手段
ＤＰ：Ｆナンバーの検出手段
ＣＯ：駆動量ΔＳの演算手段
Ｍ：記憶手段
Ｈ：偏心色収差，台形歪，周辺光量の変化を電気的に補正する手段
Claims (5)
- 光学的な像ぶれ補正手段ＩＳ、変倍状態の検出手段ＤＺ、合焦状態の検出手段ＤＦ、振動の検出手段ＤＡ、Ｆナンバーの検出手段ＤＰ、演算手段ＣＯ、記憶手段Ｍ、駆動手段Ｋを有し、前記ＤＺ、ＤＦ、ＤＡ、ＤＰからの情報に基づいて前記ＣＯにより前記像ぶれ補正手段ＩＳの変位量ΔＳを算出し、前記駆動手段Ｋにより前記ＩＳを駆動して像ぶれを補正する防振ズームレンズにおいて、前記記憶手段Ｍは前記ＩＳの変位量ΔＳに伴い発生する所定の変化量△を保持しており、前記△Ｓと△に基づき撮像手段Ｉからの画像を補正するための情報を出力することを特徴とした防振ズームレンズ。
- 前記所定の変化量△は偏心色収差量であり、前記ＩＳをΔＳシフトさせた場合の偏心色収差の発生量を△１（ΔＳ）としたとき、各ｃｈの画像シフト量Δｓを、
Δｓ＝−Δ１（△Ｓ）
とすることを特徴とする請求項１の防振ズームレンズ。 - 前記△は台形歪量であり、前記ＩＳの変位の方向をｘとしたときの像面上の任意の座標をＪ（ｘｓ，ｙｓ）、前記ＩＳの△Ｓの変位に伴う前記Ｊにおける台形歪の発生量を△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）、前記Ｊの位置補正値Ｊ’（ｘ’、ｙ’）としたとき、
ｘ’＝ｘｓ／△２ｘ（ｘ、ｙ、ΔＳ）
ｙ’＝ｙｓ／△２ｙ（ｘ、ｙ、ΔＳ）
とすることを特徴とする請求項１の防振ズームレンズ。 - 前記△は周辺光量の変化量であり、前記ＩＳの変位の方向をｘとしたときの像面上の任意の座標Ｊ（ｘ，ｙ）における△Ｓの変位に伴う光量Ｉの変化量を△３（ｘ、ｙ、△Ｓ）としたとき、前記Ｊにおける光量の補正値をＩ’としたとき、
Ｉ’＝Ｉ／△３（ｘ、ｙ、ΔＳ）
とすることを特徴とする請求項１の防振ズームレンズ。 - 前記請求項１〜４記載の防振ズームレンズ、撮像手段Ｉ、画像処理のための演算手段Ｈを有し、前記防振ズームレンズからの情報に基づいて撮像手段Ｉからの画像を補正することを特徴とするカメラシステム。
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009086186A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Casio Comput Co Ltd | 撮像装置及びプログラム |
| JP2009109775A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Canon Inc | 光学機器 |
| JP2010258570A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Canon Inc | 撮像装置及び画像変換方法 |
| JP2011065097A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Canon Inc | 撮像装置及びその制御方法 |
| JP2013251862A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Sony Corp | 撮像装置とその制御方法およびプログラム |
| JP2014053720A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Canon Inc | 撮像装置、その制御方法、および制御プログラム |
| JP2015106104A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | キヤノン株式会社 | 像振れ補正装置、レンズ鏡筒、および撮像装置 |
| JP2015114438A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置およびそれを備えた撮像装置、画像処理方法 |
| JP2016200729A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
| JP2018056753A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | カメラコントローラ、画像処理モジュール、および半導体システム |
| WO2018099435A1 (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种摄像机的防抖方法及摄像机 |
-
2002
- 2002-06-28 JP JP2002189507A patent/JP2004029640A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101452180A (zh) * | 2007-09-28 | 2009-06-10 | 卡西欧计算机株式会社 | 摄像装置、手抖动校正装置、手抖动校正方法以及记录介质 |
| JP2009086186A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Casio Comput Co Ltd | 撮像装置及びプログラム |
| JP2009109775A (ja) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Canon Inc | 光学機器 |
| JP2010258570A (ja) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Canon Inc | 撮像装置及び画像変換方法 |
| JP2011065097A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Canon Inc | 撮像装置及びその制御方法 |
| JP2013251862A (ja) * | 2012-06-04 | 2013-12-12 | Sony Corp | 撮像装置とその制御方法およびプログラム |
| US9456139B2 (en) | 2012-06-04 | 2016-09-27 | Sony Corporation | Imaging device, control method of the same and program |
| JP2014053720A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Canon Inc | 撮像装置、その制御方法、および制御プログラム |
| US9798157B2 (en) | 2013-12-02 | 2017-10-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Image stabilizing apparatus, lens barrel, and image pickup apparatus |
| JP2015106104A (ja) * | 2013-12-02 | 2015-06-08 | キヤノン株式会社 | 像振れ補正装置、レンズ鏡筒、および撮像装置 |
| JP2015114438A (ja) * | 2013-12-10 | 2015-06-22 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置およびそれを備えた撮像装置、画像処理方法 |
| JP2016200729A (ja) * | 2015-04-10 | 2016-12-01 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
| JP2018056753A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | カメラコントローラ、画像処理モジュール、および半導体システム |
| TWI738869B (zh) * | 2016-09-28 | 2021-09-11 | 日商瑞薩電子股份有限公司 | 影像處理模組 |
| WO2018099435A1 (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-07 | 杭州海康威视数字技术股份有限公司 | 一种摄像机的防抖方法及摄像机 |
| US10805539B2 (en) | 2016-12-02 | 2020-10-13 | Hangzhou Hikvision Digital Technology Co., Ltd. | Anti-shake method for camera and camera |
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