JP2004301939A - カメラシステム、カメラ及び交換レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】様々な補正光学系を制御して角度変位を補正する。
【解決手段】被写体を結像する光学結像手段Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を有する交換レンズ４０と、交換レンズ４０を装着するカメラ１０とを備えたカメラシステム１であって、カメラ１０は、当該カメラ１０の姿勢に関する補正角度情報を算出する補正角度情報算出手段２０と、算出された補正角度情報を交換レンズ４０に送信する第１の送信手段２９とを有し、交換レンズ４０は、第１の送信手段２９によって送信された補正角度情報に基づいて、角度変位を光学的に補正する光学補正手段Ｌ２を有することで実現する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラに対して撮影者の要求に応じて任意に交換可能な交換レンズを装着するカメラシステムに関するものであり、詳しくは、上記交換レンズを装着したカメラの撮影時の振れを補正するカメラシステム、カメラ及び交換レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラや、スチルカメラには、撮影時における撮影者の手振れを補正するために手振れ補正機能が搭載されているものがある。この手振れ補正は、一般に、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子を利用して画像処理により手振れを補正する方式と、振れによって変化した光軸を光学的に修正し振れを補正する方式とがある。
【０００３】
小型で安価な振動ジャイロセンサでカメラに加わる角速度を検出し、検出された角速度から角変位を算出し、この角変位に基づいて、ＣＣＤ撮像素子の水平・垂直方向の転送を制御したり、反射ミラーを動かすことで光軸を修正したりして、カメラに加わった振動による映像の振れを除去する手法が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
光学的に振れを補正する方式は、被写体が結像された像自体を振れのない状態とするため、ＣＣＤ撮像素子を利用した手振れ補正方式より高い画質で撮像することができると言われている。この光学振れ補正方式には、撮像レンズの光軸に垂直な２方向に光学結像レンズの一部を変位（シフト）させて、光軸を変化させることで像を移動させる、いわゆる“シフトレンズ方式”と、頂角を変化させることで光軸を変化させる頂角可変プリズム（ＶＡＰ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｎｇｌｅ Ｐｒｉｓｍ）を利用する“頂角可変プリズム（ＶＡＰ）方式”とがある。
【０００５】
頂角可変プリズム方式には、２枚の透明板の間に液体を封入し、この透明板を傾けることでプリズムの頂角を変化させて光軸を補正するというような液体封入型頂角可変プリズムを用いた手法がある（例えば、特許文献２参照。）。また、一般に“ボスコビッチの楔”として知られる、ほぼ大きさの等しい正負の曲率を持った凹凸レンズを、互いの曲面を重ね合わせて対向させ、各々の曲率中心で回転させることによって頂角を替える方式も実現されている（例えば、特許文献３参照。）。また、補正光学系として液体封入型頂角可変プリズムを採用し、振れ補正の具体的な制御手法についても考案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
シフトレンズ方式には、レンズの設計によっては比較的軽量で径の小さいレンズ群を、シフトレンズとして用いることができる。また、頂角可変プリズム、中でも液体封入型頂角可変プリズムを用いた方式では、当該液体封入型頂角可変プリズムが、ガラス板の間に封入された液体を動かして頂角を変化させるため、液体による粘性抵抗があるが、シフトレンズ方式ではこのような粘性抵抗がない。このため、装置全体の小型化に有利であり、高い周波数成分を持った振れに対応しやすいといった利点がある。
【０００７】
しかし、シフトレンズ方式では、レンズを偏心させることによって像を移動させるため、偏心による収差が発生する。したがって偏心時の画質劣化を防止するために像の移動範囲、つまり、補正可能範囲を小さくしなくてはいけないといった欠点がある。
【０００８】
一方、頂角可変プリズムを用いて振れ補正をすると、プリズムによって光軸を曲げるため、色収差が発生するものの、シフトレンズ方式よりは大きく光軸を曲げることが可能であると言われている。
【０００９】
ただ、液体封入型頂角可変プリズムでは、頂角を変化させるのに液体の粘性抵抗に抗した駆動力が必要となるうえ、気圧などの環境変化に影響を受けやすいといった欠点がある。
【００１０】
凹凸レンズを組み合わせた頂角可変プリズムは、レンズの回転半径が大きくなることから、装置全体の大型化を招いてしまうと考えられており、一般に普及してこなかった。しかし、組み合わせた凹凸レンズのそれぞれを両端で支持して回転させ、頂角を変化させる機構を持つ頂角可変プリズムにより大型化を回避している（例えば、特許文献５参照。）。
【００１１】
このように、光学振れ補正方式には、各種の手法が立案、実用化されているが光学系の違いにより、利点、欠点がそれぞれにあることが分かる。したがって、カメラを使用する撮影者にとって、このような様々な光学振れ補正方式を撮影条件などによって選択できることが望ましいといえる。
【００１２】
この要求には、カメラ本体に、交換可能な交換レンズを装着するカメラシステムを用いることで応えることができる。光学振れ補正方式の場合、振れ補正機能は、結像光学系がある交換レンズに備えることになる。したがって、カメラ本体は、交換レンズを撮影条件に応じて選択することで、様々な光学振れ補正方式を利用することができる。
【００１３】
一般に、振れ補正を実行するには、振れを検出するセンサと、検出された振れに基づいて、補正光学系を動作させる信号を演算し、演算した信号に基づいて制御を行う演算制御系と、信号に基づいて補正光学系を実際に動作させる駆動系とが少なくとも必要である。
【００１４】
補正光学系は、交換レンズに搭載されているので、駆動系も交換レンズに搭載する必要がある。またセンサと、演算制御系とを同じく交換レンズに搭載させることも可能であるが、カメラ本体にとっては、当然、交換レンズが変わるたびに補正制御方式も変わってしまうため、振れ補正時における操作性に統一感がなくなってしまうことになる。
【００１５】
また、統一した操作性を可能とするためにセンサを交換レンズに残し、演算制御系をカメラ本体に搭載させると、交換レンズにあるセンサからの信号を、カメラ本体にある演算制御系に渡し、さらに、交換レンズにある駆動系に送信するというように、信号のやりとりが煩雑になると共に、そのためのインターフェースも必要となり、非常に無駄の多いシステムが構築されてしまう。
【００１６】
したがって、センサと、演算制御系とをカメラ本体に搭載させ、交換レンズには、補正光学系を駆動させる駆動系を搭載させることが望ましいシステムの形態となる。このように、センサと、演算制御系とをカメラ本体に搭載させ、補正光学系を駆動させる駆動系を交換レンズに搭載させた様々なカメラシステムを以下に挙げる。
【００１７】
補正光学系としてシフトレンズ方式を採用し、カメラ本体でシフトレンズに対する変位量を演算して交換レンズに送信するカメラシステム（例えば、特許文献６参照。）。
【００１８】
センサで検出された角速度信号から、補正光学系を駆動させる駆動信号をカメラ本体で算出し、交換レンズに送信するカメラシステム（例えば、特許文献７参照。）。
【００１９】
カメラ本体のセンサで検出された角変位信号をデジタル信号として交換レンズに送信するカメラシステム（例えば、特許文献８参照。）。
【００２０】
補正光学系としてシフトレンズ方式を採用したカメラシステム（例えば、特許文献９参照。）。
【００２１】
補正光学系として、特許文献５に記載の凹凸レンズを組み合わせた頂角可変プリズムを採用し、さらに、このプリズムにおいて頂角を可変する際に生ずる誤差成分を除去する制御手法を搭載したカメラシステム（例えば、特許文献１０）
【特許文献１】
特開昭６０−１４３３３０号公報
【特許文献２】
米国特許第３２１２４２０号明細書
【特許文献３】
特公昭４４−５９８７号公報
【特許文献４】
特開平７−２９４９８７号公報
【特許文献５】
特開平１０−３９３５８号公報
【特許文献６】
特開平９−１０５９７１号公報
【特許文献７】
特開平５−６６４４５号公報
【特許文献８】
特開平９−８０５１１号公報
【特許文献９】
特開平６−２５０２７２号公報
【特許文献１０】
特開平１０−１８６４３５号公報
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
このように光学振れ補正には、補正光学系の違いにより複数の補正方式が存在しており、当然、制御方法も補正方式によって異なっている。したがって、例え、交換レンズ毎に異なる補正光学系を用いることで、カメラ本体に振れ補正機能に対する汎用性を持たせたカメラシステムであっても、それぞれの補正方式に対応した制御系を備える必要があるといった問題がある。
【００２３】
そのため、特許文献６乃至１０に示された光学振れ補正をするカメラシステムでは、交換レンズを採用しつつも、その補正光学系は、シフトレンズ方式に固定であったり、頂角可変プリズム方式に固定であったりするため、汎用性に乏しく、補正光学系のそれぞれの利点を撮影者が選択可能な構成とはなっていない。したがって、新しい原理の補正光学系が考案された場合などは、全く対処できないといった問題がある。
【００２４】
そこで、本発明は上述したような問題を解決するために案出されたものであり、光学的に振れ補正をするどのような補正光学系にも対応できるカメラシステム、カメラ及び交換レンズを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係るカメラシステムは、被写体を結像する光学結像手段を有する交換レンズと、上記交換レンズを装着するカメラとを備えたカメラシステムであって、上記カメラは、カメラの姿勢に関する補正角度情報を算出する補正角度情報算出手段と、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記交換レンズに送信する第１の送信手段とを有し、上記交換レンズは、上記第１の送信手段によって送信された上記補正角度情報に基づいて、当該カメラシステムの角度変位を光学的に補正する光学補正手段を有することを特徴とする。
【００２６】
上述の目的を達成するために、本発明に係るカメラは、被写体を結像する光学結像手段を有する交換レンズを装着するカメラであって、カメラの姿勢に関する補正角度情報を算出する補正角度情報算出手段と、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記交換レンズに送信する第１の送信手段とを備えることを特徴とする。
【００２７】
上述の目的を達成するために、本発明に係る交換レンズは、被写体を結像する光学結像手段を有し、所定のカメラに装着される交換レンズであって、上記カメラから送信される補正角度情報を受信する受信手段と、上記受信手段によって受信された上記補正角度情報に基づいて、上記カメラの角度変位を光学的に補正する光学補正手段とを備えることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカメラシステム、カメラ及び交換レンズの実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。
【００２９】
まず、図１を用いて、本発明の第１の実施の形態として示すカメラシステム１について説明をする。
【００３０】
図１に示すように、カメラシステム１は、カメラ本体であるカメラ１０と、上記カメラ１０に装着する交換レンズ４０とを備えている。カメラシステム１は、当該カメラシステム１に与えられる振れ、例えば、撮影者の手振れなどを補正する振れ補正機能を搭載している。
【００３１】
まず、カメラ１０について説明をする。カメラ１０は、角速度センサ１１と、ＨＰＦ・ＬＰＦ１２と、アンプ１３と、カメラマイコン２０とを備えている。
【００３２】
角速度センサ１１は、振動ジャイロであり、カメラ１０の光軸に対して垂直な２方向の振れを角速度信号として検出する。光軸に対して垂直な２方向とは、光軸に対して鉛直方向に垂直な成分（ピッチ方向）と、光軸に対して水平方向に垂直な成分（ヨー方向）である。図１では、省略して角速度センサ１１を１つだけしか記載していないが、当該カメラ１０には上述した２方向、それぞれについて角速度信号を検出する角速度センサ１１が備えられているものとする。
【００３３】
なお、この角速度センサ１１は、カメラ１０に備えられている必要はなく、角速度信号が後段のＨＰＦ・ＬＰＦ１２に入力される構成であればよい。例えば、角速度センサ１１を車両などに取り付け、その振れを検出するようにしてもよい。つまり、角速度センサ１１で検出される振れは、いわゆる手振れに限定されるものではない。
【００３４】
また、角速度センサ１１に替えて、カメラ１０の撮像方向を検出するセンサなどを用いてもよい。
【００３５】
ＨＰＦ・ＬＰＦ１２は、角速度センサ１１で検出された角速度信号に含まれているＤＣオフセット成分をＨＰＦで除去し、さらに、カメラマイコン２０が備える後述するＡ／Ｄコンバータ２１でサンプリングする周波数帯域よりも高い周波数成分をＬＰＦで除去する。
【００３６】
アンプ１３は、ＨＰＦ・ＬＰＦ１２から送出された角速度信号を所定の出力レベルに増幅し、カメラマイコン２０に送出する。
【００３７】
カメラマイコン２０は、角速度センサ１１で検出された角速度信号から、後述する交換レンズ４０に送信する光学補正角度情報を生成する。
【００３８】
カメラマイコン２０は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータ２１と、ノイズ除去部２２と、ＨＰＦ２３と、積分処理部２４と、センタリング処理部２５と、シーリング処理部２６と、ゲイン処理部２７と、パン・チルト判別部２８とを備えている。
【００３９】
Ａ／Ｄコンバータ２１は、アンプ１３から送出された角速度信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタルデータである角速度デジタル信号に変換する。
【００４０】
ノイズ除去部２２は、Ａ／Ｄコンバータ２１から送出された角速度デジタル信号のうち微小信号成分に含まれるノイズを除去する。ノイズ除去部２２では、図２に示すように入力された角速度デジタル信号の微小信号成分の出力をゼロにする。出力をゼロにする不感帯の閾値は、後述するパン・チルト判別部２８の判定などにより決定される。
【００４１】
ＨＰＦ２３は、ノイズ除去部２２で除去できない温度ドリフトなどの低周波ノイズを、角速度デジタル信号から除去し、積分処理部２４に送出する。
【００４２】
積分処理部２４は、ＨＰＦ２３から送出されたノイズ除去部２２、ＨＰＦ２３によってノイズが除去された角速度デジタル信号を積分処理して、角度情報を算出する。
【００４３】
センタリング処理部２５は、積分処理部２４で算出された角度情報が、交換レンズ４０の補正光学系で補正することができる角度範囲内となるように、角度信号の調整をし、補正光学系を正常な状態に保つようにする。
【００４４】
例えば、積分処理部２４で算出された角度情報が、交換レンズ４０の補正光学系で補正可能な角度範囲の限界付近である場合には、補正光学系は、補正動作の要求に追従できない可能性が非常に高くなってしまう。
【００４５】
このため、センタリング処理部２５では、補正光学系の可動範囲を保ち、本来の光学性能を保つめに、光学系を所定の状態に戻すような光学補正角度情報となるように調整をする。具体的には、例えば、積分処理部２４で算出される角度情報に、図３で示すように角度情報の絶対値が大きくなる毎に小さくなる変数ｐ（０＜ｐ＜１）を乗算してゲインをかけることで調整をする。
【００４６】
センタリング処理部２５でのセンタリング処理では、現在、補正光学系がどの位置にあるかという情報が必要となる。この、現在位置情報は、交換レンズ４０内で検出されるため、交換レンズ４０との通信により取得することができる。
【００４７】
また、当該カメラ１０では、補正光学系を補正するための角度情報が生成されるため、この角度情報から、目標となる制御目標値をカメラ１０側で算出し、センタリング処理部２５で必要となる現在位置情報として使用することも可能である。
【００４８】
シーリング処理部２６は、積分処理部２４で算出され、センタリング処理部２５でセンタリング処理された角度情報が、交換レンズ４０の補正最大角度θｍａｘを超えてしまった場合の処理をする。補正最大角度θｍａｘは、後述する交換レンズ４０にて算出され当該カメラ１０に送信される値である。シーリング処理部２６は、角度情報が、補正最大角度θｍａｘを超えてしまう場合には、図４に示すように超えてしまった角度情報を補正最大角度θｍａｘに置き換えて出力する。
【００４９】
ゲイン処理部２７は、シーリング処理部２６を介して出力された角度情報を、交換レンズ４０へ精度よく送信するためのゲイン調整をする。カメラ１０から、交換レンズ４０に送信される角度情報は、デジタル信号として送信されるか、アナログ信号として送信されるか、送信形態に応じた値に変換されて送信される。
【００５０】
一般に、交換レンズの補正最大角度は、補正光学系の違い（シフトレンズ方式であるのか、ＶＡＰ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｎｇｌｅ Ｐｒｉｓｍ）方式であるのか）、個々のレンズの設定によって異なってくる。例えば、シフトレンズ方式のＡレンズの場合の補正最大角度は０．３度であったが、ＶＡＰ方式のＢレンズの場合の補正最大角度は２度であったとする。
【００５１】
これをアナログ信号として送信する場合、単位あたりの角度情報を固定的なアナログ信号として、例えば、１ボルトの電圧値で１度のように定めてしまうと、ＶＡＰ方式の補正最大角度に対する電圧値は２ボルトであるのに対し、シフトレンズ方式の補正最大角度に対する電圧値は０．３ボルトのように微弱な値となってしまう。したがって、シフトレンズ方式の場合ではちょっとしたノイズによる電圧値の変動によって送信する角度情報に誤差成分が含まれてしまうことになる。
【００５２】
そこで、ゲイン処理部２７は、交換レンズ４０に角度情報が最適に送信されるように、送信に用いられる最大値、つまり、アナログ送信なら最大電圧値、デジタル送信なら最大ビット幅が、交換レンズ４０の補正最大角度となるように設定をする。そして、ゲイン処理部２７は、このときの伝送信号の１単位あたりの角度情報をゲイン値とする。ゲイン処理部２７は、角度情報をゲイン値で除算し、伝送信号を生成する。伝送信号は、端子２９を介して交換レンズ４０に送信される。
【００５３】
また、ゲイン処理部２７で生成されたゲイン値は、他の端子、例えば、端子３０などにより、交換レンズ４０に送信される。交換レンズ４０へのゲイン値の送信は、例えば、カメラ１０に、交換レンズ４０が装着された際に送信されることになり、振れ補正する段階では、交換レンズ４０が既にゲイン値を取得している。
【００５４】
このカメラ１０から交換レンズ４０に送信されるゲイン値と、角度情報を含む伝送信号とは、カメラシステム１の振れ補正処理に必要不可欠な情報であり、これらを総称して光学補正角度情報と呼ぶ。
【００５５】
なお、ゲイン処理部２７で生成されるゲイン値は、伝送信号がカメラ１０から交換レンズ４０に送信されている間でも変更可能である。例えば、伝送信号の通信状況が悪化した場合などには、最適な条件で確実に角度情報を送信するために、ゲイン値を適宜変更させることができる。
【００５６】
パン・チルト判別部２８は、角速度センサ１１で検出され、Ａ／Ｄコンバータ２１を介して供給される角速度値（例えば、角速度の大きさ、角速度の変化の様子）や、積分処理部２４で算出される角度情報（例えば、角度の大きさ）などから、角速度センサ１１で検出された振れがパン、チルトなどといった撮影者の意図的なカメラシステム１の操作によるものであるのか、補正すべき手振れであるのかどうかを判断する。
【００５７】
パン・チルト判別部２８は、判断結果に応じて、ノイズ除去部２２での不感帯の大きさ、ＨＰＦ２３でのハイパスフィルタの通過帯域、積分処理部２４で実行される積分処理の時定数等を設定する。
【００５８】
また、パン・チルト判別部２８は、積分処理部２４で算出される角度情報と、交換レンズ４０から送出される振れ補正範囲とを比較して、センタリング処理部２５でのセンタリング処理時に使用する変数ｐの値を設定する。例えば、パン・チルト判別部２８は、撮影者が意図的にカメラシステム１を移動させたと判断された場合（パン、チルト処理を実行したと判断された場合）変数ｐの値を小さい値に設定する。
【００５９】
端子２９、端子３０は、交換レンズ４０の端子４６、端子４７とそれぞれ接続されるインターフェースである。
【００６０】
端子２９は、上述したように交換レンズ４０に対して角度情報が含まれた伝送信号を送信するインターフェースである。図１では図示していないが、カメラ１０は、ピッチ方向と、ヨー方向の振れをそれぞれ独立に検出しているため、端子２９もそれに伴い２つ用意し、角度情報を含んだ伝送信号をそれぞれ独立に交換レンズ４０に送信する。また、ピッチ方向と、ヨー方向の角度情報を含んだ伝送信号を、時分割多重することで、１つの端子２９を用いて送信することも可能である。
【００６１】
また、端子３０は、交換レンズ４０から送信される情報、例えば、補正光学系の補正最大角度θｍａｘ、補正光学系の補正可能角度範囲情報、フォーカシングやズーミングされた際のレンズ情報などを受信するインターフェースである。
【００６２】
続いて、交換レンズ４０について説明をする。本例の交換レンズ４０は、被写体を結像する結像光学系として、４つのレンズ群、レンズ群Ｌ１，レンズ群Ｌ２，レンズ群Ｌ３，レンズ群Ｌ４とを備えている。交換レンズ４０の結像光学系では、レンズ群Ｌ１を光軸方向に進退させることでフォーカシングを行い、レンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を光軸方向に進退させることでズーミングを行う。なお、レンズ群Ｌ４は固定となっている。
【００６３】
フォーカシングによって光軸方向に進退するレンズ群Ｌ１の位置は、フォーカス位置検出エンコーダ４１によって検出される。また、ズーミングによって光軸方向に進退するレンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置は、ズーム位置検出エンコーダ４２によって検出される。
【００６４】
また、レンズ群Ｌ２は、当該交換レンズ４０において、光学補正を行う補正光学系の補正レンズとして機能する。交換レンズ４０における光学補正方式は、検出されたカメラシステム１の振れ量に応じて、レンズ群Ｌ２を光軸に対して垂直方向に移動させることで上記振れ量を補正するシフトレンズ方式が採用されている。シフトレンズ方式に基づいて、動作させるレンズ群Ｌ２を、シフトレンズと呼ぶ。レンズ群Ｌ２の現在位置情報は、位置検出エンコーダ４３によって検出され、レンズマイコン５０に送出される。
【００６５】
補正光学系は、カメラ１０から送信される光学補正角度情報に基づいたレンズマイコン５０による制御によって、レンズ群Ｌ２を、光軸に対して垂直方向に移動させることで補正を実行する。
【００６６】
レンズマイコン５０は、演算部５１を備えており、この演算部５１で、カメラ１０から送信される光学補正角度情報に基づいて、レンズ群２をシフトさせる制御目標値である補正シフト位置情報を演算する。さらに、レンズマイコン５０は、加算器５２を備えており、制御目標値である補正シフト位置情報から、位置検出エンコーダ４３で検出されるレンズ群Ｌ２の現在位置情報を減算する。
【００６７】
加算器５２で減算された値は、駆動回路４４に送出され制御電圧値に変換され、レンズ群Ｌ２を駆動させるアクチュエータ４５に送出される。アクチュエータ４５は、駆動回路４４から出力される制御電圧値に応じて、レンズ群Ｌ２を駆動し、当該カメラシステム１の振れを補正する。
【００６８】
続いて、レンズマイコン５０を中心に、交換レンズ４０で実行される振れ補正処理について具体的に説明をする。
【００６９】
レンズマイコン５０の演算部５１は、カメラ１０の端子２９から、当該交換レンズ４０の端子４６を介して供給される光学補正角度情報である角度情報を含む伝送信号に、同じく光学補正角度情報としてあらかじめ送信されていたゲイン値を乗算し、角度情報を算出する。
【００７０】
続いて、レンズマイコン５０は、得られた角度情報分だけ光軸が傾いたのと等価なシフトレンズによる像変位量、ｄＩＭ１を算出する。像変位量ｄＩＭ１は、結像光学系が前側主点を中心にθ［ｒａｄ］の角度振れを生じた場合、結像光学系の焦点距離をｆ、撮像倍率をｋとすると、（１）式に示すように表される。
【００７１】
ｄＩＭ１＝ｆ（１＋ｋ）・θ ・ ・ ・ （１）
【００７２】
結像光学系の焦点距離ｆは、レンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の位置をズーム位置検出エンコーダ４２で検出して知ることが出来る。
【００７３】
また、被写体距離ａは、レンズ群Ｌ１の位置をフォーカス位置検出エンコーダ４１で検出して求められる。例えば、フォーカス位置検出エンコーダ４１、及びズーム位置検出エンコーダ４２の出力値に対応した被写体距離ａを記述したテーブルをレンズ情報格納部５３にあらかじめ保持しておき、それぞれの出力値が入力されたことに応じて、距離ａをレンズマイコン５０に送出する。
撮像倍率ｋは、このｆとａから次の（２）、（３）式により求められる。
【００７４】
１／ｆ＝（１／ａ）＋（１／ｂ） ・ ・ ・（２）
【００７５】
ｋ＝ａ／ｂ ・ ・ ・（３）
【００７６】
このようにして、レンズマイコン５０は、距離ａと、焦点距離ｆとから、（２）式を用いて距離ｂを算出し、撮像倍率ｋを算出する。さらにマイコン５０は、撮像倍率ｋと、角度情報θとから（１）式を用いて、ｄＩＭ１を算出する。
【００７７】
一方、レンズ群Ｌ２が、あるシフトレンズ位置ｄに変位した場合の像の変位量をｄＩＭ１’とすると、ｄとｄＩＭ１’の比は、焦点距離ｆと、撮像倍率ｋとによって変化する。この比を、偏心敏感度Ｓｄとして後述するように保持されている。
【００７８】
ｄＩＭ１’＝Ｓｄ・ｄ＝Ｓｄ（ｆ，ｋ）・ｄ ・ ・ ・ （４）
【００７９】
（１）式により、補正すべき角度情報の振れに等価な像移動量ｄＩＭ１が求められ、これを解消すべくシフトレンズの移動量ｄに対する像移動量ｄＩＭ１’の関係式（４）が与えられたので、振れを補正すべきシフトレンズ位置ｄは（５）式に示すように、角度情報θの関数で表すことができる。
【００８０】
ｄ＝｛ｆ（１＋ｋ）・θ／Ｓｄ（ｆ，ｋ）｝ ・ ・ ・ （５）
【００８１】
このシフトレンズ位置ｄは、制御目標値である補正シフト位置情報である。算出された補正シフト位置情報は、レンズマイコン５０の加算器５２に送出される。加算器５２は、補正シフト位置情報から、位置検出エンコーダ４３によって検出されるレンズ群Ｌ２の現在位置情報を減算し、レンズ群Ｌ２の制御量を算出する。
【００８２】
このように、交換レンズ４０の補正光学系では、カメラ１０から送出される光学補正角度情報に基づいて、レンズマイコン５０の演算部５１で（５）式を用いて、制御目標値である補正シフト位置情報ｄを算出し、位置検出エンコーダ４３によって検出されるレンズ群Ｌ２の現在位置情報をフィードバックして、制御目標値に近付くように制御をすることで、カメラシステム１の振れを補正する。
【００８３】
なお、焦点距離ｆと、撮像倍率ｋとの関数である偏心敏感度Ｓｄは、例えば、レンズ情報格納部５３にテーブルとして記憶されており、レンズマイコン５０によって焦点距離ｆ、撮像倍率ｋが算出され、対応するＳｄ（ｆ，ｋ）が求められる。
【００８４】
続いて、交換レンズ４０から、カメラ１０に送信する情報について説明をする。上述したように交換レンズ４０は、カメラ１０から光学補正角度情報を受け取るが、逆に、カメラ１０に対して、補正光学系の補正可能角度範囲情報や、ユーザによるピントの操作や、オートフォーカス、ズーム機能といったユーザ支援機能によって、交換レンズ４０の状態が変化した場合などの交換レンズ情報を送信する。この交換レンズ情報は、交換レンズ４０の端子４７と接続されたカメラ１０の端子３０を介してカメラ１０に送信される。
【００８５】
交換レンズ情報のうち、光学補正角度情報を決定する際に必要となる情報に補正最大角度θｍａｘがある。補正最大角度θｍａｘは、結像光学系の焦点距離ｆ、撮像倍率ｋ、偏心敏感度Ｓｄ、及びシフトレンズであるレンズ群Ｌ２が交換レンズ４０内において物理的にシフトすることが可能な最大値であるｄｍａｘを用いて、（６）式によって算出することができる。
【００８６】
θｍａｘ＝ｄｍａｘ・Ｓｄ（ｆ，ｋ）／｛ｆ（１＋ｋ）｝ ・ ・ ・（６）
【００８７】
この式のシフトレンズの物理的な可動範囲で決まる補正最大角度以外に、光学性能を一定の使用異常に保つ等の理由で補正最大角度が設定されることもある。このような場合は、焦点距離、撮影倍率などに対応したテーブルに値として保持され、参照される。
【００８８】
補正最大角度θｍａｘは、一定時間間隔で算出されカメラ１０に送出されるか、又は、θｍａｘに変化があった場合にカメラ１０に送出される。補正最大角度θｍａｘは、カメラマイコン２０に送出され、シーリング処理部２６、パン・チルト判別部２８などでの処理に用いられる。
【００８９】
続いて、図５を用いて、本発明の第２の実施の形態として示すカメラシステム２について説明をする。
【００９０】
図５に示すように、カメラシステム２は、カメラ１０をカメラ本体とし、カメラ本体に装着される交換レンズとして交換レンズ７０を備えている。カメラシステム２は、カメラシステム１と同様に当該カメラシステム２に与えられる振れ、例えば、撮影者の手振れなどを補正する振れ補正機能を搭載している。
【００９１】
なお、カメラシステム２のカメラ１０については、図１を用いて説明した構成と全く同様であるため説明を省略する。カメラ１０の角速度センサ１１で振れが検出されると、カメラマイコン２０にて光学補正角度情報が生成され、交換レンズ７０に送信される。
【００９２】
続いて、交換レンズ７０について説明をする。交換レンズ７０は、被写体を結像する結像光学系として、レンズユニット７１を備え、補正光学系として液体封入型の頂角可変プリズムであるＶＡＰ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｎｇｌｅ Ｐｒｉｓｍ）７２とを備えている。交換レンズ７０における光学補正方式は、検出されたカメラシステム２の振れ量に応じて、ＶＡＰ７２の頂角を可変して、上記振れ量を補正するＶＡＰ方式が採用されている。
【００９３】
補正光学系は、カメラ１０から送信される光学補正角度情報に基づいたレンズマイコン８０による制御によって、ＶＡＰ７２の頂角を可変して補正を実行する。
【００９４】
まず、ＶＡＰ７２について説明をする。図６に示すようにＶＡＰ７２は、対向した２枚の透明平行板９１，９２の間に、透明な高屈折率（屈折率ｎ）の弾性体、又は不活性液体９３を挟持した形で充填すると共に、その外周を樹脂フィルムなどの封止材９４で弾力的に封止し、透明平行板９１，９２を揺動することにより、光軸１００を変位させ振れを補正するものである。
【００９５】
図７は、ＶＡＰ７２の一方の透明平行板９１を揺動・回転軸９５（９６）の周りに角度ρだけ回転させたときの入射光束１０１の通過状態を示した図である。光軸１００に沿って入射した入射光束１０１は、プリズムと同じ原理で角度ρだけ偏向される。頂角をδとし、頂角δが微小であるとすると偏向される角度ρは、（７）式のように表すことができる。
【００９６】
ρ＝（ｎ−１）・δ ・ ・ ・ （７）
【００９７】
カメラ１０の角速度センサ１１で検出され、カメラマイコン２０で算出された角度情報は、光学補正角度情報として交換レンズ７０に送信される。
【００９８】
レンズマイコン８０は、演算部８１を備えており、この演算部８１でカメラ１０から送信される光学補正角度情報に基づいて、ＶＡＰ７２の頂角を可変させる制御目標値である目標角変位量を演算する。具体的には、レンズマイコン８０は、交換レンズ７０の端子７６を介して、光学補正角度情報として送信された角度情報を含む伝送信号に、同じく光学補正角度情報として、あらかじめ送信されているゲイン値を乗算し、角度情報を算出する。算出した角度情報は前記偏向量ρであるから、（７）式から制御目標値となる目標角変位量δが算出される。
【００９９】
また、レンズマイコン８０は、加算器８２を備えており、制御目標値である目標角変位量から位置検出センサ７３で検出されるＶＡＰ７２の角変位量を減算する。
【０１００】
加算器８２で減算された値は、駆動回路７４に送出され制御電圧値に変換され、ＶＡＰ７２を駆動させるアクチュエータ７５に送出される。アクチュエータ７５は、駆動回路７４から出力される制御電圧値に応じて、ＶＡＰ７２の頂角を変化させるように駆動し、当該カメラシステム２の振れを補正する。
【０１０１】
このようにして、補正光学系としてＶＡＰ方式を採用した交換レンズ７０を、カメラ１０に装着したカメラシステム２においても、カメラ１０で検出される当該カメラシステム２の振れ量を光学補正角度情報として交換レンズ７０に送信することで、上記振れ量を補正することができる。
【０１０２】
また、交換レンズ７０のＶＡＰ７２は、頂角を変化させると光軸が直接変化するため、シフトレンズ方式を採用した交換レンズ４０と異なり、レンズマイコン８０にて像の振れ量を算出してから、制御目標値である補正シフト位置情報を算出するといった複雑な演算を省略することができる。
【０１０３】
また、補正最大角度についてもレンズの焦点距離や像の倍率によらず一定値として良いので、カメラシステムが稼動したとき、あるいは交換レンズが脱着されたとき、交換レンズ４０の端子４７からカメラ本体に伝えられるだけで良いが、前記シフトレンズの場合と同様、一定間隔でカメラに伝えられるようにしても良い。
【０１０４】
続いて、図８を用いて、本発明の第３の実施の形態として示すカメラシステム３について説明をする。
【０１０５】
図８に示すように、カメラシステム３は、カメラ１０をカメラ本体とし、カメラ本体に装着される交換レンズとして交換レンズ１１０を備えている。カメラシステム３は、カメラシステム１及びカメラシステム２と同様に当該カメラシステム３に与えられる振れ、例えば、撮影者の手振れなどを補正する振れ補正機能を搭載している。
【０１０６】
まず、交換レンズ１１０の補正光学系について説明をする。交換レンズ１１０の補正光学系は、ＶＡＰ方式を採用しているが、図５で示した交換レンズ７０で用いた液体封入式とは異なった方式の頂角可変プリズムを構成している。
【０１０７】
交換レンズ１１０で用いているＶＡＰについて説明をする。交換レンズ７０で採用した液体封入型のＶＡＰでは、板ガラスと、これを結合する蛇腹の間に液体が封入されているため、板ガラスの角度を変えるとき封入液体が粘性抵抗として働き、高速の振れ追従をさせにくいという欠点がある。
【０１０８】
この問題を解決するために考案されたのが、一対の球面レンズを組み合わせたタブレット型頂角可変プリズムであり、このタブレット型頂角可変プリズムが交換レンズ１１０に用いられる。
【０１０９】
図９を用いて、タブレット型頂角可変プリズムの原理について説明をする。図９（Ａ）に示すクサビ型プリズム２０１は、屈折率ｎ、頂角δであり、このクサビ型プリズム２０１では、入射光軸Ｆに対して出射光軸Ｆ１に屈折角ρが発生する。屈折角ρと頂角δの関係は上述した（７）式と同じである。再び、（７）式を示す。
【０１１０】
ρ＝（ｎ−１）・δ ・ ・ ・ （７）
【０１１１】
これに対して、交換レンズ１１０に採用されるタブレット型頂角可変プリズム２０２は、図９（Ｂ）に示すように、平凹球面レンズ２０３と、平凸球面レンズ２０４で構成される。
【０１１２】
平凹レンズ２０３と、平凸レンズ２０４の屈折率ｎ、及び球面２０３ａ，２０４ａの曲率半径は略等しくなされている。そして、それらの球面２０３ａ，２０４ａ間に僅かな隙間２０５を保って対向させる。
【０１１３】
このタブレット型頂角可変プリズム２０２は、図９（Ｂ）点線で示すように、平凹レンズ２０３と、平凸レンズ２０４の平面２０３ｂ，２０４ｂが互いに平行のときには、光が偏向しない。
【０１１４】
しかし実線で示すように、平凹レンズ２０３と、平凸レンズ２０４とをこれらの球面２０３ａ，２０４ａに沿って相対的に矢印Ｘ方向に回転させて、これらの平面２０３ｂ，２０４ｂ間に頂角δを形成すると、クサビ型プリズム２０１と同様に（７）式により、入射光Ｆに対して出射光Ｆ１が偏向する。
【０１１５】
平凹レンズ２０３と、平凸レンズ２０４の球面２０３ａ，２０４ａに沿った相対的な回転方向を直角２軸方向とし、その回転角を自在に制御することにより、出射光Ｆ１の偏向方向及び偏向角ρを上下左右、いずれかの方向にも自在に可変することができる。
【０１１６】
続いて、図１０を用いて、交換レンズ１１０で使用するタブレット型頂角可変プリズム２０２の動作について説明をする。
【０１１７】
図１０は、タブレット型頂角可変プリズム２０２の平凸レンズ２０４を回転させる機構を記載した図である。平凸レンズ２０４は、レンズ支持部２１０によって支持され、回転駆動部２２１によって、直線Ｕを回転軸として回転させられる。なお、平凹レンズ２０３も同様の機構によって回転させられる。タブレット型頂角可変プリズム２０２は、交換レンズ１１０の鏡筒２１６に取り付けられる。
【０１１８】
レンズ支持部２１０は、平凸レンズ２０４の回転中心となる仮想の回転軸Ｕ上に置かれた小球２１１を、鏡筒２１６に固定された軸受け固定部２１２と、カバー部２１３により挟むことで、小球２１１を中心に回転できるように、平凸レンズ２０４を支持する。小球２１１は、平凸レンズ２０４に取り付けられた保持部２１４に圧入された軸２１５の先端に設けられている。
【０１１９】
上述したように、レンズ支持部２１０側の平凸レンズ２０４の一端は、保持部２１４が取り付けられているが、回転駆動部２２１側の平凸レンズ２０４の端部にも回転側保持部２１９が取り付けられている。回転側保持部２１９は、平凸レンズ２０４の回転中心となる仮想の回転軸Ｕと垂直な面Ｓに平行な鏡筒２１６に、ボールベアリング２１７を介して当接されている。
【０１２０】
回転駆動部２２１のモータ２１８には、図示しないプーリが取り付けられており、プーリには、図示しないスチールベルトが取り付けられている。このスチールベルトは、平凸レンズ２０４を保持している回転側保持部２１９に備えられている腕２２０に巻き付けられ、一部が固定される。したがって、モータ２１８が回転することで、プーリ、スチールベルトが駆動し、腕２２０を介して小球２１１と、ボールベアリング２１７とによって空間上に保持された平凸レンズ２０４を仮想の回転軸Ｕに対する垂直な面Ｓに沿って駆動させる。
【０１２１】
また、モータ２１８には、光学式のロータリエンコーダである位置検出センサ１１４ｂが備えられており、平凸レンズ２０４の現在の角度情報である角変位量を検出する。
【０１２２】
このようなタブレット型頂角可変プリズム２０２を補正光学系として使用する場合、カメラシステム３の振れによる光軸の変動を直交する２軸方向の動きに分けて検知し、それぞれの動きと同方向に光軸を変化させれば、互いに影響されることなく独立に補正をすることができる。したがって、光軸の補正方向は、カメラ１０の光軸に垂直な平面に投影したとき直線となることが望ましい。そのためには、平凸レンズ２０４の回転は、光軸に垂直な直線を回転軸とする回転運動であることが必要である。
【０１２３】
しかし、上述したようにタブレット型頂角可変プリズム２０２は、光軸と垂直ではない回転軸Ｕの周りを回転することで、振れの補正を行っている。したがって、光軸に垂直な平面に投影して考えるとき、運動の軌跡は直線ではなく弧を描いてしまう。
【０１２４】
つまり、タブレット型頂角可変プリズム２０２を使用して、カメラ１０の振れ量に対する光学補正をした場合、誤差成分を含んだまま光学補正がなされてしまうことになる。
【０１２５】
この誤差成分は、図１１に示すような直交座標空間を考えることで算出することができる。図１１に示す直交座標空間では、平凸レンズ２０４の初期状態の光軸方向をｚ軸、ｚ軸に垂直な面内で平凸レンズ２０４の回転軸を含む方向をｙ軸、ｙｚ軸に垂直な方向をｘ軸としている。
【０１２６】
ここで、平凸レンズ２０４を回転軸Ｕを中心に回転させた場合において、平凸レンズ２０４の平面２０４ｂに立てられた大きさがｌの法線ベクトルｍの軌跡を考える。なお、回転軸Ｕと、平凸レンズ２０４の光軸とは角度αだけ傾いているものとする。
【０１２７】
説明のため、平凸レンズ２０４の回転軸Ｕを平行移動させて直交座標空間の原点を通るようにすると、法線ベクトルｍの軌跡は、円２３０のようになる。
【０１２８】
平凸レンズ２０４が角度θだけ回転軸Ｕを中心に回転した場合を考え、法線ベクトルｍの動径を、ｘｚ平面、及びｙｚ平面に射影し、それぞれがｚ軸となす角度φ、角度ψとする。
【０１２９】
一方、平凸レンズ２０４をｘ軸に平行な直線を回転軸として回転させた場合、法線ベクトルｍの射影像は、ｘｚ平面においてのみ変化し、ｙｚ平面では変化しない。したがって、ｙｚ平面に現れた角度ψは、誤差成分であることが分かる。
【０１３０】
平凸レンズ２０４が回転軸Ｕの回りでθだけ回転した際、法線ベクトルｍの動径の座標（ｘ、ｙ、ｚ）は図のように、
ｘ＝ｒｓｉｎθ
ｙ＝ｒ（１−ｃｏｓθ）ｃｏｓα
ｚ＝ｌ―ｒ（１−ｃｏｓθ）ｓｉｎα
となる。したがって、角度φ、及び角度ψはそれぞれ、（８）式、（９）式のように表すことができる。
【０１３１】
【数９】

【０１３２】
【数１０】

【０１３３】
図１２に、仮想的な回転軸Ｕと、平凸レンズ２０４の初期状態の光軸との傾きαが、α＝２０度のときに、平凸レンズ２０４を回転軸Ｕに垂直な面内に角度θだけ回転させた際の角度φと、角度ψとの関係をそれぞれ示す。これによると、角度θが増加するごとに誤差成分である角度ψの値が大きくなっていることが分かる。
【０１３４】
再び、図８に戻りカメラシステム３のカメラ１０の構成について説明をする。カメラシステム３のカメラ１０は、ヨー方向の処理、つまり図１１で示したｘｚ平面内の振れを検出し、角度情報を生成する処理系と、ピッチ方向の処理、つまり図１１で示したｙｚ平面内の振れを検出し、角度情報を生成する処理系とが記載されている。
【０１３５】
ヨー方向の処理系での各ブロックで、図１に示したカメラ１０の各ブロックに対応するものには同一の符号を付し、さらに添字として“ａ”を付している。一例を示すと、図１に示す角速度センサ１１は、図８においては角速度センサ１１ａと表記される。また、チルト方向の処理系での各ブロックで、図１に示したカメラ１０の各ブロックに対応するものには、同一の符号を付し、さらに添字として“ｂ”を付している。一例を示すと、図１に示す角速度センサ１１は、図８においては角速度センサ１１ｂと表記される。
【０１３６】
なお、カメラシステム３におけるカメラ１０の、ヨー方向、チルト方向の処理系の各ブロックは、図１に示したカメラシステム１におけるカメラ１０の各ブロックと同一の機能であるため各ブロックの機能について詳細な説明を省略する。
【０１３７】
カメラ１０は、角速度センサ１１ａで検出されたヨー方向の振れ量である角速度信号から、ＨＰＦ・ＬＰＦ１２ａ、アンプ１３ａ、Ａ／Ｄコンバータ２１ａを介して角速度デジタル信号を生成し、ノイズ除去部２２ａ、ＨＰＦ２３ａ、積分処理部２４ａを介した処理により、角度情報σｘを算出する。またσｘは、センタリング処理部２５ａ、シーリング処理部２６ａで所定の処理が実行される。
【０１３８】
この、角度情報を交換レンズ１１０へ送信する際には、ゲイン処理部２７ａでゲイン処理される。ゲイン処理部２７ａは、送信に用いられる伝送信号の最大値が、交換レンズ１１０から送信される当該交換レンズ１１０の補正最大角度σｘｍａｘとなるように設定をし、このときの伝送信号の１単位あたりの角度情報をゲイン値とする。このゲイン値は、当該交換レンズ１１０がカメラ１０に装着された際、またはカメラシステムが起動した際に、カメラ１０の端子３０などから交換レンズ１１０に送信される。ゲイン処理部２７ａは、角度情報をゲイン値で除算することで得られる角度情報に対応した伝送信号を端子２９ａを介して交換レンズ１１０に送信する。この、ゲイン値と、角度情報を含む伝送信号とが、光学補正角度情報である。
【０１３９】
カメラ１０は、ピッチ方向についても全く同様に光学補正角度情報を生成し、交換レンズ１１０に送信する。
【０１４０】
続いて、交換レンズ１１０について説明をする。交換レンズ１１０は、補正光学系として、上述したタブレット型頂角可変プリズム２０２を備えている。交換レンズ１１０に備えられた、タブレット型頂角可変プリズム２０２の、平凹レンズ２０３は、当該カメラシステム３のヨー方向の振れに対応して所定の回転軸の回りを回転し、プリズムの頂角を変化させることで補正を行うレンズであり、平凸レンズ２０４は、ピッチ方向の揺れに対応して所定の回転軸の回りを回転し、プリズムの頂角を変化させることで補正を行うレンズである。平凹レンズ２０３、平凸レンズ２０４、それぞれの回転軸と光軸とのなす角は、それぞれ角度α、角度βである。なお、角度αと、角度βとの値が同じになるように、平凹レンズ２０３と、平凸レンズ２０４とを配置してタブレット型頂角可変プリズム２０２を作製することもできる。
【０１４１】
平凹レンズ２０３、平凸レンズ２０４は、レンズマイコン１２０による制御に応じて、それぞれの駆動系が動作することで、タブレット型頂角可変プリズム２０２を補正光学系として機能させる。
【０１４２】
レンズマイコン１２０が備えるｘ軸演算部１２１ａには、カメラ１０から送信された光学補正角度情報である伝送信号が端子１１７ａを介して供給される。ｘ軸演算部１２１ａは、送信された伝送信号に、あらかじめ送信されているゲイン値を乗算し角度情報を算出する。さらに、ｘ軸演算部１２１ａは、算出した角度情報と、上述した（７）式とを用いて、頂角の制御目標値を算出する。さらに（８）式により平凹レンズ２０３の回転軸まわりの回転角である目標角変位量が算出される。
【０１４３】
平凹レンズ２０３を回転させるモータ１１３ａの付近には、平凹レンズ２０３の回転角度検出センサ１１４ａが備えられており、モータ１１３ａの回転により平凹レンズ２０３がどれくらい回転したかという角変位量θｘが検出される。角変位量θｘは、アンプ１１５ａで所定のレベルまで増幅され、Ａ／Ｄコンバータ１１６ａにてデジタルデータに変換されレンズマイコン１２０の加算器１２２ａに供給される。加算器１２２ａは、ｘ軸演算部１２１ａで算出された目標角変位量から角変位量θｘを減算し、制御信号を生成する。
【０１４４】
駆動回路１１２ａには、レンズマイコン１２０で生成され、Ｄ／Ａコンバータ１１１ａでアナログ値に変換された制御信号が供給される。駆動回路１１２ａは、供給された制御信号をモータ１１３ａに印加する制御電圧に変換する。
【０１４５】
平凹レンズ２０３は、駆動回路１１２ａに制御されたモータ１１３ａによって、タブレット型頂角可変プリズム２０２の頂角が適切な角度となるように回転させられ光軸の補正をする。
【０１４６】
このように、平凹レンズ２０３は、レンズマイコン１２０によってフィードバック制御されることで、ヨー方向の振れ量を補正する。
【０１４７】
平凸レンズ２０４も、全く同様にしてフィードバック制御されることで、ピッチ方向の振れ量を補正する。
【０１４８】
上述したように、タブレット型頂角可変プリズム２０２は、構成される平凹レンズ２０３、及び平凸レンズ２０４がどちらも光軸に垂直な軸を中心とした回転をしないことから、回転移動に際して誤差を持つことが分かっている。したがって、交換レンズ１１０のレンズマイコン１２０は、上記誤差を除去する機能を備えている。
【０１４９】
ここで、平凹レンズ２０３の誤差成分について考えてみる。平凹レンズ２０３をレンズの回転軸に垂直な面内でθｘだけ回転させたとき、θｘによるｙｚ平面内での回転角ψｘは、（９）式より、（１０）式に示すようになる。
【０１５０】
【数１１】

【０１５１】
この誤差成分を補正するには、タブレット型頂角可変プリズム２０２を構成するもう一つのレンズ、平凸レンズ２０４を、レンズの回転軸の回りにΔθｙだけ回転させた際の、ｙｚ面内に投影された角度φｙが、上記誤差成分である回転角ψｘを相殺するよう回転されればよい。平凸レンズ２０４をΔθｙだけ回転させた際の回転角φｙは、（８）式より（１１）式に示すようになる。
【０１５２】
【数１２】

【０１５３】
したがって、この（１１）式が、（１０）式と等しくなるような条件で、Δθｙを決めることで、平凹レンズ２０３を回転させることで発生する誤差成分を補正する、平凸レンズ２０４の回転角Δθｙが求まることになる。上記条件よりΔθｙを求めると（１２）式に示すようになる。
【０１５４】
【数１３】

【０１５５】
同様に、平凸レンズ２０４を回転軸に垂直な面内で回転させたときに発生する誤差成分を相殺するための、平凹レンズ２０３の回転角Δθｘは、（１３）式に示すようになる。
【０１５６】
【数１４】

【０１５７】
ここで、平凹レンズ２０３の回転軸と光軸とのなす角度αと、平凸レンズ２０４の回転軸と光軸とのなす角度βとが同じである場合は、（１２）式、及び（１３）式は、それぞれ、（１４）式、（１５）式に示すようになる。
【０１５８】
【数１５】

【０１５９】
【数１６】

【０１６０】
レンズマイコン１２０には、上述した平凹レンズ２０３による誤差成分を補正する誤差補正処理部１２３ａと、上述した平凸レンズ２０４による誤差成分を補正する誤差補正処理部１２３ｂとが設けられている。
【０１６１】
誤差補正処理部１２３ｂは、位置センサ１１４ｂによって検出された平凸レンズ２０４の回転角θｙから、（１５）式を用いて、誤差補正回転角Δθｘを算出し、ｘ軸演算部１２１ａに供給する。
【０１６２】
これに応じて、ｘ軸演算部１２１ａは、供給された誤差補正回転角Δθｘを制御目標値に加算して後段の加算器１２２ａに出力する。
【０１６３】
同様に、誤差補正処理部１２３ａでも、位置センサ１１４ａによって検出された平凹レンズ２０３の回転角θｘから、（１４）式を用いて、誤差補正回転角Δθｙを算出し、ｙ軸演算部１２１ｂに供給する。
【０１６４】
これに応じて、ｙ軸演算部１２１ｂは、供給された誤差補正回転角Δθｙを制御目標値に加算して後段の加算器１２２ｂに出力する。
【０１６５】
このようにして、カメラシステム３は、タブレット型頂角可変プリズム２０２を備えた交換レンズ１１０に対して、カメラ１０から光学補正角度情報を供給することで、当該カメラシステム３に与えられる振れ量を精度よく補正することができる。
【０１６６】
上述したように、第１乃至第３の実施の形態として示したカメラシステム１，２，３において、カメラ本体であるカメラ１０は、備えられた角速度センサ１１（角速度センサ１１ａ，１１ｂ）によって検出される角速度情報から角度情報を算出し、光学補正角度情報として、それぞれ異なる補正光学系を有する交換レンズ４０，７０又は１１０に同じ情報を送信する。
【０１６７】
一方、カメラ１０に装着された交換レンズ４０，７０，又は１１０は、光学補正角度情報を用いて、それぞれの補正光学系に対応した制御信号を生成し、例えば、シフトレンズ方式、ＶＡＰ方式といった補正光学系による振れ補正を行う。
【０１６８】
したがって、カメラ１０は、どのような補正光学系を有する交換レンズ、つまり既存の全ての振れ補正方式又は、新たな原理の振れ補正方式が採用された交換レンズが装着された場合でも、光学補正角度情報を交換レンズに送信することで、振れ補正処理を実行させることができる。このように、カメラ１０は、補正光学系に対する汎用性が高くなるので、カメラシステムとして発展性を大いに期待することができる。
【０１６９】
なお、本発明は、カメラの種類に限定されるものではなく、例えば、いわゆる、銀塩フィルムに光学的に被写体を結像させるスチルカメラ、被写体を撮像するビデオカメラ、被写体をデジタル静止画像として撮像するデジタルスチルカメラ、被写体をデジタル動画像として撮像するデジタルビデオカメラなどに適用可能である。
【０１７０】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明は、カメラによって算出される補正角度情報を、交換レンズに送信し、交換レンズにおいて送信された補正角度情報に基づいて、検出される当該カメラシステムの角度変位を光学的に補正する。
【０１７１】
これにより、補正光学系が異なる交換レンズを使用した場合でも、カメラから送信される補正角度情報に応じて、交換レンズ内で、当該交換レンズに採用された補正光学系の原理、及び駆動機構に基づいた制御信号を生成することができる。したがって、既存の補正光学系はもちろん、新たな補正原理に基づいた補正光学系を搭載する交換レンズについても確実に補正処理をすることを可能とする。
【０１７２】
また、カメラから交換レンズに補正角度情報を伝送信号に変換する際、伝送信号の最大値が、交換レンズで生成される光学補正手段で補正可能な角度変位である補正最大角度情報となるように、補正角度情報を伝送信号に変換することで、高い精度で補正角度情報を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示すカメラシステムの構成について説明するための図である。
【図２】ノイズ除去部におけるノイズ除去処理について説明するための図である。
【図３】センタリング処理部におけるセンタリング処理時に使用する変数について説明するための図である。
【図４】シーリング処理部におけるシーリング処理について説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態として示すカメラシステムの構成について説明するための図である。
【図６】液体封入型頂角可変プリズムについて説明するための図である。
【図７】同液体封入型頂角可変プリズムにおいて、光軸が変化する様子を示した図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態として示すカメラシステムの構成について説明するための図である。
【図９】タブレット型頂角可変プリズムの原理について説明するための図である。
【図１０】同タブレット型頂角可変プリズムの動作機構について説明するための図である。
【図１１】同タブレット型頂角可変プリズムにおいて、頂角可変時に検出される誤差成分について説明するための図である。
【図１２】同タブレット型頂角可変プリズムにおいて、誤差成分を具体的に示した図である。
【符号の説明】
１，２，３ カメラシステム、１０ カメラ、１１ 角速度センサ、２０ カメラマイコン、４０，７０，１１０ 交換レンズ、７２，２０２ ＶＡＰ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｎｇｌｅ Ｐｒｉｓｍ）、５０，８０，１２０ レンズマイコン

Claims (26)

1. 被写体を結像する光学結像手段を有する交換レンズと、上記交換レンズを装着するカメラとを備えたカメラシステムであって、
   上記カメラは、カメラの姿勢に関する補正角度情報を算出する補正角度情報算出手段と、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記交換レンズに送信する第１の送信手段とを有し、
   上記交換レンズは、上記第１の送信手段によって送信された上記補正角度情報に基づいて、当該カメラシステムの角度変位を光学的に補正する光学補正手段を有すること
   を特徴とするカメラシステム。
2. 上記カメラは、当該カメラの姿勢に関する角度変位を検出する角度変位検出手段を有し、
   上記補正角度情報算出手段は、上記角度変位検出手段によって検出された角度変位から上記補正角度情報を算出すること
   を特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
3. 上記カメラは、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を所定の伝送信号に変換する伝送信号変換手段を有し、
   上記第１の送信手段は、上記伝送信号変換手段によって変換された上記所定の伝送信号で、上記補正角度情報を上記交換レンズに送信すること
   を特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
4. 上記交換レンズは、上記光学補正手段で補正可能な角度変位である補正最大角度情報を算出する補正最大角度情報算出手段と、上記補正最大角度情報算出手段によって算出された上記補正最大角度情報を上記カメラに送信する第２の送信手段を有し、
   上記カメラの上記伝送信号変換手段は、上記交換レンズの第２の送信手段によって送信される上記補正最大角度情報が、上記第１の送信手段で送信可能な上記所定の伝送信号の最大値となるように、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記所定の伝送信号に変換すること
   を特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
5. 上記カメラの伝送信号変換手段は、上記所定の伝送信号の最小伝送単位に対する上記補正角度情報をゲイン値として算出し、
   上記カメラは、上記伝送信号変換手段で算出された上記ゲイン値を、上記交換レンズに送信する第３の送信手段を有すること
   を特徴とする請求項４記載のカメラシステム。
6. 上記カメラの伝送信号変換手段は、上記第１の送信手段によって上記所定の伝送信号の伝送中であっても、新たなゲイン値を算出して、算出した新たなゲイン値に基づき、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記所定の伝送信号に変換し、
   上記カメラの第３の送信手段は、上記伝送信号変換手段で算出された上記新たなゲイン値を、上記交換レンズに送信すること
   を特徴とする請求項５記載のカメラシステム。
7. 上記交換レンズの光学補正手段は、液体封入型の頂角可変プリズムであり、上記補正角度情報に基づいて、頂角を可変させることで上記角度変位を光学的に補正すること
   を特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
8. 上記交換レンズの光学補正手段は、球面どうしで対向された第１の球面レンズ及び第２の球面レンズからなる頂角可変プリズムであり、上記補正角度情報に基づいて、少なくとも一方のレンズを他方のレンズに対して、上記球面に沿って回転させることにより、上記第１の球面レンズと、上記第２の球面レンズが形成する頂角を可変させることで、上記角度変位を光学的に補正すること
   を特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
9. 上記交換レンズの光学補正手段は、上記角度変位検出手段によって検出される上記角度変位情報に基づいて、上記第１の球面レンズの回転角φを調整したときで、上記第１の球面レンズの回転軸と光軸とのなす角をαとし、上記第２の球面レンズの回転軸と光軸とのなす角をβとし、それぞれのレンズの回転軸に垂直な面内で回転角度θｘ、θｙとするときには、上記第２の球面レンズに対して下記に示す角度Δθｙだけ回転させると共に、
   

   

   上記角度変位検出手段によって検出される上記角度変位情報に基づいて、上記第２の球面レンズの回転角ψを調整したときには、上記第１の球面レンズに対して、
   

   

   で表される角度Δθｘだけ回転させて、振れ補正を行うこと
   を特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
10. 交換レンズの光学補正手段は、上記光軸とのなす角αと、βが等しく選ばれた場合、補正回転角Δθｘ、Δθｙを、下記のように選定すること
    を特徴とする請求項９記載のカメラシステム。
    

    

    
11. 上記交換レンズの光学補正手段は、上記光学結像手段に備えられたシフトレンズであり、上記補正角度情報に基づいて、上記シフトレンズを光軸に垂直な２方向に変位させることで、上記角度変位を光学的に補正すること
    を特徴とする請求項１記載のカメラシステム。
12. 上記交換レンズは、上記光学結像手段の焦点距離ｆ、撮像倍率ｋ、上記シフトレンズの最大シフト可能量ｄｍａｘ、偏心敏感度Ｓｄ（ｆ，ｋ）から補正最大角度θｍａｘを
    θｍａｘ＝ｄｍａｘ・Ｓｄ（ｆ，ｋ）／｛ｆ（１＋ｋ）｝
    によって算出する補正最大角度算出手段と、
    上記補正最大角度算出手段によって算出された補正最大角度θｍａｘを上記カメラに送信する第４の送信手段とを有すること
    を特徴とする請求項１１記載のカメラシステム。
13. 被写体を結像する光学結像手段を有する交換レンズを装着するカメラであって、
    カメラの姿勢に関する補正角度情報を算出する補正角度情報算出手段と、
    上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記交換レンズに送信する第１の送信手段とを備えること
    を特徴とするカメラ。
14. 当該カメラの姿勢に関する角度変位を検出する角度変位検出手段を有し、
    上記補正角度情報算出手段は、上記角度変位検出手段によって検出された角度変位から上記補正角度情報を算出すること
    を特徴とする請求項１３記載のカメラ。
15. 上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を所定の伝送信号に変換する伝送信号変換手段を備え、
    上記第１の送信手段は、上記伝送信号変換手段によって変換された上記所定の伝送信号で、上記補正角度情報を上記交換レンズに送信すること
    を特徴とする請求項１３記載のカメラ。
16. 上記伝送信号変換手段は、上記交換レンズから送信される上記光学補正手段で補正可能な角度変位である補正最大角度情報が、上記第１の送信手段で送信可能な上記所定の伝送信号の最大値となるように、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記所定の伝送信号に変換すること
    を特徴とする請求項１３記載のカメラ。
17. 上記伝送信号変換手段は、上記所定の伝送信号の最小伝送単位に対する上記補正角度情報をゲイン値として算出し、
    上記伝送信号変換手段で算出された上記ゲイン値を、上記交換レンズに送信する第２の送信手段を備えること
    を特徴とする請求項１６記載のカメラ。
18. 上記伝送信号変換手段は、上記第１の送信手段によって上記所定の伝送信号の伝送中であっても、新たなゲイン値を算出して、算出した新たなゲイン値に基づき、上記補正角度情報算出手段によって算出された上記補正角度情報を上記所定の伝送信号に変換し、
    上記カメラの第２の送信手段は、上記伝送信号変換手段で算出された上記新たなゲイン値を、上記交換レンズに送信すること
    を特徴とする請求項１７記載のカメラ。
19. 被写体を結像する光学結像手段を有し、所定のカメラに装着される交換レンズであって、
    上記カメラから送信される補正角度情報を受信する受信手段と、
    上記受信手段によって受信された上記補正角度情報に基づいて、上記カメラの角度変位を光学的に補正する光学補正手段とを備えること
    を特徴とする交換レンズ。
20. 上記光学補正手段で補正可能な角度変位である補正最大角度情報を算出する補正最大角度情報算出手段と、
    上記補正最大角度情報算出手段によって算出された上記補正最大角度情報を上記カメラに送信する第１の送信手段を備えること
    を特徴とする請求項１９記載の交換レンズ。
21. 上記光学補正手段は、液体封入型の頂角可変プリズムであり、上記補正角度情報に基づいて、頂角を可変させることで上記角度変位を光学的に補正すること
    を特徴とする請求項１９記載の交換レンズ。
22. 上記光学補正手段は、球面どうしで対向された第１の球面レンズ及び第２の球面レンズからなる頂角可変プリズムであり、上記補正角度情報に基づいて、少なくとも一方のレンズを他方のレンズに対して、上記球面に沿って回転させることにより、上記第１の球面レンズと、上記第２の球面レンズが形成する頂角を可変させることで、上記角度変位を光学的に補正すること
    を特徴とする請求項１９記載の交換レンズ。
23. 上記光学補正手段は、上記角度変位検出手段によって検出される上記角度変位情報に基づいて、上記第１の球面レンズの回転角φを調整したときで、上記第１の球面レンズの回転軸と光軸とのなす角をαとし、上記第２の球面レンズの回転軸と光軸とのなす角をβとし、それぞれのレンズの回転軸に垂直な面内で回転角度θｘ、θｙとするときには、上記第２の球面レンズに対して下記に示す角度Δθｙだけ回転させると共に、
    

    

    上記角度変位検出手段によって検出される上記角度変位情報に基づいて、上記第２の球面レンズの回転角ψを調整したときには、上記第１の球面レンズに対して、
    

    

    で表される角度Δθｘだけ回転させて、振れ補正を行うこと
    を特徴とする請求項１９記載の交換レンズ。
24. 上記光学補正手段は、上記光軸とのなす角αと、βが等しく選ばれた場合、補正回転角Δθｘ、Δθｙを、下記のように選定すること
    を特徴とする請求項２３記載の交換レンズ。
    

    

    
25. 上記光学補正手段は、上記光学結像手段が備えられたシフトレンズであり、上記補正角度情報に基づいて、上記シフトレンズを光軸に垂直な２方向に変位させることで、上記角度変位を光学的に補正すること
    を特徴とする請求項１９記載の交換レンズ。
26. 上記光学結像手段の焦点距離ｆ、撮像倍率ｋ、上記シフトレンズの最大シフト可能量ｄｍａｘ、偏心敏感度Ｓｄ（ｆ，ｋ）から補正最大角度θｍａｘを
    θｍａｘ＝ｄｍａｘ・Ｓｄ（ｆ，ｋ）／｛ｆ（１＋ｋ）｝
    によって算出する補正最大角度算出手段と、
    上記補正最大角度算出手段によって算出された補正最大角度θｍａｘを上記カメラに送信する第２の送信手段とを有すること
    を特徴とする請求項２５記載の交換レンズ。

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