JP3141681B2 - 防振機能を有した光学系 - Google Patents
防振機能を有した光学系Info
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- G02—OPTICS
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/142—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
- G02B15/1421—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being positive
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
- G02B27/646—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学系の振動による撮影
画像のブレを補正する機能、所謂防振機能を有した光学
系に関し、防振用の可動レンズ群を例えば光軸と直交す
る方向に移動させて、防振効果を発揮させたときの光学
性能の低下、特に近接撮影時の光学性能の低下の防止を
図った防振機能を有した光学系に関するものである。
画像のブレを補正する機能、所謂防振機能を有した光学
系に関し、防振用の可動レンズ群を例えば光軸と直交す
る方向に移動させて、防振効果を発揮させたときの光学
性能の低下、特に近接撮影時の光学性能の低下の防止を
図った防振機能を有した光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】進行中の車や航空機等移動物体上から撮
影をしようとすると撮影系（撮影レンズ）に振動が伝わ
り撮影画像にブレが生じる。
影をしようとすると撮影系（撮影レンズ）に振動が伝わ
り撮影画像にブレが生じる。
【０００３】特に長い焦点距離の撮影系を使用する際に
は、撮影系の振動を抑制することが困難となる。撮影系
が振動によって傾くと、撮影画像はその傾き角と撮影系
の焦点距離に応じた変位を発生する。このため静止画撮
影装置においては、画質の劣化を防止するために撮影時
間を十分に短くしなければならないという問題があり、
また動画撮影装置においては、構図の設定を維持するこ
とが困難となるという問題がある。そのためこのような
撮影の際には、撮影系が振動によって傾いた際にも撮影
画像の変位所謂撮影画像のブレが発生しないように補正
することが必要となる。
は、撮影系の振動を抑制することが困難となる。撮影系
が振動によって傾くと、撮影画像はその傾き角と撮影系
の焦点距離に応じた変位を発生する。このため静止画撮
影装置においては、画質の劣化を防止するために撮影時
間を十分に短くしなければならないという問題があり、
また動画撮影装置においては、構図の設定を維持するこ
とが困難となるという問題がある。そのためこのような
撮影の際には、撮影系が振動によって傾いた際にも撮影
画像の変位所謂撮影画像のブレが発生しないように補正
することが必要となる。
【０００４】従来より撮影画像のブレを防止する機能を
有した防振光学系が、例えば特開昭５０−８０１４７号
公報や特公昭５６−２１１３３号公報、特開昭６１−２
２３８１９号公報等で提案されている。
有した防振光学系が、例えば特開昭５０−８０１４７号
公報や特公昭５６−２１１３３号公報、特開昭６１−２
２３８１９号公報等で提案されている。
【０００５】特開昭５０−８０１４７号公報では２つの
アフォーカルの変倍系を有するズームレンズにおいて第
１の変倍系の角倍率をＭ1 、第２の変倍系の角倍率をＭ
2としたときＭ1 ＝１−１／Ｍ2 なる関係を有するよう
に各変倍系で変倍を行うと共に、第２の変倍系を空間的
に固定して画像のブレを補正して画像の安定化を図って
いる。
アフォーカルの変倍系を有するズームレンズにおいて第
１の変倍系の角倍率をＭ1 、第２の変倍系の角倍率をＭ
2としたときＭ1 ＝１−１／Ｍ2 なる関係を有するよう
に各変倍系で変倍を行うと共に、第２の変倍系を空間的
に固定して画像のブレを補正して画像の安定化を図って
いる。
【０００６】特公昭５６−２１１３３号公報では光学装
置の振動状態を検知する検知手段からの出力信号に応じ
て、一部の光学部材を振動による画像の振動的変位を相
殺する方向に移動させることにより画像の安定化を図っ
ている。
置の振動状態を検知する検知手段からの出力信号に応じ
て、一部の光学部材を振動による画像の振動的変位を相
殺する方向に移動させることにより画像の安定化を図っ
ている。
【０００７】特開昭６１−２２３８１９号公報では最も
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、撮影系の振動に対応させて該屈折型可変頂角プ
リズムの頂角を変化させて画像を偏向させて画像の安定
化を図っている。
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、撮影系の振動に対応させて該屈折型可変頂角プ
リズムの頂角を変化させて画像を偏向させて画像の安定
化を図っている。
【０００８】この他、特公昭５６−３４８４７号公報、
特公昭５７−７４１４号公報等では撮影系の一部に振動
に対して空間的に固定の光学部材を配置し、この光学部
材の振動に対して生ずるプリズム作用を利用することに
より撮影画像を偏向させ結像面上で静止画像を得てい
る。
特公昭５７−７４１４号公報等では撮影系の一部に振動
に対して空間的に固定の光学部材を配置し、この光学部
材の振動に対して生ずるプリズム作用を利用することに
より撮影画像を偏向させ結像面上で静止画像を得てい
る。
【０００９】又、加速度センサーを利用して撮影系の振
動を検出し、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する方向に振動させることに
より静止画像を得る方法も行なわれている。
動を検出し、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する方向に振動させることに
より静止画像を得る方法も行なわれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】一般に撮影系の一部の
レンズ群を振動させて撮影画像のブレをなくし、静止画
像を得る機構には画像のブレの補正量が大きいことやブ
レ補正の為に振動させるレンズ群（可動レンズ群）の移
動量や回転量が少ないこと等が要望されている。
レンズ群を振動させて撮影画像のブレをなくし、静止画
像を得る機構には画像のブレの補正量が大きいことやブ
レ補正の為に振動させるレンズ群（可動レンズ群）の移
動量や回転量が少ないこと等が要望されている。
【００１１】又、可動レンズ群を偏心させたとき偏心コ
マ、偏心非点収差、偏心色収差、そして偏心像面湾曲収
差等が多く発生すると画像のブレを補正したとき偏心収
差の為、画像がボケてくる。例えば偏心歪曲収差が多く
発生すると光軸上の画像の移動量と周辺部の画像の移動
量が異なってくる。この為、光軸上の画像を対象に画像
のブレを補正しようと可動レンズ群を偏心させると、周
辺部では画像のブレと同様な現象が発生してきて光学特
性を著しく低下させる原因となってくる。
マ、偏心非点収差、偏心色収差、そして偏心像面湾曲収
差等が多く発生すると画像のブレを補正したとき偏心収
差の為、画像がボケてくる。例えば偏心歪曲収差が多く
発生すると光軸上の画像の移動量と周辺部の画像の移動
量が異なってくる。この為、光軸上の画像を対象に画像
のブレを補正しようと可動レンズ群を偏心させると、周
辺部では画像のブレと同様な現象が発生してきて光学特
性を著しく低下させる原因となってくる。
【００１２】このように防振機能を有した光学系におい
ては可動レンズ群を光軸と直交する方向に移動させ、又
はそれと共に光軸上の一点を回転中心として微少回転さ
せて偏心状態にしたとき画質の低下を少なくする為に偏
心収差発生量が少ないこと、装置全体を小型にする為に
可動レンズ群の少ない移動量又は少ない回転量で大きな
画像のブレを補正することができる、所謂偏心敏感度
（単位移動量ΔＨに対する画像のブレの補正量Δｘとの
比Δｘ／ΔＨ）が大きいこと等が要求されている。
ては可動レンズ群を光軸と直交する方向に移動させ、又
はそれと共に光軸上の一点を回転中心として微少回転さ
せて偏心状態にしたとき画質の低下を少なくする為に偏
心収差発生量が少ないこと、装置全体を小型にする為に
可動レンズ群の少ない移動量又は少ない回転量で大きな
画像のブレを補正することができる、所謂偏心敏感度
（単位移動量ΔＨに対する画像のブレの補正量Δｘとの
比Δｘ／ΔＨ）が大きいこと等が要求されている。
【００１３】防振機能を有した光学系として振動に対し
て空間的に固定となる光学部材を配置する構成の光学系
は、この光学部材の支持方法が難しく、また小型の光学
系を実現することが困難であるため、小型軽量の装置の
構成には適していなかった。また撮影系の最も被写体側
に可変頂角プリズムを配置する光学系は、変位補正時に
偏心色収差以外の収差の発生がほとんどないという利点
はあるが、駆動部材が大型になるという欠点と、プリズ
ムによって発生する偏心色収差の簡易的な補正が困難で
あるという欠点があった。撮影系の一部のレンズ群を偏
心させる光学系では、偏心させるレンズ群を適切に選
択、配置することにより、装置を小型にすることができ
るが、偏心によって発生する諸収差、即ち、偏心コマ収
差、偏心非点収差、偏心像面湾曲等を良好に補正しつ
つ、十分に少ない駆動量で十分に大きい変位補正を実現
することが困難であるという問題点があった。
て空間的に固定となる光学部材を配置する構成の光学系
は、この光学部材の支持方法が難しく、また小型の光学
系を実現することが困難であるため、小型軽量の装置の
構成には適していなかった。また撮影系の最も被写体側
に可変頂角プリズムを配置する光学系は、変位補正時に
偏心色収差以外の収差の発生がほとんどないという利点
はあるが、駆動部材が大型になるという欠点と、プリズ
ムによって発生する偏心色収差の簡易的な補正が困難で
あるという欠点があった。撮影系の一部のレンズ群を偏
心させる光学系では、偏心させるレンズ群を適切に選
択、配置することにより、装置を小型にすることができ
るが、偏心によって発生する諸収差、即ち、偏心コマ収
差、偏心非点収差、偏心像面湾曲等を良好に補正しつ
つ、十分に少ない駆動量で十分に大きい変位補正を実現
することが困難であるという問題点があった。
【００１４】本発明は、光学系の一部のレンズ群を光軸
と垂直な方向に偏心駆動させて撮影画像の変位（ブレ）
を補正する際、各レンズ要素を適切に配置することによ
って各種の偏心収差を良好に補正し、また十分に少ない
偏心駆動量で十分に大きい変位補正（ブレ補正）を実現
することによって装置全体の小型化を可能とした、特に
撮影倍率が１／２倍程度から等倍程度の近接撮影を行う
光学系に好適な防振機能を有した光学系の提供を目的と
する。
と垂直な方向に偏心駆動させて撮影画像の変位（ブレ）
を補正する際、各レンズ要素を適切に配置することによ
って各種の偏心収差を良好に補正し、また十分に少ない
偏心駆動量で十分に大きい変位補正（ブレ補正）を実現
することによって装置全体の小型化を可能とした、特に
撮影倍率が１／２倍程度から等倍程度の近接撮影を行う
光学系に好適な防振機能を有した光学系の提供を目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の防振機能を有し
た光学系は、物体側より順に正の屈折力の第１群，負の
屈折力の第２群を有し、該第２群は物体側より順に負の
屈折力の第２ａ群と正の屈折力の第２ｂ群とを有してお
り、該第１群を光軸上移動させてフォーカスを行い、該
第２ａ群を光軸と直交する方向に移動させて撮影画像の
ブレを補正する防振機能を有した光学系であって、該第
１群と全系の焦点距離を各々ｆ１，ｆ、該第１群のフォ
ーカスの際の最大移動量をΔＬとしたとき、 ０．５＜ｆ１／ｆ ＜０．８ ‥‥‥（１） ０．２＜ΔＬ／ｆ１＜０．８ ‥‥‥（２） なる条件を満足することを特徴としている。
た光学系は、物体側より順に正の屈折力の第１群，負の
屈折力の第２群を有し、該第２群は物体側より順に負の
屈折力の第２ａ群と正の屈折力の第２ｂ群とを有してお
り、該第１群を光軸上移動させてフォーカスを行い、該
第２ａ群を光軸と直交する方向に移動させて撮影画像の
ブレを補正する防振機能を有した光学系であって、該第
１群と全系の焦点距離を各々ｆ１，ｆ、該第１群のフォ
ーカスの際の最大移動量をΔＬとしたとき、 ０．５＜ｆ１／ｆ ＜０．８ ‥‥‥（１） ０．２＜ΔＬ／ｆ１＜０．８ ‥‥‥（２） なる条件を満足することを特徴としている。
【００１６】
【実施例】図１，図２は本発明の数値実施例１，２のレ
ンズ断面図である。図中（Ａ）は無限遠物体にフォーカ
スしているとき、（Ｂ）は至近物体（撮影倍率β＝−
１）にフォーカスしているときを示している。
ンズ断面図である。図中（Ａ）は無限遠物体にフォーカ
スしているとき、（Ｂ）は至近物体（撮影倍率β＝−
１）にフォーカスしているときを示している。
【００１７】図中、Ｌ１は正の屈折力の第１群である。
Ｌ２は負の屈折力の第２群であり、負の屈折力の第２ａ
群Ｌ２ａと正の屈折力の第２ｂ群Ｌ２ｂとを有してい
る。無限遠物体から至近物体へのフォーカスは第１群を
矢印１ａの如く物体側へ移動させて行っている。光学系
が振動したときの撮影画像のブレの補正（振動補償）は
第２ａ群Ｌ２ａを可動レンズ群とし、矢印２ａの如く光
軸と直交する方向に移動させて行っている。
Ｌ２は負の屈折力の第２群であり、負の屈折力の第２ａ
群Ｌ２ａと正の屈折力の第２ｂ群Ｌ２ｂとを有してい
る。無限遠物体から至近物体へのフォーカスは第１群を
矢印１ａの如く物体側へ移動させて行っている。光学系
が振動したときの撮影画像のブレの補正（振動補償）は
第２ａ群Ｌ２ａを可動レンズ群とし、矢印２ａの如く光
軸と直交する方向に移動させて行っている。
【００１８】本実施例ではこのようにフォーカス及び撮
影画像のブレの補正を行うと共に各レンズ群の光学的諸
定数を条件式（１），（２）の如く設定している。これ
により光学系全体の小型化を図りつつ、撮影画像のブレ
の補正を良好に行うと共に第２ａ群の光軸と直交する方
向の移動に伴う収差、即ち偏心に伴う偏心コマ収差、偏
心非点収差、偏心像面湾曲等の偏心収差の発生を少なく
し良好なる光学性能を得ている。
影画像のブレの補正を行うと共に各レンズ群の光学的諸
定数を条件式（１），（２）の如く設定している。これ
により光学系全体の小型化を図りつつ、撮影画像のブレ
の補正を良好に行うと共に第２ａ群の光軸と直交する方
向の移動に伴う収差、即ち偏心に伴う偏心コマ収差、偏
心非点収差、偏心像面湾曲等の偏心収差の発生を少なく
し良好なる光学性能を得ている。
【００１９】次に前述の条件式（１），（２）の技術的
意味について説明する。
意味について説明する。
【００２０】条件式（１）、及び条件式（２）は、焦点
調節（フォーカス）の際に光軸上を移動させる第１群の
焦点距離と光学系全体の焦点距離の比、及び焦点調節の
際に光軸上を移動させる第１群の最大移動量（例えば撮
影倍率β＝−１としたとき）と焦点距離の比を規定する
ものであり、主に諸収差を良好に補正しつつも、焦点調
節のための第１群の移動量を十分に少なく保つための条
件式である。条件式（１）の下限値を越えて第１群の焦
点距離が短くなると、焦点調節の際に第１群で発生する
諸収差の変動を良好に補正することが困難となる。また
逆に、条件式（１）の上限値を越えて第１群の焦点距離
が長くなると、所定の撮影倍率を得るための第１群の移
動量が大きくなって小型化に不向きとなる。条件式
（２）の下限値を越えて第１群の焦点調節の際の最大移
動量が小さくなると、撮影倍率をあまり大きくすること
ができなくなる。また条件式（２）の上限値を越えて第
１群の焦点調節の際の最大移動量が大きくなると、移動
のための機構が大きくなったり、また撮影画面全体の光
量を十分に多く保つためにレンズの外径が大きくなって
くるので良くない。
調節（フォーカス）の際に光軸上を移動させる第１群の
焦点距離と光学系全体の焦点距離の比、及び焦点調節の
際に光軸上を移動させる第１群の最大移動量（例えば撮
影倍率β＝−１としたとき）と焦点距離の比を規定する
ものであり、主に諸収差を良好に補正しつつも、焦点調
節のための第１群の移動量を十分に少なく保つための条
件式である。条件式（１）の下限値を越えて第１群の焦
点距離が短くなると、焦点調節の際に第１群で発生する
諸収差の変動を良好に補正することが困難となる。また
逆に、条件式（１）の上限値を越えて第１群の焦点距離
が長くなると、所定の撮影倍率を得るための第１群の移
動量が大きくなって小型化に不向きとなる。条件式
（２）の下限値を越えて第１群の焦点調節の際の最大移
動量が小さくなると、撮影倍率をあまり大きくすること
ができなくなる。また条件式（２）の上限値を越えて第
１群の焦点調節の際の最大移動量が大きくなると、移動
のための機構が大きくなったり、また撮影画面全体の光
量を十分に多く保つためにレンズの外径が大きくなって
くるので良くない。
【００２１】本発明によれば以上のようなレンズ構成を
とることにより、光学系が振動したときの撮影画像のブ
レを補正しつつ、特に撮影倍率が１／２倍から等倍（β
＝−１）の近接撮影にかけても偏心収差変動を少なく
し、良好なる光学性能を得ている。
とることにより、光学系が振動したときの撮影画像のブ
レを補正しつつ、特に撮影倍率が１／２倍から等倍（β
＝−１）の近接撮影にかけても偏心収差変動を少なく
し、良好なる光学性能を得ている。
【００２２】尚本発明において更に防振の際の偏心収差
変動を少なくし、良好なる光学性能を得るには次の諸条
件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。
変動を少なくし、良好なる光学性能を得るには次の諸条
件のうち少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００２３】（２−１）前記第２ａ群と第２ｂ群を、そ
れぞれ少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負
レンズを有するレンズ群で構成することである。これに
よれば、振動補償時に発生する偏心収差を良好に補正す
ることができる。
れぞれ少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負
レンズを有するレンズ群で構成することである。これに
よれば、振動補償時に発生する偏心収差を良好に補正す
ることができる。
【００２４】一般に、振動補償時に発生する偏心収差は
各レンズ群に入射し、各レンズ群から射出する光線と各
レンズ群の残存収差量に依存する。これらの収差を良好
に補正するためには、各レンズ群の屈折力配置と各レン
ズ群の残存収差量を適切に設定することが必要となる。
そこで本実施例では各レンズ群を、それぞれ少なくとも
１枚の正レンズと１枚の負レンズを有するレンズ群で構
成し、各レンズ群の残存収差を適切に補正している。例
えば、あるレンズ群の屈折力が設定されたとき、そのレ
ンズ群を１枚のレンズで構成し、そのペッツバ−ル和を
自由に設定しようとすれば、レンズ材料の屈折率を高く
したり低くしたりすることが効果的となる。しかしなが
ら、通常のレンズ材料を使用するという前提の下では、
屈折率の制限があるためにペッツバ−ル和を大きく変更
することはできない。そこで各レンズ群の残存収差をよ
り自由に設定するため、本実施例では各レンズ群を、そ
れぞれ少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズを有
するレンズ群で構成している。
各レンズ群に入射し、各レンズ群から射出する光線と各
レンズ群の残存収差量に依存する。これらの収差を良好
に補正するためには、各レンズ群の屈折力配置と各レン
ズ群の残存収差量を適切に設定することが必要となる。
そこで本実施例では各レンズ群を、それぞれ少なくとも
１枚の正レンズと１枚の負レンズを有するレンズ群で構
成し、各レンズ群の残存収差を適切に補正している。例
えば、あるレンズ群の屈折力が設定されたとき、そのレ
ンズ群を１枚のレンズで構成し、そのペッツバ−ル和を
自由に設定しようとすれば、レンズ材料の屈折率を高く
したり低くしたりすることが効果的となる。しかしなが
ら、通常のレンズ材料を使用するという前提の下では、
屈折率の制限があるためにペッツバ−ル和を大きく変更
することはできない。そこで各レンズ群の残存収差をよ
り自由に設定するため、本実施例では各レンズ群を、そ
れぞれ少なくとも１枚の正レンズと１枚の負レンズを有
するレンズ群で構成している。
【００２５】（２−２）前記第２ａ群の焦点距離をｆ２
ａとしたとき ０．１５＜｜ｆ２ａ／ｆ｜＜０．５ ‥‥‥（３） なる条件を満足することである。
ａとしたとき ０．１５＜｜ｆ２ａ／ｆ｜＜０．５ ‥‥‥（３） なる条件を満足することである。
【００２６】条件式（３）は、第２群のうち、物体側に
配置され振動補償の際に光軸と垂直な方向に移動させる
第２ａ群の焦点距離と光学系全体の焦点距離の比を規定
する式である。条件式（３）の下限値を越えて第２ａ群
の焦点距離が短くなると、第２ａ群の残存収差を適切に
設定しようとするとき、第２ａ群を少枚数のレンズで構
成することが困難となってレンズ系全体のコンパクト化
が難しくなってくる。また、逆に条件式（３）の上限値
を越えて第２ａ群の焦点距離が長くなると、諸収差の補
正のためには有利となるが、第２ａ群の偏心敏感度（撮
影画像の変位量に対する偏心レンズ群の変位量の比）を
大きくすることができなくなるために振動補償のための
第２ａ群の駆動量が大きくなってくるので良くない。
配置され振動補償の際に光軸と垂直な方向に移動させる
第２ａ群の焦点距離と光学系全体の焦点距離の比を規定
する式である。条件式（３）の下限値を越えて第２ａ群
の焦点距離が短くなると、第２ａ群の残存収差を適切に
設定しようとするとき、第２ａ群を少枚数のレンズで構
成することが困難となってレンズ系全体のコンパクト化
が難しくなってくる。また、逆に条件式（３）の上限値
を越えて第２ａ群の焦点距離が長くなると、諸収差の補
正のためには有利となるが、第２ａ群の偏心敏感度（撮
影画像の変位量に対する偏心レンズ群の変位量の比）を
大きくすることができなくなるために振動補償のための
第２ａ群の駆動量が大きくなってくるので良くない。
【００２７】（２−３）第１群の焦点距離をｆ１，第１
群のフォーカス際の最大移動量をΔＬとしたとき ０．５＜ΔＬ／ｆ１＜０．８ ‥‥‥（４） なる条件を満足させることである。
群のフォーカス際の最大移動量をΔＬとしたとき ０．５＜ΔＬ／ｆ１＜０．８ ‥‥‥（４） なる条件を満足させることである。
【００２８】条件式（４）は条件式（２）の範囲を狭く
したものであり、条件式（４）を満足させれば特に撮影
倍率が略等倍の近接撮影の際の光学性能を良好に維持す
ることができるので好ましい。
したものであり、条件式（４）を満足させれば特に撮影
倍率が略等倍の近接撮影の際の光学性能を良好に維持す
ることができるので好ましい。
【００２９】次に本発明の防振機能を有した光学系の光
学的特徴について説明する。
学的特徴について説明する。
【００３０】一般に光学系の一部のレンズ群を平行偏心
させて画像のブレを補正しようとすると偏心収差の発生
により結像性能が低下してくる。そこで次に任意の屈折
力配置において可動レンズ群を光軸と直交する方向に移
動させて画像のブレを補正するとき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方法に基づいて説明
する。
させて画像のブレを補正しようとすると偏心収差の発生
により結像性能が低下してくる。そこで次に任意の屈折
力配置において可動レンズ群を光軸と直交する方向に移
動させて画像のブレを補正するとき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方法に基づいて説明
する。
【００３１】光学系の一部のレンズ群ＰをＥだけ平行偏
心させたときの全系の収差量ΔＹ１は（ａ）式の如く偏
心前の収差量ΔＹと偏心によって発生した偏心収差量Δ
Ｙ（Ｅ）との和になる。ここで収差量ΔＹは球面収差
（Ｉ）、コマ収差（II）、非点収差 (III)、ペッツバー
ル和（Ｐ）、歪曲収差（Ｙ）で表される。又偏心収差Δ
Ｙ（Ｅ）は（Ｃ）式に示すように１次の偏心コマ収差(I
I Ｅ) 、１次の偏心非点収差(III Ｅ) 、１次の偏心像
面弯曲（ＰＥ）、１次の偏心歪曲収差（ＶＥ１）、１次
の偏心歪曲附加収差（ＶＥ２）、そして１次の原点移動
（ΔＥ）で表される。
心させたときの全系の収差量ΔＹ１は（ａ）式の如く偏
心前の収差量ΔＹと偏心によって発生した偏心収差量Δ
Ｙ（Ｅ）との和になる。ここで収差量ΔＹは球面収差
（Ｉ）、コマ収差（II）、非点収差 (III)、ペッツバー
ル和（Ｐ）、歪曲収差（Ｙ）で表される。又偏心収差Δ
Ｙ（Ｅ）は（Ｃ）式に示すように１次の偏心コマ収差(I
I Ｅ) 、１次の偏心非点収差(III Ｅ) 、１次の偏心像
面弯曲（ＰＥ）、１次の偏心歪曲収差（ＶＥ１）、１次
の偏心歪曲附加収差（ＶＥ２）、そして１次の原点移動
（ΔＥ）で表される。
【００３２】又（ｄ）式から（ｉ）式の（ΔＥ）〜（Ｖ
Ｅ２）までの収差はレンズ群Ｐを平行偏心させる光学系
においてレンズ群Ｐへの光線の入射角をαP ，αａP と
したときにレンズ群Ｐの収差係数ＩP ，IIP ，IIIP，Ｐ
P ，ＶP と、又同様にレンズ群Ｐより像面側に配置した
レンズ群を全体として１つの第ｑレンズ群としたときの
収差係数をＩq ，IIq ，IIIq ，Ｐq ，Ｖq を用いて表
される。
Ｅ２）までの収差はレンズ群Ｐを平行偏心させる光学系
においてレンズ群Ｐへの光線の入射角をαP ，αａP と
したときにレンズ群Ｐの収差係数ＩP ，IIP ，IIIP，Ｐ
P ，ＶP と、又同様にレンズ群Ｐより像面側に配置した
レンズ群を全体として１つの第ｑレンズ群としたときの
収差係数をＩq ，IIq ，IIIq ，Ｐq ，Ｖq を用いて表
される。
【００３３】
【数１】 (VE1) = α'P Vq - αP(VP+Vq)- αaP'IIIq +αaP( IIIP+IIIq ) = hP φP Vq - αP VP -(haPφP IIIq -αaPIIIP ) ‥‥‥(h) (VE2) = αaPPq - αaP( PP + Pq ) = haPφP Pq - αaPPP ‥‥‥(i) 以上の式から偏心収差の発生を小さくする為にはレンズ
群Ｐの諸収差係数ＩP，IIP , IIIP，ＰP ，ＶP を小さ
な値とするか、若しくは（ａ）式〜（ｉ）式に示すよう
に諸収差係数を互いに打ち消し合うようにバランス良く
設定することが必要となってくる。
群Ｐの諸収差係数ＩP，IIP , IIIP，ＰP ，ＶP を小さ
な値とするか、若しくは（ａ）式〜（ｉ）式に示すよう
に諸収差係数を互いに打ち消し合うようにバランス良く
設定することが必要となってくる。
【００３４】次に本発明の防振機能を有した光学系の光
学的作用を図１５に示した撮影光学系の一部のレンズ群
を光軸と直交する方向に偏心駆動させて撮影画像の変位
を補正する防振光学系を想定したモデルについて説明す
る。
学的作用を図１５に示した撮影光学系の一部のレンズ群
を光軸と直交する方向に偏心駆動させて撮影画像の変位
を補正する防振光学系を想定したモデルについて説明す
る。
【００３５】まず十分に少ない偏心駆動量で十分に大き
い変位補正を実現する為には上記の１次の原点移動（Δ
Ｅ）を十分に大きくする必要がある。このことを踏まえ
た上で１次の偏心像面湾曲（ＰＥ）を補正する条件を考
える。図１５は撮影光学系を物体側から順に第ｏ群、第
ｐ群、第ｑ群の３つのレンズ群で構成し、このうち第ｐ
群を光軸と直交する方向に平行移動させて画像のブレを
補正している。
い変位補正を実現する為には上記の１次の原点移動（Δ
Ｅ）を十分に大きくする必要がある。このことを踏まえ
た上で１次の偏心像面湾曲（ＰＥ）を補正する条件を考
える。図１５は撮影光学系を物体側から順に第ｏ群、第
ｐ群、第ｑ群の３つのレンズ群で構成し、このうち第ｐ
群を光軸と直交する方向に平行移動させて画像のブレを
補正している。
【００３６】ここで第ｏ群、第ｐ群、第ｑ群の屈折力を
それぞれφo ，φp ，φq とし、各レンズ群への近軸軸
上光線と軸外光線の入射角をα，αａ、近軸軸上光線と
軸外光線の入射高をｈ，ｈａ及び収差係数にも同様のｓ
ｕｆｆｉｘを付して表記する。又各レンズ群はそれぞれ
少ないレンズ枚数で構成されるものとし、各収差係数は
それぞれ補正不足の傾向を示すものとする。
それぞれφo ，φp ，φq とし、各レンズ群への近軸軸
上光線と軸外光線の入射角をα，αａ、近軸軸上光線と
軸外光線の入射高をｈ，ｈａ及び収差係数にも同様のｓ
ｕｆｆｉｘを付して表記する。又各レンズ群はそれぞれ
少ないレンズ枚数で構成されるものとし、各収差係数は
それぞれ補正不足の傾向を示すものとする。
【００３７】このような前提のもとに各レンズ群のペッ
ツバール和に着目すると各レンズ群のペッツバール和Ｐ
o ，Ｐp ，Ｐq は各レンズ群の屈折力φo ，φp ，φq
に比例し、略 Ｐo ＝Ｃφo Ｐp ＝Ｃφp Ｐq ＝Ｃφq （但しＣは定数） なる関係を満足する。従って第ｐ群を平行偏心させたと
きに発生する１次の偏心像面湾曲（ＰＥ）は上式と代入
して次のように整理することができる。
ツバール和に着目すると各レンズ群のペッツバール和Ｐ
o ，Ｐp ，Ｐq は各レンズ群の屈折力φo ，φp ，φq
に比例し、略 Ｐo ＝Ｃφo Ｐp ＝Ｃφp Ｐq ＝Ｃφq （但しＣは定数） なる関係を満足する。従って第ｐ群を平行偏心させたと
きに発生する１次の偏心像面湾曲（ＰＥ）は上式と代入
して次のように整理することができる。
【００３８】（ＰＥ）＝Ｃφp （ｈp φq −αp ） 従って偏心像面湾曲（ＰＥ）を補正するためにはφp ＝
０またはφq ＝αp ／ｈp とすることが必要となる。と
ころがφp ＝０とすると１次の原点移動（ΔＥ）が０と
なって変位補正ができなくなるためφq ＝αp ／ｈp を
満足する解を求めなければならない。即ちｈp ＞０であ
るため、少なくともαp とφq を同符号とすることが必
要となるわけである。
０またはφq ＝αp ／ｈp とすることが必要となる。と
ころがφp ＝０とすると１次の原点移動（ΔＥ）が０と
なって変位補正ができなくなるためφq ＝αp ／ｈp を
満足する解を求めなければならない。即ちｈp ＞０であ
るため、少なくともαp とφq を同符号とすることが必
要となるわけである。
【００３９】（イ） αp ＞０のとき 偏心像面湾曲の補正のためφq ＞０、又必然的にφo ＞
０となる。更にこのときφp ＞０とすると０＜αp ＜α
´p ＜１、１次の原点移動（ΔＥ）は次のようになる。
０となる。更にこのときφp ＞０とすると０＜αp ＜α
´p ＜１、１次の原点移動（ΔＥ）は次のようになる。
【００４０】（ΔＥ）＝−２（αp ´−αp ）＞−２ 即ち偏心敏感度（偏心レンズ群の単位変位量に対する撮
影画像のブレの変位量との比）が１より小さくなる。又
前述のようにφp ＝０では偏心敏感度は０となる。従っ
て、このような場合にはφp ＜０としなければならな
い。
影画像のブレの変位量との比）が１より小さくなる。又
前述のようにφp ＝０では偏心敏感度は０となる。従っ
て、このような場合にはφp ＜０としなければならな
い。
【００４１】（ロ） αp ＜０のとき 偏心像面湾曲（ＰＥ）の補正の為φq ＜０、又必然的に
φo ＜０、従って更に必然的にφp ＞０となる。
φo ＜０、従って更に必然的にφp ＞０となる。
【００４２】以上より１次の原点移動（ΔＥ）を十分に
大きくしつつ、１次の偏心像面湾曲（ＰＥ）を補正する
ことの可能となる光学系の屈折力配置は次のようなもの
が適する。
大きくしつつ、１次の偏心像面湾曲（ＰＥ）を補正する
ことの可能となる光学系の屈折力配置は次のようなもの
が適する。
【００４３】
【表１】 このような屈折力配置のレンズ構成を図示すると、それ
ぞれ図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）のようになる。
ぞれ図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）のようになる。
【００４４】本発明ではこのような屈折力配置を利用し
ている。次に本発明のレンズ構成の特徴について説明す
る。一般に光学系においては、各レンズ群の屈折力を適
切に設定することにより、コンパクトなレンズ構成で諸
収差を良好に補正している。一般に光学系の一部のレン
ズ群を光軸と直交する方向に平行偏心させて撮影画像の
変位を補正するようにした光学系を構成する際、偏心敏
感度を十分に大きくすることができるという点と、偏心
収差の補正が比較的容易になるという点から、平行偏心
させるレンズ群を選択するのが良い。
ている。次に本発明のレンズ構成の特徴について説明す
る。一般に光学系においては、各レンズ群の屈折力を適
切に設定することにより、コンパクトなレンズ構成で諸
収差を良好に補正している。一般に光学系の一部のレン
ズ群を光軸と直交する方向に平行偏心させて撮影画像の
変位を補正するようにした光学系を構成する際、偏心敏
感度を十分に大きくすることができるという点と、偏心
収差の補正が比較的容易になるという点から、平行偏心
させるレンズ群を選択するのが良い。
【００４５】一方、装置自体のコンパクト化を計るため
には、平行偏心させるレンズ群として、レンズ外形の比
較的小さなレンズ群を選択するのが望ましい。
には、平行偏心させるレンズ群として、レンズ外形の比
較的小さなレンズ群を選択するのが望ましい。
【００４６】以上の観点から、本発明の目的を達成する
光学系として図１６（Ａ）に示す屈折力配置を採用して
いる。
光学系として図１６（Ａ）に示す屈折力配置を採用して
いる。
【００４７】即ち、物体側から順に、正の屈折力を有す
る第１群、負の屈折力を有する第２群の２群構成であっ
て、第２群を固定として第１群を光軸上を移動させるこ
とによって焦点調節を行なうと共に第２群を物体側から
順に、負の屈折力を有する第２ａ群と、正の屈折力を有
する第２ｂ群より構成し、第２ａ群を光軸と垂直な方向
に移動させることによって振動による撮影画像のブレを
補正するようにしている。
る第１群、負の屈折力を有する第２群の２群構成であっ
て、第２群を固定として第１群を光軸上を移動させるこ
とによって焦点調節を行なうと共に第２群を物体側から
順に、負の屈折力を有する第２ａ群と、正の屈折力を有
する第２ｂ群より構成し、第２ａ群を光軸と垂直な方向
に移動させることによって振動による撮影画像のブレを
補正するようにしている。
【００４８】本実施例では、焦点調節の際に第１群を用
いることにより、第２ａ群へ入射する近軸光線、及び第
２ａ群から射出する近軸光線の換算傾角がほぼ一定とな
るようにして、これにより焦点調節による偏心収差の変
動を少なくしている。
いることにより、第２ａ群へ入射する近軸光線、及び第
２ａ群から射出する近軸光線の換算傾角がほぼ一定とな
るようにして、これにより焦点調節による偏心収差の変
動を少なくしている。
【００４９】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、Ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空
気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレ
ンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、Ｄｉは物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空
気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレ
ンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
【００５０】又前述の各条件式と数値実施例における諸
数値との関係を表−１に示す。 〈数値実施例１〉 R 1= 68.45 D 1= 4.5 N 1=1.69680 ν 1= 55.5 R 2= -656.97 D 2= 0.2 R 3= 37.35 D 3= 3.5 N 2=1.78590 ν 2= 44.2 R 4= 70.62 D 4= 0.3 R 5= 39.68 D 5= 3.5 N 3=1.78590 ν 3= 44.2 R 6= 67.52 D 6= 1.2 R 7=121.84 D 7= 1.8 N 4=1.80518 ν 4= 25.4 R 8= 24.87 D 8= 16.0 R 9=-34.06 D 9= 1.8 N 5=1.69895 ν 5= 30.1 R10=-78.70 D10= 3.5 N 6=1.80610 ν 6= 41.0 R11=-39.02 D11= 0.2 R12=351.98 D12= 2.5 N 7=1.78590 ν 7= 44.2 R13=-98.37 D13= 2.5 R14=-1272.56 D14= 3.5 N 8=1.80518 ν 8= 25.4 R15=-29.07 D15= 1.5 N 9=1.77250 ν 9= 49.6 R16= 34.98 D16= 3.5 R17=-77.45 D17= 1.5 N10=1.65160 ν10= 58.5 R18= 77.58 D18= 2.5 R19= 66.06 D19= 4.5 N11=1.69680 ν11= 55.5 R20=-91.90 D20= 0.2 R21= 66.51 D21= 1.8 N12=1.80518 ν12= 25.4 R22= 31.53 D22= 6.5 N13=1.60311 ν13= 60.7 R23= -199.11 〈数値実施例２〉 R 1= 58.52 D 1= 5.5 N 1=1.78590 ν 1= 44.2 R 2= -270.61 D 2= 0.2 R 3= 40.87 D 3= 4.5 N 2=1.78590 ν 2= 44.2 R 4=161.56 D 4= 2.0 R 5= -287.15 D 5= 1.8 N 3=1.80518 ν 3= 25.4 R 6= 34.75 D 6= 16.0 R 7= 4327.56 D 7= 1.8 N 4=1.69895 ν 4= 30.1 R 8= 46.73 D 8= 2.0 R 9= 60.05 D 9= 4.0 N 5=1.80610 ν 5= 41.0 R10=-70.35 D10= 2.5 R11=194.63 D11= 3.5 N 6=1.80518 ν 6= 25.4 R12=-45.84 D12= 1.5 N 7=1.77250 ν 7= 49.6 R13= 30.78 D13= 4.0 R14=-54.38 D14= 1.5 N 8=1.65160 ν 8= 58.5 R15= 86.55 D15= 2.5 R16= 70.87 D16= 4.5 N 9=1.69680 ν 9= 55.5 R17=-87.16 D17= 0.2 R18= 67.07 D18= 1.8 N10=1.80518 ν10= 25.4 R19= 35.41 D19= 6.5 N11=1.60311 ν11= 60.7 R20= -164.77
数値との関係を表−１に示す。 〈数値実施例１〉 R 1= 68.45 D 1= 4.5 N 1=1.69680 ν 1= 55.5 R 2= -656.97 D 2= 0.2 R 3= 37.35 D 3= 3.5 N 2=1.78590 ν 2= 44.2 R 4= 70.62 D 4= 0.3 R 5= 39.68 D 5= 3.5 N 3=1.78590 ν 3= 44.2 R 6= 67.52 D 6= 1.2 R 7=121.84 D 7= 1.8 N 4=1.80518 ν 4= 25.4 R 8= 24.87 D 8= 16.0 R 9=-34.06 D 9= 1.8 N 5=1.69895 ν 5= 30.1 R10=-78.70 D10= 3.5 N 6=1.80610 ν 6= 41.0 R11=-39.02 D11= 0.2 R12=351.98 D12= 2.5 N 7=1.78590 ν 7= 44.2 R13=-98.37 D13= 2.5 R14=-1272.56 D14= 3.5 N 8=1.80518 ν 8= 25.4 R15=-29.07 D15= 1.5 N 9=1.77250 ν 9= 49.6 R16= 34.98 D16= 3.5 R17=-77.45 D17= 1.5 N10=1.65160 ν10= 58.5 R18= 77.58 D18= 2.5 R19= 66.06 D19= 4.5 N11=1.69680 ν11= 55.5 R20=-91.90 D20= 0.2 R21= 66.51 D21= 1.8 N12=1.80518 ν12= 25.4 R22= 31.53 D22= 6.5 N13=1.60311 ν13= 60.7 R23= -199.11 〈数値実施例２〉 R 1= 58.52 D 1= 5.5 N 1=1.78590 ν 1= 44.2 R 2= -270.61 D 2= 0.2 R 3= 40.87 D 3= 4.5 N 2=1.78590 ν 2= 44.2 R 4=161.56 D 4= 2.0 R 5= -287.15 D 5= 1.8 N 3=1.80518 ν 3= 25.4 R 6= 34.75 D 6= 16.0 R 7= 4327.56 D 7= 1.8 N 4=1.69895 ν 4= 30.1 R 8= 46.73 D 8= 2.0 R 9= 60.05 D 9= 4.0 N 5=1.80610 ν 5= 41.0 R10=-70.35 D10= 2.5 R11=194.63 D11= 3.5 N 6=1.80518 ν 6= 25.4 R12=-45.84 D12= 1.5 N 7=1.77250 ν 7= 49.6 R13= 30.78 D13= 4.0 R14=-54.38 D14= 1.5 N 8=1.65160 ν 8= 58.5 R15= 86.55 D15= 2.5 R16= 70.87 D16= 4.5 N 9=1.69680 ν 9= 55.5 R17=-87.16 D17= 0.2 R18= 67.07 D18= 1.8 N10=1.80518 ν10= 25.4 R19= 35.41 D19= 6.5 N11=1.60311 ν11= 60.7 R20= -164.77
【００５１】
【表２】
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、光学系の
一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に偏心駆動させて撮
影画像の変位（ブレ）を補正する際、各レンズ要素を適
切に配置することによって各種の偏心収差を良好に補正
し、また十分に少ない偏心駆動量で十分に大きい変位補
正（ブレ補正）を実現することによって装置全体の小型
化を可能とした、特に撮影倍率が１／２倍程度から等倍
程度の近接撮影を行う光学系に好適な防振機能を有した
光学系を達成することができる。
一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に偏心駆動させて撮
影画像の変位（ブレ）を補正する際、各レンズ要素を適
切に配置することによって各種の偏心収差を良好に補正
し、また十分に少ない偏心駆動量で十分に大きい変位補
正（ブレ補正）を実現することによって装置全体の小型
化を可能とした、特に撮影倍率が１／２倍程度から等倍
程度の近接撮影を行う光学系に好適な防振機能を有した
光学系を達成することができる。
【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図３】 本発明の数値実施例１の無限遠物体のとき
の収差図
の収差図
【図４】 本発明の数値実施例１の無限遠物体のとき
の収差図
の収差図
【図５】 本発明の数値実施例１の無限遠物体のとき
光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを補正したと
きの収差図
光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを補正したと
きの収差図
【図６】 本発明の数値実施例１の至近距離（β＝−
１）のときの収差図
１）のときの収差図
【図７】 本発明の数値実施例１の至近距離（β＝−
１）のときの収差図
１）のときの収差図
【図８】 本発明の数値実施例１の至近距離（β＝−
１）のとき光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを
補正したときの収差図
１）のとき光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを
補正したときの収差図
【図９】 本発明の数値実施例２の無限遠物体のとき
の収差図
の収差図
【図１０】 本発明の数値実施例２の無限遠物体のとき
の収差図
の収差図
【図１１】 本発明の数値実施例２の無限遠物体のとき
光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを補正したと
きの収差図
光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを補正したと
きの収差図
【図１２】 本発明の数値実施例２の至近距離（β＝−
１）のときの収差図
１）のときの収差図
【図１３】 本発明の数値実施例２の至近距離（β＝−
１）のときの収差図
１）のときの収差図
【図１４】 本発明の数値実施例２の至近距離（β＝−
１）のとき光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを
補正したときの収差図
１）のとき光学系が１°振れたときの撮影画像のブレを
補正したときの収差図
【図１５】 本発明において偏心収差補正を説明する為
のレンズ構成の摸式図
のレンズ構成の摸式図
【図１６】 本発明において偏心収差補正を説明する為
のレンズ構成の摸式図
のレンズ構成の摸式図
Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ２ａ 第２ａ群 Ｌ２ｂ 第２ｂ群 ｈ 像高 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＭ メリディオナル像面 ΔＳ サジタル像面
Claims (3)
- 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１群，負
の屈折力の第２群を有し、該第２群は物体側より順に負
の屈折力の第２ａ群と正の屈折力の第２ｂ群とを有して
おり、該第１群を光軸上移動させてフォーカスを行い、
該第２ａ群を光軸と直交する方向に移動させて撮影画像
のブレを補正する防振機能を有した光学系であって、該
第１群と全系の焦点距離を各々ｆ１，ｆ、該第１群のフ
ォーカスの際の最大移動量をΔＬとしたとき、 ０．５＜ｆ１／ｆ ＜０．８ ０．２＜ΔＬ／ｆ１＜０．８ なる条件を満足することを特徴とする防振機能を有した
光学系。 - 【請求項２】 前記第２ａ群と第２ｂ群は各々少なくと
も１つの正レンズと負レンズとを有していることを特徴
とする請求項１の防振機能を有した光学系。 - 【請求項３】 前記第２ａ群の焦点距離をｆ２ａとした
とき ０．１５＜｜ｆ２ａ／ｆ｜＜０．５ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
防振機能を有した光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06112052A JP3141681B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 防振機能を有した光学系 |
| US08/425,749 US5598299A (en) | 1994-04-27 | 1995-04-20 | Photographic lens having image stabilizing function |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06112052A JP3141681B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 防振機能を有した光学系 |
Publications (2)
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