JP2001124992A - 防振機能を有する変倍光学系及びそれを備える光学機器 - Google Patents
防振機能を有する変倍光学系及びそれを備える光学機器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ある程度以上のズーム比を確保しつつ、良好
に収差補正がなされた新規な構成の防振機能を有する変
倍光学系を提供すること。 【解決手段】 物体側より順に、正の屈折力の第１レン
ズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レ
ンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５
レンズ群を有し、少なくとも第２レンズ群と第４レンズ
群を光軸上移動させて変倍を行なう変倍光学系であっ
て、第３レンズ群を光軸と垂直方向な成分を持つように
移動させて変倍光学系が振動したときの像の変位を補正
する。
に収差補正がなされた新規な構成の防振機能を有する変
倍光学系を提供すること。 【解決手段】 物体側より順に、正の屈折力の第１レン
ズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レ
ンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５
レンズ群を有し、少なくとも第２レンズ群と第４レンズ
群を光軸上移動させて変倍を行なう変倍光学系であっ
て、第３レンズ群を光軸と垂直方向な成分を持つように
移動させて変倍光学系が振動したときの像の変位を補正
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は防振機能を有した変
倍光学系及びそれを備える光学機器に関し、特に変倍光
学系の一部のレンズ群を光軸に対し垂直方向の成分を有
するよう移動させることにより、変倍光学系が振動（傾
動）したときの像のぶれを光学的に補正して静止した像
を得るようにして撮影画像の安定化を図ったビデオカメ
ラや銀塩写真用カメラ、電子スチルカメラなどに好適な
防振機能を有した変倍光学系に関するものである。
倍光学系及びそれを備える光学機器に関し、特に変倍光
学系の一部のレンズ群を光軸に対し垂直方向の成分を有
するよう移動させることにより、変倍光学系が振動（傾
動）したときの像のぶれを光学的に補正して静止した像
を得るようにして撮影画像の安定化を図ったビデオカメ
ラや銀塩写真用カメラ、電子スチルカメラなどに好適な
防振機能を有した変倍光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光学系の振動に起因する画像
のぶれを防止する機能を有した防振光学系が種々提案さ
れている。
のぶれを防止する機能を有した防振光学系が種々提案さ
れている。
【０００３】例えば、特開昭５６−２１１３３号公報で
は、振動状態を検知する検知手段からの出力信号に応じ
て、振動による画像の変位を相殺する方向に一部の光学
部材を移動させて画像の安定化を図る光学装置を開示し
ている。
は、振動状態を検知する検知手段からの出力信号に応じ
て、振動による画像の変位を相殺する方向に一部の光学
部材を移動させて画像の安定化を図る光学装置を開示し
ている。
【０００４】特開昭６１−２２３８１９号公報では、撮
影系の振動に対応させて、最も物体側に配置された可変
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。
影系の振動に対応させて、最も物体側に配置された可変
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。
【０００５】特開平１−１１６６１９号公報や特開平２
−１２４５２１号公報では、加速度センサー等を利用し
て撮影系の振動を検出し、このとき得られる信号に応じ
て撮影系の一部のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させ
ることにより静止画像を得ている。
−１２４５２１号公報では、加速度センサー等を利用し
て撮影系の振動を検出し、このとき得られる信号に応じ
て撮影系の一部のレンズ群を光軸と垂直方向に移動させ
ることにより静止画像を得ている。
【０００６】特開平７−１２８６１９号公報では、物体
側より順に、正、負、正、正の屈折力の４群構成の変倍
光学系の第３レンズ群を、正、負の屈折力の２つのレン
ズ群で構成し、正のレンズ群を光軸と垂直方向に移動さ
せることにより防振を行っている。
側より順に、正、負、正、正の屈折力の４群構成の変倍
光学系の第３レンズ群を、正、負の屈折力の２つのレン
ズ群で構成し、正のレンズ群を光軸と垂直方向に移動さ
せることにより防振を行っている。
【０００７】特開平７−１９９１２４号公報では、物体
側より順に、正、負、正、正の屈折力の４群構成の変倍
光学系の第３レンズ群全体を光軸と垂直方向に移動させ
て防振を行っている。
側より順に、正、負、正、正の屈折力の４群構成の変倍
光学系の第３レンズ群全体を光軸と垂直方向に移動させ
て防振を行っている。
【０００８】その一方、特開平８−５９１３号公報に
は、物体側より順に、正、負、正、正、負の屈折力の５
群構成で、第２、第４レンズ群で変倍を行ない、前玉径
の縮小化を図った変倍光学系が開示されている。
は、物体側より順に、正、負、正、正、負の屈折力の５
群構成で、第２、第４レンズ群で変倍を行ない、前玉径
の縮小化を図った変倍光学系が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
従来例に開示された防振機能を有した変倍光学系の中
で、ズーム比が８倍以上のものはビデオカメラ等には適
用できるが、１００万画素相当以上の撮像素子を用いた
電子スチルカメラに使用するには収差補正の点で不十分
である。
従来例に開示された防振機能を有した変倍光学系の中
で、ズーム比が８倍以上のものはビデオカメラ等には適
用できるが、１００万画素相当以上の撮像素子を用いた
電子スチルカメラに使用するには収差補正の点で不十分
である。
【００１０】本発明は、ある程度以上のズーム比を確保
しつつ、例えば１００万画素以上の撮像素子を用いた電
子スチルカメラの撮影系としても使用できる程度に良好
に収差補正がなされた、新規な構成の防振機能を有する
変倍光学系を提供することを目的とする。
しつつ、例えば１００万画素以上の撮像素子を用いた電
子スチルカメラの撮影系としても使用できる程度に良好
に収差補正がなされた、新規な構成の防振機能を有する
変倍光学系を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の変倍光学系は、物体側より順に、正の屈折
力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈
折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の
屈折力の第５レンズ群を有し、少なくとも第２レンズ群
と第４レンズ群を光軸上移動させて変倍を行なう変倍光
学系であって、第３レンズ群を光軸と垂直方向な成分を
持つように移動させて変倍光学系が振動したときの像の
変位を補正することを特徴としている。
め、本発明の変倍光学系は、物体側より順に、正の屈折
力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈
折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の
屈折力の第５レンズ群を有し、少なくとも第２レンズ群
と第４レンズ群を光軸上移動させて変倍を行なう変倍光
学系であって、第３レンズ群を光軸と垂直方向な成分を
持つように移動させて変倍光学系が振動したときの像の
変位を補正することを特徴としている。
【００１２】また、本発明の光学機器は、本発明の変倍
光学系を備えることを特徴としている。
光学系を備えることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は本発明の第
１の実施形態の防振機能を有した変倍光学系の近軸屈折
力配置を示す図である。
１の実施形態の防振機能を有した変倍光学系の近軸屈折
力配置を示す図である。
【００１４】図１において、Ｌ１は正の屈折力の第１レ
ンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の
屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ
群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。ＳＰは開
口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に配置されてい
る。ＩＰは像面であり、ＣＣＤ等の撮像素子の撮像面に
相当する。６は光学系の振動状況を検出するための加速
度センサー（速度センサー）等の振動検知手段であり、
７は振動検知手段によって検出された情報に基づいて第
３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を振るよう移動
させるアクチュエーター等の駆動手段である。
ンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の
屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ
群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群である。ＳＰは開
口絞りであり、第３レンズ群Ｌ３の前方に配置されてい
る。ＩＰは像面であり、ＣＣＤ等の撮像素子の撮像面に
相当する。６は光学系の振動状況を検出するための加速
度センサー（速度センサー）等の振動検知手段であり、
７は振動検知手段によって検出された情報に基づいて第
３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直方向の成分を振るよう移動
させるアクチュエーター等の駆動手段である。
【００１５】本実施形態の変倍光学系は、広角端から望
遠端への変倍に際して、図１に示す矢印のように第２レ
ンズ群Ｌ２を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う像
面変動を第４レンズ群Ｌ４を移動させて補正している。
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシ
ングを行うリアフォーカス式を採用している。同図に示
す実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体
と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望
遠端への変倍に際する第４レンズ群Ｌ４の移動軌跡であ
る。本実施形態の変倍光学系は、第４レンズ群Ｌ４を後
方（像側）に移動させることで、無限遠物体から近距離
物体へのフォーカシングを行っている。例えば望遠端に
おいて無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う際
は、第４レンズ群Ｌ４を同図４ｃに示すように後方に移
動させる。なお、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３
及び第５レンズ群Ｌ５は変倍及びフォーカスに際して固
定である。
遠端への変倍に際して、図１に示す矢印のように第２レ
ンズ群Ｌ２を像面側へ移動させると共に、変倍に伴う像
面変動を第４レンズ群Ｌ４を移動させて補正している。
また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシ
ングを行うリアフォーカス式を採用している。同図に示
す実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体
と近距離物体にフォーカスしているときの広角端から望
遠端への変倍に際する第４レンズ群Ｌ４の移動軌跡であ
る。本実施形態の変倍光学系は、第４レンズ群Ｌ４を後
方（像側）に移動させることで、無限遠物体から近距離
物体へのフォーカシングを行っている。例えば望遠端に
おいて無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う際
は、第４レンズ群Ｌ４を同図４ｃに示すように後方に移
動させる。なお、第１レンズ群Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３
及び第５レンズ群Ｌ５は変倍及びフォーカスに際して固
定である。
【００１６】本実施形態の変倍光学系では、前述のよう
に第４レンズ群Ｌ４を移動させて変倍に伴う像面変動の
補正を行うと共に、第４レンズ群Ｌ４を移動させてフォ
ーカスを行うようにしている。特に、曲線４ａ、４ｂに
示すように広角端から望遠端への変倍に際して像面側へ
凸状の軌跡で第４レンズ群Ｌ４を移動させているので、
第３レンズ群Ｌ３後方の空間の有効利用を図って、レン
ズ全長の短縮化を効果的に達成している。
に第４レンズ群Ｌ４を移動させて変倍に伴う像面変動の
補正を行うと共に、第４レンズ群Ｌ４を移動させてフォ
ーカスを行うようにしている。特に、曲線４ａ、４ｂに
示すように広角端から望遠端への変倍に際して像面側へ
凸状の軌跡で第４レンズ群Ｌ４を移動させているので、
第３レンズ群Ｌ３後方の空間の有効利用を図って、レン
ズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００１７】また、本実施形態の変倍光学系は、振動検
知手段６により変倍光学系の振動を検知し、検知された
情報に基づいて第３レンズ群Ｌ３を駆動手段１により光
軸と垂直方向に移動させることにより、光学系全体が振
動（傾動）したときに発生する撮影画像のぶれを補正し
ている。
知手段６により変倍光学系の振動を検知し、検知された
情報に基づいて第３レンズ群Ｌ３を駆動手段１により光
軸と垂直方向に移動させることにより、光学系全体が振
動（傾動）したときに発生する撮影画像のぶれを補正し
ている。
【００１８】（実施形態２）図２は本発明の第２の実施
形態の防振機能を有した変倍光学系の近軸屈折力配置を
示す図である。本実施形態では、広角端から望遠端への
変倍に際して、第５レンズ群Ｌ５を図２中に示すように
物体側に凸の軌跡で移動させることで、前述第１の実施
形態に対し変倍時の収差変動の更なる低減化を図ってい
る点が異なっている。
形態の防振機能を有した変倍光学系の近軸屈折力配置を
示す図である。本実施形態では、広角端から望遠端への
変倍に際して、第５レンズ群Ｌ５を図２中に示すように
物体側に凸の軌跡で移動させることで、前述第１の実施
形態に対し変倍時の収差変動の更なる低減化を図ってい
る点が異なっている。
【００１９】なお本実施形態でも、第１の実施形態と同
様に、第４レンズ群Ｌ４を後方に移動させることで無限
遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている
が、第５レンズ群Ｌ５を光軸方向に移動させることでフ
ォーカスを行うことも可能である。
様に、第４レンズ群Ｌ４を後方に移動させることで無限
遠物体から近距離物体へのフォーカシングを行っている
が、第５レンズ群Ｌ５を光軸方向に移動させることでフ
ォーカスを行うことも可能である。
【００２０】次に、上記第１及び第２の実施形態に共通
した、あるレンズ群を光軸と垂直方向に移動させて撮影
画像のぶれを補正する光学系の防振機能に関する光学的
原理について図３を用いて説明する。
した、あるレンズ群を光軸と垂直方向に移動させて撮影
画像のぶれを補正する光学系の防振機能に関する光学的
原理について図３を用いて説明する。
【００２１】図３（Ａ）に示すように光学系が固定群Ｙ
１、偏心群（シフトレンズ群）Ｙ２そして固定群Ｙ３の
３つの部分から成り立っており、光学系から十分に離れ
た光軸上の物点Ｐが撮像面ＩＰの中心に像点ｐとして結
像しているものとする。
１、偏心群（シフトレンズ群）Ｙ２そして固定群Ｙ３の
３つの部分から成り立っており、光学系から十分に離れ
た光軸上の物点Ｐが撮像面ＩＰの中心に像点ｐとして結
像しているものとする。
【００２２】今、撮像面ＩＰを含めた光学系全体が、図
３（Ｂ）に示すように手ぶれにより瞬間的に傾いたとす
ると、物点Ｐの像は像点ｐから像点ｐ′に瞬間的に移動
し、ぶれた画像となる。
３（Ｂ）に示すように手ぶれにより瞬間的に傾いたとす
ると、物点Ｐの像は像点ｐから像点ｐ′に瞬間的に移動
し、ぶれた画像となる。
【００２３】一方、偏心群Ｙ２を光軸と垂直方向に図示
上方に移動させると、図３（Ｃ）に示すように像点ｐは
ｐ″に移動する。なお像点の移動量とその方向は、光学
系の屈折力配置に依存し、偏心群の偏心敏感度として表
される。そこで、図３（Ｄ）に示すように、図３（Ｂ）
で手ぶれによってずれた像点ｐ′を偏心群Ｙ２を適切な
量だけ光軸と垂直方向に移動させることによってもとの
結像位置ｐに戻し、手ぶれ補正つまり防振を行ってい
る。
上方に移動させると、図３（Ｃ）に示すように像点ｐは
ｐ″に移動する。なお像点の移動量とその方向は、光学
系の屈折力配置に依存し、偏心群の偏心敏感度として表
される。そこで、図３（Ｄ）に示すように、図３（Ｂ）
で手ぶれによってずれた像点ｐ′を偏心群Ｙ２を適切な
量だけ光軸と垂直方向に移動させることによってもとの
結像位置ｐに戻し、手ぶれ補正つまり防振を行ってい
る。
【００２４】光学系全体の焦点距離をｆ，偏心群Ｙ２の
偏心敏感度をＴＳとするとき、光軸がθ°傾いたときの
像ぶれを補正するために必要な偏心群の移動量Δは以下
の式で与えられる。
偏心敏感度をＴＳとするとき、光軸がθ°傾いたときの
像ぶれを補正するために必要な偏心群の移動量Δは以下
の式で与えられる。
【００２５】Δ＝ｆ・ｔａｎ（θ）／ＴＳ
【００２６】上式から分るように、偏心敏感度ＴＳが大
きすぎるとΔは小さな値となり防振に必要な偏心群Ｙ２
の移動量は小さくできるが、適切に防振を行うための制
御が困難になり補正残りが生じてしまう。
きすぎるとΔは小さな値となり防振に必要な偏心群Ｙ２
の移動量は小さくできるが、適切に防振を行うための制
御が困難になり補正残りが生じてしまう。
【００２７】特に、ビデオカメラやデジタルスチルカメ
ラではＣＣＤなどの撮像素子のイメージサイズが銀塩フ
ィルムと比べて小さく、同一画角に対する焦点距離が短
いため、手ぶれによる光軸の傾き角が同一でも、それに
よる像ぶれを補正するための偏心群のシフト量Δが小さ
くなる。したがって、偏心群の駆動機構の機械的な精度
が同程度だと、画面上での補正残りが相対的に大きくな
ることになってしまう。
ラではＣＣＤなどの撮像素子のイメージサイズが銀塩フ
ィルムと比べて小さく、同一画角に対する焦点距離が短
いため、手ぶれによる光軸の傾き角が同一でも、それに
よる像ぶれを補正するための偏心群のシフト量Δが小さ
くなる。したがって、偏心群の駆動機構の機械的な精度
が同程度だと、画面上での補正残りが相対的に大きくな
ることになってしまう。
【００２８】一方、偏心敏感度ＴＳが小さすぎるとぶれ
補正制御のために必要な偏心群Ｙ２の移動量が大きくな
ってしまい、偏心群Ｙ２を駆動するためのアクチュエー
ターなどの駆動手段も大型で出力の大きなものが必要と
なり、系全体が大型化してしまう。
補正制御のために必要な偏心群Ｙ２の移動量が大きくな
ってしまい、偏心群Ｙ２を駆動するためのアクチュエー
ターなどの駆動手段も大型で出力の大きなものが必要と
なり、系全体が大型化してしまう。
【００２９】そこで、上記第１及び第２の実施形態の変
倍光学系では、各レンズ群の屈折力配置を適切な値に設
定することで偏心群である第３レンズ群Ｌ３の偏心敏感
度ＴＳを適正な値とし、制御誤差による防振の補正残り
が少なく、アクチュエーターなどの駆動手段の負荷も少
ない光学系を達成している。
倍光学系では、各レンズ群の屈折力配置を適切な値に設
定することで偏心群である第３レンズ群Ｌ３の偏心敏感
度ＴＳを適正な値とし、制御誤差による防振の補正残り
が少なく、アクチュエーターなどの駆動手段の負荷も少
ない光学系を達成している。
【００３０】第１及び第２の実施形態の変倍光学系にお
いて、第３レンズ群Ｌ３の望遠端における偏心敏感度Ｔ
Ｓ３は、第３レンズ群Ｌ３の望遠端における倍率をβ
３、第４及び第５レンズ群の望遠端における合成倍率を
β４５とするとき、 ＴＳ３＝（１−β３）・β４５ で与えられる。
いて、第３レンズ群Ｌ３の望遠端における偏心敏感度Ｔ
Ｓ３は、第３レンズ群Ｌ３の望遠端における倍率をβ
３、第４及び第５レンズ群の望遠端における合成倍率を
β４５とするとき、 ＴＳ３＝（１−β３）・β４５ で与えられる。
【００３１】上式の右辺で表される偏心敏感度ＴＳ３
を、第１及び第２実施形態の変倍光学系では、 ０．３＜｜（１−β３）・β４５｜＜３ …（１） なる条件式を満足するように設定している。
を、第１及び第２実施形態の変倍光学系では、 ０．３＜｜（１−β３）・β４５｜＜３ …（１） なる条件式を満足するように設定している。
【００３２】条件式（１）の下限値を下回ると、偏心群
である第３レンズ群Ｌ３の敏感度が小さくなりすぎて、
防振に必要な第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなりす
ぎる。逆に条件式（１）の上限値を上回ると、敏感度が
大きくなりすぎて防振の制御が困難になるので良くな
い。
である第３レンズ群Ｌ３の敏感度が小さくなりすぎて、
防振に必要な第３レンズ群Ｌ３の移動量が大きくなりす
ぎる。逆に条件式（１）の上限値を上回ると、敏感度が
大きくなりすぎて防振の制御が困難になるので良くな
い。
【００３３】また、所定の変倍比（ズーム比）を確保し
つつレンズ全長を短縮し、第３レンズ群Ｌ３の敏感度を
条件式（１）の範囲内にするために、第３レンズ群Ｌ３
の焦点距離をｆ３、全系の広角端での焦点距離をｆｗ、
望遠端での焦点距離をｆｔとするとき、以下の条件式を
満足することが望ましい。
つつレンズ全長を短縮し、第３レンズ群Ｌ３の敏感度を
条件式（１）の範囲内にするために、第３レンズ群Ｌ３
の焦点距離をｆ３、全系の広角端での焦点距離をｆｗ、
望遠端での焦点距離をｆｔとするとき、以下の条件式を
満足することが望ましい。
【００３４】 １．６＜ ｆ３／ｆｗ ＜ ４ …（２） ４ ＜ｆｔ／ｆｗ ＜ ２３ …（３）
【００３５】条件式（２）の下限値を下回って第３レン
ズ群Ｌ３の焦点距離が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の
偏心敏感度が大きくなり過ぎたり、防振時の収差変動が
補正できなくなる。一方上限値を上回ると、レンズ全長
が増大すると共に、第３レンズ群Ｌ３の偏心敏感度が小
さくなりすぎて防振に必要な第３レンズ群Ｌ３のシフト
量（移動量）が大きくなるので良くない。
ズ群Ｌ３の焦点距離が短くなると、第３レンズ群Ｌ３の
偏心敏感度が大きくなり過ぎたり、防振時の収差変動が
補正できなくなる。一方上限値を上回ると、レンズ全長
が増大すると共に、第３レンズ群Ｌ３の偏心敏感度が小
さくなりすぎて防振に必要な第３レンズ群Ｌ３のシフト
量（移動量）が大きくなるので良くない。
【００３６】また条件式（３）の下限値を下回ると所定
のズーム比が得られなくなり、上限値を上回ると収差補
正が困難になる。
のズーム比が得られなくなり、上限値を上回ると収差補
正が困難になる。
【００３７】また、十分な防振効果を得るためには、望
遠端における第３レンズ群Ｌ３の光軸と垂直方向の最大
移動量をＥＭとするとき、 １．７×１０-3＜｜（１−β３）・β４５｜ＥＭ／ｆｔ＜０．０５…（４） なる条件式を満足するのが良い。
遠端における第３レンズ群Ｌ３の光軸と垂直方向の最大
移動量をＥＭとするとき、 １．７×１０-3＜｜（１−β３）・β４５｜ＥＭ／ｆｔ＜０．０５…（４） なる条件式を満足するのが良い。
【００３８】条件式（４）の下限値を下回ると補正量が
小さすぎて十分な防振効果が得られず、上限値を上回る
と第３レンズ群Ｌ３の径を大きくする必要があり、アク
チュエーター等の第３レンズ群Ｌ３の駆動手段の負荷が
大きくなる。
小さすぎて十分な防振効果が得られず、上限値を上回る
と第３レンズ群Ｌ３の径を大きくする必要があり、アク
チュエーター等の第３レンズ群Ｌ３の駆動手段の負荷が
大きくなる。
【００３９】また、高い光学性能を維持しつつレンズ全
長の短縮化を図るには、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を
ｆ２とするとき
長の短縮化を図るには、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を
ｆ２とするとき
【００４０】
【外２】 なる条件式を満足するのが良い。
【００４１】条件式（５）の下限値を下回って第２レン
ズ群Ｌ２の屈折力が強くなる（焦点距離が短くなる）
と、変倍時の第２レンズ群Ｌ２の移動量は小さくなるが
ペッツヴァール和が全体に負に大きくなり像面湾曲の補
正が困難になるので良くない。逆に条件式（５）の上限
値を上回って第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなる（焦
点距離が長くなる）と、第２レンズ群Ｌ２の変倍時の移
動量が大きくなるので光学系全体が大型化すると共に、
防振時の周辺光量変化に関しても不利になるので良くな
い。
ズ群Ｌ２の屈折力が強くなる（焦点距離が短くなる）
と、変倍時の第２レンズ群Ｌ２の移動量は小さくなるが
ペッツヴァール和が全体に負に大きくなり像面湾曲の補
正が困難になるので良くない。逆に条件式（５）の上限
値を上回って第２レンズ群Ｌ２の屈折力が弱くなる（焦
点距離が長くなる）と、第２レンズ群Ｌ２の変倍時の移
動量が大きくなるので光学系全体が大型化すると共に、
防振時の周辺光量変化に関しても不利になるので良くな
い。
【００４２】なお、防振時の画像周辺での光量変化が問
題になる場合には、開口絞りＳＰの絞り開口径を望遠側
で小さくして中心光束を制限することにより、相対的に
周辺光量を増加させて防振時の光量変化の低減を実現さ
せることができる。
題になる場合には、開口絞りＳＰの絞り開口径を望遠側
で小さくして中心光束を制限することにより、相対的に
周辺光量を増加させて防振時の光量変化の低減を実現さ
せることができる。
【００４３】次に、上記第１及び第２の実施形態の変倍
光学系を具体的な数値実施例に基づいて説明する。図４
〜６はそれぞれ数値実施例１〜３に対応した変倍光学系
の広角端におけるレンズ断面図であり、数値実施例１，
２は変倍時に第５レンズ群Ｌ５が固定の第１の実施形態
の変倍光学系に相当し、数値実施例３は変倍時に第５レ
ンズ群Ｌ５が移動する第２の実施形態の変倍光学系に相
当する。図４〜６において、ＧＢは赤外カットフィル
タ、光学的ローパスフィルタ、フェースプレート等の屈
折力を持たない光学部材を代表して表したガラスブロッ
クである。
光学系を具体的な数値実施例に基づいて説明する。図４
〜６はそれぞれ数値実施例１〜３に対応した変倍光学系
の広角端におけるレンズ断面図であり、数値実施例１，
２は変倍時に第５レンズ群Ｌ５が固定の第１の実施形態
の変倍光学系に相当し、数値実施例３は変倍時に第５レ
ンズ群Ｌ５が移動する第２の実施形態の変倍光学系に相
当する。図４〜６において、ＧＢは赤外カットフィル
タ、光学的ローパスフィルタ、フェースプレート等の屈
折力を持たない光学部材を代表して表したガラスブロッ
クである。
【００４４】図７（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ数値実施例
１の変倍光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収
差図であり、図８（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ数値実施例
２の変倍光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収
差図であり、図９（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ数値実施例
３の変倍光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収
差図である。収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Δ
Ｍはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面を表す。
１の変倍光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収
差図であり、図８（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ数値実施例
２の変倍光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収
差図であり、図９（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ数値実施例
３の変倍光学系の広角端、中間焦点距離、望遠端の諸収
差図である。収差図において、ｄはｄ線、ｇはｇ線、Δ
Ｍはメリディオナル像面、ΔＳはサジタル像面を表す。
【００４５】数値実施例１〜３の変倍光学系では、防振
時に発生する偏心収差、特に偏心倍率色収差を低減する
ために、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３に少なくとも１
枚の負レンズを含ませて第３レンズ群Ｌ３で発生する色
収差を低減させている。
時に発生する偏心収差、特に偏心倍率色収差を低減する
ために、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３に少なくとも１
枚の負レンズを含ませて第３レンズ群Ｌ３で発生する色
収差を低減させている。
【００４６】また、防振時に発生する偏心コマ収差を低
減するには、第３レンズ群Ｌ３で発生する球面収差をあ
る範囲内に低減する必要があり、第３レンズ群Ｌ３を少
なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成するの
が良い。
減するには、第３レンズ群Ｌ３で発生する球面収差をあ
る範囲内に低減する必要があり、第３レンズ群Ｌ３を少
なくとも２枚の正レンズと１枚の負レンズで構成するの
が良い。
【００４７】以上のことを踏まえ数値実施例１〜３にお
いて、それぞれ図４〜５に示すごとく、第３レンズ群Ｌ
３を物体側から順に正レンズ３１、正レンズ３２と物体
側に強い凹面をむけた負メニスカスレンズ３３の貼合わ
せレンズで構成している。このように第３レンズ群Ｌ３
全体をテレフォト構成として、第２レンズ群Ｌ２と第３
レンズ群Ｌ３の主点間隔を短縮し、レンズ全長の短縮化
を達成している。
いて、それぞれ図４〜５に示すごとく、第３レンズ群Ｌ
３を物体側から順に正レンズ３１、正レンズ３２と物体
側に強い凹面をむけた負メニスカスレンズ３３の貼合わ
せレンズで構成している。このように第３レンズ群Ｌ３
全体をテレフォト構成として、第２レンズ群Ｌ２と第３
レンズ群Ｌ３の主点間隔を短縮し、レンズ全長の短縮化
を達成している。
【００４８】更に第４レンズ群Ｌ４を１枚の正レンズ４
１と１枚の負レンズ４２で構成することにより、変倍時
やフォーカス時に第４レンズ群Ｌ４が移動することによ
る球面収差や像面湾曲の変動を低減している。なお、変
倍時の非点収差や歪曲の変動の補正のために、第４レン
ズ群Ｌ４には非球面を導入しても良い。
１と１枚の負レンズ４２で構成することにより、変倍時
やフォーカス時に第４レンズ群Ｌ４が移動することによ
る球面収差や像面湾曲の変動を低減している。なお、変
倍時の非点収差や歪曲の変動の補正のために、第４レン
ズ群Ｌ４には非球面を導入しても良い。
【００４９】デジタルスチルカメラ用の撮影系のように
高解像力が必要な光学系では、一般的なビデオカメラ
（動画）用の撮影系に比べて、変倍に伴なう倍率色収差
の変動を更に良好に補正することが必要である。そのた
めには、主変倍群であり負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２
は、少なくとも３枚の負レンズと１枚の正レンズを有す
ることが望ましい。全長短縮のために第２レンズ群Ｌ２
の屈折力を大きくして移動量を小さくしようとすると、
負レンズが２枚だけでは倍率色収差の補正が困難になる
からである。
高解像力が必要な光学系では、一般的なビデオカメラ
（動画）用の撮影系に比べて、変倍に伴なう倍率色収差
の変動を更に良好に補正することが必要である。そのた
めには、主変倍群であり負の屈折力の第２レンズ群Ｌ２
は、少なくとも３枚の負レンズと１枚の正レンズを有す
ることが望ましい。全長短縮のために第２レンズ群Ｌ２
の屈折力を大きくして移動量を小さくしようとすると、
負レンズが２枚だけでは倍率色収差の補正が困難になる
からである。
【００５０】数値実施例１〜３では、第２レンズ群Ｌ２
を物体側から順に像面側に強い凹面を有する負メニスカ
スレンズ２１、負レンズ２２、正レンズ２３、負レンズ
２４で構成することで第２レンズ群Ｌ２の前後の対称性
を小さくし主点の色消し効果を高め、倍率色収差の補正
を効果的に行なっている。
を物体側から順に像面側に強い凹面を有する負メニスカ
スレンズ２１、負レンズ２２、正レンズ２３、負レンズ
２４で構成することで第２レンズ群Ｌ２の前後の対称性
を小さくし主点の色消し効果を高め、倍率色収差の補正
を効果的に行なっている。
【００５１】このとき倍率色収差の補正を更に効果的に
行うためには、第２レンズ群Ｌ２の最も像側の負レンズ
２４の焦点距離をｆ２４とするとき、 １．４＜｜ｆ２４／ｆ２｜＜４．６ …（６） なる条件式を満足することが望ましい。
行うためには、第２レンズ群Ｌ２の最も像側の負レンズ
２４の焦点距離をｆ２４とするとき、 １．４＜｜ｆ２４／ｆ２｜＜４．６ …（６） なる条件式を満足することが望ましい。
【００５２】条件式（６）の上限値を上回って負レンズ
２４の焦点距離が小さくなり過ぎると色収差の補正効果
が不十分になる。逆に下限値を下回ると広角端での歪曲
収差の補正が困難になる。
２４の焦点距離が小さくなり過ぎると色収差の補正効果
が不十分になる。逆に下限値を下回ると広角端での歪曲
収差の補正が困難になる。
【００５３】次に数値実施例１〜３の数値データを示
す。各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番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
す。各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番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。
【００５４】非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直
方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき
方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき
【００５５】
【外３】 なる式で表している。
【００５６】又前述の各条件式に対応する数値実施例１
〜３の値を表−１に示す。
〜３の値を表−１に示す。
【００５７】
【外４】
【００５８】
【外５】
【００５９】
【外６】
【００６０】
【表１】
【００６１】このように本願第１及び第２の実施形態で
は、変倍光学系の一部を構成する比較的小型軽量のレン
ズ群を光軸と垂直方向に移動させて、変倍光学系が振動
（傾動）したときの画像のぶれを補正するように構成す
ることにより、装置全体の小型化、機構上の簡素化及び
駆動手段の負荷の軽減を図りつつ、そのレンズ群の偏心
させたときの偏心収差発生量を少なく抑え、偏心収差を
良好に補正した変倍光学系を達成している。
は、変倍光学系の一部を構成する比較的小型軽量のレン
ズ群を光軸と垂直方向に移動させて、変倍光学系が振動
（傾動）したときの画像のぶれを補正するように構成す
ることにより、装置全体の小型化、機構上の簡素化及び
駆動手段の負荷の軽減を図りつつ、そのレンズ群の偏心
させたときの偏心収差発生量を少なく抑え、偏心収差を
良好に補正した変倍光学系を達成している。
【００６２】特に、変倍比１０以上のの大きな変倍比を
持ちながら、従来のビデオカメラ用撮影系と比較して更
に高い光学性能を有し、１００万画素以上撮像素子を用
いた電子スチルカメラの撮影系としても適用可能な防振
機能を有した変倍光学系を実現している。
持ちながら、従来のビデオカメラ用撮影系と比較して更
に高い光学性能を有し、１００万画素以上撮像素子を用
いた電子スチルカメラの撮影系としても適用可能な防振
機能を有した変倍光学系を実現している。
【００６３】次に、数値実施例１〜３の変倍光学系を備
えた光学機器（電子スチルカメラ）の実施形態につい
て、図１０（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
えた光学機器（電子スチルカメラ）の実施形態につい
て、図１０（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
【００６４】図１０（Ａ）は電子スチルカメラの正面
図、図１０（Ｂ）は側部断面図である。図中、１０は電
子スチルカメラ本体（筐体）、１１は数値実施例１〜３
いずれかの変倍光学系を用いた撮影系、１２はＣＣＤ等
の撮像素子である。
図、図１０（Ｂ）は側部断面図である。図中、１０は電
子スチルカメラ本体（筐体）、１１は数値実施例１〜３
いずれかの変倍光学系を用いた撮影系、１２はＣＣＤ等
の撮像素子である。
【００６５】数値実施例１〜３の変倍光学系は、ある程
度以上のズーム比を確保しつつも、良好に収差補正がな
されているので、１００万画素以上の撮像素子を用いた
電子スチルカメラの撮影系としても適用できる。
度以上のズーム比を確保しつつも、良好に収差補正がな
されているので、１００万画素以上の撮像素子を用いた
電子スチルカメラの撮影系としても適用できる。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ある程度以上のズーム比を確保しつつ、例えば１００万
画素以上の撮像素子を用いた電子スチルカメラの撮影系
としても使用できる程度に良好に収差補正がなされた、
新規な構成の防振機能を有する変倍光学系を提供するこ
とができる。
ある程度以上のズーム比を確保しつつ、例えば１００万
画素以上の撮像素子を用いた電子スチルカメラの撮影系
としても使用できる程度に良好に収差補正がなされた、
新規な構成の防振機能を有する変倍光学系を提供するこ
とができる。
【図１】第１の実施形態の変倍光学系の近軸屈折力配置
を示した概略図である。
を示した概略図である。
【図２】第２の実施形態の変倍光学系の近軸屈折力配置
を示した概略図である。
を示した概略図である。
【図３】防振機能の光学的原理の説明図である。
【図４】数値実施例１の変倍光学系の広角端におけるレ
ンズ断面図である。
ンズ断面図である。
【図５】数値実施例２の変倍光学系の広角端におけるレ
ンズ断面図である。
ンズ断面図である。
【図６】数値実施例３の変倍光学系の広角端におけるレ
ンズ断面図である。
ンズ断面図である。
【図７】数値実施例１の変倍光学系の広角端、中間焦点
距離、望遠端における諸収差図である。
距離、望遠端における諸収差図である。
【図８】数値実施例２の変倍光学系の広角端、中間焦点
距離、望遠端における諸収差図である。
距離、望遠端における諸収差図である。
【図９】数値実施例３の変倍光学系の広角端、中間焦点
距離、望遠端における諸収差図である。
距離、望遠端における諸収差図である。
【図１０】本発明の防振機能を有する変倍光学系を備え
た電子スチルカメラの概略構成図である。
た電子スチルカメラの概略構成図である。
Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群 Ｌ４ 第４レンズ群 Ｌ５ 第５レンズ群 ６ 振動検知手段 ７ 駆動手段 ＳＰ 開口絞り ＩＰ 像面 ＧＢ ガラスブロック
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA01 MA15 NA07 PA10 PA11 PA16 PB15 PB16 QA02 QA06 QA07 QA17 QA21 QA25 QA32 QA39 QA41 QA42 QA45 RA05 RA12 RA13 RA36 RA43 SA43 SA47 SA49 SA53 SA55 SA63 SA65 SA66 SA72 SA76 SB04 SB15 SB24 SB33 SB44 SB45 9A001 BB06 HH34 JJ71 KK16 KK42 KK54
Claims (17)
- 【請求項１】 物体側より順に、正の屈折力の第１レン
ズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レ
ンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５
レンズ群を有し、少なくとも前記第２レンズ群と前記第
４レンズ群を光軸上移動させて変倍を行なう変倍光学系
であって、前記第３レンズ群を光軸と垂直方向な成分を
持つように移動させて前記変倍光学系が振動したときの
像の変位を補正することを特徴とする防振機能を有する
変倍光学系。 - 【請求項２】 前記第３レンズ群の望遠端における倍率
をβ３、前記第４レンズ群及び第５レンズ群の望遠端に
おける合成倍率をβ４５とするとき、 ０．３＜｜（１−β３）・β４５｜＜３ なる条件式を満足することを特徴とする請求項１記載の
防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項３】 前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、全
系の広角端における焦点距離をｆｗ、望遠端における焦
点距離をｆｔとするとき、 １．６＜ ｆ３／ｆｗ ＜ ４ ４ ＜ｆｔ／ｆｗ ＜ ２３ なる条件式を満足することを特徴とする請求項２記載の
防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項４】 前記第３レンズ群の望遠端における倍率
をβ３、前記第４レンズ群及び第５レンズ群の望遠端に
おける合成倍率をβ４５、望遠端における前記第３レン
ズ群の光軸と垂直方向の最大移動量をＥＭ、全系の望遠
端における焦点距離をｆｔとするとき、 １．７×１０-3＜｜（１−β３）・β４５｜ＥＭ／ｆｔ
＜０．０５ なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３
いずれか１項記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項５】 前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、全
系の広角端における焦点距離をｆｗ、望遠端における焦
点距離をｆｔとするとき、 【外１】 なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４
いずれか１項記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項６】 前記第１レンズ群は、変倍及び合焦に際
して固定であることを特徴とする請求項１乃至５いずれ
か１項記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項７】 前記第４レンズ群を光軸上移動させて合
焦を行なうことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１
項記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項８】 前記第５レンズ群は、変倍及び合焦に際
して固定であることを特徴とする請求項１乃至７いずれ
か１項記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項９】 前記第５レンズ群は、変倍に際して光軸
上移動することを特徴とする請求項１乃至８いずれか１
項記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項１０】 前記第３レンズ群は、少なくとも１つ
の負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至９い
ずれか１項記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項１１】 前記第３レンズ群は、２枚の正レンズ
と１枚の負レンズから成ることを特徴とする請求項１０
記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項１２】 前記第３レンズ群は、物体側から順
に、正レンズ、正レンズと物体側に強い凹面をむけた負
メニスカスレンズの貼合わせレンズから成ることを特徴
とする請求項１１記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項１３】 前記第４レンズ群は、１枚の正レンズ
と１枚の負レンズから成ることを特徴とする請求項１乃
至１２いずれか１項記載の防振機能を有する変倍光学
系。 - 【請求項１４】 前記第２レンズ群は、少なくとも３枚
の負レンズと１枚の正レンズを有することを特徴とする
請求項１乃至１３いずれか１項記載の防振機能を有する
変倍光学系。 - 【請求項１５】 前記第２レンズ群は、物体側から順
に、像面側に強い凹面を有する負メニスカスレンズ、負
レンズ、正レンズ、負レンズから成ることを特徴とする
請求項１４記載の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項１６】 前記第２レンズ群の最も像側の負レン
ズの焦点距離をｆ２４とするとき、 １．４＜｜ｆ２４／ｆ２｜＜４．６ なる条件式を満足することを特徴とする請求項１５記載
の防振機能を有する変倍光学系。 - 【請求項１７】 請求項１乃至１６いずれか１項記載の
変倍光学系を備えることを特徴とする光学機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30879099A JP4447706B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 防振機能を有する変倍光学系及びそれを備える光学機器 |
| US09/694,251 US6392816B1 (en) | 1999-10-29 | 2000-10-24 | Variable magnification optical system and optical apparatus having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30879099A JP4447706B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 防振機能を有する変倍光学系及びそれを備える光学機器 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001124992A true JP2001124992A (ja) | 2001-05-11 |
| JP2001124992A5 JP2001124992A5 (ja) | 2006-11-24 |
| JP4447706B2 JP4447706B2 (ja) | 2010-04-07 |
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ID=17985351
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30879099A Expired - Fee Related JP4447706B2 (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 防振機能を有する変倍光学系及びそれを備える光学機器 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4447706B2 (ja) |
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| CN102162905A (zh) * | 2010-02-24 | 2011-08-24 | 株式会社尼康 | 变焦镜头系统、光学设备和用于制造变焦镜头系统的方法 |
| US8055126B2 (en) | 2008-02-14 | 2011-11-08 | Sony Corporation | Zoom lens, image capture apparatus, and method for controlling zoom lens |
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| CN104101991A (zh) * | 2013-04-09 | 2014-10-15 | 佳能株式会社 | 变焦透镜和包含变焦透镜的图像拾取装置 |
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