JP2003322795A - 防振機能を有した変倍光学系及びそれを用いた撮像装置 - Google Patents
防振機能を有した変倍光学系及びそれを用いた撮像装置Info
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Abstract
長いズームレンズにおいて、高い防振性能を確保した上
で、レンズ全長の短縮及び高性能化を実現する。 【解決手段】 正、負、正、正の4群リアフォーカスズ
ームにおいて、第3群を負、正に分割し、像側の正群で
防振を行。更に、第3群の最も像側のレンズ形状を条件
式で制限する(R2面側の曲率がきつい)事を特徴とす
る。防振群は正、負、正で構成されるのが好ましい。更
に好ましくは、第3群と第4群の間隔を条件式とするこ
とで、レンズ全長の短縮を実現する。
Description
倍光学系に関し、特に変倍光学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、該変倍光学系が
振動(傾動)した時の撮影画像のぶれを光学的に補正し
て静止画像を得るようにし、撮影画像の安定化を図った
ビデオカメラや電子スチルカメラ、そして3−CCD対
応の電子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。
影しようとすると、撮影系に振動が伝わり手振れとなり
撮影画像にぶれが生じる。
影系のレンズ群の一部を平行偏心させることにより防止
する機能を有した防振光学系が種々提案されている。
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、この時得られる信号に
応じ、撮影系の一部のレンズ群を光軸と垂直方向に振動
されることにより静止画像を得ている。
正、負、正、正の4群構成の変倍光学系の第3レンズ群
を正、負の二つのレンズ群で構成し、正のレンズ群を振
動することにより防振を行っている。
負、正、正の4群構成の変倍光学系の第3レンズ群全体
を振動させて防振を行っている。
正、負、正、正の4群構成の変倍光学系の第3レンズ群
の一部を振動させることにより、3−CCD対応の光学
系の小型化と高画質化とを同時に実現させている。
隔を確保した上で、全長の短縮と高性能化が達成されて
いるとは、言い難い。
レンズを、光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振
を行う光学系においては、防振のために特別に余分な光
学系を必要としないという利点はあるが、移動させるレ
ンズのための空間を必要とし、また防振時における偏心
収差の発生量が多くなってくるという問題点があった。
高画質化のために、3−CCD方式が一部のカメラでは
採用されている。3−CCD対応の正負正正の4群構成
の変倍光学系において、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、該変倍光学系が振動(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化を図り
つつ、該レンズ群を偏心させた時の偏心収差を良好に補
正すると共に、偏心レンズ群の防振のための敏感度を大
きくして光学系全体の小型化を図った防振機能を有した
変倍光学系の提供が可能である。
る解像周波数が高くなると、特に絞り径が小さくなる状
態、或いは真円形からかけ離れた絞り開口状態における
回折による画像劣化が無視できなくなる。
用やNDフィルタの光路内挿入により、回折による影響
を最小限に抑制する方法が考えられるが、このときの絞
り機構の複雑化、ND挿入に要する軸上間隔の増大によ
り、光学系が大型化しやすくなる欠点がある。
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、該変倍光学系が振動したときの画像のぶれを補正す
る光学系において、高画質化を実現させるための機構上
の要件を満足させた上で、適切な屈折力配置により光学
系全体の全長短縮を図った防振機能を有した変倍光学系
の提供を目的とする。
た変倍光学系は、物体側より順に変倍及び合焦の際に固
定の正の屈折力の第1レンズ群、変倍機能を有する負の
屈折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、変
倍により変動する像面を補正すると共に合焦機能を有す
る正の屈折力の第4レンズ群を有した変倍光学系であっ
て、該第3レンズ群は少なくとも負の屈折力を持つ第3
1レンズ群と正の屈折力を持つ第32レンズ群を有し、
該第32レンズ群を光軸と垂直方向に移動させて該変倍
光学系が振動した時の撮影画像のぶれを補正し該第3レ
ンズ群の最も像側のレンズの物体側曲率半径をr3a、
像側曲率半径をr3bとしたとき、 0<(r3a+r3b)/(r3a−r3b)<1.0 なる条件式を満足することを特徴としている。
記第31レンズ群、第32レンズ群の順に配置している
ことを特徴としている。
は物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズによ
り構成されている事を特徴としている。
第4レンズ群の広角端における光軸上間隔をD34、広
角端でのズーム全系の焦点距離をfwとするとき、 1.0 < D34/fw < 1.5 なる条件を満足することを特徴としている。
面側に色分解光学系と電気的撮像素子を配置すること
で、撮像装置を形成することを特徴としている。
体的に説明する。
倍光学系の、後述する数値実施例1〜3のレンズ断面
図、図4〜図6は各実施例の諸収差図を各々示す。各収
差図においてAは広角端における収差図、Bは中間にお
ける収差図、Cは望遠端における諸収差図を示す。
面図を示す。図中L1は正の屈折力の第1レンズ群、L
2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は正の屈折力の第4レンズ群である。
SPは開口絞りであり、第3レンズ群L3の直前に配置
している。
プレートやローパスフィルター等のガラスブロックであ
る。
負の屈折力の第31レンズ群L31と正の屈折力の第3
2レンズ群L32より構成されている。
に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)したときの撮影画像のぶれを補正している。
際して矢印のように第2レンズ群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レンズ群を移動させ
て補正している。
ォーカシングを行うリヤーフォーカス式を採用してい
る。同図に示す第4レンズ群の実線の曲線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伴う際の像面
変動を補正するための移動軌跡を示している。尚、第1
レンズ群と第3レンズ群は変倍及びフォーカスの際固定
である。
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
群を移動させてフォーカスを行うようにしている。特に
同図の曲線4a、4bに示すように広角端から望遠端へ
の変倍に際して物体側へ凸状の軌跡を有するように移動
させている。
の空間の有効利用を図りレンズ全長の短縮化を効果的に
達成している。
ンズ群と第2レンズ群の合成系で形成した虚像を、第3
レンズ群と第4レンズ群で感光面上に結像するズーム方
式をとっている。
において第1群を繰り出してフォーカスを行う場合に比
べて、前述のようなリアフォーカス方式を採ることによ
り、第1レンズ群のレンズ有効径の増大化を効果的に防
止している。
たは第3レンズ群中または第3レンズ群と第4レンズ群
の間に配置することにより、可動レンズ群による収差変
動を少なくし、開口レンズ群の感覚を短くすることによ
り前玉レンズ径の縮小化を容易に達成している。
群L3を2つのレンズ群L31とL32より構成し、こ
のうちレンズ群L32を防振のために光軸と垂直方向に
移動させて光学系全体が振動したときの像ぶれを補正し
ている。これにより可変頂角プリズム等の光学部材や防
振のためのレンズ群を新たに付加することなく防振を行
っている。
トレンズ群の移動量をΔ、光学系全体の焦点距離をf,
シフト群Y2の偏心敏感度をTSとするとΔは以下の式
で与えられる。
ぎるとΔは大きな値となり防振に必要なシフト群の移動
量が大きくなり過ぎてレンズ径が大きくなってしまう。
ズでは像面側に色分解のためのプリズムを配置するため
の空間が必要であるため通常の単板式のレンズよりもバ
ックフォーカスが必要となる。このため第3レンズ群の
屈折力が第4レンズ群に対して弱くなり、第3レンズ群
の光軸に垂直方向の敏感度が小さくなる。従って第3レ
ンズ群全体を光軸方向に対して垂直方向に移動させて防
振を行おうとすると第3レンズ群の移動量が大きくなり
過ぎてしまう。
ンズ群と正の屈折力の32レンズ群に分割することによ
りシフトレンズ群32の屈折力を大きくし、その偏心敏
感度TSも大きくすることで3−CCD対応でありなが
らコンパクトな防振光学系が達成できる。
ンズ群と第3レンズ群の間隔が最小となるのは、望遠端
においてであり、この際に第3レンズ群の物体側に配置
された絞り機構と第2レンズ群とが配置上干渉しないこ
とが重要である。特に画質向上を目的とした撮影系で
は、多数枚の絞り羽を有する虹彩絞りを採用すること
で、ボケ味の改善が可能となる。
の光路内への出し入れをするための機構などを追加する
ために、絞りを挟んだ第2レンズ群と第3レンズ群との
間隔を従来以上に広げている。
した上で、レンズ全長の短縮するためには、第3レンズ
群と第4レンズ群との間隔を削減する必要がある。
は、第3レンズ群の最も像側のレンズの物体側曲率半径
をr3a、像側曲率半径をr3bとしたとき、 0<(r3a+r3b)/(r3a−r3b)<1.0…(1) なる条件式を満足することが求められる。
レンズ形状に関するものである。
の面の曲率半径r3bが小さくした上で、全長を短縮す
るために第3レンズ群と第4レンズ群の間隔を短縮する
と、周辺像面のコマ収差の悪化する。
と、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔短縮と、充分な
バックフォーカスの確保を両立することが、困難にな
る。
は、第3レンズ群と第4レンズ群の広角端における光軸
上間隔をD34、広角端でのズーム全系の焦点距離をf
wとするとき、 1.0 < D34/fw < 1.5 …(2) なる条件を満足することが求められる。
群の間隔に関するものである。条件式(2)の下限を超
えて第3レンズ群と第4レンズ群が近接した場合は、ズ
ームの中間状態から、望遠端にかけて、近距離物体に対
するフォーカスストロークを充分に確保できなくなる。
逆に条件式(2)の上限を超えると、レンズ全長の短縮
と言う、所期の目的を得ることが困難になる。
に固定の第31レンズ群、防振のために光軸に垂直方向
にシフトする第32レンズ群で構成し、第31レンズ群
を両凹レンズと正レンズ、第32レンズ群を、物体側に
強い凸面を向けた正メニスカスレンズ、像面側に強い凹
面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズで構成して
いる。
各々少なくとも1面に非球面レンズを設けることにより
各レンズ群内で発生する諸収差を小さくし、防振時の光
学性能の劣化を抑制している。
側、第32レンズ群の最も物体側に非球面を導入し、各
群内で発生する球面収差、コマ収差を小さくすることに
より、防振時に発生する偏心収差特に偏心コマ収差を良
好に補正している。
なる面でもよい。
曲を補正するためには、シフト群単独で出来るだけ色収
差が補正されてペッツヴァール和が小さくなっているこ
とが望ましい。従ってシフトレンズ群(第32レンズ
群)には少なくとも1枚の負レンズ群を含むように構成
するのが、色収差の補正やペッツヴァール和を小さくす
るのに効果的である。
めには、32レンズ群以外に第3レンズ群内に少なくと
も1枚の正レンズを有するようにするのが良い。
補正を行うには第2レンズ群は物体側から順に像面側に
強い凹面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズ、正
レンズ、負レンズで構成するのが良い。
伸ばしたとき第4レンズ群の屈折力が強くなると共に、
軸上光線が第4レンズ群を通る高さが高くなって球面収
差が発生し易くなるので、第4レンズ群は少なくとも1
枚の負レンズと2枚の正レンズで構成し、少なくとも1
面の非球面を有するようにするのが望ましい。
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は物体側より順に第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。又前述の
各条件式と数値実施例の関係を表―1に示す。
方向にH軸、光の進行方向を正としRを金軸曲率半径、
A,B,C,D、Eを各々非球面係数としたとき
X」の表示は「10−X」を意味する。
間隔を十分に取った光学系において、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、該変倍光学系が振動(傾動)したときの
画像のぶれを補正するように構成する際のレンズ構成、
及び形状を適切にすることで、装置全長の短縮、機構上
の簡素化及び駆動手段の負荷の軽減を図りつつ該レンズ
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防振機能を有した変倍光学系を
達成することが出来る。
図
図
図
(C)は望遠端である。
Claims (5)
- 【請求項1】 物体側より順に変倍及び合焦の際に固定
の正の屈折力の第1レンズ群、変倍機能を有する負の屈
折力の第2レンズ群、正の屈折力の第3レンズ群、変倍
により変動する像面を補正すると共に合焦機能を有する
正の屈折力の第4レンズ群を有した変倍光学系であっ
て、該第3レンズ群は少なくとも負の屈折力を持つ第3
1レンズ群と、少なくとも2枚の正レンズを有し正の屈
折力を持つ第32レンズ群を有し、該第32レンズ群を
光軸と垂直方向に移動させて該変倍光学系が振動した時
の撮影画像のぶれを補正し、該第3レンズ群の最も像側
のレンズの物体側曲率半径をr3a、像側曲率半径をr
3bとしたとき、 0<(r3a+r3b)/(r3a−r3b)<1.0 なる条件式を満足することを特徴とする防振機能を有し
た変倍光学系。 - 【請求項2】 前記第3レンズ群は物体側より順に負の
屈折力の第31レンズ群、正の屈折力の第32レンズ群
で構成されている事を特徴とする請求項1記載の防振機
能を有した変倍光学系。 - 【請求項3】 前記第32レンズ群は物体側から順に、
正レンズ、負レンズ、正レンズにより成ることを特徴と
する請求項2記載の防振機能を有した変倍光学系。 - 【請求項4】 前記第3レンズ群と第4レンズ群の広角
端における光軸上間隔をD34、広角端でのズーム全系
の焦点距離をfwとするとき、 1.0 < D34/fw < 1.5 なる条件を満足することを特徴とする請求項1から3記
載の防振機能を有した変倍光学系。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項記載の防
振機能を有した変倍光学系と、その像面側に色分解光学
系と電気的撮像素子を有していることを特徴とする撮像
装置。
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