JP3564014B2 - 防振機能を有したズームレンズ及びそれを有するテレビカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防振機能を有したズームレンズ及びそれを有するテレビカメラに関し、レンズ系中の一部のレンズ群と垂直方向に移動させることにより、ズームレンズが振動したときの画像ブレを補正して静止画像を得るとき、全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置等の構成を適切に規定することにより、全変倍範囲にわたり、特に防振時も良好なる光学性能を有した、テレビカメラや写真用カメラ、そしてビデオカメラ等に好適な防振機能を有したズームレンズ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、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。
【０００３】
このことに加えて、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、その要求に答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。
【０００４】
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。
【０００５】
例えばコマ収差や非点収差、歪曲収差等の諸収差が良好に補正され、画面全体が高い光学性能を有していることが要望されている。更に大口径、広角、高変倍比でしかも小型軽量であること、そして撮像手段の前方に色分解光学系や各種のフィルターを配置するため、長いバックフォーカスを有していること等が要望されている。
【０００６】
更に、特に焦点距離の長い撮影系を使用したときに生じる振動や手ぶれによる画像ぶれの抑制が大きな問題となっており、画像ぶれの生じない防振機能の要望が高まっている。この様な現状において、従来より様々なタイプの防振方式が提案されている。
【０００７】
特開昭６１−２２３８１９号公報ではもっと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前記屈折型可変頂角プリズムを配置した撮影系の振動に対応させて前記屈折型可変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させて画像の安定化を図っている。
【０００８】
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知し、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させる方向に振動させることにより静止画像を得る方法が行なわれている。
【０００９】
特開平７−９２４３１号公報は、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、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有するズームレンズであって、前記第４群は正の屈折力の前群と正の屈折力の後群の２つのレンズ群よりなり、前記前群を光軸と垂直方向に移動させて前記ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正している。
【００１０】
特開平１０−９０６０１号公報は、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、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有するズームレンズであって、前記第４群を光軸と垂直方向に移動させて前記ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正している。
【００１１】
特開平５−２３２４１０号公報では、物体側より順に正、負、正、そして正の屈折力の第１〜第４群の４つのレンズ群を有した望遠型のズームレンズにおいて、第２群を光軸と垂直方向に移動させて防振を行っている。
【００１２】
特開平７−１５２００２号公報では、物体側より順に負、正、負、そして正の屈折力の第１〜第４群の４つのレンズ群を有したズームレンズにおいて第３群を光軸と垂直方向に移動させて防振を行っている。
【００１３】
特開平７−１９９１２４号公報では正、負、正、そして正の屈折力の４つのレンズ群より成る４群構成の変倍光学系において、第３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。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に防振光学系を撮影系の前方に配置し、前記防振光学系の一部の可動レンズ群を駆動制御して撮影画像のブレをなくし、静止画像を得る方法は装置全体が大型化し、かつ前記可動レンズ群を移動させるための移動機構が複雑化してくるという問題点があった。
【００１５】
可変頂角プリズムを用いて防振を行う光学系では特に望遠側において防振時に偏心倍率色収差の発生量が多くなるという問題点があった。
【００１６】
一方、撮影系の一部のレンズを光軸に対して垂直な方向に偏心させて防振を行う光学系においては、防振のために特別な光学系は要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。
【００１７】
特開平７−９２４３１号公報の正、負、正、正の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群よりなる４群構成の変倍光学系において第４群の正の前群を光軸に対して垂直な方向に移動させて防振を行うズームレンズにおいては、防振レンズ群が比較的有効径の大きい正の群であることから、結果として防振レンズ群が大きく重くなって駆動機構が大型化する傾向があった。
【００１８】
特開平１０−９０６０１号公報の、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群の５つのレンズ群よりなる５群構成のズームレンズにおいて第４群を光軸と垂直方向に移動させて防振を行うズームレンズにおいては、前記第４群が変倍中光軸方向に移動する群であるために、駆動制御機構が複雑になる傾向があった。
【００１９】
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、特に防振レンズ群の小型化を可能とし、各種の収差及び偏心収差を良好に補正した、いわゆる４群ズームレンズに好適な防振機能を有したズームレンズ及びそれを有するテレビカメラの提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の防振機能を有したズームレンズは、物体側より順に変倍の際に固定の正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第３群、そして変倍の際に固定の正の屈折力の第４群からなるズームレンズであって、前記第４群を構成する一部のレンズ群より成る負の屈折力の第４Ｓ群を光軸と略垂直な平面内を移動させて前記ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正しており、
前記第４群は物体側より順に前記第４Ｓ群を含む負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群からなり、
前記第４Ｓ群及び第４Ｒ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを共に有し、
前記第４Ｓ群を構成する負レンズの材質の平均アッべ数をνｎ（４Ｓ）、前記第４Ｓ群を構成する正レンズの材質の平均アッベ数をνｐ（４Ｓ）とし、
前記第４Ｒ群を構成する正レンズの材質のアッベ数の平均をνｐ（４Ｒ）、負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｒ）とし、
前記第４Ｓ群を構成する最も物体側のレンズ面への入射換算傾角をα、前記第４Ｓ群を構成する最も像側のレンズ面からの射出換算傾角をα′、としたとき
νｎ（４Ｓ）−νｐ（４Ｓ）＞１０ ・・・・・（２）
νｐ（４Ｒ）−νｎ（４Ｒ）＞１０ ・・・・・（３）
α′−α＜−０．４５ ・・・・・（１）
なる条件式を満たすことを特徴としている。
【００２１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第２群は変倍の際に結像倍率が−１倍を含む領域内で変化し、その横倍率の変化をＺ２、前記第３群は変倍の際に結像倍率が−１倍を含む領域内で変化し、ズーム比をＺとしたとき
５＜Ｚ２
０．１５＜Ｚ２／Ｚ
なる条件式を満たすことを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明のテレビカメラは、請求項１又は２記載のズームレンズを備えたことを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
まず本発明の防振機能を有したズームレンズにおいて、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方法に基づいて説明する。
【００２８】
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Δ‘Ｙは（ａ）式に示すように偏心前の収差量ΔＹと偏心によって発生した偏心収差量ΔＹ（Ｅ）との和になる。ここで、偏心収差ΔＹ（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ΔＥで表される。
【００２９】
また、（ｃ）式から（ｈ）式の（ＩＩＥ）〜（ΔＥ）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
【００３０】
【数１】
【００３１】
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。
【００３２】
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ΔｃＹａは、（ｉ）式に示すように平行偏心させる前の収差ΔｃＹと、偏心によって発生した収差ΔｃＹ（Ｅ）の和になる。
【００３３】
ここで平行偏心させる前の収差ΔｃＹ、及び偏心収差ΔｃＹ（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。
【００３４】
また、（１）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。
【００３５】
【式１】
【００３６】
このうち、偏心による像移動を表すのが１次の原点移動（ΔＥ）であり、結像性能に影響するのは（ＩＩＥ）、（ＩＩＩＥ）、（ＰＥ）、（ＴＥ）である。
【００３７】
偏心収差の発生を小さくするためには、第１に（ｂ）式に示すようにレンズ群Ｐの偏心量Ｅを小さくすることが必要である。
【００３８】
（ｃ）式〜（ｇ）式に示すレンズ群Ｐの偏心収差係数を微小とするために、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、もしくは諸収差係数を互いにうち消し合うようにバランスよく設定することが必要となってくる。
【００３９】
特に上記の（ｃ）式〜（ｇ）式に示される偏心収差係数が小さな値となるように、平行偏心させるレンズ群ｐへ入射し、このレンズ群ｐから射出する近軸光線の換算傾角、３次収差係数、及びレンズ群ｐより像面側に配置されるレンズ群全体ｑの３次収差係数の値をそれぞれ適切に設定することが必要となる。
【００４０】
すなわち、レンズ群を光軸と垂直な方向に平行偏心させたときに発生する中心画像の劣化を除去するため、主として（ｃ）式に示される１次の偏心コマ収差を良好に補正し、また同時に平行偏心させたときに発生する片ボケを良好に補正するため、主として（ｄ）式に示される１次の偏心像面湾曲を良好に補正することが必要となる。
【００４１】
もちろんこの他の諸収差もそれぞれ良好に補正することも当然のことながら必要である。
【００４２】
（１）式に示される偏心色収差係数（ＴＥ）を微小とするために、レンズ群ｐとその像面側に配置されるレンズ群全体ｑの色収差係数をそれぞれ適切に設定する必要がある。
【００４３】
本発明の防振機能を有したズームレンズは以上の点を考慮して構成している。
【００４４】
次に本発明の防振機能を有したズームレンズの特徴について説明する。
【００４５】
本発明は、ズーム全域で防振時も高い光学性能とし、防振装置全体の小型化を図るための全系の構成および防振レンズ群の配置を適切に設定している。
【００４６】
図２７に防振機能を有したズームレンズの概念図を示す。ここでＦは第１群としての正の屈折力のフォーカス群（前玉レンズ群）である。
【００４７】
Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。
【００４８】
Ｃは正の屈折力のコンペンセータであり、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。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての全体として正の屈折力の固定のリレー群である。リレー群Ｒは負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群で構成されている。
【００４９】
図２７に示すように、変倍に際し、レンズ群Ｆ〜Ｃまでが形成する像点１‘は変化しないので、リレー群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不変である。したがって、変倍移動群より像側の、変倍に際し固定の群に防振レンズ群を配置することにより、変倍に伴う各偏心収差係数の変動を防止できる。
【００５０】
また、防振レンズ群を正の屈折力の群の像側の負の屈折力の群とすることにより、防振レンズ群の有効径を小さくして小型軽量化を図り、防振装置全体の小型化を図っている。
【００５１】
本発明では、第４Ｓ群が小型軽量でかつ光学性能上も防振レンズ群として最適となる条件を規制している。像面上で所定の画像ブレ補正量ΔＹを得るために必要な防振レンズ群の偏心量Ｅ４ｓは、（ｂ）式から、Ｒ＝０、ω＝０、αｋ‘＝１として以下の式で表される。
【００５２】
Ｅ４ｓ＝−ΔＹ／｛２（ΔＥ）｝ ‥‥‥（ｍ）
一次の原点移動（ΔＥ）は（ｈ）式で表されることから、必要な画像ブレ補正量ΔＹを得るための偏心量Ｅ４ｓは防振レンズ群に対する軸上マージナル光線の入射換算傾角αと出射換算傾角α‘で規定される。
【００５３】
したがって（１）式を満足しないと、偏心量Ｅ４ｓの増大によって防振レンズ群の移動量が急激に増加することに加え、偏心を考慮した防振レンズ群の有効径が増大することから、必要な駆動力が急激に増大して機構全体が大型化する。また、偏心量Ｅ４ｓの増大に伴って偏心収差の発生が大きくなるので防振時の光学性能上も良くない。
【００５４】
（ｃ）〜（ｇ）式の関係から、防振レンズ群による偏心収差を補正するためには、防振レンズ群の各収差係数分担値を適切に制御する必要がある。したがって防振レンズ群を少なくとも１枚ずつの正レンズと負レンズで構成しないと、防振レンズ群の各収差係数分担値の制御が困難となり、偏心収差の補正が困難になって、防振時に偏心コマ、偏心像面湾曲等の偏心諸収差が発生しやすくなる。
【００５５】
また、（ｌ（エル））式の関係から、防振レンズ群による偏心色収差を補正するためには、防振レンズ群の各色収差係数分担値を適切に制御する必要がある。
【００５６】
したがって防振レンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値νｐ（４Ｓ）と、負レンズのアッべ数の平均値νｎ（４Ｓ）の関係が（２）式を満足しないと、防振レンズ群の各色収差係数の制御が困難になり、偏心色収差の補正が困難になって、防振時に色の非対称が発生しやすくなる。
【００５７】
本発明は、防振機能を有したズームレンズとして光学性能上適切な第４Ｒ群としての条件を規定している。
【００５８】
（ｃ）式〜（ｇ）式の関係から、防振レンズ群（第４Ｓ群）による偏心収差を補正するためには、防振レンズ群の像面側の群の各収差係数分担値を適切に制御する必要がある。
【００５９】
したがって防振レンズ群の像面側に配置される第４Ｒ群を少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成しないと、各収差係数の制御が困難となり、偏心収差の抑制が困難になって、防振時に偏心コマ、偏心像面湾曲等の偏心諸収差が発生しやすくなる。
【００６０】
また、（ｌ（エル））式の関係から、防振レンズ群による偏心色収差を補正するためには、防振レンズ群の像面側の群の各色収差係数分担値を適切に制御する必要がある。
【００６１】
したがってνｐ（４Ｒ）とνｎ（４Ｒ）が（３）式を満足しないと、防振レンズ群の像面側に配置される第４Ｒ群の各色収差係数の制御が困難になり、防振レンズ群の偏心色収差の抑制が困難になって、防振時に色の非対称が発生しやすくなる。
【００６２】
本発明は、第２群だけでなく、第３群でも横倍率の変化を稼ぐことにより効率よく変倍比４０倍以上の高いズーム比を達成するための条件である。
【００６３】
条件式（４），（５）を満足させないと、高変倍比のズームレンズを得るのが難しくなってくる。
【００６４】
本発明は、内蔵エクステンダー等、ユニット切り替えなどの方法により、変倍域を望遠側または広角側にシフトする光学系を、防振レンズ群の像側に有することを規定しており、変換の前後で防振レンズ群の制御の変更を不要にしている。第４Ｅ群による焦点距離変換の前後で、防振レンズ群の物体側の配置は変化しないため、所定の補正角θを得るための防振レンズ群の偏心量Ｅは変化せず、防振レンズ群の制御を変える必要がない。
【００６５】
本発明の防振機能を有したズームレンズは、全系の屈折力配置と変倍移動群の規定、防振レンズ群およびその像側のレンズ群の構成を適切に設定することにより、防振レンズ群の小型軽量化を図りつつ、防振レンズ群の偏心による光学性能への影響を変倍時も含め微小として、防振時も光学性能を良好に維持している。
【００６６】
次に本発明の防振機能を有したズームレンズの具体的な構成について説明する。
【００６７】
図１は本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図である。図１において、Ｆは第１群としての正の屈折力のフォーカス群（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ータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。
【００６８】
Ｃは正の屈折力のコンペンセータであり、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。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。
【００６９】
ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の固定のリレー群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００７０】
次に本発明における防振機能を有したズームレンズの第４群の特徴について説明する。第４群は負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群で構成されており、前記第４Ｆ群全体が負の屈折力の第４Ｓ群として、防振用に光軸に対し垂直な方向に移動する機能をもつ。
【００７１】
前記第４Ｓ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されており、前記第４Ｓ群への光束の換算入射傾角をα、光束の換算出射傾角をα‘とし、前記負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｓ）、前記正レンズの材質のアッベ数の平均値をνＰ（４Ｓ）としたとき、各式の値は下記のようになり、先の条件式（１），（２）を満たす。
【００７２】
また、前記第４Ｒ群は５枚の正レンズと３枚の負レンズで構成されており、正レンズの材質のアッベ数の平均値をνｐ（４Ｒ）、前記負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｒ）としたとき、各式の値は下記のようになり、先の条件式（３）を満たす。
【００７３】
また、（ｃ）〜（ｈ）、（１）式に対応する各偏心収差係数を、防振レンズ群（本実施形態では第４Ｓ群）をｐ、防振レンズ群の像側のレンズ群をｑとして、表１に示す。
【００７４】
防振レンズ群の入出射換算傾角と、防振レンズ群と防振レンズ群の像側のレンズ群の各収差係数の分担値を適切に設定することにより、防振レンズ群の各偏心収差係数を微小としている。
【００７５】
【表１】
【００７６】
第２群の横倍率の変化Ｚ２は９．２１であり、又ズーム比は４４．１であり、条件式（４），（５）を満足している。
【００７７】
図２〜図５に数値実施例１の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端の縦収差図を示す。
【００７８】
図６〜図９に数値実施例１の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端における像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００７９】
図１０〜図１３に数値実施例１の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端において、防振レンズ群をシフトさせたときの像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００８０】
なお、本実施形態では防振用のレンズ群として第４Ｓ群を第４Ｆ群全体で構成したが、第４Ｆ群の構成枚数を増やし複数に分割して一部のレンズ群を第４Ｓ群とすることも容易である。
【００８１】
このように、本実施形態では全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置と第４群における防振用のレンズ群の配置を適切に設定し、かつ防振用のレンズ群のレンズ構成を適切に設定して全変倍範囲で防振時も含め高い光学性能を得ている。
【００８２】
図１４は本発明の数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。図１４において、Ｆは第１群としての正の屈折力のフォーカス群（前玉レンズ群）である。
【００８３】
Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。Ｃは正の屈折力のコンペンセータであり、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。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。
【００８４】
ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の固定のリレー群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００８５】
次に本発明における防振機能を有したズームレンズの第４群の特徴について説明する。第４群は負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群で構成されており、前記第４Ｆ群全体が負の屈折力の第４Ｓ群として、防振用に光軸に対し垂直な方向に移動する機能をもつ。前記第４Ｓ群は２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されており、光束の換算入射傾角をα、光束の換算出射傾角をα‘とし、前記負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｓ）、前記正レンズの材質のアッベ数をνｐ（４Ｓ）としたとき、各式の値は下記のようになり、先の条件式（１），（２）を満たす。
【００８６】
また、前記第４Ｒ群は５枚の正レンズと３枚の負レンズで構成されており、正レンズの材質のアッベ数の平均値をνｐ（４Ｒ）、前記負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｒ）としたとき、各式の値は下記のようになり、先の条件式（３）を満たす。
【００８７】
また、（ｃ）〜（ｈ）、（１）式に対応する各偏心収差係数を、防振レンズ群（本実施形態では第４Ｓ群）をｐ、防振レンズ群の像側のレンズ群をｑとして、表２に示す。
【００８８】
防振レンズ群の入出射換算傾角と、防振レンズ群と防振レンズ群の像側のレンズ群の各収差係数の分担値を適切に設定することにより、防振レンズ群の各偏心収差係数を微小としている。
【００８９】
【表２】
【００９０】
第２群の横倍率の変化Ｚ２は９．２１であり、又ズーム比は４４．１であり、条件式（４），（５）を満足している。
【００９１】
図１５〜図１８に数値実施例２の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端の縦収差図を示す。
【００９２】
図１９〜図２２に数値実施例２の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端における像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００９３】
図２３〜図２６に数値実施例２の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端において、防振レンズ群をシフトさせたときの像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００９４】
なお、本実施形態では第４Ｓ群を第４Ｆ群全体で構成したが、第４Ｆ群の構成枚数を増やし複数に分割して一部のレンズ群を第４Ｓ群とすることも容易である。
【００９５】
このように、本実施形態では全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置と第４群における防振群の配置を適切に設定し、かつ防振群の構成を適切に設定して全変倍範囲で防振時も含め高い光学性能を得ている。
【００９６】
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は物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚又は空気間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
【００９７】
数値実施例において最終の２つのレンズ面はフェースプレートやフィルター等のガラスブロックである。
【００９８】
【外１】
【００９９】
【外２】
【０１００】
【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、特に防振レンズ群の小型化を可能とし、各種の収差及び偏心収差を良好に補正した、いわゆる４群ズームレンズに好適な防振機能を有したズームレンズ及びそれを有するテレビカメラを達成することができる。
【０１０１】
この他本発明によれば、所謂４群ズームレンズにおいて、全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置を規定し、第４群の構成を規定することにより、全変倍範囲にわたり防振時についても高い光学性能を有し、機構全体が小型軽量な防振機能を有したズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１の広角端のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】本発明の数値実施例１のｆ＝６６．６８ｍｍにおける収差図
【図４】本発明の数値実施例１のｆ＝３６０．００ｍｍにおける収差図
【図５】本発明の数値実施例１の望遠端における収差図
【図６】本発明の数値実施例１の広角端における横収差図
【図７】本発明の数値実施例１のｆ＝６６．６８ｍｍにおける横収差図
【図８】本発明の数値実施例１のｆ＝３６０．００ｍｍにおける横収差図
【図９】本発明の数値実施例１の望遠端における横収差図
【図１０】本発明の数値実施例１の広角端において、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１１】本発明の数値実施例１のｆ＝６６．６８ｍｍにおいて、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１２】本発明の数値実施例１のｆ＝３６０．００ｍｍにおいて、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１３】本発明の数値実施例１の望遠端において、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１４】本発明の数値実施例２の広角端のレンズ断面図
【図１５】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図１６】本発明の数値実施例２のｆ＝６９．８ｍｍにおける収差図
【図１７】本発明の数値実施例２のｆ＝２５７．４ｍｍにおける収差図
【図１８】本発明の数値実施例２の望遠端における収差図
【図１９】本発明の数値実施例２の広角端における横収差図
【図２０】本発明の数値実施例２のｆ＝６９．８ｍｍにおける横収差図
【図２１】本発明の数値実施例２のｆ＝２５７．４ｍｍにおける横収差図
【図２２】本発明の数値実施例２の望遠端における横収差図
【図２３】本発明の数値実施例２の広角端において、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２４】本発明の数値実施例２のｆ＝６９．８ｍｍにおいて、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２５】本発明の数値実施例２のｆ＝２５７．４ｍｍにおいて、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２６】本発明の数値実施例２の望遠端において、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２７】本発明の防振ズームレンズの概念図
【符号の説明】
Ｆ フォーカス群
Ｖ バリエータ
Ｃ コンペンセータ
Ｒ リレー群
４Ｆ 第４Ｆ群
４Ｓ 第４Ｓ群（防振レンズ群）
４Ｒ 第４Ｒ群
Ｐ ガラスブロック
ＳＰ 絞り
【発明の属する技術分野】
本発明は、防振機能を有したズームレンズ及びそれを有するテレビカメラに関し、レンズ系中の一部のレンズ群と垂直方向に移動させることにより、ズームレンズが振動したときの画像ブレを補正して静止画像を得るとき、全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置等の構成を適切に規定することにより、全変倍範囲にわたり、特に防振時も良好なる光学性能を有した、テレビカメラや写真用カメラ、そしてビデオカメラ等に好適な防振機能を有したズームレンズ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、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。
【０００３】
このことに加えて、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、その要求に答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。
【０００４】
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。
【０００５】
例えばコマ収差や非点収差、歪曲収差等の諸収差が良好に補正され、画面全体が高い光学性能を有していることが要望されている。更に大口径、広角、高変倍比でしかも小型軽量であること、そして撮像手段の前方に色分解光学系や各種のフィルターを配置するため、長いバックフォーカスを有していること等が要望されている。
【０００６】
更に、特に焦点距離の長い撮影系を使用したときに生じる振動や手ぶれによる画像ぶれの抑制が大きな問題となっており、画像ぶれの生じない防振機能の要望が高まっている。この様な現状において、従来より様々なタイプの防振方式が提案されている。
【０００７】
特開昭６１−２２３８１９号公報ではもっと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前記屈折型可変頂角プリズムを配置した撮影系の振動に対応させて前記屈折型可変頂角プリズムのプリズム頂角を変化させて画像の安定化を図っている。
【０００８】
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知し、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させる方向に振動させることにより静止画像を得る方法が行なわれている。
【０００９】
特開平７−９２４３１号公報は、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、正の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群の４つのレンズ群を有するズームレンズであって、前記第４群は正の屈折力の前群と正の屈折力の後群の２つのレンズ群よりなり、前記前群を光軸と垂直方向に移動させて前記ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正している。
【００１０】
特開平１０−９０６０１号公報は、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、正の屈折力の第３群、負の屈折力の第４群、正の屈折力の第５群の５つのレンズ群を有するズームレンズであって、前記第４群を光軸と垂直方向に移動させて前記ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正している。
【００１１】
特開平５−２３２４１０号公報では、物体側より順に正、負、正、そして正の屈折力の第１〜第４群の４つのレンズ群を有した望遠型のズームレンズにおいて、第２群を光軸と垂直方向に移動させて防振を行っている。
【００１２】
特開平７−１５２００２号公報では、物体側より順に負、正、負、そして正の屈折力の第１〜第４群の４つのレンズ群を有したズームレンズにおいて第３群を光軸と垂直方向に移動させて防振を行っている。
【００１３】
特開平７−１９９１２４号公報では正、負、正、そして正の屈折力の４つのレンズ群より成る４群構成の変倍光学系において、第３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。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に防振光学系を撮影系の前方に配置し、前記防振光学系の一部の可動レンズ群を駆動制御して撮影画像のブレをなくし、静止画像を得る方法は装置全体が大型化し、かつ前記可動レンズ群を移動させるための移動機構が複雑化してくるという問題点があった。
【００１５】
可変頂角プリズムを用いて防振を行う光学系では特に望遠側において防振時に偏心倍率色収差の発生量が多くなるという問題点があった。
【００１６】
一方、撮影系の一部のレンズを光軸に対して垂直な方向に偏心させて防振を行う光学系においては、防振のために特別な光学系は要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。
【００１７】
特開平７−９２４３１号公報の正、負、正、正の屈折力のレンズ群の４つのレンズ群よりなる４群構成の変倍光学系において第４群の正の前群を光軸に対して垂直な方向に移動させて防振を行うズームレンズにおいては、防振レンズ群が比較的有効径の大きい正の群であることから、結果として防振レンズ群が大きく重くなって駆動機構が大型化する傾向があった。
【００１８】
特開平１０−９０６０１号公報の、正、負、正、負、正の屈折力のレンズ群の５つのレンズ群よりなる５群構成のズームレンズにおいて第４群を光軸と垂直方向に移動させて防振を行うズームレンズにおいては、前記第４群が変倍中光軸方向に移動する群であるために、駆動制御機構が複雑になる傾向があった。
【００１９】
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、特に防振レンズ群の小型化を可能とし、各種の収差及び偏心収差を良好に補正した、いわゆる４群ズームレンズに好適な防振機能を有したズームレンズ及びそれを有するテレビカメラの提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の防振機能を有したズームレンズは、物体側より順に変倍の際に固定の正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第３群、そして変倍の際に固定の正の屈折力の第４群からなるズームレンズであって、前記第４群を構成する一部のレンズ群より成る負の屈折力の第４Ｓ群を光軸と略垂直な平面内を移動させて前記ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正しており、
前記第４群は物体側より順に前記第４Ｓ群を含む負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群からなり、
前記第４Ｓ群及び第４Ｒ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを共に有し、
前記第４Ｓ群を構成する負レンズの材質の平均アッべ数をνｎ（４Ｓ）、前記第４Ｓ群を構成する正レンズの材質の平均アッベ数をνｐ（４Ｓ）とし、
前記第４Ｒ群を構成する正レンズの材質のアッベ数の平均をνｐ（４Ｒ）、負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｒ）とし、
前記第４Ｓ群を構成する最も物体側のレンズ面への入射換算傾角をα、前記第４Ｓ群を構成する最も像側のレンズ面からの射出換算傾角をα′、としたとき
νｎ（４Ｓ）−νｐ（４Ｓ）＞１０ ・・・・・（２）
νｐ（４Ｒ）−νｎ（４Ｒ）＞１０ ・・・・・（３）
α′−α＜−０．４５ ・・・・・（１）
なる条件式を満たすことを特徴としている。
【００２１】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第２群は変倍の際に結像倍率が−１倍を含む領域内で変化し、その横倍率の変化をＺ２、前記第３群は変倍の際に結像倍率が−１倍を含む領域内で変化し、ズーム比をＺとしたとき
５＜Ｚ２
０．１５＜Ｚ２／Ｚ
なる条件式を満たすことを特徴としている。
【００２２】
請求項３の発明のテレビカメラは、請求項１又は２記載のズームレンズを備えたことを特徴としている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
まず本発明の防振機能を有したズームレンズにおいて、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方法に基づいて説明する。
【００２８】
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Δ‘Ｙは（ａ）式に示すように偏心前の収差量ΔＹと偏心によって発生した偏心収差量ΔＹ（Ｅ）との和になる。ここで、偏心収差ΔＹ（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ΔＥで表される。
【００２９】
また、（ｃ）式から（ｈ）式の（ＩＩＥ）〜（ΔＥ）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
【００３０】
【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。
【００３２】
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ΔｃＹａは、（ｉ）式に示すように平行偏心させる前の収差ΔｃＹと、偏心によって発生した収差ΔｃＹ（Ｅ）の和になる。
【００３３】
ここで平行偏心させる前の収差ΔｃＹ、及び偏心収差ΔｃＹ（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。
【００３４】
また、（１）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。
【００３５】
【式１】
このうち、偏心による像移動を表すのが１次の原点移動（ΔＥ）であり、結像性能に影響するのは（ＩＩＥ）、（ＩＩＩＥ）、（ＰＥ）、（ＴＥ）である。
【００３７】
偏心収差の発生を小さくするためには、第１に（ｂ）式に示すようにレンズ群Ｐの偏心量Ｅを小さくすることが必要である。
【００３８】
（ｃ）式〜（ｇ）式に示すレンズ群Ｐの偏心収差係数を微小とするために、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、もしくは諸収差係数を互いにうち消し合うようにバランスよく設定することが必要となってくる。
【００３９】
特に上記の（ｃ）式〜（ｇ）式に示される偏心収差係数が小さな値となるように、平行偏心させるレンズ群ｐへ入射し、このレンズ群ｐから射出する近軸光線の換算傾角、３次収差係数、及びレンズ群ｐより像面側に配置されるレンズ群全体ｑの３次収差係数の値をそれぞれ適切に設定することが必要となる。
【００４０】
すなわち、レンズ群を光軸と垂直な方向に平行偏心させたときに発生する中心画像の劣化を除去するため、主として（ｃ）式に示される１次の偏心コマ収差を良好に補正し、また同時に平行偏心させたときに発生する片ボケを良好に補正するため、主として（ｄ）式に示される１次の偏心像面湾曲を良好に補正することが必要となる。
【００４１】
もちろんこの他の諸収差もそれぞれ良好に補正することも当然のことながら必要である。
【００４２】
（１）式に示される偏心色収差係数（ＴＥ）を微小とするために、レンズ群ｐとその像面側に配置されるレンズ群全体ｑの色収差係数をそれぞれ適切に設定する必要がある。
【００４３】
本発明の防振機能を有したズームレンズは以上の点を考慮して構成している。
【００４４】
次に本発明の防振機能を有したズームレンズの特徴について説明する。
【００４５】
本発明は、ズーム全域で防振時も高い光学性能とし、防振装置全体の小型化を図るための全系の構成および防振レンズ群の配置を適切に設定している。
【００４６】
図２７に防振機能を有したズームレンズの概念図を示す。ここでＦは第１群としての正の屈折力のフォーカス群（前玉レンズ群）である。
【００４７】
Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。
【００４８】
Ｃは正の屈折力のコンペンセータであり、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。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての全体として正の屈折力の固定のリレー群である。リレー群Ｒは負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群で構成されている。
【００４９】
図２７に示すように、変倍に際し、レンズ群Ｆ〜Ｃまでが形成する像点１‘は変化しないので、リレー群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不変である。したがって、変倍移動群より像側の、変倍に際し固定の群に防振レンズ群を配置することにより、変倍に伴う各偏心収差係数の変動を防止できる。
【００５０】
また、防振レンズ群を正の屈折力の群の像側の負の屈折力の群とすることにより、防振レンズ群の有効径を小さくして小型軽量化を図り、防振装置全体の小型化を図っている。
【００５１】
本発明では、第４Ｓ群が小型軽量でかつ光学性能上も防振レンズ群として最適となる条件を規制している。像面上で所定の画像ブレ補正量ΔＹを得るために必要な防振レンズ群の偏心量Ｅ４ｓは、（ｂ）式から、Ｒ＝０、ω＝０、αｋ‘＝１として以下の式で表される。
【００５２】
Ｅ４ｓ＝−ΔＹ／｛２（ΔＥ）｝ ‥‥‥（ｍ）
一次の原点移動（ΔＥ）は（ｈ）式で表されることから、必要な画像ブレ補正量ΔＹを得るための偏心量Ｅ４ｓは防振レンズ群に対する軸上マージナル光線の入射換算傾角αと出射換算傾角α‘で規定される。
【００５３】
したがって（１）式を満足しないと、偏心量Ｅ４ｓの増大によって防振レンズ群の移動量が急激に増加することに加え、偏心を考慮した防振レンズ群の有効径が増大することから、必要な駆動力が急激に増大して機構全体が大型化する。また、偏心量Ｅ４ｓの増大に伴って偏心収差の発生が大きくなるので防振時の光学性能上も良くない。
【００５４】
（ｃ）〜（ｇ）式の関係から、防振レンズ群による偏心収差を補正するためには、防振レンズ群の各収差係数分担値を適切に制御する必要がある。したがって防振レンズ群を少なくとも１枚ずつの正レンズと負レンズで構成しないと、防振レンズ群の各収差係数分担値の制御が困難となり、偏心収差の補正が困難になって、防振時に偏心コマ、偏心像面湾曲等の偏心諸収差が発生しやすくなる。
【００５５】
また、（ｌ（エル））式の関係から、防振レンズ群による偏心色収差を補正するためには、防振レンズ群の各色収差係数分担値を適切に制御する必要がある。
【００５６】
したがって防振レンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値νｐ（４Ｓ）と、負レンズのアッべ数の平均値νｎ（４Ｓ）の関係が（２）式を満足しないと、防振レンズ群の各色収差係数の制御が困難になり、偏心色収差の補正が困難になって、防振時に色の非対称が発生しやすくなる。
【００５７】
本発明は、防振機能を有したズームレンズとして光学性能上適切な第４Ｒ群としての条件を規定している。
【００５８】
（ｃ）式〜（ｇ）式の関係から、防振レンズ群（第４Ｓ群）による偏心収差を補正するためには、防振レンズ群の像面側の群の各収差係数分担値を適切に制御する必要がある。
【００５９】
したがって防振レンズ群の像面側に配置される第４Ｒ群を少なくとも１枚の正レンズと少なくとも１枚の負レンズで構成しないと、各収差係数の制御が困難となり、偏心収差の抑制が困難になって、防振時に偏心コマ、偏心像面湾曲等の偏心諸収差が発生しやすくなる。
【００６０】
また、（ｌ（エル））式の関係から、防振レンズ群による偏心色収差を補正するためには、防振レンズ群の像面側の群の各色収差係数分担値を適切に制御する必要がある。
【００６１】
したがってνｐ（４Ｒ）とνｎ（４Ｒ）が（３）式を満足しないと、防振レンズ群の像面側に配置される第４Ｒ群の各色収差係数の制御が困難になり、防振レンズ群の偏心色収差の抑制が困難になって、防振時に色の非対称が発生しやすくなる。
【００６２】
本発明は、第２群だけでなく、第３群でも横倍率の変化を稼ぐことにより効率よく変倍比４０倍以上の高いズーム比を達成するための条件である。
【００６３】
条件式（４），（５）を満足させないと、高変倍比のズームレンズを得るのが難しくなってくる。
【００６４】
本発明は、内蔵エクステンダー等、ユニット切り替えなどの方法により、変倍域を望遠側または広角側にシフトする光学系を、防振レンズ群の像側に有することを規定しており、変換の前後で防振レンズ群の制御の変更を不要にしている。第４Ｅ群による焦点距離変換の前後で、防振レンズ群の物体側の配置は変化しないため、所定の補正角θを得るための防振レンズ群の偏心量Ｅは変化せず、防振レンズ群の制御を変える必要がない。
【００６５】
本発明の防振機能を有したズームレンズは、全系の屈折力配置と変倍移動群の規定、防振レンズ群およびその像側のレンズ群の構成を適切に設定することにより、防振レンズ群の小型軽量化を図りつつ、防振レンズ群の偏心による光学性能への影響を変倍時も含め微小として、防振時も光学性能を良好に維持している。
【００６６】
次に本発明の防振機能を有したズームレンズの具体的な構成について説明する。
【００６７】
図１は本発明の数値実施例１の広角端におけるレンズ断面図である。図１において、Ｆは第１群としての正の屈折力のフォーカス群（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ータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。
【００６８】
Ｃは正の屈折力のコンペンセータであり、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。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。
【００６９】
ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の固定のリレー群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００７０】
次に本発明における防振機能を有したズームレンズの第４群の特徴について説明する。第４群は負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群で構成されており、前記第４Ｆ群全体が負の屈折力の第４Ｓ群として、防振用に光軸に対し垂直な方向に移動する機能をもつ。
【００７１】
前記第４Ｓ群は１枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されており、前記第４Ｓ群への光束の換算入射傾角をα、光束の換算出射傾角をα‘とし、前記負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｓ）、前記正レンズの材質のアッベ数の平均値をνＰ（４Ｓ）としたとき、各式の値は下記のようになり、先の条件式（１），（２）を満たす。
【００７２】
【００７３】
【００７４】
防振レンズ群の入出射換算傾角と、防振レンズ群と防振レンズ群の像側のレンズ群の各収差係数の分担値を適切に設定することにより、防振レンズ群の各偏心収差係数を微小としている。
【００７５】
【表１】
第２群の横倍率の変化Ｚ２は９．２１であり、又ズーム比は４４．１であり、条件式（４），（５）を満足している。
【００７７】
図２〜図５に数値実施例１の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端の縦収差図を示す。
【００７８】
図６〜図９に数値実施例１の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端における像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００７９】
図１０〜図１３に数値実施例１の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端において、防振レンズ群をシフトさせたときの像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００８０】
なお、本実施形態では防振用のレンズ群として第４Ｓ群を第４Ｆ群全体で構成したが、第４Ｆ群の構成枚数を増やし複数に分割して一部のレンズ群を第４Ｓ群とすることも容易である。
【００８１】
このように、本実施形態では全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置と第４群における防振用のレンズ群の配置を適切に設定し、かつ防振用のレンズ群のレンズ構成を適切に設定して全変倍範囲で防振時も含め高い光学性能を得ている。
【００８２】
図１４は本発明の数値実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。図１４において、Ｆは第１群としての正の屈折力のフォーカス群（前玉レンズ群）である。
【００８３】
Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエータであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。Ｃは正の屈折力のコンペンセータであり、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。バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系を構成している。
【００８４】
ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の固定のリレー群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルター等であり、同図ではガラスブロックとして示している。
【００８５】
次に本発明における防振機能を有したズームレンズの第４群の特徴について説明する。第４群は負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群で構成されており、前記第４Ｆ群全体が負の屈折力の第４Ｓ群として、防振用に光軸に対し垂直な方向に移動する機能をもつ。前記第４Ｓ群は２枚の負レンズと１枚の正レンズで構成されており、光束の換算入射傾角をα、光束の換算出射傾角をα‘とし、前記負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｓ）、前記正レンズの材質のアッベ数をνｐ（４Ｓ）としたとき、各式の値は下記のようになり、先の条件式（１），（２）を満たす。
【００８６】
【００８７】
【００８８】
防振レンズ群の入出射換算傾角と、防振レンズ群と防振レンズ群の像側のレンズ群の各収差係数の分担値を適切に設定することにより、防振レンズ群の各偏心収差係数を微小としている。
【００８９】
【表２】
第２群の横倍率の変化Ｚ２は９．２１であり、又ズーム比は４４．１であり、条件式（４），（５）を満足している。
【００９１】
図１５〜図１８に数値実施例２の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端の縦収差図を示す。
【００９２】
図１９〜図２２に数値実施例２の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端における像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００９３】
図２３〜図２６に数値実施例２の広角端、ｆ＝６９．７９ｍｍ、ｆ＝２５７．３７ｍｍ、望遠端において、防振レンズ群をシフトさせたときの像高０ｍｍ、±４ｍｍの横収差図を示す。
【００９４】
なお、本実施形態では第４Ｓ群を第４Ｆ群全体で構成したが、第４Ｆ群の構成枚数を増やし複数に分割して一部のレンズ群を第４Ｓ群とすることも容易である。
【００９５】
このように、本実施形態では全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置と第４群における防振群の配置を適切に設定し、かつ防振群の構成を適切に設定して全変倍範囲で防振時も含め高い光学性能を得ている。
【００９６】
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は物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚又は空気間隔、ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。
【００９７】
数値実施例において最終の２つのレンズ面はフェースプレートやフィルター等のガラスブロックである。
【００９８】
【外１】
【外２】
【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、特に防振レンズ群の小型化を可能とし、各種の収差及び偏心収差を良好に補正した、いわゆる４群ズームレンズに好適な防振機能を有したズームレンズ及びそれを有するテレビカメラを達成することができる。
【０１０１】
この他本発明によれば、所謂４群ズームレンズにおいて、全系の屈折力配置及び変倍移動群の配置を規定し、第４群の構成を規定することにより、全変倍範囲にわたり防振時についても高い光学性能を有し、機構全体が小型軽量な防振機能を有したズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１の広角端のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】本発明の数値実施例１のｆ＝６６．６８ｍｍにおける収差図
【図４】本発明の数値実施例１のｆ＝３６０．００ｍｍにおける収差図
【図５】本発明の数値実施例１の望遠端における収差図
【図６】本発明の数値実施例１の広角端における横収差図
【図７】本発明の数値実施例１のｆ＝６６．６８ｍｍにおける横収差図
【図８】本発明の数値実施例１のｆ＝３６０．００ｍｍにおける横収差図
【図９】本発明の数値実施例１の望遠端における横収差図
【図１０】本発明の数値実施例１の広角端において、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１１】本発明の数値実施例１のｆ＝６６．６８ｍｍにおいて、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１２】本発明の数値実施例１のｆ＝３６０．００ｍｍにおいて、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１３】本発明の数値実施例１の望遠端において、防振レンズ群を３．０ｍｍシフトしたときの横収差図
【図１４】本発明の数値実施例２の広角端のレンズ断面図
【図１５】本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図１６】本発明の数値実施例２のｆ＝６９．８ｍｍにおける収差図
【図１７】本発明の数値実施例２のｆ＝２５７．４ｍｍにおける収差図
【図１８】本発明の数値実施例２の望遠端における収差図
【図１９】本発明の数値実施例２の広角端における横収差図
【図２０】本発明の数値実施例２のｆ＝６９．８ｍｍにおける横収差図
【図２１】本発明の数値実施例２のｆ＝２５７．４ｍｍにおける横収差図
【図２２】本発明の数値実施例２の望遠端における横収差図
【図２３】本発明の数値実施例２の広角端において、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２４】本発明の数値実施例２のｆ＝６９．８ｍｍにおいて、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２５】本発明の数値実施例２のｆ＝２５７．４ｍｍにおいて、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２６】本発明の数値実施例２の望遠端において、防振レンズ群を１．８ｍｍシフトしたときの横収差図
【図２７】本発明の防振ズームレンズの概念図
【符号の説明】
Ｆ フォーカス群
Ｖ バリエータ
Ｃ コンペンセータ
Ｒ リレー群
４Ｆ 第４Ｆ群
４Ｓ 第４Ｓ群（防振レンズ群）
４Ｒ 第４Ｒ群
Ｐ ガラスブロック
ＳＰ 絞り
Claims (3)
- 物体側より順に変倍の際に固定の正の屈折力の第１群、変倍用の負の屈折力の第２群、変倍に伴う像面変動を補正する正の屈折力の第３群、そして変倍の際に固定の正の屈折力の第４群からなるズームレンズであって、前記第４群を構成する一部のレンズ群より成る負の屈折力の第４Ｓ群を光軸と略垂直な平面内を移動させて前記ズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正しており、
前記第４群は物体側より順に前記第４Ｓ群を含む負の屈折力の第４Ｆ群と正の屈折力の第４Ｒ群からなり、
前記第４Ｓ群及び第４Ｒ群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを共に有し、
前記第４Ｓ群を構成する負レンズの材質の平均アッべ数をνｎ（４Ｓ）、前記第４Ｓ群を構成する正レンズの材質の平均アッベ数をνｐ（４Ｓ）とし、
前記第４Ｒ群を構成する正レンズの材質のアッベ数の平均をνｐ（４Ｒ）、負レンズの材質のアッベ数の平均値をνｎ（４Ｒ）とし、
前記第４Ｓ群を構成する最も物体側のレンズ面への入射換算傾角をα、前記第４Ｓ群を構成する最も像側のレンズ面からの射出換算傾角をα′、としたとき
νｎ（４Ｓ）−νｐ（４Ｓ）＞１０
νｐ（４Ｒ）−νｎ（４Ｒ）＞１０
α′−α＜−０．４５
なる条件式を満たすことを特徴とする防振機能を有したズームレンズ。 - 前記第２群は変倍の際に結像倍率が−１倍を含む領域内で変化し、その横倍率の変化をＺ２、前記第３群は変倍の際に結像倍率が−１倍を含む領域内で変化し、ズーム比をＺとしたとき
５＜Ｚ２、０．１５＜Ｚ２／Ｚ
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１記載の防振機能を有したズームレンズ。 - 請求項１又は２記載のズームレンズを備えたことを特徴とするテレビ カメラ。
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