JP4046834B2 - 防振機能を有した変倍光学系 - 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変倍光学系に関し、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）したときの撮影画像のブレ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写真用カメラや電子スチルカメラ、そしてビデオカメラ等に好適な防振機能を有した変倍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に振動が伝わり手振れとなり撮影画像にブレが生じる。撮影画像のブレは、撮影系の焦点距離が長い望遠型のレンズ系のときに特に多く発生してくる。
【０００３】
従来よりこのときの撮影画像のブレを防止する機能を有した防振機能を有した変倍光学系が種々と提案されている。
【０００４】
例えば、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。
【０００５】
又、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。
【０００６】
又、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振動させて防振を行っている。
【０００７】
【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を光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行なう防振光学系においては、防振の為に特別な光学系は要しないという利点がある。
【０００８】
しかしながら、この方式は移動させるレンズの為の空間を必要とし、又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る。
【０００９】
本発明は、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、該変倍光学系が振動（傾動）したときの画像のブレを補正する際、各レンズ群のレンズ構成を適切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ときの偏心発生量を少なく抑え、偏心収差を良好に補正した広角端の撮影画角７３度程度、変倍比３程度の防振機能を有した変倍光学系の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の変倍光学系は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群の間隔を変えて変倍を行い、所定の寸法の有効画面に画像を形成する変倍光学系において、
該第１レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、像面側に凹面を向けた負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成り、該第２レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、そして物体側に凸面を向けた正レンズより成り、
該第３レンズ群は負の屈折力の第３ａレンズ群と負の屈折力の第３ｂレンズ群より構成され、該第３ａレンズ群は物体側に凹面を向けた負の屈折力のメニスカスレンズまたは正レンズと負レンズを接合した負の屈折力の接合レンズより構成され、該第３ｂレンズ群は正レンズと負レンズを接合した負の屈折力の接合レンズより構成され、
該第４レンズ群は像面側に凸面を向けた正レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズそして負レンズより成り、
第３ａレンズ群または第３ｂレンズ群のいずれか一方のレンズ群ＳＬ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ブレを補正し、第ｉ群と第ｉ＋１群の広角端と望遠端における間隔を各々ＤｉＷ，ＤｉＴ、該レンズ群ＳＬの望遠端での平行偏心敏感度をＴＳ、第ｉレン群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴ、全系の望遠端でのＦナンバーをＦＮＯｔ、広角端から望遠端への変倍に際する該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔変化量をΔ１２、該第２レンズ群と第３レンズ群の間隔変化量をΔ２３、該有効画面の寸法をφとするとき、
Ｄ１Ｗ＞Ｄ１Ｔ ‥‥‥（１）
Ｄ２Ｗ＜Ｄ２Ｔ ‥‥‥（２）
Ｄ３Ｗ＞Ｄ３Ｔ ‥‥‥（３）
０．５＜φ×｜ＴＳ｜／ｆＴ ‥‥‥（６）
【数１】
‥‥‥（７）
１．３＜ｆ２・ＦＮｏｔ／ｆＴ＜３ ‥‥‥（８）
１．２＜｜ｆ３｜／ｆ２＜２ ‥‥‥（９）
１．１＜ｆ４／ｆ２＜４ ‥‥‥（１０）
０．１５＜｜Δ２３／Δ１２｜＜０．５５ ‥‥‥（１１）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は本発明の後述する数値実施例１〜７の広角端のレンズ断面図である。
【００１２】
図中、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈折力の第２群、Ｌ３は負の屈折力の第３群、Ｌ４は正の屈折力の第４群である。第３群Ｌ３は負の屈折力の第３ａ群Ｌ３ａと負の屈折力の第３ｂ群Ｌ３ｂの２つのレンズ群を有している。ＳＰは絞りである。
【００１３】
図１、図４、図５、図６の数値実施例１、４、５、６では広角端から望遠端への変倍に際して矢印のように第１群Ｌ１を像面側に凸状の軌跡を有するように移動させ、又、第２群Ｌ２〜第４群Ｌ４を物体側へ移動させている。
【００１４】
このうち図１、図５の数値実施例１、５では変倍に際して第３ａ群と第３ｂ群との間隔も変化させて、変倍の際の収差変動を良好に補正している。
【００１５】
図２、図３、図７の数値実施例２、３、７では、広角端から望遠端への変倍に際して第３群を固定とし、第１群Ｌ１を像面側に凸状の軌跡を有するように移動させ、第２群と第４群を物体側へ移動させている。尚、各数値実施例においては、第２群と第４群は一体的に移動させている。
【００１６】
変倍の際して、絞りＳＰは第３群Ｌ３と一体的に移動させている。尚、図中、Ｐは設計上用いたダミーの平面を表している。
【００１７】
本実施形態においては第３群Ｌ３を複数のレンズ群（図では２つのレンズ群であるが２つ以上のレンズ群であっても良い）より構成し、このうち平行偏心敏感度の大きいレンズ群ＳＬを光軸と垂直方向に移動させて変倍光学系が振動したときの像ブレを補正している。
【００１８】
図１〜図４の数値実施例１〜４では第３ｂ群を実質光軸方向に垂直に移動して防振を行っており、図５〜図７の数値実施例５〜７では第３ａ群を実質光軸方向に垂直に移動して防振を行っている。図１〜図７の数値実施例１〜７は有効画面寸法（イメージサークル）φはφ＝４３．２７である。尚、防振時には絞りＳＰは固定である。
【００１９】
本実施形態では、絞りＳＰを第３群Ｌ３の直前に配置し、変倍と共に第３群と一体的に移動させることにより可動レンズ群による収差変動を少なくしている。又、絞りより前方のレンズ群の間隔を望遠側にいくに従って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。フォーカスは第１群を移動させて行っているが、他のレンズ群を用いて行っても良い。
【００２０】
本発明の防振機能を有した変倍光学系は、変倍及び防振の際の各レンズ群を前述の如く設定するとともに条件式（１）〜（３）、（６）〜（１１）を満足させることによって所定の変倍比を効果的に確保しつつ、防振時に発生する偏心収差を少なくして標準時（防振しないとき）と防振時に良好なる光学性能を得ている。
【００２１】
次に前述の各条件式の技術的な意味について説明する。
【００２２】
条件式（１）〜（３）は広角端から望遠端への変倍に際して所定の屈折力を有する各レンズ群の移動条件を設定したものであり、これによって、所定の変倍比を効果的に確保しつつ、レンズ系全体の小型化を図っている。
条件式（６）は前述の平行偏心敏感度の絶対値の大きさを規定するものであり、下限値を超えて防振レンズ群の平行偏心敏感度が小さくなると、防振のための駆動機構が大きくなり好ましくない。そして、防振群の重量を軽くするために開口絞りは、防振時、光軸と垂直方向に固定するのが良い。
条件式（７）、（８）は負、正、負、正の屈折力の４つのレンズ群を有するズームレンズに於いて、所望のスペックを達成しつつ、レンズ系全体のコンパクト化を図りつつ良好な光学性能を満足するためのものである。
条件式（７）の下限値を超えて第１群の負の屈折力が強くなると良好なる収差補正が困難となり、又、上限値を超えて第１群の負の屈折力が弱くなると、レンズ系が大きくなり好ましくない。条件式（８）の下限値を超えて第２群の正の屈折力が強くなるとレンズ全長の短縮には好ましいが、第２群で発生する諸収差が増大しこれをバランス良く補正することが困難となり、又、上限値を超えるとレンズ全長が長くなり好ましくない。
条件式（９）、（１０）は各々第２群の焦点距離に対する第３群、第４群の焦点距離の比を規定するものである。本発明では、第１群で負の屈折力の前群を構成し、第２群、第３群、第４群で正の屈折力の後群を構成しており、条件式（２）、（３）のごとく変倍時に間隔を変化させることで後群全体の前側主点の位置を広角端より望遠端の方が物体側に出るようにすることで後群のレンズ群の移動量にたいして変倍効果を大きくする構成としている。従って条件式（９）、（１０）の下限値を超えて前記第３群、第４群の屈折力が強くなるとレンズ系のコンパクト化には有利だが、前記レンズ群で発生する諸収差が大きくなりこれを他のレンズ群でパランス良く補正することが困難となり、又、上限値を超えて屈折力が弱くなると、レンズ系が大きくなってしまう。条件式（１１）の下限値を超えて広角端から望遠端へ変倍する際の第２群と第３群との間隔変化量が第１群と第２群との間隔変化量に対して小さくなると、負と正の屈折力の２群ズームレンズに近くなり、多群化してレンズ系のコンパクト化を図った効果が小さくなり、又、上限値を超えると第４群のレンズ外径が大きくなり好ましくない。
【００２３】
本発明の防振機能を有した変倍光学系は以上のような条件を満足することにより実現されるが、更にレンズ全長の短縮を図りつつ、良好な光学性能を達成する為には、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。
【００２４】
（ａ−１）前記第３群の物体側、又は像面側、又はレンズ系中に防振の際に固定の絞りを設けていることである。
【００２５】
これによって第１群と第４群のレンズ外径を小さくするとともにバランス良く収差補正を行っている。
【００２６】
（ａ−２）前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群の２つのレンズ群より構成し、このうち平行偏心敏感度の絶対値の大きい方のレンズ群で防振を行っていることである。
【００２７】
これにより変倍光学系が振動したときの撮影画像のブレを効果的に補正している。
【００２８】
（ａ−３）前記第２群と第４群は変倍の際に一体的に移動していることである。
【００２９】
これによって所定の変倍比を確保しつつ、変倍機構の簡素化を図っている。
【００３０】
（ａ−４）前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群の２つのレンズ群を有し、該第３ａ群と第３ｂ群の平行偏心敏感度を各々ＴＳａ、ＴＳｂとしたとき
｜ＴＳａ｜＜｜ＴＳｂ｜・・・（４）
を満足し、該第３ｂ群で防振を行ったことである。
【００３１】
（ａ−５）前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群の２つのレンズ群を有し、該第３ａ群と第３ｂ群の平行偏心敏感度を各々ＴＳａ、ＴＳｂとしたとき
｜ＴＳｂ｜＜｜ＴＳａ｜・・・（５）
を満足し、該第３ａ群で防振を行ったことである。
【００３２】
防振用の可動レンズ群（防振レンズ群）の防振のための駆動機構を小型化し、消費エネルギーを少なく押さえるためには、防振レンズ群には平行偏心敏感度が大きく、レンズ重量が軽いことが必要である。
【００３３】
ここで平行偏心敏感度とは、光軸と垂直方向のレンズ群の移動量に対する像面上での像点の移動量の比である。
【００３４】
一般的に、第ｉ群の平行偏心敏感度ＴＳｉは、第ｉレンズ群の倍率をβｉ、最も像面側に配置されたレンズ群の倍率をβｎとしたとき、
ＴＳｉ＝（１−βｉ）βｉ＋１……βｎ
で計算される。
【００３５】
本発明では条件式（４）又は（５）を満足するレンズ群を防振レンズ群とし、即ち平行偏心敏感度の高いレンズ群を防振レンズ群として、これによって防振を効果的に行っている。
【００３６】
（ａ−６）前記第３ａ群と第３ｂ群の球面収差係数の符号が等しいことである。
【００３７】
本発明に於いては、前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群に分割し、各々の球面収差係数の符号が同じになるように収差を分担することで、前記第３ａ群、又は、前記第３ｂ群を光軸と垂直方向に移動して防振したとき、前記第３群全体を光軸と垂直方向に移動して防振したときに比べ、防振時の光学性能を良好にしている。
【００３８】
（ａ−７）物体側より順に、前記第１群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、像面側に凹面を向けた負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成り、前記第２群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、そして物体側に凸面を向けた正レンズより成り、前記第３群は負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群より成り、該第３ａ群は物体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、又は正レンズと負レンズを接合した負の貼合わせレンズから成り、該第３ｂ群は正レンズと負レンズとを接合した負の貼合わせレンズより成り、前記第４群は像面側に凸面を向けた正レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズそして負レンズより成っていることである。
【００３９】
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ときの偏心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している。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、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）したときの画像のブレを補正する際、各レンズ群のレンズ構成を適切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ときの偏心発生量を少なく抑え、偏心収差を良好に補正した広角端の撮影画角７３度程度、変倍比３程度の防振機能を有した変倍光学系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２の広角端のレンズ断面図
【図３】 本発明の数値実施例３の広角端のレンズ断面図
【図４】 本発明の数値実施例４の広角端のレンズ断面図
【図５】 本発明の数値実施例５の広角端のレンズ断面図
【図６】 本発明の数値実施例６の広角端のレンズ断面図
【図７】 本発明の数値実施例７の広角端のレンズ断面図
【図８】 本発明の数値実施例１（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図９】 本発明の数値実施例１（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１０】 本発明の数値実施例２（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１１】 本発明の数値実施例２（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１２】 本発明の数値実施例３（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１３】 本発明の数値実施例３（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１４】 本発明の数値実施例４（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１５】 本発明の数値実施例４（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１６】 本発明の数値実施例５（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１７】 本発明の数値実施例５（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１８】 本発明の数値実施例６（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１９】 本発明の数値実施例６（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図２０】 本発明の数値実施例７（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図２１】 本発明の数値実施例７（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ３ａ 第３ａ群
Ｌ３ｂ 第３ｂ群
Ｌ４ 第４群
ＳＬ 防振レンズ群
ＳＰ 絞り
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
【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）したときの撮影画像のブレ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写真用カメラや電子スチルカメラ、そしてビデオカメラ等に好適な防振機能を有した変倍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に振動が伝わり手振れとなり撮影画像にブレが生じる。撮影画像のブレは、撮影系の焦点距離が長い望遠型のレンズ系のときに特に多く発生してくる。
【０００３】
従来よりこのときの撮影画像のブレを防止する機能を有した防振機能を有した変倍光学系が種々と提案されている。
【０００４】
例えば、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。
【０００５】
又、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。
【０００６】
又、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振動させて防振を行っている。
【０００７】
【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を光軸に対して垂直方向に平行偏心させて防振を行なう防振光学系においては、防振の為に特別な光学系は要しないという利点がある。
【０００８】
しかしながら、この方式は移動させるレンズの為の空間を必要とし、又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る。
【０００９】
本発明は、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、該変倍光学系が振動（傾動）したときの画像のブレを補正する際、各レンズ群のレンズ構成を適切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ときの偏心発生量を少なく抑え、偏心収差を良好に補正した広角端の撮影画角７３度程度、変倍比３程度の防振機能を有した変倍光学系の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の変倍光学系は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群の間隔を変えて変倍を行い、所定の寸法の有効画面に画像を形成する変倍光学系において、
該第１レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、像面側に凹面を向けた負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成り、該第２レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、そして物体側に凸面を向けた正レンズより成り、
該第３レンズ群は負の屈折力の第３ａレンズ群と負の屈折力の第３ｂレンズ群より構成され、該第３ａレンズ群は物体側に凹面を向けた負の屈折力のメニスカスレンズまたは正レンズと負レンズを接合した負の屈折力の接合レンズより構成され、該第３ｂレンズ群は正レンズと負レンズを接合した負の屈折力の接合レンズより構成され、
該第４レンズ群は像面側に凸面を向けた正レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズそして負レンズより成り、
第３ａレンズ群または第３ｂレンズ群のいずれか一方のレンズ群ＳＬ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ブレを補正し、第ｉ群と第ｉ＋１群の広角端と望遠端における間隔を各々ＤｉＷ，ＤｉＴ、該レンズ群ＳＬの望遠端での平行偏心敏感度をＴＳ、第ｉレン群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴ、全系の望遠端でのＦナンバーをＦＮＯｔ、広角端から望遠端への変倍に際する該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔変化量をΔ１２、該第２レンズ群と第３レンズ群の間隔変化量をΔ２３、該有効画面の寸法をφとするとき、
Ｄ１Ｗ＞Ｄ１Ｔ ‥‥‥（１）
Ｄ２Ｗ＜Ｄ２Ｔ ‥‥‥（２）
Ｄ３Ｗ＞Ｄ３Ｔ ‥‥‥（３）
０．５＜φ×｜ＴＳ｜／ｆＴ ‥‥‥（６）
【数１】
‥‥‥（７）
１．３＜ｆ２・ＦＮｏｔ／ｆＴ＜３ ‥‥‥（８）
１．２＜｜ｆ３｜／ｆ２＜２ ‥‥‥（９）
１．１＜ｆ４／ｆ２＜４ ‥‥‥（１０）
０．１５＜｜Δ２３／Δ１２｜＜０．５５ ‥‥‥（１１）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は本発明の後述する数値実施例１〜７の広角端のレンズ断面図である。
【００１２】
図中、Ｌ１は負の屈折力の第１群、Ｌ２は正の屈折力の第２群、Ｌ３は負の屈折力の第３群、Ｌ４は正の屈折力の第４群である。第３群Ｌ３は負の屈折力の第３ａ群Ｌ３ａと負の屈折力の第３ｂ群Ｌ３ｂの２つのレンズ群を有している。ＳＰは絞りである。
【００１３】
図１、図４、図５、図６の数値実施例１、４、５、６では広角端から望遠端への変倍に際して矢印のように第１群Ｌ１を像面側に凸状の軌跡を有するように移動させ、又、第２群Ｌ２〜第４群Ｌ４を物体側へ移動させている。
【００１４】
このうち図１、図５の数値実施例１、５では変倍に際して第３ａ群と第３ｂ群との間隔も変化させて、変倍の際の収差変動を良好に補正している。
【００１５】
図２、図３、図７の数値実施例２、３、７では、広角端から望遠端への変倍に際して第３群を固定とし、第１群Ｌ１を像面側に凸状の軌跡を有するように移動させ、第２群と第４群を物体側へ移動させている。尚、各数値実施例においては、第２群と第４群は一体的に移動させている。
【００１６】
変倍の際して、絞りＳＰは第３群Ｌ３と一体的に移動させている。尚、図中、Ｐは設計上用いたダミーの平面を表している。
【００１７】
本実施形態においては第３群Ｌ３を複数のレンズ群（図では２つのレンズ群であるが２つ以上のレンズ群であっても良い）より構成し、このうち平行偏心敏感度の大きいレンズ群ＳＬを光軸と垂直方向に移動させて変倍光学系が振動したときの像ブレを補正している。
【００１８】
図１〜図４の数値実施例１〜４では第３ｂ群を実質光軸方向に垂直に移動して防振を行っており、図５〜図７の数値実施例５〜７では第３ａ群を実質光軸方向に垂直に移動して防振を行っている。図１〜図７の数値実施例１〜７は有効画面寸法（イメージサークル）φはφ＝４３．２７である。尚、防振時には絞りＳＰは固定である。
【００１９】
本実施形態では、絞りＳＰを第３群Ｌ３の直前に配置し、変倍と共に第３群と一体的に移動させることにより可動レンズ群による収差変動を少なくしている。又、絞りより前方のレンズ群の間隔を望遠側にいくに従って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。フォーカスは第１群を移動させて行っているが、他のレンズ群を用いて行っても良い。
【００２０】
本発明の防振機能を有した変倍光学系は、変倍及び防振の際の各レンズ群を前述の如く設定するとともに条件式（１）〜（３）、（６）〜（１１）を満足させることによって所定の変倍比を効果的に確保しつつ、防振時に発生する偏心収差を少なくして標準時（防振しないとき）と防振時に良好なる光学性能を得ている。
【００２１】
次に前述の各条件式の技術的な意味について説明する。
【００２２】
条件式（１）〜（３）は広角端から望遠端への変倍に際して所定の屈折力を有する各レンズ群の移動条件を設定したものであり、これによって、所定の変倍比を効果的に確保しつつ、レンズ系全体の小型化を図っている。
条件式（６）は前述の平行偏心敏感度の絶対値の大きさを規定するものであり、下限値を超えて防振レンズ群の平行偏心敏感度が小さくなると、防振のための駆動機構が大きくなり好ましくない。そして、防振群の重量を軽くするために開口絞りは、防振時、光軸と垂直方向に固定するのが良い。
条件式（７）、（８）は負、正、負、正の屈折力の４つのレンズ群を有するズームレンズに於いて、所望のスペックを達成しつつ、レンズ系全体のコンパクト化を図りつつ良好な光学性能を満足するためのものである。
条件式（７）の下限値を超えて第１群の負の屈折力が強くなると良好なる収差補正が困難となり、又、上限値を超えて第１群の負の屈折力が弱くなると、レンズ系が大きくなり好ましくない。条件式（８）の下限値を超えて第２群の正の屈折力が強くなるとレンズ全長の短縮には好ましいが、第２群で発生する諸収差が増大しこれをバランス良く補正することが困難となり、又、上限値を超えるとレンズ全長が長くなり好ましくない。
条件式（９）、（１０）は各々第２群の焦点距離に対する第３群、第４群の焦点距離の比を規定するものである。本発明では、第１群で負の屈折力の前群を構成し、第２群、第３群、第４群で正の屈折力の後群を構成しており、条件式（２）、（３）のごとく変倍時に間隔を変化させることで後群全体の前側主点の位置を広角端より望遠端の方が物体側に出るようにすることで後群のレンズ群の移動量にたいして変倍効果を大きくする構成としている。従って条件式（９）、（１０）の下限値を超えて前記第３群、第４群の屈折力が強くなるとレンズ系のコンパクト化には有利だが、前記レンズ群で発生する諸収差が大きくなりこれを他のレンズ群でパランス良く補正することが困難となり、又、上限値を超えて屈折力が弱くなると、レンズ系が大きくなってしまう。条件式（１１）の下限値を超えて広角端から望遠端へ変倍する際の第２群と第３群との間隔変化量が第１群と第２群との間隔変化量に対して小さくなると、負と正の屈折力の２群ズームレンズに近くなり、多群化してレンズ系のコンパクト化を図った効果が小さくなり、又、上限値を超えると第４群のレンズ外径が大きくなり好ましくない。
【００２３】
本発明の防振機能を有した変倍光学系は以上のような条件を満足することにより実現されるが、更にレンズ全長の短縮を図りつつ、良好な光学性能を達成する為には、以下の条件のうち少なくとも１つを満足することが望ましい。
【００２４】
（ａ−１）前記第３群の物体側、又は像面側、又はレンズ系中に防振の際に固定の絞りを設けていることである。
【００２５】
これによって第１群と第４群のレンズ外径を小さくするとともにバランス良く収差補正を行っている。
【００２６】
（ａ−２）前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群の２つのレンズ群より構成し、このうち平行偏心敏感度の絶対値の大きい方のレンズ群で防振を行っていることである。
【００２７】
これにより変倍光学系が振動したときの撮影画像のブレを効果的に補正している。
【００２８】
（ａ−３）前記第２群と第４群は変倍の際に一体的に移動していることである。
【００２９】
これによって所定の変倍比を確保しつつ、変倍機構の簡素化を図っている。
【００３０】
（ａ−４）前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群の２つのレンズ群を有し、該第３ａ群と第３ｂ群の平行偏心敏感度を各々ＴＳａ、ＴＳｂとしたとき
｜ＴＳａ｜＜｜ＴＳｂ｜・・・（４）
を満足し、該第３ｂ群で防振を行ったことである。
【００３１】
（ａ−５）前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群の２つのレンズ群を有し、該第３ａ群と第３ｂ群の平行偏心敏感度を各々ＴＳａ、ＴＳｂとしたとき
｜ＴＳｂ｜＜｜ＴＳａ｜・・・（５）
を満足し、該第３ａ群で防振を行ったことである。
【００３２】
防振用の可動レンズ群（防振レンズ群）の防振のための駆動機構を小型化し、消費エネルギーを少なく押さえるためには、防振レンズ群には平行偏心敏感度が大きく、レンズ重量が軽いことが必要である。
【００３３】
ここで平行偏心敏感度とは、光軸と垂直方向のレンズ群の移動量に対する像面上での像点の移動量の比である。
【００３４】
一般的に、第ｉ群の平行偏心敏感度ＴＳｉは、第ｉレンズ群の倍率をβｉ、最も像面側に配置されたレンズ群の倍率をβｎとしたとき、
ＴＳｉ＝（１−βｉ）βｉ＋１……βｎ
で計算される。
【００３５】
本発明では条件式（４）又は（５）を満足するレンズ群を防振レンズ群とし、即ち平行偏心敏感度の高いレンズ群を防振レンズ群として、これによって防振を効果的に行っている。
【００３６】
（ａ−６）前記第３ａ群と第３ｂ群の球面収差係数の符号が等しいことである。
【００３７】
本発明に於いては、前記第３群を負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群に分割し、各々の球面収差係数の符号が同じになるように収差を分担することで、前記第３ａ群、又は、前記第３ｂ群を光軸と垂直方向に移動して防振したとき、前記第３群全体を光軸と垂直方向に移動して防振したときに比べ、防振時の光学性能を良好にしている。
【００３８】
（ａ−７）物体側より順に、前記第１群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、像面側に凹面を向けた負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成り、前記第２群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、そして物体側に凸面を向けた正レンズより成り、前記第３群は負の屈折力の第３ａ群と負の屈折力の第３ｂ群より成り、該第３ａ群は物体側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、又は正レンズと負レンズを接合した負の貼合わせレンズから成り、該第３ｂ群は正レンズと負レンズとを接合した負の貼合わせレンズより成り、前記第４群は像面側に凸面を向けた正レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズそして負レンズより成っていることである。
【００３９】
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ときの偏心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している。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、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）したときの画像のブレを補正する際、各レンズ群のレンズ構成を適切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ときの偏心発生量を少なく抑え、偏心収差を良好に補正した広角端の撮影画角７３度程度、変倍比３程度の防振機能を有した変倍光学系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２の広角端のレンズ断面図
【図３】 本発明の数値実施例３の広角端のレンズ断面図
【図４】 本発明の数値実施例４の広角端のレンズ断面図
【図５】 本発明の数値実施例５の広角端のレンズ断面図
【図６】 本発明の数値実施例６の広角端のレンズ断面図
【図７】 本発明の数値実施例７の広角端のレンズ断面図
【図８】 本発明の数値実施例１（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図９】 本発明の数値実施例１（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１０】 本発明の数値実施例２（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１１】 本発明の数値実施例２（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１２】 本発明の数値実施例３（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１３】 本発明の数値実施例３（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１４】 本発明の数値実施例４（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１５】 本発明の数値実施例４（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１６】 本発明の数値実施例５（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１７】 本発明の数値実施例５（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１８】 本発明の数値実施例６（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図１９】 本発明の数値実施例６（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図２０】 本発明の数値実施例７（Ａ）、（Ｂ）の広角端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【図２１】 本発明の数値実施例７（Ａ）、（Ｂ）の望遠端の無限遠物体のときの標準と０．５°傾けたときの防振時の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ３ａ 第３ａ群
Ｌ３ｂ 第３ｂ群
Ｌ４ 第４群
ＳＬ 防振レンズ群
ＳＰ 絞り
ｄ ｄ線
ｇ ｇ線
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
Claims (5)
- 物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、各レンズ群の間隔を変えて変倍を行い、所定の寸法の有効画面に画像を形成する変倍光学系において、
該第１レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、像面側に凹面を向けた負レンズ、そして物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより成り、該第２レンズ群は像面側に凹面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズ、そして物体側に凸面を向けた正レンズより成り、
該第３レンズ群は負の屈折力の第３ａレンズ群と負の屈折力の第３ｂレンズ群より構成され、該第３ａレンズ群は物体側に凹面を向けた負の屈折力のメニスカスレンズまたは正レンズと負レンズを接合した負の屈折力の接合レンズより構成され、該第３ｂレンズ群は正レンズと負レンズを接合した負の屈折力の接合レンズより構成され、
該第４レンズ群は像面側に凸面を向けた正レンズと、両レンズ面が凸面の正レンズそして負レンズより成り、
第３ａレンズ群または第３ｂレンズ群のいずれか一方のレンズ群ＳＬ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ブレを補正し、第ｉ群と第ｉ＋１群の広角端と望遠端における間隔を各々ＤｉＷ，ＤｉＴ、該レンズ群ＳＬの望遠端での平行偏心敏感度をＴＳ、第ｉレン群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離を各々ｆＷ，ｆＴ、全系の望遠端でのＦナンバーをＦＮＯｔ、広角端から望遠端への変倍に際する該第１レンズ群と第２レンズ群の間隔変化量をΔ１２、該第２レンズ群と第３レンズ群の間隔変化量をΔ２３、該有効画面の寸法をφとするとき、
Ｄ１Ｗ＞Ｄ１Ｔ
Ｄ２Ｗ＜Ｄ２Ｔ
Ｄ３Ｗ＞Ｄ３Ｔ
０．５＜φ×｜ＴＳ｜／ｆＴ
１．２＜｜ｆ３｜／ｆ２＜２
１．１＜ｆ４／ｆ２＜４
０．１５＜｜Δ２３／Δ１２｜＜０．５５
なる条件を満足することを特徴とする変倍光学系。 - 防振の際に固定の絞りが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の変倍光学系。
- 前記第３ａレンズ群と前記第３ｂレンズ群の間隔は変倍の際に一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の変倍光学系。
- 前記第２レンズ群と前記第４レンズ群は変倍の際に一体的に移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の変倍光学系。
- 前記第３レンズ群は変倍の際に固定であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の変倍光学系。
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