JPH01116619A - 防振機能を有した変倍光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は振動による撮影画像のプレを補正する機能、所
謂防振機能を有した変倍光学系に関し、特に防振用の可
動レンズ群の小型軽量化及び可動レンズ群を、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の防止を図ると共に、アクチュエー
ターの制御性の向上を図った防振機能を有した変倍光学
系に関するものである。

（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撮影画像にプレが生じる。

従来より撮影画像のプ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６１−２２４１８１９
号公報等で提案されている。

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Ｍｌ、第２の変倍系の角倍率なＭ２としたとき
Ｍ、＝１−１７Ｍ２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の変倍系な空間的に固定して画
像のプレを補正して画像の安定化を図っている。

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、−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。

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フてい
る。

この他、特公昭５８−３４８４７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。

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。

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
プレをなくし、静止画像を得る機構には応答性の良いこ
とが要求される。

この為、可動レンズ群をなるへく小型軽量化し、かつ慣
性質量を小さくし、更に画像のプレの補正量と可動レン
ズの移動量゛との関係を単純化し、変換の為の演算時間
の短縮化を図った撮影系が要求されている。

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、そして偏心像面弯曲等が多く発生すると画像のプ
レを補正したとき偏心収差の為、画像がポケでくる。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ってくる。この為、光
軸上の画像を対象に画像のプレを補正しようと可動レン
ズ群を偏心させると、周辺部では画像のプレと同様な現
象が発生してきて光学特性を著るしく低下させる原因と
なってくる。

このように防振用の撮影系、特に変倍光学系においては
可動レンズ群を光軸と直交する方向に移動させ偏心状態
にしたとき、偏心収差発生ｌが少なく光学性能の低下の
少ないことが要求されている。

しかしながら、以上の諸条件を全て満足させた撮影系を
得るのは一般に大変困難で、特に撮影系の一部の屈折力
を有したレンズ群を偏心させると光学性能が大きく低下
し、良好なる画像が得られない欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は変倍光学系の一部のレンズ群を光軸と直交する
方向に移動させて画像のプレを補正する際、可動レンズ
群の小型軽量化を図り、応答性を向上させ、又、可動レ
ンズ群を移動させて平行偏心させたときの前述の各種の
偏心収差の発生量が少なく良好なる光学性能が得られる
防振機能を有した変倍光学系の提供を目的とする。

（問題点を解決する為の手段） 複数のレンズ群を有し、このうち隣接する２つのレンズ
群より成るレンズ間隔のうち少なくとも１つのレンズ群
間隔を変えて変倍を行う変倍光学系において、該レンズ
群間隔に対する両側のレンズ群のうち少なくとも一方の
レンズ群、又はフォーカス用のフォーカスレンズ群、又
は該フォーカスレンズ群の少なくとも片側のレンズ群を
光軸と直交する方向に移動させることにより撮影画像の
プレを補正したことである。

（実施例） 第１〜第３図は本発明に係る変倍光学系において、例え
ば振動により画像がプしたときの該画像のプレを補正す
る方法を示す模式図である。同図に示す変倍光学系は物
体側より順に正の屈折力の７ｇルンズ群１と負の屈折力
の第２レンズ群２の２つのレンズ群を有し、両レンズ群
の間隔を変えて変倍を行い、又、第ルンズ群１を光軸上
移動させてフォーカスを行う、所謂２群ズームレンズを
示している。尚、５は結像面３上の点Ａに結像する光束
、４は変倍光学系の光軸である。図中（Ａ→は広角端、
（Ｂ）は望遠端の光学配置を示している。

第１図は振動がなく画像のプレがないときの光学系の模
式図である。図中、光束５は振動がなく画像のプレがな
い為、広角端及び望遠端において結像面３上の一点Ａに
結像している。

第２図は振動が変倍光学系に伝わり画像がブしたときの
光学系の模式図である。同図においては簡単の為に広角
側及び望遠側において、点Ａを中心として変倍光学系全
体が前倒れとなり画像のプレを起こしたときの光束のプ
レによる結像状態を示している。

即ち、本来なら点Ａに結像すべき光束、５が広角側では
結像面３上の点Ｂに、又、望遠側では結像面３上の点Ｃ
に喜々結像している。

今、フィルム露光中でありで第２図（Ａ）に示す状態か
ら第２図ｊＢ）に示す状態へ単調に変倍光学系が傾き画
像のプレが生じた場合、プレが無ければ点Ａに点像とし
て結像すべき像は広角側では線分ＡＢ、望遠側では線分
ＡＣのポケだ線像となって結像する。

第３図は第２図の画像のプレに対して補正を行ったとき
の模式図である。同図においては第ルンズ群ｌをプレ補
正用の可動レンズ群とし、光・噛４に対して直交方向に
平行偏心させて画像のプレを補正している。図中、４ａ
は第ルンズ群の光軸であり、プレ補正前の共軸であった
第ルンズ群と第２レンズ群の光軸４とは平行になってい
る。

同図に示すように変倍光学系全体の前倒れによる画像の
プレに対して第ルンズ群を所定量だけ平行偏心させるこ
とにより、第２図に示すように広角端で点Ｂ、望遠端で
点Ｃに結像してしまう光束を本来の結像点である点Ａに
結像させることができる。

このように第ルンズ群を平行偏心させることにより画像
の安定化を図っている。尚、本実施例では第ルンズ群の
代わりに第２レンズ群を平行偏心させても同様に画像の
プレを補正することができる。

本実施例において第ルンズ群であるプレ補正用の可動レ
ンズ群の平行偏心量Ｅは画像のプレ量をδｙ、可動レン
ズ群の偏心敏感度をＳとしだとＥ＝−δｙ／Ｓ　　　　
　　　　−・・・・・・・・・”（１＞となる。ここで
画像のプレ量δｙは例えば第２図において、広角側では
線分ＡＢの長さ、望遠側では線分ＡＣの長さにマイナス
符号を付したものである。

これはＥ、δｙの符号を光軸に対して上方をプラス、下
方をマイナスとしている為である。

偏心敏感度Ｓは可動レンズ群の平行偏心１に対する結像
面上での像点の移動量の比である。

本実施例では画像のプレ量δｙを検知し、変倍光学系に
固有の可動レンズ群の偏心敏感度Ｓを基にして、画像の
プレ補正の為の可動レンズ群の平行偏心ｆｌＥを（１）
式より得ている。

尚、本発明は第１図〜第３図に示す２群ズームレンズに
限らず複数のレンズ群を有し、そのうちの少なくとも１
つのレンズ群間隔を変化させて変倍を行う変倍光学系で
あれば、どのような変倍光学系にも適用することができ
る。

次に一般の変倍光学系において、画像のプレ量と該プレ
量を補正する為の補正用の可動レンズ群の移動量との関
係を示す。プレ量は各種の検知手段により種々の形で検
知されるが、以下簡単の為に全てプレ１１δｙ１に換算
して説明する。

可動レンズ群を第Ｐ群とし、該第Ｐ群の平行偏心量をＥ
Ｐ、第Ｐ群の近軸横倍率をβ２、第Ｐ群よりも像面側に
配置されているレンズ系全体の近軸横倍率をβ９とする
と ＥＰ　＝−１δｙｌ／（（１−βｐ）・β９）・−−−
−−（２） となる。ここで（ｌ−β２）・β９は偏心敏感度である
。（２）式は収差を考慮していない一般式である為、実
際には各種の収差を考慮して若干変化させて行うのが良
い。

変倍光学系においては画像のプレ補正用の可動レンズ群
の光学系中の位置によって（２）式のβ２．β９等が変
化し、この結果１δｙ１と（１−βＰ）・β９の比が変
化してくるので、変倍位置を検知する変倍位置検知手段
を設けて補正を行うのが好ましい。

尚、本実施例において特に偏心収差の発生を少なくしつ
つ、画像のプレを良好に補正するには１　（１−βＰ）
・βｑ　ｌ＞０．１　　・−−−−−（３）を満足する
ように変倍光学系を構成するのが良い。

条件式（３）を外れると画像のプレ補正用の可動レンズ
群の移動量が増大すると共に、可動レンズ群のレンズ外
径が増大してくるので良くない。

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
プ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プレを補正する
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）に松属より示さ
れた方法に基づいて説明する。

撮影レンズの一部のレンズ群を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ΔＹ　（Ｅ
）との和になる。ここで偏心収差ΔＹ　（Ｅ）は　（ｂ
）式に示す様に１次の偏心コマ収差（ＩＩ　Ｅ）、１次
の偏心非点収差（ＩＩ［Ｅ）、１次の偏心像面弯曲（Ｐ
Ｅ）、１次の偏心歪曲収差（ＶＥＩ）　、１次の偏心歪
曲附加収差（ＶＢ２）　、そして２次の偏心非点収差　
（ＩＩＩＥ２）　、　２次の偏心像面弯曲（ＰＥ２）　
、　２次の偏心歪曲収差（ＶＣｌ２）、２次の偏心歪曲
附加収差（ＶＢ２２）、そして１次の原点移動（ΔＥ）
、３次の原点移動　（ΔＥ３）で表わされる。又　（Ｃ
）式から（ＩＩＩ）式の　（■Ｅ）〜（Δ［ｉ３）まで
の収差は物体側より順に固定レンズ群と可動レンズ群の
２つのレンズ群より構成し、可動レンズ群を平行偏心さ
せる撮影レンズにおいて可動レンズ群への光線の入射角
と射出角を各々αＰ＋＋ＩＰとしたときに可動レンズ群
の収差係数Ｉｐ　、　Ｉｌｐ　、　ｍｐ　、　Ｐｐ　、
　Ｖｐを用いて表わされる。

Δ′　Ｙ−ΔＹ＋ΔＹ　（Ｅ）　　　　　　　　　　　
　　　　（ａ）（１１ε）　　＝　−ａｐ　　ｌｌｐ　
＋　　ａｐ　　Ｉｐ　　　　　　　　　　（ｃ）（ｍ　
　Ｅ）　　・　−α　２　■　２　令　α　、ＩＩＰ　
　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｄ）（ｒ’Ｅ）
　　−−ａｐ　　Ｐｐ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（ｅ）、（ＶＥＩ）　　−−Ｃａｐ　　ｖ、　＋
　　ＣＥＰ　　ｍＰ　　　　　　　　　　（ｆ）（ＶＢ
２）　　−−αｐＰｐ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（ｇ）（ＩＩＩ　Ｅ２）−α、’ｍ、−２α２　
α２　■！１◆αｐ２Ｉｐ　　（ｈ）（ＰＥ２）　　−
αｐ２ＰＰ　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｉ）
（ＶＣｌ２）−ａｐ２Ｖｐ　　−２ａｐ　　ａｐ　　ｍ
ｐ＋ａｐ２１１ｐ　　　（ｊ）（ＶＢ２２）−ａｐ　　
ａ、　　Ｐｐ　　　　　　　　　　　　　　（ｋ）（Δ
Ｅ）・　−２（α°２−αＰ）　　　　　　　　　　　
　　　　　（１）（Δ　Ｅ３）−−α　、２（α　Ｐ　
Ｖ　Ｐ　−α　Ｐ（ｍＰ　　亭　　ｐｒ’））÷２αｐ
ａｐ（α、■、−石　Ｉｌ、）−８２（ａｐ　ｌ１ｐ−
（Ｘｐ　Ｉｐ　）　　　　（ｍ）以上の式から偏心収差
の発生を小さくする為には可動レンズ群の諸収差係数Ｉ
Ｐ、ｎ、、ｍ、。

ｐ、、ｖＰを小さな値とするか、若しくは（ｂ）式〜（
ｋ）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。そ
して可動レンズ群においては球面収差、コマ収差、ペッ
ツバール和の他に非点収差、歪曲収差を良好に補正する
ことが必要となってくる。

一般に可動レンズ群における軸上収差と共に軸外収差を
バランス良く補正するには、可動レンズ群中における軸
上光線の高さｈと軸外光線の主光線の高さｈとが互いに
異った値をとるようにレンズ系を構成することが必要と
なってくる。

この為、本実施例では可動レンズ群を後述する数値実施
例で示すように複数のレンズより構成すると共に、変倍
光学系中における可動レンズ群を前述の如く設定するこ
とにより可動レンズ群を偏心させたときの偏心収差の発
生量を少なくしている。

一般に変倍光学系においては変倍、又はフォーカスに際
して移動させるレンズ群、又は該レンズ群に隣接するレ
ンズ群はレンズ群内で比較的良好に収差が補正されてい
るか、若しくはその近傍に収差をバランス良く補正する
レンズ群が存在している場合が多い。又、該レンズ群と
隣接したレンズ群との合成系を考えた場合にも、各収差
が良好に補正されている場合が多い。

この為、本実施例では前述の如く変倍に際して移動させ
る変倍レンズ群、若しくは変倍レンズ群の両側のレンズ
群のうち少なくとも一方のレンズ群、若しくはフ１−カ
スの際移動させるフォーカスレンズ群、若しくは該フォ
ーカスレンズ群の少なくとも片側のレンズ群を画像のプ
レ補正用の可動レンズ群とし光軸と直交する方向に移動
させることにより、偏心収差の発生量を少なくしつつ画
像のプレを良好に補正している。

特に前述の（Ｃ）弐〜（ｇ）式の各偏心収差係数の増大
を防止し、所定の画像のプレを補正しつつ、光学性能の
低下を防止した変倍光学系を達成している。

第４図は本発明の数値実施例の変倍光学系のレンズ断面
図である。同図において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠
端である。工は負の屈折力の第ルンズ群、■は正の屈折
力の第２レンズ群、■は負の屈折力の第３レンズ群であ
る。第２゜第３レンズ群、■、■を矢印の如く移動させ
て広角端から望遠端への変倍を行っている。

本実施例では第１．第２．第３レンズ群、工。

■、■のうちいずれか１つのレンズ群を平行偏心させれ
ば画像のプレを補正することが可能となる。

第５図（＾）、（Ｂ）は数値実施例の広角端と望遠端の
横収差図である。同図においてｙ。は物体高、ｙ、は像
高である。

次に数値実施例において、レンズ系全体をフィルム面を
中心に例として９分前倒れさせ、このときの画像のプレ
を補正する為の第１．第２．第３レンズ群を各々独立に
表−１に示す値だけ平行偏心させたときの横収差図を参
考例として第６゜第７．第８図に示す。図中（Ａ）は広
角端、（Ｂ）は望遠端である。

又、表−２〜表−４に各レンズ群で画像のプレを補正し
たときの偏心歪曲収差の補正状態を示す為に各物体高に
おけるフィルム面上での主光線の・結像位置を示す。

第６．第７．第８図及び表−２１表−３１表−４に示す
ように本実施例によれば、可動レンズ群の平行偏心によ
り偏心収差の発生量を少なくしつつ偏心歪曲を良好に補
正し、かつ所定の画像のプレを補正した高い光学性能を
有した変倍光学系を達成している。

尚、以上の実施例においては可動レンズ群を平行偏心さ
せて画像のプレを補正した場合について示したが回転偏
心させて行っても、又、双方を同時に行っても同様に本
発明の目的を達成することができる。

変倍光学系の振動等によるプレはフィルム中心に限らず
、どの点を中心にプしていても本発明は良好に適用する
ことができる。画像のプレ補正用のレンズ群は１つに限
らず２つ以上のレンズ群を独立に偏心させて行っても良
い。画像のプレの補正は全変倍範囲にわたり一様に行う
代わりにプレの発生じやすい望遠側においてのみ行うよ
うにしても良い。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲ
ｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄ
ｉ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
の屈折率とアツベ数である。

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、Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき ＋　　ＤＨ８＋　　Ｅｌ（” なる式で表わしている。

数値実施例 ｆ＝　３６〜６８　　ＦＮｏ＝３．６〜５．７　２ω＝
６２°〜３５．３゜第２而の非球面係数 ロー５．３１９Ｘ１０−６Ｇ−１，９１９Ｘ１０−８Ｄ
　−−４，７４５Ｘ　１０””３Ｅ−１，３０４Ｘ　１
０−”各レンズ群偏心敏感度（１−βＰ）・β９表表−
１ 表−２ 第ルンズ群で補正 広角端　（ｆ＝３６） 望遠端　（ｆ＝６８） 表−３ 第２レンズ群で補正 広角端　（ｆ＝３６） 望遠端　（ｆ＝６８） 表−４ 第３レンズ群で補正 広角端　（ｆ＝３６） 望遠端　（ｆ＝６８） （発明の効果） 本発明によれば変倍光学系を構成するレンズ群のうち、
前述の条件を満す少なくとも１つのレンズ群を偏心させ
ることにより画像のプレを補正すると共に、偏心に伴う
偏心収差の発生量を極力押さえた高い光学性能を維持す
ることのできる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】

第１〜第３図は本発明の変倍光学系において画像のプレ
を補正する方法の一実施例の模式図、第４図は本発明の
変倍光学系の数値実施例のレンズ断面図、第５（Ａ）、
（Ｂ）は本発明の数値実施例の収差図、第６図〜第８図
は本発明の数値実施例に３いて各レンズ群を偏心させた
ときの収差図である。 図中、Ｉ、　Ｉ’ｌ、■は各々第１．第２．第３レンズ
群、’ｉｏは物体高、ｙｌは像高である。 特許出願人　　キャノン株式会社 地１図 第　　３　　図 （Ａ） ４り　　　　　　　　　４ 夷　　５　　回（Ａ） 夷　　６　　回（Ａ） ％　　６　　図（Ｂ） 寛　　７　　図（Ｂ） 集　　８　　回（Ａ） 兜　　８　　回（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のレンズ群を有し、このうち隣接する２つのレンズ
   群より成るレンズ間隔のうち少なくとも１つのレンズ群
   間隔を変えて変倍を行う変倍光学系において、該レンズ
   群間隔に対する両側のレンズ群のうち少なくとも一方の
   レンズ群、又はフォーカス用のフォーカスレンズ群、又
   は該フォーカスレンズ群の少なくとも片側のレンズ群を
   光軸と直交する方向に移動させることにより撮影画像の
   プレを補正したことを特徴とする防振機能を有した変倍
   光学系。