JPH02240622A - 防振光学系 - 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） 本発明は防振光学系に関し、特に撮影系の前方に配置し
、該撮影系が振動（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ビデオカメラ等に好適な防
振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ブレが生じる。

従来より撮影画像のブレを防止する機能を有した防振光
学系が、種々と提案されている。

例えば特公昭５６−２１１３３号公報では光学装置に振
動状態を検知する検知手段からの出力信号に応じて、一
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ってい
る。

特公昭５６−３４８４７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
せ結像面一ト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。

この他米国特許第２９５９０８８号では焦点距離ｆの絶
対値が等しい負と正の屈折力の第１群と第２群の２つの
レンズ群より成るアフォーカル系を撮影系の前方に配置
し、撮影系が振動したとき、該第２群を防振用の可動レ
ンズ群とし、その焦点位置でギンパル支持した慣性振り
子方式を利用した防振光学系を提案している。

（発明が解決しようとする問題点） 一般に防振光学系を撮影系の前方に配置し、防振光学系
の一部の可動レンズ群を振動させて撮影画像のブレをな
くし、静止画像を得ようとすると装置全体が大型化し、
又撮影画像のブレの補正量と可動レンズ群の移動量との
関係が複雑となり装置全体の機構が複雑化してくるとい
う問題点があった。

又可動レンズ群を振動させたときの偏心収差の発生量が
多くなり光学性能が大きく低下してくるという問題点が
あった。

例えば前述の米国特許第２９５９０８８号では可動レン
ズ群である第２群をその主点から焦点距１１ｆだけ離れ
た光軸上の位置でギンパル支持している。

第２群を振動させたときの収差変動を小さくする為には
第２群の焦点距１１１ｆはできるだけ大きい方が良い。

しかしながら焦点距離ｆを大きくするとその支持点か撮
影系の後方に変位し、例えばカウンターウェイトの位置
が第２群から遠くなり装置全体が大型化してくる。

一方装置全体の小型化を図るには第２群の焦点距１１１
ｆを小さくすれば良いが、そうすると第２群を振動させ
たときの偏心収差変動が増加してくるという問題点があ
った。

本発明は撮影系の朋友に配置して撮影系が振動したとき
生ずる撮影画像のブレをレンズ構成及び使用するレンズ
材質を適切に設定することにより撮影系の振動に伴う可
動レンズ群の回動関係の簡素化、可動レンズ群及びレン
ズ系全体の軽量化、そして装置全体の小型化を図りつつ
、良好に補正した防振光学系の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の防振光学系は物体側より順に負の屈折力の第１
群と正の屈折力の第２群の２つのレンズ群を有した光学
系であって、該第１群と第２群を各々プラスチック材よ
り成るレンズを少なくとも１つずつ有するように構成し
、該第１群の焦点距離をｆ１、該第２群の結像倍率なβ
２としたとき、該第２群の像側主点から像面側に略β２
・ｆｌ／（１−β２）だけ離れた光軸上の点を支点とし
て該第２群が回動可能となるようにして撮影系の前方に
配置し、該撮影系が傾動したときの撮影画像のブレを該
第２群を回動させることにより補正するようにしたこと
を特徴としている。

特に本発明では、前記第１群と第２群を有する光学系は
全体として所定の屈折力を有し、前記第２群の結像倍率
β２は有限な値となるように構成するか、又は前記第２
群の焦点距離なｆ２としたとき −ｆｌ≦ｆ２ なる条件を満足し、該第１群と第２群の主点間隔をｅと
したとき ｅ＝ｆｌ＋ｆ２ となるように該第１群と第２群を配置し、前記第２群の
結像倍率β２が無限大となるように構成したことを特徴
としている。

（実施例） 第１図は本発明の防振光学系を撮影系（固定焦点距離レ
ンズやズームレンズ等）の前方に装着したときの一実施
例の要部概略図である。

図中、１０は防振光学系であり撮影系１１の前方に装着
している。防振光学系１０は物体側より順に負の屈折力
の第１群（焦点距１１ｆｌ）と回動可能の正の屈折力の
第２群（焦点距離ｆ２）の２つのレンズ群を有している
。

第１群１は不図示の鏡筒に保持され撮影系（カメラ本体
）に固定されている。第２群２は第１群１によって焦点
面内に形成される物体像（虚像）を倍率β２（有限又は
無限大）で所定面−七に結像している。

３は第２群を回動させる光軸１１ａ上の支点であり、第
２群２の像側主点から距離β２・ｆｌ／（１−β２）だ
け離れた位置にある。（倍率β２が無限大のときは−ｆ
１）５は第２群を保持する保持部材である。４はカウン
ターウェイトであり保持部材５の他端に設けられており
、第２群な支点３を中心に回動するような第２群の重さ
と釣り合うような重さを有している。６は結像面である
。

本実施例では例えば撮影系１１（カメラ本体）が角度θ
傾いたとき、第１群１は撮影系１１と共に同じ角度θ傾
く。これに対して第２群はカウンターウェイト４により
空間的に固定されるようにしている。即ち最初の姿勢を
保つようにしている。そしてこのとき第１群と第２群を
前述の如く構成し、第２群を撮影系の傾き角度と同じ角
度の光線偏角を生じさせるようにし、回動関係の簡素化
を図り、又第２群を回動させる支点がなるべく物体側に
位置するようにし、装置全体の小型化を図りつつ撮影画
像のブレを補正し、静止画像を得ている。

又後述する数値実施例で示すように第１群と第２群に各
々プラスチック材より成るレンズを少なくとも１つずつ
有するようにして構成し、これにより防振光学系を撮影
系の前方に装着したときのレンズ系全体の軽量化を図る
と共に第２群の軽量化を図り第２群の防振の際の回動操
作を迅速に、しかも小さな駆動力で精度良く回動出来る
ようにしている。

特に本実施例では第１群を物体側に凸面を向けたプラス
チック材より成るメニスカス状の正レンズと両レンズ面
が凹面の負レンズの２つのレンズより構成し、又第２群
を両レンズ面が凸面のプラスチック材より成る正レンズ
より構成している。

これにより防振光学系を撮影レンズの前方に装着したと
きのレンズ系全体の収差変動を少なくし、光学性能を良
好に維持すると共に第２群を防振の際に回動し、偏心さ
せたときの偏心収差変動を少なくし、光学性能の低下を
防止している。

この他本実施例ではレンズをプラスチックモールド化し
て製造することが出来るようにし量産性か良く、しかも
容易に非球面化したレンズが得られるようにしている。

又第２群をプラスチック材より成る単一の正レンズより
構成し、第２群とバランスさせる為のカウンターウェイ
トの重量を軽くし、防振光学系全体の軽量化を図ってい
る。

第２図は本実施例における防振光学系１０の防振効果を
説明する為の概略図であり、同図では防振光学系を薄肉
レンズとし全体として所定の屈折力を有するように各要
素を設定した場合を示している。

今撮影系が傾いていないときの第１群と光軸ｆｌａとの
交点なＡ、第２群２と光軸１１ａとの交点をＢとする。

撮影系が振動等により上方に微小角度Ｃ１傾いたとき、
第１群１は同様に角度Ｃ１傾くが第２群２は最初の姿勢
を維持している。

第２図では簡単のため相対的に撮影系を固定とし被写体
が下方に角度−０１度傾いた方向に移動し、点Ｂも支点
３を中心に下方に一０１度傾いた点Ｂ１に移動した状態
を示している。

（但しＢ、Ｂ１＝β２・ｆｌ・Ｃ１／（１−β２）であ
る。） ここで画面中心の点Ｃの結像状態について考える。最初
の振動していない状態の被写体は光軸１１ａ上の点りに
ある。点Ｃから逆に光線を追跡すると点Ｃと点Ｂ１を結
ぶ光線は屈折作用を受けない為直進し、第１群１の後側
焦点位置、即ち第２群の物点位置りから下方に離れた点
Ｄ１に結像する。ここでＢＣ＝（１−β２）・ｆｌとな
る。

このときの像の第１群による結像状態を考えると第１群
の像側焦点面で光軸１１ａから距離ｆ１・Ｃ１だけ離れ
た点Ｄ１にある結像光は第１群から平行に射出され傾き
をＺＤ−Ａ−ＤＩ＝θとすると結像関係式、Ｄ−ＤＩ＝
ｆｌ・θからθニーＣ１となる。

即ち、初期状態の被写体と同じ方向に平行に射出される
。このことは逆に被写体は撮影系が傾いても画面中心の
点Ｃから移動しないことを意味している。

次に画面中心以外の点の結像状態について考える。

第３図は第２図と同様に撮影系が角度Ｃ１傾いたときの
防振光学系１０の防振効果を説明する為の概略図である
。同図において第２図と同じ符号は同じ意味を有してい
る。

点Ｃ２は画面周辺の一点を示す。第１群１の像側焦点面
上の任意の点をＣ２とする。乙ＤＩＡ−Ｄ２＝ωとする
とＤｌ・Ｃ２＝ｆｌ・ωとなる。点Ｄ２．Ｂｌの延長と
全系の焦点面の交点を０２とすると倍率関係より Ｃ−Ｃ２＝ＤＩ・Ｃ２・β２＝ｆ１・ω・β２となる。

防振光学系の全系の焦点圧１１ｉ１ｆＴはｆＴ＝ｆ１・
β２であるから初期状態における光軸ｊｌａと傾きωを
持つ光束は焦点面で光軸から距離ｆ１・β２・ω離れた
位置に結像する。これは前述のＣ−Ｃ２と同じである。

ところで、４Ｏ−Ａ−ＤＩ＝−０１であり画面中心の被
写体りは撮影系（カメラ本体）の傾きにかかわらず一定
点Ｃに結像する。

これより画面周辺の任意の点Ｃ２もカメラ本体の傾きに
かかわらず一定の点に結像し防振効果か得られる。

第４図は防振光学系をアフォーカル系より構成した場合
の第２図と同様に示した防振効果を説明する為の概略図
である。

本実施例では第１群１と第２群２はその主点間隔なｅと
したとき式 ％式％ を満足するように配置されている。

そしてこのとき第２群の回動中心である支点３は光軸１
１ａ上の第２群２の像側主点から距離（−ｆｌ）だけ離
れた点となっている。

特に第１群と第２群の焦点距離ｆ１、ｆ２を−ｆｌ≦ｆ
２となるように設定し、即ち第１群と第２群で角倍率γ
がγ≦１となるアフォーカル系を構成するようにしてい
る。これにより支点３の位置が第２群の後側焦点よりも
物体側に位置するようにし第２群を回動させる際の装置
全体の小型化を図っている。

第４図では第２図と同様に簡単のため相対的に撮影系と
第１群１を固定とし被写体が下方に角度−０１度傾いた
方向に移動し、点Ｂも支点３を中心に下方に一０１度傾
いた点Ｂｌに移動した状態を示している。（但しＢ、Ｂ
１＝−ｆｌ・θ１である。） ここで画面中心の点Ｃの結像状態について考える。最初
の振動していない状態の被写体は光軸ｌｆａ上の点りに
ある。点Ｃから逆に光線を追跡すると第２群に入射する
光束は平行となる。点Ｂ１を通過する光線は屈折作用を
受けない為、光軸と平行に進む。

第１群１の後側焦点と第２群２の前側焦点は第１群と第
２群が式ｅ＝ｆｌ＋ｆ２を満足するように構成されてい
るので、傾きのないときは光軸１１ａ上の点りで合致し
ている。一方、前記類いたときの光束は点りからＢ−Ｂ
ｌと同じ距離光軸から下方に離れた点Ｄ１に結像する。

即ち第４図においてＤ−Ｄ１＝−ｆｌ・θ１である。

このときの像点Ｄ１の第１群１による結像状態を考える
。第１群の像側焦点面で光軸１１ａからｆｌ・θまたけ
離れた点Ｄ１にある結像光は第１群から平行に射出され
、そのときの傾きθは結像関係式、Ｄ−Ｄ１＝ｆｌ・θ
であるからθ＝−０１となる。

即ち、初期状態の被写体と同じ方向に平行に射出される
。このことは逆に被写体は撮影系が傾いても画面中心の
点Ｃから移動しないことを意味している。

以上のことは薄肉レンズ系を例にとり説明したが厚肉レ
ンズ系としても主点間隔か小さければ同様である。

第４図の説明では画面中心を例にとり撮影系か振動して
傾いた場合を示したが、撮影画面中心以外の点においＣ
も前述の如く第１群と第２群がアフォーカル系を構成し
ていることより画面中心と同様に撮影画像のブレを補正
した静止画像が得られることは明らかである。

第５図は本発明の防振光学系１０を撮影系１１としてズ
ームレンズを用い、その前方に装着したときの後述する
数値実施例１のレンズ断面図である。

同図において１０は防振光学系で負の屈折力の第１群１
と回動可能の正の屈折力の第２群を有している。１１は
撮影系でありフォーカスレンズ群Ｆ、変倍用レンズ群Ｖ
、変倍に伴い変動する像面を補正する為の補正用レンズ
群Ｃ１そして結像用レンズ群Ｒより成っている。尚ＳＴ
は絞りである。

次に本発明に係る防振光学系と、該防振光学系を装着す
る撮影系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じたとき ＋　　ＤＨ８＋　　ＥＨ” なる式で表わしている。

数値実施例 （防振光学系） （数値実施例１） Ｒ１−非球面 Ｒ２−９３，３０ ８３軍−６５１、２２ Ｒ４−４９，１６ １（５・　非球面 Ｒ６−２８９，７９ ｆｌ　−−９０ 非球面係数 第１面 Ｒ−６２，６８ Ｂ−５，Ｉ２Ｘ　１０−’ Ｃ−５，３４ｘ　１０−１’ Ｄ−−１，０１ｘ１０−１３ （数値実施例２） Ｒ１・　非球面 Ｒ２−１２３，０６ ｎ　３−２４６．５２ Ｒ４−５３，２５ ｎ　５−　５５．５４ ｆ２　−　９０ Ｄ　　ｌ−１０，８０ ８２−６，３５ Ｄ　　３−　３．１０ Ｄ　４硼　５．６３ ０　５−１４．００ Ｄ　　ｌ−１０，８０ ０２−６，３１ ０３−３，ＩＯ Ｄ　　４−　４．８２ Ｄ　５纏１４．０Ｏ Ｎ　　Ｉ−１，４９］７１　　ν　ｌ−５７，４Ｎ　　
２−１．６９３５０　　ν　２−５３．２Ｎ　　３−１
．４９１７］　　ν　３−５７．４ｅ＝０ ５１．４０ −７．０６Ｘ　１０−’ −５，０７ｘ　１０−１０ ２．４０ｘ　１Ｏ−１３ Ｎ　　Ｉ−１，４９１７１ν　１−５７．４Ｎ　　２−
１．５９３５（ｌ　　ν　２−５３．２３−１．４９１
７１ ３−５７．４ Ｒ６−非球面 ｆｌ−−９０ｆ２−９０ 非球面係数 第１面 Ｒ−８７，３６ Ｂ−６，６］Ｘ　　１０−ア Ｃ−−５，７４ｘ　１０−” Ｄ−３，７：ＩＸ　１Ｏ−１３ （撮影系） Ｆ−８，２８〜７６．２９ Ｒｌ−１０４，０７Ｄ　Ｉ−２，６０ Ｒ２■　　４５．６３　　　　Ｄ　　２０９，３０Ｒ３
璽−１６３，６２０３−０，１５ Ｒ４−４０，８８０４〜　５．０Ｏ Ｒ５−１２１，４２Ｄ　５−可変 Ｒ６−１６３，９７０６−１，２０ Ｒ７−１４，６７０７−４，５４ Ｒ８−−１８，１４０８−１，００ Ｒ９−１７，５４０９−：１．５０ ＲＩＯ−−９３，９４０１０−可変 Ｒ１１−−２４，０６Ｄｌｌ−１，０ＯＲ＋２−１３４
．０２　０１２−可変 第６面 Ｒ−１９９，６８ Ｂ−７，２Ｘｌ０−フ Ｃ−−８，０６Ｘ　１０−” Ｄ−３，６５Ｘ　１Ｏ−１３ ＦＮｏｉ：１．４〜１．７ Ｎ　　ｌ−１，８０５１８ν　１〜２５，４Ｎ　　２−
１．８０３１１　　ν　２−６０．７Ｎ　　３−１．６
２２９９　　ν　３局５８．１Ｎ　　４−１．８３４０
０　　ν　４−３７．２Ｎ　　５−１．７１２９９　　
ν　５−５３．８Ｎ　　６−１．８４６６６　　ν　６
−２３．！］Ｎ　７・１．６９６８０　　ν　７−５５
．５Ｒ１３−１０５，８８ Ｒ］４−　−２７．０７ Ｒ１５−絞り Ｒ＋６−　　３８．０７ Ｒ１７−１５６，９９ １１１８−−２４，９６ Ｒ］９−　−７４Ｊ４ １１２０−　　２２．９８ １（２１−９４４，９８ Ｒ２２−２３，３０ Ｒ２３−１１，７５ Ｒ２４−８７１，８１ Ｒ２５−−４６，２９ Ｒ２δ−１５，９１ Ｒ２７−ｏ。

８２８−　　ｃ。

Ｒ２９−ｃ。

０１３章　３，９０ Ｄ　　４−　１．３０ ＤＩ５−　２．００ ０１６−　３．２０ Ｄ１７−　１．８５ ０１８−　１．２０ ０１９００．１５ Ｄ２０−　４．００ ０２１宵１０．９８ Ｄ２２−　１．００ Ｄ２３−　１．８８ Ｄ２４−　２．５０ Ｄ２５−　０．１５ Ｄ２Ｂ−３，６０ Ｄ２７−　５．００ Ｄ２８−　６．０Ｏ ８−１，７１２９９ ９−１，６２２９９ ＮＩＯ寓１．８４６６６ Ｎ１１−１．６２２９９ Ｎ１２＝１．８０５１８ Ｎ１３−１．５１６３３ Ｎ１４−１．６ｉ２２９９ ＮＩ５麿１．５１６３３ シ８−５３．８　　　尚、以上の各実施例において第２
群を回動させる支点位置は厳密に第２群の像側主点から
（−ｆｌ）又はβ２・ｆｌ／（１−β２）だけ離ｖ９“
５８゛１　　れていなくても、振動により許容出来る程
度の静止画像が得られる範囲であれば、例えば±１０％
の許容範囲内に設定してあけば良い。

ｖ　１１−５８．１　　　又、本実施例において第２群
を支点に保持する為の補助的な機構や端点の当接による
悪影響を防ν１２−２５．４　　止する為にダンピング
機構を設けるようにしても良い。

υ１３・６４．１　　（発明の効果） 本発明によれば前述のような光学的性質の第１ｖ　１４
′５８°１　群と第２群を有する光学系を撮影系の前方
に配置することにより、回動関係の簡素化や第２群を回
動させる際の支点を第２群に近すけ、装置全体の小型化
を図り、更に第１群と第２群を各々プラスチック材より
成るレンズを少なくとも１つずつ有するように構成し、
第２群と共にカウンターウェイトの軽量化を図り、これ
により防振光学系全体の軽量化を図り、良好なる回動操
作性を有した防ν１０−２３．９ ν　１５−６４．１ 抛光学系を達成することができる。

そして第１群と第２群のレンズ構成を前述の如く設定す
ることにより、防振光学系を撮影系の前方に装着したと
きのレンズ系全体の光学性能を良好に維持すると共に第
２群を回動し偏心させたときの偏心収差発生量の少ない
良好なる光学性能を維持している。

又本発明によれば第２群に対してカウンターウェイトを
設けることにより加速度センサー等の振動検出手段を用
いずに撮影画像のブレを補正し、静止画像が容易に得ら
れる防振光学系を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の防振光学系を撮影系の前方に装着した
ときの一実施例の要部概略図、第２図。 第３図、第４図は各々本発明の防振光学系の防振効果を
説明する為の概略図、第５図は本発明の数値実施例１の
防振光学系を撮影系の前方に装着したときのレンズ断面
図、第６図、第７図、第８図は各々本発明の数値実施例
１における基準状態、撮影系が１０傾いたとき、撮影系
が一１°傾いたときの収差図、第９図、第１０図、第１
１図は各々本発明の数値実施例２の防振光学系を撮影系
の前方に装着したときの基準状態、撮影系が１゜傾いた
とき、撮影系が一１°傾いたときの収差図である。収差
図において（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端、ｈは光束
中心な０としたときの入射高、ｙは像高である。 図中、１０は防振光学系、１１は撮影系、１は第１群、
２は第２群、３は支点、４はカウンターウェイト、５は
保持部材、６は結像面である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体側より順に負の屈折力の第１群と正の屈折力
   の第２群の２つのレンズ群を有した光学系であって、該
   第１群と第２群を各々プラスチック材より成るレンズを
   少なくとも１つずつ有するように構成し、該第１群の焦
   点距離をｆ１、該第２群の結像倍率をβ２としたとき、
   該第２群の像側主点から像面側に略β２・ｆ１／（１−
   β２）だけ離れた光軸上の点を支点として該第２群が回
   動可能となるようにして撮影系の前方に配置し、該撮影
   系が傾動したときの撮影画像のブレを該第２群を回動さ
   せることにより補正するようにしたことを特徴とする防
   振光学系。
2. （２）前記第１群と第２群を有する光学系は全体として
   所定の屈折力を有し、前記第２群の結像倍率β２は有限
   な値となるように構成されていることを特徴とする請求
   項１記載の防振光学系。
3. （３）前記第２群の焦点距離をｆ２としたとき−ｆ１≦
   ｆ２ なる条件を満足し、該第１群と第２群の主点間隔をｅと
   したとき ｅ＝ｆ１＋ｆ２ となるように該第１群と第２群を配置し、前記第２群の
   結像倍率β２が無限大となるように構成したことを特徴
   とする請求項１記載の防振光学系。
4. （４）前記第２群を保持する保持部材には、前記支点に
   対して該第２群の重さとバランスがとれるようなカウン
   ターウェイトが設けられていることを特徴とする請求項
   ２又は請求項３記載の防振光学系。
5. （５）物体側より順に前記第１群は物体側に凸面を向け
   たプラスチック材より成るメニスカス状の正レンズ、両
   レンズ面が凹面の負レンズの２つのレンズを有し、前記
   第２群は両レンズ面が凸面のプラスチック材より成る正
   レンズを有していることを特徴とする請求項２又は請求
   項３記載の防振光学系。