JPH07104218A - 変倍光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ズームレンズを大型化させることなく防振用
の頂角可変プリズムを組込み、更に撮影画角の広角化を
図る。 【構成】 頂角を変更し得る頂角可変プリズム部材を備
え、外部から与えた駆動力に因り前記プリズム部材の頂
角を変えて光束を偏向させる様にした光学系において、
正の屈折力を持つ第１レンズ群とその後方に移動可能な
レンズ群を含む複数のレンズ群を具え、前記第１レンズ
群を負の屈折力の前方レンズ群と正の屈折力の後方レン
ズ群に分け、前記前方レンズ群と前記後方レンズ群の間
に前記プリズム部材を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光偏向部材を内蔵する変
倍光学系に関し、ことに光偏向部材に可変頂角プリズム
を使用し、光学系に振動が加わった場合でも画像の移動
を補償するビデオカメラや写真カメラ、監察鏡などのい
わゆる光学防振系に適したものである。

【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撮影画像にブ
レが生じる。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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バル支持
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。

【０００７】特開昭６１−２２３８１９号公報では最も
被写体側に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た
例が述べられている。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら最も
被写体側に可変頂角プリズムを配置した場合、本体の光
学系を広角化しようとするとプリズムが大きくなってし
まうという問題点があった。これに対して可変頂角プリ
ズムをズームレンズの中に配置するといった方式が幾つ
か提案されているが防振の際に必要なプリズムの補正角
が被写体側に配置した場合に比べて大きくなり易く、あ
るいはプリズムより被写体側の光学系の大きさが防振時
の光量確保のために大きくなり易い点が気になる。

【０００９】また変倍部中あるいは変倍部より像面側に
可変頂角プリズムを配置した場合、撮影系の傾き角とそ
れを補正するのに必要なプリズム頂角の変化量の関係が
変倍によって変わるため、補正時に焦点距離の情報が必
要となってくる。

【００１０】本発明は、頂角可変プリズムを内蔵しない
場合に比して光学系をそれ程大きくすることなく、また
焦点距離の情報を使用せずに済む様な変倍光学系の提供
を目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】頂角を変更し得る頂角可
変プリズム部材を備え、外部から与えた駆動力に因り前
記プリズム部材の頂角を変えて光束を偏向させる様にし
た光学系において、正の屈折力を持つ第１レンズ群とそ
の後方に移動レンズ群を含む複数のレンズ群を具え、前
記第１レンズ群を前方レンズ群と後方レンズ群に分け、
前記前方レンズ群と前記後方レンズ群の間に前記プリズ
ム部材を配置している。その際、前方レンズ群の屈折力
は負とし、後方レンズ群の屈折力は正とするのが望まし
い。頂角可変プリズムの一例は公知であるから詳しい説
明を省くが、２枚の透明剛体をベローズでつないで水密
空間を作り、この空間にシリコン油等の液体を充填した
もの、あるいは液体の替りにシリコンゴムを挟んだもの
がある。

【００１２】尚、前記複数のレンズ群の例としては順置
された負屈折力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ
群、正屈折力の第４レンズ群あるいは、負屈折力の第２
レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力の第４レ
ンズ群、正屈折力の第５レンズ群である。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の実施例１のレンズ断面を示
す。

【００１４】図１において１は正の屈折力を持ち変倍及
び合焦の際に固定の第１レンズ群、２は負の屈折力を持
ち変倍機能を有する第２レンズ群、３は正の屈折力を持
ち変倍及び合焦の際に固定の第３レンズ群、４は正の屈
折力を持ち変倍に伴う像面移動の補正を行うと共に合焦
機能を有する第４レンズ群である。第２レンズ群と第４
レンズ群の同時移動でズーミングがなされる。

【００１５】１ａと１ｂは、負屈折力の前方レンズ群と
正屈折力の後方レンズ群で、間隔の固定された空間に可
変頂角プリズムＶＡＰが配される。尚、本例では前方レ
ンズ群１ａは小型化のために特に負単メニスカスレンズ
で構成しているが、２枚の負単レンズで構成しても良い
し、色収差補正のために負と正レンズから構成すること
もあり得る。実際の撮影システムでは１乃至４の光学系
の他にブレ量を求めるための加速度センサー等のブレ検
知手段１０と可変頂角プリズムを駆動するためのプリズ
ム駆動手段１１を有し、ブレ量に応じて可変頂角プリズ
ムの頂角を変化させることにより撮影画像の安定化を図
っている。

【００１６】他方、第１レンズ群の焦点距離をｆｌ、全
系の焦点距離を

【００１７】

【外１】 第２レンズ群以降の倍率を

【００１８】

【外２】 としたとき

【００１９】

【外３】 であるから第２レンズ群以降の倍率を一定にしたままｆ
１を短くすれば全系の焦点距離は短かくなる、すなわち
広角化が達成される。

【００２０】しかしながら、第２レンズ群の物点すなわ
ち第１レンズ群の像点を一定の所にしたまま第１レンズ
群の焦点距離を短くするには第１レンズ群と第２レンズ
群の主点間隔を小さくすることになり、広角端で第１レ
ンズ群と第２レンズ群が機械的に干渉してしまうことに
なる。

【００２１】本実施例では第１レンズ群１を負の屈折力
を持つ前方レンズ群１ａと正の屈折力の後方レンズ群１
ｂで構成し、その間隔を適切に空けることにより後側主
点を後方（像点側）へ移動させることによって第１レン
ズ群の焦点距離を短かくすると共に第１レンズ群と第２
レンズ群の間隔を確保している。そして、前方レンズ群
１ａと後方レンズ群１ｂの間に可変頂角プリズムを配す
ることによって可変頂角プリズムを単純に最も被写体側
に配置したときよりも小型にすることを達成する一方、
レンズ系の広角化を実現している。また前方レンズ群１
ａは可変頂角プリズムへ外部から直接、力が加わること
を防止する保護ガラスとしての機能をも持っている。

【００２２】通常このような保護ガラスを平面板で構成
した場合、撮像面と保護ガラス面間で光線が往復してゴ
ーストが発生してしまう。

【００２３】本実施例ではこの保護ガラスが適当な曲率
を持っている場合に当るためにこのようなゴーストの強
度は小さくし得る。

【００２４】更に良好な光学性能を維持した状態で広角
化を図るためには前方レンズ群１ａ、第１レンズ群の焦
点距離を各々ｆｌａ、ｆｌとするとき ３．０＜｜ｆｌａ／ｆｌ｜＜７．０…（１） なる条件を満足するようにするのが望ましい。このこの
条件式の上限値は６．０に設定するとより好ましいし、
あるいは下限値は３．５にするとより効果がある。条件
式（１）の下限を越えて前方レンズ群の焦点距離が短か
くなると広角化には有利だが、望遠端における球面収差
やコマ収差の補正が困難になると共に、防振時に発生す
る偏心コマ収差の発生が大きくなってしまうので良くな
い。

【００２５】逆に条件式（１）の上限を越えて前方レン
ズ群の焦点距離が長くなると広角化が十分に達成できな
い。

【００２６】尚、本実施例では第１レンズ群は変倍時あ
るいは合焦時に固定であるが可変頂角プリズムの制御に
影響しない程度に変倍時等に移動させてもよい。

【００２７】図２のレンズ断面形状は数値実施例２に対
応するもので、各レンズ形状は図１のレンズ系と相違す
るが、基本配置は同様である。

【００２８】図３は数値実施例３に対応するレンズ断面
図である。１は正の屈折力の第１レンズ群、２は負の屈
折力の第２レンズ群、３は負の屈折力の第３レンズ群、
４は正の屈折力の第４レンズ群、５は正の屈折力の第５
レンズ群である。

【００２９】第２レンズ群は変倍機能を有し、第３レン
ズ群は特定の物体距離に対し変倍時の像面変動がなくな
るようなコンペンセータの機能を有し、第５レンズ群は
合焦機能を有している。

【００３０】特定の物体距離に対するコンペンセータと
しての機能を第３レンズ群に持たせることによりズーミ
ング時のピント移動の影響を低減している。

【００３１】本実施例では物体距離３８５（広角端焦点
距離を１としたとき）で第５レンズ群が変倍時に固定と
なり、これより物体距離が遠いとき広角から望遠への変
倍に際して第５レンズ群は像面側へ、物体距離が近いと
きは物体側に移動する。

【００３２】次に本発明の数値実施例を示す。

【００３３】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番目のレンズ厚又は空気間隔、ｎｉとｖｉ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。

【００３４】最も像面側に配置されている平行平板ガラ
スはフェースプレートやフィルター等の等価物である。

【００３５】また条件式（１）と数値実施例における諸
数値との関係を表１に示す。

【００３６】また非球面形状は物体側から像面方向への
光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、Ｒを近軸曲率
半径、Ｋを円錐定数、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを各々非球面係数
としたとき

【００３７】

【外４】 なる式で表わしている。

【００３８】

【外５】

【００３９】

【外６】

【００４０】

【外７】

【００４１】

【発明の効果】以上説明した変倍光学系の第１レンズ群
内に可変頂角プリズムを配することで系の小型化が可能
となり、また所定構成により広角化も実現できて且つ小
型であるなど、装置の使用性の向上に役立つものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係るレンズ断面図。

【図２】実施例２に係るレンズ断面図。

【図３】実施例３に係るレンズ断面図。

【図４】数値実施例１の広角端諸収差図。

【図５】数値実施例１の中間画角諸収差図。

【図６】数値実施例１の望遠端諸収差図。

【図７】数値実施例２の広角端諸収差図。

【図８】数値実施例２の中間画角諸収差図。

【図９】数値実施例２の望遠端諸収差図。

【図１０】数値実施例３の広角端諸収差図。

【図１１】数値実施例３の中間画角諸収差図。

【図１２】数値実施例３の望遠端諸収差図。

【符号の説明】

１ 第１レンズ群 １ａ 前方レンズ群 １ｂ 後方レンズ群 ＶＡＰ 可変頂角プリズム ２ 第２レンズ群 ３ 第３レンズ群 ４ 第４レンズ群

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 頂角を変更し得る頂角可変プリズム部材
   を備え、外部から与えた駆動力に因り前記プリズム部材
   の頂角を変えて光束を偏向させる様にした光学系におい
   て、正の屈折力を持つ第１レンズ群とその後方に複数の
   レンズ群を具え、前記第１レンズ群を負の屈折力の前方
   レンズ群と正の屈折力の後方レンズ群に分け、前記前方
   レンズ群と前記後方レンズ群の間に前記プリズム部材を
   配置したことを特徴とする変倍光学系。
2. 【請求項２】 前記複数のレンズ群は順置された負屈折
   力の第２レンズ群、正屈折力の第３レンズ群、正屈折力
   の第４レンズ群であることを特徴とする請求項１の変倍
   光学系。
3. 【請求項３】 前記複数のレンズ群は順置された負屈折
   力の第２レンズ群、負屈折力の第３レンズ群、正屈折力
   の第４レンズ群、正屈折力の第５レンズ群であることを
   特徴とする請求項１の変倍光学系。
4. 【請求項４】 前記前方レンズ群は負の単レンズで構成
   したことを特徴とする請求項１乃至３の変倍光学系。
5. 【請求項５】 前記第１レンズ群と前記前方レンズ群の
   焦点距離をｆｌ、ｆｌａとするとき、 ３．０＜｜ｆｌａ／ｆｌ｜＜７．０ なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４の
   変倍光学系。
6. 【請求項６】 頂角を変更し得る頂角可変プリズム部材
   を備え、外部から与えた駆動力により前記プリズム部材
   の頂角を変えて光束を偏向させる様にした光学系におい
   て、正の屈折力を持つ第１レンズ群とその後方に移動可
   能なレンズ群を含む複数のレンズ群を具え、前記第１レ
   ンズ群を間隔の固定された前方レンズ群と後方レンズ群
   に分け、その間に前記プリズム部材を配置したことを特
   徴とする変倍光学系。
7. 【請求項７】 前記前方レンズ群は負の屈折力、前記後
   方レンズ群は正の屈折力を有することをることを特徴と
   する請求項６の変倍光学系。
8. 【請求項８】 前記第１レンズ群と前記前方レンズ群の
   焦点距離をｆｌ、ｆｌａとするとき、 ３．０＜｜ｆｌａ／ｆｌ｜＜７．０ なる条件を満足することを特徴とする請求項７の変倍光
   学系。
9. 【請求項９】 前記複数のレンズ群は、ズーミングのた
   めに移動する少くとも１つのレンズ群より像側にフォー
   カシングのためのレンズ群を具えることを特徴とする請
   求項６乃至８の変倍光学系。