JPH07294853A - 防振機能を有した光学系 - Google Patents
防振機能を有した光学系Info
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Abstract
に維持しつつ補正することのできる防振機能を有した光
学系を得ること。 【構成】 物体側より順に正の屈折力の第1群,負の屈
折力の第2群の2つのレンズ群を有し、該第2群は負の
屈折力の第2a群と正の屈折力の第2b群とを有してお
り、該第1群を光軸上移動させてフォーカスを行い、該
第2a群を光軸と直交する方向に移動させて撮影画像の
ブレを補正し、該第1群と全系の焦点距離f1,f、該
第1群のフォーカスの際の最大移動量ΔLを適切に設定
したこと。
Description
画像のブレを補正する機能、所謂防振機能を有した光学
系に関し、防振用の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、特に近接撮影時の光学性能の低下の防止を
図った防振機能を有した光学系に関するものである。
影をしようとすると撮影系(撮影レンズ)に振動が伝わ
り撮影画像にブレが生じる。
は、撮影系の振動を抑制することが困難となる。撮影系
が振動によって傾くと、撮影画像はその傾き角と撮影系
の焦点距離に応じた変位を発生する。このため静止画撮
影装置においては、画質の劣化を防止するために撮影時
間を十分に短くしなければならないという問題があり、
また動画撮影装置においては、構図の設定を維持するこ
とが困難となるという問題がある。そのためこのような
撮影の際には、撮影系が振動によって傾いた際にも撮影
画像の変位所謂撮影画像のブレが発生しないように補正
することが必要となる。
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61−2
23819号公報等で提案されている。
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M1 、第2の変倍系の角倍率をM
2としたときM1 =1−1/M2 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の変倍系を空間的
に固定して画像のブレを補正して画像の安定化を図って
いる。
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、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。
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。
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。
レンズ群を振動させて撮影画像のブレをなくし、静止画
像を得る機構には画像のブレの補正量が大きいことやブ
レ補正の為に振動させるレンズ群(可動レンズ群)の移
動量や回転量が少ないこと等が要望されている。
マ、偏心非点収差、偏心色収差、そして偏心像面湾曲収
差等が多く発生すると画像のブレを補正したとき偏心収
差の為、画像がボケてくる。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
量が異なってくる。この為、光軸上の画像を対象に画像
のブレを補正しようと可動レンズ群を偏心させると、周
辺部では画像のブレと同様な現象が発生してきて光学特
性を著しく低下させる原因となってくる。
ては可動レンズ群を光軸と直交する方向に移動させ、又
はそれと共に光軸上の一点を回転中心として微少回転さ
せて偏心状態にしたとき画質の低下を少なくする為に偏
心収差発生量が少ないこと、装置全体を小型にする為に
可動レンズ群の少ない移動量又は少ない回転量で大きな
画像のブレを補正することができる、所謂偏心敏感度
(単位移動量ΔHに対する画像のブレの補正量Δxとの
比Δx/ΔH)が大きいこと等が要求されている。
て空間的に固定となる光学部材を配置する構成の光学系
は、この光学部材の支持方法が難しく、また小型の光学
系を実現することが困難であるため、小型軽量の装置の
構成には適していなかった。また撮影系の最も被写体側
に可変頂角プリズムを配置する光学系は、変位補正時に
偏心色収差以外の収差の発生がほとんどないという利点
はあるが、駆動部材が大型になるという欠点と、プリズ
ムによって発生する偏心色収差の簡易的な補正が困難で
あるという欠点があった。撮影系の一部のレンズ群を偏
心させる光学系では、偏心させるレンズ群を適切に選
択、配置することにより、装置を小型にすることができ
るが、偏心によって発生する諸収差、即ち、偏心コマ収
差、偏心非点収差、偏心像面湾曲等を良好に補正しつ
つ、十分に少ない駆動量で十分に大きい変位補正を実現
することが困難であるという問題点があった。
と垂直な方向に偏心駆動させて撮影画像の変位(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
って各種の偏心収差を良好に補正し、また十分に少ない
偏心駆動量で十分に大きい変位補正(ブレ補正)を実現
することによって装置全体の小型化を可能とした、特に
撮影倍率が1/2倍程度から等倍程度の近接撮影を行う
光学系に好適な防振機能を有した光学系の提供を目的と
する。
た光学系は、物体側より順に正の屈折力の第1群,負の
屈折力の第2群の2つのレンズ群を有し、該第2群は負
の屈折力の第2a群と正の屈折力の第2b群とを有して
おり、該第1群を光軸上移動させてフォーカスを行い、
該第2a群を光軸と直交する方向に移動させて撮影画像
のブレを補正し、該第1群と全系の焦点距離を各々f
1,f、該第1群のフォーカスの際の最大移動量をΔL
としたとき 0.5<f1/f <0.8 ‥‥‥(1) 0.2<ΔL/f1<0.8 ‥‥‥(2) なる条件を満足することを特徴としている。
ンズ断面図である。図中(A)は無限遠物体にフォーカ
スしているとき、(B)は至近物体(撮影倍率β=−
1)にフォーカスしているときを示している。
L2は負の屈折力の第2群であり、負の屈折力の第2a
群L2aと正の屈折力の第2b群L2bとを有してい
る。無限遠物体から至近物体へのフォーカスは第1群を
矢印1aの如く物体側へ移動させて行っている。光学系
が振動したときの撮影画像のブレの補正(振動補償)は
第2a群L2aを可動レンズ群とし、矢印2aの如く光
軸と直交する方向に移動させて行っている。
影画像のブレの補正を行うと共に各レンズ群の光学的諸
定数を条件式(1),(2)の如く設定している。これ
により光学系全体の小型化を図りつつ、撮影画像のブレ
の補正を良好に行うと共に第2a群の光軸と直交する方
向の移動に伴う収差、即ち偏心に伴う偏心コマ収差、偏
心非点収差、偏心像面湾曲等の偏心収差の発生を少なく
し良好なる光学性能を得ている。
意味について説明する。
調節(フォーカス)の際に光軸上を移動させる第1群の
焦点距離と光学系全体の焦点距離の比、及び焦点調節の
際に光軸上を移動させる第1群の最大移動量(例えば撮
影倍率β=−1としたとき)と焦点距離の比を規定する
ものであり、主に諸収差を良好に補正しつつも、焦点調
節のための第1群の移動量を十分に少なく保つための条
件式である。条件式(1)の下限値を越えて第1群の焦
点距離が短くなると、焦点調節の際に第1群で発生する
諸収差の変動を良好に補正することが困難となる。また
逆に、条件式(1)の上限値を越えて第1群の焦点距離
が長くなると、所定の撮影倍率を得るための第1群の移
動量が大きくなって小型化に不向きとなる。条件式
(2)の下限値を越えて第1群の焦点調節の際の最大移
動量が小さくなると、撮影倍率をあまり大きくすること
ができなくなる。また条件式(2)の上限値を越えて第
1群の焦点調節の際の最大移動量が大きくなると、移動
のための機構が大きくなったり、また撮影画面全体の光
量を十分に多く保つためにレンズの外径が大きくなって
くるので良くない。
とることにより、光学系が振動したときの撮影画像のブ
レを補正しつつ、特に撮影倍率が1/2倍から等倍(β
=−1)の近接撮影にかけても偏心収差変動を少なく
し、良好なる光学性能を得ている。
変動を少なくし、良好なる光学性能を得るには次の諸条
件のうち少なくとも1つを満足させるのが良い。
れぞれ少なくとも1枚の正レンズと少なくとも1枚の負
レンズを有するレンズ群で構成することである。これに
よれば、振動補償時に発生する偏心収差を良好に補正す
ることができる。
各レンズ群に入射し、各レンズ群から射出する光線と各
レンズ群の残存収差量に依存する。これらの収差を良好
に補正するためには、各レンズ群の屈折力配置と各レン
ズ群の残存収差量を適切に設定することが必要となる。
そこで本実施例では各レンズ群を、それぞれ少なくとも
1枚の正レンズと1枚の負レンズを有するレンズ群で構
成し、各レンズ群の残存収差を適切に補正している。例
えば、あるレンズ群の屈折力が設定されたとき、そのレ
ンズ群を1枚のレンズで構成し、そのペッツバ−ル和を
自由に設定しようとすれば、レンズ材料の屈折率を高く
したり低くしたりすることが効果的となる。しかしなが
ら、通常のレンズ材料を使用するという前提の下では、
屈折率の制限があるためにペッツバ−ル和を大きく変更
することはできない。そこで各レンズ群の残存収差をよ
り自由に設定するため、本実施例では各レンズ群を、そ
れぞれ少なくとも1枚の正レンズと1枚の負レンズを有
するレンズ群で構成している。
aとしたとき 0.15<|f2a/f|<0.5 ‥‥‥(3) なる条件を満足することである。
配置され振動補償の際に光軸と垂直な方向に移動させる
第2a群の焦点距離と光学系全体の焦点距離の比を規定
する式である。条件式(3)の下限値を越えて第2a群
の焦点距離が短くなると、第2a群の残存収差を適切に
設定しようとするとき、第2a群を少枚数のレンズで構
成することが困難となってレンズ系全体のコンパクト化
が難しくなってくる。また、逆に条件式(3)の上限値
を越えて第2a群の焦点距離が長くなると、諸収差の補
正のためには有利となるが、第2a群の偏心敏感度(撮
影画像の変位量に対する偏心レンズ群の変位量の比)を
大きくすることができなくなるために振動補償のための
第2a群の駆動量が大きくなってくるので良くない。
群のフォーカス際の最大移動量をΔLとしたとき 0.5<ΔL/f1<0.8 ‥‥‥(4) なる条件を満足させることである。
したものであり、条件式(4)を満足させれば特に撮影
倍率が略等倍の近接撮影の際の光学性能を良好に維持す
ることができるので好ましい。
学的特徴について説明する。
させて画像のブ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
動させて画像のブ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)に松居より示された方法に基づいて説明
する。
心させたときの全系の収差量ΔY1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Δ
Y(E)との和になる。ここで収差量ΔYは球面収差
(I)、コマ収差(II)、非点収差 (III)、ペッツバー
ル和(P)、歪曲収差(Y)で表される。又偏心収差Δ
Y(E)は(C)式に示すように1次の偏心コマ収差(I
I E) 、1次の偏心非点収差(III E) 、1次の偏心像
面弯曲(PE)、1次の偏心歪曲収差(VE1)、1次
の偏心歪曲附加収差(VE2)、そして1次の原点移動
(ΔE)で表される。
E2)までの収差はレンズ群Pを平行偏心させる光学系
においてレンズ群Pへの光線の入射角をαP ,αaP と
したときにレンズ群Pの収差係数IP ,IIP ,IIIP,P
P ,VP と、又同様にレンズ群Pより像面側に配置した
レンズ群を全体として1つの第qレンズ群としたときの
収差係数をIq ,IIq ,IIIq ,Pq ,Vq を用いて表
される。
群Pの諸収差係数IP,IIP , IIIP,PP ,VP を小さ
な値とするか、若しくは(a)式〜(i)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。
学的作用を図15に示した撮影光学系の一部のレンズ群
を光軸と直交する方向に偏心駆動させて撮影画像の変位
を補正する防振光学系を想定したモデルについて説明す
る。
い変位補正を実現する為には上記の1次の原点移動(Δ
E)を十分に大きくする必要がある。このことを踏まえ
た上で1次の偏心像面湾曲(PE)を補正する条件を考
える。図15は撮影光学系を物体側から順に第o群、第
p群、第q群の3つのレンズ群で構成し、このうち第p
群を光軸と直交する方向に平行移動させて画像のブレを
補正している。
それぞれφo ,φp ,φq とし、各レンズ群への近軸軸
上光線と軸外光線の入射角をα,αa、近軸軸上光線と
軸外光線の入射高をh,ha及び収差係数にも同様のs
uffixを付して表記する。又各レンズ群はそれぞれ
少ないレンズ枚数で構成されるものとし、各収差係数は
それぞれ補正不足の傾向を示すものとする。
ツバール和に着目すると各レンズ群のペッツバール和P
o ,Pp ,Pq は各レンズ群の屈折力φo ,φp ,φq
に比例し、略 Po =Cφo Pp =Cφp Pq =Cφq (但しCは定数) なる関係を満足する。従って第p群を平行偏心させたと
きに発生する1次の偏心像面湾曲(PE)は上式と代入
して次のように整理することができる。
0またはφq =αp /hp とすることが必要となる。と
ころがφp =0とすると1次の原点移動(ΔE)が0と
なって変位補正ができなくなるためφq =αp /hp を
満足する解を求めなければならない。即ちhp >0であ
るため、少なくともαp とφq を同符号とすることが必
要となるわけである。
0となる。更にこのときφp >0とすると0<αp <α
´p <1、1次の原点移動(ΔE)は次のようになる。
影画像のブレの変位量との比)が1より小さくなる。又
前述のようにφp =0では偏心敏感度は0となる。従っ
て、このような場合にはφp <0としなければならな
い。
φo <0、従って更に必然的にφp >0となる。
大きくしつつ、1次の偏心像面湾曲(PE)を補正する
ことの可能となる光学系の屈折力配置は次のようなもの
が適する。
ぞれ図16(A)及び図16(B)のようになる。
ている。次に本発明のレンズ構成の特徴について説明す
る。一般に光学系においては、各レンズ群の屈折力を適
切に設定することにより、コンパクトなレンズ構成で諸
収差を良好に補正している。一般に光学系の一部のレン
ズ群を光軸と直交する方向に平行偏心させて撮影画像の
変位を補正するようにした光学系を構成する際、偏心敏
感度を十分に大きくすることができるという点と、偏心
収差の補正が比較的容易になるという点から、平行偏心
させるレンズ群を選択するのが良い。
には、平行偏心させるレンズ群として、レンズ外形の比
較的小さなレンズ群を選択するのが望ましい。
光学系として図16(A)に示す屈折力配置を採用して
いる。
る第1群、負の屈折力を有する第2群の2群構成であっ
て、第2群を固定として第1群を光軸上を移動させるこ
とによって焦点調節を行なうと共に第2群を物体側から
順に、負の屈折力を有する第2a群と、正の屈折力を有
する第2b群より構成し、第2a群を光軸と垂直な方向
に移動させることによって振動による撮影画像のブレを
補正するようにしている。
いることにより、第2a群へ入射する近軸光線、及び第
2a群から射出する近軸光線の換算傾角がほぼ一定とな
るようにして、これにより焦点調節による偏心収差の変
動を少なくしている。
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。
数値との関係を表−1に示す。 〈数値実施例1〉 R 1= 68.45 D 1= 4.5 N 1=1.69680 ν 1= 55.5 R 2= -656.97 D 2= 0.2 R 3= 37.35 D 3= 3.5 N 2=1.78590 ν 2= 44.2 R 4= 70.62 D 4= 0.3 R 5= 39.68 D 5= 3.5 N 3=1.78590 ν 3= 44.2 R 6= 67.52 D 6= 1.2 R 7=121.84 D 7= 1.8 N 4=1.80518 ν 4= 25.4 R 8= 24.87 D 8= 16.0 R 9=-34.06 D 9= 1.8 N 5=1.69895 ν 5= 30.1 R10=-78.70 D10= 3.5 N 6=1.80610 ν 6= 41.0 R11=-39.02 D11= 0.2 R12=351.98 D12= 2.5 N 7=1.78590 ν 7= 44.2 R13=-98.37 D13= 2.5 R14=-1272.56 D14= 3.5 N 8=1.80518 ν 8= 25.4 R15=-29.07 D15= 1.5 N 9=1.77250 ν 9= 49.6 R16= 34.98 D16= 3.5 R17=-77.45 D17= 1.5 N10=1.65160 ν10= 58.5 R18= 77.58 D18= 2.5 R19= 66.06 D19= 4.5 N11=1.69680 ν11= 55.5 R20=-91.90 D20= 0.2 R21= 66.51 D21= 1.8 N12=1.80518 ν12= 25.4 R22= 31.53 D22= 6.5 N13=1.60311 ν13= 60.7 R23= -199.11 〈数値実施例2〉 R 1= 58.52 D 1= 5.5 N 1=1.78590 ν 1= 44.2 R 2= -270.61 D 2= 0.2 R 3= 40.87 D 3= 4.5 N 2=1.78590 ν 2= 44.2 R 4=161.56 D 4= 2.0 R 5= -287.15 D 5= 1.8 N 3=1.80518 ν 3= 25.4 R 6= 34.75 D 6= 16.0 R 7= 4327.56 D 7= 1.8 N 4=1.69895 ν 4= 30.1 R 8= 46.73 D 8= 2.0 R 9= 60.05 D 9= 4.0 N 5=1.80610 ν 5= 41.0 R10=-70.35 D10= 2.5 R11=194.63 D11= 3.5 N 6=1.80518 ν 6= 25.4 R12=-45.84 D12= 1.5 N 7=1.77250 ν 7= 49.6 R13= 30.78 D13= 4.0 R14=-54.38 D14= 1.5 N 8=1.65160 ν 8= 58.5 R15= 86.55 D15= 2.5 R16= 70.87 D16= 4.5 N 9=1.69680 ν 9= 55.5 R17=-87.16 D17= 0.2 R18= 67.07 D18= 1.8 N10=1.80518 ν10= 25.4 R19= 35.41 D19= 6.5 N11=1.60311 ν11= 60.7 R20= -164.77
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
影画像の変位(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各種の偏心収差を良好に補正
し、また十分に少ない偏心駆動量で十分に大きい変位補
正(ブレ補正)を実現することによって装置全体の小型
化を可能とした、特に撮影倍率が1/2倍程度から等倍
程度の近接撮影を行う光学系に好適な防振機能を有した
光学系を達成することができる。
の収差図
の収差図
光学系が1°振れたときの撮影画像のブレを補正したと
きの収差図
1)のときの収差図
1)のときの収差図
1)のとき光学系が1°振れたときの撮影画像のブレを
補正したときの収差図
の収差図
の収差図
光学系が1°振れたときの撮影画像のブレを補正したと
きの収差図
1)のときの収差図
1)のときの収差図
1)のとき光学系が1°振れたときの撮影画像のブレを
補正したときの収差図
のレンズ構成の摸式図
のレンズ構成の摸式図
Claims (3)
- 【請求項1】 物体側より順に正の屈折力の第1群,負
の屈折力の第2群の2つのレンズ群を有し、該第2群は
負の屈折力の第2a群と正の屈折力の第2b群とを有し
ており、該第1群を光軸上移動させてフォーカスを行
い、該第2a群を光軸と直交する方向に移動させて撮影
画像のブレを補正し、該第1群と全系の焦点距離を各々
f1,f、該第1群のフォーカスの際の最大移動量をΔ
Lとしたとき 0.5<f1/f <0.8 0.2<ΔL/f1<0.8 なる条件を満足することを特徴とする防振機能を有した
光学系。 - 【請求項2】 前記第2a群と第2b群は各々少なくと
も1つの正レンズと負レンズとを有していることを特徴
とする請求項1の防振機能を有した光学系。 - 【請求項3】 前記第2a群の焦点距離をf2aとした
とき 0.15<|f2a/f|<0.5 なる条件を満足することを特徴とする請求項1又は2の
防振機能を有した光学系。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06112052A JP3141681B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 防振機能を有した光学系 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06112052A JP3141681B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | 防振機能を有した光学系 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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