JPH0743471B2 - 防振機能を有した撮影レンズ - Google Patents

防振機能を有した撮影レンズ

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JPH0743471B2
JPH0743471B2 JP61262115A JP26211586A JPH0743471B2 JP H0743471 B2 JPH0743471 B2 JP H0743471B2 JP 61262115 A JP61262115 A JP 61262115A JP 26211586 A JP26211586 A JP 26211586A JP H0743471 B2 JPH0743471 B2 JP H0743471B2
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

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ブレを補正する機能、所
謂防振機能を有した撮影レンズに関し、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撮影レンズに関す
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。こ
のときの撮影画像のブレは撮影系の焦点距離が長くなる
程大きくなってくる。
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、例えば特公昭56−34847号公報、特公昭57−741
4号公報、特公昭57−7416号公報等で提案されている。
これらの公報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。
この他カメラに内蔵した加速度センサーを利用して外力
で動かされたカメラの加速度を検出し、この値を2回積
分して移動量を求め、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アクチュ
エーターで振動させることにより静止画像を得る方法が
ある。アクチュエーターとしては、例えば2次元方向で
互いに独立して加振できる様に構成したメーターあるい
はピエゾ素子の積層が利用できる。
又CCD等にイメージセンサー上に形成された撮影画像の
動きを電気処理系を介して分析し、このとき得られる信
号を利用して静止画像を得る方法も行われている。
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
ブレをなくし、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べく小型軽量化し、かつ慣性
質量を小さくし、更に画像のブ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。
この他可動レンズ群を光軸と直交する方向に移動させ偏
心状態にしたときの光学性能の低下の少ない撮影レンズ
が要求されている。
しかしながらこれらの諸条件を全て満足させた撮影レン
ズ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移動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) 本発明は撮影レンズ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ブレを補正する際、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
ズ群の移動量と画像のズレ補正量とが比例関係となるよ
うにして駆動装置の簡素化を図ると共に可動レンズ群を
移動させて平行偏心させたとき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撮影
レンズの提供を目的とする。
(問題点を解決する為の手段) 物体側より順に光軸と直交する方向に対して不動の固定
レンズ群と光軸と直交する方向に移動させることにより
撮影画像のブレを補正する可動レンズ群の2つのレンズ
群を有し、該可動レンズ群を少なくとも1つの正レンズ
と少なくとも1つの負レンズより構成し、前記固定レン
ズ群と全系の焦点距離を各々F1,FTとしたとき 4FT<|F1| ……(1) なる条件を満足することである。
(実施例) 第1,第2,第3図は各々本発明の数値実施例1〜3のレン
ズ断面図である。同図においてIは光軸と直交する方向
に対して不動の固定レンズ群、IIは光軸と直交する方向
に移動し、画像のブレを補正する可動レンズ群である。
可動レンズ群IIは、前述した様に不図示のアクチュエー
ターで駆動されるものとする。Fはフォーカス用のレン
ズ群である。
本実施例では可動レンズ群を少なくとも1つの正レンズ
と少なくとも1つの負レンズより構成し、かつ固定レン
ズ群の焦点距離を前述の条件式(1)の如く設定するこ
とにより、画像のブレの補正を良好に行うと共に可動レ
ンズ群の移動に伴う光学性能の低下を防止している。
特に本実施例では固定レンズ群の焦点距離F1の絶対値を
全系の焦点距離FTの4倍より大きくなるように設定し、
固定レンズ群を通過し可動レンズ群に入射する際の軸上
光線の入射角αを小さくすることにより、可動レンズ
群を移動させて画像のブレを補正するときに生ずる光学
性能の低下が軽減されるようにしている。
次に本実施例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。
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(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2次の偏心非点収差(III E2)、2次の偏心像面弯
曲(PE2)、2次の偏心歪曲収差(VE21)、2次の偏心
歪曲附加収差(VE22)、そして1次の原点移動(Δ
E)、3次の原点移動(ΔE3)で表わされる。又(c)
式から(m)式の(II E)〜(ΔE3)までの収差は固定
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全系
の焦点距離を1に規格化したときの近軸光線の可動レン
ズ群への軸上光線の入射角と射出角を各々αP′と
し、瞳中心を通る主光線の入射各を▲▼としたとき
に可動レンズ群の収差係数IP,IIP,IIIP,PP,VPを用いて
表わされる。
ここで前述の条件式(1)の如く固定レンズ群の屈折力
を設定し、入射角αが小さくなるようにしている場合
には(c)式から(m)式において入射角αに関する
項が無視出来るので、(II E)〜(ΔE3)は結局
(C′)式から(m′)式の如く表わすことができる。
偏心収差に関する(c)式から(k)式と(c′)式か
ら(k′)式を比較すると画質に影響する偏心コマ,偏
心非点収差そして偏心像面弯曲の発生を小さくするに
は、可動レンズ群の球面収差,コマ収差,非点収差そし
てペッツバール和等を全て小さく補正しなければなら
ず、一般には多くのレンズを必要とする。しかしながら
本発明の如く入射角αが小さくなるように構成した場
合には偏心歪曲収差に関する可動レンズ群の非点収差及
びペッツバール和は少なくなり、主に球面収差とコマ収
差が少なくなるように補正しておけば比較的良好なる画
像が得られる。本発明では入射角αが小さくなるよう
に構成し、これにより可動レンズ群のレンズ枚数を少な
くし、可動レンズ群の小型軽量化を容易とし、又駆動系
の負担を軽くし、更に応答性の向上を図っている。
本実施例では前述の如く可動レンズ群を少なくとも1つ
の正レンズと少なくとも1つの負レンズより構成するこ
とにより可動レンズ群の球面収差とコマ収差が少なくな
るようにしている。
一方、(b)式の は可動レンズ群を光軸と直交する方向へEだけ移動させ
たときの画像の移動量Sに相当する。このうち(ΔE3
の値が大きければ移動量Sは無視することは出来ずに移
動量Sは3次式となり、この為画像のブレの補正の為の
駆動制御が複雑になってくる。
しかしながら本発明の如く入射角αが小さくなるよう
に構成した場合には(ΔE3)は(m′)式の如く表わさ
れるが、前述のように可動レンズ群の球面収差IPは基本
的に小さくなるように補正されているから、結局(Δ
E3)は無視することができる。
この為本実施例においては可動レンズ群の移動量と画像
のブレの移動量とが比例関係となり、これにより可動レ
ンズ群の駆動制御を極めて容易に構成することができ
る。
本実施例における撮影レンズにおいて偏心歪曲収差は可
動レンズ群の非点収差とペッツバール和によって定まっ
てくる。多くの場合、非点収差とペッツバール和は小さ
いので偏心歪曲収差は実用上許容することができる。し
かしながら非点収差やペッツバール和が大きくなってく
ると偏心歪曲収差は許容することが出来なく、画質を低
下させる原因となってくる。
そこで本実施例においては可動レンズ群の焦点距離をF2
としたとき 0.25FT<F2<0.8FT ……(2) の条件式を満足させるのが良い。
条件式(2)は可動レンズ群の非点収差とペッツバール
和を良好に補正し、偏心歪曲収差の発生を少なくする為
のものである。下限値を越えて可動レンズ群の屈折力が
強くなりすぎると偏心歪曲収差の発生が多くなり、又上
限値を越えて屈折力が弱くなりすぎると可動レンズ群の
移動量が多くなりすぎ駆動系への負担が増大してくるの
で良くない。
又本実施例のように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可動レンズ群のプ
リズム作用により一種の倍率色収差に相当する偏心色収
差が多く発生してくる場合がある。
この為本実施例においては可動レンズ群中の正レンズと
負レンズの材質のアッベ数の平均値を各々νPとし
たとき の如く設定するのが良い。
条件式(3)を外れると偏心色収差の発生量が多くな
り、画質が著しく低下してくるので好ましくない。
後述する数値実施例(1)ではレンズ系全体を繰り出し
てフォーカスを行っている。又数値実施例(2),
(3)においては固定レンズ群Iの全部若しくは一部を
移動させてフォーカスを行う方式をとることにより、各
種の物体にフォーカスしたときの偏心収差の発生量を少
なくしている。
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。但しN=1.40590,ν=52.0はシリ
コンオイルである。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。
第1図に示す数値実施例1は可動レンズ群IIを正レンズ
と負レンズの2つのレンズより構成している。本実施例
では画像のブレを2mm補正する為に可動レンズ群を2mm移
動させても第4図に示すように偏心収差は全んど発生せ
ず、良好なる光学性能を維持している。
尚本実施例の如く可動レンズ群を正レンズと負レンズの
接合レンズより構成する場合には、物体側と像面側のレ
ンズ面の曲率半径を各々rA,rBとしたとき、S=(rB+r
A)/(rB−rA)で定義される形状係数を 0.35<S<1.5 ……(4) の如く設定するのが偏心収差の発生を少なくするのに好
ましい。
条件式(4)を外れると可動レンズ群を移動させたとき
の偏心収差が多くなってくる。
第2図に示す数値実施例2では、第7図にこの部分だけ
取出して描く通りカバーガラスである第9レンズG1と第
14レンズG2とで密封した円筒内にシリコンオイルLと共
に水密構造の内筒に収納した可動レンズ群IIを入れて可
動レンズ群IIを浮かせ、アクチュエーターA1,A2を利用
して可動レンズ群IIを移動させている。アクチュエータ
ーは図面に垂直方向にもう一組設けられているものと
し、押圧棒を可撓性とするか、あるいは連絡部に押圧方
向と垂直方向の逃げを設けることで相互の干渉を防止し
ている。この場合可動レンズ群IIはシリコンオイルを密
封する為のカバーガラスが必要となるが本実施例ではシ
リコンオイルに接するレンズ面を平面とする平凸レンズ
でカバーガラスを兼用することにより可動レンズ群の慣
性質量を減少させている。
第3図に示す数値実施例3ではカバーガラスである第9
レンズと第16レンズとの間にシリコンオイルと共に可動
レンズ群IIを設けて第2図に示すのと同様の方法により
可動レンズ群IIを移動させている。
尚本実施例においてレンズ系の後方にフィルター又は弱
い屈折力を有するレンズ群を配置しても本発明の目的を
達成することができる。
又本発明はシフトレンズにも適用することができる。
(発明の効果) 本発明によれば画像のブレを補正する為の可動レンズ群
の小型軽量化を図り応答性を向上させ、又可動レンズ群
の移動量と画像のブレ量との関係が比例関係となるよう
にして駆動装置の簡素化を図ると共に可動レンズ群を移
動させたときの偏心収差の発生量を少なくし、良好なる
光学性能が得られる防振機能を有した撮影レンズを達成
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1,第2,第3図は各々本発明の数値実施例1,2,3のレン
ズ断面図、第4,第5,第6図は各々本発明の数値実施例1,
2,3の諸収差図、第7図は駆動系の説明図である。図中
Iは固定レンズ群、IIは可動レンズ群である。収差図に
おいて(A)は可動レンズ群の移動前、(B)は可動レ
ンズ群を2(mm)移動させたときの収差である。又Yは
像高、Mはメリディオナル像面、Sはサジタル像面、d
はd線、gはg線である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に光軸と直交する方向に対し
    て不動の固定レンズ群と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ブレを補正する可動レンズ群の
    2つのレンズ群を有し、該可動レンズ群を少なくとも1
    つの正レンズと少なくとも1つの負レンズより構成し、
    前記固定レンズ群と全系の焦点距離を各々F1,FTとした
    とき 4FT<|F1| 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
    撮影レンズ。
  2. 【請求項2】前記可動レンズ群の焦点距離をF2としたと
    き 0.25FT<F2<0.8FT なる条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の防振機能を有した撮影レンズ。
  3. 【請求項3】前記可動レンズ群中の正レンズと負レンズ
    の材質のアッベ数の平均値を各々P,としたとき 43< <40 なる条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項記載の防振機能を有した撮影レンズ。
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