JPH09105973A

JPH09105973A - 手振れ補正光学装置

Info

Publication number: JPH09105973A
Application number: JP7264436A
Authority: JP
Inventors: Osamu Kuno; 治久野; Koji Suzuki; 浩次鈴木; Nobumoto Momochi; 伸元百地; Kazuto Kawamata; 和人川又; Norihiko Noguchi; 紀彦野口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-10-12
Filing date: 1995-10-12
Publication date: 1997-04-22
Also published as: KR100624988B1; KR970024917A; US5822122A

Abstract

(57)【要約】【課題】テレビカメラの手振れ補正を効果的に行う装
置を提供する。【解決手段】僅かに離間して対向配置する、物体側の
第一のレンズＧ1 と撮像レンズ側の第二のレンズＧ2 と
からなり、第一のレンズＧ1 と第二のレンズＧ2との対
向するそれぞれの面を同一の曲率で形成して光学系を構
成すると共に、前記光学系を撮像装置の撮像レンズの前
部に近接して配設し、更に、前記曲率と同一の半径で、
撮影光軸に垂直な面内において互いに直交する２つの軸
方向の各々に独立して第二のレンズを回動する回動手段
と、２つの軸方向の各々の手振れを検出する手振れ検出
手段とを具備し、手振れ検出手段の検出結果に基づいて
回動手段を駆動し、前記光学系に入射する光の光路を制
御する構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置の手振れ補
正に関し、更に詳しくは手振れ補正を光学的に行う手振
れ補正光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりテレビカメラ等の撮像装置では
手振れによる画像の揺れが問題となっていた。特にズー
ム機能を備えた撮像光学系を有する撮像装置において
は、その光学系の倍率による手振れの特質に差異がある
ため、焦点距離の調節可能な範囲全般において効果的に
手振れを防止することが困難であった。

【０００３】ここで従来より用いられている手振れ補正
機構について図１４ないし図１６を参照して説明する。
手振れ補正機構としては図１４に示すＣＣＤ２１の撮像
領域の映像枠切り出しによる方法（以下、単に「電子
式」と記す）と、図１５に示すプリズム２３、また図１
６に示す平凸レンズ２４と平凹レンズ２５の組み合わせ
による入射光の光軸角を調整する方法（以下、単に「光
学式」と記す）とがあり、何れも角速度センサによる手
振れを検出し、その値に応じて補正を行うものである。

【０００４】まず電子式について説明すると、図１４
（ａ）に示すように電子式に用いるＣＣＤ２１は、その
撮像エリアがテレビの映像規格よりも水平走査線の多い
大きなエリアＡ0 を有して構成されている。実際の映像
は規格と一致した水平走査線を有するエリアＡ1 をエリ
アＡ0 から切り出して映像信号とするものであるが、こ
のときエリアＡ1 を、手振れの検出信号に応じて例えば
エリアＡ2 或いはエリアＡ3 で示すようにエリアＡ0 の
範囲内を、結果的にＣＣＤ２１上において振れが生じな
いように移動して映像を切り出し、手振れによる映像の
振れを補正するものである。

【０００５】前記電子式の手振れ補正能力について図１
４（ｂ）を参照して説明する。垂直方向について考える
と、撮像レンズ２２の焦点距離をｆ、エリアＡ1 の辺を
２ｈ0 、エリアＡ0 の辺を２（ｈ＋ｈ0 ）とした場合、
このときの補正可能な角度θは、ｔａｎ（θ₀＋θ）＝（ｈ＋ｈ0 ）／ｆ（１）ｔａｎθ₀＝ｈ0 ／ｆ（２） θ₀＋θは小さいので、結局 θ₀＋θ＝（ｈ＋ｈ0 ）／ｆ（３） θ₀＝ｈ0 ／ｆ（４）となり、従って θ＝ｈ／ｆ（５）となって、最大の補正角を求めることができる。

【０００６】ここで例えばＣＣＤ２１を２／３インチと
すると、そのエリアＡ0 は８．８ｍｍ×６．６ｍｍであ
り、補正用の余裕領域は、辺の比において略３０％とす
ると、横は２．６４ｍｍ、縦は１．９８ｍｍの幅が該当
する。従って中心から片側の補正領域はそれぞれの半分
である１．３２ｍｍおよび０．９９ｍｍとなる。このと
き、撮像レンズ２２の焦点距離が短焦点距離側のｆ＝８
ｍｍの場合、垂直方向に着目すると、補正角θは０．９
９÷８≒０．１２４ｒａｄ≒７度となり大きな補正可能
角を得ることができるが、長焦点距離側のｆ＝２００ｍ
ｍの場合は０．９９÷２００≒０．００５ｒａｄ≒０．
２８度と、その補正可能角は極めて小さなものとなる欠
点があった。当然、水平方向に関しても同様のことが言
えるものである。

【０００７】また、ＣＣＤ２１は補正のための大きな撮
像エリアを確保しなければならず、チップサイズが大き
くなり、高価なものとなる。一方、画像規格に合致した
ＣＣＤを用いると、全画素が使えなくなるので画質の劣
化が避けられない。

【０００８】つぎに光学式について説明すると、従来は
図１５に示すように撮像レンズ２２の前に頂角が変化す
るプリズム２３を設けて、手振れの検出信号に応じて前
記プリズム２３の頂角を変化させて、入射する光の光軸
を調整していた。

【０００９】撮像レンズ２２の前に頂角が変化するプリ
ズム２３を、光軸に対してその一つの面が垂直になるよ
うに配設する。ここでプリズム２３の頂角をαとし、出
射の振れ角をδとすると、プリズム２３の屈折率をｎと
して、ｓｉｎθ＝ｓｉｎ（α＋δ）＝ｎｓｉｎα （６） θは小さいので θ＝α＋δ＝ｎα （７）となり、従って δ＝（ｎ−１）α （８）となる。

【００１０】ここで例えばｎ＝１．５とし、αを±２度
変位させた場合、振れ角δを±１度変化させることがで
きるものである。この振れ角δの±１度は、長焦点距離
側において現実的に生じる手振れの角度を補正するには
十分な値であるが、短焦点距離側の例えば焦点距離がｆ
＝８ｍｍの場合、補正量は８×ｔａｎ１°と撮像素子上
ではわずか０．１４ｍｍであり、前述した電子式の０．
９９ｍｍに比較して極めて小さな値となる。

【００１１】従って上述した光学式では、撮像レンズ２
２の前端に配設するプリズム２３による光軸補正角度
は、撮像レンズ２２の焦点距離によらず一定であり、長
焦点距離側でも光軸補正角度は減少せず、特に手振れに
厳しい望遠で有効に作用するが、逆に短焦点距離側では
十分な補正角度を得ることができないという欠点があっ
た。

【００１２】また、前記プリズム２３はその頂角を変化
させるために一定の屈折率を有する液体が封入されてい
るものであるが、液体の粘性のために大型化が困難であ
り、高速応答性にも問題があった。

【００１３】更に、従来より図１６（ａ）に示すように
平凸レンズ２４と平凹レンズ２５のそれぞれの等しい曲
率を有する凸面と凹面とを合わせて光学系を構成した補
正装置があった。これは、図１６（ｂ）に示すように平
凹レンズ２５を矢印Ｒｅの方向に移動し、等価的に前述
した図１５のプリズム２３の頂角αを変化させ、これに
より撮像レンズ２２への入射角度を変えて手振れ補正を
行うものであった。この技術については既に、特開昭５
９−２６９３０号、または特開平６−２８１８８９号に
おいて開示されているところである。しかしながら、こ
の例においても発生する収差が大きく、また、駆動機構
が複雑になる等の問題点があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、焦点距離を可変とする撮像光学系を有する撮像装置
の手振れによる画像の揺れを、焦点距離の設定値に係わ
らず高画質を保持したままで効果的に防止しようとする
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】従って本発明はかかる課
題に鑑み発案されたものであって、僅かに離間して対向
配置する、物体側の第一のレンズと、撮像レンズ側の第
二のレンズとからなり、更に、前記第一のレンズと前記
第二のレンズとの対向するそれぞれの面を同一の曲率で
形成して光学系を構成すると共に、前記光学系を撮像装
置の撮像レンズの前部に近接して配設し、更に、前記曲
率と同一の半径で、撮影光軸に垂直な面内において互い
に直交する２つの軸方向の各々に独立して、前記第二の
レンズを回動する回動手段と、前記２つの軸方向の各々
の手振れを検出する手振れ検出手段とを具備し、前記手
振れ検出手段の検出結果に基づいて前記回動手段を駆動
し、前記光学系に入射する光の光路を制御する構成にす
る。

【００１６】前記第一のレンズのアッベ数Ｖｄ1 と前記
第二のレンズのアッベ数Ｖｄ2 は、−１．５＜Ｖｄ1 −
Ｖｄ2 ＜１．５の条件を満たす構成にする。

【００１７】前記第二のレンズの焦点距離ｆは、４００
ｍｍ＜｜ｆ｜＜７００ｍｍの条件を満たす構成にする。

【００１８】前記第二のレンズの曲率半径ｒは、ｒ＞４
００ｍｍの条件を満たす構成にする。

【００１９】前記第一のレンズと前記第二のレンズとの
合成焦点距離がアホーカル系である構成にする。

【００２０】前記第一のレンズをガラスで形成し、前記
第二のレンズをポリカーボネート樹脂で形成する。ま
た、前記第一のレンズをガラスで形成し、前記第二のレ
ンズをポリメチルメタクリレート樹脂で形成して上記課
題を解決する。

【００２１】従来の撮像装置に本発明による光学系を付
加することにより、高画質を保持して簡単に手振れを補
正することができる。また、可動側のレンズを樹脂材で
成形することで、より一層高速の補正動作を実現するこ
とができる。

【００２２】上述したアッベ数の組み合わせにより、色
収差の増加を防止する。

【００２３】第一のレンズと第二のレンズとの対向面を
同一の曲率にしたことにより、第二のレンズが移動した
とき、第一のレンズと第二のレンズの間隔が光線の高さ
で変化することがなく、コマ収差、非点収差の増加を防
止する。

【００２４】アホーカル系の構成にしたことにより、像
面の移動がなくピントはずれを防止する。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例について図
１ないし図１３、および表１ないし表８を参照して説明
する。

【００２６】本発明による手振れの補正は、従来からあ
るテレビカメラ等の撮像光学系の前部に近接して２枚の
レンズからなる光学系を配設し、その２枚のレンズの相
対的位置関係を調節して、テレビカメラ等に入射する光
の光路を変化させ、結果的に撮像素子上で像が振れない
ようにするものである。

【００２７】形態例１図１は第一の実施の形態例であって、同図（ａ）に示す
ように物体側に配置される第一のレンズＧ1 は、その曲
率ｒ1 はマイナス、曲率ｒ2 はプラスである凹レンズか
らなり、また、撮像レンズ側に配置される第二のレンズ
Ｇ2 は、その曲率ｒ3 はプラス、曲率ｒ4 はマイナスで
ある凸レンズからなっていて、光軸Ｌを一致させて組み
合わされている。ｄ1 はレンズＧ1 の中心の厚みであ
り、ｄ3 はレンズＧ2 の中心の厚みであり、また、ｄ2
はレンズＧ1 とレンズＧ2 との間隔である。尚、「プラ
ス」は主撮像レンズ側に曲率中心があり、「マイナス」
は物体側に曲率中心があることを示している。以下にお
いても全て同様である。

【００２８】また、図１（ｂ）は第二のレンズＧ2 が曲
率ｒ3 を半径として矢印Ｒ1 の方向に回動し、入射光の
光路の調整を行うことを示している。実際の回動方向
は、図１（ｂ）には示してないが矢印Ｒ1 に直交する方
向（紙面に垂直な方向）にもあり、光軸Ｌに垂直な面内
の任意の位置を示す方向にレンズＧ2 を向けることがで
きるものである。詳しくは図３を参照し、後段において
説明する。

【００２９】これら、レンズの材料として本形態例で
は、回動側の第二のレンズＧ2 は軽量のＰＭＭＡ（ポリ
メチルメタクリレート樹脂）を用いる。この場合、次に
述べる条件１に照らして、第一のレンズＧ1 の材料はシ
ョット社の記号で示すＫ、ＢＡＫ、ＳＫ、ＬＡＫ材、ま
たは、オハラ社の記号でＮＳＬ、ＢＡＬ、ＢＳＭ、ＬＡ
Ｌの中に満足できるものがあり、これらのなかから選択
されるものである。

【００３０】つぎに、本発明に用いる光学系の条件につ
いて説明する。

【００３１】条件１第一のレンズＧ1 のアッベ数をＶｄ1 とし、第二のレン
ズＧ2 のアッベ数をＶｄ2 としたとき、 −１．５＜Ｖｄ1 −Ｖｄ2 ＜１．５（９）であること。この条件が満足されないと色収差が悪化す
る。尚、アッベ数Ｖｄは、スペクトルｄ線（波長５８
７．５６ｎｍ）における屈折率をｎｄ、スペクトルＦ線
（波長４８６．１３ｎｍ）における屈折率をｎF 、スペ
クトルＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）における屈折率を
ｎC としたとき、Ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎF −ｎC ）（１０）で表されるものである。

【００３２】条件２第一のレンズＧ1 と第二のレンズＧ2 との対向する面の
曲率をそれぞれｒ2 およびｒ3 とすると、ｒ2 ＝ｒ3 （１１）であること。この条件が満足されないと第二のレンズＧ
2 の回動時に、第一のレンズＧ1 と第二のレンズＧ2 と
の間隔が光線の高さによって変化し、コマ収差、非点収
差が増加する。

【００３３】条件３第二のレンズＧ2 の焦点距離ｆは、４００ｍｍ＜｜ｆ｜＜７００ｍｍ（１２）であること。この条件が満足されないと、即ち焦点距離
ｆが大きすぎる場合は、手振れ補正のためにレンズＧ2
の回動量を大きく採らなくてはならず、一方、焦点距離
ｆが小さすぎる場合は、収差が増大することになる。

【００３４】条件４第二のレンズＧ2 の主撮像レンズ側の曲率半径ｒは、ｒ＞４００ｍｍ（１３）であること。これはプラスチック材の加工性から要求さ
れる条件である。

【００３５】条件５第一のレンズＧ1 と第二のレンズＧ2 との合成焦点距離
がアホーカル系であること。この条件が満足されない
と、撮像レンズによるピント位置が変化することにな
る。

【００３６】つぎに、図３ないし図５を参照して補正光
学系の駆動機構と制御系について説明する。

【００３７】図３は第二のレンズＧ2 を回動する機構の
一例を示す概略の斜視図である。第一のレンズＧ1 は補
正光学装置の筐体（図示せず）に固定されていて、これ
に対向して第二のレンズＧ2 が光軸Ｌに垂直な面内の直
交する２つの軸方向に回動自在に保持されているもので
ある。即ち、レンズＧ2 は一対のＸ軸枠１に固定され、
Ｘ軸枠１はＸ回動軸６においてＹ軸枠２に矢印Ｒａで示
す方向に回動自在に保持され、更に、Ｙ軸枠２はＹ回動
軸７において固定枠３に矢印Ｒｂで示す方向に回動自在
に保持されている。固定枠３には撮像装置の手振れを、
光軸Ｌに垂直な面内の直交する２つの軸方向の成分に分
離して検出するＸ軸手振れセンサー４およびＹ軸手振れ
センサー５とが固設されている。また、前記固定枠３は
レンズＧ1 と同様に補正光学装置の筐体に固定されてい
るものである。

【００３８】つぎに、レンズＧ2 の回動機構の構成は、
Ｘ軸についてはＸ軸枠１に固定していてＸ軸枠１と一体
として回動する歯車１２と、Ｘ軸回動力を発生する回転
軸に歯車１０を設けたＸ軸モータ８がＹ軸枠２に、前記
歯車１０と歯車１２とが歯合するように固定されて構成
し、一方、Ｙ軸についてはＹ軸枠２に固定していてＹ軸
枠２と一体として回動する歯車１３と、Ｙ軸回動力を発
生する回転軸に歯車１１を設けたＹ軸モータ９が固定枠
３に、前記歯車１１と歯車１３とが歯合するように固定
されて構成している。

【００３９】前記Ｘ軸とＹ軸の回動中心Ｐは何れも、レ
ンズＧ2 のレンズＧ1 に対向する面の曲率と一致した回
動半径となる点に定める。図３は回動中心Ｐは撮像レン
ズ側にある場合の構成であり、これとは逆に、曲率によ
っては物体側にこの回動中心Ｐが定まる構成となる場合
があることは当然である。

【００４０】更に、図３に図４を加えて光軸補正の動作
を説明すると、撮像装置に一体として取り付けられた固
定枠３に設けられたＸ軸手振れセンサー４およびＹ軸手
振れセンサー５により検出された、それぞれの軸成分の
振動信号は制御回路１５に入力され、信号処理がなされ
た後、Ｘ軸モータ駆動回路１６、Ｙ軸モータ駆動回路１
７を介してＸ軸モータ８およびＹ軸モータ９をそれぞれ
駆動する。

【００４１】手振れ信号に基づいて駆動されたＸ軸モー
タ８は歯車１０と歯合している歯車１２を矢印Ｒａで示
す方向に回動し、従ってＸ軸枠１と共にレンズＧ2 を矢
印Ｒｃの方向に回動する。また同様にＹ軸モータ９は歯
車１１と歯合している歯車１３を矢印Ｒｂで示す方向に
回動し、従ってＹ軸枠２、Ｘ軸枠１と共にレンズＧ２を
矢印Ｒｄの方向に回動して、光軸Ｌに垂直な面内の任意
の位置の方向にレンズＧ２を向け、入射光の光路の調
整を行うことができるものである。

【００４２】尚、手振れ検出は角速度センサ、加速度セ
ンサに限ることなく、前回フレームとの画像比較によっ
て得てもよい。また、制御機構は上述した構成に限るこ
となく、同様の働きをする構成であれば良いことも論を
待たない。

【００４３】図５は手振れ補正光学系１０１を従来の撮
像装置に装着した撮像系を示す。従来の撮像光学系１０
２の前部に手振れ補正光学系１０１の制御されるレンズ
Ｇ2を、撮像光学系１０２に向け光軸を一致させて装着
する。撮像素子１０３上ではレンズＧ2 の移動に伴って
結像位置が移動するため、手振れによる画像移動を打ち
消す方向にレンズＧ2 を移動し、撮像素子１０３上での
像の振れを打ち消して手振れを補正する。

【００４４】つぎに、第一の実施形態に合致した第一の
レンズＧ1 と第二のレンズＧ2 との組み合わせ例を示
す。

【００４５】本形態の第１例を表１および表２に示す。
表１は本例の幾何学的サイズを示していて、曲率半径ｒ
1 ＝−１５７２．２５ｍｍ、ｒ2 ＝ｒ3 ＝４２７．４９
ｍｍ、ｒ4 ＝−５８９．００ｍｍであり、レンズＧ1 の
厚みｄ1 ＝３．００ｍｍ、レンズＧ2 の厚みｄ3 ＝１
０．８９ｍｍ、レンズ間隔ｄ2 ＝０．５０ｍｍである。

【００４６】表２は使用するレンズ材とその特性を示し
ていて、レンズＧ1 の材料はオハラ社記号によるＬＡＬ
５２であって、屈折率ｎｄ＝１．６７０００、アッベ数
Ｖｄ＝５７．４である。また、レンズＧ2 の材料はＰＭ
ＭＡ樹脂であって、屈折率ｎｄ＝１．４９１９４、アッ
ベ数Ｖｄ＝５６．１である。

【００４７】従って、表１および表２で示される光学系
について前述した条件と照らしてみると、Ｖｄ1 −Ｖｄ
2 ＝５７．４−５６．１＝１．３となり、条件１を満た
す。また、ｒ2 ＝ｒ3 ＝４２７．４９ｍｍであり、条件
２を満たす。また、レンズＧ2 の焦点距離ｆは上記の構
成では５０５．３ｍｍであり、条件３を満たす。また、
ｒ4 ＝−５８９．００ｍｍであり、条件４を満たす。更
に、レンズＧ1 とレンズＧ2 との合成焦点距離は上記の
構成でアホーカル系を構成し、条件５を満たす。従っ
て、本光学系は本発明の手振れ補正光学装置に用いて好
適であることがわかる。

【表１】

【表２】

【００４８】本例における収差を図６および図７に示
す。図６は表１および表２に示すレンズ構成の撮影レン
ズ側に、焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて収差
の少ないレンズ系をつけた時の結像面での収差を示す図
であって、同図（ａ）は中心位置での、同図（ｂ）は中
心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｃ）は中心
から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横収差ＤＹであ
り、また、同図（ｄ）は中心位置での、同図（ｅ）は中
心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｆ）は中心
から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横収差ＤＸであ
り、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、タンジェンシ
ャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。尚、光線の波長は５
８７．５６ｎｍであり、これ以降においても同様であ
る。

【００４９】また、図７は図６と同一の条件下で、レン
ズＧ2 を０．８３５°回動して６．２３ｍｍ移動し、結
像面上で像を１．５ｍｍ移動した時の結像面での収差を
示す図であって、同図（ａ）は中心位置での、同図
（ｂ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｃ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横
収差ＤＹであり、また、同図（ｄ）は中心位置での、同
図（ｅ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｆ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横
収差ＤＸであり、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、
タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。

【００５０】これら図６および図７の収差のデータか
ら、レンズＧ2 が正しく光軸上にある時の収差に較べ
て、結像面上で画像が１．５ｍｍ移動させた時の収差は
大きく劣化することはなく、この点からも本光学系は本
発明の手振れ補正光学装置に用いて好適であることが確
認される。

【００５１】本形態の第２例を表３および表４に示す。
表３は本例の幾何学的サイズを示していて、曲率半径ｒ
1 ＝−１４７３．７４ｍｍ、ｒ2 ＝ｒ3 ＝３３３．４４
ｍｍ、ｒ4 ＝−６５４．００ｍｍであり、レンズＧ1 の
厚みｄ1 ＝３．００ｍｍ、レンズＧ2 の厚みｄ3 ＝８．
７０ｍｍ、レンズ間隔ｄ2 ＝０．５０ｍｍである。

【００５２】表４は使用するレンズ材とその特性を示し
ていて、レンズＧ1 の材料はオハラ社記号によるＢＳＭ
２であって、屈折率ｎｄ＝１．６０７３８、アッベ数Ｖ
ｄ＝５６．８である。また、レンズＧ2 の材料はＰＭＭ
Ａ樹脂であって、屈折率ｎｄ＝１．４９１９４、アッベ
数Ｖｄ＝５６．１である。

【００５３】従って、表３および表４で示される光学系
について前述した条件と照らしてみると、Ｖｄ1 −Ｖｄ
2 ＝５６．８−５６．１＝０．７となり、条件１を満た
す。また、ｒ2 ＝ｒ3 ＝３３３．４４ｍｍであり、条件
２を満たす。また、レンズＧ2 の焦点距離ｆは上記の構
成では４５０．２ｍｍであり、条件３を満たす。また、
ｒ4 ＝−６５４．００ｍｍであり、条件４を満たす。更
に、レンズＧ1 とレンズＧ2 との合成焦点距離は上記の
構成でアホーカル系を構成し、条件５を満たす。従っ
て、本光学系は本発明の手振れ補正光学装置に用いて好
適であることがわかる。

【表３】

【表４】

【００５４】本例における収差を図８および図９に示
す。図８は表３および表４に示すレンズ構成の撮像レン
ズ側に、焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて収差
の少ないレンズ系をつけた時の結像面での収差を示す図
であって、同図（ａ）は中心位置での、同図（ｂ）は中
心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｃ）は中心
から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横収差ＤＹであ
り、また、同図（ｄ）は中心位置での、同図（ｅ）は中
心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｆ）は中心
から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横収差ＤＸであ
り、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、タンジェンシ
ャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。

【００５５】また、図９は図８と同一の条件下で、レン
ズＧ2 を０．９５５°回動して５．５６ｍｍ移動し、結
像面上で像を１．５ｍｍ移動した時の結像面での収差を
示す図であって、同図（ａ）は中心位置での、同図
（ｂ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｃ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横
収差ＤＹであり、また、同図（ｄ）は中心位置での、同
図（ｅ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｆ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横
収差ＤＸであり、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、
タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。

【００５６】これら図８および図９の収差のデータか
ら、レンズＧ2 が正しく光軸上にある時の収差に較べ
て、結像面上で画像が１．５ｍｍ移動させた時の収差は
大きく劣化することはなく、この点からも本光学系は本
発明の手振れ補正光学装置に用いて好適であることが確
認される。

【００５７】本例態の第３例を表５および表６に示す。
表５は本例の幾何学的サイズを示していて、曲率半径ｒ
1 ＝−１２５２０．０３ｍｍ、ｒ2 ＝ｒ3 ＝４５４．２
２ｍｍ、ｒ4 ＝−９７７．００ｍｍであり、レンズＧ1
の厚みｄ1 ＝３．００ｍｍ、レンズＧ2 の厚みｄ3 ＝１
０．８９ｍｍ、レンズ間隔ｄ2 ＝０．５０ｍｍである。

【００５８】表６は使用するレンズ材とその特性を示し
ていて、レンズＧ1 の材料はオハラ社記号によるＬＡＬ
１４であって、屈折率ｎｄ＝１．６９６８０、アッベ数
Ｖｄ＝５５．５である。また、レンズＧ2 の材料はＰＭ
ＭＡ樹脂であって、屈折率ｎｄ＝１．４９１９４、アッ
ベ数Ｖｄ＝５６．１である。

【００５９】従って、表５および表６で示される光学系
について前述した条件と照らしてみると、Ｖｄ1 −Ｖｄ
2 ＝５５．５−５６．１＝−０．６となり、条件１を満
たす。また、ｒ2 ＝ｒ3 ＝４５４．２２ｍｍであり、条
件２を満たす。また、レンズＧ2 の焦点距離ｆは上記の
構成では６３１．９ｍｍであり、条件３を満たす。ま
た、ｒ4 ＝−９７７．００ｍｍであり、条件４を満た
す。更に、レンズＧ1 とレンズＧ2 との合成焦点距離は
上記の構成でアホーカル系を構成し、条件５を満たす。
従って、本光学系は本発明の手振れ補正光学装置に用い
て好適であることがわかる。

【表５】

【表６】

【００６０】本例における収差を図１０および図１１に
示す。図１０は表５および表６に示すレンズ構成の撮像
レンズ側に、焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて
収差の少ないレンズ系をつけた時の結像面での収差を示
す図であって、同図（ａ）は中心位置での、同図（ｂ）
は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｃ）は
中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横収差ＤＹ
であり、また、同図（ｄ）は中心位置での、同図（ｅ）
は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｆ）は
中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横収差ＤＸ
であり、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、タンジェ
ンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。

【００６１】また、図１１は図１０と同一の条件下で、
レンズＧ2 を０．９８５°回動して７．８１ｍｍ移動
し、結像面上で像を１．５ｍｍ移動した時の結像面での
収差を示す図であって、同図（ａ）は中心位置での、同
図（ｂ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｃ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横
収差ＤＹであり、また、同図（ｄ）は中心位置での、同
図（ｅ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｆ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横
収差ＤＸであり、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、
タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。

【００６２】これら図１０および図１１の収差のデータ
から、レンズＧ2 が正しく光軸上にある時の収差に較べ
て、結像面上で画像が１．５ｍｍ移動させた時の収差は
大きく劣化することはなく、この点からも本光学系は本
発明の手振れ補正光学装置に用いて好適であることが確
認される。

【００６３】形態例２図２は第二の実施の形態例であって、同図（ａ）に示す
ように物体側に配置される第一のレンズＧ1 は、その曲
率ｒ1 はマイナス、曲率ｒ2 もマイナスである凸レンズ
からなり、また、撮像レンズ側に配置される第二のレン
ズＧ2 は、その曲率ｒ3 はマイナス、曲率ｒ4 もマイナ
スである凹レンズから成っていて、光軸Ｌを一致させて
組み合わされている。ｄ1 はレンズＧ1 の中心の厚みで
あり、ｄ3 はレンズＧ2 の中心の厚みであり、また、ｄ
2 はレンズＧ1 とレンズＧ2 との間隔である。

【００６４】また、図２（ｂ）は第二のレンズＧ2 が曲
率ｒ3 を半径として矢印Ｒ1 の方向に回動して入射光の
光路の調整を行うことを示している。実際の回動方向
は、同図には示していないが矢印Ｒ2 に直交する方向
（紙面に垂直な方向）にもあり、光軸Ｌに垂直な面内の
任意の位置を示す方向にレンズＧ2 を向けることができ
るものである。

【００６５】これら、レンズの材料として本形態例で
は、回動側の第二のレンズＧ2 は軽量のＰＣ（ポリカー
ボネート樹脂）を用いる。この場合、第一の実施の形態
例で説明した条件１に照らして、第一のレンズＧ1 の材
料はショット社の記号で示すＳＦ材が適用できる。

【００６６】レンズ構成上の条件、制御機構の構成およ
び動作、制御回路等については第一の実施の形態例で説
明したことと同一であり、ここでの説明は省略する。

【００６７】本形態の一例を表７および表８に示す。表
７は本例の幾何学的サイズを示していて、曲率半径ｒ1
＝−３４６．１０ｍｍ、ｒ2 ＝ｒ3 ＝−１８４．８２ｍ
ｍ、ｒ4 ＝−４２５．００ｍｍであり、レンズＧ1 の厚
みｄ1 ＝５．４９ｍｍ、レンズＧ2 の厚みｄ3 ＝５．０
０ｍｍ、レンズ間隔ｄ2 ＝１．００ｍｍである。

【００６８】表８はレンズ材とその特性を示していて、
レンズＧ1 の材料はオハラ社記号によるＰＢＭ３５であ
って、屈折率ｎｄ＝１．６９８９５、アッベ数Ｖｄ＝３
０．１である。また、レンズＧ2 の材料はＰＣ樹脂であ
って、屈折率ｎｄ＝１．５８３６２、アッベ数Ｖｄ＝３
０．４である。

【００６９】従って、表７および表８で示される光学系
について前述した条件と照らしてみると、Ｖｄ1 −Ｖｄ
2 ＝３０．１−３０．４＝−０．３となり、条件１を満
たす。また、ｒ2 ＝ｒ3 ＝−１８４．８２ｍｍであり、
条件２を満たす。また、レンズＧ2 の焦点距離ｆは上記
の構成では−５６４．７ｍｍであり、条件３を満たす。
また、ｒ4 ＝−４２５．００ｍｍであり、条件４を満た
す。更に、レンズＧ1 とレンズＧ2 との合成焦点距離は
上記の構成でアホーカル系を構成し、条件５を満たす。
従って、本光学系は本発明の手振れ補正光学装置に用い
て好適であることがわかる。

【表７】

【表８】

【００７０】本例における収差を図１２および図１３に
示す。図１２は表７および表８に示すレンズ構成の撮像
レンズ側に、焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて
収差の少ないレンズ系をつけた時の結像面での収差を示
す図であって、同図（ａ）は中心位置での、同図（ｂ）
は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｃ）は
中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横収差ＤＹ
であり、また、同図（ｄ）は中心位置での、同図（ｅ）
は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図（ｆ）は
中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横収差ＤＸ
であり、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、タンジェ
ンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。

【００７１】また、図１３は図１２と同一の条件下で、
レンズＧ2 を２．１２°回動して６．８４ｍｍ移動し、
結像面上で像を１．５ｍｍ移動した時の結像面での収差
を示す図であって、同図（ａ）は中心位置での、同図
（ｂ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｃ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＹ方向の横
収差ＤＹであり、また、同図（ｄ）は中心位置での、同
図（ｅ）は中心から３．８５ｍｍ離れた位置での、同図
（ｆ）は中心から５．５ｍｍ離れた位置でのＸ方向の横
収差ＤＸであり、更に、同図（ｇ）はサジタル方向Ｓ、
タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳである。

【００７２】これら図１２および図１３の収差のデータ
から、レンズＧ2 が正しく光軸上にある時の収差に較べ
て、結像面上で画像が１．５ｍｍ移動させた時の収差は
大きく劣化することはなく、この点からも本光学系は本
発明の手振れ補正光学装置に用いて好適であることが確
認される。

【００７３】尚、本光学系の構成は上述した４つに限る
ことなく、前述した条件を満足する構成であれば良いこ
とは論を待たない。

【００７４】

【発明の効果】本発明の手振れ補正光学装置を用いるこ
とにより、手振れが生じた場合でも、極めて少ない収差
の範囲内で手振れを補正することができる。また、手振
れが無い場合は本補正光学系の挿入による収差の発生は
ほとんど無く、撮影画像の劣化を招くことはない。更
に、制御レンズを軽量な部材で形成するので、高速応答
性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による手振れ補正光学装置の光学系の
第一の実施の形態例であって、（ａ）はその構成を示す
断面側面図であり、（ｂ）はその動作を説明するための
断面側面図である。

【図２】本発明による手振れ補正光学装置の光学系の
第二の実施の形態例であって、（ａ）はその構成を示す
断面側面図であり、（ｂ）はその動作を説明するための
断面側面図である。

【図３】本発明による手振れ補正光学装置の制御機構
を示す斜視図である。

【図４】本発明による手振れ補正光学装置の制御回路
のブロック図である。

【図５】本発明による手振れ補正光学装置を従来の撮
像光学系に装着した例を示す図である。

【図６】表１および表２に示すレンズ構成の、撮影レ
ンズ側に焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて収差
の少ないレンズ系をつけた時の結像面における収差を示
す図である。（ａ）は結像面中心、（ｂ）は結像面中心
から３．８５ｍｍ離れた点、（ｃ）は結像面中心から
５．５ｍｍ離れた点のＹ方向の横収差ＤＹであり、
（ｄ）は結像面中心、（ｅ）は結像面中心から３．８５
ｍｍ離れた点、（ｆ）は結像面中心から５．５ｍｍ離れ
た点のＸ方向の横収差ＤＸであり、更に、（ｇ）はサジ
タル方向Ｓ、タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳで
ある。尚、光線の波長は５８７、５６ｎｍである。以下
においても同一である。

【図７】図６と同一の条件下で、レンズＧ2 を０．８
３５°回動して６．２３ｍｍ移動し、結像面上で像を
１．５ｍｍ移動したときの、図６と対応する各収差を示
す図である。

【図８】表３および表４に示すレンズ構成の、撮影レ
ンズ側に焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて収差
の少ないレンズ系をつけた時の結像面における収差を示
す図である。（ａ）は結像面中心、（ｂ）は結像面中心
から３．８５ｍｍ離れた点、（ｃ）は結像面中心から
５．５ｍｍ離れた点のＹ方向の横収差ＤＹであり、
（ｄ）は結像面中心、（ｅ）は結像面中心から３．８５
ｍｍ離れた点、（ｆ）は結像面中心から５．５ｍｍ離れ
た点のＸ方向の横収差ＤＸであり、更に、（ｇ）はサジ
タル方向Ｓ、タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳで
ある。

【図９】図８と同一の条件下で、レンズＧ2 を０．９
５５°回動して５．５６ｍｍ移動し、結像面上で像を
１．５ｍｍ移動したときの、図８と対応する各収差を示
す図である。

【図１０】表５および表６に示すレンズ構成の、撮影
レンズ側に焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて収
差の少ないレンズ系をつけた時の結像面における収差を
示す図である。（ａ）は結像面中心、（ｂ）は結像面中
心から３．８５ｍｍ離れた点、（ｃ）は結像面中心から
５．５ｍｍ離れた点のＹ方向の横収差ＤＹであり、
（ｄ）は結像面中心、（ｅ）は結像面中心から３．８５
ｍｍ離れた点、（ｆ）は結像面中心から５．５ｍｍ離れ
た点のＸ方向の横収差ＤＸであり、更に、（ｇ）はサジ
タル方向Ｓ、タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳで
ある。

【図１１】図１０と同一の条件下で、レンズＧ2 を
０．９８５°回動して７．８１ｍｍ移動し、結像面上で
像を１．５ｍｍ移動したときの、図１０と対応する各収
差を示す図である。

【図１２】表７および表８に示すレンズ構成の、撮影
レンズ側に焦点距離１２０ｍｍ、明るさＦ２の極めて収
差の少ないレンズ系をつけた時の結像面における収差を
示す図である。（ａ）は結像面中心、（ｂ）は結像面中
心から３．８５ｍｍ離れた点、（ｃ）は結像面中心から
５．５ｍｍ離れた点のＹ方向の横収差ＤＹであり、
（ｄ）は結像面中心、（ｅ）は結像面中心から３．８５
ｍｍ離れた点、（ｆ）は結像面中心から５．５ｍｍ離れ
た点のＸ方向の横収差ＤＸであり、更に、（ｇ）はサジ
タル方向Ｓ、タンジェンシャル方向Ｔの非点収差ＡＳで
ある。

【図１３】図１２と同一の条件下で、レンズＧ2 を
２．１２°回動して６．８４ｍｍ移動し、結像面上で像
を１．５ｍｍ移動したときの、図１２と対応する各収差
を示す図である。

【図１４】従来の電子式手振れ補正機構を説明するた
めの図であって、（ａ）はＣＣＤ上での映像の切り出し
枠を示し、（ｂ）は映像の切り出し枠に対応する光軸の
補正角の算出を示す。

【図１５】従来の光学式手振れ補正機構を説明するた
めの図である。

【図１６】従来の他の光学式手振れ補正機構を説明す
るための図であって、（ａ）は光学系の構成を示し、
（ｂ）は動作状態を示す。

【符号の説明】

１Ｘ軸枠２Ｙ軸枠３固定枠４Ｘ軸手振れセンサー５Ｙ軸手振れセンサー６Ｘ回動軸７Ｙ回動軸８Ｘ軸モータ９Ｙ軸モータ１０、１１、１２、１３歯車１５制御回路１６Ｘ軸モータ駆動回路１７Ｙ軸モータ駆動回路２１ＣＣＤ２２撮像レンズ２３プリズム２４平凹レンズ２５平凸レンズＧ1 、Ｇ2 レンズＬ光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川又和人東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者野口紀彦東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】僅かに離間して対向配置する、物体側の
第一のレンズと、撮像レンズ側の第二のレンズとからな
り、更に、前記第一のレンズと前記第二のレンズとの対
向するそれぞれの面を同一の曲率で形成して光学系を構
成すると共に、前記光学系を撮像装置の撮像レンズの前部に近接して配
設し、更に、前記曲率と同一の半径で、撮影光軸に垂直な面内
において互いに直交する２つの軸方向の各々に独立し
て、前記第二のレンズを回動する回動手段と、前記２つの軸方向の各々の手振れを検出する手振れ検出
手段とを具備し、前記手振れ検出手段の検出結果に基づいて前記回動手段
を駆動し、前記光学系に入射する光の光路を制御するこ
と、を特徴とする手振れ補正光学装置。
【請求項２】前記第一のレンズのアッベ数Ｖｄ1 と前
記第二のレンズのアッベ数Ｖｄ2 は −１．５＜Ｖｄ1 −Ｖｄ2 ＜１．５の条件を満たすこと、を特徴とする、請求項１に記載の手振れ補正光学装置。
【請求項３】前記第二のレンズの焦点距離ｆは４００ｍｍ＜｜ｆ｜＜７００ｍｍの条件を満たすこと、を特徴とする、請求項１に記載の手振れ補正光学装置。
【請求項４】前記第二のレンズの曲率半径ｒはｒ＞４００ｍｍの条件を満たすこと、を特徴とする、請求項１に記載の手振れ補正光学装置。
【請求項５】前記第一のレンズと前記第二のレンズと
の合成焦点距離がアホーカル系であることを特徴とす
る、請求項１に記載の手振れ補正光学装置。
【請求項６】前記第一のレンズをガラスで形成し、前記第二のレンズをポリカーボネート樹脂で形成したこ
と、を特徴とする、請求項１に記載の手振れ補正光学装置。
【請求項７】前記第一のレンズをガラスで形成し、前記第二のレンズをポリメチルメタクリレート樹脂で形
成したこと、を特徴とする、請求項１に記載の手振れ補正光学装置。