JPH0915494A - 防振機能を備えたクローズアップレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 たとえば水中用カメラの物体側に装着され、
カメラの揺れに起因する像位置変動を補正することので
きる、防振機能を備えたクローズアップレンズを提供す
ること。 【構成】 屈折率が１．０よりも実質的に大きい周囲媒
質中において用いられる対物レンズの物体側に着脱自在
に装着されるようになったクローズアップレンズにおい
て、少なくとも前記クローズアップレンズの最も物体側
の面は前記周囲媒質に接し、前記対物レンズを介して形
成される像の位置変動を補正するために、前記クローズ
アップレンズを構成する光学系のうち一部のレンズ群Ｇ
Ｌを光軸とほぼ直交する方向に変位させるための変位手
段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は防振機能を備えたク
ローズアップレンズに関し、特に水中用カメラと組み合
わせて用いる水中カメラ用クローズアップレンズの防振
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本明細書において、光学系の揺れ（ぶ
れ）等に起因する像位置の変動を補正することを「防
振」という。また、屈折率はすべて空気に対する相対屈
折率であり、空気の屈折率は１．０である。従来の防振
技術は、もっぱら空気中で用いられる光学系や光学素子
に関するものであり、水等の液体中で用いる光学系や光
学素子に対する防振技術は未だ提案されていない。例え
ば、水中において撮影を行う場合、クローズアップレン
ズと視野枠とが一体となった接写装置を水中カメラに装
着したり、撮影レンズを装着した一眼レフレックスカメ
ラを水中用ハウジング内に収容したりしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水中に
おいては三脚等の支持手段によってカメラを安定的に保
持することができないので、水流、海流、波等によるカ
メラの揺れが発生し易い。その結果、カメラの撮影レン
ズによって形成される像の位置が変動し、画質の低下を
招くという不都合があった。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえば水中用カメラの物体側に装着され、
カメラの揺れに起因する像位置変動を補正することので
きる、防振機能を備えたクローズアップレンズを提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、屈折率が１．０よりも実質的に
大きい周囲媒質中において用いられる対物レンズの物体
側に着脱自在に装着されるようになったクローズアップ
レンズにおいて、少なくとも前記クローズアップレンズ
の最も物体側の面は前記周囲媒質に接し、前記対物レン
ズを介して形成される像の位置変動を補正するために、
前記クローズアップレンズを構成する光学系のうち一部
のレンズ群ＧＬを光軸とほぼ直交する方向に変位させる
ための変位手段を備えていることを特徴とする防振機能
を備えたクローズアップレンズを提供する。

【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記クロ
ーズアップレンズの最も物体側のレンズは、前記所定方
向に沿って固定である。また、前記周囲媒質は水であ
り、前記クローズアップレンズの最も物体側の面および
最も像側の面が水に接していることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】一般に、クローズアップレンズを
使用する時は、撮影倍率が大きくなるため、撮影レンズ
の揺れに起因して像位置の変動が発生し易い。特に、水
等の液体中においては、三脚等の支持手段を利用するこ
とができないので、像位置の変動がさらに発生し易くな
る。このため、たとえば水中用カメラにおいて、像位置
の変動を補正する防振機能を有することは大変に有用で
ある。

【０００８】本発明では、クローズアップレンズを構成
する光学系のうち一部のレンズ群（一部のレンズを含
む）を光軸とほぼ直交する方向に変位させて防振を行う
ようになっている。通常の撮影レンズやカメラは、防振
機能を備えていない。したがって、本発明の防振機能を
備えたクローズアップレンズを装着することにより、簡
単に防振カメラシステムを得ることができる。

【０００９】光軸とほぼ直交する方向に変位するレンズ
群、すなわち防振レンズ群を実際に構成する上で好まし
い条件について説明する。本発明において、防振レンズ
群ＧＬは、正の屈折力を有していても負の屈折力を有し
ていてもよい。しかしながら、クローズアップレンズ全
体の屈折力に対する防振レンズ群ＧＬの屈折力の比が、
以下の条件式（１）を満足することが望ましい。 ０．２＜｜ｆＬ｜／ｆ＜５．０ （１） ここで、 ｆ ：クローズアップレンズ全体の焦点距離（ｆ＞０） ｆＬ：防振レンズ群ＧＬの焦点距離

【００１０】条件式（１）の下限値を下回ると、防振レ
ンズ群ＧＬの屈折力が大きくなり、防振補正時の収差変
動が大きくなりすぎるので、不都合である。特に、防振
補正時のコマ収差の変動が大きくなり、不都合である。
逆に、条件式（１）の上限値を上回ると、防振レンズ群
ＧＬの屈折力が小さくなり、防振補正時の防振レンズ群
ＧＬの所要変位量が大きくなりすぎる。その結果、防振
レンズ群ＧＬを駆動するための防振機構が複雑になるの
で、不都合である。なお、条件式（１）の下限値を０．
５とし、上限値を１．０とすると、さらに良好な結像性
能およびさらに簡素な防振機構を得ることができる。

【００１１】また、防振レンズ群ＧＬを実際に構成する
上で、以下の条件式（２）および（３）を満たすことが
望ましい。 △ＳＬ／｜ｆＬ｜＜０．１ （２） Ｌ／ｆ＜０．７ （３） ここで、 Ｌ ：防振レンズ群ＧＬの軸上厚さ △ＳＬ：防振レンズ群ＧＬの最大変位量の大きさ

【００１２】条件式（２）の上限値を上回ると、防振レ
ンズ群ＧＬの光軸直交方向の変位量の大きさが大きくな
りすぎる。その結果、防振補正時の収差変動量が大きく
なり、不都合である。特に、像面上の周辺位置におけ
る、メリディオナル方向の最良像面とサジタル方向の最
良像面との光軸方向の差が広がり、不都合である。な
お、条件式（２）の上限値を０．０３とすれば、さらに
良好な結像性能を得ることができる。

【００１３】一方、条件式（３）の上限値を上回ると、
防振レンズ群ＧＬの全長が大きくなりすぎて、防振機構
が大型化し且つ複雑化するので、不都合である。なお、
条件式（３）の上限値を０．２とすれば、防振機構の小
型化および簡素化をさらに図ることができる。

【００１４】また、さらに良好な光学性能および防振性
能を得るには、前述の諸条件に加えて、防振レンズ群Ｇ
Ｌが正の屈折力を有する場合には条件式（４）を、防振
レンズ群ＧＬが負の屈折力を有する場合には条件式
（５）をそれぞれ満たすことが望ましい。 １．５＜Ｎ （４） ３５＜ν0 （５） ここで、 Ｎ ：クローズアップレンズ中の正レンズ成分の屈折率
のうち最大値 ν0 ：クローズアップレンズ中の負レンズ成分のアッベ
数のうち最大値

【００１５】防振レンズ群ＧＬが正の屈折力を有する場
合には、両凸レンズを少なくとも１枚含むことが望まし
い。また、防振レンズ群ＧＬが負の屈折力を有する場合
には、両凹レンズを少なくとも１枚含むことが望まし
い。

【００１６】さらに、クローズアップレンズの最も物体
側の面が水と接して使用されるような場合には、水圧に
対する強度を高くするために、クローズアップレンズの
最も物体側のレンズを像側に曲率中心を有するメニスカ
スレンズ形状にしてもよい。なお、良好な防振性能およ
び結像性能を得るには、防振レンズ群ＧＬは正の屈折力
を有するのが好ましい。

【００１７】さて、空気中における光学系の揺れと水等
の液体中における光学系の揺れとを比較すると、液体中
では空気中とは異なり揺れの周波数がやや低く、減衰振
動の形を取ることが多い。したがって、防振レンズ群を
駆動する防振用の駆動系としては、空気中で使用するよ
りも低周波に対応することができ且つ振幅の減衰に対し
て短い時定数でも応答することができる駆動系が好まし
い。

【００１８】なお、像の位置変動を検出するには、光学
系の揺れを検出する必要がある。この場合、光学系の揺
れの加速度および速度は、空気中よりも液体中の方が小
さい。したがって、光学系の揺れを、ひいては像位置の
変動を検出する検出手段として、耐水性の良い加速度セ
ンサーや速度センサーが必要である。また、空気中にお
ける光学系の揺れと水等の液体中における光学系の揺れ
との上述のような相違点を前提として、本発明のクロー
ズアップレンズのハードウェアおよびソフトウェアを構
成する必要がある。

【００１９】本発明のクローズアップレンズは、撮影光
学系と、シャッタ手段と、絞り手段と、被写体の明るさ
を測定する測光手段と、カメラの作動シークエンスの制
御を行う制御手段とを有し、たとえば水のような周囲媒
質中において使用される水中用カメラの物体側に着脱自
在に取り付けられる。本発明のクローズアップレンズ
は、撮影光学系のブレを検出するブレ検出手段と、ブレ
検出手段からの信号とカメラの作動シークエンスの制御
を行う制御手段からの信号とに基づいて適正なブレ補正
量を定めるブレ制御装置と、ブレ補正量に基づきクロー
ズアップレンズを駆動させる機構とを有することが望ま
しい。

【００２０】なお、クローズアップレンズの最も物体側
の面の曲率半径中心を所定の距離だけ離れた基準となる
物点位置と一致させておけば、空気中であっても水中で
あっても基準となる物点位置による像位置が不変となる
ので都合が良い。また、本発明のクローズアップレンズ
は、周囲媒質が空気であるような陸上用の撮影レンズに
も適用可能であることもいうまでもない。また、後述の
実施例１に示すように、平行平面板を耐水ガラスとして
用いても良い。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。 〔実施例１〕図１は、本発明の第１実施例にかかるクロ
ーズアップレンズＣＵＬが水中用撮影レンズＷＬに取り
付けられた状態を示す図である。図示のクローズアップ
レンズＣＵＬは、物体側より順に、両凹レンズと、物体
側に凸面を向けた平凸レンズと、平行平面板とから構成
されている。両凹レンズの物体側の面および平行平面板
の像側の面は、それぞれ周囲媒質である水に接してい
る。

【００２２】一方、図示の水中用撮影レンズＷＬは、物
体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズ、両凸レンズ、開口絞り、両凹レンズ、物体側に凹面
を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズ、および平行平面板から構成されてい
る。なお、水中用撮影レンズＷＬの最も物体側の面だけ
が周囲媒質である水に接している。

【００２３】なお、クローズアップレンズＣＵＬ中の平
凸レンズが防振レンズ群ＧＬを構成し、変位手段である
防振機構１によって光軸直交方向に適宜移動されるよう
になっている。撮影レンズＷＬの揺れは、たとえば適当
に配置された複数の加速度センサーのような検出手段２
によって検出される。加速度センサーの出力は、制御系
３に供給される。制御系３では、加速度センサーの出力
に基づいて、撮影レンズＷＬの揺れを、ひいては像位置
の変動量を求める。制御系３は、求めた像位置の変動量
に基づいて、像位置の変動を補正するのに要する防振レ
ンズ群ＧＬの変位量を求める。こうして、防振レンズ群
ＧＬである平凸レンズを防振機構１によって所要量だけ
適宜変位させることにより、防振を行うことができる。

【００２４】次の表（１）に、本発明の実施例１のクロ
ーズアップレンズＣＵＬおよび撮影レンズＷＬの諸元の
値を掲げる。表（１）において、左端の数字は物体側か
らの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎ（Ｄ）はｄ線（λ＝５８
７．６ｎｍ）に対する屈折率を、ｎ（Ｇ）はｇ線（λ＝
４３５．８ｎｍ）に対する屈折率を、νはアッベ数を示
している。

【００２５】

【表１】 ｒ ｄ ν ｎ（Ｄ） ｎ（Ｇ） 1 -235.40000 4.00000 36.27 1.62004 1.64209 2 332.00000 0.30000 3 60.00000 10.00000 64.10 1.51680 1.52670 4 ∞ 1.00000 5 ∞ 2.00000 64.10 1.51680 1.52670 6 ∞ 0.78807 53.98 1.33306 1.34036 7 40.00130 8.00000 64.12 1.51680 1.52669 8 24.99200 35.91501 9 33.41290 7.20000 47.53 1.78797 1.80877 10 -75.81170 1.30000 11 ∞ 4.00000 12 -19.09110 3.90000 28.27 1.74000 1.77436 13 64.93950 0.89890 14 -67.48280 3.00000 49.44 1.77279 1.79232 15 -23.20420 0.40000 16 -199.58010 3.50000 53.97 1.71300 1.72941 17 -27.11367 0.98497 18 ∞ 1.20000 64.12 1.51680 1.52669 19 ∞ 38.10803 （条件対応値） ｆ（水中）＝１８０．０２１ ｆＬ ＝１１６．０９９ Ｌ ＝ １０．０００ （１）｜ｆＬ｜／ｆ ＝ ０．６４５ （２）ΔＳＬ／｜ｆＬ｜＝ ０．００８６１ （３）Ｌ／ｆ ＝ ０．０５６ （４）Ｎ ＝ １．５１６８０ （５）ν0 ＝６４．１０ （防振データ） 防振レンズ群の最大変位量の大きさΔＳＬ １．０ 対応する像の移動量 ΔＹ ＋０．２４７ （ΔＹの正符号は、防振レンズ群の移動方向と同じであることを示す）

【００２６】図２は、実施例１における諸収差図であ
る。なお、実施例１において、クローズアップレンズの
最も物体側の面の曲率中心位置と物点位置とは一致して
いる。各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高
を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、Ｇはｇ線（λ
＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点
収差を示す収差図において実線はサジタル像面を示し、
破線はメリディオナル像面を示している。また、防振補
正時における横収差を示す収差図では、防振レンズ群Ｇ
Ｌが最大１．０だけ変位した状態における横収差を示し
ている。各収差図から明らかなように、本実施例では、
防振補正時も含めて諸収差が良好に補正されていること
がわかる。

【００２７】〔実施例２〕図３は、本発明の第２実施例
にかかるクローズアップレンズＣＵＬが水中用撮影レン
ズＷＬに取り付けられた状態を示す図である。図示のク
ローズアップレンズＣＵＬは、物体側より順に、両凹レ
ンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、
物体側に平面を向けた平凸レンズとから構成されてい
る。両凹レンズの物体側の面および平凸レンズの像側の
面は、それぞれ周囲媒質である水に接している。

【００２８】一方、図示の水中用撮影レンズＷＬは、物
体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズ、両凸レンズ、開口絞り、両凹レンズ、物体側に凹面
を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズ、および平行平面板から構成されてい
る。なお、水中用撮影レンズＷＬの最も物体側の面だけ
が周囲媒質である水に接している。

【００２９】なお、クローズアップレンズＣＵＬ中の正
メニスカスレンズが防振レンズ群ＧＬを構成し、変位手
段である防振機構１によって光軸直交方向に適宜移動さ
れるようになっている。撮影レンズＷＬの揺れは、たと
えば適当に配置された複数の加速度センサーのような検
出手段２によって検出される。加速度センサーの出力
は、制御系３に供給される。制御系３では、加速度セン
サーの出力に基づいて、撮影レンズＷＬの揺れを、ひい
ては像位置の変動量を求める。制御系３は、求めた像位
置の変動量に基づいて、像位置の変動を補正するのに要
する防振レンズ群ＧＬの変位量を求める。こうして、防
振レンズ群ＧＬである正メニスカスレンズを防振機構１
によって所要量だけ適宜変位させることにより、防振を
行うことができる。

【００３０】次の表（２）に、本発明の実施例２のクロ
ーズアップレンズＣＵＬおよび撮影レンズＷＬの諸元の
値を掲げる。表（２）において、左端の数字は物体側か
らの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎ（Ｄ）はｄ線（λ＝５８
７．６ｎｍ）に対する屈折率を、ｎ（Ｇ）はｇ線（λ＝
４３５．８ｎｍ）に対する屈折率を、νはアッベ数を示
している。

【００３１】

【表２】 ｒ ｄ ν ｎ（Ｄ） ｎ（Ｇ） 1 -235.40000 4.00000 36.27 1.62004 1.64209 2 332.00000 0.30000 3 60.00000 10.00000 64.10 1.51680 1.52670 4 1000.00000 1.00000 5 ∞ 3.00000 64.10 1.51680 1.52670 6 -350.00156 0.26645 53.98 1.33306 1.34036 7 40.00130 8.00000 64.12 1.51680 1.52669 8 24.99200 35.91501 9 33.41290 7.20000 47.53 1.78797 1.80877 10 -75.81170 1.30000 11 ∞ 4.00000 12 -19.09110 3.90000 28.27 1.74000 1.77436 13 64.93950 0.89890 14 -67.48280 3.00000 49.44 1.77279 1.79232 15 -23.20420 0.40000 16 -199.58010 3.50000 53.97 1.71300 1.72941 17 -27.11367 0.98497 18 ∞ 1.20000 64.12 1.51680 1.52669 19 ∞ 38.10068 （条件対応値） ｆ（水中）＝１８０．０２１ ｆＬ ＝１２３．０６４ Ｌ ＝ １０．０００ （１）｜ｆＬ｜／ｆ ＝ ０．６８４ （２）ΔＳＬ／｜ｆＬ｜＝ ０．００８１３ （３）Ｌ／ｆ ＝ ０．０５６ （４）Ｎ ＝ １．５１６８０ （５）ν0 ＝６４．１０ （防振データ） 防振レンズ群の最大変位量の大きさΔＳＬ １．０ 対応する像の移動量 ΔＹ ＋０．２３２ （ΔＹの正符号は、防振レンズ群の移動方向と同じであることを示す）

【００３２】図４は、実施例２における諸収差図であ
る。なお、実施例２において、クローズアップレンズの
最も物体側の面の曲率中心位置と物点位置とは一致して
いる。各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高
を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、Ｇはｇ線（λ
＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点
収差を示す収差図において実線はサジタル像面を示し、
破線はメリディオナル像面を示している。また、防振補
正時における横収差を示す収差図では、防振レンズ群Ｇ
Ｌが最大１．０だけ変位した状態における横収差を示し
ている。各収差図から明らかなように、本実施例では、
防振補正時も含めて諸収差が良好に補正されていること
がわかる。

【００３３】なお、上述の各実施例では、周囲媒質が水
（屈折率１．３３３０６、アッベ数５３．９８）である
例を示したが、海水、エチルアルコール等の周囲媒質に
対しての本発明を適用することもできる。また、上述の
各実施例では、クローズアップレンズの物体側面、クロ
ーズアップレンズの像側面および撮影レンズの物体側面
が周囲媒質に接している例を示したが、クローズアップ
レンズの物体側面だけが周囲媒質に接するように構成す
ることもできる。

【００３４】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、たとえ
ば水中用カメラの物体側に装着され、カメラの揺れに起
因する像位置変動を補正することのできる、防振機能を
備えたクローズアップレンズを実現することができる。
さらに、水中において、スローシンクロやスローシャッ
ターによる撮影等も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかるクローズアップレ
ンズＣＵＬが水中用撮影レンズＷＬに取り付けられた状
態を示す図である。

【図２】第１実施例における諸収差図である。

【図３】本発明の第２実施例にかかるクローズアップレ
ンズＣＵＬが水中用撮影レンズＷＬに取り付けられた状
態を示す図である。

【図４】第２実施例における諸収差図である。

【符号の説明】

ＣＵＬ クローズアップレンズ ＷＬ 水中用撮影レンズ ＧＬ 防振レンズ群 １ 防振機構 ２ 検出手段 ３ 制御系

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率が１．０よりも実質的に大きい周
   囲媒質中において用いられる対物レンズの物体側に着脱
   自在に装着されるようになったクローズアップレンズに
   おいて、 少なくとも前記クローズアップレンズの最も物体側の面
   は前記周囲媒質に接し、 前記対物レンズを介して形成される像の位置変動を補正
   するために、前記クローズアップレンズを構成する光学
   系のうち一部のレンズ群ＧＬを光軸とほぼ直交する方向
   に変位させるための変位手段を備えていることを特徴と
   する防振機能を備えたクローズアップレンズ。
2. 【請求項２】 前記クローズアップレンズの最も物体側
   のレンズは、前記所定方向に沿って固定であることを特
   徴とする請求項１に記載の防振機能を備えたクローズア
   ップレンズ。
3. 【請求項３】 前記周囲媒質は水であり、前記クローズ
   アップレンズの最も物体側の面および最も像側の面が水
   に接していることを特徴とする請求項１または２に記載
   の防振機能を備えたクローズアップレンズ。
4. 【請求項４】 前記対物レンズを介して形成される像の
   位置変動を検出するための検出手段と、 前記像の位置変動を補正するために、前記検出手段の出
   力に基づいて前記変位手段を制御するための制御手段
   と、 をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか１項に記載のの防振機能を備えたクローズアッ
   プレンズ。
5. 【請求項５】 前記クローズアップレンズ全体の焦点距
   離をｆとし、前記一部のレンズ群ＧＬの焦点距離をｆＬ
   としたとき、 ０．２＜｜ｆＬ｜／ｆ＜５．０ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれか１項に記載の防振機能を備えたクローズアップレ
   ンズ。
6. 【請求項６】 前記クローズアップレンズ全体の焦点距
   離をｆとし、前記一部のレンズ群ＧＬの焦点距離をｆＬ
   とし、前記一部のレンズ群ＧＬの軸上厚さをＬとし、前
   記一部のレンズ群ＧＬのの最大変位量の大きさを△ＳＬ
   としたとき、 △ＳＬ／｜ｆＬ｜＜０．１ Ｌ／ｆ＜０．７ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１項に記載の防振機能を備えたクローズアップレ
   ンズ。