JPH10104679A - 頂角可変プリズムおよびこれを用いた振れ補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】手振れ補正を簡単な構造で実現する。しかもア
ダプター式に構成する。 【解決手段】平凹レンズ３６と凸平レンズ３８を凸凸レ
ンズ３５に対して回動自在に配する。第１のレンズは垂
直方向に回動し、第３のレンズは水平方向に回動する。
これらの回動角を合成すると２次元的な光軸の動きとな
る。レンズを回動すれば頂角可変プリズムとなり、その
透過光軸を可変できる。円筒レンズを使用しているため
曲率中心軸方向に変位してもその方向に光軸が変化しな
いので制御精度が非常に高い。第１と第２および第２と
第３のレンズの間には、曲率面方向に回動するためのガ
イド手段が、同じ曲率中心の曲率をもって配置されてい
るので、レンズの回動が非常にスムーズとなる。ビデオ
カメラの手振れによるセンサ出力を水平方向および垂直
方向成分に分け、これに基づいて生成された補正信号を
第１と第３のレンズに対する回動制御信号として与えれ
ば、手振れを簡単に補正できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光軸角度を可変で
きる手振れ補正などに適用して好適な頂角可変プリズム
およびこれを使用した振れ補正装置に関する。詳しく
は、一定の間隙をあけてほぼ同一の曲率半径をもつ凹凸
面を近接、対向させた３枚の光学レンズを組み合わせて
アフォーカル光学系を構成すると共に、そのうち中間に
位置する光学レンズを基準にして前後に配置された光学
レンズの光軸（水平軸と垂直軸）を可変してプリズムの
頂角を変えることによって、簡単な構成で透過光軸を可
変できるようにしたものである。振れ補正装置ではこの
頂角可変プリズムを使用することによって手振れなどの
角度ずれを簡単に補正できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビカメラ撮影時にカメラに伝
わる振動により撮影画像が揺れることを制御するため、
カメラ内にカメラの角度姿勢を検知するセンサーを取り
付け、その出力に応じてカメラ撮影レンズの光路上にお
いた手振れ補正用プリズムの頂角を変化させることによ
って、透過光軸を傾けてカメラの揺動による画像の揺れ
をキャンセルする手振れ補正装置が知られている。

【０００３】例えば「特開昭６１−２６９５７２号公
報」では、レンズ光軸内に特殊な液体を板ガラスで挟ん
で封入し、一方の板ガラスの角度姿勢を変えることでプ
リズムの頂角を変化させ、これにより透過光軸をカメラ
の揺れた角度だけ補正するようにしている。

【０００４】一方屈折率と曲率が等しい平凸レンズと平
凹レンズを、互いの球面が僅かな隙間を保つようにし、
一方のレンズを球面に沿わせて回動させることにより、
球面を隔てて向い合う２平面のなす角度を変化させる凹
凸レンズを使用した頂角可変プリズムもまた手振れ補正
装置として考案されている。「特開平６−０７０２２０
号公報」中には凹凸レンズを使用した頂角可変プリズム
が手振れ補正装置として開示され、また「特開平６−２
８１８８９号公報」には凹凸レンズを使用した頂角可変
プリズムが手振れ補正装置として開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した液体封入型の
頂角可変プリズムについては、２枚の板ガラスとこれを
結合する蛇腹の間に液体の封入がなされているため、板
ガラスの角度を変えるときにこの液体が粘性抵抗として
働き、高速の振れに追従しにくいという欠点がある。

【０００６】一方、凹凸レンズ組み合せ方式の頂角可変
プリズムについては、「特公昭５７−２５８０３号公
報」においても公知の技術として記述されているが、今
日まで広く用いられてはいない。この理由は「特公昭５
７−２５８０３号公報」にも述べられているように、凹
凸レンズの曲率をあまり小さくできないため、曲率中心
の回りに回動自在に保持することが狭いスペースではで
きなかったこと、あるいは凹凸レンズと同じ中心を持つ
球面上を滑らせて動かすようにした場合、滑りによって
揺動の応答性が悪化したり、摺動部分が傷ついたりする
ことが予想されるためである。

【０００７】実際、上述した「特開平６−２８１８８９
号公報」で考案されている凸レンズの回動支持方法は、
撮像面に平行で凸レンズの曲率中心を通る軸をレンズ外
部に構成し、この軸に回動自在に形成された腕に凸レン
ズを保持させて凸レンズの回動支持を行うものである。

【０００８】このため、撮像系全体を揺動させる方式と
同様に、回動部分が大きくなって装置全体が大型化する
という欠点があり、また動く部分の重量が重いため慣性
が大きくなり、高速の振れに対する追従性が悪く、大き
なエネルギーを要するという欠点を有している。

【０００９】この発明はこのような従来の課題を解決し
たものであって、３枚の光学レンズを組み合わせてアフ
ォーカルな頂角可変プリズムを構成すると共に、その回
動手段を簡単な構成で実現したものである。またこのよ
うな頂角可変プリズムを使用して振れ補正装置を構成す
ることによって手振れ補正などの２次元的な補正を正確
に行えるようにしたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため請求項１に記載したこの発明に係る頂角可変プリズ
ムでは、第１面と第２面からなる第１の光学レンズと、
第３面と第４面からなる第２の光学レンズと、第５面と
第６面からなる第３の光学レンズが、この順序で互いに
近接配置されると共に、上記第２面が所定曲率をなす円
筒面となされ、上記第３面が上記第２面と正負同符号
で、概ね第２面と近似した曲率円筒面となされ、上記第
４面は上記第３面と対称にして正負異符号で概ね第３面
と近似した曲率円筒面となされると共に、その曲率中心
軸が上記第３面の曲率中心軸と直交するように上記第２
の光学レンズが構成され、さらに上記第５面が第４面と
正負同符号で、概ね第４面と近似の曲率円筒面となさ
れ、上記第１〜第３の光学レンズ全体の合成焦点距離は
アフォーカル系となされたことを特徴とする。

【００１１】請求項８に記載したこの発明に係る振れ補
正装置では、頂角可変プリズムを有し、この頂角可変プ
リズムは第１面と第２面からなる第１の光学レンズと、
第３面と第４面からなる第２の光学レンズと、第５面と
第６面からなる第３の光学レンズが、この順序で互いに
近接配置されると共に、上記第２面が所定曲率をなす円
筒面となされ、上記第３面が上記第２面と正負同符号
で、概ね第２面と近似した曲率円筒面となされ、上記第
４面は上記第３面と対称にして正負異符号で概ね第３面
と近似した曲率円筒面となされると共に、その曲率中心
軸が上記第３面の曲率中心軸と直交するように上記第２
の光学レンズが構成され、さらに上記第５面が第４面と
正負同符号で、概ね第４面と近似の曲率円筒面となさ
れ、上記第１〜第３の光学レンズ全体の合成焦点距離が
アフォーカル系となされた頂角可変プリズムであって、
この頂角可変プリズムが取り付けられた振れ補正機構が
ビデオカメラの光学系に取り付けられると共に、その鏡
筒には角速度センサが配されてビデオカメラの振れが検
出され、検出された振れ成分を補正するようにこの振れ
成分に基づいて、上記第２の光学レンズに対する第１の
光学レンズと第３の光学レンズの何れか若しくはその双
方が回動制御されて、頂角可変プリズムの頂角が可変さ
れて、その光軸が変更されるようになされたことを特徴
とする。

【００１２】この発明に係る頂角可変プリズムでは、前
後の面が所定の曲率面となされた第２の光学レンズに対
して前後に配された第１と第３の光学レンズが互いに直
交する方向に回動できるようになされている。

【００１３】例えば第１の光学レンズを垂直方向に回動
できるようにし、第３の光学レンズを水平方向に回動で
きるようにすると、これらの回動角を合成すると２次元
的な光軸の動きとなる。レンズを回動することによって
プリズムの頂角が可変されたことになり、その透過光軸
を可変できる。

【００１４】第１と第２の光学レンズの間および第２と
第３の光学レンズの間には、それぞれ曲率面方向に回動
するためのガイド手段が、同じ曲率を持って配置されて
いるので、第２の光学レンズに対する第１および第３の
光学レンズの回動が非常にスムーズとなる。またガイド
手段やレンズ駆動手段の構成が非常に簡単であるため、
回動角制御が正確となり、駆動パワーも少なくて済む。

【００１５】ビデオカメラの手振れによるセンサ出力を
水平方向および垂直方向成分に分け、これに基づいて生
成された補正信号を第１と第３の光学レンズに対する回
動制御信号として与えれば、手振れ方向に透過光軸を２
次元的に変更できるから、手振れによる画面振れを容易
に補正できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係る頂角可変
プリズムおよびこの頂角可変プリズムを有する振れ補正
装置を備えたビデオカメラの一実施形態を図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１７】図１は頂角可変プリズムを有する振れ補正
装置を備えた取材用ビデオカメラ１０の一実施態様を示
すものであって、被写体１１は光学系１２を介して撮像
素子であるこの例では２次元構成のＣＣＤ１３によって
被写体の光像が電気信号（撮像信号）に変換される。撮
像信号は後段の信号処理部１４においてコンポジット若
しくはコンポーネントのカラー映像信号に変換されて端
子１５に導出される。

【００１８】光学系１２の前には振れ補正機構部２０が
取り付けられる。この振れ補正機構部２０はアダプター
式に構成され、ビデオカメラ１０に対しては着脱自在に
構成されている。したがって必要時のみ光学系１２に連
結される。

【００１９】振れ補正機構部２０は筒状体をなす鏡筒２
１の内部に第１〜第３の光学レンズ３５，３６，３８で
構成された頂角可変プリズム（補正レンズ系）２２が取
り付けられている。鏡筒２１には角速度検出器（セン
サ）２３が取り付けられ、ビデオカメラ１０の振れ（手
振れなど）などによる振動が検出される。

【００２０】角速度検出器２３は図２のように水平方向
ｘ（ヨーイング方向、パン方向）に関する振動成分を検
出する角速度センサ３１と、垂直方向ｙ（ピッチング方
向、チルト方向）に関する振動成分を検出する角速度セ
ンサ３２とで構成されたものを使用することができ、角
速度センサ３１がビデオカメラ１０の水平方向と平行す
るように鏡筒２１に取り付けられている。

【００２１】センサ３１からは水平方向ｘに関する振動
成分△ｘが検出され、他方のセンサ３２からは垂直方向
ｙに関する振動成分△ｙが検出される。これらがＣＰＵ
を内蔵した制御部２４に与えられる。

【００２２】制御部２４ではこれらの振動成分△ｘ，△
ｙから、ビデオカメラ１０の振れ角が演算され、その振
れ角を補正できるような回動角となるように回動角制御
信号△ｘ′，△ｙ′が生成される。これら回動角制御信
号△ｘ′，△ｙ′はそれぞれ対応する制御回路２５，２
８を経てモータドライバ２６，２９に供給され、対応す
る駆動モータ２７，３０に印加される。ここで、駆動モ
ータ２７は第３の光学レンズ３８を回動させるための駆
動モータであり、他方の駆動モータ３０は第１の光学レ
ンズ３６を回動させるための駆動モータであって、制御
信号△ｘ′，△ｙ′の値に応じた回動角θｘ，θｙだけ
それぞれの光学レンズ３６，３８が可変される。

【００２３】頂角可変プリズム２２は上述したように３
つの光学レンズ３５，３６，３８で構成され、それぞれ
が光軸方向に対して２つの面をもつ。そして互いに対向
する面は同じ曲率半径をもつ曲率面（円筒面）として構
成され、非対向面は平面となされる。

【００２４】図３にはこのような関係を満足する頂角可
変プリズム２２の一例を示す。この例は球面レンズでは
なく円筒レンズを使用した場合であって、第１の光学レ
ンズ３６として平凹レンズが使用され、第２の光学レン
ズ３５として凸凸レンズが使用され、そして第３の光学
レンズ３８として凹平レンズが使用されている。

【００２５】第２の光学レンズ３５は、第３面Ｇ３と第
４面Ｇ４とで構成され、第４面Ｇ４は第３面Ｇ３と対称
にして正負異符号で概ね第３面Ｇ３と近似した曲率円筒
面となされた第１および第２の凸平レンズ３５Ａ，３５
Ｂで構成される。そして、その曲率中心軸が第３面Ｇ３
の曲率中心軸と直交するように第２の光学レンズ３５が
構成される。したがってこれは同一構成の一対の凸平レ
ンズ３５Ａ，３５Ｂの第３面Ｇ３と第４面Ｇ４とが互い
の円筒面が直交するように互いの平面を貼り合わせて構
成することができる。もちろん一体で構成することもで
きる。

【００２６】第１の光学レンズ３６と、第２のレンズ３
５を構成する凸平レンズ３５Ａとで垂直振れ補正機構部
２２Ｙが構成されると共に、第３面Ｇ３が第２面Ｇ２と
正負同符号で、概ね第２面と近似した曲率円筒面となさ
れたものが使用され、第３面Ｇ３に対して第２面Ｇ２が
その曲率半径を回動支点として垂直方向Ｙ−Ｙ′に回動
できるように、それぞれの円筒面の向きが定められてい
る。

【００２７】同様に、第２の凸平レンズ３５Ｂと第３の
光学レンズ３８とで水平振れ補正機構部２２Ｘが構成さ
れ、第５面Ｇ５が第４面Ｇ４と正負同符号で、概ね第４
面Ｇ４と近似の曲率円筒面となされたレンズが使用され
る。そして、第４面Ｇ４に対して第５面Ｇ５がその曲率
半径を回動支点として水平方向Ｘ−Ｘ′に回動できるよ
うに、それぞれの円筒面の向きが定められている。

【００２８】さらに、第１〜第３の光学レンズ３５，３
６，３８全体の合成焦点距離はアフォーカル系となるよ
うになされているが、そのための条件などについては後
述する。アフォーカル系とすることによって光学系１２
に入射する被写体１１の光像への影響は全くない。

【００２９】図３に示す頂角可変プリズム２２は図４の
ような鏡筒２１内に取り付けられる。図４は光軸に対し
て垂直軸（Ｙ−Ｙ′）と平行に断面したものであって、
所定長をなす角筒状の鏡筒２１のほぼ中央部に第３面Ｇ
３が前側となるように第２の光学レンズ３５が取り付け
固定される。

【００３０】第２の光学レンズ３５の前面には第３面Ｇ
３と小許の間隙を保持して第１の光学レンズ３６が垂直
方向に対して回動自在に取り付けられる。実際には、第
３面Ｇ３と平行に第２面Ｇ２がＹ−Ｙ′方向に回動でき
るように図５に示すようなガイド手段３９および駆動手
段４４が設けられる。

【００３１】図５は図４の上面側から見た分解図であっ
て、第２の光学レンズ３５を構成する第３面Ｇ３の左右
両端部近傍には一対のガイド溝４０，４１が並行して設
けられ、ここに断面がＴ字状をなす摺動凹部を有する円
弧状ガイド５８，５９が固着されている。ガイド５８，
５９は第３面Ｇ３から所定長突出しているが、これによ
って第２面Ｇ２との対向間隔を決めることができる。

【００３２】これに対し、第１の光学レンズ３６を構成
する第２面Ｇ２側にはガイド５８，５９と対向する位置
に断面がＴ字状をなすガイド条４２，４３が弓なり状に
取り付け固定されており（図６参照）、その突端４２
ａ，４３ａをガイド５８，５９の摺動凹部に装着するこ
とによって、第１の光学レンズ３６を第２の光学レンズ
３５Ａに対して所定の間隙を保持してＹ−Ｙ′方向に回
動させることができる。

【００３３】第１と第２の光学レンズ３５（３５Ａ），
３６の間および第２と第３の光学レンズ３５（３５
Ｂ），３８の間には、それぞれ曲率面方向に回動するた
めのガイド手段３９，４９が、同じ曲率中心の曲率をも
って配置されているので、第２の光学レンズ３５に対す
る第１および第３の光学レンズ３６，３８の回動が非常
にスムーズとなる。

【００３４】第１の光学レンズ３６の回動が第３の光学
レンズ３８に対する回動に影響を及ぼすことはなく、相
互に独立した角度調整ができる。その結果、回動角の調
整を正確に行うことができる。またその構成も非常に簡
単である。ガイド手段３９，４９の負荷としては殆どの
場合、第１と第３の光学レンズ３６，３８であるから、
負荷が軽くなり、それだけ回動がスムーズとなると共に
回動パワーも少なくて済む。

【００３５】第１の光学レンズ３６を回動させるための
駆動手段４４の一例を図５および図６を参照して説明す
る。駆動モータ４６にはピニオン４５が取り付けられ、
このピニオン４５がラック４７に歯合されて第１の光学
レンズ３６にその回動力が伝達される。

【００３６】ラック４７の歯合面は図６に示すように、
第２面Ｇ２とほぼ同じ曲率中心の曲率となされると共
に、そのラック本体が第１の光学レンズ３６の側壁側に
取り付けられている。その結果、図６および図７のよう
にピニオン４５を回転させると、その回転方向に第１の
光学レンズ３６を回動させることができる。図７は被写
体側より第１の光学レンズ３６を見たときの図であり、
この図からも明らかなように第１の光学レンズ３６をＹ
−Ｙ′方向（垂直方向）に所定角だけ回動させることが
できる。

【００３７】第２の光学レンズ３５（３５Ｂ）と第３の
光学レンズ３８との間にも上述したと同じような構成が
施されているので、対応する部分には対応する符号を付
す。図４のように第３の光学レンズ３８は第２の光学レ
ンズ３５Ｂに対して水平方向（Ｘ−Ｘ′方向）に回動さ
せる必要がある以外はその構成および動作は全く同一で
あるので、その構成および動作は割愛するも、ガイド手
段４９はガイド溝５０，５１と円弧状ガイド５２，５３
とで構成される。駆動手段５４も駆動モータ５６、ピニ
オン５５およびラック５７で構成されている。

【００３８】さてこのように構成された振れ補正機構部
２０に関して、これに含まれる頂角可変プリズム２２の
合成焦点距離はアフォーカルとなるように設計されてい
る。そのための条件は以下のようなものである。第１と
第２の光学レンズ３５，３６を用いて説明する。

【００３９】光学レンズの材料としてはＢＫ７を用い、
それぞれの曲率半径は全て等しくＲ１００ｍｍとし、対
向間隙△として１ｍｍの隙間を設けているものとする。
そして図８に示すように、ほぼ等しい半径の、凹凸円筒
面をわずかの空隙△（ｎ2：屈折率で、この例では１．
５１６３３）で対向させた頂角可変プリズム（タブレッ
トレンズ）において、第２面Ｇ２の曲率半径をｒ1、第
３面Ｇ３の曲率半径をｒ2、２つのレンズ３５，３６の
共通する屈折率をｎ1とするとき、（数１）を満たすよ
うに設計する。

【００４０】

【数１】

【００４１】曲率半径ｒ2は、ｒ2＝（１００＋１）＊
（１．５１６３３−１）＝１００．５１６３３となる。
さて、光軸に平行な光線が高さｙ1で第１の光学レンズ
（平凹レンズ）の第１面Ｇ１に入射し、そのままの高さ
で半径ｒ1の第２面Ｇ２に点Ｐ1で入射する。光線と円筒
面での法線が光軸となす角度をｉ1とするとｉ1はこの光
線の第２面Ｇ２への入射角である。この光線の屈折角を
ｉ2とすると

【００４２】

【数２】

【００４３】近軸光線の近似を用いると、

【００４４】

【数３】

【００４５】と表わせる。

【００４６】次に屈折光線が入射光軸となす角をｉ3と
すると、

【００４７】

【数４】

【００４８】となる。更にこの光線が第２の光学レンズ
３５における第３面（凸円筒面）Ｇ３に入射する点をＰ
2、その高さをｙ2とすると、

【００４９】

【数５】

【００５０】Ｐ2での、第３面Ｇ３の法線が光軸となす
角をｉ4、その曲率半径をｒ2とすると

【００５１】

【数６】

【００５２】したがって

【００５３】

【数７】

【００５４】ここで、ｉ4＝ｉ1、すなわち第１の入射面
と第２の入射面の法線の傾きが等しく、かつ両レンズ３
５と３６の屈折率が等しいとき、この光線は平行な２つ
の境界面を屈折率ｎ1の媒質からｎ2の媒質に入り、再び
ｎ1の媒質に戻ったことになり、光線は元の角度を保つ
ことになる。したがって（数１）が満たされれば上式の
ｉ1の係数が１となり、光線は入射と同じ光軸に平行な
まま第２の光学レンズ３５の平面Ｇ７に垂直に入射し、
入射角度がそのまま保たれて出射する。したがってこの
垂直振れ補正機構部２２Ｙはアフォーカル系を満たす光
学系となる。

【００５５】次に第２の光学レンズ３５（３５Ｂ）の屈
折率が第１の光学レンズ３６と異なる場合について考え
る。

【００５６】図９に示すように、凹面を有するレンズ３
６の屈折率をｎ1、空気の、屈折率をｎ2、第３面Ｇ３の
曲率半径をｒ2、凸面を有するレンズ３５の屈折率をｎ3
とするとき、これらの数の間に次の関係を満たすように
設計する。

【００５７】

【数８】

【００５８】この場合も上記と同様に（数７）までは成
立するが、２つのレンズ３５，３６の屈折率が異なるた
め、点Ｐ1、Ｐ2での面の法線の傾きが一致しても出射光
線が入射光線と平行にはならず、Ｐ2での屈折を調べな
ければならない。まずＰ2での入射角をｉ5、屈折角をｉ
6とすると、

【００５９】

【数９】

【００６０】従って、Ｐ2を屈折した光線が光軸となす
角ｉ7は次のように表わせる。

【００６１】

【数１０】

【００６２】ここで上式の［ ］内が０となれば、ｉ7
＝０となり、屈折した光線は光軸と平行となって、平凸
レンズの平面を通過した後も光軸と平行となる。この平
行条件は（数８）の条件が満たされれば成り立つので、
（数８）が平凸レンズと平凹レンズを組み合せた頂角可
変プリズム２２におけるアフォーカルの条件となる。

【００６３】第１の光学レンズ３６のみを図１０Ａから
同図Ｂのようにθだけ垂直方向に可変したときには、頂
角をθとする可変プリズムとなり、第１の光学レンズ３
６側の光線はαだけ屈折する。したがって、スネルの法
則によって、 （ｎ1／ｎ2）sinθ＝sin（θ＋α） θが限りなくゼロに近いときには、 （ｎ1／ｎ2）θ＝（θ＋α） ∴α＝｛（ｎ1／ｎ2）−１）θ となる。ここで、第１の光学レンズ３６の屈折率ｎ1
を、 ｎ1＝１．５ とすれれば、空気の屈折率ｎ2＝１であることから、 α＝０．５θ となる。ゆえに第１のレンズ３６を角度θだけ回動傾斜
させると、出射光軸を０．５θだけ変位させることがで
きる。換言すれば、光軸が垂直方向にαだけ傾いたとき
には、その傾きの方向とは逆方向に２αだけ第１の光学
レンズ３６を傾ければ手振れの光軸を補正できる。

【００６４】第２の光学レンズ３５Ｂと第３の光学レン
ズ３８との関係も上述したと同じであって、光軸が水平
方向にαだけ傾いたときはその傾きの方向とは逆方向に
２αだけ第３の光学レンズ３８を傾ければ光軸を補正で
きる。その結果、光軸が２次元的に傾いたときは、第１
と第３の光学レンズ３６，３８を同時に所定角だけ回動
させて傾ければ、２次元的な光軸補正を実現できる。

【００６５】したがって図１に示すようにビデオカメラ
１０に対する手振れ補正用として振れ補正装置を装着し
たときには、制御部２４では図１１に示すような補正処
理が実行される。

【００６６】同図のように角速度センサ２３からの振動
成分△ｘ′，△ｙ′がそれぞれ取り込まれ（ステップ６
１，６２）、次に適切な補正値△ｘおよび△ｙが算出さ
れる（ステップ６３，６４）。適切な補正値とは手振れ
を補正するに足る回動角を得るための制御信号のことで
ある。算出された適正補正値をもつ回動角制御信号がそ
れぞれ駆動モータ２７，３０に供給されて、第１の光学
レンズ３６が△ｙに相当する分回動されると共に、第３
の光学レンズ３８が△ｘに相当する分回動されて手振れ
による光軸補正が行われる。

【００６７】上述したように、第１〜第３の光学レンズ
３５、３６、３８として円筒レンズを使用した場合に
は、これを球面レンズなどで構成する場合よりも以下の
ような点で優れている。 （１）円筒レンズは互いに回動軸方向に変位してもその
透過光軸はその方向に屈折変化しないので、回動軸方向
に円筒レンズが変位しても光学特性が劣化することはな
い。 （２）そのために円筒レンズプリズムの光軸を厳密にｙ
軸方向のみ角度可変が可能で、ｘ方向に対して余分な変
化が生じないので、２次元的な角度制御に対する制御精
度が高い。したがって余分な補償構成を採る必要がなく
なり、角度制御が非常に高くなる。 （３）その結果、レンズ機構の構成に機械的な変位やガ
タがあったとしても、その変位やガタの方向に光軸角変
化しないため、レンズ機構に対する機械的な精度があま
り要求されない。回動方向と異なる方向の変位（ガタや
ずれ）が生じたとしても、所望の光軸角度可変に対して
無関係な構成とすることができる。 （４）その分十分な機械的クリアランスで構成できるか
ら、駆動負荷が軽減されると共に、高速応答可能な駆動
を容易に実現できる。もちろん軽負荷であることから省
電力化を実現できる。 （５）第１の光学レンズ３６と第３の光学レンズ３８と
は互いに異なる方向への回動であるが、互いに独立した
動きであるため、一方の回動変位が他方の回動変位に影
響を与えるようなことがない。

【００６８】図１２はこの発明に係る頂角可変プリズム
２２の他の実施態様であって、本例では図３の凹凸関係
が逆の円筒面を有する光学レンズを使用した場合であ
る。

【００６９】この例でも球面レンズではなく円筒レンズ
を使用した場合であって、第１の光学レンズ３６として
平凸レンズが使用され、第２の光学レンズ３５として凹
凹レンズが使用され、そして第３の光学レンズ３８とし
て凸平レンズが使用されている。

【００７０】第２の光学レンズ３５は、第３面Ｇ３と第
４面Ｇ４とで構成され、第４面Ｇ４は第３面Ｇ３と対称
にして正負異符号で概ね第３面Ｇ３と近似した曲率円筒
面となされた第１および第２の凹平レンズ３５Ａ，３５
Ｂで構成される。そして、その曲率中心軸が第３面Ｇ３
の曲率中心軸と直交するように第２の光学レンズ３５が
構成される。したがってこれは同一構成の一対の凹平レ
ンズ３５Ａ，３５Ｂの第３面Ｇ３と第４面Ｇ４とが互い
の円筒面が直交するように貼り合わせて構成することが
できる。もちろん一体化して構成することもできる。

【００７１】第１の光学レンズ３６と一方の凹平レンズ
３５Ａとで垂直振れ補正機構部２２Ｙが構成されると共
に、第３面Ｇ３が第２面Ｇ２と正負同符号で、概ね第２
面と近似した曲率円筒面となされたものが使用され、第
３面Ｇ３に対して第２面Ｇ２がその曲率半径を回動支点
として垂直方向Ｙ−Ｙ′に回動できるように、それぞれ
の円筒面の向きが定められている。

【００７２】同様に、他方の凹平レンズ３５Ｂと第３の
光学レンズ３８とで水平振れ補正機構部２２Ｘが構成さ
れ、第５面Ｇ５が第４面Ｇ４と正負同符号で、概ね第４
面Ｇ４と近似の曲率円筒面となされたレンズが使用され
る。そして、第４面Ｇ４に対して第５面Ｇ５がその曲率
半径を回動支点として水平方向Ｘ−Ｘ′に回動できるよ
うに、それぞれの円筒面の向きが定められている。

【００７３】さらに、第１〜第３の光学レンズ３５，３
６，３８全体の合成焦点距離はアフォーカル系となるよ
うに設計されている。このような頂角可変プリズム２２
を使用しても２次元的な振れ補正を実現できる。

【００７４】上述した例では、第１と第３の光学レンズ
３５，３８の回動軸を垂直軸と水平軸と並行するように
して説明したが、このような関係に設定する必要性はな
く、垂直軸あるいは水平軸と任意の角度でこれら回動軸
が交差するように頂角可変プリズム２２を配置した状態
で使用することも可能である。

【００７５】上述した例ではこの発明に係る頂角可変プ
リズムをビデオカメラの手振れ補正系に適用したが、こ
れに限らず映画用撮影機やスチルカメラなどの光軸補正
系にも適用できることは明らかである。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明では所定の
曲率半径を持った円筒面を有する３つの光学レンズをそ
の合体焦点距離がアフォーカル系を構成するように近接
配置し、第１と第３の光学レンズを第２の光学レンズに
それぞれ独立にその光軸を調整できるように構成したも
のである。

【００７７】これによれば、第１の光学レンズによって
垂直方向のみの傾きを調整でき、第３の光学レンズによ
って水平方向のみの傾きを調整できるので、二次元の傾
き調整を簡単に行うことができる。

【００７８】第１〜第３の光学レンズにはそれぞれガイ
ド手段が設けられているので、第１と第３の光学レンズ
をそれぞれ独立にしかも高速に調整でき、またこの回動
操作による影響を他方に与えることがないので、振れ角
調整を正確に行うことができる。

【００７９】このガイド手段と共に第１と第３の光学レ
ンズにそれぞれ駆動手段を設けるだけで済むので、調整
手段が非常に簡単である。

【００８０】またこの振れ補正装置をビデオカメラに使
用するときには、手振れを完全に補正できるほか、この
振れ補正装置をアダプター式に利用できるため、必要時
以外は装着する必要がなくなりビデオカメラの使い勝手
が改善されるなどの特徴を有する。したがってこの発明
は業務用で取材用として使用されるビデオカメラなどに
適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る頂角可変プリズムを使用した振
れ補正機構を備えたビデオカメラの一実施態様を示す要
部の系統図である。

【図２】振れ検出用の角速度センサの一例を示す構成図
である。

【図３】この発明に係る頂角可変プリズムの一例を示す
斜視図である。

【図４】この発明に係る振れ補正装置の要部構成を示す
断面図である。

【図５】ピッチング用補正機構部の一例をその上部から
見たときの構成図である。

【図６】第１の光学レンズの駆動手段を示す図である。

【図７】第１の光学レンズの正面図である。

【図８】頂角可変プリズムがアフォーカル系であること
を示す図である。

【図９】頂角可変プリズムがアフォーカル系であること
を示す図である。

【図１０】手振れ補正時の頂角可変プリズムの説明図で
ある。

【図１１】手振れ補正のための一例を示すフローチャー
トである。

【図１２】頂角可変プリズムの他の例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・ビデオカメラ、１２・・・光学系、１３・・
・ＣＣＤ、２０・・・振れ補正機構部、２２・・・光学
レンズ補正系、３５・・・第２の光学レンズ、３６・・
・第１の光学レンズ、３８・・・第３の光学レンズ、Ｇ
１〜Ｇ４・・・第１〜第４の円筒面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｚ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１面と第２面からなる第１の光学レン
   ズと、第３面と第４面からなる第２の光学レンズと、第
   ５面と第６面からなる第３の光学レンズが、この順序で
   互いに近接配置されると共に、 上記第２面が所定曲率をなす円筒面となされ、上記第３
   面が上記第２面と正負同符号で、概ね第２面と近似した
   曲率円筒面となされ、上記第４面は上記第３面と対称に
   して正負異符号で概ね第３面と近似した曲率円筒面とな
   されると共に、その曲率中心軸が上記第３面の曲率中心
   軸と直交するように上記第２の光学レンズが構成され、 さらに上記第５面が第４面と正負同符号で、概ね第４面
   と近似の曲率円筒面となされ、上記第１〜第３の光学レ
   ンズ全体の合成焦点距離はアフォーカル系となされたこ
   とを特徴とする頂角可変プリズム。
2. 【請求項２】 第１の光学レンズを平凹円筒レンズと
   し、第２の光学レンズが互いに直交する凸凸円筒レンズ
   とし、第３の光学レンズが凹平円筒レンズとして構成さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の頂角可変プリズ
   ム。
3. 【請求項３】 第１〜第３の円筒レンズの凹凸面が逆転
   した円筒レンズを使用することを特徴とする請求項２記
   載の頂角可変プリズム。
4. 【請求項４】 第２の光学レンズが鏡筒に固定され、第
   １と第３の光学レンズの曲率中心軸がその回動中心軸と
   して独立に回動できるようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の頂角可変プリズム。
5. 【請求項５】 第２面と第３面との間および第４面と第
   ５面との間にレンズ回動用のガイド手段が設けられ、 第２の光学レンズに対して第１と第３の光学レンズそれ
   ぞれ独立して回動できるようになされたことを特徴とす
   る請求項１記載の頂角可変プリズム。
6. 【請求項６】 第１と第３の光学レンズには駆動手段が
   設けられ、この駆動手段によってそれぞれに対して回動
   力が付与されたことを特徴とする請求項１記載の頂角可
   変プリズム。
7. 【請求項７】 上記駆動手段は、駆動モータに連結され
   たピニオンと、これに歯合し、上記曲率半径をもつラッ
   クとで構成され、 上記ラックは上記第１と第３の光学レンズに取り付けら
   れたことを特徴とする請求項１記載の頂角可変プリズ
   ム。
8. 【請求項８】 頂角可変プリズムを有し、この頂角可変
   プリズムは第１面と第２面からなる第１の光学レンズ
   と、第３面と第４面からなる第２の光学レンズと、第５
   面と第６面からなる第３の光学レンズが、この順序で互
   いに近接配置されると共に、 上記第２面が所定曲率をなす円筒面となされ、上記第３
   面が上記第２面と正負同符号で、概ね第２面と近似した
   曲率円筒面となされ、上記第４面は上記第３面と対称に
   して正負異符号で概ね第３面と近似した曲率円筒面とな
   されると共に、その曲率中心軸が上記第３面の曲率中心
   軸と直交するように上記第２の光学レンズが構成され、 さらに上記第５面が第４面と正負同符号で、概ね第４面
   と近似の曲率円筒面となされ、上記第１〜第３の光学レ
   ンズ全体の合成焦点距離がアフォーカル系となされた頂
   角可変プリズムであって、 この頂角可変プリズムが取り付けられた振れ補正機構が
   ビデオカメラの光学系に取り付けられると共に、 その鏡筒には角速度センサが配されてビデオカメラの振
   れが検出され、 検出された振れ成分を補正するようにこの振れ成分に基
   づいて、上記第２の光学レンズに対する第１の光学レン
   ズと第３の光学レンズの何れか若しくはその双方が回動
   制御されて、頂角可変プリズムの頂角が可変されて、そ
   の透過光軸が変更されるようになされたことを特徴とす
   る振れ補正装置。
9. 【請求項９】 上記振れ補正機構は、上記カメラの光学
   系に対して着脱自在に構成されたことを特徴とする請求
   項８記載の振れ補正装置。
10. 【請求項１０】 上記第１の光学レンズと第３の光学レ
    ンズが互いに直交方向に回動自在に構成されるとき、 角速度センサで検出された振れ成分に基づく上記第１の
    光学レンズおよび、または上記第３の光学レンズの回動
    制御によって、 上記第１の光学レンズおよび、または上記第３の光学レ
    ンズの光軸が調整されて振れ補正が行われるようになさ
    れたことを特徴とする請求項８記載の振れ補正装置。
11. 【請求項１１】 上記角速度センサによって手振れ成分
    が検出され、この手振れ成分によってビデオカメラの手
    振れが補正されるようになされたことを特徴とする請求
    項８記載の振れ補正装置。