JPS61223819A - 防振光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）技術分野 本発明は、防振光学系、特に写真、ビデオカメラ等の撮
像光学系に用いる防振光学系に関する。

（２）　　従来技術 従来、撮像光学系に於る防振用補正光学系としては、第
１図に示す様に二股撮像光学系Ｓの最も被写体側に屈折
型可変頂角プリズムＰをアタッチメントとして配置し、
装置の振れに対応させて画像を偏向す本機能を備えた光
学系が米国特許３２１２４２０等に開示されている。し
かしながら、プリズム材料に色分散効果が存在する為、
撮像光学系Ｓの焦点距離ｆとプリズムＰの分散の度合に
比例する倍率の色収差を生じ、結像性能が劣下していた
。

例えば、プリズムＰにより偏向された任意の基準波長λ
０がプリズムＰを通過後、撮像光学系Ｓの光軸と平行に
撮像光学系Ｓへ入射する場合、他の波長λｎ（ｎ＝１．
２，３．・・・・・・）はプリズムＰの材料の分散度に
対応した射出傾角τｎ（光軸と入射方向との挟角）（ｎ
＝１．２＃３＃・・・）で後段の撮像光学系ＳＫ入射す
る。従って、プリズムＰの影響により生じる各波長λ。

の倍率の色収差”Ｉ　ｎ　（”　”　１　ｅ　２　ｖ　
３　ｐ　＝・）は次の（１）式で表わす事ができる。

Δｙｎ＝’拳ｔａｎτｎ　　（ｎ＝１、２，３．−・−
）　　−・（ｔ）この時、例えばハンディビデオカメラ
を手持ち撮影する条件として、装置の振れに対応する偏
向画像の撮像光学系の光軸に対する傾き（以下、補償偏
向角と記す）を３°、撮像光学系の焦点距＠ｆを５９ｍ
ｍ、屈折型可変頂角プリズムにｄ線、ｇ＃、ｃ線に対す
る屈折率が各々”　ｄ　＝１．４０５９　ｅ　ｎ　ｇ　
＝１．４１５６　ｅ　ｎ　ｇ　”　１．４０３５のシリ
フンゴムを用いたとすると、上記（１）式から得られる
倍率の色収差ＡＹｎはｄ線を基準として１Δｙｇ＝−６
２／Ａｍ、Δｙｃ＝１５μｍ　　となる。

一般に、通常の結像性能を維持する為には、倍率の色収
差の幅は１０〜２０μｍ以下が望ましいと考えられる為
、上記従来例の方式では補償角を３０′以内の範囲で適
用するか、或いは結像性能を犠牲にせざるを得なかった
。

（３）発明の概要 本発明の目的は、従来の欠点を除去し、結像性能を劣化
させる事なく充分な補償範囲が得られる防振光学系を提
供する事にある。

上記目的を達成する為に、本発明に係る防振光学系は、
屈折型画像偏向手段と、該屈折型画像偏向手段で生じる
収差を補正する収差補正手段とを有する事を特徴とする
。

上記屈折型画像偏向手段は、撮像光学系を介して結゛像
される画像を二次元的に偏向する事かえ 可能な手段で、例れば可変頂角プリズム等が挙げられる
。通常、該屈折型画像偏向手段は光学系の最も被写体側
に配置される。又、上記収差補正手段は上記屈折型画像
偏向手段で画像を偏向する事により生じる倍率の色収差
を補正する手段で、例えば、上記屈折型画像偏向手段の
偏向方向及び偏向角に従い、二次元的に光軸と垂直方向
に移動して収差補正を行なうレンズ群、可動プリズム等
が挙げられる。尚、該収差補正手段は通常光学系の最も
像側に配置され、上記屈折型画像偏向手段と連動して作
動する。

上記収差補正用のレンズ群の一例として、各々高分散材
料と低分散材料により成る一対のレンズを少なくとも有
するレンズ群が挙げられる。

尚、該レンズ群を構成する前記一対のレンズは一方が凸
レンズ、他方が凹レンズである事が望ましい。

上記レンズ群の更に望ましい構成の一例としては、該レ
ンズ群が少なくとも１枚のアツベ数νｄｌなる凸レンズ
と少なくとも１枚のアツベ数νｄ２なる凹レンズを有し
、該レンズ群の所定の基準波長域に於る合成のパワーを
ψとした時、ψγ０　　　　　　　　・・・・・・　（
２）１　ν　１　、−　υ　、＋　　ｌ　　Ｓ　　１　
ζ　　　　　　　　　　　　８．、　、、、　　　／す
１を満足する様な構成が挙げられる。上記（２）式は合
成のパワーψが略々零である事を示しており、上記（３
）式は上記凸レンズと凹レンズのアツベ数の差が１５以
上は必要である事を示しているが、パワーψとアツベ数
の差１ν（１１−ν４ｔｌの値は、上記レンズ群を構成
するレンズの材料及びその加工、レンズ設計上の制約、
上記レンズ群を光軸と垂直方向に移動させる駆動系の性
能等に関連して様々な値を取り得る。

更に上記レンズ群の構成として、アツベ数νｄｌなる凸
レンズとアツベ数νｄ２なる凹レンズによる接合レンズ
を用いると、レンズ枚数が最小で軽量化が図れる。この
際、該凸レンズと門レンズの内一方を高分散材料、残り
を低分散材料で構成し、ｇＩｉＩＡ及びｃ線に対する該
高分散材料の屈折率をｎ、１　、　ｎｃｌ　、該低分散
材料の屈折率をｎ１１２．ｎｃｌとする時、次の（９）
式を満足する事により更に効果的な収差補正が出来る。

１’１ｇｌ−ｎｇ２−１１ｃｌ　＋ｎｃｚ　＞　０．０
２　　　・・・・・・（４）以下、上記収差補正手段の
１つとして、光軸と垂直に２次元移動するレンズ群によ
る収差補正原理を図面を用いて詳述する。

第２図（Ａ）〜（Ｃ）は移動するレンズ群による収差補
正の原理図で、Ｐはプリズム等の屈折型画像偏向手段、
Ｓは一般撮像光学系、Ｌは収差補正用レンズ群、１は像
面、２は全系の光軸、３は収差補正用レンズ群りの中心
軸を示す。

第２図（Ａ）は屈折型画像偏向手段Ｐ１一般撮図（Ｂ）
及び（Ｃ）は収差補正用レンズ群りの結像作用を示した
概略図で、（Ｂ）は長波長、（Ｃ）は短波長に対するも
のをボす。

今、上記収差補正用レンズ群りの結像倍率をβとする。

該収差補正用レンズ群が、屈折型画像偏向手段Ｐで発生
した収差を補正する為にＡｈだけ光軸と垂直方向に移動
、即ち平行偏心すると仮定する、但し偏心前の全系の光
軸２と該収差補正用レンズ群の中心軸３とは一致してい
る。この時、偏心後の前記収差補正用レンズ群の中心軸
３を基準とした一般撮像光学系Ｓによる無限遠物体の光
軸上に於る物体高ｙと、該収差補正用レンズ群りを介し
て結像され九像高ｙ′は次の（５）　（６）式で与えら
れる。

ｙ＝−Ａｈ　　　　　　　　　・・曲　（５）ｙ−Ａｈ
・β　　　　　　・・・・・・　（６）従って、偏心前
の全県の光軸２を基準にした像点の移動量Δｙは次の（
７）式で与えられるΔｙ＝Δｈ＋ｙ’＝（１−β）Ａｈ
　・・・・・・　（７）ここで、前記収差補正用レンズ
群りの任意の基準波長λ０に対するパワーψを略々零（
９）−；０）にすると、この基準波長λ。Ｋ対する該収
差補正用レンズ群りの結像倍率βは略々１となり、像点
の移動量Δｙも略々零となる。（Δｙ−２０）又、λ１
〉λ０〉λ２の関係を、有する波長λ１に対しては結像
倍率βはβ〉１、波長λ２に対しては結像倍率βはβく
１となる様に設定すると、前記収差補正用レンズ１ち移
動量ΔｈがＡｈ＞ｏであれば、上記（７）式よりｍ２図
（Ｂ）に示す様に波長λ１の移動量ΔｙはΔｙく０、第
２図（Ｃ）　Ｋ示す様に波長λ２の移動量ΔｙはΔｙ＞
ｏとなる。

即ち、基準波長λＯに対して長波長のλｌでは発散系、
基準波長λＯに対して短波長のλ２では収斂系となる光
学系となっている。従って、前記収差補正用レンズ群り
の平行偏心により、長波長２重と短波長λ２の該レンズ
群りによる偏向方向を逆にする事が可能となり、前記屈
折型画像偏向手段に於て基準波長λＯを中心に発生した
長波長λ１と短波長λ２の倍率の色収差を該レンズ群り
でキャンセルし、補正する事が出来る。

上記収差補正用レンズ群りの具体的な構成として、例え
ば凹レンズに小原光学硝子製作所製の８ＦＬ６、凸レン
ズに同製作所製のＬａ８Ｆ０１５を用いて接合レンズを
形成し、該接合レンズの第１面と第３面を平面、第２面
の接合部の曲率半径をγとすると、該接合レンズのｄ線
。

ｇ線、α線の各々に対するパワーψは ｃｐａ　＝　０．００１１８／ｒ ｏ−＝　　（１−（１（１９１５５／ｒ９’ｃ　＝−０
，００２７２／ｒ となる。従って、ｄ４１を基準波長とすれば、ｇ線とα
線に対するパワーψが異符号の為にγ〉０の時前記接合
レンズのｇ線に対する結像倍率βはβ＜１．ｃｍに対す
る結像倍率βはβ〉１となる。即ち、前述の如く該接合
レンズを光軸と垂直方向に移動させる事により、該接合
レンズで偏向される長波長と短波長の偏向方向を逆にす
る事が出来る。

上記説明で用いた基準波長λＯは、一般に撮影中心波長
域に含まれる任意の波長とする。しかしながら、中心波
長域から外れた長波長、短波長側の波長を基準波長λＯ
として選ぶ事も可能で、この基準波長λＯはレンズ設計
上の容易性、求める収差補正効果等を加味して行なうも
のである。

（４）　　実施例 本発明に係る防振光学系の構成例のレンズデータを表１
及び表２に示す。表中Ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバ
ー、２ｗは画角を示し、Ｒｉ（ｉ＝１．２．・・・・・
・）は物体側から数えてｉ番目の面の曲率半径を、Ｄ　
ｔ　（ｔ　＝１　ｔ　２　ｍ・・・・・・）は物体側か
ら数えてｉ番目とｉ＋１番目の面の軸上肉厚もしくは軸
上空気間隔を、Ｎｉ及びＶｉ（ｉ＝１．２．・・・・・
・）は物体側から数えてｉ番目のレンズもしくは光学部
材の屈折率及びアツベ数を表わす。

表１及び表２に示される本防振光学系では、屈折型面像
偏向手段としてＲ１−Ｒ４で構成された可変頂角プリズ
ムを、収差補正を行なう為に移動する収差補正用レンズ
群として、表１に示す防振光学系ではＲ，３４，Ｒ３５
から成る平凹レンズとＲ３５，Ｒ３６から成る平凸レン
ズの接合レンズを、表２に示す防振光学系ではＲ３４，
Ｒ３５から成る平凹レンズとＲ３５゜Ｒ３６から成る両
凸レンズの接合レンズを用いている。尚、可変頂角プリ
ズムと収差補正用レンズ群を除く他の光学系は表１及び
表２に示す実施例に於て一致しており、両実施例共ビデ
オ用ズームレンズの防振光学系を示す。

従って、表中に記載されているレンズデータはビデオ用
ズームレンズに於る望遠爆のみの状態を示している。

１−−１−ｍ−１，−−−神一一一□１１−１訃１−−
１曽□―−■−−■■■■−■−−――−−−畷−−更
に、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は表１及び表２に示す防
振光学系に於て偏向しない状態の光路図と横収差図を、
第４図（Ａ）　、　ＣＢ）は表１及び表２の防振光学系
に於て可変頂角プリズムのみで偏向した場合の光路図と
横収差図を、第５図（Ａ）。

（Ｂ）は表１に示す防振光学系に於て可変頂角プリズム
と収差補正用レンズ群を同時に駆動して偏向した場合の
光路図と横収差図を、第６回置。

（Ｂ）は表２に示す防振光学系に於て可変頂角プリズム
と収差補正用レンズ群を同時に駆動して偏向した場合の
光路図と横収差図を示す。

図中、Ｐは可変頂角プリズム、Ｌは収差補正用レンズ群
、Ｉは可変頂角プリズムＰの頂角、θは画像の偏向角（
補償偏向角）、ｙＩは像高、Ａｈは収差補正用レンズ群
りの光軸と垂直方向への移動量を表わす。又、各横収差
図に於てｄはｄ＠、ｇはｇｓｔｃはＣ線、ＦはＦ線及び
Ｓはサジタル面での横収差を示しである。

本実施例に於る防振光学系では、屈折型画像偏向手段と
して可変頂角プリズムＰを全系の最も物体側に配し、装
置の振れに対応させて可変頂角プリズムＰの頂角εを変
化させる事により、画像を偏向して像面上での画像の振
れを補正している。又、この可変頂角プリズムＰの頂角
εの変化に応じて発生する倍率の色収差（第４図参照）
を、全系の後段に配置した凹レンズと凸レンズから成る
収差補正用レンズ群りの平行偏心により補正している。

（第５図、第６図参照）図示している状態は前述の様に
ズームレンズ系に於【各レンズ群を望遠端に合わせた場
合であり、第５図（表１）に示す防振光学系では画像を
２．９°偏向す本島に、プリズムＰの頂角Ｃを７°に制
御して、これと連動させて収差補正用レンズ群ＬｔｔＡ
ｈ＝−３，０ｍｍ移動する事により色収差を補正してい
る。又、第６図（表２）に示す防振光学系では画像を２
．９°偏向する為に、プリズムＰの頂角を７°に制御し
て、これと連動させて収差補正用レンズ群りをＡｈ＝−
１，５ｍｍ移動させる事により色収差を補正している。

各収差図を比較すると解る様に、収差補正用レンズ群り
を可変頂角プリズムＰと連動して所定量Δｈ移動させる
事により、可変頂角プリズムＰ、で発生した収差を良好
に補正し得る。当然の事ながら、可変頂角プリズムＰと
収差補正用レンズ群りを除く光学系は如何なる光学系で
あっても本防振光学系に適用可能である。但し、可変頂
角プリズムＰで発生する収差を除く他の収差は該光学系
で良好に補正され、且つ可変頂角プリズムＰや収差補正
用レンズ群りにより全系の収差補正に整置が生じない様
注意しなければならない。

又、可変頂角プリズムＰの頂角８と前記収差補正用レン
ズＬの移動量Δｈとはほぼ線型関係にあり、画像の偏向
角が大きくなるに従い移動量も大きくなる。尚、可変頂
角プリズムの頂角１が零の場合は、前記収差補正用レン
ズ群の移動量Δｈは零となる。更に本実施例や如くズー
ムレンズ用の防振光学系では、ズーム時に倍率の色収差
が変化する為、バリエータの位置情報に応じて前記収差
補正用レンズ群の移動量を制御する必要が有る。該収差
補正用レンズ群の移動量は、望遠端から広角端へ変化す
るに従い徐々に小さくなり、しかも広角端に於ては可変
頂角プリズムＰによって画像を偏向しても、倍率の色収
差は殆ど目立たない。

尚、本実施例の如く通常の球面レンズを用いる替わりに
、収差補正用レンズ群に７レネルレンス、屈折率分布型
レンズ、ホログラムレンズ等各種レンズを用いる事が出
来る。

以上の実施例から解る様に１本発明に係る防振光学系は
、装置の振れに伴なう画像の振れを保障する為、屈折型
画像偏向手段で画像を偏向する際に生じる色収差を、所
定の収差補正手段を用いて補正するものであり、更に、
屈折型画像偏向手段と収差補正手段を連動させる事によ
り常時良好な結像性能を保つ事が出来る。従って、本発
明の思１を逸脱しない限り前記実施例以外にも各種応用
が存在する。

（５）発明の詳細 な説明した様に、本発明に係る防振光学系は、屈折型画
像偏向手段で生じる収差を補正する事により、°充分な
補償範囲を有し且つ結像性能が良好となる光学系である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の防振用光学系の一例を不す概略図。 一第２図（Ａ）〜（Ｃ）は移動するレンズ群による収差
補正の原理図。 第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は表１及び表２に示す防振光
に示す実施例に於て可変頂角プリズムのみで偏向した場
合の光路図と横収差図。第５図（Ａ）。 （Ｂ）は表１に示す実施例に於て可変頂角プリズ表２に
ボす実施例に於て可変頂角プリズムと収１・・・・・・
全県の光軸 ２・・・・・・像面 ３・・・・・・収差補正用レンズ群の中心軸Ｐ・・・・
・・屈折型画像偏向手段 Ｌ・・・・・・移動レンズ群 Ｓ・・・・・・撮像光学系

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）屈折型画像偏向手段と、該屈折型画像偏向手段で
   生じる収差を補正する収差補正手段とを有する事を特徴
   とする防振光学系。
2. （２）前記収差補正手段が前記屈折型画像偏向手段と連
   動して動く光学素子から成る事を特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載の防振光学系。
3. （３）前記光学素子がレンズ群であつて、光軸と垂直方
   向に移動し、少なくとも１枚の凸レンズと少なくとも１
   枚の凹レンズとを有する事を特徴とする特許請求の範囲
   第（２）項記載の防振光学系。
4. （４）前記凸レンズのアッベ数をνｄ１、前記凹レンズ
   のアッベ数をνｄ２、前記レズ群の所定の基準波長域に
   於る合成のパワーをψとした時、ψ■０ ｜νｄ１−νｄ２｜■１５ を満足する事を特徴とする特許請求の範囲第（３）項記
   載の防振光学系。