JPS63201624A

JPS63201624A - エクステンダ−レンズ

Info

Publication number: JPS63201624A
Application number: JP3620987A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Kitagishi; 望北岸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1988-08-19

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】本発明はエクステンダーレンズに関するもので、特に防
振装置の付いたエクステンダーレンズに関する。

振動の大きい進行中の自動車上、航空機上でスチルカメ
ラやビデオカメラ、テレビカメラを使って撮影したり、
手持ちで撮影したりする機会は多（あるが、この様な場
合、画像にブレを生じ易（画質は著しく劣化する。

一般に像ブレは撮影レンズの焦点距離ｆが長くなればな
る程大きくなり、露光時間△ｔが長くなればなる程大き
くなる。つまり像プレ量ｄは焦点距離ｆ及び露光時間の
長さ△ｔに比例して大きくなる。すなわちｄαｆ及びｄ
α△ｔの関係がある。

一方、焦点距離ｆＭを有するマスターレンズの像側に取
り付け、マスターレンズの焦点距離をβへ倍だけ拡大す
る機能を持つ負のパワーを有するレンズはエクステンダ
ーとして知られているが、エクステンダーを取り付ける
と、全系の焦点距離ｆＴがｆＴ＝βＡｆＭとなり拡大さ
れて長い焦点距離を有する望遠レンズとなるが、この時
マスターレンズのＦナンバーＦＭもβＡされＦＴ＝βＡ
ＦＭとなり、より暗いレンズとなり、よりスローのシャ
ッタースピードで撮影しなければならな（なる。この様
にエクステンダーを装着した場合には焦点距離が長（な
り、又Ｆナンバーが暗くなることからスローシャッター
を使用しなければならなくなるので、乗り物の振動や手
振れ等により像ブレを生じ易くシャープな画像を得られ
難いという欠点があった。この欠点は、エクステンダー
の倍率を太き（していけばいく程大きくなる。

〔解決すべき問題点〕

本発明は、エクステンダーを取り付けると焦点距離が長
くなりＦナンバーが暗（なり像ブレが生じ易いという欠
点を解決し、シャープな画像の得られるエクステングー
レンズを提供することを目的とする。

第１図の２は本発明に係るエクステングーレンズであり
マスターレンズ１及びカメラ３に、図示して構造を有す
るエクステンダー光学系５、加速度センサー等のプレ検
出器７及びエクステンダー光学系５を光軸と直交する方
向に駆動するアクチュエーター８を有している。仮にマ
スターレンズが３００　ｍ　ｍＦ２．８のレンズであり
エクステンダーの倍率が２倍とすると、エクステンダー
を装着した時全系は６００　ｍ　ｍＦ５．６のレンズと
なる。この様な系は、前述の像ブレに対する影響からい
えば２３３倍像ブレが大きくなることになる。本発明の
様にエクステンダーに像プレ補正装置が組み込まれてい
れば、第２図（ａ）の状態から（ｂ）の様に手ブレを生
じた時も、（ｃ）の様に手ブレと同期してエクステンダ
ー光学系５を光軸と直交する方向で下方に偏芯させると
、光線が偏芯したエクステンダー光学系で屈折作用を受
け、偏倚した像を元の位置に保つことができる。レンズ
の光軸に直交する方向の移動量Δ’／Ａと像面６上での
像の移動量Δｙの関係はΔｙ＝（１−βＡ）ΔｙＡで表
わされるので、本実施例の様にβＡ＝２Ｘの場合は像ブ
レが生じる分と同じ方向に同じ量だけ光軸と直交する方
向にエクステンダー光学系を移動しておけば像ブレは発
生しないことになる。

この様な機構を有するエクステンダーは以上の様にして
像ブレが防止でき高画質を確保することができる。

本実施例のエクステンダー光学系は像ブレの補正を、光
軸に直交する方向に偏芯することにより行う訳であるが
、この時偏芯収差が大きいと像ブレによる画質の劣化は
補正したが偏芯収差の発生で像が劣化し補正した意味が
なくなってしまう。以下、エクステングーレンズによる
防振の偏芯収差について吟味する。

レンズの一部を偏芯させた時の偏芯収差に付いては種々
発表されているが、ここでは１９６２年第２３回応物学
会講演会で発表された検層の偏芯収差係数の取り扱い方
によって説明を行う。

それによるとエクステンダー光学系をＥだけ平行偏芯さ
せた時の収差△′Ｙは後述の（ａ）式の様に、偏芯前か
らある全系の収差、ΔＹとエクステンダー光学系の偏芯
によって発生した偏芯収差へＹ　（Ｅ）の和で表される
。そして偏芯収差ΔＹ　（Ｅ）は（ｂ）式に示す様に、
１次の偏芯コマ収差（ＩＣＥ）、１次の偏芯非点収差（
ＨＥ）、偏芯像面湾曲（ＰＥ）、偏芯歪曲収差（ＶＥＩ
）、偏芯歪曲附加収差（ＶＨ２）、及び原点移動（△Ｅ
）で表わされる。

（ｎＥ）〜（△Ｅ）は一般的な表現では多くの項を含む
複雑な形であるが、固定レンズ群（ここではマスターレ
ンズ）と可動レンズ群（ここではエクステンダー光学系
）の２つのレンズ群で構成され、可動レンズ群が平行偏
芯する本発明に適用して整理すると、可動レンズに入射
する光線αｐ、ａｐ及び可動レンズ群の収差係数Ｉｐ、
　　ｕｐ、　Ｕｐ、　ｐｐ。

Ｖｐを使って（ｃ）式から（ｈ）式の様な形に表すこと
ができる。

Δ’Ｙ＝ΔＹ＋ΔＹ（Ｅ）　　　　　　　　　　　　　
（ａ）＋２Ｒ（Ｎ、ｔａｎω）　（（２ｃｏｓ　（φ。

−φ、、　）　＋ｃｏｓ　（φ６＋φ、））（ＵＥ）＝
−ａｐ　ＩＩ　ｐ＋　ａ　ｐｉｐ　　　　　　　　（ｃ
）（ＨＥ）＝−αｐｍｐ＋ａｐＨｐ　　　　　　　（ｄ
）（ＰＥ）＝−ａｐＰｐ　　　　　　　　　　　　　（
ｅ）（ＶＥＩ）　＝　−ａ　ｐＶｐ＋ａ　ｐ　ｍ　ｐ　
　　　　　　（ｆ）（ＶＨ２）＝−ａｐＰｐ　　　　　
　　　　　　　（ｇ）（△Ｅ）＝−２（α′ｐ−αｐ）
　　　　　　　　（ｈ）これらの式からエクステンダー
光学系を像ブレ補正のために偏芯したときに偏芯収差の
発生を小さくするにはエクステングー光学系自体の球面
収差、コマ収差、非点収差、ペッツバールを小さく補正
するか、式（Ｃ）〜（ｂ）にみる様に近軸値αｐ。

ａｐの橋渡しによりキャンセルする様に補正すれば良い
。この様な収差補正、特に前者の補正はエクステンダー
としての収差補正ともベクトルが一致し高画質のエクス
テングーレンズで、かつ高画質の像プレ補正レンズが得
られるのである。

第３図は数値化された実施例である。焦点距離３００　
ｍ　ｍでＦナンバーがＦ２．８のマスターレンズに２ｘ
のエクステンダーを装着したものである。この状態で６
００ｍｍ　　Ｆ５．６のレンズとなるはマスターレンズ
４にエクステンダー光学系５を装着したときの収差図で
ある。さらに第５図は像プレ量が１ｍｍ発生したとして
像ブレを補正する様にエクステンダー光学系を光軸と直
交する方向で下方に１ｍｍ移動したときの収差図である
が、偏芯収差の発生がほとんどな（高画質を保っている
ことがわかる。

表１　数値実施例１マスターレンズ　　ｆ　＝３００ｍｍ　　Ｆ、Ｎ、Ｏ＝
２．８　２　ω＝８．２５゜Ｒ１＝　　１３１．１８７
　　ＤＩ＝１７．３４　　Ｎ１＝１．４３３８７　　Ｖ
１＝９５．１Ｒ２＝　−４６３，１１６Ｄ２＝　０．７
０Ｒ３＝　　１０９．３４５　０３＝１６．９３　　Ｎ
２＝１．４９７００　　Ｖ２＝８１，６Ｒ４＝　−４５
９，４９２Ｄ４＝　３．４３Ｒ５＝−３４３，０３２Ｄ
５＝　５．５５　　Ｎ５＝１．７２０４７　　Ｖ３＝３
４．７Ｒ６＝　　２６２．０７２　　Ｄ６＝２９．０２
Ｒ７＝　　４６．９５０　　Ｄ７＝　６．１０　　Ｎ４
＝１．５８９１３　　Ｖ４＝６１．０Ｒ８＝　　４１．
７５６　　Ｄ８＝　１９．１６Ｒ９＝−２１６，８６２
Ｄ９＝　５．１１　　Ｎ５＝１．８０５１８　　Ｖ５＝
２５，４Ｒ１０＝−７３，６４８ＤＩＯ＝２．４９　　
Ｎ６＝１．６１３４０　　Ｖ６＝４３．８Ｒ１１＝　　
８６．０７１　　Ｄ１１＝２０．６３Ｒ１２＝　２９１
．３３５　　Ｄ１２＝２．４９　　Ｎ７＝１．６４００
０　　Ｖ７＝６０．１Ｒ１３＝　　４６．０３４　　Ｄ
１３＝８．７４　　Ｎ８．、＝１．６１８００　　Ｖ８
＝６３，４Ｒ１４＝　−２０４，４５４エクステンダー光学系ｆ＝−８４，８１βＡ＝２ＸＲ１＝　　１０１．２２７　　ＤＩ＝　２．３０　　Ｎ
１＝１．６９１００　　Ｖ１＝５４．８Ｒ２＝　　２８
．１８６　　Ｄ２＝　２．２０Ｒ３＝　　３６．８４１
　　Ｄ３＝　７．９３　　Ｎ２＝１．５９２７０　　Ｖ
２＝３５．３Ｒ４＝　−４１，８４１Ｄ４＝　２．２８
Ｒ５＝　　−５２，４５８Ｄ５＝４．６３　　　Ｎ５＝
１．６０３４２　　　Ｖ３＝３８．０Ｒ６＝　　−１９
，３７３Ｄ６＝１．５０　　　Ｎ４＝１．８０６１０　
　　Ｖ４＝４０．９Ｒ７＝　　　１９．５０６　　　Ｄ
７＝６．３４　　　Ｎ５＝１．５８１４４　　　Ｖ５＝
４０．７Ｒ８＝−３８５，８８２Ｄ８＝１２．１９Ｒ９
＝　　２４６．４３５　　　Ｄ９＝６．０ＯＮ６＝１．
５１１１２　　　Ｖ６＝６０．５ＲＩＯ＝−２５，７８
５Ｄ１０＝Ｏ，１５Ｒ１１＝−８８，８０２Ｄ１１＝１
．５０　　　Ｎ７＝１．７７２５０　　　Ｖ７＝４９．
６Ｒ１２＝　　　９１．１２６マスターレンズとエクステンダーのレンズ間隔７６．６
７ｍｍ本発明に係るエクステンダー光学系はエクステンダー光
学系の全系を２つのレンズ群に分け、どちらか一方を固
定レンズ群とし、他方のレンズ群を光軸と直交する方向
に可動の可動レンズ群とし像ブレを補正することも可能
である。

例えば第６図の（ａ）の様にエクステンダー光学系を２
つの負レンズ群５ａ及び５ｂで構成し、どちらか一方を
固定の固定レンズ群５ａとし、もう一方を光軸と直交す
る方向に可動の可動レンズ群５ｂとし、加速度センサー
等の偏倚検知器７で像ブレを検知し、ソレノイドやピエ
ゾ素子の積層などのアクチュエータ−８で可動レンズ群
５ｂを駆動し像ブレを補正する。この場合マスターレン
ズ側のレンズ群５ａを可動レンズ群とし、像側のレンズ
群５ｂを固定レンズ群としても良い。第１図の様にエク
ステングー光学系全系を偏芯して像ブレを補正する場合
は、レンズの移動量ΔＹＡに対する像の移動量Δｙの関
係はΔｙ＝（１−βａ）Δｙａとエクステングーレンズ
の拡大率（倍率βａ）が与えられると一義的に決まって
しまう。第６図（ａ）の実施例の様な構造とすると可動
レンズの倍率を変更可能であり、Δｙ−（１−βａ２）
ΔＹａ２で表わされるΔｙとΔｙａの比を小さな値にし
てやるとレンズの光軸に垂直方向の移動量の誤差が像移
動量誤差に及ぼす影響を小さくできるでの駆動精度がラ
フで良く安定性が良くなる。又、各レンズ群のパワーを
小さくできるので収差の発生、特に球面収差及びコマの
発生が小さい。但しマスターレンズ側のレンズ群を可動
レンズ群とするときはΔｙ＝（１−βａ＋）・βａ２・
ΔＹａ２と表わされる。

一方、エクステンダー光学系の全系をマスターレンズ側
より正レンズ群と負レンズ群あるいはマスターレンズ側
より負レンズ群と正レンズ群に分は全系では負のパワー
を有する様なパワー配置とし、どちらか一方をアクチュ
エーターによって光軸と垂直の方向へ駆動する構造のエ
クステンダーも可能である。第６図（ｂ）では像側の正
レンズ群５ｂを駆動して像ブレを補正している。この構
造であると像ブレを補正するため像を移動するべき方向
と可動レンズ群５ｂの移動方向が同じため駆動性が良い
。又、△ｙとΔｙａの比を小さな値にすることもでき駆
動精度がラフで良いという特徴がある。

さらに２つのレンズ群がこの様な順序に並んでいるとエ
クステンダー全系の主点位置をマスターレンズ側に寄せ
ることができるので同じ拡大率でもエクステンダー光学
系のパワーを緩くすることができ、収差の発生、特にオ
ーバ一方向の球面収差及びペッツバールの発生が小さい
。

アクチュエーターにピエゾ等の圧電素子を使用する場合
には多段としても駆動量はわずかなものであるから、レ
ンズ移動量に対する像の移動量の大きい光学系が必要に
なる。この場合は第６図（ｂ）のパワー配置で５ａの負
レンズ群をその結像倍率βａ１がβａ１〉２βａの関係
を満たす様なパワー配置として５ａの負レンズ群を光軸
と直交する方向に可動とすれば良い。この場合、マスタ
ーレンズ側より正レンズ群、負レンズ群で構成され像側
の負レンズ群で像ブレを補正する様にしても同様の効果
が得られる。

以上の通りエクステンダー光学系を２つのレンズ群に分
け、一方のレンズ群で像プレ補正をする様にするとアク
チュエーターに最適なΔｙとΔｙａの比を得ることがで
きる。

さらに第７図（ａ）及び（ｂ）の様にエクステンダー光
学系を３つのレンズ群に分け、真中のレンズ群又は両端
のレンズ群を光軸と直交する方向に移動して像ブレを補
正する構造も可能である。

第７図の構成の場合、可動レンズ群の移動量Δｙ２と像
の移動量Δｙの関係は Δｙ＝　（１−βａ２）βａ３　ΔＹａ２と表わされ、
エクステンダーの拡大率をβａとするとβａ＝βａ１・
βａ２・βａ３も考慮すると２群構成のものよりさらに
ΔｙとΔＹａ２の比の選択は自由にできて、収差補正も
良好になる。

第７図（ｂ）の場合は可動レンズ群ΔＹａｋ。

ΔＹａ３と像の移動量Δｙの関係は Δｙ＝（１−βａ＋）βａ２・βａ３”Δｙａ１＋（１
−βａ３）・ΔＹａ３と表わされ、さらにΔｙとΔＹａ＋＋　Δｙａ３の関係
を自由に選択できて収差補正もさらに良好にできる。離
れた２つのレンズ群を動かすことによりレンズ群５Ｘと
レンズ群５ｙで偏芯収差を逆方向に出す様にすることで
補正し合い、偏芯収差の発生を容易に小さくできる。

この他、以下の変形が可能である。

■、光軸に直交する方向へ移動する際、平行偏芯に替え
である回転中心を中心として回動する構成を採用するこ
とができる。

２）偏倚検知器７は加速度センサーの他ジャイロを使用
しても良い。

３、ジャイロを用い、直接あるいは間接的に可動レンズ
群と結合する様な構造とすることも可能であるが、その
場合アクチュエーター８は省略することができる。

４、エクステンダー光学系の固定レンズ群或いは可動レ
ンズ群中に非球面を使用すると少ない枚数で構成でき、
可動レンズ群の軽量化駆動性の向上に役立つ。

５、エクステンダー光学系は像プレ補正用レンズとして
機能の他、エクステンダー光学系のレンズ群を移動して
フォーカシングを行う構造としても良（、複数のレンズ
群で構成して像プレ補正とフォーカシングを異ったレン
ズ群が担当する機能を有するエクステンダー光学系とし
ても良い。この様なレンズはマニュアルフォーカスのレ
ンズをＡＦ化するＡＦアタッチメントにすることがで参
る。

６、エクステングー内にハーフミラ−１あるいはビーム
スプリッタ−を設けて光束を導き出し、結像レンズ（使
用しなくても良い）と受光器で光学的に像ブレを検知し
、像ブレを補−正する様にしても良い。

〔効　果〕

１、エクステンダーレンズを装着すると焦点距離が長（
なりＦナンバーも暗（なり、エクステンダーとしての機
能を果そうとすると像ブレに対して不利になるという両
立し難った欠点を解消し、マスターレンズの焦点距離を
拡大しつつ像ブレの発生もなく、シャープな画像の得ら
れるエクステンダーレンズシステムが可能となる。

２）従って、手持ち撮影が気楽にでき、従来に比べ機動
性が向上したエクステンダーレンズシステムとなった。

３、エクステンダーレンズはマスターレンズの収差も拡
大してしまい、凡用性のあるエクステンダーレンズでは
、殊に開放はなかなか良好な像性能が得られなく、良い
像性能を得ようとすると２段程度絞り込まなければなら
ないことが多いが、像ブレに対して不利になりジレンマ
に陥っていた。本発明のエクステンダーでは像性能優先
の時も思いきって絞り込んで撮影することができる。

４、エクステンダーとしての像性能向上と偏芯収差の発
生しない条件は両立し易（像ブレ補正した時の像性能が
良く、又エクステンダーとしての像性能も良いシステム
が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す光学断面図。第２図（ａ
）　（ｂ）　（ｃ）は光学作用を説明するための図。第３図はレンズの光学断面図。第４図と第５図は夫々収
差図。第６図（ａ）　（ｂ）、第７図（ａ）　（ｂ）は
夫々、変形例を示す光学断面図。図中、４はマスターレンズ、５はエクステンダー光学系
、７は偏倚検知器、８はアクチュエーター。地４ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マスターレンズの像側に取り付けて該マスターレ
ンズの焦点距離を拡大する機能し、結像倍率βａが１．
３倍以上のエクステンダー光学系と、外力によるブレを
検出する検出手段及び検出手段の出力に応じてエクステ
ンダー光学系の全体あるいは一部のレンズ群を光軸に直
交する方向に移動することにより、像ブレを補正する手
段を有することを特徴とするエクステンダーレンズ。
（２）特許請求の範囲第１項に於て、エクステンダー光
学系は複数の負レンズ群、あるいは負レンズ群及び正レ
ンズ群で構成されており、そのうちの一つのレンズ群を
固定し、別のレンズ群を光軸と直交する方向に移動する
ことによって像ブレを補正するエクステンダーレンズ。
（３）特許請求の範囲第１項に於て、該エクステンダー
光学系は負レンズ群を含む３つのレンズ群で構成され、
第１レンズ群及び第３レンズ群を固定し、第２レンズ群
を光軸と直交する方向に可動とするか、第２レンズ群を
固定し第１レンズ群及び第３レンズ群を光軸と直交する
方向に可動とすることにより像ブレを補正するエクステ
ンダーレンズ。
（４）特許請求の範囲第１項に於て、エクステンダー光
学系は負レンズ群を含む複数のレンズ群で構成され、そ
の中の１つのレンズ群を光軸と直交する方向に可動とし
て像ブレを補正し、別のレンズ群を光軸方向に移動する
ことによりフォーカシングを行う機能を有するエクステ
ンダーレンズ。