JP3890574B2 - 像シフト可能な変倍光学系 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は像シフト可能な変倍光学系に関し、さらに詳細には、光学系の一部を偏心させて像をシフトさせることが可能で且つ像シフト時の性能劣化の少ない変倍光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラでは、カメラを構成する各要素技術の電気的・機械的な進歩により、自動露出、自動焦点、フィルムの自動巻き上げ・巻き戻し等、各種操作の自動化が進んでおり、特に最近、自動露出や自動焦点の高精度化により、露出の過不足やピンボケによる写真撮影の失敗は激減してきた。そして、これらの要素技術の進歩に伴い、カメラ本体の小型化や軽量化が進んできている。
【０００３】
また、最近のカメラにおける傾向として、ズームレンズを備えたカメラが主流となりつつあることが挙げられる。
ズームレンズを備えたカメラが主流になるにつれて、高変倍化や高性能化を図ったズームレンズに関する提案が種々なされている。特に、３群以上の可動群により構成される、いわゆる多群ズームレンズを用いて、高変倍化を図ったズームレンズを備えたカメラが増えている。これらの高変倍ズームレンズでは、特に、望遠端の焦点距離が長焦点側に伸びており、被写体により近づいた迫力のある写真を撮ることができるようになってきている。
【０００４】
ところが、カメラ本体の小型化や軽量化、あるいはレンズ系の焦点距離の長焦点化は、手ぶれによる写真撮影の失敗を招きやすい。そこで、手ぶれによる光学系のブレに起因する像位置の変動を補正する、いわゆる防振光学系に関して、これまでに種々の提案がなされてきている。特に、レンズ系の一部のレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動（シフト）させることによって像をシフトさせ、手ぶれに起因する像位置の変動を補正するズームレンズに関して、種々の提案がなされている。
【０００５】
特公昭４１−８５５８号公報や特開昭６０−１１８７０８号公報に開示されているように、レンズ系の一部のレンズ群すなわちシフトレンズ群を光軸に対して垂直な方向にδだけ移動させたときの像のシフト量Δｓは、次の式（ａ）で算出される。
Δｓ＝βｂ（１−βａ）δ （ａ）
ここで、
βａ：シフトレンズ群の使用倍率
βｂ：シフトレンズ群よりも像側に配置されたレンズ群全体の使用倍率
【０００６】
なお、本明細書において、手ぶれ等による光学系のブレに起因する像の移動を「像位置の変動」といい、シフトレンズ群の光軸垂直方向への移動による像の移動を「像のシフト」という。また、シフトレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動させて手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。さらに、防振光学系とは、像をシフトさせても良好な結像性能が得られるレンズ系である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ズームレンズでは、シフトレンズ群の使用倍率が変倍に伴って変化してしまうので、上述の式（ａ）における係数βｂ（１−βａ）も変倍に伴って変化してしまう。その結果、所定量だけ像をシフトするのに必要なシフトレンズ群の所要駆動量（所要移動量）が変倍に伴って変化してしまう。
そこで、例えば、４群アフォーカルタイプのマスター群を構成するレンズ群の一部を光軸に対して垂直方向に駆動することによって、変倍時において係数βｂ（１−βａ）を一定に維持することも考えられる。
【０００８】
ところで、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正するには、光学系のブレ情報としてたとえばブレ角（光学系の光軸の傾き角）を検出し、検出したブレ角に応じてシフトレンズ群を駆動する。しかしながら、ズームレンズでは、レンズ系全体の焦点距離が変倍に伴って変化するので、所定のブレ角に対する像の変動量ひいては像の所要シフト量も変倍に伴って変化してしまう。
【０００９】
そこで、レンズ系全体の焦点距離を複数の範囲に分割し、各焦点距離範囲で所定の係数を記憶し、各焦点距離範囲において各係数に基づく同じ制御を行うことも考えられる。しかしながら、ズームレンズの高変倍化を図ろうとすると、焦点距離の分割数が増えて、記憶すべき係数の数が非常に多くなってしまう。また、各焦点距離範囲の全体に亘って全く同じ制御を行う方式では、根本的にシフトレンズ群の制御誤差が大きいという不都合があった。
【００１０】
確かに、所定のブレ角に対するシフトレンズ群の所要駆動量が焦点距離に依存することなく一定になるように光学系を構成することにより、シフトレンズ群の制御を容易に行うことも考えられる。しかしながら、この場合、光学設計を行う上で過度の拘束を与えることになり、レンズ系の大型化やレンズ構成枚数の増大等の不都合を招いてしまう。
【００１１】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正するためのシフトレンズ群の駆動制御を少ない記憶容量で且つ高精度に行うことのできる、像シフト可能な変倍光学系を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、光学系を構成する一部のシフトレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動させることによって像シフトが可能であり、焦点距離が連続的に変化する変倍光学系において、
光学系のブレに起因する像位置の変動を補正するために、前記シフトレンズ群は光学系の焦点距離情報に基づいて駆動され、
近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動するフォーカシングレンズ群が前記シフトレンズ群よりも像側に配置され、
前記シフトレンズ群の所要駆動量は、前記焦点距離情報と撮影距離情報と記憶された所定の係数とに基づいて算出され、
前記焦点距離情報をΔとし、前記撮影距離情報をＲとし、前記光学系のブレ情報をεとし、前記所定の係数をａ ij としたとき、前記シフトレンズ群の所要移動量δは、
δ＝ε・Σａ ij Δ i Ｒ -j (i=0,1,2,3,..., j=0,1,2,3,...)
の関係式に基づいて算出されることを特徴とする像シフト可能な変倍光学系を提供する。
【００１３】
本発明の好ましい態様によれば、前記光学系全体での焦点距離をｆとし、前記シフトレンズ群の使用倍率をβａとし、前記シフトレンズ群よりも像側に配置されたレンズ群全体の使用倍率をβｂとしたとき、
−ｆ／βｂ（１−βａ）＝χ
とし、
望遠端における前記χをχ t とし、広角端における前記χをχ w とし、前記光学系の変倍比をＺとしたとき、
１＜χ t ／χ w ＜Ｚ
の条件を満足する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、像をシフトさせる方法に関して説明する。
一般的に、レンズ系を構成する一部のレンズ群をシフトレンズ群として光軸に対して垂直な方向に移動させると、シフトレンズ群の移動に伴って像面上で得られる像が光軸垂直方向にシフト（移動）する。
ところが、シフトレンズ群を移動させる場合、像がシフトするにつれて諸収差の変動が生じ、画質が劣化してしまう。したがって、像シフトを可能にするには、シフトレンズ群の移動による諸収差の変動を抑えて画質の劣化を減らす必要がある。
【００１５】
そこで、シフトレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動させた時に発生する諸収差の変動を抑制する方法について、以下に述べる。
一般的に、レンズ系において、サイン・コンディション（正弦条件）が球面収差に比べて正に大きくなると、光軸上より軸外へ少し外れた近軸領域において、軸外光束が外コマ傾向を示す。逆に、サイン・コンディション（正弦条件）が球面収差に比べて負に大きくなると、内コマ傾向を示す。
したがって、シフトレンズ群単独で球面収差とサイン・コンディションとがバランス良く補正されていないと、シフトレンズ群が光軸上より軸外に移動する際に画面中心部においてコマ収差が発生してしまう。その結果、シフトレンズ群を移動させた際に発生する画面中心部での画質の劣化が著しくなってしまう。
【００１６】
また、シフトレンズ群単独でのペッツバール和が適切な値となっていない場合、シフトレンズ群が光軸上より軸外に移動するにつれて、一方の側では負の像面湾曲が、他方の側では正の像面湾曲が発生し、像面が傾いてしまう。このため、シフトレンズ群単独でのペッツバール和を適切な値にして、シフトレンズ群を移動させた際に発生する像面湾曲の変動を抑えなければならない。
さらに、シフトレンズ群における色収差の補正が不足すると、シフトレンズ群の移動に伴って色収差の変動が生じてしまうため、シフトレンズ群単独での色収差の補正が必要とされる。
【００１７】
本発明の変倍光学系では、シフトレンズ群を光軸とほぼ垂直な方向に移動させて像をシフトさせている。したがって、本発明の像シフト可能な変倍光学系を、例えば手ぶれによるブレ角を検知する検出手段およびシフトレンズ群を光軸とほぼ垂直な方向に移動させる駆動手段と組み合わせることにより、シフトレンズ群を駆動手段により適宜移動させて、手ぶれによる像位置の変動をシフトレンズ群の移動による像のシフトで相殺し、手ぶれに起因する像位置の変動を補正することが可能である。
【００１８】
そこで、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正する具体的な方法について述べる。
前述の式（ａ）で示すように、シフトレンズ群の使用倍率をβａとし、シフトレンズ群よりも像側に配置されるレンズ群全体の使用倍率をβｂとするとき、シフトレンズ群の移動量（駆動量）δに対する像のシフト量Δｓは、近軸領域では次の式（ｂ）のように表される。
Δｓ＝δ・βｂ（１−βａ） （ｂ）
【００１９】
また、レンズ系全体での焦点距離をｆとするとき、画角θに対する像高ｙは次の式（ｃ）で表される。
ｙ＝ｆ・ tanθ （ｃ）
なお、画角θが小さい場合には、次の式（ｄ）に示す近似関係が成立する。
ｙ＝ｆ・θ （ｄ）
【００２０】
したがって、レンズ系のブレ情報であるブレ角εに対する像位置の変動量δｓは、次の式（ｅ）で表される。
δｓ＝ｆ・ε （ｅ）
こうして、δｓ＋Δｓ＝０の関係を満足するように、換言すれば像位置の変動量δｓを像のシフト量Δｓで相殺するようにシフトレンズ群を駆動することにより、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正することができる。
【００２１】
したがって、本発明においては、次の式（ｆ）の関係を満足するように、シフトレンズ群を駆動することにより、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正している。
δ＝−｛ｆ／βｂ（１−βａ）｝・ε （ｆ）
なお、上述の式（ｆ）は、式（ｂ）と式（ｅ）とがδｓ＋Δｓ＝０の関係を満足する条件に基づいて導かれていることはいうまでもない。
【００２２】
変倍光学系では、変倍に伴ってｆ／βｂ（１−βａ）の値が変化する。ところで、変倍時に各レンズ群の使用倍率は連続的に変化するので、βｂ（１−βａ）の値は連続的に変化する。したがって、ｆ／βｂ（１−βａ）の値も変倍時に変化する。そこで、ｆ／βｂ（１−βａ）を、焦点距離情報Δに基づく関係式として、次の多項式（ｇ）で近似することができる。
−ｆ／βｂ（１−βａ）＝Σａi Δi （i=0,1,2,3,...) （ｇ）
ここで、
ａi ：係数
【００２３】
なお、焦点距離情報Δとして、たとえば特定のレンズ群の変倍に伴う移動量などを用いることができる。
こうして、上述の式（ｆ）と式（ｇ）とから、シフトレンズ群の所要駆動量δを次の式（ｈ）で表すことができる。
δ＝ε・Σａi Δi （i=0,1,2,3,...) （ｈ）
【００２４】
ところで、像面上で必要とされる解像本数は焦点距離に依存することなく一定であるが、広角端よりも望遠端の方が焦点距離が長いため、小さなブレ角に対しても像が大きくシフトしてしまう。このため、像シフト時においても良好な結像性能を得るためには、望遠端においてより高い精度でシフトレンズ群の駆動制御を行う必要である。
【００２５】
そこで、本発明においては、所定のブレ角に対するシフトレンズ群の所要駆動量を広角端よりも望遠端の方が大きくなるようにしている。
そして、式（ｆ）において−ｆ／βｂ（１−βａ）＝χと置き換え、広角端におけるχをχw とし、望遠端におけるχをχt とし、レンズ系のズーム比（変倍比）をＺとすると、次の条件式（ｉ）を満足することが望ましい。
１＜χt ／χw ＜Ｚ （ｉ）
【００２６】
なお、条件式（ｉ）の上限値を上回った場合、望遠端において要求されるシフトレンズ群の駆動制御の精度よりも広角端において要求される精度の方が大きくなる。その結果、シフトレンズ群をさらに高い位置精度で駆動しなければならず、コスト高を招いてしまう。
さらに、本発明においては、シフトレンズ群の駆動制御をより高精度に行うために、（ｉ）の下限値をＺ1/8 とし、上限値をＺ1/2 とすることが望ましい。
【００２７】
また、広角端から望遠端までの焦点距離範囲の全体に亘ってシフトレンズ群の高精度な駆動制御を行うには、広角端から望遠端への変倍に伴ってδ｜χ｜／δｆが単調に増加することが望ましい。
所定量だけ像をシフトさせる場合、シフトレンズ群の仕事量（＝重量×駆動量）を小さくすること、およびシフトレンズ群のレンズ径を小さくすることが、シフトレンズ群を移動させる駆動機構の小型化やレンズ鏡筒の簡易構成化のために望ましい。
【００２８】
以上、変倍時におけるシフトレンズ群の駆動量の変化について説明した。以下、フォーカシング（合焦）時におけるシフトレンズ群の駆動制御について説明する。
変倍光学系では、一般的にレンズ系を構成するレンズ群のうち一部のレンズ群（すなわちフォーカシングレンズ群）を光軸に沿って移動させることによりフォーカシングが行われる。フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも像側に配置されている場合、シフトレンズ群の使用倍率βａが被写***置（撮影距離）に依存してフォーカシング時に変化する。その結果、χの値がひいてはシフトレンズ群の所要駆動量が変倍時ばかりでなくフォーカシング時にも変化する。
【００２９】
一方、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも物体側に配置されている場合、シフトレンズ群の使用倍率βａが被写***置（撮影距離）に依存することなくフォーカシング時において一定である。その結果、χの値がひいてはシフトレンズ群の所要駆動量がフォーカシング時において一定となる。
従って、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも像側に配置されている場合、上述の式（ｇ）に対応してχを次の式（ｊ）のように表すことができる。
【００３０】
χ＝ΣａijΔi Ｒ-j（i=0,1,2,3,..., j=0,1,2,3,...） （ｊ）
ここで、
Ｒ ：撮影距離
ａij：係数
【００３１】
こうして、上述の式（ｆ）と式（ｊ）とから、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも像側に配置されている場合、シフトレンズ群の所要駆動量δを次の式（ｋ）で表すことができる。
δ＝ε・ΣａijΔiＲ-j(i=0,1,2,3,..., j=0,1,2,3,...) （ｋ）
なお、前述したように、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも物体側に配置されている場合には、シフトレンズ群の所要駆動量δを撮影距離Ｒに依存することなく前述の式（ｈ）で表すことができる。
【００３２】
【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。
本発明の各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量をＳ（ｙ）、基準の曲率半径すなわち非球面の頂点曲率半径をｒ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＣn としたとき、以下の数式（ｍ）で表される。
【数１】
各実施例の諸元表中の非球面には、面番号の右側に＊印を付している
【００３３】
〔実施例１〕
図１は、本発明の第１実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
図１に示すように、本発明の第１実施例にかかる変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
なお、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負レンズ成分Ｌ４１と、正レンズ成分Ｌ４２と、正レンズ成分Ｌ４３とから構成されている。
【００３４】
そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔は増大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔は減少するように、各レンズ群が物体側に移動する。
なお、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４とが一体的に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４に対して相対的に移動している。
【００３５】
図２は、本発明の第１実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図２の変倍光学系は、物体側から順に、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合正レンズＬ１からなる第１レンズ群Ｇ１と、両凹レンズＬ２１、両凸レンズＬ２２、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３からなる第２レンズ群Ｇ２と、両凸レンズＬ３からなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４１、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合正レンズＬ４２、および物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４３からなる第４レンズ群Ｇ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５２、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ５３からなる第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
【００３６】
また、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配置されている。
図２は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には図１に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。
また、図１に示すように、第４レンズ群Ｇ４を構成する３つのレンズ成分のうち接合正レンズＬ４２を光軸とほぼ直交する方向に移動させて像シフトを行い、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正している。
さらに、図１に示すように、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って像側に移動させて、近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【００３７】
次の表（１）に、本発明の実施例１の諸元の値を掲げる。表（１）において、ｆは焦点距離を、ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスを、Δは焦点距離情報として広角端を基準とした第１レンズ群Ｇ１の繰り出し量をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。
【００３８】
【表１】
【００３９】
第１実施例による変倍光学系では、フォーカシングレンズ群である第３レンズ群Ｇ３がシフトレンズ群である正レンズ成分Ｌ４２よりも物体側に配置されている。したがって、シフトレンズ群の所要駆動量は、撮影距離情報に依存することなく焦点距離情報のみに基づいて変化する。
こうして、第１実施例では、ブレ角ε[0.01rad] を補正するのに必要なレンズ成分Ｌ４２の所要駆動量δ[mm]を、上述の式（ｈ）に対応する次の式（ｎ）で高精度に近似することができた。
【００４０】
δ＝ε・(0.31186＋0.414437×10-2×Δ−0.186951×10-4×Δ2 ) （ｎ）
すなわち、第１実施例では、合計３つの係数を記憶するだけで、像位置変動の補正のためのシフトレンズ群の駆動を各焦点距離状態に亘って高精度に制御することができる。
【００４１】
〔実施例２〕
図３は、本発明の第２実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
図３に示すように、本発明の第２実施例にかかる変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。
そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔は減少するように、各レンズ群が物体側に移動する。
【００４２】
図４は、本発明の第２実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図４の変倍光学系は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、および両凸レンズＬ１３からなる第１レンズ群Ｇ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２からなる第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。
【００４３】
また、開口絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。
図４は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には図３に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。
また、図３に示すように、第１レンズ群Ｇ１を光軸とほぼ直交する方向に移動させて像シフトを行い、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正している。
さらに、図３に示すように、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側に移動させて、近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【００４４】
次の表（２）に、本発明の実施例２の諸元の値を掲げる。表（２）において、ｆは焦点距離を、ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスを、Δは焦点距離情報として広角端を基準とした第１レンズ群Ｇ１の繰り出し量をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。
【００４５】
【表２】
【００４６】
第２実施例による変倍光学系では、フォーカシングレンズ群である第２レンズ群Ｇ２がシフトレンズ群である第１レンズ群Ｇ１よりも像側に配置されている。したがって、シフトレンズ群の使用倍率βａが被写***置（撮影距離）に依存してフォーカシング時に変化する。その結果、シフトレンズ群の所要駆動量δが焦点距離情報だけでなく撮影距離情報にも依存して変化する。
【００４７】
こうして、第２実施例では、ブレ角ε[0.01rad] を補正するのに必要な第１レンズ群Ｇ１の所要駆動量δ[mm]を、上述の式（ｋ）に対応する次の式（ｏ）で高精度に近似することができた。
【数２】
δ＝ε・｛0.27290
+(0.276367×10-2-0.64208×10-3×Δ+0.14365×10-4×Δ2)／Ｒ
+(0.133510×10-2-0.15966×10-3×Δ+0.38483×10-5×Δ2)／Ｒ2 ｝（ｏ）
すなわち、第２実施例では、合計７つの係数を記憶するだけで、像位置変動の補正のためのシフトレンズ群の駆動を、各焦点距離状態および各撮影距離状態に亘って高精度に制御することができる。
【００４８】
【効果】
以上説明したように、本発明の像シフト可能な変倍光学系によれば、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正するためのシフトレンズ群の駆動制御を少ない記憶容量で且つ高精度に行うことができる。
また、本発明の像シフト可能な変倍光学系を、ブレ検出系および駆動系と組み合わせることにより、手ぶれ等に起因する像位置の変動を良好に補正することのできる防振光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端から望遠端への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端から望遠端への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｓ 開口絞り
【発明の属する技術分野】
本発明は像シフト可能な変倍光学系に関し、さらに詳細には、光学系の一部を偏心させて像をシフトさせることが可能で且つ像シフト時の性能劣化の少ない変倍光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラでは、カメラを構成する各要素技術の電気的・機械的な進歩により、自動露出、自動焦点、フィルムの自動巻き上げ・巻き戻し等、各種操作の自動化が進んでおり、特に最近、自動露出や自動焦点の高精度化により、露出の過不足やピンボケによる写真撮影の失敗は激減してきた。そして、これらの要素技術の進歩に伴い、カメラ本体の小型化や軽量化が進んできている。
【０００３】
また、最近のカメラにおける傾向として、ズームレンズを備えたカメラが主流となりつつあることが挙げられる。
ズームレンズを備えたカメラが主流になるにつれて、高変倍化や高性能化を図ったズームレンズに関する提案が種々なされている。特に、３群以上の可動群により構成される、いわゆる多群ズームレンズを用いて、高変倍化を図ったズームレンズを備えたカメラが増えている。これらの高変倍ズームレンズでは、特に、望遠端の焦点距離が長焦点側に伸びており、被写体により近づいた迫力のある写真を撮ることができるようになってきている。
【０００４】
ところが、カメラ本体の小型化や軽量化、あるいはレンズ系の焦点距離の長焦点化は、手ぶれによる写真撮影の失敗を招きやすい。そこで、手ぶれによる光学系のブレに起因する像位置の変動を補正する、いわゆる防振光学系に関して、これまでに種々の提案がなされてきている。特に、レンズ系の一部のレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動（シフト）させることによって像をシフトさせ、手ぶれに起因する像位置の変動を補正するズームレンズに関して、種々の提案がなされている。
【０００５】
特公昭４１−８５５８号公報や特開昭６０−１１８７０８号公報に開示されているように、レンズ系の一部のレンズ群すなわちシフトレンズ群を光軸に対して垂直な方向にδだけ移動させたときの像のシフト量Δｓは、次の式（ａ）で算出される。
Δｓ＝βｂ（１−βａ）δ （ａ）
ここで、
βａ：シフトレンズ群の使用倍率
βｂ：シフトレンズ群よりも像側に配置されたレンズ群全体の使用倍率
【０００６】
なお、本明細書において、手ぶれ等による光学系のブレに起因する像の移動を「像位置の変動」といい、シフトレンズ群の光軸垂直方向への移動による像の移動を「像のシフト」という。また、シフトレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動させて手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。さらに、防振光学系とは、像をシフトさせても良好な結像性能が得られるレンズ系である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ズームレンズでは、シフトレンズ群の使用倍率が変倍に伴って変化してしまうので、上述の式（ａ）における係数βｂ（１−βａ）も変倍に伴って変化してしまう。その結果、所定量だけ像をシフトするのに必要なシフトレンズ群の所要駆動量（所要移動量）が変倍に伴って変化してしまう。
そこで、例えば、４群アフォーカルタイプのマスター群を構成するレンズ群の一部を光軸に対して垂直方向に駆動することによって、変倍時において係数βｂ（１−βａ）を一定に維持することも考えられる。
【０００８】
ところで、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正するには、光学系のブレ情報としてたとえばブレ角（光学系の光軸の傾き角）を検出し、検出したブレ角に応じてシフトレンズ群を駆動する。しかしながら、ズームレンズでは、レンズ系全体の焦点距離が変倍に伴って変化するので、所定のブレ角に対する像の変動量ひいては像の所要シフト量も変倍に伴って変化してしまう。
【０００９】
そこで、レンズ系全体の焦点距離を複数の範囲に分割し、各焦点距離範囲で所定の係数を記憶し、各焦点距離範囲において各係数に基づく同じ制御を行うことも考えられる。しかしながら、ズームレンズの高変倍化を図ろうとすると、焦点距離の分割数が増えて、記憶すべき係数の数が非常に多くなってしまう。また、各焦点距離範囲の全体に亘って全く同じ制御を行う方式では、根本的にシフトレンズ群の制御誤差が大きいという不都合があった。
【００１０】
確かに、所定のブレ角に対するシフトレンズ群の所要駆動量が焦点距離に依存することなく一定になるように光学系を構成することにより、シフトレンズ群の制御を容易に行うことも考えられる。しかしながら、この場合、光学設計を行う上で過度の拘束を与えることになり、レンズ系の大型化やレンズ構成枚数の増大等の不都合を招いてしまう。
【００１１】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正するためのシフトレンズ群の駆動制御を少ない記憶容量で且つ高精度に行うことのできる、像シフト可能な変倍光学系を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、光学系を構成する一部のシフトレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動させることによって像シフトが可能であり、焦点距離が連続的に変化する変倍光学系において、
光学系のブレに起因する像位置の変動を補正するために、前記シフトレンズ群は光学系の焦点距離情報に基づいて駆動され、
近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動するフォーカシングレンズ群が前記シフトレンズ群よりも像側に配置され、
前記シフトレンズ群の所要駆動量は、前記焦点距離情報と撮影距離情報と記憶された所定の係数とに基づいて算出され、
前記焦点距離情報をΔとし、前記撮影距離情報をＲとし、前記光学系のブレ情報をεとし、前記所定の係数をａ ij としたとき、前記シフトレンズ群の所要移動量δは、
δ＝ε・Σａ ij Δ i Ｒ -j (i=0,1,2,3,..., j=0,1,2,3,...)
の関係式に基づいて算出されることを特徴とする像シフト可能な変倍光学系を提供する。
【００１３】
本発明の好ましい態様によれば、前記光学系全体での焦点距離をｆとし、前記シフトレンズ群の使用倍率をβａとし、前記シフトレンズ群よりも像側に配置されたレンズ群全体の使用倍率をβｂとしたとき、
−ｆ／βｂ（１−βａ）＝χ
とし、
望遠端における前記χをχ t とし、広角端における前記χをχ w とし、前記光学系の変倍比をＺとしたとき、
１＜χ t ／χ w ＜Ｚ
の条件を満足する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、像をシフトさせる方法に関して説明する。
一般的に、レンズ系を構成する一部のレンズ群をシフトレンズ群として光軸に対して垂直な方向に移動させると、シフトレンズ群の移動に伴って像面上で得られる像が光軸垂直方向にシフト（移動）する。
ところが、シフトレンズ群を移動させる場合、像がシフトするにつれて諸収差の変動が生じ、画質が劣化してしまう。したがって、像シフトを可能にするには、シフトレンズ群の移動による諸収差の変動を抑えて画質の劣化を減らす必要がある。
【００１５】
そこで、シフトレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動させた時に発生する諸収差の変動を抑制する方法について、以下に述べる。
一般的に、レンズ系において、サイン・コンディション（正弦条件）が球面収差に比べて正に大きくなると、光軸上より軸外へ少し外れた近軸領域において、軸外光束が外コマ傾向を示す。逆に、サイン・コンディション（正弦条件）が球面収差に比べて負に大きくなると、内コマ傾向を示す。
したがって、シフトレンズ群単独で球面収差とサイン・コンディションとがバランス良く補正されていないと、シフトレンズ群が光軸上より軸外に移動する際に画面中心部においてコマ収差が発生してしまう。その結果、シフトレンズ群を移動させた際に発生する画面中心部での画質の劣化が著しくなってしまう。
【００１６】
また、シフトレンズ群単独でのペッツバール和が適切な値となっていない場合、シフトレンズ群が光軸上より軸外に移動するにつれて、一方の側では負の像面湾曲が、他方の側では正の像面湾曲が発生し、像面が傾いてしまう。このため、シフトレンズ群単独でのペッツバール和を適切な値にして、シフトレンズ群を移動させた際に発生する像面湾曲の変動を抑えなければならない。
さらに、シフトレンズ群における色収差の補正が不足すると、シフトレンズ群の移動に伴って色収差の変動が生じてしまうため、シフトレンズ群単独での色収差の補正が必要とされる。
【００１７】
本発明の変倍光学系では、シフトレンズ群を光軸とほぼ垂直な方向に移動させて像をシフトさせている。したがって、本発明の像シフト可能な変倍光学系を、例えば手ぶれによるブレ角を検知する検出手段およびシフトレンズ群を光軸とほぼ垂直な方向に移動させる駆動手段と組み合わせることにより、シフトレンズ群を駆動手段により適宜移動させて、手ぶれによる像位置の変動をシフトレンズ群の移動による像のシフトで相殺し、手ぶれに起因する像位置の変動を補正することが可能である。
【００１８】
そこで、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正する具体的な方法について述べる。
前述の式（ａ）で示すように、シフトレンズ群の使用倍率をβａとし、シフトレンズ群よりも像側に配置されるレンズ群全体の使用倍率をβｂとするとき、シフトレンズ群の移動量（駆動量）δに対する像のシフト量Δｓは、近軸領域では次の式（ｂ）のように表される。
Δｓ＝δ・βｂ（１−βａ） （ｂ）
【００１９】
また、レンズ系全体での焦点距離をｆとするとき、画角θに対する像高ｙは次の式（ｃ）で表される。
ｙ＝ｆ・ tanθ （ｃ）
なお、画角θが小さい場合には、次の式（ｄ）に示す近似関係が成立する。
ｙ＝ｆ・θ （ｄ）
【００２０】
したがって、レンズ系のブレ情報であるブレ角εに対する像位置の変動量δｓは、次の式（ｅ）で表される。
δｓ＝ｆ・ε （ｅ）
こうして、δｓ＋Δｓ＝０の関係を満足するように、換言すれば像位置の変動量δｓを像のシフト量Δｓで相殺するようにシフトレンズ群を駆動することにより、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正することができる。
【００２１】
したがって、本発明においては、次の式（ｆ）の関係を満足するように、シフトレンズ群を駆動することにより、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正している。
δ＝−｛ｆ／βｂ（１−βａ）｝・ε （ｆ）
なお、上述の式（ｆ）は、式（ｂ）と式（ｅ）とがδｓ＋Δｓ＝０の関係を満足する条件に基づいて導かれていることはいうまでもない。
【００２２】
変倍光学系では、変倍に伴ってｆ／βｂ（１−βａ）の値が変化する。ところで、変倍時に各レンズ群の使用倍率は連続的に変化するので、βｂ（１−βａ）の値は連続的に変化する。したがって、ｆ／βｂ（１−βａ）の値も変倍時に変化する。そこで、ｆ／βｂ（１−βａ）を、焦点距離情報Δに基づく関係式として、次の多項式（ｇ）で近似することができる。
−ｆ／βｂ（１−βａ）＝Σａi Δi （i=0,1,2,3,...) （ｇ）
ここで、
ａi ：係数
【００２３】
なお、焦点距離情報Δとして、たとえば特定のレンズ群の変倍に伴う移動量などを用いることができる。
こうして、上述の式（ｆ）と式（ｇ）とから、シフトレンズ群の所要駆動量δを次の式（ｈ）で表すことができる。
δ＝ε・Σａi Δi （i=0,1,2,3,...) （ｈ）
【００２４】
ところで、像面上で必要とされる解像本数は焦点距離に依存することなく一定であるが、広角端よりも望遠端の方が焦点距離が長いため、小さなブレ角に対しても像が大きくシフトしてしまう。このため、像シフト時においても良好な結像性能を得るためには、望遠端においてより高い精度でシフトレンズ群の駆動制御を行う必要である。
【００２５】
そこで、本発明においては、所定のブレ角に対するシフトレンズ群の所要駆動量を広角端よりも望遠端の方が大きくなるようにしている。
そして、式（ｆ）において−ｆ／βｂ（１−βａ）＝χと置き換え、広角端におけるχをχw とし、望遠端におけるχをχt とし、レンズ系のズーム比（変倍比）をＺとすると、次の条件式（ｉ）を満足することが望ましい。
１＜χt ／χw ＜Ｚ （ｉ）
【００２６】
なお、条件式（ｉ）の上限値を上回った場合、望遠端において要求されるシフトレンズ群の駆動制御の精度よりも広角端において要求される精度の方が大きくなる。その結果、シフトレンズ群をさらに高い位置精度で駆動しなければならず、コスト高を招いてしまう。
さらに、本発明においては、シフトレンズ群の駆動制御をより高精度に行うために、（ｉ）の下限値をＺ1/8 とし、上限値をＺ1/2 とすることが望ましい。
【００２７】
また、広角端から望遠端までの焦点距離範囲の全体に亘ってシフトレンズ群の高精度な駆動制御を行うには、広角端から望遠端への変倍に伴ってδ｜χ｜／δｆが単調に増加することが望ましい。
所定量だけ像をシフトさせる場合、シフトレンズ群の仕事量（＝重量×駆動量）を小さくすること、およびシフトレンズ群のレンズ径を小さくすることが、シフトレンズ群を移動させる駆動機構の小型化やレンズ鏡筒の簡易構成化のために望ましい。
【００２８】
以上、変倍時におけるシフトレンズ群の駆動量の変化について説明した。以下、フォーカシング（合焦）時におけるシフトレンズ群の駆動制御について説明する。
変倍光学系では、一般的にレンズ系を構成するレンズ群のうち一部のレンズ群（すなわちフォーカシングレンズ群）を光軸に沿って移動させることによりフォーカシングが行われる。フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも像側に配置されている場合、シフトレンズ群の使用倍率βａが被写***置（撮影距離）に依存してフォーカシング時に変化する。その結果、χの値がひいてはシフトレンズ群の所要駆動量が変倍時ばかりでなくフォーカシング時にも変化する。
【００２９】
一方、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも物体側に配置されている場合、シフトレンズ群の使用倍率βａが被写***置（撮影距離）に依存することなくフォーカシング時において一定である。その結果、χの値がひいてはシフトレンズ群の所要駆動量がフォーカシング時において一定となる。
従って、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも像側に配置されている場合、上述の式（ｇ）に対応してχを次の式（ｊ）のように表すことができる。
【００３０】
χ＝ΣａijΔi Ｒ-j（i=0,1,2,3,..., j=0,1,2,3,...） （ｊ）
ここで、
Ｒ ：撮影距離
ａij：係数
【００３１】
こうして、上述の式（ｆ）と式（ｊ）とから、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも像側に配置されている場合、シフトレンズ群の所要駆動量δを次の式（ｋ）で表すことができる。
δ＝ε・ΣａijΔiＲ-j(i=0,1,2,3,..., j=0,1,2,3,...) （ｋ）
なお、前述したように、フォーカシングレンズ群がシフトレンズ群よりも物体側に配置されている場合には、シフトレンズ群の所要駆動量δを撮影距離Ｒに依存することなく前述の式（ｈ）で表すことができる。
【００３２】
【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。
本発明の各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、高さｙにおける光軸方向の変位量をＳ（ｙ）、基準の曲率半径すなわち非球面の頂点曲率半径をｒ、円錐係数をκ、ｎ次の非球面係数をＣn としたとき、以下の数式（ｍ）で表される。
【数１】
【００３３】
〔実施例１〕
図１は、本発明の第１実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
図１に示すように、本発明の第１実施例にかかる変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
なお、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、負レンズ成分Ｌ４１と、正レンズ成分Ｌ４２と、正レンズ成分Ｌ４３とから構成されている。
【００３４】
そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔は増大し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔は減少し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔は増大し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との空気間隔は減少するように、各レンズ群が物体側に移動する。
なお、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４とが一体的に移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４に対して相対的に移動している。
【００３５】
図２は、本発明の第１実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図２の変倍光学系は、物体側から順に、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合正レンズＬ１からなる第１レンズ群Ｇ１と、両凹レンズＬ２１、両凸レンズＬ２２、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２３からなる第２レンズ群Ｇ２と、両凸レンズＬ３からなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４１、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合正レンズＬ４２、および物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４３からなる第４レンズ群Ｇ４と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５２、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ５３からなる第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
【００３６】
また、開口絞りＳは、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間に配置されている。
図２は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には図１に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。
また、図１に示すように、第４レンズ群Ｇ４を構成する３つのレンズ成分のうち接合正レンズＬ４２を光軸とほぼ直交する方向に移動させて像シフトを行い、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正している。
さらに、図１に示すように、第３レンズ群Ｇ３を光軸に沿って像側に移動させて、近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【００３７】
次の表（１）に、本発明の実施例１の諸元の値を掲げる。表（１）において、ｆは焦点距離を、ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスを、Δは焦点距離情報として広角端を基準とした第１レンズ群Ｇ１の繰り出し量をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。
【００３８】
【表１】
第１実施例による変倍光学系では、フォーカシングレンズ群である第３レンズ群Ｇ３がシフトレンズ群である正レンズ成分Ｌ４２よりも物体側に配置されている。したがって、シフトレンズ群の所要駆動量は、撮影距離情報に依存することなく焦点距離情報のみに基づいて変化する。
こうして、第１実施例では、ブレ角ε[0.01rad] を補正するのに必要なレンズ成分Ｌ４２の所要駆動量δ[mm]を、上述の式（ｈ）に対応する次の式（ｎ）で高精度に近似することができた。
【００４０】
δ＝ε・(0.31186＋0.414437×10-2×Δ−0.186951×10-4×Δ2 ) （ｎ）
すなわち、第１実施例では、合計３つの係数を記憶するだけで、像位置変動の補正のためのシフトレンズ群の駆動を各焦点距離状態に亘って高精度に制御することができる。
【００４１】
〔実施例２〕
図３は、本発明の第２実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
図３に示すように、本発明の第２実施例にかかる変倍光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。
そして、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔は減少するように、各レンズ群が物体側に移動する。
【００４２】
図４は、本発明の第２実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
図４の変倍光学系は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、および両凸レンズＬ１３からなる第１レンズ群Ｇ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１、および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２からなる第２レンズ群Ｇ２とから構成されている。
【００４３】
また、開口絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。
図４は、広角端における各レンズ群の位置関係を示しており、望遠端への変倍時には図３に矢印で示すズーム軌道に沿って光軸上を移動する。
また、図３に示すように、第１レンズ群Ｇ１を光軸とほぼ直交する方向に移動させて像シフトを行い、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正している。
さらに、図３に示すように、第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って像側に移動させて、近距離物体へのフォーカシングを行っている。
【００４４】
次の表（２）に、本発明の実施例２の諸元の値を掲げる。表（２）において、ｆは焦点距離を、ＦNOはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｂｆはバックフォーカスを、Δは焦点距離情報として広角端を基準とした第１レンズ群Ｇ１の繰り出し量をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折率およびアッベ数はそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値を示している。
【００４５】
【表２】
第２実施例による変倍光学系では、フォーカシングレンズ群である第２レンズ群Ｇ２がシフトレンズ群である第１レンズ群Ｇ１よりも像側に配置されている。したがって、シフトレンズ群の使用倍率βａが被写***置（撮影距離）に依存してフォーカシング時に変化する。その結果、シフトレンズ群の所要駆動量δが焦点距離情報だけでなく撮影距離情報にも依存して変化する。
【００４７】
こうして、第２実施例では、ブレ角ε[0.01rad] を補正するのに必要な第１レンズ群Ｇ１の所要駆動量δ[mm]を、上述の式（ｋ）に対応する次の式（ｏ）で高精度に近似することができた。
【数２】
δ＝ε・｛0.27290
+(0.276367×10-2-0.64208×10-3×Δ+0.14365×10-4×Δ2)／Ｒ
+(0.133510×10-2-0.15966×10-3×Δ+0.38483×10-5×Δ2)／Ｒ2 ｝（ｏ）
すなわち、第２実施例では、合計７つの係数を記憶するだけで、像位置変動の補正のためのシフトレンズ群の駆動を、各焦点距離状態および各撮影距離状態に亘って高精度に制御することができる。
【００４８】
【効果】
以上説明したように、本発明の像シフト可能な変倍光学系によれば、手ぶれ等に起因する像位置の変動を補正するためのシフトレンズ群の駆動制御を少ない記憶容量で且つ高精度に行うことができる。
また、本発明の像シフト可能な変倍光学系を、ブレ検出系および駆動系と組み合わせることにより、手ぶれ等に起因する像位置の変動を良好に補正することのできる防振光学系を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端から望遠端への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる変倍光学系の屈折力配分および広角端から望遠端への変倍時における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例にかかる変倍光学系のレンズ構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｓ 開口絞り
Claims (3)
- 光学系を構成する一部のシフトレンズ群を光軸に対してほぼ垂直な方向に移動させることによって像シフトが可能であり、焦点距離が連続的に変化する変倍光学系において、
光学系のブレに起因する像位置の変動を補正するために、前記シフトレンズ群は光学系の焦点距離情報に基づいて駆動され、
近距離物体への合焦に際して光軸に沿って移動するフォーカシングレンズ群が前記シフトレンズ群よりも像側に配置され、
前記シフトレンズ群の所要駆動量は、前記焦点距離情報と撮影距離情報と記憶された所定の係数とに基づいて算出され、
前記焦点距離情報をΔとし、前記撮影距離情報をＲとし、前記光学系のブレ情報をεとし、前記所定の係数をａ ij としたとき、前記シフトレンズ群の所要移動量δは、
δ＝ε・Σａ ij Δ i Ｒ -j (i=0,1,2,3,..., j=0,1,2,3,...)
の関係式に基づいて算出されることを特徴とする像シフト可能な変倍光学系。 - 前記光学系全体での焦点距離をｆとし、前記シフトレンズ群の使用倍率をβａとし、前記シフトレンズ群よりも像側に配置されたレンズ群全体の使用倍率をβｂとしたとき、
−ｆ／βｂ（１−βａ）＝χ
とし、
望遠端における前記χをχ t とし、広角端における前記χをχ w とし、前記光学系の変倍比をＺとしたとき、
１＜χ t ／χ w ＜Ｚ
の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の像シフト可能な変倍光学系。 - 請求項１または２に記載の変倍光学系を備えていることを特徴とするカメラ。
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