JPH11160617A - 防振機能を有したインナーフォーカス式の光学系 - Google Patents
防振機能を有したインナーフォーカス式の光学系Info
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- JPH11160617A JPH11160617A JP34585997A JP34585997A JPH11160617A JP H11160617 A JPH11160617 A JP H11160617A JP 34585997 A JP34585997 A JP 34585997A JP 34585997 A JP34585997 A JP 34585997A JP H11160617 A JPH11160617 A JP H11160617A
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Abstract
学的に補正して静止画像を得るようにした防振機能を有
したインナーフォーカス式の光学系を得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第1群,負
の屈折力の第2群,そして正の屈折力の第3群の3つの
レンズ群を有し、該第3群は正の屈折力の第31群、負
の屈折力の第32群、そして正の屈折力の第33群の3
つのレンズ群を有しており、該第2群を光軸上移動させ
てフォーカスを行い、該第32群を光軸と直交する方向
に移動させて撮影画像の結像位置を変位させており、該
第i群の焦点距離をfi、全系の焦点距離をfとしたと
き、各レンズ群の屈折力を適切に設定したこと。
Description
てインナーフォーカスを用いて光学系の振動による撮影
画像のブレを補正する機能、所謂防振機能を有し、特に
防振用の可動レンズ群を例えば光軸と直交する方向に移
動させて、防振効果を発揮させたときの光学性能の低下
を防止した防振機能を有したインナーフォーカス式の光
学系に関するものである。
影をしようとすると撮影系(撮影レンズ)に振動が伝わ
り撮影画像にブレが生じる。
は、撮影系の振動を抑制することが困難となる。撮影系
が振動によって傾くと、撮影画像はその傾き角と撮影系
の焦点距離に応じた変位を発生する。このため静止画撮
影装置においては、画質の劣化を防止するために撮影時
間を十分に短くしなければならないという問題があり、
又動画撮影装置においては、構図の設定を維持すること
が困難となるという問題がある。そのためこのような撮
影の際には、撮影系が振動によって傾いた際にも撮影画
像の変位所謂撮影画像のブレが発生しないように補正す
ることが必要となる。
有した防振光学系が、例えば特開昭50−80147号
公報や特公昭56−21133号公報,特開昭61−2
23819号公報等で提案されている。
アフォーカルの変倍系を有するズームレンズにおいて第
1の変倍系の角倍率をM1 、第2の変倍系の角倍率をM
2としたときM1 =1−1/M2 なる関係を有するよう
に各変倍系で変倍を行うと共に、第2の変倍系を空間的
に固定して画像のブレを補正して画像の安定化を図って
いる。
置の振動状態を検知する検知手段からの出力信号に応じ
て、一部の光学部材を振動による画像の振動的変位を相
殺する方向に移動させることにより画像の安定化を図っ
ている。
被写体側に屈折型可変頂角プリズムを配置した撮影系に
おいて、撮影系の振動に対応させて該屈折型可変頂角プ
リズムの頂角を変化させて画像を偏向させて画像の安定
化を図っている。
交する方向に移動させて撮影画像のブレを補正するもの
が、例えば特開昭50−80147号公報や特開昭56
−223819号公報等で提案されている。
式は種々あり、例えば撮影レンズ全体を移動させたり、
若しくは撮影レンズの一部を移動させたりして行ってい
る。このうち撮影レンズが長焦点距離を有する望遠レン
ズの場合は撮影レンズが大型となり、又高重量となる
為、撮影レンズ全体を移動させてフォーカスを行うのが
機構的に困難である。
移動させてフォーカスを行っているものが多い。このう
ち、撮影レンズの前方レンズ群以外の比較的小型で、し
かも軽量のレンズ系中の中央部分の一部のレンズ群を移
動させてフォーカスを行ったインナーフォーカス式を用
いているものが種々と提案されている。
では焦点距離300mm、Fナンバー2.8のインナー
フォーカス式の望遠レンズを、特開昭59−65820
号公報や特開昭59−65821号公報では焦点距離1
35mm、Fナンバー2.8程度のインナーフォーカス
式の望遠レンズを提案している。
ス式の望遠レンズでは何れも物体側より順に正の屈折力
の第1群、負の屈折力の第2群、そして正の屈折力の第
3群の3つのレンズ群を有し、第2群を光軸上移動させ
てフォーカスを行っている。
レンズ群を振動させて撮影画像のブレをなくし、静止画
像を得る機構には画像のブレの補正量が大きいことやブ
レ補正の為に振動させるレンズ群(可動レンズ群)の移
動量や回転量が少ないこと、光学系全体が小型であるこ
と等が要望されている。 又、可動レンズ群を偏心させ
たとき偏心コマ、偏心非点収差、偏心色収差、そして偏
心像面湾曲収差等が多く発生すると画像のブレを補正し
たとき偏心収差の為、画像がボケてくる。例えば偏心歪
曲収差が多く発生すると光軸上の画像の移動量と周辺部
の画像の移動量が異なってくる。この為、光軸上の画像
を対象に画像のブレを補正しようと可動レンズ群を偏心
させると、周辺部では画像のブレと同様な現象が発生し
てきて光学特性を著しく低下させる原因となってくる。
ては可動レンズ群を光軸と直交する方向に移動させ、又
はそれと共に光軸上の一点を回転中心として微少回転さ
せて偏心状態にしたとき画質の低下を少なくする為に偏
心収差発生量が少ないこと、装置全体を小型にする為に
可動レンズ群の少ない移動量又は少ない回転量で大きな
画像のブレを補正することができる、所謂偏心敏感度
(単位移動量ΔHに対する画像のブレの補正量Δxとの
比Δx/ΔH)が大きいこと等が要求されている。
て空間的に固定となる光学部材を配置する構成の光学系
は、この光学部材の支持方法が難しく、又小型の光学系
を実現することが困難であるため、小型軽量の装置の構
成には適していなかった。又撮影系の最も被写体側に可
変頂角プリズムを配置する光学系は、変位補正時に偏心
色収差以外の収差の発生がほとんどないという利点はあ
るが、駆動部材が大型になるという欠点と、プリズムに
よって発生する偏心色収差の簡易的な補正が困難である
という欠点があった。撮影系の一部のレンズ群を偏心さ
せる光学系では、偏心させるレンズ群を適切に選択、配
置することにより、装置を小型にすることができるが、
偏心によって発生する諸収差、即ち、偏心コマ収差、偏
心非点収差、偏心像面湾曲等を良好に補正しつつ、十分
に少ない駆動量で十分に大きい変位補正を実現すること
が困難であるという問題点があった。
用のレンズ群が小型軽量である為、操作性が容易で、し
かも高速操作が可能となり、又無限遠物体と至近物体に
フォーカスしたときのレンズ系全体の重心位置の変化が
少なく、ホールディングしやすい等の利点がある。
においてインナーフォーカス式を採用すると、フォーカ
スの際の収差変動が大きくなり、このときの収差変動を
良好に補正するのが難しく、光学性能を低下させる原因
となっている。
と垂直な方向に偏心駆動させて撮影画像の変位(ブレ)
を補正する際、各レンズ要素を適切に配置することによ
って各種の偏心収差を良好に補正し、又十分に少ない偏
心駆動量で十分に大きい変位補正(ブレ補正)を実現す
ることによって装置全体の小型化を可能とし、又インナ
ーフォーカス式を採用しつつ、無限遠物体から近距離物
体に至る広範囲の物体距離において、フォーカスの際の
収差変動を良好に補正した防振機能を有したインナーフ
ォーカス式の光学系の提供を目的とする。
たインナーフォーカス式の光学系は、 (1-1) 物体側より順に正の屈折力の第1群,負の屈折力
の第2群,そして正の屈折力の第3群の3つのレンズ群
を有し、該第3群は正の屈折力の第31群、負の屈折力
の第32群、そして正の屈折力の第33群の3つのレン
ズ群を有しており、該第2群を光軸上移動させてフォー
カスを行い、該第32群を光軸と直交する方向に移動さ
せて撮影画像の結像位置を変位させており、該第1群と
第2群の合成の焦点距離をf1‐2、全系の焦点距離を
fとしたとき、 |f/f1‐2|<0.1 ‥‥‥(a) なる条件を満足することを特徴としている。
群,負の屈折力の第2群,そして正の屈折力の第3群の
3つのレンズ群を有し、該第3群は正の屈折力の第31
群、負の屈折力の第32群、そして正の屈折力の第33
群の3つのレンズ群を有しており、該第2群を光軸上移
動させてフォーカスを行い、該第32群を光軸と直交す
る方向に移動させて撮影画像の結像位置を変位させてお
り、該第i群の焦点距離をfi、全系の焦点距離をfと
したとき 0.2< f1/f <0.6 ‥‥‥(1) 0.1<|f2/f1|<0.7 ‥‥‥(2) 0.2< f3/f <0.8 ‥‥‥(3) なる条件を満足することを特徴としている。
値実施例1〜5のレンズ断面図である。図中、L1は正
の屈折力の第1群,L2は負の屈折力の第2群,L3は
正の屈折力の第3群である。
1、負の屈折力の第32群L32、そして正の屈折力の
第33群L33の3つのレンズ群を有している。HGは
保護ガラス、SPは開口絞り、FLは光学フィルター、
FCはフレアーカット絞り、IPは像面である。
第2群を矢印LFの如く像面側へ移動させて行ってい
る。光学系が振動したときの撮影画像のブレの補正(振
動補償)は第32群L32を可動レンズ群(画像変位補
正群)とし、矢印LTの如く光軸と直交する方向に移動
させて行っている。
ンズ径で、かつ軽量な負の屈折力の第2群を光軸上移動
させることによってフォーカシングを行っているため、
その駆動装置は低トルクで小型なものが利用できる。
又、第2群を通過した光線は正の屈折力の第31群によ
り収斂させており、これにより第32群(画像変位補正
群)のレンズ径の小型化を容易にしている。更に正の屈
折力の第33群を配置することにより、一定のレンズ全
系の焦点距離を保ちつつ負の屈折力の第32群の屈折力
を増大させて第32群の少ない偏心移動により結像面上
の大きな像位置の変位(以後、偏心量と像位置変位の関
係を像変位敏感度という。)を容易にしている。
ることによって望遠光学系を備えたビデオカメラやスチ
ルカメラ等の手持ち撮影時や不安定な三脚、一脚等に固
定しての撮影等に生じる画像ブレを良好に補正してい
る。
カス式の光学系は以上のように、物体側より順に正の屈
折力の第1群,負の屈折力の第2群,そして正の屈折力
の第3群の3つのレンズ群を有し、該第3群は正の屈折
力の第31群、負の屈折力の第32群、そして正の屈折
力の第33群の3つのレンズ群を有しており、該第2群
を光軸上移動させてフォーカスを行い、該第32群を光
軸と直交する方向に移動させて撮影画像の結像位置を変
位させていることを基本構成としている。
条件式(a)を満足することを特徴としている。そして
本発明のうち第1発明では、前述の条件式(a)を満足
することを特徴としている。
の条件式(1)〜(3)を満足するようにしている。
の基で前述の条件式(1)〜(3)を満足することを特
徴としている。
発明』ともいう。
第2群の合焦の焦点距離f1‐2が全系の焦点距離fよ
りも10倍以上長くすること、即ち、第1群と第2群を
通過した光束が略アフォーカルとなるようにする為のも
のである。
(第3群に対する物点)が第3群から十分遠くなるよう
にして、第2群,第3群の間隔のピント敏感度を小さく
して、製作を容易にしている。
れており、防振機能が複雑になる傾向があるので、条件
式(a)を満足させることによって第2群と第3群との
組立精度を緩和させている。
各レンズ群の光学的諸定数を条件式(1),(2),
(3)の如く設定している。これにより光学系全体の小
型化を図りつつ、撮影画像のブレの補正を良好に行うと
共に第32群の光軸と直交する方向の移動に伴う収差、
即ち偏心に伴う偏心コマ収差、偏心非点収差、偏心像面
湾曲等の偏心収差の発生を少なくし、又、物体距離全般
にわたり良好なる光学性能を得ている。
の技術的意味について説明する。条件式(1)は正の屈
折力の第1群の屈折力を適切に設定する為の条件であ
る。条件式(1)の上限値を越えて第1群の屈折力が小
さくなりすぎるとテレフォト系の作用が弱くなってくる
ため、レンズ全長が長くなってきて良くない。
第2群に入射する光束が太くなってしまい、第2群のレ
ンズ径が大型化してしまう。他方、下限値を越えると正
の屈折力が大きくなりすぎて高次の球面収差が発生して
これを他のレンズ群で補正することが困難になってく
る。
折力の第2群の屈折力と、正の屈折力の第1群の屈折力
を適切に設定する為の条件である。条件式(2)の上限
値を越えると正の屈折力の第1群で発生する諸収差、特
に球面収差を負の屈折力の第2群で補正できなくなり、
他方、下限値を越えると負の屈折力の第2群で球面収差
が補正過剰になってしまうため、結果として光学系全体
で良好なる光学性能を維持することが、困難となる。
力を適切に設定する為の条件である。条件式(3)の上
限値を越えると、バックフォーカスが長くなりすぎるた
め、光学系全体の小型化が困難となったり、第1群で発
生する正の歪曲収差の補正が困難となる。
フレアー等を補正するために第3群のレンズ枚数が増え
てしまい、結果として光学系全体の小型化が困難となっ
たり、光学系全体での透過率が悪化するので良くない。
は、条件式(1)〜(3)の数値を以下の範囲とすると
良い。
ことにより、光学系が振動したときの撮影画像のブレを
補正しつつ、偏心収差変動を少なくし、又、物体距離全
般にわたり良好なる光学性能を得ている。
の偏心収差変動を少なくし、又、物体距離全般にわたり
良好なる光学性能を得るには次の諸条件のうち少なくと
も1つを満足させるのが良い。
の正レンズを有し、前記第31群,第32群,第33群
の焦点距離を順にf31,f32,f33としたとき 0.05<|f 2/f|< 0.3 ‥‥‥(4) 0.1 < f31/f < 0.5 ‥‥‥(5) 0.05<|f32/f|< 0.2 ‥‥‥(6) 0.08< f33/f < 0.3 ‥‥‥(7) を満足することである。
ンズと、一枚の正レンズで構成することで諸収差を良好
に維持することが容易となり、更に条件式(4)を満足
することで第2群の屈折力を適切に設定して、第2群の
比較的少ない移動量で、遠距離物体から近距離物体への
フォーカシングを行っている。
略垂直方向に移動して結像位置の変位を行う際、大きな
像変位敏感度を得つつも、良好な像性能を確保する為の
ものであり、この条件式(5)〜(7)の数値範囲を外
れるとそのバランスを保つことが困難となってくる。
(4)〜(7)の数値を以下の範囲とするのが良い。
を第32群以降のレンズ群にて補正を行い易くするため
に、軸上収差を補正しておくと良く、この為少なくとも
一枚以上の正レンズ及び負レンズを有することが望まし
い。
上の正レンズを有するのが良く、これによれば像変位時
における色収差と諸収差の変動を抑えることが容易とな
る。
第33群はある程度強い正の屈折力を持たせるのが良
い。特に大口径なレンズ系を達成しようとするならば、
第33群は複数の正レンズを有すると良く、これにより
特に高次の球面収差補正に有効となる。そして更に少な
くとも1つの負レンズと正レンズを接合した正レンズや
対面したレンズ面の曲率半径が近似した正,負レンズを
含むようにすれば更なる色収差改善が期待できる。
の負レンズで構成されるのが良く、高画質を得る為には
物体側より正レンズ,正レンズ,両凹レンズ,物体側に
凸面を向けた負のメニスカスレンズ、物体側が強い凸面
である正レンズを有するの構成が良い。
レンズ膨脹、収縮に伴う結像位置変化防止のためレンズ
系の物体側に平面板ガラス又は透明部材又は弱い屈折力
を有したレンズ(保護部材)を配置するのが良い。
使用画像範囲における周辺光束がケラレなければレンズ
系のどの位置に配置しても良いが、フォーカス駆動機構
と像変位レンズ群移動機構及び電気回路の基板実装等の
配置スペース効率を考えたとき、第2群から第4群間の
空気間中、または第3群内に配置するのが良い。
側のレンズ面間の空気間隔中に配置することがフィルタ
ー径の小型化とスペース効率上望ましい。
ンズ面間の空気間隔中に配置するのが良い。これによれ
ば像変位時における周辺光量の非対称性を軽減すること
ができる。
例においてRiは物体側より順に第i番目のレンズ面の
曲率半径、Diは物体側より第i番目のレンズ厚及び空
気間隔、Niとνiは各々物体側より順に第i番目のレ
ンズのガラスの屈折率とアッベ数である。数値実施例に
おいて最終の2つのレンズ面はフェースプレートやフィ
ルター等のガラスブロックである。又前述の各条件式と
数値実施例における諸数値との関係を表−1に示す。
一部のレンズ群を光軸と垂直な方向に偏心駆動させて撮
影画像の変位(ブレ)を補正する際、各レンズ要素を適
切に配置することによって各種の偏心収差を良好に補正
し、又十分に少ない偏心駆動量で十分に大きい変位補正
(ブレ補正)を実現することによって装置全体の小型化
を可能とし、又インナーフォーカス式を採用しつつ、無
限遠物体から近距離物体に至る広範囲の物体距離におい
て、フォーカスの際の収差変動を良好に補正した防振機
能を有したインナーフォーカス式の光学系を達成するこ
とができる。
変位)の縦収差図
変位)の横収差図
0.5°の画角に相当する像位置変位を行ったときの横
収差図
変位)の縦収差図
不変位)の横収差図
0.5°の画角に相当する像位置変位を行ったときの横
収差図
不変位)の縦収差図
不変位)の横収差図
0.5°の画角に相当する像位置変位を行ったときの横
収差図
不変位)の縦収差図
不変位)の横収差図
0.5°の画角に相当する像位置変位を行ったときの横
収差図
不変位)の縦収差図
不変位)の横収差図
0.5°の画角に相当する像位置変位を行ったときの横
収差図
Claims (7)
- 【請求項1】 物体側より順に正の屈折力の第1群,負
の屈折力の第2群,そして正の屈折力の第3群の3つの
レンズ群を有し、該第3群は正の屈折力の第31群、負
の屈折力の第32群、そして正の屈折力の第33群の3
つのレンズ群を有しており、該第2群を光軸上移動させ
てフォーカスを行い、該第32群を光軸と直交する方向
に移動させて撮影画像の結像位置を変位させており、該
第1群と第2群の合成の焦点距離をf1‐2、全系の焦
点距離をfとしたとき、 |f/f1‐2|<0.1 なる条件を満足することを特徴とする防振機能を有した
インナーフォーカス式の光学系。 - 【請求項2】 前記第i群の焦点距離をfiとしたとき 0.2< f1/f <0.6 0.1<|f2/f1|<0.7 0.2< f3/f <0.8 なる条件を満足することを特徴とする請求項1の防振機
能を有したインナーフォーカス式の光学系。 - 【請求項3】 物体側より順に正の屈折力の第1群,負
の屈折力の第2群,そして正の屈折力の第3群の3つの
レンズ群を有し、該第3群は正の屈折力の第31群、負
の屈折力の第32群、そして正の屈折力の第33群の3
つのレンズ群を有しており、該第2群を光軸上移動させ
てフォーカスを行い、該第32群を光軸と直交する方向
に移動させて撮影画像の結像位置を変位させており、該
第i群の焦点距離をfi、全系の焦点距離をfとしたと
き 0.2< f1/f <0.6 0.1<|f2/f1|<0.7 0.2< f3/f <0.8 なる条件を満足することを特徴とする防振機能を有した
インナーフォーカス式の光学系。 - 【請求項4】 前記第2群は2枚の負レンズと1枚の正
レンズを有し、前記第31群,第32群,第33群の焦
点距離を順にf31,f32,f33としたとき 0.05<|f 2/f|< 0.3 0.1 < f31/f < 0.5 0.05<|f32/f|< 0.2 0.08< f33/f < 0.3 を満足することを特徴とする請求項2又は3の防振機能
を有したインナーフォーカス式の光学系。 - 【請求項5】 前記第32群は2枚の負レンズと1枚の
正レンズを有していることを特徴とする請求項4の防振
機能を有したインナーフォーカス式の光学系。 - 【請求項6】 前記第33群は2枚の正レンズを有して
いることを特徴とする請求項5の防振機能を有したイン
ナーフォーカス式の光学系。 - 【請求項7】 前記撮影画像の結像位置の変位は前記光
学系が振動したときに生じる撮影画像のブレを補正する
ものであることを特徴とする請求項1から6のいずれか
1項の防振機能を有したインナーフォーカス式の光学
系。
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