JPH03260615A - 防振機能を有した変倍光学系 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は防振機能を有した変倍光学系に関し、特に変倍
光学系の一部のレンズ群を光軸上の一点を支点として回
動させることにより、該変倍光学系が振動（傾動）した
ときの撮影画像のブレを光学的に補正して静止画像を得
るようにし撮影画像の安定化を図った写真用カメラやビ
デオカメラ等に好適な防振機能を有した変倍光学系に関
するものである。

（従来の技術） 進行中の車や航空機等移動物体上から撮影をｌノようと
すると撮影系に振動か伝わり撮影画像にブレか生じる。

従来より撮影画像のブレを防止する機能を有した防振光
学系か、種々と提案されている。

例えば特公昭５６−２１１３３号公報では光学装置に振
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
。

特開昭６１−２２３８１９号公報では最も被写体側に屈
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。

特公昭５６−３４８４７号公報、特公昭５７−７４１４
号公報等では撮影系の一部に振動に対して空間的に固定
の光学部材を配置し、この光学部材の振動に対して生す
るプリズム作用を利用することにより撮影画像を偏向さ
せ結像面上で静止画像を得ている。

又、加速度センサーを利用して撮影系の振動を検圧し、
このとき得られる信号に応し、撮影系の部のレンズ群を
光軸と直交する方向に振動させることにより静止画像を
得る方法も行なわれている。

この他米国特許第２９５９０８８号では焦点距Ｈｆの絶
対値が等しい負と正の屈折力の第１群と第２群の２つの
レンズ群より成るアフォーカル系を撮影系の前方に配置
し、撮影系か振動したとき、該第２群を防振用の可動レ
ンズ群とし、その焦点位置でキンハル支持した慣性振り
子方式を利用した防振光学系を提案している。

（発明が解決しようとする問題点） 般に防振光学系を撮影系の前方に配置し、防振光学系の
一部の可動レンズ群を振動させて撮影画像のブレをなく
し、静止画像を得ようとすると装置全体か大型化し、又
撮影画像のブレの補正量と可動レンズ群の移動量との関
係が複雑となり装置全体の機構か複雑化してくるという
問題点があった。

特に最も物体側の前玉レンズ群で合焦を行うようにした
撮影系において、撮影系の前方に防振光学系を配置する
と前玉レンズ群の合焦の為の移動空間を防振光学系と前
玉レンズ群との間に設けなければならない為、防振光学
系か更に大型化してくるという問題点があった。

この他軸外光束の防振光学系を通過する光軸からの高さ
が高くなってくる為、防振用の可動レンズ群を回動させ
たときの偏心収差の発生量が多くなり、光学性能が大き
く低下してくるという問題点がありだ。

本発明は変倍光学系が振動したとき生ずる撮影画像のブ
レを変倍光学系の振動量と防振用の可動レンズ群の回動
関係との簡素化を図り、又可動レンズ群を偏心させたと
きの偏心収差発生が少なく、かつ装置全体の小型化を図
りつつ、良好に補正した防振機能を有した変倍光学系の
提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の防振機能を有した変倍光学系は、物体側より順
に変倍及び合焦の際に固定の第１群、変倍そして合焦レ
ンズ群とを有した変倍光学系であって、該第１群は少な
くとも負の屈折力の第１ａ群と正の屈折力の第１ｂ群の
２つのレンズ群を有し、該第１ａ群の焦点距離なｆ　１
　ａ、該第１ｂ群の結像倍率をβ１ｂとしたとき、該第
１ｂ群の像面側主点から像面側に略距離β１ｂ・ｆ１ａ
／（１−β１ｂ）たけ離れた光軸上の点を支点として該
第１ｂ群を回動可能となるようにして、該変倍光学系が
傾動したときの撮影画像のブレを補正したことを特徴と
している。

この他本発明では、前記第１ｂ群を保持する保持部材に
は前記支点に対して該第１ｂ群の重さとバランスがとれ
るカウンターウェイトが設けられていることや、前記合
焦レンズ群を前記変倍群の部のレンズ群より構成したこ
とを特長としている。

（実施例） 第１図は本発明の第−実屍例の光学系の概略図である。

同図において工は変倍及び合焦中固定の第１群で後述す
るような回動可能の防振用のレンズ群Ｉｂを有している
。■は変倍用の第２群、■は変倍に伴い変動する像面な
補正する為の第３群、第２群■と第３群ｍより変倍群Ｐ
を構成し、例えば矢印の如く移動させて広角端から望遠
端への変倍を行っている。■は第４群で第３群からの射
出光束な略アフォーカルにしている。■は変倍中固定の
結像用の第５群で固定のレンズ群Ｖａと合焦用のレンズ
群ｖｂを有している。ＳＰは固定の絞りである。

第１群を負の屈折力の焦点距＠　ｆ　１　ａの第１ａ群
、防振用の回動可能の正の屈折力の焦点距離ｆｉｂの第
１ｂ群、そして固定の第１ｃ群の３つのレンズ群より構
成している。そして前述のように第１ｂ群をその結像倍
率をβ１ｂとしたとき第１ｂ群の像面側主点から像面側
に略β１ｂ・ｆｆａ／（１−βｉｂ）たけ離れた点３を
支点として回動可能となるように構成している。

尚、第１図において４はカウンターウェイトてあり、第
１ｂ群を保持する保持部材５の他端に設けられており、
第１ｂ群を支点３を中心に変倍光学系の傾きに応して回
動させる際の第１ｂ群の重さと釣り合うようにしている
。

このように本実施例においては第１群を３つのレンズ群
より構成し、このうち貢中の第１ｂ群を防振用として回
動させることにより、角速度センサー等の特別な傾き検
出手段の必要なしに防振を行うことが可能となる。

又、本実施例では第５群中の一部のレンズ群ｖｂを光軸
上矢印の如く移動させることにより合焦可能を持たせて
いる。即ち無限遠物体に合焦しているときはレンズ群ｖ
ｂは広角端から望遠端への変倍の際、直線５１の如く固
定であり、至近物体に合焦しているときレンズ群ｖｂは
広角端から望遠端への変倍に際して曲線５２の如く移動
している。

このように本実施例では第１群中の第１ｂ群に防振機能
を持たせ、変倍群より後方の第５群中のレンズ群ｖｂに
合焦機能を持たせるようにし、各々機能を分担させレン
ズ鏡筒の構造−トの複雑化を回避しつつ、振動等に伴う
画像のブレを効果的に補正した変倍光学系を達成してい
る。

特に本実施例では防振用のレンズ群Ｉｂと合焦用のレン
ズ群ｖｂを前述の如く構成することにより、変倍部より
前のレンズ群で合焦を行ったときに生しる光学系の大型
化を防ぐと共に、軽いレンズ群で合焦を行えるため合焦
用レンズ駆動のためのモーター等の負担の軽減を可能と
している。

このように本実施例では例えば変倍光学系（カメラ本体
）が角度θ傾いたとき、第１ａ群と第１ｃ群は変倍光学
系と共に同し角度θ傾く。これに対して第１ｂ群はカウ
ンターウェイト４により空間的に固定されるようにして
いる。即ち最初の姿勢を保つようにしている。そしてこ
のとき第１群を前述の如く構成し、第１ｂ群を変倍光学
系の傾き角度と同じ角度の光線偏角を生じさせるように
し、回動関係の簡素化を図り、又第１ｂ群を回動させる
支点３かなるべく物体側に位置するようにし、装置全体
の小型化を図りつつ撮影画像のブレを補正し、静止画像
を得ている。

第２図はこのときの防振光学系として第１ａ群と第１ｂ
群を例にとり防振効果を説明する為の概略図であり、同
図では防振光学系を薄肉レンズとして示している。

今変倍光学系か傾いていないときの第１ａ群と光軸１１
ａとの交点をＡ、第１ｂ群と光軸１１ａとの交点をＢと
する。

変倍光学系か振動等により上方に微小角度θ１傾いたと
き、第１ａ群は同様に角度θ１傾くか第１ｂ群は最初の
姿勢を維持している。

第２図では簡単のため相対的に撮影系を固定とし被写体
か下方に角度−０１度傾いた方向に移動し、点Ｂも支点
３を中心に下方に一０１度傾いた点Ｂ１に移動した状態
を示している。

（但しＢ、Ｂ１＝β１ｂ−ｆ１ａ−θ１／（１β１ｂ）
である。） ここて画面中心の点Ｃの結像状態について考える。最初
の振動していない状態の被写体は光軸１１ａ上の点りに
ある。点Ｃから逆に光線を追跡すると点Ｃと点Ｂ１を結
ふ光線は屈折作用を受けない為直進し、第１ａ群の後側
焦点位置、即ち第１ｂ群の物点位置りから下方に離れた
点Ｄ１に結像する。ここでＢＣ＝　（１−ｆｉｂ）　・
ｆｉｂ。

Ｃ１となる。

このときの像の第１ａ群による結像状態を考えると第１
ａ群の像側焦点面で光軸１１ａから距離ｆ１ａ・θまた
け離れた点Ｄ１にある結像光は第１ａ群から平行に射出
され傾きをＺＤ−Ａ・Ｄｌ−θとすると結像関係式、Ｄ
−Ｄ１＝ｆ１ａ・θからθ＝−０１となる。

即ち、初期状態の被写体と同じ方向に平行に射出される
。このことは逆に被写体は変倍光学系が傾いても画面中
心の点Ｃから移動しないことを意味している。

次に画面中心以外の点の結像状態について考える。

第３図は第２図と同様に変倍光学系が角度Ｃ１傾いたと
きの防振光学系の防振効果を説明する為の概略図である
。同図において第２図と同じ符号は同し意味を有してい
る。

点Ｃ２は画面周辺の一点を示す。第１ａ群の像側焦点面
上の任意の点をＤ２とする。ＺＤｌ・Ａ・Ｄ２−ωとす
るとＤｌ・Ｄ２＝ｆ　１　ａ・ωとなる。点Ｄ２．Ｂｌ
の延長と全系の焦点面の交点なＣ２とすると倍率関係よ
り Ｃ−Ｃ２＝Ｄ１−Ｄ２−β２−ｆ１ａ・ω・ｆｉｂ となる。

防振光学系の全系の焦点距離ｆＴはｆＴｆ１ａ・β１ｂ
であるから初期状態における光軸１１ａと傾きωを持つ
光束は焦点面で光軸から距離ｆ１ａ・ｆｉｂ・ω離れた
位置に結像する。これは前述のＣ−Ｃ２と同ｌノである
。

ところで、４Ｄ−Ａ−Ｄ１＝−０１であり画面中心の被
写体りは変倍光学系（カメラ本体）の傾きにかかわらす
一定点Ｃに結像する。

これより画１ｆｆ１周辺の任意の点Ｃ２もカメラ本体の
傾きにかかわらす一定の点に結像し防振効果が得られる
。

尚、本実施例において第１ｂ群を回動させる支点位置は
厳密に第１ｂ群の像側主点からｆｉｂ・ｆ１ａ／（１−
ｆｉｂ）たけ離れていなくても、振動により許容出来る
程度の静止画像が得られる範囲であれば、例えば±１０
％の許容範囲内に設定しておけば良い。

又、本実施例において第ｉｂ群を支点に保持する為の補
助的な機構や端点の当接による悪影響を防止する為にダ
ンピンク機構を設けるようにしても良い。

第４．第５図は本発明の第３実施例の光学系の概略図で
ある。図中、第１図で示した要素と同要素には同符番を
付している。

第４図の第２実施例では変倍部Ｐを構成する変倍により
変動する像面を補正する為の第３群ｍに合焦機能を持た
せている。同図では第３群ｍを無限遠物体のとき広角端
がら望遠端への変倍を曲線４１の如く移動させ行い、又
至近物体のとき広角端から望遠端への変倍を曲線４２の
如く移動させている。

このように第３群に変倍に伴う像面変動の補正機能と合
焦機能の双方の機能を持たせることにより可動レンズ群
の数を少なくし、レンズ鏡筒構造の簡素化を図っている
。

尚、本実施例では変倍中固定の結像用の第５群■は１つ
のレンズ群より成っている。第１群■のレンズ構成及び
防振用の第１ｂ群を支点３を中心に回動させて振動に伴
う画像のブレを補正する構成は第１図の第１実施例と同
様である。

第５図の第３実施例では変倍光学系を全体として４つの
レンズ群より構成している。■は変倍及び合焦の際固定
の第１群、ＴＩは変倍用の第２群、■は固定の第３群、
■は変倍に伴い変動する像面な補正する補正機能と合焦
機能の双方の機能を有している。同図では第４群■を無
限遠物体のとき広角端から望遠端への変倍を曲線５１の
如く移動させて行い、又至近物体のとき広角端から望遠
端への変倍を曲線５２の如く移動させて行っている。

本実施例では第４図の第２実施例と同様に可動レンズ群
の数を少なくし、レンズ鏡筒構造の簡素化及び変倍光学
系を構成するレンズ群を４つとし、レンズ枚数を少なく
し、レンズ構成の簡素化を図フでいる。又、第３群と第
４群との空気間隔の有効利用を図り、レンズ全長の短縮
化を図っている。

第１群■のレンズ構成及び防振用の第１ｂ群を支点３を
中心に回動させて振動に伴う画像のブレを補正する構成
は第１図の第１実施例と同様である。

次に本発明に係る変倍光学系の第１〜第３実施例の具体
的な近軸屈折力配置の数値実施例を示す。数値実施例に
おいては各レンズ群の焦点距離及び主点間隔そして支点
３の第１ｂ群の像面側主点からの距ＭＬを示している。

数値実施例１ Ｌ　　＝　８０．３ 数値実施例２ 数値実施例３ Ｌ　＝　７４．４ （発明の効果） 本発明によれば前述のように変倍光学系を変倍及び合焦
の際に固定の第１群、変倍部そして合焦レンズ群より構
成し、該第１群を固定の第１８ｎと回動可能の第１ｂ群
の少なくとも２つのレンズ群より構成し、第１ｂ群を回
動させて、変倍光学系か振動したときの画像のブレを補
正するように構成することにより、装置全体の簡素化及
び小型化を図った防振機能を有した変倍光学系を達成す
ることかできる。

又、第１ｂ群に対してカウンターウェイトを設けること
により加速度センサー等の振動検出手段を用いずに撮影
画像のブレを補正し、静止画像か容易に得られる等の特
長を有した防振機能を有した変倍光学系を達成すること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第５図は本発明の第１゜第２．第３実
施例の要部概略図、第２．第３図は各々本発明の防振光
学系の防振効果を説明する為の概略図である。 図中、■は第１群、■は第２群、■は第３群、■は第４
群、■は第５群、Ｐは変倍部、３は支点、４はカウンタ
ーウェイト、５は保持部材である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体側より順に変倍及び合焦の際に固定の第１群
   、変倍そして合焦レンズ群とを有した変倍光学系であっ
   て、該第１群は少なくとも負の屈折力の第１ａ群と正の
   屈折力の第１ｂ群の２つのレンズ群を有し、該第１ａ群
   の焦点距離をｆ１ａ、該第１ｂ群の結像倍率をβ１ｂと
   したとき、該第１ｂ群の像面側主点から像面側に略距離
   β１ｂ・ｆ１ａ／（１−β１ｂ）だけ離れた光軸上の点
   を支点として該第１ｂ群を回動可能となるようにして、
   該変倍光学系が傾動したときの撮影画像のブレを補正し
   たことを特徴とする防振機能を有した変倍光学系。
2. （２）前記第１ｂ群を保持する保持部材には前記支点に
   対して該第１ｂ群の重さとバランスがとれるカウンター
   ウェイトが設けられていることを特徴とする請求項１記
   載の防振機能を有した変倍光学系。
3. （３）前記第１群の第１ｂ群の像面側には変倍及び合焦
   の際に固定の正の屈折力の第１ｃ群が配置されているこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の防振機能を有した
   変倍光学系。
4. （４）前記合焦レンズ群を前記変倍群の一部のレンズ群
   より構成したことを特徴とする請求項１記載の防振機能
   を有した変倍光学系。