JPH09171205A - 手振れ補正光学装置 - Google Patents
手振れ補正光学装置Info
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- JPH09171205A JPH09171205A JP7332347A JP33234795A JPH09171205A JP H09171205 A JPH09171205 A JP H09171205A JP 7332347 A JP7332347 A JP 7332347A JP 33234795 A JP33234795 A JP 33234795A JP H09171205 A JPH09171205 A JP H09171205A
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- Japan
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- lens
- concave lens
- image
- focal length
- lens group
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 テレビカメラの手振れ補正を効果的に行う装
置を提供する。 【解決手段】 凹レンズG1と凸レンズG2とで構成さ
れ、正の合成焦点距離を有する第一のレンズ群1aと、
凹レンズG3と板硝子または凹レンズG4とで構成さ
れ、負の合成焦点距離を有する第二のレンズ群1bとを
アホーカル系を構成して配設し、更に、前記第二のレン
ズ群1bの凹レンズG3を、光軸に対して垂直な平面内
の直交する2つの軸方向に駆動する手段を設けて手振れ
補正光学装置を構成する。
置を提供する。 【解決手段】 凹レンズG1と凸レンズG2とで構成さ
れ、正の合成焦点距離を有する第一のレンズ群1aと、
凹レンズG3と板硝子または凹レンズG4とで構成さ
れ、負の合成焦点距離を有する第二のレンズ群1bとを
アホーカル系を構成して配設し、更に、前記第二のレン
ズ群1bの凹レンズG3を、光軸に対して垂直な平面内
の直交する2つの軸方向に駆動する手段を設けて手振れ
補正光学装置を構成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置の手振れ補
正に関し、更に詳しくは手振れ補正を光学的に行う手振
れ補正光学装置に関するものである。
正に関し、更に詳しくは手振れ補正を光学的に行う手振
れ補正光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりテレビカメラ等の撮像装置では
手振れによる画像の揺れが問題となっていた。特にズー
ム機能を備えた撮像光学系を有する撮像装置において
は、そのテレ側で、撮影画像に対する手振れの影響は大
きなものがあった。
手振れによる画像の揺れが問題となっていた。特にズー
ム機能を備えた撮像光学系を有する撮像装置において
は、そのテレ側で、撮影画像に対する手振れの影響は大
きなものがあった。
【0003】ここで従来より用いられている手振れ補正
機構について図13ないし図17を参照して説明する。
図13は従来の電子式手振れ補正機構を説明するための
図であって、(a)はCCD上での映像の切り出し枠を
示し、(b)は映像の切り出し枠に対応する光軸の補正
角の算出を示す。また、図14は従来の光学式手振れ補
正機構を説明するための図である。図15はVAP(V
ariable Angular Prisum)素子
の構成を示す図であり、図16はこの動作を示す図であ
る。更に、図17は従来の平凹レンズと平凸レンズによ
る手振れ補正機構を示し、(a)は光学系の構成であ
り、(b)はその動作状態を示している。
機構について図13ないし図17を参照して説明する。
図13は従来の電子式手振れ補正機構を説明するための
図であって、(a)はCCD上での映像の切り出し枠を
示し、(b)は映像の切り出し枠に対応する光軸の補正
角の算出を示す。また、図14は従来の光学式手振れ補
正機構を説明するための図である。図15はVAP(V
ariable Angular Prisum)素子
の構成を示す図であり、図16はこの動作を示す図であ
る。更に、図17は従来の平凹レンズと平凸レンズによ
る手振れ補正機構を示し、(a)は光学系の構成であ
り、(b)はその動作状態を示している。
【0004】手振れ補正機構としては図13に示すCC
D14の撮像領域の映像枠切り出しによる方法(以下、
単に「電子式」と記す)と、図14に示すプリズム35
により入射光の光軸角を調整する方法(以下、単に「光
学式」と記す)とがあり、何れも手振れセンサにより振
れを検出し、その値に応じて補正を行うものである。
D14の撮像領域の映像枠切り出しによる方法(以下、
単に「電子式」と記す)と、図14に示すプリズム35
により入射光の光軸角を調整する方法(以下、単に「光
学式」と記す)とがあり、何れも手振れセンサにより振
れを検出し、その値に応じて補正を行うものである。
【0005】まず電子式について説明すると、図13
(a)に示すように電子式に用いるCCD14は、その
撮像エリアがテレビの映像規格よりも水平走査線の多い
大きなエリアA0 を有して構成されている。実際の映像
は規格と一致した水平走査線を有するエリアA1 をエリ
アA0 から切り出して映像信号とするものであるが、こ
のときエリアA1 を手振れの検出信号に応じて、例えば
エリアA2 或いはエリアA3 で示すようにエリアA0 の
範囲内を、結果的にCCD14上において振れが生じな
いように移動して映像を切り出し、手振れによる映像の
振れを補正するものである。
(a)に示すように電子式に用いるCCD14は、その
撮像エリアがテレビの映像規格よりも水平走査線の多い
大きなエリアA0 を有して構成されている。実際の映像
は規格と一致した水平走査線を有するエリアA1 をエリ
アA0 から切り出して映像信号とするものであるが、こ
のときエリアA1 を手振れの検出信号に応じて、例えば
エリアA2 或いはエリアA3 で示すようにエリアA0 の
範囲内を、結果的にCCD14上において振れが生じな
いように移動して映像を切り出し、手振れによる映像の
振れを補正するものである。
【0006】前記電子式の手振れ補正能力について図1
3(b)を参照して説明する。ここで、垂直方向につい
て考えると、撮像レンズ15の焦点距離がf、エリアA
1 の辺が2h0 、エリアA0 の辺が2(h+h0 )の場
合であって、このときの補正可能な角度θは、 tan(θ0 +θ)=(h+h0 )/f (1) tanθ0 =h0 /f (2) θ0 +θは小さいので、結局 θ0 +θ=(h+h0 )/f (3) θ0 =h0 /f (4) となり、従って θ=h/f (5) と、最大の補正角を求めることができる。
3(b)を参照して説明する。ここで、垂直方向につい
て考えると、撮像レンズ15の焦点距離がf、エリアA
1 の辺が2h0 、エリアA0 の辺が2(h+h0 )の場
合であって、このときの補正可能な角度θは、 tan(θ0 +θ)=(h+h0 )/f (1) tanθ0 =h0 /f (2) θ0 +θは小さいので、結局 θ0 +θ=(h+h0 )/f (3) θ0 =h0 /f (4) となり、従って θ=h/f (5) と、最大の補正角を求めることができる。
【0007】ここで例えばCCD14を2/3インチと
すると、そのエリアA0 は8.8mm×6.6mmであ
り、補正用の余裕領域を辺の比において略30%とする
と、2.64mm×1.98mmとなる。従って中心か
ら片側の補正領域はそれぞれの半分である1.32mm
×0.99mmとなる。このとき、撮像レンズ15の焦
点距離が短焦点距離側のf=8mmの場合、垂直方向に
着目すると、補正角θは0.99÷8≒0.124ra
d≒7度となり大きな補正可能角を得ることができる
が、長焦点距離側のf=200mmの場合は0.99÷
200≒0.005rad≒0.28度と、その補正可
能角は極めて小さなものとなる欠点があった。当然、水
平方向に関しても同様のことが言えるものである。
すると、そのエリアA0 は8.8mm×6.6mmであ
り、補正用の余裕領域を辺の比において略30%とする
と、2.64mm×1.98mmとなる。従って中心か
ら片側の補正領域はそれぞれの半分である1.32mm
×0.99mmとなる。このとき、撮像レンズ15の焦
点距離が短焦点距離側のf=8mmの場合、垂直方向に
着目すると、補正角θは0.99÷8≒0.124ra
d≒7度となり大きな補正可能角を得ることができる
が、長焦点距離側のf=200mmの場合は0.99÷
200≒0.005rad≒0.28度と、その補正可
能角は極めて小さなものとなる欠点があった。当然、水
平方向に関しても同様のことが言えるものである。
【0008】また、CCD14は補正のための大きな撮
像エリアを確保しなければならず、チップサイズが大き
くなり、高価なものとなる。一方、画像規格に合致した
CCDを用いると、全画素が使えなくなるので画質の劣
化が避けられない。
像エリアを確保しなければならず、チップサイズが大き
くなり、高価なものとなる。一方、画像規格に合致した
CCDを用いると、全画素が使えなくなるので画質の劣
化が避けられない。
【0009】つぎに光学式について説明する。その動作
原理は図14に示すように頂角が変化するプリズム35
を撮像レンズ15の前部に設けて、手振れの検出信号に
応じて前記プリズム35の頂角を変化させ、入射する光
の光軸を出射側において調整するものである。
原理は図14に示すように頂角が変化するプリズム35
を撮像レンズ15の前部に設けて、手振れの検出信号に
応じて前記プリズム35の頂角を変化させ、入射する光
の光軸を出射側において調整するものである。
【0010】即ち、頂角αを有するプリズム35の1つ
の面に光L1 を垂直に入射すると、他の面から出射する
光L2 の出射角は入射光軸に対して角度θの変位が生じ
る。即ち、プリズム35の屈折率をnとすると、 nsinα=sin(α+θ) (6) α+θは小さいので nα=α+θ (7) となり、従って θ=(n−1)α (8) となる。ここで例えばn=1.5とし、αを±2度変位
させた場合、振れ角δを±1度変化させることができる
ものである。
の面に光L1 を垂直に入射すると、他の面から出射する
光L2 の出射角は入射光軸に対して角度θの変位が生じ
る。即ち、プリズム35の屈折率をnとすると、 nsinα=sin(α+θ) (6) α+θは小さいので nα=α+θ (7) となり、従って θ=(n−1)α (8) となる。ここで例えばn=1.5とし、αを±2度変位
させた場合、振れ角δを±1度変化させることができる
ものである。
【0011】つぎに、従来の頂角を可変とするVAP素
子について、図15を参照して説明すると、光軸L上に
任意の距離を離し、対向して2枚の板硝子30a、30
bを配置し、2枚の板硝子30a、30bの外周を伸縮
自在の蛇腹形状を有する蛇腹密封部材32で連結して内
部に密封空間を形成する。前記密封空間を透明な液体で
充填して光学素子、即ちプリズムを構成し、そのプリズ
ムの頂角を2枚の板硝子30a、30bの少なくとも一
方の板硝子に設けられた軸34を中心に板硝子を回動し
て変化させるものである。尚、板硝子30a、30bと
蛇腹密封部材32とは密封性を確保するためにカバー3
1a、31bで固定されている。
子について、図15を参照して説明すると、光軸L上に
任意の距離を離し、対向して2枚の板硝子30a、30
bを配置し、2枚の板硝子30a、30bの外周を伸縮
自在の蛇腹形状を有する蛇腹密封部材32で連結して内
部に密封空間を形成する。前記密封空間を透明な液体で
充填して光学素子、即ちプリズムを構成し、そのプリズ
ムの頂角を2枚の板硝子30a、30bの少なくとも一
方の板硝子に設けられた軸34を中心に板硝子を回動し
て変化させるものである。尚、板硝子30a、30bと
蛇腹密封部材32とは密封性を確保するためにカバー3
1a、31bで固定されている。
【0012】上述したVAP素子の動作は図16に示さ
れていて、同図(a)は板硝子30a、30bが平行の
状態であって、入射光は入射光軸Lに沿って直進し、そ
のまま出射する。同図(b)は一方の板硝子、例えば板
硝子30aが軸12を中心として回動して傾斜し、板硝
子30aと板硝子30bとの間で角度αを持った場合で
あり(即ち、頂角α)、このとき前述したように板硝子
30bに垂直に入射した光L1 は板硝子30aから出射
するときに、入射光軸に対してθ=(n−1)α度傾い
た光L2 となり、光軸が変換されることになる。
れていて、同図(a)は板硝子30a、30bが平行の
状態であって、入射光は入射光軸Lに沿って直進し、そ
のまま出射する。同図(b)は一方の板硝子、例えば板
硝子30aが軸12を中心として回動して傾斜し、板硝
子30aと板硝子30bとの間で角度αを持った場合で
あり(即ち、頂角α)、このとき前述したように板硝子
30bに垂直に入射した光L1 は板硝子30aから出射
するときに、入射光軸に対してθ=(n−1)α度傾い
た光L2 となり、光軸が変換されることになる。
【0013】しかしながら、上述したVAP素子は、液
体33の質量で蛇腹密封部材32が変形し、板硝子を初
期の姿勢に保つことが困難であること、また、楔形に変
化させるために液体を移動させることになるので大きな
駆動力を必要とし、応答性に劣ること、更に、環境の温
度変化で体積が変わると共に、その粘性抵抗も変化し、
従って、制御特性が変化する等の問題があった。
体33の質量で蛇腹密封部材32が変形し、板硝子を初
期の姿勢に保つことが困難であること、また、楔形に変
化させるために液体を移動させることになるので大きな
駆動力を必要とし、応答性に劣ること、更に、環境の温
度変化で体積が変わると共に、その粘性抵抗も変化し、
従って、制御特性が変化する等の問題があった。
【0014】また、図17は頂角を可変とする他の例で
あって、同図(a)にこの構成を示す。平凹レンズ40
と平凸レンズ41とで構成していて、略同一の曲率を有
する平凹レンズ40の凹面と平凸レンズ41の凸面との
間に僅かに間隙35を設けて対向配置する。平凸レンズ
41は軸44を中心に矢印Rで示す方向に回動するアー
ム42により保持されていて、回転アクチュエータ43
の駆動力により回動する。その回動半径は平凸レンズ4
1の凸面の曲率と一致させてある。
あって、同図(a)にこの構成を示す。平凹レンズ40
と平凸レンズ41とで構成していて、略同一の曲率を有
する平凹レンズ40の凹面と平凸レンズ41の凸面との
間に僅かに間隙35を設けて対向配置する。平凸レンズ
41は軸44を中心に矢印Rで示す方向に回動するアー
ム42により保持されていて、回転アクチュエータ43
の駆動力により回動する。その回動半径は平凸レンズ4
1の凸面の曲率と一致させてある。
【0015】図17(b)は平凸レンズ41を軸44を
中心として矢印Rの時計方向に回動し、平凹レンズ40
と平凸レンズ41の平面の間に角度αが生じた場合であ
り、このときの平凹レンズ40の平面に垂直に入射する
光L1 はVAP素子と同様に平凸レンズ41の平面から
出射するときに、入射光軸に対してθ=(n−1)α度
傾いた光L2 となり、光軸が変換されることになる。
中心として矢印Rの時計方向に回動し、平凹レンズ40
と平凸レンズ41の平面の間に角度αが生じた場合であ
り、このときの平凹レンズ40の平面に垂直に入射する
光L1 はVAP素子と同様に平凸レンズ41の平面から
出射するときに、入射光軸に対してθ=(n−1)α度
傾いた光L2 となり、光軸が変換されることになる。
【0016】上述したレンズを用いる方式の可変頂角プ
リズムでは、平凹レンズ40と平凸レンズ41の相対す
る面の間に、製造精度、機械構成精度等を考慮して両レ
ンズの接触を避けるために間隙を設けなければならず、
このため三次収差が増加したり、境界面での反射でゴー
ストが発生する等の問題があった。
リズムでは、平凹レンズ40と平凸レンズ41の相対す
る面の間に、製造精度、機械構成精度等を考慮して両レ
ンズの接触を避けるために間隙を設けなければならず、
このため三次収差が増加したり、境界面での反射でゴー
ストが発生する等の問題があった。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、上述した手振れ防止素子、機構が内包する欠点を除
去した、高画質、高速応答性、高安定性のある手振れ補
正光学装置を提供しようとするものである。
は、上述した手振れ防止素子、機構が内包する欠点を除
去した、高画質、高速応答性、高安定性のある手振れ補
正光学装置を提供しようとするものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】従って本発明はかかる課
題に鑑み成されたものであって、凹レンズと凸レンズと
で構成され、正の合成焦点距離を有する第一のレンズ群
と、凹レンズと板硝子または凹レンズとで構成され、負
の合成焦点距離を有する第二のレンズ群とをアホーカル
系を構成して配設し、更に、前記第二のレンズ群の凹レ
ンズを、光軸に対して垂直な平面内の直交する2つの軸
方向に駆動する手段を設けて手振れ補正光学装置を構成
する。
題に鑑み成されたものであって、凹レンズと凸レンズと
で構成され、正の合成焦点距離を有する第一のレンズ群
と、凹レンズと板硝子または凹レンズとで構成され、負
の合成焦点距離を有する第二のレンズ群とをアホーカル
系を構成して配設し、更に、前記第二のレンズ群の凹レ
ンズを、光軸に対して垂直な平面内の直交する2つの軸
方向に駆動する手段を設けて手振れ補正光学装置を構成
する。
【0019】前記第一のレンズ群の合成焦点距離と前記
第二のレンズ群の合成焦点距離との比で決まる変換倍率
と、前記第二のレンズ群の凹レンズの焦点距離との積の
絶対値が300以上450以下であるように手振れ補正
光学装置を構成して上記課題を解決する。
第二のレンズ群の合成焦点距離との比で決まる変換倍率
と、前記第二のレンズ群の凹レンズの焦点距離との積の
絶対値が300以上450以下であるように手振れ補正
光学装置を構成して上記課題を解決する。
【0020】テレサイドコンバータを兼ねた手振れ補正
光学装置を構成するものであって、これを撮像装置に装
着することにより、手振れによる画像のブレ、特に手振
れの影響の大きなテレ側での画像のブレを効果的に補正
する。
光学装置を構成するものであって、これを撮像装置に装
着することにより、手振れによる画像のブレ、特に手振
れの影響の大きなテレ側での画像のブレを効果的に補正
する。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態例について図
1ないし図12を参照して説明する。図1は本発明によ
る手振れ補正光学装置の構成を示す図であり、図2はこ
の光学装置を撮像装置に装着したときの全撮像光学系を
示す図である。図3は本発明による手振れ補正光学装置
を用いた手振れ補正装置の構成を示す概略斜視図であ
り、図4は本発明による手振れ補正光学装置を用いた手
振れ補正装置の制御回路のブロック図である。図5ない
し図12はこの手振れ補正光学装置の収差図である。
1ないし図12を参照して説明する。図1は本発明によ
る手振れ補正光学装置の構成を示す図であり、図2はこ
の光学装置を撮像装置に装着したときの全撮像光学系を
示す図である。図3は本発明による手振れ補正光学装置
を用いた手振れ補正装置の構成を示す概略斜視図であ
り、図4は本発明による手振れ補正光学装置を用いた手
振れ補正装置の制御回路のブロック図である。図5ない
し図12はこの手振れ補正光学装置の収差図である。
【0022】本発明による手振れの補正は、撮像倍率を
あげるテレサイドコンバータ(望遠光学系)の内部にレ
ンズを移動して入射光軸の変動を補正する光学系を設
け、手振れの検出信号に応じてこのレンズの位置を制御
し、結果的に撮像素子上で像が振れないようにして、手
振れ補正を効果的に行うものである。
あげるテレサイドコンバータ(望遠光学系)の内部にレ
ンズを移動して入射光軸の変動を補正する光学系を設
け、手振れの検出信号に応じてこのレンズの位置を制御
し、結果的に撮像素子上で像が振れないようにして、手
振れ補正を効果的に行うものである。
【0023】まず、図1を参照して手振れ補正光学装置
の構成を説明する。この装置のレンズ系は物体側に配置
される第一レンズ群1aと撮像レンズの直前に配置され
る第二レンズ群1bとから構成されている。第一レンズ
群1aは凸レンズG1 と凹レンズG2 とで構成されてい
て、両者は貼り合わせて、或いは僅かに離間していて、
合成焦点距離は正の値を持っている。また、第二レンズ
群1bは凹レンズG3と凹レンズG4 とから構成されて
いて、合成焦点距離は負の値を持っている。尚、凹レン
ズG4 は全体の光学設計から平板形状としてもよい。
の構成を説明する。この装置のレンズ系は物体側に配置
される第一レンズ群1aと撮像レンズの直前に配置され
る第二レンズ群1bとから構成されている。第一レンズ
群1aは凸レンズG1 と凹レンズG2 とで構成されてい
て、両者は貼り合わせて、或いは僅かに離間していて、
合成焦点距離は正の値を持っている。また、第二レンズ
群1bは凹レンズG3と凹レンズG4 とから構成されて
いて、合成焦点距離は負の値を持っている。尚、凹レン
ズG4 は全体の光学設計から平板形状としてもよい。
【0024】また、上記手振れ補正光学装置はテレサイ
ドコンバータをも構成していて、両群のレンズ系はアホ
ーカルに成るように配置され、その変換倍率は両群の焦
点距離の比となるものである。
ドコンバータをも構成していて、両群のレンズ系はアホ
ーカルに成るように配置され、その変換倍率は両群の焦
点距離の比となるものである。
【0025】手振れ補正は、詳しくは後段で説明するが
第二レンズ群1bの凹レンズG3 を光軸Lに対して垂直
な平面内の直交する2つの軸方向に、それぞれ独立して
移動させて行う。
第二レンズ群1bの凹レンズG3 を光軸Lに対して垂直
な平面内の直交する2つの軸方向に、それぞれ独立して
移動させて行う。
【0026】図2は上記手振れ補正光学装置1を従来の
撮像装置の主撮像レンズ2の直前に装着したときの全体
の光学系を示していて、撮像素子3上には倍率変換さ
れ、更にブレがない画像が結像され、映像信号に変換す
る。
撮像装置の主撮像レンズ2の直前に装着したときの全体
の光学系を示していて、撮像素子3上には倍率変換さ
れ、更にブレがない画像が結像され、映像信号に変換す
る。
【0027】つぎに、手振れ補正光学装置1の光学系の
好適な条件について説明する。 条件1 主撮像レンズ2の焦点距離を100mmとして、撮像素
子3上で1.5mmの画像移動を得るために、第一レン
ズ群1aに対して、第二レンズ群1bの凹レンズG3 の
移動量は5mm以内とすること。
好適な条件について説明する。 条件1 主撮像レンズ2の焦点距離を100mmとして、撮像素
子3上で1.5mmの画像移動を得るために、第一レン
ズ群1aに対して、第二レンズ群1bの凹レンズG3 の
移動量は5mm以内とすること。
【0028】条件2 変換倍率と凹レンズG3 の焦点距離の積をXとしたと
き、絶対値|X|は 450>|X|>300 (9) であること。
き、絶対値|X|は 450>|X|>300 (9) であること。
【0029】条件1を満足しないと、凹レンズG3 の移
動量が多くなり、移動のために大きな駆動力を必要と
し、高速応答が困難になる。また、条件2を満足せず、
(9)式の不等号の大きな方にずれると凹レンズG3 は
大きくする必要があり、一方、小さいほうにずれるとコ
マ収差、非点収差、色収差等が増加する。
動量が多くなり、移動のために大きな駆動力を必要と
し、高速応答が困難になる。また、条件2を満足せず、
(9)式の不等号の大きな方にずれると凹レンズG3 は
大きくする必要があり、一方、小さいほうにずれるとコ
マ収差、非点収差、色収差等が増加する。
【0030】図3は上述した手振れ補正光学装置を用い
た全撮像光学系の斜視図である。凸レンズG1 と凹レン
ズG2 とからなる第一レンズ群1aと、凹レンズG3 と
レンズG4 からなる第二レンズ群1bとで構成される手
振れ補正光学装置は撮像装置の主撮像レンズ2の前部に
第二レンズ群1bを主撮像レンズ2側にして装着され
る。撮影対象物は撮像素子3上に結像され、映像信号に
変換される。凹レンズG3 にはX軸アクチュエータ10
およびY軸アクチュエータ11が取り付けられていて、
X軸手振れセンサ4およびY軸手振れセンサ5の検出結
果に基づいて、X軸アクチュエータ10およびY軸アク
チュエータ11を駆動して凹レンズG3 の位置を、光軸
Lに対して垂直な平面内の直交する2つの軸方向に制御
し、前記撮影対象物は振れなく撮影される。
た全撮像光学系の斜視図である。凸レンズG1 と凹レン
ズG2 とからなる第一レンズ群1aと、凹レンズG3 と
レンズG4 からなる第二レンズ群1bとで構成される手
振れ補正光学装置は撮像装置の主撮像レンズ2の前部に
第二レンズ群1bを主撮像レンズ2側にして装着され
る。撮影対象物は撮像素子3上に結像され、映像信号に
変換される。凹レンズG3 にはX軸アクチュエータ10
およびY軸アクチュエータ11が取り付けられていて、
X軸手振れセンサ4およびY軸手振れセンサ5の検出結
果に基づいて、X軸アクチュエータ10およびY軸アク
チュエータ11を駆動して凹レンズG3 の位置を、光軸
Lに対して垂直な平面内の直交する2つの軸方向に制御
し、前記撮影対象物は振れなく撮影される。
【0031】図4は凹レンズG3 の駆動形態の一例を示
すブロック図であって、凹レンズG3 は光軸に垂直な面
内のX軸方向とY軸方向に移動できるように駆動装置9
に保持されている。撮像装置の手振れを検出する撮像装
置本体に設けられた加速度センサ等から成るX軸手振れ
センサ4とY軸手振れセンサ5の検出出力はCPU等か
ら成る制御回路6に入力され、これに基づいて平凹レン
ズG2 の移動制御量が算出され、その結果がX軸駆動回
路7およびY軸駆動回路8を介して駆動装置9のX軸と
Y軸の駆動機構部に入力される。これにより凹レンズG
3 のXYの位置が制御されて、撮像光学系への入射光の
光軸が調整され、結果的に、撮像素子3上での像の振れ
が生じないことになる。
すブロック図であって、凹レンズG3 は光軸に垂直な面
内のX軸方向とY軸方向に移動できるように駆動装置9
に保持されている。撮像装置の手振れを検出する撮像装
置本体に設けられた加速度センサ等から成るX軸手振れ
センサ4とY軸手振れセンサ5の検出出力はCPU等か
ら成る制御回路6に入力され、これに基づいて平凹レン
ズG2 の移動制御量が算出され、その結果がX軸駆動回
路7およびY軸駆動回路8を介して駆動装置9のX軸と
Y軸の駆動機構部に入力される。これにより凹レンズG
3 のXYの位置が制御されて、撮像光学系への入射光の
光軸が調整され、結果的に、撮像素子3上での像の振れ
が生じないことになる。
【0032】尚、X軸とY軸の駆動機構は模式にボイス
コイル型で表しているが、同様の動作を行う他の駆動構
成を採ってもよいことは論を待たない。また、手振れ検
出は角速度センサ、加速度センサに限ることなく、直前
のフレーム画像との画像比較によって得る方法を用いて
もよい。
コイル型で表しているが、同様の動作を行う他の駆動構
成を採ってもよいことは論を待たない。また、手振れ検
出は角速度センサ、加速度センサに限ることなく、直前
のフレーム画像との画像比較によって得る方法を用いて
もよい。
【0033】つぎに、本発明の光学系の4つの実施形態
例について表1ないし表5、および図5ないし図12を
参照して説明する。尚、ここでrは曲率半径を、dはレ
ンズの光軸上の厚みまたはレンズ間の距離を表す。ま
た、ndはスペクトルd線における屈折率であり、アッ
ベ数Vdは、 Vd=(nd−1)/(nF−nC) (11) で表される数であって、nF、nCはそれぞれスペクト
ルF線、C線における屈折率である。
例について表1ないし表5、および図5ないし図12を
参照して説明する。尚、ここでrは曲率半径を、dはレ
ンズの光軸上の厚みまたはレンズ間の距離を表す。ま
た、ndはスペクトルd線における屈折率であり、アッ
ベ数Vdは、 Vd=(nd−1)/(nF−nC) (11) で表される数であって、nF、nCはそれぞれスペクト
ルF線、C線における屈折率である。
【0034】実施形態例1 表1に実施形態例1の光学構成を表す。
【表1】 表5のデータより撮像素子3上で1.5mmの画像移動
を得るための凹レンズG3 の移動量は4.78mmで条
件1を満足し、また、|X|は399.1であって条件
2を満足している。
を得るための凹レンズG3 の移動量は4.78mmで条
件1を満足し、また、|X|は399.1であって条件
2を満足している。
【0035】更に、図5は実施形態例1のレンズ構成
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。尚、図中、番号1、2、3はそれぞれ波長
587、56nm、435、84nm、656、27n
mでの値であり、以下において同様である。また、図6
は図5と同一条件の下で、凹レンズG3を移動して結像
面で1.5mmのずれが生じるようにしたときの収差図
である。図6での(a)〜(g)は図5の(a)〜
(g)と同一の収差に関している。
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。尚、図中、番号1、2、3はそれぞれ波長
587、56nm、435、84nm、656、27n
mでの値であり、以下において同様である。また、図6
は図5と同一条件の下で、凹レンズG3を移動して結像
面で1.5mmのずれが生じるようにしたときの収差図
である。図6での(a)〜(g)は図5の(a)〜
(g)と同一の収差に関している。
【0036】図5および図6から、凹レンズG3を移動
したときに、若干収差の増加が認められるが、実用的に
は十分であり、また条件1および条件2を満足すること
から、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適であるこ
とが分かる。
したときに、若干収差の増加が認められるが、実用的に
は十分であり、また条件1および条件2を満足すること
から、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適であるこ
とが分かる。
【0037】実施形態例2 表2に実施形態例2の光学構成を表す。
【表2】 表5のデータより撮像素子3上で1.5mmの画像移動
をえるための凹レンズG3 の移動量は4.08mmで条
件1を満足し、また、|X|は381.3であって条件
2を満足している。
をえるための凹レンズG3 の移動量は4.08mmで条
件1を満足し、また、|X|は381.3であって条件
2を満足している。
【0038】更に、図7は実施形態例2のレンズ構成
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。また、図8は図7と同一条件の下で、凹レ
ンズG3を移動して結像面で1.5mmのずれが生じる
ようにしたときの収差図である。図8での(a)〜
(g)は図7の(a)〜(g)と同一の収差に関してい
る。
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。また、図8は図7と同一条件の下で、凹レ
ンズG3を移動して結像面で1.5mmのずれが生じる
ようにしたときの収差図である。図8での(a)〜
(g)は図7の(a)〜(g)と同一の収差に関してい
る。
【0039】図7および図8から、凹レンズG3を移動
したときに、若干収差の増加が認められるが、実用的に
は十分であり、また条件1および条件2を満足すること
から、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適であるこ
とが分かる。
したときに、若干収差の増加が認められるが、実用的に
は十分であり、また条件1および条件2を満足すること
から、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適であるこ
とが分かる。
【0040】実施形態例3 表3に実施形態例3の光学構成を表す。
【表3】 表5のデータより撮像素子3上で1.5mmの画像移動
をえるための凹レンズG3 の移動量は4.90mmで条
件1を満足し、また、|X|は408.5であって条件
2を満足している。
をえるための凹レンズG3 の移動量は4.90mmで条
件1を満足し、また、|X|は408.5であって条件
2を満足している。
【0041】更に、図9は実施形態例2のレンズ構成
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。また、図10は図9と同一条件の下で、凹
レンズG3を移動して結像面で1.5mmのずれが生じ
るようにしたときの収差図である。図10での(a)〜
(g)は図9の(a)〜(g)と同一の収差に関してい
る。
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。また、図10は図9と同一条件の下で、凹
レンズG3を移動して結像面で1.5mmのずれが生じ
るようにしたときの収差図である。図10での(a)〜
(g)は図9の(a)〜(g)と同一の収差に関してい
る。
【0042】図9および図10から、凹レンズG3を移
動したときに、若干収差の増加が認められるが、実用的
には十分であり、また条件1および条件2を満足するこ
とから、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適である
ことが分かる。
動したときに、若干収差の増加が認められるが、実用的
には十分であり、また条件1および条件2を満足するこ
とから、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適である
ことが分かる。
【0043】実施形態例4 表4に実施形態例4の光学構成を表す。
【表4】 表5のデータより撮像素子3上で1.5mmの画像移動
をえるための凹レンズG3 の移動量は3.83mmで条
件1を満足し、また、|X|は325.2であって条件
2を満足している。
をえるための凹レンズG3 の移動量は3.83mmで条
件1を満足し、また、|X|は325.2であって条件
2を満足している。
【0044】更に、図11は実施形態例2のレンズ構成
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。また、図12は図11と同一条件の下で、
凹レンズG3を移動して結像面で1.5mmのずれが生
じるようにしたときの収差図である。図12での(a)
〜(g)は図11の(a)〜(g)と同一の収差に関し
ている。
の、凹レンズG3が正しい光軸位置にあるときの収差を
示す図である。同図(a)は対角位置、同図(b)は対
角位置から70%の位置、同図(c)は中心位置でのY
方向の横収差DYであり、同図(d)は対角位置、同図
(e)は対角位置から70%の位置、同図(f)は中心
位置でのX方向の横収差DXであり、更に、同図(g)
はサジタル方向S、タンジェンシャル方向Tの非点収差
ASである。また、図12は図11と同一条件の下で、
凹レンズG3を移動して結像面で1.5mmのずれが生
じるようにしたときの収差図である。図12での(a)
〜(g)は図11の(a)〜(g)と同一の収差に関し
ている。
【0045】図11および図12から、凹レンズG3を
移動したときに、若干収差の増加が認められるが、実用
的には十分であり、また条件1および条件2を満足する
ことから、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適であ
ることが分かる。
移動したときに、若干収差の増加が認められるが、実用
的には十分であり、また条件1および条件2を満足する
ことから、本例は手振れ補正光学装置に用いて好適であ
ることが分かる。
【0046】各実施形態例の凹レンズG3の焦点距離
と、条件1と条件2に関する算出値を表5に表す。
と、条件1と条件2に関する算出値を表5に表す。
【表5】
【0047】
【発明の効果】本発明のテレサイドコンバータを兼ねた
手振れ補正光学装置を撮像装置に装着することにより、
手振れによる画像のブレ、特に手振れの影響の大きな焦
点距離の長いところ、即ちテレ側での画像のブレを効果
的に補正することができ、高画質の映像を得ることがで
きる。
手振れ補正光学装置を撮像装置に装着することにより、
手振れによる画像のブレ、特に手振れの影響の大きな焦
点距離の長いところ、即ちテレ側での画像のブレを効果
的に補正することができ、高画質の映像を得ることがで
きる。
【図1】 本発明による手振れ補正光学装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図2】 本発明による手振れ補正光学装置を撮像装置
に装着したときの全撮像光学系を示す図である。
に装着したときの全撮像光学系を示す図である。
【図3】 本発明による手振れ補正光学装置を用いた手
振れ補正装置の構成を示す概略斜視図である。
振れ補正装置の構成を示す概略斜視図である。
【図4】 本発明による手振れ補正光学装置を用いた手
振れ補正装置の制御回路のブロック図である。
振れ補正装置の制御回路のブロック図である。
【図5】 実施形態例1のレンズ構成の、凹レンズG3
が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。
(a)は対角位置、(b)は対角位置から70%の位
置、(c)は中心位置でのY方向の横収差DYであり、
(d)は対角位置、(e)は対角位置から70%の位
置、(f)は中心位置でのX方向の横収差DXであり、
更に、(g)はサジタル方向S、タンジェンシャル方向
Tの非点収差ASである。尚、図中、番号1、2、3は
それぞれ波長587、56nm、435、84nm、6
56、27nmでの値である。
が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。
(a)は対角位置、(b)は対角位置から70%の位
置、(c)は中心位置でのY方向の横収差DYであり、
(d)は対角位置、(e)は対角位置から70%の位
置、(f)は中心位置でのX方向の横収差DXであり、
更に、(g)はサジタル方向S、タンジェンシャル方向
Tの非点収差ASである。尚、図中、番号1、2、3は
それぞれ波長587、56nm、435、84nm、6
56、27nmでの値である。
【図6】 図5と同一条件の下で、凹レンズG3を移動
して結像面で1.5mmのずれが生じるようにしたとき
の収差図である。
して結像面で1.5mmのずれが生じるようにしたとき
の収差図である。
【図7】 実施形態例2のレンズ構成の、凹レンズG3
が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。そ
の他の条件は図5と同一である。
が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。そ
の他の条件は図5と同一である。
【図8】 図7と同一条件の下で、凹レンズG3を移動
して結像面で1.5mmのずれが生じるようにしたとき
の収差図である。
して結像面で1.5mmのずれが生じるようにしたとき
の収差図である。
【図9】 実施形態例3のレンズ構成の、凹レンズG3
が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。そ
の他の条件は図5と同一である。
が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。そ
の他の条件は図5と同一である。
【図10】 図9と同一条件の下で、凹レンズG3を移
動して結像面で1.5mmのずれが生じるようにしたと
きの収差図である。
動して結像面で1.5mmのずれが生じるようにしたと
きの収差図である。
【図11】 実施形態例4のレンズ構成の、凹レンズG
3が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。
その他の条件は図5と同一である。
3が正しい光軸位置にあるときの収差を示す図である。
その他の条件は図5と同一である。
【図12】 図11と同一条件の下で、凹レンズG3を
移動して結像面で1.5mmのずれが生じるようにした
ときの収差図である。
移動して結像面で1.5mmのずれが生じるようにした
ときの収差図である。
【図13】 従来の電子式手振れ補正機構を説明するた
めの図であって、(a)はCCD上での映像の切り出し
枠を示し、(b)は映像の切り出し枠に対応する光軸の
補正角の算出を示す。
めの図であって、(a)はCCD上での映像の切り出し
枠を示し、(b)は映像の切り出し枠に対応する光軸の
補正角の算出を示す。
【図14】 従来の光学式手振れ補正機構を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図15】 VAP素子の構成を示す図である。
【図16】 VAP素子の動作を示す図である。
【図17】 従来の平凹レンズと平凸レンズによる手振
れ補正機構を示し、(a)は光学系の構成であり、
(b)はその動作状態を示す。
れ補正機構を示し、(a)は光学系の構成であり、
(b)はその動作状態を示す。
1 手振れ補正光学装置 1a 第一レンズ群 1b 第二レンズ群 2 主撮像レンズ 3 撮像素子 4 X軸手振れセンサ 5 Y軸手振れセンサ 6 制御回路 7 X軸駆動回路 8 Y軸駆動回路 9 駆動装置 10 X軸アクチュエータ 11 Y軸アクチュエータ 14 CCD 15 撮像レンズ 30a、30b 板ガラス 31a、31b カバー 32 蛇腹密封部材 33 液体 34 軸 35 プリズム 40 平凹レンズ 41 平凸レンズ 42 アーム 43 回転アクチュエータ 44 軸 45 間隙
Claims (2)
- 【請求項1】 凹レンズと凸レンズとで構成され、正の
合成焦点距離を有する第一のレンズ群と、 凹レンズと板硝子または凹レンズとで構成され、負の合
成焦点距離を有する第二のレンズ群とをアホーカル系を
構成して配設し、 更に、前記第二のレンズ群の凹レンズを、光軸に対して
垂直な平面内の直交する2つの軸方向に駆動する手段を
設けたことを特徴とする手振れ補正光学装置。 - 【請求項2】 前記第一のレンズ群の合成焦点距離と前
記第二のレンズ群の合成焦点距離との比で決まる変換倍
率と、前記第二のレンズ群の凹レンズの焦点距離との積
の絶対値が300以上450以下であることを特徴とす
る、請求項1に記載の手振れ補正光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7332347A JPH09171205A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 手振れ補正光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7332347A JPH09171205A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 手振れ補正光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09171205A true JPH09171205A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18253951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7332347A Pending JPH09171205A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 手振れ補正光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09171205A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424465B2 (en) | 1999-12-15 | 2002-07-23 | Nikon Corporation | Front tele-converter, and front tele-converter having vibration-reduction function |
-
1995
- 1995-12-20 JP JP7332347A patent/JPH09171205A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424465B2 (en) | 1999-12-15 | 2002-07-23 | Nikon Corporation | Front tele-converter, and front tele-converter having vibration-reduction function |
| US6563644B2 (en) | 1999-12-15 | 2003-05-13 | Nikon Corporation | Front tele-converter, and front tele-converter having vibration-reduction function |
| EP1115020A3 (en) * | 1999-12-15 | 2004-01-28 | Nikon Corporation | Front tele-converter, and front tele-converter having vibration-reduction function |
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