JP2540932B2 - 防振機能を有した撮影系 - Google Patents
防振機能を有した撮影系Info
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- JP2540932B2 JP2540932B2 JP1050363A JP5036389A JP2540932B2 JP 2540932 B2 JP2540932 B2 JP 2540932B2 JP 1050363 A JP1050363 A JP 1050363A JP 5036389 A JP5036389 A JP 5036389A JP 2540932 B2 JP2540932 B2 JP 2540932B2
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- G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B2205/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
- G03B2205/0007—Movement of one or more optical elements for control of motion blur
- G03B2205/0015—Movement of one or more optical elements for control of motion blur by displacing one or more optical elements normal to the optical axis
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- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は振動等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た撮影系に関し、特に防振用の
可動レンズ群の小型軽量化及び可動レンズ群を例えば光
軸と直行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の防止を図ると共に、アクチュエー
ターの制御性の向上を図った防振機能を有した撮影系に
関するものである。
能、所謂防振機能を有した撮影系に関し、特に防振用の
可動レンズ群の小型軽量化及び可動レンズ群を例えば光
軸と直行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の防止を図ると共に、アクチュエー
ターの制御性の向上を図った防振機能を有した撮影系に
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しようと
すると撮影系に振動が伝わり撮影画像にブレが生じる。
このときの撮影画像のブレは例えば撮影系の焦点距離が
長くなる程大きくなってくる。
すると撮影系に振動が伝わり撮影画像にブレが生じる。
このときの撮影画像のブレは例えば撮影系の焦点距離が
長くなる程大きくなってくる。
本出願人は例えば特開昭63−133119号公報、特開昭63
−229425号公報そして特開昭63−201623号公報等におい
て撮影画像のブレを防止する防振機能を有した撮影系を
提案している。
−229425号公報そして特開昭63−201623号公報等におい
て撮影画像のブレを防止する防振機能を有した撮影系を
提案している。
これらの公報では例えばカメラに振動が生じレンズ系
の光軸がずれた場合の撮影画像のずれ量をカメラ内部に
設けた加速度センサー等により算出し、撮影系のうち像
面側に近い一部のレンズ群を、例えば光軸と垂直な方向
に該ずれ量がゼロとなる方向に偏心(偏向)させて補正
している。
の光軸がずれた場合の撮影画像のずれ量をカメラ内部に
設けた加速度センサー等により算出し、撮影系のうち像
面側に近い一部のレンズ群を、例えば光軸と垂直な方向
に該ずれ量がゼロとなる方向に偏心(偏向)させて補正
している。
これにより良好なる静止画像を得ている。
第4図(A)、(B)、(C)は先の特開昭63−2016
23号公報で提案している防振機能を有した撮影系の要部
説明図である。同図において41はアフォーカル部であり
収斂性のレンズ群41aと発散性のレンズ群41bより成って
いる。42は収斂性の可動レンズ群である。
23号公報で提案している防振機能を有した撮影系の要部
説明図である。同図において41はアフォーカル部であり
収斂性のレンズ群41aと発散性のレンズ群41bより成って
いる。42は収斂性の可動レンズ群である。
同図(A)は正常状態、同図(B)は振動等により光
軸上の像点が撮影画面45の中心部46よりずれた状態であ
る。
軸上の像点が撮影画面45の中心部46よりずれた状態であ
る。
同図(C)は加速度センサー44からの出力信号により
アクチュエータ43で可動レンズ群42を例えば光軸と垂直
方向に偏心させて画像のブレを補正し、静止画像を得て
いる状態を示している。
アクチュエータ43で可動レンズ群42を例えば光軸と垂直
方向に偏心させて画像のブレを補正し、静止画像を得て
いる状態を示している。
(発明が解決しようとする問題点) 一般に撮影系の一部の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
補正用の可動レンズ群のレンズ枚数が少なく、かつ小型
軽量であること、可動レンズ群を例えば光軸と直交する
方向に移動させ偏心状態にしたとき、偏心収差発生量が
少なく光学性能の低下の少ないこと及び簡易な機構であ
ることが要求されている。
のブレをなくし、静止画像を得る機構には画像のブレの
補正用の可動レンズ群のレンズ枚数が少なく、かつ小型
軽量であること、可動レンズ群を例えば光軸と直交する
方向に移動させ偏心状態にしたとき、偏心収差発生量が
少なく光学性能の低下の少ないこと及び簡易な機構であ
ることが要求されている。
しかしながら、以上の諸条件を全て満足させた撮影系
を得るのは一般に大変困難で、特に撮影系を一部の屈折
力を有したレンズ群を偏心させると光学性能が大きく低
下し、良好なる画像が得られないという問題点があっ
た。
を得るのは一般に大変困難で、特に撮影系を一部の屈折
力を有したレンズ群を偏心させると光学性能が大きく低
下し、良好なる画像が得られないという問題点があっ
た。
本発明は撮影系の一部の可動レンズ群を光軸と直交す
る方向に移動させて画像のブレを補正する際、可動レン
ズ群としてレンズ枚数が少なくなるように撮影系を構成
し、かつ偏心駆動させる際の可動レンズ群の機構上の簡
素化を図ると共に、例えば可動レンズ群を移動させて平
行偏心させたときの各種の偏心収差の発生量が少なく良
好なる光学性能が得られる防振機能を有した撮影系の提
供を目的とする。
る方向に移動させて画像のブレを補正する際、可動レン
ズ群としてレンズ枚数が少なくなるように撮影系を構成
し、かつ偏心駆動させる際の可動レンズ群の機構上の簡
素化を図ると共に、例えば可動レンズ群を移動させて平
行偏心させたときの各種の偏心収差の発生量が少なく良
好なる光学性能が得られる防振機能を有した撮影系の提
供を目的とする。
(問題点を解決する為の手段) 本発明は物体側より順に正の屈折力を有する第1群と
同じく正の屈折力を有する第2群の2つのレンズ群を有
し、該第1群と第2群は各々少なくとも1つの正レンズ
と負レンズを有し、該第1群と第2群の焦点距離を各々
f1,f2、全系の焦点距離をFとしたとき 1<f1/F3.5 ……(1) 0.5<f2/F<10 ……(2) なる条件を満足すると共に、該第2群を偏心させて撮影
画像のブレを補正したことを特徴としている。
同じく正の屈折力を有する第2群の2つのレンズ群を有
し、該第1群と第2群は各々少なくとも1つの正レンズ
と負レンズを有し、該第1群と第2群の焦点距離を各々
f1,f2、全系の焦点距離をFとしたとき 1<f1/F3.5 ……(1) 0.5<f2/F<10 ……(2) なる条件を満足すると共に、該第2群を偏心させて撮影
画像のブレを補正したことを特徴としている。
(実施例) 第1図は本発明の後述する数値実施例のレンズ断面図
である。
である。
図中Iは正の屈折力の第1群で固定の第1a群とフォー
カス用の第I b群の2つのレンズ群より成っている。II
は正の屈折力の第2群であり、本実施例では第2群IIを
補正用の可動レンズ群として例えば光軸と垂直方向に偏
心(偏向)させて撮影画像のブレを補正している。
カス用の第I b群の2つのレンズ群より成っている。II
は正の屈折力の第2群であり、本実施例では第2群IIを
補正用の可動レンズ群として例えば光軸と垂直方向に偏
心(偏向)させて撮影画像のブレを補正している。
本実施例では第1群と第2群を共に正の屈折力のレン
ズ群より構成すると共に第1群と第2群に各々少なくと
も1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有する
ように構成している。そして第1群,第2群の焦点距離
f1,f2と全系の焦点距離Fとの比を前述の条件式
(1),(2)の如く設定することにより第2群を撮影
画像のブレの補正用の可動レンズ群とし、画像のブレの
補正を良好に行うと共に、第2群を偏心させたときの偏
心に伴う偏心コマ収差、偏心非点収差、偏心像面弯曲等
の偏心収差の発生を少なくし光学性能の低下を防止して
いる。
ズ群より構成すると共に第1群と第2群に各々少なくと
も1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有する
ように構成している。そして第1群,第2群の焦点距離
f1,f2と全系の焦点距離Fとの比を前述の条件式
(1),(2)の如く設定することにより第2群を撮影
画像のブレの補正用の可動レンズ群とし、画像のブレの
補正を良好に行うと共に、第2群を偏心させたときの偏
心に伴う偏心コマ収差、偏心非点収差、偏心像面弯曲等
の偏心収差の発生を少なくし光学性能の低下を防止して
いる。
次に本実施例の屈折力配置において可動レンズ群であ
る第2群を光軸と直交する方向に移動させて画像のブレ
を補正するときの偏心収差の発生について収差論的な立
場より、第23回応用物理学講演会(1962年)に松居より
示された方法に基づいて説明する。撮影レンズの一部の
レンズ群をEだけ平行偏心させたときの全系の収差量
Δ′Yは(a)式の如く偏心前の収差量ΔYと偏心によ
って発生した偏心収差量ΔY(E)との和になる。ここ
で偏心収差ΔY(E)は(b)式に示す様に1次の偏心
コマ収差(II E)、1次の偏心非点収差(III E)、1
次の偏心像面弯曲(PE)、1次の偏心歪曲収差(VE
1)、1次の偏心歪曲附加収差(VE2)、そして1次の原
点移動(ΔE)で表わされる。又(c)式から(h)式
の(II E)〜(ΔE)までの収差は固定レンズ群と可動
レンズ群の2つのレンズ群より構成し、可動レンズ群を
平行偏心させる撮影レンズにおいて可動レンズ群への光
線の入射角と射出角を各々αP、▲▼としたときに
可動レンズ群の収差係数IP、IIP、IIIP、PP、VPを用い
て表わされる。
る第2群を光軸と直交する方向に移動させて画像のブレ
を補正するときの偏心収差の発生について収差論的な立
場より、第23回応用物理学講演会(1962年)に松居より
示された方法に基づいて説明する。撮影レンズの一部の
レンズ群をEだけ平行偏心させたときの全系の収差量
Δ′Yは(a)式の如く偏心前の収差量ΔYと偏心によ
って発生した偏心収差量ΔY(E)との和になる。ここ
で偏心収差ΔY(E)は(b)式に示す様に1次の偏心
コマ収差(II E)、1次の偏心非点収差(III E)、1
次の偏心像面弯曲(PE)、1次の偏心歪曲収差(VE
1)、1次の偏心歪曲附加収差(VE2)、そして1次の原
点移動(ΔE)で表わされる。又(c)式から(h)式
の(II E)〜(ΔE)までの収差は固定レンズ群と可動
レンズ群の2つのレンズ群より構成し、可動レンズ群を
平行偏心させる撮影レンズにおいて可動レンズ群への光
線の入射角と射出角を各々αP、▲▼としたときに
可動レンズ群の収差係数IP、IIP、IIIP、PP、VPを用い
て表わされる。
Δ′Y=ΔY+ΔY(E) (a) (PE)=−αPPP (e) (ΔE)=−2(α′P−αP) (h) 以上の式から偏心収差の発生を小さくする為には可動
レンズ群の諸収差係数IP、IIP、IIIP、PP、VPを小さな
値とするか若しくは(b)式〜(h)式に示すように諸
収差係数II E〜VE2を互いに打ち消し合うようにバラン
ス良く設定することが必要となってくる。
レンズ群の諸収差係数IP、IIP、IIIP、PP、VPを小さな
値とするか若しくは(b)式〜(h)式に示すように諸
収差係数II E〜VE2を互いに打ち消し合うようにバラン
ス良く設定することが必要となってくる。
本実施例では収差係数IPとIIP、IIIPとIIPそしてVPと
IIIPとが互いに打ち消し合うようにし、又PPが小さくな
るように各レンズ群を構成している。
IIIPとが互いに打ち消し合うようにし、又PPが小さくな
るように各レンズ群を構成している。
即ち本実施例では可動レンズ群である第2群を少なく
とも1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有す
るように構成し、第2群を偏心させたときの偏心収差の
発生量が少なくなるようにしている。
とも1つの正レンズと少なくとも1つの負レンズを有す
るように構成し、第2群を偏心させたときの偏心収差の
発生量が少なくなるようにしている。
又、本実施例では第1群と第2群を共に正の屈折力の
レンズ群より構成し、全体として所定の屈折力を得る際
の第1群と第2群の屈折力が小さくなるようにしてい
る。これにより基準状態での収差補正と偏心状態での偏
心収差補正を行う際の第1群と第2群のレンズ枚数がな
るべく少なくなるようにし、又第2群を偏心駆動させる
際の機構上の簡素化を図っている。
レンズ群より構成し、全体として所定の屈折力を得る際
の第1群と第2群の屈折力が小さくなるようにしてい
る。これにより基準状態での収差補正と偏心状態での偏
心収差補正を行う際の第1群と第2群のレンズ枚数がな
るべく少なくなるようにし、又第2群を偏心駆動させる
際の機構上の簡素化を図っている。
特に本実施例では第1群の屈折力を条件式(1)を満
足させるように構成し、第1群からの光束の収斂状態を
適切に設定し、第2群のレンズ枚数がなるべく少なくな
るようにしている。
足させるように構成し、第1群からの光束の収斂状態を
適切に設定し、第2群のレンズ枚数がなるべく少なくな
るようにしている。
ここで条件式(1)の下限値は第1群と第2群が共に
正の屈折力を有しているという点からの制限値であり、
上限値は第1群がアフォーカル系にあまり近づかないよ
うにし、所定の屈折力を有するという点からの制限値で
ある。
正の屈折力を有しているという点からの制限値であり、
上限値は第1群がアフォーカル系にあまり近づかないよ
うにし、所定の屈折力を有するという点からの制限値で
ある。
条件式(2)は第2群を偏心させたときの偏心収差を
良好に補正する為のものである。条件式(2)の下限値
を越えて第2群の屈折力が強くなりすぎると第2群で発
生する球面収差が大きくなり又偏心コマ収差の発生量も
大きくなり、これらの諸収差をバランス良く補正するの
が難しくなっている。又上限値を越えて第2群の屈折力
が弱くなりすぎると画像の移動量(敏感度)が小さくな
り所定の撮影画像のブレを補正する為の平行偏心駆動量
が大きくなってくるので良くない。
良好に補正する為のものである。条件式(2)の下限値
を越えて第2群の屈折力が強くなりすぎると第2群で発
生する球面収差が大きくなり又偏心コマ収差の発生量も
大きくなり、これらの諸収差をバランス良く補正するの
が難しくなっている。又上限値を越えて第2群の屈折力
が弱くなりすぎると画像の移動量(敏感度)が小さくな
り所定の撮影画像のブレを補正する為の平行偏心駆動量
が大きくなってくるので良くない。
次に本実施例において望ましい構成上の特徴について
説明する。第1に前記第2群中の物体側の第1レンズ面
と最終レンズ面の曲率半径を各々R II 1、R II Kとした
とき |R II 1/R II K|<2 ……(3) なる条件を満足することが偏心非点収差と偏心コマ収差
を良好に補正するのに好ましい。
説明する。第1に前記第2群中の物体側の第1レンズ面
と最終レンズ面の曲率半径を各々R II 1、R II Kとした
とき |R II 1/R II K|<2 ……(3) なる条件を満足することが偏心非点収差と偏心コマ収差
を良好に補正するのに好ましい。
条件式(3)の下限値を越えると偏心非点収差の発生
量が多くなり、又上限値を越えると偏心コマ収差の発生
量が多くなってくるので良くない。
量が多くなり、又上限値を越えると偏心コマ収差の発生
量が多くなってくるので良くない。
第2に前記第2群中の正レンズのレンズ面のうち最も
強い曲率の曲率半径をR II P、該第2群中の負レンズの
レンズ面のうち最も強い曲率の曲率半径をR II Nとした
とき 0.03<|R II N/F|<0.6 ……(4) 0.05<|R II P/F|<0.7 ……(5) なる条件を満足することが偏心諸収差をバランス良く補
正するのに好ましい。
強い曲率の曲率半径をR II P、該第2群中の負レンズの
レンズ面のうち最も強い曲率の曲率半径をR II Nとした
とき 0.03<|R II N/F|<0.6 ……(4) 0.05<|R II P/F|<0.7 ……(5) なる条件を満足することが偏心諸収差をバランス良く補
正するのに好ましい。
条件式(4)、(5)の下限値を越えると高次収差の
発生が多くなる。特に正レンズにおいては高次の偏心コ
マ収差が、負レンズに関しては高次の偏心歪曲収差の発
生量が多くなってくる。又条件式(4)の上限値を越え
ると基準状態でのコマ収差の補正が不十分となり、条件
式(5)の上限値を越えると基準状態での球面収差が補
正不足となり良くない。
発生が多くなる。特に正レンズにおいては高次の偏心コ
マ収差が、負レンズに関しては高次の偏心歪曲収差の発
生量が多くなってくる。又条件式(4)の上限値を越え
ると基準状態でのコマ収差の補正が不十分となり、条件
式(5)の上限値を越えると基準状態での球面収差が補
正不足となり良くない。
第3に前記第1群の第1レンズ面から該第1群の最終
レンズ面までの長さをDとしたとき D/F<0.43 ……(6) なる条件を満足することが良い。条件式(6)を外れる
と第1群の全長が長くなりすぎ基準状態において非点収
差が補正不足となってくるので良くない。
レンズ面までの長さをDとしたとき D/F<0.43 ……(6) なる条件を満足することが良い。条件式(6)を外れる
と第1群の全長が長くなりすぎ基準状態において非点収
差が補正不足となってくるので良くない。
尚、本発明は被写体の動きを感知し、それに応じてレ
ンズ系の一部を偏心させ被写体を追いかける自動追尾に
も適用することができる。
ンズ系の一部を偏心させ被写体を追いかける自動追尾に
も適用することができる。
又フレーミングを変えるときにレンズ系の一部を偏心
させることによりフレーミングを変えることができるの
でオートフレーミングにも適用することができる。
させることによりフレーミングを変えることができるの
でオートフレーミングにも適用することができる。
又以上の説明では可動レンズ群を平行偏心させて画像
のブレを補正した場合について示したが回転偏心させて
所定の光学性能を得るようにしても良い。
のブレを補正した場合について示したが回転偏心させて
所定の光学性能を得るようにしても良い。
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例において
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ν
i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。
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ν
i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。
又表−1に第2群の3次の収差係数、表−2に前述の
各条件式と数値実施例における諸数値との関係を示す。
各条件式と数値実施例における諸数値との関係を示す。
数値実施例 F=296.8 FNO=1:5.6 2ω=8.2゜ R1= 118.06 D1= 4.00 N1=1.62041 ν1=60.3 R2= 380.57 D2= 1.61 R3= 78.18 D3= 8.00 N2=1.65844 ν2=50.9 R4=−209.17 D4= 1.27 R5=−190.01 D5= 2.00 N3=1.64769 ν3=33.8 R6= 89.08 D6=81.43 R7= 179.05 D7= 4.00 N4=1.62588 ν4=35.7 R8= −48.83 D8= 0.30 R9= −50.53 D9= 2.00 N5=1.77250 ν5=49.6 R10= 71.80 D10=10.00 R11= 85.58 D11= 3.00 N6=1.75700 ν6=47.
8 R12= 711.59 D12= 1.54 R13= −52.70 D13= 2.00 N7=1.66998 ν7=39.
3 R14=−703.31 D14=12.85 R15= 3285.53 D15= 3.50 N8=1.69680 ν8=55.5 R16= −80.62 (発明の効果) 本発明によれば前述の如く第1群と第2群を共に所定
の正レンズと負レンズを有した正の屈折力のレンズ群よ
り構成し、このうち第2群を画像のブレを補正する為の
可動レンズ群とすることにより、該可動レンズ群のレン
ズ枚数を少なくし、該可動レンズ群の小型軽量化を図り
アクチュエーターの負荷を減少させ応答性を向上させ、
又可動レンズ群のレンズ構成を前述の如く特定すること
により可動レンズ群を移動させたときの偏心収差、特に
偏心コマ収差、偏心非点収差のみならず偏心歪曲収差の
発生量を少なくし、良好なる光学性能が得られる防振機
能を有した撮影系を達成することができる。
8 R12= 711.59 D12= 1.54 R13= −52.70 D13= 2.00 N7=1.66998 ν7=39.
3 R14=−703.31 D14=12.85 R15= 3285.53 D15= 3.50 N8=1.69680 ν8=55.5 R16= −80.62 (発明の効果) 本発明によれば前述の如く第1群と第2群を共に所定
の正レンズと負レンズを有した正の屈折力のレンズ群よ
り構成し、このうち第2群を画像のブレを補正する為の
可動レンズ群とすることにより、該可動レンズ群のレン
ズ枚数を少なくし、該可動レンズ群の小型軽量化を図り
アクチュエーターの負荷を減少させ応答性を向上させ、
又可動レンズ群のレンズ構成を前述の如く特定すること
により可動レンズ群を移動させたときの偏心収差、特に
偏心コマ収差、偏心非点収差のみならず偏心歪曲収差の
発生量を少なくし、良好なる光学性能が得られる防振機
能を有した撮影系を達成することができる。
第1図は本発明の数値実施例のレンズ断面図、第2図は
本発明の数値実施例の諸収差図、第3図は本発明の数値
実施例において第2群を平行偏心させて像面上で0.5mm
の画像ブレを補正したときの横収差図、第4図は従来の
防振機能を有した撮影系の光学系の模式図である。図中
Iは第1群、IIは第2群、43はアクチュエーター、44は
加速度センサー、45は像面、収差図においてYは像高、
Mはメリディオナル像面、Sはサジタル像面、dはd
線、である。
本発明の数値実施例の諸収差図、第3図は本発明の数値
実施例において第2群を平行偏心させて像面上で0.5mm
の画像ブレを補正したときの横収差図、第4図は従来の
防振機能を有した撮影系の光学系の模式図である。図中
Iは第1群、IIは第2群、43はアクチュエーター、44は
加速度センサー、45は像面、収差図においてYは像高、
Mはメリディオナル像面、Sはサジタル像面、dはd
線、である。
Claims (1)
- 【請求項1】物体側より順に正の屈折力を有する第1群
と同じく正の屈折力を有する第2群の2つのレンズ群を
有し、該第1群と第2群は各々少なくとも1つの正レン
ズと負レンズを有し、該第1群と第2群の焦点距離を各
々f1,f2、全系の焦点距離をFとしたとき 1<f1/F<3.5 0.5<f2/F<10 なる条件を満足すると共に、該第2群を偏心させて撮影
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
た撮影系。
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