JP3569965B2 - 像ブレ補正変倍光学系及びこれを用いたカメラ - Google Patents
像ブレ補正変倍光学系及びこれを用いたカメラ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、結像系の前方にアフォーカル系を配置することによって両光学系のモジュール設計を可能にするとともに、アフォーカル系を構成する可動群を全系の光軸に対して直交する方向に移動させることによって像ブレ補正を行なうようにした像ブレ補正変倍光学系であって、像ブレ補正時における性能劣化の低減及び像ブレ補正を行わない状態での可動群のレンズ位置調整の容易化等を図ることができるようにした新規な像ブレ補正変倍光学系及びこれを用いたカメラを提供しようとするものであり、例えば、携帯型のビデオカメラ等の光学系において好適な像ブレ補正を行なうことができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型のビデオカメラ等は、軽量であるがために撮影時に手振れが生じ易く、例えば、ズームアップで撮影した画像を再生したときに、像ブレが生じることになる。
【０００３】
そこで、手振れ補正については各種の方式が提案されており、例えば、手振れセンサーによって装置本体の動きを検出するとともに、撮影系の一部を構成するレンズ群を移動させて像ブレをなくすようにした装置が知られている。
【０００４】
変倍光学系の一部のレンズ群を移動させるものとしては、例えば、特開平１−２８４８２３号公報に示されており、この例では、変倍中固定の第１群、変倍群、固定群（合焦用レンズを含む）を物体側からこの順で配置するとともに、第１群中の一部のレンズ群を光軸に対して直交する方向に移動させることによって、変倍光学系の傾きに応じた像ブレを補正することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような変倍光学系にあっては、結像に関与する第１群中のレンズを光軸に対して直交する方向に移動させることによって像ブレ補正を行っているので、手振れ補正の性能劣化が大きという問題や、像ブレ補正を行わない状態において可動群を正規の位置に位置決めするに際して、結像に関与するレンズ系の位置調整を余儀なくされ、作業が煩わしいという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記した課題を解決するために、光軸方向に移動不能とされた第１群と、該第１群に続く変倍群とが物体側からこの順に配置されてなる像ブレ補正変倍光学系において、第１群がアフォーカル系の前群と正の屈折力をもつ後群とによって構成されるとともに、前群は、物体側に配置され固定である正レンズと、像面側に配置され光軸に対して直交する方向に移動可能である負レンズとからなり、正レンズ及び負レンズの焦点距離をそれぞれｆ１ａ、ｆ１ｂ、正レンズ及び負レンズの互いに対向する面の曲率半径をそれぞれＲｆ、Ｒｍとしたとき、０．８＜｜ｆ１ａ／ｆ１ｂ｜＜１．２５及び０．５＜Ｒｆ／Ｒｍ＜１．５かつＲｆ＜０の条件を満足するようにしたものである。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、第１群を構成するアフォーカルの前群を、物体側に配置され固定である正レンズと、像面側に配置され光軸に対して直交する方向に移動可能である負レンズとから構成し、変倍光学系が傾いた時の像ブレを補正する方向に負レンズを移動手段によって移動させており、結像系に関与するレンズを移動させず、結像系の前に配置されるアフォーカル前群中の負レンズを移動させているので補正時の性能劣化が小さい。また、像ブレ補正系であるアフォーカルの前群とその後方に配置される結像系とを各別のモジュールとして取り扱うことができるので、負レンズの位置調整によって主レンズを含む結像系の位置調整が影響を受けることはなく、調整作業が容易となる。
【０００８】
【実施例】
以下に、本発明像ブレ補正変倍光学系及びこれを用いたカメラを図示した各実施例に従って説明する。 図１は本発明像ブレ補正変倍光学系の基本構成を示すものであり、図中に「Ｌ−Ｌ」で示す軸は全系の光軸を示している。
【０００９】
光学系Ａは、物体側から順に第１群Ａ１、変倍群Ａ２が配置された変倍光学系の構成を有している。
【００１０】
第１群Ａ１は、物体側から順にアフォーカル系の前群Ａ１Ｆ（以下、「アフォーカル部」という。）と正の屈折力をもつ後群Ａ１Ｒとが配置されてなり、前群Ａ１Ｆは更に固定群Ａ１Ｆａと可動群Ａ１Ｆｂとから構成されている。そして、固定群Ａ１Ｆａの後方（又は前方）に配置される可動群Ａ１Ｆｂがレンズ駆動部ＬＤによって光軸Ｌ−Ｌに対して直交する方向に移動されて位置制御が行われるようになっている。尚、図示は省略するが、光学系Ａの傾きを検出して可動群Ａ１Ｆｂの移動制御を行なう制御系としては、例えば、光学系Ａの縦揺れや横揺れをセンサーで検出して、その出力信号をマイクロコンピュータ等の制御部によって処理した後レンズ駆動部ＬＤに制御信号を送出することによって像ブレの補正を行う構成を挙げることができる。
【００１１】
図２は近軸領域における光学系Ａに関する原理図であり、この図では第１群のアフォーカル部Ａ１Ｆのみを示している。
【００１２】
図２はアフォーカル部Ａ１Ｆが正の屈折力をもつ固定群ＩＦと、負の屈折力をもつ可動群ＩＭとによって構成された例を示しており、固定群ＩＦが上記固定群Ａ１Ｆａに相当し、可動群ＩＭが上記可動群Ａ１Ｆｂに相当する。
【００１３】
図中、点「ＦＭ」は可動群ＩＭの像側焦点を示し、点「ＦＦ′」は固定群ＩＦの像側焦点を示しており、また、光線「ＲＹ１」は固定群ＩＦの主点を通って可動群ＩＭの焦点ＦＭに向かう光線を示し、光線「ＲＹ２」はアフォーカル部Ａ１Ｆを通った後光軸Ｌ−Ｌに一致するように進行する光線を示している。尚、「Ｒ−Ｒ」は可動群ＩＭの光軸を示している。
【００１４】
図示するように、光線ＲＹ１は正の固定群ＩＦの主点を通り、負の可動群ＩＭの焦点ＦＭに向かうようにして進行し、可動群ＩＭを通った後光軸Ｌ−Ｌに対して平行な光線となる。また、アフォーカル部Ａ１Ｆに平行に入射した光線はアフォーカル部Ａ１Ｆから全て平行に出射されるので、入射角が光線ＲＹ１の入射角に等しい光線は、全て光軸Ｌ−Ｌに平行な光線となる。従って、光軸Ｌ−Ｌに対して直交する方向への可動群ＩＭの移動量を「ｓ１ａ」、画面中心に向かう光束のアフォーカル部Ａ１Ｆへの入射角を「Δθ」とし、アフォーカル部Ａ１Ｆの物体側の群（ここでは固定群ＩＦ）の焦点距離を「ｆ１ａ」とすると、下式に示す関係が成立する。
【００１５】
【数１】
【００１６】
尚、本発明には含まれないが、図３に示すように、アフォーカル部Ａ１Ｆが負の屈折力をもつ固定群ＩＦと正の屈折力をもつ可動群ＩＭとから構成されている場合にも、上記［数１］式が成り立つことは図から明らかである。尚、図中の点「ＦＭ」は可動群ＩＭの物側焦点を示し、点「ＦＦ′」は固定群ＩＦの物側焦点を示しており、また、光線「ＲＹ１」は可動群ＩＭの焦点ＦＭを通った後固定群ＩＦの主点を通り最終的に光軸Ｌ−Ｌに平行に進行する光線を示し、光線「ＲＹ２」はアフォーカル部Ａ１Ｆへの入射角が光線ＲＹ１と等しく、アフォーカル部Ａ１Ｆを通った後光軸Ｌ−Ｌに一致するように進行する光線を示している。
【００１７】
［数１］式から分かるように、全系の傾きを補正するのに必要な可動群ＩＭの移動量ｓ１ａは、アフォーカル部Ａ１Ｆの物体側の群の焦点距離ｆ１ａのみによって規定されることになる。
【００１８】
ところで、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率（これを「Ｍ」とする。）は、物体側のレンズ群の焦点距離を「ｆ１ａ」とし、像側のレンズ群の焦点距離を「ｆ１ｂ」とした時、下式のように表される。
【００１９】
【数２】
【００２０】
従って、先ず、手振れによる光学系Ａの傾きΔθと可動群ＩＭの移動量ｓ１ａとの間の関係（［数１］式参照。）からｆ１ａを設定し、次にアフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍからｆ１ｂを設定することができるので、可動群ＩＭの移動量ｓ１ａの設定についての自由度が大きい。さらに、アフォーカル部Ａ１Ｆだけを取り出して、オートコリメーション法を用いて固定群ＩＦと可動群ＩＭとの間の位置関係を精度良く設定することができるため、調整機構の簡単化や調整時間の短縮化を図ることができる。
【００２１】
以上のように、第１群をアフォーカル部Ａ１Ｆと正の屈折力をもつ後群Ａ１Ｒとで構成するとともに、アフォーカル部Ａ１Ｆに像ブレ補正の機能をもたせることによって、像ブレ補正系と後群以降の結像系とをそれぞれ独立に設計することができるので、設計が容易となる。また、最も物体側に位置するアフォーカル部Ａ１Ｆにおいて像ブレの補正を行なうため、光学系Ａの傾きと可動群ＩＭの移動量との関係が変倍の如何にかかわらず一定の関係（［数１］式参照。）となり、よって、可動群ＩＭの位置を制御するための制御系の構成が簡単になる。
【００２２】
上記光学系Ａにおいて、画面サイズに対する像ブレ補正が効果的となるための条件を求めると以下のようになる。
【００２３】
光学系Ａの傾きΔθと像のブレ量（これを「ΔＹ」とする。）との間の関係は、光学系Ａの全系の焦点距離を「ｆ」としたとき次式のようになる。
【００２４】
【数３】
【００２５】
変倍光学系では焦点距離ｆが変化するため、光学系Ａの傾きΔθが一定でもブレ量ΔＹが変化し、望遠端において像ブレが最も目立つことが分かる。
【００２６】
［数１］式及び［数３］式から補正可能な像ブレ量（これを「ΔＹｍａｘ」とする。）は、可動群ＩＭの最大移動量を「ｓ１ａｍａｘ」とし、全系の望遠端における焦点距離を「ｆｔ」としたとき、次式のようになる。
【００２７】
【数４】
【００２８】
画面サイズの対角長の２分の１の長さを「ｈｉ」とし、このｈｉで上式［数４］の両辺をそれぞれ割ると次式が得られる。
【００２９】
【数５】
【００３０】
この［数５］式は、画面サイズの対角長の２分の１の長さに対してどの程度の像ブレ補正が可能であるかを示す比であり、像ブレ補正の効果を得るためには、下式に示す条件を満たすことが望ましい。
【００３１】
【数６】
【００３２】
上式において、比の値が下限値（０．２）を下回ると像ブレ補正の効果が小さくなり、像ブレ補正による性能低下の問題が残り、また、比の値が上限値（２．０）を越えるとアフォーカル部Ａ１Ｆが広い画角をカバーする必要があるため、レンズの大型化やレンズ性能の低下を招く等の問題が生じる。
【００３３】
次に、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率についての適正条件を説明する。
【００３４】
本発明に係る光学系は、結像部（つまり、アフォーカル部Ａ１Ｆを除いた部分であって主レンズ系を構成する。）の前方にアフォーカル部Ａ１Ｆが付加された構成となっているため、全系の焦点距離ｆは、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍと結像部の焦点距離（これを「ｆｍ」とする。）とを用いて下式のように表すことができる。
【００３５】
【数７】
【００３６】
［数７］式によれば、全系の焦点距離ｆを一定と考えた場合に、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍが大きい場合に、結像部の焦点距離ｆｍを小さくし、これとは逆に、倍率Ｍが小さい場合に、焦点距離ｆｍを大きくする必要がある。
【００３７】
そこで、本発明では倍率Ｍを下式のように１に近い値設定する。
【００３８】
【数８】
【００３９】
上式において、比の値が下限値（０．８）を下回るとアフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍが小さくなり過ぎるので、結像部の焦点距離ｆｍを大きくする必要が生じ、結像部の大型化を招くことになり、また、比の値が上限値（１．２５）を越えるとアフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍが大きくなり過ぎるので、結像部の焦点距離ｆｍを小さくする必要が生じ、結像部の画角が広がって収差の補正が困難となる。
【００４０】
光学系Ａにおいては、アフォーカル部Ａ１Ｆは最も物体側に配置されるため、アフォーカル部Ａ１Ｆを構成する物体側のレンズ群を固定群とし、像面側のレンズ群を可動群をすることが望ましい。即ち、像面側に可動群を配置した方が、可動群の移動範囲を鏡筒内に納め易いので、精密な制御を要する可動群に無理な外力が加わらないという利点がある。また、可動群はその移動制御を容易にするためにできるだけ軽い材料（プラスチック等）を用いて形成することが好ましいが、レンズが傷つきやすくなることを考慮すると外部から直接触れることのない像面側に可動群を配置する方が良い。
【００４１】
アフォーカル部Ａ１Ｆにおいて、固定群Ａ１Ｆａを正レンズとし、可動群Ａ１Ｆｂを負レンズとすることにより、倍率Ｍは下式のように１を越える。
【００４２】
【数９】
【００４３】
これによって、結像部の焦点距離ｆｍを小さくすることができ、光学系の光軸方向における全長を短くすることで小型化を図ることができる。また、最も物体側に位置するレンズを正レンズとすることによって広角端で発生し易い樽型の歪曲収差を低減することができる。
【００４４】
アフォーカル条件は、固定群Ａ１Ｆａと可動群Ａ１Ｆｂとの間の主点間隔を「Ｄ１ａ」として下式のようになる。
【００４５】
【数１０】
【００４６】
この［数１０］式の条件と［数８］式の条件とを両立させるためには、主点間隔Ｄ１ａをなるべく小さくする、即ち、正レンズの凸面と負レンズの凹面とを向き合せることが必要となる。
【００４７】
さらに、像ブレ補正系では、像ブレがない状態での結像性能を良好に保つことが重要であり、本発明では、固定群と可動群の互いに相対する面の曲率半径をそれぞれ「Ｒｆ」、「Ｒｍ」としたとき、以下の条件を課している。
【００４８】
【数１１】
０．５＜Ｒｆ／Ｒｍ＜１．５ かつ Ｒｆ＜０
【００４９】
上式の範囲を逸脱すると、［数８］の条件式を満足するようにアフォーカル部Ａ１Ｆを構成することができなくなり、かつ性能の劣化が大きくなる。
【００５０】
上述したように、本発明に係る像ブレ補正用のアフォーカル部Ａ１Ｆは、光学系Ａのうち最も物体側に配置されているので、レンズ径が大きくなる傾向を有している。よって、アフォーカル部Ａ１Ｆの一部を構成する可動群Ａ１Ｆｂを光軸に対して直交する方向に沿って移動制御させるには、レンズの厚みを極力小さくするともに構成枚数をできるだけ少なくした方が良い。また、レンズ径の小径化や光学ユニットの小型化を考慮すると、アフォーカル部Ａ１Ｆを構成する各群の焦点距離をできる限り短くすることが必要となる。
【００５１】
このような制約の下で、像ブレ補正を行なう際の性能の劣化を極力小さくするためには、固定群Ａ１Ｆａ及び可動群Ａ１Ｆｂのそれぞれの収差をできるだけ小さく抑えることが重要となる。そのためには、固定群（ここでは正レンズ）を両凸レンズとし、可動群（ここでは負レンズ）を両凹レンズとして、各面でパワーを分担することが好ましい。
【００５２】
また、固定群や可動群を少ないレンズ枚数で構成して、それぞれの収差発生量を小さくするためには、固定群や可動群のそれぞれの少なくとも一面を回転対称非球面形状とすれば良い。つまり、光軸方向の座標を「Ｘａ」とし、光軸からの距離を「ｙ」とする円柱座標系を設定した場合に、非球面を下式のように規定すれば良い。
【００５３】
【数１２】
【００５４】
つまり、円錐係数を１とした２次曲面式の左辺に偶数次の補正項を付加した式によって光軸から離れるにつれて球面形状に比して曲率が小さくなる曲面が表される。
【００５５】
このような曲面をレンズ面として採用することによって、正レンズや負レンズのそれぞれで発生する収差を低減することができるので、像ブレ補正を行ったときの性能の劣化を抑えることができる。
【００５６】
以上の説明では、アフォーカル部Ａ１Ｆの固定群Ａ１Ｆａを正レンズとし、可動群Ａ１Ｆｂを負レンズとした。しかし、後述する本発明に含まれない各参考例のように、固定群Ａ１Ｆａを負レンズとし、可動群Ａ１Ｆｂを正レンズとすることもできる。この場合には、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍは下式のように１より小さくなる。
【００５７】
【数１３】
【００５８】
よって、結像部の焦点距離ｆｍを長い値に設定することができるので、結像部単独での画角が小さくなり、収差補正上有利である。
【００５９】
尚、この場合にも前述した［数１０］式のアフォーカル条件と、倍率Ｍに関する［数８］式の条件式との両方を満足させるためには、固定群と可動群との間の主点間隔Ｄ１ａを小さく保つ必要があり、そのためには正レンズの凸面と負レンズの凹面とを向かい合せに配置させることが必要となる。
【００６０】
さらに、像ブレ補正系において、像ブレがない状態での結像性能を良好に保つこためには、固定群と可動群の互いに相対する面の曲率半径をそれぞれ「Ｒｆ」、「Ｒｍ」としたとき、下式の条件を満たすことが望ましい。
【００６１】
【数１４】
０．５＜Ｒｆ／Ｒｍ＜１．５ かつ Ｒｆ＞０
【００６２】
また、像ブレ補正の際の性能の劣化を小さくするためには、固定群（この場合負レンズ）を両凹レンズとし、可動群（この場合正レンズ）を両凸レンズとし、各面でパワーを分担させることが好ましい。
【００６３】
そして、固定群や可動群を少ないレンズ枚数で構成して、それぞれの収差発生量を小さくするためには、固定群や可動群のそれぞれの少なくとも一面を上式［数１２］に示すような回転対称非球面形状にすれば良い。
【００６４】
次に、本発明に含まれない参考例１乃至３と本発明に係る実施例１乃至３について説明する。
【００６５】
上記で定義した諸量を本発明に含まれない各参考例と本発明の各実施例について表形式にまとめたものが下表１である。
【００６６】
【表１】
【００６７】
参考例１乃至３では固定群Ａ１Ｆａが負レンズ、可動群Ａ１Ｆｂが正レンズとされ、また、本発明の実施例１乃至３では固定群が正レンズ、可動群が負レンズとされている。
【００６８】
表１をみると、本発明に含まれない各参考例と本発明の各実施例が［数６］式、［数８］式、［数１１］又は［数１４］式の条件を満たしていることは明らかである。
【００６９】
尚、以下で用いる記号の定義を下表２にまとめて示す。
【００７０】
【表２】
【００７１】
図４乃至図１３は本発明に含まれない参考例１を示すものである。
【００７２】
図４に示すように、光学系１Ａは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは負レンズの後方に可動の正レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。
【００７３】
レンズの各面に面番号（これを「ｉ」とする。）を付すにあたって、物体側から像面側にいくにつれて１ずつ増加するものとし、各面の曲率半径ｒｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）やレンズ間隔ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）についても、その添え字ｉが物体側から像面側にいくにつれて１ずつ増加するものと定義して、光学系Ａ１の構成を数値表で示したものが下表である。
【００７４】
【表３】
【００７５】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ（Ｆナンバー）＝１：１．６５〜２．６４、２・ω＝５５．７〜４．１とされている。
【００７６】
表３中、「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は曲率半径が無限大、つまり平坦面であることを示し、ｒ１５に示す「ＳＴＯＰ」は、絞りを意味している。また、屈折率Ｎにおける空欄では空気についての屈折率を省略している。
【００７７】
そして、「ｖａｒｉａｂｌｅ」はレンズが光軸方向に移動する可動レンズであることを示している。本例では、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【００７８】
【表４】
【００７９】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【００８０】
【表５】
【００８１】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。また、表中の「ｅ」は１０を底とする指数表現を意味している（以下に示す参考例２、３と本発明の実施例１乃至３においても同様である。）。
【００８２】
図５乃至図１３は参考例１の光学系１Ａに関する収差図であり、図５乃至図７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図８乃至図１０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。尚、これらの図において符号ｄ、ｇに示す曲線は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に係る収差曲線をそれぞれ示しており、また、符号Ｍ、Ｓに示す曲線はメリディオナル像面、サジタル像面に係る収差曲線をそれぞれ示している。また、図１１乃至図１３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。尚、メリディオナルコマ収差図においては縦軸が収差量（光軸に対し垂直方向の主光線からのずれ量）を示し、横軸が瞳座標（主光線からの距離）を示しており、この事は後述する参考例２、３と本発明の実施例１乃至３においても同様である。
【００８３】
図１４乃至図２３は本発明に含まれない参考例２を示すものである。
【００８４】
図１４に示すように、光学系１Ｂは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは負レンズの後方に可動の正レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。 前記した参考例１の場合と同様に、レンズの面番号や各面の曲率半径、レンズ間隔を定義して、光学系１Ｂの構成を数値表で示したものが下表である。
【００８５】
【表６】
【００８６】
尚、本例において、ｆ＝１〜１３．９、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．６６、２・ω＝５７．６〜４．３とされている。表中の、「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」、「ｖａｒｉａｂｌｅ」等の意味については前述した通りである。
【００８７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【００８８】
【表７】
【００８９】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【００９０】
【表８】
【００９１】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【００９２】
図１５乃至図２３は参考例２の光学系１Ｂに関する収差図であり、図１５乃至図１７がブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１８乃至２０がブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。尚、符号ｄ、ｇ及びＭ、Ｓの意味は前述した通りである。また、図２１乃至図２３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【００９３】
図２４乃至図３３は本発明に含まれない参考例３を示すものである。
【００９４】
図２４に示すように、光学系１Ｃは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは負レンズの後方に可動の正レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。
光学系１Ｃの構成を数値表として示したものが下表である。
【００９５】
【表９】
【００９６】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．６７、２・ω＝５５．５〜４．１とされている。
【００９７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【００９８】
【表１０】
【００９９】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１００】
【表１１】
【０１０１】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１０２】
図２５乃至図３３は参考例３の光学系１Ｃに関する収差を示すものであり、図２５乃至図２７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図２８乃至図３０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図３１乃至図３３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１０３】
図３４乃至図４３は本発明の実施例１を示すものである。
【０１０４】
図３４に示すように、光学系１Ｄは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは正レンズの後方に可動の負レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。光学系１Ｄの構成を数値表として示したものが下表である。
【０１０５】
【表１２】
【０１０６】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．５１、２・ω＝５５．４〜４．１とされている。
【０１０７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【０１０８】
【表１３】
【０１０９】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１１０】
【表１４】
【０１１１】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１１２】
図３５乃至図４３は実施例１の光学系１Ｄに関する収差図であり、図３５乃至図３７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図３８乃至図４０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図４１乃至図４３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１１３】
図４４乃至図５３は本発明の実施例２を示すものである。
【０１１４】
図４４に示すように、光学系１Ｅは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは正レンズの後方に可動の負レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。光学系１Ｅの構成を数値表として示したものが下表である。
【０１１５】
【表１５】
【０１１６】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．５４、２・ω＝５１．５〜３．８とされている。
【０１１７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【０１１８】
【表１６】
【０１１９】
また、面番号ｉ＝２、３、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１２０】
【表１７】
【０１２１】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１２２】
図４５乃至図５３は実施例２の光学系１Ｅに関する収差を示すものであり、図４５乃至図４７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図４８乃至５０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図５１乃至図５３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１２３】
図５４乃至図６３は本発明の実施例３を示すものである。
【０１２４】
図５４に示すように、光学系１Ｆは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは正レンズの後方に可動の負レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。光学系１Ｅの構成を数値表として示したものが下表である。
【０１２５】
【表１８】
【０１２６】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．５１、２・ω＝５８．０〜４．２とされている。
【０１２７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【０１２８】
【表１９】
【０１２９】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１３０】
【表２０】
【０１３１】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１３２】
図５５乃至図６３は実施例３の光学系１Ｆに関する収差を示すものであり、図５５乃至図５７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図５８乃至図６０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図６１乃至図６３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１３３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１、請求項４に係る発明によれば、第１群を構成するアフォーカルの前群を、物体側に配置され固定である正レンズと、像面側に配置され光軸に対して直交する方向に移動可能である負レンズとから構成し、変倍光学系が傾いた時の像ブレを補正する方向に負レンズを移動させており、結像系に関与するレンズを移動させないので補正時の性能劣化が小さい。また、像ブレ補正系であるアフォーカルの前群とその後方に配置される結像系とを各別のモジュールとして取り扱うことができるので、設計が容易となり、負レンズの位置調整を結像系のレンズ位置調整にとらわれることなく簡単かつ短時間に行なうことができる。そして、光学系の傾きと可動群の移動量との関係は変倍の如何によらず一定しているため像ブレ補正の制御が容易であり、負レンズの移動量は結像系に関係なく設定することができるので自由度が大きく、大きな像ブレの補正が可能となる。
【０１３４】
また、請求項２に係る発明によれば、アフォーカル前群を構成する各群の焦点距離を短縮し、正レンズ及び負レンズのそれぞれの収差を小さくすることで像ブレ補正時おける性能の劣化を低減することができる。
【０１３５】
請求項３に係る発明よれば、非球面形状の採用によってさらに収差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る像ブレ補正変倍光学系の基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る像ブレ補正変倍光学系においてアフォーカル部の固定群を正レンズ、可動群を負レンズとした場合の原理説明図である。
【図３】本発明に含まれないアフォーカル部の固定群を負レンズ、可動群を正レンズとした場合の原理説明図である。
【図４】図５乃至図１３とともに本発明に含まれない参考例１を示すものであり、本図は広角端における構成を示す。
【図５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１４】図１５乃至図２３とともに本発明に含まれない参考例２を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図１５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２４】図２５乃至図３３とともに本発明に含まれない参考例３を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図２５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３４】図３５乃至図４３とともに本発明に係る実施例１を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図３５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４４】図４５乃至図５３とともに本発明に係る実施例２を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図４５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図４６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図４７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図４８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５４】図５５乃至図６３とともに本発明に係る実施例３を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図５５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【符号の説明】
Ａ 像ブレ補正変倍光学系
Ａ１ 第１群
Ａ１Ｆ アフォーカル部（前群）
Ａ１Ｆａ 正レンズ
Ａ１Ｆｂ 負レンズ
Ａ１Ｒ 後群
ＬＤ レンズ駆動部（移動手段）
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 像ブレ補正変倍光学系
【産業上の利用分野】
本発明は、結像系の前方にアフォーカル系を配置することによって両光学系のモジュール設計を可能にするとともに、アフォーカル系を構成する可動群を全系の光軸に対して直交する方向に移動させることによって像ブレ補正を行なうようにした像ブレ補正変倍光学系であって、像ブレ補正時における性能劣化の低減及び像ブレ補正を行わない状態での可動群のレンズ位置調整の容易化等を図ることができるようにした新規な像ブレ補正変倍光学系及びこれを用いたカメラを提供しようとするものであり、例えば、携帯型のビデオカメラ等の光学系において好適な像ブレ補正を行なうことができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型のビデオカメラ等は、軽量であるがために撮影時に手振れが生じ易く、例えば、ズームアップで撮影した画像を再生したときに、像ブレが生じることになる。
【０００３】
そこで、手振れ補正については各種の方式が提案されており、例えば、手振れセンサーによって装置本体の動きを検出するとともに、撮影系の一部を構成するレンズ群を移動させて像ブレをなくすようにした装置が知られている。
【０００４】
変倍光学系の一部のレンズ群を移動させるものとしては、例えば、特開平１−２８４８２３号公報に示されており、この例では、変倍中固定の第１群、変倍群、固定群（合焦用レンズを含む）を物体側からこの順で配置するとともに、第１群中の一部のレンズ群を光軸に対して直交する方向に移動させることによって、変倍光学系の傾きに応じた像ブレを補正することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような変倍光学系にあっては、結像に関与する第１群中のレンズを光軸に対して直交する方向に移動させることによって像ブレ補正を行っているので、手振れ補正の性能劣化が大きという問題や、像ブレ補正を行わない状態において可動群を正規の位置に位置決めするに際して、結像に関与するレンズ系の位置調整を余儀なくされ、作業が煩わしいという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記した課題を解決するために、光軸方向に移動不能とされた第１群と、該第１群に続く変倍群とが物体側からこの順に配置されてなる像ブレ補正変倍光学系において、第１群がアフォーカル系の前群と正の屈折力をもつ後群とによって構成されるとともに、前群は、物体側に配置され固定である正レンズと、像面側に配置され光軸に対して直交する方向に移動可能である負レンズとからなり、正レンズ及び負レンズの焦点距離をそれぞれｆ１ａ、ｆ１ｂ、正レンズ及び負レンズの互いに対向する面の曲率半径をそれぞれＲｆ、Ｒｍとしたとき、０．８＜｜ｆ１ａ／ｆ１ｂ｜＜１．２５及び０．５＜Ｒｆ／Ｒｍ＜１．５かつＲｆ＜０の条件を満足するようにしたものである。
【０００７】
【作用】
本発明によれば、第１群を構成するアフォーカルの前群を、物体側に配置され固定である正レンズと、像面側に配置され光軸に対して直交する方向に移動可能である負レンズとから構成し、変倍光学系が傾いた時の像ブレを補正する方向に負レンズを移動手段によって移動させており、結像系に関与するレンズを移動させず、結像系の前に配置されるアフォーカル前群中の負レンズを移動させているので補正時の性能劣化が小さい。また、像ブレ補正系であるアフォーカルの前群とその後方に配置される結像系とを各別のモジュールとして取り扱うことができるので、負レンズの位置調整によって主レンズを含む結像系の位置調整が影響を受けることはなく、調整作業が容易となる。
【０００８】
【実施例】
以下に、本発明像ブレ補正変倍光学系及びこれを用いたカメラを図示した各実施例に従って説明する。 図１は本発明像ブレ補正変倍光学系の基本構成を示すものであり、図中に「Ｌ−Ｌ」で示す軸は全系の光軸を示している。
【０００９】
光学系Ａは、物体側から順に第１群Ａ１、変倍群Ａ２が配置された変倍光学系の構成を有している。
【００１０】
第１群Ａ１は、物体側から順にアフォーカル系の前群Ａ１Ｆ（以下、「アフォーカル部」という。）と正の屈折力をもつ後群Ａ１Ｒとが配置されてなり、前群Ａ１Ｆは更に固定群Ａ１Ｆａと可動群Ａ１Ｆｂとから構成されている。そして、固定群Ａ１Ｆａの後方（又は前方）に配置される可動群Ａ１Ｆｂがレンズ駆動部ＬＤによって光軸Ｌ−Ｌに対して直交する方向に移動されて位置制御が行われるようになっている。尚、図示は省略するが、光学系Ａの傾きを検出して可動群Ａ１Ｆｂの移動制御を行なう制御系としては、例えば、光学系Ａの縦揺れや横揺れをセンサーで検出して、その出力信号をマイクロコンピュータ等の制御部によって処理した後レンズ駆動部ＬＤに制御信号を送出することによって像ブレの補正を行う構成を挙げることができる。
【００１１】
図２は近軸領域における光学系Ａに関する原理図であり、この図では第１群のアフォーカル部Ａ１Ｆのみを示している。
【００１２】
図２はアフォーカル部Ａ１Ｆが正の屈折力をもつ固定群ＩＦと、負の屈折力をもつ可動群ＩＭとによって構成された例を示しており、固定群ＩＦが上記固定群Ａ１Ｆａに相当し、可動群ＩＭが上記可動群Ａ１Ｆｂに相当する。
【００１３】
図中、点「ＦＭ」は可動群ＩＭの像側焦点を示し、点「ＦＦ′」は固定群ＩＦの像側焦点を示しており、また、光線「ＲＹ１」は固定群ＩＦの主点を通って可動群ＩＭの焦点ＦＭに向かう光線を示し、光線「ＲＹ２」はアフォーカル部Ａ１Ｆを通った後光軸Ｌ−Ｌに一致するように進行する光線を示している。尚、「Ｒ−Ｒ」は可動群ＩＭの光軸を示している。
【００１４】
図示するように、光線ＲＹ１は正の固定群ＩＦの主点を通り、負の可動群ＩＭの焦点ＦＭに向かうようにして進行し、可動群ＩＭを通った後光軸Ｌ−Ｌに対して平行な光線となる。また、アフォーカル部Ａ１Ｆに平行に入射した光線はアフォーカル部Ａ１Ｆから全て平行に出射されるので、入射角が光線ＲＹ１の入射角に等しい光線は、全て光軸Ｌ−Ｌに平行な光線となる。従って、光軸Ｌ−Ｌに対して直交する方向への可動群ＩＭの移動量を「ｓ１ａ」、画面中心に向かう光束のアフォーカル部Ａ１Ｆへの入射角を「Δθ」とし、アフォーカル部Ａ１Ｆの物体側の群（ここでは固定群ＩＦ）の焦点距離を「ｆ１ａ」とすると、下式に示す関係が成立する。
【００１５】
【数１】
尚、本発明には含まれないが、図３に示すように、アフォーカル部Ａ１Ｆが負の屈折力をもつ固定群ＩＦと正の屈折力をもつ可動群ＩＭとから構成されている場合にも、上記［数１］式が成り立つことは図から明らかである。尚、図中の点「ＦＭ」は可動群ＩＭの物側焦点を示し、点「ＦＦ′」は固定群ＩＦの物側焦点を示しており、また、光線「ＲＹ１」は可動群ＩＭの焦点ＦＭを通った後固定群ＩＦの主点を通り最終的に光軸Ｌ−Ｌに平行に進行する光線を示し、光線「ＲＹ２」はアフォーカル部Ａ１Ｆへの入射角が光線ＲＹ１と等しく、アフォーカル部Ａ１Ｆを通った後光軸Ｌ−Ｌに一致するように進行する光線を示している。
【００１７】
［数１］式から分かるように、全系の傾きを補正するのに必要な可動群ＩＭの移動量ｓ１ａは、アフォーカル部Ａ１Ｆの物体側の群の焦点距離ｆ１ａのみによって規定されることになる。
【００１８】
ところで、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率（これを「Ｍ」とする。）は、物体側のレンズ群の焦点距離を「ｆ１ａ」とし、像側のレンズ群の焦点距離を「ｆ１ｂ」とした時、下式のように表される。
【００１９】
【数２】
従って、先ず、手振れによる光学系Ａの傾きΔθと可動群ＩＭの移動量ｓ１ａとの間の関係（［数１］式参照。）からｆ１ａを設定し、次にアフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍからｆ１ｂを設定することができるので、可動群ＩＭの移動量ｓ１ａの設定についての自由度が大きい。さらに、アフォーカル部Ａ１Ｆだけを取り出して、オートコリメーション法を用いて固定群ＩＦと可動群ＩＭとの間の位置関係を精度良く設定することができるため、調整機構の簡単化や調整時間の短縮化を図ることができる。
【００２１】
以上のように、第１群をアフォーカル部Ａ１Ｆと正の屈折力をもつ後群Ａ１Ｒとで構成するとともに、アフォーカル部Ａ１Ｆに像ブレ補正の機能をもたせることによって、像ブレ補正系と後群以降の結像系とをそれぞれ独立に設計することができるので、設計が容易となる。また、最も物体側に位置するアフォーカル部Ａ１Ｆにおいて像ブレの補正を行なうため、光学系Ａの傾きと可動群ＩＭの移動量との関係が変倍の如何にかかわらず一定の関係（［数１］式参照。）となり、よって、可動群ＩＭの位置を制御するための制御系の構成が簡単になる。
【００２２】
上記光学系Ａにおいて、画面サイズに対する像ブレ補正が効果的となるための条件を求めると以下のようになる。
【００２３】
光学系Ａの傾きΔθと像のブレ量（これを「ΔＹ」とする。）との間の関係は、光学系Ａの全系の焦点距離を「ｆ」としたとき次式のようになる。
【００２４】
【数３】
変倍光学系では焦点距離ｆが変化するため、光学系Ａの傾きΔθが一定でもブレ量ΔＹが変化し、望遠端において像ブレが最も目立つことが分かる。
【００２６】
［数１］式及び［数３］式から補正可能な像ブレ量（これを「ΔＹｍａｘ」とする。）は、可動群ＩＭの最大移動量を「ｓ１ａｍａｘ」とし、全系の望遠端における焦点距離を「ｆｔ」としたとき、次式のようになる。
【００２７】
【数４】
画面サイズの対角長の２分の１の長さを「ｈｉ」とし、このｈｉで上式［数４］の両辺をそれぞれ割ると次式が得られる。
【００２９】
【数５】
この［数５］式は、画面サイズの対角長の２分の１の長さに対してどの程度の像ブレ補正が可能であるかを示す比であり、像ブレ補正の効果を得るためには、下式に示す条件を満たすことが望ましい。
【００３１】
【数６】
上式において、比の値が下限値（０．２）を下回ると像ブレ補正の効果が小さくなり、像ブレ補正による性能低下の問題が残り、また、比の値が上限値（２．０）を越えるとアフォーカル部Ａ１Ｆが広い画角をカバーする必要があるため、レンズの大型化やレンズ性能の低下を招く等の問題が生じる。
【００３３】
次に、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率についての適正条件を説明する。
【００３４】
本発明に係る光学系は、結像部（つまり、アフォーカル部Ａ１Ｆを除いた部分であって主レンズ系を構成する。）の前方にアフォーカル部Ａ１Ｆが付加された構成となっているため、全系の焦点距離ｆは、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍと結像部の焦点距離（これを「ｆｍ」とする。）とを用いて下式のように表すことができる。
【００３５】
【数７】
［数７］式によれば、全系の焦点距離ｆを一定と考えた場合に、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍが大きい場合に、結像部の焦点距離ｆｍを小さくし、これとは逆に、倍率Ｍが小さい場合に、焦点距離ｆｍを大きくする必要がある。
【００３７】
そこで、本発明では倍率Ｍを下式のように１に近い値設定する。
【００３８】
【数８】
上式において、比の値が下限値（０．８）を下回るとアフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍが小さくなり過ぎるので、結像部の焦点距離ｆｍを大きくする必要が生じ、結像部の大型化を招くことになり、また、比の値が上限値（１．２５）を越えるとアフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍが大きくなり過ぎるので、結像部の焦点距離ｆｍを小さくする必要が生じ、結像部の画角が広がって収差の補正が困難となる。
【００４０】
光学系Ａにおいては、アフォーカル部Ａ１Ｆは最も物体側に配置されるため、アフォーカル部Ａ１Ｆを構成する物体側のレンズ群を固定群とし、像面側のレンズ群を可動群をすることが望ましい。即ち、像面側に可動群を配置した方が、可動群の移動範囲を鏡筒内に納め易いので、精密な制御を要する可動群に無理な外力が加わらないという利点がある。また、可動群はその移動制御を容易にするためにできるだけ軽い材料（プラスチック等）を用いて形成することが好ましいが、レンズが傷つきやすくなることを考慮すると外部から直接触れることのない像面側に可動群を配置する方が良い。
【００４１】
アフォーカル部Ａ１Ｆにおいて、固定群Ａ１Ｆａを正レンズとし、可動群Ａ１Ｆｂを負レンズとすることにより、倍率Ｍは下式のように１を越える。
【００４２】
【数９】
これによって、結像部の焦点距離ｆｍを小さくすることができ、光学系の光軸方向における全長を短くすることで小型化を図ることができる。また、最も物体側に位置するレンズを正レンズとすることによって広角端で発生し易い樽型の歪曲収差を低減することができる。
【００４４】
アフォーカル条件は、固定群Ａ１Ｆａと可動群Ａ１Ｆｂとの間の主点間隔を「Ｄ１ａ」として下式のようになる。
【００４５】
【数１０】
この［数１０］式の条件と［数８］式の条件とを両立させるためには、主点間隔Ｄ１ａをなるべく小さくする、即ち、正レンズの凸面と負レンズの凹面とを向き合せることが必要となる。
【００４７】
さらに、像ブレ補正系では、像ブレがない状態での結像性能を良好に保つことが重要であり、本発明では、固定群と可動群の互いに相対する面の曲率半径をそれぞれ「Ｒｆ」、「Ｒｍ」としたとき、以下の条件を課している。
【００４８】
【数１１】
０．５＜Ｒｆ／Ｒｍ＜１．５ かつ Ｒｆ＜０
【００４９】
上式の範囲を逸脱すると、［数８］の条件式を満足するようにアフォーカル部Ａ１Ｆを構成することができなくなり、かつ性能の劣化が大きくなる。
【００５０】
上述したように、本発明に係る像ブレ補正用のアフォーカル部Ａ１Ｆは、光学系Ａのうち最も物体側に配置されているので、レンズ径が大きくなる傾向を有している。よって、アフォーカル部Ａ１Ｆの一部を構成する可動群Ａ１Ｆｂを光軸に対して直交する方向に沿って移動制御させるには、レンズの厚みを極力小さくするともに構成枚数をできるだけ少なくした方が良い。また、レンズ径の小径化や光学ユニットの小型化を考慮すると、アフォーカル部Ａ１Ｆを構成する各群の焦点距離をできる限り短くすることが必要となる。
【００５１】
このような制約の下で、像ブレ補正を行なう際の性能の劣化を極力小さくするためには、固定群Ａ１Ｆａ及び可動群Ａ１Ｆｂのそれぞれの収差をできるだけ小さく抑えることが重要となる。そのためには、固定群（ここでは正レンズ）を両凸レンズとし、可動群（ここでは負レンズ）を両凹レンズとして、各面でパワーを分担することが好ましい。
【００５２】
また、固定群や可動群を少ないレンズ枚数で構成して、それぞれの収差発生量を小さくするためには、固定群や可動群のそれぞれの少なくとも一面を回転対称非球面形状とすれば良い。つまり、光軸方向の座標を「Ｘａ」とし、光軸からの距離を「ｙ」とする円柱座標系を設定した場合に、非球面を下式のように規定すれば良い。
【００５３】
【数１２】
つまり、円錐係数を１とした２次曲面式の左辺に偶数次の補正項を付加した式によって光軸から離れるにつれて球面形状に比して曲率が小さくなる曲面が表される。
【００５５】
このような曲面をレンズ面として採用することによって、正レンズや負レンズのそれぞれで発生する収差を低減することができるので、像ブレ補正を行ったときの性能の劣化を抑えることができる。
【００５６】
以上の説明では、アフォーカル部Ａ１Ｆの固定群Ａ１Ｆａを正レンズとし、可動群Ａ１Ｆｂを負レンズとした。しかし、後述する本発明に含まれない各参考例のように、固定群Ａ１Ｆａを負レンズとし、可動群Ａ１Ｆｂを正レンズとすることもできる。この場合には、アフォーカル部Ａ１Ｆの倍率Ｍは下式のように１より小さくなる。
【００５７】
【数１３】
よって、結像部の焦点距離ｆｍを長い値に設定することができるので、結像部単独での画角が小さくなり、収差補正上有利である。
【００５９】
尚、この場合にも前述した［数１０］式のアフォーカル条件と、倍率Ｍに関する［数８］式の条件式との両方を満足させるためには、固定群と可動群との間の主点間隔Ｄ１ａを小さく保つ必要があり、そのためには正レンズの凸面と負レンズの凹面とを向かい合せに配置させることが必要となる。
【００６０】
さらに、像ブレ補正系において、像ブレがない状態での結像性能を良好に保つこためには、固定群と可動群の互いに相対する面の曲率半径をそれぞれ「Ｒｆ」、「Ｒｍ」としたとき、下式の条件を満たすことが望ましい。
【００６１】
【数１４】
０．５＜Ｒｆ／Ｒｍ＜１．５ かつ Ｒｆ＞０
【００６２】
また、像ブレ補正の際の性能の劣化を小さくするためには、固定群（この場合負レンズ）を両凹レンズとし、可動群（この場合正レンズ）を両凸レンズとし、各面でパワーを分担させることが好ましい。
【００６３】
そして、固定群や可動群を少ないレンズ枚数で構成して、それぞれの収差発生量を小さくするためには、固定群や可動群のそれぞれの少なくとも一面を上式［数１２］に示すような回転対称非球面形状にすれば良い。
【００６４】
次に、本発明に含まれない参考例１乃至３と本発明に係る実施例１乃至３について説明する。
【００６５】
上記で定義した諸量を本発明に含まれない各参考例と本発明の各実施例について表形式にまとめたものが下表１である。
【００６６】
【表１】
参考例１乃至３では固定群Ａ１Ｆａが負レンズ、可動群Ａ１Ｆｂが正レンズとされ、また、本発明の実施例１乃至３では固定群が正レンズ、可動群が負レンズとされている。
【００６８】
表１をみると、本発明に含まれない各参考例と本発明の各実施例が［数６］式、［数８］式、［数１１］又は［数１４］式の条件を満たしていることは明らかである。
【００６９】
尚、以下で用いる記号の定義を下表２にまとめて示す。
【００７０】
【表２】
図４乃至図１３は本発明に含まれない参考例１を示すものである。
【００７２】
図４に示すように、光学系１Ａは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは負レンズの後方に可動の正レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。
【００７３】
レンズの各面に面番号（これを「ｉ」とする。）を付すにあたって、物体側から像面側にいくにつれて１ずつ増加するものとし、各面の曲率半径ｒｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）やレンズ間隔ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）についても、その添え字ｉが物体側から像面側にいくにつれて１ずつ増加するものと定義して、光学系Ａ１の構成を数値表で示したものが下表である。
【００７４】
【表３】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ（Ｆナンバー）＝１：１．６５〜２．６４、２・ω＝５５．７〜４．１とされている。
【００７６】
表３中、「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」は曲率半径が無限大、つまり平坦面であることを示し、ｒ１５に示す「ＳＴＯＰ」は、絞りを意味している。また、屈折率Ｎにおける空欄では空気についての屈折率を省略している。
【００７７】
そして、「ｖａｒｉａｂｌｅ」はレンズが光軸方向に移動する可動レンズであることを示している。本例では、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【００７８】
【表４】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【００８０】
【表５】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。また、表中の「ｅ」は１０を底とする指数表現を意味している（以下に示す参考例２、３と本発明の実施例１乃至３においても同様である。）。
【００８２】
図５乃至図１３は参考例１の光学系１Ａに関する収差図であり、図５乃至図７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図８乃至図１０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。尚、これらの図において符号ｄ、ｇに示す曲線は、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）に係る収差曲線をそれぞれ示しており、また、符号Ｍ、Ｓに示す曲線はメリディオナル像面、サジタル像面に係る収差曲線をそれぞれ示している。また、図１１乃至図１３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。尚、メリディオナルコマ収差図においては縦軸が収差量（光軸に対し垂直方向の主光線からのずれ量）を示し、横軸が瞳座標（主光線からの距離）を示しており、この事は後述する参考例２、３と本発明の実施例１乃至３においても同様である。
【００８３】
図１４乃至図２３は本発明に含まれない参考例２を示すものである。
【００８４】
図１４に示すように、光学系１Ｂは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは負レンズの後方に可動の正レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。 前記した参考例１の場合と同様に、レンズの面番号や各面の曲率半径、レンズ間隔を定義して、光学系１Ｂの構成を数値表で示したものが下表である。
【００８５】
【表６】
尚、本例において、ｆ＝１〜１３．９、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．６６、２・ω＝５７．６〜４．３とされている。表中の、「ＩＮＦＩＮＩＴＹ」、「ｖａｒｉａｂｌｅ」等の意味については前述した通りである。
【００８７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【００８８】
【表７】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【００９０】
【表８】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【００９２】
図１５乃至図２３は参考例２の光学系１Ｂに関する収差図であり、図１５乃至図１７がブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１８乃至２０がブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。尚、符号ｄ、ｇ及びＭ、Ｓの意味は前述した通りである。また、図２１乃至図２３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【００９３】
図２４乃至図３３は本発明に含まれない参考例３を示すものである。
【００９４】
図２４に示すように、光学系１Ｃは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは負レンズの後方に可動の正レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。
光学系１Ｃの構成を数値表として示したものが下表である。
【００９５】
【表９】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．６７、２・ω＝５５．５〜４．１とされている。
【００９７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【００９８】
【表１０】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１００】
【表１１】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１０２】
図２５乃至図３３は参考例３の光学系１Ｃに関する収差を示すものであり、図２５乃至図２７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図２８乃至図３０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図３１乃至図３３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１０３】
図３４乃至図４３は本発明の実施例１を示すものである。
【０１０４】
図３４に示すように、光学系１Ｄは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは正レンズの後方に可動の負レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。光学系１Ｄの構成を数値表として示したものが下表である。
【０１０５】
【表１２】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．５１、２・ω＝５５．４〜４．１とされている。
【０１０７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【０１０８】
【表１３】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１１０】
【表１４】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１１２】
図３５乃至図４３は実施例１の光学系１Ｄに関する収差図であり、図３５乃至図３７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図３８乃至図４０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図４１乃至図４３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１１３】
図４４乃至図５３は本発明の実施例２を示すものである。
【０１１４】
図４４に示すように、光学系１Ｅは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは正レンズの後方に可動の負レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。光学系１Ｅの構成を数値表として示したものが下表である。
【０１１５】
【表１５】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．５４、２・ω＝５１．５〜３．８とされている。
【０１１７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【０１１８】
【表１６】
また、面番号ｉ＝２、３、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１２０】
【表１７】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１２２】
図４５乃至図５３は実施例２の光学系１Ｅに関する収差を示すものであり、図４５乃至図４７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図４８乃至５０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図５１乃至図５３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１２３】
図５４乃至図６３は本発明の実施例３を示すものである。
【０１２４】
図５４に示すように、光学系１Ｆは５つのレンズ群から構成されており、第１群Ｇ１を構成する最も物体側のアフォーカル部Ａ１Ｆは正レンズの後方に可動の負レンズが配置された構成されている。そして、第１群Ｇ１を構成する後群Ａ１Ｒが３枚のレンズによって構成され、第２群Ｇ２が３枚、第３群Ｇ３が１枚、第４群Ｇ４が２枚、第５群Ｇ５が３枚のレンズによってそれぞれ構成されている。光学系１Ｅの構成を数値表として示したものが下表である。
【０１２５】
【表１８】
尚、本例において、ｆ＝１〜１４、ＦＮＯ＝１：１．６５〜２．５１、２・ω＝５８．０〜４．２とされている。
【０１２７】
本例において、レンズ間隔ｄ９、ｄ１４、ｄ１７、ｄ２０が可変長であり、これらと焦点距離ｆとの関係を下表に示す。
【０１２８】
【表１９】
また、面番号ｉ＝２、４、１７、２０のレンズ面が非球面形状とされており、それらの非球面係数を表形式で示すと以下のようになる。
【０１３０】
【表２０】
尚、非球面係数の次数は４、６、８とされている。
【０１３２】
図５５乃至図６３は実施例３の光学系１Ｆに関する収差を示すものであり、図５５乃至図５７はブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図５８乃至図６０はブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示している。また、図６１乃至図６３はブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示している。
【０１３３】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように、請求項１、請求項４に係る発明によれば、第１群を構成するアフォーカルの前群を、物体側に配置され固定である正レンズと、像面側に配置され光軸に対して直交する方向に移動可能である負レンズとから構成し、変倍光学系が傾いた時の像ブレを補正する方向に負レンズを移動させており、結像系に関与するレンズを移動させないので補正時の性能劣化が小さい。また、像ブレ補正系であるアフォーカルの前群とその後方に配置される結像系とを各別のモジュールとして取り扱うことができるので、設計が容易となり、負レンズの位置調整を結像系のレンズ位置調整にとらわれることなく簡単かつ短時間に行なうことができる。そして、光学系の傾きと可動群の移動量との関係は変倍の如何によらず一定しているため像ブレ補正の制御が容易であり、負レンズの移動量は結像系に関係なく設定することができるので自由度が大きく、大きな像ブレの補正が可能となる。
【０１３４】
また、請求項２に係る発明によれば、アフォーカル前群を構成する各群の焦点距離を短縮し、正レンズ及び負レンズのそれぞれの収差を小さくすることで像ブレ補正時おける性能の劣化を低減することができる。
【０１３５】
請求項３に係る発明よれば、非球面形状の採用によってさらに収差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る像ブレ補正変倍光学系の基本構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る像ブレ補正変倍光学系においてアフォーカル部の固定群を正レンズ、可動群を負レンズとした場合の原理説明図である。
【図３】本発明に含まれないアフォーカル部の固定群を負レンズ、可動群を正レンズとした場合の原理説明図である。
【図４】図５乃至図１３とともに本発明に含まれない参考例１を示すものであり、本図は広角端における構成を示す。
【図５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１４】図１５乃至図２３とともに本発明に含まれない参考例２を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図１５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図１９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２４】図２５乃至図３３とともに本発明に含まれない参考例３を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図２５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図２９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３４】図３５乃至図４３とともに本発明に係る実施例１を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図３５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図３９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４４】図４５乃至図５３とともに本発明に係る実施例２を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図４５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図４６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図４７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図４８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図４９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５４】図５５乃至図６３とともに本発明に係る実施例３を示すものであり、本図は広角端におけるレンズ構成を示す。
【図５５】広角端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５６】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５７】望遠端においてブレがない状態での球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図５８】広角端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図５９】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６０】望遠端においてブレがない状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６１】広角端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６２】広角端と望遠端との中間状態（ノーマル端）において、ブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【図６３】望遠端においてブレ補正を行った状態でのメリディオナルコマ収差を示す図である。
【符号の説明】
Ａ 像ブレ補正変倍光学系
Ａ１ 第１群
Ａ１Ｆ アフォーカル部（前群）
Ａ１Ｆａ 正レンズ
Ａ１Ｆｂ 負レンズ
Ａ１Ｒ 後群
ＬＤ レンズ駆動部（移動手段）
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 像ブレ補正変倍光学系
Claims (4)
- 光軸方向に移動不能とされた第１群と、該第１群に続く変倍群とが物体側からこの順に配置されてなる像ブレ補正変倍光学系において、
上記第１群がアフォーカル系の前群と正の屈折力をもつ後群とによって構成されるとともに、上記前群は、物体側に配置され固定である正レンズと、像面側に配置され光軸に対して直交する方向に移動可能である負レンズとからなり、
上記正レンズ及び上記負レンズの焦点距離をそれぞれｆ１ａ、ｆ１ｂ、上記正レンズ及び上記負レンズの互いに対向する面の曲率半径をそれぞれＲｆ、Ｒｍとしたとき、
０．８＜｜ｆ１ａ／ｆ１ｂ｜＜１．２５
及び
０．５＜Ｒｆ／Ｒｍ＜１．５ かつ Ｒｆ＜０
の条件を満足することを特徴とする像ブレ補正変倍光学系。 - 請求項１に記載の像ブレ補正変倍光学系において、上記正レンズが両凸レンズとされ、上記負レンズが両凹レンズとされていることを特徴とする像ブレ補正変倍光学系。
- 請求項２に記載の像ブレ補正変倍光学系において、上記正レンズ及び上記負レンズの各面のうち少なくとも１面が非球面形状とされ、該非球面の光軸方向の座標をＸａとし、光軸からの距離をｙとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする像ブレ補正変倍光学系。
｜Ｘａ｜−｜Ｘｓ｜ ＜ ０
但し、
Ｘａ ＝ ｃ・ｙ２／（１＋√（１−ｃ２・ｙ２））＋Σ（Ａ２ｉ・ｙ２ｉ）
Ｘｓ ＝ ｃ・ｙ２／（１＋√（１−ｃ２・ｙ２））
ここで、ｃは近軸曲率、Ａ２ｉ（２ｉは偶数）は第２ｉ次の非球面係数であり、「Σ」はｉについての和を示す。 - 請求項１に記載の像ブレ補正変倍光学系を有するカメラにおいて、
上記正レンズの焦点距離をｆ１ａ、全系の望遠端における焦点距離をｆｔ、上記負レンズの最大移動量をｓ１ａｍａｘ、画面サイズの対角長の２分の１の長さをｈｉとしたとき、
０．２＜｜ｆｔ・ｓ１ａｍａｘ／ｆ１ａ／ｈｉ｜＜２．０
の条件を満足することを特徴とするカメラ。
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1994
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