JP2008180964A - Optical system - Google Patents
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Abstract
【課題】
防振を効率的に行うことができ、しかも振動補償時であっても良好な画像を維持することができる光学系を得ること。
【解決手段】
光軸方向に、隣接して正の屈折力の第1シフトレンズ群と負の屈折力の第2シフトレンズ群とが配置されたレンズ部を含む光学系であって、該第1シフトレンズ群と該第2シフトレンズ群は光軸に垂直方向でかつ互いに逆方向にシフトすることにより、該光学系が結像する像を光軸に対し垂直方向にシフトすることを特徴とすること。
【選択図】 図1【Task】
To obtain an optical system capable of efficiently performing image stabilization and maintaining a good image even during vibration compensation.
[Solution]
An optical system including a lens portion in which a first shift lens group having a positive refractive power and a second shift lens group having a negative refractive power are disposed adjacent to each other in the optical axis direction, the first shift lens group And the second shift lens group is characterized by shifting an image formed by the optical system in a direction perpendicular to the optical axis by shifting in a direction perpendicular to the optical axis and in a direction opposite to each other.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は光学系に関し、特に望遠鏡、双眼鏡、カメラのファインダー系等の観察用、そしてデジタルカメラ、ビデオカメラ等の結像用に好適なものである。 The present invention relates to an optical system, and is particularly suitable for observation of a telescope, binoculars, a camera finder system, etc., and for imaging of a digital camera, a video camera, or the like.
観察用や結像用の光学系に偶発的に振動が伝わるとそれより得られる像にブレが生じる。従来、この偶発的な振動による像のブレ(像ブレ)を補償する機構(防振機構)を具備した光学系が種々と提案されている。例えば望遠鏡や双眼鏡等の観察光学系では、それらを構成するレンズ群の一部を光軸と垂直な方向に移動させて即ちシフトさせて、振動による像ブレを補償する観察光学系が知られている(特許文献1、2)。 If vibration is accidentally transmitted to the optical system for observation or imaging, the resulting image will be blurred. Conventionally, various optical systems having a mechanism (anti-vibration mechanism) for compensating for image blur (image blur) due to this accidental vibration have been proposed. For example, in observation optical systems such as telescopes and binoculars, there are known observation optical systems that compensate for image blur due to vibration by moving a part of the lens groups constituting them in a direction perpendicular to the optical axis, that is, shifting them. (Patent Documents 1 and 2).
又撮影用の望遠型の長焦点距離の結像光学系では、手持ちの撮影において手ブレがあると像ブレが大きくなる。このためレンズ系の1部を光軸と垂直方向にシフトすることによって像ブレの補正を行った結像光学系が知られている。(特許文献3、4)。 Further, in a telephoto imaging optical system with a long focal length for photographing, image blurring increases when there is camera shake in handheld photographing. For this reason, an imaging optical system in which image blur is corrected by shifting a part of the lens system in a direction perpendicular to the optical axis is known. (Patent Documents 3 and 4).
防振効果を得るためには、少なくとも1つのレンズ群を光軸に対し垂直方向にシフトさせれば良い。 In order to obtain an image stabilization effect, at least one lens group may be shifted in a direction perpendicular to the optical axis.
これに対して、防振効果を効率的に行うために像ブレ補正のために光軸に対し垂直方向にシフトさせる可動レンズ群(シフトレンズ群)を光学系中から2つ選択することが知られている。そして、この2つのシフトレンズ群を光軸に対し垂直方向であって互いに逆方向にシフトし、防振効果を得るようにした光学系が知られている(特許文献5〜7)。
しかしながら、従来の技術においては、レンズを駆動させて防振を行う場合、高画質を維持することが難しかった。 However, in the prior art, when image stabilization is performed by driving a lens, it has been difficult to maintain high image quality.
そこで、本発明においては、防振時においても高画質を保つことが容易な光学系を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical system that can easily maintain high image quality even during image stabilization.
本発明の光学系は、
光軸方向に、隣接して正の屈折力の第1シフトレンズ群と負の屈折力の第2シフトレンズ群とが配置されたレンズ部を含む光学系であって、該第1シフトレンズ群と該第2シフトレンズ群は光軸に垂直方向でかつ互いに逆方向にシフトすることにより、該光学系が結像する像を光軸に対し垂直方向にシフトすることを特徴としている。
The optical system of the present invention is
An optical system including a lens portion in which a first shift lens group having a positive refractive power and a second shift lens group having a negative refractive power are disposed adjacent to each other in the optical axis direction, the first shift lens group The second shift lens group is characterized in that an image formed by the optical system is shifted in a direction perpendicular to the optical axis by shifting in a direction perpendicular to the optical axis and in a direction opposite to each other.
この他、本発明の光学系は、
光軸方向に、隣接して負の屈折力の第1シフトレンズ群と正の屈折力の第2シフトレンズ群とが配置されたレンズ部を含む光学系であって、該第1シフトレンズ群と該第2シフトレンズ群のうち少なくとも一方は、複数枚のレンズから構成され、該第1シフトレンズ群と該第2シフトレンズ群は光軸に垂直方向でかつ互いに逆方向にシフトすることにより、該光学系が結像する像を光軸に対し垂直方向にシフトすることを特徴としている。
In addition, the optical system of the present invention is
An optical system including a lens unit in which a first shift lens group having a negative refractive power and a second shift lens group having a positive refractive power are disposed adjacent to each other in the optical axis direction, the first shift lens group And at least one of the second shift lens group is composed of a plurality of lenses, and the first shift lens group and the second shift lens group are shifted in a direction perpendicular to the optical axis and in opposite directions to each other. The image formed by the optical system is shifted in a direction perpendicular to the optical axis.
本発明によれば、防振を効率的に行うことができ、しかも振動補償時であっても良好な画像を維持することができる光学系が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an optical system that can efficiently perform image stabilization and maintain a good image even during vibration compensation.
図1、図3、図5は、本発明の光学系の実施例1、2、3のレンズ断面図である。図2、図4、図6は本発明の光学系の実施例1、2、3の収差図である。 1, 3 and 5 are lens cross-sectional views of Examples 1, 2, and 3 of the optical system of the present invention. 2, 4 and 6 are aberration diagrams of Examples 1, 2, and 3 of the optical system of the present invention.
図1、図3の実施例1、2の光学系は、望遠鏡や双眼鏡そしてファインダー系等の観察光学系である。図5の実施例3の光学系は、スチルカメラやビデオカメラ、そしてデジタルスチルカメラ等の撮像装置に好適な望遠型の結像光学系である。 The optical systems of Examples 1 and 2 in FIGS. 1 and 3 are observation optical systems such as a telescope, binoculars, and a finder system. The optical system of Example 3 in FIG. 5 is a telephoto imaging optical system suitable for an imaging apparatus such as a still camera, a video camera, or a digital still camera.
レンズ断面図において左方が物体側(光入射側)、右方が観察側又は像側(光出射側)である。 In the lens cross-sectional view, the left side is the object side (light incident side), and the right side is the observation side or image side (light emission side).
実施例1,2の光学系は、光軸方向に隣接して正の屈折力の第1シフトレンズ群(ユニット)と負の屈折力の第2シフトレンズ群(ユニット)とが配置されたレンズ部(防振光学系、防振ユニット)を含む。そして、第1シフトレンズ群と第2シフトレンズ群は光軸に垂直な方向(垂直方向)でかつ互いに逆方向にシフトすることにより、光学系が結ぶ像を光軸に対し垂直方向にシフトしている。ここで、光学系が結ぶ(被写体、被観察物体等の物体の)像とは、実像、虚像、また、光学系中で結ばれる中間像も含むものとする。また、第1シフトレンズ群や第2シフトレンズ群は、実施例1のようにそれぞれ1枚のレンズ(貼り合せレンズ等では無く1枚の単レンズ)で構成しても良いし、実施例2のようにそれぞれを複数枚のレンズ(3枚以上でも良い)で構成しても構わない。更に、いずれか一方を1枚の単レンズで、他方を複数枚のレンズで構成しても良い。また、第1シフトレンズ群と第2シフトレンズ群は、実施例1、2、3全てにおいて隣接して配置しているがその限りでは無く、両者の間にレンズ、絞り、光学的パワー(屈折力)の無い光学素子(フィルター等)を配置しても構わない。また、「光軸に垂直な方向」とは、光軸に対して垂直な直線の方向のことであって、光軸と垂直な曲線等は実質的に含まないことが望ましい。上記のことは本願の全ての実施例においても同様である。 In the optical systems of Examples 1 and 2, a lens in which a first shift lens group (unit) having a positive refractive power and a second shift lens group (unit) having a negative refractive power are disposed adjacent to each other in the optical axis direction. Parts (anti-vibration optical system, anti-vibration unit). The first shift lens group and the second shift lens group shift in the direction perpendicular to the optical axis (vertical direction) and in the opposite directions, thereby shifting the image formed by the optical system in the direction perpendicular to the optical axis. ing. Here, the image (object, object to be observed, etc.) connected by the optical system includes a real image, a virtual image, and an intermediate image connected in the optical system. Further, each of the first shift lens group and the second shift lens group may be configured by one lens (not a bonded lens or the like, but a single lens) as in the first embodiment, or the second embodiment. Each of them may be composed of a plurality of lenses (three or more lenses may be used). Further, either one may be composed of a single lens and the other may be composed of a plurality of lenses. In addition, the first shift lens group and the second shift lens group are disposed adjacent to each other in Examples 1, 2, and 3. However, the present invention is not limited to this, and the lens, diaphragm, optical power (refractive power) is not limited thereto. An optical element (such as a filter) having no force) may be disposed. Further, the “direction perpendicular to the optical axis” means a direction of a straight line perpendicular to the optical axis, and it is desirable that a curve perpendicular to the optical axis is not substantially included. The same applies to all the embodiments of the present application.
又、実施例3の光学系は、光軸方向に隣接して負の屈折力の第1シフトレンズ群と正の屈折力の第2シフトレンズ群とが配置されたレンズ部を含む。そして、第1シフトレンズ群と第2シフトレンズ群それぞれは実施例3においては2枚のレンズで構成されているがその限りでは無い。第1シフトレンズ群と第2シフトレンズ群のうち少なくとも一方が、複数枚のレンズ(3枚以上でも構わない)から構成されていれば良い。そして、第1シフトレンズ群と第2シフトレンズ群は光軸に垂直方向でかつ互いに逆方向にシフトすることにより、光学系が結像する像を光軸に対し垂直方向にシフトしている。 The optical system of Example 3 includes a lens portion in which a first shift lens group having a negative refractive power and a second shift lens group having a positive refractive power are disposed adjacent to each other in the optical axis direction. Each of the first shift lens group and the second shift lens group is composed of two lenses in Example 3, but this is not restrictive. It is sufficient that at least one of the first shift lens group and the second shift lens group is composed of a plurality of lenses (three or more lenses may be used). The first shift lens group and the second shift lens group shift in a direction perpendicular to the optical axis and in opposite directions, thereby shifting an image formed by the optical system in a direction perpendicular to the optical axis.
まず、実施例1、2の双眼鏡(望遠鏡)の実施例について、図1、3を用いて詳細に説明する。 First, an example of the binoculars (telescope) of Examples 1 and 2 will be described in detail with reference to FIGS.
図1、図3のレンズ断面図において、OBJは対物レンズであり、物体像(中間像)を結んで(形成して)いる。 In the lens cross-sectional views of FIGS. 1 and 3, OBJ is an objective lens that connects (forms) an object image (intermediate image).
Pは像反転手段としての正立プリズム(像反転部)であり、対物レンズOBJで形成される倒立像(中間像)を正立像に変換する機能を有する。図1、3では、光路長が分かり易くなるように、正立プリズムPを展開してガラスブロックとして示している。ここで、正立像と記載したが、この実施例1、3においては、実際に正立像を結んでいる訳では無い。この正立プリズムは、人間が物体の倒立像では無く正立像を観察できるようにするために、光線の上下を反転させる機能を備えている。 P is an erecting prism (image inverting unit) as an image inverting means, and has a function of converting an inverted image (intermediate image) formed by the objective lens OBJ into an erected image. 1 and 3, the erecting prism P is developed and shown as a glass block so that the optical path length can be easily understood. Here, although described as an erect image, in Examples 1 and 3, the erect image is not actually formed. This erecting prism has a function of inverting the light up and down so that a human can observe an erect image rather than an inverted image of an object.
OCLは接眼レンズ(接眼部)であり、それを介して正立プリズムPで正立像に変換した物体像を観察している。 OCL is an eyepiece (eyepiece), through which an object image converted into an erect image by an erecting prism P is observed.
IPはアイポイント(観察位置)であり、観察者の瞳位置に相当している。 IP is an eye point (observation position) and corresponds to the pupil position of the observer.
観察光学系は、対物レンズOBJで結像された物体像を正立プリズムPで反転して正立像にし、その正立像を接眼レンズOCLを介してアイポイントIPより観察する構成より成っている。 The observation optical system has a configuration in which an object image formed by the objective lens OBJ is inverted by an erecting prism P to be an erect image, and the erect image is observed from an eye point IP through an eyepiece lens OCL.
対物レンズOBJは、防振のためには不動の正の屈折力の第1レンズ群L1と、防振動作のとき光軸に対して垂直で互いに逆方向にシフトする正の屈折力の第2レンズ群L2と負の屈折力の第3レンズ群L3より成っている。ここで第2レンズ群L2は第1シフトレンズ群に、第3レンズ群L3は第2シフトレンズ群に相当している。 The objective lens OBJ includes a first lens unit L1 having a positive refractive power that does not move for image stabilization, and a second lens unit having a positive refractive power that shifts in a direction opposite to each other perpendicular to the optical axis during image stabilization. The lens unit L2 includes a third lens unit L3 having a negative refractive power. Here, the second lens group L2 corresponds to the first shift lens group, and the third lens group L3 corresponds to the second shift lens group.
尚、図3においてG1は平行平板より成る保護ガラスである。 In FIG. 3, G1 is a protective glass made of parallel plates.
防振機能を有する第2、第3レンズ群L2、L3は、光軸と垂直な方向で互いに逆方向に自動的にシフトして、対物レンズOBJの結像位置を変位させ、手ブレによる観察像のブレを補正している。 The second and third lens groups L2 and L3 having the image stabilization function are automatically shifted in directions opposite to each other in the direction perpendicular to the optical axis to displace the image forming position of the objective lens OBJ, and are observed by camera shake. The image blur is corrected.
図1、図3のレンズ断面図において、(A)は防振用の可動の第2、第3レンズ群L2、L3が偏心していないとき、(B)は第2、第3レンズ群L2、L3がシフトして偏心しているときを示している。 In the lens cross-sectional views of FIGS. 1 and 3, (A) is when the movable second and third lens groups L2 and L3 for image stabilization are not decentered, (B) is the second and third lens groups L2, It shows the time when L3 is shifted and eccentric.
レンズ断面図の(B)において可動の第2、第3レンズ群L2、L3に関する矢印は、防振時のシフト方向を示している。 In the lens cross-sectional view (B), the arrows relating to the movable second and third lens groups L2 and L3 indicate the shift direction during image stabilization.
フォーカスに際して、対物レンズOBJは、一体的に移動している。 At the time of focusing, the objective lens OBJ moves integrally.
図2、図4の収差図において、
(A)は、可動の第2、第3レンズ群L2、L3が偏心していないときの縦収差図である。
(B)は、可動の第2、第3レンズ群L2、L3が偏心していないときの像中心における横収差図である。
(C)は、可動の第2、第3レンズ群L2、L3が偏心しているときの像中心における横収差図である。
In the aberration diagrams of FIGS. 2 and 4,
(A) is a longitudinal aberration diagram when the movable second and third lens groups L2 and L3 are not decentered.
FIG. 5B is a lateral aberration diagram at the image center when the movable second and third lens units L2 and L3 are not decentered.
FIG. 6C is a lateral aberration diagram at the image center when the movable second and third lens groups L2 and L3 are decentered.
なお図2、図4の各縦収差図の単位は、球面収差と像面湾曲はデイオプトリー、歪曲は%、倍率色収差は度である。横収差図の単位は度である。図中、d、F,Cは波長d線、F線、C線の収差を、M、Sはメリデイオナル像面、サジタル像面の収差を表す。ωは半画角である。 2 and 4, the units of the longitudinal aberration diagrams are diopter for spherical aberration and field curvature,% for distortion, and degree chromatic aberration for magnification. The unit of the lateral aberration diagram is degrees. In the figure, d, F, and C represent aberrations of the wavelength d line, F line, and C line, and M and S represent aberrations of the meridional image surface and the sagittal image surface. ω is a half angle of view.
多くの場合、望遠鏡等の観察光学系を手持ちで覗くと手ブレで観察像がゆれて観察しにくい場合がある。 In many cases, when an observation optical system such as a telescope is looked at by hand, the observation image may be distorted due to camera shake, making it difficult to observe.
特に観察光学系の観察倍率が大きくなると手ブレにより観察像の揺れが拡大されて、観察しにくい状態になる。そのため対物レンズOBJで結像される物体像をできるだけ静止させることが望まれる。 In particular, when the observation magnification of the observation optical system is increased, the shake of the observation image is enlarged due to camera shake, which makes it difficult to observe. Therefore, it is desirable to make the object image formed by the objective lens OBJ as stationary as possible.
そこで実施例1、2では対物レンズOBJを構成する第2、第3レンズ群L2、L3を防振用のシフトレンズ群として前述の如くシフトすることによって手ブレによる像ブレを補正している。 Therefore, in Embodiments 1 and 2, image blur due to camera shake is corrected by shifting the second and third lens groups L2 and L3 constituting the objective lens OBJ as a shift lens group for image stabilization as described above.
図1、図3において対物レンズOBJの結像面は接眼レンズOCLの中に位置する。言い換えると接眼レンズOCLの物体面は接眼レンズOCLの内部に存在する。 In FIG. 1 and FIG. 3, the image plane of the objective lens OBJ is located in the eyepiece OCL. In other words, the object plane of the eyepiece lens OCL exists inside the eyepiece lens OCL.
望遠鏡を手持ちで観察する際、像ブレが発生する。この像ブレを加速度センサー等で検知し、第2、第3レンズ群L2、L3の2つのレンズ群を光軸に垂直方向で互いに逆方向にシフトすることによって対物レンズOBJの像シフトを行い、像ブレを補正している。第3レンズ群L3の単独のシフトにより像シフトを発生させることも可能である。しかしながら、2つのレンズ群をシフトさせる方が単独のレンズ群のシフトに比し、同じ像シフトを発生させる際のレンズ群のシフト量をおおよそ半減することができる。又これによって、対物レンズOBJの鏡筒径を小さく構成することができる。また互いに逆方向にシフトする第2、第3レンズ群L2,L3は互いにカウンタ−バランスの役目を果たすので、レンズシフト時の駆動負荷を軽減することができる。 Image blurring occurs when observing the telescope by hand. This image blur is detected by an acceleration sensor or the like, and the image of the objective lens OBJ is shifted by shifting the two lens groups of the second and third lens groups L2 and L3 in directions opposite to each other perpendicular to the optical axis. Image blur is corrected. It is also possible to generate an image shift by a single shift of the third lens unit L3. However, shifting the two lens groups can halve the shift amount of the lens groups when generating the same image shift as compared to shifting the single lens group. This also makes it possible to reduce the lens barrel diameter of the objective lens OBJ. In addition, the second and third lens groups L2 and L3 that shift in opposite directions serve as counter-balance to each other, so that it is possible to reduce the driving load during lens shift.
実施例1,2は、第2、第3レンズ群L2L3の屈折力の配列は光束を徐々に収束させるので、収差の発生量が少なく、第2、第3レンズ群L2,L3を簡単な構成とすることができる。また第2、第3レンズ群L2、L3が対物レンズOBJの像面に近い位置に配置されるので、特に第3レンズ群L3は対物レンズOBJの最も像面に近いレンズ群となるので、シフト用のレンズ群の径が小さくなる。そのため、対物レンズOBJの構成は、軽量でコンパクトにまとめられ、比較的長時間手持ちで観察する望遠鏡や双眼鏡に適した構成となる。 In the first and second embodiments, since the refractive power arrangement of the second and third lens units L2L3 gradually converges the light flux, the amount of aberration is small, and the second and third lens units L2 and L3 have a simple configuration. It can be. In addition, since the second and third lens groups L2 and L3 are arranged at positions close to the image plane of the objective lens OBJ, the third lens group L3 is a lens group closest to the image plane of the objective lens OBJ. The diameter of the lens group for use is reduced. Therefore, the configuration of the objective lens OBJ is light and compact, and is suitable for telescopes and binoculars that are held by hand for a relatively long time.
実施例2では、第3レンズ群(第2シフトレンズ群)L3を負レンズと正レンズの接合レンズで構成している。即ち可動の第2、第3レンズ群L2、L3のうち、少なくとも一方を複数のレンズより構成している。実施例1のように第3レンズ群L3は1枚のレンズでも実用上問題はないが、さらにシフト時の光学性能を向上させるためには、接合レンズを用いた方が良い。これによれば、第3レンズ群L3を光軸に垂直方向にシフトすることによって発生する色収差、コマ収差の発生をより抑えることができる。第2レンズ群L2を接合レンズで構成すると、さらにレンズ群のシフトによる収差発生量を抑えることができる。 In Example 2, the third lens group (second shift lens group) L3 is constituted by a cemented lens of a negative lens and a positive lens. That is, at least one of the movable second and third lens groups L2 and L3 is composed of a plurality of lenses. As in the first embodiment, the third lens unit L3 has no practical problem even with a single lens, but in order to further improve the optical performance during shifting, it is better to use a cemented lens. According to this, the occurrence of chromatic aberration and coma generated by shifting the third lens unit L3 in the direction perpendicular to the optical axis can be further suppressed. If the second lens unit L2 is formed of a cemented lens, it is possible to further suppress the amount of aberration generated due to the lens unit shift.
なお図1の望遠鏡用の観察光学系は倍率10倍、実視界6°、見かけ視界60°、瞳径Φ3.2、アイレリーフ14.5mmである。 1 has a magnification of 10 times, an actual field of view of 6 °, an apparent field of view of 60 °, a pupil diameter of Φ3.2, and an eye relief of 14.5 mm.
図3の望遠鏡用の観察光学系は倍率10倍、実視界6.4°、見かけ視界64°、瞳径Φ4.2、アイレリーフ15mmである。 The observation optical system for the telescope in FIG. 3 has a magnification of 10 times, an actual field of view of 6.4 °, an apparent field of view of 64 °, a pupil diameter of Φ4.2, and an eye relief of 15 mm.
実施例1、2の観察光学系を望遠鏡に適用したときの態様は例えば次のとおりである。 A mode when the observation optical systems of Examples 1 and 2 are applied to a telescope is, for example, as follows.
振動ジャイロセンサーより成る、縦ブレを検出するピッチ用のブレセンサーと、横ブレを検出する用のブレセンサーを有する。2つのセンサーは感度軸を直交させて構成している。そしてこのブレセンサーは角加速度を検出して、その情報を信号として望遠鏡内のマイクロコンピュータに出力する。 It has a pitch blur sensor that detects vertical blur and a blur sensor that detects horizontal blur, which are composed of vibration gyro sensors. The two sensors are configured with the sensitivity axes orthogonal. The blur sensor detects angular acceleration and outputs the information as a signal to a microcomputer in the telescope.
マイクロコンピュータがブレセンサーからブレ(角加速度)を情報として受け取ると、2つのシフトレンズ群のシフト量を演算して求めて望遠鏡内のレンズアクチュエーターに出力する。 When the microcomputer receives shake (angular acceleration) as information from the shake sensor, it calculates and calculates the shift amounts of the two shift lens groups and outputs them to the lens actuator in the telescope.
レンズアクチュエーターは、マイクロコンピュータからの信号に基づいて2つのシフトレンズ群をシフトさせる。 The lens actuator shifts the two shift lens groups based on a signal from the microcomputer.
角度センサーを設け、シフトレンズ群のシフト量を計測してマイクロコンピュータに出力し、この出力が演算でも求められた値に一致するとき、マイクロコンピュータはレンズアクチュエーターの駆動を停止するように制御する。以上によって防振を行っている。 An angle sensor is provided, the shift amount of the shift lens group is measured and output to the microcomputer, and when this output matches the value obtained by the calculation, the microcomputer controls to stop driving the lens actuator. Anti-vibration is performed as described above.
次に、図5の実施例3の結像光学系について説明する。図5の結像光学系は望遠型の光学系である。 Next, the imaging optical system of Example 3 in FIG. 5 will be described. The imaging optical system in FIG. 5 is a telephoto optical system.
図5においてLFは前群、LRは後群である。実施例3の望遠型の結像光学系は、物体側から像側に順に、固定かつ正の屈折力の第1レンズ群L1、フォーカシングを行う負の屈折力の第2レンズ群L2より前群LFを構成している。そして、固定の正の屈折力の第3レンズ群L3、手ブレ補正を行う第4、第5レンズ群L4、L5の2つのシフトレンズ群より後群LRを構成している。第4レンズ群(第1シフトレンズ群)L4は、負の屈折力である、第5レンズ群(第2シフトレンズ群)L5は正の屈折力である。 In FIG. 5, LF is the front group and LR is the rear group. The telephoto imaging optical system according to the third exemplary embodiment includes, in order from the object side to the image side, a first lens unit L1 having a fixed and positive refractive power and a second lens unit L2 having a negative refractive power for performing focusing. LF is configured. The rear lens group LR includes a third lens unit L3 having a fixed positive refractive power and two shift lens units, namely, a fourth lens unit L4 and a fifth lens unit L5 that perform camera shake correction. The fourth lens group (first shift lens group) L4 has a negative refractive power, and the fifth lens group (second shift lens group) L5 has a positive refractive power.
G1、G2は平行平板より成る保護ガラスである。 G1 and G2 are protective glasses made of parallel flat plates.
SPは開口絞り、FPはフレアーカット絞りである。 SP is an aperture stop, and FP is a flare cut stop.
IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮影光学系として使用する際にはCCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。 IP is an image plane. When the imaging optical system of a video camera or digital still camera is used, the imaging surface of a solid-state imaging device (photoelectric conversion device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor is a silver salt film camera. Corresponds to the film surface.
第1レンズ群L1と第3レンズ群L3は像面IPに対し常に固定である。第2レンズ群L2は無限遠物体から近距離物体にフォーカシングする際、光軸上を像面側に移動する。第4レンズ群L4と第5レンズ群L5は光軸に垂直方向であってかつ互いに逆方向にシフトすることによって像面上の像シフトを発生させて像ブレを補正している。 The first lens unit L1 and the third lens unit L3 are always fixed with respect to the image plane IP. The second lens unit L2 moves on the optical axis toward the image plane when focusing from an object at infinity to an object at a short distance. The fourth lens group L4 and the fifth lens group L5 are shifted in the direction perpendicular to the optical axis and opposite to each other, thereby generating an image shift on the image plane and correcting the image blur.
図5のレンズ断面図において、(A)は防振用の可動の第4、第5レンズ群L4、L5が偏心していないとき、(B)は可動の第4、第5レンズ群L4、L5が偏心しているときを示している。 In the lens cross-sectional view of FIG. 5, (A) is the movable fourth and fifth lens groups L4 and L5 for vibration isolation, and (B) is the movable fourth and fifth lens groups L4 and L5. Shows when is eccentric.
レンズ断面図の(B)において第4、第5レンズ群L4、L5に関する矢印は、防振時の、シフト方向を示している。 In the lens cross-sectional view (B), the arrows related to the fourth and fifth lens groups L4 and L5 indicate the shift direction during image stabilization.
図6の収差図において、
(A)は、第4、第5レンズ群L4、L5が偏心していないときの縦収差図である。
(B)は、第4、第5レンズ群L4、L5が偏心していないときの像中心における横収差図である。
(C)は、第4、第5レンズ群L4、L5が偏心しているときの像中心における横収差図である。
In the aberration diagram of FIG.
(A) is a longitudinal aberration diagram when the fourth and fifth lens units L4 and L5 are not decentered.
FIG. 6B is a lateral aberration diagram at the image center when the fourth and fifth lens units L4 and L5 are not decentered.
(C) is a lateral aberration diagram at the image center when the fourth and fifth lens units L4 and L5 are decentered.
なお各縦収差図の単位は、球面収差と像面湾曲はmm、歪曲は%、倍率色収差はmmである。横収差図の単位はmmである。図中、d、F,Cは波長d線、F線、C線の収差を、M、Sはメリデイオナル像面、サジタル像面の収差を表す。FnoはFナンバー、ωは半画角である。 The unit of each longitudinal aberration diagram is mm for spherical aberration and field curvature,% for distortion, and mm for lateral chromatic aberration. The unit of the lateral aberration diagram is mm. In the figure, d, F, and C represent aberrations of the wavelength d line, F line, and C line, and M and S represent aberrations of the meridional image surface and the sagittal image surface. Fno is the F number, and ω is the half angle of view.
実施例3においては、単独の第4レンズ群L4のみで光軸に垂直方向にシフトすることにより像シフトをすることもできる。しかしながら、本実施例では、2つのレンズ群L4、L5を光軸に対して互いに逆方向にシフトすることにより単独のレンズ群のシフトに対し、各レンズ群のシフト量の振幅を約半分にしている。従って、レンズ鏡筒の大きさをシフト量の減少分だけ小さく構成することができる。また本実施例では、レンズ群のシフト時の光学性能を良好に維持するため第4レンズ群L4、第5レンズ群L5とも接合レンズを含む3枚のレンズで構成している。第4レンズ群L4を単独でシフトする場合は駆動負荷が大きくなる。これに対し、2つの第4、第5レンズ群L4、L5を互いに逆方向にシフトさせる場合には、2つの可動の第4、第5レンズ群L4、L5が互いにカウンターバランスの役目を果たし、負荷の軽減になる。 In Example 3, it is also possible to shift the image by shifting in the direction perpendicular to the optical axis only with the single fourth lens unit L4. However, in this embodiment, by shifting the two lens groups L4 and L5 in the opposite directions with respect to the optical axis, the amplitude of the shift amount of each lens group is halved with respect to the shift of the single lens group. Yes. Therefore, the size of the lens barrel can be reduced by the reduction amount of the shift amount. In this embodiment, the fourth lens unit L4 and the fifth lens unit L5 are each composed of three lenses including a cemented lens in order to maintain good optical performance when the lens unit is shifted. When the fourth lens unit L4 is shifted alone, the driving load increases. On the other hand, when the two fourth and fifth lens groups L4 and L5 are shifted in the opposite directions, the two movable fourth and fifth lens groups L4 and L5 serve as counterbalance with each other, It will reduce the load.
図5の結像光学系は、全画角6.3°、Fナンバー1:2.8である。 The imaging optical system in FIG. 5 has a total angle of view of 6.3 ° and an F number of 1: 2.8.
像ブレ補正用の2つのシフトレンズ群は、物体側から像側へ順に実施例1、2では正、負の屈折力となっている。 The two shift lens groups for image blur correction have positive and negative refractive powers in the first and second embodiments in order from the object side to the image side.
これに対し実施例3では、負、正の屈折力となっている。 In contrast, in Example 3, the refractive power is negative and positive.
実施例1、2の構成に対し実施例3では光軸に垂直方向にシフトするレンズ群の屈折力の配置順序が逆になっている。屈折力の符合の配置はどちらでも良く、それぞれ用途によって、屈折力の配列を選択するのがよい。 In contrast to the configurations of the first and second embodiments, in the third embodiment, the arrangement order of the refractive powers of the lens units shifted in the direction perpendicular to the optical axis is reversed. The arrangement of the refractive power signs may be any, and it is preferable to select the arrangement of the refractive powers depending on the application.
実施例3の結像光学系の場合、シフトレンズ群がシフトした状態で撮影が実行される場合があり、シフトレンズ群のシフトの有無による光学性能の変化はほとんどない方がよい。それに対し、実施例1、2が適用可能な望遠鏡、双眼鏡は手ブレ補正時のシフトレンズ群のシフト動作が長時間にわたるので、駆動負荷量の軽減が重視される。手ブレ補正動作時は、シフトレンズ群のシフトの有無の合成像を観察することになるので、実施例1、2ではシフトレンズ群のシフトによる光学性能の変化が実施例3の結像光学系より緩和される。 In the case of the imaging optical system according to the third embodiment, photographing may be performed in a state where the shift lens group is shifted, and it is preferable that there is almost no change in optical performance due to the shift lens group being shifted. On the other hand, in the telescope and binoculars to which the first and second embodiments can be applied, the shift operation of the shift lens group during camera shake correction takes a long time. At the time of the camera shake correction operation, a combined image of whether or not the shift lens group is shifted is observed. More relaxed.
実施例1、2の可動のシフトレンズ群の屈折力配列に対し、実施例3の可動のシフトレンズ群の屈折力配列はシフトレンズ群のシフトによる像面倒れの変動量が小さい。シフトレンズ群のシフトによる像面変動は屈折力配置で決定され、複数枚のレンズを用いても補正できない収差である。したがって、結像光学系では実施例3のような屈折力配列を選択するのが良い。ただし、この配列では、像面変動以外の収差すなわちコマ収差等の補正のため各レンズ群を複数レンズで構成するのが良い。なお像ブレ補正用のシフトレンズ群はコンパクトにまとめるために、接合レンズを含むレンズ構成とするのがよい。 In contrast to the refractive power arrangement of the movable shift lens group in Examples 1 and 2, the refractive power arrangement of the movable shift lens group in Example 3 has a smaller amount of fluctuation of the image plane tilt due to the shift of the shift lens group. The image plane variation due to the shift of the shift lens group is determined by the refractive power arrangement, and is an aberration that cannot be corrected using a plurality of lenses. Therefore, it is preferable to select a refractive power array as in the third embodiment in the imaging optical system. However, in this arrangement, each lens group is preferably composed of a plurality of lenses in order to correct aberrations other than image plane fluctuation, that is, coma aberration. In order to make the shift lens group for image blur correction compact, it is preferable to use a lens configuration including a cemented lens.
各実施例では2つのシフトレンズ群を光軸に垂直方向に逆方向に移動させることによって2つのシフトレンズ群の移動量を単独のシフトレンズ群をシフトする場合に対し減少させることを示した。このとき、像シフトに対する2つのシフトレンズ群のシフト敏感度が互いに逆符号をもち、かつ敏感度が近いことが好ましい。また2つのシフトレンズ群のシフト量を減らすには像シフトに対する敏感度は大きい方がよい。したがって、光学系の像面上の像シフトに対する第1シフトレンズ群と第2シフトレンズ群のシフト敏感度をそれぞれBm1、Bm2とする。このとき、次の条件式を満足するのがより好ましい。 In each embodiment, it has been shown that by moving the two shift lens groups in the reverse direction perpendicular to the optical axis, the amount of movement of the two shift lens groups is reduced as compared with the case of shifting a single shift lens group. At this time, it is preferable that the shift sensitivities of the two shift lens groups with respect to the image shift have opposite signs and are close in sensitivity. In order to reduce the shift amount of the two shift lens groups, it is preferable that the sensitivity to the image shift is large. Therefore, the shift sensitivities of the first shift lens group and the second shift lens group with respect to the image shift on the image plane of the optical system are Bm1 and Bm2, respectively. At this time, it is more preferable to satisfy the following conditional expression.
−1.6 < Bm1/Bm2 <−0.6 ・・・(1)
|Bm1|>1 ・・・(2)
|Bm2|>1 ・・・(3)
ここでシフト敏感度Bmとは、シフトレンズ群を光軸に垂直な方向に移動させたときの像面での像のシフト量ΔIをシフトレンズ群の移動量ΔLで割ったもの(値)であり、
Bm=ΔI/ΔL
である。
−1.6 <Bm1 / Bm2 <−0.6 (1)
| Bm1 |> 1 (2)
| Bm2 |> 1 (3)
Here, the shift sensitivity Bm is a value (value) obtained by dividing the shift amount ΔI of the image on the image plane when the shift lens group is moved in the direction perpendicular to the optical axis by the shift amount ΔL of the shift lens group. Yes,
Bm = ΔI / ΔL
It is.
条件式(1)は、言い換えると、2つのシフトレンズ群の屈折力は互いに逆符号でかつ屈折力が互いに近いことが好ましいことを示している。 In other words, the conditional expression (1) indicates that the refractive powers of the two shift lens groups are preferably opposite in sign and close to each other.
尚、条件式(1)は更に好ましくは、
−1.5 < Bm1/Bm2 <−0.65 ・・・(1a)
とするのが良い。
The conditional expression (1) is more preferably
−1.5 <Bm1 / Bm2 <−0.65 (1a)
It is good to do.
屈折力については第1シフトレンズ群と第2シフトレンズ群の屈折力をそれぞれΦm1、Φm2とするとき、次の条件式を満足するのがよい。 As for the refractive power, when the refractive powers of the first shift lens group and the second shift lens group are Φm1 and Φm2, respectively, it is preferable that the following conditional expressions are satisfied.
−1.6 <Φm1/Φm2 < −0.5 ・・・(4)
尚、条件式(4)は更に好ましくは、
−1.5 <Φm1/Φm2 < −0.6 ・・・(4a)
とするのが良い。
−1.6 <Φm1 / Φm2 <−0.5 (4)
The conditional expression (4) is more preferably
−1.5 <Φm1 / Φm2 <−0.6 (4a)
It is good to do.
各実施例では、2つのシフトレンズ群を光軸に垂直方向にシフトしない時、シフトした時の光学性能は収差図に示す如く、実用的には問題ない変化である。なおシフトレンズ群のシフトによる物体側の光線フレ角は約0.3°である。この時、各実施例のシフトレンズ群のシフト量は±0.23mm,±0.29mm,±0.69mmである。 In each embodiment, when the two shift lens groups are not shifted in the direction perpendicular to the optical axis, the optical performance when shifted is a practically no problem change as shown in the aberration diagrams. Note that the ray flare angle on the object side due to the shift of the shift lens group is about 0.3 °. At this time, the shift amounts of the shift lens groups of the respective examples are ± 0.23 mm, ± 0.29 mm, and ± 0.69 mm.
以上のように各実施例によれば、光軸方向に沿って隣接する異符号の屈折力の2つのシフトレンズ群を光軸に対し垂直方向でかつ互いに逆方向にシフトさせている。これにより、シフトレンズ群のシフト量を減らし、かつシフトレンズ群をシフトさせるときの駆動負荷を軽減できる。その結果、望遠鏡、双眼鏡、撮影用の望遠レンズ等の光学系において、光学系の小型化を図りつつ、像ブレ補正機構駆動時の消費電力を低減することができる。 As described above, according to each embodiment, two shift lens groups having different refractive powers adjacent in the optical axis direction are shifted in the direction perpendicular to the optical axis and in the opposite directions. As a result, the shift amount of the shift lens group can be reduced, and the driving load for shifting the shift lens group can be reduced. As a result, in an optical system such as a telescope, binoculars, and a telephoto lens for photographing, it is possible to reduce the power consumption when driving the image blur correction mechanism while reducing the size of the optical system.
次に実施例1〜3に各々対応する数値実施例1〜3の数値データを示す。 Next, numerical data of numerical examples 1 to 3 corresponding to the first to third examples are shown.
各数値実施例において、iを物体側からの光学面の順序とすると、Riは第i番目の光学面(第i面)の曲率半径、Diは第i面と第(i+1)面との間の間隔、Ndiとνdiはそれぞれd線に対する第i番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。 In each numerical example, where i is the order of the optical surfaces from the object side, Ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface), and Di is between the i-th surface and the (i + 1) -th surface. , Ndi and νdi respectively indicate the refractive index and Abbe number of the material of the i-th optical member with respect to the d-line.
数値実施例1、2においては、シフトレンズ1、2、対物レンズ、像反転プリズム(正立プリズム、尚、プリズム面は全て平面である為、曲率半径は無限大となっている)、接眼レンズ、アイポイント(瞳)を示している。 In Numerical Examples 1 and 2, shift lenses 1 and 2, an objective lens, an image reversing prism (an erecting prism, since all the prism surfaces are flat surfaces, the radius of curvature is infinite), an eyepiece lens , Eye points (pupils) are shown.
数値実施例3においては、フォーカシングレンズ、シフトレンズ1、2、像面を示している。 In Numerical Example 3, a focusing lens, shift lenses 1 and 2, and an image plane are shown.
又、各数値実施例における上述した条件式との対応を表1に示す。 Table 1 shows the correspondence with the above-described conditional expressions in each numerical example.
図7は、実施例1の観察光学系を一対有する双眼鏡の要部概略図である。図7において、図1に示した各部材の符号に対し、左眼用の光学系にはLを、右眼用の光学系にはRを付している。 FIG. 7 is a schematic diagram of a main part of a binocular having a pair of observation optical systems according to the first embodiment. In FIG. 7, L is assigned to the optical system for the left eye, and R is attached to the optical system for the right eye, for the reference numerals of the members shown in FIG.
図7では左右の対物レンズOBJL、OBJRに対し左右に配置された正立プリズムである左右のポロII型プリズムPL,PRと、左右の接眼レンズOCLL、OCLRを有している。接眼レンズOCLL、OCLRを対物レンズOBJL、OBJRの光軸OAL、OARを回転軸にして左右それぞれ一体的に回動することによって眼幅調整を行っている。 In FIG. 7, left and right Polo II prisms PL and PR, which are erecting prisms arranged on the left and right with respect to the left and right objective lenses OBJL and OBJR, and left and right eyepieces OCLL and OCLR are provided. The eye width is adjusted by rotating the eyepieces OCLL and OCLR integrally to the left and right with the optical axes OAL and OAR of the objective lenses OBJL and OBJR as rotation axes.
手ブレ補正を機能させる時、左右の眼用の2つのシフトレンズ群は左右方向及び垂直方向に連動して同量、前述の如くシフトしている。このような機構をもたせることによって双眼鏡として常に静止画像を得ている。 When the camera shake correction function is operated, the two shift lens groups for the left and right eyes are shifted by the same amount in the left-right direction and the vertical direction as described above. By providing such a mechanism, still images are always obtained as binoculars.
図7の双眼鏡では、図2の縦収差図で示したように観察倍率10倍、観察視野60度の広視界において良好な性能を確保している。 The binoculars of FIG. 7 ensure good performance in a wide field of view with an observation magnification of 10 times and an observation field of view of 60 degrees as shown in the longitudinal aberration diagram of FIG.
本実施例は、双眼鏡や望遠鏡等のような観察光学系(光学系内で中間像を結ぶタイプの光学系)に本発明を適用したものが多かったが、本発明は観察光学系に限定されるものではない。光電変換素子上に被写体(物体)の実像を結ぶ結像光学系、すなわちデジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、また、カメラ本体(一眼レフカメラ等)に取り付け可能な交換レンズ、携帯電話のカメラ等の光学機器に、本発明を適用しても構わない。例えば、物体(被写体)側から順に、負、正、正の3群ズームレンズの第2群或いは第3群に本実施例の防振光学系を配置しても良い。また、正、負、正、正の4群ズームレンズの第3群或いは第4群に配置しても良いし、正、負、正、正(又は負)、正の5群ズームレンズの第3群又は第4群に配置しても良いし、ネガティブリードの6群ズームレンズの第4群又は第5群に配置しても良い。その他、結像光学系、観察光学系を有する様々な光学系に対して、本実施例は適用可能である。 In the present embodiment, the present invention is often applied to an observation optical system such as binoculars or a telescope (an optical system that connects intermediate images in the optical system), but the present invention is limited to the observation optical system. It is not something. An imaging optical system that connects a real image of a subject (object) on a photoelectric conversion element, that is, a digital still camera, a video camera, an interchangeable lens that can be attached to a camera body (single-lens reflex camera, etc.), or an optical lens for a mobile phone The present invention may be applied to a device. For example, the anti-vibration optical system of the present embodiment may be arranged in the second group or the third group of the negative, positive, and positive three-group zoom lenses in order from the object (subject) side. Further, it may be arranged in the third group or the fourth group of the positive, negative, positive, positive four-group zoom lens, or the positive, negative, positive, positive (or negative), positive fifth group zoom lens. It may be arranged in the third group or the fourth group, or may be arranged in the fourth group or the fifth group of the negative lead 6-group zoom lens. In addition, the present embodiment can be applied to various optical systems having an imaging optical system and an observation optical system.
L1 第1レンズ群
L2 第2レンズ群
L3 第3レンズ群
L4 第4レンズ群
L5 第5レンズ群
OBJ,OBJR,OBJL 対物レンズ
P、PR,PL 正立プリズム
OCL,OCLR,OCLL 接眼レンズ
OAR,OAL 対物レンズ光軸
IP 瞳位置
L1 1st lens group L2 2nd lens group L3 3rd lens group L4 4th lens group L5 5th lens group OBJ, OBJR, OBJL Objective lens P, PR, PL Erecting prism OCL, OCLR, OCLL Eyepiece OAR, OAL Objective lens optical axis IP Pupil position
Claims (7)
光軸に垂直な方向において前記第1シフトレンズ群と前記第2シフトレンズ群とを互いに逆方向にシフトすることにより、前記光学系が結ぶ像の位置を移動させることを特徴とする光学系。 An optical system having, in order from the object side, a first shift lens group having a positive refractive power and a second shift lens group having a negative refractive power,
An optical system characterized in that the position of an image formed by the optical system is moved by shifting the first shift lens group and the second shift lens group in directions opposite to each other in a direction perpendicular to the optical axis.
前記第1シフトレンズ群と前記第2シフトレンズ群とのうち少なくとも一方は複数枚のレンズから構成されており、
光軸に垂直な方向において前記第1シフトレンズ群と前記第2シフトレンズ群とを互いに逆方向にシフトすることにより、前記光学系が結ぶ像の位置を移動させることを特徴とする光学系。 An optical system having, in order from the object side, a first shift lens group having a negative refractive power and a second shift lens group having a positive refractive power,
At least one of the first shift lens group and the second shift lens group is composed of a plurality of lenses,
An optical system characterized in that the position of an image formed by the optical system is moved by shifting the first shift lens group and the second shift lens group in directions opposite to each other in a direction perpendicular to the optical axis.
−1.6 < Bm1/Bm2 <−0.6
|Bm1|>1
|Bm2|>1
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1、2又は3の光学系。 When the shift sensitivities of the first shift lens group and the second shift lens group are Bm1 and Bm2, respectively.
−1.6 <Bm1 / Bm2 <−0.6
| Bm1 |> 1
| Bm2 |> 1
The optical system according to claim 1, 2 or 3, wherein the following conditional expression is satisfied.
−1.6 <Φm1/Φm2 < −0.5
なる条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項の光学系。 When the refractive powers of the first shift lens group and the second shift lens group are Φm1 and Φm2, respectively.
−1.6 <Φm1 / Φm2 <−0.5
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
光軸に垂直な方向において前記第1シフトレンズ群と前記第2シフトレンズ群とを互いに逆方向にシフトすることにより、前記光学系が結ぶ像の位置を移動させることを特徴とする光学機器。 An optical apparatus having, in order from the object side, a first shift lens group having a positive refractive power and a second shift lens group having a negative refractive power,
An optical apparatus characterized by moving the position of an image formed by the optical system by shifting the first shift lens group and the second shift lens group in opposite directions in a direction perpendicular to an optical axis.
前記第1シフトレンズ群と前記第2シフトレンズ群とのうち少なくとも一方は複数枚のレンズから構成されており、
光軸に垂直な方向において前記第1シフトレンズ群と前記第2シフトレンズ群とを互いに逆方向にシフトすることにより、前記光学系が結ぶ像の位置を移動させることを特徴とする光学機器。
An optical apparatus having, in order from the object side, a first shift lens group having a negative refractive power and a second shift lens group having a positive refractive power,
At least one of the first shift lens group and the second shift lens group is composed of a plurality of lenses,
An optical apparatus characterized by moving the position of an image formed by the optical system by shifting the first shift lens group and the second shift lens group in opposite directions in a direction perpendicular to an optical axis.
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