(57)【要約】【課題】  手ぶれ補正時の収差変動を最小化することができ、色収差補正およびＯＩＳ適用時に高解像度が得られるズームレンズ光学系を提供する。【解決手段】  本発明に係るズームレンズ光学系は、入射される光を所定角で収斂する第１レンズユニットと、第１レンズユニットと同一光軸上に配置し、入射される像のサイズを可変する第２レンズユニットと、第２レンズユニットにより可変された像を伝達する第３レンズユニットと、第３レンズユニットを通過した像をフォーカシングする第４レンズユニットと、を含み、第３レンズユニットは、負（−）のパワーを有する第１補正レンズユニットと、第１補正レンズユニットの光経路上の裏側に配置し、正（＋）のパワーを有する第２補正レンズユニットとを有する。【選択図】      図２
2006343724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される光を所定角で収斂する第１レンズユニットと、前記第１レンズユニットと同一光軸上に配置し、入射される像のサイズを可変する第２レンズユニットと、前記第２レンズユニットにより可変された像を伝達する第３レンズユニットと、前記第３レンズユニットを通過した像をフォーカシングする第４レンズユニットと、を含むズームレンズ光学系であって、
前記第３レンズユニットは、
負（−）のパワーを有する第１補正レンズユニットと、
前記第１補正レンズユニットの光経路上の裏側に配置し、正（＋）のパワーを有する第２補正レンズユニットとを有することを特徴とするズームレンズ光学系。
【請求項２】
前記第１補正レンズユニットは２つのレンズが所定の焦点距離に離隔されたことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ光学系。
【請求項３】
前記第２補正レンズユニットは２つのレンズが接合されたことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ光学系。
【請求項４】
前記第２補正レンズユニットが、光軸について垂直方向に上下移動することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ光学系。
【請求項５】
前記第１補正レンズユニットの焦点距離をｆｆ（Ｇ７、Ｇ８）、前記第２補正レンズユニットの焦点距離をｆｒ（Ｇ９、Ｇ１０）とすると、｜ｆｆ／ｆｒ｜＜１．９の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ光学系。
【請求項６】
広角端の焦点距離をｆｗ、望遠端の焦点距離をｆｔ、広角端の後焦点距離をｂｆｌｗ、望遠端の後焦点距離をｂｆｌｔとすると、ｂｆｌｗ／ｆｗ＞３．７およびｂｆｌｔ／ｆｔ＞０．２の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ光学系。
【請求項７】
広角端の焦点距離をｆｗ、望遠端の焦点距離をｆｔ、前記第１レンズユニットから前記第３レンズユニットまでの全体広角端の焦点距離をｆｍｗ、全体望遠端の焦点距離をｆｍｔとすると、０＜ｆｍ／ｆａｍ＜０．２の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ光学系。
但し、
【数１】
2006343724.tif 000010
であり、
【数２】
2006343724.tif 000011
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ズームレンズ光学系に関し、詳細には手ぶれ補正機能付きのズームレンズ光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スチールカメラやビデオカメラに求められるズームレンズは、優れた光学性能、大口径、高変倍比を有しながらも小型化が求められている。係る形態のズームレンズは、フォーカス調節のために多数のレンズユニットが決められた軌跡に沿って同時に動く。
【０００３】
ところで、スチールカメラやビデオカメラはユーザが把持した状態で被写体を撮影するが、撮影時にカメラが揺れることなく注意しながら撮影をするとしても手ぶれは必然的に発生する。最近、係るユーザの手ぶれを自動補正するカメラが続々と出回っている。特に、最近はカメラの小型化、軽量化が進んでいることから、以前に比べて手ぶれが一層ひどくなり、また移動中に撮影する場合も多いことから、綺麗な映像を獲得し難い問題がある。
【０００４】
手ぶれ補正の原理は、手ぶれにより結像される画像の移動量を検出し、この検出された移動量だけ画面の動きを逆に移動させることで画面が停止しているようにみせることにある。係る手ぶれ補正は、電子式と光学式とに区分される。
【０００５】
電子式手ぶれ補正はＣＣＤ駆動制御方式とフィールドメモリ振動制御方式とに具現され、光学式手ぶれ補正は可変頂角プリズムを用いた方式とレンズの一部を動かせて補正する方式とに具現される。
【０００６】
しかし、電子式手ぶれ補正の場合、ＣＣＤ画素の全体を使用しないので２０〜３０％程度の画質劣化を招く。従って、画質劣化の恐れがない光学式手ぶれ補正がさらに好ましい。
【０００７】
図１は、光学式手ぶれ補正を具現することのできるズームレンズ光学系を概略的に図示している。同図は、３ＣＣＤズームレンズ光学系を図示したものであって、第１レンズユニット１０、第２レンズユニット２０、第３レンズユニット３０、第４レンズユニット４０、ＯＬＰＦ（オプティカルローパスフィルタ）５０、プリズム組立体６０、ＣＣＤ組立体７０を含んでなる。
【０００８】
第１レンズユニット１０は、凸レンズ２枚と凹レンズ１枚を備え、入射光を所定角度に収斂すべく正（＋）のパワーを有する。
【０００９】
第２レンズユニット２０は、第１レンズユニット１０と同一光軸上に入射する像のサイズが可変できるよう光軸に応じて動き自在に設けられる。第２レンジユニット２０は凸レンズ１枚と凹レンズ２枚を含み正（＋）のパワーを有する。
【００１０】
第３レンズユニット３０は第２レンズユニット２０により可変された像を第４レンズユニット４０に伝達し、１枚の凸レンズを備える。
【００１１】
第４レンズユニット４０は第３レンズユニット３０を通過した像を補正すべく凸レンズ１枚と凹レンズ１枚を含み、正（＋）のパワーを有する。第４レンズユニット４０は光軸に応じて動きながら変倍作用による像点移動補正と物体距離の変化によるフォーカシング作用を行う。
【００１２】
ＯＬＰＦ５０は、前述のレンズユニット１０，２０，３０，４０を通過しＣＣＤ組立体７０に結像される光がホットピクセルを形成しないよう、流入された光の波長を一定帯域未満にフィルタリングする。
【００１３】
プリズム組立体６０は、フィルタリングされた光を色別に分解し、この分解した色相の光をＣＣＤ組立体７０の角色別ＣＣＤに伝達する。
【００１４】
ＣＣＤ組立体７０は、プリズム組立体６０を介して色別に分解された光を色別に結像できるよう、Ｒ，Ｇ，Ｂカラー別に１つのＣＣＤが備えられる３ＣＣＤ方式である。
【００１５】
一方、第３レンズユニット３０はユーザにより発生する手ぶれを補正するために、光軸について上下移動する。即ち、静止状態での画像が結像される位置をＡであると仮定すると、撮影中に像が揺れて結像される位置がＢに変更された場合、第３レンズユニット３０は変更された距離（Ａ−Ｂ）だけ第３レンズユニット３０を光軸について垂直方向に移動させ、結像位置を再度Ａに戻す。
【００１６】
しかしながら、係る第３レンズユニット３０を単枚のレンズのみに構成する場合、図３Ａで示すように、手ぶれ補正時の収差変動が大きく、特に、色収差補正およびＯＩＳ（オプティカルイメージスタビライザー）適用時に高解像度が獲得し難い問題がある。
【特許文献１】日本公開特許第２００４−０６１６０５号公報
【特許文献２】日本公開特許平１１−３４４６６９号公報
【特許文献３】日本公開特許平９−２１８３４６号公報
【特許文献４】日本公開特許第２００１−１１６９９６号公報
【特許文献５】日本公開特許平１１−２３７５５１号公報
【特許文献６】日本公開特許平１１−０５２２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、手ぶれ補正時の収差変動を最小化し、色収差補正およびＯＩＳ適用時に高解像度が得られるズームレンズ光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前述した目的を達成するための本発明に係るズームレンズ光学系は、入射される光を所定角で収斂する第１レンズユニットと、前記第１レンズユニットと同一光軸上に配置し、入射される像のサイズを可変する第２レンズユニットと、前記第２レンズユニットにより可変された像を伝達する第３レンズユニットと、前記第３レンズユニットを通過した像をフォーカシングする第４レンズユニットと、を含み、前記第３レンズユニットは、負（−）のパワーを有する第１補正レンズユニットと、前記第１補正レンズユニットの光経路上の裏側に配置し、正（＋）のパワーを有する第２補正レンズユニットと、を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の好適な実施形態によると、前記第１補正レンズユニットは２つのレンズが所定の焦点距離に離隔され、前記第２補正レンズユニットは２つのレンズが接合されたことが好ましい。
【００２０】
そして、前記第２補正レンズユニットが、光軸について垂直方向に上下移動して手ぶれ補正を行う。
【００２１】
前記第１補正レンズユニットの焦点距離をｆｆ（Ｇ７、Ｇ８）、前記第２補正レンズユニットの焦点距離をｆｒ（Ｇ９、Ｇ１０）とすると、｜ｆｆ／ｆｒ｜＜１．９の条件を満たすことが好ましい。
【００２２】
本発明の一実施の形態に係るズームレンズ光学系は、広角端の焦点距離をｆｗ、望遠端の焦点距離をｆｔ、広角端の後焦点距離をｂｆｌｗ、望遠端の後焦点距離をｂｆｌｔとすると、ｂｆｌｗ／ｆｗ＞３．７およびｂｆｌｔ／ｆｔ＞０．２の条件を満足し、前記第１レンズユニットから前記第３レンズユニットまでの全体広角端の焦点距離をｆｍｗ、全体望遠端の焦点距離をｆｍｔとすると、０＜ｆｍ／ｆａｍ＜０．２の条件を満足する。
【００２３】
この時、但し、
【数３】
2006343724.tif 000003
であり、
【数４】
2006343724.tif 000004
である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、光学式手ぶれ補正を行うことで電子式手ぶれ補正を行う時に生じる画質劣化の発生を抑えることができる。
【００２５】
また、第３レンズユニットは４枚の小さいレンズ鏡の有するレンズをそれぞれ順次に負（−）パワーと正（＋）パワーとを有するべく配列されているので、手ぶれ補正のための第３レンズユニットの移動距離を最小化しレンズ移動時の負荷を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
【実施例】
【００２７】
図２に示すように、本発明に係るズームレンズ光学系は第１レンズユニット１１０、第２レンズユニット１２０、第３レンズユニット１３０、第４レンズユニット１４０、ＯＬＰＦ１５０、プリズム組立体１６０、およびＣＣＤ組立体１７０を含んでなる。
【００２８】
第１レンズユニット１１０は、凸レンズ２枚（Ｇ２，Ｇ３）と凹レンズ１枚（Ｇ１）を備えて、入射光を所定角で収斂するよう正（＋）のパワーを有する。
【００２９】
第２レンズユニット１２０は、第１レンズユニット１１０と同じ光軸上に入射される像のサイズを可変させることができるよう、光軸に応じて動く。第２レンズユニット１２０は凸レンズ１枚（Ｇ６）と凹レンズ２枚（Ｇ４，Ｇ５）を含み、正（＋）のパワーを有する。
【００３０】
第３レンズユニット１３０は、第２レンズユニット１２０により可変された像を第４レンズユニット１４０に伝達し、第２レンズユニット１２０と同じ光軸上に配置し、前面にはしぼり（Ｉ）が設けられる。第３レンズユニット１３０は、負（−）パワーを有する第１補正レンズユニット１３１および第１補正レンズユニット１３１の光経路上の裏側に配置し、正（＋）のパワーを有する第２補正レンズユニット１３２を含む。この際、第２補正レンズユニット１３２は手ぶれによる画像の揺れを補正するために、図３Ｂに示すよう、上下に動くことができるよう設けられている。ここで、動いている第２補正レンズユニット１３２の負荷を最小化するために第２補正レンズユニット１３２のレンズ鏡は小さく設けることが好ましい。
【００３１】
色収差を補正するためには複数のレンズの組み合わせが求められるが、本発明の好適な実施形態によると、負（−）のパワーを有する第１補正レンズユニット１３１は凸レンズ（Ｇ７）と凹レンズ（Ｇ８）をそれぞれ１枚ずつ、合わせて２枚のレンズから構成され、正（＋）のパワーの有する第２補正レンズユニット１３２は凸レンズ（Ｇ９）と凹レンズ（Ｇ１０）をそれぞれ１枚ずつ、合わせて２枚のレンズを接合して構成する。
【００３２】
一方、前述のように構成された第１および第２補正レンズユニット１３１，１３２の光学的な特性は次の通りである。
【００３３】
即ち、第１補正レンズユニット１３１の焦点距離をｆｆ（Ｇ７，Ｇ８）、第２補正レンズユニット１３２の焦点距離をｆｒ（Ｇ９，Ｇ１０）であると仮定すると、｜ｆｆ／ｆｒ｜＜１．９の条件を満足する。
【００３４】
本発明の好適な実施形態に係る第３レンズユニット１３０のレンズデータは次の通りである。表１における数値は順番に、面の順番、面の曲率半径、次の面までの中心間隔（Ｄ）、面の右側に位置した媒質の曲折率（インデックス）の分散を示す。
【００３５】
【表１】
2006343724.tif 000005
【００３６】
【表２】
2006343724.tif 000006
【００３７】
【数５】
2006343724.tif 000007
Ｓｕｒｆ  ８  非球面係数
Ｋ：−２．０６０３６９
Ａ：−．９８７３１３Ｅ−０３  Ｂ：０．２９８５５９Ｅ−０５  Ｃ：−．４７００５１Ｅ−０５  Ｄ：０．１０８４４６Ｅ−０６
Ｓｕｒｆ  １２  非球面係数
Ｋ：０
Ａ：−．９２８８３０Ｅ−０４  Ｂ：０．１９５７１６Ｅ−０４  Ｃ：０，  Ｄ：０
Ｓｕｒｆ  １３  非球面係数
Ｋ：０
Ａ：０．１９９３１７Ｅ−０３  Ｂ：０．２４９４４６Ｅ−０４  Ｃ：０  Ｄ：０
Ｓｕｒｆ  ２２  非球面係数
Ｋ：０
Ａ：−．１９５４６２Ｅ−０３  Ｂ：−．１４６４２５Ｅ−０４  Ｃ：０  Ｄ：０
Ｓｕｒｆ  ２３  非球面係数
Ｋ：０
Ａ：０．４５０２１７Ｅ−０３  Ｂ：−．１３８２３２Ｅ−０４  Ｃ：０  Ｄ：０
このように構成された第３レンズユニット１３０に備えられた第２補正レンズユニット１３２は、図３Ｂに示すように、所定のアクチュエータの動力によって光軸について垂直方向に上下移動しながら手ぶれ補正を行う。
【００３８】
第４レンズユニット１４０は、第３レンズユニット１３０を通過した像を補正すべく、凸レンズ１枚（Ｇ１２）と凹レンズ１枚（Ｇ１１）を含み、正（＋）のパワーを有する。第４レンズユニット１４０は光軸に沿って動きながら変倍作用による像点移動補正と物体距離の変化に係るフォーカシング作用を行う。
【００３９】
ＯＬＰＦ１５０は、前述のレンズユニット１１０，１２０，１３０，１４０を通過しＣＣＤ組立体１７０に結像される光がホットピクセルを形成しないよう、流入された光の波長を一定の帯域未満にフィルタリングする。
【００４０】
プリズム組立体１６０は、フィルタリングされた光を色別に分解し、この分解した色相の光をＣＣＤ組立体１７０の各色別にＣＣＤへ伝達する。
【００４１】
ＣＣＤ組立体１７０は、プリズム組立体１６０を介して色別に分解された光を色別に結像できるよう、Ｒ，Ｇ，Ｂカラー別に１つのＣＣＤが備えられる３ＣＣＤ方式である。
【００４２】
以上のように構成された本発明に係るズームレンズ光学系は、広角端の焦点距離をｆｗ、望遠端の焦点距離をｆｔ、広角端の後焦点距離をｂｆｌｗ、望遠端の後焦点距離をｂｆｌｔであるとすると、ｂｆｌｗ／ｆｗ＞３．７およびｂｆｌｔ／ｆｔ＞０．２の条件を満足し、前記第１レンズユニットから前記第３レンズユニットまでの全体広角端の焦点距離をｆｍｗ、全体望遠端の焦点距離をｆｍｔであると仮定すると、０＜ｆｍ／ｆａｍ＜０．２の条件を満足する。
【００４３】
この時、
【数６】
2006343724.tif 000008
であり、
【数７】
2006343724.tif 000009
である。
以下、本発明にかかるズームレンズ光学系の動作につき図面に基づいて説明する。
【００４４】
ユーザが本発明に係るズームレンズ光学系の備えられたカムコーダーまたはスチールカメラを使用する場合、使用時に必然的に手ぶれによる画像の揺れが発生する。この画像の変化を自動的に補正するため、所定の制御部は手ぶれによりＣＣＤ組立体１７０に結像される像の移動量を測定し、測定された像の移動量だけ像の結像位置を上下移動させる。このような補正動作は、第３レンズユニット１３０に備えられた正（＋）のパワーを有する２枚のレンズが接合された第２補正レンズユニット１３２を、図３Ｂに示すように、上下移動するころにより行なわれる。
【００４５】
このように第３レンズユニット１３０を負（−）のパワーを有する第１補正レンズユニット１３１、正（＋）パワーを有する第２補正レンズユニット１３２に分解して手ぶれ補正を行うと、手ぶれ補正時のレンズ移動量を最小化でき、これにより収差の変化量も最小化される。
【００４６】
一方、図４Ａは、手ぶれのない固定された状態での子午線方向における球面収差を図示している。即ち、０．０上面、０．５上面、０．７上面、１．０上面の方向における横方向での波長が０．４８６１μｍである光に対する球面収差（ａ）と、波長が０．５８７６μｍである光に対する球面収差（ｂ）、および波長が０．６５６３μｍである光に対する球面収差（ｃ）を図示している。そして、図４Ｂは、第３レンズユニット１３０の第２補正レンズユニット１３２が光軸に対して垂直に動いて手ぶれ補正を適用した後のそれぞれ波長に対する球面収差を図示している。図４Ｂのグラフのように、手ぶれ補正後にも補正前とほとんど差異のない子午線方向での球面収差が図示されていることが分かる。これは手ぶれ補正により固定された状態と類似に像が結像されていることを示す。
【００４７】
そして、図５Ａは、手ぶれのない固定された状態における色相分布による収差特性であり、図５Ｂは第３レンズユニット１３０の第２補正レンズユニット１３２が光軸について垂直に動いて手ぶれ補正を適用した後の色相分布に係る収差特性示すグラフである。図示した図５Ａおよび図５Ｂに示すように、グラフの数値と形状がほとんど類似し、これは手ぶれ補正によりＣＣＤ組立体１７０に結像される像の色像分布による収差特性が一定に維持されるからである。従って、ユーザにより発生される手ぶれ現像が適切に補正されていることが分かる。
【００４８】
以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来技術による３ＣＣＤズームレンズ光学系を概略的に示す図である。
【図２】本発明に係る３ＣＣＤズームレンズ光学系を概略的に示す図である。
【図３Ａ】図１および図２の第３レンズユニットの補正動作を示す図である。
【図３Ｂ】図１および図２の第３レンズユニットの補正動作を示す図である。
【図４Ａ】本発明に係る３ＣＣＤズームレンズ光学系により手ぶれ補正される前後の子午線方向での球面収差を示すグラフである。
【図４Ｂ】本発明に係る３ＣＣＤズームレンズ光学系により手ぶれ補正される前後の子午線方向での球面収差を示すグラフである。
【図５Ａ】本発明に係る３ＣＣＤズームレンズ光学系により手ぶれ補正される前後の色相分布による収差特性を示すグラフである。
【図５Ｂ】本発明に係る３ＣＣＤズームレンズ光学系により手ぶれ補正される前後の色相分布による収差特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１１０      第１レンズユニット
１２０      第２レンズユニット
１３０      第３レンズユニット
１３１      第１補正レンズユニット
１３２      第２補正レンズユニット
１４０      第４レンズユニット
１５０      ＯＬＰＦ
１６０      プリズム組立体
１７０      ＣＣＤ組立体
【図１】
2006343724.tif 000012
【図２】
2006343724.tif 000013
【図３Ａ】
2006343724.tif 000014
【図３Ｂ】
2006343724.tif 000015
【図４Ａ】
2006343724.tif 000016
【図４Ｂ】
2006343724.tif 000017
【図５Ａ】
2006343724.tif 000018
【図５Ｂ】
2006343724.tif 000019