(57)【要約】【課題】複数の構成レンズを軽量化することができ、しかもシフトではなく回転すなわち光軸に対する傾斜を変えることによってアクチュエータを簡易化することことが可能であり、さらに、駆動力を軽減化しかつ応答速度を速めることができる防振光学系及び偏角光学系を提供すること【解決手段】薄肉樹脂レンズを複数枚有し、該薄肉樹脂レンズをそれぞれ光軸に対し傾斜させることにより画像を変位させる防振光学系であって、前記薄肉樹脂レンズの口径をＤｍｍ、中心厚さをＴｃｍｍ、縁部厚さをＴｅｍｍとするとき、Ｄ／２００≦Ｔｃ≦Ｄ／２０Ｔｃ／４≦Ｔｅ≦Ｔｃであることを特徴とする防振光学系。【選択図】　　　図１
2004138723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉樹脂レンズを複数枚有し、該薄肉樹脂レンズをそれぞれ光軸に対し傾斜させることにより画像を変位させる防振光学系であって、前記薄肉樹脂レンズの口径をＤｍｍ、中心厚さをＴｃｍｍ、縁部厚さをＴｅｍｍとするとき、
Ｄ／２００≦Ｔｃ≦Ｄ／２０
Ｔｃ／４≦Ｔｅ≦Ｔｃ
であることを特徴とする防振光学系。
【請求項２】
前記薄肉樹脂レンズの少なくとも一面が、非球面であることを特徴とする請求項１に記載の防振光学系。
【請求項３】
前記薄肉樹脂レンズの少なくとも一面が、平面であることを特徴とする請求項１の記載の防振光学系。
【請求項４】
前記薄肉樹脂レンズの樹脂材料が、硬化樹脂であることを特徴とする請求項１の記載の防振光学系。
【請求項５】
前記薄肉樹脂レンズの傾斜角度が、同一であることを特徴とする請求項１の記載の防振光学系。
【請求項６】
前記薄肉樹脂レンズの傾斜角度が、それぞれ異なることを特徴とする請求項１の記載の防振光学系。
【請求項７】
前記薄肉樹脂レンズを傾斜させるアクチュエーターが、減速または増速機能をもつリンク機構を含むことを特徴とする請求項６の記載の防振光学系。
【請求項８】
薄肉樹脂レンズを複数枚有し、該薄肉樹脂レンズをそれぞれ光軸に対し傾斜させることにより画像を変位させる偏角光学系であって、前記薄肉樹脂レンズの口径をＤｍｍ、中心厚さをＴｃｍｍ、縁部厚さをＴｅｍｍとするとき、
Ｄ／２００≦Ｔｃ≦Ｄ／２０
Ｔｃ／４≦Ｔｅ≦Ｔｃ
であることを特徴とする偏角光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、結像光束を偏角させることによって結像位置を光軸と直交する方向に変位させ、画像のブレを修正する防振光学系であって、写真レンズ、ビデオカメラ用レンズ、ＤＳＣ用レンズやその他の画像入出力機器等の防振システムに応用される防振光学系に関する。本発明はさらに、結像光束を偏角させることによって結像位置を光軸と直交する方向に変位させる偏角光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在の防振光学系としては、一般に、結像光束の偏角すなわち光軸の偏角のために、数ミリ以上の中心厚みを有するガラスレンズを光軸に垂直な方向にシフト（偏心）させるレンズシフト方式や、プリズムの反射面を偏角させることによって光軸を偏角させるＶＡＰ方式すなわちバリアングルプリズム方式が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記レンズシフト方式は、レンズシステム内にアクチュエーターが１つの駆動ユニット単体として存在しており、またその駆動源として主にボイスコイルモーター、リニアモーター等の磁気回路を搭載するものを包含している。これらの方式においてシフトされるレンズは、大きく重量があり、シフト完了後にレンズ中心を光軸に合わせるために、複雑なメカ的構造を持ったレンズ係止機構を必要とする。また、シフトレンズを支持する摺動枠と該摺動枠を支える摺動支持部材との摩擦は、防振性能に大きく影響を与えるが、その摩擦の大きな低減化は現在達成されていない。
【０００４】
さらに、レンズシフト方式のアクチュエーターユニットは、重量のあるマグネットやコイルを重量のあるガラスレンズを同時に重力方向に逆らう方向にも駆動させなければならず、多量の電力を消費することが避けられない。すなわち、アクチュエーターユニットは磁束密度が大きく高価なマグネットを使用するか、重量は増すがコイルの巻数を増やすか、又は流す電流値を増やさなくてはならない。
【０００５】
前記バリアングルプリズム方式においては、光学的性能に関しては、前述したシフトレンズ方式よりも収差を増大させることなく光軸の偏角が可能である。しかし、バリアングルプリズム内には粘度の高く長期間劣化しない液体を封入する必要があり、製造コストが高い問題がある。また、駆動抵抗やレンズ重量が増えることは、機械的効率を低下させ、特に高速運動に対し追従性が悪くなる。
【０００６】
手ブレは、１５Ｈｚ以上の比較的高い振動周波数が発生する可能性があるが、現状のバリアングルプリズム方式の防振装置では、このような高い周波数領域の制御が十分でない場合が多い。
【０００７】
前記バリアングルプリズム方式はまた、液体の粘性に抵抗しながらプリズムを変位させて光軸を偏角させるために、アクチュエータの駆動力はシフトレンズ方式よりもさらに強力なものを必要とし、消費電力も多くなる。その結果、バリアングルプリズム方式のアクチュエーターの駆動回路の容量は、大きくしなければならないことになる。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、従来技術の防振光学系の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、複数の構成レンズを軽量化することができ、しかもシフトではなく回転すなわち光軸に対する傾斜を変えることによってアクチュエータを簡易化することことが可能であり、さらに、駆動力を軽減化しかつ応答速度を速めることができる防振光学系及び偏角光学系を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決する手段】
本発明は、薄肉樹脂レンズを複数枚有し、該薄肉樹脂レンズをそれぞれ光軸に対し傾斜させることにより画像を変位させる防振光学系であって、前記薄肉樹脂レンズの口径をＤｍｍ、中心厚さをＴｃｍｍ、縁部厚さをＴｅｍｍとするとき、
Ｄ／２００≦Ｔｃ≦Ｄ／２０
Ｔｃ／４≦Ｔｅ≦Ｔｃ
であることを特徴とする防振光学系である。
【００１０】
本発明はまた、薄肉樹脂レンズを複数枚有し、該薄肉樹脂レンズをそれぞれ光軸に対し傾斜させることにより画像を変位させる偏角光学系であって、前記薄肉樹脂レンズの口径をＤｍｍ、中心厚さをＴｃｍｍ、縁部厚さをＴｅｍｍとするとき、
Ｄ／２００≦Ｔｃ≦Ｄ／２０
Ｔｃ／４≦Ｔｅ≦Ｔｃ
であることを特徴とする偏角光学系である。
【００１１】
本発明の実施形態は、以下のとおりである。
前記薄肉樹脂レンズの少なくとも一面が、非球面であることを特徴とする。このように構成することによって、各収差のバランスを確保し、偏角しない時と、薄肉樹脂レンズを傾斜させて偏角した時との結像性能の差を小さくすることができる利点がある。
【００１２】
前記薄肉樹脂レンズの少なくとも一面が、平面であることを特徴とする。このように構成することによって、設計が容易で、比較的案化に製作可能である利点がある。
【００１３】
前記薄肉樹脂レンズの樹脂材料が、硬化樹脂であることを特徴とする。このように構成することによって、大量生産が容易で、製造コストを大幅に削減できる利点がある。
【００１４】
前記薄肉樹脂レンズの傾斜角度が、同一であることを特徴とする。このように構成することによって、簡易な構成によって発明を実施し、かつ装置をコンパクトに形成できる利点がある。
【００１５】
前記薄肉樹脂レンズの傾斜角度が、それぞれ異なることを特徴とする。このように構成することによって、偏角状態における収差補正のためのパラメータを多くすることができる利点を有する。
【００１６】
前記薄肉樹脂レンズを傾斜させるアクチュエータが、減速または増速機能をもつリンク機構を含むことを特徴とする。このように構成することによって、上下方向又は左右方向のみであるが、２つのモータを利用することなく１つのみのモータを利用することによって良好な偏角性能すなわち結像性能を得ることができる利点がある。
【００１７】
【発明の実施形態】
以下に、本発明の実施形態の防振光学系を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の防振光学系１０は、図１に示すように、第１レンズ１２、第２レンズ１４、及び第３レンズ１６からなる。第１レンズ１２の前面、第２レンズの前面、及び第３レンズ１６の後面は、非球面である。これらのレンズの材質は紫外線硬化樹脂であるが、片面を球面とし他面を共通の非球面とすることにより、非球面金型の数を減らし、製造コストを低減することができる。
【００１８】
第１実施形態の防振光学系の光学データは以下のとおりである。
2004138723.tif 000003
【００１９】
第１面及び第３面は同一の非球面であって、以下の式及び係数を有する。
2004138723.tif 000004
Ｋ＝−０．０６７７４
ＡＤ＝１．０９９７３８Ｅ−６
ＡＦ＝−３．８０７４２Ｅ−９
ＡＥ＝１．９６９９８７Ｅ−７
ＡＧ＝４．９９９２６９Ｅ−１１
第６面は非球面であって、以下の式及び係数を有する。
2004138723.tif 000005
Ｋ＝−２３９４．７２９０２６
ＡＤ＝２．８９１０７３Ｅ−５
ＡＧ＝１．１４８２４９Ｅ−７
ＡＪ＝８．２６９１２８Ｅ−１０
ＡＥ＝−１．３０２８８Ｅ−５
ＡＨ＝−３．２０２４９Ｅ−８
ＡＫ＝−１．４９４６４Ｅ−１１
ＡＦ＝２．１５５６０３Ｅ−６
ＡＩ＝−４．３４３１５Ｅ−９
【００２０】
第１実施形態の防振光学系１０の各レンズが光軸Ｏに直交している場合の光路図を図２に示し、スポットダイアグラムを図３に示す。
【００２１】
第１実施形態の防振光学系１０の各レンズを、防振のために光軸Ｏに対して傾斜させた状態を図４に示す。すなわち、第１レンズ１２及び第２レンズ１４を４度傾け、第３レンズ１６を第１レンズ１２及び第２レンズ１４と同一方向に２．８５度傾けることによって、０．１３１度の偏角を得ている。この状態における光路図を図５に示し、スポットダイアグラムを図６に示す。
【００２２】
第１実施形態の防振光学系１０の各レンズを光軸Ｏに対してさらに大きく傾斜させて、さらに大きな偏角を得ることができる。すなわち、第１レンズ１２及び第２レンズ１４を８度傾け、第３レンズ１６を第１レンズ１２及び第２レンズ１４と同一方向に６．７５度傾けることによって、０．２６８度の偏角を得ている。この状態における光路図を図７に示し、スポットダイアグラムを図８に示す。
【００２３】
第１実施形態の防振光学系１０の作動機構は、図９に示すように、第１レンズ１２及び第２レンズ１４が、回転中心１７を支点とし第１レンズ第２レンズ枠２０に設置されたコイル２２Ａ及び２２Ｂと，光軸方向に可動な第１レンズ第２レンズ鏡筒２４に設置されたマグネット２６Ａ及び２６Ｂとの間に発生する磁気吸着力によりスイング動作させられる。
【００２４】
第３レンズ１４は、第１レンズ１２及び第２レンズ１４と同一方向にスイングするが、傾斜角度が異なるため、第３レンズ枠３０はリンク３２によって第１レンズ第２レンズ枠２０と連結されている。リンク３２の構造は、図１０に示すように、第１レンズ第２レンズ枠２０と第３レンズ枠３０の傾斜を異ならせるためのものであって、左右方向又は上下方向の一方向のみスイングさせることができる。このことから、上下方向に特定した防振を一組のユニットによって対応することができる。上下方向及び左右方向の両方向を防振するためには、二組のユニットを組み合わせて使用することになる。
【００２５】
第１実施形態の防振光学系１０の作動機構の変形例は、図９に示すように、第３レンズ枠３０と第１レンズ第２レンズ枠２０とをリンク３２によって連結することに加えて、第１レンズ第２レンズ枠２０の傾斜方向に対し同一な方向において、第３レンズ枠３０上にコイル４０を設置し、第３レンズ鏡筒４２上にマグネット４４を設置する。さらに、第１レンズ第２レンズ枠２０の傾斜方向に対し同一な方向において、第３レンズ鏡筒４２上に第３レンズ枠３０の位置を検出するための位置センサー５０を設置する。位置センサー５０による検出データは、　２自由度ＰＩＤ調整系をジャイロからの信号から得られる目標位置データと共に制御するためのフィードバック制御（ＰＩＤ制御）に利用される。
【００２６】
このような構成の防振光学系の作動は以下のとおりである。図１２を参照して、ジャイロ信号が目標位置演算部５０に入力され、目標位置演算部５０から信号中継点５２を介して調節部５４に入力される。信号中継点５２と調節部５４によってＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｇｒａｌ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）を形成している。調節部５４によって調節された調節信号はＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）であるＰＭＷ部５６から補助レンズ用駆動コイル制御部５８に出力される。補助レンズ用駆動コイル制御部５８から出力された防振制御信号は、防振駆動部へ出力され、さらに、位置センサーからなる検出部６０にも出力される。検出部６０から出力された現在位置信号は、中継点５２を介して調節部５４に入力される。
【００２７】
（第２実施形態）
第２実施形態の防振光学系１００は、図１２に示すように、第１レンズ１１２、及び第２レンズ１１６からなる。第１レンズ１１２の前面、第３レンズ１１６の後面は、非球面である。これらのレンズの材質は紫外線硬化樹脂であるから、片面を球面とし他面を非球面とすることにより製造効率を高めている。
【００２８】
第２実施形態の防振光学系の光学データは以下のとおりである。
2004138723.tif 000006
【００２９】
第１面の非球面は、以下の式及び係数を有する。
Ｋ＝０．００００００
ＡＤ＝−１．４７８９３Ｅ−００５
ＡＥ＝８．６２６０５７Ｅ−００７
ＡＰ＝−３．１５０３８Ｅ−００８
ＡＧ＝４．０２４３８１Ｅ−０１０
第４面は非球面であって、以下の式及び係数を有する。
Ｋ＝０．００００００
ＡＤ＝７．７８４２６４Ｅ−００７
ＡＥ＝−５．０９１９６Ｅ−００７
ＡＰ＝−７．２０９５５１Ｅ−００９
ＡＧ＝０．００００００
【００３０】
【発明の効果】
本発明の防振光学系及び偏角光学系によれば、複数の構成レンズを軽量化することができ、しかもシフトではなく回転すなわち光軸に対する傾斜を変えることによってアクチュエータを簡易化することことが可能であり、さらに、駆動力を軽減化しかつ応答速度を速めることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し直交した状態の光学図である。
【図２】図２は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し直交した状態の光路図である。
【図３】図３は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し直交した状態のスポットダイアグラムである。
【図４】図４は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し傾斜した第１状態の光学図である。
【図５】図５は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し傾斜した第１状態の光路図である。
【図６】図６は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し傾斜した第１状態のスポットダイアグラムである。
【図７】図７は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し傾斜した第２状態の光路図である。
【図８】図８は、第１実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し傾斜した第２状態のスポットダイアグラムである。
【図９】図９は、第１実施形態の防振光学系の作動機構の断面説明図である。
【図１０】図１０は、第１実施形態の防振光学系の作動機構のリンクの平面説明図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態の防振光学系の作動を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態の防振光学系の各レンズが光軸に対し直交した状態の光学図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　　第１実施形態の防振光学系
１２　　　　　　　第１レンズ
１４　　　　　　　第２レンズ
１６　　　　　　　第３レンズ
１７　　　　　　　回転中心
２０　　　　　　　第１レンズ第２レンズ枠
２２Ａ、２２Ｂ　　コイル
２４　　　　　　　第１レンズ第２レンズ鏡筒
２６Ａ、２６Ｂ　　マグネット
３０　　　　　　　第３レンズ枠
３２　　　　　　　リンク
４０　　　　　　　コイル
４２　　　　　　　第３レンズ鏡筒
４４　　　　　　　マグネット
５０　　　　　　　位置センサー
【図１】
2004138723.tif 000007
【図２】
2004138723.tif 000008
【図３】
2004138723.tif 000009
【図４】
2004138723.tif 000010
【図５】
2004138723.tif 000011
【図６】
2004138723.tif 000012
【図７】
2004138723.tif 000013
【図８】
2004138723.tif 000014
【図９】
2004138723.tif 000015
【図１０】
2004138723.tif 000016
【図１１】
2004138723.tif 000017
【図１２】
2004138723.tif 000018