JP2003344897A - 撮像光学系 - Google Patents

撮像光学系

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JP2003344897A
JP2003344897A JP2002157611A JP2002157611A JP2003344897A JP 2003344897 A JP2003344897 A JP 2003344897A JP 2002157611 A JP2002157611 A JP 2002157611A JP 2002157611 A JP2002157611 A JP 2002157611A JP 2003344897 A JP2003344897 A JP 2003344897A
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optical system
optical
lens group
liquid crystal
lens
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JP2002157611A
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Shinichi Mihara
伸一 三原
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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    • GPHYSICS
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    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
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Abstract

(57)【要約】 【課題】シャッターとして液晶を用いた場合においても
偏光による目視と撮像結果との差を最小限に抑える。ま
た、ファインダー光路分割用にハーフミラー或いはハー
フプリズム(半透鏡)を使用するタイプの一眼レフファ
ンダーカメラでのファインダー像と撮像結果との差を小
さくし、また、偏光による光量損失を最小限に抑えるこ
とが出来る撮像系を提供する。 【解決手段】物体の像を形成する結像光学系1と、形成
された像の近傍に配された撮像デバイス5と、前記物体
から撮像デバイス5の間の光路上の何れかの位置に配置
された液晶素子3を備えている。液晶素子3よりも物体
側に配置された光学素子2を備えている。光学素子2
は、波長500nmにおける光の透過率が20%以上で、振動方
向が互いに直交する光波に対する屈折率が異なる(屈折
率に異方性のある)媒質からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ、特にデジ
タルカメラの撮像系の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】カメラの光量調節は、主に露光時間を決
めるシャッターと開口数(Fナンバーなど)を決める絞
りとの組合せにより行われる。そして、殆どがこれらを
機械的に駆動することにより光量が制御されるようにな
っている。機械駆動によるシャッターでは、それ自身の
開口全域に亘る露光の同時性が確保できない。そのた
め、シャッターを絞りの近傍に配さないと像面光量むら
を惹き起こす。このようなことから、変倍光学系では、
シャッターユニットを一部の移動する光学系ごと同時に
移動させる必要がある。この結果、カメラ全体が大型化
してしまう。特に、カメラの薄型化を目的として、結像
光学系内部で光路を折り曲げるタイプの光学系では、レ
ンズ鏡筒の大型化はそのままカメラの厚みに影響し好ま
しくない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シャッター
開口全域に亘る露光の同時性の条件を満たすものとし
て、液晶を利用した液晶シャッターが知られている。と
ころが、液晶には光波の振動の方位によって透過率が大
きく異なる(直線偏光など)という性質がある。そのた
め、被写体光が強く偏光している場合、被写体からの光
が撮像面(撮影面)に到達しないという問題が生じる。
光透過率または光透過量の制御を行うことの出来る物性
素子を用いたカメラとして、特開平6−46324号公
報に開示されたものがある。ここに開示された例の場
合、直線偏光作用のある前記物性素子より像側に円偏光
板を配し、それに続く光反射手段に対し円偏光化された
光が入射するようにして、光分割等を正常に行うように
している。しかしながら、入射光が強く偏光している場
合については、何ら考慮されていない。そのため、液晶
画像や水面,ガラス,青空,その他光沢のある被写体を
撮像あるいは撮影したときの像は見た感じと異なる。特
に液晶ディスプレーにモニター画像を出すタイプの一眼
レフファインダーカメラでは、被写体からの光をファイ
ンダーへ振り分けるために、ハーフミラー或いはハーフ
プリズム(半透鏡)を使用するので、ファインダー像と
撮影像との明るさや色の差が大きくなる欠点がある。
【0004】本発明は、従来技術の有する上記の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、シャッターとして液晶を用いた場合においても偏光
による目視と撮像結果との差を最小限に抑えることであ
る。また、ファインダー光路分割用にハーフミラー或い
はハーフプリズム(半透鏡)を使用するタイプの一眼レ
フファンダーカメラにおいて、ファインダー像と撮像結
果との差を小さくし、また、偏光による光量損失を最小
限に抑えることが出来る撮像系を提供することにある。
また、他の目的は、光学性能上有利な変倍時に絞りが光
軸上を移動するズームレンズにおいてもレンズ鏡筒の肥
大化を防止し、最適な光学ユニットを容易に実現できる
ようにした撮像系を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による撮像光学系は、物体の像を形成する結
像光学系と、形成された像の近傍に配された撮像デバイ
スと、前記物体から前記撮像デバイスの間の光路上の何
れかの位置に配置された液晶素子を備えた撮像光学系で
あって、前記撮像光学系は前記液晶素子よりも物体側に
配置された光学素子を備え、該光学素子は波長500nmに
おける光の透過率が20%以上で、振動方向が互いに直交
する光波に対する屈折率が異なる(屈折率に異方性のあ
る)媒質からなることを特徴としている。
【0006】また、本発明による撮像光学系は、前記光
学素子の進相軸方位と前記液晶素子における入射側直線
偏光子の偏光方位とのなす角φが、次の条件で固定され
ている。 15°≦|φ|≦75°
【0007】また、本発明による撮像光学系は、前記光
学素子と前記液晶素子との間に光路分割用の半透鏡を有
している。
【0008】また、本発明による撮像光学系は、前記半
透鏡の半透面の法線と前記結像光学系の光軸を含む平面
で決まる第1の方向と、前記液晶素子で決まる第2の方
向とのなす角ψが、次の条件を満足するように固定され
ている。 0°≦|ψ|≦30° ここで、前記第1の方向は前記平面内にあり前記光軸に
対する垂線の方向であり、前記第2の方向は前記液晶素
子の物体側に設けられた直線偏光素子の偏光方位であ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
した実施例に基づき説明するが、説明に先立ち、本発明
の作用効果について述べることにする。請求項1に記載
の本発明によれば、被写体からの光が特定の方向の偏光
を多く含んでいても、直線偏光の度合いを出来るだけ緩
和した状態にすることが可能となる。この結果、液晶素
子をシャッターとして用いた場合でも、目視と撮像結果
との差を最小限に抑えることが出来る。但し、ここでい
う屈折率に異方性のある媒質とは、例えば、結晶あるい
は高分子材料(プラスチック)である。そして、このよ
うな媒質からなる光学素子は、進相軸と結像光学系の光
軸とのなす角θが次の条件を満たすものを指す。 75°≦|θ|≦90° (θの取り得る最大最小値は±90°) (1) なお、液晶素子は、入射光透過時間の制御(いわゆるシ
ャッター)或いは入射光透過率の制御(いわゆる明るさ
絞り)として光量の調節を行うものである。また、液晶
素子の透過率が連続的に変化するように制御して、この
二つの役割を同時に行うことも可能である。
【0010】ところで、一眼レフファインダーカメラ、
特に液晶ディスプレーにモニター画像を出すタイプの場
合、液晶ディスプレーに常時画像を出すために、ファイ
ンダー光路分割用としてハーフミラーまたはハーフプリ
ズム(半透鏡)を使用する必要がある。ところが、反射
率50%のハーフプリズムには強い偏光作用がある。そ
のため、半透面で反射された光の殆どがS偏光、透過し
た光の殆どがP偏光になる。そこで、屈折率に異方性の
ある媒質からなる光学素子を、ハーフプリズムよりも物
体側に配置する。このようにすれば、ハーフプリズムよ
り物体側にて被写体からの光の直線偏光の度合いを緩和
することができる。この結果、ハーフプリズムの反射側
にも透過側にも光を振り分けることができる。なお、撮
像素子は透過側でも反射側でもどちらでも良い。液晶素
子は当然撮像素子側の光路中に配置される。また、ハー
フプリズムの像側に、P偏光が透過時にほぼ最大に透過
するような向きに液晶素子を配置すれば、この液晶素子
の偏光による光量損失は殆どなくなることになる。
【0011】前記の屈折率に異方性のある媒質(円偏光
板、λ/4板、波長板など)は円偏光作用を有し、特定
の偏光方向に偏らない光にするものである。ここで、そ
の作用を十分に出すためには条件がある。屈折率に異方
性のある媒質からなる光学素子は、進相軸あるいは遅相
軸(結晶の場合は結晶軸)を有する。円偏光作用は、入
射する直線偏光の偏光方位に対する進相軸(あるいは遅
相軸)の方位、つまり両者の相対的アジマスが45°の
ときのみに得られる。0°と90°の場合は直線偏光の
まま(但し、偏光方位が回転している場合がある)であ
る。その中間は楕円偏光となり、直線偏光度合いの緩和
作用としても中間的な状態である。楕円偏光(その特殊
ケースが円偏光と直線偏光)の長軸が液晶素子の入射側
直線偏光子による偏光方位に対して45°であれば、如
何なるアジマスの偏光光に対しても被写体からの光が撮
像面に到達しないことはなく、且つ、入射光の偏光方向
による透過率の差が最も少ない。従って、十分な効果の
出せる相対的アジマスの範囲は次のようになる。 15°≦|φ|≦75° (φの取り得る最大最小値は±90°) (2) 但し、φは屈折率に異方性のある媒質からなる光学素子
の進相軸方位と液晶素子の入射側直線偏光子による偏光
方位とのなす角である。この条件の範囲を超えると入射
光の偏光方向によっては透過率が著しく低下するので好
ましくない。
【0012】また、半透鏡を用いる構成では、半透鏡と
液晶素子との相対的アジマス関係については、次のよう
にすると良い。 0°≦|ψ|≦30° (ψの取り得る最大最小値は±90°) (3) 但し、ψは、半透鏡の半透面の法線と結像光学系の光軸
を含む平面で決まる第1の方向と、液晶素子で決まる第
2の方向のなす角であって、第1の方向は上記平面内に
あり光軸に対する垂線の方向であり、第2の方向は液晶
素子の物体側に設けられた直線偏光素子の偏光方位であ
る。この条件の範囲を超えると液晶素子による光量損失
が許容出来なくなる。
【0013】なお、撮像素子として電子撮像素子を用い
た場合、光学ローパスフィルターが必要になるが、通
常、このフィルターは撮像素子の直前に配置される。こ
のフィルターも偏光と関連しており、ローパス効果が正
常に発揮されるためには、ローパスフィルターと円偏光
板、ハーフプリズム、液晶素子との関係を次のAからD
のようにすると良い。
【0014】A.物体側から、円偏光板(λ/4板)、液
晶素子、光学ローパスフィルターの順、或いは、物体側
から、円偏光板(λ/4板)、ハーフプリズム、液晶素
子、光学ローパスフィルターの順に配置する。そして例
えば、光学ローパスフィルターの最も物体側のフィルタ
ーによる分離の方向と液晶素子から射出する光線の偏光
方向とのなす角をα1としたとき、次の条件となるよう
にするのが良い。 30°≦|α1|≦60° (α1の取り得る最大最小値は±90°) (4) なお、上記条件(1),(2),(3)を満たすように
すると、より好ましい。
【0015】B.光学ローパスフィルターをハーフプリ
ズムと液晶光学系の間に配置する。そして、ハーフプリ
ズムの半透面の法線と結像光学系の光軸を含む平面で決
まる第1の方向と、光学ローパスフィルターの最も物体
側の成分による分離の方向とのなす角をα2としたと
き、次の条件(5)を満たすと良い。更に、液晶素子は
上記条件(3)を満たすように配置するのが良い。その
ためには、光学ローパスフィルターの最も像側の成分に
よる分離の方向と液晶素子の入射側直線偏光子の偏光方
位とのなす角をα3としたとき、次の条件(6)を満た
すようにするのが良い。 30°≦|α2|≦60° (α2の取り得る最大最小値は±90°) (5) 30°≦|α3|≦60° (α3の取り得る最大最小値は±90°) (6) なお、円偏光板については上記条件(1),(2)を満
たせば良い。
【0016】C.光学ローパスフィルターをハーフプリ
ズムの物体側に配置する。そして、ハーフプリズムの半
透面の法線と結像光学系の光軸を含む平面で決まる第1
の方向と、光学ローパスフィルターの最も像側の成分に
よる分離の方向とのなす角をα4としたとき、次の条件
(7)を満たすようにすると良い。 30°≦|α4|≦60° (α4の取り得る最大最小値は±90°) (7) なお、円偏光板は光学ローパスフィルターの1つの成分
として組み込むか、光学ローパスフィルターに円偏光機
能を持たせることも可能である。勿論、光学ローパスフ
ィルターを円偏光板の物体側に配置しても良い。但し、
何れの場合においても上記条件(2)を満たすのが良
い。
【0017】D.光分割素子がない光学系において、光
学ローパスフィルターを円偏光板と液晶素子との間に配
置する。そして、上記条件(2),(6)を満たせば良
い。更に、上記条件(1)を満たすと良い。
【0018】なお、円偏光板を分離の方向の異なった複
数の光学ローパスフィルターにて挟む配置の場合は、上
記条件(6)を満たすのが良い。更に、上記条件
(1),(2)を満たすと良い。但し、光学ローパスフ
ィルターを円偏光板の物体側に配置した場合は特に光学
ローパスフィルターのアジマス関係への制限はない。
【0019】本発明は、カメラのシャッター・絞りに相
当する光量調節機能を、機械駆動によらず、液晶などの
物性を利用して行うものである。この構成が特に有効な
光学系には、次のようなものがある。 1.シャッターや絞りが変培時などに移動する光学系。 (例1)物体側から第1レンズ群と、広角端から望遠端
に変培する際に、開口絞りと一体で物体側にのみ移動す
る正の屈折力を有するレンズ群Pを有するズームレンズ
系(特に第1レンズ群に光路屈折のための反射光学素子
を有するタイプや、光量調節のための部材が入らない程
度にレンズ群Pが望遠端において接近するようなタイ
プ)。 2.絞り近傍にレンズシャッター機構を入れるスペース
確保が困難な光学系。 (例2)物体側から第1レンズ群と、変培時に移動する
第2レンズ群と、開口絞りと、変培時に移動するレンズ
群Qを有するズームレンズ系において、前記第2レンズ
群、レンズ群Qの少なくとも何れか一方のレンズ群が広
角端から望遠端に変倍する際にいずれか一方向にのみ移
動するズームレンズ(この場合も、第1レンズ群に光路
屈曲のための反射光学素子を有するタイプや、光量調節
のための部材が入らない程度にレンズ群Qが望遠端にお
いて接近するようなタイプでも良い)。 3.フォーカルプレーンシャッターの機械駆動による像
面へのごみ付着の問題がある光学系。 (例3)一眼レフレックスカメラの撮像光学系のように
バックフォーカスの長い光学系。例えば、Fb≧1.8
・fwなるカメラ用光学系。但し、Fbは屈折力を有す
る最終レンズ要素の最も像側の頂面から結像面に至る距
離の空気換算長、fwはズームレンズの広角端焦点距離
である。
【0020】上記1.のタイプの光学系の場合、物性に
よるシャッター絞りは、何れか適当な位置に固定するこ
とができる。そうすると、変培時に移動する開口絞りの
内径は固定することができる。その結果、絞り機構が不
要となり、シャッターも含めて大きな機構が移動する必
要がなくなる。また、物性によるシャッター絞りは、こ
のように必ずしも開口絞りの近傍に配置する必要がな
い。そのため、上記2.のような変培時に絞りに接近す
るレンズ群が存在するタイプの光学系においても有効で
ある。
【0021】なお、本発明に適用可能な光学系の詳細な
構成例を以下に示す。 1)物体側から順に、負レンズと、正レンズとで構成さ
れた第1レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠
端に変倍する際に開口絞りと一体で物体側にのみ移動
し、1つまたは2つのレンズ成分(ここで、レンズ成分
とは、単レンズもしくは接合レンズを指す。従って、3
枚接合レンズも1つのレンズ成分と数える。)とからな
る第2レンズ群とで構成され、合焦を第1レンズ群全体
あるいは第2レンズ群の一部を移動して行なうズームレ
ンズ。この構成例のズームレンズの場合、物性によるシ
ャッター絞り(物性光量調節素子)は第2レンズ群の像
側のいずれかの位置に固定するのがよい。
【0022】2)上記レンズの構成例に対し、その像側
に第2レンズ群から独立した1枚の正レンズ、あるいは
1つの正レンズ成分からなる第3レンズ群を有するズー
ムレンズ。この構成例のズームレンズの場合、第3レン
ズ群で合焦を行うようにしてもよい。また、物性光量調
節素子は、第2レンズ群と第3レンズ群との間、もしく
は、第3レンズ群の直後、もしくは、最終レンズ群の像
側に挿入するのが良い。
【0023】3)物体側から光路に沿って順に、射出側
が凹面の負レンズと、光路を折り曲げるための反射光学
素子を含み変倍時固定の第1レンズ群と、正の屈折力を
有し広角端から望遠端に変倍する際に開口絞りと一体で
物体側にのみ移動し1つまたは2つのレンズ成分とから
なる第2レンズ群と、第2レンズ群とは異なった動きを
する第3レンズ群と、正の屈折力を有する最終レンズ群
とからなるズームレンズ。この構成例のズームレンズの
場合は、物性によるシャッター絞り(物性光量調節素
子)は第3レンズ群と最終レンズ群との間、もしくは、
最終レンズ群の像側のいずれかの位置に固定するのが良
い。
【0024】4)物体側から光路に沿って順に、射出側
が凹面の負レンズと、光路を折り曲げるための反射光学
素子を含み変倍時固定の第1レンズ群と、負の屈折力を
有し広角端から望遠端に変倍する際に往復運動をする第
2レンズ群と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変
倍する際に開口絞りと一体で物体側にのみ移動し1つま
たは2つのレンズ成分とからなる第3レンズ群と、正の
屈折力を有する最終レンズ群とからなるズームレンズ。
この構成例のズームレンズの場合、物性によるシャッタ
ー絞り(物性光量調節素子)は第3レンズ群と最終レン
ズ群との間、もしくは、最終レンズ群の像側のいずれか
の位置に固定するのが良い。
【0025】5)前記反射光学素子を含み変倍時固定の
第1レンズ群を、物体側から光路に沿って順に、最も物
体側に凹面を向けた入射面を有した光路を折り曲げるた
めの反射光学素子(プリズム)を含み変倍時固定の第1
レンズ群に置き換えたズームレンズ系。この構成例のズ
ームレンズの場合、物性光量調節素子の位置は上記例
4)と同じである。
【0026】6)物体側から順に、正の屈折力を有する
第1レンズ群と、負の屈折力を有し最も像側が正レンズ
であり変倍時に移動する第2レンズ群と、開口絞りと、
正の屈折力を有し変倍時に移動するレンズ群Qと、正の
屈折力を有する最終レンズ群Rを有するズームレンズ。
この構成例のズームレンズの場合、物性光量調節素子は
レンズ群Qとレンズ群Rとの間、もしくは、最終レンズ
群Rの像側に挿入するのが良い。また、第2レンズ群
は、2つ以内のレンズ成分にて構成するのが良い。
【0027】7)物体側から順に、正の屈折力を有し変
倍時に移動する第1レンズ群と、負の屈折力を有し変倍
時に移動する第2レンズ群と、開口絞りと、正の屈折力
を有し変倍時に移動するレンズ群Qと、正の屈折力を有
する最終レンズ群Rを有するズームレンズ。この構成例
のズームレンズの場合、物性光量調節素子はレンズ群Q
とレンズ群Rとの間、もしくは、最終レンズ群Rの像側
に挿入するのが良い。
【0028】8)物体側から光路に沿って順に、射出側
が凹面の負レンズと光路を折り曲げるための反射光学素
子と正レンズからなり変倍時固定の第1レンズ群と、最
も像側が正レンズであり変倍時に移動する第2レンズ群
と、開口絞りと、正の屈折力を有し変倍時に移動するレ
ンズ群Qと、正の屈折力を有する最終レンズ群Rを有す
るズームレンズ。この構成例のズームレンズの場合、物
性光量調節素子はレンズ群Qとレンズ群Rとの間もしく
は最終レンズ群Rの像側に挿入するのが良い。また、第
2レンズ群は、2つ以内のレンズ成分にて構成するのが
良い。
【0029】9)前記第1レンズ群を、物体側から光路
に沿って順に、最も物体側に凹面を向けた入射面を有す
る光路を折り曲げるための反射光学素子(プリズム)と
正レンズからなるレンズ群に置き換えたズームレンズ
系。この構成例のズームレンズ系の場合、物性光量調節
素子の位置は上記例8)と同じである。なお、光路を折
り曲げるための反射光学素子は第2レンズ群とレンズ群
Qとの間に設けても良い。
【0030】10)結像光学系全系の像側あるいは中間
に光路分割のための反射手段を有する光学系。 11)上記10)の光学系において光路を折り曲げるた
めの反射光学素子を有する光学系。 12)上記11)の光学系において、上記反射光学素子
は、少なくとも入射面か射出面の一方が曲面のプリズム
体である光学系。 13)上記10)の光学系において、上記光路分割のた
めの反射手段は半透鏡あるいは半透(ハーフ)プリズム
であり、反射側がファインダーとなっている光学系。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。なお、以下に説明する実施例に共通の構成として、
各実施例の撮像光学系は、物体の像を形成する結像光学
系と、形成された像の近傍に配置された撮像デバイス
(撮像素子)と、前記物体から前記撮像デバイスの間の
いずれかの位置に配置された液晶素子を備えている。ま
た、各実施例の撮像光学系は、前記液晶素子よりも物体
側に配置された光学素子を備えている。また、該光学素
子は、波長500nmにおける光の透過率が20%以上
で、振動方向が互いに直交する光波に対する屈折率が異
なる媒質で構成されている。また、前記光学素子の進相
軸方位と前記液晶素子における入射側直線偏光子の偏光
方位とのなす角φは、次の条件で固定されている。 15°≦|φ|≦75° また、以下の実施例のいくつかは、前記光学素子と前記
液晶素子との間に光路分割用のハーフミラーを有する構
成のものである。そのようなハーフミラーを有する構成
の実施例においては、ハーフミラーの半透面の法線と前
記結像光学系の光軸を含む平面で決まる第1の方向と、
前記液晶素子で決まる第2の方向とのなす角ψは、次の
条件を満足するように固定されている。 0°≦|ψ|≦30° ここで、前記第1の方向は前記平面内にあり前記光軸に
対する垂線の方向であり、前記第2の方向は前記液晶素
子の物体側に設けられた直線偏光素子の偏光方位であ
る。
【0032】第1実施例 図1は本発明に係る撮像光学系の第1実施例の光軸に沿
う概略断面図である。本実施例は、ファインダー光学系
の光路と結像光学系1の光路が、独立している撮像光学
系への適用例である。本実施例の撮像光学系では、光学
素子2と、液晶素子3が結像光学系1の内部に配置され
ている。また、結像光学系1に続いて光学ローパスフィ
ルター4、撮像素子5の順に配置されている。本実施例
の光学素子2は円偏光板である。ここでは、λ/4板が
用いられている。なお、円偏光板としては、その他の波
長板を用いることもできる。また、円偏光板の空気接触
面に赤外カットコートを施してもよい。液晶素子3は、
λ/4板(光学素子2)側に偏光子が設けられている。
この偏光子の偏光方向は、λ/4板の結晶軸方向に対し
て略45°となっている。なお、図1では、光学素子2
と液晶素子3とは離れて配置されているが、両者を接合
したものを配置してもよい。
【0033】第2実施例 図2は本発明に係る撮像光学系の第2実施例の光軸に沿
う概略断面図である。本実施例も、第1実施例と同様
に、ファインダー光学系の光路と結像光学系1の光路
が、独立している撮像光学系への適用例である。本実施
例の撮像光学系では、光学素子2と、液晶素子3が結像
光学系1の外部に配置されている。また、液晶素子3に
続いて撮像素子5が配置されている。本実施例の光学素
子2は1つの円偏光板2aと2つの光学ローパスフィル
ター2b,2cとからなり、円偏光板2aの両面に光学
ローパスフィルター2b,2cが接着されている。ここ
では、円偏光板2aとしてλ/4板が用いられている。
なお、円偏光板2aとしては、その他の波長板を用いる
こともできる。また、光学素子2の空気接触面(光学ロ
ーパスフィルター2b,2cの空気接触面)に赤外カッ
トコートを施してもよい。液晶素子3は、λ/4板2a
側に偏光子が設けられている。この偏光子の偏光方向
は、λ/4板2aの結晶軸方向に対して略45°となっ
ている。なお、図2では、光学素子2と液晶素子3とは
離れて配置されているが、両者を接合したものを配置し
てもよい。また、第1実施例の光学素子2を本実施例の
ように、結像光学系の外部に配置することも可能であ
る。また、これとは逆に、本実施例の光学素子2を第1
実施例のように結像光学系1の内部に配置することもで
きる。
【0034】第3実施例 図3は本発明に係る撮像光学系の第3実施例の光軸に沿
う概略断面図である。本実施例は、ファインダー光学系
の光路と結像光学系1の光路の一部が共通になっている
撮像光学系、例えば、一眼レフレックスカメラの撮像光
学系への適用例である。本実施例の撮像光学系では、光
学素子2と、液晶素子3が結像光学系1の外部に配置さ
れている。また、本実施例では、ファインダー光学系に
物体像を導くために、光路中にハーフミラー(プリズ
ム)6が配置されている。本実施例の光学素子2は、円
偏光板であり、結像光学系1とハーフミラー6の間に配
置されている。また、ハーフミラー6に続いて液晶素子
3、光学ローパスフィルター4、撮像素子5の順に配置
されている。また、本実施例の光学素子2や液晶素子3
の構造は、第1実施例と同じである。なお、液晶素子3
の偏光子のうち、ハーフミラー6側にある偏光子の偏光
方向は、ハーフミラー6による反射直後の光路の撮像素
子5への撮影像に対して略平行になっているのが好まし
い。
【0035】第4実施例 図4は本発明に係る撮像光学系の第4実施例の光軸に沿
う概略断面図である。本実施例も、第3実施例と同様
に、ファインダー光学系の光路と結像光学系1の光路の
一部が共通になっている撮像光学系、例えば、一眼レフ
レックスカメラの撮像光学系への適用例である。本実施
例の撮像光学系では、光学素子2と、液晶素子3が結像
光学系1の外部に配置されている。また、本実施例で
は、ファインダー光学系に物体像を導くために、光路中
にハーフミラー(プリズム)6が配置されている。ま
た、ハーフミラー6に続いて液晶素子3、撮像素子5の
順に配置されている。本実施例の光学素子2は、光学素
子2は、第2実施例と同じであり、1つの円偏光板2a
と2つの光学ローパスフィルター2b,2cとからな
り、円偏光板2aの両面に光学ローパスフィルター2
b,2cが接着されている。なお、本実施例では、光学
素子2の両側にある光学ローパスフィルター2b,2c
のうち、ハーフミラー6側の光学ローパスフィルター2
cの分離方向は、ハーフミラー6による反射直後の光路
の撮像素子5への撮影像に対して略45°になっている
のがよい。また、液晶素子3の偏光子のうち、ハーフミ
ラー6側にある偏光子の偏光方向は、ハーフミラー6に
よる反射直後の光路の撮像素子5への撮影像に対して略
平行になっているのが好ましい。
【0036】第5実施例 図5は本発明に係る撮像光学系の第5実施例の光軸に沿
う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状態
を示している。本実施例は、ファインダー光学系の光路
と結像光学系1の光路が独立しており、かつ、開口絞り
7が変倍時に移動する光学系への適用例である。本実施
例の撮像光学系では、結像光学系1、光学素子2、液晶
素子3、光学ローパスフィルター4、撮像素子5が一直
線上に配置されている。結像光学系1は、物体側から順
に、第1レンズ群G1と、広角端から望遠端に変倍する
際に開口絞り7と一体で物体側にのみ移動する正の屈折
力を有する第2レンズ群G2を有し、ズームレンズ系と
して構成されている。第1レンズ群G1は、物体側から
順に、負レンズと正レンズとで構成されている。第2レ
ンズ群G2は、3枚接合レンズで構成されている。合焦
は、第レンズ群G1あるいは第2レンズ群G2を移動し
て行うようになっている。光学素子2は、第2レンズ群
よりも像側に固定されている。なお、光学素子2、液晶
素子3の構成は、第1実施例と同様である。
【0037】第6実施例 図6は本発明に係る撮像光学系の第6実施例の光軸に沿
う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状態
を示している。本実施例も、第5実施例と同様に、ファ
インダー光学系の光路と結像光学系1の光路が独立して
おり、かつ、開口絞り7が変倍時に移動する光学系への
適用例である。本実施例の撮像光学系では、第5実施例
と同様に、結像光学系1、光学素子2、液晶素子3、光
学ローパスフィルター4、撮像素子5が一直線上に配置
されている。結像光学系1は、物体側から順に、第1レ
ンズ群G1と、広角端から望遠端に変倍する際に開口絞
り7と一体で物体側にのみ移動する正の屈折力を有する
第2レンズ群G2と、第2レンズ群G2とは異なった動
きをする第3レンズ群G3と正の屈折力を有する第4レ
ンズ群G4を有し、ズームレンズ系として構成されてい
る。第1レンズ群G1は、物体側から順に、負レンズと
正レンズとで構成されている。第2レンズ群G2は、物
体側から順に、2枚接合レンズと正レンズとで構成され
ている。第3レンズ群G3は、1枚の正レンズで構成さ
れている。合焦は、第レンズ群G1あるいは第2レンズ
群G2を移動して行うようになっている。なお、合焦を
第3レンズ群G3で行うようにしたものにも本実施例は
適用可能である。光学素子2は、第3レンズ群G3の直
後に配置されている。なお、光学素子2、液晶素子3の
構成は、第1実施例と同様である。
【0038】第7実施例 図7は本発明に係る撮像光学系の第7実施例の光軸に沿
う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状態
を示している。本実施例は、第5,第6実施例と同様
に、ファインダー光学系の光路と結像光学系1の光路が
独立しており、かつ、開口絞り7が変倍時に移動する光
学系への適用例である。本実施例の撮像光学系は、折り
曲げ光学系であって、結像光学系1の光路中に光軸を折
り曲げる光路折り曲げ素子8を有して構成されている。
結像光学系1は、物体側から光路に沿って順に、射出側
が凹面の負レンズと光路を90°折り曲げるための反射
光学素子8を含み変倍時固定の第1レンズ群G1と、正
の屈折力を有し、広角端から望遠端に変倍する際に開口
絞り7と一体で物体側にのみ移動する第2レンズ群G2
と、第2レンズ群G2とは異なった動きをする第3レン
ズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4を有
し、ズームレンズ系として構成されている。光路折り曲
げ素子8は、プリズムで構成されており、入射面は平面
になっている。第2レンズ群G2は、物体側から順に、
2枚接合レンズと、正レンズとで構成されている。第3
レンズ群G3は、1枚の正レンズで構成されている。光
学素子2は、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4との
間に固定されている。なお、光学素子2、液晶素子3の
構成は、第1実施例と同様である。
【0039】第8実施例 図8は本発明に係る撮像光学系の第8実施例の光軸に沿
う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状態
を示している。本実施例は、第5〜第7実施例と同様
に、ファインダー光学系の光路と結像光学系1の光路が
独立しており、かつ、開口絞り7が変倍時に移動する光
学系への適用例である。本実施例の撮像光学系は、第7
実施例と同様に、折り曲げ光学系であって、結像光学系
1の光路中に光軸を折り曲げる光路折り曲げ素子8を有
して構成されている。結像光学系1は、物体側から光路
に沿って順に、射出側が凹面の負レンズと光路を90°
折り曲げるための反射光学素子8を含み変倍時固定の第
1レンズ群G1と、負の屈折力を有し、広角端から望遠
端に変倍する際に往復運動をする第2レンズ群G2と、
正の屈折力を有し、広角端から望遠端に変倍する際に開
口絞り7と一体で物体側にのみ移動する第3レンズ群G
3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4を有し、ズ
ームレンズ系として構成されている。光路折り曲げ素子
8は、プリズムで構成されており、入射面は平面になっ
ている。第2レンズ群G2は、2枚接合レンズで構成さ
れている。第3レンズ群G3は、物体側から順に、2枚
接合レンズと正レンズとで構成されている。光学素子2
と液晶素子3は、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4
との間に固定されている。なお、本実施例では、光学素
子2と液晶素子3は接着され、一体に形成されている。
【0040】第9実施例 図9は本発明に係る撮像光学系の第9実施例の光軸に沿
う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状態
を示している。本実施例は、ファインダー光学系の光路
と結像光学系1の光路が独立しており、かつ、物体側か
ら第1レンズ群、変倍時に移動する第2レンズ群、開口
絞り、変倍時に移動するレンズ群Qを有する光学系への
適用例である。本実施例の撮像光学系は、第7実施例と
同様に、折り曲げ光学系であって、結像光学系1の光路
中に光軸を折り曲げる光路折り曲げ素子8を有して構成
されている。結像光学系1は、物体側から光路に沿って
順に、射出側が凹面の負レンズと光路を90°折り曲げ
るための反射光学素子8を含み変倍時固定の第1レンズ
群G1と、正の屈折力を有し、広角端から望遠端に変倍
する際に物体側にのみ移動する第2レンズ群G2と、開
口絞り7と、広角端から望遠端に変倍する際に像側に移
動する第3レンズ群G3と、正の屈折力を有し第3レン
ズ群とは移動量が異なる第4レンズ群G4を有し、ズー
ムレンズ系として構成されている。光路折り曲げ素子8
は、プリズムで構成されており、入射面は平面になって
いる。第2レンズ群G2は、2枚接合レンズで構成され
ている。第3レンズ群G3も、2枚接合レンズで構成さ
れている。光学素子2は、第4レンズ群G4より像側に
配置されている。なお、光学素子2、液晶素子3の構成
は、第1実施例と同様である。
【0041】第10実施例 図10は本発明に係る撮像光学系の第10実施例の光軸
に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の
状態を示している。本実施例は、第5〜第8実施例と同
様に、ファインダー光学系の光路と結像光学系1の光路
が独立しており、かつ、開口絞り7が変倍時に移動する
光学系への適用例である。本実施例の撮像光学系は、折
り曲げ光学系であって、結像光学系1の光路中に光軸を
折り曲げる光路折り曲げ素子8’を有して構成されてい
る。結像光学系1は、物体側から光路に沿って順に、最
も物体側に凹面を向けた入射面を有した光路を90°折
り曲げるための反射光学素子8’を含み変倍時固定の第
1レンズ群G1と、正の屈折力を有し、広角端から望遠
端に変倍する際に開口絞り7と一体で物体側にのみ移動
する第2レンズ群G2と、正の屈折力を有し、広角端か
ら望遠端に変倍する際に物体側にのみ移動する第3レン
ズ群G3と、正の屈折力を有する第4レンズ群G4を有
し、ズームレンズ系として構成されている。光路折り曲
げ素子8’は、入射面が非球面になっている。第2レン
ズ群G2は、物体側から順に、正レンズと2枚接合レン
ズとで構成されている。第3レンズ群G3は、1枚の正
レンズで構成されている。光学素子2は、第3レンズ群
G3と第4レンズ群G4との間に固定されている。な
お、光学素子2、液晶素子3の構成は、第2実施例と同
様である。
【0042】第11実施例 図11は本発明に係る撮像光学系の第11実施例の光軸
に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の
状態を示している。本実施例は、第9実施例と同様に、
ファインダー光学系の光路と結像光学系1の光路が独立
しており、かつ、物体側から第1レンズ群、変倍時に移
動する第2レンズ群、開口絞り、変倍時に移動するレン
ズ群Qを有する光学系への適用例である。本実施例の撮
像光学系は、第7実施例と同様に、折り曲げ光学系であ
って、結像光学系1の光路中に光軸を折り曲げる光路折
り曲げ素子8を有して構成されている。結像光学系1
は、物体側から光路に沿って順に、射出側が凹面の負レ
ンズと光路を90°折り曲げるための反射光学素子8を
含み変倍時固定の第1レンズ群G1と、負の屈折力を有
し広角端から望遠端に変倍する際に像側にのみ移動する
第2レンズ群G2と、開口絞り7と、正の屈折力を有し
広角端から望遠端に変倍する際に物体側に移動する第3
レンズ群G3と、正の屈折力を有し第3レンズ群とは移
動量が異なる第4レンズ群G4を有し、ズームレンズ系
として構成されている。光路折り曲げ素子8は、プリズ
ムで構成されており、入射面は平面になっている。第2
レンズ群G2は、物体側から順に、負レンズと正レンズ
とで構成されている。第3レンズ群G3は、物体側から
順に、正レンズと2枚接合レンズとで構成されている。
光学素子2は、第4レンズ群G4よりも像側に配置され
ている。なお、光学素子2、液晶素子3の構成は、第1
実施例と同様である。
【0043】第12実施例 図12は本発明に係る撮像光学系の第12実施例の光軸
に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の
状態を示している。本実施例は、第9、第11実施例と
同様に、ファインダー光学系の光路と結像光学系1の光
路が独立しており、かつ、物体側から第1レンズ群、変
倍時に移動する第2レンズ群、開口絞り、変倍時に移動
するレンズ群Qを有する光学系への適用例である。本実
施例の撮像光学系は、第10実施例と同様に、折り曲げ
光学系であって、結像光学系1の光路中に光軸を折り曲
げる光路折り曲げ素子8’を有して構成されている。結
像光学系1は、物体側から光路に沿って順に、最も物体
側に凹面を向けた入射面を有した光路を90°折り曲げ
るための反射光学素子8’を含み変倍時固定の第1レン
ズ群G1と、負の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍
する際に像側にのみ移動する第2レンズ群G2と、開口
絞り7と、正の屈折力を有し広角端から望遠端に変倍す
る際に物体側にのみ移動する第3レンズ群G3と、正の
屈折力を有し第3レンズ群とは異なる動きをする第4レ
ンズ群G4を有し、ズームレンズ系として構成されてい
る。光路折り曲げ素子8’は、入射面が非球面になって
いる。第2レンズ群G2は、物体側から順に、負レンズ
と正レンズとで構成されている。第3レンズ群G3は、
物体側から順に、2枚接合レンズと正レンズとで構成さ
れている。光学素子2は、第4レンズ群G4よりも像側
に配置されている。なお、光学素子2、液晶素子3の構
成は、第1実施例と同様である。
【0044】第13実施例 図13は本発明に係る撮像光学系の第13実施例の光軸
に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の
状態を示している。本実施例は、第1、第3実施例と同
様に、ファインダー光学系の光路と結像光学系の光路の
一部が共通になっている撮像光学系、例えば、一眼レフ
レックスカメラの撮像光学系への適用例である。本実施
例の撮像光学系では、結像光学系1、ハーフミラー(ハ
ーフプリズム)6、光学素子2、液晶素子3、光学ロー
パスフィルター4、撮像素子5が一直線上に配置されて
いる。結像光学系1は、第1レンズ群G1と、広角端か
ら望遠端に変倍する際に像側にのみ移動する負の屈折力
を有する第2レンズ群G2と、開口絞り7と、広角端か
ら望遠端に変倍する際に物体側にのみ移動する正の屈折
力を有する第3レンズ群G3と、第3レンズとは移動量
の異なる第4レンズ群G4を有し、ズームレンズ系とし
て構成されている。第1レンズ群は、正レンズで構成さ
れている。第2レンズ群G2は、物体側から順に、負レ
ンズと負レンズと正レンズとで構成されている。第3レ
ンズ群G3は、物体側から順位、2枚接合レンズで構成
されている。第4レンズ群G4は、正レンズで構成され
ている。ハーフプリズム6は、第4レンズ群G4と光学
素子2との間に配置されている。このハーフプリズム6
は、反射した光をファインダー光学系(図示省略)へ導
き、透過した光を光学素子に導くようになっている。光
学素子2は、ハーフプリズム6よりも物体側に配置され
ている。なお、光学素子2、液晶素子3の構成は、第2
実施例と同じである。
【0045】以上説明したように、本発明による撮像光
学系は、特許請求の範囲に記載された発明の他に、次の
ような特徴も備えている。
【0046】(1)前記液晶素子にて入射光の透過時
間、あるいは入射光の透過光量を変化させる請求項1に
記載の撮像光学系。
【0047】(2)ファインダー光学系を備え、前記半
透鏡にて分割された光路のうちの一つが前記撮像デバイ
スへ到達し、残りのうちのいずれかがファインダー光学
系へ到達する請求項3に記載の撮像光学系。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、液晶の偏光による弊害
を取り除いた光量調節光学素子を得ることができ、これ
により、機械駆動による光量調節機構を省略でき、レン
ズ鏡筒の簡素化、小型化を達成でき、ひいてはカメラ筐
体の小型化が実現できる。特に、撮影時に光学系をカメ
ラボディ内からせり出し携帯時に光学系をカメラボディ
内に収納するいわゆる沈胴式鏡筒を採用してカメラ筐体
を薄型化する場合は、そこに用いられる光学系の性格
上、開口絞りに隣接するレンズ面は少なくとも一方は本
開口絞りに向って凸面を向けている。このため、開口絞
りの内径を固定とし前記凸のレンズ面が開口絞り内径部
を貫通するような配置にすると、絞りによる無駄なスペ
ースが完全になくなり、稼動のレンズ群を極限まで接近
させることができ、筐体へのレンズ収納時の光学系の厚
みのさらなる短縮が可能となる。なお、この場合、絞り
込むことが出来なくなるので、前記光量調節光学素子が
必要となるが、これを平面に近い光学素子の近くに配置
すれば、その分厚みの増大は最小限に抑えられる。
【0049】カメラ筐体の奥行き方向を薄くするもう一
つの手段が光路折り曲げ反射光学素子の導入であるが、
この場合、鏡筒の肥大化がそのまま奥行きの厚みに影響
する。これに採用される光学系は、光学性能上、開口絞
りを変倍のために稼動するレンズ群と一体に移動するよ
うにしたほうが有利である。しかるに、本発明によれ
ば、開口絞り内径を固定とし、光量調節については光量
調節光学素子を変倍レンズ群の移動スペース以外の位置
に挿入し固定すれば、光量調節機構の移動スペースを節
約でき、大幅な小型化が可能となる。
【0050】一眼レフレックス方式の光学系では、ハー
フミラーによる光量劣化(約半分)がある。また、本発
明の光量調節光学素子においても約半分の光量劣化があ
る。合わせると最大でも25%程度に減少するところで
ある。しかるに、本発明のような構成を用いれば、後者
による光量劣化を避けることができ全体として50%の
光量を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像光学系の第1実施例の光軸に
沿う概略断面図である。
【図2】本発明に係る撮像光学系の第2実施例の光軸に
沿う概略断面図である。
【図3】本発明に係る撮像光学系の第3実施例の光軸に
沿う概略断面図である。
【図4】本発明に係る撮像光学系の第4実施例の光軸に
沿う概略断面図である。
【図5】本発明に係る撮像光学系の第5実施例の光軸に
沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状
態を示している。
【図6】本発明に係る撮像光学系の第6実施例の光軸に
沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状
態を示している。
【図7】本発明に係る撮像光学系の第7実施例の光軸に
沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状
態を示している。
【図8】本発明に係る撮像光学系の第8実施例の光軸に
沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状
態を示している。
【図9】本発明に係る撮像光学系の第9実施例の光軸に
沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端の状
態を示している。
【図10】本発明に係る撮像光学系の第10実施例の光
軸に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端
の状態を示している。
【図11】本発明に係る撮像光学系の第11実施例の光
軸に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端
の状態を示している。
【図12】本発明に係る撮像光学系の第12実施例の光
軸に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端
の状態を示している。
【図13】本発明に係る撮像光学系の第13実施例の光
軸に沿う概略断面図であり、(a)は広角端、(b)は望遠端
の状態を示している。
【符号の説明】
1 結像光学系 2 光学素子 2a 円偏光板 2b、2c、4 光学ローパスフィルター 3 液晶素子 5 撮像素子 6 ハーフミラー(ハーフプリズム) 7 開口絞り 8,8’ 反射光学素子(光路折り曲げ素子) G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 G3 第3レンズ群 G4 第4レンズ群
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/335 H04N 5/335 V // H04N 101:00 101:00 Fターム(参考) 2H081 AA72 2H087 KA03 MA12 MA13 MA14 PA03 PA05 PA06 PA07 PA16 PA18 PA19 PB05 PB06 PB07 PB08 PB09 QA02 QA03 QA06 QA07 QA13 QA17 QA18 QA21 QA22 QA25 QA26 QA32 QA34 QA37 QA41 QA42 QA45 QA46 RA32 RA36 RA41 RA42 RA43 SA07 SA09 SA14 SA16 SA19 SA22 SA23 SA24 SA26 SA27 SA29 SA30 SA32 SA62 SA63 SA64 SA65 SA72 SA75 SB02 SB03 SB04 SB13 SB14 SB22 SB23 SB24 SB32 SB33 UA09 2H091 FA07X FA10X FA21X FA21Z LA11 MA10 5C022 AA13 AB13 AC42 AC52 AC54 5C024 BX01 DX04 EX32 EX35 EX41 EX42 EX56 GX02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体の像を形成する結像光学系と、形成
    された像の近傍に配された撮像デバイスと、前記物体か
    ら前記撮像デバイスの間の光路上の何れかの位置に配置
    された液晶素子を備えた撮像光学系であって、前記撮像
    光学系は前記液晶素子よりも物体側に配置された光学素
    子を備え、該光学素子は波長500nmにおける光の透過率
    が20%以上で、振動方向が互いに直交する光波に対する
    屈折率が異なる媒質からなることを特徴とする撮像光学
    系。
  2. 【請求項2】 前記光学素子の進相軸方位と前記液晶素
    子における入射側直線偏光子の偏光方位とのなす角φ
    は、次の条件で固定されている請求項1に記載の撮像光
    学系。 15°≦|φ|≦75°
  3. 【請求項3】 前記光学素子と前記液晶素子との間に光
    路分割用の半透鏡を有する請求項1または2に記載の撮
    像光学系。
  4. 【請求項4】 前記半透鏡の半透面の法線と前記結像光
    学系の光軸を含む平面で決まる第1の方向と、前記液晶
    素子で決まる第2の方向とのなす角ψは、次の条件を満
    足するように固定されている請求項3に記載の撮像光学
    系。 0°≦|ψ|≦30° ここで、前記第1の方向は前記平面内にあり前記光軸に
    対する垂線の方向であり、前記第2の方向は前記液晶素
    子の物体側に設けられた直線偏光素子の偏光方位であ
    る。
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