JP7402781B2 - 撮像光学系、撮像装置および焦点深度拡大光学システム - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する各実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明の技術範囲を限定するものではない。なお、実施例において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、特に必要な場合を除き省略する。
ここで、撮像光学系について詳しく説明する。まず、位相板における波面収差と光線収差との関係について説明する。図2は、波面収差と光線収差との関係を説明する図である。図2において、横軸zは光軸201、縦軸rは射出瞳202である。
一方、縦収差Δzは、以下の式(2)で表される。
Δz=Δy/(r/f)
=(f2/r)(dW/dr)
=(1/(NA2ρ))(dW/dρ) ・・・(2)
ρ=r/R ・・・(3)
NA=R/f ・・・(4)
ρ2 2-ρ0 2=ρ0 2-ρ1 2 ・・・(5)
ρ0 2=(ρ1 2+ρ2 2)/2 ・・・(6)
Δz(ρ)=aρ2+bρ+c ・・・(7)
-Δz=aρ1 2+bρ1+c ・・・(8)
0 =aρ0 2+bρ0+c ・・・(9)
+Δz=aρ2 2+bρ2+c ・・・(10)
式(8)~(10)を解くことにより、以下の式(11)~(13)が得られる。
a = Δz/(ρ0 2-ρ1 2) ・・・(11)
b = 0 ・・・(12)
c = -(Δz・ρ0 2)/(ρ0 2-ρ1 2) ・・・(13)
dW/dρ=(Δz/(ρ0 2-ρ1 2))NA2(ρ3-ρ0 2ρ) ・・・(14)
W(ρ)=(Δz・NA2/(4(ρ0 2―ρ1 2)))×
(ρ4-2ρ0 2ρ2-ρ1 4+2ρ1 2ρ0 2) ・・・(15)
W(ρ)=Z(ρ)×(n-1) ・・・(16)
Z(ρ)=(1/(n-1))W(ρ) ・・・(17)
本実施の形態によれば、複数の輪帯溝116間において、縦収差Δzが、第1の値と第2の値との間で複数回ジグザグに折り返す。隣り合う輪帯溝116の境界において、縦収差Δzが連続している。それぞれの輪帯溝116において、縦収差Δzがゼロとなるゼロクロス点を境に、位相板(光学部品)115の内周側の面の面積が、位相板115の外周側の面の面積とほぼ同じである。
次に、本実施の形態に係る実施例1について説明する。実施例1における各条件は、以下の通りである。撮像光学系110のF値は2.19、撮像光学系110の焦点距離は45mm、イメージセンサ131の画素ピッチは3.27μm、イメージセンサ131の画素数(ピクセル数)は1024×1024、撮像装置100から撮像対象の物体までの距離は18.7m、輪帯溝116の個数は3個、各輪帯溝116の幅は同一である。
次に、実施例2について説明する。実施例1と同様、図7~図10を用いて実施例2を説明する。なお、実施例2の条件は、輪帯溝116の個数が4個である点以外は、実施例1と同じである。
その他、輪帯溝の幅を外周ほど狭くし、輪帯溝の内側領域の面積と外側領域の面積とを輪帯溝によらず、同程度にする構成等についても検討したが、PSNRの性能は、輪帯溝の幅を内周側と外周側とで同じとしたときの方が優れていた。
Claims (7)
- 有効瞳内を透過する光線に所定の位相を与える複数の輪帯溝が形成された光学部品を備える撮像光学系であって、
複数の前記輪帯溝は、内周側から外周側に順次形成され、
それぞれの前記輪帯溝において、前記光線の縦収差は、前記輪帯溝の内周端と前記輪帯溝の外周端との間で、第1の値から前記第1の値の符号を反転した第2の値まで連続して変化し、
複数の前記輪帯溝間において、前記縦収差が、前記第1の値と前記第2の値との間で複数回ジグザグに折り返し、
隣り合う前記輪帯溝の境界において、前記縦収差が連続し、
それぞれの前記輪帯溝において、前記縦収差がゼロとなるゼロクロス点を境に、前記光学部品の内周側の面の面積が、前記光学部品の外周側の面の面積とほぼ同じである、
撮像光学系。 - 請求項1に記載の撮像光学系において、
それぞれの前記輪帯溝における前記縦収差の変動幅は、複数の前記輪帯溝間においてほぼ同じである、
撮像光学系。 - 請求項1に記載の撮像光学系において、
前記光学部品は、半径方向に沿って軸対称に、滑らかに接続される複数の凹部および凸部からなる凹凸形状を有し、
前記凹部および前記凸部は、前記輪帯溝に対応し、
前記凹部と前記凸部との境界においてサグ量の2回微分値がほぼ不連続であり、
前記凹部において、前記凹部の面が極値となる点を境に前記光学部品の内周側の面の面積が、前記光学部品の外周側の面の面積とほぼ同じであり、
前記凸部において、前記凸部の面が極値となる点を境に前記光学部品の内周側の面の面積が、前記光学部品の外周側の面の面積とほぼ同じである、
撮像光学系。 - 請求項3に記載の撮像光学系において、
複数の前記輪帯溝の幅は、ほぼ同じである、
撮像光学系。 - 請求項3に記載の撮像光学系において、
前記光学部品の半径方向に沿った前記凹部のサグ形状は、4次以上の関数で表される、
撮像光学系。 - 請求項1に記載の撮像光学系と、
イメージセンサと、を備え、
前記イメージセンサに結像した前記撮像光学系を透過した光線に基づき撮像画像を生成する、
撮像装置。 - 請求項6に記載の撮像装置と、
画像処理装置と、を備え、
前記画像処理装置は、前記撮像画像に対するぼけ除去の画像処理を行う、
焦点深度拡大光学システム。
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---|---|---|---|---|
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JP2014115303A (ja) * | 2011-03-31 | 2014-06-26 | Fujifilm Corp | 焦点深度拡張光学系及び撮像システム |
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WO2015155842A1 (ja) * | 2014-04-08 | 2015-10-15 | 日立マクセル株式会社 | 光学部品およびそれを用いた撮像装置 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006139246A (ja) | 2004-10-15 | 2006-06-01 | Riverbell Kk | 多焦点レンズおよび撮像システム |
WO2014155790A1 (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-02 | 日立マクセル株式会社 | 位相フィルタ、撮像光学系、及び撮像システム |
JP2015102767A (ja) | 2013-11-26 | 2015-06-04 | 株式会社リコー | 撮像システムおよび位相板 |
WO2015166539A1 (ja) | 2014-04-28 | 2015-11-05 | 日立マクセル株式会社 | 光学部品およびそれを用いた撮像装置 |
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