JPH02146018A - 光学的ローパスフィルターを有した撮影レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野） 本発明は光学的ローパスフィルターを有した撮影レンズ
に関し、特にビデオカメラ等の撮影レンズ内で発生する
モワレ縞等を除去する為の例えば回折格子を利用した光
学的ローパスフィルターを前記撮影レンズの光路中に配
置し被写体の撮影を行う際、前記撮影レンズがズーミン
グあるいはフォーカシング等の変倍の際にレンズが移動
しても、光学的ローパスフィルターの空間周波数特性に
変化が生じないようにした常に良好なるローパス効果か
得られる光学的ローパスフィルターを有した撮影レンズ
に関するものである。

（従来の技術） 従来より画像情報をｌｉ１敗的にサンプリングして出力
画像を得る例えばＣＣＤ等の撮像素子を用いたビデオカ
メラ等の撮影レンズにおいては、被写体のｗＬ影を行う
際、前記撮像素子のもつ限界周波数を超える空間周波数
成分が被写体に含まれていると、該被写体に本来なかっ
たモワレ縞や、細かい絹模揉が濃度にうねりを持つ太い
縞となって現われる所謂ビートなどの現象が発生してく
る。

即ち、撮影機器によって採取することのできない周波数
成分は画像情報として再現することができす、所謂波形
歪み（エイリアジング）と呼ばれる現象が起きる。

このエイリアジングを抑制する為、例えばビデオカメラ
等の撮影レンズでは光学的ローパスフィルターを撮影レ
ンズの光路中に配置して被写体からの光束を該光学的ロ
ーパスフィルターを通過させることで該光束を複数方向
に分離し、その結果撮像面に結像される１つの点像な複
数個の点像に分離している。

これにより被写体の高域の周波数特性を制限してエイリ
アジングの影晋を抑制御している。

従来より光学的ローパスフィルターとしては、例えば水
晶等の一軸性結晶による複屈折を利用したものや、ある
いは撮影レンズの光路中に回折格子を配置し、該回折格
子の回折効果を利用したものなとか桂々用いられている
。

特に回折格−ｒ−を用いた光学的ローパスフィルターの
場合はプラスチックをモールド化して容易に作成するこ
とかできるＺ、５、非常に安価に得ることができ、この
為最近のビデオカメラ等の撮影レンズにおいては数多く
用いられている。

この回折格子より成る光学的ローパスフィルターは撮影
レンズの光路中ならどこに配置しても所望のローパス効
果を７ｊｌることかできるが、一般にはゴミやキズ等を
目）Ｌちにくく、又１最Ｊｊ９レンズのコンパクトを図
る為には、撮影レンズの内部に配置して構成することが
望ましい。

しかしながら回折格ｒ−を撮影レンズの内部に配置した
場合、次に示す問題点か生じてくる。以ト、第３図を用
いて問題点を述べる。

第３図は回折格ｒ−より成る光学的ローパスフィルター
をＪＷ　Ｊｌレンズの内部に配置したときの光学系の該
光学的ローパスフィルター以降の概略図である。

同図において１は光学的ローパスフィルターであり、回
折格子より成っており入射光束を複数方向に例えば分蹟
角θで２方向に分間させている。

２は可動の正の屈折力を有する後方レンズ部であり、少
なくとも１つの６動レンズ群を有しており該後方レンズ
部２は光学的ローパスフィルター１より結像面３側に配
置している。後方レンズ部２は他に可動あるいは固定の
レンズ群を有していても良い。ＩＡは光学的ローパスフ
ィルター１の後方レンズ部２による像である。

同図において被写体からの光束は不図示の物体側のレン
ズ群を通過し光学的ローパスフィルター１に入射する。

そして入射した光束は、該光学的ローパスフィルター１
の空間周波数特性により第４図に示す強度を持つ回折光
として射出する。

該回折光のうち任、意の次数の異なる２本の光束を４ａ
、４ｂとすると該光束４ａ、４ｂは光学的ローパスフィ
ルター１より角度θをなして射出し像面側に配置した後
方レンズ部２を通過し結像面３上に２個の点像５ａ、５
ｂとして結像する。

このときの各々の点像５ａ、５ｂは光学的ローパスフィ
ルター１の後方レンズ部２による像ＩＡの位置に角度θ
′の分離角を持つ光学的ローパスフィルター１か位置し
たのと同じ点像となる。このことから結像面３上におけ
る２個の点像５ａ。

５ｂの幅をＤとすると同図より Ｄ＝ｌθ”　、ｅ　”　ｌ　　　　　−・・・・・・・
・・・・・・・（１）となる。

従って、結像面３上における２個の点像５ａ。

５ｂの幅りか一定であれば、光学的ローパスフィルター
１の空間周波数特性を変化させずに所望のローパス効果
かｌｊられる。

しかしながら例えばズーミングやフォーカシング等の際
、後方レンズ部２中の移動レンズ群の位置が変化すると
、光学的ローパスフィルター１の後方レンズ部２による
像ＩＡの位置及び結像倍率が変化する為、結像面３上に
おける点像５ａ。

５ｂの位置が変化し該点像５ａ、５ｂの幅りの値か変化
してしまう。

これにより光学的ローパスフィルター１の空間周波数特
性に変化が生じ、この為所望のローバス効果か得られな
いという問題点があった。

この為、従来のビデオカメラ等では面述の問題点を避け
る為、回折格子を利用した光学的ローパスフィルターを
用いる際には光学的ローパスフィルターの像面側にレン
ズ群を配置した光学系は、固定焦点レンズか又は最終レ
ンズ群か固定のレンズ群より構成するものに限られてい
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は撮影レンズの内部に回折格子等から成る光学的
ローパスフィルターを配置し、該光学的ローパスフィル
ターより像面個に配置した後方レンズ部を用いて、例え
ばズーミングやフォーカシング等を行うように構成した
撮影レンズにおいて、前記後方レンズ部か移動レンズ群
を有する場合でも該移動レンズ群と伴って前記光学的ロ
ーパスフィルターを所定の条件下のもとで移動させるこ
とにより、１前記光学的ローパスフイルターの空間周波
数特性に変化が生じないようにした例えばビデオカメラ
等に好適な良好なるローパス効果が得られる光ｑ的ロー
パスフィルターを有した撮影レンズの提供を１］的とす
る。

（問題点を解決するための手段） 少なくとも１つの移動レンズ群を有する全体として複数
のレンズ群より成る撮影レンズの該移動レンズ群よりも
物体側に入射光束を少なくとも２方向に分間し射出させ
る作用を有する光学的ローパスフィルターを配置した撮
影レンズであって、前記光学的ローパスフィルターより
像面（Ｉｌ＋に配置されているレンズ部の全体の焦点距
離をＦ、前記レンズ部の前ｆｉｌｌ主平面から前記光学
的ローパスフィルターまでの距離を６、前記レンズ部の
後側主平面から結像面までの距離なＳ、係数ｌをｊ！　
＝　Ｓ　＋　Ｇ　−Ｓ　Ｇ　／　Ｆとし、該撮影レンズ
系全体に可能な全移動状態において得られる前記係数１
の絶対値の最大値を”　ＭＡＸ　、最小値をｆｉ　ＭＩ
ＮとしたときｆｉＭ＋Ｎ／　、９ｖＡｘ　＞　　０．　
７なる条件を満足することである。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例であり、所謂２群ズームレ
ンズ内に光学的ローパスフィルターを配置したときの近
軸屈折力配置を示す概略図である。

同図においてＬｌは可動の負の屈折力を仔する前方レン
ズ部、１は光学的ローパスフィルターであり、回折格子
より成っており入射光束を一定な角度で２方向以上に分
離している。Ｌ２は可動の正の屈折力を有する後方レン
ズ部であり、少なくとも１つの移動レンズ群から成り光
学的ローパスフィルター１より結像面３側に配置してい
る。

本実施例において変倍の際、例えば同図に示す矢印の如
く前方レンズ部Ｌ１及び後方レンズ部Ｌ２を移動させ、
それに伴い光学的ローパスフィルター！を物体側に移動
させている。

これにより光学的ローパスフィルター１の空間周波数特
性をズーミングやフォーカスによっても変化させずに被
写体の撮影を行うことを可能としている。

即ち、本発明は光学的ローパスフィルターの特性に変化
が生じないようにする為、後方レンズ部を構成する移動
レンズ群の移動に伴い光学的ローパスフィルターを移動
させることによって、前記（１）式に示したＤの値を一
定に保っている。

次に本実施例における光学的配置について第３図に示し
た符番を参照して説明する。

後方レンズ部２の全体の焦点距離をＦ、後方レンズ部２
の面ｆｉｌｌ主平面から光学的ローパスフィルター１ま
での距離なＧ、後方レンズ部２の後側主平面から結像面
３までの距離をＳとしたとき、光学的ローパスフィルタ
ー１の後方レンズ部２による像ＩＡから結像面３までの
距Ｍ１′はとなる。又後方レンズ部２の倍率なβとする
ととなるから光学的ローパスフィルター１の光束分離角
θと該光学的ローパスフィルター１の後方レンズ部２に
よる像ＩＡの光束分離角θ′の間には次の関係式が成り
立つ。

（２）　、　（４）式より となるから係数１を とおくと Ｄ＝ｌθＩＬｌ　　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・−（７）となる。

即ち、光学的ローパスフィルター１は第３図に示す光学
系中ではあたかも結像面から（６）式で表わされる距離
１の位置にあるがごとく振るまう。以下この距１１１ｌ
を光学的換算距離という。

光学的ローパスフィルター１の空間周波数特性を一定に
保つ為には（７）式から前記光学的換算ｉｓｚが一定で
あれば良い。

そこで本発明ではズーミングやフォーカシング等の変倍
の際に起こりつる後方レンズ部中の移動レンズ群の全て
のレンズ移動状態における光学的換算距ｇｎの絶対値の
最大値をｌＭＡＸ　、最小値を１　ＭＩＮとしたとき １ｗ＋Ｎ／　ＩｔｖＡｘ　＞　　０　、　７　　・・・
・・・・・・・−（８）なる条件を撮影レンズ全体で満
足させるようにしている。

例えば条件式（８）を満足するように各要素の値を適切
に設定すれば、第４図に示した光学的ローパスフィルタ
ー１による点像の拡がりの変化を３０％以内に抑えるこ
とが可能である。

表−１に本実施例における各レンズ部の配置が広角端、
中間位置、望遠端のときの近軸屈折力配置の各要素の値
を示す。

（表−１） とを示している。

表−１において ｆｌ；前方レンズ部Ｌ１の焦点距越 ｆ２；後方レンズ部Ｌ２の焦点距離 ｅｌ：前方しンズ部Ｌ１と光学的ローパスフィルター１
間の間隔 ｅ２Ｈ光字的ローパスフィルター１と後方レンズ部し２
間の間隔 添字；ｗ、Ｍ、Ｔは各レンズ部Ｌｌ、Ｌ２の配置が広角
端、中間位置、望遠端であるこ本実施例において表−１
に示したように各レンズ部Ｌｌ、Ｌ２の配置が広角端、
中間位置、望遠端のときの光学的換算距Ｍｌは各々１８
．００となり、このとき １１ｖ＋Ｎ／　ＩＩＭＡｘ　＝　ｉｌｗ　／　Ａｔ　＝
　１となり条件式（８）を満足させている。

第２図は本発明の第２実施例であり、２群ズームレンズ
内に光学的ローパスフィルターを配置したときの近軸屈
折力配置を示す概略図である。

同図において第１図に示した要素と同一要素には同符番
な付しである。

本実施例においては光学的ローパスフィルター１を後方
レンズ部Ｌ２の前方に配置している。干して変倍の際、
例えば同図に示す矢印の如く該光学的ローパスフィルタ
ー１と後方レンズ部Ｌ２を体にして物体側に移動させる
ようにしている。

これにより光学的ローパスフィルター１の空間周波数特
性に変化が生じないようにしている。

表−２に本実Ｍｉ例における各レンズ部の配置が広角端
、中間位置、望遠端のときの近軸屈折力配置の各要素の
値を示す。

尚、各要素の符号の説明は表−１に示したのと同様であ
る。

（表−２） 本実施例において表−２に示したように各レンズ部Ｌｌ
、Ｌ２の配置が広角端、中間位置、望遠端のときの光学
的換算距１１１ｌはｆｗ＝１１．９５．１１　Ｍ　＝　
１２．２５　、１１７　＝　１２．８９となり、このと
き１Ｍｒｓ　／　ＩＬＭＡｘ　＝　ｊａｗ　／　ｌｒ　
＝０．９２７　　”・（幻となり条件式（８）を満足さ
せている。

この様に本実施例ではズーミング、フォーカシング等で
起こりつる後方レンズ部中の移動レンズ群の全てのレン
ズ移動状態における光学的換算距１１１ｌの値が、前述
の条件式（８）を満足するように設定している。これに
より光学的ローパスフィルターより像面側に位置する後
方レンズ部に移動レンズ群が含んでいても移動により該
光学的ローパスフィルターの空間周波数特性に変化が生
じないように撮影レンズを構成している。

尚、本実施例では回折格子による光学的ローパスフィル
ターを用いて撮影レンズを構成したが、回折格子の他に
つオラストンプリズム等を用いても良く、一般には入射
光束を一定角度に分課することができる光学部材であれ
ば何を用いても良い。

又、本実施例では光学的換算距離２を一定に保つ為に変
倍の際、移動レンズ群に伴って光学的ローパスフィルタ
ーを移動させる実ｂｔｉ例を示したが、光学的ローパス
フィルターより像面（１Ｎの後方レンズ部を複数の移動
レンズ群より構成すれば光学的ローパスフィルターを移
動させずに光学的換算距＠Ｒ，を一定に保つことも可能
としている。

このとき前述定義した変数Ｓ、Ｇの他に後方レンズ部の
前側主点と後側主点との間隔なＨとすれば Ｓ十Ｇ＋Ｈ＝　　一定　　　・・・・・・・・・・・・
（１０）となるように撮影レンズを構成すれば良い。

（発明の効果） 本発明によれば光学的ローパスフィルターより像面側に
位置する後方レンズ部に移動可能なレンズ群を含んでい
てもｎ１述の条件式（８）を満足する様に各変倍時にお
ける光学的換算距７１４２を適切に設定することにより
、変倍の際、前記レンズ群が移動しても光学的ローパス
フィルターの空間周波数特性に変化が生じないようにし
たコンパクトな構成の光学的ローパスフィルターを有し
た撮影レンズを達成することができる。

又、本発明は多群ズームレンズやリアフォーカスレンズ
等に通用できる為、より良好なるローパス効果かｌＪら
れるコンパクトな光学的ローパスフィルターを有した撮
影レンズを達成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の２群ズームレンズ内に光
学的ローパスフィルターを配置したときの近情屈折力配
置を示す概略図、第２図は本発明の′ｆｌ実施例の２群
ズームレンズ内に光学的ローパスフィルターを配置した
ときの近軸屈折力配置を示す概略図、第３図は回折格子
より成る光学的ローパスフィルターを撮影レンズ内に配
置したときの光学系の該光学的ローパスフィルター以降
の概略図、第４図は第３図に示した回折格子より成る光
学的ローパスフィルターの分離光束の強度を示す説明図
である。 図中、１は光学的ローパスフィルター、Ｌｌは面方レン
ズ部、Ｌ２は後方レンズ部、３は結像面、ＩＡは光学的
ローパスフィルターによる像、２は後方レンズ部、４ａ
、４ｂは分離光束、５ａ、５ｂは点像である。 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも１つの移動レンズ群を有する全体とし
   て複数のレンズ群より成る撮影レンズの該移動レンズ群
   よりも物体側に入射光束を少なくとも２方向に分離し射
   出させる作用を有する光学的ローパスフィルターを配置
   した撮影レンズであって、前記光学的ローパスフィルタ
   ーより像面側に配置されているレンズ部の全体の焦点距
   離をＦ、前記レンズ部の前側主平面から前記光学的ロー
   パスフィルターまでの距離をＧ、前記レンズ部の後側主
   平面から結像面までの距離をＳ、係数ｌをｌ＝Ｓ＋Ｇ−
   ＳＧ／Ｆ とし、該撮影レンズ系全体に可能な全移動状態において
   得られる前記係数１の絶対値の最大値をｌ＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ
   、最小値をｌ＿Ｍ＿Ｉ＿Ｎとしたときｌ＿Ｍ＿Ｉ＿Ｎ／
   ｌ＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＞０．７ なる条件を満足することを特徴とする光学的ローパスフ
   ィルターを有した撮影レンズ。