JP2000089114A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JP2000089114A
JP2000089114A JP10253651A JP25365198A JP2000089114A JP 2000089114 A JP2000089114 A JP 2000089114A JP 10253651 A JP10253651 A JP 10253651A JP 25365198 A JP25365198 A JP 25365198A JP 2000089114 A JP2000089114 A JP 2000089114A
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pass filter
lens
zooming
pass
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JP10253651A
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Hisashi Goto
尚志 後藤
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Olympus Optical Co Ltd
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical 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
    • G02B15/144—Optical 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 having four groups only
    • G02B15/1441—Optical 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 having four groups only the first group being positive
    • G02B15/144113—Optical 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 having four groups only the first group being positive arranged +-++

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Abstract

(57)【要約】 【課題】実質的に必要なローパス効果を得ることができ
る小型で且つ低コストな電子撮像素子対応の十分な変倍
率を有するズームレンズを提供する 【解決手段】本発明に係るズームレンズは、複数のレン
ズ群１，２，４，６と、明るさ絞り３と、位相ローパス
フィルター５を有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそ
れぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側
に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群４があり、
前記位相ローパスフィルターより物体側のレンズ群１，
２でほとんどの変倍作用がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ローパスフィルタ
ーを有するズームレンズに関し、特に、カムコーダーや
デジタルカメラ等の電子撮像手段を用いたカメラ用の小
型で低コストなズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来技術】近年、特に民生用のカムコーダーやデジタ
ルカメラ等の電子撮像手段を用いたカメラ用の小型で低
コストなズームレンズが求められている。
【０００３】これらを解決する一つの手段は、ズームレ
ンズ系の移動群のパワーやズーム時の移動群の移動形態
の見直しや、それに付随するレンズエレメントの形状や
材質の見直しがある。この中にはレンズエレメントの枚
数を少なくすることも含まれる。
【０００４】例えば、従来のズームレンズ系として、物
体側より、正のパワーをもつ第１レンズ群、負のパワー
をもつ第２レンズ群、明るさ絞り、正のパワーをもつ第
３レンズ群、正のパワーをもつ第４レンズ群からなり、
第２レンズ群を移動させ変倍を行ない、第４群を若干移
動させ、像面の補償とフォーカスを行なうものが知られ
ている。このタイプであれば、明るさ絞りより撮像面側
に変倍機能が無いため、射出瞳の位置や大きさが変ら
ず、変倍時もＦナンバーや撮像面への入射角度は変化さ
せずに済み、移動群も少なく、構成は比較的容易であ
る。
【０００５】しかし、小型化という観点からみると、第
２レンズ群に変倍作用のほとんど全てを負担させている
ために、レンズ群の移動量が大きくなったり、又、全長
が長くなるという課題もある。
【０００６】これに対して、特開平6-94997号公報や特
開平6-19457号公報では、第２レンズ群に加え、第３レ
ンズ群にも変倍機能をもたせ、変倍時第３レンズ群を移
動させ小型化を達成した提案もされている。この提案の
タイプでは、明るさ絞りより撮像側に変倍作用のあるレ
ンズ群があるので、射出瞳が変化する。この為、Ｆナン
バーは変倍とともに変化する。しかし、撮影機能上、本
質的な問題とはならない。
【０００７】このようなレンズ群のパワーや移動形態の
見直しより、新たなレンズエレメントの構成をとること
が可能となり、より小型な光学系の提案が可能となって
いる。
【０００８】別の解決手段は、カムコーダーやデジタル
カメラ等に用いられる光学的ローパスフィルターの見直
しがある。ＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮影を行なう場
合、被写体の像に撮像素子の画素周期より高周波の周期
成分を含まれると、撮像素子は偽信号や偽の色信号を発
生し、いわゆるモワレ縞等が画像に現れるという問題が
ある。この対策として、光学系内に光学的ローパスフィ
ルターの機能をもつ光学素子を配置し、被写体の像に所
定以上の高周波成分が含まれないようにすることが知ら
れている。従来は、このローパスフィルターに水晶板を
用いてきた。即ち、水晶板の複屈折性を利用し、光の偏
光方向で物体像を２つ以上に分離し、被写体像の高周波
成分をカットする。十分なローパス効果を得るには少な
くとも２枚以上の水晶板が必要であることも知られてい
る。
【０００９】水晶板は、絞り値に関わらず所定のローパ
ス効果を上げられ、又、画質を決定する低周波成分の劣
化量が少ない等の利点があるが、いわゆるレンズ系と撮
像素子の間に配置しなければならないことと、相当量の
厚みが必要であることから、光学系の小型化の障害の一
つになっている。又、コストが高いという問題点があ
る。
【００１０】水晶板以外のローパスフィルターとして、
フィルターを透過する位置によって光の波面への作用を
異ならせるフィルター（以下、位相ローパスフィルター
と称す）が知られている。例えば、特公昭44-1155号公
報で提案された位相フィルターは厚みが水晶板に比べ薄
くなるという利点があったが、波面を単に分割したため
特に合焦していない被写体の尖鋭度が高くなる等の問題
が指摘されていた。これらの問題点を対策したものが特
開平10-82974号公報や特開平10-104552号公報で提案さ
れている。
【００１１】この提案によると、このフィルターは、
（入射する光束の中心の波面の位相を基準とした時、入
射する光束の中心の波面の位相を基準とした時、入射す
る光束の波面の位相を進める進相作用を有する階段状の
領域と、入射する光束の波面の位相を進める遅相作用を
有する階段状の領域とが、交互に形成されており、）
（絞り近傍に配置することによりローパス効果を効果的
に得ることができる）とされている。この提案では、こ
のローパスフィルターのメリットとして、絞り込んでも
ローパス作用が変化しないこと、水晶板より廉価である
ことと、水晶板によるローパスフィルターが苦手とする
偏光物体に対してローパス効果があることがあげられて
いる。他にも回折格子等回折現象を用いた位相ローパス
フィルター等が数多く提案されている。
【００１２】尚、ズームレンズ系に位相ローパスフィル
ターをどのように配置するかについての事例として、特
開昭63-287922号公報で、負のパワーの第１レンズ群と
正のパワーの第２レンズ群から成る２群ズームレンズ
で、明るさ絞りを第１レンズ群と第２レンズ群の間に配
するズームレンズ系に対し位相ローパスフィルターの配
置について検討され、前記ローパスフィルターは第２レ
ンズ群の前方に配置し、第２レンズ群と一体に移動させ
ることが、有利であることが報告されている。即ち、レ
ンズ系と撮像素子の間にローパスフィルターを配置する
ば、変倍でローパス効果が変化することはないが、位相
ローパスフィルターそのものの構成が難しい。
【００１３】位相ローパスフィルターを、明るさ絞りと
同じく、第１レンズ群と第２レンズ群の間に配し、且
つ、変倍によるローパス効果の変化が比較的少なくなる
ように第２レンズ群と一体に移動させるというものであ
る。但し、この提案は、変倍比が1.68と低い光学系に対
してであり、又、ローパス効果の変化が残っており、十
分で汎用性のある解ではない。（変倍比が大きくなる
と、ローパス効果の変化が更に大きくなることが予想さ
れる。）又、ローパスフィルターではないが、偏光方向
に関わらず同じレンズ作用をもち電圧の印加により屈折
力が変わる液晶レンズが、特開平10-73758号公報で提案
されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】光学系を小型化するた
めに、射出瞳が変化するズーム光学系に位相ローパスフ
ィルターを適用すると、従来の水晶ローパスフィルター
のスペースが必要なくなり、更なる小型化、又は、更な
る高変倍化が可能となる。しかし、射出瞳が変化する光
学系の絞りの近傍に配置すると、変倍によりローパス効
果が変化し、広角から望遠まで、最適なローパス効果を
得ることができなくなる。
【００１５】本願は、このような課題を解決するために
なされたものであり、実質的に必要なローパス効果を得
ることができる小型で且つ低コストな電子撮像素子対応
の十分な変倍率を有するズームレンズを提供するもので
ある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】（Ａ）電子撮像手段を用
いる撮像光学系において、複数のレンズ群と、明るさ絞
りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複
数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞
りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレ
ンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより物体側
のレンズ群でほとんどの変倍作用がなされることを特徴
とするズーム光学系。
【００１７】明るさ絞りは、絞り込んだ時を含めた周辺
光量の確保や 周辺光束の撮像素子への入射角度を考慮
して設定する必要がある。明るさ絞りより撮像素子側に
少なくとも変倍作用を有するレンズ群を配することによ
り、このため変倍時の移動スペースを効率よくし、且
つ、小型化を行うことができる。
【００１８】一方、位相ローパスフィルターより、物体
側のレンズ群でほとんどの変倍作用がなされるようにす
ることで（撮像素子側では変倍作用が起こらないの
で）、変倍されてもローパス効果が変化せず広角から望
遠まで、撮像素子の性能を十分引き出すことのできる光
学系を構成できる。 （Ａ―１） 構成Ａの光学系で明るさ絞りより物体側に
少なくとも一つの変倍作用をもつレンズ群を配置するこ
とが望ましい。
【００１９】明るさ絞りより物体側に少なくとも一つの
変倍作用をもつレンズ群を配置することが望ましい。更
に変倍時の移動スペースを効率よくし、且つ、小型化を
行うことができる。
【００２０】尚、この項については、以下の構成Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅにも適用できる。 （Ａ−２） 構成Ａの光学系で位相ローパスフィルター
と撮像素子面の間に少なくとも一つのレンズ群（最終部
レンズ群）があることが望ましい。
【００２１】位相ローパスフィルターと撮像素子面の間
に少なくとも一つのレンズ群（最終部レンズ群）がある
ことが望ましい。位相ローパスフィルターはその透過位
置により波面に異なる作用を及ぼすことによりその機能
を果たす。故に、撮像素子の一つの画素に入る光束が細
い位置 即ち、撮像素子に近い位置に配置すると位相ロ
ーパスフィルターはそれだけ細かい構造を要求される。
これはローパスフィルターの設計的にも製造てきにも制
約事項となる。光束の太い位置に位相ローパスフィルタ
ーを配置するとフィルター面の構造を構成しやすくな
る。位相ローパスフィルターと撮像素子面の間に少なく
とも（最終部レンズ群）を配置することにより、光学系
を小型化する上で効率的なレンズ配置と位相ローパスフ
ィルターを撮像素子から適量離して配置することができ
る。（実施例１） 該最終レンズ群は、変倍時固定であることが望ましい
が、位相ローパスフィルターのローパス効果が実質的に
問題ない範囲で移動してもよい。（実施例２） （Ｂ） 電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複
数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルタ
ーを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間
隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくと
も１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ロー
パスフィルターはより撮像素子側に少なくとも１つの変
倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、前記ローパスフ
ィルターが、撮像面上でのローパス効果が実質的に変ら
ないように、撮像面との間隔を変化させることを特徴と
するズーム光学系。
【００２２】構成Ａ−２で指摘したように位相ローパス
フィルターを撮像素子から適量離して配置することが望
ましい。前記位相ローパスフィルターはより撮像素子側
に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群を配するこ
とにより、位相ローパスフィルターを撮像素子の間隔を
確保し、且つ、変倍時、該位相ローパスフィルターを光
軸方向に移動させることにより、該フィルターより撮像
素子側の変倍によるローパス効果への影響を相殺でき
る。（実施例３） 尚、位相ローパスフィルターより撮像素子側に大きさ変
倍作用のレンズ群がなくても、レンズ群の移動等により
撮像面上のローパス効果が変化する場合も本願は適用で
きる。 （Ｃ） 電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複
数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルタ
ーを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間
隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくと
も１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ロー
パスフィルターはより撮像素子側に少なくとも１つの変
倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、撮像面上でのロ
ーパス効果が実質的に変らないように、前記位相ローパ
スフィルターの作用が変化することを特徴とするズーム
光学系。
【００２３】この構成であれば、位相ローパスフィルタ
ーを前後スペースの制限を受けないで、必要な位置に配
置できる。例えば、もっとも効果的とされている明るさ
絞りの近傍に配置することができる。以下に位相ローパ
スフィルターの作用が変化させる実現手段に関する発明
事項を示す。 （Ｃ−１） 前記ローパスフィルターは液晶レンズで構
成され、液晶への電圧を変化させることによりローパス
フィルターとしての作用を変化させることを特徴とする
構成Ｃのズーム光学系。
【００２４】液晶レンズで位相ローパスフィルターを構
成し、電圧をかけることにより屈折率を変化されること
により、撮影時に撮像面上で必要なローパス効果を得る
ことができる。
【００２５】液晶にかける電圧は、ズームレンズ系の焦
点距離やフォーカシングに応じて決定してもよいし、更
に、温度など液晶レンズの屈折率に影響を与える温度な
どを考慮してもよいし、又、ローパス効果そのものをモ
ニターする手段を配置し、そのモニターの出力等を用い
て決定しても良い。
【００２６】前記液晶レンズは、偏光方向によりローパ
ス効果が異ならないことが望ましい。前記液晶レンズに
よる位相ローパスフィルターは、（実質的に透明な複屈
折液晶材からなる第１本体と、実質的に透明な複屈折液
晶材からなる第２本体と、電気場または磁場を前記第１
本体及び第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極
からなる部材を有し、前記第１本体の後面、及び、前記
第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１
本体および第２本体が、光軸に垂直な面に対してほぼ対
称な形状を有し、それぞれが同様のローパス効果を生む
ように構成される）ことにより、偏光方向によらず同様
のローパス効果がえられ、液晶に与える電圧によりロー
パス効果が変化させることができる。（実施例４） 又、電圧を印加していないとき液晶材の長軸方向がねじ
れるように重ねられるように構成されるカイラルネマチ
ック液晶やコレステリック液晶などを用いても良い （Ｃ−２） 前記ローパスフィルターは複数枚からな
り、それぞれの位置関係の変化によりローパスフィルタ
ーとしての作用を変化させることを特徴とする構成Ｃの
ズーム光学系。
【００２７】複数枚の位相ローパスフィルターを光軸方
向に重ねることにより必要なローパス効果を得ることが
できる。元々１枚が薄い構成なので、複数枚重ねてもズ
ーム光学系の小型化には影響ない。本提案では、この複
数枚の位相ローパスフィルターの相対的位置を変化させ
てローパス効果を変化させるというものである。変化さ
せる方向は光軸方向でもよい。この複数の位相フィルタ
ーの間にレンズエレメントを配置し、それぞれの間隔が
変化するように構成してもよい。 （Ｃ−３） Ｃ−２のフィルターの位置関係の変化は、
光軸に垂直な面内の移動によるもの。
【００２８】複数枚の位相ローパスフィルターを光軸方
向に重ねることにより必要なローパス効果を得ることが
できる。本提案では、この複数枚の位相ローパスフィル
ターの相対的位置を 光軸に垂直な面内での移動によ
り、変化させてローパス効果を変化させるというもので
ある。このように変化させることにより位相ローパスフ
ィルター群を透過する光束の、それぞれのフィルターの
透過する位置の組合わせが変化させることができる。 （Ｃ−４） 構成Ｃ−２のフィルターの位置関係の変化
は、光軸に垂直な面内の回転移動によるもの。
【００２９】複数枚の位相ローパスフィルターを光軸方
向に重ねることにより必要なローパス効果を得ることが
できる。本提案では、この複数枚の位相ローパスフィル
ターの相対的位置を 光軸に垂直な面内での回転移動に
より、変化させてローパス効果を変化させるというもの
である。このように変化させることにより、構成Ｃ−３
の効果に加え 位相ローパスフィルターの大きさは光束
と通る大きさで決定することができ、又、移動による光
束範囲外にでる位相ローパスフィルターのスペースが必
要なく、小型化に適している。（実施例５） （Ｄ） 電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複
数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルタ
ーを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間
隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくと
も１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ロー
パスフィルターは複数枚が配置され、少なくとも１枚の
前記位相ローパスフィルターは光路上に退避、挿入が可
能であることを特徴とするズーム光学系。
【００３０】前記ローパスフィルターは光路中から退避
可能な構成とすることにより、ズームレンズ系内には撮
像面上に必要なローパス状態を与える位相差ローパスフ
ィルターが配置することができる。
【００３１】退避または挿入されるローパスフィルター
は、それぞれ同じ位置にある必要はなく、レンズ系の異
なって位置に挿入されてもよい。これにより、位相差フ
ィルターの種類を増やすことなく、挿入位置を変化させ
ることにより、ズーム光学系を変倍しても撮像面上に必
要なローパス状態を与えることができる。（実施例６） 退避または挿入は、物理的にフィルターを光束範囲内外
に移動させることに限らず、構成Ｃ−１や構成Ｃ−４等
の手法により、光学系内に配置した状態で、フィルター
の位相ローパスフィルターとしての機能を消失させた
り、発揮させたりすることで実現してもよい。 （Ｅ） 電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複
数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルタ
ーを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間
隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくと
も１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ロー
パスフィルターはより撮像素子側に少なくとも１つの変
倍作用をもつレンズ群があり、変倍域の中で、該位相ロ
ーパスフィルターは、撮像面上のローパス効果がもっと
も弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できる
ようなローパス作用をもつように構成することを特徴と
する。
【００３２】位相ローパスフィルターを光束の太いとこ
ろに配置することにより位相ローパスフィルターの構成
を有利にできる。変倍により撮像面上のローパス効果が
変化する。位相ローパスフィルターは、撮像面上のロー
パス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がも
っとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成
することにより、ローパス効果が強くなりすぎ画質が劣
化する変倍域も生じるが、偽信号などの発生がなく、レ
ンズ系の構成が単純となり、システム全体の小型化、低
コスト化上好ましい。（実施例７） 以上、本願発明について説明したが、本発明に係る位相
ローパスフィルターは、ローパス効果を有する薄いフィ
ルターであれば特に限定するものでないが、以下のもの
が望ましい。 イ．位相ローパスフィルターは、入射する光束の中心の
波面の位相を基準としたとき、入射する光束の波面の位
相を進める進相作用を有する領域と、位相を遅らせる遅
相作用を有する領域が交互に形成されていることを特徴
とするズーム光学系。 ロ．前記位相ローパスフィルターは、入射する光束の波
面を多数に分割する作用を有することを特徴とするズー
ム光学系。 ハ．前記位相ローパスフィルターは回折格子を有してい
ることを特徴とするズーム光学系。
【００３３】本願はここに上げたズームレンズタイプに
のみ限定するものでもない。又、本願は、フォーカシン
グ作用の為に生じる変倍作用についても適用できる。
又、本願において、前記明るさ絞りより撮像素子側に少
なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があることは、
必ずしも必須要件でない。即ち、前記明るさ絞りより撮
像素子側に変倍作用をもつレンズ群がない光学系に関し
ては、位相ローパスフィルターは、明るさ絞りの近傍に
配置することにより、撮像面上で一定のローパス効果を
得ることができる。但し、より光束の太いところに位相
ローパスフィルターを配置したい等の要請がある場合、
前記明るさ絞りより撮像素子側に変倍作用をもつレンズ
群がない光学系に関しても、本願は適用される。
【００３４】
【発明の実施の形態】［実施例１］図１に実施例１の構
成を示す。実施例１は、物体側より正のパワーを有し変
倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可
動で変倍作用を有する第２レンズ群２、明るさ絞り３
と、正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第
３レンズ群４と、位相ローパスフィルター５と、変倍時
固定の第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されてい
る。この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ
絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化
する。従来のように水晶ローパスフィルターが用いられ
ていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ
群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与
している。位相ローパスフィルターの撮像素子側には変
倍時固定の第４レンズ群が配置され、広角から望遠への
変倍においても、位相ローパスフィルターによるローパ
ス効果は変化しない。 ［実施例２］図２に実施例２の構成を示す。実施例２
は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レン
ズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有す
る第２レンズ群２、明るさ絞り３と、正のパワーを有し
変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、位相
ローパスフィルター５と、正のパワーを有し変倍時像面
の補償程度に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から
構成されている。この光学系は広角端から望遠端まで開
放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナ
ンバーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルタ
ーが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的
そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高
性能化に寄与している。位相ローパスフィルターの撮像
素子側には若干可動するがあまり変倍作用に寄与してい
ない第４レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍に
おいても、位相ローパスフィルターによるローパス効果
は実用上問題になるほどは変化しない。
【００３５】尚、位相ローパスフィルターと第４レンズ
群との間隔を変倍時変化させ更に撮像面上のローパス効
果の変化を少なくすることもできる。 ［実施例３］図３に実施例３の構成を示す。実施例３
は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レン
ズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有す
る第２レンズ群２、変倍時固定の明るさ絞り３と、変倍
時可動の位相ローパスフィルター８と正のパワーを有し
変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、正の
パワーを有し変倍時像面の補償程度に可動な第４レンズ
群６と撮像素子面７から構成されている。この光学系は
広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であ
り、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。従来のよう
に水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮
像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズ
ーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。位相ロ
ーパスフィルターは、明るさ絞りと同じ第２レンズ群と
第３レンズ群の間に配置されている。この部位は光束が
太く位相ローパスフィルターの構成には有利である。変
倍時にローパスフィルターは可動とし、撮像面上のロー
パス効果の変化を少なくしている。尚、第３レンズ群の
第４レンズ群の合成前側焦点位置との関係によっては、
位相差ローパスフィルターは、第３群と一体で可動させ
てもよい。 ［実施例４］図４に実施例４の全体の構成を示す。実施
例４は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１
レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を
有する第２レンズ群２、変倍時固定の明るさ絞り３と、
液晶材を用いたローパス作用可変の位相ローパスフィル
ター９と正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有す
る第３レンズ群４と、正のパワーを有し変倍時像面の補
償程度に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成
されている。
【００３６】この光学系は広角端から望遠端まで開放時
の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバ
ーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが
用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そば
にレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能
化に寄与している。位相ローパスフィルターは、明るさ
絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く位
相ローパスフィルターの構成には有利である。変倍時に
ローパスフィルターはそのローパス作用を変動させ、撮
像面上のローパス効果の変化を少なくしている。
【００３７】図５に実施例４でもちいるローパス作用が
可変な位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す。
図５は平行平面ガラス20、25に挟まれた液晶素子であ
り、複屈折液晶材21、24と被写体側と撮像側にそれぞれ
に対して対称な形状をした中間レンズ層23からなる。図
5（a）は液晶に電荷がかかっていない状態をしめしてお
り、液晶はホモジニアス配列となり、液晶分子の長軸方
向が光軸と直交する配列となる。複屈折液晶材21、24の
配向方向を直交させることにより、複屈折液晶材21で常
光屈折率を受ける偏光方向の光は、複屈折液晶材22で異
常光屈折率を受け、複屈折液晶材21で異常光屈折率を受
ける偏光方向の光は、複屈折液晶材22で常光屈折率を受
けることになり、結果として全光束が同じ作用をうけ
る。
【００３８】図5（ｂ）は液晶に電荷がかかっている状
態をしめしており、液晶はホメオトロピック配列とな
り、液晶分子の長軸方向が光軸と平行になる配列とな
る。故に全光束は複屈折液晶材21、24で常光屈折率の作
用をうけ、電荷のかかっていないときと異なるローパス
作用をうける。 ［実施例５］実施例５の光学系全体の配置は実施例４と
同様であり図４に示される。実施例５は、物体側より正
のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワ
ーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群
２、変倍時固定の明るさ絞り３と、複数枚のフィルター
が重ねられローパス作用可変な位相ローパスフィルター
９と正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第
３レンズ群４と、正のパワーを有し変倍時像面の補償程
度に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成され
ている。
【００３９】この光学系は広角端から望遠端まで開放時
の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバ
ーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが
用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そば
にレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能
化に寄与している。位相ローパスフィルターは、明るさ
絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く位
相ローパスフィルターの構成には有利である。変倍時に
ローパスフィルターはそのローパス作用を変動させ、撮
像面上のローパス効果の変化を少なくしている。
【００４０】図６に実施例５で用いるローパス作用が可
変な位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す。図
６のローパスフィルターは、入射する光束の中心の波面
の位相を基準としたとき、入射する光束の波面の位相を
進める進相作用を有する領域と、位相を遅らせる遅相作
用を有する領域が交互に形成されている２枚のフィルタ
ー31、32からなる。フィルター31と32は、同じレイアウ
トであるが、フィルター32はフィルター31より、進相作
用と遅相作用が弱く構成する。
【００４１】２枚のフィルターの進相作用を有する領域
同士と遅相作用を有する領域同士がそれぞれ一致するよ
うに重ねて配置させローパス作用を起こさせる状態（図
６において、フィルター３１の矢印Ａで示したところと
フィルター３２の矢印Ａで示したところとを一致させ
る）と 回転手段により、少なくともいずれかのフィル
ターを回転させ、２枚のフィルターの進相作用を有する
領域と遅相作用がを有する領域が一致するように重ねて
配置させローパス作用を起こさせる状態（図６におい
て、フィルター３１の矢印Ａで示したところと、フィル
ター３２の矢印Ｂで示したところとを一致させるで、得
られるローパス効果を変化させることができる。ここで
は、模式的な例をしめしたが、２枚のフィルターの構成
を適切に設定することにより連続的に変化させることも
できる。 ［実施例６］図７に実施例６の全体の構成を示す。実施
例６は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１
レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を
有する第２レンズ群２、変倍時固定の明るさ絞り３と、
光路上から進退可能な第１の位相ローパスフィルター12
と正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３
レンズ群４と、光路上から進退可能な第２の位相ローパ
スフィルター１３と、正のパワーを有し変倍時に可動な
第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。こ
の光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系
は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。
【００４２】従来のように水晶ローパスフィルターが用
いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばに
レンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化
に寄与している。第１位相ローパスフィルターは、明る
さ絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く
位相ローパスフィルターの構成には有利である。このフ
ィルターは広角端から中間画角まで光路上にあり、この
広角端から中間画角まで、撮像面上のローパス効果の変
化は実用上問題ない範囲になっている。中間画角から望
遠端までの変倍域では、光路上から退避している。第２
位相ローパスフィルターは、広角端から中間画角まで光
路上から退避している。中間画角から望遠端までの変倍
域では、第２位相ローパスフィルターの部位は光束が十
分太く、位相ローパスフィルターの構成には有利であ
る。このフィルターは中間画角から望遠端までの変倍域
では光路上にあり、撮像面上のローパス効果の変化は実
用上問題ない範囲になっている。
【００４３】第１、第２のローパスフィルターは変倍時
光軸方向に可動にしたり、そのローパス作用を変化させ
ることにより、更に撮像面上のローパス効果の変化を小
さくすることができる。
【００４４】第１、第２のローパスフィルターは、物理
的に光路上を進退するのでなく、その作用を消失させた
り発揮させたりして光路上を進退させてもよい。例え
ば、図５の液晶によるローパスフィルターを用いる場
合、中間レンズ２３の屈折率を液晶の常光屈折率と同じ
にすることにより、電圧を印加した状態ではこのフィル
ターのローパス作用は消失し、平行平面板と同じにな
る。例えば、図６のフィルターの進相作用と遅相作用の
強さを２枚のフィルターで同じにしておくことにより、
２枚の進相作用の領域と遅相作用の領域を一致させて重
ねることによりローパス作用はほとんど消失する。 ［実施例７］図８に実施例７の全体の構成を示す。実施
例７は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１
レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を
有する第２レンズ群２、位相ローパスフィルター５、変
倍時固定の明るさ絞り３と、正のパワーを有し変倍時可
動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、正のパワーを
有し変倍時に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から
構成されている。
【００４５】この光学系は広角端から望遠端まで開放時
の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバ
ーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが
用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そば
にレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能
化に寄与している。位相ローパスフィルターは、明るさ
絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く位
相ローパスフィルターの構成には有利である。変倍時に
は撮像面上のローパス効果が変化する。位相ローパスフ
ィルター５は、撮像面上のローパス効果がもっとも弱く
なるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるような
ローパス作用をもつように構成する。ローパス効果が強
くなりすぎ画質が劣化する変倍域も生じるが、偽信号な
どの発生がなく、レンズ系の構成が単純となり、システ
ム全体の小型化、低コスト化上好ましい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
実質的に必要なローパス効果を得ることができる小型で
又低コストな電子撮像素子対応の十分な変倍率を有する
ズーム光学系を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るズーム光学系を示す図
である。
【図２】本発明の実施例２に係るズーム光学系を示す図
である。
【図３】本発明の実施例３に係るズーム光学系を示す図
である。
【図４】本発明の実施例４、５に係るズーム光学系を示
す図である。
【図５】位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す
図である。
【図６】位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す
図である。
【図７】本発明の実施例６に係るズーム光学系を示す図
である。
【図８】本発明の実施例７に係るズーム光学系を示す図
である。
【符号の説明】
１，２，４，６ レンズ群 ３ 明るさ絞り ５ 位相ローパスフィルター ７ 撮像素子面
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA03 PA06 PA08 PA09 PA19 PB08 PB10 PB11 QA02 QA05 QA07 QA13 QA17 QA21 QA22 QA25 QA26 QA33 QA34 QA37 QA41 QA42 QA45 QA46 RA28 RA32 RA43 SA23 SA27 SA29 SA31 SA32 SA63 SA64 SA65 SA72 SA75 SB02 SB04 SB14 SB24 SB32 SB33 UA09 9A001 HH23 KK16

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用い
    られるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明る
    さ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前
    記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明る
    さ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をも
    つレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより物
    体側のレンズ群でほとんどの変倍作用がなされることを
    特徴とするローパスフィルターを有するズームレンズ。
  2. 【請求項２】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用い
    られるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相
    ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ
    群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位
    相ローパスフィルターはより撮像素子側に少なくとも１
    つの変倍等で移動するレンズ群を有し、前記レンズ群が
    移動時、前記ローパスフィルターが、撮像面上でのロー
    パス効果が実質的に変らないように、撮像面との間隔を
    変化させることを特徴とするズームレンズ。
  3. 【請求項３】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用い
    られるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明る
    さ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前
    記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明る
    さ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をも
    つレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターはより
    撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群
    があり、変倍時、前記ローパスフィルターが、撮像面上
    でのローパス効果が実質的に変らないように、撮像面と
    の間隔を変化させることを特徴とするズームレンズ。
  4. 【請求項４】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用い
    られるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相
    ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ
    群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位
    相ローパスフィルターはより撮像素子側に少なくとも１
    つの変倍等で移動するレンズ群を有し、前記レンズ群が
    移動時、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らない
    ように、前記位相ローパスフィルターの作用が変化する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  5. 【請求項５】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用い
    られるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明る
    さ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前
    記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明る
    さ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をも
    つレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターはより
    撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群
    があり、変倍時、撮像面上でのローパス効果が実質的に
    変らないように、前記位相ローパスフィルターの作用が
    変化することを特徴とするズームレンズ。
  6. 【請求項６】 前記ローパスフィルターは液晶レンズで
    構成され、液晶への電圧を変化させることによりローパ
    スフィルターとしての作用を変化させることを特徴とす
    る請求項４又は請求項５記載のズームレンズ。
  7. 【請求項７】 前記ローパスフィルターは複数枚からな
    り、それぞれの位置関係の変化によりローパスフィルタ
    ーとしての作用を変化させることを特徴とする請求項４
    又は請求項５記載のズームレンズ。
  8. 【請求項８】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用い
    られるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相
    ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ
    群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位
    相ローパスフィルターは複数枚が配置され、少なくとも
    １枚の前記位相ローパスフィルターは光路上に退避、挿
    入が可能であることを特徴とするズームレンズ。
  9. 【請求項９】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用い
    られるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明る
    さ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前
    記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明る
    さ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をも
    つレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターは複数
    枚が配置され、少なくとも１枚の前記位相ローパスフィ
    ルターは光路上に退避、挿入が可能であることを特徴と
    するズームレンズ。
  10. 【請求項１０】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用
    いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位
    相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレン
    ズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記
    位相ローパスフィルターはより撮像素子側に少なくとも
    １つの変倍等で移動するレンズ群を有し、変倍域の中
    で、該位相ローパスフィルターは、撮像面上のローパス
    効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっと
    も発揮できるようなローパス作用をもつように構成する
    ことを特徴とするズームレンズ。
  11. 【請求項１１】 電子撮像手段を用いる撮像光学系に用
    いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明
    るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、
    前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明
    るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用を
    もつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターはよ
    り撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ
    群があり、変倍域の中で、該位相ローパスフィルター
    は、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、
    撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作
    用をもつように構成することを特徴とするズームレン
    ズ。
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