JP2005221597A - アナモフィックコンバーター - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルシネマ用として好適な、小型で光学性能が良好なアナモフィックコンバーターを提供すること。
【解決手段】結像光学系の像側のレンズ群内に、挿脱可能としたアナモフィックコンバーターであって、前記アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意の断面Ｘにおける焦点距離変換倍率をβｘ、光軸を含み前記Ｘに垂直な断面Ｙにおける焦点距離変換倍率をβｙとし、前記結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比をＡＲ１、前記レンズ群の像側に配置された撮像手段の有効領域におけるアスペクト比をＡＲ２としたとき、
０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１
（ＡＲ２²＋１）・βｙ²／（ＡＲ１²＋１）＞１
の条件を満足するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像素子と異なるアスペクト比の映像を撮影するフィルムカメラやテレビカメラ、あるいはビデオカメラ等に用いられるアナモフィックコンバーターに関するものである。

画像のアスペクト比を変換して記録・再生する技術としては、従来から種々提案されてきている。特に映画用としては、アスペクト比２．３５：１のシネマスコープ形式の映像記録・再生システムとして、アナモフィックレンズを用いて光学的に水平方向を圧縮してフィルムに撮影し、再生時にもアナモフィックレンズを用いて光学的にフィルム上の画像を水平方向に拡大して映写する方式が一般に用いられている。

アナモフィックコンバーターとしては、例えば特許文献１、特許文献２等に開示されているような結像光学系の物体側に取り付けるフロントコンバーターが知られている。これらにおいては、シンプルで、変換比率によらず適切な有効径を確保することによりケラレが生じないコンバーターが実現される。また、このようなフロントコンバーターにおいて、例えば特許文献３、特許文献４等においては、フォーカスによる非点収差を補正する技術が提案されている。

また、結像光学系の像側に取り付けるリアコンバーターとして、例えば特許文献５に記載されているようなフォーカスによる非点収差変化を少なくしたものが知られている。さらに、結像光学系のフォーカス群より像側に挿脱可能な内蔵コンバーターを有する、例えば特許文献６に記載されているようなコンバーターが知られている。この内蔵コンバーターにおいても、非点収差の変化を少なくすることができる。
特開平２−１３９１６号公報 特開平６−８２６９１号公報 特開平３−２５４０７号公報 特開平５−１８８２７１号公報 特許第３０２１９８５号公報 特開平０８−１８４７５９号公報

近年ビデオ技術の高画質化が進み、ＨＤＴＶシステムで映画を撮影するデジタルシネマシステムが一般化しつつある。デジタルシネマシステムではアスペクト比１６：９（１．７８：１）の撮像素子を用いることが一般的であるが、アスペクト比２．３５：１のシネマスコープ形式での撮影のために、撮像素子側の画素を有効に活用して画質を向上するためのアナモフィックコンバーターが要望されている。
シネ用アナモフィックコンバーターとしては、適切なアスペクト比変換がなされること、ケラレが生じないこと、結像光学系の有効像面を十分活用可能なこと、周辺光量低下が少ないこと、結像光学系のズーム・フォーカス全域で高い光学性能を有することが必要である。

ところで、特許文献１や特許文献２に示されるフロントコンバーターは、構成がシンプルで、変換比率によらず適切な有効径を確保することによりケラレが生じないといった利点を有しているが、大型化や、フォーカスによる非点収差変化の点で更なる対策が望まれていた。また、特許文献３や特許文献４のものでは非点収差の補正が可能とされているが、結像光学系のフォーカスに連動してコンバーター内の補正手段を駆動しなければならず、複雑な機構が必要となる。

また、特許文献５のリアコンバーター型では、フォーカスによる非点収差変化がないという利点を有するものであるが、ケラレを抑制するため水平側と垂直側の変換倍率を適切に設定することが必要となり、結像光学系の画角の変化に対する対策等が望まれていた。また特許文献６の内蔵コンバーター型もフォーカスによる非点収差変化が少ないという利点を有するものであるが、角倍率γを１未満としており、ケラレが発生してしまうという問題点があった。

本発明は、デジタルシネマ用として好適な、小型で光学性能が良好なアナモフィックコンバーターを提供することを目的とする。

本発明は、以下のように構成したアナモフィックコンバーターを提供するものである。
すなわち、本発明のアナモフィックコンバーターは、結像光学系の像側のレンズ群内に、挿脱可能としたアナモフィックコンバーターであって、前記アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意の断面Ｘにおける焦点距離変換倍率をβｘ、光軸を含み前記Ｘに垂直な断面Ｙにおける焦点距離変換倍率をβｙとし、前記結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比をＡＲ１、前記レンズ群の像側に配置された撮像手段の有効領域におけるアスペクト比をＡＲ２としたとき、つぎの条件
０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１
（ＡＲ２²＋１）・βｙ²／（ＡＲ１²＋１）＞１
を満足することを特徴としている。
また、本発明のアナモフィックコンバーターは、結像光学系の物体側に配置するアナモフィックコンバーターであって、該アナモフィックコンバーターは、物体側より順に少なくとも２つのアナモフィックレンズａ１，ａ２を有し、該アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意の断面をＸ、光軸を含み前記断面Ｘに垂直な断面をＹとし、該アナモフィックレンズａ１と該アナモフィックレンズａ２の前記断面Ｙにおける屈折力をφａ１，φａ２としたとき、つぎの条件
φａ１＞０
φａ２＜０
を満足することを特徴としている。

本発明によれば、デジタルシネマ用として好適な、小型で光学性能が良好なアナモフィックコンバーターを実現することができる。

［実施形態１］
つぎに、本発明の実施形態の一つとして、結像光学系（合焦用のレンズ群）Ｆの像側のレンズ群内に、挿脱可能とした実施形態１におけるアナモフィックコンバーターについて説明する。
図２は本実施の形態を説明するアスペクト比の概念図、図３は本実施の形態を説明する結像光学系の像面におけるイメージサークル、撮像範囲の概念図、図４は本実施の形態を説明するコンバーターによる変換後のイメージサークル、撮像範囲の概念図、図５は本発明の実施の形態を説明する撮像手段の有効領域の概念図、図６は本発明の実施の形態を説明する映写時の出力画像の表示領域の概念図である。

本実施形態のアナモフィックコンバーターにおいては、つぎのような条件設定をして変換倍率を適切に規定することにより、ケラレを生じることなく適切なアスペクト比変換を行うようにすることができる。
すなわち、前記コンバーターの光軸を含む任意の断面Ｘにおける焦点距離変換倍率をβｘ、光軸を含み前記Ｘに垂直な断面Ｙにおける焦点距離変換倍率をβｙとし、結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比をＡＲ１とし、撮像手段の有効領域のアスペクト比をＡＲ２としたとき、
０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１ （１）
（ＡＲ２²＋１）・βｙ²／（ＡＲ１²＋１）＞１ （２）
となるように条件設定をする。
上記（１）式は、適切なアスペクト比変換を行うための条件である。

図２に示すように像面の横の長さをＸ、像面の縦の長さをＹとすると、アスペクト比ＡＲは、
ＡＲ ＝ Ｘ ／ Ｙ （５）
で表される。図３に結像光学系の撮像範囲の模式図を、また図４に撮像手段の撮像範囲の模式図を示す。図３より、結像光学系の像面における撮像範囲の有効画面寸法の横の長さをＸ１、縦の長さをＹ１、アスペクト比をＡＲ１とし、図４より撮像手段の撮像範囲における横の長さをＸ２、縦の長さをＹ２、アスペクト比をＡＲ２としたとき、
ＡＲ１／ＡＲ２ ＝ （Ｘ１・Ｙ２）／（Ｘ２・Ｙ１） （６）
で表される。

また、図５にアナモフィックコンバーターによるアスペクト比変換後の撮像範囲の概念図を示す。適切なアスペクト比変換がなされるためには、アナモフィックコンバーターの横方向における変換倍率βｘおよび縦方向における変換倍率βｙは、
βｘ ＝ Ｘ２ ／ Ｘ１ （７）
βｙ ＝ Ｙ２ ／ Ｙ１ （８）
であることが望ましい。
（６）〜（８）式より、理想的なアスペクト比変換の為の条件は、
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１ （９）
となる。

実際は１０％程度の誤差は視覚的に影響が少ないため、（１）式を満たすことにより適切なアスペクト比変換が実現できる。
（２）式はアスペクト比変換に伴うケラレを防止するための条件である。コンバーターを結像光学系の像側に配置する場合、イメージサークルは結像光学系側の有効径で規制されるため、変換倍率を１より小さくしても広角化はできず画面周辺でケラレを生じてしまう。 図３に示すように、結像光学系のイメージサークルＩ１は、
Ｉ１＝（Ｘ１²＋Ｙ１²）^1/2＝ Ｙ１・（ＡＲ１²＋１）^1/2 （１０）
で表される。また図４に示すように、撮像手段の対角長Ｉ２は、
Ｉ２＝（Ｘ２²＋Ｙ２²）^1/2＝ βｙ・Ｙ１・（ＡＲ２²＋１）^1/2
（１１）
で表される。

ここで、図５に示すように、アナモフィックコンバーターでアスペクト比変換された像の対角長Ｉ３は、
Ｉ３＝｛（βｘ・Ｘ１）²＋（βｙ・Ｙ１）²｝^1/2
＝βｙ・Ｙ１・（ＡＲ２²＋１）^1/2 （１２）
で表される。したがってアスペクト比変換後の像が撮像手段の対角長を包括しケラレを防止するためには、Ｉ３＞Ｉ２でなければならない。したがって、（１１）式、（１２）式より、
Ｉ３²／Ｉ２²＞１ （１３）
｛βｙ²・（ＡＲ２²＋１）｝／（ＡＲ１²＋１）＞１ （２）
となる。

なお、図６に映写時の出力画像の概念図を示す。映写時には撮像時と逆のアスペクト比変換を行い、元のアスペクト比に戻す必要がある。したがって、図６の横の長さＸ４、縦の長さＹ４はそれぞれ、
Ｘ４ ＝ βｘ’・Ｘ２ （１４）
Ｙ４ ＝ βｙ’・Ｙ２ （１５）
で表される。ここで変換倍率βｘ’、βｙ’は、任意の定数をｍとして
βｘ’ ＝ ｍ／βｘ （１６）
βｙ’ ＝ ｍ／βｙ （１７）
と表せる。

なお、一般に結像光学系のイメージサークルはズーム・フォーカス・絞りにより変化する。（２）式の条件はイメージサークルが最小となる条件に基づいて算出しているので、結像光学系のズーム・フォーカス・絞りの使用範囲を限定することにより、イメージサークルＩ１が撮像手段の対角長Ｉ２より大きく確保できる場合は、（２）式の左辺が１未満でもケラレないようにすることも可能である。

また、本実施例においては、つぎのような条件設定をすることにより、結像光学系内に挿脱可能としてアスペクト比変換するためのアナモフィックコンバーターの構成を適切に規定することができる。
すなわち、物体側より順に、少なくとも２つのアナモフィックレンズａ１、ａ２を有し、該アナモフィックレンズａ１、ａ２の光軸を含む任意の断面Ｘまたは光軸を含み前記Ｘに垂直な断面Ｙにおける屈折力を、φａ１、φａ２としたとき、φａ１ ＞ ０ （３）
φａ２ ＜ ０ （４）
となるように条件設定をする。

断面Ｘと断面Ｙで異なる変換倍率とするためには、Ｘ断面とＹ断面で異なる曲率を持ついわゆるトーリックレンズまたは、ある断面のみ曲率をもつシリンドリカルレンズを少なくとも２枚使用して、前記Ｘ断面と前記Ｙ断面で異なる角倍率のアフォーカルコンバーター（アナモフィックコンバーター）を形成する必要がある。特に（２）式の条件を満たし、ケラレを防止するためには、βｘ＞１またはβｙ＞１でなければならない。したがって、前記Ｘ断面または前記Ｙ断面におけるアナモフィックコンバーターは、物体側から正負構成のテレコンバーター型とする必要がある。

以上に説明したように、本実施の形態のようにアナモフィックコンバーターを結像光学系の像側に配置するようにしたものにおいては、光軸を含む各断面Ｘ，Ｙの変換倍率の条件を規定し、レンズ構成を適切に設定することにより、特にデジタルシネマ用として最適な、光学性能が良好でかつ、ケラレがない内蔵コンバーター方式のアナモフィックコンバーターを達成することができる。

［実施形態２］
つぎに、本発明の実施形態の他の形態として、結像光学系の物体側に配置するようにした実施形態２におけるアナモフィックコンバーターについて説明する。図７は本実施の形態を説明するアスペクト比の概念図、図８は本実施の形態を説明する結像光学系の像面におけるイメージサークル、撮像範囲の概念図、図９は本実施の形態を説明する変換後のイメージサークル、撮像範囲の概念図、図１０は本実施の形態を説明する撮像手段の有効領域の概念図、図１１は本実施の形態を説明する映写時の出力画像の表示領域の概念図、図１２は本実施の形態を説明するアスペクト比変換方法の概念図である。

本実施形態のアナモフィックコンバーターにおいては、つぎのような条件設定をすることにより、垂直方向を拡大して所望のアスペクト比を得るようにすることができる。
すなわち、物体側より順に少なくとも２つのアナモフィックレンズａ１，ａ２を有するアナモフィックコンバーターにおいて、該アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意の断面をＸ、光軸を含み前記断面Ｘに垂直な断面をＹとし、該アナモフィックレンズａ１と該アナモフィックレンズａ２の前記断面Ｙにおける屈折力をφａ１，φａ２としたとき、
φａ１＞０ （１−１）
φａ２＜０ （１−２）
の条件を満足するように条件設定をする。

ここで、例えば、撮影画面を基準として、光軸を含む水平方向を断面Ｘとし、光軸を含み断面Ｘに垂直な断面を断面Ｙとしたとき、断面Ｘ（水平方向）と断面Ｙ（垂直方向）で異なる変換倍率とするためにはシリンドリカルレンズまたはトーリックレンズを少なくとも２枚利用して断面Ｘと断面Ｙで異なる倍率のアフォーカルコンバーター（アナモフィックコンバーター）を形成しなければならない。更に、断面Ｙ方向のみ拡大系とするためには、断面Ｙ方向に正のパワーφａ１を有するアナモフィックレンズと断面Ｙ方向に負のパワーφａ２を有するアナモフィックレンズを物体側から順に正負と配置したテレコンバーター型としなければならない。

また、本実施形態のアナモフィックコンバーターは、結像光学系の物体側に配置するアナモフィックコンバーターを用い、アスペクト比２．３５：１の映像をアスペクト比１６：９の映像に変換する場合、図１２（ａ）に示すように垂直方向を拡大する方法と、図１２（ｂ）に示すように水平方向を圧縮する方法の２方法が考えられる。アナモフィックコンバーターを結像光学系の像側に配置する場合と異なり、いずれの方法でもケラレを生じることはないが、従来の手法では、図１２（ｂ）のように水平方向を圧縮する縮小系のため、水平方向の画角を確保しなければならずアナモフィックコンバーターが大型化してしまう。また、有効画面寸法の長い水平方向でアナモフィックコンバーターが屈折力を有するため、画面周辺部の結像性能が悪化したり、ディストーションが発生したり光学性能の低下を招く。本発明では、図２３（ａ）に示すように垂直方向を拡大することにより、有効画面寸法の短い垂直方向でコンバーターが屈折力をもつため、画面周辺部の結像性能やディストーションによる光学性能の低下が少なく、小型で軽量なアナモフィックコンバーターが実現できる。 また、本実施形態のアナモフィックコンバーターにおいては、つぎのような条件設定をすることにより、適切なアスペクト比変換を行うことができる。
すなわち、前記断面Ｘにおける焦点距離変換倍率をβｘ、前記断面Ｙにおける焦点距離変換倍率をβｙとし、結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比をＡＲ１とし、前記結像光学系の像側に配置された撮像手段の有効領域におけるアスペクト比をＡＲ２としたとき、
０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１ （２−１）
の条件を満足するように条件設定をする。
（２−１）式は適切なアスペクト比変換を行うための条件式である。

図７のように像面の横の長さをＸ、像面の縦の長さをＹとすると、アスペクト比ＡＲは、
ＡＲ ＝ Ｘ ／ Ｙ （３−１）
で表される。図８に結像光学系の撮像範囲の模式図を、また図９に撮像手段の撮像範囲の模式図を示す。図８より、結像光学系の像面における撮像範囲の有効画面寸法の横の長さをＸ１、縦の長さをＹ１、アスペクト比をＡＲ１とし、図９より撮像手段の撮像範囲における横の長さをＸ２、縦の長さをＹ２、アスペクト比をＡＲ２としたとき、
ＡＲ１／ＡＲ２ ＝ （Ｘ１・Ｙ２）／（Ｘ２・Ｙ１） （４−１）
で表される。
また、図１０にアナモフィックコンバーターによるアスペクト比変換後の撮像範囲の概念図を示す。適切なアスペクト比変換がなされるためには、アナモフィックコンバーターの横方向における変換倍率βｘおよび縦方向における変換倍率βｙは、
βｘ ＝ Ｘ２ ／ Ｘ１ （５−１）
βｙ ＝ Ｙ２ ／ Ｙ１ （６−１）
であることが望ましい。

上記（４−１）〜（６−１）式より、理想的なアスペクト比変換の為の条件は、
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１ （７−１）
となる。実際は１０％程度の誤差は視覚的に影響が少ないため、（２−１）式を満たすことにより適切なアスペクト比変換が実現できる。
なお、図１１に映写時の出力画像の概念図を示す。映写時には撮像時と逆のアスペクト比変換を行い、元のアスペクト比に戻す必要がある。

したがって、図１１の横の長さＸ４、縦の長さＹ４はそれぞれ、
Ｘ４ ＝ βｘ’・Ｘ２ （８−１）
Ｙ４ ＝ βｙ’・Ｙ２ （９−１）
で表される。ここで変換倍率βｘ’、βｙ’は、任意の定数をｍとして
βｘ’ ＝ ｍ／βｘ （１０−１）
βｙ’ ＝ ｍ／βｙ （１１−１）
と表せる。

以上説明したように、本実施の形態のようにアナモフィックコンバーターを結像光学系の物体側に配置するようにしたものにおいては、光軸を含む各断面Ｘ，Ｙの変換倍率の条件を規定し、レンズ構成を適切に設定することにより、特にデジタルシネマ用として最適な小型且つ光学性能の高いフロントコンバーター方式のアナモフィックコンバーターを達成することができる。

以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本発明の結像光学系の像側にアナモフィックコンバーターを配した構成を適用した実施例１の構成例について説明する。
図１は本発明の実施例１における構成を示す図であり、（ａ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向におけるレンズ構成を示す断面図、（ｂ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＸ方向におけるレンズ構成を示す断面図である。また図１３は実施例１における数値実施例のｆｘ＝１０．３ｍｍ、ｆｙ＝１３．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図、
図１４は実施例１における数値実施例のｆｘ＝１０．３ｍｍ、ｆｙ＝１３．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図、
図１５は実施例１における数値実施例のｆｘ＝３９．５ｍｍ、ｆｙ＝５２．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図、
図１６は実施例１における数値実施例のｆｘ＝３９．５ｍｍ、ｆｙ＝５２．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図、
図１７は実施例１における数値実施例のｆｘ＝１５１．１ｍｍ、ｆｙ＝１９９．７ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図、
図１８は実施例１における数値実施例のｆｘ＝１５１．１ｍｍ、ｆｙ＝１９９．７ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図である。

また、図１９は実施例１におけるアナモフィックコンバーター挿入前の広角端におけるレンズ構成を示す断面図、
図２０は実施例１における数値実施例のアナモフィックコンバーター挿入前のｆ＝１０．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける縦収差図、
図２１は実施例１における数値実施例のアナモフィックコンバーター挿入前のｆ＝３９．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける縦収差図、
図２２は実施例１における数値実施例のアナモフィックコンバーター挿入前のｆ＝１５１．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける縦収差図、
図２３は本発明の実施例２における構成を示す図であり、（ａ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＸ方向におけるレンズの断面図、（ｂ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向におけるレンズの断面図である。

図１において、Ｆは第１群としての正の屈折力の前玉レンズ群である。Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエ−タであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。Ｃは第３群としての負の屈折力のコンペンセ−タであり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ凸の軌跡を有して非直線的に移動している。バリエ−タＶとコンペンセ−タＣとで変倍系を構成している。
ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の変倍中固定のリレ−群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。

次に、本実施例における第４群の特徴について説明する。
第４群は略アフォーカルな間隔Ａを有し、アナモフィックコンバーターＡＮが前記間隔Ａに挿脱可能に構成されている。ＡＮは２枚のシリンドリカルレンズａ１、ａ２で構成されており、各シリンドリカルレンズはＸ方向の曲率がゼロ、Ｙ方向にのみ曲率を有している。前記ａ１，ａ２のＹ方向の屈折力φａ１、φａ２は、
φａ１ ＝ ＋０．０１６２
φａ２ ＝ −０．０２１４
であり、（３）式、（４）式の条件を満たす。

結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比ＡＲ１、撮像手段の有効領域のアスペクト比をＡＲ２は、
ＡＲ１＝２．３５ （１８）
ＡＲ２＝１．７８ （１９）
である。
また、Ｘ方向の変換倍率βｘおよびＹ方向の変換倍率βｙは
βｘ＝１．０ （２０）
βｙ＝１．３２ （２１）
である。

したがって、各条件式の値は
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１．００ （２２）
（ＡＲ２²＋１）・βｙ²／（ＡＲ１²＋１）＝１．１１ （２３）
で（１）式、（２）式の条件を満たしており、光学性能が良好でかつ、ケラレがない内蔵コンバーター方式のアナモフィックコンバーターを達成している。
以下に本実施例における数値実施例を示す。
［実施例１における数値実施例］

＊ｒ２４〜ｒ２７：シリンドリカルレンズ。Ｘ方向の曲率半径はゼロである。

［実施例２］
本発明のアナモフィックコンバーターを結像光学系の物体側に配置するようにした構成を適用した実施例２における構成例について説明する。
図２３は本実施例における構成を示す図であり、（ａ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＸ方向におけるレンズの断面図、（ｂ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向におけるレンズの断面図、図２４は本実施例における数値実施例の物体距離無限遠時における広角端Ｘ方向の縦収差図、図２５は本実施例における数値実施例の物体距離無限遠時における広角端Ｙ方向の縦収差図、図２６は本実施例における数値実施例の物体距離無限遠時におけるｆｘ＝３８．８５ｍｍ，ｆｙ＝５１．３６のＸ方向の縦収差図、図２７は本実施例における数値実施例の物体距離無限遠時におけるｆｘ＝３８．８５ｍｍ，ｆｙ＝５１．３６のＹ方向の縦収差図、図２８は本実施例における数値実施例の物体距離無限遠時における望遠端Ｘ方向の縦収差図、図２９は本実施例における数値実施例の物体距離無限遠時における望遠端Ｙ方向の縦収差図である。

また、図３０は本実施例におけるアナモフィックコンバーター挿入前の広角端におけるレンズ構成を示す断面図、図３１は本実施例における数値実施例の結像光学系の物体距離無限遠時における広角端における縦収差図、図３２は本実施例における数値実施例の結像光学系の物体距離無限遠時におけるｆ＝３８．８５における縦収差図、図３３は本実施例における数値実施例の結像光学系の物体距離無限遠時における望遠端における縦収差図である。

図２３において、光軸を含む水平方向を断面Ｘ、光軸を含み断面Ｘに垂直な断面を断面Ｙとしている。Ｆは第１群としての正の屈折力の前玉レンズ群である。Ｖは第２群としての変倍用の負の屈折力のバリエ−タであり、光軸上を像面側へ単調に移動させることによって広角端（ワイド）から望遠端（テレ）への変倍を行っている。Ｃは第３群としての負の屈折力のコンペンセ−タであり、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を物体側へ凸の軌跡を有して非直線的に移動している。バリエ−タＶとコンペンセ−タＣとで変倍系を構成している。ＳＰは絞り、Ｒは第４群としての正の屈折力の変倍中固定のリレ−群である。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ−等であり、同図ではガラスブロックとして示している。図２３において、ＡＣは本発明におけるアナモフィックコンバーターである。

図２３に示すように本発明におけるアナモフィックコンバーターＡＣは、断面Ｙ方向のみ屈折力を有するシリンドリカルレンズを２枚使用し、断面Ｘと断面Ｙで異なる倍率のアフォーカルコンバーター（アナモフィックコンバーター）を形成している。更に、断面Ｙ方向のみ拡大系とするため、物体側から順に本実施例における数値実施例に示すように断面Ｙ方向で正のパワーφａ１を有するシリンドリカルレンズと断面Ｙ方向で負のパワーφａ２を有するシリンドリカルレンズを配置したテレコンバーター型とした構成になっている。

結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比ＡＲ１、撮像手段の有効領域のアスペクト比をＡＲ２は、
ＡＲ１＝２．３５ （１２−１）
ＡＲ２＝１．７８ （１３−１）
であり、Ｘ方向の変換倍率βｘおよびＹ方向の変換倍率βｙは
βｘ＝１．００ （１４−１）
βｙ＝１．３２ （１５−１）
である。したがって、
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１．００ （１６−１）
で（２）式の条件を満たしており、小型で光学性能が良好なフロントコンバーター方式のアナモフィックコンバーターを達成している。
ｒ１からｒ４が本実施例におけるアナモフィックコンバーターを構成するシリンドリカルレンズであり、断面Ｘの曲率半径はゼロである。
以下に本実施例における数値実施例を示す。

［実施例２における数値実施例］

＊ｒ１からｒ４が本発明におけるアナモフィックコンバーターを構成するシリンドリカルレンズであり、断面Ｘの曲率半径はゼロである。

本発明の実施例１における構成を示す図であり、（ａ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向におけるレンズ構成を示す断面図、（ｂ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＸ方向におけるレンズ構成を示す断面図。 本発明の実施の形態１を説明するアスペクト比の概念図。 本発明の実施の形態１を説明する結像光学系の像面におけるイメージサークル、撮像範囲の概念図。 本発明の実施の形態１を説明するコンバーターによる変換後のイメージサークル、撮像範囲の概念図。 本発明の実施の形態１を説明する撮像手段の有効領域の概念図。 本発明の実施の形態１を説明する映写時の出力画像の表示領域の概念図。 本発明の実施の形態２を説明するアスペクト比の概念図。 本発明の実施の形態２を説明する結像光学系の像面におけるイメージサークル、撮像範囲の概念図。 本発明の実施の形態２を説明する変換後のイメージサークル、撮像範囲の概念図。 本発明の実施の形態２を説明する撮像手段の有効領域の概念図。 本発明の実施の形態２を説明する映写時の出力画像の表示領域の概念図。 本発明の実施の形態２を説明するアスペクト比変換方法の概念図。 実施例１における数値実施例のｆｘ＝１０．３ｍｍ、ｆｙ＝１３．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図。 実施例１における数値実施例のｆｘ＝１０．３ｍｍ、ｆｙ＝１３．６ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図。 実施例１における数値実施例のｆｘ＝３９．５ｍｍ、ｆｙ＝５２．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図。 実施例１における数値実施例のｆｘ＝３９．５ｍｍ、ｆｙ＝５２．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図。 実施例１における数値実施例のｆｘ＝１５１．１ｍｍ、ｆｙ＝１９９．７ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図。 実施例１における数値実施例のｆｘ＝１５１．１ｍｍ、ｆｙ＝１９９．７ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図。 実施例１におけるアナモフィックコンバーター挿入前の広角端におけるレンズ構成を示す断面図。 実施例１における数値実施例のアナモフィックコンバーター挿入前のｆ＝１０．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける縦収差図。 実施例１における数値実施例のアナモフィックコンバーター挿入前のｆ＝３９．５ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける縦収差図。 実施例１における数値実施例のアナモフィックコンバーター挿入前のｆ＝１５１．１ｍｍ、物体距離２．５ｍにおける縦収差図。 本発明の実施例２における構成を示す図であり、（ａ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＸ方向におけるレンズの断面図、（ｂ）はアナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向におけるレンズの断面図。 実施例２における数値実施例の物体距離無限遠時における広角端Ｘ方向の縦収差図。 実施例２における数値実施例の物体距離無限遠時における広角端Ｙ方向の縦収差図。 実施例２における数値実施例の物体距離無限遠時におけるｆｘ＝３８．８５ｍｍ，ｆｙ＝５１．３６のＸ方向の縦収差図。 実施例２における数値実施例の物体距離無限遠時におけるｆｘ＝３８．８５ｍｍ，ｆｙ＝５１．３６のＹ方向の縦収差図。 実施例２における数値実施例の物体距離無限遠時における望遠端Ｘ方向の縦収差図。 実施例２における数値実施例の物体距離無限遠時における望遠端Ｙ方向の縦収差図。 実施例２におけるアナモフィックコンバーター挿入前の広角端におけるレンズ構成を示す断面図。。 実施例２における数値実施例の結像光学系の物体距離無限遠時における広角端における縦収差図。 実施例２における数値実施例の結像光学系の物体距離無限遠時におけるｆ＝３８．８５における縦収差図。 実施例２における数値実施例の結像光学系の物体距離無限遠時における望遠端における縦収差図。

Claims (4)

1. 結像光学系の像側のレンズ群内に、挿脱可能としたアナモフィックコンバーターであって、
   前記アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意の断面Ｘにおける焦点距離変換倍率をβｘ、光軸を含み前記Ｘに垂直な断面Ｙにおける焦点距離変換倍率をβｙとし、前記結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比をＡＲ１、前記レンズ群の像側に配置された撮像手段の有効領域におけるアスペクト比をＡＲ２としたとき、つぎの条件を満足することを特徴とするアナモフィックコンバーター。
   
   ０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１
   （ＡＲ２²＋１）・βｙ²／（ＡＲ１²＋１）＞１
2. 前記アナモフィックコンバーターは、物体側より順に、少なくとも２つのアナモフィックレンズａ１、ａ２を有し、該アナモフィックレンズａ１、ａ２の光軸を含む任意の断面Ｘまたは光軸を含み前記Ｘに垂直な断面Ｙにおける屈折力を、φａ１、φａ２としたとき、つぎの条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のアナモフィックコンバーター。
   φａ１ ＞ ０
   φａ２ ＜ ０
3. 結像光学系の物体側に配置するアナモフィックコンバーターであって、該アナモフィックコンバーターは、物体側より順に少なくとも２つのアナモフィックレンズａ１，ａ２を有し、該アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意の断面をＸ、光軸を含み前記断面Ｘに垂直な断面をＹとし、該アナモフィックレンズａ１と該アナモフィックレンズａ２の前記断面Ｙにおける屈折力をφａ１，φａ２としたとき、つぎの条件を満足することを特徴とするアナモフィックコンバーター。
   φａ１＞０
   φａ２＜０
4. 前記断面Ｘにおける焦点距離変換倍率をβｘ、前記断面Ｙにおける焦点距離変換倍率をβｙとし、結像光学系の像面における撮像範囲のアスペクト比をＡＲ１とし、前記結像光学系の像側に配置された撮像手段の有効領域におけるアスペクト比をＡＲ２としたとき、つぎの条件を満足することを特徴とする請求項３に記載のアナモフィックコンバーター。
   ０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１

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