JP2016218444A - 撮影光学系および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】口径食がある場合でも全画角の光束の焦点外れ像を良好に取得可能な撮影光学系を提供する。【解決手段】撮影光学系は、絞りと、絞りの物体側に配置された第１のアポダイゼーションフィルタと、絞りの像面側に配置された第２のアポダイゼーションフィルタとを有し、第１のアポダイゼーションフィルタおよび第２のアポダイゼーションフィルタのそれぞれは、所定の透過率分布を有し、最大画角のメリジオナル光束は、絞りを開放した状態で、第１のアポダイゼーションフィルタの光軸上の点および第２のアポダイゼーションフィルタの光軸上の点の少なくとも一方を含まない光路を通る。【選択図】図３

Description

本発明は、撮影光束の光量を制御可能な撮影光学系に関する。

一般的に、撮影光学系は、焦点外れ像（ボケ像）の輪郭に光量が集中せず、中心部から周辺部にかけて滑らかに光量が分布するボケ像を形成可能であることが好ましい。しかしながら、ピントの合った被写体と被写界深度外にある被写体の撮影光学系からの距離や撮影光学系の収差に応じて、ボケ像の見え方は変化する。このため、全撮影領域で好ましいボケ像を形成することは困難である。

特許文献１、２には、アポダイゼーションフィルタを備えた光学系が開示されている。特許文献１、２において、アポダイゼーションフィルタは、光軸と直交する方向において光軸から離れるに従って透過光量が減少するように構成された透過率分布フィルタである。このようなアポダイゼーションフィルタにより、撮影光束内に強度分布を付加することができ、良好な焦点外れ像（ボケ像）を形成することが可能となる。

特開平０９−２３６７４０号公報 特開平１１−２３１１９５号公報

一般的に、アポダイゼーションフィルタが光束に与える透過率分布は、光軸に対して中心対称であることが好ましい。特許文献１、２では、各画角の光束に中心対称性の高い透過率分布を与えるため、アポダイゼーションフィルタは絞りの近傍に配置されている。

しかしながら、特許文献１、２の光学系では、口径食がある場合に得られる効果が低減してしまう。口径食とは、光束の一部がケラレることを意味し、ビネッティングとも呼ばれる。撮影光学系における結像性能の向上や撮影レンズ系の小型化・軽量化のためには、口径食を完全になくすことは困難である。しかしながら、口径食のある撮影光学系では、軸上光束と軸外光束との間で絞りを通過する領域が一致しない。このため、得られる効果が画角に応じて異なる。一般的に、軸外光束は、軸上光束よりも絞りの狭い範囲を通過する。このため、軸上光束に合わせた透過率分布を形成すると、軸外光束では透過率分布の効果を得ることができない。

そこで本発明は、口径食がある場合でも全画角の光束の焦点外れ像を良好に取得可能な撮影光学系および撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮影光学系は、絞りと、前記絞りの物体側に配置された第１のアポダイゼーションフィルタと、前記絞りの像面側に配置された第２のアポダイゼーションフィルタと、を有し、前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの両方に関し、光軸に直交する径方向における光軸からの距離をｒ１、ｒ２（ｒ１＜ｒ２）、該光軸から該距離ｒ１、ｒ２だけ離れた位置における透過率をＴ（ｒ１）、Ｔ（ｒ２）とするとき、
Ｔ（ｒ１）≧Ｔ（ｒ２）
を満たし、前記絞りを開放した状態で、最大画角のメリジオナル光束が前記第１のアポダイゼーションフィルタの光軸上の点および前記第２のアポダイゼーションフィルタの光軸上の点の少なくとも一方を含まない光路を通ることを特徴とする。

本発明の他の側面としての撮像装置は、前記撮影光学系と、前記撮影光学系を介して形成される光学像を光電変換して画像データを出力する撮像素子とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、口径食がある場合でも全画角の光束の焦点外れ像を良好に取得可能な撮影光学系および撮像装置を提供することができる。

本実施形態における撮影光学系の断面図である。 本実施形態における条件式（４）の説明図である。 実施例１における撮影光学系の断面図である。 実施例１における透過率分布フィルタの透過率分布を示す図である。 実施例１における透過率分布フィルタが軸外光束に与える透過率分布を示す図である。 実施例１における軸上光束および軸外光束の瞳透過率分布を示す図である。 実施例２における撮影光学系の断面図である。 実施例２における透過率分布フィルタの透過率分布を示す図である。 実施例２における軸上光束および軸外光束の瞳透過率分布を示す図である。 実施例３における撮影光学系の断面図である。 実施例３における透過率分布フィルタの透過率分布を示す図である。 実施例３における軸上光束および軸外光束の瞳透過率分布を示す図である。 実施例４における撮影光学系の断面図である。 実施例４における透過率分布フィルタの透過率分布を示す図である。 実施例４における軸上光束および軸外光束の瞳透過率分布を示す図である。 実施例５における撮影光学系の断面図である。 実施例５における透過率分布フィルタの透過率分布を示す図である。 実施例５における軸上光束および軸外光束の瞳透過率分布を示す図である。 実施例６における撮影光学系の断面図である。 実施例６における透過率分布フィルタの透過率分布を示す図である。 実施例６における軸上光束および軸外光束の瞳透過率分布を示す図である。 本実施形態において、条件式（７）を示す図である。 本実施形態において、フィルタＡに関する条件式（８）を示す図である。 本実施形態において、フィルタＢに関する条件式（８）を示す図である。 本実施形態において、フィルタＣに関する条件式（８）を示す図である。 本実施形態において、フィルタＥに関する条件式（８）を示す図である。 本実施形態における撮像装置の構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態の撮影光学系は、立体被写体の撮影時にボケ像（焦点外れ像）を制御可能な撮影レンズであって、複数のレンズ群（光学要素）および絞りを有する。また撮影光学系は、絞りの前後にそれぞれ少なくとも一つの透過率分布フィルタ（アポダイゼーションフィルタ）を有する。ここで立体被写体とは、距離の異なる複数の部分からなる被写体であり、特に撮影時に撮影レンズの焦点面から被写界深度以上離れた点を有する被写体を意味する。このとき、結像面（像面）には焦点外れ像（ボケ像）が形成される。

焦点面から被写界深度より大きく離れるほどボケ像は大きくなるため、ボケ像を良好に形成する必要がある。具体的には、ボケ像の直径が撮影光学系のイメージサークルの半径に対して約１〜２％よりも大きくなると、ボケ像を認識可能となる。ここでイメージサークルとは、撮影レンズの有効径内を通過した光線が結像する円である。結像面は、ビデオカメラやデジタルカメラなどの撮影レンズが用いられる場合、像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。また結像面は、銀遠カメラ用の撮影レンズが用いられる場合、フィルム面に相当する。なお、前述のイメージサークルの半径は、撮像装置においては撮像面またはフィルム面の最大像高としてもよい。

本実施形態において、ボケ像を「制御する」とは、前述の透過率分布フィルタを用いて各画角の光束に透過率分布を与え、透過率分布フィルタがない場合と比較して、ボケ像の光量分布を変化させることである。外周部（周辺部）において光量が大きいボケ像は、輪郭が強くなり好ましくない。このため、ボケ像の周辺部の透過率を中心部よりも低くすることが好ましい。

従来から、ボケ像を改善する方法として透過率分布フィルタを絞りの近傍に配置して構成された撮影光学系が知られている。絞りの近傍に透過率分布フィルタを配置することにより、各画角の光束の透過率分布フィルタを通過する領域を一致させることができ、有効にアポダイゼーション効果を得ることができる。しかしながら、一般的に撮影光学系では、軸外光束に関して口径食が生じ、軸外光束は絞りの周辺部を通過しない。このとき、絞りの近傍に透過率分布フィルタを配置すると、有効にアポダイゼーション効果を得ることができない。そこで、本実施形態の撮影光学系は、複数のレンズ群および絞りを有し、絞りの前後にそれぞれ少なくとも一つの透過率分布フィルタを有する。このような構成により、軸外光束に関しても有効にアポダイゼーション効果を得ることができる。

以下、図１を参照して、撮影光学系（撮影レンズ）における軸上光束および軸外光束の通過範囲について説明する。図１は、本実施形態における撮影光学系１００の断面図である。撮影光学系１００は、絞りＳＰ、絞りＳＰよりも物体側に配置されたレンズ４１（前群、第１の光学要素）、および、絞りＳＰの像面ＩＰ側に配置されたレンズ４２（後群、第２の光学要素）を有する。また撮影光学系１００の断面３１、３２に、透過率分布フィルタ（アポダイゼーションフィルタ）が配置されている。

絞りＳＰから離れた位置において、軸上光束１０と軸外光束２０（最軸外光束）が通過する光軸ＯＡからの高さは互いに異なる。軸外光束２０は、光軸外に結像する光束であり、図１では、軸上（光軸ＯＡ上）よりも下側から撮影光学系１００に入射して通過する光束を代表的に示している。従来、絞りの近傍に透過率分布フィルタを配置しているのは、各画角の光束が重なる位置に透過率分布フィルタを配置するためである。絞りから離れた位置に透過率分布フィルタを配置すると、軸外光束が光軸から離れた位置を通過するため、軸外光束は非対称な透過率分布の影響を受ける。以下、透過率分布フィルタの透過率分布が中心対称（光軸ＯＡに関して対称）であり、中心部よりも周辺部で透過率が小さい場合を前提として説明する。

軸外光束２０が透過率分布フィルタを通過する際、光軸ＯＡから遠い光線ほど透過率が低くなる。透過率分布フィルタが絞りＳＰの前の断面３１（絞りＳＰよりも物体側）に配置されると、軸上光束１０に関しては光線１２および光線１３が互いに同一の透過率となる。一方、軸外光束２０に関しては、光線２２の透過率が最も高く、光線２３に近いほど透過率が低くなる。反対に、透過率分布フィルタが絞りＳＰの後ろの断面３２（絞りＳＰよりも像面ＩＰ側）に配置されると、軸上光束１０に関しては、断面３１上に透過率分布フィルタを配置した場合と同様に、光線１２および光線１３は互いに同一の透過率となる。一方、軸外光束２０に関しては、光線２３の透過率が最も高く、光線２２に近いほど透過率が低くなる。これが、軸外光束２０の透過率が光軸ＯＡに関して非対称になる理由である。

そこで本実施形態では、絞りＳＰの前後において、軸外光束２０の光線２２と光線２３の透過率の高低が逆の関係となることを利用する。例えば断面３１と断面３２のように、絞りＳＰの前後に少なくとも一つの透過率分布フィルタを組み合わせて配置することにより、軸外光束２０の透過率分布（瞳透過率分布）を等価的に中心対称に近づけることができる。また、絞りＳＰから離れた位置では、軸上光束１０と軸外光束２０の通過位置が互いに異なる。このため、透過率分布フィルタの配置および透過率分布をそれぞれ変化させることにより、軸上光束１０と軸外光束２０の瞳透過率分布を独立に決定することができる。

本実施形態の撮影光学系１００は、立体被写体の撮影時にボケ像を制御可能であり、レンズ４１（前群）とレンズ４２（後群）とを含む複数の光学要素、および、絞りＳＰを有する。また撮影光学系１００は、絞りＳＰの前後（物体側および像面側）にそれぞれ少なくとも一つの透過率分布フィルタ（アポダイゼーションフィルタ）を有する。すなわち撮影光学系１００は、絞りＳＰの物体側に配置された第１のアポダイゼーションフィルタ、および、絞りＳＰの像面ＩＰ側に配置された第２のアポダイゼーションフィルタを有する。第１のアポダイゼーションフィルタおよび第２のアポダイゼーションフィルタはそれぞれ、被写体（立体被写体）のボケ像（焦点外れ像）の光量分布を変化させるように（すなわち、ボケ像を制御可能なように）所定の透過率分布を有する。

本実施形態において、各透過率分布フィルタ（第１のアポダイゼーションフィルタおよび第２のアポダイゼーションフィルタの両方）は、以下の条件式（１）を満たす。

Ｔ（ｒ１）≧Ｔ（ｒ２） （ただし、ｒ１＜ｒ２） … （１）
条件式（１）において、各透過率分布フィルタの中心（光軸ＯＡ）から径方向（光軸ＯＡに直交する方向）に距離ｒ１、ｒ２（ｒ１＜ｒ２）だけ離れた位置における透過率をそれぞれＴ（ｒ１）、Ｔ（ｒ２）とする。すなわち、各透過率分布フィルタは、光軸ＯＡから離れるに従って透過率が低くなるような透過率分布を有する。ただし、各透過率分布フィルタは、その一部の領域において、条件式（１）を満たさないような透過率分布を有していてもよく、全体として実質的に条件式（１）を満たすと評価される透過率分布を有していればよい。

本実施形態において、ボケ像（焦点外れ像）は、手振れや被写体振れによりボケた像ではなく、撮影光学系１００の焦点面から被写界深度以上離れた物点が像面ＩＰに結ぶ像（デフォーカス像）を意味する。立体被写体の撮影時に生じるボケ像の制御は、前述のとおり、絞りＳＰの前後に少なくとも一つの透過率分布フィルタ（アポダイゼーションフィルタ）を配置し、対称性の高い透過率分布を形成することにより実現可能である。

本実施形態において、透過率分布フィルタ（アポダイゼーションフィルタ）は、透明ガラス平板やレンズ面に所定の透過率分布を形成するため、吸収物質や反射物質を蒸着し、または、感光材料を塗布して所定の濃度となるように露光することにより得られる。また、光吸収物質（ＮＤガラス）で作成された凹レンズを用いることができ、または光吸収分布を有する平板を用いてもよい。また、エレクトロクロミック材料などを利用して透過率分布を可変にしてもよい。

条件式（１）は、透過率分布フィルタの透過率分布に関する。周辺部（光軸ＯＡから離れた領域）で光量が大きいエッジの効いたボケを改善するには、光束の中心部（光軸ＯＡに近い領域）よりも光束の周辺部における瞳透過率を低くする必要がある。条件式（１）を満たさない場合、光束の周辺部での光量を光束の中心部より強め、よりエッジの効いた汚いボケとなってしまう。なお、所定の範囲内において透過率を一定にしてもよい。中心部（光軸ＯＡ）から所定の範囲内において透過率を低下させないことにより、撮影光学系１００が取り込む光量を増加させることができる。また、例えばエレクトロクロミック材料を用いた透過率分布フィルタを用いる場合であって、滑らかに変化するような透過率分布を作成することは困難な場合、透過率を段階的に変えてもよい。

本実施形態において、条件式（１）は、光軸ＯＡを通る一断面で満たされればよい。ただし必要に応じて、条件式（１）は、光軸ＯＡに関して対称な領域（全領域）で満たされるように、すなわち透過率分布が中心対称となるようにしてもよい。なお、製造ばらつきなどにより、透過率の最も大きい点が光軸ＯＡからずれる場合や透過率分布にムラができる場合がある。このような場合、透過率の誤差は５〜１０％以内であることが好ましい。

本実施形態において、少なくとも一つの透過率分布フィルタ（第１のアポダイゼーションフィルタまたは第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方）の透過率は、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。

Ｔ１／Ｔ０≦０．５ … （２）
条件式（２）において、Ｔ０は透過率分布フィルタ（第１のアポダイゼーションフィルタまたは第２のアポダイゼーションフィルタ）の有効径内における最大透過率、Ｔ１は有効径内における最小透過率である。

条件式（２）は、透過率分布フィルタの透過率分布に関する。条件式（２）の上限値を上回ると、エッジの効いたボケを改善して周辺部における光量を落とすことが困難になる。

本実施形態において、二つの透過率分布フィルタの間の光軸上の距離をｅ、撮影光学系１００の最も物体側のレンズ面の面頂点から結像面（近軸結像面）までの距離をＬとすると、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。

ｅ／Ｌ＞０．１ … （３）
条件式（３）は、撮影光学系１００に配置された二つの透過率分布フィルタの間の距離に関する。条件式（３）の下限値を下回ると、二つの透過率分布フィルタの間の距離が互いに近くなるため、軸上光束１０と軸外光束２０の瞳透過率分布を独立に決定することが困難になる。このため、軸上光束１０と軸外光束２０の瞳透過率分布を適切に設定することが難しくなる。更に好ましくは、条件式（３）は、以下の条件式（３ａ）を満たすように設定される。

ｅ／Ｌ＞０．２ … （３ａ）
なお、条件式（３）、（３ａ）において、撮影光学系に三つ以上の透過率分布フィルタが配置されている場合、距離ｅは、複数の透過率分布フィルタのうち光軸上の位置が最も離れた二つの透過率分布フィルタの距離である。

絞りＳＰを開放した（最も開いた）状態において、最軸外光束の上線と軸上光束の上線との交点を通る垂線（光軸ＯＡの垂線）が光軸ＯＡと交わる点（垂線の足）をＨｂとする。同様に、最軸外光束の下線と軸上光束の下線との交点を通る垂線（光軸ＯＡの垂線）が光軸ＯＡと交わる点（垂線の足）をＨｆとする。また、第１のアポダイゼーションフィルタおよび第２のアポダイゼーションフィルタの一方と絞りＳＰとの間の光軸上における距離をｄｊ（ｊ＝１、２）とする。また、点Ｈｆ、Ｈｂのうち光軸上において第１のアポダイゼーションフィルタおよび第２のアポダイゼーションフィルタの一方に近い点と絞りＳＰとの間の該光軸上における距離をＤｊ（ｊ＝１、２）とする。このとき、第ｊ番目の透過率分布フィルタ（第１のアポダイゼーションフィルタおよび第２のアポダイゼーションフィルタ）は、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。

−０．２＜（ｄｊ−Ｄｊ）／Ｌ＜０．３ （ただし、ｊ＝１、２） … （４）
図２は、条件式（４）の説明図である。本実施形態の撮影光学系１００には、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２が配置されている。透過率分布フィルタＦ１は、絞りＳＰよりも物体側（前側）に配置された第１番目（ｊ＝１）の透過率分布フィルタ（第１のアポダイゼーションフィルタ）である。透過率分布フィルタＦ２は、絞りＳＰよりも像面ＩＰ側（後側）に配置された第２番目（ｊ＝２）の透過率分布フィルタ（第２のアポダイゼーションフィルタ）である。

軸上光束の上線および最軸外光束の上線は、それぞれ、図２中の光線１２および光線２２に相当し、光線図上において光束の最も上側の光線を示す。同様に、軸上光束の下線および最軸外光束の下線は、それぞれ、図２中の光線１３および光線２３に相当し、光線図上において光束の最も下側の光線を示す。最軸外光束は、像面ＩＰ（撮像面）上の、光軸ＯＡから最も遠い点に結像する画角を有する光束である。点Ｈｂは、光線１２と光線２２との交点から光軸ＯＡに下ろした垂線の足である。点Ｈｆは、光線１３と光線２３との交点から光軸ＯＡに下ろした垂線の足である。本実施形態において、第１番目の透過率分布フィルタＦ１は第１レンズ面（最も物体側のレンズ面）、第２番目の透過率分布フィルタＦ２はレンズ最終面（最も像面ＩＰ側のレンズ面）にそれぞれ形成されている。

条件式（４）は、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の配置に関する。条件式（４）の下限値を下回ると、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２が絞りＳＰに近すぎるため、軸上光束１０と軸外光束２０の瞳透過率分布を独立に決定することが困難になる。一方、条件式（４）の上限値を上回ると、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の位置において各画角の光束が分離しすぎるため、あらゆる光束に適切な瞳透過率分布を与えることが困難になる。更に好ましくは、条件式（４）は以下の条件式（４ａ）を満たすように設計される。

−０．１＜（ｄｊ−Ｄｊ）／Ｌ＜０．２ … （４ａ）
無限遠にフォーカスした際において、撮影光学系１００の焦点距離をｆ（ｍｍ）、開放Ｆ値をＦｎｏとすると、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。

１０ｍｍ≦ｆ／Ｆｎｏ≦７５ｍｍ … （５）
条件式（５）は、撮影光学系１００の入射瞳径に関する。条件式（５）の下限値を下回ると、像面ＩＰ（撮像面）上での各ボケ像が占める領域が小さくなりすぎる。このとき、ボケ像に与える透過率分布が撮像面上において小さくなりすぎるため、透過率分布フィルタによるボケ像を改善する効果が低減する。またボケが小さいため、汚いボケが撮影時に問題となりにくい。一方、条件式（５）の上限値を上回ると、ボケ像が大きくなり、撮像面上において各ボケ像が占める領域が大きくなりすぎる。このとき、ボケ像に与える透過率分布が大きくなりすぎるため、透過率分布フィルタによりボケ像を改善する効果が低減する。なお、エッジの効いたボケ像は、撮影光学系の収差に対応して形成される。ただし、条件式（５）の上限値を上回るような大きいボケ像では、収差がボケ像の光量分布に与える影響が小さくなるため、汚いボケが撮影時に問題となりにくい。更に好ましくは、条件式（５）は以下の条件式（５ａ）を満たすように設計される。

１２ｍｍ≦ｆ／Ｆｎｏ≦７０ｍｍ … （５ａ）
また本実施形態において、撮影光学系１００の焦点距離ｆ（ｍｍ）は、以下の条件式（６）を満たすことが好ましい。

１０ｍｍ≦ｆ≦１４０ｍｍ … （６）
条件式（６）は、撮影光学系の焦点距離ｆに関する。条件式（６）の下限値を下回ると、撮像面上において各ボケ像が占める領域が小さくなりすぎる。このとき、ボケ像に与える透過率分布が撮像面上で小さくなりすぎるため、透過率分布フィルタによるボケ像を改善する効果が低減する。また、ボケが小さいため、汚いボケが撮影時に問題となりにくい。一方、条件式（６）の上限値を上回ると、ボケ像が大きくなり、撮像面上において各ボケ像が占める領域が大きくなりすぎる。このとき、ボケ像に与える透過率分布が大きくなりすぎるため、透過率分布フィルタによりボケ像を改善する効果が低減する。なお、エッジの効いたボケ像は撮影光学系１００の収差に対応して形成される。このとき、条件式（６）の上限値を上回るような撮影光学系では、ボケ像の光量分布を劣化させる収差が設計の際に抑制されやすい。このため、汚いボケが生じにくく、透過率分布フィルタの効果が低減する。なお、条件式（６）の上限値を満たす場合、撮影光学系１００のパースペクティブによる背景圧縮効果のため、背景に小さい点状または細い線状の光源や被写体が生じやすい。このような被写体は、ボケ像の輪郭が目立ちやすく、透過率分布フィルタがより効果的である。

また本実施形態において、少なくとも一つの透過率分布フィルタ（第１および第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方）に関し、同一位置で比較した場合、４３０ｎｍ以上かつ７００ｎｍ以下の波長域での透過率差は、２０％以内であることが好ましい。この条件は、透過率の波長分散に関する。この条件を満たさない場合、ボケ像の周辺部が色づき、ボケ像の改善効果が低減する。

また本実施形態において、少なくとも一つの透過率分布フィルタ（第１および第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方）の有効径をｒｍａｘ、径方向における光軸ＯＡからの距離をｒとするとき、以下の条件式（７）を満たすことが好ましい。

ｍｉｎ（０．９，ｍａｘ（０，−１．６ｒ＋１））≦Ｔ（ｒ／ｒｍａｘ）≦ｍｉｎ（１，−５ｒ＋５．５） … （７）
条件式（７）において、ｍｉｎ（Ａ，Ｂ）はＡとＢのうち小さいほうの値をとること、ｍａｘ（Ａ，Ｂ）はＡとＢのうち大きいほうの値をとることをそれぞれ意味する。

条件式（７）は、透過率分布フィルタの透過率分布に関する。条件式（７）の下限値を下回ると、透過率が低いために撮影光学系１００が取り込む光量が小さくなる。このとき、撮影時の露光時間が長くなり、手ぶれや被写体ぶれが起きやすくなる。更に好ましくは、全ての透過率分布フィルタが条件式（７）を満たすように設計される。

少なくとも一つの透過率分布フィルタ（第１および第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方）に関し、透過率Ｔ０／√ｅとなる径をｒ０＊ｒｍａｘとするとき、ｒ＜０．８＊ｒｍａｘの範囲内において、以下の条件式（８）を満たすことが好ましい。

０．８＊ｅｘｐ（−（１／２）＊（ｒ／（０．８＊ｒ０））^２）≦Ｔ（ｒ／ｒｍａｘ）≦１．２＊ｅｘｐ（−（１／２）＊（ｒ／（１．２＊ｒ０））^２） … （８）
条件式（８）は、透過率分布フィルタの透過率分布に関する。条件式（８）を満たすと、透過率分布がガウス分布に近くなる。一般的に、透過率分布フィルタは、ガウス分布型の透過率分布を有することが好ましい。絞りＳＰよりも物体側に透過率分布フィルタを配置する場合、下線側の透過率分布をガウス分布に近づけることができる。一方、絞りＳＰよりも像側（像面ＩＰ側）に透過率分布フィルタを配置する場合、上線側の透過率分布をガウス分布に近づけることができる。

より好ましくは、絞りＳＰの前後に、条件式（８）を満たす少なくとも一つの透過率分布フィルタを配置する。このとき、絞りＳＰの前後に配置された透過率分布フィルタに関し、透過率分布フィルタの組み合わせによる各画角光束の瞳透過率分布を、ガウス分布に近づけることができる。また、絞りＳＰの前後に配置された各透過率分布フィルタの透過率分布がガウス分布でない場合、各透過率分布フィルタの透過率分布が中心対称であっても、組み合わせにより得られる軸外光束２０の瞳強度分布は中心（光軸ＯＡ）に関して対称とはならない。絞りＳＰの前後の透過率分布フィルタが条件式（８）を満たすように設計することにより、あらゆる画角の光束に対して中心に関して対称に近い瞳透過率分布を与えることができる。

本実施形態では、絞りを開放した状態で、二つの透過率分布フィルタ（アポダイゼーションフィルタ）の一方において、最大画角光束の上線の透過率は下線の透過率よりも高く、他方において、最大画角光束の下線の透過率は上線の透過率よりも高いことが好ましい。ここで、最大画角光束とは、イメージサークルの最も外側に結像する光束である。なお、撮像装置においては、像面ＩＰ（撮像面またはフィルム面）の最大像高に結像する光束としてもよい。この条件は、透過率分布フィルタと透過率分布フィルタを通過する光束との関係に関する。この条件を満たさない場合、二つの透過率分布フィルタが最大画角光束に与える透過率分布の非対称性が強まり、上線または下線の一方のみの透過率が小さくなる。一方、この条件を満たすと、二つの透過率分布フィルタが最大画角光束に与える透過率分布の非対称性が弱まり、より中心対称性の高い瞳透過率分布が得られる。

本実施形態では、絞りを開放した状態で、二つの透過率分布フィルタ（アポダイゼーションフィルタ）の一方において、最大画角のメリジオナル光束の上線の透過率は最大透過率、メリジオナル光束の下線の透過率は最小透過率であることが好ましい。また、他方において、最大画角のメリジオナル光束の下線の透過率は最大透過率、メリジオナル光束の上線は最小透過率であることが好ましい。この条件は、透過率分布フィルタと透過率分布フィルタを通過する光束との関係に関する。この条件は、メリジオナル光束が透過率分布フィルタの光軸上の点を通過しないことに等しい。この条件を満たさないと、二つの透過率分布フィルタが最大画角光束に与える透過率分布の非対称性が強まり、上線または下線の一方のみの透過率が小さくなる。一方、この条件を満たすと、二つの透過率分布フィルタが最大画角光束に与える透過率分布の非対称性が弱まり、より中心対称性の高い瞳透過率分布が得られる。また、この条件を満たすことにより、軸上光束と軸外光束がより分離する位置に透過率分布フィルタを配置することができ、軸上光束と軸外光束の瞳透過率分布を独立に制御することが容易となる。

本実施形態において、絞りを開放した状態で、最大画角のメリジオナル光束が二つの透過率分布フィルタ（第１および第２のアポダイゼーションフィルタ）の光軸上の点の少なくとも一方を含まない光路を通ることが好ましい。最大画角のメリジオナル光束が二つの透過率分布フィルタの光軸上の点の両方を含まない光路を通る場合、二つの透過率分布フィルタが最大画角光束に与える透過率分布の非対称性が弱まる。このため、中心対称性の高い瞳透過率分布が得られる。また、軸上光束と軸外光束が分離する位置に透過率分布フィルタを配置することができ、軸上光束と軸外光束の瞳透過率分布を独立に制御することが容易となる。

絞りＳＰの前後で軸外光束に対する口径食の程度が大きく異なる場合、ボケ像の非対称性が強くなる。この場合、最大画角のメリジオナル光束が二つの透過率分布フィルタの光軸上の点の一方を含まない光路を通るようにすればよい。これにより、軸上光束のボケ像への影響を抑えつつ軸外光束のボケ像を制御して、非対称性を改善することができる。

絞りＳＰを開放した状態において、撮影光学系１００の像高をｙ、最大像高をＹｍａｘとするとき、ｙ＝０．９Ｙｍａｘを満たす像高ｙにおける周辺光量比Ｒは、以下の条件式（９）を満たすことが好ましい。ここで、周辺光量比Ｒは、軸外光束の軸上光束に対する光量比であり、第１および第２のアポダイゼーションフィルタの透過率を考慮せずに口径食のみを考慮した場合の周辺光量比である。

Ｒ≦０．５ … （９）
条件式（９）は、撮影光学系１００の周辺減光に関する。条件式（９）を満たす場合、口径食が大きいため、軸上光束と軸外光束がより分離している。このとき、軸上光束と軸外光束が分離する位置に透過率分布フィルタを配置することができ、軸上光束と軸外光束の瞳透過率分布を独立に制御することが容易となる。

次に、図３乃至図６を参照して、本発明の実施例１における撮影光学系について説明する。図３は、本実施例における撮影光学系１００ａの断面図である。撮影光学系１００ａは、レンズ４１（前群、第１の光学要素）、レンズ４２（後群、第２の光学要素）、および、絞りＳＰを有する。撮影光学系１００ａにおいて、第５面（絞りＳＰよりも物体側であって絞りＳＰに最も近いレンズ面）に透過率分布フィルタＦ１（第１のアポダイゼーションフィルタ）が配置されている。また撮影光学系１００ａにおいて、第７面（絞りＳＰよりも像面ＩＰ側であって絞りＳＰに最も近いレンズ面）に透過率分布フィルタＦ２（第２のアポダイゼーションフィルタ）が配置されている。透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２により、軸上光束１０から軸外光束２０（最軸外光束）までの全画角の光束に瞳強度分布を与え、ボケ像を改善することができる。

図４は、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の透過率分布を示す図である。図４中の外周部が各透過率分布フィルタの有効径を表している。透過率分布フィルタの有効径とは、光束が通過する領域の光軸ＯＡからの最大径である。図５（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２が軸外光束２０に与える瞳透過率分布を示す図である。図５（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２のそれぞれが軸外光束２０に与える瞳強度分布は、対称性が低い。図６（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を組み合わせた状態で、軸上光束１０および軸外光束２０に与える瞳透過率分布を示す図である。図６（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、軸上光束１０（図６（Ａ））だけでなく、軸外光束２０（図６（Ｂ））に対しても対称性の高い瞳透過率分布が与えられている。

次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施例２における撮影光学系について説明する。図７は、本実施例における撮影光学系１００ｂの断面図である。図８は、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の透過率分布を示す図である。図９（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を組み合わせた状態で、軸上光束１０および軸外光束２０に与える瞳透過率分布を示す図である。

本実施例の撮影光学系１００ｂは、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の透過率分布が異なる点で、図３を参照して説明した実施例１の撮影光学系１００ａとは異なる。撮影光学系１００ｂの他の構成は、撮影光学系１００ａと同様である。透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２がそれぞれ第５面および第７面に配置されている点も、撮影光学系１００ａと同様である。図９（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、絞りＳＰから離れた位置に透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を配置しているにも関わらず、軸上光束１０だけでなく、最軸外光束２０に対しても対称性の高い瞳透過率分布が与えられる。

次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施例３における撮影光学系について説明する。図１０は、本実施例における撮影光学系１００ｃの断面図である。図１１は、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の透過率分布を示す図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を組み合わせた状態で、軸上光束１０および軸外光束２０に与える瞳透過率分布を示す図である。

本実施例の撮影光学系１００ｃにおいて、第１０面に透過率分布フィルタＦ１、第２２面に透過率分布フィルタＦ２が配置されている。透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２により、軸上光束１０から最軸外光束２０までの全画角の光束に瞳強度分布を与え、ボケ像を改善することができる。図１２（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、絞りＳＰから離れた位置に透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を配置しているにも関わらず、軸上光束１０だけでなく、最軸外光束２０に対しても対称性の高い瞳透過率分布が与えられる。

次に、図１３乃至図１５を参照して、本発明の実施例４における撮影光学系について説明する。図１３は、本実施例における撮影光学系１００ｄの断面図である。撮影光学系１００ｄは、三つの透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３を有する。撮影光学系１００ｄにおいて、第１面（最も物体側のレンズ面）に透過率分布フィルタＦ１（第１のアポダイゼーションフィルタ）が配置されている。また、第１７面に透過率分布フィルタＦ２（第２のアポダイゼーションフィルタ）が配置されている。また、第１３面（絞りＳＰよりも像面ＩＰ側であって絞りＳＰに最も近いレンズ面と、絞りＳＰとの間）に、透過率分布フィルタＦ３（第３のアポダイゼーションフィルタ）が配置されている。

本実施例において、透過率分布フィルタＦ３は第１３面上に透過率分布を形成しているが、前述のように光吸収量に分布を持たせたＮＤフィルタとしてもよい。透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３により、軸上光束１０から軸外光束２０（最軸外光束）までの全画角の光束に瞳強度分布を与え、ボケ像を改善することができる。

図１４（Ａ）は、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の透過率分布を示す図である。図１４（Ｂ）は、透過率分布フィルタＦ３の透過率分布を示す図である。図１５（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３を組み合わせた状態で、軸上光束１０および軸外光束２０に与える瞳透過率分布を示す図である。図１５（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、絞りＳＰから離れた位置に透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を配置しているにも関わらず、軸上光束１０だけでなく、軸外光束２０（最軸外光束）に対しても対称性の高い瞳透過率分布が与えられる。また本実施例では、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を用いてボケ像の輪郭を改善するとともに、透過率分布フィルタＦ３を用いてボケ像全体の光量分布を適切な分布にすることができる。

次に、図１６乃至図１８を参照して、本発明の実施例５における撮影光学系について説明する。図１６は、本実施例における撮影光学系１００ｅの断面図である。図１７は、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の透過率分布を示す図である。図１８（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を組み合わせた状態で、軸上光束１０および軸外光束２０に与える瞳透過率分布を示す図である。

本実施例の撮影光学系１００ｅにおいて、第７面に透過率分布フィルタＦ１が配置されており、第２１面（レンズ最終面、すなわち最も像面ＩＰ側のレンズ面）に透過率分布フィルタＦ２が配置されている。透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２により、軸上光束１０から最軸外光束２０までの全画角の光束に瞳強度分布を与え、ボケ像を改善することができる。図１８（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、絞りＳＰから離れた位置に透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を配置しているにも関わらず、軸上光束１０だけでなく、軸外光束２０に対しても対称性の高い瞳透過率分布が与えられる。

次に、図１９乃至図２１を参照して、本発明の実施例６における撮影光学系について説明する。図１９は、本実施例における撮影光学系１００ｆの断面図である。図２０は、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２の透過率分布を示す図である。図２１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を組み合わせた状態で、軸上光束１０および軸外光束２０に与える瞳透過率分布を示す図である。

本実施例の撮影光学系１００ｆにおいて、第１面（最も物体側のレンズ面）に透過率分布フィルタＦ１が配置されており、第２１面（レンズ最終面、すなわち最も像面ＩＰ側のレンズ面）に透過率分布フィルタＦ２が配置されている。透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２により、軸上光束１０から軸外光束２０（最軸外光束）までの全画角の光束に瞳強度分布を与え、ボケ像を改善することができる。図２１（Ａ）、（Ｂ）からわかるように、絞りＳＰから離れた位置に透過率分布フィルタＦ１、Ｆ２を配置しているにも関わらず、軸上光束１０だけでなく、軸外光束２０に対しても対称性の高い瞳透過率分布が与えられる。

以下、前述の実施例１乃至６にそれぞれ対応する数値実施例１乃至６を示す。各数値実施例において、ｒは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径（ｍｍ）、ｄは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の軸上の面間隔（ｍｍ）、ｎｄとνｄはそれぞれ第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。焦点距離ｆ、ＦナンバーＦｎｏ、画角２ω（度）は、それぞれ、無限遠物体に焦点を合わせた場合の値である。ＢＦは、バックフォーカスである。レンズ全長は、第１面から像面までの距離を表す。

また非球面は、面番号の後に、「＊」の符号を付加して表している。非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量、ｈを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を各々非球面係数としたとき、以下の式（１０）のように表される。

また、例えば「ｅ±Ｚ」の表示は、「１０^±Ｚ」を意味する。

（数値実施例１）
単位 mm
面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 35.778 2.93 1.80100 35.0 29.78
2 80.155 0.49 28.89
3 22.367 5.02 1.69680 55.5 24.75
4 ∞ 1.01 1.62588 35.7 22.98
5 15.375 8.35 19.20
6(絞り) ∞ 8.91 17.99
7 -16.157 3.86 1.71736 29.5 16.42
8 -252.032 0.53 23.30
9 -85.452 3.95 1.77250 49.6 23.31
10 -22.034 0.10 24.59
11 190.588 4.69 1.77250 49.6 30.11
12 -40.055 36.00 30.67
像面 ∞

各種データ

焦点距離 50.00
Fナンバー 2.00
画角 23.40
像高 21.64
レンズ全長 75.84
BF 36.00


入射瞳位置 21.21
射出瞳位置 -37.27
前側主点位置 37.09
後側主点位置 -14.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 78.37
2 3 32.10
3 4 -24.57
4 7 -24.23
5 9 37.42
6 11 43.23

（数値実施例２）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 35.778 2.93 1.80100 35.0 29.78
2 80.155 0.49 28.89
3 22.367 5.02 1.69680 55.5 24.75
4 ∞ 1.01 1.62588 35.7 22.98
5 15.375 8.35 19.20
6(絞り) ∞ 8.91 17.99
7 -16.157 3.86 1.71736 29.5 16.42
8 -252.032 0.53 23.30
9 -85.452 3.95 1.77250 49.6 23.31
10 -22.034 0.10 24.59
11 190.588 4.69 1.77250 49.6 30.11
12 -40.055 36.00 30.67
像面 ∞

各種データ

焦点距離 50.00
Fナンバー 2.00
画角 23.40
像高 21.64
レンズ全長 75.84
BF 36.00

入射瞳位置 21.21
射出瞳位置 -37.27
前側主点位置 37.09
後側主点位置 -14.00

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 78.37
2 3 32.10
3 4 -24.57
4 7 -24.23
5 9 37.42
6 11 43.23

（数値実施例３）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 61.880 2.99 1.83481 42.7 54.05
2 27.026 8.34 43.43
3 71.747 3.00 1.58313 59.4 43.00
4* 25.706 6.93 38.64
5 92.706 4.95 1.88300 40.8 38.40
6 -127.713 0.70 37.98
7 -97.467 2.50 1.49700 81.5 37.74
8 39.023 5.83 1.83481 42.7 34.40
9 -1070.546 3.79 33.54
10 46.333 5.98 1.83481 42.7 27.33
11 -47.248 1.90 1.54814 45.8 25.69
12 21.482 5.07 23.10
13 -53.687 1.40 1.65412 39.7 23.15
14 197.561 0.15 23.88
15 29.239 6.73 1.43387 95.1 25.17
16 -44.333 2.59 25.22
17(絞り) ∞ 7.21 24.21
18 -17.904 3.78 1.60311 60.6 23.58
19 -15.383 2.15 1.80518 25.4 24.59
20 -48.206 0.25 28.74
21 97.922 8.54 1.61800 63.3 31.70
22 -29.308 0.25 33.27
23* -162.434 5.28 1.80400 46.6 34.68
24 -36.488 38.80 36.15
像面 ∞

非球面データ
第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-5.57660e-006 A 6=-9.40593e-009
A 8= 5.84881e-012 A10=-3.17028e-014

第23面
K = 0.00000e+000 A 4=-1.09975e-005 A 6=-1.48146e-009
A 8=-9.36205e-012 A10=-5.31145e-015

各種データ

焦点距離 24.55
Fナンバー 1.45
画角 41.39
像高 21.64
レンズ全長 129.11
BF 38.80

入射瞳位置 29.97
射出瞳位置 -56.16
前側主点位置 48.18
後側主点位置 14.25

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -59.81
2 3 -70.39
3 5 61.48
4 7 -55.73
5 8 45.21
6 10 28.86
7 11 -26.68
8 13 -64.40
9 15 41.76
10 18 115.85
11 19 -28.90
12 21 37.46
13 23 57.46

（数値実施例４）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 131.189 10.84 1.48749 70.2 67.56
2 -264.579 0.90 65.84
3 53.910 9.80 1.49700 81.5 58.70
4 260.718 3.20 56.95
5 -623.694 3.80 1.83400 37.2 56.04
6 105.942 2.53 52.84
7 63.907 8.04 1.49700 81.5 51.35
8 -609.143 0.20 50.27
9 27.722 3.23 1.71736 29.5 41.72
10 23.809 12.30 37.67
11(絞り) ∞ 3.00 35.48
12 ∞ 0.70 1.48749 70.2 33.33
13 ∞ 0.50 33.00
14 -1002.290 5.00 1.84666 23.9 32.66
15 -65.695 1.78 1.72000 50.2 31.52
16 39.690 21.66 28.82
17 -34.937 2.72 1.74077 27.8 25.91
18 130.139 8.68 1.77250 49.6 30.42
19 -43.302 0.50 33.58
20 97.410 5.67 1.83400 37.2 37.12
21 -205.341 53.99 37.55
像面 ∞

各種データ

焦点距離 130.98
Fナンバー 2.06
画角 9.38
像高 21.64
レンズ全長 159.05
BF 53.99


入射瞳位置 74.80
射出瞳位置 -102.26
前側主点位置 95.99
後側主点位置 -76.99

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 181.54
2 3 134.63
3 5 -108.33
4 7 116.84
5 9 -358.95
6 12 0.00
7 14 82.83
8 15 -34.12
9 17 -36.92
10 18 43.00
11 20 79.90

（数値実施例５）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 400.000 2.80 1.58313 59.4 52.58
2 40.544 6.91 45.50
3 606.181 2.30 1.58313 59.4 45.32
4 50.282 10.31 43.04
5 61.687 6.50 1.71300 53.9 43.03
6 -188.040 5.20 42.59
7 47.477 5.06 1.71300 53.9 35.38
8 -490.980 0.20 34.36
9 31.299 3.00 1.51633 64.1 31.66
10 25.382 9.27 29.20
11 -72.820 3.77 1.83481 42.7 27.77
12 -27.213 1.50 1.63980 34.5 27.70
13 -1242.161 3.70 26.64
14(絞り) ∞ 7.07 25.33
15 -18.961 1.60 1.80518 25.4 24.41
16 759.560 3.30 1.83481 42.7 27.71
17* -65.346 0.20 28.81
18 -172.700 5.94 1.77250 49.6 29.37
19 -30.321 0.20 30.66
20 -160.598 6.81 1.77250 49.6 33.22
21 -32.418 38.65 34.86
像面 ∞

非球面データ
第17面
K = 2.39046e+000 A 4= 1.36838e-005 A 6= 3.28097e-010
A 8=-1.14450e-011

各種データ
焦点距離 34.30
Fナンバー 1.45
画角 32.25
像高 21.64
レンズ全長 124.29
BF 38.65

入射瞳位置 35.68
射出瞳位置 -39.73
前側主点位置 54.97
後側主点位置 4.36

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -77.59
2 3 -94.17
3 5 65.86
4 7 60.96
5 9 -314.29
6 11 50.16
7 12 -43.51
8 15 -22.95
9 16 72.21
10 18 46.76
11 20 51.39

（数値実施例６）
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd 有効径
1 131.189 10.84 1.48749 70.2 67.56
2 -264.579 0.90 65.84
3 53.910 9.80 1.49700 81.5 58.70
4 260.718 3.20 56.95
5 -623.694 3.80 1.83400 37.2 56.04
6 105.942 2.53 52.84
7 63.907 8.04 1.49700 81.5 51.35
8 -609.143 0.20 50.27
9 27.722 3.23 1.71736 29.5 41.72
10 23.809 12.30 37.67
11(絞り) ∞ 3.00 35.48
12 ∞ 0.70 1.48749 70.2 33.33
13 ∞ 0.50 33.00
14 -1002.290 5.00 1.84666 23.9 32.66
15 -65.695 1.78 1.72000 50.2 31.52
16 39.690 21.66 28.82
17 -34.937 2.72 1.74077 27.8 25.91
18 130.139 8.68 1.77250 49.6 30.42
19 -43.302 0.50 33.58
20 97.410 5.67 1.83400 37.2 37.12
21 -205.341 53.99 37.55
像面 ∞

各種データ

焦点距離 130.98
Fナンバー 2.06
画角 9.38
像高 21.64
レンズ全長 159.05
BF 53.99

入射瞳位置 74.80
射出瞳位置 -102.26
前側主点位置 95.99
後側主点位置 -76.99

単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 181.54
2 3 134.63
3 5 -108.33
4 7 116.84
5 9 -358.95
6 12 0.00
7 14 82.83
8 15 -34.12
9 17 -36.92
10 18 43.00
11 20 79.90

表１は、各数値実施例について、条件式（２）〜（６）および条件式（９）に相当する数値を示している。図２２は、各数値実施例について、条件式（７）に相当する数値を示している。図２３、図２４、図２５、図２６は、各数値実施例について、条件式（８）に相当する数値を示している。図２２乃至図２６において、フィルタＡは、実施例１のＦ１、Ｆ２、および、実施例４のＦ３に相当する。フィルタＢは、実施例２のＦ１、Ｆ２、および、実施例４のＦ１、Ｆ２に相当する。フィルタＣは、実施例３のＦ１、Ｆ２に相当する。フィルタＤは、実施例５のＦ１、Ｆ２に相当する。フィルタＥは、実施例６のＦ１、Ｆ２に相当する。なおフィルタＤは、条件式（８）を満たさない。

次に、図２７を参照して、本実施形態における撮影光学系（撮影レンズ）を備えた撮像装置（カメラシステム）について説明する。図２７は、本実施形態における撮像装置２００（一眼レフカメラ）の構成図である。

レンズ鏡筒１１０（交換レンズ）は、撮影レンズとしての撮影光学系１００（光学系）を有する。撮影光学系１００は、実施例１〜６のいずれか１つの撮影光学系である。撮影光学系１００は、保持部材であるレンズ鏡筒１１０に保持されている。

２２０はカメラ本体（撮像装置本体）である。カメラ本体２２０は、クイックリターンミラー２０３、焦点板２０４、ペンタダハプリズム２０５、および、接眼レンズ２０６などを備えて構成されている。クイックリターンミラー２０３は、撮影光学系１００を介して形成された光束を上方に反射する。焦点板２０４は、撮影光学系１００の像形成位置に配置されている。ペンタダハプリズム２０５は、焦点板２０４に形成された逆像を正立像に変換する。ユーザは、その正立像を、接眼レンズ２０６を介して観察することができる。２０７は感光面であり、感光面２０７には、像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子（撮像素子）や銀塩フィルムが配置される。撮影時には、クイックリターンミラー２０３が光路から退避して、撮影光学系１００により感光面２０７上に像（光学像）が形成される。このように撮像素子は、撮影光学系１００により形成される光学像を光電変換して画像データを出力する。

本実施形態のレンズ鏡筒１１０を一眼レフカメラなどの撮像装置２００に適用することにより、高い光学性能を有する光学機器を実現することができる。また、レンズ鏡筒１１０は、カメラ本体２２０と着脱可能に構成された交換レンズであるが、本実施形態はレンズ鏡筒１１０とカメラ本体２２０とが一体的に構成された撮像装置にも適用可能である。またレンズ鏡筒１１０は、クイックリターンミラーのないミラーレスの一眼レフカメラ（ミラーレスカメラ）にも適用することができる。

このように各実施例の撮影光学系を、写真用カメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮像装置に適用することにより、全画角の光束に対して良好な焦点外れ像が得られる撮像装置を実現することができる。各実施例によれば、口径食がある場合でも全画角の光束の焦点外れ像を良好に取得可能な撮影光学系および撮像装置を提供することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００ 撮影光学系
Ｆ１ 透過率分布フィルタ（第１のアポダイゼーションフィルタ）
Ｆ２ 透過率分布フィルタ（第２のアポダイゼーションフィルタ）
ＳＰ 絞り

Claims (17)

1. 絞りと、
   前記絞りの物体側に配置された第１のアポダイゼーションフィルタと、
   前記絞りの像面側に配置された第２のアポダイゼーションフィルタと、を有し、
   前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの両方に関し、光軸に直交する径方向における光軸からの距離をｒ１、ｒ２（ｒ１＜ｒ２）、該光軸から該距離ｒ１、ｒ２だけ離れた位置における透過率をＴ（ｒ１）、Ｔ（ｒ２）とするとき、
   Ｔ（ｒ１）≧Ｔ（ｒ２）
   を満たし、
   最大画角のメリジオナル光束は、前記絞りを開放した状態で、前記第１のアポダイゼーションフィルタの光軸上の点および前記第２のアポダイゼーションフィルタの光軸上の点の少なくとも一方を含まない光路を通ることを特徴とする撮影光学系。
2. 前記透過率Ｔ（ｒ１）、Ｔ（ｒ２）の関係は、前記光軸を通る一断面において満たされていることを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
3. 前記透過率Ｔ（ｒ１）、Ｔ（ｒ２）の関係は、前記光軸に関して対称な領域において満たされていることを特徴とする請求項１に記載の撮影光学系。
4. 前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方に関し、有効径内における最大透過率をＴ０、該有効径内における最小透過率をＴ１とするとき、
   Ｔ１／Ｔ０≦０．５
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影光学系。
5. 前記第１のアポダイゼーションフィルタと前記第２のアポダイゼーションフィルタとの間の光軸上の距離をｅ、前記撮影光学系のうち最も物体側のレンズ面の面頂点から近軸結像面までの距離をＬとするとき、
   ｅ／Ｌ＞０．１
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮影光学系。
6. 前記絞りを開放した状態において、最軸外光束の上線と軸上光束の上線との交点を通る前記光軸の垂線が該光軸と交わる点をＨｂ、該最軸外光束の下線と該軸上光束の下線との交点を通る該光軸の垂線が該光軸と交わる点をＨｆ、前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの一方と該絞りとの間の光軸上における距離をｄｊ（ｊ＝１、２）、該点Ｈｆ、Ｈｂのうち該光軸上において該第１のアポダイゼーションフィルタおよび該第２のアポダイゼーションフィルタの一方に近い点と該絞りとの間の該光軸上における距離をＤｊ（ｊ＝１、２）とするとき、
   −０．２＜（ｄｊ−Ｄｊ）／Ｌ＜０．３
   （ただし、ｊ＝１、２）
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮影光学系。
7. 無限遠にフォーカスした際において、前記撮影光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）、前記絞りの開放Ｆ値をＦｎｏとするとき、
   １０ｍｍ≦ｆ／Ｆｎｏ≦７５ｍｍ
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮影光学系。
8. 前記撮影光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とするとき、
   １０ｍｍ≦ｆ≦１４０ｍｍ
   を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮影光学系。
9. 前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方に関し、同一位置で比較した場合における４３０ｎｍ以上かつ７００ｎｍ以下の波長域での透過率差は２０％以内であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮影光学系。
10. 前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方に関し、有効径をｒｍａｘ、前記径方向における前記光軸からの距離をｒとするとき、
    ｍｉｎ（０．９，ｍａｘ（０，−１．６ｒ＋１））≦Ｔ（ｒ／ｒｍａｘ）≦ｍｉｎ（１，−５ｒ＋５．５）
    を満たすことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の撮影光学系。
11. 前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの少なくとも一方に関し、有効径をｒｍａｘ、有効径内における最大透過率をＴ０、前記透過率がＴ０／√ｅとなる径をｒ０＊ｒｍａｘとするとき、ｒ＜０．８＊ｒｍａｘの範囲内において、
    ０．８＊ｅｘｐ（−（１／２）＊（ｒ／（０．８＊ｒ０））^２）≦Ｔ（ｒ／ｒｍａｘ）≦１．２＊ｅｘｐ（−（１／２）＊（ｒ／（１．２＊ｒ０））^２）
    を満たすことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮影光学系。
12. 前記絞りを開放した状態において、
    前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの一方において、最大画角光束の上線の透過率は下線の透過率よりも高く、
    前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの他方において、前記最大画角光束の前記下線の透過率は前記上線の透過率よりも高い、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の撮影光学系。
13. 前記絞りを開放した状態において、
    前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの一方において、最大画角のメリジオナル光束の上線の透過率は最大透過率、該メリジオナル光束の下線の透過率は最小透過率であり、
    前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの他方において、前記最大画角の前記メリジオナル光束の前記下線の透過率は最大透過率、該メリジオナル光束の前記上線は最小透過率である、ことを特徴とする請求項１２に記載の撮影光学系。
14. 前記絞りを開放した状態において、像高をｙ、最大像高をＹｍａｘとするとき、ｙ＝０．９Ｙｍａｘを満たす像高ｙにおける周辺光量比Ｒ（ただし、前記第１および第２のアポダイゼーションフィルタの透過率を考慮せずに口径食を考慮した周辺光量比）は、
    Ｒ≦０．５
    を満たすことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の撮影光学系。
15. 前記絞りの前記物体側に配置された前群と、
    前記絞りの前記像面側に配置された後群と、を更に有し、
    前記第１のアポダイゼーションフィルタは、前記前群に設けられており、
    前記第２のアポダイゼーションフィルタは、前記後群に設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の撮影光学系。
16. 前記第１のアポダイゼーションフィルタおよび前記第２のアポダイゼーションフィルタの間に第３のアポダイゼーションフィルタを更に有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮影光学系。
17. 請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の撮影光学系と、
    前記撮影光学系を介して形成される光学像を光電変換して画像データを出力する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。