JP4447847B2 - アナモフィックコンバーター - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は結像光学系の像側に配置してアスペクト比を変換し、撮像素子（撮像手段）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そしてビデオカメラ等に好適なアナモフィックコンバーター及びそれを用いたレンズ装置及びフィルムカメラやテレビカメラそしてビデオカメラ等の撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、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多数提案されている（例えば、特許文献１〜７参照）。
【０００３】
また、結像光学系の像側に取り付けるリアコンバーターが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭４８−２４０４８号公報
【特許文献２】
特開平２−１３９１６号公報
【特許文献３】
特開平３−２５４０７号公報
【特許文献４】
特開平５−１８８２７１号公報
【特許文献５】
特開平５−１８８２７２号公報
【特許文献６】
特開平６−８２６９１号公報
【特許文献７】
特許第２８１７０７４号公報
【特許文献８】
特許第３０２１９８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００６】
シネ用アナモフィックコンバータとしては、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、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。
【０００７】
フロントコンバーター型は、特許文献２、特許文献６、特許文献７等で提案されているように構成がシンプルで、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がある反面、大型化や、フォーカスによる非点収差変化が生じるといった問題点があった。
【０００８】
また、フォーカスによる非点収差補正の技術として、特許文献１、特許文献３、特許文献４、特許文献５等が提案されているが、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問題点があった。
【０００９】
リアコンバーター型はフォーカスによる非点収差変化がないという利点があるが、水平側と垂直側の変換倍率を適切に設定しないとケラレが生じたり、結像光学系の画角が変化して有効像面を十分に活用できなくなる問題点があった。
【００１０】
リアコンバーター型としては図３１に示すような一次結像のない方式と図３２に示すような一次結像させる方式がある。
【００１１】
α１は、結像光学系からの出射角、α２、α３は、ＡＣからの出射角である。
【００１２】
一次結像なし型では、図３１に示すように、結像光学系からの軸上射出光束を負レンズで略アフォーカルにする必要があるが、同時に軸外主光線を跳ね上げてしまうためにコンバーター最終面からの軸外主光線出射高ｈｂ２が大きくなりビネッティングが増大して周辺光量が低下したり、軸外主光線出射傾角αｂ２が増大して、射出瞳が短くなり色分解光学系によるカラーシェーディングの影響が発生しやすい問題点があった。
【００１３】
一次結像のない方式、すなわち焦点距離変換倍率βｘ、βｙが共に正のリアコンバーターとしては特許文献８が提案されているが、水平方向に正の屈折力、垂直方向に負の屈折力であることを規定しているために、アスペクト比変換効果に加え長焦点化効果を有してしまうために画角が狭くなったり、画角を確保しようとするとより大きなイメージサイズの撮像手段が必要となったり、前記大きなイメージサイズの撮像手段を用いると相対的に射出瞳位置が短くなって画面周辺部の軸外光線の射出角が大きくなり、シェーディング等の問題が発生するという問題点があった。
【００１４】
本発明は特にシネ用として最適な、小型で光学性能の高いリアコンバーター方式の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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像手段と、物体からの光を前記撮像手段に導く結像光学系と、前記撮像手段と前記結像光学系との間に配置され、アナモフィックレンズを少なくとも１枚有するアナモフィックコンバーターとを有する撮影装置において、前記アナモフィックレンズは、アフォーカル群内に配置されており、前記アナモフィックコンバーターは、前記結像光学系側から順に、負の第１群、少なくとも２枚以上のアナモフィックレンズを含む第２群、正の第３群で構成されており、前記アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意のＸ断面における焦点距離変換倍率をβｘ、光軸を含み前記Ｘ断面に垂直なＹ断面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
を満足し、且つ前記アナモフィックコンバーターは前記βｘ、βｙが共に正であり、前記Ｘ断面およびＹ断面において、共に正の屈折力を有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明における撮像装置は、撮像手段と、物体からの光を前記撮像手段に導く結像光学系とを、撮像手段と結像光学系との間に配置されたアナモフィックコンバーターとを備えている。このアナモフィックコンバーターは、アナモフィックレンズを少なくとも１枚有しており、このアナモフィックレンズは、アフォーカル群内に配置されている。また、このアナモフィックコンバーターは、結像光学系側から順に、負の第１群、少なくとも２枚以上のアナモフィックレンズを含む第２群、正の第３群で構成されている。ここで、アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意のＸ断面における焦点距離変換倍率をβｘ（正の値）、光軸を含み前記Ｘ断面に垂直なＹ断面における焦点距離変換倍率をβｙ（正の値）とする。更に、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、前記撮像手段の有効領域のアスペクト比をＡＲ２とするとき、以下の条件式を満足する。
０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１ （１）
更に、このアナモフィックコンバーターは、Ｘ断面およびＹ断面において、共に正の屈折力を有している。
【００１７】
実施態様１は、アナモフィックコンバーターの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ための条件である。
【００１８】
（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１５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 （２）
で表される。図１６に結像光学系の撮像範囲の模式図を、また、図１７に撮像手段の撮像範囲の模式図を示す。図１６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１７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） （３）
で表される。また、図１８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 （４）
βｙ＝Ｙ２／Ｙ （５）
であることが望ましい。（３）〜（５）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 （６）
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。
【００１９】
なお、図１９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１９の横の長さＸ４、縦の長さＹ４はそれぞれ、
Ｘ４＝βｘ’・Ｘ２ （７）
Ｙ４＝βｙ’・Ｙ２ （８）
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 （９）
βｙ’＝ｍ／βｙ （１０）
と表せる。
【００２４】
本実施例によれば、結像光学系による一次結像なしに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パワー配置を適切に規定し、光学性能を良好にすることができる。
【００２５】
また、一次結像させないためには焦点距離変換倍率βｘ、βｙが共に正であることが必要である。さらに前記Ｘ断面およびＹ断面において、共に正の屈折力を有することにより長焦点化効果を低減している。このことにより、結像光学系単体に対し、画角が狭くなりすぎず、かつ射出瞳を長く保つことを可能な一次結像なし型のアナモフィックコンバーターを有する撮像装置としている。
【００２６】
また、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。また、結像光学系の像側にコンバーターを配置するためには、結像光学系からの収束光束を発散させるための負の屈折力の第１群、さらにその光束を結像させるための正の屈折力のレンズ群が必要である。したがって、前記負の第１群と前記正レンズ群の間を略アフォーカルとし、第２群としてアナモフィックレンズを含むレンズ群を導入することにより一次結像なしのアナモフィックコンバーターを達成できる。
【００２７】
更に、本発明の撮像装置が有するアナモフィックコンバーターが、
１≦（ＡＲ２ ２ ＋１）・βｙ ２ ／（ＡＲ１ ２ ＋１）＜２．６ （１１）
を満足すると尚好ましい。ここでは、ケラレを防止しつつ画角が狭くなりすぎないための焦点距離変換倍率βｙとアスペクト比ＡＲ１、ＡＲ２との関係を規定している。この（１１）式はアスペクト比変換に伴うケラレを防止しつつ、画角減少を抑制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。
【００２８】
図１６に示すように、結像光学系のイメージサークルＩ１は、
で表される。また図１７に示すように、撮像手段の対角長Ｉ２は
で表される。ここで図１８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、
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、（１３）式、（１４）式より、
Ｉ３２／Ｉ２２≧１ （１５）
｛βｙ２・（ＡＲ２２＋１）｝／（ＡＲ１２＋１）≧１ （１１−２）
となる。したがって（１１）式の下限を越えると、ケラレを生じてしまう。
【００２９】
また、（１１）式の上限を越えると、結像光学系単体での画角に対し、コンバーター変換による画角が狭くなってしまい、結像光学系の撮像範囲を有効活用できなくなってくる。
【００３７】
本発明で用いられるアナモフィックレンズは、トーリックレンズ、シリンドリカルレンズを含む概念で用いられ、Ｘ方向のパワーとＹ方向のパワーが異なるレンズを意味する。
【００３８】
また、本発明で用いられるアナモフィックレンズは、回折系の作用を備えたものでも良い。
【００３９】
更に、本発明の撮像装置に用いられる結象光学系は、変倍系でも定倍系（変倍なし）でも良い。
【００４０】
（第１の実施例）
本実施例は、一次結像なし型のアナモフィックコンバーターである。
【００４１】
図１は本発明の数値実施例１における、アナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向及びＸ方向のレンズ断面図である。
【００４２】
また、図２０に数値実施例１におけるアナモフィックコンバーター挿入前の断面図を示す。
【００４３】
図２１〜図２３は、数値実施例１、２、３のアナモフィックコンバーター挿入前の縦収差図を示す。
【００４４】
図１において、Ｆは第１群としての正の屈折力の前玉フォーカスレンズ群である。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。
【００４５】
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。
【００４６】
フォーカス群Ｆとバリエ−タＶとコンペンセ−タＣとリレ−群Ｒで結像光学系を構成している。
【００４７】
次に、数値実施例１におけるアナモフィックコンバーターＡＣの特徴について説明する。ＡＣは負の屈折力をもつ第１群Ｇ１、２枚のシリンドリカルレンズからなる第２群Ｇ２、結像作用を有し正の屈折力をもつ第３群Ｇ３から構成されている。前記Ｇ２のシリンドリカルレンズは、いずれもＸ方向にのみ曲率を有し、Ｘ方向の焦点距離を短焦点化する効果をもつ。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）
であり、Ｘ方向の変換倍率βｘおよびＹ方向の変換倍率βｙは
βｘ＝０．９４７ （２０）
βｙ＝１．２５２ （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）＝１．００ （２３）
で（１）式、（１１）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。
【００４８】
また、ＡＣ単体でのＸ方向の焦点距離ｆＡＣｘおよびＹ方向の焦点距離ｆＡＣｙは、
ｆＡＣｘ＝＋３２．７８９ （２４）
ｆＡＣｙ＝＋６９．８４８ （２５）
で、共に正の屈折力を有し、実施態様３の条件を満たす。
【００４９】
本実施例で用いられるシリンドリカルレンズの材質は、ガラスである。以下の第２、３の実施例でも同様な材質のものが使用されている。
【００５０】
図２〜図７は、数値実施例１のＸ方向又はＹ方向の縦収差図である。ｆｘはＸ方向の焦点距離であり、ｆｙはＹ方向の焦点距離であり、ＦｘはＸ方向のＦナンバーであり、ＦｙはＹ方向のＦナンバーであり、２ωは画角である。
【００５１】
数値実施例１
ｆｘ＝９．７４〜１４２．９３
ｆｙ＝１２．８８〜１８８．９６
Ｆｘ＝１．９４〜２．１９
Ｆｙ＝２．５６〜２．９０
２ω＝５６．２〜４．２ｄｅｇ．
【外１】
【００５２】
＊ｒ４０〜ｒ４３はシリンドリカルレンズ。Ｙ方向の曲率はゼロである。
【外２】
【００５３】
（第２の実施例）
本実施例は、一次結像なし型のアナモフィックコンバーターである。
【００５４】
図８は本発明の数値実施例２における、アナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向及びＸ方向のレンズ断面図である。また図２０に数値実施例２におけるアナモフィックコンバーター挿入前の断面図を示す。
【００５５】
図８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。
【００５６】
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。
【００５７】
フォーカス群Ｆとバリエ−タＶとコンペンセ−タＣとリレ−群Ｒで結像光学系を構成している。
【００５８】
次に、数値実施例２におけるアナモフィックコンバーターＡＣの特徴について説明する。ＡＣは負の屈折力をもつ第１群Ｇ１、２枚のシリンドリカルレンズからなる第２群Ｇ２、結像作用を有し正の屈折力をもつ第３群Ｇ３から構成されている。前記Ｇ２のシリンドリカルレンズは、いずれもＹ方向にのみ曲率を有し、Ｙ方向の焦点距離を長焦点化する効果をもつ。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 （２６）
ＡＲ２＝１．７８ （２７）
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＝０．９４７ （２８）
βｙ＝１．２５２ （２９）
である。したがって、各条件式の値は
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１．００ （３０）
（ＡＲ２２＋１）・βｙ２／（ＡＲ１２＋１）＝１．００ （３１）
で（１）式、（１１）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。
【００５９】
また、ＡＣ単体でのＸ方向の焦点距離ｆＡＣｘおよびＹ方向の焦点距離ｆＡＣｙは、
ｆＡＣｘ＝＋３６．６８８ （３２）
ｆＡＣｙ＝＋８１．３３４ （３３）
で、共に正の屈折力を有し、実施態様３の条件を満たす。
【００６０】
図８〜図１４は、数値実施例２のＸ方向又はＹ方向の縦収差図である。ｆｘはＸ方向の焦点距離であり、ｆｙはＹ方向の焦点距離であり、ＦｘはＸ方向のＦナンバーであり、ＦｙはＹ方向のＦナンバーであり、２ωは画角である。
【００６１】
数値実施例２
ｆｘ＝９．７４〜１４２．９３
ｆｙ＝１２．８８〜１８８．９６
Ｆｘ＝１．９４〜２．１９
Ｆｙ＝２．５６〜２．９０
２ω＝５６．２〜４．２ｄｅｇ．
【外３】
【００６２】
＊ｒ４０〜ｒ４３はシリンドリカルレンズ。Ｘ方向の曲率はゼロである。
【外４】
【００６３】
（参考例）
参考例は、一次結像あり型のアナモフィックコンバーターを用いた撮像装置である。
【００６４】
図２４は参考例３における、アナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向及びＸ方向のレンズ断面図である。また図２０に参考例におけるアナモフィックコンバーター挿入前の断面図を示す。
【００６５】
図２４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。
【００６６】
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。
【００６７】
フォーカス群Ｆとバリエ−タＶとコンペンセ−タＣとリレ−群Ｒで結像光学系を構成している。
【００６８】
次に、参考例におけるアナモフィックコンバーターＡＣの特徴について説明する。ＡＣは負の屈折力をもつ第１群Ｇ１、２枚のシリンドリカルレンズからなる第２群Ｇ２、結像作用を有し正の屈折力をもつ第３群Ｇ３から構成されている。前記Ｇ２のシリンドリカルレンズは、いずれもＹ方向にのみ曲率を有し、Ｙ方向の焦点距離を長焦点化する効果をもつ。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 （３４）
ＡＲ２＝１．７８ （３５）
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＝―０．９４７ （３６）
βｙ＝−１．２５２ （３７）
である。したがって、各条件式の値は
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１．００ （３８）
（ＡＲ２２＋１）・βｙ２／（ＡＲ１２＋１）＝１．００ （３９）
で（１）式、（１１）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。
【００６９】
また、ＡＣ単体でのＸ方向の焦点距離ｆＡＣｘおよびＹ方向の焦点距離ｆＡＣｙは、
ｆＡＣｘ＝ −６８４．６ （４０）
ｆＡＣｙ＝−１３００．２ （４１）
と絶対値が大きく屈折力は微小であり、ほぼ両側テレセントリックを達成している。
【００７０】
図２５〜図３０は、参考例のＸ方向又はＹ方向の縦収差図である。ｆｘはＸ方向の焦点距離であり、ｆｙはＹ方向の焦点距離であり、ＦｘはＸ方向のＦナンバーであり、ＦｙはＹ方向のＦナンバーであり、２ωは画角である。
【００７１】
参考例
ｆｘ＝−９．７４〜−１４２．９３
ｆｙ＝−１２．８８〜−１８８．９６
Ｆｘ＝−１．９４〜−２．１９
Ｆｙ＝−２．５６〜−２．９０
２ω＝５６．２〜４．２ｄｅｇ．
【外５】
【００７２】
【外６】
【００７３】
＊ｒ４１〜ｒ４４はシリンドリカルレンズ。Ｘ方向の曲率はゼロである。
【外７】
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、結像光学系の像側に配置するアナモフィックコンバーターにおいて、光軸を含む各断面Ｘ，Ｙの変換倍率を規定し、レンズ構成を適切に設定することにより、特にシネ用として最適な、光学性能が良好なリア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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 数値実施例１の広角端のＸ、Ｙ方向における断面図
【図２】 数値実施例１のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図３】 数値実施例１のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図４】 数値実施例１のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図５】 数値実施例１のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図６】 数値実施例１のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図７】 数値実施例１のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図８】 数値実施例２の広角端のＸ、Ｙ方向における断面図
【図９】 数値実施例２のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図１０】 数値実施例２のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図１１】 数値実施例２のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図１２】 数値実施例２のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図１３】 数値実施例２のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図１４】 数値実施例２のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図１５】 アスペクト比の概念図
【図１６】 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１７】 本発明の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１８】 撮像手段の有効領域の概念図
【図１９】 映写時の出力画像の表示領域の概念図
【図２０】 数値実施例１，２，３のアナモフィックコンバーター挿入前の広角端における断面図
【図２１】 数値実施例１，２，参考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２２】 数値実施例１，２，参考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２３】 数値実施例１，２，参考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２４】 参考例の広角端のＸ、Ｙ方向における断面図
【図２５】 参考例のｆｘ＝−９．７ｍｍ、ｆｙ＝−１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図２６】 参考例のｆｘ＝−９．７ｍｍ、ｆｙ＝−１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図２７】 参考例のｆｘ＝−３７．３ｍｍ、ｆｙ＝−４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図２８】 参考例のｆｘ＝−３７．３ｍｍ、ｆｙ＝−４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図２９】 参考例のｆｘ＝−１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝−１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図３０】 参考例のｆｘ＝−１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝−１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図３１】 一次結像なし型のアナモフィックコンバーターの概念図
【図３２】 一次結像有り型のアナモフィックコンバーターの概念図
【符号の説明】
Ｆ フォーカスレンズ群
Ｖ バリエータレンズ群
Ｃ コンバータレンズ群
ＳＰ 絞り
Ｒ リレーレンズ群
ＡＣ アナモフィックコンバーター
Ｐ 色分解光学系
【発明の属する技術分野】
本発明は結像光学系の像側に配置してアスペクト比を変換し、撮像素子（撮像手段）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そしてビデオカメラ等に好適なアナモフィックコンバーター及びそれを用いたレンズ装置及びフィルムカメラやテレビカメラそしてビデオカメラ等の撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、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多数提案されている（例えば、特許文献１〜７参照）。
【０００３】
また、結像光学系の像側に取り付けるリアコンバーターが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭４８−２４０４８号公報
【特許文献２】
特開平２−１３９１６号公報
【特許文献３】
特開平３−２５４０７号公報
【特許文献４】
特開平５−１８８２７１号公報
【特許文献５】
特開平５−１８８２７２号公報
【特許文献６】
特開平６−８２６９１号公報
【特許文献７】
特許第２８１７０７４号公報
【特許文献８】
特許第３０２１９８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００６】
シネ用アナモフィックコンバータとしては、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、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。
【０００７】
フロントコンバーター型は、特許文献２、特許文献６、特許文献７等で提案されているように構成がシンプルで、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がある反面、大型化や、フォーカスによる非点収差変化が生じるといった問題点があった。
【０００８】
また、フォーカスによる非点収差補正の技術として、特許文献１、特許文献３、特許文献４、特許文献５等が提案されているが、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問題点があった。
【０００９】
リアコンバーター型はフォーカスによる非点収差変化がないという利点があるが、水平側と垂直側の変換倍率を適切に設定しないとケラレが生じたり、結像光学系の画角が変化して有効像面を十分に活用できなくなる問題点があった。
【００１０】
リアコンバーター型としては図３１に示すような一次結像のない方式と図３２に示すような一次結像させる方式がある。
【００１１】
α１は、結像光学系からの出射角、α２、α３は、ＡＣからの出射角である。
【００１２】
一次結像なし型では、図３１に示すように、結像光学系からの軸上射出光束を負レンズで略アフォーカルにする必要があるが、同時に軸外主光線を跳ね上げてしまうためにコンバーター最終面からの軸外主光線出射高ｈｂ２が大きくなりビネッティングが増大して周辺光量が低下したり、軸外主光線出射傾角αｂ２が増大して、射出瞳が短くなり色分解光学系によるカラーシェーディングの影響が発生しやすい問題点があった。
【００１３】
一次結像のない方式、すなわち焦点距離変換倍率βｘ、βｙが共に正のリアコンバーターとしては特許文献８が提案されているが、水平方向に正の屈折力、垂直方向に負の屈折力であることを規定しているために、アスペクト比変換効果に加え長焦点化効果を有してしまうために画角が狭くなったり、画角を確保しようとするとより大きなイメージサイズの撮像手段が必要となったり、前記大きなイメージサイズの撮像手段を用いると相対的に射出瞳位置が短くなって画面周辺部の軸外光線の射出角が大きくなり、シェーディング等の問題が発生するという問題点があった。
【００１４】
本発明は特にシネ用として最適な、小型で光学性能の高いリアコンバーター方式の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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像手段と、物体からの光を前記撮像手段に導く結像光学系と、前記撮像手段と前記結像光学系との間に配置され、アナモフィックレンズを少なくとも１枚有するアナモフィックコンバーターとを有する撮影装置において、前記アナモフィックレンズは、アフォーカル群内に配置されており、前記アナモフィックコンバーターは、前記結像光学系側から順に、負の第１群、少なくとも２枚以上のアナモフィックレンズを含む第２群、正の第３群で構成されており、前記アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意のＸ断面における焦点距離変換倍率をβｘ、光軸を含み前記Ｘ断面に垂直なＹ断面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
を満足し、且つ前記アナモフィックコンバーターは前記βｘ、βｙが共に正であり、前記Ｘ断面およびＹ断面において、共に正の屈折力を有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明における撮像装置は、撮像手段と、物体からの光を前記撮像手段に導く結像光学系とを、撮像手段と結像光学系との間に配置されたアナモフィックコンバーターとを備えている。このアナモフィックコンバーターは、アナモフィックレンズを少なくとも１枚有しており、このアナモフィックレンズは、アフォーカル群内に配置されている。また、このアナモフィックコンバーターは、結像光学系側から順に、負の第１群、少なくとも２枚以上のアナモフィックレンズを含む第２群、正の第３群で構成されている。ここで、アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意のＸ断面における焦点距離変換倍率をβｘ（正の値）、光軸を含み前記Ｘ断面に垂直なＹ断面における焦点距離変換倍率をβｙ（正の値）とする。更に、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、前記撮像手段の有効領域のアスペクト比をＡＲ２とするとき、以下の条件式を満足する。
０．９＜（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＜１．１ （１）
更に、このアナモフィックコンバーターは、Ｘ断面およびＹ断面において、共に正の屈折力を有している。
【００１７】
実施態様１は、アナモフィックコンバーターの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ための条件である。
【００１８】
（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１５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 （２）
で表される。図１６に結像光学系の撮像範囲の模式図を、また、図１７に撮像手段の撮像範囲の模式図を示す。図１６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１７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） （３）
で表される。また、図１８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 （４）
βｙ＝Ｙ２／Ｙ （５）
であることが望ましい。（３）〜（５）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 （６）
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。
【００１９】
なお、図１９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１９の横の長さＸ４、縦の長さＹ４はそれぞれ、
Ｘ４＝βｘ’・Ｘ２ （７）
Ｙ４＝βｙ’・Ｙ２ （８）
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 （９）
βｙ’＝ｍ／βｙ （１０）
と表せる。
【００２４】
本実施例によれば、結像光学系による一次結像なしに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パワー配置を適切に規定し、光学性能を良好にすることができる。
【００２５】
また、一次結像させないためには焦点距離変換倍率βｘ、βｙが共に正であることが必要である。さらに前記Ｘ断面およびＹ断面において、共に正の屈折力を有することにより長焦点化効果を低減している。このことにより、結像光学系単体に対し、画角が狭くなりすぎず、かつ射出瞳を長く保つことを可能な一次結像なし型のアナモフィックコンバーターを有する撮像装置としている。
【００２６】
また、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。また、結像光学系の像側にコンバーターを配置するためには、結像光学系からの収束光束を発散させるための負の屈折力の第１群、さらにその光束を結像させるための正の屈折力のレンズ群が必要である。したがって、前記負の第１群と前記正レンズ群の間を略アフォーカルとし、第２群としてアナモフィックレンズを含むレンズ群を導入することにより一次結像なしのアナモフィックコンバーターを達成できる。
【００２７】
更に、本発明の撮像装置が有するアナモフィックコンバーターが、
１≦（ＡＲ２ ２ ＋１）・βｙ ２ ／（ＡＲ１ ２ ＋１）＜２．６ （１１）
を満足すると尚好ましい。ここでは、ケラレを防止しつつ画角が狭くなりすぎないための焦点距離変換倍率βｙとアスペクト比ＡＲ１、ＡＲ２との関係を規定している。この（１１）式はアスペクト比変換に伴うケラレを防止しつつ、画角減少を抑制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。
【００２８】
図１６に示すように、結像光学系のイメージサークルＩ１は、
で表される。また図１７に示すように、撮像手段の対角長Ｉ２は
で表される。ここで図１８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、
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、（１３）式、（１４）式より、
Ｉ３２／Ｉ２２≧１ （１５）
｛βｙ２・（ＡＲ２２＋１）｝／（ＡＲ１２＋１）≧１ （１１−２）
となる。したがって（１１）式の下限を越えると、ケラレを生じてしまう。
【００２９】
また、（１１）式の上限を越えると、結像光学系単体での画角に対し、コンバーター変換による画角が狭くなってしまい、結像光学系の撮像範囲を有効活用できなくなってくる。
【００３７】
本発明で用いられるアナモフィックレンズは、トーリックレンズ、シリンドリカルレンズを含む概念で用いられ、Ｘ方向のパワーとＹ方向のパワーが異なるレンズを意味する。
【００３８】
また、本発明で用いられるアナモフィックレンズは、回折系の作用を備えたものでも良い。
【００３９】
更に、本発明の撮像装置に用いられる結象光学系は、変倍系でも定倍系（変倍なし）でも良い。
【００４０】
（第１の実施例）
本実施例は、一次結像なし型のアナモフィックコンバーターである。
【００４１】
図１は本発明の数値実施例１における、アナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向及びＸ方向のレンズ断面図である。
【００４２】
また、図２０に数値実施例１におけるアナモフィックコンバーター挿入前の断面図を示す。
【００４３】
図２１〜図２３は、数値実施例１、２、３のアナモフィックコンバーター挿入前の縦収差図を示す。
【００４４】
図１において、Ｆは第１群としての正の屈折力の前玉フォーカスレンズ群である。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。
【００４５】
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。
【００４６】
フォーカス群Ｆとバリエ−タＶとコンペンセ−タＣとリレ−群Ｒで結像光学系を構成している。
【００４７】
次に、数値実施例１におけるアナモフィックコンバーターＡＣの特徴について説明する。ＡＣは負の屈折力をもつ第１群Ｇ１、２枚のシリンドリカルレンズからなる第２群Ｇ２、結像作用を有し正の屈折力をもつ第３群Ｇ３から構成されている。前記Ｇ２のシリンドリカルレンズは、いずれもＸ方向にのみ曲率を有し、Ｘ方向の焦点距離を短焦点化する効果をもつ。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）
であり、Ｘ方向の変換倍率βｘおよびＹ方向の変換倍率βｙは
βｘ＝０．９４７ （２０）
βｙ＝１．２５２ （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）＝１．００ （２３）
で（１）式、（１１）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。
【００４８】
また、ＡＣ単体でのＸ方向の焦点距離ｆＡＣｘおよびＹ方向の焦点距離ｆＡＣｙは、
ｆＡＣｘ＝＋３２．７８９ （２４）
ｆＡＣｙ＝＋６９．８４８ （２５）
で、共に正の屈折力を有し、実施態様３の条件を満たす。
【００４９】
本実施例で用いられるシリンドリカルレンズの材質は、ガラスである。以下の第２、３の実施例でも同様な材質のものが使用されている。
【００５０】
図２〜図７は、数値実施例１のＸ方向又はＹ方向の縦収差図である。ｆｘはＸ方向の焦点距離であり、ｆｙはＹ方向の焦点距離であり、ＦｘはＸ方向のＦナンバーであり、ＦｙはＹ方向のＦナンバーであり、２ωは画角である。
【００５１】
数値実施例１
ｆｘ＝９．７４〜１４２．９３
ｆｙ＝１２．８８〜１８８．９６
Ｆｘ＝１．９４〜２．１９
Ｆｙ＝２．５６〜２．９０
２ω＝５６．２〜４．２ｄｅｇ．
【外１】
【００５２】
＊ｒ４０〜ｒ４３はシリンドリカルレンズ。Ｙ方向の曲率はゼロである。
【外２】
【００５３】
（第２の実施例）
本実施例は、一次結像なし型のアナモフィックコンバーターである。
【００５４】
図８は本発明の数値実施例２における、アナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向及びＸ方向のレンズ断面図である。また図２０に数値実施例２におけるアナモフィックコンバーター挿入前の断面図を示す。
【００５５】
図８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。
【００５６】
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。
【００５７】
フォーカス群Ｆとバリエ−タＶとコンペンセ−タＣとリレ−群Ｒで結像光学系を構成している。
【００５８】
次に、数値実施例２におけるアナモフィックコンバーターＡＣの特徴について説明する。ＡＣは負の屈折力をもつ第１群Ｇ１、２枚のシリンドリカルレンズからなる第２群Ｇ２、結像作用を有し正の屈折力をもつ第３群Ｇ３から構成されている。前記Ｇ２のシリンドリカルレンズは、いずれもＹ方向にのみ曲率を有し、Ｙ方向の焦点距離を長焦点化する効果をもつ。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 （２６）
ＡＲ２＝１．７８ （２７）
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＝０．９４７ （２８）
βｙ＝１．２５２ （２９）
である。したがって、各条件式の値は
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１．００ （３０）
（ＡＲ２２＋１）・βｙ２／（ＡＲ１２＋１）＝１．００ （３１）
で（１）式、（１１）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。
【００５９】
また、ＡＣ単体でのＸ方向の焦点距離ｆＡＣｘおよびＹ方向の焦点距離ｆＡＣｙは、
ｆＡＣｘ＝＋３６．６８８ （３２）
ｆＡＣｙ＝＋８１．３３４ （３３）
で、共に正の屈折力を有し、実施態様３の条件を満たす。
【００６０】
図８〜図１４は、数値実施例２のＸ方向又はＹ方向の縦収差図である。ｆｘはＸ方向の焦点距離であり、ｆｙはＹ方向の焦点距離であり、ＦｘはＸ方向のＦナンバーであり、ＦｙはＹ方向のＦナンバーであり、２ωは画角である。
【００６１】
数値実施例２
ｆｘ＝９．７４〜１４２．９３
ｆｙ＝１２．８８〜１８８．９６
Ｆｘ＝１．９４〜２．１９
Ｆｙ＝２．５６〜２．９０
２ω＝５６．２〜４．２ｄｅｇ．
【外３】
【００６２】
＊ｒ４０〜ｒ４３はシリンドリカルレンズ。Ｘ方向の曲率はゼロである。
【外４】
【００６３】
（参考例）
参考例は、一次結像あり型のアナモフィックコンバーターを用いた撮像装置である。
【００６４】
図２４は参考例３における、アナモフィックコンバーター挿入時のＹ方向及びＸ方向のレンズ断面図である。また図２０に参考例におけるアナモフィックコンバーター挿入前の断面図を示す。
【００６５】
図２４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。
【００６６】
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。
【００６７】
フォーカス群Ｆとバリエ−タＶとコンペンセ−タＣとリレ−群Ｒで結像光学系を構成している。
【００６８】
次に、参考例におけるアナモフィックコンバーターＡＣの特徴について説明する。ＡＣは負の屈折力をもつ第１群Ｇ１、２枚のシリンドリカルレンズからなる第２群Ｇ２、結像作用を有し正の屈折力をもつ第３群Ｇ３から構成されている。前記Ｇ２のシリンドリカルレンズは、いずれもＹ方向にのみ曲率を有し、Ｙ方向の焦点距離を長焦点化する効果をもつ。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 （３４）
ＡＲ２＝１．７８ （３５）
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＝―０．９４７ （３６）
βｙ＝−１．２５２ （３７）
である。したがって、各条件式の値は
（ＡＲ１・βｘ）／（ＡＲ２・βｙ）＝１．００ （３８）
（ＡＲ２２＋１）・βｙ２／（ＡＲ１２＋１）＝１．００ （３９）
で（１）式、（１１）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。
【００６９】
また、ＡＣ単体でのＸ方向の焦点距離ｆＡＣｘおよびＹ方向の焦点距離ｆＡＣｙは、
ｆＡＣｘ＝ −６８４．６ （４０）
ｆＡＣｙ＝−１３００．２ （４１）
と絶対値が大きく屈折力は微小であり、ほぼ両側テレセントリックを達成している。
【００７０】
図２５〜図３０は、参考例のＸ方向又はＹ方向の縦収差図である。ｆｘはＸ方向の焦点距離であり、ｆｙはＹ方向の焦点距離であり、ＦｘはＸ方向のＦナンバーであり、ＦｙはＹ方向のＦナンバーであり、２ωは画角である。
【００７１】
参考例
ｆｘ＝−９．７４〜−１４２．９３
ｆｙ＝−１２．８８〜−１８８．９６
Ｆｘ＝−１．９４〜−２．１９
Ｆｙ＝−２．５６〜−２．９０
２ω＝５６．２〜４．２ｄｅｇ．
【外５】
【００７２】
【外６】
【００７３】
＊ｒ４１〜ｒ４４はシリンドリカルレンズ。Ｘ方向の曲率はゼロである。
【外７】
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、結像光学系の像側に配置するアナモフィックコンバーターにおいて、光軸を含む各断面Ｘ，Ｙの変換倍率を規定し、レンズ構成を適切に設定することにより、特にシネ用として最適な、光学性能が良好なリア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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 数値実施例１の広角端のＸ、Ｙ方向における断面図
【図２】 数値実施例１のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図３】 数値実施例１のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図４】 数値実施例１のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図５】 数値実施例１のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図６】 数値実施例１のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図７】 数値実施例１のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図８】 数値実施例２の広角端のＸ、Ｙ方向における断面図
【図９】 数値実施例２のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図１０】 数値実施例２のｆｘ＝９．７ｍｍ、ｆｙ＝１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図１１】 数値実施例２のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図１２】 数値実施例２のｆｘ＝３７．３ｍｍ、ｆｙ＝４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図１３】 数値実施例２のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図１４】 数値実施例２のｆｘ＝１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図１５】 アスペクト比の概念図
【図１６】 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１７】 本発明の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１８】 撮像手段の有効領域の概念図
【図１９】 映写時の出力画像の表示領域の概念図
【図２０】 数値実施例１，２，３のアナモフィックコンバーター挿入前の広角端における断面図
【図２１】 数値実施例１，２，参考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２２】 数値実施例１，２，参考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２３】 数値実施例１，２，参考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２４】 参考例の広角端のＸ、Ｙ方向における断面図
【図２５】 参考例のｆｘ＝−９．７ｍｍ、ｆｙ＝−１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図２６】 参考例のｆｘ＝−９．７ｍｍ、ｆｙ＝−１２．９ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図２７】 参考例のｆｘ＝−３７．３ｍｍ、ｆｙ＝−４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図２８】 参考例のｆｘ＝−３７．３ｍｍ、ｆｙ＝−４９．３ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図２９】 参考例のｆｘ＝−１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝−１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＸ方向の縦収差図
【図３０】 参考例のｆｘ＝−１４２．９ｍｍ、ｆｙ＝−１８９．０ｍｍ、物体距離２．５ｍにおけるＹ方向の縦収差図
【図３１】 一次結像なし型のアナモフィックコンバーターの概念図
【図３２】 一次結像有り型のアナモフィックコンバーターの概念図
【符号の説明】
Ｆ フォーカスレンズ群
Ｖ バリエータレンズ群
Ｃ コンバータレンズ群
ＳＰ 絞り
Ｒ リレーレンズ群
ＡＣ アナモフィックコンバーター
Ｐ 色分解光学系
Claims (2)
- 撮像手段と、物体からの光を前記撮像手段に導く結像光学系と、前記撮像手段と前記結像光学系との間に配置され、アナモフィックレンズを少なくとも１枚有するアナモフィックコンバーターとを有する撮影装置において、
前記アナモフィックレンズは、アフォーカル群内に配置されており、
前記アナモフィックコンバーターは、前記結像光学系側から順に、負の第１群、少なくとも２枚以上のアナモフィックレンズを含む第２群、正の第３群で構成されており、
前記アナモフィックコンバーターの光軸を含む任意のＸ断面における焦点距離変換倍率をβｘ、光軸を含み前記Ｘ断面に垂直なＹ断面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
を満足し、且つ
前記アナモフィックコンバーターは前記βｘ、βｙが共に正であり、
前記Ｘ断面およびＹ断面において、共に正の屈折力を有することを特徴とする撮影装置。 - 前記アナモフィックコンバーターは、
１≦（ＡＲ２２＋１）・βｙ２／（ＡＲ１２＋１）＜２．６
を満足することを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
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