JPH01123214A - Image pickup optical system - Google Patents

Image pickup optical system

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JPH01123214A
JPH01123214A JP62281691A JP28169187A JPH01123214A JP H01123214 A JPH01123214 A JP H01123214A JP 62281691 A JP62281691 A JP 62281691A JP 28169187 A JP28169187 A JP 28169187A JP H01123214 A JPH01123214 A JP H01123214A
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Japan
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lens
pass filter
imaging
optical low
image
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Akira Hasegawa
晃 長谷川
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain an image pickup optical system which is capable of most effectively removing false signals in various photographing states by specifying the disposition of an optical low-pass filter and variable power lenses. CONSTITUTION:The lenses or lens groups which can vary the imaging magnification in the sate of fixing the positions of an object and imaging plane are provided in the optical system and the optical low-pass filter 18 consisting of a double refractive material is disposed on the side nearer the object than at least one among these lenses and lens groups. The magnification of the lenses or lens groups existing nearer the image side than the optical low-pass filter is thereby changed, by which the imaging magnification on the prescribed imaging plane is changed and the good relation between the space frequency spectra of the object image and the frequency characteristics of the optical low-pass filter is maintained at any imaging magnifications. The generation of the false signals is thus effectively prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テレビジョンカメラ、電子スチルカメラ、電
子内視鏡等に用いられる撮像光学系に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an imaging optical system used in television cameras, electronic still cameras, electronic endoscopes, and the like.

〔従来技術〕[Prior art]

テレビジョンカメラ、電子スチルカメラ、電子内視鏡な
どのように、固体撮像素子や撮像管を用いてカラー画像
を得るようにした光学装置においては、固体撮像素子の
画素配列や固体逼像素子、Wk像管の前に設けられた色
符号化フィルタのピッチにより定まるサンプリング周波
数と、これらの受光面上に形成される物体像の空間周波
数成分との干渉により、モアレ、エイリアジング等と呼
ばれる偽信号が発生し、画質劣化の大きな要因となって
いる。斯かる偽信号を除去するため、従来から撮像素子
の受光面上に物体像を形成する撮像光学系中に、水晶等
の複屈折板から成る光学的ローパスフィルタを設けるこ
とが行なわれている(例えば特公昭51−14033号
公報参照)。
In optical devices such as television cameras, electronic still cameras, and electronic endoscopes that use solid-state image sensors or image pickup tubes to obtain color images, the pixel arrangement of the solid-state image sensor, the solid-state image sensor, Interference between the sampling frequency determined by the pitch of the color encoding filter installed in front of the WK picture tube and the spatial frequency components of the object image formed on these light-receiving surfaces causes false signals called moiré, aliasing, etc. occurs, and is a major cause of image quality deterioration. In order to remove such false signals, an optical low-pass filter made of a birefringent plate such as quartz has been provided in the imaging optical system that forms an object image on the light-receiving surface of the image sensor ( For example, see Japanese Patent Publication No. 51-14033).

ところで、上記の撮像光学系としてズームレンズが用い
られることが良くあるが、従来の光学的ローパスフィル
タは描像素子とレンズの間に設けられているため、特定
空間周波数に大きな成分を有するような空間周波数スペ
クトルを持つ物体を撮像する場合には、特定の倍率以外
では偽信号の除去が不充分になるか、あるいは全く出来
なくなり、著しい画質の劣化を生ずるという問題があっ
た。このような現象は、ファイバスコープの接眼部にテ
レビジョンカメラを取付けて撮像を行なう場合などに顕
著に生ずるので、この例について詳しく説明する。
By the way, a zoom lens is often used as the above-mentioned imaging optical system, but since conventional optical low-pass filters are installed between the imaging element and the lens, When capturing an image of an object having a frequency spectrum, there is a problem in that at a magnification other than a specific magnification, removal of false signals becomes insufficient or becomes impossible at all, resulting in significant deterioration of image quality. Such a phenomenon occurs conspicuously when a television camera is attached to the eyepiece of a fiberscope to take images, so this example will be explained in detail.

第15図はファイバスコープの接眼部にテレビジョンカ
メラを取付けた状態を模式的に描いたもので、イメージ
ガイドファイバ束1と接眼レンズ2とを内蔵したファイ
バスコープ3の接11部に、撮影レンズ4.複屈折板か
ら成る光学的ローパスフィルタ5.CCD撮像素子6を
内蔵したテレビジランカメラ7が取付けられており、イ
メージガイドファイバ束1の射出端面に形成された物体
像を接眼レンズ2.撮影レンズ44こより光学的ローパ
スフィルタ5を介してCCD撮像素子6の受光面上に再
結像させることにより、撮像を行なうようになっている
0周知のように、イメージガイドファイバ束は多数の光
学ファイバをいわゆる六方稠密に束ねたもので、その射
出端面を拡大すると、第16図に示すように規則的に配
列された各ファイバのコア部8のみが明るく光るような
もの′である。したがって、射出端面に形成された像は
このコア部8の光斑配列が物体の明るさ分布で変調され
たものと考えることができ、この物体像の空間周波数ス
ペクトルはコア部の配列によって定まる基本周波数に大
きなスペクトル成分を有するものである。
Figure 15 schematically depicts a state in which a television camera is attached to the eyepiece of a fiberscope. Lens 4. Optical low-pass filter consisting of a birefringent plate5. A television camera 7 with a built-in CCD image sensor 6 is attached, and an object image formed on the exit end face of the image guide fiber bundle 1 is captured through an eyepiece 2. An image is taken by re-forming the image from the photographing lens 44 through the optical low-pass filter 5 onto the light receiving surface of the CCD image sensor 6. As is well known, the image guide fiber bundle consists of a large number of optical The fibers are bundled in a so-called hexagonal dense bundle, and when the exit end face is enlarged, only the regularly arranged core portion 8 of each fiber shines brightly, as shown in FIG. Therefore, the image formed on the exit end surface can be considered to be the light spot array of this core section 8 modulated by the brightness distribution of the object, and the spatial frequency spectrum of this object image has a fundamental frequency determined by the arrangement of the core section. It has a large spectral component.

この基本周波数とc CD 11像素子6のサンプリン
グ周波数との干渉により偽信号が発生するが、撮影レン
ズ4がズームレンズである場合には上記の基本周波数が
ズーミングとともに変化してしまうため、偽信号の除去
が不充分となる。
A false signal is generated due to interference between this fundamental frequency and the sampling frequency of the CCD 11 image element 6. However, if the photographic lens 4 is a zoom lens, the above fundamental frequency changes with zooming, so a false signal is generated. removal becomes insufficient.

第17図、第18図はこの様子を説明するものである。FIGS. 17 and 18 explain this situation.

第17図において、撮影レンズは第1結像レンズ9.撮
影倍率を変えるためのバリエータレンズ10.変倍によ
る像位置の移動を補償するためのコンペンセータレンズ
11.第2結像レンズ12の4つのレンズ群から成って
おり、バリエータレンズ10とコンペンセータレンズ1
1を光軸に沿って移動させることにより、撮影倍率βL
OW  (第15図(A))から撮影倍率βHtag 
(第15図(B))までの任意の倍率をとり得るもので
ある。この撮影レンズで繰返しピッチPを持つイメージ
ガイドファイバ束のコア部8により形成される明暗パタ
ーン13を撮像すると、その像は受光面上において繰返
しピッチが最も小さいP×βLOW  (第15図 (
A))から最も大きいP×β)IIGに(第15図(B
))までの間の任意の大きさとなることになり、前述の
基本周波数も1/P×βLOWから1/P×βN11i
NO間で変化することになる。
In FIG. 17, the photographing lens is the first imaging lens 9. Variator lens for changing photographic magnification 10. Compensator lens 11 for compensating for movement of image position due to zooming. It consists of four lens groups including a second imaging lens 12, a variator lens 10 and a compensator lens 1.
1 along the optical axis, the imaging magnification βL
From OW (Figure 15 (A)), the imaging magnification βHtag
Any magnification up to (FIG. 15(B)) can be taken. When this photographic lens captures an image of the light-dark pattern 13 formed by the core portion 8 of the image guide fiber bundle having a repetition pitch P, the image will appear on the light-receiving surface with the smallest repetition pitch P×βLOW (Fig. 15 (
A)) to the largest P×β)IIG (Fig. 15 (B)
)), and the fundamental frequency mentioned above is also 1/P×βLOW to 1/P×βN11i
It will change between NO.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

光学的ローパスフィルタは特定の空間周波数より高周波
側において物体の解像度を低下させることにより、物体
像の空間周波数成分と撮像素子のサンプリング周波数と
の干渉を防ぐものであるが、MTFを縦軸、空間周波数
を横軸にとって光学的ローパスフィルタの周波数特性を
示すとき、第16図の実線で示すように低倍撮影時に基
本周波数1/P×β、。、でMTFが零になるように光
学的ローパスフィルタを構成すると、低倍邊影時には充
分な偽信号除去効果があるが、高倍撮影時の基本周波数
1/P×βHIG、lに対してはMTFが大きな値を有
するため解像度が充分低下せず、偽信号を除去すること
ができない、一方、高倍時に偽信号が除去されるように
周波数1/P×β□。、でMTFが零になるように構成
すると、低倍時には1/P×β、。8以下の周波数では
MTFが大きな値を有する方が望ましいにも拘らず、1
/P×β、IIG、の周波数でMTFが零になってしま
うため、必要以上に解像度が低下し過ぎ、画質を損ねて
しまうことになる。
An optical low-pass filter prevents interference between the spatial frequency components of the object image and the sampling frequency of the image sensor by reducing the resolution of the object at frequencies higher than a specific spatial frequency. When the frequency characteristics of an optical low-pass filter are shown with frequency as the horizontal axis, the fundamental frequency is 1/P×β during low magnification imaging, as shown by the solid line in FIG. If an optical low-pass filter is configured so that the MTF becomes zero at has a large value, so the resolution is not sufficiently reduced and false signals cannot be removed.On the other hand, the frequency is 1/P×β□ so that false signals are removed at high magnification. , if the MTF is set to zero at low magnification, then 1/P×β. Although it is desirable for the MTF to have a large value at frequencies below 8,
Since the MTF becomes zero at a frequency of /P×β,IIG, the resolution is lowered more than necessary, resulting in a loss of image quality.

このように、ズームレンズと像面との間に光学的ローパ
スフィルタを配置した構成の撮像光学系では、特に特定
の空間周波数に大きなスペクトル成分を有する物体の撮
像を行なう場合に、偽信号除去に関連して種々の問題を
有している。
In this way, in an imaging optical system configured with an optical low-pass filter placed between the zoom lens and the image plane, it is difficult to remove false signals, especially when imaging an object that has a large spectral component at a specific spatial frequency. There are various problems associated with this.

また、これとは別に、複数のファイバスコープを単一の
テレビジョンカメラに選択的に取付けてそのイメージガ
イドファイバ束により伝達された物体像を撮像する場合
などには、ファイバスコープ毎にイメージガイドファイ
バ束の各ファイバの太さが異なっていたり、接眼レンズ
の倍率がファイバスコープ毎に区々であるなどの理由に
より、物体像の空間周波数スペクトルが種々異なる場合
がある。斯かるときには、憑影レンズがズームレンズで
あるか否かに拘らず、該レンズと撮像素子との間に配置
した光学的ローパスフィルタでは一つのファイバスコー
プについては偽信号の除去ができるが、他のファイバス
コープに対しては全く無力であり、著しい偽信号を生ず
ることがある。
Separately, when multiple fiberscopes are selectively attached to a single television camera and an object image transmitted by the bundle of image guide fibers is captured, an image guide fiber is attached to each fiberscope. The spatial frequency spectrum of the object image may vary due to reasons such as the thickness of each fiber in the bundle being different or the magnification of the eyepiece being different for each fiberscope. In such a case, regardless of whether the possessing lens is a zoom lens or not, an optical low-pass filter placed between the lens and the image sensor can remove false signals for one fiberscope, but can remove false signals for other fiberscopes. It is completely useless against other fiberscopes and can produce significant false signals.

本発明はこれらの諸問題に鑑みてなされたもので、種々
の状況において常に良好な偽信号除去効果の得られる撮
像光学系を提供するものである。
The present invention has been made in view of these problems, and it is an object of the present invention to provide an imaging optical system that can always obtain a good false signal removal effect in various situations.

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は、
物体像を所定の結像面に形成するための撮像光学系にお
いて、該光学系内に物体と結像面の位置を固定した状態
でその結像倍率を変化し得るレンズまたはレンズ群を少
なくとも1つ設け、これらのレンズまたはレンズ群の少
なくとも1つより物体側に複屈折性物質から成る光学的
ローパスフィルタを配設したことを特徴とするものであ
る。
[Means and effects for solving the problems] The present invention has the following features:
An imaging optical system for forming an object image on a predetermined imaging plane includes at least one lens or lens group whose imaging magnification can be changed while the positions of the object and the imaging plane are fixed. The present invention is characterized in that an optical low-pass filter made of a birefringent material is disposed closer to the object than at least one of these lenses or lens groups.

斯かる構成によれば、光学的ローパスフィルタより像側
にあるレンズ又はレンズ群の倍率が変化することにより
所定の結像面上における結像倍率が変わり、その結果と
して物体像の空間周波数スペクトルが変わったとしても
、光学的ローパスフィルタの結像面上における周波数特
性も同様に変化するので、いがなる結像倍率においても
物体像の空間周波数スペクトルと光学的ローパスフィル
タの周波数特性との間の良好な関係を維持することがで
き、偽信号の発生を効果的に防止することができる。
According to such a configuration, the imaging magnification on a predetermined imaging plane changes by changing the magnification of the lens or lens group located on the image side of the optical low-pass filter, and as a result, the spatial frequency spectrum of the object image changes. Even if the frequency characteristics of the optical low-pass filter change, the frequency characteristics on the imaging plane of the optical low-pass filter will also change, so even at a different imaging magnification, the difference between the spatial frequency spectrum of the object image and the frequency characteristics of the optical low-pass filter A good relationship can be maintained and the generation of false signals can be effectively prevented.

また、光学的ローパスフィルタより物体側にも結像倍率
の変化するレンズまたはレンズ群を設け、その結像倍率
が光学的ローパスフィルタより像側に設けた結像倍率の
変化するレンズまたはレンズ群の少なくとも1つの結像
倍率の変化と反比例する関係で変化するように、光学的
ローパスライルタの前後のレンズまたはレンズ群の倍率
の変化の関係を設定すれば、物体の結像に対してはこれ
らの倍率の変化が打ち消し合って何ら影響を与えないの
に対し、光学的ローパスフィルタの作用に対しては像側
における倍率変化のみが影響を与えるためにその影響が
打ち消されない。その結果物体像の空間周波数スペクト
ルを変えずに光学的ローパスフィルタの周波数特性のみ
を変えることができるので、種々の物体を撮像する場合
に効果的に偽信号を除去することができる。
In addition, a lens or lens group with variable imaging magnification is provided on the object side of the optical low-pass filter, and its imaging magnification is the same as that of a lens or lens group with variable imaging magnification provided on the image side of the optical low-pass filter. If the relationship between the changes in magnification of the front and rear lenses or lens groups of the optical low-pass swivel filter is set so that it changes in inverse proportion to the change in at least one imaging magnification, these changes will be effective for imaging an object. While the changes in magnification cancel each other out and have no effect, on the other hand, the effect of the optical low-pass filter is not canceled out because only the change in magnification on the image side has an effect. As a result, only the frequency characteristics of the optical low-pass filter can be changed without changing the spatial frequency spectrum of the object image, so that false signals can be effectively removed when imaging various objects.

〔実施例〕 以下、図面に基づき実施例を説明するが、従来例と同一
の機能を有する部材には同一の番号を付し、その詳しい
説明は省略する。
[Example] Hereinafter, an example will be described based on the drawings, but members having the same functions as those of the conventional example are given the same numbers, and detailed explanation thereof will be omitted.

第1図ないし第5図は第1実施例を示すもので、ファイ
バスコープ3の接眼部にc CD ti像素子6を内蔵
したテレビジョンカメラを取付けた状態を模式的に表し
たものである。この状態で、第2図に示すようにイメー
ジガイドファイバ束の各ファイバの配列方向とCCD 
ll像素子6の水平走査方向とが大略一致するように構
成されている。CCD撮像素子6の出力信号はカメラコ
ントロールユニット19を介してテレビモニター17に
供給され、イメージガイドファイバ束1の射出端面に形
成された物体像を観察できる。
1 to 5 show a first embodiment, and are schematic representations of a state in which a television camera with a built-in CCD TI image element 6 is attached to the eyepiece of a fiberscope 3. . In this state, as shown in Figure 2, the arrangement direction of each fiber of the image guide fiber bundle and the CCD
It is configured so that the horizontal scanning direction of the ll image element 6 substantially coincides with the horizontal scanning direction. The output signal of the CCD image sensor 6 is supplied to the television monitor 17 via the camera control unit 19, so that the object image formed on the exit end face of the image guide fiber bundle 1 can be observed.

この実施例では光学的ローパスフィルタ18はズームレ
ンズ5の第1結像レンズ9とバリエータレンズ10との
間に配設されている。第3図は光学的ローパスフィルタ
1日の具体的構成を示すもので、光の入射側から順に水
晶板20.21.22がA波長板23.24を挟んで重
ねられている。第4図は各水晶板が入射光線をその複屈
折作用により常光線と異常光線に分離させる場合の分離
方向を示したもので、CCD fil像素子6の水平走
査方向Hを基準として、水晶板20.21.22が夫々
−60” 、30’ 、30°の分離方向を有している
In this embodiment, the optical low-pass filter 18 is arranged between the first imaging lens 9 and the variator lens 10 of the zoom lens 5. FIG. 3 shows the specific structure of the optical low-pass filter for one day, in which crystal plates 20, 21, and 22 are stacked with A wavelength plates 23, 24 interposed therebetween in order from the light incident side. Figure 4 shows the separation direction when each crystal plate separates an incident ray into an ordinary ray and an extraordinary ray due to its birefringence. 20, 21, and 22 have separation directions of -60", 30', and 30 degrees, respectively.

斯かる光学的ローパスフィルタ18に一本の光線が入射
すると、第5図に示すように、まず第1の水晶板20に
より常光Hしrと異常光線L2とに分離される。これら
はいずれもA波長板23により円偏光に変換された後、
夫々が第2の水晶板21により常光線と異常光線、すな
わちり、とL3. LxとL4に分離される。これらは
更にA波長板24により円偏光に変換され、再び第3の
水晶板22により常光線と異常光線、すなわちLlとL
s、 LsとL’l、 Lxとり、、 L、とり、に分
離される。このようにして−本の入射光線が8本に分離
されるので、CCD撮像素子6上には互いに位置がずれ
た8個の物体像が形成されることになる。−触に水晶板
により距離dだけ隔たった2つの像が形成されたとき、
その分離方向と角度θをなす方向における水晶板の空間
周波数特性は、周波数1/acos θにおいて零点を
有する第6図のようなMTFで表される0本実施例の光
学的ローパスフィルタ18は3枚の水晶板を含んでいる
ので、総合的な空間周波数特性は各水晶板のMTFの積
で表される。
When a single ray of light enters the optical low-pass filter 18, it is first separated by the first crystal plate 20 into an ordinary ray H2 and an extraordinary ray L2, as shown in FIG. After all of these are converted into circularly polarized light by the A wavelength plate 23,
The ordinary rays and extraordinary rays, that is, L3. It is separated into Lx and L4. These are further converted into circularly polarized light by the A wavelength plate 24, and again converted into ordinary and extraordinary rays by the third crystal plate 22, that is, Ll and L.
It is separated into s, Ls and L'l, Lx-tori, and L, tori. In this way, the incident light beam is separated into eight beams, so that eight object images whose positions are shifted from each other are formed on the CCD image sensor 6. -When two images separated by a distance d are formed by a crystal plate,
The spatial frequency characteristic of the crystal plate in a direction forming an angle θ with the separation direction is expressed by an MTF as shown in FIG. 6 having a zero point at the frequency 1/acos θ. Since it includes two crystal plates, the overall spatial frequency characteristic is expressed as the product of the MTF of each crystal plate.

ここで、本実施例では光学的ローパスフィルタ18がバ
リエータレンズ10よりも物体側にあるため、バリエー
タレンズ10を移動させて撮影倍率を変えると、像面に
おける2つの分離像の距離も変化し、MTFの零点が移
動するが、物体像の空間周波数スペクトルも光学的ロー
パスフィルタ18の零点も共に撮影倍率に反比例して変
化するから、両者の変化の態様は全く同じと言うことが
できる。したがって、ある特定の撮影倍率において偽信
号を充分除去できるように物体像の空間周波数スペクト
ルと光学的ローパスフィルタ18のMTFとの相対関係
を定めておけば、いかなる撮影倍率においても両者の関
係は常に一定となり、偽信号を除去する効果をそのまま
維持できることになる。
Here, in this embodiment, the optical low-pass filter 18 is located closer to the object than the variator lens 10, so when the variator lens 10 is moved to change the imaging magnification, the distance between the two separated images on the image plane also changes. Although the zero point of the MTF moves, since both the spatial frequency spectrum of the object image and the zero point of the optical low-pass filter 18 change in inverse proportion to the imaging magnification, it can be said that the manner in which they change is exactly the same. Therefore, if the relative relationship between the spatial frequency spectrum of the object image and the MTF of the optical low-pass filter 18 is determined so that false signals can be sufficiently removed at a certain imaging magnification, the relationship between the two will always be maintained at any imaging magnification. It becomes constant, and the effect of removing false signals can be maintained as it is.

光学的ローパスフィルタ1日の具体的構成は用途に応じ
て適宜定めれば良いが、ファイバスコープの像を撮像す
るテレビジョンカメラ用としては第7図ないし第9図に
示すものも遺している。この光学的ローパスフィルタは
第7図に示すように物体側から順に3枚の水晶板25.
26゜27が直接重ねられたものである。各水晶板の分
離方向は第8図に示すようにCCD撮像素子6の水平走
査方向Hに対して、夫々−60°。
The specific configuration of the optical low-pass filter may be determined as appropriate depending on the application, but the filters shown in FIGS. 7 to 9 are also used for television cameras that capture images of fiberscopes. As shown in FIG. 7, this optical low-pass filter consists of three crystal plates 25.
26°27 are directly superimposed. The separation direction of each crystal plate is −60° with respect to the horizontal scanning direction H of the CCD image sensor 6, as shown in FIG.

−15°、30°をなしており、この・組合わせによっ
て一本の入射光線は第9図に示すような配列の8本の光
線に分離される。各水晶板の作用は第3図ないし第6図
をもとに説明した光学的ローパスフィルタと類似してい
るので、その詳細は省略する。
-15° and 30°, and by this combination, one incident light beam is separated into eight light beams arranged as shown in FIG. Since the function of each crystal plate is similar to that of the optical low-pass filter described with reference to FIGS. 3 to 6, the details thereof will be omitted.

本実施例ではコンペンセータレンズ11を光学的ローパ
スフィルタ18よりも像側に配置したが、この機能を第
1結像レンズ9に負担させるようにしても良い、また、
第1結像レンズ9を前後させてフォーカシングを行なう
ようにしても良い、このように光学的ローパスフィルタ
18より物体側のレンズを移動させるとその倍率変化は
物体像に対してだけ影響を与えるため、CCD撮像素子
6上における物体像の空間周波数スペクトルと光学的ロ
ーパスフィルタのMTFとの関係が若干変化するが、フ
ォーカシングや像位置補正のための移動による倍率変化
はごくわずかであるため、偽信号除去効果は実質的に変
わらないと考えて良い、また、水晶板により分離して形
成される2像の距離はその厚さに比例するため、光学的
ローパスフィルタの射出側にレンズををする撮像光学系
においては、そのレンズの結像倍率が高い程、同じ分離
距離を得るための水晶板の厚さを薄くできるので好まし
い。
In this embodiment, the compensator lens 11 is placed closer to the image side than the optical low-pass filter 18, but this function may be provided to the first imaging lens 9.
Focusing may be performed by moving the first imaging lens 9 back and forth.If the lens closer to the object than the optical low-pass filter 18 is moved in this way, the change in magnification will only affect the object image. , the relationship between the spatial frequency spectrum of the object image on the CCD image sensor 6 and the MTF of the optical low-pass filter changes slightly, but the magnification change due to movement for focusing and image position correction is very small, so there is no false signal. It can be assumed that the removal effect remains virtually unchanged, and since the distance between the two images separated by the crystal plate is proportional to their thickness, imaging using a lens on the exit side of the optical low-pass filter is recommended. In an optical system, it is preferable that the imaging magnification of the lens is higher, since the thickness of the crystal plate can be made thinner to obtain the same separation distance.

本実施例の場合には、全系の最低倍時における焦点距離
をFLl1M+ 第1結像レンズの焦点距離をF、とす
るときF’s<Ftowとすることが、上記の意味で好
ましい。
In the case of this embodiment, it is preferable in the above sense that F's<Ftow, where the focal length of the entire system at minimum magnification is FLl1M+ and the focal length of the first imaging lens is F.

尚、必要に応じてバリエータレンズ10とCCD jl
像素子6との間にも光学的ローパスフィルタを設けても
良いことはもちろんである。
In addition, the variator lens 10 and CCD jl may be installed as necessary.
Of course, an optical low-pass filter may also be provided between the image element 6 and the image element 6.

また、第1結像レンズより物体側に光学的ローパスフィ
ルタ1日を配置しても本実施例と効果は同じである。
Furthermore, even if the optical low-pass filter is placed closer to the object than the first imaging lens, the same effect as in this embodiment can be obtained.

第10図は、第2実施例を示しており、これはレトロフ
ォーカスタイプのズームレンズ系28に光学的ローパス
フィルタ1日を用いたものである。
FIG. 10 shows a second embodiment, in which a retrofocus type zoom lens system 28 uses an optical low-pass filter.

29はコンペンセーター兼フォーカシングレンズ、30
はバリエータレンズである。バリエータレンズ30の前
に複屈折を利用した光学的ローパスフィルタ18を配置
している。この場合でも、第1実施例のテレビジョンカ
メラ7の撮像光学系として用いれば、第1実施例と同様
の効果が得られる。
29 is a compensator and focusing lens, 30
is a variator lens. An optical low-pass filter 18 utilizing birefringence is placed in front of the variator lens 30. Even in this case, if it is used as the imaging optical system of the television camera 7 of the first embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

第11図および第12図は本発明の第3実施例を示すも
のである。この実施例は、レンズ系全体としてはズーム
レンズの機能はないが、物体像の空間周波数スペクトル
に対して、光学的ローパスフィルタのMTFの零点の空
間周波数を任意に変えることができるものである。第1
1図において、撮影レンズ31はそれ自体ズームレンズ
である2つのレンズ系32.33を物体側から順に配置
し、その像側にマスターレンズ38を配置した構成を存
しており、両者の間に水晶板から成る光学的ローパスフ
ィルタ18が配設されている。
11 and 12 show a third embodiment of the present invention. In this embodiment, although the lens system as a whole does not have the function of a zoom lens, it is possible to arbitrarily change the spatial frequency of the zero point of the MTF of the optical low-pass filter with respect to the spatial frequency spectrum of the object image. 1st
In Fig. 1, the photographing lens 31 has a configuration in which two lens systems 32 and 33, which are themselves zoom lenses, are arranged in order from the object side, and a master lens 38 is arranged on the image side. An optical low-pass filter 18 made of a quartz plate is provided.

ズームレンズ32は第1実施例のものと同様に第1結像
レンズ9.バリエータレンズ10.コンペンセータレン
ズ11.第2結像レンズ12から成っており、ズームレ
ンズ33はこのズームレンズ32を前後逆にしたもので
、34.35.36.37が夫々前記第2結像レンズ、
コンペンセータレンズ。
The zoom lens 32 is the first imaging lens 9. similar to that of the first embodiment. Variator lens 10. Compensator lens 11. It consists of a second imaging lens 12, and the zoom lens 33 is the zoom lens 32 reversed from front to back, and 34, 35, 36, and 37 are the second imaging lenses, respectively.
compensator lens.

バリエータレンズ、第1結像レンズに相当するものであ
る。物体39はズームレンズ32と33の間の光学的ロ
ーパスフィルタ18の直後に一旦中間像40を形成し、
更にズームレンズ33およびマスターレンズ3日により
最終像41を形成する。全系の結像倍率をβ、、ズーム
レンズ32.33の結像倍率を夫々β、8.β1.とす
れば、常にβ3.=β、!×β3.の関係が成立する。
This corresponds to a variator lens and a first imaging lens. The object 39 once forms an intermediate image 40 immediately after the optical low-pass filter 18 between the zoom lenses 32 and 33,
Furthermore, a final image 41 is formed by a zoom lens 33 and a master lens. The imaging magnification of the entire system is β, and the imaging magnification of the zoom lenses 32 and 33 is β, 8. β1. Then, β3. =β,! ×β3. The relationship holds true.

ここで、バリエータレンズ10.36.  コンペンセ
ータレンズ11゜35を光軸に沿って移動すればズーム
レンズ32゜33の倍率は別の値β、8′、β1.′に
変化するが、各レンズの移動に所定の関係を持たせるこ
とにより、全系の倍率を常に一定に保つこと、即ちβ、
l−β、!×β、3 一β、2′×β3.′−一定 とすることが可能である。この関係を満足させておけば
、光学的ローパスフィルタ1日の空間周波数特性を変え
ることができる。第12図(A)。
Here, variator lens 10.36. If the compensator lens 11°35 is moved along the optical axis, the magnification of the zoom lens 32°33 changes to different values β, 8', β1, . ′, but by creating a predetermined relationship between the movements of each lens, the magnification of the entire system can be kept constant, that is, β,
l-β,! ×β, 3 - β, 2′×β3. ′-can be constant. If this relationship is satisfied, the spatial frequency characteristics of the optical low-pass filter for one day can be changed. Figure 12 (A).

(B)において、(イ)は物体としてイメージガイドフ
ァイバ束の射出端面を置いた場合の距離Pを隔てて互い
に隣接した2つのファイバのコアを示し、(ロ)はその
結像位置41における像を示す、光学的ローパスフィル
タ18が配置されているため、各コアは常光による像と
異常光による像の2つに分離するが、前者を実線、後者
を破線で表している。光学的ローパスフィルタ18にお
ける複屈折作用により入射光線が常光線と異常光線に分
離される際の分離距離をSとする。第12図(^)はズ
ームレンズ32.33の倍率がβ、2.β1.の場合、
(B) は同じくβ3.′、β1.′の場合を示すが、
結像位置41においてはいずれの場合でも2つのコアは
PX3.lだけ離れて結像される。ところが、光学的ロ
ーパスフィルタ18による常光と異常光の分離距離Sは
ズームレンズ33だけの影響を受けるので、2つの分離
像の間隔は(A)の場合はS×βss、(B)の場合は
S×β、′となり、ズームレンズ33の倍率とともに変
化する。先に説明した様に、常光による像と異常光によ
る像の最終像面における分離距離が光学的ローパスフィ
ルタの空間周波数特性を決定づけるので、この実施例の
光学系においては、物体像の空間周波数スペクトルを変
えることなく、光学的ローパスフィルタの空間周波数特
性のみを変化させることができる訳である。
In (B), (a) shows the cores of two fibers adjacent to each other at a distance P when the exit end face of the image guide fiber bundle is placed as an object, and (b) shows the image at the imaging position 41. Since the optical low-pass filter 18 shown in FIG. Let S be the separation distance when an incident ray is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray by the birefringence effect in the optical low-pass filter 18. In FIG. 12 (^), the magnification of the zoom lens 32.33 is β, 2. β1. in the case of,
(B) is also β3. ', β1. ′ is shown, but
At the imaging position 41, in both cases the two cores are PX3. The images are formed at a distance of l. However, since the separation distance S between ordinary light and extraordinary light by the optical low-pass filter 18 is affected only by the zoom lens 33, the distance between the two separated images is S×βss in case (A) and S×βss in case (B). S×β,′, which changes with the magnification of the zoom lens 33. As explained earlier, the separation distance at the final image plane between the image of ordinary light and the image of extraordinary light determines the spatial frequency characteristics of the optical low-pass filter, so in the optical system of this embodiment, the spatial frequency spectrum of the object image This means that only the spatial frequency characteristics of the optical low-pass filter can be changed without changing the optical low-pass filter.

斯かる光学系は次のような場合に有効である。Such an optical system is effective in the following cases.

ファイバスコープにはその用途に応じた種々のものがあ
り、イメージガイドファイバ束の各ファイバの太さも種
々のものが存在する。したがって、第12図におけるP
の値がファイバスコープ毎に異なる場合がある。このよ
うな複数のファイバスコープによる物体像を単一のテレ
ビジョンカメラで撮影するとき、最も効果的に偽信号を
除去するためにはファイバスコープ毎にテレビジランカ
メラ光学系内に設けた光学的ローパスフィルタの特性を
変える必要があるが、この実施例によればいくつかのレ
ンズを光軸に沿って移動させるだけでこれが実現できる
訳である。
There are various types of fiberscopes depending on their uses, and the fibers in the image guide fiber bundle also have various thicknesses. Therefore, P in FIG.
The value of may differ depending on the fiber scope. When capturing object images from multiple fiberscopes with a single television camera, the most effective way to remove false signals is to install an optical low-pass in the television camera optical system for each fiberscope. Although it is necessary to change the characteristics of the filter, this can be achieved by simply moving some lenses along the optical axis according to this embodiment.

尚、上記の例では撮影光学系全体としての結像倍率は一
定であるが、これを可変としたいときには、第13図に
示すように第11図のマスターレンズ38をズームレン
ズ42で置換し、物体像41を再度このズームレンズ4
2で結像させ、その像位置43にCCD撮像素子等を配
置すれば良い。
In the above example, the imaging magnification of the photographic optical system as a whole is constant, but if it is desired to make it variable, the master lens 38 in FIG. 11 is replaced with a zoom lens 42, as shown in FIG. The object image 41 is captured by this zoom lens 4 again.
2, and a CCD image sensor or the like may be placed at the image position 43.

第14図は本発明の第4実施例を示すものである。この
例では撮影レンズ44は物体側から順に第1結像レンズ
9.第1バリエータレンズ10゜第2結像レンズ45.
第2バリエータレンズ36゜第3結像レンズ46から成
っており、2つのバリエータレンズ10.36の間に光
学的ローパスフィルタ18が配設されている。斯かる構
成では、2つのバリエータレンズ10.36の倍率をβ
1゜。
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention. In this example, the photographing lens 44 is arranged in order from the object side to the first imaging lens 9. First variator lens 10° second imaging lens 45.
It consists of a second variator lens 36.degree. and a third imaging lens 46, with an optical low-pass filter 18 arranged between the two variator lenses 10.36. In such a configuration, the magnification of the two variator lenses 10.36 is β
1°.

β8.とするとき、β、。×β5.が常に一定となるよ
うに第1.第2バリエータレンズ10.36を連動させ
れば、第11図に示した第3実施例のレンズ系と全く同
様の効果が得られる。また、第2バリエータレンズ36
のみを移動させて変倍を行なえば第1図に示した第1実
施例と全く同様の効果が得られる。この場合光学的ロー
パスフィルタ18より物体側のレンズの合成焦点距離の
最小値をFMIN+全系の最短焦点距離をF。1.、と
すると、第1実施例において説明したのと同じ理由によ
り、FMIN<F。1゜、としておくことが望ましい。
β8. When β, . ×β5. 1st so that it is always constant. By interlocking the second variator lens 10.36, exactly the same effect as the lens system of the third embodiment shown in FIG. 11 can be obtained. In addition, the second variator lens 36
If the magnification is changed by moving only the lens, the same effect as in the first embodiment shown in FIG. 1 can be obtained. In this case, the minimum value of the combined focal length of the lens on the object side of the optical low-pass filter 18 is FMIN+the shortest focal length of the entire system is F. 1. , then FMIN<F for the same reason as explained in the first embodiment. It is desirable to set the angle to 1°.

尚、上記の各実施例においては光学的ローパスフィルタ
をレンズとは別に設ける構成としているが、レンズ系を
構成する複数のレンズのいずれかを水晶等の複屈折物質
で作り、そのレンズに光学的ローパスフィルタの機能を
負担させても良い、この場合は該レンズとバリエータレ
ンズとの配置関係を各実施例における光学的ローパスフ
ィルタとバリエータレンズの配置関係と同様に設定すれ
ば、所期の目的を達成することができる。
In each of the above embodiments, the optical low-pass filter is provided separately from the lens, but one of the plurality of lenses constituting the lens system is made of a birefringent material such as crystal, and the optical low-pass filter is provided in the lens. The function of the low-pass filter may be taken care of. In this case, if the arrangement relationship between the lens and the variator lens is set in the same manner as the arrangement relationship between the optical low-pass filter and the variator lens in each embodiment, the intended purpose can be achieved. can be achieved.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、光学的ローパスフィルタと変倍可能な
レンズの適正な配置により、種々の撮影状態において最
も効果的に偽信号を除去できる撮像光学系を得ることが
できる。
According to the present invention, by appropriately arranging an optical low-pass filter and a variable magnification lens, it is possible to obtain an imaging optical system that can most effectively remove false signals under various photographing conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図および第2図は本発明の第1実施例の構成を示す
図、第3図および第4図は前記実施例に用いられる光学
的ローパスフィルタの一例の具体的構成を示す図、第5
図および第6図はこの光学的ローパスフィルタの作用を
説明するための図、第7図ないし第9図は前記実施例に
用いられる光学的ローパスフィルタの他の例の具体的構
成および作用を説明するための図、第10図は本発明の
第2実施例の構成を示す図、第11図および第12図は
本発明の第3実施例の構成および作用を示す図、第13
図は第3実施例の変形例の構成を示す図゛、第14図は
本発明の第4実施例の構成を示す図、第15図ないし第
18図は従来例を説明するための図である。
1 and 2 are diagrams showing the structure of a first embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing a specific structure of an example of an optical low-pass filter used in the embodiment. 5
6 and 6 are diagrams for explaining the operation of this optical low-pass filter, and FIGS. 7 to 9 explain the specific structure and operation of other examples of the optical low-pass filter used in the above embodiment. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention, FIGS. 11 and 12 are diagrams showing the configuration and operation of the third embodiment of the present invention, and FIG.
The figure shows the configuration of a modification of the third embodiment, FIG. 14 shows the configuration of the fourth embodiment of the present invention, and FIGS. 15 to 18 are diagrams for explaining the conventional example. be.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 物体の像を所定の結像面に形成するための撮像光学系に
おいて、該光学系内に前記物体と前記所定の結像面の位
置を固定した状態でその結像倍率を変化し得るレンズま
たはレンズ群を少なくとも1つ設け、該レンズまたはレ
ンズ群の少なくとも1つより物体側に複屈性物質から成
る光学的ローパスフィルタを配設したことを特徴とする
撮像光学系。
In an imaging optical system for forming an image of an object on a predetermined imaging plane, a lens or a lens capable of changing its imaging magnification while the positions of the object and the predetermined imaging plane are fixed in the optical system; 1. An imaging optical system comprising at least one lens group, and an optical low-pass filter made of a birefringent material arranged closer to the object side than the lens or at least one of the lens groups.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0461976U (en) * 1990-10-01 1992-05-27
JP2008278330A (en) * 2007-05-01 2008-11-13 Olympus Imaging Corp Imaging element module, lens unit using imaging element module, and portable electronic equipment
CN109643003A (en) * 2016-09-06 2019-04-16 索尼公司 Optical element driver, Interchangeable lens and photographic device

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