JPH10123465A - 光学的ローパスフィルター及びそれを有する光学機器 - Google Patents
光学的ローパスフィルター及びそれを有する光学機器Info
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- JPH10123465A JPH10123465A JP8283813A JP28381396A JPH10123465A JP H10123465 A JPH10123465 A JP H10123465A JP 8283813 A JP8283813 A JP 8283813A JP 28381396 A JP28381396 A JP 28381396A JP H10123465 A JPH10123465 A JP H10123465A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B27/46—Systems using spatial filters
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮像素子を備えた光学機器に用いた際に、良
好な画像が得られる光学的ローパスフィルターを提供す
ること。 【解決手段】 入射する光束の中心の波面の位相を基準
とした時、入射する光束の波面の位相を進める進相作用
を有する領域と、位相を遅らせる遅相作用を有する領域
とを交互に有すると共に、成形時の誤差を補正するよう
な形状に光学的ローパスフィルターを形成する。
好な画像が得られる光学的ローパスフィルターを提供す
ること。 【解決手段】 入射する光束の中心の波面の位相を基準
とした時、入射する光束の波面の位相を進める進相作用
を有する領域と、位相を遅らせる遅相作用を有する領域
とを交互に有すると共に、成形時の誤差を補正するよう
な形状に光学的ローパスフィルターを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子を有する
ビデオカメラやデジタルカメラ等の光学機器に好適に用
いられる光学的ローパスフィルターに関するものであ
る。
ビデオカメラやデジタルカメラ等の光学機器に好適に用
いられる光学的ローパスフィルターに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＣＣＤ等の撮像素子を有する、例えば、
ビデオカメラやデジタルカメラのような光学機器におい
て、撮像素子の画素周期よりも高周波の周期構造を有す
る物体を撮影しようとすると、撮像素子は偽信号や偽色
を発生するため、撮影画像が劣化するという現象があ
る。
ビデオカメラやデジタルカメラのような光学機器におい
て、撮像素子の画素周期よりも高周波の周期構造を有す
る物体を撮影しようとすると、撮像素子は偽信号や偽色
を発生するため、撮影画像が劣化するという現象があ
る。
【０００３】この現象を防止するため、水晶板の複屈折
性を利用することにより物体の像を２つ以上に分離し
て、高周波の像をカットする光学的ローパスフィルター
が知られている。
性を利用することにより物体の像を２つ以上に分離し
て、高周波の像をカットする光学的ローパスフィルター
が知られている。
【０００４】上記のような水晶板を利用した光学的ロー
パスフィルターで十分なローパス効果を得ようとする
と、少なくとも２枚の水晶板が必要である。しかしなが
ら、水晶板は高価であるため、このような構成ではコス
トが高くなってしまうという問題がある。また、偏光物
体では水晶の作用が適切に効かずローパス効果が低下し
てしまうという問題もある。
パスフィルターで十分なローパス効果を得ようとする
と、少なくとも２枚の水晶板が必要である。しかしなが
ら、水晶板は高価であるため、このような構成ではコス
トが高くなってしまうという問題がある。また、偏光物
体では水晶の作用が適切に効かずローパス効果が低下し
てしまうという問題もある。
【０００５】このような問題に対して、特公昭４４−１
１５５に、複数のプリズムにより波面を分割し、像を２
つ以上に分離する光学的ローパスフィルターが開示され
ている。
１５５に、複数のプリズムにより波面を分割し、像を２
つ以上に分離する光学的ローパスフィルターが開示され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
４４−１１５５に開示された光学的ローパスフィルター
では、図３８に示すように、ある像面ＩＳ１では像を分
割することができるが、像が１つに融合する他の像面Ｉ
Ｓ２が存在する。像面の状態により合焦を判断するＡＦ
機構を搭載した光学機器では、像面ＩＳ２を合焦位置と
判断してしまい、結果としてローパス効果が低下すると
いう問題があった。
４４−１１５５に開示された光学的ローパスフィルター
では、図３８に示すように、ある像面ＩＳ１では像を分
割することができるが、像が１つに融合する他の像面Ｉ
Ｓ２が存在する。像面の状態により合焦を判断するＡＦ
機構を搭載した光学機器では、像面ＩＳ２を合焦位置と
判断してしまい、結果としてローパス効果が低下すると
いう問題があった。
【０００７】一方、プラスチック材料やガラス材料をモ
ールドすることによりレンズ等の光学素子を成形する方
法が従来より知られている。しかしながら、モールドで
成形した光学部材には、非回転対称な形状誤差や内部屈
折率の不均一性が、成形時に生じることがある。
ールドすることによりレンズ等の光学素子を成形する方
法が従来より知られている。しかしながら、モールドで
成形した光学部材には、非回転対称な形状誤差や内部屈
折率の不均一性が、成形時に生じることがある。
【０００８】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたものであり、光学機器に用いた際に、安定し
たローパス効果を発揮すると共に、成形時の誤差を良好
に補正し、それがため良好な画像を得ることのできる光
学的ローパスフィルターを提供することを目的とする。
になされたものであり、光学機器に用いた際に、安定し
たローパス効果を発揮すると共に、成形時の誤差を良好
に補正し、それがため良好な画像を得ることのできる光
学的ローパスフィルターを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光学的ローパスフィルターは、入射する光
束の中心の波面の位相を基準とした時、入射する光束の
波面の位相を進める進相作用を有する領域と、位相を遅
らせる遅相作用を有する領域とを交互に有すると共に、
成形時の誤差を補正する形状を有することを特徴として
いる。
め、本発明の光学的ローパスフィルターは、入射する光
束の中心の波面の位相を基準とした時、入射する光束の
波面の位相を進める進相作用を有する領域と、位相を遅
らせる遅相作用を有する領域とを交互に有すると共に、
成形時の誤差を補正する形状を有することを特徴として
いる。
【００１０】この時、成形時の誤差は、例えば面形状に
より補正する形態が存在する。
より補正する形態が存在する。
【００１１】入射する光束の中心を原点、ρを有効部の
半径で規格化された径方向の座標系（０≦ρ≦１）、φ
を回転方向の座標系（０≦φ≦２π）とした円筒座標系
（ρ，φ）により、モールド型に設定される光学的ロー
パスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）は、 Ｓ（ρ，φ）＝Ｓ０（ρ）＋ＡＳＰ（ρ）＋Ｖ（ρ，φ）＋Ｈ（ρ，φ） （１） Ｓ０（ρ） ： 基準面の形状を表す関数 ＡＳＰ（ρ）： 回転対称な非球面項を表す関数 Ｖ（ρ，φ）： ローパス効果を発揮する形状を表す関
数 Ｈ（ρ，φ）： 成形時の誤差を補正する形状を表す関
数 で表すことができる。この時Ｓ０（ρ）は、平面、球
面、回転対称なだ円面等である。
半径で規格化された径方向の座標系（０≦ρ≦１）、φ
を回転方向の座標系（０≦φ≦２π）とした円筒座標系
（ρ，φ）により、モールド型に設定される光学的ロー
パスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）は、 Ｓ（ρ，φ）＝Ｓ０（ρ）＋ＡＳＰ（ρ）＋Ｖ（ρ，φ）＋Ｈ（ρ，φ） （１） Ｓ０（ρ） ： 基準面の形状を表す関数 ＡＳＰ（ρ）： 回転対称な非球面項を表す関数 Ｖ（ρ，φ）： ローパス効果を発揮する形状を表す関
数 Ｈ（ρ，φ）： 成形時の誤差を補正する形状を表す関
数 で表すことができる。この時Ｓ０（ρ）は、平面、球
面、回転対称なだ円面等である。
【００１２】なお、成形時の誤差とは、光学的ローパス
フィルター成形時の形状の誤差、屈折率の不均一性等に
よるものである。
フィルター成形時の形状の誤差、屈折率の不均一性等に
よるものである。
【００１３】レンズに本発明の光学的ローパスフィルタ
ーが形成されるときには、成形時の誤差は、レンズの誤
差であることも考えられる。
ーが形成されるときには、成形時の誤差は、レンズの誤
差であることも考えられる。
【００１４】本発明の光学的ローパスフィルターは、合
成樹脂材料やガラス材料等によりモールド成形すること
ができる。
成樹脂材料やガラス材料等によりモールド成形すること
ができる。
【００１５】結像光学系と、撮像素子と、本発明の光学
的ローパスフィルターを有することを特徴とする光学機
器において、光学的ローパスフィルターは、結像光学系
の絞り近傍に設けられることが好ましい。
的ローパスフィルターを有することを特徴とする光学機
器において、光学的ローパスフィルターは、結像光学系
の絞り近傍に設けられることが好ましい。
【００１６】
（実施例１）本発明の第１の実施例を図１に示す。本実
施例の光学系は、ＰＭＭＡを材料としてモールド成形さ
れた単一のレンズ１からなり、単一の波長をＣＣＤ２に
結像する光学系である。レンズデータを表１に示す。
施例の光学系は、ＰＭＭＡを材料としてモールド成形さ
れた単一のレンズ１からなり、単一の波長をＣＣＤ２に
結像する光学系である。レンズデータを表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】ところで、本実施例のレンズ面の形状（屈
折率分布も含む）は、図２に示すように、開口の中心を
原点（例えばｒ１面であれば図１中のＯ）、開口の半径
ｒで規格化したρを径方向の座標系（０≦ρ≦２π）、
φを回転方向の座標系（０≦φ≦２π）、そして光の進
行方向を正とした円筒座標系で表している。
折率分布も含む）は、図２に示すように、開口の中心を
原点（例えばｒ１面であれば図１中のＯ）、開口の半径
ｒで規格化したρを径方向の座標系（０≦ρ≦２π）、
φを回転方向の座標系（０≦φ≦２π）、そして光の進
行方向を正とした円筒座標系で表している。
【００１９】ここで、Ｒを近軸曲率半径、ｋ，ａ，ｂ，
ｃ，ｄを非球面係数とするとき、ｒ１面の基準面の形状
及び回転対称な非球面項は以下の関数によって表され
る。
ｃ，ｄを非球面係数とするとき、ｒ１面の基準面の形状
及び回転対称な非球面項は以下の関数によって表され
る。
【００２０】
【外１】 ＡＳＰ（ρ）＝ａ（ｒρ）4＋ｂ（ｒρ）6＋ｃ（ｒρ）8＋ｄ（ｒρ）10 （３）
【００２１】非球面係数を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】本実施例では、第１面（ｒ１）に光学的な
ローパス作用をする形状（ローパス形状）を付加して、
レンズ１自身を光学的なローパスフィルターとして作用
させている。
ローパス作用をする形状（ローパス形状）を付加して、
レンズ１自身を光学的なローパスフィルターとして作用
させている。
【００２４】このローパス形状Ｖ（ρ，φ）は、以下に
示す式で表される。
示す式で表される。
【００２５】 Ｖ（ρ、φ）＝Ｒ（ρ）ｃｏｓ｛２（φ＋π／４）｝ （４） Ｒ（ρ）＝ＡV（ａVρ＋ｂVρ2＋ｃVρ3＋ｄVρ4＋ｅVρ5）λ （５）
【００２６】本実施例におけるローパス形状の各係数を
表３に示す。
表３に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】式（４）、式（５）によって表されるロー
パス形状の等高図を図３に示す。
パス形状の等高図を図３に示す。
【００２９】このような形状によって通過する光束に与
えられる液面収差は、 Ｗ（ρ，φ）＝Ｖ（ρ，φ）×（１−ｎ） （６） となる。ここで、ｎはレンズの屈折率である。
えられる液面収差は、 Ｗ（ρ，φ）＝Ｖ（ρ，φ）×（１−ｎ） （６） となる。ここで、ｎはレンズの屈折率である。
【００３０】本実施例の光学系（波長λ＝５８７．５６
ｎｍ）における波面収差、相対的な点像強度分布、相対
的な線像強度分布、ＭＴＦを図４、５、６、７に示し、
ｒ１面にローパス形状を形成しない場合の光学系におけ
る波面収差、相対的な点像強度分布、相対的な線像強度
分布、ＭＴＦを図８、９、１０、１１に示す。
ｎｍ）における波面収差、相対的な点像強度分布、相対
的な線像強度分布、ＭＴＦを図４、５、６、７に示し、
ｒ１面にローパス形状を形成しない場合の光学系におけ
る波面収差、相対的な点像強度分布、相対的な線像強度
分布、ＭＴＦを図８、９、１０、１１に示す。
【００３１】このように、本実施例の光学系ではローパ
ス形状と相似の波面収差が発生し、像面上で点像が複数
に分離し、所定の空間周波数においてＭＴＦを０とし、
それよりも高周波のＭＴＦを効果的に低減することがで
きる。ＭＴＦが０となる周波数（カットオフ周波数）は
使用するＣＣＤなどの撮像素子の画素のピッチから求め
られ、本実施例では画素ピッチを５μｍとし、１００
ｌｐ／ｍｍをカットオフ周波数としている。
ス形状と相似の波面収差が発生し、像面上で点像が複数
に分離し、所定の空間周波数においてＭＴＦを０とし、
それよりも高周波のＭＴＦを効果的に低減することがで
きる。ＭＴＦが０となる周波数（カットオフ周波数）は
使用するＣＣＤなどの撮像素子の画素のピッチから求め
られ、本実施例では画素ピッチを５μｍとし、１００
ｌｐ／ｍｍをカットオフ周波数としている。
【００３２】しかしながら、このような設計値に対して
実際に成形したモールドレンズは成形条件などにより複
雑な変形、及び内部屈折率の不均一な分布が発生する。
図１２〜１４にレンズ成形時に起こるｒ１面の変形例
（Ｅ１）、ｒ２面の変形例（Ｅ２）、内部屈折率の不均
一分布の例（Ｅ３）をそれぞれ等高線で示す。
実際に成形したモールドレンズは成形条件などにより複
雑な変形、及び内部屈折率の不均一な分布が発生する。
図１２〜１４にレンズ成形時に起こるｒ１面の変形例
（Ｅ１）、ｒ２面の変形例（Ｅ２）、内部屈折率の不均
一分布の例（Ｅ３）をそれぞれ等高線で示す。
【００３３】このような誤差形状は、 Ｅ（ρ，φ）＝ｃ１＋ｃ２ρｃｏｓ（φ）＋ｃ３ρｓｉｎ（φ） ＋ｃ４ρ2ｃｏｓ（２φ）＋ｃ５（２ρ2−１） ＋ｃ６ρ2ｓｉｎ（２φ）＋ｃ７ρ3ｃｏｓ（３φ） ＋ｃ８（３ρ3−２ρ）ｃｏｓ（φ） ＋ｃ９（３ρ3−２ρ）ｓｉｎ（φ） ＋ｃ１０ρ3ｓｉｎ（３φ）＋ｃ１１ρ4ｃｏｓ（４φ） ＋ｃ１２（４ρ4−３ρ2）ｃｏｓ（２φ） ＋ｃ１３（６ρ4−６ρ2−１） ＋ｃ１４（４ρ4−３ρ2）ｓｉｎ（２φ） ＋ｃ１５ρ4ｓｉｎ（４φ）＋ｃ１６ρ5ｃｏｓ（５φ） ＋ｃ１７（５ρ5−４ρ3）ｃｏｓ（３φ） ＋ｃ１８（１０ρ5−１２ρ3＋３ρ）ｃｏｓ（φ） ＋ｃ１９（１０ρ5−１２ρ3＋３ρ）ｓｉｎ（φ） ＋ｃ２０（５ρ5−４ρ3）ｓｉｎ（３φ） ＋ｃ２１ρ5ｓｉｎ（５φ） （７） で表されるゼルニケの多項式を用いて近似することがで
きる。図１２〜１４に示した形状をそれぞれ式（７）で
近似した場合の係数を表４、５、６に示す。
きる。図１２〜１４に示した形状をそれぞれ式（７）で
近似した場合の係数を表４、５、６に示す。
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【００３６】
【表６】 面形状の変形（Ｅ１、Ｅ２）は干渉計により面の表面反
射波面を測定して求め、内部屈折率分布の不均一性（Ｅ
３）は、Ｅ１、Ｅ２を考慮して干渉計による透過波面か
ら求めることができる。
射波面を測定して求め、内部屈折率分布の不均一性（Ｅ
３）は、Ｅ１、Ｅ２を考慮して干渉計による透過波面か
ら求めることができる。
【００３７】これらの成形時の誤差は、それぞれの面
（ｒ１，ｒ２）で形状を補正し、屈折率が不均一になら
ないように時間をかけて成形すれば発生しないが、コス
トアップを招いてしまう。そこで、本発明では、先に示
したローパス形状を付加する面に、成形時の誤差を補正
する形状を同時に形成している。
（ｒ１，ｒ２）で形状を補正し、屈折率が不均一になら
ないように時間をかけて成形すれば発生しないが、コス
トアップを招いてしまう。そこで、本発明では、先に示
したローパス形状を付加する面に、成形時の誤差を補正
する形状を同時に形成している。
【００３８】補正形状について説明する。ｒ１面の誤差
（Ｅ１）に関しては、補正面であるので成形の型の形状
に図１２で示した形状の符号を逆にした形状を加えるこ
とで補正している。ｒ２面の誤差（Ｅ２）に関しては、
誤差量をｒ２面に設定し、その誤差量を考慮してｒ１面
を再設計することにより補正する。内部屈折率不均一
（Ｅ３）に関しては、誤差量を媒質に設定するか、ｒ１
面またはｒ２面の形状に屈折率分布を変換して設定する
ことで近似し、ｒ１面を再設計することにより補正す
る。このようにして再設計されたｒ１面形状に図３に示
したローパス形状を付加して型を製作する。この型を用
いて光学的ローパスフィルターを成形することにより、
成形時に生ずる誤差が良好に補正される。
（Ｅ１）に関しては、補正面であるので成形の型の形状
に図１２で示した形状の符号を逆にした形状を加えるこ
とで補正している。ｒ２面の誤差（Ｅ２）に関しては、
誤差量をｒ２面に設定し、その誤差量を考慮してｒ１面
を再設計することにより補正する。内部屈折率不均一
（Ｅ３）に関しては、誤差量を媒質に設定するか、ｒ１
面またはｒ２面の形状に屈折率分布を変換して設定する
ことで近似し、ｒ１面を再設計することにより補正す
る。このようにして再設計されたｒ１面形状に図３に示
したローパス形状を付加して型を製作する。この型を用
いて光学的ローパスフィルターを成形することにより、
成形時に生ずる誤差が良好に補正される。
【００３９】図１３、１４で示した誤差量Ｅ２、Ｅ３を
それぞれｒ２面に付加した場合の透過波面の等高図を図
１５に示す。このような波面を補正すべくｒ１面の自由
度により再設計したｒ１面の形状を以下に示す。ここで
は、ローパス形状以外の非球面項は、軸対象の項を含む
ゼルニケの多項式Ｚ（ρ，φ）を用いている。したがっ
て、 ＡＳＰ（ρ）＋Ｈ（ρ，φ） → Ｚ（ρ，φ） （８） となり、ローパス形状を含まない第１面の形状Ｓ１
（ρ，φ）は、 Ｓ１（ρ，φ）＝Ｓ０（ρ）＋Ｚ（ρ，φ） （９）
それぞれｒ２面に付加した場合の透過波面の等高図を図
１５に示す。このような波面を補正すべくｒ１面の自由
度により再設計したｒ１面の形状を以下に示す。ここで
は、ローパス形状以外の非球面項は、軸対象の項を含む
ゼルニケの多項式Ｚ（ρ，φ）を用いている。したがっ
て、 ＡＳＰ（ρ）＋Ｈ（ρ，φ） → Ｚ（ρ，φ） （８） となり、ローパス形状を含まない第１面の形状Ｓ１
（ρ，φ）は、 Ｓ１（ρ，φ）＝Ｓ０（ρ）＋Ｚ（ρ，φ） （９）
【００４０】
【外２】 Ｚ（ρ，φ）＝ｃ１＋ｃ２ρｃｏｓ（φ）＋ｃ３ρｓｉｎ（φ） ＋ｃ４ρ2ｃｏｓ（２φ）＋ｃ５（２ρ2−１） ＋ｃ６ρ2ｓｉｎ（２φ）＋ｃ７ρ3ｃｏｓ（３φ） ＋ｃ８（３ρ3−２ρ）ｃｏｓ（φ） ＋ｃ９（３ρ3−２ρ）ｓｉｎ（φ） ＋ｃ１０ρ3ｓｉｎ（３φ）＋ｃ１１ρ4ｃｏｓ（４φ） ＋ｃ１２（４ρ4−３ρ2）ｃｏｓ（２φ） ＋ｃ１３（６ρ4−６ρ2−１） ＋ｃ１４（４ρ4−３ρ2）ｓｉｎ（２φ） ＋ｃ１５ρ4ｓｉｎ（４φ）＋ｃ１６ρ5ｃｏｓ（５φ） ＋ｃ１７（５ρ5−４ρ3）ｃｏｓ（３φ） ＋ｃ１８（１０ρ5−１２ρ3＋３ρ）ｃｏｓ（φ） ＋ｃ１９（１０ρ5−１２ρ3＋３ρ）ｓｉｎ（φ） ＋ｃ２０（５ρ5−４ρ3）ｓｉｎ（３φ） ＋ｃ２１ρ5ｓｉｎ（５φ） （１１） と表される。
【００４１】これらの式に含まれる各係数を表７に示
す。
す。
【００４２】
【表７】
【００４３】式（９）で表される形状の球面からの偏差
を等高線で表すと図１６のようになる。
を等高線で表すと図１６のようになる。
【００４４】よって、ローパス形状を含むｒ１面の実際
の形状Ｓ（ρ，φ）は、 Ｓ（ρ，θ）＝Ｓ１（ρ，φ）＋Ｖ（ρ，φ） ＝Ｓ０（ρ）＋Ｚ（ρ，φ）＋Ｖ（ρ，φ） （１２） と表すことができる。この面の球面からの偏差を表す等
高線は、図１７のようになる。
の形状Ｓ（ρ，φ）は、 Ｓ（ρ，θ）＝Ｓ１（ρ，φ）＋Ｖ（ρ，φ） ＝Ｓ０（ρ）＋Ｚ（ρ，φ）＋Ｖ（ρ，φ） （１２） と表すことができる。この面の球面からの偏差を表す等
高線は、図１７のようになる。
【００４５】式（１２）で表わされる形状を元にした型
によって成形される光学的ローパスフィルターのｒ１面
は、誤差量Ｅ１の補正形状が成形時に相殺されるため、
基準面形状Ｓ０（ρ），ローパス形状Ｖ（ρ，φ）、そ
してＺ（ρ，φ）から誤差量Ｅ１の補正形状を除いた非
球面形状で表わされる形状となる。すなわち、完成した
光学的ローパスフィルターのｒ１面にはＥ２、Ｅ３に対
する補正形状が形成されているだけとなる。
によって成形される光学的ローパスフィルターのｒ１面
は、誤差量Ｅ１の補正形状が成形時に相殺されるため、
基準面形状Ｓ０（ρ），ローパス形状Ｖ（ρ，φ）、そ
してＺ（ρ，φ）から誤差量Ｅ１の補正形状を除いた非
球面形状で表わされる形状となる。すなわち、完成した
光学的ローパスフィルターのｒ１面にはＥ２、Ｅ３に対
する補正形状が形成されているだけとなる。
【００４６】（実施例２）第２の実施例を図１８に示
す。本実施例ではレンズ１′のｒ１４面にローパス形状
を付加し、光学的ローパスフィルターとして作用させて
いる。その他図中、２はＣＣＤ、３は絞り、４は赤外カ
ットフィルターである。
す。本実施例ではレンズ１′のｒ１４面にローパス形状
を付加し、光学的ローパスフィルターとして作用させて
いる。その他図中、２はＣＣＤ、３は絞り、４は赤外カ
ットフィルターである。
【００４７】レンズデータを表８に示す。
【００４８】
【表８】
【００４９】本実施例における軸対象の非球面は、光軸
方向にｚ軸、光軸と垂直な方向にｈ軸、光の進行方向を
正としＲを近軸曲率半径、ｋ、ａ，ｂ，ｃ，ｄを各々非
球面係数とするとき次の式で表される。
方向にｚ軸、光軸と垂直な方向にｈ軸、光の進行方向を
正としＲを近軸曲率半径、ｋ、ａ，ｂ，ｃ，ｄを各々非
球面係数とするとき次の式で表される。
【００５０】
【外３】 各非球面のデータを表９に示す。
【００５１】
【表９】
【００５２】本実施例のズームレンズは、物体側から正
の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、絞り、正の屈
折力の第３群、正の屈折力の第４群からなり、第２群を
移動して変倍を行い第４群により像面の補償とフォーカ
スを行うものである。
の屈折力の第１群、負の屈折力の第２群、絞り、正の屈
折力の第３群、正の屈折力の第４群からなり、第２群を
移動して変倍を行い第４群により像面の補償とフォーカ
スを行うものである。
【００５３】ｒ１４面に形成されたローパス形状は、実
施例１と同様に図２で示した円筒座標系を用いて次の式
で表される。
施例１と同様に図２で示した円筒座標系を用いて次の式
で表される。
【００５４】 Ｖ（ρ，φ）＝ΣＡｍＲｍ（ρ）ｃｏｓ｛２（φ−π／８ρ＋π／４）｝ （１４） ｍ＝２，６，１０ Ｒ２（ρ）＝Ａ２（ａ２ρ＋ｂ２ρ2＋ｃ２ρ3）λ （１５） Ｒ６（ρ）＝Ａ６（ａ６ρ＋ｂ６ρ2）λ （１６） Ｒ１０（ρ）＝Ａ１０（ａ１０ρ＋ｂ１０ρ2）λ （１７） 本実施例における各係数を表１０に示す。
【００５５】
【表１０】
【００５６】本実施例のローパス形状の等高図を図１９
に示す。
に示す。
【００５７】本実施例のズームレンズの設計値における
短焦点側での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対
的な点像強度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白
色）、ＭＴＦ（白色）を図２０、２１、２２、２３に、
長焦点側での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対
的な点像強度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白
色）、ＭＴＦ（白色）を図２４、２５、２６、２７に示
し、ｒ１４面のローパス形状を形成しない場合の短焦点
側の波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対的な点像
強度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白色）、Ｍ
ＴＦ（白色）を図２８、２９、３０、３１に、長焦点側
の波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対的な点像強
度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白色）、ＭＴ
Ｆ（白色）を図３２、３３、３４、３５に示す。
短焦点側での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対
的な点像強度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白
色）、ＭＴＦ（白色）を図２０、２１、２２、２３に、
長焦点側での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対
的な点像強度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白
色）、ＭＴＦ（白色）を図２４、２５、２６、２７に示
し、ｒ１４面のローパス形状を形成しない場合の短焦点
側の波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対的な点像
強度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白色）、Ｍ
ＴＦ（白色）を図２８、２９、３０、３１に、長焦点側
の波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）、相対的な点像強
度分布（白色）、相対的な線像強度分布（白色）、ＭＴ
Ｆ（白色）を図３２、３３、３４、３５に示す。
【００５８】本実施例では実施例１と同様にモールド成
形時に生じるレンズ１′の誤差を補正する形状をｒ１４
面に付加し、型に設定されたｒ１４面の形状Ｓ（ρ，
θ）を以下の式で表している。
形時に生じるレンズ１′の誤差を補正する形状をｒ１４
面に付加し、型に設定されたｒ１４面の形状Ｓ（ρ，
θ）を以下の式で表している。
【００５９】 Ｓ（ρ，θ）＝Ｓ０（ρ）＋Ｚ（ρ，φ）＋Ｖ（ρ，φ） （１８）
【００６０】
【外４】 Ｚ（ρ，φ）＝−．００３９７ρｃｏｓ（φ）−．０９２７ρｓｉｎ（φ） ＋．４１０ρ2ｃｏｓ（２φ）＋．１９０ρ2ｓｉｎ（２φ） −．２５３ρ3ｃｏｓ（３φ） −．１１５（３ρ3−２ρ）ｓｉｎ（φ） −．０５４６ρ3ｓｉｎ（３φ） ＋．０１６５（４ρ4−３ρ2）ｃｏｓ（２φ） （２０）
【００６１】式（１８）によって表わされるｒ１４面の
球面からの偏差の等高線を図３６に示す。
球面からの偏差の等高線を図３６に示す。
【００６２】（実施例３）図３７は実施例２に示したズ
ームレンズを光学機器に適用した例である。図中、１０
は実施例２のズームレンズ、２はＣＣＤ、５は記録部で
ある。被写体からの光をズームレンズ１０によりＣＣＤ
２上に結像させ、ＣＣＤ２からの画像信号を記録部５に
送る。観察者は不図示の画像表示手段に表示された画像
を不図示のファインダー光学系により観察することがで
きる。
ームレンズを光学機器に適用した例である。図中、１０
は実施例２のズームレンズ、２はＣＣＤ、５は記録部で
ある。被写体からの光をズームレンズ１０によりＣＣＤ
２上に結像させ、ＣＣＤ２からの画像信号を記録部５に
送る。観察者は不図示の画像表示手段に表示された画像
を不図示のファインダー光学系により観察することがで
きる。
【００６３】実施例１〜３に示したように、本発明の光
学的ローパスフィルターは、ローパス形状を形成した面
に光学的ローパスフィルター成形時の形状誤差を補正す
るための形状を付加することにより、良好なローパス効
果を発揮するとともに設計値通りの光学性能を発揮する
ことができる。
学的ローパスフィルターは、ローパス形状を形成した面
に光学的ローパスフィルター成形時の形状誤差を補正す
るための形状を付加することにより、良好なローパス効
果を発揮するとともに設計値通りの光学性能を発揮する
ことができる。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ビデオカメラやデジタルカメラなどの光学機器に用いた
際に、安定したローパス効果を発揮すると共に、成形時
の誤差を良好に補正し、それによって良好な画像が得ら
れる光学的ローパスフィルターを提供できる。
ビデオカメラやデジタルカメラなどの光学機器に用いた
際に、安定したローパス効果を発揮すると共に、成形時
の誤差を良好に補正し、それによって良好な画像が得ら
れる光学的ローパスフィルターを提供できる。
【図１】実施例１の光学系の概略構成図である。
【図２】円筒座標系を表す図である。
【図３】実施例１のローパス形状の等高図である。
【図４】実施例１の光学系の波面収差を表す図である。
【図５】実施例１の光学系の相対的な点像強度分布を表
す図である。
す図である。
【図６】実施例１の光学系の相対的な線像強度分布を表
す図である。
す図である。
【図７】実施例１の光学系のＭＴＦを表す図である。
【図８】ローパス形状を形成しない場合の実施例１の光
学系の波面収差を表す図である。
学系の波面収差を表す図である。
【図９】ローパス形状を形成しない場合の実施例１の光
学系の相対的な点像強度分布を表す図である。
学系の相対的な点像強度分布を表す図である。
【図１０】ローパス形状を形成しない場合の実施例１の
光学系の相対的な線像強度分布を表す図である。
光学系の相対的な線像強度分布を表す図である。
【図１１】ローパス形状を形成しない場合の実施例１の
光学系のＭＴＦを表す図である。
光学系のＭＴＦを表す図である。
【図１２】成形時に起こるｒ１面の変形例を表す等高図
である。
である。
【図１３】成形時に起こるｒ２面の変形例を表す等高図
である。
である。
【図１４】成形時に起こる内部屈折率の不均一分布の例
を表す等高図である。
を表す等高図である。
【図１５】実施例１の光学系において図１３、１４に示
した誤差量をｒ２面に付加した場合の透過波面の等高線
図である。
した誤差量をｒ２面に付加した場合の透過波面の等高線
図である。
【図１６】実施例１の光学系において図１３、１４に示
した誤差量を補正するｒ１面の球面からの偏差を示した
等高線図である。
した誤差量を補正するｒ１面の球面からの偏差を示した
等高線図である。
【図１７】実施例１の光学系において図１３、１４に示
した誤差量を補正する形状とローパス形状を加えたｒ１
面の球面からの偏差を示した等高線図である。
した誤差量を補正する形状とローパス形状を加えたｒ１
面の球面からの偏差を示した等高線図である。
【図１８】実施例２のズームレンズの概略構成図であ
る。
る。
【図１９】実施例２のローパス形状の等高図である。
【図２０】実施例２のズームレンズの短焦点側での波面
収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図２１】実施例２のズームレンズの短焦点側での相対
的な点像強度分布（白色）を表す図である。
的な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図２２】実施例２のズームレンズの短焦点側での相対
的な線像強度分布（白色）を表す図である。
的な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図２３】実施例２のズームレンズの短焦点側でのＭＴ
Ｆ（白色）を表す図である。
Ｆ（白色）を表す図である。
【図２４】実施例２のズームレンズの長焦点側での波面
収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図２５】実施例２のズームレンズの長焦点側での相対
的な点像強度分布（白色）を表す図である。
的な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図２６】実施例２のズームレンズの長焦点側での相対
的な線像強度分布（白色）を表す図である。
的な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図２７】実施例２のズームレンズの長焦点側でのＭＴ
Ｆ（白色）を表す図である。
Ｆ（白色）を表す図である。
【図２８】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの短焦点側での波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）を表す図である。
ズームレンズの短焦点側での波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）を表す図である。
【図２９】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの短焦点側での相対的な点像強度分布（白
色）を表す図である。
ズームレンズの短焦点側での相対的な点像強度分布（白
色）を表す図である。
【図３０】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの短焦点側での相対的な線像強度分布（白
色）を表す図である。
ズームレンズの短焦点側での相対的な線像強度分布（白
色）を表す図である。
【図３１】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの短焦点側での光学系のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
ズームレンズの短焦点側での光学系のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
【図３２】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの長焦点側での波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）を表す図である。
ズームレンズの長焦点側での波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）を表す図である。
【図３３】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの長焦点側での相対的な点像強度分布（白
色）を表す図である。
ズームレンズの長焦点側での相対的な点像強度分布（白
色）を表す図である。
【図３４】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの長焦点側での相対的な線像強度分布（白
色）を表す図である。
ズームレンズの長焦点側での相対的な線像強度分布（白
色）を表す図である。
【図３５】ローパス形状を形成しない場合の実施例２の
ズームレンズの長焦点側での光学系のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
ズームレンズの長焦点側での光学系のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
【図３６】実施例２のズームレンズにおいて誤差量を補
正する形状とローパス形状を加えたｒ１４面の球面から
の偏差を示した等高線図である。
正する形状とローパス形状を加えたｒ１４面の球面から
の偏差を示した等高線図である。
【図３７】本発明の光学的ローパスフィルターを光学機
器に適用した例である。
器に適用した例である。
【図３８】従来のプリズムを利用した光学的ローパスフ
ィルターの問題点を説明するための図である。
ィルターの問題点を説明するための図である。
１ ローパス形状を有したレンズ（光学的ローパスフィ
ルター） ２ ＣＣＤ ３ 絞り ４ 赤外カットフィルター ５ 記録部 １０ ズームレンズ
ルター） ２ ＣＣＤ ３ 絞り ４ 赤外カットフィルター ５ 記録部 １０ ズームレンズ
Claims (11)
- 【請求項１】 入射する光束の中心の波面の位相を基準
とした時、入射する光束の波面の位相を進める進相作用
を有する領域と、位相を遅らせる遅相作用を有する領域
とを交互に有すると共に、成形時の誤差を補正する形状
を有することを特徴とする光学的ローパスフィルター。 - 【請求項２】 前記成形時の誤差は、前記光学的ローパ
スフィルター成形時の形状の誤差であることを特徴とす
る請求項１記載の光学的ローパスフィルター。 - 【請求項３】 前記成形時の誤差は、前記光学的ローパ
スフィルター成形時の屈折率の不均一性であることを特
徴とする請求項１記載の光学的ローパスフィルター。 - 【請求項４】 レンズに形成されることを特徴とする請
求項１乃至３記載の光学的ローパスフィルター。 - 【請求項５】 前記レンズは非球面レンズであることを
特徴とする請求項４記載の光学的ローパスフィルター。 - 【請求項６】 前記成形時の誤差は、前記レンズの誤差
であることを特徴とする請求項３、４記載の光学的ロー
パスフィルター。 - 【請求項７】 合成樹脂材料によりモールド成形される
ことを特徴とする請求項１乃至６記載の光学的ローパス
フィルター。 - 【請求項８】 ガラス材料によりモールド成形されるこ
とを特徴とする請求項１乃至６記載の光学的ローパスフ
ィルター。 - 【請求項９】 結像光学系と、撮像素子と、請求項１乃
至８記載の光学的ローパスフィルターを有することを特
徴とする光学機器。 - 【請求項１０】 前記光学的ローパスフィルターが、前
記結像光学系の絞り近傍に設けられることを特徴とする
請求項９記載の光学機器。 - 【請求項１１】 入射する光束の中心の波面の位相を基
準とした時、入射する光束の波面の位相を進める進相作
用を有する領域と、位相を遅らせる遅相作用を有する領
域を交互に有する光学的ローパスフィルターをモールド
により成形する際、モールド型の形状により成形時に生
ずる誤差を補正することを特徴とする光学的ローパスフ
ィルターの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8283813A JPH10123465A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 光学的ローパスフィルター及びそれを有する光学機器 |
| US08/804,155 US6144493A (en) | 1996-02-23 | 1997-02-20 | Optical low-pass filter and optical apparatus having the same |
| EP97102878A EP0791846A3 (en) | 1996-02-23 | 1997-02-21 | Optical low-pass filter and optical apparatus having the same |
| KR1019970005441A KR100256043B1 (ko) | 1996-02-23 | 1997-02-22 | 광학적 저주파통과필터 및 그것을 가진 광학기기 |
| US09/639,744 US6351332B1 (en) | 1996-02-23 | 2000-08-15 | Optical low-pass filter and optical apparatus having the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8283813A JPH10123465A (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 光学的ローパスフィルター及びそれを有する光学機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10123465A true JPH10123465A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17670488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8283813A Withdrawn JPH10123465A (ja) | 1996-02-23 | 1996-10-25 | 光学的ローパスフィルター及びそれを有する光学機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10123465A (ja) |
-
1996
- 1996-10-25 JP JP8283813A patent/JPH10123465A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |