JPH1082974A - 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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- JPH1082974A JPH1082974A JP8236569A JP23656996A JPH1082974A JP H1082974 A JPH1082974 A JP H1082974A JP 8236569 A JP8236569 A JP 8236569A JP 23656996 A JP23656996 A JP 23656996A JP H1082974 A JPH1082974 A JP H1082974A
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/46—Systems using spatial filters
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (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、安
定したローパス効果を発揮し、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
域とが、入射する光束の中心を原点とした回転方向に所
定の周期で存在し、その周期が径方向の領域によって異
なるよう光学的ローパスフィルターを形成する。
定したローパス効果を発揮し、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
域とが、入射する光束の中心を原点とした回転方向に所
定の周期で存在し、その周期が径方向の領域によって異
なるよう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号公報に、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号公報に、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号公報に開示された光学的ローパスフィ
ルターでは、図７１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ＩＳ２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号公報に開示された光学的ローパスフィ
ルターでは、図７１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ＩＳ２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】本発明は、上記のような課題に鑑みてなさ
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ことができ、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を目的とす
る。
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ことができ、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を目的とす
る。
【０００８】
【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が、入射する光束の中心
を原点とした回転方向に所定の周期で存在し、その周期
が径方向の領域によって異な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が、入射する光束の中心
を原点とした回転方向に所定の周期で存在し、その周期
が径方向の領域によって異なることを特徴としている。
【０００９】この進相、遅相作用は、形状、または屈折
率分布により与えることが好ましい。
率分布により与えることが好ましい。
【００１０】本発明の光学的ローパスフィルターを透過
した光束の波面には、ρを径方向の座標系、φを回転方
向の座標系、入射する光束の中心を原点とした円筒座標
系（ρ，φ）により、 Ｗ（ρ，φ）＝Ｗｒ（ρ）×Ｗｔ（φ） （１） で表わされる波面収差Ｗ（ρ，φ）が発生する。ここ
で、Ｗｒ（ρ）は径方向の波面収差を表す関数で、Ｗｔ
（φ）は回転方向の波面収差を表す関数である。ρはフ
ィルターの有効部の半径で規格化されているものとし、
０≦ρ≦１、０≦φ≦２πである。
した光束の波面には、ρを径方向の座標系、φを回転方
向の座標系、入射する光束の中心を原点とした円筒座標
系（ρ，φ）により、 Ｗ（ρ，φ）＝Ｗｒ（ρ）×Ｗｔ（φ） （１） で表わされる波面収差Ｗ（ρ，φ）が発生する。ここ
で、Ｗｒ（ρ）は径方向の波面収差を表す関数で、Ｗｔ
（φ）は回転方向の波面収差を表す関数である。ρはフ
ィルターの有効部の半径で規格化されているものとし、
０≦ρ≦１、０≦φ≦２πである。
【００１１】このとき回転方向の波面収差を表す関数Ｗ
ｔ（φ）が、 Ｗｔ（φ）＝ｃｏｓ｛ｍ（φ＋δ）｝ （２） ｍ：２以上の整数、δ：定数 で表わせ、周期的に変化する形態であることが望まし
い。
ｔ（φ）が、 Ｗｔ（φ）＝ｃｏｓ｛ｍ（φ＋δ）｝ （２） ｍ：２以上の整数、δ：定数 で表わせ、周期的に変化する形態であることが望まし
い。
【００１２】また、径方向の範囲で、回転方向の周期を
異ならしめ、波面収差Ｗ（ρ，φ）が次の式で表わせる
ことが好ましい。
異ならしめ、波面収差Ｗ（ρ，φ）が次の式で表わせる
ことが好ましい。
【００１３】
【外２】
【００１４】この時、中心部では周期（ｍ１）を小さく
し、周辺部では周期（ｍ２）を大きくするのがよい。こ
れにより、撮影レンズのＦナンバーが可変であるような
場合においても、安定したローパス効果が得られる。
し、周辺部では周期（ｍ２）を大きくするのがよい。こ
れにより、撮影レンズのＦナンバーが可変であるような
場合においても、安定したローパス効果が得られる。
【００１５】本発明の光学的ローパスフィルターは、ビ
デオカメラ等の光学機器の結像光学系の絞り近傍に設け
るのが望ましい。
デオカメラ等の光学機器の結像光学系の絞り近傍に設け
るのが望ましい。
【００１６】また、本発明の光学的ローパスフィルター
は、径方向において、進相または遅相作用の大きい方向
を前記撮像素子の画素の配列の方向に対して傾けて配置
することが好ましい。
は、径方向において、進相または遅相作用の大きい方向
を前記撮像素子の画素の配列の方向に対して傾けて配置
することが好ましい。
【００１７】
（実施例１）本発明の第１の実施例を図１に示す。この
実施例はズームレンズを構成するレンズ面に本発明によ
る光学的ローパスフィルターの形状を付加したものであ
る。１は絞り、２は赤外カットフィルター、３はＣＣＤ
である。
実施例はズームレンズを構成するレンズ面に本発明によ
る光学的ローパスフィルターの形状を付加したものであ
る。１は絞り、２は赤外カットフィルター、３はＣＣＤ
である。
【００１８】レンズデータを表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】本実施例に於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を曲率半径、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄを各非球面
係数とする時、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を曲率半径、ｋ、ａ、ｂ、ｃ、ｄを各非球面
係数とする時、次の式で表される。
【００２１】
【外３】 各非球面のデータを表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】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。
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。
【００２４】本実施例において、本発明の光学的ローパ
スフィルターは、絞り１近傍の第３群レンズの第１４面
（ｒ１４）の表１に記載されている曲率半径に非対称の
形状変化として付加されている。
スフィルターは、絞り１近傍の第３群レンズの第１４面
（ｒ１４）の表１に記載されている曲率半径に非対称の
形状変化として付加されている。
【００２５】レンズ面に於ける座標系を図２に示すよう
に、開口の中心を原点とした径方向の座標系ρ、回転方
向の座標系φとすると、光学的ローパスフィルターの形
状Ｓ（ρ，φ）は、本実施例では次に示す式で表され
る。
に、開口の中心を原点とした径方向の座標系ρ、回転方
向の座標系φとすると、光学的ローパスフィルターの形
状Ｓ（ρ，φ）は、本実施例では次に示す式で表され
る。
【００２６】
【外４】
【００２７】ここで、光学的なローパスフィルターの形
状とはレンズ形状の軸対称な形状に付加される軸に対し
て非対称な形状である。式（５）で表されるこのローパ
スフィルターの等高図を図３に示す。
状とはレンズ形状の軸対称な形状に付加される軸に対し
て非対称な形状である。式（５）で表されるこのローパ
スフィルターの等高図を図３に示す。
【００２８】このように形状の変化量として光学的ロー
パスフィルターを構成する場合、波面収差は Ｗ（ρ，φ）＝Ｓ（ρ，φ）×（１−ｎ） となる。ｎはレンズの屈折率である。
パスフィルターを構成する場合、波面収差は Ｗ（ρ，φ）＝Ｓ（ρ，φ）×（１−ｎ） となる。ｎはレンズの屈折率である。
【００２９】この光学的ローパスフィルターを含むズー
ムレンズの短焦点側でＦ１．６５（開放）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４、図５、図６、図７に、Ｆ２．８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８、図９、図１０、図１１に、Ｆ５．６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１２、図１３、図１４、図１５に、長焦点側の
Ｆ１．６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、相対的な点像強度分布（白色）、相対的線像強度
分布（白色、）ＭＴＦ（白色）を図１６、図１７、図１
８、図１９に示し、光学的ローパスフィルターを含まな
い場合の短焦点側の波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、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、図２１、図
２２、図２３に、長焦点側の波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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、図２
５、図２６、図２７に示す。
ムレンズの短焦点側でＦ１．６５（開放）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４、図５、図６、図７に、Ｆ２．８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８、図９、図１０、図１１に、Ｆ５．６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１２、図１３、図１４、図１５に、長焦点側の
Ｆ１．６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、相対的な点像強度分布（白色）、相対的線像強度
分布（白色、）ＭＴＦ（白色）を図１６、図１７、図１
８、図１９に示し、光学的ローパスフィルターを含まな
い場合の短焦点側の波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、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、図２１、図
２２、図２３に、長焦点側の波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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、図２
５、図２６、図２７に示す。
【００３０】このように、本発明の光学的ローパスフィ
ルターを用いると、ローパスフィルターの形状と相似の
波面収差が発生し、像面上での点像が複数に分離し、所
定の空間周波数においてＮＴＦ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ＣＣ
Ｄなどの撮像素子の画素のピッチから求められ、この実
施例では画素ピッチを５μｍとし、１００ｌｐ／ｍｍを
カットオフ周波数としている。
ルターを用いると、ローパスフィルターの形状と相似の
波面収差が発生し、像面上での点像が複数に分離し、所
定の空間周波数においてＮＴＦ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ＣＣ
Ｄなどの撮像素子の画素のピッチから求められ、この実
施例では画素ピッチを５μｍとし、１００ｌｐ／ｍｍを
カットオフ周波数としている。
【００３１】（実施例２）本発明の第２の実施例は、実
施例１のズームレンズにおいて光学的ローパスフィルタ
ーのカットオフ周波数を低周波側に設定した例である。
施例１のズームレンズにおいて光学的ローパスフィルタ
ーのカットオフ周波数を低周波側に設定した例である。
【００３２】本実施例の光学的ローパスフィルターは実
施例１の光学的ローパスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）
と同じ関数式を用いており、Ａ＝１．４で、Ａ以外の係
数は式（５）と全て同じ値である。レンズデータも実施
例１と同じである。すなわち実施例の光学的ローパスフ
ィルターは、実施例１に示した形状をＺ方向（光軸方
向）に引き伸ばしたような形状をしている。
施例１の光学的ローパスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）
と同じ関数式を用いており、Ａ＝１．４で、Ａ以外の係
数は式（５）と全て同じ値である。レンズデータも実施
例１と同じである。すなわち実施例の光学的ローパスフ
ィルターは、実施例１に示した形状をＺ方向（光軸方
向）に引き伸ばしたような形状をしている。
【００３３】本実施例のズームレンズの短焦点側の波面
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）、ＭＴＦ（白
色）を図２８、図２９、図３０、図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、）ＭＴＦ
（白色）を図３２、図３３、図３４、図３５に示す。
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２８、図２９、図３０、図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、）ＭＴＦ
（白色）を図３２、図３３、図３４、図３５に示す。
【００３４】図３１、図３５から分かるように光学的ロ
ーパスフィルターを本実施例のような形状にするとカッ
トオフ周波数が低周波側にシフトする。したがって、Ｃ
ＣＤなどの撮像素子の仕様（画素数）の変化に対しても
簡単に対応することが可能である。
ーパスフィルターを本実施例のような形状にするとカッ
トオフ周波数が低周波側にシフトする。したがって、Ｃ
ＣＤなどの撮像素子の仕様（画素数）の変化に対しても
簡単に対応することが可能である。
【００３５】（実施例３）本発明の第３の実施例では、
ローパス効果を得るための形状を実施例１、２とは異な
る面に形成した例である。
ローパス効果を得るための形状を実施例１、２とは異な
る面に形成した例である。
【００３６】本実施例は、実施例２に示した光学的ロー
パスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）と同じ関数式を用い
ているが、付加する面を絞り近傍の非球面（ｒ１３）に
したものである。他のレンズのレンズデータは実施例１
と同じである。
パスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）と同じ関数式を用い
ているが、付加する面を絞り近傍の非球面（ｒ１３）に
したものである。他のレンズのレンズデータは実施例１
と同じである。
【００３７】この光学的ローパスフィルターを含む光学
系における短焦点側波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、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３６、図３７、図
３８、図３９に、長焦点側の波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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４０、図４
１、図４２、図４３に示す。
系における短焦点側波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、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３６、図３７、図
３８、図３９に、長焦点側の波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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４０、図４
１、図４２、図４３に示す。
【００３８】このように、光学的ローパスフィルターを
付加する面は、いづれかに限定されるものではないが、
絞りの近傍に設けることが好ましく、例えば、図４４に
示すように撮影レンズに影響の少ない平板４を絞りの近
傍に設け、この平板４に光学的ローパスフィルターを付
加する構成でも良い。
付加する面は、いづれかに限定されるものではないが、
絞りの近傍に設けることが好ましく、例えば、図４４に
示すように撮影レンズに影響の少ない平板４を絞りの近
傍に設け、この平板４に光学的ローパスフィルターを付
加する構成でも良い。
【００３９】（実施例４）本発明の第４の実施例の光学
的ローパスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）は次の式で表
される。
的ローパスフィルターの形状Ｓ（ρ，φ）は次の式で表
される。
【００４０】
【外５】
【００４１】この実施例でのローパスフィルター（式
（８））の等高図を図４５に示す。
（８））の等高図を図４５に示す。
【００４２】この形状の光学的ローパスフィルターを実
施例１に示したズームレンズのｒ１４の面に付加したと
きの短焦点側でＦ１．６５（開放）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４
６、図４７、図４８、図４９に、Ｆ２．８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５０、図５１、図５２、図５３に、Ｆ５．６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５４、図５５、図５６、図５７に、長焦点
側のＦ１．６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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５８、図５
９、図６０、図６１に示す。このように、実施例１で示
した光学的ローパスフィルターと同様な効果が得られ
る。
施例１に示したズームレンズのｒ１４の面に付加したと
きの短焦点側でＦ１．６５（開放）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４
６、図４７、図４８、図４９に、Ｆ２．８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５０、図５１、図５２、図５３に、Ｆ５．６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５４、図５５、図５６、図５７に、長焦点
側のＦ１．６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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５８、図５
９、図６０、図６１に示す。このように、実施例１で示
した光学的ローパスフィルターと同様な効果が得られ
る。
【００４３】（実施例５）本発明の第５の実施例を図６
２に示す。本実施例は、実施例１のズームレンズの絞り
近傍に屈折率分布を有する平板の光学的ローパスフィル
ターを設けたものである。図６２において、１は絞り、
２は赤外カットフィルター、３はＣＣＤ、５はローパス
フィルターである。
２に示す。本実施例は、実施例１のズームレンズの絞り
近傍に屈折率分布を有する平板の光学的ローパスフィル
ターを設けたものである。図６２において、１は絞り、
２は赤外カットフィルター、３はＣＣＤ、５はローパス
フィルターである。
【００４４】レンズデータを表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】本実施例において、非球面形状は実施例１
と同じである。
と同じである。
【００４７】フィルター開口部における座標系を図２と
おなじく円筒座標系（ρ，φ）とすると、光学的ローパ
スフィルター５の屈折率分布Ｎ（ρ，φ）は、本実施例
では次に示す式で表される。
おなじく円筒座標系（ρ，φ）とすると、光学的ローパ
スフィルター５の屈折率分布Ｎ（ρ，φ）は、本実施例
では次に示す式で表される。
【００４８】
【外６】
【００４９】このように光学部材に屈折率の変化を与え
て光学的ローパスフィルターを構成する場合、波面収差
は Ｗ（ρ，φ）＝δＮ（ρ，φ）×ｄ （１７） となる。ここで、ｄはフィルターの厚みである。
て光学的ローパスフィルターを構成する場合、波面収差
は Ｗ（ρ，φ）＝δＮ（ρ，φ）×ｄ （１７） となる。ここで、ｄはフィルターの厚みである。
【００５０】この光学的ローパスフィルターを含むズー
ムレンズの短焦点側の波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、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６３、図６４、図
６５、図６６に、長焦点側の波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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６７、図６
８、図６９、図７０に示す。
ムレンズの短焦点側の波面収差（λ＝５８７．５６ｎ
ｍ）、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６３、図６４、図
６５、図６６に、長焦点側の波面収差（λ＝５８７．５
６ｎｍ）、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６７、図６
８、図６９、図７０に示す。
【００５１】本実施例で示したように、光学部材に所定
の屈折率分布を持たせることで、入射光束が光学部材を
通過した位置に応じて波面収差を与えることができ、本
発明の光学的ローパスフィルターとして機能させること
ができる。
の屈折率分布を持たせることで、入射光束が光学部材を
通過した位置に応じて波面収差を与えることができ、本
発明の光学的ローパスフィルターとして機能させること
ができる。
【００５２】これは、本実施例に限ったことではなく、
実施例１〜４の光学的ローパスフィルターで生ずる波面
収差を本実施例のように、屈折率分布により与えること
も可能である。
実施例１〜４の光学的ローパスフィルターで生ずる波面
収差を本実施例のように、屈折率分布により与えること
も可能である。
【００５３】換言すれば、本発明の光学的ローパスフィ
ルターは、入射光束の中心が通過する光路長に対して、
光路長の短い領域（中心に対して位相が進む領域）と光
路長の長い領域中心に対して位相が遅れる領域を有して
いれば実現できる。光路長は、光の進むみちすじの長さ
ｌと屈折率ｎの積で与えられるので、ｌもしくはｎ、あ
るいはその両方を中心に対して異ならせることにより光
路長を所望の値に設定できる。
ルターは、入射光束の中心が通過する光路長に対して、
光路長の短い領域（中心に対して位相が進む領域）と光
路長の長い領域中心に対して位相が遅れる領域を有して
いれば実現できる。光路長は、光の進むみちすじの長さ
ｌと屈折率ｎの積で与えられるので、ｌもしくはｎ、あ
るいはその両方を中心に対して異ならせることにより光
路長を所望の値に設定できる。
【００５４】実施例１〜５に示した本発明の光学的ロー
パスフィルターは、進相作用を有する領域と遅相作用を
有する領域の周期を径方向（ρ方向）において変えてい
るので、開放状態から小絞りの状態まで効果的に高周波
のＭＴＦを低く抑えることができ、かつ異形絞りに対し
てもローパス効果を実現することができる。
パスフィルターは、進相作用を有する領域と遅相作用を
有する領域の周期を径方向（ρ方向）において変えてい
るので、開放状態から小絞りの状態まで効果的に高周波
のＭＴＦを低く抑えることができ、かつ異形絞りに対し
てもローパス効果を実現することができる。
【００５５】
【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でき、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でき、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のズームレンズ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の光学的ローパスフィルターの等高図
である。
である。
【図４】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ１．６
５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表
す図である。
５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表
す図である。
【図５】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ１．６
５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す図
である。
５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す図
である。
【図６】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ１．６
５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す図
である。
５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す図
である。
【図７】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ１．６
５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図８】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ２．８
での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
【図９】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ２．８
での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図１０】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ２．
８での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
８での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図１１】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ２．
８でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
８でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図１２】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
６での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
【図１３】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
６での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図１４】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
６での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図１５】実施例１のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
６でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図１６】実施例１のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を
表す図である。
６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を
表す図である。
【図１７】実施例１のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す
図である。
６５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す
図である。
【図１８】実施例１のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す
図である。
６５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す
図である。
【図１９】実施例１のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
６５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図２０】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの短焦点側の波面収差（λ＝５
８７．５６ｎｍ）を表す図である。
実施例１のズームレンズの短焦点側の波面収差（λ＝５
８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図２１】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの短焦点側の相対的な点像強度
分布（白色）を表す図である。
実施例１のズームレンズの短焦点側の相対的な点像強度
分布（白色）を表す図である。
【図２２】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの短焦点側の相対的な線像強度
分布（白色）を表す図である。
実施例１のズームレンズの短焦点側の相対的な線像強度
分布（白色）を表す図である。
【図２３】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの短焦点側のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
実施例１のズームレンズの短焦点側のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
【図２４】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの長焦点側の波面収差（λ＝５
８７．５６ｎｍ）を表す図である。
実施例１のズームレンズの長焦点側の波面収差（λ＝５
８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図２５】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの長焦点側の相対的な点像強度
分布（白色）を表す図である。
実施例１のズームレンズの長焦点側の相対的な点像強度
分布（白色）を表す図である。
【図２６】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの長焦点側の相対的な線像強度
分布（白色）を表す図である。
実施例１のズームレンズの長焦点側の相対的な線像強度
分布（白色）を表す図である。
【図２７】光学的ローパスフィルターを含まない場合の
実施例１のズームレンズの長焦点側のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
実施例１のズームレンズの長焦点側のＭＴＦ（白色）を
表す図である。
【図２８】実施例２のズームレンズの短焦点側の波面収
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図２９】実施例２のズームレンズの短焦点側の相対的
な点像強度分布（白色）を表す図である。
な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図３０】実施例２のズームレンズの短焦点側の相対的
な線像強度分布（白色）を表す図である。
な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図３１】実施例２のズームレンズの短焦点側のＭＴＦ
（白色）を表す図である。
（白色）を表す図である。
【図３２】実施例２のズームレンズの長焦点側の波面収
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図３３】実施例２のズームレンズの長焦点側の相対的
な点像強度分布（白色）を表す図である。
な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図３４】実施例２のズームレンズの長焦点側の相対的
な線像強度分布（白色）を表す図である。
な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図３５】実施例２のズームレンズの長焦点側のＭＴＦ
（白色）を表す図である。
（白色）を表す図である。
【図３６】実施例３のズームレンズの短焦点側の波面収
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図３７】実施例３のズームレンズの短焦点側の相対的
な点像強度分布（白色）を表す図である。
な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図３８】実施例３のズームレンズの短焦点側の相対的
な線像強度分布（白色）を表す図である。
な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図３９】実施例３のズームレンズの短焦点側のＭＴＦ
（白色）を表す図である。
（白色）を表す図である。
【図４０】実施例３のズームレンズの長焦点側の波面収
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図４１】実施例３のズームレンズの長焦点側の相対的
な点像強度分布（白色）を表す図である。
な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図４２】実施例３のズームレンズの長焦点側の相対的
な線像強度分布（白色）を表す図である。
な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図４３】実施例３のズームレンズの長焦点側のＭＴＦ
（白色）を表す図である。
（白色）を表す図である。
【図４４】平板状の光学的ローパスフィルターを有した
ズームレンズの概略構成図である。
ズームレンズの概略構成図である。
【図４５】実施例４の光学的ローパスフィルターの等高
図である。
図である。
【図４６】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ１．
６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を
表す図である。
６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を
表す図である。
【図４７】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ１．
６５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す
図である。
６５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す
図である。
【図４８】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ１．
６５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す
図である。
６５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す
図である。
【図４９】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ１．
６５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
６５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図５０】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ２．
８での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
８での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
【図５１】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ２．
８での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
８での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図５２】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ２．
８での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
８での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図５３】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ２．
８でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
８でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図５４】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
６での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図であ
る。
【図５５】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
６での相対的な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図５６】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
６での相対的な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図５７】実施例４のズームレンズの短焦点側でＦ５．
６でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
６でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図５８】実施例４のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を
表す図である。
６５（開放）での波面収差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を
表す図である。
【図５９】実施例４のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す
図である。
６５（開放）での相対的な点像強度分布（白色）を表す
図である。
【図６０】実施例４のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す
図である。
６５（開放）での相対的な線像強度分布（白色）を表す
図である。
【図６１】実施例４のズームレンズの長焦点側でＦ１．
６５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
６５（開放）でのＭＴＦ（白色）を表す図である。
【図６２】実施例５のズームレンズの概略構成図であ
る。
る。
【図６３】実施例５のズームレンズの短焦点側の波面収
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図６４】実施例５のズームレンズの短焦点側の相対的
な点像強度分布（白色）を表す図である。
な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図６５】実施例５のズームレンズの短焦点側の相対的
な線像強度分布（白色）を表す図である。
な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図６６】実施例５のズームレンズの短焦点側のＭＴＦ
（白色）を表す図である。
（白色）を表す図である。
【図６７】実施例５のズームレンズの長焦点側の波面収
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
差（λ＝５８７．５６ｎｍ）を表す図である。
【図６８】実施例５のズームレンズの長焦点側の相対的
な点像強度分布（白色）を表す図である。
な点像強度分布（白色）を表す図である。
【図６９】実施例５のズームレンズの長焦点側の相対的
な線像強度分布（白色）を表す図である。
な線像強度分布（白色）を表す図である。
【図７０】実施例５のズームレンズの長焦点側のＭＴＦ
（白色）を表す図である。
（白色）を表す図である。
【図７１】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 絞り ２ 赤外カットフィルター ３ ＣＣＤ
Claims (7)
- 【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
とが、前記入射する光束の中心を原点とした回転方向に
所定の周期で存在し、該周期が径方向の領域によって異
な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】 進相作用を有する形状と遅相作用を有す
る形状とにより形成されてい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】 進相作用を有する屈折率の材質と遅相作
用を有する屈折率の材質とにより形成されていることを
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】 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、通過した光束に生ずる波面収差Ｗ
（ρ，φ）が、 【外１】 で表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】 ｍ１＜ｍ２であることを特徴とする請求
項４記載のローパスフィルター。 - 【請求項６】 結像光学系と、撮像素子と、請求項１乃
至５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７】 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６記載の光学機器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8236569A JPH1082974A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP8236569A JPH1082974A (ja) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | 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 |
|---|---|
| JPH1082974A true JPH1082974A (ja) | 1998-03-31 |
Family
ID=17002585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8236569A Withdrawn JPH1082974A (ja) | 1996-02-23 | 1996-09-06 | 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) | JPH1082974A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6297912B1 (en) | 1998-09-08 | 2001-10-02 | Olympus Optical Co. Ltd. | Zoom lens having low-pass phase filter, lens system having low-pass phase filter, and camera having the same zoom lens or lens system |
| JP2014182231A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Nikon Corp | 撮影レンズ及びこの撮影レンズを有する撮像装置 |
-
1996
- 1996-09-06 JP JP8236569A patent/JPH1082974A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6297912B1 (en) | 1998-09-08 | 2001-10-02 | Olympus Optical Co. Ltd. | Zoom lens having low-pass phase filter, lens system having low-pass phase filter, and camera having the same zoom lens or lens system |
| JP2014182231A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Nikon Corp | 撮影レンズ及びこの撮影レンズを有する撮像装置 |
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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: 20031202 |