JPH11231195A

JPH11231195A - 撮影レンズ系

Info

Publication number: JPH11231195A
Application number: JP3586498A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Kudo; 吉信工藤
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】使用するアポダイゼーションフィルターをＮ
Ｄガラスで構成した場合でも、高い性能を達成できる撮
影レンズ系を提供する。使用するアポダイゼーションフ
ィルターのパワーにバラツキがあっても、安定した性能
を達成できる撮影レンズを提供する。【解決手段】ＮＤガラスから成る第１光学部材(L5)
と、屈折率がＮＤガラスに近いガラスから成る第２光学
部材(L6)と、から成るアポダイゼーションフィルター(A
F)を備えた撮影レンズ系において、レンズ(L7,L8)の光
軸方向の位置をＮＤガラスの屈折率に応じて決定した。
ＮＤガラスの屈折率を識別するために、鏡胴構成部品(H
1〜H3)に識別表示を付した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影レンズ系に関
するものであり、更に詳しくは、カメラ用の撮影レンズ
とそれに内蔵される光学系としての撮影レンズ系に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、撮影レンズ系の性能は、焦点面
での結像性能により評価される。このため、結像性能の
向上を目的とした収差補正に関する提案が、従来より数
多く行われている。しかしながら、カメラに使用される
撮影レンズ系では、結像性能だけでなく、焦点外れ像
(前ボケ・後ボケ)の見え方も非常に重要である。例えば
画像の中心に人物を配したポートレート写真や近接撮影
された花の写真等においては、主要な被写体以外の部分
(例えば背景となる部分)の焦点外れ像の見え方が、写真
画像の印象を大きく左右することになる。なかでも撮影
倍率が1/4〜1/2程度のマクロレンズを用いた近接被写体
の撮影においては、主要な被写体以外の背景がほとんど
の場合焦点外れ像となってしまうので、焦点外れ像の見
え方は特に重要になる。

【０００３】焦点外れ像の見え方にも様々なものが知ら
れている。ポートレート写真における頭髪の焦点外れ像
の見え方を例に挙げれば、以下の状態〜が主たる焦
点外れ像の見え方となる。これらのなかでも全体にふわ
りとボケた状態が、見え方としては良好であるとされ
ている。：頭髪がススキの穂のように幅広くボケた状態。：１本の頭髪が２本あるかのようにボケた状態(２線
ボケとも呼ばれる。)。：頭髪の芯を残しつつ全体にふわりとボケた状態。

【０００４】焦点外れ像を状態の見え方に改良するこ
とを目的としたレンズ系として、アポダイゼーションフ
ィルターを備えたレンズ系が知られている(特公昭４７
−６９８２号公報，米国特許第3,843,235号明細書，特
開平９−２３６７４０号公報)。アポダイゼーションフ
ィルターは、光軸中心から光軸垂直方向に離れるに従っ
て次第に透過光量が減少するように構成されたフィルタ
ーである。このアポダイゼーションフィルターが行う焦
点外れ像の強度分布の改変によって{以下、このような
効果をアポダイゼーション(apodization)という。}、焦
点外れ像は状態の見え方に改良される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】撮影レンズ系に使用す
るアポダイゼーションフィルターは、その取り扱いの容
易さ，光学設計上の自由度，光学系全体の性能に与える
影響等を考慮した場合、パワーのない平板フィルターで
あることが望ましい。特開平９−２３６７４０号公報で
例示されているアポダイゼーションフィルターが、ＮＤ
(neutral density)ガラスから成る平凹レンズと、屈折
率がＮＤガラスと同じガラスから成る平凸レンズと、の
接合で構成されているのはこのためである。ＮＤガラス
から成る平凹レンズのみでもアポダイゼーションフィル
ターとしては機能するが、平凹レンズのみではパワーが
強いために、レンズ系の一部としての収差補正が必要と
され、また、フィルターとしての加工精度(曲率半径の
誤差等)，組立精度(面の傾き等)，屈折率精度等の向上
が必要とされる。つまり、アポダイゼーションフィルタ
ーがパワーをもつことは、レンズ系の性能が低下する要
因となるのである。

【０００６】しかしながら、ＮＤガラスから成る平凹レ
ンズに平凸レンズを接合して平板状のアポダイゼーショ
ンフィルターを構成したとしても、一般に入手可能な光
学材料を使用する限り、その合成パワーをゼロにするこ
とは現実には不可能である。これは、一般に入手可能な
ＮＤガラスと通常のレンズに使用される光学ガラスの屈
折率の値が完全に一致していないからである。結果とし
て、屈折率がＮＤガラスに近いが完全に一致していない
光学ガラスで平凸レンズを構成することになるため、ア
ポダイゼーションフィルターはパワーをもつことにな
る。

【０００７】さらに、通常、ＮＤガラスは平板形状のフ
ィルターとして使用することを前提に製造されているた
め、屈折率の絶対値自体はあまり重要ではない。したが
って、一般に提供されているＮＤガラスの屈折率の絶対
値は、通常のレンズ材料である光学ガラスほど管理され
ていなかった。このため、ＮＤガラスの屈折率には、通
常のガラスと比べて大きなバラツキがある。特に製造時
のロットごとの屈折率の変動が大きく、どのロットのＮ
Ｄガラスを使用したかによってアポダイゼーションフィ
ルターのパワーは大きく異なってしまう。このようなア
ポダイゼーションフィルターを撮影レンズ系に使用する
と、ピント位置での描写性能だけでなくボケ性能にもバ
ラツキが生じてしまう。

【０００８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、第１の目的は、使用するアポダイゼーシ
ョンフィルターをＮＤガラスで構成した場合でも、高い
性能を達成できる撮影レンズ系を提供することにある。
また第２の目的は、使用するアポダイゼーションフィル
ターのパワーにバラツキがあっても、安定した性能を達
成できる撮影レンズを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、第１の発明の撮影レンズ系は、ＮＤガラスか
ら成る第１光学部材と、屈折率が前記ＮＤガラスに近い
ガラスから成る第２光学部材と、から成るアポダイゼー
ションフィルターを、少なくとも１つの光学エレメント
と共に備えた撮影レンズ系において、前記ＮＤガラスの
屈折率に応じて前記光学エレメントの光軸方向の位置を
微調整したことを特徴とする。

【００１０】上記第２の目的を達成するために、第２の
発明の撮影レンズは、ＮＤガラスから成る第１光学部材
と、屈折率が前記ＮＤガラスに近いガラスから成る第２
光学部材と、から成るアポダイゼーションフィルター
を、少なくとも１つの光学エレメントと共に鏡胴内に備
えた撮影レンズにおいて、前記ＮＤガラスの屈折率又は
それに応じて微調整された前記光学エレメントの光軸方
向の位置を識別するために、前記鏡胴又はそれを構成し
ている部品に識別表示を設けたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した撮影レン
ズ系及び撮影レンズを、図面を参照しつつ説明する。図
１は、本実施の形態に係る撮影レンズ系のレンズ構成図
であり、無限遠合焦状態[Ａ]でのレンズ配置を示してい
る。レンズ構成図中、ri(i=1,2,3,...)が付された面は
物体側から数えてi番目の面であり、di(i=1,2,3,...)は
物体側から数えてi番目の軸上面間隔である。また、レ
ンズ構成図中の矢印(m1,m2)は、無限遠合焦状態[Ａ]か
ら近接撮影距離合焦状態[Ｂ]にかけてのフォーカシング
における前群(Gr1)と後群(Gr2)等の移動をそれぞれ模式
的に示している。

【００１２】この実施の形態に係る撮影レンズ系は、物
体側から順に前群(Gr1)と後群(Gr2)から成り、前群(Gr
1)と後群(Gr2)との間の空気間隔を充分にとって、その
空気間隔に絞り(AS)とアポダイゼーションフィルター(A
F)を配置して成る単焦点望遠レンズである。また、無限
遠合焦状態[Ａ]から近接撮影距離合焦状態[Ｂ]へのフォ
ーカシングに際して、少なくとも１つのレンズ群間隔(d
7)を変化させながら全系を物体側に移動させることによ
り近距離収差補正(いわゆるフローティング)を行う方式
を採用している。このようなフローティングによって、
最近接までの性能劣化を防ぐことができる。なお、絞り
(AS)とアポダイゼーションフィルター(AF)は後群(Gr2)
と共にフォーカス移動する。

【００１３】この撮影レンズ系では、前群(Gr1)，後群
(Gr2)とも正のパワーを有している。また、前群(Gr1)，
アポダイゼーションフィルター(AF)，後群(Gr2)は、物
体側から順に以下のように構成されている。前群(Gr1)
は、物体側に凸の平凸レンズ(L1)，像側に凹の負メニス
カスレンズ(L2)と物体側に凸の正メニスカスレンズ(L3)
との接合レンズ，及び像側に凹の負メニスカスレンズ(L
4)から成っている。アポダイゼーションフィルター(AF)
は、像側に凹の平凹レンズ(L5)と物体側に凸の平凸レン
ズ(L6)との接合レンズから成っている。アポダイゼーシ
ョンフィルター(AF)において、平凹レンズ(L5)はＮＤガ
ラスから成る第１光学部材であり、平凸レンズ(L6)は屈
折率がＮＤガラスに近いガラスから成る第２光学部材で
ある。後群(Gr2)は、両凸の正レンズ(L7)及び物体側に
凹の負メニスカスレンズ(L8)から成っている。なお、本
実施の形態には、前群(Gr1)と絞り(AS)との間隔(d7)を
広げるフローティングが採用されている。

【００１４】先に述べたようにアポダイゼーションフィ
ルター(AF)のパワーをゼロにすることは現実には不可能
であり、この撮影レンズ系で用いられているアポダイゼ
ーションフィルター(AF)も弱いパワーをもっている。こ
のパワーは、平凹レンズである第１光学部材(L5)と平凸
レンズである第２光学部材(L6)との合成パワーであっ
て、平凹レンズ(L5)を構成しているＮＤガラスの屈折率
と平凸レンズ(L6)を構成しているガラスの屈折率とが異
なるために生じるものである。前述したようにＮＤガラ
スの屈折率には、通常のレンズに使用されるガラスに比
べて大きなバラツキがあり、特に製造時のロットごとの
屈折率の変動が大きいため、どのロットのＮＤガラスを
用いて平凹レンズ(L5)を作製したかが、アポダイゼーシ
ョンフィルター(AF)のパワー、ひいては撮影レンズ系全
体の性能に大きな影響を及ぼすことになる。

【００１５】上記のようにアポダイゼーションフィルタ
ー(AF)をＮＤガラスで構成した場合でも、高い性能(つ
まり、ピント位置での高い描写性能と焦点外れ像が改良
されたボケ性能)を達成可能にするために、この撮影レ
ンズ系では、後群(Gr2)を構成しているレンズ(L7,L8)の
光軸方向の位置を、ＮＤガラスの屈折率に応じて微調整
した構成としている。例えば、軸上空気間隔d11=17.25,
d13=9.50の場合、平凹レンズ(L5)の屈折率(=1.50690)が
+0.005増大すると収差は大きく劣化してしまうが、その
屈折率の変動に対応してレンズ(L7,L8)を光軸に沿って
移動させることにより、軸上空気間隔d11=17.10,d13=1
0.26にすると、収差は補正されて良好な性能が得られる
のである。

【００１６】ＮＤガラスの屈折率に応じたレンズ(L7,L
8)位置の微調整を、図１２，図１３に基づいて更に詳し
く説明する。図１２，図１３は、本実施の形態に係る撮
影レンズの鏡胴構成を示している。図１２，図１３中、
H1はアポダイゼーションフィルター(AF)を保持する玉
枠、H2は後群(Gr2)を保持する玉枠、H3はレンズ(L7)と
レンズ(L8)との間隔を決める間隔ワッシャ、H4はネジワ
ッシャ、H5はネジである。

【００１７】玉枠(H2)内に前方から、レンズ(L8)，間隔
ワッシャ(H3)，レンズ(L7)の順に入れて、ネジワッシャ
(H4)をねじ込めば、玉枠(H2)への後群(Gr2)のセットが
完了する。軸上空気間隔d13を変化させる場合には、間
隔ワッシャ(H3)を長さの異なるものに交換すればよい。
軸上空気間隔d13を短縮する場合には、間隔ワッシャ(H
3)の前側端面又は後側端面を削ってもよい。いずれの場
合でも、玉枠(H2)に対するレンズ(L8)の位置は固定され
ているので、レンズ(L7)のみが移動することになる。

【００１８】玉枠(H1)は、玉枠(H2)内に前方からねじ込
んで固定される。軸上空気間隔d11を変化させる場合に
は、玉枠(H2)を長さの異なるものに交換すればよい。軸
上空気間隔d11を短縮する場合には、玉枠(H2)の前側端
面を削ってもよい。いずれの場合でも、玉枠(H2)に対す
るレンズ(L7,L8)の位置は固定されているので、レンズ
(L7,L8)が玉枠(H2)と共に一体で移動することになる。

【００１９】上記のようにして鏡胴構成部品の寸法を変
更することにより、ＮＤガラスの屈折率に応じた位置に
レンズ(L7,L8)を微調整すれば、ロットの異なるＮＤガ
ラスを用いたためにその屈折率が変動したとしても収差
を補正することができる。しかしながら、基本的なレン
ズ構成が同じであるにもかかわらず、レンズ(L5)の屈折
率が異なるために個々の撮影レンズで軸上空気間隔(d1
1,d13)が異なっていると、撮影レンズの修理，組立て等
を行う際に不便が生じる。そこで、本実施の形態に係る
撮影レンズでは、レンズ(L5)に使用しているＮＤガラス
の屈折率を識別するために、鏡胴の構成部品である玉枠
(H1,H2)と間隔ワッシャ(H3)に、識別表示「No.1」を設け
た構成としている(図１３参照)。

【００２０】識別表示「No.1」はロット番号を意味する符
号であり、玉枠(H1,H2)と間隔ワッシャ(H3)に付された
識別表示「No.1」から、その撮影レンズ系に使用されてい
るアポダイゼーションフィルター(AF)にどのロットから
作製されたＮＤガラスが使用されているかを知ることが
できる。ＮＤガラスのロットが分かればその屈折率も分
かるので、前述した鏡胴構成部品の寸法変更を容易に行
うことができる。したがって、使用するアポダイゼーシ
ョンフィルター(AF)のパワーにバラツキがあっても、安
定した性能を達成することができる。

【００２１】上記識別表示「No.1」は玉枠(H1,H2)等の外
周面に付されているが、その位置はこれに限らない。例
えば、玉枠(H1,H2)等の内周面，前側・後側の端面に付
してもよく、また、識別表示「No.1」を鏡胴の内周面，外
周面，前側端面，後側端面のいずれに付してもよい。少
なくとも寸法変更を行った鏡胴又はその構成部品に識別
表示を付すのが望ましい。

【００２２】また、本実施の形態ではＮＤガラスの屈折
率を識別するためにロット番号を意味する識別表示「No.
1」を用いたが、これの代わりに、ＮＤガラスの屈折率に
応じて微調整された光学エレメントであるレンズ(L7,L
8)の光軸(AX)方向の位置{例えば軸上空気間隔(d11,d1
3)}を識別するための識別表示を、鏡胴又はそれを構成
している部品(玉枠H1,H2;間隔ワッシャH3等)に設けても
よい。識別表示としては、例えば「d11=17.10」,「d13=10.
26」が挙げられる。

【００２３】ところで、上述したレンズ(L7,L8)位置の
微調整のためには、アポダイゼーションフィルター(AF)
を配置する空気間隔以外にも、ある程度の大きさを持っ
た空気間隔が必要である。そのためには、以下の条件式
(1)を満足することが望ましい。 0.005＜Ｋ／Σｄ＜0.5 …(1) ただし、Ｋ：アポダイゼーションフィルター(AF)を配置する空
気間隔以外の空気間隔のうち最も広い空気間隔、 Σｄ：レンズ全長(撮影レンズ系の第１面から最終面ま
での軸上間隔)、である。

【００２４】条件式(1)は、アポダイゼーションフィル
ター(AF)を配置する空気間隔以外の空気間隔のうち最も
広い空気間隔Ｋ(=d13)を規定している。この条件式(1)
を満たせば、その空気間隔Ｋで光学エレメント(L7,L8)
を移動させることが可能になり、光学エレメント(L7,L
8)の移動によって収差補正が可能になる。条件式(1)の
下限を超えると、構成上、その空気間隔での収差補正が
困難になり、逆に、条件式(1)の上限を超えると、レン
ズ有効径の大型化を招き、また、収差補正の良好なレン
ズ構成が困難になる。

【００２５】なお、本実施の形態に用いられているアポ
ダイゼーションフィルター(AF)は入・射出面とも平面に
なっているが、少なくとも１つの光学エレメントを移動
させる前述の構成によれば、入射面や射出面を曲面で構
成することも可能である。また、本実施の形態に用いら
れているアポダイゼーションフィルター(AF)は第１光学
部材(L5)と第２光学部材(L6)との接合によって構成され
ているが、少なくとも１つの光学エレメントを移動させ
る前述の構成によれば、第１光学部材(L5)と第２光学部
材(L6)との間に隙間をあけることにより空気レンズを構
成することも可能である。

【００２６】《焦点外れ像の改良の原理》ここで、アポ
ダイゼーションフィルター(AF)によって行われる焦点外
れ像の改良の原理を説明する。図５は、焦点外れ像の改
良を説明するための模式図である。図５において、Ｐは
点光源、Ｌは光軸(AX)対称の円形開口を有する無収差の
レンズ系Ｌを示している。レンズ系Ｌは、点光源Ｐと共
役な焦点面で点像Ｐ’を形成し、また、焦点面から光軸
(AX)方向にΔだけ離れた面Ｓで大きさのある焦点外れ像
Ｐ”を形成する。なお、実際の撮影の際の結像関係は、
点光源Ｐとレンズ系Ｌとの距離が変化することにより、
像面上の点像Ｐ’が焦点外れ像Ｐ”となるが、以下の説
明では、簡単のために点光源Ｐの光軸(AX)上の位置を固
定し、点像Ｐ’を含む焦点面に対して平行な面Ｓにおけ
る焦点外れ像Ｐ”について議論することにする。

【００２７】レンズ系Ｌの開口の透過率分布が一定であ
る場合、すなわち、図６に示すように光軸(AX)から開口
の有効半径h1までの範囲で透過率τ(h)が一定値である
場合には、面Ｓ上での点光源Ｐの像Ｐ”は強度が一様な
錯乱円となる。一方、レンズ系Ｌの開口に、図７に示す
ような光軸中心から光軸(AX)と垂直な方向に離れるに従
って透過率τ(h)が減少し、有効半径h1で０となるよう
な吸収を与えた場合、面Ｓ上での点光源Ｐの像Ｐ”は強
度分布が透過率分布と相似する円形像となる。すなわ
ち、透過率τ(h)が図７のような分布を有する場合、点
光源Ｐの焦点外れ像Ｐ”は、光軸(AX)近傍の中心が明る
く、周辺にいくに従って強度が減少した像となる。

【００２８】一般の被写体は、輝度の異なる点光源の集
合体と考えられるため、開口の透過率τ(h)が図７のよ
うな分布を有するレンズ系によれば、その焦点外れ像は
中心に芯を残しつつふわりとボケることになる。従っ
て、前述の状態のような良好な焦点外れ像を得ること
ができる。以上が、アポダイゼーションによる焦点外れ
像の改良の原理である。

【００２９】アポダイゼーションの特徴としては、その
焦点外れ像に対する効果が面Ｓの位置，デフォーカス
量，前ボケ・後ボケ等を問わないことが挙げられる。す
なわち、図５からも明らかなように、面Ｓがいずれの位
置にあっても、点光源Ｐの焦点外れ像Ｐ”は、レンズ系
Ｌの有効径を透過するかぎり、光軸(AX)近傍の中心が明
るく、周辺にいくに従って強度が減少した像となる。

【００３０】さらに、アポダイゼーションによる焦点外
れ像の改良を、レスポンス関数を用いて説明する。レス
ポンス関数は、ＯＴＦ(optical transfer function)と
も呼ばれ、被写体のスペクトルと像のスペクトルとの間
の周波数伝達特性を示すものである。焦点外れ像のレス
ポンス関数は、瞳での焦点外れによる波面収差を計算
し、瞳関数を求めた後、この瞳関数から点像強度分布を
求め、更にこの点像強度分布をフーリエ変換することに
より導出される。

【００３１】図８は、レンズ系の開口が、以下の式(A)
で表されるような一定の透過率τ(h)を有する場合(a)
と、以下の式(B)で表されるような光軸中心から光軸(A
X)と垂直な方向に離れるに従って減少する透過率τ(h)
を有する場合(b)とにおいて、焦点面からΔだけ離れた
面での焦点外れ像のレスポンス関数を示すグラフであ
る。なお、図８のグラフにおいて、横軸は空間周波数s
を表し、縦軸は空間周波数s=0でレスポンスが1となるよ
うに正規化したレスポンス値を表す。 τ(h)＝1 …(A) τ(h)＝1−h² …(B)

【００３２】図８のグラフからも分かるように、レンズ
系の開口の透過率τ(h)が一定の値である場合(a)のレス
ポンス関数は、空間周波数の低周波成分において急激に
減少した後、空間周波数s=s1近傍で一旦負の値をとり、
更に空間周波数s=s2近傍で正の値となる特性を示してい
る。一方、レンズ系の開口の透過率τ(h)が光軸中心か
ら光軸(AX)と垂直な方向に離れるに従って減少する場合
(b)のレスポンス関数は、空間周波数の低周波成分にお
いてゆるやかに単調減少し、空間周波数s=s2近傍でわず
かに負の値をとった後、再び正の値となる特性を示して
いる。

【００３３】一般に、空間周波数の低周波成分は像の概
略構成を形成し、高周波成分は低周波成分により形成さ
れた像の概略構成を修正する作用を有する。また、レス
ポンス関数が負の値をとる状態は偽解像と呼ばれ、実際
の画像では黒い部分が白くなり白い部分が黒くなるネガ
ポジ反転の現象が発生している状態(例えば前述した２
線ボケの状態)に相当する。

【００３４】透過率τ(h)が一定である場合(a)の特性に
基づく画像は、低周波成分の減少が大きく、像の概略構
成があまり再現されていないと考えられる。また、空間
周波数s=s1近傍の負の値となる範囲が大きいため、偽解
像の状態となる空間周波数範囲が広くなっている。さら
に、高周波成分でのレスポンス関数の振動が顕著である
ことから、非常に不自然な像を形成しているといえる。
一方、光軸(AX)から離れるに従って透過率τ(h)が減少
する場合(b)の特性に基づく画像は、低周波成分の減少
が小さく、像の概略構成がより再現されていると考えら
れる。また、偽解像の範囲も小さく、高周波成分でのレ
スポンス関数の振動も小さくなっている。

【００３５】以上説明したように、光軸中心から光軸(A
X)と垂直な方向に離れるに従って透過率τ(h)が減少す
るような開口を有するレンズ系の場合、透過率τ(h)が
一定の開口を有するレンズ系の場合よりも、焦点外れ像
での画像の骨組みがはっきりしており、また、自然にボ
ケているということができる。換言すれば、レスポンス
関数が(b)の特性を有するレンズ系の焦点外れ像は、中
心に芯を残しつつふわりとボケている状態(前述の状態
)であるといえる。このように、レスポンス関数の面
からも、アポダイゼーションにより焦点外れ像が改良さ
れていることが分かる。

【００３６】《アポダイゼーションフィルター》次に、
アポダイゼーションフィルターを説明する。なお先に述
べたように、前記アポダイゼーションフィルター(AF)に
は光吸収を有する物質(ＮＤガラス)から成る第１光学部
材(L5)が使用されており、アポダイゼーションフィルタ
ー(AF)は第１光学部材(L5)によって光軸中心から光軸(A
X)垂直方向に離れるに従って透過率τ(h)が減少するよ
うに構成されている。

【００３７】一般に、光束がレンズを透過する場合、レ
ンズの表面反射による影響を無視すれば、透過光強度I
は以下の式(C)で表される。 I＝I0・exp(-αｔ) …(C) ただし、 I0：入射光強度、 α：吸収係数、ｔ：レンズの厚さ、である。

【００３８】上記式(C)において、吸収係数αはレンズ
媒質により決定される定数であるから、一定強度の入射
光に対する透過光強度Iは、レンズの厚みのみにより決
定されることになる。この特性を利用して、光軸中心か
ら光軸(AX)と垂直な方向に離れるに従って透過率τ(h)
が減少するような吸収を有するレンズを作製することが
できる。すなわち、図９に示すように、吸収係数αが大
きなレンズ材料を用いて、平凹形状のレンズを作製すれ
ば、そのレンズは光軸中心から光軸(AX)と垂直な方向に
離れるに従って厚みが増大するので、レンズの中心から
周辺に向かって吸収が増大するレンズとなる。

【００３９】以下に、このような平凹形状のレンズの透
過率分布を説明する。図９において、レンズの凹面の曲
率半径をr、光軸(AX)から高さhでのレンズの厚みをtと
すれば、厚みtは幾何学的な計算から以下の式(D)で表さ
れる。式(D)において、rと比較してhが小さいとして二
項展開すれば、厚さtは以下の式(E)に近似できる。そし
て式(E)を式(C)に代入すれば、以下の式(F)が得られ
る。 t＝r−√(r²−h²) …(D) t≒h²／2r …(E) I(h)＝I0・exp(-α・h²／2r) …(F)

【００４０】透過率τ(h)は、入射光強度I0と透過光強
度I(h)との比であるから、以下の式(G)が得られる。式
(G)はガウス分布を示している。図９のような平凹レン
ズを実際に作製した場合、上記式(E)において二項展開
による近似を行っているため、完全なガウス分布とはな
らず、ガウス分布からわずかに外れた略ガウス分布とな
る。すなわち、図９のような平凹形状のレンズを吸収係
数αの媒質で作製すれば、透過率τ(h)は略ガウス分布
となることが分かる。図５において、レンズ系Ｌの透過
率τ(h)が略ガウス分布である場合、前述したように面
Ｓに形成される点光源Ｐの焦点外れ像Ｐ”の強度分布
も、透過率分布と相似した略ガウス分布となる。 τ(h)＝I(h)／I0＝exp(-α・h²／2r) …(G)

【００４１】ところで、ガウス分布のフーリエ変換は、
負の値を持たないことが知られている。したがって、ガ
ウス分布である焦点外れ像Ｐ”の点像強度分布をフーリ
エ変換したレスポンス関数は、正の値のみを有すること
になる。上述の平凹レンズは略ガウス分布の透過率τ
(h)を有しているため、この平凹レンズを含むレンズ系
においては、焦点外れ像のレスポンス関数は正の値をと
る部分が大部分となり、偽解像が発生する空間周波数の
範囲が非常に小さくなる。また、レスポンス関数も単調
減少となることから、自然な焦点外れ像を得ることがで
きる。

【００４２】以上のように、ＮＤガラスを使用すれば、
アポダイゼーションの効果が得られるレンズを作製する
ことができる。しかしながら、式(G)からも分かるよう
に、透過率τ(h)は平凹形状のレンズの凹面の曲率半径
の関数であるため、所望の透過率分布を得るためには曲
率半径の値は制限されてしまう。このことは、光学系の
設計上の自由度を大きく制限することになり好ましくな
い。そこで、前述した実施の形態では、平凹レンズの凹
面と曲率半径が同じ凸面を有する平凸レンズを用いて凹
面と凸面とを接合することにより、アポダイゼーション
フィルター(AF)としている。このような平凸レンズの材
料は、平凹レンズと屈折率，アッベ数が同一で、ただ吸
収係数αのみが異なるガラスを材料とすることが理想的
である。平凹レンズと平凸レンズとで屈折率，アッベ数
が同一であれば、両者の接合面で光束が屈折されること
がないので、透過率分布のみを与える平板フィルターと
してアポダイゼーションフィルターを取り扱うことがで
きる。

【００４３】ここで、アポダイゼーションフィルターの
一例をコンストラクションデータで示すとともに、その
断面構造を図１０に示す。コンストラクションデータに
おいて、Ri(i=1,2,3)は物体側から数えてi番目の面の曲
率半径、Ti(i=1,2)は物体側から数えてi番目の軸上面間
隔を示しており、Ni(i=1,2),νi(i=1,2)は物体側から数
えてi番目のレンズのｄ線に対する屈折率,アッベ数を示
している。また、このアポダイゼーションフィルターの
透過率τ(h)の設計データのグラフを図１１に示す。こ
のアポダイゼーションフィルターは平凹レンズ１と平凸
レンズ２とを接合して成り、その有効半径は15.5mmであ
る。

【００４４】

【００４５】なお、アポダイゼーションフィルターは、
上記のような構成に限らず、透明ガラス平板に所定の分
布を有するように吸収物質を蒸着したり、透明ガラス平
板に感光材料を塗布して所定の濃度となるように露光し
たりすることによっても得ることができる。これらの方
法で作製されたアポダイゼーションフィルターは、フィ
ルターの厚みを薄くすることができるというメリットを
有している。しかしながら、これらの方法により作製さ
れたアポダイゼーションフィルターには、吸収物質や感
光材料の膜厚が透過率分布(つまり入射高)によって異な
るため、光束の位相変化が発生するという問題がある。
また、光束が吸収物質や感光材料によって散乱されたり
反射されたりするという問題も発生する。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を実施した撮影レンズ系の構成
を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更
に具体的に説明する。ここで例として挙げる実施例は、
前述した実施の形態に対応しており、前記実施の形態を
表すレンズ構成図(図１)は、対応する以下の実施例のレ
ンズ構成を示している。

【００４７】以下に挙げる実施例のコンストラクション
データにおいて、ri(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi
番目の面の曲率半径、di(i=1,2,3,...)は物体側から数
えてi番目の軸上面間隔を示しており、Ni(i=1,2,
3,...),νi(i=1,2,3,...)は物体側から数えてi番目の光
学エレメントのｄ線に対する屈折率,アッベ数を示して
いる。なお、フォーカシングにおいて変化する軸上面間
隔(可変間隔)は、無限遠合焦状態[Ａ]〜近接撮影距離合
焦状態[Ｂ]での移動群間の軸上面間隔である。また、全
系の焦点距離(ｆ)，Ｆナンバー(FNO)，状態[Ｂ]での近
接倍率(β)，レンズ(L5)を構成しているＮＤガラスの吸
収係数(α)；フォーカシングにおける前群(Gr1)の移動
量(M1)と、絞り(AS)，アポダイゼーションフィルター(A
F)及び後群(Gr2)の移動量(M2)と、の比(M1／M2)；条件
式対応値，その関連データを併せて示す。

【００４８】

【００４９】図２は上記実施例の収差図であり、[Ａ]が
無限遠合焦状態，[Ｂ]が近接撮影距離合焦状態における
諸収差をそれぞれ示している。また、図３は平凹レンズ
(L5)の屈折率が0.005増えたとき(このときｆ=137.57)の
収差図であり、図４は平凹レンズ(L5)の屈折率が0.005
増えた状態でレンズ(L7,L8)を移動させることにより軸
上面間隔(d11,d13)を変化させたとき(このときd11=17.1
0,d13=10.26,ｆ=135.03)の収差図である。図２〜図４
は、左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲を示して
おり(Y':像高)、球面収差図において、実線(ｄ)はｄ線
に対する球面収差、破線(ＳＣ)は正弦条件を表してお
り、また非点収差図において、破線(ＤＭ)と実線(ＤＳ)
はメリディオナル面とサジタル面での非点収差をそれぞ
れ表わしている。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように第１発明によれば、
使用するアポダイゼーションフィルターをＮＤガラスで
構成した場合でも、高い性能(つまり、ピント位置での
高い描写性能と焦点外れ像が改良されたボケ性能)を達
成できる撮影レンズ系を実現することができる。また、
第２の発明によれば、使用するアポダイゼーションフィ
ルターのパワーにバラツキがあっても、安定した性能を
達成できる撮影レンズを実現することができる。そし
て、第１の発明に係る撮影レンズ系や第２の発明に係る
撮影レンズをカメラに用いることによって、焦点外れ像
が美しい写真画像を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態(実施例)のレンズ構成図。

【図２】実施例の収差図。

【図３】実施例において平凹レンズの屈折率が0.005増
えたときの収差図。

【図４】実施例において平凹レンズの屈折率が0.005増
えた状態で軸上面間隔d11,d13を変化させたときの収差
図。

【図５】焦点外れ像の改良を説明するための模式図。

【図６】通常の光学系の透過率分布を表すグラフ。

【図７】アポダイゼーション光学系の透過率分布を表す
グラフ。

【図８】通常の光学系とアポダイゼーション光学系のレ
スポンス関数を示すグラフ。

【図９】アポダイゼーションフィルターの構成を説明す
るための断面図。

【図１０】アポダイゼーションフィルターの一例を示す
断面図。

【図１１】図１０のアポダイゼーションフィルターの透
過率を示すグラフ。

【図１２】図１に示す実施の形態の鏡胴構成を示す要部
断面図。

【図１３】図１に示す実施の形態の鏡胴構成を示す斜視
図。

【符号の説明】

Gr1 …前群 Gr2 …後群 AS …絞り AF …アポダイゼーションフィルター L5 …平凹レンズ(第１光学部材) L6 …平凸レンズ(第２光学部材) H1 …玉枠 H2 …玉枠 H3 …間隔ワッシャ AX …光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＮＤガラスから成る第１光学部材と、屈
折率が前記ＮＤガラスに近いガラスから成る第２光学部
材と、から成るアポダイゼーションフィルターを、少な
くとも１つの光学エレメントと共に備えた撮影レンズ系
において、前記ＮＤガラスの屈折率に応じて前記光学エ
レメントの光軸方向の位置を微調整したことを特徴とす
る撮影レンズ系。
【請求項２】ＮＤガラスから成る第１光学部材と、屈
折率が前記ＮＤガラスに近いガラスから成る第２光学部
材と、から成るアポダイゼーションフィルターを、少な
くとも１つの光学エレメントと共に鏡胴内に備えた撮影
レンズにおいて、前記ＮＤガラスの屈折率又はそれに応
じて微調整された前記光学エレメントの光軸方向の位置
を識別するために、前記鏡胴又はそれを構成している部
品に識別表示を設けたことを特徴とする撮影レンズ。