【手続補正書】
【提出日】令和3年1月7日(2021.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸と垂直な径方向において透過率が変化する光学素子と、
前記光学素子の物体側および前記光学素子の像側に配置されたレンズを含む複数のレンズと、を有し、
前記光学素子の透過率は、前記光学素子の光軸位置から径方向に、前記光学素子の有効半径であるｒｄよりも小さな距離離れた第１位置において最小となり、
前記第１位置における透過率は、前記光軸位置における透過率および前記光軸位置からｒｄ離れた第２位置における透過率よりも小さいことを特徴とする撮像光学系。
【請求項２】
前記光軸位置から前記第１位置までの距離をｒｍとするとき、
０．１０＜ｒｍ／ｒｄ＜０．９５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像光学系。
【請求項３】
前記光学素子の前記光軸位置での透過率をＴ（ｒｃ）、前記光軸位置から前記第１位置までの距離をｒｍ、前記第１の位置における前記光学素子の透過率をＴ（ｒｍ）とし、前記光学素子の透過率が｛Ｔ（ｒｃ）−Ｔ（ｒｍ）｝／２となる位置までの前記光軸位置からの距離をｒａとするとき、
０．１０＜ｒａ／ｒｍ＜０．９８
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像光学系。
【請求項４】
前記第２位置における透過率をＴ（ｒｄ）、前記光軸位置から前記第１位置までの距離をｒｍ、前記第１位置における透過率をＴ（ｒｍ）としたときに、前記光学素子の透過率が｛Ｔ（ｒｄ）−Ｔ（ｒｍ）｝／２となる位置までの前記光軸位置からの距離をｒｂとするとき、
１．０４＜ｒｂ／ｒｍ＜４．５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項５】
前記第１位置における透過率をＴ（ｒｍ）、前記第２位置における透過率をＴ（ｒｄ）とするとき、
０．０１＜Ｔ（ｒｍ）／Ｔ（ｒｄ）＜０．９５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項６】
ｄ線のマージナル光線における球面収差の最大値をＳＡｍａｘ、前記撮像光学系の焦点距離をｆとするとき、
｜ＳＡｍａｘ｜／ｆ＜０．０１
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項７】
開口絞りを更に有し、
前記撮像光学系の焦点距離をｆ、開放ＦナンバーをＦｎｏとするとき、
２．０＜ｆ／Ｆｎｏ＜５００．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項８】
前記開口絞りよりも物体側に配置されたレンズから成る部分光学系の焦点距離をｆａとするとき、
０．１５＜ｆａ／ｆ＜１０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７に記載の撮像光学系。
【請求項９】
前記開口絞りから像面までの光軸上の長さをＬａ、前記撮像光学系の最も物体側のレンズ面から前記像面までの光軸上の長さをＬｄとするとき、
０．０１＜Ｌａ／Ｌｄ＜０．９５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７または８に記載の撮像光学系。
【請求項１０】
前記開口絞りよりも物体側に配置されたレンズから成る部分光学系の焦点距離をｆａ、前記開口絞りよりも像側に配置されたレンズから成る部分光学系の焦点距離をｆｂとするとき、
０．１＜ｆａ／ｆｂ＜１０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１１】
前記光学素子は、前記透過率を変化させるための遮光部として、前記光軸位置を囲むように形成された線状の領域を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１２】
前記光学素子は、前記透過率を変化させるための遮光部として、前記光軸位置を囲むように形成された複数の遮光部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１３】
前記複数の遮光部のそれぞれは正方形であり、
前記正方形の一辺の長さｄ（ｍｍ）は、
０．１０＜ｄ＜１．００
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１２に記載の撮像光学系。
【請求項１４】
前記複数の遮光部のそれぞれは矩形であり、
前記矩形の短辺方向の長さをａｄ、前記矩形の長辺方向の長さをｂｄとするとき、
０．０５＜ａｄ／ｂｄ＜０．９５
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１２に記載の撮像光学系。
【請求項１５】
前記遮光部は、輪帯状に形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１６】
前記光学素子は、前記撮像光学系の収差を補正する瞳フィルタであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１７】
前記収差は、前記撮像光学系の球面収差であることを特徴とする請求項１６に記載の撮像光学系。
【請求項１８】
前記光学素子は、焦点外れ像の点像強度分布を補正するフィルタであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項１９】
前記光学素子は、前記撮像光学系の入射瞳に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の撮像光学系。
【請求項２０】
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の撮像光学系と、
前記撮像光学系を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】撮像光学系および撮像装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、撮像光学系および撮像装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
そこで本発明は、焦点像の光量の低下を抑制しつつ焦点外れ像を良好に取得可能な撮像光学系および撮像装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一側面としての撮像光学系は、光軸と垂直な径方向において透過率が変化する光学素子と、前記光学素子の物体側および前記光学素子の像側に配置されたレンズを含む複数のレンズとを有し、前記光学素子の透過率は、前記光学素子の光軸位置から径方向に、前記光学素子の有効半径であるｒｄよりも小さな距離離れた第１位置において最小となり、前記第１位置における透過率は、前記光軸位置における透過率および前記光軸位置からｒｄ離れた第２位置における透過率よりも小さいことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の他の側面としての撮像装置は、前記撮像光学系と、前記撮像光学系を介して形成される光学像を光電変換する撮像素子とを有する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明によれば、焦点像の光量の低下を抑制しつつ焦点外れ像を良好に取得可能な撮像光学系および撮像装置を提供することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ここで、光学素子１０の有効半径（光束が通過する最大径）をｒｄ、光軸Ｏから距離ｒ（０≦ｒ≦ｒｄ）の位置における光学素子１０の透過率をＴ（ｒ）、光学素子１０の透過率が最小となる距離ｒをｒｍとする。このとき、光学素子１０はＴ（ｒ）＞Ｔ（ｒｍ）（ただしｒ＜ｒｍまたはｒｍ＜ｒ）を満足する。この条件を満足することにより、軸上の透過率の減少を抑制しつつ焦点外れ像を良好に補正することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
０．１５＜ｆａ／ｆ＜１０．０  …  （７）
条件式（７）において、ｆａは絞りよりも物体側に配置されたレンズから成る部分光学系の焦点距離である。条件式（７）は、焦点距離ｆａと焦点距離ｆとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（７）を満足する位置に絞りを配置することにより、焦点外れ像を効果的に改善することができる。これにより、軸外光束の透過率分布を等価的に中心対称に近づけることが可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
０．１＜ｆａ／ｆｂ＜１０．０  …  （９）
条件式（９）において、ｆｂは絞りよりも像側に配置されたレンズから成る部分光学系の焦点距離である。条件式（９）は、絞りよりも物体側に配置されたレンズから成る部分光学系の焦点距離ｆａと絞りよりも像側に配置されたレンズから成る部分光学系の焦点距離ｆｂとの比を適切に設定するための条件式である。条件式（９）を満足することにより、絞りを適切に配置して絞り径を小型化しつつ、絞りを適切に設定して軸外光束の透過率分布を中心対称に近づけることが可能となる。条件式（９）の上限値を超えると、絞りよりも物体側に配置された部分光学系の焦点距離ｆａが長くなり過ぎる。この場合、特にＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を備えた撮像装置においては、シェーディングによる画質の劣化を抑制することが困難になる。一方、条件式（９）の下限値を超えると、焦点距離ｆａが短くなり過ぎる。このため、広角端における絞りよりも像側の焦点距離が短くなり過ぎる。その結果、光学系（レンズ全系）におけるコマ収差や倍率色収差を抑制するため、軸外光束の透過率分布を中心対称に近づけることが困難となる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
本実施形態によれば、焦点像の光量の低下を抑制しつつ焦点外れ像を良好に取得可能な撮像光学系および撮像装置を提供することができる。