(57)【要約】【課題】実質的に必要なローパス効果を得ることができる小型で且つ低コストな電子撮像素子対応の十分な変倍率を有するズームレンズを提供する。【解決手段】本発明のズームレンズは、複数のレンズ群１，２，４，６と、位相ローパスフィルター８を有し、変倍時、前記複数のレンズ群１，２，４，６のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルター８より撮像素子側に少なくとも１つの変倍等で移動するレンズ群４を有し、前記レンズ群４が移動時、前記ローパスフィルター８が、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、撮像面との間隔を変化させる。【選択図】図３
2005208675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍等で移動するレンズ群を有し、前記レンズ群が移動時、前記ローパスフィルターが、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、撮像面との間隔を変化させることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、前記ローパスフィルターが、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、撮像面との間隔を変化させることを特徴とするズームレンズ。
【請求項３】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍等で移動するレンズ群を有し、前記レンズ群が移動時、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、前記位相ローパスフィルターの作用が変化することを特徴とするズームレンズ。
【請求項４】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、前記位相ローパスフィルターの作用が変化することを特徴とするズームレンズ。
【請求項５】
前記ローパスフィルターは液晶レンズで構成され、液晶への電圧を変化させることによりローパスフィルターとしての作用を変化させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記ローパスフィルターは複数枚からなり、それぞれの位置関係の変化によりローパスフィルターとしての作用を変化させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のズームレンズ。
【請求項７】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターは複数枚が配置され、少なくとも１枚の前記位相ローパスフィルターは光路上に退避、挿入が可能であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項８】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターは複数枚が配置され、少なくとも１枚の前記位相ローパスフィルターは光路上に退避、挿入が可能であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項９】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍等で移動するレンズ群を有し、変倍域の中で、該位相ローパスフィルターは、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成することを特徴とするズームレンズ。
【請求項１０】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍域の中で、該位相ローパスフィルターは、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成することを特徴とするズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローパスフィルターを有するズームレンズに関し、特に、カムコーダーやデジタルカメラ等の電子撮像手段を用いたカメラ用の小型で低コストなズームレンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に民生用のカムコーダーやデジタルカメラ等の電子撮像手段を用いたカメラ用の小型で低コストなズームレンズが求められている。
【０００３】
これらを解決する一つの手段は、ズームレンズ系の移動群のパワーやズーム時の移動群の移動形態の見直しや、それに付随するレンズエレメントの形状や材質の見直しがある。この中にはレンズエレメントの枚数を少なくすることも含まれる。
【０００４】
例えば、従来のズームレンズ系として、物体側より、正のパワーをもつ第１レンズ群、負のパワーをもつ第２レンズ群、明るさ絞り、正のパワーをもつ第３レンズ群、正のパワーをもつ第４レンズ群からなり、第２レンズ群を移動させ変倍を行ない、第４群を若干移動させ、像面の補償とフォーカスを行なうものが知られている。このタイプであれば、明るさ絞りより撮像面側に変倍機能が無いため、射出瞳の位置や大きさが変らず、変倍時もＦナンバーや撮像面への入射角度は変化させずに済み、移動群も少なく、構成は比較的容易である。
【０００５】
しかし、小型化という観点からみると、第２レンズ群に変倍作用のほとんど全てを負担させているために、レンズ群の移動量が大きくなったり、又、全長が長くなるという課題もある。
【０００６】
これに対して、特許文献１では、第２レンズ群に加え、第３レンズ群にも変倍機能をもたせ、変倍時第３レンズ群を移動させ小型化を達成した提案もされている。この提案のタイプでは、明るさ絞りより撮像側に変倍作用のあるレンズ群があるので、射出瞳が変化する。この為、Ｆナンバーは変倍とともに変化する。しかし、撮影機能上、本質的な問題とはならない。
【０００７】
このようなレンズ群のパワーや移動形態の見直しより、新たなレンズエレメントの構成をとることが可能となり、より小型な光学系の提案が可能となっている。
【０００８】
別の解決手段は、カムコーダーやデジタルカメラ等に用いられる光学的ローパスフィルターの見直しがある。ＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮影を行なう場合、被写体の像に撮像素子の画素周期より高周波の周期成分を含まれると、撮像素子は偽信号や偽の色信号を発生し、いわゆるモワレ縞等が画像に現れるという問題がある。この対策として、光学系内に光学的ローパスフィルターの機能をもつ光学素子を配置し、被写体の像に所定以上の高周波成分が含まれないようにすることが知られている。従来は、このローパスフィルターに水晶板を用いてきた。即ち、水晶板の複屈折性を利用し、光の偏光方向で物体像を２つ以上に分離し、被写体像の高周波成分をカットする。十分なローパス効果を得るには少なくとも２枚以上の水晶板が必要であることも知られている。
【０００９】
水晶板は、絞り値に関わらず所定のローパス効果を上げられ、又、画質を決定する低周波成分の劣化量が少ない等の利点があるが、いわゆるレンズ系と撮像素子の間に配置しなければならないことと、相当量の厚みが必要であることから、光学系の小型化の障害の一つになっている。又、コストが高いという問題点がある。
【００１０】
水晶板以外のローパスフィルターとして、フィルターを透過する位置によって光の波面への作用を異ならせるフィルター（以下、位相ローパスフィルターと称す）が知られている。例えば、特許文献２で提案された位相フィルターは厚みが水晶板に比べ薄くなるという利点があったが、波面を単に分割したため特に合焦していない被写体の尖鋭度が高くなる等の問題が指摘されていた。これらの問題点を対策したものが特許文献３や特許文献４で提案されている。
【００１１】
この提案によると、このフィルターは、（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階段状の領域と、入射する光束の波面の位相を進める遅相作用を有する階段状の領域とが、交互に形成されており、）（絞り近傍に配置することによりローパス効果を効果的に得ることができる）とされている。この提案では、このローパスフィルターのメリットとして、絞り込んでもローパス作用が変化しないこと、水晶板より廉価であることと、水晶板によるローパスフィルターが苦手とする偏光物体に対してローパス効果があることがあげられている。他にも回折格子等回折現象を用いた位相ローパスフィルター等が数多く提案されている。
【００１２】
尚、ズームレンズ系に位相ローパスフィルターをどのように配置するかについての事例として、特許文献５で、負のパワーの第１レンズ群と正のパワーの第２レンズ群から成る２群ズームレンズで、明るさ絞りを第１レンズ群と第２レンズ群の間に配するズームレンズ系に対し位相ローパスフィルターの配置について検討され、前記ローパスフィルターは第２レンズ群の前方に配置し、第２レンズ群と一体に移動させることが、有利であることが報告されている。即ち、レンズ系と撮像素子の間にローパスフィルターを配置すれば、変倍でローパス効果が変化することはないが、位相ローパスフィルターそのものの構成が難しい。
【００１３】
位相ローパスフィルターを、明るさ絞りと同じく、第１レンズ群と第２レンズ群の間に配し、且つ、変倍によるローパス効果の変化が比較的少なくなるように第２レンズ群と一体に移動させるというものである。但し、この提案は、変倍比が1.68と低い光学系に対してであり、又、ローパス効果の変化が残っており、十分で汎用性のある解ではない。（変倍比が大きくなると、ローパス効果の変化が更に大きくなることが予想される。）又、ローパスフィルターではないが、偏光方向に関わらず同じレンズ作用をもち電圧の印加により屈折力が変わる液晶レンズが、特許文献６で提案されている。
【特許文献１】特開平６−９４９９７号公報
【特許文献２】特公昭４４−１１５５号公報
【特許文献３】特開平１０−８２９７４号公報
【特許文献４】特開平１０−１０４５５２号公報
【特許文献５】特開昭６３−２８７９２２号公報
【特許文献６】特開平１０−７３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
光学系を小型化するために、射出瞳が変化するズーム光学系に位相ローパスフィルターを適用すると、従来の水晶ローパスフィルターのスペースが必要なくなり、更なる小型化、又は、更なる高変倍化が可能となる。しかし、射出瞳が変化する光学系の絞りの近傍に配置すると、変倍によりローパス効果が変化し、広角から望遠まで、最適なローパス効果を得ることができなくなる。
【００１５】
本願は、このような課題を解決するためになされたものであり、実質的に必要なローパス効果を得ることができる小型で且つ低コストな電子撮像素子対応の十分な変倍率を有するズームレンズを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（Ｂ）電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、前記ローパスフィルターが、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、撮像面との間隔を変化させることを特徴とするズーム光学系。
【００１７】
明るさ絞りは、絞り込んだ時を含めた周辺光量の確保や 周辺光束の撮像素子への入射角度を考慮して設定する必要がある。明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも変倍作用を有するレンズ群を配することにより、このため変倍時の移動スペースを効率よくし、且つ、小型化を行うことができる。
【００１８】
（Ｂ―１）構成Ｂの光学系で明るさ絞りより物体側に少なくとも一つの変倍作用をもつレンズ群を配置することが望ましい。
明るさ絞りより物体側に少なくとも一つの変倍作用をもつレンズ群を配置することが望ましい。更に変倍時の移動スペースを効率よくし、且つ、小型化を行うことができる。
尚、この項については、以下の構成Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ａにも適用できる。
【００１９】
また、位相ローパスフィルターを撮像素子から適量離して配置することが望ましい。前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群を配することにより、位相ローパスフィルターを撮像素子の間隔を確保し、且つ、変倍時、該位相ローパスフィルターを光軸方向に移動させることにより、該フィルターより撮像素子側の変倍によるローパス効果への影響を相殺できる。（実施例３）
尚、位相ローパスフィルターより撮像素子側に大きさ変倍作用のレンズ群がなくても、レンズ群の移動等により撮像面上のローパス効果が変化する場合も本願は適用できる。
【００２０】
（Ｃ）電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、前記位相ローパスフィルターの作用が変化することを特徴とするズーム光学系。
【００２１】
この構成であれば、位相ローパスフィルターを前後スペースの制限を受けないで、必要な位置に配置できる。例えば、もっとも効果的とされている明るさ絞りの近傍に配置することができる。以下に位相ローパスフィルターの作用が変化させる実現手段に関する発明事項を示す。
【００２２】
（Ｃ−１） 前記ローパスフィルターは液晶レンズで構成され、液晶への電圧を変化させることによりローパスフィルターとしての作用を変化させることを特徴とする構成Ｃのズーム光学系。
【００２３】
液晶レンズで位相ローパスフィルターを構成し、電圧をかけることにより屈折率を変化されることにより、撮影時に撮像面上で必要なローパス効果を得ることができる。
【００２４】
液晶にかける電圧は、ズームレンズ系の焦点距離やフォーカシングに応じて決定してもよいし、更に、温度など液晶レンズの屈折率に影響を与える温度などを考慮してもよいし、又、ローパス効果そのものをモニターする手段を配置し、そのモニターの出力等を用いて決定しても良い。
【００２５】
前記液晶レンズは、偏光方向によりローパス効果が異ならないことが望ましい。前記液晶レンズによる位相ローパスフィルターは、（実質的に透明な複屈折液晶材からなる第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材からなる第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体及び第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極からなる部材を有し、前記第１本体の後面、及び、前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体が、光軸に垂直な面に対してほぼ対称な形状を有し、それぞれが同様のローパス効果を生むように構成される）ことにより、偏光方向によらず同様のローパス効果がえられ、液晶に与える電圧によりローパス効果が変化させることができる。（実施例４）
又、電圧を印加していないとき液晶材の長軸方向がねじれるように重ねられるように構成されるカイラルネマチック液晶やコレステリック液晶などを用いても良い。
【００２６】
（Ｃ−２） 前記ローパスフィルターは複数枚からなり、それぞれの位置関係の変化によりローパスフィルターとしての作用を変化させることを特徴とする構成Ｃのズーム光学系。
複数枚の位相ローパスフィルターを光軸方向に重ねることにより必要なローパス効果を得ることができる。元々１枚が薄い構成なので、複数枚重ねてもズーム光学系の小型化には影響ない。本提案では、この複数枚の位相ローパスフィルターの相対的位置を変化させてローパス効果を変化させるというものである。変化させる方向は光軸方向でもよい。この複数の位相フィルターの間にレンズエレメントを配置し、それぞれの間隔が変化するように構成してもよい。
【００２７】
（Ｃ−３） Ｃ−２のフィルターの位置関係の変化は、光軸に垂直な面内の移動によるもの。
複数枚の位相ローパスフィルターを光軸方向に重ねることにより必要なローパス効果を得ることができる。本提案では、この複数枚の位相ローパスフィルターの相対的位置を 光軸に垂直な面内での移動により、変化させてローパス効果を変化させるというものである。このように変化させることにより位相ローパスフィルター群を透過する光束の、それぞれのフィルターの透過する位置の組合わせが変化させることができる。
【００２８】
（Ｃ−４） 構成Ｃ−２のフィルターの位置関係の変化は、光軸に垂直な面内の回転移動によるもの。
複数枚の位相ローパスフィルターを光軸方向に重ねることにより必要なローパス効果を得ることができる。本提案では、この複数枚の位相ローパスフィルターの相対的位置を 光軸に垂直な面内での回転移動により、変化させてローパス効果を変化させるというものである。このように変化させることにより、構成Ｃ−３の効果に加え 位相ローパスフィルターの大きさは光束と通る大きさで決定することができ、又、移動による光束範囲外にでる位相ローパスフィルターのスペースが必要なく、小型化に適している。（実施例５）
【００２９】
（Ｄ） 電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターは複数枚が配置され、少なくとも１枚の前記位相ローパスフィルターは光路上に退避、挿入が可能であることを特徴とするズーム光学系。
【００３０】
前記ローパスフィルターは光路中から退避可能な構成とすることにより、ズームレンズ系内には撮像面上に必要なローパス状態を与える位相差ローパスフィルターが配置することができる。
【００３１】
退避または挿入されるローパスフィルターは、それぞれ同じ位置にある必要はなく、レンズ系の異なって位置に挿入されてもよい。これにより、位相差フィルターの種類を増やすことなく、挿入位置を変化させることにより、ズーム光学系を変倍しても撮像面上に必要なローパス状態を与えることができる。（実施例６）
退避または挿入は、物理的にフィルターを光束範囲内外に移動させることに限らず、構成Ｃ−１や構成Ｃ−４等の手法により、光学系内に配置した状態で、フィルターの位相ローパスフィルターとしての機能を消失させたり、発揮させたりすることで実現してもよい。
【００３２】
（Ｅ）電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍域の中で、該位相ローパスフィルターは、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成することを特徴とする。
【００３３】
位相ローパスフィルターを光束の太いところに配置することにより位相ローパスフィルターの構成を有利にできる。変倍により撮像面上のローパス効果が変化する。位相ローパスフィルターは、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成することにより、ローパス効果が強くなりすぎ画質が劣化する変倍域も生じるが、偽信号などの発生がなく、レンズ系の構成が単純となり、システム全体の小型化、低コスト化上好ましい。（実施例７）
【００３４】
以上、本願発明について説明したが、本発明に係る位相ローパスフィルターは、ローパス効果を有する薄いフィルターであれば特に限定するものでないが、以下のものが望ましい。
イ．位相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とき、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が交互に形成されていることを特徴とするズーム光学系。
ロ．前記位相ローパスフィルターは、入射する光束の波面を多数に分割する作用を有することを特徴とするズーム光学系。
ハ．前記位相ローパスフィルターは回折格子を有していることを特徴とするズーム光学系。
【００３５】
本願はここに上げたズームレンズタイプにのみ限定するものでもない。又、本願は、フォーカシング作用の為に生じる変倍作用についても適用できる。又、本願において、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があることは、必ずしも必須要件でない。即ち、前記明るさ絞りより撮像素子側に変倍作用をもつレンズ群がない光学系に関しては、位相ローパスフィルターは、明るさ絞りの近傍に配置することにより、撮像面上で一定のローパス効果を得ることができる。但し、より光束の太いところに位相ローパスフィルターを配置したい等の要請がある場合、前記明るさ絞りより撮像素子側に変倍作用をもつレンズ群がない光学系に関しても、本願は適用される。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、実質的に必要なローパス効果を得ることができる小型で又低コストな電子撮像素子対応の十分な変倍率を有するズーム光学系を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施例について説明する。尚、実施例１及び実施例２は、参考例として説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１に実施例１の構成を示す。実施例１は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群２、明るさ絞り３と、正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、位相ローパスフィルター５と、変倍時固定の第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。位相ローパスフィルターの撮像素子側には変倍時固定の第４レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍においても、位相ローパスフィルターによるローパス効果は変化しない。
【実施例２】
【００３９】
図２に実施例２の構成を示す。実施例２は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群２、明るさ絞り３と、正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、位相ローパスフィルター５と、正のパワーを有し変倍時像面の補償程度に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。位相ローパスフィルターの撮像素子側には若干可動するがあまり変倍作用に寄与していない第４レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍においても、位相ローパスフィルターによるローパス効果は実用上問題になるほどは変化しない。
【００４０】
尚、位相ローパスフィルターと第４レンズ群との間隔を変倍時変化させ更に撮像面上のローパス効果の変化を少なくすることもできる。
【実施例３】
【００４１】
図３に実施例３の構成を示す。実施例３は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群２、変倍時固定の明るさ絞り３と、変倍時可動の位相ローパスフィルター８と正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、正のパワーを有し変倍時像面の補償程度に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。位相ローパスフィルターは、明るさ絞りと同じ第２レンズ群と第３レンズ群の間に配置されている。この部位は光束が太く位相ローパスフィルターの構成には有利である。変倍時にローパスフィルターは可動とし、撮像面上のローパス効果の変化を少なくしている。尚、第３レンズ群の第４レンズ群の合成前側焦点位置との関係によっては、位相差ローパスフィルターは、第３群と一体で可動させてもよい。
【実施例４】
【００４２】
図４に実施例４の全体の構成を示す。実施例４は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群２、変倍時固定の明るさ絞り３と、液晶材を用いたローパス作用可変の位相ローパスフィルター９と正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、正のパワーを有し変倍時像面の補償程度に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。
【００４３】
この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。位相ローパスフィルターは、明るさ絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く位相ローパスフィルターの構成には有利である。変倍時にローパスフィルターはそのローパス作用を変動させ、撮像面上のローパス効果の変化を少なくしている。
【００４４】
図５に実施例４でもちいるローパス作用が可変な位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す。図５は平行平面ガラス20、25に挟まれた液晶素子であり、複屈折液晶材21、24と被写体側と撮像側にそれぞれに対して対称な形状をした中間レンズ層23からなる。図5（a）は液晶に電荷がかかっていない状態をしめしており、液晶はホモジニアス配列となり、液晶分子の長軸方向が光軸と直交する配列となる。複屈折液晶材21、24の配向方向を直交させることにより、複屈折液晶材21で常光屈折率を受ける偏光方向の光は、複屈折液晶材22で異常光屈折率を受け、複屈折液晶材21で異常光屈折率を受ける偏光方向の光は、複屈折液晶材22で常光屈折率を受けることになり、結果として全光束が同じ作用をうける。
【００４５】
図5（ｂ）は液晶に電荷がかかっている状態をしめしており、液晶はホメオトロピック配列となり、液晶分子の長軸方向が光軸と平行になる配列となる。故に全光束は複屈折液晶材21、24で常光屈折率の作用をうけ、電荷のかかっていないときと異なるローパス作用をうける。
【実施例５】
【００４６】
実施例５の光学系全体の配置は実施例４と同様であり図４に示される。実施例５は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群２、変倍時固定の明るさ絞り３と、複数枚のフィルターが重ねられローパス作用可変な位相ローパスフィルター９と正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、正のパワーを有し変倍時像面の補償程度に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。
【００４７】
この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。位相ローパスフィルターは、明るさ絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く位相ローパスフィルターの構成には有利である。変倍時にローパスフィルターはそのローパス作用を変動させ、撮像面上のローパス効果の変化を少なくしている。
【００４８】
図６に実施例５で用いるローパス作用が可変な位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す。図６の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とき、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が交互に形成されている２枚のフィルター31、32からなる。フィルター31と32は、同じレイアウトであるが、フィルター32はフィルター31より、進相作用と遅相作用が弱く構成する。
【００４９】
２枚のフィルターの進相作用を有する領域同士と遅相作用を有する領域同士がそれぞれ一致するように重ねて配置させローパス作用を起こさせる状態（図６において、フィルター３１の矢印Ａで示したところと フィルター３２の矢印Ａで示したところとを一致させる）と 回転手段により、少なくともいずれかのフィルターを回転させ、２枚のフィルターの進相作用を有する領域と遅相作用がを有する領域が一致するように重ねて配置させローパス作用を起こさせる状態（図６において、フィルター３１の矢印Ａで示したところと、フィルター３２の矢印Ｂで示したところとを一致させるで、得られるローパス効果を変化させることができる。ここでは、模式的な例をしめしたが、２枚のフィルターの構成を適切に設定することにより連続的に変化させることもできる。
【実施例６】
【００５０】
図７に実施例６の全体の構成を示す。実施例６は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群２、変倍時固定の明るさ絞り３と、光路上から進退可能な第１の位相ローパスフィルター12と正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、光路上から進退可能な第２の位相ローパスフィルター１３と、正のパワーを有し変倍時に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。
【００５１】
従来のように水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。第１位相ローパスフィルターは、明るさ絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く位相ローパスフィルターの構成には有利である。このフィルターは広角端から中間画角まで光路上にあり、この広角端から中間画角まで、撮像面上のローパス効果の変化は実用上問題ない範囲になっている。中間画角から望遠端までの変倍域では、光路上から退避している。第２位相ローパスフィルターは、広角端から中間画角まで光路上から退避している。中間画角から望遠端までの変倍域では、第２位相ローパスフィルターの部位は光束が十分太く、位相ローパスフィルターの構成には有利である。このフィルターは中間画角から望遠端までの変倍域では光路上にあり、撮像面上のローパス効果の変化は実用上問題ない範囲になっている。
【００５２】
第１、第２のローパスフィルターは変倍時光軸方向に可動にしたり、そのローパス作用を変化させることにより、更に撮像面上のローパス効果の変化を小さくすることができる。
【００５３】
第１、第２のローパスフィルターは、物理的に光路上を進退するのでなく、その作用を消失させたり発揮させたりして光路上を進退させてもよい。例えば、図５の液晶によるローパスフィルターを用いる場合、中間レンズ２３の屈折率を液晶の常光屈折率と同じにすることにより、電圧を印加した状態ではこのフィルターのローパス作用は消失し、平行平面板と同じになる。例えば、図６のフィルターの進相作用と遅相作用の強さを２枚のフィルターで同じにしておくことにより、２枚の進相作用の領域と遅相作用の領域を一致させて重ねることによりローパス作用はほとんど消失する。
【実施例７】
【００５４】
図８に実施例７の全体の構成を示す。実施例７は、物体側より正のパワーを有し変倍時固定の第１レンズ群１、負のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第２レンズ群２、位相ローパスフィルター５、変倍時固定の明るさ絞り３と、正のパワーを有し変倍時可動で変倍作用を有する第３レンズ群４と、正のパワーを有し変倍時に可動な第４レンズ群６と撮像素子面７から構成されている。
【００５５】
この光学系は広角端から望遠端まで開放時の明るさ絞り系は一定であり、変倍により開放Ｆナンバーが変化する。従来のように水晶ローパスフィルターが用いられていないので、撮像素子の物体側の比較的そばにレンズ群が配置され、ズーム光学系の小型化と高性能化に寄与している。位相ローパスフィルターは、明るさ絞りの近傍に配置されている。この部位は光束が太く位相ローパスフィルターの構成には有利である。変倍時には撮像面上のローパス効果が変化する。位相ローパスフィルター５は、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成する。ローパス効果が強くなりすぎ画質が劣化する変倍域も生じるが、偽信号などの発生がなく、レンズ系の構成が単純となり、システム全体の小型化、低コスト化上好ましい。
【００５６】
尚、本発明のズームレンズは、上記構成の他に以下に示すような構成であってもよい。
（Ａ）電子撮像手段を用いる撮像光学系において、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより物体側のレンズ群でほとんどの変倍作用がなされることを特徴とするズーム光学系。
【００５７】
位相ローパスフィルターより、物体側のレンズ群でほとんどの変倍作用がなされるようにすることで（撮像素子側では変倍作用が起こらないので）、変倍されてもローパス効果が変化せず広角から望遠まで、撮像素子の性能を十分引き出すことのできる光学系を構成できる。
【００５８】
また、位相ローパスフィルターと撮像素子面の間に少なくとも一つのレンズ群（最終部レンズ群）があることが望ましい。位相ローパスフィルターはその透過位置により波面に異なる作用を及ぼすことによりその機能を果たす。故に、撮像素子の一つの画素に入る光束が細い位置 即ち、撮像素子に近い位置に配置すると位相ローパスフィルターはそれだけ細かい構造を要求される。これはローパスフィルターの設計的にも製造てきにも制約事項となる。光束の太い位置に位相ローパスフィルターを配置するとフィルター面の構造を構成しやすくなる。位相ローパスフィルターと撮像素子面の間に少なくとも（最終部レンズ群）を配置することにより、光学系を小型化する上で効率的なレンズ配置と位相ローパスフィルターを撮像素子から適量離して配置することができる。（実施例１）
【００５９】
該最終レンズ群は、変倍時固定であることが望ましいが、位相ローパスフィルターのローパス効果が実質的に問題ない範囲で移動してもよい。（実施例２）
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、実質的に必要なローパス効果を得ることができる小型で又低コストな電子撮像素子対応の十分な変倍率を有するズーム光学系に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例１に係るズーム光学系を示す図である。
【図２】本発明の実施例２に係るズーム光学系を示す図である。
【図３】本発明の実施例３に係るズーム光学系を示す図である。
【図４】本発明の実施例４、５に係るズーム光学系を示す図である。
【図５】位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す図である。
【図６】位相ローパスフィルターの一例を模式的に示す図である。
【図７】本発明の実施例６に係るズーム光学系を示す図である。
【図８】本発明の実施例７に係るズーム光学系を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２，４，６    レンズ群
３    明るさ絞り
５    位相ローパスフィルター
７    撮像素子面
【図１】
2005208675.tif 000003
【図２】
2005208675.tif 000004
【図３】
2005208675.tif 000005
【図４】
2005208675.tif 000006
【図５】
2005208675.tif 000007
【図６】
2005208675.tif 000008
【図７】
2005208675.tif 000009
【図８】
2005208675.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月7日(2005.6.7)
【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】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍時に可動であるレンズ群を有し、前記レンズ群が移動時、前記ローパスフィルターが、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、撮像面との間隔を変化させることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、前記ローパスフィルターが、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、撮像面との間隔を変化させることを特徴とするズームレンズ。
【請求項３】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍時に可動であるレンズ群を有し、前記レンズ群が移動時、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、前記位相ローパスフィルターの作用が変化することを特徴とするズームレンズ。
【請求項４】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍時、撮像面上でのローパス効果が実質的に変らないように、前記位相ローパスフィルターの作用が変化することを特徴とするズームレンズ。
【請求項５】
前記ローパスフィルターは液晶レンズで構成され、液晶への電圧を変化させることによりローパスフィルターとしての作用を変化させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記ローパスフィルターは複数枚からなり、それぞれの位置関係の変化によりローパスフィルターとしての作用を変化させることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のズームレンズ。
【請求項７】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターは複数枚が配置され、少なくとも１枚の前記位相ローパスフィルターは光路上に退避、挿入が可能であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項８】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターは複数枚が配置され、少なくとも１枚の前記位相ローパスフィルターは光路上に退避、挿入が可能であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項９】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔を変化させて、変倍を行い、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍時に可動であるレンズ群を有し、変倍域の中で、該位相ローパスフィルターは、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成することを特徴とするズームレンズ。
【請求項１０】
電子撮像手段を用いる撮像光学系に用いられるズームレンズであって、複数のレンズ群と、明るさ絞りと、位相ローパスフィルターを有し、変倍時、前記複数のレンズ群のそれぞれの間隔が変化し、前記明るさ絞りより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に少なくとも１つの変倍作用をもつレンズ群があり、変倍域の中で、該位相ローパスフィルターは、撮像面上のローパス効果がもっとも弱くなるとき、撮像素子の機能がもっとも発揮できるようなローパス作用をもつように構成することを特徴とするズームレンズ。
【請求項１１】
前記位相ローパスフィルターより撮像素子側に、変倍作用をもつ１つのレンズ群と、変倍時可動により像面の補償を行う１つのレンズ群とが配置されていることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項記載のズームレンズ。
【請求項１２】
前記位相ローパスフィルターは、その撮像素子側に配置された変倍作用をもつ少なくとも１つのレンズ群と一体に可動であることを特徴とする請求項２又は１１記載のズームレンズ。
【請求項１３】
前記位相ローパスフィルターは、前記明るさ絞りの撮像素子側に配置されていることを特徴とする請求項２、１１又は１２記載のズームレンズ。
【請求項１４】
前記明るさ絞りと前記位相ローパスフィルターとは、変倍作用をもつ２つのレンズ群の間に配置されていることを特徴とする請求項２、１１乃至１３何れか1項記載のズームレンズ。
【請求項１５】
前記位相ローパスフィルターは、前記明るさ絞りの近傍に配置されていることを特徴とする請求項４乃至６何れか1項記載のズームレンズ。