(57)【要約】【課題】ノイズ低減の効果と解像力をレンズ毎に制御することができる撮影レンズ、及び、この撮影レンズを有する撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子Ｃの物体側に配置され、入射した光線を２つの光線に分離させて射出する複屈折板を有する光学的ローパスフィルタであるボディ側フィルタＦＬ１を備えるカメラボディＢに取り付けられる撮影レンズである交換レンズＣＬは、被写体の像を撮像素子Ｃ上に結像するレンズＳＬと、このレンズＳＬの光路上に配置された光学的ローパスフィルタであるレンズ側フィルタＦＬ２と、を有する。【選択図】図１
2012128155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子の物体側に配置され、入射した光線を２つの光線に分離させて射出する複屈折板を有する光学的ローパスフィルタであるボディ側フィルタを備えるカメラボディに取り付けられる撮影レンズであって、
被写体の像を前記撮像素子上に結像するレンズと、
前記レンズの光路上に配置された前記光学的ローパスフィルタであるレンズ側フィルタと、を有することを特徴とする撮影レンズ。
【請求項２】
前記レンズ側フィルタは、前記カメラボディに取り付けられたときに、
前記複屈折板の分離方向が、前記ボディ側フィルタの前記複屈折板の前記分離方向と同一方向若しくは反対方向に向くように取り付けられ、
前記複屈折板の分離幅が、前記レンズ側フィルタ及び前記ボディ側フィルタを通過したときに前記レンズの解像力に適した値になるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影レンズ。
【請求項３】
前記ボディ側フィルタの前記複屈折板の分離幅をＤＢとし、前記レンズ側フィルタの前記複屈折板の分離幅をＤＬとしたとき、次式
−１．０  ＜  ＤＬ／ＤＢ  ＜  ０．２
の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の撮影レンズ。
【請求項４】
前記複屈折板は、複屈折を起こす材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮影レンズ。
【請求項５】
前記複屈折板は、異方性を有する材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮影レンズ。
【請求項６】
前記複屈折板は、１軸結晶の材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮影レンズ。
【請求項７】
前記カメラボディに着脱可能な交換レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮影レンズ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮影レンズを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズ、及び、この撮影レンズを有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の電子撮像装置では、撮像素子によるモアレ縞や偽色等のノイズを低減させるために、光学的ローパスフィルタが用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような光学的ローパスフィルタによりノイズが低減される反面、高周波成分の解像力も劣化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−５５６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、光学的ローパスフィルタはカメラボディに内蔵されている（撮像素子の前面に取り付けられている）ため、レンズ交換式のカメラであっても、すべてのレンズでノイズ低減と解像力劣化が、一様に発生するという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ノイズ低減の効果と解像力をレンズ毎に制御することができる撮影レンズ、及び、この撮影レンズを有する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る撮影レンズは、撮像素子の物体側に配置され、入射した光線を２つの光線に分離させて射出する複屈折板を有する光学的ローパスフィルタであるボディ側フィルタを備えるカメラボディに取り付けられる撮影レンズであって、被写体の像を撮像素子上に結像するレンズと、このレンズの光路上に配置された光学的ローパスフィルタであるレンズ側フィルタと、を有することを特徴とする。
【０００７】
このような撮影レンズにおいて、レンズ側フィルタは、カメラボディに取り付けられたときに、複屈折板の分離方向が、ボディ側フィルタの複屈折板の分離方向と同一方向若しくは反対方向に向くように取り付けられ、複屈折板の分離幅が、レンズ側フィルタ及びボディ側フィルタを通過したときにレンズの解像力に適した値になるように設定されていることが好ましい。
【０００８】
また、このような撮影レンズは、ボディ側フィルタの複屈折板の分離幅をＤＢとし、レンズ側フィルタの複屈折板の分離幅をＤＬとしたとき、次式
−１．０  ＜  ＤＬ／ＤＢ  ＜  ０．２
の条件を満足することが好ましい。
【０００９】
また、このような撮影レンズにおいて、複屈折板は、複屈折を起こす材料からなることが好ましい。また、複屈折板は、異方性を有する材料からなることが好ましい。また、複屈折板は、１軸結晶の材料からなることが好ましい。
【００１０】
また、このような撮影レンズは、カメラボディに着脱可能な交換レンズであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る撮像装置は、上述の撮影レンズのいずれかを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を以上のように構成すると、ノイズ低減の効果と解像力をレンズ毎に制御することができる撮影レンズ、及び、この撮影レンズを有する撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】撮像装置の構成を説明するための説明図である。
【図２】光学的ローパスフィルタの構成を説明するための説明図である。
【図３】撮影光学系の構成を説明するための説明図である。
【図４】上記撮影光学系におけるスポットダイアグラムであって、（ａ）は第１実施例を示し、（ｂ）は第２実施例を示し、（ｃ）は従来例を示す。
【図５】上記撮影光学系におけるＭＴＦを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置１００では、レンズＳＬ等からなる撮影光学系により像面Ｉに結像された被写体の像をＣＣＤ等の撮像素子Ｃを用いて撮影を行う。この撮像素子Ｃは受光画素が規則的に配列されているので、受光画素の配列パターンと被写体像のパターンとにより、モアレ縞や偽色等のノイズが発生する場合がある。このような現象を低減させるために、レンズＳＬと撮像素子Ｃとの間（撮像素子Ｃの前面）に配置される光学的ローパスフィルタ（以下、「ボディ側フィルタＦＬ１」と呼ぶ）が用いられる。このボディ側フィルタＦＬ１は、複屈折部材（以下、「複屈折板」と呼ぶ）を有し、この複屈折板による光の複屈折を利用して入射光線を常光線と異常光線（直線光線）とに分離することにより、ある程度以上の細かさの模様をぼかすことで撮像素子Ｃで発生する上記ノイズを低減させるものである。
【００１５】
また、本実施形態に係る撮像装置１００は、撮像素子Ｃや、撮像素子Ｃで取得された信号を処理してデジタル画像を生成するＣＰＵ（図示せず）や、撮影したデジタル画像を表示する背面液晶ディスプレイＤ等がが搭載されたカメラボディＢと、このカメラボディＢに着脱可能で、レンズＳＬが内蔵された撮影レンズ（以下「交換レンズＣＬ」と呼ぶ）とから構成される。そして、この撮像装置１００におけるカメラボディＢの撮像素子Ｃの前面（物体側）に上述のボディ側フィルタＦＬ１が設けられるとともに、交換レンズＣＬのレンズＳＬの光軸上に（本実施例では、最も像側に）光学的ローパスフィルタ（以下、「レンズ側フィルタＦＬ２」と呼ぶ）が設けられている。
【００１６】
このような光学的ローパスフィルタであるボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２を撮像装置１００に搭載することにより、撮像素子Ｃで受光される被写体光のうち、撮像素子Ｃの画素ピッチを波長とする空間周波数成分が除去されるため、ノイズが低減される。しかしながら、その反面、高周波成分の解像力も劣化してしまう。この複屈折板に入射した光線が常光線及び異常光線に分離して出射したときの常光線と異常光線との分離幅は、光線が通過した複屈折板の距離（厚さ）に比例する。すなわち、光学的ローパスフィルタを構成する複屈折板が厚いほど分離幅は大きくなり、薄いほど小さくなる。上述したように、従来の光学的ローパスフィルタは、カメラボディに内蔵されているため、全ての交換レンズでノイズ低減と解像力劣化が一様に発生する。
【００１７】
しかしながら、交換レンズは、それぞれ固有の残存収差を有している。そのため、交換レンズＣＬ（レンズＳＬ）の残存収差が大きいときは、カメラボディＢに内蔵されたボディ側フィルタＦＬ１によるノイズ低減効果を少なくして解像力の劣化を防ぎ、逆に、交換レンズＣＬ（レンズＳＬ）の残存収差が小さいときは、カメラボディＢに内蔵されたボディ側フィルタＦＬ１による解像力の劣化を犠牲にしてもノイズ低減効果を大きくするために、本実施形態に係る交換レンズＣＬには、上述のレンズ側フィルタＦＬ２が設けられている。この交換レンズＣＬに設けられたレンズ側フィルタＦＬ２は、カメラボディＢに内蔵されたボディ側フィルタＦＬ１と組み合わせたときに、複屈折による光の分離幅が、この交換レンズＣＬに搭載されたレンズＳＬの残存収差に対して最適となるように（言い換えると、レンズＳＬの性能（解像度）に最適となるように）、その分離幅が設定されている。具体的には、ボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２に設けられた複屈折板の分離方向を合わせ（カメラボディＢに交換レンズＣＬが取り付けられたときに、レンズ側フィルタＦＬ２の分離方向がボディ側フィルタＦＬ１の分離方向と同一方向になるか、反対方向になるようにし）、光線の分離量（分離幅）をそれぞれの複屈折板の厚さで制御するように構成されている。
【００１８】
なお、ボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２の構成としては、図２（ａ）に示すように、平板状の複屈折板ＤＲを２枚の保護ガラスＰＬ１，ＰＬ２で挟み込んでも良いし、図２（ｂ）に示すように、複屈折板ＤＲを単体で用いても良い。また、図２（ｃ）及び（ｄ）に示すように、保護ガラスＰＬの像側の面又は物体側の面に複屈折板ＤＲを接合した構成としても良い。
【００１９】
以上のように、カメラボディＢに搭載したボディ側フィルタＦＬ１と、交換レンズＣＬに搭載したレンズ側フィルタＦＬ２とを効果的に機能させるためには、これらのボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２が以下の条件式（１）を満足することが望ましい。なお、この条件式（１）において、ＤＢはボディ側フィルタＦＬ１を構成する複屈折板による光線の分離幅を示し、ＤＬはレンズ側フィルタＦＬ２を構成する複屈折板による光線の分離幅を示す。なお、これらの分離幅ＤＢ，ＤＬは、カメラボディＢ内に搭載されたボディ側フィルタＦＬ１の複屈折板が、光線を分離する方向を正とする。
【００２０】
−１．０  ＜  ＤＬ／ＤＢ  ＜  ０．２              （１）
【００２１】
条件式（１）は交換レンズＣＬ内の複屈折板による光線の分離幅と、カメラボディＢ内の複屈折板による光線の分離幅の関係式であり、ノイズと解像力の最適なバランスを求めるものである。この条件式（１）の上限を超えると、モアレや偽色等が改善されるが、解像力は低下し好ましくない。また、この条件式（１）の下限を下回ると解像力は改善するが、モアレや偽色等が低下し好ましくない。
【００２２】
なお、以上の説明では、カメラボディＢに取り付けられたボディ側フィルタＦＬ１のノイズ除去性能及び解像力の低下を交換レンズＣＬに取り付けられたレンズ側フィルタＦＬ２で調整する構成について説明したが、本発明がこの構成に限定されることはなく、例えば、カメラボディＢとレンズＳＬが一体になった撮像装置において、レンズ部分にレンズ側フィルタＦＬ２を着脱可能に（光路上に挿抜可能に）構成しても良い。
【実施例】
【００２３】
以下に、交換レンズＣＬに設けられたレンズ側フィルタＦＬ２の効果について、実施例に基づいて説明する。
【００２４】
［第１実施例］
まず、第１実施例として、図２（ａ）に示す構成の光学的ローパスフィルタをボディ側フィルタＦＬ１として有するカメラボディＢに、同じ構成のレンズ側フィルタＦＬ２を有する交換レンズＣＬを取り付けた場合であって、レンズＳＬの解像力を重視するようにレンズ側フィルタＦＬ２を設定した構成について説明する。図３に示すように、この第１実施例に係る交換レンズＣＬに搭載されたレンズＳＬは、物体側から順に、平板状のフィルタＰＦ、両凸レンズＬ１、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３とを接合した接合レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と両凸レンズＬ５とを接合した接合レンズ、両凹レンズＬ６、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ７と両凹レンズＬ８とを接合した接合レンズ、開口絞りＳ、両凸レンズＬ９、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０、及び、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１から構成される。また、レンズ側フィルタＦＬ２は、保護ガラスＰＬ２１と複屈折板ＤＲ２と保護ガラスＰＬ２２とを接合して構成されている。また、カメラボディＢには、像面Ｉの物体側に、物体側から順に保護ガラスＰＬ１１と複屈折板ＤＲ１と保護ガラスＰＬ１２と接合したボディ側フィルタＦＬ１が配置されている。
【００２５】
以下の表１に、図３に示す撮影光学系（レンズＳＬ並びにボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２から構成される光学系）の諸元を示す。この表１において、ｆはレンズＳＬを含む撮影光学系の全系の焦点距離を、２ωは画角を、ＦｎｏはＦナンバーをそれぞれ表している。また、第１欄ｍは光線の進行する方向に沿った各光学面の面番号を、第２欄ｒは各光学面の曲率半径を、第３欄ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄νｄ及び第５欄ｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数及び屈折率を、それぞれ表している。ここで、表１に示す面番号１〜３０は、図３に示す面１〜３０に対応している。なお、曲率半径0.000は、レンズ面の場合は平面を示し、開口絞りの場合は開口を示す。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。
【００２６】
また、以下の表１にはこの第１実施例における条件式（１）の値が示されている。ここで、ＤＢはボディ側フィルタＦＬ１を構成する複屈折板ＤＲ１による光線の分離幅を示し、ＤＬはレンズ側フィルタＦＬ２を構成する複屈折板ＤＲ２による光線の分離幅を示す。ここで、これらの分離幅ＤＢ，ＤＬは、カメラボディＢ内に搭載されたボディ側フィルタＦＬ１の複屈折板ＤＲ１が、光線を分離する方向を正とする。
【００２７】
なお、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、以上の諸元表の説明は、以降の実施例においても同様である。
【００２８】
（表１）
ｆ＝293.8ｍｍ
２ω＝8.3°
Ｆｎｏ＝2.88
ＣＣＤ画素ピッチ＝2.8μｍ
ｍ      ｒ       ｄ     νｄ    ｎｄ
1      0.000    4.00   64.10  1.51680
2      0.000    0.60
3    173.866   12.00   82.52  1.49782
4   -978.065    0.20
5    133.636   15.00   82.52  1.49782
6   -464.694    5.00   46.54  1.80411
7    332.918   46.30
8     99.554    3.50   45.00  1.74400
9     55.631   15.90   82.52  1.49782
10  -1371.060   29.55
11   -169.969    2.70   64.10  1.51680
12     67.285    4.51
13   -192.927    7.00   33.89  1.80384
14    -43.081    2.80   61.09  1.58913
15     83.887   19.21
16      0.000    1.70
17    194.039    5.80   69.98  1.51860
18    -90.958    3.10
19    -43.595    3.50   28.56  1.79504
20    -64.790    7.60
21   -175.804    6.70   70.41  1.48749
22    -53.035   52.86
23      0.000    1.00   63.88  1.51680
24      0.000    0.30   69.87  1.54431
25      0.000    1.00   63.88  1.51680
26      0.000   50.00
27      0.000    1.00   63.88  1.51680
28      0.000    0.40   69.87  1.54431
29      0.000    1.00   63.88  1.51680
30      0.000    1.00
ＤＢ＝0.0024
ＤＬ＝-0.0018
（１）ＤＬ／ＤＢ＝-0.75
【００２９】
表１に示した条件対応値の通り、本第１実施例に係るボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２は、上記条件式（１）を満足していることが分かる。
【００３０】
図４（ａ）に、本第１実施例の構成（ボディ側フィルタＦＬ１を有するカメラボディＢに、レンズ側フィルタＦＬ２を有する交換レンズＣＬを取り付けたとき）のスポットダイヤグラムを示し、図４（ｃ）に従来の構成（ボディ側フィルタＦＬ１を有するカメラボディＢに、レンズ側フィルタＦＬ２を有しない交換レンズ（レンズＳＬのみを有する交換レンズ）を取り付けたとき）のスポットダイヤグラムを示す。また、図５に、本第１実施例及び従来の構成においてデフォーカスしたときのＭＴＦのグラフを示す。なお、図４は、光軸上（像高Ｙ＝０）のスポットダイアグラムを示し、図５は、焦点面（０．００）を中心に前後にデフォーカスしたときの光軸上（像高Ｙ＝０）のＭＴＦを示している。この図４及び図５から明らかなように、レンズ側フィルタＦＬ２を有する交換レンズＣＬを取り付けることにより、従来に比べて光線の分離幅が小さくなりノイズ除去効果は小さくなるが、解像力（ＭＴＦ）は向上していることが分かる。
【００３１】
［第２実施例］
次に、第１実施例と同様の構成で、ノイズ改善を重視するようにレンズ側フィルタＦＬ２を設定した構成について説明する。以下の表２にこの第２実施例に係る撮影光学系の諸元を示す。なお、レンズＳＬの構成は第１実施例と同一のため、詳細な説明は省略し、表２には、ボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２の諸元のみを示す。ここで、ｄ２２は、レンズＳＬの最も像側のレンズＬ１１の最も像側の面（第２２面）からレンズ側フィルタＦＬ２の最も物体側の面（第２３面）までの光軸上の距離を示す。
【００３２】
（表２）
ｆ＝293.8ｍｍ
２ω＝8.3°
Ｆｎｏ＝2.88
ＣＣＤ画素ピッチ＝11.3μｍ
ｄ２２＝52.12
ｍ      ｒ       ｄ     νｄ    ｎｄ
23      0.000    1.00   63.88  1.51680
24      0.000    0.25   69.87  1.54431
25      0.000    1.00   63.88  1.51680
26      0.000   50.00
27      0.000    1.00   63.88  1.51680
28      0.000    1.60   69.87  1.54431
29      0.000    1.00   63.88  1.51680
30      0.000    1.00
ＤＢ＝0.0094
ＤＬ＝0.0015
（１）ＤＬ／ＤＢ＝0.16
【００３３】
表２に示した条件対応値の通り、本第２実施例に係るボディ側及びレンズ側フィルタＦＬ１，ＦＬ２は、上記条件式（１）を満足していることが分かる。
【００３４】
図４（ｂ）に、本第２実施例の構成（ボディ側フィルタＦＬ１を有するカメラボディＢに、レンズ側フィルタＦＬ２を有する交換レンズＣＬを取り付けたとき）のスポットダイヤグラムを示し、図４（ｃ）に従来の構成（ボディ側フィルタＦＬ１を有するカメラボディＢに、レンズ側フィルタＦＬ２を有しない交換レンズ（レンズＳＬのみを有する交換レンズ）を取り付けたとき）のスポットダイヤグラムを示す。また、図５に、本第２実施例及び従来の構成においてデフォーカスしたときのＭＴＦのグラフを示す。この図４及び図５から明らかなように、レンズ側フィルタＦＬ２を有する交換レンズＣＬを取り付けることにより、従来に比べて解像力（ＭＴＦ）は低下しているが、光線の分離幅が大きくなりノイズ低減効果は大きくなっていることが分かる。
【００３５】
以上の第１及び第２実施例に示すように、カメラボディＢに光学的ローパスフィルタ（ボディ側フィルタＦＬ１）が取り付けられていたとしても、交換カメラＣＬに搭載されたレンズＳＬの性能や特性に応じて、レンズ側フィルタＦＬ２の複屈折板ＤＲ２の厚さ（光線の分離幅）を設定することにより、所望のノイズ除去効果及び解像力を得ることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１００  撮像装置    Ｂ  カメラボディ    Ｃ  撮像素子    ＣＬ  交換レンズ
ＳＬ  レンズ    ＦＬ１  ボディ側フィルタ    ＦＬ２  レンズ側フィルタ
ＤＲ１，ＤＲ２  複屈折板
【図１】
2012128155.tif 000003
【図２】
2012128155.tif 000004
【図３】
2012128155.tif 000005
【図４】
2012128155.tif 000006
【図５】
2012128155.tif 000007