JPH047512A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、撮影装置、詳しくは結像光学系の光路分岐用
ハーフミラ−に薄板ガラスであるシンプレートガラスを
用いた撮影装置における結像光学系の収差の除去装置に
関する。

［従来の技術］ 上記ハーフミラ−にシンプレートガラスを用いた結像光
学系においては、シンプレートガラスの傾斜角と厚さに
よって傾斜方向に関連した水平・垂直面の入射光に対す
るそれぞれのピント位置が異なってくる。従って、従来
はその双方のピント位置の平均位置に光感応要素である
フィルムあるいは撮像素子等の撮像面が位置するように
配設されていた。

上記シンプレートガラスを用いた従来の結像光学系にお
ける水平・垂直面の入射光に対するピント位置の差につ
いて第６〜８図によって詳しく説明すると、第６図に示
されるように撮影光束は光軸Ｏに沿って撮影レンズ１０
１を介して結像光学系に取り込まれ、光軸Ｏに対して傾
斜角θで斜設（垂直方向に対して傾斜）されるシンプレ
ートガラス１０２によって第１の光路Ｏ′と第２の光路
Ａに分岐せしめられ、第１の光路Ｏ′の光は撮像素子１
０３上の点Ｐにて結像し、第２の光路Ａの光はファイン
ダ用として用いられる。

ここで各平面の定義を行なうと、まず光軸Ｏを自己の面
内に含み傾斜角θによる第２の光路Ａと平行な平面を第
１の平面α。とじ、その平面α。

と平行な平面群を第１の平面群αとする。また、光軸Ｏ
を含み第１の平面α。と直交する平面を第２の平面β　
とし、その平面β。と平行な平面群を第２の平面群βと
する。そして、平面群αに沿う入射光をＬＡ−また平面
群βに沿う入射光をＬＢとする。

上記シンプレートガラス１０２が撮影光路中に存在する
ため上記シンプレートガラスによる屈折作用により撮像
のピント位置が変化し、更に、上記シンプレートガラス
１０２が光軸Ｏに対して斜設されているため上記入射光
ＬＡとＬＢのピント面の位置に相異が生じる。第７図は
入射光ＬＡおよびＬＢのピント位置を示すものであって
、ピント位置Ｐｏはシンプレートガラス１０２がない場
合のもの、またピント位置Ｐ１はシンプレートガラスを
用いた場合のα面上入射光ＬＡによるもの、更にピント
位置Ｐ２は同様にシンプレートガラスを用いた場合のβ
面上入射光Ｌｎによるピント位置をそれぞれ示している
。なお、ｄ　は点ＰｏからＰ　までの距離、またｄ２は
点ＰｏからＰ２までの距離を示す。また、上記入射光は
同一被写体からの光束とする。

上記の状態を任意の空間周波数に対するＭＴＦ（Ｍｏｄ
ｕｌａｔｉｏｎ　　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　　Ｆｕｎｃｔｉ
ｏｎ）値のデフォーカス量（撮像位置）に対する変化線
図である第８図によって説明する。上記ＭＴＦ値はそれ
ぞれのピント位置でピークを示すものであり、シンプレ
ートガラス１０２がない場合をＭｏ１シンプレートガラ
スを用いた場合の０面入射光に対してはＭ　１β面入射
光に対してはＭ２がそれぞれＭＴＦ値の変化を示しＰ。

、ｐｌ、ｐ２がそれぞれのピント位置となる。

上述のようにシンプレートガラス１０２が斜設されてい
ることによって、上記入射光Ｌ　ｔ、　、　　Ｌ　ｎに
よるピント位置ＰＰ　　が距離ｄ１−ｄ２１’　　　　
２ （−δ）だけずれる。従って、既に述べたように従来の
撮影装置においては第６図に示す光感応要素である撮像
素子あるいはフィルムの結像面を位置Ｐ１とＰ２の中間
位置に設定し、αまたはβ面上の入射光に対して同程度
のピントずれに収まるよう考慮してその光学系を形成し
ていた。

また、本出願人が先に特願平１−２５８３７９号に提案
した撮影装置は、シンプレートガラスの斜設に伴って生
じる結像位置のずれに対して、光感応要素の解像力のよ
り高い方向と上記結像位置のずれを発生する平面の方向
とを関連づけて、対応する結像位置に上記光感応要素で
ある撮像素子が位置するようにピント合わせを行うよう
にしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記特願平１−２５８３７９号に提案のもの
は、撮影装置の画質向上にすぐれた効果を有するが収差
の発生そのものを防止あるいは低減するものではない。

従って、画質の劣化を完全になくすことは極めて困難で
あった。また、銀塩式カメラのように等方性光感応要素
であるフィルムを用いるものへの適用は原理的に不可能
であった。

本発明は、上記の不具合を解決するため、斜設されるシ
ンプレートミラーによって発生する収差を原理的に軽減
し、光感度の方向性を持つ撮像素子のみならず等方性光
感応要素である銀塩フィルム式のカメラも含めて適用す
ることが可能な高性能結像光学系を有する撮影装置を提
供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明の撮影
装置は、所定の結像光学系に同結像光学系の光軸に対し
て所定の傾斜角をもって介挿され自己の入射側よりの入
射光の一部を自己の出射側の第１の光路に透過・射出さ
せるとともに該入射光の他部を該入射光の入射角に対応
した反射角をもって第２の光路に分岐せしめるシンプレ
ートガラスを適用した撮影装置であって、上記第１の光
路に関し上記シンプレートガラスの傾斜角および上記光
軸を自己の面内に含む平面乃至これと平行な第１の面に
関しては比較的大なるパワーを有し、上記光軸を自己の
面内に含み上記第１の面に直交する平面乃至これと平行
な第２の面に関しては比較的小なるパワーを有するよう
にして該第１の光路中にアナモフィックレンズを介挿さ
せることにより上記シンプレートガラスによる収差を除
去するようにしたことを特徴とする。

［実　施　例コ 以下図示の実施例によって本発明を説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す撮影装置の結像光学
系の要部の斜視図である。上記結像光学系は、撮像素子
を用い、かつ、ＴＴＬファインダを有した光学系であっ
て、その撮影光は光軸Ｏに沿って、撮影レンズ１によっ
て取り込まれる。そして、上記光軸に対して所定の傾斜
角θをもって介挿されるシンプレートガラス（シンプレ
ートと称す）２によってその一部が透過され、他部が入
射角に対応した反射角をもってファインダ系の方向に反
射される。透過された出射光は、アナモフィックレンズ
であるシリンドリカル形状の補正レンズ４を透過して撮
像素子３の受光面上に結像する。

上記透過される光軸Ｏと同軸の光軸Ｏ′をする出射光の
光路を第１の光路、また、光軸Ａを有する反射光の光路
を第２の光路と称する。更に、上記シンプレート２の傾
斜角および上記光軸を自己の面内に含む平面、即ち、シ
ンプレート２の傾斜面と直交し、且つ、光軸Ｏと自己の
面内を含む平面α。乃至これと平行な面を第１の面αと
称する。また、光軸Ｏを自己の面内に含み、且つ上記第
１の面αと直交する平面β。乃至これと平行な面を第２
の面βと称する。そして、上記アナモフィックレンズで
ある補正レンズ４は第１の面αに関して大なるパワーを
有し、第２の面βに関しては比較的小なるパワーを有す
るような特性のレンズによって構成される。なお、上記
のパワーとは、レンズの屈折力（焦点距離の逆数に関す
る）の大小を示し、凸レンズ状のものは正の値とし、凹
レンズ状のものは負の値とする。なお、凹レンズ状のパ
ワーは、絶対値的表現ではなく屈折力が、より大きいも
のほどパワーは小さいとする。また、上記アナモフィッ
クレンズとは、その水平方向と垂直方向に異った拡大率
をもつレンズ、即ち、異ったパワーをもつレンズのこと
であって、例えば、第１，２図の補正レンズ４のように
円筒面を有するレンズもアナモフィックレンズの１つに
該当する。

この補正レンズ４の作用により、従来例のシンプレート
結像系で発生する、第７図に示されるようなα面内とβ
面内のピント位置のずれ量δを０とすることができる。

即ち、第２図に示されるように、まず、補正レンズ４が
ない場合α面内の入射光ＬＡは、撮影レンズ１．シンプ
レート２を介して点Ｐ１上に結像する。同様にβ面内の
入射光ＬＢは、点Ｐ２に結像する。一方、α面上のみ曲
率半径Ｒを有するアナモフィックの補正レンズ４を図の
ように介挿した場合は、α面内の入射光ＬＡは補正レン
ズ４の十のパワーによって点Ｐ　′に結像する。β面内
の入射光ＬＢは、そのパワーが０であるので、平行平板
の影響のみによりＰ　′に結像する。そして、結像点Ｐ
　ｔ　’　とＰ２′を同一点になるように補正レンズ４
の光学的仕様を決定することによって、シンプレート２
による結像のずれ、更には収差を除去することができる
。

次に、上記補正レンズ４の平行平板の影響を考慮しない
α面内曲率半径の値を第３，４図を用いて理論的に求め
る。第３図は、補正レンズ４のα面内の要部拡大断面図
であって、光軸Ｏとの平行線Ｇに対する入射角θ１を有
するα面内の入射光Ｌ　は出射角θ２で出射されるもの
とする。そして、入射光の入射点Ｅ。におけるレンズ表
面の法線方向Ｈの平行線Ｇとのなす角をφ。とすれば、
第１の屈折においては、 （θ　−φ　）・ｎｏ＝ｎ・ε１ また、第２の屈折においては、 ８２°−ｎＯθ２ の関係を有している。また、ε１は屈折光の方向Ｈとな
す角、ε２は屈折光の方向Ｇとなす角であって、ε２＝
φ０＋εｌの関係を有している。なお、ｎｏ、ｎはそれ
ぞれ空気の屈折率、補正レンズ素材の屈折率である。上
記２つの式から出射角θ２は、次式のように求められる
。即ち、一方、補正レンズ４のレンズの曲率による結像
位置ｊの移動量ｄ３は、第４図によって求めることがで
きる。即ち、光軸０と入射点Ｅ。間の距離２は、 Ｚ−ｂｔａｎθｌ 同様に、 Ｚ＝　（ｂ−ｄ３）ｔａｎθ２ である。上記２つの式より、 となる。近軸上を考えるならば、上式は、となる。なお
、点には入射光り。の延長線と光軸０の交点であって、
補正レンズ４が存在しない場合の結像点が対応する。ま
た、入射点Ｅ。の光軸０に対する垂線ｅと上記点にの距
離、即ち、補正前の結像位置にと補正レンズ４想定位置
間の距離をｂとする。また、角度φ。とθ１の関係は、
第４図から Ｚ−Ｒｓｉｎφｏ　＝ｂ　ｔａｎθ１ である。但し、図において点Ｃは補正レンズ４の曲率の
中心点である。近軸上を考えると、φ。−Ｔ・θ１　・
・・・・・・・・（３）となる。そして、この（３）式
を前述の（１）式に代入すると、θ１／θ２の比は次の
ようになる。

（２）式に（４）式を代入することによって、曲率半径
Ｒと移動ｍｄ３の関係式を求めることができる。

即ち、 となる。

上記（５）式から具体的な補正レンズ４の曲率半径Ｒを
求めると、移動すべき補正量ｄ３を４０μｍ１また、補
正前の結像位置と補正レンズ想定位置間の距離すを４ｍ
ｍ、更に、補正レンズ４の屈折率ｎを１．５、空気の屈
折率ｎ。を１として、それぞれ（５）式に代入し、Ｒの
値を求めると、Ｒ−１９８ｍｍ となる。

上記補正レンズ４の曲率半径Ｒはレンズの厚みは考慮せ
ずに決められた近軸における理論値であり、実際にはα
面、β面に対して平行平板の屈折の影響も考慮し、更に
近軸外も考える必要があって、理論上のみの計算では困
難である。従って、実用上は、更にシュミレーションあ
るいは実験等の検討を加えて補正レンズ４の形状を決定
する必要がある。なお、この補正レンズ４は必ずしも球
面レンズである必要はなく、非球面レンズでもよいこと
は勿論である。

以上のように本実施例の撮影装置は、その結像光学系に
おいて、アナモフィックレンズである補正レンズ４をシ
ンプレート２と撮像素子３の中間に介挿せしめることに
よって、従来の装置で生じていたα面とβ面の結像位置
ずれによって生じる収差を原理的に解消することができ
る。従って、この撮像装置によって得られる撮影像は品
位の高い良質なものが得られることになる。

次に、上記実施例の結像光学系に用いられるアナモフィ
ックレンズである補正レンズの変形例について説明する
。上記実施例の補正レンズ４は、シリンドリカルレンズ
状であって、α面内についてはパワーは＋、β面内のパ
ワーは０のレンズであった。しかし、そのような組合わ
せに限らず、第１表に示されるようなレンズのα面、β
面のパワー値Ｐａ、Ｐβの組合わせによって、アナモフ
ィックの補正レンズ１１〜１４を構成することも可能で
ある。表においてＰが（＋）は凸状、（−）は凹状の形
状の表面を有するアナモフィックレンズを示す。

第　　　１　　　表 なお、レンズ番号１２および１３の場合、α。

β面のパワーＰａ、ＰβはＰａ〉Ｐβとする必要がある
。また、これらのレンズは第１表のパワーに基づいて、
トーリックレンズあるいはメニスカス形状のレンズ等の
アナモフィックレンズとすることも可能である。

更に、また別の変形例のアナモフィックの補正レンズと
して第５図に示されるようなレンズ５ａ。

５ｂの接着型の補正レンズを提案することもできる。こ
の補正レンズは双方の材質を光学プラスチツク・ガラス
等とし、その屈折率の違いと、接着面の凹凸形状によっ
て所定のパワーを与えるものである。そして、前記実施
例の場合のように空気中に単一のガラスでレンズを配置
することを前提とした設計をする場合に比して、より小
さな曲率半径でも、要求される微少なパワーを得ること
ができるため製作上の困難を解決できるものである。

なお、この補正レンズを光学フィルタの材質で形成し、
フィルタ作用と兼用したアナモフィックレンズを構成せ
しめることも本発明の好適な実施例となる。更には、撮
影レンズやシンプレートの形状に上記アナモフィックレ
ンズの機能を持たせるようにして、本発明の実施例と同
じ機能を満足させることも可能である。

上記実施例および変形例は、α面・β面の結像位置を合
致せしめるものであるから、光感応の方向性のない銀塩
フィルム式の撮影装置に対しても有効なものである。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明の撮影装置は、そのシロ ンプレートガラスを用いた結像光学系において、上記シ
ンプレートガラスによる収差を、結像面とシンプレート
ガラスの間にアナモフィックレンズを介挿せしめること
によって原理的になくすようにしたもので、本発明によ
ると、収差が少なく、品質のよい撮影画像が得られ、撮
像部の光感応方向性の有無には無関係に適用できるなど
顕著な効果を有する撮影装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の撮影装置の結像光学系の
要部斜視図、 第２図は、上記第１図の結像光学系の結像状態を示す光
路図、 第３図は、上記第１図の結像光学系の補正レンズ部の屈
折状態図、 第４図は、上記第１図の結像光学系の補正レンズ部の別
の屈折状態図、 第５図は、上記第１図の実施例の変形例を示す結像光学
系の補正レンズの縦断面図、 第６図は、従来例の結像光学系の要部斜視図、第７図は
、上記第６図の結像光学系の光路図、第８図は、上記第
６図の結像光学系のＭＴＦ特性線図である。 ２・・・・・・・・・シンプレートガラス４・・・・・
・・・・補正レンズ（アナモフィックレンズ）０・・・
・・・・・・光軸 ０′・・・・・・第１の光路 Ａ・・・・・・・・・第２の光路 α０・・・・・・第１の面 β。・・・・・・第２の面 θ・・・・・・・・・傾斜角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の結像光学系に同結像光学系の光軸に対して
   所定の傾斜角をもって介挿され自己の入射側よりの入射
   光の一部を自己の出射側の第１の光路に透過・射出させ
   るとともに該入射光の他部を該入射光の入射角に対応し
   た反射角をもって第２の光路に分岐せしめるシンプレー
   トガラスを適用した撮影装置であって、 上記第１の光路に関し上記シンプレートガラスの傾斜角
   および上記光軸を自己の面内に含む平面乃至これと平行
   な第１の面に関しては比較的大なるパワーを有し、上記
   光軸を自己の面内に含み上記第１の面に直交する平面乃
   至これと平行な第２の面に関しては比較的小なるパワー
   を有するようにして該第１の光路中にアナモフィックレ
   ンズを介挿させることにより上記シンプレートガラスに
   よる収差を除去するようにしたことを特徴とする撮影装
   置。