JPH0593852A

JPH0593852A - デイストーシヨン補正フイルター

Info

Publication number: JPH0593852A
Application number: JP8496691A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Tsuchida; 槌田博文
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】撮影レンズにおいて残存してしまうディスト
ーションを補正するためのフィルター。【構成】撮影レンズＯｂに取り付けて用いられる平板
状のフィルターＦであって、その屈折率が光軸から半径
方向に離れるにしたがって変化し、かつ、｜Ｎ₁・ｔ・
ｆ｜＜０．０５を満足する。ただし、Ｎ₁はラジアル型
不均質レンズの屈折率分布を表す係数であって、光軸と
直交する方向の距離をｙとし、半径ｙの位置での屈折率
をｎ（ｙ）と表したとき、この屈折率をｎ（ｙ）＝Ｎ₀
＋Ｎ₁ｙ²＋Ｎ₂ｙ⁴＋・・・・と展開したときの係数
であり、ｔはフィルターＦの厚みであり、ｆはフィルタ
ーＦを取り付ける撮影レンズＯｂの焦点距離である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディストーション補正
フィルターに関し、特に、光軸から半径方向に離れるに
したがって屈折率が変化するラジアル型不均質レンズを
用いたディストーション補正フィルターに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】カメラ等の撮影レンズでは、被写体をな
るべく忠実な形として撮影するために、ディストーショ
ン（歪曲収差）が良好に補正されていることが望まし
い。ディストーションが大きい撮影レンズを用いて撮影
すると、四角いものを撮影しても、樽型に写ったり糸巻
き型に写ったりして好ましくない。

【０００３】ところが、広角レンズやズームレンズの広
角端では、レンズ系の特性上、大きな負の（樽型の）デ
ィストーションが発生してしまうことが多い。これは、
これらの広角レンズ系では、一般に、レンズ系のバック
フォーカスを確保するために、レンズ系が物体側より順
に、負、正のいわゆるレトロフォーカスタイプのパワー
配置となるためである。また、ズームレンズの望遠端で
は、逆に正の（糸巻き型の）ディストーションが発生す
る傾向にある。

【０００４】実際にこれらの撮影レンズを用いるにあた
っては、ある程度のディストーションは許容して用いて
いるのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記のよ
うに撮影レンズにおいて残存してしまうディストーショ
ンを補正するためのフィルターを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
問題点を解決するために、以下のような構成のディスト
ーション補正フィルターを撮影レンズの前に取り付けて
用いることにする。

【０００７】すなわち、撮影レンズ等に取り付けて用い
られる平板状のフィルターであって、その屈折率が光軸
から半径方向に離れるにしたがって変化し、かつ、以下
の条件を満足することを特徴とするディストーション補
正フィルターである。

【０００８】（１）｜Ｎ₁・ｔ・ｆ｜＜０．０５ただし、Ｎ₁はラジアル型不均質レンズの屈折率分布を
表す係数であって、光軸と直交する方向の距離をｙと
し、半径ｙの位置での屈折率をｎ（ｙ）と表したとき、
この屈折率をｎ（ｙ）＝Ｎ₀＋Ｎ₁ｙ²＋Ｎ₂ｙ⁴＋・
・・・と展開したときの係数であり、ｔはフィルターの
厚みであり、ｆはフィルターを取り付ける撮影レンズ等
の焦点距離である。

【０００９】

【作用】以下、本発明の構成を採用する理由及び作用に
ついて説明する。本発明においては、撮影レンズで残存
してしまうディストーションを撮影レンズの前に補正フ
ィルターを取り付けて補正することを考えた。

【００１０】すなわち、撮影レンズで発生したディスト
ーションを、その撮影レンズの前に別のレンズ系を取り
付けることによって補正することは可能である。ところ
が、屈折力を持ったレンズ系を取り付けると、撮影レン
ズ系全体の焦点距離が変わって画角が変化したり、結像
位置が変化してしまう等の問題点がある。また、アフォ
ーカル系を取り付けると結像位置は変化しないが、一般
に、全系の焦点距離が変わって画角が変化してしまう。
アフォーカル倍率１倍のアフォーカル光学系を取り付け
れば、収差のみをコントロールすることができるが、通
常のアフォーカル光学系ではレンズ系全体が大きくなっ
てしまう。

【００１１】そこで、本発明では、簡単な構成でアフォ
ーカル倍率１倍のアフォーカル光学系を実現するため
に、平板状のガラス板の内部に光軸からレンズの半径方
向に離れるにしたがって屈折率が変化するラジアル型不
均質のレンズ系を考えた。

【００１２】ラジアル型不均質レンズの屈折率分布は、
光軸と直交する方向の距離をｙ、半径ｙの所での屈折率
をｎ（ｙ）、光軸上の屈折率（ベース屈折率）をＮ₀、
分布係数をＮ₁、Ｎ₂・・・・とすると、以下の式
（ａ）で表される。

【００１３】（ａ）ｎ（ｙ）＝Ｎ₀＋Ｎ₁ｙ²＋Ｎ₂ｙ⁴＋・・・・このラジアル型不均質レンズの媒質は、おおむね以下の
式（ｂ）で与えられる屈折力φ_mを持つ。

【００１４】（ｂ） φ_m≒−２・Ｎ₁・ｔここで、Ｎ₁は式（ａ）の分布係数、ｔはレンズの厚み
である。

【００１５】このように、ラジアル型不均質の媒質は、
一般に屈折力を持つが、フィルターに用いる屈折率分布
を適当に選ぶと、フィルター自体が屈折力を持たずに収
差のみをコントロールすることができる。このように構
成すると、フィルターを取り付けても画角が変化した
り、結像位置が変化してしまうことなく、ディストーシ
ョンのみを補正することが可能となる。そのために、本
発明では、平板状のラジアル型不均質レンズ１枚よりな
るフィルターを考え、以下の条件（１）を設定するよう
にした。

【００１６】（１）｜Ｎ₁・ｔ・ｆ｜＜０．０５ただし、ｆはフィルターを取り付ける撮影レンズの焦点
距離である。

【００１７】この条件（１）は、ラジアル型不均質レン
ズの媒質があまり屈折力を持たないようにするための条
件である。この条件を満足すると、媒質があまり屈折力
を持たず、平板ラジアル型不均質レンズの全系の屈折力
がほぼ０となる。この条件（１）の範囲を越えると、媒
質が大きな屈折力を持ち、撮影レンズの前に取り付けた
ときに画角や結像位置が大きく変化してしまい好ましく
ない。

【００１８】また、論文「Ｐ．Ｊ．Ｓａｎｄｓ，Ｊ．Ｏ
ｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．６０，１４３６（１９７１）」に
よると、Ｎ₀、Ｎ₁を固定とした場合には、ラジアル型
不均質媒質で発生する３次のディストーションはＮ₂で
決まることが示されている。そこで、この係数Ｎ₂を用
いてディストーションを補正することを考えると、以下
の条件（２）が設定される。

【００１９】（２）Ｎ₂＜０（負のディストーショ
ンを補正するとき）Ｎ₂＞０（正のディストーションを補正するとき）この条件（２）は、ディストーションを良好に補正する
ための条件である。条件（２）の範囲を越えると、ディ
ストーションが逆に悪化して好ましくない。

【００２０】上記条件（１）、（２）を満足したときに
ディストーションが補正される原理を、負のディストー
ションを補正する場合を例にとって説明する。図１
（ｂ）に示したように、撮影レンズＯｂの物体側に本発
明によるディストーション補正フィルターＦを挿入する
場合を考える。フィルターＦは、条件（１）、（２）を
満足する図１（ａ）のような屈折率分布を持っていると
する。係数Ｎ₁がほとんど０で、係数Ｎ₂が負なので、
屈折率分布はこの図１（ａ）のように中心付近が平ら
で、周辺に行くにしたがってだんだん低くなっている。
フィルターＦがない場合の軸外の主光線が図１（ｂ）に
点線で示されており、このとき、図１（ｃ）の点線のよ
うに、負のディストーションが大きく発生しているとす
る。このような状態でフィルターＦを入れると、その屈
折率分布によって軸外の主光線が図１（ｂ）の実線のよ
うに内側に曲げられる。なぜならば、光線は屈折率の低
い方から高い方へ曲がる性質があるからである。その結
果、ディストーションは、図１（ｃ）の実線のように補
正される。また、屈折率分布の中心付近は平らなので、
撮影レンズの近軸量は変化しない。

【００２１】この条件（２）は、フィルターの像側に撮
影レンズと絞りがあると想定した場合の条件で、もし、
フィルターの物体側に絞りがある場合は、全く逆の条件
となる。

【００２２】また、なるべくディストーション以外の収
差に影響を与えないで、ディストーションのみを良好に
補正するためには、撮影レンズの軸上マージナル光線高
に対して、軸外主光線の光線高が高い位置に本発明のフ
ィルターを配置することが望ましい。撮影レンズの物体
側ではおおむねそのような条件となっていることが多
い。

【００２３】さらに、本発明では、ディストーションを
補正するフィルターを考えているが、逆に、ディストー
ションを悪化させ特殊効果を狙った撮影用のフィルター
にも本発明の考えを応用することができる。

【００２４】

【実施例】次に、図面を参照にして本発明のディストー
ション補正フィルターの実施例について説明する。ま
ず、実施例の説明の前に、本発明のディストーション補
正フィルターを取り付ける撮影レンズの１例を示す。

【００２５】撮影レンズの例ｆ＝ 8.26 〜 23.22 Ｆ_NO＝ 2.80 〜 2.80 ω ＝ 28.3 °〜 9.9 ° 最大像高＝４ｒ₁= 24.7617 ｄ₁= 1.2000 ｅ₁=15.000 ｎ_d1 =1.84666 ν_d1 =23.78 ｒ₂= 17.1917 ｄ₂= 0.5000 ｅ₂=13.450 ｒ₃= 17.9223 ｄ₃= 8.0000 ｅ₃=13.450 ｎ_d2 =1.77250 ν_d2 =49.66 ｒ₄= 292.8233 ｄ₄= (可変) ｅ₄=13.450 ｒ₅= 50.4082 ｄ₅= 0.9000 ｅ₅= 7.000 ｎ_d3 =1.69680 ν_d3 =55.52 ｒ₆= 8.4202 ｄ₆= 3.4000 ｅ₆= 5.400 ｒ₇= -16.7250 ｄ₇= 0.9000 ｅ₇= 5.400 ｎ_d4 =1.69680 ν_d4 =55.52 ｒ₈= 35.7904 ｄ₈= (可変) ｅ₈= 5.000 ｒ₉= 21.8570 ｄ₉= 2.0000 ｅ₉= 5.000 ｎ_d5 =1.84666 ν_d5 =23.78 ｒ₁₀= -326.2179 ｄ₁₀= (可変) ｅ₁₀= 5.000 ｒ₁₁= ∞ (絞り) ｄ₁₁= 1.5000 ｅ₁₁= 2.507 ｒ₁₂= 9.3737 ｄ₁₂= 2.5000 ｅ₁₂= 3.000 ｎ_d6 =1.74950 ν_d6 =35.27 ｒ₁₃= -14.4963 ｄ₁₃= 1.1838 ｅ₁₃= 3.000 ｒ₁₄= -7.3176 ｄ₁₄= 1.0000 ｅ₁₄= 3.000 ｎ_d7 =1.84666 ν_d7 =23.78 ｒ₁₅= 10.8802 ｄ₁₅= 1.8442 ｅ₁₅= 3.000 ｒ₁₆= -14.1044 ｄ₁₆= 2.3000 ｅ₁₆= 3.700 ｎ_d8 =1.60311 ν_d8 =60.70 ｒ₁₇= -7.2266 ｄ₁₇= 0.1500 ｅ₁₇= 4.300 ｒ₁₈= 23.7943 ｄ₁₈= 3.8000 ｅ₁₈= 5.300 ｎ_d9 =1.60311 ν_d9 =60.70 ｒ₁₉= -12.2012 ｄ₁₉= 2.0000 ｅ₁₉= 5.500 ｒ₂₀= ∞ ｄ₂₀=15.0000 ｅ₂₀= 6.000 ｎ_d10=1.51633 ν_d10=64.15 ｒ₂₁= ∞ ｅ₂₁= 6.000 ズーム間隔

【００２６】以上において、ｆは全系の焦点距離、Ｆ_NO
はＦナンバー、ωは半画角、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面
の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、
ｅ₁、ｅ₂…は各レンズ面の有効半径、ｎ_d1、ｎ_d2…は
各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのア
ッベ数である。

【００２７】この撮影ズームレンズＭの広角端及び望遠
端におけるレンズ断面をそれぞれ図２（ａ）、（ｂ）に
示す（ただし、後記するように、本発明のディストーシ
ョン補正フィルターを取り付けた状態で図示してあ
る。）。また、無限遠物点に対する広角端及び望遠端で
の収差図をそれぞれ図３（ａ）、（ｂ）に示す。これら
の収差図を見ると、この撮影レンズＭでは、広角端では
負の方向に、望遠端では正の方向に大きくディストーシ
ョンが出ていることがわかる。

【００２８】次に、本発明ディストーション補正フィル
ターの実施例を示す。

【００２９】実施例１面番曲率半径面間隔有効半径媒質１ ∞ 5.0 20.0 ラジアル型不均質１２ ∞ 5.0 (ｄ₀) 20.0 ラジアル型不均質１の分布係数波長(nm) Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃以上 587.56(dライン) 1.70154 0 -2.000×10^-7 0 656.28(Cライン) 1.69651 0 -2.000×10^-7 0 486.13(Fライン) 1.71352 0 -2.000×10^-7 0 435.84(gライン) 1.72333 0 -2.000×10^-7 0 。

【００３０】実施例２面番曲率半径面間隔有効半径媒質１ ∞ 5.0 20.0 ラジアル型不均質２２ ∞ 5.0 (ｄ₀) 20.0 ラジアル型不均質２の分布係数波長(nm) Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃以上 587.56(dライン) 1.70154 0 1.000×10^-7 0 656.28(Cライン) 1.69651 0 1.000×10^-7 0 486.13(Fライン) 1.71352 0 1.000×10^-7 0 435.84(gライン) 1.72333 0 1.000×10^-7 0 。

【００３１】以上の実施例１は、負の（樽型の）ディス
トーションを補正するフィルターであり、Ｎ₁＝０、Ｎ
₂＜０で、屈折率分布は中心部が高く、周辺に行くにし
たがってだんだん低くなっているものである。ただし、
係数Ｎ₁が０であるので、フィルター自体は屈折力を持
たない。図２（ａ）には、前記した撮影レンズＭが広角
端にある状態において、実施例１のフィルターＦ₁をそ
の物体側ｄ₀の位置に取り付けた配置を示してある。そ
のときの無限遠物点に対する収差図を図４（ａ）に示
す。図４（ａ）と図３（ａ）を比較すると、負の方向に
大きく出ていたディストーションが大幅に改善されてい
る上、他の収差はほとんど変化していないことがわか
る。したがって、このフィルターＦ₁を必要に応じて撮
影レンズＭの前に取り付けることにより、ディストーシ
ョンの良好に補正された像を得ることができる。

【００３２】上記実施例２は、正の（糸巻き型の）ディ
ストーションを補正するフィルターであり、Ｎ₁＝０、
Ｎ₂＞０で、屈折率分布は中心部が低く、周辺に行くに
したがってだんだん高くなっているものである。ただ
し、係数Ｎ₁が０であるので、フィルター自体は屈折力
を持たない。図２（ｂ）には、前記した撮影レンズＭが
広角端にある状態において、実施例２のフィルターＦ₂
をその物体側ｄ₀の位置に取り付けた配置を示してあ
る。そのときの無限遠物点に対する収差図を図４（ｂ）
に示す。図４（ｂ）と図３（ｂ）を比較すると、正の方
向に大きく出ていたディストーションが大幅に改善され
ている上、他の収差はほとんど変化していないことがわ
かる。したがって、このフィルターＦ₂を必要に応じて
撮影レンズＭの前に取り付けることにより、ディストー
ションの良好に補正された像を得ることができる。

【００３３】以上、本発明のいくつかの実施例について
説明したが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の
変形が可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
撮影レンズで残存してしまうディストーションを簡単な
構成で有効に補正することのできるディストーション補
正フィルターを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディストーション補正原理を説明する
ための図である。

【図２】本発明の実施例のディストーション補正フィル
ターを取り付けた状態の１例の撮影ズームレンズの広角
端及び望遠端におけるレンズ断面を示す図である。

【図３】図２の撮影ズームレンズ自身の広角端及び望遠
端における収差図である。

【図４】本発明の実施例のディストーション補正フィル
ターを取り付けた後の図２の撮影ズームレンズの広角端
及び望遠端における収差図である。

【符号の説明】

Ｏｂ、Ｍ…撮影レンズＦ、Ｆ₁、Ｆ₂…ディストーション補正フィルター

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【手続補正書】

【提出日】平成４年５月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】上記実施例２は、正の（糸巻き型の）ディ
ストーションを補正するフィルターであり、Ｎ₁＝０、
Ｎ₂＞０で、屈折率分布は中心部が低く、周辺に行くに
したがってだんだん高くなっているものである。ただ
し、係数Ｎ₁が０であるので、フィルター自体は屈折力
を持たない。図２（ｂ）には、前記した撮影レンズＭが
望遠端にある状態において、実施例２のフィルターＦ₂
をその物体側ｄ₀の位置に取り付けた配置を示してあ
る。そのときの無限遠物点に対する収差図を図４（ｂ）
に示す。図４（ｂ）と図３（ｂ）を比較すると、正の方
向に大きく出ていたディストーションが大幅に改善され
ている上、他の収差はほとんど変化していないことがわ
かる。したがって、このフィルターＦ₂を必要に応じて
撮影レンズＭの前に取り付けることにより、ディストー
ションの良好に補正された像を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズ等に取り付けて用いられる平
板状のフィルターであって、その屈折率が光軸から半径
方向に離れるにしたがって変化し、かつ、以下の条件を
満足することを特徴とするディストーション補正フィル
ター：（１）｜Ｎ₁・ｔ・ｆ｜＜０．０５ただし、Ｎ₁はラジアル型不均質レンズの屈折率分布を
表す係数であって、光軸と直交する方向の距離をｙと
し、半径ｙの位置での屈折率をｎ（ｙ）と表したとき、
この屈折率をｎ（ｙ）＝Ｎ₀＋Ｎ₁ｙ²＋Ｎ₂ｙ⁴＋・
・・・と展開したときの係数であり、ｔはフィルターの
厚みであり、ｆはフィルターを取り付ける撮影レンズ等
の焦点距離である。