JPS61196202A - 照度補正フイルタを有する光学系 - 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】 本発明はＣＲＴ等ディスプレイ手段によって表示される
画像を写真フィルム等の記録媒体に記録するためのカメ
ラ（いわゆるビデオイメージヤ−カメラに適用される）
の光学系、あるいは画像をラインセンサ等の受像手段に
結像させるに好適な光学系に関するものである。

近年、軽薄短小の流行により、これら画像記録を目的と
する機器に於いても小型化が要求されている。通常この
種機器においては被写体す、イズとフィルム（又は受像
体）サイズが決まっＪ：、、ティるので、小型化する為
にはレンズ系の焦点距離を短くして、被写体面（以下物
面と記す）とフィルム面又は受像面（以下像面と記す）
間の距離を縮める必要がある。

しかしながら、同じ物面サイズ、像面サイズを保ってレ
ンズの焦点距離を短くすれば、レンズ系の画角が大きく
なり、００１則によって像面の中心部に対する周辺部の
照度低下が顕著となる。

例えば開口効率１００％のレンズを使用した場合、半画
角１５°であれば像面中心に対する周辺（最大画角相当
）の照度比（以下照度比と略す）は０．８７でおるのに
対して、半画角２５°では０．６７．３５°で０．４５
と著しく低下する。この事は例えば前記ビデオイメージ
ヤ−カメラに於いては撮影された写真の周辺部に於ける
コントラストを低下（階調の低下）させ、又ラインセン
サを使用する機器に於いては被写体が均一の明るさのも
のであっても中心部と周辺部の出力の差が出来、電気的
処理に極めて都合が悪い。

本発明は、これらの不都合を比較的簡単な手法をもって
解消するレンズ系の提供を目的とする。

以下、本発明について説明する。

一般に、レンズ系に於いては第１図に示す如く、入射瞳
及び射出瞳と呼ばれる位置があり、像面の中心部へ集束
する光線（以下軸上光線と呼ぶ）及び像面の周辺に集束
する光線（以下軸外光線と呼ぶ）があたかもその位置に
ただの開口があるかの如く通過する。又、入射瞳の中心
から物面上の一点を結ぶ直線とのなす角をθとすると像
面上の照度比は開口効率１００％のレンズに於いてもＣ
ｅ２Ｏの４乗に比例して低下する。

（ＣＯ３’則）。　　　　゛ 第２図に中心照度ＥＯに対する光線角θに相当する照度
Ｅの比を、上記光線角θを横軸にとって示す。一方、第
１図に於ける入射瞳から２だけ離れた平面Ａ上に於いて
は第３図に示す如く軸上光線束Ｂと軸外光線束Ｃとは中
心がｈ＝ｉ・ｔａｎθだけ離れた位置にあり、２つの光
線束Ｂ、Ｃの円の半径はほぼ等しい、今、軸外光線束Ｃ
はこのレンズ系の最大画角に相当するものとし、さらに
中間画角に相当する光線束を考えると第３図りの円とな
る。この円の半径もＢＳＣとほぼ等しい。従って第２図
に示された様な照度比を持つレンズの照度比を改善する
為には、平面Ａに於いて透過する光線束毎に透過率を変
えてやればよい。

即ち、軸上光線の光束Ｂは軸外光線束Ｃ相当の照度仕向
等の透過率に、中間画角光線束りはその中間程度の透過
率にすればよく、平面Ａに於ける光軸中心から有効径周
辺に至るまでを連続変化する透過率とすれば照度比が改
善されるものの、この様な透過率を連続変化するフィル
タを実現する事は製造上極めて困難であり、例え実現出
来たとしても製造コストは著しく高価となる。

ところで、製造上容易な構成、即ち平面Ａに於いて、例
えば光軸に中心を持つ円形でその半径をＲ１透過率Ｔの
薄膜を考え、レンズ系の条件（平面Ａの位置、光線束径
、最大画角等）を考慮し、半径Ｒと透過率Ｔを適当な値
に設定する事によって、実用可能な照度比の補正（改善
）を実現する事が可能となる。即ち、第４図に示す如く
、この平面の有効径Ｅの一部に光軸を中心とした半径に
の部分を透過率Ｔの半透薄膜とし、その外側を素材のま
まか、又は増透薄膜を形成するとこの部分の透過率はほ
ぼ１と考えてさしつかえないので、前記第４図軸上光束
Ｂは全光束が透過率Ｔの部分を透過し、故に照度がＴだ
け低下し、中間画角光束りは一部が透過率Ｔの部分を透
過し、他の部分は透過率はぼ１の部分を透過し、故に全
体としてみれば、中心部とほぼ等しい照度となり、又、
軸外光線束Ｃは全体が透過率はぼ１の部分を透過するの
でＡ面による照度低下は起こらない。従って、像面上全
体としてみれば、薄膜部分の透過率Ｔを第２図の最大画
角の照度比相当の値に近い値をとる様にする事によって
良好な補正が可能となる。

又、改善を必要とする実用的範囲のレンズの半画角は２
０”〜３５°であり、この範囲に於いては丁＜０．４で
は中心照度が下がりすぎ、良好に補正出来ないし、Ｔ　
＞　０．７では逆に中心照度が下がらないので、これも
良好な補正が出来ない。

試算によれば、０．４≦Ｔ≦０．７の範囲の値を取る事
によって良好に補正する事が出来た。

又、透過率Ｔの部分の形状は上記は円形に例をとったが
、他に多角形、星状等で同等の効果が得られる。又、ラ
イセンサ等を使用する機器等にすることも出来る。又、
前記形状の輪郭部をぼかしたものも、その面積の少なく
とも８０％が均一な透過率であれば比較的容易に製作可
能でこれも前記同等、あるいはそれ以上の効果を得るこ
とが出来る。

上述した実施例は比較的画角の狭い場合や、照度ムラの
許容範囲が比較的大きい場合に効果的であるが、大画角
かつ照度ムラの許容範囲が狭い場合は上記実施例では不
充分である。

二二で第２図へ面上にて第５図に示す様にそれぞれ透過
率Ｔ１及びＴｚを持ち半径Ｒ，，ＲＺ（Ｒ，＜Ｒ２）を
持った２つの円形薄膜により構成すれば比較的容易に製
造可能で照度補正はより効果的となる。この時、前記同
様Ｔ、　＜　０．４　、Ｔｚ＜　０．５では中心及び中
間部の照度が下がりすぎ、逆にＴ、＜　０．６　、Ｔｚ
＞　０．８では中心及び中間部の照度が下がらないので
良好な補正は望めない。試算によれば、透過率丁１．Ｔ
２が ０．４≦Ｔ１≦０．６ ０．５≦■２≦０．８ Ｔ、＜Ｔｚ 上記条件を満すことにより、良好な補正が可能であった
。

尚、透過率Ｔ、、Ｔｚの２つの薄膜部分の形状について
は前記透過率Ｔのみの場合とまったく同様である。

ざらに、本説明に於いてはレンズ系の物面側（入射瞳側
）につけたフィルタの場合についてのみ説明したが、レ
ンズの像面側（射出瞳側）にフィルタをつける場合もま
ったく同様である。

次に本発明の実施例に於いて述べる。以下に示す実施例
に於いて、Ｒ１は第ｉ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第
ｉ＋１面の軸上肉厚或いは軸上空気間隔、ｎｉは屈折率
である。

［実施例１］ビデオイメージヤ−カメラ用レンズであり
、 Ｆ／１１．　ｆ＝１０８．１．最大画角２ω＝５５．６
°。

開口効率１０ｏｚで必る。

第１面と第２面が平行平面板のフィルタで有り、第２面
に透過率Ｔ＝０．６．半径７．９の円形半透明コート膜
が形成されている。

ｒｉ　　　　　（Ｌ　　　　　ｎ； ’ｌｏ。

１．３５　　１．５１８２５ ２ｏ。

０．５１ ３　　　２８．０ ７．３　　　１．６７３４１ ４　　　　８３．４１４ ０．１５４　　１ ５　　　９５．１ ３．２５　　１．６５２２３ ２．６４　　１ ７　　　４４．２９ ２．６　　　１．８１０７７ ８　　　　７６．７２ ７．０１ ９　　　−７６．７２ ２．６　　　１．８１０７７ １０　　　−４４．２９ ２．６４　　１ ３．２５　　１．６５２２３ １２　　　−９５．１ ０．１５４　　　１ １３　　　−８３．４１４ ７．３　　　１．６７３４ １４　　　−２８．０ 入射瞳位置は第２面より後方へ　１９．０８．第２面に
於ける光線束半径は４．４Ｂ、第２面の有効半径は　１
４．５２である。

第６図において、点線に第２面のフィルタによる補正前
の照度比を実線によって本実施例１の補正された照度比
を示す。又、第７図に本実施例１の光学系の断面図を示
す。

［実施例２］ラインセンサを使用した機器用のレンズで
あり、 Ｆ／　６．４　　ｆ＝１４ａｓｔ、最大両名２ω＝　７
０”　。

開口効率１００％である。

第１面及び第２面は平行平面板のフィルターであり、第
１面に半径２．２５．透過比率Ｌ＝０．４５．及び半径
４．８５．透過比率Ｔ２＝０．６２の２つの円形より成
る半透明コート膜が形成されている。

面　　　　ｒｉ　　　　　ｄｉ　　　　　ｎ：’ｌ　　
　　　　ｏ。

１．３５　　１．５１８２５ ２０゜ ３　　　　１１．００４ １．１３５２　１．５１８２５ ４　　　　５．９７７６ ３．７５８　　１ ５８゜２７９４ ４．１８８６　１．６６１５２ ６　　　−２６．７４０８ １．７２２４　１ ７　　　−７．９８５８ ０．５４８　　１．７６１６６ ８　　　　１５．９１６９ ０．５０８９　１ ９　　　−１２．９８８７ １．３７０１　１．６６１５２ １Ｑ　　　　−５，９１１６ ０，１１７４１ １１２１，３８９５ １，７２２４１，６６１５２ １２−２１，３８９５ 入射瞳位置は第１面より後方へ８．０６２．第１面に於
ける光線束半径１．０９４．第１面の有効半径は６．７
３９である。第８図において、点線によって第１面フィ
ルタによる補正前の照度比を実線によって本実施例２の
補正された照度比を示す。又、第９図に本実施例２光学
系の断面図示す。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は一般のレンズ系の光線束を説明す
る概念図を示す。第２図は一般のレンズ系の画面中心に
対する周辺部の照度比を表わす説明図を示す。第４図及
び第５図は本発明の照度比の改善方法を説明する為の説
明図を、第６図及び第８図は本発明実施例による照度比
の改善を表わす図を示す。第７図及び第９図は同じ〈実
施例における光学系の断面図を示したものである。図中
、Ａは平面、Ｂは軸上光線の光束、Ｃは軸外光線束、Ｄ
は中間画角光線束、Ｅは有効径、Ｒは半径を夫々示す。 特許出願人　　　　株式会社エルモ社 代表者　笹部恒中

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）片側の面の光軸を含む有効径の一部に半透明な薄
   膜を形成する一方、その薄膜部分の面積の光軸を含む少
   なくとも８０％を均一な透過率Ｔとした時、 ０．４≦Ｔ≦０．７ の条件を満し、且つ薄膜部分の外側は素材のままか、又
   は増透薄膜よりなる平行平面板より成るフィルタをレン
   ズ系の光軸に対し物面側又は像面側に配置したことを特
   徴とする光学系。 （２）片側の面に光軸を含む有効径の一部に半透明な薄
   膜を形成する一方、その薄膜部分の面積の光軸を含む少
   なくとも８０％を均一な透過率Ｔ＿１とし、さらにその
   外側に半透明な薄膜を形成し、その薄膜部分の面積の少
   なくとも ８０％を均一な透過率Ｔ＿２とした時、 ０．４≦Ｔ＿１≦０．６ ０．５≦Ｔ＿２≦０．８ Ｔ＿１＜Ｔ＿２ の条件を満し、これらの薄膜部分の外側は素材のままか
   、又は増透薄膜よりなる平行平面板より成るフィルタを
   レンズ系の光軸に対し、物面側又は像面側に配置したこ
   とを特徴とする光学系。