JPH0273321A - ソフトフォーカス方法 - 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］ 本発明はソフトフォーカス方法、より詳細にはソフトフ
ォーカス効果を連続的に変化させ得るソフトフォーカス
方法に関する。この方法は、カメラやビデオカメラ、映
画撮影用カメラ等の撮影に利用できる。

Ｕ従来の技術］ ソフトフォーカスは映像撮影に於ける重要な技法であり
、ソフトフォーカス効果を実現する方法も従来から種々
のものが知られている。

これらソフトフォーカス効果を実現するための方法は大
別すると、結像レンズにおけるレンズ群やレンズ単体を
移動させて球面収差を変化させるレンズ移動方式と、ソ
フトフォーカスフィルターを用いる方法とに分けられる
。

前者のレンズ移動方式は、同期や倒れを高精度に保つ必
要がある。また明るい被写体で低速シャッターを切りた
いとき等に絞り込みでＦ／Ｎｏが変わると所望のソフト
フォーカス効果が得られない。

また、画面の中心部と周辺部に同じソフトフォーカス効
果を出すのが難しく、画像周辺ではソフトフォーカス効
果が低下しやすい。

［発明が解決しようとする課題］ 一方、ソフトフォーカスフィルターを用いる方。

法の場合、一般に市販されているソフトフォーカスフィ
ルターでは、ソフトフォーカスの効果を変化させること
が出来ない。ソフトフォーカス効果を変化させ得るよう
にしたソフトフォーカスフィルターとしては、電気光学
結晶素子や液晶セルを利用した光学位相フィルターが知
られているが（例えば、特開昭６１−１５１２５号公報
、同６１−１１０１１９号公報）、フィルターとしての
構造が複雑であり、またソフトフォーカス効果を変化さ
せるために複雑な回路が必要となる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、ソフトフォーカスフィルターを用いて容易に、ソフト
フォーカス効果を連続的に変化させうる、新規なソフト
フォーカス方法の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 以下、本発明を説明する。

本明細書では、２つのソフトフォーカス方法が提案され
る。

請求項１．２の方法とも、開口以外の部分に対し位相差
を持つ小さな開口が２次元的にランダムに分布してなる
ソフトフォーカスフィルターを、用いる。

請求項１の方法では、上記ソフトフォーカスフィルター
を結像レンズと像面の間の光軸上に、光軸方向へ変位可
能に配備〜する。

そして、上記ソフトフォーカスフィルターの光軸方向へ
の変位により、ソフトフォーカス効果を連続的に変化さ
せて、所望のソフトフォーカス効果を特徴する 請求項２の方法では、上記の如きソフトフォーカスフィ
ルターを複数個、相互に相補的に構成し、互いに近接さ
せて組み合わせたソフトフォーカスフィルター群を結像
レンズの近傍の光軸上に配備する。・即ち、ソフトフォ
ーカスフィルター群の配置位置は、結像レンズと像面と
の間でも良いし、あるいは結像レンズの前方でも良い。

そして、上記ソフトフォーカスフィルター群の内の少な
くとも一つのソフトフォーカスフィルターを、他のソフ
トフォーカスフィルターに対して相対的に、光軸直交面
内で変位させることにより、ソフトフォーカス効果を連
続的に変化させて、所望のソフトフォーカス効果を実現
する。

ソフトフォーカスフィルターの少なくとも一つを他のも
のに対し、相対的に光軸直交面内で変位させるには、変
位させるべきソフトフォーカスフィターを光軸直交方向
へ並進的に変位させても良いし、光軸の回りに回転させ
ても良く、あるいは並進的変位と回転とを組み合わせ１
も良い。なお、複数のソフトフォーカスフィルターが相
互に相補的であることの意味に付いては後述する。

［作　　用］ 第５図は、従来から知られているソフトフォーカスフィ
ルターの典型的な１例を示している。

符号１はガラス基板を示す。このガラス基板１の上に、
位相部２が設けられている。

位相部２は、小さな円形状であり、基板１上に２次元的
にランダムに分布している。これら位相部２は、それ以
外の部分に対して開口であり、開口以外の部分に対し位
相差を持つ。

この図の例では、位相部２即ち開口はＳｉＯ□等の蒸着
により形成された透明膜であり、基板１の表面に対し段
差を持って突出している。

開口は、開口を通る光に対し、開口以外の部分を通る光
との位相差を与える部分である。

従って、開口を構成するには、開口以外の部分に対する
凹凸で形成しても良いし、開口以外の部分と開口部分と
で屈折率の内部分布を変えることによってソフトフォー
カスフィルターを構成しても良く、あるいは上記凹凸と
屈折率分布を組み合わせてソフトフォーカスフィルター
を構成することもできる。

さて、上記の如きソフトフォーカスフィルターに於いて
、Ｓを開口である個々の位相部２の平均径、ｔを位相部
２の厚さ、Ｓを位相部２の面積和の、開口以外の部分の
面積に対する面積比、λを波長、δを位相部で与えられ
る位相差、ｎを位相部２の屈折率とすると、ソフトフォ
ーカスフィルターを結像レンズの瞳面に配したときのＭ
ＴＦへの影響は、第２図（Ｉ）に示すようになる。

図に於けるＦｃ、　Ｍｅは、 Ｆｃ＝　ｓ　／ｂλ　　　　　　　　　　　　　（１）
Ｍｃ＝　ｌ　１−３＋５ｅｘｐ（−ｉｋδ）＋２　　　
　　（２）で与えられる。但し、（１）式中でｂは、ソ
フトフォーカスフィルターと像面との距離を表し、（２
）式中のδは δ＝（ｎ−１）ｔ　　　　　　　　　　　　　　（３）
である。

請求項１の方法は、上記（１）式に着目してなされたも
のである。

即ち、（１）式を見ると、ＦｃはＳとｂとえとにより定
まる。これらのうち、Ｓはソフトフォーカスフィルター
に固有の値であり、ソフトフォーカスフィルターにより
定まる定数である。しかし、ｂは上述の如くソフトフォ
ーカスフィルターと像面との距離であるから、この距離
を変化させてｂを変化させれば、Ｆｃを変化させること
ができる。即ち、ＭＴＦが一定値となる空間周波数の最
小値Ｆｃを、ソフトフォーカスフィルターの位置により
変えることができるのである。

そこで、請求項１の方法では、ソフトフォーカスフィル
ターを結像レンズと像面の間の光軸上に配し、且つソフ
トフォーカスフィルターを光軸方向に変位できるように
し、ソフトフォーカスフィルターの変位により上記Ｆｃ
を変化させることによりソフトフォーカス効果を連続的
に変化させ、所望のソフトフォーカス効果を実現するの
である。

ソフトフォーカスフィルターを光軸方向に変位させる方
法は、手動によっても良いし、モーター等により自動的
に変位させることもできる。この変位手段としては、従
来からズームレンズ等に関連して知られたレンズ移動機
構等を適宜利用することができる。

次に、請求項２の方法に付き、その作用を特徴する 請求項２の発明では、上記の如くソフトフォーカスフィ
ルター群が用いられる。このソフトフォーカスフィルタ
ー群は、相互に相補的に構成されている。

ここでソフトフォーカスフィルター群のソフトフォーカ
スフィルターが相互に相補的であることに付き説明する
。

ソフトフォーカスフィルター群を構成される複数のソフ
トフォーカスフィルターは、第１に開口の分布パターン
が相互に合同的である。従って、これら複数のソフトフ
ォーカスフィルターは互いに開口の分布パターンがぴっ
たりと重なり合うように相互に重ねることができる。こ
のとき、各ソフトフィルターが相補的であるという意味
は、上記の如くに複数のソフトフォーカスフィルターを
重ね合わせた状態で光束をしてソフトフォーカスフィル
ター群を透過せしめたとき、開口部即ち位相部と、開口
以外の部分とで、透過光に位相差が生じないことを意味
する。即ち、光は、個々のソフトフォーカスフィルター
を透過すると、開口部とそれ以外の部分とで位相差が発
生するのであるが、上記の如くに重ね合わせられた状態
では、各フィルターの位相差発生効果が互いに相殺しあ
うのである。

このように、位相差の生じないように各ソフトフォーカ
スフィルターを重ね合わせた状態を、ソフトフォーカス
フィルター群のインフェイズ（ｉｎｐｈａｓｅ）状態と
よぶ。このときには、前記（３）式を（２）式に代入し
、δ＝０とすれば明らかなように、にｃ：１．０となり
、第２図（ＩＩ）に示すようにソフトフォーカス効果は
全くない。

然るに、ソフトフォーカスフィルター群の内の少なくと
も１都のソフトフォーカスフィルターを他のフィルター
に対して相対的に、光軸直交面内で変位させると、変位
させたソフトフオーカスフイルターの開口分布パターン
と他のフィルターの開口分布パターンがずれ、そのずれ
量が大きくなるに従って、ソフトフォーカスフィルター
群を一つのソフトフォーカスフィルターとしてみなした
場合、前述の面積比Ｓが次第に増加する。ソフトフォー
カスフィルター群のＭＴＦに与える影響も上記（１）、
　（２）、　（３）式で規制される。

従って、（２）式から明らかなように、面積比Ｓの増大
とともにＭＴＦが減少し、ソフトフォーカス効果が増大
する。

面積比Ｓはインフェイズの時はＯで最小であり、変位し
たソフトフォーカスフィルターと他のフィルターの開口
分布パターンが完全にずれた時に最大である。このとき
の状態をアウトオブフェイズ（ｏｕｔ　ｏｆ　ｐｈａｓ
ｅ）と呼ぶ。このようにして、変移させるソフトフォー
カスフィルターの変位量に応じて、ソフトフォーカス効
果を連続的に変化させることができるのである。

ソフトフォーカスフィルターを光軸直交面内で変位させ
る方法は、手動によっても良いし、モーター等により自
動的に変位させることもできる。

［実施例コ 以下、具体的な実施例に即して説明する。

第１図（Ｉ）、　（ＩＩ）は請求項１の方法に関する実
施例を説明するための図であり、同図（ＩＩＩ）は請求
項２の方法に関する実施例を説明するための図である。

第１図（Ｉ）のレンズ１０は３群４枚のマスターレンズ
で広角撮影に使用される。このとき、コンバータレンズ
２０およびソフトフォーカスフィルター３０は光軸から
退避している。

望遠に切り替えるときは第１図（ＩＩ）に示すようにマ
スターレンズを光軸上で物体側へ繰り出すとともにコン
バーターレンズ２０を光軸上に配備する。

ポートレート撮影に好適な望遠状態で、請求項１の方法
を実施する場合を説明する。ソフトフォーカスフィルタ
ー３０を結像レンズと像面の間に配備し、光軸方向へ変
位可能にする。

第１図（ＩＩ）の状態に於いて、物体側から第１番目の
面（絞り面を含む）の曲率半径を図の如＜Ｒｉ、面間隔
をＤｉ１物体側から５番目のレンズ、ソフトフォーカス
フィルターの材質の屈折率およびアツベ数をＮｊ１νｊ
とすると、これらは以下の如き値である。

ｉ　　　　Ｒｉ　　　　Ｄｉ　　　　ｊ　　　Ｎｊ　　
　νＪ１　　１１．５４３　　３．７１　　１　　１．
７９９５　４２．３２　　３１．８　　　０．８６ ３　−６５．８０２　　１．４６　　２　　１．７５５
２　２７．５４　　１０．８４９　　１．２３ ５　　２６．６８７　　３．４２　　３　　１．８０４
５　３９．６６−１１゜４５１　　０．８３　　４　　
１．５８１４４４０．９７　−９９．２７７　　１．３ ８（絞り）Ｏ）　　　　　１．８５ ９　−３５２．８１６　　　：１３６　　５　　１．５
８１４４４０．９１０−１１．３６　　　０．６９ １１　−１１．０６８　　１．０４　　６　　１．８０
４２０４６．５１２　３８．３６９　　０．１３ １３　２２．８６　　　３．４５　　７　　１．５３１
７２４８．８１４　−１０．８４９　　１．３８　　８
　　１．６９６８０５５．５１５−８２．５０１　　０
．５ １６　　　０）　　　　　　１．０　　　　９　　　１
．５１６３３６４．２１７　　　　　（Ｘ） Ｆ／Ｎｏは、広角で２．８８、望遠で５．４４、焦点距
離ｆは広角で３６、望遠で６８である。

ソフトフォーカスフィルター３０の物体側面に開口を形
成した場合、その面と像面までの光学的長さは、ソフト
フォーカスフィルター３０を第１図（工Ｉ）の実線の位
置に置いたと２きｂ＝３７．１ｍｍである。

この位置で、ソフトフォーカス効果として１５本／ｍｍ
が２５％となるようにソフトフォーカスフィルター３０
を設計した。この設計条件によれば、前記（１）式より
、 Ｆｃ＝１５＝ｓ／（３７，１ｘ５８．７６−１０−’）
従って開口径Ｓの平均値は０．３２７ｍｍとなる。

面積比Ｓ＝１とすると（２）式より、 Ｍｃ＝ｃｏｓ２（ｋδ／２）＝２５ 従って、ｃｏｓ（ｋδ／２）＝０．５ 従って、ｋδ／２：±（π／３）±２ｎπとなる。ここ
でにδ／２＝π／３を選ぶと、δ＝λ／３となるので、
れを（３）式に代入すると開口の厚みｔとしてｔ＝３７
９ｎｍを得る。

即ち、ソフトフォーカスフィルター３０として、屈折率
１．５１６３３のガラス板を用い、開口を物体側面に凹
凸で形成すると、開口部の段差は３７９ｎｍ、開口の平
均径は０．３２７ｍｒｎということになる。

かかるソフトフォーカスフィルターを第１図（工Ｉ）の
実線の位置に置いたときにソフトフォーカス効果は最大
である。

第３図は、上記ソフトフォーカスフィルター３０を第１
図（ＩＩ）の実線の位置に置いたときのＭＴＦ特性図を
示している。グラフ線３−１は結像レンズのＭＴＦ特性
、３−２はソフトフォーカスフィルター３０のＭＴＦ特
性、３−３は結像レンズとソフトフォーカスフィルター
３０との合成ＭＴＦ特性を示す。

このときソフトフォーカスフィルター３０によるソフト
フォーカス効果は最大である。

第４図は１ソフトフオーカスフイルター３０を第１図（
ＩＩ）に於いて、破線の位置、即ち像面に最近説させた
状態におけるＭＴＦ特性を示すものである。４−１がソ
フトフォーカスフィルター３０によるもの、４−２は結
像レンズによるもので第３図の３−２と同一である。ま
た４−３が結像レンズとソフトフォーカスフィルターの
合成ＭＴＦ特性である。

この状態ではソフトフォーカス効果は最小であるが、こ
の状態で、Ｆｃを１００本／ｍｍとする場合を考えて見
ると、（１）式より １）＝ｓ／（ＦＣ・λ）・０．３２７／（１０（１０，
５８７６・１Ｏ−３）＝５．６ｍｍとなる。従って、こ
の場合ソフトフォーカスフィルター３０をその物体側面
が像面から５．６＋ｎｍの光学距離となるように配置す
れば良い。

第４図に示すように、この状態では、合成ＭＴＦ特性が
通常の結像レンズのＭＴＦ特性と略同レベルであるから
、シャープな画像を撮影できる。

なお、簡単のためにソフトフォーカスフィルター３０の
ＭＴＦ特性はｄ線で代表させたが、短波長光ではＦｃが
大きく、長波長側ではＦｃが小さくなるため波長により
重み付けた和を考えてみても、上記第３図、第４図のも
のと大差はない。なお、第３．４図で、結像レンズのＭ
ＴＦは白色光に対するものである。

次に、請求項２の方法の実施例を第１図（ＩＩＩ）を参
照して説明する。

第１図（ＩＩＩ）で、符号３１．３２はソフトフォーカ
スフィルターを示している。これらソフトフォーカスフ
ィルター３１．３２は、ソフトフォーカスフィルター群
を構成し、結像レンズの近傍に設けられる。

ソフトフォーカスフィルター３１は固定であり、ソフト
フォーカスフィルター３２は光軸直交平面内で変位可能
である。

これらソフトフォーカスフィルター３１．３２はガラス
のような透明板の片面に凹凸により位相部たる開口の２
次元的分布を形成することにより構成されているが、ソ
フトフォーカスフィルター３１では開口は凸部どして形
成されているのに対し、ソフトフォーカスフィルター３
２では開口が凹部として形成されており、しかも開口の
分布パターンが互いに合同的である。さらに両ソフトフ
ォーカスフィルター３１．３２は同一材料で形成され上
記凸部の段差と凹部の段差は互いに等しい。従って、図
示のようにソフトフォーカスフィルター３１．３２をイ
ンフェイズ状態に配置するとソフトフォーカスフィルタ
ー群のどの部分を通る光線も一定の光路長を持ち、ソフ
トフォーカス効果は生じない。

このソフトフォーカスフィルター群は、前述のとおり結
像レンズの近傍に配置し得るが、ここでは理想的位置で
ある瞳面に配置することとし、ソフトフォーカス効果の
目安として、１５本／ｍｍのＭＴＦを制御するようにし
た。

代表波長として５５０ｎｍ、中望遠としてｂ＝ｆ；ｌｏ
ｏｍｍとすると、これらを前述の（１）式に代入し、円
形開口部の平均径Ｓとして、ｓ共０．８ｍｒｎを得る。

ソフトフォーカスフィルター群をアウトオブフェイズ状
態にしたときに、前記面積比Ｓが０．５となるように、
各ソフトフォーカスフィルター３１．３２に於ける開口
部の面積比を０．２５とする。

（２）式を変形して上記条件を用いると、Ｍｃ＝ｃｏｓ
２（ｋδ／２）で、δ＝λ／２のときＭｃ”０となり最
もＭＴＦを低下させることができる。

ソフトフォーカスフィルター３１．３２の屈折率を１．
５とすると前記（３）式は、ｔ；λ＝５５０ｎｍとなり
、これから各ソフトフォーカスフィルター３１．３２に
於ける開口部の凹凸の段差の大きさｔの値が求まる。

このように、ソフトフォーカスフィルター群のソフトフ
ォーカスフィルター３２をインフェイズ状態からアウト
オブフェイズ状態へと光軸直交面内で変位させることに
よりソフトフォーカス効果を連続的に変化させることが
できる。

なお、ここでも説明の簡単のために代表波長に付いて説
明をおこなった。実使用では波長４００〜７００ｎｍま
で適宜重み付けられたものの総和であり肚＝０とはなら
ない。しかしＭＴＦを極めて小さくすることができるの
で、実用上、ソフトフォーカス効果を任意に選べる。

［発明の効果］ 以上、本発明によれば新規なソフトフォーカス方法を提
供できる。

請求項１．２の方法は上記の如く構成されているので、
ソフトフォーカス効果を連続的に変化させることができ
、所望のソフトフォーカス効果を選択できる。

ソフトフォーカスフィルターは、種々の構成のものが使
用可能であり、特に、プラスチック整形も可能であるか
ら低コストで量産も可能である。

また、ソフトフォーカスフィルターないしソフトフォー
カスフィルター群はその使用にあたって光量の損失がな
い。

またソフトフォーカスフィルターの変位には特に高精度
が要求されないので変位機構を簡単化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施例に即して説明するための図、
第２図は、本発明の詳細な説明するための図、第３図及
び第４図は、請求項１の実施例の効果を説明するための
図、第５図は、ソフトフォーカスフィルターを説明する
ための図である。 １０、、、結像レンズのマスターレンズ、２０．　、　
、結像レンズのコンバーターレンズ、３０．、、ソフト
フォーカスフィルター、３１，３２．、、ソフトフォー
カスフィルター群を構成するソフトフォーカスフィルタ
岸 ？ 又 （ＴＩ） 市 り 又 Ｍ丁Ｆ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開口以外の部分に対し位相差を持つ小さな開口が２
   次元的にランダムに分布してなるソフトフォーカスフィ
   ルターを、結像レンズと像面の間の光軸上に、光軸方向
   へ変位可能に配備し、 上記ソフトフォーカスフィルターの光軸方向への変位に
   より、ソフトフォーカス効果を連続的に変化させて、所
   望のソフトフォーカス効果を実現することを特徴とする
   、ソフトフォーカス方法。 ２、開口以外の部分に対し位相差を持つ小さな開口が２
   次元的にランダムに分布してなる複数のソフトフォーカ
   スフィルターを、相互に相補的に構成し、互いに近接さ
   せて組み合わせたソフトフォーカスフィルター群を結像
   レンズの近傍の光軸上に配備し、 上記ソフトフォーカスフィルター群の内の少なくとも一
   つのソフトフォーカスフィルターを、他のソフトフォー
   カスフィルターに対して相対的に、光軸直交面内で変位
   させることにより、ソフトフォーカス効果を連続的に変
   化させて、所望のソフトフォーカス効果を実現すること
   を特徴とする、ソフトフォーカス方法。