JP2000241700A - 広角コンバージョンレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広角端の画角が５５°乃至６０°程度の高性
能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角コン
バージョンレンズを提供する。 【解決手段】 撮影レンズの物体側に装着してレンズ全
系の焦点距離を短縮する、略アフォーカル系の広角コン
バージョンレンズにおいて、物体側より順に、曲率の強
い凹面を像面側に向けた凹レンズの第１レンズと、曲率
の強い凸面を像面側に向けた凸レンズの第２レンズと、
両凹レンズの第３レンズと、両凸レンズの第４レンズと
によって構成し、角倍率を約０．７倍程度とすると共
に、ｈｉを第ｉ面の有効径の半径、ｒｉを第ｉ面の曲率
半径、ｎｉを第ｉレンズのｄ線における屈折率、νｉを
第ｉレンズのアッベ数とすると、０．３＜｜ｈ２／ｒ２
｜＜０．８５、０．１５＜｜ｈ２／ｒ４｜＜０．４５、
０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜０．４５、１＜｜ｒ６／ｒ
７｜＜１．３５、８＜ν４−ν３＜２５の各条件を満足
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、ビデオ
カメラ及び静止画ビデオカメラ用のズームレンズの物体
側に装着して、その焦点距離を短縮する広角コンバージ
ョンレンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の民生用のビデオカメラに用いられ
る広角コンバージョンレンズは、物体側より順に、負レ
ンズ、負レンズ及び正レンズの３枚で構成するのが一般
的で、主として、結像性能よりも小型化とコストを重視
して設計されていた。

【０００３】図７に示すように、従来の広角コンバージ
ョンレンズ（以下、コンバージョンレンズ）ａは、物体
側より順に、負レンズｂ、負レンズｃ及び正レンズｄの
３枚構成であり、上記コンバージョンレンズａは、撮影
レンズ（主レンズ）、例えば、後述するズームレンズの
一例２の物体側に装着される。

【０００４】そして、上記コンバージョンレンズａにあ
っては、ズームレンズ２の広角端にあって、メリディオ
ナル像面湾曲が、ズームレンズ２単独の場合に比べてア
ンダー側へと倒れると共に、樽型の歪曲収差が増大する
という問題が発生する。併せて、倍率色収差がコンバー
ジョンレンズａから発生し、しかも、その補正を行うた
めの設計の自由度も無いため、画面周辺で色の滲みが顕
著になるという問題もあった。

【０００５】図５及び図６にズームレンズ２単独の広角
端及び望遠端における像面湾曲（非点収差）、歪曲収差
及びメリディオナル横収差を示す。尚、上記図中の非点
収差図において、サジタル像面湾曲は実線、メリディオ
ナル像面湾曲は破線にて示し、また、横収差曲線図にお
いて、ｄ線は実線、ｇ線は破線、Ｃ線は一点鎖線で示
す。

【０００６】また、図８及び図９にコンバージョンレン
ズａをズームレンズ２に装着した時の広角端及び望遠端
における像面湾曲、歪曲収差及びメリディオナル横収差
を示す。

【０００７】上記各収差図で明らかなように、コンバー
ジョンレンズａは、非点収差がサジタル像面では良好で
あるが、メリディオナル像面はアンダー側に倒れて周辺
の結像性能を劣化させる主原因となっている。また、歪
曲収差はコンバージョンレンズａからもマイナス側に発
生するので、ズームレンズａの広角端における歪曲に加
えて樽型の歪曲が目立つようになる。更に、コンバージ
ョンレンズａの物体側の２枚の凹レンズから発生する倍
率色収差を補正するための設計の自由度がないため、画
面周辺で色が滲む欠点が発生する。

【０００８】コンバージョンレンズａの側で、上記メリ
ディオナル像面を補正するためには、主光線の光線高が
高い物体側の凹レンズ（負レンズｂ）で周辺光束ほど発
散作用が強くなるようにすることが効果的である。

【０００９】しかしながら、メリディオナル像面を補正
するために物体側の凹レンズの屈折力を強くすると、歪
曲収差曲線は更にマイナス側に曲がってしまうので、従
来の負レンズ、負レンズ及び正レンズの３枚構成である
コンバージョンレンズａでは、メリディオナル像面湾曲
と歪曲収差を同時に改善することは不可能であった。

【００１０】従って、上記したように、コンバージョン
レンズａの様な構成でメリディオナル像面湾曲を補正す
るのは極めて困難であるので、歪曲収差とサジタル像面
湾曲が許容範囲内になるようにバランスを取るのが一般
的であった。

【００１１】ところで、撮像素子を２枚又は３枚使用し
てプリズムで光路を分岐している高画質ビデオカメラや
１００万画素以上の静止画ビデオカメラにおいては、上
記従来のコンバージョンレンズａを使用すると、これが
画質劣化の原因となる。特に、広角端において、上記高
画質ビデオカメラ又は静止画ビデオカメラの撮影レンズ
単体の像面湾曲と歪曲収差に比べて、コンバージョンレ
ンズａを装着した光学系においては、メリディオナル像
面はアンダー側へ、また、歪曲は樽型が強調される方向
に収差曲線が変化して、高画質カメラを求める使用者に
とって満足できる画質ではなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は上記
問題点に鑑み、広角端の画角が５５°乃至６０°程度の
高性能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角
コンバージョンレンズを提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明広角コンバージョンレンズは、撮影レンズの
物体側に装着してレンズ全系の焦点距離を短縮する、略
アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、
物体側より順に、曲率の強い凹面を像面側に向けた凹レ
ンズの第１レンズと、曲率の強い凸面を像面側に向けた
凸レンズの第２レンズと、両凹レンズの第３レンズと、
両凸レンズの第４レンズとによって構成し、角倍率を約
０．７倍程度とすると共に、ｈｉを第ｉ面の有効径の半
径、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズのｄ線
における屈折率、νｉを第ｉレンズのアッベ数とする
と、０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５、０．１５＜｜
ｈ２／ｒ４｜＜０．４５、０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜
０．４５、１＜｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５、８＜ν４−
ν３＜２５の各条件を満足するようにしたものである。

【００１４】従って、広角端の画角が５５°乃至６０°
程度の高性能レンズに適合した画質変化の少ない高性能
な広角コンバージョンレンズを提供することが可能にな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明広角コンバージョ
ンレンズの実施の形態について説明する。

【００１６】尚、以下の説明において、「ｒｉ」はレン
ズ第ｉ面の曲率半径、「ｄｉ」は第ｉ面から第ｉ＋１面
間での面間隔、「ｎｉ」は第ｉレンズＬｉのｄ線におけ
る屈折率、「νｉ」は第ｉレンズＬｉのガラスのアッベ
数とする。

【００１７】本発明広角コンバージョンレンズは、撮影
レンズの物体側に装着してレンズ全系の焦点距離を短縮
する、略アフォーカル系の広角コンバージョンレンズに
おいて、物体側より順に、曲率の強い凹面を像面側に向
けた凹レンズの第１レンズＬ１と、曲率の強い凸面を像
面側に向けた凸レンズの第２レンズＬ２と、両凹レンズ
の第３レンズＬ３と、両凸レンズの第４レンズＬ４とに
よって構成し、角倍率を約０．７倍程度とすると共に、
ｈｉを第ｉ面の有効径の半径、ｒｉを第ｉ面の曲率半
径、ｎｉを第ｉレンズのｄ線における屈折率、νｉを第
ｉレンズのアッベ数とすると、 ０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５（条件式１） ０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５（条件式２） ０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜０．４５（条件式３） １＜｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５（条件式４） ８＜ν４−ν３＜２５（条件式５） の各条件を満足するようにしたことを特徴とするもので
ある。

【００１８】条件式１は、広角端におけるメリディオナ
ル像面湾曲をオーバー側に補正するための条件を規定し
たものである。

【００１９】即ち、｜ｈ２／ｒ２｜の値を下限値（０．
３）より大きな値とすることで、主光線が曲率の深い第
１レンズＬ１の周縁部を通るようになり、曲率ｒ２を有
する第２面の法線と主光線とが為す角度である入射角が
周辺部で急に大きくなるため、広角端のメリディオナル
像面湾曲をオーバー側に降ることができるようになる。

【００２０】しかし、広角端におけるメリディオナル像
面湾曲の改善は、同時に、第１レンズＬ１から発生する
マイナス側の歪曲収差を助長することとなるので、｜ｈ
２／ｒ２｜の値が上限値（０．８５）を越えると、第２
レンズＬ２による上記マイナス側の歪曲収差の補正が困
難になる。

【００２１】条件式２は、条件式１によるメリディオナ
ル像面湾曲の補正の副作用として第１レンズＬ１から発
生するマイナス側の歪曲収差を補正するための条件を規
定したものである。

【００２２】即ち、第１レンズＬ１の直後に第２レンズ
Ｌ２を配置し、｜ｈ４／ｒ４｜の値を下限値（０．１
５）よりも大きくすることで、第４面における主光線の
偏角を大きくして歪曲収差を補正するためのものであ
る。

【００２３】尚、第２レンズＬ２のアッベ数を４０以下
とすることで、倍率色収差も同時に補正できるようにな
る。

【００２４】また、逆に、｜ｈ４／ｒ４｜の値が条件式
２で規定する上限を越えると、条件式１で規定するメリ
ディオナル像面湾曲の補正とのバランスが崩れて、歪曲
収差を悪化させることなく像面湾曲を改善するという本
発明の目的が達成できなくなってしまう。

【００２５】条件式３は、条件式１と同様、広角端にお
けるメリディオナル像面湾曲をオーバー側に補正するた
めのものである。

【００２６】即ち、第１レンズＬ１より光線束が広がっ
た位置に、絞りに向かって凸の向きで負の屈折力を有す
る面（第５面）を配置し、｜ｈ５／ｒ５｜の値が下限値
（０．１５）より大きくなるように第５面の曲率を強く
することで条件式１で規定したの条件よりも更に効果的
にメリディオナル像面湾曲を補正することができるよう
になる。

【００２７】尚、レンズ第５面では、主光線高が第１レ
ンズＬ１よりも低いので、第５面の形状を絞りに向かっ
て凸な向きにしても歪曲収差の発生は小さくなるが、｜
ｈ５／ｒ５｜の値が上限値（０．４５）を越えると面の
法線と入射光線との為す角度である入射角が大きくなっ
てしまって、光線を通せなくなる場合が生じる。

【００２８】条件式４及び条件式５で規定する条件は、
主に望遠端における球面収差と軸上色収差の補正に関す
るものである。

【００２９】即ち、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４と
の相対向した面が、条件式４で規定する範囲内と成るよ
うな関係にあることで、球面収差の補正が過剰と成らな
いようにバランスを取るものである。｜ｒ６／ｒ７｜の
値を下限値（１）よりも大きくすることで、望遠端にお
ける球面収差が御バー側に倒れるのを防いでいる。しか
し、｜ｒ６／ｒ７｜の値が上限値（１．３５）を越える
と、球面収差曲線のアンダー側への曲がりが大きくなっ
てしまう。

【００３０】また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２と
のアッベ数ν１及びν２が、広角端における倍率色収差
を補正するために、ν２＜ν１の関係を有する必要上、
望遠端における軸上色収差に関しては、これが補正不足
側に働くため、条件式５において、ν４−ν３の値を下
限値（８）より大きくすることで、光線束が広がり、主
光線の光線高が低くなったところでバランス良く望遠端
における軸上色収差を補正できるようになる。しかし、
ν４−ν３の値が上限値（２５）を越えると、望遠端に
おける球面収差と軸上色収差及び広角端におけるメリデ
ィオナル像面湾曲と倍率色収差をバランス良く補正する
ことが困難となる。

【００３１】従って、本発明広角コンバージョンレンズ
にあっては、主レンズとしてのズームレンズの広角端に
おける像面湾曲、歪曲収差及び色収差を殆ど劣化させる
ことなく、ズームレンズの焦点距離範囲を広角側に遷移
させることができるようになる。

【００３２】次に、本発明広角コンバージョンレンズの
実施の形態を、添付図面を参照して数値実施例に基づい
て具体的に説明する。

【００３３】尚、図１は、数値実施例における広角コン
バージョンレンズ１のレンズ構成を概略的に示すもので
あり、図２は、広角コンバージョンレンズ１を撮影レン
ズであるズームレンズの一例２に装着した状態を概略的
に示すものである。尚、図２において、ＦＬはフィル
タ、Ｓは絞り、ＩＭＧは撮像素子である。

【００３４】以下の表１に広角コンバージョンレンズ１
の各数値を示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】また、表２にズームレンズ２及び広角コン
バージョンレンズ１と、前記従来例の説明においても示
したズームレンズ（主レンズ）２との合成光学系の、広
角端及び望遠端における関連する数値を示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】表３にズームレンズ１の前記条件式１乃至
５における各数値を示す。

【００３９】

【表３】

【００４０】図３及び図４にそれぞれ、広角コンバージ
ョンレンズ１とズームレンズ２との合成光学系の広角端
及び望遠端における非点収差、歪曲収差及びメリディオ
ナル横収差を示し、図５及び図６にズームレンズ２単独
の広角端及び望遠端における非点収差、歪曲収差及びメ
リディオナル横収差を示す。尚、上記図中の非点収差図
においては、サジタル像面湾曲は実線、メリディオナル
像面湾曲は破線にて示し、横収差曲線図においては、ｄ
線は実線、ｇ線は破線、Ｃ線は一点鎖線で示す。

【００４１】このように、広角コンバージョンレンズ１
にあっては、光学系を４枚のレンズによって構成するこ
とによって、図３と図８及び図４と図９とをそれぞれ比
較すると明らかなように、従来例の広角コンバージョン
レンズａが持つ欠点を格段に改善して、特に、広角端の
画角が５５°乃至６０°程度の高性能レンズに適合した
画質変化の少ない高性能な広角コンバージョンレンズを
実現したものである。

【００４２】そして、図３と図５及び図４と図６との比
較によっても明らかなように、ズームレンズ２単独の状
態の時と比べて、広角コンバージョンレンズ１をズーム
レンズ２に装着した時でも、像面湾曲及び倍率色収差が
殆ど劣化しないことが明らかである。

【００４３】尚、前記実施の形態において示した各部の
具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに当
たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、こ
れらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈される
ことがあってはならないものである。

【００４４】

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に本発明広角コンバージョンレンズは、撮影レンズの物
体側に装着してレンズ全系の焦点距離を短縮する、略ア
フォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、物
体側より順に、曲率の強い凹面を像面側に向けた凹レン
ズの第１レンズと、曲率の強い凸面を像面側に向けた凸
レンズの第２レンズと、両凹レンズの第３レンズと、両
凸レンズの第４レンズとによって構成し、角倍率を約
０．７倍程度とすると共に、ｈｉを第ｉ面の有効径の半
径、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズのｄ線
における屈折率、νｉを第ｉレンズのアッベ数とする
と、０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５、０．１５＜｜
ｈ２／ｒ４｜＜０．４５、０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜
０．４５、１＜｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５、８＜ν４−
ν３＜２５の各条件を満足するようにしたので、高性能
レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角コンバ
ージョンレンズを提供することができるようになる。

【００４５】また、請求項２に記載した発明にあって
は、第２レンズのアッベ数を４０以下にしたので、倍率
色収差の補正も行うことができるようになり、より高性
能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角コン
バージョンレンズを提供することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２乃至図４と共に本発明広角コンバージョン
レンズの実施の形態における数値実施例を示すものであ
り、本図はレンズ概略的に構成を示す図である。

【図２】広角コンバージョンレンズをズームレンズの一
例に装着した時の状態を概略的に示す図である。

【図３】図２に示す状態の時の広角端における歪曲収
差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図であ
る。

【図４】図２に示す状態の時の望遠端における歪曲収
差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図であ
る。

【図５】ズームレンズ単体時の広角端における歪曲収
差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図であ
る。

【図６】ズームレンズ単体時の望遠端における歪曲収
差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図であ
る。

【図７】図８及び図９と共に従来の広角コンバージョン
レンズを図５及び図６に示すズームレンズに装着した時
の状態を示すものであり、本図はレンズ構成を概略的に
示す図である。

【図８】図７に示す状態の時の広角端における歪曲収
差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図であ
る。

【図９】図７に示す状態の時の望遠端における歪曲収
差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…広角コンバージョンレンズ、２…撮影レンズ、Ｌ１
…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、
Ｌ４…第４レンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズの物体側に装着してレンズ全
   系の焦点距離を短縮する、略アフォーカル系の広角コン
   バージョンレンズにおいて、 物体側より順に、曲率の強い凹面を像面側に向けた凹レ
   ンズの第１レンズと、曲率の強い凸面を像面側に向けた
   凸レンズの第２レンズと、両凹レンズの第３レンズと、
   両凸レンズの第４レンズとによって構成され、 角倍率を約０．７倍程度とすると共に、 以下の各条件を満足するようにしたことを特徴とする広
   角コンバージョンレンズ。 ０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５ ０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５ ０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜０．４５ １＜｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５ ８＜ν４−ν３＜２５ 但し、 ｈｉ：第ｉ面の有効径の半径、 ｒｉ：第ｉ面の曲率半径、 ｎｉ：第ｉレンズのｄ線における屈折率、 νｉ：第ｉレンズのアッベ数、 とする。
2. 【請求項２】 第２レンズのアッベ数を４０以下にした
   ことを特徴とする請求項１に記載の広角コンバージョン
   レンズ。