JP2003302574A - エクステンダ光学系 - Google Patents

エクステンダ光学系

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JP2003302574A
JP2003302574A JP2003017051A JP2003017051A JP2003302574A JP 2003302574 A JP2003302574 A JP 2003302574A JP 2003017051 A JP2003017051 A JP 2003017051A JP 2003017051 A JP2003017051 A JP 2003017051A JP 2003302574 A JP2003302574 A JP 2003302574A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 撮影用主レンズ側より順に、負、負、正の3
群構成とし、1枚の負レンズからなる第2レンズ群を、
光軸と略直交する方向に、像ぶれを補正し得るように往
復移動させることで、駆動系を大型化させることなく防
振機能を付加し、かつ短いバックフォーカスの撮影用主
レンズにも適用可能とする。 【構成】 撮影用主レンズ3側から、3枚のレンズL
〜Lからなる負の第1レンズ群G1、1枚の負レンズ
からなる第2レンズ群G2、3枚のレンズL〜L
からなる正の第3レンズ群G3を配列し、式(1)、
(2)を満足する(ν1p≦30(1)、ν3p−ν
3n≧38(2))。但し、第1レンズ群G1の接合レ
ンズの正レンズのアッベ数をν1p、第3レンズ群G3
の接合レンズの正レンズ、負レンズのアッベ数を各々ν
3p、ν3nとする。また、第2レンズ群G2の1枚の
負レンズLを、レンズ光学系の光軸と略直交方向に振
動させて防振機能を付加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮影用主レンズと
カメラ本体の間に装着して焦点距離を長焦点側に変化さ
せる、テレビカメラやビデオカメラ等に好適なエクステ
ンダ光学系に関し、特に、カメラ本体の前段に色分解光
学系を配するために比較的長いバックフォーカスが必要
とされるテレビカメラやビデオカメラ等の撮影光学系に
搭載されるエクステンダ光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】テレビカメラやビデオカメラ等のカメラ
に搭載される撮影デバイスがCCD(固体撮像素子)化
し、画面全体に亘って高解像度であることが要求される
ようになってきていることに伴い、上記カメラ用の撮影
レンズとしても、撮影仕様範囲全域で画面周辺部まで均
一に高解像な光学性能を有することが要求される。
【0003】一方、従来より、撮影用主レンズとカメラ
の間に装着し、全系の焦点面を一定の位置に保持した状
態で全系の焦点距離を長焦点側に変化させるエクステン
ダ光学系が数多く提案されているが、このようなエクス
テンダ光学系についても、上述したカメラ用の撮影レン
ズ(撮影用主レンズ)と同様に高解像な光学性能を有す
ることが要求される。このようなエクステンダ光学系と
して、特開平10-133248号公報や特開平11-258499号公報
等に記載されたものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなエクステンダ光学系においては、他の光学性能と同
様に、軸上および倍率の色収差を低減することが強く求
められているが、上述した公報記載のものによっては、
軸上および倍率の色収差を低減することについて十分な
配慮がなされているとはいえなかった。特に、結像倍率
が1.1倍程度以上においては上記色収差の低減対策が
必要と考えられる。
【0005】本発明はこのような事情に鑑み、撮影用主
レンズとカメラ本体の間に装着した際に、該主レンズの
高解像度を良好に維持することができるとともに、軸上
および倍率の色収差を始めとする各種光学性能を良好な
ものとしうるエクステンダ光学系を提供することを第1
の目的とするものである。
【0006】一方、従来、上述したようなエクステンダ
光学系に防振機能をもたせ、手振れ等の振動に伴なう像
ブレを防止するようにしたものが知られている。例え
ば、上述した公報記載のものは、エクステンダ光学系の
全体あるいはその一部の複数枚のレンズを光軸と直交す
る方向に一体的に移動することにより像ブレを補正する
ものである。
【0007】しかしながら、このように多数枚のレンズ
を一体的に往復移動(振動)させる構成としているの
で、被駆動物体の重量が大きくなり、駆動系が大掛かり
なものとなる。
【0008】また、上記後者の公報記載の技術において
は、バックフォーカスが比較的長い撮影用主レンズに適
用しうる構成とされており、例えば、40mm程度の短い
バックフォーカスのものに適用することが難しかった。
【0009】本発明はこのような事情に鑑み、撮影用主
レンズとカメラの間に装着した際に、駆動系を大型化さ
せることなく防振機能を付加することが可能で、短いバ
ックフォーカスの撮影用主レンズに適用しうるエクステ
ンダ光学系を提供することを第2の目的とするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1のエクステ
ンダ光学系は、撮影用主レンズと撮像装置本体との間に
挿入して、レンズ全系の焦点距離を長焦点側に変化させ
るレンズ光学系であって、撮影用主レンズ側より順に、
正レンズと負レンズからなる接合レンズを有し、全体と
して負の屈折力を有する第1レンズ群、1枚の負レンズ
からなる第2レンズ群、正レンズと負レンズからなる接
合レンズを有し、全体として正の屈折力を有する第3レ
ンズ群を配列してなり、前記第1レンズ群中に配される
前記接合レンズの正レンズのアッベ数をν1p、前記第
3レンズ群中に配される前記接合レンズの正レンズおよ
び負レンズのアッベ数を各々ν3pおよびν3nとした
とき、下記条件式(1)、(2)を満足することを特徴
とするものである。 ν1p≦30 (1) ν3p−ν3n≧38 (2)
【0011】また、前記第1レンズ群が、撮影用主レン
ズ側より順に、負レンズである第1レンズ、および負レ
ンズである第2レンズと撮影用主レンズ側に強い曲率の
面を有する正レンズである第3レンズとからなる接合レ
ンズを配列してなり、前記第2レンズ群が、撮影用主レ
ンズ側に強い曲率の面を有する負レンズである第4レン
ズからなり、前記第3レンズ群が、撮影用主レンズ側よ
り順に、両凸レンズである第5レンズ、および正レンズ
である第6レンズと負レンズである第7レンズとからな
る接合レンズを配列してなることが好ましい。また、前
記第1レンズ、前記第2レンズおよび前記第6レンズの
屈折率を各々N 、NおよびNとしたとき、下記条
件式(3)、(4)を満足することが好ましい。 (N+N)/2≧1.78 (3) N≦1.60 (4)
【0012】また、エクステンダ光学系全系の結像倍率
をβとしたとき、下記条件式(5)を満足することが好
ましい。 1.15≦β≦1.60 (5)
【0013】さらに、本発明の第2のエクステンダ光学
系は、撮影用主レンズと撮像装置本体との間に挿入し
て、レンズ全系の焦点距離を長焦点側に変化させるレン
ズ光学系であって、前記撮影用主レンズ側より順に、全
体として負の屈折力を有する第1レンズ群、1枚の負レ
ンズからなる第2レンズ群、全体として正の屈折力を有
する第3レンズ群を配列してなり、前記第2レンズ群を
構成する1枚の負レンズを、前記レンズ光学系の光軸と
略直交する方向に、像ぶれを補正し得るように往復移動
させるよう構成されてなることを特徴とするものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態に係るエクステンダ光学系を説明する。
【0015】〈実施例1〉実施例1に係るエクステンダ
光学系は、図1に示すように、撮影用主レンズ3とテレ
ビカメラの色分解光学系2の間のスペースに配設される
ようになっている。
【0016】この撮影用主レンズ3は、例えば複数群か
らなる、多数枚のレンズにより構成されるズームレンズ
であって、変倍時において所定のレンズ群の間隔を変化
させながら所定のレンズ群を光軸Xに沿って移動せしめ
ることにより全系の焦点距離を変化させるとともに、光
束を結像面1上の結像位置Pに効率良く集束させるよう
にしたズームレンズである。
【0017】実施例1に係るエクステンダ光学系は、撮
影用主レンズ側(以後、物体側と称する)から、3枚の
レンズL〜Lからなる負の第1レンズ群G1、1枚
の負レンズLからなる第2レンズ群G2、および3枚
のレンズL〜Lからなる正の第3レンズ群G3を配
列してなり、焦点距離を望遠側に若干シフトさせつつ、
手振れ等による振動があっても像ブレを抑制する機能を
有するレンズ系である。
【0018】ここで、第1レンズ群G1は、装置本体側
(以後、結像面側と称する)に凹面を向けた負のメニス
カスレンズL、および結像面側に強い曲率の面を向け
た両凹レンズLと物体側に強い曲率の面を向けた両凸
レンズLとの接合レンズからなり、第2レンズ群G2
は、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズL
みからなり、第3レンズ群G3は、物体側に強い曲率の
面を向けた両凸レンズL、および両凸レンズLと物
体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズLとの接合
レンズからなる。
【0019】本実施例のものにおいては、複数枚のレン
ズからなる負の屈折力を有する第1レンズ群G1と複数
枚のレンズからなる正の屈折力を有する第3レンズ群G
3の間に、1枚の負レンズからなる第2レンズ群G2を
配設する構成とされており、この第2レンズ群G2を1
枚の負レンズから構成することで、バックフォーカスの
短い撮影用主レンズにも適用が可能となる。
【0020】また、本実施例のものは、上述した如き構
成とされているため、バックフォーカスおよび射出瞳を
長く保持することができ、色分解光学系2や各種フィル
タ類を余裕を持って配置することができ、さらにカラー
シェーディングの発生を防止することができる。
【0021】また、前記第1レンズ群G1中に配される
前記接合レンズの正レンズのアッベ数をν1p、前記第
3レンズ群G3中に配される前記接合レンズの正レンズ
および負レンズのアッベ数を各々ν3pおよびν3n
したとき、下記条件式(1)、(2)を満足するように
構成されている。 ν1p≦30 (1) ν3p−ν3n≧38 (2)
【0022】上記条件式(1)、(2)を満足すること
で、軸上色収差と倍率色収差の良好なバランスを維持す
ることが可能となる。
【0023】また、ν1p(実施例1〜5のものではν
)が条件から外れると倍率色収差の色消しをしたとき
にブルーチャンネルの軸上色収差が補正過剰(グリーン
チャンネルの結像位置より長くなる方向)になる。また
ν3p−ν3n(実施例1〜5のものではν−ν
の条件式の範囲を外れると軸上色収差の色消しを行った
ときに倍率色収差のバランスが崩れてブルーチャンネル
が補正不足になる。
【0024】また、前記第1レンズL、前記第2レン
ズLおよび前記第6レンズLの屈折率を各々N
およびNとしたとき、下記条件式(3)、(4)
を満足するように構成されている。 (N+N)/2≧1.78 (3) N≦1.60 (4)
【0025】上記条件式(3)、(4)を満足すること
で、ペッツバール和が小さくなって、像面湾曲が良好と
なり、撮像面全域で光学性能を良好なものとすることが
できる。すなわち、条件式(3)の下限を下回った場
合、および条件式(4)の上限を上回った場合には、ペ
ッツバール和が負に大きくなり像面湾曲がプラスになる
性能劣化を生じ,撮像面全域で性能を維持することが困
難になる。
【0026】また、エクステンダ光学系全系の結像倍率
をβとしたとき、下記条件式(5)を満足するように構
成されている。 1.15≦β≦1.60 (5)
【0027】また、本実施例のエクステンダ光学系で
は、手振れ等による振動により生じる像ブレを、第2レ
ンズ群G2を構成する1枚の負メニスカスレンズL
光軸Xと直交する方向に該振動を打ち消すように振動さ
せることにより抑制するようにしている。
【0028】エクステンダ光学系に上記防振機能をもた
せる場合に、結像倍率が1.60倍以上となると、撮影
レンズ光学系の合成F値は撮影用主レンズ3のそれに対
して1.60倍以上となり、暗いレンズ系となってしま
うため、本実施例においては結像倍率を1.15〜1.
60倍の低倍率に設定している。これにより、撮影用主
レンズ3の諸元をほとんど変更することなしに防振機能
を付加することができることになる。
【0029】次に、この実施例1にかかるエクステンダ
光学系における、各レンズ面の曲率半径R(mm)、各
レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D(m
m)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびアッベ
数νの値を表1に示す。なお表1の数字は物体側からの
順番を表すものであり、Rは撮影用主レンズ3の最も
結像面側のレンズ面を示す(後述する表2〜5において
同じ)。
【0030】
【表1】
【0031】また、実施例1のエクステンダ光学系の結
像倍率βは1.289、バックフォーカスBf´は40.04mmin
airとされている。
【0032】〈実施例2〉実施例2にかかるエクステン
ダ光学系は実施例1のものと略同様に構成され、略同様
の作用効果とされている。本実施例のレンズ構成は、上
記実施例1のものと同様に負、負、正の3群構成とさ
れ、作用効果も同様のものとされているが、第2レンズ
群G2を構成する負レンズが、物体側に強い曲率の面を
向けた両凹レンズLから構成される点で異なってい
る。
【0033】また、本実施例のエクステンダ光学系で
は、上記実施例1のものと同様に、手振れ等による振動
により生じる像ブレを、第2レンズ群G2の1枚の両凹
レンズLを光軸Xと直交する方向に該振動を打ち消す
ように振動させることにより抑制するようにしている。
【0034】さらに、各レンズ面の曲率半径R(m
m)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D
(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびア
ッベ数νの値を表2に示す。
【0035】
【表2】
【0036】また、実施例2のエクステンダ光学系の結
像倍率βは1.294、バックフォーカスBf´は40.04mmin
airとされている。
【0037】〈実施例3〉実施例3にかかるエクステン
ダ光学系は実施例2と略同様に構成され、略同様の作用
効果とされている。
【0038】また、本実施例のエクステンダ光学系で
は、実施例2のものと同様に手振れ等による振動により
生じる像ブレを、第2レンズ群G2を構成する1枚の両
凹レンズLを光軸Xと直交する方向に該振動を打ち消
すように振動させることにより抑制するようにしてい
る。
【0039】さらに、各レンズ面の曲率半径R(m
m)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D
(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびア
ッベ数νの値を表3に示す。
【0040】
【表3】
【0041】また、実施例3のエクステンダ光学系の結
像倍率βは1.302、バックフォーカスBf´は40.04mmin
airとされている。
【0042】〈実施例4〉次に、実施例4にかかるエク
ステンダ光学系を図2に示す。本実施例のエクステンダ
光学系は、実施例2と略同様に構成され、略同様の作用
効果とされているが、第1レンズ群G1の物体側から2
番目のレンズLが結像面側に凹面を向けた負メニスカ
スレンズとされており、物体側から3番目のレンズL
が結像面側に凹面を向けた正のメニスカスレンズからな
る点で異なっている。
【0043】また、本実施例のエクステンダ光学系で
は、実施例2のものと同様に手振れ等による振動により
生じる像ブレを、第2レンズ群G2を構成する1枚の両
凹レンズLを光軸Xと直交する方向に該振動を打ち消
すように振動させることにより抑制するようにしてい
る。
【0044】さらに、各レンズ面の曲率半径R(m
m)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D
(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびア
ッベ数νの値を表4に示す。
【0045】
【表4】
【0046】また、実施例4のエクステンダ光学系の結
像倍率βは1.500、バックフォーカスBf´は40.05mmin
airとされている。
【0047】〈実施例5〉実施例5にかかるエクステン
ダ光学系は実施例2のものと略同様に構成され、略同様
の作用効果とされている。
【0048】また、本実施例のエクステンダ光学系で
は、上記実施例2のものと同様に、手振れ等による振動
により生じる像ブレを、第2レンズ群G2の1枚の両凹
レンズLを光軸Xと直交する方向に該振動を打ち消す
ように振動させることにより抑制するようにしている。
【0049】さらに、各レンズ面の曲率半径R(m
m)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔D
(mm)、各レンズのd線における、屈折率Nおよびア
ッベ数νの値を表5に示す。
【0050】
【表5】
【0051】また、実施例5のエクステンダ光学系の結
像倍率βは1.220、バックフォーカスBf´は40.05mmin
airとされている。
【0052】また、下記表6、7には、各実施例におけ
る、エクステンダ光学系の結像倍率β、撮影用主レンズ
3との合成レンズ系のF値、撮影用主レンズ3の射出瞳
位置(mm)、撮影用主レンズ3との合成レンズ系の射出
瞳位置(mm)、条件式(1)、(2)に関する各要素の
値であるN、N、(N+N)/2、N
ν 、ν、ν、ν−νの各値を示す。ここで、
上記撮影用主レンズ3の射出瞳位置とは、撮影用主レン
ズ3および色分解光学系2の合成系の射出瞳と結像面と
の距離(結像面からの空気換算距離)、また、上記合成
系射出瞳位置は、撮影用主レンズ3、エクステンダ光学
系および色分解光学系2の合成系の射出瞳と結像面との
距離(結像面からの空気換算距離)で、+の符号は物体
から遠ざかる方向を示すものである。
【0053】
【表6】
【0054】
【表7】
【0055】上記表6、7に示すように、上記各実施例
のエクステンダ光学系は条件式(1)、(2)を満足し
ている。
【0056】また、図3〜7は、撮影用主レンズを含む
上記各実施例(撮影用主レンズは表6に示す射出瞳を有
し、かつ色分解光学系2について逆色補正がなされた無
収差レンズとされている)についての諸収差(球面収
差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差)を
示す収差図である。なお、各球面収差図にはd線、C線
およびg線に対する収差が、各非点収差図にはサジタル
(S)像面およびタンジェンシャル(T)像面に対する
収差が、倍率色収差図にはd線に対するC線およびg線
についての収差が示されている。これらの収差図から明
らかなように、上記各実施例のエクステンダ光学系によ
れば、各収差を良好に補正することができる。
【0057】なお、本発明のエクステンダ光学系として
は上記実施形態のものに限られるものではなく、例え
ば、レンズ群の数、各レンズ群を構成するレンズの形状
および数、さらには、振動させるレンズあるいはレンズ
群は適宜選択し得る。例えば、上述した7つのレンズの
うち、第5レンズは両凸レンズであることが望ましい
が、その他の正レンズについては両凸レンズであっても
正メニスカスレンズであってもよく、また負レンズにつ
いては両凹レンズであっても負メニスカスレンズであっ
てもよい。
【0058】
【発明の効果】本発明のエクステンダ光学系によれば、
撮影用主レンズ側より順に、正レンズと負レンズからな
る接合レンズを有し、全体として負の屈折力を有する第
1レンズ群、1枚の負レンズからなる第2レンズ群、正
レンズと負レンズの接合レンズを有し、全体として正の
屈折力を有する第3レンズ群を配列した所定の3群構成
とし、かつ、上記第1レンズ群および第3レンズ群中の
接合レンズを構成するレンズのアッベ数を所定の範囲に
規定することにより、撮影用主レンズの高解像度を良好
に維持することができるとともに、軸上および倍率の色
収差を始めとする各種光学性能を良好に維持することが
できる。
【0059】また、撮影用主レンズ側より順に、全体と
して負の屈折力を有する第1レンズ群、1枚の負レンズ
からなる第2レンズ群、全体として正の屈折力を有する
第3レンズ群を配列し、第2レンズ群を構成する1枚の
負レンズを、レンズ光学系の光軸と略直交する方向に、
像ぶれを補正し得るように往復移動させることで、駆動
系を大型化させることなく防振機能を付加することが可
能で、短いバックフォーカスの撮影用主レンズに適用す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るエクステンダ光学系の
基本構成を示す概略図
【図2】本発明の実施例4に係るエクステンダ光学系の
基本構成を示す概略図
【図3】実施例1に係るエクステンダ光学系(撮影用主
レンズを含む)の各収差図(球面収差図、非点収差図、
ディストーション、倍率色収差図)
【図4】実施例2に係るエクステンダ光学系(撮影用主
レンズを含む)の各収差図(球面収差図、非点収差図、
ディストーション、倍率色収差図)
【図5】実施例3に係るエクステンダ光学系(撮影用主
レンズを含む)の各収差図(球面収差図、非点収差図、
ディストーション、倍率色収差図)
【図6】実施例4に係るエクステンダ光学系(撮影用主
レンズを含む)の各収差図(球面収差図、非点収差図、
ディストーション、倍率色収差図)
【図7】実施例5に係るエクステンダ光学系(撮影用主
レンズを含む)の各収差図(球面収差図、非点収差図、
ディストーション、倍率色収差図)
【符号の説明】 L〜L レンズおよびプリズム R〜R16 レンズ面の曲率半径 D〜D15 レンズ面間隔(レンズ厚) X 光軸 1 結像面 2 色分解光学系 3 撮影用主レンズ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮影用主レンズと撮像装置本体との間に
    挿入して、レンズ全系の焦点距離を長焦点側に変化させ
    るレンズ光学系であって、 撮影用主レンズ側より順に、正レンズと負レンズからな
    る接合レンズを有し、全体として負の屈折力を有する第
    1レンズ群、1枚の負レンズからなる第2レンズ群、正
    レンズと負レンズからなる接合レンズを有し、全体とし
    て正の屈折力を有する第3レンズ群を配列してなり、前
    記第1レンズ群中に配される前記接合レンズの正レンズ
    のアッベ数をν1p、前記第3レンズ群中に配される前
    記接合レンズの正レンズおよび負レンズのアッベ数を各
    々ν3pおよびν3nとしたとき、下記条件式(1)、
    (2)を満足することを特徴とするエクステンダ光学
    系。 ν1p≦30 (1) ν3p−ν3n≧38 (2)
  2. 【請求項2】 前記第1レンズ群が、撮影用主レンズ側
    より順に、負レンズである第1レンズ、および負レンズ
    である第2レンズと撮影用主レンズ側に強い曲率の面を
    有する正レンズである第3レンズとからなる接合レンズ
    を配列してなり、前記第2レンズ群が、撮影用主レンズ
    側に強い曲率の面を有する負レンズである第4レンズか
    らなり、前記第3レンズ群が、撮影用主レンズ側より順
    に、両凸レンズである第5レンズ、および正レンズであ
    る第6レンズと負レンズである第7レンズとからなる接
    合レンズを配列してなることを特徴とする請求項1記載
    のエクステンダ光学系。
  3. 【請求項3】 前記第1レンズ、前記第2レンズおよび
    前記第6レンズの屈折率を各々N、NおよびN
    したとき、下記条件式(3)、(4)を満足することを
    特徴とする請求項1または2記載のエクステンダ光学
    系。 (N+N)/2≧1.78 (3) N≦1.60 (4)
  4. 【請求項4】 エクステンダ光学系全系の結像倍率をβ
    としたとき、下記条件式(5)を満足することを特徴と
    する請求項1から3のうちいずれか1項記載のエクステ
    ンダ光学系。 1.15≦β≦1.60 (5)
  5. 【請求項5】 撮影用主レンズと撮像装置本体との間に
    挿入して、レンズ全系の焦点距離を長焦点側に変化させ
    るレンズ光学系であって、 前記撮影用主レンズ側より順に、全体として負の屈折力
    を有する第1レンズ群、1枚の負レンズからなる第2レ
    ンズ群、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群を
    配列してなり、 前記第2レンズ群を構成する1枚の負レンズを、前記レ
    ンズ光学系の光軸と略直交する方向に、像ぶれを補正し
    得るように往復移動させるよう構成されてなることを特
    徴とするエクステンダ光学系。
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