JP2004212643A - ワイドコンバーターレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトな構成でありながら収差の発生が少なく、広画角においても結像性能が良好な構成のワイドコンバーターレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を備えてアフォーカル系を構成し、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の位置に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１を有するとともに、第２レンズ群Ｇ２中に少なくとも１つの凸レンズＬ２を有し、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズｇｒからなる。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を備えてアフォーカル系を構成し、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の位置に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１を有するとともに、第２レンズ群Ｇ２中に少なくとも１つの凸レンズＬ２を有し、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズｇｒからなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズの物体側に装着してレンズ系全体の焦点距離を短くし、撮影画角を広げるためのワイドコンバーターレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮影レンズの物体側に装着し、レンズ系全体の焦点距離を短くして撮影画角を広げるワイドコンバーターレンズが知られており、ディジタルカメラ等に用いられている。このようなワイドコンバーターレンズは多くの場合、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を配置したうえで、これら両レンズ群の焦点位置をほぼ一致させ、物体側から入射した平行光束が同じく平行光束として出射するアフォーカル光学系として構成される。下記の特許文献にはこのような従来のワイドコンバーターレンズの例が示されており、物体側から順に負の屈折力を有する１枚の負レンズ、正の屈折力を有する１枚の正レンズが配置された計２枚のレンズからなる、比較的単純な構成のものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１３８３８９号公報
【特許文献２】
特開平７−２０９５８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２つの公報に開示されたワイドコンバーターレンズにおいては、いずれもレンズ枚数が少なく単純な構成であるため小型軽量化が図れるものの、カメラ等への装着時における収差（特に歪曲収差）が大きく、結像性能が不充分であるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成でありながら収差の発生が少なく、広画角においても結像性能が良好な構成のワイドコンバーターレンズを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るワイドコンバーターレンズは、撮影レンズの物体側に装着して用いられるワイドコンバーターレンズにおいて、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を備えてアフォーカル系を構成し、第１レンズ群の最も物体側の位置に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有するとともに、第２レンズ群中に少なくとも１つの凸レンズを有し、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる。
【０００７】
本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる構成を採ることにより、色収差補正が良好に補正されるので、８０度以上の広画角においても優れた結像性能が得られる。また、屈折率分布型レンズを使用することにより収差補正に要するレンズ枚数を少なくすることができるので、安価かつ軽量コンパクトな構成にすることもできる。
【０００８】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、上記屈折率分布型レンズにおける屈折率の分布は光線の進行方向に屈折率が減少するものであるとともに、その屈折率分布型レンズの光軸上における屈折率の変化量は、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間において（すなわち基準線での屈折率の変化量が）０．０１以上であることが好ましい。これによりワイドコンバーターレンズ全体のサイズを小さくすることができ、より小型でかつ軽量な構成とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、第１レンズ群中の上記負メニスカスレンズが上記屈折率分布型レンズからなることが好ましい。或いは、第２レンズ群中の上記凸レンズが上記屈折率分布型レンズからなることが好ましい。このような構成であれば、色収差の補正をより良好に行うことができる。なお、第２レンズ群中の上記凸レンズが屈折率分布型レンズからなる場合には、この凸レンズは更に両凸レンズからなることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、上記のように、第１レンズ群中の負メニスカスレンズ又は第２レンズ群中の凸レンズが上記屈折率分布型レンズからなるときには（上記凸レンズは両凸レンズであるときが特に好ましい）、この屈折率分布型レンズの物体側の有効径（直径）をＣ、第１レンズ群の焦点距離をｆｒとしたときに、０．１＜Ｃ／｜ｆｒ｜＜１０．０の条件式を満たすようにすることが好ましい。このような構成であれば、広角化が容易となるうえ、屈折率分布型レンズの製作が極めて容易となってコストダウンを図ることができる。また、コマ収差を減少させて結像性能を一段と向上させることができる。更には外部からの有害光を遮断し易くなり、フレア等による画質の低下を防止することができるようになる。
【００１１】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、屈折率分布型レンズの焦点距離をｆｋ、ワイドコンバーターレンズ全系の第１面から最終面までの長さをＬとしたときに、０．５＜｜ｆｋ｜／Ｌ＜５．０の条件を満たすことが好ましい。このような構成であれば、色収差及び像面湾曲の補正が容易となるうえ、屈折率分布型レンズの製造が容易となって、ワイドコンバーターレンズ全体の小型化が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るワイドコンバーターレンズの実施形態について説明する。ワイドコンバーターレンズは任意の結像レンズ系の物体側に装着されて用いられるフロントコンバーターレンズの一種であり、先ず、このフロントコンバーターレンズについて光学的に説明する。フロントコンバーターレンズとは、上記のように任意の結像レンズ系（例えば撮像レンズ）の物体側に装着されて、物体側から入射した平行光束を像側へ平行光束として出射する光学系（アフォーカル光学系）をいう。この場合、フロントコンバーターレンズのアフォーカル倍率Ｍは、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する出射側の比（｜θｏｕｔ／θｉｎ｜：θｏｕｔは出射側の軸上近軸光線の傾角であり、θｉｎは入射側の軸上近軸光線の傾角である）を示す。ワイドコンバーターレンズとはこのようなフロントコンバーターレンズのうち、結像レンズ系の物体側に取り付けられてレンズ系全体の焦点距離を短い方に変化させる光学系をいい、上記アフォーカル倍率Ｍを１．０よりも小さくする（すなわち広角化の機能を有する）ものである。
【００１３】
ワイドコンバーターレンズを構成する光学系としては、逆ガリレオ型の光学系が知られている。この逆ガリレオ型の光学系は、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を配置するとともに、第１レンズ群の物体側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置を一致させた構成となっている。その結果、物体側から平行に入射した光線束はワイドコンバーターレンズを通過した後、光束径が拡大された状態で像側へ平行に出射する。したがって、ワイドコンバーターレンズはアフォーカルコンバーターとも呼ばれ、この逆ガリレオ型のワイドコンバーターレンズにおけるアフォーカル倍率Ｍは、第１レンズ群の焦点距離をｆＦとし、第２レンズ群の焦点距離をｆＲとすると、下の式（ａ）で表される。
【００１４】
【数１】
Ｍ＝｜ｆＦ｜／ｆＲ ・・・ （ａ）
【００１５】
但し、第１レンズ群の物体側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置とを一致させていないときでも、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する出射側の比（｜θｏｕｔ／θｉｎ｜）でＭ＝｜θｏｕｔ／θｉｎ｜と定義する。
【００１６】
なお、このＭの値は、ワイドコンバーターレンズのレンズデータの部分のみを近軸追跡計算することによって求められる。すなわち、結像レンズ系によらず、ワイドコンバーターレンズのアフォーカル倍率Ｍはワイドコンバーターレンズ単体の構成パラメータによって定まる。但し、実用的には、第１レンズ群の物体側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置とを厳密に一致させる必要はなく、第１レンズ群及び第２レンズ群の少なくとも一方を光軸上に移動させてピント合わせ（焦点合わせ）をするか、後方の結像レンズ系（例えば撮影レンズ）でピント合わせをすることができる範囲内において双方の焦点位置を十分に近接させておけばよい。このように双方の焦点位置が厳密に一致していない場合でも、アフォーカル倍率Ｍとは、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する出射側の比と考えるものとする。なお、このときのアフォーカル倍率Ｍは上記式（ａ）からずれるが、そのずれ量はわずかである。
【００１７】
なお、これら双方の焦点位置を厳密に一致させた場合、ワイドコンバーターレンズと、その像側に位置する任意の結像レンズ系（焦点距離をｆとする）の合成焦点距離はＭ×ｆで与えられる。ここで、双方の焦点位置が一致していない場合はＭ×ｆから若干外れてしまうが、合成した全体の光学系（ワイドコンバーターレンズ＋結像レンズ系）の焦点距離は、近軸光線追跡計算をすることによって求めることが可能である。ここで、アフォーカル系とは、一般に、一組の物点と像点が無限遠にある光学系、つまり、全系で焦点距離なしの光学系を示す。なお、本発明においてアフォーカル系とは、コンバーターレンズ単体の焦点距離をｆｃとしたとき、下式（ｂ）を満足するものとする。但し、ｆｃは単位ｍで表記するものとする。 従って、１／ｆｃの単位は１／ｍである。
【００１８】
【数２】
−１０＜１／ｆｃ＜１０ ・・・（ｂ）
【００１９】
なお、本発明のワイドコンバーターレンズのような付加的な光学系では、それ自体において収差を十分に除去しておかないと、結像レンズ系（例えば撮影レンズ）と組み合わせた状態における合成光学系（ワイドコンバーターレンズ＋撮影レンズ）での収差が劣化してしまい、その結像性能が低下してしまうので注意が必要である。本発明は、このような逆ガリレオ型のワイドコンバーターレンズにおいて屈折率分布型レンズを用いることにより、小型であるにも拘わらず、収差発生の少ない、優れた結像性能を得る手法を見出したものである。
【００２０】
次に、屈折率分布型レンズについて説明する。一般に、光学ガラス材料には、無色、透明、均質なものが用いられているが、屈折率分布型レンズとは均質ではなく、屈折率が媒質中で連続的に変化しているものをいう。そして、基本的には、アキシャル型、ラディアル型があることが知られている。アキシャル型とは、光軸方向に屈折率が連続的に変化しているものをいい、ラディアル型とは、光軸と垂直な方向に屈折率が連続的に変化しているものをいう。また、これらの組み合わせもあり得る。図６（Ａ）はアキシャル型の屈折率分布型レンズ１を光軸と垂直な方向から見た断面図であり、光軸と垂直な線は屈折率が等しいポイントを連ねている（すなわち屈折率の等高線を示している）。また、図６（Ｂ）はラディアル型の屈折率分布型レンズ２を光軸と垂直な方向から見た断面図であり、光軸と平行な線は屈折率が等しいポイントを連ねている。そして、このアキシャル型の屈折率分布型レンズは、近年、大口径のものの製作が可能となったため、実用に供することが可能となった。
【００２１】
このアキシャル型の屈折率分布型レンズについてもう少し述べると、屈折面及び媒質内での局所的な屈折率変化によって、非球面レンズのような作用を有することや、ガラス分散値がレンズ内で連続的に変化することにより、貼り合わせレンズのような効果を有することから、単レンズでも良好な色収差補正能力を有している。このため、高価な非球面レンズや特殊低分散ガラスでしか達し得ない（通常のガラスでは達し得ない）良好な色収差補正が可能である。
【００２２】
このような技術的背景から、本発明に係るワイドコンバーターレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を備えたアフォーカル系の光学系を基本構成としつつ、第１レンズ群の最も物体側の位置には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有するとともに、第２レンズ群中には少なくとも１つの凸レンズを有している。そして、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが、光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズ（上述のアキシャル型の屈折率分布型レンズ）からなっている。このため本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、色収差補正が良好に補正されることとなり、８０度以上の広画角においても優れた結像性能が得られる。また、屈折率分布型レンズを使用することにより収差補正に要するレンズ枚数を少なくすることができるので、安価かつ軽量コンパクトな構成にすることもできる。
【００２３】
ここで、屈折率分布型レンズにおける光軸方向の屈折率の分布は、光線の進行方向に屈折率が減少するものであることが好ましい。このようにすれば光線が光軸より離れるに従ってその光線の屈折角は小さくなり、歪曲収差を減少させる補正を極めて有効に行うことができるからである。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、屈折率分布型レンズの光軸上における屈折率の変化量は、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間において（すなわち基準線での屈折率の変化量が）０．０１以上であることが好ましい。これによりワイドコンバーターレンズ全体のサイズを小さくすることができ、より小型でかつ軽量な構成とすることができる。
【００２４】
第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれのレンズを屈折率分布型レンズとするかは基本的には任意であるが、屈折率分布型レンズは第１レンズ群中の上記負メニスカスレンズ若しくは第２レンズ群中の上記凸レンズであることが特に好ましい。このような構成であれば、色収差の補正をより良好に行うことができる。なお、第２レンズ群中の上記凸レンズを屈折率分布型レンズとする場合には、この凸レンズは更に両凸レンズであることが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、上記のように、第１レンズ群中の負メニスカスレンズ若しくは第２レンズ群中の凸レンズが、光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなっているときには（上記凸レンズは両凸レンズであるときが特に好ましい）、屈折率分布型レンズの物体側の有効径（直径）をＣ、第１レンズ群の焦点距離をｆｒとしたときに、下の条件式（１）を満たすようにすることが好ましい。
【００２６】
【数３】
０．１＜Ｃ／｜ｆｒ｜＜１０．０ ・・・ （１）
【００２７】
この条件式（１）は、屈折率分布型レンズの適切な有効径を規定するものである。Ｃ／｜ｆｒ｜の値が上記条件式（１）の下限を下回ると、この屈折率分布型レンズの有効径がワイドコンバーターレンズ全系の長さに対して小さくなり過ぎ、広角化が困難となるばかりか、十分な周辺光量の確保が難しくなる。反対に、Ｃ／｜ｆｒ｜の値が条件式（１）の上限を上回ると、屈折率分布型レンズの製作が極めて困難となるばかりか、レンズの研磨や心取りが困難となってコストアップにつながってしまう。しかも、有効径Ｃが大きくなり過ぎてコマ収差が増大するので結像性能が劣化してしまう。更には、外部からの有害光が入り易くなり、フレア等による画質の低下を招き易くなる。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（１）の上限値を２．０とすることが好ましい。また、下限値については０．２とすることが好ましい。
【００２８】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、屈折率分布型レンズの焦点距離をｆｋとし、ワイドコンバーターレンズ全系の第１面から最終面までの長さ（すなわち本ワイドコンバーターレンズの全長）をＬとしたときに、下の条件式を満足していることが好ましい。
【００２９】
【数４】
０．５＜｜ｆｋ｜／Ｌ＜５．０ ・・・ （２）
【００３０】
上記条件式（２）は、屈折率分布型レンズの焦点距離と本発明のワイドコンバーターレンズの全長との適正なる比を定めたものである。｜ｆｋ｜／Ｌの値が条件式（２）の上限を上回ると、屈折率分布型レンズの焦点距離が長くなり過ぎ、収差バランスを失い易くなり、特に像面湾曲の補正が困難となる。そして、レンズ面の曲率半径の大きさが小さくなって屈折率分布型レンズの製造が困難となる不都合が生じる。逆に、｜ｆｋ｜／Ｌの値が条件式（２）の下限を下回ると、屈折率分布型レンズの焦点距離が小さくなり過ぎ、この結果、ワイドコンバーターレンズの全長が大きくなり過ぎて小型化が困難となるばかりか、色収差補正の能力が不足してしまい、十分な色収差補正の達成が困難となる。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（２）の上限値を３．０とすることが望ましい。また、下限値については１．０とすることが望ましい。
【００３１】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズにおいて、更に優れた性能を達成するには、第１レンズ群の最も物体側に位置する負メニスカスレンズにおける物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２としたときに、下の条件式（３）を満足していることが好ましい。
【００３２】
【数５】
０．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜３．０ ・・・（３）
【００３３】
上記条件式（３）は、第１レンズ群の上記負メニスカスレンズの適切な形状を規定するものである。ここで、（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）の値が条件式（３）の上限を上回ると、レンズの研磨や芯取りが困難となりコストアップにつながる。また、上記負メニスカスレンズが屈折率分布型レンズである場合には、その製作が極めて困難となる。反対に、（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）の値が条件式（３）の下限を下回ると、非点収差や倍率色収差などの軸収差の劣化が大きくなり好ましくない。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（３）の上限値を２．５とすることが好ましい。また、下限値については０．８とすることが好ましい。
【００３４】
また、第１レンズ群中、最も大きな空気間隔を隔てて位置している負メニスカスレンズにおける像側の面の曲率半径をＲＦとし、第２レンズ群中の両凸レンズ（複数ある場合には最も物体側に位置するもの）における物体側の面の曲率半径をＲＭとしたときに、下の条件式（４）が満足されることが好ましい。
【００３５】
【数６】
０．０＜ＲＦ／ＲＭ＜３．０ ・・・ （４）
【００３６】
上記条件式（４）は、最も大きな空気間隔を隔てて位置している負メニスカスレンズにおける像側の面の曲率半径ＲＦと、第２レンズ群中の両凸レンズにおける物体側の面の曲率半径ＲＭとの比の適切な値を規定する。ＲＦ＞０．０であり、かつＲＭが無限大のときに（両凸レンズにおける物体側の面が平面のとき）にＲＦ／ＲＭ＝０．０となる。ＲＦ／ＲＭの値が条件式（４）の下限、上限のいずれを外れても、第１レンズ群における負メニスカスレンズで発生する正の球面収差と、第２レンズ群における凸レンズで発生する負の球面収差とをバランス良く相殺することが困難となる。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（４）の上限値を１．０とすることが好ましい。
【００３７】
更に、本発明に係るワイドコンバーターレンズにおいては、第２レンズ群中の凸レンズ（複数ある場合には最も物体側に位置するもの）のｄ線（λ＝５８７．５６２ｎｍ）に対する屈折率をＮとしたときに、下の条件式（５）を満足していることが好ましい。
【００３８】
【数７】
Ｎ＜１．８２ ・・・ （５）
【００３９】
上記条件式（５）は、第２レンズ群中に設けられる凸レンズの屈折率Ｎの適正なる範囲を定めたものである。この屈折率Ｎの値は、上記凸レンズが屈折率分布型レンズである場合には、最も物体側に位置する面の光軸上における頂点でのｄ線に対する屈折率を示すものとする。ここで、Ｎの値が条件式（５）の上限を超えると、レンズ系全体のペッツバール和が小さくなり過ぎてしまい、その結果、像面湾曲が甚大となって良好な結像性能が得られなくなる不都合が生じてしまう。
【００４０】
また、第１レンズ群の負メニスカスレンズ（第１レンズ群に負メニスカスレンズが２つ以上設けられている場合、最も物体側に位置する負メニスカスレンズ）が良好な光学性能を発揮するようにするためには、ｄ線に対する屈折率が１．７以上であることが好ましい。この屈折率の値は、上記負メニスカスレンズが屈折率分布型レンズである場合には、最も物体側に位置する面の光軸上における頂点でのｄ線に対する屈折率を示すものとする。なお、第１レンズ群において、上記負メニスカスレンズの像側に凸レンズが位置している場合には、この凸レンズのｄ線に対する屈折率は１．６以上であることが好ましい。
【００４１】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズは、撮影レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号とカメラの作動のシーケンス制御を行う制御手段とに基づいて適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、ブレ制御装置により定められたブレ補正量に基づいて防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組み合わせて、防振レンズシステムを構成することもできる。この場合、上記防振レンズ群は比較的小型である第２レンズ群或いは第２レンズ群の一部とし、これを光軸と直交する方向にシフトするように構成することが好ましい。また、本発明に係るワイドコンバーターレンズを構成する各レンズに加えて非球面レンズや回折光学素子等を用いることにより、更に良好な光学性能が得られることはいうまでもない。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明に係るワイドコンバーターレンズの具体的な実施例について説明する。下に示す３つの実施例では、図１及び図３に示すように、本発明のワイドコンバーターレンズそれぞれが、物体側から順に、物体側の位置に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有した負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、少なくとも一つの凸レンズを有した正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２を備えるとともに、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる構成とし、これを結像レンズ系としての撮影レンズＭＬの前方（物体側）に取り付けて合成光学系を構成した。また、各実施例においては、収差特性の算出対象としてｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、ｅ線（波長５４６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）及びＦ線（波長４８６．１ｎｍ）の各スペクトル線を選んだ。
【００４３】
なお、ここに示す２つの実施例では、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた１つの負メニスカスレンズのみから構成されているが、これは物体側に凸面を向けた２つの負メニスカスレンズから構成されていてもよい。但し、できるだけコンパクトなワイドコンバーターレンズを実現するには、第１レンズ群は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとすることが好ましい。また、ここに示す２つの実施例では、第２レンズ群は１つの凸レンズのみで構成されているが、これは２つ以上の凸レンズから構成されていても構わない。
【００４４】
（第１実施例）
図１に、本発明の第１実施例に係るワイドコンバーターレンズＷＬ１と撮影レンズＭＬとからなる合成光学系のレンズ構成を示す。本第１実施例におけるワイドコンバーターレンズＷＬ１では、図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１を配置して負の屈折力を有するレンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２には両凸レンズＬ２を配置して正の屈折力を有するレンズ群を構成した。また、撮影レンズＭＬは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３、両凸レンズＬ４、開口絞りＳ、負メニスカスレンズＬ５、両凸レンズＬ６及び正メニスカスレンズＬ７を配置した。
【００４５】
本実施例では、第２レンズ群Ｇ２の両凸レンズＬ２が屈折率分布型レンズｇｒからなっており、その屈折率分布は光線の進行方向に屈折率が減少するものとなるように構成した。更に本実施例では、第１レンズ群の最も物体側に位置する負メニスカスレンズ（ここでは負メニスカスレンズＬ１）のｄ線に対する屈折率が１．７以上であるという前述の条件も満たしたものとなっている。更に、本実施例では、負メニスカスレンズの像側に凸レンズ（ここでは両凸レンズＬ２）が位置しており、この凸レンズのｄ線に対する屈折率が１．６以上であるという前述の条件も満たしている（後述の表１参照）。
【００４６】
下の表１に、本第１実施例における各レンズの諸元を示す（長さの単位は全てｍｍであるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。他の実施例についても同じ）。表１における面番号１〜４はワイドコンバーターレンズＷＬ１に関するものであり、それぞれ図１における符号１〜４に対応する。また、表１における面番号５〜１５は撮影レンズＭＬに関するものであり、それぞれ図１における符号５〜１５に対応する。また、表１におけるｒはレンズ面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径）を、ｄはレンズ面の間隔を、ｎ（ｄ）はｄ線に対する屈折率を、ｎ（ｇ）はｇ線に対する屈折率を、ｎ（ｅ）はｅ線に対する屈折率を、ｎ（Ｃ）はＣ線に対する屈折率を、ｎ（Ｆ）はＦ線に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００４７】
図５は本第１実施例及び後述の第２実施例において用いられる撮影レンズＭＬ単体の無限遠合焦点状態での諸収差図を示している。この図から分かるように、本発明のワイドコンバーターレンズを装着する前の撮影レンズＭＬはその単体において諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有していることが分かる。
【００４８】
【表１】
【００４９】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。また、屈折率分布型レンズ（ここではレンズＬ２）の光軸上における屈折率の変化量は、上記のように、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間でｄ線、ｇ線、ｅ線、Ｃ線及びＦ線の全てについて０．０８以上であった。
【００５０】
図２は第１実施例における光学系の無限遠合焦点状態での諸収差図であり、ｄはｄ線を、ｇはｇ線を、ｅはｅ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。また、球面収差図におけるＨは最大の入射高を１に規格化した入射高を、非点収差図及び歪曲収差図におけるＹは像高の最大値をそれぞれ示している。更に、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している（後述する第２実施例についても同様）。これら収差図より、本第１実施例では諸収差が良好に補正されており、合成光学系（ワイドコンバーターレンズＷＬ１＋撮影レンズＭＬ）全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。なお、この実施例における画角はおよそ８５度であった。
【００５１】
（第２実施例）
図３に、本発明の第２実施例に係るワイドコンバーターレンズＷＬ２と撮影レンズＭＬとからなる合成光学系のレンズ構成を示す。本第２実施例におけるワイドコンバーターレンズＷＬ２では、図３に示すように、第１レンズ群Ｇ１には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１を配置して負の屈折力を有するレンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２には両凸レンズＬ２を配置して正の屈曲力を有するレンズ群を構成した。また、撮影レンズには上述の第１実施例において用いたものを使用した。
【００５２】
本実施例では、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１が屈折率分布型レンズｇｒからなっており、その屈折率分布は光線の進行方向に屈折率が減少するものとなるように構成した。更に本実施例では、第１レンズ群の最も物体側に位置する負メニスカスレンズ（ここでは負メニスカスレンズＬ１）のｄ線に対する屈折率が１．７以上であるという前述の条件も満たしたものとなっている。更に、本実施例では、負メニスカスレンズの像側に凸レンズ（ここでは両凸レンズＬ２）が位置しており、この凸レンズのｄ線に対する屈折率が１．６以上であるという前述の条件も満たしている（後述の表２参照）。
【００５３】
下の表２に、本第２実施例における各レンズの諸元を示す。表２における面番号１〜４はワイドコンバーターレンズＷＬ２に関するものであり、それぞれ図３における符号１〜４に対応する。また、表２における面番号５〜１５は撮影レンズＭＬに関するものであり、それぞれ図３における符号５〜１５に対応する。また、表１におけるｒ、ｄ、ｎ（ｄ）、ｎ（ｇ）、ｎ（ｅ）、ｎ（Ｃ）及びｎ（Ｆ）についての説明は上述の第１実施例の場合と同様である。
【００５４】
【表２】
【００５５】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。また、屈折率分布型レンズ（ここではレンズＬ１）の光軸上における屈折率の変化量は、上記のように、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間でｄ線、ｇ線、ｅ線、Ｃ線及びＦ線の全てについて０．０３以上であった。
【００５６】
図４は第２実施例における光学系の無限遠合焦点状態での諸収差図である。これ各収差図より、本第２実施例では諸収差が良好に補正されており、合成光学系（ワイドコンバーターレンズＷＬ２＋撮影レンズＭＬ）全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。なお、この実施例における画角はおよそ８５度であった。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる構成を採ることにより、色収差補正が良好に補正されるので、８０度以上の広画角においても優れた結像性能が得られる。また、屈折率分布型レンズを使用することにより収差補正に要するレンズ枚数を少なくすることができるので、安価かつ軽量コンパクトな構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るワイドコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す図である。
【図２】第１実施例における合成光学系の諸収差図である。
【図３】本発明の第２実施例に係るワイドコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す図である。
【図４】第２実施例における合成光学系の諸収差図である。
【図５】第１及び第２実施例における撮影レンズ単体の諸収差図である。
【図６】（Ａ）はアキシャル型の屈折率分布型レンズを光軸と垂直な方向から見た断面図であり、（Ｂ）はラディアル型の屈折率分布型レンズを光軸と垂直な方向から見た断面図である。
【符号の説明】
ＷＬ１ ワイドコンバーターレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
ｇｒ 屈折率分布型レンズ
ＭＬ 撮影レンズ
Ｉ 像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズの物体側に装着してレンズ系全体の焦点距離を短くし、撮影画角を広げるためのワイドコンバーターレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮影レンズの物体側に装着し、レンズ系全体の焦点距離を短くして撮影画角を広げるワイドコンバーターレンズが知られており、ディジタルカメラ等に用いられている。このようなワイドコンバーターレンズは多くの場合、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を配置したうえで、これら両レンズ群の焦点位置をほぼ一致させ、物体側から入射した平行光束が同じく平行光束として出射するアフォーカル光学系として構成される。下記の特許文献にはこのような従来のワイドコンバーターレンズの例が示されており、物体側から順に負の屈折力を有する１枚の負レンズ、正の屈折力を有する１枚の正レンズが配置された計２枚のレンズからなる、比較的単純な構成のものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１３８３８９号公報
【特許文献２】
特開平７−２０９５８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２つの公報に開示されたワイドコンバーターレンズにおいては、いずれもレンズ枚数が少なく単純な構成であるため小型軽量化が図れるものの、カメラ等への装着時における収差（特に歪曲収差）が大きく、結像性能が不充分であるという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成でありながら収差の発生が少なく、広画角においても結像性能が良好な構成のワイドコンバーターレンズを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るワイドコンバーターレンズは、撮影レンズの物体側に装着して用いられるワイドコンバーターレンズにおいて、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を備えてアフォーカル系を構成し、第１レンズ群の最も物体側の位置に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有するとともに、第２レンズ群中に少なくとも１つの凸レンズを有し、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる。
【０００７】
本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる構成を採ることにより、色収差補正が良好に補正されるので、８０度以上の広画角においても優れた結像性能が得られる。また、屈折率分布型レンズを使用することにより収差補正に要するレンズ枚数を少なくすることができるので、安価かつ軽量コンパクトな構成にすることもできる。
【０００８】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、上記屈折率分布型レンズにおける屈折率の分布は光線の進行方向に屈折率が減少するものであるとともに、その屈折率分布型レンズの光軸上における屈折率の変化量は、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間において（すなわち基準線での屈折率の変化量が）０．０１以上であることが好ましい。これによりワイドコンバーターレンズ全体のサイズを小さくすることができ、より小型でかつ軽量な構成とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、第１レンズ群中の上記負メニスカスレンズが上記屈折率分布型レンズからなることが好ましい。或いは、第２レンズ群中の上記凸レンズが上記屈折率分布型レンズからなることが好ましい。このような構成であれば、色収差の補正をより良好に行うことができる。なお、第２レンズ群中の上記凸レンズが屈折率分布型レンズからなる場合には、この凸レンズは更に両凸レンズからなることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、上記のように、第１レンズ群中の負メニスカスレンズ又は第２レンズ群中の凸レンズが上記屈折率分布型レンズからなるときには（上記凸レンズは両凸レンズであるときが特に好ましい）、この屈折率分布型レンズの物体側の有効径（直径）をＣ、第１レンズ群の焦点距離をｆｒとしたときに、０．１＜Ｃ／｜ｆｒ｜＜１０．０の条件式を満たすようにすることが好ましい。このような構成であれば、広角化が容易となるうえ、屈折率分布型レンズの製作が極めて容易となってコストダウンを図ることができる。また、コマ収差を減少させて結像性能を一段と向上させることができる。更には外部からの有害光を遮断し易くなり、フレア等による画質の低下を防止することができるようになる。
【００１１】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、屈折率分布型レンズの焦点距離をｆｋ、ワイドコンバーターレンズ全系の第１面から最終面までの長さをＬとしたときに、０．５＜｜ｆｋ｜／Ｌ＜５．０の条件を満たすことが好ましい。このような構成であれば、色収差及び像面湾曲の補正が容易となるうえ、屈折率分布型レンズの製造が容易となって、ワイドコンバーターレンズ全体の小型化が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るワイドコンバーターレンズの実施形態について説明する。ワイドコンバーターレンズは任意の結像レンズ系の物体側に装着されて用いられるフロントコンバーターレンズの一種であり、先ず、このフロントコンバーターレンズについて光学的に説明する。フロントコンバーターレンズとは、上記のように任意の結像レンズ系（例えば撮像レンズ）の物体側に装着されて、物体側から入射した平行光束を像側へ平行光束として出射する光学系（アフォーカル光学系）をいう。この場合、フロントコンバーターレンズのアフォーカル倍率Ｍは、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する出射側の比（｜θｏｕｔ／θｉｎ｜：θｏｕｔは出射側の軸上近軸光線の傾角であり、θｉｎは入射側の軸上近軸光線の傾角である）を示す。ワイドコンバーターレンズとはこのようなフロントコンバーターレンズのうち、結像レンズ系の物体側に取り付けられてレンズ系全体の焦点距離を短い方に変化させる光学系をいい、上記アフォーカル倍率Ｍを１．０よりも小さくする（すなわち広角化の機能を有する）ものである。
【００１３】
ワイドコンバーターレンズを構成する光学系としては、逆ガリレオ型の光学系が知られている。この逆ガリレオ型の光学系は、物体側から順に負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を配置するとともに、第１レンズ群の物体側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置を一致させた構成となっている。その結果、物体側から平行に入射した光線束はワイドコンバーターレンズを通過した後、光束径が拡大された状態で像側へ平行に出射する。したがって、ワイドコンバーターレンズはアフォーカルコンバーターとも呼ばれ、この逆ガリレオ型のワイドコンバーターレンズにおけるアフォーカル倍率Ｍは、第１レンズ群の焦点距離をｆＦとし、第２レンズ群の焦点距離をｆＲとすると、下の式（ａ）で表される。
【００１４】
【数１】
Ｍ＝｜ｆＦ｜／ｆＲ ・・・ （ａ）
【００１５】
但し、第１レンズ群の物体側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置とを一致させていないときでも、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する出射側の比（｜θｏｕｔ／θｉｎ｜）でＭ＝｜θｏｕｔ／θｉｎ｜と定義する。
【００１６】
なお、このＭの値は、ワイドコンバーターレンズのレンズデータの部分のみを近軸追跡計算することによって求められる。すなわち、結像レンズ系によらず、ワイドコンバーターレンズのアフォーカル倍率Ｍはワイドコンバーターレンズ単体の構成パラメータによって定まる。但し、実用的には、第１レンズ群の物体側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置とを厳密に一致させる必要はなく、第１レンズ群及び第２レンズ群の少なくとも一方を光軸上に移動させてピント合わせ（焦点合わせ）をするか、後方の結像レンズ系（例えば撮影レンズ）でピント合わせをすることができる範囲内において双方の焦点位置を十分に近接させておけばよい。このように双方の焦点位置が厳密に一致していない場合でも、アフォーカル倍率Ｍとは、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する出射側の比と考えるものとする。なお、このときのアフォーカル倍率Ｍは上記式（ａ）からずれるが、そのずれ量はわずかである。
【００１７】
なお、これら双方の焦点位置を厳密に一致させた場合、ワイドコンバーターレンズと、その像側に位置する任意の結像レンズ系（焦点距離をｆとする）の合成焦点距離はＭ×ｆで与えられる。ここで、双方の焦点位置が一致していない場合はＭ×ｆから若干外れてしまうが、合成した全体の光学系（ワイドコンバーターレンズ＋結像レンズ系）の焦点距離は、近軸光線追跡計算をすることによって求めることが可能である。ここで、アフォーカル系とは、一般に、一組の物点と像点が無限遠にある光学系、つまり、全系で焦点距離なしの光学系を示す。なお、本発明においてアフォーカル系とは、コンバーターレンズ単体の焦点距離をｆｃとしたとき、下式（ｂ）を満足するものとする。但し、ｆｃは単位ｍで表記するものとする。 従って、１／ｆｃの単位は１／ｍである。
【００１８】
【数２】
−１０＜１／ｆｃ＜１０ ・・・（ｂ）
【００１９】
なお、本発明のワイドコンバーターレンズのような付加的な光学系では、それ自体において収差を十分に除去しておかないと、結像レンズ系（例えば撮影レンズ）と組み合わせた状態における合成光学系（ワイドコンバーターレンズ＋撮影レンズ）での収差が劣化してしまい、その結像性能が低下してしまうので注意が必要である。本発明は、このような逆ガリレオ型のワイドコンバーターレンズにおいて屈折率分布型レンズを用いることにより、小型であるにも拘わらず、収差発生の少ない、優れた結像性能を得る手法を見出したものである。
【００２０】
次に、屈折率分布型レンズについて説明する。一般に、光学ガラス材料には、無色、透明、均質なものが用いられているが、屈折率分布型レンズとは均質ではなく、屈折率が媒質中で連続的に変化しているものをいう。そして、基本的には、アキシャル型、ラディアル型があることが知られている。アキシャル型とは、光軸方向に屈折率が連続的に変化しているものをいい、ラディアル型とは、光軸と垂直な方向に屈折率が連続的に変化しているものをいう。また、これらの組み合わせもあり得る。図６（Ａ）はアキシャル型の屈折率分布型レンズ１を光軸と垂直な方向から見た断面図であり、光軸と垂直な線は屈折率が等しいポイントを連ねている（すなわち屈折率の等高線を示している）。また、図６（Ｂ）はラディアル型の屈折率分布型レンズ２を光軸と垂直な方向から見た断面図であり、光軸と平行な線は屈折率が等しいポイントを連ねている。そして、このアキシャル型の屈折率分布型レンズは、近年、大口径のものの製作が可能となったため、実用に供することが可能となった。
【００２１】
このアキシャル型の屈折率分布型レンズについてもう少し述べると、屈折面及び媒質内での局所的な屈折率変化によって、非球面レンズのような作用を有することや、ガラス分散値がレンズ内で連続的に変化することにより、貼り合わせレンズのような効果を有することから、単レンズでも良好な色収差補正能力を有している。このため、高価な非球面レンズや特殊低分散ガラスでしか達し得ない（通常のガラスでは達し得ない）良好な色収差補正が可能である。
【００２２】
このような技術的背景から、本発明に係るワイドコンバーターレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を備えたアフォーカル系の光学系を基本構成としつつ、第１レンズ群の最も物体側の位置には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有するとともに、第２レンズ群中には少なくとも１つの凸レンズを有している。そして、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが、光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズ（上述のアキシャル型の屈折率分布型レンズ）からなっている。このため本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、色収差補正が良好に補正されることとなり、８０度以上の広画角においても優れた結像性能が得られる。また、屈折率分布型レンズを使用することにより収差補正に要するレンズ枚数を少なくすることができるので、安価かつ軽量コンパクトな構成にすることもできる。
【００２３】
ここで、屈折率分布型レンズにおける光軸方向の屈折率の分布は、光線の進行方向に屈折率が減少するものであることが好ましい。このようにすれば光線が光軸より離れるに従ってその光線の屈折角は小さくなり、歪曲収差を減少させる補正を極めて有効に行うことができるからである。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、屈折率分布型レンズの光軸上における屈折率の変化量は、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間において（すなわち基準線での屈折率の変化量が）０．０１以上であることが好ましい。これによりワイドコンバーターレンズ全体のサイズを小さくすることができ、より小型でかつ軽量な構成とすることができる。
【００２４】
第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれのレンズを屈折率分布型レンズとするかは基本的には任意であるが、屈折率分布型レンズは第１レンズ群中の上記負メニスカスレンズ若しくは第２レンズ群中の上記凸レンズであることが特に好ましい。このような構成であれば、色収差の補正をより良好に行うことができる。なお、第２レンズ群中の上記凸レンズを屈折率分布型レンズとする場合には、この凸レンズは更に両凸レンズであることが好ましい。
【００２５】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、上記のように、第１レンズ群中の負メニスカスレンズ若しくは第２レンズ群中の凸レンズが、光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなっているときには（上記凸レンズは両凸レンズであるときが特に好ましい）、屈折率分布型レンズの物体側の有効径（直径）をＣ、第１レンズ群の焦点距離をｆｒとしたときに、下の条件式（１）を満たすようにすることが好ましい。
【００２６】
【数３】
０．１＜Ｃ／｜ｆｒ｜＜１０．０ ・・・ （１）
【００２７】
この条件式（１）は、屈折率分布型レンズの適切な有効径を規定するものである。Ｃ／｜ｆｒ｜の値が上記条件式（１）の下限を下回ると、この屈折率分布型レンズの有効径がワイドコンバーターレンズ全系の長さに対して小さくなり過ぎ、広角化が困難となるばかりか、十分な周辺光量の確保が難しくなる。反対に、Ｃ／｜ｆｒ｜の値が条件式（１）の上限を上回ると、屈折率分布型レンズの製作が極めて困難となるばかりか、レンズの研磨や心取りが困難となってコストアップにつながってしまう。しかも、有効径Ｃが大きくなり過ぎてコマ収差が増大するので結像性能が劣化してしまう。更には、外部からの有害光が入り易くなり、フレア等による画質の低下を招き易くなる。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（１）の上限値を２．０とすることが好ましい。また、下限値については０．２とすることが好ましい。
【００２８】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、屈折率分布型レンズの焦点距離をｆｋとし、ワイドコンバーターレンズ全系の第１面から最終面までの長さ（すなわち本ワイドコンバーターレンズの全長）をＬとしたときに、下の条件式を満足していることが好ましい。
【００２９】
【数４】
０．５＜｜ｆｋ｜／Ｌ＜５．０ ・・・ （２）
【００３０】
上記条件式（２）は、屈折率分布型レンズの焦点距離と本発明のワイドコンバーターレンズの全長との適正なる比を定めたものである。｜ｆｋ｜／Ｌの値が条件式（２）の上限を上回ると、屈折率分布型レンズの焦点距離が長くなり過ぎ、収差バランスを失い易くなり、特に像面湾曲の補正が困難となる。そして、レンズ面の曲率半径の大きさが小さくなって屈折率分布型レンズの製造が困難となる不都合が生じる。逆に、｜ｆｋ｜／Ｌの値が条件式（２）の下限を下回ると、屈折率分布型レンズの焦点距離が小さくなり過ぎ、この結果、ワイドコンバーターレンズの全長が大きくなり過ぎて小型化が困難となるばかりか、色収差補正の能力が不足してしまい、十分な色収差補正の達成が困難となる。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（２）の上限値を３．０とすることが望ましい。また、下限値については１．０とすることが望ましい。
【００３１】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズにおいて、更に優れた性能を達成するには、第１レンズ群の最も物体側に位置する負メニスカスレンズにおける物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２としたときに、下の条件式（３）を満足していることが好ましい。
【００３２】
【数５】
０．５＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）＜３．０ ・・・（３）
【００３３】
上記条件式（３）は、第１レンズ群の上記負メニスカスレンズの適切な形状を規定するものである。ここで、（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）の値が条件式（３）の上限を上回ると、レンズの研磨や芯取りが困難となりコストアップにつながる。また、上記負メニスカスレンズが屈折率分布型レンズである場合には、その製作が極めて困難となる。反対に、（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）の値が条件式（３）の下限を下回ると、非点収差や倍率色収差などの軸収差の劣化が大きくなり好ましくない。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（３）の上限値を２．５とすることが好ましい。また、下限値については０．８とすることが好ましい。
【００３４】
また、第１レンズ群中、最も大きな空気間隔を隔てて位置している負メニスカスレンズにおける像側の面の曲率半径をＲＦとし、第２レンズ群中の両凸レンズ（複数ある場合には最も物体側に位置するもの）における物体側の面の曲率半径をＲＭとしたときに、下の条件式（４）が満足されることが好ましい。
【００３５】
【数６】
０．０＜ＲＦ／ＲＭ＜３．０ ・・・ （４）
【００３６】
上記条件式（４）は、最も大きな空気間隔を隔てて位置している負メニスカスレンズにおける像側の面の曲率半径ＲＦと、第２レンズ群中の両凸レンズにおける物体側の面の曲率半径ＲＭとの比の適切な値を規定する。ＲＦ＞０．０であり、かつＲＭが無限大のときに（両凸レンズにおける物体側の面が平面のとき）にＲＦ／ＲＭ＝０．０となる。ＲＦ／ＲＭの値が条件式（４）の下限、上限のいずれを外れても、第１レンズ群における負メニスカスレンズで発生する正の球面収差と、第２レンズ群における凸レンズで発生する負の球面収差とをバランス良く相殺することが困難となる。なお、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（４）の上限値を１．０とすることが好ましい。
【００３７】
更に、本発明に係るワイドコンバーターレンズにおいては、第２レンズ群中の凸レンズ（複数ある場合には最も物体側に位置するもの）のｄ線（λ＝５８７．５６２ｎｍ）に対する屈折率をＮとしたときに、下の条件式（５）を満足していることが好ましい。
【００３８】
【数７】
Ｎ＜１．８２ ・・・ （５）
【００３９】
上記条件式（５）は、第２レンズ群中に設けられる凸レンズの屈折率Ｎの適正なる範囲を定めたものである。この屈折率Ｎの値は、上記凸レンズが屈折率分布型レンズである場合には、最も物体側に位置する面の光軸上における頂点でのｄ線に対する屈折率を示すものとする。ここで、Ｎの値が条件式（５）の上限を超えると、レンズ系全体のペッツバール和が小さくなり過ぎてしまい、その結果、像面湾曲が甚大となって良好な結像性能が得られなくなる不都合が生じてしまう。
【００４０】
また、第１レンズ群の負メニスカスレンズ（第１レンズ群に負メニスカスレンズが２つ以上設けられている場合、最も物体側に位置する負メニスカスレンズ）が良好な光学性能を発揮するようにするためには、ｄ線に対する屈折率が１．７以上であることが好ましい。この屈折率の値は、上記負メニスカスレンズが屈折率分布型レンズである場合には、最も物体側に位置する面の光軸上における頂点でのｄ線に対する屈折率を示すものとする。なお、第１レンズ群において、上記負メニスカスレンズの像側に凸レンズが位置している場合には、この凸レンズのｄ線に対する屈折率は１．６以上であることが好ましい。
【００４１】
また、本発明に係るワイドコンバーターレンズは、撮影レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号とカメラの作動のシーケンス制御を行う制御手段とに基づいて適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、ブレ制御装置により定められたブレ補正量に基づいて防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組み合わせて、防振レンズシステムを構成することもできる。この場合、上記防振レンズ群は比較的小型である第２レンズ群或いは第２レンズ群の一部とし、これを光軸と直交する方向にシフトするように構成することが好ましい。また、本発明に係るワイドコンバーターレンズを構成する各レンズに加えて非球面レンズや回折光学素子等を用いることにより、更に良好な光学性能が得られることはいうまでもない。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明に係るワイドコンバーターレンズの具体的な実施例について説明する。下に示す３つの実施例では、図１及び図３に示すように、本発明のワイドコンバーターレンズそれぞれが、物体側から順に、物体側の位置に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有した負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、少なくとも一つの凸レンズを有した正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２を備えるとともに、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる構成とし、これを結像レンズ系としての撮影レンズＭＬの前方（物体側）に取り付けて合成光学系を構成した。また、各実施例においては、収差特性の算出対象としてｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、ｅ線（波長５４６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）及びＦ線（波長４８６．１ｎｍ）の各スペクトル線を選んだ。
【００４３】
なお、ここに示す２つの実施例では、第１レンズ群は、物体側に凸面を向けた１つの負メニスカスレンズのみから構成されているが、これは物体側に凸面を向けた２つの負メニスカスレンズから構成されていてもよい。但し、できるだけコンパクトなワイドコンバーターレンズを実現するには、第１レンズ群は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとすることが好ましい。また、ここに示す２つの実施例では、第２レンズ群は１つの凸レンズのみで構成されているが、これは２つ以上の凸レンズから構成されていても構わない。
【００４４】
（第１実施例）
図１に、本発明の第１実施例に係るワイドコンバーターレンズＷＬ１と撮影レンズＭＬとからなる合成光学系のレンズ構成を示す。本第１実施例におけるワイドコンバーターレンズＷＬ１では、図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１を配置して負の屈折力を有するレンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２には両凸レンズＬ２を配置して正の屈折力を有するレンズ群を構成した。また、撮影レンズＭＬは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３、両凸レンズＬ４、開口絞りＳ、負メニスカスレンズＬ５、両凸レンズＬ６及び正メニスカスレンズＬ７を配置した。
【００４５】
本実施例では、第２レンズ群Ｇ２の両凸レンズＬ２が屈折率分布型レンズｇｒからなっており、その屈折率分布は光線の進行方向に屈折率が減少するものとなるように構成した。更に本実施例では、第１レンズ群の最も物体側に位置する負メニスカスレンズ（ここでは負メニスカスレンズＬ１）のｄ線に対する屈折率が１．７以上であるという前述の条件も満たしたものとなっている。更に、本実施例では、負メニスカスレンズの像側に凸レンズ（ここでは両凸レンズＬ２）が位置しており、この凸レンズのｄ線に対する屈折率が１．６以上であるという前述の条件も満たしている（後述の表１参照）。
【００４６】
下の表１に、本第１実施例における各レンズの諸元を示す（長さの単位は全てｍｍであるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。他の実施例についても同じ）。表１における面番号１〜４はワイドコンバーターレンズＷＬ１に関するものであり、それぞれ図１における符号１〜４に対応する。また、表１における面番号５〜１５は撮影レンズＭＬに関するものであり、それぞれ図１における符号５〜１５に対応する。また、表１におけるｒはレンズ面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径）を、ｄはレンズ面の間隔を、ｎ（ｄ）はｄ線に対する屈折率を、ｎ（ｇ）はｇ線に対する屈折率を、ｎ（ｅ）はｅ線に対する屈折率を、ｎ（Ｃ）はＣ線に対する屈折率を、ｎ（Ｆ）はＦ線に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００４７】
図５は本第１実施例及び後述の第２実施例において用いられる撮影レンズＭＬ単体の無限遠合焦点状態での諸収差図を示している。この図から分かるように、本発明のワイドコンバーターレンズを装着する前の撮影レンズＭＬはその単体において諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有していることが分かる。
【００４８】
【表１】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。また、屈折率分布型レンズ（ここではレンズＬ２）の光軸上における屈折率の変化量は、上記のように、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間でｄ線、ｇ線、ｅ線、Ｃ線及びＦ線の全てについて０．０８以上であった。
【００５０】
図２は第１実施例における光学系の無限遠合焦点状態での諸収差図であり、ｄはｄ線を、ｇはｇ線を、ｅはｅ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。また、球面収差図におけるＨは最大の入射高を１に規格化した入射高を、非点収差図及び歪曲収差図におけるＹは像高の最大値をそれぞれ示している。更に、非点収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している（後述する第２実施例についても同様）。これら収差図より、本第１実施例では諸収差が良好に補正されており、合成光学系（ワイドコンバーターレンズＷＬ１＋撮影レンズＭＬ）全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。なお、この実施例における画角はおよそ８５度であった。
【００５１】
（第２実施例）
図３に、本発明の第２実施例に係るワイドコンバーターレンズＷＬ２と撮影レンズＭＬとからなる合成光学系のレンズ構成を示す。本第２実施例におけるワイドコンバーターレンズＷＬ２では、図３に示すように、第１レンズ群Ｇ１には物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１を配置して負の屈折力を有するレンズ群を構成し、第２レンズ群Ｇ２には両凸レンズＬ２を配置して正の屈曲力を有するレンズ群を構成した。また、撮影レンズには上述の第１実施例において用いたものを使用した。
【００５２】
本実施例では、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１が屈折率分布型レンズｇｒからなっており、その屈折率分布は光線の進行方向に屈折率が減少するものとなるように構成した。更に本実施例では、第１レンズ群の最も物体側に位置する負メニスカスレンズ（ここでは負メニスカスレンズＬ１）のｄ線に対する屈折率が１．７以上であるという前述の条件も満たしたものとなっている。更に、本実施例では、負メニスカスレンズの像側に凸レンズ（ここでは両凸レンズＬ２）が位置しており、この凸レンズのｄ線に対する屈折率が１．６以上であるという前述の条件も満たしている（後述の表２参照）。
【００５３】
下の表２に、本第２実施例における各レンズの諸元を示す。表２における面番号１〜４はワイドコンバーターレンズＷＬ２に関するものであり、それぞれ図３における符号１〜４に対応する。また、表２における面番号５〜１５は撮影レンズＭＬに関するものであり、それぞれ図３における符号５〜１５に対応する。また、表１におけるｒ、ｄ、ｎ（ｄ）、ｎ（ｇ）、ｎ（ｅ）、ｎ（Ｃ）及びｎ（Ｆ）についての説明は上述の第１実施例の場合と同様である。
【００５４】
【表２】
このように本実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。また、屈折率分布型レンズ（ここではレンズＬ１）の光軸上における屈折率の変化量は、上記のように、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間でｄ線、ｇ線、ｅ線、Ｃ線及びＦ線の全てについて０．０３以上であった。
【００５６】
図４は第２実施例における光学系の無限遠合焦点状態での諸収差図である。これ各収差図より、本第２実施例では諸収差が良好に補正されており、合成光学系（ワイドコンバーターレンズＷＬ２＋撮影レンズＭＬ）全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。なお、この実施例における画角はおよそ８５度であった。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るワイドコンバーターレンズでは、第１レンズ群及び第２レンズ群中のいずれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなる構成を採ることにより、色収差補正が良好に補正されるので、８０度以上の広画角においても優れた結像性能が得られる。また、屈折率分布型レンズを使用することにより収差補正に要するレンズ枚数を少なくすることができるので、安価かつ軽量コンパクトな構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るワイドコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す図である。
【図２】第１実施例における合成光学系の諸収差図である。
【図３】本発明の第２実施例に係るワイドコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す図である。
【図４】第２実施例における合成光学系の諸収差図である。
【図５】第１及び第２実施例における撮影レンズ単体の諸収差図である。
【図６】（Ａ）はアキシャル型の屈折率分布型レンズを光軸と垂直な方向から見た断面図であり、（Ｂ）はラディアル型の屈折率分布型レンズを光軸と垂直な方向から見た断面図である。
【符号の説明】
ＷＬ１ ワイドコンバーターレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
ｇｒ 屈折率分布型レンズ
ＭＬ 撮影レンズ
Ｉ 像面
Claims (7)
- 撮影レンズの物体側に装着して用いられるワイドコンバーターレンズにおいて、
物体側から順に、負の屈折力を有した第１レンズ群、正の屈折力を有した第２レンズ群を備えてアフォーカル系を構成し、
前記第１レンズ群の最も物体側の位置に物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズを有するとともに、前記第２レンズ群中に少なくとも１つの凸レンズを有し、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群中のいすれかのレンズが光軸方向に屈折率が連続的に変化する屈折率分布型レンズからなることを特徴とするワイドコンバーターレンズ。 - 前記屈折率分布型レンズにおける前記屈折率の分布は光線の進行方向に前記屈折率が減少するものであるとともに、前記屈折率分布型レンズの光軸上における前記屈折率の変化量は、最も物体側に位置する面から最も像側に位置する面までの間において０．０１以上であることを特徴とする請求項１記載のワイドコンバーターレンズ。
- 前記第１レンズ群中の前記負メニスカスレンズが前記屈折率分布型レンズからなることを特徴とする請求項１又は２記載のワイドコンバーターレンズ。
- 前記第２レンズ群中の前記凸レンズが前記屈折率分布型レンズからなることを特徴とする請求項１又は２記載のワイドコンバーターレンズ。
- 前記凸レンズが両凸レンズからなることを特徴とする請求項４記載のワイドコンバーターレンズ。
- 前記屈折率分布型レンズの物体側の有効径をＣ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆｒとしたときに、
０．１＜Ｃ／｜ｆｒ｜＜１０．０
の条件を満たすことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のワイドコンバーターレンズ。 - 前記屈折率分布型レンズの焦点距離をｆｋ、前記ワイドコンバーターレンズ全系の第１面から最終面までの長さをＬとしたときに、
０．５＜｜ｆｋ｜／Ｌ＜５．０
の条件を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のワイドコンバーターレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002382140A JP2004212643A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | ワイドコンバーターレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002382140A JP2004212643A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | ワイドコンバーターレンズ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004212643A true JP2004212643A (ja) | 2004-07-29 |
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ID=32817804
Family Applications (1)
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| JP2002382140A Pending JP2004212643A (ja) | 2002-12-27 | 2002-12-27 | ワイドコンバーターレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2004212643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010256380A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Canon Inc | アタッチメント光学系 |
| JP2011070032A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Canon Inc | 光学素子および光学機器 |
-
2002
- 2002-12-27 JP JP2002382140A patent/JP2004212643A/ja active Pending
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