JP2004264669A

JP2004264669A - Teleconverter

Info

Publication number: JP2004264669A
Application number: JP2003055784A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Nanba; 則廣難波
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP4383758B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized teleconverter while suppressing the occurrence of a variety of aberrations. <P>SOLUTION: In a teleconverter lens T which is mounted on an object side of a master lens M to increase the focal length, a front group LF of positive refracting power has a junction lens 1C of the positive refracting power with a negative lens 11 and a positive lens 12 joined therein and a positive lens 13, a rear group LR of negative refracting power has a junction lens 2C of the wholly negative refracting power with a positive lens 21 and a negative lens 22 joined therein, and a shape of an air lens formed between the lens 1C and the positive lens 13 in the front group LF is appropriately set. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮影レンズの物体側に装着し、撮影レンズの焦点距離を長い方に変換するテレコンバータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラ、ビデオカメラにおいてはＣＣＤセンサ等の固体撮像素子の高画素化が進んでおり、撮影レンズにはより低画素のものに比べ、色収差を含めて高い光学性能が要求されている。したがって、撮影レンズに装着するテレコンバータにも同様の高い光学性能が要求されている。
【０００３】
撮影レンズの物体側に装着して全系の焦点距離を長い方へ変換する所謂フロントテレコンバータとして、正の屈折力の前群、負の屈折力の後群の各々を１枚のレンズにて構成した例として特許文献１が知られている。また、前群、後群共に正レンズ、負レンズを用いて各群にて色消しを行った構成として特許文献２〜６が知られている。なお、特許文献４〜６では正の屈折力の前群に含まれる正レンズを２枚とした構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５５−３２０４６号公報
【特許文献２】
特開平１−２５１００９号公報
【特許文献３】
特開平１０−１９７７９２号公報
【特許文献４】
特開平１０−１９７７９２号公報
【特許文献５】
特開２０００−３５６７４４号公報
【特許文献６】
特開２００１−２２８３９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１は前群、後群が１枚構成であり、全長短縮のために各群の屈折力を共に強めると、軸上色収差と倍率色収差の両立が困難となるばかりでなく、球面収差、像面湾曲が補正不足となり良好な光学性能を実現するのが困難となる。
【０００６】
特許文献２及び３では、各群を正レンズ１枚、負レンズ１枚で構成することで各群内にて色消しを行い、軸上色収差と倍率色収差を良好に補正している。しかしながら、特に前群の屈折力を強めた際に発生する球面収差および像面湾曲は補正不足である。
【０００７】
特許文献４では、正の屈折力の前群を、物体側から順に、負レンズと正レンズとの接合レンズ、両凸レンズで構成して、正レンズを２枚に分割している。しかしながら、２つの正レンズ間で構成される空気レンズの屈折力が極めて弱く、前群の正の屈折力を複数の正レンズで効果的に分担しているとは言い難い。このような構成では前群の屈折力を強めた際の球面収差、像面湾曲が補正不足となり、前群に含まれる正レンズが１枚のみの場合と同様の課題を有する。
【０００８】
特許文献５では、正の屈折力の前群を、物体側から順に、正レンズと負レンズとの接合レンズ、正メニスカスレンズで構成し、その接合レンズと正メニスカスレンズで構成される空気レンズの屈折力をある程度強めた構成が開示されている。このような構成では前群の屈折力をある程度強めた際に発生しがちな球面収差、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。しかしながら、前群の接合レンズを構成する正レンズは負レンズよりも物体側に配置されており、接合レンズの構成を順に負レンズ、正レンズとした場合に比べ正レンズの有効径が大きくなるため接合レンズ全体として大型化しやすいという課題を有する。
【０００９】
特許文献６では、正の屈折力の前群を、物体側から順に、正レンズ、正レンズと負レンズとの接合レンズで構成しており、接合レンズの構成としては順に負レンズ、正レンズとした場合に比べ、特許文献５と同様に大型化しやすいという課題を有する。
【００１０】
本発明はこのような従来例を鑑みなされたもので、諸収差を良好に補正しつつも小型のテレコンバータを実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、前方（物体側）より後方（像側）へ順に、正の屈折力の前群、負の屈折力の後群より成るテレコンバータにおいて、前群が、前方より後方へ順に、負レンズと正レンズとを接合した全体として正の屈折力の接合レンズ、正レンズとを有し、後群が、正レンズと負レンズとを接合した全体として負の屈折力の接合レンズを有することを前提に、前群中の接合レンズとその後方の正レンズで構成される空気レンズの形状を上記目的を達成するために適切に設定している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のテレコンバータの実施形態について説明する。本実施形態のテレコンバータはデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮影レンズの物体側に装着して、撮影レンズの焦点距離を拡大するためのものである。
【００１３】
図１，３，５，７は後述する数値実施例１〜４で示すテレコンバータレンズのレンズ断面図であり、図１と図７はそれぞれ数値実施例１と４で示すマスターレンズを装着に装着した状態のレンズ断面図となっている。各レンズ断面図において、左側が物体側（前方）であり、右側が像側（後方）である。図２，４，６，８はそれぞれ数値実施例１〜４のテレコンバータレンズをマスターレンズに装着した状態での諸収差図であり、数値実施例２と３のテレコンバータレンズは数値実施例１と同じマスターレンズに装着した状態のものである。以下、数値実施例１〜４を本実施形態と呼ぶ。
【００１４】
図１，７において、Ｔはテレコンバータレンズ部、Ｍは撮影レンズであるマスターレンズ部を示し、テレコンバータレンズ部Ｔは、正の屈折力（焦点距離の逆数、光学的パワー）の前群ＬＦと負の屈折力の後群ＬＲとから構成されている。Ｇはマスターレンズ部の最後部に設計上設けたＣＣＤセンサのフェースプレートやローパスフィルタ、赤外カットフィルタ等に相当するガラスブロック、ＩＰはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の受光面が配される像面である。
【００１５】
図１に示した数値実施例１のテレコンバータにおいて、前群ＬＦは、物体側より像側へ順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１１と物体側に凸面を向けた正レンズ１２とを接合した正の屈折力の接合レンズ１Ｃ、物体側に凸面を向けた正レンズ１３で構成されている。後群ＬＲは、物体側より像側へ順に、正レンズ２１と負レンズ２２とを接合した負の屈折力の接合レンズ２Ｃで構成されている。図５に示した数値実施例３のテレコンバータも数値実施例１と同様の構成である。
【００１６】
図３に示した数値実施例２のテレコンバータは、後群ＬＲを順に負レンズ２１ａと正レンズ２２ａとを接合した負の屈折力の接合レンズ２Ｃで構成した点が数値実施例１との相違点である。図７に示した数値実施例４のテレコンバータは、前群ＬＦを順に両凹形状の負レンズ１１ｂと物体側に凸面を向けた正レンズ１２ｂとを接合した正の屈折力の接合レンズ１Ｃ、物体側に凸面を向けた正レンズ１３ｂで構成すると共に、後群ＬＲの接合レンズ２Ｃを全体として両凹形状とした点が数値実施例１との相違点である。
【００１７】
本実施形態のテレコンバータでは、前群ＬＦ、後群ＬＲが共に正レンズ、負レンズを少なくとも１枚ずつ有し、各群にて色消しを行うことにより軸上色収差と倍率色収差を共に良好に補正している。これによりテレコンバータレンズ装着による色にじみの増加を最低限に抑えられるというメリットがある。
【００１８】
また前群ＬＦの正の屈折力を、接合レンズ１Ｃとその後方の正レンズ１３（１３ｂ）とで分担することにより球面収差、像面彎曲を良好に補正している。このような構成は特に前群の屈折力を強めながら良好な光学性能を提供する上で有効である。
【００１９】
さらに前群ＬＦの接合レンズ１Ｃを物体側より順に負レンズ１１（１１ｂ）、正レンズ１２（１２ｂ）で構成することにより、逆の順番にした場合と比べ、正レンズ１２（１２ｂ）をマスターレンズ側に近づけることができ、レンズの有効径を小さくすることができる。一般に正レンズはレンズ加工上ある程度の縁厚（コバ厚）を確保する必要がある。縁厚を加工上必要な最小限の寸法としてレンズを極力薄型化する場合、正レンズをマスターレンズに近づけるほど有効径が小さくできる分中心肉厚も薄くでき、レンズの小型軽量化が図れる。なお負レンズ１１（１１ｂ）に関しても、順に正レンズ、負レンズの構成より有効径が大きくなるが、加工上の縁厚の制約はないため強度が維持できれば特に中心肉厚を気にする必要はない。結果的に接合レンズ１Ｃ全体としては負、正の順序とする方が逆の順番の場合に比べて小型、軽量化が図れる。
【００２０】
なお図１に示したマスターレンズ部Ｍの画角２ωは１２．７°であり、中望遠域のレンズである。このような画角のマスターレンズに装着するテレコンバータレンズでは、図１に示すように後群の接合レンズ２Ｃを物体側に凸面を向けたメニスカス形状として接合レンズ全体をコンセントリックに近い形状とするのがよい。このような構成では、接合レンズ２Ｃの空気と接するレンズ面において軸外光束の入射角、射出角が極端に大きくならないため、非点隔差、倍率色収差の二次成分の発生が低減されるというメリットがある。
【００２１】
また、図７に示したマスターレンズ部Ｍの画角２ωは６．７°であり、図１に示したマスターレンズ部Ｍに比べかなり望遠側のレンズである。このようなマスターレンズに装着するテレコンバータレンズの後群形状としては、軸外光束の入射角、射出角を大きくしないために全体として両凹形状の方が好ましくなる。
【００２２】
更に本実施形態のテレコンバータレンズは以下の条件式を満足している。
−１．０＜Ｒ３ａ／Ｒ２ｂ＜０．５（１）
但し、Ｒ３ａ：正レンズ１２（１２ｂ）の像側レンズ面の曲率半径
Ｒ３ｂ：正レンズ１３（１３ｂ）の物体側レンズ面の曲率半径
【００２３】
条件式（１）は正レンズ１２（数値実施例４では１２ｂ）と正レンズ１３（数値実施例４では１３ｂ）で構成される空気レンズの屈折力を規定する式である。本実施形態では前群ＬＦの正の屈折力を接合レンズ１Ｃと正レンズ１３（１３ｂ）とで分担しているが、屈折力分担されている構成では結果として接合レンズ１Ｃと正レンズ１３（１３ｂ）との間で構成される空気レンズの屈折力が適切に設定された状態と言える。条件式（１）においては、１近傍にて空気レンズの屈折力が無い状態となり１から小さくなるほど正の屈折力が増していく。条件式（１）の上限を超えて１に近づくと空気レンズの屈折力が弱すぎるため前群にて屈折力分担する作用が薄れ、球面収差、像面湾曲が補正不足となるので好ましくない。また、下限を超えて空気レンズの屈折力が大きくなりすぎると、正レンズ１２（１２ｂ）の像側レンズ面の曲率がきつく（曲率半径が小さく）なりすぎ、軸上光束の光軸から離れた光線にて射出角度が大きくなってアンダー側の球面収差が過多となるので好ましくない。
【００２４】
本実施形態のテレコンバータレンズはさらに以下の条件式を満足している。
６０＜νＰ＜９０（２）
２０＜νＮＮ−νＮＰ（３）
０．３＜Ｄ／Ｌ＜０．７（４）
但し、νＰ：前群ＬＦ中の接合レンズ１Ｃを構成する正レンズのアッベ数
νＮＰ：後群ＬＲ中の接合レンズ２Ｃを構成する正レンズのアッベ数
νＮＮ：後群ＬＲ中の接合レンズ２Ｃを構成する負レンズのアッベ数
Ｄ：前群ＬＦの最も像側レンズ面から後群ＬＲの最も物体側レンズ面までの距離
Ｌ：前群ＬＦの最も物体側レンズ面から後群ＬＲの最も像側レンズ面までの距離
【００２５】
条件式（２）は前群ＬＦ中の接合レンズ１Ｃを構成する正レンズ１２（数値実施例４では１２ｂ）のアッベ数を規定する式である。条件式（２）の下限を超えてアッベ数が小さすぎる場合、すなわち分散が大きすぎる場合は、前群ＬＦにて発生する軸上二次スペクトルが問題となる。二次スペクトルを低減するにはアッベ数と部分分散比θ_ｇ，Ｆの関係にて硝材を適切に選択する必要がある。例えば株式会社オハラの硝材においては、アッベ数と部分分散比θ_ｇ，ＦのグラフにてＰＢＭ２（νｄ＝３６．２６，θ_ｇ，Ｆ＝０．５８２８）とＮＳＬ７（νｄ＝６０．４９，θ_ｇ，Ｆ＝０．５４３６）を結んだ線を基準線とすると、光学ガラスの分布としては大まかにはνｄが３５程度より小さい高分散ガラスは基準線より上側に、νｄが３５から６５程度までの低分散ガラスは基準線より下側に位置するものが多く、νｄが６０以上にて基準線より上側に位置する異常分散性ガラスが存在している。低分散ガラスに関しては基準線より上側に位置するものを使用するのが二次スペクトル補正に対し効果的であり基準線から離れるほど補正効果が高まる。条件式（２）の下限を超えると基準線より上側に位置する硝材が存在しないため二次スペクトルに関して補正不足となり色にじみの要因となるためよくない。また、上限を超えてアッベ数が大きすぎる場合は二次スペクトル補正の点では有利であるが硝材費が高くなるためコストの面で好ましくない。
【００２６】
条件式（３）は後群ＬＲの接合レンズ２Ｃを構成するレンズのアッベ数差を規定する式である。条件式（３）の下限を超えてアッベ数差が小さすぎる場合は後群内での色消しにおいて補正不足となるため、後群を接合レンズとしても色収差補正を行う効果が薄れるので好ましくない。
【００２７】
条件式（４）は前群ＬＦと後群ＬＲの間隔を規定する式である。前群ＬＦと後群ＬＲの間隔を小さくして所望のアフォーカル倍率を得るためには各群の屈折力を強める必要がある。条件式（４）の下限を超えて間隔が小さすぎる場合は所望の倍率を得るために各群の屈折力を強めなければならず、球面収差、像面湾曲等の諸収差の補正が困難となるのが課題となる。また上限を超えて間隔が大きすぎると全長が増大するばかりでなく前群ＬＦの外径が大きくなりガラス重量が増大し小型軽量化の点でよくない。
【００２８】
さらに、数値実施例１〜３に示したような、中望遠のマスターレンズに装着するためのテレコンバータレンズとしては以下を満足することが好ましい。
−２．５＜（ＲＮ２＋ＲＮ１）／（ＲＮ２−ＲＮ１）＜−１．０（５）
但し、ＲＮ１：後群ＬＲ中の接合レンズ２Ｃの最も物体側レンズ面の曲率半径
ＲＮ２：後群ＬＲ中の接合レンズ２Ｃの最も像側レンズ面の曲率半径
【００２９】
条件式（５）は後群ＬＲの接合レンズ２Ｃの形状因子を規定する式である。形状因子が−１のときレンズ形状は平凹となり、−１より小さい場合は物体側に凸面を向けたメニスカス形状となる。条件式（５）の上限を超えてメニスカスの度合いが弱まると、特に物体側レンズ面がコンセントリックな曲率より弱くなり軸外光束の入射／射出角が増すため、非点隔差、倍率色収差の二次成分が過多に発生し軸外性能が低下するのでよくない。また条件式（５）の下限を超えてメニスカスの度合いが強くなりすぎると、特に像側レンズ面の曲率がきつく（曲率半径が小さく）なりすぎオーバー側の球面収差が発生する。
【００３０】
次に数値実施例１〜４の数値データを示す。各数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目の面（第ｉ面）の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する光学部材の屈折率、アッベ数を示す。最も像側の２つの平面は前述したように設計上設けたガラスブロックＧＢを構成する面である。そして、ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。
【００３１】
非球面形状は光軸方向にｘ軸、光軸と垂直方向にｈ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ａ´、Ｂ´、Ｃ´を各々非球面係数としたとき
【外１】

なる式で表している。なお「ｅ±Ｚ」は「×１０^±Ｚ」を表している。
【００３２】
また前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。
【００３３】
（数値実施例１）
ｆ＝７４．１２Ｆｎｏ＝３．４０２ω＝８．５°
【００３４】
【外２】
＜テレコンバータレンズ＞

アフォーカル倍率：１．５０
【００３５】
【外３】
＜マスターレンズ＞

【００３６】
非球面係数
第１８面
ｋ＝−４．２８７８６ｅ＋００
Ｂ＝７．０６１４９ｅ−０５Ｃ＝−３．５５０１８ｅ−０７Ｄ＝１．２６９６６ｅ−０９Ｅ＝−１．２３４９０ｅ−１０
Ａ´＝０Ｂ´＝０Ｃ´＝０
第１９面
ｋ＝７．９３００７ｅ−０１
Ｂ＝−２．１４２１２ｅ−０６Ｃ＝−３．６０５５８ｅ−０７Ｄ＝−４．５３８３８ｅ−０９Ｅ＝−３．４８２４８ｅ−１１
Ａ´＝０Ｂ´＝０Ｃ´＝０
第２３面
ｋ＝−４．６８６３４ｅ−０１
Ｂ＝−１．９１５１８ｅ−０５Ｃ＝３．３５３１６ｅ−０８Ｄ＝０．０００００ｅ＋００Ｅ＝０．０００００ｅ＋００
Ａ´＝０Ｂ´＝０Ｃ´＝０
【００３７】
（数値実施例２）
ｆ＝７４．２０Ｆｎｏ＝３．４０２ω＝８．４°
【００３８】
【外４】
＜テレコンバータレンズ＞

アフォーカル倍率：１．５０
マスターレンズのデータは数値実施例１と同じ
【００３９】
（数値実施例３）
ｆ＝８４．２０Ｆｎｏ＝３．４０２ω＝７．５゜
【００４０】
【外５】
＜テレコンバータレンズ＞

アフォーカル倍率：１．７０
本数値実施例のマスターレンズのデータは数値実施例１と同じである。
【００４１】
（数値実施例４）
ｆ＝８７．９５Ｆｎｏ＝３．０９２ω＝４．３゜
【００４２】
【外６】
＜テレコンバータレンズ＞

アフォーカル倍率：１．５５
【００４３】
【外７】
＜マスターレンズ＞

【００４４】
非球面係数
第２２面
ｋ＝−１．３５２９５ｅ−０２
Ｂ＝−５．０５８０２ｅ−０５Ｃ＝８．３３７４６ｅ−０６Ｄ＝９．５７０３５ｅ−０８Ｅ＝−９．８３７０５ｅ−１０
Ａ´＝−９．５５１０８ｅ−０５Ｂ´＝−３．５７６２３ｅ−０５Ｃ´＝−１．１７９００ｅ−０６
第２３面
ｋ＝５．０００００ｅ＋０２
Ｂ＝−５．３２６９６ｅ−０５Ｃ＝−２．４５８４３ｅ−０６Ｄ＝１．１１２２８ｅ−０８Ｅ＝０．０００００ｅ＋００
Ａ´＝８．４９７９１ｅ−０６Ｂ´＝２．０６２３２ｅ−０５Ｃ´＝１．７９０８７ｅ−０８
【００４５】
【表１】
（表１）

【００４６】
以下に実施形態で説明した本発明のとり得る態様について列挙する。
（態様１）前方より後方へ順に、正の屈折力の前群、負の屈折力の後群より成るテレコンバータにおいて、前記前群は、前方より後方へ順に、負レンズと正レンズＡとを接合した全体として正の屈折力の接合レンズと、正レンズＢとから成り、前記後群は、正レンズと負レンズとを接合した全体として負の屈折力の接合レンズを有し、前記正レンズＡの後方のレンズ面及び前記正レンズＢの前方のレンズ面の曲率半径をそれぞれＲ２ｂ，Ｒ３ａとするとき、
−１．０＜Ｒ３ａ／Ｒ２ｂ＜０．５
なる条件を満足することを特徴とするテレコンバータ。
（態様２）前記前群の正レンズＡのアッベ数をνＰ、前記後群の正レンズ及び負レンズのアッベ数をそれぞれνＮＰ，νＮＮとするとき、
６０＜νＰ＜９０
２０＜νＮＮ−νＮＰ
なる条件を満足することを特徴とする態様１記載のテレコンバータ。
（態様３）前記前群の最も後方のレンズ面から前記後群の最も前方のレンズ面までの距離をＤ、前記前群の最も前方のレンズ面から前記後群の最も後方のレンズ面までの距離をＬとするとき、
０．３＜Ｄ／Ｌ＜０．７
なる条件を満足することを特徴とする態様１又は２記載のテレコンバータ。
（態様４）前方より後方へ順に、正の屈折力の前群、負の屈折力の後群より成るテレコンバータにおいて、前記前群は、前方より後方へ順に、負レンズと正レンズとを接合した全体として正の屈折力の接合レンズを有し、前記後群は、正レンズと負レンズとを接合した全体として負の屈折力の接合レンズから成り、前記後群の接合レンズの最も前方及び最も後方のレンズ面の曲率半径をそれぞれＲＮａ、ＲＮｂとするとき、
−２．５＜（ＲＮｂ＋ＲＮａ）／（ＲＮｂ−ＲＮａ）＜−１．０
なる条件を満足することを特徴とするテレコンバータ。
（態様５）前記前群の接合レンズ中の正レンズのアッベ数をνＰ、前記後群の正レンズ及び負レンズのアッベ数をそれぞれνＮＰ，νＮＮとするとき、
６０＜νＰ＜９０
２０＜νＮＮ−νＮＰ
なる条件を満足することを特徴とする態様４記載のテレコンバータ。
（態様６）前記前群の最も後方のレンズ面から前記後群の最も前方のレンズ面までの距離をＤ、前記前群の最も前方のレンズ面から前記後群の最も後方のレンズ面までの距離をＬとするとき、
０．３＜Ｄ／Ｌ＜０．７
なる条件を満足することを特徴とする態様４又は５記載のテレコンバータ。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば色収差、球面収差、像面湾曲等の諸収差が良好に補正され、高画素のデジタルカメラ、ビデオカメラに対応可能な高性能かつ小型なテレコンバータレンズの提供が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】数値実施例１のテレコンバータをマスターレンズに装着した際のレンズ断面図である。
【図２】数値実施例１のテレコンバータをマスターレンズに装着した際の全系の収差図である。
【図３】数値実施例２のテレコンバータのレンズ断面図である。
【図４】数値実施例２のテレコンバータをマスターレンズに装着した際の全系の収差図である。
【図５】数値実施例３のテレコンバータのレンズ断面図である。
【図６】数値実施例３のテレコンバータをマスターレンズに装着した際の全系の収差図である。
【図７】数値実施例４のテレコンバータをマスターレンズに装着した際のレンズ断面図である。
【図８】数値実施例４のテレコンバータをマスターレンズに装着した際の全系の収差図である。
【符号の説明】
Ｔテレコンバータレンズ部
Ｍマスターレンズ部
Ｇガラスブロック
ＩＰ像面
ＬＦ前群
ＬＲ後群[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a teleconverter which is mounted on an object side of a photographing lens such as a digital camera and a video camera and converts the focal length of the photographing lens to a longer one.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In digital cameras and video cameras, the number of pixels of solid-state imaging devices such as CCD sensors has been increasing, and higher optical performance including chromatic aberration is required for photographing lenses than those having lower pixels. Therefore, the same high optical performance is required for the teleconverter mounted on the taking lens.
[0003]
As a so-called front teleconverter that is attached to the object side of the taking lens and converts the focal length of the entire system to a longer one, each of the front group with positive refractive power and the rear group with negative refractive power is a single lens. Patent Document 1 is known as a configuration example. Further, Patent Documents 2 to 6 are known as configurations in which achromatism is performed in each group using a positive lens and a negative lens in both the front group and the rear group. Patent Documents 4 to 6 disclose a configuration in which two positive lenses are included in a front group having a positive refractive power.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-55-3246 [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-251009 [Patent Document 3]
JP-A-10-197792 [Patent Document 4]
JP-A-10-197792 [Patent Document 5]
JP 2000-356744 A [Patent Document 6]
JP 2001-228393 A
[Problems to be solved by the invention]
In Patent Document 1, the front group and the rear group have a single structure. If the refractive power of each group is increased to shorten the total length, not only it becomes difficult to achieve both axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration, but also spherical aberration and The field curvature is insufficiently corrected, and it is difficult to realize good optical performance.
[0006]
In Patent Literatures 2 and 3, each group includes one positive lens and one negative lens to perform achromatism in each group, thereby favorably correcting axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration. However, the spherical aberration and the curvature of field that occur particularly when the refractive power of the front group is increased are insufficiently corrected.
[0007]
In Patent Literature 4, the front group having a positive refractive power includes, in order from the object side, a cemented lens of a negative lens and a positive lens, and a biconvex lens, and the positive lens is divided into two lenses. However, the refractive power of the air lens formed between the two positive lenses is extremely weak, and it cannot be said that the positive refractive power of the front group is effectively shared by the plurality of positive lenses. In such a configuration, the spherical aberration and the field curvature when the refractive power of the front group is increased are insufficiently corrected, and have the same problem as when only one positive lens is included in the front group.
[0008]
In Patent Document 5, the front group having a positive refractive power includes, in order from the object side, a cemented lens of a positive lens and a negative lens, and a positive meniscus lens, and an air lens composed of the cemented lens and the positive meniscus lens. A configuration in which the refractive power is increased to some extent is disclosed. With such a configuration, it is possible to satisfactorily correct spherical aberration and curvature of field, which tend to occur when the refractive power of the front group is increased to some extent. However, the positive lens constituting the cemented lens of the front group is disposed closer to the object side than the negative lens, and the effective diameter of the positive lens becomes larger than when the cemented lens is configured as a negative lens and a positive lens in order. There is a problem that it is easy to increase the size of the cemented lens as a whole.
[0009]
In Patent Document 6, the front group having a positive refractive power includes, in order from the object side, a positive lens, and a cemented lens of a positive lens and a negative lens. This method has a problem that it is easy to increase the size as in Patent Literature 5 as compared with the case described above.
[0010]
The present invention has been made in view of such a conventional example, and has as its object to realize a small-sized teleconverter while favorably correcting various aberrations.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a teleconverter including a front group having a positive refractive power and a rear group having a negative refractive power in order from the front (object side) to the rear (image side), From the front to the rear, in order from the front, a negative lens and a positive lens are cemented as a whole, and the cemented lens has a positive refractive power and a positive lens. The rear group has a positive lens and a negative lens cemented as a whole. Assuming that a cemented lens having power is provided, the shape of the air lens composed of the cemented lens in the front group and the positive lens behind the cemented lens is appropriately set in order to achieve the above object.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the teleconverter according to the present invention will be described below. The teleconverter according to the present embodiment is mounted on the object side of a photographing lens such as a digital camera and a video camera to extend the focal length of the photographing lens.
[0013]
1, 3, 5, and 7 are cross-sectional views of teleconverter lenses shown in Numerical Examples 1 to 4 to be described later. FIGS. 1 and 7 show master lenses shown in Numerical Examples 1 and 4, respectively. FIG. 3 is a sectional view of the lens in a state where the lens is in a state of being removed. In each lens cross-sectional view, the left side is the object side (front), and the right side is the image side (rear). 2, 4, 6, and 8 are graphs showing various aberrations when the teleconverter lenses of Numerical Examples 1 to 4 are mounted on the master lens. The teleconverter lenses of Numerical Examples 2 and 3 are Numerical Example 1 respectively. This is a state in which the lens is mounted on the same master lens as that of FIG. Hereinafter, Numerical Examples 1 to 4 will be referred to as the present embodiment.
[0014]
1 and 7, T indicates a teleconverter lens unit, M indicates a master lens unit which is a photographing lens, and the teleconverter lens unit T is a front unit LF having a positive refractive power (a reciprocal of the focal length, optical power). And a rear unit LR having a negative refractive power. G is a glass block corresponding to a CCD sensor face plate, a low-pass filter, an infrared cut filter, and the like provided at the end of the master lens unit by design, and IP is a solid-state imaging device (photoelectric conversion device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor. Is an image plane on which the light receiving surface is disposed.
[0015]
In the teleconverter according to Numerical Example 1 shown in FIG. 1, the front unit LF includes, in order from the object side to the image side, a negative meniscus lens 11 having a convex surface facing the object side and a positive lens 12 having a convex surface facing the object side. And a cemented lens 1C having a positive refractive power, and a positive lens 13 having a convex surface facing the object side. The rear unit LR includes, in order from the object side to the image side, a cemented lens 2C having a negative refractive power, in which the positive lens 21 and the negative lens 22 are cemented. The teleconverter of Numerical Embodiment 3 shown in FIG. 5 has the same configuration as Numerical Embodiment 1.
[0016]
The teleconverter of Numerical Embodiment 2 shown in FIG. 3 differs from Numerical Embodiment 1 in that the rear unit LR is constituted by a cemented lens 2C having a negative refractive power in which a negative lens 21a and a positive lens 22a are cemented in order. Is a point. The teleconverter according to Numerical Example 4 shown in FIG. 7 includes a cemented lens 1C having a positive refractive power in which a front lens group LF is sequentially joined to a biconcave negative lens 11b and a positive lens 12b having a convex surface facing the object side. The difference from Numerical Example 1 is that the positive lens 13b has a convex surface facing the object side, and the cemented lens 2C of the rear unit LR has a biconcave shape as a whole.
[0017]
In the teleconverter according to the present embodiment, both the front group LF and the rear group LR have at least one positive lens and one negative lens. It has been corrected. Thus, there is an advantage that an increase in color blur due to the attachment of the teleconverter lens can be minimized.
[0018]
The positive refractive power of the front unit LF is shared between the cemented lens 1C and the rear positive lens 13 (13b), so that spherical aberration and curvature of field are corrected well. Such a configuration is particularly effective in providing good optical performance while increasing the refractive power of the front group.
[0019]
Further, the cemented lens 1C of the front group LF is composed of the negative lens 11 (11b) and the positive lens 12 (12b) in order from the object side, so that the positive lens 12 (12b) is the master lens as compared with the case where the order is reversed. Side, and the effective diameter of the lens can be reduced. In general, a positive lens needs to have a certain edge thickness (edge thickness) in lens processing. When making the lens as thin as possible with the edge thickness being the minimum dimension required for processing, the closer the positive lens is to the master lens, the smaller the effective diameter can be, and the thinner the center thickness can be, and the lens can be reduced in size and weight. The effective diameter of the negative lens 11 (11b) also becomes larger than that of the positive lens and the negative lens in this order. However, since there is no restriction on the edge thickness in processing, if the strength can be maintained, it is not particularly necessary to care about the center thickness. Absent. As a result, it is possible to reduce the size and weight of the cemented lens 1C as a whole in the negative and positive order as compared with the reverse order.
[0020]
The angle of view 2ω of the master lens unit M shown in FIG. 1 is 12.7 °, which is a lens in the middle telephoto range. In a teleconverter lens mounted on a master lens having such an angle of view, as shown in FIG. 1, the cemented lens 2C of the rear group is formed into a meniscus shape with a convex surface facing the object side, and the entire cemented lens is shaped like a concentric lens. Is good. In such a configuration, since the incident angle and the exit angle of the off-axis light flux do not become extremely large on the lens surface of the cemented lens 2C in contact with the air, there is an advantage that occurrence of astigmatism and secondary components of chromatic aberration of magnification are reduced. There is.
[0021]
The angle of view 2ω of the master lens unit M shown in FIG. 7 is 6.7 °, which is a lens on the telephoto side considerably as compared with the master lens unit M shown in FIG. The rear group shape of the teleconverter lens mounted on such a master lens is preferably a biconcave shape as a whole so as not to increase the incident angle and the exit angle of the off-axis light beam.
[0022]
Further, the teleconverter lens of the present embodiment satisfies the following conditional expressions.
-1.0 <R3a / R2b <0.5 (1)
R3a: radius of curvature of the image-side lens surface of the positive lens 12 (12b) R3b: radius of curvature of the object-side lens surface of the positive lens 13 (13b)
Conditional expression (1) defines the refractive power of the air lens composed of the positive lens 12 (12b in Numerical Example 4) and the positive lens 13 (13b in Numerical Example 4). In the present embodiment, the positive refractive power of the front group LF is shared by the cemented lens 1C and the positive lens 13 (13b). However, in the configuration where the refractive power is shared, the cemented lens 1C and the positive lens 13 (13b) It can be said that the refracting power of the air lens formed between (1) and (2) is appropriately set. In the conditional expression (1), the refractive power of the air lens does not exist near 1, and the positive refractive power increases as the value decreases from 1. If the value exceeds the upper limit of conditional expression (1) and approaches 1, the refractive power of the air lens is too weak and the function of sharing the refractive power in the front group is weakened, and spherical aberration and curvature of field are insufficiently corrected. If the refractive power of the air lens exceeds the lower limit and becomes too large, the curvature of the image-side lens surface of the positive lens 12 (12b) becomes too tight (the radius of curvature becomes small), and the distance from the optical axis of the on-axis light flux increases. It is not preferable because the exit angle becomes large with the light beam and the spherical aberration on the under side becomes excessive.
[0024]
The teleconverter lens of the present embodiment further satisfies the following conditional expressions.
60 <νP <90 (2)
20 <νNN−νNP (3)
0.3 <D / L <0.7 (4)
Here, νP: Abbe number of the positive lens constituting the cemented lens 1C in the front group LF νNP: Abbe number of the positive lens constituting the cemented lens 2C in the rear group LR NN: constituting the cemented lens 2C in the rear group LR Abbe number D of the negative lens: Distance from the most image-side lens surface of the front unit LF to the most object-side lens surface of the rear unit LR L: The most image-side lens of the front unit LF from the most object-side lens surface Distance to surface
Conditional expression (2) is an expression that defines the Abbe number of the positive lens 12 (12b in Numerical Example 4) constituting the cemented lens 1C in the front group LF. If the Abbe number is too small below the lower limit of conditional expression (2), that is, if the variance is too large, the on-axis secondary spectrum generated in the front group LF becomes a problem. In order to reduce the secondary spectrum, it is necessary to appropriately select a glass material based on the relationship between the Abbe number and the partial dispersion ratio θg _{, F.} For example, in the glass material of OHARA INC, PBM2 graphically Abbe number and the partial dispersion ratio _{θ g, F (νd = 36.26} , θ g, F = 0.5828) and NSL7 (νd = 60.49, θ _{g, F} = 0.5436) as a reference line, the distribution of the optical glass is roughly higher than the reference line for high dispersion glass having νd smaller than about 35, and νd is about 35 to 65. In many cases, the low dispersion glass is located below the reference line, and there is an anomalous dispersion glass located above the reference line when vd is 60 or more. It is effective for secondary spectrum correction to use a low-dispersion glass positioned above the reference line, and the correction effect increases as the distance from the reference line increases. If the lower limit of the conditional expression (2) is exceeded, there is no glass material located above the reference line, so that the secondary spectrum is insufficiently corrected and causes color bleeding. On the other hand, if the Abbe number exceeds the upper limit and the Abbe number is too large, it is advantageous in terms of secondary spectrum correction, but the glass material cost increases, which is not preferable in terms of cost.
[0026]
Conditional expression (3) is an expression that defines the Abbe number difference between the lenses constituting the cemented lens 2C of the rear unit LR. If the Abbe number difference is too small below the lower limit of the conditional expression (3), correction will be insufficient in achromatism in the rear group, and the effect of performing chromatic aberration correction with the rear group as a cemented lens will be undesirably weak.
[0027]
Conditional expression (4) is an expression that defines an interval between the front group LF and the rear group LR. In order to reduce the distance between the front group LF and the rear group LR and obtain a desired afocal magnification, it is necessary to increase the refractive power of each group. If the interval is smaller than the lower limit of conditional expression (4), the refractive power of each group must be increased to obtain a desired magnification, and it is difficult to correct various aberrations such as spherical aberration and field curvature. Is the challenge. On the other hand, if the interval exceeds the upper limit and the interval is too large, not only does the overall length increase, but also the outer diameter of the front lens group LF increases, and the glass weight increases, which is not good in terms of reducing the size and weight.
[0028]
Further, as shown in Numerical Examples 1 to 3, it is preferable that the teleconverter lens to be mounted on a medium telephoto master lens satisfies the following.
-2.5 <(RN2 + RN1) / (RN2-RN1) <-1.0 (5)
Where RN1: radius of curvature of the most object-side lens surface of the cemented lens 2C in the rear group LR RN2: radius of curvature of the most image-side lens surface of the cemented lens 2C in the rear group LR
Conditional expression (5) is an expression that defines the shape factor of the cemented lens 2C of the rear group LR. When the shape factor is -1, the lens shape is plano-concave, and when smaller than -1, the lens shape is a meniscus shape with the convex surface facing the object side. If the degree of meniscus exceeds the upper limit of conditional expression (5), the object side lens surface becomes weaker than the concentric curvature, and the incidence / emission angle of off-axis light flux increases. It is not good because the next component is excessively generated and the off-axis performance is reduced. When the lower limit of conditional expression (5) is exceeded and the degree of meniscus becomes too strong, the curvature of the image side lens surface becomes too tight (the radius of curvature becomes too small), and spherical aberration on the over side occurs.
[0030]
Next, numerical data of Numerical Examples 1 to 4 are shown. In each numerical example, Ri is the radius of curvature of the i-th surface (i-th surface) in order from the object side, Di is the distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, and Ni and νi are each with respect to the d-line. Shows the refractive index and Abbe number of the optical member. The two planes closest to the image are surfaces constituting the glass block GB provided for design as described above. F is the focal length, Fno is the F number, and ω is the half angle of view.
[0031]
The aspherical shape has an x-axis in the optical axis direction, an h-axis in a direction perpendicular to the optical axis, a positive traveling direction of light, R is a paraxial radius of curvature, k is a conic constant, B, C, D, E, A ′, When B ′ and C ′ are aspheric coefficients, respectively.

It is represented by the following equation. Note that “e ± Z” represents “× 10 ^{± Z} ”.
[0032]
Table 1 shows the relationship between the above-described conditional expressions and the numerical examples.
[0033]
(Numerical Example 1)
f = 74.12 Fno = 3.40 2ω = 8.5 °
[0034]
[Outside 2]
<Teleconverter lens>

Afocal magnification: 1.50
[0035]
[Outside 3]
<Master lens>

[0036]
Aspheric surface coefficient eighteenth surface k = −4.28786e + 00
B = 7.06149e-05 C = -3.555018e-07 D = 1.2669e-09 E = -1.234990e-10
A '= 0 B' = 0 C '= 0
19th page k = 7.93007e-01
B = −2.14212e−06 C = −3.605558e−07 D = −4.53838e−09 E = −3.448248e−11
A '= 0 B' = 0 C '= 0
23rd surface k = -4.68634e-01
B = -1.91518e-05 C = 3.335316e-08 D = 0.00000e + 00 E = 0.00000e + 00
A '= 0 B' = 0 C '= 0
[0037]
(Numerical example 2)
f = 74.20 Fno = 3.40 2ω = 8.4 °
[0038]
[Outside 4]
<Teleconverter lens>

Afocal magnification: 1.50
The data of the master lens is the same as in Numerical Example 1.
(Numerical example 3)
f = 84.20 Fno = 3.40 2ω = 7.5 ゜
[Outside 5]
<Teleconverter lens>

Afocal magnification: 1.70
The data of the master lens of this numerical example is the same as that of numerical example 1.
[0041]
(Numerical example 4)
f = 87.95 Fno = 3.09 2ω = 4.3 ゜
[Outside 6]
<Teleconverter lens>

Afocal magnification: 1.55
[0043]
[Outside 7]
<Master lens>

[0044]
Aspheric coefficient 22nd surface k = -1.35352e-02
B = -5.0802e-05 C = 8.33746e-06 D = 9.57035e-08 E = -9.83705e-10
A '=-9.555108e-05 B' =-3.57623-05 C '=-1.17900e-06
23rd surface k = 500000e + 02
B = -5.3696e-05 C = -2.45843e-06 D = 1.12828e-08 E = 0.00000e + 00
A '= 8.49791e-06 B' = 2.06322-05 C '= 1.79087e-08
[0045]
[Table 1]
(Table 1)

[0046]
The possible modes of the present invention described in the embodiments will be listed below.
(Aspect 1) In a teleconverter including a front group having a positive refractive power and a rear group having a negative refractive power in order from the front to the rear, the front group includes a negative lens and a positive lens A in order from the front to the rear. The rear unit includes a cemented lens having a positive refractive power as a whole and a positive lens B, and the rear group has a cemented lens having a negative refractive power as a whole in which a positive lens and a negative lens are cemented. When the radii of curvature of the rear lens surface of A and the front lens surface of the positive lens B are R2b and R3a, respectively,
-1.0 <R3a / R2b <0.5
A teleconverter characterized by satisfying certain conditions.
(Aspect 2) When the Abbe number of the positive lens A in the front group is νP, and the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens in the rear group are νNP and νNN, respectively:
60 <νP <90
20 <νNN-νNP
The teleconverter according to aspect 1, wherein the following condition is satisfied.
(Aspect 3) The distance from the rearmost lens surface of the front group to the frontmost lens surface of the rear group is D, and the distance from the frontmost lens surface of the front group to the rearmost lens surface of the rear group is When the distance is L,
0.3 <D / L <0.7
3. The teleconverter according to aspect 1 or 2, wherein the following conditions are satisfied.
(Embodiment 4) In a teleconverter including a front group having a positive refractive power and a rear group having a negative refractive power in order from the front to the rear, the front group joins the negative lens and the positive lens in order from the front to the rear. The rear group includes a cemented lens having a negative refractive power as a whole in which a positive lens and a negative lens are cemented, and the front lens and the cemented lens of the rear group as a whole. When the curvature radii of the rearmost lens surface are RNa and RNb, respectively,
−2.5 <(RNb + RNa) / (RNb−RNa) <− 1.0
A teleconverter characterized by satisfying certain conditions.
(Aspect 5) When the Abbe number of the positive lens in the cemented lens of the front group is νP, and the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens of the rear group are νNP and νNN, respectively:
60 <νP <90
20 <νNN-νNP
The teleconverter according to aspect 4, wherein the following condition is satisfied.
(Aspect 6) The distance from the rearmost lens surface of the front group to the frontmost lens surface of the rear group is D, and the distance from the frontmost lens surface of the front group to the rearmost lens surface of the rear group is When the distance is L,
0.3 <D / L <0.7
The teleconverter according to aspect 4 or 5, wherein the following condition is satisfied.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, various aberrations such as chromatic aberration, spherical aberration, curvature of field, etc. are satisfactorily corrected, and it is possible to provide a high-performance and small-sized teleconverter lens compatible with a high-pixel digital camera and a video camera. effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view when the teleconverter according to Numerical Example 1 is mounted on a master lens.
FIG. 2 is an aberration diagram of the entire system when the teleconverter according to Numerical Example 1 is mounted on a master lens.
FIG. 3 is a lens cross-sectional view of a teleconverter according to Numerical Example 2.
FIG. 4 is an aberration diagram of the entire system when the teleconverter according to Numerical Example 2 is mounted on a master lens.
FIG. 5 is a lens cross-sectional view of a teleconverter according to Numerical Example 3.
FIG. 6 is an aberration diagram of the entire system when the teleconverter according to Numerical Example 3 is mounted on a master lens.
FIG. 7 is a lens cross-sectional view when the teleconverter according to Numerical Example 4 is mounted on a master lens.
FIG. 8 is an aberration diagram of the entire system when the teleconverter according to Numerical Example 4 is mounted on a master lens.
[Explanation of symbols]
T Teleconverter lens unit M Master lens unit G Glass block IP Image plane LF Front group LR Rear group

Claims

In a teleconverter including a front group having a positive refractive power and a rear group having a negative refractive power in order from the front to the rear, the front group includes a negative lens and a positive lens A which are joined in order from the front to the rear. The rear group includes a cemented lens having a positive refractive power and a cemented lens having a negative refractive power as a whole, in which the positive lens and the negative lens are cemented, and a lens surface behind the positive lens A. And when the radii of curvature of the lens surface in front of the positive lens B are R2b and R3a, respectively:
−1.0 <R3a / R2b <0.5
A teleconverter characterized by satisfying the following conditions.