JP2007093940A - リアコンバータレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】単体での収差を小さく抑え、主レンズに装着しても諸収差に与える影響の少ない比較的コンパクトなエクステンダー光学系を実現する。
【解決手段】物体側から順に、負の焦点距離を持つ第1レンズ群G1と、正の焦点距離を持つ第2レンズ群G2と、負の焦点距離を持つ第3レンズ群G3とを備える。第1レンズ群G1は例えば、物体側より順に、像側の面が凹面形状である負レンズL1と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の正レンズL2との2枚のレンズL1,L2の接合により構成される。
【選択図】図1
【解決手段】物体側から順に、負の焦点距離を持つ第1レンズ群G1と、正の焦点距離を持つ第2レンズ群G2と、負の焦点距離を持つ第3レンズ群G3とを備える。第1レンズ群G1は例えば、物体側より順に、像側の面が凹面形状である負レンズL1と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の正レンズL2との2枚のレンズL1,L2の接合により構成される。
【選択図】図1
Description
本発明は、焦点距離を拡大するためのエクステンダー光学系に関し、特に、例えば監視用のCCTV(Closed Circuit Television)カメラやビデオカメラに用いられ、それらの主レンズの後ろ側に装着されるリアコンバータレンズに関する。
従来より、主レンズの焦点距離を望遠側に拡大するためのエクステンダー光学系が知られている。エクステンダー光学系としては、例えば監視用のCCTVカメラの本体と主撮像レンズとの間に装着されるリアコンバータレンズがある。特許文献1には、3枚構成のトリプレット型の主レンズに、負の第1レンズ、負の第2レンズ、および正の第3レンズからなる3枚構成のリアコンバータレンズを装着した例が開示されている。
特開平5−188289号公報
ここで、主レンズにエクステンダー光学系を装着した合成系の収差は、主レンズの持つ収差を比例的に悪化させた収差になる。合成系の収差は、エクステンダー光学系が無収差の理想レンズであるとすると、横収差はエクステンダー光学系の倍率に比例し、縦収差はその倍率の2乗に比例する。従って、エクステンダー光学系の倍率が大きいほど、合成系の収差は大きく悪化する。また、実際にはエクステンダー光学系単体でも収差があるため、合成系の収差はさらに悪化する。
ある特定の主レンズに専用に使用されるエクステンダー光学系であれば、主レンズの収差とは逆方向の収差をエクステンダー光学系に持たせれば良い。一方、特定の主レンズに用いられるものではなく、多くの種類の主レンズに用いることが可能となるようにエクステンダー光学系に汎用性を持たせる場合には、合成系の収差の悪化を抑えるために、エクステンダー光学系単体での収差を小さく抑える必要がある。特許文献1には、3枚構成の簡易な構成の主レンズに用いられるリアコンバータレンズが記載されているが、例えば主レンズがズームレンズである場合にも好適に用いることができるリアコンバータレンズの開発が望まれている。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、単体での収差を小さく抑え、主レンズに装着しても諸収差に与える影響の少ない比較的コンパクトなエクステンダー光学系を実現できるリアコンバータレンズを提供することにある。
本発明によるリアコンバータレンズは、主レンズの像側に装着されることで焦点距離を拡大するリアコンバータレンズであって、物体側より順に、少なくとも2枚のレンズを接合した接合レンズからなる負の焦点距離を持つ第1レンズ群と、少なくとも1枚のレンズからなる正の焦点距離を持つ第2レンズ群と、少なくとも1枚のレンズからなる負の焦点距離を持つ第3レンズ群とを備えたものである。
本発明によるリアコンバータレンズでは、少なくとも4枚の比較的コンパクトな構成で、第1レンズ群に接合レンズを配置することで、単体での収差が小さく抑えられ、主レンズに装着しても諸収差に与える影響が少なくなる。
本発明によるリアコンバータレンズはさらに、要求される仕様等に応じて次の好ましい条件を適宜採用して満足することで、コンパクト性と収差性能とをより良好なものとすることができる。
本発明によるリアコンバータレンズにおいて、第1レンズ群の接合レンズは、物体側より順に、像側の面が凹面形状である負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の正レンズとの2枚のレンズの接合により構成され、第2レンズ群は1枚の両凸レンズからなり、第3レンズ群は1枚の両凹レンズからなることが好ましい。
本発明によるリアコンバータレンズはまた、第1レンズ群の接合レンズのうち、物体側から2枚のレンズのアッベ数を物体側から順に、νG1_1,νG1_2としたとき、
9.0≦|νG1_1−νG1_2|≦19.0 ……(1)
を満足することが好ましい。
9.0≦|νG1_1−νG1_2|≦19.0 ……(1)
を満足することが好ましい。
本発明によるリアコンバータレンズはまた、第2レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数をνG2_1、屈折率をNG2_1としたとき、
34.0<νG2_1<43.0 ……(2)
1.55<NG2_1<1.66 ……(3)
を満足することが好ましい。
34.0<νG2_1<43.0 ……(2)
1.55<NG2_1<1.66 ……(3)
を満足することが好ましい。
本発明によるリアコンバータレンズはまた、第1レンズ群の焦点距離をfG1、リアコンバータレンズ全系の焦点距離をfとしたとき、
0.55≦fG1/f≦0.63 ……(4)
を満足することが好ましい。
0.55≦fG1/f≦0.63 ……(4)
を満足することが好ましい。
本発明によるリアコンバータレンズはまた、第3レンズ群の焦点距離をfG3、リアコンバータレンズ全系の焦点距離をfとしたとき、
0.43≦fG3/f≦0.58 ……(5)
を満足することが好ましい。
0.43≦fG3/f≦0.58 ……(5)
を満足することが好ましい。
本発明によるリアコンバータレンズはまた、第2レンズ群の焦点距離をfG2、第3レンズ群の焦点距離をfG3としたとき、
0.73≦|fG2/fG3|≦0.87 ……(6)
を満足することが好ましい。
0.73≦|fG2/fG3|≦0.87 ……(6)
を満足することが好ましい。
本発明のリアコンバータレンズによれば、物体側より順に、負の焦点距離を持つ第1レンズ群と、正の焦点距離を持つ第2レンズ群と、負の焦点距離を持つ第3レンズ群とを備え、第1レンズ群に接合レンズを配置するようにしたので、単体での収差を小さく抑え、主レンズに装着しても諸収差に与える影響の少ない比較的コンパクトなエクステンダー光学系を実現できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係るリアコンバータレンズ20の一構成例を示している。この構成例は、後述の第1の数値実施例(図4)のレンズ構成に対応している。図2は、このリアコンバータレンズ20を主レンズ10に装着した状態での全体構成を示している。図2に示した主レンズ10の構成は、後述の数値実施例(図3)のレンズ構成に対応している。図1では、この図2に示した主レンズ10に装着した状態においてリアコンバータレンズ20の部分を拡大して示している。図1において、符号Riは、リアコンバータレンズ20の最も物体側の構成要素の面を1番目として、像側(結像側)に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目の面の曲率半径を示す。符号Diは、i番目の面とi+1番目の面との光軸Z1上の面間隔を示す。
図1は、本発明の一実施の形態に係るリアコンバータレンズ20の一構成例を示している。この構成例は、後述の第1の数値実施例(図4)のレンズ構成に対応している。図2は、このリアコンバータレンズ20を主レンズ10に装着した状態での全体構成を示している。図2に示した主レンズ10の構成は、後述の数値実施例(図3)のレンズ構成に対応している。図1では、この図2に示した主レンズ10に装着した状態においてリアコンバータレンズ20の部分を拡大して示している。図1において、符号Riは、リアコンバータレンズ20の最も物体側の構成要素の面を1番目として、像側(結像側)に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目の面の曲率半径を示す。符号Diは、i番目の面とi+1番目の面との光軸Z1上の面間隔を示す。
このリアコンバータレンズ20は、例えば監視用のCCTVカメラやビデオカメラにおける撮像レンズを主レンズ10として、その主レンズ10の後ろ側に装着されて主レンズ10の焦点距離を望遠側に拡大するものである。なお、図2では主レンズ10として、撮像用のズームレンズを使用した例を示し、レンズ配置は広角端における無限遠合焦時での状態を示している。また、図2の例では、リアコンバータレンズ20が主レンズ10の最も像側に装着されることで、主レンズ10の収束光束中に挿入されている。リアコンバータレンズ20の装着前と装着後とでは、主レンズ10の結像面Simgの位置(主レンズ10の最も像側の面から結像面Simgまでの距離)は変化する。
このリアコンバータレンズ20は、光軸Z1に沿って物体側から順に、負の焦点距離(負の屈折力)を持つ第1レンズ群G1と、正の焦点距離(正の屈折力)を持つ第2レンズ群G2と、負の焦点距離(負の屈折力)を持つ第3レンズ群G3とを備えている。このリアコンバータレンズ20を主レンズ10に装着した状態において、その結像面(撮像面)Simgには、例えば図示しない撮像素子が配置される。リアコンバータレンズ20の第3レンズ群G3と撮像面との間には、レンズを装着するカメラ側の構成に応じて、種々の光学部材GCが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや各種光学フィルタなどの光学部材GCが配置されていても良い。
第1レンズ群G1は、少なくとも2枚のレンズを接合した接合レンズからなる。図1の構成例では、物体側より順に、像側の面が凹面形状である負レンズL1と物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の正レンズL2との2枚のレンズL1,L2の接合により構成されている。第2レンズ群G2および第3レンズ群G3はそれぞれ、少なくとも1枚のレンズからなる。図1の構成例では、第2レンズ群G2が1枚の両凸レンズL3のみにより構成され、第3レンズ群G3が1枚の両凹レンズL4のみにより構成されている。
このリアコンバータレンズ20は、第1レンズ群G1の接合レンズのうち、物体側から2枚のレンズL1,L2のアッベ数を物体側から順に、νG1_1,νG1_2としたとき、
9.0≦|νG1_1−νG1_2|≦19.0 ……(1)
を満足することが好ましい。
9.0≦|νG1_1−νG1_2|≦19.0 ……(1)
を満足することが好ましい。
このリアコンバータレンズ20はまた、第2レンズ群G2の最も物体側のレンズL3のアッベ数をνG2_1、屈折率をNG2_1としたとき、
34.0<νG2_1<43.0 ……(2)
1.55<NG2_1<1.66 ……(3)
を満足することが好ましい。
34.0<νG2_1<43.0 ……(2)
1.55<NG2_1<1.66 ……(3)
を満足することが好ましい。
このリアコンバータレンズ20はまた、第1レンズ群G1の焦点距離をfG1、第2レンズ群G2の焦点距離をfG2、第3レンズ群G3の焦点距離をfG3、リアコンバータレンズ全系の焦点距離をfとしたとき、以下の条件を満足することが好ましい。
0.55≦fG1/f≦0.63 ……(4)
0.43≦fG3/f≦0.58 ……(5)
0.73≦|fG2/fG3|≦0.87 ……(6)
0.55≦fG1/f≦0.63 ……(4)
0.43≦fG3/f≦0.58 ……(5)
0.73≦|fG2/fG3|≦0.87 ……(6)
このリアコンバータレンズ20のエクステンダー倍率βは、以下の範囲であることが好ましい。このリアコンバータレンズ20において、エクステンダー倍率βがこの範囲内であれば、主レンズ10に装着しても諸収差に与える影響を少なく抑えながら焦点距離を伸ばすことができる。
1.7≦β≦2.0 ……(7)
1.7≦β≦2.0 ……(7)
次に、以上のように構成されたリアコンバータレンズ20の作用および効果を説明する。
このリアコンバータレンズ20では、少なくとも4枚の比較的コンパクトな構成で、第1レンズ群G1に接合レンズを配置し、また各群のパワー配分等を適切なものとすることで、単体での収差が小さく抑えられ、主レンズ10に装着しても諸収差に与える影響が少ない優れたエクステンダー光学系が実現できる。
条件式(1)は、第1レンズ群G1の接合レンズを構成する2枚のレンズL1,L2の適切なレンズ材料を規定している。条件式(1)の上限値を上回ると軸上色収差が劣化し、コマ収差が発生するので好ましくない。同様に下限値を下回ると軸上色収差が劣化し、コマ収差が発生するので好ましくない。
条件式(2)および条件式(3)は、特に倍率色収差を良好に補正するための条件であり、第2レンズ群G2における最も物体側のレンズの適切なレンズ材料を規定している。条件式(2)および条件式(3)の下限値を下回ると倍率色収差などを劣化させ、収差のバランスが崩れるので好ましくない。また条件式(2)および条件式(3)の上限値を上回ると倍率色収差が劣化するので好ましくない。
条件式(4)は、第1レンズ群G1の焦点距離fG1と、このリアコンバータレンズ全系の焦点距離fとの適切な関係を規定している。条件式(4)の下限値を下回ると、倍率色収差が劣化するので好ましくない。また上限値を上回ると、軸上色収差とコマ収差とが劣化するので好ましくない。
条件式(5)は、第3レンズ群G3の焦点距離fG3と、このリアコンバータレンズ全系の焦点距離fとの適切な関係を規定している。条件式(5)の下限値を下回ると倍率色収差とコマ収差とが劣化するので好ましくない。また上限値を上回ると軸上色収差が劣化するので好ましくない。
条件式(6)は、第2レンズ群G2の焦点距離fG2と第3レンズ群G3の焦点距離fG3との適切な関係を規定している。条件式(6)の下限値を下回ると倍率色収差とコマ収差とが劣化するので好ましくない。また上限値を上回ると軸上色収差が劣化するので好ましくない。
以上説明したように、本実施の形態に係るリアコンバータレンズによれば、単体での収差を小さく抑え、主レンズに装着しても諸収差に与える影響の少ない比較的コンパクトなエクステンダー光学系を実現できる。
次に、本実施の形態に係るリアコンバータレンズ20の具体的な数値実施例について説明する。以下では、3つの数値実施例(実施例1,2,3)をまとめて説明する。
図3は、図2に示した主レンズ10単体での構成に対応する具体的なレンズデータを示している。主レンズ10は単体で、焦点距離f=22.96mm(広角端)〜486.72mm(望遠端)、変倍率21.2倍のズームレンズとなっている。
図4は、図1に示したリアコンバータレンズ20の構成に対応する具体的なレンズデータ(実施例1)を示している。また図5は、実施例2に係るリアコンバータレンズのレンズデータを示している。また図6は、実施例3に係るリアコンバータレンズのレンズデータを示している。実施例2および実施例3に係るリアコンバータレンズの基本的な構成は、実施例1に係るリアコンバータレンズ20と同様である。
各レンズデータにおける面番号Siの欄には、主レンズ10または各実施例に係るリアコンバータレンズについて、最も物体側の構成要素の面を1番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したi番目(i=1〜37または1〜9)の面の番号を示している。曲率半径Riの欄には、物体側からi番目の面の曲率半径の値を示す。面間隔Diの欄についても、同様に物体側からi番目の面Siとi+1番目の面Si+1との光軸上の間隔を示す。符号Ri,Diは、リアコンバータレンズについては、図1において付した符号に対応している。曲率半径Riおよび面間隔Diの値の単位はミリメートル(mm)である。Ndjの欄には、物体側からj番目のレンズ要素におけるd線(587.6nm)に対する屈折率の値を示す。νdjの欄には、物体側からj番目のレンズ要素のアッベ数の値を示す。
図7には、上述の条件式(1)〜(7)に関する値を、各実施例に係るリアコンバータレンズについてまとめたものを示す。図7から分かるように、各実施例の値が、各条件式の数値範囲内となっている。
なお、各条件式に関わる諸データを以下に示す。
<実施例1>
νG1_1=46.6
νG1_2=36.3
νG2_1=41.5
NG2_1=1.57501
f=−41.33
fG1=−23.78
fG2=17.50
fG3=−23.12
<実施例2>
νG1_1=46.6
νG1_2=36.3
νG2_1=40.8
NG2_1=1.58144
f=−41.97
fG1=−23.98
fG2=17.67
fG3=−23.60
<実施例3>
νG1_1=52.3
νG1_2=70.2
νG2_1=34.5
NG2_1=1.63980
f=−40.39
fG1=−24.85
fG2=15.48
fG3=−18.12
なお、各条件式に関わる諸データを以下に示す。
<実施例1>
νG1_1=46.6
νG1_2=36.3
νG2_1=41.5
NG2_1=1.57501
f=−41.33
fG1=−23.78
fG2=17.50
fG3=−23.12
<実施例2>
νG1_1=46.6
νG1_2=36.3
νG2_1=40.8
NG2_1=1.58144
f=−41.97
fG1=−23.98
fG2=17.67
fG3=−23.60
<実施例3>
νG1_1=52.3
νG1_2=70.2
νG2_1=34.5
NG2_1=1.63980
f=−40.39
fG1=−24.85
fG2=15.48
fG3=−18.12
図8(A)〜図8(D)はそれぞれ、主レンズ10単体での球面収差、非点収差、ディストーション(歪曲収差)、および倍率色収差を示している。図9(A)〜図9(D)はそれぞれ、実施例1に係るリアコンバータレンズ20を主レンズ10に装着した状態(合成系)での球面収差、非点収差、ディストーション、および倍率色収差を示している。
これらの収差図には、主レンズ10を広角端で無限遠に合焦したときの収差を示す。各収差図には、d線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、g線(波長435.8nm),C線(波長656.3nm)についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。FNO.はF値、Yは像高を示す。
これらの収差図には、主レンズ10を広角端で無限遠に合焦したときの収差を示す。各収差図には、d線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、g線(波長435.8nm),C線(波長656.3nm)についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。FNO.はF値、Yは像高を示す。
同様に、実施例2に係るリアコンバータレンズを主レンズ10に装着した状態での諸収差を図10(A)〜図10(D)に、実施例3に係るリアコンバータレンズを主レンズ10に装着した状態での諸収差を図11(A)〜図11(D)に示す。
一般にエクステンダー光学系を装着した場合、合成系の収差は、エクステンダー光学系が無収差の理想レンズであるとすると、横収差はエクステンダー光学系の倍率に比例し、縦収差はその倍率の2乗に比例する。各実施例に係るリアコンバータレンズは、以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、合成系の収差が理想状態に近づき、主レンズに装着しても諸収差に与える影響の少ない比較的コンパクトなエクステンダー光学系が実現できている。
なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
10…主レンズ、20…リアコンバータレンズ、G1…第1レンズ群、G2…第2レンズ群、G3…第3レンズ群、GC…光学部材、Ri…物体側から第i番目のレンズ面の曲率半径、Di…物体側から第i番目と第i+1番目のレンズ面との面間隔、Z1…光軸。
Claims (7)
- 主レンズの像側に装着されることで焦点距離を拡大するリアコンバータレンズであって、
物体側より順に、
少なくとも2枚のレンズを接合した接合レンズからなる負の焦点距離を持つ第1レンズ群と、
少なくとも1枚のレンズからなる正の焦点距離を持つ第2レンズ群と、
少なくとも1枚のレンズからなる負の焦点距離を持つ第3レンズ群と
を備えたことを特徴とするリアコンバータレンズ。 - 前記第1レンズ群の前記接合レンズは、物体側より順に、像側の面が凹面形状である負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の正レンズとの2枚のレンズの接合により構成され、
前記第2レンズ群は、1枚の両凸レンズからなり、
前記第3レンズ群は、1枚の両凹レンズからなる
ことを特徴とする請求項1に記載のリアコンバータレンズ。 - 前記第1レンズ群の前記接合レンズのうち、物体側から2枚のレンズのアッベ数を物体側から順に、νG1_1,νG1_2としたとき、
9.0≦|νG1_1−νG1_2|≦19.0 ……(1)
を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のリアコンバータレンズ。 - 前記第2レンズ群の最も物体側のレンズのアッベ数をνG2_1、屈折率をNG2_1としたとき、
34.0<νG2_1<43.0 ……(2)
1.55<NG2_1<1.66 ……(3)
を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のリアコンバータレンズ。 - 前記第1レンズ群の焦点距離をfG1、リアコンバータレンズ全系の焦点距離をfとしたとき、
0.55≦fG1/f≦0.63 ……(4)
を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のリアコンバータレンズ。 - 前記第3レンズ群の焦点距離をfG3、リアコンバータレンズ全系の焦点距離をfとしたとき、
0.43≦fG3/f≦0.58 ……(5)
を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のリアコンバータレンズ。 - 前記第2レンズ群の焦点距離をfG2、前記第3レンズ群の焦点距離をfG3としたとき、
0.73≦|fG2/fG3|≦0.87 ……(6)
を満足することを特徴とする請求項1または2に記載のリアコンバータレンズ。
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CN102998788A (zh) * | 2012-11-28 | 2013-03-27 | 北京信维科技股份有限公司 | 一种光纤熔接机的成像系统及光纤熔接机 |
US9784954B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-10-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Rear conversion lenses |
CN113253436A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-08-13 | 江西晶超光学有限公司 | 光学系统、摄像模组及电子设备 |
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