JP2007093940A

JP2007093940A - リアコンバータレンズ

Info

Publication number: JP2007093940A
Application number: JP2005282487A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Asano; 武士浅野
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2007-04-12

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

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、ν_Ｇ１__１，ν_Ｇ１__２としたとき、
９．０≦｜ν_Ｇ１__１−ν_Ｇ１__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ν_Ｇ２__１、屈折率をＮ_Ｇ２__１としたとき、
３４．０＜ν_Ｇ２__１＜４３．０ ……（２）
１．５５＜Ｎ_Ｇ２__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ｆ_Ｇ１、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≦ｆ_Ｇ１／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ｆ_Ｇ３、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≦ｆ_Ｇ３／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ｆ_Ｇ２、第３レンズ群の焦点距離をｆ_Ｇ３としたとき、
０．７３≦｜ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｇ３｜≦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。

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、ν_Ｇ１__１，ν_Ｇ１__２としたとき、
９．０≦｜ν_Ｇ１__１−ν_Ｇ１__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ν_Ｇ２__１、屈折率をＮ_Ｇ２__１としたとき、
３４．０＜ν_Ｇ２__１＜４３．０ ……（２）
１．５５＜Ｎ_Ｇ２__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ｆ_Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ_Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ_Ｇ３、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≦ｆ_Ｇ１／ｆ≦０．６３ ……（４）
０．４３≦ｆ_Ｇ３／ｆ≦０．５８ ……（５）
０．７３≦｜ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｇ３｜≦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）

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ｆ_Ｇ１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ｆ_Ｇ３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ｆ_Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ_Ｇ３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＞
ν_Ｇ１__１＝４６．６
ν_Ｇ１__２＝３６．３
ν_Ｇ２__１＝４１．５
Ｎ_Ｇ２__１＝１．５７５０１
ｆ＝−４１．３３
ｆ_Ｇ１＝−２３．７８
ｆ_Ｇ２＝１７．５０
ｆ_Ｇ３＝−２３．１２
＜実施例２＞
ν_Ｇ１__１＝４６．６
ν_Ｇ１__２＝３６．３
ν_Ｇ２__１＝４０．８
Ｎ_Ｇ２__１＝１．５８１４４
ｆ＝−４１．９７
ｆ_Ｇ１＝−２３．９８
ｆ_Ｇ２＝１７．６７
ｆ_Ｇ３＝−２３．６０
＜実施例３＞
ν_Ｇ１__１＝５２．３
ν_Ｇ１__２＝７０．２
ν_Ｇ２__１＝３４．５
Ｎ_Ｇ２__１＝１．６３９８０
ｆ＝−４０．３９
ｆ_Ｇ１＝−２４．８５
ｆ_Ｇ２＝１５．４８
ｆ_Ｇ３＝−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。

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。

本発明の一実施の形態に係るリアコンバータレンズの一構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。本発明の一実施の形態に係るリアコンバータレンズを主レンズに装着した状態での全体構成を示すレンズ断面図である。主レンズの基本的なレンズデータを示す図である。実施例１に係るリアコンバータレンズのレンズデータを示す図である。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す図である。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す図である。条件式に関する値を各実施例についてまとめて示した図である。主レンズ単体での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例１に係るリアコンバータレンズを主レンズに装着した状態での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例２に係るリアコンバータレンズを主レンズに装着した状態での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。実施例３に係るリアコンバータレンズを主レンズに装着した状態での諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差を示す。

符号の説明

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

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、ν_Ｇ１__１，ν_Ｇ１__２としたとき、
９．０≦｜ν_Ｇ１__１−ν_Ｇ１__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ν_Ｇ２__１、屈折率をＮ_Ｇ２__１としたとき、
３４．０＜ν_Ｇ２__１＜４３．０ ……（２）
１．５５＜Ｎ_Ｇ２__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ｆ_Ｇ１、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≦ｆ_Ｇ１／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ｆ_Ｇ３、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≦ｆ_Ｇ３／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ｆ_Ｇ２、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ_Ｇ３としたとき、
０．７３≦｜ｆ_Ｇ２／ｆ_Ｇ３｜≦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。