JP2503494B2 - リアコンバ−ジョンレンズ - Google Patents

リアコンバ−ジョンレンズ

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JP2503494B2
JP2503494B2 JP62070050A JP7005087A JP2503494B2 JP 2503494 B2 JP2503494 B2 JP 2503494B2 JP 62070050 A JP62070050 A JP 62070050A JP 7005087 A JP7005087 A JP 7005087A JP 2503494 B2 JP2503494 B2 JP 2503494B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は対物レンズの像側に装着されるリアコンバー
ジョンレンズ、特に射出瞳が焦点面から近い位置にある
対物レンズの像側に装着して合成系の射出瞳をほぼ無限
遠方に形成する所謂テレセントリックな対物レンズに変
換するためのコンバージョンレンズに関する。
〔従来の技術〕
従来、テレセントリック光学系に変換するためにリア
コンバージョンレンズとして、特開昭58−102207号公報
(USP 4,585,265)が知られている。これは、すでにテ
レセントリックである対物レンズに取りつけてテレセン
トリック性を維持しつつ焦点距離を拡大するものであっ
た。また、特開昭61−232410号公報には、像面から近い
位置に射出瞳を有する対物レンズを装着して、この対物
レンズとの合成系の射出瞳を極めて遠方になるようにし
て所謂テレセントリック光学系に変換するためのコンバ
ージョンレンズに開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記のリアコンバージョンレンズはいずれも
合成系の焦点距離を対物レンズ単体のそれよりも拡大す
る機能を有するものであり、対物レンズ単体による結像
状態も変換してしまい、対物レンズ単体の場合と同様の
撮影状態を維持することはできなかった。特に、フィル
ムによる撮影用の一般的写真レンズを、CCD等の光電変
換素子による撮影用レンズとして使用する場合や、画像
入力装置としての対物レンズ光学系において、モノクロ
画像信号として入力するための光学系をカラー画像とし
て入力するために用いる場合にも、テレセントリックな
光学系に変換する必要があり、このような場合に、撮影
状態が変換されることは、合焦操作や自動合焦用の信号
処理において、また画像入力装置の処理系において好ま
しくないことが多い。
そこで本発明は、像面から近い位置に射出瞳を有する
対物レンズの像側に装着して、撮影倍率を変えることな
く、その対物レンズとの合成系としての射出瞳を極めて
遠方に形成することができ、優れた結像性能を維持し得
るリアコンバージョンレンズを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によるリアコンバージョンレンズRは、第1図
に示す如く、負屈折力の第1レンズ群G1とその像側に配
置される正屈折力の第2レンズ群G2とを有する構成を基
本としている。そして、前記対物レンズによって形成さ
れる近軸像点が前記第1レンズ群の前側焦点に一致する
ように配置され、前記第1レンズ群G1の焦点距離の絶縁
値と前記第2レンズ群G2の焦点距離の絶縁値とが等し
く、また該第1レンズ群G1と該第2レンズ群G2との合成
系の前側焦点が前記対物レンズの射出瞳にほぼ一致する
ように配置されるものである。
第1図は本発の原理を示す基本構成図であり、Lは本
体対物レンズであり、Rは本発明によるリアコンバージ
ョンレンズである。対物レンズLの左側には図示されて
いないが、所定の物体面があり、対物レンズLとリアコ
ンバージョンレンズRとの合成系により、像面Iに対物
レンズ単体による場合と同一の倍率にて物体像が形成さ
れる。リアコンバージョンレンズRとしての合成焦点距
離は正の値を有している。そして、像面Iには受光素子
として例えばCCD等の光電センサーが配置される。
〔作用〕
上記の如き構成により、光軸A上の物点から射出され
た近軸周辺光線Mは、第1レンズ群G1によりアフォーカ
ルになった後、第2レンズ群G2によって光軸Aと像面I
の交点に結像される。また、物体上の任意の高の点さか
ら射出された主光線Pは、絞りSの中心を通り、あたか
も対物レンズLの射出瞳EPより射出されたかの如く進
み、第2レンズ群G2を出た後で光軸Aと平行になりテレ
セントリックな状態となって像面Iに達する。また、第
1図においては対物レンズLによって作られる近軸像点
位置をC、第1レンズ群G1及び第2レンズ群G2のそれぞ
れを薄肉レンズとみなした場合の主面H1及びH2の間隔を
Dとしている。
第1図を参照して本発明を詳述するに、まず、対物レ
ンズによる像点Cが第1レンズ群G1の前側焦点F1にほぼ
一致していることにより、近軸周辺光線Mが第1レンズ
群G1と第2レンズ群G2との間で平行光束となり所謂アフ
ォーカルな状態となる。また、本発明においては、第1
レンズ群G1の焦点距離をf1、第2レンズ群G2の焦点距離
をf2とすれば、 −f1=f2 の条件を満足する構成であり、この条件により対物レン
ズLの撮影倍率βを変えることなくテレセントリックに
変換することが可能となる。
いま、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との担う倍率
を、それぞれβ、βとすると、合成系の倍率Bは、
一般的には、 B=β・β・β と表わされる。ここで、上述の如く、第1レンズ群G1
第2レンズ群G2との間にはアフォーカルになっているの
となり、上記式の条件からすれば、 β・β=1 となる。従って、式より B=β となって合成系の倍率Bが元の本体対物レンズの倍率β
に等しくなることがわかる。
さらに、本発明においては、第1レンズ群G1と該第2
レンズ群G2との合成系の前側焦点F12が前記対物レンズ
の射出瞳EPにほぼ一致するように配置されており、第1
レンズ群G1と第2レンズ群G2との主点間隔Dを適切に選
択することによってテレセントリック性が達成される。
すなわち、上記の説明からも明らかなように、単にリア
コンバージョンレンズRが対物レンズLの撮影倍率βを
変えないだけならば、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2
との間がアフォーカルであればよく、両レンズ群の主面
間隔Dには、任意性が残ることとなるが、この自由度を
用いて、対物レンズLの射出瞳EPから射出する主光線を
光軸Aと平行にすることが可能となるわけである。
尚、実用上の構成においては、第2レンズ群G2と像面
Iとの間には三色分解プリズム等の平行平面板が挿入さ
れるが、焦点距離を持っていないために、本発明の原理
の説明には何の影響も与えないので省略し、図示しては
いない。また、対物レンズLはそれ自体としてすでに収
差補正されていてもよいし、リアコンバージョンレンズ
Rとの組み合わせで補正されるという状態であっても、
一般性を失うことはない。
そして、リアコンバージョンレンズの挿入に伴い発生
する諸収差及び光路中に挿入される三色分解プリズム等
の平行平面板により発生する諸収差、特に球面収差の補
正を良好に行うためには、後述する実施例の如く、正レ
ンズと負レンズとからなり合成屈折力の弱いレンズ群G0
を第1レンズ群G1の物体側に配置する構成とすることが
できる。この場合には、対物レンズと附加されるレンズ
群との合成系を新たな対物レンズとみなすことによっ
て、上述の如き本発明の基本構成をそのまま活かすこと
が可能である。
さて、上述の如き本発明のリアコンバージョンレンズ
において、三色分解プリズム等によって発生する色収差
を補正することはもとより、本体対物レンズにおいて、
すでに良好に補正されている歪曲収差を阻害することな
く伝達し、優れた結像性能を維持することが必要であ
り、このためには以下のごとき条件を満たすことが望ま
しい。
まず、第2レンズ群G2の焦点距離f2について、 25(mm)<f2<60(mm) (1) の条件を満足することが望ましい。
この条件式は直接的には第2レンズ群G2の焦点距離を
規定する式であるが、第1図の説明から明らかな如く、
第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間がアフォーカル
であるので、第2レンズ群G2と像面Iとの間の間隔はf2
によって決まってしまう。従って、ここに置かれる三色
分解プリズムの厚みはf2によって規制されることとな
る。即ち、下限を越える場合には、厚みが足りなくなっ
て、従来公知の三色分解プリズムの形状を構成すること
ができず、逆に上限を越える場合には、無駄に厚くなっ
て、色収差の悪化をまねいてしまう。
そして、負屈折力の第1レンズ群G1は単一負レンズ又
は接合の負レンズL1で構成され、第2レンズ群G2は2枚
の正レンズL2,L3で構成され、各正レンズは、単一正レ
ンズ又は接合正レンズであることが望ましい。第1レン
ズ群G1は対物レンズLから射出されてくる主光線を発散
して第2レンズ群G2に導く機能を有するのみであるの
で、単一負レンズにて構成することも可能であるが、第
2レンズ群G2は、第1レンズ群G1よりさらに光軸から離
れた位置において主光線を屈折しなければならないた
め、2成分からなる構成とすることが必要となる。ま
た、接合レンズとするのは、軸上及び軸外の色収差の補
正を良好ならしめるためである。
ここで、第1レンズ群G1の負レンズの形状因子をSF1
とし、第2レンズ群G2の物体側の正レンズ及び像側の正
レンズの形状因子をそれぞれSF2,SF3とするとき、 0.2<SF1<0.8 (2) −2.0<SF2<−0.7 (3) −1.0<SF3<−0.3 (4) の条件を満たすことが望ましい。
但し、形状因子SFは、そのレンズ成分の物体側レンズ
面の曲率半径をraとし、像側レンズ面の曲率半径をrbと
するとき、 SF=(rb+ra)/(rb−ra) で定義するものとする。
(2)式の下限を越える場合には、球面収差は負に過
剰となり像面弯曲と歪曲収差は正に過剰となる。上限を
越える場合にはこの逆となり、いずれの場合においても
良好な結像性能を維持することが難しくなる。
(3)式の下限を越える場合には、像面弯曲と歪曲収
差は正に過大となり、上限を越える場合は、この逆とな
る。
(4)式については、下限を越える場合には、特に像
面弯曲が負に過剰となり、上限を越える場合は、この逆
となる。
〔実施例〕
以下に本発明による実施例について説明する。本発明
の実施例はいずれも、画像入力手段として用いられる装
置の光学系を構成するもので、対物レンズLとしては変
倍可能なレンズ系を用い、この像側に配置されて、合成
系にて対物レンズの撮影倍率と同一の倍率を維持しつつ
テレセントリック光学系を構成するものである。
第2図、第3図及び第4図に、それぞれ第1、第2、
第3実施例のレンズ構成を示す。各図に示すとおり、各
実施例のリアコンバージョンレンズRはいずれも対物レ
ンズL側に収差補正のために正レンズと負レンズとから
なり屈折力の弱い補正レンズ群G0を有している。図中、
Eは三色分解プリズム等に相当する平行平面板である。
各実施例の諸元を表1、2、3に示す。
表中、左端の数字は物体側からの順序を表し、屈折率
及びアッベ数はd線(λ=587.6nm)に対する値であ
る。また、d0は対物レンズによる像点とリアコンバージ
ョンレンズの最も物体側レンズ面頂点との距離を表し、
βはリアコンバージョンレンズとしての倍率を表すも
のとする。
上記の第1、第2及び第3実施例のリアコンバージョ
ンレンズを、以下の表4に示す如き対物レンズに装着し
た場合の諸収差図を、それぞれ第5図、第6図及び第7
図に示す。尚、表4に示した対物レンズは、本願と同一
出願人による特願昭60−166914号として出願した対称型
レンズである。
また、上記の各実施例において、リアコンバージョン
レンズと像面との間に配置される三色分解プリズム等の
平行平面板の諸元は、それぞれ以下の表5,6,7のとおり
である。
尚、各諸収差図において、色収差を示すためにg線
(λ=435.8nm)の様子も併記した。
第5図、第6図及び第7図に示した諸収差図から、各
実施例とも優れた結像性能を有していることが明らかで
ある。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、像面から近い位置に射
出瞳を有する対物レンズの像側に装着して、撮影倍率を
変えることなく、この対物レンズとの合成系としての射
出瞳を極めて遠方に変換しつつ、優れた結像性能を維持
し得るのみならず、諸対物レンズの撮影倍率を変えるこ
とのない、テレセントリックリアーコンバージョンレン
ズが達成される。このため、モノクロ用の画像入力装置
用の光学系を、画像状態を変えることなくカラー画像の
入力装置用に好適なテレセントリック光学系に変換で
き、しかも三色分解プリズム等に起因する収差劣下がな
く、鮮明な画像を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるリアコンバージョンレンズの基本
構成図、第2図は本発明による第1実施例のレンズ構成
図、第3図は第2実施例のレンズ構成図、第4図は第3
実施例のレンズ構成図、第5図は第1実施例の諸収差
図、第6図は第2実施例の諸収差図、第7図は第3実施
例の諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 L……対物レンズ R……リアコンバージョンレンズ G1……第1レンズ群 G2……第2レンズ群 I……像面 S……対物レンズの絞り EP……対物レンズの射出瞳

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負屈折力の第1レンズ群G1とその像側に配
    置される正屈折力の第2レンズ群G2とを有し、像面から
    近い位置に射出瞳を有する対物レンズの像側に装着され
    るリアコンバージョンレンズにおいて、 前記対物レンズによって形成される近軸像点が前記第1
    レンズ群の前側焦点F1に一致するように配置され、前記
    第1レンズ群G1の焦点距離の絶対値と前記第2レンズ群
    G2の焦点距離の絶対値とが等しく、また該第1レンズ群
    G1と該第2レンズ群G2との合成系の前側焦点F12が前記
    対物レンズの射出瞳にほぼ一致するように配置されるこ
    とを特徴とするリアコンバージョンレンズ。
  2. 【請求項2】前記第2レンズ群G2の焦点距離をf2とする
    とき、 25(mm)<f2<60(mm) (1) の条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のリアコンバージョンレンズ。
  3. 【請求項3】前記第1レンズ群G1は単一または接合の負
    レンズを有し、前記第2レンズ群G2は接合又は単一の2
    つの正レンズを有し、該第1レンズ群G1の負レンズの形
    状因子をSF1とし、第2レンズ群G2の物体側の正レンズ
    及び像側の正レンズの形状因子をそれぞれSF2、SF3とす
    るとき、 0.2<SF1<0.8 (2) −2.0<SF2<−0.7 (3) −1.0<SF3<−0.3 (4) の条件を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のリアコンバージョンレンズ。 但し、形状因子SFは、そのレンズ成分の物体側レンズ面
    の曲率半径をraとし、像側レンズ面の曲率半径をrbとす
    るとき、 SF=(rb+ra)/(rb−ra) で定義するものとする。
  4. 【請求項4】前記第1レンズ群の物体側に、正レンズと
    負レンズとを有し合成で屈折力の弱い球面収差補正用の
    補正レンズ群G0を有することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のリアコンバージョンレンズ。
JP62070050A 1987-03-24 1987-03-24 リアコンバ−ジョンレンズ Expired - Lifetime JP2503494B2 (ja)

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JP2548359B2 (ja) * 1989-03-01 1996-10-30 松下電器産業株式会社 投影レンズとそれを用いたプロジェクションテレビ
JP3359277B2 (ja) * 1997-12-24 2002-12-24 キヤノン株式会社 回折屈折型リアアタッチメントレンズ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58102207A (ja) * 1981-12-14 1983-06-17 Nippon Kogaku Kk <Nikon> テレセントリツクリアコンバ−タ−

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