JP4481598B2

JP4481598B2 - Wide converter lens and optical device using the same

Info

Publication number: JP4481598B2
Application number: JP2003195806A
Authority: JP
Inventors: 義次河野
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: JP2005031354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は「単焦点レンズの焦点距離や、ズームレンズの広角端に於ける焦点距離を短くする」のに用いるワイドコンバータレンズ、およびこれを用いた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
「レンズ交換機能のない光学機器」では、カメラ用レンズの被写体側、あるいは、プロジェクタ用投射レンズのスクリーン側に、マスタレンズに付加して用いられる「フロント型のコンバータレンズ」を用いる以外に、レンズの焦点距離を変化させる手段がない。フロント型のコンバータはリア型のコンバータに比して汎用性に富み、種々の機種に広く用いることができる。
【０００３】
「フロント型のワイドコンバータレンズに求められる基本的機能」は、マスタレンズの性能をできるだけ損なわずに焦点距離のみを変化させることであるが、十分な性能を確保しつつ、ワイドコンバータレンズ付加の前後における「ある程度の変倍比」を確保しようとする場合、コンバータレンズの全長を長くしたり、使用するレンズの枚数を増やしたりするのが従来の動向であり、コンパクト性や高性能と低コストを両立させることが困難であった。
【０００４】
フロント型のワイドコンバータレンズとしては、従来、特許文献１、２記載のものが知られているが、いずれも「マスタレンズのみの状態」に比して、ワイドコンバータレンズ装着時に「ワイド端での歪曲収差」が増加している。
【０００５】
即ち、歪曲収差は、特許文献１に記載された実施例のものでは「マスタレンズ単独の状態」で−４．３％程度であるが、ワイドコンバータレンズを付加すると−５．２％程度と「絶対値で約１％程度」増加しており、特許文献２に記載された実施例のものでは「マスタレンズ単独の状態」で−４．９％程度から、ワイドコンバータレンズを付加すると−６．８％程度となり「絶対値で約２％程度」増加している。
【０００６】
歪曲収差が絶対値で１％〜２％増加することは、カメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮影系においては許容範囲であるともいえるが、プロジェクタ等の投射系においては、性能上の大きな欠陥となる虞がある。また、撮影系の場合においても、歪曲収差の変化は小さいに越したことは無い。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−２５３３１９号公報
【特許文献２】
特開２０００−１７１７０９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マスタレンズに付加しても「マスタレンズ単独での性能」からの性能劣化、特に歪曲収差の増大を小さく抑えることが可能で、撮影系レンズのみならず投射系レンズへの付加使用にも耐え得る４枚構成でコンパクトなワイドコンバータレンズの実現を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明のワイドコンバータレンズは「撮影用もしくは投射用に用いられる結像レンズをマスタレンズとし、このマスタレンズの大きい共役側に付加されるワイドコンバータレンズ」である。「大きい共役側」は、共役状態において、物体距離と像距離のうちの大きい側である。例えば、撮影レンズ系であれば一般に物体側であるし、投影レンズ系であれば拡大像の投射側である。
【００１０】
そして、この発明のワイドコンバータレンズは「大きい共役側から順に、第１〜第４レンズを配」してなり、「アフォーカル系」である。
【００１１】
請求項１記載のワイドコンバータレンズでは、第１レンズは「大きい共役側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ」、第２レンズは「正レンズ」、第３レンズは「負レンズ」、第４レンズは「両凸形状の正レンズ」である。即ち、大きい共役側から負・正・負・正のパワー配置である。
【００１２】
請求項２記載のワイドコンバータレンズでは、第１レンズは「大きい共役側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ」、第２レンズは「負レンズ」、第３レンズは「正レンズ」、第４レンズは「両凸形状の正レンズ」である。即ち、大きい共役側から負・負・正・正のパワー配置である。
【００１３】
上記の如く、請求項１、２記載のワイドコンバータレンズとも、第１レンズは「大きい共役側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ」で、第４レンズは「両凸形状の正レンズ」である。そして、第１レンズと第４レンズとの間には、正レンズと負レンズが配されるが、請求項１、２に記載のように、これら正・負レンズの順序は、大きい共役側から「正・負の順」とする（請求項１）ことも、「負・正の順」とする（請求項２）こともできる。
【００１４】
図１は、請求項１記載のワイドコンバータレンズのレンズ構成を示している。
図の左側が「大きい共役」の側であり、符号Ｌ１は第１レンズ（大きい共役側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ）、符号Ｌ２が第２レンズ（正レンズ）、符号Ｌ３は第３レンズ（負レンズ）を示し、符号Ｌ４は第４レンズ（両凸形状の正レンズ）を示している。
【００１５】
請求項１または２記載のワイドコンバータレンズは「第２レンズと第３レンズを接合レンズとして接合した構成」とすることができる（請求項３）。図１の例でも第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とが接合されている。
【００１６】
請求項１〜３記載のワイドコンバータレンズは何れも、第１レンズの焦点距離：ｆ１、第２レンズと第３レンズの合成焦点距離：ｆ２３が、条件：
（１）１．８＞｜ｆ２３｜／｜ｆ１｜＞０．６
を満足する。
【００１７】
請求項１〜３記載のワイドコンバータレンズは何れも、第１レンズの小さな共役側の面の曲率半径：Ｌ１Ｒ２、第４レンズの大きな共役側の面の曲率半径：Ｌ４Ｒ１が、条件：
（２）１．１＞Ｌ１Ｒ２／Ｌ４Ｒ１＞０．８
を満足する。
【００１８】
また、請求項１〜３の任意の１に記載のワイドコンバータレンズは、第１レンズおよび第４レンズの材質のｄ線に対する屈折率：ｎ１およびｎ４が、条件：
（３）ｎ１−ｎ４＞０
を満足することが好ましい（請求項４）。
【００１９】
さらに、請求項１〜４の任意の１に記載のワイドコンバータレンズは、第４レンズの材質のアッベ数：ν４が、条件：
（４） ν４＞４５
を満足することが好ましい（請求項５）。
【００２０】
請求項１〜５の任意の１に記載のワイドコンバータレンズはまた、レンズ面を通過する光線の高さが最大となるレンズにおける光線の最大高さ：Ｈ、コンバータ部のレンズ全長：ＯＡＬが、条件：
（５）１．０＞Ｈ／ＯＡＬ＞０．７
を満足することが好ましい（請求項６）。
【００２１】
この発明の光学装置は、上記請求項１〜６の任意の１に記載のワイドコンバータレンズと組み合わせられるマスタレンズを持ち、請求項１〜６の任意の１に記載のワイドコンバータレンズを補助レンズとして有する光学装置である。このような光学装置は、カメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮影光学系として実施することができることは勿論、特に、プロジェクタ等の投射装置として好適に実施できる。
【００２２】
この発明のワイドコンバータレンズは、マスタレンズの大きい共役側に付加されるフロント型のワイドコンバータレンズであるが、コンバータレンズ自体として「実質的にアフォーカル系」である。アフォーカル系では、レンズ系の前後における光束の状態が「相似的な関係」となるので、この相似関係におけるマスタレンズ側の光束状態を、マスタレンズへの入射光束あるいはマスタレンズからの射出光束の光束状態に合わせることにより、適宜のマスタレンズに適合するものを実施できる。したがって、この発明のワイドコンバータレンズと組み合わせられるマスタレンズには広いバリエーションが可能であり、汎用性が高い。
【００２３】
勿論、具体的なレンズデータは、組み合わせられるマスタレンズに応じて、個別具体的に設定されるが、この発明のワイドコンバータレンズは、種々の具体的なマスタレンズに適合させた性能良好なものとして実施できる。
【００２４】
この発明のワイドコンバータレンズは、大きい共役側の「負の屈折力」を持つ群と、小さい共役側の「正の屈折力」を持つ群の焦点位置を合わせて「実質的なアフォーカル系」としており、コンバータとしての変倍比は「負の群と正の群との屈折力の比」で定まる。
【００２５】
「ワイドコンバータレンズが大型化しないように定められた全長」を実現しつつ、十分な性能を得るためには「負の群の主点位置と正の群の主点位置」が離れているほど「弱い屈折力どうしの組み合わせ」とすることができ、収差を小さく抑えることができる。
【００２６】
この場合、第１レンズを負レンズ、第４レンズを正レンズとすると「負の群と正の群の主点間隔」を大きく離すのに最も有利な構成となる。また、第１レンズは「負の歪曲収差の発生を少なくする」ため、「大きい共役側に凸面を向けたメニスカス形状」とするのが良い。
【００２７】
また、請求項３記載のワイドコンバータレンズのように「第２レンズと第３レンズを接合レンズとする」ことにより、組み立て時のレンズ偏芯による性能低下を抑えることができる。
【００２８】
この発明のワイドコンバータレンズは「第１〜第３レンズ」によりトータルとして負の群を構成し、第４レンズで正の群を構成している。「第１〜第３レンズによる負の屈折力」はできるだけ「大きな共役側」に寄っている方が良い。即ち、第１〜第３レンズの合成系における主点位置は、なるべく「大きな共役側」に位置するのがよい。
【００２９】
条件（１）は、第１〜第３レンズによる負の屈折力を、できるだけ「大きな共役側」に寄らせつつ「第１レンズから第３レンズまでの屈折力をバランス良く配分する」条件である。
【００３０】
条件（１）の上限を超えると、負の屈折力が第１レンズに大きく偏り、第１レンズでの負の歪曲収差の発生が大きくなり、他のレンズでの補正が困難となる。条件（１）の下限を超えると、負の群（第１〜第３レンズ）の屈折力がコンバータの内側に寄ってくるため、コンパクトに構成しようとすると、各レンズの屈折力を大きくする必要があり、諸収差の増大を招来する。
【００３１】
条件（２）は、第１レンズで発生する比較的大きな非点収差を補正する条件であり、上限を超えると、非点収差がアンダーとなり、下限を超えると逆にオーバーとなってしまう。
【００３２】
条件（３）は、像面湾曲量の指標である「ペッツバール和」を適度に保ちつつ歪曲収差を抑える条件であり、条件（３）の範囲をはずれると、第４レンズで発生する正の歪曲収差量が少なくなり、第１レンズで発生している負の歪曲収差を十分に相殺することが困難になる。
【００３３】
条件（４）は色収差、特に軸上色収差の補正に関する条件である。
【００３４】
ワイドコンバータレンズでは、その構成上「近軸光線高さ」は、マスタレンズ側に近いレンズほど高くなる。即ち、この発明のワイドコンバータレンズでは第４レンズにおいて高い光線高となる。この第４レンズに条件（４）の下限を超える「アッベ数が小さく、分散の大きい材質」を用いると、軸上色収差がアンダーとなり、他のレンズでの補正が困難となる。
【００３５】
条件（５）は、コンバータの大型化を防ぎつつ、性能を確保するための条件であり、上限を超えると「光線有効範囲に比して短い全長」となり、コンパクト化には有利であっても「各レンズの屈折力を強く」しなければならず、各レンズでの収差発生が大きくなる、また、下限を超えると「光線有効範囲に比して全長が冗長なもの」となり各レンズ径が大きくなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な実施例を説明する。
以下の具体例において使用される記号の意味は、以下の通りである。
【００３７】
ｉ：大きな共役側から数えて第ｉ番目の面（絞り、プリズム等の面を含む）
IMG：液晶パネル面、デジタルミラー面、フィルム面等に相当する面
Ｒｉ：大きな共役側から数えて第ｉ番目の面（絞り、プリズム等の面を含む）の曲率半径
Ｄｉ：大きな共役側から数えて第ｉ番目の面から第ｉ＋１番目の面までの軸上面間隔
Ｄｏ：スクリーン、被写体等から第１レンズ面までの距離
ｊ：大きな共役側から数えて第ｊ番目のレンズ
Ｎｊ：大きな共役側から数えて第ｊ番目のレンズの材質のｄ線に対する屈折率
νｊ：大きな共役側から数えて第ｊ番目のレンズの材質のアッべ数
非球面形状は、光軸方向の座標：Ｚ、光軸直行方向の座標：ｈ、軸上曲率半径：Ｒｉ、円錐定数：Ｋ、非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いる周知の式：
Ｚ＝（１／Ｒｉ）・ｈ²／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）・（１／Ｒｉ）²・ｈ²｝］
＋Ａ・ｈ⁴＋Ｂ・ｈ⁶＋Ｃ・ｈ⁸＋Ｄ・ｈ¹⁰
で表す。
計算基準波長は５５０ｎｍである。
【００３８】
下記の実施例１〜４のワイドコンバータレンズと組み合わせられるマスタレンズのデータは以下のとおりである。
【００３９】

【００４０】
(*)印を付した面は非球面であり、非球面係数は下記のとおりである。
K = 0.0
A = -0.169726E-04 B =-0.652446E-07 C = -0.131631E-09
D = 0.256795E-12
上の表記に於いて例えば「0.256795E-12」は「0.256795×10^-12」を意味する。以下においても同様である。
【００４１】
図２に、このマスタレンズのレンズ構成を示す。符号ＭＬが「マスタレンズ」を示す。この例はプロジェクタ用の光学系を示し、符号ＰＲは「色合成用のプリズム」を示している。また、図３に、このマスタレンズの横収差図、図４に縦収差図を示す。
【００４２】
【実施例】
以下に挙げる実施例１〜４は、上記マスタレンズの大きな共役側に付加されてマスタレンズの倍率を略０．８倍小さくするように設定されている。
【００４３】

【００４４】
「Ｄ8」は、ワイドコンバータレンズとマスタレンズの間の空気間隔を示す。
【００４５】
各条件のパラメータの値
条件（１）１．００
条件（２）１．００
条件（３）０．０８
条件（４）４７．２
条件（５）０．７９
図５に実施例１のワイドコンバータレンズのレンズ構成を示す。
【００４６】

「Ｄ7」は、ワイドコンバータレンズとマスタレンズの間の空気間隔を示す。
【００４７】
各条件のパラメータの値
条件（１）１．３６
条件（２）０．９０
条件（３）０．１８
条件（４）５２．２
条件（５）０．９０
図８に実施例２のワイドコンバータレンズのレンズ構成を示す。
【００４８】

「Ｄ7」は、ワイドコンバータレンズとマスタレンズの間の空気間隔を示す。
【００４９】
各条件のパラメータの値
条件（１）１．５９
条件（２）０．９２
条件（３）０．２３
条件（４）５２．２
条件（５）０．８６
図１１に実施例３のワイドコンバータレンズのレンズ構成を示す。
【００５０】

「Ｄ8」は、ワイドコンバータレンズとマスタレンズの間の空気間隔を示す。
【００５１】
各条件のパラメータの値
条件（１）１．００４
条件（２）０．８７
条件（３）０．０８
条件（４）４７．２
条件（５）０．８３
図１４に実施例４のワイドコンバータレンズのレンズ構成を示す。
【００５２】
図６及び図７に、実施例１のワイドコンバータレンズを上記マスタレンズに組み合わせたときの縦収差図及び横収差図を示す。
図９及び図１０に、実施例２のワイドコンバータレンズを上記マスタレンズに組み合わせたときの縦収差図及び横収差図を示す。
図１２及び図１３に、実施例３のワイドコンバータレンズを上記マスタレンズに組み合わせたときの縦収差図及び横収差図を示す。
【００５３】
図１５及び図１６に、実施例４のワイドコンバータレンズを上記マスタレンズに組み合わせたときの縦収差図及び横収差図を示す。
【００５４】
各収差図中において、「Ｇ」は波長５５０ｎｍでの収差、「Ｒ」は波長６１０ｎｍでの収差、「Ｂ」は波長４５０ｎｍでの収差を示し、「Ｓ」は波長５５０ｎｍでのサジタル像面、「Ｔ」は波長５５０ｎｍでのタンジェンシャル像面を表す。
【００５５】
これら収差図から明らかなように、実施例１〜４のワイドコンバータレンズは、上記マスタレンズの「大きな共役側」に付加されたとき、マスタレンズの縦収差・横収差の劣化が少なく、歪曲収差の劣化は、絶対値で０．５％程度の増加に留まり、拡大側の倍率を０．８倍程度減少させることができている。
【００５６】
したがって、例えば、上記マスタレンズを投射レンズとするプロジェクタ等の公知の光学装置に、実施例１〜４の任意のものを付加レンズとして用いることにより、請求項７記載の光学装置を実施することができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規なワイドコンバータレンズおよびそれを用いた光学装置を実現できる。この発明のワイドコンバータレンズは上記の如く、汎用性に富み、マスタレンズの性能を大きく損なうことなくマスタレンズをさらに広角化させることができる。したがって、このワイドコンバータレンズを付加レンズとする光学装置は、性能良好でより広角な仕様を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載のワイドコンバータレンズの断面図を示す図である。
【図２】実施例のワイドコンバータレンズを付加されるマスタレンズの断面図を示す図である。
【図３】図２のマスタレンズの縦収差図を示す図である。
【図４】図２のマスタレンズの横収差図を示す図である。
【図５】実施例１のワイドコンバータレンズの断面図を示す図である。
【図６】実施例１の縦収差図を示す図である。
【図７】実施例１の横収差図を示す図である。
【図８】実施例２のワイドコンバータレンズの断面図を示す図である。
【図９】実施例２の縦収差図を示す図である。
【図１０】実施例２の横収差図を示す図である。
【図１１】実施例３のワイドコンバータレンズの断面図を示す図である。
【図１２】実施例３の縦収差図を示す図である。
【図１３】実施例３の横収差図を示す図である。
【図１４】実施例４のワイドコンバータレンズの断面図を示す図である。
【図１５】実施例４の縦収差図を示す図である。
【図１６】実施例４の横収差図を示す図である。
【符号の説明】
L１第１レンズ
L２第２レンズ
L３第３レンズ
L４第４レンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wide converter lens used for “reducing the focal length of a single focus lens and the focal length at the wide-angle end of a zoom lens”, and an optical apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
“Optical equipment without lens replacement function” is not limited to using a “front-type converter lens” that is added to the master lens on the subject side of the camera lens or the screen side of the projector projection lens. There is no means to change the focal length. The front type converter is more versatile than the rear type converter and can be widely used in various models.
[0003]
“Basic functions required for a front-type wide converter lens” is to change only the focal length without impairing the performance of the master lens as much as possible, but before and after adding the wide converter lens while ensuring sufficient performance. In order to ensure a certain amount of zoom ratio, the conventional trend is to increase the total length of the converter lens or increase the number of lenses used. It was difficult to achieve both.
[0004]
Conventionally, as the front type wide converter lens, those described in Patent Documents 1 and 2 are known. “Distortion” is increasing.
[0005]
In other words, the distortion aberration is about −4.3% in the “master lens alone state” in the example described in Patent Document 1, but when the wide converter lens is added, the distortion is about −5.2%. The absolute value is increased by about 1%. In the example described in Patent Document 2, the “master lens alone state” is from about −4.9% to −6. It is about 8%, increasing by "about 2% in absolute value".
[0006]
An increase in distortion by 1% to 2% in absolute value is acceptable for shooting systems such as cameras, digital cameras, and video cameras. However, in projection systems such as projectors, there is a significant performance defect. There is a risk of becoming. Even in the case of an imaging system, the change in distortion is not small.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 63-253319 A [Patent Document 2]
JP 2000-171709 A
[Problems to be solved by the invention]
Even if this invention is added to the master lens, it is possible to suppress the performance deterioration from the “performance of the master lens alone”, particularly the increase of distortion aberration, and it can be used not only for the imaging system lens but also for the projection system lens. The objective is to realize a compact wide converter lens with a four-lens configuration that can withstand the above.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The wide converter lens of the present invention is a “wide converter lens added to the large conjugate side of the master lens, with the imaging lens used for photographing or projection as the master lens”. The “large conjugate side” is the larger side of the object distance and the image distance in the conjugate state. For example, a photographing lens system is generally on the object side, and a projection lens system is on the enlarged image projection side.
[0010]
The wide converter lens of the present invention is “ afocal system ” which is formed by arranging “first to fourth lenses in order from the larger conjugate side”.
[0011]
2. The wide converter lens according to claim 1, wherein the first lens is a “negative meniscus lens having a convex surface facing the large conjugate side”, the second lens is a “positive lens”, the third lens is a “negative lens”, and a fourth lens. Is a “biconvex positive lens”. That is, it is a negative / positive / negative / positive power arrangement from the large conjugate side.
[0012]
3. The wide converter lens according to claim 2, wherein the first lens is a “negative meniscus lens having a convex surface facing the large conjugate side”, the second lens is a “negative lens”, the third lens is a “positive lens”, and a fourth lens. Is a “biconvex positive lens”. That is, the power arrangement is negative, negative, positive, and positive from the large conjugate side.
[0013]
As described above, in the wide converter lens according to claims 1 and 2, the first lens is a “negative meniscus lens having a convex surface facing the large conjugate side”, and the fourth lens is a “biconvex positive lens”. . A positive lens and a negative lens are arranged between the first lens and the fourth lens. As described in claims 1 and 2, the order of these positive and negative lenses is from the large conjugate side. The order can be “positive / negative order” (Claim 1) or “negative / positive order” (Claim 2).
[0014]
FIG. 1 shows a lens configuration of a wide converter lens according to claim 1.
The left side of the figure is the “large conjugate” side, the symbol L1 is the first lens (a negative meniscus lens having a convex surface facing the large conjugate side), the symbol L2 is the second lens (positive lens), and the symbol L3 is the third lens. A lens (negative lens) is shown, and a symbol L4 shows a fourth lens (biconvex positive lens).
[0015]
The wide converter lens according to claim 1 or 2 may have a “configuration in which the second lens and the third lens are cemented as a cemented lens” (claim 3). In the example of FIG. 1, the second lens L2 and the third lens L3 are cemented.
[0016]
In any of the wide converter lenses according to claims 1 to 3 , the focal length of the first lens is f1, and the combined focal length of the second lens and the third lens is f23.
(1) 1.8> | f23 | / | f1 |> 0.6
Satisfied.
[0017]
In any of the wide converter lenses according to claims 1 to 3 , the radius of curvature of the small conjugate side surface of the first lens is L1R2, and the radius of curvature of the large conjugate side surface of the fourth lens is L4R1.
(2) 1.1> L1R2 / L4R1> 0.8
Satisfied.
[0018]
Further, in the wide converter lens according to any one of claims 1 to 3 , the refractive indexes: n1 and n4 for the d-line of the material of the first lens and the fourth lens are:
(3) n1-n4> 0
Is preferably satisfied ( claim 4 ).
[0019]
Furthermore, in the wide converter lens according to any one of claims 1 to 4 , the Abbe number ν4 of the material of the fourth lens is a condition:
(4) ν4> 45
Is preferably satisfied ( claim 5 ).
[0020]
The wide converter lens according to any one of claims 1 to 5 , wherein the maximum height of the light beam in the lens in which the height of the light beam passing through the lens surface is maximum is H, and the total lens length of the converter portion is OAL. conditions:
(5) 1.0> H / OAL> 0.7
Is preferably satisfied ( claim 6 ).
[0021]
The optical device of this invention has a master lens to be combined with a wide converter lens according to any one of the claims 1 to 6, as auxiliary lens wide converter lens according to any one of claims 1 to 6 An optical device. Such an optical device can be implemented as a photographing optical system such as a camera, a digital camera, or a video camera, and can be particularly preferably implemented as a projection device such as a projector.
[0022]
The wide converter lens of the present invention is a front type wide converter lens added to the large conjugate side of the master lens, but the converter lens itself is “substantially afocal system”. In an afocal system, the state of the light flux before and after the lens system is a “similar relationship”. Therefore, the light flux state on the master lens side in this similarity relationship is determined by the incident light flux on the master lens or the light flux emitted from the master lens. By adjusting to the light beam state, a lens suitable for an appropriate master lens can be implemented. Therefore, the master lens combined with the wide converter lens of the present invention can be widely varied and has high versatility.
[0023]
Of course, the specific lens data is individually set specifically according to the master lens to be combined, but the wide converter lens of the present invention is assumed to have good performance adapted to various specific master lenses. Can be implemented.
[0024]
The wide converter lens of the present invention is a “substantial afocal system” by combining the focal positions of a group having a large negative power on the conjugate side and a group having a positive power on the small conjugate side. The zoom ratio as a converter is determined by the “ratio of refractive power between the negative group and the positive group”.
[0025]
In order to achieve sufficient performance while realizing the “full length determined so that the wide converter lens does not increase in size”, the “main point position of the negative group and the main point position of the positive group” are far apart. It can be set as “a combination of weak refractive powers”, and aberrations can be suppressed small.
[0026]
In this case, if the first lens is a negative lens and the fourth lens is a positive lens, this is the most advantageous configuration for greatly separating the “interval between the principal points of the negative group and the positive group”. Further, the first lens is preferably “a meniscus shape having a convex surface facing the large conjugate side” in order to “reduce the occurrence of negative distortion”.
[0027]
Further, as in the case of the wide converter lens according to the third aspect, by “using the second lens and the third lens as a cemented lens”, it is possible to suppress degradation in performance due to lens eccentricity during assembly.
[0028]
In the wide converter lens of the present invention, the “first to third lenses” constitute a total negative group, and the fourth lens constitutes a positive group. The “negative refractive power by the first to third lenses” should be as close to the “large conjugate side” as possible. That is, the principal point position in the synthesis system of the first to third lenses is preferably located on the “large conjugate side” as much as possible.
[0029]
Condition (1) is a condition of “distributing the refractive power from the first lens to the third lens in a well-balanced manner” while shifting the negative refractive power of the first to third lenses to the “large conjugate side” as much as possible. .
[0030]
If the upper limit of the condition (1) is exceeded, the negative refractive power will be greatly biased toward the first lens, and negative distortion will be generated in the first lens, which makes correction with other lenses difficult. If the lower limit of the condition (1) is exceeded, the refractive power of the negative group (first to third lenses) will move toward the inside of the converter. There is an increase in various aberrations.
[0031]
Condition (2) is a condition for correcting relatively large astigmatism generated in the first lens. When the upper limit is exceeded, astigmatism becomes under, and when the lower limit is exceeded, it becomes over.
[0032]
Condition (3) is a condition for suppressing distortion aberration while appropriately maintaining the “Petzval sum” that is an index of the amount of curvature of field. If the condition (3) is out of the range of the condition (3), positive distortion generated in the fourth lens The amount of aberration is reduced, and it becomes difficult to sufficiently cancel out the negative distortion occurring in the first lens.
[0033]
Condition (4) is a condition relating to correction of chromatic aberration, particularly axial chromatic aberration.
[0034]
In the wide converter lens, the “paraxial light beam height” is higher as the lens is closer to the master lens side due to its configuration. That is, in the wide converter lens of the present invention, the fourth lens has a high light beam height. If “a material with a small Abbe number and a large dispersion” exceeding the lower limit of the condition (4) is used for the fourth lens, the axial chromatic aberration becomes under and difficult to correct with other lenses.
[0035]
Condition (5) is a condition for ensuring performance while preventing an increase in the size of the converter. If the upper limit is exceeded, “the total length is shorter than the effective beam range”, which is advantageous for downsizing. “Every lens must have a strong refractive power”, and aberrations in each lens increase, and when the lower limit is exceeded, “the total length is redundant compared to the effective range of light” and each lens diameter growing.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific examples will be described.
The meanings of symbols used in the following specific examples are as follows.
[0037]
i: i-th surface from the large conjugate side (including surfaces of diaphragm, prism, etc.)
IMG: surface corresponding to liquid crystal panel surface, digital mirror surface, film surface, etc. Ri: radius of curvature of i-th surface (including surfaces of diaphragm, prism, etc.) counted from large conjugate side Di: counted from large conjugate side The distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface on the axial upper surface Do: the distance from the screen, subject, etc. to the first lens surface j: the j-th lens Nj from the large conjugate side: the large conjugate side Refractive index νj with respect to d-line of the j-th lens material as counted: Abbe number aspherical shape of the j-th lens material as counted from the large conjugate side is the coordinate in the optical axis direction: Z, orthogonal to the optical axis Well-known formula using direction coordinates: h, on-axis radius of curvature: Ri, conic constant: K, aspherical coefficients: A, B, C, D:
Z = (1 / Ri) · h ² / [1 + √ {1− (K + 1) · (1 / Ri) ² · h ² }]
+ A · h ⁴ + B · h ⁶ + C · h ⁸ + D · h ¹⁰
Represented by
The calculation reference wavelength is 550 nm.
[0038]
The data of the master lens combined with the wide converter lenses of Examples 1 to 4 below are as follows.
[0039]

[0040]
The surface marked with (*) is an aspheric surface, and the aspheric coefficient is as follows.
K = 0.0
A = -0.169726E-04 B = -0.652446E-07 C = -0.131631E-09
D = 0.256795E-12
In the above notation, for example, “0.256795E-12” means “0.256795 × 10 ⁻¹² ”. The same applies to the following.
[0041]
FIG. 2 shows the lens configuration of this master lens. The symbol ML indicates “master lens”. This example shows an optical system for a projector, and the symbol PR indicates a “color combining prism”. FIG. 3 shows a lateral aberration diagram of this master lens, and FIG. 4 shows a longitudinal aberration diagram.
[0042]
【Example】
Examples 1 to 4 listed below are set so that the magnification of the master lens is reduced by about 0.8 times by being added to the large conjugate side of the master lens.
[0043]

[0044]
“D8” indicates an air space between the wide converter lens and the master lens.
[0045]
Parameter value condition for each condition (1) 1.00
Condition (2) 1.00
Condition (3) 0.08
Condition (4) 47.2
Condition (5) 0.79
FIG. 5 shows the lens configuration of the wide converter lens of Example 1.
[0046]

“D7” indicates an air space between the wide converter lens and the master lens.
[0047]
Parameter value condition for each condition (1) 1.36
Condition (2) 0.90
Condition (3) 0.18
Condition (4) 52.2
Condition (5) 0.90
FIG. 8 shows the lens configuration of the wide converter lens of Example 2.
[0048]

“D7” indicates an air space between the wide converter lens and the master lens.
[0049]
Parameter value condition for each condition (1) 1.59
Condition (2) 0.92
Condition (3) 0.23
Condition (4) 52.2
Condition (5) 0.86
FIG. 11 shows the lens configuration of the wide converter lens of Example 3.
[0050]

“D8” indicates an air space between the wide converter lens and the master lens.
[0051]
Parameter value condition for each condition (1) 1.004
Condition (2) 0.87
Condition (3) 0.08
Condition (4) 47.2
Condition (5) 0.83
FIG. 14 shows the lens configuration of the wide converter lens of Example 4.
[0052]
6 and 7 are longitudinal aberration diagrams and lateral aberration diagrams when the wide converter lens of Example 1 is combined with the master lens.
9 and 10 are longitudinal aberration diagrams and lateral aberration diagrams when the wide converter lens of Example 2 is combined with the master lens.
12 and 13 are longitudinal aberration diagrams and lateral aberration diagrams when the wide converter lens of Example 3 is combined with the master lens.
[0053]
15 and 16 show longitudinal aberration diagrams and lateral aberration diagrams when the wide converter lens of Example 4 is combined with the master lens.
[0054]
In each aberration diagram, “G” represents an aberration at a wavelength of 550 nm, “R” represents an aberration at a wavelength of 610 nm, “B” represents an aberration at a wavelength of 450 nm, “S” represents a sagittal image plane at a wavelength of 550 nm, “T” represents a tangential image plane at a wavelength of 550 nm.
[0055]
As is apparent from these aberration diagrams, when the wide converter lenses of Examples 1 to 4 are added to the “large conjugate side” of the master lens, there is little deterioration in the longitudinal and lateral aberrations of the master lens, and distortion aberrations. Deterioration of the increase is only about 0.5% in absolute value, and the magnification on the enlargement side can be reduced by about 0.8 times.
[0056]
Therefore, for example, the optical device according to claim 7 can be implemented by using any one of Examples 1 to 4 as an additional lens in a known optical device such as a projector using the master lens as a projection lens. it can.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel wide converter lens and an optical device using the same can be realized. As described above, the wide converter lens of the present invention is versatile and can further widen the master lens without greatly degrading the performance of the master lens. Therefore, an optical device using this wide converter lens as an additional lens can achieve specifications with better performance and a wider angle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a wide converter lens according to claim 1;
FIG. 2 is a cross-sectional view of a master lens to which a wide converter lens according to an embodiment is added.
3 is a diagram showing longitudinal aberration diagrams of the master lens of FIG. 2; FIG.
4 is a lateral aberration diagram of the master lens in FIG. 2. FIG.
5 is a sectional view of a wide converter lens of Example 1. FIG.
6 is a longitudinal aberration diagram of Example 1. FIG.
7 is a lateral aberration diagram of Example 1. FIG.
8 is a sectional view of a wide converter lens of Example 2. FIG.
9 is a longitudinal aberration diagram of Example 2. FIG.
10 is a lateral aberration diagram of Example 2. FIG.
11 is a sectional view of a wide converter lens of Example 3. FIG.
12 is a longitudinal aberration diagram of Example 3. FIG.
13 is a transverse aberration diagram for Example 3. FIG.
14 is a sectional view of a wide converter lens of Example 4. FIG.
15 is a longitudinal aberration diagram of Example 4. FIG.
16 is a lateral aberration diagram of Example 4. FIG.
[Explanation of symbols]
L1 1st lens
L2 Second lens
L3 Third lens
L4 4th lens

Claims

An imaging lens used for shooting or projection is a master lens, and is a wide converter lens added to the large conjugate side of the master lens,
In order from the large conjugate side, the first lens of the negative meniscus lens with the convex surface facing the large conjugate side, the second lens of the positive lens, the third lens of the negative lens, the fourth lens of the biconvex positive lens , Afocal ,
The focal length of the first lens is f1, and the combined focal length of the second lens and the third lens is f23.
(1) 1.8> | f23 | / | f1 |> 0.6
Satisfied,
The radius of curvature of the small conjugate side surface of the first lens: L1R2, and the radius of curvature of the large conjugate side surface of the fourth lens: L4R1 are:
(2) 1.1> L1R2 / L4R1> 0.8
Wide converter lens satisfies the.

An imaging lens used for shooting or projection is a master lens, and is a wide converter lens added to the large conjugate side of the master lens,
In order from the large conjugate side, the first lens of the negative meniscus lens with the convex surface facing the large conjugate side, the second lens of the negative lens, the third lens of the positive lens, the fourth lens of the biconvex positive lens , Afocal ,
The focal length of the first lens is f1, and the combined focal length of the second lens and the third lens is f23.
(1) 1.8> | f23 | / | f1 |> 0.6
Satisfied,
The radius of curvature of the small conjugate side surface of the first lens: L1R2, and the radius of curvature of the large conjugate side surface of the fourth lens: L4R1 are:
(2) 1.1> L1R2 / L4R1> 0.8
Wide converter lens satisfies the.

The wide converter lens according to claim 1 or 2,
A wide converter lens, wherein the second lens and the third lens are cemented lenses.

The wide converter lens according to any one of claims 1 to 3,
Refractive indices for the d-line of the materials of the first lens and the fourth lens: n1 and n4 are the conditions:
(3) n1-n4> 0
A wide converter lens characterized by

The wide converter lens according to any one of claims 1 to 4,
Abbe number: ν4 of the material of the fourth lens is the condition:
(4) ν4> 45
A wide converter lens characterized by

The wide converter lens according to any one of claims 1 to 5,
The maximum height of the light beam in the lens where the height of the light beam passing through the lens surface is the maximum: H, the total lens length of the converter section: OAL, the condition:
(5) 1.0> H / OAL> 0.7
A wide converter lens characterized by

An optical apparatus having a master lens combined with the wide converter lens according to any one of claims 1 to 6, and having the wide converter lens according to any one of claims 1 to 6 as an auxiliary lens .