JP5904820B2 - アタッチメント光学系およびそれを用いた撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、結像レンズによって、所定面に結像した１次像からの光束を、カメラ本体内の撮影レンズに導光する、カメラ本体の物体側に着脱可能に装着するアタッチメント光学系に関する。

デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置においてはＣＣＤセンサ等の固体撮像素子の小型化が進み、それと共に、撮像装置全系の小型化が進んでいる。撮像素子の有効径が小さくなると同じ画角を撮影するためには撮影レンズの焦点距離が短くなる。撮影レンズの焦点距離が短くなると、それに伴って被写界深度が深くなってくる。このため、小型化を図った撮像装置では３５ｍｍカメラのような大きな撮像素子を有する撮像装置を用いたときのように背景をぼかした画像を得ることが困難になってきている。

小さな有効面の撮像素子を用いた撮像装置において、３５ｍｍカメラと同等の被写界深度の浅い画像を得るようにした光学系が知られている。例えば結像レンズにより、被写界深度の浅い画像を３５ｍｍカメラの撮像素子と同程度の大きさの拡散特性を持った平行平板に結像させる。そして平行平板に結像した１次像をカメラ本体内の撮影レンズで近接撮影して、被写体深度の浅い画像を得る方法がある。この方法では結像レンズにより、形成された１次像を撮影レンズで再結像させるために、結像レンズと撮影レンズの間にリレー部として近接撮影用のアタッチメント光学系を必要とする。

撮影レンズの物体側に着脱可能に装着し、結像レンズにより形成された一次像を撮影レンズで再結像させるための近接撮影用のアタッチメント光学系が知られている（特許文献１）。特許文献１では、顕微鏡対物レンズにより形成された１次像をデジタルカメラに内蔵した撮影レンズで再結像させるために、対物レンズと撮影レンズの間にリレー光学系としてアタッチメント光学系を配置した撮像装置を開示している。

一方、切り替え手段によりカメラで撮影される撮影領域を種々と変化させるパノラマカメラが知られている（特許文献２）。特許文献１ではパノラマカメラ用のファインダー光学系においてファインダー光学系の１次結像面に設けるファインダー視野枠の形状を対物レンズによる撮影領域の変化に応じて変化させることを開示している。

特開２００１−１０００９３号公報 特開平０５−００２２０９号公報

結像レンズによって所定面に形成される１次像をアタッチメント光学系を介してカメラ本体内の撮影レンズに導光し、撮影する撮像装置においては結像レンズの仕様によって所定面に形成される１次像の大きさが種々と異なる場合がある。このとき、１次像の大きさ（広視野から狭視野）に合わせて近接撮影用のアタッチメント光学系を複数用意して１次像の大きさに合わせて、その都度交換する方法は装置全体が複雑になってくる。

これに対して、近接撮影用のアタッチメント光学系が広視野撮影と狭視野撮影との間で撮影範囲を変化することができれば、アタッチメント光学系で様々なサイズの１次像に対応することができる。このとき結像レンズによって所定面に結像した１次像からの光束を撮影レンズに導光し、種々な大きさの撮影範囲において良好なる光学性能を得るには、アタッチメント光学系のレンズ構成を適切に設定することが重要になってくる。

特にアタッチメント光学系を構成するレンズ群の光学配置を変化させて１次像の撮影範囲を種々と変化させるときのレンズ構成が適切でないと、撮影範囲を種々と変化させたとき、良好なる画像を得ることが困難になってくる。

本発明は、所定面に形成された１次像を撮影レンズで再結像するとき、種々の大きさの撮影範囲で良好なる光学性能が得られるアタッチメント光学系の提供を目的とする。

本発明のアタッチメント光学系は、所定面に形成された１次像からの光束を撮影レンズに導光するアタッチメント光学系であって、前記アタッチメント光学系は、前記所定面に形成された１次像を前記撮影レンズにより結像させるときの前記１次像の撮影範囲を変化させることが可能であり、
前記アタッチメント光学系は、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群よりも前記撮影レンズ側に配置された正の屈折力の第２レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、前記１次像の撮影範囲の変化に際して一体的に移動し、
前記１次像の撮影範囲の変化に際して、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群の全部または一部が光軸方向に移動し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記撮影レンズによる１次像の撮影範囲が広視野のときにおける、前記第１レンズ群の中で最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の中で最も物体側のレンズ面までの距離をｄ１Ｌ、前記撮影レンズによる１次像の撮影範囲が狭視野のときにおける、前記第１レンズ群の中で最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の中で最も物体側のレンズ面までの距離をｄ１Ｎとするとき、
０．３＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８
０．２＜（ｄ１Ｎ−ｄ１Ｌ）／｜ｆ１｜＜０．８
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明のアタッチメント光学系は、所定面に形成された１次像からの光束を撮影レンズに導光するアタッチメント光学系であって、前記アタッチメント光学系は、前記所定面に形成された１次像を前記撮影レンズにより結像させるときの前記１次像の撮影範囲を変化させることが可能であり、
前記アタッチメント光学系は、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群よりも前記撮影レンズ側に配置された正の屈折力の第２レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、前記１次像の撮影範囲の変化に際して一体的に移動し、
前記１次像の撮影範囲の変化に際して、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群の全部または一部が光軸方向に移動し、
前記所定面は、前記アタッチメント光学系に含まれる平行平板上に位置し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記撮影レンズによる１次像の撮影範囲が狭視野のときにおける、前記第１レンズ群の中で最も物体側のレンズ面から前記所定面までの距離をｄ０Ｎとするとき、
０．３＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８
０．０４＜ｄ０Ｎ／｜ｆ１｜＜０．１０
なる条件式を満足することを特徴としている。
この他、本発明のアタッチメント光学系は、所定面に形成された１次像からの光束を撮影レンズに導光するアタッチメント光学系であって、前記アタッチメント光学系は、前記所定面に形成された１次像を前記撮影レンズにより結像させるときの前記１次像の撮影範囲を変化させることが可能であり、
前記アタッチメント光学系は、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群よりも前記撮影レンズ側に配置された正の屈折力の第２レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、前記１次像の撮影範囲の変化に際して一体的に移動し、
前記第２レンズ群は、最も大きい空気間隔を隔てて、物体側から順に配置された、負の屈折力の第１部分群、正の屈折力の第２部分群からなり、前記第１部分群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを有し、
前記１次像の撮影範囲の変化に際して、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群の全部または一部が光軸方向に移動し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とするとき、
０．３＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば、所定面に形成された１次像を撮影レンズで再結像するとき、種々の大きさの撮影範囲で良好なる光学性能が得られるアタッチメント光学系が得られる。

実施例１のアタッチメント光学系を撮影レンズに装着したときのレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例１のアタッチメント光学系を撮影レンズに装着したときの広視野撮影、中間視野撮影、狭視野撮影の収差図 実施例２のアタッチメント光学系を撮影レンズに装着したときのレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例２のアタッチメント光学系を撮影レンズに装着したときの広視野撮影、中間視野撮影、狭視野撮影の収差図 実施例３のアタッチメント光学系を撮影レンズに装着したときのレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ） 実施例３のアタッチメント光学系を撮影レンズに装着したときの広視野撮影、中間視野撮影、狭視野撮影の収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

本発明のアタッチメント光学系及びそれを有する撮像装置について説明する。本発明のアタッチメント光学系は、結像レンズによって拡散性のある平行平板等の所定面に形成された１次像をカメラ本体内の撮影レンズに導光する。

アタッチメント光学系はカメラ本体に着脱可能である。アタッチメント光学系は、物体側から順に、負の屈折力の第１レンズ群と第１レンズ群よりも撮影レンズ側に配置された正の屈折力の第２レンズ群からなっている。第１レンズ群と、第２レンズ群の全部または一部とが光軸方向に移動することで、所定面に形成された１次像を撮影レンズによりＣＣＤ等の撮像素子面上に結像するときの１次像の撮影範囲を広視野と狭視野との間で変化させている。

本実施例では撮像素子の小さな撮像装置で被写界深度の浅い画像を得るために拡散特性をもった平行平板（所定面）に結像レンズによって結像した１次像を、アタッチメント光学系を介して撮影レンズで近接撮影する。このとき１次像を良好に再結像させるためには、アタッチメント光学系を撮影レンズの入射瞳とアタッチメント光学系の射出瞳が近い位置となるように配置する必要がある。そうしなければ画面周辺光量が不足したり、光束のケラレが多くなったりしてくる。

一般に、ビデオカメラやデジタルカメラなどに用いられる撮影レンズでは入射瞳はレンズ系内部に位置する。このため、アタッチメント光学系からの軸外光束が収束するよう構成し、適切な射出瞳距離を確保する必要がある。平行平板に１次像を結像を形成する結像レンズには結像サイズの異なる複数の結像レンズがある。

本発明では、これを１つのアタッチメント光学系で撮影するために、１次像形成用の結像レンズの結像サイズ（１次像サイズ）に合わせてアタッチメント光学系の撮影範囲を広視野と狭視野との間で変化させる構成としている。アタッチメント光学系によって１次像の撮影範囲を変化させるため、視野の可変作用を持った強い負の屈折力のレンズ群と、撮像範囲の変化時に変動する諸収差を補正するためのレンズ群の、合わせて２つ以上のレンズ群を光軸上移動可能に配置している。

具体的には、各実施例のアタッチメント光学系は所定面から順に、負の屈折力の第１レンズ群、第１レンズ群よりも撮影レンズ側に正の屈折力の第２レンズ群を有し、このうち少なくとも２つ以上のレンズ群を光軸上移動可能な構成としている。アタッチメント光学系の最も所定面側に強い負の屈折力の第１レンズ群を配置し、この第１レンズ群を光軸上を移動させることで、撮影範囲を変化させながら、軸外光線が撮影レンズに適切な高さに入射するようにしている。

さらに、全体として正の屈折力の第２レンズ群の一部または全てを移動させることで撮影範囲の変化時に変動する諸収差を補正しつつ、軸外光線を収束することで撮影レンズに対し、適切な射出瞳距離を確保している。

図１、図３、図５は本発明の実施例１乃至３のアタッチメント光学系を一例として選んだカメラ本体内の撮影レンズの物体側に着脱可能に装着したときのレンズ断面図である。レンズ断面図では広視野撮影のときを示している。図７は本発明のアタッチメント光学系を結像レンズとカメラ本体との間であって、カメラ本体に着脱可能に装着したときの概略図である。

レンズ断面図において、Ａｔはアタッチメント光学系であり、負の屈折力の第１レンズ群Ａｔ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ａｔ２を有している。Ｚｍはアタッチメント光学系Ａｔを装着するカメラ本体内の撮影レンズである。撮影レンズＺｍにおいてＳＰは絞り又は光量調整装置、ＧＢはフェースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック、ＩＰは像面であり、撮像素子が配置されている。Ｚｍｆはフォーカスレンズ群である。

レンズ断面図において左方が所定面（物体側）で右方が像側である。各実施例では結像レンズによって所定面に結像された１次像（例えば拡散板に形成された像）をアタッチメント光学系Ａｔと撮影レンズＺｍによって像面ＩＰに再結像している。

各実施例ではレンズ断面図に示すように、アタッチメント光学系Ａｔを構成する各レンズ群のうち少なくとも２つのレンズ群の光軸方向の位置を変化させている。これによって所定面に形成された１次像を撮影レンズＺｍによって撮像素子ＩＰに結像するときの１次像の撮影範囲を変化させている。即ち、１次像の撮影範囲を広視野撮影（各レンズ断面参照）、中間視野撮影、狭視野撮影と変化させている。

図２、図４、図６はそれぞれ、本発明の実施例１乃至３で示すアタッチメント光学系を撮影レンズに装着した状態において所定面上の１次像を結像したときの諸収差図である。収差図において（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は各々撮影レンズＺｍにより、所定面上の１次像を結像するときの広視野撮影、中間視野撮影、狭視野撮影のときを示す。

球面収差図において、ｄ、ｇはｄ線及びｇ線を示す。非点収差図においてΔＭ、ΔＳはｄ線におけるメリジオナル像面、サジタル像面を示す。倍率色収差はｄ線に対するｇ線を表している。また、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ωは半画角（度）である。

次に本発明のアタッチメント光学系を用いた撮像装置の実施例について図７を用いて説明する。図７において１０は結像レンズであり、物体（被写体）を所定面、例えば拡散性のある平行平板よりなる拡散板（所定面）２１に１次像（物体像）を結像（形成）している。２０はアタッチメント光学系であり、カメラ本体３０の物体側（結像レンズ１０側）に着脱可能に装着され、結像レンズ１０によって所定面（平行平板）２１に結像した物体像からの光束を後続する撮影レンズ３１に導光している。アタッチメント光学系２０は図７に示すように平行平板２１と負の屈折力の第１レンズ群２２と正の屈折力の第２レンズ群２３を有している。

３０はカメラ本体であり、撮影レンズ３１と撮影レンズ３１によって形成された像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像素子（撮像素子）３２を内蔵している。

本実施例において結像レンズ１０、アタッチメント光学系２０は、カメラ本体３０の物体側に着脱可能である。尚、拡散特性をもった拡散板２１とアタッチメント光学系２０を一体化してカメラ本体３０に対して着脱可能な構成としても良い。

本実施例では、結像レンズ１０によって拡散板２１に結像した１次像（物体像）をアタッチメント光学系２０を介してカメラ本体３０内の撮影レンズ３１によって撮像素子（ＣＣＤ）３２に再結像している。このときアタッチメント光学系２０を構成するレンズ群の光軸方向の位置（光学配置）を変化させている。これによって所定面２１に形成された１次像を撮影レンズ３１によって撮像素子３２に結像するときの１次像の撮影範囲を変化させている。即ち、アタッチメント光学系２０によって撮影範囲を変化させている。

尚、拡散板２１を用いずに結像レンズ１０によって形成される空中像をアタッチメント光学系２０を介してカメラ本体３０内の撮影レンズ３１によって撮像素子３２に再結像しても良い。

以上のように本発明のアタッチメント光学系をビデオカメラ等の撮像素子を有した撮像装置に適用することで、撮影範囲の変化が容易な小型で高い光学性能を有する撮像装置を実現している。各実施例では、第１レンズ群Ａｔ１と第２レンズ群Ａｔ２の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とする。このとき、
０．３＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８ ・・・（１）
なる条件式を満足している。

条件式（１）はアタッチメント光学系Ａｔによる１次像の撮影範囲を変化させる作用を持つ第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離と第２レンズ群Ａｔ２の焦点距離との比を適切に規定するものである。条件式（１）の下限を超えて第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離が短くなりすぎると、狭視野撮影時において像面湾曲が増大し、この補正が困難となる。一方、上限を超えて第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離が長くなると、諸収差の補正は容易となる。

しかしながら撮影範囲の可変量を十分確保するため、第１レンズ群Ａｔ１の移動量を増大させなければならず、この結果、アタッチメント光学系Ａｔのレンズ構成長が増大するので好ましくない。以上の構成をとることにより、撮影範囲の変化が容易な近接撮影用のアタッチメント光学系を達成することができる。各実施例において、更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。

撮影レンズＺｍによる１次像の撮影範囲が広視野のときの第１レンズ群Ａｔ１の中で最も物体側のレンズ面から第２レンズ群Ａｔ２の中で最も物体側のレンズ面までの距離をｄ１Ｌとする。撮影レンズＺｍによる１次像の撮影範囲が狭視野のときの第１レンズ群Ａｔ１の中で最も物体側（所定面）のレンズ面から第２レンズ群Ａｔ２の中で最も物体側のレンズ面までの距離をｄ１Ｎとする。

撮影レンズＺｍによる１次像の撮影範囲が狭視野における第１レンズ群Ａｔの中で最も物体側のレンズ面から、所定面までの距離をｄ０Ｎ（距離ｄ０Ｎの符号は正）とする。第２レンズ群Ａｔ２は最も大きい空気間隔を隔てて、物体側から像側へ順に負の屈折力の第１部分群Ａｔ２１、正の屈折力の第２部分群Ａｔ２２からなる。第１部分群Ａｔ２１の焦点距離をｆ２１とする。第２部分群Ａｔ２２の焦点距離をｆ２２とする。このとき次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。

０．２＜（ｄ１Ｎ−ｄ１Ｌ）／｜ｆ１｜＜０．８ ・・・（２）
０．０４＜ｄ０Ｎ／｜ｆ１｜＜０．１０ ・・・（３）
１．５＜ｆ２１／ｆ２＜５．０ ・・・（４）
０．５０＜ｆ２２／ｆ２＜０．９５ ・・・（５）
次に各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（２）は、アタッチメント光学系Ａｔによる１次像の撮影範囲を変化させる作用を持つ第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離と撮影範囲を変化させるときの移動量を適切に規定するものである。条件式（２）の下限を超えて第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離が長くなりすぎると、撮像範囲の変化を十分確保することが困難となり、撮影範囲を変化させるときの移動量を増加させなければならない。この結果、アタッチメント光学系Ａｔのレンズ構成長が大きくなり好ましくない。

一方、上限を超えて第１レンズ群Ａｔの焦点距離が短くなりすぎると、撮像範囲の変化は十分確保できるものの、狭視野撮影時において像面湾曲が増大し、この補正が困難となる。

条件式（３）は、第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離に対する撮影範囲が狭視野時の第１レンズ群Ａｔ１の第１レンズ面と所定面（拡散面）との間の距離の比を適切に規定するものである。条件式（３）の下限を超えて第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離が長くなりすぎると撮影範囲の変化量を十分確保することが困難となる。一方で上限を超えて第１レンズ群Ａｔ１の焦点距離が短くなると撮影範囲の変化を十分に得ることは容易となるが、狭視野撮影時において像面湾曲が増大し、この補正が困難となる。

条件式（４）はアタッチメント光学系Ａｔの第２レンズ群Ａｔ２を構成する第１部分群Ａｔ２１の焦点距離と第２レンズ群Ａｔ２の焦点距離との比に関する。条件式（４）の上限を超えて第１部分群Ａｔ２１の焦点距離が長くなりすぎると倍率色収差が増大し、この補正が困難となる。一方で下限を超えて第１部分群Ａｔ２１の焦点距離が短くなりすぎると、第１部分群Ａｔ２１での軸外光線の入射高さが高くなりすぎ、撮影レンズに適したアタッチメント光学系の射出瞳距離を長く確保するのが困難となる。

条件式（５）は、アタッチメント光学系Ａｔの第２レンズ群Ａｔ２を構成する第２部分群Ａｔ２２の焦点距離と第２レンズ群Ａｔ２の焦点距離との比に関する。条件式（５）の上限を超えて第２部分群Ａｔ２２の焦点距離が長くなりすぎると、撮影レンズに適したアタッチメント光学系の射出瞳距離を長く確保することが困難となる。一方で下限を超えて第２部分群Ａｔ２２の焦点距離が短くなると射出瞳距離を長く確保するのが容易となるが、像面湾曲が大きくなってくる。尚、好ましくは条件式の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．３５＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．６０ ・・・（１ａ）
０．４＜（ｄ１Ｎ−ｄ１Ｌ）／ｆ１＜０．７ ・・・（２ａ）
０．０５＜ｄ０Ｎ／｜ｆ１｜＜０．０９ ・・・（３ａ）
１．６＜｜ｆ２１｜／ｆ２＜４．５ ・・・（４ａ）
０．６０＜ｆ２２／ｆ２＜０．９５ ・・・（５ａ）
また、さらに好ましくは条件式（１ａ）乃至（５ａ）の数値範囲を次の如く設定すると、先に述べた各条件式が意味する効果を最大限に得るのが容易になる。

０．４＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．５ ・・・（１ｂ）
０．５０＜（ｄ１Ｎ−ｄ１Ｌ）／ｆ１＜０．６６ ・・・（２ｂ）
０．０６＜ｄ０Ｎ／｜ｆ１｜＜０．０９ ・・・（３ｂ）
１．８＜｜ｆ２１｜／ｆ２＜４．５ ・・・（４ｂ）
０．７０＜ｆ２２／ｆ２＜０．９１ ・・・（５ｂ）
各実施例では以上のようにアタッチメント光学系の各レンズ群を構成することによって、広視野から狭視野へと撮影範囲の変化を実現しながら、諸収差が良好に補正された小型なアタッチメント光学系を得ている。各実施例において第１レンズ群は負レンズと正レンズを接合した接合レンズよりなっている。

第１部分群Ａｔ２１は少なくとも負の屈折力のレンズと正の屈折力のレンズをそれぞれ１つ以上有することが好ましい。これによれば第１部分群Ａｔ２１を色消しの構成とすることができて、撮影範囲の変化に伴う倍率色収差の変動の補正が容易となる。また第１部分群Ａｔ２１の像側に正の屈折力の第２部分群Ａｔ２２を配置することで、撮影レンズに適したアタッチメント光学系の射出瞳距離を長く確保することが容易となる。第２部分群Ａｔ２２は単一の正レンズよりなっている。

また、各実施例においてはアタッチメント光学系Ａｔの像側に配置された撮影レンズＺｍのフォーカスレンズＺｍｆにより、アタッチメント光学系Ａｔによる１次像の撮影範囲を変化したときに生ずるピント移動を補正してもよい。

一般的なビデオカメラ、デジタルカメラなどにはフォーカス合わせのための手段があることが多く、これを利用すればアタッチメント光学系にフォーカス合わせの機構を搭載する必要がなくなり小型化が容易になる。

次に各実施例のアタッチメント光学系Ａｔのレンズ構成について説明する。図１の実施例１では、アタッチメント光学系Ａｔを構成する負の屈折力の第１レンズ群Ａｔ１を矢印の如く光軸方向に移動させて、カメラ本体３０内の撮影レンズ３１で結像する拡散面２１上の撮影範囲を広視野から狭視野へと変化させている。即ち第１レンズ群Ａｔ１は撮影範囲の変化に際して一体的に移動する。そして第１レンズ群Ａｔ１より像側（撮影レンズ側）の全体として正の屈折力の第２レンズ群Ａｔ２を構成する最も物体側の負の屈折力の第１部分群Ａｔ２１を矢印の如く光軸方向に移動させることで撮影範囲の変化に伴う収差変動を補正している。そして撮影レンズ３１に適切な射出瞳距離を確保している。

図３の実施例２では、アタッチメント光学系Ａｔを構成する負の屈折力の第１レンズ群Ａｔ１を矢印の如く光軸方向に移動させて、カメラ本体３０内の撮影レンズ３１で結像する拡散面２１上の撮影範囲を広視野から狭視野へと変化させている。そして第１レンズ群Ａｔ１より像側の全体として正の屈折力の第２レンズ群Ａｔ２を矢印の如く一体として光軸方向に移動させることで撮影範囲の変化に伴う収差変動を補正しつつ、撮影レンズ３１に適切な射出瞳距離を確保している。

実施例３では、アタッチメント光学系Ａｔを構成する負の屈折力の第１レンズ群Ａｔ１を矢印の如く光軸方向に移動させて、カメラ本体３０内の撮影レンズ３１で結像する拡散面２１上の撮影範囲を広視野から狭視野へと変化させている。そして第１レンズ群Ａｔ１より像側の全体として正の屈折力の第２レンズ群Ａｔ２を構成する最も物体側の負の屈折力の第１部分群Ａｔ２１とその像側の正の屈折力の第２部分群Ａｔ２２を矢印の如く光軸方向に異なった軌跡で移動させる。これにより撮影範囲の変化に伴う収差変動を補正しつつ、撮影レンズ３１に適切な射出瞳距離を確保している。

また各実施例では、撮影レンズ３１は共通の撮影レンズを使用しており、撮影レンズ３１のフォーカスレンズＺｍｆによってピント補正を行っている。

本発明のアタッチメント光学系および撮影レンズと、それらの光学系により形成された像を受光する撮像素子を有した撮像装置を構成することができる。近年はデジタル的に像を処理するために撮像素子としてＣＣＤ(Charge Coupled Device)やＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などが主に使用されている。各実施例もこれに相当する撮像素子を用いて撮像装置を構成している。

さらに、各実施例の撮像装置においては、光学系より生じる収差を画像処理によって補正する補正手段を有している。これは、銀塩フィルムとは異なり、デジタルカメラなどでは画像をデジタルデータとして取得できるという特性を利用し、撮影レンズから得られた画像に対して画像変換処理を施し、諸収差を低減させた画像を得ている。収差補正には、電子歪曲収差補正や電子倍率色収差補正がある。電子歪曲収差補正では、ズーム位置、被写体距離、像高ごとに決められた量だけ画像の拡大または縮小を行うことにより歪曲収差を低減して、歪みの少ない画像を得ている。

また、電子倍率色収差補正では撮像素子のカラーフィルターによって分けられた、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの信号のうち、例えば緑色Ｇを基準とし、緑色Ｇに対する赤色Ｒ、青色Ｂのずれをズーム位置、被写体距離、像高に応じて各画素ごとに補正を行っている。これにより倍率色収差が少ない画像を得ている。これらの電気的な収差補正を行うことを前提とすることで、光学系全体のレンズ枚数を減らすことが容易となり、その結果レンズ全長の短縮化、レンズ系の小型化を実現している。また、非球面や異常分散ガラスを使用せずに良好な収差補正を容易にしている。

以上のように各実施例によれば、諸収差を良好に補正しながら、全長の短い小型のアタッチメント光学系を実現することができる。この他、撮像素子の小さい撮影レンズで被写界深度の浅い画像を諸収差を良好に補正しながら撮影範囲を種々と変化させて得ることができる。

なお各実施例において以下のような構成をとっても良い。
・実施例に示したガラスの形状、枚数に限定されるものではなく、適宜変更すること。
・非球面レンズの材料はガラス材料に限らず、球面レンズ面上に樹脂材料で非球面を形成した（非球面成分を乗せた）ハイブリッドタイプの非球面レンズや、プラスチック材料より成る非球面レンズを用いること。
・一部のレンズおよびレンズ群を光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動させ、これにより手ぶれ等の振動に伴う像ぶれを補正すること。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明のアタッチメント光学系は上述の実施例で示した撮影レンズ以外にも装着可能である。

次に本発明のアタッチメント光学系の実施例１乃至３に各々対応する数値実施例１乃至３を示す。数値実施例１乃至３ではアタッチメント光学系Ａｔを撮影レンズＺｍに装着したときを示している。

各数値実施例においてｉは物体側（所定面）からの面の順番を示す。ｒｉは物体側から第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側から第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面との間の面間隔、ｎｄｉは第ｉ番目のレンズの材料のｄ線における屈折率、νｄｉは第ｉ番目のレンズのｄ線におけるアッベ数を示す。第１レンズ面から第８レンズ面までがアタッチメント光学系である。第９レンズ面以降は撮影レンズである。

レンズ全長はレンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。アタッチメント光学系ではレンズ全長を撮影レンズに装着したときの値を示している。ＢＦ（バックフォーカス）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。非球面形状は、光軸方向にX軸、光軸と垂直方向H軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半径、各非球面係数をＫ、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８、Ａ９、Ａ１０、Ａ１１、Ａ１２としたとき、

なる式で表している。また、例えば「e−Z」の表示は「10^−Z」を意味する。尚、非球面は各表中の面番号の右側に＊印を付している。また撮影レンズの各数値実施例において最も像側の４つの面は光学ブロックＧに相当する平面である。各実施例において狭視野撮影のときの平行平板の拡散板からアタッチメント光学系の最も物体側のレンズ面までの光路上の距離Ｄ０Ｎは３．５である。表１に前述の各条件式と各数値実施例における諸数値との関係を示す。

［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -84.890 3.00 1.88300 40.8
2 40.625 4.75 1.48749 70.2
3 171.935 (可変)
4 -275.458 2.50 1.84666 23.8
5 89.049 12.28 1.51633 64.1
6 -116.825 (可変)
7 294.427 12.77 1.83481 42.7
8 -107.902 5.0
9 279.974 3.20 1.84666 23.9
10 78.637 1.78
11 103.173 7.87 1.59319 67.9
12 -482.657 0.20
13 59.095 8.61 1.49700 81.5
14 503.967 0.20
15 54.154 4.55 1.83481 42.7
16 110.728 36.40
17 67.985 1.15 2.00069 25.5
18 10.925 3.84
19 111.580 1.00 1.85135 40.1
20* 30.012 2.66
21 -26.566 0.85 1.77250 49.6
22 40.759 0.86
23 31.027 3.10 1.94595 18.0
24 -55.061 12.44
25(絞り) ∞ 2.73
26 89.535 0.80 1.88300 40.8
27 15.440 4.20 1.84666 23.9
28 -25.249 0.14
29 -22.306 0.80 2.00330 28.3
30 66.150 4.80
31* 47.065 3.60 1.58313 59.4
32* -26.835 0.20
33 -205.644 2.00 1.48749 70.2
34 -34.516 0.80 1.80518 25.4
35 -229.787 (可変)
36* 30.536 3.60 1.58313 59.4
37* -48.513 0.20
38 90.175 0.90 1.92286 18.9
39 28.749 3.50 1.51633 64.1
40 -37.079 (可変)
41 ∞ 3.73 1.51633 64.1
42 ∞ 1.50
43 ∞ 20.00 1.58913 61.1
44 ∞ 0.5
像面 ∞

非球面データ
第20面
K =-1.15140e+001 A 4= 5.79349e-005 A 6=-1.13010e-007 A 8= 1.55836e-009 A10= 2.86348e-012 A12=-4.39464e-015

第31面
K = 4.24639e+000
A 3= 1.88268e-005 A 5=-2.08701e-006 A 7=-3.11766e-009 A 9= 1.51363e-010 A11=-8.73564e-013

第32面
K =-4.83221e+000
A 3= 1.76699e-006 A 5=-3.72328e-006 A 7= 2.17282e-008 A 9=-7.42060e-011

第36面
K =-4.95770e-003 A 4= 1.93615e-005 A 6=-2.26752e-007 A 8= 1.96720e-009 A10= 1.98174e-011

第37面
K =-7.16370e+000 A 4= 3.03042e-005 A 6=-2.02825e-007 A 8= 1.98951e-009 A10= 2.14017e-011

各種データ
広視野 中間 狭視野
焦点距離 12.90 15.56 16.57
Fナンバー 2.29 2.30 2.31
画角 13.21 11.01 10.36
像高 3.03 3.03 3.03
レンズ全長 252.47 269.45 273.96
BF 25.12 23.42 22.82

d 3 39.94 61.39 66.50
d 6 19.76 15.30 14.70
d35 10.37 12.06 12.66
d40 8.07 6.38 5.78

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -42.80
2 4 -472.30
3 7 95.98
4 9 -142.61
5 36 25.48
6 41 ∞

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -86.497 3.00 1.88300 40.8
2 71.744 3.34 1.48749 70.2
3 212.137 (可変)
4 -256.263 2.50 1.84666 23.8
5 72.537 11.00 1.51633 64.1
6 -162.049 20.00
7 356.052 12.79 1.83481 42.7
8 -97.790 (可変)
9 279.974 3.20 1.84666 23.9
10 78.637 1.78
11 103.173 7.87 1.59319 67.9
12 -482.657 0.20
13 59.095 8.61 1.49700 81.5
14 503.967 0.20
15 54.154 4.55 1.83481 42.7
16 110.728 38.41
17 67.985 1.15 2.00069 25.5
18 10.925 3.84
19 111.580 1.00 1.85135 40.1
20* 30.012 2.66
21 -26.566 0.85 1.77250 49.6
22 40.759 0.86
23 31.027 3.10 1.94595 18.0
24 -55.061 10.43
25(絞り) ∞ 2.73
26 89.535 0.80 1.88300 40.8
27 15.440 4.20 1.84666 23.9
28 -25.249 0.14
29 -22.306 0.80 2.00330 28.3
30 66.150 4.80
31* 47.065 3.60 1.58313 59.4
32* -26.835 0.20
33 -205.644 2.00 1.48749 70.2
34 -34.516 0.80 1.80518 25.4
35 -229.787 (可変)
36* 30.536 3.60 1.58313 59.4
37* -48.513 0.20
38 90.175 0.90 1.92286 18.9
39 28.749 3.50 1.51633 64.1
40 -37.079 (可変)
41 ∞ 3.73 1.51633 64.1
42 ∞ 1.50
43 ∞ 20.00 1.58913 61.1
44 ∞ 0.5
像面 ∞

非球面データ
第20面
K =-1.15140e+001 A 4= 5.79349e-005 A 6=-1.13010e-007 A 8= 1.55836e-009 A10= 2.86348e-012 A12=-4.39464e-015

第31面
K = 4.24639e+000
A 3= 1.88268e-005 A 5=-2.08701e-006 A 7=-3.11766e-009 A 9= 1.51363e-010 A11=-8.73564e-013

第32面
K =-4.83221e+000
A 3= 1.76699e-006 A 5=-3.72328e-006 A 7= 2.17282e-008 A 9=-7.42060e-011

第36面
K =-4.95770e-003 A 4= 1.93615e-005 A 6=-2.26752e-007 A 8= 1.96720e-009 A10= 1.98174e-011

第37面
K =-7.16370e+000 A 4= 3.03042e-005 A 6=-2.02825e-007 A 8= 1.98951e-009 A10= 2.14017e-011

各種データ
広視野 中間 狭視野
焦点距離 15.25 19.12 20.56
Fナンバー 2.32 2.33 2.34
画角 11.23 9.00 8.38
像高 3.03 3.03 3.03
レンズ全長 252.46 269.56 273.96
BF 25.82 23.44 22.52

d 3 31.91 56.53 63.88
d 8 15.46 7.94 5.00
d35 9.67 12.05 12.96
d40 8.77 6.39 5.48

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -54.86
2 4 122.83
3 9 -166.90
4 36 25.48
5 41 ∞

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -92.104 3.00 1.88300 40.8
2 48.050 5.45 1.48749 70.2
3 197.570 (可変)
4 -354.029 2.50 1.84666 23.8
5 79.949 12.19 1.51633 64.1
6 -154.340 (可変)
7 310.973 13.03 1.83481 42.7
8 -102.110 (可変)
9 279.974 3.20 1.84666 23.9
10 78.637 1.78
11 103.173 7.87 1.59319 67.9
12 -482.657 0.20
13 59.095 8.61 1.49700 81.5
14 503.967 0.20
15 54.154 4.55 1.83481 42.7
16 110.728 37.16
17 67.985 1.15 2.00069 25.5
18 10.925 3.84
19 111.580 1.00 1.85135 40.1
20* 30.012 2.66
21 -26.566 0.85 1.77250 49.6
22 40.759 0.86
23 31.027 3.10 1.94595 18.0
24 -55.061 11.68
25(絞り) ∞ 2.73
26 89.535 0.80 1.88300 40.8
27 15.440 4.20 1.84666 23.9
28 -25.249 0.14
29 -22.306 0.80 2.00330 28.3
30 66.150 4.80
31* 47.065 3.60 1.58313 59.4
32* -26.835 0.20
33 -205.644 2.00 1.48749 70.2
34 -34.516 0.80 1.80518 25.4
35 -229.787 (可変)
36* 30.536 3.60 1.58313 59.4
37* -48.513 0.20
38 90.175 0.90 1.92286 18.9
39 28.749 3.50 1.51633 64.1
40 -37.079 (可変)
41 ∞ 3.73 1.51633 64.1
42 ∞ 1.50
43 ∞ 20.00 1.58913 61.1
44 ∞ 0.5
像面 ∞

非球面データ
第20面
K =-1.15140e+001 A 4= 5.79349e-005 A 6=-1.13010e-007 A 8= 1.55836e-009 A10= 2.86348e-012 A12=-4.39464e-015

第31面
K = 4.24639e+000
A 3= 1.88268e-005 A 5=-2.08701e-006 A 7=-3.11766e-009 A 9= 1.51363e-010 A11=-8.73564e-013

第32面
K =-4.83221e+000
A 3= 1.76699e-006 A 5=-3.72328e-006 A 7= 2.17282e-008 A 9=-7.42060e-011

第36面
K =-4.95770e-003 A 4= 1.93615e-005 A 6=-2.26752e-007 A 8= 1.96720e-009 A10= 1.98174e-011

第37面
K =-7.16370e+000 A 4= 3.03042e-005 A 6=-2.02825e-007 A 8= 1.98951e-009 A10= 2.14017e-011

各種データ
ズーム比 1.33
広視野 中間 狭視野
焦点距離 14.43 17.84 19.25
Fナンバー 2.34 2.35 2.36
画角 11.86 9.64 8.94
像高 3.03 3.03 3.03
レンズ全長 252.46 270.41 273.96
BF 25.39 23.40 22.49

d 3 34.24 57.42 65.59
d 6 18.64 15.56 14.74
d 8 10.95 8.79 4.99
d35 10.09 12.08 12.99
d40 8.35 6.35 5.44

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -48.52
2 4 -332.83
3 7 93.42
4 9 -150.62
5 36 25.48
6 41 ∞

Ａｔ アタッチメント光学系 Ａｔ１ 第１レンズ群 Ａｔ２ 第２レンズ群
Ａｔ２１ 第１部分群 Ａｔ２２ 第２部分群
Ｚｍ アタッチメント光学系を装着する撮影レンズ群
Ｚｍｆ アタッチメント光学系を装着する撮影レンズ群のフォーカスレンズ群

Claims (7)

1. 所定面に形成された１次像からの光束を撮影レンズに導光するアタッチメント光学系であって、前記アタッチメント光学系は、前記所定面に形成された１次像を前記撮影レンズにより結像させるときの前記１次像の撮影範囲を変化させることが可能であり、
   前記アタッチメント光学系は、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群よりも前記撮影レンズ側に配置された正の屈折力の第２レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、前記１次像の撮影範囲の変化に際して一体的に移動し、
   前記１次像の撮影範囲の変化に際して、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群の全部または一部が光軸方向に移動し、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記撮影レンズによる１次像の撮影範囲が広視野のときにおける、前記第１レンズ群の中で最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の中で最も物体側のレンズ面までの距離をｄ１Ｌ、前記撮影レンズによる１次像の撮影範囲が狭視野のときにおける、前記第１レンズ群の中で最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の中で最も物体側のレンズ面までの距離をｄ１Ｎとするとき、
   ０．３＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８
   ０．２＜（ｄ１Ｎ−ｄ１Ｌ）／｜ｆ１｜＜０．８
   なる条件式を満足することを特徴とするアタッチメント光学系。
2. 所定面に形成された１次像からの光束を撮影レンズに導光するアタッチメント光学系であって、前記アタッチメント光学系は、前記所定面に形成された１次像を前記撮影レンズにより結像させるときの前記１次像の撮影範囲を変化させることが可能であり、
   前記アタッチメント光学系は、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群よりも前記撮影レンズ側に配置された正の屈折力の第２レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、前記１次像の撮影範囲の変化に際して一体的に移動し、
   前記１次像の撮影範囲の変化に際して、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群の全部または一部が光軸方向に移動し、
   前記所定面は、前記アタッチメント光学系に含まれる平行平板上に位置し、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、前記撮影レンズによる１次像の撮影範囲が狭視野のときにおける、前記第１レンズ群の中で最も物体側のレンズ面から前記所定面までの距離をｄ０Ｎとするとき、
   ０．３＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８
   ０．０４＜ｄ０Ｎ／｜ｆ１｜＜０．１０
   なる条件式を満足することを特徴とするアタッチメント光学系。
3. 所定面に形成された１次像からの光束を撮影レンズに導光するアタッチメント光学系であって、前記アタッチメント光学系は、前記所定面に形成された１次像を前記撮影レンズにより結像させるときの前記１次像の撮影範囲を変化させることが可能であり、
   前記アタッチメント光学系は、最も物体側に配置された負の屈折力の第１レンズ群と、該第１レンズ群よりも前記撮影レンズ側に配置された正の屈折力の第２レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、前記１次像の撮影範囲の変化に際して一体的に移動し、
   前記第２レンズ群は、最も大きい空気間隔を隔てて、物体側から順に配置された、負の屈折力の第１部分群、正の屈折力の第２部分群からなり、前記第１部分群は、少なくとも１枚の負レンズと少なくとも１枚の正レンズを有し、
   前記１次像の撮影範囲の変化に際して、前記第１レンズ群と、前記第２レンズ群の全部または一部が光軸方向に移動し、
   前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とするとき、
   ０．３＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８
   なる条件式を満足することを特徴とするアタッチメント光学系。
4. 前記第１部分群の焦点距離をｆ２１とするとき、
   １．５＜ｆ２１／ｆ２＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項３に記載のアタッチメント光学系。
5. 前記第２部分群の焦点距離をｆ２２とするとき、
   ０．５０＜ｆ２２／ｆ２＜０．９５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項３又は４に記載のアタッチメント光学系。
6. 被写体を前記所定面に結像させる結像レンズと、前記撮影レンズを有するカメラ本体と、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアタッチメント光学系とを有する撮像装置であって、
   前記アタッチメント光学系は、前記結像レンズと前記カメラ本体との間に、前記カメラ本体に対して取り外し可能に装着され、
   前記撮影レンズは、前記アタッチメント光学系からの光束を用いて前記１次像を撮像素子に再結像することを特徴とする撮像装置。
7. 前記撮像装置に含まれる光学系より生じる収差を、画像処理によって補正する補正手段を有することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。