JP6921595B2 - 光学系及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、全系の焦点距離を基準の焦点距離から変化させるコンバータを内蔵する光学系に関するものであり、例えばデジタルスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置の撮像光学系として好適なものである。

従来から、一眼レフカメラ等に用いられる撮像光学系は、用途に応じた様々な焦点距離の撮像光学系が報告されている。

その中でズームレンズは、１本の撮像光学系である範囲の画角を連続的に選択可能であり、撮像の幅を広げるために重宝する。

しかしながら、例えばレースやスポーツ等の被写体が素早く動くものの撮影においては、ズームリングを回して所望の構図が得られる画角に瞬時に合わせることが非常に困難になって来る。

特許文献１や特許文献２では、内蔵式のコンバータを有し、光路中から挿脱することで全系の焦点距離が変更可能な光学系を開示している。コンバータを用いて予め２種類の画角を感覚的に把握してさえいれば、挿脱切り替え動作だけで、所望の構図を瞬時に得ることが出来る。

特許文献１は、内蔵式のコンバータを挿入することで、光学系を長焦点距離側に変更する内蔵テレコンバータ付きの光学系を用いている。

特許文献２は、内蔵のコンバータを挿入することで、光学系を短焦点距離側に変更する内蔵式のワイドコンバータ付きの光学系を開示している。

特許文献３は撮像サイズの異なるカメラに装着しても画角が変化しないようにした撮像サイズ変換光学系を開示している。

特開２０１３−２３８８２７号公報 特開昭６２−２３１９２０号公報 特開平９−３２９７４４号公報

内蔵コンバータ付きの光学系は、光学系の光軸に対してコンバータが、光軸に対して垂直方向に移動することで、挿脱を行う。

この時、主レンズ系（マスター光学系）の光軸に対する、コンバータの偏芯精度がある程度落ちることは不可避である。このため、コンバータの挿着時の画角よりも、コンバータの未挿着時の画角を高頻度で設定することを想定することが好ましい。

そうした時、特許文献１に記載の内蔵式のテレコンバータ付き光学系も、特許文献２の内蔵式のワイドコンバータ付きの光学系も、共に画角を高精度に設定することが生じる。
特許文献１に内蔵式のテレコンバータ付きの光学系は、主レンズ系に対し、コンバータが十分に小型化されており、全系がコンパクトな構成となっている。

それに対し、特許文献２に記載の内蔵式のワイドコンバータ付きの光学系は、コンバータが大型になる傾向があった。

また、特許文献３の内蔵式コンバータ付きの光学系は、コンバータを光路中に挿着することにより、焦点距離が短くなる。その目的は、撮像サイズの撮像装置に対し、同じ画角で使用するための、有効像円が可変のコンバータとして作用しており、ワイドコンバータとしては機能していない。というのは、コンバータの挿着時に周辺光束のケラレが発生して有効像円が小さくなってしまうため、焦点距離が短くなっても、実質的に画角自体は広げることができないためである。

そこで本発明では、内蔵式のコンバータを有する全系がコンパクトな光学系を得ることを目的とする。

本発明の光学系は、開口絞りを有する主レンズ系と、該開口絞りよりも像側の光路に対して挿抜可能に配置されたコンバータとを有する光学系であって、前記光学系の焦点距離は、前記コンバータが前記光路に挿入されることで短くなり、前記コンバータは、該コンバータの最も物体側に配置された負の屈折力のレンズ素子を含む複数のレンズ素子を備え、前記主レンズ系の焦点距離をｆｎ、前記主レンズ系のレンズ全長をＴＤｎ、前記コンバータが前記光路に挿入されたときの前記光学系のレンズ全長をＴＤｉとするとき、
０．５＜ＴＤｎ／ｆｎ＜１．２
０．９５＜ＴＤｎ／ＴＤｉ＜１．０５
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、主レンズ系の像側又は光路中にコンバータを挿脱可能に挿着し、全系の焦点距離を主レンズ系の焦点距離に比べて容易に切り替えることができる光学系が得られる。

（Ａ）、（Ｂ） 本発明における実施例１の主レンズ系と、主レンズ系にコンバータを挿着したときのレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明における実施例１の主レンズ系と、主レンズ系にコンバータを挿着したときの収差図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明における実施例２の主レンズ系と、主レンズ系にコンバータを挿着したときのレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明における実施例２の主レンズ系と、主レンズ系にコンバータを挿着したときの収差図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明における実施例３の主レンズ系と、主レンズ系にコンバータを挿着したときのレンズ断面図 （Ａ）、（Ｂ） 本発明における実施例３の主レンズ系と、主レンズ系にコンバータを挿着したときの収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に、本発明のコンバーターレンズ及びそれを有する光学系について説明する。本発明に係るコンバータは、主レンズ系の像側又は主レンズ系の光路中に挿脱可能に挿着して、全系の焦点距離を変化させる。例えば、ここで挿脱とはコンバータが主レンズ系の光路中に挿入された位置と、光路から退避された位置の間を移動することをいう。即ちコンバータは内蔵式である。

本発明の光学系は、開口絞りを有する主レンズ系と、主レンズ系の開口絞りよりも像側の主レンズ系の光路外であって、主レンズ系の光路中に挿脱可能に配置されたコンバータを有する。コンバータを主レンズ系に挿着して全系の焦点距離を主レンズ系の焦点距離に比べて短い方に変化させる。

本発明の光学系は、主レンズ系と主レンズ系の開口絞りの像側の光路外にコンバータを有する。光学系は主に撮像装置用の撮像光学系として用いられる。

図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の主レンズ系（コンバータ未挿着時）と、主レンズ系の開口絞りの像側にコンバータを挿着したとき（コンバータ挿着時）のレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１の主レンズ系と、主レンズ系の開口絞りの像側にコンバータを挿着したときの収差図である。

図３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の主レンズ系（コンバータ未挿着時）と、主レンズ系の開口絞りの像側にコンバータを挿着したとき（コンバータ挿着時）のレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２の主レンズ系と、主レンズ系の開口絞りの像側にコンバータを装着したときの収差図である。

図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の主レンズ系（コンバータ未装着時）と、主レンズ系の開口絞りの像側にコンバータを装着したとき（コンバータ装着時）のレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の主レンズ系と、主レンズ系の開口絞りの像側にコンバータを装着したときの収差図である。図７は本発明の光学系を有する撮像装置の要部概略図である。

レンズ断面図において左側が物体側（前方、拡大側）、右側が像側（後方、縮小側）である。ＯＬは光学系である。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像光学系として用いる際には像面はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。また銀塩フィルムカメラ用として用いる際には、像面はフィルム面に相当する。

ＭＡは主レンズ系、Ｅｘｔはコンバータ（内臓コンバータ）である。ＳＰは主レンズ系ＭＡの開口絞りである。ＬｉはコンバータＥｘｔの物体側から像側へ順に数えたときの第ｉレンズ素子である。Ｌ１はコンバータＥｘｔの最も物体側の負の屈折力のレンズ素子である。ここでレンズ素子とは単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズをいう。

図５（Ｂ）においてＭＡＦは主レンズ系ＭＡの前群、ＭＡＲは主レンズ系ＭＡの後群である。

収差図のうち、球面収差において実線のｄはｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、二点鎖線のｇはｇ線（波長４３５．８ｎｍ）である。非点収差図において点線のＭはｄ線のメリディオナル像面、実線のＳはｄ線のサジタル像面である。倍率色収差はｇ線によってあらわしている。またＦｎｏはＦナンバーである。ωは半画角（度）である。

本発明の光学系ＯＬにかかるコンバータＥｘｔは複数のレンズ素子を有し、コンバータＥｘｔの最も物体側のレンズ素子は負の屈折力である。主レンズ系ＭＡの焦点距離をｆｎ、主レンズ系ＭＡのレンズ全長をＴＤｎ、主レンズ系ＭＡにコンバータＥｘｔが挿着されたときにおける全系のレンズ全長をＴＤｉとする。このとき、
０．５＜ＴＤｎ／ｆｎ＜１．２ ・・・（１）
０．９５＜ＴＤｎ／ＴＤｉ＜１．０５ ・・・（２）
なる条件式を満足する。

テレフォトタイプの主レンズ系の光路中に、内蔵型のコンバータ（コンバータ光学系）を挿入する場合、その挿入箇所は、有効径が小さくなる開口絞りより像側の収束光束中が適している。

内蔵型のコンバータを備えている光学系においてコンバータの機能を必要としない時に、コンバータを備えないのと同等のスペックの光学系に対し、全系が大型化してくると、多くの場合利便性が低下してくる。そのため、光学系のレンズ全長と焦点距離の比は、一般的なテレフォトタイプの光学系と同様に、１程度であることが好ましい。具体的には条件式（１）を満たすと良い。

条件式（１）の上限値を超えると、レンズ全長が長過ぎて、全系が大型化してくるため、好ましくない。条件式（１）の下限値を超えると、レンズ全長が短過ぎ、コンバータＥｘｔを挿着するためのスペースを確保するのが困難になる。スペースを確保しようとすると、各光学素子の屈折力が強くなり過ぎ、球面収差が大きく発生してくるため好ましくない。条件式（１）の数値範囲は、より好ましくは次の条件式（１ａ）を満たすと良い。
０．７＜ＴＤｎ／ｆｎ＜１．１ ・・・（１ａ）
また、コンバータＥｘｔを備える光学系ＯＬは、コンバータＥｘｔの挿脱により、レンズ全長が一定であると、挿脱時にピントが変わらずに撮像画角のみ変更できる。このため、瞬時に撮像画角のみを切り替えて撮影するに当たり、好ましい。具体的には条件式（２）を満たすと良い。

条件式（２）の上限値又は下限値を超えると、コンバータＥｘｔの切り替え時にピントが変わってしまい、瞬時の切り替え撮影がしづらくなる。更にフォーカシングに際して球面収差や像面湾曲の変動が生じるため、好ましくない。条件式（２）の数値範囲は、より好ましくは、条件式（２ａ）を満たすとよい。
０．９７＜ＴＤｎ／ＴＤｉ＜１．０３ ・・・（２ａ）
各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。コンバータＥｘｔは主レンズ系ＭＡの開口絞りＳＰと主レンズ系ＭＡの開口絞りＳＰよりも像側に配置されているレンズ素子との間に挿脱可能に挿着される。コンバータＥｘｔよりも像側に配置される光学素子の有効面の最小有効径をＥＡｎ、コンバータＥｘｔの最も像側のレンズ面の有効径をＥＡｉとする。コンバータＥｘｔよりも像側に配置される光線有効径を決定する部材（撮像装置を含む）に内接し、かつ光軸を中心とした円径をＥＡｃとする。

主レンズ系ＭＡにコンバータＥｘｔを挿着したときの全系の焦点距離をｆｉとする。主レンズ系ＭＡにコンバータＥｘｔを挿着したときのコンバータＥｘｔの最終レンズ面から像面までの距離をＤｅｘｉとする。主レンズ系ＭＡにコンバータＥｘｔを挿着したときの開口絞りＳＰから像面までの距離をＳｔとする。コンバータＥｘｔの最も物体側の負の屈折力のレンズ素子の焦点距離をｆｅｘｎとする。

このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
０．８＜ＥＡｎ／ＥＡｉ＜１．５ ・・・（３）
０．９＜ＥＡｃ／ＥＡｉ＜５．０ ・・・（４）
１．２＜ｆｎ／ｆｉ＜１．８ ・・・（５）
０．３＜Ｄｅｘｉ／Ｓｔ＜０．８ ・・・（６）
０．１５＜−ｆｅｘｎ／ｆｉ＜０．５０ ・・・（７）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。コンバータＥｘｔを挿着したとき全系の光学系を効率的にレトロフォーカス型とするためには、コンバータＥｘｔの最も物体側のレンズ素子が負の屈折力であることが好ましい。尚、レンズ素子とは、単一レンズ又は複数のレンズを接合した接合レンズをいう。

本発明においては、最も物体側に配置されるレンズ素子が、その像側に隣接する負の屈折力のレンズ素子に対し、焦点距離が１０倍を越える正の屈折力の場合、次のとおりである。この正の屈折力のレンズ素子の像側に隣接する負の屈折力のレンズ素子が本発明において最も物体側に配置される負の屈折力のレンズ素子に相当する。最も物体側の負の屈折力のレンズ素子で、軸外主光線が跳ね上げられると、像側の正のパワーの素子が著しく大型化してしまう。

軸外主光線の角度が、テレセントリックに近い形となると、コンバータＥｘｔよりも像側に、光学系の有効径を決定するレンズ素子がある場合、それらに軸外光線が蹴られてくる。このときのケラレを少なくするためにコンバータＥｘｔの有効径を増大するとコンバータＥｘｔが大型化してくる。

そこで本発明においては、コンバータＥｘｔの最も像側のレンズ面から像面までの間に、主レンズ系ＭＡを構成する光学素子が配置されている場合には、条件式（３）を満たすのが好ましい。

条件式（３）は、コンバータで軸外主光線の入射高ｈ−が高くなった光線が蹴られないためのものである。条件式（３）の上限値を超えると、コンバータＥｘｔより像側に配置する光学素子の有効径が大きくなり過ぎ、全系が大型化するため好ましくない。

条件式（３）の下限値を超えると、コンバータＥｘｔで軸外主光線の入射高が大きくなった光線が、コンバータよりも像側に配置される光学素子で蹴られてしまう。条件式（３）の数値範囲は、より好ましくは条件式（３ａ）を満たすとよい。
０．８５＜ＥＡｎ／ＥＡｉ＜１．４０ ・・・（３ａ）
条件式（４）は、撮像装置も含めて最適化することにより、システム全体を最適化するためのものである。条件式（４）は、屈折力を持つ光学素子に限らず、光学系と像面の間に存在する、光線有効径を決定し得る全ての部材、例えば撮像装置のミラーボックス等に内接する円の径と、コンバータＥｘｔの最も像側のレンズ面の有効径との比に関する。

条件式（４）の上限値を超えて、コンバータＥｘｔの有効径が小さくなり過ぎると、コンバータＥｘｔ自体でケラレが発生してくる。またはそれを回避するべく各レンズ素子の屈折力を強くすると、コンバータＥｘｔの挿着時に球面収差が大きく発生するため、好ましくない。条件式（４）の下限値を超えると、コンバータＥｘｔが大型化してきて、光学系本体が大型化するため、好ましくない。条件式（４）の数値範囲は、より好ましくは条件式（４ａ）を満たすとよい。
１．０＜ＥＡｃ／ＥＡｉ＜２．０ ・・・（４ａ）
条件式（５）は、コンバータＥｘｔの挿着時の全系の焦点距離と非挿着時の主レンズ系ＭＡの焦点距離の比に関する。条件式（５）の上限値を超えると、コンバータＥｘｔの負の屈折力のレンズ素子と正の屈折力のレンズ素子の屈折力が強くなり過ぎて、正の屈折力のレンズ素子が大型化するため、好ましくない。条件式（５）の下限値を超えると、撮像画角の切り替えの効果が乏しくなるため好ましくない。条件式（５）の数値範囲は、より好ましくは条件式（５ａ）を満たすとよい。
１．３＜ｆｎ／ｆｉ＜１．６ ・・・（５ａ）
コンバータＥｘｔの挿着位置は開口絞りＳＰより像側の有効径が小さい光路中が好ましい。しかしながら、コンバータＥｘｔの場合は、あまり像側に配置し過ぎると、軸外光線が大きく発散され、正の屈折力の光学素子の有効径が大きくなってしまう。

よって、コンバータＥｘｔの挿着位置を、軸外主光線の入射高ｈ−が大きくなり過ぎない程度に極力像側に寄せるような、条件式（６）を満たす位置にすると良い。条件式（６）の上限値を超えると、コンバータＥｘｔの正の屈折力の光学素子の有効径が大きくなるため、好ましくない。条件式（６）の下限値を超えると、軸上光線の入射高ｈが大き過ぎて、軸外収差の補正が困難になる。

条件式（６）の数値範囲は、より好ましくは、条件式（６ａ）を満たすとよい。
０．４＜Ｄｅｘｉ／Ｓｔ＜０．７ ・・・（６ａ）
条件式（７）は、コンバータＥｘｔのレトロフォーカス型配置を最適化するためのものである。条件式（７）の上限値を超えると、負の屈折力が小さ過ぎ（負の屈折力の絶対値が小さくなりすぎ）、ワイド化を効果的にするのが困難になる。条件式（７）の下限値を超えると、負の屈折力が強過ぎ（負の屈折力の絶対値が大きくなりすぎ）、像側の正の屈折力のレンズ素子が大型化するため、好ましくない。条件式（７）の数値範囲は、より好ましくは条件式（７ａ）を満たすと良い。
０．１８＜−ｆｅｘｎ／ｆｉ＜０．４０ ・・・（７ａ）
次に各実施例のレンズ構成について説明する。実施例１は、焦点距離が３９１．８９ｍｍでＦ値が約５．８の主レンズ系（図１（Ａ））にコンバータＥｘｔを挿着することで焦点距離が約２８６．００ｍｍでＦ値が４．２３の光学系に、切り替えている。実施例１のコンバータＥｘｔは物体側から像側へ順に負の屈折力のレンズ素子Ｌ１、正の屈折力のレンズ素子Ｌ２より構成されている。

主レンズ系ＭＡのテレ比は条件式（１）を満たしており、コンバータＥｘｔの挿着の有無に関わらず、妥当な大きさとなっている。コンバータＥｘｔの挿着時に、条件式（２）を満たしており、それぞれを切り替えた時のピントずれを極小にしている。また、コンバータＥｘｔは、最も物体側のレンズ素子が負の屈折力でかつ条件式（７）を満たしており、効率よく短焦点距離へ切り替えている。また、コンバータＥｘｔは、開口絞りＳＰより像側の有効径が小さい光路中に挿着することで、全系の小径化を図っている。

条件式（６）を満たす光路中に挿着することで、高性能化を図りつつ、全系の小型化を図っている。また、コンバータＥｘｔの最も像側のレンズ面と像面までの間に、屈折力を持つレンズ素子が配置されていないため、コンバータＥｘｔにより軸外主光線の入射高ｈ−が大きくなった光線を蹴らずに、有効像円を十分に確保している。また、コンバータＥｘｔの着脱による焦点距離の変動比率は１．３７と、条件式（５）を満たしており、それにより全系の小型化を図りつつ、全系の焦点距離を変更している。

実施例２は、焦点距離が４９９．８４ｍｍでＦ値が約４．００の主レンズ系（図３（Ａ））にコンバータＥｘｔを挿着することで焦点距離が３５７．９６ｍｍでＦ値が２．８９の光学系に、切り替えている。実施例２のコンバータＥｘｔは物体側から像側へ順に負の屈折力のレンズ素子Ｌ１、正の屈折力のレンズ素子Ｌ２、負の屈折力のレンズ素子Ｌ３、正の屈折力のレンズ素子Ｌ４より構成されている。

主レンズ系ＭＡのテレ比は条件式（１）を満たしており、コンバータＥｘｔの有無に関わらず、妥当な大きさとなっている。コンバータＥｘｔの挿着時に、条件式（２）を満たしており、それぞれを切り替えた時のピントずれを極小にしている。また、コンバータＥｘｔは、最も物体側のレンズ素子が負の屈折力でかつ条件式（７）を満たしており、効率よく短焦点距離へ切り替えている。また、コンバータＥｘｔは、開口絞りＳＰより像側の有効径が小さい光路中に配置することで、全系の小径化を図っている。

条件式（６）を満たす光路中に配置することで、高性能化を図りつつ全系の小型化を図っている。また、コンバータＥｘｔの最も像側のレンズ面と像面までの間に、屈折力を持つレンズ素子が配置されていないため、コンバータにより軸外主光線の入射高ｈ−が大きくなった光線を蹴らずに、有効像円を十分に確保している。また、コンバータＥｘｔの着脱による焦点距離の変動比率は１．３８２と、条件式（５）を満たしており、それにより全系の小型化を図りつつ、全系の焦点距離を変更している。

実施例３は、焦点距離が４９４．８５ｍｍでＦ値が４．０の主レンズ系（図５（Ａ））にコンバータＥｘｔを挿着することで焦点距離が３５７．８９ｍｍでＦ値が２．８９の光学系に、切り替えている。

実施例３のコンバータＥｘｔは、物体側から像側へ順に負の屈折力のレンズ素子Ｌ１、正の屈折力のレンズ素子Ｌ２、負の屈折力のレンズ素子Ｌ３、正の屈折力のレンズ素子Ｌ４より構成されている。

主レンズ系ＭＡのテレ比は条件式（１）を満たしており、コンバータＥｘｔの挿着の有無に関わらず、妥当な大きさとなっている。コンバータＥｘｔの挿着時に、条件式（２）を満たしており、それぞれを切り替えた時のピントずれを極小にしている。また、コンバータＥｘｔは、最も物体側のレンズ素子が負の屈折力でかつ条件式（７）を満たしており、効率よく短焦点距離へ切り替えている。また、コンバータＥｘｔは、開口絞りＳＰより像側の有効径が小さい光路中に挿着することで、全系の小径化を図っている。

条件式（６）を満たす光路中に挿着することで、高性能化を図りつつ全系の小型化を図っている。また、コンバータＥｘｔの最も像側のレンズ面と像面までの間に配置されるレンズ素子は、条件式（３）を満たしており、コンバータＥｘｔの挿脱により軸外主光線の入射高ｈ−が大きくなった光線を蹴らずに、有効像円を十分に確保している。また、コンバータＥｘｔの挿脱による焦点距離の変動比率は１．３８３と、条件式（５）を満たしており、それにより全系の小型化を図りつつ、全系の焦点距離を変更している。

図７は本発明の光学系を有する一眼レフカメラ（撮像装置）の要部概略図である。図７において、１０は実施例１乃至３の光学系１を有する撮像光学系である。光学系１は保持部材である鏡筒２に保持されている。２０はカメラ本体である。カメラ本体２０はクイックリターンミラー３、焦点板４、ペンタダハプリズム５、接眼レンズ６等によって構成されている。

クイックリターンミラー３は、撮像光学系１０からの光束を上方に反射する。焦点板４は撮像光学系１０の像形成位置に配置されている。ペンタダハプリズム５は焦点板４に形成された逆像を正立像に変換する。観察者は、その正立像を接眼レンズ６を介して観察する。７は感光面であり、像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）や銀塩フィルムが配置される。撮像時にはクイックリターンミラー３が光路から退避して、感光面７上に撮像光学系１０によって像が形成される。

この時、実施例１乃至３においてはクイックリターンミラー３の退避時の有効開口円径との関係は、条件式（４）を満たしており、ケラレが発生しないようにしている。

このように本発明の光学系を一眼レフカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。尚、本発明の光学系は、デジタルカメラ・ビデオカメラ・銀塩フィルム用カメラ等の他にミラーレスの一眼レフカメラや望遠鏡、双眼鏡、複写機、プロジェクター等の光学機器にも適用できる。

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。以下、実施例１乃至３の光学系の具体的な数値データを示す。

数値データは主レンズ系ＭＡのみのときを「主レンズ系ＭＡ」として示す。主レンズ系ＭＡに挿着するコンバータＥｘｔを「コンバータＥｘｔ」として示している。コンバータの数値データは主レンズ系の最終レンズ面との間隔ｄより示している。

数値データにおいて、ｉは物体から数えた順序を示す。面番号ｉは物体側から順に数えている。ｒｉは第ｉ面の光学面の曲率半径（ｍｍ）である。主レンズ系ＭＡの面番号１は設計上用いたダミー面である。また主レンズ系ＭＡの数値データ１における面番号１２、数値データ２における面番号１４、数値データ３における面番号１４は設計上用いたダミー面である。ｄｉは第ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間隔（ｍｍ）である。

ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の媒質の屈折率と、アッベ数を表す。またＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの距離である。レンズ全長は第１レンズ面から最終レンズ面までの距離にバックフォーカスを加えた値である。表１に前述の各条件式に関係したパラメータと各実施例に対する前述の各条件式に相当する数値を示す。

（数値データ１）
（主レンズ系ＭＡ）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 67.59
2 122.745 10.50 1.48749 70.2 67.59
3 -239.839 0.50 66.95
4 107.673 7.30 1.43875 95.0 63.68
5 1168.744 1.95 62.28
6 -350.082 3.70 1.78590 44.2 62.17
7 164.436 53.38 59.92
8 65.795 6.90 1.49700 81.6 47.73
9 426.118 0.25 46.50
10 67.460 3.50 1.60311 60.7 44.62
11 43.928 29.62 41.61
12 ∞ 5.20 33.11
13(絞り) ∞ 2.50 31.30
14 290.570 3.50 1.80518 25.4 30.29
15 -377.010 2.00 1.69680 55.5 29.62
16 76.046 28.68

焦点距離 391.89
Fナンバー 5.80
画角 3.16
像高 21.64
レンズ全長 299.31
BF 167.00

入射瞳位置 239.90
射出瞳位置 -5.36
前側主点位置-259.19
後側主点位置-224.88


（数値データ１）
（コンバータＥｘｔ）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
16 20.00 28.68
17 -138.559 2.79 1.84666 23.8 25.71
18 -80.415 2.00 1.65412 39.7 25.92
19 24.252 4.62 1.71736 29.5 26.37
20 68.851 15.80 26.40
21 88.731 9.76 1.77250 49.6 35.54
22 -31.771 2.00 1.90366 31.3 35.83
23 -103.754 37.01

焦点距離 286.00
Fナンバー 4.23
画角 4.33
像高 21.64
レンズ全長 299.30
BF 110.04

入射瞳位置 239.90
射出瞳位置 -95.31
前側主点位置 127.56
後側主点位置-175.97

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 391.89 132.30 -259.19 -224.88
2 17 227.51 36.97 62.77 48.56


（数値データ２）
（主レンズ系ＭＡ）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 124.07
2 4314.615 10.64 1.48749 70.2 123.97
3 -409.834 5.19 123.82
4 149.734 30.00 1.43387 95.1 120.01
5 -236.695 4.21 116.21
6 -229.088 6.00 1.77250 49.6 112.49
7 -4986.888 20.00 1.84666 23.8 110.00
8 -182.389 5.00 1.80518 25.4 107.72
9 889.505 61.87 104.70
10 134.985 20.00 1.43387 95.1 85.96
11 -1028.264 0.49 81.16
12 74.346 5.00 1.56732 42.8 74.22
13 60.929 14.72 69.46
14 ∞ 5.20 67.50
15(絞り) ∞ 2.50 65.28
16 4850.745 3.93 1.84666 23.8 64.40
17 -385.751 3.00 1.51823 58.9 63.93
18 100.966 61.50


焦点距離 494.84
Fナンバー 4.00
画角 2.50
像高 21.64
レンズ全長 439.95
BF 240.68

入射瞳位置 262.07
射出瞳位置 -11.21
前側主点位置-215.17
後側主点位置-254.15


（数値データ２）
（コンバータＥｘｔ）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
18 40.00 61.50
19 -147.931 5.00 1.72047 34.7 51.29
20 93.114 4.94 51.33
21 113.349 10.00 1.84666 23.8 53.33
22 -132.668 11.15 53.35
23 -130.031 8.00 1.83400 37.2 50.79
24 -61.665 5.00 1.74077 27.8 51.55
25 83.255 17.07 1.77250 49.6 53.29
26 -375.328 0.15 54.49
27 335.224 9.45 1.77250 49.6 54.64
28 -1557.518 (可変) 54.37
像面 ∞

焦点距離 357.96
Fナンバー 2.89
画角 3.46
像高 21.64
レンズ全長 439.97
BF 129.95

入射瞳位置 262.07
射出瞳位置 -162.09
前側主点位置 181.26
後側主点位置-228.02

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 494.84 199.27 -215.17 -254.15
2 19 332.15 70.76 73.68 38.08


（数値データ３）
（主レンズ系ＭＡ）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 ∞ 1.50 123.79
2 721.688 10.79 1.48749 70.2 123.78
3 -423.527 0.15 123.57
4 156.588 30.00 1.43387 95.1 119.72
5 -237.926 3.16 115.25
6 -228.116 6.00 1.77250 49.6 112.37
7 1920.331 20.00 1.84666 23.8 109.36
8 -186.944 5.00 1.80518 25.4 106.95
9 502.780 61.00 103.37
10 172.150 20.00 1.43387 95.1 87.34
11 -376.749 0.15 83.33
12 72.989 5.00 1.56732 42.8 75.57
13 62.428 11.11 71.09
14 ∞ 5.20 71.09
15(絞り) ∞ 2.50 68.64
16 2018.971 4.00 1.84666 23.8 67.47
17 -459.411 3.00 1.51823 58.9 66.92
18 105.552 199.68 64.16

29 -51.049 2.50 1.83400 37.2 43.84
30 -59.005 4.48 1.77250 49.6 45.00
31 -53.418 46.36


焦点距離 494.85
Fナンバー 4.00
画角 2.50
像高 21.64
レンズ全長 436.13
BF 40.90

入射瞳位置 239.32
射出瞳位置 -245.50
前側主点位置-120.85
後側主点位置-453.95


（数値データ３）
（コンバータＥｘｔ）

単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd 有効径
18 105.552 53.10 64.16
19 -144.074 4.93 1.72047 34.7 50.91
20 96.256 3.30 50.88
21 111.194 9.69 1.84666 23.8 52.09
22 -143.183 8.29 52.06
23 -161.876 10.16 1.83400 37.2 49.06
24 -68.377 8.25 1.74077 27.8 49.01
25 84.714 10.66 1.77250 49.6 49.58
26 -354.677 0.06 50.07
27 222.079 9.46 1.77250 49.6 50.15
28 546.777 80.63 49.45

焦点距離 357.89
Fナンバー 2.89
画角 3.46
像高 21.64
レンズ全長 435.05
BF 38.84

入射瞳位置 242.03
射出瞳位置 -295.58
前側主点位置 216.91
後側主点位置-319.05

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離 レンズ構成長 前側主点位置 後側主点位置
1 1 463.61 190.69 -150.44 -223.88
2 19 337.54 64.81 61.50 27.60
3 29 14197.57 6.98 818.73 864.71

ＯＬ 光学系 ＭＡ 主レンズ系 Ｅｘｔ コンバータ
ＳＰ 開口絞り Ｌ１ レンズ素子 Ｌ２ レンズ素子
Ｌ３ レンズ素子 Ｌ４レンズ素子

Claims (9)

1. 開口絞りを有する主レンズ系と、該開口絞りよりも像側の光路に対して挿抜可能に配置されたコンバータとを有する光学系であって、
   前記光学系の焦点距離は、前記コンバータが前記光路に挿入されることで短くなり、
   前記コンバータは、該コンバータの最も物体側に配置された負の屈折力のレンズ素子を含む複数のレンズ素子を備え、
   前記主レンズ系の焦点距離をｆｎ、前記主レンズ系のレンズ全長をＴＤｎ、前記コンバータが前記光路に挿入されたときの前記光学系のレンズ全長をＴＤｉとするとき、
   ０．５＜ＴＤｎ／ｆｎ＜１．２
   ０．９５＜ＴＤｎ／ＴＤｉ＜１．０５
   なる条件式を満足することを特徴とする光学系。
2. 前記コンバータは、前記開口絞りと該開口絞りよりも像側に配置されているレンズ素子との間の光路に挿入され、
   前記開口絞りよりも像側に配置されるレンズ素子の有効面の最小有効径をＥＡｎ、前記コンバータの最も像側のレンズ面の有効径をＥＡｉとするとき、
   ０．８＜ＥＡｎ／ＥＡｉ＜１．５
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
3. 前記コンバータの最も像側のレンズ面の有効径をＥＡｉ、前記コンバータよりも像側に配置される光線有効径を決定する部材に内接し、かつ光軸を中心とする円の径をＥＡｃとするとき、
   ０．９＜ＥＡｃ／ＥＡｉ＜５．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
4. 前記コンバータが前記光路に挿入されたときの前記光学系の焦点距離をｆｉとするとき、
   １．２＜ｆｎ／ｆｉ＜１．８
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学系。
5. 前記コンバータが前記光路に挿入されたときの前記コンバータの最も像側のレンズ面から像面までの距離をＤｅｘｉ、前記コンバータが前記光路に挿入されたときの前記開口絞りから像面までの距離をＳｔとするとき、
   ０．３＜Ｄｅｘｉ／Ｓｔ＜０．８
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学系。
6. 前記負の屈折力のレンズ素子の焦点距離をｆｅｘｎ、前記コンバータが前記光路に挿入されたときの前記光学系の焦点距離をｆｉとするとき、
   ０．１５＜−ｆｅｘｎ／ｆｉ＜０．５０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学系。
7. 前記コンバータは、物体側から像側へ順に配置された、前記負の屈折力のレンズ素子、正の屈折力のレンズ素子を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学系。
8. 前記コンバータは、物体側から像側へ順に配置された、前記負の屈折力のレンズ素子、正の屈折力のレンズ素子、負の屈折力のレンズ素子、正の屈折力のレンズ素子を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光学系。
9. 請求項１乃至８の何れか一項の光学系と、該光学系によって形成される像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。

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