JP6987710B2 - リアコンバータレンズおよび撮像装置 - Google Patents

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Description

本開示は、リアコンバータレンズおよびリアコンバータレンズを備えた撮像装置に関する。
マスターレンズ（主レンズ）に着脱可能に装着されるリアコンバータレンズ（リアコンバージョンレンズ）が知られている。リアコンバータレンズは、負の屈折力を有し、マスターレンズに装着されることにより、マスターレンズを含む全系の焦点距離をマスターレンズ単体の焦点距離よりも拡大する。リアコンバータレンズは、マスターレンズとカメラ本体との間に配置される。例えば、特許文献１〜４には、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群からなる３群構成のリアコンバータレンズを、マスターレンズに装着した光学系が開示されている。
特開２０１７−０６２３１７号公報 特開２０１６−１７７０４２号公報 特開２００２−２６７９２９号公報 特開２００４−２２６６４８号公報
近年デジタルカメラに搭載される撮像素子の高性能化が進んでおり、撮像素子の高性能化に伴って、マスターレンズの光学性能も向上している。そのため、マスターレンズに装着されるリアコンバータレンズについても良好な光学性能が要求されている。具体的には、マスターレンズ単体と比べて、マスターレンズにリアコンバータレンズを装着した場合でも種々の収差の変化が少ない光学性能が要求されている。
一般に、光学系は、Ｆナンバーを小さくすると、収差が出やすい。そのため、Ｆナンバーを小さくしても、特に、球面収差、像面湾曲および倍率色収差などの収差が抑えられたリアコンバータレンズが求められている。
特許文献１〜４に記載のリアコンバータレンズは、Ｆナンバーが小さい光学系に対応させるには、光学性能が十分ではなく、さらに向上させる必要があった。
本開示は、Ｆナンバーが小さい光学系にも対応可能な、良好な光学性能を有するリアコンバータレンズ、およびリアコンバータレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とするものである。
上記の課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
本開示のリアコンバータレンズは、マスターレンズの像側に装着されることにより、マスターレンズを含む全系の焦点距離をマスターレンズ単体の焦点距離よりも拡大する、負の屈折力を有するリアコンバータレンズであって、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に配置される、像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとが接合された接合レンズからなり、
第２レンズ群は、物体側から順に配置される、像側に凹面を向けた負レンズと両側に凸面を向けた正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとが接合された接合レンズからなり、第３レンズ群は、物体側から順に配置される、物体側に凸面を向けた正レンズである第３レンズ群第１レンズと、負レンズである第３レンズ群第２レンズとからなり、前記第３レンズ群第１レンズおよび前記第３レンズ群第２レンズは、接合されていない単レンズであり、前記第３レンズ群第１レンズの少なくとも一方の面が非球面であり、
第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
第３レンズ群の焦点距離をｆ３、
リアコンバータレンズ全体の焦点距離をｆＣ、
第１レンズ群の負レンズのアッベ数をν１、および
第１レンズ群の正レンズのアッベ数をν２とした場合、
−１．４＜ｆ１／ｆＣ＜−０．８ ・・・（１）
０．２＜ｆ２／ｆＣ＜０．５ ・・・（２）
−２．５＜ｆ３／ｆＣ＜−０．７ ・・・（３）
０＜ν１−ν２＜１０ ・・・（４）
で表される条件式（１）、（２）、（３）および（４）を満足する。
さらに、本開示のリアコンバータレンズは、
第３レンズ群第１レンズの焦点距離をｆ３１、
第３レンズ群第２レンズの焦点距離をｆ３２とした場合、
０．３＜ｆ３１／ｆ３＜０．８ ・・・（５）
−２．５＜ｆ３２／ｆ３＜−０．６ ・・・（６）
で表される条件式（５）および（６）を満足することが好ましい。
本開示のリアコンバータレンズは、条件式（１）において、
さらに、−１．３＜ｆ１／ｆＣ＜−０．９ ・・・（１−１）
で表される条件式（１−１）を満足することが好ましい。
本開示のリアコンバータレンズは、条件式（２）において、
さらに、０．２５＜ｆ２／ｆＣ＜０．４ ・・・（２−１）
で表される条件式（２−１）を満足することが好ましい。
本開示のリアコンバータレンズは、条件式（３）において、
さらに、−２．２＜ｆ３／ｆＣ＜−０．８ ・・・（３−１）
で表される条件式（３−１）を満足することが好ましい。
本開示のリアコンバータレンズは、条件式（４）において、
さらに、３＜ν１−ν２＜８ ・・・（４−１）
で表される条件式（４−１）を満足することが好ましい。
本開示のリアコンバータレンズは、条件式（５）において、
さらに、０．４＜ｆ３１／ｆ３＜０．７ ・・・（５−１）
で表される条件式（５−１）を満足することが好ましい。
本開示のリアコンバータレンズは、条件式（６）において、
さらに、−２．２＜ｆ３２／ｆ３＜−０．７ ・・・（６−１）
で表される条件式（６−１）を満足することが好ましい。
本開示の撮像装置は、上記記載の本開示のリアコンバータレンズを備えたものである。
なお、上記「〜からなる」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやマスクやカバーガラスやフィルタ等のレンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手ぶれ補正機構等の機構部分、等を含んでもよいことを意図するものである。
また、各条件式におけるアッベ数は、ｄ線を基準波長とする。
また、上記のレンズの面形状、および屈折力の符号は、非球面が含まれている場合は近軸領域で考えるものとする。
本開示によれば、Ｆナンバーが小さい光学系にも対応可能な、良好な光学性能を有するリアコンバータレンズおよび撮像装置を提供することができる。
本発明の一実施形態のリアコンバータレンズの構成例を示す断面図である。 リアコンバータレンズが装着されるマスターレンズの構成例を示す断面図である。 マスターレンズに実施例１のリアコンバータレンズを装着した状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 マスターレンズに実施例２のリアコンバータレンズを装着した状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 マスターレンズに実施例３のリアコンバータレンズを装着した状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 マスターレンズに実施例４のリアコンバータレンズを装着した状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 マスターレンズに実施例５のリアコンバータレンズを装着した状態におけるレンズ構成を示す断面図である。 マスターレンズの各収差図である。 マスターレンズに実施例１のリアコンバータレンズを装着した状態における各収差図である。 マスターレンズに実施例２のリアコンバータレンズを装着した状態における各収差図である。 マスターレンズに実施例３のリアコンバータレンズを装着した状態における各収差図である。 マスターレンズに実施例４のリアコンバータレンズを装着した状態における各収差図である。 マスターレンズに実施例５のリアコンバータレンズを装着した状態における各収差図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置の概略構成図である。
以下、本開示のリアコンバータレンズについて図面を参照して詳細に説明する。図１は本開示の一実施形態に係るリアコンバータレンズＲＣＬのレンズ構成の一例を示す断面図である。図１に示すリアコンバータレンズＲＣＬは、後述する実施例１のリアコンバータレンズＲＣＬに対応している。図２は、リアコンバータレンズＲＣＬが装着されるマスターレンズＭＬのレンズ構成の一例を示す断面図である。図３〜図７は、図２に示すマスターレンズＭＬに、リアコンバータレンズＲＣＬの後述する実施例１から５をそれぞれ装着した状態の全体構成を示す断面図である。図１から図７においては、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさおよび／または形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。
リアコンバータレンズＲＣＬは、マスターレンズＭＬの像側に装着される。リアコンバータレンズＲＣＬは、負の屈折力を有し、マスターレンズＭＬにリアコンバータレンズＲＣＬを装着した光学系の焦点距離をマスターレンズＭＬ単体の焦点距離よりも拡大する。以下、マスターレンズＭＬにリアコンバータレンズＲＣＬを装着した光学系の全系を単に合成光学系と称することがある。
リアコンバータレンズＲＣＬは、光軸Ｚに沿って、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群ＲＧ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群ＲＧ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群ＲＧ３とからなる。
このように、第１レンズ群ＲＧ１から第３レンズ群ＲＧ３の３つのレンズ群を、正、負、正の屈折力の配置とすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬに装着することによる球面収差および像面湾曲の変化を抑えることができる。
また、リアコンバータレンズＲＣＬにおいて、第１レンズ群ＲＧ１を正の屈折力とすることによって、次のような効果が得られる。すわなち、第１レンズ群ＲＧ１を正の屈折力とすることにより、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置（前側主点位置ともいう）をより像側にすることができ、その結果、合成光学系のバックフォーカスを短くすることができる。
リアコンバータレンズＲＣＬは、マスターレンズＭＬの像側において、マスターレンズＭＬの像点位置（像側焦点位置）とリアコンバータレンズＲＣＬの物点位置とが一致する位置に配置される。そして、目標の拡大倍率が得られるように、リアコンバータレンズＲＣＬの物体距離、及び結像距離が決定される。
ここで、物体距離は、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置から物点位置までの距離とする。結像距離は、リアコンバータレンズＲＣＬの像側主点位置（後側主点位置）から、マスターレンズＭＬの像がリアコンバータレンズＲＣＬによって再結像される結像位置（図３に示す像面Ｓｉｍ参照）までの距離とする。物体距離をａ、結像距離をｂ、リアコンバータレンズＲＣＬを装着した場合の拡大倍率をＭとすると、Ｍ＝ｂ／ａである。
リアコンバータレンズＲＣＬの物点位置を固定した場合、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側に移動すると、物体距離ａは短くなり、拡大倍率Ｍを一定とすると、結像距離ｂも短くなる。これにより、合成光学系のバックフォーカスを短くすることができる。このように、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置を像側に移動すると、合成光学系のバックフォーカスを短くすることができる。このため、ノンレフレックス方式のデジタルカメラに適した仕様とすることができる。
第１レンズ群ＲＧ１は、物体側から順に配置される、像側に凹面を向けた負レンズＲＬ１ａと物体側に凸面を向けた正レンズＲＬ１ｂとが接合された接合レンズからなる。
このような接合レンズとすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬに装着することによる軸上色収差の変化を抑えることができる。また、第１レンズ群ＲＧ１における２枚のレンズを接合することによって、レンズ面間のゴーストの発生を抑制し、さらにレンズ間の相対位置誤差の影響を低減させることができる。
第２レンズ群ＲＧ２は、物体側から順に配置される、像側に凹面を向けた負レンズＲＬ２ａと両側に凸面を向けた正レンズＲＬ２ｂと物体側に凹面を向けた負レンズＲＬ２ｃとの３枚のレンズが接合された接合レンズからなる。
第２レンズ群ＲＧ２は、物体側から順に、負レンズＲＬ２ａと正レンズＲＬ２ｂと負レンズＲＬ２ｃとを接合してなる１組の接合レンズからなる。負の屈折力を有する第２レンズ群ＲＧ２では、十分な負の屈折力を確保するために負の屈折力を強めると、リアコンバータレンズＲＣＬを装着することによる軸上色収差の変化が大きくなる傾向がある。しかし、第２レンズ群ＲＧ２は、物体側から順に、負レンズＲＬ２ａ、正レンズＲＬ２ｂおよび負レンズＲＬ２ｃの３枚を接合した１組の接合レンズで構成されているため、リアコンバータレンズＲＣＬを装着することによる軸上色収差の変化を極力抑えることができる。また、第２レンズ群ＲＧ２を接合レンズとすることによって、レンズ面間のゴーストの発生を抑制し、さらにレンズ間の相対位置誤差の影響を低減させることができる。
第３レンズ群ＲＧ３は、物体側から順に配置される、第３レンズ群第１レンズＲＬ３ａと第３レンズ群第２レンズＲＬ３ｂとからなる。第３レンズ群第１レンズＲＬ３ａは、物体側に凸面を向けた正レンズであり、第３レンズ群第２レンズＲＬ３ｂは負レンズである。第３レンズ群ＲＧ３において、物体側に位置する第３レンズ群第１レンズＲＬ３ａの物体側のレンズ面の形状を凸面とすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬに装着することによる球面収差の変化を抑えることができる。
また、第３レンズ群ＲＧ３において、第３レンズ群第２レンズＲＬ３ｂを負レンズとすることにより、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置をより像側にすることができる。これにより、マスターレンズＭＬにリアコンバータレンズＲＣＬを装着した後の合成光学系のバックフォーカスを短くすることができる。このため、ノンレフレックス方式のデジタルカメラに適した仕様とすることができる。
また、リアコンバータレンズＲＣＬは、以下の各条件式を満足するように構成されている。
まず、第１レンズ群ＲＧ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群ＲＧ２の焦点距離をｆ２、第３レンズ群ＲＧ３の焦点距離をｆ３、リアコンバータレンズＲＣＬ全体の焦点距離をｆＣとした場合、リアコンバータレンズＲＣＬは、条件式（１）から（３）を満足するように構成されている。
−１．４＜ｆ１／ｆＣ＜−０．８ ・・・（１）
０．２＜ｆ２／ｆＣ＜０．５ ・・・（２）
−２．５＜ｆ３／ｆＣ＜−０．７ ・・・（３）
条件式（１）は、ノンレフレックス方式のデジタルカメラに適した比較的短いバックフォーカスを可能としつつ、Ｆナンバーが小さい光学系にも対応可能な、良好な光学性能を有するリアコンバータレンズＲＣＬに適した条件である。なお、ここでいう、「Ｆナンバーが小さい」とは、Ｆナンバーが３以下を意味する。
第１レンズ群ＲＧ１の焦点距離ｆ１が大きいほど（正の屈折力が弱いほど）、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置は物体側にシフトする。
ｆ１／ｆＣの値が条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が物体側になり過ぎるのを抑えられる。リアコンバータレンズＲＣＬの物点位置を固定した場合、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が物体側に移動すると、物体距離ａは長くなり、拡大倍率Ｍを一定とすると、結像距離ｂは長くなる。その結果、合成光学系のバックフォーカスも長くなる。そのため、ｆ１／ｆＣの値が条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、合成光学系のバックフォーカスが長くなりすぎるのを抑えて、合成光学系全体のレンズ長の長大化を抑制できる。
なお、ｆ１／ｆＣの値が条件式（１）の下限以下の場合でも、拡大倍率Ｍを下げれば、合成光学系のバックフォーカスを短くすることも可能である。しかし、そうすると、目標の拡大倍率Ｍが得られなくなるおそれがある。そのため、ｆ１／ｆＣの値は、条件式（１）の下限以下とならないことが必要である。
また、ｆ１／ｆＣの値が条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、球面収差の増大が抑えられるため、球面収差の補正に有利である。
一方、ｆ１／ｆＣの値が条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側になり過ぎるのを抑制できる。上述のとおり、リアコンバータレンズＲＣＬの物点位置を固定した場合、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側に移動すると、物体距離ａは短くなり、拡大倍率Ｍを一定とすると、結像距離ｂも短くなり、バックフォーカスも短くなる。そのため、ｆ１／ｆＣの値が条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、合成光学系のバックフォーカスが短くなりすぎるのを抑えられる。これにより、ノンレフレックス方式のデジタルカメラにおいても必要とされる、合成光学系のバックフォーカスを確保することができる。
また、ｆ１／ｆＣの値が条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲の増大が抑えられるため、像面湾曲の補正に有利となる。
また、条件式（１）において、さらに下記の条件式（１−１）を満足すれば、より良好な光学性能が得られる。
−１．３＜ｆ１／ｆＣ＜−０．９ ・・・（１−１）
条件式（２）も、ノンレフレックス方式のデジタルカメラに適した比較的短いバックフォーカスを可能としつつ、Ｆナンバーが小さい光学系にも対応可能な、良好な光学性能を有するリアコンバータレンズＲＣＬに適した条件である。
ｆ２／ｆＣの値を条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側になり過ぎるのを抑制できる。リアコンバータレンズＲＣＬの全体の屈折力を一定（ｆＣが一定）とすると、第２レンズ群ＲＧ２の焦点距離ｆ２が小さいほど（負の屈折力が強いほど）、第１レンズ群ＲＧ１の正の屈折力は強くなる。上述のとおり、第１レンズ群ＲＧ１の正の屈折力が強いほど、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置は像側にシフトする。そして、リアコンバータレンズＲＣＬの物点位置を固定した場合、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側に移動すると、物体距離ａは短くなり、拡大倍率Ｍを一定とすると、結像距離ｂも短くなり、バックフォーカスも短くなる。そのため、ｆ２／ｆＣの値を条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、合成光学系のバックフォーカスが短くなりすぎるのを抑えられる。これにより、ノンレフレックス方式のデジタルカメラにおいても必要とされる、合成光学系のバックフォーカスを確保することができる。
また、ｆ２／ｆＣの値が条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、球面収差の増大が抑えられて、球面収差の補正に有利となる。
一方、上述した下限以下とならないようにする場合の説明と同様の前提条件の下では、ｆ２／ｆＣの値が条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が物体側になり過ぎるのを抑制できる。これにより、合成光学系のバックフォーカスが長くなりすぎるのを抑えて、合成光学系全体のレンズ長の長大化を抑制できる。
なお、ｆ２／ｆＣの値が条件式（２）の上限以上の場合でも、拡大倍率Ｍを下げれば、合成光学系のバックフォーカスを短くすることも可能である。しかし、そうすると、目標の拡大倍率Ｍが得られなくなるおそれがある。そのため、ｆ２／ｆＣの値は、条件式（２）の上限以上とならないことが必要である。
また、ｆ２／ｆＣの値が条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲の増大が抑えられるため、像面湾曲の補正に有利である。
また、条件式（２）において、さらに下記の条件式（２−１）を満足すれば、より良好な光学性能が得られる。
０．２５＜ｆ２／ｆＣ＜０．４ …（２−１）
条件式（３）も、ノンレフレックス方式のデジタルカメラに適した比較的短いバックフォーカスを可能としつつ、Ｆナンバーが小さい光学系にも対応可能な、良好な光学性能を有するリアコンバータレンズＲＣＬに適した条件である。
ｆ３／ｆＣの値を条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側になり過ぎるのを抑制できる。リアコンバータレンズＲＣＬの全体の屈折力を一定（ｆＣが一定）とすると、第３レンズ群ＲＧ３の焦点距離ｆ３が大きいほど（正の屈折力が弱いほど）、第１レンズ群ＲＧ１の正の屈折力は強くなる。上述のとおり、第１レンズ群ＲＧ１の正の屈折力が強いほど、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置は像側にシフトする。そして、リアコンバータレンズＲＣＬの物点位置を固定した場合、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側に移動すると、物体距離ａは短くなり、拡大倍率Ｍを一定とすると、結像距離ｂも短くなり、バックフォーカスも短くなる。そのため、ｆ３／ｆＣの値を条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、合成光学系のバックフォーカスが短くなりすぎるのを抑えられる。これにより、ノンレフレックス方式のデジタルカメラにおいても必要とされる、合成光学系のバックフォーカスを確保することができる。
また、ｆ３／ｆＣの値が条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、歪曲収差の増大が抑えられるため、歪曲収差の補正に有利である。
一方、上述した下限以下とならないようにする場合の説明と同様の前提条件の下では、ｆ３／ｆＣの値が条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置および物点位置が物体側になり過ぎるのを抑えられる。これにより、合成光学系のバックフォーカスが長くなりすぎるのを抑えて、合成光学系全体のレンズ長の長大化を抑制できる。
なお、ｆ３／ｆＣの値が条件式（３）の上限以上の場合でも、拡大倍率Ｍを下げれば、合成光学系のバックフォーカスを短くすることも可能である。しかし、そうすると、目標の拡大倍率Ｍが得られなくなるおそれがある。そのため、ｆ３／ｆＣの値は、条件式（３）の上限以下とならないことが必要である。
また、ｆ３／ｆＣの値が条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲の増大が抑えられるため、像面湾曲の補正に有利である。
また、条件式（３）において、さらに下記の条件式（３−１）を満足すれば、より良好な光学性能が得られる。
−２．２＜ｆ３／ｆＣ＜−０．８ …（３−１）
下記の条件式（４）も、Ｆナンバーが小さい光学系にも対応可能な、良好な光学性能を有するリアコンバータレンズＲＣＬに適した条件である。条件式（４）は、特に、リアコンバータレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬに装着することによる、倍率色収差の変化を抑制するための条件である。
第１レンズ群ＲＧ１の負レンズＲＬ１ａのアッベ数をν１、第１レンズ群ＲＧ１の正レンズＲＬ１ｂのアッベ数をν２とした場合、条件式（４）を満足することが好ましい。
０＜ν１−ν２＜１０ …（４）
条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬを装着することによって生じる、倍率色収差の変化を抑制することができる。また、条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、軸上色収差の増大を抑制することができ、軸上色収差の補正に有利である。
なお、条件式（４）において、さらに条件式（４−１）を満足すれば、倍率色収差の変化をさらに抑制しつつ、倍率色収差および軸上色収差をバランスよく補正することができる。
３＜ν１−ν２＜８ …（４−１）
さらに下記に示す種々の条件式を満足すると、ノンレフレックス方式のデジタルカメラに適した比較的短いバックフォーカスを持ちつつ、Ｆナンバーが小さい光学系にも対応可能な、より良好な光学性能を有するリアコンバータレンズＲＣＬを実現することができる。
まず、第３レンズ群第１レンズＲＬ３ａの焦点距離をｆ３１、第３レンズ群第２レンズＲＬ３ｂの焦点距離をｆ３２とした場合、下記の条件式（５）および（６）を満足することが好ましい。
０．３＜ｆ３１／ｆ３＜０．８ ・・・（５）
−２．５＜ｆ３２／ｆ３＜−０．６ ・・・（６）
ｆ３１／ｆ３の値が条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側になり過ぎるのを抑えられる。リアコンバータレンズＲＣＬの全体の屈折力を一定とすると、第３レンズ群第１レンズＲＬ３ａの焦点距離ｆ３１を大きくするほど（正の屈折力を弱くするほど）、第１レンズ群ＲＧ１の正の屈折力が弱くなる。そのため、上述の条件式（３）の説明と同様の前提条件の下では、ｆ３１／ｆ３の値が条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、合成光学系のバックフォーカスが短くなりすぎるのを抑えられる。これにより、ノンレフレックス方式のデジタルカメラにおいても必要とされる、合成光学系のバックフォーカスを確保することができる。
また、ｆ３１／ｆ３の値が条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、像面湾曲の増大が抑えられるため、像面湾曲の補正に有利となる。
一方、上述した下限以下とならないようにする場合の説明と同様の前提条件の下では、ｆ３１／ｆ３の値が条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が物体側になり過ぎるのを抑制できる。これにより、合成光学系のバックフォーカスが長くなりすぎるのを抑えて、合成光学系全体のレンズ長の長大化を抑制できる。
なお、ｆ３１／ｆ３の値が条件式（５）の上限以上の場合でも、拡大倍率Ｍを下げれば、合成光学系のバックフォーカスを短くすることも可能である。しかし、そうすると、目標の拡大倍率Ｍが得られなくなるおそれがある。そのため、ｆ３１／ｆ３の値は、条件式（５）の上限以上とならないことが必要である。
また、ｆ３１／ｆ３の値が条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、球面収差の増大が抑えられるため、球面収差の補正に有利である。
ｆ３２／ｆ３の値が条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側になり過ぎるのを抑えられる。第３レンズ群第２レンズＲＬ３ｂの焦点距離ｆ３２を小さくするほど（負の屈折力を強くするほど）、第３レンズ群ＲＧ３の正の屈折力は弱くなる。リアコンバータレンズＲＣＬの全体の屈折力を一定とすると、第３レンズ群ＲＧ３の正の屈折力が弱いほど、第１レンズ群ＲＧ１の正の屈折力は強くなる。そうすると、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が像側になり、バックフォーカスが短くなる。そのため、上述の条件式（３）の説明と同様の前提条件の下では、ｆ３２／ｆ３の値が条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、合成光学系のバックフォーカスが短くなりすぎるのを抑えられる。これにより、ノンレフレックス方式のデジタルカメラにおいても必要とされる、合成光学系のバックフォーカスを確保することができる。
また、ｆ３２／ｆ３の値が条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲の増大が抑えられるため、像面湾曲の補正に有利となる。
一方、ｆ３２／ｆ３の値が条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、リアコンバータレンズＲＣＬの物体側主点位置が物体側になり過ぎるのを抑えられる。これにより、合成光学系のバックフォーカスが長くなりすぎるのを抑えて、合成光学系全体のレンズ長の長大化を抑制できる。
なお、ｆ３２／ｆ３の値が条件式（６）の下限以下の場合でも、拡大倍率Ｍを下げれば、合成光学系のバックフォーカスを短くすることも可能である。しかし、そうすると、目標の拡大倍率Ｍが得られなくなるおそれがある。そのため、ｆ３２／ｆ３の値は、条件式（６）の下限以下とならないことが必要である。
また、ｆ３２／ｆ３の値が条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、球面収差の増大が抑えられるため、球面収差の補正に有利である。
また、条件式（５）において、さらに下記の条件式（５−１）を満足すれば、より良好な光学性能が得られる。また、条件式（６）において、さらに下記の条件式（６−１）を満足すれば、より良好な光学性能が得られる。
０．４＜ｆ３１／ｆ３＜０．７ ・・・（５−１）
−２．２＜ｆ３２／ｆ３＜−０．７ ・・・（６−１）
また、第３レンズ群第１レンズＲＬ３ａの少なくとも一方のレンズ面が非球面で構成されていることが好ましい。これにより、球面収差と像面湾曲と歪曲収差を同時に補正することができる。
また、本例において、第３レンズ群ＲＧ３は、全て接合されていない単レンズからなる。単レンズで構成されることにより、設計の自由度が向上する。なお、第３レンズ群ＲＧ３を、少なくとも１つの接合レンズで構成してもよい。
次に、リアコンバータレンズＲＣＬが装着されるマスターレンズＭＬの構成例と、リアコンバータレンズＲＣＬの数値実施例について説明する。
まず、マスターレンズＭＬについて説明する。図２は、一例として示すマスターレンズＭＬの断面図である。マスターレンズＭＬは、物体側から順に配置される、レンズＬ１ａ〜Ｌ１ｓの１９枚のレンズからなる。マスターレンズＭＬは、ズームレンズであってもよい。なお、図２において、マスターレンズＭＬと像面Ｓｉｍとの間に、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰを配置した例で示している。
マスターレンズＭＬ単体での構成に対応する具体的なレンズデータを表１に示し、諸元に関するデータを表２に示す。
表１に示したレンズデータにおいて、Ｓｉの欄には、光学系について、最も物体側の光学要素の物体側の面を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番目の面の番号を示している。近軸曲率半径Ｒｉの欄には、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ（ミリメートル））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（ｍｍ（ミリメートル））を示す。Ｎｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））に対する屈折率の値を示す。νｄｊの欄には、物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数の値を示す。なお、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。表１には、開口絞りＳｔと光学部材ＰＰも含めて示しており、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（Ｓｔ）という語句を記載している。
表２に、全系の焦点距離ｆ、全系のバックフォーカスＢｆ、Ｆナンバー、無限遠物体に合焦した状態における最大画角２ωの値を示す。なお、表２等この明細書において、ＦＮｏ．は、Ｆナンバーを意味する。なお、このバックフォーカスＢｆは空気換算した値を表している。レンズデータにおいて、角度の単位としては度（°）を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。
Figure 0006987710
Figure 0006987710
マスターレンズＭＬ単体の各収差図を図８に示す。なお、図８の左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および倍率色収差を示す。球面収差、非点収差、および歪曲収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））についての収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））についての収差をそれぞれ長破線および短破線で示す。なお、各収差図のωは半画角を意味する。また、図８に示す収差図は、全て物体距離が無限遠の場合のものである。
図３〜図７は、図２に示すマスターレンズＭＬに、実施例１から実施例５に対応する各リアコンバータレンズＲＣＬをそれぞれ装着した合成光学系の全体構成を示す断面図を示す。図３〜図７において、マスターレンズＭＬはすべて共通である。図３〜７に示す合成光学系においても、図２と同様に、光学部材ＰＰを配置した例で示している。リアコンバータレンズＲＣＬの数値実施例を以下の表３〜１７に示す。下記表３〜１７に示すレンズデータは、マスターレンズＭＬに各実施例１から実施例５のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した状態のデータである。
表中の記号の意味については、表３〜１７についても、表示１、２を例に説明した意味と基本的に同様である。実施例１〜５のリアコンバータレンズＲＣＬに関するレンズデータは、表３、６、９、１２および１５において太線の枠で示した面番号３５〜４５が対応する。
また、全系の焦点距離ｆは、表２においてはマスターレンズＭＬ単体の焦点距離を示し、表４、７、１０、１３および１６においては、リアコンバータレンズＲＣＬとマスターレンズＭＬを組み合わせた合成光学系の合成焦点距離を示す。全系のバックフォーカスＢｆは、表２においてはマスターレンズ単体のバックフォーカスを示し、表４、７、１０、１３および１６においては、リアコンバータレンズＲＣＬとマスターレンズＭＬを組み合わせた合成光学系のバックフォーカスを示す。
また、図９〜図１３に示す収差図は、マスターレンズＭＬに、各実施例１から実施例５に係るリアコンバータレンズＲＣＬをそれぞれ装着した合成光学系の収差図を示す。図９〜図１３に示す収差図における記号の意味については、図８で説明した意味と基本的に同様である。また、図９〜１３に示す収差図は、全て物体距離が無限遠の場合のものである。
表５、８、１１、１４および１７のレンズデータでは、非球面の面番号に＊印を付しており、非球面の曲率半径として近軸の曲率半径の数値を示している。表５、８、１１、１４および１７の非球面係数に関するデータには、非球面の面番号と、これら非球面に関する非球面係数を示す。表５、８、１１、１４および１７において、非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０±ｎ」を意味する。非球面係数は、下記式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５・・・）の値である。
Ｚｄ＝Ｃ・ｈ２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ２・ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ・ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５・・・）
とする。
マスターレンズＭＬに実施例１のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した合成光学系のレンズデータを表３に、諸元に関するデータを表４に、非球面係数に関するデータを表５に示す。
また、マスターレンズＭＬに実施例１のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した状態における各収差図を図９に示す。
Figure 0006987710
Figure 0006987710
Figure 0006987710
マスターレンズＭＬに実施例２のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した合成光学系のレンズデータを表６に、諸元に関するデータを表７に、非球面係数に関するデータを表８に示す。
また、マスターレンズＭＬに実施例２のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した状態における各収差図を図１０に示す。
Figure 0006987710
Figure 0006987710
Figure 0006987710
マスターレンズＭＬに実施例３のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した合成光学系のレンズデータを表９に、諸元に関するデータを表１０に、非球面係数に関するデータを表１１に示す。
また、マスターレンズＭＬに実施例３のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した状態における各収差図を図１１に示す。
Figure 0006987710
Figure 0006987710
Figure 0006987710
マスターレンズＭＬに実施例４のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した合成光学系のレンズデータを表１２に、諸元に関するデータを表１３に、非球面係数に関するデータを表１４に示す。
また、マスターレンズＭＬに実施例４のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した状態における各収差図を図１２に示す。
Figure 0006987710
Figure 0006987710
Figure 0006987710
マスターレンズＭＬに実施例５のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した合成光学系のレンズデータを表１５に、諸元に関するデータを表１６に、非球面係数に関するデータを表１７に示す。
また、マスターレンズＭＬに実施例５のリアコンバータレンズＲＣＬを装着した状態における各収差図を図１３に示す。
Figure 0006987710
Figure 0006987710
Figure 0006987710
実施例１〜５のリアコンバータレンズＲＣＬの条件式（１）〜（６）に対応する値を表１８に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表１８に示す値はこの基準波長における値である。
Figure 0006987710
以上のデータから、実施例１〜５のリアコンバータレンズＲＣＬは全て、良好な光学性能を有していることが分かる。
なお、リアコンバータレンズＲＣＬは、厳しい環境において使用される場合には、保護用の多層膜コートが施されることが好ましい。さらに、保護用コート以外にも、使用時のゴースト光低減等のための反射防止コートを施すようにしてもよい。
また、図２等に示す例では、レンズ系と像面Ｓｉｍとの間に、ローパスフィルタや特定の波長域をカットするような各種フィルタを想定した平行平面板状の光学部材ＰＰを配置した例を示した。これに限定されず、これらの各種フィルタ等をレンズ系と像面Ｓｉｍとの間に配置する代わりに、各レンズの間にこれらの各種フィルタを配置してもよい。また、例えば、いずれかのレンズのレンズ面に、各種フィルタと同様の作用を有するコートを施してもよい。
次に、本開示の一実施形態に係る撮像装置１０について説明する。図１４に、本開示の一実施形態のリアコンバータレンズＲＣＬを用いた撮像装置１０の概略構成図を示す。係る撮像装置１０は、マスターレンズＭＬの像側に、リアコンバータレンズＲＣＬが取り外し自在に装着される、ノンレフレックス方式のデジタルカメラである。なお、図１４ではマスターレンズＭＬとリアコンバータレンズＲＣＬを概略的に示している。
図１４に示す撮像装置１０は、リアコンバータレンズＲＣＬおよびマスターレンズＭＬからなる合成光学系である撮像レンズと、撮像レンズの像側に配置されたローパスフィルタ等の機能を有するフィルタ６と、フィルタ６の像側に配置された撮像素子７と、信号処理回路８とを備えている。また、撮像装置１０は、マスターレンズＭＬのフォーカシングを行うためのフォーカス制御部（不図示）を備える。
リアコンバータレンズＲＣＬは、マスターレンズＭＬに対して着脱可能に構成されている。撮像素子７は撮像レンズにより形成される光学像を電気信号に変換するものであり、例えば、撮像素子７としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等を用いることができる。撮像素子７は、その撮像面が撮像レンズの像面に一致するように配置される。撮像レンズにより撮像された像は撮像素子７の撮像面上に結像し、その像に関する撮像素子７からの出力信号が信号処理回路８にて演算処理され、表示装置９に像が表示される。なお、不図示のフォーカス制御部により合焦操作が行われる。
本開示の一実施形態に係る撮像装置１０によれば、本開示の実施形態に係るリアコンバータレンズＲＣＬとマスターレンズＭＬとを組み合わせた合成光学系によって形成された光学像が撮像素子７に結像する。撮像素子７は、合成光学系によって結像された光学像に応じた撮像信号を出力するようにしたので、低照度の撮影条件でも良好な撮影画像を取得でき、かつ、球面収差等が少ない撮影画像を得ることができる。
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
また、本開示のリアコンバータレンズＲＣＬが装着される撮像装置１０として、ノンレフレックス方式のデジタルカメラを例に説明したが、撮像装置はこれに限定されるものではない。例えば、ビデオカメラ、一眼レフ方式のカメラ、フイルムカメラ、映画撮影用カメラ、放送用カメラ等の撮像装置に本開示のリアコンバータレンズを適用することも可能である。
６ フィルタ
７ 撮像素子
８ 信号処理回路
９ 表示装置
１０ 撮像装置
Ｌ１ａ〜Ｌ１ｐ レンズ
ＭＬ マスターレンズ
ＰＰ 光学部材
ＲＣＬ リアコンバータレンズ
ＲＧ１ 第１レンズ群
ＲＧ２ 第２レンズ群
ＲＧ３ 第３レンズ群
ＲＬ１ａ〜ＲＬ３ｂ レンズ
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (9)

  1. マスターレンズの像側に装着されることにより、前記マスターレンズを含む全系の焦点距離を前記マスターレンズ単体の焦点距離よりも拡大する、負の屈折力を有するリアコンバータレンズであって、
    物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
    前記第１レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと物体側に凸面を向けた正レンズとが接合された接合レンズからなり、
    前記第２レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと両凸形状の正レンズと物体側に凹面を向けた負レンズとが接合された接合レンズからなり、
    前記第３レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正レンズである第３レンズ群第１レンズと、負レンズである第３レンズ群第２レンズとからなり、
    前記第３レンズ群第１レンズおよび前記第３レンズ群第２レンズは、接合されていない単レンズであり、
    前記第３レンズ群第１レンズの少なくとも一方の面が非球面であり、
    前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
    前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２、
    前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、
    前記リアコンバータレンズ全体の焦点距離をｆＣ、
    前記第１レンズ群の前記負レンズのアッベ数をν１、および
    前記第１レンズ群の前記正レンズのアッベ数をν２とした場合、
    −１．４＜ｆ１／ｆＣ＜−０．８ ・・・（１）
    ０．２＜ｆ２／ｆＣ＜０．５ ・・・（２）
    −２．５＜ｆ３／ｆＣ＜−０．７ ・・・（３）
    ０＜ν１−ν２＜１０ ・・・（４）
    で表される条件式（１）、（２）、（３）および（４）を満足するリアコンバータレンズ。
  2. 前記第３レンズ群第１レンズの焦点距離をｆ３１、
    前記第３レンズ群第２レンズの焦点距離をｆ３２とした場合、
    ０．３＜ｆ３１／ｆ３＜０．８ ・・・（５）
    −２．５＜ｆ３２／ｆ３＜−０．６ ・・・（６）
    で表される条件式（５）および（６）を満足する請求項１記載のリアコンバータレンズ。
  3. さらに、
    −１．３＜ｆ１／ｆＣ＜−０．９ ・・・（１−１）
    で表される条件式（１−１）を満足する請求項１記載のリアコンバータレンズ。
  4. さらに、
    ０．２５＜ｆ２／ｆＣ＜０．４ ・・・（２−１）
    で表される条件式（２−１）を満足する請求項１記載のリアコンバータレンズ。
  5. −２．２＜ｆ３／ｆＣ＜−０．８ ・・・（３−１）
    で表される条件式（３−１）を満足する請求項１記載のリアコンバータレンズ。
  6. さらに、
    ３＜ν１−ν２＜８ ・・・（４−１）
    で表される条件式（４−１）を満足する請求項１記載のリアコンバータレンズ。
  7. さらに、
    ０．４＜ｆ３１／ｆ３＜０．７ ・・・（５−１）
    で表される条件式（５−１）を満足する請求項２記載のリアコンバータレンズ。
  8. さらに、
    −２．２＜ｆ３２／ｆ３＜−０．７ ・・・（６−１）
    で表される条件式（６−１）を満足する請求項２記載のリアコンバータレンズ。
  9. 請求項１から８のいずれか１項記載のリアコンバータレンズを備えた撮像装置。
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