JP7159499B2 - コンバーターレンズ、交換レンズ、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンバーターレンズ、交換レンズ、及び撮像装置に関する。

撮像装置とマスターレンズを含む交換レンズとの間に配置されることにより、全系の焦点距離を長くすることが可能なリアコンバーターレンズが知られている。

リアコンバーターレンズの場合、マスターレンズの物体側に配置される場合に比べてレンズ系全体がコンパクトにできるという利点がある。しかし、拡大倍率に比例してマスターレンズの残存収差が拡大されてしまうため、画質が悪化しやすくなる。そのため、マスターレンズの像側に配置された場合であっても全系の諸収差を良好に維持するためには、リアコンバーターレンズ自体の諸収差を良好に補正しておく必要がある。

特許文献１には、バックフォーカスが比較的短いマスターレンズとともに用いることが可能なリアコンバーターレンズが記載されている。

国際公開第２０１７／１３４９２８号

全系の焦点距離を長くさせるリアコンバーターレンズは負の屈折力を有する。すなわち、リアコンバーターレンズでは負の成分が大きなペッツバール和が生じやすい。そのため、マスターレンズの像側に配置されたときに、特に像面湾曲が大きくなりやすくなる。また、リアコンバーターレンズ内には開口絞りを配置せず、代わりにマスターレンズに含まれる開口絞りを用いることが多いため、リアコンバーターレンズ内では軸外光束の主光線は光軸と交差することなく、光軸から径方向に離れた位置を通過する。これも、像面湾曲が大きくなる要因となる。

さらに、特にマスターレンズのバックフォーカスが短い場合、マスターレンズの像側に配置されるリアコンバーターレンズのレンズ径は大きくなりやすく、かつ多くのレンズを配置するスペースを確保することも困難になりやすい。そのため、コンバーターレンズを小型に構成し、かつ像面湾曲および倍率色収差を補正することは困難である。特許文献１のように非球面レンズを用いることによって小型化を図ることも可能であるが、倍率色収差についてはさらなる改善が望まれることもある。

本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、マスターレンズの像側に配置されたときに高い光学性能を有するコンバーターレンズを提供することを目的とする。

本発明の一実施例に係るコンバーターレンズは、負の屈折力を有し、マスターレンズの像側に配置されることで、全系の焦点距離を前記マスターレンズ単独の焦点距離よりも長くするコンバーターレンズであって、前記コンバーターレンズの最も物体側に配置された第１レンズ要素と、該第１レンズ要素の像側に空間を介して隣接して配置された第２レンズ要素とを有し、前記コンバーターレンズの焦点距離をｆ、前記第１レンズ要素の像側のレンズ面を構成する材料のｄ線における屈折率をｎａ１、前記第２レンズ要素の物体側のレンズ面を構成する材料のｄ線における屈折率をｎａ２、前記第１レンズ要素の像側のレンズ面の曲率半径をｒａ１、前記第２レンズ要素の物体側のレンズ面の曲率半径をｒａ２、前記第１レンズ要素の焦点距離をｆ１とし、
前記第１レンズ要素と前記第２レンズ要素との間の空間の焦点距離ｆａを、
ｆａ＝１／［｛（１／ｒａ１）×（１－ｎａ１）／ｎａ２｝－｛（１／ｒａ２）×（１－ｎａ２）／ｎａ２｝］
と表すとき、
１．４５＜｜ｆａ／ｆ｜＜８．５５
－８０．０＜（ｒａ２＋ｒａ１）／（ｒａ２－ｒａ１）＜－２．００
０．１５＜｜ｆ１／ｆ｜≦０．５２０
なる条件式を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、マスターレンズの像側に配置されたときに高い光学性能を有するコンバーターレンズを得ることができる。

マスターレンズとコンバーターレンズの断面図である。 マスターレンズの無限遠物体合焦時の収差図である。 実施例１のコンバーターレンズの断面図である。 実施例１のコンバーターレンズをマスターレンズの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。 実施例２のコンバーターレンズの断面図である。 実施例２のコンバーターレンズをマスターレンズの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。 実施例３のコンバーターレンズの断面図である。 実施例３のコンバーターレンズをマスターレンズの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。 実施例４のコンバーターレンズの断面図である。 実施例４のコンバーターレンズをマスターレンズの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。 実施例５のコンバーターレンズの断面図である。 実施例５のコンバーターレンズをマスターレンズの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。 実施例６のコンバーターレンズの断面図である。 実施例６のコンバーターレンズをマスターレンズの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。 撮像システムの構成を示す図である。

以下、本発明の実施例に係るリアコンバーターレンズ（以下、コンバーターレンズという）及び撮像装置について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施例のコンバーターレンズＲＣＬは、交換レンズ等のマスターレンズＭＬ（主レンズ系）の像側に配置されることにより、マスターレンズＭＬとコンバーターレンズＲＣＬからなる撮影光学系（全系）の焦点距離を、マスターレンズＭＬのみを撮影光学系とした場合よりも焦点距離を長くする。

なお、マスターレンズＭＬは、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、銀塩フィルムカメラ、ＴＶカメラなどの撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。

図１に示すマスターレンズＭＬの断面図、および図３、５、７、９、１１、１３に示すコンバーターレンズＲＣＬの断面図において、左方が物体側（前方）であり、右方が像側（後方）である。開口絞りＳＰは開放Ｆナンバー（Ｆｎｏ）の光束を決定（制限）する。

撮像装置がデジタルビデオカメラやデジタルカメラなどである場合は、像面ＩＰは、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ等の撮像素子（光電変換素子）の撮像面に相当する。撮像装置が銀塩フィルムカメラである場合は、像面ＩＰはフィルム面に相当する。

図２はマスターレンズＭＬの収差図であり、図４、６、８、１０、１２、１４は、後述の各実施例のコンバーターレンズＲＣＬの収差図である。球面収差図において、実線はｄ線、二点鎖線はｇ線について示している。非点収差図において破線ΔＭはメリディオナル像面における収差量、実線ΔＳはサジタル像面における収差量を示している。歪曲収差はｄ線について示している。倍率色収差はｇ線について示している。ωは半画角（度）であり、近軸計算による画角である。ＦｎｏはＦナンバーである。

実施例に係るコンバーターレンズＲＣＬは、負の屈折力を有し、マスターレンズの像側に配置されることで、全系の焦点距離を前記マスターレンズ単独の焦点距離よりも長くするコンバーターレンズである。

また、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側に配置された第１レンズ要素Ｌ１と、該第１レンズ要素の像側に空間を介して隣接して配置された第２レンズ要素Ｌ２とを有する。ここで、レンズ要素とは、１枚のレンズまたは複数枚のレンズの接合レンズからなるものをいう。第１レンズ要素Ｌ１と第２レンズ要素Ｌ２との間の空間のことを、本明細書では空気レンズともいう。すなわち、第１レンズ要素Ｌ１と第２レンズ要素Ｌ２との間の空気レンズは、コンバーターレンズＲＣＬにおいて、最も物体側に配置された空気レンズでもある。なお、第１レンズ要素Ｌ１と第２レンズ要素Ｌ２とが部分的に接合されている場合であっても、光軸上に間隔が空いていれば空気レンズとする。

また、第１レンズ要素Ｌ１の像側のレンズ面を構成する材料のｄ線における屈折率をｎａ１、第２レンズ要素Ｌ２の物体側のレンズ面を構成する材料のｄ線における屈折率をｎａ２、第１レンズ要素Ｌ１の像側のレンズ面の曲率半径をｒａ１、第２レンズ要素Ｌ２の物体側のレンズ面の曲率半径をｒａ２とするとき、
空気レンズの焦点距離ｆａは、
ｆａ＝１／［｛（１／ｒａ１）×（１－ｎａ１）／ｎａ２｝－｛（１／ｒａ２）×（１－ｎａ２）／ｎａ２｝］
と表される。

ただし、第１レンズ要素Ｌ１が接合レンズからなる場合は、第１レンズ要素Ｌ１の最も像側に配置されたレンズの材料のｄ線における屈折率がｎａ１である。また、第２レンズ要素Ｌ２が接合レンズからなる場合は、第２レンズ要素Ｌ２の最も物体側に配置されたレンズの材料のｄ線における屈折率がｎａ２である。

レンズ面が非球面の場合は、曲率半径はベース曲率半径（近軸における曲率半径）を意味する。

レンズ面が非球面の場合、例えば、ｋを離心率、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を非球面係数、レンズ面頂点を基準にして光軸からの高さｈの位置における光軸方向の変位をｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ^２／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２｝^１／２］＋Ａ４ｈ^４＋Ａ６ｈ^６＋Ａ８ｈ^８＋Ａ１０ｈ^１０＋Ａ１２ｈ^１２
のように表現される。但しＲは近軸曲率半径である。この式の曲率半径成分は、
（ｈ^２／Ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２｝^１／２］
である。上記空気レンズの焦点距離ｆａを算出する際、
ｒ’＝［Ｒ－｛Ｒ^２－（１＋ｋ）Ｒ^２｝^１／２］／（１＋ｋ）
として算出する。ここで、光軸からの高さｈはコンバーターレンズの代表値として、マスターレンズあるいはコンバーターレンズの最大像高ｈにて算出する。

また、ｋ＞０の場合は、ｋ＝０として算出する。

このとき、以下の条件式（１）、（２）を満たす。なお、コンバーターレンズＲＣＬの焦点距離をｆとしており、焦点距離ｆａ、曲率半径ｒａ１、ｒａ２は前述のとおりである。
１．４５＜｜ｆａ／ｆ｜＜８．５５ ・・・（１）
－８０．０＜（ｒａ２＋ｒａ１）／（ｒａ２－ｒａ１）－２．００ ・・・（２）

最も物体側の空気レンズの屈折力や形状は、像面特性を良好に補正し、かつ、空気レンズに隣接するレンズの材料選択の自由度を増してペッツバール和を小さくするための重要な要素である。

条件式（１）は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側の空気レンズの好ましい屈折力の程度を、コンバーターレンズＲＣＬの焦点距離に対する空気レンズの焦点距離で規定した式である。

条件式（１）の上限値を上回って空気レンズの焦点距離が長くなり（焦点距離の絶対値が大きくなり）、空気レンズの屈折力が弱くなると、第１レンズ要素Ｌ１および第２レンズ要素Ｌ２において軸外のコマ収差の補正が困難になるため好ましくない。条件式（１）の下限値を下回って空気レンズの焦点距離が短くなり（焦点距離の絶対値が小さくなり）、空気レンズの屈折力が強くなると、波長ごとの像面湾曲のばらつきが生じるため好ましくない。

条件式（２）は、空気レンズの好ましい形状因子（シェープファクタ）を規定した式である。条件式（２）を満たすことによって、像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差を良好に補正し、高い光学性能を得ることができる。

条件式（２）の上限値を上回って、第１レンズ要素Ｌ１の像側のレンズ面と第２レンズ要素Ｌ２の物体側のレンズ面の形状が同形状に近づくと、空気レンズによる収差補正機能が不十分となり、倍率色収差および歪曲収差を良好に補正することが困難になるため好ましくない。条件式（２）の下限値を下回って、空気レンズのメニスカス形状の程度が大きくなると、像面湾曲が大きくなり、かつ像面湾曲の波長ごとのばらつきが大きくなるため好ましくない。

このように、本発明によれば、高い光学性能を有するコンバーターレンズＲＣＬを得ることができる。コンバーターレンズＲＣＬの焦点距離によっては、コンバーターレンズＲＣＬを小型に構成することもできる。特に、本発明のコンバーターレンズＲＣＬは、ミラーレス式のカメラと、該カメラに対して着脱可能でありバックフォーカスが比較的短い交換レンズとの間に配置されるコンバーター装置に好適である。

条件式（１）、（２）の数値範囲を以下のようにすることが好ましい。
１．４７＜｜ｆａ／ｆ｜＜８．５２ ・・・（１ａ）
－７５．０＜（ｒａ２＋ｒａ１）／（ｒａ２－ｒａ１）＜－３．００・・・（２ａ）

条件式（１）、（２）の数値範囲を以下のようにすることがさらに好ましい。
１．４８＜｜ｆａ／ｆ｜＜８．５０ ・・・（１ｂ）
－７０．０＜（ｒａ２＋ｒａ１）／（ｒａ２－ｒａ１）＜－４．４０・・・（２ｂ）

さらに、コンバーターレンズが、以下の条件式（３）～（１１）のうち１以上を満たすことが好ましい。
１．５８＜ｎＡＰ＜１．８０ ・・・（３）
１．８０＜ｎＡＮ＜２．２０ ・・・（４）
０．０１＜｜ｆ１／ｆａ｜＜０．４０ ・・・（５）
０．１５＜｜ｆ１／ｆ｜＜０．７０ ・・・（６）
２６．０＜νＡＮ＜４５．０ ・・・（７）
０．０２＜ｒｌ／ｆ＜０．３２ ・・・（８）
１．７５＜ｎｄ１＜２．００ ・・・（９）
０．０４＜ｆ２／ｆ＜１．１０ ・・・（１０）
１．００＜ｒａ２／ｒｌ＜３．４０ ・・・（１１）

コンバーターレンズＲＣＬが少なくとも１枚の正レンズを有する場合に、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる全ての正レンズの材料のｄ線における平均屈折率をｎＡＰとする。コンバーターレンズＲＣＬが少なくとも１枚の負レンズを有する場合に、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる全ての負レンズの材料のｄ線における平均屈折率をｎＡＮとする。

第１レンズ要素Ｌ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ要素Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。

また、コンバーターレンズＲＣＬが少なくとも１枚の負レンズを有する場合に、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる全ての負レンズの材料のｄ線を基準とした平均アッベ数をνＡＮとする。なお、ある材料のアッベ数νｉは、フラウンホーファ線のｄ線（５８７．５６ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）における屈折率をＮｄ、ＮＦ、ＮＣとするとき、
νｉ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
で表される。

コンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面が像側に向かって凸形状である場合に、当該レンズ面の曲率半径をｒｌとする。

コンバーターレンズＲＣＬが少なくとも１枚の正レンズを有する場合、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる全ての正レンズのうち、最も物体側に配置された正レンズＬｐの材料のｄ線における屈折率をｎｄ１とする。

第１レンズ要素Ｌ１が正の屈折力を有し、第２レンズ要素Ｌ２が負の屈折力を有するとき、コンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面の曲率半径をｒｌとする。

条件式（３）は、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる全ての正レンズの材料の平均屈折率を規定した式である。条件式（３）を満たすことにより、特に、軸上色収差と像面湾曲を良好に補正することができる。

条件式（３）の上限値を上回って、当該平均屈折率が高くなると、ペッツバール和の絶対値が大きくなって像面湾曲が増大するため好ましくない。または、この像面湾曲を補正するためにレンズの枚数を増やすと、コンバーターレンズＲＣＬの小型化が困難になるため好ましくない。条件式（３）の下限値を下回って、当該平均屈折率が低くなり、材料のアッベ数が大きくなると、軸上色収差の補正が困難になるため好ましくない。

条件式（４）は、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる全ての負レンズの材料の平均屈折率を規定した式である。条件式（４）を満たすことにより、特に、倍率色収差と像面湾曲を良好に補正することができる。

一般に、負レンズの材料の屈折率が高くなるにつれてアッベ数は小さくなる傾向がある。そのため、条件式（４）の上限値を上回って平均屈折率が高くなり、アッベ数が小さくなると、一次の色収差補正の不足を招き、倍率色収差の補正が困難になるため好ましくない。条件式（４）の下限値を下回って、当該平均屈折率が低くなると、ペッツバール和の負の成分が大きくなって像面湾曲が増大するため好ましくない。または、この像面湾曲を補正するためにレンズの枚数を増やすと、コンバーターレンズＲＣＬの小型化が困難になるため好ましくない。

条件式（５）は、第１レンズ要素Ｌ１の焦点距離を空気レンズの焦点距離で規定した式である。条件式（５）を満たすことによって、第１レンズ要素Ｌ１よりも像側のレンズを小型に構成する、あるいは像面湾曲等の収差を良好に補正することができる。

条件式（５）の上限値を上回って、第１レンズ要素Ｌ１の焦点距離が長くなり（焦点距離の絶対値が大きくなり）第１レンズ要素Ｌ１の屈折力が弱くなると、第１レンズ要素Ｌ１から出射される軸外光束の主光線の光軸からの角度が大きくなる。これにより、第１レンズ要素Ｌ１よりも像側に配置されるレンズの径が大きくなりコンバーターレンズＲＣＬの小型化が困難になるため好ましくない。さらに、像面湾曲や倍率色収差が大きくなるため好ましくない。条件式（５）の下限値を下回って第１レンズ要素Ｌ１の焦点距離が短くなり（焦点距離の絶対値が小さくなり）第１レンズ要素Ｌ１の屈折力が強くなると、球面収差が負の方向に大きくなるため好ましくない。

条件式（６）は、第１レンズ要素Ｌ１の焦点距離をコンバーターレンズＲＣＬの焦点距離で規定した式である。条件式（６）を満たすことによって、第１レンズ要素Ｌ１の屈折力を強めてコンバーターレンズＲＣＬの小型化を図るとともに、コンバーターレンズＲＣＬの負の屈折力を弱めて像面湾曲を良好に補正することができる。

条件式（６）の上限値を上回って、第１レンズ要素Ｌ１の焦点距離が長くなり（焦点距離の絶対値が大きくなり）第１レンズ要素Ｌ１の屈折力が弱くなると、コンバーターレンズＲＣＬ全体の負の屈折力が強くなりすぎる。これにより、ペッツバール和が負の方向に大きくなり、像面湾曲の補正が困難になるため好ましくない。条件式（６）の下限値を下回って第１レンズ要素Ｌ１の焦点距離が短くなり（焦点距離の絶対値が小さくなり）第１レンズ要素Ｌ１の屈折力が強くなると、第１レンズ要素Ｌ１で発生する軸上色収差を第１レンズ要素Ｌ１よりも像側に配置されたレンズで補正することが困難になるため好ましくない。または、当該軸上色収差の補正のために、レンズの枚数を増やすこととなり、コンバーターレンズＲＣＬの小型化が困難になるため好ましくない。

条件式（７）は、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる全ての負レンズの材料の平均アッベ数を規定した式である。屈折率が１．８０以上の高屈折領域ではアッベ数が小さくなるにつれて、部分分散比が大きくなる傾向がある。倍率色収差の二次スペクトルを抑制するには、高屈折かつ比較的高分散特性（低アッベ数）を有する材料を使用することが好ましい。しかし、条件式（７）の上限値を上回った場合および下限値を下回った場合のようにアッベ数の大きさが適切な範囲でないと、一次の色収差補正が困難になって、像面湾曲や倍率色収差の補正が困難になるため好ましくない。

条件式（８）はコンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面の曲率半径ｒｌをコンバーターレンズＲＣＬの焦点距離で規定した式である。像面ＩＰに入射する軸外光線に起因して生じる諸収差の発生を抑制するには、各軸外光線が射出瞳に対して同球心性（コンセントリック）をほぼ保ってコンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面に入射する必要がある。そのため、射出瞳位置が像面ＩＰに対して近い光学系では、最も像側のレンズ面を像側に向かって凸形状としつつ、その曲率半径を適切に設定することが重要である。

条件式（８）の上限値を上回ってコンバーターレンズＲＣＬの負の屈折力に対してコンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面の曲率半径の絶対値が大きく（曲率が小さく）なると、像面湾曲および歪曲収差の補正不足を招くため好ましくない。条件式（８）の下限値を下回ってコンバーターレンズＲＣＬの負の屈折力に対してコンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面の曲率半径の絶対値が小さく（曲率が大きく）なり、当該レンズ面の半開角が大きくなると、研磨やコーティング等の加工が困難になるため好ましくない。

条件式（９）は、コンバーターレンズＲＣＬに含まれる正レンズのうち、最も物体側の正レンズＬｐの材料の屈折率を規定した式である。条件式（９）を満たすことにより、コンバーターレンズＲＣＬの小型化、および、球面収差やコマ収差の発生を低減することができる。

条件式（９）の上限値を上回って正レンズＬｐの材料の屈折率が高くなると、レンズＬｐにおいて軸上光束に対する屈折力と軸外光束に対する屈折力の差が小さくなり、像面湾曲や倍率色収差の補正不足を招くため好ましくない。条件式（９）の下限値を下回って正レンズＬｐの材料の屈折率が低くなると、高次の球面収差やコマ収差が大きく発生し、これらの補正が困難になるため好ましくない。

条件式（１０）は、第２レンズ要素Ｌ２の焦点距離を、コンバーターレンズＲＣＬの焦点距離で規定した式である。正の屈折力の第１レンズ要素Ｌ１によって、軸外光束の主光線の角度が光軸と平行方向に近づくように屈折させ、第１レンズ要素Ｌ１の像側に負の屈折力が強い第２レンズ要素Ｌ２を配置することによって、像面湾曲を良好に補正することができる。

条件式（１０）の上限値を上回って第２レンズ要素Ｌ２の焦点距離が長くなり（焦点距離の絶対値が大きくなり）第２レンズ要素Ｌ２の屈折力が弱くなると、軸外のコマ収差を良好に補正することが困難になるため好ましくない。条件式（１０）の下限値を下回って第２レンズ要素Ｌ２の焦点距離が短くなり（焦点距離の絶対値が小さくなり）第２レンズ要素Ｌ２の屈折力が強くなり、第２レンズ要素Ｌ２から出射される軸外光束の主光線の光軸に対する角度が大きくなると、第２レンズ要素Ｌ２よりも像側に配置されるレンズの径が大きくなり、コンバーターレンズＲＣＬの小型化が困難になるため好ましくない。

条件式（１１）は、第２レンズ要素Ｌ２の物体側のレンズ面の曲率半径をコンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面の曲率半径で規定した式である。条件式（１１）は、コンバーターレンズＲＣＬの最も像側のレンズ面および第２レンズ要素Ｌ２の物体側のレンズ面の双方が、同じ方向に向かって凸形状であることを示している。条件式（１１）を満たすことによって、第１レンズ要素Ｌ１から出射された軸外光線が像面ＩＰに適切な角度で入射し、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差を良好に補正することができる。

条件式（１１）の上限値を上回って第２レンズ要素Ｌ２の物体側のレンズ面の曲率半径の絶対値が大きくなった（曲率が小さくなった）場合、像面湾曲および歪曲収差等の諸収差の補正が困難になるため好ましくない。条件式（１１）の下限値を下回って第２レンズ要素Ｌ２の物体側のレンズ面の曲率半径の絶対値が小さくなった（曲率が大きくなった）場合、像面湾曲および歪曲収差等の諸収差が過補正になるため好ましくない。

なお、条件式（３）～（１１）の数値範囲を以下のようにすることが好ましい。
１．６０＜ｎＡＰ＜１．７５ ・・・（３ａ）
１．８４＜ｎＡＮ＜２．００ ・・・（４ａ）
０．１０＜｜ｆ１／ｆａ｜＜０．３５ ・・・（５ａ）
０．０２＜｜ｆ１／ｆ｜＜０．５５ ・・・（６ａ）
３０．０＜νＡＮ＜４２．０ ・・・（７ａ）
０．０４＜ｒｌ／ｆ＜０．２８ ・・・（８ａ）
１．７８＜ｎｄ１＜１．９０ ・・・（９ａ）
０．０７＜ｆ２／ｆ＜０．８０ ・・・（１０ａ）
１．１０＜ｒａ２／ｒｌ＜３．００ ・・・（１１ａ）

条件式（３）～（１１）の数値範囲を以下のようにすることがさらに好ましい。
１．６２＜ｎＡＰ＜１．７３ ・・・（３ｂ）
１．８６＜ｎＡＮ＜１．９５ ・・・（４ｂ）
０．０３＜｜ｆ１／ｆａ｜＜０．３１ ・・・（５ｂ）
０．２７＜｜ｆ１／ｆ｜＜０．５３ ・・・（６ｂ）
３４．５＜νＡＮ＜３９．０ ・・・（７ｂ）
０．０６＜ｒｌ／ｆ＜０．２４ ・・・（８ｂ）
１．８０＜ｎｄ１＜１．８６ ・・・（９ｂ）
０．１０＜ｆ２／ｆ＜０．６０ ・・・（１０ｂ）
１．３０＜ｒａ２／ｒｌ＜２．８０ ・・・（１１ｂ）

上記条件式の少なくとも１つを満たすことで、像面湾曲や倍率色収差等の諸収差を良好に補正することによって高い光学性能を得ることができる。さらに、コンバーターレンズＲＣＬを小型に構成することが可能となる。

さらに、コンバーターレンズＲＣＬの好ましい構成について説明する。

後述する実施例１、３～６のように、第２レンズ要素Ｌ２が、物体側から像側に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズを接合した接合レンズからなることが好ましい。これにより、ペッツバール和をゼロに近づけ像面湾曲を良好に補正することができる。

第２レンズ要素Ｌ２の最も物体側のレンズ面が物体側に向かって凹形状であることが好ましい。さらに、第２レンズ要素Ｌ２の最も像側のレンズ面が、像側に向かって凹形状であることが好ましい。これにより、非点収差の発生を低減することができる。

コンバーターレンズＲＣＬの最も像側に配置されたレンズ要素（複数のレンズを接合した１つの接合レンズまたは１枚のレンズ）は、正の屈折力であることが好ましい。これにより、像面湾曲を補正しやすくなる。

さらに、コンバーターレンズＲＣＬを構成するレンズは、全て球面レンズであることが好ましい。非球面レンズを用いないことによって、コンバーターレンズＲＣＬを安価に製造することが可能となる。

次に、実施例のマスターレンズＭＬと、実施例のコンバーターレンズＲＣＬについて説明する。

［マスターレンズ］
本明細書において、マスターレンズＭＬの構成は、コンバーターレンズＲＣＬの実施例１～６に共通している。

図１は、無限遠物体に合焦時のマスターレンズＭＬの断面図であり、図２は、無限遠物体に合焦時のマスターレンズＭＬの収差図である。マスターレンズＭＬは、Ｆナンバー２．９０、半画角は３．１６度、バックフォーカス３９ｍｍである。なお、実施例に挙げたマスターレンズＭＬの構成は一例であり、像面ＩＰに結像可能な光学系であればその他の光学系であっても構わない。

［コンバーターレンズ］
次に実施例１～６のコンバーターレンズについて説明する。

［実施例１］
図３は、実施例１のコンバーターレンズＲＣＬの断面図である。図４は実施例１のコンバーターレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。

実施例１のコンバーターレンズＲＣＬにおいて、第１レンズ要素Ｌ１は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側に配置された正レンズＬｐである。また、第２レンズ要素Ｌ２は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側から２番目に配置された負レンズと該負レンズの像側に隣接して配置された正レンズとの接合レンズである。

［実施例２］
図５は、実施例２のコンバーターレンズＲＣＬの断面図である。図６は実施例２のコンバーターレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。

実施例２のコンバーターレンズＲＣＬにおいて、第１レンズ要素Ｌ１は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側に配置された負レンズと該負レンズの像側に隣接して配置された正レンズＬｐとの接合レンズである。また、第２レンズ要素Ｌ２は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側から３番目に配置された負レンズと該負レンズの像側に隣接して配置された正レンズとの接合レンズである。

［実施例３］
図７は、実施例３のコンバーターレンズＲＣＬの断面図である。図８は実施例３のコンバーターレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。

実施例３のコンバーターレンズＲＣＬにおいて、第１レンズ要素Ｌ１は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側に配置された正レンズＬｐである。また、第２レンズ要素Ｌ２は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側から数えて２～４番目に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚のレンズからなる接合レンズである。

［実施例４］
図９は、実施例４のコンバーターレンズＲＣＬの断面図である。図１０は実施例４のコンバーターレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。

実施例４のコンバーターレンズＲＣＬにおいて、第１レンズ要素Ｌ１は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側に配置された正レンズＬｐである。また、第２レンズ要素Ｌ２は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側から数えて２～４番目に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚のレンズからなる接合レンズである。

［実施例５］
図１１は、実施例５のコンバーターレンズＲＣＬの断面図である。図１２は実施例５のコンバーターレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。

実施例５のコンバーターレンズＲＣＬにおいて、第１レンズ要素Ｌ１は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側に配置された正レンズＬｐである。また、第２レンズ要素Ｌ２は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側から数えて２～４番目に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚のレンズからなる接合レンズである。

［実施例６］
図１３は、実施例６のコンバーターレンズＲＣＬの断面図である。図１４は実施例６のコンバーターレンズＲＣＬをマスターレンズＭＬの像側に配置したときの無限遠物体に合焦時の収差図である。

実施例６のコンバーターレンズＲＣＬにおいて、第１レンズ要素Ｌ１は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側に配置された正レンズＬｐである。また、第２レンズ要素Ｌ２は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側から数えて２～４番目に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズの３枚のレンズからなる接合レンズである。

上記実施例１～６のいずれも、前述の条件式（１）～（１１）を満たすことにより、コンバーターレンズＲＣＬを小型に構成しつつ高い光学性能を実現している。

［数値実施例］
前述のマスターレンズＭＬの数値実施例と、実施例１～６のコンバーターレンズＲＣＬのそれぞれに対応する数値実施例１～６を示す。

また、各数値実施例において、面番号は、物体側からの光学面の順序を示す。ｒは光学面の曲率半径（ｍｍ）、面番号ｉにおけるｄは、第ｉ番目の光学面と第ｉ＋１番目の光学面の間隔（ｍｍ）、ｎｄはｄ線における光学部材の材料の屈折率、νｄはｄ線を基準とした光学部材の材料のアッベ数である。アッベ数の定義は前述と同様、
νｄ＝（Ｎｄ－１）／（ＮＦ－ＮＣ）
である。

ＢＦはバックフォーカスを示す。なお、マスターレンズＭＬの数値実施例におけるバックフォーカスは、最も像側の面から近軸像面までの光軸上の距離を空気換算長により表記したものである。

マスターレンズＭＬの数値実施例におけるレンズ全長は、マスターレンズＭＬの最も物体側の面（第１レンズ面）からマスターレンズＭＬの最も像側の面（最終レンズ面）までの光軸上の距離にバックフォーカスを加えた長さである。コンバーターレンズＲＣＬの数値実施例におけるレンズ全長は、コンバーターレンズＲＣＬの最も物体側のレンズ面（第１レンズ面）から最も像側のレンズ面（最終レンズ面）までの光軸上の距離である。

マスターレンズＭＬとコンバーターレンズＲＣＬのレンズ間隔は、マスターレンズＭＬの最も像側の面からコンバーターレンズＲＣＬの最も物体側の面までの光軸上の距離である。マスターレンズＭＬとコンバーターレンズＲＣＬの間隔は、空気換算長で表している。

前側主点位置は最も物体側の面から前側主点までの距離であり、後側主点位置は最も像側の面から後側主点までの距離である。なお、前側主点位置および後側主点位置についての各数値は近軸量であり、符号は物体側から像側の向きを正とする。

数値実施例１～６のそれぞれにおける、前述の各条件式に用いられている物理量を［表１］に示し、前述の各条件式に対応する値を［表２］に示す。

［表２］中のＳＦａは条件式（２）における（ｒａ２＋ｒａ１）／（ｒａ２－ｒａ１）の値を意味する。

［マスターレンズ］－コンバーターレンズの数値実施例１～６共通－
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd θgF
1 147.291 15.31 1.59522 67.74 0.5442
2 497.553 135.95
3 93.917 15.46 1.43700 95.10 0.5326
4 -169.659 1.50 1.80610 33.27 0.5881
5 85.058 2.78
6 81.980 11.17 1.43700 95.10 0.5326
7 ∞ 30.12
8 64.700 7.23 1.89286 20.36 0.6393
9 117.746 0.20
10 53.244 2.00 1.83400 37.16 0.5776
11 34.348 8.98 1.43700 95.10 0.5326
12 71.295 7.95
13(絞り) ∞ 5.00
14 -424.241 1.60 1.61800 63.40 0.5395
15 56.377 38.46
16 192.506 1.40 1.89286 20.36 0.6393
17 120.766 4.96 1.51742 52.43 0.5564
18 -71.885 1.00
19 61.529 4.26 1.80610 33.27 0.5881
20 -244.681 1.20 1.53775 74.70 0.5392
21 29.916 6.46
22 -88.814 1.20 1.72916 54.68 0.5444
23 62.251 2.54
24 94.888 4.00 1.65412 39.68 0.5737
25 -343.957 6.25
26 45.503 9.29 1.64769 33.79 0.5938
27 -81.900 1.70 1.80810 22.76 0.6307
28 81.305 6.55
29 64.484 5.47 1.56732 42.82 0.5731
30 294.428 39.00
像面 ∞

各種データ
焦点距離 392.00
Fナンバー 2.90
半画角（度） 3.16
像高 21.64
レンズ全長 379.01
BF 39.00

［コンバーターレンズ］
［数値実施例１］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 800.000 3.97 1.85478 24.8
2 -64.600 5.05
3 -41.053 1.50 1.88300 40.8
4 109.415 7.84 1.53172 48.8
5 -33.368 0.67
6 -43.314 1.50 1.90043 37.4
7 176.343 10.11 1.51742 52.4
8 -22.583 1.60 1.90043 37.4
9 -125.408 2.17
10 -84.365 7.82 1.63980 34.5
11 -30.377

各種データ
焦点距離 -152.43
レンズ全長 42.24
前側主点位置 -10.55
後側主点位置 -50.64
横倍率 1.400

マスターレンズと数値実施例１のコンバーターレンズの間隔： 6.00

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 364.337 1.50 1.90043 37.4
2 75.135 4.30 1.85478 24.8
3 -108.452 3.59
4 -81.339 1.50 1.90043 37.4
5 45.855 8.57 1.62004 36.3
6 -31.329 3.00
7 -24.851 1.50 2.05090 26.9
8 -202.363 5.73
9 -99.050 1.70 1.90043 37.4
10 252.137 11.91 1.67300 38.3
11 -29.905

各種データ
焦点距離 -379.68
レンズ全長 43.29
前側主点位置 -75.48
後側主点位置-141.87
横倍率 1.400

マスターレンズと数値実施例２のコンバーターレンズの間隔 6.00

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd vd
1 ∞ 3.32 1.85478 24.8
2 -58.256 3.22
3 -56.595 1.30 1.77250 49.6
4 68.517 6.43 1.60342 38.0
5 -42.322 1.30 2.00100 29.1
6 -351.582 3.55
7 -61.010 9.54 1.51742 52.4
8 -20.182 1.65 1.95375 32.3
9 -73.911 2.85
10 -70.983 7.36 1.63980 34.5
11 -28.545

各種データ
焦点距離 -204.04
レンズ全長 -232.83
レンズ全長 40.52
前側主点位置 -25.29
後側主点位置 -69.31
横倍率 1.400

マスターレンズと数値実施例３のコンバーターレンズの間隔：6.00

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 159.417 3.91 1.80518 25.5
2 -68.675 3.95
3 -50.952 1.20 1.90043 37.4
4 16.198 9.93 1.66565 35.6
5 -32.188 1.20 1.83481 42.7
6 37.352 0.46
7 31.866 5.03 1.72047 34.7
8 -260.827 5.20
9 -75.715 1.50 1.91082 35.3
10 30.495 10.24 1.67300 38.3
11 -41.863 1.60 2.05090 26.9
12 -917.130 1.18
13 544.949 12.25 1.54814 45.8
14 -26.693

各種データ
焦点距離 -115.57
レンズ全長 57.65
前側主点位置 -24.78
後側主点位置-102.30
横倍率 2.000

マスターレンズと数値実施例４のコンバーターレンズの間隔 6.00

［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 230.983 3.76 1.80518 25.5
2 -61.821 4.05
3 -47.109 1.20 1.90043 37.4
4 16.833 11.39 1.62004 36.3
5 -28.332 1.20 1.81600 46.6
6 54.014 0.30
7 33.307 5.48 1.72047 34.7
8 -288.920 5.02
9 -100.495 1.50 1.88300 40.8
10 29.178 12.81 1.60342 38.0
11 -42.699 0.00
12 -42.699 1.80 1.89286 20.4
13 449.449 11.49 1.56732 42.8
14 -27.219

各種データ
焦点距離 -126.12
レンズ全長 59.99
前側主点位置 -30.06
後側主点位置-113.01
横倍率 2.000

マスターレンズと数値実施例５のコンバーターレンズの間隔： 6.00

［数値実施例６］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 102.255 3.69 1.80518 25.5
2 -76.294 3.24
3 -61.063 1.20 1.90043 37.4
4 16.888 10.64 1.60342 38.0
5 -34.524 1.20 1.81600 46.6
6 37.047 0.46
7 26.804 6.35 1.66565 35.6
8 -95.813 3.46
9 -35.439 1.50 1.90043 37.4
10 26.155 13.21 1.66565 35.6
11 -37.965 0.25
12 -56.043 1.80 1.92286 20.9
13 1008.919 12.42 1.51742 52.4
14 -26.712

焦点距離 -133.43
レンズ全長 59.42
前側主点位置 -33.72
後側主点位置-120.50
横倍率 2.000

マスターレンズと数値実施例６のコンバーターレンズの間隔： 6.00

［撮像装置の実施例］
図１０は、撮像装置（デジタルカメラ）１０の構成を示す図である。図１０（ａ）は斜視図であり、図１０（ｂ）は側面図である。撮像装置１０は、カメラ本体１３と、マスターレンズＭＬと、上述した実施例１乃至６のいずれかと同様であるコンバーターレンズＲＣＬと、マスターレンズＭＬおよびコンバーターレンズＲＣＬとによって形成される像を光電変換する受光素子（撮像素子）１２を備える。受光素子１２としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いることができる。マスターレンズＭＬおよびコンバーターレンズＲＣＬは、カメラ本体１３に対して一体に構成されていても良いし、それぞれがカメラ本体１３に対して着脱可能に構成されていても良い。マスターレンズＭＬとコンバーターレンズＲＣＬがカメラ本体１３と一体に構成されている場合、コンバーターレンズＲＣＬは光軸上に挿脱可能に構成される。

［交換レンズの実施例］
本発明は、マスターレンズＭＬとコンバーターレンズＲＣＬが同一の鏡筒内に構成され、撮像装置に対して着脱可能な交換レンズにも適用されうる。当該マスターレンズＭＬは、単焦点レンズでもよいしズームレンズでもよい。この場合、コンバーターレンズＲＣＬは光軸上に挿脱可能に構成される。操作部材やユーザインターフェースを介してユーザから指示されることに応じて、コンバーターレンズＲＣＬが光軸上または光軸外に配置される。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

ＲＣＬ コンバーターレンズ
ＭＬ マスターレンズ
Ｌ１ 第１レンズ要素
Ｌ２ 第２レンズ要素

Claims (16)

1. 負の屈折力を有し、マスターレンズの像側に配置されることで、全系の焦点距離を前記マスターレンズ単独の焦点距離よりも長くするコンバーターレンズであって、
   前記コンバーターレンズの最も物体側に配置された第１レンズ要素と、
   該第１レンズ要素の像側に空間を介して隣接して配置された第２レンズ要素とを有し、
   前記コンバーターレンズの焦点距離をｆ、前記第１レンズ要素の像側のレンズ面を構成する材料のｄ線における屈折率をｎａ１、前記第２レンズ要素の物体側のレンズ面を構成する材料のｄ線における屈折率をｎａ２、前記第１レンズ要素の像側のレンズ面の曲率半径をｒａ１、前記第２レンズ要素の物体側のレンズ面の曲率半径をｒａ２、前記第１レンズ要素の焦点距離をｆ１とし、
   前記第１レンズ要素と前記第２レンズ要素との間の空間の焦点距離ｆａを、
   ｆａ＝１／［｛（１／ｒａ１）×（１－ｎａ１）／ｎａ２｝－｛（１／ｒａ２）×（１－ｎａ２）／ｎａ２｝］
   と表すとき、
   １．４５＜｜ｆａ／ｆ｜＜８．５５
   －８０．０＜（ｒａ２＋ｒａ１）／（ｒａ２－ｒａ１）＜－２．００
   ０．１５＜｜ｆ１／ｆ｜≦０．５２０
   なる条件式を満たすことを特徴とするコンバーターレンズ。
2. 前記コンバーターレンズは少なくとも１枚の正レンズを有し、
   前記コンバーターレンズに含まれる全ての正レンズの材料のｄ線における平均屈折率をｎＡＰとするとき、
   １．５８＜ｎＡＰ＜１．８０
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のコンバーターレンズ。
3. 前記コンバーターレンズは少なくとも１枚の負レンズを有し、
   前記コンバーターレンズに含まれる全ての負レンズの材料のｄ線における平均屈折率をｎＡＮとするとき、
   １．８０＜ｎＡＮ＜２．２０
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のコンバーターレンズ。
4. 前記第１レンズ要素の焦点距離をｆ１とするとき、
   ０．０１＜｜ｆ１／ｆａ｜＜０．４０
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
5. 前記コンバーターレンズは少なくとも１枚の負レンズを有し、
   前記コンバーターレンズに含まれる全ての負レンズの材料のｄ線を基準とした平均アッベ数をνＡＮとするとき、
   ２６．０＜νＡＮ＜４５．０
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
6. 前記コンバーターレンズの最も像側のレンズ面は像側に向かって凸形状であり、当該レンズ面の曲率半径をｒｌとするとき、
   ０．０２＜ｒｌ／ｆ＜０．３２
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
7. 前記コンバーターレンズは少なくとも１枚の正レンズを有し、
   前記コンバーターレンズに含まれる全ての正レンズのうち、最も物体側に配置された正レンズの材料のｄ線における屈折率をｎｄ１とするとき、
   １．７５＜ｎｄ１＜２．００
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
8. 前記第１レンズ要素は正の屈折力を有し、前記第２レンズ要素は負の屈折力を有し、
   前記第２レンズ要素の焦点距離をｆ２とするとき、
   ０．０４＜ｆ２／ｆ＜１．１０
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
9. 前記コンバーターレンズの最も像側のレンズの像側のレンズ面の曲率半径をｒｌとするとき、
   １．００＜ｒａ２／ｒｌ＜３．４０
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
10. 前記第２レンズ要素は、物体側から像側に順に配置された、負レンズ、正レンズ、負レンズを接合した接合レンズからなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
11. 前記第２レンズ要素の物体側のレンズ面は、物体側に向かって凹形状であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
12. 前記第２レンズ要素の像側のレンズ面は、像側に向かって凹形状であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
13. 前記コンバーターレンズの最も像側に配置されたレンズ要素は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
14. 前記コンバーターレンズを構成するレンズは、全て球面レンズであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のコンバーターレンズ。
15. マスターレンズと、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のコンバーターレンズを有することを特徴とする交換レンズ。
16. マスターレンズと、
    請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のコンバーターレンズと、
    該コンバーターレンズによって形成された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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