JPH0713074A

JPH0713074A - ワイドコンバータレンズ

Info

Publication number: JPH0713074A
Application number: JP15059093A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Takada; 高田勝啓
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】ズームレンズ等の前に装着することによって
簡便に広い画角を得ることができ、しかも、全てのズー
ム位置に対して撮像素子の高密度化に十分対応する光学
性能を達成するワイドコンバータレンズ。【構成】負の屈折力を有する前群Ｇｆと正の屈折力を
有する後群Ｇｒとからなり、全体でアフォーカル系とな
るワイドコンバータレンズであって、前群Ｇｆは、物体
側と比較してより強い屈折力の面を像側に向けた負レン
ズからなる第１レンズ群Ｌ１と、少なくとも１枚の正レ
ンズからなる第２レンズ群Ｌ２と、少なくとも１枚の負
レンズからなる第３レンズ群Ｌ３とからなり、後群Ｇｒ
は、少なくとも１枚の正レンズからなり、第１レンズ群
Ｌ１、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離、第１レンズ群Ｌ１
の最も物体側の面の曲率半径に関する条件を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイドコンバータレン
ズに関し、特に、ビデオカメラやスチルビデオカメラ用
の対物レンズの物体側に装着して、撮影画角を拡げる作
用を有する高性能なワイドコンバータレンズに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子を用いたカメラに装着する
対物レンズとしては、大きな変倍比を持つズームレンズ
が一般的であり、撮像素子の小型化に伴ってさらに高い
光学性能が必要である。このような要求を満たすレンズ
としては、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折
力を持ち光軸に沿って前後に移動して変倍を行う第２レ
ンズ群と、負の屈折力を持ち変倍に伴う像面位置の変動
を補正する第３レンズ群と、正の屈折力を持つ第４レン
ズ群とからなる４群ズームレンズや、このようなズーム
レンズの第３レンズ群を正の屈折力として変倍に際して
固定とし、第４レンズ群を像面位置の変動を補正する作
用と結像作用さらにはフォーカシング作用のレンズ群と
することにより、小型化を達成したズームレンズがよく
知られている。

【０００３】ところで、固体撮像素子を用いたカメラに
装着する対物レンズは、撮像素子の画素ピッチにより、
要求される光学性能が決まるが、近年、撮像素子はその
大きさに対する画素数が極めて増大し、高密度化が図ら
れており、例えばハイビジョン光学系のように、撮影レ
ンズに要求される光学性能はさらに高いものとなってい
る。

【０００４】また、近年は、映像を鑑賞する際に豊かな
臨場感を得るために、従来のアスペクト比よりも横方向
に長いアスペクト比の映像を指向する傾向にあり、従来
より広画角なレンズに対する要求が強くなっている。

【０００５】前述のズームタイプでは、変倍に伴って広
角端では負・正のレトロフォーカスタイプとなり、広画
角化に有利なパワー配置となるが、大きな変倍比とも相
まって広角端で画角６０°を越える広画角を達成するこ
とは極めて困難であり、例えば、特開平１−１２６６１
４号に開示されているレンズ系のように、複雑な５群構
成とした例や、特開平４−９５９１１号に開示されてい
るレンズ系のように、非球面を使用することにより目的
を達成している。

【０００６】そこで、広角化に有利なタイプとしては、
第１レンズ群を負の屈折力としたレンズタイプが考えら
れ、特開昭６２−８９９２６号に開示されているよう
に、負の屈折力を持つ第１レンズ群と、正の屈折力を持
つ第２レンズ群と、負の屈折力を持つ第３レンズ群と、
正の屈折力を持つ第４レンズ群との４群構成としたレン
ズ系が知られているが、３倍ないし４倍程度の変倍比の
ズームレンズがほとんどであり、十分な変倍比を達成し
ているとは言えない。また、特開昭６２−１５３９１３
号に開示されているレンズ系のように、正・負・負・正
の４群構成のズームレンズの物体側に負レンズ群を配置
して、第２群ないし第４群を可動としたレンズ系や、さ
らに複雑な構成としたレンズ系が知られているが、群構
成が極めて複雑である。

【０００７】このように、広画角かつ高変倍な高性能ズ
ームレンズは、構成、機構が複雑になり、特に近年の撮
像素子の高密度化に対応させるには、レンズ系が極めて
大型化し、好ましくない。

【０００８】そこで、より簡便に広画角を得る手段とし
て、特開昭５９−２０４８１７号や特開昭６３−２５３
３１９号、特開平３−１２７００７号等に開示されてい
るように、マスターレンズの物体側に装着し画角を拡げ
るワイドコンバータレンズが考えられる。ワイドコンバ
ータレンズは、マスターレンズがズームレンズである場
合にはズーミング機構に無関係であるため、機構を複雑
化することなく広角化が可能であるが、逆に、ズーミン
グに関して可動群が少ないために、全てのズーム位置に
対して高い光学性能を得ることは困難である。従来の例
では、特開昭６３−２５３３１９号はマスターレンズが
単焦点レンズであるため、ズームレンズをマスターレン
ズとする場合には、全てのズーム位置で十分な光学性能
を得ることは難しい。また、特開昭５９−２０４８１７
号や特開平３−１２７００７号では、ハイビジョン光学
系のような近年の撮像素子の高密度化に十分対応する光
学性能が得られていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、ズームレンズ等のマスターレンズの前に装着するこ
とによって簡便に広い画角を得ることができ、しかも、
全てのズーム位置に対して撮像素子の高密度化に十分対
応する光学性能を達成するワイドコンバータレンズを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のワイドコンバータレンズは、物体側から順に、負の
屈折力を有する前群と正の屈折力を有する後群との２つ
のレンズ群からなり、全体でアフォーカル系となるワイ
ドコンバータレンズにおいて、前記前群は、物体側から
順に、物体側と比較してより強い屈折力の面を像側に向
けた負レンズからなる第１レンズ群と、少なくとも１枚
の正レンズからなる第２レンズ群と、少なくとも１枚の
負レンズからなる第３レンズ群とからなり、前記後群
は、少なくとも１枚の正レンズからなり、次の条件を満
足することを特徴とするものである。（１）０．７＜｜ｆ₃／ｆ_F｜＜３．０（２）０．２＜｜ｆ₁／ｆ₃｜＜２．０（３）１．０＜｜ｒ₁／ｆ_F｜ただし、ｆ₁、ｆ₃はそれぞれ前記第１レンズ群、第３
レンズ群の焦点距離、ｆ_Fは前記前群の焦点距離、ｒ₁
は前記第１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径であ
る。

【００１１】

【作用】以下、上記の構成をとる理由及び各条件式につ
いて説明する。一般に、ワイドコンバータレンズは、軸
上物点から出された光束を拡げてマスターレンズに導く
必要性から、負・正のレトロフォーカスタイプをとり、
かつ、全系でアフォーカルな構成が採用される。このと
き、アフォーカル倍率を小さくしようとすると、物体側
に位置する負レンズ群の前群と、像側に位置する正レン
ズ群の後群のそれぞれの屈折力を強める必要が生じ、各
レンズ群を単レンズで構成すると収差の発生量が増大し
補正が困難となる。特に広角端で軸外光線の光線高が高
くなり、広角端での負の歪曲収差が大きくなるため、前
群に正の屈折力を配置し、正の歪曲収差を発生させるこ
とによって補正することが望ましく、さらに、収差の発
生を極力抑えて前群全体で一定以上の負の屈折力を保持
するためには、負の屈折力を２つ以上の負レンズに分散
させることが望ましい。このとき、負・負・正の構成で
は、広角端での軸外光線高及び望遠端での軸上光線高が
高くなりすぎるため、ワイドコンバータレンズが大口径
化する。そこで、前群は負・正・負の構成とすることが
望ましい。

【００１２】さらに、前群の最も物体側の負レンズは、
屈折力の強い面を物体側に向けると、広角端における歪
曲収差が極めて大きくなり、好ましくない。そこで、前
群は、物体側から順に、物体側と比較してより強い屈折
力の面を像側に向けた負レンズからなる第１レンズ群
と、少なくとも１枚の正レンズからなる第２レンズ群
と、少なくとも１枚の負レンズからなる第３レンズ群と
で構成することが望ましい。

【００１３】次に、各条件式について説明する。条件式
（１）及び条件式（２）は、前群における負の屈折力の
配分を規定した式である。条件式（１）は、第３レンズ
群と前群との屈折力比を規定した式であり、その下限の
０．７を越えて小さな値を持つと、第３レンズ群の屈折
力が強くなりすぎ、特に広角端での非点収差が悪化し、
軸外性能が劣化する。逆に、その上限の３．０を越えて
大きな値を持つと、第３レンズ群の屈折力が小さくなり
すぎ、第１レンズ群の屈折力が大きくなるため、第１レ
ンズ群で発生する歪曲収差が悪化すると共に、高次のコ
マ収差や望遠端での非点収差の劣化を招く。条件式
（１）を満足しても、条件式（２）の下限の０．２を越
えて小さな値を持つと、第１レンズ群に負の屈折力が偏
るために、非点収差の劣化及び高次のコマ収差の劣化に
より、特に広角端での軸外性能が悪化する。逆に、その
上限の２．０を越えて大きな値を持つと、第３レンズ群
に負の屈折力が偏るために、入射瞳位置が遠くなり、レ
ンズ外径の大型化を招き、好ましくない。

【００１４】条件式（３）は、第１レンズ群の形状を規
定するために、第１レンズ群の物体側の面の曲率半径に
関するものである。条件式（３）の下限の１．０を越え
て小さな値を持つと、ｒ₁＜０のときは、第１レンズ群
の物体側の面の負の屈折力が強くなり、広角端における
歪曲収差が極めて大きな値となり、好ましくない。ま
た、ｒ₁＞０のときは、歪曲収差の点では有利となるも
のの、中間焦点距離から望遠端にかけての像面湾曲、特
にメリディオナル像面の変動が大きくなってしまう。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明のワイドコンバータレンズの
実施例１〜３について説明する。実施例１のワイドコン
バータレンズは図１に断面を示す構成のものであり、そ
のレンズデータは後記する。このワイドコンバータレン
ズの前群Ｇｆは、物体側から順に、屈折力の強い側の面
を像側に向けた両凹レンズの第１レンズ群Ｌ１、像側に
正の屈折力を向けた正メニスカスレンズの第２レンズ群
Ｌ２、両凹レンズと物体側に負の屈折力を向けた負メニ
スカスレンズの２枚の負レンズからなる第３レンズ群Ｌ
３から構成され、後群Ｇｒは屈折力の強い側の面を像側
に向けた両凸レンズから構成されている。本実施例で
は、第２レンズ群Ｌ２を像側に正の屈折力を向けた正メ
ニスカスレンズとすることにより、軸上光束が極度に強
く屈折させられることを防いでいるため、特に軸上光線
高の高い望遠端における性能の劣化を小さくしている。
本実施例のワイドコンバータレンズをマスターレンズＭ
として後記のレンズデータを有し広角端にあるズームレ
ンズに装着したときのレンズ断面図を図２に示す。

【００１６】実施例２のワイドコンバータレンズは図３
に断面を示す構成のものであり、そのレンズデータは後
記する。このワイドコンバータレンズの前群Ｇｆは、物
体側から順に、像側に負の屈折力を向けた負メニスカス
レンズの第１レンズ群Ｌ１、物体側に正の屈折力を向け
た正メニスカスレンズの第２レンズ群Ｌ２、両凹レンズ
と像側に負の屈折力を向けた負メニスカスレンズの２枚
の負レンズからなる第３レンズ群Ｌ３から構成され、後
群Ｇｒは両凸レンズから構成されている。本実施例で
は、第２レンズ群Ｌ２を物体側に正の屈折力を向けた正
メニスカスレンズとすることにより、特に広角端での軸
外光線が極度に強く屈折させられることを防いでいるた
め、広角端での歪曲収差及び像面湾曲が良好に補正され
ている。

【００１７】実施例３のワイドコンバータレンズは図４
に断面を示す構成のものであり、そのレンズデータは後
記する。このワイドコンバータレンズの前群Ｇｆは、物
体側から順に、像側に負の屈折力を向けた負メニスカス
レンズの第１レンズ群Ｌ１、両凸レンズの第２レンズ群
Ｌ２、物体側に負の屈折力を向けた負メニスカスレンズ
の第３レンズ群Ｌ３から構成され、後群は像側に正の屈
折力を向けた正メニスカスレンズから構成されている。
実施例１及び実施例２が５枚で構成されているのに対
し、この実施例は４枚のレンズで構成しているため、レ
ンズ全長及び有効径を小さく保つことに成功している。
さらに、第２レンズ群Ｌ２を両凸レンズとしているた
め、実施例１と実施例２の中間の性能を実現しており、
第２レンズ群Ｌ２の形状によって広角端から望遠端にか
けての収差補正のウエイトを決定することができる。

【００１８】以下に、上記実施例１〜３のワイドコンバ
ータレンズのレンズデータ及び各実施例を装着するマス
ターレンズの１例のレンズデータを示すが、記号は、上
記の外、ワイドコンバータレンズについては、ｆはマス
ターレンズに装着したときの全系の焦点距離、Ｆ_NOはマ
スターレンズに装着したときのＦナンバー、２ωはマス
ターレンズに装着したときの画角であり、ｒ₁、ｒ₂…
は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間
の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レンズのｄ線の屈折率、
ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ数である。なお、最後
のレンズ面間の間隔は、マスターレンズに装着したとき
のワイドコンバータレンズ最終面からマスターレンズの
第１面の間の間隔を示す。また、マスターレンズについ
ては、ｆは全系の焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、２ωは
画角であり、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、ｄ
₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各レ
ンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッベ
数である。

【００１９】実施例１ｆ＝ 6.306 〜 17.857 〜 50.415 Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0 ２ω＝ 67.424 〜 24.996 〜 8.920 ° ｒ₁= -375.7988 ｄ₁= 3.0000 ｎ_d1 =1.64000 ν_d1 =60.09 ｒ₂= 96.8164 ｄ₂=12.8461 ｒ₃= -335.4307 ｄ₃=10.3599 ｎ_d2 =1.66680 ν_d2 =33.04 ｒ₄= -87.4573 ｄ₄= 9.4627 ｒ₅= -412.3580 ｄ₅= 3.1702 ｎ_d3 =1.72916 ν_d3 =54.68 ｒ₆= 1332.9857 ｄ₆=11.5044 ｒ₇= -50.5349 ｄ₇= 6.4595 ｎ_d4 =1.59270 ν_d4 =35.45 ｒ₈= -105.3614 ｄ₈= 4.1591 ｒ₉= 1157.8214 ｄ₉= 8.0334 ｎ_d5 =1.56907 ν_d5 =71.30 ｒ₁₀= -74.9267 ｄ₁₀= 1.5363 ｜ｆ₃／ｆ_F｜＝1.392 ｜ｆ₁／ｆ₃｜＝0.993 ｜ｒ₁／ｆ_F｜＝4.328 。

【００２０】実施例２ｆ＝ 6.319 〜 17.891 〜 50.511 Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0 ２ω＝ 68.056 〜 25.212 〜 8.918 ° ｒ₁= 189.9161 ｄ₁= 3.0000 ｎ_d1 =1.67000 ν_d1 =57.33 ｒ₂= 46.5204 ｄ₂=20.3515 ｒ₃= 56.4047 ｄ₃= 4.4999 ｎ_d2 =1.75000 ν_d2 =25.14 ｒ₄= 71.7230 ｄ₄=11.5263 ｒ₅= -205.2844 ｄ₅= 3.0000 ｎ_d3 =1.65830 ν_d3 =57.33 ｒ₆= 211.7764 ｄ₆= 0.1000 ｒ₇= 76.0319 ｄ₇=11.0295 ｎ_d4 =1.80835 ν_d4 =22.62 ｒ₈= 63.8631 ｄ₈= 2.2422 ｒ₉= 86.4891 ｄ₉=12.0878 ｎ_d5 =1.56907 ν_d5 =71.30 ｒ₁₀= -88.0947 ｄ₁₀=14.5511 ｜ｆ₃／ｆ_F｜＝2.254 ｜ｆ₁／ｆ₃｜＝0.745 ｜ｒ₁／ｆ_F｜＝3.440 。

【００２１】実施例３ｆ＝ 6.305 〜 17.852 〜 50.403 Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0 ２ω＝ 67.202 〜 25.104 〜 8.942 ° ｒ₁= 961.1090 ｄ₁= 2.9969 ｎ_d1 =1.72916 ν_d1 =54.68 ｒ₂= 40.2683 ｄ₂= 9.0792 ｒ₃= 70.4525 ｄ₃=14.3537 ｎ_d2 =1.61310 ν_d2 =44.36 ｒ₄= -101.3555 ｄ₄= 7.1539 ｒ₅= -87.5534 ｄ₅=12.3822 ｎ_d3 =1.68893 ν_d3 =31.08 ｒ₆= -320.8848 ｄ₆= 6.5704 ｒ₇= -60.4024 ｄ₇= 7.6971 ｎ_d4 =1.56907 ν_d4 =71.30 ｒ₈= -42.1600 ｄ₈= 0.9991 ｜ｆ₃／ｆ_F｜＝1.199 ｜ｆ₁／ｆ₃｜＝0.323 ｜ｒ₁／ｆ_F｜＝6.451 。

【００２２】（マスターレンズ）ｆ＝ 9.003 〜 25.492 〜 71.971 Ｆ_NO＝ 2.0 〜 2.0 〜 2.0 ２ω＝ 49.948 〜 17.642 〜 6.254 ° ｒ₁= 214.6492 ｄ₁= 2.0000 ｎ_d1 =1.83350 ν_d1 =21.00 ｒ₂= 113.0438 ｄ₂= 5.3000 ｎ_d2 =1.49700 ν_d2 =81.61 ｒ₃= -292.9631 ｄ₃= 0.1000 ｒ₄= 69.7853 ｄ₄= 5.0000 ｎ_d3 =1.43875 ν_d3 =94.97 ｒ₅= 708.8696 ｄ₅= 0.1000 ｒ₆= 50.0471 ｄ₆= 4.2300 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97 ｒ₇= 122.1518 ｄ₇=(可変) ｒ₈= 58.2294 ｄ₈= 1.2000 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₉= 15.4000 ｄ₉= 5.2784 ｒ₁₀= -40.5979 ｄ₁₀= 1.0000 ｎ_d6 =1.61800 ν_d6 =63.38 ｒ₁₁= 98.4973 ｄ₁₁= 0.1000 ｒ₁₂= 28.7904 ｄ₁₂= 2.3000 ｎ_d7 =1.83350 ν_d7 =21.00 ｒ₁₃= 195.0991 ｄ₁₃= 1.6170 ｒ₁₄= -32.0483 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d8 =1.72916 ν_d8 =54.68 ｒ₁₅= 1284.2129 ｄ₁₅=(可変) ｒ₁₆= -17.9064 ｄ₁₆= 1.2000 ｎ_d9 =1.48749 ν_d9 =70.20 ｒ₁₇= 1249.1440 ｄ₁₇= 0.1000 ｒ₁₈= 22.5533 ｄ₁₈= 4.2041 ｎ_d10=1.78590 ν_d10=44.18 ｒ₁₉= -46.4740 ｄ₁₉= 1.2000 ｎ_d11=1.72916 ν_d11=54.68 ｒ₂₀= 21.2975 ｄ₂₀=(可変) ｒ₂₁= ∞（絞り）ｄ₂₁= 1.5000 ｒ₂₂= 208.7578 ｄ₂₂= 3.1994 ｎ_d12=1.60311 ν_d12=60.70 ｒ₂₃= -19.6235 ｄ₂₃= 0.1000 ｒ₂₄= 26.3003 ｄ₂₄= 2.9996 ｎ_d13=1.60311 ν_d13=60.70 ｒ₂₅= -1108.9644 ｄ₂₅= 1.4438 ｒ₂₆= -19.4039 ｄ₂₆= 1.0000 ｎ_d14=1.80518 ν_d14=25.43 ｒ₂₇= -51.1011 ｄ₂₇=10.5712 ｒ₂₈= -116.8701 ｄ₂₈= 2.6008 ｎ_d15=1.60311 ν_d15=60.70 ｒ₂₉= -23.0163 ｄ₂₉= 0.1000 ｒ₃₀= 26.6785 ｄ₃₀= 1.0000 ｎ_d16=1.87400 ν_d16=35.26 ｒ₃₁= 13.4925 ｄ₃₁= 3.8121 ｎ_d17=1.56907 ν_d17=71.30 ｒ₃₂= -374.3053

【００２３】以上に示した例のマスターレンズに実施例
１〜３のワイドコンバータレンズを装着したとき、及
び、マスターレンズの広角端（ａ）、中間焦点距離
（ｂ）、望遠端（ｃ）における球面収差、非点収差、歪
曲収差、倍率色収差を表す収差図をそれぞれ図５〜図８
に示す。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、ズームレンズ等のマス
ターレンズ前に装着することによって簡便に広い画角を
得ることができ、しかも、全てのズーム位置に対して撮
像素子の高密度化に十分対応する光学性能を達成するワ
イドコンバータレンズを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のワイドコンバータレンズの
断面図である。

【図２】実施例１のワイドコンバータレンズをマスター
レンズに装着したときのレンズ断面図である。

【図３】実施例２のワイドコンバータレンズの断面図で
ある。

【図４】実施例３のワイドコンバータレンズの断面図で
ある。

【図５】実施例１のレンズをマスターレンズに装着した
ときの収差図である。

【図６】実施例２のレンズをマスターレンズに装着した
ときの収差図である。

【図７】実施例３のレンズをマスターレンズに装着した
ときの収差図である。

【図８】マスターレンズの収差図である。

【符号の説明】

Ｇｆ…前群Ｇｒ…後群Ｌ１…第１レンズ群Ｌ２…第２レンズ群Ｌ３…第３レンズ群Ｍ …マスターレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、負の屈折力を有する前
群と正の屈折力を有する後群との２つのレンズ群からな
り、全体でアフォーカル系となるワイドコンバータレン
ズにおいて、前記前群は、物体側から順に、物体側と比
較してより強い屈折力の面を像側に向けた負レンズから
なる第１レンズ群と、少なくとも１枚の正レンズからな
る第２レンズ群と、少なくとも１枚の負レンズからなる
第３レンズ群とからなり、前記後群は、少なくとも１枚
の正レンズからなり、次の条件を満足することを特徴と
するワイドコンバータレンズ：（１）０．７＜｜ｆ₃／ｆ_F｜＜３．０（２）０．２＜｜ｆ₁／ｆ₃｜＜２．０（３）１．０＜｜ｒ₁／ｆ_F｜ただし、ｆ₁、ｆ₃はそれぞれ前記第１レンズ群、第３
レンズ群の焦点距離、ｆ_Fは前記前群の焦点距離、ｒ₁
は前記第１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径であ
る。