JPH07199067A

JPH07199067A - 撮像サイズ変換光学系

Info

Publication number: JPH07199067A
Application number: JP5353457A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sekine; 淳関根; Goji Suzuki; 剛司鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】本来対応すべき撮像素子とサイズの異なる撮
像素子を搭載したカメラに装着しても画角が変化せず、
しかも小型軽量で明るい撮像サイズ変換光学系を提供す
る。【構成】撮影レンズ（Ｇ１乃至Ｇ５）と、該撮影レン
ズの光路中に着脱自在に装着可能な変換レンズ群（Ｇ
６）とを備え、該変換レンズ群を前記撮影レンズの光路
中に装着することによって前記撮影レンズの像面サイズ
を変化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像サイズ変換光学系に
関し、たとえばビデオカメラ、銀塩フィルムカメラ等の
結像光学系に適用可能な撮影レンズであって撮像サイズ
を変換することのできる光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等に使用されている
固体撮像素子は、カメラ全体の小型化および固体撮像素
子の歩留まり（スループット）向上のため、そのサイズ
が年々小さくなる傾向にある。高画質があまり要求され
ない民生用ビデオカメラでは、１／３インチサイズの固
体撮像素子が主流であり、最近では１／４インチサイズ
の固体撮像素子も開発されている。

【０００３】高画質が要求される放送用ビデオカメラお
よび業務用ビデオカメラでは、未だに２／３インチサイ
ズの固体撮像素子および１／２インチサイズの固体撮像
素子が主流である。そして、最も高画質が要求されるハ
イビジョン用ビデオカメラに至っては、未だに１インチ
サイズの固体撮像素子が主流である。上述のように、様
々な用途に応じて様々なサイズの固体撮像素子を搭載し
たカメラが存在し、固体撮像素子の様々なサイズに対応
した専用の撮影レンズが存在している。

【０００４】したがって、たとえば２／３インチ撮像素
子用撮影レンズを１／２インチ撮像素子搭載ビデオカメ
ラに装着すると、２／３インチ用撮影レンズの結像領域
が１／２インチ撮像素子の撮影領域を完全にカバーして
いるのでケラレは生じない。しかしながら、逆に１／２
インチ撮像素子の撮像領域が２／３インチ用撮影レンズ
の結像領域をカバーしないため、撮影領域が望遠側にシ
フトする現象が生じる。

【０００５】つまり、カメラレンズの運用効率を上げる
ために、大きい撮像素子用の撮影レンズを小さい撮像素
子を搭載したカメラにも使用してレンズの共用を図る
と、撮影領域が望遠側にシフトして広角側が不足してし
まう。この課題を解決するために、本出願人による特開
昭６３−２７６０１２号公報には、撮影レンズとカメラ
との間に再結像光学系を入れるという方法が開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示の従来の方法では、撮影レンズの結像面と撮像
素子面とを共役な関係にするための結像レンズおよび像
の反転を防ぐためのプリズム系が必要になる。その結
果、光学系が非常に大きく且つ重くなってしまうという
不都合があった。また、像の反転を防ぐためのプリズム
の大きさが制約されるため、光学系を明るくすることが
できないという不都合があった。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、本来対応すべき撮像素子とサイズの異なる撮
像素子を搭載したカメラに装着しても画角が変化せず、
しかも小型軽量で明るい撮像サイズ変換光学系を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、撮影レンズと、該撮影レンズの
光路中に着脱自在に装着可能な変換レンズ群とを備え、
該変換レンズ群を前記撮影レンズの光路中に装着するこ
とによって前記撮影レンズの像面サイズを変化させるこ
とを特徴とする撮像サイズ変換光学系を提供する。

【０００９】本発明の好ましい態様によれば、前記変換
レンズ群は、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を備えたほぼアフォーカ
ルな光学系である。また、前記変換レンズ群の前群の焦
点距離をｆF とし、前記変換レンズ群の後群の焦点距離
をｆR とし、前記撮影レンズに本来対応すべき撮像素子
の対角長をＹL とし、前記撮像サイズ変換光学系を装着
すべきカメラに搭載されている撮像素子の対角長ＹS と
したとき、｜ｆF ｜／｜ｆR ｜＝ＹS ／ＹL の条件を満足するのが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明によれば、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を備えたほぼ
アフォーカルな光学系からなる変換レンズ群を、撮影レ
ンズの光路中に装着することによって、撮影レンズによ
って本来形成されるべきイメージサークルが縮小され
る。その結果、大きい撮像素子用の撮影レンズを小さい
撮像素子搭載のカメラに装着しても、大きい撮像素子の
撮像領域外に本来はみ出てしまうはずの像が縮小される
ことにより、小さい撮像素子の撮影領域内に収まるよう
になる。

【００１１】なお、変換レンズ群を構成する２つのレン
ズ群の屈折力は、画角を全く変化させることなく小さい
撮像素子を搭載したカメラに大きい撮像素子用の撮影レ
ンズを装着することができるように、次の条件式（１）
を満足するのが好ましい。｜ｆF ｜／｜ｆR ｜＝ＹS ／ＹL （１）ここで、ｆF ：変換レンズ群の前群の焦点距離ｆR ：変換レンズ群の後群の焦点距離ＹL ：撮影レンズに本来対応すべき撮像素子の対角長ＹS ：カメラに搭載されている撮像素子の対角長

【００１２】上述のように、撮影レンズの光路中に着脱
自在に装着可能な変換レンズ群がほぼアフォーカル系に
なっているので、変換レンズ群を撮影レンズの光路中に
装着しても、画角が変化することなく撮影レンズの本来
の画角が得られる。逆に、撮影レンズの光路中から変換
レンズを取り出したときには撮影領域が望遠側にシフト
するため、変換レンズの着脱に応じて２つのズーム領域
において使用が可能となる。また、撮影レンズの光路中
に変換レンズ群を着脱することにより撮影レンズの画面
サイズを変化させることのみならず、変換レンズ群を光
軸方向にシフトさせることにより、フォーカシング時の
焦点移動を補正することも可能であり、さらに変倍効果
を奏することも可能である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の撮像サイズ変換光学系の各実
施例をその比較例と併せて、添付図面に基づいて説明す
る。〔比較例〕図１は、本発明の各実施例において前提とな
る撮影レンズのレンズ構成を示す図である。図示の撮影
レンズは、物体側より順に、両凹レンズ、両凸レンズ、
両凸レンズおよび物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズからなる第１レンズ群Ｇ１と、物体側に凸面を向け
た負メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた正メニス
カスレンズと両凹レンズとの貼合わせレンズ、および両
凸レンズと両凹レンズとの貼合わせレンズからなる第２
レンズ群Ｇ２と、両凹レンズと両凸レンズとの貼合わせ
レンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凹面を向
けた正メニスカスレンズ、両凸レンズ、および両凸レン
ズと両凹レンズとの貼合わせレンズからなる第４レンズ
群Ｇ４と、両凸レンズ、両凹レンズと両凸レンズとの貼
合わせレンズ、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メ
ニスカスレンズとの貼合わせレンズ、および両凸レンズ
からなる第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。な
お、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、
図示のように開口絞りが設けられている。

【００１４】図１は、広角端における各レンズ群の位置
関係を示しており、望遠端への変倍時には、第１レンズ
群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔は増大し、第２レン
ズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔は減少し、第３レ
ンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔は増大した後減
少するように、各レンズ群が光軸に沿って移動する。た
だし、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５は変倍
中固定である。

【００１５】次の表（１）に、本発明の比較例の諸元の
値を掲げる。表（１）において、ｆは焦点距離を、Ｆ_NO
はＦナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側から
の各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、
ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはｄ線（λ＝５８
７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数を示してい
る。なお、撮影レンズの最終面と像面との間に、色分解
プリズムや各種フィルター等の平行平面板が配置されて
おり、これらの光学素子を含めて収差補正されているの
でその諸元も併せて表に示す。

【００１６】非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙ、
高さｙにおける光軸方向の変位量をＳ（ｙ）、基準の曲
率半径をＲ、円錐係数をｋ、ｎ次の非球面係数をＣn と
したとき、以下の数式（ａ）で表される。

【数１】Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／Ｒ）／〔１＋（１−ｋ・ｙ²／Ｒ²）^1/2〕＋Ｃ₂・ｙ²＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶＋Ｃ₈・ｙ⁸ ＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰＋・・・（ａ）また、非球面の近軸曲率半径ｒは、次の数式（ｂ）で定
義される。ｒ＝１／（２・Ｃ₂＋１／Ｒ）（ｂ）実施例の諸元表中の非球面には、面番号の右に＊印を付
している

【００１７】

【表１】（非球面データ）ｋＣ₂ Ｃ₄ 3 面 -2.9187 0.0000 -0.16634×10^-6 Ｃ₆ Ｃ₈ Ｃ₁₀ 0.23628×10^-10-0.27906×10^-13 0.80568×10^-17 ｋＣ₂ Ｃ₄ 15 面 1.0000 0.0000 -0.12873×10^-4 Ｃ₆ Ｃ₈ Ｃ₁₀ 0.0000 0.0000 0.0000

【００１８】図２乃至図４は、比較例の諸収差図であっ
て、それぞれ広角端における諸収差図、中間焦点距離状
態における諸収差図および望遠端における諸収差図であ
る。各収差図において、Ｆ_NOはＦナンバーを、Ｙは像高
を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、Ｇはｇ線（λ
＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点
収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示
し、破線はメリディオナル像面を示している。さらに、
球面収差を示す収差図において、破線は正弦条件（サイ
ンコンディション）を示している。

【００１９】〔実施例１〕図５は、本発明の第１実施例
にかかる撮像サイズ変換光学系のレンズ構成を示す図で
ある。図示の撮像サイズ変換光学系では、図１の撮影レ
ンズの第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間に、
ほぼアフォーカルな変換レンズ群Ｇ６が付設されてい
る。このアフォーカル変換レンズ群Ｇ６は、物体側より
順に、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズとの貼合わせレンズと、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズと物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと
の貼合わせレンズとからなる。

【００２０】次の表（２）に、本発明の実施例１の諸元
の値を掲げる。表（２）において、ｆは焦点距離を、Ｆ
_NOはＦナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側か
らの各レンズ面の順序（面番号）を、ｒは各レンズ面の
曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはｄ線
（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数
を示している。表２は、前記比較例で示した諸元値に本
発明の変換レンズ群の諸元値を挿入した構成である。し
たがって、非球面データおよび変倍における可変間隔の
値は、前記比較例に示す値と同一である。なお、面番号
１乃至２８は撮影レンズの第１レンズ群Ｇ１乃至第４レ
ンズ群Ｇ４を、面番号２９乃至３６は変換レンズ群Ｇ６
を、面番号３７乃至４９は撮影レンズの第５レンズ群Ｇ
５を、それぞれ示している。

【００２１】

【表２】

【００２２】図６乃至図８は、実施例１の諸収差図であ
って、それぞれ広角端における諸収差図、中間焦点距離
状態における諸収差図および望遠端における諸収差図で
ある。各収差図において、Ｆ_NOはＦナンバーを、Ｙは像
高を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、Ｇはｇ線
（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、
非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を
示し、破線はメリディオナル像面を示している。さら
に、球面収差を示す収差図において、破線は正弦条件
（サインコンディション）を示している。各収差図から
明らかなように、本実施例では比較例と比べて画角が変
化することなくしかも諸収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００２３】〔実施例２〕図９は、本発明の第２実施例
にかかる撮像サイズ変換光学系のレンズ構成を示す図で
ある。図示の撮像サイズ変換光学系では、図１の撮影レ
ンズの第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間に、
ほぼアフォーカルな変換レンズ群Ｇ６が付設されてい
る。このアフォーカル変換レンズ群Ｇ６は、物体側より
順に、両凹レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズとの貼合わせレンズと、物体側に凹面を向けた負
メニスカスレンズと物体側に凹面を向けた正メニスカス
レンズとの貼合わせレンズと、両凸レンズとからなる。

【００２４】次の表（３）に、本発明の実施例２の諸元
の値を掲げる。表（３）において、ｆは焦点距離を、Ｆ
_NOはＦナンバーを表す。さらに、左端の数字は物体側か
らの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはｄ線（λ＝５
８７．６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数を示して
いる。表３は、前記比較例で示した諸元値に本発明の変
換レンズ群の諸元値を挿入した構成である。したがっ
て、非球面データおよび変倍における可変間隔の値は、
前記比較例に示す値と同一である。なお、面番号１乃至
２８は撮影レンズの第１レンズ群Ｇ１乃至第４レンズ群
Ｇ４を、面番号２９乃至３６は変換レンズ群Ｇ６を、面
番号３７乃至４９は撮影レンズの第５レンズ群Ｇ５を、
それぞれ示している。

【００２５】

【表３】

【００２６】図１０乃至図１２は、実施例２の諸収差図
であって、それぞれ広角端における諸収差図、中間焦点
距離状態における諸収差図および望遠端における諸収差
図である。各収差図において、Ｆ_NOはＦナンバーを、Ｙ
は像高を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、Ｇはｇ
線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。ま
た、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像
面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。さ
らに、球面収差を示す収差図において、破線は正弦条件
（サインコンディション）を示している。各収差図から
明らかなように、本実施例では比較例と比べて画角が変
化することなくしかも諸収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００２７】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、本来対
応すべき撮像素子とサイズの異なる撮像素子を搭載した
カメラに装着しても画角が変化せず、しかも小型軽量で
明るい撮像サイズ変換光学系を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例において前提となる撮影レン
ズのレンズ構成を示す図である。

【図２】図１の比較例の広角端における諸収差図であ
る。

【図３】図１の比較例の中間焦点距離状態における諸収
差図である。

【図４】図１の比較例の望遠端における諸収差図であ
る。

【図５】本発明の第１の実施例にかかる撮像サイズ変換
光学系のレンズ構成を示す図である。

【図６】図５の第１実施例の広角端における諸収差図で
ある。

【図７】図５の第１実施例の中間焦点距離状態における
諸収差図である。

【図８】図５の第１実施例の望遠端における諸収差図で
ある。

【図９】本発明の第２の実施例にかかる撮像サイズ変換
光学系のレンズ構成を示す図である。

【図１０】図９の第２実施例の広角端における諸収差図
である。

【図１１】図９の第２実施例の中間焦点距離状態におけ
る諸収差図である。

【図１２】図９の第２実施例の望遠端における諸収差図
である。

【符号の説明】

Ｇ１第１レンズ群Ｇ２第２レンズ群Ｇ３第３レンズ群Ｇ４第４レンズ群Ｇ５第５レンズ群Ｇ６変換レンズ群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズと、該撮影レンズの光路中に
着脱自在に装着可能な変換レンズ群とを備え、該変換レ
ンズ群を前記撮影レンズの光路中に装着することによっ
て前記撮影レンズの像面サイズを変化させることを特徴
とする撮像サイズ変換光学系。
【請求項２】前記変換レンズ群は、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
を備えたほぼアフォーカルな光学系であることを特徴と
する請求項１に記載の撮像サイズ変換光学系。
【請求項３】前記変換レンズ群の前群の焦点距離をｆ
F とし、前記変換レンズ群の後群の焦点距離をｆR と
し、前記撮影レンズに本来対応すべき撮像素子の対角長
をＹL とし、前記撮像サイズ変換光学系を装着すべきカ
メラに搭載されている撮像素子の対角長ＹS としたと
き、｜ｆF ｜／｜ｆR ｜＝ＹS ／ＹL の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に
記載の撮像サイズ変換光学系。