JPH09105858A

JPH09105858A - リレーレンズ系

Info

Publication number: JPH09105858A
Application number: JP8172135A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Okada; 尚士岡田; Hideki Osada; 英喜長田
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-08-07
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 1997-04-22
Also published as: US5959771A

Abstract

(57)【要約】【課題】様々な射出瞳を有する結像レンズに対応し、
良好に画像を伝達するリレーレンズ系を提供する。【解決手段】物体側から順に、複数のレンズ群からなる
ズームレンズである結像レンズ１、結像レンズ１の像が
結像する１次像面２、１次像面２の近傍に設けられ全体
として正の屈折力を有するフィールドレンズ３、本発明
に係るリレーレンズ系４、リレーレンズ系４による像が
結像する２次像面５が図示されている。また、リレーレ
ンズ系４は、内部に２つの絞りを備えている。結像レン
ズ１の焦点距離が広角端焦点距離及び中間焦点距離の場
合（図１（ａ）及び（ｂ））の場合のリレーレンズ系４
の入射瞳は、第１絞り６を用いる。一方、結像レンズ１
が望遠端焦点距離の場合（図１（ｃ））の場合のリレー
レンズ系４の入射瞳は、第２絞り７を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、リレーレンズ系、
さらに詳しくは、結像レンズによって一旦結像した１次
像を、２次像として電荷結合素子（ＣＣＤ）上に再結像
させるビデオカメラやスチルビデオカメラに好適なリレ
ーレンズ系に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＣＣＤ等を用いて、画像を画
素ごとのデジタル信号に変換するビデオカメラやスチル
ビデオカメラ（ＳＶＣ）が知られている。特に近年で
は、これらのカメラは、パーソナルコンピュータその他
の画像処理装置に画像を取り込むための入力装置として
も注目されている。

【０００３】このようなカメラにおいて、さまざまな入
射画角に対応するレンズがすでに用意されている一眼レ
フレックスカメラ用交換レンズを結像レンズとして用い
ることができれば大変便利である。ところが、銀塩フィ
ルム面とＣＣＤ等では形成される画像の大きさが異なる
ため、結像レンズとして一眼レフレックスカメラ用交換
レンズをそのまま用いることはできない。そのため、一
眼レフレックスカメラ用交換レンズの像をＣＣＤ上に縮
小して再結像させるリレーレンズ系が必要となる。

【０００４】このような、リレーレンズ系を用いた光学
系の基本的な構成を図３の模式図及び図３の光学系を用
いた従来のＳＶＣの一例を示す図４の光路図を用いて説
明する。図３及び図４で、Ｌ１は一眼レフレックスカメ
ラ用交換レンズ（結像レンズ）、Ｉ１は１次像面、Ｌ２
はフィールドレンズ、Ｌ３はリレーレンズ系、Ｉ２は２
次像面である。また、図４において、１０１は結像レン
ズのマウント面、１０２，１０３は折り返しミラーを表
わす。図３及び図４において、結像レンズから射出した
光束は、１次像面Ｉ１で像を形成する。像を形成した光
束は、次に、フィールドレンズＬ２に入射する。フィー
ルドレンズＬ２は、１次像面Ｉ１近傍に配置された正の
屈折力を有するレンズで、１次像を形成した光束を光軸
方向に収斂させる。フィールドレンズＬ２は、１次像を
形成した光束をリレーレンズ系Ｌ３に入射させ、リレー
レンズ系Ｌ３を結像レンズＬ１と概略同一の画角で使用
するために配置されている。すなわち、フィールドレン
ズＬ２は、結像レンズＬ１の射出瞳とリレーレンズ系Ｌ
３の入射瞳を整合させる作用を有している。このフィー
ルドレンズＬ２によって光軸方向に収斂された光束は、
リレーレンズ系Ｌ３によって２次像面Ｉ２に縮小投影さ
れ、２次像を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のリレーレンズ系は、以下に述べるような問題を有して
いた。一般に、１次像を形成する結像レンズの射出瞳の
光軸上での位置及び大きさは、結像レンズの焦点距離や
Ｆナンバーによってそれぞれ異なるのが普通である。ま
た、主点と射出瞳の光軸上での位置も必ずしも一致しな
いので、焦点距離が同一であっても射出瞳が異なる場合
もある。

【０００６】そこで、結像レンズＬ１を焦点距離が短く
射出瞳が大きいレンズに交換した場合、軸外光束がリレ
ーレンズ系Ｌ３に入射しないことがある（図５）。この
ように、結像レンズの射出瞳とリレーレンズ系の入射瞳
とは、概略一致していなければ、軸外光束の光量が低下
して２次像の周辺部が暗くなってしまう。

【０００７】ところが、従来のリレーレンズ系では入射
瞳が単一であるため、結像レンズとして射出瞳がリレー
レンズ系の入射瞳と概略同一のものしか選択することが
できなかった。

【０００８】このような問題を解決する方法として、リ
レーレンズ径に入射しない軸外光束を用いないで、２次
像を形成することが考えられるが、１次像から伝達でき
る２次像の画像サイズが小さくなってしまい好ましくな
い。

【０００９】さらに、フィールドレンズの屈折力を可変
とすることも考えられるが、大きなフィールドレンズを
移動させることになり光学系全体が大型化してしまうと
ともに、画像に対してフィールドレンズの収差変動が影
響し、好ましくない。

【００１０】本発明は、上記問題に鑑み、様々な射出瞳
を有する結像レンズに対応し、良好に画像を伝達するリ
レーレンズ系を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にかかるリレーレンズ系は、結像レンズにて
一旦形成された１次像を、２次像として再結像させるリ
レーレンズ系において、第１の入射瞳と、前記第１の入
射瞳とは、光軸方向の位置が異なる第２の入射瞳と、を
有することを特徴とする。

【００１２】以上の構成を有することにより、本発明に
かかるリレーレンズ系は、結像レンズ系の射出瞳が変更
されても、第１及び第２の入射瞳を有しているので、整
合するリレーレンズ系の入射瞳を整合させることができ
る。

【００１３】また、本発明にかかるリレーレンズ系は、
結像レンズにて一旦形成された１次像を、２次像として
再結像させるリレーレンズ系において、光軸方向に移動
可能な入射瞳を有することを特徴とする。

【００１４】以上の構成を有することにより、本発明に
かかるリレーレンズ系は、結像レンズ系の射出瞳が変更
されても、第１及び第２の入射瞳を有しているので、整
合するリレーレンズ系の入射瞳を整合させることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。図１は、本発明に係るリ
レーレンズ系を適用した結像光学系の光路図である。図
１において、物体側から順に、結像レンズ１、全体とし
て正の屈折力を有するフィールドレンズ３、本発明に係
るリレーレンズ系４が配置されている。また、結像レン
ズ１の像が結像する１次像面２、リレーレンズ系４によ
る像が結像する２次像面５が図示されている。さらに、
リレーレンズ系４は、内部に２つの絞りを備えている。
このうち、２次像面に近い側が第１絞り６、第１絞り６
より物体側が第２絞り７である。図１の結像光学系にお
いて、結像レンズ１はズームレンズであり、図１（ａ）
は、結像レンズ１の焦点距離が広角端焦点距離の場合、
図１（ｂ）は、結像レンズが中間焦点距離の場合、図１
（ｃ）は、結像レンズ１が望遠端焦点距離の場合にそれ
ぞれ対応する。

【００１６】結像レンズ１によって１次像が１次像面２
に形成され、次に画像を形成した光束はフィールドレン
ズ３の正の屈折力によって光軸方向に収斂された後、リ
レーレンズ系４に入射する。リレーレンズ系４は、第１
絞り６または第２絞り７のいずれか一方で光束の不要成
分を除去して、第２像面５に２次像を形成する。

【００１７】本実施形態では、結像レンズ１の焦点距離
が広角端焦点距離から中間焦点距離までの場合（図１
（ａ）及び（ｂ））、リレーレンズ系４の入射瞳は、第
１絞り６を用いる。一方、結像レンズ１の焦点距離が中
間焦点距離から望遠端焦点距離のまでの場合（図１
（ｃ））、リレーレンズ系４の入射瞳は、第２絞り７を
用いる。

【００１８】上記第１及び第２絞り６，７のうち、使用
しない側の絞りは、光束に影響を与えないように光学系
の有効径外に設定される。例えば、結像レンズ１の焦点
距離が広角端焦点距離の場合、第２絞り７は使用されな
いので、有効径外に配置されることになる。また、上記
第１及び第２絞り６，７のうち、使用している側の絞り
は、結像レンズ１のズーミングに応じて、適宜その有効
径が調節される。

【００１９】本実施形態の場合、リレーレンズ系４に結
像レンズ１が装着されていない状態では、第１絞り６と
第２絞り７とは、ともに最も絞り径が小さい状態に配置
されている。そして、結像レンズ１が装着されると、結
像レンズ１の焦点距離情報がリレーレンズ系４に伝達さ
れ、第１または第２絞り６，７のうち使用される側の絞
りが決定され、決定された絞りの絞り径が調節されると
もに、決定されなかった絞りはリレーレンズ系４の有効
光路外に待避される。

【００２０】例えば、結像レンズ１の焦点距離を広角端
焦点距離でリレーレンズ系４に装着した場合、結像レン
ズ１の焦点距離情報がリレーレンズ系４に伝達され、こ
の結果、第１絞り６の絞り径が調節されるともに、第２
絞り７はリレーレンズ系の有効光路外に待避される。次
に、結像レンズ１において広角端焦点距離から中間焦点
距離へのズーミングが行われると、結像レンズ１の焦点
距離情報がリレーレンズ系４に伝達され、焦点距離に応
じて第１絞り６の有効径が調節される。さらに、結像レ
ンズ１の焦点距離が中間焦点距離を越えると、結像レン
ズ１の焦点距離情報がリレーレンズ系４に伝達され、第
２絞り７の絞り径が調節されるとともに、第１絞り６は
リレーレンズ系４の有効光路外に待避される。以下同様
に、結像レンズ１の中間焦点距離から望遠端焦点距離へ
のズーミングが行われると、結像レンズ１の焦点距離情
報がリレーレンズ系４に伝達され、焦点距離に応じて第
２絞り７の有効径が調節される。

【００２１】なお、上記構成とは異なり、リレーレンズ
系４に結像レンズ１が装着されていない状態で、第１絞
り６と第２絞り７とを、ともに最も絞り径が大きい待避
状態に配置してもよい。この構成を採用した場合、結像
レンズ１が装着され、第１または第２絞り６，７のうち
使用される側の絞りが決定されると、決定された絞りの
絞り径を調節するだけでよい。

【００２２】以上説明したように、本実施形態では、結
像レンズ１の焦点距離に応じて２つの絞りを選択的に使
用するとともに入射瞳径が調節可能であるので、結像レ
ンズ１の射出瞳が変化しても、リレーレンズ系４の入射
瞳を対応させて変更させることができ、１次像を２次像
に良好に伝達することができる。

【００２３】これに対して、従来のリレーレンズ系で
は、入射瞳の位置を変化させることができなかったの
で、例えば、第１絞り６の位置に絞りを形成して入射瞳
位置とすると、望遠端近傍焦点距離の結像レンズ１の射
出瞳と整合せず、１次像を２次像に良好に伝達すること
ができない。

【００２４】なお、上記第１実施形態では絞りは２つで
あったが、結像レンズ１の射出瞳が多数あって、それぞ
れに整合させる必要があれば適宜その数を増加させて配
置しても構わない。

【００２５】また、上述の実施形態では、第１及び第２
絞り６，７の何れか一方を選択して決定する例を示した
が、例えば、軸上光線は、第１絞り６により入射瞳が形
成され、軸外光線は第２絞り７により入射瞳が形成され
るなど、第１及び第２絞りの径を適宜変化させ、リレー
レンズ系に入射する光線の入射高に応じて、第１及び第
２の入射瞳を選択的に使用してもよい。

【００２６】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
前述の実施形態では、絞りが光軸方向に固定されている
例であったが、結像レンズとして使用するレンズの射出
瞳の位置，大きさに様々な種類がある場合、さらにきめ
細かくリレーレンズ系の入射瞳を用意する必要がある。

【００２７】そこで、第２実施形態では、光軸方向に絞
りを連続的に移動させ、リレーレンズ系の入射瞳を連続
的に変化させている。図２は、このようなリレーレンズ
系の一例を示す概略図である。なお、図１と同じ符号を
付した構成要素は、図２においても同じ構成要素を表わ
すものとする。図２において、リレーレンズ系４は、物
体側から順に、第１群４ａ、絞り８、第２群４ｂによっ
て構成されており、絞り８は第２群に固定されている。

【００２８】第２実施形態のリレーレンズ系４は、共役
長と焦点距離を変化させることなく、第１群４ａを物体
側へ第２群４ｂを像側へ移動させることができる。すな
わち、リレーレンズ系４は倍率が一定である。このと
き、絞り８は第２群に固定されているため、第２群４ｂ
の光軸方向への移動にともない、絞り８も光軸方向へ移
動する。

【００２９】第２実施形態のリレーレンズ系４におい
て、絞り８の光軸方向の移動量をできるだけ大きくした
ほうが、様々な主レンズ１の射出瞳に対応することがで
きる。一方、リレーレンズ系４においては、様々な主レ
ンズ１にて形成された１次像を主レンズ１に拘らず同倍
率の２次像として伝達する必要がある。

【００３０】第２実施形態のリレーレンズ系４は、上記
の２つの要求を満足するため、前述の構成を採用してい
る。すなわち、絞り８を第２群４ｂに固定することによ
り、絞り８の光軸方向の移動量を大きくするとともに、
第２群４ｂが移動することによる２次像の像点位置の変
化を、第１群４ａを物体側へ移動させることにより補正
し、全系の倍率を一定に保っている。

【００３１】このようにリレーレンズ系４を構成するこ
とにより、リレーレンズ系４の入射瞳を連続的に変化さ
せることができる。入射瞳が連続的に変化すると、結像
レンズ１の射出瞳に合わせ最適なリレーレンズ系４の入
射瞳を選択することができ、１次像を良好に再現した２
次像を形成することができる。

【００３２】なお、上記第２実施形態において、絞り８
を第１群に固定して第１群と共に移動させたり、絞り８
のみ単独で移動させる等の構成でも、本発明の目的を達
成することが可能である。また、この移動は必ずしも連
続的でなくてもよく、要は、リレーレンズ系において、
絞りを光軸方向に移動できればよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るリレ
ーレンズ系は、１次像を形成する結像レンズが様々な射
出瞳を有していても、それぞれの射出瞳に対応するよう
リレーレンズ系の光軸方向の入射瞳位置を選択すること
ができるので、１次像を良好に再現した２次像を形成す
ることができる。

【００３４】したがって、本発明に係るリレーレンズ系
を、ビデオカメラやＳＶＣに適用した場合、結像レンズ
として様々な交換レンズを使用することができるビデオ
カメラやＳＶＣを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリレーレンズ系を適用した結像光
学系の光路図。

【図２】本発明の第２実施形態の概略図。

【図３】従来のリレーレンズ系を表わす概略図。

【図４】従来のリレーレンズ系を適用したＳＶＣの光学
系の概略図。

【図５】従来のリレーレンズ系の課題を説明する概略
図。

【符号の説明】１：結像レンズ２：１次像面３：フィールドレンズ４：リレーレンズ系５：２次像面６：第１絞り７：第２絞り８：絞り

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結像レンズにて一旦形成された１次像
を、２次像として再結像させるリレーレンズ系におい
て、第１の入射瞳と、前記第１の入射瞳とは、光軸方向の位置が異なる第２の
入射瞳と、を有することを特徴とするリレーレンズ系。
【請求項２】前記第１及び第２の入射瞳の少なくとも
１つは、大きさが可変であることを特徴とする請求項１
記載のリレーレンズ系。
【請求項３】前記第１及び第２の入射瞳は、光軸方向
の位置の異なる複数の開口絞りによって形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のリレーレンズ系。
【請求項４】前記第１及び第２の入射瞳のうちから、
前記結像レンズの射出瞳に応じて、最適な入射瞳が選択
可能であることを特徴とする請求項１記載のリレーレン
ズ系。
【請求項５】前記第１の入射瞳の光軸方向の位置が結
像レンズの射出瞳に対して最適な場合には、第２の入射
瞳の径を大きくし、第２の入射瞳を待避させることによ
って、第１の入射瞳が選択されることを特徴とする請求
項４記載のリレーレンズ系。
【請求項６】前記第１の入射瞳の光軸方向の位置が結
像レンズの射出瞳に対して最適な場合には、第１の入射
瞳の径を小さくし、第１の入射瞳を有効にすることによ
って、第１の入射瞳が選択されることを特徴とする請求
項４記載のリレーレンズ系。
【請求項７】前記第１及び第２の入射瞳径を変化さ
せ、リレーレンズ系に入射する光線の入射高に応じて、
第１及び第２の入射瞳を選択的に使用することを特徴と
する請求項１記載のリレーレンズ系。
【請求項８】結像レンズにて一旦形成された１次像
を、２次像として再結像させるリレーレンズ系におい
て、光軸方向に移動可能な入射瞳を有することを特徴とする
リレーレンズ系。
【請求項９】前記入射瞳は、大きさが可変であること
を特徴とする請求項８記載のリレーレンズ系。
【請求項１０】前記入射瞳は、光軸方向の位置が移動
可能な開口絞りによって形成されていることを特徴とす
る請求項８記載のリレーレンズ系。
【請求項１１】前記結像レンズの射出瞳に応じて、前
記入射瞳を最適な入射瞳位置に移動させることを特徴と
する請求項８記載のリレーレンズ系。
【請求項１２】前記結像レンズの射出瞳に応じて、前
記入射瞳を最適な入射瞳位置に移動させるとともに、入
射瞳径を変化させることを特徴とする請求項８記載のリ
レーレンズ系。
【請求項１３】入射瞳が光軸方向のいずれの位置にあ
っても、リレーレンズ系の倍率は常に一定であることを
特徴とする請求項１乃至１２記載のリレーレンズ系。