(57)【要約】【課題】  ズームレンズ等の撮影レンズの前方に装着して撮影系全体の焦点距離を広角側に変位させることのできる、コンパクトかつ高い光学性能が得られるワイドコンバーターレンズを得ること。【解決手段】  撮影の物体側に装着するワイドコンバーターレンズにおいて、ワイドコンバーターレンズは、物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズと正の第２レンズとから成り全体として負の屈折力を有する前群ＬＦと、物体側から順に負メニスカスの第３レンズと負メニスカスの第４レンズと正の第５レンズとから成り全体として正の屈折力を有する後群ＬＲとから構成する。【選択図】  図１
2006039102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主レンズの物体側に装着するワイドコンバーターレンズにおいて、該ワイドコンバーターレンズは物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズと正の第２レンズとから成り全体として負の屈折力を有する前群と、物体側から順に負メニスカスの第３レンズと負メニスカスの第４レンズと正の第５レンズとから成り全体として正の屈折力を有する後群とから構成されることを特徴とするワイドコンバーターレンズ。
【請求項２】
以下の条件を満足する事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のワイドコンバーターレンズ。
１  ＜  ｜Ｓ３｜  ＜  １２                          （１）
１  ＜  ｜Ｓ４｜  ＜  １２                          （２）
但し、
Ｓｉ  ＝  （ｒｉ１＋ｒｉ２）／（ｒｉ２−ｒｉ１）
ｒｉ１：物体側より第ｉ番目のレンズの物体側の曲率半径
ｒｉ２：物体側より第ｉ番目のレンズの像側の曲率半径
【請求項３】
以下の条件を満足する事を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のワイドコンバーターレンズ。
０．２  ＜  ｜Ｓ４／Ｓ３｜  ＜  ４．０              （３）
但し、
Ｓｉ  ＝  （ｒｉ１＋ｒｉ２）／（ｒｉ２−ｒｉ１）
ｒｉ１：物体側より第ｉ番目のレンズの物体側の曲率半径
ｒｉ２：物体側より第ｉ番目のレンズの像側の曲率半径
【請求項４】
以下の条件を満足する事を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のテレコンバーターレンズ。
（ｏ１Ｒ−ｔ１２）／ｔｄ  ＞  １．７                （４）
但し、
ｏ１Ｒ：後群の最も物体側にある面から像側に測った後群の前側主点までの距離
ｔ１２：前群の最も物体側にある面から後群の最も物体側にある面までの距離
ｔｄ  ：前群の最も物体側にある面から後群の最も像側にある面までの距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、フィルム用カメラ、放送用カメラなどの撮影レンズの物体側に装着し、全系の焦点距離を短縮するワイドコンバーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影レンズの物体側に装着し、全系の焦点面を一定位置に維持した状態で、撮影系全体の焦点距離を広角側に変化させるフロント装着方式のワイドコンバーターレンズが提案されている。
【０００３】
このワイドコンバーターレンズは多くの場合、物体側に負の屈折力を有する前群と、像側に正の屈折力を有する群とを所定の主点間隔を隔てて配置し、全体としてアフォーカル系を構成している。
【０００４】
このため最も簡単なレンズ系としては、負と正の屈折力の２つのレンズにより構成することができるが、撮影レンズに装着したときに所望の光学性能を得るには、収差補正上、各レンズ群を複数枚のレンズにより構成することが必要となってくる。
【０００５】
例えば、特許文献１では、光学系を４枚および５枚のレンズによって構成することで、変倍比が大きな小型のフロントコンバーターレンズが提案されている。また特許文献２では、光学系を４枚および５枚のレンズにより構成し、ズームレンズに対応したワイドコンバーターレンズが提案されている。特許文献３および特許文献４では４枚のレンズにより構成し、ズームレンズに対応した広角コンバージョンレンズが提案されている。
【特許文献１】特開昭６３−１００４１４号公報
【特許文献２】特開平７−１３０７４号公報
【特許文献３】特開２０００−１７１７０９号公報
【特許文献４】特開２０００−２４１７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、固体撮像素子を用いたデジタルスチルカメラでは撮像素子の高画素化に伴う狭画素ピッチ化により撮影レンズの光学性能は高まり、これらのレンズに装着するコンバーターレンズにおいても、要求される光学性能の要求も以前より高いものとなっている。またビデオカメラでは、静止画撮影への対応やハイビジョン化に伴い、撮影レンズは高いズーム比を持ち、かつ光学性能も高性能化している。そのためフロントコンバーターレンズに要求される光学性能は以前よりも高くなっている。同時に撮像素子の小型化に伴い、撮影レンズの小型化が進み、それに装着するコンバーターレンズ小型コンパクト化することが強く求められている。
【０００７】
特許文献１では、マスターレンズが短焦点レンズであるため、マスターレンズとしてズームレンズに装着した場合には、良好な光学性能を得ることは困難である。特許文献２では、５枚のレンズによって構成した場合、ズームレンズに対しても光学性能は良好であるものの、光学系全体のサイズが大型化するという問題があり、４枚のレンズによって構成した場合、光学系の全長は５枚レンズ構成のコンバーターと比べて短くなるものの、フロント装着方式のワイドコンバーターレンズで特に問題となる広角側での歪曲収差や非点収差の補正が不十分となる問題があった。特許文献３および特許文献４では、コンバージョンレンズを４枚のレンズで構成することにより、３枚のレンズで構成したものと比較して良好な光学性能が得られているが、広角側での歪曲収差の補正は不十分であり、光学系の全長が長くサイズが大型化するという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明における第１の手段は、該ワイドコンバーターレンズは物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズと正の第２レンズとから成り全体として負の屈折力を有する前群と、物体側から順に負メニスカスの第３レンズと負メニスカスの第４レンズと正の第５レンズとから成り全体として正の屈折力を有する後群とから構成している。
【０００９】
次に、本発明における第２の手段は、該ワイドコンバーターレンズは物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズと正の第２レンズとから成り全体として負の屈折力を有する前群と、物体側から順に負メニスカスの第３レンズと負メニスカスの第４レンズと正の第５レンズとから成り全体として正の屈折力を有する後群とから構成されると共に、ｒｉ１を物体側より第ｉ番目のレンズの物体側の曲率半径、ｒｉ２を物体側より第ｉ番目のレンズの像側の曲率半径とし、物体側より第ｉ番目のレンズのシェイプファクターＳｉを
Ｓｉ  ＝  （ｒｉ１＋ｒｉ２）／（ｒｉ２−ｒｉ１）        （５）
で定義したとき、
１  ＜  ｜Ｓ３｜  ＜  １２
１  ＜  ｜Ｓ４｜  ＜  １２
の条件を満足することを特徴としている。
【００１０】
更に本発明における第３の手段は、該ワイドコンバーターレンズは物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズと正の第２レンズとから成り全体として負の屈折力を有する前群と、物体側から順に負メニスカスの第３レンズと負メニスカスの第４レンズと正の第５レンズとから成り全体として正の屈折力を有する後群とから構成されると共に、ｒｉ１を物体側より第ｉ番目のレンズの物体側の曲率半径、ｒｉ２を物体側より第ｉ番目のレンズの像側の曲率半径とし、物体側より第ｉ番目のレンズのシェイプファクターＳｉを
Ｓｉ  ＝  （ｒｉ１＋ｒｉ２）／（ｒｉ２−ｒｉ１）
で定義したとき、
０．２  ＜  ｜Ｓ４／Ｓ３｜  ＜  ４．０
の条件を満足することを特徴としている。
【００１１】
更に本発明における第４の手段は、該ワイドコンバーターレンズは物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズと正の第２レンズとから成り全体として負の屈折力を有する前群と、物体側から順に負メニスカスの第３レンズと負メニスカスの第４レンズと正の第５レンズとから成り全体として正の屈折力を有する後群とから構成されると共に、ｏ１Ｒを後群の最も物体側にある面から像側に測った後群の前側主点までの距離、ｔ１２を前群の最も物体側にある面から後群の最も物体側にある面までの距離、ｔｄを前群の最も物体側にある面から後群の最も像側にある面までの距離としたとき、
（ｏ１Ｒ−ｔ１２）／ｔｄ  ＞  １．７
の条件を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮影レンズの前方に装着して撮影系全体の焦点距離を広角側に変位させるワイドコンバーターにおいて、前述の条件を満足する５枚のレンズで構成する事により、撮影レンズに装着した時の全系の光学性能を良好に維持し、第３レンズと第４レンズを共に負メニスカスレンズとすることにより光学系の全長を短くでき、小型コンパクトなワイドコンバーターレンズを達成する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の数値実施例を記載する。
【００１４】
数値実施例１乃至５は、撮影レンズの前方に装着して撮影系全体の焦点距離を広角側に変位させるワイドコンバーターにおいて、物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズと正の第２レンズとから成り全体として負の屈折力を有する前群と、物体側から順に負メニスカスの第３レンズと負メニスカスの第４レンズと正の第５レンズとから成り全体として正の屈折力を有する後群とから構成している。
【００１５】
図１は本発明の数値実施例１の断面図を示している。ワイドコンバーターのアフォーカル倍率は０．７２倍である。また図２は本発明の数値実施例１をマスターレンズに装着した際の断面図を示している。マスターレンズは数値実施例１乃至５において共通であり、ズーム比が９．６倍のズームレンズで、画角２ωは５８．９４°乃至６．７２°の間で変化する。
【００１６】
図２においてＣはワイドコンバーターレンズ部、Ｍは撮影レンズであるマスターレンズ部を示し、ワイドコンバーターレンズＣは負の屈折力の前群ＬＦと正の屈折力の後群ＬＲから構成されている。本実施例においては前群ＬＦは物体側より順に、像側に曲率の強い凹面を向けた負の第１レンズ１１と正の第２レンズ１２で構成されている。また後群ＬＲは物体側より順に２枚の負メニスカスレンズ２１、２２と正レンズ２３で構成されている。
【００１７】
本発明のワイドコンバーターでは５枚のレンズで構成することにより、マスターレンズの物体側に取り付けるワイドコンバーターで特に問題となる倍率色収差と広角端での歪曲収差とを共に良好に補正している。これによりワイドコンバーターレンズ装着による色にじみと像の歪曲の増加を最低限に抑えられるというメリットがある。
【００１８】
また本発明のワイドコンバーターレンズの後群の物体側から２枚の負メニスカスレンズ２１、２２を配することにより、後群の前側主点の位置を像側に大きくシフトさせている。これにより前群と後群との間隔を短縮することができ、その結果としてコンバーターレンズの全長を短くすることが可能である。また前群の最も物体側の負レンズ１１は、広角端で大きな入射角を有する軸外光線を通過させるため有効径が大きくなる傾向があるが、コンバーターレンズの全長を短くできることにより、該負レンズ１１の広角端での軸外光線の光線高を低くすることができる。その結果コンバーターレンズの有効径は小さくてすみ、先に述べた全長短縮とともに光学系全体の小型コンパクト化を実現している。
【００１９】
また、本発明のワイドコンバーターレンズの後群の２枚の負メニスカスレンズ２１、２２は収差補正においても大きな役割を担っている。後群のより物体側にある負メニスカスレンズ２１は、広角端の軸外光線の光線高が高いため、特に広角端での倍率色収差の改善に寄与している。また後群のより像側にある負メニスカスレンズ２２は、本発明では凹面を物体側に向けて広角端での軸外光線に対して大きな入射角を持たせることで大きなプラスの歪曲収差を発生させ、マスターレンズの物体側に取り付けるワイドコンバーターの広角端で問題となる樽型の歪曲収差を補正している。
【００２０】
上述の後群の２枚の負メニスカスレンズの特に広角端での収差補正効果と、全体を５枚構成にして収差補正の自由度を高めることで、ズーム比が１０倍程度のマスターズームレンズの全てのズーム域において、撮像素子の高密度化にも十分対応する高い光学性能を有する小型コンパクトなワイドコンバーターレンズが実現できる。
【００２１】
さらに本発明のワイドコンバーターレンズでは、条件式（１）および（２）を満足することが好ましい。条件式（１）は、後群の物体側より第１の負メニスカスレンズ２１の形状を規定するために、該レンズについて式（５）で定義されるシェイプファクターに関するものである。条件式（２）は、後群の物体側より第２の負メニスカスレンズ２２の形状を規定するために、該レンズについて式（５）で定義されるシェイプファクターに関するものである。条件式（１）および（２）でその下限の１を超えて小さな値を持つと、後群の第１負レンズ２１および第２負レンズ２２が両凹形状となり、後群の前側主点の位置が物体側に移動し、前群と後群の間隔が大きくなり、ワイドコンバーターレンズの小型化が困難となる。また条件式（１）および（２）でその上限の１２を超えて大きな値を持つと、後群の第１負レンズ２１および第２負レンズ２２のどちか一方に後群の負のパワーが偏り、収差補正上好ましくない。
【００２２】
また本発明のワイドコンバーターレンズにおいて、後群の第１負レンズ２１と第２負レンズ２２とで後群の負のパワーの配分を適切に与えて収差補正能力を高くするために、後群の第１負レンズ２１および後群の第２負レンズ２２は、以下の条件式を満たすことがさらに好ましい。
【００２３】
１．１  ＜  ｜Ｓ３｜  ＜  ８．０                （１ａ）
１．５  ＜  ｜Ｓ４｜  ＜  ６．０                （２ａ）
さらに本発明のワイドコンバーターレンズでは、条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）は、後群の２枚の負メニスカスレンズのパワー配分を規定するために、後群の物体側より第１の負メニスカスレンズ２１と第２の負メニスカスレンズ２２とのシェイプファクターの比に関するものである。条件式（３）の下限の０．２を超えて小さな値を持つと、後群の第２の負レンズ２２に負のパワーが偏り、非点収差が補正不足となり光学性能が悪化すると共に、後群の前側主点の位置が物体側にシフトするため光学系の全長が長くなり、ワイドコンバーターのコンパクト化が困難となる。また、条件式（３）の上限の４．０を超えて大きな値を持つと、後群の第１の負レンズ２１に負のパワーが偏るため、倍率色収差と非点収差が増大し、特に広角端の軸外での光学性能が悪化する。
【００２４】
また、本発明のワイドコンバーターレンズにおいてさらに好ましくは、以下の条件式を満たすことが収差補正上良い。
【００２５】
０．２  ＜  ｜Ｓ４／Ｓ３｜  ＜  ３．７            （３ａ）
さらに本発明のワイドコンバーターレンズでは、条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）は、後群の前側主点位置、前群の第１レンズの物体側の面から後群の第１レンズの物体側の面までの距離、およびワイドコンバーターの全長との関係を規定したものである。条件式（４）の下限の１．７を超えて小さな値を持つと、後群の前側主点位置が物体側にシフトし、コンパクト化が困難となる。
【００２６】
また、本発明のワイドコンバーターレンズにおいてさらに好ましくは、以下の条件式を満たすことが収差補正上良い。
【００２７】
（ｏ１Ｒ−ｔ１２）／ｔｄ  ＜  １５．０                （６）
条件式（６）の上限の１５．０を超えて大きな値を持つと、十分なレンズ間隔が取れなくなり、収差補正が困難となる。
【００２８】
図６は本発明の数値実施例２の断面図を示している。ワイドコンバーターのアフォーカル倍率は０．７２倍である。
【００２９】
図１０は本発明の数値実施例３の断面図を示している。ワイドコンバーターのアフォーカル倍率は０．７５倍である。
【００３０】
図１４は本発明の数値実施例４の断面図を示している。ワイドコンバーターのアフォーカル倍率は０．６８倍である。
【００３１】
図１８は本発明の数値実施例５の断面図を示している。ワイドコンバーターのアフォーカル倍率は０．６５倍である。
【００３２】
数値実施例において、Ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ番目の面と第ｉ＋１番目の面の間隔（レンズ厚あるいは空気間隔）、Ｎｉとνｉはそれぞれ第ｉ番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。
【００３３】
また前述の各条件式と数値実施例の関係を表１に示す。
【００３４】
非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、Ｋを円錐定数、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ａ′，Ｂ′，Ｃ′を各々非球面係数としたとき
【００３５】
【数１】
2006039102.tif 000003
【００３６】
なる式で表している。
【００３７】
また、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。
【００３８】
【数２】
2006039102.tif 000004
【００３９】
【数３】
2006039102.tif 000005
【００４０】
【数４】
2006039102.tif 000006
【００４１】
【数５】
2006039102.tif 000007
【００４２】
【数６】
2006039102.tif 000008
【００４３】
【数７】
2006039102.tif 000009
【００４４】
非球面係数
R13   ｋ=−9.72580e-02  Ｂ=−3.77301e-05  Ｃ=1.04354e-05
Ｄ=3.60915e-08
Ｅ=−3.20604e-10
Ａ′=−4.17382e-05  Ｂ′=−4.59486e-05  Ｃ′=−1.11569e-06
【００４５】
【表１】
2006039102.tif 000010
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例１をマスターレンズに装着した際の断面図
【図３】本発明の数値実施例１をマスターレンズに装着した際の広角端での収差図
【図４】本発明の数値実施例１をマスターレンズに装着した際の中間焦点距離での収差図
【図５】本発明の数値実施例１をマスターレンズに装着した際の望遠端での収差図
【図６】本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図７】本発明の数値実施例２をマスターレンズに装着した際の広角端での収差図
【図８】本発明の数値実施例２をマスターレンズに装着した際の中間焦点距離での収差図
【図９】本発明の数値実施例２をマスターレンズに装着した際の望遠端での収差図
【図１０】本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図１１】本発明の数値実施例３をマスターレンズに装着した際の広角端での収差図
【図１２】本発明の数値実施例３をマスターレンズに装着した際の中間焦点距離での収差図
【図１３】本発明の数値実施例３をマスターレンズに装着した際の望遠端での収差図
【図１４】本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１５】本発明の数値実施例４をマスターレンズに装着した際の広角端での収差図
【図１６】本発明の数値実施例４をマスターレンズに装着した際の中間焦点距離での収差図
【図１７】本発明の数値実施例４をマスターレンズに装着した際の望遠端での収差図
【図１８】本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１９】本発明の数値実施例５をマスターレンズに装着した際の広角端での収差図
【図２０】本発明の数値実施例５をマスターレンズに装着した際の中間焦点距離での収差図
【図２１】本発明の数値実施例５をマスターレンズに装着した際の望遠端での収差図
【図２２】マスターレンズの広角端での収差図
【図２３】マスターレンズの中間焦点距離での収差図
【図２４】マスターレンズの望遠端での収差図
【符号の説明】
【００４７】
ＬＦ  ワイドコンバーターレンズの前群
ＬＲ  ワイドコンバーターレンズの後群
Ｃ  ワイドコンバーターレンズ
Ｍ  撮影レンズ
Ｇ  ＣＣＤのフォースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック
ＩＰ  結像面
ΔＭ  メリディオナル像面
ΔＳ  サジタル像面
【図１】
2006039102.tif 000011
【図２】
2006039102.tif 000012
【図３】
2006039102.tif 000013
【図４】
2006039102.tif 000014
【図５】
2006039102.tif 000015
【図６】
2006039102.tif 000016
【図７】
2006039102.tif 000017
【図８】
2006039102.tif 000018
【図９】
2006039102.tif 000019
【図１０】
2006039102.tif 000020
【図１１】
2006039102.tif 000021
【図１２】
2006039102.tif 000022
【図１３】
2006039102.tif 000023
【図１４】
2006039102.tif 000024
【図１５】
2006039102.tif 000025
【図１６】
2006039102.tif 000026
【図１７】
2006039102.tif 000027
【図１８】
2006039102.tif 000028
【図１９】
2006039102.tif 000029
【図２０】
2006039102.tif 000030
【図２１】
2006039102.tif 000031
【図２２】
2006039102.tif 000032
【図２３】
2006039102.tif 000033
【図２４】
2006039102.tif 000034