(57)【要約】【課題】マスターレンズによらず周辺光量を好適な状態にし、周辺光量の急激な変化の低減や結像性能の向上が可能なコンバーターレンズ及びそれを有する撮像装置の提供すること。【解決手段】撮像素子を有するカメラ本体とマスターレンズとの間に装着可能であり、前記カメラ本体にはマスターレンズを識別する手段を有し、開口形状が可変のフレアカッターを有することを特徴とする。【選択図】図１
2018189864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を有するカメラ本体とマスターレンズとの間に装着可能なコンバーターレンズであって、前記カメラ本体にはマスターレンズを識別する手段を有し、開口形状が可変のフレアカッターを有することを特徴とするコンバーターレンズ。
【請求項２】
コンバーターレンズの全長をＬＣ、コンバーターレンズの最も物体側から可変フレアカッターまでの光軸に沿う距離をＬＦＣとするとき、
ＬＣＦ  ／  ＬＣ  ≦  ０．８      
なる条件式を満足する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。
【請求項３】
前記開口形状が可変のフレアカッターは、装着されるマスターレンズに応じて光軸方向に移動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンバーターレンズ。
【請求項４】
マスターレンズのＦナンバーやフォーカス位置や焦点距離情報を取得するマスターレンズ情報取得部をコンバーターレンズもしくはカメラ本体に配置し、それらの情報に応じてフレアカッターの開口形状を変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のコンバーターレンズ。
【請求項５】
前記コンバーターレンズは正の屈折力を有し、マスターレンズの像側に装着することで焦点距離を短縮することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のコンバーターレンズ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一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撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンバーターレンズに関し、例えばカメラ本体とマスターレンズとの間に装着可能なコンバーターレンズ関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮像素子を有するカメラ本体と、マスターレンズとなる種々の交換レンズとの間に装着して、撮影画角を変化させるコンバーターレンズが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２３３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、撮像用の光学系は画面全体にわたり高い光学性能を有すること等が求められている。また、レンズの口径食による画面周辺の光量低下を抑制することや、画面周辺に向かって急激な光量変化が起きないことが求められている。Ｆナンバーが明るい光学系では、レンズによる口径食が発生しやすいため、開口絞りの他に、不要光を遮蔽するフレアカッター等を用いて結像性能の向上や、周辺光量の急激な変化を抑制する場合がある。
【０００５】
撮像素子を有するカメラ本体と、マスターレンズとなる種々の交換レンズとの間に装着可能なコンバーターレンズでは、マスターレンズ毎に口径食や射出瞳位置が異なるために、周辺光量を最適な状態にするのは困難である。
【０００６】
本発明は、マスターレンズによらず周辺光量を好適な状態にし、周辺光量の急激な変化の低減や結像性能の向上が可能なコンバーターレンズ及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係るコンバーターレンズは、
撮像素子を有するカメラ本体とマスターレンズとの間に装着可能であり、前記カメラ本体にはマスターレンズを識別する手段を有し、開口形状が可変のフレアカッターを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、マスターレンズによらず周辺光量を好適な状態にし、周辺光量の急激な変化の低減や結像性能の向上が可能なコンバーターレンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のコンバーターレンズの断面図である。
【図２】実施例２のコンバーターレンズの断面図である。
【図３】マスターレンズの断面図である。
【図４】マスターレンズの無限遠物体の合焦状態における収差図である。
【図５】マスターレンズに実施例１のコンバーターレンズを適用した時のレンズ断面図である。
【図６】マスターレンズに実施例１のコンバーターレンズを適用した時の無限遠物体の合焦状態における収差図である。
【図７】マスターレンズに実施例２のコンバーターレンズを適用した時のレンズ断面図である。
【図８】マスターレンズに実施例２のコンバーターレンズを適用した時の無限遠物体の合焦状態における収差図である。
【図９】本発明の実施例を有する光学機器の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は実施例１のコンバーターレンズのレンズ断面図である。図２は実施例２のコンバーターレンズのレンズ断面図である。図３はマスターレンズのレンズ断面図である。図４はマスターレンズが無限遠物体に合焦した時の収差図である。図５はマスターレンズに実施例１のコンバーターレンズを適用した時のレンズ断面図である。図６はマスターレンズに実施例１のコンバーターレンズを適用した時の無限遠物体に合焦した時の収差図である。図７はマスターレンズに実施例２のコンバーターレンズを適用した時のレンズ断面図である。図８はマスターレンズに実施例２のコンバーターレンズを適用した時の無限遠物体に合焦した時の収差図である。図９は本発明の撮像装置の要部概略図である。
【００１２】
各実施例の光学系は、撮像素子を有するカメラ本体とマスターレンズとの間に装着可能なコンバーターレンズである。レンズ断面図において左方が物体側（前方）、右方が像側（後方）である。なお、各実施例の光学系をプロジェクタ等の投射レンズとして用いるときは左方が投射面（スクリーン）側、右方が投射面に投射される原画側である。
【００１３】
レンズ断面図においてｉは物体側からのレンズの順番を示し、Ｌｉは第ｉレンズである。ＳＰは開口絞りである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いたときは固体撮像素子の撮像面、銀塩フィルムカメラに用いたときはフィルム面に相当する感光面が配置される。ＭＬはマスターレンズであり、単体でも撮影可能な光学系である。ＣＬはコンバーターレンズであり、単体での撮影ではなく、物体側にレンズを配置した場合に高い結像性能を有する光学系である。
【００１４】
各実施例では図示していないカメラ本体はマスターレンズを識別する手段を有している。また、本発明のコンバーターレンズは開口形状が可変のフレアカッターを有している。
【００１５】
本発明のコンバーターレンズは種々の交換レンズと装着可能である。マスターレンズとカメラ本体との間に装着するコンバーターレンズでは、光線ケラレが発生しないようにコンバーターレンズのレンズやメカ部品の径を大きくすることが好ましい。しかし、レンズやメカ部品の径を大きくすると、マスターレンズ毎に口径食や射出瞳位置が異なるため、不要な光線が撮像面に到達する場合がある。その結果、周辺光量の急激に変化し、また結像性能が低下する場合がある。そこで、マスターレンズ毎に周辺光量を最適に補正するためには固定の遮光手段ではなく、開口形状が可変なフレアカッターを用い、マスターレンズ毎に開口形状を変化させればよい。
【００１６】
前述のマスターレンズを識別する手段とは、例えば電子接点等の通信部分であり、電気信号を介してマスターレンズの種類を識別する。マスターレンズを識別できれば前記手段に限定せず、例えば形状等のメカ部材、画像、色、材質、表面特性などの識別手段を用いてもよい。
【００１７】
各実施例において、コンバーターレンズの全長をＬＣ、コンバーターレンズの最も物体側から可変フレアカッターまでの光軸に沿う距離をＬＦＣとするとき、以下の条件式（１）を満足するのが好ましい。
【００１８】
ＬＣＦ  ／  ＬＣ  ≦  ０．８      ・・・（１）
条件式（１）は不要光を良好に遮蔽するためのものである。条件式（１）の上限を上回ると、画面最周辺の光線と中間像高の光線が同一空間を通過するため、画面最周辺の光線でケラレを発生させずにその他の像高の光線を遮蔽することができない。つまり、可変フレアカッターはできるだけ物体側に配置することが好ましい。
【００１９】
好ましくは条件式（１）を以下の数値範囲の如く設定するのが良い。
【００２０】
ＬＣＦ  ／  ＬＣ  ≦  ０．７      ・・・（１ａ）
さらに望ましくは条件式（１ａ）を以下の数値範囲とするのがよい。
【００２１】
ＬＣＦ  ／  ＬＣ  ≦  ０．６      ・・・（１ｂ）
各実施例において、開口形状が可変のフレアカッターは光軸方向に移動してもよい。マスターレンズ毎に不要光を遮蔽するのに適した位置は異なるので、マスターレンズの種類を識別し、それに応じた光軸方向の位置へと移動することで本発明の効果を良好に得られる。
【００２２】
各実施例において、コンバーターレンズが有する開口形状可変のフレアカッターを複数配置してもよい。マスターレンズ毎に不要光を遮蔽するのに適した位置は異なるので、マスターレンズの種類を識別し、それに応じて複数配置しているうち最適なフレアカッターの開口形状を変更することにより遮光すれば本発明の効果を良好に得られる。
【００２３】
各実施例において、マスターレンズのＦナンバーやフォーカス位置や焦点距離情報を取得するマスターレンズ情報取得部をコンバーターレンズもしくはカメラ本体に配置し、それらの情報に応じてフレアカッターの開口形状を変化させてもよい。不要光の遮蔽範囲はマスターレンズの撮影状態により変化するため、このような構成をとることで本発明の効果を良好に得られる。
【００２４】
但し、撮影状態によっては本発明の可変フレアカッターで光線を遮蔽しないほうがよい場合もあるので、カメラ本体での操作やコンバーターレンズ本体に搭載するスイッチ等で可変フレアカッターの開口形状変化のオン・オフをユーザーが選択できることが好ましい。
【００２５】
近年のカメラにはCCD（Charge Coupled Device）やCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の光電変換作用を有する撮像素子が広く用いられている。特にこれらのレンズ交換式カメラでは、交換レンズで発生する周辺光量の低下を画像処理によって補正する、所謂シェーディング補正をする場合がある。従来のシェーディング補正でもコンバーターレンズが装着されている場合には補正量を変える等の処理はされている。本発明においては、可変フレアカッターの開口形状や位置等の情報をカメラ本体で取得し、別途用意する補正テーブルデータと照合して、可変フレアカッターの状態を考慮したシェーディング補正をする必要がある。
【００２６】
［実施例１］
図１に示す実施例１（数値実施例１）の光学系は、物体側から像側へ順に、負の屈折力の第１レンズＬ１と、正の屈折力の第２レンズＬ２、負の屈折力の第３レンズＬ３、正の屈折力の第４レンズＬ４から構成されている。焦点距離は１３２．４ｍｍである。マスターレンズは第１レンズＬ１の物体側に装着する。
【００２７】
開口形状可変のフレアカッターは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に配置されており、マスターレンズ情報を識別して形状を変化させる。
【００２８】
［実施例２］
図２に示す実施例２（数値実施例２）の光学系のレンズ構成は図１の実施例１と略同じである。本実施例において、第1レンズＬ１の物体側に開口形状可変フレアカッター１、第２レンズＬ２と第３レンズユニットＬ３の間に開口形状可変フレアカッター２を配置している。
【００２９】
本マスターレンズのように、光学系全体を繰出してフォーカシングする光学系においては、近接物体撮影時には有効Ｆナンバーが暗くなる。これは、部分系繰出しの光学系にも同様のことが言える。このような光学系においては近接物体撮影時には相対的に中間像高の光量が多くなるため、周辺光量の変化が大きくなる。この時、効果的に不要光を遮蔽するにはできるだけ物体側にフレアカッターを配置することが好ましい。つまり、実施例２の近接物体撮影時において開口形状可変フレアカッター１の形状を変化させることで効果的に不要光を遮蔽することが可能となる。
【００３０】
［マスターレンズ］
図３に示すマスターレンズの光学系のレンズ構成は、開口絞りに対して正の屈折力のレンズユニットを略対称型に配置した所謂ガウスタイプの光学系である。無限遠物体から近距離物体へのフォーカシングに際して、光学系全体を物体側へ移動する。本発明の実施例をマスターレンズの像側に装着した場合のイメージサークルは、マスターレンズ単体でのイメージサークルよりも小さくなる。本発明の実施例ではマスターレンズ単体のイメージサークル半径２１．６３５ｍｍを、１３．６６ｍｍに減じる結像倍率０．７９のレデューサーとして機能している。
【００３１】
本実施例では、開口形状可変フレアカッターの開口形状を円形とし、その直径を変化させている。発明の実施形態としては、開口形状は円形に限定されず、矩形や楕円等の形状でも構わない。
【００３２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００３３】
次に本発明の光学系を撮影光学系として用いたスチルカメラの実施形態について図９を用いて説明する。図９において、１０はスチルカメラ本体、１１は本発明のコンバーターレンズ及びマスターレンズによって構成された撮影光学系、１２は撮影光学系１１によって形成される像を受光する撮像素子（固体撮像素子）ある。
【００３４】
この様に本発明の光学系をスチルカメラ等の撮像装置に適用する事により、高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。なお、固体撮像素子にＣＣＤ等の電子撮像素子を用いれば、電子的に歪曲収差や色収差等の諸収差の補正をする事ができ、出力画像を高画質化する事が容易になる。また本発明の光学系はクイックリターンミラーのないノンフレックスの一眼カメラにも適用することができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００３６】
次に本発明の実施例１乃至２に対応する数値実施例１乃至２及びマスターレンズのレンズ構成を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは物体側より順に第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径である。ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔である。ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。
【００３７】
また、非球面形状は、Ｘを光軸方向の面頂点からの変位量とし、ｈを光軸に直交する方向の光軸からの高さとし、ｒを近軸曲率半径とし、ｋを円錐定数とし、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，…を各次数の非球面係数とするとき以下のように表す。
【００３８】
【数１】
2018189864.tif 000003
【００３９】
なお、各数値における「Ｅ±ＸＸ」は「×１０±ＸＸ」を意味する。
【００４０】
ＢＦは最終面から像面までの距離（バックフォーカス）である。
【００４１】
数値実施例１
焦点距離     132.45  
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1        -86.677    1.35   1.51823    58.9       30.00
2         95.297    2.15                         30.00
3              0   -2.00                         (可変)
4         35.027    4.94   1.95375    32.3       30.00
5      14144.523    1.94                         30.00
6       -628.861    1.30   1.80809    22.8       28.00
7         28.824    1.61                         25.00
8         54.084    3.32   1.88300    40.8       26.00
9       -244.449                                 26.00
数値実施例２
焦点距離     132.45  
1         ∞       2.00                         (可変)
2       -86.677    1.35   1.51823    58.9       30.00
3        95.297    0.15                         30.00
4        35.027    4.94   1.95375    32.3       30.00
5     14144.523    0.94                         30.00
6         ∞       1.00                         (可変)
7      -628.861    1.30   1.80809    22.8       28.00
8        28.824    1.61                         25.00
9        54.084    3.32   1.88300    40.8       26.00
10      -244.449                                 26.00
マスターレンズ
面データ
面番号       r        d      nd         vd       有効径
1         80.741    3.92   1.77250    49.6       37.14
2       -851.470    0.15                         36.08
3         28.940    6.73   1.83481    42.7       33.11
4         53.453    1.56                         30.11
5         81.904    3.28   1.72047    34.7       29.38
6         18.258    7.54                         24.54
7(絞り)    ∞       5.08                         24.41
8        -27.317    1.39   1.73800    32.3       24.30
9         29.595    8.79   1.88100    40.1       27.20
10        -31.996    2.12                         27.81
11        -21.263    2.52   1.72047    34.7       27.75
12        -82.521    0.15                         30.82
13        723.827    7.10   1.59522    67.7       31.85
14        -28.930    0.15                         32.50
15*       625.332    4.12   1.77250    49.5       34.11
16        -56.842  (可変)                         34.68
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K = 0.00000e+000  B=-2.77448e-006  C=-3.60131e-010  D=-1.23803e-011  E= 4.76619e-014  F=-6.88926e-017  
各種データ
焦点距離      51.46
Fナンバー      1.45
画角          22.80 
像高          21.64 
レンズ全長    94.40 
BF            39.80 
無限遠   至近
物体距離        ∞    450.00
d16           39.80    47.42
入射瞳位置    27.09
射出瞳位置   -56.90
前側主点位置  51.17
後側主点位置 -11.66
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1     95.64
2       3     67.20
3       5    -33.33
4       8    -19.05
5       9     18.70
6      11    -40.45
7      13     46.90
8      15     67.63
マスターレンズ＋実施例１
マスターレンズとコンバーターレンズの間隔  3.99
焦点距離      40.85  
Fナンバー      1.19  
画角          18.49  
像高          13.66  
レンズ全長    92.04  
BF            18.85  
無限遠   至近
物体距離        ∞    450.00
ＶＦＣ１直径  25.90    25.90
入射瞳位置    27.09  
射出瞳位置  -126.06  
前側主点位置  56.43  
後側主点位置 -22.00  
マスターレンズ＋実施例２
マスターレンズとコンバーターレンズの間隔  1.99
焦点距離      40.85  
Fナンバー      1.19  
画角          18.49  
像高          13.66  
レンズ全長    92.04  
BF            18.85  
無限遠   至近
物体距離        ∞    450.00
ＶＦＣ１直径  26.85    23.90
ＶＦＣ２直径  25.70    25.70
入射瞳位置    27.09  
射出瞳位置  -126.06  
前側主点位置  56.43  
後側主点位置 -22.00  
【００４２】
【表１】
2018189864.tif 000004
【符号の説明】
【００４３】
Ｌ１  第１レンズユニット、Ｌ２  第２レンズユニット、ＭＬ  マスターレンズ、
ＣＬ  コンバーターレンズ、ＶＦＣ  開口形状可変フレアカッター、
ＳＰ  開口絞り、ＩＰ  像面
【図１】
2018189864.tif 000005
【図２】
2018189864.tif 000006
【図３】
2018189864.tif 000007
【図４】
2018189864.tif 000008
【図５】
2018189864.tif 000009
【図６】
2018189864.tif 000010
【図７】
2018189864.tif 000011
【図８】
2018189864.tif 000012
【図９】
2018189864.tif 000013