(57)【要約】【課題】  コンパクトな構成でありながら収差発生が少なく、優れた結像性能を有したフロントテレコンバーターレンズを提供する。【解決手段】  物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群ＦＬと負の屈折力を有する第２レンズ群ＲＬとを備えてアフォーカル光学系を構成する。第１レンズ群ＦＬ（及び第２レンズ群ＲＬの少なくとも一方）には回折光学面Ｇｆが設けられ、第１レンズ群ＦＬの最も物体側に位置するレンズ面Ｌ１０１の有効径をφＦとし、第２レンズ群ＲＬの最も像側に位置するレンズ面Ｌ１０５の有効径をφＲとしたときに、１．２＜φＦ／φＲ＜１０の条件を満足するようにレンズ等各部材の諸元が設定される。【選択図】        図１
2004220003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体で３枚以上のレンズを有し、撮影レンズの物体側に装着して用いられるアフォーカル倍率が１．４よりも大きいフロントテレコンバーターレンズであって、
物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えてアフォーカル光学系を構成し、
前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群の少なくとも一方には回折光学面が設けられており、
前記第１レンズ群の最も物体側に位置するレンズ面の有効径をφＦとし、前記第２レンズ群の最も像側に位置するレンズ面の有効径をφＲとしたときに、
１．２＜φＦ／φＲ＜１０
の条件を満足していることを特徴とするフロントテレコンバーターレンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群は、隣接した少なくとも一組の凸面と凹面を有し、前記一組の凸面と凹面の合成屈折力をＰｓ、前記回折光学面の屈折力をＰｄとしたときに、
−３．０＜｜Ｐｄ｜／Ｐｓ＜−０．０５
の条件を満足していることを特徴とする請求項１記載のフロントテレコンバーターレンズ。
【請求項３】
前記隣接した少なくとも一組の凸面と凹面は、空気間隔を挟んで形成されていることを特徴とする請求項２記載のフロントテレコンバーターレンズ。
【請求項４】
前記隣接した少なくとも一組の凸面と凹面は、同一の接合面を形成していることを特徴とする請求項２記載のフロントテレコンバーターレンズ。
【請求項５】
最大像高に至る主光線が前記回折光学面に入射する角度が１５度以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフロントテレコンバーターレンズ。
【請求項６】
前記第１レンズ群が両凸レンズ及び少なくとも一枚の負レンズを有するとともに、前記第２レンズ群が最も像側に両凹レンズを有し、前記第１レンズ群は前記回折光学面を有しており、前記回折光学面を有するレンズ成分の焦点距離をｆｄとしたときに、
０．０３＜φＲ／ｆｄ＜１．０
の条件を満足していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のフロントテレコンバーターレンズ。
【請求項７】
前記第１レンズ群が前記回折光学面を有しており、前記第１レンズ群の焦点距離をｆＦとし、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との軸上間隔をＤＦＲとしたときに、
１．０＜ｆＦ／ＤＦＲ＜１０．０
の条件を満足していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに１項に記載のフロントテレコンバーターレンズ。
【請求項８】
前記回折光学面を有するレンズ成分の焦点距離をｆｄとし、前記第１レンズ群の最も物体側の面から前記第２レンズ群の最も像側の面までの距離をＬとしたときに、
１．０＜ｆｄ／Ｌ＜１０．０
の条件を満足していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のフロントテレコンバーターレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズの物体側に装着してレンズ系全体の焦点距離を長い方に変化させるフロントテレコンバーターレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影レンズの物体側に装着してレンズ系全体の焦点距離を長い方に変化させるフロントテレコンバーターレンズが知られており、スチルカメラやビデオカメラ等に用いられている。このようなフロントテレコンバーターレンズは多くの場合、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを配置したうえで、これら両レンズ群焦点位置をほぼ一致させ、物体側から入射した平行光束が同じく平行光束として出射するアフォーカル光学系として構成する。このような従来のフロントテレコンバーターレンズの一例が下記の特許文献に示されており、物体側から順に正の屈折力を有する１枚の正レンズ、負の屈折力を有する１枚の負レンズと配置された計２枚のレンズからなる、比較的単純な構成のものが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２１０８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公報に開示された従来のフロントテレコンバーターレンズでは、レンズ枚数が少なく単純な構成であるため小型軽量化が図れるものの、収差がやや大きく、結像性能が不充分であるという問題を有していた。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成でありながら収差発生が少なく、優れた結像性能を有したフロントテレコンバーターレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るフロントテレコンバーターレンズは、全体で３枚以上のレンズを有し、撮影レンズの物体側に装着して用いられるアフォーカル倍率が１．４よりも大きいフロントテレコンバーターレンズであって、物体側から順に正の屈折力を有する正レンズと負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えてアフォーカル光学系を構成し、第１レンズ群及び第２レンズ群の少なくとも一方には回折光学面が設けられており、第１レンズ群の最も物体側に位置するレンズ面の有効径をφＦとし、第２レンズ群の最も像側に位置するレンズ面の有効径をφＲとしたときに、１．２＜φＦ／φＲ＜１０の条件を満足している。
【０００７】
ここで、第１レンズ群は、隣接した少なくとも一組の凸面と凹面を有し、この一組の凸面と凹面の合成屈折力をＰｓ、前記回折光学面の屈折力をＰｄとしたときに、
−３．０＜｜Ｐｄ｜／Ｐｓ＜−０．０５
の条件を満足しているのが好ましい。
【０００８】
この場合に、隣接した少なくとも一組の凸面と凹面は、空気間隔を挟んで形成されているのが好ましい。また、隣接した少なくとも一組の凸面と凹面は、同一の接合面を形成していても良い。
【０００９】
また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズにおいては、最大像高に至る主光線が回折光学面に入射する角度が１５度以下であることが好ましい。また、第１レンズ群が両凸レンズ及び少なくとも一枚の負レンズを有するとともに、第２レンズ群が最も像側に両凹レンズを有し、第１レンズ群は回折光学面を有しており、回折光学面を有するレンズ成分の焦点距離をｆｄとしたときに、０．０３＜φＲ／ｆｄ＜１．０の条件を満足していることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズにおいては、第１レンズ群が回折光学面を有しており、第１レンズ群の焦点距離をｆＦとし、第１レンズ群と第２レンズ群との軸上間隔をＤＦＲとしたときに、１．０＜ｆＦ／ＤＦＲ＜１０．０の条件を満足していることが好ましい。また、回折光学面を有するレンズ成分の焦点距離をｆｄとし、第１レンズ群の最も物体側の面から第２レンズ群の最も像側の面までの距離をＬとしたときに、１．０＜ｆｄ／Ｌ＜１０．０の条件を満足していることが好ましい。そして、良好な結像性能を得るために、フロントテレコンバーターレンズで３枚以上のレンズを有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように構成した本発明に係るフロントワイドコンバーターレンズによれば、コンパクトな構成でありながら収差発生を少なくして、優れた結像性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズの実施形態について説明する。フロントテレコンバーターレンズは任意の結像レンズ系の物体側に装着されて用いられるフロントコンバーターレンズの一種であり、先ず、このフロントコンバーターレンズについて光学的に説明する。フロントコンバーターレンズとは、上記のように任意の結像レンズ系（例えば撮影レンズ）の物体側に装着されて、物体側から入射した平行光束を像側へ平行光束として射出する光学系（アフォーカル光学系）をいう。この場合、フロントコンバーターレンズのアフォーカル倍率Ｍは、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する射出側の比（｜θout／θin｜：θoutは射出側の軸上近軸光線の傾角であり、θinは入射側の軸上近軸光線の傾角である）を示す。フロントテレコンバーターレンズとはこのようなフロントコンバーターレンズのうち、結像レンズ系の物体側に取り付けられてレンズ系全体の焦点距離を長い方に変化させる光学系をいい、上記アフォーカル倍率Ｍを１．０よりも大きくする（すなわち望遠化の機能を有する）ものである（但し、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズでは、後述するように、アフォーカル倍率が１．４よりも大きいものを対象としている）。
【００１３】
このようなフロントテレコンバーターレンズを構成する光学系としては、ケプラー型とガリレオ型とが知られている。このうちガリレオ型の光学系では、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群と配置するとともに、第１レンズ群の像側焦点位置と第２レンズ群の像側焦点（虚焦点）位置とを一致させた構成となっている。その結果、物体側から平行に入射した光線束はフロントテレコンバーターレンズを通過した後、光束径が縮小された状態で像側へ平行に射出される。したがって、テレコンバーターレンズはアフォーカルコンバーターと呼ばれ、このガリレオ型のフロントテレコンバーターレンズにおけるアフォーカル倍率Ｍは、第１レンズ群の焦点距離をｆＦとし、第２レンズ群の焦点距離をｆＲとすると、下の式（ａ）で表される。
【００１４】
【数１】
2004220003.tif 000003
【００１５】
但し、第１レンズ群の像側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置とを一致させていないときでも、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する射出側の比（｜θout／θin｜）でＭ＝｜θout／θin｜と定義する。
【００１６】
なお、このＭの値は、フロントテレコンバーターレンズのレンズデータの部分のみを近軸追跡計算することによって求められる。すなわち、結像レンズ系によらず、フロントテレコンバーターレンズのアフォーカル倍率Ｍはフロントテレコンバーターレンズ単体の構成パラメータによって定まる。但し、実用的には、第１レンズ群の像側焦点位置と第２レンズ群の物体側焦点位置とを厳密に一致させる必要はなく、第１レンズ群及び第２レンズ群の少なくとも一方を光軸上に移動させてピント合わせ（焦点合わせ）をするか、後方の結像レンズ系（撮影レンズ）でピント合わせをすることができる範囲内において双方の焦点位置を十分に近接させておけばよい。このように双方の焦点位置が厳密に一致していない場合でも、アフォーカル倍率Ｍとは、軸上近軸光線の傾角の大きさに関し、入射側に対する射出側の比と考えるものとする。なお、このときのアフォーカル倍率Ｍは上記式（ａ）からずれるが、そのずれ量はわずかである。
【００１７】
なお、これら双方の焦点位置を厳密に一致させた場合、フロントテレコンバーターレンズと、その像側に位置する任意の結像レンズ系（焦点距離をｆとする）の合成焦点距離はＭ×ｆで与えられる。ここで、双方の焦点位置が一致していない場合はＭ×ｆから若干外れてしまうが、合成した全体の光学系（フロントテレコンバーターレンズ＋結像レンズ系）の焦点距離は、近軸光線追跡計算をすることによって求めることが可能である。
【００１８】
フロントテレコンバーターレンズには、正の屈折力を有するレンズ群を２つ組み合わせるケプラー型のものもあり得るが、フロントテレコンバーターレンズの全長を短くするには、上記ガリレオ型のものとすることが望ましい。また、ガリレオ型のフロントテレコンバーターレンズでは、装着した状態においても像の姿勢が不変であるため、カメラなどの撮影レンズに装着するのに好都合である。但し、フロントテレコンバーターレンズのような付加的な光学系では、それ自体において収差を十分に除去しておかないと、結像レンズ系（撮影レンズ）と組み合わせた状態における合成光学系（フロントテレコンバーターレンズ＋撮影レンズ）での収差が劣化してしまい、その結像性能が低下してしまうので注意が必要である。本発明は、このようなガリレオ型のフロントテレコンバーターレンズにおいて回折光学素子を用いることにより、小型であるにも拘わらず、収差発生の少ない、優れた結像性能を得る手法を見出したものである。
【００１９】
次に、回折光学素子について説明する。一般に、光線を曲げる方法としては屈折と反射が知られているが、第３番目の方法として回折がある。従来知られた回折格子やフレネルゾーンプレートはこのような光の回折現象を利用した光学素子であり、回折光学素子と呼ばれる。このような回折光学素子は屈折や反射とは異なる振る舞いを示すことが知られており、その振る舞いの具体的な例としては、負の分散値を有することが挙げられる。この性質は色収差補正に極めて有効であり、高価な特殊低分散ガラスでしか達し得ない（通常のガラスでは達し得ない）良好な色収差補正が可能となる。
【００２０】
本発明においては、ガラスやプラスチック等の光学部材の表面に回折光学面、すなわち回折格子やフレネルゾーンプレートのように光線を曲げて回折現象を生ずる面を形成して良好な光学性能を得ている。図９はフレネルゾーンプレートの一例を示すものであり、図９（Ａ）は光軸方向から見たフレネルゾーンプレート１の正面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）における矢視Ｂ−Ｂから見たフレネルゾーンプレート１の断面図である。この図９に示すフレネルゾーンプレート１は回折光学面を構成する回折格子溝の１ピッチが連続した曲線であるキノフォーム型であるが、その他、周期構造が階段状のものや三角形状等のものとすることもできる。なお、このような回折光学素子については、「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１版発行」に詳しい。
【００２１】
続いて、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズの詳細について説明する。本発明に係るフロントテレコンバーターレンズは、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と負の屈折力を有する第２レンズ群とを備えてガリレオ型のアフォーカル光学系を構成しており、これら第１レンズ群及び第２レンズ群の少なくとも一方に回折光学面が設けられている（回折光学面が設けられた回折光学素子を有している）。そして、第１レンズ群の最も物体側に位置するレンズ面の有効径をφＦとし、第２レンズ群の最も像側に位置するレンズ面の有効径をφＲとしたときに以下の条件式（１）が満足されるように、かつ、１．４より大きいアフォーカル倍率が得られるように、レンズ等各部材の諸元が設定されている。
【００２２】
【数２】
2004220003.tif 000004
【００２３】
この条件式（１）は、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズの前群である第１レンズ群と後群である第２レンズ群の有効径の適切な比率を規定するものであり、十分に良好な画質を得るために必要な光束を選択的に通すための重要な条件式である。
【００２４】
ここで、φＦ／φＲの値が上記条件式（１）の上限値を上回ると、第１レンズ群の最も物体側に位置するレンズ面の有効径φＦが大きくなり過ぎて、すなわち第１レンズ群を通る光線高さが大きくなり過ぎて、収差発生が大きくなってしまうので不都合である。加えて、迷光が光学系に入り易くなり、ゴーストやフレアが発生し易くなるという不都合も生じる。更に、前玉径（最も物体側に配置されたレンズの径）が増大して、光学系の大型化を招くだけでなく、フロントテレコンバーターレンズ全体の重量が増大してしまうという不都合も生じる。
【００２５】
一方、φＦ／φＲの値が条件式（１）の下限値を下回ると、第１レンズ群の最も物体側に位置するレンズ面の有効径φＦが小さくなり過ぎて、周辺光量を十分に得ることができなくなるので不都合である。なお、本発明の効果を更に十分に発揮するには、上記条件式（１）の上限値を４．０、更には２．５とすることが好ましい。また、下限値については１．７とすることが好ましい。
【００２６】
このように本発明に係るフロントテレコンバーターレンズでは、第１レンズ群及び第２レンズ群の少なくとも一方に回折光学面が設けられるとともに、上記条件式（１）を満足することにより、少ない枚数のレンズ数で諸収差を良好に補正することができるようになっている。このため本発明に係るフロントテレコンバーターレンズによれば、コンパクトな構成でありながら優れた結像性能を得ることができる。そして、良好な結像性能を得るために、フロントテレコンバーターレンズ全体で３枚以上のレンズを有することが好ましい。このとき第１レンズ群を２枚とすると、コマ収差の補正に有効であり、第２レンズ群を２枚とすると、諸収差の補正に有効である。
【００２７】
また、本発明に係わるフロントテレコンバーターレンズでは、第１レンズ群は、隣接した少なくとも一組の凸面と凹面を有し、前記一組の凸面と凹面の合成屈折力（合成焦点距離の逆数）をＰｓ、前記回折光学面の屈折力（焦点距離の逆数）をＰｄとしたときに、以下の条件式（２）を満足していることが好ましい。
【００２８】
【数３】
2004220003.tif 000005
【００２９】
上記条件式（２）は、色消しのため、正の屈折力を有する第１レンズ群内の隣接した一組の凸面と凹面の合成屈折力（合成焦点距離の逆数）Ｐｓと、回折光学面の屈折力（焦点距離の逆数）Ｐｄの適正な屈折力配分の範囲を示す。上記条件式（２）は、良好な色消しを十分に達成する上で、重要である。回折光学面は、正であっても負であってもこの所定の範囲であれば、良好な色収差補正が可能である。上記条件式（２）の上限下限のいずれでも越えると、軸上色収差の良好なバランスが確保できなくなり、優れた画質が得られない。下限を越えると、回折光学面のパワーが強くなり過ぎ、軸上色収差が補正過剰ないし補正不足となって良好な色収差補正が達成できない。上限を越えると、回折光学面のパワーが弱くなり過ぎ、回折光学面の効果が弱まってしまい、良好な色収差補正が達成できない。
【００３０】
また、隣接した少なくとも１組の凸面と凹面は、空気間隔を挟んで形成されていることが好ましい。また、隣接した少なくとも１組の凸面と凹面は、同一の接合面を形成していることが好ましい。
【００３１】
ここで、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズにおいては、回折光学面を有する一般の光学系の場合と同様、回折光学面に入射する光線の角度は、できるだけ小さいことが好ましい。これは、上記入射角度が大きくなると回折光学面によるフレアが発生し易くなり、画質を損ねてしまうからである。したがって、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズでは、そのフレアが及ぼす影響を小さくして良好な画質を得るため、最大像高に至る主光線（開口絞りの中心を通る光線）が回折光学面に入射する角度（主光線の光軸が回折光学面の法線となす角度）が１５度以下、より好ましくは１０度以下となるようにすること、換言すると、回折光学面は、入射する光の角度が１５度（好ましくは１０度）以下となるレンズ面に設けられることが望ましい。このような条件が満たされるのであれば、回折光学面は本フロントテレコンバーターレンズ中のどこに配置してもよいが、本フロントテレコンバーターレンズを構成するレンズの面のうち、物体側に凸となる面のいずれかに形成するようにすれば、上記条件を満足させることが容易になる。
【００３２】
また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズでは、第１レンズ群が両凸レンズ及び少なくとも一枚の負レンズを有するとともに、第２レンズ群が最も像側に両凹レンズを有しており、第１レンズ群が回折光学面を有しているときに、以下の条件式（３）を満足していることが好ましい。
【００３３】
【数４】
2004220003.tif 000006
【００３４】
ここで、φＲは前述のように第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズ面の有効径であり、ｆｄは回折光学面を有するレンズ（貼り合わせレンズの場合は、その貼り合わせた状態のレンズ）の焦点距離である。上記条件式（３）は、第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズ面の有効径φＲと上記焦点距離ｆｄとの比率について適切な範囲を規定するものである。φＲ／ｆｄの値が条件式（３）の上限値を上回ると、回折光学面を有するレンズの焦点距離ｆｄが小さくなり過ぎて収差バランスを失い易くなり、特に像面湾曲の補正が困難となるので好ましくない。また、第１レンズ群を鏡筒に組み付ける際の偏心感度が大きくなり過ぎて、迷光が光学系に入り易くなり、ゴーストやフレアが発生し易くなるという不都合が生じる。更に、本発明の効果を十分に発揮させるには、上記条件式（３）の上限値を０．４とすることが好ましい。また、下限値については０．１とすることが好ましい。
【００３５】
また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズでは、第１レンズ群が回折光学面を有しているときには、第１レンズ群の焦点距離ｆＦ（前述）と第１レンズ群と第２レンズ群との軸上間隔ＤＦＲとの比ｆＦ／ＤＦＲは、以下の条件式（４）を満足していることが好ましい。
【００３６】
【数５】
2004220003.tif 000007
【００３７】
ここで、ｆＦ／ＤＦＲの値が上記条件式（４）の上限値を上回ると、焦点距離ｆＦが大きくなり過ぎて、その結果フロントテレコンバーターレンズの全長が大きくなるだけでなく、球面収差及び軸上色収差が大きくなるので好ましくない。また、前玉径が増大する傾向となり、光学系の大型化を招くだけでなく、重量が増大するので好ましくない。逆に、ｆＦ／ＤＦＲの値が上記条件式（４）の下限値を下回ると、第１レンズ群の焦点距離ｆＦが小さくなり過ぎて、像面湾曲が大きくなるだけでなく、主光線よりも下側の光線のコマ
収差が大きくなり、画質が損なわれ易くなるので好ましくない。また、第１レンズ群と第
２レンズ群との軸上間隔ＤＦＲが大きくなる傾向となり、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズの全長が大きくなるので好ましくない。なお、本発明の効果を更に十分に発揮させるには、条件式（４）の上限値を５．０とすることが好ましい。また、下限値については２．０とすることが好ましい。
【００３８】
また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズにおいては、前述のように、回折光学面を有するレンズの焦点距離をｆｄとし、第１レンズ群の最も物体側の面から第２レンズ群の最も像側の面までの距離をＬとしたときに、以下の条件式（５）を満足していることが好ましい。
【００３９】
【数６】
2004220003.tif 000008
【００４０】
条件式（５）は、回折光学面を有するレンズの焦点距離ｆｄと本フロントテレコンバーターレンズ全長Ｌの適正な比を規定したものである。ｆｄ／Ｌの値が条件式（５）の上限を上回ると、回折光学面を有するレンズの焦点距離ｆｄが長くなり過ぎて収差バランスを失い易くなる（特に像面湾曲の補正が困難となる）。そして、レンズ面の曲率半径の大きさが小さくなって製造が困難となる不都合が生じる。逆に、ｆｄ／Ｌの値が条件式（５）の下限を下回ると、回折光学面を有するレンズの焦点距離ｆｄが小さくなり過ぎ、この結果、フロントテレコンバーターレンズの全長Ｌが長くなり過ぎて小型化が困難となるばかりか、色収差補正の能力が不足してしまい、十分な色収差補正が困難となる。なお、本発明の効果をより十分に発揮させるには、条件式（５）の上限値を３．５とすることが好ましい。また、下限値については２．０とすることが好ましい。
【００４１】
また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズにおいては、以上の構成に加え、第２レンズ群を構成する両凹レンズのｄ線に対する屈折率ｎｄが以下の条件式（６）を満足していることが好ましい。
【００４２】
【数７】
2004220003.tif 000009
【００４３】
上記屈折率ｎｄの値が条件式（６）の下限値を下回ると、光学系全体のペッツバール和が負側に変位し易くなる。その結果、像面が正側に大きく曲がってしまい、画面周辺での結像性能を悪化させてしまうので好ましくない。
【００４４】
実際に本発明のフロントテレコンバーターレンズを構成する場合、良好な結像性能を得るためには、第１レンズ群中に両凸レンズと凹レンズとを有することが好ましく、更に、十分な色消しのためには、第１レンズ群が低分散ガラスから形成された少なくとも１枚の正レンズを有することが好ましい。より具体的には、第１レンズ群が、いわゆるアッベ数が６５以上の光学ガラスから形成された正レンズを少なくとも１枚含むことが望ましい。この構成により、軸上色収差だけでなく倍率色収差も十分に補正されるので、良好な結像性能を得ることができる。なお、本発明の効果を更に十分に発揮するには、第１レンズ群が、アッベ数が８０以上の光学ガラスから形成された正レンズを少なくとも１枚含むことが好ましい。また、凹レンズも、より良好な性能を達成するためには重要で、そのアッベ数は３５以下であることが望ましい。
【００４５】
一方、第２レンズ群は、物体側から順に、正メニスカスレンズと両凹レンズとの貼り合わせレンズで構成されていることが好ましい。換言すると、第２レンズ群は、２枚のレンズからなる接合負レンズであることが好ましい。更に、第２レンズ群が像側に凸面を向けた正レンズを有することが、諸収差のうち特に球面収差の補正には効果的であり、これにより良好な結像性能を得ることができる。これは、アフォーカル倍率Ｍを高めていくと、諸収差のうち軸上色収差の発生量が特に大きくなってしまうが、上述の構成により、良好な色収差バランスを達成することができるからである。
【００４６】
ところで、上述の回折光学面をレンズ上に形成する場合、製造を容易にする観点から、フレネルゾーンプレートのように、その回折光学面を光軸に対して回転対称な格子構造にすることが好ましい。このような回転対称な格子構造は、通常の非球面レンズを製作するのと同じく、精研削でも、ガラスモールドでも形成可能である。また、レンズ表面に薄い樹脂層を形成し、この樹脂層に格子構造を設けるようにしてもよい。また、回折格子は単純な単層構造に限らず、複数の格子構造を重ねて複層構造にしてもよい。このように複層構造の回折格子によれば、回折効率の波長特性や画角特性をより一層向上させることができる。
【００４７】
また、回折光学面は、アッベ数が６５以下の光学ガラスレンズのレンズ面上に形成することが好ましい。これは、回折格子の形成が容易で、しかも良好な光学性能が得られるからである。
【００４８】
ところで、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズは、任意の結像レンズ系（ここでは撮影レンズとする）の物体側に装着して用いられる。このように本発明に係るフロントテレコンバーターレンズを撮影レンズの物体側に装着すると、レンズ系全体の最短撮影距離は元の撮影レンズの最短撮影距離よりも伸びるのであるが、第１レンズ群及び第２レンズ群の少なくとも一方が光軸に沿って移動する機構を設けておくことにより、近距離フォーカシングが可能となるので、焦点合わせについては特に問題はない。また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズにおいては、第２レンズ群を光軸に沿って移動可能な可動レンズ群として構成することにより、比較的簡素な構造を採ることができる。また、このような構成にすれば、全長を変化させることなく合焦（フォーカシング）を行う内部合焦方式（内焦方式）を採用することも可能となる。
【００４９】
更に、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズは、撮影レンズのブレを検出するブレ検出手段と、ブレ検出手段からの信号とカメラの作動のシーケンス制御を行う制御手段とに基づいて適正なブレ補正量を定めるブレ制御装置と、ブレ制御装置により定められたブレ補正量に基づいて防振レンズ群を移動させる駆動機構とを組み合わせて、防振レンズシステムを構成することもできる。この場合、上記防振レンズ群は比較的小型である第２レンズ群或いは第２レンズ群の一部とし、これを光軸と直交する方向にシフトするように構成することが好ましい。また、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズを構成する各レンズに加えて、非球面レンズ、屈折率分布型レンズ等を用いることにより、更に良好な光学性能が得られることはいうまでもない。
【００５０】
以下、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズの具体的な実施例について説明する。下に示す２つの実施例では、図１及び図５に示すように、本発明のフロントテレコンバーターレンズＴＣを、物体側に位置して正の屈折力を有する第１レンズ群ＦＬと、像側に位置して負の屈折力を有する第２レンズ群ＲＬとから構成し（アフォーカル倍率は１．４より大きくなるようにする）、結像レンズ系としての撮影レンズＭＬを第２レンズ群ＲＬの像側に配置した。また、回折光学面を有するレンズ素子（回折光学素子）は両実施例においては第１レンズ群ＦＬ中に配置した。
【００５１】
各実施例において、回折光学面の位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式（７），（８）とを用いて行う超高屈折率法により計算した。超高屈折率法は、非球面形状を表す式と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例において回折光学面は超高屈折率法のデータとして、すなわち、後述する非球面式（７），（８）及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象としてｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線を選んだ。本実施例において用いたｄ線、ｇ線、Ｃ線及びＦ線の波長と、各スペクトル線に対して設定した具体的な屈折率の値を下の表１に示す。
【００５２】
【表１】
2004220003.tif 000010
【００５３】
各実施例において非球面は、光軸に垂直な方向の高さ（入射高）をｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（非球面量）をＺ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径をｒ、近軸曲率半径をＲとし、円錐係数をκとし、２次の非球面係数をＣ2、４次の非球面係数をＣ4、６次の非球面係数をＣ6、８次の非球面係数をＣ8、１０次の非球面係数をＣ10としたとき、下の式（７），（８）で表されるものとした。
【００５４】
【数８】
2004220003.tif 000011
【００５５】
なお、本実施例において用いた超高屈折率法については、前述の「『回折光学素子入門』応用物理学会日本光学会監修平成９年第１版発行」に詳しい。
【実施例１】
【００５６】
図１に、本発明の第１実施例に係るフロントテレコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す。また、図２はこの合成光学系におけるフロントテレコンバーターレンズ単体の構成を示し、図３は撮影レンズ単体の構成を示す。本第１実施例に用いた光学系における撮影レンズＭＬは図１及び図３に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１（負レンズ）と両凸レンズＬ２（正レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３（正レンズ）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４（負レンズ）、両凹レンズＬ５（負レンズ）と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６（正レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７（正レンズ）、開口絞りＰ８、両凸レンズＬ９（正レンズ）、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０（正レンズ）、両凹レンズＬ１１（負レンズ）、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２（負レンズ）と両凸レンズＬ１３（正レンズ）の貼り合わせからなる接合正レンズ、両凸レンズＬ１４（正レンズ）と両凹レンズＬ１５（負レンズ）との貼り合わせからなる接合正レンズ、及びそれぞれ平行平板ガラスからなる２枚のフィルターＦ１６，Ｆ１７を配置して構成した。
【００５７】
また、撮影レンズＭＬの物体側に取り付けた本発明のフロントテレコンバーターレンズＴＣは、図１及び図２に示すように、正の屈折力を有する第１レンズ群ＦＬと負の屈曲力を有する第２レンズ群ＲＬとからなり、第１レンズ群ＦＬは物体側から順に、像側の面に回折光学面Ｇｆが形成されて物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０１（正レンズ）、両凸レンズＬ１０２（正レンズ）、物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）負メニスカスレンズＬ１０３（負レンズ）を配置して構成した。また、第２レンズ群ＲＬは物体側から順に、物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）正メニスカスレンズＬ１０４（正レンズ）と両凹レンズＬ１０５（負レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズを配置して構成した。両凸レンズＬ１０２の像側の面(凸面)と負メニスカスレンズＬ１０３の物体側の面（凹面）とは、隣接した一組の凸面と凹面として空気間隔を挟んで形成されている。
【００５８】
下の表２に、本第１実施例における各レンズの諸元を示す。表２における面番号１〜１０は本発明のフロントテレコンバーターレンズＴＣに関するものであり、それぞれ図２における符号１〜１０に対応する。また、表２における面番号１１〜３９は撮影レンズＭＬに関するものであり、それぞれ図３における符号１１〜３９に対応する。また、表２におけるｒはレンズ面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径）を、ｄはレンズ面の間隔を、ｎ（ｄ）はｄ線に対する屈折率を、ｎ（ｇ）はｇ線に対する屈折率を、ｎ（Ｃ）はＣ線に対する屈折率を、ｎ（Ｆ）はＦ線に対する屈折率をそれぞれ示している。なお、表２において、非球面形状に形成されたレンズ面には、面番号の右側に＊印を付している。また、非球面係数Ｃｎ（ｎ＝２，４，６，８，１０）において「Ｅ−０９」等は「×１０-09」等を示す。以上の表２の記号の説明は、以降の実施例の表においても同様である。
【００５９】
本実施例では、フロントテレコンバーターレンズＴＣにおける面番号２及び３に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、したがってレンズＬ１０１が回折光学面を有するレンズ素子（回折光学素子）に相当する。ここで、回折光学面Ｇｆが形成されるレンズ素子Ｌ１０１の材料にはアッベ数が２３．８のものを採用した。また、第１レンズ群ＦＬの最も物体側に位置するレンズ面はレンズＬ１０１の物体側レンズ面（面番号１）に相当し、その有効径が式（１）におけるφＦに相当する。また、第２レンズ群ＲＬの最も像側に位置するレンズ面はレンズＬ１０５の像側レンズ面（面番号１０）に相当し、その有効径が式（１）及び式（３）におけるφＲに相当する。
【００６０】
図８は本第１実施例及び後述の第２実施例において用いられる撮影レンズＭＬ単体の諸収差図を示している。この図から分かるように、本発明のフロントテレコンバーターレンズを装着する前の撮影レンズＭＬはその単体において諸収差が良好に補正されており、優れた結像性能を有していることが分かる。
【００６１】
【表２】
2004220003.tif 000012
2004220003.tif 000013
2004220003.tif 000014
【００６２】
このように本実施例では、上記条件式（１），（２），（３），（４），（５），（６）は全て満たされることが分かる。また、本実施例では、最大像高に至る光線で、開口絞りＰ８の中心を通る光線（主光線）が面の法線となす角度（光線入射角）は、面番号２に相当する面が最も光線入射角が小さくなっており（3.79470°）、したがってこの面に回折光学面Ｇｆが設けられている（レンズＬ１０１が回折光学素子となっている）。
【００６３】
また、図４は第１実施例における光学系の諸収差図である。各収差図においてＦＮＯはＦナンバーを、Ｙは像高を、Ｄはｄ線を、Ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。また、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を、非点収差図、歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。更に、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。以上の収差図の説明は、以降の他の収差図についても同様である。各収差図から明らかなように、本第１実施例では諸収差が良好に補正されており、合成光学系（フロントテレコンバーターレンズＴＣ＋撮影レンズＭＬ）全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【実施例２】
【００６４】
図５に、本発明の第２実施例に係るフロントテレコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す。また、図６はこの合成光学系におけるフロントテレコンバーターレンズ単体の構成を示す。本第２実施例における本発明のフロントテレコンバーターレンズＴＣは、図５及び図６に示すように、正の屈折力を有する第１レンズ群ＦＬと負の屈曲力を有する第２レンズ群ＲＬとからなり、第１レンズ群ＦＬは物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１（負レンズ）と像側の面に回折光学面Ｇｆが形成された両凸レンズＬ２０２（正レンズ）との貼り合わせからなる貼り合わせ接合正レンズを配置して構成した。また、第２レンズ群ＲＬは物体側から順に、物体側に凹面を向けた（像側に凸面を向けた）正メニスカスレンズＬ２０３（正レンズ）と両凹レンズＬ２０４（負レンズ）との貼り合わせからなる接合負レンズを配置して構成した。負メニスカスレンズＬ２０１の像側の面（凹面）と両凸レンズＬ２０２の物体側の面(凸面)とは、隣接した一組の凹面と凸面として同一の接合面を形成している。また、撮影レンズは第１実施例における撮影レンズＭＬと同じとした（図３参照）。
【００６５】
下の表３に、本第２実施例における各レンズの諸元を示す。表３における面番号１〜７は本発明のフロントテレコンバーターレンズＴＣに関するものであり、それぞれ図６における符号１〜７に対応する。撮影レンズＭＬは前述のように第１実施例に用いたものと同じであるので、その諸元の表記はここでは省略する。
【００６６】
本実施例では、フロントテレコンバーターレンズＴＣにおける面番号３及び４に相当する面が回折光学面Ｇｆに相当し、したがってレンズＬ２０２が回折光学面を有するレンズ素子（回折光学素子）に相当する。ここで、回折光学面Ｇｆが形成されるレンズ素子Ｌ２０２の材料にはアッベ数が２６．３のものを採用した。また、第１レンズ群ＦＬの最も物体側に位置するレンズ面はレンズＬ２０１の物体側レンズ面（面番号１）に相当し、その有効径が式（１）におけるφＦに相当する。また、第２レンズ群ＲＬの最も像側に位置するレンズ面はレンズＬ２０４の像側レンズ面（面番号７）に相当し、その有効径が式（１）及び式（３）におけるφＲに相当する。
【００６７】
【表３】
2004220003.tif 000015
2004220003.tif 000016
【００６８】
このように本実施例では、上記条件式（１），（２），（３），（４），（５），（６）は全て満たされることが分かる。また、本実施例では、最大像高に至る光線で、開口絞りＰ８の中心を通る光線（主光線）が面の法線となす角度（光線入射角）は、面番号３に相当する面が最も光線入射角が小さくなっており（9.96842°）、したがってこの面に回折光学面Ｇｆが設けられている（レンズＬ２０２が回折光学素子となっている）。
【００６９】
また、図７は第２実施例における光学系の諸収差図である。各収差図から明らかなように、本第１実施例では諸収差が良好に補正されており、合成光学系（フロントテレコンバーターレンズＴＣ＋撮影レンズＭＬ）全体において、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００７０】
以上の実施例からも分かるように、本発明に係るフロントテレコンバーターレンズは、コンパクトな構成でありながら収差発生が少なく、優れた結像性能を有している。したがって、このフロントテレコンバーターレンズを、例えばデジタルスチルカメラの物体側に装着して用いれば、実用に十分な望遠化機能を得ることができる。なお、上述の実施例では、回折光学面Ｇｆは第１レンズ群ＦＬを構成するレンズに設けられていたが、これは第２レンズ群ＲＬを構成するレンズに設けるようにしてもよい。また、上述の実施例では、回折光学面はフロントテレコンバーターレンズを構成するレンズ面の一つに設けられていたが、これは一例であり、回折光学面を複数のレンズ面に設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施例に係るフロントテレコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す図である。
【図２】第１実施例に係る合成光学系のフロントテレコンバーターレンズ単体のレンズ構成図である。
【図３】第１及び第２実施例に係る合成光学系の撮影レンズ単体のレンズ構成図である。
【図４】第１実施例における合成光学系の諸収差図である。
【図５】本発明の第２実施例に係るフロントテレコンバーターレンズと撮影レンズとからなる合成光学系のレンズ構成を示す図である。
【図６】第２実施例に係る合成光学系のフロントテレコンバーターレンズ単体のレンズ構成図である。
【図７】第２実施例における合成光学系の諸収差図である。
【図８】第１及び第２実施例における撮影レンズ単体の諸収差図である。
【図９】フレネルゾーンプレートの一例を示しており、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）における矢視Ｂ−Ｂから見た断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１      フレネルゾーンプレート
ＴＣ    フロントテレコンバーターレンズ
ＦＬ    第１レンズ群
Ｇｆ    回折光学面
ＲＬ    第２レンズ群
ＭＬ    撮影レンズ
【図１】
2004220003.tif 000017
【図２】
2004220003.tif 000018
【図３】
2004220003.tif 000019
【図４】
2004220003.tif 000020
【図５】
2004220003.tif 000021
【図６】
2004220003.tif 000022
【図７】
2004220003.tif 000023
【図８】
2004220003.tif 000024
【図９】
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