(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主レンズの物体側に着脱可能に装着するコンバーターレンズにおいて、該コンバーターレンズは物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズ、物体側に比べ像面側に強い負の屈折面を向けた負の第２レンズ、両レンズ面が凸面の正の第３レンズから構成されると共に、該第１レンズと該第２レンズの空気間隔をＤ２、該第２レンズと該第３レンズの空気間隔をＤ４、物体側より第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をＲｉとしたとき
０＜Ｄ４／Ｄ２＜０．２
−５＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−１
−２＜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）＜−０．５
−０．１＜（Ｒ６＋Ｒ５）／（Ｒ６−Ｒ５）＜０．１
の条件を満足することを特徴とするコンバーターレンズ。
【請求項２】
前記第３レンズの材質の屈折率をＮ３としたとき
Ｎ３＜１．６５
の条件を満足することを特徴とする請求項１のコンバーターレンズ。
【請求項３】
前記コンバーターレンズは主レンズに装着したとき全系の焦点距離を短い方に変位させるワイドコンバーターレンズであることを特徴とする請求項１又は２のコンバーターレンズ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項のコンバーターレンズを主レンズに装着していることを特徴とする光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズ（主レンズ）の物体側に着脱可能に装着して、全系の焦点距離を広角側（短い方）に変位させるコンバーターレンズ及びそれを用いた光学系に関し、特にカメラやビデオカメラ、そしてデジタルカメラ等の光学機器に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より撮影レンズ（撮影系）の物体側に着脱可能に装着し、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（短い方）に変化させるフロント方式のワイドコンバーターレンズが種々と提案されている。
【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、像面側に正の屈折力を有する後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事ができる。しかしながら、撮影レンズに装着した時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事が必要となってくる。
【０００５】
例えば特開平３−１２７００５号公報では、物体側より順に負の屈折力の第１レンズ、メニスカス状の負の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズにより構成されるワイドコンバーターレンズが提案されている。
【０００６】
同公報のワイドコンバーターレンズは、アフォーカル倍率が０．６５倍程度であり、更にアフォーカル倍率を小さくした場合に関する技術は開示されていない。
【０００７】
又特開平５−８８０８０号公報では、物体側より順に負の屈折力の第１レンズ、メニスカス状の正の第２レンズ、正の屈折力の第３レンズにより構成されるワイドコンバーターレンズが提案されている。
【０００８】
同公報のワイドコンバーターレンズは、アフォーカル倍率が０．８倍程度であり、更にアフォーカル倍率を小さくした場合に関する技術は開示されていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に撮影レンズ（主レンズ）の前方に装着するフロント方式のワイドコンバーターレンズはワイドコンバーターレンズを装着しても全系のＦナンバーや焦点面を不変とすることができるという長所を有している。
【００１０】
しかしながらフロント方式のワイドコンバーターレンズは撮影レンズの前方に装着する為にレンズ系全体が大型化し、かつ高重量となる傾向がある。
【００１１】
特に撮影レンズ系に装着したとき所定の光学性能を得たい場合、あるいは小型化のために各レンズ群の屈折力を大きくした場合に各レンズ群を複数のレンズより構成すると、最も物体側のレンズの位置が撮影レンズの入射瞳から遠くなるために、レンズ系の大型化は避けられなかった。
【００１２】
本発明は、レンズ構成を適切に設定することにより、撮影レンズ（主レンズ）の物体側に着脱可能に装着し、全系の焦点距離を広角側（短い方）に変位させることのできる、コンパクトでかつ高い光学性能が容易に得られるコンバーターレンズ及びそれを用いた光学系の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のコンバーターレンズは、主レンズの物体側に着脱可能に装着するコンバーターレンズにおいて、該コンバーターレンズは物体側より順に、物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズ、物体側に比べ像面側に強い負の屈折面を向けた負の第２レンズ、両レンズ面が凸面の正の第３レンズから構成されると共に、該第１レンズと該第２レンズの空気間隔をＤ２、該第２レンズと該第３レンズの空気間隔をＤ４、物体側より第ｉ番目のレンズ面の曲率半径をＲｉとしたとき
０＜Ｄ４／Ｄ２＜０．２                            ・・・（１）
−５＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−１        ・・・（３）
−２＜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）＜−０．５    ・・・（４）
−０．１＜（Ｒ６＋Ｒ５）／（Ｒ６−Ｒ５）＜０．１  ・・・（５）
の条件を満足することを特徴としている。
【００１４】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記第３レンズの材質の屈折率をＮ３としたとき
Ｎ３＜１．６５
の条件を満足することを特徴としている。
【００１５】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記コンバーターレンズは主レンズに装着したとき全系の焦点距離を短い方に変位させるワイドコンバーターレンズであることを特徴としている。
【００１６】
請求項４の発明の光学系は、請求項１から３のいずれか１項のコンバーターレンズを主レンズに装着していることを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の数値実施例１のコンバーターレンズを撮影レンズ（マスターレンズ、主レンズ）の前方に装着した時の光学系のレンズ断面図である。図中、Ｃはワイドコンバーターレンズであり、全体としてアフォーカル系よりなっている。図２，図３は本発明の数値実施例２，３のコンバーターレンズのレンズ断面図である。
【００２２】
図４は参考例の数値実施例４のコンバーターレンズを撮影レンズ（マスターレンズ）の前方に装着した時のレンズ断面図である。図中Ｃはワイドコンバーターレンズであり、全体としてアフォーカル系よりなっている。
【００２３】
図５，図６は参考例の数値実施例５，６のコンバーターレンズのレンズ断面図である。
【００２４】
Ｍは撮影レンズ、４は像面、５は光軸である。
【００２５】
まず図１〜図３に示す本発明のコンバーターレンズの特徴について説明する。本発明のコンバーターレンズＣは物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズＬ１、物体側に比べ像面側に強い負の屈折面を向けた負の第２レンズＬ２、両レンズ面が凸面の正の第３レンズＬ３よりなっている。コンバーターレンズＣは撮影レンズＭの物体側に装着して全系の焦点距離を短い方に変位させるワイドコンバーターレンズを構成している。
【００２６】
撮影レンズ（マスターレンズ）Ｍは、単一の焦点距離またはズームレンズよりなっている。像面４はコンバーターレンズＣの撮影レンズＭへの装着の有無によらず一定位置である。
【００２７】
一般に撮影レンズはそれ自身で撮影を行うために撮影レンズで単独に良好な収差補正がなされている。このためコンバーターレンズを撮影レンズに装着した時に全体で良好なる光学性能を得るには、コンバーターレンズ単独で良好なる収差補正を達成しておく必要がある。
【００２８】
一方、コンバーターレンズＣのレンズ全長の短縮化を図るには、負の屈折力を有する物体側のレンズ群と正の屈折力を有する像面側のレンズ群との主点間隔を小さくする必要がある。しかしながら、アフォーカル倍率を一定とした場合、レンズ間隔を小さくする為には正と負のそれぞれのレンズ群の屈折力を強める必要がある。この時、レンズ群の屈折力を強めると、一般に収差が多く発生し、少ないレンズ枚数で良好な収差補正を得る事は困難になってくる。
【００２９】
そこで本発明では、各レンズ群の屈折力を強くし、コンバーターレンズの全長を短く設定してもコンバーターレンズＣを構成する３枚のレンズ形状を前述のごとく構成すると共に条件式（１）を満足させる事により、撮影レンズＭに装着した時の全系の焦点距離を所定量広角側に変位させると共に諸収差を良好に補正している。
【００３０】
次に本発明におけるレンズ形状、及び各条件式の技術的意味をコンバーターレンズを撮影レンズに装着した場合における全系の収差に関して説明する。
【００３１】
物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズＬ１は、コンバーターレンズの負の屈折力の大部分を分担し、その形状により主に非点隔差、及び歪曲収差を良好に補正する働きを有する。負の第２レンズＬ２は、コンバーターレンズの負の屈折力を第１レンズと分担する働きと共に、像面側の強い負の屈折面が、コンバーターレンズの物体側に配置された負の屈折力のレンズ群と像面側に配置された正の屈折力のレンズ群との主点間隔を引き離す働きがある。
【００３２】
その結果、短いレンズ全長で強い屈折力の配置が可能となる。両レンズ面が凸面の正の第３レンズＬ３は、コンバーターレンズの正の屈折力を分担するのに最適な形状である。
【００３３】
条件式（１）は、第１レンズと第２レンズの間隔Ｄ２に対する第２レンズと第３レンズの間隔Ｄ４の比である。下限を超えると、レンズ全長の増大により前玉径の大型化とともに、負の歪曲が多く発生してしまう。一方、上限を超えると、像面湾曲、非点収差の補正が困難になる。
【００３４】
条件式（３）ないし（５）はコンバーターレンズの全長を短く保った上で良好な収差補正を得る為のものである。
条件式（３）〜（５）のいずれの範囲を超えても画面全体にわたり良好なる収差補正が難しくなってくる。尚、本発明において更に好ましくは次の条件を満足させるのが良い。
【００３５】
（ア−１）前記第３レンズの材質の屈折率をＮ３としたとき
Ｎ３＜１．６５      ‥‥‥（２）
の条件を満足することである。
【００３６】
条件式（２）は、本発明のコンバーターにおいて、唯一正の屈折力を有する第３レンズの材質の屈折率が上限を超えないようにする事で、コンバーターレンズ単独でのペッツバール和を良好に保ち、コンバーターレンズの撮影レンズへの装着時の像面湾曲を抑制している。
【００４０】
次に図４〜図６に示す参考例のコンバーターレンズの特徴について説明する。参考例のコンバーターレンズは物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズＬＬ１、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第２レンズＬＬ２、像面側に凸面を向けた正の第３レンズＬＬ３よりなっている。撮影レンズ（マスターレンズ）Ｍは単一の焦点距離またはズームレンズよりなっている。像面４はコンバーターレンズの撮影レンズＭへの装着の有無によらず一定位置である。
【００４１】
参考例では、各レンズ群の屈折力を強くし、コンバーターレンズのレンズ全長を短く設定してもコンバーターレンズＣを構成する３枚のレンズ形状を前述のごとく構成する事により、撮影レンズＭに装着した時全系の焦点距離を所定量広角側に変位させると共に諸収差を良好に補正している。
【００４２】
次に参考例におけるレンズ形状の技術的意味をコンバーターレンズを撮影レンズに装着した場合における全系の収差に関して説明する。
【００４３】
物体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズＬＬ１は、コンバーターレンズの負の屈折力を分担し、その形状により非点隔差、及び歪曲収差を良好に補正する働きを有する。物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第２レンズＬＬ２は、その形状により非点隔差を抑制すると共に、コンバーターレンズの物体側に配置された負の屈折力のレンズ群と像面側に配置された正の屈折力のレンズ群との主点間隔を引き離す働きがある。これによってレンズ全長を短くしている。像面側に強い正の屈折面を向けた正の第３レンズの形状は、第１レンズで発生した負の歪曲収差を良好に補正する働きがある。
【００４４】
尚、参考例において更に好ましくは、次の諸条件のうちの少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００４５】
（イ−１）物体側より第ｉ番目のレンズの焦点距離をｆｉとしたとき
１＜ｆ２／ｆ３＜３      ‥‥‥（６）
の条件を満足することである。
【００４６】
条件式（６）は、第２レンズと第３レンズの屈折力の比を表わし、下限を超えるとレンズ全長を短く保ったまま十分なアフォーカル倍率を得る事は難しい。一方、上限を超えると２枚の正レンズのパワー配分が不適切となり、特に歪曲収差の良好なる補正が困難になる。
【００４７】
（イ−２）物体側より第ｉ番目のレンズの焦点距離の曲率半径をＲｉとしたとき
−３＜（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）＜−１      ‥‥‥（７）
２＜（Ｒ４＋Ｒ３）／（Ｒ４−Ｒ３）＜１０      ‥‥‥（８）
−３＜（Ｒ６＋Ｒ５）／（Ｒ６−Ｒ５）＜−１      ‥‥‥（９）
の条件を満足することである。
【００４８】
条件式（７）ないし（９）はコンバーターレンズのレンズ全長を短く保った上で良好な収差補正を得る為のものである。
【００４９】
条件式（７）〜（９）のいずれの範囲を超えても、画面全体にわたり良好なる収差補正が難しくなってくる。
【００５０】
次に本発明のコンバーターレンズの数値実施例１〜３と参考例の数値実施例４〜６を示す。各数値実施例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズの材質の屈折率とアッベ数である。
【００５１】
また各実施例における上述した条件式との対応を表１，表２に示す。
【００５２】
0004557355.tif 000002
【００５３】
【表１】
0004557355.tif 000003
【００５４】
0004557355.tif 000004
【００５５】
【表２】
0004557355.tif 000005
【００５６】
以上説明したように、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（短い方）に変位させる際、前述の条件を満足する３枚のレンズにより構成することにより、アフォーカル倍率が０．６倍程度の広角化を図りつつ、レンズ径の小型化と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たコンバーターレンズを達成することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば前述のごとく、レンズ構成を適切に設定することにより、撮影レンズ（主レンズ）の物体側に着脱可能に装着し、全系の焦点距離を広角側（短い方）に変位させることのできる、コンパクトでかつ高い光学性能が容易に得られるコンバーターレンズ及びそれを用いた光学系を達成する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値実施例１のコンバーターレンズを撮影レンズの前方に装着した時のレンズ断面図
【図２】本発明の数値実施例２のコンバーターレンズのレンズ断面図
【図３】本発明の数値実施例３のコンバーターレンズのレンズ断面図
【図４】参考例の数値実施例４のコンバーターレンズを撮影レンズの前方に装着した時のレンズ断面図
【図５】参考例の数値実施例５のコンバーターレンズのレンズ断面図
【図６】参考例の数値実施例６のコンバーターレンズのレンズ断面図
【符号の説明】
Ｃ  コンバーターレンズ
Ｍ  撮影レンズ
４  像面
５  光軸
【図１】
0004557355.tif 000006
【図２】
0004557355.tif 000007
【図３】
0004557355.tif 000008
【図４】
0004557355.tif 000009
【図５】
0004557355.tif 000010
【図６】
0004557355.tif 000011