(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの物体側に装着してレンズ全系の焦点距離を短縮する、略アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、
物体側から順に、曲率の強い凹面を像面側に向けた凹レンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、両凹レンズの第３レンズと両凸レンズの第４レンズとの接合レンズによって構成され、
角倍率が約０．７５程度とされると共に、
以下の各条件を満足するようにされた
ことを特徴とする広角コンバージョンレンズ。
０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８
０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５
０．０１５＜ｎ４−ｎ３＜０．２
０．２５＜｜ｈ６／ｒ６｜＜０．８５
ν３＜ν４
但し、
ｈｉ：物体側からｉ番目の面の有効半径、
ｒｉ：物体側からｉ番目の面の曲率半径、
ｎｉ：第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のｄ線における屈折率、
νｉ：第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のアッベ数、
とする。
【請求項２】
以下の条件を満足するようにされた
ことを特徴とする請求項１に記載の広角コンバージョンレンズ。
ν２＜４０
但し、
ν２：第２レンズのアッベ数、
とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてビデオカメラ及び電子スチルカメラ用の撮影レンズ、特に、ズーム比が３倍を越え、５５°乃至６０°程度の広角端における画角を有すると共に、１００万画素以上の画素を有する撮像素子に対応した高性能レンズに適合する高性能の広角コンバージョンレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、特に電子スチルカメラにあっては、撮像素子として１００万画素を越えるものが用いられるという高画素化が進み、この高画素化に伴って撮像画面の寸法も大きくなり、高画素化と小型化の為に、高画素の電子スチルカメラ用の撮影レンズは、３倍程度のズーム比を有するものが多く用いられている。
【０００３】
しかし、動画を撮影するビデオカメラにおいては、１０倍以上のズーム比を有する撮影レンズを用いるのが一般的である。
【０００４】
従って、電子スチルカメラにおいても、ズーム比の高倍率化への要求が強くなり、小型、高性能で高倍率のズームレンズが実用化されるようになってきた。
【０００５】
このような電子スチルカメラ用の小型、高性能で高倍率のズームレンズは、ビデオカメラ用の同種のズームレンズと同様に、小型化と高倍率化を両立させるためには、広角端における画角が５５°乃至６０°程度にすると、バランスの良い設計が可能となる。
【０００６】
ところが、ズーム比の高倍率化によって、画角が狭くなると、手振れに起因する画質の劣化が起こり易くなるという問題があり、また、動画と違ってパーンニングなどの撮影手法が使えない静止画では、広角端の画角を広くしたいという要求も強い。
【０００７】
従って、高性能ズームレンズの画質を損なうことなく、その焦点距離範囲を広角側にシフトすることができる、高性能の広角コンバージョンレンズへの要求が強くなってきた。
【０００８】
ところで、従来の民生用ビデオカメラに用いられている広角コンバージョンレンズは、図７乃至図９に示す広角コンバージョンレンズの一例ａのように、一般的には、物体側から順にそれぞれ、負、負、正の屈折力を有する３枚のレンズＬ１、Ｌ２及びＬ３で構成されていた。
【０００９】
そして、上記広角コンバージョンレンズａは、主として、結像性能よりも、小型化と低コストを追求して設計されていた。
【００１０】
上記広角コンバージョンレンズａを、図７に示すように、ズームレンズの一例２を主レンズとして、これに装着して使用すると、ズームレンズ２の広角端においてメリディオナル像面湾曲が、ズームレンズ２単独の状態と比べて、アンダー側へと倒れると共に、樽型の歪曲収差が極端に増大してしまう。
【００１１】
また、倍率色収差がコンバージョンレンズａから発生し、その補正を行う為の設計の自由度もないため、画面周辺部において色の滲みが顕著になってしまう。
【００１２】
図５及び図６にそれぞれ、ズームレンズ２単独の広角端及び望遠端における像面非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示し、また、図８及び図９にそれぞれ、ズームレンズ２に広角コンバージョンレンズａを装着した時の、広角端及び望遠端における像面非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す。
【００１３】
尚、非点収差図において、サジタル像面湾曲は実線、メリディオナル像面湾曲は破線で示し、メリディオナル横収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線におけるものを示す。
【００１４】
即ち、上記図５及び図６と、図８及び図９との対比で明らかなように、ズームレンズ２に広角コンバージョンレンズａを装着した時、非点収差は、サジタル像面においては良好であるが、メリディオナル像面においてはアンダー側に倒れて、画面周辺部における結像性能を劣化させる主原因となっている。
【００１５】
また、歪曲収差は、広角コンバージョンレンズａからもマイナス側に大きく発生するので、ズームレンズ２の広角端における歪曲に付加され、樽型の歪曲収差が極端に目立つようになっている。
【００１６】
広角コンバージョンレンズａ側で、上記メリディオナル像面における歪曲を補正するには、主光線の光線高が高い物体側の凹レンズで、周辺部の光束ほど発散作用が強くなるように補正すると効果的であるが、上記補正を行うために物体側の凹レンズの屈折力を強くすると、歪曲収差曲線が更にマイナス側に曲がることとなり、メリディオナル像面における湾曲と歪曲収差を同時に改善することは、広角コンバージョンレンズａのような、物体側から順に、負、負、正の屈折力を有する３枚のレンズ構成のものでは不可能であった。
【００１７】
尚、静止画像の評価は、プリントした画像を手にとって観察するのが最も厳しい画質評価となる。また、動画画像と比べて静止画像は、画像周辺部における画質の劣化と歪曲が目立つと、これがプリントした画像の印象を決定的に悪くする。
【００１８】
上記従来の広角コンバージョンレンズａでは、このような静止画像に対する要求を満たすことは、極めて困難であった。
【００１９】
従って、高画質を追求するスチルカメラでは、メリディオナル像面での湾曲と歪曲収差とを同時に改善して、コンバージョンレンズの使用することによっては、画角だけが変わり、画質の変化は察知できない程度にしなければならない。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、ズーム比が８乃至１０倍程度のズームレンズ付きで、１００万画素以上の画素数を有する撮像素子を使用した高性能の電子スチルカメラ最適な、広角端における像面湾曲と歪曲収差の劣化が殆どない高性能の広角コンバージョンレンズを提供することを課題とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明広角コンバージョンレンズは、撮影レンズの物体側に装着してレンズ全系の焦点距離を短縮する、略アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、物体側から順に、曲率の強い凹面を像面側に向けた凹レンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、両凹レンズの第３レンズと両凸レンズの第４レンズとの接合レンズによって構成し、角倍率が約０．７５程度にすると共に、ｈｉを物体側からｉ番目の面の有効半径、ｒｉを物体側からｉ番目の面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のアッベ数とすると、０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８、０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５、０．０１５＜ｎ４−ｎ３＜０．２、０．２５＜｜ｈ６／ｒ６｜＜０．８５、ν３＜ν４の各条件を満足するようにしたものである。
【００２２】
従って、主レンズであるズームレンズの広角端における像面湾曲、歪曲収差及び色収差を殆ど劣化させることなく、焦点距離範囲を広角側に遷移させることができる広角コンバージョンレンズを提供することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明広角コンバージョンレンズの実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２４】
尚、以下の説明において、「ｓｉ」は物体側からｉ番目のレンズ面（第ｉ面）、「ｒｉ」は第ｉ面ｓｉの曲率半径、「ｄｉ」は第ｉ面ｓｉと第ｉ＋１面ｓｉ＋１面との間の光軸上の面間隔、「ｎｉ」は物体側からｉ番目のレンズ（第ｉレンズ）のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズのアッベ数とする。
【００２５】
広角コンバージョンレンズ１は、撮影レンズであるズームレンズ２の物体側に装着してレンズ全系の焦点距離を短縮する、略アフォーカル系の広角コンバージョンレンズである。
【００２６】
また、広角コンバージョンレンズ１は、物体側から順に、曲率の強い凹面を像面側に向けた凹レンズの第１レンズＬ１と、凸レンズの第２レンズＬ２と、両凹レンズの第３レンズＬ３と両凸レンズの第４レンズＬ４との接合レンズによって構成される。
【００２７】
更に、広角コンバージョンレンズ１は、角倍率が約０．７５程度（広角コンバージョンレンズ１においては０．７２０９倍である。）とされると共に、ｈｉを物体側からｉ番目の面の有効半径、ｒｉを物体側からｉ番目の面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のアッベ数とすると、
０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８（条件式１）
０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５（条件式２）
０．０１５＜ｎ４−ｎ３＜０．２（条件式３）
０．２５＜｜ｈ６／ｒ６｜＜０．８５（条件式４）
ν３＜ν４（条件式５）
の各条件を満足するようにしたものである。
【００２８】
以下に、上記各条件式について説明する。
【００２９】
条件式１は、広角端におけるメリディオナル像面の湾曲をオーバー側に補正するためのものである。
【００３０】
即ち、ｈ２／ｒ２の絶対値を下限である０．３よりも大きくすることによって、主光線が第１レンズＬ１の曲率の大きい周縁部を通るようになり、主光線が第２面ｓ２の法線と為す入射角が周辺部で急に大きくなって、広角端のメリディオナル像面湾曲をオーバー側に降ることができるようになる。
【００３１】
しかしながら、広角端におけるメリディオナル像面湾曲の改善は、同時に、第１レンズＬ１から発生するマイナス側の歪曲収差を助長することとなるので、ｈ２／ｒ２の絶対値が上限値である０．８を越えないようにする必要がある。尚、ｈ２／ｒ２の絶対値が上限を超えると、第２レンズＬ２によって第１レンズＬ１から発生するマイナス側の歪曲収差を補正することが困難になる。
【００３２】
条件式２は、条件式１によるメリディオナル像面湾曲の補正の副作用として第１レンズＬ１から発生するマイナス側の歪曲収差を補正するためのものである。
【００３３】
即ち、第１レンズＬ１に隣接して第２レンズＬ２を配置し、第４面ｓ４の曲率ｒ４の絶対値を下限値である０．１５より大きくすることで、第４面ｓ４における主光線の偏角を大きくして歪曲収差を補正する。
【００３４】
また、第４面ｓ４の曲率ｒ４の絶対値が上限値である０．４５を越えると、第１レンズにおけるメリディオナル像面湾曲の補正とのバランスが崩れ、像面湾曲と歪曲収差とを同時に改善する本発明の目的が達成できなくなってしまう。
【００３５】
尚、条件式２に規定された条件に加え、第２レンズＬ２のアッベ数を４０以下にすると、倍率色収差も同時に補正することができるようになる。
【００３６】
条件式３乃至条件式５は、主として望遠端における球面収差と軸上色収差の補正に関する条件を規定するものである。
【００３７】
即ち、第３レンズＬ３と第４レンズL4との接合面ｓ６に正の屈折力を持たせ、ｎ４−ｎ３の値とｈ６／ｒ６の絶対値とをそれぞれ、下限値である０．０１５と０．２５よりも大きくすることで、望遠端の球面収差がアンダー側に倒れるのを防いでいる。
【００３８】
また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のアッベ数が、広角端における倍率色収差を補正するために、ν２＜ν１となる構成上、これが望遠端における軸上色収差に関しては補正が不足となる。従って、条件式３と条件式４で規定する条件に、条件式５で規定する条件を加えることによって、光束が広がり、主光線の光線高が低くなったところで、バランス良く望遠端における軸上色収差を補正することができるようになる。
【００３９】
尚、条件式３及び条件式４で規定するｎ４−ｎ３の値とｈ６／ｒ６の絶対値は、それぞれの上限である０．２と０．８５とを越えると、望遠端における球面収差と軸上色収差とをバランス良く補正することが困難となる。
【００４０】
以下に本発明広角コンバージョンレンズ１の数値例を示す。
【００４１】
【表１】
0004200399.tif 000002
【００４２】
尚、広角コンバージョンレンズ１を装着する主レンズであるズームレンズの２の関連数値及び広角コンバージョンレンズ１とズームレンズ２との合成光学系の関連数値としては、ズームレンズ２の焦点距離はｆ＝４．３１（広角端）及びｆ＝４１．８２（望遠端）、ズームレンズ２のＦ値はＦ１．８４（広角端）及びＦ２．２２（望遠端）、レンズ第７面ｓ７からズームレンズ２の入射瞳までの距離は２０．５７（広角端）及び１４５．８（望遠端）、ズームレンズ２の画角は５７．６°（広角端）及び６．０３°（望遠端）、上記合成光学系における画角は７６．０°（広角端）及び８．３６°（望遠端）である。
【００４３】
また、表３に条件式１乃至条件式４に係わる各値を示す。
【００４４】
【表２】
0004200399.tif 000003
【００４５】
図３及び図４にそれぞれ、広角コンバージョンレンズ１とズームレンズ２との合成光学系の広角端及び望遠端における非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差とを示す。
【００４６】
また、図５及び図６に、ズームレンズ２単体の広角端及び望遠端における非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差とを示す。
【００４７】
尚、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面における値をそれぞれ示し、メリディオナル横収差図において、実線はｄ線、破線はｇ線、一点鎖線はＣ線における値を示す。
【００４８】
このように、本発明広角コンバージョンレンズ１にあっては、図８及び図９に示す従来例の広角コンバージョンレンズａとの比較においては、従来例の持つ欠点が格段に解消されているのが明白であり、また、図５及び図６に示すズームレンズ２単体のみの使用時における各種収差との比較においても、ズームレンズ２の性能を殆ど損なうことなく、広角コンバージョンレンズ１の本来の目的である、画角の広角化が達成されていることが明らかである。
【００４９】
尚、前記実施の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上に記載したところから明らかなように本発明広角コンバージョンレンズは、撮影レンズの物体側に装着してレンズ全系の焦点距離を短縮する、略アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、物体側から順に、曲率の強い凹面を像面側に向けた凹レンズの第１レンズと、凸レンズの第２レンズと、両凹レンズの第３レンズと両凸レンズの第４レンズとの接合レンズによって構成し、角倍率が約０．７５程度にすると共に、ｈｉを物体側からｉ番目の面の有効半径、ｒｉを物体側からｉ番目の面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズ（物体側からｉ番目のレンズ）のアッベ数とすると、０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８、０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５、０．０１５＜ｎ４−ｎ３＜０．２、０．２５＜｜ｈ６／ｒ６｜＜０．８５、ν３＜ν４の各条件を満足するようにしたので、主レンズであるズームレンズの広角端における像面湾曲、歪曲収差及び色収差を殆ど劣化させることなく、焦点距離範囲を広角側に遷移させることができる。
【００５１】
また、請求項２に記載した発明にあっては、ν２を第２レンズのアッベ数とすると、ν２＜４０の条件を満足するようにしたので、第２レンズによって、歪曲収差の補正に加えて、同時に、倍率色収差の補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２乃至図４と共に、本発明広角コンバージョンレンズの実施の形態を示すものであり、本図は、広角コンバージョンレンズのレンズ構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明広角コンバージョンレンズを、ズームレンズの一例に装着した状態を概略的に示す図である。
【図３】図２に示す状態における広角端での非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【図４】図２に示す状態における望遠端での非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【図５】図２に示すズームレンズ単独における広角端での非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【図６】図２に示すズームレンズの単独における望遠端での非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【図７】図８及び図９と共に、従来の広角コンバージョンレンズの一例を示すものであり、場合を示すものであり、本図は従来の広角コンバージョンレンズの一例を図２に示すズームレンズに装着した状態を概略的に示す図である
【図８】図７に示す状態における広角端での非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【図９】図７に示す状態における広角端での非点収差、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【符号の説明】
１…広角コンバージョンレンズ、２…撮影レンズ、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｌ４…第４レンズ
【図１】
0004200399.tif 000004
【図２】
0004200399.tif 000005
【図３】
0004200399.tif 000006
【図４】
0004200399.tif 000007
【図５】
0004200399.tif 000008
【図６】
0004200399.tif 000009
【図７】
0004200399.tif 000010
【図８】
0004200399.tif 000011
【図９】
0004200399.tif 000012