(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、アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、
物体側より順に、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、曲率の強い凸面を像面側に向けた凸レンズの第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レンズとによって構成され、
角倍率を０．７倍とすると共に、
以下の各条件を満足するようにした
ことを特徴とする広角コンバージョンレンズ。
０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５
０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５
０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜０．４５
１．１４≦｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５
８＜ν４−ν３＜２５
但し、
ｈｉ：第ｉ面の有効径の半径、
ｒｉ：第ｉ面の曲率半径、
ｎｉ：第ｉレンズのｄ線における屈折率、
νｉ：第ｉレンズのアッベ数、
とする。
【請求項２】
第２レンズのアッベ数を４０以下にした
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。
【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、ビデオカメラ及び静止画ビデオカメラ用のズームレンズの物体側に装着して、その焦点距離を短縮する広角コンバージョンレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の民生用のビデオカメラに用いられる広角コンバージョンレンズは、物体側より順に、負レンズ、負レンズ及び正レンズの３枚で構成するのが一般的で、主として、結像性能よりも小型化とコストを重視して設計されていた。
【０００３】
図７に示すように、従来の広角コンバージョンレンズ（以下、コンバージョンレンズ）ａは、物体側より順に、負レンズｂ、負レンズｃ及び正レンズｄの３枚構成であり、上記コンバージョンレンズａは、撮影レンズ（主レンズ）、例えば、後述するズームレンズの一例２の物体側に装着される。
【０００４】
そして、上記コンバージョンレンズａにあっては、ズームレンズ２の広角端にあって、メリディオナル像面湾曲が、ズームレンズ２単独の場合に比べてアンダー側へと倒れると共に、樽型の歪曲収差が増大するという問題が発生する。併せて、倍率色収差がコンバージョンレンズａから発生し、しかも、その補正を行うための設計の自由度も無いため、画面周辺で色の滲みが顕著になるという問題もあった。
【０００５】
図５及び図６にズームレンズ２単独の広角端及び望遠端における像面湾曲（非点収差）、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す。尚、上記図中の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にて示し、また、横収差曲線図において、ｄ線は実線、ｇ線は破線、Ｃ線は一点鎖線で示す。
【０００６】
また、図８及び図９にコンバージョンレンズａをズームレンズ２に装着した時の広角端及び望遠端における像面湾曲、歪曲収差及びメリディオナル横収差を示す。
【０００７】
上記各収差図で明らかなように、コンバージョンレンズａは、非点収差がサジタル像面では良好であるが、メリディオナル像面はアンダー側に倒れて周辺の結像性能を劣化させる主原因となっている。また、歪曲収差はコンバージョンレンズａからもマイナス側に発生するので、ズームレンズａの広角端における歪曲に加えて樽型の歪曲が目立つようになる。更に、コンバージョンレンズａの物体側の２枚の凹レンズから発生する倍率色収差を補正するための設計の自由度がないため、画面周辺で色が滲む欠点が発生する。
【０００８】
コンバージョンレンズａの側で、上記メリディオナル像面を補正するためには、主光線の光線高が高い物体側の凹レンズ（負レンズｂ）で周辺光束ほど発散作用が強くなるようにすることが効果的である。
【０００９】
しかしながら、メリディオナル像面を補正するために物体側の凹レンズの屈折力を強くすると、歪曲収差曲線は更にマイナス側に曲がってしまうので、従来の負レンズ、負レンズ及び正レンズの３枚構成であるコンバージョンレンズａでは、メリディオナル像面湾曲と歪曲収差を同時に改善することは不可能であった。
【００１０】
従って、上記したように、コンバージョンレンズａの様な構成でメリディオナル像面湾曲を補正するのは極めて困難であるので、歪曲収差とサジタル像面湾曲が許容範囲内になるようにバランスを取るのが一般的であった。
【００１１】
ところで、撮像素子を２枚又は３枚使用してプリズムで光路を分岐している高画質ビデオカメラや１００万画素以上の静止画ビデオカメラにおいては、上記従来のコンバージョンレンズａを使用すると、これが画質劣化の原因となる。特に、広角端において、上記高画質ビデオカメラ又は静止画ビデオカメラの撮影レンズ単体の像面湾曲と歪曲収差に比べて、コンバージョンレンズａを装着した光学系においては、メリディオナル像面はアンダー側へ、また、歪曲は樽型が強調される方向に収差曲線が変化して、高画質カメラを求める使用者にとって満足できる画質ではなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は上記問題点に鑑み、広角端の画角が５５°乃至６０°程度の高性能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な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。
【００１３】
【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、アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、物体側より順に、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、曲率の強い凸面を像面側に向けた凸レンズの第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レンズとによって構成し、角倍率を０．７倍とすると共に、ｈｉを第ｉ面の有効径の半径、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズのｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズのアッベ数とすると、０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５、０．１５＜｜ｈ２／ｒ４｜＜０．４５、０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜０．４５、１．１４≦｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５、８＜ν４−ν３＜２５の各条件を満足するようにしたものである。
【００１４】
従って、広角端の画角が５５°乃至６０°程度の高性能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角コンバージョンレンズを提供することが可能になる。
【００１５】
【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説明する。
【００１６】
尚、以下の説明において、「ｒｉ」はレンズ第ｉ面の曲率半径、「ｄｉ」は第ｉ面から第ｉ＋１面間での面間隔、「ｎｉ」は第ｉレンズＬｉのｄ線における屈折率、「νｉ」は第ｉレンズＬｉのガラスのアッベ数とする。
【００１７】
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、アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、物体側より順に、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、曲率の強い凸面を像面側に向けた凸レンズの第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とによって構成し、角倍率を０．７倍とすると共に、ｈｉを第ｉ面の有効径の半径、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズのｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズのアッベ数とすると、
０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５（条件式１）
０．１５＜｜ｈ４／ｒ４｜＜０．４５（条件式２）
０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜０．４５（条件式３）
１．１４≦＜｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５（条件式４）
８＜ν４−ν３＜２５（条件式５）
の各条件を満足するようにしたことを特徴とするものである。
【００１８】
条件式１は、広角端におけるメリディオナル像面湾曲をオーバー側に補正するための条件を規定したものである。
【００１９】
即ち、｜ｈ２／ｒ２｜の値を下限値（０．３）より大きな値とすることで、主光線が曲率の深い第１レンズＬ１の周縁部を通るようになり、曲率ｒ２を有する第２面の法線と主光線とが為す角度である入射角が周辺部で急に大きくなるため、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。
【００２０】
しかし、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｜の値が上限値（０．８５）を越えると、第２レンズＬ２による上記マイナス側の歪曲収差の補正が困難になる。
【００２１】
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条件を規定したものである。
【００２２】
即ち、第１レンズＬ１の直後に第２レンズＬ２を配置し、｜ｈ４／ｒ４｜の値を下限値（０．１５）よりも大きくすることで、第４面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ためのものである。
【００２３】
尚、第２レンズＬ２のアッベ数を４０以下とすることで、倍率色収差も同時に補正できるようになる。
【００２４】
また、逆に、｜ｈ４／ｒ４｜の値が条件式２で規定する上限を越えると、条件式１で規定するメリディオナル像面湾曲の補正とのバランスが崩れて、歪曲収差を悪化させることなく像面湾曲を改善するという本発明の目的が達成できなくなってしまう。
【００２５】
条件式３は、条件式１と同様、広角端におけるメリディオナル像面湾曲をオーバー側に補正するためのものである。
【００２６】
即ち、第１レンズＬ１より光線束が広がった位置に、絞りに向かって凸の向きで負の屈折力を有する面（第５面）を配置し、｜ｈ５／ｒ５｜の値が下限値（０．１５）より大きくなるように第５面の曲率を強くすることで条件式１で規定したの条件よりも更に効果的にメリディオナル像面湾曲を補正することができるようになる。
【００２７】
尚、レンズ第５面では、主光線高が第１レンズＬ１よりも低いので、第５面の形状を絞りに向かって凸な向きにしても歪曲収差の発生は小さくなるが、｜ｈ５／ｒ５｜の値が上限値（０．４５）を越えると面の法線と入射光線との為す角度である入射角が大きくなってしまって、光線を通せなくなる場合が生じる。
【００２８】
条件式４及び条件式５で規定する条件は、主に望遠端における球面収差と軸上色収差の補正に関するものである。
【００２９】
即ち、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との相対向した面が、条件式４で規定する範囲内と成るような関係にあることで、球面収差の補正が過剰と成らないようにバランスを取るものである。｜ｒ６／ｒ７｜の値を下限値（１．１４）以上にすることで、望遠端における球面収差がオーバー側に倒れるのを防いでいる。しかし、｜ｒ６／ｒ７｜の値が上限値（１．３５）を越えると、球面収差曲線のアンダー側への曲がりが大きくなってしまう。
【００３０】
また、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とのアッベ数ν１及びν２が、広角端における倍率色収差を補正するために、ν２＜ν１の関係を有する必要上、望遠端における軸上色収差に関しては、これが補正不足側に働くため、条件式５において、ν４−ν３の値を下限値（８）より大きくすることで、光線束が広がり、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できるようになる。しかし、ν４−ν３の値が上限値（２５）を越えると、望遠端における球面収差と軸上色収差及び広角端におけるメリディオナル像面湾曲と倍率色収差をバランス良く補正することが困難となる。
【００３１】
従って、本発明広角コンバージョンレンズにあっては、主レンズとしての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、ズームレンズの焦点距離範囲を広角側に遷移させることができるようになる。
【００３２】
次に、本発明広角コンバージョンレンズの実施の形態を、添付図面を参照して数値実施例に基づいて具体的に説明する。
【００３３】
尚、図１は、数値実施例における広角コンバージョンレンズ１のレンズ構成を概略的に示すものであり、図２は、広角コンバージョンレンズ１を撮影レンズであるズームレンズの一例２に装着した状態を概略的に示すものである。尚、図２において、ＦＬはフィルタ、Ｓは絞り、ＩＭＧは撮像素子である。
【００３４】
以下の表１に広角コンバージョンレンズ１の各数値を示す。
【００３５】
【表１】
0004374505.tif 000002
【００３６】
また、表２にズームレンズ２及び広角コンバージョンレンズ１と、前記従来例の説明においても示したズームレンズ（主レンズ）２との合成光学系の、広角端及び望遠端における関連する数値を示す。
【００３７】
【表２】
0004374505.tif 000003
【００３８】
表３にズームレンズ１の前記条件式１乃至５における各数値を示す。
【００３９】
【表３】
0004374505.tif 000004
【００４０】
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を示し、図５及び図６にズームレンズ２単独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を示す。尚、上記図中の非点収差図においては、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にて示し、横収差曲線図においては、ｄ線は実線、ｇ線は破線、Ｃ線は一点鎖線で示す。
【００４１】
このように、広角コンバージョンレンズ１にあっては、光学系を４枚のレンズによって構成することによって、図３と図８及び図４と図９とをそれぞれ比較すると明らかなように、従来例の広角コンバージョンレンズａが持つ欠点を格段に改善して、特に、広角端の画角が５５°乃至６０°程度の高性能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角コンバージョンレンズを実現したものである。
【００４２】
そして、図３と図５及び図４と図６との比較によっても明らかなように、ズームレンズ２単独の状態の時と比べて、広角コンバージョンレンズ１をズームレンズ２に装着した時でも、像面湾曲及び倍率色収差が殆ど劣化しないことが明らかである。
【００４３】
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。
【００４４】
【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、アフォーカル系の広角コンバージョンレンズにおいて、物体側より順に、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、曲率の強い凸面を像面側に向けた凸レンズの第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レンズとによって構成し、角倍率を０．７倍とすると共に、ｈｉを第ｉ面の有効径の半径、ｒｉを第ｉ面の曲率半径、ｎｉを第ｉレンズのｄ線における屈折率、νｉを第ｉレンズのアッベ数とすると、０．３＜｜ｈ２／ｒ２｜＜０．８５、０．１５＜｜ｈ２／ｒ４｜＜０．４５、０．１５＜｜ｈ５／ｒ５｜＜０．４５、１．１４≦｜ｒ６／ｒ７｜＜１．３５、８＜ν４−ν３＜２５の各条件を満足するようにしたので、高性能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角コンバージョンレンズを提供することができるようになる。
【００４５】
また、請求項２に記載した発明にあっては、第２レンズのアッベ数を４０以下にしたので、倍率色収差の補正も行うことができるようになり、より高性能レンズに適合した画質変化の少ない高性能な広角コンバージョンレンズを提供することができるようになる。
【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における数値実施例を示すものであり、本図はレンズ概略的に構成を示す図である。
【図２】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時の状態を概略的に示す図である。
【図３】図２に示す状態の時の広角端における歪曲収差、非点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に示す状態の時の望遠端における歪曲収差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【図５】ズームレンズ単体時の広角端における歪曲収差、非点収差及びメリディオナル横収差を示す図である。
【図６】ズームレンズ単体時の望遠端における歪曲収差、非点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を図５及び図６に示すズームレンズに装着した時の状態を示すものであり、本図はレンズ構成を概略的に示す図である。
【図８】図７に示す状態の時の広角端における歪曲収差、非点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に示す状態の時の望遠端における歪曲収差、非点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】
0004374505.tif 000005
【図２】
0004374505.tif 000006
【図３】
0004374505.tif 000007
【図４】
0004374505.tif 000008
【図５】
0004374505.tif 000009
【図６】
0004374505.tif 000010
【図７】
0004374505.tif 000011
【図８】
0004374505.tif 000012
【図９】
0004374505.tif 000013