(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影用主レンズと撮像装置本体との間に挿入して、レンズ全系の焦点距離を長焦点側に変化させるレンズ光学系であって、
撮影用主レンズ側より順に、正レンズと負レンズからなる接合レンズを有し、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群、１枚の負レンズからなる第２レンズ群、正レンズと負レンズからなる接合レンズを有し、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群を配列してなり、前記第１レンズ群中に配される前記接合レンズの正レンズのアッベ数をν１ｐ、前記第３レンズ群中に配される前記接合レンズの正レンズおよび負レンズのアッベ数を各々ν３ｐおよびν３ｎとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とするエクステンダ光学系。
ν１ｐ≦３０                    （１）
ν３ｐ−ν３ｎ≧３８            （２）
【請求項２】
前記第１レンズ群が、撮影用主レンズ側より順に、負レンズである第１レンズ、および負レンズである第２レンズと撮影用主レンズ側に強い曲率の面を有する正レンズである第３レンズとからなる接合レンズを配列してなり、前記第２レンズ群が、撮影用主レンズ側に強い曲率の面を有する負レンズである第４レンズからなり、前記第３レンズ群が、撮影用主レンズ側より順に、両凸レンズである第５レンズ、および正レンズである第６レンズと負レンズである第７レンズとからなる接合レンズを配列してなることを特徴とする請求項１記載のエクステンダ光学系。
【請求項３】
前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第６レンズの屈折率を各々Ｎ１、Ｎ２およびＮ６としたとき、下記条件式（３）、（４）を満足することを特徴とする請求項１または２記載のエクステンダ光学系。
（Ｎ１＋Ｎ２）／２≧１．７８    （３）
Ｎ６≦１．６０                  （４）
【請求項４】
エクステンダ光学系全系の結像倍率をβとしたとき、下記条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載のエクステンダ光学系。
１．１５≦β≦１．６０            （５）
【請求項５】
前記第２レンズ群を構成する１枚の負レンズを、前記レンズ光学系の光軸と略直交する方向に、像ぶれを補正し得るように往復移動させるよう構成されてなることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載のエクステンダ光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影用主レンズとカメラ本体の間に装着して焦点距離を長焦点側に変化させる、テレビカメラやビデオカメラ等に好適なエクステンダ光学系に関し、特に、カメラ本体の前段に色分解光学系を配するために比較的長いバックフォーカスが必要とされるテレビカメラやビデオカメラ等の撮影光学系に搭載されるエクステンダ光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テレビカメラやビデオカメラ等のカメラに搭載される撮影デバイスがＣＣＤ（固体撮像素子）化し、画面全体に亘って高解像度であることが要求されるようになってきていることに伴い、上記カメラ用の撮影レンズとしても、撮影仕様範囲全域で画面周辺部まで均一に高解像な光学性能を有することが要求される。
【０００３】
一方、従来より、撮影用主レンズとカメラの間に装着し、全系の焦点面を一定の位置に保持した状態で全系の焦点距離を長焦点側に変化させるエクステンダ光学系が数多く提案されているが、このようなエクステンダ光学系についても、上述したカメラ用の撮影レンズ（撮影用主レンズ）と同様に高解像な光学性能を有することが要求される。
このようなエクステンダ光学系として、特開平10-133248号公報や特開平11-258499号公報等に記載されたものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなエクステンダ光学系においては、他の光学性能と同様に、軸上および倍率の色収差を低減することが強く求められているが、上述した公報記載のものによっては、軸上および倍率の色収差を低減することについて十分な配慮がなされているとはいえなかった。特に、結像倍率が１．１倍程度以上においては上記色収差の低減対策が必要と考えられる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑み、撮影用主レンズとカメラ本体の間に装着した際に、該主レンズの高解像度を良好に維持することができるとともに、軸上および倍率の色収差を始めとする各種光学性能を良好なものとしうるエクステンダ光学系を提供することを第１の目的とするものである。
【０００６】
一方、従来、上述したようなエクステンダ光学系に防振機能をもたせ、手振れ等の振動に伴なう像ブレを防止するようにしたものが知られている。
例えば、上述した公報記載のものは、エクステンダ光学系の全体あるいはその一部の複数枚のレンズを光軸と直交する方向に一体的に移動することにより像ブレを補正するものである。
【０００７】
しかしながら、このように多数枚のレンズを一体的に往復移動（振動）させる構成としているので、被駆動物体の重量が大きくなり、駆動系が大掛かりなものとなる。
【０００８】
また、上記後者の公報記載の技術においては、バックフォーカスが比較的長い撮影用主レンズに適用しうる構成とされており、例えば、40ｍｍ程度の短いバックフォーカスのものに適用することが難しかった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑み、撮影用主レンズとカメラの間に装着した際に、駆動系を大型化させることなく防振機能を付加することが可能で、短いバックフォーカスの撮影用主レンズに適用しうるエクステンダ光学系を提供することを第２の目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のエクステンダ光学系は、撮影用主レンズと撮像装置本体との間に挿入して、レンズ全系の焦点距離を長焦点側に変化させるレンズ光学系であって、
撮影用主レンズ側より順に、正レンズと負レンズからなる接合レンズを有し、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群、１枚の負レンズからなる第２レンズ群、正レンズと負レンズからなる接合レンズを有し、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群を配列してなり、前記第１レンズ群中に配される前記接合レンズの正レンズのアッベ数をν１ｐ、前記第３レンズ群中に配される前記接合レンズの正レンズおよび負レンズのアッベ数を各々ν３ｐおよびν３ｎとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とするものである。
ν１ｐ≦３０                    （１）
ν３ｐ−ν３ｎ≧３８            （２）
【００１１】
また、前記第１レンズ群が、撮影用主レンズ側より順に、負レンズである第１レンズ、および負レンズである第２レンズと撮影用主レンズ側に強い曲率の面を有する正レンズである第３レンズとからなる接合レンズを配列してなり、前記第２レンズ群が、撮影用主レンズ側に強い曲率の面を有する負レンズである第４レンズからなり、前記第３レンズ群が、撮影用主レンズ側より順に、両凸レンズである第５レンズ、および正レンズである第６レンズと負レンズである第７レンズとからなる接合レンズを配列してなることが好ましい。
また、前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第６レンズの屈折率を各々Ｎ１、Ｎ２およびＮ６としたとき、下記条件式（３）、（４）を満足することが好ましい。
（Ｎ１＋Ｎ２）／２≧１．７８    （３）
Ｎ６≦１．６０                  （４）
【００１２】
また、エクステンダ光学系全系の結像倍率をβとしたとき、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
１．１５≦β≦１．６０          （５）
【００１３】
さらに、前記第２レンズ群を構成する１枚の負レンズを、前記レンズ光学系の光軸と略直交する方向に、像ぶれを補正し得るように往復移動させるよう構成することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るエクステンダ光学系を説明する。
【００１５】
〈実施例１〉
実施例１に係るエクステンダ光学系は、図１に示すように、撮影用主レンズ３とテレビカメラの色分解光学系２の間のスペースに配設されるようになっている。
【００１６】
この撮影用主レンズ３は、例えば複数群からなる、多数枚のレンズにより構成されるズームレンズであって、変倍時において所定のレンズ群の間隔を変化させながら所定のレンズ群を光軸Ｘに沿って移動せしめることにより全系の焦点距離を変化させるとともに、光束を結像面１上の結像位置Ｐに効率良く集束させるようにしたズームレンズである。
【００１７】
実施例１に係るエクステンダ光学系は、撮影用主レンズ側（以後、物体側と称する）から、３枚のレンズＬ１〜Ｌ３からなる負の第１レンズ群Ｇ１、１枚の負レンズＬ４からなる第２レンズ群Ｇ２、および３枚のレンズＬ５〜Ｌ７からなる正の第３レンズ群Ｇ３を配列してなり、焦点距離を望遠側に若干シフトさせつつ、手振れ等による振動があっても像ブレを抑制する機能を有するレンズ系である。
【００１８】
ここで、第１レンズ群Ｇ１は、装置本体側（以後、結像面側と称する）に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ１、および結像面側に強い曲率の面を向けた両凹レンズＬ２と物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズＬ３との接合レンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ４のみからなり、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に強い曲率の面を向けた両凸レンズＬ５、および両凸レンズＬ６と物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズＬ７との接合レンズからなる。
【００１９】
本実施例のものにおいては、複数枚のレンズからなる負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と複数枚のレンズからなる正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３の間に、１枚の負レンズからなる第２レンズ群Ｇ２を配設する構成とされており、この第２レンズ群Ｇ２を１枚の負レンズから構成することで、バックフォーカスの短い撮影用主レンズにも適用が可能となる。
【００２０】
また、本実施例のものは、上述した如き構成とされているため、バックフォーカスおよび射出瞳を長く保持することができ、色分解光学系２や各種フィルタ類を余裕を持って配置することができ、さらにカラーシェーディングの発生を防止することができる。
【００２１】
また、前記第１レンズ群Ｇ１中に配される前記接合レンズの正レンズのアッベ数をν１ｐ、前記第３レンズ群Ｇ３中に配される前記接合レンズの正レンズおよび負レンズのアッベ数を各々ν３ｐおよびν３ｎとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足するように構成されている。
ν１ｐ≦３０                    （１）
ν３ｐ−ν３ｎ≧３８            （２）
【００２２】
上記条件式（１）、（２）を満足することで、軸上色収差と倍率色収差の良好なバランスを維持することが可能となる。
【００２３】
また、ν１ｐ（実施例１〜５のものではν３）が条件から外れると倍率色収差の色消しをしたときにブルーチャンネルの軸上色収差が補正過剰（グリーンチャンネルの結像位置より長くなる方向）になる。またν３ｐ−ν３ｎ（実施例１〜５のものではν６−ν７）の条件式の範囲を外れると軸上色収差の色消しを行ったときに倍率色収差のバランスが崩れてブルーチャンネルが補正不足になる。
【００２４】
また、前記第１レンズＬ１、前記第２レンズＬ２および前記第６レンズＬ６の屈折率を各々Ｎ１、Ｎ２およびＮ６としたとき、下記条件式（３）、（４）を満足するように構成されている。
（Ｎ１＋Ｎ２）／２≧１．７８    （３）
Ｎ６≦１．６０                  （４）
【００２５】
上記条件式（３）、（４）を満足することで、ペッツバール和が小さくなって、像面湾曲が良好となり、撮像面全域で光学性能を良好なものとすることができる。
すなわち、条件式（３）の下限を下回った場合、および条件式（４）の上限を上回った場合には、ペッツバール和が負に大きくなり像面湾曲がプラスになる性能劣化を生じ，撮像面全域で性能を維持することが困難になる。
【００２６】
また、エクステンダ光学系全系の結像倍率をβとしたとき、下記条件式（５）を満足するように構成されている。
１．１５≦β≦１．６０          （５）
【００２７】
また、本実施例のエクステンダ光学系では、手振れ等による振動により生じる像ブレを、第２レンズ群Ｇ２を構成する１枚の負メニスカスレンズＬ４を光軸Ｘと直交する方向に該振動を打ち消すように振動させることにより抑制するようにしている。
【００２８】
エクステンダ光学系に上記防振機能をもたせる場合に、結像倍率が１．６０倍以上となると、撮影レンズ光学系の合成Ｆ値は撮影用主レンズ３のそれに対して１．６０倍以上となり、暗いレンズ系となってしまうため、本実施例においては結像倍率を１．１５〜１．６０倍の低倍率に設定している。これにより、撮影用主レンズ３の諸元をほとんど変更することなしに防振機能を付加することができることになる。
【００２９】
次に、この実施例１にかかるエクステンダ光学系における、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表１に示す。なお表１の数字は物体側からの順番を表すものであり、Ｒ１は撮影用主レンズ３の最も結像面側のレンズ面を示す（後述する表２〜５において同じ）。
【００３０】
【表１】
0004305820.tif 000002
【００３１】
また、実施例１のエクステンダ光学系の結像倍率βは1.289、バックフォーカスＢｆ´は40.04mm
in airとされている。
【００３２】
〈実施例２〉
実施例２にかかるエクステンダ光学系は実施例１のものと略同様に構成され、略同様の作用効果とされている。本実施例のレンズ構成は、上記実施例１のものと同様に負、負、正の３群構成とされ、作用効果も同様のものとされているが、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズが、物体側に強い曲率の面を向けた両凹レンズＬ４から構成される点で異なっている。
【００３３】
また、本実施例のエクステンダ光学系では、上記実施例１のものと同様に、手振れ等による振動により生じる像ブレを、第２レンズ群Ｇ２の１枚の両凹レンズＬ４を光軸Ｘと直交する方向に該振動を打ち消すように振動させることにより抑制するようにしている。
【００３４】
さらに、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表２に示す。
【００３５】
【表２】
0004305820.tif 000003
【００３６】
また、実施例２のエクステンダ光学系の結像倍率βは1.294、バックフォーカスＢｆ´は40.04mm
in airとされている。
【００３７】
〈実施例３〉
実施例３にかかるエクステンダ光学系は実施例２と略同様に構成され、略同様の作用効果とされている。
【００３８】
また、本実施例のエクステンダ光学系では、実施例２のものと同様に手振れ等による振動により生じる像ブレを、第２レンズ群Ｇ２を構成する１枚の両凹レンズＬ４を光軸Ｘと直交する方向に該振動を打ち消すように振動させることにより抑制するようにしている。
【００３９】
さらに、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表３に示す。
【００４０】
【表３】
0004305820.tif 000004
【００４１】
また、実施例３のエクステンダ光学系の結像倍率βは1.302、バックフォーカスＢｆ´は40.04mm
in airとされている。
【００４２】
〈実施例４〉
次に、実施例４にかかるエクステンダ光学系を図２に示す。本実施例のエクステンダ光学系は、実施例２と略同様に構成され、略同様の作用効果とされているが、第１レンズ群Ｇ１の物体側から２番目のレンズＬ２が結像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズとされており、物体側から３番目のレンズＬ３が結像面側に凹面を向けた正のメニスカスレンズからなる点で異なっている。
【００４３】
また、本実施例のエクステンダ光学系では、実施例２のものと同様に手振れ等による振動により生じる像ブレを、第２レンズ群Ｇ２を構成する１枚の両凹レンズＬ４を光軸Ｘと直交する方向に該振動を打ち消すように振動させることにより抑制するようにしている。
【００４４】
さらに、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表４に示す。
【００４５】
【表４】
0004305820.tif 000005
【００４６】
また、実施例４のエクステンダ光学系の結像倍率βは1.500、バックフォーカスＢｆ´は40.05mm
in airとされている。
【００４７】
〈実施例５〉
実施例５にかかるエクステンダ光学系は実施例２のものと略同様に構成され、略同様の作用効果とされている。
【００４８】
また、本実施例のエクステンダ光学系では、上記実施例２のものと同様に、手振れ等による振動により生じる像ブレを、第２レンズ群Ｇ２の１枚の両凹レンズＬ４を光軸Ｘと直交する方向に該振動を打ち消すように振動させることにより抑制するようにしている。
【００４９】
さらに、各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表５に示す。
【００５０】
【表５】
0004305820.tif 000006
【００５１】
また、実施例５のエクステンダ光学系の結像倍率βは1.220、バックフォーカスＢｆ´は40.05mm
in airとされている。
【００５２】
また、下記表６、７には、各実施例における、エクステンダ光学系の結像倍率β、撮影用主レンズ３との合成レンズ系のＦ値、撮影用主レンズ３の射出瞳位置（mm）、撮影用主レンズ３との合成レンズ系の射出瞳位置（mm）、条件式（１）、（２）に関する各要素の値であるＮ１、Ｎ２、（Ｎ１＋Ｎ２）／２、Ｎ６、ν３、ν６、ν７、ν６−ν７の各値を示す。
ここで、上記撮影用主レンズ３の射出瞳位置とは、撮影用主レンズ３および色分解光学系２の合成系の射出瞳と結像面との距離（結像面からの空気換算距離）、また、上記合成系射出瞳位置は、撮影用主レンズ３、エクステンダ光学系および色分解光学系２の合成系の射出瞳と結像面との距離（結像面からの空気換算距離）で、＋の符号は物体から遠ざかる方向を示すものである。
【００５３】
【表６】
0004305820.tif 000007
【００５４】
【表７】
0004305820.tif 000008
【００５５】
上記表６、７に示すように、上記各実施例のエクステンダ光学系は条件式（１）、（２）を満足している。
【００５６】
また、図３〜７は、撮影用主レンズを含む上記各実施例（撮影用主レンズは表６に示す射出瞳を有し、かつ色分解光学系２について逆色補正がなされた無収差レンズとされている）についての諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、各球面収差図にはｄ線、Ｃ線およびｇ線に対する収差が、各非点収差図にはサジタル（Ｓ）像面およびタンジェンシャル（Ｔ）像面に対する収差が、倍率色収差図にはｄ線に対するＣ線およびｇ線についての収差が示されている。これらの収差図から明らかなように、上記各実施例のエクステンダ光学系によれば、各収差を良好に補正することができる。
【００５７】
なお、本発明のエクステンダ光学系としては上記実施形態のものに限られるものではなく、例えば、レンズ群の数、各レンズ群を構成するレンズの形状および数、さらには、振動させるレンズあるいはレンズ群は適宜選択し得る。
例えば、上述した７つのレンズのうち、第５レンズは両凸レンズであることが望ましいが、その他の正レンズについては両凸レンズであっても正メニスカスレンズであってもよく、また負レンズについては両凹レンズであっても負メニスカスレンズであってもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のエクステンダ光学系によれば、撮影用主レンズ側より順に、正レンズと負レンズからなる接合レンズを有し、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群、１枚の負レンズからなる第２レンズ群、正レンズと負レンズの接合レンズを有し、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群を配列した所定の３群構成とし、かつ、上記第１レンズ群および第３レンズ群中の接合レンズを構成するレンズのアッベ数を所定の範囲に規定することにより、撮影用主レンズの高解像度を良好に維持することができるとともに、軸上および倍率の色収差を始めとする各種光学性能を良好に維持することができる。
【００５９】
また、撮影用主レンズ側より順に、全体として負の屈折力を有する第１レンズ群、１枚の負レンズからなる第２レンズ群、全体として正の屈折力を有する第３レンズ群を配列し、第２レンズ群を構成する１枚の負レンズを、レンズ光学系の光軸と略直交する方向に、像ぶれを補正し得るように往復移動させることで、駆動系を大型化させることなく防振機能を付加することが可能で、短いバックフォーカスの撮影用主レンズに適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るエクステンダ光学系の基本構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例４に係るエクステンダ光学系の基本構成を示す概略図
【図３】実施例１に係るエクステンダ光学系（撮影用主レンズを含む）の各収差図（球面収差図、非点収差図、ディストーション、倍率色収差図）
【図４】実施例２に係るエクステンダ光学系（撮影用主レンズを含む）の各収差図（球面収差図、非点収差図、ディストーション、倍率色収差図）
【図５】実施例３に係るエクステンダ光学系（撮影用主レンズを含む）の各収差図（球面収差図、非点収差図、ディストーション、倍率色収差図）
【図６】実施例４に係るエクステンダ光学系（撮影用主レンズを含む）の各収差図（球面収差図、非点収差図、ディストーション、倍率色収差図）
【図７】実施例５に係るエクステンダ光学系（撮影用主レンズを含む）の各収差図（球面収差図、非点収差図、ディストーション、倍率色収差図）
【符号の説明】
Ｌ１〜Ｌ７    レンズおよびプリズム
Ｒ１〜Ｒ１６  レンズ面の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ１５  レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ            光軸
１            結像面
２            色分解光学系
３            撮影用主レンズ
【図１】
0004305820.tif 000009
【図２】
0004305820.tif 000010
【図３】
0004305820.tif 000011
【図４】
0004305820.tif 000012
【図５】
0004305820.tif 000013
【図６】
0004305820.tif 000014
【図７】
0004305820.tif 000015