JP2019070705A - Converter optical system and imaging device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主レンズ系の前方(物体側)に着脱可能に装着し全系の焦点距離を短い方へ変化させるコンバータ光学系に関し、例えばデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装着に好適なものである。 The present invention relates to a converter optical system detachably mounted in front (object side) of a main lens system and changing the focal length of the entire system to a shorter one, for example, suitable for imaging mounting such as digital still camera and video camera It is.
従来、撮像光学系である主レンズ系の物体側に装着して全系の焦点距離を短い方へ変化させるコンバータ光学系が知られている(特許文献1、2)。特許文献1、2は主レンズ系の物体側に装着して全系の焦点距離を主レンズ系の焦点距離に比べて短い方に変移させるアフォーカル系よりなるワイドコンバーターレンズを開示している。 Conventionally, a converter optical system is known that is mounted on the object side of a main lens system that is an imaging optical system and changes the focal length of the entire system to a shorter side (Patent Documents 1 and 2). Patent Documents 1 and 2 disclose a wide converter lens comprising an afocal system mounted on the object side of the main lens system to shift the focal length of the entire system to a shorter one than the focal length of the main lens system.
従来、撮像光学系においては撮像光学系を空気中だけではなく、屈折率が1が超える溶媒、例えば水中で使用することがある。空気中での通常の撮像と、水中での撮像の双方で良好に行うことができる電子撮像装置が知られている(特許文献3、4)。 Conventionally, in an imaging optical system, the imaging optical system may be used not only in air but also in a solvent having a refractive index of more than 1, such as water. There are known electronic imaging devices that can be favorably performed both in normal imaging in air and in underwater imaging (Patent Documents 3 and 4).
特許文献3は空気環境下における撮像と、水中環境下における撮像における撮像光学系による収差の違いに沿って、撮像素子で得られた撮像画像を電気的に修正する画像修正部を備えた電子撮像装置を開示している。特許文献4は空気中での撮像と水中での撮像において、撮像光学系の像側に収差補正用の光学系を選択的に切り替えて配置した撮像装置を開示している。 Patent Document 3 discloses an electronic image pickup unit including an image correction unit that electrically corrects a pickup image obtained by an image pickup element in accordance with a difference between an image pickup under an air environment and an aberration due to an image pickup optical system in an image pickup under an underwater environment. An apparatus is disclosed. Patent Document 4 discloses an imaging apparatus in which an optical system for aberration correction is selectively switched on the image side of an imaging optical system in imaging in air and imaging in water.
一般にアフォーカル系よりなるコンバータ光学系を主レンズ系の物体側に装着すると全系として諸収差が増大し、光学性能が低下してくる。また、空気中で光学性能が良好に保証されている撮像光学系を、物体(被写体)から撮像光学系の最も物体側のレンズ面までの間を水で浸すと、光学状態が大きく変化してくる。 In general, when a converter optical system composed of an afocal system is mounted on the object side of the main lens system, various aberrations increase as a whole system, and the optical performance decreases. In addition, when the area from the object (object) to the lens surface on the most object side of the imaging optical system is immersed in water, the optical state largely changes when the imaging optical system whose optical performance is satisfactorily guaranteed in the air is immersed in water come.
例えば空気中での撮像に比べて水中であると倍率色収差や像面湾曲等の諸収差が増大してくる。この為、撮像光学系の物体側にコンバータ光学系を装着して、空気中及び水中で撮像し、いずれにおいても良好な光学性能を有する画像を得るにはコンバータ光学系の構成を適切に設定することが重要になってくる。 For example, various aberrations such as lateral chromatic aberration and curvature of field increase when underwater as compared to imaging in air. For this reason, the converter optical system is mounted on the object side of the imaging optical system and images are taken in the air and in water, and the configuration of the converter optical system is appropriately set in order to obtain an image having good optical performance in any of them. Is important.
本発明は、主レンズ系の物体側に装着することで全系の焦点距離を短い方へ変化させ、しかも高い光学性能が容易に得られるコンバータ光学系及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。 It is an object of the present invention to provide a converter optical system which can easily obtain high optical performance by changing the focal length of the entire system to a shorter side by mounting it on the object side of the main lens system, and an imaging apparatus having the same. Do.
本発明のコンバータ光学系は、主レンズ系の物体側に配置されることで、全系の焦点距離を前記主レンズ系の焦点距離よりも短い方へ変化させるコンバータ光学系において、
前記コンバータ光学系は、負レンズおよび正レンズを有し、前記コンバータ光学系の最も物体側には、物体側に凸面を向けた、負の屈折力のメニスカス形状のレンズG1が配置され、該レンズG1の像側に隣接して物体側に凹面を向けたレンズG2が配置されており、
前記レンズG1の像側のレンズ面の曲率半径をG1R2、前記レンズG2の物体側のレンズ面の曲率半径をG2R1、前記コンバータ光学系に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値をνdn、前記コンバータ光学系に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値をνdnとするとき、
0.0<(G2R1+G1R2)/(G2R1−G1R2)<3.0
νdp/νdn>0.9
なる条件式を満たすことを特徴としている。
The converter optical system according to the present invention is arranged on the object side of the main lens system to change the focal length of the entire system to a direction shorter than the focal length of the main lens system.
The converter optical system has a negative lens and a positive lens, and on the most object side of the converter optical system, a meniscus-shaped lens G1 of negative refractive power, which has a convex surface facing the object side, is disposed. A lens G2 having a concave surface facing the object side is disposed adjacent to the image side of G1.
The curvature radius of the lens surface on the image side of the lens G1 is G1R2, the curvature radius of the lens surface on the object side of the lens G2 is G2R1, and the average value of the Abbe numbers of the materials of negative lenses included in the converter optical system is dndn. When an average value of Abbe numbers of materials of positive lenses included in the converter optical system is dndn,
0.0 <(G2R1 + G1R2) / (G2R1-G1R2) <3.0
dpdp / νdn> 0.9
It is characterized by satisfying the following conditional expression.
本発明によれば、主レンズ系の物体側に装着することで全系の焦点距離を短い方へ変化させ、しかも高い光学性能が容易に得られるコンバータ光学系が得られる。 According to the present invention, by mounting the lens system on the object side of the main lens system, it is possible to obtain a converter optical system in which the focal length of the whole system is changed to a shorter one and high optical performance can be easily obtained.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。本発明のコンバータ光学系は、主レンズ系の物体側に配置される(装着される)ことで、全系の焦点距離を主レンズ系の焦点距離よりも短い方へ変化させるコンバータ光学系において、コンバータ光学系は、負レンズおよび正レンズを有している。コンバータ光学系の最も物体側には、物体側に凸面を向けた、負の屈折力のメニスカス形状のレンズG1が配置され、レンズG1の像側に隣接して物体側に凹面を向けたレンズG2が配置されている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. The converter optical system according to the present invention is arranged (mounted) on the object side of the main lens system to change the focal length of the entire system to a direction shorter than the focal length of the main lens system. The converter optical system has a negative lens and a positive lens. A lens G1 having a negative refractive power meniscus shape with a convex surface facing the object side is disposed on the most object side of the converter optical system, and a lens G2 having a concave surface facing the object side adjacent to the image side of the lens G1 Is arranged.
図1は本発明の実施例1のコンバータ光学系のレンズ断面図である。図2は本発明の実施例1のコンバータ光学系を主レンズ系の物体側に装着した際のレンズ断面図である。図3(A)、(B)は本発明の実施例1のコンバータ光学系を主レンズ系の物体側に装着し無限遠に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。実施例1はコンバータ光学系を装着することにより、主レンズ系の焦点距離を0.93倍に縮小している。 FIG. 1 is a lens sectional view of a converter optical system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a lens when the converter optical system of Embodiment 1 of the present invention is mounted on the object side of the main lens system. FIGS. 3A and 3B are longitudinal aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end when the converter optical system according to Example 1 of the present invention is attached to the object side of the main lens system and focused at infinity. is there. In Example 1, the focal length of the main lens system is reduced by 0.93 times by mounting the converter optical system.
図4は本発明の実施例2のコンバータ光学系のレンズ断面図である。図5は本発明の実施例2のコンバータ光学系を主レンズ系の物体側に装着した際のレンズ断面図である。図6(A)、(B)は本発明の実施例2のコンバータ光学系を主レンズ系の物体側に装着し無限遠に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。実施例2はコンバータ光学系を装着することにより、主レンズ系の焦点距離を0.85倍に縮小している。 FIG. 4 is a lens sectional view of a converter optical system according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of a lens when the converter optical system of Embodiment 2 of the present invention is mounted on the object side of the main lens system. FIGS. 6A and 6B are longitudinal aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end when the converter optical system according to the second embodiment of the present invention is attached to the object side of the main lens system and focused at infinity. is there. In Example 2, the focal length of the main lens system is reduced by 0.85 times by mounting the converter optical system.
図7は本発明の実施例3のコンバータ光学系のレンズ断面図である。図8は本発明の実施例3のコンバータ光学系を主レンズ系の物体側に装着した際のレンズ断面図である。図9(A)、(B)は本発明の実施例3のコンバータ光学系を主レンズ系の物体側に装着し無限遠に合焦しているときの広角端、望遠端における縦収差図である。実施例3はコンバータ光学系を装着することにより、主レンズ系の焦点距離を0.89倍に縮小している。 FIG. 7 is a lens sectional view of a converter optical system according to a third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a lens sectional view when the converter optical system of Embodiment 3 of the present invention is mounted on the object side of the main lens system. FIGS. 9A and 9B are longitudinal aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end when the converter optical system of Example 3 of the present invention is attached to the object side of the main lens system and focused at infinity. is there. In Example 3, the focal length of the main lens system is reduced by 0.89 times by mounting the converter optical system.
図10は各実施例で例として用いた主レンズ系の広角端におけるレンズ断面図である。図11(A)、(B)は各実施例で例として用いた主レンズ系の広角端と望遠端における収差図である。 FIG. 10 is a lens cross-sectional view at the wide-angle end of the main lens system used as an example in each embodiment. FIGS. 11A and 11B are aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end of the main lens system used as an example in each embodiment.
各実施例で用いた主レンズ系はズームレンズよりなる場合を示したが、これに限定されるものではなく、どのようなタイプのズームレンズであっても良く、また単一の焦点距離の撮像光学系であっても良い。レンズ断面図においてWCはコンバータ光学系である。MLは主レンズ系である。IPは像面であり、ビデオカメラやデジタルスチルカメラの撮像光学系として使用する際には像を受光するCCDセンサやCMOSセンサなどの固体撮像素子(光電変換素子)の撮像面が置かれている。 Although the main lens system used in each of the embodiments is shown to be a zoom lens, the present invention is not limited to this, and any type of zoom lens may be used, and imaging of a single focal length is also possible. It may be an optical system. In the lens sectional view, WC is a converter optical system. ML is a main lens system. IP is an image plane, and when used as an imaging optical system of a video camera or a digital still camera, an imaging surface of a solid-state imaging device (photoelectric conversion device) such as a CCD sensor or a CMOS sensor that receives an image is placed. .
球面収差図において実線のdはd線(波長587.6nm)、二点鎖線のgはg線(波長435.8nm)、破線のFはF線(波長486.1nm)である。非点収差図において点線のΔMはd線のメリディオナル像面、実線のΔSはd線のサジタル像面である。歪曲はd線について示している。倍率色収差はg線によって表わしている。ωは半画角(度)、FnoはFナンバーである。 In the spherical aberration diagram, d in the solid line is d-line (wavelength 587.6 nm), g in the two-dot chain line is g-line (wavelength 435.8 nm), and F in the broken line is F-line (wavelength 486.1 nm). In the astigmatism diagram, the dotted line ΔM is a d-line meridional image plane, and the solid line ΔS is a d-line sagittal image plane. The distortion is shown for d-line. Lateral chromatic aberration is represented by g-line. ω is a half angle of view (degrees), and Fno is an F number.
各実施例において、例として用いた図10に示す主レンズ系MLは、ズームレンズである。主レンズ系MLは、物体側より像側へ順に配置された、負の屈折力の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2、負の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4より構成される。また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔が小さく、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔が大きく、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間隔が小さくなるように各レンズ群が移動する。 In each embodiment, the main lens system ML shown in FIG. 10 used as an example is a zoom lens. The main lens system ML includes, in order from the object side to the image side, a first lens unit L1 of negative refractive power, a second lens unit L2 of positive refractive power, and a third lens unit L3 of negative refractive power, The fourth lens unit L4 has a positive refractive power. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the distance between the first lens unit L1 and the second lens unit L2 is small, and the distance between the second lens unit L2 and the third lens unit L3 is large. Each lens group moves so as to reduce the distance between the fourth lens group L4.
図10に示した主レンズ系MLは、本発明のコンバータ光学系WCを装着する一例であり、本発明のコンバータ光学系WCを装着する主レンズ系MLはこれに限るものではない。主レンズ系MLはズームレンズでなくて構わないし、また、いかなる焦点距離のレンズ系であっても構わない。 The main lens system ML shown in FIG. 10 is an example of mounting the converter optical system WC of the present invention, and the main lens system ML to which the converter optical system WC of the present invention is mounted is not limited to this. The main lens system ML may not be a zoom lens, and may be a lens system of any focal length.
なお、以下の全ての実施例において、コンバータ光学系WCを装着する主レンズ系MLは図10の主レンズ系MLで共通である。この主レンズ系MLを空気中において撮影した際の、広角端および望遠端における縦収差図を、図11(A)、(B)に示す。 In all of the following embodiments, the main lens system ML to which the converter optical system WC is mounted is common to the main lens system ML in FIG. Longitudinal aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end when the main lens system ML is photographed in the air are shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B).
空気中で光学性能が保証されているレンズ系を水中にそのまま入れて(被写体から、レンズ系の最も物体側のレンズ面までが水で満たされた状態)撮像すると、空気中と水の屈折率が異なる。このためレンズ系の最も物体側のレンズ面(前玉)での屈折角が変化し、光学性能もそれに応じて変化してくる。 When the lens system whose optical performance is guaranteed in the air is put into the water as it is (in a state where water from the subject to the lens surface on the most object side of the lens system is filled with water) Is different. Therefore, the refraction angle at the lens surface (front lens) closest to the object side of the lens system changes, and the optical performance also changes accordingly.
具体的には、軸外光線が前玉での大きく屈折する場合は、倍率色収差が空気中からは大きく変化してくる。また、前玉が正の屈折力の曲率を有しており、軸外光線が前玉に略垂直に入射する場合は、倍率色の収差変動は小さいが、像面湾曲が空気中からは大きく変化してくる。なお、空気の屈折率は約1.00、水の屈折率は約1.33である。 Specifically, when the off-axis ray is largely refracted by the front lens, the lateral chromatic aberration changes largely from the air. Also, if the front lens has a positive refractive power curvature and the off-axis ray is incident substantially perpendicularly to the front lens, the aberration variation of the magnification color is small, but the field curvature is large from the air It will change. The refractive index of air is about 1.00, and the refractive index of water is about 1.33.
本発明のコンバータ光学系は、1枚以上の負レンズおよび1枚以上の正レンズを有し、主に水中撮影時において倍率色収差の変動を補正している。また、本発明のコンバータ光学系の最も物体側のレンズG1は、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状である。物体側に凸面を向けることで、前述の通り、倍率色収差の変動を低減している。加えて、コンバータ光学系を装着して水中で撮影する際に、コンバータ光学系を装着せずに大気中で撮影する時に比べて撮像画角が狭くなることを低減している。 The converter optical system of the present invention has one or more negative lenses and one or more positive lenses, and mainly corrects the fluctuation of lateral chromatic aberration at the time of underwater photographing. The lens G1 on the most object side of the converter optical system of the present invention has a meniscus shape having a negative refractive power with the convex surface facing the object side. By directing the convex surface to the object side, as described above, the fluctuation of lateral chromatic aberration is reduced. In addition, when photographing in water with the converter optical system attached, the narrowing of the imaging angle of view is reduced as compared with photographing in the air without attaching the converter optical system.
本発明のコンバータ光学系において、レンズG1の像側のレンズ面の曲率半径をG1R2、レンズG2の物体側のレンズ面の曲率半径をG2R1とする。コンバータ光学系に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値をνdn、コンバータ光学系に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値をνdnとする。このとき、
0.0<(G2R1+G1R2)/(G2R1−G1R2)<3.0 ・・・(1)
νdp/νdn>0.9 ・・・(2)
なる条件式を満たす。
In the converter optical system of the present invention, the curvature radius of the lens surface on the image side of the lens G1 is G1R2, and the curvature radius of the lens surface on the object side of the lens G2 is G2R1. An average value of Abbe numbers of materials of negative lenses included in the converter optical system is dndn, and an average value of Abbe numbers of materials of positive lenses included in the converter optical system is νdn. At this time,
0.0 <(G2R1 + G1R2) / (G2R1-G1R2) <3.0 (1)
dp dp / dn d n> 0.9 (2)
Satisfy the following conditional expression.
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(1)は、レンズG1とレンズG2の間で形成される空気レンズの形状を規定する。条件式(1)を満たすことで、水中撮影時の像面湾曲の変動を補正している。条件式(1)の上限値を上回ると、像面湾曲を良好に補正するのが困難になる。下限値を下回ると、コンバータ光学系WCを小型化することが困難になり、仮に小型化をしようとすると、最大像高近辺での光量(周辺光量)を小さくせざるを得なくなってしまうので良くない。 Next, technical meanings of the above-mentioned conditional expressions will be described. Conditional expression (1) defines the shape of the air lens formed between the lens G1 and the lens G2. By satisfying the conditional expression (1), the fluctuation of the curvature of field at the time of shooting in water is corrected. If the upper limit value of the conditional expression (1) is exceeded, it will be difficult to correct the field curvature well. Below the lower limit value, it becomes difficult to miniaturize the converter optical system WC, and if miniaturizing is attempted, the light quantity (peripheral light quantity) near the maximum image height must be reduced, which is preferable. Absent.
ここで材料のアッベ数の平均値とは、レンズの屈折力で重み付けをしたアッベ数を意味している。たとえば、コンバータ光学系WC内に2枚の正レンズがあり、片方は屈折力が+0.01で材料のアッベ数が40、他方は屈折力が+0.02で材料のアッベ数が52とする。このときアッベ数の平均値νdpは、
νdp=(40×0.01+52×0.02)/(0.01+0.02)=48
と計算される。
Here, the average value of Abbe numbers of materials means Abbe numbers weighted by the refractive power of the lens. For example, there are two positive lenses in the converter optical system WC. One of them has a refractive power of +0.01 and the Abbe number of the material is 40, and the other has a refractive power of +0.02 and the material has an Abbe number of 52. At this time, the average value dpdp of the Abbe number is
dpdp = (40 × 0.01 + 52 × 0.02) / (0.01 + 0.02) = 48
Is calculated.
条件式(2)は、水中撮影時において像面湾曲を良好に補正するためのものである。一般に、空気中で光学性能が保証されているレンズ系をそのまま水中に入れると、像面湾曲がオーバーになる。これを補正するためにはペッツバール和を正の方向に大きくする必要があり、これは負レンズの材料の分散が、正レンズのそれと同程度か大きい必要がある。 Conditional expression (2) is for properly correcting curvature of field at the time of underwater photographing. Generally, if a lens system whose optical performance is guaranteed in air is put into water as it is, curvature of field is over. In order to correct this, it is necessary to increase the Petzval sum in the positive direction, which requires that the material dispersion of the negative lens be equal to or greater than that of the positive lens.
従って、条件式(2)の下限値を下回ると、水中撮影時の像面湾曲の変動を補正することが困難になる。このように、各実施例におけるコンバータ光学系は、水中においても優れた画質を得ることが容易である。 Therefore, below the lower limit value of the conditional expression (2), it becomes difficult to correct the fluctuation of the curvature of field at the time of photographing in water. As described above, the converter optical system in each embodiment can easily obtain an excellent image quality even in water.
特に本発明のコンバータ光学系は、空気中で光学性能が良好に保証されている撮像光学系の物体側に装着し、水中で撮像しても撮像画角の変化が少なく、かつ、優れた画像が容易に得られる撮像装置が得られる。 In particular, the converter optical system of the present invention is mounted on the object side of an imaging optical system in which optical performance is satisfactorily ensured in the air, and even when imaging in water, the change in imaging angle of view is small, and an excellent image An image pickup apparatus can be obtained which can easily be obtained.
各実施例において更に好ましくは次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。レンズG1の有効外径をD1、レンズG1の物体側のレンズ面の曲率半径をG1R1とする。レンズG1の材料のアッベ数をνdG1とする。コンバータ光学系に含まれる正レンズのうち、最も屈折力が大きい正レンズの材料のアッベ数をνdPmaxとする。 In each embodiment, it is more preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions. The effective outer diameter of the lens G1 is D1, and the radius of curvature of the object-side lens surface of the lens G1 is G1R1. The Abbe number of the material of the lens G1 is νdG1. The Abbe number of the material of the positive lens having the largest refractive power among the positive lenses included in the converter optical system is represented by νdPmax.
このとき次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。
D1/G1R1>0.60 ・・・(3)
νdG1<55.0 ・・・(4)
νdPmax>30.0 ・・・(5)
At this time, it is preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions.
D1 / G1 R1> 0.60 (3)
d d G 1 <55.0 (4)
ddPmax> 30.0 (5)
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(3)の上限値を上回ると、水中撮影時において倍率色収差を良好に補正することが困難になるし、加えて、コンバータ光学系の小型化が困難になる。倍率色収差を効果的に補正するためには、有効径が大きい場所、すなわちレンズG1に高分散の材料を使用する必要がある。条件式(4)の上限値を上回ると、水中撮影時において倍率色収差を良好に補正することが困難になる。 Next, technical meanings of the above-mentioned conditional expressions will be described. When the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (3), it becomes difficult to properly correct magnification chromatic aberration at the time of underwater photographing, and additionally, it becomes difficult to miniaturize the converter optical system. In order to effectively correct lateral chromatic aberration, it is necessary to use a highly dispersed material in a place where the effective diameter is large, that is, the lens G1. When the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (4), it becomes difficult to satisfactorily correct lateral chromatic aberration at the time of underwater photographing.
一般に、空気中で光学性能が保証されているレンズ系をそのまま水中に入れると、倍率色収差がオーバーになる。条件式(5)の下限値を下回ってしまうと、その正レンズは更に倍率色収差をオーバー側に発生させてしまうため、負レンズによる倍率色収差の補正が更に困難になる。 Generally, when a lens system whose optical performance is guaranteed in air is put into water as it is, lateral chromatic aberration is over. If the lower limit value of the conditional expression (5) is exceeded, the positive lens further causes lateral chromatic aberration to occur on the over side, which makes it more difficult to correct lateral chromatic aberration by the negative lens.
さらに好ましくは、条件式(1)乃至(5)は、下記の数値範囲を満たすと良い。
0.0<SF<2.80 ・・・(1a)
νdp/νdn>1.00 ・・・(2a)
D1/G1R1>0.61 ・・・(3a)
νdG1<54.0 ・・・(4a)
νdPmax>40 ・・・(5a)
More preferably, the conditional expressions (1) to (5) should satisfy the following numerical range.
0.0 <SF <2.80 (1a)
dpdp / νdn> 1.00 (2a)
D1 / G1R1> 0.61 (3a)
d d G 1 <54.0 (4a)
ddPmax> 40 (5a)
次に各実施例のコンバータ光学系WCについて説明する。
[実施例1]
図1の実施例1のコンバータ光学系について説明する。実施例1のコンバータ光学系は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズの3枚のレンズで構成される。主レンズ系MLが変倍する際にも、コンバータ光学系は移動しない(すなわち、コンバータ光学系WCの第1レンズ面から、像面までの間隔が一定である)。
Next, the converter optical system WC of each embodiment will be described.
Example 1
The converter optical system of Example 1 of FIG. 1 will be described. The converter optical system of the first embodiment is composed of three lenses, a negative lens, a negative lens, and a positive lens, arranged in order from the object side to the image side. The converter optical system does not move even when the variable magnification of the main lens system ML (that is, the distance from the first lens surface of the converter optical system WC to the image plane is constant).
図3(A)、(B)に示すように、本実施例におけるコンバータ光学系を主レンズ系MLに装着し、水中内で無限遠合焦状態における、広角端および望遠端での縦収差図に示すように水中においても優れた画質が得られる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, longitudinal aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end in the infinity in-focus condition under water, with the converter optical system of this embodiment mounted on the main lens system ML. As shown in, excellent image quality can be obtained even in water.
[実施例2]
図4の実施例2のコンバータ光学系WCについて説明する。実施例2のコンバータ光学系は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズの4枚のレンズで構成される。主レンズ系MLが変倍する際にも、コンバータ光学系WCは移動しない。
Example 2
The converter optical system WC of the second embodiment of FIG. 4 will be described. The converter optical system of the second embodiment includes four lenses, which are disposed in order from the object side to the image side, a negative lens, a negative lens, and a cemented lens in which a negative lens and a positive lens are cemented. The converter optical system WC does not move even when the main lens system ML changes magnification.
図6(A)、(B)に示すように実施例におけるコンバータ光学系WCを主レンズ系MLに装着し、水中内で無限遠合焦状態における、広角端および望遠端での縦収差図に示すように水中においても優れた画質が得られる。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the converter optical system WC in the embodiment is mounted on the main lens system ML, and longitudinal aberration diagrams at the wide angle end and the telephoto end in the infinity in-focus condition in water As shown, excellent image quality can be obtained even in water.
[実施例3]
図7の実施例3のコンバータ光学系WCについて説明する。実施例3のコンバータ光学系は、物体側から像側へ順に配置された、負レンズ、負レンズ、正レンズの3枚のレンズで構成される。主レンズ系MLが変倍する際にも、コンバータ光学系は移動しない。
[Example 3]
The converter optical system WC of the third embodiment of FIG. 7 will be described. The converter optical system of the third embodiment is composed of three lenses, a negative lens, a negative lens, and a positive lens, arranged in order from the object side to the image side. The converter optical system does not move even when the main lens system ML changes magnification.
本実施例におけるコンバータ光学系WCを主レンズ系MLに装着し、水中内での無限遠合焦状態における、広角端および望遠端での縦収差図に示すように水中においても優れた画質が得られる。 The converter optical system WC in this embodiment is mounted on the main lens system ML, and excellent image quality is obtained in water as shown in longitudinal aberration diagrams at the wide-angle end and the telephoto end in an infinity in-focus condition in water. Be
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although the preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
以下に、主レンズ系及び実施例1乃至3に各々対応する数値データ1乃至3を示す。各数値データにおいて、iは物体側からの面の順番を示し、riは第i番目(第i面)の曲率半径、diは第i面と第i+1面との間の間隔、ndi、νdiはそれぞれd線を基準とした材料の屈折率、アッベ数を示す。riおよびdiの単位はいずれもミリである。BFはバックフォーカスである。 Numerical data 1 to 3 corresponding to the main lens system and the first to third examples are shown below. In each numerical data, i represents the order of the surface from the object side, ri is the radius of curvature of the i-th (i-th surface), di is the distance between the i-th surface and the (i + 1) -th surface, ndi and didi are The refractive index and the Abbe number of the material with respect to the d-line are shown. The units of ri and di are both in millimeters. BF is the back focus.
主レンズ系およびコンバータ光学系の、焦点距離やアフォーカル倍率等の各数値データは、空気中での値である。また、非球面は面番号の後に、*の符号を付加して表している。非球面形状は、Xを光軸方向の面頂点からの変位量、hを光軸と垂直な方向の光軸からの高さ、rを近軸曲率半径、Kを円錐定数、A4、A6、A8、A10、A12、A14を各次数の非球面係数とするとき、 Each numerical data such as focal length and afocal magnification of the main lens system and the converter optical system is a value in air. In addition, the aspheric surface is indicated by adding a sign of * after the surface number. For the aspheric shape, X is the displacement from the surface vertex in the optical axis direction, h is the height from the optical axis in the direction perpendicular to the optical axis, r is the paraxial radius of curvature, K is the conical constant, A4, A6, When A8, A10, A12 and A14 are aspheric coefficients of each order,
[主レンズデータ]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 1.50
2* -450.407 3.00 1.58313 59.4
3* 17.067 9.11
4* -2617.009 2.00 1.88100 40.1
5* 41.361 6.10
6 -48.208 1.20 1.72916 54.7
7 87.006 0.15
8 46.446 6.50 1.80610 33.3
9 -57.922 (可変)
10 33.783 1.00 2.00100 29.1
11 18.908 5.01 1.67300 38.1
12 -269.359 6.10
13(絞り) ∞ 1.51
14 30.702 1.00 1.84666 23.9
15 20.853 5.67 1.48749 70.2
16 -56.151 (可変)
17 ∞ 1.72
18 97.298 2.00 1.84666 23.9
19 -67.000 0.80 1.88300 40.8
20 28.129 3.00
21 -22.309 0.80 1.91082 35.3
22 -60.605 0.15
23 78.956 2.07 1.80809 22.8
24 -86.265 (可変)
25 26.619 6.33 1.49700 81.5
26 -82.354 0.15
27 64.520 1.20 1.91082 35.3
28 19.479 10.56 1.49700 81.5
29 -34.761 2.10 1.85400 40.4
30* -47.490 (可変)
像面 ∞
[Main lens data]
Unit mm
Surface data surface number rd nd d d
1 1. 1.50
2 * -450.407 3.00 1.58313 59.4
3 * 17.067 9.11
4 *-2617.009 2.00 1.88100 40.1
5 * 41.361 6.10
6 -48.208 1.20 1.72916 54.7
7 87.006 0.15
8 46.446 6.50 1.80610 33.3
9-57.922 (variable)
10 33.783 1.00 2.00100 29.1
11 18.908 5.01 1.67300 38.1
12-269.359 6.10
13 (F-stop) ∞ 1.51
14 30.702 1.00 1.84666 23.9
15 20.853 5.67 1.48749 70.2
16 -56.151 (variable)
17 1. 1.72
18 97.298 2.00 1.84666 23.9
19-67.000 0.80 1.88300 40.8
20 28.129 3.00
21 -22.309 0.80 1.91082 35.3
22-60.605 0.15
23 78.956 2.07 1.80809 22.8
24 -86.265 (variable)
25 26.619 6.33 1.49700 81.5
26-82.354 0.15
27 64.520 1.20 1.91082 35.3
28 19.479 10.56 1.49700 81.5
29 -34.761 2.10 1.85400 40.4
30 *-47.490 (variable)
Image plane ∞
非球面データ
第2面
K = 0.00000e+000 A 4= 1.69949e-005 A 6=-2.72616e-008
A 8= 4.27559e-011 A10=-4.03114e-014 A12= 1.89622e-017
第3面
K =-1.45439e+000 A 4= 3.81619e-006 A 6= 2.75066e-008
A 8=-1.24560e-010 A10= 5.13319e-014
第4面
K = 0.00000e+000 A 4=-2.11456e-005 A 6= 9.16846e-008
A 8=-1.71759e-010 A10= 1.20398e-013
第5面
K =-1.28842e+001 A 4= 2.71305e-005 A 6= 3.87882e-008
A 8= 6.70761e-011 A10=-2.09035e-014
第30面
K = 6.78859e+000 A 4= 2.09245e-005 A 6= 2.40729e-008
A 8= 1.60019e-010 A10=-6.04076e-013 A12= 2.70504e-015
広角 中間 望遠
焦点距離 16.49 23.72 34.14
Fナンバー 4.12 4.12 4.19
半画角(度) 52.69 42.36 32.36
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ全長 156.41 150.15 154.55
BF 39.00 48.72 63.35
d 9 28.15 12.17 1.94
d16 1.41 4.32 7.40
d24 7.12 4.21 1.13
d30 39.00 48.72 63.35
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 -21.90
2 10 67.08
3 13 53.16
4 17 -35.91
5 25 41.87
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -28.13
2 4 -46.20
3 6 -42.38
4 8 32.89
5 10 -44.39
6 11 26.44
7 14 -80.53
8 15 31.96
9 18 47.13
10 19 -22.35
11 21 -39.15
12 23 51.30
13 25 41.27
14 27 -31.03
15 28 26.85
16 29 -164.35
Aspheric data second surface
K = 0.00000e + 000 A 4 = 1.69949e-005 A 6 =-2.72616e-008
A 8 = 4.27559e-011 A10 = -4.03114e-014 A12 = 1.89622e-017
Third side
K = -1.45439e + 000 A 4 = 3.81619e-006 A 6 = 2.75066e-008
A 8 = -1.24560e-010 A10 = 5.13319e-014
Fourth side
K = 0.00000e + 000A 4 =-2. 11456e-005 A 6 = 9. 16846e-008
A 8 = -1.71759e-010 A10 = 1.20398e-013
Fifth side
K = -1.28842e + 001 A 4 = 2.71305e-005 A 6 = 3.87882e-008
A 8 = 6.70761e-011 A10 = -2.09035e-014
30th
K = 6.78859e + 000 A 4 = 2.09245e-005 A 6 = 2.40729e-008
A 8 = 1.60019e-010 A10 = -6.04076e-013 A12 = 2.70504e-015
Wide-angle Intermediate telephoto focal length 16.49 23.72 34.14
F number 4.12 4.12 4.19
Half angle of view (degrees) 52.69 42.36 32.36
Image height 21.64 21.64 21.64
Lens total length 156.41 150.15 154.55
BF 39.00 48.72 63.35
d 9 28.15 12.17 1.94
d16 1.41 4.32 7.40
d24 7.12 4.21 1.13
d30 39.00 48.72 63.35
Lens group data group Start focal length
1 1-21.90
2 10 67.08
3 13 53.16
4 17-35.91
5 25 41.87
Single lens data lens Start surface Focal length
1 1 -28.13
2 4 -46.20
3 6-42.38
4 8 32.89
5 10 -44.39
6 11 26.44
7 14 -80.53
8 15 31.96
9 18 47.13
10 19 -22.35
11 21 -39.15
12 23 51.30
13 25 41.27
14 27-31.03
15 28 26.85
16 29 -164.35
[数値データ1]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 180.000 4.00 1.73641 53.3 126.10
2 97.435 25.00 108.53
3 -226.284 4.00 1.84291 27.8 102.56
4 -2452.736 3.41 97.34
5 92.619 11.98 1.67165 48.6 81.47
6 -1374.309 (可変) 79.30
(以下、主レンズ)
アフォーカル倍率 0.93
広角 中間 望遠
d 6 5.00 11.26 6.89
各種データ
広角 中間 望遠
焦点距離 15.37 22.19 31.45
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角(度) 54.62 44.27 34.53
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 623.29
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -294.50
2 3 -295.98
3 5 129.62
[Numeric data 1]
Unit mm
Surface data surface number rd nd dd effective diameter
1 180.000 4.00 1.73641 53.3 126.10
2 97.435 25.00 108.53
3 -226.284 4.00 1.84291 27.8 102.56
4 -2452.736 3.41 97.34
5 92.619 11.98 1.67165 48.6 81.47
6 -1374.309 (variable) 79.30
(Below, main lens)
Afocal magnification 0.93
Wide-angle Mid-telephoto
d 6 5.00 11.26 6.89
Various data
Wide-angle Intermediate telephoto focal length 15.37 22.19 31.45
F number 4.12 4.12 4.12
Half angle of view (degrees) 54.62 44.27 34.53
Image height 21.64 21.64 21.64
Lens group data group Start focal length
1 1 623.29
Single lens data lens Start surface Focal length
1 1 -294.50
2 3-295.98
3 5 129.62
[数値データ2]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 251.329 4.00 2.00100 29.1 155.33
2 135.065 14.59 138.16
3 291.404 4.00 1.88300 40.8 131.53
4 142.837 25.00 120.17
5 83.000 4.00 1.55639 62.7 86.60
6 59.090 17.46 1.57251 42.7 77.93
7 613.441 (可変) 72.74
(以下、主レンズ)
アフォーカル倍率 0.85
広角 中間 望遠
d 7 5.00 11.27 6.93
各種データ
広角 中間 望遠
焦点距離 14.09 20.30 29.05
Fナンバー 4.12 4.12 4.16
半画角(度) 56.92 46.82 36.68
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 1499.00
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -296.79
2 3 -321.34
3 5 -392.12
4 6 112.92
[Numeric data 2]
Unit mm
Surface data surface number rd nd dd effective diameter
1 251.329 4.00 2.00100 29.1 155.33
2 135.065 14.59 138.16
3 291.404 4.00 1.88300 40.8 131.53
4 142.8 37 25.00 120.17
5 83.000 4.00 1.55639 62.7 86.60
6 59.090 17.46 1.57251 42.7 77.93
7 613.441 (variable) 72.74
(Below, main lens)
Afocal magnification 0.85
Wide-angle Mid-telephoto
d 7 5.00 11.27 6.93
Various data
Wide-angle Intermediate telephoto focal length 14.09 20.30 29.05
F number 4.12 4.12 4.16
Half angle of view (degrees) 56.92 46.82 36.68
Image height 21.64 21.64 21.64
Lens group data group Start focal length
1 1 1499.00
Single lens data lens Start surface Focal length
1 1 -296.79
2 3-321.34
3 5 -392.12
4 6 112.92
[数値データ3]
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd 有効径
1 110.000 8.00 1.85400 40.4 141.67
2* 59.244 39.53 102.65
3 800.723 4.00 1.77250 49.6 98.40
4 165.416 2.00 93.66
5 74.857 20.25 1.74616 54.0 89.14
6 -313.147 (可変) 87.00
非球面データ
第2面
K =-1.57744e-001 A 4= 3.66820e-007 A 6= 1.22422e-010
A 8=-3.48786e-014 A10= 1.08255e-016 A12=-6.19725e-020
A14= 1.39103e-023
アフォーカル倍率 0.89
広角 中間 望遠
d 6 5.00 11.26 6.89
各種データ
広角 中間 望遠
焦点距離 14.68 21.33 29.44
Fナンバー 4.12 4.12 4.12
半画角(度) 55.84 45.40 36.31
像高 21.64 21.64 21.64
レンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 217.41
単レンズデータ
レンズ 始面 焦点距離
1 1 -162.12
2 3 -270.63
3 5 82.81
[Numeric data 3]
Unit mm
Surface data surface number rd nd dd effective diameter
1 110.000 8.00 1.85400 40.4 141.67
2 * 59.244 39.53 102.65
3 800.723 4.00 1.77250 49.6 98.40
4 165.416 2.00 93.66
5 74.857 20.25 1.74616 54.0 89.14
6 -313.147 (variable) 87.00
Aspheric data second surface
K = -1.57744e-001 A 4 = 3.66820e-007 A 6 = 1.22422e-010
A8 = -3.48786e-014 A10 = 1.08255e-016 A12 = -6.19725e-020
A14 = 1.39103e-023
Afocal magnification 0.89
Wide-angle Mid-telephoto
d 6 5.00 11.26 6.89
Various data
Wide-angle Intermediate telephoto focal length 14.68 21.33 29.44
F number 4.12 4.12 4.12
Half angle of view (degrees) 55.84 45.40 36.31
Image height 21.64 21.64 21.64
Lens group data group Start focal length
1 1 217.41
Single lens data lens Start surface Focal length
1 1 -162.12
2 3-270.63
3 5 82.81
ML 主レンズ系 WC コンバータ光学系 SP 開口絞り ML main lens system WC converter optical system SP aperture stop
Claims (7)
前記コンバータ光学系は、負レンズおよび正レンズを有し、前記コンバータ光学系の最も物体側には、物体側に凸面を向けた、負の屈折力のメニスカス形状のレンズG1が配置され、該レンズG1の像側に隣接して物体側に凹面を向けたレンズG2が配置されており、
前記レンズG1の像側のレンズ面の曲率半径をG1R2、前記レンズG2の物体側のレンズ面の曲率半径をG2R1、前記コンバータ光学系に含まれる負レンズの材料のアッベ数の平均値をνdn、前記コンバータ光学系に含まれる正レンズの材料のアッベ数の平均値をνdnとするとき、
0.0<(G2R1+G1R2)/(G2R1−G1R2)<3.0
νdp/νdn>0.9
なる条件式を満たすことを特徴とするコンバータ光学系。 In the converter optical system which is arranged on the object side of the main lens system to change the focal length of the whole system to a direction shorter than the focal length of the main lens system,
The converter optical system has a negative lens and a positive lens, and on the most object side of the converter optical system, a meniscus-shaped lens G1 of negative refractive power, which has a convex surface facing the object side, is disposed. A lens G2 having a concave surface facing the object side is disposed adjacent to the image side of G1.
The curvature radius of the lens surface on the image side of the lens G1 is G1R2, the curvature radius of the lens surface on the object side of the lens G2 is G2R1, and the average value of the Abbe numbers of the materials of negative lenses included in the converter optical system is dndn. When an average value of Abbe numbers of materials of positive lenses included in the converter optical system is dndn,
0.0 <(G2R1 + G1R2) / (G2R1-G1R2) <3.0
dpdp / νdn> 0.9
Converter optical system characterized by satisfying the following conditional expression.
D1/G1R1>0.60
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載のコンバータ光学系。 Assuming that the effective outer diameter of the lens G1 is D1, and the radius of curvature of the lens surface on the object side of the lens G1 is G1R1,
D1 / G1R1> 0.60
The converter optical system according to claim 1, satisfying the following conditional expression.
νdG1<55.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載のコンバータ光学系。 When the Abbe number of the material of the lens G1 is ddG1,
d d G 1 <55.0
The converter optical system according to claim 1, wherein the conditional expression is satisfied.
νdPmax>30.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のコンバータ光学系。 When the Abbe number of the material of the positive lens having the largest refractive power among the positive lenses included in the converter optical system is ddPmax,
ddPmax> 30.0
The converter optical system according to any one of claims 1 to 3, satisfying the following conditional expression.
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