JP5448502B2 - アダプタ光学系及びそれを有する撮像光学系 - Google Patents

Description

本発明は、放送用カメラ（ＴＶカメラ）、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどに用いられる撮影レンズ（主レンズ系）の像側に着脱可能に装着して、全系の焦点位置情報を得るのに好適なアダプタ光学系及びそれを有する撮像光学系に関する。

近年、テレビカメラ用の撮像光学系（ズームレンズ）には、撮影者および撮影条件の多様化に伴い、操作性およびその簡便性・機動性が良いことが要求される。また、撮像素子の高画素化が進むにつれて、高画質の画像が容易に得られることが要望されている。例えば、高精度で迅速にオートフォーカス（自動合焦）ができることが要望されている。ＴＶカメラ等において、オートフォーカス方式として撮像光学系によって形成された像から得られる映像信号の周波数特性を利用する方法がある。このオートフォーカス方式では、撮像光学系の一部のレンズ群又は撮像素子を光軸方向に縮小振幅振動（ウォブリング）させて、そのとき得られる画像信号を周波数分析してフォーカス方向を判別しながらフォーカスを行っている。このオートフォーカス方式は「山登りオートフォーカス式」と言われている。「山登りオートフォーカス式」を用いた撮影システムとして、ズームレンズを構成するリレー部の一部をウォブリングさせて最良結像位置を検出するようにした撮影システムが知られている（特許文献１）。一方、「山登りオートフォーカス式」を用いたカメラシステムとして主レンズ系（ズームレンズ）の像側に装着したアダプタ内レンズをウォブリングさせて合焦信号を得るようにしたカメラシステムが知られている（特許文献２）。

特開２００２−１６９０９１号公報 特開平１０−３３３０２４号公報

山登りオートフォーカス式を用いたテレビカメラに用いられるズームレンズには、高精度で迅速にフォーカス（合焦）できることが要望されている。主レンズ系の像側に挿着したアダプタ光学系でウォブリングを行い、最良結像位置（合焦位置）を検出する方式は主レンズ系の光学性能にあまり影響を与えず主レンズ系の光学性能を良好に維持することができるという特長がある。このとき、ウォブリング群の移動量に対する結像位置の位置敏感度（バックフォーカスの変化量）が適切な範囲となるようなレンズ群を、ウォブリングレンズ群とすることが重要である。例えばウォブリングレンズ群の位置敏感度が低過ぎるとウォブリングレンズ群の振幅移動量が増大し、駆動手段の負荷が増大してくる。又、ウォブリングレンズ群の位置敏感度が高過ぎるとウォブリングレンズ群の僅かの移動量で結像位置が大きく変動してしまい最良結像位置の検出が困難になってくる。この他、ウォブリングレンズ群は、ウォブリングしたときの全系の結像倍率の変化が少ないことも重要な要素である。ウォブリングした際の結像倍率の変化が大き過ぎると、ウォブリングしたときの画界の変化量が大きくなり観察者にとって見辛い映像となってしまう。

本発明は、主レンズ系の像側に挿着し、ウォブリングしたとき最良結像位置の検出を高精度でしかも迅速に行うことができるアダプタ光学系及びそれを有する撮像光学系の提供を目的とする。

本発明のアダプタ光学系は、主レンズ系の像側に着脱可能に装着されるアダプタ光学系において、該アダプタ光学系は負の屈折力の前群と、光軸方向に振動する正の屈折力の可動レンズ群からなり、前記前群と前記可動レンズ群の屈折力を順にφ１、φ２とするとき、
−１．５＜φ１／φ２＜−０．５
なる条件を満足することを特徴としている。
この他本発明のアダプタ光学系は、主レンズ系の像側に着脱可能に装着されるアダプタ光学系において、該アダプタ光学系は負の屈折力の前群と、光軸方向に振動する正の屈折力の可動レンズ群と、前記可動レンズ群の像側に正もしくは負の屈折力の後群からなり、前記前群、可動レンズ群、後群の屈折力を順にφ１、φ２、φ３とするとき、
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、最良結像位置の検出を高精度でしかも迅速に行うことができるアダプタ光学系及びそれを有する撮像光学系が得られる。

数値実施例１の主レンズ系の像側にアダプタ光学系を装着したときのレンズ断面図 数値実施例１の広角端における収差図 数値実施例２の主レンズ系の像側にアダプタ光学系を装着したときのレンズ断面図 数値実施例２の広角端における収差図 数値実施例３の主レンズ系の像側にアダプタ光学系を装着したときのレンズ断面図 数値実施例３の広角端における収差図 数値実施例４の主レンズ系の像側にアダプタ光学系を装着したときのレンズ断面図 数値実施例４の広角端における収差図 数値実施例５の主レンズ系の像側にアダプタ光学系を装着したときのレンズ断面図 数値実施例５の広角端における収差図 数値実施例６の主レンズ系の像側にアダプタ光学系を装着したときのレンズ断面図 数値実施例６の広角端における収差図 数値実施例６においてリレー光学系の一部を変倍部と交換したときの収差図 本発明の撮像装置の要部概略図

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のアダプタ光学系は、主レンズ系の像側に着脱可能に装着される。アダプタ光学系は負の屈折力の前群と、光軸方向に振動する（往復運動する、所定の振幅内で振動する）、即ちウォブリング動作をする正の屈折力の可動レンズ群（ウォブリングレンズ群）とを有している。このウォブリング群が光軸方向に短い周期で移動（往復運動、振動）することによって、それぞれの位置での結像状態（結像位置に関する情報）を検出することができるため、主レンズ系とアダプタ光学系との合成光学系の合焦動作を行うことができる。尚、このウォブリング群の振動の周期は、０.１秒未満（好ましくは１／３０秒以下）である。この他、可動レンズ群の像側に正もしくは負の屈折力の後群が配置されることもある。

図１、図２は本発明の実施例１のアダプタ光学系を主レンズ系（ズームレンズ）の像側に装着した撮像光学系のレンズ断面図と広角端における収差図である。図３、図４は本発明の実施例２のアダプタ光学系を主レンズ系（ズームレンズ）の像側に装着した撮像光学系のレンズ断面図と広角端における収差図である。図５、図６は本発明の実施例３のアダプタ光学系を主レンズ系（ズームレンズ）の像側に装着した撮像光学系のレンズ断面図と広角端における収差図である。図７、図８は本発明の実施例４のアダプタ光学系を主レンズ系（ズームレンズ）の像側に装着した撮像光学系のレンズ断面図と広角端における収差図である。図９、図１０は本発明の実施例５のアダプタ光学系を主レンズ系（ズームレンズ）の像側に装着した撮像光学系のレンズ断面図と広角端における収差図である。図１１、図１２は本発明の実施例６のアダプタ光学系を主レンズ系（ズームレンズ）の像側に装着した撮像光学系のレンズ断面図と広角端における収差図である。図１３は本発明の実施例６においてリレー光学系を構成する一部のレンズ系Ｌ１４−１の代わりにレンズ系Ｌ１４−２を挿着したときの収差図である。図１４は本発明の撮像装置の要部概略図である。

レンズ断面図において、左方が物体側で右方が像側である。ＯＬは撮影光学系である。Ｌ１は主レンズ系（マスターレンズ）である。Ｌ２はアダプタ光学系である。各実施例のズームレンズは、物体側から像側へ順に合焦用レンズ群（フォーカスレンズ群）ＬＦを含む正の屈折力のレンズ群Ｌ１１を有している。次いで変倍用の負の屈折力のレンズ群Ｌ１２、変倍に伴う像面変動を補正するための正又は負の屈折力のレンズ群Ｌ１３、結像用の正の屈折力のレンズ群Ｌ１４を有している。

実施例１〜５においてレンズ群Ｌ１４は最も距離の長い空気間隔を境に正の屈折力のレンズ群Ｌ１４ａと正の屈折力のレンズ群Ｌ１４ｂを有している。実施例６においてレンズ群Ｌ１４は正の屈折力のレンズ群Ｌ１４ｃ、全系の焦点距離範囲を変えるために他のレンズ群（変倍部）Ｌ１４−２と交換可能なレンズ群Ｌ１４−１、正の屈折力のレンズ群Ｌ１４ｄを有している。アダプタ光学系Ｌ２は実施例１〜４、６では負の屈折力のレンズ群（前群）Ｌ２１、最良結像位置を検出するために光軸方向に縮小振動駆動される、正の屈折力のレンズ群（可動レンズ群、ウォブリングレンズ群）Ｌ２２より成っている。実施例５では負の屈折力のレンズ群（前群）Ｌ２１、ウォブリング動作を行う正の屈折力のレンズ群（可動レンズ群）Ｌ２２、正の屈折力のレンズ群（後群）Ｌ２３より成っている。各実施例においては、レンズ群Ｌ１１のフォーカスレンズ群ＬＦと共に又はフォーカスレンズ群ＬＦの代わりにアダプタ光学系Ｌ２を光軸方向に移動させてフォーカスを行っている。

ＳＰは開口絞りである。Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、ビデオカメラやデジタルカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣｄセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）の撮像面が銀塩フィルム用カメラの撮像光学系とし使用する際にはフィルム面に相当する。収差図において、ｅ、ｇはｅ線とｇ線である。ΔＭ、ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｅ線とｇ線によって表している。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。

実施例１〜４、６のアダプタ光学系において、前群（レンズ群Ｌ２1）と可動レンズ群（レンズ群Ｌ２２）の屈折力をφ１、φ２とする。このとき
−１．５＜φ１／φ２＜−０．５ ・・・（１ａ）
なる条件を満足している。実施例５のアダプタ光学系において、前群（レンズ群Ｌ２１）、可動レンズ群（レンズ群Ｌ２３）、後群（レンズ群Ｌ２３）の屈折力を順にφ１、φ２、φ３とする。このとき

なる条件を満足している。条件式（１ａ）、（１ｂ）は可動レンズ群Ｌ２２とそれ以外のレンズ群の屈折力の比を規定している。屈折力は光学系全長と性能に影響を与える。この値を条件式（１ａ）、（１ｂ）の範囲内とすることにより、ウォブリング動作を良好に行いつつ、良好な光学性能を維持し、光学全長を短く保つことが容易となる。各実施例の主レンズ系Ｌ１とアダプタ光学系Ｌ２を有する撮像光学系ＯＬにおいて、主レンズ系Ｌ１と撮像光学系ＯＬの焦点距離を各々ｆ、ｆ’とする。このとき

なる条件を満足している。又、可動レンズ群Ｌ２２の光軸方向の移動量Δｘに対する近軸像位置の移動量をＸとする。このとき

なる条件を満足している。

図６の実施例６では、主レンズ系Ｌ１は、その一部のレンズ群Ｌ１４−１を交換することにより全系の焦点距離（焦点距離範囲）を長い方へ変移させる変倍部Ｌ１４−２を有している。変倍部Ｌ１４−２の挿着前において、可動レンズ群Ｌ２２の光軸方向の振幅移動量の振幅半値をΔｘ_１とする。変倍部Ｌ１４−２の挿着後において、可動レンズ群Ｌ２２の光軸方向の振幅移動量の振幅半値をΔｘ_２とする。変倍部Ｌ１４−２の挿脱に伴う全系のＦナンバーの変化倍率をＦとする。このとき、

なる条件を満足している。ここでＦナンバーの変化率Ｆとは変倍部Ｌ１４−２の挿着前後のＦナンバーを各々Ｆ１、Ｆ２とするとき
Ｆ＝Ｆ２／Ｆ１
である。

本実施例においては、条件式（２）の範囲内とすることにより、アダプタ光学系Ｌ２の装着後の焦点距離の変化を抑えつつ、レンズ群Ｌ２２の有効径が大きくならない構成としている。また、撮像光学系を装着する撮像装置に汎用性を持たせるためには撮像光学系のバックフォーカスを揃えておく必要がある。実施例１乃至４、６においては物体側より負、正の屈折力のレンズ群の順にレンズ群を配置することにより、アダプタ光学系を装着した場合のバックフォーカスを装着前のものと等しくなるような構成としている。しかし、条件式（２）の下限値１以上とすることにより、装着後のイメージサイズの変化を抑えつつ、大型化しない構成となっている。なお、条件式（２）の下限値を１．１とすると、負のレンズ群の屈折力をより弱くすることができ、さらに小型なアダプタ光学系を構築することができる。

条件式（２）の上限値１．５以内とすることによりイメージサイズが大きく変化しない構成となっている。なお、条件式（２）の上限値を１．３とするとさらにイメージサイズの変化を抑えることができる。条件式（３）では、アダプタ光学系Ｌ２のうち移動するレンズ群Ｌ２２の移動による像面移動敏感度を規定している。｜Δｘ／Ｘ｜の値が条件式（３）の上限値を越えて大きすぎると敏感度が高すぎてしまい、合焦時の像位置の誤差が大きくなってしまう。逆に小さすぎると合焦のための移動量が大きくなり、レンズ全長（第１レンズ面から像面までの長さ）の増大につながる。本実施例においては、レンズ全長を抑えながらも適度な敏感度を持っている。

条件式（４）は変倍部Ｌ１４−２を装着したときにＦナンバーの変化に対応させて結像位置が焦点深度内に抑えるための式である。この式（４）を満足するように可動レンズ群Ｌ２２をウォブリングさせて最良結像位置を高精度に迅速に検出している。各実施例の撮像光学系ＯＬと撮像光学系ＯＬによって形成された像を光電変換する固体撮像素子とを用いた撮像装置では、次の条件のうち１以上を満足している。主レンズ系Ｌ１から射出する瞳近軸光線角をαｂｍとする。可動レンズ群Ｌ２２に入射する瞳近軸光線角をαｂａ、瞳近軸光線高さをｈｂａとする。可動レンズ群Ｌ２２から射出する軸上近軸光線角をαａ、軸上近軸光線高さをｈａとし、

とおく。可動レンズ群Ｌ２２が光軸方向に単位量移動したときの最大像高Ｙにおける像高変化量をΔｙとする。このとき、
｜αｂｍ｜＜０．０８ ・・・（５）

なる条件のうち１以上を満足している。

ここで、軸上近軸光線及び瞳近軸光線は、次のように定義する光線である。軸上近軸光線は、光学系全系の焦点距離を１に正規化し、光学系に光軸と平行に光軸からの高さを１として入射させた近軸光線である。また、瞳近軸光線は、光学系全系の焦点距離を１に正規化し、光軸に対して−１で入射する光線のうち、光学系の入射瞳と光軸との交点を通過する近軸光線である。物体は光学系の左側にあるものとし、物体側から光学系に入射する光線は左から右へ進むものとする。光学系への入射角度は、光軸から測って時計回りを正、半時計回りを負とする。また、物体は光学系の左側にあるものとし、物体側から光学系に入射する光線は左から右へ進むものと定義する。

条件式（５）の範囲内とすることにより、複数の主レンズ系に取り付けた場合においても、最良結像位置の検出を高精度にしかも迅速に行なうことが容易となる。条件式（６）はアダプタ光学系Ｌ２のレンズ群Ｌ２２の移動による軸外光の結像位置の動きを抑えるための条件である。Ａがアダプタ光学系内の移動するレンズ群Ｌ２２からみた射出瞳位置、Ｂが同じく移動するレンズ群Ｌ２２からみた結像位置である。条件式（６）の範囲内とすることで、アダプタ光学系Ｌ２２のレンズ群Ｌ２２の移動による軸外光の結像位置の動きを抑えている。アダプタ光学系Ｌ２を装着することによる焦点距離の変化率が大きすぎるとイメージサイズ（撮像素子有効径）の変化が大きくなり、アダプタ光学系Ｌ２の装着後の使用に支障をきたす。また焦点距離の変化率が小さくなりすぎると、所定の長さのバックフォーカスを確保するのが難しくなり、アダプタ光学系が大型化する。

条件式（７）はアダプタ光学系Ｌ２のレンズ群Ｌ２２の移動による像高変化量を表している。許される像高変化量は目の分解能や表示デバイスの画面サイズ、表示デバイスまでの距離によって異なる。ここで、視力１．０の人間（撮影者）の視覚の一般的な分解能は約1分と言われている。例えば、人間が３０インチ（水平方向の画面サイズが約５０ｃｍ）のテレビ画面を５．０ｍ離れた位置から見ると、水平方向の視野角は約３４０分となる。従って、分解能が約１分は画面上０．３０％に相当する。そこで、条件式（７）においては、像高変化量を０．３０％より小さくするとした。さらに２．５ｍ離れた位置から見ると、視野角は約６４０分となり、分解能１分は画面上０．１５％となる。従って条件式（７）の数値範囲を０．１５％より小さくするとすれば尚、良い。また、像高変化量はアダプタ光学系Ｌ２のレンズ群Ｌ２２を光軸方向に動かす量によって異なる。合焦補助による結像位置の移動量Ｌは以下の式で求められる。

ここでδはカメラシステムにより決定される許容錯乱円、Ｆｎｏは想定する全系のＦナンバー、βは焦点深度に対する倍率である。各実施例におけるＦナンバーのズーミングに伴って変化する範囲はズームレンズで最もよく使う開放からＦ５．６までを想定している。そして最も焦点深度が深くなるＦ５．６において焦点深度の３倍の合焦補助を行なうとする。許容錯乱円を０．０１０ｍｍとした場合における結像位置の移動量Ｌは２×０．０１０×５．６×３＝０．３３６ｍｍである。０．３３６ｍｍの結像位置の移動ということになる。アダプタ光学系Ｌ２のレンズ群Ｌ２２によって結像位置を０．３３６ｍｍ移動させた場合の像高変化量は０．０９０７％である。よって条件式（７）を十分満たしている。ただし、Ｆナンバーが５．６より大きい場合、また、焦点深度の３倍より大きく結像位置を移動したい場合は像高変化量が増大するため、条件式（６）をより厳しくする必要がある。

本発明の撮像装置では、主レンズ系Ｌ１はフォーカスレンズ群ＬＦを有している。そして可動レンズ群Ｌ２２を光軸方向に振動したときに固体撮像素子に結像する像より得られる結像位置情報より合焦のためのフォーカスレンズ群ＬＦの移動方向を演算する演算手段を有している。そして演算手段からの信号に基づいてフォーカスレンズ群ＬＦを駆動させる駆動手段を有している。

［実施例１］
図１に示す実施例１はテレビ放送用の撮像装置に用いられる主レンズ系（ズームレンズ）Ｌ１の像側に合焦用のアダプタ光学系Ｌ２を装着した撮像光学系ＯＬである。図１においてＬ１はズームレンズ（撮像光学系）であり、フォーカスレンズ群ＬＦを有するレンズ群Ｌ１１、変倍用のレンズ群Ｌ１２、変倍によって生ずる像位置の変動を補正するレンズ群Ｌ１３、固定で結像用のレンズ群Ｌ１４が含まれている。Ｌ２はズームレンズＬ１の合焦を補助するためのアダプタ光学系であり、負の屈折力のレンズ群Ｌ２１と正の屈折力のレンズ群Ｌ２２から構成されている。レンズ群Ｌ２２が光軸方向に沿って動くことにより、合焦の補助もしくはフォーカスレンズ群ＬＦの合焦のための動作方向を判別するためにウォブリングを行なう。

［実施例２］
実施例２はテレビ放送用の撮像装置に用いられる主レンズ系Ｌ１の像側にアダプタ光学系Ｌ２を装着した撮像光学系ＯＬである。実施例１と同じズームレンズＬ１にアダプタ光学系を装着している。アダプタ光学系を装着することによる焦点距離変化率ｆ‘／ｆは１．１５０である。バックフォーカスを維持しつつ、焦点距離変化率ｆ‘／ｆを１に近づけると、負のレンズ群の屈折力が強くなり、性能の維持が厳しくなる。

［実施例３］
実施例３はテレビ放送用の撮像装置に用いられる主レンズ系Ｌ１の像側にアダプタ光学系Ｌ２を装着した撮像光学系ＯＬである。実施例１と同じズームレンズにアダプタ光学系を装着している。アダプタ光学系を装着することによる焦点距離の変化率ｆ‘／ｆは１．２８０である。アダプタ光学系を装着することによる焦点距離の変化率が大きい。条件式（１）の上限値を超えてしまうとアダプタ光学系を装着することによる焦点距離変化が大きくなりすぎるため、主レンズ系として撮像できていた画界を維持することができなくなってしまう。但し、本提案のユニットに、焦点距離を望遠側へシフトするエクステンダーの機能を持たせる場合は、その限りではない。

［実施例４］
実施例４はテレビ放送用の撮像装置に用いられる主レンズ系Ｌ１の像側にアダプタ光学系Ｌ２を装着した撮像光学系ＯＬである。ここで、主レンズ系から射出する瞳近軸光線角|αｂｍ|は０．０２５０８４である。本実施例においては実施例１と同じアダプタ光学系Ｌ２を異なるズームレンズに装着している。本発明によるアダプタ光学系Ｌ２は複数のズームレンズに装着することができ、画像への影響を抑えつつ合焦性能をあげることができる。

［実施例５］
実施例５はテレビ放送用の撮像装置に用いられる主レンズ系Ｌ１の像側にアダプタ光学系Ｌ２を装着した撮像光学系ＯＬである。アダプタ光学系Ｌ２の構成は負の屈折力の第２１レンズ群Ｌ２１（第３７〜４０面）、正の屈折力の第２２レンズ群Ｌ２２（第４１〜４２面）、正の屈折力の第２３レンズ群Ｌ２３（第４３〜４４面）の３群構成である。ウォブリング動作のため光軸方向に稼動するのは第２２レンズ群Ｌ２２である。実施例では条件式（１ｂ）の値は−１．１９８１である。主レンズ系Ｌ１は実施例１と同じである。

［実施例６］
実施例６はテレビ放送用の撮像装置に用いられる主レンズ系Ｌ１の像側にアダプタ光学系Ｌ２を装着した撮像光学系ＯＬである。撮像光学系ＯＬは第４レンズ群Ｌ１４内に挿脱可能なレンズ群を備えており、レンズ群Ｌ１４−１をレンズ群Ｌ１４−２に入れ替えることによって、全系の焦点距離を２倍に変化させている。入射瞳径は変化しないことから、レンズ群Ｌ１４−２を挿入することによりＦナンバーは２．０３から４．０６へと変化する。焦点深度はＦナンバーに比例する。アダプタ光学系Ｌ２をフォーカスレンズ群ＬＦの動作方向を判別するために用いる場合、アダプタ光学系Ｌ２の稼動による結像位置の駆動量を焦点深度以下に抑える必要がある。また、アダプタ光学系Ｌ２を合焦の補助レンズとして用いる場合においても、アダプタ光学系Ｌ２の駆動量は焦点深度をもとに決める必要がある。従って、いずれの場合も駆動量は条件式（４）を満たす必要がある。仮に、本実施例で、絞り開放時において、焦点深度分だけ結像位置を変化させる場合の駆動量はＬ１４−１を挿入した場合は０．０４０７０、Ｌ１４−２を挿入した場合は０．０８１４０となる。ただし、許容錯乱円は０．０１０とする。

図１４は各実施例のズームレンズを撮影光学系として用いた撮像装置（テレビカメラシステム）の要部概略図である。図１４において１０１は実施例１〜６のいずれか１つのズームレンズ（撮像光学系）である。１２４はカメラである。ズームレンズ１０１はカメラ１２４に対して着脱可能になっている。１２５はカメラ１２４にズームレンズ１０１を装着することにより構成される撮像装置である。ズームレンズ１０１は第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺ、結像用の第４レンズ群Ｒを有している。第１レンズ群Ｆは合焦用レンズ群が含まれている。変倍部ＬＺは変倍の為に光軸上を移動する第２レンズ群と、変倍に伴う像面変動を補正する為に光軸上を移動する第３レンズ群が含まれている。ＳＰは開口絞りである。第４レンズ群Ｒは光路中より挿抜可能なレンズユニットＩＥを有している。レンズユニットＩＥはズームレンズ１０１の全系の焦点距離範囲を変移している。１１４、１１５は、各々第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺを光軸方向に駆動するヘリコイドやカム等の駆動機構である。１１６〜１１８は駆動機構１１４、１１５及び開口絞りＳＰを電動駆動するモータ（駆動手段）である。１１９〜１２１は、第１レンズ群Ｆ、変倍部ＬＺの光軸上の位置や、開口絞りＳＰの絞り径を検出する為のエンコーダやポテンショメータ、あるいはフォトセンサ等の検出器である。カメラ１２４において、１０９はカメラ１２４内の光学フィルタや色分解プリズムに相当するガラスブロック、１１０はズームレンズ１０１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。また、１１１、１２２はカメラ１２４及びズームレンズ本体１０１の各種の駆動を制御するＣＰＵである。このように本発明のズームレンズをテレビカメラに適用することにより、高い光学性能を有する撮像装置を実現している。

以下に本発明の実施例１〜６に対応する数値実施例１〜６を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順序を示し、ｒｉは物体側より第ｉ番目の面の曲率半径、ｄｉは物体側より第ｉ番目と第ｉ＋１番目の間隔、Ｎｉ，νｉは第ｉ番目の光学部材の屈折率とアッベ数である。ｆ、Ｆｎｏ、２ωはそれぞれ無限遠物体に焦点を合わせたときの全系の焦点距離、Ｆナンバー、画角を表している。最後の３つの面は、フィルター等のガラスブロックである。非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直方向にＨ軸、光の進行方向を正とし、Ｒを近軸曲率半径、ｋを円錐常数、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’をそれぞれ非球面係数としたとき、次式で表している。

で表される。又、例えば「Ｅ−Ｚ」は「×１０^−Ｚ」を意味する。
なお、レンズ全長とはレンズ第１レンズ面からレンズ最終面までの距離にＢＦを足したものである。バックフォーカスＢＦはレンズ最終面より像面までの空気換算距離としている。また、＊の付いた面は非球面であることを示している。また、各実施例の条件式に関する値を表−１に示す。

［数値実施例１］
面データ

面番号 r d nd νd
1 600.261 2.20 1.75520 27.5
2 81.461 11.42 1.49700 81.6
3 -290.956 7.63
4 86.701 7.86 1.62041 60.3
5 3044.710 0.15
6 66.016 6.01 1.72916 54.7
7 145.708 (可変)
8 111.445 0.80 1.88300 40.8
9 16.812 4.65
10 -47.842 0.70 1.81600 46.6
11 33.779 2.24
12 28.944 5.20 1.80518 25.4
13 -29.192 0.54
14 -24.664 0.70 1.78800 47.4
15 132.572 (可変)
16 -28.806 0.75 1.74320 49.3
17 37.218 3.81 1.84666 23.9
18 449.023 (可変)
19(絞り) ∞ 1.80
20 -231.233 3.33 1.67003 47.2
21 -49.133 0.20
22 -170.365 4.05 1.51742 52.4
23 -38.625 0.20
24 36.315 10.16 1.48749 70.2
25 -35.564 1.66 1.83400 37.2
26 ∞ 36.00
27 97.385 6.35 1.50137 56.4
28 -44.438 0.20
29 -535.653 1.40 1.83400 37.2
30 21.016 7.22 1.50137 56.4
31 -424.093 1.50
32 38.505 8.29 1.51823 58.9
33 -27.482 1.40 1.77250 49.6
34 91.360 0.30
35 38.429 6.84 1.53172 48.8
36 -52.407 5.00
37 -503.517 1.00 1.88300 40.8
38 25.799 2.25 1.56732 42.8
39 42.881 2.00
40 35.312 3.95 1.62588 35.7
41 -114.679 5.00
42 ∞ 30.00 1.60342 38.0
43 ∞ 16.20 1.51633 64.2
44 ∞ (可変)

各種データ
ズーム比 19.50

焦点距離 11.45 18.32 46.83 110.26 223.27
Fナンバー 2.23 2.23 2.23 2.23 3.43
画角 25.66 16.71 6.70 2.86 1.41
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 263.61 263.61 263.61 263.61 263.61
BF 44.34 44.34 44.34 44.34 44.34

d 7 0.65 15.69 35.96 46.91 52.03
d15 53.75 36.74 13.38 3.88 6.32
d18 5.10 7.07 10.15 8.71 1.15
d44 10.01 10.01 10.01 10.01 10.01

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 76.20
2 8 -14.00
3 16 -40.00
4 19 64.99

［数値実施例２］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 600.261 2.20 1.75520 27.5
2 81.461 11.42 1.49700 81.6
3 -290.956 7.63
4 86.701 7.86 1.62041 60.3
5 3044.710 0.15
6 66.016 6.01 1.72916 54.7
7 145.708 (可変)
8 111.445 0.80 1.88300 40.8
9 16.812 4.65
10 -47.842 0.70 1.81600 46.6
11 33.779 2.24
12 28.944 5.20 1.80518 25.4
13 -29.192 0.54
14 -24.664 0.70 1.78800 47.4
15 132.572 (可変)
16 -28.806 0.75 1.74320 49.3
17 37.218 3.81 1.84666 23.9
18 449.023 (可変)
19(絞り) ∞ 1.80
20 -231.233 3.33 1.67003 47.2
21 -49.133 0.20
22 -170.365 4.05 1.51742 52.4
23 -38.625 0.20
24 36.315 10.16 1.48749 70.2
25 -35.564 1.66 1.83400 37.2
26 ∞ 36.00
27 97.385 6.35 1.50137 56.4
28 -44.438 0.20
29 -535.653 1.40 1.83400 37.2
30 21.016 7.22 1.50137 56.4
31 -424.093 1.50
32 38.505 8.29 1.51823 58.9
33 -27.482 1.40 1.77250 49.6
34 91.360 0.30
35 38.429 6.84 1.53172 48.8
36 -52.407 4.00
37 -680.744 0.80 1.83481 42.7
38 26.055 2.00 1.59551 39.2
39 43.594 1.50
40 138.048 1.50 1.88300 40.8
41 85.901 1.50
42 42.180 2.50 1.88300 40.8
43 -219.486 4.50
44 ∞ 30.00 1.60342 38.0
45 ∞ 16.20 1.51633 64.2
46 ∞ (可変)

各種データ
ズーム比 19.50

焦点距離 10.93 17.48 44.69 105.21 213.05
Fナンバー 2.13 2.13 2.13 2.13 3.28
画角 26.72 17.46 7.02 2.99 1.48
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 262.70 262.70 262.70 262.70 262.70
BF 43.84 43.84 43.84 43.84 43.84

d 7 0.65 15.69 35.96 46.91 52.03
d15 53.75 36.74 13.38 3.88 6.32
d18 5.10 7.07 10.15 8.71 1.15
d46 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 76.20
2 8 -14.00
3 16 -40.00
4 19 73.32

［数値実施例３］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 600.261 2.20 1.75520 27.5
2 81.461 11.42 1.49700 81.6
3 -290.956 7.63
4 86.701 7.86 1.62041 60.3
5 3044.710 0.15
6 66.016 6.01 1.72916 54.7
7 145.708 (可変)
8 111.445 0.80 1.88300 40.8
9 16.812 4.65
10 -47.842 0.70 1.81600 46.6
11 33.779 2.24
12 28.944 5.20 1.80518 25.4
13 -29.192 0.54
14 -24.664 0.70 1.78800 47.4
15 132.572 (可変)
16 -28.806 0.75 1.74320 49.3
17 37.218 3.81 1.84666 23.9
18 449.023 (可変)
19(絞り) ∞ 1.80
20 -231.233 3.33 1.67003 47.2
21 -49.133 0.20
22 -170.365 4.05 1.51742 52.4
23 -38.625 0.20
24 36.315 10.16 1.48749 70.2
25 -35.564 1.66 1.83400 37.2
26 ∞ 36.00
27 97.385 6.35 1.50137 56.4
28 -44.438 0.20
29 -535.653 1.40 1.83400 37.2
30 21.016 7.22 1.50137 56.4
31 -424.093 1.50
32 38.505 8.29 1.51823 58.9
33 -27.482 1.40 1.77250 49.6
34 91.360 0.30
35 38.429 6.84 1.53172 48.8
36 -52.407 5.00
37 86.443 1.00 1.83481 42.7
38 22.694 1.50
39 23.462 6.13 1.72342 38.0
40 67.175 5.00
41 ∞ 30.00 1.60342 38.0
42 ∞ 16.20 1.51633 64.2
43 ∞ (可変)

各種データ
ズーム比 19.50

焦点距離 12.19 19.50 49.85 117.37 237.66
Fナンバー 2.40 2.40 2.40 2.40 3.65
画角 24.29 15.75 6.30 2.68 1.33
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 263.04 263.04 263.04 263.04 263.04

BF 44.34 44.34 44.34 44.34 44.34
d 7 0.65 15.69 35.96 46.91 52.03
d15 53.75 36.74 13.38 3.88 6.32
d18 5.10 7.07 10.15 8.71 1.15
d43 10.01 10.01 10.01 10.01 10.01

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 76.20
2 8 -14.00
3 16 -40.00
4 19 50.68

［数値実施例４］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -213.433 1.80 1.72916 54.7
2 213.433 5.58
3 556.690 0.00 1.80518 25.4
4 556.690 1.80 1.80518 25.4
5 101.319 14.94 1.43875 95.0
6 -162.669 0.15
7 175.439 8.28 1.61800 63.3
8 -345.082 6.77
9 106.566 10.62 1.49700 81.5
10 -301.725 0.15
11 66.906 6.52 1.72916 54.7
12 159.414 (可変)
13* 135.799 0.70 1.88300 40.8
14 14.159 6.06
15 -131.436 6.68 1.80809 22.8
16 -13.727 0.70 1.81600 46.6
17 48.936 0.16
18 23.757 0.00 1.53172 48.8
19 23.757 5.95 1.53172 48.8
20 -28.902 0.26
21 -26.005 0.00 1.83481 42.7
22 -26.005 0.70 1.83481 42.7
23 -258.788 (可変)
24 -28.262 0.70 1.74320 49.3
25 46.007 2.80 1.84666 23.8
26 -1313.700 (可変)
27(絞り) ∞ 1.30
28 1095.091 4.36 1.65844 50.9
29 -35.085 0.15
30 80.854 2.44 1.51633 64.1
31 -26300.000 0.15
32 92.852 6.77 1.51633 64.1
33 -32.467 1.80 1.83400 37.2
34 -204.659 35.20
35 61.362 6.26 1.51633 64.1
36 -52.603 1.73
37 -98.726 1.80 1.83481 42.7
38 32.111 5.75 1.51742 52.4
39 -91.243 4.40
40 62.274 6.77 1.48749 70.2
41 -29.818 1.80 1.83400 37.2
42 -355.420 0.15
43 53.543 4.40 1.51823 58.9
44 -73.907 4.50
45 -503.517 1.00 1.88300 40.8
46 25.799 2.25 1.56732 42.8
47 42.881 2.00
48 35.312 3.95 1.62588 35.7
49 -114.679 3.89
50 ∞ 30.00 1.60342 38.0
51 ∞ 16.20 1.51633 64.2
52 ∞ (可変)

非球面データ
第13面

A’=-9.99333e-007 B’=-5.91697e-008 C’=-4.82122e-010 D’= 2.01841e-011
E’=-1.38838e-013

各種データ
ズーム比 21.00

焦点距離 9.33 18.66 37.89 136.25 195.97
Fナンバー 2.17 2.16 2.16 2.23 3.21
画角 30.51 16.42 8.26 2.31 1.61
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 282.23 282.23 282.23 282.23 282.23
BF 40.73 40.73 40.73 40.73 40.73

d12 0.67 22.16 36.75 51.32 53.43
d23 55.71 31.10 14.03 3.51 6.07
d26 4.85 7.97 10.45 6.40 1.73
d52 7.50 7.50 7.50 7.50 7.50

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 68.20
2 13 -13.40
3 24 -42.80
4 27 59.47

［数値実施例５］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 600.261 2.20 1.75520 27.5
2 81.461 11.42 1.49700 81.6
3 -290.956 7.63
4 86.701 7.86 1.62041 60.3
5 3044.710 0.15
6 66.016 6.01 1.72916 54.7
7 145.708 (可変)
8 111.445 0.80 1.88300 40.8
9 16.812 4.65
10 -47.842 0.70 1.81600 46.6
11 33.779 2.24
12 28.944 5.20 1.80518 25.4
13 -29.192 0.54
14 -24.664 0.70 1.78800 47.4
15 132.572 (可変)
16 -28.806 0.75 1.74320 49.3
17 37.218 3.81 1.84666 23.9
18 449.023 (可変)
19(絞り) ∞ 1.80
20 -231.233 3.33 1.67003 47.2
21 -49.133 0.20
22 -170.365 4.05 1.51742 52.4
23 -38.625 0.20
24 36.315 10.16 1.48749 70.2
25 -35.564 1.66 1.83400 37.2
26 ∞ 36.00
27 97.385 6.35 1.50137 56.4
28 -44.438 0.20
29 -535.653 1.40 1.83400 37.2
30 21.016 7.22 1.50137 56.4
31 -424.093 1.50
32 38.505 8.29 1.51823 58.9
33 -27.482 1.40 1.77250 49.6
34 91.360 0.30
35 38.429 6.84 1.53172 48.8
36 -52.407 4.00
37 -257.266 0.80 1.88300 40.8
38 29.313 2.00 1.63980 34.5
39 53.553 3.54
40 -46.352 3.20 1.80518 25.4
41 -23.620 1.09
42 -21.949 3.69 1.80100 35.0
43 -39.045 0.50
44 36.071 5.00 1.43387 95.1
45 -73.155 5.00
46 ∞ 30.00 1.60342 38.0
47 ∞ 16.20 1.51633 64.2
48 ∞ (可変)

各種データ
ズーム比 19.50

焦点距離 10.93 17.48 44.69 105.21 213.05
Fナンバー 2.40 2.40 2.40 2.40 3.28
画角 26.72 17.47 7.02 2.99 1.48
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 273.21 273.21 273.21 273.21 273.21
BF 44.34 44.34 44.34 44.34 44.34

d 7 0.65 15.69 35.96 46.91 52.03
d15 53.75 36.74 13.38 3.88 6.32
d18 5.10 7.07 10.15 8.71 1.15
d48 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 76.20
2 8 -14.00
3 16 -40.00
4 19 130.67

［数値実施例６］
単位 mm

面データ
面番号 r d nd νd
1 -251.088 2.00 1.80518 25.4
2 157.249 7.22
3 234.983 10.06 1.43875 95.0
4 -158.211 7.14
5 162.538 8.51 1.49700 81.5
6 -316.010 0.20
7 108.347 7.30 1.62041 60.3
8 2254.334 0.20
9 61.427 6.65 1.62041 60.3
10 128.524 (可変)
11* 78.912 0.80 1.83481 42.7
12 15.768 7.79
13 -41.835 0.80 1.77250 49.6
14 60.569 1.99
15 33.469 5.53 1.84666 23.9
16 -41.646 1.17
17 -28.573 0.80 1.77250 49.6
18* 133.163 (可変)
19 -27.765 0.80 1.77250 49.6
20 41.769 2.81 1.84666 23.9
21 -859.593 (可変)
22 ∞ 4.55 1.58144 40.8
23 -44.513 1.00
24(絞り) ∞ 1.00
25 879.665 8.06 1.61800 63.3
26 -28.968 0.42
27 -28.554 1.15 1.71736 29.5
28 -55.128 1.50
-------------着脱位置(Ｌ14-1、Ｌ14-2)-------------
33 109.155 5.85 1.51742 52.4
34 -32.897 1.00
35 -52.506 1.15 1.83481 42.7
36 24.243 8.04 1.51742 52.4
37 -71.061 2.00
38 67.141 6.96 1.48749 70.2
39 -24.280 1.15 1.72047 34.7
40 -106.741 0.20
41 45.382 6.33 1.48749 70.2
42 -50.326 4.50
43 -503.517 1.00 1.88300 40.8
44 25.799 2.25 1.56732 42.8
45 42.881 2.00
46 35.312 3.95 1.62588 35.7
47 -114.679 5.00
48 ∞ 30.00 1.60342 38.0
49 ∞ 16.20 1.51633 64.2
50 ∞ (可変)

非球面データ
第11面
K=-3.23637e-002 B= 3.21318e-006 C=-3.97113e-009
D=-1.48889e-011 E= 3.06352e-014

第18面
K=-3.66073e-002 B=-1.07011e-007 C= 9.22594e-009
D=-1.68952e-010 E= 4.38262e-013

各種データ
ズーム比 15.00

＜Ｌ14-1挿入時＞
Ｌ14-1面データ
29 33.506 16.00 1.58144 40.8
30 -31.852 1.50 1.83481 42.7
31 31.852 16.00 1.51742 52.4
32 -647.299 1.50

焦点距離 10.14 20.28 60.84 129.28 152.10
Fナンバー 2.03 2.02 2.03 2.03 2.39
画角 28.48 15.17 5.17 2.44 2.07
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 267.10 267.10 267.10 267.10 267.10
BF 39.30 39.30 39.30 39.30 39.30

d10 1.32 21.89 41.58 49.03 50.12
d18 51.65 28.43 7.31 4.77 5.67
d21 4.00 6.65 8.08 3.16 1.18
d50 4.96 4.96 4.96 4.96 4.96

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 70.00
2 11 -15.00
3 19 -40.00
4 22 54.42

＜Ｌ14-２挿入時＞
Ｌ14-2面データ
29 33.514 5.44 1.48749 70.2
30 -139.270 0.10
31 27.080 5.84 1.48749 70.2
32 -292.853 1.00 1.92286 20.9
33 80.685 17.54
34 -38.264 0.60 1.88300 40.8
35 12.296 2.49 1.75550 25.1
36 49.712 1.99

Fナンバー 4.06 4.05 4.05 4.06 4.77
画角 15.18 7.72 2.59 1.22 1.04
像高 5.50 5.50 5.50 5.50 5.50
レンズ全長 267.10 267.10 267.10 267.10 267.10
BF 39.30 39.30 39.30 39.30 39.30

d10 1.32 21.89 41.58 49.03 50.12
d18 51.65 28.43 7.31 4.77 5.67
d21 4.00 6.65 8.08 3.16 1.18
d55 4.96 4.96 4.96 4.96 4.96

ズームレンズ群データ
群 始面 焦点距離
1 1 70.00
2 11 -15.00
3 19 -40.00
4 22 42.22

Ｌ１ 主レンズ系、Ｌ２ アダプタ光学系、Ｌ１１ 第１レンズ群、Ｌ１２ 第２レンズ群、Ｌ１３ 第３レンズ群、Ｌ１４ 第４レンズ群、Ｌ２１ アダプタ光学系固定群（負）、Ｌ２２ アダプタ光学系移動群（正）、Ｌ２３ アダプタ光学系調整群（負もしくは正）、ＬＦ 合焦用レンズ群、ＳＰ 絞り、Ｇ 色分解プリズムや光学フィルターを示すガラスブロック図、ＩＰ 撮像面、１０１ ズームレンズ、１２４ カメラ、１２５ 撮像装置

Claims (12)

1. 主レンズ系の像側に着脱可能に装着されるアダプタ光学系において、該アダプタ光学系は負の屈折力の前群と、光軸方向に振動する正の屈折力の可動レンズ群からなり、前記前群と前記可動レンズ群の屈折力を順にφ１、φ２とするとき、
   −１．５＜φ１／φ２＜−０．５
   なる条件を満足することを特徴とするアダプタ光学系。
2. 主レンズ系の像側に着脱可能に装着されるアダプタ光学系において、該アダプタ光学系は負の屈折力の前群と、光軸方向に振動する正の屈折力の可動レンズ群と、前記可動レンズ群の像側に正もしくは負の屈折力の後群からなり、前記前群、可動レンズ群、後群の屈折力を順にφ１、φ２、φ３とするとき、
   なる条件を満足することを特徴とするアダプタ光学系。
3. 主レンズ系と請求項１又は２のアダプタ光学系を有することを特徴とする撮像光学系。
4. 前記主レンズ系と前記撮像光学系の焦点距離を各々ｆ、ｆ'とするとき、
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３の撮像光学系。
5. 前記可動レンズ群の光軸方向の移動量Δｘに対する近軸像位置の移動量をＸとするとき、
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３又は４の撮像光学系。
6. 前記主レンズ系は、その一部のレンズ群を交換することにより全系の焦点距離を長い方へ変移させる変倍部を有し、該変倍部の挿着前において、前記可動レンズ群の光軸方向の振幅移動量の振幅半値をΔｘ₁、該変倍部の挿着後において、前記可動レンズ群の光軸方向の振幅移動量の振幅半値をΔｘ₂、該変倍部の挿脱に伴う全系のＦナンバーの変化倍率をＦとするとき、
   なる条件を満足することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項の撮像光学系。
7. 前記アダプタ光学系を光軸方向に移動させてフォーカスを行うことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項の撮像光学系。
8. 請求項３乃至７のいずれか１項に記載の撮像光学系と該撮像光学系によって形成された像を光電変換する固体撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
9. 前記主レンズ系から射出する瞳近軸光線角をαｂｍとするとき、
   ｜αｂｍ｜＜０．０８
   なる条件を満足することを特徴とする請求項８の撮像装置。
10. 前記可動レンズ群に入射する瞳近軸光線角をαｂａ、瞳近軸光線高さをｈｂａ、該可動レンズ群から射出する軸上近軸光線角をαａ、軸上近軸光線高さをｈａとし、
    とおくとき、
    なる条件を満足することを特徴とする請求項８又は９の撮像装置。
11. 前記可動レンズ群が光軸方向に単位量移動したときの最大像高Ｙにおける像高変化量をΔｙとするとき、
    なる条件を満足することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項の撮像装置。
12. 前記主レンズ系はフォーカスレンズ群を有し、前記可動レンズ群を光軸方向に振動したときに前記固体撮像素子に結像する像より得られる結像位置情報より合焦のための該フォーカスレンズ群の移動方向を演算する演算手段を有し、該演算手段からの信号に基づいて該フォーカスレンズ群を駆動させる駆動手段を有していることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項の撮像装置。