JP4467685B2 - クローズアップレンズ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビカメラ、ビデオカメラ、写真用カメラ等の光学機器に用いる撮影レンズの前方に着脱可能に取り付け、撮影可能な物体距離の短縮化を図った近接撮影時に用いる高い光学性能を有したクローズアップレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
撮影可能な被写体距離をより短くして近接被写体を撮影する方法として、撮影レンズに内蔵されているマクロ機構を用いる方法や、撮影レンズの前方にクローズアップレンズを着脱可能に取り付けて撮影する方法等がある。
【0003】
前者は撮影レンズの一部を動かすことにより、さらに至近側の被写体の撮影を可能とするものであるが、レンズの操作のみで近接撮影ができるという利便性はある。しかしながら、この方法は通常撮影に比べて光学性能が低下する傾向がある。そのため、光学性能を重視する場合は撮影レンズの前方にクローズアップレンズを取り付けて撮影を行うことが一般的となっている。
【0004】
この種のクローズアップレンズは極めて簡易な手段により撮影レンズの至近距離を短縮することができるという特長がある。
【0005】
一般にこの種のクローズアップレンズは簡易なレンズ構成でしかも撮影レンズに装着したときの至近距離が短く、又収差変動が少なく、良好な画像が得られることが要望されている。特にクローズアップレンズ単独で収差補正が良好になされていることが要望されている。
【0006】
本出願人は、例えば特開平7−318802号公報において、撮影レンズの前方に着脱可能に取り付けて至近物体距離の短縮化を図った高い光学性能を有したクローズアップレンズを提案している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一方最近のように、例えばハイビジョン放送に代表されるように、さらに質の高い画質が求められる分野においては、撮影レンズの光学性能の向上とともに、それに取り付けて用いるクローズアップレンズもさらに高い光学性能を有するものが求められている。このような要求を満たすには、クローズアップレンズ単体で十分な収差補正がされている必要がある。
【0008】
例えばクローズアップレンズを単一レンズより構成すれば、レンズ系は小型軽量となるが、収差補正、例えば色収差の補正が不十分となり、至近距離を短くすることが難しいという問題点が生じてくる。
【0009】
又、複数枚のレンズより構成すれば至近距離を短くし、且つ収差補正を良好に行うことができるが、レンズ系全体が大型化してくるという問題点が生じてくる。
【0010】
本発明は、レンズ形状やレンズの材質、そして各レンズの屈折力等のレンズ構成上の諸元を適切に設定することにより撮影レンズの前方(物体側)に着脱可能に装着して至近距離を短くし、且つ画面全体の光学性能を良好に維持することができるクローズアップレンズの提供を目的とする。
【0011】
特に本発明は、主として放送用のテレビカメラ用のズームレンズの物体側に着脱可能に装着したときに光学性能の劣化が少なく、良好に使用できるクローズアップレンズの提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明のクローズアップレンズは、撮影レンズの前方に着脱可能に取り付けて使用するクローズアップレンズにおいて、該クローズアップレンズは、物体側から順に正のパワーを持つ第1レンズと、負のパワーを持つ第2レンズと、正のパワーを持つ第3レンズにて構成され、全系の焦点距離をfo、第iレンズの焦点距離をfi、第i番目のレンズ面の曲率半径をRi、第iレンズの材質のd線を基準としたときのアッベ数をνiとしたとき、
0.1<(R1+R2)/(R1−R2)< 2.4 ‥‥‥(1)
−4.4<(R3+R4)/(R3−R4)<−0.5 ‥‥‥(2)
−2.8<(R5+R6)/(R5−R6)< 0.9 ‥‥‥(3)
0.6<|f1/fo|<1.6 ‥‥‥(4)
0.4<|f2/fo|<1.2 ‥‥‥(5)
0.5<|f3/fo|<1.3 ‥‥‥(6)
|ν1−ν2|>10 ‥‥‥(7)
の条件を満足することを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1〜図3は本発明の実施形態の数値実施例1のクローズアップレンズCUを撮影レンズMLの前方に着脱可能に装着したときのレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【0014】
図4〜図6は本発明の実施形態の数値実施例2のクローズアップレンズCUを撮影レンズMLの前方に着脱可能に装着したときのレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【0015】
図7〜図9は本発明の実施形態の数値実施例3のクローズアップレンズCUを撮影レンズMLの前方に着脱可能に装着したときのレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【0016】
図10〜図12は本発明の実施形態の数値実施例4のクローズアップレンズCUを撮影レンズMLの前方に着脱可能に装着したときのレンズ断面図、広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【0017】
レンズ断面図においてCUはクローズアップレンズである。MLは撮影レンズであり、ズームレンズより成っている。尚、本実施形態では撮影レンズMLにズームレンズを用いた場合を示しているが単一焦点距離のレンズ系であっても良い。
【0018】
クローズアップレンズCUは物体側より順に正のパワー(屈折力)の第1レンズG1、負のパワーの第2レンズG2、そして正のパワーの第3レンズG3より成っている。
【0019】
又、ズームレンズMLは物体側より順に変倍の際に固定のフォーカス用の正の屈折力の第1群(フォーカス部)、変倍用の負の屈折力の第2群(バリエータ)、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第3群(コンペンセーター)、そして固定の正の屈折力の第4群(リレーレンズ)より成っている。
【0020】
SPは絞りである。Bは色分解プリズムや光学フィルターであり、同図ではガラスブロックとして示している。
【0021】
一般に撮影レンズはそれ自身で撮影を行うため、収差補正が良好になされている。そのため、クローズアップレンズを撮影レンズに装着したときに高い光学性能を得るためには、クローズアップレンズ単独で十分な収差補正を行っておく必要がある。
【0022】
本発明のクローズアップレンズCUは、物体側から順に正のパワーを持つ第1レンズG1と、負のパワーを持つ第2レンズG2と、正のパワーを持つ第3レンズG3にて構成すると共に、前述の条件式(1)〜(7)を満たすことで撮影可能な至近距離を短くしつつ、ズームレンズに装着した場合に重要となる広角端のディストーション(歪曲収差)及び望遠端の球面収差を良好に補正している。
【0023】
条件式(1)〜(3)は、クローズアップレンズCUを構成する第1レンズG1、第2レンズG2、第3レンズG3のレンズ形状を規定するもので、各構成レンズの形状がそれぞれに当てはまる条件式を満足することにより諸収差、特にズームレンズに装着したときの広角端のディストーション及び望遠端の球面収差を良好に補正している。
【0024】
第1レンズG1が条件式(1)の下限値を越えると、物体側のレンズ面が極端に強いパワーを持つ両レンズ面が凸面のレンズとなり、望遠端の球面収差の補正が困難になる。また、上限値を越えると、物体側に凹面を向けた極端なメニスカス形状となり、広角端の負のディストーションが増大するので良くない。
【0025】
第2レンズG2が条件式(2)の下限値を越えると、物体側に凹面を向けた極端なメニスカス形状のレンズとなり、望遠端の球面収差の補正が過剰となる。又、上限値を越えると像面側のレンズ面にパワーの強い凹面を持つ両レンズ面が凹面の負レンズとなり、広角端の負のディストーションが増大する。
【0026】
第3レンズG3が条件式▲3▼の下限値を越えると、物体側に凸面を向けた極端なメニスカス形状となり、望遠端の球面収差の補正が困難になる。又上限値を越えると、像面側のレンズ面が極端に強い両レンズ面が凸面の正レンズとなり、広角端のディストーションが過剰に補正されることに加え、望遠端の球面収差の補正も困難になる。
【0027】
条件式(4)〜(6)は、各構成レンズの焦点距離をクローズアップレンズ(全系)の焦点距離foで正規化し、その絶対値を規定したもので、条件式(4)〜(6)の下限値を越えると各構成レンズが強いパワーの組み合わせとなり、諸収差の補正が難しくなる。
【0028】
また上限を越えると各構成レンズが弱いパワーの組み合わせとなり、焦点距離foのクローズアップレンズを構成することが難しくなる。
【0029】
条件式(7)は、第1レンズG1と第2レンズG2の材質のd線を基準にしたアッベ数に関するもので、下限値を越えると色収差の十分な補正ができなくなる。
【0030】
本発明のクローズアップレンズCUの具体的なレンズ形状としては、物体側より順に、図1の数値実施例1で両レンズ面が凸面の正レンズ、像面に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズより構成している。
【0031】
又、図4の数値実施例2では像面側に凸面を向けたメニスカス状の正レンズ、像面側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成している。
【0032】
又、図7の数値実施例3では両レンズ面が凸面の正レンズ、両レンズ面が凹面の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成している。
【0033】
又、図10の数値実施例4では両レンズ面が凸面の正レンズ、像面側に凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、両レンズ面が凸面の正レンズより構成している。
【0034】
本発明のクローズアップレンズはこのようなレンズ形状をとることによって、クローズアップレンズ単体としての諸収差を良好に補正している。
【0035】
次に本発明のクローズアップレンズと、それを装着する撮影レンズの数値実施例を示す。撮影レンズは変倍比20倍、広角端のFナンバーが1.85、望遠端のFナンバーが2.85、広角端の画角60.1度のズームレンズである。
【0036】
数値実施例においてriは物体側から順に第i番目の面の曲率半径、diは物体側から順に第i番目と第(i+1)番目の間隔、niとνiはそれぞれ物体側より順に第i番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。
【0037】
尚撮影レンズの数値実施例において最終の3つのレンズ面は色分解プリズムやフィルター等のガラスブロックである。又前述の条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−1に示す。
【0038】
【0039】
【表1】
【0040】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、レンズ形状やレンズの材質、そして各レンズの屈折力等のレンズ構成上の諸元を適切に設定することにより撮影レンズの前方(物体側)に着脱可能に装着して至近距離を短くし、且つ画面全体の光学性能を良好に維持することができるクローズアップレンズを達成することができる。
【0041】
この他本発明は、放送用のテレビカメラ用のズームレンズの物体側に着脱可能に装着したときに光学性能の劣化が少なく、良好に使用できるクローズアップレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の数値実施例1のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときのレンズ断面図
【図2】 本発明の数値実施例1のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの広角端の収差図
【図3】 本発明の数値実施例1のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの望遠端の収差図
【図4】 本発明の数値実施例2のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときのレンズ断面図
【図5】 本発明の数値実施例2のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの広角端の収差図
【図6】 本発明の数値実施例2のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの望遠端の収差図
【図7】 本発明の数値実施例3のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときのレンズ断面図
【図8】 本発明の数値実施例3のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの広角端の収差図
【図9】 本発明の数値実施例3のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの望遠端の収差図
【図10】 本発明の数値実施例4のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときのレンズ断面図
【図11】 本発明の数値実施例4のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの広角端の収差図
【図12】 本発明の数値実施例4のクローズアップレンズを撮影レンズに装着したときの望遠端の収差図
【符号の説明】
CU:クローズアップレンズ
G1:第1レンズ
G2:第2レンズ
G3:第3レンズ
ML:撮影レンズ
F:フォーカス部
V:バリエータ
C:コンペンセーター
R:リレーレンズ
SP:絞り
g:g線
e:e線
S:サジタル像面
M:メリディオナル像面
Claims (8)
- 撮影レンズの前方に着脱可能に取り付けて使用するクローズアップレンズにおいて、
該クローズアップレンズは、物体側から順に正のパワーを持つ第1レンズと、負のパワーを持つ第2レンズと、正のパワーを持つ第3レンズにて構成され、全系の焦点距離をfo、第iレンズの焦点距離をfi、第i番目のレンズ面の曲率半径をRi、第iレンズの材質のd線を基準としたときのアッベ数をνiとしたとき、
0.1<(R1+R2)/(R1−R2)< 2.4
−4.4<(R3+R4)/(R3−R4)<−0.5
−2.8<(R5+R6)/(R5−R6)< 0.9
0.6<|f1/fo|<1.6
0.4<|f2/fo|<1.2
0.5<|f3/fo|<1.3
|ν1−ν2|>10
の条件を満足することを特徴とするクローズアップレンズ。 - 前記第1レンズは、両レンズ面が凸面形状であり、前記第2レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカス形状であり、前記第3レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状であることを特徴とする請求項1記載のクローズアップレンズ。
- 前記第1レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカス形状であり、前記第2レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカス形状であり、前記第3レンズは、両レンズ面が凸面形状であることを特徴とする請求項1記載のクローズアップレンズ。
- 前記第1レンズは、両レンズ面が凸面形状であり、前記第2レンズは、両レンズ面が凹面形状であり、前記第3レンズは、両レンズ面が凸面形状であることを特徴とする請求項1記載のクローズアップレンズ。
- 前記第1レンズは、両レンズ面が凸面形状であり、前記第2レンズは、像面側に凸面を向けたメニスカス形状であり、前記第3レンズは、両レンズ面が凸面形状であることを特徴とする請求項1記載のクローズアップレンズ。
- 請求項1乃至4の何れか一項記載のクローズアップレンズが前方に装着されたことを特徴とする撮影レンズ。
- 前記撮影レンズは、物体側より順に、変倍時に固定の正の屈折力の第1群と、変倍用の負の屈折力の第2群と、変倍に伴う像面変動を補正する負の屈折力の第3群と、変倍時に固定の正の屈折力の第4群にて構成されていることを特徴とする請求項6記載の撮影レンズ。
- 請求項7記載の撮影レンズを備えたことを特徴とするテレビカメラ。
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