JP5382565B2

JP5382565B2 - レンズシステム

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Publication number: JP5382565B2
Application number: JP2008043980A
Authority: JP
Inventors: 勝也平野
Original assignee: KENKO TOKINA CO., LTD.
Current assignee: KENKO TOKINA CO., LTD.
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009204655A

Description

本発明は、高倍率ズームレンズ系におけるレンズシステムに関し、可視域で撮影可能なズームレンズに像位置補正光学系を挿入することにより、近赤外域での撮影をも可能にするレンズシステムに関する。

近年、小型のビデオカメラの普及とともに監視目的での光学系が広く普及している。その中で、近赤外域の光の特性を生かした様々な光学系が要求され、製品化され始めている。日中、太陽光などの自然光や可視域の照明光を使用して撮影する一方、夜間は近赤外域の照射光を使用して撮影可能にした、暗い屋内もしくは屋外で使用される監視目的の光学系が、その例である。このような光学系には、可視域から近赤外域までの軸上色収差を補正し、すなわち、可視域での焦点距離と近赤外域での焦点距離とをできるだけ近づけることで、光学系を調節することなく、昼夜を問わず合焦した状態で映像を得ることが可能となる光学特性が必要となる。このような光学特性を有する光学系が、昼夜兼用レンズとして一般的になってきている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００５−２２７５０７号公報特開２００６−９１６４３号公報

また、最近では、国境監視等で需要の多い遠方の屋外昼夜監視システムや日中でも可視域の波長では撮影することのできない濃霧状態での撮影を近赤外域の波長により撮影可能とした監視システムなど、超望遠までカバーした高倍率ズームレンズ系において、近赤外域の撮影を可能にするレンズシステムが要求されるに至っている。

しかし、上記特許文献１、特許文献２に提案されているものは、焦点距離の短い広角系のズームレンズに適用することが比較的容易にできるに過ぎず、色収差の補正が困難である超望遠までカバーした高倍率ズームレンズの光学系に適用し、可視域から近赤外域まで対応させることは非常に困難であるという問題がある。
例えば、蛍石などの非常に高価な異常低分散材料を各所に用いることにより、上記問題を軽減させることができるものの、可視域の高性能化を満たしつつ近赤外域の像位置ズレを補正するには不十分である。また、テレコンバーター等の変倍光学系を挿入した際の可視域と近赤外域との像位置の差はより顕著なものとなるため、近赤外域での像位置のズレの補正がさらに困難になるという問題もある。

本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、可視域で撮影可能なズームレンズ系（特に、超望遠までカバーする高倍率ズームレンズ系）に像位置補正光学系を挿入することにより、近赤外域での撮影を可能にし、遠方の屋外昼夜監視システムや濃霧状態での撮影をも可能にするレンズシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るレンズシステムは、最も物体側に位置するフォーカシング系レンズ群と、前記フォーカシング系レンズよりも像面側に位置し、ズーミングに応じて直線移動する変倍系レンズ群と、前記変倍系レンズ群よりも像面側に位置し、ズーミングに応じて曲線移動する補正系レンズ群と、前記補正系レンズ群よりも像面側に位置する結像系レンズ群を有するズームレンズを備え、可視域から近赤外域までの波長に対して撮影可能で、像面が一つからなるレンズシステムであって、前記結像系レンズ群を構成するレンズ群間に抜き差しされるテレコンバーターと、二つの群で構成され、前記結像系レンズ群よりも像面側に挿入される像位置補正光学系とを有することを特徴とする。

特に、上記像位置補正光学系の二つの群は、像面側から固定群と移動群の順のもの、移動群、固定群の順のもの又は移動群、移動群の順のもののうち、いずれか一つの順のものが選ばれる、ことが好ましい。

さらに、ズーミング、フォーカシング、撮影波長域の調節（切り替え）、変倍光学系の挿入に際して起こる光学的な諸条件の変化に応じ、像位置補正光学系の二つの群の間隔が調整され、可視域で撮影した時の前記結像系レンズ群の位置と像面との間隔を同じに保ちながら、近赤外域で撮影可能とすることが好ましい。

そして、像位置補正光学系を構成する二つの群の各群は、正負それぞれ互いに異なるパワーを有することがさらに好ましい。

本発明は、最も物体側に位置するフォーカシング系レンズ群と、フォーカシング系レンズよりも像面側に位置し、ズーミングに応じて直線移動する変倍系レンズ群と、変倍系レンズ群よりも像面側に位置し、ズーミングに応じて曲線移動する補正系レンズ群と、補正系レンズ群よりも像面側に位置する結像系レンズ群を有するズームレンズを備え、可視域から近赤外域までの波長に対して撮影可能で、像面が一つからなるレンズシステムであって、結像系レンズ群を構成するレンズ群間に抜き差しされるテレコンバーターと、二つの群で構成され、結像系レンズ群よりも像面側に挿入される像位置補正光学系とを有するので、可視域撮影モードから近赤外域撮影モードに切り替える際に、二つの群で構成される像位置補正光学系を、ズームレンズにおける結像系レンズ群よりも像面側に挿入することにより、可視域撮影モードから近赤外域撮影モードに切り替わることによる像位置のズレを補正し、近赤外域においても、昼夜を問わず合焦した状態での映像を得ることができる。特に、超望遠までカバーすることができるため、焦点距離が長くなる高倍率ズームレンズ系においても像位置のズレを補正することができ、昼夜を問わず合焦した状態での映像を得ることができるレンズシステムを提供することができる。

特に、上記像位置補正光学系の二つの群は、像面側から固定群と移動群の順のもの、移動群、固定群の順のもの又は移動群、移動群の順のもののうち、いずれか一つの順のものが選ばれるので、可視域撮影モードから近赤外域撮影モードに切り替える際に、二つの群で構成される像位置補正光学系を、ズームレンズにおける結像系レンズ群よりも像面側に挿入し、さらに移動群を調整することにより、可視域撮影モードから近赤外域撮影モードに切り替わることによる像位置のズレを適確に補正し、近赤外域においても、昼夜を問わず合焦した状態での映像を得ることができる。また、超望遠までカバーすることができるため、焦点距離が長くなる高倍率ズームレンズ系においても像位置のズレを補正することができ、昼夜を問わず合焦した状態での映像を得ることができるレンズシステムを提供することができる。

さらに、上記レンズシステムにおいて、ズーミング、フォーカシング、撮影波長の調節（切り替え）、変倍光学系の挿入に際して変化する光学諸条件に応じ、挿入した像位置補正光学系の二つの群の間隔が調整可能であるので、ズーミング、フォーカシング、撮影波長の調節（切り替え）、変倍光学系の挿入に際して光学的な諸条件が変化しても、像位置のズレを補正することが可能となる。すなわち、例えば、ズーミングやフォーカシングに応じ、近赤外域の像位置が変化してしまうのであるが、挿入した像位置補正光学系の二つの群の間隔を調整することにより、その変化した像位置をフランジバックによって定められた固定の像位置に移動させることができるため、ズーム全域にわたって、近赤外域においても合焦した映像を得ることができる。しかも、可視域で撮影した時の結像系レンズ群の位置と像面との間隔を同じに保ちながら、近赤外域で撮影が可能となるのである。

また、像位置補正光学系を構成する二つの群の各群は、正負それぞれ互いに異なるパワーを有するので、像位置補正光学系挿入時の移動群の移動量を小さく抑えることが可能となる。

上記の通り、本発明によれば、可視域で用いられるレンズシステムにおいて、像位置補正光学系という簡単な光学系を挿入し、さらに、その群間隔を調整して焦点距離を変動させることにより、可視域から近赤外域までの波長に対して合焦させることができるという有効な効果が得られる。そして、このように挿入した近赤外域の波長での像位置補正光学系では、既存の近赤外域での撮影を考慮していないズームレンズに対しても、挿入スペースさえ確保できれば挿入することができるので、近赤外域においても、昼夜を問わず合焦した状態での映像を得ることができるレンズシステムを広く提供することが可能となる。

以下、本発明を実施する上での一例として、図面（図１〜図３７）を参照しつつ、具体的に説明する。
なお、ここでの説明は、本発明の実施形態の一例であって、下記実施形態（実施例１〜４）に限定されるものではない。そして本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。

（実施例１）
本発明は、図１に記載のとおり、一または二以上、例えば、十のレンズで構成される結像系レンズ群を有する、少なくとも５００ｍｍ以上の焦点距離を含む高倍率のズームレンズ１０を備えた、可視域から近赤外域までの波長に対して撮影可能なレンズシステム１であって、二つの群で構成された像位置補正光学系、例えば、像面側から固定群と移動群の順のもの、移動群、固定群の順のもの又は移動群、移動群の順のもののうち、いずれか一つの順のものが選ばれて構成された像位置補正光学系３０を、ズームレンズ１０における十のレンズで構成される結像系レンズ群としての像面側固定群１４よりも像面側に挿入したものである。さらに、レンズシステム１は、像位置補正光学系３０の二つの群の間隔が調整可能であり、ズーミング、フォーカシング、撮影波長域の調節（切り替え）、変倍光学系としての、例えば、テレコンバーター２０の挿入に際して起こる光学的な諸条件の変化に応じ、像位置補正光学系３０の群間隔を調整して撮影波長の像位置のズレを補正することができる。また、像位置補正光学系３０を構成する各群、例えば、挿入部分前側３１、挿入部分後側３２の二つの群は、正負それぞれ互いに異なるパワー（屈折力）を有している。
なお、図１中、ＩＭＧは像面を示し、ＣＣＤやＣＭＯＳといった撮像素子で構成されている。ＦＰはフィルターを示し、例えば、保護ガラスまたはオプティカルローパスフィルターで構成されている。

レンズシステム１は、フォーカス群１１Ａを含む最も物体側に位置するフォーカシング系レンズとしての物体側固定群１１、この物体側固定群１１よりも像面ＩＭＧ側に位置し、ズーミングに応じて直線移動する変倍系レンズとしての第一移動群１２、この第一移動群１２よりも像面ＩＭＧ側に位置し、ズーミングに応じて曲線移動する補正系レンズとしての第二移動群１３、この第二移動群１３よりも像面ＩＭＧ側に位置する結像系レンズとしての像面側固定群１４からなるズームレンズ１０と、ズーム焦点域をより望遠側にシフトするために、像面側固定群１４を構成するレンズ群間に抜き差しされるテレコンバーター２０と、二つの群で構成された像位置補正光学系、例えば、固定群とした挿入部分前側３１、移動群とした挿入部分後側３２の二つの群で構成され、像面側固定群１４よりも像面ＩＭＧ側に挿入される像位置補正光学系３０と、を有している。また、変倍比は、例えば、５１．８倍である。テレコンバーター２０は、例えば、倍率２倍のものが採用されている。

本発明に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０に採用した各レンズの数値例を表１に、表１におけるＡ、Ｂ、Ｃの数値例を表２に、テレコンバーター２０に採用した各レンズの数値例を表３に、それぞれ示す。なお、表１および表３中、Ｒは曲率半径、ｄは各レンズ間の間隔、Ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の屈折率、νdはアッベ数、ｉｎｆは無限大を示す。表２中、ＷＩＤＥは広角時（焦点距離１０．３ｍｍ）、ＴＥＬＥは望遠時（焦点距離５３３．５ｍｍ）を示す。

近赤外域で撮影する場合、図２に記載の像位置補正光学系３０をズームレンズ１０の像面側固定群１４部分後方に３ｍｍの空気間隔をあけて挿入する。その際に、像位置補正光学系３０の挿入部分前側３１と挿入部分後側３２との間の間隔Ｄをズーム位置、物体距離、撮影波長に対して連動的に移動（変化）させることにより、可視域での撮影時の像面側固定群１４の位置と像面ＩＭＧを同じ間隔に保ちながら、近赤外域での撮影についても対応させることが可能である。本実施例１では、図２に記載のとおり、像位置補正光学系３０の挿入部分前側３１を固定群とし、挿入部分後側３２を移動群としている。

本実施例１での像位置補正光学系３０に採用した各レンズの構成を表４に、像位置補正光学系３０の挿入部分前側３１および挿入部分後側３２のパワー（屈折力）を表５に示す。なお、表４中、Ｒは曲率半径、ｄはレンズ間の間隔、Ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の屈折率、νdはアッベ数、ｉｎｆは無限大を示す。また、Ｄは、表６の間隔Ｄに対応する。

表５より、本実施例の像位置補正光学系３０は正負それぞれ互いに異なるパワー（屈折力）を有する群よりなるので、像位置補正光学系挿入時の移動群の移動量を小さく抑えることが可能となる。

図３から図１０までに記載の図は本実施例１に係る球面収差図であり、（ａ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０のみの状態での球面収差図で、（ｂ）および（ｃ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０に像位置補正光学系３０を挿入したときの球面収差図である。その際像位置補正光学系３０を構成する挿入部分前側３１と挿入部分後側３２の間隔Ｄについては下記表６に記載のとおりである。スケールはｍｍであり、各グラフの０．０の位置は図１記載の像面ＩＭＧ位置に対応する。

図３はズームレンズ１０の最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを２．３３ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを２．５０ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図４はズームレンズ１０の最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを２．９０ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを３．２５ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図５はズームレンズ１０の最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを２．３３ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを２．５３ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図６はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを３．３１ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを３．７７ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図７はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを３．３２ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを４．１３ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図８はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを５．８５ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを７．５８ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図９はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを３．３３ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを４．１４ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１０はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄを７．７１ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを１０．００ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

上記をまとめたものを表６に示す。なお、表６中、１０は、本実施例１に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入しない状態、１０＋２０は、本実施例１に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入した状態をそれぞれ示す。

（実施例２）
本実施例２では、実施例１に記載の像位置補正光学系３０と同様の構成のものを、ズームレンズ１０の像面側固定群１４部分後方に３ｍｍの空気間隔をあけて挿入する。その際に、ズームレンズ１０の像面側固定群１４部分と像位置補正光学系３０の挿入部分前側３１の間隔Ｄ１、挿入部分前側３１と挿入部分後側３２の間隔Ｄ２を、ズーム位置、物体距離、撮影波長に対して連動的に移動（変化）させることにより、可視域での撮影時の像面側固定群１４の位置と像面ＩＭＧを同じ間隔に保ちながら、近赤外域での撮影についても対応させることが可能である。ただし、本実施例２では、図１１に記載のとおり、像位置補正光学系３０は、挿入部分前側３１、挿入部分後側３２を共に移動群とする。
なお、ズームレンズ１０、テレコンバーター２０の構成は、実施例１と同様である。

図１２から図１９までに記載の図は本実施例２に係る球面収差図であり、（ａ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０のみの状態での球面収差図で、（ｂ）および（ｃ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０に像位置補正光学系３０を挿入したときの球面収差図である。その際ズームレンズ１０の像面側固定群１４部分と像位置補正光学系３０の挿入部分前側３１の間隔Ｄ１、挿入部分前側３１と挿入部分後側３２の間隔Ｄ２については下記表７に記載のとおりである。スケールはｍｍであり、各グラフの０．０の位置は図１記載の像面ＩＭＧ位置に対応する。

図１２はズームレンズ１０の最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を２．３０ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を２．５０ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１３はズームレンズ１０の最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を２．９２ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を３．２９ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１４はズームレンズ１０の最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を２．３３ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を２．５２ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１５はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を３．２９ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を３．７３ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１６はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を３．３０ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を４．１１ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１７はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を５．７２ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を７．３５ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１８はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を３．３０ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を３．００ｍｍ、間隔Ｄ２を４．１１ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図１９はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系３０を挿入し、間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を７．４６ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄ１を１．７２ｍｍ、間隔Ｄ２を９．６１ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

上記のまとめたものを表７に示す。表７中、１０は、本実施例２に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入しない状態、１０＋２０は、本実施例２に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入した状態をそれぞれ示す。

（実施例３）
本実施例３において、近赤外域で撮影する場合は図２０に記載の像位置補正光学系４０をズームレンズ１０の像面側固定群１４部分後方に３ｍｍの空気間隔をあけて挿入する。その際に、像位置補正光学系４０の挿入部分前側４１と挿入部分後側４２との間隔Ｄをズーム位置、物体距離、撮影波長に対して連動的に移動（変化）させることにより、可視域での撮影時の像面側固定群１４の位置と像面ＩＭＧを同じ間隔に保ちながら、近赤外域での撮影についても対応させることが可能である。本実施例３では、図２０に記載のとおり、像位置補正光学系４０の挿入部分前側４１を固定群とし、挿入部分後側４２を移動群とする。
なお、ズームレンズ１０、テレコンバーター２０の構成は、実施例１と同様である。

本実施例３での像位置補正光学系４０に採用した各レンズの構成を表８に、像位置補正光学系４０の挿入部分前側４１および挿入部分後側４２のパワー（屈折力）を表９に示す。なお、表８中、Ｒは曲率半径、ｄはレンズ間の間隔、Ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の屈折率、νdはアッベ数、ｉｎｆは無限大を示す。また、Ｄは、表１０の間隔Ｄに対応する。

表９より、本実施例３の像位置補正光学系４０は正負それぞれ互いに異なるパワーを有する群よりなるので、像位置補正光学系挿入時の移動群の移動量を小さく抑えることが可能となる。

図２１から図２８までに記載の図は本実施例３に係る球面収差図であり、（ａ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０のみの状態での球面収差図で、（ｂ）および（ｃ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０に像位置補正光学系４０を挿入したときの球面収差図である。その際像位置補正光学系４０を構成する挿入部分前側４１と挿入部分後側４２の間隔Ｄについては下記表１０に記載のとおりである。

図２１はズームレンズ１０の最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを１２．２７ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを１１．９８ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図２２はズームレンズ１０の最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを１１．３２ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを１０．８２ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図２３はズームレンズ１０の最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを１２．２７ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを１１．９８ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図２４はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを１０．７０ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを１０．０６ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図２５はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを１０．７２ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを９．５９ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図２６はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを７．１７ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを５．０６ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図２７はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを１０．７２ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを９．５９ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図２８はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系４０を挿入し、間隔Ｄを４．８３ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを２．５１ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

上記のまとめたものを表１０に示す。表１０中、１０は、本実施例３に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入しない状態、１０＋２０は、本実施例３に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入した状態をそれぞれ示す。

（実施例４）
本実施例４において、近赤外域で撮影する場合は図２９に記載の像位置補正光学系５０を像面ＩＭＧより１７．９３ｍｍの空気間隔をあけて挿入する。その際に、像位置補正光学系５０の挿入部分前側５１と挿入部分後側５２の間隔Ｄをズーム位置、物体距離、撮影波長に対して連動的に移動させることにより、可視域での撮影時の像面側固定群１４の位置と像面ＩＭＧを同じ間隔に保ちながら、近赤外域での撮影についても対応させることが可能である。本実施例４では、図２９に記載のとおり、像位置補正光学系５０の挿入部分前側５１を移動群とし、挿入部分後側５２を固定群とする。
なお、ズームレンズ１０、テレコンバーター２０の構成は、実施例１と同様である。

本実施例４での像位置補正光学系５０に採用した各レンズの構成を表１１に、像位置補正光学系５０の挿入部分前側５１および挿入部分後側５２のパワー（屈折力）を表１２に示す。なお、表１１中、Ｒは曲率半径、ｄはレンズ間の間隔、Ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の屈折率、νdはアッベ数、ｉｎｆは無限大を示す。また、Ｄは、表１３の間隔Ｄに対応する。

表１２より、本実施例４の像位置補正光学系５０は正負それぞれ互いに異なるパワーを有する群よりなるので、像位置補正光学系挿入時の移動群の移動量を小さく抑えることが可能となる。

図３０以降に記載の図は本実施例４に係る球面収差図であり、（ａ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０のみの状態での球面収差図で、（ｂ）および（ｃ）はズームレンズ１０もしくはズームレンズ１０とテレコンバーター２０に像位置補正光学系５０を挿入したときの球面収差図である。その際位置補正光学系５０を構成する挿入部分前側５１と挿入部分後側５２の間隔Ｄについては下記表１３に記載のとおりである。

図３０はズームレンズ１０の最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを２．６０ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを２．６６ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図３１はズームレンズ１０の最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを３．３８ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを３．５７ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図３２はズームレンズ１０の最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを２．６０ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを２．６７ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図３３はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを３．９２ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを４．１７ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図３４はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを３．９３ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを４．５９ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図３５はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを６．９４ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを８．１５ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図３６はズームレンズ１０の最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを３．９４ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを４．５９ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

図３７はズームレンズ１０の最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーター２０を挿入した状態の性能を現すものである。可視域基準波長を５９０ｎｍとした場合、（ａ）より波長８８０ｎｍ、波長９６０ｎｍの像位置が可視域での像位置よりも＋の位置にあることが確認できる。像位置補正光学系５０を挿入し、間隔Ｄを８．８４ｍｍとすることで波長８８０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｂ）より明らかである。また間隔Ｄを１０．２６ｍｍとすることで波長９６０ｎｍでの像位置のズレが補正されているのは（ｃ）より明らかである。

上記のまとめたものを表１３に示す。表１３中、１０は、本実施例４に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入しない状態、１０＋２０は、本実施例４に係るレンズシステム１におけるズームレンズ１０にテレコンバーター２０を挿入した状態をそれぞれ示す。

以上のように、本発明は、可視域で用いられる高倍率ズームレンズ系に簡単な構成よりなる像位置補正光学系を挿入し、その群の間隔を調整可能としたことにより、近赤外域の像位置のズレを調節し、近赤外域での波長についても合焦させることが可能となる。このように可視域で用いられるズームレンズに光学系を追加するレンズシステムは、既存のレンズシステムにおいても挿入スペースがあれば、像位置補正光学系を挿入し、近赤外域での波長について適用させることができる。

本発明（実施例１）に係るレンズシステムの概略構成を示す説明図である。実施例１における像位置補正光学系の構成を示す説明図である。実施例１におけるズームレンズの最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例１におけるズームレンズの最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例１におけるズームレンズの最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例１におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例１におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例１におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例１におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例１におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例２における像位置補正光学系の構成を示す説明図である。実施例２におけるズームレンズの最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例２におけるズームレンズの最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例２におけるズームレンズの最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例２におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例２におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例２におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例２におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例２におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例３における像位置補正光学系の構成を示す説明図である。実施例３におけるズームレンズの最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例３におけるズームレンズの最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例３におけるズームレンズの最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例３におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例３におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例３におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例３におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例３におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例４における像位置補正光学系の構成を示す説明図である。実施例４におけるズームレンズの最も広角側の焦点距離１０．３ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例４におけるズームレンズの最も望遠側の焦点距離５３３．５ｍｍの状態で物体距離が無限の状態での性能を現す球面収差図である。実施例４におけるズームレンズの最も広角側１０．３ｍｍの状態で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例４におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態での性能を現す球面収差図である。実施例４におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例４におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が無限の状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例４におけるズームレンズの最も広角側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。実施例４におけるズームレンズの最も望遠側で物体距離が５０００ｍｍの状態にテレコンバーターを挿入した状態の性能を現す球面収差図である。

符号の説明

１レンズシステム
１０ズームレンズ
１１物体側固定群
１１Ａフォーカス群
１２第一移動群
１３第二移動群
１４像面側固定群
２０テレコンバーター（変倍光学系）
３０像位置補正光学系
３１挿入部分前側
３２挿入部分後側
４０像位置補正光学系
４１挿入部分前側
４２挿入部分後側
５０像位置補正光学系
５１挿入部分前側
５２挿入部分後側
ＩＭＧ像面
ＦＰフィルター

Claims

最も物体側に位置するフォーカシング系レンズ群と、前記フォーカシング系レンズよりも像面側に位置し、ズーミングに応じて直線移動する変倍系レンズ群と、前記変倍系レンズ群よりも像面側に位置し、ズーミングに応じて曲線移動する補正系レンズ群と、前記補正系レンズ群よりも像面側に位置する結像系レンズ群を有するズームレンズを備え、可視域から近赤外域までの波長に対して撮影可能で、像面が一つからなるレンズシステムであって、
前記結像系レンズ群を構成するレンズ群間に抜き差しされるテレコンバーターと、正負それぞれ互いに異なるパワーを有する群からなる二つの群で構成され、前記結像系レンズ群よりも像面側に挿入される像位置補正光学系を有するとともに、
前記像位置補正光学系の前記二つの群は、像面側から固定群と移動群の順のもの、移動群、固定群の順のもの又は移動群、移動群の順のもののうち、いずれか一つの順のものが選ばれ、
ズーミング、フォーカシング、撮影波長域の調節（切り替え）、前記テレコンバーターの挿入に際して起こる光学的な諸条件の変化に応じ、前記像位置補正光学系の前記２つの群の間隔が調整され、可視域で撮影した時の前記結像系レンズ群の位置と像面との間隔を同じに保ちながら、近赤外域で撮影可能としたことを特徴とするレンズシステム。