JP7484149B2 - テレコンバータレンズ、光学系及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、テレコンバータレンズ、光学系及び光学機器に関する。

従来、マスタレンズとカメラ本体との間に、負の焦点距離を有するテレコンバータレンズを挿入して撮影レンズの焦点距離を拡大する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１は、さらなる光学性能の向上が要望されているという課題があった。

特開２０１７－６２３１７号公報

本発明の第一の態様に係るテレコンバータレンズは、マスタレンズの像側に配置され、前記マスタレンズを含めた光学系全系の焦点距離を拡大するテレコンバータレンズであって、回折面を有し、前記回折面は、次式の条件を満足する正の単レンズに形成されている。
４０．００ ＜ νｐ ＜ １００．００
１．４０ ＜ ｎｐ ＜ １．９０
但し、
νｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対するアッベ数
ｎｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対する屈折率

本発明の第一の態様に係る光学系は、回折面を最も像側のレンズに有し、前記最も像側のレンズは、次式の条件を満足する正の単レンズである。
４０．００ ＜ νｐ ＜ ７０．００
１．４０ ＜ ｎｐ ≦ １．５１７４２０
但し、
νｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対するアッベ数
ｎｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対する屈折率

本実施形態に係るテレコンバータレンズを搭載するカメラの断面図である。 マスタレンズ（テレコンバータレンズ未装着時）のレンズ構成を示す断面図である。 マスタレンズの諸収差図である。 マスタレンズと第１実施例に係るテレコンバータレンズからなる光学系のレンズ構成を示す断面図である。 マスタレンズと第１実施例に係るテレコンバータレンズからなる光学系の諸収差図である。 マスタレンズと第２実施例に係るテレコンバータレンズからなる光学系のレンズ構成を示す断面図である。 マスタレンズと第２実施例に係るテレコンバータレンズからなる光学系の諸収差図である。 マスタレンズと第３実施例に係るテレコンバータレンズからなる光学系のレンズ構成を示す断面図である。 マスタレンズと第３実施例に係るテレコンバータレンズからなる光学系の諸収差図である。 上記テレコンバータレンズの製造方法を説明するためのフローチャートである。

以下、好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、マスタレンズＭＬの像側に配置され、このマスタレンズＭＬとの合成焦点距離がマスタレンズＭＬの焦点距離よりも長くなるように構成されている。具体的には、図１に示す、本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬを備えた光学機器であるカメラ１０に基づいて説明する。このカメラ１０は、撮影レンズ２としてマスタレンズＭＬを備えたレンズ交換式の所謂ミラーレスカメラである。テレコンバータレンズ３（ＴＣＬ）は、マスタレンズＭＬである撮影レンズ２と撮像部４を有するカメラ本体１との間に取り付けられる。

本カメラ１０において、不図示の物体（被写体）からの光は、撮影レンズ２及びテレコンバータレンズ３で集光されて、ＯＬＰＦ（Optical low pass filter：光学ローパスフィルタ）ＦＬを介して撮像部４の撮像面上に被写体像を形成する。そして、撮像部４に設けられた光電変換素子により被写体像が光電変換されて被写体の画像が生成される。この画像は、カメラ本体１に設けられたＥＶＦ（Electronic view finder：電子ビューファインダ）５に表示される。これにより撮影者は、ＥＶＦ５を介して被写体を観察することができる。

また、撮影者によって不図示のレリーズボタンが押されると、撮像部４により光電変換された画像が不図示のメモリに記憶される。このようにして、撮影者は本カメラ１０による被写体の撮影を行うことができる。なお、本実施形態では、ミラーレスカメラの例を説明したが、カメラ本体にクイックリターンミラーを有しファインダー光学系により被写体を観察する一眼レフタイプのカメラに本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬを搭載した場合でも、上記カメラ１０と同様の効果を奏することができる。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、図２に示すように、マスタレンズＭＬの像側に配置され、マスタレンズＭＬの焦点距離を拡大するものであり、このテレコンバータレンズＴＣＬは、回折面Ｄを有する。

従来、負の屈折力を持ちマスタレンズの像側に配置することで焦点距離を拡大するリアコンバータが知られている。しかしながら、昨今のミラーレスカメラ用のレンズにおいてはマスタレンズのバックフォーカスが短いため、マスタレンズの焦点面とリアコンバータとの距離が短く、リアコンバータのレンズ群（コンバータレンズ群）の屈折力（パワー）が強いために、ペッツバール和の補正と色収差の補正を両立することが困難になってくる。すなわち、コンバータレンズ群は全体として強い負のパワーを持つため、ペッツバール和をゼロに近づけるには正レンズの媒質の屈折率を下げ、負レンズの媒質の屈折率を上げる必要がある。一方、色収差補正のためには正レンズの媒質のアッベ数が小さく、負レンズの媒質のアッベ数が大きい必要があるが、一般の光学ガラスは屈折率が上がるとアッベ数も低下する傾向があり、この補正が困難になる。

これに対して、回折面を有する回折レンズはペッツバール和に影響を与えず、正の屈折力（パワー）を持ちながらもアッベ数相当値としては－３．４５３という強い負レンズの色消し効果を持つ。したがって、本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、回折面Ｄを配置することにより、上述した回折レンズ（回折面）の性質により、主にミラーレスカメラ用のリアコンバータとして小型でありながら極めて優れた像面平坦性と色収差補正を実現するものである。なお、本実施形態では、回折レンズ（回折面）を、負の屈折力（パワー）を持つ光学素子として利用し、強い正レンズの色消し効果を持たせている。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（１）を満足することが望ましい。

０．０１０ ＜ ｆ／ｆｐｆ ＜ ０．１００ （１）
但し、
ｆ：テレコンバータレンズＴＣＬの焦点距離
ｆｐｆ：回折面Ｄの焦点距離

条件式（１）は、回折面Ｄの焦点距離に対するテレコンバータレンズＴＣＬの焦点距離の比を規定するものである。この条件式（１）を満足することにより、良好な光学性能を得ることができる。条件式（１）の範囲を超えると、軸上色収差及び倍率色収差の補正、特に、二次スペクトルの補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（１）の効果を確実なものとするために、条件式（１）の下限値を０．０１１、０．０１２、０．０１５、０．０１８、０．０２０、０．０２２、０．０２４、更に０．０２５とすることがより望ましい。また、条件式（１）の効果を確実なものとするために、条件式（１）の上限値を０．０９９、０．０９５、０．０９０、０．０８５、０．０８０、０．０７８、０．０７５、０．０７３、更に０．０７０とすることがより望ましい。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（２）を満足することが望ましい。

１．１０ ＜ β ＜ ２．５０ （２）
但し、
β：テレコンバータレンズＴＣＬの倍率

条件式（２）は、テレコンバータレンズＴＣＬの倍率を規定するものである。この条件式（２）を満足することにより、良好な光学性能を得ることができる。条件式（２）の下限値を下回る、すなわち、テレコンバータレンズＴＣＬの倍率が低いと、テレコンバータレンズＴＣＬを装着した際の光学系の焦点距離の増加分に対して、テレコンバータレンズＴＣＬの全長が相対的に大きくなってしまい、テレコンバータレンズＴＣＬを装着した際の光学系バックフォーカスが不足してしまうため好ましくない。なお、条件式（２）の効果を確実なものとするために、条件式（２）の下限値を１．２０、更に１．３０とすることがより望ましい。また、条件式（２）の上限値を上回る、すなわち、テレコンバータレンズＴＣＬの倍率が高いと、回折面Ｄを用いても性能が出ず、また、大型化してしまうため好ましくない。なお、条件式（２）の効果を確実なものとするために、条件式（２）の上限値を２．４０、２．３０、２．２０、更に２．１０とすることがより望ましい。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（３）を満足することが望ましい。

１０．００ｍｍ ＜ Ｌ ＜ ４９．００ｍｍ （３）
但し、
Ｌ：マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬを装着していない際のマスタレンズＭＬの像面から、テレコンバータレンズＴＣＬを装着した際のテレコンバータレンズＴＣＬの最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離

条件式（３）は、マスタレンズＭＬにテレコンバータＴＣＬを装着していない際のマスタレンズＭＬの像面から、テレコンバータレンズＴＣＬを装着した際のテレコンバータレンズＴＣＬの最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離を規定するものである。なお、光学的には、このＬは、テレコンバータＴＣＬにとっての物点距離に相当する。この条件式（３）を満足することにより、良好な光学性能を得ることができる。条件式（３）の下限値を下回ると、テレコンバータＴＣＬの屈折力（パワー）が強くなりすぎて、像面湾曲の補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（３）の効果を確実なものとするために、条件式（３）の下限値を１２．５０、１５．００、１６．５０、１８．００、２０．００、２１．５０、２２．００、２３．００、２３．５０、２４．００、２４．５０、更に２５．００とすることがより望ましい。また、条件式（３）の上限値を上回ると、回折面Ｄの効果を発揮することができず好ましくない。なお、条件式（３）の効果を確実なものとするために、条件式（３）の上限値を４７．５０、４５．００、４２．５０、４０．００、３７．５０、３５．００、３３．００、３２．５０、３２．００、３１．５０、３１．００、３０．５０、更に３０．００とすることがより望ましい。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（４）及び条件式（５）を満足する正レンズ（以下、「特定正レンズ」と呼ぶ）を少なくとも１つ有することが望ましい。

４０．００ ＜ νｐ ＜ １００．００ （４）
１．４０ ＜ ｎｐ ＜ １．９０ （５）
但し、
νｐ：特定正レンズの媒質のｄ線に対するアッベ数
ｎｐ：特定正レンズの媒質のｄ線に対する屈折率

条件式（４）及び条件式（５）は、テレコンバータレンズＴＣＬに含まれる特定正レンズの媒質のｄ線に対するアッベ数及び屈折率を規定するものである。テレコンバータレンズＴＣＬに、条件式（４）及び条件式（５）を満足する特定正レンズを設けることにより、軸上色収差や倍率色収差を良好に補正することができる。

条件式（４）の範囲を超えると、軸上色収差及び倍率色収差の補正が困難となり好ましくない。なお、条件式（４）の効果を確実なものとするために、条件式（４）の下限値を４１．００、４２．５０、４４．００、４５．００、４６．００、４７．００、４８．００、４９．００、更に５０．００とすることがより望ましい。また、条件式（４）の効果を確実なものとするために、条件式（４）の上限値を９５．００、９０．００、８５．００、８０．００、７５．００、７０．００、６５．００、６３．００、６０．００、５８．００、更に５５．００とすることがより望ましい。

条件式（５）の下限値を超えると、特定正レンズのレンズ面の曲率がきつくなりすぎて収差補正と加工性が悪くなるため好ましくない。なお、条件式（５）の効果を確実なものとするために、条件式（５）の下限値を１．４２、１．４５、１．４８、更に１．５０とすることがより望ましい。また、条件式（５）の上限値を超えると、ペッツバール和の補正が困難となるため好ましくない。なお、条件式（５）の効果を確実なものとするために、条件式（５）の上限値を１．８０、１．７５、１．７０、１．６５、１．６０、１．５８、更に１．５５とすることがより望ましい。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、回折面Ｄが上述した特定正レンズに形成されていることが望ましい。このような構成によると、回折面Ｄの効果を十分発揮させることができる。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（６）を満足することが望ましい。

０．１５ ＜ Ｌｐｆ／ＴＬ ＜ ０．７５ （６）
但し、
Ｌｐｆ：マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬを装着した際の回折面Ｄから像面までの光軸上の距離
ＴＬ：マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬを装着した際のテレコンバータレンズＴＣＬの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離

条件式（６）は、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬを装着した際の、テレコンバータレンズＴＣＬの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離に対する回折面Ｄから像面までの光軸上の距離の比を規定するものである。この条件式（６）を満足することにより、良好な光学性能を得ることができる。条件式（６）の下限値を下回ると、回折面Ｄによる色収差の補正が十分に得られないが、回折面Ｄの屈折力（パワー）を強くして補正効果を得ようとすると、倍率色収差に対する補正が強くなり、倍率色収差と軸上色収差のバランスがとれなくなるため好ましくない。なお、この条件式（６）の効果を確実なものとするために、条件式（６）の下限値を、０．１６、０．１８、０．２０、０．２３、０．２５、０．２８、０．３０、０．３２、０．３４、更に０．３５とすることがより望ましい。また、条件式（６）の上限値を上回ると、軸上色収差に対する補正が強くなり、倍率色収差と軸上色収差のバランスがとれなくなるため好ましくない。また、回折面（回折格子）Ｄを通過する光線の角度が画角によって大きく異なることで回折効率が低下し、不要な回折光によって画質が悪化するため好ましくない。なお、この条件式（６）の効果を確実なものとするために、条件式（６）の上限値を０．７３、０．７０、０．６８、０．６５、０．６３、０．６０、０．５８、更に０．５５とすることがより望ましい。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（７）を満足することが望ましい。

１／ｒｐｆ ≦ ０．００ｍｍ^-1 （７）
但し、
ｒｐｆ：物体側に凸面を正としたときの、回折面Ｄの基準球面の曲率半径

条件式（７）は、回折面Ｄの基準球面の曲率半径を規定するものである。この条件式（７）を満足すると、回折面Ｄは物体側に凹面となる。条件式（７）の上限値を上回る、すなわち、回折面Ｄが物体側に凸面だと成型が困難であるため好ましくない。また、回折面Ｄが、像側の凹面だと撮像面からの反射光がゴーストやフレアの原因となって画質が低下するため好ましくない。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（８）を満足することが望ましい。

０．８０ ＜ ｛ｆ／（ｆｐｆ×β＾２）｝×１００ ＜ ５．００ （８）
但し、
ｆ：テレコンバータレンズＴＣＬの全系の焦点距離
ｆｐｆ：回折面Ｄの焦点距離
β：テレコンバータレンズＴＣＬの倍率

条件式（８）は、テレコンバータレンズＴＣＬの焦点距離、倍率及び回折面Ｄの焦点距離の関係を規定するものである。この条件式（８）を満足することにより、良好な光学性能を得ることができる。条件式（８）の下限値を下回ると、回折面Ｄの効果が不足し、色収差補正が困難になるため好ましくない。なお、条件式（８）の効果を確実なものとするために、条件式（８）の下限値を０．８５、０．９０、０．９５、１．００、１．０５、更に１．１０とすることがより望ましい。また、条件式（８）の上限値を上回ると、回折面Ｄの効果が強くなりすぎて二次スペクトルの補正が困難になるため好ましくない。なお、条件式（８）の効果を確実なものとするために、条件式（８）の上限値を４．９５、４．９０、４．８０、４．５０、４．２５、４．００、３．８０、更に３．５０とすることがより望ましい。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、回折面Ｄを１つ有することが望ましい。テレコンバータレンズＴＣＬに複数の回折面を設けると、各々の回折面で発生する高次回折光が設計上不要なフレア光となって結像性能が悪化するため好ましくない。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、回折面Ｄが単レンズに形成されていることが望ましい。回折面Ｄを接合レンズの表面に形成しようとすると、回折面Ｄを形成するためのＵＶ硬化樹脂と、レンズを接合するためのＵＶ接着剤とが必要になるが、これらのＵＶ硬化樹脂とＵＶ接着剤を併用することが困難になるため好ましくない。また、接合レンズの接合面に回折面Ｄを形成する場合、接合される２つのレンズの双方が高いＵＶ透過率を有する硝材でないと、ＵＶ硬化樹脂の成型時にＵＶの吸収により温度変化が生じ、熱応力により面精度が悪化するため好ましくない。一方、上記問題を回避するために互いにＵＶ透過率の高い硝材を用いると光学的な設計制約が多く、光学性能が低下するため好ましくない。具体的には、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズとする場合に、屈折率が高い硝材はＵＶ透過率が悪いため、負レンズの屈折率を上げることができず、ペッツバール和の補正が困難になる。

本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬは、以下に示す条件式（９）を満足することが望ましい。

０．０５ ＜ （ＢＦ／ＴＬ）／β ＜ ０．２５ （９）
但し、
ＢＦ：マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬを装着した際のバックフォーカス
ＴＬ：マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＬを装着した際の、テレコンバータレンズＴＣＬの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
β：テレコンバータレンズＴＣＬの倍率

条件式（９）は、テレコンバータレンズの倍率と、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬを装着した際のバックフォーカス及び光学全長（テレコンバータレンズＴＣＬの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離）との関係を規定するものである。この条件式（９）を満足することにより、良好な光学性能を得ることができる。条件式（９）の下限値を下回ると、最も像側のレンズ径を最大像高に近い大きさにしないと撮像センサーに適切な射出瞳位置を得ることができなくなり、光学系全体が径方向に肥大化するため好ましくない。なお、この条件式（９）の効果を確実なものとするために、条件式（９）の下限値を０．０６、０．０８、０．１０、０．１２、更に０．１５とすることがより望ましい。また、条件式（９）の上限値を上回ると、像側に屈折力（パワー）の強い正レンズを配置することができなくなり、ペッツバール和が悪化するとともに、光学系全体が光軸方向に肥大化し、主にミラーレスカメラで求められる小型化が困難になるため好ましくない。なお、この条件式（９）の効果を確実なものとするために、条件式（９）の上限値を０．２４、０．２３、更に０．２２とすることがより望ましい。

以上のように、テレコンバータレンズＴＣＬにおける回折面Ｄの位置と屈折力（パワー）を各々適切に設定することで、主にミラーレスカメラ用のリアコンバータとして小型でありながら極めて優れた像面平坦性と色収差補正を実現することができる。

なお、マスタレンズＭＬと、このマスタレンズＭＬに装着されたテレコンバータレンズＴＣＬとを一体の光学系ＯＬとしても、上述した構成及び条件式を適用することができ、各々の構成及び条件式による効果を得ることができる。

マスタレンズＭＬとテレコンバータレンズＴＣＬとを一体の光学系ＯＬとした場合、回折面Ｄを最も像側のレンズに有することが望ましい。このような構成とすることで、回折面Ｄの効果を十分に発揮させることができ、良好な光学性能を得ることができる。

また、光学系ＯＬにおいて、回折面Ｄは特定正レンズに形成されることが望ましい。

また、光学系ＯＬの場合、ＴＬは、光学系ＯＬの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離であり、ＢＦは光学系ＯＬのバックフォーカスである。

なお、以上で説明した条件及び構成は、それぞれが上述した効果を発揮するものであり、全ての条件及び構成を満たすものに限定されることはなく、いずれかの条件又は構成、或いは、いずれかの条件又は構成の組み合わせを満たすものでも、上述した効果を得ることが可能である。

また、以下に記載の内容は、光学性能を損なわない範囲で適宜採用可能である。

本実施形態では、１群構成のテレコンバータレンズＴＣＬを示したが、以上の構成条件等は、２群、３群等の他の群構成にも適用可能である。例えば、テレコンバータレンズＴＣＬ内の一部のレンズ群を光軸方向に移動させることで変倍可能な光学系や、一部のレンズ群を置き換えたり、着脱することで倍率が切り替わる光学系としてもよい。また、最も物体側にレンズまたはレンズ群を追加した構成や、最も像側にレンズまたはレンズ群を追加した構成でも構わない。具体的には、最も像側に、変倍時又は合焦時に像面に対する位置を固定されたレンズ群を追加した構成が考えられる。また、レンズ群とは、変倍時又は合焦時に変化する空気間隔で分離された、少なくとも１枚のレンズを有する部分を示す。また、レンズ成分とは、単レンズ又は複数のレンズが接合された接合レンズをいう。

また、レンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されても構わない。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の劣化を防げるので好ましい。また、像面がずれた場合でも描写性能の劣化が少ないので好ましい。レンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）或いはプラスチックレンズとしてもよい。

さらに、各レンズ面には、フレアやゴーストを軽減し高コントラストの高い光学性能を達成するために、広い波長域で高い透過率を有する反射防止膜を施してもよい。

また、本実施形態のテレコンバータレンズＴＣＬは、倍率が１．２～３．０倍程度である。

以下、本実施形態に係るテレコンバータレンズＴＣＬの製造方法の概略を、図１０を参照して説明する。まず、各レンズを配置してテレコンバータレンズＴＣＬの各レンズ成分を準備する（ステップＳ１００）。次に、回折面を有するレンズ成分を配置する（ステップＳ２００）。そして、所定の条件式（例えば、上述した条件式（１））による条件を満足するように各レンズ成分を配置する（ステップＳ３００）。

具体的には、本実施形態では、例えば図４に示すように、テレコンバータレンズＴＣＬとして、物体側から順に、両凸正レンズＬ１、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹形状の負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４とを接合した接合レンズ、及び、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであって、物体側のレンズ面に回折面Ｄが形成された回折レンズＬ５を準備し、上述した手順で配置してテレコンバータレンズＴＣＬを製造する。

以上のような構成により、良好な結像性能を有するテレコンバータレンズ、光学系、光学機器及びテレコンバータレンズの製造方法を提供することができる。

以下、本願の各実施例を、図面に基づいて説明する。なお、図２はマスタレンズＭＬの構成を示す断面図であり、図４、図６及び図８は、各実施例に係るテレコンバータレンズＴＣＬ（ＴＣＬ１～ＴＣＬ３）の構成を示す断面図である。

なお、各実施例には、それぞれのテレコンバータレンズＴＣＬ１～ＴＣＬ３が取り付けられるマスタレンズＭＬも示している。何れの実施例も、同一の諸元のマスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬ１～ＴＣＬ３が取り付けられている。

各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、高さｙにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離（サグ量）をＳ（ｙ）とし、基準球面の曲率半径（近軸曲率半径）をｒとし、円錐定数をＫとし、ｎ次の非球面係数をＡnとしたとき、以下の式（ａ）で表される。なお、以降の実施例において、「Ｅ－ｎ」は「×１０^-n」を示す。

Ｓ（ｙ）＝（ｙ²／ｒ）／｛１＋（１－Ｋ×ｙ²／ｒ²）^1/2｝
＋Ａ4×ｙ⁴＋Ａ6×ｙ⁶＋Ａ8×ｙ⁸＋Ａ10×ｙ¹⁰ （ａ）

なお、各実施例において、２次の非球面係数Ａ2は０である。また、各実施例の表中において、非球面には面番号の右側に＊印を付している。

また、各実施例において、回折面の位相形状ψは、次式（ｂ）によって表される。

ψ（ｈ，ｎ） ＝ （２π／（ｎ×λ０））×（Ｃ2ｈ²＋Ｃ4ｈ⁴） （ｂ）
但し、
ｈ：光軸に対する垂直方向の高さ
ｎ：回折光の次数
λ０：設計波長
Ｃi：位相係数（ｉ＝２，４）

また、任意の波長λ、任意の回折次数ｍに対する式（ｂ）で表される回折光学面の屈折力φＤは、最も低次の位相係数Ｃ2を用いて、次式（ｃ）のように表される。

φＤ（λ，ｎ） ＝ －２×Ｃ2×ｎ×λ／λ０ （ｃ）

なお、各実施例の表中において、回折面には面番号の右側に＃印を付している。

［マスタレンズ］
マスタレンズＭＬは、図２に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＭ１と物体側に凸面を向けた平凸正レンズＭ２とを接合した接合正レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＭ３、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＭ４、両凹負レンズＭ５、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＭ６、両凹負レンズＭ７、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＭ８、両凸正レンズＭ９、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＭ１０、開口絞りＳ、両凸負レンズＬ１１と両凸正レンズＬ１２とを接合した接合負レンズ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凸形状の正レンズＬ１４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５とを接合した接合正レンズ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１７、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１８、両凸正レンズＬ１９、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された負メニスカス形状の負レンズＬ２０、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１で構成されている。

以下の表１に、マスタレンズＭＬの諸元の値を掲げる。この表１において、全体諸元に示すｆｍは全系の焦点距離、ＦＮＯｍはＦナンバー、ωｍは半画角［°］、Ｙは最大像高、ＢＦｍは空気換算したバックフォーカス、及び、ＴＬｍは空気換算した光学全長の値を表している。ここで、バックフォーカスＢＦは、最も像側のレンズ面（本実施例では第４０面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を示しており、光学全長ＴＬは、最も物体側のレンズ面（本実施例では第１面）から像面Ｉまでの光軸上の距離を示している。また、レンズデータにおける第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の距離（面間隔）を、第４欄νｄ及び第５欄ｎｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数及び屈折率を示している。また、曲率半径0.0000は平面を示し、空気の屈折率1.000000は省略してある。

ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。

（表１）マスタレンズ
［全体諸元］
ｆｍ ＝ 196.000
ＦＮＯｍ ＝ 2.878
ωｍ ＝ 6.136°
Ｙ ＝ 21.70
ＢＦｍ ＝ 32.547
ＴＬｍ ＝ 232.433

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ νｄ ｎｄ
物面 ∞
1 116.2423 2.8000 29.12 2.001000
2 85.0631 9.7000 82.57 1.497820
3 0.0000 0.1000
4 92.0132 7.7000 95.25 1.433852
5 696.9876 49.5274
6 59.5059 1.9000 65.44 1.603000
7 31.9138 10.3000
8 -185.1020 1.6000 82.57 1.497820
9 108.1171 0.8000
10 41.1067 3.7000 27.35 1.663819
11 64.1222 5.5000
12 -71.7484 1.9000 82.57 1.497820
13 88.6525 1.6071
14 69.5450 3.2000 17.98 1.945950
15 201.9972 2.3656
16 126.1730 4.7000 82.57 1.497820
17 -126.1730 0.1000
18 47.6776 3.8500 82.57 1.497820
19 122.6982 8.1230
20 0.0000 3.5000 開口絞りＳ
21 -84.8430 1.8000 20.88 1.922860
22 51.8412 5.0000 82.57 1.497820
23 -171.0866 1.4835
24 110.4711 1.7000 32.35 1.850260
25 60.9020 2.0000
26* 58.6240 7.7000 66.89 1.592010
27 -57.5104 1.7000 36.40 1.620040
28 -95.6311 1.3000
29 58.4576 2.7000 34.92 1.801000
30 135.4103 4.1032
31 -369.9204 2.0000 17.98 1.945950
32 -98.7678 0.8000
33 1320.8593 1.2500 53.96 1.713000
34 37.1386 27.7126
35 119.5718 3.8500 35.77 1.902650
36 -119.5718 3.9138
37* -80.2212 1.9000 63.84 1.516120
38 -307.4896 4.1000
39 -55.1271 1.9000 60.71 1.563840
40 -276.4823 32.5472
像面 ∞

このマスタレンズＭＬにおいて、第２６面及び第３７面は非球面形状に形成されている。次の表２に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ10の値を示す。

（表２）
［非球面データ］
面 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
26 1.0000 -2.02109E-06 9.22834E-10 -6.78340E-12 2.57624E-14
37 1.0000 1.26934E-06 1.09611E-09 -5.25758E-12 2.06460E-14

このマスタレンズＭＬの球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図３に示す。各収差図において、ＦＮＯはＦナンバー、Ｙは像高をそれぞれ示す。なお、球面収差図では最大口径に対応するＦナンバーの値を示し、非点収差図及び歪曲収差図では像高の最大値をそれぞれ示し、コマ収差図では各像高の値を示す。ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）をそれぞれ示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面をそれぞれ示す。コマ収差図において、実線はメリジオナルのコマを、破線はスキュー光線のＹ方向（メリジオナル）とＺ方向（サジタル）をそれぞれ示す。また、以降に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用いる。これらの各収差図より、マスタレンズＭＬは、諸収差が良好に補正されていることがわかる。

［第１実施例］
図４は、上述したマスタレンズＭＬに第１実施例に係るテレコンバータレンズＴＣＬ１が取り付けられた光学系ＯＬ１の構成を示す図である。

光学系ＯＬ１を構成するテレコンバータレンズＴＣＬ１は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹形状の負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４とを接合した接合負レンズ、及び、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（特定正レンズ）の物体側のレンズ面に回折面Ｄが形成された回折レンズＬ５から構成されている。

以下の表３に、第１実施例に係るテレコンバータレンズＴＣＬ１の諸元の値を掲げる。この表３において、全体諸元におけるｆはテレコンバータレンズＴＣＬ１の全系の焦点距離を、ｆａは光学系ＯＬ１の焦点距離（マスタレンズＭＬとテレコンバータレンズＴＣＬ１の合成焦点距離）、ＦＮＯａは光学系ＯＬ１のＦナンバー（合成Ｆナンバー）、ωａは光学系ＯＬ１の半画角、Ｙは光学系ＯＬ１の最大像高、Ｂｆａは光学系ＯＬ１の空気換算したバックフォーカス、ＴＬａは光学系ＯＬ１の空気換算した光学全長を表している。この符号の説明は、以降の実施例においても同様である。

また、マスタレンズＭＬのレンズデータは既に表１に示しているため、表３のレンズデータには、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬ１を装着したときの、マスタレンズＭＬの最も像側の面である第４０面の値と以降のテレコンバータレンズＴＣＬ１の値を示す。したがって、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬ１を装着したときの光学系ＯＬ１のレンズデータは、表１に示す第１面から第３９面までのデータと、表３に示す第４０面以降のデータで表される。

（表３）第１実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ -101.095
ｆａ ＝ 274.123
ＦＮＯａ ＝ 4.025
ωａ ＝ 4.374°
Ｙ ＝ 21.70
ＢＦａ ＝ 10.055
ＴＬａ ＝ 247.986

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ νｄ ｎｄ
40 -276.4823 3.9922
41 162.0565 4.0500 22.74 1.808090
42 -66.8770 4.0897
43* -40.6283 1.2500 37.23 1.882020
44 29.3716 11.9646 35.27 1.592700
45 -20.1549 1.2500 26.94 2.050898
46 -96.2968 4.2680
47# -56.6787 7.1805 52.20 1.517420
48 -27.2719 10.0547
像面 ∞

このテレコンバータレンズＴＣＬ１において、第４３面は非球面形状に形成されている。次の表４に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ10の値を示す。

（表４）
［非球面データ］
面 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
43 1.0000 5.56880E-06 -9.20130E-09 7.90410E-11 -3.08340E-13

このテレコンバータレンズＴＣＬ１において、第４７面は回折面である。以下の表５に回折面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4の値を示す。

（表５）
［回折面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4
47 587.6 1.0 1.45000E-04 4.43000E-07

マスタレンズＭＬとテレコンバータレンズＴＣＬ１とからなる光学系ＯＬ１の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図５に示す。これらの各収差図より、テレコンバータレンズＴＣＬ１を含む光学系ＯＬ１は、諸収差が良好に補正されていることがわかる。

［第２実施例］
図６は、上述したマスタレンズＭＬに第２実施例に係るテレコンバータレンズＴＣＬ２が取り付けられた光学系ＯＬ２の構成を示す図である。

光学系ＯＬ２を構成するテレコンバータレンズＴＣＬ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とを接合した接合負レンズ、物体側のレンズ面及び像側のレンズ面が非球面形状に形成された物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の負レンズＬ４、及び、物体側に平面を向けた平凸正レンズ（特定正レンズ）の物体側のレンズ面に回折面Ｄが形成された回折レンズＬ５から構成されている。

以下の表６に、第２実施例に係るテレコンバータレンズＴＣＬ２の諸元の値を掲げる。なお、マスタレンズＭＬのレンズデータは既に表１に示しているため、表６のレンズデータには、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬ２を装着したときの、マスタレンズＭＬの最も像側の面である第４０面の値と以降のテレコンバータレンズＴＣＬ２の値を示す。したがって、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬ２を装着したときの光学系ＯＬ２のレンズデータは、表１に示す第１面から第３９面までのデータと、表６に示す第４０面以降のデータで表される。

（表６）第２実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ -110.158
ｆａ ＝ 274.127
ＦＮＯａ ＝ 4.250
ωａ ＝ 4.388°
Ｙ ＝ 21.70
ＢＦａ ＝ 13.372
ＴＬａ ＝ 249.177

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ νｄ ｎｄ
40 -276.4823 4.0000
41 94.3781 4.1630 20.36 1.892860
42 -67.0448 3.1379
43 -41.5374 1.2000 26.94 2.050898
44 19.6703 8.7114 27.51 1.755199
45 -221.8166 2.8804
46* -42.0485 1.4000 29.83 1.951499
47* -6317.6373 0.7711
48# 0.0000 9.6550 64.14 1.516800
49 -26.3976 13.3722
像面 ∞

このテレコンバータレンズＴＣＬ２において、第４６面及び第４７面は非球面形状に形成されている。次の表７に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ10の値を示す。

（表７）
［非球面データ］
面 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
46 -15.6386 -1.71660E-05 3.44620E-08 -1.32520E-10 1.96330E-13
47 -0.2923E+06 4.67600E-06 -5.11750E-08 1.06390E-10 -1.56130E-13

このテレコンバータレンズＴＣＬ２において、第４８面は回折面である。以下の表８に回折面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4の値を示す。

（表８）
［回折面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4
48 587.6 1.0 2.65000E-04 4.02000E-07

マスタレンズＭＬとテレコンバータレンズＴＣＬ２とからなる光学系ＯＬ２の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図７に示す。これらの各収差図より、テレコンバータレンズＴＣＬ２を含む光学系ＯＬ２は、諸収差が良好に補正されていることがわかる。

［第３実施例］
図８は、上述したマスタレンズＭＬに第３実施例に係るテレコンバータレンズＴＣＬ３が取り付けられた光学系ＯＬ３の構成を示す図である。

光学系ＯＬ３を構成するテレコンバータレンズＴＣＬ３は、物体側から順に、両凸正レンズＬ１、物体側のレンズ面が非球面形状に形成された両凹形状の負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とを接合した接合負レンズ、両凹負レンズＬ４と両凸正レンズＬ５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６とを接合した接合負レンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ７、及び、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（特定正レンズ）の物体側のレンズ面に回折面Ｄが形成された回折レンズＬ８から構成されている。

以下の表９に、第３実施例に係るテレコンバータレンズＴＣＬ３の諸元の値を掲げる。なお、マスタレンズＭＬのレンズデータは既に表１に示しているため、表９のレンズデータには、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬ３を装着したときの、マスタレンズＭＬの最も像側の面である第４０面の値と以降のテレコンバータレンズＴＣＬ３の値を示す。したがって、マスタレンズＭＬにテレコンバータレンズＴＣＬ３を装着したときの光学系ＯＬ３のレンズデータは、表１に示す第１面から第３９面までのデータと、表９に示す第４０面以降のデータで表される。

（表９）第３実施例
［全体諸元］
ｆ ＝ -66.558
ｆａ ＝ 391.997
ＦＮＯａ ＝ 5.756
ωａ ＝ 3.129°
Ｙ ＝ 21.70
ＢＦａ ＝ 9.156
ＴＬａ ＝ 261.766

［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ νｄ ｎｄ
40 -276.4823 3.9922
41 70.2166 4.1000 30.05 1.698950
42 -56.8450 3.0327
43* -32.8691 1.0000 40.39 1.854000
44 16.0992 8.2000 28.46 1.728250
45 -47.0798 1.1597
46 -40.9426 1.0000 26.94 2.050898
47 24.9501 11.7078 30.13 1.698947
48 -14.4836 1.1000 26.94 2.050898
49 -52.0176 2.4551
50 -53.0373 1.4000 26.94 2.050898
51 -168.8728 1.0000
52# -273.3168 12.5762 52.20 1.517420
53 -22.8743 9.1556
像面 ∞

このテレコンバータレンズＴＣＬ３において、第４３面は非球面形状に形成されている。次の表１０に、非球面のデータ、すなわち円錐定数Ｋ及び各非球面定数Ａ4～Ａ10の値を示す。

（表１０）
［非球面データ］
面 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
43 1.0000 1.35720E-05 -3.41470E-08 3.73080E-10 -2.61940E-12

このテレコンバータレンズＴＣＬ３において、第５２面は回折面である。以下の表１１に回折面データ、すなわち設計波長λ０、次数ｎ並びに各位相係数Ｃ2、Ｃ4の値を示す。

（表１１）
［回折面データ］
ｍ λ０ ｎ Ｃ2 Ｃ4
52 587.6 1.0 4.60000E-04 -1.35000E-07

マスタレンズＭＬとテレコンバータレンズＴＣＬ３とからなる光学系ＯＬ３の球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図及びコマ収差図を図９に示す。これらの各収差図より、テレコンバータレンズＴＣＬ３を含む光学系ＯＬ３は、諸収差が良好に補正されていることがわかる。

［条件式対応値］
第１実施例（テレコンバータレンズＴＣＬ１及び光学系ＯＬ１）～第３実施例（テレコンバータレンズＴＣＬ３及び光学系ＯＬ３）の条件式（１）～（９）の数値を以下に記載する。
（１）ｆ／ｆｐｆ
（２）β
（３）Ｌ
（４）νｐ
（５）ｎｐ
（６）Ｌｐｆ／ＴＬ
（７）１／ｒｐｆ
（８）｛ｆ／（ｆｐｆ×β＾２）｝×１００
（９）（ＢＦ／ＴＬ）／β

第１実施例 第２実施例 第３実施例
ｆｐｆ -3448.276 -1886.792 -1086.957
Ｌｐｆ 17.235 23.027 21.732

（１） 0.029 0.058 0.061
（２） 1.399 1.399 2.000
（３） 28.555 28.563 28.555
（４） 52.20 64.14 52.20
（５） 1.517420 1.516800 1.517420
（６） 0.358 0.467 0.351
（７） -0.01764 0.00000 -0.00337
（８） 1.499 2.985 1.531
（９） 0.149 0.194 0.074

１ カメラ（光学機器） ＯＬ１～ＯＬ３ 光学系 ＭＬ マスタレンズ
ＴＣＬ（ＴＣＬ１～ＴＣＬ３） テレコンバータレンズ Ｄ 回折面

Claims (13)

1. マスタレンズの像側に配置され、前記マスタレンズを含めた光学系全系の焦点距離を拡大するテレコンバータレンズであって、
   回折面を有し、
   前記回折面は、次式の条件を満足する正の単レンズに形成されているテレコンバータレンズ。
   ４０．００ ＜ νｐ ＜ １００．００
   １．４０ ＜ ｎｐ ＜ １．９０
   但し、
   νｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対するアッベ数
   ｎｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対する屈折率
2. 次式の条件を満足する請求項１に記載のテレコンバータレンズ。
   ０．０１０ ＜ ｆ／ｆｐｆ ＜ ０．１００
   但し、
   ｆ：前記テレコンバータレンズの焦点距離
   ｆｐｆ：前記回折面の焦点距離
3. 次式の条件を満足する請求項１または２に記載のテレコンバータレンズ。
   １．１０ ＜ β ＜ ２．５０
   但し、
   β：前記テレコンバータレンズの倍率
4. 次式の条件を満足する請求項１～３のいずれか一項に記載のテレコンバータレンズ。
   １０．００ｍｍ ＜ Ｌ ＜ ４９．００ｍｍ
   但し、
   Ｌ：前記マスタレンズに前記テレコンバータレンズを装着していない際の前記マスタレンズの像面から、前記テレコンバータレンズを装着した際の前記テレコンバータレンズの最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
5. 次式の条件を満足する請求項１～４のいずれか一項に記載のテレコンバータレンズ。
   ０．１５ ＜ Ｌｐｆ／ＴＬ ＜ ０．７５
   但し、
   Ｌｐｆ：前記マスタレンズに前記テレコンバータレンズを装着した際の前記回折面から像面までの光軸上の距離
   ＴＬ：前記マスタレンズに前記テレコンバータレンズを装着した際の前記テレコンバータレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
6. 次式の条件を満足する請求項１～５のいずれか一項に記載のテレコンバータレンズ。
   １／ｒｐｆ ≦ ０．００ｍｍ-1
   但し、
   ｒｐｆ：物体側に凸面を正としたときの、前記回折面の基準球面の曲率半径
7. 次式の条件を満足する請求項１～６のいずれか一項に記載のテレコンバータレンズ。
   ０．８０ ＜ ｛ｆ／（ｆｐｆ×β＾２）｝×１００ ＜ ５．００
   但し、
   ｆ：前記テレコンバータレンズの全系の焦点距離
   ｆｐｆ：前記回折面の焦点距離
   β：前記テレコンバータレンズの倍率
8. 前記回折面を１つ有する請求項１～７のいずれか一項に記載のテレコンバータレンズ。
9. 次式の条件を満足する請求項１～８のいずれか一項に記載のテレコンバータレンズ。
   ０．０５ ＜ （ＢＦ／ＴＬ）／β ＜ ０．２５
   但し、
   ＢＦ：前記マスタレンズに前記テレコンバータレンズを装着した際のバックフォーカス
   ＴＬ：前記マスタレンズに前記テレコンバータレンズを装着した際の、前記テレコンバータレンズの最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
   β：前記テレコンバータレンズの倍率
10. 回折面を最も像側のレンズに有し、
    前記最も像側のレンズは、次式の条件を満足する正の単レンズである光学系。
    ４０．００ ＜ νｐ ＜ ７０．００
    １．４０ ＜ ｎｐ ≦ １．５１７４２０
    但し、
    νｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対するアッベ数
    ｎｐ：前記正の単レンズの媒質のｄ線に対する屈折率
11. 次式の条件を満足する請求項１０に記載の光学系。
    ０．０５ ＜ Ｌｐｆ／ＴＬ ＜ ０．５０
    但し、
    Ｌｐｆ：前記回折面から像面までの光軸上の距離
    ＴＬ：前記光学系の最も物体側のレンズ面から像面までの光軸上の距離
12. 次式の条件を満足する請求項１０または１１に記載の光学系。
    １／ｒｐｆ ≦ ０．００ｍｍ-1
    但し
    ｒｐｆ：物体側に凸面を正としたときの、前記回折面の基準球面の曲率半径
13. 請求項１～９の何れか一項に記載のテレコンバータレンズを備える光学機器。

Images