複合カメラ用光学系
【目的】 スチル写真カメラと電子カメラを組み合わせた複合カメラにおいて、撮像レンズ系とリレーレンズ系が組み合わされる電子カメラ用の撮像素子が小型化されても高解像度を得ることができる光学系、特にリレーレンズ系を得ること。
【構成】 撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けた複合カメラにおいて、リレーレンズ系が条件式（１）及び（２）を満足する複合カメラ用光学系。
（１）−０．１＜Ｐ＜０．０９（２）Ｓ３＜０但し、Ｐ：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系のペッツバール和、Ｓ３：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系の非点収差係数。
【構成】 撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けた複合カメラにおいて、リレーレンズ系が条件式（１）及び（２）を満足する複合カメラ用光学系。
（１）−０．１＜Ｐ＜０．０９（２）Ｓ３＜０但し、Ｐ：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系のペッツバール和、Ｓ３：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系の非点収差係数。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、例えば銀塩フィルムに記録するスチル写真用カメラと、ＣＣＤのような撮像素子に記録する電子カメラの両方を融合した複合カメラの光学系、特にリレーレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】この種の複合カメラは、撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と光学的に等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けている。つまり、電子カメラ用の光学系は、撮影レンズ系とリレーレンズ系の合成光学系によって構成されるが、従来は、撮影レンズ系とリレーレンズ系について別々に収差補正を行っており、コンデンサレンズの収差への影響は殆ど考慮されていなかった。
【０００３】一方、近年、複合カメラの小型化の要望があり、撮影レンズ系（スチル写真カメラ）の画面サイズだけでなく、撮影レンズ系とリレーレンズ系を組み合わせた電子カメラのときの画面サイズも小さくする傾向があるが、画面サイズを小さくすると撮像素子を高解像化しなければならず、また、撮影レンズ系の射出瞳からリレーレンズ系の入射瞳までの距離を小さくして小型化を達成しようとすると、コンデンサレンズの収差への影響を無視できなくなった。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、撮像レンズ系とリレーレンズ系が組み合わされる電子カメラにおいて、その撮像素子が小型化されても高解像度を得ることができる光学系、特にリレーレンズ系を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と光学的に略等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けた複合カメラにおいて、リレーレンズ系が次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）−０．１＜Ｐ＜０．０９（２）Ｓ３＜０但し、Ｐ：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系のペッツバール和、Ｓ３：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系の非点収差係数、である。
【０００６】非点収差係数Ｓ３については、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）−０．２＜Ｓ３＜０
【０００７】本発明のリレーレンズ系は、より具体的には、複数の正レンズと少なくとも１枚の負レンズから構成し、さらに次の条件式（４）及び（５）を満足させることが好ましい。
（４）１．７６＜ＮMEAN（５）１．８５＜ＮMAX但し、ＮMEAN：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の平均値、ＮMAX ：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の最大値、である。リレーレンズ系は、さらに具体的には、コンデンサレンズ側から、２枚の正レンズと、１枚の負レンズと、負レンズと正レンズの貼り合わせレンズとの５枚のレンズから構成することができる。
【０００８】本発明のリレーレンズ系は、さらに次の条件式（６）を満足することが好ましい。
（６）１／１０＜｜ｍ｜＜１／３但し、ｍ：リレーレンズ系の横倍率、である。
【０００９】
【発明の実施例】図１７は、本発明の対象とする複合一眼レフカメラの構成図である。撮影レンズ系１１の後方には、光軸Ｏに対して４５゜傾斜したミラー１２が配設され、このミラー１２によって、撮影レンズ系１１の像面１３と光学的に等価な位置にある等価像面１４が形成されている。この等価像面１４の近傍には、コンデンサレンズ１５が配置され、このコンデンサレンズ１５の後方には、ミラー１６とリレーレンズ系１７が配設されている。リレーレンズ系１７は、撮影レンズ系１１によって等価像面１４に結像した被写体像を、ＣＣＤカメラの撮像素子１８に再結像させる。ミラー１２を光路から退避させると、撮影レンズ系１１による像が、像面１３上に位置させるフィルムに記録される（スチル写真）。本発明は、例えば以上のような構成を有する複合カメラのリレーレンズ系１７を対象とするものである。ミラー１２はハーフミラーから構成することもある。
【００１０】従来、このリレーレンズ系１７には、ファクシミリやスキャナ用の読取りレンズ系が使用されていたが、これらは単独で収差補正されており、特にメリディオナルの非点収差の補正を重視して設計されている。このため、ペッツバール和（Ｐ）は、０．１以上の値を有し、非点収差係数（Ｓ３）をマイナスとして、メリディオナルの非点収差がほぼフラットになるように、設計されているものが殆どである。しかし、このようなリレーレンズ系とコンデンサレンズとを組み合わせると、ペッツバール和がプラスに変化して大きくなり、像面湾曲と特にサジタルの非点収差がさらにマイナスとなり、画面周辺まで（画面全体の）高性能化が達成できない。ここで言う、メリディオナルの非点収差とは、ガウス像面とメリディオナル像面の距離を表し、同様に、サジタルの非点収差とは、ガウス像面とサジタル像面の距離を表す。
【００１１】本発明では、リレーレンズ系とコンデンサレンズと組み合わせると像面湾曲がマイナスに変化するのを考慮して、リレーレンズ系単独では、若干像面湾曲をプラスに補正過剰としたものである。
【００１２】条件式（１）の上限を越えると、前述のように、リレーレンズ系とコンデンサレンズを組み合わせたとき、特に、サジタルの非点収差がマイナスの大きな値となり、高性能化が達成できない。下限を越えると、補正過剰となり、また、レンズ構成枚数が増加し、高屈折率ガラスを多用しなければならなくなり、コストが高くなる。
【００１３】条件式（２）は非点収差係数の条件式である。リレーレンズ系とコンデンサレンズを組み合わせると、ペッツバール和はプラス（像面湾曲はマイナス）になるので、条件式（２）に示すように、非点収差係数はマイナスにするのが非点収差を補正するために良い。
【００１４】条件式（３）は、非点収差係数の下限の制約である。この条件式の下限を越えると、補正過剰で、メリディオナルの非点収差がプラスの大きな値となり、高性能の目的に反する。
【００１５】条件式（４）及び（５）は、条件式（１）に関係する条件で、リレーレンズ系のペッツバール和を条件式（１）の上限以下の小さな値にするための条件である。条件式（４）の下限を越えると、正レンズの屈折率が小さくなり、ペッツバール和が大きくなってしまう。また、正レンズの中でも、パワーの大きいレンズに、条件式（５）の下限に示すような、条件式（４）の下限よりさらに大きい屈折率を有する硝材を使用するのが良い。
【００１６】さらに、リレーレンズ系の倍率は、条件式（６）に示すような低倍領域にするのが、小型化のために良い。条件式（６）の上限を越えると、撮像素子の画面サイズが大きくなり、電子カメラ側の構造が大型化して、小型化の目的に反する。一方、下限を越えるとスチル写真用カメラが大型化し、あるいはコストが高くなる。つまり、下限を越えるには、撮像レンズ系の画面サイズを大きくする方法と、リレーレンズ系の画面サイズを小さくする方法が考えられるが、前者の方法は、スチル写真用カメラが大型化するので小型化の目的に反し、後者の方法では、高性能化するためには、撮像素子の解像度をより高くしなければならず、コストが高くなる。
【００１７】ペッツバール和及び非点収差係数は、以下の式により規定されるものである。ｎ面でのペッツバール和は、次の通りである。
Ｐn ＝−（１／Ｎ’n −１／Ｎn ）・１／ｒnここで、Ｎn ：ｎ面の像側媒質屈折率、Ｎ’n ：ｎ面の物体側媒質屈折率、ｒn ：ｎ面の曲率半径、である。リレーレンズ全系のレンズ構成枚数をｋ枚とすると、全系のペッツバール和Ｐは、以下の式で示される。
【数式１】
また、ｎ面での非点収差係数は、球面系の場合は次の通りである。
Ｓn ３＝hn2kn2 Q'n2 △n(1/Ns)ここで、Q'n=Nn(1/rn-1/tn) 、△n(1/Ns)=1/(N'n・s'n)-1/(Nn・sn) 、という関係から、Ｓn ３は以下のように書き代えられる。
Ｓn ３＝hn2・kn2・Nn2・(1/rn-1/tn)2・{1/(N'n・s'n)-1/(Nn・sn)}それぞれ、ｎ面でのhn：軸外光線の高さ、Kn：軸上光線の高さ、tn：軸外の入射光線と光軸の交点と、レンズの頂点までの距離、sn：軸上の入射光線と光軸の交点とレンズの頂点までの距離、s'n ：軸上の屈折光線と光軸の交点とレンズの頂点までの距離、である。リレーレンズ全系のレンズ構成枚数がｋである時、全系の非点収差係数Ｓ３は、以下の式で示される。
【数式２】
【００１８】以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。
［実施例１］図１ないし図８は、本発明の複合カメラ用光学系の第１の実施例を示す。物体側より順に、撮影レンズ系１１、コンデンサレンズ１５、リレーレンズ系１７、フィルター１９、及び撮像素子１８からなっている。撮影レンズ系１１はズームレンズである。図１及び図３はこの実施例の全系を示し、図１はワイド端、図３はテレ端である。図５はコンデンサレンズ１５とリレーレンズ系１７の合成系だけの構成を示し、図７はリレーレンズ系１７だけの構成を示している。この実施例では、リレーレンズ系１７は、２枚の正レンズ１７ａ、１７ｂ、１枚の負レンズ１７ｃ、負レンズ１７ｄと正レンズ１７ｅの貼り合わせレンズ、及び１枚の正レンズ１７ｆからなっている。負レンズ１７ｃの後方に絞Ｓが配置されている。図２、図４、図６、図８はそれぞれ、図１R>１、図３、図５、図７のレンズ構成の諸収差図である。
【００１９】このレンズ系の具体的数値データを表１に示す。諸収差図中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、ｄ線、ｇ線、ｃ線、Ｆ線、ｅ線は、それぞれの波長における、球面収差によって示される色収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００２０】表および図面中、FNO はＦナンバー、f は焦点距離、m は横倍率、Y は像高を表す。Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
【００２１】
【表１】撮影レンズ系１１（面 NO.1 〜 NO.16)FNO=3.5f=23〜29Y=15.0D8=23.89〜12.50D16=32.09 〜３６．２７コンデンサレンズ１５（面 ＮＯ．１７〜 NO.18)f=40.25リレーレンズ系１７（面 NO.19〜 NO.29)FNO=2f=13.29m=1/5Y=3.0フィルター１９（面 NO.30〜 NO.31) 面 NO R d Nd νd 1 206.849 3.07 1.51633 64.1 2 -206.849 0.10 - - 3 112.397 1.50 1.80610 40.9 4 17.827 6.44 - - 5 435.054 1.40 1.69680 55.5 6 36.456 0.70 - - 7 25.758 4.50 1.80518 25.4 8 116.421 D8 - - 9 58.125 2.57 1.70154 41.2 10 -58.125 1.46 - - 11 15.350 2.79 1.69680 55.5 12 58.481 0.55 - - 13 -123.305 5.50 1.80518 25.4 14 14.523 5.54 - - 15 256.227 2.80 1.71299 53.9 16 -23.537 D16 - - 17 39.500 11.50 1.51633 64.1 18 -39.500 66.00 - - 19 11.306 1.65 1.69680 55.5 20 1800.000 0.20 - - 21 5.637 2.03 1.69680 55.5 22 31.120 0.80 - - 23 134.792 1.05 1.80518 25.4 24 3.600 2.13 - - 25 -5.000 1.00 1.59270 35.3 26 36.169 2.09 1.88300 40.8 27 -8.327 0.20 - - 28 12.107 1.53 1.80400 46.6 29 -102.957 3.20 - - 30 ∞ 4.91 1.51633 64.1 31 ∞ - - -
【００２２】［実施例２］図９ないし図１６は、本発明の複合カメラ用光学系の第２の実施例である。図９及び図１１はこの実施例の全系を示し、図９はワイド端、図１１１１はテレ端である。図１３はコンデンサレンズ１５とリレーレンズ系１７の合成系だけを示し、図１５はリレーレンズ系１７だけの構成を示している。この実施例では、リレーレンズ系１７は、２枚の正レンズ１７ａ、１７ｂ、１枚の負レンズ１７ｃ、及び負レンズ１７ｄと正レンズ１７ｅの貼り合わせレンズからなっている。すなわち、第１の実施例の最終正レンズ１７ｆが除去された形となっている。負レンズ１７ｃの後方に絞Ｓが配置されている。図１０、図１２、図１４、図１６はそれぞれ、図９、図１１、図１３、図１５のレンズ構成の諸収差図である。
【００２３】
【表２】撮影レンズ系１１（面 NO. 1〜 NO.16)FNO=3.5f=23〜29Y=15.0D8=23.89〜12.50D16=32.09 〜36.27コンデンサレンズ１５（面 NO.17〜 NO.18)f=40.25リレーレンズ系１７（面 NO.19〜 NO.27)FNO=2f=12.62m=1/5Y=3.0フィルター１９（面 NO.28〜 NO.29) 面 NO R d Nd νd 1 206.849 3.07 1.51633 64.1 2 -206.849 0.10 - - 3 112.397 1.50 1.80610 40.9 4 17.827 6.44 - - 5 435.054 1.40 1.69680 55.5 6 36.456 0.70 - - 7 25.758 4.50 1.80518 25.4 8 116.421 D8 - - 9 58.125 2.57 1.70154 41.2 10 -58.125 1.46 - - 11 15.350 2.79 1.69680 55.5 12 58.481 0.55 - - 13 -123.305 5.50 1.80518 25.4 14 14.523 5.54 - - 15 256.227 2.80 1.71299 53.9 16 -23.537 D16 - - 17 39.500 11.50 1.51633 64.1 18 -39.500 68.00 - - 19 12.947 1.35 1.69680 55.5 20 34.520 0.20 - - 21 5.806 2.63 1.80400 46.6 22 86.026 0.80 - - 23 -22.270 0.70 1.80518 25.4 24 3.537 1.01 - - 25 -36.775 1.00 1.59270 35.3 26 5.044 3.38 1.88300 40.8 27 -9.531 4.38 - - 28 ∞ 4.91 1.51633 64.1 29 ∞ - - -
【００２４】次に、実施例１及び２の各条件式に対する値を表３に示す。
【表３】
＊は、リレーレンズ系１７の第３レンズ１７ｃの第２面を絞り位置として計算した値である。
【００２５】表３から明かなように、実施例１及び実施例２の数値は、条件式（１）ないし（６）を満足している。本発明の複合カメラ用光学系は、リレーレンズ系の非点収差をプラスに補正過剰にしたことで、コンデンサレンズと組み合わせたときの非点収差をよく補正している。
【００２６】
【発明の効果】本発明の複合カメラ用光学系は、そのリレーレンズ系のペッツバール和を条件式（１）のように小さくし、非点収差を条件式（２）のようにプラスに補正過剰にしたことで、コンデンサレンズと組み合わせたときの非点収差をよく補正することができる。よって撮像レンズ系とリレーレンズ系が組み合わされる電子カメラ用の撮像素子が小型化されても高解像度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例を示すワイド端全系のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。
【図３】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例を示すテレ端全系のレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。
【図５】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例において、コンデンサレンズとリレーレンズ系だけの合成系を示すレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。
【図７】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例のリレーレンズ系だけのレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。
【図９】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例を示すワイド端全系のレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。
【図１１】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例を示すテレ端全系のレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ系の諸収差図である。
【図１３】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例において、コンデンサレンズとリレーレンズ系だけの合成系を示すレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ系の諸収差図である。
【図１５】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例のリレーレンズ系だけのレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ系の諸収差図である。
【図１７】本発明の対象とする複合カメラの例を示す光学構成図である。
【符号の説明】
１１：撮影レンズ系
１４：等価像面
１５：コンデンサレンズ
１７：リレーレンズ系
１８：撮像素子
【０００１】
【技術分野】本発明は、例えば銀塩フィルムに記録するスチル写真用カメラと、ＣＣＤのような撮像素子に記録する電子カメラの両方を融合した複合カメラの光学系、特にリレーレンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】この種の複合カメラは、撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と光学的に等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けている。つまり、電子カメラ用の光学系は、撮影レンズ系とリレーレンズ系の合成光学系によって構成されるが、従来は、撮影レンズ系とリレーレンズ系について別々に収差補正を行っており、コンデンサレンズの収差への影響は殆ど考慮されていなかった。
【０００３】一方、近年、複合カメラの小型化の要望があり、撮影レンズ系（スチル写真カメラ）の画面サイズだけでなく、撮影レンズ系とリレーレンズ系を組み合わせた電子カメラのときの画面サイズも小さくする傾向があるが、画面サイズを小さくすると撮像素子を高解像化しなければならず、また、撮影レンズ系の射出瞳からリレーレンズ系の入射瞳までの距離を小さくして小型化を達成しようとすると、コンデンサレンズの収差への影響を無視できなくなった。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、撮像レンズ系とリレーレンズ系が組み合わされる電子カメラにおいて、その撮像素子が小型化されても高解像度を得ることができる光学系、特にリレーレンズ系を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】本発明は、撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と光学的に略等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けた複合カメラにおいて、リレーレンズ系が次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）−０．１＜Ｐ＜０．０９（２）Ｓ３＜０但し、Ｐ：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系のペッツバール和、Ｓ３：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系の非点収差係数、である。
【０００６】非点収差係数Ｓ３については、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）−０．２＜Ｓ３＜０
【０００７】本発明のリレーレンズ系は、より具体的には、複数の正レンズと少なくとも１枚の負レンズから構成し、さらに次の条件式（４）及び（５）を満足させることが好ましい。
（４）１．７６＜ＮMEAN（５）１．８５＜ＮMAX但し、ＮMEAN：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の平均値、ＮMAX ：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の最大値、である。リレーレンズ系は、さらに具体的には、コンデンサレンズ側から、２枚の正レンズと、１枚の負レンズと、負レンズと正レンズの貼り合わせレンズとの５枚のレンズから構成することができる。
【０００８】本発明のリレーレンズ系は、さらに次の条件式（６）を満足することが好ましい。
（６）１／１０＜｜ｍ｜＜１／３但し、ｍ：リレーレンズ系の横倍率、である。
【０００９】
【発明の実施例】図１７は、本発明の対象とする複合一眼レフカメラの構成図である。撮影レンズ系１１の後方には、光軸Ｏに対して４５゜傾斜したミラー１２が配設され、このミラー１２によって、撮影レンズ系１１の像面１３と光学的に等価な位置にある等価像面１４が形成されている。この等価像面１４の近傍には、コンデンサレンズ１５が配置され、このコンデンサレンズ１５の後方には、ミラー１６とリレーレンズ系１７が配設されている。リレーレンズ系１７は、撮影レンズ系１１によって等価像面１４に結像した被写体像を、ＣＣＤカメラの撮像素子１８に再結像させる。ミラー１２を光路から退避させると、撮影レンズ系１１による像が、像面１３上に位置させるフィルムに記録される（スチル写真）。本発明は、例えば以上のような構成を有する複合カメラのリレーレンズ系１７を対象とするものである。ミラー１２はハーフミラーから構成することもある。
【００１０】従来、このリレーレンズ系１７には、ファクシミリやスキャナ用の読取りレンズ系が使用されていたが、これらは単独で収差補正されており、特にメリディオナルの非点収差の補正を重視して設計されている。このため、ペッツバール和（Ｐ）は、０．１以上の値を有し、非点収差係数（Ｓ３）をマイナスとして、メリディオナルの非点収差がほぼフラットになるように、設計されているものが殆どである。しかし、このようなリレーレンズ系とコンデンサレンズとを組み合わせると、ペッツバール和がプラスに変化して大きくなり、像面湾曲と特にサジタルの非点収差がさらにマイナスとなり、画面周辺まで（画面全体の）高性能化が達成できない。ここで言う、メリディオナルの非点収差とは、ガウス像面とメリディオナル像面の距離を表し、同様に、サジタルの非点収差とは、ガウス像面とサジタル像面の距離を表す。
【００１１】本発明では、リレーレンズ系とコンデンサレンズと組み合わせると像面湾曲がマイナスに変化するのを考慮して、リレーレンズ系単独では、若干像面湾曲をプラスに補正過剰としたものである。
【００１２】条件式（１）の上限を越えると、前述のように、リレーレンズ系とコンデンサレンズを組み合わせたとき、特に、サジタルの非点収差がマイナスの大きな値となり、高性能化が達成できない。下限を越えると、補正過剰となり、また、レンズ構成枚数が増加し、高屈折率ガラスを多用しなければならなくなり、コストが高くなる。
【００１３】条件式（２）は非点収差係数の条件式である。リレーレンズ系とコンデンサレンズを組み合わせると、ペッツバール和はプラス（像面湾曲はマイナス）になるので、条件式（２）に示すように、非点収差係数はマイナスにするのが非点収差を補正するために良い。
【００１４】条件式（３）は、非点収差係数の下限の制約である。この条件式の下限を越えると、補正過剰で、メリディオナルの非点収差がプラスの大きな値となり、高性能の目的に反する。
【００１５】条件式（４）及び（５）は、条件式（１）に関係する条件で、リレーレンズ系のペッツバール和を条件式（１）の上限以下の小さな値にするための条件である。条件式（４）の下限を越えると、正レンズの屈折率が小さくなり、ペッツバール和が大きくなってしまう。また、正レンズの中でも、パワーの大きいレンズに、条件式（５）の下限に示すような、条件式（４）の下限よりさらに大きい屈折率を有する硝材を使用するのが良い。
【００１６】さらに、リレーレンズ系の倍率は、条件式（６）に示すような低倍領域にするのが、小型化のために良い。条件式（６）の上限を越えると、撮像素子の画面サイズが大きくなり、電子カメラ側の構造が大型化して、小型化の目的に反する。一方、下限を越えるとスチル写真用カメラが大型化し、あるいはコストが高くなる。つまり、下限を越えるには、撮像レンズ系の画面サイズを大きくする方法と、リレーレンズ系の画面サイズを小さくする方法が考えられるが、前者の方法は、スチル写真用カメラが大型化するので小型化の目的に反し、後者の方法では、高性能化するためには、撮像素子の解像度をより高くしなければならず、コストが高くなる。
【００１７】ペッツバール和及び非点収差係数は、以下の式により規定されるものである。ｎ面でのペッツバール和は、次の通りである。
Ｐn ＝−（１／Ｎ’n −１／Ｎn ）・１／ｒnここで、Ｎn ：ｎ面の像側媒質屈折率、Ｎ’n ：ｎ面の物体側媒質屈折率、ｒn ：ｎ面の曲率半径、である。リレーレンズ全系のレンズ構成枚数をｋ枚とすると、全系のペッツバール和Ｐは、以下の式で示される。
【数式１】
また、ｎ面での非点収差係数は、球面系の場合は次の通りである。
Ｓn ３＝hn2kn2 Q'n2 △n(1/Ns)ここで、Q'n=Nn(1/rn-1/tn) 、△n(1/Ns)=1/(N'n・s'n)-1/(Nn・sn) 、という関係から、Ｓn ３は以下のように書き代えられる。
Ｓn ３＝hn2・kn2・Nn2・(1/rn-1/tn)2・{1/(N'n・s'n)-1/(Nn・sn)}それぞれ、ｎ面でのhn：軸外光線の高さ、Kn：軸上光線の高さ、tn：軸外の入射光線と光軸の交点と、レンズの頂点までの距離、sn：軸上の入射光線と光軸の交点とレンズの頂点までの距離、s'n ：軸上の屈折光線と光軸の交点とレンズの頂点までの距離、である。リレーレンズ全系のレンズ構成枚数がｋである時、全系の非点収差係数Ｓ３は、以下の式で示される。
【数式２】
【００１８】以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。
［実施例１］図１ないし図８は、本発明の複合カメラ用光学系の第１の実施例を示す。物体側より順に、撮影レンズ系１１、コンデンサレンズ１５、リレーレンズ系１７、フィルター１９、及び撮像素子１８からなっている。撮影レンズ系１１はズームレンズである。図１及び図３はこの実施例の全系を示し、図１はワイド端、図３はテレ端である。図５はコンデンサレンズ１５とリレーレンズ系１７の合成系だけの構成を示し、図７はリレーレンズ系１７だけの構成を示している。この実施例では、リレーレンズ系１７は、２枚の正レンズ１７ａ、１７ｂ、１枚の負レンズ１７ｃ、負レンズ１７ｄと正レンズ１７ｅの貼り合わせレンズ、及び１枚の正レンズ１７ｆからなっている。負レンズ１７ｃの後方に絞Ｓが配置されている。図２、図４、図６、図８はそれぞれ、図１R>１、図３、図５、図７のレンズ構成の諸収差図である。
【００１９】このレンズ系の具体的数値データを表１に示す。諸収差図中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、ｄ線、ｇ線、ｃ線、Ｆ線、ｅ線は、それぞれの波長における、球面収差によって示される色収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００２０】表および図面中、FNO はＦナンバー、f は焦点距離、m は横倍率、Y は像高を表す。Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
【００２１】
【表１】撮影レンズ系１１（面 NO.1 〜 NO.16)FNO=3.5f=23〜29Y=15.0D8=23.89〜12.50D16=32.09 〜３６．２７コンデンサレンズ１５（面 ＮＯ．１７〜 NO.18)f=40.25リレーレンズ系１７（面 NO.19〜 NO.29)FNO=2f=13.29m=1/5Y=3.0フィルター１９（面 NO.30〜 NO.31) 面 NO R d Nd νd 1 206.849 3.07 1.51633 64.1 2 -206.849 0.10 - - 3 112.397 1.50 1.80610 40.9 4 17.827 6.44 - - 5 435.054 1.40 1.69680 55.5 6 36.456 0.70 - - 7 25.758 4.50 1.80518 25.4 8 116.421 D8 - - 9 58.125 2.57 1.70154 41.2 10 -58.125 1.46 - - 11 15.350 2.79 1.69680 55.5 12 58.481 0.55 - - 13 -123.305 5.50 1.80518 25.4 14 14.523 5.54 - - 15 256.227 2.80 1.71299 53.9 16 -23.537 D16 - - 17 39.500 11.50 1.51633 64.1 18 -39.500 66.00 - - 19 11.306 1.65 1.69680 55.5 20 1800.000 0.20 - - 21 5.637 2.03 1.69680 55.5 22 31.120 0.80 - - 23 134.792 1.05 1.80518 25.4 24 3.600 2.13 - - 25 -5.000 1.00 1.59270 35.3 26 36.169 2.09 1.88300 40.8 27 -8.327 0.20 - - 28 12.107 1.53 1.80400 46.6 29 -102.957 3.20 - - 30 ∞ 4.91 1.51633 64.1 31 ∞ - - -
【００２２】［実施例２］図９ないし図１６は、本発明の複合カメラ用光学系の第２の実施例である。図９及び図１１はこの実施例の全系を示し、図９はワイド端、図１１１１はテレ端である。図１３はコンデンサレンズ１５とリレーレンズ系１７の合成系だけを示し、図１５はリレーレンズ系１７だけの構成を示している。この実施例では、リレーレンズ系１７は、２枚の正レンズ１７ａ、１７ｂ、１枚の負レンズ１７ｃ、及び負レンズ１７ｄと正レンズ１７ｅの貼り合わせレンズからなっている。すなわち、第１の実施例の最終正レンズ１７ｆが除去された形となっている。負レンズ１７ｃの後方に絞Ｓが配置されている。図１０、図１２、図１４、図１６はそれぞれ、図９、図１１、図１３、図１５のレンズ構成の諸収差図である。
【００２３】
【表２】撮影レンズ系１１（面 NO. 1〜 NO.16)FNO=3.5f=23〜29Y=15.0D8=23.89〜12.50D16=32.09 〜36.27コンデンサレンズ１５（面 NO.17〜 NO.18)f=40.25リレーレンズ系１７（面 NO.19〜 NO.27)FNO=2f=12.62m=1/5Y=3.0フィルター１９（面 NO.28〜 NO.29) 面 NO R d Nd νd 1 206.849 3.07 1.51633 64.1 2 -206.849 0.10 - - 3 112.397 1.50 1.80610 40.9 4 17.827 6.44 - - 5 435.054 1.40 1.69680 55.5 6 36.456 0.70 - - 7 25.758 4.50 1.80518 25.4 8 116.421 D8 - - 9 58.125 2.57 1.70154 41.2 10 -58.125 1.46 - - 11 15.350 2.79 1.69680 55.5 12 58.481 0.55 - - 13 -123.305 5.50 1.80518 25.4 14 14.523 5.54 - - 15 256.227 2.80 1.71299 53.9 16 -23.537 D16 - - 17 39.500 11.50 1.51633 64.1 18 -39.500 68.00 - - 19 12.947 1.35 1.69680 55.5 20 34.520 0.20 - - 21 5.806 2.63 1.80400 46.6 22 86.026 0.80 - - 23 -22.270 0.70 1.80518 25.4 24 3.537 1.01 - - 25 -36.775 1.00 1.59270 35.3 26 5.044 3.38 1.88300 40.8 27 -9.531 4.38 - - 28 ∞ 4.91 1.51633 64.1 29 ∞ - - -
【００２４】次に、実施例１及び２の各条件式に対する値を表３に示す。
【表３】
＊は、リレーレンズ系１７の第３レンズ１７ｃの第２面を絞り位置として計算した値である。
【００２５】表３から明かなように、実施例１及び実施例２の数値は、条件式（１）ないし（６）を満足している。本発明の複合カメラ用光学系は、リレーレンズ系の非点収差をプラスに補正過剰にしたことで、コンデンサレンズと組み合わせたときの非点収差をよく補正している。
【００２６】
【発明の効果】本発明の複合カメラ用光学系は、そのリレーレンズ系のペッツバール和を条件式（１）のように小さくし、非点収差を条件式（２）のようにプラスに補正過剰にしたことで、コンデンサレンズと組み合わせたときの非点収差をよく補正することができる。よって撮像レンズ系とリレーレンズ系が組み合わされる電子カメラ用の撮像素子が小型化されても高解像度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例を示すワイド端全系のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。
【図３】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例を示すテレ端全系のレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。
【図５】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例において、コンデンサレンズとリレーレンズ系だけの合成系を示すレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。
【図７】本発明による複合カメラ用光学系の第１の実施例のリレーレンズ系だけのレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。
【図９】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例を示すワイド端全系のレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。
【図１１】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例を示すテレ端全系のレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ系の諸収差図である。
【図１３】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例において、コンデンサレンズとリレーレンズ系だけの合成系を示すレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ系の諸収差図である。
【図１５】本発明による複合カメラ用光学系の第２の実施例のリレーレンズ系だけのレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ系の諸収差図である。
【図１７】本発明の対象とする複合カメラの例を示す光学構成図である。
【符号の説明】
１１：撮影レンズ系
１４：等価像面
１５：コンデンサレンズ
１７：リレーレンズ系
１８：撮像素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】 撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と光学的に略等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けた複合カメラにおいて、前記リレーレンズ系が下記の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする複合カメラ用光学系。
（１）−０．１＜Ｐ＜０．０９（２）Ｓ３＜０但し、Ｐ：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系のペッツバール和、Ｓ３：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系の非点収差係数。
【請求項２】 請求項１において、さらに下記の条件式（３）を満足する複合カメラ用光学系。
（３）−０．２＜Ｓ３＜０
【請求項３】 請求項１において、リレーレンズ系は、複数の正レンズと少なくとも１枚の負レンズからなり、下記の条件式（４）及び（５）を満足する複合カメラ用光学系。
（４）１．７６＜ＮMEAN（５）１．８５＜ＮMAX但し、ＮMEAN：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の平均値、ＮMAX ：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の最大値。
【請求項４】 請求項３において、リレーレンズ系は、コンデンサレンズ側から、２枚の正レンズと、１枚の負レンズと、負レンズと正レンズの貼り合わせレンズとの５枚のレンズからなっている複合カメラ用光学系。
【請求項５】 請求項１において、さらに下記の条件式（６）を満足する複合カメラ用光学系。
（６）１／１０＜｜ｍ｜＜１／３但し、ｍ：リレーレンズ系の横倍率。
【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項において、撮影レンズ系の後方には、該撮影レンズ系を透過した光束を等価像面に導くための光路分割手段が配設されている複合カメラ用光学系。
【請求項１】 撮影レンズ系の後方に、該撮影レンズ系の像面と光学的に略等価な位置にある等価像面を設け、この等価像面の近傍にコンデンサレンズを配し、このコンデンサレンズの後方に、前記撮像レンズ系の像を撮像素子に再結像させるリレーレンズ系を設けた複合カメラにおいて、前記リレーレンズ系が下記の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする複合カメラ用光学系。
（１）−０．１＜Ｐ＜０．０９（２）Ｓ３＜０但し、Ｐ：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系のペッツバール和、Ｓ３：リレーレンズ系の焦点距離を１．０に換算したときのリレーレンズ全系の非点収差係数。
【請求項２】 請求項１において、さらに下記の条件式（３）を満足する複合カメラ用光学系。
（３）−０．２＜Ｓ３＜０
【請求項３】 請求項１において、リレーレンズ系は、複数の正レンズと少なくとも１枚の負レンズからなり、下記の条件式（４）及び（５）を満足する複合カメラ用光学系。
（４）１．７６＜ＮMEAN（５）１．８５＜ＮMAX但し、ＮMEAN：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の平均値、ＮMAX ：リレーレンズ系の正レンズのｄ線の屈折率の最大値。
【請求項４】 請求項３において、リレーレンズ系は、コンデンサレンズ側から、２枚の正レンズと、１枚の負レンズと、負レンズと正レンズの貼り合わせレンズとの５枚のレンズからなっている複合カメラ用光学系。
【請求項５】 請求項１において、さらに下記の条件式（６）を満足する複合カメラ用光学系。
（６）１／１０＜｜ｍ｜＜１／３但し、ｍ：リレーレンズ系の横倍率。
【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項において、撮影レンズ系の後方には、該撮影レンズ系を透過した光束を等価像面に導くための光路分割手段が配設されている複合カメラ用光学系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開平８−１１４７４２
【公開日】平成８年（１９９６）５月７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−１６６４９２
【出願日】平成７年（１９９５）６月３０日
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
【公開日】平成８年（１９９６）５月７日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）６月３０日
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
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