JPS6146808B2 - - Google Patents

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JPS6146808B2
JPS6146808B2 JP55015081A JP1508180A JPS6146808B2 JP S6146808 B2 JPS6146808 B2 JP S6146808B2 JP 55015081 A JP55015081 A JP 55015081A JP 1508180 A JP1508180 A JP 1508180A JP S6146808 B2 JPS6146808 B2 JP S6146808B2
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JP
Japan
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lens
auxiliary
master
power
auxiliary lens
Prior art date
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Expired
Application number
JP55015081A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56111825A (en
Inventor
Kazuo Tanaka
Keiji Ikemori
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/02Optical objectives with means for varying the magnification by changing, adding, or subtracting a part of the objective, e.g. convertible objective
    • G02B15/10Optical objectives with means for varying the magnification by changing, adding, or subtracting a part of the objective, e.g. convertible objective by adding a part, e.g. close-up attachment

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、マスターレンズとする撮影レンズと
像面との間の光路上に着脱自在に設けられた補助
レンズにより、全レンズ系の焦点距離を変化させ
うる機能を有するレンズ系に関するものである。 固定焦点距離レンズの焦点距離を遷移させる方
法として、従来、マスターレンズの物界側へ補助
レンズを設けるフロントコンバーター方式、マス
ターレンズと像面との間に補助レンズを設けるリ
ヤーコンバーター方式、更にズームレンズまで拡
張するとズーム部より像界側のリレーレンズ部に
補助レンズを設ける内蔵イクステンダー方式が知
られている。 これらの方法の内、フロントコンバーター方式
は前玉径が大きくなり、更に補助レンズはアフオ
ーカルレンズでなければならないという限定を負
つており、その光学性能を確保することはむづか
しい。又、リヤーコンバーター方式によると補助
レンズは小型であるが、補助レンズを装着する
時、マスターレンズをカメラから取り外した後に
補助レンズを設置しなければならずその使用上の
繁雑さが欠点となつている。又近年、補助レンズ
をカメラ本体に内蔵するリヤーコンバーター方式
が提案されているが、この方式に於いても補助レ
ンズを挿入した場合、マスターレンズを所定の距
離だけ移動させなければならなく、機構的に煩雑
である。更に、ズームレンズ系に用いられている
内蔵イクステンダーを固定焦点距離のレンズ系に
適用しようとすると、その配置空間の問題及び原
理的に困難な点が存在する。 本発明の目的は、簡易な機構で焦点距離を遷移
することが可能なレンズ系を提供することにあ
る。 本発明の更なる目的は、装置を大きくすること
なく、コンパクトな構成で焦点距離を遷移するこ
とができるレンズ系を提供することにある。 本発明は、マスターレンズと像面との間に補助
レンズを挿入して焦点距離を遷移させる時、マス
ターレンズと像面との位置関係を不変のまま、換
言すれば、マスターレンズを像面即ち感光媒体面
に対して移動させることのない状態で、該媒体面
にフオーカスされた像を保持した状態で、焦点距
離の遷移を行うものである。この為に、本願では
マスターレンズと補助レンズの間に後述する所定
の関係を保持させるものである。以下、図面を併
用して本発明を詳述する。 第1図A,Bは本発明のレンズ系の原理を示す
為の図で、第1図Aはマスターレンズのみの場合
の図、第1図Bはマスターレンズに補助レンズを
挿入した時の図である。第1図に於いて11はマ
スターレンズ、12は補助レンズ、13は像面で
ある。補助レンズ12をマスターレンズ11と像
面13の間に挿入しても、マスターレンズと像面
との間隔は変化しない。この為にレンズ系が有す
る条件を以下に示す。 マスターレンズ11のパワーをΦ、そのバツ
クフオーカスをS′F、補助レンズ12のパワーを
Φ、そのバツクフオーカスをS〓F、マスター
レンズ11の像界側主点から補助レンズ12の物
界側主点までの距離をe′1とする。補助レンズ1
2を設けた時の全レンズ系のパワーΦ〓は、 Φ〓=−Φ・Φ・e′1+Φ+Φ であり、バツクフオーカスS〓Fは S〓F=(−Φ・e′1+1)/Φ〓 である。補助レンズ12を具備したことにより、
焦点距離がm倍されるとき満足すべき条件は m・1/Φ=1/Φ〓 ……(1) である。また補助レンズを装着しても像面位置が
変らないと、即ち、マスターレンズ11と像面1
3を不動のまま、焦点距離が(1)式に従つて変るた
めに満足する条件は、 SF=e′1+△+S〓F ……(2) である。ここで、△は補助レンズ12の物界側主
点と像界側主点との主点間隔である。(1)式、(2)式
より補助レンズ系のパワーΦ,設置位置e1及び
全系のバツクフオーカスS〓Fを求めると、 Φ=(m−1)/m・△ ……(3) e′1=1/Φ+△/m−1 ……(4) S′F=△・m/1−m ……(5) を得る。従つて、主点間隔△、パワーが(3)式であ
る様なレンズ系を、(4)式を満足する様にしてマス
ターレンズと像面の間に配することによりマスタ
ーレンズ及び像面を不動のまま、焦点距離をm倍
だけ変化させることが可能である。 下記の第1表は本発明に係る第1実施例から第
4実施例の数値を示すものである。第1実施例及
び第2実施例はマスターレンズと像面との間に負
のパワーを有する補助レンズを設けて焦点距離を
1.5倍にのばすものであり、逆に第3実施例及び
第4実施例は正のパワーを有する補助レンズを設
けて焦点距離を1/1.5倍に縮少しているもので
ある。
The present invention relates to a lens system that has the function of changing the focal length of the entire lens system by means of an auxiliary lens that is detachably provided on the optical path between a photographic lens serving as a master lens and an image plane. Conventional methods for changing the focal length of a fixed focal length lens include a front converter method in which an auxiliary lens is placed on the object side of the master lens, a rear converter method in which an auxiliary lens is placed between the master lens and the image plane, and a zoom lens. A built-in extender system is known in which an auxiliary lens is provided in a relay lens section on the image field side of the zoom section. Among these methods, the front converter method requires a large front lens diameter and is also limited in that the auxiliary lens must be an afocal lens, making it difficult to ensure its optical performance. In addition, although the auxiliary lens is small according to the rear converter method, the drawback is that when attaching the auxiliary lens, the master lens must be removed from the camera and then the auxiliary lens is installed, making it complicated to use. There is. In addition, in recent years, a rear converter method has been proposed in which an auxiliary lens is built into the camera body, but even with this method, when inserting an auxiliary lens, the master lens must be moved a predetermined distance, resulting in mechanical problems. It is complicated. Furthermore, when trying to apply a built-in extender used in a zoom lens system to a fixed focal length lens system, there are problems with the installation space and theoretical difficulties. An object of the present invention is to provide a lens system that can change the focal length with a simple mechanism. A further object of the present invention is to provide a lens system that can change focal lengths with a compact configuration without increasing the size of the device. In other words, when the auxiliary lens is inserted between the master lens and the image plane to change the focal length, the positional relationship between the master lens and the image plane remains unchanged. The focal length is changed while keeping the image focused on the surface of the photosensitive medium without moving it relative to the surface of the medium. For this reason, in the present application, a predetermined relationship, which will be described later, is maintained between the master lens and the auxiliary lens. Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings. Figures 1A and 1B are diagrams showing the principle of the lens system of the present invention. Figure 1A is a diagram with only a master lens, and Figure 1B is a diagram with an auxiliary lens inserted into the master lens. It is. In FIG. 1, 11 is a master lens, 12 is an auxiliary lens, and 13 is an image plane. Even if the auxiliary lens 12 is inserted between the master lens 11 and the image plane 13, the distance between the master lens and the image plane does not change. The conditions that the lens system has for this purpose are shown below. The power of the master lens 11 is Φ 1 , its back focus is S′ F , the power of the auxiliary lens 12 is Φ 2 , its back focus is S 〓 F , from the image field side principal point of the master lens 11 to the object world side principal point of the auxiliary lens 12 Let the distance to the point be e′ 1 . Auxiliary lens 1
The power Φ〓 of the entire lens system with1 +1)/Φ〓. By having the auxiliary lens 12,
When the focal length is multiplied by m, the condition to be satisfied is m・1/Φ 1 =1/Φ〓 (1). Also, if the image plane position does not change even if the auxiliary lens is attached, that is, the master lens 11 and the image plane 1
3 remains unchanged and the focal length changes according to equation (1), the condition that is satisfied is S F =e′ 1 +△+S〓 F ……(2). Here, Δ is the principal point interval between the object world side principal point and the image field side principal point of the auxiliary lens 12. Calculating the power Φ 2 of the auxiliary lens system, the installation position e 1 and the back focus S of the entire system from equations (1) and (2), Φ 2 = (m-1) 2 /m・△ ...( 3) e' 1 = 1/Φ 1 + △/m-1 ...(4) S' F = △・m/1-m ...(5) is obtained. Therefore, by placing a lens system whose principal point distance △ and power are as shown in equation (3) between the master lens and the image plane so as to satisfy equation (4), the master lens and the image plane can be It is possible to change the focal length by a factor of m while remaining stationary. Table 1 below shows numerical values for the first to fourth embodiments of the present invention. In the first and second embodiments, an auxiliary lens with negative power is provided between the master lens and the image plane to adjust the focal length.
On the contrary, in the third and fourth embodiments, an auxiliary lens having positive power is provided to reduce the focal length to 1/1.5 times.

【表】 第1表及び(3),(4),(5)式から明らかな様に、焦
点距離を延ばす場合は、主点間隔△、レンズ間隔
e′1ないしはバツクフオーカスS〓Fのいずれかの
値が負となつてしまい、少ないレンズ枚数でレン
ズ系を実現させることは困難である。これに対し
て、正のパワーの補助レンズで焦点距離を短かく
することは、少ないレンズ枚数でも容易に実現さ
せることが可能である。 また後述の実施例におけるマスターレンズ系は
後絞りテツサーとエルノスターとの折中タイプで
あるが、この種の中画角の写真レンズの諸収差は
かなり高度に補正し得ることは周知の通りであ
る。このことを前提として補助レンズを順に正、
負、正のレンズで構成した理由を述べる。まず軸
上結像特性を与える球面収差に於いて、実施例の
マスターレンズ系の3次球面収差は約0.7の正値
であるが、補助レンズを装着しても全系の値は大
きく変動しないことが望まれる。本発明では補助
レンズの第1及び第2正レンズの像側面(実施例
の第12面と第16面)で発生する大きな3次球面収
差を中間負レンズの物体側面(第13面)よりほぼ
同等の負の球面収差を発生させて全系としてほぼ
不変の値となる様に構成し得る。またコマ収差に
関してもほぼ同様である。 一方、像面特性に関連する3次非点収差はマス
ターレンズのみの状態で正値をとつており補助レ
ンズの装着によつてその値が減少することが望ま
しい。ここでは第1正レンズ、中間負レンズ、第
2正レンズのそれぞれ物体側面(第11面、第13面
そして第15面)より負値の3次収差系数を与え
て、全系として良好な値としている。次に物体と
像の相似性に関する歪曲収差であるが、マスター
レンズのみの系で3次歪曲収差係数は負値であ
り、補助レンズの装着によつてその絶対値のみが
等しく、符号が逆転することが望ましい。実施例
ではマスターレンズのみの系で−0.48なる3次歪
曲収差係数が発生しているが、これらを第1正レ
ンズの物体側面、中間負レンズの像側面、第1正
レンズの物体側面で互いに打ち消し合わせ、残量
として0.34なる値としている。このように各収差
を良好に補正するために補助レンズとして正、
負、正なる構成を与えるのが良く、更には両凸、
両凹、両凸なる3枚構成とすることにより、補助
レンズ装着状態で絞位置に対してレンズ系が光学
的に対称となるため良好な収差補正状態となるも
のである。絞りはマスターレンズと補助レンズの
間に配するのが良い。 次に、本発明に係るレンズ系を具体的に厚肉化
した一実施例について述べる。第2図は、本発明
に係るレンズ系のレンズ断面を示す図で、第2図
Aはマスターレンズ系のみの場合のレンズ断面
を、第2図Bは補助レンズ系を挿入した場合の
レンズ断面を示す図である。第1面から第9面で
マスターレンズを構成し、第11面から第16面で
補助レンズ系を構成し、R10面は絞り、は像面
である。補助レンズ系を挿入した時、全系の倍
率は1/1.384になり、マスターレンズの焦点距
離138.354が100に縮少する。その時、厚肉系のバ
ツクフオーカスは94.436から25.670に変化する。
下記に示す第2表は第2図Aに、第3表は第2図
Bに対応するデータである。
[Table] As is clear from Table 1 and equations (3), (4), and (5), when increasing the focal length, principal point spacing △, lens spacing
The value of either e′ 1 or back focus S〓 F becomes negative, making it difficult to realize a lens system with a small number of lenses. On the other hand, shortening the focal length using a positive power auxiliary lens can be easily achieved even with a small number of lenses. Furthermore, the master lens system in the examples described below is a combination of a rear aperture Tetsusar and an Ernostar, but it is well known that the various aberrations of this type of medium angle of view photographic lens can be corrected to a fairly high degree. . Based on this assumption, the auxiliary lens is sequentially adjusted to positive,
The reason for configuring it with negative and positive lenses will be explained. First, regarding the spherical aberration that gives axial imaging characteristics, the third-order spherical aberration of the master lens system in the example is a positive value of approximately 0.7, but the value of the entire system does not change significantly even if an auxiliary lens is attached. It is hoped that In the present invention, the large third-order spherical aberration that occurs on the image side surfaces (the 12th and 16th surfaces in the embodiment) of the first and second positive lenses of the auxiliary lens is substantially reduced compared to the object side (13th surface) of the intermediate negative lens. It is possible to generate an equivalent negative spherical aberration so that the value remains almost unchanged as a whole system. The same applies to coma aberration. On the other hand, third-order astigmatism, which is related to image plane characteristics, takes a positive value when only the master lens is used, and it is desirable that the value is reduced by attaching an auxiliary lens. Here, negative third-order aberration coefficients are given from the object side surfaces (11th, 13th, and 15th surfaces) of the first positive lens, intermediate negative lens, and second positive lens, respectively, to obtain a good value for the entire system. It is said that Next, regarding the distortion related to the similarity between the object and the image, the third-order distortion aberration coefficient is a negative value in a system using only the master lens, and when an auxiliary lens is attached, only the absolute value is equal and the sign is reversed. This is desirable. In the example, a third-order distortion aberration coefficient of -0.48 occurs in the system with only the master lens, but these are mutually controlled at the object side of the first positive lens, the image side of the intermediate negative lens, and the object side of the first positive lens. After canceling, the remaining amount is set to a value of 0.34. In order to properly correct each aberration, a positive lens is used as an auxiliary lens.
It is better to give negative and positive configurations, and even biconvex,
By adopting the three-lens configuration, which is biconcave and biconvex, the lens system becomes optically symmetrical with respect to the aperture position when the auxiliary lens is attached, resulting in a good aberration correction state. It is best to place the aperture between the master lens and the auxiliary lens. Next, an example in which the lens system according to the present invention is specifically thickened will be described. Fig. 2 is a diagram showing a lens cross section of the lens system according to the present invention, Fig. 2A is a lens cross section when only the master lens system is used, and Fig. 2B is a lens cross section when an auxiliary lens system is inserted. FIG. The 1st to 9th surfaces constitute a master lens, the 11th to 16th surfaces constitute an auxiliary lens system, the R10 surface is an aperture, and R10 is an image plane. When the auxiliary lens system is inserted, the magnification of the entire system becomes 1/1.384, and the master lens's focal length of 138.354 is reduced to 100. At that time, the thick-walled back focus changes from 94.436 to 25.670.
The second table shown below is data corresponding to FIG. 2A, and the third table is data corresponding to FIG. 2B.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 但し、Riは第i面の曲率半径、diは第i面と第
i+1面の間の軸上空気間隔又は軸上肉厚、νd
は分散、Nはd線に対する屈折率を示す。又、第
3図には、第2図Aに示すレンズ系の諸収差、即
ち球面収差、正弦条件、非点収差、及び歪曲収差
を示す。又、同じく第4図には、第2図Bに示す
レンズ系の諸収差を示す。
[Table] However, Ri is the radius of curvature of the i-th surface, di is the axial air gap or axial wall thickness between the i-th surface and the i+1-th surface, νd
is the dispersion, and N is the refractive index for the d-line. Further, FIG. 3 shows various aberrations of the lens system shown in FIG. 2A, namely spherical aberration, sine condition, astigmatism, and distortion. Similarly, FIG. 4 shows various aberrations of the lens system shown in FIG. 2B.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図A,Bは各々本発明の原理を示す為の
図、第2A,Bは各々、本発明に係るレンズ系の
一実施例を示すレンズ断面図、第3図は第2図A
に示すレンズ系の諸収差図、第4図は第2図Bに
示すレンズ系の諸収差図。 11…マスターレンズ、12…補助レンズ、1
3…像面、S′F,S〓F…バツクフオーカス、e′1
…主点間隔。
1A and 1B are diagrams each showing the principle of the present invention, 2A and 2B are lens sectional views each showing an embodiment of the lens system according to the present invention, and 3 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
FIG. 4 is a diagram of various aberrations of the lens system shown in FIG. 2B, and FIG. 4 is a diagram of various aberrations of the lens system shown in FIG. 11...Master lens, 12...Auxiliary lens, 1
3... Image plane, S' F , S〓 F ... Back focus, e' 1
...principal point spacing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 マスターレンズと像面との間の光路上に抽挿
自在に設けた補助レンズにより、全レンズ系の焦
点距離を遷移させるレンズ系に於いて、 上記マスターレンズと像面との間の距離は、補
助レンズを挿入した時でも又、補助レンズを外し
た場合でも一定であり、且つ以下の条件を満足
し、 Φ=(m−1)/m・△ e′1=1/Φ+△/m−1 但し Φ;マスターレンズのパワー e′1;マスターレンズの像界側主点から補
助レンズの物界側主点までの距離 Φ;補助レンズのパワー △;補助レンズの主点間隔 m;マスターレンズのみのパワーと補助レ
ンズ装着時の全系のパワーとの比 更に補助レンズは正のパワーを有していて、正、
負、正のレンズから成る簡易に焦点距離を遷移す
る機能を有するレンズ系。 2 前記正、負、正のレンズは順に両凸、両凹、
両凸形状を具える特許請求の範囲第1項記載の簡
易に焦点距離を遷移する機能を有するレンズ系。
[Scope of Claims] 1. In a lens system in which the focal length of the entire lens system is shifted by an auxiliary lens that is freely installed on the optical path between the master lens and the image plane, the master lens and the image plane The distance between the 1 = 1/Φ 1 + △/m-1 However, Φ 1 ; Power of the master lens e'1; Distance from the image field side principal point of the master lens to the object world side principal point of the auxiliary lens Φ 2 ; Power of the auxiliary lens Power △; Distance between principal points of auxiliary lens m; Ratio between the power of only the master lens and the power of the entire system when the auxiliary lens is attached.Furthermore, the auxiliary lens has positive power;
A lens system consisting of negative and positive lenses that has the ability to easily change the focal length. 2 The positive, negative, and positive lenses are, in order, biconvex, biconcave,
A lens system having a function of easily changing the focal length according to claim 1, which has a biconvex shape.
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