JP2005189727A - マクロレンズ - Google Patents

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Abstract

【課題】 コンパクト性、携帯性に優れ、またワイドの焦点距離を持ち、レンズ全長を短くし、コマ収差の悪化を第１レンズ群の焦点距離を最適化することにより防いだマクロレンズを提供すること。
【解決手段】 物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第２レンズ、第３レンズと、像面側に曲率の強い凹面を持つ負レンズである第４レンズと、さらに絞りを有する空気間隔を経て物体側に曲率の強い面を向けた負レンズと正レンズの接合となる第５レンズ及び第６レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた正レンズの第７レンズとからなるレトロフォーカス型の前レンズ群、および、負レンズの第８レンズと正レンズの第９レンズからなる後レンズ群からなり、（１） １．０ ＜｜ Ｆ１ ｜／ Ｆｔ ＜ １．３
（２） ４．０ ＜｜ Ｆｒ ｜／ Ｆｔ ＜ ６．０
ただし、Ｆ１：第１レンズの焦点距離、Ｆｒ：後レンズ群の焦点距離、Ｆｔ：レンズ全系の焦点距離であることを特徴とするマクロレンズ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マクロレンズ、さらに詳しくは、３５mmフィルム用の写真用カメラやビデオカメラ、電子スチルカメラ、放送用カメラ等に好適に使用できるマクロレンズに関する。
一般のカメラ用レンズが、収差補正の基準を無限遠方にとっているのに対して、マクロレンズは、近接距離を基準として収差補正を行っている。しかしながら、マクロレンズといえども、通常撮影に使用される頻度は多く、最近接距離から無限遠まで良好に収差補正がなされたマクロレンズが望まれている。この要望に応えるために、少なくとも２つのレンズ群を合焦のために独立して移動させるフローティング機構を採用している。することにより、等倍撮影まで広範囲な撮影領域が可能なマクロレンズが提供されている（例えば、特許文献１、２参照）。
一方、前レンズ群がレトロフォーカス型であるマクロレンズも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
さらに、焦点距離が短い市販されているマクロレンズとしては、近接距離領域のみ撮影可能で無限遠は撮影できないものがあり、例えば、ミノルタＡＦマクロズーム３Ｘ−４Ｘ Ｆ１．７−２．８、オリンパスズイコー２０ｍｍＦ２である。
特開昭６２−１９５６１７号（全体） 特開昭６３−２４７７１３号（全体） 特開平１−２１４８１２（全体）
３５ｍｍ銀鉛フィルムを使用するカメラ用の写真レンズは、現在３５ｍｍフィルムのイメージサイズだけでなく、ＣＣＤ等のサイズの小さい撮像素子を使うデジタルスチルカメラなどにも利用されている。このために３５ｍｍフィルムと同じ画角を得るためにレンズの焦点距離は短くなってきている。しかし、フローティングを採用しているマクロレンズは、多くの場合ガウスタイプを基にしているために、焦点距離は短くても50mm程度であり、ワイド画角を得る焦点距離にはなっていない。
焦点距離が短いマクロレンズも存在するが、近接領域のみの撮影レンズであり、使用用途が特殊用途に限られ、通常多く使用される無限遠では撮影できない。
特許文献１及び２に開示されたマクロレンズは、フローテイングを採用しているが、レンズの移動量が大きくなるとレンズ全長が増加してしまう問題がある。また、周辺光量を確保するためにレンズ径の増加を招き、コンパクト性、携帯性に不便である問題もある。
また、特許文献１及び２においては、絞りを中心とするレンズの対称性が崩れてガウスレンズの利点が減少することを防ぐために、第２レンズ群のパワーが弱くしてあり、合焦繰り出し量が大きい問題もある。
焦点距離を短くするためには、レトロフォーカス型とすることが一般的であるが、特許文献３に開示されたレトロフォーカス型のマクロレンズにおいては、無限遠から等倍まで広範囲な撮影領域において、特に非点収差の変動を抑えるためにレンズの構成を決定しているため、第３レンズの曲率半径ｒ５、ｒ６はあまり差がなく、レンズの芯取り精度の目安を示すｚ値が小さい。このため、第３レンズの加工精度、偏芯精度がレンズ全系に及ぼす影響が大きい。
発明の目的
本発明は、フローテイングを使用したマクロレンズであって、コンパクト性、携帯性に優れ、またワイドの焦点距離を持ち、無限遠から等倍までの広範囲な撮影距離において光学性能の優れ、第２レンズ群（後レンズ群）のパワーを強くして繰出し量を減らし、レンズ全長を短くし、さらに第２レンズ群のパワーを強くすることにより発生するコマ収差の悪化を第１レンズ群の焦点距離を最適化することにより防いだマクロレンズを提供することを目的とする。
本発明は、 物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第２レンズ、第３レンズと、像面側に曲率の強い凹面を持つ負レンズである第４レンズと、さらに絞りを有する空気間隔を経て物体側に曲率の強い面を向けた負レンズと正レンズの接合となる第５レンズ及び第６レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた正レンズの第７レンズとからなるレトロフォーカス型の前レンズ群、および
負レンズの第８レンズと正レンズの第９レンズからなる後レンズ群からなり、
（１） １．０ ＜｜ Ｆ1 ｜／ Ｆt ＜ １．３
（２） ４．０ ＜｜ Ｆr ｜／ Ｆt ＜ ６．０
ただし、Ｆ1：第１レンズの焦点距離、Ｆr：後レンズ群の焦点距離、Ｆt：レンズ全系の焦点距離であることを特徴とするマクロレンズである。
（作用）
前記条件式（１）は、レトロフォーカスを構成する第１レンズの屈折力を規定する。下限を超えると、光線発散作用が弱くなるためにバックフォーカスを確保することが困難となる。逆に、上限を超えて第１レンズの屈折力が強くなると距離変化に伴う球面収差、コマ収差の変動を良好に抑えることができなくなる。
前記条件式（２）は、レンズの繰り出し量をコントロールするために第２レンズ群の屈折力を規定する。下限を越えると負の屈折力が強くなり、フローティングを採用する繰り出し量は少なくなるためにレンズ全長は減少し、レンズはコンパクトになって携帯性も良好になるが、第２群レンズで発生する歪曲収差の補正が困難となる。またレンズ全系の焦点距離がワイドであるために、周辺像の湾曲を補正することが難しくなる。上限を超えると繰り出し量が多くなり、レンズ全長の増加、また前群レンズ径の増大を招く。
第１レンズの負レンズにより光線を発散させ、焦点距離が短くなってもバックフォーカスが確保する。第１レンズと第２レンズにより近接撮影時における歪曲収差の悪化を補正している。さらに、第３レンズにより絞り位置に対して第４レンズと第５レンズのレンズ形状の対称性が生じさせ、ガウスレンズタイプと同様にコマ収差が十分に補正される。無限遠から近距離へフォーカシングする際に、前記第１群と第２群がその相対的間隔を広げながら共に物体側へ移動する。レンズの移動量を少なくするために、第２群のレンズパワーが強い。第２群のレンズパワーを強くすることによって対称性が崩れることを防ぐために、第１レンズの焦点距離を強くしてコマ収差を補正している。
本発明は、フローテイングを使用したマクロレンズであって、コンパクト性、携帯性に優れ、またワイドの焦点距離を持ち、無限遠から等倍までの広範囲な撮影距離において光学性能の優れ、第２レンズ群（後レンズ群）のパワーを強くして繰出し量を減らし、レンズ全長を短くし、さらに第２レンズ群のパワーを強くすることにより発生するコマ収差の悪化を第１レンズ群の焦点距離を最適化することにより防いだマクロレンズを構成する効果を有する。
以下に本発明の実施形態のマクロレンズを説明する。マクロレンズは、図１に示すように、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズで焦点距離Ｆ1の第１レンズｌ１と、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第２レンズｌ２と、第３レンズｌ３と、像面側に曲率の強い凹面を持つ負レンズである第４レンズｌ４と、さらに絞りを有する空気間隔を経て物体側に曲率の強い面を向けた負レンズと正レンズの接合となる第５レンズｌ５及び第６レンズｌ６と、像面側に曲率の強い面を向けた正レンズの第７レンズとからなるレトロフォーカス型で焦点距離Ｆfの前レンズ群ｌｇｆ、および
負レンズの第８レンズｌ８と、正レンズの第９レンズｌ９からなる焦点距離Ｆrの後レンズ群ｌｇｒからなる。本マクロレンズの光学データは、表１に示すとおりである。

（表１）
Figure 2005189727
第１レンズｌ１の焦点距離Ｆ1は、５３．３４ｍｍであり、後レンズ群ｌｇｒの焦点距離Ｆrは、ー２５０．００ｍｍである。
本マクロレンズの被写体距離、フローテイングのためのレンズ間隔、及びバックフォーカス（ＢＦ）は、表２に示すとおりである。
（表２）
Figure 2005189727
本マクロレンズの無限遠合焦時の球面収差及び正弦条件は、図２に示すとおりである。本マクロレンズの無限遠合焦時の倍率色収差は、図３に示すとおりである。本マクロレンズの無限遠合焦時の非点収差は、図４に示すとおりである。本マクロレンズの無限遠合焦時の歪曲収差は、図５に示すとおりである。
本マクロレンズの等倍結像合焦時の球面収差及び正弦条件は、図６に示すとおりである。本マクロレンズの等倍結像合焦時の倍率色収差は、図７に示すとおりである。本マクロレンズの等倍結像合焦時の非点収差は、図８に示すとおりである。本マクロレンズの等倍結像合焦時の歪曲収差は、図９に示すとおりである。
本発明の実施態様のマクロレンズの光学構成図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの無限遠合焦時の球面収差及び正弦条件の収差図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの無限遠合焦時の倍率色収差の収差図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの無限遠合焦時の非点収差の収差図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの無限遠合焦時の歪曲収差の収差図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの等倍結像合焦時の球面収差及び正弦条件の収差図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの等倍結像合焦時の倍率色収差の収差図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの等倍結像合焦時の非点収差の収差図である。 本発明の実施形態のマクロレンズの等倍結像合焦時の歪曲収差の収差図である。
符号の説明
ｌｔ マクロレンズ
ｌｇｆ 前レンズ群
ｌｇｒ 後レンズ群
ａ 絞り
ｌ１ 第１レンズ
ｌ２ 第２レンズ
ｌ３ 第３レンズ
ｌ４ 第４レンズ
ｌ５ 第５レンズ
ｌ６ 第６レンズ
ｌ７ 第７レンズ
ｌ８ 第８レンズ
ｌ９ 第９レンズ

Claims (1)

  1. 物体側より順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズと、曲率の強い面を物体側に向けた正レンズの第２レンズ、第３レンズと、像面側に曲率の強い凹面を持つ負レンズである第４レンズと、さらに絞りを有する空気間隔を経て物体側に曲率の強い面を向けた負レンズと正レンズの接合となる第５レンズ及び第６レンズと、像面側に曲率の強い面を向けた正レンズの第７レンズとからなるレトロフォーカス型の前レンズ群、および
    負レンズの第８レンズと正レンズの第９レンズからなる後レンズ群からなり、
    （１） １．０ ＜｜ Ｆ1 ｜／ Ｆt ＜ １．３
    （２） ４．０ ＜｜ Ｆr ｜／ Ｆt ＜ ６．０
    ただし、Ｆ1：第１レンズの焦点距離、Ｆr：後レンズ群の焦点距離、Ｆt：レンズ全系の焦点距離であることを特徴とするマクロレンズ。
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