JP2605372B2 - 有限距離用ズームレンズ - Google Patents

有限距離用ズームレンズ

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JP2605372B2 JP63200725A JP20072588A JP2605372B2 JP 2605372 B2 JP2605372 B2 JP 2605372B2 JP 63200725 A JP63200725 A JP 63200725A JP 20072588 A JP20072588 A JP 20072588A JP 2605372 B2 JP2605372 B2 JP 2605372B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は35mm1眼レフカメラ、スチルビデオカメラ等
に好適な有限距離用ズームレンズに関し、特に物像間距
離を一定に維持しつつ変倍により撮影倍率を変化させ
て、例えばベローズ等と並用して近接撮影を行う際に好
適な有限距離用ズームレンズに関するものである。
(従来の技術) 従来より撮影倍率0.5〜3.0程度の低倍率の近接撮影用
の撮影系としてはガウス型の標準レンズや中間チューブ
やベローズ等を装着した接写専用のマイクロフォトレン
ズ等がある。
ベローズ等を用いた近接撮影用として固定焦点距離の
所謂単一焦点距離の撮影系を用いた場合には、一旦焦点
が合った被写体に対して撮影倍率を変えて再度撮影しよ
うとするときは三脚ごと撮影系全体を移動させたり、又
は撮影レンズとカメラをベローズレール上を移動させた
りして物像間距離を変更して、その後再び焦点合わせを
行うという大変煩わしい操作をしていた。
これに対して可変焦点距離のズームレンズを用いれ
ば、このような操作上の煩わしさは解消される。
物像間距離を一定に維持した状態で用いるズームレン
ズとしては例えば複写機用のズームレンズがある。この
複写機用のズームレンズは等倍撮影を主体としており撮
影倍率範囲は極めて狭い範囲に限定されている。又収差
的には等倍状態では歪曲収差等の諸収差は比較的良好に
補正されているが等倍以外の低倍率側と高倍率側とでは
諸収差が多く発生している。
米国特許第3,905,685号では物体側より順に正、負、
そして正の屈折力の第1,第2,第3群の3つのレンズ群よ
り成り、変倍に際し第1群と第3群を第2群に対して、
対称的に移動させると共にレンズ系全体を移動させたズ
ームレンズを提案している。このズームレンズは第1群
と第3群が正レンズ1枚で構成されている為に変倍に伴
う収差変動が比較的多い。又無限遠換算時のFナンバー
がF5.6と比較的暗く、例えば35mm一眼レフカメラ用とし
てはファインダー用のマット面が暗く、焦点合わせが難
しくなる等の問題点があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は近接撮影の際の操作上の煩わしさの簡素化を
図り、物像間距離を一定に維持した状態で撮影倍率を変
化させて、例えば撮影倍率0.4〜2.5倍の広い撮影倍率範
囲にわたって良好に収差補正を行った高い光学性能を有
したFナンバー4程度の明るい有限距離用ズームレンズ
の提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 物体側より順に正の屈折率の第1群、負の屈折力の第
2群そして正の屈折力の第3群の3つのレンズ群を有
し、該第1群と第3群を該第2群に対し対称的に光軸上
移動させると共に全系を一体的に光軸上移動させて物像
間距離を一定に保ちつつ変倍を行う際、撮影倍率が等倍
のときの全系の焦点距離をF、第i群の焦点距離をFiと
したとき 0.75< F1/F <0.85 …(1) 1.5 <|F2|/F<2.5 , (F2<0) …………(2) なる条件を満足することである。
(実施例) 第1図,第2図は各々本発明の数値実施例1,2のレン
ズ断面図である。
図中Iは正の屈折力の第1群、IIは負の屈折力の第2
群、IIIは正の屈折力の第3群である。
本実施例では第1群と第3群の双方のレンズ群を第2
群に対して矢印の如く対称的に光軸上移動させると共に
全系を一体的に光軸上移動させて物像間距離を一定に維
持した状態で低倍率から高倍率への変倍を行っている。
本実施例では撮影倍率が等倍のとき第1群と第3群は
第2群から最も離れ撮影倍率が等倍から低倍へ、又は高
倍へと変化するにつれて第1群と第3群は第2群に対称
的に近づくようにして変倍を行っている。
そして第1,第2群の屈折力を前述の条件式(1),
(2)を満足するように特定することにより近接撮影時
における諸収差を良好に補正し、広い撮影倍率範囲にわ
たって高い光学性能を得ている。
一般の撮影系における近接撮影では、低倍率から高倍
率になるにつれて球面収差と像面弯曲はアンダーにな
る。又、それにつれて軸上色収差や倍率色収差も悪化
し、更に外向性コマ収差の発生が多くなり、全体的に画
質が大きく低下してくる。
レンズ系を対称型に構成すると原理的には等倍状態に
おいて歪曲収差、倍率色収差そしてコマ収差等を0にす
ることができる。
しかしながらレンズ系を対称型にすると収差補正上の
自由度が損なわれ、等倍を挟んで低倍率側と高倍率側に
おいては諸収差が多く発生し、これらを良好に補正する
のが難しくなってくる。特に撮影倍率が約2倍より大き
くなると球面収差と像面弯曲が負の方向に増大し、又外
向性コマ収差が多く発生し、画面全体の画質を大きく低
下させる原因となってくる。
これに対して本発明においてはレンズ系を所定の屈折
力を有する3つのレンズ群より構成すると共に全体のレ
ンズ構成を積極的に非対称にし、更に前述の如く各レン
ズ群の屈折力を特定し、これにより等倍を挟んだ低倍率
側から高倍率側にかけての広い撮影倍率範囲にわたり良
好なる収差補正を行っている。
次に前述の各条件式について説明する。
条件式(1)は第1群の屈折力に関し、レンズ系全体
の小型化を図りつつ諸収差を良好に補正する為のもので
ある。
条件式(1)の下限値を越えて第1群の屈折力が強く
なりすぎると、所望の撮影倍率を得る為の第2群に対す
る移動量が少なくなりレンズ全長が短くなってくる。し
かしながら変倍に伴う収差変動が大きくなり、特に球面
収差は補正不足となり、又歪曲収差も等倍を境に増大し
てくる。更に組立精度も厳しくなってくる。この他物像
間距離が短くなり、この結果高倍率側での作業距離が短
くなりすぎ、例えば物体を効果的に照明するのが難しく
なってくる。
条件式(1)の上限値を越えて第1群の屈折力が弱く
なりすぎると所望の撮影倍率を得る為の第2群に対する
移動量が増大し、レンズ全長及び前玉レンズ径が共に大
型化してくる。そして低倍側若しくは高倍側でレンズ群
どうしが互いに干渉しやすくなってくるので良くない。
この他、カム環にカム溝を切り、カム環を回転させて
レンズ群を移動させるメカ構成の場合、回転角に対する
レンズ移動量が大きくなり、滑らかに変倍を行うのが難
しくなってくる。
条件式(2)は第2群の屈折力に関し、条件式(1)
と共に全系の屈折力のバランスを良好に維持し、全変倍
範囲にわたり高い光学性能を得るとともにレンズ系全体
の移動量を規制するためのものである。
条件式(2)の下限値を越えて第2群の負の屈折力が
強くなりすぎると所望の撮影倍率を得る為のレンズ系全
体の移動量は少なくなるが、変倍に伴う諸収差の変動が
大きくなってくる。
又、条件式(2)の上限値を越えて第2群の負の屈折
力が弱くなりすぎると変倍に伴うレンズ系全体の移動量
が大きくなり、又物像間距離が小さくなってくる。この
結果、高倍率側で作業距離が短くなりすぎ前述と同様の
問題点が生じてくる。
この他、ベローズと組み合わせて使用する場合、ベロ
ーズがレンズとカメラの間に挿入された分だけバックフ
ォーカスを伸ばさなければならない等の問題点が生じて
くる。
本発明の目的とする有限距離用ズームレンズは以上の
諸条件を満足させることにより達成されるが更に全変倍
範囲にわたり良好なる光学性能を得るには次の諸条件を
満足させるのが良い。
前記第1群は像面側のレンズ面が像面側に凹面を向け
た負の第11レンズ、両レンズ面が凸面の第12レンズを有
しており、前記第3群は両レンズ面が凸面の第31レン
ズ、物体側のレンズ面が物体側に凹面を向けた負レンズ
を有しており、第i群の第j番目のレンズ面の曲率半径
をRi,jとしたとき 0.7 < R1,2/R1,3 <0.9 ………(3) 0.87<|R3,3/R3,2|<0.97, (R3,3<0,R3,2<0) ………(4) なる条件を満足することである。
条件式(3),(4)は第1群と第2群を所定形状の
2つのレンズで構成したときに2つのレンズにより形成
される空気レンズの形状を適切に設定し、主に球面収差
を良好に補正する為のものである。
条件式(3),(4)の下限値を越えると負の屈折力
のレンズ面(R1,2;R3,3)の発散性が強くなりすぎ補正
過剰の球面収差を正の屈折力のレンズ面で補正するのが
難しくなってくる。
逆に条件式(3),(4)の上限値を越えると負の屈
折力のレンズ面の発散性が弱くなりすぎ球面収差が補正
不足傾向となってくるので良くない。
又、本発明において収差補正上好ましくは第2群を物
体側に凸面を向けた正のメニスカス状の第21レンズ、正
レンズと負レンズを貼り合わせた第22レンズ、絞り、負
レンズと正レンズを貼り合わせた第23レンズ、そして像
面側に凸面を向けた正のメニスカス状の第24レンズより
構成するのが良い。
次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例において
Riは物体側より順に第i番目のレンズ面の曲率半径、Di
は物体側より第i番目のレンズ厚及び空気間隔、Niとν
iは各々物体側より順に第i番目のレンズのガラスの屈
折率とアッベ数である。
(発明の効果) 本発明によればレンズ系全体を所定の屈折力の3つの
レンズ群より構成すると共に各レンズ群の屈折力を前述
の如く設定することにより近接撮影時の操作上の煩わし
さがなく物像間距離を一定に維持した状態で、例えば撮
影倍率0.4〜2.5倍程度の範囲内において良好に収差補正
を達成した高い光学性能を有した有限距離用ズームレン
ズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1,第2図は本発明の数値実施例1,2のレンズ断面図、
第3,第4図は本発明の数値実施例1,2の諸収差図であ
る。収差図において(A),(B),(C)は順に撮影
倍率が0.4倍、1倍、2.5倍のときである。 図中I,II,IIIは各々第1,第2,第3群、矢印は変倍の際の
レンズ群の移動方向を示す。ΔMはメリディオナル像
面、ΔSはサジタル像面、dはd線、gはg線、S.Cは
正弦条件である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より順に正の屈折率の第1群、負の
    屈折力の第2群そして正の屈折力の第3群の3つのレン
    ズ群を有し、該第1群と第3群を該第2群に対し対称的
    に光軸上移動させると共に全系を一体的に光軸上移動さ
    せて物像間距離を一定に保ちつつ変倍を行う際、撮影倍
    率が等倍のときの全系の焦点距離をF、第i群の焦点距
    離をFiとしたとき 0.75< F1/F <0.85 1.5 <|F2|/F<2.5 , (F2<0) なる条件を満足することを特徴とする有限距離用ズーム
    レンズ。
  2. 【請求項2】前記第1群は像面側のレンズ面が像面側に
    凹面を向けた負の第11レンズ、両レンズ面が凸面の第12
    レンズを有しており、前記第3群は両レンズ面が凸面の
    第31レンズ、物体側のレンズ面が物体側に凹面を向けた
    負レンズを有しており、第i群の第j番目のレンズ面の
    曲率半径をRi,jとしたとき 0.7 < R1,2/R1,3 <0.9 0.87<|R3,3/R3,2|<0.97, (R3,3<0 ,R3,2<0) なる条件を満足することを特徴とする請求項1記載の有
    限距離用ズームレンズ。
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