JP3306129B2 - 標準レンズ - Google Patents
標準レンズInfo
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Description
まで性能の良好な標準レンズを提供することにある。
大口径であるが無限遠物点を基準にした又は低倍率を基
準にして設計したものと、口径比に関してはあまり重き
をおかずに比較的倍率が高い有限物点を基準として設計
したものとに大別される。
めに光学性能においては十分とは云えないものが多い。
また後者のレンズ系に属するマクロレンズと称されてい
るレンズ系は、変形ガウスタイプのレンズ系で、このタ
イプの対称性の利点を生かして、近距離物点にフォーカ
シングした時の収差変動を抑えるフローティング方式を
採用して光学性能の向上がはかられている。このような
レンズ系の従来例としては、特開昭60−10015号
公報や特開昭62−195617号公報が知られてい
る。また、フローティング機構の簡素化を考慮した従来
例として特開平1−214812号公報のレンズ系が知
られている。
ンズは、有限物点特に高撮影倍率時に性能が劣化する欠
点を有していた。一方マクロレンズと云われるレンズ系
は、口径比が小であり又無限遠物点から近距離物点まで
の収差変動は抑えられているがサジタル像面とメリディ
オナル像面の隔差や倍率の色収差は残留していた。又対
称型レンズの一つの欠点であるバックフォーカスの確保
が困難であり又、最終レンズの形状によってはミラー禁
止域を満足する事が困難となる等の問題がある。
た性能を有しバックフォーカスを十分確保すると共に最
終レンズをミラー禁止域を確保するのに都合のよい形状
とした標準レンズを提供することを目的とするものであ
る。
えば物体側から順に、正の屈折力の第1レンズ群G
1と、正の屈折力の第2レンズ群G2と負の屈折力の第3
レンズ群G3よりなる。そして第1レンズ群は像側に強
い曲率を有する凹面を向けた負のレンズ成分と正のレン
ズ成分とからなり正の屈折力の前群と、物体側に強い曲
率の凸面を向けた正のレンズ成分と負のレンズ成分とか
らなる後群とからなっている。又第2レンズ群は、物体
側に強い曲率を有する凹面を向けた負のレンズ成分と少
なくとも一つの正のレンズ成分とからなる。更に第3レ
ンズ群は、像側に強い曲率を有する負のレンズ成分と、
像側に凸面を向けた正のレンズ成分とからなっている。
又このレンズ系は、フォーカシング時に、全系を物体側
に相対移動させると共に第1レンズ群と第2レンズ群の
間隔および第2レンズ群と第3レンズ群の間隔のうちの
少なくとも一つを変化させるようにしたものである。
る第1レンズ群と第2レンズ群によって変形ガウスタイ
プを採用して、大口径化し得るようにした。即ち全体の
構成を例えば図1に示すようにした。又第1レンズ群を
前群と後群との二つの群にて構成した。本発明では、サ
ジタル像面の補正と主レンズ系に入射する軸外光束の入
射角を小にして収差補正を容易にするために第1レンズ
群中に負のレンズ成分を配置した。また第1レンズ群の
後群には空気レンズを配置してコマ収差等を良好に補正
するようにした。この場合、画角が狭く口径比もあまり
大にせず、又歪曲収差もある程度の補正にとどめればこ
の後群は通常用いられる接合レンズでもよい。また遠距
離物点から近距離物点までの結像性能が安定しているこ
とは、マクロレンズに限らず重要である。そのために本
発明では、フォーカシング時における光学系の配置と光
学系中の光線の通過状況の変化による収差変動が適切に
抑え得るような構成にしてある。
面の平坦性を維持するためのものであるがバックフォー
カスを確保するためには、物体側に強い曲率の凹面を向
ける形状や、主平面位置が物体側に深く位置するレンズ
構成は一眼レフレックスカメラ用レンズ系としては好ま
しくない。
の前群中で物体側に負レンズを配置すれば全体としての
屈折力を小さくし得る。また、その結果として、負の屈
折力の後群の屈折力も共に小さくなる。従って前群およ
び後群相互で発生する収差量を抑え得る。
においては、比較的に大きい屈折力を有し、従って通常
は、負レンズと少なくとも2枚の正レンズを配置するこ
とにより第1レンズ群で発生する残留収差を打ち消す作
用を負担している。
拡大倍率を有する為に、主レンズ系の屈折力を大きくす
る結果となりレンズ系全長を短くする役割を有してい
る。
うな構成とした。
側に負のレンズ成分を配置しこれに続いて空気レンズを
隔てて正のレンズ成分を配置してある。これによりこの
空気レンズの面で発生する諸収差が符号が逆になり互い
に打ち消し、球面収差をはじめ、コマ収差、歪曲収差な
どの低次収差から高次収差まで良好に補正されるように
している。また第1レンズ群の負の屈折力の後群は、通
常は物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズあるい
は両凸レンズで構成され、空気レンズを隔てて物体側に
強い曲率の面を向けた負のメニスカスレンズもしくは両
凹レンズで構成される。ここの空気レンズの面では、特
にコマ収差、非点収差、歪曲収差などの軸外収差の高次
の収差の発生量が大になり、両面で相互に打ち消し合う
ようになる。
向けた負のレンズ成分と、正のレンズ成分とで構成され
ている。このレンズ群は、正のレンズ成分と負のレンズ
成分とを空気レンズを隔てて配置したダブレットを構成
し、両空気レンズ面が球面収差、コマ収差、非点収差な
どの収差発生面となり、高次収差の発生量は特にコマ収
差が顕著であり、相互に微妙な収差補正をする作用を担
っている。
ズ群と第2レンズ群で発生しかつ残存する収差を補正す
るために像側に強い曲率を有する負のレンズ成分と像側
に凸面を向けた正のレンズ成分とで構成し、両レンズ成
分を空気レンズによって隔てて配置してある。
らみると、3次の収差は、主レンズ群である第1レンズ
群,第2レンズ群での補正過剰の球面収差、コマ収差と
補正不足の非点収差の補正と像面の平坦性を得る役割を
有している。また高次の収差に関しては、第1レンズ
群、第2レンズ群での残留収差を全体のバランスをとる
ように打ち消す作用を有している。
いて、近距離物体へのフォーカシング時に主として球面
収差、非点収差の補正を行なうために、前述のように第
1レンズ群と第2レンズ群の間隔あるいは第2レンズ群
と第3レンズ群との間隔を可変としながら、無限遠位置
を基準としてレンズ系全体を物体側へ移動させる。
第1レンズ群と第2レンズ群との間隔および第2レンズ
群と第3レンズ群との間隔を+0.01mm変化させた時
の球面収差および非点収差の変化量を図13,図14に
示してある。この図からわかるように第1レンズ群と第
2レンズ群の間を広げると球面収差は正の方向に緩やか
に変動し又非点収差は負の方向に変動する。一方第2レ
ンズ群と第3レンズ群の間隔を広げると球面収差は正方
向に非点収差は負の方向に変動する。
を移動させてフォーカシングを行なうと、一般に光束通
過状況の変化および無限遠付近での設計倍率に起因する
収差変動で近距離物点では球面収差ならびに非点収差が
ともに補正不足になる。これが性能劣化の原因であり、
上記のようなレンズ群の間隔の一方もしくは両方をフォ
ーカシング時に変化させることによって収差変動を抑え
ることが出来る。
の間隔の変化に加えて、微妙な調整を行なうために第1
レンズ群の前群と後群の間隔を変化させることが有効で
ある。
群中の各レンズ成分の間の少なくとも一つの間隔を変化
させることによっても補助的な補正効果が得られる。
切にして収差補正を容易にするために、下記の条件
(1),(2),(3)を満足することが望ましい。 (1) 0.01<f2 /f1 <0.3 (2) 0.4<f2 /f<1.2 (3) 1.0<β3 <1.5 ただしfは全系の焦点距離、f1,f2は夫々第1,第2
レンズ群の焦点距離、β3は第3レンズ群の倍率であ
る。
群の屈折力を規定したものである。条件(1)の下限を
越えると第1レンズ群の前群中に負のレンズ成分を配置
した関係で、第1レンズ群全体の屈折力が小になるため
負のレンズ成分の作用が強くなり、全体の収差補正のた
めには好ましくない。或いは、条件(1)の下限を越え
ると第2レンズ群の屈折力が著しく大になり、同様に収
差補正上好ましくない。逆に条件(1)の上限を越える
と、第1レンズ群の屈折力が強くなるため、前群中の負
のレンズ成分の作用が相対的に弱くなり周辺まで安定し
た結像性能が得られず好ましくない。
するものである。この条件の下限を越えると第2レンズ
群の屈折力が大になりかつこれにともなって第3レンズ
群の屈折力が大になり、このレンズ群の収差発生量が増
大し特に非点隔差が大になりレンズ系の良好な性能が得
られなくなる。また条件(2)の下限を越えると条件
(1)の下限をも越えることになることもあり得る。条
件(2)の上限を越えると第2レンズ群の屈折力が小に
なりかつ第3レンズ群が正の屈折力を持つようになる。
その結果、本発明の光学系から逸脱することとなり、同
時に球面収差の補正の面では安定性が得られるが、像面
特性つまりサジタル像面とメリディオナル像面を適正に
し像面の平坦性を得ることが困難になる。
したものである。条件(3)の下限を越えると縮小倍率
になり、本発明の目的に反することになり、上限を越え
ると全体の小型化にとっては望ましいが収差の面でも拡
大倍率になるため収差補正にとって好ましくない。
1 ,d2 ,・・・ は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n
1 ,n2 ,・・・ は各レンズの屈折率、ν1 ,ν2 ,・・・
は各レンズのアッベ数である。
群よりなる。第1レンズ群は負のレンズ成分ではじま
り、最終レンズ群である第3レンズ群は、負レンズと正
レンズとで構成され、正レンズは像側に曲率の強い凸面
を向けている。これによりレリーズ時のミラー通過軌跡
に対し有利な形状である。
2.06の標準レンズであり、非球面を第2レンズ群と
第3レンズ群とに使用して性能の向上を図っている。実
施例1の無限遠時の収差状況は図5に、撮影倍率1/2
倍の時の収差状況は図6に示す通りである。これらから
フォーカシング時の収差変動が十分小さく抑えられてい
ることがわかる。これは、この実施例では、第2レンズ
群と第3レンズ群との間隔および第2レンズ群中のレン
ズ成分間の間隔であるd13をフォーカシング中変化させ
ることによるフローティングの効果によるものである。
と同様にフォーカシング時に第1レンズ群と第2レンズ
群との群間隔と第2レンズ群と第3レンズ群の群間隔を
変化させて、フォーカシング時にフローティングを行な
っている。この実施例の無限遠および倍率1/2の時の
収差状況は夫々図7,図8に示す通りである。
と同様のフローティングを行なっている。この実施例
は、画角46.3°、口径比2.05の標準レンズであ
る。実施例3の無限遠および倍率1/2の時の収差状況
は、図9,図10に示す通りである。
39.05°、口径比2.55の標準レンズである。画
角が狭く収差補正が容易であるので、第2レンズ群に1
面設けたのみである。又フォーカシング時の可変群間隔
は、第2レンズ群と第3レンズ群のみである。この実施
例の無限遠および倍率1/2での収差状況は図11,図
12に示す通りで、非点収差の変動は残留するが、これ
は実用上問題ではない。又球面収差に影響の少ない第2
レンズ群と第3レンズ群との間隔を変化させることによ
り非点収差の変動は抑えられる。
フォーカシングした時、(B)は倍率−1/2の時のも
のである。
の形状は、光軸方向をx軸、光軸に直角な方向をy軸と
した時次の式で表わされる。
の曲率半径)、E,F,G,H,・・・は非球面係数で
ある。
ングの採用によって無限遠物点より近距離まで安定した
光学性能が得られ又ミラー禁止域を確保するのに都合の
よい構成になっている。
線図
図
線図
図
線図
線図
曲線図
線図
化させた時の球面収差の変化量
化させた時の非点収差の変化量
Claims (9)
- 【請求項1】物体側より順に、正の屈折力の第1レンズ
群と、正の屈折力の第2レンズ群と、負の屈折力の第3
レンズ群とよりなり、前記第1レンズ群が正の屈折力の
前群と負の屈折力の後群とよりなり、前記前群が物体側
よりも像側が強い曲率の凹面を有する負のレンズ成分と
正のレンズ成分とからなり、前記後群が像側よりも物体
側が強い曲率の凸面を有する正のレンズ成分と負のレン
ズ成分からなり、前記第2レンズ群が像側よりも物体側
が強い曲率を有する凹面を向けた負のレンズ成分と少な
くとも一つの正のレンズ成分とからなり、前記第3レン
ズ群が物体側よりも像側が強い曲率を有する負のレンズ
成分と像側に凸面を向けた正のレンズ成分からなり、全
系を物体側に相対移動させながら第1レンズ群と第2レ
ンズ群の間隔と第2レンズ群と第3レンズ群の間隔のう
ちの少なくとも一つの間隔を変化させてフォーカシング
を行なう標準レンズ。 - 【請求項2】前記第1レンズ群の前群の負のレンズ成分
と正のレンズ成分の間に空気レンズが配される請求項1
の標準レンズ。 - 【請求項3】前記第1レンズ群の後群の正のレンズ成分
と負のレンズ成分の間に空気レンズが配される請求項1
の標準レンズ。 - 【請求項4】前記第2レンズ群の負のレンズ成分と正の
レンズ成分の間に空気レンズが配される請求項1の標準
レンズ。 - 【請求項5】前記第3レンズ群の負のレンズ成分と正の
レンズ成分の間に空気レンズが配される請求項1の標準
レンズ。 - 【請求項6】下記の条件(1),(2),(3)を満足
する請求項1の標準レンズ。 (1) 0.01<f2 /f1 <0.3 (2) 0.4<f2 /f<1.2 (3) 1.0<β3 <1.5 ただしfは全系の焦点距離、f1,f2は夫々第1,第2
レンズ群の焦点距離、β3は第3レンズ群の倍率であ
る。 - 【請求項7】フォーカシング時に前記第2レンズ群中の
各レンズ成分の間の少なくとも一つの間隔と、前記第2
レンズ群と前記第3レンズ群との間隔を変化させる請求
項1の標準レンズ。 - 【請求項8】フォーカシング時に前記第1レンズ群と前
記第2レンズ群との間隔と、前記第2レンズ群と前記第
3レンズ群との間隔を変化させる請求項1の標準レン
ズ。 - 【請求項9】フォーカシング時の可動群間隔は前記第2
レンズ群と前記第3レンズ群との間隔のみである請求項
1の標準レンズ。
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