JP3689356B2

JP3689356B2 - 中望遠レンズ

Info

Publication number: JP3689356B2
Application number: JP2001245472A
Authority: JP
Inventors: 修二米山
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2021-08-13
Also published as: JP2002139668A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、一眼レフカメラやビデオカメラ等に適する、画角が２４°〜２７゜程度（３５ｍｍ版の写真レンズ換算で焦点距離９０〜１００ｍｍ位）の中望遠レンズに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
画角が２４°〜２７゜程度の中望遠レンズは、例えば、特開昭５９‐４８７２３号公報、特開昭６２‐２４４０１０号公報、特開平５‐２２４１１９号公報等で提案されているが、いずれも非点隔差と色収差の補正が十分とは言えない。中でも、特願平５‐２２４１１９号公報に記載の中望遠レンズは、近距離における性能を向上させるためにフローティング機構を採用しており、機構が複雑になり、コストの増大を招く。また、フローティング機構を採用しているにも拘わらず、近距離における収差変化、特に非点収差の変動が大きい。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、色収差が少なく、非点隔差及び像面湾曲が小さく、無限遠から−１／５倍程度の近距離まで収差の変化が少ない、画角が２４°〜２７゜程度の中望遠レンズを得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明の中望遠レンズは、物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群と、正のパワーの第２レンズ群とからなり、第１レンズ群は、物体側から順に、より強い正のパワーを物体側の面に有する正レンズからなる第１‐１レンズ、正のパワーを物体側の面に有する正メニスカスレンズからなる第１‐２レンズ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１‐３レンズ、絞り、物体側に凹面を向けた負レンズからなる第１‐４レンズと正レンズからなる第１‐５レンズとの接合レンズ、及び正レンズからなる第１‐６レンズから構成され、第２レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２‐１レンズ、及び正レンズからなる第２‐２レンズとから構成され、フォーカシングに際し、第１レンズ群のみが光軸方向に移動し、次の条件式（１）を満足することを特徴としている。
（１）（ν’₁ _‐ ₁＋ν’₁ _‐ ₂）／２＞１０２
但し、
ν’₁ _‐ ₁：第１‐１レンズのν’、
ν’₁ _‐ ₂：第１‐２レンズのν’、
（ν’＝（ｎ_d−１）／（ｎ_g−ｎ_F））
ｎ_d：各レンズのｄ線に対する屈折率、
ｎ_g：各レンズのｇ線に対する屈折率、
ｎ_F：各レンズのＦ線に対する屈折率、
である。
【０００５】
本発明の中望遠レンズは、次の条件式（２）を満足させることが好ましい。
（２）−１．１０＜ｆ／ｆ₂ _‐ ₁＜−０．０５
但し、
ｆ₂ _‐ ₁：第２‐１レンズの焦点距離、
である。
【０００６】
本発明の中望遠レンズはまた、次の条件式（３）を満足させることが好ましい。
（３）−０．３＜（φ₄＋φ₅）ｆ＜０
但し、
φ₄：第１‐２レンズの像側の面のパワー、
（φ₄＝（１−ｎ₁ _‐ ₂）／ｒ₄）
ｎ₁ _‐ ₂：第１‐２レンズのｄ線に対する屈折率、
φ₅：第１‐３レンズの物体側の面のパワー、
（φ₅＝（ｎ₁ _‐ ₃−１）／ｒ₅）
ｎ₁ _‐ ₃：第１‐３レンズのｄ線に対する屈折率、
である。
【０００７】
本発明の中望遠レンズは、次の条件式（４）を満足させることが好ましい。
（４）０．２＜ｆ／ｆ_1,6＜０．４
但し、
ｆ_1,6：第１‐１レンズから第１‐３レンズまでの合成焦点距離、
である。
【０００８】
本発明の中望遠レンズは、次の条件式（５）を満足させることが好ましい。
（５）０．１５＜（ｒ₇−ｒ₉）／ｆ＜０．４５
但し、
ｒ₇：第１‐４レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₉：第１‐５レンズの像側の面の曲率半径、
である。
【０００９】
本発明の中望遠レンズは、次の条件式（６）を満足させることが好ましい。
（６）−２０＜σ₂ _‐ ₁＜−１
但し、
σ₂ _‐ ₁：第２‐１レンズのシェイプファクタ、
（σ₂ _‐ ₁＝（ｒ₁₃＋ｒ₁₂）／（ｒ₁₃−ｒ₁₂））
ｒ₁₂：第２‐１レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₁₃：第２‐１レンズの像側の面の曲率半径、
である。
【００１０】
【発明の実施形態】
本実施形態の中望遠レンズは、図１、図７、図１３、図１９、図２５の各実施例のレンズ構成図に示すように、物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群と、正のパワーの第２レンズ群とからなる。フォーカシングに際しては、第１レンズ群のみが光軸方向に移動する。第１レンズ群には、全系として画角が２５°程度で、Ｆナンバーが２よりも小さい明るい中望遠レンズを得るため、大口径化に向いたレンズタイプとして知られている変形ガウスタイプを採用している。
【００１１】
この変形ガウスタイプの第１レンズ群の像側には、近距離での収差変化を少なくするために、第１レンズ群の正のパワーより弱い正のパワーを有する第２レンズ群が配置されている。そして、この第２レンズ群を固定し、第１レンズ群のみを繰り出してフォーカシングを行うことにより、機構を複雑にすることなくフローティングの効果をもたせている。特に、第２レンズ群の倍率を僅かに縮小倍率（例えば０．８９〜０．９７程度）に設定して第１レンズ群で発生する収差を縮小させるとともに、第１レンズ群との間隔を変化させることで、第２レンズ群の収差を変化させ、容易にフローティングの効果を生じさせることができる。
【００１２】
第１レンズ群は、各実施例ともに、物体側から順に、正のパワーを物体側の面に有する正レンズからなる第１‐１レンズ、正のパワーを物体側の面に有する正メニスカスレンズからなる第１‐２レンズ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１‐３レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズからなる第１‐４レンズと正レンズからなる第１‐５レンズとの接合レンズ、及び正レンズからなる第１‐６レンズから構成されている。すなわち、第１レンズ群は変形ガウスタイプである
【００１３】
第２レンズ群は、同じく各実施例ともに、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２‐１レンズと、正レンズからなる第２‐２レンズとから構成されている。絞りＳは第１レンズ群の第１‐３レンズと第１‐４レンズの間に固定されている。このように、第２レンズ群を物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２‐１レンズと正レンズからなる第２‐２レンズから構成することにより、特に像面湾曲と非点収差を小さくし、その距離変化も小さくしている。
【００１４】
一般に、画角が２５°程度のレンズを例えば３５ｍｍ版の写真レンズに用いた場合、焦点距離が１００ｍｍ位となり、焦点距離が長くなるのに伴って発生する色収差が大きくなり無視できなくなる。条件式（１）は、この色収差を小さくするための条件である。すなわち、ν’は光のスペクトルのＦ線、ｇ線の分散率を表すもので、このν’を大きく設定するとＣ‐Ｆ線で色消しした後に残る２次スペクトルを小さくすることができる。
条件式（１）の下限を越えると、Ｃ線からｇ線に渡っての色収差を十分に小さくすることが困難になる。
【００１５】
条件式（２）は、第２レンズ群中の負レンズのパワーに関する。この条件式を満足することにより、主にペッツバール和を小さくするいわゆるフィールドフラットナーの役目を果たすことができるとともに、非点収差を小さくすることができる。
条件式（２）の下限を越えてパワーが負に大きくなると、ペッツバール和が小さくなりすぎ像面湾曲がオーバーになってしまう。条件式（２）の上限を越えると負のパワーが小さくなりペッツバールと非点収差の補正の効果が小さくなってしまう。
【００１６】
条件式（３）は、第１‐２レンズと第１‐３レンズの間に形成された空気レンズのパワーに関する。この条件式を満足することで、第１レンズ群内の球面収差を小さくし、コマ収差、非点収差のバランスを保つことができる。
条件式（３）の上限を越えると、空気レンズのパワーが正となり球面収差が負となり補正の効果がなくなる。条件式（３）の下限を越えると、球面収差が負に大きくなるとともに、互いに打ち消し合い適当な値を維持していた物体側の面と像側の面で発生するコマ収差、非点収差の差が大きくなるため、コマ収差と非点収差が発生してしまう。
【００１７】
条件式（４）は、第１‐１レンズから第１‐３レンズまでの合成パワーに関する。
条件式（４）の上限を越えてこの合成パワーが強くなると、各面のパワーも強くなり球面収差やコマ収差が増大し、第１‐４レンズから第１‐６レンズの収差補正の負担が大きくなりすぎる。条件式（４）の下限を越えてこの合成パワーが小さくなると、各面のパワーが弱くなり収差補正上は有利になるがレンズ全長が大きくなってしまう。
【００１８】
条件式（５）は、第１レンズ群中の接合レンズ（第１‐４レンズと第１‐５レンズ）の物体側の面と像側の面の曲率半径の差を規定し、主に球面収差の補正に関する。この接合レンズの物体側の凹面は、条件式（１）、条件式（４）で決定される第１‐１レンズから第１‐３レンズまでで大きく正に発生した球面収差を負に補正する面であり、像側の凸面は逆に正に補正する面である。このバランスが崩れると球面収差が発生する。
条件式（５）の上限を越えると、接合レンズの像側の面の曲率半径は大きくなり、物体側の面の曲率半径は小さくなり、球面収差がオーバーとなる。条件式（５）の下限を越えると、球面収差がアンダーとなる。
【００１９】
条件式（６）は、第２レンズ群中の負レンズ（第２‐１レンズ）の形状に関する。
条件式（６）の上限は、第２‐１レンズに物体側に凸の負メニスカスレンズであることを規定しており、上限を越えると、平凹レンズ、両凹レンズからさらに物体側が凹面のメニスカスレンズになってしまう。その結果、該負レンズは、第１レンズ群で集光した光束中に置かれていて、軸上では物体側の凹面が発散面として働き、正の球面収差が発生するため球面収差が補正過剰となる。また、近距離物体に対して入射高さが変化するため該凹面で発生する球面収差量が変化し、球面収差の近距離変化を生じてしまう。軸外ではコンセントリックに近い形状となるため非点収差の補正の効果が小さくなってしまう。条件式（６）の下限を越えると、物体側の面で負の球面収差を発生してしまい、全系で球面収差が負に大きくなってしまう。また、上限を越えた場合と同様に、近距離変化を生じてしまう。軸外では面への入射角度が大きくなりすぎ、非点収差やコマ収差が発生してしまう。
【００２０】
次に具体的な実施例を示す。諸収差図中、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条件、球面収差で表される色収差図及び倍率色収差図中のｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、Ｗは半画角（゜）、Ｙは像高である。また、表中のＦ_NOはＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、ｆ_B はバックフォーカス、ｍは撮影倍率、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎ_dはｄ線の屈折率、νはアッベ数、ｎ_gはｇ線の屈折率、ｎ_FはＦ線の屈折率を示す。
【００２１】
［実施例１］
図１、図３、図５は、それぞれ実施例１の無限遠（撮影）時、−１／５０倍時、最短撮影距離時におけるレンズ構成を示し、図２、図４、図６はそれぞれ、図１、図３、図５のレンズ構成での諸収差を示す。表１はその数値データである。レンズ構成は上述の通りである。
【００２２】
【表１】

【００２３】
［実施例２］
図７、図９、図１１は、それぞれ実施例２の無限遠（撮影）時、−１／５０倍時、最短撮影距離時におけるレンズ構成を示し、図８、図１０、図１２はそれぞれ、図７、図９、図１１のレンズ構成での諸収差を示す。表２はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。
【００２４】
【表２】

【００２５】
［実施例３］
図１３、図１５、図１７は、それぞれ実施例３の無限遠（撮影）時、−１／５０倍時、最短撮影距離時におけるレンズ構成を示し、図１４、図１６、図１８はそれぞれ、図１３、図１５、図１７のレンズ構成での諸収差を示す。表３はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。
【００２６】
【表３】

【００２７】
［実施例４］
図１９、図２１、図２３は、それぞれ実施例４の無限遠（撮影）時、−１／５０倍時、最短撮影距離時におけるレンズ構成を示し、図２０、図２２、図２４はそれぞれ、図１９、図２１、図２３のレンズ構成での諸収差を示す。表４はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。
【００２８】
【表４】

【００２９】
［実施例５］
図２５、図２７、図２９は、それぞれ実施例５の無限遠（撮影）時、−１／５０倍時、最短撮影距離時におけるレンズ構成を示し、図２６、図２８、図３０はそれぞれ、図２５、図２７、図２９のレンズ構成での諸収差を示す。表５はその数値データである。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。
【００３０】
【表５】

【００３１】
各条件式の各実施形態に対する値を表６に示す。
【表６】

【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、色収差が少なく、非点隔差及び像面湾曲が小さく、無限遠から−１／５倍程度の近距離まで収差の変化が少ない、画角が２４°〜２７゜程度の中望遠レンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による中望遠レンズの実施例１の無限遠撮影時におけるレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】本発明による中望遠レンズの実施例１の撮影倍率−１／５０倍時におけるレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による中望遠レンズの実施例１の最短距離撮影時におけるレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】本発明による中望遠レンズの実施例２の無限遠撮影時におけるレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。
【図９】本発明による中望遠レンズの実施例２の撮影倍率−１／５０倍時におけるレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。
【図１１】本発明による中望遠レンズの実施例２の最短距離撮影時におけるレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ構成の諸収差図である。
【図１３】本発明による中望遠レンズの実施例３の無限遠撮影時におけるレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ構成の諸収差図である。
【図１５】本発明による中望遠レンズの実施例３の撮影倍率−１／５０倍時におけるレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ構成の諸収差図である。
【図１７】本発明による中望遠レンズの実施例３の最短距離撮影時におけるレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ構成の諸収差図である。
【図１９】本発明による中望遠レンズの実施例４の無限遠撮影時におけるレンズ構成図である。
【図２０】図１９のレンズ構成の諸収差図である。
【図２１】本発明による中望遠レンズの実施例４の撮影倍率−１／５０倍時におけるレンズ構成図である。
【図２２】図２１のレンズ構成の諸収差図である。
【図２３】本発明による中望遠レンズの実施例４の最短距離撮影時におけるレンズ構成図である。
【図２４】図２３のレンズ構成の諸収差図である。
【図２５】本発明による中望遠レンズの実施例５の無限遠撮影時におけるレンズ構成図である。
【図２６】図２５のレンズ構成の諸収差図である。
【図２７】本発明による中望遠レンズの実施例５の撮影倍率−１／５０倍時におけるレンズ構成図である。
【図２８】図２７のレンズ構成の諸収差図である。
【図２９】本発明による中望遠レンズの実施例５の最短距離撮影時におけるレンズ構成図である。
【図３０】図２９のレンズ構成の諸収差図である。

Claims

物体側から順に、正のパワーの第１レンズ群と、正のパワーの第２レンズ群とからなり、
第１レンズ群は、物体側から順に、より強い正のパワーを物体側の面に有する正レンズからなる第１‐１レンズ、正のパワーを物体側の面に有する正メニスカスレンズからなる第１‐２レンズ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる第１‐３レンズ、絞り、物体側に凹面を向けた負レンズからなる第１‐４レンズと正レンズからなる第１‐５レンズとの接合レンズ、及び正レンズからなる第１‐６レンズから構成され、
第２レンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズからなる第２‐１レンズ、及び正レンズからなる第２‐２レンズから構成され、
フォーカシングに際し、第１レンズ群のみが光軸方向に移動し、
次の条件式（１）を満足することを特徴とする中望遠レンズ。
（１）（ν’₁ _‐ ₁＋ν’₁ _‐ ₂）／２＞１０２
但し、
ν’₁ _‐ ₁：第１‐１レンズのν’、
ν’₁ _‐ ₂：第１‐２レンズのν’、
（ν’＝（ｎ_d−１）／（ｎ_g−ｎ_F））
ｎ_d：各レンズのｄ線に対する屈折率、
ｎ_g：各レンズのｇ線に対する屈折率、
ｎ_F：各レンズのＦ線に対する屈折率。
請求項１記載の中望遠レンズにおいて、次の条件式（２）を満足する中望遠レンズ。
（２）−１．１０＜ｆ／ｆ₂ _‐ ₁＜−０．０５
但し、
ｆ₂ _‐ ₁：第２‐１レンズの焦点距離。
請求項１または２記載の中望遠レンズにおいて、次の条件式（３）を満足する中望遠レンズ。
（３）−０．３＜（φ₄＋φ₅）ｆ＜０
但し、
φ₄：第１‐２レンズの像側の面のパワー、
（φ₄＝（１−ｎ₁ _‐ ₂）／ｒ₄）
ｎ₁ _‐ ₂：第１‐２レンズのｄ線に対する屈折率、
φ₅：第１‐３レンズの物体側の面のパワー、
（φ₅＝（ｎ₁ _‐ ₃−１）／ｒ₅）
ｎ₁ _‐ ₃：第１‐３レンズのｄ線に対する屈折率。
請求項１ないし３のいずれか１項記載の中望遠レンズにおいて、次の条件式（４）を満足する中望遠レンズ。
（４）０．２＜ｆ／ｆ_1,6＜０．４
但し、
ｆ_1,6：第１‐１レンズから第１‐３レンズまでの合成焦点距離。
請求項１ないし４のいずれか１項記載の中望遠レンズにおいて、次の条件式（５）を満足する中望遠レンズ。
（５）０．１５＜（ｒ₇−ｒ₉）／ｆ＜０．４５
但し、
ｒ₇：第１‐４レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₉：第１‐５レンズの像側の面の曲率半径。
請求項１ないし５のいずれか１項記載の中望遠レンズにおいて、次の条件式（６）を満足する中望遠レンズ。
（６）−２０＜σ₂ _‐ ₁＜−１
但し、
σ₂ _‐ ₁：第２‐１レンズのシェイプファクタ、
（σ₂ _‐ ₁＝（ｒ₁₃＋ｒ₁₂）／（ｒ₁₃−ｒ₁₂））
ｒ₁₂：第２‐１レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₁₃：第２‐１レンズの像側の面の曲率半径。