JP4472079B2

JP4472079B2 - 中望遠レンズ

Info

Publication number: JP4472079B2
Application number: JP36710999A
Authority: JP
Inventors: 英之菅
Original assignee: マミヤ・デジタル・イメージング株式会社
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001183581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｆナンバー２.８，画角２６°程度で無限遠から撮影倍率０.１５程度の至近距離まで諸収差の変動が少ない中望遠レンズに関する。
【０００２】
従来、この種の中望遠レンズは、ガウスレンズを基本とする構成で、合焦に際しては、全体繰り出し、最後の凸レンズを残して前側全部を繰り出す手法、さらにはその最後の凸レンズまでもフロートさせる手法をとることが普通であった。
【０００３】
しかし、近年は自動焦点すなわちＡＦが主流であることから、フォーカスレンズ群の重量を軽くするために光学系内部の一部のレンズ群を移動させて合焦を行うインナーフォーカス方式あるいはリアフォーカス方式といった合焦方式がとられるようになり、上述の全体繰り出しやそれに準じた合焦方式は少なくなってきている。
【０００４】
すなわち、インナーフォーカス方式では、例えば特開平５−１５７９６４号公報，特開平４−２５５８１３号公報，特開平７−１９９０６６号公報に、リアフォーカス方式では、特開昭６４−７８２０８号公，特開平３−２００９０９号公報にそれぞれ示されたようなものがある。
【０００５】
このうち、特開平５−１５７９６４号公報及び特開平４−２５５８１３号公報で開示されている合焦方式は、正，負，正の３群からなり、負レンズを像側に移動させてフォーカシングを行ういわゆるインナーフォーカス方式であり、合焦レンズ群の重量が軽くできるためＡＦに適した構成である。
【０００６】
しかし、このような構成は、３群とはいえ望遠レンズの基本である正，負の非対称構成にきわめて近く、さらに正レンズ群に挾まれた負の屈折力が強くなりがちであるため、歪曲収差を始めとする諸収差の変動が著しく大きくなり、最短撮影倍率を上げることが困難になる。
【０００７】
また、特開昭６４−７８２０８号公報及び特開平３−２００９０９号公報に開示されている合焦方式は、正，正２群の構成からなり、後群の正レンズを移動させることによってフォーカシングを行ういわゆるリアフォーカス方式であり、前述の正，負，正構成に対して若干合焦群の重量は重くなるものの、対称性が向上して良好な収差補正が可能である。
しかし、フォーカシングにより対称性が失なわれることに起因して、非点収差を始めとする諸収差の変動が問題となり、最短撮影倍率も０．１程度までしか達成できない。
【０００８】
これに対して、特開平７−１９９０６６号公報に開示されている合焦方式は、基本的には前述の正，正２群のリアフォーカス方式と同様であるが、さらにその後方に屈折力の弱い固定正レンズを配することにより、近距離合焦時の非点収差の変動を抑えるようにしているが、これも無限遠から最短撮影倍率０．１程度の近距離の範囲において収差変動を比較的良好に補正し得るにすぎない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のリアフォーカス方式を基本とする合焦方式を、この発明の中望遠レンズに適用した場合には上記の事項と同様の問題が生じる。
図１８の（ａ），（ｂ）は、リアフォーカス方式の構成を簡単なパワー配置で示した光学系の基本構成を示す説明図であり、（ａ）は無限遠合焦時、（ｂ）は近距離合焦時をそれぞれ示している。
【００１０】
この従来のリアフォーカスレンズは、正，正の２群で構成され、後群の正レンズ群を光軸Ａ上に物体側へ移動させることにより無限遠から近距離への合焦を行っている。なお、図１８においてｍは軸上光束の周縁光線、ｐは軸外光束の主光線をそれぞれ示している。
【００１１】
いま、軸外光束の主光線ｐがフォーカスレンズ群である後群と光軸Ａとの交点を通過し、近距離物点に対する軸上光束の周縁光線ｍの前群への入射光線高ｈ１が無限遠合焦時と同じであると仮定すれば、フォーカシングにより軸外光束の主光線ｐの前群への入射光線高ｈ１′が近距離では低くなるため、非点収差の変動が大きくなる。また、対称性が損なわれることから、コマ収差，歪曲収差，倍率の色収差といった諸収差の変動も大きくなりがちである。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、無限遠から撮影倍率０．１５程度の近距離まで諸収差の変動が少ない中望遠レンズを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、正または負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、フォーカシングに際しては、上記第１レンズ群は固定であり、上記第２レンズ群及び上記第３レンズ群は光軸に沿ってそれぞれ異なる速度で移動し、且つ以下の条件式を満足する中望遠レンズを提供するものである。
（１）１.６＜ｆ１／ｆ＜２.２
（２）−０.６３＜ｆ／ｆ２＜０.５３
（３）０.６４＜ｆ３／ｆ＜１.９
（４）０.５＜Ｘ２／Ｘ３＜１
但し、
ｆ：無限遠合焦時の全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｘ２：無限遠から最短撮影距離まで合焦したときの第２レンズ群の移動量
Ｘ３：無限遠から最短撮影距離まで合焦したときの第２レンズ群の移動量
【００１３】
そして、上記の中望遠レンズににおいて、第１レンズ群は、物体側から少なくとも２つの正レンズ成分と１つの負レンズ成分とからなり、上記第２レンズ群は、物体側から正レンズ成分，負レンズ成分及び負レンズ成分と正レンズ成分の接合レンズからなり、上記第３レンズ群は正レンズ成分を有するようにするのが好ましい。
【００１４】
また、上記の中望遠レンズにおいて、以下の条件式を満足することによりさらなる性能の向上を図ることができる。
（５）１.３５＜Ｄ１／Ｄ２＜５.９
但し、
Ｄ１：無限遠合焦状態における第１レンズ群と第１レンズ群との間隔
Ｄ２：無限遠合焦状態における第２レンズ群と第３レンズ群との間隔
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態及び各実施例を図面に基づいて具体的に説明する。図１〜図８は、この発明の実施例１〜８の構成図、図９〜図１６は、実施例１〜８の収差曲線図である。
【００１６】
この発明による中望遠レンズは、例えば図１に示すように、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正または負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とから構成され、フォーカシングに際しては、上記第１レンズ群Ｇ１は固定であり、上記第２レンズ群Ｇ２及び上記第３レンズ群Ｇ３は光軸Ａに沿ってそれぞれ異なる速度で移動する。
【００１７】
そして、ｆを無限遠合焦時の全系の焦点距離、ｆ１，ｆ２をそれぞれ第１，第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２の焦点距離としたとき、
（１）１.６＜ｆ１／ｆ＜２.２
（２）−０.６３＜ｆ／ｆ２＜０.５３
（３）０.６４＜ｆ３／ｆ＜１.９
となるように各群の焦点距離を定める。
【００１８】
また、Ｘ２，Ｘ３をそれぞれ無限遠から最短撮影距離まで合焦したときの第２，第３レンズ群Ｇ２，Ｇ３の移動量としたとき、
（４）０.５＜Ｘ２／Ｘ３＜１
となるように合焦時の第２，第３レンズ群Ｇ２，Ｇ３の移動量を設定する。
【００１９】
そして、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から少なくとも２つの正レンズ成分である第１，第２レンズＬ１，Ｌ２と１つの負レンズ成分である第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から正レンズ成分である第４レンズＬ４と開口絞りＳを挾んで負レンズ成分である第５レンズＬ５と、負レンズ成分である第６レンズＬ６と正レンズ成分である第７レンズＬ７の接合レンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズ成分である第８レンズＬ８を有するようにする。
【００２０】
さらに、Ｄ１，Ｄ２を無限遠状態においてそれぞれ第１，第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２の間隔、第２，第３レンズ群Ｇ２，Ｇ３の間隔としたとき、
（５）１.３５＜Ｄ１／Ｄ２＜５.９
となるような条件式を満たすようにする。
【００２１】
このような構成によれば、光学系全体の対称性が保たれ、コマ収差、歪曲収差，倍率の色収差といった諸収差の変動を少なく抑えることができる。以下、図１７を用いてその理由を説明する。
図１７の（ａ），（ｂ）は、この発明による光学系の基本構成を示す説明図であり、（ａ）は無限遠合焦状態、（ｂ）は近距離合焦状態を示しており、前述の図１８と同様に、ｍを軸上光束の周縁光線、ｐを軸外光束の主光線とする。
【００２２】
ここで、第１レンズ群Ｇ１は全体で正の屈折力を持ち、第２レンズ群Ｇ２は正あるいは負で比較的弱い屈折力を持ち、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力を持っており、合焦に際しては第３レンズ群Ｇ３を第２レンズ群Ｇ２より速い速度で光軸Ｘ上を同方向に移動させるようにする。このとき、変倍に大きく関係するのは第３レンズ群Ｇ３であり、第２レンズ群Ｇ２は光学系全体の対称性を維持させる役割を担っている。
【００２３】
いま、軸外光束の主光線ｐが第２レンズ群Ｇ２と光軸Ａとの交点を通過し、近距離物点に対する軸上光束の周縁光線ｍの第１レンズ群Ｇ１への入射光線高ｈ１が無限遠合焦時の入射光線高ｈ１と同一であると仮定すると、第３レンズ群Ｇ３の移動量に対し第２レンズ群Ｇ２の移動量が小さいため、軸外光束の主光線ｐが第１レンズ群Ｇ１を通過する光線高ｈ１′の変化の割合いを図１８の場合よりも小さくすることができる。
【００２４】
このとき、軸外光束の主光線ｐが第３レンズ群Ｇ３を通過するときの光線高ｈ３′も変化するが、これは第３レンズ群Ｇ３の第２レンズ群Ｇ２に対する相対移動量を適当に設定することにより、光線高の変化を小さく抑えることができる。これにより、軸外光束の主光線ｐが第１，第３レンズ群Ｇ１，Ｇ３を通過するときの光線高ｈ１′，ｈ３′の変動力を小さくし得ることと、近距離合焦時の軸上光束の周縁光線ｍが第３レンズ群Ｇ３を通過する光線高ｈ３が近距離側で大きくなって光線高ｈ１′，ｈ３′の変動分を収差係数上相殺することのため、結果として非点収差の変動を小さくすることが可能になる。
【００２５】
また、第２，第３レンズ群Ｇ２，Ｇ３の移動により、光線高ｈ１′，ｈ３′が異符号であることと、光線高ｈ１′，ｈ３′が合焦によってその絶対値の増減が同一方向の変化をすることから、光学系の対称性が保たれ、コマ収差，歪曲収差及び倍率の色収差等の変動も少なくなる。
【００２６】
次に、条件式（１）〜（５）についてその理由を説明する。
条件式（１）〜（３）は、第１，第２，第３レンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の屈折力を定めたものである。条件式（１）の値が上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が弱くなって全長の増大を招き、下限値を下回ると全長は比較的短くなるものの、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなりすぎて合焦時の球面収差の変動が大きくなる。
【００２７】
条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２の屈折力をできるだけ弱く設定するための条件であり、その値が上下限値を外れると、合焦時に第２レンズ群Ｇ２での軸上光束の周縁光線ｍの光線高の変動が大きくなり、諸収差の変動に大きく影響する。すなわち、条件式（２）の値を正側に外れると、合焦時の球面収差の変動が大きくなり、負側に外れると、所要の最短撮影倍率を達成できなくなる。
【００２８】
条件式（３）の値が上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が弱くなりすぎて所要の最短撮影倍率を得ることができず、下限値を下回ると、逆に第３レンズ群Ｇ３の屈折力が強くなりすぎて全系の対称性が崩れ、合焦時の球面収差，コマ収差，非点収差，像面湾曲，歪曲収差及び倍率の色収差等の諸収差の変動が大きくなる。
【００２９】
条件式（４）は、第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の屈折力を条件式（１）〜（３）のように設定した上で、合焦時の諸収差の変動を少なく抑えるためのものである。その値が上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の移動量が第２レンズ群Ｇ２の移動量より小さくなるため、所要の最短撮影倍率を得る前に第２レンズ群Ｇ２が第１レンズ群Ｇ１と干渉してしまう結果となる。
【００３０】
逆に条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の移動量に対する第２レンズ群Ｇ２の移動量が小さすぎ、特に非点収差を始めとする諸収差の変動を充分に抑え切れなくなる。この条件式（４）は、
０.６＜Ｘ２／Ｘ３＜０.８４
とすることにより、一層の効果を得ることができる。
これらの条件式（１）〜（４）を満足することにより、この発明による中望遠レンズに対して良好な収差補正が可能になる。
【００３１】
なお、上記の中望遠レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１を物体側から少なくとも２枚の正レンズ成分と１枚の負レンズ成分とからなるようにすることにより、光束を収斂させつつ球面収差，コマ収差，非点収差の発生をコントロールすることができる。
【００３２】
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側より正レンズ成分，負レンズ成分，負レンズ成分と正レンズ成分の接合レンズからなるいわゆるテッサータイプとし、合焦時のコマ収差，非点収差等の諸収差の変動を抑えながら、第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３へのリレーを行っている。
【００３３】
さらに、この第２レンズ群Ｇ２より前側、または正レンズ成分と負レンズ成分との間、あるいは負レンズ成分と接合レンズとの間のいずれかに開口絞りＳを配し、第２レンズ群Ｇ２と一体に移動させることにより、合焦時の収差変動の補正効果をより一層引き出すことができる。
なお、第３レンズ群Ｇ３は正レンズ成分を有し、主たる合焦作用を受け持ちながら、軸外光束に対してコマ収差の変動を小さく抑えている。
【００３４】
最後に、条件式（５）は合焦時の各レンズ群間の間隔を適切に設定するためのものであり、その値が上限値を上回ると、第２，第３レンズ群Ｇ２，Ｇ３の間隔が小さくなりすぎて所要の最短撮影倍率を得る前に第２，第３レンズ群Ｇ２，Ｇ３が干渉し、下限値を下回ると、光学系の第１面から最終面までの距離が長くなって無限遠合焦時における周辺光量不足の原因となる。
【００３５】
【実施例】
次に、この発明による中望遠レンズの望ましい各実施例を示す。
なお、以下の実施例において、
ｆ：全系の焦点距離
Ｆｎ：Ｆナンバー
２ω：画角
Ｉ：面番号
をそれぞれ示す。
【００３６】
以下の表１〜表８は、実施例１〜実施例８のパラメータを示すものである。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
【表４】

【００４１】
【表５】

【００４２】
【表６】

【００４３】
【表７】

【００４４】
【表８】

【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明による中望遠レンズは、その請求項１に係る発明は、従来のリアフォーカス方式に比し、合焦の際、諸収差特に非点収差，コマ収差，歪曲収差，倍率の色収差等の変動を少なく抑えることができ、無限遠から撮影倍率０．１５程度の近距離まで良好な性能を得ることができる。
【００４６】
また、請求項２に係る発明によれば、合焦時の収差変動の補正効果をさらに向上させるとともに、軸外光束に対するコマ収差の変動を小さく抑えることが可能になる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、上記の効果に加え、所要の最短撮影倍率を得やすくなり、且つ無限遠合焦時における周辺光量不足を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１の構成図である。
【図２】この発明の実施例２の構成図である。
【図３】この発明の実施例３の構成図である。
【図４】この発明の実施例４の構成図である。
【図５】この発明の実施例５の構成図である。
【図６】この発明の実施例６の構成図である。
【図７】この発明の実施例７の構成図である。
【図８】この発明の実施例８の構成図である。
【図９】この発明の実施例１の収差曲線図である。
【図１０】この発明の実施例２の収差曲線図である。
【図１１】この発明の実施例３の収差曲線図である。
【図１２】この発明の実施例４の収差曲線図である。
【図１３】この発明の実施例５の収差曲線図である。
【図１４】この発明の実施例６の収差曲線図である。
【図１５】この発明の実施例７の収差曲線図である。
【図１６】この発明の実施例８の収差曲線図である。
【図１７】この発明による中望遠レンズの光学系の基本構成を示す説明図である。
【図１８】従来の中望遠レンズの光学系の基本構成を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｇ１〜Ｇ３：第１レンズ群〜第３レンズ群
Ｌ１〜Ｌ９：第１レンズ〜第９レンズ
ｒ１〜ｒ１８：第１面〜第１８面の曲率半径
ｄ１〜ｄ１７：各レンズの面間隔
ｍ：軸上光束の周縁光線
ｐ：軸外光束の主光線
Ｓ：開口絞りＡ：光軸
ω：半画角 ΔＭ：メリジオナル
ΔＳ：サジタル

Claims

物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、正または負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とから構成され、フォーカシングに際しては、上記第１レンズ群は固定であり、上記第２レンズ群及び上記第３レンズ群は光軸に沿ってそれぞれ異なる速度で移動し、且つ以下の条件式を満足することを特徴とする中望遠レンズ。
（１）１.６＜ｆ１／ｆ＜２.２
（２）−０.６３＜ｆ／ｆ２＜０.５３
（３）０.６４＜ｆ３／ｆ＜１.９
（４）０.５＜Ｘ２／Ｘ３＜１
但し、
ｆ：無限遠合焦時の全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｘ２：無限遠から最短撮影距離まで合焦したときの第２レンズ群の移動量
Ｘ３：無限遠から最短撮影距離まで合焦したときの第３レンズ群の移動量
第１レンズ群は物体側から少なくとも２つの正レンズ成分と１つの負レンズ成分とからなり、上記第２レンズ群は、物体側から正レンズ成分，負レンズ成分及び負レンズ成分と正レンズ成分の接合レンズからなり、上記第３レンズ群は正レンズ成分を有することを特徴とする請求項１記載の中望遠レンズ。
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の中望遠レンズ。
（５）１.３５＜Ｄ１／Ｄ２＜５.９
但し、
Ｄ１：無限遠合焦状態における第１レンズ群と第２レンズ群との間隔
Ｄ２：無限遠合焦状態における第２レンズ群と第３レンズ群との間隔