JPH0252244B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は無限遠から極めて至近距離までの物体
を撮影することのできる近距離撮影用レンズ系に
関する。 従来、マイクロレンズまたはマイクロレンズと
呼ばれる近距離撮影用レンズは、種々実用に供さ
れているが、未だ十分なものではなかつた。これ
らのレンズは比較的近距離にある物体に対して最
良の性能が得られるよう設計されているものの撮
影倍率が大きくなるに従つて結像性能が劣化する
ことは避けられなかつた。このため、撮影倍率が
等倍となるような近距離の物体に対して、優れた
結像性能を維持するためには収差補正用の専用ア
タツチメントレンズをレンズ本体に装着しなけれ
ばならなかつた。また従来のもののＦナンバーは
せいぜい3.5程度で常用レンズとしては明るさの
点からいつても物足りないものであつた。 本発明の目的は大口径であつて、しかも無限遠
から極めて近距離の物体までの撮影領域におい
て、常に優れた結像性能を有する近距離撮影用レ
ンズ系を提供することにある。 本発明の近距離撮影用レンズは、正の屈折力を
有する前群と、同じく正の屈折力を有する後群
と、両群の間に設けられた絞りとからなり、無限
遠物体から近距離物体への合焦に際して、両群の
空気間隔を増大させつつ両群を共に物体側へ移動
させるごとく構成されている。 本発明は、いわゆる間隔修正の採用により、正
の２群からなるレンズ系の近距離撮影状態での新
たな収差補正の手法を確立したものである。本発
明では近距離撮影時に両群の空気間隔、即ちいわ
ゆる絞り間隔が大きくなるため、絞りが後群と一
体に設けられる場合には、入射瞳が物体からより
遠く移動レンズ系へ入射する光束の光軸となす角
度が小さくなるので収差補正が容易となる。ま
た、絞りが前群と一体に設けられる場合には、射
出瞳が像から遠ざかり、レンズ系を出射する光束
の角度が小さくなり、この場合でも収差補正が容
易である。このため前後各群の屈折力配分、すな
わち、みかけの明るさの配分の適当にバランスさ
せることにより、複雑なレンズ系とせずに至近距
離時の収差悪化を少くすることができる。絞りを
挾んだ正の屈折力を有する２つのレンズ群からな
るレンズ系としては、ガウス型のものが典型的で
あるが、このようなタイプのレンズ系を大口径比
化するとともに十分長いバツクフオーカスを得よ
うとする場合には、前群の屈折力が後群の屈折力
より著しく弱くなる傾向にある。大口径比化する
場合には各レンズが厚くなり、バツクフオーカス
が短くなつてしまう。このため無限遠物体の撮影
状態で十分なバツクフオーカスを得るためには、
前群の屈折力を弱めなければならない。このこと
は物体から出た光束が前群であまり収斂されない
ことを意味し、物体が近距離にあるほど前群から
の射出光は発散することになる。この光は後群で
受け継がれることとなり、後群の屈折力及び明る
さの増大が要求されるが、諸収差を良好に補正し
得るごとく構成することは非常に難しい。このた
め、従来のこの種の大口径比レンズよりも前群の
屈折力を強め、可能な限り前群の負担を大きくし
ておくことが必要である。このようにすれば至近
距離において後群での収差補正の負担が軽減され
ることとなり、至近距離の場合でも物体から出た
光束を前群で収斂光束になる状態で使用すること
ができる。しかし、前群の屈折力が強くなり過ぎ
ると前群での収差補正が困難になるので、最至近
距離で物体からの光束がわずかながら発散光束と
なつて前群を射出する程度に留めることが望まし
い。 以上のごとき本発明によるレンズ系の特性から
して、以下のような条件を満たすことが望まし
い。 1.6＜f₁／ｆ＜2.4 (1) 1.5＜f₁／f₂＜2.5 (2) ここでｆは全系の合成焦点距離、f₁，f₂はそれ
ぞれ前群と後群の焦点距離を表わす。 (1)式の条件は前群に対する屈折力の適切な配分
を規定するものである。この条件の下限を超える
と、前群の屈折力が強くなりすぎて無限遠撮影状
態においてバツクフオーカスを十分長くすること
が難しくなるとともに、無限遠物体の撮影状態と
至近距離物体の撮影状態での球面収差の変動が著
しくなる。この補正のためには前群を複雑な構成
とせざるを得ない。他方、上限を超えると後群へ
の屈折力の負担が相対的に強くなりすぎるため、
至近距離での球面収差が著しく発生し補正が難し
くなる。後群の屈折力を強めることは前述したご
とく大口径比化するためには有効であるが、至近
距離物体に対しては不利であり、本発明のごとき
高い撮影倍率を得るレンズ系としては上記の範囲
に定めることが望ましい。 (2)式の条件は、前群と後群それぞれの焦点距離
の比、即ち屈折力の配分を定めるもので、(1)式の
条件とともに、明るくしかも至近距離を短くし高
い撮影倍率を得るためのものである。またこの条
件は(1)式の条件とによつて、前後両群の間隔を規
定するものである。下限を超えると前群の屈折力
が強くなりすぎて前群の諸収差量が増大する。こ
の補正のために前群のレンズ枚数を増加し厚レン
ズ化することができるが、前群の像側主点がレン
ズ内部にくい込むため前後両群が最も接近する無
限遠物体の撮影時に両群のレンズが干渉すること
となり、十分な絞り空間を設けることが難しくな
つてしまう。上限を超えると無限遠の撮影状態で
はかなり明るくしても良好に収差補正が可能であ
るが、至近距離の撮影状態では諸収差が発生が著
しく良好な補正を維持できなくなる。 以上のごとき前群と後群とからなる構成におい
て、具体的にいわゆる変形ガウスタイプのレンズ
系を基本構成として採用した。すなわち、第１実
施例の光学系断面図をを示す第１図のごとく、前
群G₁を物体側から順に第１正レンズL₁、物体側
に凸面を向けた正メニスカスレンズL₂、同じく
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL₃と
で構成し、後群G₂を負レンズと正レンズとの貼
合せからなり物体側に凹面を向けたメニスカスレ
ンズL₄と第２の正レンズL₅とで構成した。この
ようなレンズ構成において、絞り間隔を何ら変え
ることなく至近距離物体の撮影を行なう従来の方
式においては、球面収差が補正過剰となり、非点
隔差も大きく像面湾曲が著しくなるとともに、過
大なコマ収差も発生していたのであるが、本発明
により絞り間隔の変化を行なうことにより、これ
らの悪化する収差をきわめて良好に補正すること
ができる。 またこのような構成は、前群G₁と後群G₂それ
ぞれで色消しの条件を満足しているため、絞り間
隔を変えて各群を大巾に移動させても色収差によ
る像の劣化が少ない。このため、比較的簡単な構
成によつて極めて近距離の物体に対してまで十分
良好に諸収差を補正することができる。ここで、
前群を構成する各レンズの平均屈折率N₁を 1.68＜N₁＜1.78 (3) とし、さらに最も物体側に位置する第１正レンズ
L₁について、物体側の面と像側の面の曲率半径
をそれぞれr₁，r₂とするとき 0.7＜r₂＋r₁／r₂−r₁＜0.97 (4) とすることが望ましい。 (3)式の条件の下限を超えて前群の屈折力が小さ
くなると、(1)式及び(2)式で定められる前群として
の屈折力を負担するために各レンズ面の曲率が強
くなり、諸収差、特に高次の球面収差の発生が著
しくなり、至近距離での補正が難しくなる。一方
この条件の上限を超えると、前群内での色消しを
行なうために負レンズの屈折率が高くなる傾向を
生じ、ペツツバール和が正に過大となり、像面湾
曲の増大をもたらす。また(4)式の条件は、最至近
距離における高次の球面収差を良好に補正するた
めのものであり、またレンズ系を大口径比にする
ほど至近距離で著しく発生する負の歪曲収差を補
正するためのものである。上記の構成による本レ
ンズ系では、より近距離の物体に対して、絞り間
隔を大きくすることによつて非点隔差を小さく抑
え、像面の平坦性を保つことは可能であるが、こ
れに反して負の歪曲収差が著しくなる傾向にあ
る。このため無限遠物体に対してある程度正の歪
曲収差を許容することが望ましく、歪曲収差の補
正に最も大きな役割を持つ第１正レンズL₁の形
状を(4)式のごとくいわゆるシエイプフアクターに
よつて定めたものである。この条件の下限を超え
るとコマ収差の発生が大きくなり、上限を超える
と負の歪曲収差が増大し、他の成分により良好に
補正することが難しくなる。 以下、本発明による近距離撮影用レンズ系の実
施例について説明する。 第１図に示した実施例は前述したごときいわゆ
る変形ガウスタイプを基本としメニスカスレンズ
L₂と負メニスカスレンズL₃との間に比較的弱い
屈折力を有し物体側に凸面を向けた正メニスカス
レンズL₂₃を設けたもので、前記４つの条件を全
て満足するごとく構成されている。第１図ａは本
実施例の無限遠物体撮影時の状態であり、最至近
距離物体撮影時の状態を第１図ｂに示した。ここ
では、絞りを後群と一体に移動するごとく構成し
ている。本実施例の諸元を表土に示し、諸収差図
を第２図に示した。第２図ａは物体距離（レンズ
系の最前レンズ面から物体までの距離）d₀＝∞の
場合、第２図ｂは物体距離d₀＝＋209.438β＝−
0.7143のそれぞれの状態を示す。Ｆナンバー2.0
を大口径比でありながら最至近距離でも諸収差が
良好に補正されていることが分る。

【表】 以上のごとく、本発明によれば、補助的なレン
ズを何ら付加することなく、しかも構成の簡単な
レンズでありながら、大口径比で極めて近距離の
物体撮影に際しても良好な収差補正状態を維持す
るレンズ系が達成された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の光学系断面図でａは
物体距離d₀＝∞、ｂはd₀＝209.438、β＝−0.7143
のそれぞれの状態である。第２図は第１図の諸収
差図でａはd₀＝∞、ｂはβ＝−0.7143、d₀＝
209.438の場合の諸収差を示す。 〔主要部分の符号の説明〕、（L₁……第１正レ
ンズ、L₂……正メニスカスレンズ、L₃……負メ
ニスカスレンズ）前群（G₁）、（L₄……メニスカ
スレンズ、L₅……第２正レンズ）後群（G₂）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体側から順に、両凸正レンズ、物体側に凸
   面を向けた正メニスカスレンズ、物体側に凸面を
   向けた負メニスカスレンズを有し合成で正の屈折
   力を有する前群と、物体側から順に、物体側に凹
   面を向けたメニスカスレンズ、正レンズを有し合
   成で同じく正の屈折力を有する後群と、前記両群
   の間に設けられた絞りとを有し、前記絞りが配置
   された両群間の空気間隔を増大させつつ該両群を
   共に物体側に移動することによつて無限遠から近
   距離物体への合焦を可能とし、無限遠合焦状態に
   おける全系の合成焦点距離をｆ、前記前群の焦点
   距離をf₁、前記後群の焦点距離をf₂とするとき、 1.6＜f₁／ｆ＜2.4 (1) 1.5＜f₁／f₂＜2.5 (2) の各条件を満足することを特徴とする近距離撮影
   用レンズ系。 ２ 絞りは、前群及び後群の一方と一体的に光軸
   上を移動可能に構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の近距離撮影用レンズ
   系。 ３ 前群を構成するレンズの平均屈折率N₁につ
   いて、 1.68＜N₁＜1.78 (3) の条件を満足することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の近距離撮影用レンズ系。 ４ 前群中の最も物体側に位置する正レンズの物
   体側の面の曲率半径及び像側の面の曲率半径を、
   それぞれr₁，r₂とするとき、 0.7＜r₂＋r₁／r₂−r₁＜0.97 (4) の条件を満足することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の近距離撮影用レンズ系。