JPH0318162B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は反射屈折型望遠レンズ、特に近距離収
差変動の少ない合焦方式を採用したものに関す
る。 35mm判カメラ用レンズとして焦点距離が250mm
以上の望遠レンズをコンパクト化する場合、しば
しば反射屈折型レンズ系が採用される。反射屈折
型レンズ系を用いることにより、望遠比（焦点距
離に対する最前レンズ面から像面までの距離の
比）が0.3以下の小型なレンズが実現でき、操作
上大変有利であり、更に収差的には、色収差が発
生しにくいという利点がある。このような反射屈
折型レンズ系に於ける合焦方式としては、従来
全体くり出し方式、２つの反射面の間隔を変え
る方式、２つの反射面の間隔を一定に保ちつつ
後方レンズ群との間隔を変える方式等が知られて
いる。 具体的には、例えば特開昭50−151143号公報に
開示されているごとく、反射屈折型レンズは、大
きく分けて光の進行方向より順次、前群屈折系
K₁、第１反射系R₁、第２反射系R₂、後群屈折系
K₂の４つの部分より構成される。第１図に特開
昭50−151143号公報に記載された反射屈折型レン
ズの構成及び軸上無限遠物点からの光線を示し
た。ここで、前記の全体くり出し式合焦方式と
はK₁＋R₁＋R₂＋K₂全系を物体側へ移動させて合
焦を行なう方式であり、の反射面間隔を変える
方式とはR₂又はR₂＋K₁に対してR₁又はR₁＋K₂を
移動させて合焦を行なう方式であり、の方式と
は上記公報に開示された発明であり、K₁＋R₁＋
R₂とK₂の間隔を変化させて合焦を行なう方式で
ある。 次に以上のような従来知られている反射屈折レ
ンズの合焦方式について概観してみる。の全体
くり出し式合焦方式は、被写体が無限遠位置より
近距離へくるとその焦点位置はレンズ後方へ伸び
ていくが、単純にその増加分だけ、レンズ系全体
を物体側にくり出して、その像面位置をフイルム
面上へもつてゆくもので、反射屈折型レンズに限
らず一般の写真用レンズでは最もひろく使われて
いるものである。このくり出し量をx′とすると、
x′は近似的に x′≒f²／（Ｒ−2f） …(a) 但し、 ｆ：レンズの焦点距離 Ｒ：被写体とフイルム面間距離 で表わされる。反射屈折型レンズでは焦点距離ｆ
の長いものがほとんどであり、このくり出し量
は、焦点距離が長くなればなる程極めて大きな量
となつていくので、機械的にも長大な繰り出し機
構を必要とし複雑な機械構造が要求される。又近
距離物体に合焦した際の全長の変化も極めて大き
くなり、レンズの保持バランスも変化し、操作性
の上からも、レンズのコンパクト化の面からも不
利であることは明らかである。次にの反射面間
隔を変える方式については、反射屈折レンズで
は、最も多く採用されている方式である。R₁又
はR₁＋K₂、及びR₂又はR₂＋K₁は大変強いパワー
を持つているので、合焦の際のくり出し量は、極
めて少なくて済む。しかし次の点で問題が残る。
先ず、全体くり出しの場合でもそうであるが、径
の大きなレンズ群を動かすことになるので、移動
機構が大きくなり、操作性の面からも好ましくな
い。更に製作上の問題も有する。この方法だと、
最も高精度を要求される反射面を動かすことにな
るので、反射面に偏心が生じ、光学性能が、大き
く劣化してしまう可能性が高い。このの方法を
採用する場合、この反射面の偏心精度を確保する
ために、金物部品の精度、硝子部品の精度を相当
に厳しくせねばならず、加工上も製作コスト上も
好ましくない。加えてパワーの強い群を動かす場
合、それ自体で収差の変動が起る。焦点距離の長
いレンズでは、無限遠に近い状態で最良となるよ
うに収差の補正がなされるが、強いパワーをもつ
た群で合焦する時には、この関係が少しの移動で
大巾にくずれる。従つて、近距離の収差変動、特
に球面収差の変動はある程度は避け得ない。最後
に上記特開昭50−151143号公報に開示されている
K₁＋R₁＋R₂とK₂の間隔を変える方式であるが、
これは、被写体距離の変化による、K₁＋R₁＋R₂
の焦点位置の変化分だけK₁＋R₁＋R₂をくり出し
て合焦するものである。この方法は、反射面を相
対的に移動させずに済むので、の場合より有利
であるが、移動群K₁＋R₁＋R₂の持つ焦点距離は、
上記公報に記載された実施例に見られる如く、
高々ｆ／1.37程度である。これはの全体くり出
し式と比較すれば撮影至近距離を10fとしてくり
出し量は1/4程度になる。しかも実際には、形状
の大きな移動群K₁＋R₁＋R₂の方を固定し、K₂＋
カメラボデイー本体を一体としてくり下げて合焦
を行なうので、フアインダーをのぞきながらの合
焦作業では、大変都合が悪い。 本発明は以上述べた諸欠点を解決し、撮影最至
近距離を短縮し、しかも合焦移動群の形状も合焦
移動量を大変小さく、近距離性能の劣化も大変少
ない、コンパクトで高性能な反射屈折型望遠レン
ズを提供することを目的とする。 本発明による反射屈折型望遠レンズは、光線の
進行方向より順次、凹面鏡と凸面鏡とを含む収斂
性の第１レンズ群G₁、発散性第２レンズ群G₂、
収斂性第３レンズ群G₃の３つの群より構成し、
無限遠合焦状態で第１レンズ群G₁と第２レンズ
群G₂とで、ほぼアフオーカル系を形成し、より
近距離の被写体へ合焦する際、第２レンズ群G₂
を像側へ移動させるものである。そして第１収斂
群G₁と第２発散群G₂とでほぼアフオーカル系を
形成するという条件から、 ｆ＝f₁・（f₃／−f₂） …(b) 但し、 f₁：第１レンズ群G₁の焦点距離 f₂：第２レンズ群G₂の焦点距離 f₃：第３レンズ群G₃の焦点距離 ｆ：全系の焦点距離 が導かれ、各群はこの関係式を満たさねばならな
い。 すなわち、本発明は収斂、発散、収斂の３群構
成からなり、２つの収斂群間の発散群の移動によ
り合焦を行なうという点で、基本的には特許第
1050813号と同一であり、これを反射屈折型レン
ズ系に応用したものである。しかしながら上記の
特許の実施例は屈折系のみからなる望遠レンズで
あるのに対し、本発明では第１レンズ群を反射屈
折系で構成するために各群の構成は全く異なり、
本発明の反射屈折型望遠レンズとしては各群への
パワー配置について以下の条件を満足しなければ
ならない。 (1)0.07f₁＜｜f₂｜＜0.15f₁ (2)0.20f＜f₁＜0.50f ここで、f₁，f₂は第１レンズ群G₁及び第２レン
ズ群G₂の焦点距離をそれぞれ表わし、ｆは全系
の焦点距離を表わす。なお、以下において、第ｉ
レンズ群を第ｉ群と称する。 このような本発明による反射屈折型望遠レンズ
の構成においては、後記する実施例で具体的に示
されるとおり、所定の近距離物体に合焦するため
の第２群の移動量は、従来の合焦方式による場合
よりも小さくすることができる。また、合焦のた
めの可動群としての第２群は、大きな口径のレン
ズ及び反射面を有する第１群に比べてかなり小さ
いレンズ系であるから、この第２群を動かす為の
力も僅で済み、機械的構造も簡単にすることがで
きる。そして、第１群G₁と第３群G₃との中間に
位置するレンズ群移動するので、合焦の際のレン
ズ全長の変化が全くなく、比較的小さなレンズ群
のみが移動するためレンズの保持バランスが変化
しない。更に、反射光学系の生命である反射面は
合焦に際し不動であるから合焦による偏心も生ず
ることがなく、光学性能維持の面でも大変都合が
よい。そして、収差的にも近距離収差変動の極め
て少ない反射屈折光学系が実現できる。 以下、上記の条件式の意義を説明する。 条件式(1)は収差構造上の意味だけでなく、機械
構造上の意味をも持つている。反射光学系の可動
群は、機械構造を簡単にする為に、できるだけ像
面側に寄せて配置したい。反射系を構成している
部分の光学系を保持している鏡筒の内側（物体
側）にこの合焦可動群が深く配置されてしまう
と、それを動かす機械構造も複雑にせざるを得な
い。条件式(1)の上限を外れると第１群G₁に対す
る第２群G₂のパワーが小さくなり、前記(b)式を
満たす為に、合焦群を反射鏡筒の内側深く配置せ
ねばならず、機械構造上大変不利になる。そして
レンズ全長も増大する方向でありレンズのコンパ
クト化、操作性からも不利となる。(1)式の下限を
外れると逆に第１群G₁に比べ第２群G₂のパワー
が強くなり、発散群としての第２群G₂で発生す
る高次収差が増大する。特に像画湾曲球面収差に
は高次の曲りが発生し、もはや補正不能となり、
近距離の収差変動も大きく増大してしまう。しか
も第２群G₂の射出する斜光束が光軸となす角が
大きくなりこのため後方レンズ群の口径の増大も
招き、この点からもレンズのコンパクト化、操作
性の面で不利である。そしてペツツバール和も大
きく負になり正方向への像面湾曲と非点隔差も著
しくなる。 条件式(2)は特に球面収差とその近距離変動及び
合焦群としての第２群の移動量に関するものであ
る。上限を外れると全系のパワーに対する第１群
G₁のパワーが弱くなり、合焦の為の第２群G₂の
移動量が増加する。従つて、第２群G₂と第３群
G₃との空気間隔を大きくとらねばならず、光学
系の全長は増大し、第２群G₂で発散された斜光
束を第３群G₃とは光軸より離れた位置で受ける
ことになるので後方のレンズ口径が増大し、光学
系のコンパクト化、操作性の面で著しく不利とな
る。逆に下限を外れると、全系のパワーに対する
第１群G₁のパワーが強くなり、この群としての
明るさが不足する。従つて高次の球面収差の発生
が著しくなり、もはや十分な補正ができなくな
る。又、球面収差の近距離変動が激しく、本発明
の目的を達成し得なくなる。 以上述べたように、条件式(1)、(2)を満足するこ
とにより、コンパクトで、無限遠撮影から至近距
離撮影まで、すぐれた結像性能を有する操作性も
大変よい反射屈折型レンズを得ることが可能であ
る。ここで更に前記条件式で決定される基本的な
パワー配置を有効にする為の各群の具体的レンズ
構成について述べておく。 収斂性の第１群G₁は光線の進行方向より順に
第１屈折成分P₁、第１反射成分Q₁、第２反射成
分Q₂、第２屈折成分P₂の大別して４つの群によ
り構成されている。第一屈折成分P₁は少なくと
も一枚の正レンズを含んで構成され、第１及び第
２反射成分Q₁，Q₂は表面反射鏡を用いる場合や、
屈折面を伴う裏面反射鏡で構成される。第１反射
成分Q₁は光軸を中心として、一部をくり抜いて
使つたり、又は中心部のみ反射面を設けず、透過
面とし、その面を共用としたりして使用する。第
２反射成分Q₂としては、第１屈折成分P₁のレン
ズより像側にレンズを貼り付けて反射面を設けた
り、第１屈折成分P₁より物体側にレンズを貼り
付けて反射面を設け、光路長をかせぐようにする
ことができる。第２屈折成分P₂は通常２〜３枚
のレンズで構成され第１反射成分Q₁の中心部を
第２屈折成分P₂のレンズとして使うこともでき
る。 第２群である発散群G₂は大きく分けて前群
G₂₁、後群G₂₂との２つの部分より構成される。
前群G₁及び後群G₂₂は少なくとも１枚の凹レンズ
を含み、両群の少なくとも一方は貼り合わせレン
ズか又は全体として凹のパワーを持ち凸レンズと
凹レンズが僅かな空気間隔を隔てて相対している
色消しの要素を持つことが望ましい。この第２群
G₂では特に球面収差の色変化の補正をするので、
前群G₂₁に色消し要素を持たせる方が効果的であ
る。この第２群については以下の条件式を満足す
ることが望ましい。 (3) 0.65＜｜f₂₂｜／｜f₂｜＜1.85 (4) υ_a−υ_b＞12 但し、 f₂₂：第２群の後群G₂₂を構成する凹レンズの焦
点距離 υ_a：第２群中の色消レンズエレメントの内凸レ
ンズのアツベ数 υ_b：第２群中の色消レンズエレメントの内凹レ
ンズのアツベ数 条件式(3)はコマ収差と色収差に関するもので、
下限を外れると第２群の後群G₂₂の負レンズのパ
ワーが強くなり、斜光束の内、周辺部に入射する
光線に対する発散作用が強くなり、コマ収差の非
対称成分が増大してしまう。逆に上限を外れると
第２群の前群G₂₁の中の負レンズ成分が相対的に
強くなる為、色消し効果が弱くなり、倍率の色収
差の画角による変動が発生してしまう。条件式(4)
は球面収差の色変化に関するもので、条件式の範
囲外で硝子の選択を行なうと、色消し効果を確保
する為に、色消し面の曲率半径をきつくせねばな
らず、高次の球面収差の色変化が発生してしま
う。 第３群である収斂群G₃は大きく分けて前群G₃₁
と後群G₃₂との２つの部分より構成される。両部
分群とも少なくとも１枚の正レンズと少なくとも
１枚の負レンズを含む２枚以上のレンズで構成さ
れる。後群は負又は正で比較的小さなパワーを持
ち、像面湾曲と倍率の色収差が主に補正される。
前群については第３群中のほとんどのパワーを負
担し、像面湾曲、非点収差の補正が主になされ
る。又次の条件式を満足することが望ましい。 (5) 0.75＜f₃₁／f₃＜1.4 (6) ｜N_p−N_o｜＞0.25 但し、 f₃₁：第３群中前群の焦点距離 N_p：第３群中前群の正レンズのｄ−線に対す
る屈折率 N_o：第３群中前群の負レンズのｄ−線に対す
る屈折率 条件式(5)の上限を外れると第３群中、前群のと
るパワーが弱くなり、第３群で発散した斜光束に
対する収斂作用が弱くなり、後玉径の増大を招
き、かつ第３群としての望遠比も大きくなり、全
長の増大につながり、好ましくない。逆に下限を
外れると前群のパワーは強くなり、第３群として
の望遠比は小さく小型な構成となるが、後群の負
のパワーも増大し、ベツツバール和は負に増大す
る。従つて正の像面湾曲が発生し、非点隔差も増
大する。条件式(6)もペツツバール和に関するもの
で、条件式の範囲外の屈折率の硝子で構成すると
ペツツバール和は負方向に増大しやはり正の像面
湾曲が発生し、非点隔査も増大する。 以下本発明による実施例について説明する。い
ずれの実施例も35mm一限レフカメラ用とし焦点距
離ｆ＝1000mm、Ｆナンバー１１を有している。第
１実施例は第２図のレンズ構成図に示すごとく、
第１群G₁は第１屈折成分P₁としての正レンズ
L₁₁、第１反射成分Q₁としての凹の裏面反射面を
有するメニスカスレンズL₁₂、負レンズと正レン
ズとの貼合わせからなり第２反射部材Q₂として
凸の裏面反射面を有するメニスカスレンズL₁₃か
らなり、メニスカスレンズL₁₃は第２屈折成分P₂
としての機能も兼ねている。第２群G₂は前群G₂₁
としての両凸正レンズと両凹負レンズとが貼合さ
れたメニスカスレンズL₂₁、後群G₂₂としての両凹
負レンズL₂₂からなり、第３群G₃は物体側により
曲率の強い面を向けた正レンズL₃₁と負レンズL₃₂
とからなる前群G₃₁、物体側により曲率の強い面
を向けた正レンズL₃₃と像側に凸面を向けた負メ
ニスカスレンズL₃₄とからなる後群G₃₂で構成され
ている。尚、第２図中には本発明による構成を理
解し易くするために、軸上無限遠物点からの周縁
光線を記入した。この第１実施例では第２反射成
分Q₂及び第２屈折成分P₂としてのメニスカスレ
ンズL₁₃を貼合せとすることによつて第１群G₁と
しての色消しを行ない、第２群G₂では前群に貼
合せレンズL₂₁を設けて第２群としての色消しを
行ない後群に負の単一レンズL₂₂を設け、簡単な
構成とした。また第３群G₃の後群では、物体側
に正レンズL₃₃、像側に負レンズL₃₄を設けること
によりレンズ系後部の口径を小さくできる。 第２実施例は第３図に示すごとく、第１群G₁
及び第３群G₃の構成は第１実施例と同様である
が、第２群G₂の前群を互いに分離された両凸正
レンズL₂₁と両凹負レンズL₂₂とで構成したもので
ある。 第３実施例は第４図に示すごとく、第１群G₁
の第１反射成分Q₁として表面反射部材L₁₂を用い
た。この反射部材L₁₂はレンズ表面に蒸着による
反射面で形成するのみではなく、金属製の反射鏡
で構成することもでき軽量化することが可能であ
る。そして、第１屈折成分P₁としての正メニス
カスレンズL₁₁の物体側に両凹負レンズL₁₃を、像
側に正メニスカスレンズL₁₄をそれぞれ貼合せ、
両凹負レンズL₁₃の物体側の面を反射面として第
２反射成分Q₂を形成している。また、第２屈折
成分として貼合せ正レンズL₁₅及び像側に凸面を
向けたメニスカスレンズL₁₆を加えることにより
第１群G₁としてのより良好な色消し及び諸収差
の補正を達成している。第２群G₂は正レンズ
L₂₁、貼合せ負レンズL₂₂、中心厚がかなり厚い負
レンズL₂₃からなり、各レンズは第１群G₁の第１
反射成分としての反射部材L₁₂の中心開口より像
側に位置しているため、第１群G₁と第２群G₂と
における望遠比が大きくなり全長がやや長くなる
が、第２群を移動させるための構造が簡単であり
製作上は有利である。 第４実施例は第５図のごとく、第１群G₁中の
第２反射成分としてのメニスカスレンズL₁₃の貼
合せ面を除き、第２屈折成分として色消しのため
の貼合せ正メニスカスレンズL₁₄を設けたもので
ある。第２群G₂及び第３群G₃の構成は前記の第
１実施例と同様である。 第５実施例は第６図のごとく、第２群G₂中の
前群G₂₂を正レンズL₂₁と貼合せ負レンズL₂₂とで
構成し、後群G₂₃を貼合せ負レンズL₂₂で構成した
ものであり、これにより高次の球面収差をも良好
に補正されている。第１群G₁及び第２群G₂の構
成は第４実施例と同様である。 第６実施例は第７図のごとく、第２群G₂中の
後群を単一負レンズで構成したものであり、また
第３群G₃の後群G₃₂として、像側に凸面を向けた
負メニスカスレンズL₃₃の後方に正レンズL₃₄を設
けたものである。 第７実施例は第８図のごとく第６実施例とほぼ
同様の構成であるが、各群の屈折力が比較的小さ
くなつており、それだけ全系の形状が大形化する
が収差補正上は有利である。 第８実施例は第９図のごとく、第１群G₁、第
３群G₂の構成は第６図の第５実施例と同様であ
るが、第２群G₂の後群を単一の負レンズで構成
したものである。 次に各実施例の諸元を示す。各表中、面番号は
物体から入射する光線の通る順序を表わし、屈折
率ｎ及びアツベ数υはｄ線（λ＝587.6nm）に対
する値である。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 上記各実施例における前記条件式の対応値を下
表に示す。

【表】

【表】 尚、第１図に示した公知例としての特開昭50−
151143号公報に開示された反射屈折型望遠レンズ
の諸元も併せて掲げておく。

【表】 上記第１〜第８実施例の諸収差図を順に第１０
図〜第１７図に示す。各図の(A)は無限遠物体への
合焦状態であり、(B)は撮影倍率β＝−0.2の至近
距離物体への合焦状態である。またSphは球面収
差、Astは非点収差、Disは歪曲収差を表わす。
そして、第１８図(A)及び(B)には比較のため前記特
開昭50−151143号公報に開示された反射屈折型望
遠レンズの無限遠物体合焦状態及び撮影倍率β＝
−0.2の至近距離物体への合焦状態における諸収
差図を示す。 各収差図から、本発明による反射屈折型望遠レ
ンズは無限遠は勿論、近距離に対しても優れた結
像性能を維持していることが明らかである。特に
第１８図(A)(B)に示した公知例のものとの比較か
ら、本発明による反射屈折型望遠レンズが無限遠
に対しても至近距離に対しても一層優れているこ
とが判る。しかも、無限遠合焦状態から撮影倍率
β＝−0.2の至近距離合焦状態までに必要な合焦
群の移動量は、下表の如く、特開昭50−151143号
公報のものの1/3以下と極めて小さい。

【表】 以上のように、本発明によれば合焦のためには
光学系の中の小さなレンズ群のみをわずかに動か
すだけでよくコンパクトでしかも無限遠から近距
離まで、良好な結像性能を持つた反射屈折型望遠
レンズが実現できる。特に反射屈折レンズ系は、
焦点距離の長い超望遠レンズに採用される場合
が、多いので、本発明は大変有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は特開昭50−151143号公報の反射屈折型
望遠レンズの構成及び軸上無限遠物点からの光線
を示す。第２図は本発明の第１実施例を示すレン
ズ構成図、第３図は第２実施例のレンズ構成図、
第４図は第３実施例のレンズ構成図、第５図は第
４実施例のレンズ構成図、第６図は第５実施例の
レンズ構成図、第７図は第６実施例のレンズ構成
図、第８図は第７実施例のレンズ構成図、第９図
は第８実施例のレンズ構成図、第１０〜第１７図
に第１〜第８実施例の諸収差を示し(A)は無限遠物
体への合焦状態、(B)は撮影倍率β＝−0.2の至近
距離物体への合焦状態、第１８図は特開昭50−
151143号公報に開示された反射屈折型望遠レンズ
の諸収差図で(A)は無限遠物体への合焦状態、(B)は
撮影倍率β＝−0.2の至近距離物体への合焦状態
を示す。 主要部分の符号の説明、G₁……第１群、G₂…
…第２群、G₃……第３群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光線の進行方向より順次、凹面鏡と凸面鏡と
   を含む収斂性第１レンズ群G₁、光軸にそつて移
   動可能な発散性第２レンズ群G₂、収斂性第３レ
   ンズ群G₃の３つのレンズ群を有し、無限遠合焦
   状態では前記第１レンズ群G₁と前記第２レンズ
   群G₂とで、ほぼアフオーカル系が形成され、前
   記第２レンズ群G₂を像側へ移動させることによ
   り、より近距離の物体への合焦が可能であり、以
   下の条件を満足することを特徴とする反射屈折型
   望遠レンズ。 (1) 0.07f₁＜｜f₂｜＜0.15f₁ (2) 0.20f＜f₁＜0.50f 但し、f₁及びf₂はそれぞれ第１レンズ群及び第
   ２レンズ群の焦点距離であり、ｆは全系の焦点距
   離である。