JPH0812325B2 - レトロフオ−カス型レンズ - Google Patents

レトロフオ−カス型レンズ

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JPH0812325B2
JPH0812325B2 JP61134692A JP13469286A JPH0812325B2 JP H0812325 B2 JPH0812325 B2 JP H0812325B2 JP 61134692 A JP61134692 A JP 61134692A JP 13469286 A JP13469286 A JP 13469286A JP H0812325 B2 JPH0812325 B2 JP H0812325B2
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JP
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focusing
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lens group
infinity
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04Reversed telephoto objectives

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、近距離撮影時における像面弯曲、非点収差
及び球面収差の変化を最小にし、諸収差を良好に補正し
得るレトロフォーカス型レンズの改良に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
一般に写真用広角レンズやテレビカメラ用レンズなど
は、一定の長さ以上のバックフォーカスが要求されるた
めにレトロフォーカス型のレンズ系が使用される。レト
ロフォーカス型のレンズは前群、後群の屈折力配分の非
対称性が強く、全体くり出しによって近距離の被写体に
合焦させた場合収差変動を生じ、レンズ性能が著しく変
化する傾向があって、特に短焦点の広角レンズの場合は
画角が広いだけにその影響するところ極めて大である。
一般に写真レンズは無限遠近傍の物体について収差補
正が行なわれているものであるが、レトロフォーカス型
レンズにおいて全体くり出しによる合焦方式を採った場
合、物体距離による収差変動が大きいので至近距離の物
体においては、後記する実施例についての比較収差図を
示した第6図、第11図、第16図のように像面特性が著し
くくづれるため、近距離撮影において優れた像を得るこ
とはできない。一方レンズの構成を変化させ、至近距離
撮影時の性能に重点を置いて収差補正を行った場合、無
限遠の物体についての結像性能が相対的に劣下すること
になる。この特質は非点収差、像面弯曲の変化が他の収
差の変化に対して大きいため、その均衡がくずれること
に起因するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そのため、例えば特公昭45−39875号公報に見られる
様に全体繰り出しをしつつ一部のレンズ群を移動させて
近距離撮影において収差の劣化を補正する技術が知られ
ている。しかし、全体繰り出し式合焦では超広角レンズ
や焦点距離に比して非常にバックフォーカスの長いレン
ズになると、前群の負の屈折力が大きくなり収差補正が
困難となる為、レンズの枚数も増し、一般に前玉径も大
きくなり、全長や重量も大きくなる。したがって、全体
繰り出しを行いつつ近距離補正をする方式では操作上不
便であり、特に自動合焦機構を組み込んだカメラ用レン
ズ等の場合、可動部が小さく軽く、しかも移動距離が少
い必要があるため、この点でも今までの方式では不便で
あり、しかも近距離性能の補正が不十分であった。
そこで、本発明はこれらの欠点を解決した近距離補正
方式を有するレトロフォーカス型レンズを提供すること
を目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、第1図の原理的構成図に示す如く、負屈折
力を持つ前群G1と正屈折力を持つ後群G2とから成るレト
ロフォーカス型広角レンズにおいて、像側に位置する後
群G2中に合焦用レンズ群GFと該合焦用レンズ群GFに隣接
して配置されて該合焦用レンズ群GFの屈折力よりも小さ
な屈折力を持つ補正用レンズ群GCとを設けたものであ
り、無限遠から近距離の物体に対して合焦する際に前記
合焦用レンズ群と前記補正用レンズ群との間隔が広がる
ようにそれぞれ光軸上を移動する構成としたものであ
る。
そして、合焦用レンズ群GFの最も物体側レンズ面に入
射する軸上無限遠物点からの近軸光線が光軸と成す角度
をα、前記補正用レンズ群GCの最も物体側のレンズ面
に入射する軸上無限遠物点からの近軸光線が光軸と成す
角度をαとし、前記合焦用レンズ群GFの焦点距離を
fF、前記合焦用レンズ群GFの無限遠から所定の近距離物
体への合焦のための移動量をx、前記補正用レンズ群GC
の焦点距離をfC、前記補正用レンズ群GCの無限遠から所
定の近距離物体への合焦のための移動量をyとすると
き、 −1.0≦α≦1.0 (1) −1.0≦α≦1.0 (2) の条件を満足するものである。
ここで、合焦用レンズ群GFと補正用レンズ群GCとは、
合焦の際に移動するレンズ群のうちその屈折力(焦点距
離の逆数)が大きい方を合焦群とし、屈折力の小さい方
の補正群とする。また、合焦用レンズ群GFと補正用レン
ズ群GCとの位置関係は逆転する場合があり、各レンズ群
の焦点距離は正の値に限らず、負になる場合もあり得
る。
そして、各レンズ群の最も物体側レンズ面に入射する
軸上無限遠物点からの近軸光線が光軸と成す角度α
びαは、良く知られた光線追跡式 α′=α+hKφ αK+1=α′ hK+1=hK−eK′dK′ ただし、α=NKuK α′=NK′uK′ φ=(NK′−NK)/rK eK′=dK′/NK′ φK:第K面の面屈折力 uK:第K面への近軸入射光線の光軸に対する角度 dK:第K面と第(K+1)面との頂点間隔 NK,NK′:d線に対する屈折率 において、最も物体側の第1面に入射する光線の初期値
α1,h1をα=0,h1=f(レンズ系の合成焦点距離)と
して求められる値である。
尚、上記の近軸追跡式については、例えば、松居吉哉
著「レンズ設計法」(共立出版)の19〜20頁に詳述され
ている。
〔作 用〕
このように、本発明はレトロフォーカス型レンズにお
いて、前方部分を構成する発散性レンズ群の後方に置か
れた収斂性レンズ群内に光束が前記条件式(1)及び
(2)のような軸上無限遠物点からの近軸光線が光軸と
成す角度α及びαを有する適当な空気間隔を2つ設
定し、上記の2つの空気間隔の一方を変化させることに
より合焦させ、もう一方の空気間隔で条件式(3)に定
めた合焦群と補正群との関係にて線形的もしくは非線形
的に移動させることによって、一方のレンズ群の移動に
よる空気間隔の変化によって発生した収差変動をその収
差変動と相反する収差変動を生ずるもう一方のレンズ群
の移動による空気間隔にて近距離収差変動の補正を行う
ことを技術的要点としている。
一般に超広角レンズやバックフォーカスの大きいレト
ロフォーカス型レンズでは、前述の如くレンズ系全体の
移動によって合焦する場合には、非点収差及び像面弯曲
が著しく変動する。ところが本発明による上記の如き構
成においては、まずレンズ系に入射する軸上無限遠物点
からの周辺光線(Rand光線)が光軸に対して平行に近い
レンズ間隔を形成し、その間隔の直後のレンズ成分によ
って合焦する所謂リアフォーカス方式によれば、特に球
面収差の変動を小さく抑えることが可能である。そし
て、Rand光線が光軸に対してほぼ平行となるレンズ間隔
をもう1個所以上形成し、その直後のレンズ成分を前記
の合焦用レンズ群と所定の関係にて移動させることによ
って、上記のリアフォーカスによって生ずる収差変動、
特に像面弯曲と非点収差とを、球面収差を変動させるこ
となしに補正し、近距離における諸収差の変動を良好に
補正することが可能となる。
上記(1)(2)式に規定する如く、|αF|の値及び
|αC|の値が条件を外れて大きくなると、各群の移動に
よる収差変動が著しくなる。そして、一方のレンズ群の
移動による空気間隔の変化によって生ずる収差変動をも
う一方のレンズ群の移動による空気間隔の変化によって
補正しようとしても、合焦による球面収差の変動も大き
くなり、全体として良好な収差バランスを維持すること
が難しくなる。即ち、レトロフォーカス型レンズの後群
においては、収差補正上から大きな空気間隔を設けるこ
とが難しいためレンズ群の移動量に制限がある。従っ
て、パワーの強いレンズ群を移動するか、近軸光線の光
軸に対する角度の大きいレンズ間隔を変化することが必
要となり、合焦群と補正群との移動のバランスが著しく
難しくなり、製造上の許容公差なども厳しくなってしま
う。そして、上記(3)式の条件を外れる場合には、合
焦群と補正群との移動による収差バランスが崩れ、球面
収差と像面弯曲の近距離変動が著しくなり、満足し得る
補正が不可能となる。
〔実施例〕
第2図は、バックフォーカスが長いテレビカメラ用の
レトロフォーカス型広角レンズに本発明を採用した第1
実施例の基本構成を示す図であり、第3図は第1実施例
のレンズ構成を示す光路図である。図示のとおり、後群
中の絞りより像側に補正群GCが位置し、その像側に合焦
群GFが位置しており、絞りは像面に対して固定されてい
る。光路図中には、各レンズ群の機能を分かり易く示す
ために、軸上無限遠物点からの周縁光線及び最大画角の
光線の光路を示した。図中の光線の様子からも分かると
おり、このレンズはカラーテレビ用の三色分解プリズム
を有しているために像側でテレセントリックに構成され
ている。
具体的レンズ構成については、第3図の如く、物体側
から順に、物体側により曲率の強い面を向けた正レンズ
の第1レンズL1、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズの第2レンズL2、正レンズの第3レンズL3、像側に
より曲率の強い面を向けた負レンズの第4レンズL4、負
・正の接合からなる負レンズの第5レンズL5、絞りS、
正レンズの第6レンズL6、負・正の接合からなる第7レ
ンズL7及び第8レンズL8、正レンズの第9レンズL9、物
体側により曲率の強い面を向けた正レンズの第10レンズ
L10、及び三色分解用のプリズムを構成する平行平面プ
リズム体Pとで構成されている。
そして、第7レンズL7から第9レンズL9までが補正群
GCを構成し、第10レンズL10が合焦群GFを構成する。従
って、空気間隔d13とd21とを利用して、合焦群の移動量
に対する補正群の移動量の比としてのリンク定数R(=
y/x)をR=2.86で各群を移動することによって収差補
正を行いつつ収差変動の補正が達成される。
第1実施例において、第1レンズから第5レンズまで
が前群G1としての発散レンズ群を形成し、第6レンズか
ら第10レンズまでが後群G2としての収斂レンズ群を形成
して光束の収斂を行なっている。後群中には6つの空気
間隔が存在するが、合焦を行うにはd21を、収差補正を
行なうにはd13を用いることが最も適当である。リンク
定数においてもR=2.86で線形的に移動させるが、非線
形的に移動してもよい。又、ほぼ平行になる空気間隔を
用いているため、R(=y/x)=1.70〜3.10の間、すな
わち1.70<y/x<3.10であればほぼ満足する補正状態が
えられる。この第1実施例の諸元を下記の表1に示す。
尚、本実施例では、e線(λ=546.1nm)を基準光線
としているため、ν及びα以外の値は全てe線について
の値である。
尚、物体距離とは、最前レンズ面の頂点から物点まで
の距離である。(以下の実施例においても同様) 上記第1実施例の第10レンズL10の像側レンズ面から
像面までの空気換算によるバックフォーカスは60.5と極
めて大きな値である。
上記第1実施例の無限遠における諸収差図を第4図に
示す。倍率−0.1倍の近距離に本発明の合焦方式によっ
て合焦し、空気間隔d13とd21とで、リンク定数R=2.86
にて収差変動を補正した場合の諸収差図を第5図に示
す。比較のために、全体くり出しにより倍率−0.1倍ま
での近距離に合焦した時の諸収差図を第6図に示す。図
示の如く非点収差が大きく発生し、像面がプラスに大き
く弯曲しまうのに対し、本発明の合焦方式によれば、球
面収差をさほど悪化させることなく非点収差を無限遠撮
影状態とほぼ同様の良好な状態に補正できていることが
明らかである。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によればレトロフォーカス型レン
ズの欠点でもあった近距離撮影時の大幅な像面弯曲や非
点収差の変動を小におさえることができるのみならず、
同時に球面収差の変動も極小にすることができる。更に
本発明によれば、合焦の際にレンズ全体を移動する必要
が無く、レンズ系後方の小型なレンズを比較的小さな量
だけ移動することによって合焦がなされるという利点が
ある。特に、自動合焦機構を内蔵したカメラで用いる場
合にも、合焦のために移動するレンズ群がレンズ系の後
方に位置した口径の比較的小さいレンズ群であって重量
も軽く移動量も少いことから、極めて有効である。又、
無限遠物体からの平行光束がレンズ系に入射した時に光
束がほぼ平行となる空気間隔の変化を利用するため、リ
ンク定数Rには比較的幅があり、製造するうえでも大変
利用価値が高いという利点も兼ね備えている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理的構成図、第2図は本発明による
第1実施例の基本構成図、第3図は第1実施例のレンズ
構成を示す光路図、第4図は第1実施例の無限遠に対す
る諸収差図、第5図は第1実施例において本発明によっ
て至近距離に合焦した場合の諸収差図、第6図は第1実
施例において従来の如く全体繰り出しによって至近距離
に合焦した場合の諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 G1:前群 G2:後群 GF:合焦群 GC:補正群

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負屈折力を持つ前群と正屈折力を持つ後群
    とから成るレトロフォーカス型レンズにおいて、 前記後群は合焦用レンズ群と該合焦用レンズ群に隣接し
    て配置されて前記合焦用レンズ群の屈折力よりも小さな
    屈折力を持つ補正用レンズ群とを有し、 無限遠から近距離の物体に対して合焦する際に前記合焦
    用レンズ群と前記補正用レンズ群との間隔が広がるよう
    にそれぞれ光軸上を移動する構成を有し、 前記合焦用レンズ群の最も物体側のレンズ面に入射する
    軸上無限遠物点からの近軸光線が光軸と成す角度を
    α、前記補正用レンズ群の最も物体側のレンズ面に入
    射する軸上無限遠物点からの近軸光線が光軸と成す角度
    をαとし、前記合焦用レンズ群の焦点距離をfF、前記
    合焦用レンズ群の無限遠から所定の近距離物体への合焦
    のための物体側への移動量をx、前記補正用レンズ群の
    焦点距離をfC、前記補正用レンズ群の無限遠から所定の
    近距離物体への合焦のための物体側への移動量をyとす
    るとき、 −1.0≦α≦1.0 −1.0≦α≦1.0 の条件を満足することを特徴とするレトロフォーカス型
    レンズ。
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