JPH10206729A - 望遠レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無限遠から近距離まで収差を良好に補正し、
合焦による収差変動を少なくする。 【解決手段】 物体側より順に収束性の第１レンズ群Ｇ
１、発散性の第２レンズ群Ｇ２、収束性の第３レンズ群
Ｇ３からなり、第１レンズ群Ｇ１は、物体側より正，
正，負，正の第１，第２，第３，第４レンズＬ１，Ｌ
２，Ｌ３，Ｌ４で構成し、第２レンズ群Ｇ２は、物体側
より両凹負の第５レンズＬ５と両面が物体側に凸のメニ
スカス正の第６レンズＬ６で構成して光軸上を移動する
ことにより合焦し、第３レンズ群Ｇ３は、物体側より正
の第７レンズＬ７と両面が像側に凸のメニスカス負の第
８レンズで構成し、絞りＤに対してコンセントリックな
面を多く配置させることにより、各レンズ群における収
差発生量を小さくし、特に合焦群である第２レンズ群の
移動による収差変動を少なくしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インナフォーカ
スタイプの望遠レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレンズ系内部のレンズ群を光軸
上に移動させて合焦を行うインナフォーカスタイプの望
遠レンズが知られている。このような合焦方式のレンズ
系では、合焦に際してレンズの全長が変化せず、且つ、
レンズの全重量に対して比較的軽量な合焦群を少量だけ
光軸方向に移動させればよいという機構上の長所がある
が、合焦群の移動による収差変動が大きく、これを補正
することが難しいという問題点があった。

【０００３】この種のインナフォーカスタイプの望遠レ
ンズとして、従来例えば特公昭６１−３２６５１号公報
に示されるようなものがある。これは、光学系を物体側
から正，負，負の３群で構成し、第２負レンズ群を光軸
上に移動させて合焦を行うものであるが、もっとも像側
に負レンズ系を配置していることに加えて、画角２ωが
６．３°、広くても８．５°と狹いため、このままの構
成で画角を広げての使用は、歪曲収差を主とした諸収差
が大きく発生することから不可能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような問題点を解
決するために提案された特開昭６１−５１１１７号公報
に記載されている望遠レンズは、物体側から正，負，正
の作用の３群で構成し、そのうち、第３群を３枚のレン
ズで構成することにより、より自由度の高い収差補正を
行って、画角２ωを１７．０°程度にまで広げている。

【０００５】それと同時に、その実施例３において、第
３レンズ群を物体側から両凸の正レンズと両凹の負レン
ズの２枚で構成し、画角２ωを１２．７°程度としたレ
ンズ系も示されているが、移動レンズ群である第２レン
ズ群の有効径が大きく機構上不利となる。また、例えば
焦点距離の７倍程度の近距離に合焦した際、球面収差や
コマ収差の変動が比較的大きくなるとともに、像面の倒
れが球面収差の倒れと合っていないために、画面の中心
から周辺にかけて、鮮鋭な像を得ることができず、最短
撮影距離を焦点距離の７倍程度より短くすることができ
ないという問題点があった。この発明は上記の点に鑑み
てなされたものであり、無限遠から近距離まで収差が良
好に補正され、且つ合焦による収差変動が少ない望遠レ
ンズを提供することを目的とする。

【０００６】

【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、物体側より順に収束性の第１レンズ群、
発散性の第２レンズ群、収束性の第３レンズ群より構成
され、上記第２レンズ群を光軸上像側へ移動させること
によって、より近距離の物体への合焦を行う望遠レンズ
において、上記第１レンズ群は、物体側より順に正，
正，負，正の第１，第２，第３，第４レンズで構成さ
れ、上記第２レンズ群は、物体側より両凹の負の第５レ
ンズと両面が物体側に凸のメニスカス正の第６レンズで
構成され、上記第３レンズ群は、物体側より正の第７レ
ンズと両面が像側に凸のメニスカス負の第８レンズで構
成され、且つ、以下の条件を満足する望遠レンズを提供
するものである。 （１）０．０５＜ｄ１０／ｄ８＜０．７ （２）ｒ１２＞０ 但し、ｄ８：第４レンズと第５レンズとの面間隔 ｄ１０：第５レンズと第６レンズとの面間隔 ｒ１２：第６レンズの像側の面の曲率半径

【０００７】

【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。この発明に
よる望遠レンズは、図１に示すように、物体側より順に
収束性の第１レンズ群Ｇ１、発散性の第２レンズ群Ｇ
２、収束性の第３レンズ群Ｇ３より構成されている。

【０００８】第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に正，
正，負，正の第１，第２，第３，第４のレンズＬ１，Ｌ
２，Ｌ３，Ｌ４で構成され、第２レンズ群Ｇ２は、物体
側より順に両凹の負の第５レンズＬ５と両面が物体側に
凸のメニスカス正の第６レンズＬ６で構成され、第３レ
ンズ群Ｇ３は、物体側より順に正の第７レンズＬ７と両
面が像側に凸のメニスカス負の第８レンズＬ８で構成さ
れ、第２レンズ群Ｇ２を光軸上像側へ移動させることに
より、より近距離の物体の合焦を行うものである。

【０００９】以上のような構成からなる望遠レンズは、
絞りＤに対して比較的コンセントリックな面を多く配置
させることにより、各レンズ群における収差発生量を小
さく抑えるとともに、特に合焦レンズ群である第２レン
ズ群Ｇ２の移動による収差変動を少なくしている。第２
レンズ群Ｇ２は、すでに述べたように、光軸上を像側へ
移動させることにより近距離側への合焦を行う役割を持
ち、比較的軽量なレンズ群を少量移動させるだけで合焦
を行うことが可能になる。

【００１０】しかし、第２レンズ群Ｇ２の屈折率が強く
なりすぎると、合焦のための移動量は小さくできる反
面、収差の変動が大きくなる。また、第２レンズ群Ｇ２
の屈折率が弱くなりすぎると、単位移動量あたりの収差
変動は小さくなるが、所要の最短撮影距離を得るための
移動量が大きくなり、機構上の制約を受けることにな
る。したがって、この実施形態では第２レンズ群Ｇ２の
焦点距離をｆ２、望遠レンズ全系の焦点距離をｆとした
とき、 ０．５５＜｜ｆ２｜／ｆ＜０．８（ｆ２＜０） を満たすようにするのが望ましい。

【００１１】次に、図１において、望遠比、すなわち焦
点距離に対するレンズ全長（レンズ第１面から像面まで
の距離）を一定に保ちながら第２レンズ群Ｇ２を第１レ
ンズ群Ｇ１に近付けていくと第２レンズ群Ｇ２の屈折率
は弱くなり、その結果として第５レンズＬ５と第６レン
ズＬ６の面間隔ｄ１０が広がる。つまり、有効径も含め
て第２レンズ群Ｇ２が大きくなるという機構上の問題
と、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６との面間隔ｄ１０
が広がることにより、第５レンズＬ５から第６レンズＬ
６へ入射する光線の光線高の変化が大きくなり、収差変
動につながることから、ｄ１０／ｄ８は０．７の上限を
越えることはできない。

【００１２】同様に、望遠比を一定に保ちながら第２レ
ンズ群Ｇ２を第１レンズ群Ｇ１から離していくと、第２
レンズ群Ｇ２の屈折力は強くなり、その結果、第５レン
ズＬ５と第６レンズＬ６の面間隔ｄ１０は狹まる。つま
り、第２レンズ群自体は小さくなるとともに合焦のため
の駆動量も小さくできて機構上有利となるが、第２レン
ズ群Ｇ２の屈折力が大きくなることによって、すでに述
べたように合焦の際の収差変動が大きくなるため、ｄ１
０／ｄ８は０．０５の下限を越えることはできない。さ
らに加えると、 ０．１＜ｄ１０／ｄ８＜０．３５ の範囲であれば一層良好な性能を得ることができる。

【００１３】また、合焦レンズ群である第２レンズ群Ｇ
２において、もっとも物体側の第５レンズＬ５の負の屈
折力をもつ有効径の大きい面の曲率半径ｒ９を大きくす
ることは、この面での諸収差の発生の原因となるばかり
でなく、合焦の際の収差変動の原因となる。したがっ
て、第５レンズＬ５の物体側の面の曲率半径ｒ９を小さ
くしてこの面のもつ負の作用を小さくするために、第２
レンズ群Ｇ２全体としての負の作用を、第５レンズＬ５
の負の作用の像側の曲率半径ｒ１０の面及び負の作用の
第６レンズＬ６の像側の曲率半径ｒ１２の面に負担さ
せ、ｒ１２＞０とした。

【００１４】さらに、第５レンズＬ５の物体側の曲率半
径ｒ９の面以外の第２レンズ群Ｇ２の各面を絞りＤに対
してコンセントリックな形状をもたせることにより、各
面での光束主光線の急激な曲がりを極力なくして諸収差
の発生量を少なくするとともに、合焦の際の第２レンズ
群Ｇ２の移動による諸収差の変動、特に球面収差やコマ
収差の変動を小さくした。また、第５レンズＬ５の像側
の面と第６レンズＬ６の物体側の面で収差打消しの関係
にもなっている。

【００１５】以上のような観点から、特にｒ１２＞０の
ように構成することは、第２レンズ群Ｇ２を射出してい
く光線に対して、合焦による射出角度変化を小さくでき
るため、諸収差の変動を少なくすることが可能になる。
加えて、ｒ１２＞０とすることにより、無限遠から近距
離に合焦した際、曲率半径ｒ１２の面を通過する光線の
光線高が低くなるため、この面における負の屈折作用が
弱くなって球面収差がマイナス方向に倒れる結果となる
が、同様の理由で像面もマイナス方向へ倒れ、両者の倒
れが一致して画面の中心から周辺まで均等に鮮鋭な像を
得ることができる。

【００１６】次に、第１レンズ群Ｇ１において、物体側
から順に正，正，負，正の第１，第２，第３，第４レン
ズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４からなるようにすることによ
り、負レンズをもっとも像側に配置する場合のように前
側の正レンズ群からこの負レンズに入射する光線が強い
屈折作用を受けて高次収差やコマ収差等が発生すること
を防止している。

【００１７】この発明の実施形態における第１レンズ群
Ｇ１の焦点距離ｆ１は、全系の焦点距離をｆとしたと
き、 ０．５＜ｆ１／ｆ＜０．７ の範囲内にあることが望ましい。この下限を越えると第
１レンズ群Ｇ１の屈折力が強くなり、望遠比は小さくで
きるが、球面収差やコマ収差が劣化する原因となり、上
限を越えると第１レンズ群Ｇ１の屈折力が小さくなり、
収差補正上は好都合であるが、望遠比が大きくなりレン
ズ全長が長くなる。

【００１８】また、一般に望遠レンズにおいては、図１
に示す第１レンズ群Ｇ１の第２レンズＬ２の像側の曲率
半径ｒ４の面と第３レンズＬ３の物体側の曲率半径ｒ５
の面のように、光線が正レンズから負レンズに入射する
際に、上記両面での高次収差を含めた諸収差の発生量が
大きくなる。したがって、この実施形態では、これらの
曲率半径ｒ４，ｒ５の面を絞りＤに対して比較的コンセ
ントリックな形状にするようにして、これらの面での収
差発生量を小さくするとともに、第１レンズ群Ｇ１全体
としての収差補正作用ももたせている。

【００１９】ここで、第３レンズＬ３の物体側の曲率半
径ｒ５の面の屈折力をφ５、第１レンズ群Ｇ１の焦点距
離をｆ１とすると、 ０．０６＜φ５・ｆ１＜０．２３ とするのがよく、その下限を越えると第１群レンズＧ１
の各面でのコンセントリックな形状が大きく崩れ、第２
レンズＬ２の像側の面から第４レンズＬ４の物体側の面
までの球面収差やコマ収差及び第２レンズＬ２の像側の
面と第３レンズＬ３の物体側の面での非点収差補正上の
バランスも崩れる。また、その上限を越えると第１レン
ズ群Ｇ１における第３レンズＬ３としての負のパワー負
担を第３レンズＬ３の像側の面に大きく依存することに
なるので、この面での諸収差の発生原因となる。

【００２０】なお、第１群レンズＧ１の正の第２レンズ
Ｌ２と第４レンズＬ４にｇ線とｄ線に対する部分分散比
θが１．２２以上１．２４以下で、アッベ数νｄが８０
以上９６以下の異常分散性をもつ光学材料を使用するこ
とにより、２次スペクトルを小さく補正している。同時
にこのような異常分散性の光学材料は、温度変化による
屈折率変化や熱膨張を起こしやすく、且つ軟らかくて傷
が付きやすいので、外気に直接触れることになる物体側
の正の第１レンズＬ１には、温度変化に強く、比較的硬
くて傷の付きにくい光学材料を使用している。

【００２１】第３レンズ群Ｇ３は正の作用をもつため、
通常望遠レンズで問題となる糸巻き型歪曲収差は特に問
題とならないが、像側に負の作用をもつ第８レンズＬ８
を配置することにより、糸巻き型歪曲収差が発生する可
能性を考慮して、第８レンズＬ８の像側の面の曲率半径
ｒ１６を ｒ１６＜０ すなわち、像側に凸となる正の屈折力をもたせるように
して糸巻き型歪曲収差の増大を防いでいる。実際、この
実施形態程度の歪曲収差であれば実用上全く問題がな
い。

【００２２】また、第３レンズ群Ｇ３の第７レンズＬ７
と第８レンズＬ８のレンズ間隔ｄ１４を小さくしすぎる
と、各レンズの屈折力が大きくなるため、特に負の第８
レンズＬ８による糸巻き型歪曲収差が大きく発生する。
逆に、レンズ間隔ｄ１４を大きくしすぎると、特にｇ線
の色収差補正のバランスが崩れるので、 ０．０９＜ｄ１４＜０．１６ の範囲とするのが望ましい。

【００２３】

【実施例】次に、この発明による望遠レンズの各実施例
を示す。ここで ｆ：全系の焦点距離 ｆｂ：バックフォーカス ２ω：画角 ｒ：曲率半径 ｄ：面間隔 ｎ：ｄ線に対する屈折率 ν：ｄ線に対するアッベ数 Ｍ：メリジオナル像面 Ｓ：サジタル像面 とし、以下の表１，表２，表３に実施例１，実施例２，
実施例３のパラメータ値をそれぞれ示す。

【００２４】なお、以下の各実施例における近距離と
は、被写体から像面までの距離が焦点距離のほぼ７倍と
なる距離を意味するものとする。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】

【表３】

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
望遠レンズの合焦群である第２レンズ群の形状を比較的
小さく構成することができ、無限遠から焦点距離の７倍
程度の近距離までの合焦時の諸収差の変動を小さく抑え
ることが可能になる。また、近距離での球面収差の倒れ
と像面の倒れを合致させることにより、近距離において
も画面の中心から周辺まで鮮鋭な像を得ることができ、
さらに他の収差及びその合焦による変動も充分に小さく
良好な性能を達成できた。これによってこの発明による
望遠レンズは焦点距離の６倍程度まで最短撮影距離を短
くすることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による望遠レンズの光学系を無限遠に
合焦した状態を示す構成図である。

【図２】同じく近距離に合焦した状態を示す構成図であ
る。

【図３】この発明の実施例１における無限遠合焦時の縦
の諸収差図である。

【図４】同じくその近距離合焦時の縦の諸収差図であ
る。

【図５】この発明の実施例２における無限遠合焦時の縦
の諸収差図である。

【図６】同じくその近距離合焦時の縦の諸収差図であ
る。

【図７】この発明の実施例３における無限遠合焦時の縦
の諸収差図である。

【図８】同じくその近距離合焦時の縦の諸収差図であ
る。

【図９】この発明の実施例１のベスト像面における最大
像高の７割の像高での横収差図であり、（Ａ）は無限遠
合焦時、（Ｂ）は近距離合焦時をそれぞれ示す。

【図１０】この発明の実施例２のベスト像面における最
大像高の７割の像高での横収差図であり、（Ａ）は無限
遠合焦時、（Ｂ）は近距離合焦時をそれぞれ示す。

【図１１】この発明の実施例３のベスト像面における最
大像高の７割の像高での横収差図であり、（Ａ）は無限
遠合焦時、（Ｂ）は近距離合焦時をそれぞれ示す。

【符号の説明】

Ｇ１：第１レンズ群 Ｇ２：第２レンズ群 Ｇ３：第３レンズ群 Ｌ１〜Ｌ８：第１〜第８レン
ズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に収束性の第１レンズ群、
   発散性の第２レンズ群、収束性の第３レンズ群より構成
   され、上記第２レンズ群を光軸上像側へ移動させること
   によって、より近距離の物体への合焦を行う望遠レンズ
   において、 上記第１レンズ群は、物体側より順に正，正，負，正の
   第１，第２，第３，第４レンズで構成され、 上記第２レンズ群は、物体側より両凹の負の第５レンズ
   と両面が物体側に凸のメニスカス正の第６レンズで構成
   され、 上記第３レンズ群は、物体側より正の第７レンズと両面
   が像側に凸のメニスカス負の第８レンズで構成され、 且つ、以下の条件を満足することを特徴とする望遠レン
   ズ。 （１）０．０５＜ｄ１０／ｄ８＜０．７ （２）ｒ１２＞０ 但し、ｄ８：第４レンズと第５レンズとの面間隔 ｄ１０：第５レンズと第６レンズとの面間隔 ｒ１２：第６レンズの像側の面の曲率半径