JPS5834418A - 近距離撮影可能なレンズ系 - Google Patents

近距離撮影可能なレンズ系

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JPS5834418A
JPS5834418A JP13206181A JP13206181A JPS5834418A JP S5834418 A JPS5834418 A JP S5834418A JP 13206181 A JP13206181 A JP 13206181A JP 13206181 A JP13206181 A JP 13206181A JP S5834418 A JPS5834418 A JP S5834418A
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Yoshinori Hamanishi
濱西 芳徳
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Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は比較曲間るく無限遠撮影からかなりの高倍率の
近接撮影まで?可能とするいわゆるマイクロレンズに関
する。
近距陣撮影用レンズとしてはいわゆるマイクロレンズあ
るいはマイクロレンズが知られているが無限遠撮影と近
距離撮影との間で諸収差の変動が大きく、口径比の小さ
な暗いしく2) ンズに限られていfこ。最近、遅出1111f撮影での
収差の劣化ヶ防ぐために、いオつゆるフローティング方
式と呼ばれろ収差補正手法が各種捉案され、かなりの成
果が得られて9sる。しiI)し7、近距離物体に合焦
するためのレンズの移動量は焦点距離の長さ1−比例し
てハラ大するため、特に望遠レンズで高倍率の近接撮影
ケ行うと著しく大きなレンズの移動が会費であり鏡筒の
構造が大きくなり、操作性C二おI71ても不利なもの
C:ならざる?えなかった。
また、特開昭48−38138号公報ζ二開示されてい
るごとく、全系會正負の2群で構成し、正の前群ケ繰り
出すことによって高倍率の近距離撮影を行うレンズ系も
知られてl/するが負の後群は屈折力が非常に小さく中
シニ近距離での収差f動の補正機能7廟するのみである
ために、合焦のための前群の移111/+ if口ま全
体繰り出しの場合とIJぼ同様1−大きく・けざるケ得
なかつtこ。
本発明の目的はかなりの近距離の尚倍率撮(3) 小さく、しかも比較的大口径比でありながら無限遠から
近距離までの広い範囲にわたって優れた結像性能會有す
る近距離撮影可能なレンズ系r提供することにある。1 本発明による近距離撮影可能なレンズ系は、第1図のご
とく物体側から順に、収斂性の第1121群G1、収斂
性の第2レンズ群G2、発散性の第3レンズ群Gsk’
lqし、無限遠から遅出剛1物体に合焦する際、第1群
G、と第2群G、とが両群の間隔全仏げつつ共に第3群
Gsに対して物体側へ移ωJ′する。具体的に)f、第
1図に示すごとく、無限遠撮影時すなわち撮影倍率β−
00時の第11!’i” Glと第2群G!との間隔り
7、第2群G、と第3群G、との間隔11.け、ある近
距離の物体への合焦時すtIわち撮影倍率がある値aの
時にはそれぞれ各群の間隔の変化′1f1′kY、Xと
するとり。
→−y、D1+xとなる。
このような本発明の基本構成においては、(4) 最も像側の第3群が発散性であるため、−神の望遠型式
となりレンズ系全体の長さ?短くするために有利である
のみならす、vJ1群第2群の合成焦点距離/12が全
糸の焦点距離fより短く、合焦のための第1群及び第2
群の移動筒゛盆従米一般に採用されている全体繰り出し
の場合の移動量よりかなり小さくすることができる。し
かも第3群の発散作用によりペッツバール和葡良好にバ
ランスさせることができ、像面の平坦性會より良好に維
持することができる。さらに、本発明においては近距離
撮影状態に4[るほど第1群と第2群とcつ間隔が大き
くなるため、無限遠撮影と近距離撮影との間での球面収
差、コマ収差、非点収差などの変動全十分抑制すること
ができる。
このような基本構成において、本発明はさらに以下のご
とき諸争件ケ満足することを特徴としている。すなわち
、 0.15 <(’y/dx )   < 0.7   
 (1)■ 0.07<(y/dx)1 <0.6    (2)(
5) 25  く   ν、    <45       (
3)1.1.   <   // /+2  < 2−
2(4)λ 】、5 く 八/ f1□<4.0     (511
,4<   f、/f2<5.0(6)但し7、dy/
dxは無限遠から最も近距離に合焦4るときの第1群G
、と第2群G、との空気間隔の変化ffi: k y 
、第2群G2と第3群G3との空気間隔の変化せをxと
したときのXに対するyの微分値であり、(dy/dx
 )1 ’a−無限遠から最至近距離までの合焦に必要
な変化鼠の平均変化率を表わし、(dy/dx)4  
は無限遠から撮影倍率β= 1/10までの合焦に必要
な平均変化率ケ表わす。
また、ν、は第1群中の負レンズのアツベ数、fl。は
第1群と第2群との合成焦点距離、l゛は全系の合成焦
点距離、 flは第1群の焦点距離、 f、は第2群の焦点距離ケそれぞれ表わすものとする。
至近距離物体への合焦に際しては、無限遠(6) 撮影からが至近距fIlF、撮影士で−1【Lの微分値
(dy/d x ) 1  vr一定、すX「4つち(
(l y、/ll N ) ■= C(Cは定数)とす
ること/へ合焦機(1#の14を純化のためには望ま■
2い。1.かしf(Cが1:)近距離での収差補正?よ
り良好に行なうためには、無限遠か1う撮影倍率β−1
/10程I11′までは(dy/dx)B < Cとし
、β= 1/It1程jM−から最至近距離までは(d
 y/d x )H(> Cとすることが望ましい。す
なわち、(dy/+1x)11 < (rly/dx)
1< (dy/dx)1B  とすることが望まし7い
。なせならば、dy/dx ’z常に一定とす4)と最
至近距離撮影状態の光学r1゛能向上のためび)みに最
適な微分値dy/dx (以下合焦係数という)が決定
されてしまうため、撮影倍率が1/10倍4’ii I
A1′の中間的近距離の撮影でシ[最適な合焦とはなら
す、球面収差、子午的非点収差が所望の値よりは正方向
に過剰に補正されてしまうからである。
このような本発明における各群間隔の変化の様子?第2
図に示す。第2図℃は横軸に第(7) 軸に第1fffc+と第2群G2との間隔yfとり、J
tit点Oは無限遠撮影状態すなわち撮影倍率β−・0
ケ示し、ここでは最大撮影倍率β−−0,5までの変化
ケ示した。図中、合焦係数 (dy/dχ)1=C(定数)の移動状態は直線l。
で示される。合焦係数(dy/dx)H< Cの移動状
態は直線12で合焦係数(dy/dx )III> C
の移動状態は直線!、でそれぞれ示される。図中の同線
e、と/13とで示されるように合焦係数ケ、撮影倍率
β−−0,1倍程度の所定の近距離撮影状態までは比較
的小さくし、これより近距離の撮影ではより大きくする
ことが望ましい。また、このような方式においてはカム
機構ケ採用することにより第2図中点線で例示するごと
く、連続的に合焦係数全変化させて任意の撮影倍率にお
いて各群の最適な移!IR」位置ヶ達成することができ
ろ。このように合焦係数全変化で変化させることは最大
撮影倍率會1.0す4[わち等倍までとする場合には(
8) 極めて有用な手法である。。
いま無限遠撮影において第a Itヤが相う倍率紫β8
とし、また全系のFナンバー′kFとし、第1群と第2
群とが担うみかけの合成Fナンバー?F1□とするとき
次のような関係がある。
、f =f 12・β3(7) F=F、□・β、(8) (8)式かられかるように光学系ケ犬ロ径比化するため
には、F1□葡小さくすなわち第1群と第2群からなる
合成系7明る(するか、或は第3群の倍率β8會小さく
するかのいずれかが必要である。実際F+2に小さくす
るには収差補正上限界があるので全系を大口径比化しよ
うとするならばβ3會小さくする方が収差補正上容易で
あるが近距離合焦のためのレンズ移動量?小さくするた
めには不利である。
一方策3群の倍率β1葡大きくすることば合焦のための
第1.2群の第3群に対する移動量ケ小さくするために
は有効であるが、第1.2群の諸収差がこの倍率によっ
て拡大さく9) れろため、第1群と第2群と7明るい使用状態でかっ、
収差の変動を補正しておくことが肝要である。
本発明の場合には近距離撮影状態において入射瞳或いは
射出瞳の位[にtの少くとも一方が無限遠撮影状態にお
ける位置よりも、それぞれレンズ系の最前面或いは最後
面からより遠くなり、主光線の光軸とのなす角が小さく
なるため、収差補正上有利である。
またこのような本発明の基本的性質において最至近距離
撮影時に軸上物点からの光束が第1群ケ通過後、わずか
発散光束になるように最大倍率ケ規制して系?構成する
ことが望ましい。強い発散光束となると第2群の負担が
過剰になり、輪帯球面収差、非点収差の発    ゛生
?抑えろことがIAV−t、 くなる。第1,2群間で
軸−ヒ光束が発散光束となり始める撮影倍率は第1群の
屈折力(焦点距離の逆数)に依存している。従って第1
群の屈折カケ強くすれげ、より高倍率の近接撮影が可能
になる。しく10) かしながら第1群の明るさケ保つためには収差補正が難
しくなるので、1最影倍率?高めつつ全系の明るさ?も
保ったレンズ系とするためには各群の屈折力?適切に選
ぶことが必要である。
また第1群、第2群のそれぞれは色消しの自由度7有し
ていなければならl[いので、名一群に狗の屈折力?有
するレンズ成分子すくなくとも1枚必要とする。
以下、本発明による各条件式について説明する。
条件式(1)は無限遠から最至近距離撮影まで一定の合
焦係数でもって合焦し1.Zときの適正な条件範囲であ
る。下限全超えると、無限撮影と最至近距離撮影におけ
る球面収差、コマ収差、非点収差の変動?小さくするこ
とが困難であり、また大口径比化ケめざしつつ合焦によ
る繰り出しm′ケ減少させることも困尉りとなり望まし
くない。上限全超えると、倍率の色収差、軸上の色収差
の合焦による変動が太(月) とが困難になる。
条件式(2)は、条件式(])によって規定した合焦の
ための基本的lV、各群の移動形式においてさらに必橡
な条件式である。
下限?超えろと条件式(1)と同様球面収差、コマ収差
、非点収差の合焦による変動會小さくすることが困難で
あり望ましくない。
上限全開えろと非点収差、像面わん曲が過剰に正の方向
に発生するため望ましくない。
条件式(3)は第1群中の負レンズL、の分散ケ丼)、
定するものである。下限奮起えると軸上りg線に対する
色収差は正方向へ過剰にな多倍率の色収差が負方向に過
剰になると共に高屈折率のガラス?使用しなければ4「
らずペッツバール和が過大に正になって像面わん曲が過
大に発生するので望ましくない。上限?超えると軸上の
色収差が負方向へ過剰になり、倍率の色収差が正方向に
過大となり望ましくない。この条件式の範囲において無
限遠撮影(12) と最至近距離撮影における軸上及び倍率の色収差の変動
紫適正なり以内におさえろことかできる。
条件式(4)は全系の屈折力に対する第1.第2群の合
成屈折力の割合ケ規定する条件である。下限?超えると
収差補正が容易であるがコンパクト性が失なわれ至近距
船で合焦するとき、繰り出し址が全体繰り出し方式のも
のと同程度になり望ましく txい。また下限を超える
と第3群が殆んど屈折力ケイ1−シなくなることケ意味
し、大口径比化はできても像面の平坦化の補正が困難と
なってしまう。−ヒ限を超えるとコンパクト性は満され
ろが、暗いレンズとなってしまう。また合焦における繰
り出し葉は減少されるがテレ比?小さく迦ぎるため大口
径比化して、収差補正が困難となる。
とくに輪帯球面収差の発生や非点隔差、像面わん曲が著
しく増大し、高性能紮期待することができな(なり望ま
り、 < t、cい。
条件式(5)は第1群の屈折力に対すシ)第1゜(13
) 第2群の合成屈折力の適切な配分?規定するものである
。この下限2超えると第1群の屈折力が強くなりすぎて
、輪帯球面収差が著しく txる。すなオっち第1群に
相対的に負荷がかかり過ぎて明るい使用に削えきれjc
 くなると共に無限遠撮影状態において第1群、第2群
空気間隔?充分確保することが困難となるので望ましく
ない。上限?超えると至遅出1111ケ短< して最犬
撮影倍率荀太き(かせごうとすると第2群に収差補正の
負荷がかかり過ぎ至近距離では、輪帯球面収差などの収
差変動が発生して1〜まうど共に光学系の全長も長くな
りコンパクト化もそこなわれるので望ましくない。
条件式(6)は第1群の屈折力に対する第2群の屈折力
の適正な屈折力配分?規定するものである。これは(5
)弐同様、収差補正のパランスケ良好にするための条件
であると共に、さらに第1群と、第2群の空気間隔と、
第2群と第3群の空気間隔紮充分確保するための補(1
4) 足的な条件式である。下限7超え4)と第111ηの屈
折力が強くなり過ぎ無限遠撮影において球面収差の補正
が困縮になると共に、第1群、第2群、第3群間のそれ
ぞれの空気間隔も充分確保できな(なるので望ましくな
い。」:限會超えると、(5)式と同様太「1径比化だ
け71’、 l’;1望ましいが撮影倍率の大きい大口
径比レンズは困難となり望ましくない。
以下に本発明による実施例について述べる。
尚、後記の表1〜3に示したデータ表において、r、 
、 r、 、 r、・・・・・ は物体側から順次の各
レンズ面の曲率半径、d、 、 d、 、 d、・・・
・は各レンズの中心厚及び空気間隔、11..1.。
n、・・・・・・は各レンズの屈折率、シ7.ν2.ν
・・・・・・は各レンズのアツベ数分それぞれ表わすも
のとする。
第1実施例は焦点距離/=1051111N、Fナンバ
ー2.8、全画角2ω=23.2°の友ITI ?¥i
比、高性能マイクロレンズであ之〉。第1表はそのレン
ズデータであり、第3図に無限連撮(15) 影状態での配置図?示す。第4図は無限遠撮影状態の収
差図、第5図は物体距離d。=1096.2゜倍率β−
−0,1のときの収差図であり、第6図は物体距離d。
=254.6756.倍率β−一0.5での収差図であ
る。
第1実施例は10群9枚のレンズ構成から成り、物体側
から順に物体側に強い凸面ケ向けた正レンズLI−、物
体側凸面ケ向けた正メニスカスレンズし2、物体側に凸
?向けた負メニスカスレンズIL3がそれぞれ空気間隔
を隔てて構成された第 1ηG、と、可変の絞空間ヶ隔
てて物体側へ凹面?向けた負正の2枚貼り合せからなる
負メニスカスレンズL、ト両凸レンズLllからなる第
2群G2と、第2の可動空間を隔てて物体側に凹面?向
けた正メニスカスレンズL6、両凹レンズL1、正レン
ズ■、8、物体側に凹面r向けた負メニスカスレンズL
8が空気間隔ケそれぞれ隔てて第3群G、葡構成してい
る。
第2実施例は焦点距離f = 105mrA、 Fす(
16) シバ−2,8,全角画ω=23°の大口径比、高性能マ
イクロレンズである。
第2表はそのレンズデーターであり、第7図は無限遠撮
影状態での配置図である。第8図は無限遠撮影状態、第
9図はd。−1003,9゜β−−0,1での収差図で
あり、第10図は物体距離d。−253,5142,倍
率β= −0,5での収差図である。
第2実施例は7群8枚のレンズ構成からなり、第1実施
例の構成と比較すると第3群中のレンズL8 + L9
が除かれてお1、第2群中の貼り合せレンズI2.は正
の屈折力を有している。
第3実施例は焦点距’Mff=1o5mra、Fす 1
ンバー2.8全面角2ω=230°の大口径比、高性能
マイクロレンズである。
第3表はそのレンズデーターであり、第11図は無限遠
撮影状態での配置図である。
第12図は無限遠撮影状態、第13図はd 。
=1108.0.β= −0,1での収差図であり、(
17) 第14図は物体距離d。=264..2593.倍率β
=−0,5における収差図である。
第3実施例は8群9枚のレンズ構成からなり第1実施例
から第3群のレンズLoを除かれた構成となっている。
表1(第1実施例) 焦点距丙11f=105  Fナンバー2.8  画角
2ω−23,2゜r6=   24.531  d、=
可変(18) rl、= −76,979d、9=43.757’、)
f1□−75 f 1= 153.0 f2=80.7692 y (−) −〇、1541   (−”)  =0.25
515dx  M             rJx 
 T(19) 災2(第2実施例) 焦点距離f=IO5Fナンバー2.8  画角2ω=2
3’r6=  23.17]  d6=可変r、、−=
−183,798+7.、=可7r、5” 236.5
51  d、、=51.fi216(第2実施例) f1□= 75.0 f1=153.Q f2 =80.7 (i 92 (21) (乙J) 表3(第3実施例) 焦点圧tJl’lj/’ == 105  Fナンバー
2.8  画角2ω=23゜r =  24.919 
 d6=可変r、、=−fi31(,179dl、=可
変rI7=  243.841  d、7=43.87
56(22) (第3実施例) f1□=  75.0 f1=153.0 f2=  80.7692 図面に示した各収差図中、S p h 、  は球面収
差、Ast、は非点収差、I)is、は歪曲収差、La
t、  Chr、は倍率色収差ケそれぞれ表わすものと
する。
各収差図の比較からいずれの実施例においては、無限遠
に対して1才もとより撮影倍率β(η) 極めて近距離においても、諸収差はともに良好に補正さ
れており、本発明が十分有効であることが明!:)かで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による基本構成の説明図、第2図は本発
明における合焦係数の様子7示すグラフ、第3図、第7
図、第11図は本発明による第1、第2、第3の各実施
例のレンズ配置図であり、第4図、第8図、第12図ト
」各実施例の無限遠撮影状態での収差図、第5図、第9
図、第13図は各実施例の撮影倍率β= −0,1での
収差図、第6図、第10図、第14[シ]は各実施例の
撮影倍率β−一0.5での収差図ケそれぞれ示す。 〔主安部分の符号の説明〕 G、・・ 第ルンズ群 G2・・・ 第2レンズ群 G、・・・ 第3レンズ群 (24) 第4図 5PIT、            ハδt。 Dljδ                  Lα−
し Qハれシー5図 (刀=−〇、1) 、SPl’1.          AStz。 Dlj、S         lav、 Ghr牙6図 δPi1.  ”’−”5)A3t、。 Dj、6.          L!1t、 Chr。 −2,502,5Z   −C1,I    O0,1
之−賓 図 δPに、                A3t。 D刀s、         Lαt/、 Chy:」1
図 5P)1CA=−0,1)  ASち。 [)=s、          Lity、 Ghr。 第10図 DJ:、sLユっC肚 第12図 δph、        A卸。 Dカ5.         n11t/C/れL−15
Ll      ノ、57.   −0.1     
0     0.jし15図 SP肥  (β−”)A、st/。 DえS        [久わ、c/肘矛14図 (79= −0,5) S P )1 、           A、 3tD
jJs           L(1つCγ。 −2,502,58Di    D    D)手続補
正書(方式) %式% ] 1、事件の表示昭和56年特  許願第132061 
号3 補正をする者 事件との関係 4、〒許出1)イ1人 住所   東京都千代t’l1区丸の内61112m3
壮氏名  (411) II本光学−14業株式会?1
゜(名称) 4代理人 5、補正命令の「1イ;1    昭和57年 1月 
5 ml(発送[1:昭和57年 1月2611 )6
、補正の対象  (1)「  委 任 状 ](2)「
明細p1−1 (3)「図 面」 Z 補正の内容 別紙のとおり 明細」l1図面ノrf+ 71j内容ニ)f 11.!
:fjr l−’+1(1)別紙の如く、委任状1通を
提出致し捷す。 (2)別紙の如く、印)11仕る明細式1通を提出致し
Aす3゜ (3)別紙の如く、1[弐図面1通を提出致し4す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 物体側から順に、収斂性の第1121群、収斂性の第2
    レンズ群、発散性の第3レンズ群及び、該第1群と該第
    3群との間に絞り倉有し、無限遠から近距離に合焦する
    際に該第1群と該第2群とが該両群の間隔r拡大しつつ
    該第3群に対(7て相対的(1物体側へ移動可能である
    とともに、該第1群及び該第2群はそれぞれ少なくとも
    1個の負レンズケ含み、さらに以下の条件を満足するこ
    とケ特徴とする近距離撮影可能なレンズ系。 ly 0.15<(/  )  <0,7    (1)cl
    x  工 y 0.07<(/  )  <0.6    (2)+l
    XlI 25  く  ν、       <45      
    (3)1.1  <  f/f+2<2.2    (
    4)1.5  <、/I//12  <4.(1(5)
    (1) 1.4  <、f+ //2 <5.0      (
    6)イDし、(dy/dx ) 1  は無限遠から近
    距離に合焦するときの第1群と第2群との空気間隔の変
    化釦−’K y %第2群と第3群との空気間隔の変化
    m−k xとしたときのXに対するyの微分値であり、
    (dy/dx)]Iは無限遠から撮影倍率 710倍ま
    での領域におけろ同様の微分1直であり、ν、は第1n
    中の負レンズのアツベ数、f1□は第1群と第2群との
    合成焦点距離、fけ全系の合成焦点距離、f、は第1群
    の焦点距1@Lf、は第2群の焦点距Ml>それぞれ表
    わすものとする。
JP13206181A 1981-08-25 1981-08-25 近距離撮影可能なレンズ系 Granted JPS5834418A (ja)

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