JPS62291613A - レトロフオ−カス型レンズ - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、近距ａｔｉ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〕

−ａ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、近距離憑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、全体繰り出し式台焦では超広角レ
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、−ａ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Ｇオ中に合焦用レンズ群ＣＦと補正用レンズ群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ＧＦと補正用レンズ
群Ｇ。

とが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Ｇ７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α７、前記補正用レンズ群Ｇ。

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。とし、前記合焦用レン
ズ群の焦点距離をｆｌ、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の焦点
距離をｒｃ、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≦αＦ≦１．０　　　　（１）−１，０≦αＦ
≦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ＣＦ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Ｇ、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、及び
α、は、良く知られた光線追跡式％式％ ただし、αアーＮ＠ｕＩｌ αに＝Ｎ１．’　ｕ皺′ φえ＝（Ｎｍ’Ｎア）／ｒ。

ｅ＊　’　＝ｄｋ　’　／Ｎｈ　’ φ、：第に面の面圧折力 ｕｋ　：第に面への近軸入射光線の光軸に対する角度 ｄ、：第に面と第（＋（＋１）面との頂点間隔Ｎヶ、Ｎ
、’：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．ｈ、をαｌ　＝Ｏ，ｈｌ　＝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αＦ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ン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、１α、１の値及
び１α、１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、バン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０図示のとおり、後群中
の絞りより像側に補正群Ｇ、が位置し、その像側に合焦
群Ｇ、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０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ドリンクに構成されてい
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
第ルンズし１、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Ｌ１、像側
により曲率の強い面を向けた負レンズの第４レンズしい
負・正の接合からなる負レンズの第５レンズＬ２、絞り
Ｓ１正レンズの第６レンズしい負・正の接合からなる第
７レンズし、及び第８レンズＬ１、正レンズの第９レン
ズし１、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ＬＩ０、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Ｌ、から第９レンズＬ、までか補正
群Ｇ、を構成し、第１０レンズＬ１゜が合焦群ＣＦを構
成する。従って、空気間隔ｄ１３とｄ！ｌ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）　ヲ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、第ルンズから第５レンズまでが前
群Ｇ、としての発散レンズ群を形成し、第６レンズから
第１Ｏ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ｄ！＋を、収差補
正を行なうにはｄ３．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、はぼ平行になる
空気間隔を用いているため、Ｒ＝１．７０〜３．１０の
間であればほぼ満足する補正状態かえられる。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＝　５４６．１ｎａ）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。

表１−ｑリニわ１鮭と （絞りはｒｌｌの物体側１４．０の位置）尚、物体距離
とは、最前レンズ面の頂点が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Ｌｌｏ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ｄ２＋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。

本発明による第２実施例は、もっとも一般的なレトロフ
ォーカス型広角写真レンズに本発明を適用したものであ
り、第７図はその基本構成図であり、第８図は第２実施
例のレンズ構成を示す光路図である。図示の如く、この
実施例では後群を２分して物体側に合焦群Ｇ、が、最も
像側に補正群Ｇｃが位置しており、絞りは合焦群Ｇ、と
共に像面に対して移動する。

このレトロフォーカス型広角レンズは、物体側から順に
、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第５レン
ズＬい両凸正レンズの第２レンズＬ８、物体側により曲
率の強い面を向けた両凹負レンズの第３レンズし３、像
側により曲率の強い面を向けた正レンズの第４レンズＬ
４及び最も像側に配置され像側により強い曲率の面向け
た正レンズの第５レンズＬｓで構成されている。そして
、第２レンズし！から第４レンズＬ４までのレンズが合
焦群Ｇ、を構成し、第５レンズＬ、が補正群Ｇｃを構成
している０合焦群Ｇ、を像面に対して物体側に移動して
第２レンズＬ８と第２レンズＬｘとの間の空気間隔ｄ２
を変化させることにより実質的な合焦を行い、同時に補
正群Ｇｃを像面に対して物体側に移動して第４レンズＬ
４と第５レンズＬ、との空気間隔ｄ、を縮小することに
よって、近距離合焦時の収差変動を良好に補正し得たも
のである。

具体的には、リンク定数Ｒ（−ｙ／ｘ）は、Ｒ＝３．１
２５である。そして、焦点距離ｆ　＝　２８．５１１１
１、バックフォーカスＢ　ｆ　＝　３７．Ｏｎ＋ａ＋、
画角２ω＝７５．３”とした時のレンズ系の諸元は下記
表２の通りである６表中、左端の数字は物体側からの順
序を表し、屈折率及びアツベ数はｄ線（λ−５８７，６
ｎｍ）に対する値である。尚、Ｂｆはバンクフォーカス
を表すものとする。

スユ−１し−ｕ１匠と （絞りは「、の物体側６．１の位置） 第８図の如く、Ｌｌが発散性の前群Ｇ＋　、Ｌｘからり
、までのレンズが収斂性の後群Ｇ２として光束の収斂を
行っている。主レンズの中には３つの空気間隔ｄ　ａ、
　ｄ　ｂ、　ｄ　ｓが存在するが、収差補正を行なうに
は光束がほぼ平行になることがらｄ。

が最も適当である。リンク定数においてもＲ＝３゜１２
５で線形的に移動させているが、非線形的に移動しても
よい、又、はぼ平行光束の間隔を用いているため、Ｒ＝
３．０５〜４．５２の間であればほぼ満足できる諸収差
の補正状態が得られるのでこの範囲で、合焦群と補正群
とをリンクしても良い。

この第２実施例の無限遠における収差値を第９図に示す
、これを上記の如き本発明による合焦方式によって撮影
倍率−０，１の状態に近距離合焦する場合には第１０図
に示すような収差状態となる。

比較のため、全体くり出しにより倍率−０，１倍までく
り出した時の収差状態を第１１図に示す。本実施例にお
いても近眼２１１撮影状態においても無限遠撮影状態と
同様に良好な結像性能が維持されていることが明らかで
ある。

第３実施例は、前群としての発散群の屈折力が非常に大
きなレトロフォーカス型超広角写真レンズに本発明を用
いたものであり、その原理的構成を第１２図に、レンズ
構成を示す光路図を第１３図に示す０図示のとおり、こ
の実施例では絞りの像側に補正群Ｇ、が位置し、その像
側に合焦群Ｇ、が位置しており、絞りは像面に対して固
定されている。

第１３図に示す如く、この広角レンズは、物体側から順
に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第ルン
ズＬＩ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第
２レンズＬ２、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズの第３及び第４レンズ、Ｌ３．　Ｌａ負レンズと両凸
正レンズとの貼り合わせからなる第５レンズしい物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズの第６レンズＬ＆、
負正負の三枚のレンズの接合からなる正屈折力の第７レ
ンズＬ１、像側により曲率の強い面を向けた正レンズの
第８レンズＬ１、物体側により曲率の強い面を向けた両
凹負レンズの第９レンズＬ９、像側により曲率の強い面
を向けた両凹負レンズの第１０レンズＬ＋。、及び負正
の接合からなり像側により曲率の強い面を向けた正屈折
力の第１ルンズＬｔ＋から構成されている。ここで、第
５レンズｔ、から第４レンズＬ４までが前群としての発
散群を構成しており、第５レンズｔ、ｓ以降が収斂性の
後群を構成している。

そして、第１ルンズが合焦群を、第８、第９及び第１０
レンズが補正群を構成している。

後群としての収斂群中には７つの空気間隔が存在するが
合焦と収差補正を行なうには、上記の構成によって、第
７レンズと第８レンズとの間及び第１０レンズと第１ル
ンズとの間を可変とすることが最適である。リンク定数
Ｒ（＝ｙ／ｘ）については、０．４５〜０．７の範囲で
あればほぼ満足できる補正状態が得られる０本実施例で
は、Ｒ＝０゜５５５で線形的に移動させているが、非線
形的に移動してもよい。

以下の表３に第３実施例の諸元を示す。

−３（第３−５例） 焦点距離ｆ＝１５．３　　　　画角２ω＝１１０’Ｆナ
ンバー　３．５ （絞りは「１．の像側０．５の位置） 上記第３実施例の無限遠に対する諸収差図を第１４図に
示す０倍率−０，０７３倍の近距離にまで本発明の合焦
方式によって、空気間隔ｄｌ、及びｄ２ツをリンク定数
Ｒ＝０．５５５として変化させることによって収差変動
を補正した場合の諸収差図を第１５図に示す、比較のた
めに、この実施例において全体くり出しにより、倍率−
０，０７３倍までの近距離１最影状態とした時の諸収差
図を第１６図に示す、第１５図、第１６図から、本実施
例においても球面収差をさほど悪化させることなく非点
収差を無限遠逼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逼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回、第６図は第１実
施例において従来の如く全体操出によって至近距離に合
焦した場合の諸収差図、第７図は本発明による第２実施
例の基本構成図、第８図は第２実施例のレンズ構成を示
す光路図、第９図は第２実施例の無限遠に対する諸収差
図、第１０図は第２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１１図は第２実施例
において従来の如く全体操出によって至近距離に合焦し
た場合の諸収差図、第１２図は本発明による第３実施例
の基本構成図、第１３図は第３実施例のレンズ構成を示
す光路図、第１４図は第３実施例の無限遠に対する諸収
差図、第１５図は第３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１６図は第３実施
例において従来の如く全体操出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 Ｇｔ　：後群 ＧＦ　：合焦群 Ｇｃ　：補正群 出願人　　日本光学工業株式会社 代理人　弁理士　渡　辺　隆　男 第１図 Ｍ２図 第７回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、前記後群中に合焦用
   レンズ群と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補正
   用レンズ群とが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＿
   Ｆ、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＿Ｃとし、前記合焦用レンズ群の焦点距離をｆ＿Ｆ、
   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ｆ＿Ｃ
   、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＿Ｆ≦１．０（１） −１．０≦α＿Ｃ≦１．０（２） ０＜｜ｙ／ｘ・ｆ＿Ｆ／ｆ＿Ｃ｜≦６．０（３）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
   。