JPH071330B2

JPH071330B2 - 大口径長焦点マクロレンズ

Info

Publication number: JPH071330B2
Application number: JP60157052A
Authority: JP
Inventors: 伸一三原
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS6218513A; US4792219A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、大口径長焦点マクロレンズに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

通常のカメラ用レンズにおいて被写体距離を変化させる
と各収差が変動するために撮影可能な被写体距離の範囲
には、自から制限があつた。無限遠物点を含む場合被写
体距離の範囲は、一般に撮影倍率にして1/10倍程度まで
に留まつている。レンズ系の中には合焦時の収差変動の
補正のため一部のレンズ群を動かすいわゆる近距離収差
補正機構を用いて1/2倍，あるいは等倍まで撮影範囲を
延ばしたレンズ系もある。しかしこの種の従来のレンズ
系は次に示す（ａ）〜（ｇ）のような問題点を有してい
る。

（ａ）Ｆナンバーが大であつて暗く、精々2.8程度であ
る。

（ｂ）望遠比が大で、1.4を越えるものもある。

（ｃ）合焦時の収差補正の際のレンズ操出し量が極めて
大きく枠構成，操作性において難点がある。

（ｄ）構成枚数が多く10枚を越えるものもある。

（ｅ）近距離の収差補正が十分でないものもある。

（ｆ）非常に有効な収差補正機構をもとながらも撮影倍
率が1/5を上まわらないものもある。

（ｇ）合焦のためにレンズを繰り出すと焦点距離が短か
くなつて高倍率で作動距離が短かくなるものがある。

以上のような問題点の発生原因は次のことにあると考え
られる。

まず問題点（ａ）は、被写体距離（撮影倍率）の変化に
対する球面収差、コマ収差の変動を補正するのが困難で
あり、これらの変動の大きい部分をカツトするためにＦ
ナンバーを大きくせざるを得ないことによる。

問題点（ｂ）は、収差変動を小さくするためには各群の
パワーを小さくすることが有利であり、その結果望遠比
が大になる。

問題点（ｃ）は、近距離における収差変動の補正を或る
程度のパワーの二つの正の群の間の空気間隔を広げるこ
とによつて行なうために生ずる。

問題点（ｄ）は、構成枚数が多い程収差補正が有利なた
めである。

問題点（ｅ）は、レンズ構成や、近距離収差補正のため
の浮動群の選び方や浮動群の浮動量が適切でないために
生ずるものである。

問題点（ｆ）は、浮動群の構成が適切でないことによ
る。

問題点（ｇ）は、前群が正のパワーで後群が負のパワー
の構成の場合に生ずる。

以上の問題点について実際の例として特開昭55−28038
号，特開昭56−107210号，特開昭57−192916号，特開昭
58−21221号，特開昭59−152414号等の従来例にもとづ
いて説明する。

これら従来例のうち特開昭55−28038号公報に記載され
たレンズ系は問題点（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｅ）を
有している。又特開昭56−107210号は非常に性能が優れ
ていてかつ等倍程度まで撮影が可能なレンズ系である
が、問題点（ａ），（ｂ），（ｅ），（ｇ）を有する。
特開昭57−192916号は、問題点（ａ）は十分解消されて
いるが、問題点（ｂ），（ｃ），（ｅ）を有しており更
に合焦時における浮動間隔が２ケ所と多く枠構成が複雑
になつている。特開昭58−21221号は問題点（ｆ）を有
しており、特開昭59−152414号は、問題点（ｂ），
（ｃ），（ｇ）を有していて改良の余地が残されてい
る。そのうち問題点（ｂ），（ｃ）については、焦点距
離が90mm〜100mm程度の準望遠になると枠構成，サイ
ズ，操作性の面で大きな支障になり、問題点（ｇ）は至
近倍率時の焦点距離が短くなりその時のワーキングデイ
スタンスが短くなつたり、パースペクテイブの効果がな
くなつたりして準望遠にすることの意味がなくなつてし
まう。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明において解決しようとする問題点は、近距離収差
補正機構を用いながらも、操出量が焦点距離と倍率との
積と同程度でかつ高倍率時に焦点距離が短縮することが
なくF/2.0と極めて明るく望遠比が1.25以下とコンパク
トであつてしかも無限遠物点から撮影倍率1/2程度の近
距離物点まで収差変動の極めて少ない高性能な長焦点マ
クロレンズを得ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の大口径長焦点マクロレンズは、前記の問題点を
解決するために次のような構成にしたものである。即ち
物体側から順に少なくとも１枚の負レンズを有し３枚又
は４枚のレンズで構成した正の屈折力を持つ第１群Ｉ
と、この第１群の後方に配置された絞りと、物体側に強
い凹面を向けた負レンズと像側に強い凸面を向けた正レ
ンズと１枚ないし２枚の正レンズにて構成した正の屈折
力を持つ第２群IIと、さらに少なくとも１枚ずつの正レ
ンズと負レンズとを含む第３群IIIとにて全系を構成し
たレンズ系で、近距離物点に合焦する際に、第１群Ｉと
絞りと第２群IIとを一体にして第３群IIIとの相対的間
隔を変化させながら全体を操り出すようにしたレンズ系
であつて次の各条件を満足するものである。

（１）−0.4φ＜φ_III＜0.4φ （２）0.33＜（Δ₁₂−Δ_３）／Δ₁₂＜0.85,（Δ_３＞
０）（３）0.7φ＜φ_Ａ＜1.8φ （４）0.6φ＜−φ_Ｂ＜1.7φ （５）n_A＞n_B ただしφは全系のパワー、φ_IIIは第３群IIIのパワー、
φ_Ａおよびn_Aは夫々第３群III中の最もパワーの強い正
レンズのパワーおよび屈折率、φ_Ｂおよびn_Bは夫々第３
群III中の最もパワーの強い負レンズのパワー、Δ₁₂は
第１群Ｉと絞りと第２群IIの繰り出し量、Δ_３は第３群
IIIの繰り出し量である。

本発明の大口径長焦点マクロレンズのレンズ構成上の特
徴は、第１群Ｉと絞りと第２群IIの６枚ないし７枚にて
構成されるいわゆる変形ガウス型の像側に全系の焦点距
離の倍以上も長い焦点距離を持ち、かつ比較的パワーの
強い少なくとも１枚ずつの正レンズと負レンズを有する
第３群IIIを配置したことにある。更に第２群IIと第３
群IIIの間隔を増大しながら全体を繰り出すことによつ
て近距離物点に合焦する方式を用いたことにある。

本発明の主たる目的は、ライカサイズの一眼レフレツク
スカメラ用レンズのうち、無限遠物点から撮影倍率が1/
2倍まで撮影可能で、作動距離が十分でかつ繰り出し量
の少ない大口径かつ高性能なレンズ系を得ることであ
る。

大口径で撮影可能な倍率範囲の広い高性能なレンズ系を
得るための有効な手段として、近距離収差補正機構（フ
ローテイング）を用いることが知られている。しかし従
来例のように、正のレンズ群と正のレンズ群の間の間隔
を増大させながらレンズ系全体を繰り出す方式は、性能
を向上させる上では有利であるが、繰り出し量が増大す
るので好ましくない。

一方正のレンズ群と負のレンズ群の間隔を増大させなが
ら全系を繰り出す合焦方式は、繰り出し量を小さくする
のにはよいが収差補正上は、困難な点が多いばかりでな
く、近距離側で焦点距離が短くなり作動距離が短くなる
という不都合も生ずる。したがつて本発明においては正
のレンズ群（第１群Ｉと第２群IIとを全体として）とパ
ワーのほとんどない群（第３群III）との間隔を増大し
つつ全系を繰り出すという近距離収差補正方式を用い
た。この間隔は、枠構成上寸法精度を出しにくいことも
あり、前記正のレンズ群には、それ単独である程度の収
差補正を行ない得るレンズ構成を用いるのが適当である
ので変形ガウス型のレンズ系を用いた。このレンズ系の
像側に前記のパワーがほとんどない後群（第３群III）
を配置し、全体として無限遠においてほぼ完全に収差補
正出来るようにした。そのために後群として少なくとも
１枚ずつの比較的パワーの強い正レンズと負レンズを含
む構成にした。更に近距離物点に合焦した時に収差変動
が起らないように変形ガウス型の前群（第１群Ｉと第２
群IIとを全体として）よいも遅い速度で後群を繰り出す
ことによつて合焦を行なうようにした。そして更に前記
の条件（１）〜条件（５）を満足せしめることによつて
本発明の目的を達成し得るようにした。

条件（１）は、後群（第３群III）のパワーを規定した
もので、この条件の下限値を越えると至近距離物点に合
焦する時に作動距離が短くなり、長焦点レンズを用いる
意味がなくなり好ましくない。又上限値を越えると繰り
出し量が増大するので好ましくない。

条件（２）は、前群（第１群Ｉと第２群II）の繰り出し
量に対する前後群の間隔増大分の比率αを規定したもの
である。α＝０つまり全体繰り出しの場合、３次の球面
収差の項が負に、又３次のコマ収差が著しく正に、３次
の非点収差がやや負に大きくなる傾向にあり、近距離物
点に対する収差は良好にならない。したがつてαは０＜
α≦１の範囲内の値にする必要がある。枠構上有利であ
るのはα＝１（後群を固定して前群のみ繰り出す）が良
いが、α＝１にして収差変動を抑えるためには、αが大
きいので前群と後群の間隔変動に対する収差変動補正能
力は弱くてもよくなる。そのためには後群の各レンズの
パワーは、強くない方がよい。しかし各レンズのパワー
が弱いと、前述のようにペツツバール和をはじめとする
その他の収差（特に５次収差）の明るいレンズ系を得る
ために必要な収差を十分良好に補正することが出来ず、
収差変動を少なくしても全体的に収差が良好にならな
い。逆にある物点での収差補正を無理に行なおうとする
と収差変動が生じ易い。したがつて０＜α＜１つまり前
群（第１群I,第２群II）を繰り出すと同時に後群（第３
群）をそれよりも遅い速度で繰り出すのが良い。しかも
0.33＜α＜0.85からばある特定の物点（例えば無限遠物
点）での収差を極めて良好に補正出来ると共に合焦時に
おける収差変動をも最少限にとどめることが出来る。こ
の条件の範囲を越えると前述のように特定物点で補正が
出来なくなりまた収差変動が大になる。

条件（３），（４）は後群（第３群III）の中も最もパ
ワーが大である正レンズと負レンズのパワーを規定した
ものである。両条件共に下限を越えるとある特定の物点
の収差補正が困難になり、収差変動に対する補正能力も
弱くなり好ましくない。上限を越えるとある特定物点に
対しても高次の収差が発生し易くなると同時に収差変動
も大になり高次の収差を安定的に保つことが困難にな
る。

条件（５）は、後群（第３群III）の中の最もパワーの
強い正レンズと負レンズについての硝材の屈折率差を規
定したものである。この条件は、レンズ系の全体のペツ
ツバール和が正の大きな値になりやすく、これを補正す
るためにもうけたもので、この条件の不等号の向きが逆
になるとペツツバール和が正の大きな値になり好ましく
ない。

本発明のレンズ系において、第１群Ｉを物体側から順に
正レンズと、物体側に凸面を向けた厚い正のメニスカス
レンズと、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ
で構成し、第２群IIを物体側に強い凹面を向けた負レン
ズと、像側に凸面を向けた正レンズと、両凸レンズとに
て構成し、条件（６）乃至条件（10）を満足するように
すれば、一層良好な長焦点マクロレンズが得られる。

（８）0.1f＜d₃＜0.17f （９）0.14f＜ΣD_III＜0.23f （10）1.7＜n₆ ただしr₅は第１群Ｉの負のメニスカスレンズの物体側の
面の曲率半径、r₉は、第２群II中の負レンズの像側の面
の曲率半径、d₃は第１群Ｉ中の２番目の正レンズの肉
厚、ΣD_IIIは、第３群IIIの最も物体側の面から最も像
側の面までの長さ、n₆は第２群IIの最も像側の正レンズ
の屈折率である。

条件（６）は、第１群Ｉの負のメニスカスレンズの物体
側の面の曲率半径を規定するもので、条件の下限値を越
えると軸外収差（コマ収差、非点収差）に悪影響を及ぼ
すばかりでなく合焦時の収差変動がおこりやすくなる。
上限値を越えると球面収差や色収差が補正不足になりや
すく、又バツクフオーカスも極端に短くなる。

条件（７）は、第２群IIの負レンズの像側の面の曲率半
径を規定したものである。下限値を越えると球面収差や
色収差が補正不足となりやすく、上限値を越えると軸外
収差（コマ収差，非点収差）に悪影響を及ぼすばかりで
なく、合焦時の収差変動がおこりやすくなる。

条件（８）は、第１群Ｉ中の厚い正のメニスカスレンズ
の肉厚を規定するものである。この条件の下限値を越え
ると基準波長に対する球面収差を良くしても短波長に対
する球面収差が正の大きな値になりやすく、又軸外収差
（コマ収差，非点収差）も発生しやすい。上限値を越え
ると収差補正にとつては有利であるが、サイズ，重量の
点であまり好ましくない。

条件（９）は、第３群IIIの長さを規定したものであつ
て最も理想的には第３群III内で最もパワーの強い負レ
ンズを最も物体側に配置し、最もパワーの強い正レンズ
を最も像側に配置してその間隔を広げて配置することで
ある。これによつて各収差（特に５次の収差）を補正す
るのに有利になる。条件（９）の下限値を越えると補正
が困難になり上限値を越えると全長が長くなるので好ま
しくない。

条件（10）は、第２群IIの両凸レンズの硝材の屈折率を
規定したものである。屈折率が高い程全系のペツツバー
ル和の補正、球面収差の補正には有利であり、下限を越
えると上記の補正が困難になる。

〔実施例〕

以上詳細に述べた本発明の大口径長焦点マクロレンズの
実施例を次に示す。

実施例１ r₁＝61.8532 d₁＝7.5747 n₁＝1.69680 ν_１＝55.52 r₂＝532.6931 d₂＝0.1667 r₃＝41.0347 d₃＝14.3074 n₂＝1.72916 ν_２＝54.68 r₄＝67.1244 d₄＝1.5356 r₅＝107.3643 d₅＝3.7992 n₃＝1.75520 ν_３＝27.51 r₆＝26.5468 d₆＝11.1110 r₇＝∞（絞り） d₇＝8.4444 r₈＝−40.6335 d₈＝2.1034 n₄＝1.59551 ν_４＝39.21 r₉＝−196.7001 d₉＝1.2222 r₁₀＝−210.2130 d₁₀＝6.5243 n₅＝1.77250 ν_５＝49.66 r₁₁＝−75.2851 d₁₁＝0.1667 r₁₂＝94.4283 d₁₂＝4.4446 n₆＝1.77250 ν_６＝49.66 r₁₃＝−145.0659 d₁₃＝1.1446 r₁₄＝1186.8929 d₁₄＝1.3334 n₇＝1.51112 ν_７＝60.48 r₁₅＝59.0557 d₁₅＝1.5361 r₁₆＝122.7515 d₁₆＝2.9908 n₈＝1.59270 ν_８＝35.29 r₁₇＝83.3012 d₁₇＝2.2733 r₁₈＝106.2897 d₁₈＝8.9957 n₉＝1.62041 ν_９＝60.27 r₁₉＝−103.6011 ｆ＝100,F/2.06,2ω＝27° （Δ₁₂−Δ_３）／Δ₁₂＝0.372 n_A＝n₉＝1.62041,n_B＝n₇＝1.51112 ΣD_III＝17.1293 近距離物点合焦時の間隔d₁₃の変化実施例２ r₁＝63.0681 d₁＝7.7252 n₁＝1.69680 ν_１＝55.52 r₂＝1276.2425 d₂＝0.1769 r₃＝39.9136 d₃＝14.0998 n₂＝1.72916 ν_２＝54.68 r₄＝65.1451 d₄＝1.1111 r₅＝108.4302 d₅＝3.8815 n₃＝1.75520 ν_３＝27.51 r₆＝26.3936 d₆＝8.8889 r₇＝∞（絞り） d₇＝6.6667 r₈＝−41.9502 d₈＝2.1258 n₄＝1.59551 ν_４＝39.21 r₉＝−304.7574 d₉＝1.6111 r₁₀＝−140.8520 d₁₀＝5.3857 n₅＝1.77250 ν_５＝49.66 r₁₁＝−73.5940 d₁₁＝0.1667 r₁₂＝105.0968 d₁₂＝4.4445 n₆＝1.77250 ν_６＝49.66 r₁₃＝−110.1061 d₁₃＝0.9515 r₁₄＝−501.3638 d₁₄＝1.9858 n₇＝1.51633 ν_７＝64.15 r₁₅＝53.7064 d₁₅＝2.8756 r₁₆＝127.6710 d₁₆＝3.3333 n₈＝1.67270 ν_８＝32.10 r₁₇＝85.6474 d₁₇＝2.8667 r₁₈＝74.4577 d₁₈＝9.4470 n₉＝1.65160 ν_９＝58.52 r₁₉＝−129.1349 ｆ＝100,F/2.06,2ω＝27° （Δ₁₂−Δ_３）／Δ₁₂＝0.580 n_A＝n₉＝1.65160,n_B＝n₇＝1.51633 ΣD_III＝20.5084 近距離物点合焦時の間隔d₁₃の変化実施例３ r₁＝58.7838 d₁＝7.7996 n₁＝1.69680 ν_１＝55.52 r₂＝1041.9554 d₂＝0.1667 r₃＝42.7287 d₃＝14.0103 n₂＝1.71300 ν_２＝53.84 r₄＝76.1347 d₄＝1.2110 r₅＝156.5924 d₅＝3.8220 n₃＝1.74000 ν_３＝28.29 r₆＝27.1363 d₆＝11.8882 r₇＝∞（絞り） d₇＝4.7775 r₈＝−42.4410 d₈＝2.1221 n₄＝1.56732 ν_４＝42.83 r₉＝−532.6149 d₉＝2.0221 r₁₀＝−112.3871 d₁₀＝4.9997 n₅＝1.74400 ν_５＝44.73 r₁₁＝−63.3587 d₁₁＝0.1667 r₁₂＝85.5630 d₁₂＝4.8331 n₆＝1.77250 ν_６＝49.66 r₁₃＝−153.0026 d₁₃＝0.8888 r₁₄＝−1087.1052 d₁₄＝2.1110 n₇＝1.51742 ν_７＝52.41 r₁₅＝53.3337 d₁₅＝3.6554 r₁₆＝105.3986 d₁₆＝3.3331 n₈＝1.69895 ν_８＝30.12 r₁₇＝70.6361 d₁₇＝3.3554 r₁₈＝70.5272 d₁₈＝8.4995 n₉＝1.65160 ν_９＝58.52 r₁₉＝118.0057 ｆ＝100,F/2.06,2ω＝27° （Δ₁₂−Δ_３）／Δ₁₂＝0.370 n_A＝n₉＝1.65160,n_B＝n₇＝1.51742 ΣD_III＝21.153 近距離物点合焦時の間隔d₁₃の変化ただしr₁，r₂，…，r₁₉はレンズ各面の焦点距離、d₁，d
₂，…，d₁₈は各レンズの肉厚および空気間隔、n₁，n₂，
…，n₉は各レンズの屈折率、ν_１，ν_２，…ν_９は各レ
ンズのアツベ数である。

以上の各実施例のレンズ構成はいずれも第１図（無視遠
物点合焦時），第２図（最至近物点合焦時）に示す通り
である。これら実施例の収差状況は第３図乃至第11図に
示す通りで、第３図乃至第５図は夫々実施例１の無限遠
物点，倍率1/10の物点，倍率1/2の物点に合焦した時の
もの、第６図乃至第８図は夫々実施例２の無限遠物点，
倍率1/10の物点，倍率1/2の物点に合焦した時のもの，
第９図乃至第11図は夫々実施例３の無限遠物点，倍率1/
10の物点，倍率1/2の物点に合焦した時のものである。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明の大口径長焦点マク
ロレンズは、無限遠物点から撮影倍率1/2倍までの広い
物点範囲にわたつて収差変動が少なくかつ諸収差が極め
て良好に補正され、さらに近距離補正機構を用いたにも
かかわらず合焦時における繰り出し量が大ではなく又至
近距離物点に合焦した時も作動距離が小さくならない等
の効果を有するF/2.0の大口径で全長が短い操作性のす
ぐれた高性能なレンズ系である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の無限遠物点に合焦した時の断
面図、第２図は同じく最至近距離に合焦した時の断面
図、第３図乃至第５図は本発明の実施例１の収差曲線
図、第６図乃至第８図は本発明の実施例２の収差曲線
図、第９図乃至第11図は本発明の実施例３の収差曲線図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に少なくとも１枚の負レンズ
を有し３枚ないし４枚のレンズを含み全体として正の屈
折力を持つ第１群と、絞りと、物体側に強い凹面を向け
た負レンズと像側に強い凸面を向けた正レンズと１枚な
いし２枚の正レンズとを含み全体として正の屈折力を持
つ第２群と、少なくとも１枚ずつの正レンズと負レンズ
を含む第３群とにて構成され、近距離物点へ合焦する際
に第１群と絞りと第２群とを一体として第３群との相対
的間隔を変化させながら全体を繰り出すようにしたレン
ズ系で下記の条件（１）乃至条件（５）を満足する大口
径長焦点マクロレンズ。（１）−0.4φ＜φ_III＜0.4φ （２）0.33＜（Δ₁₂−Δ_３）／Δ₁₂＜0.85（Δ_３＞０）（３）0.7φ＜φ_Ａ＜1.8φ （４）0.6φ＜−φ_Ｂ＜1.7φ （５）n_A＞n_B ただしφは全系の屈折力（焦点距離の逆数）、φ_IIIは
第３群の屈折力（焦点距離の逆数）、Δ₁₂は第１群と絞
りと第２群の繰り出し量、Δ_３は第３群の繰り出し量、
φ_Ａは第３群中で最も強いパワーの正レンズの屈折力、
φ_Ｂは第３群中で最も強いパワーの負レンズの屈折力、
n_Aは第３群中で最も強いパワーの正レンズの屈折率、n_B
は第３群中で最も強いパワーの負レンズの屈折率であ
る。
【請求項２】上記第３群を物体側から順に１枚又は２枚
の負レンズと両凸レンズとにて構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲（１）の大口径長焦点マクロレンズ。
【請求項３】第１群が物体側から順に正レンズと物体側
に凸面を向けた厚い正のメニスカスレンズと物体側に凸
面を向けた負のメニスカスレンズとを含んだレンズ構成
で、第２群が物体側に強い凹面を向けた負レンズと像側
に凸面を向けた正のメニスカスレンズと両凸レンズとを
含んだレンズ構成で、第３群が物体側から順に１枚又は
２枚の負レンズと両凸レンズからなり全体としてほとん
どパワーを持たないレンズ構成である特許請求の範囲
（１）の大口径長焦点マクロレンズ。
【請求項４】更に次の条件（６）乃至条件（10）を満足
する特許請求の範囲（３）の大口径長焦点マクロレン
ズ。（８）0.1f＜d₃＜0.17f （９）0.14＜ΣD_III＜0.23f （10）1.7＜n₆ ただしr₅は第１群の負レンズの物体側の面の曲率半径、
r₉は第２群の負レンズの像側の面の曲率半径、d₃は第１
群の２番目の正レンズの肉厚、ΣD_IIIは第３群の最も物
体側の面から最も像側の面までの距離、n₆は第２群の最
も像側の正レンズの屈折率である。