JPH0119126B2 - - Google Patents
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- JPH0119126B2 JPH0119126B2 JP55010704A JP1070480A JPH0119126B2 JP H0119126 B2 JPH0119126 B2 JP H0119126B2 JP 55010704 A JP55010704 A JP 55010704A JP 1070480 A JP1070480 A JP 1070480A JP H0119126 B2 JPH0119126 B2 JP H0119126B2
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/22—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with movable lens means specially adapted for focusing at close distances
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
本発明は、比較的明るく無限遠撮影からかなり
高倍率の近接撮影までを可能とするレンズ系に関
する。 近距離撮影用写真レンズとしては、いわゆるマ
イクロレンズ或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レンズに限られ
ていた。最近、近距離撮影での収差の劣化を防ぐ
ために、いわゆるフローテイング方式と呼ばれる
収差補正手法が各種提案され、かなりの成果を得
ているが、近距離合焦のためのレンズの移動量が
大きく操作性に欠ける。しかも、合焦のための移
動量は焦点距離の長さに比例して増大するため、
特に望遠レンズで高倍率の近距離撮影を行なうた
めには、著しい移動が必要であり、鏡筒の構造が
大型にならざるを得なかつた。 また、特開昭48−38138号公報に開示されてい
るごとく、全系を正負の２群で構成し、正の前群
を繰り出すことによつて高倍率の近距離撮影を行
なうレンズ系も知られているが、負の後群は単に
近距離での収差変動の補正機能を有するのみで屈
折力が小さいため、合焦のための前群の移動量は
全体繰り出しの場合と同様大きくせざるを得なか
つた。 本発明の目的は、かなり近距離の高倍率撮影に
おいても合焦のためのレンズの移動量が小さく、
しかも比較的大口径比でありながら無限遠から近
距離までの広範囲にわたつて優れた結像性能を有
する近距離撮影可能なレンズ系を提供することに
ある。 本発明による近距離撮影可能なレンズ系は、物
体側から順に第１群の収斂性レンズ群G1、第２
群の収斂性レンズ群G2、第３群の発散性レンズ
群G3、及び第１群と第３群との間に設けられた
絞りとによつて構成され、無限遠から近距離に合
焦する際、第１群と第２群とが、この両群の間隔
を拡大しつゝ第３群に対して共に物体側へ移動す
るものである。 このような本発明の構成においては、最も像側
の第３群が負レンズ群であるため、一種の望遠型
式となりレンズ系全体の長さを短くするために有
利であるのみならず、第１群、第２群の合成焦点
距離が全系のそれより短く、合焦のための第１群
及び第２群の移動量を、従来一般に採用されてい
る全体繰り出しの場合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ツ
ツバール和を良好にバランスさせることができ、
像面の平坦性を維持することができる。さらに、
本発明においては、近距離撮影になる程第１群と
第２群との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収差変動を十分抑制するこ
とができた。 いま、全体の焦点距離を、第１群、第２群、
第３群の焦点距離をそれぞれ、1、2、3とす
る。第１群と第２群の合成焦点距離を12とし、
無限遠撮影において第３群の担う倍率をβ3とす
る。また第１群と第２群の主点間隔をD1、全系
のＦナンバーをＦとし第１群と第２群とが担う合
成ＦナンバーをF12とするとき次のような関係が
ある。 ＝12・β3 (1) 12＝１／1＋１／2−D1／1 2 (2) Ｆ＝F12β3 (3) (3)式からわかるように光学系を大口径比化する
ならばF12を小さくして第１群と第２群からなる
合成系を明るくするか、第３群の倍率β3を小さく
するかのいずれかである。実際、F12を小さくす
るには限界があるので、全系を大口径比化しよう
とするならばβ3を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を小
さくするためには不利である。 一方、第３群の倍率β3を大きくすることは、合
焦のための第１、２群の第３群に対する移動量を
小さくするために有効であるが、反面、第１、２
群の諸収差がこの倍率によつて拡大されるため、
第１群と第２群とを明るい使用状態でかつ収差の
変動を補正しておくことが肝要である。尚、本発
明の場合には、近距離撮影状態において、入射瞳
或は射出瞳の位置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
面或は最後面からより遠くなり、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。 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群を通
過後、わずか発散光束になるように構成すること
が望ましく、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、非点収差の発生を
抑えることが難しくなる。第１、２群間光束が発
散光束となり始める時の全系の撮影倍率は、第１
群の屈折力（焦点距離の逆数）に依存している。
従つて、第１群の屈折力を強くすれば、より高倍
率の近接撮影が可能になる。しかしながら第１群
の明るさを保つためには収差補正が難しくなるの
で、撮影倍率を高めつゝ全系の明るさも保つたレ
ンズ系とするためには、各群の屈折力を適切に選
ぶことが必要である。 以上のごとき各群への屈折力配分に関して、以
下のごとき諸条件を満足することが望ましい。 1.1＜／2＜2.2 (4) 1.7＜1／12＜4.0 (5) 1.6＜1／2＜5.0 (6) 0.15＜dy／dx＜0.6 (7) こゝでdy／dxは第１群、第２群間の間隔の変
化量ｙと第２群、第３群間の間隔の変化量ｘとの
ｙ＝（ｘ）という関数関係における微分値を表
わしている。 第(4)式は全系の屈折力に対する第１、２群の合
成屈折力の割合を規定する条件である。下限を超
えると収差補正は容易であるがコンパクト性が失
なわれ至近距離で合焦するときくり出し量が全体
くり出方式のものと同程度になり望ましくない。
また下限を超えることは第３群が殆んど屈折力を
有しなくなることを意味し、大口径比化はできて
も像面の平坦化の補正が困難となつてしまう。上
限を超えるとコンパクト性は満されるが暗いレン
ズとなつてしまう。また合焦における操り出し量
は減少されるがテレ比（レンズ系の最前面から像
面までの距離の焦点距離に対する比）を小さくし
過ぎるため、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を期待することが
できなくなり望ましくない。 いま条件式(5)、(6)を説明するために(2)式を表現
しなおすならば、次のようになる。 1／12＝１＋（１−D1／12）／（2／12−１
）
(8) このグラフを12＞０、1＞０、2＞０、とし
12とD1を一定とみなして第１３図に示す。 後述するが(5)式と(6)式から本発明において無意
味な領域を除いて、望ましい領域は四角形
ABCDに囲まれる範囲である。 第２群通過後の像点、即ち第３群の物点から第
２群の像側主点までの距離をD2とすると D2＝2（１−12／1） である。この量により、第２群と第３群の空間の
広さの変化を調べることができる。 1／12＝１、（D1／12＝１）のとき、第１群の
像 点に第２群が位置し、全系が第２群の屈折によら
ないので除外し、2／12＝１のとき1が屈折力
が全く無くなつてしまうので本発明にそぐわな
い。 従つて、第１３図において、1／12＝１及び
2／12＝１の直線により、本発明の構成が取り
得る領域は次の４つの領域に分割される。 領域()；1／12＞１かつ０＜2／12＜１ 領域()；1／12＞１かつ2／12＞１ 領域()；０＜1／12＜１かつ2／12＞１ 領域()；０＜1／12＜１かつ０＜2／12＜１ こゝで、領域()は、第１群、第２群の屈折力
が極めて強い場合であり、実現不可能な領域であ
る。また、領域()は第１群の屈折力が強すぎて
収差補正が困難となりペツツバールタイプの利点
を利用できないので除く。 従つて実用上可能な領域は()と()である。
領域()は、第１群と第２群で主として明るさを
かせぎ、あさり第１群、第２群で撮影倍率をかせ
がず第３群で大きい倍率β3をかけて、高倍率近接
撮影を可能にし、くり出し量も低減しうる屈折力
配分の領域である。領域()は、第１群、第２群
で明るさも撮影倍率もかせぐにふさわしい屈折力
配分の領域である。第１群、第２群の合成系での
最大撮影倍率を大きくするため第１群の屈折力を
強くしたとき、第２群の屈折力が弱くなり、第１
群通過後、発散光束となつてくる近距離光束を、
第２群が急激に屈折しないので、収差変動を除去
するのに有利にはたらく。 第(5)式は望ましい第１、第２群の合成屈折力に
対する第１群の屈折力配分の条件である。下限を
超えると第１群の屈折力が強くなり過ぎて輪帯球
面収差の発生が著しくなる。このとこは第１３図
からわかるように下限を超えた領域()では第１
群の屈折力が強くなつても第２群の屈折力が強く
ならず、逆に弱くなつている。しかし、相対的に
第１群に負荷がかかり過ぎて、明るい使用に耐え
きれなくなるので望ましくない。 また、下限を超えた領域()では第１群と第２
群の間隔を十分に確保できなくなる。また第１群
と第２群からなる系は第１群の使用しうる明るさ
に無理が生じ、収差補正が困難となる。このこと
は第１３図の領域()から屈折力が共に強くなる
ことから容易にわかる。上限を超えると、至近距
離を短くして最大撮影倍率を大きくかせごうとす
る軸上物点から発した光束は第１群通過後低い撮
影倍率で発散光束となつてしまい第２群に収差補
正の負荷がかゝり過ぎ、輪帯球面収差などの収差
変動が発生してしまい、望ましくない。 また上限を超えた領域()では光学系の全長も
長くなりコンパクト化もそこなわれる。 第(6)式は第１群の屈折力に対する第２群の屈折
力の適性な屈折力配分を規定るものである。これ
は(5)式同様、収差補正のバランスを良好にするた
めの条件であると共に、さらに第１群と第２群の
間隔と第２群と第３群の間隔を充分確保するため
の補足的な条件式である。上限を超えると(5)式の
場合と同様、大口径比化だけなら望ましいが撮影
倍率の大きい大口径比レンズは困難となり、第１
群と第２群の間隔を充分確保できなくなり、望ま
しくない。 下限を超ると第１群の屈折力が弱くなり過ぎ無
限遠撮影においても球面収差の補正が困難とな
り、領域()では第２群と第３群の間隔を充分確
保できず望ましくない。下限を超えた領域()で
は第１群と第２群の間隔と第２群と第３群の間隔
が充分確保できなくなるまで望ましくない。 (7)式は無限と近距離で収差バランスをとるうえ
で望ましい条件である。関数の座標原点は常に無
限遠撮影の状態のレンズ配置である。下限を超え
ると第１群と第２群の移動量に差がなくなり一体
とみなしうるために正負の２群のレンズ群からな
る前群合焦方式に近くなり、上限を超えると球面
収差、コマ収差、非点収差が補正過剰になり望ま
しくない。 本発明は高倍近接撮影を目的としているため、
至近距離での歪曲収差が充分補正されていなけれ
ばならない。このためにさらに望ましい条件は以
下のごとくである。 0.6＜q1＜1.3 (9) q1＝（γ2＋γ1）／（γ2−γ1）は第１群中の第１
正レンズの形状因子である。γ1、γ2はその前側、
後側の曲率半径である。下限を超えると歪曲収差
は正の過大となり、非点収差は負に過大となり望
ましくない。上限を超えると非点収差が正に過大
となり望ましくない。 全光学系のペツツバール和をＰとすると 0.0006＜Ｐ＜0.0018 (10) なる範囲が望ましい。この範囲において非点隔
差、像面の平坦性を許容することができる。大口
径比化を目指し近距離撮影時において収差変動を
小さくするために第１群と第２群に高屈折率のガ
ラスを採用することにより、負レンズ成分の屈折
力が弱くなりがちである。このため、ペツバール
和が過大に正になり過ぎるのを第３群の負レンズ
群でペツバール和を適性な順にバランスすること
ができた。 中望遠レンズ程度で大口径比化かつ最至近距離
撮影時のくり出し量の低減をはかるためには第３
群の担う倍率β3は1.3＜β3＜1.7程度が望ましい。
明るさを犠性にしてコンパクト化し、くり出し量
の低減をはかるときは1.7＜β3＜2.2程度にすれば
望遠レンズの高倍近接撮影において望ましい。一
方大口径比化を目指し、合焦時のくり出し量をあ
る程度大きくし、ペツバール和をコントロールし
て像面の平坦化を補正をするのならば1.1＜β3＜
1.3程度が望ましい。このときコンパクトな、望
遠レンズは実現しにくい。 以下本発明の実施例について説明する。実施例
はすべて35mmカメラ用である。絞りは常に第２群
と１体として移動し合焦する。このときΔy／Δx
は第２群と第３群の間隔の変化量に対する、第１
群と第２群の間隔の変化量の平均変化率である。
本発明の基本的なものは第１実施例である。焦点
距離＝105、ＦナンバーＦ＝2.8、画角2ω＝
23.25゜で第１図は無限遠撮影時の配置図である。
第１実施例の諸元を表１に示し、収差図を第２図
に示した第２図ａは無限遠撮影時の収差図であ
り、第２図ｂは物体距離d0＝254.9907で撮影倍率
β＝−0.5のときの収差図である。合焦による群
移動の平均変化率Δy／Δx＝0.25515であり、図示
したごとく非常に良好に諸収差が補正されてい
る。本実施例においてくり出し量は全体くり出し
方式にくらべて0.627倍になつた。 第２実施例は第１実施例より第３群から最後の
負レンズを除去したものである。焦点距離＝
105.187FナンバーＦ＝2.8画角2ω＝23.21゜で第３図
は無限遠撮影時の配置図である。その諸元を表２
に示した。収差図を第４図に示し、第４図ａは無
限遠撮影時における収差図であり、第４図ｂは物
体距離d0＝265.1865で撮影倍率β＝−0.5の収差図
である。合焦による群移動の平均変化率Δy／Δx
＝0.25515である。第２実施例は非常に単純な構
成レンズ群からなりコンパクト化もはかられてい
る。くり出し量は第１実施例と同じである。 第３実施例は第１実施例に対して第１群に３枚
貼り合せレンズを導入し、第２群に関しては貼り
合せ面の位置を正レンズの中に設けたものであ
る。焦点距離＝105.187FナンバーＦ＝2.8画角
2ω＝23.21゜で第５図は無限遠撮影時の配置図であ
り、その諸元を表３に示した。収差図を第６図に
示し、第６図ａは無限撮影時の収差図であり、第
６図ｂは物体距離d0＝268.6618で撮影倍率β＝−
0.5の収差図である。合焦における群移動の平均
変化率Δy／Δx＝0.25515である。くり出し量も第
１実施例と同じである。 第４実施例は焦点距離＝105.0FナンバーＦ＝
2.8画角2ω＝23.25゜である。第７図は無限遠撮影
時の配置図であり、その諸元を表４に示した。収
差図を第８図に示し第８図ａは無限遠撮影のと
き、第８図ｂは物体距離d0＝149.1795、撮影倍率
β＝−1.0のときの収差図である。合焦における
群移動の平均変化率Δy／Δx＝0.255515である。
この実施例は明るさを犠性にせず、できる限り、
高倍近接撮影を可能にしたレンズ系である。その
ため各群のレンズ構成が複雑になつている。この
ような望遠レンズ系において全体くり出し方式に
よつてβ−1.0で撮影するとくり出し量がとな
り多くなるので機械的に望ましくない。本発明に
おいては0.6559程度くり出すことで同じ倍率で
撮影することが可能であるので、近距離でコンパ
クトになるので非常に望ましい。 第５実施例は焦点距離＝105.0FナンバーＦ＝
2.6、画角2ω＝23.25゜である。第９図は無限遠撮
影状態における配置図である。その諸元を表５に
示した。収差図を第１０図に示し、第１０図ａは
無限遠撮影時のものであり第１０図ｂは物体距離
d0＝261.4080、撮影倍率β＝−0.525ときの収差図
である。合焦における群移動の平均変化率Δy／
Δx＝0.33489である。この実施例はできるかぎり
明るくし各群を単純なレンズ構成にした。このこ
とから本発明のような合焦式は大口径比化を行い
つゝ、最至近距離をできる限り短くして、高性能
を維持するには望ましい方式である。 第６実施例は焦点距離＝210.0FナンバーＦ＝
4.5画角2ω＝11.75゜である。第１１図は無限撮影
状態における配置図である。その諸元を表６に示
した。収差図を第１２図に示し、第１２図ａは無
限遠撮影のときであり、第１２図ｂは物体距離d0
＝479.6208、撮影倍率β＝−0.5のときの収差図
である。合焦における群移動による平均変化率
Δy／Δx＝0.30629である。この実施例は望遠化を
目指しテレ比をできるかぎり小さくしたため、明
るさが犠性になつている。その結果合焦によるく
り出し量を全体くり出し方式に対して0.314倍程
度の量で実現できる。いずれの実施例も第１、第
２群のレンズ系を大口径比化して近距離撮影性能
がほとんど劣化しない光学系を導入してはじめて
実現できた光学系である。 以下の表１〜表６に各実施例の諸元を示す。い
ずれの実施例も、図示したとおり、第１群と第２
群とで所謂ガウス型乃至変形ガウス型のレンズ構
成を有しており、第１群は正レンズとその像側に
配置された物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズとを有しており、第２群は物体側に凹面を向け
たメニスカスレンズと、その像側に配置された正
レンズとを有し、第１群と第２群との可変空間は
互いに凹面を向い合わせて形成されている。
高倍率の近接撮影までを可能とするレンズ系に関
する。 近距離撮影用写真レンズとしては、いわゆるマ
イクロレンズ或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レンズに限られ
ていた。最近、近距離撮影での収差の劣化を防ぐ
ために、いわゆるフローテイング方式と呼ばれる
収差補正手法が各種提案され、かなりの成果を得
ているが、近距離合焦のためのレンズの移動量が
大きく操作性に欠ける。しかも、合焦のための移
動量は焦点距離の長さに比例して増大するため、
特に望遠レンズで高倍率の近距離撮影を行なうた
めには、著しい移動が必要であり、鏡筒の構造が
大型にならざるを得なかつた。 また、特開昭48−38138号公報に開示されてい
るごとく、全系を正負の２群で構成し、正の前群
を繰り出すことによつて高倍率の近距離撮影を行
なうレンズ系も知られているが、負の後群は単に
近距離での収差変動の補正機能を有するのみで屈
折力が小さいため、合焦のための前群の移動量は
全体繰り出しの場合と同様大きくせざるを得なか
つた。 本発明の目的は、かなり近距離の高倍率撮影に
おいても合焦のためのレンズの移動量が小さく、
しかも比較的大口径比でありながら無限遠から近
距離までの広範囲にわたつて優れた結像性能を有
する近距離撮影可能なレンズ系を提供することに
ある。 本発明による近距離撮影可能なレンズ系は、物
体側から順に第１群の収斂性レンズ群G1、第２
群の収斂性レンズ群G2、第３群の発散性レンズ
群G3、及び第１群と第３群との間に設けられた
絞りとによつて構成され、無限遠から近距離に合
焦する際、第１群と第２群とが、この両群の間隔
を拡大しつゝ第３群に対して共に物体側へ移動す
るものである。 このような本発明の構成においては、最も像側
の第３群が負レンズ群であるため、一種の望遠型
式となりレンズ系全体の長さを短くするために有
利であるのみならず、第１群、第２群の合成焦点
距離が全系のそれより短く、合焦のための第１群
及び第２群の移動量を、従来一般に採用されてい
る全体繰り出しの場合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ツ
ツバール和を良好にバランスさせることができ、
像面の平坦性を維持することができる。さらに、
本発明においては、近距離撮影になる程第１群と
第２群との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収差変動を十分抑制するこ
とができた。 いま、全体の焦点距離を、第１群、第２群、
第３群の焦点距離をそれぞれ、1、2、3とす
る。第１群と第２群の合成焦点距離を12とし、
無限遠撮影において第３群の担う倍率をβ3とす
る。また第１群と第２群の主点間隔をD1、全系
のＦナンバーをＦとし第１群と第２群とが担う合
成ＦナンバーをF12とするとき次のような関係が
ある。 ＝12・β3 (1) 12＝１／1＋１／2−D1／1 2 (2) Ｆ＝F12β3 (3) (3)式からわかるように光学系を大口径比化する
ならばF12を小さくして第１群と第２群からなる
合成系を明るくするか、第３群の倍率β3を小さく
するかのいずれかである。実際、F12を小さくす
るには限界があるので、全系を大口径比化しよう
とするならばβ3を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を小
さくするためには不利である。 一方、第３群の倍率β3を大きくすることは、合
焦のための第１、２群の第３群に対する移動量を
小さくするために有効であるが、反面、第１、２
群の諸収差がこの倍率によつて拡大されるため、
第１群と第２群とを明るい使用状態でかつ収差の
変動を補正しておくことが肝要である。尚、本発
明の場合には、近距離撮影状態において、入射瞳
或は射出瞳の位置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
面或は最後面からより遠くなり、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。 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群を通
過後、わずか発散光束になるように構成すること
が望ましく、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、非点収差の発生を
抑えることが難しくなる。第１、２群間光束が発
散光束となり始める時の全系の撮影倍率は、第１
群の屈折力（焦点距離の逆数）に依存している。
従つて、第１群の屈折力を強くすれば、より高倍
率の近接撮影が可能になる。しかしながら第１群
の明るさを保つためには収差補正が難しくなるの
で、撮影倍率を高めつゝ全系の明るさも保つたレ
ンズ系とするためには、各群の屈折力を適切に選
ぶことが必要である。 以上のごとき各群への屈折力配分に関して、以
下のごとき諸条件を満足することが望ましい。 1.1＜／2＜2.2 (4) 1.7＜1／12＜4.0 (5) 1.6＜1／2＜5.0 (6) 0.15＜dy／dx＜0.6 (7) こゝでdy／dxは第１群、第２群間の間隔の変
化量ｙと第２群、第３群間の間隔の変化量ｘとの
ｙ＝（ｘ）という関数関係における微分値を表
わしている。 第(4)式は全系の屈折力に対する第１、２群の合
成屈折力の割合を規定する条件である。下限を超
えると収差補正は容易であるがコンパクト性が失
なわれ至近距離で合焦するときくり出し量が全体
くり出方式のものと同程度になり望ましくない。
また下限を超えることは第３群が殆んど屈折力を
有しなくなることを意味し、大口径比化はできて
も像面の平坦化の補正が困難となつてしまう。上
限を超えるとコンパクト性は満されるが暗いレン
ズとなつてしまう。また合焦における操り出し量
は減少されるがテレ比（レンズ系の最前面から像
面までの距離の焦点距離に対する比）を小さくし
過ぎるため、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を期待することが
できなくなり望ましくない。 いま条件式(5)、(6)を説明するために(2)式を表現
しなおすならば、次のようになる。 1／12＝１＋（１−D1／12）／（2／12−１
）
(8) このグラフを12＞０、1＞０、2＞０、とし
12とD1を一定とみなして第１３図に示す。 後述するが(5)式と(6)式から本発明において無意
味な領域を除いて、望ましい領域は四角形
ABCDに囲まれる範囲である。 第２群通過後の像点、即ち第３群の物点から第
２群の像側主点までの距離をD2とすると D2＝2（１−12／1） である。この量により、第２群と第３群の空間の
広さの変化を調べることができる。 1／12＝１、（D1／12＝１）のとき、第１群の
像 点に第２群が位置し、全系が第２群の屈折によら
ないので除外し、2／12＝１のとき1が屈折力
が全く無くなつてしまうので本発明にそぐわな
い。 従つて、第１３図において、1／12＝１及び
2／12＝１の直線により、本発明の構成が取り
得る領域は次の４つの領域に分割される。 領域()；1／12＞１かつ０＜2／12＜１ 領域()；1／12＞１かつ2／12＞１ 領域()；０＜1／12＜１かつ2／12＞１ 領域()；０＜1／12＜１かつ０＜2／12＜１ こゝで、領域()は、第１群、第２群の屈折力
が極めて強い場合であり、実現不可能な領域であ
る。また、領域()は第１群の屈折力が強すぎて
収差補正が困難となりペツツバールタイプの利点
を利用できないので除く。 従つて実用上可能な領域は()と()である。
領域()は、第１群と第２群で主として明るさを
かせぎ、あさり第１群、第２群で撮影倍率をかせ
がず第３群で大きい倍率β3をかけて、高倍率近接
撮影を可能にし、くり出し量も低減しうる屈折力
配分の領域である。領域()は、第１群、第２群
で明るさも撮影倍率もかせぐにふさわしい屈折力
配分の領域である。第１群、第２群の合成系での
最大撮影倍率を大きくするため第１群の屈折力を
強くしたとき、第２群の屈折力が弱くなり、第１
群通過後、発散光束となつてくる近距離光束を、
第２群が急激に屈折しないので、収差変動を除去
するのに有利にはたらく。 第(5)式は望ましい第１、第２群の合成屈折力に
対する第１群の屈折力配分の条件である。下限を
超えると第１群の屈折力が強くなり過ぎて輪帯球
面収差の発生が著しくなる。このとこは第１３図
からわかるように下限を超えた領域()では第１
群の屈折力が強くなつても第２群の屈折力が強く
ならず、逆に弱くなつている。しかし、相対的に
第１群に負荷がかかり過ぎて、明るい使用に耐え
きれなくなるので望ましくない。 また、下限を超えた領域()では第１群と第２
群の間隔を十分に確保できなくなる。また第１群
と第２群からなる系は第１群の使用しうる明るさ
に無理が生じ、収差補正が困難となる。このこと
は第１３図の領域()から屈折力が共に強くなる
ことから容易にわかる。上限を超えると、至近距
離を短くして最大撮影倍率を大きくかせごうとす
る軸上物点から発した光束は第１群通過後低い撮
影倍率で発散光束となつてしまい第２群に収差補
正の負荷がかゝり過ぎ、輪帯球面収差などの収差
変動が発生してしまい、望ましくない。 また上限を超えた領域()では光学系の全長も
長くなりコンパクト化もそこなわれる。 第(6)式は第１群の屈折力に対する第２群の屈折
力の適性な屈折力配分を規定るものである。これ
は(5)式同様、収差補正のバランスを良好にするた
めの条件であると共に、さらに第１群と第２群の
間隔と第２群と第３群の間隔を充分確保するため
の補足的な条件式である。上限を超えると(5)式の
場合と同様、大口径比化だけなら望ましいが撮影
倍率の大きい大口径比レンズは困難となり、第１
群と第２群の間隔を充分確保できなくなり、望ま
しくない。 下限を超ると第１群の屈折力が弱くなり過ぎ無
限遠撮影においても球面収差の補正が困難とな
り、領域()では第２群と第３群の間隔を充分確
保できず望ましくない。下限を超えた領域()で
は第１群と第２群の間隔と第２群と第３群の間隔
が充分確保できなくなるまで望ましくない。 (7)式は無限と近距離で収差バランスをとるうえ
で望ましい条件である。関数の座標原点は常に無
限遠撮影の状態のレンズ配置である。下限を超え
ると第１群と第２群の移動量に差がなくなり一体
とみなしうるために正負の２群のレンズ群からな
る前群合焦方式に近くなり、上限を超えると球面
収差、コマ収差、非点収差が補正過剰になり望ま
しくない。 本発明は高倍近接撮影を目的としているため、
至近距離での歪曲収差が充分補正されていなけれ
ばならない。このためにさらに望ましい条件は以
下のごとくである。 0.6＜q1＜1.3 (9) q1＝（γ2＋γ1）／（γ2−γ1）は第１群中の第１
正レンズの形状因子である。γ1、γ2はその前側、
後側の曲率半径である。下限を超えると歪曲収差
は正の過大となり、非点収差は負に過大となり望
ましくない。上限を超えると非点収差が正に過大
となり望ましくない。 全光学系のペツツバール和をＰとすると 0.0006＜Ｐ＜0.0018 (10) なる範囲が望ましい。この範囲において非点隔
差、像面の平坦性を許容することができる。大口
径比化を目指し近距離撮影時において収差変動を
小さくするために第１群と第２群に高屈折率のガ
ラスを採用することにより、負レンズ成分の屈折
力が弱くなりがちである。このため、ペツバール
和が過大に正になり過ぎるのを第３群の負レンズ
群でペツバール和を適性な順にバランスすること
ができた。 中望遠レンズ程度で大口径比化かつ最至近距離
撮影時のくり出し量の低減をはかるためには第３
群の担う倍率β3は1.3＜β3＜1.7程度が望ましい。
明るさを犠性にしてコンパクト化し、くり出し量
の低減をはかるときは1.7＜β3＜2.2程度にすれば
望遠レンズの高倍近接撮影において望ましい。一
方大口径比化を目指し、合焦時のくり出し量をあ
る程度大きくし、ペツバール和をコントロールし
て像面の平坦化を補正をするのならば1.1＜β3＜
1.3程度が望ましい。このときコンパクトな、望
遠レンズは実現しにくい。 以下本発明の実施例について説明する。実施例
はすべて35mmカメラ用である。絞りは常に第２群
と１体として移動し合焦する。このときΔy／Δx
は第２群と第３群の間隔の変化量に対する、第１
群と第２群の間隔の変化量の平均変化率である。
本発明の基本的なものは第１実施例である。焦点
距離＝105、ＦナンバーＦ＝2.8、画角2ω＝
23.25゜で第１図は無限遠撮影時の配置図である。
第１実施例の諸元を表１に示し、収差図を第２図
に示した第２図ａは無限遠撮影時の収差図であ
り、第２図ｂは物体距離d0＝254.9907で撮影倍率
β＝−0.5のときの収差図である。合焦による群
移動の平均変化率Δy／Δx＝0.25515であり、図示
したごとく非常に良好に諸収差が補正されてい
る。本実施例においてくり出し量は全体くり出し
方式にくらべて0.627倍になつた。 第２実施例は第１実施例より第３群から最後の
負レンズを除去したものである。焦点距離＝
105.187FナンバーＦ＝2.8画角2ω＝23.21゜で第３図
は無限遠撮影時の配置図である。その諸元を表２
に示した。収差図を第４図に示し、第４図ａは無
限遠撮影時における収差図であり、第４図ｂは物
体距離d0＝265.1865で撮影倍率β＝−0.5の収差図
である。合焦による群移動の平均変化率Δy／Δx
＝0.25515である。第２実施例は非常に単純な構
成レンズ群からなりコンパクト化もはかられてい
る。くり出し量は第１実施例と同じである。 第３実施例は第１実施例に対して第１群に３枚
貼り合せレンズを導入し、第２群に関しては貼り
合せ面の位置を正レンズの中に設けたものであ
る。焦点距離＝105.187FナンバーＦ＝2.8画角
2ω＝23.21゜で第５図は無限遠撮影時の配置図であ
り、その諸元を表３に示した。収差図を第６図に
示し、第６図ａは無限撮影時の収差図であり、第
６図ｂは物体距離d0＝268.6618で撮影倍率β＝−
0.5の収差図である。合焦における群移動の平均
変化率Δy／Δx＝0.25515である。くり出し量も第
１実施例と同じである。 第４実施例は焦点距離＝105.0FナンバーＦ＝
2.8画角2ω＝23.25゜である。第７図は無限遠撮影
時の配置図であり、その諸元を表４に示した。収
差図を第８図に示し第８図ａは無限遠撮影のと
き、第８図ｂは物体距離d0＝149.1795、撮影倍率
β＝−1.0のときの収差図である。合焦における
群移動の平均変化率Δy／Δx＝0.255515である。
この実施例は明るさを犠性にせず、できる限り、
高倍近接撮影を可能にしたレンズ系である。その
ため各群のレンズ構成が複雑になつている。この
ような望遠レンズ系において全体くり出し方式に
よつてβ−1.0で撮影するとくり出し量がとな
り多くなるので機械的に望ましくない。本発明に
おいては0.6559程度くり出すことで同じ倍率で
撮影することが可能であるので、近距離でコンパ
クトになるので非常に望ましい。 第５実施例は焦点距離＝105.0FナンバーＦ＝
2.6、画角2ω＝23.25゜である。第９図は無限遠撮
影状態における配置図である。その諸元を表５に
示した。収差図を第１０図に示し、第１０図ａは
無限遠撮影時のものであり第１０図ｂは物体距離
d0＝261.4080、撮影倍率β＝−0.525ときの収差図
である。合焦における群移動の平均変化率Δy／
Δx＝0.33489である。この実施例はできるかぎり
明るくし各群を単純なレンズ構成にした。このこ
とから本発明のような合焦式は大口径比化を行い
つゝ、最至近距離をできる限り短くして、高性能
を維持するには望ましい方式である。 第６実施例は焦点距離＝210.0FナンバーＦ＝
4.5画角2ω＝11.75゜である。第１１図は無限撮影
状態における配置図である。その諸元を表６に示
した。収差図を第１２図に示し、第１２図ａは無
限遠撮影のときであり、第１２図ｂは物体距離d0
＝479.6208、撮影倍率β＝−0.5のときの収差図
である。合焦における群移動による平均変化率
Δy／Δx＝0.30629である。この実施例は望遠化を
目指しテレ比をできるかぎり小さくしたため、明
るさが犠性になつている。その結果合焦によるく
り出し量を全体くり出し方式に対して0.314倍程
度の量で実現できる。いずれの実施例も第１、第
２群のレンズ系を大口径比化して近距離撮影性能
がほとんど劣化しない光学系を導入してはじめて
実現できた光学系である。 以下の表１〜表６に各実施例の諸元を示す。い
ずれの実施例も、図示したとおり、第１群と第２
群とで所謂ガウス型乃至変形ガウス型のレンズ構
成を有しており、第１群は正レンズとその像側に
配置された物体側に凸面を向けた正メニスカスレ
ンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズとを有しており、第２群は物体側に凹面を向け
たメニスカスレンズと、その像側に配置された正
レンズとを有し、第１群と第２群との可変空間は
互いに凹面を向い合わせて形成されている。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第１図、第３図、第５図、第７図、第９図、第
１１図はそれぞれ本発明による第１、第２、第
３、第４、第５、第６実施例の無限遠撮影状態に
おけるレンズ構成図であり、第２図、第４図、第
６図、第８図、第１０図、第１２図は順に各実施
例の諸収差図で、各図のａは無限遠撮影状態、ｂ
は至近距離撮影状態のものである。第１３図は本
発明の構成における屈折力配分の原理説明図。 〔主要部分の符号の説明〕 G1…第１群、G2
…第２群、G3…第３群。
１１図はそれぞれ本発明による第１、第２、第
３、第４、第５、第６実施例の無限遠撮影状態に
おけるレンズ構成図であり、第２図、第４図、第
６図、第８図、第１０図、第１２図は順に各実施
例の諸収差図で、各図のａは無限遠撮影状態、ｂ
は至近距離撮影状態のものである。第１３図は本
発明の構成における屈折力配分の原理説明図。 〔主要部分の符号の説明〕 G1…第１群、G2
…第２群、G3…第３群。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物体側から順に、第１群の収歛性レンズ群、
第２群の収歛性レンズ群、第３群の発散性レンズ
群、及び第１群と第３群との間に設けられた絞り
とを有し、前記第１群はその物体側に配置された
正レンズと、その像側に配置された物体側に凸面
を向けた正メニスカスレンズと、物体側に凸面を
向けた負メニスカスレンズとを有し、前記第２群
は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとそ
の像側に配置された正レンズとを有し、無限遠か
ら近距離に合焦する際、前記第１群と前記第２群
とが、該両群の間隔を拡大しつつ前記第３群に対
して相対的に物体側へ移動し、全系の合成焦点距
離をｆ、前記第１群の焦点距離をf1、前記第２群
の焦点距離をf2、前記第１群と前記第２群との合
成焦点距離をf12とし、前記第１群と前記第２群
との間隔の変化量ｙと、前記第２群と前記第３群
との間隔の変化量ｘとの関数関係における一階微
分値をdy／dxとするとき、 1.1＜ｆ／f12＜2.2 1.7＜f1／f12＜4.0 1.6＜f1／f2＜5.0 0.15＜dy／dx＜0.6 の各条件を満足することを特徴とする近距離撮影
可能なレンズ系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070480A JPS56107210A (en) | 1980-01-31 | 1980-01-31 | Lens system permitting short-distance photographing |
| US06/226,011 US4392724A (en) | 1980-01-31 | 1981-01-19 | Lens system capable of short distance photography |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070480A JPS56107210A (en) | 1980-01-31 | 1980-01-31 | Lens system permitting short-distance photographing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56107210A JPS56107210A (en) | 1981-08-26 |
| JPH0119126B2 true JPH0119126B2 (ja) | 1989-04-10 |
Family
ID=11757675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1070480A Granted JPS56107210A (en) | 1980-01-31 | 1980-01-31 | Lens system permitting short-distance photographing |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4392724A (ja) |
| JP (1) | JPS56107210A (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57192916A (en) * | 1981-05-25 | 1982-11-27 | Canon Inc | Objective lens with large aperture ratio |
| JPS58111013A (ja) * | 1981-12-24 | 1983-07-01 | Canon Inc | 小型の広角ズ−ムレンズ |
| JPS59228220A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-21 | Minolta Camera Co Ltd | 大口径マクロレンズ |
| US4655558A (en) * | 1983-07-27 | 1987-04-07 | Nippon Kogaku K. K. | Rear focus conversion lens apparatus |
| JPS60188917A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Asahi Optical Co Ltd | 近距離撮影用レンズ系 |
| US4764000A (en) * | 1985-05-20 | 1988-08-16 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Telephoto lens system with three relatively shiftable lens groups |
| JPH071330B2 (ja) * | 1985-07-18 | 1995-01-11 | オリンパス光学工業株式会社 | 大口径長焦点マクロレンズ |
| JPH0812328B2 (ja) * | 1985-10-21 | 1996-02-07 | キヤノン株式会社 | 投影レンズ |
| JPH0685018B2 (ja) * | 1986-02-24 | 1994-10-26 | オリンパス光学工業株式会社 | マクロレンズ |
| JPS62227111A (ja) * | 1986-03-28 | 1987-10-06 | Asahi Optical Co Ltd | 接写可能な望遠レンズ系 |
| JPH07101253B2 (ja) * | 1987-04-03 | 1995-11-01 | キヤノン株式会社 | フロ−テイングを利用した撮影レンズ |
| US4812027A (en) * | 1987-06-19 | 1989-03-14 | Nikon Corporation | Gauss type near focus lens |
| JP2697119B2 (ja) * | 1989-04-26 | 1998-01-14 | 株式会社ニコン | 近距離撮影可能なレンズ系 |
| EP0881516A1 (en) * | 1993-11-29 | 1998-12-02 | Nikon Corporation | Lens capable of short distance photographing with vibration reduction function |
| JP5277624B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2013-08-28 | 株式会社ニコン | マクロレンズ、光学装置、マクロレンズのフォーカシング方法 |
| JP5282399B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2013-09-04 | 株式会社ニコン | マクロレンズ、光学装置、マクロレンズのフォーカシング方法 |
| JP5277625B2 (ja) * | 2007-12-13 | 2013-08-28 | 株式会社ニコン | マクロレンズ、光学装置、マクロレンズのフォーカシング方法、マクロレンズの防振方法 |
| CN108427174B (zh) * | 2018-01-23 | 2020-06-16 | 瑞声光学解决方案私人有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108254898B (zh) * | 2018-01-23 | 2020-07-17 | 瑞声光学解决方案私人有限公司 | 摄像光学镜头 |
| WO2020039912A1 (ja) * | 2018-08-24 | 2020-02-27 | 株式会社ニコン | 光学系、光学機器、および光学系の製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3942875A (en) * | 1972-09-07 | 1976-03-09 | Ponder & Best, Inc. | Wide aperture long focal length lens |
| US3942876A (en) * | 1972-09-07 | 1976-03-09 | Ponder & Best, Inc. | Telephoto lens |
| JPS5751081B2 (ja) * | 1974-04-06 | 1982-10-30 |
-
1980
- 1980-01-31 JP JP1070480A patent/JPS56107210A/ja active Granted
-
1981
- 1981-01-19 US US06/226,011 patent/US4392724A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56107210A (en) | 1981-08-26 |
| US4392724A (en) | 1983-07-12 |
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