JPH0431095B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明は、反射式望遠レンズ、とくに反射屈折
式の望遠レンズに関する。 （発明の背景） 反射屈折式望遠レンズの一般的構成は、大別し
て４つの部分より成つている。即ち、第１は、レ
ンズ系の最前部に配置され、入射する光束を収斂
させる正レンズ部材、第２は、第１の正レンズ部
材の像界側に大きな空気間隔を隔てて配置された
同じく収斂作用を有する主鏡部材、第３は、第１
の正レンズ部材の近傍に配置され発散作用を有す
る副鏡部材、第４は、主鏡部材の近傍に配置され
発散作用を有する負レンズ群である。このような
構成は、全長の短縮、色収差の減少等、利点が多
いために広く用いられている。 従来のこの種の一般的反射屈式望遠レンズとし
ては、例えば、特公昭47−1909号、特公昭54−
30288号、特開昭53−131835号などが知られてい
る。これらは屈折系の望遠レンズに比べて遥かに
短い形状になつてはいるが、最前レンズ面から焦
点面までの全長が、焦点距離の30％以上であり、
しかも、最短距離は焦点距離の８倍以上と長く、
未だ十分に満足できるものではなかつた。 また、特開昭55−38520号の如く、副鏡部材を
正レンズ部材の物体側に配置することによつて、
全長を焦点距離の28％にまで短縮した構成も知ら
れている。しかしながら、このように副鏡部材を
正レンズ部材より物体側に配置する場合には、副
鏡部材を正レンズ部材に接合して支持するのが一
般的であるため、正レンズ部材のレンズ面は副鏡
部材での反射を介して光線が２回通過する面であ
るにもかわらず、独立に扱うことができず、収差
補正の自由度が少なくなり、良好な補正状態を維
持することが難しくなる傾向にある。また、副鏡
部材には主鏡からの収斂光束が入射すると共に、
その周囲には正レンズ部材に入射する輪帯状の光
束が存在しており、これらの光束を分離し正レン
ズ部材に入射する光線が直接像面に達してフレア
ーを生ずるのを防ぐために、副鏡部材の周囲に遮
光筒を設けらなければならないが、副鏡部材を正
レンズ部材より物体側に配置する場合には、遮光
筒の設置が難しくなり、ゴースト光を除去するこ
とが一層困難になる。さらに、副鏡部材が正レン
ズ部材の前方に位置する場合には、外部からの衝
撃に対して副鏡を保護しにくく、レンズとしての
耐久性が弱くなるという欠点があつた。 （発明の目的） 本発明の目的は、最前レンズ面から焦点面まで
のレンズ系全長が極めて短く、小型かつ軽量であ
り、ゴースト光が除かれた堅牢な構成でありなが
らも、最短撮影距離が短く、優れた結像性能を維
持し得る反射屈折式望遠レンズを提供することに
ある。 （発明の概要） 本発明による反射屈折式望遠レンズは、第１図
及び第２図のレンズ配置図にも示す如く、物界側
から光束の進行順に、両凸正レンズ成分Ｌ１、物
界側に凹面を向け光束を屈折する面と同じく物界
側に凹面を向け光束を反射収斂する裏面反射面と
を有する第１反射部材Ｍ１、前記両凸正レンズ成
分の像側近傍に配置され像界側に凸面を向け光束
を屈折する面と同じく像界側に凸面を向け光束を
反射発散する裏面反射面とを有する第２反射部材
Ｍ２、及び前記第１反射部材の近傍に配置され少
なくとも正レンズと負レンズとを有し合成で負屈
折を持つ負レンズ群Ｌ２とを有するものである。 このような構成においては、副鏡としての第２
反射部材Ｍ２が両凸正レンズ成分Ｌ１の像界側に
あるため、第２反射部材Ｍ２と両凸正レンズ成分
Ｌ１とのレンズ面をそれぞれ独立に扱うことがで
き、収差補正の自由度がたかくなり、無限遠及び
近距離でのより良好な性能を維持することが可能
となる。また、両凸正レンズ成分Ｌ１に入射する
輪帯状光束と第１反射部材Ｍ１から第２反射部材
Ｍ２に達する光束とを分離するための遮光筒を容
易に設けることができるので、ゴースト光を十分
に除くことが可能となり、しかも副鏡がレンズ鏡
筒の内部に設けられるため、外部からの衝撃に対
してより堅牢となる。 以下、図示した実施例に基づいて本発明の構成
を詳述する。 第１図は本発明による第１実施例のレンズ構成
図であり、第２図は第２実施例のレンズ構成図で
ある。各図には、本発明の理解を容易にするため
に、結像面Ｉが光軸Axと交わる中心点Ｐに集光
される軸上無限遠物点からの光線ｍの様子を示し
た。また、レンズ系の各レンズ面には光線の通過
する順に、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，…の符号を付し
た。 両凸正レンズ成分Ｌ１で収束された光束は、両
凸正レンズ成分Ｌ１の後方におおきな空気間隔を
おいて配置された主鏡としての第１反射部材Ｍ１
に達する。第１反射部材Ｍ１は、入射面Ｒ３、裏
面反射面Ｒ４及び射出面Ｒ５を有し、各面が物界
側に凹面を向けたムニスカス形状である。入射面
Ｒ３と射出面Ｒ５とは同一面であるが、光線に対
する機能が異なるために光線の順路に従つて符号
をつけて区別している。第１反射部材Ｍ１は光束
を屈折反射によつて、両凸正レンズ成分Ｌ１との
間の空間を再度通過させると同時に、両凸正レン
ズ成分Ｌ１以上に光束を収斂させる作用を持つも
のである。第１反射部材Ｍ１で反射された光束
は、両凸正レンズ成分Ｌ１の像界側近傍に配置さ
れた副鏡としての第２反射部材Ｍ２に導かれる。
第２反射部材Ｍ２は入射面Ｒ６、裏面反射面Ｒ７
及び射出面Ｒ８を有し、各面が像界側に凸面を向
けたメニスカス形状である。入射面Ｒ６と射出面
Ｒ８とは同一面であるが、光線に対する機能が異
なるためにここでも光線の順路に従つて符号をつ
けて区別した。第２反射部材Ｍ２は光束を反射屈
折によつて発散させる作用を有すると同時に第１
反射部材Ｍ１で物界側に向けられた光束を再度像
界側へ導く働きをする。副鏡としての第２反射部
材Ｍ２で反射された光束は、、次に、第１反射部
材Ｍ１の近傍に配置された負レンズ群Ｌ２に達す
る。負レンズ群Ｌ２は少なくとも１枚の負レンズ
と正レンズとによつて構成され、合成で負の屈折
力を持ち、第２反射部材Ｍ２同様に光束を発散す
る作用を有している。 そして、近距離物体に対する合焦は、図示した
ごとく、両凸正レンズ成分Ｌ１と第２反射部材Ｍ
２とを一体的に物界側へ繰り出すことによつて行
われる。 上記の如き本発明の基本構成における技術的要
点について説明する。 まず、第１に、レンズ系の最前成分としての正
レンズが両凸形状であることである。従来は最前
レンズ成分が物界側に凸面を向けたメニスカス形
状であることが一般的であつたが、副鏡と共に物
界側に移動することによつてかなりの近距離にま
での合焦を可能とするためには、近距離物体にた
いする収差変動を極力小さく抑えることが必要で
あり、このためには正レンズ成分Ｌ１が両凸形状
でなければならない。 第２に、主鏡としての第１反射部材Ｍ１がメニ
スカス形状の凹裏面反射鏡であることであり、第
３に、副鏡としての第２反射部材Ｍ２がメニスカ
ス形状の凸裏面反射鏡であることである。これら
の反射部材において、入射面と反射面とで生ずる
収差と逆の収差が射出面で生ずるため、各反射部
材においてそれぞれある程度の収差補正がなさ
れ、特に、第１反射部材Ｍ１は両凸正レンズ成分
Ｌ１以上に強い収斂作用を持ちながらも、上記の
如き構造によつて残存収差を小さく抑えている。
そして、更に第１反射部材Ｍ１での残存収差を第
２反射部材Ｍ２の残存収差によつて打ち消すよう
な組合せとなつているため、レンズ形全体として
も良好な収差バランスを維持することが可能であ
る。これら第１反射部材Ｍ１及び第２反射部材Ｍ
２における収差構造については、後記する表３、
表４に示した第１実施例、第２実施例についての
三次収差係数からも裏付けられる。すなわち、主
鏡としての第１反射部材Ｍ１の入射面Ｒ３では、
反射面Ｒ４、射出面Ｒ５に対して全ての収差係数
で逆符号の大きな値であり、これらの面で相互に
打ち消し合つていることが明らかである。また、
第２反射部材Ｍ２の各面においても諸収差が相互
に打ち消されていることが明らかである。そし
て、例えば、球面収差係数Ｉについてみれば、第
１反射部材Ｍ１で負の値が残存しているのに対し
て、第２反射部材Ｍ２で正の残存量となつて相互
に打ち消し合つていることも明らかである。 第４には、負レンズ群Ｌ２が少なくとも１個の
負レンズと正レンズとを有していることであり、
これによつて、主に画角に依存する収差を良好に
補正しているのである。このことについても後記
の三次収差係数表より明らかであり、負レンズ群
Ｌ２においては、非点収差係数、像面弯曲係数
、歪曲収差係数Ｖの順に収差係数が大きく、し
かも、この値は他のどの群よりも大きくなつてお
り、負レンズ群Ｌ２が画角に依存する収差の補正
に重要な役割を持つていることが裏付けられる。 このような本発明の収差構造により、全系とし
ての収差を良好に補正し、かつ、近距離物体に対
しても良好な性能を保つために、以下のような条
件を満足することがのぞましい。 即ち、両凸正レンズ成分Ｌ１、第１反射部材Ｍ
１及び第２反射部材Ｍ２それぞれの形状因子を、
EQ１，Ｑ２，Ｑ３とするとき、 −0.2＜Q1＜ 0.5 (1) 3.8＜Q2＜ 4.6 (2) −5.0＜Q3＜−3.3 (3) の条件である。ここで各レンズ部材の形状因子
は、両凸正レンズ成分Ｌ１の物界側及び像界側の
レンズ面の曲率半径をそれぞれＲ１，Ｒ２、第１
反射部材Ｍ１の物界側及び像界側のレンズ面の曲
率半径をそれぞれＲ３，Ｒ４、第２反射部材Ｍ２
の物界側及び像界側のレンズ面の曲率半径をそれ
ぞれＲ７，Ｒ８、とするとき、 Q1＝（R2＋R1）／（R2−R1） Q2＝（R4＋R3）／（R4−R3） Q3＝（R8＋R7）／（R8−R7） と定義されるものとする。 (1)式の条件は、両凸正レンズ成分Ｌ１の具体的
形状を規定するものであり、前述した如く、無限
遠物体撮影状態における諸収差のバランスと同時
に、近接撮影状態における球面収差の変動を補正
するのに有効である。(1)式の上限を越える場合に
は、球面収差が正に過剰になり、像面弯曲も正に
過剰となる。下限を外れる場合にはこの逆の傾向
が著しくなり、無限遠及び近距離での収差を良好
に補正することが難しくなる。 (2)式の条件は、第１反射部材Ｍ１具体的形状を
規定するものである。第１反射部材Ｍ１の形状
は、諸収差に対して大きな影響を与えているが、
なかんずく球面収差に対する寄与が大きい。この
ため、わずかな形状の変化によつても収差が大き
く変動し、単に第１反射部材Ｍ１のみならず、条
件３により、第２反射部材Ｍ２の形状との関係を
考慮しなければならない。(2)式の上限を越える場
合には、球面収差が極端に負に過剰となり、また
像面弯曲も負に過剰となる。下限を外れる場合に
は、球面収差も像面弯曲も正に過剰となり、何れ
の場合にも良好な補正状態を得ることが難しくな
る。 第１反射部材Ｍ１が強い収斂作用を持つ部材と
して大きな働きをしていたのと対照的に、第２反
射部材Ｍ２は強い発散作用を持つ部材として、収
差構造上これまた大きな役割を担つている。(3)式
の上限をこえると、球面収差が負に過剰となり像
面弯曲も負となり、他方下限を外れる場合には逆
の傾向が著しくなり、良好な補正状態を得ること
が難しくなる。 さて、主に軸外収差の補正に寄与する負レンズ
群Ｌ２の具体的レンズ構成としては、物界側から
順に第１負レンズＬ２１、第２負レンズＬ２２及
び正レンズＬ２３の３個のレンズ成分で構成する
ことが望ましい。そして、第１負レンズＬ２１は
像界側により強い曲率の面を持つ形状であること
が、また第２負レンズＬ２２は物界側により強い
曲率の面を持つた形状であることがより望まし
く、少なくとも一方が貼合わせレンズで構成され
ても良い。正レンズＬ２３は物界側凸面を向けた
メニスカス形状であることがより望ましい。 上記の如き反射屈折式望遠レンズにおける基本
的な４つの部材、即ち両凸正レンズ成分Ｌ１、第
１反射部材Ｍ１、第２反射部材Ｍ２、負レンズ群
Ｌ２それぞれのパワー配分については、以下のよ
うな条件を満足することが望ましい。即ち、いま
両凸正レンズ成分Ｌ１、第１反射部材Ｍ１、第２
反射部材Ｍ２及び負レンズ群Ｌ２の各焦点距離
を、ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４とし、全系の合成焦
点距離をｆとするとき、 0.6 ＜f1／ｆ＜ 1.3 (4) 0.15＜f2／ｆ＜ 0.3 (5) −0.2 ＜f3／ｆ＜−0.1 (6) −0.16＜f4／ｆ＜−0.06 (7) である。ここで、両凸正レンズ成分Ｌ１及び負レ
ンズ群Ｌ２は屈折系のみからなるため、一般的焦
点距離であるが、第１反射部材Ｍ１及び第２反射
部材Ｍ２は反射屈折系からなつているので、入射
面、反射面、射出面の３面によつて焦点距離を計
算するものとする。 これらの条件は、本発明による反射屈折式望遠
レンズの各構成部材の骨組みを規定するものであ
り、全系の収差バランスを図りながら、全長をで
きるかぎり短く小型に構成するために望ましい条
件である。(4)式の条件は両凸正レンズ成分Ｌ１の
焦点距離をを規定するものであり、上限を越える
ならば、最短撮影距離に合焦するための両凸正レ
ンズ成分Ｌ１と第２反射部材Ｍ２との一体的移動
量が大きくなつてしまい、小型化には不利とな
る。下限を外れると、近接撮影状態での球面収差
の変動を補正しにくくなつてしまう。(5)式及び(6)
式はそれぞれ主鏡としての第１反射部材Ｍ１、副
鏡としての第２反射部材Ｍ２の焦点距離を規定す
るものであり、前述した如く、主鏡と副鏡とが全
ての収差にわたつて打ち消し合いながらバランス
良い補正状態を保つためのももである。(5)式の下
限及び(6)式の上限を越えるときは、小型化には有
利であるが残存収差を十分に補正しきれなくなつ
てしまう。また、(5)式の上限及び(6)式の下限を外
れるときには、逆に残存収差を良好に補正し得て
も小型化が難しくなる。(7)式は負レンズ群Ｌ２の
焦点距離を規定するものである。この上限を越え
る場合には、所謂望遠比（最前レンズ面から焦点
面までの距離の焦点距離に対する比の値）を小さ
くして全系の小型化を図るには有利となるが、そ
の分だけ負レンズ群Ｌ２までのレンズで発生する
収差を拡大して結像面に伝達することになり、残
存収差を大きくしてしまうと同時、ペツツバール
和が負に過大となつて像面弯曲の補正が難しくな
る。下限を外れるとこれらと逆の傾向が著しくな
り、良好な結像性能を維持することが難しくな
る。 （実施例） 以下に、本発明による反射屈折式望遠レンズの
実施例について説明する。 第１実施例は第１図に示した如く、負レンズ群
Ｌ２は第１反射部材Ｍ１の中央部をくりぬいて設
けられており、像界側に強い凹面を向けた単一負
レンズＬ２１、物界側に凹面を向けた単一負メニ
スカスレンズＬ２２及び物界側に凸面を向けた単
一正メニスカスレンズＬ２３から成つている。 第２実施例は、第２図に示した如く、負レンズ
群Ｌ２が主鏡としての第１反射部材Ｍ１を刳り貫
くことなく構成されたものであり、物界側に凸面
を向けた単一負メニスカスレンズＬ２１、両凹負
レンズと両凸正レンズさらに主鏡を形成するメニ
スカスレンズとが接合されてなる負メニスカスレ
ンズＬ２２及び物界側に凸面を向けた単一正メニ
スカスレンズＬ２３から成つている。従つて、第
１反射部材Ｍ１の中央部を刳り貫く必要がないた
め加工が容易であると共に、負レンズ群Ｌ２に接
合レンズを設けることにより、軸外の色収差の補
正がより有利である。 第１実施例及び第２実施例の諸元をそれぞれ下
記の表１、表２に示す。但し、表中左端の数字は
光線の進路順の面番号を表し、同一レンズ面を再
度通過する場合にも別の番号を付した。

【表】

【表】

【表】 上記第１実施例のレンズ全長は142.716であり、
全系の焦点距離の28.6％と短くなつており、上記
第２実施例のレンズ全長は131.007であり、全系
の焦点距離に対して26.2％と一層小型になつてい
る。尚、上記第１実施例では、両凸正レンズ成分
Ｌ１と第２反射部材Ｍ２とを一体的に、物界側へ
8.05だけ繰り出すことによつて、撮影距離1500＝
3.0fの至近距離撮影が可能となり、第２実施例に
おいても同様に、両凸正レンズ成分Ｌ１と第２反
射部材Ｍ２とを一体的に、物界側へ5.09だけ繰り
出すことによつて、撮影距離1500＝3.0fの至近距
離撮影が可能となる。 上記第１実施例及び第２実施例について、無限
遠撮影状態における三次収差係数を下記の表３、
表４に示す。表中、は球面収差、はコマ収
差、は非点収差、は球欠的像面弯曲、は歪
曲収差の各三次収差係数を表すものとし、左端の
数字は光線の進行順でのレンズ面番号を表すもの
とする。

【表】

【表】

【表】 上記第１実施例及び第２実施例の諸収差図を、
それぞれ第３図Ａ，Ｂ、第４図Ａ，Ｂに示す。各
図のＡは無限遠撮影状態、Ｂは最短撮影状態の諸
収差図であり、基準光線としてのｄ線（λ＝
587.6nm）についての球面収差（Sph）、非点収差
（Ast）、歪曲収差（Dis）及びコマ収差（Coma）
をそれぞれ示した。 上記の各収差係数表及び各収差図から、第１、
第２実施例ともに無限遠撮影状態は勿論最短撮影
状態においても、優れた結像性能を有しているこ
とが明らかである。 （発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、最前レンズ面か
ら焦点面までのレンズ系全長が、焦点距離の26％
に達する小型かつ軽量な構成であり、ゴースト光
が除かれた堅牢な構成でありながらも、最短撮影
距離が短く、優れた結像性能を維持し得る反射屈
折式望遠レンズが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反射屈折式望遠レンズの
第１実施例のレンズ配置図、第２図は第２実施例
のレンズ配置図、第３図Ａ，Ｂは第１実施例の諸
収差図、第４図Ａ，Ｂは第２実施例の諸収差図で
あり、各図のＡは無限遠撮影状態、Ｂは最短撮影
状態を表す。 主要部分の符号の説明、Ｌ１……両凸正レンズ
成分、Ｍ１……第１反射部材、Ｍ２……第２反射
部材、Ｌ２……負レンズ群。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物界から光束の進行順に、両凸正レンズ成
   分、物界側に凹面を向け光束を屈折する面と同じ
   く物界側に凹面を向け光束を反射収斂する裏面反
   射面とを有する第１反射部材、前記両凸正レンズ
   成分の像側近傍に配置され像界側に凸面を向け光
   束を屈折する面と同じく像界側に凸面を向け光束
   を反射発散する裏面反射面とを有する第２反射部
   材、及び前記第１反射部材の近傍に配置され少な
   くとも正レンズと負レンズとを有し合成で負屈折
   力を持つ負レンズ群を有し、前記両凸正レンズ成
   分、前記第１反射部材及び第２反射部材それぞれ
   の形状因子をＱ１，Ｑ２，Ｑ３とするとき、−
   0.2＜Q1＜ 0.5 (1) 3.8＜Q2＜ 4.6 (2) −5.0＜Q3＜−3.3 (3) の各条件を満足することを特徴とする反射屈折式
   望遠レンズ。但し、前記各部材の形状因子は、前
   記両凸正レンズ成分の物界側及び像界側のレンズ
   面の曲率半径をそれぞれR1，R2、前記第１反射
   部材の物界側及び像界側の面の曲率半径をそれぞ
   れＲ３，Ｒ４、前記第２反射部材の物界側及び像
   界側の面の曲率半径をそれぞれＲ７，Ｒ８とする
   とき、 Q1＝（R2＋R1）／（２−R1） Q2＝（R4＋R3）／（R4−R3） Q3＝（R8＋R7）／（R8−R7） で定義されるものとする。 ２ 前記両凸正レンズ成分、前記第１反射部材、
   前記第２反射部材及び前記負レンズ群の各焦点距
   離をそれぞれｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４とし、全系
   の合成焦点距離をｆとするとき、 0.6 ＜f1／ｆ＜ 1.3 (4) 0.15＜f2／ｆ＜ 0.3 (5) −0.2 ＜f3／ｆ＜−0.1 (6) −0.16＜f4／ｆ＜−0.06 (7) の各条件を満足することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の反射屈折式望遠レンズ。