JPH09159911A - インナーフォーカス式の望遠レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーカスの際の収差変動を良好に補正し、
物体距離全般にわたり良好なる光学性能を有したインナ
ーフォーカス式の望遠レンズを得ること。 【解決手段】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群の３つの
レンズ群を有し、該第１群は３つの正レンズと少なくと
も１つの負レンズを有し、該第２群は少なくとも１つの
正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、該第２群
を光軸上移動させてフォーカスを行い、該第２群を無限
遠物体にフォーカスしたときの全系の焦点距離をｆ、第
ｉ群の焦点距離をｆｉとしたとき ０．６５＜ｆ１／ｆ＜０．９５ ０．４ ＜｜ｆ２／ｆ｜＜０．６５ ０．５５＜ｆ３／ｆ＜０．９ なる条件を満足すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は写真用カメラやビデ
オカメラ等に好適なインナーフォーカス式の望遠レンズ
に関し、特にフォーカスの際の収差変動を良好に補正し
た３５ｍｍフィルム用に換算して焦点距離１３５ｍｍ、
Ｆナンバー２．０程度の良好なる光学性能を有したイン
ナーフォーカス式の望遠レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に撮影レンズにおけるフォーカスは
撮影レンズ全体を移動させたり若しくは撮影レンズの一
部を移動させたりして行っている。このうち撮影レンズ
が長焦点距離を有する望遠レンズの場合は撮影レンズが
大型となり、又高重量となる為、撮影レンズ全体を移動
させてフォーカスを行うのが機構的に困難である。

【０００３】この為、望遠レンズでは一部のレンズ群を
移動させてフォーカスを行っているものが多い。このう
ち撮影レンズの前方レンズ群以外の比較的小型でしかも
軽量のレンズ系中の中央部分の一部のレンズ群を移動さ
せてフォーカスを行ったインナーフォーカス式を用いて
いるものが種々と提案されている。

【０００４】例えば、特開昭５５−１４７６０６号公報
では焦点距離３００ｍｍ、Ｆナンバー２．８のインナー
フォーカス式の望遠レンズを、特開昭５９−６５８２０
号公報や特開昭５９−６５８２１号公報では焦点距離１
３５ｍｍ、Ｆナンバー２．８程度のインナーフォーカス
式の望遠レンズを提案している。

【０００５】これらで提案されているインナーフォーカ
ス式の望遠レンズでは何れも物体側より順に正の屈折力
の第１群、負の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第
３群の３つのレンズ群を有し、第２群を光軸上移動させ
てフォーカスを行っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】インナーフォーカス式
はフォーカス用のレンズ群が小型軽量である為、操作性
が容易でしかも高速操作が可能となり、又無限遠物体と
至近物体にフォーカスしたときのレンズ系全体の重心位
置の変化が少なく、ホールディングしやすい等の利点が
ある。

【０００７】この反面、Ｆナンバー２．０程度の明るい
望遠レンズにおいてインナーフォーカス式を採用すると
フォーカスの際の収差変動が大きくなり、このときの収
差変動を良好に補正するのが難しく、光学性能を低下さ
せる原因となっている。

【０００８】特に、５次収差以上の高次の領域での球面
収差の変動が著しく、近距離撮影になるに従い、球面収
差が大きくアンダーとなり、又像面が悪化しコマ収差も
増大してくる。これらの収差変動を軽減させる為には、
前方レンズ群を正レンズ３枚以上、負レンズ２枚程度の
レンズ構成とする方法がある。即ち、このようなレンズ
構成とすることにより前方レンズを通る光束を滑らかに
収斂させて高次収差の発生を少なくし、その結果、後続
のフォーカスレンズ群の移動による収差変動をある程度
軽減させている。

【０００９】しかしながら、高次の球面収差はある程度
除去することができても輪帯収差の変動及びコマ収差の
変動等を除去するのが難しくなってくる。この為、従来
より （Ａ１）フォーカスレンズ群にフローティングを採用す
る。 （Ａ２）フォーカスレンズ群をそれ自身で発生する収差
を変動を除去するようなレンズ構成とする。 （Ａ３）フォーカスレンズ群よりも後続のレンズ群を収
差変動を除去するようなレンズ構成とする。 等の方法が用いられている。

【００１０】このうち（Ａ１）の方法として、例えば特
開昭５９−１７６７１７号公報ではインナーフォーカス
式を採用すると共に２つのレンズ群を独立に移動させ
た、所謂フローティングを採用した望遠レンズを提案し
ている。しかしながらこの方法は、２つのレンズ群を移
動させている為にメカ構造が複雑化し、又偏心精度が厳
しくなり、更に１つのレンズ群を移動させるのに比較し
て駆動トルクが増大し、例えば自動焦点検出装置等に適
用したときは駆動モータが大型化してくる等の欠点があ
った。

【００１１】（Ａ２）の方法においては、レンズ枚数が
増し、重量が増えた分（Ａ１）の方法と同様に自動焦点
検出装置に適用したときに不利となる。

【００１２】（Ａ３）の方法においては、フォーカスレ
ンズ群の構成が簡単になり、又偏心精度もゆるくなり、
自動焦点検出装置に適用しても、モータトルク等の上か
らも有利となる。しかしながら、大口径比の望遠レンズ
においては、このようにフォーカスレンズ群に収差変動
を除去するようなレンズ構成を付与し、積極的に収差補
正にあてたものは少なかった。

【００１３】例えば特公昭５６−１３９２６号公報では
物体側より順に正，負，そして正の屈折力の第１，第
２，第３群の３つのレンズ群のうち第２群を移動させて
フォーカスを行い、第３群を第１群，第２群とバランス
させ収差補正を行ったインナーフォーカス式の望遠レン
ズを提案している。

【００１４】しかしながら、同公報の望遠レンズにおい
て大口径比化を図ろうとするとフォーカスの際の収差変
動が増大してくる。又例えば特開平１−１０２４１３号
公報では物体側より順に正，負，そして正の屈折力の第
１，第２，第３群の３つのレンズ群のうち第２群を移動
させてフォーカスを行い、第３群に所謂ガウスタイプの
レンズ群を構成し、高次球面収差の変動とコマ収差を良
好に補正を行ったインナーフォーカス式の望遠レンズを
提案している。

【００１５】しかしながら、同公報の望遠レンズにおい
て焦点距離を、特に３５ｍｍライカ版用に換算して１３
５ｍｍくらいの画角を得ようとするとこの画角域での収
差が増大し、又フォーカスの際の収差変動が増大してく
る。更に、レンズ系が大型化し、特に第１群の口径及び
絞り径が大型化してくる等の問題点があった。

【００１６】一方、特開平４−２５５８１３号公報では
第１群を３枚の正レンズ、１枚の負メニスカスレンズで
構成し、３枚の正レンズより発生する球面収差を負メニ
スカスレンズによりバランスさせているが、正レンズに
比較的屈折率の高い硝材を使用しているため、焦点距離
の望遠化を図ろうとすると、色収差の変動が増大してく
る等の問題があった。

【００１７】本発明はＦナンバー２．０程度と非常に明
るく、高い光学性能を有した大口径比の３５ｍｍ換算で
焦点距離１３５ｍｍ程度のインナーフォーカス式の望遠
レンズの提供を目的とする。

【００１８】本発明の更なる目的はインナーフォーカス
式を採用しつつ、無限遠物体から近距離物体に至る広範
囲の物体距離においてフォーカスの際の収差変動及び軸
上の色収差を２次スペクトルまで良好に補正した簡易な
構成の大口径比のインナーフォーカス式の望遠レンズの
提供にある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のインナーフォー
カス式の望遠レンズは、物体側より順に正の屈折力の第
１群、負の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群
の３つのレンズ群を有し、該第１群は３つの正レンズと
少なくとも１つの負レンズを有し、該第２群は少なくと
も１つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、
該第２群を光軸上移動させてフォーカスを行い、該第２
群を無限遠物体にフォーカスしたときの全系の焦点距離
をｆ、第ｉ群の焦点距離をｆｉとしたとき ０．６５＜ｆ１／ｆ＜０．９５ ‥‥‥（１） ０．４ ＜｜ｆ２／ｆ｜＜０．６５ ‥‥‥（２） ０．５５＜ｆ３／ｆ＜０．９ ‥‥‥（３） なる条件を満足することを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１〜図６は各々本発明の数値実
施例１〜６のレンズ断面図、図７〜図１２は本発明の数
値実施例１〜６の諸収差図である。図中、１は正の屈折
力の第１群、２は負の屈折力の第２群、３は正の屈折力
の第３群、ＳＰは絞りである。

【００２１】本実施形態では第２群２を矢印の如く像面
側へ移動させることにより無限遠物体から至近物体への
フォーカスを行っている。本実施形態では光束の入射高
が高く、比較的収差補正が容易な第１群を３つの正レン
ズと少なくとも１つの負レンズより構成している。そし
て各レンズ群の屈折力を条件式（１）〜（３）の如く設
定し、これにより画面全体及び物体距離全般にわたりフ
ォーカスの際の収差変動の少ない高い光学性能を有した
望遠レンズを達成している。

【００２２】次に前述の各条件式の技術的意味について
説明する。条件式（１）は第１群の正の屈折力に関し
て、主にレンズ全長の短縮化を図りつつ画面全体の諸収
差をバランス良く補正する為のものである。条件式
（１）の上限値を越えて第１群の屈折力が弱くなると第
１群中の第３レンズ以降の径が増大し、それと共に、第
２群のフォーカスの際の移動量が増し、その結果移動の
為の空間を確保する為にレンズ全長が長くなってしまい
望ましくない。

【００２３】逆に下限値を越えて第１群の屈折力が強く
なると、レンズ全長は短縮化されるが、収差補正、特に
メリディオナル像面が補正不足、歪曲収差が補正過剰と
なり、これらの収差の補正が困難となる。又外向性のコ
マ収差も多く発生し、更に高度の色収差補正を行うと異
常分散ガラス、例えば蛍石（ＣａＦ２）や、ＵＤガラス
を用いた場合、ｇ線の外向性コマ収差が多く発生し、こ
れらの収差補正をバランス良くすることは困難となる。

【００２４】条件式（２）は第２群の屈折力に関し、主
にフォーカスを行った際の収差変動を良好に補正する為
のものである。条件式（２）の上限値を越えて第２群の
屈折力が弱くなると、フォーカスの際の移動量が増加
し、移動空間を確保する為にレンズ全長が増加して望ま
しくない。逆に第２群の屈折力が下限値を越えて強くな
ると、球面収差が補正過剰となり、特に近距離物体にお
いて著しく補正過剰になる。又、貼合わせによる第２群
での色収差の補正がバランス良く行うことが困難とな
り、特にｇ線のフレアーが発生する傾向がある。

【００２５】条件式（３）は第３群の屈折力に関し、主
にバックフォーカスの確保と後玉径に関するものであ
る。条件式（３）の上限値を越えて第３群の屈折力が弱
くなるとレンズ全長が増加し、第１群の径が増加して好
ましくない。逆に下限値を越えて第３群の屈折力が強く
なるとレンズ全長が短縮化されバックフォーカスの確
保、特にレンズ後部に装着し、焦点距離を増加させる為
のエクステンダーのための空間の確保が困難となる。

【００２６】次に本発明の各実施形態の特徴について説
明する。

【００２７】（Ａ１）図１〜図６の数値実施例１〜６で
は、第１群は物体側に正の第１１レンズを有し、該第１
１レンズの焦点距離をｆ１１としたとき １＜ｆ１１／ｆ＜３．５ ‥‥‥（４） なる条件を満足するようにしている。

【００２８】条件式（４）は第１群内の物体側の第１番
目の正レンズの収斂作用の分配に関するものである。条
件式（４）の上限値を越えて該正レンズの屈折力が弱く
なると、後続する第２，第３番目の正レンズでの収斂作
用が大きくなり、高次の収差の発生が増加し、収差補正
が困難となる。

【００２９】一方、下限値を越えて第１番目の正レンズ
の屈折力が強くなると第１番目の正レンズのレンズ厚が
厚くなり、重量が増す。また収斂作用の分担の効果が薄
れ、やはり高次の収差の発生が増加する。又本実施形態
のように第２番目の正レンズ以降に異常分散性を持つ硝
材使用する場合、第１番目の正レンズ群での収斂作用が
大きくなると異常分散性硝材の効果が低くなるので良く
ない。

【００３０】（Ａ２）一般に光束のレンズ面への入射高
Ｈが高いと収差補正の効果が高く、又色収差の変動の補
正にも有効である。

【００３１】（Ａ２−１）そこで本発明では第１群を３
つの正レンズと少なくとも１つの負レンズを有するよう
に構成する際に図１〜図３の数値実施例１〜３では、第
１群は両レンズ面が凸面の正の第１１レンズ、物体側に
強い屈折力の凸面を向けた正の第１２レンズ、像面側に
強い屈折力の凹面を向けた負の第１３レンズ、物体側に
強い屈折力の凸面を向けた正の第１４レンズ、そして物
体側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１５レンズよ
り構成している。

【００３２】尚、ここで「物体側に強い屈折力」とは像
面側に比べての意味である。又像面側に強い屈折力とい
うのは物体側に比べての意味である。

【００３３】図１〜図３の数値実施例１〜３では、まず
物体側の２枚の正の第１１レンズと第１２レンズで入射
光束を緩やかに収斂させ、高次収差の発生を抑え、更に
次の負の第１３レンズによって諸収差を補正するように
している。そして正の第１４レンズにより更に光束を収
斂させ、その後ろのメニスカス状の負の第１５レンズに
より、フォーカシングの際の収差変動、特に内向性コマ
収差とメリディオナル像面の過剰傾向になる収差変動を
良好に補正している。

【００３４】（Ａ２−２）又図４〜図６の数値実施例４
〜６では、第１群は両レンズ面が凸面の正の第１１１レ
ンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１１
２レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス状の正の第
１１３レンズ、そして像面側に強い屈折力の凹面を向け
た負の第１１４レンズより構成している。

【００３５】図４〜図６の数値実施例４〜６では入射光
束の収斂を物体側の３枚の正の第１１１レンズ，第１１
２レンズ，そして第１１３レンズで分担することによ
り、高次収差の発生を抑え、又メニスカス状の負の第１
１４レンズの像面側の凹面で球面収差を補正するように
している。そして正の第１１３レンズの材質に比較的高
い屈折率の硝材を使用することで、高次の球面収差の発
生を少なくしている。又正の第１１１レンズ、正の第１
１２レンズの材質に低分散硝材を使い、色収差の変動を
低く抑えている。

【００３６】本実施形態では以上のように第１群を構成
することにより光束の入射高の高い第１群で諸収差をバ
ランス良く補正するようにしている。

【００３７】（Ａ３）図１〜図６の数値実施例１〜６で
は第１群中の３つの正レンズのうち少なくとも１つのレ
ンズの材質の屈折率とアッベ数を各々Ｎａ，νａとする
とき １．４３＜Ｎａ＜１．４９ ‥‥‥（５） ８１＜νａ＜９５．５ ‥‥‥（６） なる条件を満足するようにしている。

【００３８】条件式（５），（６）は第１群での色収差
の補正に関するものである。本実施形態において第１群
中の３つの正レンズのうち、少なくとも１つのレンズに
条件式（５），（６）の範囲の硝材、例えば異常分散ガ
ラスである蛍石（ＣａＦ２）や、ＵＤガラスを用いるこ
とでｇ線のみならず、２次スペクトルの補正を良好に行
っている。

【００３９】（Ａ４）第２群には正レンズ，負レンズよ
り成る貼合わせレンズにより構成し、これによりフォー
カシングによる色収差の変動を抑え、かつｇ線の球面収
差のフレアーも補正している。

【００４０】（Ａ５）物体側より順に前記第３群は負の
第３１レンズと正の第３２レンズとを接合した貼合わせ
レンズ、そして正の第３３レンズを有し、有効画面の対
角線長をＩＣとしたとき ２＜ｆ／ＩＣ＜３．８ ‥‥‥（７） なる条件を満足するようにしている。正の屈折力の第３
群を前述の如く構成することによりレンズ系全体として
所謂ガウスタイプのレンズ構成とし、高次の球面収差の
変動とコマ収差を良好に補正している。図１〜図５の数
値実施例１〜５は第３群を物体側から順に物体側に強い
凹面を向けた負レンズと像面に強い凸面を向けた正レン
ズを貼合わせた接合レンズと両凸正レンズから構成して
いる。又第３群は数値実施例６のように負レンズと正レ
ンズの貼合わせ接合レンズのみでも構成可能である。

【００４１】尚、第３群は３枚のレンズ構成の方が高次
収差の補正には有利であると同時に、第３群の主点間隔
を広げることができるので、レンズ鏡筒内にフォーカシ
ング駆動の為のアクチュエータ等のスペース確保に有利
となる。

【００４２】条件式（７）は本実施形態の焦点距離を拡
張する場合に有効な範囲を示すものである。条件式
（７）の上限値を越えて焦点距離を望遠側に適用しよう
とすると、第１群径，絞り径，最終レンズ径等が大型化
し望ましくなく、屈折力配置の変更が必要となる。又軸
上色収差の２次スペクトルの影響が大きくなり補正しき
れなくなる。逆に、下限値を越えて広角側に適用しよう
とすると、第１群の球面収差の高次の変動が大きく補正
しきれなくなってくる。

【００４３】次に本発明の数値実施例を示す。数値実施
例においてＲｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の
曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第ｉ番目のレンズ厚及
び空気間隔、Ｎｉとνｉは各々物体側より順に第ｉ番目
のレンズのガラスの屈折率とアッベ数である。又表−１
に前述の条件式と数値実施例との関係を示す。

【００４４】

【外１】

【００４５】

【外２】

【００４６】

【外３】

【００４７】

【外４】

【００４８】

【外５】

【００４９】

【外６】

【００５０】

【表１】

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、望遠レンズの各レンズ
群を前述の如く特定し、第２群を光軸上移動させてフォ
ーカスを行うことにより、レンズ全長を短縮しつつ、フ
ォーカスに伴う収差変動を良好に補正した高い光学性能
を有した写真用カメラやビデオカメラ等に好適なインナ
ーフォーカス式の望遠レンズを達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図２】本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図３】本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図４】本発明の数値実施例４のレンズ断面図

【図５】本発明の数値実施例５のレンズ断面図

【図６】本発明の数値実施例６のレンズ断面図

【図７】本発明の数値実施例１の諸収差図

【図８】本発明の数値実施例２の諸収差図

【図９】本発明の数値実施例３の諸収差図

【図１０】本発明の数値実施例４の諸収差図

【図１１】本発明の数値実施例５の諸収差図

【図１２】本発明の数値実施例６の諸収差図

【符号の説明】

１ 第１群 ２ 第２群 ３ 第３群 ＳＰ 絞り ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面 ｄ ｄ線 ｇ ｇ線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に正の屈折力の第１群、負
   の屈折力の第２群、そして正の屈折力の第３群の３つの
   レンズ群を有し、該第１群は３つの正レンズと少なくと
   も１つの負レンズを有し、該第２群は少なくとも１つの
   正レンズと少なくとも１つの負レンズを有し、該第２群
   を光軸上移動させてフォーカスを行い、該第２群を無限
   遠物体にフォーカスしたときの全系の焦点距離をｆ、第
   ｉ群の焦点距離をｆｉとしたとき ０．６５＜ｆ１／ｆ＜０．９５ ０．４ ＜｜ｆ２／ｆ｜＜０．６５ ０．５５＜ｆ３／ｆ＜０．９ なる条件を満足することを特徴とするインナーフォーカ
   ス式の望遠レンズ。
2. 【請求項２】 前記第１群は物体側に正の第１１レンズ
   を有し、該第１１レンズの焦点距離をｆ１１としたとき １＜ｆ１１／ｆ＜３．５ なる条件を満足することを特徴とする請求項１のインナ
   ーフォーカス式の望遠レンズ。
3. 【請求項３】 物体側より順に前記第１群は両レンズ面
   が凸面の正の第１１レンズ、物体側に強い屈折力の凸面
   を向けた正の第１２レンズ、像面側に強い屈折力の凹面
   を向けた負の第１３レンズ、物体側に強い屈折力の凸面
   を向けた正の第１４レンズ、そして物体側に凸面を向け
   たメニスカス状の負の第１５レンズより成っていること
   を特徴とする請求項１のインナーフォーカス式の望遠レ
   ンズ。
4. 【請求項４】 前記第１１レンズ、第１２レンズ、そし
   て第１４レンズのうち少なくとも１つのレンズの材質の
   屈折率とアッベ数を各々Ｎａ，νａとするとき １．４３＜Ｎａ＜１．４９ ８１＜νａ＜９５．５ なる条件を満足することを特徴とする請求項３のインナ
   ーフォーカス式の望遠レンズ。
5. 【請求項５】 物体側より順に前記第３群は負の第３１
   レンズと正の第３２レンズとを接合した貼合わせレン
   ズ、そして正の第３３レンズを有し、有効画面の対角線
   長をＩＣとしたとき ２＜ｆ／ＩＣ＜３．８ なる条件を満足することを特徴とする請求項４のインナ
   ーフォーカス式の望遠レンズ。
6. 【請求項６】 物体側より順に前記第１群は両レンズ面
   が凸面の正の第１１１レンズ、物体側に凸面を向けたメ
   ニスカス状の正の第１１２レンズ、物体側に凸面を向け
   たメニスカス状の正の第１１３レンズ、そして像面側に
   強い屈折力の凹面を向けた負の第１１４レンズより成っ
   ていることを特徴とする請求項２のインナーフォーカス
   式の望遠レンズ。
7. 【請求項７】 前記第１１１レンズ、第１１２レンズ、
   そして第１１３レンズのうち少なくとも１つのレンズの
   材質の屈折率とアッベ数を各々Ｎａ，νａとするとき １．４３＜Ｎａ＜１．４９ ８１＜νａ＜９５．５ なる条件を満足することを特徴とする請求項６のインナ
   ーフォーカス式の望遠レンズ。
8. 【請求項８】 物体側より順に前記第３群は負の第３１
   レンズと正の第３２レンズとを接合した貼合わせレン
   ズ、そして正の第３３レンズを有し、有効画面の対角線
   長をＩＣとしたとき ２＜ｆ／ＩＣ＜３．８ なる条件を満足することを特徴とする請求項７のインナ
   ーフォーカス式の望遠レンズ。