JP2000284171A - 近距離撮影可能な撮影レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体として３つのレンズ群を有し、無限遠物
体から撮影倍率が０．５倍程度に至る範囲内で良好なる
光学性能を有した近距離撮影可能な撮影レンズを得るこ
と。 【解決手段】 物体側より正の屈折力の第１レンズ群、
負の屈折力の第２レンズ群、そして正の屈折力の第３レ
ンズ群を有し、該第２レンズ群は空気間隔を境に物体側
より全体として負の屈折力を有する第２ａレンズ群と、
全体として正の屈折力を有する第２ｂレンズ群で構成さ
れ、該第２レンズ群を像面側へ光軸上移動することによ
り無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを
行い、無限遠物体時のレンズ全系の焦点距離Ｆ、第ｉレ
ンズ群の焦点距離Ｆｉ、第２レンズ群と第３レンズ群の
物体無限遠時の合成焦点距離Ｆ２３、第２ａレンズ群の
焦点距離Ｆ２ａ、第２ｂレンズ群の焦点距離Ｆ２ｂを適
切に設定したこと。

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，ビ
デオカメラ，デジタルカメラ等に好適な近距離撮影可能
な撮影レンズに関し、特に無限遠物体から０．５倍程度
までの高倍率域において、高い光学性能を有した近距離
撮影可能な撮影レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、写真用カメラやビデオカメ
ラ、そしてデジタルカメラ等において、近距離物体の撮
影を主たる目的とした拡大接写用の撮影レンズにマクロ
レンズ、又はマイクロレンズ（以下「マクロレンズ」と
いう）と呼ばれるものがある。マクロレンズは一般の標
準レンズや望遠レンズ等の他の撮影レンズに比べて、特
に近距離物体において高い光学性能が得られるように設
計されている。又、マクロレンズは多くの場合、近距離
物体から無限遠物体に至る広範囲の物体に対しても使用
されている。

【０００３】従来より、マクロレンズのフォーカス方法
としてはレンズ系全体を光軸上移動させる方法や、例え
ば特開平５−１４２４７４号公報や特開平８−２０１６
９２号公報で提案されているように正レンズ群の光学系
（撮影レンズ）の像面側に近距離物体撮影時の収差変動
を補正する負レンズ群の光学系（補正レンズ群）を配置
し、正レンズ群を光軸上移動させることにより行う方法
等がある。

【０００４】この他、近距離物体の撮影時に複数のレン
ズ群を各々、独立に移動させてフォーカスを行う、所謂
フローティングを利用した撮影レンズが、例えば特開平
２−１９８１４号公報や特開平２−２８５３１３号公報
等で提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に近接撮影を可能
とした撮影レンズでは、フォーカスのためのフォーカス
レンズ群の移動量が多くなる。又、一般に物体側のレン
ズ群（第１レンズ群）は外径が大きく、高重量である場
合が多い。このため、物体側のレンズ群でフォーカスを
行う方式は、例えばオートフォーカス機能を有したカメ
ラでは駆動トルクが大きくなり迅速なフォーカスが難し
いという問題点がある。

【０００６】又、最大撮影倍率が０．５倍程度までの近
距離撮影ができるようにするには、フォーカスの際の収
差変動が大きくなり、物体距離全般にわたり収差補正を
良好に行うのが大変難しくなってくる。

【０００７】本発明は、物体側の第１レンズ群以外のレ
ンズ群でフォーカスを行い、しかも無限遠物体から撮影
倍率が０．５倍付近に至る近距離物体まで広範囲の物体
に対して焦点合わせをする際の収差変動を良好に補正し
た高性能な近距離撮影可能な撮影レンズの提供を目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の近距離
撮影可能な撮影レンズは、物体側より正の屈折力の第１
レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、そして正の屈折
力の第３レンズ群を有し、該第２レンズ群は最も広い空
気間隔を境に物体側より全体として負の屈折力から成る
第２ａレンズ群と、全体として正の屈折力を有する第２
ｂレンズ群で構成され、該第２レンズ群を像面側へ光軸
上移動することにより無限遠物体側から近距離物体側へ
のフォーカシングを行い、無限遠物体時のレンズ全系の
焦点距離をＦ、第ｉレンズ群の焦点距離をＦｉ、第２レ
ンズ群と第３レンズ群の物体無限遠時の合成焦点距離を
Ｆ２３、第２ａレンズ群の焦点距離をＦ２ａ、第２ｂレ
ンズ群の焦点距離をＦ２ｂとしたとき、０．４５＜
Ｆ１／Ｆ ＜０．９…（１） ０．４ ＜ ｜Ｆ２／Ｆ｜ ＜２ …（２） ０．５５＜ Ｆ３／Ｆ ＜４．８…（３） ｜Ｆ／Ｆ２３｜＜１．１…（４） ０．１５＜｜Ｆ２ａ／Ｆ２ｂ｜＜０．７ （Ｆ２ａ＜０，Ｆ２ｂ＞０）…（５） の条件式を満足することを特徴としている。

【０００９】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記第２レンズ群は最も広い空気間隔を境に全体と
して負の屈折力を有する第２ａレンズ群と、全体として
正の屈折力を有する第２ｂレンズ群で構成されることを
特徴としている。

【００１０】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記第２ａレンズ群は像面側に凹面を向けた負
の単レンズ、第２ｂレンズ群は正レンズと負レンズから
成ることを特徴としている。

【００１１】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において、レンズ全系の至近距離物体時の撮影倍率を
βｍｏｄ（＜０）、無限遠物体から至近距離物体時の第
２レンズ群の移動量をΔＸとしたとき、 ０．３５＜｜ΔＸ／（Ｆ・βｍｏｄ）｜＜０．８…（６） の条件式を満足することを特徴としている。

【００１２】請求項５の発明は請求項１，２，３又は４
の発明において、レンズ全系の焦点距離をＦ、第３レン
ズ群の焦点距離をＦ３、無限遠物体時の第３レンズ群の
横倍率をβ３としたとき、 ０．２８＜（Ｆ３・（１−β３））／Ｆ＜１…（７） の条件式を満足させるようにしたことを特徴としてい
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１，図５，図９，図１３，図１
７は各々本発明の数値実施例１〜５のレンズ断面図であ
る。図２，図３，図４は本発明の数値実施例１の無限遠
物体、撮影倍率０．２５倍、撮影倍率０．５倍の収差図
である。図６，図７，図８は本発明の数値実施例２の無
限遠物体、撮影倍率０．２５倍、撮影倍率０．５倍の収
差図である。図１０，図１１，図１２は本発明の数値実
施例３の無限遠物体、撮影倍率０．２５倍、撮影倍率
０．５倍の収差図である。図１４，図１５，図１６は本
発明の数値実施例４の無限遠物体、撮影倍率０．２５
倍、撮影倍率０．５倍の収差図である。図１８，図１
９，図２０は本発明の数値実施例５の無限遠物体、撮影
倍率０．２５倍、撮影倍率０．５倍の収差図である。

【００１４】図中、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、
Ｌ２はフォーカス用の負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３
は正の屈折力の第３レンズ群である。第２レンズ群Ｌ２
は最も広い空気間隔を境にして負の屈折力の第２ａレン
ズ群Ｌ２ａと正の屈折力の第２ｂレンズ群Ｌ２ｂとを有
している。矢印は無限遠物体から近距離物体に（撮影倍
率の増加に伴って）焦点合わせを行う際の第２レンズ群
の移動方向を示す。ＳＰは絞りである。ＩＰは像面であ
る。

【００１５】本実施形態では、物体側より順に正の屈折
力の第１レンズ群Ｌ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｌ
２、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３を有し、第２レンズ
群Ｌ２を像面側へ光軸上移動することにより無限遠物体
から近距離物体側へのフォーカシングを行っている。

【００１６】このレンズ構成においては、第１レンズ群
の光線収斂作用により第２レンズ群のレンズ外径を小さ
くしている。これによって、本発明の撮影レンズをオー
トフォーカス機構を有したカメラに適用するときに電気
的レンズ駆動によるオートフォーカス機構に際し、問題
となるフォーカス用のレンズ群が高重量となること及び
移動量が長くなることを解決している。

【００１７】又、２つの正の屈折力の第１，第３レンズ
群の間に負のフォーカス用の第２レンズ群を設けること
により、光軸上の少ないレンズ移動に対し大きな像面位
置補正効果を得ている。これによって、無限遠物体から
ある有限距離物体へのフォーカスに際し、少ないフォー
カス移動となるようにしている。そして第２レンズ群は
物体側より全体として負の屈折力を有する第２ａレンズ
群、空気間隔を隔てて全体として正の屈折力を有する第
２ｂレンズ群で構成し、それにより第２ａレンズ群にて
主に軸上収差の補正、第２ｂレンズ群で軸外収差の補正
を良好に行っている。

【００１８】また第２レンズ群中の第２ａレンズ群，第
２ｂレンズ群は第２レンズ群の最も広い空気間隔を隔て
ることにより第２レンズ群全体として強い負の屈折力を
得るようにするのが少ないフォーカス移動を行なうに効
果的である。

【００１９】そして前述の条件式（１）〜（５）を満足
させることにより高い光学性能を得ている。尚、条件式
（１）〜（５）は必ずしも全て同時に満足させる必要は
なく、目的とした光学性能だけが得られれば、良いとき
にはそれに対応する条件式のみを満足させるようにして
も良い。

【００２０】次に条件式（１）〜（５）の技術的意味に
ついて説明する。

【００２１】条件式（１）は、第１レンズ群の屈折力に
関し、主にレンズ系の全長を制御しつつ十分なバックフ
ォーカスを確保するための条件である。

【００２２】上限値を越えて第１レンズ群の屈折力が弱
くなってくると一定の焦点距離を保つために第２レンズ
群の屈折力も弱くする必要があり、結果としてフォーカ
ス移動量が大きくなってくると同時に第１レンズ群の収
斂作用が弱くなってくるため、第２レンズ群のレンズ径
が大型化してしまい良くない。一方、下限値を越えて第
１レンズ群の屈折力が強くなりすぎるとレンズ全系の像
面側主点位置が物体側に移行し、結果十分なバックフォ
ーカスを確保するのが困難になってくる。

【００２３】条件式（２）は、フォーカスレンズ群であ
る第２レンズ群の屈折力に関し、一定の撮影倍率におけ
るフォーカス移動量を制御しつつフォーカスによる収差
変動をバランス良く補正するための条件である。

【００２４】第２レンズ群の屈折力が弱くなってきて条
件式（２）の上限値を越えると一定の物体距離に対する
第２レンズ群のフォーカス移動量が大きくなってくると
同時に、第１レンズ群で発生する球面収差を補正するこ
とが困難となってくる。他方、下限値を越えると第２レ
ンズ群の屈折力が強くなりすぎるため像面湾曲が大きく
発生してしまい、これを補正することが困難となってく
る。

【００２５】条件式（３）は、第３レンズ群の屈折力に
関し、バックフォーカスと周辺光量のバランスを程よく
保つための条件である。

【００２６】第３レンズ群の屈折力が弱くなりすぎて条
件式（３）の上限値を越えると一定の周辺光量を確保す
るために第３レンズのレンズ外径が大きくなりすぎてし
まう。他方、第３レンズ群の屈折力が強くなりすぎて条
件式（３）の下限値を越えると十分なバックフォーカス
の確保が困難となってくる。

【００２７】条件式（４）は、無限遠物体における第２
レンズ群と第３レンズ群の合成屈折力に関する。

【００２８】上限値を越えて合成屈折力が強くなりすぎ
ると十分なバックフォーカスを確保しつつ、一定撮影倍
率を得るために第２レンズ群が光軸上移動を行うための
第２，第３レンズ群間のフォーカス間隔が取りづらくな
ってしまう。

【００２９】条件式（５）は、第２ａレンズ群と第２ｂ
レンズ群の屈折力比を表し、フォーカスにおける収差変
動を抑えるものである。

【００３０】条件式（５）の上限値を越えると第２レン
ズ群中において第２ａレンズ群の負の屈折力成分が弱く
なってしまい、第１レンズ群によって発生した球面収差
の補正効果が弱まり良くない。他方、下限値を越えて第
２ｂレンズ群の正の屈折力成分が弱まってくると、主に
近距離範囲における軸外収差成分の補正が困難となって
くる。

【００３１】本発明の目的とする近距離撮影可能な撮影
レンズは、以上の如く構成することにより達成される
が、更に至近物体撮影における光学性能を良好にするに
は、次の諸条件のうち少なくとも１つを満足させるのが
良い。

【００３２】(ア-1)レンズ全系の至近距離物体時の撮影
倍率をβｍｏｄ（＜０）、無限遠物体から至近距離物体
時の第２レンズ群の移動量をΔＸとしたとき、 ０．３５＜｜ΔＸ／（Ｆ・βｍｏｄ）｜＜０．８…（６） の条件式を満足することである。

【００３３】条件式（６）は、第２レンズ群の無限遠物
体時から至近物体時におけるレンズ群の移動量をレンズ
全系の焦点距離と撮影倍率で正規化したものである。

【００３４】この上限値を越えると第２レンズ群の移動
量が大きくなりすぎてレンズ系の全長が増大してしまう
と同時にフォーカス駆動トルクが増大してしまい良くな
い。

【００３５】(ア-2)レンズ全系の焦点距離をＦ、第３レ
ンズ群の焦点距離をＦ３、無限遠物体時の第３レンズ群
の横倍率をβ３としたとき、 ０．２８＜（Ｆ３・（１−β３））／Ｆ＜１…（７） の条件式を満足させるようにしたことである。

【００３６】条件式（７）は、主にレンズ全長のバラン
スをとるためのものである。

【００３７】条件式（７）の上限値を越えるとバックフ
ォーカスが長くなりすぎてレンズ全長の増加を招いてし
まう。他方、下限値を越えてくるとバックフォーカスが
短くなりすぎて、例えば一眼レフレックスカメラに装着
時にクイックリターンミラーとの干渉が生じてしまい良
くない。

【００３８】(ア-3) 準望遠系の焦点距離においては、第
１レンズ群は物体側より正のレンズ群、像面側に凹面を
向けた負レンズ、それより物体側に凹面を向けた負レン
ズ、正レンズ群を有したガウスタイプの光学系であるこ
とが大口径な光学系を達成するのに好適である。

【００３９】(ア-4)標準系の焦点距離においては、第１
レンズ群はレトロフォーカスタイプの光学系を用いるこ
とが十分なフォーカス間隔とバックフォーカスを得るた
めに望ましい。

【００４０】(ア-5)第２レンズ群は、前記第２ａレンズ
群を像面側に凹面を向けた負レンズ、前記第２ｂレンズ
群を両レンズ面が凸面の正レンズ、物体側に凹面を向け
た負レンズで構成するのが良い。これによれば、少ない
レンズ枚数で収差変動の少ないフォーカスが行える。

【００４１】(ア-6)第３レンズ群は主に倍率の色収差を
補正を行い、そのためには少なくとも１枚の負レンズと
両レンズ面が凸面の正レンズを有するのがよい。

【００４２】(ア-7)光彩絞りは第１レンズ群内、もしく
は第１，第２レンズ群間の空気間隔中に配置するのが良
い。

【００４３】(ア-8)フォーカス時の光学性能向上のため
にフォーカスの際、第２レンズ群中の任意の空気間隔を
微少に変化させるフローティングを利用しても良い。

【００４４】(ア-9)更なる光学性能向上のため、光学系
に非球面や回折光学素子、屈折分布型光学材料を導入し
ても良い。

【００４５】(ア-10)光学系の一部を偏心させることによ
り像変位を行い撮影時の像ブレ補正に用いても良い。

【００４６】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、前述の各
条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に
示す。

【００４７】

【外１】

【００４８】

【外２】

【００４９】

【外３】

【００５０】

【外４】

【００５１】

【外５】

【００５２】

【表１】

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば、以上のように各要素を
設定することにより、物体側の第１レンズ群以外のレン
ズ群でフォーカスを行い、しかも無限遠物体から撮影倍
率が０．５倍付近に至る近距離物体まで広範囲の物体に
対して焦点合わせをする際の収差変動を良好に補正した
高性能な近距離撮影可能な撮影レンズを達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１のレンズ断面図

【図２】 本発明の実施形態１の無限遠物体のときの収
差図

【図３】 本発明の実施形態１の倍率０．２５×のとき
の収差図

【図４】 本発明の実施形態１の倍率０．５×のときの
収差図

【図５】 本発明の実施形態２のレンズ断面図

【図６】 本発明の実施形態２の無限遠物体のときの収
差図

【図７】 本発明の実施形態２の倍率０．２５×のとき
の収差図

【図８】 本発明の実施形態２の倍率０．５×のときの
収差図

【図９】 本発明の実施形態３のレンズ断面図

【図１０】 本発明の実施形態３の無限遠物体のときの
収差図

【図１１】 本発明の実施形態３の倍率０．２５×のと
きの収差図

【図１２】 本発明の実施形態３の倍率０．５×のとき
の収差図

【図１３】 本発明の実施形態４のレンズ断面図

【図１４】 本発明の実施形態４の無限遠物体のときの
収差図

【図１５】 本発明の実施形態４の倍率０．２５×のと
きの収差図

【図１６】 本発明の実施形態４の倍率０．５×のとき
の収差図

【図１７】 本発明の実施形態５のレンズ断面図

【図１８】 本発明の実施形態５の無限遠物体のときの
収差図

【図１９】 本発明の実施形態５の倍率０．２５×のと
きの収差図

【図２０】 本発明の実施形態５の倍率０．５×のとき
の収差図

【符号の説明】

Ｌ１ 第１レンズ群 Ｌ２ 第２レンズ群 Ｌ３ 第３レンズ群 Ｌ２ａ 第２ａレンズ群 Ｌ２ｂ 第２ｂレンズ群 ＳＰ 絞り ｄ ｄ線 ｇ ｇ線 ΔＳ サジタル像面 ΔＭ メリディオナル像面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より正の屈折力の第１レンズ群、
   負の屈折力の第２レンズ群、そして正の屈折力の第３レ
   ンズ群を有し、該第２レンズ群は空気間隔を境に物体側
   より全体として負の屈折力を有する第２ａレンズ群と、
   全体として正の屈折力を有する第２ｂレンズ群で構成さ
   れ、該第２レンズ群を像面側へ光軸上移動することによ
   り無限遠物体側から近距離物体側へのフォーカシングを
   行い、無限遠物体時のレンズ全系の焦点距離をＦ、第ｉ
   レンズ群の焦点距離をＦｉ、第２レンズ群と第３レンズ
   群の物体無限遠時の合成焦点距離をＦ２３、第２ａレン
   ズ群の焦点距離をＦ２ａ、第２ｂレンズ群の焦点距離を
   Ｆ２ｂとしたとき、 ０．４５＜ Ｆ１／Ｆ ＜０．９ ０．４ ＜ ｜Ｆ２／Ｆ｜ ＜２ ０．５５＜ Ｆ３／Ｆ ＜４．８ ｜Ｆ／Ｆ２３｜＜１．１ ０．１５＜｜Ｆ２ａ／Ｆ２ｂ｜＜０．７ （Ｆ２ａ＜０，Ｆ２ｂ＞０） の条件式を満足することを特徴とする近距離撮影可能な
   撮影レンズ。
2. 【請求項２】 前記第２レンズ群は最も広い空気間隔を
   境に全体として負の屈折力を有する第２ａレンズ群と、
   全体として正の屈折力を有する第２ｂレンズ群で構成さ
   れることを特徴とする請求項１の近距離撮影可能な撮影
   レンズ。
3. 【請求項３】 前記第２ａレンズ群は像面側に凹面を向
   けた負の単レンズ、第２ｂレンズ群は正レンズと負レン
   ズから成ることを特徴とする請求項１又は２の近接撮影
   可能な撮影レンズ。
4. 【請求項４】 レンズ全系の至近距離物体時の撮影倍率
   をβｍｏｄ（＜０）、無限遠物体から至近距離物体時の
   第２レンズ群の移動量をΔＸとしたとき、 ０．３５＜｜ΔＸ／（Ｆ・βｍｏｄ）｜＜０．８ の条件式を満足することを特徴とする請求項１，２又は
   ３の近距離撮影可能な撮影レンズ。
5. 【請求項５】 レンズ全系の焦点距離をＦ、第３レンズ
   群の焦点距離をＦ３、無限遠物体時の第３レンズ群の横
   倍率をβ３としたとき、 ０．２８＜（Ｆ３・（１−β３））／Ｆ＜１ の条件式を満足させるようにしたことを特徴とする請求
   項１，２，３又は４の近距離撮影可能な撮影レンズ。