JP4996151B2

JP4996151B2 - マクロレンズ

Info

Publication number: JP4996151B2
Application number: JP2006192240A
Authority: JP
Inventors: 豊上村; あい保科
Original assignee: Sigma Inc
Current assignee: Sigma Inc
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: JP2008020656A

Description

本発明は一眼レフカメラ、電子スチルカメラ、ビデオカメラなどのオートフォーカスカメラに適した、フローティング機構を採用したレンズに関するものであり、特に無限遠物体から撮影倍率等倍までの広い範囲にわたり収差補正を良好に行った、高性能なマクロレンズに関するものである。

従来技術において、マクロレンズとして撮影距離の範囲を拡大しようとすると、フォーカシングに伴う収差変動が大きくなる問題がある。マクロレンズとは言え通常撮影に使用される頻度も高く、無限遠から最短撮影距離までフォーカシング全域で良好に収差補正されたマクロレンズが望まれている。

前群のみを繰り出してフォーカスさせるタイプや、全体を繰り出してフォーカスさせるタイプでは主にフォーカシングに伴い非点隔差や像面湾曲が悪化する。特開平０１−２１４８１２号公報では、前部に負レンズ群を配し後部にガウスタイプの正レンズ群を配置し、全体としてレトロフォーカスタイプの正レンズ群とさらにその像面側のレンズ群との間隔を変化させるフローティング機構を採用することで、フォーカス時の非点収差の悪化を減らしているが周辺光量が十分でない問題を有している。また、特開２００５−１８９７２７号公報では同じようなレンズ構成でフローティング機構を採用しているが、フォーカス時の球面収差、軸上色収差、非点収差の補正が十分でない。
特開平０１−２１４８１２号公報特開２００５−１８９７２７号公報

そこで本発明はフォーカス時の球面収差、軸上色収差、非点収差の劣化防止及び、十分な周辺光量の確保を行い、フォーカシング全域にわたって良好な像性能を有する、コンパクトなマクロレンズを実現することを課題とする。

本発明に係る第１の発明は上記目的を達成するため、以下の構成とした。即ち、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群とから構成され、前記第１群は負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成され、前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群Ｌ１、絞り機構、負の屈折力を有するレンズ群Ｌ２、及び正の屈折力を有するレンズ群Ｌ３とから構成され、前記レンズ群Ｌ２は負レンズＬ２Ａと正レンズＬ２Ｂとの接合レンズであり、前記レンズ群Ｌ３は正レンズＬ３Ａと正レンズＬ３Ｂとからなり、無限遠から撮影倍率等倍へのフォーカスに際して、全体を繰り出すと同時に第１群と第２群との間隔を変化させるフローティング方式でフォーカスを行い、さらに以下の条件式(１)及び(２)を満足することを特徴とするマクロレンズである。

(１)0.75＜ｆ_Ｆ／ｆ＜0.9
(２)1.0＜-Φ_Ｌ２Ａ×ｆ_Ｇ２＜3.5
但し
ｆ_Ｆ：前記第１群の焦点距離
ｆ：マクロレンズ全体の焦点距離
ｆ_Ｇ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
Φ_Ｌ２Ａ：前記負レンズＬ２Ａの物体側の面の曲率
とする。

上記条件式(１)は第１群の屈折力についての条件式となるが、条件式の上限を超えるとフォーカシングに伴う第１群、第２群の移動量が共に増大し、コンパクト化に対し不利になる。条件式の下限を下回ると無限遠撮影から近距離撮影に変化させるにつれて悪化する球面収差、コマ収差の補正が困難になることに加え、フローティング群(第２群)の倒れに対する偏心敏感度に影響する。

上記条件式(２)は絞り機構の後ろの負レンズＬ２Ａの物体側の面の曲率についての条件式であり、その面のパワーを緩くすることで、この凹面により発生するコマフレアを補正している。上記条件式(２)の上限を超えると、コマフレアの発生を抑えることが困難になるに加え、製造誤差による性能低下への影響が大きくなる。条件式の下限を下回ると、球面収差と像面湾曲を抑えることが困難になる。

また、絞り機構の後ろのメニスカス形状のレンズ群Ｌ２以降に配置した正の屈折力を有するレンズ群Ｌ３を、正レンズＬ３Ａ及び正レンズＬ３Ｂの２枚の正レンズで構成することで、Ｌ３に高屈折率のガラスを用いることなく十分に球面収差を補正することが出来る。

また、本発明に係る第２の発明は、第１の発明であって、絞り機構の直前に配置された前記レンズ群Ｌ１の最も像面側のレンズは絞り機構に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、
絞り機構の直後に配置された前記レンズ群Ｌ２は絞り機構に凹面を向けた負メニスカス接合レンズであり、
以下の条件式(３)及び(４)を満足することを特徴とするマクロレンズである。

(３)(Ａ)20.0＜Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}-Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ａ）} ∧ (Ｂ)ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ２Ｂ）}＞0.02
(４)(Ａ)1.50＜Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}＜1.60 ∧ (Ｂ)｜Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ａ）}-Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}｜＜0.05
但し
Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ａ）}：前記負レンズＬ２Ａのｄ線の屈折率
Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ａ）}：前記負レンズＬ２Ａのｄ線に対するアッべ数
Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}：前記正レンズＬ２Ｂのｄ線の屈折率
Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}：前記正レンズＬ２Ｂのｄ線に対するアッべ数
ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ２Ｂ）}：前記正レンズＬ２Ｂのｇ,Ｆ線間の異常分散性
とする。
ここで
(I)ΔＰ_ｇ，Ｆ＝0.002Ｖ_ｄ-0.6575＋Ｐ_ｇ，Ｆ：ｇ,Ｆ線間の異常分散性
(II)Ｐ_ｇ，Ｆ＝(Ｎ_ｇ-Ｎ_Ｆ)／(Ｎ_Ｆ-Ｎ_Ｃ)：ｇ,Ｆ線間における部分分散比
と定義する。

ここでガラスの異常分散性を示す定義(I)，(II)について説明を加える。硝材の異常分散性を示す指標としてｇ,Ｆ線間における部分分散比：Ｐ_ｇ，Ｆがあり、(II)に示したように各波長の屈折率で定義される。そこで現存するガラスを図７のようにＰ_ｇ，Ｆ,Ｖ_ｄ座標軸にプロットすると、ほとんどのガラスがほぼ一直線上に集まるのだが、この直線(標準線とする)からのＰ_ｇ，Ｆ方向の偏差を表したものを異常分散性ΔＰ_ｇ，Ｆとされる。ここでは図７のように標準線をＰ_ｇ，Ｆ＝−0.002Ｖ_ｄ＋0.6575と定義し、これを異常分散性ΔＰ_ｇ，Ｆの式に置き換えたものを定義として(I)に示した。

上記条件式(３)は(Ａ)(Ｂ)共に絞り機構より像面側の、負メニスカス接合レンズであるレンズ群Ｌ２を構成する負レンズＬ２Ａと正レンズＬ２Ｂのガラスの種類の範囲を指定するものである。条件式(３)(Ａ)の下限を下回ると色収差の補正が不足する。また条件式(３)(Ｂ)の下限を下回る場合も、正レンズＬ３Ｂに異常分散性が備わらず、(３)(Ａ)の条件式のアッベ数差が十分であっても、２次スペクトルによる色収差の補正を効果的に行うことが出来ない。

上記条件式(４)は絞り機構より像面側の、負メニスカス接合レンズであるレンズ群Ｌ２を構成する負レンズＬ２Ａと正レンズＬ２Ｂのガラスの種類の範囲を指定するもので、条件式(４)(Ａ)の下限を下回ると、正レンズＬ２Ｂの屈折率が低くなることでペッツバール和が増大するので、像面湾曲の発生を抑制しようとすると、負レンズＬ２Ａの物体側凹面の曲率を下げることが困難になるためコマフレアの補正が不十分になることに加え、負レンズ厚を薄くすることが困難になるためコンパクト化に反する。条件式(４)(Ａ)の上限を超えるガラスで、条件式(３)を満たすガラスは存在しない。また、条件式(４)(Ｂ)は接合レンズ同士の屈折率差を指定するもので、これを同屈折率に近づけることに加え、条件式(３)(Ａ)の範囲にすることでアッベ数差が大きくなるので、諸収差を悪化させずに色収差を適切に補正することが出来る。

また、本発明に係る第３の発明は、第２の発明であって、前記正レンズＬ３Ａと前記正レンズＬ３Ｂとのうち、少なくとも一方が以下の条件式(５)を満足することを特徴とするマクロレンズである。

(５)(Ａ)1.50＜Ｎ_{ｄ（Ｌ３）}＜1.60 ∧ (Ｂ)ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}＞0.02
但し
Ｎ_{ｄ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｄ線に対する屈折率
ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｇ,Ｆ線間の異常分散性
とする。

上記条件式(５)は絞り機構より像面側の負メニスカス接合レンズであるレンズ群Ｌ２以降に配置する、正レンズ群Ｌ３を構成する正レンズＬ３Ａ及び正レンズＬ３Ｂのガラスの種類の範囲を指定するもので、フォーカス時にはこの正レンズ群を通過する軸上光線が高くなるため、上記条件式(５)を満足するような高屈折率の異常部分分散ガラスを正レンズＬ３Ａ，正レンズＬ３Ｂに使用することで、フォーカス時の軸上色収差を的確に補正することが出来る。条件式(５)(Ａ)の下限を下回ると、特にフォーカス時の球面収差の補正が困難になり、上限を超えると条件式(５)(Ｂ)よりアッベ数が小さいガラスに選択肢が限られ、色収差が補正出来なくなる。また、条件式(５)(Ｂ)の下限を超えると色収差全般の補正が困難になる。

また、本発明に係る第４の発明は、第２の発明であって、前記正レンズＬ３Ａと前記正レンズＬ３Ｂとのうち、少なくとも一方が以下の条件式(６)を満足することを特徴とするマクロレンズである。

(６)(Ａ)1／Ｖ_{ｄ（Ｌ３）}＜0.013 ∧ (Ｂ)ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}＞0.035
但し
Ｖ_{ｄ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｄ線に対するアッべ数
ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｇ,Ｆ線間の異常分散性
とする。

上記条件式(６)は絞り機構より像面側の負メニスカス接合レンズであるレンズ群Ｌ２より像面側に配置する、正レンズ正レンズ群Ｌ３を構成する正レンズＬ３Ａ、Ｌ３Ｂのガラスの種類の範囲を指定するもので、無限遠撮影時にレンズ群Ｌ３を通過する光線の位置が高いため、正レンズＬ３Ａ若しくは正レンズＬ３Ｂに条件式(５)の条件を満足する異常部分分散ガラスよりもさらにｇ,Ｆ間の異常分散性が高く、色補正効果の高い異常部分分散ガラスを使用することで、特に無限遠撮影時の倍率色収差を効果的に補正する。条件式(６)(Ａ)の上限を超えると、特に無限遠撮影時に発生する倍率の色収差の補正が不十分になり、条件式(６)(Ｂ)の下限を下回ると色収差全般の補正が困難になる。

本発明は前記条件を満足することにより、無限遠物体から等倍まで広範囲にわたり良好な光学性能のマクロレンズを得ることが出来る。

［実施例１］
R(I) D(I) Nd Vd
[ 1] 369.5500 1.8000 1.54072 47.2
[ 2] 34.9800 13.4500
[ 3] 46.1600 5.6500 1.77250 49.6
[ 4] -135.9000 0.1500
[ 5] 31.7300 3.5000 1.69680 55.5
[ 6] 69.5000 5.7900
[ 7] 1000.0000 1.0000 1.60342 38.0
[ 8] 22.7400 12.1000
[ 9] 0.0 4.2000
[10] -27.0100 1.0000 1.58144 40.9
[11] 101.8800 4.7000 1.56045 71.6
[12] -35.2800 1.8500
[13] 1000.0000 3.0500 1.56045 71.6
[14] -53.2000 0.1500
[15] 125.4600 3.0000 1.49700 81.6
[16] -89.7000 1.5000
[17] 0.0 1.2000 1.64000 60.2
[18] 52.8200 2.6000
[19] 931.0000 2.3500 1.83481 42.7
[20] -113.6000

ｆ＝68.9061 β＝-0.4953 β＝-1.0157
BF 55.8157 65.7028 77.5409
F 2.8823 3.8824 5.0151
D( 0) ∞ 150.0000 79.0000
D(16) 1.5000 16.8000 31.0000

［実施例２］
R(I) D(I) Nd Vd
[ 1] 277.8000 1.8000 1.54072 47.2
[ 2] 34.7000 13.9000
[ 3] 45.8700 5.6600 1.77250 49.6
[ 4] -145.3700 0.4000
[ 5] 32.9800 3.2800 1.69680 55.5
[ 6] 71.3000 6.0700
[ 7] 1000.0000 1.0000 1.60342 38.0
[ 8] 23.4600 11.6700
[ 9] 0.0 5.3100
[10] -26.1100 1.0000 1.58144 40.9
[11] 91.6100 4.5900 1.56045 71.6
[12] -35.6400 0.8500
[13] -306.9300 2.8600 1.56045 71.6
[14] -48.5200 0.1500
[15] 126.4100 3.1700 1.56045 71.6
[16] -81.9600 1.5000
[17] 930.9200 1.2000 1.64000 60.2
[18] 52.7000 4.0100
[19] 433.6300 2.4100 1.83481 42.7
[20] -137.8400

ｆ＝69.3299 β＝-0.0253 β＝-1.0011
BF 55.7614 56.3106 74.8136
F 2.9029 2.9555 4.9169
D( 0) ∞ 2750.0000 79.9000
D(16) 1.5000 2.3000 33.4500

各実施例における、請求項の条件式に対する値を表１に示す。

本発明の実施例１の無限遠時及び撮影倍率等倍時のレンズ構成図である。本発明の実施例１の無限遠時の収差図である。本発明の実施例１の撮影倍率等倍時の収差図である。本発明の実施例２の無限遠時及び撮影倍率等倍時のレンズ構成図である。本発明の実施例２の無限遠時の収差図である。本発明の実施例２の撮影倍率等倍時の収差図である。硝材の部分分散比とアッベ数のグラフ(Ｐ_ｇ，Ｆ−Ｖ_ｄダイヤグラム)である。

Claims

物体側から順に、
正の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群とから構成され、
前記第１群は負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成され、
前記第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有するレンズ群Ｌ１、絞り機構、負の屈折力を有するレンズ群Ｌ２、及び正の屈折力を有するレンズ群Ｌ３とから構成され、
前記レンズ群Ｌ２は負レンズＬ２Ａと正レンズＬ２Ｂとの接合レンズであり、
前記レンズ群Ｌ３は正レンズＬ３Ａと正レンズＬ３Ｂとからなり、
無限遠から撮影倍率等倍へのフォーカスに際して、全体を繰り出すと同時に第１群と第２群との間隔を変化させるフローティング方式でフォーカスを行い、
さらに以下の条件式(１)及び(２)を満足することを特徴とするマクロレンズ。
(１)0.75＜ｆ_Ｆ／ｆ＜0.9
(２)1.0＜-Φ_Ｌ２Ａ×ｆ_Ｇ２＜3.5
但し
ｆ_Ｆ：前記第１群の焦点距離
ｆ：マクロレンズ全体の焦点距離
ｆ_Ｇ２：前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
Φ_Ｌ２Ａ：前記負レンズＬ２Ａの物体側の面の曲率
とする。
絞り機構の直前に配置された前記レンズ群Ｌ１の最も像面側のレンズは絞り機構に凹面を向けた負メニスカスレンズであり、
絞り機構の直後に配置された前記レンズ群Ｌ２は絞り機構に凹面を向けた負メニスカス接合レンズであり、
以下の条件式(３)及び(４)を満足することを特徴とする請求項１に記載のマクロレンズ。
(３)(Ａ)20.0＜Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}-Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ａ）} ∧ (Ｂ)ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ２Ｂ）}＞0.02
(４)(Ａ)1.50＜Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}＜1.60 ∧ (Ｂ)｜Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ａ）}-Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}｜＜0.05
但し
Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ａ）}：前記負レンズＬ２Ａのｄ線の屈折率
Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ａ）}：前記負レンズＬ２Ａのｄ線に対するアッべ数
Ｎ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}：前記正レンズＬ２Ｂのｄ線の屈折率
Ｖ_{ｄ（Ｌ２Ｂ）}：前記正レンズＬ２Ｂのｄ線に対するアッべ数
ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ２Ｂ）}：前記正レンズＬ２Ｂのｇ,Ｆ線間の異常分散性
とする。
ここで
(I)ΔＰ_ｇ，Ｆ＝0.002Ｖ_ｄ-0.6575＋Ｐ_ｇ，Ｆ：ｇ,Ｆ線間の異常分散性
(II)Ｐ_ｇ，Ｆ＝(Ｎ_ｇ-Ｎ_Ｆ)／(Ｎ_Ｆ-Ｎ_Ｃ)：ｇ,Ｆ線間における部分分散比
と定義する。
前記正レンズＬ３Ａと前記正レンズＬ３Ｂとのうち、少なくとも一方が以下の条件式(５)を満足することを特徴とする請求項２に記載のマクロレンズ。
(５)(Ａ)1.50＜Ｎ_{ｄ（Ｌ３）}＜1.60 ∧ (Ｂ)ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}＞0.02
但し
Ｎ_{ｄ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｄ線に対する屈折率
ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｇ,Ｆ線間の異常分散性
とする。
前記正レンズＬ３Ａと前記正レンズＬ３Ｂとのうち、少なくとも一方が以下の条件式(６)を満足することを特徴とする請求項２に記載のマクロレンズ。
(６)(Ａ)1／Ｖ_{ｄ（Ｌ３）}＜0.013 ∧ (Ｂ)ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}＞0.035
但し
Ｖ_{ｄ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｄ線に対するアッべ数
ΔＰ_{ｇ，Ｆ（Ｌ３）}：前記正レンズＬ３Ａまたは前記正レンズＬ３Ｂのｇ,Ｆ線間の異常分散性
とする。