JP2002287019A - 倍率色収差可変光学系 - Google Patents
倍率色収差可変光学系Info
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- JP2002287019A JP2002287019A JP2001092338A JP2001092338A JP2002287019A JP 2002287019 A JP2002287019 A JP 2002287019A JP 2001092338 A JP2001092338 A JP 2001092338A JP 2001092338 A JP2001092338 A JP 2001092338A JP 2002287019 A JP2002287019 A JP 2002287019A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第１レンズ群と第３レンズ群の群間をアフォ
ーカル状態とし、その群間をほとんどパワーを有してい
ない第２レンズ群を光軸に沿って移動させることによ
り、諸収差はほとんど変化させず、倍率色収差のみを調
整可能とする。 【構成】 物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レ
ンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の各レンズ群を配置
してなり、第１レンズ群Ｇ１から射出された光束は略ア
フォーカル状態とされ、この略アフォーカル状態とされ
た光束中を第２レンズ群Ｇ２が移動することにより、倍
率色収差を可変とする。第２レンズ群Ｇ２は、屈折力が
ほとんど相殺されるように負レンズと正レンズを組み合
わせてなる。第３レンズ群Ｇ３は、結像機能を有する。
さらに条件式（１）、（２）を満足する。│ｆ／ｆＧ２
│＜０．１ （１）、νｐ−νｎ＞１０ （２）、ただ
し、全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離をｆ
Ｇ２、第２レンズ群の負レンズ中のアッベ数の最小値を
νｎ、第２レンズ群中の正レンズのアッベ数の最大値を
νｐとする。
ーカル状態とし、その群間をほとんどパワーを有してい
ない第２レンズ群を光軸に沿って移動させることによ
り、諸収差はほとんど変化させず、倍率色収差のみを調
整可能とする。 【構成】 物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レ
ンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の各レンズ群を配置
してなり、第１レンズ群Ｇ１から射出された光束は略ア
フォーカル状態とされ、この略アフォーカル状態とされ
た光束中を第２レンズ群Ｇ２が移動することにより、倍
率色収差を可変とする。第２レンズ群Ｇ２は、屈折力が
ほとんど相殺されるように負レンズと正レンズを組み合
わせてなる。第３レンズ群Ｇ３は、結像機能を有する。
さらに条件式（１）、（２）を満足する。│ｆ／ｆＧ２
│＜０．１ （１）、νｐ−νｎ＞１０ （２）、ただ
し、全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離をｆ
Ｇ２、第２レンズ群の負レンズ中のアッベ数の最小値を
νｎ、第２レンズ群中の正レンズのアッベ数の最大値を
νｐとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ等の撮像素
子やフィルム等に画像情報を結像するための結像レン
ズ、ならびに液晶などのライトバルブ上に表示された画
像情報をスクリーン上に投映する投映レンズ等、結像光
学系全般に適用可能な倍率色収差可変光学系に関するも
のである。
子やフィルム等に画像情報を結像するための結像レン
ズ、ならびに液晶などのライトバルブ上に表示された画
像情報をスクリーン上に投映する投映レンズ等、結像光
学系全般に適用可能な倍率色収差可変光学系に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】倍率
色収差は結像面上における結像倍率が、波長に応じて異
なることによって生じる収差である。倍率色収差が存在
すると、像の輪郭等に赤や青または緑や黄色等の色のに
じみが生じて、見苦しい像となる。このため、レンズ設
計する際には倍率色収差が十分に補正されるように配慮
している。すなわち、いずれのレンズ硝材も固有の色分
散を有しており、倍率色収差を補正により完全に除去す
ることは極めて困難であるから、通常、撮像素子の画素
レベル以下あるいはフィルムの解像度以下となるような
設計がなされる。
色収差は結像面上における結像倍率が、波長に応じて異
なることによって生じる収差である。倍率色収差が存在
すると、像の輪郭等に赤や青または緑や黄色等の色のに
じみが生じて、見苦しい像となる。このため、レンズ設
計する際には倍率色収差が十分に補正されるように配慮
している。すなわち、いずれのレンズ硝材も固有の色分
散を有しており、倍率色収差を補正により完全に除去す
ることは極めて困難であるから、通常、撮像素子の画素
レベル以下あるいはフィルムの解像度以下となるような
設計がなされる。
【０００３】ところで、上記ＣＣＤ等の撮像素子等にお
いては、撮像素子の種類毎に波長感度が異なっており、
使用する撮像素子の種類に応じて倍率色収差を補正する
設計がなされているが、同種の撮像素子の間でも個々の
素子毎に波長感度が異なる。また、使用するレンズ硝材
にも色分散のばらつきがあることから、当然、レンズの
構成枚数が多くなるほど光学系全体の製造誤差も大きく
なりやすく、必ずしも設計時に計算された倍率色収差と
はならない。このため、極力設計値に近づけるべく、使
用する各レンズ硝材の色分散を実際に測定し、その測定
値を設計上用いたり、製造ばらつきを少なくするように
レンズ加工精度を上げる等の手法が採用されているが、
それによる製造時間の増加が問題となっている。
いては、撮像素子の種類毎に波長感度が異なっており、
使用する撮像素子の種類に応じて倍率色収差を補正する
設計がなされているが、同種の撮像素子の間でも個々の
素子毎に波長感度が異なる。また、使用するレンズ硝材
にも色分散のばらつきがあることから、当然、レンズの
構成枚数が多くなるほど光学系全体の製造誤差も大きく
なりやすく、必ずしも設計時に計算された倍率色収差と
はならない。このため、極力設計値に近づけるべく、使
用する各レンズ硝材の色分散を実際に測定し、その測定
値を設計上用いたり、製造ばらつきを少なくするように
レンズ加工精度を上げる等の手法が採用されているが、
それによる製造時間の増加が問題となっている。
【０００４】また、実際の倍率色収差が設計値に近い値
とすることができた場合でも、使用する撮像素子によっ
ては、波長による感度の違い、特に人間の眼における、
仕様環境（たとえば明所と暗所）に応じた感度の変化を
考慮して、倍率色収差の色バランスを少し変えておきた
いという要望もある。
とすることができた場合でも、使用する撮像素子によっ
ては、波長による感度の違い、特に人間の眼における、
仕様環境（たとえば明所と暗所）に応じた感度の変化を
考慮して、倍率色収差の色バランスを少し変えておきた
いという要望もある。
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、諸収差はほとんど変化させず、倍率色収差のみを調
整可能とすることで、設計の変更あるいは部品の再製造
や交換という余計な工程を省略し得る倍率色収差可変光
学系を提供することを目的とするものである。
で、諸収差はほとんど変化させず、倍率色収差のみを調
整可能とすることで、設計の変更あるいは部品の再製造
や交換という余計な工程を省略し得る倍率色収差可変光
学系を提供することを目的とするものである。
【０００６】なお、色収差を変化させる従来技術とし
て、軸上色収差のバランスを変える技術が特公平８−２
３６２７号公報に開示されている。しかし、本公報記載
の技術は軸上色収差に関するものであって、本発明の如
く倍率色収差に関するものではなく、さらにフィルタ部
（光学部品）を交換することで軸上色収差を変えるもの
であるから、本発明とは目的および構成が全く異なるも
のである。
て、軸上色収差のバランスを変える技術が特公平８−２
３６２７号公報に開示されている。しかし、本公報記載
の技術は軸上色収差に関するものであって、本発明の如
く倍率色収差に関するものではなく、さらにフィルタ部
（光学部品）を交換することで軸上色収差を変えるもの
であるから、本発明とは目的および構成が全く異なるも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の倍率色収差可変
光学系は、物体側から順に、第１、第２および第３の各
レンズ群を配置してなり、該第１レンズ群から射出され
た光束は略アフォーカル状態とされ、この略アフォーカ
ル状態とされた光束中を前記第２レンズ群が移動するこ
とにより、倍率色収差を可変とするように構成されてお
り、該第２レンズ群は、屈折力がほとんど相殺されるよ
うに負レンズと正レンズを組み合わせてなり、さらに下
記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とするも
のである。 │ｆ／ｆＧ２│＜０．１ （１） νｐ−νｎ＞１０ （２） ただし、全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離
をｆＧ２、第２レンズ群の負レンズ中のアッベ数の最小
値をνｎ、第２レンズ群中の正レンズのアッベ数の最大
値をνｐとする。
光学系は、物体側から順に、第１、第２および第３の各
レンズ群を配置してなり、該第１レンズ群から射出され
た光束は略アフォーカル状態とされ、この略アフォーカ
ル状態とされた光束中を前記第２レンズ群が移動するこ
とにより、倍率色収差を可変とするように構成されてお
り、該第２レンズ群は、屈折力がほとんど相殺されるよ
うに負レンズと正レンズを組み合わせてなり、さらに下
記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とするも
のである。 │ｆ／ｆＧ２│＜０．１ （１） νｐ−νｎ＞１０ （２） ただし、全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離
をｆＧ２、第２レンズ群の負レンズ中のアッベ数の最小
値をνｎ、第２レンズ群中の正レンズのアッベ数の最大
値をνｐとする。
【０００８】また、前記第３レンズ群は、物体側に位置
する、少なくとも１枚の正の単レンズと、像側に位置す
る、１枚の負の単レンズからなり、下記条件式（３）〜
（５）を満足することが可能である。 ０．５５＜ｆＧ３／ｆ＜２．０ （３） ０．２＜ｆＬ６／ｆ＜１．２ （４） ０．３＜−ｆＬ７／ｆ＜２．０ （５） ただし、第３レンズ群の焦点距離をｆＧ３、第３レンズ
群の、前記負の単レンズの焦点距離をｆＬ７、第３レン
ズ群の中で、ｆＬ７を除く全てのレンズの合成焦点距離
をｆＬ６とする。
する、少なくとも１枚の正の単レンズと、像側に位置す
る、１枚の負の単レンズからなり、下記条件式（３）〜
（５）を満足することが可能である。 ０．５５＜ｆＧ３／ｆ＜２．０ （３） ０．２＜ｆＬ６／ｆ＜１．２ （４） ０．３＜−ｆＬ７／ｆ＜２．０ （５） ただし、第３レンズ群の焦点距離をｆＧ３、第３レンズ
群の、前記負の単レンズの焦点距離をｆＬ７、第３レン
ズ群の中で、ｆＬ７を除く全てのレンズの合成焦点距離
をｆＬ６とする。
【０００９】また、前記第１レンズ群は、物体側から順
に、正の単レンズ、２枚の分離または接合されてなるレ
ンズおよび負の単レンズから構成され、下記条件式
（６）〜（９）を満足するように構成することが可能で
ある。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （６） １．０＜ｆＬ１／ｆ＜２．０ （７） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （８） ０．３＜−ｆＬ３／ｆ＜０．６ （９） ただし、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ
群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の
２枚の分離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆ
Ｌ２、第１レンズ群の負の単レンズの焦点距離をｆＬ３
とする。
に、正の単レンズ、２枚の分離または接合されてなるレ
ンズおよび負の単レンズから構成され、下記条件式
（６）〜（９）を満足するように構成することが可能で
ある。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （６） １．０＜ｆＬ１／ｆ＜２．０ （７） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （８） ０．３＜−ｆＬ３／ｆ＜０．６ （９） ただし、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ
群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の
２枚の分離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆ
Ｌ２、第１レンズ群の負の単レンズの焦点距離をｆＬ３
とする。
【００１０】前記第１レンズ群は、物体側から順に、負
の単レンズ、２枚の分離または接合されてなるレンズお
よび単レンズから構成され、下記条件式（１０）〜（１
３）を満足するように構成することが可能である。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （１０） １．０＜−ｆＬ１／ｆ＜２．０ （１１） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （１２） ０．２＜ｄＬ３／ｆ＜０．５ （１３） ただし、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ
群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の
２枚の分離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆ
Ｌ２、第１レンズ群の像面側の単レンズの厚みをｄＬ３
とする。
の単レンズ、２枚の分離または接合されてなるレンズお
よび単レンズから構成され、下記条件式（１０）〜（１
３）を満足するように構成することが可能である。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （１０） １．０＜−ｆＬ１／ｆ＜２．０ （１１） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （１２） ０．２＜ｄＬ３／ｆ＜０．５ （１３） ただし、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ
群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の
２枚の分離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆ
Ｌ２、第１レンズ群の像面側の単レンズの厚みをｄＬ３
とする。
【００１１】
【作用】本発明の倍率色収差可変光学系は、上記構成を
有することにより上述した課題を解決するようにしたも
のである。すなわち、第１レンズ群と第３レンズ群の群
間をアフォーカル状態とし、その群間をほとんどパワー
を有していない第２レンズ群を光軸に沿って移動させる
ことにより、球面収差が変化することを防止している。
有することにより上述した課題を解決するようにしたも
のである。すなわち、第１レンズ群と第３レンズ群の群
間をアフォーカル状態とし、その群間をほとんどパワー
を有していない第２レンズ群を光軸に沿って移動させる
ことにより、球面収差が変化することを防止している。
【００１２】また、第２レンズ群は負レンズと正レンズ
（順番は問わない）によって構成されており、この第２
レンズ群全体を光軸方向に移動せしめることで、軸外光
束が本第２レンズ群を通過する際の光線高さを変化さ
せ、これにより倍率色収差のバランスを変化せしめる。
なお、上述したように、軸上の光束についてはアフォー
カルであるため、第２レンズ群の光軸方向への移動によ
っては第２レンズ群を通過する光線高さは変化せず、し
たがって軸上色収差は変化しない。以下、上述した条件
式（１）〜（１３）の技術的意義について説明する。
（順番は問わない）によって構成されており、この第２
レンズ群全体を光軸方向に移動せしめることで、軸外光
束が本第２レンズ群を通過する際の光線高さを変化さ
せ、これにより倍率色収差のバランスを変化せしめる。
なお、上述したように、軸上の光束についてはアフォー
カルであるため、第２レンズ群の光軸方向への移動によ
っては第２レンズ群を通過する光線高さは変化せず、し
たがって軸上色収差は変化しない。以下、上述した条件
式（１）〜（１３）の技術的意義について説明する。
【００１３】上記条件式（１）は第２レンズ群の全系に
対するパワーの割合を表しており、その上限値を超える
と、第２レンズ群の移動に伴って、球面収差の変化が大
きくなってしまう。
対するパワーの割合を表しており、その上限値を超える
と、第２レンズ群の移動に伴って、球面収差の変化が大
きくなってしまう。
【００１４】上記条件式（２）は第２レンズ群により生
じる色分散の大きさを規定するものであり、その下限値
を越えると倍率色収差補正の実効が困難となる。
じる色分散の大きさを規定するものであり、その下限値
を越えると倍率色収差補正の実効が困難となる。
【００１５】また、第１レンズ群と第２レンズ群には集
光作用はほとんどなく、実質的結像作用は第３レンズ群
に負担させている。このため、第３レンズ群における十
分な結像性能を担保させるためには、物体側に１枚以上
の正レンズを配し、像面側に負レンズを配する必要があ
る。
光作用はほとんどなく、実質的結像作用は第３レンズ群
に負担させている。このため、第３レンズ群における十
分な結像性能を担保させるためには、物体側に１枚以上
の正レンズを配し、像面側に負レンズを配する必要があ
る。
【００１６】上記条件式（３）は、結像性能を良好と
し、必要な全系の焦点距離を得るための第３レンズ群の
パワーの割合を規定するものである。その下限値を越え
ると、第３レンズ群のパワーが強くなり過ぎ、球面収差
補正が不十分となる。一方、その上限値を越えると、焦
点位置が遠くなり光学系が大きくなってしまう。
し、必要な全系の焦点距離を得るための第３レンズ群の
パワーの割合を規定するものである。その下限値を越え
ると、第３レンズ群のパワーが強くなり過ぎ、球面収差
補正が不十分となる。一方、その上限値を越えると、焦
点位置が遠くなり光学系が大きくなってしまう。
【００１７】上記条件式（４）は、第３レンズ群の物体
側に位置する１枚以上の正レンズの、全系に対する焦点
距離の割合を規定するものである。その下限値を越える
と該正レンズのパワーが強くなり過ぎ、球面収差やコマ
収差の補正が不十分となる。一方、その上限値を越える
と該正レンズのパワーが弱くなり過ぎ、必要な焦点距離
が得られなくなる。
側に位置する１枚以上の正レンズの、全系に対する焦点
距離の割合を規定するものである。その下限値を越える
と該正レンズのパワーが強くなり過ぎ、球面収差やコマ
収差の補正が不十分となる。一方、その上限値を越える
と該正レンズのパワーが弱くなり過ぎ、必要な焦点距離
が得られなくなる。
【００１８】上記条件式（５）は、第３レンズ群の像面
側に配された負レンズの、全系に対する焦点距離の割合
を規定するものである。その下限値を越えると該負レン
ズのパワーが強くなり過ぎ、球面収差やコマ収差の補正
が不十分となる。また、その上限値を越えると該負レン
ズのパワーが弱くなり過ぎ、像面湾曲を十分に補正する
ことが困難となる。
側に配された負レンズの、全系に対する焦点距離の割合
を規定するものである。その下限値を越えると該負レン
ズのパワーが強くなり過ぎ、球面収差やコマ収差の補正
が不十分となる。また、その上限値を越えると該負レン
ズのパワーが弱くなり過ぎ、像面湾曲を十分に補正する
ことが困難となる。
【００１９】また、前述したように、第１レンズ群は、
第２レンズ群にアフォーカル状態の光束を射出するた
め、ほとんどノンパワーとする必要がある。このため、
望遠系の光学系では、第１レンズ群の物体側に位置する
単レンズと、その後段に位置する分離または接合とされ
たレンズ対とを共に正のパワーとし、第１レンズ群の像
面側に位置する単レンズを負のパワーとしたテレフォト
タイプとすることが肝要である。
第２レンズ群にアフォーカル状態の光束を射出するた
め、ほとんどノンパワーとする必要がある。このため、
望遠系の光学系では、第１レンズ群の物体側に位置する
単レンズと、その後段に位置する分離または接合とされ
たレンズ対とを共に正のパワーとし、第１レンズ群の像
面側に位置する単レンズを負のパワーとしたテレフォト
タイプとすることが肝要である。
【００２０】一方、広角系では、第１レンズ群の物体側
に位置する単レンズを負のパワーとし、その後段に位置
する分離または接合とされたレンズ対を正のパワーとし
たレトロフォーカスタイプとすることが肝要である。
に位置する単レンズを負のパワーとし、その後段に位置
する分離または接合とされたレンズ対を正のパワーとし
たレトロフォーカスタイプとすることが肝要である。
【００２１】上記条件式（６）は、全系に対する第１レ
ンズ群のパワーの割合を規定するものである。その上限
値、下限値のいずれを越えても第１レンズ群がパワーを
有することとなり、第１レンズ群の移動によって収差変
動が生じる。
ンズ群のパワーの割合を規定するものである。その上限
値、下限値のいずれを越えても第１レンズ群がパワーを
有することとなり、第１レンズ群の移動によって収差変
動が生じる。
【００２２】上記条件式（７）、（８）は第１レンズ群
の物体側の正の単レンズおよびその後段に位置する、分
離または接合とされたレンズ対の、全系に対する焦点距
離の割合を規定するものであり、該正の単レンズと該レ
ンズ対が略均等にパワーを担うことを規定している。そ
の上限値、下限値のいずれを越えても、該正の単レンズ
と該レンズ対のいずれか一方の負担が大きくなり過ぎ、
球面収差の劣化を生じる。
の物体側の正の単レンズおよびその後段に位置する、分
離または接合とされたレンズ対の、全系に対する焦点距
離の割合を規定するものであり、該正の単レンズと該レ
ンズ対が略均等にパワーを担うことを規定している。そ
の上限値、下限値のいずれを越えても、該正の単レンズ
と該レンズ対のいずれか一方の負担が大きくなり過ぎ、
球面収差の劣化を生じる。
【００２３】上記条件式（９）は、第１レンズ群の像面
側の負の単レンズの、全系に対する焦点距離の割合を規
定するものである。その下限値を越えると該負の単レン
ズのパワーが強くなり過ぎ、球面収差の劣化を生じる。
一方、その上限値を越えるとパワーが弱くなりすぎ、光
学系が大きくなってしまう。
側の負の単レンズの、全系に対する焦点距離の割合を規
定するものである。その下限値を越えると該負の単レン
ズのパワーが強くなり過ぎ、球面収差の劣化を生じる。
一方、その上限値を越えるとパワーが弱くなりすぎ、光
学系が大きくなってしまう。
【００２４】上記条件式（１０）は、全系に対する第１
レンズ群のパワーの割合を規定するものである。その上
限値、下限値のいずれを越えても第１レンズ群がある程
度以上のパワーを持つこととなり、第１レンズ群が移動
した際に収差変動が生じる。
レンズ群のパワーの割合を規定するものである。その上
限値、下限値のいずれを越えても第１レンズ群がある程
度以上のパワーを持つこととなり、第１レンズ群が移動
した際に収差変動が生じる。
【００２５】上記条件式（１１）は、第１レンズ群の物
体側の正の単レンズの、全系に対する焦点距離の割合を
規定するものである。その下限値を越えると該正の単レ
ンズの負担が大きくなり、球面収差の劣化を生じる。
体側の正の単レンズの、全系に対する焦点距離の割合を
規定するものである。その下限値を越えると該正の単レ
ンズの負担が大きくなり、球面収差の劣化を生じる。
【００２６】上記条件式（１２）は、第１レンズ群の物
体側の正の単レンズに続く、分離または接合とされたレ
ンズ対の、全系に対する焦点距離の割合を規定するもの
であり、その下限値を越えると該レンズ対の負担が大き
くなり、球面収差の劣化を生じる。
体側の正の単レンズに続く、分離または接合とされたレ
ンズ対の、全系に対する焦点距離の割合を規定するもの
であり、その下限値を越えると該レンズ対の負担が大き
くなり、球面収差の劣化を生じる。
【００２７】一方、上記条件式（１１）、（１２）の上
限値を越えると、上記第１レンズ群の物体側の正の単レ
ンズあるいは、分離または接合とされたレンズ対のパワ
ーが弱くなりすぎ、光学系が大きくなってしまう。
限値を越えると、上記第１レンズ群の物体側の正の単レ
ンズあるいは、分離または接合とされたレンズ対のパワ
ーが弱くなりすぎ、光学系が大きくなってしまう。
【００２８】上記条件式（１３）は、全系の焦点距離に
対する第１レンズ群の像面側の負の単レンズの厚みを規
定するものであり、全系の像面湾曲の補正に関係するも
のである。その下限値を越えて該負の単レンズの厚みが
薄くなり過ぎると、像面湾曲が良好に補正できなくな
る。一方、その上限値を越えて該負の単レンズの厚みが
厚くなり過ぎると、レンズの全長が長くなり過ぎ光学系
が大きくなってしまう。さらにレンズの加工性も悪くな
る。
対する第１レンズ群の像面側の負の単レンズの厚みを規
定するものであり、全系の像面湾曲の補正に関係するも
のである。その下限値を越えて該負の単レンズの厚みが
薄くなり過ぎると、像面湾曲が良好に補正できなくな
る。一方、その上限値を越えて該負の単レンズの厚みが
厚くなり過ぎると、レンズの全長が長くなり過ぎ光学系
が大きくなってしまう。さらにレンズの加工性も悪くな
る。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、具体
的な実施例を用い図面を参照しつつ説明する。＜実施例
１＞この実施例１にかかる倍率色収差可変光学系は、特
に無限遠物体の像をＣＣＤ等の撮像素子上に倍率色収差
を良好に補正した状態で形成させるためのものであっ
て、図１に示す如き構成とされている（図１では第２レ
ンズ群Ｇ２が第１レンズ群Ｇ１側から第３レンズ群Ｇ３
側まで移動する様子が示されている）。すなわちこのレ
ンズは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レン
ズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の各レンズ群を配置し
てなり、該第１レンズ群Ｇ１から射出された光束は略ア
フォーカル状態とされ、この略アフォーカル状態とされ
た光束中を前記第２レンズ群Ｇ２が移動することによ
り、倍率色収差を可変とするように構成されており、該
第２レンズ群Ｇ２は、屈折力がほとんど相殺されるよう
に負レンズと正レンズを組み合わせてなる。なお、第３
レンズ群Ｇ３は、結像機能を有する。
的な実施例を用い図面を参照しつつ説明する。＜実施例
１＞この実施例１にかかる倍率色収差可変光学系は、特
に無限遠物体の像をＣＣＤ等の撮像素子上に倍率色収差
を良好に補正した状態で形成させるためのものであっ
て、図１に示す如き構成とされている（図１では第２レ
ンズ群Ｇ２が第１レンズ群Ｇ１側から第３レンズ群Ｇ３
側まで移動する様子が示されている）。すなわちこのレ
ンズは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レン
ズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の各レンズ群を配置し
てなり、該第１レンズ群Ｇ１から射出された光束は略ア
フォーカル状態とされ、この略アフォーカル状態とされ
た光束中を前記第２レンズ群Ｇ２が移動することによ
り、倍率色収差を可変とするように構成されており、該
第２レンズ群Ｇ２は、屈折力がほとんど相殺されるよう
に負レンズと正レンズを組み合わせてなる。なお、第３
レンズ群Ｇ３は、結像機能を有する。
【００３０】また、上記第１レンズ群Ｇ１は、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ
１と、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと物
体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズの接合レンズ
Ｌ２と、像面側に強い曲率の面を向けた両凹レンズＬ３
から構成されており、全体として略ノンパワーとされて
いる。
ら順に、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ
１と、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと物
体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズの接合レンズ
Ｌ２と、像面側に強い曲率の面を向けた両凹レンズＬ３
から構成されており、全体として略ノンパワーとされて
いる。
【００３１】また、上記第２レンズ群Ｇ２は、物体側か
ら順に、像面側に凹面を向けた略平凹レンズＬ４と、物
体側に凸面を向けた平凸レンズＬ５から構成されてお
り、上述したように全体として略ノンパワーとされてい
る。
ら順に、像面側に凹面を向けた略平凹レンズＬ４と、物
体側に凸面を向けた平凸レンズＬ５から構成されてお
り、上述したように全体として略ノンパワーとされてい
る。
【００３２】また、上記第３レンズ群Ｇ３は、物体側か
ら順に、２枚の両凸レンズＬ６と、両凹レンズＬ７から
構成されており、全体として正の屈折力を有する。
ら順に、２枚の両凸レンズＬ６と、両凹レンズＬ７から
構成されており、全体として正の屈折力を有する。
【００３３】また、第３レンズ群Ｇ３と結像面１との間
には、撮像素子（ＣＣＤ）のカバーガラス２が配設され
ている。また、図中Ｘは光軸を表している。
には、撮像素子（ＣＣＤ）のカバーガラス２が配設され
ている。また、図中Ｘは光軸を表している。
【００３４】さらに、この倍率色収差可変光学系は、下
記条件式（１）〜（９）を満足するように構成されてい
る。 │ｆ／ｆＧ２│＜０．１ （１） νｐ−νｎ＞１０ （２） ０．５５＜ｆＧ３／ｆ＜２．０ （３） ０．２＜ｆＬ６／ｆ＜１．２ （４） ０．３＜−ｆＬ７／ｆ＜２．０ （５） −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （６） １．０＜ｆＬ１／ｆ＜２．０ （７） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （８） ０．３＜−ｆＬ３／ｆ＜０．６ （９） ただし、全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離
をｆＧ２、第２レンズ群の負レンズ中のアッベ数の最小
値をνｎ、第２レンズ群中の正レンズのアッベ数の最大
値をνｐとする。
記条件式（１）〜（９）を満足するように構成されてい
る。 │ｆ／ｆＧ２│＜０．１ （１） νｐ−νｎ＞１０ （２） ０．５５＜ｆＧ３／ｆ＜２．０ （３） ０．２＜ｆＬ６／ｆ＜１．２ （４） ０．３＜−ｆＬ７／ｆ＜２．０ （５） −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （６） １．０＜ｆＬ１／ｆ＜２．０ （７） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （８） ０．３＜−ｆＬ３／ｆ＜０．６ （９） ただし、全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離
をｆＧ２、第２レンズ群の負レンズ中のアッベ数の最小
値をνｎ、第２レンズ群中の正レンズのアッベ数の最大
値をνｐとする。
【００３５】また、第３レンズ群の焦点距離をｆＧ３、
第３レンズ群の、前記負の単レンズの焦点距離を
ｆＬ７、第３レンズ群の中で、ｆＬ７を除く全てのレン
ズの合成焦点距離をｆＬ６とする。
第３レンズ群の、前記負の単レンズの焦点距離を
ｆＬ７、第３レンズ群の中で、ｆＬ７を除く全てのレン
ズの合成焦点距離をｆＬ６とする。
【００３６】また、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、
第１レンズ群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１
レンズ群の２枚の分離または接合されてなるレンズの焦
点距離をｆＬ２、第１レンズ群の負の単レンズの焦点距
離をｆＬ３とする。
第１レンズ群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１
レンズ群の２枚の分離または接合されてなるレンズの焦
点距離をｆＬ２、第１レンズ群の負の単レンズの焦点距
離をｆＬ３とする。
【００３７】この実施例１における各レンズ面の曲率半
径Ｒ（全系の焦点距離100mmで規格化されている；以下
の各表において同じ）、各レンズの中心厚および各レン
ズ間の空気間隔Ｄ（上記曲率半径Ｒと同様の焦点距離で
規格化されている；以下の各表において同じ）、各レン
ズのｅ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表１に示
す。なお、この表１および後述する表２〜３において、
各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ、νに対応させた数字は物体側から順
次増加するようになっている。
径Ｒ（全系の焦点距離100mmで規格化されている；以下
の各表において同じ）、各レンズの中心厚および各レン
ズ間の空気間隔Ｄ（上記曲率半径Ｒと同様の焦点距離で
規格化されている；以下の各表において同じ）、各レン
ズのｅ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表１に示
す。なお、この表１および後述する表２〜３において、
各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ、νに対応させた数字は物体側から順
次増加するようになっている。
【００３８】また下記表４に、実施例１における、全系
の焦点距離ｆ（mm）、半画角ω（度）、Ｆｎｏ、および
上記各条件式（１）〜（９）に対応する数値を示す。
の焦点距離ｆ（mm）、半画角ω（度）、Ｆｎｏ、および
上記各条件式（１）〜（９）に対応する数値を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】図４は上記実施例１の倍率色収差可変光学
系における、第２レンズ群の位置に応じた横収差（θ＝
0度、3．0度、4．5度、6．0度）を示す収差図である。
なお、図４および以下の図５、６において、横軸ＰＹは
タンジェンシャル光線の入射瞳座標であり、縦軸ＥＹは
タンジェンシャル光線の横収差量である。この図４およ
び下記表４から明らかなように、実施例１の倍率色収差
可変光学系によれば第２レンズ群Ｇ２の光軸方向への移
動に応じて倍率色収差を可変とすることができる。
系における、第２レンズ群の位置に応じた横収差（θ＝
0度、3．0度、4．5度、6．0度）を示す収差図である。
なお、図４および以下の図５、６において、横軸ＰＹは
タンジェンシャル光線の入射瞳座標であり、縦軸ＥＹは
タンジェンシャル光線の横収差量である。この図４およ
び下記表４から明らかなように、実施例１の倍率色収差
可変光学系によれば第２レンズ群Ｇ２の光軸方向への移
動に応じて倍率色収差を可変とすることができる。
【００４１】＜実施例２＞この実施例２にかかる倍率色
収差可変光学系は図２に示す如く構成されており（図２
では第２レンズ群Ｇ２が第１レンズ群Ｇ１側から第３レ
ンズ群Ｇ３側まで移動する様子が示されている）、実施
例１のものと略同様の構成とされているが、第１レンズ
群Ｇ１のレンズＬ２が、物体側に凸面を向けた２枚の正
のメニスカスレンズＬ２とされ、第３レンズ群Ｇ３のレ
ンズＬ６が、１枚の両凸レンズＬ６とされ、第３レンズ
群Ｇ３のレンズＬ７が、物体側に凹面を向けた１枚の負
のメニスカスレンズＬ７とされている点において異なっ
ている。
収差可変光学系は図２に示す如く構成されており（図２
では第２レンズ群Ｇ２が第１レンズ群Ｇ１側から第３レ
ンズ群Ｇ３側まで移動する様子が示されている）、実施
例１のものと略同様の構成とされているが、第１レンズ
群Ｇ１のレンズＬ２が、物体側に凸面を向けた２枚の正
のメニスカスレンズＬ２とされ、第３レンズ群Ｇ３のレ
ンズＬ６が、１枚の両凸レンズＬ６とされ、第３レンズ
群Ｇ３のレンズＬ７が、物体側に凹面を向けた１枚の負
のメニスカスレンズＬ７とされている点において異なっ
ている。
【００４２】この実施例２における各レンズ面の曲率半
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、各レンズのｅ線における屈折率Ｎおよびアッベ数ν
を表２に示す。
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、各レンズのｅ線における屈折率Ｎおよびアッベ数ν
を表２に示す。
【００４３】また、下記表４に、実施例２における、全
系の焦点距離ｆ（mm）、半画角ω（度）、Ｆｎｏ、およ
び上記各条件式（１）〜（９）に対応する数値を示す。
系の焦点距離ｆ（mm）、半画角ω（度）、Ｆｎｏ、およ
び上記各条件式（１）〜（９）に対応する数値を示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】図５は上記実施例２の倍率色収差可変光学
系における、第２レンズ群の位置に応じた横収差（θ＝
0度、3．0度、4．5度、6．0度）を示す収差図である。
この図５および下記表４から明らかなように、実施例２
の倍率色収差可変光学系によれば第２レンズ群Ｇ２の光
軸方向への移動に応じて倍率色収差を可変とすることが
できる。
系における、第２レンズ群の位置に応じた横収差（θ＝
0度、3．0度、4．5度、6．0度）を示す収差図である。
この図５および下記表４から明らかなように、実施例２
の倍率色収差可変光学系によれば第２レンズ群Ｇ２の光
軸方向への移動に応じて倍率色収差を可変とすることが
できる。
【００４６】＜実施例３＞この実施例３にかかる倍率色
収差可変光学系は図３に示す如く構成されており、実施
例１のものと略同様の構成とされているが、第１レンズ
群Ｇ１のレンズＬ １が、像面側に強い曲率の面を向けた
両凹レンズＬ１とされ、レンズＬ２が、像面側に凸面を
向けた略平凸レンズと、像面側に強い曲率の面を向けた
両凸レンズから構成され、レンズＬ３が、像面側に凸面
を向けたほとんどノンパワーのメニスカスレンズＬ３と
され、第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ７が、物体側に凹面
を向けた１枚の負のメニスカスレンズＬ７とされている
点において異なっている。
収差可変光学系は図３に示す如く構成されており、実施
例１のものと略同様の構成とされているが、第１レンズ
群Ｇ１のレンズＬ １が、像面側に強い曲率の面を向けた
両凹レンズＬ１とされ、レンズＬ２が、像面側に凸面を
向けた略平凸レンズと、像面側に強い曲率の面を向けた
両凸レンズから構成され、レンズＬ３が、像面側に凸面
を向けたほとんどノンパワーのメニスカスレンズＬ３と
され、第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ７が、物体側に凹面
を向けた１枚の負のメニスカスレンズＬ７とされている
点において異なっている。
【００４７】また、この実施例３にかかる倍率色収差可
変光学系は、上記条件式（１）〜（５）および下記条件
式（１０）〜（１３）を満足するように構成されてい
る。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （１０） １．０＜−ｆＬ１／ｆ＜２．０ （１１） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （１２） ０．２＜ｄＬ３／ｆ＜０．５ （１３） ただし、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ
群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の
２枚の分離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆ
Ｌ２、第１レンズ群の像面側の単レンズの厚みをｄＬ３
とする。
変光学系は、上記条件式（１）〜（５）および下記条件
式（１０）〜（１３）を満足するように構成されてい
る。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （１０） １．０＜−ｆＬ１／ｆ＜２．０ （１１） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （１２） ０．２＜ｄＬ３／ｆ＜０．５ （１３） ただし、第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ
群の正の単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の
２枚の分離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆ
Ｌ２、第１レンズ群の像面側の単レンズの厚みをｄＬ３
とする。
【００４８】この実施例３における各レンズ面の曲率半
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、各レンズのｅ線における屈折率Ｎおよびアッベ数ν
を表３に示す。
径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔
Ｄ、各レンズのｅ線における屈折率Ｎおよびアッベ数ν
を表３に示す。
【００４９】また、下記表４に、実施例３における、全
系の焦点距離ｆ（mm）、半画角ω（度）、Ｆｎｏ、およ
び上記各条件式（１）〜（５）、（１０）〜（１３）に
対応する数値を示す。
系の焦点距離ｆ（mm）、半画角ω（度）、Ｆｎｏ、およ
び上記各条件式（１）〜（５）、（１０）〜（１３）に
対応する数値を示す。
【００５０】
【表３】
【００５１】図６は上記実施例３の倍率色収差可変光学
系における、第２レンズ群の位置に応じた横収差（θ＝
0度、10．0度、15．0度、20．0度）を示す収差図であ
る。この図６および下記表４から明らかなように、実施
例３の倍率色収差可変光学系によれば第２レンズ群Ｇ２
の光軸方向への移動に応じて倍率色収差を可変とするこ
とができる。
系における、第２レンズ群の位置に応じた横収差（θ＝
0度、10．0度、15．0度、20．0度）を示す収差図であ
る。この図６および下記表４から明らかなように、実施
例３の倍率色収差可変光学系によれば第２レンズ群Ｇ２
の光軸方向への移動に応じて倍率色収差を可変とするこ
とができる。
【００５２】
【表４】
【００５３】なお、本発明の倍率色収差可変光学系とし
ては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の
態様の変更が可能であり、例えば各レンズ群を構成する
レンズの枚数や各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔
（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能であ
る。
ては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の
態様の変更が可能であり、例えば各レンズ群を構成する
レンズの枚数や各レンズの曲率半径Ｒおよびレンズ間隔
（もしくはレンズ厚）Ｄを適宜変更することが可能であ
る。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の倍率色収
差可変光学系によれば、第１レンズ群と第３レンズ群の
群間をアフォーカル状態とし、その群間をほとんどパワ
ーを有していない第２レンズ群を光軸に沿って移動させ
ることにより、球面収差が変化することを防止してい
る。
差可変光学系によれば、第１レンズ群と第３レンズ群の
群間をアフォーカル状態とし、その群間をほとんどパワ
ーを有していない第２レンズ群を光軸に沿って移動させ
ることにより、球面収差が変化することを防止してい
る。
【００５５】また、第２レンズ群は負レンズと正レンズ
の組合せによって構成されており、この第２レンズ群全
体を光軸方向に移動せしめることで、軸外光束が第２レ
ンズ群を通過する際の光線高さを変化させ、これにより
倍率色収差のバランスを変化せしめるようにしている。
の組合せによって構成されており、この第２レンズ群全
体を光軸方向に移動せしめることで、軸外光束が第２レ
ンズ群を通過する際の光線高さを変化させ、これにより
倍率色収差のバランスを変化せしめるようにしている。
【００５６】これにより、諸収差はほとんど変化させ
ず、倍率色収差のみを調整することが可能となり、設計
の変更あるいは部品の再製造や交換という従来の余計な
工程を省略することができる。
ず、倍率色収差のみを調整することが可能となり、設計
の変更あるいは部品の再製造や交換という従来の余計な
工程を省略することができる。
【図１】実施例１に係る倍率色収差可変光学系のレンズ
構成図
構成図
【図２】実施例２に係る倍率色収差可変光学系のレンズ
構成図
構成図
【図３】実施例３に係る倍率色収差可変光学系のレンズ
構成図
構成図
【図４】実施例１に係る倍率色収差可変光学系の横収差
図
図
【図５】実施例２に係る倍率色収差可変光学系の横収差
図
図
【図６】実施例３に係る倍率色収差可変光学系の横収差
図
図
Ｇ１〜Ｇ３ レンズ群 Ｌ１〜Ｌ７ レンズ Ｒ１〜Ｒ２１ レンズ等の曲率半径 Ｄ１〜Ｄ２０ レンズ等の面間隔（厚み） Ｘ 光軸 １ 結像面 ２ カバーガラス
Claims (4)
- 【請求項１】 物体側から順に、第１、第２および第３
の各レンズ群を配置してなり、該第１レンズ群から射出
された光束は略アフォーカル状態とされ、この略アフォ
ーカル状態とされた光束中を前記第２レンズ群が移動す
ることにより、倍率色収差を可変とするように構成され
ており、該第２レンズ群は、屈折力がほとんど相殺され
るように負レンズと正レンズを組み合わせてなり、さら
に下記条件式（１）、（２）を満足することを特徴とす
る倍率色収差可変光学系。 │ｆ／ｆＧ２│＜０．１ （１） νｐ−νｎ＞１０ （２） ただし、 全系の焦点距離をｆ、第２レンズ群の焦点距離を
ｆＧ２、第２レンズ群の負レンズ中のアッベ数の最小値
をνｎ、第２レンズ群中の正レンズのアッベ数の最大値
をνｐとする。 - 【請求項２】 前記第３レンズ群は、物体側に位置す
る、少なくとも１枚の正の単レンズと、像側に位置す
る、１枚の負の単レンズからなり、下記条件式（３）〜
（５）を満足することを特徴とする請求項１記載の倍率
色収差可変光学系。 ０．５５＜ｆＧ３／ｆ＜２．０ （３） ０．２＜ｆＬ６／ｆ＜１．２ （４） ０．３＜−ｆＬ７／ｆ＜２．０ （５） ただし、 第３レンズ群の焦点距離をｆＧ３、第３レンズ群の、前
記負の単レンズの焦点距離をｆＬ７、第３レンズ群の中
で、ｆＬ７を除く全てのレンズの合成焦点距離をｆＬ６
とする。 - 【請求項３】 前記第１レンズ群は、物体側から順に、
正の単レンズ、２枚の分離または接合されてなるレンズ
および負の単レンズから構成され、下記条件式（６）〜
（９）を満足することを特徴とする請求項１または２記
載の倍率色収差可変光学系。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （６） １．０＜ｆＬ１／ｆ＜２．０ （７） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （８） ０．３＜−ｆＬ３／ｆ＜０．６ （９） ただし、 第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ群の正の
単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の２枚の分
離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆＬ２、第
１レンズ群の負の単レンズの焦点距離をｆＬ３とする。 - 【請求項４】 前記第１レンズ群は、物体側から順に、
負の単レンズ、２枚の分離または接合されてなるレンズ
および単レンズから構成され、下記条件式（１０）〜
（１３）を満足することを特徴とする請求項１または２
記載の倍率色収差可変光学系。 −０．１５＜ｆ／ｆＧ１＜０．１５ （１０） １．０＜−ｆＬ１／ｆ＜２．０ （１１） ０．７＜ｆＬ２／ｆ＜１．４ （１２） ０．２＜ｄＬ３／ｆ＜０．５ （１３） ただし、 第１レンズ群の焦点距離をｆＧ１、第１レンズ群の正の
単レンズの焦点距離をｆＬ１、第１レンズ群の２枚の分
離または接合されてなるレンズの焦点距離をｆＬ２、第
１レンズ群の像面側の単レンズの厚みをｄＬ３とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001092338A JP2002287019A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 倍率色収差可変光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001092338A JP2002287019A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 倍率色収差可変光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002287019A true JP2002287019A (ja) | 2002-10-03 |
Family
ID=18946816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001092338A Withdrawn JP2002287019A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 倍率色収差可変光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002287019A (ja) |
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-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001092338A patent/JP2002287019A/ja not_active Withdrawn
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