JP2581767B2 - Variable focus lens system - Google Patents

Variable focus lens system

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JP2581767B2 JP63169386A JP16938688A JP2581767B2 JP 2581767 B2 JP2581767 B2 JP 2581767B2 JP 63169386 A JP63169386 A JP 63169386A JP 16938688 A JP16938688 A JP 16938688A JP 2581767 B2 JP2581767 B2 JP 2581767B2
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    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変焦点レンズ系に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a variable focus lens system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

レンズ自身の焦点距離が可変のレンズ系としては、液
晶レンズ、電気光学効果を持つ結晶を用いたレンズ(特
開昭61−140908号公報)、弾性変形する物質を用いたレ
ンズ等が知られている。これらのうち、液晶レンズはレ
ンズ形状を有する空室(セル)内に液晶を封入し、この
液晶に電場を加えることにより液晶自身の屈折率が変化
することを利用して焦点距離を変えるものである。又、
電気光学結晶を用いたレンズは、電場(或いは磁場)を
加えることにより屈折率が変化するKDP,ADP等の結晶を
レンズ状に形成し、屈折率変化により焦点距離を変える
ものである。
As a lens system in which the focal length of the lens itself is variable, a liquid crystal lens, a lens using a crystal having an electro-optical effect (Japanese Patent Laid-Open No. 140908/1986), a lens using an elastically deformable substance, and the like are known. I have. Among these, the liquid crystal lens changes the focal length by enclosing the liquid crystal in an empty space (cell) having a lens shape, and applying an electric field to the liquid crystal to change the refractive index of the liquid crystal itself. is there. or,
In a lens using an electro-optic crystal, a crystal such as KDP or ADP whose refractive index changes by applying an electric field (or magnetic field) is formed in a lens shape, and the focal length is changed by changing the refractive index.

これに対し、弾性変形レンズは透明シリコンゴム等で
レンズを形成し、このレンズの側面に光軸に関して対称
に力を加えることによりレンズの曲率半径や肉厚を変化
させて焦点距離を変えるものである。
On the other hand, an elastically deformable lens forms a lens with transparent silicon rubber or the like, and changes the focal length by changing the radius of curvature and thickness of the lens by applying a force symmetrically to the side of the lens with respect to the optical axis. is there.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、これらのレンズの内視鏡,顕微鏡,カメ
ラ,テレビカメラ等のピント調整用に用いようとした場
合、レンズの焦点距離の可変範囲が狭いため、広い物体
距離に亘りピント調整を行なうことができないという問
題があった。
However, when these lenses are used to adjust the focus of an endoscope, a microscope, a camera, a television camera, or the like, since the variable range of the focal length of the lens is narrow, the focus adjustment may be performed over a wide object distance. There was a problem that it was not possible.

本発明は、上記問題点に鑑み、広い物体距離に亘りピ
ント調整を行うことを可能にした可変焦点レンズ系を提
供せんとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a varifocal lens system capable of performing focus adjustment over a wide object distance.

〔課題を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving the problem]

本発明による可変焦点レンズ系は、正の屈折力を有す
るレンズ群と、その入射側に配置された屈折力を有する
レンズ群とを備え、前記正の屈折力を有するレンズ群が
可変焦点レンズを含んでいて、この正の屈折力を持つレ
ンズ群の全部又は一部又は仮想屈折力部分と、この入射
側に配置された前記屈折力を有するレンズ群の全部又は
一部と、により形成されるアフォーカル系のアフォーカ
ル倍率の絶対値が1より小さいことを特徴としている。
The varifocal lens system according to the present invention includes a lens group having a positive refractive power and a lens group having a refractive power arranged on the incident side thereof, and the lens group having a positive refractive power is a variable focus lens. And all or part of the lens group having the positive refractive power or the virtual refractive power portion, and all or part of the lens group having the refractive power disposed on the incident side. The afocal system is characterized in that the absolute value of the afocal magnification is smaller than 1.

また、本発明による可変焦点レンズ系は、屈折力を有
するレンズ群のうちアフォーカル系の形成に寄与する部
分が負の屈折力を有することを特徴としている。
Further, the varifocal lens system according to the present invention is characterized in that a portion contributing to the formation of an afocal system in a lens group having a refractive power has a negative refractive power.

また、本発明による可変焦点レンズ系は、正の屈折力
を有するレンズ群が絞りを含み、可変焦点レンズがこの
絞りの近傍に配置されていることを特徴としている。
The varifocal lens system according to the present invention is characterized in that the lens group having a positive refractive power includes a stop, and the varifocal lens is arranged near the stop.

また、本発明による可変焦点レンズ系は、以下の条件
式を満足することを特徴としている。
The varifocal lens system according to the present invention is characterized by satisfying the following conditional expression.

|f1|<fTOT 但し、f1は屈折力を有するレンズ群の焦点距離、fTOT
はレンズ系全体の焦点距離である。
| f 1 | <f TOT where f 1 is the focal length of the lens group having a refractive power, f TOT
Is the focal length of the entire lens system.

即ち、本発明は可変焦点レンズにアフォーカル系を組
合わせることにより、可変焦点レンズ自身の持つピント
調整機能を増幅し、広範囲の物体にピント合わせ出来る
ようにすることを基本思想としている。
In other words, the basic idea of the present invention is to combine a variable focal length lens with an afocal system to amplify the focus adjusting function of the variable focal length lens itself, thereby enabling focusing on a wide range of objects.

以下、第1図に基づき本発明の原理を説明する。 Hereinafter, the principle of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は正の屈折力を有するレンズ群1の入射側にレ
ンズ群L1を配置し、この二つのレンズ群により物体像を
所定の結像位置に形成する結像光学系を示している。レ
ンズ群Iは正の屈折力を持つ可変焦点レンズL2とレンズ
L3とから成っており、可変焦点レンズL2の前側焦点とレ
ンズ群L1の後側焦点とが一致してアフォーカル系が構成
されているものとする。尚、図面上レンズ群L1は負レン
ズとして描いてあるが、屈折力を持っていさえすれば良
く、正負は問わない。
Figure 1 shows the positive lens group L 1 on the incident side of the lens unit 1 having a refractive power are arranged, an imaging optical system for forming an object image on a predetermined imaging positions by the two lens groups . Lens group I is the variable focus lens L 2 and a lens having a positive refractive power
L 3 Metropolitan and consist, it is assumed that the afocal system and the side focal point coincides after the variable focus lens front focus of the lens group L 1 of L 2 is formed. Although the drawing on the lens group L 1 is drawn as a negative lens, it is sufficient even have a refractive power, positive and negative does not matter.

この光学系を用いて所定の物体距離範囲に亘ってピン
ト合わせを行うことを考える。近点の物体距離(レンズ
群L1から物体までの距離)をSN、遠点の物体距離をSF
遠点から近点まで物体が動いた時生ずる物体距離の変化
をΔとし、Δをディオプターを単位として表わすと、 となる。そして、レンズ群L1の前側焦点位置から測った
物体までの距離を遠点,近点について夫々xF,xNとすれ
ば、 となる。但し、f1はレンズ群L1の焦点距離である。ここ
でSFが無限遠に近いと考え、且つ |SN|≫|f1| ……(3) とすれば、近似的に となる。
It is considered that focusing is performed over a predetermined object distance range using this optical system. Object distance of near point (distance from the lens group L 1 to the object) to S N, the object distance of the far point S F,
If the change in object distance that occurs when an object moves from the far point to the near point is Δ, and Δ is expressed in diopters, Becomes Then, the distance to the object measured from the front focal position of the lens group L 1 far point, respectively the near point s x F, if x N, Becomes However, f 1 is the focal length of the lens group L 1. Here, it is assumed that S F is close to infinity, and | S N | ≫ | f 1 | Becomes

物体が無限遠から近点に近づいた時レンズ群L1の像の
移動量x1′は となる。さてこの時、全体の結像位置が変わらないよう
にするためには、物体距離がSFの時レンズ群L2の焦点距
離をf2とすれば、その焦点距離が、 に変化しなければならない。
When the object approaches the near point from infinity, the moving amount x 1 ′ of the image of the lens unit L 1 is Becomes Now, at this time, in order to prevent change overall imaging position, if the focal length of the lens unit L 2 when the object distance is S F and f 2, the focal length, Must change.

によってd2を定義すると、d2は第2レンズ群L2の屈折力
の変化をジオプター単位で与えるものとなる。
Defining the d 2 by, d 2 is assumed that changes in the refractive power of the second lens group L 2 in diopters units.

次に式(6)と(7)よりf2′を消去し、d2をf1,f2,
xNで表わすと、 となる。左辺はxN≫f2,xN≫f1の時近似的に となるので、 が得られる。ここで、式(4)のd0を用いれば、 が得られる。f1/f2≡Aをアフォーカル比と呼ぶことに
すると、式(10)の意味は、物体の視度がd0だけ変化し
た時にピント合わせを行うのに必要なレンズ群L2の視度
変化は、アフォーカル比の2乗倍だけ小さくて良いこと
である。
Next, f 2 ′ is eliminated from equations (6) and (7), and d 2 is changed to f 1 , f 2 ,
Expressed as x N , Becomes The left side is approximately x N ≫f 2 , x N ≫f 1 So, Is obtained. Here, if d 0 in equation (4) is used, Is obtained. If f 1 / f 2 ≡A is referred to as an afocal ratio, the expression (10) means that when the diopter of the object changes by d 0 , the viewing of the lens group L 2 necessary for focusing is performed. The degree change may be as small as the square of the afocal ratio.

従って、本発明の可変焦点レンズ系によれば、 |A|<1 ……(11) となるように各レンズ群の焦点距離を定めれば、可変焦
点レンズL2の視度変化の1/A2倍の視度変化に相当する物
体距離の変化の焦点調節ができるのである。
Therefore, according to the variable focus lens system of the present invention, | A | <1 be determined ...... become like the focal length of each lens (11), the diopter change in the variable focus lens L 2 1 / A Focus adjustment of the change of the object distance corresponding to the diopter change of 2 times is possible.

以上の説明ではレンズ群L1と可変焦点レンズL2とがア
フォーカル系を構成しているが、これは必ずしも必要で
はない。例えば、第3図の光学系は正レンズL1,負レン
ズL2,可変焦点レンズL3を入射側から順に配置した構成
を備えており、アフォーカル系を構成している部分はな
い。しかし、負レンズL2と可変焦点レンズL3とを第4図
に示すように光線が光軸に平行となる部分で仮想的に二
つの屈折力部分L2′,L2″及びL3′,L3″に分けて考えれ
ば、屈折力部分L2″とL3′とにより構成されるアフォー
カル系について先に述べた論議がそのまま通用する。従
って、これに更に正レンズL1と屈折力部分L2′により構
成されるアフォーカル系の影響及び可変焦点レンズL3
屈折力部分L3″のピント合わせ効果が付加されたものが
第3図の光学系のピント調整能力ということになる。
Although the above description lens L 1 and the variable focus lens L 2 constitute the afocal system, but this is not necessary. For example, the optical system shown in FIG. 3 has a configuration in which a positive lens L 1 , a negative lens L 2 , and a variable focus lens L 3 are arranged in this order from the incident side, and there is no portion forming an afocal system. However, the negative lens L 2 and the variable focus lens L 3 and virtually two power portion L 2 by a portion rays as shown in FIG. 4 are parallel to the optical axis ', L 2 "and L 3' "given separately, the refractive power portion L 2" L 3 discussions described above for configured afocal system by and L 3 'is-class as it is. Therefore, the refractive further positive lens L 1 to The effect of the afocal system constituted by the power portion L 2 ′ and the effect of focusing on the refractive power portion L 3 ″ of the varifocal lens L 3 are added to the focus adjustment capability of the optical system shown in FIG. Become.

次に、再び第1図に戻って、この可変焦点レンズ系の
全長について考察する。レンズ系全体の焦点距離を
fTOT、正の屈折力を有するレンズ群Iの倍率をβとす
ると、 B2<0であるから、 fTOT=f1 β ……(12) である。そして、レンズ群L3の焦点距離をf3とすると、 であるから、 となる。
Next, returning to FIG. 1, the total length of the variable focus lens system will be considered. The focal length of the entire lens system
Assuming that f TOT and the magnification of the lens unit I having a positive refractive power are β 2 , since B 2 <0, f TOT = f 1 β 2 (12). When the focal length of the lens group L 3 and f 3, Because Becomes

ところで、レンズ系の全長即ちレンズ群L1から結像点
までの処理Cは、物体位置が無限遠の場合、レンズ群L2
とL3を薄肉密着系とすれば、 C=f1+f2+f3 ……(15) で与えられる。又、 であるから、 である。
Incidentally, the processing C from the full-length or lens group L 1 in the lens system to the imaging point, if the distant object position is infinity, the lens group L 2
If L and L 3 are a thin-walled close contact system, then C = f 1 + f 2 + f 3 (15) or, Because It is.

従って、AとfTOTが与えられた時、Cを小さくするに
は、A<0,|A|<1が成立している場合には|f1|が小さ
いほど良い。即ち、 |f1|<fTOT ……(19) であるのが良い。
Therefore, given A and f TOT , to reduce C, it is better to make | f 1 | smaller when A <0, | A | <1 holds. That is, it is preferable that | f 1 | <f TOT (19).

又、絞り可変焦点レンズの近傍に置くと画角の変化が
少なくて良い。
Also, if the lens is placed near the variable aperture lens, the change in the angle of view may be small.

全長の短縮を考える場合は、第5図に示すようなレン
ズ配置が効果的である。これは負のパワーを持つ第1レ
ンズ群L1,正のパワーを持つ第2レンズ群L2,負のパワー
を持つ第3レンズ群L3より成り、該第2レンズ群L2が可
変焦点レンズを含むようにしたものである。この例は、
第3レンズ群L3を除いて考えれば、第1図に示したもの
の条件式を適用できる。全体としては、第1図に示した
ものに比べ第3レンズ群L3の倍率分だけ焦点距離を長く
でき、逆に同一の焦点距離であれば全長を短くできると
いう特徴を有している。
In order to reduce the total length, a lens arrangement as shown in FIG. 5 is effective. It comprises a first lens unit L 1 having a negative power, a second lens unit L 2 having a positive power, and a third lens unit L 3 having a negative power. The second lens unit L 2 has a variable focus. It includes a lens. This example
Given except third lens group L 3, it can be applied condition that shown in Figure 1. Overall, the magnification amount of only the third lens group L 3 compared with that shown in Figure 1 can focal length long, it has a feature that the total length if the same focal length in the reverse can be shortened.

尚、第1図においてレンズ群L2とL3の順序を入れ替え
てもほぼ同様の効果が得られる。又、可変焦点レンズは
正レンズのように描いてあるが、可変焦点レンズ自体が
負の屈折力を有する場合にも、第6図に示すように前後
のレンズを含めて適当にレンズ群Jを考えれば、その屈
折力は正であり、可変焦点レンズの屈折力の変化により
レンズ群Jの合成焦点距離が変化するので、第1図につ
いて述べた議論の中のf2をこの合成レンズ群Jの焦点距
離とすれば、全く同一の結果が導かれる。従って、可変
焦点レンズの屈折力の正負は任意である。
Note that almost the same effect can be obtained even out of sequence of the lens group L 2 and L 3 in Figure 1. Although the varifocal lens is drawn like a positive lens, even when the varifocal lens itself has a negative refractive power, as shown in FIG. given words, the refractive power is positive, since the combined focal length of the lens unit J by a change in the refractive power of the variable focus lens changes, the composite lens group J and f 2 in the discussion described for Figure 1 With the focal length of, exactly the same result is obtained. Therefore, the sign of the refractive power of the varifocal lens is arbitrary.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図示した実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.

第7図は第1実施例を示しており、これはファイバー
スコープ用の対物レンズとして構成されたレトロフォー
カスタイプのものである。通常ガラス製の凹レンズ1の
後方には上下方向に振動する偏光のみを通す偏光板2が
配置され、その後方に絞り3が配置され、更に絞り3の
近傍には液晶レンズ6が配置されている。液晶レンズ6
は、二枚のガラス又はプラスチック製のレンズ4,5の互
いに対向する面に夫々配向膜8及び透明電極9とを被覆
し、この対向する面によって形成される空隙(セル)内
に液晶7を封入することにより構成されている。そし
て、透明電極9,9には交流電圧回路10が接続されている
が、第7図に示した状態では電圧が印加されていないの
で、液晶7は屈折率が高い方向に配向せしめられてお
り、これはピントを近点に合わせた状態を示している。
更に、液晶レンズ6の後方には接合レンズ11及びイメー
ジガイドファイバ束12が配置されている。
FIG. 7 shows a first embodiment, which is a retrofocus type designed as an objective lens for a fiberscope. A polarizing plate 2 that passes only polarized light that vibrates in the vertical direction is disposed behind a concave lens 1 made of glass, a diaphragm 3 is disposed behind the polarizing plate 2, and a liquid crystal lens 6 is disposed near the diaphragm 3. . Liquid crystal lens 6
Covers the facing surfaces of two glass or plastic lenses 4 and 5 with an alignment film 8 and a transparent electrode 9, respectively, and places a liquid crystal 7 in a void (cell) formed by the facing surfaces. It is constituted by enclosing. An AC voltage circuit 10 is connected to the transparent electrodes 9, 9, but in the state shown in FIG. 7, since no voltage is applied, the liquid crystal 7 is oriented in the direction of a higher refractive index. This shows a state where the focus is adjusted to the near point.
Further, a cemented lens 11 and an image guide fiber bundle 12 are arranged behind the liquid crystal lens 6.

第8図は交流電圧を加えた時の液晶レンズ6の様子を
示しており、この時液晶7の配向は光軸とほぼ平行であ
って、屈折率が低い状態となっており、これはピントを
遠点に合わせた状態に相当する。
FIG. 8 shows the state of the liquid crystal lens 6 when an AC voltage is applied. At this time, the orientation of the liquid crystal 7 is almost parallel to the optical axis and the refractive index is low. Corresponds to a state where is set to the far point.

次に、液晶7の最大の厚みについて論ずると、液晶は
厚くなると光を散乱するので、液晶7の厚みは最大の部
分でも0.2mm以下、できれば0.05mm以下が良い。又、液
晶レンズ6をフレネルレンズにすれば液晶7の厚みを増
さずに液晶レンズ6のパワーを強くすることができる
が、フレネルレンズは像のコントラストを低下させるの
で用途が制限される。フレネルレンズを用いない場合
は、液晶レンズ6のパワーは次の如く制限される。
Next, when the maximum thickness of the liquid crystal 7 is discussed, the liquid crystal 7 scatters light as the thickness increases, so that the thickness of the liquid crystal 7 is preferably 0.2 mm or less, preferably 0.05 mm or less at the maximum. If the liquid crystal lens 6 is a Fresnel lens, the power of the liquid crystal lens 6 can be increased without increasing the thickness of the liquid crystal 7, but the use of the Fresnel lens is limited because the contrast of an image is reduced. When the Fresnel lens is not used, the power of the liquid crystal lens 6 is limited as follows.

第9図に示した如く、液晶レンズ6を通過する光束の
幅をDとすると、直径Dの円周部分で液晶レンズ6の前
後面が交わるようにすれば、同じ曲率で厚さを最も薄く
することができる。この時の液晶レンズ6の最大の厚さ
dは、液晶レンズ6の全面,後面の曲率半径を夫々R1,R
2とすれば、 すると、次式で与えられる。
As shown in FIG. 9, assuming that the width of a light beam passing through the liquid crystal lens 6 is D, if the front and rear surfaces of the liquid crystal lens 6 intersect at a circumferential portion having a diameter D, the thickness is the thinnest at the same curvature. can do. The maximum thickness d of the liquid crystal lens 6 at this time is such that the radii of curvature of the entire surface and the rear surface of the liquid crystal lens 6 are R 1 and R 1 , respectively.
Assuming 2 , Then, it is given by the following equation.

d=R1(1−cos θ)−R2(1−cos θ) ……(2
2) 従って、 |d|<0.2 ……(23) となるように、R1,R2,Dの値を選べば良い。
d = R 1 (1−cos θ 1 ) −R 2 (1−cos θ 2 ) (2)
2) Therefore, the values of R 1 , R 2 , and D may be selected so that | d | <0.2 (23).

液晶レンズ6が凹レンズの場合は、第10図に示した如
く、液晶レンズ6の前後面がレンズの光軸近傍で最も接
近するような形になる。この場合でも、式(22)及び
(23)は成り立つ。液晶レンズ6が凹レンズの場合、外
周部における透明電極9,9の間隔が広くて電極用のリー
ド線9′,9′が付け易いので便利である。
In the case where the liquid crystal lens 6 is a concave lens, as shown in FIG. 10, the front and rear surfaces of the liquid crystal lens 6 have a shape closest to the optical axis of the lens. Also in this case, equations (22) and (23) hold. When the liquid crystal lens 6 is a concave lens, the distance between the transparent electrodes 9, 9 in the outer peripheral portion is wide, and the lead wires 9 ', 9' for the electrodes can be easily attached, which is convenient.

又、液晶レンズ6の透過率を増すために、第11図に示
した如く、透明電極9,9とレンズ4,5との間に反射防止膜
13,13を夫々設けるのも良い。
In order to increase the transmittance of the liquid crystal lens 6, an antireflection film is provided between the transparent electrodes 9, 9 and the lenses 4, 5, as shown in FIG.
It is good to provide 13,13 respectively.

以上、球面の液晶レンズ6について述べたが、非球面
の液晶レンズについても最大の厚さが0.2mm以上となる
ことが望ましい。
Although the spherical liquid crystal lens 6 has been described above, the maximum thickness of the aspheric liquid crystal lens is desirably 0.2 mm or more.

第12図は第2実施例を示しており、これはモザイクフ
ィルター14付きの固体撮像素子15を用いた電子スコープ
用の対物レンズである。モアレ防止のために複屈折板よ
り成るローパスフィルター16を光軸上に配置してある
が、この場合ローパスフィルター16の結晶軸の光軸に垂
直な面への投影像の方向は、偏光板2を透過し得る偏光
の振動方向と異なっていることが必要である。さもない
と、ローパスフィルター16の複屈折による光線の分離が
発生せず、ローパスフィルターとしての効果が出ないか
らである。ローパスフィルター16の前方に偏光解消板又
は円偏光板17(第12図点線図示)を配置すれば、ローパ
スフィルター16の結晶軸の光軸に垂直な面への投影像の
方向と、偏光板2を透過し得る偏光の振動方向と一致し
ていても良い。
FIG. 12 shows a second embodiment, which is an objective lens for an electronic scope using a solid-state imaging device 15 with a mosaic filter 14. A low-pass filter 16 made of a birefringent plate is arranged on the optical axis to prevent moiré. In this case, the direction of the projected image on the plane perpendicular to the optical axis of the crystal axis of the low-pass filter 16 is Must be different from the vibration direction of polarized light that can transmit light. Otherwise, separation of light rays due to birefringence of the low-pass filter 16 does not occur, and the effect of the low-pass filter cannot be obtained. If a depolarizing plate or a circularly polarizing plate 17 (shown by a dotted line in FIG. 12) is arranged in front of the low-pass filter 16, the direction of the projected image on the plane perpendicular to the optical axis of the crystal axis of the low-pass filter 16 and the polarizing plate 2 May be the same as the vibration direction of polarized light that can transmit light.

第13図は電子スコープ用の対物レンズに用いられる液
晶レンズ6の変形例を示しており、これは液晶レンズ6
の液晶を封入するセルを作るための基板のうち一方を平
行平面の複屈折板から成る光学的ローパスフィルター16
とし、他方の凹レンズ状に形成した赤外吸収ガラスから
成る赤外光カットフィルター18とし、両者の対向する面
により形成されたセル内に透明導電膜9,配向膜8を介し
て液晶7を封入したものである。この構成ではローパス
フィルター16とレンズ18が夫々複屈折作用及び赤外光カ
ット作用を有していると共に液晶レンズ6のシール機能
を有しているので、系全体のコンパクト化の点で有利で
ある。
FIG. 13 shows a modification of the liquid crystal lens 6 used for the objective lens for the electronic scope.
Optical low-pass filter 16 consisting of a parallel-plane birefringent plate on one of the substrates for making the cell that encapsulates the liquid crystal
And an infrared light cut filter 18 made of infrared absorbing glass formed in the shape of a concave lens, and a liquid crystal 7 is sealed in a cell formed by the surfaces facing each other through a transparent conductive film 9 and an alignment film 8. It was done. In this configuration, the low-pass filter 16 and the lens 18 have a birefringence function and an infrared light cutting function, respectively, and also have a sealing function of the liquid crystal lens 6, which is advantageous in terms of making the entire system compact. .

第14図は第3実施例を示しており、これは電子スコー
プ用の対物レンズとして構成されたものである。この例
では、偏光板2の前方に偏光解消板又は円偏光板17を設
けているので、物体からの光が強く偏光している場合で
も明るい像が得られる。又、偏光していない場合は、偏
光解消板又は円偏光板17がない時と同様の画像が得られ
る。偏光解消板又は円偏光板は水晶板等から作られる。
FIG. 14 shows a third embodiment, which is configured as an objective lens for an electronic scope. In this example, since the depolarizing plate or the circular polarizing plate 17 is provided in front of the polarizing plate 2, a bright image can be obtained even when the light from the object is strongly polarized. When the light is not polarized, an image similar to that obtained when the depolarizing plate or the circularly polarizing plate 17 is not provided can be obtained. The depolarizing plate or the circularly polarizing plate is made of a quartz plate or the like.

第15図は第4実施例を示しており、これは側視のファ
イバースコープ用の対物レンズである。この例は、凹レ
ンズ1の後方のミラー19で生じる偏光を偏光解消板又は
円偏光板17で無偏光に変え、偏光板2を通した後液晶レ
ンズ6で焦点調整を行なうものである。
FIG. 15 shows a fourth embodiment, which is an objective lens for a fiberscope for side view. In this example, the polarized light generated by the mirror 19 behind the concave lens 1 is changed to non-polarized light by the depolarizing plate or the circularly polarizing plate 17, and the focus is adjusted by the liquid crystal lens 6 after passing through the polarizing plate 2.

第16図は第5実施例を示しており、これは側視の電子
スコープ用の対物レンズである。この例は、ミラー19に
て生ずる偏光の影響をなくすためにミラー19の前方に液
晶レンズ6を配置したものである。
FIG. 16 shows a fifth embodiment, which is an objective lens for a side-viewing electronic scope. In this example, the liquid crystal lens 6 is arranged in front of the mirror 19 in order to eliminate the influence of polarized light generated in the mirror 19.

第17図は第6実施例を示しており、これは電子スコー
プ用の対物レンズである。この例は、前後のレンズ4,5
と液晶レンズ6とで凹レンズを構成しており、こうする
と、ペッツバール和を0に近づけることができ、像面湾
曲収差の補正の点で有利である。
FIG. 17 shows a sixth embodiment, which is an objective lens for an electronic scope. This example shows the front and rear lenses 4,5
And the liquid crystal lens 6 constitute a concave lens. With this configuration, the Petzval sum can be made close to 0, which is advantageous in correcting field curvature aberration.

次に内視鏡対物レンズとして設計された例のデータを
示す。
Next, data of an example designed as an endoscope objective lens is shown.

f1=−0.8123 f2=3.249(物体距離無限遠の時) f2=3.165(物体距離7mmの時) f3=3.998 fTOT=1.0 像高=0.731 C=6.435 β=−1.231 d2=8.2 〔発明の効果〕 上述の如く、本発明による可変焦点レンズ系は、広い
物体距離に亘りピント調整を行うことが可能であるとい
う実用上重要な利点を有している。
f 1 = -0.8123 f 2 = 3.249 (at infinite object distance) f 2 = 3.165 (at 7 mm object distance) f 3 = 3.998 f TOT = 1.0 Image height = 0.731 C = 6.435 β 2 = -1.231 d 2 = 8.2 [Effect of the Invention] As described above, the varifocal lens system according to the present invention has a practically important advantage that the focus can be adjusted over a wide object distance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明による可変焦点レンズ系の一例の概念
図、第2図乃至第6図は夫々他の例の概念図、第7図は
第1実施例の構成を示す図、第8図は第1実施例の液晶
レンズの電圧印加時の状態を示す図、第9図乃至第11図
は夫々液晶レンズの他の例を示す図、第12図は第2実施
例の構成を示す図、第13図は液晶レンズの変形例を示す
図、第14図乃至第17図は夫々第3実施例乃至第6実施例
の構成を示す図である。 1……凹レンズ、2……偏光板、3……絞り、4,5,18…
…レンズ、6……液晶レンズ、7……液晶、8……配向
膜、9……透明電極、9′……リード線、10……交流電
圧回路、11……接合レンズ、12……イメージガイドファ
イバ束、13……反射防止膜、14……モザイクフィルタ
ー、15……固体撮像素子、16……ローパスフィルター、
17……偏光解消板又は円偏光板、19……ミラー。
FIG. 1 is a conceptual diagram of one example of a variable focus lens system according to the present invention, FIGS. 2 to 6 are conceptual diagrams of other examples, FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the first embodiment, FIG. 9 is a view showing a state of the liquid crystal lens according to the first embodiment when a voltage is applied, FIGS. 9 to 11 are views each showing another example of the liquid crystal lens, and FIG. 12 is a view showing the configuration of the second embodiment. FIG. 13 is a diagram showing a modification of the liquid crystal lens, and FIGS. 14 to 17 are diagrams showing the configurations of the third to sixth embodiments, respectively. 1 ... concave lens, 2 ... polarizing plate, 3 ... stop, 4, 5, 18 ...
... Lens, 6 ... Liquid crystal lens, 7 ... Liquid crystal, 8 ... Alignment film, 9 ... Transparent electrode, 9 '... Lead wire, 10 ... AC voltage circuit, 11 ... Joint lens, 12 ... Image Guide fiber bundle, 13 anti-reflection film, 14 mosaic filter, 15 solid-state imaging device, 16 low-pass filter,
17 ... depolarizing plate or circular polarizing plate, 19 ... mirror.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】正の屈折力を有するレンズ群と、その入射
側に配置された屈折力を有するレンズ群とを備え、 前記正の屈折力を有するレンズ群が可変焦点距離レンズ
を含んでいて、この正の屈折力を持つレンズ群の全部又
は一部又は仮想屈折力部分と、この入射側に配置された
前記屈折力を有するレンズ群の全部又は一部と、により
形成されるアフォーカル系のアフォーカル倍率の絶対値
が1より小さいことを特徴とするピント合わせが可能な
可変焦点レンズ系。
1. A lens group having a positive refractive power and a lens group having a refractive power disposed on an incident side thereof, wherein the lens group having a positive refractive power includes a variable focal length lens. An afocal system formed by all or a part of the lens group having the positive refractive power or a virtual refractive power part, and all or a part of the lens group having the refractive power disposed on the incident side. Wherein the absolute value of the afocal magnification is smaller than 1.
【請求項2】前記屈折力を有するレンズ群のうち前記ア
フォーカル系の形成に寄与する部分が負の屈折力を有す
ることを特徴とする特許請求の範囲(1)に記載の可変
焦点レンズ系。
2. The varifocal lens system according to claim 1, wherein a portion of the lens group having the refractive power, which contributes to the formation of the afocal system, has a negative refractive power. .
【請求項3】前記正の屈折力を有するレンズ群が絞りを
含み、前記可変焦点レンズがこの絞りの近傍に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲(1)に記載の
可変焦点レンズ系。
3. A variable focus lens according to claim 1, wherein said lens group having a positive refractive power includes a stop, and said variable focus lens is disposed near said stop. Lens system.
【請求項4】以下の条件式を満足することを特徴とする
特許請求の範囲(2)に記載の可変焦点レンズ系。 |f1|<fTOT 但し、f1は屈折力を有するレンズ群の焦点距離、fTOT
レンズ系全体の焦点距離である。
4. The varifocal lens system according to claim 2, wherein the following conditional expression is satisfied. | f 1 | <f TOT where f 1 is the focal length of the lens group having a refractive power, and f TOT is the focal length of the entire lens system.
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