JP2639983B2

JP2639983B2 - 屈折率分布型レンズ

Info

Publication number: JP2639983B2
Application number: JP63253896A
Authority: JP
Inventors: 裕司宮内
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1988-10-11
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH02101415A; US4930880A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、光軸方向に屈折率分布を持つメニスカス形
状の屈折率分布型レンズに関するものである。

［従来の技術］近年、各種のレンズ系において、屈折率分布型レンズ
の使用が考えられている。

屈折率分布型レンズは、光軸から半径方向に屈折率分
布を有するラジアル型と、光軸方向に屈折率分布を有す
るアキシヤル型の二つに大別出来る。そのうちのアキシ
ヤル型の屈折率分布型レンズは、曲率をつけるだけで非
球面と同等の作用を持たせることが出来る。また特開昭
61−176905号公報には、アキシヤル型のメニスカスレン
ズを用いて像面湾曲の補正効果に関して述べている。し
かし一般にはアキシヤル型の屈折率分布型レンズによる
収差補正能力は、ラジアル型の屈折率分布型レンズによ
る収差補正能力に比べて小さいとされている。特に色収
差の補正に関しては、単独での色収差補正効果は、アプ
ライドオプティックス 21巻６号 993頁〜998頁に
も述べられているように認められていなかった。

光学系中で、最も単純なものは、レンズ１枚にて構成
されたものであるが、均質媒質のレンズ１枚では、色収
差を補正出来ず、均質媒質の光学系で色収差の補正を行
なうには、少なくとも２枚のレンズを組合わせた光学系
を用いなければならない。

第５図に均質単レンズよりなる結像レンズの従来例を
示してある。この従来例のデーターは、次に示す通りで
ある。

r₁＝5.5692 d₁＝1.8861 n₁＝1.49216 ν_１＝57.5 r₂＝7.3108（非球面） d₂＝2.7943 r₃＝∞（絞り）非球面係数Ｐ＝1.0945,B＝0,E＝−0.33201×10^-3 Ｆ＝0.52385×10^-4,G＝−0.26878×10^-5 Ｈ＝−0.11399×10^-6,I＝0.67593×10^-8 Ｊ＝0.12698×10^-8,K＝0.25080×10^-19 ただし非球面は次の式で表わされる。

上記従来例の収差状況は、第12図に示す通りであっ
て、各収差、特に色収差が大きく発生しており、白色光
に対する結像性能の劣化はさけられない。

ここで色収差の補正のために屈折率分布型レンズの使
用が考えられるが、従来知られているのは、いずれもラ
ジアル型であって、アキシヤル型の屈折率分布型レンズ
単独で色収差の補正については明らかにされていない。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、諸収差特に色収差を補正する能力を有する
アキシヤル型の屈折率分布型レンズおよび該屈折率分布
型レンズを少なくとも１枚用いたレンズ系を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の屈折率分布型レンズは、光軸方向に屈折率分
布を有するメニスカス形状のもので、更に次の条件
（１）を満足することを特徴としている。

（１） −1.5＜（f_pν_ｐ＋f_nν_ｎ）／（ν_ｐ＋ν_ｎ）
ｄ＜4.5 ただしf_pは凸面の頂点における面のパワーの逆数、f_n
は凹面の頂点における面のパワーの逆数、ν_ｐは凸面側
の頂点でのアッベ数、ν_ｎは凹面側の頂点でのアッベ
数、ｄはメニスカスレンズの厚さである。

上記条件は、特にメニスカス形状の屈折率分布型レン
ズの色収差を補正するためのもので、メニスカス形状の
屈折率分布型レンズを単体で用いる場合、あるいはそれ
を均質レンズと組合わせて用いる場合、上記の条件の上
限，下限のいずれを越えても色収差の補正が過剰になり
又均質レンズと組合わせて用いた場合は、色収差をバラ
ンス良く補正することが困難になるため好ましくない。

以上の本発明の屈折率分布型レンズにおいて、下記の
条件（２）乃至（４）を満足することが望ましい。

（２） |f_p/f_n|＞0.6 （３） ν_ｐ＜100 （４） ν_ｎ＞20 上記条件（２）の下限を越えると凸面と凹面とのパワ
ーのバランスが悪くなり、色収差のみでなく諸収差、特
に像面湾曲が正の方向に大きくなり収差補正が困難にな
る。

ガラスやポリマー等の光学材料の制約からアッベ数の
大きくなる凸面側では条件（３）を又アッベ数の小さく
なる凹面側では条件（４）を満足する必要がある。これ
ら条件より外れるといずれも光学材料が得られなくな
る。

以上の条件のほか、本発明の屈折率分布型レンズで、
色収差の補正効果を一層十分に得るためには更に次の条
件（５）を満足することが好ましい。

（５） ν_ｐ−ν_ｎ＞５この条件（５）は凸面側頂点のアッベ数ν_ｐと凹面側
頂点のアッベ数ν_ｐの差Δνを規定したもので、Δνが
条件（５）の範囲を越えると色収差を補正する効果が不
十分になる。

［実施例］次に本発明の屈折率分布型レンズの各実施例を示す。

実施例１ｆ＝35mm,F/13.5 r₁＝6.1631 d₁＝1.8493 屈折率分布型レンズ r₂＝8.4369 d₂＝3.1281 r₃＝∞（絞り）（屈折率分布）ｄ線 n₀＝1.49216 n₁＝−0.4818×10^-3 n₂＝−0.3170×10^-2 ｃ線 n₀＝1.48957 n₁＝−0.3592×10^-3 n₂＝−0.3696×10^-2 Ｆ線 n₀＝1.49813 n₁＝−0.7639×10^-3 n₂＝−0.1957×10^-2 第１面と光軸との交点でn₀の値をとる（０≦ｘ≦2.18）（f_pν_ｐ＋f_nν_ｎ）／（ν_ｐ＋ν_ｎ）ｄ＝0.616 |f_p/f_n|＝0.713,ν_ｐ＝57.50 ν_ｎ＝29.87,Δν＝27.63 実施例２ｆ＝50mm,F/1.8 r₁＝44.2431 d₁＝3.9775 n₁＝1.80610 ν_１＝40.95 r₂＝230.9705 d₂＝1.3800 r₃＝20.8843 d₃＝3.7682 n₂＝1.80610 ν_２＝40.95 r₄＝35.3312 d₄＝1.8509 r₅＝50.7078 d₅＝1.5447 n₃＝1.80518 ν_３＝25.43 r₆＝15.6581 d₆＝14.4626 r₇＝−15.6874 d₇＝6.6072 屈折率分布型レンズ r₈＝−22.3401 d₈＝0.1634 r₉＝167.7696 d₉＝3.4774 n₅＝1.77250 ν_５＝49.66 r₁₀＝−43.9944 （屈折率分布）ｄ線 n₀＝1.69895 n₁＝0.1679×10^-1 n₂＝−0.7762×10^-5 ｃ線 n₀＝1.69142 n₁＝0.1696×10^-1 n₂＝−0.7762×10^-5 Ｆ線 n₀＝1.71462 n₁＝0.1625×10^-1 n₂＝−0.7762×10^-5 第９面と光軸との交点でn₀の値をとる（−3.50≦ｘ≦6.61）（f_pν_ｐ＋f_nν_ｎ）／（ν_ｐ＋ν_ｎ）ｄ＝1.091 |f_p/f_n|＝1.229,ν_ｐ＝43.83 ν_ｎ＝30.13,Δν＝13.70 実施例３ｆ＝41.0〜78.0mm,F/3.3〜5.3 r₁＝30.0823 d₁＝3.9834 n₁＝1.69680 ν_１＝55.52 r₂＝18.4813 d₂＝10.0000 r₃＝−70.2450 d₃＝1.5000 n₂＝1.69680 ν_２＝55.52 r₄＝−345.0079 d₄＝0.1000 r₅＝23.8517 d₅＝2.5000 n₃＝1.78472 ν_３＝25.68 r₆＝27.3983 d₆＝D₁（可変） r₇＝21.6481 d₇＝3.7092 n₄＝1.65160 ν_４＝58.67 r₈＝−101.1020 d₈＝2.2674 r₉＝28.0000 d₉＝4.0000 屈折率分布型レンズ r₁₀＝32.0000 d₁₀＝1.3000 r₁₁＝−43.3239 d₁₁＝3.4969 n₆＝1.83400 ν_６＝37.16 r₁₂＝20.0152 d₁₂＝1.8112 r₁₃＝73.6961 d₁₃＝2.1579 n₇＝1.72342 ν_７＝38.03 r₁₄＝−31.7613 d₁₄＝D₂（可変） r₁₅＝−15.4024 d₁₅＝1.6337 n₈＝1.50137 ν_８＝56.40 r₁₆＝−15.8664 （屈折率分布）ｄ線 n₀＝1.69974 n₁＝−0.54275×10^-1 n₂＝0.36116×10^-4 ｃ線 n₀＝1.69303 n₁＝−0.54713×10^-1 n₂＝−0.78837×10^-4 Ｆ線 n₀＝1.70537 n₁＝−0.54781×10^-1 n₂＝0.49827×10^-3 第10面と光軸との交点でn₀の値をとる（０≦ｘ≦4.68）（f_pν_ｐ＋f_nν_ｎ）／（ν_ｐ＋ν_ｎ）ｄ＝2.414 |f_p/f_n|＝0.604,ν_ｐ＝56.71 ν_ｎ＝22.69,Δν＝34.02 ｆ 41.0 55.7 78.0 D₁ 27.677 12.552 0.500 D₂ 2.116 10.110 25.514 実施例４ｆ＝100.0mm,F/2.0 r₁＝71.3111 d₁＝7.1089 n₁＝1.61700 ν_１＝62.79 r₂＝503.9016 d₂＝0.1100 r₃＝48.5555 d₃＝5.9547 n₂＝1.49700 ν_２＝81.61 r₄＝108.1026 d₄＝0.4100 r₅＝38.6597 d₅＝11.7056 n₃＝1.64250 ν_３＝58.37 r₆＝42.6247 d₆＝3.9061 r₇＝72.8261 d₇＝2.3045 n₄＝1.76182 ν_４＝26.52 r₈＝23.5483 d₈＝20.7454 r₉＝−30.0960 d₉＝12.1049 屈折率分布型レンズ r₁₀＝−49.5372 d₁₀＝0.6000 r₁₁＝176.5474 d₁₁＝6.0637 n₆＝1.69680 ν_６＝55.52 r₁₂＝−72.0034 （屈折率分布）ｄ線 n₀＝1.58144 n₁＝0.11512×10^-1 ｃ線 n₀＝1.57722 n₁＝0.11498×10^-1 Ｆ線 n₀＝1.59149 n₁＝0.11548×10^-1 第10面と光軸との交点でn₀の値をとる（−2.54≦ｘ≦12.10）（f_pν_ｐ＋f_nν_ｎ）／（ν_ｐ＋ν_ｎ）ｄ＝1.114 |f_p/f_n|＝1.315,ν_ｐ＝48.47 ν_ｎ＝40.75,Δν＝7.72 ただしr₁,r₂,…はレンズ各面の曲率半径、d₁,d₂,…は
各レンズの肉厚および空気間隔、n₁,n₂,…は各レンズの
屈折率、ν₁,ν₂,…は各レンズのアッベ数である。

尚本発明の屈折率分布型レンズの屈折率分布は次の式
にて与えられる。

ｎ（ｘ）＝n₀＋n₁x＋n₂x² 又データー中のｘの範囲は、屈折率分布型レンズにお
けるｘ＝０からレンズの両端面までを示し、凹面側の端
面はレンズの周辺部が位置するところである。

これら実施例は、第１図に示す実施例１の単レンズの
外第２図乃至第４図に示す実施例２乃至実施例４のよう
に各種タイプのレンズ系に本発明の屈折率分布型レンズ
を適用したものである。これら実施例の収差状況は、第
６図乃至第11図に示す通りである。そのうち実施例３は
ズームレンズであって、その収差状況は広角端，中間焦
点距離，望遠端におけるものを夫々第８図，第９図，第
10図に示してある。

［発明の効果］本発明の屈折率分布型レンズは、光軸方向に屈折率分
布を有するメニスカス形状としたことによって単独での
色収差の補正やレンズ系中に適用することによって色収
差補正作用をもたせるようにし得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の実施例１乃至実施例４の断
面図、第５図は従来のメニスカスレンズの断面図、第６
図，第７図は夫々実施例1,実施例２の収差曲線図、第８
図乃至第10図は実施例３の収差曲線図、第11図は実施例
４の収差曲線図、第12図は上記従来例の収差曲線図であ
る。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−149312（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−113017（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−138913（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−177515（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−196614（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−176905（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−295525（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−173422（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−200313（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−284319（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−159818（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−161423（ＪＰ，Ａ) 特開平２−23309（ＪＰ，Ａ) 特開平２−50116（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−50808（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−39151（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸方向に屈折率分布を有し更に条件
（１）乃至（４）を満足することを特徴とするメニスカ
ス形状の屈折率分布型レンズ。（１） −1.5＜（f_pν_ｐ＋f_nν_ｎ）／（ν_ｐ＋ν_ｎ）
ｄ＜4.5 （２） |f_p/f_n|＞0.6 （３） ν_ｐ＜100 （４） ν_ｎ＞20 ただしf_pは凸面の頂点における面のパワーの逆数、f_nは
凹面の頂点における面のパワーの逆数、ν_ｐは凸面側の
頂点におけるアッベ数、ν_ｐは凹面側の頂点におけるア
ッベ数、ｄはメニスカスレンズの光軸上の厚さである。