JPH071333B2 - 可変焦点距離レンズ - Google Patents
可変焦点距離レンズInfo
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- JPH071333B2 JPH071333B2 JP60139915A JP13991585A JPH071333B2 JP H071333 B2 JPH071333 B2 JP H071333B2 JP 60139915 A JP60139915 A JP 60139915A JP 13991585 A JP13991585 A JP 13991585A JP H071333 B2 JPH071333 B2 JP H071333B2
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- lens group
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
- G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
- G02B15/144113—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +-++
Description
【発明の詳細な説明】 （１）技術分野 本発明は、可変焦点距離レンズ、特に複数のレンズ群よ
り成り、物体側から順に第１レンズ群を正レンズ群、第
２レンズ群を負レンズ群で構成し、第１レンズ群と第２
レンズ群との間隔を変化させて変倍を行なう可変焦点距
離レンズに関する。
り成り、物体側から順に第１レンズ群を正レンズ群、第
２レンズ群を負レンズ群で構成し、第１レンズ群と第２
レンズ群との間隔を変化させて変倍を行なう可変焦点距
離レンズに関する。
（２）従来技術 従来、可変焦点距離レンズに於ては基準状態に於ける収
差補正の外に変倍中の収差変動を極力小さく補正しなけ
ればならず、その為各レンズ群の球面収差、コマ収差、
及び非点収差は少なくとも各レンズ群で個別に補正され
ている必要があり、通常各レンズ群数枚のレンズで構成
しなければならなかった。
差補正の外に変倍中の収差変動を極力小さく補正しなけ
ればならず、その為各レンズ群の球面収差、コマ収差、
及び非点収差は少なくとも各レンズ群で個別に補正され
ている必要があり、通常各レンズ群数枚のレンズで構成
しなければならなかった。
従って、各レンズ群の構成枚数が多い為全系の重量や全
長が大きくなり、レンズ群内の偏芯やレンズ間隔の組立
調整も面倒であった。
長が大きくなり、レンズ群内の偏芯やレンズ間隔の組立
調整も面倒であった。
又、近年可変焦点距離レンズに対してコンパクト化、高
倍率化が望まれているが、上記収差補正の問題からレン
ズの構成枚数を削減して達成するのは困難であった。
倍率化が望まれているが、上記収差補正の問題からレン
ズの構成枚数を削減して達成するのは困難であった。
例えば、複数のレンズ群より成り物体側から順に第１レ
ンズ群を正レンズ群、第２レンズ群を負レンズ群で構成
し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させて変
倍を行なうタイプの可変焦点距離レンズをコンパクトに
する為には、近軸的に言うと各レンズ群のパワーを強め
るか各レンズ群の間の主点間隔を小さくすれば良い。一
方、可変焦点距離レンズの変倍比を高倍率化する為に
は、同様に各レンズ群のパワーを強めるか変倍レンズ群
の移動距離を大きくすれば良い。確かに近軸的には上記
タイプの可変焦点距離レンズのコンパクト化及び変倍比
の高倍率化には各レンズ群のパワーを強める方向が良い
のであるが、実際のレンズ系に於いては、レンズ群のパ
ワーを強めた状態で収差の発生を小さく補正する為には
構成レンズ枚数が多く必要である。又、レンズ１枚当り
のパワーが強いと曲率がきつくなり、必要なコバ厚をと
った時の凹レンズの中心レンズ厚、或いは隣接レンズと
のマージナル間隔をとった時の凹面の接する空気間隔が
大きく必要である。従って、レンズ群の全長が大きくな
り主点間隔も大きくとらなければならなくなって結果的
には全系の光学全長を短かくする事が出来なくなる。一
方レンズ群の長さが大きくなると変倍レンズ群の移動ス
ペースが小さくなるので変倍比の高倍率化が図れなくな
る。
ンズ群を正レンズ群、第２レンズ群を負レンズ群で構成
し、第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を変化させて変
倍を行なうタイプの可変焦点距離レンズをコンパクトに
する為には、近軸的に言うと各レンズ群のパワーを強め
るか各レンズ群の間の主点間隔を小さくすれば良い。一
方、可変焦点距離レンズの変倍比を高倍率化する為に
は、同様に各レンズ群のパワーを強めるか変倍レンズ群
の移動距離を大きくすれば良い。確かに近軸的には上記
タイプの可変焦点距離レンズのコンパクト化及び変倍比
の高倍率化には各レンズ群のパワーを強める方向が良い
のであるが、実際のレンズ系に於いては、レンズ群のパ
ワーを強めた状態で収差の発生を小さく補正する為には
構成レンズ枚数が多く必要である。又、レンズ１枚当り
のパワーが強いと曲率がきつくなり、必要なコバ厚をと
った時の凹レンズの中心レンズ厚、或いは隣接レンズと
のマージナル間隔をとった時の凹面の接する空気間隔が
大きく必要である。従って、レンズ群の全長が大きくな
り主点間隔も大きくとらなければならなくなって結果的
には全系の光学全長を短かくする事が出来なくなる。一
方レンズ群の長さが大きくなると変倍レンズ群の移動ス
ペースが小さくなるので変倍比の高倍率化が図れなくな
る。
更に、第一レンズ群、又は第二レンズ群の厚さが構成レ
ンズ枚数が増えることにより大きくなると、軸外光束に
必要な前玉有効径が大きくなりレンズの径をコンパクト
にする事が出来ない。従って、この様な悪循環が生じる
為、通常の方法では可変焦点距離レンズのコンパクト
化、高倍率化に限界があった。
ンズ枚数が増えることにより大きくなると、軸外光束に
必要な前玉有効径が大きくなりレンズの径をコンパクト
にする事が出来ない。従って、この様な悪循環が生じる
為、通常の方法では可変焦点距離レンズのコンパクト
化、高倍率化に限界があった。
（３）発明の概要 本発明の目的は、上記従来の欠点を除去し、少ないレン
ズ枚数で且つ収差補正も良好に成し得る可変焦点距離レ
ンズを提供する事にある。
ズ枚数で且つ収差補正も良好に成し得る可変焦点距離レ
ンズを提供する事にある。
上記目的を達成する為に、本発明に係る可変焦点距離レ
ンズは、複数のレンズ群より成り、物体側から順に第１
レンズ群を正レンズ群、第２レンズ群を負レンズ群で構
成し、変倍時に該第１レンズ群と該第２レンズ群との間
隔が変化する可変焦点距離レンズであって、前記複数の
レンズ群の内少なくとも１つのレンズ群が、光軸上の屈
折率をN0、光軸から半径方向への距離をｈとした時、 Ｎ（ｈ）＝N0＋N1h2＋N2h4＋N3h6＋…… （N1，N2，N3…は定数） （１） なる屈折率分布Ｎ（ｈ）を有する少なくとも１枚の屈折
率分布型レンズを有し、前記少なくとも１つのレンズ群
の屈折力をφＧ、前記屈折率分布型レンズの両面の内、
曲率が大きい方の曲面の形状を表わす係数をＫとして、
該曲面が凸面の場合Ｋ＝＋１、該曲面が凹面の場合Ｋ＝
−１とする時、 φＧ・N1＜０ （２） Ｋ・φＧ・N2＜０ （３） を満足する事を特徴としている。
ンズは、複数のレンズ群より成り、物体側から順に第１
レンズ群を正レンズ群、第２レンズ群を負レンズ群で構
成し、変倍時に該第１レンズ群と該第２レンズ群との間
隔が変化する可変焦点距離レンズであって、前記複数の
レンズ群の内少なくとも１つのレンズ群が、光軸上の屈
折率をN0、光軸から半径方向への距離をｈとした時、 Ｎ（ｈ）＝N0＋N1h2＋N2h4＋N3h6＋…… （N1，N2，N3…は定数） （１） なる屈折率分布Ｎ（ｈ）を有する少なくとも１枚の屈折
率分布型レンズを有し、前記少なくとも１つのレンズ群
の屈折力をφＧ、前記屈折率分布型レンズの両面の内、
曲率が大きい方の曲面の形状を表わす係数をＫとして、
該曲面が凸面の場合Ｋ＝＋１、該曲面が凹面の場合Ｋ＝
−１とする時、 φＧ・N1＜０ （２） Ｋ・φＧ・N2＜０ （３） を満足する事を特徴としている。
又、前記屈折率分布型レンズは上記（１）式から解る様
にレンズの半径方向へ屈折率分布を有する所謂ラジアル
タイプの屈折率分布型レンズであり、特に前記屈折率分
布型レンズを変倍に寄与するレンズ群、即ち通常のズー
ムレンズに於けるバリエータに適用したり、ピント補正
に寄与するレンズ群、即ち通常のズームレンズに於るコ
ンペンセータに適用する事で、良好に収差補正が達成さ
れ且つコンパクト、軽量な可変焦点距離レンズが実現出
来る。
にレンズの半径方向へ屈折率分布を有する所謂ラジアル
タイプの屈折率分布型レンズであり、特に前記屈折率分
布型レンズを変倍に寄与するレンズ群、即ち通常のズー
ムレンズに於けるバリエータに適用したり、ピント補正
に寄与するレンズ群、即ち通常のズームレンズに於るコ
ンペンセータに適用する事で、良好に収差補正が達成さ
れ且つコンパクト、軽量な可変焦点距離レンズが実現出
来る。
ラジアルタイプの屈折率分布型レンズは、通常の均質媒
質レンズとは異なりレンズ内部に於て集光作用（以下、
正の転送パワーと記す。）もしくは発散作用（以下、負
の転送パワーと記す。）を持つ。更に、レンズ表面に於
て屈折率変化が有る為、表面での光線の屈折作用も通常
のレンズとは異なったものとなる。
質レンズとは異なりレンズ内部に於て集光作用（以下、
正の転送パワーと記す。）もしくは発散作用（以下、負
の転送パワーと記す。）を持つ。更に、レンズ表面に於
て屈折率変化が有る為、表面での光線の屈折作用も通常
のレンズとは異なったものとなる。
ここで、上記（２）式に従って前記屈折率分布型レンズ
にφＧ・N1＜０なる屈折率分布を付与した場合、該屈折
率分布型レンズのレンズ厚をＤとして、φ＝−２N1Dな
る転送のパワーφを該屈折率分布型レンズは有する。従
って、該屈折率分布型レンズを有する所定のレンズ群の
パワーを該屈折率分布型レンズの転送のパワーφが分担
している事に成り、該レンズ群を構成する各レンズの曲
率を小さくし、収差の発生を減少させる事が出来る。
にφＧ・N1＜０なる屈折率分布を付与した場合、該屈折
率分布型レンズのレンズ厚をＤとして、φ＝−２N1Dな
る転送のパワーφを該屈折率分布型レンズは有する。従
って、該屈折率分布型レンズを有する所定のレンズ群の
パワーを該屈折率分布型レンズの転送のパワーφが分担
している事に成り、該レンズ群を構成する各レンズの曲
率を小さくし、収差の発生を減少させる事が出来る。
又、上記（３）式のＫ・φＧ・N2＜０を同時に満足する
事で、前述の屈折率分布型レンズの表面に於る屈折作用
と、上記転送のパワーによる効果とを良好に組み合わせ
て収差発生の少ないレンズを実現出来る。
事で、前述の屈折率分布型レンズの表面に於る屈折作用
と、上記転送のパワーによる効果とを良好に組み合わせ
て収差発生の少ないレンズを実現出来る。
以下、本発明の基本原理を収差論に基づき詳述する。
屈折率分布型レンズに於る三次収差係数はP.J.Sandsら
により導かれているが、ここでは松居吉哉著「レンズ設
計法」（昭和47年、共立出版株式会社）で用いられてい
る記号で三次収差係数を以下の式で表わす。尚、屈折率
分布型レンズの収差係数は、（Ａ）均質媒質の球面系と
した時に発生する屈折項（４）〜（８）式、（Ｂ）屈折
率分布型レンズの表面の屈折率分布による屈折項（９）
〜（13）式、（Ｃ）屈折率分布型レンズ内部の転送パワ
ーにより発生する収差の項（以下、転送項と記す。）
（14）〜（18）式の３種類の係数に分けられる。
により導かれているが、ここでは松居吉哉著「レンズ設
計法」（昭和47年、共立出版株式会社）で用いられてい
る記号で三次収差係数を以下の式で表わす。尚、屈折率
分布型レンズの収差係数は、（Ａ）均質媒質の球面系と
した時に発生する屈折項（４）〜（８）式、（Ｂ）屈折
率分布型レンズの表面の屈折率分布による屈折項（９）
〜（13）式、（Ｃ）屈折率分布型レンズ内部の転送パワ
ーにより発生する収差の項（以下、転送項と記す。）
（14）〜（18）式の３種類の係数に分けられる。
（Ａ）均質媒質の球面系の屈折項 （Ｂ）屈折率分布型レンズの屈折項 Ｉυ＝ｈυ ４ψin,υ （９） IIυ＝ｈυ ３ υψin,υ （10） IIIυ＝υ ２ υψin,υ （11） IVυ＝IIIυ＋Ｐυ （12） Ｖ＝ｈυ υ ３ψin,υ （13） ここで （Ｃ）屈折率分布型レンズの転送項 以下、球面収差を例にとって収差補正に関して説明を行
なう。本発明で適用されるラジアルタイプの屈折率分布
型レンズの場合、屈折率分布による屈折項（９）〜（1
3）式に於けるψin,νは次の（19）式で表わす事が出来
る。
なう。本発明で適用されるラジアルタイプの屈折率分布
型レンズの場合、屈折率分布による屈折項（９）〜（1
3）式に於けるψin,νは次の（19）式で表わす事が出来
る。
ψin,ν＝４（ΔN1ν）/rν （19） 上式から次の事が解る。即ち、屈折率分布型レンズ前後
の媒質が均質である場合、前記（１）式で示される該屈
折率分布型レンズの分布係数N1がN1＜０であれば、凸面
に於てψin,ν＜０（以下、添字νは省略する。）とな
り（９）式のh4ψinの値は負で、球面収差をオーバー方
向に発生させる。又、凹面に於てはψin＞０となりh4ψ
inの値は正で、球面収差をアンダー方向に発生させる。
一方、分布係数N1がN1＞０であれば、凸面に於てψin＞
０となりh4ψinの値は正で、球面収差をアンダー方向に
発生させる。また、凹面に於てはψin＜０となりh4ψin
の値は負で、球面収差をオーバー方向に発生させる。従
って、前記（２）式に従えば、所定のレンズ群のパワー
が正及び負の場合に於て、該レンズ群中に有る屈折率分
布型レンズの曲率が大きい方の曲面で発生する球面収差
の係数は以下の表に示される如く整理出来る。
の媒質が均質である場合、前記（１）式で示される該屈
折率分布型レンズの分布係数N1がN1＜０であれば、凸面
に於てψin,ν＜０（以下、添字νは省略する。）とな
り（９）式のh4ψinの値は負で、球面収差をオーバー方
向に発生させる。又、凹面に於てはψin＞０となりh4ψ
inの値は正で、球面収差をアンダー方向に発生させる。
一方、分布係数N1がN1＞０であれば、凸面に於てψin＞
０となりh4ψinの値は正で、球面収差をアンダー方向に
発生させる。また、凹面に於てはψin＜０となりh4ψin
の値は負で、球面収差をオーバー方向に発生させる。従
って、前記（２）式に従えば、所定のレンズ群のパワー
が正及び負の場合に於て、該レンズ群中に有る屈折率分
布型レンズの曲率が大きい方の曲面で発生する球面収差
の係数は以下の表に示される如く整理出来る。
次に、（14）式で示される転送項による球面収差は、積
分を含む複雑な形の係数により決まるが、ラジアルタイ
プの屈折率分布型レンズである場合、N0，N1及びN2は
Ｘ、即ち光軸方向に関する積分に於て定数として取り扱
える。更に、屈折率分布型レンズ内部を進行中の光線が
その高さｈ及びをあまり変化させないと仮定すれば、
（14）式は次の（20）式の如く表わす事が出来る。
分を含む複雑な形の係数により決まるが、ラジアルタイ
プの屈折率分布型レンズである場合、N0，N1及びN2は
Ｘ、即ち光軸方向に関する積分に於て定数として取り扱
える。更に、屈折率分布型レンズ内部を進行中の光線が
その高さｈ及びをあまり変化させないと仮定すれば、
（14）式は次の（20）式の如く表わす事が出来る。
上式に於て、通常可変焦点距離レンズでは光線の傾角に
依存しない第２項の寄与が最も大きく、支配的である。
従って、屈折率分布型レンズに於る球面収差の転送項は
（１）式の分布係数N2の値が重要なパラメータとなる。
依存しない第２項の寄与が最も大きく、支配的である。
従って、屈折率分布型レンズに於る球面収差の転送項は
（１）式の分布係数N2の値が重要なパラメータとなる。
即ち、分布係数N2の値を適当に選ぶ事により球面収差の
転送項を制御出来るのである。例えば、N2＞０とすれば
球面収差はオーバー方向に発生し、N2＜０とすれば球面
収差はアンダー方向に発生する。
転送項を制御出来るのである。例えば、N2＞０とすれば
球面収差はオーバー方向に発生し、N2＜０とすれば球面
収差はアンダー方向に発生する。
本発明では上述の屈折率分布に起因する三次収差の屈折
項と転送項とを組み合わせて収差を良好に補正出来、そ
の条件を簡単に表わしたのが前記（２）式及び（３）式
である。前記（２）式と（３）式が意味する処は、屈折
率分布型レンズの両面の内曲率が大きい方の面に於る屈
折率分布に起因する収差の発生方向と、該屈折率分布型
レンズの転送のパワーに起因する収差の発生方向とを逆
にする事により良好な収差補正を行なう事である。例え
ば、上述の球面収差の場合、屈折率分布型レンズを有し
た正レンズ群φＧ＞０に於て、（２）式に従ってN1＜０
とし、該屈折率分布型レンズの曲率の大きい方の面が凸
面（Ｋ＝＋１）であれば、球面収差の屈折項がh4ψin＜
０である為、球面収差の転送項がIt＞０となる様に
（３）式に従いN2＜０であるN2の値を選ぶ。又、曲率の
大きい方の面が凹面（Ｋ＝−１）であれば、同様の考え
方により（３）式に従ってN2＞０となるN2を選ぶ。一
方、負レンズ群φＧ＜０に於ては、（２）式に従ってN1
＞０とし、屈折率分布型レンズの曲率の大きい方の面が
凸面（Ｋ＝＋１）であれば、球面収差の屈折項がh4ψin
＞０である為、球面収差の転送項It＜０となる様に
（３）式に従いN2＞０であるN2の値を選ぶ。又、曲率の
大きい方の面が凹面（Ｋ＝−１）であれば、同様の考え
方により（３）式に従ってN2＜０となるN2を選ぶ。
項と転送項とを組み合わせて収差を良好に補正出来、そ
の条件を簡単に表わしたのが前記（２）式及び（３）式
である。前記（２）式と（３）式が意味する処は、屈折
率分布型レンズの両面の内曲率が大きい方の面に於る屈
折率分布に起因する収差の発生方向と、該屈折率分布型
レンズの転送のパワーに起因する収差の発生方向とを逆
にする事により良好な収差補正を行なう事である。例え
ば、上述の球面収差の場合、屈折率分布型レンズを有し
た正レンズ群φＧ＞０に於て、（２）式に従ってN1＜０
とし、該屈折率分布型レンズの曲率の大きい方の面が凸
面（Ｋ＝＋１）であれば、球面収差の屈折項がh4ψin＜
０である為、球面収差の転送項がIt＞０となる様に
（３）式に従いN2＜０であるN2の値を選ぶ。又、曲率の
大きい方の面が凹面（Ｋ＝−１）であれば、同様の考え
方により（３）式に従ってN2＞０となるN2を選ぶ。一
方、負レンズ群φＧ＜０に於ては、（２）式に従ってN1
＞０とし、屈折率分布型レンズの曲率の大きい方の面が
凸面（Ｋ＝＋１）であれば、球面収差の屈折項がh4ψin
＞０である為、球面収差の転送項It＜０となる様に
（３）式に従いN2＞０であるN2の値を選ぶ。又、曲率の
大きい方の面が凹面（Ｋ＝−１）であれば、同様の考え
方により（３）式に従ってN2＜０となるN2を選ぶ。
以上説明した如く本発明ではラジアルタイプの屈折率分
布型レンズの屈折率分布に於る分布係数N1，N2を、上述
の所定の条件に従い制御する事により収差補正を良好に
成し得る。尚、本発明で言うラジアルタイプの屈折率分
布型レンズとは、光軸から半径方向に変化する屈折率分
布がレンズの機能に対して支配的なものを指す。従って
光軸方向に屈折率が変化する様な分布を含んでいても、
その分布による効果がラジアルタイプに於るものに比べ
小さいならば本発明に適用する事が出来る。
布型レンズの屈折率分布に於る分布係数N1，N2を、上述
の所定の条件に従い制御する事により収差補正を良好に
成し得る。尚、本発明で言うラジアルタイプの屈折率分
布型レンズとは、光軸から半径方向に変化する屈折率分
布がレンズの機能に対して支配的なものを指す。従って
光軸方向に屈折率が変化する様な分布を含んでいても、
その分布による効果がラジアルタイプに於るものに比べ
小さいならば本発明に適用する事が出来る。
以下、実施例によって本発明を詳述する。
（４）実施例 第１図は本発明に係る可変焦点距離レンズの構成例を示
す断面図で、第２図はその収差図を示す。断面図に於
て、Ａは第１レンズ群、Ｂは第２レンズ群、Ｃは第３レ
ンズ群、Ｄは第４レンズ群、Ri（ｉ＝1,2,3,…）は物体
側から数えてｉ番目の曲面を、Di（ｉ＝1,2,3,…）は第
ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間の軸上空気間隔は又は軸上
肉厚を示している。又、収差図に於て、ｄはｄ線に対す
る球面収差、ｇはｇ線に対する球面収差、Ｍはメリジオ
ナル面での非点収差、Ｓはサジタル面での非点収差を意
味している。収差図は、球面収差、非点収差及び歪曲収
差を焦点距離ｆ＝100,200,286mmの各場合について示し
ている。
す断面図で、第２図はその収差図を示す。断面図に於
て、Ａは第１レンズ群、Ｂは第２レンズ群、Ｃは第３レ
ンズ群、Ｄは第４レンズ群、Ri（ｉ＝1,2,3,…）は物体
側から数えてｉ番目の曲面を、Di（ｉ＝1,2,3,…）は第
ｉ番目と第ｉ＋１番目の面間の軸上空気間隔は又は軸上
肉厚を示している。又、収差図に於て、ｄはｄ線に対す
る球面収差、ｇはｇ線に対する球面収差、Ｍはメリジオ
ナル面での非点収差、Ｓはサジタル面での非点収差を意
味している。収差図は、球面収差、非点収差及び歪曲収
差を焦点距離ｆ＝100,200,286mmの各場合について示し
ている。
本可変焦点距離レンズは、物体側から順に変倍中固定の
第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動して変倍に寄
与する第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動してピ
ント移動を補正する第３正レンズ群Ｃ、及び変倍中固定
の第４正レンズ群Ｄで構成され、第１正レンズ群Ａが曲
面R1,R2から成るラジアルタイプの屈折率分布型レンズ
で構成されている。該屈折率分布型レンズの屈折率分布
は（１）式に示される如き分布であり、分布係数N1，N2
はN1＜０及びN2＜０となっている。
第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動して変倍に寄
与する第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動してピ
ント移動を補正する第３正レンズ群Ｃ、及び変倍中固定
の第４正レンズ群Ｄで構成され、第１正レンズ群Ａが曲
面R1,R2から成るラジアルタイプの屈折率分布型レンズ
で構成されている。該屈折率分布型レンズの屈折率分布
は（１）式に示される如き分布であり、分布係数N1，N2
はN1＜０及びN2＜０となっている。
前記屈折率分布型レンズは均質媒質の通常のレンズと異
なりレンズ内部で集光作用を有しており正の転送パワー
を持つ。ここで、第１正レンズ群Ａの屈折力をφＩ、前
記屈折率分布型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式
（２）に従い前記屈折率分布型レンズにφＩ・N1＜０、
即ちN1＜０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率分布
型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dなので
レンズ群の正のパワーを前記屈折率分布型レンズの転送
項が分担していることになる。本可変焦点距離レンズで
は第１正レンズ群Ａを両面の曲率の緩い１枚のレンズで
構成できる為収差の発生が基本的に小さくなる。
なりレンズ内部で集光作用を有しており正の転送パワー
を持つ。ここで、第１正レンズ群Ａの屈折力をφＩ、前
記屈折率分布型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式
（２）に従い前記屈折率分布型レンズにφＩ・N1＜０、
即ちN1＜０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率分布
型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dなので
レンズ群の正のパワーを前記屈折率分布型レンズの転送
項が分担していることになる。本可変焦点距離レンズで
は第１正レンズ群Ａを両面の曲率の緩い１枚のレンズで
構成できる為収差の発生が基本的に小さくなる。
第１正レンズ群Ａを凸レンズとし本可変焦点距離レンズ
の様に正の転送パワーを有する様な屈折率分布を設ける
と望遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差、例えばコマ収差や非点収差の補正も良好に行える為
第１正レンズ群Ａを１枚の屈折率分布型レンズで構成す
ることができた。
の様に正の転送パワーを有する様な屈折率分布を設ける
と望遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差、例えばコマ収差や非点収差の補正も良好に行える為
第１正レンズ群Ａを１枚の屈折率分布型レンズで構成す
ることができた。
第１正レンズ群Ａの前記屈折率分布型レンズは２面共凸
面であり、分布係数N1をN1＜０として屈折項による望遠
端に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ大きく補正
している。さらに、第１正レンズ群Ａの屈折率分布型レ
ンズは２つの面共凸面でありＫ＞０であるから、条件式
（３）に従ってN2＜０の屈折率分布とすれば、転送項に
よる球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向に発生
してバランスをとる事が出来る。以上の様に三次の球面
収差に於る屈折項と転送項の値を制御する事により球面
収差を良好に補正出来、コマ収差及び非点収差も同様に
補正出来た。
面であり、分布係数N1をN1＜０として屈折項による望遠
端に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ大きく補正
している。さらに、第１正レンズ群Ａの屈折率分布型レ
ンズは２つの面共凸面でありＫ＞０であるから、条件式
（３）に従ってN2＜０の屈折率分布とすれば、転送項に
よる球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向に発生
してバランスをとる事が出来る。以上の様に三次の球面
収差に於る屈折項と転送項の値を制御する事により球面
収差を良好に補正出来、コマ収差及び非点収差も同様に
補正出来た。
下記表１−１〜表１−３に本可変焦点距離レンズのレン
ズデータ、変倍中のレンズ群間隔及び適用した屈折率分
布型レンズの屈折率分布を示す。表中、ｆは焦点距離、
FNOはＦナンバー、2wは画角、Ri（ｉ＝1,2,3,…）は物
体側から数えてｉ番目の面の曲率半径、Di（ｉ＝1,2,3,
…）は物体側から数えてｉ番目とｉ＋１番目の面間の軸
上空気間隔又は軸上肉厚、Ni（ｉ＝1,2,3,…）、Vi（ｉ
＝1,2,3,…）は物体側から数えてｉ番目のレンズの屈折
率とアツベ数、Ni（ｈ）は物体側から数えてｉ番目に位
置するラジアルタイプの屈折率分布型レンズの屈折率分
布を示している。
ズデータ、変倍中のレンズ群間隔及び適用した屈折率分
布型レンズの屈折率分布を示す。表中、ｆは焦点距離、
FNOはＦナンバー、2wは画角、Ri（ｉ＝1,2,3,…）は物
体側から数えてｉ番目の面の曲率半径、Di（ｉ＝1,2,3,
…）は物体側から数えてｉ番目とｉ＋１番目の面間の軸
上空気間隔又は軸上肉厚、Ni（ｉ＝1,2,3,…）、Vi（ｉ
＝1,2,3,…）は物体側から数えてｉ番目のレンズの屈折
率とアツベ数、Ni（ｈ）は物体側から数えてｉ番目に位
置するラジアルタイプの屈折率分布型レンズの屈折率分
布を示している。
尚、表１−３ではｄ線及びｇ線に対する屈折率分布係数
を示している。
を示している。
第３図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図で第４図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,200,304.5mmに於る球面収差、非点
収差、湾曲収差を示す。
を示す断面図で第４図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,200,304.5mmに於る球面収差、非点
収差、湾曲収差を示す。
本可変焦点距離レンズは、物体側から順に変倍中固定の
第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動し変倍に寄与
する第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動してピン
ト移動を補正する第３正レンズ群Ｃ及び変倍中固定の第
４正レンズ群Ｄで構成され、第２負レンズ群Ｂ、通称バ
リエータが曲面R6,R7からが成るラジアルタイプの屈折
率分布型レンズで構成されている。該屈折率分布型レン
ズの屈折率分布は（１）式に示される如き分布であり、
分布係数N1，N2はN1＞0,N2＜０となっている。
第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動し変倍に寄与
する第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動してピン
ト移動を補正する第３正レンズ群Ｃ及び変倍中固定の第
４正レンズ群Ｄで構成され、第２負レンズ群Ｂ、通称バ
リエータが曲面R6,R7からが成るラジアルタイプの屈折
率分布型レンズで構成されている。該屈折率分布型レン
ズの屈折率分布は（１）式に示される如き分布であり、
分布係数N1，N2はN1＞0,N2＜０となっている。
前記屈折率分布型レンズは均質媒質の通常のレンズと異
なりレンズ内部で発散作用を有しており負の転送パワー
を持つ。第２負レンズ群Ｂの屈折力をφII、屈折率分布
型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従い
前記屈折率分布型レンズにφII・N1＜０、即ちN1＞０の
屈折率分布を付与すると、前記屈折率分布型レンズの転
送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dであり、レンズ群の
負のパワーを前記屈折率分布型レンズの転送項が分担し
ていることになる。本可変焦点距離レンズでは第２負レ
ンズ群を両面の曲率の緩い１枚のレンズで構成できる為
収差の収差の発生が基本的に小さく出来た。
なりレンズ内部で発散作用を有しており負の転送パワー
を持つ。第２負レンズ群Ｂの屈折力をφII、屈折率分布
型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従い
前記屈折率分布型レンズにφII・N1＜０、即ちN1＞０の
屈折率分布を付与すると、前記屈折率分布型レンズの転
送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dであり、レンズ群の
負のパワーを前記屈折率分布型レンズの転送項が分担し
ていることになる。本可変焦点距離レンズでは第２負レ
ンズ群を両面の曲率の緩い１枚のレンズで構成できる為
収差の収差の発生が基本的に小さく出来た。
第２負レンズ群Ｂを凹レンズとして本可変焦点距離レン
ズの様に負の転送パワーを有する様に屈折率分布を設け
ると望遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差、例えばコマ収差や非点収差の補正も良好に行える為
第２負レンズ群Ｂを１枚の屈折率分布型レンズで構成す
ることができる。
ズの様に負の転送パワーを有する様に屈折率分布を設け
ると望遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差、例えばコマ収差や非点収差の補正も良好に行える為
第２負レンズ群Ｂを１枚の屈折率分布型レンズで構成す
ることができる。
第２負レンズ群Ｂの前記屈折率分布型レンズは２つの面
共凹面であり、前記屈折率分布型レンズの屈折率分布の
分布係数N1をN1＞０として、その面に於ける屈折項によ
る望遠端に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ大き
く発生している。第２負レンズ群Ｂの前記屈折率分布型
レンズは２つの面共凹面であり、Ｋ＝−１であるから、
条件式（３）に従って分布係数がN2＜０の屈折率分布と
すれば、転送項による球面収差を屈折項による球面収差
とは逆方向に発生してバランスをとる事が出来る。
共凹面であり、前記屈折率分布型レンズの屈折率分布の
分布係数N1をN1＞０として、その面に於ける屈折項によ
る望遠端に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ大き
く発生している。第２負レンズ群Ｂの前記屈折率分布型
レンズは２つの面共凹面であり、Ｋ＝−１であるから、
条件式（３）に従って分布係数がN2＜０の屈折率分布と
すれば、転送項による球面収差を屈折項による球面収差
とは逆方向に発生してバランスをとる事が出来る。
以上の様に三次の球面収差の屈折項と転送項を制御する
事により球面収差を補正出来、同様にコマ収差や非点収
差も補正出来た。
事により球面収差を補正出来、同様にコマ収差や非点収
差も補正出来た。
通常第２負レンズ群Ｂは３枚のレンズで構成され球面収
差を接合レンズの接合面で補正しているが、本可変焦点
距離レンズでは第２負レンズ群Ｂの構成枚数が１枚のみ
でありながら球面収差が良好に補正できている。
差を接合レンズの接合面で補正しているが、本可変焦点
距離レンズでは第２負レンズ群Ｂの構成枚数が１枚のみ
でありながら球面収差が良好に補正できている。
更に本可変焦点距離レンズの様に第２負レンズ群Ｂの屈
折率分布型レンズに条件式（２）を満足する屈折率分
布、即ち、N1＞０の屈折率分布を持たせるとペツツバー
ルを補正できる。屈折率分布型レンズで発生するペツツ
バールＰはそのレンズの内部の集光、発散効果によるパ
ワーを、全系の焦点距離を１に規格化したときφと表わ
し、ベースの屈折率をN0と表わすとＰ＝φ/N▲2 0▼とN0
の２乗に反比例する形になるので球面系のペツツバール
がＰ＝φ／N0だけ発生するのに比べその発生が小さい。
従って本可変焦点距離レンズの場合はペツツバールの負
値での発生が小さいことになる。本可変焦点距離レンズ
と同じパワー配置であれば球面系の場合バリエーターか
ら発生するペツツバールは−1.25〜−1.3程度であるが
本実施例では第２負レンズ群Ｂから成るバリエーターで
発生するペツツバールが上記理由で−1.025と小さい。
折率分布型レンズに条件式（２）を満足する屈折率分
布、即ち、N1＞０の屈折率分布を持たせるとペツツバー
ルを補正できる。屈折率分布型レンズで発生するペツツ
バールＰはそのレンズの内部の集光、発散効果によるパ
ワーを、全系の焦点距離を１に規格化したときφと表わ
し、ベースの屈折率をN0と表わすとＰ＝φ/N▲2 0▼とN0
の２乗に反比例する形になるので球面系のペツツバール
がＰ＝φ／N0だけ発生するのに比べその発生が小さい。
従って本可変焦点距離レンズの場合はペツツバールの負
値での発生が小さいことになる。本可変焦点距離レンズ
と同じパワー配置であれば球面系の場合バリエーターか
ら発生するペツツバールは−1.25〜−1.3程度であるが
本実施例では第２負レンズ群Ｂから成るバリエーターで
発生するペツツバールが上記理由で−1.025と小さい。
このことはズーム部のパワーを強めるかリレー部の望遠
比を小さくし、球面系に比べ全系の光学全長をより小さ
く出来る事を意味している。即ち、通常全長を短縮しよ
うとしてズーム部のパワーを強めるかリレー部の望遠比
を小さくしようとすると、ペツツバール和が負値で大き
く発生し補正できなくなるのが最大の欠点であったの
が、バリエーターでのペツツバール和の負値方向の発生
が小さい本可変焦点距離レンズの様な場合には上記方法
による全系の光学全長短縮の可能性が大きくなる事にな
る。
比を小さくし、球面系に比べ全系の光学全長をより小さ
く出来る事を意味している。即ち、通常全長を短縮しよ
うとしてズーム部のパワーを強めるかリレー部の望遠比
を小さくしようとすると、ペツツバール和が負値で大き
く発生し補正できなくなるのが最大の欠点であったの
が、バリエーターでのペツツバール和の負値方向の発生
が小さい本可変焦点距離レンズの様な場合には上記方法
による全系の光学全長短縮の可能性が大きくなる事にな
る。
本可変焦点距離レンズでは第４正レンズ群Ｄから成るリ
レー部の望遠比を小さくし全系の光学全長を254.8mm、
望遠端の焦点距離に対する光学全長の比、即ち望遠比を
0.836と非常に小さくする事が出来、更にペツツバール
和の余裕がでた分だけ第４正レンズ群Ｄの曲面R11,R12
から成る第１正レンズの屈折率を高くして球面収差を良
好に補正する事が出来た。
レー部の望遠比を小さくし全系の光学全長を254.8mm、
望遠端の焦点距離に対する光学全長の比、即ち望遠比を
0.836と非常に小さくする事が出来、更にペツツバール
和の余裕がでた分だけ第４正レンズ群Ｄの曲面R11,R12
から成る第１正レンズの屈折率を高くして球面収差を良
好に補正する事が出来た。
通常可変焦点距離レンズのバリエーターは強いパワーを
有するレンズ３〜５枚で構成されており、レンズの肉
厚、空気間隔及びレンズ相互の偏芯は非常に厳しく押さ
えなければならないが、本可変焦点距離レンズの様に１
枚のレンズで構成できると組立調整作業が著しく容易に
なる。
有するレンズ３〜５枚で構成されており、レンズの肉
厚、空気間隔及びレンズ相互の偏芯は非常に厳しく押さ
えなければならないが、本可変焦点距離レンズの様に１
枚のレンズで構成できると組立調整作業が著しく容易に
なる。
下記の等２−１〜表２−３に本可変焦点距離レンズのレ
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔及び適用した屈折率
分布型レンズの屈折率分布係数を示す。尚、表中の記号
は前記実施例と同様の意味を有する。
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔及び適用した屈折率
分布型レンズの屈折率分布係数を示す。尚、表中の記号
は前記実施例と同様の意味を有する。
第５図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図、第６図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,167,283mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
を示す断面図、第６図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,167,283mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
本可変焦点距離レンズは、物体側から順に変倍中光軸方
向に移動して変倍に寄与する第１正レンズ群Ａ、変倍中
固定の第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動し変倍
に寄与し、且つピント移動を補正する第３正レンズ群
Ｃ、変倍中固定の第４正レンズ群Ｄで構成され、第２負
レンズ群Ｂが曲面R6,R7からが成るラジアルタイプの屈
折率分布型レンズと、曲面R8,R9から成るラジアルタイ
プの屈折率分布型レンズとから構成されている。本可変
焦点距離レンズでは最も偏芯に敏感な第２負レンズ群Ｂ
が固定レンズ群である為、組立精度を向上させる事が可
能となる。
向に移動して変倍に寄与する第１正レンズ群Ａ、変倍中
固定の第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動し変倍
に寄与し、且つピント移動を補正する第３正レンズ群
Ｃ、変倍中固定の第４正レンズ群Ｄで構成され、第２負
レンズ群Ｂが曲面R6,R7からが成るラジアルタイプの屈
折率分布型レンズと、曲面R8,R9から成るラジアルタイ
プの屈折率分布型レンズとから構成されている。本可変
焦点距離レンズでは最も偏芯に敏感な第２負レンズ群Ｂ
が固定レンズ群である為、組立精度を向上させる事が可
能となる。
前記２つの屈折率分布型レンズは均質媒質の通常のレン
ズと異なりレンズ内部で発散作用を有しており負の転送
パワーを持つ。第２負レンズ群Ｂの屈折力をφII、前記
屈折率分布型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式
（２）に従い前記屈折率分布型レンズにφII・N1＜０、
即ちφII＜０であるからN1＞０の屈折率分布を付与する
と、前記屈折率分布型レンズの転送項によるパワーφ
は、φ＝−2N1Dなのでレンズ群の負のパワーを屈折率分
布型レンズの転送項が分担している事になる。本可変焦
点距離レンズでは通常４〜５枚のレンズで構成されるこ
のタイプに於る第２負レンズ群Ｂを２枚の屈折率分布型
レンズで構成出来た。
ズと異なりレンズ内部で発散作用を有しており負の転送
パワーを持つ。第２負レンズ群Ｂの屈折力をφII、前記
屈折率分布型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式
（２）に従い前記屈折率分布型レンズにφII・N1＜０、
即ちφII＜０であるからN1＞０の屈折率分布を付与する
と、前記屈折率分布型レンズの転送項によるパワーφ
は、φ＝−2N1Dなのでレンズ群の負のパワーを屈折率分
布型レンズの転送項が分担している事になる。本可変焦
点距離レンズでは通常４〜５枚のレンズで構成されるこ
のタイプに於る第２負レンズ群Ｂを２枚の屈折率分布型
レンズで構成出来た。
例えば、第２負レンズ群Ｂの曲面R6,R7から成る屈折率
分布型レンズは、像側の曲面R7から成る凹面の曲率が大
きく、該凹面に於る屈折率分布型レンズの屈折率分布の
係数N1をN1＞０とし、屈折項による望遠端の三次の球面
収差をオーバー方向へ発生している。
分布型レンズは、像側の曲面R7から成る凹面の曲率が大
きく、該凹面に於る屈折率分布型レンズの屈折率分布の
係数N1をN1＞０とし、屈折項による望遠端の三次の球面
収差をオーバー方向へ発生している。
その為、転送項による球面収差を屈折項による球面収差
とは逆方向に発生してバランスをとる必要がある。前記
屈折率分布型レンズは２つの面の内像側の凹面R7の方が
曲率が強く、Ｋ＝−１である為、条件式（３）に従って
分布係数N2がN2＜０の屈折率分布とすれば、転送項によ
る球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向に発生さ
せてバランスをとる事が出来る。
とは逆方向に発生してバランスをとる必要がある。前記
屈折率分布型レンズは２つの面の内像側の凹面R7の方が
曲率が強く、Ｋ＝−１である為、条件式（３）に従って
分布係数N2がN2＜０の屈折率分布とすれば、転送項によ
る球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向に発生さ
せてバランスをとる事が出来る。
従って３次の球面収差の屈折項と３次の球面収差の転送
項及び５次の球面収差の屈折項が球面収差のバランスを
とり合って球面収差を良好に補正することが出来、同様
にコマ収差や非点収差も補正出来た。
項及び５次の球面収差の屈折項が球面収差のバランスを
とり合って球面収差を良好に補正することが出来、同様
にコマ収差や非点収差も補正出来た。
下記の表３−１〜表３−３に本可変焦点距離レンズのレ
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、及び適用した屈折
率分布型レンズの屈折率分布の係数を示す。尚、表中の
記号は前記実施例同様の意味を有する。
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、及び適用した屈折
率分布型レンズの屈折率分布の係数を示す。尚、表中の
記号は前記実施例同様の意味を有する。
第７図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図、第８図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,170,278mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
を示す断面図、第８図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,170,278mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
本可変焦点距離レンズは、物体側から順に変倍中光軸方
向に移動する第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動
し変倍に寄与する第２負レンズ群Ｂ、及び変倍中固定の
第３正レンズ群Ｃで構成され、第１正レンズ群Ａが曲面
R1,R2から成るラジアルタイプの屈折率分布型レンズ、
第２負レンズ群Ｂが曲面R3,R4から成るラジアルタイプ
の屈折率分布型レンズから成り、第３正レンズ群Ｃの前
群の最も物体側に位置し、曲面R5,R6からなる両凸レン
ズがラジアルタイプの屈折率分布型レンズ、該屈折率分
布型レンズの像側に近接し曲面R7,R8から成る両凸レン
ズが、光軸に沿って屈折率分布が変化する所謂アキシア
ルタイプの屈折率分布型レンズ、又、第３正レンズ群Ｃ
の後群の最も物体側に位置し、曲面R10,R11から成る凹
レンズがラジアルタイプの屈折率分布型レンズとなって
いる。
向に移動する第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動
し変倍に寄与する第２負レンズ群Ｂ、及び変倍中固定の
第３正レンズ群Ｃで構成され、第１正レンズ群Ａが曲面
R1,R2から成るラジアルタイプの屈折率分布型レンズ、
第２負レンズ群Ｂが曲面R3,R4から成るラジアルタイプ
の屈折率分布型レンズから成り、第３正レンズ群Ｃの前
群の最も物体側に位置し、曲面R5,R6からなる両凸レン
ズがラジアルタイプの屈折率分布型レンズ、該屈折率分
布型レンズの像側に近接し曲面R7,R8から成る両凸レン
ズが、光軸に沿って屈折率分布が変化する所謂アキシア
ルタイプの屈折率分布型レンズ、又、第３正レンズ群Ｃ
の後群の最も物体側に位置し、曲面R10,R11から成る凹
レンズがラジアルタイプの屈折率分布型レンズとなって
いる。
第１正レンズ群Ａを凸レンズとして本可変焦点距離レン
ズの様に正の転送パワーを有する様な屈折率分布を設け
ると望遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差の補正も良好に行える為第１正レンズ群を１枚の屈折
率分布型レンズで構成する事が出来た。
ズの様に正の転送パワーを有する様な屈折率分布を設け
ると望遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差の補正も良好に行える為第１正レンズ群を１枚の屈折
率分布型レンズで構成する事が出来た。
又、第２負レンズ群Ｂの負の転送パワーを有するラジア
ルタイプの屈折率分布型レンズは、レンズ内部に於る負
の転送パワーが該レンズのパワーを分担出来る為、該レ
ンズの曲率を小さく出来、望遠端での球面収差及びペツ
ツバール和の補正が良好に行なえる。
ルタイプの屈折率分布型レンズは、レンズ内部に於る負
の転送パワーが該レンズのパワーを分担出来る為、該レ
ンズの曲率を小さく出来、望遠端での球面収差及びペツ
ツバール和の補正が良好に行なえる。
例えば同じパワー配置であれば均質媒質のみで構成され
る第２負レンズ群Ｂで発生するペツツバール和は全系の
焦点距離を１に規格化したとき、−1.45〜−1.6程度で
あるが、本可変焦点距離レンズではラジアルタイプの屈
折率分布型レンズで構成することにより−1.06と極めて
小さな値になっている。
る第２負レンズ群Ｂで発生するペツツバール和は全系の
焦点距離を１に規格化したとき、−1.45〜−1.6程度で
あるが、本可変焦点距離レンズではラジアルタイプの屈
折率分布型レンズで構成することにより−1.06と極めて
小さな値になっている。
以上の様に、第２負レンズ群Ｂに屈折率分布型レンズを
適用する事でペツツバール和の発生を抑える事が出来、
リレー部、即ち第３正レンズ群Ｃの望遠比を小さくして
全系の光学全長を短縮出来る。
適用する事でペツツバール和の発生を抑える事が出来、
リレー部、即ち第３正レンズ群Ｃの望遠比を小さくして
全系の光学全長を短縮出来る。
又、第３正レンズ群Ｃは該レンズ群中最大の空気間隔D9
を隔てて正の前群と負の後群から成り、前群の最も物体
側のレンズを両凸の屈折率分布型レンズ、同時に後群の
物体側のレンズも両凸の屈折率分布型レンズとしてい
る。又、前群の屈折率分布型レンズは正の転送パワーを
有しており、後群の屈折率分布型レンズは負の転送パワ
ーを有し、前記（２），（３）式を満足する屈折率分布
を備えている。この様な構成とする事により、前群及び
後群のパワーを強めて全系の短縮化を図る際に通常悪化
する前群での球面収差及びコマ収差、後群での球面収
差、像面湾曲及び歪曲収差を良好に補正している。
を隔てて正の前群と負の後群から成り、前群の最も物体
側のレンズを両凸の屈折率分布型レンズ、同時に後群の
物体側のレンズも両凸の屈折率分布型レンズとしてい
る。又、前群の屈折率分布型レンズは正の転送パワーを
有しており、後群の屈折率分布型レンズは負の転送パワ
ーを有し、前記（２），（３）式を満足する屈折率分布
を備えている。この様な構成とする事により、前群及び
後群のパワーを強めて全系の短縮化を図る際に通常悪化
する前群での球面収差及びコマ収差、後群での球面収
差、像面湾曲及び歪曲収差を良好に補正している。
以下、第１正レンズ群Ａの屈折率分布型レンズの効果に
関して詳述する。
関して詳述する。
前記屈折率分布型レンズは均質媒質の通常のレンズと異
なりレンズ内部でも集光作用を有しており正の転送パワ
ーを持つ。第１正レンズ群Ａの屈折力φＩを、屈折率分
布型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従
い屈折率分布型レンズにφＩ・N1＜０、即ちφＩ＞０で
あるからN1＜０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率
分布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dな
のでレンズ群の正のパワーを前記屈折率分布型レンズの
転送項が分担していることになる。
なりレンズ内部でも集光作用を有しており正の転送パワ
ーを持つ。第１正レンズ群Ａの屈折力φＩを、屈折率分
布型レンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従
い屈折率分布型レンズにφＩ・N1＜０、即ちφＩ＞０で
あるからN1＜０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率
分布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dな
のでレンズ群の正のパワーを前記屈折率分布型レンズの
転送項が分担していることになる。
従って第４正レンズ群Ａを両凸レンズとし本可変焦点距
離レンズの様に正の転送パワーを有する様な屈折率分布
を設けると球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差、例えばコマ収差や非点収差の補正も良好に行える
為、第１正レンズ群を１枚の屈折率分布型レンズで構成
する事が出来た。
離レンズの様に正の転送パワーを有する様な屈折率分布
を設けると球面収差補正に有効であり、その他の諸収
差、例えばコマ収差や非点収差の補正も良好に行える
為、第１正レンズ群を１枚の屈折率分布型レンズで構成
する事が出来た。
第１正レンズ群Ａを成す屈折率分布型レンズは２つの面
共凸面であり、分布係数N1をN1＜０として、屈折項によ
る望遠端に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ発生
している。さらに第１正レンズ群Ａの屈折率分布型レン
ズは２つの面共凸面であり、Ｋ＝＋１である為、条件式
（３）に従って分布係数N2がN2＜０の屈折率分布とすれ
ば、転送項による球面収差を屈折項による球面収差とは
逆方向に発生してバランスをとる事が出来る。
共凸面であり、分布係数N1をN1＜０として、屈折項によ
る望遠端に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ発生
している。さらに第１正レンズ群Ａの屈折率分布型レン
ズは２つの面共凸面であり、Ｋ＝＋１である為、条件式
（３）に従って分布係数N2がN2＜０の屈折率分布とすれ
ば、転送項による球面収差を屈折項による球面収差とは
逆方向に発生してバランスをとる事が出来る。
更に、N2＜０の屈折率分布との場合５次の球面収差の屈
折項はオーバー方向の発生となる為、３次の球面収差の
屈折項と３次の球面収差の転送項及び５次の球面収差の
屈折項が球面収差のバランスをとり合って球面収差を良
好に補正することができた。同様にコマ収差及び非点収
差も良好に補正することができた。
折項はオーバー方向の発生となる為、３次の球面収差の
屈折項と３次の球面収差の転送項及び５次の球面収差の
屈折項が球面収差のバランスをとり合って球面収差を良
好に補正することができた。同様にコマ収差及び非点収
差も良好に補正することができた。
以下、第２負レンズ群Ｂの屈折率分布型レンズの効果に
関して詳述する。
関して詳述する。
第２負レンズ群Ｂの屈折力をφII、前記屈折率分布型レ
ンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従い前記
屈折率分布型レンズにφII・N1＜０、即ちφII＜０であ
るからN1＞０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率分
布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dなの
で、レンズ群の負のパワーを前記屈折率分布型レンズの
転送項が分担していることになる。従って、本可変焦点
距離レンズでは第２負レンズ群Ｂを両面の曲率の緩い１
枚のレンズで構成できた。
ンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従い前記
屈折率分布型レンズにφII・N1＜０、即ちφII＜０であ
るからN1＞０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率分
布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dなの
で、レンズ群の負のパワーを前記屈折率分布型レンズの
転送項が分担していることになる。従って、本可変焦点
距離レンズでは第２負レンズ群Ｂを両面の曲率の緩い１
枚のレンズで構成できた。
第２負レンズ群Ｂの成す屈折率分布型レンズは２つの面
共凸面であり、その面に於ける屈折率分布型レンズの屈
折率分布の分布係数N1をN1＞０として、屈折項による望
遠端に於ける３次の球面収差をアンダー方向へ発生して
いる。さらに前記屈折率分布型レンズは２つの面共凸面
であり、Ｋ＝＋１である為、条件式（３）に従って分布
係数N2がN2＞０の屈折率分布とする事により、転送項に
よる球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向に発生
してバランスをとる事が出来た。
共凸面であり、その面に於ける屈折率分布型レンズの屈
折率分布の分布係数N1をN1＞０として、屈折項による望
遠端に於ける３次の球面収差をアンダー方向へ発生して
いる。さらに前記屈折率分布型レンズは２つの面共凸面
であり、Ｋ＝＋１である為、条件式（３）に従って分布
係数N2がN2＞０の屈折率分布とする事により、転送項に
よる球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向に発生
してバランスをとる事が出来た。
更に、分布係数N2がN2＞０の屈折率分布の場合５次の球
面収差の屈折項はアンダー方向の発生である為、３次の
球面収差の屈折項と３次の球面収差の転送項及び５次の
球面収差の屈折項が球面収差のバランスをとり合って球
面収差を良好に補正する事が出来た。同様にコマ収差及
び非点収差も良好に補正する事が出来た。
面収差の屈折項はアンダー方向の発生である為、３次の
球面収差の屈折項と３次の球面収差の転送項及び５次の
球面収差の屈折項が球面収差のバランスをとり合って球
面収差を良好に補正する事が出来た。同様にコマ収差及
び非点収差も良好に補正する事が出来た。
通常第２負レンズ群Ｂは３枚のレンズで構成され接合面
で球面収差を補正しているが本実施例では構成枚数が１
枚でありながら諸収差が補正できている。
で球面収差を補正しているが本実施例では構成枚数が１
枚でありながら諸収差が補正できている。
以下、第３正レンズ群Ｃ前群の最も物体側に位置する屈
折率分布型レンズの効果に関して詳述する。
折率分布型レンズの効果に関して詳述する。
第３正レンズ群Ｃ前群の屈折力をφIII−１、屈折率分
布型レンズのレンズ厚をD1とすると、φIII−１＞０、N
1＜０である為に前記条件式（２）を満足する。即ち、N
1＜０の屈折率分布を付与することにより該屈折率分布
型レンズの転送パワーφ＝−2N1D1は正となり、前群の
正のパワーを該屈折率分布型レンズの転送パワーが分担
する事になる。又、該屈折率分布型レンズの屈折面は両
方共凸面で、Ｋ＝＋１である為に前記条件式（３）を満
足する事になる。
布型レンズのレンズ厚をD1とすると、φIII−１＞０、N
1＜０である為に前記条件式（２）を満足する。即ち、N
1＜０の屈折率分布を付与することにより該屈折率分布
型レンズの転送パワーφ＝−2N1D1は正となり、前群の
正のパワーを該屈折率分布型レンズの転送パワーが分担
する事になる。又、該屈折率分布型レンズの屈折面は両
方共凸面で、Ｋ＝＋１である為に前記条件式（３）を満
足する事になる。
従って、球面収差を良好に補正し得ると共に、他の収
差、例えばコマ収差は非点収差をも良好に補正出来、前
群のパワーを強めて全長を短縮出来る。即ち、球面収差
に関して言えば、屈折率分布の係数N1をN1＜０として望
遠端に於る屈折項による３次の球面収差をオーバー方向
へ発生させ、転送項による球面収差を屈折項による球面
収差とは逆方向に発生してバランスをとっている。更
に、N2＜０の屈折率分布とした場合、５次の球面収差の
屈折項はオーバー方向の発生となる為に、３次の球面収
差の屈折項と３次の球面収差の転送項、及び５次の球面
収差の屈折項が微妙にバランスをとりあい、球面収差の
良好な補正を成し得る。又、同様にコマ収差及び非点収
差も良好に補正出来る。
差、例えばコマ収差は非点収差をも良好に補正出来、前
群のパワーを強めて全長を短縮出来る。即ち、球面収差
に関して言えば、屈折率分布の係数N1をN1＜０として望
遠端に於る屈折項による３次の球面収差をオーバー方向
へ発生させ、転送項による球面収差を屈折項による球面
収差とは逆方向に発生してバランスをとっている。更
に、N2＜０の屈折率分布とした場合、５次の球面収差の
屈折項はオーバー方向の発生となる為に、３次の球面収
差の屈折項と３次の球面収差の転送項、及び５次の球面
収差の屈折項が微妙にバランスをとりあい、球面収差の
良好な補正を成し得る。又、同様にコマ収差及び非点収
差も良好に補正出来る。
次に、第３正レンズ群Ｃの後群に於る屈折率分布型レン
ズの効果に関して詳述する。
ズの効果に関して詳述する。
第３正レンズ群Ｃ後群の屈折力をφIII−２、屈折率分
布型レンズのレンズ厚をD2とすると、φIII−２＜０、N
1＞０である為に前記条件式（２）を満足する。即ち、N
1＞０の屈折率分布を付与することにより該屈折率分布
型レンズの転送パワーφ＝−2N1D2は負となり、後群の
負のパワーを該屈折率分布型レンズの転送パワーが分担
している。従って、第３正レンズ群Ｃ後群の負の屈折力
を強めても諸収差を良好に補正出来、全長の短縮化が可
能となる。諸屈折率分布型レンズの屈折面も前群に於る
屈折面同様に両面共凸面であり、屈折率分布係数N1をN1
＞０として屈折項による望遠端の３次の球面収差をアン
ダー方向に発生いている。又、Ｋ＝＋１である為に前記
条件式（３）に従い、転送項による球面収差を屈折項に
よる球面収差とは逆方向に発生してバランスを取ってい
る。
布型レンズのレンズ厚をD2とすると、φIII−２＜０、N
1＞０である為に前記条件式（２）を満足する。即ち、N
1＞０の屈折率分布を付与することにより該屈折率分布
型レンズの転送パワーφ＝−2N1D2は負となり、後群の
負のパワーを該屈折率分布型レンズの転送パワーが分担
している。従って、第３正レンズ群Ｃ後群の負の屈折力
を強めても諸収差を良好に補正出来、全長の短縮化が可
能となる。諸屈折率分布型レンズの屈折面も前群に於る
屈折面同様に両面共凸面であり、屈折率分布係数N1をN1
＞０として屈折項による望遠端の３次の球面収差をアン
ダー方向に発生いている。又、Ｋ＝＋１である為に前記
条件式（３）に従い、転送項による球面収差を屈折項に
よる球面収差とは逆方向に発生してバランスを取ってい
る。
更に、屈折率分布係数N2をN2＞０とすれば、５次の球面
収差の屈折項はアンダー方向に発生する為、前群の屈折
率分布型レンズ同様、３次の球面収差及び５次の球面収
差の屈折項がバランスを良好にとり合って球面収差の補
正を成し得る。又、コマ収差及び非点収差、歪曲収差も
良好の補正出来る。
収差の屈折項はアンダー方向に発生する為、前群の屈折
率分布型レンズ同様、３次の球面収差及び５次の球面収
差の屈折項がバランスを良好にとり合って球面収差の補
正を成し得る。又、コマ収差及び非点収差、歪曲収差も
良好の補正出来る。
以上の様に、条件式（２）及び（３）を満足する屈折率
分布型レンズを最終レンズ群に適用する事により、収差
を良好に保持したままで前群や後群のパワーを強める事
が出来、大幅に全系の短縮化を行なえる。
分布型レンズを最終レンズ群に適用する事により、収差
を良好に保持したままで前群や後群のパワーを強める事
が出来、大幅に全系の短縮化を行なえる。
尚、本実施例では最終レンズ群である第３正レンズＣは
固定さたものであったが、３群ズームタイプで第３群が
移動する様なタイプに適用しても、効果的に収差補正が
出来、コンパクトな可変焦点距離レンズを得る事が出来
る。
固定さたものであったが、３群ズームタイプで第３群が
移動する様なタイプに適用しても、効果的に収差補正が
出来、コンパクトな可変焦点距離レンズを得る事が出来
る。
下記の表４−１〜表４−３に本可変焦点距離レンズのレ
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、及び適用した屈折
率分布型レンズの屈折率分布の係数を示す。尚、表中の
記号は前記実施例同様の意味を有する。又、N4（ｘ）は
物体側から数えて４番目にあるアキシアルタイプの屈折
率分布型レンズの屈折率分布を示し、この分布は次の式
で表わす事が出来る。
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、及び適用した屈折
率分布型レンズの屈折率分布の係数を示す。尚、表中の
記号は前記実施例同様の意味を有する。又、N4（ｘ）は
物体側から数えて４番目にあるアキシアルタイプの屈折
率分布型レンズの屈折率分布を示し、この分布は次の式
で表わす事が出来る。
N4（ｘ）＝N1+N1x+N2x 2+N3x 3+N4x 4＋… ここでｘはレンズの物体側から頂点から光軸方向へ像側
に向かう距離であり、N0は物体側頂点に於る屈折率、
N1，N2，N3，…はラジアルタイプ同様分布係数を表わ
す。
に向かう距離であり、N0は物体側頂点に於る屈折率、
N1，N2，N3，…はラジアルタイプ同様分布係数を表わ
す。
第９図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図、第10図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,167,283mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
を示す断面図、第10図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,167,283mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
本可変焦点距離レンズは、物体側から順に変倍中光軸方
向に移動し変倍に寄与する第１正レンズ群Ａ、変倍中固
定の第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動し変倍へ
の寄与及びピント移動の補正を行なう第３正レンズ群
Ｃ、変倍中固定の第４正レンズ群Ｄで構成され、第３正
レンズ群Ｃは物体側から順に正、負、正の３枚のレンズ
から成り、第１正レンズが曲面R14,R15から成る正の転
送パワーを有するラジアルタイプの屈折率分布型レン
ズ、第３正レンズが曲面R18,R19から成る負の転送パワ
ーを有するラジアルタイプの屈折率分布型レンズで構成
されている。本可変焦点距離レンズは、第２負レンズ群
Ｂの位置が像面に対して不変である為に鏡筒構造の簡素
化に適している。
向に移動し変倍に寄与する第１正レンズ群Ａ、変倍中固
定の第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動し変倍へ
の寄与及びピント移動の補正を行なう第３正レンズ群
Ｃ、変倍中固定の第４正レンズ群Ｄで構成され、第３正
レンズ群Ｃは物体側から順に正、負、正の３枚のレンズ
から成り、第１正レンズが曲面R14,R15から成る正の転
送パワーを有するラジアルタイプの屈折率分布型レン
ズ、第３正レンズが曲面R18,R19から成る負の転送パワ
ーを有するラジアルタイプの屈折率分布型レンズで構成
されている。本可変焦点距離レンズは、第２負レンズ群
Ｂの位置が像面に対して不変である為に鏡筒構造の簡素
化に適している。
本可変焦点距離レンズでは、第３正レンズ群Ｃの第１正
レンズに第２負レンズ群Ｂから発散光束が入射する為、
軸上光線の通過高さが高くなりアンダーの球面収差が発
生し易いのを、屈折率分布型レンズを適用する事により
オーバー方向へ球面収差を補正している。更に前記第１
正レンズの媒質が正の転送パワーを持つ為に該第１正レ
ンズの正のパワーを強め、第３正レンズ群Ｃの主点を物
体側に位置させる事が出来た為に前記第２負レンズ、前
記第３正レンズの主点間隔を小さく出来全系の短縮に寄
与した。
レンズに第２負レンズ群Ｂから発散光束が入射する為、
軸上光線の通過高さが高くなりアンダーの球面収差が発
生し易いのを、屈折率分布型レンズを適用する事により
オーバー方向へ球面収差を補正している。更に前記第１
正レンズの媒質が正の転送パワーを持つ為に該第１正レ
ンズの正のパワーを強め、第３正レンズ群Ｃの主点を物
体側に位置させる事が出来た為に前記第２負レンズ、前
記第３正レンズの主点間隔を小さく出来全系の短縮に寄
与した。
又、軸外光線の通過位置が高い第３正レンズ群Ｃの第３
正レンズに屈折率分布型レンズを適用する事により、主
に非点収差の補正を行なっている。
正レンズに屈折率分布型レンズを適用する事により、主
に非点収差の補正を行なっている。
通常、この種の可変焦点距離レンズに於る第３正レンズ
群Ｃが５〜６枚で構成されるにも係らず、本可変焦点距
離レンズはわずか３枚で構成しており全系のコンパクト
化に寄与している。更にレンズ枚数が削減出来た為、組
立調整が容易となり鏡筒構造を簡素化する事が可能とな
った。
群Ｃが５〜６枚で構成されるにも係らず、本可変焦点距
離レンズはわずか３枚で構成しており全系のコンパクト
化に寄与している。更にレンズ枚数が削減出来た為、組
立調整が容易となり鏡筒構造を簡素化する事が可能とな
った。
以下、第３正レンズ群Ｃの最も物体側に配置された屈折
率分布型レンズの効果に関して更に詳述する。
率分布型レンズの効果に関して更に詳述する。
第３正レンズ群の屈折力をφIII、前記屈折率分布型レ
ンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従い前記
屈折率分布型レンズにφIII・N1＜０、即ちφIII＞０で
あるからN1＜０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率
分布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dな
のでレンズ群の正のパワーを前記屈折率分布型レンズの
転送項が分担している事になる。
ンズのレンズ厚をＤとする時、条件式（２）に従い前記
屈折率分布型レンズにφIII・N1＜０、即ちφIII＞０で
あるからN1＜０の屈折率分布を付与すると、前記屈折率
分布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−2N1Dな
のでレンズ群の正のパワーを前記屈折率分布型レンズの
転送項が分担している事になる。
第３正レンズ群Ｃの屈折率分布型レンズは２つの面共凸
面であり、その面に於ける屈折率分布型レンズの屈折率
分布の分布係数N1をN1＜０として、屈折項による望遠端
に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ発生してい
る。さらに第３正レンズ群Ｂの屈折率分布型レンズは２
つの面共凸面であり、Ｋ＝＋１である為、条件式（３）
に従って分布係数N2がN2＜０の屈折率分布とすれば、転
送項による球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向
に発生してバランスをとる事が出来る。
面であり、その面に於ける屈折率分布型レンズの屈折率
分布の分布係数N1をN1＜０として、屈折項による望遠端
に於ける３次の球面収差をオーバー方向へ発生してい
る。さらに第３正レンズ群Ｂの屈折率分布型レンズは２
つの面共凸面であり、Ｋ＝＋１である為、条件式（３）
に従って分布係数N2がN2＜０の屈折率分布とすれば、転
送項による球面収差を屈折項による球面収差とは逆方向
に発生してバランスをとる事が出来る。
更に、分布係数N2がN2＜０の屈折率分布の場合５次の球
面収差の屈折項はオーバー方向の発生となる為、３次の
球面収差の屈折項と３次の球面収差の転送項及び５次の
球面収差の屈折項が球面収差のバランスをとり合って球
面収差を良好に補正する事が出来、同様にコマ収差及び
非点収差も良好に補正する事が出来た。
面収差の屈折項はオーバー方向の発生となる為、３次の
球面収差の屈折項と３次の球面収差の転送項及び５次の
球面収差の屈折項が球面収差のバランスをとり合って球
面収差を良好に補正する事が出来、同様にコマ収差及び
非点収差も良好に補正する事が出来た。
下記の表５−１〜表５−３に本可変焦点距離レンズのレ
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、及び適用した屈折
率分布型レンズの屈折率分布係数を示す。尚、表中の記
号は前記実施例同様の意味を有する。
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、及び適用した屈折
率分布型レンズの屈折率分布係数を示す。尚、表中の記
号は前記実施例同様の意味を有する。
第11図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成図
を示す断面図、第12図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,280,570mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
を示す断面図、第12図はその収差図を示す。断面図及び
収差図中の記号は前記実施例同様の意味を有し、収差図
は焦点距離ｆ＝100,280,570mmに於る球面収差、非点収
差、歪曲収差を示す。
本可変焦点距離レンズは、物体側から順に変倍中固定の
第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動し変倍に寄与
する第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動しピント
移動を補正する第３負レンズ群Ｃ、変倍中固定の第４正
レンズ群Ｄから構成された、撮像素子に像を結像するズ
ームレンズである。従って、通常第４正レンズ群Ｄに
は、物体側に発散で入射した光束をアフオーカルにする
正レンズと、フアインダーへ一部の光を導くプリズム
（図示されていない）が設けられ、絞りも設けられる場
合が多い。又、像面直前にはローパスフイルター、スト
ライプフイルター、フエースプレート等が配される為、
第４正レンズ群Ｄを出射する光束はほぼテレセントリツ
クとなっている。
第１正レンズ群Ａ、変倍中光軸方向に移動し変倍に寄与
する第２負レンズ群Ｂ、変倍中光軸方向に移動しピント
移動を補正する第３負レンズ群Ｃ、変倍中固定の第４正
レンズ群Ｄから構成された、撮像素子に像を結像するズ
ームレンズである。従って、通常第４正レンズ群Ｄに
は、物体側に発散で入射した光束をアフオーカルにする
正レンズと、フアインダーへ一部の光を導くプリズム
（図示されていない）が設けられ、絞りも設けられる場
合が多い。又、像面直前にはローパスフイルター、スト
ライプフイルター、フエースプレート等が配される為、
第４正レンズ群Ｄを出射する光束はほぼテレセントリツ
クとなっている。
本可変焦点距離レンズでは、第４正レンズ群Ｄに於て通
常絞りの直後に配置され３〜４枚で構成される正レンズ
群を、１枚の曲面R17,R18から成るラジアルタイプの屈
折率分布型レンズで構成している。該屈折率分布型レン
ズは媒質の正の転送パワーがレンズの正のパワーを分担
している為、曲面R17,R18の曲率を小さく出来収差の発
生を小さく抑える。又、曲面R17,R18とも曲面上に於て
光軸近傍から外周部にかけて屈折率が低くなる為、外周
部に入射する光線程均質媒質の場合に比べて屈折作用が
小さくなり、球面収差、コマ収差の発生が小さい。更に
分布係数N2＞０である為、レンズ内部を光線が進行中
に、R18面の屈折率分布によって過剰にアンダー方向に
発生する球面収差が補正出来る。
常絞りの直後に配置され３〜４枚で構成される正レンズ
群を、１枚の曲面R17,R18から成るラジアルタイプの屈
折率分布型レンズで構成している。該屈折率分布型レン
ズは媒質の正の転送パワーがレンズの正のパワーを分担
している為、曲面R17,R18の曲率を小さく出来収差の発
生を小さく抑える。又、曲面R17,R18とも曲面上に於て
光軸近傍から外周部にかけて屈折率が低くなる為、外周
部に入射する光線程均質媒質の場合に比べて屈折作用が
小さくなり、球面収差、コマ収差の発生が小さい。更に
分布係数N2＞０である為、レンズ内部を光線が進行中
に、R18面の屈折率分布によって過剰にアンダー方向に
発生する球面収差が補正出来る。
以上の如く収差補正が出来、光学偏芯によるトラブルが
多かったリレー部、即ち第４正レンズ群Ｄの絞り直後の
正レンズ群を１枚のレンズで構成出来る為、組立調整が
容易となる。又、リレー部後方の正レンズ群で補正する
収差量が小さくなり、該レンズ群を構成する各レンズの
曲率を小さく出来、同様に組立調整が容易となる。
多かったリレー部、即ち第４正レンズ群Ｄの絞り直後の
正レンズ群を１枚のレンズで構成出来る為、組立調整が
容易となる。又、リレー部後方の正レンズ群で補正する
収差量が小さくなり、該レンズ群を構成する各レンズの
曲率を小さく出来、同様に組立調整が容易となる。
以下、第４正レンズ群Ｄに適用された屈折率分布型レン
ズの効果に関して更に詳述する。
ズの効果に関して更に詳述する。
第４正レンズ群Ｄ中の曲面R17,R18から成る屈折率分布
型レンズが、前記（２）式の条件、即ちφＧ・N1＜０を
満足している為、第４正レンズ群Ｄのパワーを前記屈折
率分布型レンズの転送項が分担し、第４正レンズ群Ｄを
構成する各レンズの曲率を小さくする事が出来収差の発
生を小さくする事が可能となる。又、必要なコバ厚や隣
接するレンズとのマージナル間隔をとった時の面間隔
（軸上空気間隔）を小さく出来、第４正レンズ群Ｄの短
縮化を図れる為に全系のコンパクト化を可能にする。
型レンズが、前記（２）式の条件、即ちφＧ・N1＜０を
満足している為、第４正レンズ群Ｄのパワーを前記屈折
率分布型レンズの転送項が分担し、第４正レンズ群Ｄを
構成する各レンズの曲率を小さくする事が出来収差の発
生を小さくする事が可能となる。又、必要なコバ厚や隣
接するレンズとのマージナル間隔をとった時の面間隔
（軸上空気間隔）を小さく出来、第４正レンズ群Ｄの短
縮化を図れる為に全系のコンパクト化を可能にする。
更に、前記（３）式の条件、即ちＫ・φＧ・N2＜０を同
時に満足している為、屈折率分布による曲率の大きな屈
折面での収差補正方向と転送項による収差補正方向が逆
であり、１つの凸レンズでありながら数枚の凸レンズと
凹レンズの組合せレンズと同等の収差補正効果を有して
おり球面収差、コマ収差、非点収差等が良好に補正し得
る。
時に満足している為、屈折率分布による曲率の大きな屈
折面での収差補正方向と転送項による収差補正方向が逆
であり、１つの凸レンズでありながら数枚の凸レンズと
凹レンズの組合せレンズと同等の収差補正効果を有して
おり球面収差、コマ収差、非点収差等が良好に補正し得
る。
下記の表６−１〜表６−３に本可変焦点距離レンズのレ
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、適用した屈折率分
布型レンズの屈折率分布の係数を示す。尚、表中の記号
は前記実施例と同様の意味を有する。
ンズデータ、変倍中のレンズ群間隔、適用した屈折率分
布型レンズの屈折率分布の係数を示す。尚、表中の記号
は前記実施例と同様の意味を有する。
以上示した各構成例の如く、任意のレンズ群に前記
（２）式、（３）式を満足する様な屈折率分布型レンズ
を配する事により、１枚のレンズで正レンズ群に適用す
る場合は球面均質媒質の正レンズ２枚と負レンズ１枚の
レンズ系とほぼ同等の効果を備え、負レンズ群に適用す
る場合は負レンズ２枚と正レンズ１枚のレンズ系とほぼ
同等の収差補正効果を備えている。
（２）式、（３）式を満足する様な屈折率分布型レンズ
を配する事により、１枚のレンズで正レンズ群に適用す
る場合は球面均質媒質の正レンズ２枚と負レンズ１枚の
レンズ系とほぼ同等の効果を備え、負レンズ群に適用す
る場合は負レンズ２枚と正レンズ１枚のレンズ系とほぼ
同等の収差補正効果を備えている。
従って、複数のレンズ群の内少なくとも１つのレンズ群
に前記（２）式、（３）式を満足する屈折率分布型レン
ズを少なくとも１枚有する事により前述の収差補正効果
を得る事が出来、且つ構成枚数の削減が可能になるので
あって、複数のレンズ群に各種屈折率分布型レンズを適
用する事により更なる効果を得る事が出来るのは明らか
である。
に前記（２）式、（３）式を満足する屈折率分布型レン
ズを少なくとも１枚有する事により前述の収差補正効果
を得る事が出来、且つ構成枚数の削減が可能になるので
あって、複数のレンズ群に各種屈折率分布型レンズを適
用する事により更なる効果を得る事が出来るのは明らか
である。
（５）発明の効果 以上説明した様に、本可変焦点距離レンズは、任意のレ
ンズ群に所定の分布を有する屈折率分布型レンズを適用
する事により、効果的に収差補正が行なわれた軽量且つ
コンパクトなレンズである。
ンズ群に所定の分布を有する屈折率分布型レンズを適用
する事により、効果的に収差補正が行なわれた軽量且つ
コンパクトなレンズである。
第１図は本発明に係る可変焦点距離レンズの構成例を示
す断面図。第２図はその収差図。 第３図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第４図はその収差図。 第５図は本発明に係る可変焦点距離レンズ別の構成例を
示す断面図。第６図はその収差図。 第７図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第８図はその収差図。 第９図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第10図はその収差図。 第11図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第12図はその収差図。 Ａ……第１レンズ群 Ｂ……第２レンズ群 Ｃ……第３レンズ群 Ｄ……第４レンズ群 ｇ……ｇ線に対する球面収差 ｄ……ｄ線に対する球面収差 Ｍ……メリジオナル面に於る非点収差 ｓ……サジタル面に於る非点収差
す断面図。第２図はその収差図。 第３図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第４図はその収差図。 第５図は本発明に係る可変焦点距離レンズ別の構成例を
示す断面図。第６図はその収差図。 第７図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第８図はその収差図。 第９図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第10図はその収差図。 第11図は本発明に係る可変焦点距離レンズの別の構成例
を示す断面図。第12図はその収差図。 Ａ……第１レンズ群 Ｂ……第２レンズ群 Ｃ……第３レンズ群 Ｄ……第４レンズ群 ｇ……ｇ線に対する球面収差 ｄ……ｄ線に対する球面収差 Ｍ……メリジオナル面に於る非点収差 ｓ……サジタル面に於る非点収差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 純 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 堀内 昭永 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭58−202420（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−220115（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】複数のレンズ群より成り、物体側から順に
第１レンズ群を正レンズ群、第２レンズ群を負レンズ群
で構成し、変倍時に該第１レンズ群と該第２レンズ群と
の間隔が変化する可変焦点距離レンズに於いて、前記複
数のレンズ群の内少なくとも１つのレンズ群が、光軸上
の屈折率をN0、光軸から半径方向への距離をｈとした
時、 Ｎ（ｈ）＝N0＋N1h2＋N2h4＋N3h6＋…… （N1，N2，N3…は定数） なる屈折率分布Ｎ（ｈ）を有する少なくとも１枚の屈折
率分布型レンズを有し、この屈折率分布型レンズは両凸
あるいは両凹の形状とし、前記少なくとも１つのレンズ
群の屈折力をφＧ、前記屈折率分布型レンズの曲面の形
状を表わす係数をＫとして、該曲面が凸面の場合Ｋ＝＋
１、該曲面が凹面の場合Ｋ＝−１と表わす時、 φＧ・N1＜０ Ｋ・φＧ・N2＜０ を満足する事を特徴とする可変焦点距離レンズ。 - 【請求項２】前記屈折率分布型レンズが、少なくとも変
倍に寄与するレンズ群中に配置された事を特徴とする特
許請求の範囲第（１）項記載の可変焦点距離レンズ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139915A JPH071333B2 (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 可変焦点距離レンズ |
| US06/877,102 US4842386A (en) | 1985-06-26 | 1986-06-23 | Variable focal length objective |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60139915A JPH071333B2 (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 可変焦点距離レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62911A JPS62911A (ja) | 1987-01-06 |
| JPH071333B2 true JPH071333B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=15256608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60139915A Expired - Lifetime JPH071333B2 (ja) | 1985-06-26 | 1985-06-26 | 可変焦点距離レンズ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4842386A (ja) |
| JP (1) | JPH071333B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2947475B2 (ja) * | 1988-09-22 | 1999-09-13 | オリンパス光学工業株式会社 | ズームレンズ |
| US5117309A (en) * | 1989-06-15 | 1992-05-26 | Olympus Optical Co., Ltd. | Vari-focal lens system having graded refractive index lens |
| US5157550A (en) * | 1989-10-26 | 1992-10-20 | Olympus Optical Co., Ltd. | Vari-focal lens system |
| JP2597513B2 (ja) * | 1989-12-19 | 1997-04-09 | オリンパス光学工業株式会社 | 顕微鏡対物レンズ |
| US5321552A (en) * | 1990-02-08 | 1994-06-14 | Canon Kabushiki Kaisha | Rear-focus-type zoom lens equipped with index-distribution-type lens |
| JP3184581B2 (ja) * | 1991-11-27 | 2001-07-09 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
| JP3262374B2 (ja) * | 1992-07-08 | 2002-03-04 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ |
| JP3245469B2 (ja) * | 1993-01-26 | 2002-01-15 | オリンパス光学工業株式会社 | ２群ズームレンズ |
| JPH06337347A (ja) * | 1993-03-30 | 1994-12-06 | Konica Corp | 屈折率分布型光学素子を含む光学系 |
| US5612825A (en) * | 1994-03-14 | 1997-03-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens |
| US5847882A (en) * | 1994-06-23 | 1998-12-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Rear focusing zoom lens |
| US6226130B1 (en) | 1996-04-09 | 2001-05-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens |
| US6606200B1 (en) | 1996-09-19 | 2003-08-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens device and optical apparatus provided with the same |
| US6084722A (en) * | 1997-07-02 | 2000-07-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens of rear focus type and image pickup apparatus |
| US6081389A (en) * | 1997-07-31 | 2000-06-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens of retrofocus type |
| US6285509B1 (en) | 1997-12-25 | 2001-09-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens and display apparatus having the same |
| US6934092B1 (en) | 1998-02-19 | 2005-08-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens and photographing apparatus having the same |
| JPH11305125A (ja) * | 1998-02-19 | 1999-11-05 | Canon Inc | ズ―ムレンズ及びそれを用いた撮影装置 |
| US6751028B1 (en) | 1998-03-10 | 2004-06-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens and optical apparatus using the same |
| US6344932B1 (en) | 1999-01-19 | 2002-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens and optical apparatus having the same |
| JP4379957B2 (ja) | 1999-07-26 | 2009-12-09 | キヤノン株式会社 | リアフォーカス式ズームレンズ及びそれを用いた光学機器 |
| US6587280B2 (en) | 2000-05-11 | 2003-07-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Zoom lens and optical device using the same |
| JP6145052B2 (ja) * | 2014-02-17 | 2017-06-07 | キヤノン株式会社 | ズームレンズ及びそれを有する撮像装置 |
| JP6269861B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2018-01-31 | 株式会社ニコン | 変倍光学系、光学装置、および変倍光学系の製造方法 |
| CN109283651B (zh) * | 2018-12-12 | 2021-12-14 | 广东奥普特科技股份有限公司 | 一种体积小的高分辨率机器视觉镜头结构 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS5229238A (en) * | 1975-08-30 | 1977-03-04 | Olympus Optical Co Ltd | Inside-view mirror objective optical system |
| AT348274B (de) * | 1977-09-28 | 1979-02-12 | Eumig | Pankratisches objektiv |
| JPS57122413A (en) * | 1981-01-22 | 1982-07-30 | Canon Inc | Zoom lens |
| JPS58100810A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-15 | Asahi Optical Co Ltd | コンパクトなズ−ムレンズ |
| US4457590A (en) * | 1982-01-11 | 1984-07-03 | Corning Glass Works | Spherical gradient-index lens designs for video-disk pickup lens or the like |
| JPS58202420A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-25 | Kino Seimitsu Kogyo Kk | 望遠ズ−ムレンズ |
| JPS58220115A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-21 | Canon Inc | 広角レンズ系 |
| JPS59149312A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-27 | Asahi Optical Co Ltd | 大口径比写真レンズ |
| JPS61275809A (ja) * | 1985-05-31 | 1986-12-05 | Asahi Optical Co Ltd | 明るい広角ズ−ムレンズ |
-
1985
- 1985-06-26 JP JP60139915A patent/JPH071333B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-06-23 US US06/877,102 patent/US4842386A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS62911A (ja) | 1987-01-06 |
| US4842386A (en) | 1989-06-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |