JPH0718973B2 - 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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- JPH0718973B2 JPH0718973B2 JP60089193A JP8919385A JPH0718973B2 JP H0718973 B2 JPH0718973 B2 JP H0718973B2 JP 60089193 A JP60089193 A JP 60089193A JP 8919385 A JP8919385 A JP 8919385A JP H0718973 B2 JPH0718973 B2 JP H0718973B2
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- 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
- G02B15/16—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
- G02B15/177—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 with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
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に
より成り、物体側から順に第１レンズ群を負レンズ群、
第２レンズ群を正レンズ群で構成し、該第１レンズ群と
該第２レンズ群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。
より成り、物体側から順に第１レンズ群を負レンズ群、
第２レンズ群を正レンズ群で構成し、該第１レンズ群と
該第２レンズ群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 一般に、可変焦点距離レンズに於ては、基準状態に於る
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
ければならない。その為、各レンズ群の球面収差、コマ
収差、及び非点収差は各レンズ群で個別に補正されてい
る必要があり、普通各レンズ群共数枚のレンズで構成さ
れている。
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
ければならない。その為、各レンズ群の球面収差、コマ
収差、及び非点収差は各レンズ群で個別に補正されてい
る必要があり、普通各レンズ群共数枚のレンズで構成さ
れている。
近年、可変焦点距離レンズのコンパクト化及び変倍比の
高倍率化の要請が高まってきており、例えば、複数のレ
ンズ群より成り物体側から順に第１レンズ群を負レンズ
群、第２レンズ群を正レンズ群で構成し、第１レンズ群
と第２レンズ群を正レンズ群で構成し、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
には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ためには近軸的には各レンズ群
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。この様に、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れば良いのであるが、実際のレ
ンズ系に於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には構成レンズの枚数が多く必要
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凸レンズの中心レ
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。そうす
るとレンズ群の全長が大きくなり主点間隔を大きくとら
なければならなくなり、結果的には全系の光学全長を短
かくすることができなくなる。又、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。
高倍率化の要請が高まってきており、例えば、複数のレ
ンズ群より成り物体側から順に第１レンズ群を負レンズ
群、第２レンズ群を正レンズ群で構成し、第１レンズ群
と第２レンズ群を正レンズ群で構成し、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
には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ためには近軸的には各レンズ群
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。この様に、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れば良いのであるが、実際のレ
ンズ系に於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には構成レンズの枚数が多く必要
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凸レンズの中心レ
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。そうす
るとレンズ群の全長が大きくなり主点間隔を大きくとら
なければならなくなり、結果的には全系の光学全長を短
かくすることができなくなる。又、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。
上記ズームタイプは主として広角系のズームレンズに用
いられるズームタイプであり、軸外光束に必要な前玉有
効径が大きくなり勝ちである。従って、第一レンズ群の
厚さが大きくなると軸外光束に必要な前玉有効径が大き
くなりレンズ径をコンパクトにすることができず、この
様な悪循環の為に通常の均質媒質レンズ系ではコンパク
ト化、高倍率化に限界があつた。
いられるズームタイプであり、軸外光束に必要な前玉有
効径が大きくなり勝ちである。従って、第一レンズ群の
厚さが大きくなると軸外光束に必要な前玉有効径が大き
くなりレンズ径をコンパクトにすることができず、この
様な悪循環の為に通常の均質媒質レンズ系ではコンパク
ト化、高倍率化に限界があつた。
又、複数のレンズ群より成り、物体側から順に第１負レ
ンズ群、第２正レンズ群で構成し、広角端から望遠端に
かけて第１負レンズ群と第２正レンズ群の間隔を減少さ
せて変倍を行なう２群タイプの可変焦点距離レンズで
は、第１負レンズ群と第２正レンズ群のパワーを強く
し、第１負レンズ群と第２正レンズ群の間の主点間隔を
小さくする事により全系の光学全長を小さくする事が出
来るが、第１負レンズ群のパワーをきつくすると第１負
レンズ群の収差補正に必要なレンズ枚数が増加して該レ
ンズ群の全長が長くなる。従って、第１負レンズ群と第
２正レンズ群の間の主点間隔もあまり小さくできなくな
り、全系の光学全長を小さくする事ができなかった。
ンズ群、第２正レンズ群で構成し、広角端から望遠端に
かけて第１負レンズ群と第２正レンズ群の間隔を減少さ
せて変倍を行なう２群タイプの可変焦点距離レンズで
は、第１負レンズ群と第２正レンズ群のパワーを強く
し、第１負レンズ群と第２正レンズ群の間の主点間隔を
小さくする事により全系の光学全長を小さくする事が出
来るが、第１負レンズ群のパワーをきつくすると第１負
レンズ群の収差補正に必要なレンズ枚数が増加して該レ
ンズ群の全長が長くなる。従って、第１負レンズ群と第
２正レンズ群の間の主点間隔もあまり小さくできなくな
り、全系の光学全長を小さくする事ができなかった。
（３）発明の概要 本発明の目的は、上記従来の欠点を除去し、コンパクト
で、高性能且つ高倍率の可変焦点距離レンズを提供する
事にある。本発明の更なる目的は、組立調整が容易な可
変焦点距離レンズを提供する事にある。
で、高性能且つ高倍率の可変焦点距離レンズを提供する
事にある。本発明の更なる目的は、組立調整が容易な可
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ために、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レンズ群を負レンズ群、第２レンズ群を正レンズ群で
構成し、該第１レンズ群と該第２レンズ群の間隔を変化
させて変倍を行う可変焦点距離レンズに於いて、前記第
１レンズ中に一枚負レンズ面を備える屈折率分布型レン
ズを有し、この屈折率分布型レンズは光軸と直交する方
向に光軸付近の屈折率より外周部の屈折率が小さくなる
様な屈折率分布を持ち、前記屈折率分布型レンズの光軸
上に於ける屈折率をNo、光軸からの高さをｈとし、該レ
ンズの屈折率分布がＮ（ｈ）＝No＋N1h2＋N2h4＋N3h6・
・・（N1、N2、N3、・・・は係数） で表わされる時、N2＜０である事を特徴としている。
レンズは、複数のレンズ群より成り、物体側から順に第
１レンズ群を負レンズ群、第２レンズ群を正レンズ群で
構成し、該第１レンズ群と該第２レンズ群の間隔を変化
させて変倍を行う可変焦点距離レンズに於いて、前記第
１レンズ中に一枚負レンズ面を備える屈折率分布型レン
ズを有し、この屈折率分布型レンズは光軸と直交する方
向に光軸付近の屈折率より外周部の屈折率が小さくなる
様な屈折率分布を持ち、前記屈折率分布型レンズの光軸
上に於ける屈折率をNo、光軸からの高さをｈとし、該レ
ンズの屈折率分布がＮ（ｈ）＝No＋N1h2＋N2h4＋N3h6・
・・（N1、N2、N3、・・・は係数） で表わされる時、N2＜０である事を特徴としている。
前記屈折率分布型レンズの屈折率分布としては、レンズ
の光軸から半径方向に屈折率が変化する分布（以下、ラ
ジアルタイプと記す。）、レンズの光軸方向に屈折率が
変化する分布（以下、アキシルタイプと記す。）が有
り、ラジアルタイプ及びアキシアルタイプの両方の分布
を持つレンズも有る。更に前記ラジアルタイプのレンズ
の内、光軸から半径方向に向かって屈折率が減少する分
布を有するものを正の転送パワーを有するレンズ、光軸
から半径方向に向かって屈折率が増加する分布を有する
ものを負の転送パワーを有するレンズと、以下は記す。
の光軸から半径方向に屈折率が変化する分布（以下、ラ
ジアルタイプと記す。）、レンズの光軸方向に屈折率が
変化する分布（以下、アキシルタイプと記す。）が有
り、ラジアルタイプ及びアキシアルタイプの両方の分布
を持つレンズも有る。更に前記ラジアルタイプのレンズ
の内、光軸から半径方向に向かって屈折率が減少する分
布を有するものを正の転送パワーを有するレンズ、光軸
から半径方向に向かって屈折率が増加する分布を有する
ものを負の転送パワーを有するレンズと、以下は記す。
上述の如く本可変焦点距離レンズは、少なくとも前記第
１レンズ群に少なくとも一枚の屈折率分布型レンズを用
いる事により効果的に収差補正を行ない、構成枚数の削
減を達成し得るのであり、前記第１レンズ群以外のレン
ズ群にも前記屈折率分布型レンズを用いてレンズ設計を
行えば、更なる効果を得る事が出来る。又、前記屈折率
分布型レンズの形状は如何なるものでも良く、曲率、焦
点距離及び屈折率分布形状を制御する事で各種性能を備
えたレンズとなり、各レンズ群の任意の位置に配置する
事により様々な形式のレンズ系を得る事が出来る。
１レンズ群に少なくとも一枚の屈折率分布型レンズを用
いる事により効果的に収差補正を行ない、構成枚数の削
減を達成し得るのであり、前記第１レンズ群以外のレン
ズ群にも前記屈折率分布型レンズを用いてレンズ設計を
行えば、更なる効果を得る事が出来る。又、前記屈折率
分布型レンズの形状は如何なるものでも良く、曲率、焦
点距離及び屈折率分布形状を制御する事で各種性能を備
えたレンズとなり、各レンズ群の任意の位置に配置する
事により様々な形式のレンズ系を得る事が出来る。
以下、実施例を用いて本発明を詳述する。
（４）実施例 第１図及び第２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とその収差図で、図中Ri（ｉ＝1,2,
3,……）は物体側から数えてｉ番目の面を、Di（ｉ＝1,
2,3,……）は物体側から数えてｉ＋１番目の面間の軸上
空気間隔もしくは軸上肉厚を、Ａは第１レンズ群、Ｂは
第２レンズ群を示す。尚、図中の矢印は移動レンズ群の
大略の移動軌跡を表わしている。
構成例を示す断面図とその収差図で、図中Ri（ｉ＝1,2,
3,……）は物体側から数えてｉ番目の面を、Di（ｉ＝1,
2,3,……）は物体側から数えてｉ＋１番目の面間の軸上
空気間隔もしくは軸上肉厚を、Ａは第１レンズ群、Ｂは
第２レンズ群を示す。尚、図中の矢印は移動レンズ群の
大略の移動軌跡を表わしている。
又、収差図は焦点距離ｆが100mm,138.9mm,188.4mmの場
合に於る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図中ｇ
はｇ線に対する球面収差、ｄはｄ線に対する球面収差、
Ｓはサジタル面に於る非点収差、Ｍはメリジオナル面に
於る非点収差を指している。
合に於る球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図中ｇ
はｇ線に対する球面収差、ｄはｄ線に対する球面収差、
Ｓはサジタル面に於る非点収差、Ｍはメリジオナル面に
於る非点収差を指している。
下記の表１−１〜１−３に本可変焦点距離レンズのレン
ズデータと、使用した屈折率分布型レンズの屈折率分布
を表わす係数を示す。表１−１に於て、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を示し、物体側
に凸な場合を正、凹な場合を負としている。又、Di（ｉ
＝1,2,3,……）は物体側から数えてｉ番目とｉ＋１番と
の面の間に於る軸上空気間隔もしくは軸上肉厚を、Ni,V
i（ｉ＝1,2,3,……）は各々物体側から数えてｉ番目の
レンズの屈折率とアッベ数を示す。更に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すもので、この分布は次
の（１）式で表わす事が出来る。
ズデータと、使用した屈折率分布型レンズの屈折率分布
を表わす係数を示す。表１−１に於て、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を示し、物体側
に凸な場合を正、凹な場合を負としている。又、Di（ｉ
＝1,2,3,……）は物体側から数えてｉ番目とｉ＋１番と
の面の間に於る軸上空気間隔もしくは軸上肉厚を、Ni,V
i（ｉ＝1,2,3,……）は各々物体側から数えてｉ番目の
レンズの屈折率とアッベ数を示す。更に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すもので、この分布は次
の（１）式で表わす事が出来る。
Ni（ｈ）＝N0＋N1h2＋N2h4＋N3h6＋N4h8＋N5h10＋……
（１） ここで、ｈは光軸から半径方向に向かう距離、N0は軸上
に於る屈折率、N1，N2，N3，……は屈折率分布係数であ
る。従って、表１−３はｇ線及びｄ線に対する各屈折率
分布型レンズの屈折率分布を表わす。尚、表１−２は変
倍時に於る各焦点距離と各レンズ群間の軸上空間間隔を
示している。
（１） ここで、ｈは光軸から半径方向に向かう距離、N0は軸上
に於る屈折率、N1，N2，N3，……は屈折率分布係数であ
る。従って、表１−３はｇ線及びｄ線に対する各屈折率
分布型レンズの屈折率分布を表わす。尚、表１−２は変
倍時に於る各焦点距離と各レンズ群間の軸上空間間隔を
示している。
以下、本可変焦点距離レンズに関して詳述する。本可変
焦点距離レンズは、物体側から順に第１負レンズ群Ａ、
第２正レンズ群Ｂで構成され、広角端から望遠端にかけ
て、図中矢印の如く第１負レンズ群Ａと第２正レンズ群
Ｂとの間の間隔を縮小しつつ変倍を行なうものである。
第１負レンズ群Ａは、物体側から順に曲面R1,R2から成
る物体側に凸の負メニスカスレンズと、曲面R3,R4から
成り正の転送パワーを有するラジアルタイプの屈折率分
布型レンズとから成り、第２正レンズ群Ｂを構成するレ
ンズは全て均質媒質のレンズである。
焦点距離レンズは、物体側から順に第１負レンズ群Ａ、
第２正レンズ群Ｂで構成され、広角端から望遠端にかけ
て、図中矢印の如く第１負レンズ群Ａと第２正レンズ群
Ｂとの間の間隔を縮小しつつ変倍を行なうものである。
第１負レンズ群Ａは、物体側から順に曲面R1,R2から成
る物体側に凸の負メニスカスレンズと、曲面R3,R4から
成り正の転送パワーを有するラジアルタイプの屈折率分
布型レンズとから成り、第２正レンズ群Ｂを構成するレ
ンズは全て均質媒質のレンズである。
上記屈折率分布型レンズは光軸付近で屈折率の変化が小
さく、外周部で急激に屈折率が低下する様な屈折率分布
を有し、屈折率分布Ｎ（ｈ）の係数N2がN2＜Ｏであり、
広角端に於ける樽型の歪曲収差の発生を小さく補正する
ことができる。
さく、外周部で急激に屈折率が低下する様な屈折率分布
を有し、屈折率分布Ｎ（ｈ）の係数N2がN2＜Ｏであり、
広角端に於ける樽型の歪曲収差の発生を小さく補正する
ことができる。
又、望遠端に於いて第１負レンズ群Ａと最も物体側の負
メニカスレンズの第２面R2でオーバー方向に大きく発生
する球面収差を、光線が上記屈折率分布型レンズの内部
を進行中にアンダー方向に補正している。更に、望遠端
に於けるコマ収差も光線がレンズ内部を進行中にオーバ
ー方向に補正している。
メニカスレンズの第２面R2でオーバー方向に大きく発生
する球面収差を、光線が上記屈折率分布型レンズの内部
を進行中にアンダー方向に補正している。更に、望遠端
に於けるコマ収差も光線がレンズ内部を進行中にオーバ
ー方向に補正している。
このため、通常３〜４枚で構成されている第１負レンズ
群を２枚で構成し、しかも全ての焦点距離に於て諸収差
が良好に補正されたズームレンズを達成できた。
群を２枚で構成し、しかも全ての焦点距離に於て諸収差
が良好に補正されたズームレンズを達成できた。
更に、本可変焦点距離レンズに於る屈折率分布型レンズ
の効果を詳述する。
の効果を詳述する。
前述の如く口径が大きく重量の大きい第１負レンズ群Ａ
の構成枚数を削減する事が出来、軽量化、コンパクト化
が図られ、これに伴って全系の光学全長を短縮する事が
出来る。又、軸外光束に必要な前玉有効径が小さくて済
み、レンズ外形及びフイルター径も小さくなる。更に収
差補正に関しては、広角端に於る樽型の歪曲収差の発
生、望遠端に於る球面収差及びコマ収差の発生を小さく
抑える事が出来る。
の構成枚数を削減する事が出来、軽量化、コンパクト化
が図られ、これに伴って全系の光学全長を短縮する事が
出来る。又、軸外光束に必要な前玉有効径が小さくて済
み、レンズ外形及びフイルター径も小さくなる。更に収
差補正に関しては、広角端に於る樽型の歪曲収差の発
生、望遠端に於る球面収差及びコマ収差の発生を小さく
抑える事が出来る。
第３図及び第４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とその収差図である。図中の記
号及び矢印は前記実施例同様の意味を有し、Ｃは第３レ
ンズ群、Ｄは第４レンズ群で、収差図は焦点距離ｆが10
0mm,171mm,287mmの場合に於るものを示している。又、
下記の表２−１〜表２−３は本可変焦点距離レンズのレ
ンズデータと、使用した屈折率分布型レンズの屈折率分
布を表わす係数を示しており、記載の形式及び表中の記
号は前記実施例と同様である。
別の構成例を示す断面図とその収差図である。図中の記
号及び矢印は前記実施例同様の意味を有し、Ｃは第３レ
ンズ群、Ｄは第４レンズ群で、収差図は焦点距離ｆが10
0mm,171mm,287mmの場合に於るものを示している。又、
下記の表２−１〜表２−３は本可変焦点距離レンズのレ
ンズデータと、使用した屈折率分布型レンズの屈折率分
布を表わす係数を示しており、記載の形式及び表中の記
号は前記実施例と同様である。
以下、本可変焦点距離レンズに関して詳述する。本可変
焦点距離レンズは、物体側から順に第１負レンズ群Ａ、
第２正レンズ群Ｂ、第３負レンズ群Ｃ、第４正レンズ群
Ｄで構成され、広角端から望遠端にかけて図中矢印の如
く第１負レンズ群Ａと第２正レンズＢとの間隔、及び第
３負レンズ群Ｃと第４正レンズ群Ｄとの間隔を縮小し、
第２正レンズ群Ｂと第３負レンズ群Ｃとの間隔を拡大さ
せて変倍を行なうものである。第１負レンズ群Ａは最も
物体側に曲面R1,R2から成り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メニスカスレンズを備えて
いる。
焦点距離レンズは、物体側から順に第１負レンズ群Ａ、
第２正レンズ群Ｂ、第３負レンズ群Ｃ、第４正レンズ群
Ｄで構成され、広角端から望遠端にかけて図中矢印の如
く第１負レンズ群Ａと第２正レンズＢとの間隔、及び第
３負レンズ群Ｃと第４正レンズ群Ｄとの間隔を縮小し、
第２正レンズ群Ｂと第３負レンズ群Ｃとの間隔を拡大さ
せて変倍を行なうものである。第１負レンズ群Ａは最も
物体側に曲面R1,R2から成り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メニスカスレンズを備えて
いる。
本可変焦点距離レンズの様な第１レンズ群が負レンズ群
の広角の可変焦点距離レンズでは、広角端に於て第１負
レンズ群で樽型の歪曲収差の発生が大きく、収差補正上
ネックとなっていた。しかしながら、本可変焦点距離レ
ンズは第１負レンズ群Ａと最も物体側の負メニスカスレ
ンズに、光軸と直交する方向に、光軸付近に於ける屈折
率に比べ外周部の屈折率が小さくなる様な屈折率分布、
即ち、正の転送パワーを有するラジアルタイプの屈折率
分布型レンズを使用して広角端に於る第１負レンズ群Ａ
での樽型の歪曲収差の発生を小さくしている。
の広角の可変焦点距離レンズでは、広角端に於て第１負
レンズ群で樽型の歪曲収差の発生が大きく、収差補正上
ネックとなっていた。しかしながら、本可変焦点距離レ
ンズは第１負レンズ群Ａと最も物体側の負メニスカスレ
ンズに、光軸と直交する方向に、光軸付近に於ける屈折
率に比べ外周部の屈折率が小さくなる様な屈折率分布、
即ち、正の転送パワーを有するラジアルタイプの屈折率
分布型レンズを使用して広角端に於る第１負レンズ群Ａ
での樽型の歪曲収差の発生を小さくしている。
一方、第１負レンズ群の負メニスカスレンズの第２面R2
では通常球面収差がオーバー方向に大きく発生するが、
上記屈折率分布を有している為、負メニスカスレンズの
第２面R2の凹面上で光軸から外周部に行くに従い屈折率
が小さくなり、球面収差のオーバー方向の発生が小さく
なる。
では通常球面収差がオーバー方向に大きく発生するが、
上記屈折率分布を有している為、負メニスカスレンズの
第２面R2の凹面上で光軸から外周部に行くに従い屈折率
が小さくなり、球面収差のオーバー方向の発生が小さく
なる。
又、この様な屈折率分布を持っていると第１負レンズ群
Ａと負メニスカスレンズの内部を光線が進行中に、球面
収差、コマ収差が負メニスカスレンズの第２面で発生す
る値とは逆にアンダー方向に発生し、補正する効果を持
っている。
Ａと負メニスカスレンズの内部を光線が進行中に、球面
収差、コマ収差が負メニスカスレンズの第２面で発生す
る値とは逆にアンダー方向に発生し、補正する効果を持
っている。
従って、全焦点距離に全て諸収差が良好に補正された可
変焦点距離レンズを達成し得た。
変焦点距離レンズを達成し得た。
更に、本可変焦点距離レンズに於る屈折率分布型レンズ
の効果を述べると、通常、このタイプの可変焦点距離レ
ンズの第１負レンズ群が４枚以上で構成されるのに対
し、３枚という少ない枚数で構成出来る為、軽量化及び
コンパクト化を達成し、第１負レンズ群の長さが小さく
なって全系の光学全長を短縮する事が出来る。
の効果を述べると、通常、このタイプの可変焦点距離レ
ンズの第１負レンズ群が４枚以上で構成されるのに対
し、３枚という少ない枚数で構成出来る為、軽量化及び
コンパクト化を達成し、第１負レンズ群の長さが小さく
なって全系の光学全長を短縮する事が出来る。
又、広角端に於る樽型の歪曲収差の発生を抑え、望遠端
に於る球面収差及びコマ収差も良好に補正する事が出来
る。
に於る球面収差及びコマ収差も良好に補正する事が出来
る。
上述の如き効果は、特に、屈折率分布型レンズの屈折率
分布Ｎ（ｈ）に於る係数N2をN2＜Ｏとする事で達成し得
る。
分布Ｎ（ｈ）に於る係数N2をN2＜Ｏとする事で達成し得
る。
第５図及び第６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とその収差図である。図中の記
号及び矢印は前記実施例同様の意味を有し、収差図は焦
点距離ｆが100mm,170.8mm,286mmの場合に於るものを示
している。又、下記の表３−１〜表３−３の本可変焦点
距離レンズのレンズデータと、使用した屈折率分布型レ
ンズの屈折率分布を表わす係数を示しており、記載の形
式及び表中の記号は前記実施例と同様である。尚、Ni
（ｘ）は物体側から数えてｉ番目に位置するアキシアル
タイプの屈折率分布型レンズの屈折率分布を表わすもの
で、この分布は次の（２）式で表わす事が出来る。
別の構成例を示す断面図とその収差図である。図中の記
号及び矢印は前記実施例同様の意味を有し、収差図は焦
点距離ｆが100mm,170.8mm,286mmの場合に於るものを示
している。又、下記の表３−１〜表３−３の本可変焦点
距離レンズのレンズデータと、使用した屈折率分布型レ
ンズの屈折率分布を表わす係数を示しており、記載の形
式及び表中の記号は前記実施例と同様である。尚、Ni
（ｘ）は物体側から数えてｉ番目に位置するアキシアル
タイプの屈折率分布型レンズの屈折率分布を表わすもの
で、この分布は次の（２）式で表わす事が出来る。
Ni（ｘ）＝N0＋N1x＋N2x2＋N3x3＋N4x4＋…… （２） ここで、ｘは物体側頂点から光軸に沿って距離、N0は物
体側頂点に於る屈折率、N1，N2，N3，……は屈折率分布
係数である。
体側頂点に於る屈折率、N1，N2，N3，……は屈折率分布
係数である。
以下、本可変焦点距離レンズに関して詳述する。本可変
焦点距離レンズは、物体側から順に第１負レンズ群A,第
２正レンズ群B,第３負レンズ群Ｃ、第４正レンズ群Ｄで
構成され、広角端から望遠端にかけて図中矢印の如く第
１負レンズ群Ａと第２正レンズ群Ｂとの間隔、及び第３
負レンズ群Ｃと第４正レンズ群Ｄとの間隔を縮小し、第
２正レンズ群Ｂと第３負レンズ群Ｃとの間隔を拡大させ
て変倍を行なうものである。第１負レンズ群Ａは、最も
物体側に曲面R1,R2から成り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メニスカスレンズを、該屈
折率分布型レンズの像側に曲面R3,R4から成り、物体側
から像側にかけて光軸に沿って屈折率が増加するアキシ
アルタイプの屈折率分布型レンズを備えている。
焦点距離レンズは、物体側から順に第１負レンズ群A,第
２正レンズ群B,第３負レンズ群Ｃ、第４正レンズ群Ｄで
構成され、広角端から望遠端にかけて図中矢印の如く第
１負レンズ群Ａと第２正レンズ群Ｂとの間隔、及び第３
負レンズ群Ｃと第４正レンズ群Ｄとの間隔を縮小し、第
２正レンズ群Ｂと第３負レンズ群Ｃとの間隔を拡大させ
て変倍を行なうものである。第１負レンズ群Ａは、最も
物体側に曲面R1,R2から成り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メニスカスレンズを、該屈
折率分布型レンズの像側に曲面R3,R4から成り、物体側
から像側にかけて光軸に沿って屈折率が増加するアキシ
アルタイプの屈折率分布型レンズを備えている。
本可変焦点距離レンズの様な第１レンズ群が負レンズ群
の広角の可変焦点距離レンズでは、広角端に於いて第１
負レンズ群で樽型の歪曲収差の発生が大きく、収差補正
上ネックとなっていた。本可変焦点距離レンズでは第１
負レンズ群Ａの最も物体側の負メニスカスレンズに、光
軸と直交する方向に、光軸付近に於ける屈折率に比べ外
周部の屈折率が小さくなる様な屈折率分布、即ち、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
ズを使用し、広角端に於ける第１負レンズ群Ａでの樽型
の歪曲収差の発生を小さくしている。
の広角の可変焦点距離レンズでは、広角端に於いて第１
負レンズ群で樽型の歪曲収差の発生が大きく、収差補正
上ネックとなっていた。本可変焦点距離レンズでは第１
負レンズ群Ａの最も物体側の負メニスカスレンズに、光
軸と直交する方向に、光軸付近に於ける屈折率に比べ外
周部の屈折率が小さくなる様な屈折率分布、即ち、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
ズを使用し、広角端に於ける第１負レンズ群Ａでの樽型
の歪曲収差の発生を小さくしている。
一方、第１負レンズ群Ａの最も物体側にある負メニスカ
スレンズの第２面R2では通常球面収差がオーバー方向に
大きく発生するが、上記屈折率分布を有していると、負
メニスカスレンズの第２面R2の凹面上で光軸から外周部
に行くに従い屈折率が小さくなる為、球面収差のオーバ
ー方向の発生が小さくなる。
スレンズの第２面R2では通常球面収差がオーバー方向に
大きく発生するが、上記屈折率分布を有していると、負
メニスカスレンズの第２面R2の凹面上で光軸から外周部
に行くに従い屈折率が小さくなる為、球面収差のオーバ
ー方向の発生が小さくなる。
又、この様な屈折率分布を持っていると第１負レンズ群
Ａの負メニスカスレンズの内部を光線が進行中に球面収
差、コマ収差が負メニスカスレンズの第２面R2で発生す
る値とは逆にアンダー方向に発生し補正する効果を持っ
ている。尚、上記の収差補正効果は特に屈折率分布Ｎ
（ｈ）の係数N2をN2＜０とする事により成し遂げられ
た。
Ａの負メニスカスレンズの内部を光線が進行中に球面収
差、コマ収差が負メニスカスレンズの第２面R2で発生す
る値とは逆にアンダー方向に発生し補正する効果を持っ
ている。尚、上記の収差補正効果は特に屈折率分布Ｎ
（ｈ）の係数N2をN2＜０とする事により成し遂げられ
た。
他方、第１負レンズ群の像側の曲面R3,R4から成るレン
ズは、光軸方向に、物体側から像側にかけて屈折率が高
くなる様な屈折率分布を有しており、第１負レンズ群Ａ
の負メニスカスレンズでアンダーに補正し過ぎた球面収
差をオーバー方向補正する作用を有する。
ズは、光軸方向に、物体側から像側にかけて屈折率が高
くなる様な屈折率分布を有しており、第１負レンズ群Ａ
の負メニスカスレンズでアンダーに補正し過ぎた球面収
差をオーバー方向補正する作用を有する。
従って、全焦点距離に於て諸収差が良好に補正された可
変焦点距離レンズを達成できた。
変焦点距離レンズを達成できた。
上記各構成例では、第１負レンズ群にのみ少なくとも１
枚の屈折率分布型レンズを使用した可変焦点距離レンズ
を示した。しかしながら、第１負レンズ群以外のレンズ
群にも屈折率分布型レンズを用いて良い事は明らかであ
り、更なる収差補正効果及び全系の短縮を可能にする。
枚の屈折率分布型レンズを使用した可変焦点距離レンズ
を示した。しかしながら、第１負レンズ群以外のレンズ
群にも屈折率分布型レンズを用いて良い事は明らかであ
り、更なる収差補正効果及び全系の短縮を可能にする。
本発明の如く少なくとも第１負レンズ群に少なくとも１
枚の屈折率分布型レンズを用いる事で、広角端に於る樽
型歪曲収差を小さくし、望遠端に於る球面収差及びコマ
収差の発生を抑える事が出来る。即ち、少なくとも第１
負レンズの構成枚数は少ない枚数で構成して上記収差補
正を行なえる為。第１負レンズ群のコンパクト化、ひい
ては可変焦点距離レンズ全系の短縮化、軽量化を達成し
得る。
枚の屈折率分布型レンズを用いる事で、広角端に於る樽
型歪曲収差を小さくし、望遠端に於る球面収差及びコマ
収差の発生を抑える事が出来る。即ち、少なくとも第１
負レンズの構成枚数は少ない枚数で構成して上記収差補
正を行なえる為。第１負レンズ群のコンパクト化、ひい
ては可変焦点距離レンズ全系の短縮化、軽量化を達成し
得る。
又、複数のレンズ群に屈折率分布型レンズを使用すれ
ば、可変焦点距離レンズの構成枚数を大幅に削減出来、
ゴーストを著しく改良する事が出来る。更に表面反射、
内部吸収による全系の光量損失が小さくＴナンバーを明
るく出来、多層膜コーティングが無くても透過光量を十
分確保する事が可能となる。当然の事ではあるが、構成
枚数が少ない為組立調整作業も容易となり、超小型の光
学機器、例えば超小型カメラ、胃カメラ等可変焦点距離
レンズの組み込みが要請されていた機器への搭載も可能
となる。
ば、可変焦点距離レンズの構成枚数を大幅に削減出来、
ゴーストを著しく改良する事が出来る。更に表面反射、
内部吸収による全系の光量損失が小さくＴナンバーを明
るく出来、多層膜コーティングが無くても透過光量を十
分確保する事が可能となる。当然の事ではあるが、構成
枚数が少ない為組立調整作業も容易となり、超小型の光
学機器、例えば超小型カメラ、胃カメラ等可変焦点距離
レンズの組み込みが要請されていた機器への搭載も可能
となる。
発明の効果 以上説明した様に、本発明に係る可変焦点距離レンズ
は、軽量且つコンパクトなレンズであり、更に各群の構
成枚数が少ない組立調整の容易なレンズである。
は、軽量且つコンパクトなレンズであり、更に各群の構
成枚数が少ない組立調整の容易なレンズである。
第１図及び第２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と収差図。 第３図及び第４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と収差図。 第５図及び第６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と収差図。 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 ｄ……ｄ線に対する球面収差 ｇ……ｇ線に対する球面収差 Ｓ……サジタル面に於る非点収差 Ｍ……メリジオナル面に於る非点収差
構成例を示す断面図と収差図。 第３図及び第４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と収差図。 第５図及び第６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と収差図。 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 ｄ……ｄ線に対する球面収差 ｇ……ｇ線に対する球面収差 Ｓ……サジタル面に於る非点収差 Ｍ……メリジオナ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58−220115（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】複数のレンズ群より成り、物体側から順に
第１レンズ群を負レンズ群、第２レンズ群を正レンズ群
で構成し、該第１レンズ群と該第２レンズ群の間隔を変
化させて変倍を行う可変焦点距離レンズに於いて、前記
第１レンズ中に一枚負レンズ面を備える屈折率分布型レ
ンズを有し、この屈折率分布型レンズは光軸と直交する
方向に光軸付近の屈折率より外周部の屈折率が小さくな
る様な屈折率分布を持ち、前記屈折率分布型レンズの光
軸上に於ける屈折率をN0、光軸からの高さをｈとし、該
レンズの屈折率分布が Ｎ（ｈ）＝N0＋N1h2＋N2h4＋N3h6・・・（N1、N2、N3、
・・・は係数） で表わされる時、N2＜０である事を特徴とする可変焦点
距離レンズ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60089193A JPH0718973B2 (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 可変焦点距離レンズ |
| US06/847,236 US4907866A (en) | 1985-04-05 | 1986-04-02 | Objective of variable focal length |
| DE19863611590 DE3611590A1 (de) | 1985-04-05 | 1986-04-07 | Objektiv mit veraenderlicher brennweite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60089193A JPH0718973B2 (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 可変焦点距離レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248015A JPS61248015A (ja) | 1986-11-05 |
| JPH0718973B2 true JPH0718973B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=13963878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60089193A Expired - Fee Related JPH0718973B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-25 | 可変焦点距離レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718973B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02124509A (ja) * | 1988-08-19 | 1990-05-11 | Olympus Optical Co Ltd | ズームレンズ |
| 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 |
| JPH02285312A (ja) * | 1989-04-27 | 1990-11-22 | Olympus Optical Co Ltd | 光学系 |
| JPH05273464A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-22 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 可変焦点距離レンズ |
| JPH10333034A (ja) | 1997-06-03 | 1998-12-18 | Olympus Optical Co Ltd | 光学系 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556354A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-17 | Agency Of Ind Science & Technol | Refractive index distribution type lens |
| JPS58219507A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-21 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 一次元レンズ |
| JPS58220115A (ja) * | 1982-06-17 | 1983-12-21 | Canon Inc | 広角レンズ系 |
| JPS5964811A (ja) * | 1982-10-05 | 1984-04-12 | Minolta Camera Co Ltd | 二成分ズ−ムレンズ系 |
| JPS59149312A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-27 | Asahi Optical Co Ltd | 大口径比写真レンズ |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP60089193A patent/JPH0718973B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61248015A (ja) | 1986-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |