JPH07306360A - 可変焦点距離レンズ - Google Patents

可変焦点距離レンズ

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JPH07306360A
JPH07306360A JP6100379A JP10037994A JPH07306360A JP H07306360 A JPH07306360 A JP H07306360A JP 6100379 A JP6100379 A JP 6100379A JP 10037994 A JP10037994 A JP 10037994A JP H07306360 A JPH07306360 A JP H07306360A
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JP
Japan
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lens
focal length
object side
positive
convex surface
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JP6100379A
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English (en)
Inventor
Atsushi Shibayama
敦史 芝山
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】レンズ間隔を変化させることなく焦点距離を可
変とし、さらに撮影用レンズとして十分な収差補正を達
成した可変焦点距離レンズを提供することにある。 【構成】少なくとも2枚の正レンズ成分と少なくとも1
枚の負レンズ成分を有し、各レンズ間隔に異なる屈折率
を有する媒質を満たすことにより焦点距離を変化させる
構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可変焦点距離レンズ、
特にレンズ間隔を変化させることなく焦点距離を変化さ
せる撮影レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】従来よりレンズ間隔を変化させて焦点距
離を変化させるレンズは、数多く提案され、実用に供さ
れている。しかしながら、それらはレンズ間隔を変化さ
せるための機構が必要であり、鏡筒構造の複雑化が避け
られなかった。
【0003】そこで、レンズ間隔を変化させることなく
焦点距離を変化させるレンズとしては、特公昭42−1
8002号公報、特開昭63−208818号公報で提
案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】特公昭42−1800
2号公報によるレンズは、2枚のメニスカスレンズの間
に気体を注入し、その気体の種類、気圧を変えることに
より焦点距離を変化させるものである。しかしながら、
このレンズは、光またはミリ波を用いて信号を伝送する
通信に用いるものであり、焦点距離が100m程度と非
常に長く、写真用としての収差補正も十分に行われてい
なかった。
【0005】特開昭62−208818号公報によるレ
ンズは、弾性体でレンズを形成しレンズに加える圧力を
変化させることによりレンズ面の曲率半径を変化させる
か、あるいは、液体レンズの液体の圧力を変化させるこ
とによりレンズ面の曲率半径を変化させることによっ
て、レンズ系全体の焦点距離を変化させるものである。
しかしながら、曲率半径の変化するレンズ面は剛体でな
いため高精度に加工することが困難であり、また曲率半
径を精度良く制御するためには、圧力を極めて高精度で
制御しなければならず、これらを制御することが困難で
あった。
【0006】そこで、本発明では、レンズ間隔およびレ
ンズ面の曲率半径を変えることなく焦点距離を可変と
し、さらに写真撮影用レンズとして十分な収差補正を達
成した可変焦点距離レンズを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の可変焦点距離レンズは、少なくとも2枚の
正レンズ成分と少なくとも1枚の負レンズ成分を有し、
各レンズ間隔に異なる屈折率を有する媒質を満たすこと
により焦点距離を変化させる構成である。そして、各レ
ンズ間隔に気体または液体を満たすことにより焦点距離
を変化させる構成であって、短焦点距離状態において
は、各レンズ間隔に気体を満たし、長焦点距離状態にお
いては、各レンズ間隔に液体を満たす構成であることが
好ましい。
【0008】さらに、最も物体側と最も像面側を除くレ
ンズ面のうち、気体または液体に接する全てのレンズ面
の曲率半径が以下の条件を満足する構成が好ましい。 |R|/fW > 0.15 但し、 R:レンズ面の曲率半径、 fW :短焦点距離状態における焦点距離、 である。
【0009】そして、最も物体側に位置するレンズ成分
と最も像面側に位置するレンズ成分を除き、気体または
液体に挟まれた全てのレンズ成分の焦点距離が以下の条
件を満足する構成も好ましい。 |fE |/fW > 0.2 但し、 fE :レンズ成分の空気中における焦点距離、 fW :短焦点距離状態における焦点距離、 である。
【0010】
【作用】本発明の如きレンズ間隔を変化させることなく
焦点距離を変化させる撮影レンズにおいて、従来からの
レンズ間隔を変化させて焦点距離を変化させる写真レン
ズに求められている結像性能を得るためには、少なくと
も2枚の正レンズと少なくとも1枚の負レンズで構成す
る必要がある。この様な構成にすることによって、ザイ
デルの5収差(球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾
曲、歪曲収差)を補正することが可能になる。また、通
常は空気で満たされているレンズ間隔に、空気とは異な
った屈折率を有する液体を満たすことにより、レンズ間
隔を変化させることなくレンズ系全体の焦点距離を変化
させることが可能になる。その際に、最も物体側と最も
像面側を除くレンズ面のうち、気体または液体に接する
全てのレンズ面の曲率半径が以下の条件を満足すること
が、焦点距離を変化させた場合の収差の変化を小さくす
るために望ましい。
【0011】(1) |R|/fW > 0.15 但し、 R:レンズ面の曲率半径、 fW :短焦点距離状態における焦点距離である。 条件式(1)の下限を越えると、レンズ面における屈折
作用が強くなるため隣接する媒質の屈折率を変化させた
場合、その収差の変化が大きくなり補正が困難となり好
ましくない。
【0012】また、最も物体側に位置するレンズ成分と
最も像面側に位置するレンズ成分を除き、気体または液
体に挟まれた全てのレンズ成分の焦点距離が以下の条件
を満足することが、焦点距離を変化させた場合の収差の
変化を小さくするために望ましい。 (2) |fE |/fW > 0.2 但し、 fE :レンズ成分の空気中における焦点距離、 fW :短焦点距離状態における焦点距離である。
【0013】条件式(2)の下限を越えると、レンズ成
分における屈折作用が強くなるため隣接する媒質の屈折
率を変化させた場合、その収差の変化が大きくなり補正
が困難となり好ましくない。より良好に収差補正を行う
ためには、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メ
ニスカスレンズと、物体側により強い凸面を向けた両凸
正レンズと、両凹負レンズを有する構成が望ましく、ま
た、最も像側に、物体側に凸面を向けたメニスカスレン
ズを有するように構成するのが望ましい。上記構成にお
いて、レンズ間隔に満たされる媒質が気体の場合には、
短焦点距離状態となり、レンズ間隔に満たされる媒質が
液体の場合には、長焦点距離状態となるように構成する
のが望ましい。この様な構成にすることによって、気体
又は液体に接するレンズ面の屈折力の総和が正となり、
最も物体側のレンズ面が担う正屈折力を比較的に小さく
することができため収差補正上好ましい。
【0014】
【実施例】図1、図2はそれぞれ本発明の実施例1、実
施例2のレンズ構成図である。以下に、本発明による各
実施例について説明を行う。尚、各実施例の諸元表中の
fは焦点距離、FはFナンバー、2ωは画角、Bfはバ
ックフォーカスを表わす。そして、左端の数字は物体側
からの順序を表わし、rはレンズ面の曲率半径、dはレ
ンズ面間隔、nは屈折率を表している。 〔実施例1〕実施例1は図1に示される如く、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1
と、物体側により強い曲率を有するレンズ面を向けた両
凸正レンズL2 と、両凹負レンズL3 と、両凸正レンズ
L4 と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL5
と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL6 から
構成される。また、各レンズの間に空気(屈折率n=
1.00000)を満たすことにより短焦点距離状態を
得、空気の代わりに水(屈折率n=1.33300)を
満たすことにより長焦点距離状態を得る。
【0015】以下に、本発明の実施例1の諸元の値を掲
げる。
【0016】
【表1】 実施例1の諸元値 f=100.0/154.1 F=2.80/4.82 2ω=23.6/15.6゜ Bf=22.50 /57.65 r d n 1 72.2055 12.0000 1.99900 (L1 ) 2 191.5669 12.0000 1.00000 /1.33300 3 56.9511 11.0833 1.42000 (L2 ) 4 -505.3709 2.9741 1.00000 /1.33300 5 -147.7712 12.0000 1.91363 (L3 ) 6 44.7480 3.1204 1.00000 /1.33300 7 (絞り) 12.0000 1.00000 /1.33300 8 154.2184 12.0000 1.99900 (L4 ) 9 -89.8880 12.0000 1.00000 /1.33300 10 58.9975 12.0000 1.55100 (L5) 11 35.6829 2.7354 1.00000 /1.33300 12 71.1148 12.0000 1.99900 (L6 ) 13 74.3304 (Bf) 1.00000 空気中における各レンズ成分の焦点距離を以下に示す。
【0017】 〔実施例2〕実施例2は図2に示される如く、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL1
と、物体側により強い曲率を有するレンズ面を向けた両
凸正レンズL2 と、両凹負レンズL3 と、物体側に凸面
を向けた正メニスカスレンズL4 から構成される。ま
た、各レンズの間に空気(屈折率n=1.00000)
を満たすことにより短焦点距離状態を得、空気の代わり
に水(屈折率n=1.33300)を満たすことにより
長焦点距離状態を得る。
【0018】以下に、本発明の実施例の諸元の値を掲げ
る。
【0019】
【表2】 実施例2の諸元値 f=100.0 /128.9 F=3.11/4.66 2ω=23.4/18.6゜ Bf=43.34 /67.52 r d n 1 41.8032 5.8912 1.99900 (L1 ) 2 78.3807 8.1161 1.00000 /1.33300 3 29.4492 7.7502 1.42000 (L2 ) 4 -766.5484 1.5518 1.00000 /1.33300 5 -480.1630 12.0000 1.85479 (L3 ) 6 21.4650 3.3605 1.00000 /1.33300 7 (絞り) 1.0000 1.00000/1.33300 8 49.0632 10.7260 1.99900 (L4 ) 9 150.3968 Bf 1.00000 空気中における各レンズ成分の焦点距離を以下に示す。
【0020】 図3は、実施例1の短焦点距離状態での諸収差図であ
り、図4は、実施例1の長焦点距離状態での諸収差図で
あり、図5は、実施例2の短焦点距離状態での諸収差図
であり、図6は、実施例2の長焦点距離状態での諸収差
図である。各収差図において、Hは入射光線高、Yは像
高を示し、非点収差図において点線はメリジオナル像面
を、実線はサジタル像面を示している。
【0021】各収差図から、本発明の実施例は諸収差が
良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明
らかである。さらに本発明によれば、本発明の実施例に
おける最終レンズ面から受光面(フィルム面やCCD面
等)までの距離を短焦点距離状態と長焦点距離状態とで
一定に保つことにより、短焦点距離状態では近距離物体
に合焦し、長焦点距離状態では遠距離物体に合焦するこ
とができ、合焦のためのレンズ移動機構を省略すること
が可能である。
【0022】
【発明の効果】このように本発明によれば、レンズ間隔
を変えることなく焦点距離を可変とし、さらに、撮影レ
ンズとして十分な収差補正を達成した可変焦点距離レン
ズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例1のレンズ構成図。
【図2】本発明による実施例2のレンズ構成図。
【図3】本発明による実施例1の短焦点距離状態での諸
収差図。
【図4】本発明による実施例1の長焦点距離状態での諸
収差図。
【図5】本発明による実施例2の短焦点距離状態での諸
収差図。
【図6】本発明による実施例2の長焦点距離状態での諸
収差図。
【符号の説明】
L レンズ成分 S 絞り

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも2枚の正レンズと少なくとも1
    枚の負レンズを有し、各レンズ間隔に異なる屈折率を有
    する媒質を満たすことにより焦点距離を変化させること
    を特徴とする可変焦点距離レンズ。
  2. 【請求項2】前記各レンズ間隔に気体または液体を満た
    すことにより焦点距離を変化させることを特徴とする請
    求項1記載の可変焦点距離レンズ。
  3. 【請求項3】短焦点距離状態においては、各レンズ間隔
    に気体を満たし、長焦点距離状態においては、各レンズ
    間隔に液体を満たすことを特徴とする請求項2記載のズ
    ームレンズ。
  4. 【請求項4】最も物体側と最も像面側を除くレンズ面の
    うち、気体または液体に接する全てのレンズ面の曲率半
    径が以下の条件を満足することを特徴とする請求項2記
    載のズームレンズ。 |R|/fW > 0.15 但し、 R:レンズ面の曲率半径、 fW :短焦点距離状態における焦点距離、 である。
  5. 【請求項5】最も物体側に位置するレンズ成分と最も像
    面側に位置するレンズ成分を除き、気体または液体に挟
    まれた全てのレンズ成分の焦点距離が以下の条件を満足
    することを特徴とする請求項2記載のズームレンズ。 |fE |/fW > 0.2 但し、 fE :レンズ成分の空気中における焦点距離、 fW :短焦点距離状態における焦点距離、 である。
  6. 【請求項6】物体側から順に、物体側に凸面を向けた正
    メニスカスレンズと、物体側により強い凸面を向けた両
    凸正レンズと、両凹負レンズを有することを特徴とする
    請求項2記載のズームレンズ。
  7. 【請求項7】最も像側に、物体側に凸面を向けたメニス
    カスレンズを有することを特徴とする請求項6記載のズ
    ームレンズ。
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