JPH10213744A - ズームレンズ - Google Patents
ズームレンズInfo
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- JPH10213744A JPH10213744A JP9016159A JP1615997A JPH10213744A JP H10213744 A JPH10213744 A JP H10213744A JP 9016159 A JP9016159 A JP 9016159A JP 1615997 A JP1615997 A JP 1615997A JP H10213744 A JPH10213744 A JP H10213744A
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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
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Abstract
しても十分な色収差補正を行ったズームレンズを提供す
る。 【解決手段】 負・正2群Gr1,Gr2の有限距離用
ズームレンズに、回折光学面(HOE)を少なくとも1面設
け、その大きな色収差補正能力を利用して、高性能化と
枚数削減を達成する。
Description
するものであり、例えば、原稿複写装置,原稿読み取り
装置等において高精細読み取りレンズとして用いられる
ズームレンズに関するものである。
ンズは、単焦点レンズで構成されており、読み取り倍率
も一定であった。仮に、読み取り倍率を変えられたとし
ても、変倍範囲は小さいものであった。読み取り倍率を
変える手段としては、電気的手段と光学的手段が知られ
ており、光学的手段として可変焦点レンズを用いる方法
が、特開平6−94993号や特開昭57−73715
号で提案されている。一方、回折光学素子を屈折光学素
子と組み合わせることにより、色収差をはじめとする諸
収差を良好に補正する技術が注目されてきており、それ
を応用した光ディスク用対物レンズが特開平6−242
373号公報等で提案されている。
号公報で提案されている変倍読み取りレンズには、共役
長が大きく変動するため、機械構成が困難であり大型化
につながるといった問題がある。特開昭57−7371
5号公報で提案されているズームレンズ系には、共役長
一定ではあるがレンズ単体のサイズが大きく、高精細読
み取り用としては歪曲等の収差が大きいといった問題が
ある。また、特開平6−242373号公報で提案され
ている光ディスク用対物レンズは、諸収差の補正が狭帯
域でなされているため、ハロゲンランプを使用するよう
な系では色収差の発生が問題となる。
ためになされたものであって、その目的は、色収差等の
諸収差が良好に補正された、高解像力で小型のズームレ
ンズを提供することにある。
め、第1の発明のズームレンズは、拡大側から順に負の
パワーを有する第1群と正のパワーを有する第2群との
少なくとも2つの群から成るズームレンズにおいて、回
折光学面を全系中に少なくとも1面設けたことを特徴と
する。
のズームレンズであって、上記第1の発明の構成におい
て、前記回折光学面が前記第1群中に少なくとも1面設
けられていることを特徴とする。
のズームレンズであって、上記第1の発明の構成におい
て、前記回折光学面が前記第2群中に少なくとも1面設
けられていることを特徴とする。
発明の構成において、次の条件式を満足することを特徴
とする。 0.001<|φDn/φn|<0.15 ただし、 φDn:第1群中の回折光学面のパワー、 φn :第1群の屈折光学系の合成パワー である。
発明の構成において、次の条件式を満足することを特徴
とする。 |φDn/φ1|<0.07 ただし、 φ1:第1群中の回折光学面を有するレンズのパワー である。
発明の構成において、次の条件式を満足することを特徴
とする。 0.01<φDp/φp<0.025 ただし、 φDp:第2群中の回折光学面のパワー、 φp :第2群の屈折光学系の合成パワー である。
発明の構成において、次の条件式を満足することを特徴
とする。 0.005<φDp/φ2<0.08 ただし、 φ2:第2群中の回折光学面を有するレンズのパワー である。
発明の構成において、前記第1群が少なくとも縮小側に
強い凹面を向けた負レンズと拡大側に強い凸面を向けた
正レンズとを含み、前記第2群が少なくとも1枚の負レ
ンズと縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズとを含
むことを特徴とする。
発明の構成において、次の条件式を満足することを特徴
とする。 -0.7<φp・rL<-0.2 -1<φn/φp<-0.5 ただし、 φn :第1群の屈折光学系の合成パワー、 φp :第2群の屈折光学系の合成パワー、 rL :最も縮小側の凸面の曲率半径 である。
ンズを、図面を参照しつつ説明する。図1〜図5は、第
1〜第5の実施の形態のズームレンズにそれぞれ対応す
るレンズ構成図であり、短焦点距離端[S]でのレンズ配
置を示している。レンズ構成図中、矢印m1,m2は、
短焦点距離端[S]から長焦点距離端[L]へのズーミング
における第1群Gr1と第2群Gr2の移動をそれぞれ
模式的に示している。また、レンズ構成図中、ri(i=1,
2,3,...)が付された面は拡大側から数えてi番目の面で
あり、di(i=1,2,3,...)が付された軸上面間隔は拡大側
から数えてi番目の軸上面間隔である。riに*印が付され
た面は非球面であり、riに(HOE)印が付された面は回折
光学面である。
は、拡大側から順に負のパワーを有する第1群Gr1と
正のパワーを有する第2群Gr2との2つのズーム群か
ら成り、第1群Gr1と第2群Gr2との間隔d4を変化
させることによってズーミングを行う有限距離用のズー
ムレンズである。
Gr1は、拡大側から順に、縮小側に強い凹面を向けた
負メニスカスレンズと、拡大側に強い凸面を向けた正メ
ニスカスレンズと、で構成されており、第2群Gr2
は、拡大側から順に、両凸の正レンズと、絞りAと、縮
小側に凹面を向けた負メニスカスレンズと、縮小側に凸
面を向けた正メニスカスレンズと、で構成されている。
は、拡大側から順に、縮小側に強い凹面を向けた両凹の
負レンズと、拡大側に強い凸面を向けた正メニスカスレ
ンズと、で構成されており、第2群Gr2は、拡大側か
ら順に、両凸の正レンズと、絞りAと、縮小側に凹面を
向けた負メニスカスレンズと、縮小側に凸面を向けた正
メニスカスレンズと、で構成されている。
は、拡大側から順に、縮小側に強い凹面を向けた負メニ
スカスレンズと、拡大側に強い凸面を向けた正メニスカ
スレンズと、で構成されており、第2群Gr2は、拡大
側から順に、両凸の正レンズと、絞りAと、両凹の負レ
ンズと、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズと、
で構成されている。
少なくとも1面設けられている。つまり、少なくとも1
つのレンズ面は、屈折光学面に回折光学素子が一体化さ
れた面となっている。第1,第3,第5の実施の形態で
は、回折光学面が第1群Gr1と第2群Gr2とにそれ
ぞれ1面設けられており、第2,第4の実施の形態で
は、回折光学面が第2群Gr2に1面設けられている。
う通常のレンズ材料にはない大きな負の分散を有する点
に特徴がある。これを主に色収差の補正に利用すること
によって、各群の枚数削減を図るとともにレンズ全系の
小型化を達成することができ、また、各群で色補正を行
うことができるため、高性能なズームレンズを得ること
ができる。
ら順に負・正2つのズーム群から成り、1つの群又は各
群に回折光学面を具備することによって、レンズ枚数を
大幅に削減しながら、色収差をはじめとする諸収差を良
好に補正して、小型化,低コスト化,高性能化を同時に
実現している。例えば、第1,第3,第5の実施の形態
のように、負のパワーを有する第1群Gr1に回折光学
面を設けることで、第1群Gr1を良好に色補正し、第
2群Gr2への負担を軽減することができる。これによ
り、第2群Gr2の構成を簡単にすることができる。ま
た、第1〜第5の実施の形態のように、正のパワーを有
する第2群Gr2に回折光学面を設けることで、変倍に
寄与する第2群Gr2を小型化することができる。これ
により、全系の小型化が可能となり、また、性能も向上
する。
第1群Gr1に回折光学面を有するズームレンズにおい
ては、次の条件式(1)を満足することが望ましい。 0.001<|φDn/φn|<0.15 …(1) ただし、 φDn:第1群Gr1中の回折光学面のパワー、 φn :第1群Gr1の屈折光学系の合成パワー である。
れる回折光学面のパワーを規定している。条件式(1)の
上限を超えると、回折光学面のパワーが強くなり過ぎる
ため、色収差の補正が過剰になる。また、条件式(1)の
下限を超えると、回折光学面のパワーが弱くなり過ぎる
ため、色収差の補正能力が不足する。
うに、第1群Gr1に回折光学面を有するズームレンズ
においては、次の条件式(2)を満足することが望まし
い。 |φDn/φ1|<0.07 …(2) ただし、 φ1:第1群Gr1中の回折光学面を有するレンズのパ
ワー である。
れる回折光学面のパワーとその回折光学面が設けられた
単レンズのパワーとの比を規定している。条件式(2)の
上限を超えると、回折光学面のパワーが強くなり過ぎる
ため、色収差の補正が過剰になるほか、球面収差が補正
過剰になる。
Gr2に回折光学面を有するズームレンズにおいては、
次の条件式(3)を満足することが望ましい。 0.01<φDp/φp<0.025 …(3) ただし、 φDp:第2群Gr2中の回折光学面のパワー、 φp :第2群Gr2の屈折光学系の合成パワー である。
れる回折光学面のパワーを規定している。条件式(3)の
上限を超えると、回折光学面のパワーが強くなり過ぎる
ため、色収差が補正不足になる。条件式(3)の下限を超
えると、回折光学面のパワーが弱くなり過ぎるため、色
収差が補正過剰になる。
第2群Gr2に回折光学面を有するズームレンズにおい
ては、次の条件式(4)を満足することが望ましい。 0.005<φDp/φ2<0.08 …(4) ただし、 φ2:第2群Gr2中の回折光学面を有するレンズのパ
ワー である。
れる回折光学面のパワーとその回折光学面が設けられた
単レンズのパワーとの比を規定している。条件式(4)の
上限を超えると、回折光学面のパワーが強くなり過ぎる
ため、色収差が補正不足になるほか、球面収差が補正不
足になる。条件式(4)の下限を超えると、色収差が補正
過剰になるほか、球面収差が補正過剰になる。
の2群から成り回折光学面を少なくとも1面有するズー
ムレンズにおいては、第1群Gr1が少なくとも縮小側
に強い凹面を向けた負レンズと拡大側に強い凸面を向け
た正レンズとを含み、第2群Gr2が少なくとも1枚の
負レンズと縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズと
を含むことが望ましい。そして、次の条件式(5)を満足
することが更に望ましい。 -0.7<φp・rL<-0.2 …(5) ただし、 φp :第2群Gr2の屈折光学系の合成パワー、 rL :最も縮小側の凸面の曲率半径 である。
小側のレンズの曲率を規定している。条件式(5)の上限
を超えると、像面湾曲が大きくなるほか、球面収差が補
正過剰になる。条件式(5)の下限を超えると、球面収差
が補正不足になるほか、レンズ長が長くなりコンパクト
化を図ることができなくなる。
学面を少なくとも1面有するズームレンズであって、第
1群Gr1が少なくとも縮小側に強い凹面を向けた負レ
ンズと拡大側に強い凸面を向けた正レンズとを含み、第
2群Gr2が少なくとも1枚の負レンズと縮小側に凸面
を向けた正メニスカスレンズとを含むズームレンズにお
いては、次の条件式(6)を満足することが望ましい。 -1<φn/φp<-0.5 …(6) ただし、 φn :第1群Gr1の屈折光学系の合成パワー、 φp :第2群Gr2の屈折光学系の合成パワー である。
1群Gr1とのパワー比を規定している。条件式(6)の
上限を超えると、各群のパワーはゆるくできるため収差
補正上は好ましいが、レンズ長が長くなると共に変倍時
のレンズ長変動も大きくなる。また、条件式(6)の下限
を超えると、レンズはコンパクト化できるが、コマ収差
や歪曲の変動が大きくなる。
ンストラクションデータ,収差図等を挙げて更に具体的
に説明する。ここで例として挙げる実施例1〜5は、前
述した第1〜第5実施の形態にそれぞれ対応する実施例
であり、第1〜第5の実施の形態を表す図1〜図5は、
実施例1〜5の短焦点距離端[S]でのレンズ配置をそれ
ぞれ示している。
いて、ri(i=1,2,3,...)は拡大側から数えてi番目の面の
曲率半径を示しており、di(i=1,2,3,...)は拡大側から
数えてi番目の軸上面間隔を示している。ズーミングに
よって変化する軸上面間隔(可変間隔)d4は、短焦点距離
端[S]〜中間焦点距離状態[M]〜長焦点距離端[L]での
各群間の面間隔である。また、Ni(i=1,2,3,...),νi(i
=1,2,3,...)は、拡大側から数えてi番目のレンズのd線
に対する屈折率(Nd),アッベ数(νd)をそれぞれ示し
ている。
〜長焦点距離端[L]での、全系の焦点距離f及びFナン
バーFnoを、コンストラクションデータと併せて示す。
また、表1に、各実施例における条件式(1)〜(6)の対応
値を示す。なお、各実施例の標準的使用倍率は、-1/6.0
5×〜-1/4.28×〜-1/3.03×である。
面は、非球面で構成された面であることを示し、非球面
の面形状を表わす次の式(AS)で定義されるものとする。
Z)に関してZ2=X2+Y2である。}、 H :光軸に対して垂直な方向の高さ、 C :近軸曲率、 ε:2次曲面パラメータ(ただし、以下に挙げる実施例
ではすべてε=1である。)、 A1:4次の非球面係数、 A2:6次の非球面係数、 A3:8次の非球面係数、 A4:10次の非球面係数 である。
は、屈折光学面に回折光学面が形成された面であること
を示し、回折光学面のピッチを決める位相形状を表す次
の式(DS)で定義されるものとする。
11は実施例2の収差図、図12〜図14は実施例3の
収差図、図15〜図17は実施例4の収差図、図18〜
図20は実施例5の収差図であり、それぞれ短焦点距離
端[S],中間焦点距離状態[M],長焦点距離端[L]での
諸収差を示している。各収差図は、左から順に、球面収
差,非点収差,歪曲を表しており、各収差図中、実線は
d線に対する収差、破線はc線に対する収差、一点鎖線
はg線に対する収差を表しており、実線Mはメリディオ
ナル面での非点収差、実線Sはサジタル面での非点収差
を表している。なお、非点収差(mm)及び歪曲(%)の縦軸
は半画角ω(°)を表している。
・正2群を5枚程度のレンズで構成した場合でも、回折
光学面によって色収差をはじめとする諸収差が良好に補
正され、高解像力で小型のズームレンズを実現すること
ができる。そして、カラー読み取り用としても十分な高
い光学性能を保持しつつ、各群の構成枚数を削減するこ
とができるため、複写・読み取り装置のコンパクト化,
低コスト化を達成することができる。
図。
図。
図。
図。
Claims (9)
- 【請求項1】 拡大側から順に負のパワーを有する第1
群と正のパワーを有する第2群との少なくとも2つの群
から成るズームレンズにおいて、 回折光学面を全系中に少なくとも1面設けたことを特徴
とするズームレンズ。 - 【請求項2】 有限距離用のズームレンズであって、前
記回折光学面が前記第1群中に少なくとも1面設けられ
ていることを特徴とする請求項1に記載のズームレン
ズ。 - 【請求項3】 有限距離用のズームレンズであって、前
記回折光学面が前記第2群中に少なくとも1面設けられ
ていることを特徴とする請求項1に記載のズームレン
ズ。 - 【請求項4】 次の条件式を満足することを特徴とする
請求項2に記載のズームレンズ; 0.001<|φDn/φn|<0.15 ただし、 φDn:第1群中の回折光学面のパワー、 φn :第1群の屈折光学系の合成パワー である。 - 【請求項5】 次の条件式を満足することを特徴とする
請求項4に記載のズームレンズ; |φDn/φ1|<0.07 ただし、 φ1:第1群中の回折光学面を有するレンズのパワー である。 - 【請求項6】 次の条件式を満足することを特徴とする
請求項3に記載のズームレンズ; 0.01<φDp/φp<0.025 ただし、 φDp:第2群中の回折光学面のパワー、 φp :第2群の屈折光学系の合成パワー である。 - 【請求項7】 次の条件式を満足することを特徴とする
請求項6に記載のズームレンズ; 0.005<φDp/φ2<0.08 ただし、 φ2:第2群中の回折光学面を有するレンズのパワー である。 - 【請求項8】 前記第1群が少なくとも縮小側に強い凹
面を向けた負レンズと拡大側に強い凸面を向けた正レン
ズとを含み、前記第2群が少なくとも1枚の負レンズと
縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズとを含むこと
を特徴とする請求項1に記載のズームレンズ。 - 【請求項9】 次の条件式を満足することを特徴とする
請求項8に記載のズームレンズ; -0.7<φp・rL<-0.2 -1<φn/φp<-0.5 ただし、 φn :第1群の屈折光学系の合成パワー、 φp :第2群の屈折光学系の合成パワー、 rL :最も縮小側の凸面の曲率半径 である。
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