JPH10300903A

JPH10300903A - レンズ系

Info

Publication number: JPH10300903A
Application number: JP9124687A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Tsuchida; 博文槌田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 1998-11-13
Also published as: US6327096B1

Abstract

(57)【要約】【課題】異なる複数のレンズ系で、いずれのレンズ
系も共通の特徴を持つレンズエレメントを含むようにす
る。【解決手段】異なる複数のレンズ系で、いずれのレ
ンズ系も屈折率分布が共通するラジアル型屈折率分布レ
ンズを含むようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ、ビデオカ
メラ、望遠鏡、顕微鏡等の各種光学機器に用いられるレ
ンズ系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラ、ビデオカメラ、望遠鏡、顕微
鏡、内視鏡などの各種光学機器に用いられるレンズ系
は、通常光学機器のスペックにあわせて専用に設計され
る。また、それらレンズ系は、通常光学的性能を向上さ
せるために数多くのレンズエレメントを組み合わせた構
成であり、又個々のレンズの曲率半径やガラス素材はそ
のレンズ系専用に設計された値になっており、あるレン
ズ系にて用いられたレンズエレメントを、違ったレンズ
系に用いることはほとんどない。

【０００３】光学系を構成するレンズが共通に用いられ
る例としては、次のようなものがある。その一つは、カ
メラの交換レンズや顕微鏡対物レンズなどのようにレン
ズ系全体をその用途に合わせて交換して用いるものであ
る。しかし、この例は、レンズ系全体を共通に使用する
もので、レンズ系中の個々のレンズエレメントは、夫々
のレンズ系にあわせた専用に設計されたものである。

【０００４】また、レンズが共通に用いられる他の例と
して、カメラやビデオカメラのレンズ系において、レン
ズ系の前に装着するフロントコンバーターやレンズ系の
後ろに装着するリアコンバーターなどのアタッチメント
レンズがあり、種類の異なるマスターレンズに装着して
用いられる。しかしこのアタッチメントレンズは、マス
ターレンズに装着してマスターレンズの近軸的な焦点距
離を変化させるのが主たる目的であり、レンズエレメン
ト自体を共通化するものではない。

【０００５】レンズを共通して使用する更に他の例とし
て、光学実験キット等のように何種類もの焦点距離の異
なるレンズを準備し、それらを組み合わせて用いるもの
がある。しかしそれは、単に使用する焦点距離を適度に
選びながらある所望のレンズ系を近軸的に組み合わせる
もので、レンズの組み合わせにより高度に収差補正され
たレンズ系を得るものとは異なっている。

【０００６】以上述べたように、従来の光学系は、複数
のレンズ系に共通に使用できる個々のレンズエレメント
自体を共通することは行なわれていない。その主たる理
由は次の通りである。

【０００７】通常のレンズは、１枚でも曲率半径や厚み
やガラス素材といった自由度が極めて大であり、曲率半
径等を変えるとレンズ自体の収差が大きく変化する。し
たがって、各レンズを組み合わせてある所望の光学性能
を達成するためには、レンズの曲率半径や厚みやガラス
素材をきめ細かく設定する必要がある。つまり、レンズ
１枚の汎用性が極めて低い。また、通常１枚のレンズだ
けでは収差補正能力が十分ではなく、高度な光学性能を
必要とする光学機器に適用し得ない。

【０００８】このように、従来のレンズ系は、各レンズ
のエレメントが複数のレンズ系に共通に使用できないた
めに、レンズ系のコストを低減する上での大きな障害に
なっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、いずれもラ
ジアル型屈折率分布レンズを含んでいる異なる複数のレ
ンズ系で、それら複数のレンズ系に含まれる少なくとも
一つのラジアル型屈折率分布レンズを共通して使用し得
るようにしたレンズ系を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のレンズ系は、い
ずれもラジアル型屈折率分布レンズを含む異なる複数の
レンズ系で、各レンズ系に含まれる少なくとも一つのラ
ジアル型屈折率分布レンズを共通の屈折率分布を有する
レンズエレメントとすることにより共通のラジアル型屈
折率分布レンズを各レンズ系に使用し得るようにしたこ
とを特徴としている。

【００１１】本発明は、レンズエレメントを共通化する
ために、１枚のレンズでも収差補正能力が高く、しかも
汎用性の高いレンズエレメントを用いるようにした。収
差補正能力の高いレンズエレメントとして、ラジアル型
屈折率分布レンズが知られている。このラジアル型屈折
率分布レンズは、媒質が光軸に垂直な方向に屈折率の分
布を持ち、その屈折率分布ｎ（ｒ）は、次の式（ａ）に
て表わされる。ｎ（ｒ）＝Ｎ₀ ＋Ｎ₁ ｒ² ＋Ｎ₂ ｒ⁴ ＋Ｎ₃ ｒ⁶ ＋・・・（ａ）ただし、Ｎ₀ は光軸上の屈折率、Ｎ_i （ｉ＝１，２，・
・・）は屈折率分布を表わす係数、ｒは光軸から垂直方
向への距離である。

【００１２】また、ラジアル型屈折率分布レンズのアッ
ベ数Ｖ₀ ，Ｖ_i は、次の式（ｂ），（ｃ）にて与えられ
る。Ｖ₀ ＝（Ｎ_0d−１）／（Ｎ_0F−Ｎ_0C）（ｂ）Ｖ_i ＝Ｎ_id／（Ｎ_iF−Ｎ_iC）（ｉ＝１，２，３，・・・）（ｃ）ただし、Ｎ_id，Ｎ_iF，Ｎ_iCは夫々ｄ線、Ｆ線，Ｃ線に対
する２ｉ次の屈折率分布係数である。

【００１３】ラジアル型屈折率分布レンズは、１枚でも
収差補正能力がかなり高く、パラメータを適切に設定す
ることによって、屈折率分布レンズ１枚でも光学性能の
かなり良好なレンズにすることが可能である。また、ラ
ジアル型屈折率分布レンズは、近似的にはパワーが係数
Ｎ₁ とレンズ厚の積に比例するため、屈折率分布が同じ
であってもレンズ厚を変えることによりパワーを広い範
囲で変えることができる。したがって、ラジアル型屈折
率分布レンズを用いれば、同じ屈折率分布のラジアル型
屈折率分布レンズ素材でもかなり汎用性が高く、同じ屈
折率分布の素材で、異なった複数のレンズ系に使用する
ことが可能である。

【００１４】本発明のレンズ系において、つまり共通の
素材を用いたラジアル型屈折率分布レンズよりなるレン
ズエレメントを異なる複数のレンズ系に用いる場合、１
枚のレンズエレメントでも光学性能を良好にし、汎用性
を高めるためには、下記条件（１）、（２）を満足する
ことが望ましい。（１） −０．２＜Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＜０．２（２）Ｖ₀ ＜Ｖ₁ ただし、Ｒ_Eはラジアル型屈折率分布レンズの有効半径
である。

【００１５】ラジアル型屈折率分布レンズ１枚でも光学
性能を良好にし、汎用性を高くするためには、ラジアル
型屈折率分布レンズでの収差の発生量を出来る限り少な
くしつつレンズにパワーを持たせることが重要であり、
そのために設けた条件が条件（１）、（２）である。

【００１６】条件（１）は、ラジアル型屈折率分布レン
ズの媒質部分で発生する球面収差を良好に保つための条
件である。この条件（１）の下限の−０．２を超える
と、球面収差がアンダー側に過大になり、また上限の
０．２を超えると、球面収差がオーバー側に過大になり
好ましくない。

【００１７】条件（２）は、ラジアル型屈折率分布レン
ズの媒質部分での色収差の発生を少なくして色収差を良
好に保つための条件である。この条件（２）を満足しな
いと、色収差が過大になり好ましくない。

【００１８】また、本発明で用いるラジアル型屈折率分
布レンズを高度な収差補正が必要なレンズ系に用いる場
合は、条件（１）の代りに下記条件（１−１）を、又下
記条件（３）を満足することが望ましい。つまり下記条
件（１−１）、条件（３）を満足することが好ましい。（１−１） −０．０５＜Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＜０．０５（３） −０．０１＜１／Ｖ₁ ＜０．０２

【００１９】条件（１−１）は、条件（１）と同様球面
収差補正のための条件で、球面収差を一層良好に保つた
めのもので、下限の−０．０５を超えると球面収差がア
ンダー側に大きくなり、上限の０．０５を超えると球面
収差がオーバー側に大きくなる。

【００２０】条件（３）は、ラジアル型屈折率分布レン
ズの媒質部分での色収差の発生量を更に小さくするため
のもので、条件（３）の上限の０．０２を超えると色収
差が大になり、又下限の−０．０１を超えると色収差が
逆方向に発生する。

【００２１】又、ラジアル型屈折率分布レンズの最大屈
折率差Δｎが下記条件（４）を満足することが望まし
い。（４） Δｎ＜０．２

【００２２】この条件（４）を満足しないと素材の作製
が困難になる。

【００２３】又、前述のようにラジアル型屈折率分布レ
ンズの厚さを変えることによって、同じ屈折率分布のレ
ンズであってもレンズのパワーを変化させることができ
る。

【００２４】以上述べたように、ラジアル型屈折率分布
レンズを用いれば、このレンズ自身の光学性能を高くす
ることができ、またレンズのパワーを広い範囲で選ぶこ
とが可能である。そのために、レンズとしての汎用性が
高くレンズ系の一部としてまたは単独で用いることがで
き、異なる複数のレンズ系に適用することによってそれ
らレンズ系のレンズエレメントを共通化することが可能
になる。これによって、レンズ系を生産する際にレンズ
エレメントの種類を減らすことができ、共通部分に関し
ては大量生産が可能になり、レンズ系の特に異なる種類
のレンズ系全体としてコスト低減を達成し得る。

【００２５】本発明のレンズ系にて共通のレンズエレメ
ントとして用いるラジアル型屈折率分布レンズは、他の
レンズと組み合わせた一つのレンズ群として又は一つの
レンズ成分とし、これらレンズ群やレンズ成分を異なる
レンズ系の共通部分として使用することが可能である。
又上記レンズエレメントを含むレンズ群又はレンズ成分
単独で収差等の光学性能を良好なものとすることにより
同一のレンズ群又はレンズ成分をそのまま異なる複数の
レンズに共通して適用することが可能である。又特に前
記各条件を満足するようにラジアル型屈折率分布レンズ
よりなるレンズエレメントを構成することにより、レン
ズエレメント自身での収差を良好に補正することが可能
であり、同じレンズエレメントをそのまま異なる複数の
レンズ系に共通に適用することも可能である。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図示する各実施例をもとに説明する。

【００２７】本発明の実施例１を図１乃至図４に示す構
成のＡ〜Ｄの四つの例にもとづき述べる。

【００２８】図１は本発明の実施例１−Ａのレンズ系の
例を示すもので、下記のデータを有する。実施例１−Ａｆ＝3.83，Ｆ／2.0 ，２ω＝52.3°，最大像高1.6 ，ｆ_B ＝0 ｒ₁ ＝-5.900 ｄ₁ ＝5.5000 ｎ₁ ＝1.52542 ν₁ ＝55.8 ｒ₂ ＝∞（絞り）ｄ₂ ＝17.1781 ｎ₂ （屈折率分布レンズ）ｒ₃ ＝∞ 屈折率分布係数Ｎ₀＝1.66400, Ｎ₁ ＝-1.0380 ×10^-2，Ｎ₂ ＝1.0000×10^-5 Ｖ₀＝38.2, Ｖ₁ ＝300 ，Ｖ₂ ＝300 Ｒ_E ＝1.7 ，Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＝0.003

【００２９】この実施例１−Ａのレンズ系は、物体側よ
り順に、均質凹レンズと両面が平面のラジアル型屈折率
分布レンズとを接合した二つのレンズからなる。このレ
ンズ系中像側に配置されているラジアル型屈折率分布レ
ンズが共通のレンズエレメントである。

【００３０】このレンズ系は、主としてビデオカメラ用
の撮像レンズとして用いられるものであり、ラジアル型
屈折率分布レンズの像側の面上に像が形成されるように
してある。

【００３１】この実施例１−Ａのレンズ系の収差状況
は、図９に示す通りである。

【００３２】又、実施例１−Ｂのレンズ系は、図２に示
す通りの構成であって、下記データを有する。実施例１−Ｂｆ＝5.38，Ｆ／2.0 ，２ω＝34.5°，最大像高1.6 ，ｆ_B ＝0 ｒ₁ ＝∞（絞り）ｄ₁ ＝14.0632 ｎ₁ （屈折率分布レンズ）ｒ₂ ＝∞ 屈折率分布係数Ｎ₀＝1.66400，Ｎ₁ ＝-1.0380 ×10^-2，Ｎ₂ ＝1.0000×10^-5 Ｖ₀＝38.2 ，Ｖ₁ ＝300 ，Ｖ₂ ＝300 Ｒ_E ＝1.7 ，Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＝0.003

【００３３】この実施例１−Ｂは、両面が平面であるラ
ジアル型屈折率分布レンズ１枚にて構成されている。こ
のレンズ系は、主としてビデオカメラ用の撮像レンズに
用いられるもので、ラジアル型屈折率分布レンズの像側
の面上に像を形成するようになっている。

【００３４】このレンズ系の収差状況は、図１０に示す
通りである。

【００３５】実施例１−Ｃのレンズ系は、図３に示す通
りの構成であって、下記データを有するレンズ系であ
る。実施例１−ＣＮＡ0.085 ，最大像高0.98，物点5.0 ，ＩＯ＝60.5，等倍結像，ｆ_B ＝5 ｒ₁ ＝10.000 ｄ₁ ＝21.000 ｎ₁ ＝1.62004 ν₁ ＝36.3 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝2.4092 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝4.1816 ｎ₂ （屈折率分布レンズ）ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝2.4092 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝21.000 ｎ₃ ＝1.62004 ν₃ ＝36.3 ｒ₆ ＝-10.000 屈折率分布係数Ｎ₀＝1.66400，Ｎ₁ ＝-1.0380 ×10^-2，Ｎ₂ ＝1.0000×10^-5 Ｖ₀＝38.2，Ｖ₁ ＝300 ，Ｖ₂ ＝300 Ｒ_E ＝1.325 ，Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＝0.002

【００３６】この実施例１−Ｃは、物体側より順に、均
質凸平レンズと両面が平面であるラジアル型屈折率分布
レンズと均質平凸レンズの３枚のレンズにて構成されて
いる。このレンズ系のうちの２枚目のラジアル型屈折率
分布レンズが、共通のレンズエレメントである。

【００３７】この実施例１−Ｃのレンズ系は、硬性鏡用
リレーレンズとして用いられるもので、その収差状況は
図１１に示す通りである。

【００３８】実施例１−Ｄのレンズ系は、図４に示す通
りの構成で、下記データを有する。実施例１−ＤＮＡ0.085 ，最大像高0.98，物点5.0 ，ＩＯ＝60.5，等倍結像，ｆ_B ＝5 ｒ₁ ＝10.000 ｄ₁ ＝21.000 ｎ₁ ＝1.62004 ν₁ ＝36.3 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝2.3295 ｎ₂ （屈折率分布レンズ１）ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝4.3410 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝2.3295 ｎ₃ （屈折率分布レンズ２）ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝21.000 ｎ₄ ＝1.62004 ν₄ ＝36.3 ｒ₆ ＝-10.000 屈折率分布係数（屈折率分布レンズ１）Ｎ₀＝1.66400，Ｎ₁ ＝-1.0380 ×10^-2，Ｎ₂ ＝1.0000×10^-5 Ｖ₀＝38.2 ，Ｖ₁ ＝300 ，Ｖ₂ ＝300 屈折率分布係数（屈折率分布レンズ２）Ｎ₀＝1.66400，Ｎ₁ ＝-1.0380 ×10^-2，Ｎ₂ ＝1.0000×10^-5 Ｖ₀＝38.2 ，Ｖ₁ ＝300 ，Ｖ₂ ＝300 Ｒ_E ＝1.325 ，Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＝0.002

【００３９】このレンズ系は、物体側より順に、均質凸
平レンズと、両面が平面形状のラジアル型屈折率分布レ
ンズと、両面が平面形状のラジアル型屈折率分布レンズ
と均質平凸レンズの４枚のレンズにて構成されており、
実施例１−Ｃと同様に硬性鏡用リレーレンズ系である。

【００４０】この実施例４−Ｄのレンズ系の収差状況
は、図１２に示す通りである。

【００４１】以上述べた実施例１のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのレ
ンズ系は、いずれも同じ屈折率分布を有するラジアル型
屈折率分布レンズを有している。つまり、実施例１−Ａ
の像側のレンズ、実施例１−Ｂのレンズ、実施例１−Ｃ
の２番目のレンズ、実施例１−Ｄの２番目と３番目のレ
ンズが共通のレンズエレメントである。これらレンズエ
レメントは、いずれも同じ屈折率分布のラジアル型屈折
率分布レンズ素材で、長さ（厚さ）と有効径が異なるの
みである。

【００４２】この実施例のように、一つのラジアル型屈
折率分布素材を長さ（レンズの厚み）と有効径を変える
のみで、異なる複数のレンズ系に共通に用いることが可
能である。

【００４３】又、実施例１−Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにて用いら
れている屈折率分布レンズは、いずれも両面が平面の形
状であり、レンズの加工が容易である。

【００４４】この実施例のように、本発明のレンズ系
は、レンズエレメントを共通化することにより、このレ
ンズエレメントを共通して用いる複数のレンズ系全体で
大幅なコスト削減が可能になる。

【００４５】この実施例１−Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの四つの実
施例にて用いるラジアル型屈折率分布レンズ素材は、主
としてＢａイオンの濃度分布によって屈折率分布を持た
せるようにしたものである。又ガラス中のＢａイオン濃
度をレンズ中心部にて高くし、レンズ周辺部ではＴｉま
たはＰｂイオンの濃度を高くすることによって媒質での
色収差の発生の少ないラジアル型屈折率分布レンズを得
ることができる。又、実施例１−Ａと実施例１−Ｂは、
ビデオカメラ用レンズであり、撮像素として、ＣＣＤ等
の固体撮像素子が用いられる。そのため、通常赤外光を
カットするフィルターが用いられる。この赤外光カット
フィルターは、レンズ系の物体側に挿入してもよいが、
ラジアル型屈折率分布レンズの内部にその機能を持たせ
ることができる。

【００４６】ラジアル型屈折率分布レンズの内部に赤外
光カットフィルターの機能を持たせるためには、素材中
に銅イオン等の赤外光を吸収する成分を含ませればよ
い。このようにラジアル型屈折率分布レンズに赤外光を
吸収する成分を含むレンズエレメントを共通化させる場
合、共通化させるレンズ系によっては、赤外光カット機
能を有する素材と赤外光カット機能を持たない素材の２
種類の素材が必要になるが、それらは、上記機能がある
イオン（例えば銅イオン）を含ませるかどうかのバリエ
ーションにすぎず、それ以外は共通に作製することがで
き、作製コストの削減等の点では全く問題がない。

【００４７】本発明のレンズエレメントの実施例２は、
図５乃至図７に示す通りの三つの異なるレンズ系に用い
たものである。

【００４８】この実施例２の第１の例（実施例２−Ａ）
は、図５に示すレンズ系に用いたもので、レンズ系のデ
ータは下記の通りである。実施例２−Ａｆ＝3.66，Ｆ／2.0 ，２ω＝49.2°，最大像高1.6 ，ｆ_B ＝0 ｒ₁ ＝∞（絞り）ｄ₁ ＝9.7638 ｎ₁ （屈折率分布レンズ）ｒ₂ ＝∞ 屈折率分布係数Ｎ₀＝1.70000，Ｎ₁ ＝-2.2000 ×10^-2，Ｎ₂ ＝0 Ｖ₀＝50.0 ，Ｖ₁ ＝600 ，Ｖ₂ ＝600 Ｒ_E ＝1.7 ，Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＝0

【００４９】この実施例２−Ａは、共通の屈折率分布を
持つ両面が平面形状のラジアル型屈折率分布レンズ１枚
のみよりなるレンズ系で、主としてビデオカメラ用の撮
像レンズとして用いるレンズ系で、ラジアル型屈折率分
布レンズの像側の面上に像を形成するように構成されて
いる。

【００５０】この実施例２−Ａのレンズ系の無限遠物点
に対する収差状況は、図１３に示す通りである。

【００５１】実施例２−Ｂは、図６に示す通りの構成の
レンズ系で、物体側より順に、均質凸平レンズと両端面
が平面であるラジアル型屈折率分布レンズと均質平凸レ
ンズの３枚のレンズよりなり、下記データを有するレン
ズ系である。実施例２−ＢＮＡ0.081 ，最大像高0.98，物点5.0 ，ＩＯ＝60.5，等倍結像，ｆ_B ＝5 ｒ₁ ＝10.000 ｄ₁ ＝21.000 ｎ₁ ＝1.62004 ν₁ ＝36.3 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝3.5509 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝1.8982 ｎ₂ （屈折率分布レンズ）ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝3.5509 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝21.000 ｎ₃ ＝1.62004 ν₃ ＝36.3 ｒ₆ ＝-10.000 屈折率分布係数Ｎ₀＝1.70000，Ｎ₁ ＝-2.200×10^-2，Ｎ₂ ＝0 Ｖ₀＝50.0，Ｖ₁ ＝600 ，Ｖ₂ ＝600 Ｒ_E ＝1.325 ，Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＝0

【００５２】この実施例２−Ｂのレンズ系は、硬性鏡の
リレーレンズとして用いるレンズ系で、２番目のレンズ
であるラジアル型屈折率分布レンズが実施例２−Ａのラ
ジアル型屈折率分布レンズと同じ屈折率分布を有してい
る。このレンズ系の収差状況は、図１４に示す通りであ
る。

【００５３】実施例２−Ｃは、図７に示す構成のレンズ
系で、物体側より順に、均質平凹レンズと平凸形状のラ
ジアル型屈折率分布レンズとの２枚のレンズにて構成さ
れている。このレンズ系のデータは下記の通りである。実施例２−Ｃｆ＝3.5 ，Ｆ／2.8 ，２ω＝54.0°，最大像高1.6 ，ｆ_B ＝4.312 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.5000 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.1 ｒ₂ ＝1.7400 ｄ₂ ＝1.0000 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝2.5000 ｎ₂ （屈折率分布レンズ）ｒ₄ ＝-4.9800 屈折率分布係数Ｎ₀＝1.70000，Ｎ₁ ＝-2.200×10^-2，Ｎ₂ ＝0 Ｖ₀＝50.0，Ｖ₁ ＝600 ，Ｖ₂ ＝600 Ｒ_E ＝1.7 ，Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＝0

【００５４】この実施例２−Ｃのレンズ系は、主として
ビデオカメラ用の撮像レンズに用いられるレンズ系で、
２番目のレンズである平凸形状のラジアル型屈折率分布
レンズの屈折率分布が実施例２−Ａの屈折率分布レンズ
と同じである。

【００５５】この実施例２−Ｃの無限遠物点に対する収
差状況は、図１５に示す通りである。

【００５６】前述のように、実施例２−Ａ、２−Ｂ、２
−Ｃの三つのレンズ系で用いられるラジアル型屈折率分
布レンズは、すべて同じ屈折率分布を持つレンズエレメ
ントであり、一つのラジアル型屈折率分布レンズ素材の
長さと有効径を変えるだけで、異なる複数のレンズ系に
共通に用いることが可能である。

【００５７】これら三つの実施例のうち、実施例２−Ａ
と実施例２−Ｂの実施例に用いられているラジアル型屈
折率分布レンズは、両端面が平面であり、他の実施例２
−Ｃは平凸形状である。

【００５８】このように、異なる複数のレンズ系に用い
るレンズエレメントを共通化することにより、全体とし
て大幅なコスト低減が可能になる。

【００５９】なお、これら実施例２−Ａ、２−Ｂ、２−
Ｃで用いるラジアル型屈折率分布レンズ素材は、主とし
てＬａイオンの濃度分布により屈折率変化を持たせるよ
うにしたものである。つまりガラス中のＬａイオンの濃
度をレンズ中心部で高くし、逆にＴｉまたはＰｂイオン
の濃度をレンズ周辺部で高くすることにより、媒質での
色収差の発生の少ないレンズエレメント（ラジアル型屈
折率分布レンズ）にしている。また、Ｌａイオンの代り
にＹイオンを用いても同様の効果が得られる。

【００６０】これら実施例のレンズエレメントのように
ＬａもしくはＹイオンにより屈折率分布を持たせた屈折
率分布レンズは、実施例１−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ、１−
Ｄにて示したようなＢａイオンにより屈折率分布を持た
せた屈折率分布レンズに比べて、より大きな屈折率差を
持たせることが可能であると云う利点がある。

【００６１】次に本発明のレンズ系にて用いる屈折率分
布レンズを生産する際の生産方式について述べる。

【００６２】本発明の屈折率分布レンズを生産する生産
方式の一例として図８に示す方式が考えられる。この図
のように、まずラジアル型屈折率分布レンズの素材をそ
の直径よりも十分に長い棒状で大量に作製する。次に使
用したいレンズ系にあわせて所望の厚みよりも少し厚め
に切断する。次に所望の厚みになるようにレンズ面の加
工を行なう。この加工は、研磨面になるような加工でも
砂ずり面にする加工でもよいが、砂ずり面の場合、その
ままではレンズ作用をしないためレンズ系として組む際
に接合面等粗面を充填する加工が必要である。最後にレ
ンズの外形を所望の大きさ（所望の径）になるように加
工する。このように一つのレンズ系に用いる屈折率分布
レンズが製作されるが、他のレンズ系に使用する場合、
そのレンズ系の厚みや大きさに合わせ前述の手順にての
加工を行なえばよい。

【００６３】以上述べたように、一種類のラジアル型屈
折率分布レンズ素材をその厚みと面の曲率半径と外形と
を所望の値に加工することによって複数のレンズ系に適
用できる。上記のような生産方式を採用することによ
り、作製するラジアル型屈折率分布レンズ素材の種類を
少なくすることができ、レンズ系のコスト低減が可能に
なる。

【００６４】又、次に述べるようにすれば一層のコスト
削減が可能になる。即ち、棒状の屈折率分布レンズ素材
からレンズを切り出す際に、なるべく余りがでないよう
に切り出し、適用するレンズ系の組合わせを決定する。
またレンズのできぐあいにより適用するレンズ系を決定
する。例えばできのよいレンズは、公差の厳しいレンズ
系に用いるようにする。また棒状の素材から切り出した
レンズ素材のうち、少なくとも一つは両面が平面のレン
ズを用いるレンズ系に使用する。このようにすれば、両
面が平面のサンプルを特別に作ることなく、屈折率分布
の測定を行なうことが出来る。

【００６５】次に、本発明のレンズ系を設計する際の設
計手法について述べる。

【００６６】本発明のレンズ系にて用いられるレンズ素
材（前記のラジアル型屈折率分布レンズ）は、既に述べ
たようにレンズ１枚で使用してもかなり良好な光学性能
を有している。このレンズ素材の屈折率分布係数をある
レンズ系において収差が補正されるように選び、これに
よって共通に用いるラジアル型屈折率分布レンズ素材の
屈折率分布係数を決定する。

【００６７】次に、ラジアル型屈折率分布レンズの屈折
率分布係数を上の手順で決定した値に固定し、このレン
ズ素材を他のレンズ系に用いるためにそのレンズ厚と面
の曲率半径とレンズ有効径を変数にして最適化を行なう
ことにより他のレンズ系を設計する。

【００６８】同様の方法において更に他のレンズ系に対
してのレンズ設計も行ない得る。

【００６９】このようにして二つの異なるレンズ系又は
それ以上の異なるレンズ系であって、屈折率分布が共通
するラジアル型屈折率分布レンズを含んだ複数のレンズ
系を設計し得る。

【００７０】以上の説明は、屈折率分布の共通する１種
類のラジアル型屈折率分布レンズを異なる複数のレンズ
系に適用する場合について述べた。この本発明の考えを
発展させて屈折率分布の異なる複数種類のラジアル型屈
折率分布レンズ用いて、ラジアル型屈折率分布レンズの
種類の数よりも多い種類のレンズ系を共通の素材を用い
たレンズ系を構成し得る。つまりＫ種類のラジアル型屈
折率分布レンズを用いてＫ＋ｎ（ｎ＝１，２，・・・）
種類のレンズ系を形成し得る。例えば３種類（Ｋ＝３）
のラジアル型屈折率分布レンズを用いて異なる４種類以
上のレンズ系を構成し得る。

【００７１】以上述べた本発明のレンズ系は、特許請求
の範囲に記載する構成のほかに、次の各項に記載するも
のも本発明の目的を達成し得る。

【００７２】（１）特許請求の範囲の請求項１、２又は
３に記載するレンズ系で、共通の屈折率分布を有するラ
ジアル型屈折率分布レンズが下記条件（１）を満足する
ことを特徴とするレンズ系。（１） −０．２＜Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＜０．２

【００７３】（２）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記の（１）の項に記載するレンズ系で、共
通の屈折率分布を有するラジアル型屈折率分布レンズが
下記条件（２）を満足することを特徴とするレンズ系。（２）Ｖ₀ ＜Ｖ₁

【００７４】（３）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記の（１）又は（２）の項に記載するレン
ズ系で、共通の屈折率分布を有するラジアル型屈折率分
布レンズが下記条件（４）を満足することを特徴とする
レンズ系。（３） Δｎ＜０．２

【００７５】（４）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記（１），（２）又は（３）に記載するレ
ンズ系で、共通の屈折率分布を有するラジアル型屈折率
分布レンズの素材が、主としてＢａイオンの濃度分布に
より屈折率の勾配を持たせていることを特徴とするレン
ズ系。

【００７６】（５）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記の（１），（２）又は（３）に記載する
レンズ系で、共通の屈折率分布を有するラジアル型屈折
率分布レンズの素材が、主としてＬａイオンの濃度分布
により屈折率の勾配を持たせることを特徴とするレンズ
系。

【００７７】（６）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記の（１），（２）又は（３）の項に記載
するレンズ系で、共通の屈折率分布を有するラジアル型
屈折率分布レンズの素材が主としてＹイオンの濃度分布
により屈折率の勾配を持たせるようにしたことを特徴と
するレンズ系。

【００７８】（７）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），
（５）又は（６）の項に記載するレンズ系で、共通の屈
折率分布を有するラジアル型屈折率分布レンズの両方の
面が平面であることを特徴とするレンズ系。

【００７９】（８）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），
（５），（６）又は（７）の項に記載するレンズ系で、
共通の屈折率分布を有するラジアル型屈折率分布レンズ
のうち少なくとも一つが赤外線カット機能を有すること
を特徴とするレンズ系。

【００８０】（９）特許請求の範囲の請求項１，２又は
３あるいは前記の（１），（２），（３），（４），
（５），（６），（７）又は（８）に記載するレンズ系
を用いた光学製品。

【００８１】（１０）レンズ系を構成する複数のレンズ
群又はレンズ成分で、同一のラジアル型屈折率分布レン
ズよりなるレンズエレメントを含んでいることを特徴と
するレンズ群又はレンズ成分。

【００８２】（１１）前記の（１０）の項に記載するレ
ンズ群又はレンズ成分を用いた光学製品。

【００８３】（１２）Ｋ種類のラジアル型屈折率分布レ
ンズを用いて異なるＫ＋ｎ種類のレンズ系を作製したこ
とを特徴とするレンズ系。

【００８４】（１３）長い棒状のラジアル型屈折率分布
レンズ素材を所望の厚みおよび直径に加工することによ
り、異なる複数のレンズ系に用いるレンズエレメントを
作製することを特徴とするレンズエレメントの生産方
式。

【００８５】（１４）ラジアル型屈折率分布レンズの屈
折率分布を固定し、レンズ厚、レンズの曲率半径、レン
ズ有効径を変数として最適化を行なうことにより、ラジ
アル型屈折率分布レンズよりなるレンズエレメントを含
むレンズ系を設計するようにしたレンズ設計法。

【００８６】（１５）前記の（１２）の項に記載するレ
ンズ系を用いたことを特徴とする光学製品。

【００８７】（１６）前記の（１２）の項に記載するレ
ンズ系にもとづく生産方式。

【００８８】（１７）異なる複数のレンズ系に共通に用
いられ、共通の屈折率分布を有し下記条件（１）を満足
するレンズエレメント。（１） −０．２＜Ｎ₂ ・Ｒ_E ²／Ｎ₁ ＜０．２

【００８９】（１８）前記の（１７）の項に記載するレ
ンズエレメントで、下記条件（２）を満足することを特
徴とするレンズエレメント。（２）Ｖ₀ ＜Ｖ₁

【００９０】（１９）前記の（１７）又は（１８）の項
に記載するレンズエレメントで、下記条件（３）を満足
することを特徴とするレンズエレメント。（３） Δｎ＜０．２

【００９１】

【発明の効果】本発明のレンズ系によれば、ラジアル型
屈折率分布レンズを異なる複数のレンズ系に共通化し得
るので全体として低コストのレンズ系になし得る。又、
本発明のラジアル型屈折率分布レンズよりなるレンズエ
レメントは、それ自体収差が良好に補正されており、し
たがって、異なるレンズ系に対して用い得るという効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１−Ａの断面図

【図２】本発明の実施例１−Ｂの断面図

【図３】本発明の実施例１−Ｃの断面図

【図４】本発明の実施例１−Ｄの断面図

【図５】本発明の実施例２−Ａの断面図

【図６】本発明の実施例２−Ｂの断面図

【図７】本発明の実施例２−Ｃの断面図

【図８】屈折率分布レンズの生産方式の一例を示す図

【図９】実施例１−Ａの収差曲線図

【図１０】実施例１−Ｂの収差曲線図

【図１１】実施例１−Ｃの収差曲線図

【図１２】実施例１−Ｄの収差曲線図

【図１３】実施例２−Ａの収差曲線図

【図１４】実施例２−Ｂの収差曲線図

【図１５】実施例２−Ｃの収差曲線図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】いずれもラジアル型屈折率分布レンズを含
む異なる複数のレンズ系で、前記ラジアル型屈折率分布
レンズの屈折率分布を共通にすることを特徴とするレン
ズ系。
【請求項２】屈折率分布が共通するラジアル型屈折率分
布レンズの軸方向の構成長が異なるようにして異なる複
数のレンズ系を夫々構成したことを特徴とするレンズ
系。
【請求項３】屈折率分布の共通するラジアル型屈折率分
布レンズの軸方向の構成長が夫々異なるようにして単独
であるいは他のレンズと組合わせて異なる複数のレンズ
系を夫々構成したことを特徴とするレンズ系。