JPS58120201A - プラスチツクレンズを用いたズ−ムレンズ - Google Patents

プラスチツクレンズを用いたズ−ムレンズ

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JPS58120201A
JPS58120201A JP57001727A JP172782A JPS58120201A JP S58120201 A JPS58120201 A JP S58120201A JP 57001727 A JP57001727 A JP 57001727A JP 172782 A JP172782 A JP 172782A JP S58120201 A JPS58120201 A JP S58120201A
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glass
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movement
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安積 隆史
Takesuke Maruyama
竹介 丸山
Takaki Hisada
隆紀 久田
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical 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
    • G02B15/145Optical 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 five groups only
    • G02B15/1451Optical 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 five groups only the first group being positive
    • G02B15/145125Optical 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 five groups only the first group being positive arranged +--++
    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はプラスチックレンズを用いたズームレンズにか
かわり、特に、プラスチックレンズの温度変化によって
生じる結像面の移動を光学的に補償するズームレンズに
関するものである。
光学レンズのat化、低コスト化を行うため。
プラスチックレンズの実用化が現在室われつつある。プ
ラスチックレンズの材料としては、主にメチルメタアク
リレート、スチレンの単重合体または共重合体(以下、
メチルメタアクリレート重合体をアクリル、スチレン重
合体をスチレンとそれぞれ略称する)等が用いられるが
、それらは共にガラス材料に比べて、温度変化による光
学定数の変化が大きい。すなわち、温度変化による屈折
率変化は約10 ’/℃、線膨張率は約10 ’/℃で
あり。
4々ガラス材料のそれの約100倍、約10倍である。
これによって、系を構成している各プラスチックレンズ
の焦点距離が温度変化によって変動し。
主に結1象而の位置が移動して、像が劣化する。一方、
温度変化時の像面移動の許容量は、焦点深度によって決
まる。例えば、  2/3″撮像素子を用いたテレビカ
メラにおける許容できる横収差は約40μであり、F5
のレンズにおいて焦点深度は約200μとなる。しかし
、大口径レンズであるFl、4のレンズにおける焦点深
度は約50μである。一方、従来のガラスレンズを単に
プラスチック化したレンズでは、実用的な温度変化60
℃において300〜500μに及ぶ像面移動が生じる。
これはE゛1010程度ズの焦点深度に相当する。
従って、従来の光学レンズの設計技術では考慮されなか
った温度変化時の像面移動対策を、大口径プラスチック
レンズの設計において考慮し、解決する必要がある。
+尾明の目的は、プラスチックレンズを含む光学系にお
いて、実用的な環境温度範囲でプラスチックレンズによ
って生じる傾面位置i多動を十分に小さくシ、温度変化
による像面の劣化を実用上なくシ、また温度変1ヒによ
る1象面位置変動を補償することが原因で諸IW差の劣
化が生じることがないようにした。プラスチックレンズ
を用いたズームレンズを提供するにある。本発明は、上
記目的を達成するため、プラスチックレンズの温度変化
によるパワー変動によりプラスチックレンズを含むズー
ムレンズで温度変化時に像面移動が生じることを光学的
に補償するもので、そのため、プラスチックレンズを含
むレンズ系に、プラスチックレンズとガラスレンズとの
貼り合わせレンズまたはこれと同等な性能の組レンズを
用いるのが特徴である。すなわち、上記貼り合わせレン
ズ自身の温度変化によるパワー変動量を、他のプラスチ
ックレンズによる温度変化時の慮面移−#J着を補償し
て系の1象面移動による像の劣化を実用上なくするよう
な値にし、これによって温度変化による補償を行うもの
である。ここで、温度変化時のr象面移動穢を補償する
ためプラスチックレンズとガラスレンズとの貼り合わせ
レンズを用いるのは、温度補償な行うことが原因となっ
て収差が増大するのを防ぐためである。
以丁9本発明の一実施例を説明する。第1図に、亥実癩
例のレンズ構成を示し、第2図にズームレンズのパワー
構成を示す。本ズームレンズは、正のパワーをもつ前玉
9と、負のパワーをもちズーミング時に光軸7に沿って
移動するバリエータレンズ10と、負のパワーをもちズ
ーミング時に光11117に沿って移動する可動コンペ
ンセータレンズ11 と、正のパワーをもつ固定コンペ
ンセータレンズ1と、正のパワーをもつマスターレンズ
12によって構成しである。また、符号8は結像面で3
k)る。
ここで、プラスチックレンズの温度変化時の像・聞移動
について説、明する。プラスチックレンズのf晶度変化
による屈折率の変化量をα、線膨張率をβとする。単レ
ンズの屈折率をN1両面の曲率中を革t(14、焦点距
離をfとし、温度がΔT変化したときの焦点距離の変化
量をΔfとすると2次の関係が成り立つ。
一Δf/f−N 、・ΔT−β・ΔT ここで、ΔT二60℃における一Δf/fをVTとする
レンズ系の温度変化による像面移動機をAshとすると
、これは Ath=f2Σhi2/fi VT’i  ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・(1)で表わすことができる。ここで、  hi
、 ft、 V’r−まそれぞれ第1番目のレンズの周
辺光線の高さ、焦点距離、および前記したVTを示す。
温度変化による像面移動をなくすためには1式(1)に
おいてA電h=oとする必要がある。
次に、前記した本実施例の温度補償について説明する。
第1図において、まず、レンズ1,5゜6をアクリルで
、4をスチレンで、3をガラスで構成することにした。
そして、温度が変化して14.5.6によって生じるリ
レーレンズ系の像而−移動量を、2による像面移動量で
補償するものとする。ここで、レンズ2におけるVTの
値を式(1)により求めることができる。以後、この■
1をVT2と呼ぶ。VT2を満足するレンズ2として、
アクリルレンズとガラスレンズの2枚の単レンズによっ
て構成するレンズと、アクリルレンズとガラスレンズと
を貼り合わせて構成するレンズを考案した。
収差はレンズ面前・後の屈折率の差の6乗に比例する。
アクリルの屈折率を1.49 、  ガラスレンズの屈
折率を1.8とする。レンズ2をアクリルレンズとガラ
スレンズの単玉で構成して発生する収差は、比例定数を
aとすると、  0.55aとなる。一方。
アクリルレンズとガラスレンズとの貼り合わせレンズで
構成すると9発生する収差は0.3’aとなり。
−アクリルレンズとガラスレンズの単レンズにより−C
構成した場合の1/4の収差になる。従って、温昨補償
を行うために必要となるVTを満足するし/ズは、プラ
スチックレンズとガラスレンズとの貼り合わせレンズで
構成すると良いことがわかる。
さら1(,1店り合わせレンズと2枚の単レンズの組み
合わせレンズとの比較を示す第3図、第41ス1から、
貼り合わせたことにより形状が小さくなることがわかる
。また、アクリルレンズが負パワーの場合、単レンズ2
枚で構成すると2周辺光線のガラスレンズに入射する高
さが貼り合わせレンズの場合に比べて大きくなり1球面
収差が増大するので、この点においても、プラスチック
レンズとガラスレンズとの貼り合わせレンズで構成する
方が良いことがわかる。
第1図におけるレンズ1,2,3,4,5.6の各焦点
距離、およびマスターレンズに入射する光線の高さを1
に規格化した各レンズの光線の高さを第1表に示す。ま
た、アクリルとスチレンの温度変化による屈折率変動、
線膨張率、上述した第11 コノペンセータ 1  f、=29.000   h、
=1.000マスターレ/ズ 2  f2= 30.2
20   h2 = 1.0003  f3=29.’
367    h、=0.6174   f4= −1
1,121h4= 0.7025   f5= 43.
574    h5=0.7446   f6=53.
154    h6=0.748マスターレンズ系の焦
点距離 f=32.000第2表 アクリル 温度屈折率変化量 α、=−1.8・10−
’/℃線膨張率     β、=6.0・10/℃温度
分散     VT、 = −117,77屈折率  
    Na=1.4932スナレン 温度屈折率変化
量 α、 =−1,37・10 ’/℃線膨張率   
  β、=8.0・10/℃温度分散     VTs
= −I O4,00屈折率      N、=1.5
904前に述べた温度補償の条件を与える式(1)と、
・戸。
1表、第2表を用いると、レンズ2以外の各レンズで決
まる。温度変化30℃における像面移qh址Arh’が
求められる。すなわち Ath’ = f2(h12/T+ ”Ta+h42/
f4vTs +h52/f5VTa+h62/f6vT
、、) =−0,129 従って、前述した理由で、レンズ2をアクリルレンズと
ガラスレンズとの貼り合わせで構成し2等価的ナレンズ
2のVTをVT2として、アクリルレンズとガラスレン
ズの焦点距離f2a 、f2(jを求めると VTR=f2/f2・Ath’ = 262.67f2
a =f2・VTII/VT2 = −6y、 19f
2G = f2− f2a= 20.84となる。第6
図において、レンズ13の焦点距離をf2a、14の焦
点距離をf2Gとする。以上のようにして得られたパワ
ー配分によるリレーレンズが第1図に示したものである
。これをズーム系に組み込むと、第5図、第6図、第7
図のような収差曲棟が得られ、温度補償量は全系で5.
0μとなった。これは、  2/3”用F1.4レンズ
において焦点架度から許容される量である。また、レン
ズ2において、アクリルレンズの1破細面とガラスレン
ズの物111]而との曲率がほぼ同じで、各々の面を通
過する光線の高さの差がアクリルレンズ後面の光線の高
さ1に比べて十分に小さいと、貼り合わせ而を離すこと
によって生じる収差量は各々の面で互いに補償されるた
め、貼り合わせと同様に考えることができる。
一ヒ述した温度補償用のプラスチック・ガラス貼り合わ
せレンズを用いた場合、以下の実施例が可1屯であるこ
とを見出した。
その第1は、第8図に示す前玉15において。
スチレンレンズL1+ アクリルレンズL2による温仰
変比時の像面移動量を、アクリルレンズL5 とガラス
レンズ1,4の貼り合わせレンズのVTを用いて補償を
行うものである。
第2は、第9図に示すバリエータレンズ16において、
アクリルレンズL5による1象面移動を。
ガラスレンズL6.スチレンレンズL7の貼り合わせレ
ンズの等制約なりTを用いて補償するものである。
さらに、第6に、第10図に示すグロジェク/ヨンレン
ズにおける温度補償の実施例である。これは、アクリル
レンズL8とスチレンレンズL11とによる温度変化時
の1象面移動量を、アクリルレンズL9 とガラスレン
ズLiOとによる貼り合6せレンズの等制約なVTを用
いて補償するものである。
以上説明したように2本発明によれば、ビデオカメラ用
のプラスチックレンズを用いたズームレンズにおいて、
実用的な温度変化範囲で像面位置の変動を補償すること
ができ、また、その補償をすることで諸収差の増大する
ことのないレンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるズームレンズにおけるリレーレン
ズの構成図、第2図は該リレーレンズを含むズームレン
ズの溝成図、第6図は咳実施例に用いられるプラスチッ
クレンズとガラスレンズとの貼り合わせレンズを示す説
明図、第4図は該貼り合わせレンズと比較のためのプラ
スチックレンズとガラスレンズとを貼り合わせない場合
を示す説明1図、第5図ないし第7図は該実施例の諸性
能を示す特性図、第8図ないし第10図はそれぞれ本発
明の池の実肩例を示すレンズ構成図である。 符号の説明 1・・・固定コンペンセニタレンズ 7・・・光軸       8・・・結像面9・・・前
玉       10・・・バリエータレンズ11・・
・可動コンペンセータレンズ 12・・マスターレンズ 代理人弁理士 中村純之助 1’1rlA 才2図 314 卆5図 才6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一部にグラスチノクレンズヶ用いたズームレンズ
    であって、そのプラスチックレンズ系において、同一系
    内のプラスチック単レンズ各群およびプラスチックレン
    ズのみからなる貼り合わせレンズ各群に起因する合成さ
    れた温度変化時の結像面4動を、その像面移動量と等し
    い該温度変化における1面移動量を有するプラスチック
    レンズとガラスレンズとの貼り合わせレンズまたはプラ
    スチックレンズとガラスレンズとが互いに薄い空気層を
    はさんでほぼ同じ曲率の面で向い合ってなる組レンズを
    用いて補償するようにしたことを特徴とするプラスチッ
    クレンズを用いたズームレンズ。 (2、特許請求の範囲第1項に記載のプラスチックレン
    ズを用いたズームレンズにおいて、プラスチックしlン
    ズとガラスレンズの屈折率の差の絶対値力0.6を越え
    ないプラスチックレンズとガラスレンズとの貼り合わせ
    レンズまたはプラスチックレンズとガラスレンズとの組
    レンズを用いて結像面移動の補償を行うことを特徴とす
    るプラスチックレンズを用いたズームレンズ。
JP57001727A 1982-01-11 1982-01-11 プラスチツクレンズを用いたズ−ムレンズ Granted JPS58120201A (ja)

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