JPS6134644B2 - - Google Patents
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- JPS6134644B2 JPS6134644B2 JP54051528A JP5152879A JPS6134644B2 JP S6134644 B2 JPS6134644 B2 JP S6134644B2 JP 54051528 A JP54051528 A JP 54051528A JP 5152879 A JP5152879 A JP 5152879A JP S6134644 B2 JPS6134644 B2 JP S6134644B2
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- temperature
- refractive index
- plastic
- lens system
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- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 22
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
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- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
本発明はプラスチツク等、屈折率が温度によつ
て大きく変化する材質からなるレンズを含むレン
ズ系に関する。 近年、レンズ系の大幅なコスト低減を目標とし
てプラスチツクレンズを高性能レンズ系に使用す
るために、プラスチツク材料の安定性向上の研究
が広く行なわれている。しかし、プラスチツクの
屈折率は依然として光学ガラスに比して温度によ
る変化が大きく、プラスチツクレンズを有するレ
ンズ系においては温度変化に伴う焦点位置の変動
を生じ、或る温度にて良好に調整されたこのよう
なレンズ系を異なる温度にて使用した場合に、ピ
ント位置のずれによる画像のボケを生じ、結像性
能の劣化を招くことになる。例えば、正のパワー
のプラスチツクレンズを有する場合、温度が下が
るにつれてプラスチツクの屈折率が大きくなるた
めこのレンズのパワーが強くなり、像点が物界側
に移動する。このような屈折率の温度変化を有す
るためにプラスチツクレンズを有する安定なレン
ズ系を得ることは困難とされており、従来は、プ
ラスチツクレンズを一眼レフレツクスカメラ用の
レンズ等高性能を要求されるレンズ系に使用する
ことはむずかしく、その使用は少なくとも温度に
よる屈折率変化を無視できるレンズ系に限られて
いた。そしてこの解決のために、実用新案公告昭
53−3797号公報に示されるように機械的に手で補
正する方法も考案されているが、明確な理論が無
く、経験的な試行錯誤の繰返しによるほかなく、
屈折率の温度変化の小さいプラスチツク材料の開
発を待たねばならなかつた。しかしレンズ系の大
幅なコスト低減のためにはプラスチツクレンズの
使用は効果が絶大であり、このために温度による
焦点移動の少ないプラスチツクレンズの開発は業
界内外を問わず悲願であつた。 本発明は屈折率の温度による変化の小さいプラ
スチツク材料の開発を待つことなく、温度による
屈折率変化の大きな材質からなるレンズを有しつ
つも、温度による焦点移動の少ないレンズ系を提
供することを目的とするものである。 プラスチツクレンズを含むＮ枚のレンズよりな
るレンズ系において、レンズ系の合成焦点距離を
としたとき第ｉ番目のレンズＬiとし、温度Ｔ
におけるＬiの焦点距離をi、物界側から高さ
で入射した近軸光線のレンズＬiへの入射高をｈi
温度ＴにおけるレンズＬiの屈折率をｎi（Ｔ）と
し、レンズＬiを構成する材質について温度分散
数ｗiを ｗi＝ｎｉ（Ｔ）−１／ｎｉ（Ｔ１）−ｎｉ
（Ｔ２） 但し、T1＜Ｔ＜T2 と定義すれば、全系について
て大きく変化する材質からなるレンズを含むレン
ズ系に関する。 近年、レンズ系の大幅なコスト低減を目標とし
てプラスチツクレンズを高性能レンズ系に使用す
るために、プラスチツク材料の安定性向上の研究
が広く行なわれている。しかし、プラスチツクの
屈折率は依然として光学ガラスに比して温度によ
る変化が大きく、プラスチツクレンズを有するレ
ンズ系においては温度変化に伴う焦点位置の変動
を生じ、或る温度にて良好に調整されたこのよう
なレンズ系を異なる温度にて使用した場合に、ピ
ント位置のずれによる画像のボケを生じ、結像性
能の劣化を招くことになる。例えば、正のパワー
のプラスチツクレンズを有する場合、温度が下が
るにつれてプラスチツクの屈折率が大きくなるた
めこのレンズのパワーが強くなり、像点が物界側
に移動する。このような屈折率の温度変化を有す
るためにプラスチツクレンズを有する安定なレン
ズ系を得ることは困難とされており、従来は、プ
ラスチツクレンズを一眼レフレツクスカメラ用の
レンズ等高性能を要求されるレンズ系に使用する
ことはむずかしく、その使用は少なくとも温度に
よる屈折率変化を無視できるレンズ系に限られて
いた。そしてこの解決のために、実用新案公告昭
53−3797号公報に示されるように機械的に手で補
正する方法も考案されているが、明確な理論が無
く、経験的な試行錯誤の繰返しによるほかなく、
屈折率の温度変化の小さいプラスチツク材料の開
発を待たねばならなかつた。しかしレンズ系の大
幅なコスト低減のためにはプラスチツクレンズの
使用は効果が絶大であり、このために温度による
焦点移動の少ないプラスチツクレンズの開発は業
界内外を問わず悲願であつた。 本発明は屈折率の温度による変化の小さいプラ
スチツク材料の開発を待つことなく、温度による
屈折率変化の大きな材質からなるレンズを有しつ
つも、温度による焦点移動の少ないレンズ系を提
供することを目的とするものである。 プラスチツクレンズを含むＮ枚のレンズよりな
るレンズ系において、レンズ系の合成焦点距離を
としたとき第ｉ番目のレンズＬiとし、温度Ｔ
におけるＬiの焦点距離をi、物界側から高さ
で入射した近軸光線のレンズＬiへの入射高をｈi
温度ＴにおけるレンズＬiの屈折率をｎi（Ｔ）と
し、レンズＬiを構成する材質について温度分散
数ｗiを ｗi＝ｎｉ（Ｔ）−１／ｎｉ（Ｔ１）−ｎｉ
（Ｔ２） 但し、T1＜Ｔ＜T2 と定義すれば、全系について
【式】の
値が小さくなるほど温度による焦点移動量が小さ
くなり、さらに が成り立つときレンズ系全体として温度T1およ
びT2の２点について温度による焦点移動量が０
となる。これは屈折率の波長による発化を打ち消
すための色消しに相当するものである。(1)式を色
消しに対してプラスチツクの温度消しの条件と呼
ぶことにする。単一のプラスチツクレンズでは、
材質の屈折率の温度変化が小さくならない限り温
度による焦点移動を小さくすることは不可能であ
るが、少なくとも２枚のレンズの組み合わせによ
つて
くなり、さらに が成り立つときレンズ系全体として温度T1およ
びT2の２点について温度による焦点移動量が０
となる。これは屈折率の波長による発化を打ち消
すための色消しに相当するものである。(1)式を色
消しに対してプラスチツクの温度消しの条件と呼
ぶことにする。単一のプラスチツクレンズでは、
材質の屈折率の温度変化が小さくならない限り温
度による焦点移動を小さくすることは不可能であ
るが、少なくとも２枚のレンズの組み合わせによ
つて
【式】の値を小さくすることによ
り、広い温度範囲にわたつて安定なレンズ系を得
ることができ、
ることができ、
【式】の値を０にすれ
ば２点について焦点位置の温度変化量を０にする
ことができる。しかもレンズの曲率半径、頂点間
隔等がいかなる値であろうと(1)式を満足するレン
ズ系は、必ず温度による焦点移動のないレンズ系
となり、逆に温度による焦点移動のないレンズ系
は必ず(1)式を満足する。したがつて(1)式が２点に
ついて厳密に温度による焦点移動のないレンズ系
を得るための必要かつ十分な条件である。さらに
温度分散数ｗについて、単一のプラスチツク材料
にない値については、薄肉密着レンズを形成する
ことによつて負の値まで含めた任意の値を得るこ
とができる。 尚、本発明による条件式(1)の値を完全に０とす
ることは実際には不可能であるが、実用上は焦点
距離の2000分の１、すなわち の条件を満たすことが必要である。そして、さら
に高性能化するためには焦点距離の10000分の１
程度にすることが望ましい。 以下に本発明による実施例について説明する。
本発明の一実施例として、第１図のパワー配置図
に示すごときいわゆるトリプレツト型レンズを採
用した。ここでは物体側より順に正の第１レンズ
L1にはポリメチルメタクリレートを、負の第２
レンズL2にはポリスチレンを、正の第３レンズ
L3には一般の光学ガラスを用い、基準温度を＋
20℃として温度−10℃と＋50℃との２点について
焦点移動を補正したものである。全系の合成焦点
距離を＝100、物体側から順に各レンズの焦
点距離を１，２，３主点間隔を順にd1，d2
とした時、本実施例の基準温度20℃における構成
は下記第１表のごとくである。
ことができる。しかもレンズの曲率半径、頂点間
隔等がいかなる値であろうと(1)式を満足するレン
ズ系は、必ず温度による焦点移動のないレンズ系
となり、逆に温度による焦点移動のないレンズ系
は必ず(1)式を満足する。したがつて(1)式が２点に
ついて厳密に温度による焦点移動のないレンズ系
を得るための必要かつ十分な条件である。さらに
温度分散数ｗについて、単一のプラスチツク材料
にない値については、薄肉密着レンズを形成する
ことによつて負の値まで含めた任意の値を得るこ
とができる。 尚、本発明による条件式(1)の値を完全に０とす
ることは実際には不可能であるが、実用上は焦点
距離の2000分の１、すなわち の条件を満たすことが必要である。そして、さら
に高性能化するためには焦点距離の10000分の１
程度にすることが望ましい。 以下に本発明による実施例について説明する。
本発明の一実施例として、第１図のパワー配置図
に示すごときいわゆるトリプレツト型レンズを採
用した。ここでは物体側より順に正の第１レンズ
L1にはポリメチルメタクリレートを、負の第２
レンズL2にはポリスチレンを、正の第３レンズ
L3には一般の光学ガラスを用い、基準温度を＋
20℃として温度−10℃と＋50℃との２点について
焦点移動を補正したものである。全系の合成焦点
距離を＝100、物体側から順に各レンズの焦
点距離を１，２，３主点間隔を順にd1，d2
とした時、本実施例の基準温度20℃における構成
は下記第１表のごとくである。
【表】
本実施例の構成において、温度−10℃及び＋50
℃での焦点の移動量はそれぞれ−0.0084；−
0.0094という極めて微少な量であり、温度による
焦点位置変化がほとんど無いといえる。 このような本発明の実施例が前述した本発明の
条件式(1)を十分満たしていることを以下に示す。 上記実施例に用いた各材質の各温度における屈
折率、温度分散数ｗi、アツベ数をそれぞれ下表
第２表に示し、また下記第３表には、第２表の値
に基づいて計算された各レンズL1，L2，L3への
近軸光線の入射高ｈi及び各レンズの各温度にお
ける焦点距離を示す。
℃での焦点の移動量はそれぞれ−0.0084；−
0.0094という極めて微少な量であり、温度による
焦点位置変化がほとんど無いといえる。 このような本発明の実施例が前述した本発明の
条件式(1)を十分満たしていることを以下に示す。 上記実施例に用いた各材質の各温度における屈
折率、温度分散数ｗi、アツベ数をそれぞれ下表
第２表に示し、また下記第３表には、第２表の値
に基づいて計算された各レンズL1，L2，L3への
近軸光線の入射高ｈi及び各レンズの各温度にお
ける焦点距離を示す。
【表】
【表】
これらから、本発明による満たすべき条件式(1)
の値を求めると となり、本実施例が条件をほぼ完全に満足してい
ることが分る。 第２図には上記実施例の温度Ｔ（℃）と焦点移
動量Δとの関係をＡで示した。図では温度20℃に
おける焦点位置を０とし、物界側より遠ざかる方
向を正としている。図中のＢは上記実施例におい
て、正の第１レンズL1と負の第２レンズとのそ
れぞれの材質を入れ換えた場合の焦点移動の状態
を示す。この場合、条件式(1)の値は0.83となり、
焦点移動量は温度−10℃で＋0.4、＋50℃で−0.43
である。図示のとおり本発明によつて秩序正しく
レンズを組み合わせたレンズ系は温度による焦点
移動量が極めて小さく、この秩序を乱した場合に
は焦点移動が増大するすることが明らかである。 さて、公知のプラスチツクレンズのうち上記実
施例と同じくトリプレツト型のものの例として、
USP.4105308号明細書に開示された実施例Ａのも
のと比較してみる。このレンズ系の合成焦点距離
を＝100（mm）とした時の温度による焦点移
動量を第２図中にＣとして示した。このレンズ系
についての各レンズへの近軸光線の入射高ｈi及
び各レンズの各温度における焦点距離を下記第４
表に示す。
の値を求めると となり、本実施例が条件をほぼ完全に満足してい
ることが分る。 第２図には上記実施例の温度Ｔ（℃）と焦点移
動量Δとの関係をＡで示した。図では温度20℃に
おける焦点位置を０とし、物界側より遠ざかる方
向を正としている。図中のＢは上記実施例におい
て、正の第１レンズL1と負の第２レンズとのそ
れぞれの材質を入れ換えた場合の焦点移動の状態
を示す。この場合、条件式(1)の値は0.83となり、
焦点移動量は温度−10℃で＋0.4、＋50℃で−0.43
である。図示のとおり本発明によつて秩序正しく
レンズを組み合わせたレンズ系は温度による焦点
移動量が極めて小さく、この秩序を乱した場合に
は焦点移動が増大するすることが明らかである。 さて、公知のプラスチツクレンズのうち上記実
施例と同じくトリプレツト型のものの例として、
USP.4105308号明細書に開示された実施例Ａのも
のと比較してみる。このレンズ系の合成焦点距離
を＝100（mm）とした時の温度による焦点移
動量を第２図中にＣとして示した。このレンズ系
についての各レンズへの近軸光線の入射高ｈi及
び各レンズの各温度における焦点距離を下記第４
表に示す。
【表】
〓
〓d２＝5.047
従つて、このレンズ系についての、条件式(1)の
値は2.3である。 また、ポリメチルメタクリレートからなる単一
の正レンズで焦点距離＝100（mm）とした場合
の焦点移動の様子は第２図中のＤのごとくなり、
この場合の条件式(1)の値は1.45である。 このように、第２図の温度による焦点位置変化
を比較すれば、本発明によるレンズ系が温度変化
に対して極めて安定であることが明らかである。 このように本発明によつて、プラスチツクのご
とく温度による屈折率変化の大きな材質からなる
レンズ成分を有するレンズ系にもかかわらず、温
度による焦点移動を実用可能な程度まで軽減する
ことができ、プラスチツクレンズの有する軽量
さ、低廉さ、非球面加工の容易さ、破損しにく
さ、取り付け操作の簡易さ、大量生産の容易さ、
およびこれらに付随する諸利点を有効に利用する
ことが可能となつた。 尚、本発明によるレンズ系は、撮影レンズを通
してピント合せを行なうことのない距離計式カメ
ラ用のレンズとして用いる場合に最も効果的であ
るが、一眼レフカメラ用レンズとしても有効であ
ることはいうまでもない。また、上記説明では、
温度による屈折率変化の大きな材質としてプラス
チツクを用いる場合を示したが、プラスチツクに
限らず無機ガラスのうちでも屈折率の変化の大き
なものを用いる場合にも本発明が等しく有効であ
ることはいうまでもない。
〓d２＝5.047
従つて、このレンズ系についての、条件式(1)の
値は2.3である。 また、ポリメチルメタクリレートからなる単一
の正レンズで焦点距離＝100（mm）とした場合
の焦点移動の様子は第２図中のＤのごとくなり、
この場合の条件式(1)の値は1.45である。 このように、第２図の温度による焦点位置変化
を比較すれば、本発明によるレンズ系が温度変化
に対して極めて安定であることが明らかである。 このように本発明によつて、プラスチツクのご
とく温度による屈折率変化の大きな材質からなる
レンズ成分を有するレンズ系にもかかわらず、温
度による焦点移動を実用可能な程度まで軽減する
ことができ、プラスチツクレンズの有する軽量
さ、低廉さ、非球面加工の容易さ、破損しにく
さ、取り付け操作の簡易さ、大量生産の容易さ、
およびこれらに付随する諸利点を有効に利用する
ことが可能となつた。 尚、本発明によるレンズ系は、撮影レンズを通
してピント合せを行なうことのない距離計式カメ
ラ用のレンズとして用いる場合に最も効果的であ
るが、一眼レフカメラ用レンズとしても有効であ
ることはいうまでもない。また、上記説明では、
温度による屈折率変化の大きな材質としてプラス
チツクを用いる場合を示したが、プラスチツクに
限らず無機ガラスのうちでも屈折率の変化の大き
なものを用いる場合にも本発明が等しく有効であ
ることはいうまでもない。
第１図は本発明による実施例のパワー配置図、
第２図は焦点位置の温度による変化の比較を示す
グラフである。 〔主要部分の符号の説明〕、L1……正の第１レ
ンズ、L2……負の第２レンズ、L3……正の第３
レンズ。
第２図は焦点位置の温度による変化の比較を示す
グラフである。 〔主要部分の符号の説明〕、L1……正の第１レ
ンズ、L2……負の第２レンズ、L3……正の第３
レンズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ プラスチツクのような温度による屈折率変化
を有する材質からなるレンズ成分を含む、Ｎ個の
レンズ成分からなるレンズ系において、レンズ系
の合成焦点距離をとし、物体側から第ｉ番目の
レンズ成分の温度Ｔにおける焦点距離をi、物
体側から高さで入射する近軸光線の第ｉ番目の
レンズ成分への入射高をｈi、第ｉ番目のレンズ
成分の屈折率を温度Ｔ，T1，T2のときそれぞれ
ｎi（Ｔ），ｎi（T1），ｎi（T2）としたとき、第ｉ
番目のレンズ成分を形成する材質について温度分
散数ｗiを ｗi＝ｎｉ（Ｔ）−１／ｎｉ（Ｔ１）−ｎｉ
（Ｔ２） 但し、T1＜Ｔ＜T2 と定義し、全系のＮ個のレンズ成分について、 を満たすごとく構成したことを特徴とするレンズ
系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5152879A JPS55143518A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Lens system |
| DE19803015858 DE3015858A1 (de) | 1979-04-27 | 1980-04-24 | Linsensystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5152879A JPS55143518A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Lens system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55143518A JPS55143518A (en) | 1980-11-08 |
| JPS6134644B2 true JPS6134644B2 (ja) | 1986-08-08 |
Family
ID=12889509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5152879A Granted JPS55143518A (en) | 1979-04-27 | 1979-04-27 | Lens system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55143518A (ja) |
| DE (1) | DE3015858A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10281693B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-05-07 | Nikon Corporation | Inverted equal-magnification relay lens and camera system |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4653872A (en) * | 1981-04-22 | 1987-03-31 | Nippon Kogaku K. K. | Athermalized zoom lens system |
| JPS57176015A (en) * | 1981-04-22 | 1982-10-29 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Zoom lens system |
| JPS58120210A (ja) * | 1982-01-11 | 1983-07-18 | Hitachi Ltd | プラスチツクレンズを用いたズ−ムレンズ |
| JPS59124301A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-18 | Sony Corp | 投射型テレビジョン装置 |
| JPS59109309U (ja) * | 1983-01-13 | 1984-07-23 | キヤノン株式会社 | ズ−ムレンズ |
| JP2679017B2 (ja) * | 1986-12-27 | 1997-11-19 | ミノルタ株式会社 | ２焦点切替レンズ系 |
| US6101035A (en) * | 1996-10-24 | 2000-08-08 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Triplet lens system with diffractive lens features |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3438697A (en) * | 1967-01-23 | 1969-04-15 | Eastman Kodak Co | Wide-angle triplet objective |
| US3944337A (en) * | 1974-10-18 | 1976-03-16 | Eastman Kodak Company | Three element objective lens with ellipsoidal, hyperbolic, and parabolic surfaces |
-
1979
- 1979-04-27 JP JP5152879A patent/JPS55143518A/ja active Granted
-
1980
- 1980-04-24 DE DE19803015858 patent/DE3015858A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3438697A (en) * | 1967-01-23 | 1969-04-15 | Eastman Kodak Co | Wide-angle triplet objective |
| US3944337A (en) * | 1974-10-18 | 1976-03-16 | Eastman Kodak Company | Three element objective lens with ellipsoidal, hyperbolic, and parabolic surfaces |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10281693B2 (en) | 2014-05-09 | 2019-05-07 | Nikon Corporation | Inverted equal-magnification relay lens and camera system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3015858A1 (de) | 1980-11-06 |
| JPS55143518A (en) | 1980-11-08 |
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