JPS62153909A - 光学系 - Google Patents
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- JPS62153909A JPS62153909A JP60297214A JP29721485A JPS62153909A JP S62153909 A JPS62153909 A JP S62153909A JP 60297214 A JP60297214 A JP 60297214A JP 29721485 A JP29721485 A JP 29721485A JP S62153909 A JPS62153909 A JP S62153909A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
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- Y10S359/90—Methods
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
交する方向に、光軸からの距離に従い屈折率が変化する
いはゆるラジアル型圧折率分布型レンに伴いレンズ系に
もコンパクト化、高仕様化が求められてきている。しか
しそれに伴い収差補正の困難嘴は増加し、壁に突き当っ
ている。
いはゆるラジアル型圧折率分布型レンに伴いレンズ系に
もコンパクト化、高仕様化が求められてきている。しか
しそれに伴い収差補正の困難嘴は増加し、壁に突き当っ
ている。
その突破口として屈折率分布型レンズが注目されている
が、特に光軸と直交する方向に屈折率分布を有するラジ
アル型屈折率分布型レンズがその効果を期待されている
が、その効果的な使い方は未だ確立されていないのが現
状であに用いる場合に、収差補正−ヒ有効な屈折率分布
及びレンズ形状を提供するものである。
が、特に光軸と直交する方向に屈折率分布を有するラジ
アル型屈折率分布型レンズがその効果を期待されている
が、その効果的な使い方は未だ確立されていないのが現
状であに用いる場合に、収差補正−ヒ有効な屈折率分布
及びレンズ形状を提供するものである。
屈折率分布型レンズにはアキシアル型とラジアル型があ
り、アキシアル型屈折率分布レンズは光軸方向に屈折率
分布を有するもので、ラジアル型屈折率分布レンズは光
軸と直交する方向に屈折率分布を有するものである。特
にラジアル型屈折率分布型レンズはレンズ内部でも集光
、又は発散作用を有しておりパワーを持つ。
り、アキシアル型屈折率分布レンズは光軸方向に屈折率
分布を有するもので、ラジアル型屈折率分布レンズは光
軸と直交する方向に屈折率分布を有するものである。特
にラジアル型屈折率分布型レンズはレンズ内部でも集光
、又は発散作用を有しておりパワーを持つ。
（以下、この効果を屈折率分布レンズの転送屈折力と呼
ぶ） 本発明では、レンズ系のパワー配置上位のパワーの必要
な位置にレンズ形状は凸レンズであるがレンズ内部にラ
ジアル型で光軸から外周に行くに従い屈折率が高くなる
様な屈折率分布を有しレンズ全体としては負のパワーを
有する屈折率分布型負レンズを設けることにより諸収差
を効果的に補正するものである。
ぶ） 本発明では、レンズ系のパワー配置上位のパワーの必要
な位置にレンズ形状は凸レンズであるがレンズ内部にラ
ジアル型で光軸から外周に行くに従い屈折率が高くなる
様な屈折率分布を有しレンズ全体としては負のパワーを
有する屈折率分布型負レンズを設けることにより諸収差
を効果的に補正するものである。
本明細書でレンズ形状が凸レンズとは光軸上のレンズ厚
に比べ、光学的有効作用部の外周のレンズ厚が小さくな
る様なレンズ形状を言う。
に比べ、光学的有効作用部の外周のレンズ厚が小さくな
る様なレンズ形状を言う。
従って、単にレンズを保持するために周縁部を厚くして
も、これは形状を決定するものとは考えない。
も、これは形状を決定するものとは考えない。
この様なレンズ形状を宥し、屈折率分布を有する屈折率
分布型レンズをレンズ系に使用し、負のパワーを屈折率
分布レンズの転送パワーに持たせると負レンズであるレ
ンズの屈折面の曲率な緩くできる方向にあるが、さらに
進めていくと屈折面を凸面とすることができる。本発明
の屈折率分布レンズの様に光軸と直交する方向に光軸か
ら外周部にかけて屈折率が高くなる様な屈折率分布を持
っていて、屈折面を凸面とするとレンズの屈折面上で中
心より外周部の方が屈折作用が強いこととなり、内部の
転送項による収差のオーバ一方向と打ち消し合い球面収
差、コマ収差、非へ収差が良好に補正される。
分布型レンズをレンズ系に使用し、負のパワーを屈折率
分布レンズの転送パワーに持たせると負レンズであるレ
ンズの屈折面の曲率な緩くできる方向にあるが、さらに
進めていくと屈折面を凸面とすることができる。本発明
の屈折率分布レンズの様に光軸と直交する方向に光軸か
ら外周部にかけて屈折率が高くなる様な屈折率分布を持
っていて、屈折面を凸面とするとレンズの屈折面上で中
心より外周部の方が屈折作用が強いこととなり、内部の
転送項による収差のオーバ一方向と打ち消し合い球面収
差、コマ収差、非へ収差が良好に補正される。
その他歪曲収差の補正、ペッツバールの補正にも効果的
である。
である。
実施例の説明
第１図に承オ、実施例１は物体より物体側に強い曲率の
凸面を有する第１正レンズ、物体側に強い曲率の凸面を
向けた第２正レンズ、像側に強い曲率の凹面を向けた第
３負レンズで構成され、正の屈折力を看する前群と、前
群とは大きな空気間隔を隔てて設けられ、物体に凹面を
向けた第４負メニスカスレンズ、形状は凸レンズである
が媒質が光軸と直交する方向に、光軸から外周部にいく
に従い屈折率が高くなる様な屈折率分布を有しているた
め、レンズ全体としては負のパワーを有する第５負レン
ズ、及び゛第６正レンズで構成された負の屈折力を有す
る後群よりなるテレ・フォトタイプの対物レンズである
。先づ屈析率分布型負レンズの効果を述べる。
凸面を有する第１正レンズ、物体側に強い曲率の凸面を
向けた第２正レンズ、像側に強い曲率の凹面を向けた第
３負レンズで構成され、正の屈折力を看する前群と、前
群とは大きな空気間隔を隔てて設けられ、物体に凹面を
向けた第４負メニスカスレンズ、形状は凸レンズである
が媒質が光軸と直交する方向に、光軸から外周部にいく
に従い屈折率が高くなる様な屈折率分布を有しているた
め、レンズ全体としては負のパワーを有する第５負レン
ズ、及び゛第６正レンズで構成された負の屈折力を有す
る後群よりなるテレ・フォトタイプの対物レンズである
。先づ屈析率分布型負レンズの効果を述べる。
屈折率分布型レンズは均質媒質の通常のレンズと異なり
レンズ内部でも集光作用、又は発散作用を有しており、
光軸に直交する方向の屈折率分布をＮ （ｈ）＝Ｎｏ＋
Ｎ１ ｈ２＋Ｎ２ ｈ４＋−−−−と表すとき、レンズ
内部で一２ＮＩＤのパワーを持つ。本実施例では屈折率
分布型レンズの内部に於けるパワーが後群の屈折力の１
．８６倍の値を有している。
レンズ内部でも集光作用、又は発散作用を有しており、
光軸に直交する方向の屈折率分布をＮ （ｈ）＝Ｎｏ＋
Ｎ１ ｈ２＋Ｎ２ ｈ４＋−−−−と表すとき、レンズ
内部で一２ＮＩＤのパワーを持つ。本実施例では屈折率
分布型レンズの内部に於けるパワーが後群の屈折力の１
．８６倍の値を有している。
又屈折率分布型レンズは収差の補正能力を有し、特にペ
ッツバールの補正能力に優れている。そのためテレ・フ
ォトタイプのレンズ系の全長を短くしていくとオーバ一
方向に発生し勝ちな像面湾曲を小さく押えることができ
る。すなわち、屈折率分布型レンズで発生するペッツバ
ールは、そのレンズの内部の集光、発散効果による屈折
力を、全系の焦点距離を１に規格化したときφと表わし
、ベースの屈折率をＮｏと表わすとＰ＝φ／Ｎｏ２とＮ
の２乗に反比例するので、通常の屈折面のペッツバール
和がＰ＝小／Ｎｏだけ発生するのに比べその発生が小さ
い。本実施例の場合ではペッツバール和の負値での発生
が小さいことになる。本実施例と同じパワー配置であれ
ば球面系の場合、発ノ１−するペッツバール和は−５，
０〜−６，０もあるが本実施例では！−記理山で−１，
９６と極めて小５い。
ッツバールの補正能力に優れている。そのためテレ・フ
ォトタイプのレンズ系の全長を短くしていくとオーバ一
方向に発生し勝ちな像面湾曲を小さく押えることができ
る。すなわち、屈折率分布型レンズで発生するペッツバ
ールは、そのレンズの内部の集光、発散効果による屈折
力を、全系の焦点距離を１に規格化したときφと表わし
、ベースの屈折率をＮｏと表わすとＰ＝φ／Ｎｏ２とＮ
の２乗に反比例するので、通常の屈折面のペッツバール
和がＰ＝小／Ｎｏだけ発生するのに比べその発生が小さ
い。本実施例の場合ではペッツバール和の負値での発生
が小さいことになる。本実施例と同じパワー配置であれ
ば球面系の場合、発ノ１−するペッツバール和は−５，
０〜−６，０もあるが本実施例では！−記理山で−１，
９６と極めて小５い。
また本実施例でペッツバール和を小さくできたのは単に
負の屈折力を屈折率分布型レンズの転送屈折力に置き換
えただけではなく、屈折率分布型レンズに比較的強い曲
率を持つ凸面を与え、後群の屈折力を所望の値にするパ
ワー合わせを凹面に負わせず、屈折率分布型レンズの転
送屈折力で行なったためである。そしてこの様にすると
さらにペッツバールを補正することができる。
負の屈折力を屈折率分布型レンズの転送屈折力に置き換
えただけではなく、屈折率分布型レンズに比較的強い曲
率を持つ凸面を与え、後群の屈折力を所望の値にするパ
ワー合わせを凹面に負わせず、屈折率分布型レンズの転
送屈折力で行なったためである。そしてこの様にすると
さらにペッツバールを補正することができる。
本実施例では後群レンズ中に負の転送屈折力を有する屈
折率分布型負レンズの形状を両凸レンズとしたが、この
様な面形状と屈折率分布型レンズの遭択にすると球面収
差、コマ収差、歪曲収差等を小さく補止できる。すなわ
ち、屈折面に於いて屈折率が周辺に行くに従い高くなる
ので、凸面にすると球面収差がよりアンダーに発生する
。一方、光がレンズ内を通過する時に曲げられることに
よって発生する球面収差（球面収差の転送項）は球面収
差をオーバーに発生するので、屈折面例えば曲率のきつ
いＲ１０面と内部で発生する球面収差が打ち消し合うの
である。その結果全系の球面収差が良好に補正できる。
折率分布型負レンズの形状を両凸レンズとしたが、この
様な面形状と屈折率分布型レンズの遭択にすると球面収
差、コマ収差、歪曲収差等を小さく補止できる。すなわ
ち、屈折面に於いて屈折率が周辺に行くに従い高くなる
ので、凸面にすると球面収差がよりアンダーに発生する
。一方、光がレンズ内を通過する時に曲げられることに
よって発生する球面収差（球面収差の転送項）は球面収
差をオーバーに発生するので、屈折面例えば曲率のきつ
いＲ１０面と内部で発生する球面収差が打ち消し合うの
である。その結果全系の球面収差が良好に補正できる。
コマ収差非点収差も同様な作用で良好に補正される。歪
曲収差は、外周にいくに従って屈折率の高い凸面で大き
くアンダ一方向に曲げられ、テレ・フォトタイプで発生
し勝ちの糸巻型の歪曲収差をアンダーに補正する。
曲収差は、外周にいくに従って屈折率の高い凸面で大き
くアンダ一方向に曲げられ、テレ・フォトタイプで発生
し勝ちの糸巻型の歪曲収差をアンダーに補正する。
この様にレンズの形状を凸レンズの形状としてＮ１〉０
で光軸かも外周にかけて屈折率が高くなる様なラジアル
タイプの屈折率分布型レンズをテレフォトタイプの対物
レンズの後群に使用すると像像面わん曲を小さく補正で
きる。又球面収差、コマ収差、歪曲収差が良好に補正で
きる。
で光軸かも外周にかけて屈折率が高くなる様なラジアル
タイプの屈折率分布型レンズをテレフォトタイプの対物
レンズの後群に使用すると像像面わん曲を小さく補正で
きる。又球面収差、コマ収差、歪曲収差が良好に補正で
きる。
屈折率分布型レンズの転送屈折力は近似的に一２ＮＩＤ
と表わされるが、これかられかる様に同じ屈折力を得る
ためにはレンズ厚りが小さいときＮ１を大きくしなけれ
ばならず、それは屈折率分布の屈折率差（Δｎ）が大き
いことを意味する。そのため屈折率分布型レンズのレン
ズ厚りは ０．０２ｆ ＜ Ｄ ＜ Ｏ，１５
ｆの条件を満たす様に決定すると、より良い結果が得ら
れる。条件式の右辺を越えて屈折率分布型レンズのレン
ズ厚が太きくなると、レンズの重量が大きくなり過ぎる
他Ｎ１が小さくなり、屈折率勾配が小さくなるためレン
ズ面上の屈折率分布変化による収差補正効果が小さくな
り易い。
と表わされるが、これかられかる様に同じ屈折力を得る
ためにはレンズ厚りが小さいときＮ１を大きくしなけれ
ばならず、それは屈折率分布の屈折率差（Δｎ）が大き
いことを意味する。そのため屈折率分布型レンズのレン
ズ厚りは ０．０２ｆ ＜ Ｄ ＜ Ｏ，１５
ｆの条件を満たす様に決定すると、より良い結果が得ら
れる。条件式の右辺を越えて屈折率分布型レンズのレン
ズ厚が太きくなると、レンズの重量が大きくなり過ぎる
他Ｎ１が小さくなり、屈折率勾配が小さくなるためレン
ズ面上の屈折率分布変化による収差補正効果が小さくな
り易い。
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姪
第３図の第２実施例は、レトロフォーカス型広角レンズ
系に屈折率分布型レンズを適用した、屈折率分布型レン
ズ２枚を含む５群５枚構成で、物体側から数えて第２レ
ンズが、発散型のラジアル分布台凸メニスカス形状を有
する負レンズであり、最終レンズが、収れん型のラジア
ル分布・凸メニスカス形状を有する正レンズである。
系に屈折率分布型レンズを適用した、屈折率分布型レン
ズ２枚を含む５群５枚構成で、物体側から数えて第２レ
ンズが、発散型のラジアル分布台凸メニスカス形状を有
する負レンズであり、最終レンズが、収れん型のラジア
ル分布・凸メニスカス形状を有する正レンズである。
この種のレトロフォーカス型レンズ系において全長命前
玉径の小型化を図ると、負の屈折力を有する前群（本実
施例においては第１及び第２レンズ）で発生する諸収差
、特に負の歪曲が大きくなり、全系での補正が困難とな
る。そこで本実施例では第２レンズに発散型のラジアル
分布を持ったレンズを導入し、第２レンズの物体側の凸
面で歪曲を正の方向に補正している。
玉径の小型化を図ると、負の屈折力を有する前群（本実
施例においては第１及び第２レンズ）で発生する諸収差
、特に負の歪曲が大きくなり、全系での補正が困難とな
る。そこで本実施例では第２レンズに発散型のラジアル
分布を持ったレンズを導入し、第２レンズの物体側の凸
面で歪曲を正の方向に補正している。
また、他の収差についても、屈折面、特に物体側の面で
の発生とレンズ内部の転送による発生とが互いに逆符号
となり、全体でバランスされている。
の発生とレンズ内部の転送による発生とが互いに逆符号
となり、全体でバランスされている。
数値実施例２
また、第２レンズに発散型ラジアル分布を導入したこと
により、均質の場合に比べ、この部分で発生する負のペ
ッツバール和が小さくなる。従って最収レンズに収れん
型ラジアル分布を持ったレンズを用いて、ここでの正の
ペッツバール和の発生を小さくし、全系での像面わん曲
の補正を行なっている。更には、正の屈折力を屈折率分
布と屈折面各々に分担させ、屈折率分布型レンズの収差
補止効果を活がして、通常、均質レンズでは凸メニスカ
ス２枚の構成となるこの部分を１枚としレンズ枚数の削
減を図っている。
により、均質の場合に比べ、この部分で発生する負のペ
ッツバール和が小さくなる。従って最収レンズに収れん
型ラジアル分布を持ったレンズを用いて、ここでの正の
ペッツバール和の発生を小さくし、全系での像面わん曲
の補正を行なっている。更には、正の屈折力を屈折率分
布と屈折面各々に分担させ、屈折率分布型レンズの収差
補止効果を活がして、通常、均質レンズでは凸メニスカ
ス２枚の構成となるこの部分を１枚としレンズ枚数の削
減を図っている。
以ヒ述べたように、本実施例においては、屈折率分布型
レンズの特徴を活用して、５群５枚と簡素な構成でかつ
コンパクトな広角レンズとすることができた。
レンズの特徴を活用して、５群５枚と簡素な構成でかつ
コンパクトな広角レンズとすることができた。
第３実施例（第５図）は物体側より第１負レンズ群、第
２正レンズ群、第３負レンズ群の３つのレンズ群で構成
され、広角端から望遠端にいくに従い第１負レンズ群と
第２正レンズ群の間の間隔を縮小し、第２正レンズ群と
第３負レンズ群の間の間隔を増大しつつ変倍を行なうズ
ームレンズである。
２正レンズ群、第３負レンズ群の３つのレンズ群で構成
され、広角端から望遠端にいくに従い第１負レンズ群と
第２正レンズ群の間の間隔を縮小し、第２正レンズ群と
第３負レンズ群の間の間隔を増大しつつ変倍を行なうズ
ームレンズである。
第３負レンズ群は光学全長短縮のために導入されたもの
で、本実施例は２群ズームの発展形といえる。この様な
タイプのズームでは第２正レンズ群の前方に正のパワー
を集め後方に負のパワーを集めて主点を前方に移動する
ことにより全系の全長を極めて短くできるが、その傾向
を強めていくと収差の補正が困難となる。
で、本実施例は２群ズームの発展形といえる。この様な
タイプのズームでは第２正レンズ群の前方に正のパワー
を集め後方に負のパワーを集めて主点を前方に移動する
ことにより全系の全長を極めて短くできるが、その傾向
を強めていくと収差の補正が困難となる。
本実施例では、上記ズームレンズの第２正レンズ群を、
物体側より、レンズ形状は凸メこスカスレンズで光軸と
直交する方向に、光軸から外周部にかけて屈折率が低く
なる様な屈折率分布を有する正のパワーの屈折率分布型
レンズと、光軸と直交する方向に、光軸から外周部にか
けて屈折率が高くなる様な屈折率分布を有する負のパワ
ーの屈折率分布型レンズの２枚で構成したものである。
物体側より、レンズ形状は凸メこスカスレンズで光軸と
直交する方向に、光軸から外周部にかけて屈折率が低く
なる様な屈折率分布を有する正のパワーの屈折率分布型
レンズと、光軸と直交する方向に、光軸から外周部にか
けて屈折率が高くなる様な屈折率分布を有する負のパワ
ーの屈折率分布型レンズの２枚で構成したものである。
第２正レンズ群の物体側の正レンズは、光軸と直交する
方向に、光軸から外周部にかけて屈折率が低くなる様な
屈折率分布を有しているため、通常球面収差が大きくア
ンダーに発生する該レンズの物体側面で球面収差をオー
バ一方向に補正する作用を有する。
方向に、光軸から外周部にかけて屈折率が低くなる様な
屈折率分布を有しているため、通常球面収差が大きくア
ンダーに発生する該レンズの物体側面で球面収差をオー
バ一方向に補正する作用を有する。
第２正レンズ群の像側のレンズは、形状は凸レンズであ
るが、光軸と直交する方向に、光軸から外周部にかけて
屈折率が高くなる様な強い屈折率分布を有しているため
負の屈折力を有している。そして、その屈折面に於て広
角端に於ける歪曲収差及び広角端と望遠端に置ける非へ
収差の補正を行なっている。又、レンズ内部を光線が進
行中に、特に望遠端に於ける球面収差がオーバ一方向に
発生するが、レンズの凸の屈折面でアンダ一方向に発生
して球面収差を補正している。
るが、光軸と直交する方向に、光軸から外周部にかけて
屈折率が高くなる様な強い屈折率分布を有しているため
負の屈折力を有している。そして、その屈折面に於て広
角端に於ける歪曲収差及び広角端と望遠端に置ける非へ
収差の補正を行なっている。又、レンズ内部を光線が進
行中に、特に望遠端に於ける球面収差がオーバ一方向に
発生するが、レンズの凸の屈折面でアンダ一方向に発生
して球面収差を補正している。
この様にレンズ形状が凸レンズの集束型ラジアル正レン
ズとレンズ形状が凸レンズの発散型ラジアル負レンズを
組み合わせることによりさらに効果は増しシンプルな第
２正レンズ群を達成した。
ズとレンズ形状が凸レンズの発散型ラジアル負レンズを
組み合わせることによりさらに効果は増しシンプルな第
２正レンズ群を達成した。
又、全ての焦点距離に於いて諸収差が良好に補正された
ズームレンズを達成できた。
ズームレンズを達成できた。
以上配置の効果としては、通常５枚以上で構成される２
群ズームの第２正レンズ群を２枚という極めて少ない構
成枚数で達成でき、そのため軽量化が計れる。又、通常
、２群ズームの第２正レンズ群内に於けるレンズ相互の
レンズ間隔精度及び偏心精度は厳しいものであるが、本
実施例の様に少ない構成枚数であると組立調整作業を著
しく容易にる。
群ズームの第２正レンズ群を２枚という極めて少ない構
成枚数で達成でき、そのため軽量化が計れる。又、通常
、２群ズームの第２正レンズ群内に於けるレンズ相互の
レンズ間隔精度及び偏心精度は厳しいものであるが、本
実施例の様に少ない構成枚数であると組立調整作業を著
しく容易にる。
第２正レンズ群の物体側及び像側のレンズのレンズ内部
にも屈折力を付与することができて、第２正レンズ群の
物体側の正の屈折力、及び像側の負の屈折力を強めるこ
とができ、第２正レンズ群の望遠タイプの傾向を強め主
点位置を物体側に移動することができる。又、そのため
第ルンズ群と第２レンズ群の間の主点間隔を小さくし、
さらには第２止レンズ群の焦点距離を短くできるため全
系の光学全長を短くできた。この時、構成枚数が少なく
、第２正レンズ群の全長も小さく保てるため広角端に於
けるレンズバックも必要値が確保できる。更に、第２正
レンズ群中の像側の負レンズ群（後群）で発生するペッ
ツバールの負値での発生が小さいので小型化を計ろうと
して第２正レンズ群中の後群の負の屈折力を強めても像
面湾曲がオーバーに倒れない。
にも屈折力を付与することができて、第２正レンズ群の
物体側の正の屈折力、及び像側の負の屈折力を強めるこ
とができ、第２正レンズ群の望遠タイプの傾向を強め主
点位置を物体側に移動することができる。又、そのため
第ルンズ群と第２レンズ群の間の主点間隔を小さくし、
さらには第２止レンズ群の焦点距離を短くできるため全
系の光学全長を短くできた。この時、構成枚数が少なく
、第２正レンズ群の全長も小さく保てるため広角端に於
けるレンズバックも必要値が確保できる。更に、第２正
レンズ群中の像側の負レンズ群（後群）で発生するペッ
ツバールの負値での発生が小さいので小型化を計ろうと
して第２正レンズ群中の後群の負の屈折力を強めても像
面湾曲がオーバーに倒れない。
第７図は第４実施例を示している。
本実施例は、物体側より順に、変倍中光軸方向に移動す
る第１正レンズ群、変倍中光軸方向に移動し変倍に寄与
する第２負レンズ群、及び変倍中固定の第３正レンズ群
で構成されるズームレンズの、第１正レンズ群に半径方
向に光軸から外周にかけて屈折率が低くなる様な屈折率
分布を有する屈折率分布型レンズを、第２負レンズ群に
レンズ形状は凸レンズで半径方向に光軸から外周にかけ
て屈折率が高くなる様な屈折率分布を有し負のパワーを
持つ屈折率分布型負レンズを、変倍中固定の第３正レン
ズ群の前方の最も物体側の正レンズに光軸と直交する方
向に光軸から外周にかけて屈折率がゆるやかに高くなる
様な屈折率分布を有する屈折率分布型レンズを、それに
隣接する接合レンズの正レンズに光軸方向に物体側から
像側に行くに従い屈折率が低くなる様な屈折率分布を有
する屈折率分布型レンズを、後群の２枚の負レンズの白
物体側の負レンズにレンズ形状は凸レンズで光軸と直交
する方向に光軸から外周にかけて屈折率が高くなる様な
屈折率分布を有する屈折率分布型レンズを使用したもの
である。変倍中固定の第３正レンズ群の前群の接合レン
ズの凹レンズと後群の最も像側の凹レンズは均質媒質の
光学硝子で構成されている。
る第１正レンズ群、変倍中光軸方向に移動し変倍に寄与
する第２負レンズ群、及び変倍中固定の第３正レンズ群
で構成されるズームレンズの、第１正レンズ群に半径方
向に光軸から外周にかけて屈折率が低くなる様な屈折率
分布を有する屈折率分布型レンズを、第２負レンズ群に
レンズ形状は凸レンズで半径方向に光軸から外周にかけ
て屈折率が高くなる様な屈折率分布を有し負のパワーを
持つ屈折率分布型負レンズを、変倍中固定の第３正レン
ズ群の前方の最も物体側の正レンズに光軸と直交する方
向に光軸から外周にかけて屈折率がゆるやかに高くなる
様な屈折率分布を有する屈折率分布型レンズを、それに
隣接する接合レンズの正レンズに光軸方向に物体側から
像側に行くに従い屈折率が低くなる様な屈折率分布を有
する屈折率分布型レンズを、後群の２枚の負レンズの白
物体側の負レンズにレンズ形状は凸レンズで光軸と直交
する方向に光軸から外周にかけて屈折率が高くなる様な
屈折率分布を有する屈折率分布型レンズを使用したもの
である。変倍中固定の第３正レンズ群の前群の接合レン
ズの凹レンズと後群の最も像側の凹レンズは均質媒質の
光学硝子で構成されている。
本実施例の第２負レンズ群に、本発明の屈折率分布型負
レンズを用いるとペッツバール和、従って像面湾曲、及
び球面収差、コマ収差、非点収差を小さく補正できる。
レンズを用いるとペッツバール和、従って像面湾曲、及
び球面収差、コマ収差、非点収差を小さく補正できる。
実施例１に於て述べた様に負の屈折力を転送屈折力に付
与すればペッツバール和の負値の発生が押えられるが、
本実施例のズームレンズも同じパワー配置であれば均質
媒質のみで第２負レンズ群を構成するとそこで発生する
ペッツバール和は全系の焦点距離を１に規格化したとき
−１，４５〜−１，６程度になる。しかし、本実施例の
様に発散型ラジアル屈折率分布レンズで構成すれば一〇
、９６と極めて小さな値にすることができる。
与すればペッツバール和の負値の発生が押えられるが、
本実施例のズームレンズも同じパワー配置であれば均質
媒質のみで第２負レンズ群を構成するとそこで発生する
ペッツバール和は全系の焦点距離を１に規格化したとき
−１，４５〜−１，６程度になる。しかし、本実施例の
様に発散型ラジアル屈折率分布レンズで構成すれば一〇
、９６と極めて小さな値にすることができる。
この様に発散型ラジアル屈折率分布レンズを第２負レン
ズ群に用いるとペッツバールの負値の発生を小さくする
ことができるためリレ一部をテレタイプとし、望遠比を
小さくして全系の光学全長を短縮できる可能性が生ずる
。
ズ群に用いるとペッツバールの負値の発生を小さくする
ことができるためリレ一部をテレタイプとし、望遠比を
小さくして全系の光学全長を短縮できる可能性が生ずる
。
又第２負レンズ群に発散型ラジアル屈折率分布レンズを
用いそのレンズ形状を凸レンズ形状とするとペッツバー
ルのみならず球面収差、コマ収差、非点収差も補正する
ことができる。
用いそのレンズ形状を凸レンズ形状とするとペッツバー
ルのみならず球面収差、コマ収差、非点収差も補正する
ことができる。
すなはち、光軸から外周に行くにつれ屈折率が高くなる
様な屈折率分布を有する発散型ラジアル屈折率分布レン
ズでは光がレンズ内を通過するときに球面収差がオーバ
ーに発生するが、上記屈折率分布を持つレンズの屈折面
を凸面にすると屈折面に於て周辺に行くに従い均質媒質
の場合より光線がアンダ一方向に大きく屈折される傾向
を持ち、レンズ内部で発生した球面収差を打ち消し合う
ことになる。その結果球面収差が良好に補正される。コ
マ収差、非点収差も同様にして良好に補正される。
様な屈折率分布を有する発散型ラジアル屈折率分布レン
ズでは光がレンズ内を通過するときに球面収差がオーバ
ーに発生するが、上記屈折率分布を持つレンズの屈折面
を凸面にすると屈折面に於て周辺に行くに従い均質媒質
の場合より光線がアンダ一方向に大きく屈折される傾向
を持ち、レンズ内部で発生した球面収差を打ち消し合う
ことになる。その結果球面収差が良好に補正される。コ
マ収差、非点収差も同様にして良好に補正される。
この様にして本実施例では第２負レンズ群が１枚であり
ながら諸収差が良好に補正できた。
ながら諸収差が良好に補正できた。
次に第３正レンズ群は第３正レンズ群中最も大きい空気
間隔Ｄ９を隔てて正の屈折力を有する前群と負の屈折力
を有する後群で構成されており、上記前群、後群共その
屈折力を強めていくと全長を短縮することができる。し
かし前群の正の屈折力を強めることは球面収差、コマ収
差の増大を招き、後群の負の屈折力を強めることは球面
収差、像面湾曲、歪曲収差の増大を招く。
間隔Ｄ９を隔てて正の屈折力を有する前群と負の屈折力
を有する後群で構成されており、上記前群、後群共その
屈折力を強めていくと全長を短縮することができる。し
かし前群の正の屈折力を強めることは球面収差、コマ収
差の増大を招き、後群の負の屈折力を強めることは球面
収差、像面湾曲、歪曲収差の増大を招く。
本実施例では第３正レンズ群の後群の物体側のレンズに
も本発明の屈折力分布型レンズを使用してＬ記欠点を排
除している。
も本発明の屈折力分布型レンズを使用してＬ記欠点を排
除している。
第３正レンズ群の後群の物体側のレンズも本発明のレン
ズ形状が凸レンズ形状で発散型ラジアル屈折率分布レン
ズであり、ペッツバール和の負値の発生を小さく補正し
、かつ球面収差、コマ収差の他罪点収差、歪曲収差も補
正できる。ペッツバール和の補正原理は第２負レンズと
同様である。
ズ形状が凸レンズ形状で発散型ラジアル屈折率分布レン
ズであり、ペッツバール和の負値の発生を小さく補正し
、かつ球面収差、コマ収差の他罪点収差、歪曲収差も補
正できる。ペッツバール和の補正原理は第２負レンズと
同様である。
この様な面形状と屈折率分布の選択にすると球面収差、
コマ収差、歪曲収差等を小さく補正できる。すなわち、
屈折面に於いて屈折率が周辺に行くに従い高くなるので
あるが、凸面だと球面収差がよりアンダーに発生する。
コマ収差、歪曲収差等を小さく補正できる。すなわち、
屈折面に於いて屈折率が周辺に行くに従い高くなるので
あるが、凸面だと球面収差がよりアンダーに発生する。
一方、光がレンズ内を通過する時に曲げられることによ
って発生する球面収差（球面収差の転送項）は球面収差
をオーバーに発生するので屈折面、特に曲率のきついＲ
１０面と内部で発生する球面収差が打ち消し合うのであ
る。その結果、全系の球面収差が良好に補正できる。コ
マ収差非点収差も同様な作用で良好に補正される。歪曲
収差は外周にいくに従って屈折率の高い凸面で大きくア
ンダ一方向に曲げられ、テレ・フォトタイプで発生し勝
ちの糸巻型の歪曲収差をアンダーに補正する。
って発生する球面収差（球面収差の転送項）は球面収差
をオーバーに発生するので屈折面、特に曲率のきついＲ
１０面と内部で発生する球面収差が打ち消し合うのであ
る。その結果、全系の球面収差が良好に補正できる。コ
マ収差非点収差も同様な作用で良好に補正される。歪曲
収差は外周にいくに従って屈折率の高い凸面で大きくア
ンダ一方向に曲げられ、テレ・フォトタイプで発生し勝
ちの糸巻型の歪曲収差をアンダーに補正する。
最後に、第１正レンズ群の屈折率分布型レンの作用を説
明する。
明する。
屈折率分布型レンズは均質媒質の通常のレンズと異なり
レンズ内部でも集光作用、又は発散作用を有しておりパ
ワーを持つ。屈折率分布型レンズの光軸に直交する方向
の屈折率分布をＮ （ｈ）＝ＮＯ＋Ｎ１ ｈ２＋Ｎ２
ｈ４＋−−−一とあられし、第１正レンズ群の屈折をφ
１、屈折率分布型レンズのレンズ厚をＤとする時、屈折
率分布型レンズにφ■・Ｎｌ＜Ｏｌすなわち −φ、＞
ＯであるからＮ１く０の屈折率分布を付与すると、屈折
率分布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−２Ｎ
ＩＤなのでレンズ群の正のパワーを屈折率分布型レンズ
の転送項が分担していることになる。そのため屈折面の
曲率が緩くなり収差の発生が少ない。
レンズ内部でも集光作用、又は発散作用を有しておりパ
ワーを持つ。屈折率分布型レンズの光軸に直交する方向
の屈折率分布をＮ （ｈ）＝ＮＯ＋Ｎ１ ｈ２＋Ｎ２
ｈ４＋−−−一とあられし、第１正レンズ群の屈折をφ
１、屈折率分布型レンズのレンズ厚をＤとする時、屈折
率分布型レンズにφ■・Ｎｌ＜Ｏｌすなわち −φ、＞
ＯであるからＮ１く０の屈折率分布を付与すると、屈折
率分布型レンズの転送項によるパワーφは、φ＝−２Ｎ
ＩＤなのでレンズ群の正のパワーを屈折率分布型レンズ
の転送項が分担していることになる。そのため屈折面の
曲率が緩くなり収差の発生が少ない。
又第１正レンズ群を両凸レンズとし本実施例の様にレン
ズの周辺に行くに従い屈折率が低くなる様な屈折率分布
を設けると外周部に行くにつれ屈折が弱められるため望
遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収差の補
正も良好に行えるため第１正レンズ群を１枚の屈折率分
布型レンズで構成することができる。
ズの周辺に行くに従い屈折率が低くなる様な屈折率分布
を設けると外周部に行くにつれ屈折が弱められるため望
遠端の球面収差補正に有効であり、その他の諸収差の補
正も良好に行えるため第１正レンズ群を１枚の屈折率分
布型レンズで構成することができる。
本実施例では最終レンズ群が変倍中固定であるが、変倍
中光軸方向に移動するタイプの可変焦点距離レンズに於
ても、本発明の屈折率分布型レンズを用いれば同様の効
果を得ることができる。
中光軸方向に移動するタイプの可変焦点距離レンズに於
ても、本発明の屈折率分布型レンズを用いれば同様の効
果を得ることができる。
又、正負正正又は正負負正、正、負、正、負で構成され
る４群タイプのズームレンズに於ても本発明に係るレン
ズを使用すれば同様の効果を得ることができる。
る４群タイプのズームレンズに於ても本発明に係るレン
ズを使用すれば同様の効果を得ることができる。
尚、本発明を発散型ラジアル屈折率分布レンズとしたが
、さらに光軸方向に屈折率分布を持っていても良い。又
、本発明に係るレンズをキー・パーツとし、レンズ形状
が凸レンズ形状で光軸と直交する方向に光軸から外周に
いくに従い屈折率が低くなる分布を有し正のパワーのレ
ンズと組み合わせ、さらに収差補正効果を上げられるが
、その他のタイプの屈折率分布レンズを収差補正のバラ
ンス用に用いても一向に構わない。レンズ形状は凸レン
ズ形状であれば両凸、６平、メニスカスのいずれでも効
果はある。
、さらに光軸方向に屈折率分布を持っていても良い。又
、本発明に係るレンズをキー・パーツとし、レンズ形状
が凸レンズ形状で光軸と直交する方向に光軸から外周に
いくに従い屈折率が低くなる分布を有し正のパワーのレ
ンズと組み合わせ、さらに収差補正効果を上げられるが
、その他のタイプの屈折率分布レンズを収差補正のバラ
ンス用に用いても一向に構わない。レンズ形状は凸レン
ズ形状であれば両凸、６平、メニスカスのいずれでも効
果はある。
撮影系を例にとったが顕微鏡、望遠鏡等の観察系、照明
系に用いても良い。
系に用いても良い。
効 果
レンズ系の負のパワーを配置する位置に本発明に係るレ
ンズを使用すると、 １０球面収差、コマ収差、非点収差、場合によっては歪
曲収差及びペッツバール和の補正が同時にできるので、
レンズ系の収差を良好に補正できる。
ンズを使用すると、 １０球面収差、コマ収差、非点収差、場合によっては歪
曲収差及びペッツバール和の補正が同時にできるので、
レンズ系の収差を良好に補正できる。
２、従ってレンズ系を高性能に保ちつつコンパクト化が
計れる。
計れる。
３、 又、少ない構成レンズ枚数でレンズ系を構成でき
る。
る。
第１図は本発明の第１実施例のレンズ断面図で、第２図
はその諸収差曲線図。第３図は第２実施例のレンズ断面
図で、第４図はその諸収差曲線図。第５図は第３実施例
のレンズ断面図で、第６図はその諸収差曲線図。第７図
は第４実施例のレンズ断面図で、第８図はその諸収差曲
線図。図中、Ｒｉはレンズ面、Ｄｉ、はレンズ厚もしく
はレンズ面間隔。 第Ｓ２
はその諸収差曲線図。第３図は第２実施例のレンズ断面
図で、第４図はその諸収差曲線図。第５図は第３実施例
のレンズ断面図で、第６図はその諸収差曲線図。第７図
は第４実施例のレンズ断面図で、第８図はその諸収差曲
線図。図中、Ｒｉはレンズ面、Ｄｉ、はレンズ厚もしく
はレンズ面間隔。 第Ｓ２
Claims (2)
- （１）複数のレンズで構成されている光学系に於て、該
光学系は、レンズ形状が凸レンズ形状であるが、光軸と
直交する方向に光軸から外周にいくに従い屈折率が高く
なる屈折率分布を有し、レンズとしては負のパワーを持
つ屈折率分布型負レンズを少なくとも１枚有しているこ
とを特徴とする光学系。 但し、ここで凸レンズ形状とは光軸上のレンズ面間隔に
比べ外周部に於けるレンズ面間隔が小さい様な形状を有
するレンズを意味する。 - （２）複数のレンズで構成されている光学系に於て、該
光学系は、レンズ形状が凸レンズ形状であるが、光軸と
直交する方向に光軸から外周にいくに従い屈折率が高く
なる屈折率分布を有し、レンズとしては負のパワーを持
つ屈折率分布型負レンズとレンズ形状が凸レンズ形状で
光軸と直交する方向に光軸から外周にいくに従い屈折率
が低くなる様な屈折率分布を有し、正のパワーを持つ屈
折率分布型正レンズとを夫々、少なくとも１枚づつ有し
ていることを特徴とする光学系。 但し、ここで凸レンズ形状とは光軸上のレンズ面間隔に
比べ外周部に於けるレンズ面間隔が小さい様な形状を有
するレンズを意味する。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60297214A JPS62153909A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 光学系 |
| US06/944,664 US4859040A (en) | 1985-12-27 | 1986-12-19 | Optical system having gradient-index lens and method for correcting aberrations |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60297214A JPS62153909A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62153909A true JPS62153909A (ja) | 1987-07-08 |
Family
ID=17843650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60297214A Pending JPS62153909A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | 光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4859040A (ja) |
| JP (1) | JPS62153909A (ja) |
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| CN105739059A (zh) * | 2014-11-12 | 2016-07-06 | 大立光电股份有限公司 | 摄影用光学镜组、取像装置及电子装置 |
| CN108089315A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-29 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108089314A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-29 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108089313A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-05-29 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108132520A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-08 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108227141A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-29 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108227125A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-29 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108227129A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-29 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108227128A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-06-29 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN108254871A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-07-06 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN110412733A (zh) * | 2019-06-29 | 2019-11-05 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
| CN111538144A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-08-14 | 宁波锦辉光学科技有限公司 | 一种超薄车载镜头 |
| CN113391430A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-09-14 | 江西晶超光学有限公司 | 光学系统、镜头模组和电子设备 |
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