JPS6250808A - 屈折率分布型レンズ系 - Google Patents
屈折率分布型レンズ系Info
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- JPS6250808A JPS6250808A JP60191412A JP19141285A JPS6250808A JP S6250808 A JPS6250808 A JP S6250808A JP 60191412 A JP60191412 A JP 60191412A JP 19141285 A JP19141285 A JP 19141285A JP S6250808 A JPS6250808 A JP S6250808A
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- JP
- Japan
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- lens
- refractive index
- positive lens
- gradient
- optical
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
-
- G—PHYSICS
- 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
- G02B15/144—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 having four groups only
- G02B15/1441—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 having four groups only the first group being positive
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】
本発明は写真レンズ、ビデオレンズ、工業用コリメータ
レンズ等の結像光学系に関する。特に可視の波長域に於
いて色収差の補正された簡易な構成よりなる結像レンズ
に関する。
レンズ等の結像光学系に関する。特に可視の波長域に於
いて色収差の補正された簡易な構成よりなる結像レンズ
に関する。
近年、写真レンズ、及びビデオレンズ等コンシュマーユ
ースの撮像光学系や工業用レンズ等に対し光学系の簡易
化、小型化、高性能化の要件が高まっている。これらを
達成する手段として非球面レンズや異常分散性を有する
特殊ガラス（例えば小原光学製ＦＫＯＩ）や螢石等の適
用が知られているが、いずれもコスト的に商業レベルに
乗るには充分でない場合が多かった。
ースの撮像光学系や工業用レンズ等に対し光学系の簡易
化、小型化、高性能化の要件が高まっている。これらを
達成する手段として非球面レンズや異常分散性を有する
特殊ガラス（例えば小原光学製ＦＫＯＩ）や螢石等の適
用が知られているが、いずれもコスト的に商業レベルに
乗るには充分でない場合が多かった。
本発明に係る光学系は、レンズ要素に近年光通信用部品
や複写機等の読み取り光学系として応用されている屈折
率分布型レンズを適用することにより上述の難点を克服
するものである。
や複写機等の読み取り光学系として応用されている屈折
率分布型レンズを適用することにより上述の難点を克服
するものである。
現在、屈折率分布型レンズを作成する技術手段としてイ
オン交換法、結晶成長法、分子スタッフィング法等多数
のものが知られているが、実用上の観点から屈折率分布
の領域はｌＯ数ｍｍ程度、屈折率差は０．２程度が大力
の様である。
オン交換法、結晶成長法、分子スタッフィング法等多数
のものが知られているが、実用上の観点から屈折率分布
の領域はｌＯ数ｍｍ程度、屈折率差は０．２程度が大力
の様である。
この屈折率分布型レンズの適用例としてアトキンソン
（Ａｔｋｉｎｓｏｎ ）等の論文、アプライド オプテ
イクス（Ａｐｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ ）ｖｏｌ、２
１ 、Ｎｏ、６ 、 ′８２に写真レンズ用５０ ｍ
ｍ ／ Ｆ ２の、屈折率分布型レンズ２枚より成る光
学系の設計例が示されている。しかしながらこれは光軸
と垂直な方向に屈折率分布を有する例であり、屈折率変
化の領域が大きく、現状技術での作成は極めて困難であ
った。また特開昭５９−１４９３１゛２号では、レンズ
要素に光軸方向に屈折率分布を有するレンズを用いるこ
とにより、現状で製造可能な領域の素材を用いて高性能
な写真用大口径比レンズの提案がなされている。しかし
ながらこの例では屈折率勾配の波長依存性はない様に設
定されているため、積極的に収差領域での色収差補正を
行なう視点は含まれておらず、特に長焦点用レンズとし
ての屈折率分布の活用は意図されていない。
（Ａｔｋｉｎｓｏｎ ）等の論文、アプライド オプテ
イクス（Ａｐｐｌｉｅｄ ０ｐｔｉｃｓ ）ｖｏｌ、２
１ 、Ｎｏ、６ 、 ′８２に写真レンズ用５０ ｍ
ｍ ／ Ｆ ２の、屈折率分布型レンズ２枚より成る光
学系の設計例が示されている。しかしながらこれは光軸
と垂直な方向に屈折率分布を有する例であり、屈折率変
化の領域が大きく、現状技術での作成は極めて困難であ
った。また特開昭５９−１４９３１゛２号では、レンズ
要素に光軸方向に屈折率分布を有するレンズを用いるこ
とにより、現状で製造可能な領域の素材を用いて高性能
な写真用大口径比レンズの提案がなされている。しかし
ながらこの例では屈折率勾配の波長依存性はない様に設
定されているため、積極的に収差領域での色収差補正を
行なう視点は含まれておらず、特に長焦点用レンズとし
ての屈折率分布の活用は意図されていない。
第１図は均質屈折率レンズを使用した従来例を示す図で
あり、表−１にこのレンズデｉりを、第２図に結像特性
を示す為の４波長の球面収差を示す。
あり、表−１にこのレンズデｉりを、第２図に結像特性
を示す為の４波長の球面収差を示す。
表 １
ｆ＝２００ｍｍ Ｆ値 ４ 物
点無限遠Ｒ１＝１２１．８１９７５ Ｒ２＝−８７，
６９９４７Ｒ３＝−２４５，９８９ｎ１＝ｔ４．ｏ
・ Ｄ２＝７．０第４レンズの屈折率 Ｎｄ１＝
１．５０９７７ アツベ数 シｄｌ＝６２．１第２レ
ンズの屈折率 Ｎ ｄ ２ ＝ １．６７２７０ ア
ツベ数 νｄ２＝３２．１第２＝より判かる様、このタ
イプの結像特性の特徴として接合面で短波長に対する屈
折力が入射高、即ち入射光線の光軸からの距離が大きく
なるほど大きくなり、結果として近軸の色収差がアンダ
ーでマージナル光がオーバーとなる補正バランスを選択
せざるを得す、白色に対する結像特性を良好にする為レ
ンズ枚数を増加させざるを得なかった。
点無限遠Ｒ１＝１２１．８１９７５ Ｒ２＝−８７，
６９９４７Ｒ３＝−２４５，９８９ｎ１＝ｔ４．ｏ
・ Ｄ２＝７．０第４レンズの屈折率 Ｎｄ１＝
１．５０９７７ アツベ数 シｄｌ＝６２．１第２レ
ンズの屈折率 Ｎ ｄ ２ ＝ １．６７２７０ ア
ツベ数 νｄ２＝３２．１第２＝より判かる様、このタ
イプの結像特性の特徴として接合面で短波長に対する屈
折力が入射高、即ち入射光線の光軸からの距離が大きく
なるほど大きくなり、結果として近軸の色収差がアンダ
ーでマージナル光がオーバーとなる補正バランスを選択
せざるを得す、白色に対する結像特性を良好にする為レ
ンズ枚数を増加させざるを得なかった。
本発明に係るレンズは少なくとも１枚の正レンズと負レ
ンズを隣接させたレンズ群を有し、該正レンズが光軸方
向に屈折率分布を有するレンズでかつ該正レンズの少な
くとも１つの凸面側の頂点近傍での短波長に対する屈折
率勾配の値を長波長に対する屈折率勾配の値より小さく
したことにより、特に白色にて用いられる簡易で高性能
なレンズを提供することを目的とする。
ンズを隣接させたレンズ群を有し、該正レンズが光軸方
向に屈折率分布を有するレンズでかつ該正レンズの少な
くとも１つの凸面側の頂点近傍での短波長に対する屈折
率勾配の値を長波長に対する屈折率勾配の値より小さく
したことにより、特に白色にて用いられる簡易で高性能
なレンズを提供することを目的とする。
またこのレンズは、特に長焦点レンズとして適している
。
。
本発明の理解を容易にする為、最も簡易な構成として両
凸レンズとメニスカス負レンズを接合した例を取上げる
。実際には６平や正メニスカスレンズと負レンズの接合
あるいは２枚以上の接合がありえる。また両凸レンズの
場合、両側に屈折率分布を持たせることがある。
凸レンズとメニスカス負レンズを接合した例を取上げる
。実際には６平や正メニスカスレンズと負レンズの接合
あるいは２枚以上の接合がありえる。また両凸レンズの
場合、両側に屈折率分布を持たせることがある。
実施例の説明
第７図の従来例に対し、本発明の第１の実施例に於いて
は、この欠点を克服する為、従来例と同様に物体側より
第ルンズに両凸レンズ第２レンズにメニスカスの凹レン
ズを接合した構成で、第ルンズの第１面頂点より像面方
向に対して漸次屈折率が小さくなり、かつ長波長（Ｃ・
線）側に比べて短波長（ｇＩＩ線）側の屈折率勾配が小
さくなる様にしている。
は、この欠点を克服する為、従来例と同様に物体側より
第ルンズに両凸レンズ第２レンズにメニスカスの凹レン
ズを接合した構成で、第ルンズの第１面頂点より像面方
向に対して漸次屈折率が小さくなり、かつ長波長（Ｃ・
線）側に比べて短波長（ｇＩＩ線）側の屈折率勾配が小
さくなる様にしている。
第１図は断面形状、第２図は球面収差を示す０図のレン
ズで斜線を延した範囲では屈折率が変化し、破線を越え
ると一定の屈折率となる。
ズで斜線を延した範囲では屈折率が変化し、破線を越え
ると一定の屈折率となる。
この時レンズ第１面の表面に於ける長波長と短波長の屈
折率差が、入射高が大きくなるに従い漸次小さくなる。
折率差が、入射高が大きくなるに従い漸次小さくなる。
従って短波長側で、入射高が高くなる程、補正過剰とな
る球面収差が緩和する効果を得られる。更にこの時の中
間波長域での残存球面収差の補正の為に、例えばｄ線の
屈折率勾配自体もレンズ表面に於ける屈折率を入射高が
大きくなるに従い漸次低くなる様な分布形状とするのが
好ましい、屈折率分布形状は残存収差量により多少異な
るが、実施例１（表２）に示す仕様のものでは光軸から
の距離を関数とし、１次または２次で補正が可能となる
。
る球面収差が緩和する効果を得られる。更にこの時の中
間波長域での残存球面収差の補正の為に、例えばｄ線の
屈折率勾配自体もレンズ表面に於ける屈折率を入射高が
大きくなるに従い漸次低くなる様な分布形状とするのが
好ましい、屈折率分布形状は残存収差量により多少異な
るが、実施例１（表２）に示す仕様のものでは光軸から
の距離を関数とし、１次または２次で補正が可能となる
。
特に２次の項を含めた例として、実施例２のデータを表
−３に示し、レンズの断面形状を第３図、球面収差を第
４図に示す。
−３に示し、レンズの断面形状を第３図、球面収差を第
４図に示す。
以上は最も簡易な構成のレンズとして主として工業用コ
リメータレンズ等に用いることができるが、本発明は告
諭１通常の写真あるいはビデオ用の撮像レンズとして適
用可能である。その例として実施例３に主として写真用
で用いられる３倍のズーム比を有する望遠系のズームレ
ンズを示す、ここでは第１両凸レンズに屈折率分布型レ
ンズを用いている。第５図に断面形状、表−４にレンズ
データ、第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）に結像特性を示す。
リメータレンズ等に用いることができるが、本発明は告
諭１通常の写真あるいはビデオ用の撮像レンズとして適
用可能である。その例として実施例３に主として写真用
で用いられる３倍のズーム比を有する望遠系のズームレ
ンズを示す、ここでは第１両凸レンズに屈折率分布型レ
ンズを用いている。第５図に断面形状、表−４にレンズ
データ、第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）に結像特性を示す。
尚、屈折率分布を表わす為に便宜上物体側の頂点を相対
座標原点とし、原点からの距離ｘ、波長あるいはフラン
ホーファーの基線入に於ける屈折率Ｎ入（Ｘ）を次式で
表わした。
座標原点とし、原点からの距離ｘ、波長あるいはフラン
ホーファーの基線入に於ける屈折率Ｎ入（Ｘ）を次式で
表わした。
Ｎλ（Ｘ） ＝Ｎｏ＋Ｎ１ｘ＋Ｎ２ｘ２＋Ｎ５ｘ３＋−
−−−−−実施例１及び２は焦点距離ｆ ＝ ２００
ｍ ｍとして示したが、比例を行ない１００〜３００ｍ
ｍとして使用することは可能である。同様に実施例３は
１００〜２９０ｍｍとして示したが比例を行ない７０〜
２１０ｍｍとして使用することは可能である。
−−−−−実施例１及び２は焦点距離ｆ ＝ ２００
ｍ ｍとして示したが、比例を行ない１００〜３００ｍ
ｍとして使用することは可能である。同様に実施例３は
１００〜２９０ｍｍとして示したが比例を行ない７０〜
２１０ｍｍとして使用することは可能である。
第１図は本発明の実施例１のレンズ断面図で、第２図は
その球面収差を示す図、第３図は実施例２のレンズ断面
図で、第４図はその球面収差を示す図、第５図は実施例
３を示すレンズ断面図で、第６図はその球面収差を示す
図、第７図は従来例を示すレンズ断面図で、第８図はそ
の球面収差図。 Ｆ／ｌＬ 第６ 図
その球面収差を示す図、第３図は実施例２のレンズ断面
図で、第４図はその球面収差を示す図、第５図は実施例
３を示すレンズ断面図で、第６図はその球面収差を示す
図、第７図は従来例を示すレンズ断面図で、第８図はそ
の球面収差図。 Ｆ／ｌＬ 第６ 図
Claims (3)
- （１）少なくとも１枚の正レンズと負レンズを隣接させ
たレンズ群を有し、該正レンズが光軸方向に屈折率分布
を有するレンズで、かつ該正レンズの少なくとも１つの
凸面側頂点近傍での短波長に対する屈折率勾配の値を長
波長に対する屈折率勾配の値より小さくしたことを特徴
とする屈折率分布型レンズ系。 - （２）前記正レンズの凸面は、屈折率が光軸からの距離
が離れるに従い漸次低くなる様な屈折率分布形状を有す
る特許請求の範囲第１項記載の屈折率分布型レンズ系。 - （３）前記正レンズと前記負レンズは物体側から順に配
されて、接合されている特許請求の範囲第１項記載の屈
折率分布型レンズ系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60191412A JPS6250808A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 屈折率分布型レンズ系 |
| US06/901,059 US4810070A (en) | 1985-08-30 | 1986-08-26 | Lens system having a good image performance for white light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60191412A JPS6250808A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 屈折率分布型レンズ系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6250808A true JPS6250808A (ja) | 1987-03-05 |
Family
ID=16274176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60191412A Pending JPS6250808A (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 屈折率分布型レンズ系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4810070A (ja) |
| JP (1) | JPS6250808A (ja) |
Cited By (3)
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| US5239413A (en) * | 1989-12-19 | 1993-08-24 | Olympus Optical Co., Ltd. | Objective lens system for microscopes |
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- 1985-08-30 JP JP60191412A patent/JPS6250808A/ja active Pending
-
1986
- 1986-08-26 US US06/901,059 patent/US4810070A/en not_active Expired - Lifetime
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