JPH02124509A - ズームレンズ - Google Patents

ズームレンズ

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JPH02124509A
JPH02124509A JP63204580A JP20458088A JPH02124509A JP H02124509 A JPH02124509 A JP H02124509A JP 63204580 A JP63204580 A JP 63204580A JP 20458088 A JP20458088 A JP 20458088A JP H02124509 A JPH02124509 A JP H02124509A
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JP
Japan
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lens
group
refractive index
gradient index
refractive power
Prior art date
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Pending
Application number
JP63204580A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsujirou Ishii
石井 敦次郎
Tsutomu Inanobe
稲野辺 勉
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US07/395,806 priority patent/US4976521A/en
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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
    • G02B15/142Optical 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 two groups only
    • G02B15/1425Optical 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 two groups only the first group being negative

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、撮影用ズームレンズで、特に撮像デバイスと
して電子撮像管、固体撮像素子を用いた撮影機に適した
ズームレンズに関するものである。
[従来の技術1 従来、負の屈折力を有する第1群と、正の屈折力を有し
変倍のために可動である第2群とを有するズームレンズ
においては、第1群は、色収差や軸外収差を補正するた
めに2枚又は3枚以上のレンズが必要である。又第1群
を通過する軸外の光線高が高い上に、変倍時に光線高の
変化が大きいため倍率の色収差や軸外収差を補正するの
が困難であった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、上記のような構成のズームレンズにお
いて、負の屈折力を有する第1群のレンズ枚数を削減し
かつ収差が良好に補正されたズムレンズを提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明のズームレンズは、前記の目的を達成するだめに
、物体側から順に負の屈折力を有する第1群と、正の屈
折力を有する第2群とより構成さるものである。
通常、負の屈折力を有する第1群と正の屈折力を有する
第2群とよりなり、両群の間隔を変化させてズーミング
を行なうズームレンズにおいて、第1群は諸収差を補正
するために3枚以上のレンズで構成するのが普通である
このタイプのズームレンズは、第1群を通過する最周辺
の光線高が高いために軸外の諸収差が発生しやすい。又
第1群と第2群の間の間隔の変化が大きく、色収差を発
生しやすい。そのため均質レンズのみでは、少ない枚数
で構成しかつ諸収差を良好に補正することは困難である
本発明のズームレンズは、前記のように第1群に屈折率
分布型レンズを有するもので、その屈折率が光軸かθ離
れるにしたがって変化し、屈折率の分布が次の式にて表
わされるいわゆるラジアル型のものでる。
n (rl =no+ nlr2+ n2r’+・・・
更に本発明のズームレンズは、次の条件(l)。
(2)を満足するものである。
けl nl(d)  > 0 (2)0,9> f、/f、>−5 ただしn、(dlはd線に関する屈折率分布定数01の
値、f、は第1群の焦点距離、f、は第1群中の屈折率
分布型レンズを屈折率n。の均質レンズにおきかえた時
の第1群の焦点距離である。
ここでrはレンズの中心から半径方向の距離、n fr
lはレンズの中心から半径rのところでの屈折率、no
+n+、n2.・・・は定数である。
屈折率分布型レンズは、その媒質の内部に屈折力を有し
ており、その近軸のパワーは、レンズの厚さをDとすれ
ば一2n+Dである。したがって条件(11に示すよう
に、定数01の符号を正にとればレンズの内部に負の屈
折力を持たせることが出来るにれによってレンズ面での
屈折力の負担を軽くすることが出来、全体の屈折力を一
定に保ったままレンズ面の曲率半径を大きくすることが
出来る。これによって第1群を通る軸外光線の光線高が
高いことにより発生しやすい負の歪曲収差やその他の軸
外収差を良好に補正することが出来る。
このように条件(1)はレンズの内部の屈折力が負にな
るようにnlの値を規定したもので軸外収差を補正する
ためのものである。
更に本発明のズームレンズにおいて屈折率分布型レンズ
を用いたことによる最大の効果は、屈折率分布型レンズ
が媒質内で強い色収差の補正能力を有していることであ
る。
屈折率分布型レンズにおける軸上の色収差は、単レンズ
では次の式(+1にて表わされる。
(pg/νol + (FM/V+)     (tl
ここでr3は面の屈折力、F、は媒質による屈折力、υ
0.ν1は下記の式で与えられる値である。
ν、=(nofd)  l)/(n、(F) −no(
C))。
υ+=n1(dl/(nl(F)  nl(C1)第1
群が1枚の屈折率分布型レンズで構成されている場合に
ついて考えると、この屈折率分布型レンズの面の屈折力
Psが負であるとpH/ν。は負になる。又1は負であ
るので、ν、を適当な負の値にすれば式(ilを0にす
ることが出来る。しかしnl(d)が正であるのでν1
を負にするためには(r++ (F)  nl (cl
 )を負の値にしなければならない。
この場合媒質のアツベ数は、レンズ中心から離れるにし
たがって急激に大きくなりやすく、現在光学材料として
存在しない範囲に達しやすい。又このように屈折率が大
きくなるにつれてアラへ数が急激に大きくなるような不
均質材料は、製造が比較的困難である。
さらに、本発明のタイプのズームレンズでは、第1群を
通過する軸外光線の高さが高く、高次の色収差が発生し
やすい。その上第1群と第2群の間隔が変化するために
ズーミングの際の色収差の変動が大きい。したがって第
1群の凹面で発生する広角端から望遠端までの又軸上か
ら最周辺までのすべての色収差を媒質の内部で十分に補
正することは難しく、また分散の大きい正レンズを使用
することによっても十分に補正出来ない。
そこで媒質内部の屈折力らをさらに大きくして第1群の
凹面の曲率半径を大にすることによって色収差の発生量
を小にすることが考えられる。さらにこれをおしすすめ
て行けばrllを0にし第1群の屈折力をすべて媒質内
部で負担することができる。このとき軸上の色収差を例
にとると、!、/ν。=0であるからν1=■すなわち
(rll(F)−nl(C1)”FOとすればFs/l
jo + v)M/l/I = 0とすることが出来る
。この場合(rll fFl−n1fC) )が正とな
り、nlfd) も正であるのでレンズの中心と周辺で
のアツベ数の変化が小さくてすむ。また屈折率分布型レ
ンズに1枚の均質レンズを組合わせた場合、均質レンズ
の屈折力をrH,アツベ数をν□とすると軸上の色収差
は次の式(ii)で表わされる。
FJVu + Fs/110 + Fv/V+    
(fitここで全体の屈折力は負であるのでP、4+ 
F s > 0とすれば、+pM<oかツL/IM+v
lI3〈−rMテなければなら、ない。このときν1を
適当な正の値にとれば、軸上の色収差は零にすることが
出来る。つまり次のように式(ii)を零にすることが
出来る。
’PH/vH+Y’8/VO+ l”M/1)l  =
 O(Uここでν□をvo <−F 、4νo/(’p
H+p工)の範囲にとれば式(iv)のようになる。
9’JIJo +F8/ν。+v3./vo > 0 
  (tv)式(till 、 (tV]から次の関係
が成立つ。
FM/VO> FM/111         (VI
PM<0であるから(Vlからν1〈ν。が求められる
。つまりレンズ中心から周辺に行くにしたがって媒質の
屈折率が増大しながらアツベ数が減少する。現在製造さ
れている光学ガラスの屈折率とアツベ数の分布は上記の
ように偏っており、又このような分布の不均質媒質は比
較的容易である。即ち、均質レンズの組合わせによって
製作が容易な屈折率分布型レンズで色収差の補正が可能
である。
更に色収差を適正に補正するために前記の条件(2)を
満足することが必要である。第1群の屈折率分布型レン
ズを屈折率n0の均質媒質におき換えたときの焦点距離
を第1群の焦点距離との関係を規定した条件(2)にお
いて上限を越えると第1群の面による負の屈折力が強く
なりすぎこれによって発生する色収差を補正するために
は不均質媒質レンズのアツベ数が中心から離れるにした
がって大きくなりすぎ、高次の収差も補正しにくいので
好ましくない。また下限を越えて第1群のレンズ面によ
る正の屈折力が強(なると第1群の負の屈折力を確保す
るためには屈折率分布型レンズの屈折率の変化が太き(
なりすぎて好ましくない。
[実施例] 次に本発明の実施例を示す。
実施例1 f=12〜36mm  、  F/2.8〜F75.8
2ω= 37’〜13’ 、fr/f、=Or 、 =
 9000.0000 d、 = 2.7724  no、 = 1.5927
0   vo、=35.29r、= −9000,00
00 dz=01 r3=■(絞り) da=D− r a = 17 、3581 d、= 5.1368 rs=  16.5363 d、= 0.2)40 re”   15.6003 d6= 7.9086 ry” 15.1388 jl。、: 1.73520 Qo3= 1.76182 ν。2=41.08 ν。、=26.55 d?=2.0000 ra= 77.5161 d8= 2.0000   jlo4= 1.697G
Qre”   32.3826 de= 0.1437 rro  = 17.5789 d、、= 2.0000   no、= 1.6968
0rl 1 = 108.9969 f    12     20.5    36D、 
  14.764   1.269   1.000D
2 18.944  12.418   0.518屈
折率分布型レンズ(n、、1 波長    no       1゜ 587、56 1.59270  0.65208 x
シロ4:48.51 ν。s”55.52 656.28 486.13 波長 587、56 656、28 486、13 波長 587.56 − 656.28 − 486.13  一 実施例2 f ” 9.5〜19mm 。
2ω=48″〜25゜ rl = 40.4945 1.5878[1 1,60459 0,13327x 10−5 0.13327x 1(1−5 0,13327x 10−5 [1,292)1Xl0−” 0.292)1  Xl0−8 0.292)1  xlO−8 0,65156x 10−2 0.65331x 10−2 0.20399  x 10−’ 0.20399  xlQ−’ 0.20399  x 10−’ F/2.8〜F/3.3 f1/f、= 0.4 d、=2.5444 no+ ” 1.60342 ν01 38.01 r2= 22.3650 d2=D。
r、=OO(絞り) d、=D。
r4= 20.9069 ■ d、= 15.7[146 no2= 1.69700 48.51 r5=−15,8097 d5=D3 r6” ■ ν。、= 64.15 d、= 15.5000  n、、” 1.51633
rt” ■ 9.5    12      19 31.340  19.367   4.1154.2
31   3.153   0.1325.106  
 6.184   9.205屈折率分布型レンズ(n
、、) 波長    n。      n1 587.56 1.60342  0.30000x6
56.28 1.59875  0.30180X48
&、13 1414B2  0.29580X波長  
  n2 587.56 −0.64816 XIO”’656.
28 −0.64814 xlO−’486.13 −
0.6482) xlO−5屈折率分布型レンズ(no
2) ■ロー2 O−2 波長    nOn + 587.56 1.69700  0.69498X 
10−’658.28 1.6926B   0.54
606X IQ−’486.13   1.70705
     0.10425X10−3波長    ng
         ”587.56 0.66135x
 10−5−0.62)49 x 10−’656.2
8 0.66137x 10−’   −0,6190
0x 10−’48G、13   0.66130x 
10−’     −0,62730xlO−’実施例
3 f = 12〜36mm 、 F/2.6〜F75.4
2ω=37°〜13° 、   f1/fa”Or 、
 = 9000.0000 d+= 3.0005  n01= 1.59270 
  vo1= 35.29r2= −90(1(1,0
000 c+2=D。
r3=oo(絞り) a3=D2 r4= −9000,0000 d−= 5.0284  n0□= 1.80518 
  vo−= 25.43ra = 9000. oo
o。
12     20.5    36 11.304   0.786   2.3432).
645  15.106   3.181屈折率分布型
レンズ(nail 波長    no       n+ 587.56 1.59270  0.65208x 
to−2656,281,587800,65156x
 10−2486、13 1.60459  0.65
331×10−”波長    n2        n
 35B?、56 0.44466x 10−’   
0.2(1399x 10−’656.28 0.44
466x 10−60.20399 x 10−’48
6.13 0.44466x 10−’   0.20
399 x 10−7波長    n4 587.56 −0.292)1 x 10−8656
.28 −0.292)1 x 10−8486.13
 −0.292)1 Xl0−8屈折率分布型レンズ(
n、2) 波長    Q6       n+ 587.56 1.80518  −0.52463 
xlO−2656,281,79609−0,5244
8x to−”D。
1.82775 n2 0.10666x 10 0.10666x 10 0.10666x 10 0.52504x 10 0.52504x 10 0.52504x 10 486.13 波長 587、56 656、28 486、13 波長 587、56 656、28 486.13 実施例4 f = 12〜36mm 。
2ω=37°〜13″ r + = 24.9034 d、=2.0000 r 2 =  34 、4191 d2= 0.1000 r3= −32),5953 d3= 3.1608 r<”  73.7884 d4=D。
no I= 1.92286 1o2:1.56444 −0.52498  x 10−” 5   −0.24294  Xl0−85   −0
.24294  xlO−85−0,24294Xl0
−8 F/2.6〜F74.8 f、/f、= 1.84 シ、、=20.88 ν。2=43.79 r、二〇〇(絞り) d5=D2 r6= 36.8051 d6= 2.5655 ry” 33.8037 d、= 2.0000 r8= −10,5668 d、= 2.5424 r9”   12.3179 f    12      20.5    36D、
   10.510   0.008   0.018
D2 15.786  10.527   0.935
屈折率分布型レンズ(n、2) 波長    no       n1 587.56 1.56444  0.17906x6
56.28 1.56061  0.17715x48
6.13 1.57350  0.18354X波長 
   n2 587.56 0.36336XlO−’656.28
 0.36336x 10−’n、3= 1.8051
8 0゜4= 1.80518 νo3= 25.43 ν。4=25.43 O−1 486,130,36336xlO−’屈折率分布型レ
ンズ(no3) 波長    n。      n1 587.56 1.80518  −0.94830 
xlO−2656,281,79609−0,9468
5xlO−2486,131,82775−0,951
69xlO−”波長    n2 587.56 0.78062X 10−’65G、2
8 0.78062x 10−5486.13 0.7
8062x 10−5屈折率分布型レンズ(n、41 no                n11.805
18  −0.48848 XIO”2).79609
  −0J8779 Xl0−2).82775  −
0.49008 xlO−20,69893X 10−
’ 0.69893x 10−’ 0.69893X 10−5 波長 587、56 656、28 486、13 波長 587、56 656、28 486、13 実施例5 f = 8〜16mm  、F/1.!J−F/2.6
2ω=26.6’  〜14° 、   f、/f、=
0.81r、=   688.3714 d+=2.7517    no+= 1.84666
r2: 304.5663 (非球面)d2=0.20
00 r、= 31.8048 d、= 1.2007 r、= 14.8482 d4=D+ rs=■(絞り) d5=O rs=23.4433  (非球面) d6= 17.7962   noa= 1.5163
3r7= −27,3871 d7=D2 r8= 28.5543 d、= 4.0890 r9=   10.0297 d、= 1.3427 シ。4=60.70 ν。5= 23.88 ν。、=49.66 シ。、=23.88 ν。、=64.15 no2= 1.77250 no5= 1.84666 n、4= 1.60311 rl。
2).9487 11o6= 1.51633 d+o=03 rll =(資) d+ + = 14.500O r、2 =OO 811,316 35,09225,44115,4530,81911
,28920,456 4,0183,2)04,031 屈折率分布型レンズ(no2) 波長    no       n1 587.56 1.7?250  0.30000x6
56.28 1.76780  0.30180x48
6.13 1.78336  0.29580X波長 
     n2 587.56   0.24947 656.28  −0.22452 486.13   0.60703 非球面係数 (第2面)  1O−6 X 10−’ シ。6=64.15 E=−0,81773xlO−’   F=0.573
10  xlO−6G= −o、20374  x 1
0−8(第6面) E = −0,47973x 10’−’   F =
 0.13884  x 1O−5G = −0,24
428x 10−’ただしr + + r !l +・
・・はレンズ各面の曲率半径、dl、d2.・・・は面
間隔、not 、 no2 、・・・は各レンズの屈折
率、ν。1.ν。2.・・・はレンズのアラへ数である
実施例1は、第1群をほぼ平行平面である負のパワーの
屈折率分布型レンズで構成したレンズ系である。この実
施例の広角端、望遠端における収差状況は、夫々第6図
、第7図に示す通りである。
実施例2は、第1群、第2群ともに屈折率分布型レンズ
で構成した。又像側に配置された平行平面板はローパス
フィルターやハーフミラ−等を想定したものである。こ
の実施例の広角端、望遠端における収差状況は、夫々第
8図、第9図に示す通りである。
実施例3は、第1群、第2群ともに平面の屈折率分布型
レンズにて構成されている。この実施例の広角端、望遠
端における収差状況は、夫々第10図、第11図に示す
通りである。
実施例4は、第1群を均質媒質の正レンズとメニスカス
形状の負のパワーの屈折率分布型レンズにて、第2群を
屈折率分布型レンズ2枚にて構成した。この実施例の広
角端、望遠端における収差状況は、夫々第12図、第1
3図に示す通りである。
実施例5は、第1群を像側の面が非球面の負の均質レン
ズと負のパワーの屈折率分布型レンズにて構成した。又
平面ガラスはローパスフィルターやハーフミラ−等の光
学部材を想定したものである。この実施例の広角端、望
遠端における収差状況は、夫々第14図、第15図に示
す通りである。
尚上記実施例の非球面形状は、光軸方向をX、こ゛れと
直角方向をy軸とする時、次の式で表わされる。
ただしE、F、G・・・は非球面係数である。
[発明の効果] 本発明のレンズ系は、構成枚数が少なく、特に第1群を
少ないレンズ枚数とし、しかも第1群で発生しやすくま
た変倍による変動の大きい色収差や歪曲収差等の軸外収
差が良好に補正されたズームレンズである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は夫々本発明の実施例1乃至実施例5
の断面図、第6図、第7図は実施例1の収差曲線図、第
8図、第9図は実施例2の収差曲線図、第1O図、第1
1図は実施例3の収差曲線図、第12図、第13図は実
施例4の収差曲線図、第14図、第15図は実施例5の
収差曲線図である。 出願人 オリンパス光学工業株式会社 代理人   向    寛  ニ 手  続  補  正  書 l。 2゜ 3゜ 4゜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 複数の群より構成され、物体側から順に負の屈折力を有
    する第1群と正の屈折力を有する第2群とを含み少なく
    とも第1群と第2群との間隔を変化させて変倍を行なう
    レンズ系で、第1群が下記の式で表わされる屈折率分布
    型レンズを少なくとも1枚有しており、次の条件(1)
    、(2)を満足することを特徴とするズームレンズ。 n(r)=n_0+n_1r^2+n_2r^4+・・
    ・(1)n_1(d)>0 (2)0.9>f_I/f_a>−5 ただしn_1(d)はd線に関する屈折率分布の定数、
    f_Iは第1群の焦点距離、f_aは第1群中の屈折率
    分布型レンズを屈折率n_0の均質媒質のレンズでおき
    換えた時の第1レンズ群の焦点距離である。
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