JPH0629901B2 - 変倍光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は変倍光学系に関し、特に少なくとも１つのレン
ズ群の屈折力を変化させることにより、全系の焦点距離
を変化させた変倍光学系に関するものである。

従来の変倍光学系においては、変倍と変倍中の像面を一
定の位置に維持させる為に、少なくとも２つのレンズ群
を光軸上を移動させて行つていた。そして変倍中、それ
らの２つのレンズ群が衝突しないように常に一定の間隔
を保つていた。従つてレンズ系をコンパクトにするのに
おのずと制約が生じ、また上記目的を達成するに少なく
とも１つのレンズ群を非直線的に動かさねばならなかつ
た。この為にレンズ群をスムーズに動かすのが困難とな
つていた。

本発明は１つのレンズ群を移動させることによつて変倍
系を実現し、コンパクトでしかも簡単なレンズ鏡筒構造
を有した変倍光学系の提供を目的とする。

本発明の目的を達成する為の変倍光学系の主たる特徴
は、少なくとも２つのレンズ群Ａ，Ｂを有し、レンズ群
Ａを光軸上移動させることにより全系の変倍を行い、そ
れと共に全系の結像面を一定位置に保つ為に、レンズ群
Ｂの屈折力を連続的に変化させる際、前記レンズ群Ｂが
前記レンズ群Ａより物体側に位置しているときは前記レ
ンズ群Ｂの後側主点位置が全系の結像面に対して一定と
なるように前記レンズ群Ｂの屈折力を変化させ、又は前
記レンズ群Ｂが前記レンズ群Ａより像面側に位置してい
るときは前記レンズ群Ｂの前側主点位置が全系の結像面
に対して一定となるように、前記レンズ群Ｂの屈折力を
変化させていることである。

尚、ここで用いている前側主点と後側主点とは当技術分
野で慣用されている光学系の主要点の１つをいい、例え
ば、株式会社・岩波書店発行，久保田広著「光学」等に
開示されている。

これによりレンズ群Ａを直線的に移動させて変倍を行う
事を可能としレンズ鏡筒の簡素化を図つている。

又レンズ群Ａをレンズ群Ｂの屈折力変化に何して何んら
影響されずに独自の移動方式に従つて移動させることに
より変倍光学系の機構の簡単化を図つている。

このように本発明はレンズ群Ｂの屈折力変化によつてレ
ンズ群Ａとレンズ群Ｂとの基本的な光学配置を変化させ
ることがないので光学系及びレンズ鏡筒を簡単に構成す
ることができる。

次に本発明の変倍光学系の変倍方法についての一実施例
を述べる。

物体側より順にレンズ群Ｂ、レンズ群Ａの２つのレンズ
群で変倍光学系を構成しレンズ群Ｂの屈折力を_Ｂ、レ
ンズ群Ａの屈折力を_Ａとし、それらのレンズ群間の主
点間隔をＥとする。ここでレンズ群Ａが距離ｔだけ移動
した時、変倍光学系の像面が一定となる為のレンズ群Ｂ
の屈折力_Ｂ′を求めると となる。ただし、 _Ｂは基準状態でのレンズ群Ｂの屈折力、 ｔの符号は像面側への移動を正とする。

例えば変倍光学系の基準状態の屈折力配置を_Ｂ＝−１
／50，_Ａ＝１／35，Ｅ＝35とし、レンズ群Ａを物体側
方向へ移動した時のレンズ群Ｂの屈折力_Ｂ′としたと
きの変倍光学系の焦点距離ｆの数値実施例を表１に、更
にレンズ群Ｂのレンズ群Ａ側に面している方の主点位置
すなわちこの場合は後側主点位置が全系の結像面に対し
て一定となるように例えばレンズ群Ｂを両レンズ面が凹
面の単一レンズとし、両レンズ面の曲率半径Ｒ_１，Ｒ_２
を各々Ｒ_１＝−55，Ｒ_２＝50、ガラスの屈折率ｎをｎ＝
1.5、レンズ厚ｄをｄ＝15としたときの両レンズ面の曲
率半径の変化の数値実施例を同様に表１に示す。

本実施例において後側主点は第２レンズ面Ｒ_２より物体
側へ５の位置である。

表１に示す如く本実施例ではレンズ群Ａを光軸上25mm移
動させ、それと共にレンズ群Ｂの屈折力を連続的に変化
させることにより焦点距離35mmから70.357mmまで像面を
一定に保つた変倍光学系を達成している。

表１の数値実施例におけるレンズ群Ｂの屈折力_Ｂ′、
距離ｔそして焦点距離ｆとの関係を第１図に示す。

このように従来では非直線的移動を含む少なくとも２つ
のレンズ群を光軸上移動させて変倍光学系を達成してい
たのに対して本発明では１つのレンズ群Ａを光軸上直線
的に移動させ、このとき固定のレンズ群Ｂの屈折力を所
定の関係を有するように変化させることにより変倍を行
つた機構上簡単な変倍光学系を達成している。

尚前述の実施例では物体側より順にレンズ群Ｂ、レンズ
群Ａの場合の光学配置を示したが逆に物体側より順にレ
ンズ群Ａ、レンズ群Ｂとしレンズ群Ａを移動させて変倍
を行い、レンズ群Ｂの屈折力をレンズ群Ｂの前側主点位
置と後側主点位置の双方が全系の結像面に対して一定に
なるように変化させれば良い。このときレンズ群Ｂの屈
折力可変の２つ以上のレンズ群Ｂ１，Ｂ２，・・・より
構成し、各レンズ群Ｂ１，Ｂ２，・・・の屈折力を各々
独立に変化させればレンズ群Ｂの前側主点位置と後側主
点位置の双方が全系の結像面に対して一定となるように
変化させることができる。

レンズ群の屈折力を変化させる方法は例えば天然ゴム等
の透明の塊状の弾性体自体を部材の開口から凸状に突出
又は凹状に沈降させることによつて、その開口部での弾
性体が形成する光学表面すなわちレンズ面及びレンズ厚
を変形させて行つても良い。このとき弾性体としては物
体に力を加えると変形を起し、加えた力があまり大きく
ない限り（弾性限界内で）、力を取り去ると変形も元に
もどる性質（弾性）を有するものが好ましい。

次に第２〜第４図に前述の弾性体を用いてレンズの屈折
力を変化させる場合の一実施例の説明図を示す。同図に
おいて１は円形開口部２，２′を有する円筒形の容器、
３は透明な弾性体、４は弾性体を加圧するための可動部
である。

第２図は、圧力を加えていない状態である。第３図は可
動部４を通じて弾性体３に圧力を加えた状態であり、こ
の場合加えた圧力及び開口部２，２′の径の大きさにし
たがつて、弾性体の一部が開口部より凸レンズ状に突出
する。第４図は、可動部４を通じて弾性体に負圧を加え
た状態で、この場合弾性体は開口部において凹レンズ状
になる。

このようにして、容器の可動部に印加する外力の大きさ
及び開口部の大きさを変えることにより容易にレンズ面
の曲率半径やレンズ厚等の形状を種々変えることができ
る。

尚可動部４と弾性体３は必要に応じて接着剤等により接
着しておいても良い。

可動部４を駆動して弾性体３に圧力を加える方法は、い
かようなものも可能であり、簡単な方法としては、容器
にネジを切つておき可動部をネジ込む方法や、電磁石を
用いて可動部を制御する方法などが適用できる。

その他レンズ群の屈折力を変化させる方法として例えば
レンズを内部が中空となる透明弾性体で形成し、内部に
空気と異なる屈折率の液体若しくは気体を挿入し、内部
の状態を制御してレンズ面の曲率半径を変化させて行つ
ても良い。

以上のように本発明においては１つのレンズ群を光軸上
直線的に移動させるだけで変倍を行うことができるので
コンパクトでしかもレンズ鏡筒構造が簡単な変倍光学系
を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の数値実施例のレンズ群Ｂの屈折力変化
と焦点距離との関係を示す説明図、 第２〜第４図は本発明に係るレンズ群の屈折力を変化さ
せる場合の説明図、 図中１は容器、２，２′は円形開口部、３は弾性体、４
は可動部である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも２つのレンズ群Ａ，Ｂを有し、
   前記レンズ群Ａを光軸上移動させて変倍を行ないそれと
   共に前記レンズ群Ｂの屈折力を連続的に変化させて前記
   レンズ群Ａの変倍に伴う像面位置の変動を補正した変倍
   光学系において、前記レンズ群Ｂが前記レンズ群Ａより
   物体側に位置しているときは前記レンズ群Ｂの後側主点
   位置が全系の結像面に対して一定となるように前記レン
   ズ群Ｂの屈折力を変化させ、又は前記レンズ群Ｂが前記
   レンズ群Ａより像面側に位置しているときは前記レンズ
   群Ｂの前側主点位置が全系の結像面に対して一定となる
   ように、前記レンズ群Ｂの屈折力を変化させていること
   を特徴とする変倍光学系。
2. 【請求項２】前記レンズ群Ｂの屈折力変化をレンズ面の
   曲率半径及びレンズ厚を変化させて行なったことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の変倍光学系。