JPH0774857B2 - 撮影レンズ系 - Google Patents
撮影レンズ系Info
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- JPH0774857B2 JPH0774857B2 JP59235597A JP23559784A JPH0774857B2 JP H0774857 B2 JPH0774857 B2 JP H0774857B2 JP 59235597 A JP59235597 A JP 59235597A JP 23559784 A JP23559784 A JP 23559784A JP H0774857 B2 JPH0774857 B2 JP H0774857B2
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- JP
- Japan
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- lens
- refractive index
- optical axis
- point
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- 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 -
- G02B9/02—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having one + component only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
-
- 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 -
- G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
- G02B9/10—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only one + and one - component
-
- 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 -
- G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only
- G02B9/14—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - +
- G02B9/16—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only arranged + - + all the components being simple
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、連続的に屈折率が変化する、殊に光軸方向に
変化するレンズを含むレンズのみからなる、あるいはレ
ンズとミラーを組合せてなる光学系に関する。
変化するレンズを含むレンズのみからなる、あるいはレ
ンズとミラーを組合せてなる光学系に関する。
レンズの開発は画質の向上を中心に進められるが、レン
ズの小型化あるいは画質を維持しつつレンズ枚数を減少
させる試みも同時に行われ、設計技術の向上ばかりでな
く非球面の導入、新光学素材の採用が行われる。
ズの小型化あるいは画質を維持しつつレンズ枚数を減少
させる試みも同時に行われ、設計技術の向上ばかりでな
く非球面の導入、新光学素材の採用が行われる。
この様な開発の一分野として屈折率が連続的に変化する
レンズ、いわゆる屈折率分布型レンズを有する撮影レン
ズが提案されている。その場合、屈折率の分布は半径方
向に連続しているものが大方想定されていたが、口径の
大きなレンズ素材を製造する点に困難が在していた。
レンズ、いわゆる屈折率分布型レンズを有する撮影レン
ズが提案されている。その場合、屈折率の分布は半径方
向に連続しているものが大方想定されていたが、口径の
大きなレンズ素材を製造する点に困難が在していた。
一方、近年、光軸方向に屈折率の連続分布したレンズを
使用した接眼レンズおよび撮影レンズがAPPLIED OPTIC
S,1983年１月号（vol.22,No.3）407〜412頁および1984
年６月号（vol.23,No.11）1735〜1741頁に掲載されてい
る。そしてその設計例の、光軸方向に屈折率が変化し分
布は単調に増加もしくは減少する形式のものが採用され
ており、実用化への模索がつづけられている。
使用した接眼レンズおよび撮影レンズがAPPLIED OPTIC
S,1983年１月号（vol.22,No.3）407〜412頁および1984
年６月号（vol.23,No.11）1735〜1741頁に掲載されてい
る。そしてその設計例の、光軸方向に屈折率が変化し分
布は単調に増加もしくは減少する形式のものが採用され
ており、実用化への模索がつづけられている。
（目的） 本発明の目的は、屈折率が光軸方向に連続的に変化する
特質を更に生かして、高度の収差補正を達成する事であ
る。
特質を更に生かして、高度の収差補正を達成する事であ
る。
以上の目的を達成するために、撮影レンズ系を構成する
レンズの少なくとも１枚のレンズは、所定の曲率半径の
レンズ面を有し、このレンズの屈折率は光軸に沿った平
行な方向だけに屈折率が変化し、レンズ内の位置でその
屈折率の分布が極値を持つ様にしている。
レンズの少なくとも１枚のレンズは、所定の曲率半径の
レンズ面を有し、このレンズの屈折率は光軸に沿った平
行な方向だけに屈折率が変化し、レンズ内の位置でその
屈折率の分布が極値を持つ様にしている。
第１図は正レンズ１へ入射した光線の挙動を示してお
り、図の下方に示した曲線図は屈折率の分布を示してい
る。21は正レンズ１の入射面と光軸の交点、22は射出面
と光軸の交差である。Ａは通常の均質光学ガラスの屈折
率で光軸方向に沿つて一定値となる。Ｂは光軸上で、光
軸方向に沿つて屈折率が連続的に変化する場合で、特に
屈折率は単調増加する。Ｃは本発明に係るレンズの屈折
率分布で、光軸上（そして木端面23上）の１点に屈折率
の極値（極小値）を持つ。光軸方向に屈折率が変化して
いる光学素材の屈折率分布は、光軸方向の距離をｘと
し、その地点での屈折率をＮ（ｘ）とすると、 Ｎ（ｘ）＝N0＋N1x＋N2x2＋N3x3＋N4x4 ………（１） で表わすことができる。尚、N0,N1……は定数。
り、図の下方に示した曲線図は屈折率の分布を示してい
る。21は正レンズ１の入射面と光軸の交点、22は射出面
と光軸の交差である。Ａは通常の均質光学ガラスの屈折
率で光軸方向に沿つて一定値となる。Ｂは光軸上で、光
軸方向に沿つて屈折率が連続的に変化する場合で、特に
屈折率は単調増加する。Ｃは本発明に係るレンズの屈折
率分布で、光軸上（そして木端面23上）の１点に屈折率
の極値（極小値）を持つ。光軸方向に屈折率が変化して
いる光学素材の屈折率分布は、光軸方向の距離をｘと
し、その地点での屈折率をＮ（ｘ）とすると、 Ｎ（ｘ）＝N0＋N1x＋N2x2＋N3x3＋N4x4 ………（１） で表わすことができる。尚、N0,N1……は定数。
正レンズ１を射出する光線Ａ′,B′,C′は順に屈折率分
布の型式A,B,Cに対応し、正レンズ１へ入射する光線11
は近軸軸上光線、12は開放に近い状態の軸上光線であ
る。レンズ１がＡ型式の屈折率分布を持つ場合、入射面
上の１点13へ入射した光線12は入射面と射出面で従来知
られた屈折状態となり、光線Ａ′は近軸軸上光線11の入
射位置よりレンズ寄りに収束し、球面収差は補正不足と
なる。Ｂ型式の場合、点21で屈折率が最も低く点22で最
も高くなる。従つて点13の位置の屈折率は点21の屈折率
より高いのでそれだけ光線の屈折が大きく、他方点15に
おいては点22より屈折率が低いので光線の屈折は小さく
なる。その結果、光線Ｂ′の球面収差はやや補正不足と
なる。
布の型式A,B,Cに対応し、正レンズ１へ入射する光線11
は近軸軸上光線、12は開放に近い状態の軸上光線であ
る。レンズ１がＡ型式の屈折率分布を持つ場合、入射面
上の１点13へ入射した光線12は入射面と射出面で従来知
られた屈折状態となり、光線Ａ′は近軸軸上光線11の入
射位置よりレンズ寄りに収束し、球面収差は補正不足と
なる。Ｂ型式の場合、点21で屈折率が最も低く点22で最
も高くなる。従つて点13の位置の屈折率は点21の屈折率
より高いのでそれだけ光線の屈折が大きく、他方点15に
おいては点22より屈折率が低いので光線の屈折は小さく
なる。その結果、光線Ｂ′の球面収差はやや補正不足と
なる。
一方、レンズ内に極値を持つたＣ型式の屈折率分布の場
合、軸上光線12が点13へ入射すると、点13の屈折率は点
21の屈折率より低いので光線の屈折は小さく、また射出
面上の点16は点22よりも屈折率が低いので、光線Ｃ′は
近軸軸上光線11と同位置に収束する。即ち、屈折率分布
の極値をレンズ内に持たせた結果、収差を２面に分けて
有効に分担させることが可能となり、球面収差が補正不
足になることはないわけである。
合、軸上光線12が点13へ入射すると、点13の屈折率は点
21の屈折率より低いので光線の屈折は小さく、また射出
面上の点16は点22よりも屈折率が低いので、光線Ｃ′は
近軸軸上光線11と同位置に収束する。即ち、屈折率分布
の極値をレンズ内に持たせた結果、収差を２面に分けて
有効に分担させることが可能となり、球面収差が補正不
足になることはないわけである。
第２図は軸外光束のふるまいを示している。図の下方の
屈折率分布の図は拡大して描いている。正レンズ２と負
レンズ２は正の接合レンズを形成し、背後に絞りが配さ
れている。正レンズ２は均質ガラスのレンズで、屈折率
はＤに示す様に一定値である。また負レンズ３に均質ガ
ラスを使つたときの屈折率分布をＥとし、本発明に係る
屈折率分布をＦとする。本例はレンズ中に屈折率分布の
極大値が存在する型式であつて、光軸位置では屈折率は
単調に減少するが、木端位置の１点で極値を持つ。尚、
正レンズの均質ガラスの屈折率は負レンズの屈折率分布
（１）式のN0より大きい。
屈折率分布の図は拡大して描いている。正レンズ２と負
レンズ２は正の接合レンズを形成し、背後に絞りが配さ
れている。正レンズ２は均質ガラスのレンズで、屈折率
はＤに示す様に一定値である。また負レンズ３に均質ガ
ラスを使つたときの屈折率分布をＥとし、本発明に係る
屈折率分布をＦとする。本例はレンズ中に屈折率分布の
極大値が存在する型式であつて、光軸位置では屈折率は
単調に減少するが、木端位置の１点で極値を持つ。尚、
正レンズの均質ガラスの屈折率は負レンズの屈折率分布
（１）式のN0より大きい。
Ｅ′は、正と負の両レンズが共に均質レンズの場合の射
出光線であるが、接合面上の１点17及び射出面上の１点
18で通常の屈折挙動を示す。これに対し、負レンズ３が
Ｆで示す屈折率分布を持つと、点17から負レンズ３へ入
射した軸外光線25は、接合面前後の屈折率差が点23にお
ける屈折率差に比べて大きいので屈折の割合が大きくな
り、一定の屈折率を持つＥ型式の負レンズを接合した場
合に比してＦ線によるコマ収線の補正に役立つ。更に射
出面上の点19に於いても、射出面前後の屈折率差は点24
での屈折率差に比べて大きいから、Ｅ型式の場合に比較
して屈折率の割合が大きく、よりＦ線によるコマ収差の
補正に役立つ。
出光線であるが、接合面上の１点17及び射出面上の１点
18で通常の屈折挙動を示す。これに対し、負レンズ３が
Ｆで示す屈折率分布を持つと、点17から負レンズ３へ入
射した軸外光線25は、接合面前後の屈折率差が点23にお
ける屈折率差に比べて大きいので屈折の割合が大きくな
り、一定の屈折率を持つＥ型式の負レンズを接合した場
合に比してＦ線によるコマ収線の補正に役立つ。更に射
出面上の点19に於いても、射出面前後の屈折率差は点24
での屈折率差に比べて大きいから、Ｅ型式の場合に比較
して屈折率の割合が大きく、よりＦ線によるコマ収差の
補正に役立つ。
以上、補正作用を例示した様に本発明の構成によれば、
レンズの光軸位置と木端位置との夫々の少くとも１箇所
で屈折率分布に極値を持たせることができ、あるいは光
軸位置と木端位置のどちらか一方の分布を単調増加又は
減少とし、更にはこれらの組合せが実現できるわけで、
極値の位置と面形状を適宜選定することにより所望の収
差を有効に補正できる。
レンズの光軸位置と木端位置との夫々の少くとも１箇所
で屈折率分布に極値を持たせることができ、あるいは光
軸位置と木端位置のどちらか一方の分布を単調増加又は
減少とし、更にはこれらの組合せが実現できるわけで、
極値の位置と面形状を適宜選定することにより所望の収
差を有効に補正できる。
尚、光軸方向に変化する屈折率分布を持つレンズの入射
面又は射出面そして好ましくは両面の屈折率分布の、光
軸から任意の高さの位置に於ける光軸方向の微小変化を
dN（ｘ）/dxとし、その面の曲率半径をｒ、そしてこの
レンズを含む全系の焦点距離をｆとすると、下式を満足
するのが望ましい。
面又は射出面そして好ましくは両面の屈折率分布の、光
軸から任意の高さの位置に於ける光軸方向の微小変化を
dN（ｘ）/dxとし、その面の曲率半径をｒ、そしてこの
レンズを含む全系の焦点距離をｆとすると、下式を満足
するのが望ましい。
それはこの（２）式の範囲を逸脱すると、曲率半径ｒに
対する屈折率分布の軸上変化率が大きすぎるので、曲率
半径に沿つた軸上と周辺での屈折率差が大きくなりす
ぎ、曲率半径ｒがゆるくなつてしまう。そうなると式
（１）に従うレンズは、レンズ内部に屈折力を持たない
のでレンズ自体は弱い屈折率しか持てなくなり、屈折力
の分担が他の面、及びレンズで大きくなつて像面彎曲の
発生等、収差の劣化に結びつき易い。
対する屈折率分布の軸上変化率が大きすぎるので、曲率
半径に沿つた軸上と周辺での屈折率差が大きくなりす
ぎ、曲率半径ｒがゆるくなつてしまう。そうなると式
（１）に従うレンズは、レンズ内部に屈折力を持たない
のでレンズ自体は弱い屈折率しか持てなくなり、屈折力
の分担が他の面、及びレンズで大きくなつて像面彎曲の
発生等、収差の劣化に結びつき易い。
以下、第１図を使つて説明した球面収差補正作用を適用
したレンズのデータを記載する。第３図にレンズ断面形
状を示し、第４図に物体距離60Fに対する諸収差を示
す。第３正レンズが屈折率分布を具える。
したレンズのデータを記載する。第３図にレンズ断面形
状を示し、第４図に物体距離60Fに対する諸収差を示
す。第３正レンズが屈折率分布を具える。
Riは第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Diは第ｉ番目のレ
ンズ面と第ｉ＋１番目のレンズ面の間の肉厚又は空気間
隔、Niは第ｉ番目のレンズの屈折率でνiはアツベ数で
ある。
ンズ面と第ｉ＋１番目のレンズ面の間の肉厚又は空気間
隔、Niは第ｉ番目のレンズの屈折率でνiはアツベ数で
ある。
例１ 焦点距離ｆ＝40.0 Fナンバー＝1:3.5 画角２ω＝65° R1＝ 13.802 D1＝4.99 N1＝1.77250 ν１＝49.6 R2＝ 33.483 D2＝2.08 R3＝−43.392 D3＝2.73 N2＝1.72825 ν２＝28.5 R4＝ 13.753 D4＝1.21 R5＝ 28.681 D5＝3.47 N3＝Ｎ（ｘ） R6＝−32.033 但し、Ｎ（ｘ）＝1.8340−3.43877×10-3x＋1.36703×1
0-2x2 次のレンズは第２図を使つて説明した軸外光束のＦ線に
よるフレアを除去した例である。第５図にレンズ断面形
状を示し、第６図に物体距離60Fに対する諸収差を示
す。第３接合レンズの負レンズが屈折率分布を具える。
0-2x2 次のレンズは第２図を使つて説明した軸外光束のＦ線に
よるフレアを除去した例である。第５図にレンズ断面形
状を示し、第６図に物体距離60Fに対する諸収差を示
す。第３接合レンズの負レンズが屈折率分布を具える。
例２ 焦点距離ｆ＝40.0 Fナンバー＝1:2.8 画角２ω＝65° R1＝ 12.032 D1＝3.07 N1＝1.77250 ν１＝49.6 R2＝ 22.089 D2＝2.48 R3＝−33.958 D3＝1.00 N2＝1.74077 ν２＝27.8 R4＝ 12.760 D4＝0.67 R5＝ 22.289 D5＝3.77 N3＝1.88300 ν３＝40.8 R6＝−16.257 D6＝1.50 N4＝Ｎ（ｘ） R7＝−52.758 但し、Ｎ（ｘ）＝1.47−5.69148×10-3x2 従来より正のメニスカスレンズ、両凹レンズそして正と
負を順に接合したレンズを順次具えた構成の場合、この
タイプ特有の軸外光束のＦ線のフレアが発生し易いこと
が知られている。本例は、主に両凹レンズで発生するこ
のフレアを、最後のレンズ群中像側の、光軸方向に屈折
率分布を持つレンズの接合面及び空気に接する最終レン
ズ面でゆるやかに且つ有効に補正することができる。ま
た前述の（２）式の上限を越えない構成としているの
で、屈折力の配分も良好であり、他方、第３接合レンズ
の正レンズを高屈折率、負レンズを低屈折率としている
ため、ペツツバール和も小さく抑えることができ、像面
わん曲の小さな撮影レンズが実現できた。
負を順に接合したレンズを順次具えた構成の場合、この
タイプ特有の軸外光束のＦ線のフレアが発生し易いこと
が知られている。本例は、主に両凹レンズで発生するこ
のフレアを、最後のレンズ群中像側の、光軸方向に屈折
率分布を持つレンズの接合面及び空気に接する最終レン
ズ面でゆるやかに且つ有効に補正することができる。ま
た前述の（２）式の上限を越えない構成としているの
で、屈折力の配分も良好であり、他方、第３接合レンズ
の正レンズを高屈折率、負レンズを低屈折率としている
ため、ペツツバール和も小さく抑えることができ、像面
わん曲の小さな撮影レンズが実現できた。
以上述べた通り本発明は、所望の収差に対して有効に働
くから面像品質の向上に資するところがあり、またレン
ズの小型化に有効である。
くから面像品質の向上に資するところがあり、またレン
ズの小型化に有効である。
第１図、第２図は本発明の実施例を説明するための光学
断面図。第３図はレンズ断面図。第４図は縦収差曲線
図。第５図はレンズ断面図。第６図は縦及び横収差曲線
図。 図中、１は正レンズ、11は近軸軸上光線、12は開放近傍
の軸上光線、２と３は接合レンズの正レンズと負レン
ズ、Ａ〜Ｆは屈折率分布である。
断面図。第３図はレンズ断面図。第４図は縦収差曲線
図。第５図はレンズ断面図。第６図は縦及び横収差曲線
図。 図中、１は正レンズ、11は近軸軸上光線、12は開放近傍
の軸上光線、２と３は接合レンズの正レンズと負レン
ズ、Ａ〜Ｆは屈折率分布である。
Claims (1)
- 【請求項１】撮影レンズ系を構成するレンズの少なくと
も１枚のレンズは、所定の曲率半径のレンズ面を有し、
このレンズの屈折率は光軸に沿った平行な方向だけに屈
折率が変化し、レンズ内の位置でその屈折率の分布が極
値を持つことを特徴とする撮影レンズ系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59235597A JPH0774857B2 (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 撮影レンズ系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59235597A JPH0774857B2 (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 撮影レンズ系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61113017A JPS61113017A (ja) | 1986-05-30 |
| JPH0774857B2 true JPH0774857B2 (ja) | 1995-08-09 |
Family
ID=16988359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59235597A Expired - Lifetime JPH0774857B2 (ja) | 1984-11-08 | 1984-11-08 | 撮影レンズ系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774857B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2639983B2 (ja) * | 1988-10-11 | 1997-08-13 | オリンパス光学工業株式会社 | 屈折率分布型レンズ |
| JP2597513B2 (ja) * | 1989-12-19 | 1997-04-09 | オリンパス光学工業株式会社 | 顕微鏡対物レンズ |
| JP3108697B2 (ja) * | 1991-04-25 | 2000-11-13 | 旭光学工業株式会社 | 焦点検出装置 |
| US5206498A (en) * | 1991-06-07 | 1993-04-27 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Focus detecting apparatus having variable power condenser lens |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58219507A (ja) * | 1982-06-15 | 1983-12-21 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 一次元レンズ |
| JPS59149312A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-27 | Asahi Optical Co Ltd | 大口径比写真レンズ |
-
1984
- 1984-11-08 JP JP59235597A patent/JPH0774857B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61113017A (ja) | 1986-05-30 |
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