JP2590944B2 - Bifocal lens - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は2焦点レンズに関するものであり、特にビデ
オカメラや、電子スチルカメラ等の小型カメラ等に応用
可能な2焦点レンズに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bifocal lens, and more particularly to a bifocal lens applicable to a small camera such as a video camera or an electronic still camera.
発明の技術的背景と従来技術 近年、電子部品のパッケージ化が進み、また集積率が
上がってきたためビデオカメラ等の本体中に占めるレン
ズの体積や重量が相対的に大きくなってきている。ま
た、コストについてもレンズ系が全体のコストダウンの
ネックになってしまっている。現状のビデオカメラ等の
場合、小型・軽量・低コストは絶対条件であり、それを
図るために光学系をいかに小さく、安く構成するかが重
要となる。それらを追求した結果、ズームレンズの搭載
を諦めて単焦点レンズを採用するようになった例も多
い。しかし、これによって小型・軽量・低コストは確か
に実現できるが単焦点のため商品としての魅力は激減し
てしまうことになる。勿論、コンバータやアタッチメン
トを用いて望遠化や広角化をすることはできるわけであ
るが、カメラ以外に別に持ち運びする必要がある上、着
脱に時間がかかるため動画撮影等において連続的に変倍
するのが不可能であるという如く使い勝手が悪い。一
方、ズームレンズに固執した場合少々スペックダウン等
をしたとしても、所詮、小型・軽量・低コストについて
単焦点レンズと比べたら比較にならないのが実情であ
る。そこで考えられるのが、近年レンズシャッターカメ
ラ等で用いられる2焦点レンズである。これらは短時間
で変倍が可能であり、単焦点レンズと比べると商品魅力
は高い。しかしこれまで実用化されている方式、若しく
は提案されている方式は、主レンズと、その前後に内蔵
コンバーターレンズを出し入れするようなタイプであ
り、主レンズの移動機構、コンバーターレンズの高精度
挿入機構が非常に複雑となり、単焦点レンズと比べて相
当なコスト高となる上、製造上の誤差の影響も大きく精
度管理が厳しい。更に、変倍率もたかだか1.5倍から2
倍程度であり、望遠効果も今ひとつ不足しているのが実
情である。2. Technical Background of the Invention and Prior Art In recent years, packaging of electronic components has been advanced and the integration ratio has been increased, so that the volume and weight of a lens occupying a main body of a video camera or the like have become relatively large. Also, regarding the cost, the lens system is a bottleneck in reducing the overall cost. In the case of a current video camera or the like, miniaturization, light weight, and low cost are absolute requirements, and in order to achieve this, it is important to make the optical system small and inexpensive. As a result of these pursuits, there are many cases in which a single lens is used instead of a zoom lens. However, this can certainly achieve small size, light weight and low cost, but the attractiveness as a product will be drastically reduced due to the single focus. Of course, telephoto and wide angle can be achieved using a converter or attachment, but it is necessary to carry it separately in addition to the camera, and it takes time to attach and detach it, so it is continuously zoomed in movie shooting etc. It is not easy to use as it is impossible. On the other hand, even if the specifications are slightly reduced when sticking to the zoom lens, the small size, light weight, and low cost are, in fact, incomparable when compared with the single focus lens. Therefore, a bifocal lens used in a lens shutter camera or the like in recent years can be considered. These can be zoomed in a short period of time, and their product appeal is high compared to single focus lenses. However, the method that has been put into practical use or the method that has been proposed is a type in which the main lens and the built-in converter lens are inserted in and out of the main lens, and the main lens moving mechanism and the converter lens high-precision insertion mechanism are used. Becomes very complicated, the cost becomes considerably higher than that of a single focus lens, and the accuracy control is severe due to the influence of manufacturing errors. In addition, the scaling factor is at most 1.5 to 2
In fact, the telephoto effect is still lacking.
本発明の目的 本発明は小型・軽量・低コストを十分に満足し、変倍
率も2倍から3倍程度あり、簡単な機構で瞬時にして焦
点距離を変えることのできる2焦点レンズを提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a bifocal lens which sufficiently satisfies small size, light weight and low cost, has a magnification of about 2 to 3 times, and can instantaneously change the focal length with a simple mechanism. The purpose is to:
本発明の概要 上記目的を達成するため本発明に係る2焦点レンズは
従来のコンバータ方式とは全く異なった方式をとる。即
ち、あるレンズブロックを着脱するというような構成を
採らず、変倍率を高めるためにズームレンズの特性を利
用する。よって、あるレンズブロックを光軸上を移動さ
せるという方式を採る。しかし、ズームレンズは2群以
上のレンズ群が移動し、その移動に関しては高精度のカ
ムが必要であり、コストアップは免れない。そこで本発
明はズームレンズの特徴をうまく利用し、たった一つの
レンズ群若しくは1対1に連結した複数のレンズ群を単
純に移動させるだけで変倍を実現できる2焦点レンズを
提供する。その方式を第1図及び第2図を用いて説明す
る。一般にズームレンズでは、変倍のため移動するバリ
エータレンズ群(V)と、それによる像点の変位を補正
するために非線形に連動して移動するコンペンセータレ
ンズ群(C)が、1群ずつ以上存在する。単純な場合と
して、第1図に正負正の3群より成るズームレンズで第
1群がコンペンセータレンズ群、第2群がバリエータレ
ンズ群の場合の両群の移動軌跡の例を示す。但し(a)
はテレ端、(b)は中間焦点距離、(c)はワイド端の
模式図である。その移動軌跡を決定するズーム解の選択
は、レンズスペックや収差補正その他の要因によってそ
れぞれ設計者がベストなものを選んでいる。ここではズ
ーム解をうまく工夫して、第2図のようにコンペンセー
タレンズ群がテレ端とワイド端でほぼ同位置に戻ってく
るようにする。そして、これを2焦点レンズとして用い
る。即ちテレ端とワイド端だけ用いるとすると、コンペ
ンセータレンズ群は見掛け上不動なので、単にバリエー
タレンズ群を移動させただけで、像点移動を起こさず
に、変倍ができたことになる。これが本発明の方式の基
本的な考え方である。第1図,第2図は第1群をコンペ
ンセータレンズ群とした場合を示したが、第3群をコン
ペンセータレンズ群と考えた場合でも全く同様に構成す
ることができるし、又4群以上の多成分ズームレンズで
も同様である。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a bifocal lens according to the present invention employs a system completely different from a conventional converter system. That is, a configuration in which a certain lens block is attached and detached is not used, and the characteristics of the zoom lens are used to increase the magnification. Therefore, a method of moving a certain lens block on the optical axis is adopted. However, in a zoom lens, two or more lens units move, and a high-precision cam is required for the movement, which inevitably increases the cost. Accordingly, the present invention provides a bifocal lens that can realize zooming by simply moving only one lens group or a plurality of lens groups connected one-to-one by making good use of the features of a zoom lens. The method will be described with reference to FIGS. Generally, in a zoom lens, at least one variator lens group (V) that moves for zooming and another compensator lens group (C) that moves in a non-linear manner in order to correct the displacement of the image point due to the variator lens group exist. I do. As a simple case, FIG. 1 shows an example of the movement trajectories of a zoom lens having three groups of positive, negative, positive, and when the first group is a compensator lens group and the second group is a variator lens group. However, (a)
FIG. 4B is a schematic diagram of a telephoto end, FIG. 4B is a schematic diagram of an intermediate focal length, and FIG. The designer selects the best zoom solution to determine the movement trajectory depending on lens specifications, aberration correction, and other factors. Here, the zoom solution is devised so that the compensator lens group returns to substantially the same position at the telephoto end and the wide end as shown in FIG. This is used as a bifocal lens. That is, if only the telephoto end and the wide end are used, the compensator lens group is apparently immovable, so that simply changing the variator lens group does not cause the image point to move, and the magnification can be changed. This is the basic idea of the method of the present invention. FIGS. 1 and 2 show the case where the first unit is a compensator lens unit. However, even when the third unit is considered as a compensator lens unit, it can be constructed in exactly the same way. The same applies to a multi-component zoom lens.
このように本方式によると、単にバリエータレンズ群
若しくは動きは動くが1対1に連結した複数のバリエー
タレンズ群をテレ端に相当する位置からワイド端に相当
する位置まで移動するだけで簡単に変倍が可能である。
移動が最も単純な形態であるので、その移動機構は極め
て単純なものでよく、カムを使ったズームレンズと比べ
るとコストは断然安くなる。一方ズームレンズを基本と
しているため、高変倍率には強いというメリットがある
上、中間焦点距離域での収差補正等が不要なため、ズー
ムレンズと比べて相当なレンズ枚数の削減が可能である
し、小型化も容易であるのは言うまでもない。また、制
作上の誤差に対する影響度がズームレンズや内蔵コンバ
ータ着脱方式と比べ、相当緩くなり、簡単に製造できて
量産率も上がり、コスト的にも単焦点レンズの域に十分
近づくことが可能である。尚、移動形態が単純であるた
め、瞬時に変倍が可能であるので、動画撮影中でも変倍
が可能である。As described above, according to this method, the variator lens group or the movement is moved, but the variator lens group can be easily changed simply by moving the plurality of variator lens groups connected one to one from the position corresponding to the telephoto end to the position corresponding to the wide end. Double is possible.
Since the movement is the simplest form, the movement mechanism may be very simple, and the cost is far lower than that of a zoom lens using a cam. On the other hand, since it is based on a zoom lens, it has the advantage of being resistant to high magnification, and does not require correction of aberrations in the intermediate focal length range, so that it is possible to considerably reduce the number of lenses as compared with a zoom lens. Needless to say, miniaturization is easy. In addition, the influence on the production error is considerably less than that of the zoom lens and the built-in converter attachment / detachment method, making it easy to manufacture and increasing the mass production rate, and it is possible to bring the cost close enough to the single focus lens area. is there. Since the moving mode is simple, magnification can be changed instantaneously, so that magnification can be changed even during moving image shooting.
さて、これで本発明の優位さが歴然としたわけである
が、実際の設計段階においてはコンペンセータレンズ群
をテレ端とワイド端で全く同位置にくるようなズーム解
を常に固定しながら設計を進めるのは余りにも制約が多
い。しかしこの制約は、次の条件を満足する程度にまで
緩和することが可能である。Now, the advantage of the present invention is obvious, but in the actual design stage, the design is advanced while always fixing the zoom solution so that the compensator lens group is exactly the same at the tele end and the wide end. Is too restrictive. However, this constraint can be relaxed to the extent that the following condition is satisfied.
ここでΔLcはコンペンセータレンズ群に相当するレン
ズ群を想定して、バリエータレンズ群と関係させてズー
ム解を求めた場合に、そのテレ端とワイド端でのコンペ
ンセータレンズ群の位置の光軸方向の差であり、cは
コンペンセータレンズ群の屈折力である。 Here, ΔLc is a lens group corresponding to the compensator lens group, and when a zoom solution is obtained in relation to the variator lens group, the position of the compensator lens group at the tele end and the wide end in the optical axis direction is obtained. And c is the refractive power of the compensator lens group.
即ち、ワイド端におけるコンペンセータレンズ群の光
軸方向の位置誤差が像点位置の変動に与える影響度はそ
の誤差量より小さいのが一般的で、特に第1群がコンペ
ンセータレンズ群の場合では、非常に小さくなる。とい
うことは、ズーム解を求めてみて、テレ端とワイド端に
おけるコンペンセータレンズ群の位置が少々ずれていた
としても、ワイド端においてコンペンセータレンズ群を
テレ端における位置にずらせても殆ど像点移動は見られ
ないということである。このように式を満足する範囲
であれば、像点の移動を十分許容範囲内に抑えることが
でき、これによって設計上の自由度は大幅に改善され
る。逆にこの式の範囲を越えてしまうと、像点の移動が
大となるので、何らかの像点移動補正手段を要すること
になる。That is, the influence of the position error of the compensator lens group in the optical axis direction at the wide end on the fluctuation of the image point position is generally smaller than the error amount. In particular, when the first group is the compensator lens group, it is extremely difficult. Become smaller. That is, even if the position of the compensator lens group at the telephoto end and the wide end is slightly deviated from the zoom solution, even if the compensator lens group is shifted to the position at the telephoto end at the wide end, almost no image point movement occurs. It is not seen. As long as the range satisfies the expression, the movement of the image point can be sufficiently suppressed to within an allowable range, thereby greatly improving the design freedom. Conversely, if the value exceeds the range of this expression, the movement of the image point becomes large, so that some image point movement correction means is required.
さて、本発明を具体的な形で実現した例について説明
する。本発明は任意のズームレンズについて適用できる
わけであるが、対象を6倍ズームクラスにすると、本方
式によっても単焦点レンズと比べてコストアップ,大型
化は避けられない。また用途からしてズームレンズの6
倍という変倍率は魅力的であるが、2焦点レンズとして
は、余りにも変化しすぎて使いづらく、オーバースペッ
クな感がある。ここではその使い勝手の良さ,単焦点レ
ンズと比較してコスト的,大きさ的に見合うものとして
2〜3倍程度の2焦点レンズに適したものを示すことに
する。Now, an example in which the present invention is realized in a specific form will be described. The present invention can be applied to any zoom lens. However, if the object is set to a 6 × zoom class, the cost and the size of the zoom lens cannot be avoided by this method as compared with a single focus lens. In addition, 6 of zoom lens from application
The magnification of 2 times is attractive, but as a bifocal lens, it changes too much and is hard to use, and has a feeling of over-spec. Here, a lens which is suitable for a bifocal lens of about two to three times as good in terms of convenience and cost and size as compared with a single focus lens will be described.
まず考えられるのが2成分系であるが、2成分系では
移動量が大きくなる上、大きい変倍率を実現しにくいと
いう欠点を持つ。2成分系でこのような2焦点レンズを
実現した例としては、特開昭56−150716号で開示された
もの等があるが、これらの変倍率はたかだか2倍どまり
である。A two-component system can be considered first, but the two-component system has disadvantages in that the moving amount is large and it is difficult to realize a large magnification. An example of realizing such a bifocal lens in a two-component system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 56-150716, but these magnifications are limited to at most twice.
そこで3成分以上の多成分系が考えられる。特にその
第1群,第2群をそれぞれ正,負の屈折力を持つように
構成し、その第2群を変倍時に光軸上を移動するバリエ
ータレンズ群とすることによって、コンパクトながら高
い変倍率を得やすく変倍に伴う収差変動も十分小とする
ことが可能である。尚、十分な変倍率と、コンパクト性
を達成するには次式を満足する必要がある。Therefore, a multi-component system of three or more components can be considered. In particular, the first and second units are configured to have positive and negative refractive powers, respectively, and the second unit is a variator lens unit that moves on the optical axis during zooming. The magnification can be easily obtained, and the fluctuation of aberration due to zooming can be made sufficiently small. In order to achieve a sufficient zoom ratio and compactness, the following expression must be satisfied.
dT I-II/dW I-II>3 但し、dT I-II,dW I-IIはそれぞれ、テレ端,ワイド端
での第1群と第2群の空気間隔である。この下限を越え
ると、変倍率が小さくなってしまうか、又は第1群が大
きくなり、コンパクト化が達成できない。d T I-II / d W I-II > 3 where d T I-II and d W I-II are the air gaps of the first group and the second group at the telephoto end and the wide end, respectively. If the lower limit is exceeded, the zoom ratio will be small or the first lens unit will be large, and compactness cannot be achieved.
更に実際に、単焦点レンズに十分近い程度のコストを
目標とするには、3成分系が適している。即ち、物体側
より順に正負正の3群より成り、第2群が強い負の屈折
力を持つバリエータレンズ群で、テレ端位置で最も像側
に、ワイド端位置で最も物体側に移動する。実際には、
第1,第3群は不動であるがズームレンズと対比するた
め、コンペンセータレンズ群を想定したとすると、それ
は第1群と考えてもよいし、第3群と考えてもよい。そ
して、これら3群の屈折力関係に以下の条件を課すので
ある。Furthermore, in practice, a three-component system is suitable for targeting a cost sufficiently close to a single focus lens. That is, the second group is a variator lens group having strong negative refracting power in order from the object side, and moves to the image side at the tele end position and to the object side at the wide end position. actually,
The first and third groups are stationary, but are to be compared with a zoom lens. Therefore, if a compensator lens group is assumed, it may be considered as the first group or the third group. Then, the following conditions are imposed on the refractive power relationship of these three groups.
0.28<I/|II|<0.365(但しII<0) 0.85<IIIfM<1.70 ここでI,II,IIIは第1,第2,第3群の各屈折力
であり、fT,fWはテレ側,ワイド側の各焦点距離であ
る。 0.28 <I / | II | < 0.365 ( where II <0) 0.85 <III f M <1.70 Here, I , II , and III are the respective refractive powers of the first, second, and third groups, and f T and f W are the focal lengths on the tele side and the wide side, respectively.
ズーム解は薄肉系で考えた解を実際に厚肉化したとき
に収差補正でベンディングした場合、薄肉系の場合と移
動軌跡が異なるのが常である。よってテレ端とワイド端
でコンペンセータレンズ群がほぼ同位置にくるような解
を得るには、その各群の屈折力関係がある範囲に入って
いなければならない。逆にいえば、薄肉系の屈折力関係
は、ある一つの解のみ実現されるというのでなく、ある
範囲の中で実現することができるのである。この範囲を
示したのが条件であり、これらの範囲を越えると、
コンペンセータレンズ群がテレ端とワイド端で同位置に
くるようなズーム解を得にくくなるし、仮に得られたと
しても収差補正上、物理的大きさ等の観点より見ると非
常に不利な解であって、コストアップ,大型化は避けら
れない。When the zoom solution is bent by aberration correction when the solution considered in the thin system is actually made thicker, the movement locus is usually different from that in the case of the thin system. Therefore, in order to obtain a solution in which the compensator lens groups are almost at the same position at the telephoto end and the wide-angle end, the refractive power relationships of the respective groups must be within a certain range. Conversely, the refractive power relationship of a thin-walled system can be realized within a certain range, not only one certain solution is realized. This range is indicated by the condition.
It is difficult to obtain a zoom solution in which the compensator lens group is at the same position at the tele end and the wide end, and even if obtained, it is a very disadvantageous solution in terms of aberration correction and physical size. Therefore, cost increase and size increase are inevitable.
さて、更に詳しく第1群,第2群の構成について述べ
る。変倍による収差変動に大きく影響するのは第1群と
第2群であり、又特に第1群は重量的にも大きいので、
これらを以下のように構成することによって、収差変動
が小さく、小型・軽量でありコスト的にも非常に安い第
1,第2群を実現できる。Now, the configurations of the first and second groups will be described in more detail. The first group and the second group greatly affect the aberration variation due to zooming, and in particular, the first group is large in weight.
By configuring these as follows, aberration variation is small, compact and lightweight, and very low cost.
1, the second group can be realized.
即ち、物体側より順に第1群を像側に強い面を向けた
負メニスカスレンズ、物体側に強い面を向けた両凸正レ
ンズの2枚、第2群を像側に強い面を向けた負レンズと
物体側に強い面を向けた正メニスカスレンズの2枚で構
成し、以下の条件を満足させる。That is, in order from the object side, the first lens unit has a negative meniscus lens having a strong surface facing the image side, the biconvex positive lens having the strong surface facing the object side, and the second lens unit has the strong surface facing the image side. It is composed of a negative lens and a positive meniscus lens having a strong surface facing the object side, and satisfies the following conditions.
0.05<R1P/|R2R|<0.43 (但しR2R<0) 0.38<R3R|II|>0.75(但しII<0) (n1+n4)/2>1.78 ここでRは曲率半径であり、その第1添字は物体側か
ら数えたレンズ番号であり、第2添字は物側の面である
ときP、像側の面であるときRを示すものである。ま
た、nは屈折率を示し、その添字は物体側から数えたレ
ンズ番号を示す。0.05 <R 1P / | R 2R | <0.43 (where R 2R <0) 0.38 <R 3R | II |> 0.75 (where II <0) (n 1 + n 4 ) / 2> 1.78 where R is the radius of curvature The first suffix indicates the lens number counted from the object side, and the second suffix indicates P when the surface is on the object side and R when the surface is on the image side. Further, n indicates a refractive index, and a subscript indicates a lens number counted from the object side.
第1,第2群をこのように僅か4枚で構成しても良好な
収差が得られるのは、どちらも負レンズと正レンズの組
合せで、負レンズ先行型とすることによって入射角の大
きい周辺光をいちはやく傾斜を緩めて結像のための第3
群へ導くことにより、周辺光のコマ収差や像面湾曲を十
分小とすることが可能であり、一方球面収差の補正にも
役立つからである。しかも、入射角の大きい周辺光がい
ちはやく傾斜を緩めるように折り曲げられるため、前玉
径(特に第1群の物体側レンズの有効径)を小さくする
ことが可能である。第1群の像側レンズとして両凸正レ
ンズが用いられているため、上記前玉径を小さくする効
果はより一層大きくなる。また、硝材の分散の選択によ
り、群ごとの色補正もできるので、軸上色収差や倍率色
収差の変動も十分小になすことができる。Even if the first and second units are composed of only four lenses in this way, good aberrations can be obtained because both are a combination of a negative lens and a positive lens, and the negative lens is of a leading type, so that the incident angle is large. Ambient light as quickly as possible to reduce the inclination for image formation
By leading the light to the group, it is possible to sufficiently reduce the coma aberration and the field curvature of the peripheral light, and it is also useful for correcting the spherical aberration. In addition, since the peripheral light having a large incident angle is bent so as to loosen the inclination as quickly as possible, it is possible to reduce the diameter of the front lens (in particular, the effective diameter of the first-group object-side lens). Since the biconvex positive lens is used as the image side lens of the first group, the effect of reducing the diameter of the front lens is further enhanced. Further, since the color correction can be performed for each group by selecting the dispersion of the glass material, the fluctuation of the axial chromatic aberration and the chromatic aberration of magnification can be made sufficiently small.
条件は、第1群全体を1つの正レンズとしてとらえ
た場合の物体側の屈折力と像側の屈折力の比を与えるも
のに相当し、周辺光の収差に大きく影響する。特にテレ
端にてその周辺光の主光線より外側の光について下限を
越えると上方のコマ、上限を越えると下方のコマの発生
量が多大で、十分な性能を保証し得なくなる。The condition corresponds to a condition that gives a ratio between the refractive power on the object side and the refractive power on the image side when the entire first unit is regarded as one positive lens, and greatly affects the aberration of peripheral light. In particular, if the light outside the principal ray of the peripheral light at the telephoto end exceeds the lower limit, the amount of upper coma generated when the lower limit is exceeded, and the amount of lower coma generated above the upper limit is large, and sufficient performance cannot be guaranteed.
条件は、第2群中で負レンズの強い屈折面がどの程
度の屈折力を持つかを示す式で、特にテレ端での球面収
差と像面湾曲に影響する。下限を越えるとオーバー側
に、上限を越えるとアンダー側に大きく球面収差と像面
湾曲が発生し、性能保証不可となる。The condition is an expression indicating how much a strong refracting surface of the negative lens has a refracting power in the second group, and particularly affects spherical aberration and field curvature at the telephoto end. If the lower limit is exceeded, a large spherical aberration and curvature of field will occur on the over side, and if the upper limit is exceeded, a large spherical aberration and field curvature will occur, making it impossible to guarantee the performance.
条件は、第1群の負レンズと第2群の正レンズを十
分高い屈折率の硝材で構成する必要があることを示し、
これを満足しないときは、高次収差の発生を抑えること
ができない。The condition indicates that the negative lens of the first group and the positive lens of the second group need to be made of a glass material having a sufficiently high refractive index,
If this is not satisfied, the occurrence of higher-order aberrations cannot be suppressed.
以上に述べた条件を満たすことに、たった4枚という
安価であり、軽量・コンパクトで、収差変動の少ない第
1,第2群を提供できるが、更に全系として安価であり、
大口径でありながら高性能が得られる2焦点レンズを提
供するには、第3群を以下の2通りの方法のどちらかを
選択し、それに従って構成することが望ましい。In order to satisfy the conditions described above, it is inexpensive with only four sheets, lightweight and compact, and has a small aberration variation.
1, the second group can be provided, but the whole system is cheaper,
In order to provide a bifocal lens having high performance while having a large aperture, it is desirable that the third unit be configured by selecting one of the following two methods and following it.
即ち、第1法として第3群を物体側から順に強い屈折
面を物体側に向けた正レンズ、両凹レンズ、強い屈折面
を像側に向けた正レンズ、強い屈折面を物体側に向けた
正レンズの4枚で構成し、以下の条件を満足させる。That is, as a first method, the third lens unit is a positive lens having a strong refracting surface facing the object side in order from the object side, a biconcave lens, a positive lens having the strong refracting surface facing the image side, and a strong refracting surface facing the object side. It consists of four positive lenses and satisfies the following conditions.
1.0<A1/A2 0.60<f7 7R<1.30 但し、7R=(n7−1)/|R7R| 0.70<f8・8P<1.6 但し、8P=(n8−1)/|R8P| ここで、A1,A2はそれぞれ第5レンズと第6レンズ,
並びに第6レンズと第7レンズの間の軸上空気間隔であ
り、f7,f8は第7,第8レンズの単体焦点距離である。 1.0 <A 1 / A 2 0.60 <f 7 7R <1.30 where, 7R = (n 7 -1) / | R 7R | 0.70 <f 8 · 8P <1.6 where, 8P = (n 8 -1) / | R 8P | where A 1 and A 2 are the fifth and sixth lenses, respectively.
And the axial air gap between the sixth and seventh lenses, and f 7 and f 8 are the single focal lengths of the seventh and eighth lenses.
このように正負正正の構成にすることにより、コンパ
クトではあるが十分に長いバックフォーカスを確保する
ことが可能となり、諸収差の補正も容易となる。With such a positive, negative, positive and positive configuration, it is possible to secure a compact but sufficiently long back focus and to easily correct various aberrations.
条件は、第3群で唯一の負レンズの第6レンズの前
後の軸上空気間隔の在り方を示したもので、常に物体側
の方の間隔を大きくして、像側の間隔を小さくすること
が望ましいことを示したものである。第6レンズの配置
によって大きく変動するのは、歪曲収差と倍率色収差で
あり、この式の下限を越えると、歪曲が大きく負に発生
する上、倍率色収差も大となり、補正できなくなってし
まう。The condition is to indicate the way of the axial air space before and after the sixth lens, which is the only negative lens in the third group. Always make the space on the object side larger and make the space on the image side smaller. Indicates that it is desirable. Distortion and chromatic aberration of magnification largely vary depending on the arrangement of the sixth lens. If the lower limit of this equation is exceeded, the distortion is greatly negative and the chromatic aberration of magnification becomes large, making it impossible to correct.
条件は、それぞれ第7レンズ,第8レンズの正の
屈折力を第7レンズでは像側面に第8レンズでは物体側
面に集中させることを示し、それぞれ不等式の中の値が
1以下になると両凸形状に、1以上になるとメニスカス
形状になる。両レンズの形状は球面収差と軸外の像面湾
曲,コマ,歪曲とのバランスにより最適形状が確定さ
れ、それぞれ下限を越えて両凸にしていくと球面収差に
は有利になるが軸外収差が悪化し、又逆に上限を越えて
メニスカス形状を強くしていくと、球面収差が悪化する
上、軸外に歪曲の劣化も激しい。The condition indicates that the positive refractive powers of the seventh lens and the eighth lens are concentrated on the image side surface of the seventh lens and the object side surface of the eighth lens, respectively. When the shape becomes 1 or more, the shape becomes a meniscus shape. The optimal shape of both lenses is determined by the balance between spherical aberration and off-axis curvature of field, coma, and distortion. If both convex and concave are less than the lower limit, it is advantageous for spherical aberration, but off-axis aberration When the meniscus shape is strengthened beyond the upper limit, spherical aberration is worsened, and the off-axis distortion is greatly deteriorated.
これらとは別に第2法として第3群を以下のように構
成してもよい。即ち、第3群を強い屈折面を像側に向け
た正レンズ、強い屈折面を物体側に向けた正レンズ、強
い屈折面を像側に向けた両凹レンズ、そして両凸レンズ
の4枚で構成し以下の条件を満足させる。Apart from these, the third group may be configured as follows as a second method. That is, the third lens unit includes a positive lens having a strong refractive surface facing the image side, a positive lens having a strong refractive surface facing the object side, a biconcave lens having a strong refractive surface facing the image side, and a biconvex lens. And the following conditions are satisfied.
0.05<R7R/|R7P|<0.50 (但し、R7R<0) 0.20<T7/fW<0.60 ここで、T7は第7レンズの軸上厚である。 0.05 <R 7R / | R 7P | <0.50 ( where, R 7R <0), where 0.20 <T 7 / f W < 0.60, T 7 is the axial thickness of the seventh lens.
このように正正負正の構成にすることにより、第3群
を非常にコンパクトにすることが可能であり、又負の屈
折面を後方に配すことになるので、非常に強くでき、そ
れによってペッツバール和を十分良好にコントロールで
きる。With such a positive, positive, negative, and positive configuration, the third unit can be made very compact, and the negative refracting surface can be arranged very rearward, so that it can be made very strong. Petzval sum can be controlled sufficiently well.
条件は両凹の第7レンズの前後面の屈折力バランス
に関するもので、下限を越えて後面の屈折力を増すと、
高次のコマ収差の発生が大きくなり、上限を越えて前面
にも屈折力を多く持たせると、球面収差が補正過剰とな
る上、歪曲も負に発生してしまう。The condition relates to the refractive power balance of the front and rear surfaces of the biconcave seventh lens, and when the refractive power of the rear surface is increased beyond the lower limit,
If the generation of high-order coma aberration increases, and if the refractive power exceeds the upper limit and the front surface also has a large refractive power, spherical aberration will be overcorrected and distortion will be negatively generated.
条件は、第7レンズの軸上厚に関するもので、軸外
コマ収差と像面湾曲を良好に補正するためにはある程度
以上厚いことが望ましい。この下限を越えて薄くすると
これらを補正しきれない。また逆に上限を越えて厚くす
ると、性能は良くなるものの十分なバックフォーカスを
確保できず実用化できない。The condition is related to the on-axis thickness of the seventh lens, and it is desirable that the thickness is at least a certain value in order to favorably correct off-axis coma and field curvature. If the thickness is less than the lower limit, these cannot be corrected. On the other hand, if the thickness exceeds the upper limit, the performance is improved, but sufficient back focus cannot be secured and practical use cannot be achieved.
以上述べたように構成すると、単焦点レンズにわずか
のレンズ枚数を加えた程度で変倍率2〜3倍程度の2焦
点レンズが実現でき従来の内蔵コンバータ方式の2焦点
レンズと比較すると、変倍率がずっと高いこと、高性能
なこと、ワイド端でもテレ端でも十分明るいF値が得ら
れること、更には変倍機構が非常に安価で精度的にも緩
いということ等、多くのメリットがある。またズームレ
ンズと比較すれば、構成枚数がずっと少ないこと、非常
にコンパクトであること、移動にカム等の高精度の機構
を必要としないこと、製造が容易なこと等、大きさ面と
コスト面で数段上回っている。With the above-described configuration, a bifocal lens with a magnification of about 2 to 3 times can be realized by adding a small number of lenses to a single focus lens, and as compared with a conventional built-in converter type bifocal lens, the magnification is small. Are much higher, high performance, a sufficiently bright F-number is obtained at both the wide end and the telephoto end, and the zoom mechanism is very inexpensive and loose in accuracy. Compared to a zoom lens, the number of components is much smaller, it is very compact, it does not require a high-precision mechanism such as a cam for movement, it is easy to manufacture, etc. Is several steps higher.
本発明の実施例 以下、本発明に基づく大口径で、小型・軽量・低コス
トな高性能2焦点レンズの実施例を示す。Embodiments of the Present Invention Hereinafter, embodiments of a large-diameter, small-sized, light-weight, and low-cost high-performance bifocal lens according to the present invention will be described.
但し、各実施例において、r1〜r21は曲率半径、d1〜d
20は軸上面間隔を示し、N1〜N20,ν1〜ν20はd線に対
する屈折率、アッベ数を示す。尚、各実施例とも最後尾
にローパスフィルタやフェースプレートに相当する平板
を挿入してある。However, in each embodiment, r 1 to r 21 are the radii of curvature, d 1 to d
20 shows an axial distance, N 1 ~N 20, ν 1 ~ν 20 shows a refractive index at the d-line, the Abbe number. In each embodiment, a flat plate corresponding to a low-pass filter or a face plate is inserted at the end.
<実施例1> <実施例2> <実施例3> <実施例4> <実施例5> <実施例6> <実施例7> 先にも述べたように第1図には一般の3成分ズームの
場合のズーミング状態を模式的に示してあり、又第2図
には本発明に利用する特殊ズーム解の模式図を示してあ
る。<Example 1> <Example 2> <Example 3> <Example 4> <Example 5> <Example 6> <Example 7> As described above, FIG. 1 schematically shows a zooming state in the case of a general three-component zoom, and FIG. 2 shows a schematic diagram of a special zoom solution used in the present invention. is there.
第3図は上記の実施例1〜実施例5に対応するレンズ
構成のテレ端における概略構成を示しており、第4図は
上記の実施例6、又第5図は実施例7に対応するレンズ
構成のテレ端における概略構成をそれぞれ示している。
これらの第3図〜第5図には本発明の概要の項で説明し
たR1P〜R8P,A1,A2,T7並びに本発明の実施例の項で説
明したr1〜r21,d1〜d20等についても記入してある。
尚、第2群(II)についてはテレ端(T)からワイド端
(W)への移動を矢印線によって模式的に示している。
第3群(III)の手前に示される(3)は絞りを表して
おり、第3群(III)の後方に配されている平板(4)
はローパスフィルタやフェースプレートに相当する平板
である。FIG. 3 shows a schematic configuration at the telephoto end of a lens configuration corresponding to the above-described first to fifth embodiments, FIG. 4 corresponds to the sixth embodiment, and FIG. 5 corresponds to the seventh embodiment. The schematic configuration at the telephoto end of the lens configuration is shown.
FIGS. 3 to 5 show R 1P to R 8P , A 1 , A 2 , and T 7 described in the outline of the present invention and r 1 to r 21 described in the embodiment of the present invention. , are to fill in for d 1 ~d 20 or the like.
In the second group (II), the movement from the telephoto end (T) to the wide end (W) is schematically indicated by an arrow line.
(3) shown in front of the third group (III) represents an aperture, and a flat plate (4) arranged behind the third group (III)
Is a flat plate corresponding to a low-pass filter or a face plate.
第6図〜第12図は上記実施例1〜実施例7の各収差図
で、それぞれ(a)はテレ端、(b)はワイド端での諸
収差を表す。また、実線(d)はd線に対する収差を表
し、点線(SC)は正弦条件を表す。更に点線(DM)と実
線(DS)はメリジオナル面とサジタル面での非点収差を
それぞれ表している。FIGS. 6 to 12 are aberration diagrams of Examples 1 to 7, wherein (a) shows various aberrations at the telephoto end and (b) shows various aberrations at the wide end. The solid line (d) represents the aberration with respect to the d-line, and the dotted line (SC) represents the sine condition. Further, a dotted line (DM) and a solid line (DS) represent astigmatism on the meridional surface and the sagittal surface, respectively.
第1図は一般の3成分ズーム方式のズーミング状態を示
す模式図である。第2図は本発明に利用する3成分ズー
ムの特殊ズーム解の模式図である。第3図は実施例1〜
実施例5に対応する概略レンズ構成図であり、第4図は
実施例6に対応する概略レンズ構成図、そして第5図は
実施例7に対応する概略レンズ構成図である。 第6図、第7図、第8図、第9図、第10図、第11図、及
び第12図は実施例1〜実施例7に対応する収差図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram showing a zooming state of a general three-component zoom system. FIG. 2 is a schematic diagram of a special zoom solution of a three-component zoom used in the present invention. FIG. 3 shows the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic lens configuration diagram corresponding to Example 5, FIG. 4 is a schematic lens configuration diagram corresponding to Example 6, and FIG. 5 is a schematic lens configuration diagram corresponding to Example 7. FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 10, FIG. 11, and FIG.
Claims (3)
と、負の屈折力を持つ第2群と、正の屈折力を持つ第3
群と、の3群より成り、第2群のみを光軸方向に一定量
移動させるだけで像点移動を殆ど起こさずに変倍できる
とともに、 前記第1群が、物体側から順に、像側に強い面を向けた
負メニスカスレンズと、物体側に強い面を向けた両凸正
レンズと、の2枚で構成され、 前記第2群が、物体側から順に、像側に強い面を向けた
負レンズと、物体側に強い面を向けた正メニスカスレン
ズと、の2枚で構成され、 以下の条件を満足することを特徴とする2焦点レンズ; dT I-II/dW I-II>3 0.28<I/|II|<0.365 (但しII<0) 0.85<IIIfM<1.70 0.05<R1P/|R2R|<0.43 (但しR2R<0) 0.38<R3R|II|<0.75 (但しII<0) (n1+n4)/2>1.78 ここで、 dT I-II:テレ端における第1群と第2群との間の軸上空
気間隔、 dW I-II:ワイド端における第1群と第2群との間の軸上
空気間隔、I :第1群の屈折力、II :第2群の屈折力、III :第3群の屈折力、 fT :テレ側の焦点距離、 fW :ワイド側の焦点距離、 R1P :物体側から第1番目のレンズの物体側面の曲率
半径、 R2R :物体側から第2番目のレンズの像側面の曲率半
径、 R3R :物体側から第3番目のレンズの像側面の曲率半
径、 n1 :物体側から第1番目のレンズの屈折率、 n4 :物体側から第4番目のレンズの屈折率 である。1. A first lens unit having a positive refractive power, a second lens unit having a negative refractive power, and a third lens unit having a positive refractive power.
The zoom lens can be zoomed with little movement of the image point by moving only the second lens unit by a fixed amount in the optical axis direction, and the first lens unit is sequentially moved from the object side to the image side. A negative meniscus lens having a strong surface facing the object, and a biconvex positive lens having a strong surface facing the object side. The second group is configured such that the strong surface faces the image side in order from the object side. A bifocal lens comprising a negative lens and a positive meniscus lens having a strong surface facing the object side, and satisfying the following conditions: d T I-II / d W I- II > 3 0.28 < I / | II | <0.365 ( II <0) 0.85 < III f M <1.70 0.05 <R 1P / | R 2R | <0.43 (where R 2R <0) 0.38 <R 3R | II | <0.75 (where II <0) (n 1 + n 4 ) / 2> 1.78 where d T I− II: axial air distance between the first and second lens units at the telephoto end, d W I-II: axial air distance between the first and second lens units at the wide end, I: first the refractive power of the group, II: refractive power of the second group, III: refractive power of the third group, f T: the focal length of the telephoto side, f W: focal length of the wide side, R 1P: first position from the object side radius of curvature of the object side surface of the lens, R 2R: curvature of the image side surface of the second lens from the object side radius, R 3R: curvature of the image side surface of the third lens from the object side radius, n 1: the object side , N 4 : the refractive index of the fourth lens from the object side.
面を物体側に向けた正レンズと、両凹レンズと、強い屈
折面を像側に向けた正レンズと、強い屈折面を物体側に
向けた正レンズと、の4枚で構成し、以下の条件を満足
することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の2
焦点レンズ; 1.0<A1/A2 0.60<f7 7R<1.30 {但し7R=(n7−1)/|R7R|} 0.70<f8 8P<1.60 {但し8P=(n8−1)/|R8P|} ここで、 A1:物体側から第5番目のレンズと物体側から第6番
目のレンズとの間の軸上空気間隔、 A2:物体側から第6番目のレンズと物体側から第7番
目のレンズとの間の軸上空気間隔、 f7:物体側から第7番目のレンズの単体焦点距離、 f8:物体側から第8番目のレンズの単体焦点距離、 R7R:物体側から第7番目のレンズの像側面の曲率半
径、 R8P:物体側から第8番目のレンズの物体側面の曲率半
径、 n7:物体側から第7番目のレンズの屈折率、 n8:物体側から第8番目のレンズの屈折率 である。2. A third lens unit comprising, in order from the object side, a positive lens having a strong refractive surface facing the object side, a biconcave lens, a positive lens having the strong refractive surface facing the image side, and a strong refractive surface. 2. The lens system according to claim 1, wherein the first lens and the second lens are configured to include four positive lenses directed to the object side and satisfy the following conditions.
Lens; 1.0 <A 1 / A 2 0.60 <f 7 7R <1.30 { where 7R = (n 7 -1) / | R 7R |} 0.70 <f 8 8P <1.60 { where 8P = (n 8 -1) / | R 8P |} where A 1 : axial air gap between the fifth lens from the object side and the sixth lens from the object side, A 2 : the sixth lens from the object side On-axis air distance from the object side to the seventh lens, f 7 : single focal length of the seventh lens from the object side, f 8 : single focal length of the eighth lens from the object side, R 7R : radius of curvature of the image side of the seventh lens from the object side, R 8P : radius of curvature of the object side of the eighth lens from the object side, n 7 : refractive index of the seventh lens from the object side, n 8 is the refractive index of the eighth lens from the object side.
面を像側に向けた正レンズと、強い屈折面を物体側に向
けた正レンズと、強い屈折面を像側に向けた両凹レンズ
と、両凸レンズと、の4枚で構成し、以下の条件を満足
することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の2
焦点レンズ; 0.05<R7R/|R7P|<0.50 (但しR7P<0) 0.20<T7/fW<0.60 ここで、 R7R:物体側から第7番目のレンズの像側面の曲率半
径、 R7P:物体側から第7番目のレンズの物体側面の曲率半
径、 T7:物体側から第7番目のレンズの軸上厚 である。3. A positive lens having a strong refracting surface facing the image side, a positive lens having a strong refracting surface facing the object side, and a strong refracting surface facing the image side. 2. A biconcave lens and a biconvex lens, each comprising four lenses, satisfying the following conditions.
Lens; 0.05 <R 7R / | R 7P | <0.50 ( where R 7P <0) 0.20 <where T 7 / f W <0.60, R 7R: curvature of the image side surface of the seventh lens from the object side radius , R 7P: curvature of the object side surface of the seventh lens from the object side radius, T 7: is the axial thickness of the seventh lens from the object side.
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|---|---|---|---|
| JP62261080A JP2590944B2 (en) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | Bifocal lens |
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| JPH01102511A JPH01102511A (en) | 1989-04-20 |
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