JP3144255B2 - Zoom lens - Google Patents
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- JP3144255B2 JP3144255B2 JP00921695A JP921695A JP3144255B2 JP 3144255 B2 JP3144255 B2 JP 3144255B2 JP 00921695 A JP00921695 A JP 00921695A JP 921695 A JP921695 A JP 921695A JP 3144255 B2 JP3144255 B2 JP 3144255B2
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、屈折率分布レンズを用
いたズームレンズ、更に詳しくはレンズシャッターカメ
ラもしくはビデオカメラに使用される小型のズームレン
ズに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a zoom lens using a gradient index lens, and more particularly to a small zoom lens used for a lens shutter camera or a video camera.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、ズームレンズでは、性能を維
持しつつ、コンパクト化及び低コスト化することが要望
されている。このような要望を満足するズームレンズと
して、物体側から正の屈折力を有するレンズ群と、負の
屈折率を有するレンズ群からなる２成分のズームレンズ
がある。2. Description of the Related Art Heretofore, it has been demanded that a zoom lens be reduced in size and cost while maintaining performance. As a zoom lens that satisfies such a demand, there is a two-component zoom lens including a lens group having a positive refractive power from the object side and a lens group having a negative refractive index.
【０００３】２成分のコンパクトなズームレンズとして
は、複数のレンズ面を非球面とすることによって前後群
各２枚あるいは前後群各１枚で構成したズームレンズ
（特開平３−１２７００８号公報記載）、及び屈折率分
布レンズ（以下ＧＲＩＮレンズと記す）を使用すること
によって前後群各２枚で構成したズームレンズ（特開平
２−５１１１６号公報記載）が知られている。As a two-component compact zoom lens, a zoom lens composed of two front and rear groups or one front and rear group by forming a plurality of lens surfaces aspherical (described in JP-A-3-127008). A zoom lens (described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-51116), which includes two lenses each for the front and rear groups by using a refractive index distribution lens (hereinafter referred to as a GRIN lens), is known.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
非球面を使用した特開平３−１２７００８号公報記載の
ズームレンズは、各群で発生する色収差の補正とペッツ
バール和の正への増大の補正が困難あるという問題点が
あった。However, the zoom lens described in JP-A-3-127008 using a plurality of aspherical surfaces can correct chromatic aberration occurring in each group and correct a positive increase of Petzval sum. There was a problem that it was difficult.
【０００５】また、ＧＲＩＮレンズを使用した特開平２
−５１１１６号公報記載のズームレンズでは、レンズを
球面で構成しているため、３次収差の範囲での収差補正
に対する自由度が不足し、結局各群少なくとも２枚以上
のレンズが必要であった。[0005] Further, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No.
In the zoom lens described in JP-A-51116, since the lens is formed of a spherical surface, the degree of freedom for aberration correction in the range of tertiary aberration is insufficient, and at least two or more lenses are required for each group. .
【０００６】さらに上記の２つの公報記載の技術を組み
合わせて、複数の非球面を使用し、かつＧＲＩＮレンズ
を使用した場合においても、前記の問題点を十分に解決
することができず、少ないレンズ枚数で、良好に収差補
正がされたズームレンズを製作することはできなかっ
た。Further, even when a plurality of aspherical surfaces are used and a GRIN lens is used by combining the techniques described in the above two publications, the above-mentioned problems cannot be sufficiently solved, and the number of lenses is small. It was not possible to produce a zoom lens with aberration correction favorably by the number of sheets.
【０００７】本発明は、少ない枚数、好ましくは１枚で
レンズ群を構成し、良好に収差補正がされたズームレン
ズを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a zoom lens in which a lens group is constituted by a small number of lenses, preferably one, and aberrations are corrected well.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】そこで、上記目的を達成
するため、請求項１に係る発明は、光軸に垂直な方向に
屈折率分布を有する屈折率分布レンズを含むズームレン
ズであって、該屈折率分布レンズの少なくとも１面が非
球面であって、以下の式を満足することを特徴とする。 |Nd2/φg4|<1000 0<H<Hmaxにおいて、 -1.5<(φa(H)-φa0)/φg<1.5 ここで、 Nd2：屈折率分布レンズのd線に対する4次の屈折率分布
係数、 φg：屈折率分布レンズの屈折力、 H：レンズ径方向高さ、 Hmax：レンズ有効径、 φa(H)：非球面の高さHでの局所的曲率による屈折力、 φa0：非球面の基準曲率による屈折力、 である。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a zoom lens including a refractive index distribution lens having a refractive index distribution in a direction perpendicular to the optical axis, At least one surface of the gradient index lens is aspherical, and satisfies the following expression. | Nd2 / φg 4 | <1000 0 <H <Hmax, -1.5 <(φa (H) -φa0) / φg <1.5 where Nd2 is the fourth-order refractive index distribution coefficient for the d-line of the refractive index distribution lens , Φg: refractive power of the gradient index lens, H: height in the lens radial direction, Hmax: effective lens diameter, φa (H): refractive power due to local curvature at the height H of the aspherical surface, φa0: refractive power of the aspherical surface Refractive power according to the reference curvature.
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載のズ
ームレンズにおいて、前記屈折率分布レンズが正の屈折
力を有し、前記レンズ群が以下の式を満たすことを、特
徴とする。 -30<Nd1/φp2<20 ここで、 Nd1：屈折率分布レンズのd線に対する2次の屈折率分布
係数、 φg：レンズ群の屈折力 である。According to a second aspect of the present invention, in the zoom lens according to the first aspect, the refractive index distribution lens has a positive refractive power, and the lens group satisfies the following expression. -30 <Nd1 / φp 2 <20 where, Nd1 is a second-order refractive index distribution coefficient of the refractive index distribution lens with respect to d-line, and φg is a refractive power of the lens group.
【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１記載のズ
ームレンズにおいて、前記屈折率分布レンズが負の屈折
力を有し、前記レンズ群が以下の式を満たすことを、特
徴とする。 -20<Nd1/φn2<30 ここで、 Nd1：屈折率分布レンズのd線に対する2次の屈折率分布
係数、 φn：レンズ群の屈折力 である。According to a third aspect of the present invention, in the zoom lens according to the first aspect, the refractive index distribution lens has a negative refractive power, and the lens group satisfies the following expression. -20 <Nd1 / φn 2 <30 where Nd1 is a second-order refractive index distribution coefficient of the refractive index distribution lens with respect to d-line, and φn is a refractive power of the lens group.
【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載のズームレンズにおいて、前記屈折率分
布レンズ１枚で、１つのレンズ群が構成されていること
を、特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the zoom lens according to any one of the first to third aspects, one lens group is constituted by one refractive index distribution lens. .
【００１２】[0012]
【００１３】[0013]
【表１】 [Table 1]
【００１４】[0014]
【表２】 [Table 2]
【００１５】ただし、本発明に係るＧＲＩＮレンズは光
軸とは垂直な方向に屈折率に分布を有し（以下このよう
なレンズをラジアルＧＲＩＮレンズと記す）、その屈折
率の分布は以下の式で表わされる。 Ｎ（Ｈ）＝Ｎ０＋Ｎ１Ｈ２＋Ｎ２Ｈ4・・・ ・・・(A) ここで、 Ｈ：光軸に対して垂直な方向の高さ、 Ｎ０：光軸上での屈折率、 Ｎ１：２次の屈折率分布係数、 Ｎ２：４次の屈折率分布係数、 である。However, the GRIN lens according to the present invention has a distribution of the refractive index in a direction perpendicular to the optical axis (hereinafter, such a lens is referred to as a radial GRIN lens). Is represented by N (H) = N0 + N1H 2 + N2H 4 wherein ··· ··· (A), H: a direction perpendicular to the optical axis height, N0: refractive index at the optical axis, N1: 2-order N2: a fourth-order refractive index distribution coefficient.
【００１６】各実施例においてｒｉ（ｉ＝１，２，３・
・・）は物体側から数えたｉ番目の面の曲率半径、Ｔｉ
（ｉ＝１，２，３・・・）は物体側から数えたｉ番目の
軸上面間隔、Ｎｉ（ｉ＝１，２，３・・・）はラジアル
ＧＲＩＮレンズの２ｉ次の屈折率分布係数、ＦＬは全系
の焦点距離、Ｆｎｏ．は開放Ｆナンバーを示している。
さらに、各係数において、文字”Ｅ”の後の数は、各係
数の指数部分に相当し、例えば１．０Ｅ＋０２であれば
１．０×１０2を表わしている。In each embodiment, ri (i = 1, 2, 3,.
··) is the radius of curvature of the i-th surface counted from the object side, Ti
(I = 1, 2, 3,...) Is the i-th axial distance counted from the object side, and Ni (i = 1, 2, 3,...) Is the 2i-order refractive index distribution coefficient of the radial GRIN lens. , FL is the focal length of the entire system, Fno. Indicates an open F number.
Further, in each coefficient, the number after the letter "E" corresponds to the exponent part of each coefficient. For example, if 1.0E + 02, it indicates 1.0 × 10 2 .
【００１７】また、非球面は以下の式で定義されるもの
とする。The aspherical surface is defined by the following equation.
【００１８】[0018]
【数１】 (Equation 1)
【００１９】ここで、 ｒ：非球面の基準曲率半径、 ε：２次曲面パラメータ、 Ａｉ（ｉ＝１，２，３・・）：非球面係数、 である。Here, r: reference radius of curvature of the aspherical surface, ε: quadratic surface parameter, Ai (i = 1, 2, 3,...): Aspherical surface coefficient.
【００２０】図１は、本発明のズームレンズの実施例１
を示す構成図である。図１において、実施例１のズーム
レンズは物体側から順に、正の屈折力を有する前群Ｇｒ
１と負の屈折力を有する後群Ｇｒ２からなる。前群Ｇｒ
１は、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状で、両面
ｒ１、ｒ２を非球面としたラジアルＧＲＩＮレンズであ
る第１レンズからなる。後群Ｇｒ２は、像側に凸面を向
けた負のメニスカス形状で、像側面ｒ４を非球面とした
ラジアルＧＲＩＮレンズである第２レンズからなる。FIG. 1 is a first embodiment of a zoom lens according to the present invention.
FIG. In FIG. 1, the zoom lens according to the first embodiment includes, in order from the object side, a front group Gr having a positive refractive power.
1 and a rear group Gr2 having a negative refractive power. Front group Gr
Reference numeral 1 denotes a positive meniscus shape having a convex surface facing the image side, and includes a first lens which is a radial GRIN lens having both surfaces r1 and r2 aspherical. The rear group Gr2 has a negative meniscus shape with the convex surface facing the image side, and includes a second lens that is a radial GRIN lens having an aspherical image side surface r4.
【００２１】図２は、本発明のズームレンズの実施例２
を示す構成図である。図２において、実施例２のズーム
レンズは物体側から順に、正の屈折力を有する前群Ｇｒ
１と負の屈折力を有する後群Ｇｒ２からなる。前群Ｇｒ
１は、像側に凸面を向けた正のメニスカス形状で、両面
ｒ１、ｒ２を非球面としたラジアルＧＲＩＮレンズであ
る第１レンズからなる。後群Ｇｒ２は、物体側ｒ３が非
球面で正レンズである第２レンズと、像側に凸面を向け
た負のメニスカス形状である第３レンズからなる。FIG. 2 shows a zoom lens according to a second embodiment of the present invention.
FIG. In FIG. 2, the zoom lens according to the second embodiment has, in order from the object side, a front group Gr having a positive refractive power.
1 and a rear group Gr2 having a negative refractive power. Front group Gr
Reference numeral 1 denotes a positive meniscus shape having a convex surface facing the image side, and includes a first lens which is a radial GRIN lens having both surfaces r1 and r2 aspherical. The rear unit Gr2 includes a second lens having an aspheric surface on the object side r3 and a positive lens, and a third lens having a negative meniscus shape with a convex surface facing the image side.
【００２２】実施例１は上記の条件式(1)〜(12)を満足
する。表３、４に実施例１の各条件式に対応する値を示
す。ただし、表中ＲＦ１、ＲＦ２、ＲＲ１、ＲＲ２、Ｔ
Ｆ、ＴＲはそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、Ｔ１、Ｔ
２に対応する。The first embodiment satisfies the conditional expressions (1) to (12). Tables 3 and 4 show values corresponding to the conditional expressions of the first embodiment. However, in the table, RF1, RF2, RR1, RR2, T
F and TR are respectively r1, r2, r3, r4, T1, T
Corresponds to 2.
【００２３】[0023]
【表３】 [Table 3]
【００２４】[0024]
【表４】 [Table 4]
【００２５】実施例２は上記の条件式(1)、(2)及び(4)
〜(9)を満足する。表５、６に実施例１の各条件式に対
応する値を示す。ただし、表中ＲＦ１、ＲＦ２、ＴＦは
それぞれｒ１、ｒ２、Ｔ１に対応する。In Example 2, the above conditional expressions (1), (2) and (4)
~ (9) is satisfied. Tables 5 and 6 show values corresponding to the conditional expressions of the first embodiment. However, RF1, RF2, and TF in the table correspond to r1, r2, and T1, respectively.
【００２６】[0026]
【表５】 [Table 5]
【００２７】[0027]
【表６】 [Table 6]
【００２８】以下、条件式(1)〜(12)を順に説明する。Hereinafter, the conditional expressions (1) to (12) will be described in order.
【００２９】｜Ｎｄ２／φｇ4｜＜１０００・・・・・(1) ここで、 Ｎｄ２：前記屈折率分布レンズのｄ線に対する４次の屈
折率分布係数、 φｇ：前記屈折率分布レンズの屈折力、 である。条件式(1)は、ラジアルＧＲＩＮレンズの屈折
率分布に関する条件を表わしている。この範囲を超えた
場合、レンズの屈折率分布が大きくなりすぎて、製造が
困難になるとともに、高次収差の補正が非常に困難とな
る。| Nd2 / φg 4 | <1000 (1) where Nd2 is a fourth-order refractive index distribution coefficient of the refractive index distributed lens with respect to d-line, and φg is refraction of the refractive index distributed lens. Power. Conditional expression (1) represents a condition relating to the refractive index distribution of the radial GRIN lens. If the ratio exceeds this range, the refractive index distribution of the lens becomes too large, making the production difficult and making it very difficult to correct higher-order aberrations.
【００３０】−３０＜Ｎｄ１／φｐ2＜２０・・・・・(2) ここで、 Ｎｄ１：前記屈折率分布レンズのｄ線に対する２次の屈
折率分布係数、 φｐ：前記レンズ群の屈折力 である。条件式(2)は、正の屈折力を有するレンズ群内
でのペッツバール和をコントロールするための条件を表
わしている。この下限を超えた場合、ペッツバール和が
負に大きくなり好ましくない。逆に、この上限を超えた
場合、ペッツバール和が正に大きくなってしまい、ズー
ムレンズ全体でのペッツバール和の補正が困難となる。-30 <Nd1 / φp 2 <20 (2) where, Nd1: a secondary refractive index distribution coefficient of the refractive index distribution lens with respect to d-line, φp: refractive power of the lens group It is. Conditional expression (2) represents a condition for controlling the Petzval sum in the lens unit having a positive refractive power. If the lower limit is exceeded, the Petzval sum becomes undesirably large. Conversely, if the value exceeds the upper limit, the Petzval sum becomes positively large, and it becomes difficult to correct the Petzval sum in the entire zoom lens.
【００３１】−２０＜Ｎｄ１／φｍ2＜３０・・・・・(3) ここで、 Ｎｄ１：前記屈折率分布レンズのｄ線に対する２次の屈
折率分布係数、 φｍ：前記レンズ群の屈折力 である。条件式(3)は、負の屈折力を有するレンズ群内
でのペッツバール和をコントロールするための条件を表
わしている。この下限を超えた場合、ペッツバール和が
正に大きくなり好ましくない。逆に、この上限を超えた
場合、ペッツバール和が負に大きくなってしまい、ズー
ムレンズ全体でのペッツバール和の補正が困難となる。-20 <Nd1 / φm 2 <30 (3) where, Nd1: a secondary refractive index distribution coefficient for the d-line of the refractive index distribution lens, φm: refractive power of the lens group It is. Conditional expression (3) represents a condition for controlling the Petzval sum in the lens unit having a negative refractive power. If the lower limit is exceeded, the Petzval sum becomes undesirably large. Conversely, if the value exceeds the upper limit, the Petzval sum becomes negatively large, and it becomes difficult to correct the Petzval sum in the entire zoom lens.
【００３２】０＜Ｈ＜Ｈｍａｘにおいて −６．０＜（φａ（Ｈ）−φａ０）／φｇ＜６．０・・・・・(4) ここで、 Ｈ：レンズ径方向高さ、 Ｈｍａｘ：レンズ有効径、 φａ（Ｈ）：非球面の高さＨでの局所的曲率による屈折
力、 φａ０：非球面の基準曲率による屈折力、 φｇ：屈折率分布レンズの屈折力、 であり、φａ（Ｈ）及びφａ０は以下の式で表わされ
る。0 <H <Hmax -6.0 <(φa (H) −φa0) / φg <6.0 (4) where, H: height in the lens radial direction, Hmax: lens Effective diameter, φa (H): refractive power due to local curvature at the height H of the aspherical surface, φa0: refractive power due to the reference curvature of the aspherical surface, φg: refractive power of the refractive index distribution lens, φa (H) ) And φa0 are represented by the following equations.
【００３３】 φａ（Ｈ）＝Ｃａｌｏ×（Ｎ’（Ｈ）−Ｎ（Ｈ）） φａ０＝Ｃｏ×（Ｎ０’−Ｎ０） ここで、 Ｃａｌｏ：非球面の高さＨでの局所的な曲率、 Ｃｏ：非球面の基準曲率、 Ｎ（Ｈ）：非球面物体側媒質の高さＨでの屈折率、 Ｎ’（Ｈ）：非球面像側媒質の高さＨでの屈折率、 Ｎ０：非球面物体側媒質の光軸での屈折率、 Ｎ０’：非球面像側媒質の光軸での屈折率、 である。条件式(4)は、ラジアルＧＲＩＮレンズに非球
面を用いる場合、満たすべき条件を表わしている。この
上限をこえると、レンズ群内で発生している諸収差を非
球面によってさらに悪くすることになり、望ましくな
い。逆に、この下限を超えると非球面による補正が過多
となる。このため複数の非球面を用いた場合でも、１面
の非球面による補正過多を他の非球面によって打ち消す
ことが困難となる。Φa (H) = Calo × (N ′ (H) −N (H)) φa0 = Co × (N0′−N0) where, Calo: local curvature at the height H of the aspheric surface, Co: reference curvature of the aspherical surface; N (H): refractive index at the height H of the aspherical object-side medium; N ′ (H): refractive index at the height H of the aspherical image-side medium; N0 ': Refractive index of the aspherical image-side medium in the optical axis of the medium on the optical axis. Conditional expression (4) represents a condition to be satisfied when an aspheric surface is used for the radial GRIN lens. If the upper limit is exceeded, various aberrations occurring in the lens unit will be further deteriorated by the aspherical surface, which is not desirable. Conversely, if the lower limit is exceeded, the correction by the aspherical surface becomes excessive. For this reason, even when a plurality of aspherical surfaces are used, it is difficult to cancel excessive correction by one aspherical surface with another aspherical surface.
【００３４】ラジアルＧＲＩＮレンズに非球面を用いる
場合、両面を非球面とすれば、一方の非球面で補正過多
となった収差を他方の非球面で補正することができるの
で望ましい。When an aspherical surface is used for the radial GRIN lens, it is desirable that both surfaces be aspherical, because aberrations that have been overcorrected by one aspherical surface can be corrected by the other aspherical surface.
【００３５】０．５≦｜φＲ／φＷ｜≦２．５・・・・・(5) ここで、 φＲ：後群の屈折力、 φＷ：ズームレンズの広角端での屈折力、 である。条件式(5)は、後群の屈折力に関する条件を表
わしている。この上限を超えた場合、後群の屈折力が強
くなりすぎて諸収差、特に球面収差と広角端での歪曲収
差の補正が困難となる。逆に、この下限を超えた場合に
は、後群の屈折力が弱くなり過ぎて光学系の増大を招く
他に、ズーミングに際して各群の移動量が大きくなって
望ましくない。0.5 ≦ | φR / φW | ≦ 2.5 (5) where φR: refractive power of the rear group, φW: refractive power at the wide-angle end of the zoom lens. Conditional expression (5) represents the condition regarding the refractive power of the rear unit. If the upper limit is exceeded, the refractive power of the rear group becomes too strong, and it becomes difficult to correct various aberrations, particularly spherical aberration and distortion at the wide-angle end. Conversely, if the lower limit is exceeded, the refracting power of the rear group becomes too weak, which causes an increase in the optical system, and the moving amount of each group during zooming is undesirably large.
【００３６】０＜Ｈ＜Ｈｍａｘにおいて −３．０＜（φａ（Ｈ）−φａ０）／φＲ＜８．０・・・・・(6) ここで、 φＲ：後群の屈折力、 であって、その他の文字は条件式(4)の場合と同様であ
る。条件式(6)は、２成分ズームレンズの後群に非球面
レンズを用いる場合に、後群が満たすべき条件を表わし
ている。この上限を超えると広角端での歪曲収差と望遠
端での球面収差を、非球面によって補正するのが困難と
なり望ましくない。逆に、この下限を超えると、非球面
による補正が過多となる。このため複数の非球面を用い
た場合でも、１面による補正過多を他の非球面によって
打ち消すことが困難となり望ましくない。0 <H <Hmax -3.0 <(φa (H) −φa0) / φR <8.0 (6) where φR is the refracting power of the rear group. , And other characters are the same as in the case of the conditional expression (4). Conditional expression (6) represents a condition that the rear group should satisfy when using an aspheric lens in the rear group of the two-component zoom lens. Exceeding this upper limit makes it difficult to correct distortion at the wide-angle end and spherical aberration at the telephoto end using an aspheric surface, which is not desirable. Conversely, if the lower limit is exceeded, the correction by the aspherical surface becomes excessive. For this reason, even when a plurality of aspherical surfaces are used, it is difficult to cancel excessive correction by one surface with another aspherical surface, which is not desirable.
【００３７】０＜Ｈ＜０．５Ｈｍａｘにおいて ｄ／ｄＨ｛νｄ（Ｈ）｝＜０かつ、 ０＜Ｈ＜Ｈｍａｘにおいて −０．５＜｛νｄ（Ｈ）−νｄ（０）｝／νｄ（０）≦０．０・・・・・(7) ここで、 ｄ／ｄＨ｛νｄ（Ｈ）｝：νｄ（Ｈ）の微分係数、 νｄ（Ｈ）：ラジアルＧＲＩＮレンズの高さＨでの分散
値で、以下の式で表わされる。 νｄ（Ｈ）＝（Ｎｄ（Ｈ）−１）／（ＮＦ（Ｈ）−ＮＣ
（Ｈ）） Ｎｄ（Ｈ）：前記式(A)のＮ０、Ｎ１、Ｎ２・・・にｄ
線の係数を適用して得られるＮ（Ｈ）、 ＮＦ（Ｈ）：前記式(A)のＮ０、Ｎ１、Ｎ２・・・にＦ
線の係数を適用して得られるＮ（Ｈ）、 ＮＣ（Ｈ）：前記式(A)のＮ０、Ｎ１、Ｎ２・・・にＣ
線の係数を適用して得られるＮ（Ｈ）、 である。条件式(7)は、２成分ズームレンズの前群を、
少なくとも１面が非球面である１枚のラジアルＧＲＩＮ
レンズ（以下単に非球面ラジアルＧＲＩＮレンズと記
す）で構成した場合に、非球面ラジアルＧＲＩＮレンズ
が満たすべき分散の分布を表わしている。これらの条件
式の範囲を超えた場合、前群内で発生する色収差が大き
くなり、ズームレンズ全体での軸上色収差の補正が非常
に困難となる。When 0 <H <0.5Hmax, d / dH ｛νd (H)｝ <0, and when 0 <H <Hmax, −0.5 <｛νd (H) −νd (0)｝ / νd (0 ) ≦ 0.0 (7) where, d / dH {νd (H)}: differential coefficient of νd (H), νd (H): dispersion value at the height H of the radial GRIN lens And is represented by the following equation. νd (H) = (Nd (H) −1) / (NF (H) −NC
(H)) Nd (H): d0 in N0, N1, N2...
N (H), NF (H) obtained by applying the coefficient of the line: F in N0, N1, N2,.
N (H), NC (H) obtained by applying the coefficient of the line: C is added to N0, N1, N2,.
N (H), obtained by applying the coefficient of the line. Conditional expression (7) represents the front group of the two-component zoom lens,
One radial GRIN having at least one aspheric surface
In the case of a lens (hereinafter simply referred to as an aspherical radial GRIN lens), it represents a distribution of dispersion that the aspherical radial GRIN lens should satisfy. If the range of these conditional expressions is exceeded, the chromatic aberration occurring in the front group will be large, and it will be extremely difficult to correct axial chromatic aberration in the entire zoom lens.
【００３８】 −５．０＜（ＲＦ２＋ＲＦ１）／（ＲＦ２−ＲＦ１）＜０．０・・・・・(8) ここで、 ＲＦ２：前群物体側面の曲率半径、 ＲＦ１：前群像側面の曲率半径、 である。条件式(8)は、２成分ズームレンズの前群を１
枚の非球面ラジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合の前
群を構成するレンズの収差の補正に関する条件を表わし
ている。この上限を超えた場合には、球面収差がオーバ
ー側に倒れてしまい望ましくない。逆に、この下限を超
えた場合には、球面収差がアンダー側に倒れると共に、
前群物体側面の曲率半径が小さくなり、製造も困難とな
るので望ましくない。−5.0 <(RF2 + RF1) / (RF2−RF1) <0.0 (8) where, RF2: radius of curvature of the front group object side surface, RF1: radius of curvature of the front group image side surface ,. Conditional expression (8) indicates that the front group of the two-component zoom lens is 1
This figure shows conditions relating to correction of aberration of a lens constituting the front group in the case where the aspherical radial GRIN lens is used. If the upper limit is exceeded, the spherical aberration falls to the over side, which is not desirable. Conversely, if the lower limit is exceeded, the spherical aberration falls to the under side,
This is not desirable because the radius of curvature of the side surface of the front group object becomes small and the manufacturing becomes difficult.
【００３９】０．１＜ＴＦ／ｆＦ＜１．０・・・・・(9) ここで、 ｆＦ：前群の焦点距離 ＴＦ：前群を構成するレンズの心厚、 である。条件式(9)は、２成分ズームレンズの前群を１
枚の非球面ラジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合の前
群を構成するレンズの心厚に関する条件を表わしてい
る。この上限を超えた場合には、レンズ心厚が大きくな
り過ぎるため、レンズ群としての厚みが大きくなり、ズ
ームレンズ全体のコンパクト化ができなくなる。逆に、
この下限を超えた場合には、ズームレンズ全体のペッツ
バール和をコントロールするために、屈折率分布を大き
くしなければならなくなり、高次の収差が発生する。ま
た下限を超えた場合、レンズ後面の曲率半径が小さくな
り製造が困難となる。0.1 <TF / fF <1.0 (9) where, fF: focal length of the front unit TF: thickness of the lens constituting the front unit Conditional expression (9) indicates that the front group of the two-component zoom lens is 1
This figure shows conditions relating to the center thickness of the lens constituting the front group in the case where the aspherical radial GRIN lens is used. If the upper limit is exceeded, the thickness of the lens core becomes too large, so that the thickness of the lens group becomes large, and the zoom lens cannot be made compact as a whole. vice versa,
If the lower limit is exceeded, the refractive index distribution must be increased in order to control the Petzval sum of the entire zoom lens, and high-order aberrations occur. On the other hand, if the lower limit is exceeded, the radius of curvature of the rear surface of the lens becomes small, and the production becomes difficult.
【００４０】２成分ズームレンズの前群を１枚の非球面
ラジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合、前群を構成す
るレンズの形状は、像側面の曲率半径が小さい正レン
ズ、例えば像側に凸面を向けた正のメニスカス形状や両
凸レンズであることが望ましい。これは、正の屈折力を
有する１枚のレンズにおいて、像側面の曲率半径が小さ
い方が、(8)式を満足するズームレンズを構成しやすい
ためである。When the front group of the two-component zoom lens is composed of one aspherical radial GRIN lens, the shape of the lens forming the front group is a positive lens having a small radius of curvature on the image side surface, for example, a convex surface on the image side. It is desirable that the lens has a positive meniscus shape or a biconvex lens. This is because, in a single lens having a positive refractive power, the smaller the radius of curvature of the image side surface is, the easier it is to construct a zoom lens satisfying the expression (8).
【００４１】 ０．０≦｛νｄ（Ｈ）−νｄ（０）｝／νｄ（０）＜１．０・・・・・(10) ただし使用文字は条件式(7)の場合と同じである。条件
式(10)は、２成分ズームレンズの後群を１枚の非球面ラ
ジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合に、非球面ラジア
ルＧＲＩＮレンズが満たすべき分散の分布を表わしてい
る。これらの条件式の範囲を超えた場合、後群内で発生
する色収差が大きくなり、ズームレンズ全体での倍率色
収差の補正及び望遠端での軸上色収差の補正が非常に困
難となる。また、２成分ズームレンズの後群を１枚の非
球面ラジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合、以下の
式、 ｄ／ｄＨ｛νｄ（Ｈ）｝＞０ を満足する方が、より前記の収差補正に対する効果を得
ることができる。0.0 ≦ {νd (H) −νd (0)} / νd (0) <1.0 (10) where the characters used are the same as in the case of the conditional expression (7). . Conditional expression (10) represents the distribution of dispersion that should be satisfied by the aspherical radial GRIN lens when the rear group of the two-component zoom lens is constituted by one aspherical radial GRIN lens. If the range of these conditional expressions is exceeded, the chromatic aberration occurring in the rear lens group becomes large, and it becomes very difficult to correct the chromatic aberration of magnification in the entire zoom lens and the axial chromatic aberration at the telephoto end. When the rear group of the two-component zoom lens is constituted by one aspherical radial GRIN lens, it is more satisfying the following expression: d / dH ｛νd (H)｝> 0 The effect can be obtained.
【００４２】 ０．０＜（ＲＲ２＋ＲＲ１）／（ＲＲ２−ＲＲ１）＜５．０・・・・・(11) ここで、 ＲＲ２：後群物体側面の曲率半径、 ＲＲ１：後群像側面の曲率半径、 である。条件式(11)は、２成分ズームレンズの後群を１
枚の非球面ラジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合の後
群を構成するレンズの収差補正に関する条件を表わして
いる。この上限を超えた場合には、望遠端での球面収差
がオーバー側に倒れてしまい望ましくない。逆に、この
下限を超えた場合には、球面収差がアンダー側に倒れて
望ましくない。さらに、これらの範囲を超えると、コマ
収差も悪化する。0.0 <(RR2 + RR1) / (RR2-RR1) <5.0 (11) where, RR2: radius of curvature of the rear group object side surface, RR1: radius of curvature of the rear group image side surface, It is. Conditional expression (11) indicates that the rear group of the two-component zoom lens is 1
This figure shows conditions relating to aberration correction of the lens constituting the rear group when the aspherical radial GRIN lens is used. If the upper limit is exceeded, the spherical aberration at the telephoto end falls to the over side, which is not desirable. Conversely, if the lower limit is exceeded, the spherical aberration falls to the under side, which is not desirable. Further, when these ranges are exceeded, coma aberration also worsens.
【００４３】 ０．０２＜ＴＲ／｜ｆＲ｜＜０．７・・・・・(12) ここで、 ｆＲ：後群の焦点距離 ＴＲ：後群を構成するレンズの心厚、 である。条件式(12)は、２成分ズームレンズの後群を１
枚の非球面ラジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合の後
群を構成するレンズの心厚に関する条件を表わしてい
る。この上限を超えた場合には、レンズ心厚が大きくな
り過ぎるため、レンズ群としての厚みが大きくなり、ズ
ームレンズ全体のコンパクト化ができなくなる。また、
最軸外付近の像面湾曲も補正困難となる。逆に、この下
限を超えた場合には、ズームレンズ全体のペッツバール
和をコントロールするために、屈折率分布を大きくしな
ければならなくなり、高次の収差が発生してしまう。ま
た下限を超えた場合、レンズ後面の曲率半径が小さくな
り製造が困難となる。0.02 <TR / | fR | <0.7 (12) where, fR: focal length of the rear group, TR: heart thickness of the lens constituting the rear group. Conditional expression (12) indicates that the rear group of the two-component zoom lens is 1
This figure shows conditions relating to the center thickness of the lens constituting the rear group when the aspherical radial GRIN lens is used. If the upper limit is exceeded, the thickness of the lens core becomes too large, so that the thickness of the lens group becomes large, and the zoom lens cannot be made compact as a whole. Also,
It is difficult to correct the field curvature near the outermost axis. Conversely, if the lower limit is exceeded, the refractive index distribution must be increased in order to control the Petzval sum of the entire zoom lens, and high-order aberrations occur. On the other hand, if the lower limit is exceeded, the radius of curvature of the rear surface of the lens becomes small, and the production becomes difficult.
【００４４】このような、２成分ズームレンズの後群を
１枚の非球面ラジアルＧＲＩＮレンズで構成した場合、
後群を構成するレンズの形状は、像側面の曲率半径が小
さい負レンズ、例えば像側に凸面を向けた負のメニスカ
ス形状であることが望ましい。これは、負の屈折力を有
する１枚のレンズにおいて、像側面の曲率半径が小さい
方が、(12)式を満足するズームレンズを構成しやすいた
めである。ところで、２成分ズームレンズの場合、広角
端では前後群の主点間の間隔が小さくなる。この場合で
も、後群を物体側に凹面を向けた負のメニスカス形状に
すれば前後群の軸上面間隔が拡がるので、前群と後群の
間にシャッターや絞り等の部材を設ける場合に有利であ
る。When the rear group of such a two-component zoom lens is constituted by one aspherical radial GRIN lens,
The shape of the lens constituting the rear group is desirably a negative lens having a small radius of curvature on the image side surface, for example, a negative meniscus shape having a convex surface facing the image side. This is because, in a single lens having a negative refractive power, the smaller the radius of curvature of the image side surface, the easier it is to construct a zoom lens satisfying the expression (12). In the case of a two-component zoom lens, at the wide-angle end, the distance between the principal points of the front and rear groups is small. Even in this case, if the rear group is formed into a negative meniscus shape with the concave surface facing the object side, the distance between the shaft upper surfaces of the front and rear groups increases, which is advantageous in providing members such as a shutter and an aperture between the front group and the rear group. It is.
【００４５】図３及び図４は実施例１、２の収差図で、
上から順に広角端焦点距離、中間焦点距離、望遠端焦点
距離に対応する収差図を示している。開放Ｆナンバー
は、実施例１においては、上から順に４．６０、６．２
５、８．５３、実施例２においては、上から順に３．６
０、４．８９、６．６８である。図３及び図４の球面収
差図において、実線（ｄ）はｄ線に対する球面収差、点
線（ＳＣ）は正弦条件を表わし、図３及び図４の非点収
差図において点線（ＤＭ）と実線（ＤＳ）はそれぞれメ
リディオナル面とサジタル面の非点収差を表わしてい
る。FIGS. 3 and 4 are aberration diagrams of the first and second embodiments.
The aberration diagrams corresponding to the wide-angle end focal length, the intermediate focal length, and the telephoto end focal length are shown in order from the top. In the first embodiment, the open F number is 4.60 and 6.2 in order from the top.
5, 8.53, and in Example 2, 3.6 in order from the top.
0, 4.89 and 6.68. In the spherical aberration diagrams of FIGS. 3 and 4, the solid line (d) represents the spherical aberration with respect to the d line, the dotted line (SC) represents the sine condition, and in the astigmatism diagrams of FIGS. 3 and 4, the dotted line (DM) and the solid line ( DS) represents astigmatism of the meridional surface and the sagittal surface, respectively.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明は、非球面ラジアルＧＲＩＮレンズを使用し、該非球
面ラジアルＧＲＩＮレンズの屈折率分布と屈折力に関す
る条件を定めたことにより、ズームレンズの高次の収差
が補正され、少ない枚数でレンズ群を構成し、良好に収
差の補正がされたズームレンズを実現することができ
る。As described above, the zoom lens according to the first aspect of the present invention uses the aspherical radial GRIN lens and determines the conditions regarding the refractive index distribution and the refractive power of the aspherical radial GRIN lens. Is corrected, and a lens group is composed of a small number of lenses, so that a zoom lens in which aberration is well corrected can be realized.
【００４７】また、請求項２に係る発明は、請求項１の
発明において、レンズ群を１枚の非球面ラジアルＧＲＩ
Ｎレンズで構成することにより、コンパクトなズームレ
ンズを実現することができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the lens unit includes one aspherical radial GRI.
By using N lenses, a compact zoom lens can be realized.
【００４８】また、請求項３に係る発明は、請求項１ま
たは請求項２の発明において、正の屈折力を有するレン
ズ群内で、該レンズ群が満足すべき条件を定めたことに
より、ズームレンズ全体でペッツバール和をコントロー
ルすることができる。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a condition which is satisfied by the lens group within the lens group having a positive refracting power is determined. Petzval sum can be controlled with the whole lens.
【００４９】また、請求項４に係る発明は、請求項１ま
たは請求項２の発明において、負の屈折力を有するレン
ズ群内で、該レンズ群が満足すべき条件を定めたことに
より、ズームレンズ全体でペッツバール和をコントロー
ルすることができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first or the second aspect of the present invention, a condition that the lens group satisfies in the lens group having a negative refractive power is determined. Petzval sum can be controlled with the whole lens.
【００５０】また、請求項５に係る発明は、請求項１ま
たは請求項２の発明において、非球面ラジアルＧＲＩＮ
レンズが満足すべき条件を定めたことにより、非球面に
よる適正な収差補正量を計算することができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the aspherical radial GRIN is provided.
By determining the conditions to be satisfied by the lens, it is possible to calculate an appropriate aberration correction amount due to the aspherical surface.
【００５１】また、請求項６から請求項８に係る発明
は、いずれも２成分ズームレンズに関し、請求項６に係
る発明では前群、請求項７に係る発明では後群、請求項
９に係る発明では前群後群ともを１枚の非球面ラジアル
ＧＲＩＮレンズで構成している。そして各条件式を満足
するように後群の屈折力に関する条件を定めたことによ
り、ズームレンズ全体での球面収差と広角端での歪曲収
差を補正することができ、かつズームレンズ全体をコン
パクトにしズーミングに際する各群の移動量を小さくす
ることができる。The inventions according to claims 6 to 8 relate to a two-component zoom lens. The invention according to claim 6 relates to the front group, the invention according to claim 7 relates to the rear group, and the invention according to claim 9. In the present invention, both the front group and the rear group are constituted by one aspherical radial GRIN lens. By defining the conditions for the refracting power of the rear group to satisfy each conditional expression, it is possible to correct spherical aberration at the entire zoom lens and distortion at the wide-angle end, and to make the entire zoom lens compact. The amount of movement of each group during zooming can be reduced.
【００５２】また、請求項９に係る発明は、請求項６乃
至請求項８に係る発明において、２成分ズーム後群の屈
折力に関する条件を定めたことにより、広角端の歪曲収
差と望遠端での球面収差を非球面によって補正すること
ができる。According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to the sixth to eighth aspects, the condition relating to the refractive power of the group after the two-component zoom is determined, whereby the distortion at the wide-angle end and the distortion at the telephoto end are determined. Can be corrected by the aspherical surface.
【００５３】また、請求項１０に係る発明は、請求項６
または請求項８に係る発明において、非球面ラジアルＧ
ＲＩＮレンズである前群レンズが、満たすべき分散の分
布を表わす条件、前群レンズの２枚の面の曲率半径に関
する条件、前群レンズの心厚に関する条件の各条件を定
めることにより、軸上色収差及び球面収差の補正を行う
ことができ、さらにレンズの心厚を小さくし、ズームレ
ンズをコンパクトにすることができる。The invention according to claim 10 is the same as the claim 6.
Alternatively, in the invention according to claim 8, the aspherical radial G
The front group lens, which is the RIN lens, defines the conditions for the distribution of dispersion to be satisfied, the conditions regarding the radius of curvature of the two surfaces of the front group lens, and the conditions regarding the center thickness of the front group lens. The chromatic aberration and the spherical aberration can be corrected, and the thickness of the lens can be reduced, and the zoom lens can be made compact.
【００５４】また、請求項１１に係る発明は、請求項７
または請求項８に係る発明において、非球面ラジアルＧ
ＲＩＮレンズである後群レンズが、満たすべき分散の分
布を表わす条件、後群レンズの２枚の面の曲率半径に関
する条件、後群レンズの心厚に関する条件の各条件を定
めることにより、ズームレンズ全体での倍率色収差、望
遠端での軸上色収差、球面収差、コマ収差の補正を行う
ことができ、さらにレンズの心厚を小さくし、ズームレ
ンズをコンパクトにすることができる。The invention according to claim 11 is based on claim 7.
Alternatively, in the invention according to claim 8, the aspherical radial G
The zoom lens is defined by defining conditions for representing the distribution of dispersion to be satisfied by the rear group lens, which is the RIN lens, conditions for the radius of curvature of the two surfaces of the rear group lens, and conditions for the center thickness of the rear group lens. It is possible to correct chromatic aberration of magnification as a whole, axial chromatic aberration at the telephoto end, spherical aberration, and coma, and furthermore, it is possible to reduce the thickness of the lens core and make the zoom lens compact.
【００５５】本発明に係るズームレンズによれば、従来
複数のレンズで構成されていたレンズ群を、少ない枚
数、好ましくは１枚で構成できるので、コンパクトで良
好に収差補正されたズームレンズを実現することができ
る。さらに本発明に係るズームレンズを、レンズシャッ
ターカメラやビデオカメラのズームレンズに適用すれ
ば、これらレンズシャッターカメラやビデオカメラのコ
ンパクト化に寄与することができる。According to the zoom lens according to the present invention, a lens group conventionally constituted by a plurality of lenses can be constituted by a small number of lenses, preferably one, thereby realizing a compact and well-corrected zoom lens. can do. Further, when the zoom lens according to the present invention is applied to a zoom lens of a lens shutter camera or a video camera, it is possible to contribute to downsizing of the lens shutter camera or the video camera.
【図１】図１は、本発明のズームレンズの実施例１を示
す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing Embodiment 1 of a zoom lens according to the present invention.
【図２】図２は、本発明のズームレンズの実施例２を示
す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of the zoom lens according to the present invention;
【図３】図３は、実施例１のズームレンズの収差図。FIG. 3 is an aberration diagram of the zoom lens according to the first embodiment.
【図４】図４は、実施例２のズームレンズの収差図。FIG. 4 is an aberration diagram of a zoom lens according to a second embodiment.
Ｇｒ１・・・前群 Ｇｒ２・・・後群 Gr1 front group Gr2 rear group
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G20B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 9/00-17/08 G20B 21/02-21/04 G02B 25/00-25/04
Claims (4)
屈折率分布レンズを含むズームレンズであって、該屈折
率分布レンズの少なくとも１面が非球面であって、 以下の式を満足することを特徴とするズームレンズ： |Nd2/φg4|<1000 0<H<Hmaxにおいて、 -6.0<(φa(H)-φa0)/φg<6.0 ここで、 Nd2：屈折率分布レンズのd線に対する4次の屈折率分布
係数、 φg：屈折率分布レンズの屈折力、 H：レンズ径方向高さ、 Hmax：レンズ有効径、 φa(H)：非球面の高さHでの局所的曲率による屈折力、 φa0：非球面の基準曲率による屈折力、 である。1. A zoom lens including a refractive index distribution lens having a refractive index distribution in a direction perpendicular to an optical axis, wherein at least one surface of the refractive index distribution lens is aspherical, and satisfies the following expression: Nd2 / φg 4 | <1000 0 <H <Hmax, -6.0 <(φa (H) −φa0) / φg <6.0 where Nd2: d of the refractive index distribution lens 4th order refractive index distribution coefficient for line, φg: refractive power of refractive index distribution lens, H: height in lens radial direction, Hmax: lens effective diameter, φa (H): local curvature at aspherical height H Power, φa0: refractive power due to the reference curvature of the aspherical surface.
し、前記レンズ群が以下の式を満たすことを、特徴とす
る請求項１記載のズームレンズ： -30<Nd1/φp2<20 ここで、 Nd1：屈折率分布レンズのd線に対する2次の屈折率分布
係数、 φg：レンズ群の屈折力 である。2. The zoom lens according to claim 1, wherein the refractive index distribution lens has a positive refractive power, and the lens group satisfies the following expression: -30 <Nd1 / φp 2 < 20 Here, Nd1 is a second-order refractive index distribution coefficient for the d-line of the gradient index lens, and φg is a refractive power of the lens group.
し、前記レンズ群が以下の式を満たすことを、特徴とす
る請求項１記載のズームレンズ： -20<Nd1/φn2<30 ここで、 Nd1：屈折率分布レンズのd線に対する2次の屈折率分布
係数、 φn：レンズ群の屈折力 である。3. The zoom lens according to claim 1, wherein the refractive index distribution lens has a negative refractive power, and the lens group satisfies the following equation: -20 <Nd1 / φn 2 < 30 Here, Nd1 is a second-order refractive index distribution coefficient for the d-line of the gradient index lens, and φn is a refractive power of the lens group.
ンズ群が構成されていることを、特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載のズームレンズ。4. The zoom lens according to claim 1, wherein one lens group is constituted by one refractive index distribution lens.
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