JPH11326760A - 集光光学素子 - Google Patents
集光光学素子Info
- Publication number
- JPH11326760A JPH11326760A JP11102398A JP10239899A JPH11326760A JP H11326760 A JPH11326760 A JP H11326760A JP 11102398 A JP11102398 A JP 11102398A JP 10239899 A JP10239899 A JP 10239899A JP H11326760 A JPH11326760 A JP H11326760A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- lens
- optical
- element according
- lenses
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/02—Optical objectives with means for varying the magnification by changing, adding, or subtracting a part of the objective, e.g. convertible objective
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の焦点距離を有する集光光学素子を提供
すること。 【解決手段】 複数の焦点距離を有する集光光学素子に
おいて、互いに取着されたレンズ１２、１４、１６、１
８、２０を形成する少なくとも第１と第２の透明材料
６、８から成る単体中実構造を有し、レンズの屈折率お
よび表面の曲率は、少なくとも２つの光軸Ａ、Ｂ方向の
焦点距離に焦点を結んで画像を形成するように決定され
ている。
すること。 【解決手段】 複数の焦点距離を有する集光光学素子に
おいて、互いに取着されたレンズ１２、１４、１６、１
８、２０を形成する少なくとも第１と第２の透明材料
６、８から成る単体中実構造を有し、レンズの屈折率お
よび表面の曲率は、少なくとも２つの光軸Ａ、Ｂ方向の
焦点距離に焦点を結んで画像を形成するように決定され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば小型写真カ
メラに組込可能で、標準写真または望遠写真を提供可能
とする小型レンズを具備する集光光学素子に関する。
メラに組込可能で、標準写真または望遠写真を提供可能
とする小型レンズを具備する集光光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】カメラに不可欠な構成要素として、ボデ
ィ、レンズ集成体、光を短時間取り入れるためのシャッ
タ、画像を記録する感光フィルムがある。非常に短時間
露出するために、大きな口径を有するレンズ集成体を用
いなければならない。このことは、高品質のカメラで
は、収差を互いに補償し合う複合レンズ集成体を意味し
ている。
ィ、レンズ集成体、光を短時間取り入れるためのシャッ
タ、画像を記録する感光フィルムがある。非常に短時間
露出するために、大きな口径を有するレンズ集成体を用
いなければならない。このことは、高品質のカメラで
は、収差を互いに補償し合う複合レンズ集成体を意味し
ている。
【０００３】カメラレンズ集成体は２つのパラメータに
より特徴付けられる。つまり、焦点距離ｆおよびレンズ
口径である。焦点距離ｆは、レンズ外部の媒体とレンズ
との間の屈折率と、レンズの曲率半径により決定され
る。レンズ口径は通常はレンズの焦点距離に関連して表
現される。例えば、ｆ／８レンズは焦点距離の１／８の
口径を有している。フィルム上に形成される画像の強度
は、レンズ口径の関数となっている。
より特徴付けられる。つまり、焦点距離ｆおよびレンズ
口径である。焦点距離ｆは、レンズ外部の媒体とレンズ
との間の屈折率と、レンズの曲率半径により決定され
る。レンズ口径は通常はレンズの焦点距離に関連して表
現される。例えば、ｆ／８レンズは焦点距離の１／８の
口径を有している。フィルム上に形成される画像の強度
は、レンズ口径の関数となっている。
【０００４】近時、市場には２種類のカメラが流通して
いる。そのうち１つは、異なる焦点距離のレンズが装着
された交換レンズ集成体を備えた箱形カメラであり、他
方は、この１５年で出現した小型カメラである。小型カ
メラは、そのコンパクト性と使用が非常に簡単であるこ
とに特徴がある。小型カメラのレンズは取り外しができ
ず、また、その焦点距離は固定式または可変式となって
いる。
いる。そのうち１つは、異なる焦点距離のレンズが装着
された交換レンズ集成体を備えた箱形カメラであり、他
方は、この１５年で出現した小型カメラである。小型カ
メラは、そのコンパクト性と使用が非常に簡単であるこ
とに特徴がある。小型カメラのレンズは取り外しができ
ず、また、その焦点距離は固定式または可変式となって
いる。
【０００５】特にレンズの焦点距離が固定式の場合、レ
ンズは小さな本体内に配置される。この構成によればカ
メラの密封は確実になる。その一方でレンズの光学的構
成により決定される倍率の撮影しかできなくなる。可変
の焦点距離を有するレンズ、すなわち、ズームレンズは
連続的な倍率の撮影が可能となるが、レンズがカメラか
ら突出してカメラの密封性を低減する。
ンズは小さな本体内に配置される。この構成によればカ
メラの密封は確実になる。その一方でレンズの光学的構
成により決定される倍率の撮影しかできなくなる。可変
の焦点距離を有するレンズ、すなわち、ズームレンズは
連続的な倍率の撮影が可能となるが、レンズがカメラか
ら突出してカメラの密封性を低減する。
【０００６】この問題を解決するために、複数の焦点距
離を有する光学素子を小型カメラの本体内に組み込むこ
とが提案されている。その一例を図１に示す。この種の
光学素子１は、２つの平行レンズ群を有している。レン
ズ群２、４の各々のレンズは屈折率および曲率は、２つ
の光軸Ａ、Ｂの方向に所望の焦点距離を得るように決定
される。より詳細には、一方の焦点距離を標準撮影用の
３８ｍｍまたは５０ｍｍとし、他方を望遠撮影用の焦点
距離とする。２つの平行レンズ群の光軸Ａ、Ｂは互いに
垂直となっており、光学素子１を回転することにより、
標準撮影モードから望遠撮影モードに移行することがで
きる。
離を有する光学素子を小型カメラの本体内に組み込むこ
とが提案されている。その一例を図１に示す。この種の
光学素子１は、２つの平行レンズ群を有している。レン
ズ群２、４の各々のレンズは屈折率および曲率は、２つ
の光軸Ａ、Ｂの方向に所望の焦点距離を得るように決定
される。より詳細には、一方の焦点距離を標準撮影用の
３８ｍｍまたは５０ｍｍとし、他方を望遠撮影用の焦点
距離とする。２つの平行レンズ群の光軸Ａ、Ｂは互いに
垂直となっており、光学素子１を回転することにより、
標準撮影モードから望遠撮影モードに移行することがで
きる。
【０００７】光学素子１には２つの利点がある。１つ
は、小型カメラの本体内に光学素子１を簡単に組み込む
ことが可能であり、既述した密封性の問題を解決できる
点である。他の１つは、２つの異なる倍率の撮影が可能
である点である。
は、小型カメラの本体内に光学素子１を簡単に組み込む
ことが可能であり、既述した密封性の問題を解決できる
点である。他の１つは、２つの異なる倍率の撮影が可能
である点である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、光学素子
１には欠点もある。単一のレンズでは画像の品質が低下
するので、レンズ群２、４は、色収差を補償するレンズ
を組み合わせている。光が素子１を通過する際、レンズ
と空気の界面で反射が生じ、適切に焦点の合った画像を
得ることが難しい。レンズ群２、４は、また、非常に正
確にカットし組み立てられなければならず、素子の製造
コストが高くなる。
１には欠点もある。単一のレンズでは画像の品質が低下
するので、レンズ群２、４は、色収差を補償するレンズ
を組み合わせている。光が素子１を通過する際、レンズ
と空気の界面で反射が生じ、適切に焦点の合った画像を
得ることが難しい。レンズ群２、４は、また、非常に正
確にカットし組み立てられなければならず、素子の製造
コストが高くなる。
【０００９】本発明は、小型カメラに組込み可能なサイ
ズのレンズを含む光学素子を提供することにより、上述
した問題を解決することを技術課題としている。
ズのレンズを含む光学素子を提供することにより、上述
した問題を解決することを技術課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の焦点距
離を有する集光光学素子において、互いに取着されたレ
ンズを形成する少なくとも第１と第２の透明材料から成
る単体中実構造を有し、前記レンズの屈折率および表面
の曲率は、少なくとも２つの光軸方向の焦点距離に焦点
を結んで画像を形成するように決定されていることを特
徴とする光学素子を要旨とする。
離を有する集光光学素子において、互いに取着されたレ
ンズを形成する少なくとも第１と第２の透明材料から成
る単体中実構造を有し、前記レンズの屈折率および表面
の曲率は、少なくとも２つの光軸方向の焦点距離に焦点
を結んで画像を形成するように決定されていることを特
徴とする光学素子を要旨とする。
【００１１】この構成によれば、安価で小型カメラの本
体内に容易に組み込むことが可能な小型の光学素子が提
供される。更に、光学素子が単体中実構造を有している
ために、レンズと空気の界面での反射が防止され、画像
の品質が改善される。
体内に容易に組み込むことが可能な小型の光学素子が提
供される。更に、光学素子が単体中実構造を有している
ために、レンズと空気の界面での反射が防止され、画像
の品質が改善される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の光学素子の好ましい応用
例は小型カメラである。本発明によれば、カメラの密封
性を確保しながら、複数の倍率を選択することが可能と
なる。然しながら、本発明は２つの異なる焦点距離に焦
点を合わせる必要な他の応用例、例えばレーザビーム素
子に適用可能であることは言うまでもない。
例は小型カメラである。本発明によれば、カメラの密封
性を確保しながら、複数の倍率を選択することが可能と
なる。然しながら、本発明は２つの異なる焦点距離に焦
点を合わせる必要な他の応用例、例えばレーザビーム素
子に適用可能であることは言うまでもない。
【００１３】図２に示すように、本発明実施形態による
光学素子６は概ね平行６面体の単体中実構造を有してい
る。本実施形態では、素子６は第１と第２の透明材料
８、１０を含んでいる。第１と第２の透明材料８、１０
は、一方において２組の複合レンズ１２、１４、１６；
１８、１４、２０を形成する。これらのレンズは焦点に
光を集めて結像するように互いに取着されている。レン
ズ１２〜２０の屈折率および曲率半径は、２つの光軸
Ａ、Ｂの方向に所望の焦点距離を得るように決定され
る。より詳細には、レンズ群１２、１４、１６により決
定される光軸Ａの方向の焦点距離は、標準撮影による写
真を提供する約５０ｍｍとすることができる。これに対
して、レンズ群１８、１４、２０により決定される光軸
Ｂの方向には、望遠撮影を提供する焦点距離とすること
ができる。レンズ１２〜２０は、光軸Ａ、Ｂの方向が光
学素子６の各側面に対して垂直となり、かつ、光軸Ａ、
Ｂ間が９０°の角度となるように構成されている。本実
施形態の光学素子６によれば、標準モードから望遠モー
ドに移行するために９０°回転させればよい。
光学素子６は概ね平行６面体の単体中実構造を有してい
る。本実施形態では、素子６は第１と第２の透明材料
８、１０を含んでいる。第１と第２の透明材料８、１０
は、一方において２組の複合レンズ１２、１４、１６；
１８、１４、２０を形成する。これらのレンズは焦点に
光を集めて結像するように互いに取着されている。レン
ズ１２〜２０の屈折率および曲率半径は、２つの光軸
Ａ、Ｂの方向に所望の焦点距離を得るように決定され
る。より詳細には、レンズ群１２、１４、１６により決
定される光軸Ａの方向の焦点距離は、標準撮影による写
真を提供する約５０ｍｍとすることができる。これに対
して、レンズ群１８、１４、２０により決定される光軸
Ｂの方向には、望遠撮影を提供する焦点距離とすること
ができる。レンズ１２〜２０は、光軸Ａ、Ｂの方向が光
学素子６の各側面に対して垂直となり、かつ、光軸Ａ、
Ｂ間が９０°の角度となるように構成されている。本実
施形態の光学素子６によれば、標準モードから望遠モー
ドに移行するために９０°回転させればよい。
【００１４】光学素子６を形成するために３以上の材料
を選択、使用可能なことは言うまでもない。材料はガラ
スやプラスチックその他の材料を用いることができる。
光学素子６のコアを形成する第１の材料の融点が、第１
の材料の周辺に取り付けられる第２の材料の融点よりも
高くなければならない点に注意が必要である。同様に、
例えば、互いに４５°の角度方向に向けられた３つ光軸
に異なる焦点距離を有する光学素子も可能である。更
に、光学素子６の上下面に垂直な光軸を有する光学素子
も可能である。
を選択、使用可能なことは言うまでもない。材料はガラ
スやプラスチックその他の材料を用いることができる。
光学素子６のコアを形成する第１の材料の融点が、第１
の材料の周辺に取り付けられる第２の材料の融点よりも
高くなければならない点に注意が必要である。同様に、
例えば、互いに４５°の角度方向に向けられた３つ光軸
に異なる焦点距離を有する光学素子も可能である。更
に、光学素子６の上下面に垂直な光軸を有する光学素子
も可能である。
【００１５】本実施形態の有利な効果によれば、レンズ
１２、１４、１６は互いに緊密に取着されている。光
は、光学素子６に入射するときと、光学素子から射出さ
れるときにのみに反射するので鮮明な画像を得ることが
できる。この反射現象は、また、光学素子６を反射防止
材料にてコーティングすることにより低減することがで
きる。レンズと空気の界面では、入射光の約４％の反射
が生じる。従って、図１に示す従来技術では、素子１を
通過する間に４回の反射が生じ透過光の約１５％が減衰
する。更に、レンズと空気の界面で生じた反射は、画像
の品質を低下させる所謂「ゴースト」の要因となる。従
来技術では、この問題を解決するために、高品質で高価
な反射防止層を形成しなければならない。本実施形態に
よれば、標準的な品質の反射防止コーティングで充分で
ある。
１２、１４、１６は互いに緊密に取着されている。光
は、光学素子６に入射するときと、光学素子から射出さ
れるときにのみに反射するので鮮明な画像を得ることが
できる。この反射現象は、また、光学素子６を反射防止
材料にてコーティングすることにより低減することがで
きる。レンズと空気の界面では、入射光の約４％の反射
が生じる。従って、図１に示す従来技術では、素子１を
通過する間に４回の反射が生じ透過光の約１５％が減衰
する。更に、レンズと空気の界面で生じた反射は、画像
の品質を低下させる所謂「ゴースト」の要因となる。従
来技術では、この問題を解決するために、高品質で高価
な反射防止層を形成しなければならない。本実施形態に
よれば、標準的な品質の反射防止コーティングで充分で
ある。
【００１６】図３に示す実施形態の光学素子６では、光
軸Ａが、互いに取着されたレンズ群２２、２４により決
定され、光軸Ｂが、互いに取着されたレンズ群２６、２
２、３８により決定される。一例として、レンズ２２は
屈折率ｎ1 ＝１．４７のポリ−４−メチル−ペンタンか
ら成り、レンズ２４は屈折率ｎ2 ＝１．５９のポリスチ
レンから形成されている。レンズ２２の入射面３０の曲
率は、曲率半径として表示すれば、一例として０．０６
８ｍｍ-1で、レンズ２２の射出面３２の曲率半径は０．
０１４ｍｍ-1である。また、レンズ２４の射出面３４の
曲率半径は０．０４３ｍｍ-1である。図３には、また、
図３の紙面と同一平面内に定義された座標（Ｙ、Ｚ）が
示されている。図３の座標系においてＺ軸は光軸Ａに一
致している。座標（Ｙ、Ｚ）は参照面ＲＥＦを規定して
いる。光学素子６から２００ｍｍの位置に置かれた対象
物３６から結像面ＩＭに焦点を結ぶ光線の経路が、参照
面ＲＥＦにより演算される。以下の値はＺ軸に沿って計
算された値である。参照面ＲＥＦはレンズ２２の入射面
３０から３ｍｍにあり、レンズ２２の厚さは１４．７ｍ
ｍで、レンズ２４の厚さは１．３ｍｍで、結像面ＩＭは
レンズ２４の射出面３４から１８ｍｍの位置にある。
軸Ａが、互いに取着されたレンズ群２２、２４により決
定され、光軸Ｂが、互いに取着されたレンズ群２６、２
２、３８により決定される。一例として、レンズ２２は
屈折率ｎ1 ＝１．４７のポリ−４−メチル−ペンタンか
ら成り、レンズ２４は屈折率ｎ2 ＝１．５９のポリスチ
レンから形成されている。レンズ２２の入射面３０の曲
率は、曲率半径として表示すれば、一例として０．０６
８ｍｍ-1で、レンズ２２の射出面３２の曲率半径は０．
０１４ｍｍ-1である。また、レンズ２４の射出面３４の
曲率半径は０．０４３ｍｍ-1である。図３には、また、
図３の紙面と同一平面内に定義された座標（Ｙ、Ｚ）が
示されている。図３の座標系においてＺ軸は光軸Ａに一
致している。座標（Ｙ、Ｚ）は参照面ＲＥＦを規定して
いる。光学素子６から２００ｍｍの位置に置かれた対象
物３６から結像面ＩＭに焦点を結ぶ光線の経路が、参照
面ＲＥＦにより演算される。以下の値はＺ軸に沿って計
算された値である。参照面ＲＥＦはレンズ２２の入射面
３０から３ｍｍにあり、レンズ２２の厚さは１４．７ｍ
ｍで、レンズ２４の厚さは１．３ｍｍで、結像面ＩＭは
レンズ２４の射出面３４から１８ｍｍの位置にある。
【００１７】図４を参照すると、対象物３６の複数の
点、つまり、（Ｙ＝０°；Ｚ＝０°）、（Ｙ＝１°；Ｚ
＝０°）および（Ｙ＝−２°；Ｚ＝０°）からの光線に
対応する焦点の結像面ＩＭ近傍における変動を示してい
る。図４から理解されるように、結像面ＩＭにおける光
線の焦点合わせ良好である。波長６５６ｎｍを参照波長
として全可視スペクトルについて計算を行った。
点、つまり、（Ｙ＝０°；Ｚ＝０°）、（Ｙ＝１°；Ｚ
＝０°）および（Ｙ＝−２°；Ｚ＝０°）からの光線に
対応する焦点の結像面ＩＭ近傍における変動を示してい
る。図４から理解されるように、結像面ＩＭにおける光
線の焦点合わせ良好である。波長６５６ｎｍを参照波長
として全可視スペクトルについて計算を行った。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の概略図である。
【図２】本発明実施形態の概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態の概略図である。
【図４】対象物からの光線の図３の光学素子の結像面に
おける焦点を示す図である。
おける焦点を示す図である。
６…光学素子 ８…第１の材料 １０…第２の材料 １２…レンズ １４…レンズ １６…レンズ １８…レンズ ２０…レンズ
Claims (10)
- 【請求項１】 複数の焦点距離を有する集光光学素子に
おいて、互いに取着されたレンズ（１２、１４、１６、
１８、２０）を形成する少なくとも第１と第２の透明材
料（６、８）から成る単体中実構造を有し、 前記レンズの屈折率および表面の曲率は、少なくとも２
つの光軸（Ａ、Ｂ）方向の焦点距離に焦点を結んで画像
を形成するように決定されていることを特徴とする光学
素子。 - 【請求項２】 前記各焦点距離が互いに取着された３つ
のレンズ（１２、１４、１６、１８、２０）の複合レン
ズにより、前記レンズの色収差が互いに効果的に補償さ
れるように決定されることを特徴とする請求項１に記載
の光学素子。 - 【請求項３】 前記光軸（Ａ、Ｂ）は互いに垂直となっ
ていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学
素子。 - 【請求項４】 互いに４５°ごとに向けられた３つの光
軸方向に異なる焦点距離を有することを特徴とする請求
項１または２に記載の光学素子。 - 【請求項５】 上下面に対して垂直な光軸方向に焦点距
離を有することを特徴とする請求項１から４の何れか１
項に記載の光学素子。 - 【請求項６】 前記光学素子（６）の製造に選択された
材料（６、８）は、ガラスまたはプラスチックであるこ
とを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光
学素子。 - 【請求項７】 前記光学素子の外表面に反射防止材料の
層が設けられていることを特徴とする請求項１から６の
何れか１項に記載の光学素子。 - 【請求項８】 前記光学素子（６）のコアを形成する第
１の材料の融点が、該第１の材料の周辺に取着される第
２の材料の融点よりも高いことを特徴とする請求項１か
ら７の何れか１項に記載の光学素子。 - 【請求項９】 前記光学素子（６）を製造するために選
択される材料は、１．４７から１．５９の屈折率を有し
ていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に
記載の光学素子。 - 【請求項１０】 前記光学素子（６）を製造するために
選択される材料は、ポリ−４−メチル−ペンタンおよび
ポリスチレンであることを特徴とする請求項１から９の
何れか１項に記載の光学素子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH19980846/98 | 1998-04-09 | ||
| CH84698 | 1998-04-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11326760A true JPH11326760A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=4196580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11102398A Pending JPH11326760A (ja) | 1998-04-09 | 1999-04-09 | 集光光学素子 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6271975B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11326760A (ja) |
| CN (1) | CN1140827C (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008304323A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Nec Corp | 視野切替部及び赤外線誘導装置 |
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|---|---|---|---|---|
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