JP2563168B2 - 複写用変倍レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 a.技術分野 本発明は、複写機の光学系などに用いられる、F_NO1:7
程度の明るさを有し、半画角20゜近辺まで包括できる物
像間距離一定の３群タイプの複写用変倍（ズーム）レン
ズに関するものである。

b.従来技術およびその問題点 近年、複写機の小型化と低コスト化が益々要求されて
いるのに従い、複写用レンズも小型化，低コスト化が望
まれている。また、拡大・縮小可能な複写機並びに拡大
・縮小するための変倍（ズーム）レンズも同様なニーズ
が強まっている。

その複写用変倍レンズとして、３つのレンズ群からな
るものは、例えば特開昭57−67909号公報や特開昭60−1
21414号公報の発明が知られているが、これらは構成枚
数が８〜10枚と多く、高価であり、最近の複写機の小型
化，低価格化の要求には十分応えることができないとい
う問題があった。

そこで、さらに小型化，低価格化を目指したものに、
特開昭61−140912号公報の発明が提案されている。しか
しながら、これは７群７枚構成であり、しかも半画角25
゜前後まで含む広角タイプのものであった。従って半画
角20゜前後の複写機用としては、まだ構成枚数が多く、
十分な低価格化が達成されたものとは言い難く、改良の
余地があった。

c.目的 本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたもの
で、前記特開昭61−140912号公報の発明をさらに改良
し、構成枚数を減らすことにより、レンズ構成を単純化
し、小型化かつ低価格化という両者を満たしながら、0.
6〜1.4×という大きな変倍率と良好な性能をもつ複写用
変倍レンズを提供することを目的とする。

d.発明の構成 本発明の複写用変倍レンズは、上述の目的を達成する
ために、物体側より順に、負の焦点距離をもつ第１レン
ズ群と、正の焦点距離をもつ第２レンズ群と、負の焦点
距離をもつ第３レンズ群とから構成され、第1,第２レン
ズ群間隔及び第2,第３レンズ群間隔を変化させると共に
全系を移動させて、物体面と結像面の距離を一定に保ち
ながら変倍する複写用変倍レンズにおいて、第１レンズ
群は物体側に凹面を向けた１枚の負メニスカスレンズ
（第１レンズ）からなり、第２レンズ群は両凸正レンズ
（第２レンズ），両凹負レンズ（第３レンズ）及び両凸
正レンズ（第４レンズ）の３群３枚からなり、第３レン
ズ群は結像側に凹面を向けた１枚の負メニスカスレンズ
（第５レンズ）からなり、全系として５枚のレンズで構
成され、 （１）0.3＜f_II/f_M＜0.8 の条件を満足することを特徴とするものである。

また、上述のように構成された本発明において、さら
に性能を良好に保つために、第1,第３レンズ群の負メニ
スカスレンズ（第1,第５レンズ）にあっては、 （２）0.15＜r₁/f₁＜0.45 0.15＜−r₁₀/f₅＜0.45 の条件を満足することが望ましく、第２レンズ群（第2,
第3,第４レンズ）にあっては、 （６）0.5＜f₂/f_II＜0.9 0.5＜f₄/f_II＜0.9 （８）0.06＜d₄/f_II＜0.14 0.06＜d₆/f_II＜0.14 の条件を満足することが望ましい。

ここで、上記各条件式の符号を次のように定める。

f_M:等倍におけるレンズ全系の焦点距離 f_II:第２レンズ群の焦点距離 f_i:第ｉレンズの焦点距離 n_i:第ｉレンズのｄ−lineの屈折率 ν_i:第ｉレンズのアッベ数 r_i:物体側より第ｉ番目の面の曲率半径 d_i:物体側より第ｉ番目のレンズ厚又はレンズ間隔 加えて、本発明は、上述のように構成された複写用変
倍レンズにおいて、物体側より第１レンズと第５レン
ズ，第２レンズと第４レンズは各々同形状で対称型をな
し、第３レンズは単独で対称型をなすことを特徴とす
る。

e.作用 本発明において最も特徴とするところは、従来のこの
種の３群からなる複写用変倍レンズが、第２レンズ群を
５枚〜８枚で構成していたのに対し、本発明では第２レ
ンズ群を３枚の単純な構成にして達成したことにある。

以下、上記各条件について説明する。

条件（１）は、第２レンズ群の焦点距離と全系の焦点
距離との比に関するものである。この種の３群からなる
複写用変倍レンズにおいては、主に第２レンズ群が結像
の役割を果たし、第１レンズ群，第３レンズ群は、変倍
時に第1,2レンズ群間隔及び第2,第３レンズ群間隔を変
化させることにより、全系の焦点距離を変化させ、物体
面と結像面の距離を一定に保つ役割をする。条件（１）
において、上限をこえると、第２レンズ群のパワーがゆ
るくなるため、第２レンズ群内の収差補正上は有利にな
るが、変倍に伴う第１レンズ群及び第３レンズ群の移動
量が大きくなり、小型化という面で好ましくない。逆に
下限をこえると、第２レンズ群のパワーが大となるた
め、変倍に伴う第１レンズ群，第３レンズ群の移動量は
小さくすることはできるが、第２レンズ群内で良好に収
差を小さくおさえることが困難になると共に、各レンズ
群の感度が大きくなってしまい、製作上良好な性能保持
が困難となる。

条件（２），（３）は、第１レンズ群及び第３レンズ
群の負メニスカスレンズに関するものである。第１レン
ズ群，第３レンズ群は、共に１枚の単レンズで構成され
るため、第1,第３レンズ群で、第２レンズ群の残存収差
を大巾に補正することは困難である。そのため条件
（２），（３）は、第２レンズ群内で良好に補正された
諸収差を悪化させることなく、変倍時に全系の焦点距離
を変化させ、物体面と結像面を一定に保つことを可能に
する条件である。

条件（２）は、第１レンズ群と第３レンズ群の各々物
体側と結像側の負メニスカスレンズの曲率半径に関する
ものである。２枚の負メニスカスレンズの凹面の曲率半
径を条件（２）内におさえることにより、第１レンズ群
内で良好に補正された諸収差を悪化させることなく、変
倍時の収差変動を小さくおさえることが可能になる。こ
の条件（２）の上限あるいは下限をこえると、特に非点
収差が悪化すると共に、変倍時の収差変動が大きくな
り、好ましくない。

条件（３）は、第１レンズ群，第３レンズ群の色収差
に関するものである。本発明では、第1,第３レンズ群は
１枚構成単レンズであり、第1,第３レンズ群内での色収
差補正を行なうことは不可能である。そのため、第1,第
３レンズ群内での色収差発生は極力さける必要があり、
条件（３）内におさえることにより、第２レンズ群内で
良好に補正された色収差を変倍によって悪化させること
なく、良好に保つことが可能である。

上述のように、第１レンズ群，第３レンズ群は１枚構
成単レンズで構成されるため、収差補正は困難であり、
従って、変倍時の性能等は、第２レンズ群内で十分良好
に補正されていることが望ましい。条件（４）〜（６）
は、第２レンズ群内においての各レンズのパワーを適切
に配分し、複写用レンズとして重要な、像の平坦性，色
収差などの諸収差をバランス良く補正するための条件で
ある。

条件（４）は、第２レンズ群内のペッシバール和に関
するもので、複写用レンズに重要な広い画角における像
面の平坦性を得るために、第２レンズ群内において良好
にペッシバール和を補正するための条件である。条件
（４）において、上限をこえると、ペッシバール和を過
大となり、平坦な像面を得ることが困難になり、逆に下
限をこえると、各レンズのパワーが増大するため、球面
収差，コマ収差などの諸収差を良好に補正することが困
難になる。

条件（５）は、第２レンズ群内における色収差補正の
条件である。第1,第３レンズ群は単レンズ構成であるた
めに、変倍に伴う色収差変動を十分に小さくするために
は、第２レンズ群内で発生する色収差を十分補正してお
く必要があるが、条件（５）の範囲内で硝材を組合せな
い場合には、第２レンズ群内で発生する色収差が過大と
なり、変倍に伴う色収差変動が大きくなり、好ましくな
い。

条件（６）は、第２レンズ群内における２枚の正レン
ズのパワーに関するものである。条件（６）の上限又は
下限をこえると、第２レンズ群内で、球面収差，コマ収
差、を良好に補正することが困難になる。

条件（７）は、第２レンズ群内の正レンズと負レンズ
の屈折率の差に関するものである。この条件（７）内に
正レンズと負レンズの屈折率の差をおさえることによ
り、良好な複写用レンズとして重要な平坦な像面と広い
イメージサークルを得ることが可能となる。

条件（８）は、第２レンズ群中の正レンズと負レンズ
のレンズ間隔に関するものである。条件（８）の上限を
こえると、収差補正上は有利になるが、第２レンズ群の
大きさが大きくなり、小型化の面で好ましくない。逆に
下限をこえると、球面収差，コマ収差の補正が困難とな
る。

以上説明してきたように、本発明のレンズ構成は５枚
構成をとるが、物体側より第１レンズと第５レンズ，第
２レンズと第４レンズを各々同形状の対称型とし、第３
レンズは単独で対称型とすることにより、実質３種類の
レンズで構成することが可能であるため、コスト的に有
利なレンズ系とすることができる。

f.実施例 以下に、本発明の実施例の数値データを示す。ただ
し、F_NOは口径比、f_Mは等倍における全系の焦点距離、
ωは半画角、ｒはレンズ各面の曲率半径、ｄはレンズ厚
又はレンズ間隔、ｎは各レンズのｄ−lineの屈折率、ν
は各レンズのアッベ数である。

尚、焦点距離に関係する条件式の数値はｅ−lineを基
準にして計算したものである。

（１）f_II/f_M＝0.420 （２）r₁/f₁＝−r₁₀/f₅＝0.340 （６）f₂/f_II＝f₄/f_II＝0.717 （８）d₄/f_II＝d₆/f_II＝0.090 （１）f_II/f_M＝0.449 （２）r₁/f₁＝−r₁₀/f₅＝0.327 （６）f₂/f_II＝f₄/f_II＝0.711 （８）d₄/f_II＝d₆/f_II＝0.098 （１）f_II/f_M＝0.442 （２）r₁/f₁＝−r₁₀/f₅＝0.337 （６）f₂/f_II＝f₄/f_II＝0.725 （８）d₄/f_II＝d₆/f_II＝0.098 （１）f_II/f_M＝0.480 （２）r₁/f₁＝−r₁₀/f₅＝0.304 （６）f₂/f_II＝0.702,f₄/f_II＝0.689 （８）d₄/f_II＝d₆/f_II＝0.105 （１）f_II/f_M＝0.571 （２）r₁/f₁＝−r₁₀/f₅＝0.261 （６）f₂/f_II＝0.658,f₄/f_II＝0.653 （８）d₄/f_II＝d₆/f_II＝0.111 （１）f_II/f_M＝0.546 （２）r₁/f₁＝−r₁₀/f₅＝0.268 （６）f₂/f_II＝0.625,f₄/f_II＝0.643 （８）d₄/f_II＝d₆/f_II＝0.101 g.効果 以上のように、この発明によれば、従来は最低７群７
枚のレンズにて構成されていた複写用変倍レンズが、５
枚のレンズ構成にて達成され、非常にシンプルなものと
なり、小型化及び低コスト化に大きな効果が得られ、本
発明の目的は十分に達せられる。

【図面の簡単な説明】 第1,5,9,13,17,21図は、順に本発明の実施例1,2,3,4,5,
6のレンズ断面図。 第2,6,10,14,18,22図は、順に本発明の実施例1,2,3,4,
5,6の倍率1.0×における収差図。 第3,7,11,15,19,23図は、順に本発明の実施例1,2,3,4,
5,6の倍率1.42×における収差図。 第4,8,12,16,20,24図は、順に本発明の実施例1,2,3,4,
5,6の倍率0.64×における収差図。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側より順に、負の焦点距離をもつ第１
   レンズ群と、正の焦点距離をもつ第２レンズ群と、負の
   焦点距離をもつ第３レンズ群とから構成され、第1,第２
   レンズ群間隔及び第2,第３レンズ群間隔を変化させると
   共に全系を移動させて、物体面と結像面の距離を一定に
   保ちながら変倍する複写用変倍レンズにおいて、第１レ
   ンズ群は物体側に凹面を向けた１枚の負メニスカスレン
   ズ（第１レンズ）からなり、第２レンズ群は両凸正レン
   ズ（第２レンズ），両凹負レンズ（第３レンズ）及び両
   凸正レンズ（第４レンズ）の３枚からなり、第３レンズ
   群は結像側に凹面を向けた１枚の負メニスカスレンズ
   （第５レンズ）からなり、全系として５枚のレンズで構
   成され、レンズ全系の等倍における焦点距離をf_M,第２
   レンズ群の焦点距離をf_IIとするき、下記の条件（１）
   を満足することを特徴とする複写用変倍レンズ。 （１）0.3＜f_II/f_M＜0.8
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の複写用変倍レ
   ンズにおいて、第１レンズ群の負メニスカスレンズ（第
   １レンズ）の焦点距離をf₁,物体側の面の曲率半径をr₁,
   アッベ数をν_１とし、第３レンズ群の負メニスカスレン
   ズ（第５レンズ）の焦点距離をf₅,結像側の面の曲率半
   径をr₁₀,アッベ数をν_５とするとき、下記の条件
   （２），（３）を満足することを特徴とする複写用変倍
   レンズ。 （２）0.15＜r₁/f₁＜0.45 0.15＜−r₁₀/f₅＜0.45
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の複写用変倍レ
   ンズにおいて、第２レンズ群中の３枚のレンズ（第2,3,
   4レンズ）の焦点距離をf₂,f₃,f₄、ｄ−lineの屈折率をn
   ₂,n₃,n₄、アッベ数をν₂,ν₃,ν_４、第２レンズ群の焦
   点距離をf_IIとするとき、下記の条件（４）〜（６）を
   満足することを特徴とする複写用変倍レンズ。 （６）0.5＜f₂/f_II＜0.9 0.5＜f₄/f_II＜0.9
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の複写用変倍レ
   ンズにおいて、第2,第3,第４レンズのｄ−lineの屈折率
   をn₂,n₃,n₄、第２レンズと第３レンズとの間隔をd₄、第
   ３レンズと第４レンズとの間隔をd₆、第２レンズ群の焦
   点距離をf_IIとするとき、下記の条件（７），（８）を
   満足することを特徴とする複写用変倍レンズ。 （８）0.06＜d₄/f_II＜0.14 0.06＜d₆/f_II＜0.14
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第４項の何れか
   一つに記載の複写用変倍レンズにおいて、物体側より第
   １レンズと第５レンズ，第２レンズと第４レンズは各々
   同形状で対称型をなし、第３レンズは単独で対称型をな
   すことを特徴とする複写用変倍レンズ。