JP2780309B2 - コンパクトなズームレンズ系 - Google Patents

コンパクトなズームレンズ系

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JP2780309B2 JP1047492A JP4749289A JP2780309B2 JP 2780309 B2 JP2780309 B2 JP 2780309B2 JP 1047492 A JP1047492 A JP 1047492A JP 4749289 A JP4749289 A JP 4749289A JP 2780309 B2 JP2780309 B2 JP 2780309B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、マイクロフィルムの像再成を行なうため
に像回転機構を有するマイクロリーダあるいはリーダプ
リンタに使用される投影用の有限共役距離ズームレンズ
に関する。
[従来の技術および発明が解決しようとする課題] マイクロフィルムはその作成時において各コマが原本
の文字の向きを縦横統一しないで記録したものが多く、
不揃で撮影されたものが多い。このため、従来からリー
ダあるいはリーダプリンタによる映像再生時において
は、投影レンズとスクリーン間、つまり投影レンズの拡
大側に像回転プリズムを配置して、スクリー上に投影さ
れる再生像の縦・横位置を修正するようにしているのが
一般的である。
拡大側に像回転プリズムを配置するため、投影レンズ
を挿入できるスペースはより短くなり、このため、レン
ズ全長の短いレンズ系が必要とされる。
この条件は、焦点距離を長くとらなければならない10
倍近辺の投影レンズにとっては、大きな制約となる。10
倍近辺の倍率域を含むズームレンズ系にとっては尚更で
ある。
拡大側に像回転プリズムを配置可能なズームレンズ系
としては、例えば米国特許第4,746,204号,同4,743,102
号および第4,750,820号などが知られている。これらに
おいては、それぞれの拡大側を物点とした横倍率は−1/
14×〜−1/32×,−1/12×〜−1/24×xおよび−1/20×
〜−1/47×の有限共役距離ズームレンズ系である。これ
らにおいては、拡大側から負の第1レンズ群,正の第2
レンズ群からなる負,正2群構成のズームレンズ系であ
る。一般に負,正2群構成のズームレンズ系は,広画角
化が可能である反面、前群が負,後群が正という構成
上、主点が比較的後方(縮小側)に位置し、レンズ系の
みの全長(拡大側第1面から縮小側像面までの距離)が
長くなりがちでコンパクト性に欠ける。
この発明は、このような点に鑑みてなされたもので
負,正,負の3群から構成されるズームレンズ系におい
て、第1負レンズ群を固定群とすることにより、コンパ
クトで諸収差を良好に補正した有限共役距離ズームレン
ズ系を得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明では、拡大側より順に、最も拡大側に正レン
ズを有する第1負レンズ群、第2正レンズ群および第3
負レンズ群より構成され、最長焦点距離端から最短焦点
距離端への変倍に際して、上記第1負レンズ群を像面に
対して固定させ、上記第2正レンズ群ならびに第3負レ
ンズ群を各々拡大側から縮小側へ単調に移動させるズー
ムレンズ系において、第2正レンズ群と第3レンズ群の
間隔が減少から増加へ転じることを特徴とするコンパク
トなズームレンズ系である。
[実 施 例] 以下、図面を参照して説明する。第2図は、この発明
のズームレンズ系が適用されるマイクロフィルムリーダ
の光路図で、マイクロフィルム1の像はズームレンズ系
2,像回転用プリズム3,ミラー4,折り返しミラー5,6を介
してスクリーン7上に投影される。このような画角を有
する投影光学系の像回転素子としては、ドーププリズム
を使用することにより比較的に小型化可能であるが投影
光束のケラレなしに上記像回転用プリズムを小型化する
ためには、投影ズームレンズ系2の拡大側の端部付近に
開口絞りを配置した前方絞りズームレンズ系とする必要
がある。
このようなマイクロリーダやマイクロリーダプリンタ
のように、バックフォーカスに大きな制約がなく、全長
に制約があるズームレンズ系では、最後群に負レンズ群
を配置して全長を短くし、しかも、ズーミングに寄与さ
せることができる。そして、拡大側の第1負レンズ群を
像面に対して固定することで全長が長くなるのを避ける
ことができる。
以下、このことを第3図および第4図を参照して説明
する。
第3図は、従来の負,正の2群から構成されるズーム
レンズの模式図である。簡単のため、物点は無限遠にあ
るとする。このレンズは等倍位置(β=−1)を含み、
第1負レンズ群Iは最長焦点距離端(L端)と最短焦点
距離端(S端)で同じ位置をとるものとする。第2正レ
ンズ群IIは、本質的に変倍に寄与し、第1負レンズ群I
は変倍にともなう像点の移動を補正する役割をしてい
る。
この負,正2群構成のズームレンズの第2正レンズ群
IIを、第4図に示すように正の第2Aレンズ群IIAと負の
第2Bレンズ群IIBに分け、最長焦点距離端(L端)から
最短焦点距離端(S端)への変倍時に各々縮小側に移動
させることで変倍に寄与させ、第1負レンズ群Iを固定
させてカムの数を不変とする代りに、正の第2レンズ群
IIAと負の第2レンズ群IIBの間隔を調整しつつ像点の移
動を補正するように構成するものである。
即ち、この発明のズームレンズ系は、第1図に示すよ
うに拡大側より順に、第1負レンズ群I,第2正レンズ群
IIおよび第3負レンズ群IIIの3群から構成し、最長焦
点距離端(L端)から最短焦点距離端(S端)への変倍
に際し、上記第1負レンズ群Iを像面に対して固定さ
せ、上記第2正レンズ群IIおよび第3負レンズ群IIIを
各々拡大側から縮小側へ単調に移動させてズーミングを
行なうズームレンズ系において、第2正レンズ群IIと第
3負レンズ群IIIとの間隔が、減少から増加へ転ずるこ
とにより、カムが2本で安価でありながらズーミング中
全長が一定で、負,正の2群から構成される2群ズーム
レンズに比べて第3負レンズ群IIIが存在することによ
り望遠タイプを形成し、全長を短くするのである。
そして、第1負レンズ群Iの拡大側に正レンズを配置
することにより、全系の主点位置を拡大側に位置させる
ことができ、全長をさらに短縮することが可能になる。
そして、第2正レンズ群IIと第3負レンズ群IIIとの
間隔がズーミング中、減少から増加へ転じることによ
り、第2正レンズ群IIと第3負レンズ群IIIとの間隔の
変動量を小さくし、諸収差の変動、特に像面湾曲と非点
収差の変動を小さくすることが可能となる。
また、第2正レンズ群IIの最も拡大側に、少なくとも
2枚の正レンズを配置して、最長焦点距離端(L端)で
の第1負レンズ群Iと第2正レンズ群IIの主点間距離を
小さくし、より全長を短くすることが可能となる。
さて、この発明のズームレンズ系では、第1負レンズ
群Iの屈折力をI,第2正レンズ群IIの屈折力をII,
最長焦点距離端(L端)における第2正レンズ群IIと第
3負レンズ群IIIの合成屈折力をII III Lにおける最
長焦点距離端における全系の屈折力をとするとき、 1.7<(II)/<2.2 2.5<II III L/<3.0 の各条件式を満足させることが望ましい。
上記条件式は、第1負レンズ群Iと第2正レンズ群
IIの屈折力の和を表わし、最長焦点距離端での第1負レ
ンズ群Iと第2正レンズ群IIの合成屈折力を近似するも
のであり、その下限値を外れるとコンパクトさに欠ける
ものとなり、上限値を越えると第1負レンズ群I,第2正
レンズ群IIで発生した諸収差を第3負レンズ群IIIで補
正することが困難となる。
ここで、最長焦点距離端での第1負レンズ群Iと第2
正レンズ群IIの合成屈折力I II Lは、 I II LII−eI II LII と展開でき(ただし、eI II Lは最長焦点距離端での第
1負レンズ群Iと第2正レンズ群IIとの薄肉換算面間隔
を表す)、右辺の第3項は非常に小さいので、上記条件
式では、最長焦点距離端での第1負レンズ群Iと第2
正レンズ群IIの合成屈折力を第1負レンズ群Iと第2正
レンズ群IIの屈折力の和に置き換えた。
上記条件式は、最長焦点距離端における第2正レン
ズ群IIと第3負レンズ群IIIの合成屈折力を表わし、そ
の下限値を越えると、第2正レンズ群IIと第3レンズ群
IIIのズーミングにおける移動量が大きくなりすぎて、
ズーム比を小さくすることになる。また、上限値を越え
ると、第2正レンズ群IIもしくは第3負レンズ群IIIで
発生する諸収差が大きくなりすぎ、これを他の群で補正
することが困難となる。
さらに、ズーミング中を通して、像面に対して固定さ
れている第1負レンズ群Iの近傍に開口絞りSを配置す
ることにより、拡大端における光束幅が小さく、かつ、
ズーミング中、光束幅が大きくなることなく比較的小さ
な像回転プリズム3に対応することができる。
次に、具体的な実施例を図面に基づいて説明する。第
5図〜第8図は、それぞれ実施例1〜実施例4のズーム
レンズ系の構成を示す断面図で、これらの各図において
は、(A)が−1/9×の最長焦点距離端,(B)は−1/1
2×の中間,(C)は−1/16×の最短焦点距離端での配
置をそれぞれ示している。そして、最も縮小側に示され
ている平行平面ガラス(G)はフィルム押えガラスであ
り、マイクロフィルムは図示しないもう1枚の押えガラ
スとともに狭着保持するようになっている。
そして、実施例1〜実施例4のズームレンズ系のレン
ズ諸元を第1表〜第4表に示す。これらの表において、
スクリーン側の拡大側より順に曲率半径r1,r2,…,rn
軸上面間隔d1,d2,…,dn、硝材のアッベ数をν12,
…,νのフィルムホルダを含めた各面でのそれぞれの
数値である。開口絞りSの位置も明示してある。また、
各実施例は最長焦点距離端での焦点距離を100mmに規格
化している。そして、条件式,における数値と最長
焦点距離端における物体無限遠のときののの比∞TL/fL
および縮小側像面を原点とした近軸での瞳位置Ext.
を合せて示す。また、本例では、開口効率100%であ
る。
第9図〜第12図は、実施例1〜実施例4の収差曲線図
である。これらの図において、(A)は−1/9×の最長
焦点距離端,(B)は−1/12xの中間,(C)は−1/16x
での球面収差,非点収差および歪曲収差をそれぞれ示し
ている。また、Feff.は有効FNO.である。
[発明の効果] 以上説明したとおり、この発明のズームレンズ系は、
負,正,負の3群からなる簡単な構成のもので、第1群
を固定とし、負の第3レンズ群があることにより∞TL/f
Lの値が0.85〜0.87と非常にコンパクトで取扱いが容易
なズームレンズ系となる。また、比較的に広画角であり
ながら諸収差が良好に補正され、前方絞りとすること
で、小さなプリズムに対応することが可能である。ま
た、Exp.Pを−70〜−80と比較的長くとることで照明
系の外径を小さくでき、ズーミング中に移動が少ないの
で、照明系を固定とすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明のズームレンズ系の近軸パワーの配
置を示す線図、 第2図は、この発明のズームレンズ系が適用されるマイ
クロフイルム投影装置の光路図、 第3図は、従来の2軸ズームレンズ系の動きを示す線
図、 第4図は、上記第3図の変形例を示す線図、 第5図(A),(B),(C)〜第8図(A),
(B),(C)は、実施例1〜実施例4のレンズ構成を
示す断面図で、(A)は最長焦点距離端,(B)は中
間,(C)は最短焦点距離端での配置を示し、 第9図(A),(B),(C)〜第12図(A),
(B),(C)は、実施例1〜実施例4の収差曲線図を
示し、(A)は最長焦点距離端,(B)は中間,(C)
は最短焦点距離端でのものを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】拡大側より順に、最も拡大側に正レンズを
    有する第1負レンズ群、第2正レンズ群および第3負レ
    ンズ群より構成され、最長焦点距離端から最短焦点距離
    端への変倍に際して、上記第1負レンズ群を像面に対し
    て固定させ、上記第2正レンズ群ならびに第3負レンズ
    群を各々拡大側から縮小側へ単調に移動させるズームレ
    ンズ系において、 第2正レンズ群と第3負レンズ群の間隔が減少から増加
    へ転じるように移動させてズーミングを行う、次の各条
    件式を満足するコンパクトなズームレンズ系。 1.7<(Ψ+ΨII)/Ψ<2.2 2.5<ΨII III L<3.0 ただし、ΨI;第1負レンズ群の屈折力 ΨII;第2正レンズ群の屈折力 ΨII III L;最長焦点距離端における第2正レンズ群と
    第3負レンズ群の合成屈折力 ΨL;最長焦点距離端における全系の屈折力
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