JP2844917B2 - ズームレンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はズームレンズに関し、特にマイクロフィルム
リーダー、プリンター、マイクロ撮影等に好適な物像間
距離を一定に有限距離に維持した状態において変倍を行
った投影用のズームレンズに関するものである。

（従来の技術） 従来よりマイクロフィルムリーダー、プリンター、複
写機等の投影光学系において、物像間距離を一定の有限
距離に維持しつつ、変倍を行い投影倍率を連続的に得る
ようにした投影用のズームレンズが種々と提案されてい
る。

このズームレンズは複数個の固定焦点レンズを回転さ
せるターレット方式に比べ投影倍率が連続的に迅速にし
かも容易に得られるという特徴がある。例えば特開昭62
−280814号公報や特開平２−105211号公報等ではスクリ
ーン側（拡大側）より順に負の屈折力の第１群と正の屈
折力の第２群の２つのレンズ群を有し、物像間距離を一
定の有限距離に保ち、両レンズ群の間隔を変えて変倍を
行った所謂２群タイプの投影用のズームレンズを開示し
ている。

（発明が解決しようとする課題） 一般にマイクロフィルムリーダープリンター等の投影
光学系に用いられるズームレンズはズームレンズのスク
リーン（拡大）側の射出口に回動可能の像回転プリズム
を配置して投影像を所定角度回転させてスクリーン面及
び感光ドラム面上に選択的に投影している。

このときズームレンズの明るさを一定に維持しつつズ
ームレンズを射出した光束を光束のケラレを防止しつつ
像回転プリズムを介し、所定方向に回転させてスクリー
ン面又は感光ドラム面上に選択的に投影しようとする
と、像回転プリズム及びズームレンズが大型化してくる
という問題点があった。

特に拡大側から見たとき変倍に伴う瞳位置変動量が大
きくなるタイプのズームレンズでは光束のケラレを効果
的に防止する為に大型化の像回転プリズムを用いなけれ
ばならなく光学系全体が大型化してくるという問題点が
あった。

本発明はマイクロフィルムリーダープリンター等に適
用したとき変倍に伴う瞳変動量が少なく、小型の像回転
プリズムの使用が可能でかつレンズ系全体が小型で結像
性能が良好な高倍側の拡大倍率が40〜50倍程度の投影用
のズームレンズの提供を目的とする。

本発明の更なる目的は物像間距離を一定の有限距離に
維持したまま連続的に投影倍率、例えば30倍から40倍へ
と変化させた明るいＦナンバーを有した高解像力のズー
ムレンズの提供にある。

（課題を解決するための手段） 本発明のズームレンズは、拡大側より順に負の屈折力
の第１群と正の屈折力の第２群の２つのレンズ群を有
し、両レンズ群の間隔を変化させて変倍を行うズームレ
ンズにおいて、前記第１群は拡大側に比べ縮小側に強い
屈折力を有する両レンズ面が凹面の負の第１レンズ、拡
大側に凸面を向けた正の第２レンズの２つのレンズを有
し、前記第２群は拡大側に比べ縮小側に強い屈折力を有
する両レンズ面が凸面の正の第３レンズ、拡大側に強い
負の屈折力を有するメニスカス状の負の第４レンズ、両
レンズ面が凸面の正の第５レンズ、拡大側に強い屈折力
を有するメニスカス状の正の第６レンズ、拡大側に比べ
縮小側に強い負の屈折力を有する負の第７レンズ、両レ
ンズ面が凸面の第８レンズ、両レンズ面が凹面の第９レ
ンズ、そして縮小側に比べて拡大側に強い屈折力を有す
る両レンズ面が凸面の第10レンズより成り、前記第３レ
ンズと第４レンズとから形成される空気レンズの焦点距
離をfa、前記第３レンズから第６レンズまでの合成レン
ズ系の焦点距離をf3,6、拡大側から数えて第ｉ番目のレ
ンズ厚又は空気間隔をDi、第ｉレンズの材質のアッベ数
をνｉ、広角端における全系の焦点距離をfwとしたとき 0.5＜f3,6/fw＜0.6 ・・・（１） −７＜fa/fw＜−1.5 ・・・（２） 0.025＜D14/fw＜0.15 ・・・（３） 0.08＜D18/fw＜0.25 ・・・（４） 15＜ν10−ν９＜40 ・・・（５） なる条件を満足することを特徴としている。

（実施例） 第１図〜第４図は本発明の数値実施例１〜４のレンズ
断面図である。同図においてＩは負の屈折力の第１群、
IIは正の屈折力の第２群、矢印は短焦点端より長焦点端
への変倍を行う際の各レンズ群の移動方向を示す。第１
群Ｉ側が拡大側であり、第２群II側が縮小側である。Ｇ
は投影系として用いたときの押え板ガラスである。

本実施例では第１図〜第４図に示すように拡大側の第
１群を所定形状の２つのレンズより構成し、縮小側の第
２群を所定形状の８つのレンズより構成し、物像間距離
を一定の有限距離に維持しつつ、２つのレンズ群I,IIの
間隔を変化させて変倍を行うことにより投影倍率を連続
的に変化させている。

これにより種々の投影倍率で画面全体にわたり変倍の
際の収差変動の少ない高い解像力を有したズームレンズ
を得ている。

尚、本実施例で拡大側とは任意のズーム位置で物点と
像点の２つの共役点をとったときズームレンズの主点よ
り遠方の共役点が存在する側をいう。縮小側とはこの逆
の側をいう。

次に本発明のズームレンズのレンズ構成の特徴につい
て説明する。

負の屈折力の第１群と正の屈折力の第２群とを所定の
空気間隔をあけて配置し、これにより主に第２群中で補
正不足となってくる非点収差を補正している。

本実施例では瞳位置を拡大側に位置させる為に第１群
中に絞りを配置している。この為画面周辺の光束は第２
群の周辺部分を通過するのでコマ収差や非点収差が発生
しやすくなる。そこで第２群の拡大側に所定形状の正、
負、正そして正の第３〜第６レンズの４つのレンズを配
置し、軸外光束を徐々に屈折させ諸収差の発生を効果的
に防止している。

第３レンズと第４レンズとで負の屈折力の空気レンズ
を構成し、主に球面収差と軸上色収差を良好に補正して
いる。

第６レンズを拡大側に強い屈折力の凸面を向けたメニ
スカス形状より構成し、通過光束を絞ると同時に非点隔
差の発生を防止している。

負、正そして負の第７、第８、第９レンズの３つのレ
ンズは全体として負の屈折力よりなるようにし、所定の
バックフォーカスが容易に得られるようにしている。又
これら３つのレンズを互いに接近させて対称に近いレン
ズ構成となるように配置している。そして強い負の屈折
力の凹面で発生する収差、特に非対称性収差を正の屈折
力の凸面でバランス良く補正している。

第10レンズは第９レンズより少し離して配置し、主に
第７〜第９レンズで補正不足となってくるコマ収差を良
好に補正している。

条件式（１）は第３〜第６レンズの合成の屈折力を適
切に設定し、主に所定の長さのバックフォーカスを確保
しつつレンズ系全体の小型化を図る為のものである。上
限値を越えるとレンズ系全体が大型化してきて、又第２
群の後方レンズから非対称収差が多く発生してくる。又
下限値を越えると所定の長さのバックフォーカスを確保
するのが難しくなってくる。

条件式（２）は第３レンズと第４レンズとで形成され
る空気レンズの負の屈折力を適切に設定し、主に球面収
差と色収差を良好に補正する為のものである。上限値を
越えると球面収差と色収差が共に補正不足となり、又下
限値を越えると逆に共に補正過剰となってくる。

条件式（３）は第７レンズと第８レンズとの間の空気
間隔を適切に設定し、主にコマ収差を良好に補正する為
のものである。上限値を越えると内向性コマ収差が多く
発生し、又下限値を越えると第７レンズと第８レンズと
が互いに干渉してくるので良くない。

条件式（４）は第９レンズと第10レンズの空気間隔を
適切に設定し、主に非点隔差を良好に補正する為のもの
である。上限値を越えると非点隔差が補正過剰となり、
又負の歪曲収差も多く発生してくる。又下限値を越える
と逆に非点隔差が補正不足となってくる。

条件式（５）は正の第10レンズと負の第９レンズの材
質のアッベ数の差を適切に設定し、主に色のコマ収差を
良好に補正する為のものである。上限値を越えると色の
コマ収差が補正過剰となり、又下限値を越えると逆に補
正不足となってくる。

次に本発明のズームレンズをマイクロフィルムリーダ
ープリンターに適用した場合の光学配置の一実施例につ
いて説明する。

第９図は本発明のズームレンズをマイクロフィルムリ
ーダープリンターに適用したときの要部概要図である。

第９図において２は本発明のズームレンズであり、フ
ィルム画像１を後述する各要素を介してスクリーン８面
（220×300mm）上又は感光ドラム12面上に選択的に拡大
投影している。

３は像回転プリズムであり、ズームレンズ２の拡大側
射出口近傍に矢印3aで示すように回動可能に配置されて
おり、投影像を所定角度回転させて射出している。４は
走査用ミラーであり、矢印4aの如く振動し後述するよう
に感光ドラム12面上に投影像を走査し形成している。又
走査用ミラー４は像回転プリズム３からの光束をスクリ
ーン面８又は感光ドラム12面に選択して導光する切換機
能も合わせて有している。5,6,7は各々リーダ用のミラ
ーであり、走査用ミラー４からの光束を反射させスクリ
ーン８面上に導光している。9,10,11は各々プリンター
用のミラーであり、走査用ミラー４からの光束を反射さ
せて感光ドラム12面上に導光している。

第９図においてスクリーン８面上で投影像を観察する
リーダのときはズームレンズ２からの光束を像回転プリ
ズム３を介し、走査ミラー４でミラー５の方向に反射さ
せ、その後ミラー6,7を介してスクリーン８面上に拡大
した投影像を形成している。第10図はこのときのスクリ
ーン８面上の投影像8aを示している。

次に感光ドラム12面上に投影像を形成するプリンター
のときはズームレンズ２からの光束を像回転プリズム３
を介して所定量（90度）回転させた後射出させ、走査ミ
ラー４の傾きを変えてミラー９の方向に反射させ、その
後ミラー10,11で反射させ感光ドラム12面上に拡大した
投影像を形成している。このとき走査ミラー４を矢印4a
の方向に振動させて感光ドラム12面上を副走査方向に走
査し、これによりフィルム画像１全体の画像情報を感光
ドラム12面上に記録している。

本実施例においては装置全体の小型化を図る為、スク
リーン８の寸法はA4サイズに合わせて横長の形状をとっ
ている。この場合COM等横長の原稿に対してはリーダ時
に観察した状態でプリントすれば良い。

一方、通常の文書の場合、縦長の原稿が一般的である
ので縦長で観察しようとした場合、横長のスクリーンか
らはみ出してしまう。そこで本実施例ではリーダ時に縦
長の原稿を通常通りスクリーン８面上で観察する為に投
影倍率を縮小するようにしている。又プリント時には縮
小のままでは余白で生ずるので元の投影倍率に戻す必要
がある。

第10図、第11図はフィルム画像１が縦長原稿のときの
リーダ時のスクリーン８面上の様子とプリンター時のス
クリーン８面上の観察状態を示したものである。

本実施例ではリーダ時は第10図に示すようにスクリー
ン８面上で縮小した投影像を縦長状態で観察している。
又プリンター時には像回転プリズム３により投影像を90
度回転し、第11図に示すように投影像をスクリーン８全
面をカバーするように拡大している。

本実施例では以上のように各要素を構成することによ
りリーダ時及びプリンター時における装置全体の小型化
を容易に達成している。即ち横長スクリーンの状態で縦
長原稿を無理なく観察し通常の大きさでプリントが可能
となるようにしている。

又、本実施例では像回転プリズム３をズームレンズ２
の一部に一体化し、像回転プリズムとズームレンズの変
倍とを連動させることにより像回転プリズムの小型化を
達成している。

この他、本実施例では第１群中の第２レンズ近傍に絞
りを配置し、拡大側から見たときの瞳位置を像回転プリ
ズム側に近付け、これにより像回転プリズムの小型化を
図っている。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例において
Riは物体側より順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Di
は物体側より第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、Niとν
ｉは各々物体側より順に第ｉ番目のレンズのガラスの屈
折率とアッベ数である。但し、R21,R22は押え板ガラス
である。

又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との
関係を表−１に示す。

数値実施例１ 数値実施例２ 数値実施例３ 数値実施例４ （発明の効果） 本発明によれば前述の如く各レンズを構成することに
よりマイクロフィルムリーダーやプリンター等に好適な
良好なる光学性能を有した投影用のズームレンズを達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の数値実施例１〜４のレンズ断
面図、第５図〜第８図は各々本発明の数値実施例１〜４
の諸収差図、第９図は本発明のズームレンズをマイクロ
フィルムリーダープリンターに適用したときの光学系の
要部概略図、第10図、第11図は第10図のスクリーン面に
投影される投影像の説明図である。レンズ断面図におい
てＩは第１群、IIは第２群、収差図において（Ａ）は短
焦点端（高倍側）、（Ｂ）は長焦点端（低倍側）、Ｍは
メリディオナル像面、Ｓはサジタル像面、ｄはｄ線、ｇ
はｇ線、Ｙはスクリーン面上の像高である。１はフィル
ム画像、２はズームレンズ、３は像回転プリズム、４は
走査ミラー、5,6,7,9,10,11はミラー、８はスクリー
ン、12は感光ドラムである。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】拡大側より順に負の屈折力の第１群と正の
   屈折力の第２群の２つのレンズ群を有し、両レンズ群の
   間隔を変化させて変倍を行うズームレンズにおいて、前
   記第１群は拡大側に比べ縮小側に強い屈折力を有する両
   レンズ面が凹面の負の第１レンズ、拡大側に凸面を向け
   た正の第２レンズの２つのレンズを有し、前記第２群は
   拡大側に比べ縮小側に強い屈折力を有する両レンズ面が
   凸面の正の第３レンズ、拡大側に強い負の屈折力を有す
   るメニスカス状の負の第４レンズ、両レンズ面が凸面の
   正の第５レンズ、拡大側に強い屈折力を有するメニスカ
   ス状の正の第６レンズ、拡大側に比べ縮小側に強い負の
   屈折力を有する負の第７レンズ、両レンズ面が凸面の第
   ８レンズ、両レンズ面が凹面の第９レンズ、そして縮小
   側に比べて拡大側に強い屈折力を有する両レンズ面が凸
   面の第10レンズより成り、前記第３レンズと第４レンズ
   とから形成される空気レンズの焦点距離をfa、前記第３
   レンズから第６レンズまでの合成レンズ系の焦点距離を
   f3,6、拡大側から数えて第ｉ番目のレンズ厚又は空気間
   隔をDi、第ｉレンズの材質のアッベ数をνｉ、広角端に
   おける全系の焦点距離をfwとしたとき 0.5＜f3,6/fw＜0.6 −７＜fa/fw＜−1.5 0.025＜D14/fw＜0.15 0.08＜D18/fw＜0.25 15＜ν10−ν９＜40 なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】前記ズームレンズは物像間距離を一定に維
   持した状態で使用されていることを特徴とする請求項１
   記載のズームレンズ。
3. 【請求項３】前記第１群中に絞りを配置したことを特徴
   とする請求項１記載のズームレンズ。