JP3042049B2

JP3042049B2 - ズームレンズ

Info

Publication number: JP3042049B2
Application number: JP3185336A
Authority: JP
Inventors: 和夫藤林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 2000-05-15
Anticipated expiration: 2015-05-15
Also published as: JPH0511183A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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。

【０００３】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２−１０５
２１１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。

【０００４】

【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性ドラム面上に
選択的に投影している。

【０００５】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性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。

【０００６】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。

【０００７】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投影用のズームレンズの提供を
目的とする。

【０００８】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５５倍程度へと変化させたズーム比が１．８倍程
度の高解像力のズームレンズの提供にある。

【０００９】

【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、該第１群は
拡大側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズ、
両レンズ面が凹面の負の第２レンズ、拡大側に凸面を向
けた正の第３レンズを有し、該第２群は絞り、拡大側に
比べ縮小側に強い屈折面を向けた両レンズ面が凸面の第
４レンズ、縮小側に凸面を向けたメニスカス状の負の第
５レンズ、両レンズ面が凸面の第６レンズ、拡大側に凸
面を向けたメニスカス状の正の第７レンズ、拡大側に凸
面を向けたメニスカス状の負の第８レンズ、両レンズ面
が凸面の第９レンズ、両レンズ面が凹面の第１０レン
ズ、そして縮小側に比べて拡大側に強い屈折面を向けた
両レンズ面が凸面の第１１レンズを有しており、拡大側
から数えて第ｉ番目の空気間隔又はレンズ厚をＤｉ、第
ｉレンズの材質のアッベ数をνｉ、前記第８レンズと第
９レンズとから形成される空気レンズの焦点距離をｆａ
１、前記第９レンズと第１０レンズとから形成される空
気レンズの焦点距離をｆａ２、望遠側における前記第２
群の結像倍率をβ２Ｔ、広角端における全系の焦点距離
をｆｗとしたとき、０．８５＜｜β２Ｔ｜＜１．３・・・（１）（但し β２Ｔ＜０）０．３＜Ｄ２／ｆｗ＜０．５・・・（２）０．６＜｜１／ｆａ１＋１／ｆａ２｜・ｆｗ＜０．９・・・（３）（但しｆａ１＜０，ｆａ２＜０）０．０７＜Ｄ２１／ｆｗ＜０．１５・・・（４）１８＜ν１１−ν１０＜３２・・・（５）なる条件を満足することを特徴としている。

【００１０】特に本発明では、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
徴としている。

【００１１】

【実施例】図１〜図３は本発明の数値実施例１〜３のレ
ンズ断面図である。図４〜図６は本発明の数値実施例１
〜３の諸収差図、収差図において（Ａ）は広角端、
（Ｂ）は望遠端である。

【００１２】図１においてＬ１は負の屈折力の第１群、
Ｌ２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Ｌ１側が拡大側であり、第２群Ｌ２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。

【００１３】本実施例では図１〜図３に示すように拡大
側の第１群を所定形状の３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
Ｌ１，Ｌ２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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】拡大側より負の屈折力の第１群を拡大側に
凸面を向けたメニスカス状の負の第１レンズと所定の間
隔をおいて両レンズ面が凹面の負の第２レンズと縮小側
に比べて拡大側に強い屈折力の凸面を向けた正の第３レ
ンズの３つのレンズより構成し、特に第１レンズと第２
レンズとの間隔をあけることにより、第２群で補正不足
となるコマ収差を補正している。又第１群の負の屈折力
を２枚の負の第１、第２レンズに分担させることによ
り、変倍に伴なう収差変動が少なくなるようにしてい
る。

【００１７】第２群を最も広い空気間隔を境にして前述
したレンズ形状の正、負、正、そして正の屈折力の第４
レンズから第７レンズまでの４つのレンズより成る前方
レンズ群と負、正、負、そして正の屈折力の第８レンズ
から第１１レンズまでの４つのレンズより成る後方レン
ズ群とから構成している。

【００１８】特に前方レンズ群の４つのレンズのレンズ
構成を前述の如く設定し、球面収差やコマ収差等の諸収
差を良好に補正している。又第４レンズと第５レンズと
の間の強い曲率面同士より形成される空気レンズの屈折
力を適切に設定することにより、主に球面収差と軸上色
収差を良好に補正している。

【００１９】前方レンズ群のレンズ構成、特に第７レン
ズのレンズ形状を前述の如く設定することにより非点収
差を良好に補正している。

【００２０】又、後方レンズ群を負、正、負、そして正
の屈折力の４つのレンズより構成し、長いバックフォー
カスを確保しつつ、非点収差とコマ収差をバランス良く
補正している。

【００２１】負の第８レンズと負の第１０レンズとの間
に両レンズ面が凸面の第９レンズを接近して配置するこ
とにより、強い曲率の凹面より発生する諸収差、特に非
点収差を該第９レンズの凸面で補正している。

【００２２】正の第１１レンズは第１０レンズから多少
離して配置し、主に非点隔差とコマ収差をバランス良く
補正している。

【００２３】この他本発明では絞りを第２群の拡大側直
前に配置し、変倍に伴い第２群と一体的に移動させてい
る。これにより変倍に伴う拡大側の瞳位置移動を極力少
なくし、良好なる光学性能が容易に得られるようにして
いる。又変倍の際の第２群の結像倍率を低倍から等倍付
近まで変化するように各要素の屈折力等を設定し、第２
群の移動量を少なくし、主に変倍に伴う非点隔差及びコ
マ収差の変動を良好に補正している。

【００２４】条件式（１）〜（５）は画面全体の光学性
能を良好に維持し、高い光学性能を得るためのものであ
る。

【００２５】条件式（１）は望遠側のときの、即ち低倍
側のときの第２群の結像倍率に関し、第１群と第２群の
変倍に伴う移動軌跡を特定し、変倍に伴う収差変動量を
少なくし、かつ瞳の移動量を少なくする為のものであ
る。上限値を越えると変倍に伴う第１群の移動量が増加
し、レンズ全長が長くなってくるので良くない。又下限
値を越えると第２群の移動量が増加し、変倍に伴う諸収
差の変動量が多くなってくるので良くない。

【００２６】条件式（２）は第１レンズと第２レンズと
の空気間隔を適切に保ち、主にコマ収差を良好に補正す
る為のものである。条件式（２）を外れると変倍に伴な
いコマ収差の変動が大きくなってくるので良くない。

【００２７】条件式（３）は一定のバックフォーカスを
確保しつつ、主に非点隔差とコマ収差をバランス良く補
正する為のものである。下限値を越えるとバックフォー
カスが短くなりすぎ機構的に支障が生じてくる。又上限
値を越えると変倍に伴ない非点隔差とコマ収差の変動が
大きくなってくるので良くない。

【００２８】条件式（４）は主に一定のバックフォーカ
スを確保しつつ、コマ収差を良好に補正する為のもので
ある。上限値を越えると一定のバックフォーカスを確保
するのが難しくなってくる。又下限値を越えると外向性
コマ収差の発生が増大してくるので良くない。

【００２９】条件式（５）は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。

【００３０】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。

【００３１】図７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略図
である。

【００３２】図７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（有効画面３００×３００ｍｍ）上又は感光ド
ラム１２面上に選択的に拡大投影している。

【００３３】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又は感光ドラム面１２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。９，１
０，１１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。

【００３４】図７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。

【００３５】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１０，１
１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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】この他本実施例では第２群の拡大側に絞り
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。

【００３９】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νｉ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、Ｒ２
４，Ｒ２５は押え板ガラスである。

【００４０】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 F=16.54〜29.97 FNO=1:2.55〜4.67 倍率 -1/55〜1/30 R 1= 31.38 D 1= 1.00 N 1=1.77250 ν 1= 49.6 R 2= 14.73 D 2= 7.31 R 3= -28.80 D 3= 1.00 N 2=1.77250 ν 2= 49.6 R 4= 237.56 D 4= 0.50 R 5= 42.32 D 5= 2.20 N 3=1.80518 ν 3= 25.4 R 6=-159.83 D 6= 可変 R 7=∞（絞り） D 7= 1.00 R 8= 100.62 D 8= 3.20 N 4=1.80610 ν 4= 40.9 R 9= -27.74 D 9= 0.55 R10= 18.60 D10= 1.00 N 5=1.84666 ν 5= 23.9 R11=-104.91 D11= 0.20 R12= 26.73 D12= 3.70 N 6=1.60729 ν 6= 49.2 R13= -30.51 D13= 0.20 R14= 11.28 D14= 3.50 N 7=1.51633 ν 7= 64.1 R15= 26.79 D15= 1.91 R16= 45.63 D16= 1.20 N 8=1.74950 ν 8= 35.3 R17= 9.18 D17= 1.05 R18= 18.40 D18= 3.50 N 9=1.72825 ν 9= 28.5 R19= -21.69 D19= 0.41 R20= -14.87 D20= 1.20 N10=1.68893 ν10= 31.1 R21= 13.20 D21= 1.88 R22= 16.65 D22= 3.4 N11=1.60729 ν11= 59.4 R23= -47.00 D23= 可変 R24= ∞ D24= 3.00 N12=1.51633 ν12= 64.1 R25= ∞

【００４１】

【表１】物像間距離 978.38 バックフォーカス長 12.64 数値実施例２ F=16.56〜29.99 FNO=1:2.55〜4.67 倍率 -1/55〜1/30 R 1= 32.13 D 1= 1.00 N 1=1.77250 ν 1= 49.6 R 2= 13.21 D 2= 7.39 R 3= -39.33 D 3= 1.00 N 2=1.69680 ν 2= 55.5 R 4= 68.72 D 4= 0.50 R 5= 28.83 D 5= 2.20 N 3=1.84666 ν 3= 23.9 R 6= 135.62 D 6= 可変 R 7=∞（絞り） D 7= 0.50 R 8= 57.96 D 8= 4.30 N 4=1.77250 ν 4= 49.6 R 9= -26.36 D 9= 0.67 R10= -17.87 D10= 1.00 N 5=1.80518 ν 5= 25.4 R11= -95.00 D11= 0.20 R12= 32.65 D12= 4.00 N 6=1.61720 ν 6= 54.0 R13= -30.59 D13= 0.20 R14= 15.56 D14= 3.80 N 7=1.51633 ν 7= 64.1 R15= 28.49 D15= 2.73 R16= 30.92 D16= 1.20 N 8=1.74950 ν 8= 35.3 R17= 11.63 D17= 0.98 R18= 22.25 D18= 3.30 N 9=1.72825 ν 9= 28.5 R19= -24.33 D19= 0.65 R20= -15.63 D20= 1.20 N10=1.68893 ν10= 31.1 R21= 12.95 D21= 2.31 R22= 16.63 D22= 3.4 N11=1.53996 ν11= 59.4 R23= -32.49 D23= 可変 R24= ∞ D24= 3.00 N12=1.51633 ν12= 64.1 R25= ∞

【００４２】

【表２】物像間距離 978.38 バックフォーカス長 12.77 数値実施例３ F=16.54〜29.97 FNO=1:2.55〜4.67 倍率 -1/55〜1/30 R 1= 36.90 D 1= 1.00 N 1=1.77250 ν 1= 49.6 R 2= 13.69 D 2= 5.99 R 3= -35.29 D 3= 1.00 N 2=1.69700 ν 2= 48.5 R 4= 155.19 D 4= 0.50 R 5= 31.01 D 5= 2.20 N 3=1.80518 ν 3= 25.4 R 6=1555.81 D 6= 可変 R 7=∞（絞り） D 7= 0.50 R 8= 77.31 D 8= 4.30 N 4=1.77250 ν 4= 49.6 R 9= -26.44 D 9= 0.64 R10= -17.92 D10= 1.00 N 5=1.80518 ν 5= 25.4 R11= -93.63 D11= 0.20 R12= 30.97 D12= 4.00 N 6=1.61720 ν 6= 54.0 R13= -30.94 D13= 0.20 R14= 12.48 D14= 3.80 N 7=1.51633 ν 7= 64.1 R15= 18.62 D15= 1.78 R16= 28.77 D16= 1.20 N 8=1.74950 ν 8= 35.3 R17= 10.97 D17= 1.00 R18= 20.37 D18= 3.30 N 9=1.72825 ν 9= 28.5 R19= -24.41 D19= 0.66 R20= -16.28 D20= 1.20 N10=1.68893 ν10= 31.1 R21= 11.25 D21= 1.44 R22= 14.31 D22= 3.4 N11=1.57135 ν11= 53.0 R23= -43.68 D23= 可変 R24= ∞ D24= 3.00 N12=1.51633 ν12= 64.1 R25= ∞

【００４３】

【表３】物像間距離 978.38 バックフォーカス長 12.79

【００４４】

【表４】（表−１）

【００４５】

【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５５倍程度の投
影倍率までカバーしたズーム比１．８倍程度の投影用の
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】

【図１】本発明の数値実施例１のレンズ断面図

【図２】本発明の数値実施例２のレンズ断面図

【図３】本発明の数値実施例３のレンズ断面図

【図４】本発明の数値実施例１の諸収差図

【図５】本発明の数値実施例２の諸収差図

【図６】本発明の数値実施例３の諸収差図

【図７】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概略図

【符号の説明】

Ｌ１第１群Ｌ２第２群１フィルム画像２ズームレンズ３像回転プリズム４走査ミラー５，６，７，９，１０，１１ミラー８スクリーン１２感光ドラムＳサジタル像面Ｍメリディオナル像面ｄｄ線ｇｇ線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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、
該第１群は拡大側に凸面を向けたメニスカス状の負の第
１レンズ、両レンズ面が凹面の負の第２レンズ、拡大側
に凸面を向けた正の第３レンズを有し、該第２群は絞
り、拡大側に比べ縮小側に強い屈折面を向けた両レンズ
面が凸面の第４レンズ、縮小側に凸面を向けたメニスカ
ス状の負の第５レンズ、両レンズ面が凸面の第６レン
ズ、拡大側に凸面を向けたメニスカス状の正の第７レン
ズ、拡大側に凸面を向けたメニスカス状の負の第８レン
ズ、両レンズ面が凸面の第９レンズ、両レンズ面が凹面
の第１０レンズ、そして縮小側に比べて拡大側に強い屈
折面を向けた両レンズ面が凸面の第１１レンズを有して
おり、拡大側から数えて第ｉ番目の空気間隔又はレンズ
厚をＤｉ、第ｉレンズの材質のアッベ数をνｉ、前記第
８レンズと第９レンズとから形成される空気レンズの焦
点距離をｆａ１、前記第９レンズと第１０レンズとから
形成される空気レンズの焦点距離をｆａ２、望遠側にお
ける前記第２群の結像倍率をβ２Ｔ、広角端における全
系の焦点距離をｆｗとしたとき、０．８５＜｜β２Ｔ｜＜１．３（但し β２Ｔ＜０）０．３＜Ｄ２／ｆｗ＜０．５０．６＜｜１／ｆａ１＋１／ｆａ２｜・ｆｗ＜０．９（但しｆａ１＜０，ｆａ２＜０）０．０７＜Ｄ２１／ｆｗ＜０．１５１８＜ν１１−ν１０＜３２なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。