JPH02226213A

JPH02226213A - 有限共役距離ズームレンズ系

Info

Publication number: JPH02226213A
Application number: JP1047490A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ueda; 上田　歳彦
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-07
Anticipated expiration: 2013-04-22
Also published as: US4979806A; JP2743439B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野１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グあるいはリーグブリ
ンク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
グ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、スラリー上に投影され
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。

このようなズームレンズ系として、例えば米国特許第４
，７３３，９５１号、同第４，７４６゜２Ｏｚ号、同第
４，７４３，１０２号および同第４．７５０，８２０号
などが知られている。

上記四側のものは、それぞれ拡大側を物点とした横倍率
が一１／６．５Ｘ〜−１／１４Ｘ、−１／１４×〜−１
／　３２　ｘ　、　−１／　１２　ｘ〜−１／２４×お
よび一１／２０Ｘ〜−１／４７Ｘの有限距離用のズーム
レンズ系であるが、プリズム全長が大きい。

従来の投影レンズ系は、拡大側瞳の位置が投影レンズ系
のほぼ中心に位置するため、その画角が広い場合には、
挿入される像回転プリズムを投影レンズ系の拡大側端面
の至近位置に配設しても光束が広がってしまうために、
上記像回転プリズムがどうしても大型化してしまう。ま
た、ドーププリズムのような像回転プリズムは、光軸に
平行平板を一定角度に傾斜させて配置したものと等価で
あり、同じ像円径内でも場所によって性能が異なり、像
回転プリズムが大きい程軸上アステグマチズムの発生量
が大きくなり（軸上アステグマチズムはプリズム底面の
長さに比例する）像の劣化を招き、ひいてはミラーを含
めた投影光学系全体が大型化してしまうといった欠点を
有していた。

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グの
光路図で、マイクロフィルムｌ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上に投影される。このような画角な
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３を使用することにより比較的に小型化が可能である
が、投影光束なケラレなしに像回転用プリズムを小型化
するためには、投影レンズ系２の拡大側の端部付近に開
口絞りを配置した前方絞りレンズ系とする必要がある。

また、投影用ズームレンズ系自体もコンパクトに構成す
る必要がある。この発明では、物点が無限遠でのレンズ
拡大端面と縮小側像面間との距離をＴ　Ｌ　００　、最
長焦点距離ｆＬとするとき、いわゆる望遠比ＴＬ■／ｆ
Ｌ＜１．２となるようにコンパクトに形成する必要があ
る。

この発明の投影用ズームレンズ系は、第１図に示される
ように拡大側より絞りＳを含んだ固定群の第１負レンズ
群工、移動群である第２正レンズ群ＩＩおよび第３負レ
ンズ群ＩＩＩの３群から構成され、最長焦点距離端から
最短焦点距離端へのズミングに伴って、第２正レンズ群
ＩＩおよび第３負レンズ群ＩＩ＋ともに縮小側に移動す
るように構成される。

そして、望遠比を１．２以下と小さくする必要から、第
１負レンズ群工と第２正レンズ群ＩＩは隣接しており、
第１負レンズ群■と第２正レンズ群ＩＩとの合成焦点距
離を強い正レンズとすることによりテレフォトタイプの
レンズ系とし、レンズ系全長をコンパクトに形成するよ
うにしている。

このように、光路中に設けられる像回転プリズム３を最
小にし、しかもズーミング時においても拡大側端面での
軸外光束の広がり具合の変動を抑える目的で、絞りＳは
ズーミングによらず固定としている。

例えば、特開昭６２−２３７４１６号公報に記載された
従来例のものは、ズーム比が１．５倍以下と比較的に小
さいズームレンズ系である。

このズームレンズ系は、第３図（Ａ）に近軸パワー配置
を模式的に示すように、正レンズ群８と負レンズ群９と
の２群から構成され、レンズ系拡大端には固定レンズを
配置せずに固定絞りＳだけを配置して構成されている。

なお、符合Ｆはマイクロフィルム面である。

しかし、ズームレンズ系の倍率レンジを２倍程度に大き
くすると、このような正、負の２群ズームを基本とする
ズームレンズ系では、第１１２１群８の移動距離が大き
くなってしまうことと、絞りＳを固定とした場合、最短
焦点距離端での第１１２１群８に入射する最大画角主光
線の角度α。

が大きくなり、第１１２１群８に入射する位置が光軸か
ら大きく離れることになり、レンズ外径の増大とともに
収差補正が困難となってしまう。

この発明は、このような点に鑑みてなされたもので、ズ
ーム比が２倍で、像回転プリズム３を小型化できるコン
パクトなズームレンズ系を提供す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、正レンズと少なくとも
１枚の負レンズよりなる固定群の第１負レンズ群、両凸
レンズ、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、少
な（とも１枚の正レンズ。

縮小側に強い凹面を向けた両凹レンズおよび両凸レンズ
よりなる移動群の第２正レンズ群、拡大側に強い凹面を
向けた両凹レンズおよび正レンズよりなる移動群の第３
負レンズ群とより構成されることを特徴とする投影用の
有限共役距離ズームレンズ系である。

そして、第１負レンズ群の近傍に絞りを配置し、この第
１負レンズ群とともに固定したことを特徴とする。

［実　施　例］以下、図面に基づいて、この発明の詳細な説明する。

近軸パワー配置を示す第３図（Ｂ）に示すように、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ＩＩ＋から構成される３群構成のズームレンズ系にお
いて、第１負レンズ群工の近傍に絞りＳを配置し、これ
らを固定群としている。したがって、ズーミングにおけ
る最短焦点距離端では、第１負レンズ群Ｉの発散作用に
より第２正レンズ群ＩＩに入射する最大画角主光線の角
度α１が小さくなり、第３図（Ａ）に示すように正、負
２群で構成される２群ズームが有している欠点な解決す
ることができる。

また、第ルンズ群Ｉを負レンズ群としたことで、第２正
レンズ群ＩＩおよび第３負レンズ群ＩＩ＋の移動が有効
に変倍に寄与することになる。

このことを、第４図に示す近軸パワーの配置図を用いて
説明する。図において、第１負レンズ群■、第２正レン
ズ群ＩＩおよび第３負レンズ群ＩＩＩのパワー（焦点距
離の逆数）をそれぞれ’Ｐ＋。

ψ夏、ψ璽とすると、ψＩ　＝１／ｆ＋　＜０゜９）ｘ
＝ｌ／ｆ夏〉０，９ｍ　＝　１　／　ｆ冨〈０である。

そして、第１負レンズ群Ｉを基準とした物体距離Ｓ、（
＜Ｏ）、ズーミングの最長焦点距離端での第１負レンズ
群■と第２正レンズ群ＩＩとの薄肉換算面間隔をｅ＋＋
同じく最長焦点距離端での第２正レンズ群ＩＩと第３負
レンズ群ＩＩＩとの薄肉換算面間隔をｅｌ＋同じく最長
焦点距離端での第３負レンズ群ＩＩＩからマイクロフィ
ルム面Ｆまで薄肉換算面間隔をａｌｌ＋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に
よる横倍率（拡大側を物点とした横倍率）をそれぞれβ
１゜β夏、β麗、第２正レンズ群ＩＩの最長焦点距離端
から移動量をχ、第第３シ２１端からの移動量をｙとするとく０・・・・・・・・・・・・・・・・■βｍ＝９’＋
ｙ−ψ璽　ｅｌ　＋１　・　・　・　・□　・　・　・
　・■となり、βＩは第１負レンズ群ｌが固定であるの
でβ．＞０で一定値，β夏は第２正レンズ群ＩＩにとっ
て物点０２が固定で、スクリーン７面よりもかなり第２
正レンズ群ＩＩに近くなるため、変倍に寄与することに
なり、上記０式より明らかなように×〉０ではβ夏く０
の値をとりながら、単調増加で零に近すいていく。８厘
は物点０３として正の値をとりながら単調に減少し零に
近ずいていく。

つまり、全系の倍率β＝βＩ　・β□　・β、に対して
、β夏、β厘は最長焦点距離端から最短焦点距離端への
ズーミングに対応して、両方とも絶対値が零に近すき、
変倍に有効に寄与することになる。

次の第１表に代表例として、実施例１のβ夏、β夏、β
履の最長焦点距離端（β＝−１／１３．０）、中間の焦
点距離（βニー１／１３．７）、最短焦点距離端（β＝
−１／２７）での値を代表して示す。

第　　　１　　　表次に、各レンズ群の具体的な構成について第１図に示す
断面図を参照して説明する。スクリン面の拡大端より順
に正レンズと少なくとも１枚の負レンズよりなる固定の
第１負レンズ群Ｉ１両凸レンズ、拡大側に凹面を向けた
負メニスカスレンズ、少なくとも１枚の正レンズ、縮小
側に強い凹面を向けた両凹レンズおよび両凸レンズから
なる移動群である第２正レンズ群ＩＩ、拡大側に強い凹
面を向けた両凹レンズおよび正レンズよりなる移動群の
第３負レンズ群より構成される。

第１負レンズ群Ｉは、正、負の組み合せレンズ系で、球
面収差の補正に寄与している。

第２正レンズ群ＩＩは、エルノスタークィブの変型であ
り、拡大側に正のパワーを有するレンズを多く配置する
ことで、主点位置を拡大側に移すことでズーミングの最
長焦点距離端での第１負レンズ群■と第２正レンズ群Ｉ
Ｉの換算面間隔をｅｌを小さ（とり、変倍域な太き（と
り易く、言い換えれば、第２正レンズ群ＩＩの全移動距
離を小さくしている。

また、第２正レンズ群ｎは、パワーが強（明るいため、
コマ収差の補正のためにこの第２正レンズ群■■の第２
番目の凹メニスカスレンズを拡大側に強い凹面を向ける
ように構成している。なお、第２正レンズ群ＩＩの拡大
側の２枚の両凸レンズと負メニスカスレンズは接合レン
ズとしてもよい。

第３負レンズ群Ｉ１１は、絞りＳから一番遠くに位置す
るレンズ群であり、非点収差の補正および歪曲収差の補
正を容易にできる構成となっている。

さらに、この発明においては、第１負レンズ群■の焦点
距離をｆ＋、第２正レンズ群ＩＩの焦点距離をｆｘ、第
３負レンズ群ＩＩ＋の焦点距離をｆｌ＋最長焦点距離端
での焦点距離をｆＬおよび第１負レンズ群■と第２正レ
ンズ群ＩＩとの焦点距離における換算面間隔なｅ、する
とき、０．８５＜ｆ＋／ｆ履　く１．２　　・　・　・　・■
０、　２５＜ｆｘ　／ｆｔ、＜０．　４５　　・　・　
・　・■０．１　　＜ｅ＋　／ｆＬ＜０．１５　・・・
・■の各条件式を満足することが望ましい。

上記条件式■は、第２レンズ群ＩＩを中心にほぼ対称な
パワーを配置するための条件式である。この下限値を外
れると歪曲収差の補正が困難になる。また、上限を越え
ると、第１負レンズ群Ｉの負のパワーが不足となり、軸
外の主光線の第２レンズ群ＩＩへの入射角度α１が大き
くなり、第２レンズ群ＩＩでの諸収差の補正が難しくな
る。

上記条件式■は、ズーミングによる第２正レンズ群ＩＩ
の移動距離を適当に保ち、しかも、第２正レンズ群１■
の構成枚数を最小に抑えるための条件である。この下限
値を越えると移動距離は小さくなるが、第２正レンズ群
ＩＩにとってのＦナンバーが明る（なり、構成枚数が増
大する。また、上限値を越えると移動距離が増大し、第
２正レンズ群ＩＩと第３負レンズ群ＩＩ＋のクリアラン
スを保つことができなくなる。

上記条件式■は、変倍時の第２正レンズ群の移動を適切
にするための条件である６上記■式から明らかなように
、第２正レンズ群ＩＩの倍率βｌは双曲線であり、その
斬近線は、であり、χ〉０という条件で単調増加とするためには、
χ。〈０である必要がある。

つまり、の条件を満すことが必要である。

この式に実施例１のψＩ　＝−０，０２１０８゜９’夏
＝０．０４１８３．Ｓｌ　＝−９５７，，１の値を代入
すると、ｅ＋／ｆＬ＞０．１となる。

下限値はこの条件を満し、しかも、倍率β２の変化率を
余り大きくしない条件として８＋／ｆ＋。

〉−０１を定めたものである。この下限値を外れると、
第２正レンズ群ＩＩの移動χに対する倍率β１の変化率
が増大し、工作誤差感度の増大を招くことになる。また
、上限値を越えると移動量が大きくなってしまう。

第３負レンズ群ＩＩ＋は、絞りＳから最も遠い位置にあ
るため、軸外光線の収差、特に非点収差および歪曲収差
の補正に寄与させる。最長焦点距離端から最短焦点距離
端へのズーミングに対して、縮小側の像高が変化するが
、第３負レンズ群ＩＩ＋を通過する軸外主光線の位置も
変化し、第１負レンズ群■、第２正レンズ群ＩＩで発生
し、ズーミングによって変動する軸外収差の補正をこの
第３負レンズ群ＩＩ＋で容易にする機能を担せている。

そして、この発明では、第１負レンズ群Ｉを絞りＳより
もスクリーン側の拡大側にあり、固定群となっているの
で、第５図（Ａ）に示すように最長焦点距離端から最短
焦点距離端へのズーミングにおいて軸上光束の張り角度
Ｕ。は一定であり、拡大側の有効Ｆナンバーは一定とな
る。

しかし、絞りＳおよび絞りより前側のレンズ系が移動す
る第５図（Ｂ）に示すズームレンズにおいては、最長焦
点距離端から最短焦点距離端へのズーミングにおいて軸
上光束の張り角ｕ１が変化してしまい、これに伴い明る
さも変化してしまうことになる。

次に、この発明の具体的な実施例１〜実施例４の構成を
第６図〜第９図に示し、そのレンズ諸元を第２表〜第５
表に示す。これらの表においては、スクリーン側の拡大
側より順に曲率半径ｒｌ　＋　ｒｎ　＋　”’　１　ｒ
ｎ　、軸上面間隔ｄ、。

ｄ２．・・・、ｄｎ、硝材のｄ線でのアツベ数Ｎｌ、Ｎ
２．・・・、Ｎ、、、硝材のアツベ数１）１゜ν２．　
・・、ν。のフィルムホルダを含めた各面でのそれぞれ
の数値を示す。

また、実施例１〜実施例４の収差曲線図を第１０図〜第
１３図に示す。これらの図において、（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）はそれぞれ最長焦点距離端、中間および最短焦点
距離端における球面収差、非点収差および歪曲収差を示
す。

また、第６表に実施例１〜実施例４の前記条件式の数値
を纒めて示している。

（以下余白）ｄ、１１３．００Ｆフイルムホルタ］Ｎ。

Σｄ＝８５．０５０〜８５．０５０〜８５．０５０１．
５１６８シ１１６４．２第表［発明の効果］以上説明したとおり、この発明の有限共役距離ズームレ
ンズ系は、レンズ系全長を倍率β＝−１／１３のときの
望遠比１．２以下と非常にコンパクトに構成することが
できた。

また、像回転プリズムを（プリズム長）／（β＝−１／
１３の時の全系の焦点距離）の値が０９２と小さく構成
することができる。

さらに倍率βが一１／１３程度から−ｌ／２７程度にわ
たって、諸収差が良好に補正されたズーレンズ系となる
。

そして、ズーミングに伴う縮小側瞳位置な略−定とし、
ケラ−照明のための集光コンデンサーレンズのズーミン
グに伴う変動を不必要にすることが可能であり、また、
拡大側のＦナンバーが一定となり、スクリーン上での照
度を一定に保つようにすることができる等の優れた有限
共役距離ズームレンズが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の有限共役距離ズームレンズ系の構
成を示す断面図、第２図は、このズームレンズ系が適用されるマイクロフ
ィルム投影装置の光路図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は、従来の２群ズームとこの発明
の近軸パワー配置図、第４図は、この発明の移動群の移動関係を説′明するた
めの模式図、第５図（Ａ）、（Ｂ）は、この発明のズームレンズと従
来の２群ズームレンズとの軸上光束の張り角を説明する
ための模式図、第６図〜第９図は、実施例１〜４のレンズ構成を示す断
面図、第１０図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）〜第１３図（Ａ）、（
Ｂ）、（Ｃ）は、実施例１〜４の最長焦点距離端、中間
および最短焦点距離端での収差曲線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）拡大側より順に、正レンズと少なくとも１枚の負
レンズよりなる固定群の第１負レンズ群、両凸レンズ、
拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、少なくとも
１枚の正レンズ、縮小側に強い凹面を向けた両凹レンズ
および両凸レンズよりなる移動群の第２正レンズ群、拡
大側に強い凹面を向けた両凹レンズおよび正レンズより
なる移動群の第３負レンズ群とより構成されることを特
徴とする投影用の有限共役距離ズームレンズ系。
（２）第１負レンズ群の近傍に絞りを配置し、この第１
負レンズ群とともに固定したことを特徴とする請求項１
記載の有限共役距離ズームレンズ系。
（３）最長焦点距離端から最短焦点距離端へのズーミン
グに伴って、第２正レンズ群、第３負レンズ群ともに縮
小側に移動させることを特徴とする請求項１記載の有限
共役距離ズームレンズ系。
（４）次の各条件式を満足することを特徴とする請求項
１記載の有限共役距離ズームレンズ系。［１］０．８５＜ｆ＿ I ／ｆ＿III＜１．２［２］０．２５＜ｆ＿II／ｆ＿Ｌ＜０．４５［３］−０．１＜ｅ＿ I ／ｆ＿Ｌ＜０．１５ただし、ｆ＿ I ；第１負レンズ群の焦点距離ｆ＿II：第２正レンズ群の焦点距離ｆ＿III：第３負レンズ群の焦点距離ｆ＿Ｌ：最長焦点距離端での焦点距離ｅ＿ I ；第１負レンズ群と第２正レンズ群との最長焦
点距離端における換算面間隔