JPH0646262B2

JPH0646262B2 - 有限系のズ−ムレンズ

Info

Publication number: JPH0646262B2
Application number: JP13759785A
Authority: JP
Inventors: 洋治久保田
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1985-06-24
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS61295525A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、有限系のズームレンズ、詳しくは、物像間距
離が有限であって比較的小さく、テレビカメラのよう
な、撮像素子を用いたカメラに好適な、高倍率のズーム
レンズに関する。

（従来の技術）工業用ロボットやプラント装置等において、ビジュアル
センサー用光学系が、超精密加工，組立，評価等の分野
で、パターン認識用や画像処理用に用いられている。従
来、この種のビジュアルセンサー光お系にズームレンズ
を用いる場合は、一般的に、工業用テレビ用に開発され
たズームレンズが用いられてきた。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、工業用テレビ用に開発されたズームレンズは、
撮像可能な最至近距離が大きく（一般に、1000mm程
度）、数100mm以下の至近距離での撮影のためには、超
接写用アタッチメントの装着が必要となり、装置の大型
化、重量化、コスト高を招来してしまうという問題があ
った。

また、この種のビジュアル光学系を１倍以上の拡大光学
系として使用する場合、一般的に作動距離が小さくな
り、操作上大きな制限となるという問題もあった。

従って、本発明は、上記問題点を解決し、物像間距離が
100数10mmないし数100mmと小さいにもかかわらず、広い
倍率範囲で変倍でき、小型、軽量で操作性のよい、有限
系のズームレンズの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段）以下、本発明を説明する。

本発明の、有限系のズームレンズは、上記の如き問題を
解決するため、以下の如く構成されている。

すなわち、本発明のズームレンズは、３群１３枚構成で
あり、各群は、変倍操作に伴い、光軸にそって、それぞ
れ移動する。

第１群は物体側に、第３群は像側に配され、第２群は、
第１，第３群間に配される。

第１群は、物体側から順に配された、正レンズ，負レン
ズ，正レンズ，正レンズの４枚のレンズによって構成さ
れる。この第１群は、全体として正のパワーを有する。

第２群は、物体側から順に配された、正メニスカスレン
ズ，負レンズ，負レンズの３枚のレンズにより構成さ
れ、全体として負のパワーを有する。上記正メニスカス
レンズは、そ凹面を物体側に向けて配される。

第３群は、３組の接合レンズにより構成されるが、これ
ら３組の接合レンズは、いるれも、２枚のレンズを接合
してなり、従って第３群は６枚のレンズを有する。３組
の接合レンズのうち、２組は正レンズであって、これら
は、物体側に配される。のこる１組は、負レンズであっ
て、像側に配される。この負レンズは、正メニスカスレ
ンズと負メニスカスレンズのの接合レンズであり、正メ
ニスカスレンズが物体側、負メニスカスレンズが像側に
配せられ、各メニスカスレンズは、いずれも凹面を物体
側に向けている。この負接合レンズは、その物体側にあ
る２組の正接合レンズとの合成パワーが正になるように
構成される。

上記第１群、第２群、第３群は、変倍操作に伴ない、光
軸上を移動するが、第２群の移動は、第１群、第３群の
移動にあわせて、像点を一定に保つように移動する。

ズームレンズの、各レンズ面を物体側から数え、ｉ番目
のレンズ面の曲率半径をRiとする。ｉは１ないし２３で
ある。また、各レンズを物体側から数え、ｊ番目のレン
ズの屈折率をnj（ｊ＝１〜１３）とする。さらに、第３
群における、正負メニスカスレンズの接合によりなる負
レンズの合成焦点距離をfAとする。

すると、本発明のズームレンズは、以下の４条件を満足
する。すなわち、（Ｉ） 1.8＜｜R4／R3｜＜3.5 （II） 1.3＜｜R12／R11｜＜2.0 （III）｜0.3fA｜＜｜R22｜＜｜0.7fA｜（IV）１＜n13／n12＜1.22 である。

（作用）以下に、上記条件（Ｉ）〜（IV）に即して、本発明の作
用を説明する。

上記条件（Ｉ）は、球面収差と像面湾曲に関するもので
あり、｜R4／R3｜が、上限の3.5を越えると球面収差が
補正不足となり、軸外の理想像面が、大きく補正過剰と
なる。また、下限1.8を越えると、球面収差が補正過剰
となり、軸外の理想像面を、大きく補正不足となり、画
像処理用光学系に不向きとなる。

条件（II）は、球面収差と軸外コマ収差に関するもので
あって、｜R12／R11｜が上限の2.0を越えると、球面収
差が補正不足となり、軸外コマ収差が増大する。また、
下限1.3を越えると、軸外の理想像面が補正過剰とな
り、像の平面性が保たれない。

条件（III）は、歪曲収差とコマ収差に関連する。

｜R22｜が上限｜0.7fA｜を越えると低倍率側での歪曲収
差が補正不足となり、また、軸外のコマ収差が増大す
る。下限｜6.3fA｜を越えると、高倍率側の歪曲収差が
補正過剰となる。

条件（IV）は、特に、歪曲収差に関するもので、n13／n
12が上限の１．２２を越えると、高倍率側で歪曲収差が
補正過剰となり、また下限１．０を越えると、低倍率側
の歪曲収差が補正不足となる。

従って、上記３群１３枚構成のズームレンズは、上記条
件（Ｉ）ないし（IV）を満足することによって、各収差
が良好に補正された、画像処理に適したズームレンズと
なる。

（実施例）以下に、具体的な実施例を示す。

第１図は、本発明の実施例を説明するための図である。

図中、符号１は正レンズ、符号２は負レンズ、符号３は
正レンズ、符号５は正レンズを示す。これら４枚のレン
ズは、第１群を構成する。なお、この第１群において、
正レンズ３と５の間に、絞り４が設けられている。符号
６は正メニスカスレンズ、符号７は負レンズ、符号８は
負レンズを示す。これら３枚のレンズ６，７，８は、第
２群を構成する。符号９，１０は正の接合レンズを構成
する２枚のレンズ、符号10，11も、正の接合レンズを構
成する２枚のレンズ、符号１３は正メニスカスレンズ、
符号１４は、正メニスカスレンズ１３とともに、接合負
レンズを構成する負メニスカスレンズを示す。これら６
枚のレンズは、第３群を構成する。

第１図の実施例において、物像間距離は179.5mm、変倍
できる変倍領域は、−１倍ないし−7.48倍である。倍率
の符号は、像が倒立像であることを示す。また撮像サイ
ズは全倍率領域を通じて１１φ以上である。また、第１
レンズ面から像点までの距離は、光学系が最短の状態で
も159.5mmであるから、作動距離はほぼ20mmである。

第１図におけるレンズ配置は、等倍（Ｘ（−１））のと
きのものであり、第１群は、倍率変換に応じて、直線１
−１にそって変位し、第３群は同じく、直線１−３にそ
って変位する。そして第２群は、変倍操作に拘らず、像
点を一定に保つように、曲線１−２に従って変位する。
なお、第１図において、符号Ｖ_１は、物点と正レンズ１
との間の光軸上の距離，Ｖ_２は、第１群の正レンズ５と
第２群の正メニスカスレンズ６の、光軸上のレンズ面間
距離、Ｖ_３は、第２群の負レンズ８と、第３群のレンズ
９との間の光軸上のレンズ面間距離、Ｖ_４は、第３群の
負メニスカスレンズ１４と像点との間の光軸上の距離を
示す。この実施例にける具体的な数値を表１に示す。

なお、fAは、−42.7468であり、ｄ線，ｇ線，ｃ線，Ｆ
線，ｅ線の波長は、それぞれ587.56nm，435.84nm，656.
27nm，486.13nm，546.07nmである。また、空気の屈曲率
は各線とも1.00000である。

倍率；−１倍、−3.75倍，−7.48倍に対するＶ_１，
Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４の大きさを、表２に示す。

条件（Ｉ）〜（IV）における各パラメータの、具体的な
値は、以下のとおりである。

条件（Ｉ）：｜R4／R3｜＝2.238 条件（II）：｜R12／R11｜＝1.435 条件（III）：｜0.3fA｜＝12.824，｜R22｜＝17.000，
｜0.7fA｜＝29.923 条件（IV）：｜n13／n12｜＝1.097 第２図ないし第４図に、収差図を示す。第２図は、倍
率；−１倍のときの収差図、第３図は−3.75倍のときの
収差図、第４図は、−7.48倍のときの収差図である。第
２ないし第４図において、実線の収差図はｄ線に関する
ものであり、破線の収差図はｃ線、鎖線の収差図は下線
に関するものである。

第２図ないし第４図から分かるように各収差とも変倍領
域にわたって良好に補正されている。なお、この発明の
ズームレンズ物体側と像側を逆にして使用することもで
き、このようにした場合、実施例のレンズは、−１倍な
いし、−0.1337倍の倍率領域で変倍可能である。

（効果）以上、本発明によれば、新規な有限系のズームレンズを
提供できる。このズームレンズは、３群１３枚構成と小
型，軽量であり、百数十ミリないし、数百ミリの、物像
距離で、広い倍率領域で変倍操作できる。また動作距離
が大きいため操作性が良く、工業用ロボットやプラント
装置におけるビジュアルセンサー光学系用の好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を説明するための図、第２
図ないし第４図は、収差図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３群構成で、変倍操作に伴い、各群がそれ
ぞれ光軸に沿って移動する、有限系のズームレンズであ
って、第１群は、物体側から順に、正レンズ，負レンズ，正レ
ンズ，正レンズの４枚のレンズを配して構成され、全体
として正のパワーを有し、第２群は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メ
ニスカスレンズ，負レンズ，負レンズの３枚のレンズを
配して構成され、全体として負のパワーを有し、第３群は、物体側から順に、それぞれ２枚の接合レンズ
よりなる２組の正レンズ、物体側に凹面を向けた正メニ
スカスレンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレン
ズの接合負レンズの６枚のレンズにより、全体として正
のパワーを有するように構成され、上記第２群は、変倍操作に関して像点を一定に保つよう
に移動し、物体側から数えてｉ番目（ｉ＝１〜２３）のレンズ面の
曲面半径をRi、ｊ番目（ｊ＝１〜１３）のレンズの屈折
率をnj，第１２，第１３番目のレンズによる接合レンズ
の合成焦点距離をfAとして、（Ｉ） 1.8＜|R4/R3|＜3.5 （II） 1.3＜｜R12／R11＜2.0 （III） |0.3fA|＜１R22 |＜|0.7fA| （IV）１＜n13／n12＜1.22 なる条件を満足することを特徴とする、３群１３枚構成
の、有限系のズームレンズ。