JPS622226A - 有限系のズ−ムレンズ - Google Patents

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） 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り）で、ビジュア
ルセンサー用光学系が、超精密加工９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学系に
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、
撮影可能な最至近距離が大きく（一般に、１０００ｍｍ
程度）、数１００ｍｍ以下ノ至近距離テノ撮影のために
は、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。

従って１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と小さいにもがか
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１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６枚構成である。６枚のレンズは、２枚づつ接
合され、３組の接合レンズを構成する。

３組の接合レンズのうちの１組は負レンズであり。

他の２組は正レンズである。これら３組は、物体側から
順次、負レンズ、正レンズ、正レンズの順に配される。

接合負レンズは、物体側が負メニスカスレンズ、像側か
正メニスカスレンズであり、これらメニスカスレンズは
、いずれも、その凸面を、物体側に向けている。

次に、第２群は、２枚の負レンズと１枚の正メニスカス
レンズによる３枚構成であり、３枚のレンズは、物体側
から負レンズ、負レンズ、正メニスカスレンズの順に配
される。

第３群は、正レンズ３枚、負レンズ１枚からなる４枚構
成であり、４枚のレンズは、物体側から。

正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの順に配され
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がら数え、ｉ番目
のレンズ面の曲率生糸をＲｉとする。ｉは１ないし２３
である。また、各レンズを物体側がら数え、ｊ番目のレ
ンズの屈折率をｎｊ（ｊ＝１〜１３）とする。

さらに、第１群における接合負レンズにおける負・正メ
ニスカスレンズの合成焦点距離をｆ＋＋２とする。

すると１本発明のズームレンズは、以下の３条件を満足
する。

（１）　　　　　１．０＜　ｎｌ　／ｎ２　＜　　１．
２３（Ｕ　）　　　　−１，０＜　ｆ１、２／旧＜−０
，４（ｍ）　　　　　１．０＜Ｒ１４／Ｒ１３＜　　２
．０（作　　用） 以下に、上記条件（１）〜（ＩＩＩ）に即して、本発明
の詳細な説明する。

上記条件（１）は、短焦点距離側の像面湾曲と。

軸外のコマ収差のための条件であり、ｎｌ／ｎ２が上限
の１．２３を越えると像面湾曲が補正過剰となり、また
軸外光束には大きな内方コマが発生し、さらに、マイナ
スの歪曲収差が発生する。

また、下限の１．０を越えると、像面湾曲は補正不足と
なり、また、軸外光束に外方コマが発生し、球面収差も
補正不足となる。

条件（■）は、歪曲収差の補正に関するものであって、
　ｆ、、２／Ｒ１が、上限の−０，４を越えると、プラ
スの歪曲収差が増大し、軸外光束に内方コマが発生する
。また、下限の−１，０を越えると、マイナスの歪曲収
差が増大し、軸外光束に大きな外方コマが発生し、補正
が不可能となる。

条件（ｍ）は、特に球面収差の補正に関するものである
。Ｒ１４／Ｒ１３が、上限の２．０を越えると１球面収
差は補正過剰となり、短焦点距離側におけろ軸上収差と
軸外収差のバランスがとれなくなる。

また下限の１．０を越えると、球面収差は大きく補正不
足となり、像面湾曲も増大する。

従って、上記３群１３枚構成のズームレンズは、上記条
件（Ｉ）ないしくｍ）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、本発明のレンズ構成を説明するための図であ
る。

図中、符号１は負メニスカスレンズ、符２は正メニスカ
スレンズを示す。これらは接合負レンズを構成する。符
号３，４で示すレンズ、および符号５，６で示すレンズ
は、それぞれ接合されて正レンズを構成する。これら６
枚のレンズ１〜６は、第１群を構成する。符号７，８は
負レンズ、符号９は正メニスカスレンズを示す。これら
３枚のレンズ７．８．９は、第２群を構成する。符号１
０は正レンズ、符号１１も正レンズ、符号１２は負レン
ズ、符号１３は正レンズを示す。これら４枚のレンズ、
１０ないし１３は第３群を構成する。なお、第３群にお
いて、正レンズ１０と１１との間に、絞り１４が設けら
れている。

以下に示す、２つの具体的実施例において、物像間距離
は１７９．５＋ｎｍ、倍率の可変領域は、−１倍ないし
−０，１３３７倍であり、変倍率は、略７．５倍である
。倍率の負号は、像が倒立像であることを示す。

また、撮像サイズは、全倍率を通じて１１φ以上である
。また、第ルンズ面から像点までの距離は光学系の最長
状態でも１５９．５ａ＋ｎ＋であるから、作動距離はほ
ぼ２０ｍｍである。また、レンズの最大径は２８．Ｏｎ
＋ｍと小さい。

第１図のレンズ配置は、倍率−０，１３３７のときのも
のであり、変倍操作に伴い、第１群、第３群は、それぞ
れ直線１−１．１−３に従って、光軸上を変位する。そ
して第２群は、変倍操作の際、像点を一定に保つように
、曲線１−２に従って光軸上を変位する。

なお、第１図において、符号ｖ１は、物点と第１レンズ
面との間の光軸上の距離、符号ｖ２は、第１群と星像側
レンズ面と第２群の置物体側レンズ面間の光軸上の距離
、符号ｖ１は、第２群の星像側レンズ面と第３群の置物
体側レンズ面との間の　□光軸上の距離、符号Ｖ率は、
第３群の置物体側レンズ面と像点との間の光軸上の距離
距離を示す。

以下、具体的な数値による実施例を２例、”表１および
表３に示す。上記に第１図に即してのべたことは、この
具体例のいずれにも共通している。

また、　ｆ１、２は、いずれの実施例においても、−４
２，７４６８ｍｍである。

さらに、ｄ線、ｇ線、Ｃ腺、Ｆ線、ｅ線の波長は、それ
ぞれ、５８７．５６ｎｍ、　４３５．８４ｎｍ、６５６
．２７ｎｍ。

４８６、１３ｎｍ、５４６．Ｏ７ｎｍである。また空気
の屈折率は、上記各線に対して、ｔ、ｏｏｏｏｏである
。

表　　１ 表１（７）具体例における、Ｖｌ　＋　Ｖｔ　＋　Ｖｌ
　ｔ　”４　”　−−０，１３３７倍（ワイド）、−０
，２６６５倍（ノーマル）。

−ｔ、ｏｏｏｏ倍（テレ）の各倍率における値を、表２
に示す。

表２ 表　　３ 表２の具体例におけるＶ、　、　ｖ２．　Ｖ、　Ｉ■の
値を１倍率−０，１３３８倍、−０，２６６８倍、　−
１，００００倍について、表４に示す。

表４ 表１の具体例につき、収差図を第２図ないし、第４図に
示す、これらの図において像高は５．５ｍｍであり、又
、　ＩＩは像高の割合を示す。なお、表２の具体例の収
差図はこれらに類似するので省略する。

第２図は１倍率が、−０，１３３７倍のときの収差図で
あり、第３図、第４図は、それぞれ倍率が、−０，２６
６８倍、−１，００００倍のときの収差図である。

これら収差図において、実線の収差曲線は、ｄ線に関す
るものであり、破線の曲線はｃａ、鎖線の曲線はＦ線に
関するものである。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。

実施例のズームレンズ（第１．第３表のものとも）は、
物体側と像側を逆にして使用でき、このようにすると、
−１倍なして−７，４８倍の倍率領域で変倍可能である
。

（効　　果） 以上１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。また作動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。 乃Ｚ（イ） ＣｏだＡ うづ　【

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと
   物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの接合負レン
   ズ、および、それぞれが２枚のレンズを接合してなる２
   組の正レンズを、物体側から上記順序に配してなる６枚
   構成であり、 第２群は、２枚の負レンズと１枚の正メニスカスレンズ
   を、物体側から上記順序に配してなる３枚構成であり、 第３群は、正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズを
   、物体側から上記順序に配してなる４枚構成であり、 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１、第２番目のレンズによる接合負レン
   ズの合成焦点距離をｆ＿１＿、＿２として、（ I ）１
   ．０＜ｎ１／ｎ２＜１．２３ （II）−１．０＜ｆ＿１＿、＿２／Ｒ１＜−０．４（I
   II）１．０＜Ｒ１４／Ｒ１３＜２．０ 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。