JP3199771B2 - 変倍光学系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば複写機に用い
られる変倍可能な光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の変倍光学系としては、従来か
ら、特公昭６１−１９０１１号公報（従来例１）に記載
される２群ズームレンズ、特公昭６４−３２４３号（従
来例２）、特開昭６１−１２８２２０号（従来例３）、
特公昭６３−５８３２３号（従来例４）の各公報に記載
される４群ズームレンズが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１，２，３に記載されたレンズは、変倍範囲を０．５倍
〜２倍に設定すると像面湾曲を十分に補正することがで
きない。像面湾曲を補正するためには、レンズ系を絞り
を中心に前後非対象に設計するとよいことが知られてい
る。しかし、この場合には倍率の色収差が発生して色ズ
レの補正が困難となり、かつ、白黒時にはコントラスト
及び解像度が低下する。

【０００４】また、従来例１のレンズは、変倍率を高め
ると移動レンズ群の移動範囲が大きくなって外形が大き
くなるため、製造コストが高くなる。

【０００５】従来例３に記載されたズームレンズは各群
をそれぞれ移動させる構成であり、従来例４に開示され
る４群ズームレンズは１群と３群、２群と４群を同時に
移動させる構成であるため、何れも枠構成と移動構成と
が複雑になる。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上述した従来の課題に鑑み
てなされてものであり、変倍範囲を広く設定した場合に
も像面湾曲の発生を抑えることができ、全体の構成を小
型にし、レンズの移動機構が複雑にならない変倍光学系
の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る変倍光学
系は、上記の目的を達成させるため、物体側より順に、
負レンズ1枚で構成される第1レンズ群と、正のパワーを
持つ第2レンズ群と、負レンズ1枚で構成される第3レン
ズ群とが配列して構成され、変倍による第1レンズ群と
第2レンズ群との間隔の変化量をΔdII、変倍による第2
レンズ群と第3レンズ群との間隔の変化量をΔdIV、全系
の焦点距離をf、前記第1レンズ群の焦点距離をfI、前記
第3レンズ群の焦点距離をfIIIとして、等倍より拡大側
では、 ΔdII／ΔdIV＜0.5 …(1) を満たし、かつ、等倍より縮小側では、 ΔdIV／ΔdII＜0.5 …(2)を満たし、さらに 0.7＜−f／fI＜1.0 0.7＜−f／fIII＜1.0 を満たすことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。実施例
にかかるレンズは、物体側より順に、負レンズ１枚で構
成される第１レンズ群と、正のパワーを持つ第２レンズ
群と、負レンズ１枚で構成される第３レンズ群とが配列
して構成される。

【０００９】この発明のレンズは、３群ズーム構成で第
１レンズ群と第３レンズ群とを第２レンズ群に対して移
動させる。従来例のような４群に比較して鏡筒の構成が
簡単であり、全体を小型化することができる。したがっ
て、鏡筒の部品点数は従来より少なくなると共に、加工
性が向上し、コストを抑えることができる。

【００１０】また、第１、第３レンズ群を等倍を境とし
て縮小側と拡大側とで非対称に移動させることにより、
像面湾曲を補正することができる。しかも、変倍時にレ
ンズ群を非対称に移動させることにより、移動群の移動
範囲を小さく抑えてレンズの全長を短くすることもでき
る。

【００１１】上記の要件に加え、実施例のレンズは第１
レンズ群、第３レンズ群を構成するレンズのアッベ数ν
ｄが、 νｄ＞６４ …（３） を満たしている。分散が低ければ、色収差の発生を抑え
ることができ、カラーコピー機のレンズとして適したも
のとなる。

【００１２】一般に、レンズ群のパワーが強いと、その
位置誤差、形状誤差に対する像性能の劣化の割合が大き
くなるため、組み付け精度、加工精度が共に高く要求さ
れる。したがって、組み付け、加工にコストがかかり、
全体として価格を低く抑えることができなくなる。特
に、従来例２，３，４のように変倍のために移動するレ
ンズ群のパワーが強い場合には、移動機構の精度も高く
要求される。

【００１３】また、カラー複写機に適用する場合に、い
ずれか１つの移動群を色フィルターの入れ替えに連動し
て移動させることにより軸上色補収差を補正する方式と
すると、補正レンズの感度が高いとモータによる制御で
は精度が不足し、適正な補正が困難となる。

【００１４】したがって、移動する群のパワーはできる
限り弱い方が好ましい。そこで、実施例のレンズは、全
系の焦点距離をｆ、第１レンズ群、第３レンズ群の焦点
距離をそれぞれｆＩ，ｆＩＩＩとして、 ０．７＜−ｆ／ｆＩ＜１．０ …（４） ０．７＜−ｆ／ｆＩＩＩ＜１．０ …（５） を満たし、移動群のパワーを制限している。（４）式、
（５）式を満たすことにより、移動群である第１レンズ
群と第３レンズ群とのパワーを適正な範囲に抑え、感度
を緩めて移動機構の精度も緩めることができる。

【００１５】また、高倍率端でのレンズ全長、バックフ
ォーカスをＬｄｔ，ｆＢｔ、低倍率側でのバックフォー
カスをｆＢｗとして、 を満たす。式（６）を満たすことにより、レンズの全長
と移動範囲とを抑えることができる。

【００１６】以下、この発明の数値実施例を説明する。
各実施例は、物像間距離１２３０ｍｍ、原稿サイズＡ３
程度の複写機に適した変倍光学系である。

【００１７】

【実施例１】図１は、この発明の実施例１を示したもの
である。具体的な数値構成は表１、表２に示されてい
る。図２、図３、図４は、それぞれこの構成による１．
０倍、２．０倍、０．５倍の時の諸収差を示している。
また、表３は、上記のレンズを、通常の３群ズームレン
ズと同様にΔｄＩＩ／ΔｄＩＶ＝１となるように移動さ
せた際の数値を示しており、図５、図６は、それぞれこ
の場合の２．０倍、０．５倍における諸収差を示してい
る。

【００１８】表中、Ｆｎｏ．はＦナンバー、ｆはｅ−ｌ
ｉｎｅ（５４６ｎｍ）における焦点距離、ｍは倍率、Ｎ
Ａは開口数、ωは半画角、ｆＢはｅ−ｌｉｎｅでのバッ
クフォーカス、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚若しくは空
気間隔、ｎｄはｄ−ｌｉｎｅ（５８８ｎｍ）での屈折
率、νはアッベ数、ｎｅはｅ−ｌｉｎｅでの屈折率であ
る。

【００１９】実施例１の構成では、変倍時の倍率色収差
の発生を抑え、かつ、レンズ加工時の公差を緩くするた
めに、第１群、第３群に低分散で比較的屈折率が高い硝
材を使用している。また、第１群と第３群のレンズは、
同種同形状である。第２群は、６群６枚で構成されてい
るが、３種類のレンズを２枚ずつ使用しているため、６
種類のレンズを使用する場合に比べ加工、管理のコスト
を低減できる。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【実施例２】図７は、この発明の実施例２を示したもの
である。具体的な数値構成は表４、表５に示されてい
る。図８、図９、図１０は、それぞれこの構成による
１．０倍、２．０倍、０．５倍の時の諸収差を示してい
る。また、表６は、上記のレンズを、通常の３群ズーム
レンズと同様にΔｄＩＩ／ΔｄＩＶ＝１となるように移
動させた際の数値を示しており、図１１、図１２は、そ
れそれこの場合の２．０倍、０．５倍における諸収差を
示している。

【００２４】第１群、第３群に実施例１で使用したより
も安価な硝材を使用し、コストダウンを図っている。ま
た、第２群は、実施例１と同様に６群６枚で構成される
が、加工をより容易とするため同一形状の平凸レンズを
２枚使用している。

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】

【表６】

【００２８】

【実施例３】図１３は、この発明の実施例３を示したも
のである。具体的な数値構成は表７、表８に示されてい
る。図１４、図１５、図１６は、それぞれこの構成によ
る１．０倍、２．０倍、０．５倍の時の諸収差を示して
いる。また、表９は、上記のレンズを、通常の３群ズー
ムレンズと同様にΔｄＩＩ／ΔｄＩＶ＝１となるように
移動させた際の数値を示しており、図１７、図１８は、
それそれこの場合の２．０倍、０．５倍における諸収差
を示している。

【００２９】第１群、第３群は、コストダウンのため実
施例２と同様の硝材を使用し、かつ、第２群を５群５枚
で構成している。

【００３０】

【表７】

【００３１】

【表８】

【００３２】

【表９】

【００３３】表１０は、上述した各実施例の数値を示し
たものであり、表１１は前述した各条件式に対応する値
を示したものである。

【００３４】

【表１０】

【００３５】

【表１１】

【００３６】表１２は、上述した実施例のようにレンズ
を非対称に移動させた場合と、対称に移動させた場合と
を比較し、前者の後者に対する全長の縮小率を示したも
のである。この表により、非対称の移動方式によってそ
れぞれの実施例において移動範囲をほぼ７％減少させる
ことができる。

【００３７】

【表１２】

【００３８】また、レンズを非対称に移動させた場合の
非点収差は、対称に移動させる場合の非点収差より小さ
いことが、実施例１については図３，４と図５，６、実
施例２については図９，１０と１１，１２、実施例３に
ついては図１５，１６と図１７，１８を比較することに
より理解できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、０．５〜２．０倍程度の範囲内で像面湾曲を十分に
補正することができ、かつ、レンズ機構の複雑化を避け
ることができる。また、諸条件を満たすことにより、移
動レンズ群の感度を低く抑えると共に、レンズの全長と
移動範囲とを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１のレンズの１．０倍時のレンズ断
面図である。

【図２】 実施例１のレンズの１．０倍時の諸収差図
である。

【図３】 実施例１のレンズの２．０倍時の諸収差図
である。

【図４】 実施例１のレンズの０．５倍時の諸収差図
である。

【図５】 実施例１のレンズの変倍時のΔｄＩＩ／Δ
ｄＩＶを１としたときの２．０倍時の諸収差図である。

【図６】 実施例１のレンズの変倍時のΔｄＩＩ／Δ
ｄＩＶを１としたときの０．５倍時の諸収差図である。

【図７】 実施例２のレンズの１．０倍時のレンズ断
面図である。

【図８】 実施例２のレンズの１．０倍時の諸収差図
である。

【図９】 実施例２のレンズの２．０倍時の諸収差図
である。

【図１０】 実施例２のレンズの０．５倍時の諸収差図
である。

【図１１】 実施例２のレンズの変倍時のΔｄＩＩ／Δ
ｄＩＶを１としたときの２．０倍時の諸収差図である。

【図１２】 実施例２のレンズの変倍時のΔｄＩＩ／Δ
ｄＩＶを１としたときの０．５倍時の諸収差図である。

【図１３】 実施例３のレンズの１．０倍時のレンズ断
面図である。

【図１４】 実施例３のレンズの１．０倍時の諸収差図
である。

【図１５】 実施例３のレンズの２．０倍時の諸収差図
である。

【図１６】 実施例３のレンズの０．５倍時の諸収差図
である。

【図１７】 実施例３のレンズの変倍時のΔｄＩＩ／Δ
ｄＩＶを１としたときの２．０倍時の諸収差図である。

【図１８】 実施例３のレンズの変倍時のΔｄＩＩ／Δ
ｄＩＶを１としたときの０．５倍時の諸収差図である。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物体側より順に、負レンズ1枚で構成され
   る第1レンズ群と、正のパワーを持つ第2レンズ群と、負
   レンズ1枚で構成される第3レンズ群とが配列して構成さ
   れ、変倍による第1レンズ群と第2レンズ群との間隔の変
   化量をΔdII、変倍による第2レンズ群と第3レンズ群と
   の間隔の変化量をΔdIV、全系の焦点距離をf、前記第1
   レンズ群の焦点距離をfI、前記第3レンズ群の焦点距離
   をfIIIとして、等倍より拡大側では、 ΔdII／ΔdIV＜0.5 を満たし、かつ、等倍より縮小側では、 ΔdIV／ΔdII＜0.5を満たし、さらに 0.7＜−f／fI＜1.0 0.7＜−f／fIII＜1.0 を満たすことを特徴とする変倍光学系。
2. 【請求項２】前記第1レンズ群と、前記第3レンズ群とを
   構成するレンズのアッベ数νdが、 νd＞64 を満たすことを特徴とする請求項1に記載の変倍光学
   系。
3. 【請求項３】高倍率端でのレンズ全長、バックフォーカ
   スをLdt、fBt、低倍率端でのバックフォーカスをfBwと
   して、 Lx／1.5f＜1.1 Lx＝Ldt＋fBt−fBw を満たすことを特徴とする請求項1に記載の変倍光学
   系。