JPH0646263B2

JPH0646263B2 - 有限系のズ−ムレンズ

Info

Publication number: JPH0646263B2
Application number: JP14169185A
Authority: JP
Inventors: 洋治久保田
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS622226A

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以下の至近距離での撮影のためには、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、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，像側が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_１，２とする。

すると、本発明のズームレンズは、以下の３条件を満足
する。

（Ｉ）１．０＜n1/n2＜１．２３（II） −１．０＜ｆ_１，２／R1＜−０．４（III）１．０＜R13/R14＜２．０（作用）以下に、上記条件（Ｉ）〜（III）に即して、本発明の
作用を説明する。

上記条件（Ｉ）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、n1/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（II）は、歪曲収差の補正に関するものであって、
ｆ_１，２／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（III）は、特に球面収差の補正に関するものであ
る。R13/R14が、上限の２．０を越えると、球面収差は
補正過剰となり、短焦点距離側における軸上収差と軸外
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（III）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、符号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
１０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。

以上に示す、２つの具体的実施例において、物体間距離
は179.5mm、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１レンズ面から像点までの距離は光学系の
最長状態でも159.5mm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28.0mm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Ｖ_１は、物点と第１レンズ
面との間の光軸上の距離、符号Ｖ_２は、第１群と最像側
レンズ面と第２群の最物体側レンズ面間の光軸上の距
離、符号Ｖ_３は、第２群の最像側レンズ面と第３群の最
物体側レンズ面との間の光軸上の距離、符号Ｖ_４は、第
３群の最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、ｆ_１，２は、い
ずれの実施例におても、−42.7468mmである。

さらに、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。また空気の屈折率は、上記各線に対して、
1.00000である。

表１の具体例における、Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４の、−
0.1337倍（ワイド）、−0.2665倍（ノーマル）、−1.00
00倍（テレ）の各倍率における値を、表２に示す。

条件（Ｉ）〜（III）における各パラメータの、具体的
な値は、以下の通りである。

条件（Ｉ）：n1/n2＝１．０９７条件（II）：f_1,2/R1＝−０．６７７条件（III）：R13/R14＝１．５４６表２の具体例におけるＶ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，Ｖ_４の値を、
倍率−0.1338倍、−0.2668倍、−1.0000倍について、表
４に示す。

条件（Ｉ）：n1/n2＝１．１０１条件（II）：f_1,2/R1＝−０．６７７条件（III）：R13/R14＝１．５４３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、
IH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、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、−0.2668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ｃ線、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倍の変倍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。

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
曲率半径を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（III）１．０＜R13/R14＜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。