JPH0338608A - 変倍光学系 - 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］ この発明は、物体に対する像の倍率を変化させることが
できる変倍光学系に関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］従来か
ら、複写機等に用いられている変倍光学系には、変倍時
に全体の光路長及び物、像、レンズ系の位置を相対変化
させることによってレンズ系自身のパワーを変えずに物
像間距離を変化させるタイプと、物像間距離を一定とし
てレンズ系全体を移動させるタイプとがある。

しかしながら、第１のタイプでは全体の光路長を可変と
するための機構が必要となり、変倍機構が複雑となる。

また、第２のタイプでは、レンズ系内のレンズとおしの
相対距離を一定とすると等倍を挟んだ２点の倍率時のみ
しか物像間距離を一定とできないため、連続変倍を行う
ためにはレンズとおしの相対距離を変化させてレンズ系
自身のパワーを変化させる必要がある。従って、レンズ
の相対移動のためにカム機構等が必要となって光学系の
占有スペースが大きくなる。

［発明の目的］ この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり
、物像距離を一定として機構の単純化を図りつつ、レン
ズ間の相対変位を不要としてスペース的にも有利な変倍
光学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］ この発明に係る変倍光学系は、上記の目的を達成させる
ため、一部に変形によって面の曲率が変化する可撓性レ
ンズを有する結像光学系と、変倍時に結像光学系をその
光軸に沿って全体的に移動させる駆動手段と、この移動
動作に伴って前記可撓性レンズの外周から力を加えるこ
とにより可撓性レンズを変形させて焦点距離を変化させ
る変形手段とを備えることを特徴とする。

また、変形による倍率コントロールの容易さや諸収差の
影響を考えた場合、全系のパワーの変化をΔφ８、可撓
性レンズのパワー変化をΔφｉ、全系の最大倍率ｒｎ　
ａ　ａ　Ｘを、最小倍率をｍ　ｍ　＋　ｎとして、ｒｎ
　ｓ　ｌ　ｎ の各条件を満たすことが好ましい、■式の上限を越える
場合には変形に対するパワー変化の感度が高くなるため
コントロールが困難となり、下限を下回る場合には感度
が低くなって変形の度合が大きくなり、諸収差の補正が
困難となる。■式の上限を越える場合には倍率の変化範
囲が大きくなり過ぎてパワーコントロール、収差補正が
共に困難となる。

［実施例〕 以下、この発明を図面に基づいて説明する。第１図はこ
の発明に係る変倍光学系の一実施例を示したものである
。

この例で示した変倍レンズは、負のパワーを有するｌ！
１群レンズ１０と、正のパワーを有する１２レンズ群２
０と、負のパワーを有する第３レンズ群３０とから成る
完全対称系であり、第１１　　第３レンズ群１０．３０
はパワーの弱いメニスカス形状を呈している。

光学系のレンズ中、何れのレンズを変形させるかは、変
形による収差の影響等を考慮して決定されるが、これら
の影響を受は難いものを選択することが好ましい、従っ
て、この例ではパワーの弱い両端のｔＪ４１．第３レン
ズ群１０．３０を変形の対象としている。

第１図に示した結像光学系は、全体として１つの鏡筒内
に収納され、図示せぬ駆動手段によって全体として光軸
方向に移動されると共に、第１．Ｗ４３レンズ群１０．
３０を変形させることにより倍率を変化させる。

このレンズの具体的な設計数値は第７ページの第１表に
示す通りである０表中の符号鰺は全系の倍率、ｒは各レ
ンズ面の曲率半径、ｄは面間の距離（レンズ厚及び空気
間隔）、ｎａ　、　ｎｏはそれぞれｄ−Ｌｉｎｅ（５８
８ｎｍ）、ｅ−Ｌｉｎｅ（５４６ｎｍ）における屈折率
、ｖｄは各レンズのアツベ数、Ｆｅはｅ−Ｌｉｎｅにお
ける焦点距離を表わしている。

第１．第３レンズ群１０．３０の−１，４１５＠、−１
，００Ｍ、−０，７０７倍における曲率は第２表に示し
た通りである。

この表からも理解できるように、等倍を挟んで−１，４
１５倍と−０，７０７倍とで曲率が等しくなる。

各倍率時における全系のパワーφ８、第１．第３群のパ
ワーφｈφ３は第３１１に示した通りである。

なお、■式、■式は下記の値をとる。

ｍ　ｓ　Ｉ　ｎ 各々の倍率におけるレンズの収差は第２図〜ＩＪ４図に
示されている。第２図が−１，４１５倍時、Ｗ４３図が
−１，０００倍時、第４図が−０，７０７倍時のデータ
である。

各図中の球面収差は球面収差ＳＡが実線、正弦条件ＳＣ
が破線で示されており、軸上の色収差、倍率色収差では
、ｅ−Ｌｉｎｅ（５４６ｎｍ）　、　ｄ−Ｌｉｎｅ（５
８８ｎｍ）　＋　Ｆ−Ｌｉｎｅ（４８８ｎａ＋）の３つ
のデータを示している。非点収差はサジタル方向Ｓを実
線、メリディオナル方向にを破線で示している。

第１表 ｒ 可変 可変 ８１．６８５ −１８０．０００ −８２．４００ ２１７、２００ −２１７．２００ ８２、４００ １６０、０００ −８１．６８５ 可変 可変 ｄ　　　　　　　ｎ・ ３．０００　　１．５４３４５ ３．０００ ７．７５０　　１．８９６６１ ７．６５０ ２．０２０　　１．５８４８２ ７．７８０ ２．０２０　　１．５８４８２ ７．６５０ ７．７５０　　１．６９６６１ ３．０００ ３．０００　　１．５４３４５ ｎｄ　　　　　　νｄ １．５４０７２　　４７．２ １．６９３５０　　５３．２ １．５８１４４　　４０．７ １．５８１４４　　４０．７ １．６９３５０　　５３．２ １．５４０７２　　４７．２ １．４１５ １４．４５ −１２８．０００ −２１３．８３１ ２１３．８３１ １２８．０００ 第２表 −１，０００ １２，４０ １３７、２７２ −２４８，０００ ２４８、０００ １３７、２７２ ０，７０？ １０．２９ １２８．０００ ２１３．８３１ ２１３．８３１ １２８．０００ 第３表 １．４１５ −１．０００ −０．７０７ φｅ ４．３６８ｘ　ｔｏ−３ ４，２３９Ｘ　１０−’ ４．３６８Ｘ　１０−３ φ１ １．６８３Ｘ　１０−３ １．７５１Ｘ　１０−３ １．６８３Ｘ　１０−３ φ３ −１．６８３Ｘ　１０−３ １．７５１Ｘ　１０−３ １．６８３Ｘ　１０−’ 上記のレンズ設計の他の例を第９ページの第４表に示す
、この例は、　　１１．第３レンズ群１０．３０の屈折
率及び曲率が上述した例と異なるのみで、他の形状は上
記の例と同一である。

第１．第３レンズ群の各倍率における曲率はｆＪｉＳ表
、各倍率時における全系のパワーφＢ、第１．第３群の
パワーφ１．φ３は第６表に示した通りである。

なお、■式、■式は下記の値をとる。

各々の倍率におけるレンズの収差は１５図〜第７図に示
されている。１５図が−１，０００倍時、第６図が１、
４１５倍時、第７図が−０，７０７倍時のデータである
。

（以下余白） 第４表 可変 可変 ８１．６８５ −１８０．０００ ８２、４００ ２１７、２００ −２１７．２００ ８２、４００ １６０、００７１ ８１．６８５ 可変 可変 ｄ　　　　　　　ｎ１１ｎｄ　　　　　ｖ　ｄ３．００
０　１．４９３９９　１．４９１８６　５７．４３．０
００ ７．７５０　１．６９６６１　　１．６９３５０　　５
３．２７．６５０ ２．０２０　１．５８４ｇ２　１．５８１４４　４０．
７７．７８０ ２．０２０　１．５８４ｇ２　　１．５８１４４　４０
．７７．６５０ ７．７５０　１．６９６６１　　１．６９３５０　　５
３．２３．０００ ３．０００　１．４９３９９　　１．４９１８６　　５
７．４１．４１５ １４．４５ １２４．８７５ ２１３．６９１ ２１３．６９１ １２４．８７５ 第５表 −１，０００ １２，４０ １３３，５００ ２４８，０００ ２４８，０００ １３３，５００ ０，７０７ １０，２９ −１２４，８７５ ２１３，８９１ ２１３，６９１ １２４，８７５ 第６表 −１，４１５ −１，０００ −０，７０７ φｅ ４．３５４Ｘ　１０−３ ４．２３５Ｘ　１０−’ ４．３５４Ｘ　１０−３ φ１ １．６２６Ｘ　１０−３ １．６９４Ｘ　１０−” １．６２６Ｘ　１０−３ φ３ １．６２６Ｘ　１０−３ １．６９４Ｘ　１０−’ −１，６２８Ｘ　１０−３ 次に、第１．第３レンズ群を変形させるための構成の一
例を第８図に示す。

レンズ系全体を保持する鏡筒４０内に１１．　　第３レ
ンズ群１０．３０をそれぞれ保持する枠体４１．４２を
設ける。この枠体４１．４２は円錐台状で小径となる側
にすり割が複数形成されており、このすり割部分で第１
、第３レンズ群１０．３０を保持している。また、枠体
４１、４２の大径側の端部には、１字塁の操作片４１ａ
。

４２ａが一体に設けられている。

他方、前記の鏡筒４０の両端部には外側に向けて徐々に
径が縮小するテーバ面４０ａ、　４０ｂが形成されてお
り、このテーパ面に枠体４１．４２のすり割部分が当接
している。鏡筒の図中上方側の外壁には、開口４０ｃ、
　４０ｄが穿設されており、枠体４１．４２の操作片４
１ａ、　４２ａはこれらの開口から外空間に突出してい
る。

変倍時には、鏡筒４０の移動に応じて枠体４１，４２を
鏡筒４０に対して相対的に微小変位させることにより、
枠体４１．４２の内径を変化させ、これを第１．第３レ
ンズ１０．３０に対する押圧力としてレンズを変形させ
る。

レンズ系全体の移動を枠体４１．４２の微小変位に利用
するための構成の一例を第９図に概略的に示す。

鏡筒４０の移動経路に沿って本体側にガイドレール５０
を固定する。このガイドレール５０は、中央部が鏡筒側
から見て最も凹となるような谷形の対称形状を呈してい
る。

鏡筒４０には、移動に伴ってこのガイドレール５０に摺
接するピストンロッド４３をレール側に突出付勢して設
ける。４４はこのピストンロッド４３を進退自在に支持
するシリンダーである。ロンドの鏡筒側の端部にはビン
４３ａが植設されており、このビン４３ａは対称形の２
つのＬ字形リンクアーム４５．４８の長孔りに遊嵌して
いる。リンクアームの回動軸４５ａ。

４８ａは鏡筒４０に固定されている。

更に、リンクアームの他方の端部にはブツシュロッド４
７．４８が接続されており、その先端には前述した枠体
の操作片４１ａ、　４２ａが接続されている。

このような構成とすることにより、等倍時には突出して
いるピストンロッド４３が変倍動作に伴う鏡筒４０の移
動によって徐々に没入し、リンク機構の作用によって枠
体４１，４２を鏡筒４０の両端へ向けて押圧する。これ
により、第１．第３レンズ群１０．３０が変形して焦点
距離が変化する。

［効果コ 以上、説明してきたようにこの発明の変倍光学系によれ
ば、物像間の距離を一定に保ちつつ、しかもレンズ系全
体の移動のみで個々のレンズどおしの相対移動を伴わず
に変倍を行うことができる。

従って、従来のように光路長を変化させるための機構が
必要むくなり、かつ、カム等を使用した複雑な鏡筒を用
いる必要もなく省スペース化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る変倍光学系の一実施例を示すレ
ンズ系断面図である。 ９２図〜１３１４図は第１図に示した光学系の各倍率に
おける収差図であり、第２図が−１，４１５倍時、第３
図が−１，０００倍時、第４図が−０，７０７倍時を示
している。 第５図〜第７図はこの発明に係る変倍光学系の他の実施
例の各倍率における収差図であり、第５図が−１，００
０倍時、１６図が−１，４１５＠時、第７図が−０，７
０’倍時を示している。 ＃！８図及び第９図は変形手段の一例を示す説明図であ
り、第８図が鏡筒の断面図、第８図がリンク機構の説明
図である。 １０．３Ｑ・・・第１．第３レンズ群（可撓性レンズ）
４０・・・鏡筒 ４１．４２・・・枠体（変形手段）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）変形によって面の曲率が変化する可撓性レンズを
   有する結像光学系と、変倍時に前記結像光学系をその光
   軸に沿つて全体的に移動させる駆動手段と、この移動動
   作に伴つて前記可撓性レンズの外周から力を加えて該レ
   ンズを変形させて焦点距離を変化させる変形手段とを備
   えることを特徴とする変倍光学系。 （２）全系のパワーの変化をΔφ＿０、前記可撓性レン
   ズのパワー変化をΔφ＿ｉ、全系の最大倍率をｍ＿ｍ＿
   ａ＿ｘ、最小倍率をｍ＿ｍ＿ｉ＿ｎとして、 ０．８＜｜ΣΔφ＿ｉ／Δφ＿０｜＜１．２ｍ＿ｍ＿ａ
   ＿ｘ／ｍ＿ｍ＿ｉ＿ｎ＜２．５ を満たすことを特徴とする請求項１記載の変倍光学系。