JPS62105113A - 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〕 本発明は、複写機等で利用する、結像倍率が可変な光学
系に関する。

〔従来技術〕

複写機等で使用する変倍光学系としては以下のものが知
られている。

（Ｐｌ）焦点距離の異なる複数の光学系をあらかじめ用
意し、これらの光学系を選択的に切換えて変倍を行う光
学系。

（Ｐ２）固定焦点距離の光学系にレンズを付加して焦点
距離を変える光学系。

（Ｐ３）焦点距離を連続的に変化させることのできるズ
ームレンズ光学系。

（Ｐ４）物像間距離を変えるとともに、固定焦点距離の
光学系を一体的に光軸方向に移動させる光学系。この光
学系としては、絞りに対して略対称に、凹面を絞り側へ
向けた正メニスカスレンズと、間隔を置いて配置された
負レンズと正レンズとから構成されるオルソメータ型レ
ンズ系が多く利用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の光学系Ｐ１、Ｒ２においては、連続的に変倍する
ことが不可能であり、またレンズの切換えや付加レンズ
の挿入、離脱のための機構が複雑になるだけでなく、こ
れらを組込んだ装置が大型化する問題がある。

光学系Ｐ３は連続的に変倍可能であるが、Ｆ値、画角、
変倍範囲、光学系の大きさ等に関する諸要求を満たすズ
ームレンズ光学系を設計することは困難であり、レンズ
構成が複雑にならざるを得なかった。

光学系Ｐ４は、光学系Ｐ１、Ｒ２、Ｒ３の上記欠点を解
決している。しかし、一般に使用されているオルソメー
タ型レンズ系では、等倍時のコマ収差は良く補正されて
いるが、等倍より拡大の時にはコマ収差がプラスの方向
に大きくなり、また等倍より縮小の時にはコマ収差がマ
イナスの方向へ大きくなり、いずれも結像性能が落ちる
という問題があった。

従って、光学系Ｐ４は、従来、Ｆ値を暗く校っり、画角
を小さく設定せざるを碍ず、前者の場合はコピー速度を
落とさなければならず、後者の場合にはこれを組込んだ
複写機が大型化するという問題があった。また、変倍可
能範囲も約１．５Ｘ〜０、６５　Ｘの間に制限されてい
た。

本発明は、従来の変倍光学系の上記問題点に鑑みなされ
たものであり、オルソメータ型であり、広画角であって
、Ｆ値が小さく、変倍可能範囲も２．０ｘ〜０．５ｘを
充分にカバーしながら、コマ収差の発生を軽減させて変
倍領域において良好な結像性能を維持できる変倍光学系
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的を達成する本発明は、絞りに対して略対称に配
置した、凹面を絞り側へ向けた正メニスカスレンズと、
前記メニスカスレンズに対して間隔をもって配置された
負レンズ及び正レンズとからなり、物像間距離を変える
とともに、物像間で少なくとも光軸方向に一体的に移動
させて結像倍率を変換し辱るように構成した変倍光学系
において、前記変倍のための移動に応じて絞りに対して
略対称に配置された前記正メニスカスレンズを略一体で
光軸方向に微小量移動し得るように構成したことを特徴
とする変倍光学系である。

〔発明の効果〕

本発明は、上述のように、光学系全体を移動させて変倍
を行うのに応じて、絞りに関して対称に配置された正メ
ニスカスレンズを一体的に光軸上を微小量移動させるこ
とにより、他の収差をほとんど悪化させることなく、変
倍にともなうコマ収差の発生を大巾に軽減させることが
でき、広い変倍範囲にわたって良好な結像性能を得るこ
とができる。

また、本発明の上記正メニスカスレンズの微小量移動は
コマ収差の発生を軽減させることのみに影１するもので
あり、その移動量の誤差許容範囲は厳しくすることを要
せず、比較的簡単な可変機構を採用することができ、コ
スト的にも一般のズームレンズに比較して極めて有利で
ある。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係るレンズ等を示すもので、絞りΔ
を挟んで絞りＡ側に凹面を向けた正メニスカスレンズし
。、ＬＣ゛を配置するとともに、この正メニスカスレン
ズに対して間隔をもって配置され、正メニスカスレンズ
Ｌ。、ＬＣ”の焦点距離より絶対値が小さな焦点距離を
有する負レンズＬｂ。

Ｌ　ｂ＋を配置し、さらに、この負レンズＬｂ、Ｌｂ’
の外側に正メニスカスレンズし。ＳＬＣ”よす小すな焦
点距離の正レンズＬＡ％ＬＡ′を配置し、いわゆるオル
ソメータ型レンズ系で構成している。このレンズ系の等
倍時でのレンズデータ例を以下に記す。

Ｒ１＝閃　　　　　　　　Ｒ，＝゛４７．０４９１２Ｒ
２””　　　　　　　　　　Ｒ８”　ｏｏ（絞り）Ｒ，
＝２６．２８７０７　　　Ｒ１１＝−４７，０４９１２
Ｒ，＝−１８５２，２２４Ｒ，、−−３０，２１５０３
Ｒｓ　＝１９．２９４４５　　　Ｒ，１−−１９，２，
９４４５Ｒ６＝３０．２１５０３　　　Ｒ，□＝　１８
５２．２２４Ｒ，＝＝−２６，２８７０７ｎｓ　　＝１
．５６７３２ｄ、＝２．　１　６　　　　　　　　　　
　　　ｎａ　　＝１．Ｑｄ、　　＝１７７．１３　　　
　　　　　　ｎ、　　＝１．６３８５４ｄ３＝７．３　
５　６　　　　　　　　　　　ｎａ　　＝１．０ｄ４＝
３．１　９　４　　　　　　　　　　１９　　＝１．０
ｄ、＝１．７　２　７　　　　　　　　　　　ｎ、、＝
１．６　３　８　５　４ｄａ　　＝２．１　５　８　　
　　　　　　　　ｎ１１＝１．０ｄ、　　＝５．１　３
　７　　　　　　　　　　ｎ、２＝１．５　６　７　３
　２ｄ、　　＝５．１　３　７　　　　　　　　　　ｎ
、３＝１．６　３　８　５　４ｄ＝　　＝２．１　５　
８　　　　　　　　　　ｎ、、＝１．０ａ、ｏ＝　１．
７　２　７　　　　　　　　　　　ν、＝５５．４ｄ　
墓　１　　”　　３．　１　９　４　　　　　　　　　
　　　　　　　　ν　、　　＝４２．８ｄ、２＝７．８
５６　　　　　　　　　　シ、＝５５．４ｎ＋＝１．Ｑ
　　　　　　　　　　　　　　シ、、＝５５．４ｎ２−
（プラテンガラス）　ν１□＝　４２．８ｎ３＝１．Ｑ
　　　　　　　　　シ、、＝５５．４ｎ、−１．６３８
５４ ｆ＝１００ｍｍＳＦナンバー：（Ｏｏにて）５．６、等
倍時の物面寸法１８７ｍｍ このレンズ系は、一体で光軸方向に沿って移動して結像
倍率を変えるように構成するとともに、後述するように
この変倍に対応してり。、Ｌｃ’を一体で光軸方向に沿
って、微小微移動させてコマ収差の発生を軽減する。

第２図は、この本発明に係るレンズ系の変倍にともなう
全光学系の移動位置を示すもので、（ａ）は等倍時、ら
）は拡大時、（Ｃ）は縮小時のレンズ系１０の夫々の移
動位置を示す。

すなわち、等倍時にはレンズ１０は物面１２（複写機に
おいては原稿面に対応）と像面１４（複写機においては
感光面に対応）との中間位置に配置され、拡大時には物
像間に配置されたミラー等の手段の移動（図示せず）に
より物像間距離を変えるとともに、レンズ系１０は物面
１２と像面１４とを共役関係にするように物面１２の側
へ所定量移動される。また、縮小時には同様にレンズ系
１０は像面１４の側へ所定量移動される。

なお、この第２図においては、レンズ系１０は光軸方向
にのみ移動させ、変倍にかかわらず常にレンズ系１０の
光軸上に物面１２の中心０１及び像面１４の中心０２が
位置するように構成（センターレヂストレーション）し
ている。しかし、第３図（ａ）に示すように、レンズ系
１０を光軸方向だけでなく光軸に垂直な方向にも移動さ
せて、変倍にかかわらず常に物面１２の端部と像面１４
の端部とを合致させるように構成（サイドレジストレー
ション）してもよい。

このサイドレジストレーションの場合には、等倍時に比
較して変倍時の画角があまり変わらないという性質があ
るため、センターレヂストレーションの場合に比較して
、画角面においてもレンズ性能に対する負担は大きくな
る。このことを、第３図（ａ）、わ）に基づいて以下説
明する。

第３図（１））はセンターレヂストレーションのとき、
第３図（ａ）はサイドレジストレーションの場合を示し
、実線が等倍時を示し、破線が拡大時を示す。

両者において等倍時の半画角Ｗ。を同一としたとき、変
倍時のセンターレヂストレーションの画角Ｗｃ　　とサ
イドレジストレーションの画角Ｗｓ　　との間にはＷ。

＜Ｗ５　の関係にある。なぜならば、等倍時の最大画角
Ｗ。を満たす物体寸法および像寸法をともにＨとし、焦
点距離をｆ１投影倍率をｍとするとき、拡大時すなわち
ｒｌ＞ｌのときのＷｃは ■ ４ｆ（１＋−＋ｍ） 縮小時すなわちｍａｌのときのＷ。は （１＋ｍ） しａｎ　　　Ｗｅ　　　”　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　■■ ４ｆ（１＋−＋ｍ） と表わされる。一方Ｗ５　については、拡大・縮小時と
もに ｔａｎ　　Ｗｓ　　＝　　　　　　　　　−〇４ｆ（１
＋−＋ｍ） と表わされる。ｍａｌのとき■と■、ｍ＜１のときの■
と■を比較すると、Ｗｅ＜Ｗｓ　　となる。従って、サ
イドレヂストレーションはセンターレヂストレーンヨン
に比較してさらに変倍にともなうコマ収差の発生が大き
くなり、性能劣化は避けられないものとなる。

このように、レンズ系を光軸方向にのみ移動させて変倍
を行ういわゆるセンターレヂストレーションの場合、あ
るいはレンズ系を光軸方向だけでなく光軸に垂直な方向
にも移動させて変倍を行ういわゆるサイドレヂストレー
ションの場合のいずれにおいても、従来のようにレンズ
系を全体として移動させただけでは、変倍にともないコ
マ収差が発生して結像性能の劣化は避けられない。

そのため、本発明では、レンズ系全体の変倍移動に連動
カム手段等の公知手段により容易に達成できるので、そ
の構成の詳細な説明を省略する。）して、正メニスカス
レンズし。ＳＬｏ’ヲ絞りＡと一体で、レンズ系を構成
する他のレンズ（レンズＬＡ、　Ｌｂ、　Ｌ、”、ＬＡ
′）に対して拡大時には像面側方向に、縮小時には物面
側方向に微小量移動させ、変倍にともなう収差の発生を
軽減するものである。

本実施例では、前述のレンズデータにおいてこの正メニ
スカスレンズＬＣ％　ＬＣ’の移動によるｄ５、ｄｌｏ
Ｏ値を下記表のように設定した。

この本発明に係るレンズ系の実施例に基づき、サイドレ
ヂストレーションを可能とする画角での収差係数を算出
すると、下記のようになる。

等倍時（ＬＸ）　　　５Ａ＝１．８９２ＣＭ＝−０，０
０３ ＡＳ＝−０，０１１ ＰＴ＝０．１３９ ＤＴ＝−０，００４ 拡大（２Ｘ）　　　　ＳＡ＝１１３５５ＣＭ＝−０，０
８６ ＡＳ−−０，００７ ＰＴ＝０．１３９ ＤＴ＝０．０２０ 縮小（０，５Ｘ）　　　５Ａ＝Ｌ８６７ＣＭ＝０．０６
９ Δ５−−０．００４ ＰＴ＝０．１３９ ＤＴ−−０，０２９ また、等倍時、拡大時、縮小時の各収差は、夫々第４図
（ａ）、第４図（ｂ）、第４図（Ｃ）にそれぞれ示す。

このように倍率に応じて正メニスカスレンズを一体で微
小量移動させることにより、他の諸収差を殆んど変える
ことなく、コマ収差の発生を小さく押えることができる
。

次に、本発明の効果を明確化するために、本発明のレン
ズ系データを基に正メニスカスレンズを移動させない場
合の拡大時及び縮小時の収差係数を算出すると下記の様
になる。

拡大（２Ｘ）　　　　５Ａ＝１．８１１ＣＭ＝−０，１
５２ ＡＳ−−０，００９ ＰＴ＝０．１３９ ＤＴ＝０．０１４ 縮小時（０，５Ｘ）　　５Ａ＝１．８１６１＝０．１４
６ ＡＳ＝−０，００６ ＰＴ＝０．１３９ ＤＴ＝−０，０２１ また、その収差図を第５図（ａ）、（ｂ）に示す。

これらの収差係数、収差図と比べると、本発明は、正メ
ニスカスレンズを移動させない従来技術に比較して、コ
マ収差を大巾に軽減することができることが明らかであ
る。このように、本発明によれば変倍にともなうコマ収
差の発生を大巾に軽減することができ、従来技術に比較
してＦ値の明るい画角の大きな変倍用レンズ系を１尋る
ことができる。

なお、レンズ系は等倍時に完全対称である必要はなく、
僅かに対称性がなくても、変倍時のコマ収差発生を補正
するという、本発明の効果を得ることができる。

また、正メニスカスレンズを、一体構造で移動させる必
要もなく、例えば変倍時の像面弯曲収差をさらに良好に
するという目的で、どちらかの正メニスカスレンズの移
動量を、更に極小量だけ変化させることも、本発明の範
囲で応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の光学図、第２図（ａ）、ら）
、（Ｃ）はレンズ系の変倍にともなう全光学系の移動説
明図、第３図（ａ）、（ｂ）はサイドレヂストレーショ
ン及びセンターレヂストレーションの説明図、第４図（
ａ）、ら）、（Ｃ）は実施例の収差図、第５図（ａ）、
（ｂ）は上記実施例において正メニスカスレンズを変倍
にともなって移動させないときの収差図である。 Ｒ・・・・・・曲率、 ｄ・・・・・・間隔、厚さ、 ｎ・・・・・・屈折率、 １０・・・・・・レンズ系、 １２・・・・・・物面、 １４・・・・・・像面。 第３図 （ａ） Ａｓ　　　　　　　　ＣＭ ２．０× ろ図 （ｂ） ＡＳ　　　　　　　　ＣＭ ０．５×

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絞りに対して略対称に配置した、凹面を絞り側へ
   向けた正メニスカスレンズと、前記メニスカスレンズに
   対して間隔をもって配置された負レンズ及び正レンズと
   からなり、物像間距離を変えるとともに、物像間で少な
   くとも光軸方向に一体的に移動させて結像倍率を変換し
   得るように構成した変倍光学系において、 前記変倍のための移動に応じて絞りに対して略対称に配
   置された前記正メニスカスレンズを略一体で光軸方向に
   微小量移動し得るように構成したことを特徴とする変倍
   光学系。
2. （２）前記メニスカスレンズが、等倍時の位置を基準に
   して、拡大側へ変倍するときには像面側へ移動し、縮小
   側へ変倍するときには物面側へ移動し得るように構成し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の変倍光
   学系。