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ズームレンズ
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- 【要約】
【課題】 レンズの全長を短くし、ＦＮＯ（口径）を小さくする。
【解決手段】 本考案のズームレンズは、映像形成システムに用いられ、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を備えている。ズームする際、広角から望遠へ動かすとき、上記第１，第２及び第３レンズ群は同時に物体方向へ移動し且つ第４レンズ群は固定されている。
- 【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】 映像形成システムに用いられるズームレンズであって、このズームレンズが、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群を備え、ズームする際、広角から望遠へ動かすとき、上記第１，第２及び第３レンズ群は同時に物体方向へ移動し且つ第４レンズ群は固定されており、さらに、１．６＜ｋ１／ｋ３＜４（但し、ｋ１は第１レンズ群の屈折力、ｋ３は第３レンズ群の屈折力を表す。）の条件を満たすことを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】 上記第４レンズ群が、フレネル・レンズを有することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】 上記第３レンズ群のイメージ側に近い第１レンズ部材が負のメニカス型レンズであり、このレンズの凸面がイメージ側に向いていることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項４】 上記第１レンズ群が、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを備えていることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項５】 上記ズームレンズが、０．５ｆｗ＜｜ｆ３｜＜３ｆＴ（但し、ｆｗは広角側端部におけるトータルシステムの焦点距離、ｆＴは望遠側端部におけるトータルシステムの焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離を表す。）の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項６】 上記ズームレンズが、０．５ｆｗ＜｜ｆ１｜＜３ｆＴ（但し、ｆｗは広角側端部におけるトータルシステムの焦点距離、ｆＴは望遠側端部のトータルシステムの焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離を表す。）の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
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- 【考案の詳細な説明】
【０００１】
【考案が属する技術分野】
本考案は、ズームレンズに係わり、特に、例えば、プロジェクターテレビ(projective television) などの映像形成システムに用いられるズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】
一般的に、ズーム率が１．３〜２．０のズームレンズは、米国特許第４，５１６，８３９号明細書に示されているように、２種類のものに分類される。即ち、第１の種類のズームレンズは、負の屈折力を有する第１群と正の屈折力を有する第２群とから構成され、この種のズームレンズは、後焦点距離が長すぎるためレンズを小型化することができないという重大な欠点を有している。
【０００３】
一方、第２の種類のズームレンズは、上記第１の種類のズームレンズの持つ上記の欠点を改良するようにしたものである。即ち、この第２の種類のズームレンズにおいては、焦点距離を短くするため、正の屈折力を有する第１群と負の屈折力を有する第２群とを備えた望遠タイプのものが使用されている。この種のタイプのレンズは、より短い後焦点距離を有し、第１光学面の頂点とイメージ面までの距離が、有効焦点距離に比べて１より小さい。
【０００４】
しかしながら、テレビの映像のサイズがネガのサイズよりもはるかに大きいので、上述した従来の２種類の２つの群のモードを用いた場合、映像タイプ(projection type) のレンズは、ズームの行程が大きく、レンズのサイズも縮小できず、更にレンズの大きさも増大することになる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本考案の目的は、例えば、プロジェクターテレビ(projective television) などの映像形成システムに用いられるズームレンズを提供することにある。本考案のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群を備えている。本考案によれば、ズーム行程が大きくてレンズが大きいといった従来技術の持つ問題点を効果的に解決することができ、さらに、イメージ誤差の問題を解決でき、相対的な口径も増加させることができる。
【０００６】
【実施の形態】
図１は、本考案のズームレンズの空間的配置を示す構成図である。この図１に示すように、本考案のズームレンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とにより構成されている。
【０００７】
第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力と負の屈折力を持つレンズ部材１，２，３により構成され、第２レンズ群Ｇ２は、レンズ部材４，５，６により構成され、第３レンズ群Ｇ３は、レンズ部材７，８，９により構成されている。ここで、第３レンズ群Ｇ３のイメージ側に近い第１レンズ部材（レンズ部材９）が負のメニカス型レンズであり、このレンズの凸面がイメージ側に向いている。さらに、第４レンズ群Ｇ４は、レンズ部材１０を有し、このレンズ部材１０の位置はズーム行程中に固定される。
この第４レンズ群Ｇ４（レンズ部材１０）は、フレネル・レンズにより構成されている。
【０００８】
本考案のズームレンズは、以下の条件を満たすように組み立てられる。
１．６＜ｋ１／ｋ３＜４但し、ｋ１は第１レンズ群の屈折力、ｋ３は第３レンズ群の屈折力を表している。
【０００９】
ズーム動作中、ズームレンズは図２（Ａ）で示す広角側から図２（Ｃ）で示す望遠側まで移動する。即ち、第１，第２，第３レンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３は、同時に物体に向かって移動し、このとき、焦点距離が増大するにつれて第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の距離は減少し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との距離は少しだけ増大すると共に後焦点距離も増大し、一方、第４レンズ群Ｇ４の位置は固定されている。
本考案のズームレンズにおけるズーム動作は、以下の条件を満たしている。
０．５ｆｗ＜｜ｆ１｜＜３ｆＴ ０．５ｆｗ＜｜ｆ３｜＜３ｆＴ但し、ｆｗは広角側端部におけるトータルシステムの焦点距離、ｆＴは望遠側端部におけるトータルシステムの焦点距離、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群の焦点距離を表わしている。
【００１０】
このため、ズーム動作行程において、第１レンズ群と第２レンズ群との距離、第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群との距離を変化させてズーム動作を完了させる。広角側から望遠側へのズーム行程中、第１，第２，第３レンズ群は物体側に向かって移動するが第４レンズ群の位置は固定されている。
本考案のズームレンズによれば、レンズの全長を短くでき、ＦＮＯ（口径）を小さくできる。
【００１１】
【実施例】
【００１２】
【表１】 SURFACE RADIUS THICKNESS N Abbe No. 1 −449.52243 4.000000 1.741060 45 2 64.93259 7.010745 3 791.82499 5.822189 1.742862 44.8 4 209.08832 2.442789 5 89.63345 5.644970 1.718216 29.3 6 672.85307 29.288980 (*2) 7 86.66644 6.100000 1.717420 46.9 8 −226.71036 0.296025 9 53.23270 13.499513 1.487701 70.3 10 −114.15475 3.000000 1.740199 29.3 11 133.34274 5.607067 12 無限大 1.016705 (*3) 13 165.47226 3.725753 1.722213 35.5 14 70.27022 22.672875 15 150.32043 9.804426 1.515172 56.8 16 − 99.53541 16.422099 17 − 36.56901 5.760321 1.744000 447 18 − 57.93851 62.625364 (*4) 19 無限大 2.100000 1.492000 58.4 (*1)20 − 53.24746 8.100000 但し、 SURFACE ・・・・各レンズの曲面（レンズの面）
RADIUS・・・・・曲率半径 THICKNESS ・・・レンズの厚み Abbe No.・・・・アッベ数（ガラス材料）
N ・・・・・・・屈折率【００１３】
ここで、第１９番のレンズ面の非球面特性は次ぎの多項式により表すことができる。
【００１４】
【数１】【００１５】
但し、 （＊１）： フレネル面（ねじ曲面）
Ｚ： 凸凹量 Ｃ： 曲率（Ｖ＝１／Ｒ）
Ｙ： 光学面のラジアル高さ Ｃ１： −2.0839Ｅ＋01 Ｃ３： −5.6649Ｅ−06 Ｃ４： 3.4747Ｅ−09 Ｃ５： −1.0216Ｅ−12 Ｃ６： 1.5897Ｅ−16 Ｃ７： −1.2098Ｅ−20 Ｃ８： 3.0000Ｅ−01 ： ピッチ幅（ねじ曲面上のねじ幅）
（＊２） THI S6 (MM) 29.28898 11.92644 1.41862 （＊３） THI S12 (MM) 1.01671 1.71068 2.16345 （＊４） THI S18 (MM) 62.62536 80.01553 102.58417 EFL (MM) 103.9458 130.1096 163.0009 FNO 3.2500 3.7200 4.3300 ANG(DEGREE) 27.8843 22.9148 18.9542 但し、 ＴＨＩはレンズ間距離、ＥＦＬは焦点距離、ＦＮＯは口径、ＡＮＧは場の角度である。
【００１６】
本考案は、上記実施の形態及び実施例に限定されることなく、実用新案登録請求の範囲に含まれる他の形態や変形例等を含むことは明らかである。
- 【登録番号】第３０２２０５６号
【登録日】平成７年（１９９５）１２月２０日
【発行日】平成８年（１９９６）３月１２日
【考案の名称】ズームレンズ
- 【出願番号】実願平７−９００４
【出願日】平成７年（１９９５）８月２８日
【出願人】
【識別番号】３９００２３５８２
【氏名又は名称】財団法人工業技術研究院
- 【代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 稔 （外６名）
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