(57)【要約】【課題】移動するレンズの数を制限しつつある程度大きい変倍範囲を確保し、さらに、変倍しても両側テレセントリック性を維持し、収差を補正しつつ高ＮＡ化を図ることができる両側テレセントリックズームレンズを提供する。【解決手段】両側テレセントリックズームレンズ２は、物体側から前側レンズ群２１、中間レンズ群２２、後側レンズ群２３を備え、中間レンズ群２２のみが移動可能とされる。前側レンズ群２１は物体側から加工が容易な単レンズ３０１、レンズ３０１の収差を補正する正パワーの第２前側レンズ群２１２および負パワーの第３前側レンズ群２１３を備える。中間レンズ群２２は、負パワーの第１中間レンズ群２２１および正パワーの第２中間レンズ群２２２を備え、逆望遠レンズタイプとすることにより、両側テレセントリック性が維持され、収差を補正しつつ高ＮＡ化が図られる。【選択図】図２
2005316143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側および像側においてテレセントリックな両側テレセントリックズームレンズであって、
物体側に配置された前側レンズ群と、
前記前側レンズ群の後側焦点位置である中間位置に、前側焦点位置がほぼ一致するように像側に配置された後側レンズ群と、
前記中間位置近傍に配置された中間レンズ群と、
を備え、
前記中間レンズ群が、物体側から順に、
光軸に沿って移動可能な負パワーの第１中間レンズ群と、
前記第１中間レンズ群から独立して前記光軸に沿って移動可能な正パワーの第２中間レンズ群と、
を備え、
前記中間レンズ群の互いに近接する前側主点および後側主点が前記中間位置近傍に位置することを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項２】
請求項１に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記第１中間レンズ群が、物体側から、前記光軸に沿って互いに独立して移動可能な正パワーのレンズおよび負パワーのレンズを有することを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記第１中間レンズ群および前記第２中間レンズ群の焦点距離をそれぞれｆｍ１、ｆｍ２とし、前記第１中間レンズ群と前記第２中間レンズ群との間のレンズ間隔をＬｍとして、
｜ｆｍ１｜＞ｆｍ２＞Ｌｍ、
が満たされることを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記第１中間レンズ群において、最も像側の面が凹面または最も像側のレンズが負パワーのレンズであり、主光線が前記光軸と交差する位置よりも前記凹面または前記負パワーのレンズが常に物体側にあり、さらに、前記後側レンズ群において、最も物体側の面が凹面または最も物体側のレンズが負パワーのレンズであることを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記第２中間レンズ群が、物体側から正パワーのレンズおよび負パワーのレンズを張り合わせた接合レンズであり、前記正パワーのレンズおよび前記負パワーのレンズの屈折率をそれぞれｎｍ２１、ｎｍ２２とし、前記正パワーのレンズの物体側からのレンズ面の曲率半径を、ｒｍ２１、ｒｍ２２（ただし、物体側に凸の場合に正とする）として、
ｎｍ２１＞ｎｍ２２、
ｒｍ２２＜０、および、
（ｒｍ２１／ｒｍ２２）≧−５、
が満たされることを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記前側レンズ群の最も物体側の第１前側レンズ群が、単レンズであり、
前記前側レンズ群の物体側から２番目の第２前側レンズ群が、物体側から正パワーのレンズおよび負パワーのレンズを張り合わせた接合レンズであり、
前記第２前側レンズ群の物体側からのレンズ面の曲率半径をそれぞれｒｆ２１、ｒｆ２２、ｒｆ２３とし、前記正パワーのレンズおよび前記負パワーのレンズの屈折率をそれぞれｎｆ２１、ｎｆ２２とし、物体側から入射する光が前記第１前側レンズ群のみにより集光される第１集光位置と前記第２前側レンズ群の最も物体側のレンズ面との間の距離をＬＳ１、物体側から入射する光が前記第１前側レンズ群および前記第２前側レンズ群により集光される第２集光位置と前記レンズ面との間の距離をＬＳ２として、
ｎｆ２１＜ｎｆ２２、
０．９・ＬＳ１≦ｎｆ２１・ＬＳ２≦１．１・ＬＳ１、および、
−∞＜ｒｆ２２≦−（２・ｒｆ２１）、
が満たされ、かつ、
ｒｆ２３は、前記第２集光位置をほぼ中心とする曲率半径であることを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項７】
請求項６に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記前側レンズ群が、物体側から前記第１前側レンズ群、前記第２前側レンズ群および第３前側レンズ群から構成され、
前記第１前側レンズ群および前記第２前側レンズ群が正パワーを有し、前記第３前側レンズ群が負パワーを有し、
前記前側レンズ群の最も物体側のレンズの有効径をφｆ１、前記前側第１レンズ群と前記前側第２レンズ群とのレンズ間隔をＬｆとして、Ｌｆ≧（φｆ１／２．５）、が満たされることを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項８】
請求項７に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記光軸に垂直であって前記光軸が中心を通る略正方形領域に２次元に配列された複数の光源要素からの光を対象物へと導き、
前記第１前側レンズ群の有効径の大きさの円に内接する正方形の一辺の長さをＲ、第２前側レンズ群の有効径をφｆ２として、Ｒ≧φｆ２、が満たされ、
前記第１前側レンズ群において、前記光軸に垂直な方向へと前記光軸から互いに反対方向に、Ｒ／２の距離以上離れた２つの部位が少なくとも除去されていることを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記中間レンズ群に含まれる全てのレンズが円筒カム機構により移動し、前記全てのレンズが変倍時に同一方向へと移動することを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項１０】
請求項９に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
高倍率と低倍率との間に使用されない不使用倍率範囲が存在し、
前記中間レンズ群の各レンズの前記円筒カム機構の回転角に対する移動距離の割合が、前記不使用倍率範囲において他の倍率範囲より大きいことを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
最も物体側のレンズの有効径をφｆ１、光学系の全長をＬとして、
（Ｌ／φｆ１）＜５、
が満たされることを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、
前記前側レンズ群と前記中間レンズ群との間の空気間隔が、前記前側レンズ群の最も像側のレンズの有効径よりも大きいことを特徴とする両側テレセントリックズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体側および像側の双方においてテレセントリック性を有するズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
テレセントリック性を有するズームレンズとしては、例えば、特許文献１に開示されたものを挙げることができる。このズームレンズでは、第１群レンズの後側焦点と第３群レンズの前側焦点とを合致させ、この合致点近傍に移動可能な第２群レンズが配置される。そして、第１群レンズないし第３群レンズの全てを移動することにより、倍率を２倍以上に変更することを実現している。また、特許文献１では、テレセントリック特性と焦点位置の移動とが問題になる場合のために、第１群レンズと第３群レンズとを固定し、第２群レンズを２つの凸レンズに分解して２つの凸レンズを独立して移動する例も示されている。ただし、この例では、開口数（ＮＡ）は０．０８と暗い光学系となっており、倍率の変化も１．２倍程度と小さくなっている。このような微小で小さな変倍範囲は、加工により発生するレンズの焦点距離のばらつきのために必要となる倍率調整に利用される。
【０００３】
一方、特許文献２には、広い領域に配置された多数の測定対象物から発せられる蛍光をテレセントリックな状態で効率よく一度に測定するための両側テレセントリック光学系が開示されている。この光学系は、それぞれ独立に収差を補正した複数のレンズ群から構成される。ただし、対象物に最も近い最も大きなレンズには、色収差の発生を抑えるための低分散ガラスが用いられ、このレンズは光学系の全長を短くするために大きなメニスカスレンズと組み合わされる。
【０００４】
なお、両側テレセントリックズームレンズが設けられた画像記録装置としては、例えば、非特許文献１に記載されたものがある。
【特許文献１】特公平４−２９２９号公報
【特許文献２】特開２００３−１９５１６６号公報
【非特許文献１】岡崎雅英、他２名、「８０チャンネル・オプティカル・レコーディング・ユニット・フォア・レーザ・プロッタ (80 channel optical recording unit for laser plotter)」、レンズ・アンド・オプティカル・システムズ・デザイン (Lens and Optical Systems Design) 予稿（１９９２年９月１４−１８日、ベルリン、西ドイツ）、第１７８０巻、ソサイアティ・オブ・フォト−オプティカル・インスツルメンテーション・エンジニアーズ (Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE))
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載のズームレンズでは、倍率の変化を２倍程度とする際には第１群レンズないし第３群レンズを動かす必要があり、光学系が複雑となる。一方、第１群レンズおよび第３群レンズを固定する場合は、変倍範囲が極端に制限され、明るさも大幅に低下する。特許文献２の光学系はズームレンズではないため、変倍範囲ついて論じることはできないが、光学系の全長を抑えるために対象物に近い位置に、加工性およびコストの面から不利な大口径のレンズが２つ配置されるため、光学系全体の製造コストが増大してしまう。非特許文献１に記載された光学系では、構造が複雑となる上、全長も長くなる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、移動するレンズの数を制限しつつある程度大きい変倍範囲を確保し、さらに、変倍しても両側テレセントリック性を維持し、収差を補正しつつ高ＮＡ化を図ることができる両側テレセントリックズームレンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、物体側および像側においてテレセントリックな両側テレセントリックズームレンズであって、物体側に配置された前側レンズ群と、前記前側レンズ群の後側焦点位置である中間位置に、前側焦点位置がほぼ一致するように像側に配置された後側レンズ群と、前記中間位置近傍に配置された中間レンズ群とを備え、前記中間レンズ群が、物体側から順に、光軸に沿って移動可能な負パワーの第１中間レンズ群と、前記第１中間レンズ群から独立して前記光軸に沿って移動可能な正パワーの第２中間レンズ群とを備え、前記中間レンズ群の互いに近接する前側主点および後側主点が前記中間位置近傍に位置する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記第１中間レンズ群が、物体側から、前記光軸に沿って互いに独立して移動可能な正パワーのレンズおよび負パワーのレンズを有する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記第１中間レンズ群および前記第２中間レンズ群の焦点距離をそれぞれｆｍ１、ｆｍ２とし、前記第１中間レンズ群と前記第２中間レンズ群との間のレンズ間隔をＬｍとして、｜ｆｍ１｜＞ｆｍ２＞Ｌｍ、が満たされる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記第１中間レンズ群において、最も像側の面が凹面または最も像側のレンズが負パワーのレンズであり、主光線が前記光軸と交差する位置よりも前記凹面または前記負パワーのレンズが常に物体側にあり、さらに、前記後側レンズ群において、最も物体側の面が凹面または最も物体側のレンズが負パワーのレンズである。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記第２中間レンズ群が、物体側から正パワーのレンズおよび負パワーのレンズを張り合わせた接合レンズであり、前記正パワーのレンズおよび前記負パワーのレンズの屈折率をそれぞれｎｍ２１、ｎｍ２２とし、前記正パワーのレンズの物体側からのレンズ面の曲率半径を、ｒｍ２１、ｒｍ２２（ただし、物体側に凸の場合に正とする）として、ｎｍ２１＞ｎｍ２２、ｒｍ２２＜０、および、（ｒｍ２１／ｒｍ２２）≧−５、が満たされる。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記前側レンズ群の最も物体側の第１前側レンズ群が、単レンズであり、前記前側レンズ群の物体側から２番目の第２前側レンズ群が、物体側から正パワーのレンズおよび負パワーのレンズを張り合わせた接合レンズであり、前記第２前側レンズ群の物体側からのレンズ面の曲率半径をそれぞれｒｆ２１、ｒｆ２２、ｒｆ２３とし、前記正パワーのレンズおよび前記負パワーのレンズの屈折率をそれぞれｎｆ２１、ｎｆ２２とし、物体側から入射する光が前記第１前側レンズ群のみにより集光される第１集光位置と前記第２前側レンズ群の最も物体側のレンズ面との間の距離をＬＳ１、物体側から入射する光が前記第１前側レンズ群および前記第２前側レンズ群により集光される第２集光位置と前記レンズ面との間の距離をＬＳ２として、ｎｆ２１＜ｎｆ２２、０．９・ＬＳ１≦ｎｆ２１・ＬＳ２≦１．１・ＬＳ１、および、−∞＜ｒｆ２２≦−（２・ｒｆ２１）、が満たされ、かつ、ｒｆ２３は、前記第２集光位置をほぼ中心とする曲率半径である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記前側レンズ群が、物体側から前記第１前側レンズ群、前記第２前側レンズ群および第３前側レンズ群から構成され、前記第１前側レンズ群および前記第２前側レンズ群が正パワーを有し、前記第３前側レンズ群が負パワーを有し、前記前側レンズ群の最も物体側のレンズの有効径をφｆ１、前記前側第１レンズ群と前記前側第２レンズ群とのレンズ間隔をＬｆとして、Ｌｆ≧（φｆ１／２．５）、が満たされる。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記光軸に垂直であって前記光軸が中心を通る略正方形領域に２次元に配列された複数の光源要素からの光を対象物へと導き、前記第１前側レンズ群の有効径の大きさの円に内接する正方形の一辺の長さをＲ、第２前側レンズ群の有効径をφｆ２として、Ｒ≧φｆ２、が満たされ、前記第１前側レンズ群において、前記光軸に垂直な方向へと前記光軸から互いに反対方向に、Ｒ／２の距離以上離れた２つの部位が少なくとも除去されている。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記中間レンズ群に含まれる全てのレンズが円筒カム機構により移動し、前記全てのレンズが変倍時に同一方向へと移動する。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の両側テレセントリックズームレンズであって、高倍率と低倍率との間に使用されない不使用倍率範囲が存在し、前記中間レンズ群の各レンズの前記円筒カム機構の回転角に対する移動距離の割合が、前記不使用倍率範囲において他の倍率範囲より大きい。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、最も物体側のレンズの有効径をφｆ１、光学系の全長をＬとして、（Ｌ／φｆ１）＜５、が満たされる。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の両側テレセントリックズームレンズであって、前記前側レンズ群と前記中間レンズ群との間の空気間隔が、前記前側レンズ群の最も像側のレンズの有効径よりも大きい。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、中間レンズ群のみを移動して変倍を行い、変倍しても両側テレセントリック性を維持し、収差を補正しつつ高ＮＡ化を図ることができる。また、請求項２の発明では、中間レンズ群の焦点位置の移動を抑えることができる。
【００２０】
請求項３の発明では、中間レンズ群を逆望遠レンズタイプとして中間位置近傍にて移動することにより、変倍時に両側テレセントリック性を維持することができる。請求項４の発明では、レンズ配置の対称性により、収差補正および高ＮＡ化がさらに実現され、請求項５の発明では、コマ収差をさらに抑えることができる。
【００２１】
請求項６の発明では、最も大きなレンズを単レンズとすることにより、両側テレセントリックズームレンズの製造コストを低減することができ、さらに、第２前側レンズ群により球面収差を抑えることができる。請求項７の発明では、第２前側レンズ群の大きさを抑えつつ前側レンズ群の全長を短くすることができ、請求項８の発明では、光軸に垂直な所定方向の幅を小さくすることができる。
【００２２】
請求項９の発明では、中間レンズ群を精度よく移動することができ、請求項１０の発明では、レンズの移動を効率よく行うことができる。
【００２３】
また、請求項１１の発明では両側テレセントリックズームレンズの全長を抑えることができ、請求項１２の発明ではミラー等の光を取り出す光学要素をズームレンズ内に挿入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る両側テレセントリックズームレンズ（以下、「ズームレンズ」という。）２が利用される画像記録装置１を示す平面図である。画像記録装置１は、図示省略のモータにより図１中のＸ方向に平行な回転軸Ｊ１を中心に回転する円筒状のドラム部１１を有し、ドラム部１１の外周面上には所定の感光材料９が捲回されている。ドラム部１１の（−Ｙ）側には、感光材料９に向けて光を照射するヘッド部１２が設けられ、ヘッド部１２は、内部にズームレンズ２が設けられるヘッド部本体１２０、複数の光ビームを出射する光源部１２１、ミラー１２２、センサ部１２４、および、ズームレンズ２を駆動する円筒カム機構１２５を備える。
【００２５】
ミラー１２２は、ヘッド部本体１２０に設けられる開口１２０ａを介してモータ１２３によりズームレンズ２に対して進退可能とされ、ミラー１２２がズームレンズ２に挿入された場合は、光源部１２１からの光がミラー１２２にて反射されて所定位置に配置されたセンサ部１２４にて光強度が測定可能となる。光強度の測定は、画像を記録（描画）する前に各光ビームの強度を調整したり、光源部１２１の異常検出のために行われる。また、ヘッド部１２はボールねじを有するヘッド部移動機構１３により図１中のＸ方向に移動し、画像記録装置１は、いわゆる、外面円筒走査型となっている。
【００２６】
図２は、ズームレンズ２の構成を示す図である。ズームレンズ２は、物体側（符号９１を付す。）、すなわち、光源部１２１側から前側レンズ群２１、中間レンズ群２２および後側レンズ群２３を備え、前側レンズ群２１および後側レンズ群２３はヘッド部本体１２０内に固定されており、中間レンズ群２２のレンズは光軸２ａに沿って移動可能とされる。なお、以下の説明における「レンズ」は、特に限定がある場合を除いて置き換え可能な範囲内で複数のレンズから構成されるレンズ群の場合を含む。
【００２７】
後側レンズ群２３は、その前側焦点位置が、前側レンズ群２１の後側焦点位置である中間位置にほぼ一致するように配置され、中間位置近傍に中間レンズ群２２が配置される。
【００２８】
前側レンズ群２１は３つのレンズ群（以下、光源部１２１側である物体側から順に「第１前側レンズ群２１１」、「第２前側レンズ群２１２」、「第３前側レンズ群２１３」という。）から構成され、第１前側レンズ群２１１は光源部１２１の光出射領域を覆う大きさの平凸レンズ３０１のみとされる。なお、後述するようにレンズ３０１の一部は削除されているが、図２（および以下の類似の図）ではその図示を省略している。第２前側レンズ群２１２は、両凸レンズ３０２および両凹レンズ３０３を貼り合わせた接合レンズであり、第３前側レンズ群２１３は像側（符号９２を付す。）、すなわち、感光材料９側に凸となる正パワーのメニスカスレンズ３０４および両凹レンズ３０５を貼り合わせた接合レンズとなっている。
【００２９】
中間レンズ群２２は、機能的には光軸２ａに沿って移動可能な負パワーの第１中間レンズ群２２１と、第１中間レンズ群２２１から独立して光軸２ａに沿って移動可能な正パワーの第２中間レンズ群２２２とを物体側から順に備え、第１中間レンズ群２２１は物体側に凸となる正パワーのメニスカスレンズ３０６、並びに、両凸レンズ３０７および両凹レンズ３０８を貼り合わせた接合レンズから構成される。第２中間レンズ群２２２は両凸レンズ３０９に像側に凸となる負パワーのメニスカスレンズ３１０を貼り合わせた接合レンズとなっている。なお、レンズ３０６およびレンズ３０７，３０８の接合レンズは独立して光軸２ａに沿って移動可能とされ、第２中間レンズ群２２２も光軸２ａに沿って移動可能とされることから、移動単位では中間レンズ群２２は３つのレンズ群により構成されると捉えることができる。
【００３０】
後側レンズ群２３は、両凹レンズ３１１および両凸レンズ３１２を貼り合わせた接合レンズ、両凸レンズ３１３、物体側に凸となる正パワーのメニスカスレンズ３１４、および保護ガラス３１５により構成される。
【００３１】
図３は、単レンズであるレンズ３０１および接合レンズである第２前側レンズ群２１２の大きさの関係を示す図であり、光軸２ａに沿う方向からみた様子を示している。前側レンズ群２１は、後述するように最も大きなレンズを単レンズとしつつ収差を補正するために、正パワーの第１前側レンズ群２１１、正パワーの第２前側レンズ群２１２および負パワーの第３前側レンズ群２１３から構成されるが、レンズ系の幅（高さ）を抑えるために、図３に示すように第２前側レンズ群２１２の有効径は第１前側レンズ群２１１（すなわち、レンズ３０１）の有効径に対して十分小さくされる。そのため、物体サイズの径をφｏｂ、前側第１レンズ群２１１（すなわちレンズ３０１）と前側第２レンズ群２１２とのレンズ間隔をＬｆとして、（Ｌｆ≧（φｏｂ／２））が満たされるように第１前側レンズ群２１１と第２前側レンズ群２１２とが離される（図２参照）。なお、テレセントリック光学系であるため、物体サイズは前側レンズ群２１の最も物体側のレンズ３０１の有効径φｆ１よりも少し小さいと捉えることができ、上記条件は（Ｌｆ≧（φｆ１／２．５））とほぼ等価である。
【００３２】
一方、ヘッド部１２の光源部１２１には、光軸２ａに垂直であって光軸２ａが中心を通る略正方形領域（実際には、僅かに平行四辺形となっている。）に複数の光源要素である半導体レーザが２次元に配列されており、ズームレンズ２により多数の半導体レーザからの光が感光材料９へと導かれる。各半導体レーザからの光ビームはコリメータレンズを介して光軸２ａに平行な平行光線とされる。
【００３３】
ここで、図３に示すように、第１前側レンズ群２１１（すなわち、レンズ３０１）の有効径φｆ１の大きさの円に内接する正方形１２１ａは、光源部１２１から光が導かれる領域とほぼ等しく、正方形１２１ａの一辺の長さをＲとすると、２番目に大きな第２前側レンズ群２１２の有効径をφｆ２として、Ｒ≧φｆ２、が満たされるように第２前側レンズ群２１２が設計される。さらに、レンズ３０１において、光軸２ａに垂直な方向へと光軸２ａから互いに反対方向に、Ｒ／２の距離以上離れた２つの部位３０１ｐが少なくとも除去される（正方形１２１ａの外側の他の部位がさらに除去されてもよい。）。
【００３４】
これにより、レンズ３０１のみに特殊な加工を行うだけでズームレンズ２の幅（高さ）を小さく抑えることができ、ヘッド部１２の小型化が実現される。その結果、画像記録装置１の小型化や高信頼性化を容易に図ることができる。なお、光源は複数の半導体レーザには限定されず、他の光源要素であってもよい。さらには、１つの光源からの光ビームが分割されることにより、実質的に複数の光源要素からの光として扱われてもよい。
【００３５】
ズームレンズ２では、図２に示すように、前側レンズ群２１と中間レンズ群２２との間の空気間隔が、前側レンズ群２１の最も像側のレンズ３０５の有効径よりも大きくされる。これにより、前側レンズ群２１と中間レンズ群２２との間に前側レンズ群２１からの光ビームの全てを反射してセンサ部１２４へと導くミラー１２２（ハーフミラー等の他の光学要素であってもよい。図１参照）を、ミラー面を光軸２ａに対して４５°傾けて挿脱することが可能となる。
【００３６】
次に、ズームレンズ２が図２に示す構造とされる原理について説明する。まず、前側レンズ群２１の後側焦点位置と、後側レンズ群２３の前側焦点位置とを一致させ、この位置に絞りを置くか、もしくは、図４．Ａに示すように、光軸２ａに主光線が平行となる光線を入れて絞りを省略した望遠鏡系において、前側レンズ群２１の前側焦点位置に物体９１を置くと後側レンズ群２３の後側焦点位置に像９２が形成され、像９２を形成する光の主光線は、前側レンズ群２１の前側および後側レンズ群２３の後側において光軸２ａと平行となって両側テレセントリック光学系となる。
【００３７】
ここで、像高の高い位置までテレセントリック性を維持するには、前側レンズ群２１による球面収差の発生を抑える必要があるため、通常、前側レンズ群２１としては適切なＦナンバー（要求する性能にもよるが、例えば、Ｆ４以上）のダブレットレンズ３０１ａが用いられる。また、物体９１を前側レンズ群２１に距離ｚ１だけ近づけると像位置の移動距離ｚ２は、一般に単に倍率と呼ばれている横倍率ｍの２乗である縦倍率を掛けた（ｍ２×ｚ１）となる。すなわち、横倍率ｍが小さい（縮小投影）の場合、像位置の移動距離ｚ２は物体位置の移動距離ｚ１に比べて小さくなる。この性質は物体と像との間の距離（物像間距離）を縮小するためによく利用される。
【００３８】
次に、図４．Ｂに示すように、光学系の全長を短くする常套の手法として、合成焦点距離を維持しつつ前側レンズ群２１に凹レンズ２１３ａが加えられる一方でダブレットレンズ３０１ａの焦点距離が短くされる。さらに、図４．Ｃに示すように、口径の最も大きな前側レンズ群２１の最も物体側のレンズを加工が容易でコスト的に有利な単レンズ３０１に置き換える。このとき、単レンズはダブレットレンズに比べて負の球面収差と色収差を大きく発生するため、この対策として単レンズ３０１と凹レンズ２１３ａとの間の光束が十分に小さくなった位置に正の球面収差を発生させる２枚のレンズ３０２，３０３からなる正パワーのレンズ群２１２（ズームレンズ２の第２前側レンズ群２１２に対応する。）を前側レンズ群２１に追加する。
【００３９】
ここで、正パワーのレンズは一般に無限遠の物体に対して負の球面収差を発生するが、特定の条件下では収束光に対して正の球面収差を発生する。そこで、レンズ群２１２はこのような条件を満たすように設計される。
【００４０】
具体的には、図５に示すように、レンズ群２１２が、物体側から正パワーのレンズ３０２および負パワーのレンズ３０３を張り合わせた接合レンズとされ、物体側からのレンズ面Ｓｆ２１，Ｓｆ２２，Ｓｆ２３の曲率半径をそれぞれｒｆ２１、ｒｆ２２、ｒｆ２３とし、正パワーのレンズ３０２および負パワーのレンズ３０３の屈折率をそれぞれｎｆ２１、ｎｆ２２とし、物体側から入射する光が単レンズ３０１（図２の第１前側レンズ群２１１に対応する。）のみにより集光される第１集光位置Ｆｐ１とレンズ群２１２の最も物体側のレンズ面Ｓｆ２１との間の距離をＬＳ１、物体側から入射する光が単レンズ３０１およびレンズ群２１２により集光される第２集光位置Ｆｐ２とレンズ面Ｓｆ２１との間の距離をＬＳ２として、
ｎｆ２１＜ｎｆ２２、
０．９・ＬＳ１≦ｎｆ２１・ＬＳ２≦１．１・ＬＳ１、および、
−∞＜ｒｆ２２≦−（２・ｒｆ２１）、
が満たされ、かつ、ｒｆ２３は、第２集光位置Ｆｐ２をほぼ中心とする曲率半径とされる。
【００４１】
上記条件は、レンズ群２１２の接合面Ｓｆ２２にて光線をほとんど屈折させずに直進させ、レンズ３０２の物体側のレンズ面Ｓｆ２１およびレンズ３０３の像側のレンズ面Ｓｆ２３が球面収差およびコマ収差を発生しないアプラナティックレンズに近いとみなし、接合面Ｓｆ２２でこれらの収差の発生状況を制御するという前提の下で、効果的に正の球面収差を発生させる条件として求められたものである。また、レンズ群２１２に正パワーを持たせることにより、ズームレンズ２の全長の短縮化がさらに図られる。なお、上記条件式のうちｒｆ２２に関するものは、正の球面収差を発生させるために特に重要である。
【００４２】
次に、図６．Ａに示すように、図４．Ｃに示すレンズ系に中間レンズ群２２がズーム変倍部として追加される。中間レンズ群２２には、光軸２ａ方向に独立して移動可能な負パワーのレンズである第１中間レンズ群２２１と正パワーのレンズである第２中間レンズ群２２２が物体側から設けられる。なお、第１中間レンズ群２２１は、図６．Ａに示すように物体側から光軸に沿って独立して移動可能な正パワーのレンズ３０６と負パワーのレンズ３０７ａとに分けられてもよく、この場合、ズーム変倍部は物体側から正パワー、負パワー、正パワーの３つのレンズ（レンズ群の場合を含む。）により構成されることとなる。図２では、レンズ３０６、レンズ３０７とレンズ３０８とを貼り合わせた接合レンズ、および、レンズ３０９とレンズ３１０とを貼り合わせた第２中間レンズ群２２２が、上記正パワー、負パワー、正パワーの３つのレンズに対応する。
【００４３】
ここで、負パワーの第１中間レンズ群２２１の焦点距離（第１中間レンズ群２２１が正パワーと負パワーのレンズにより構成される場合は合成焦点距離）をｆｍ１、正パワーの第２中間レンズ群２２２の焦点距離をｆｍ２、第１中間レンズ群２２１と第２中間レンズ群２２２との間のレンズ間隔（第１中間レンズ群２２１の（後側）主点と第２中間レンズ群２２２の（前側）主点との間の距離）をＬｍとして、｜ｆｍ１｜＞ｆｍ２＞Ｌｍ、が（変倍が行われても常に）満たされるように中間レンズ群２２が設計される。
【００４４】
上記条件により、中間レンズ群２２が逆望遠レンズタイプ（いわゆる、レトロフォーカスタイプ）とされ、図６．Ｂに示すように、中間レンズ群２２の前側主点Ｈｍ１と後側主点Ｈｍ２とが互いに近接することとなる。そして、前側レンズ群２１の後側焦点位置である中間位置Ｍｐ近傍（この位置は、主光線が光軸と交わる位置の近傍でもある。）に両主点Ｈｍ１、Ｈｍ２が配置され、中間レンズ群２２の移動も中間位置Ｍｐ近傍にて行われることにより、変倍が行われても両側テレセントリック性が維持される。さらに、図６．Ａに示すように、第１中間レンズ群２２１において、最も像側の面が凹面Ｓｍ１または最も像側のレンズ３０７ａ（図２ではレンズ３０７，３０８の接合レンズ）が負パワーのレンズであり、主光線が光軸と交差する位置よりもこの凹面または負パワーのレンズが常に物体側にあり、さらに、後側レンズ群２３において、最も物体側の面が凹面Ｓｒ１または最も物体側のレンズ３１１ａ（図２ではレンズ３１１，３１２の接合レンズ）が負パワーのレンズとされることにより、中間レンズ群２２は、前側レンズ群２１にて形成された像の倍率を変換した像を形成し、この像を後側レンズ群２３へとリレーする役割を果たす。
【００４５】
倍率変化時には中間レンズ群２２の全レンズはほぼ一体的に光軸に沿う同一の方向へと移動する。ただし、レンズの各間隔は微小に変化する。中間レンズ群２２に含まれる全てのレンズは、ヘッド部本体１２０内に設けられた円筒カム機構１２５（図１参照）により移動し、変倍中に各レンズが同一方向に移動することにより、円筒カム機構１２５によるレンズの移動誤差を最小限に抑えることが実現される。より詳しくは、中間レンズ群２２が逆望遠レンズタイプの性質を保ちながら倍率を変化させるため、全体的に光軸に沿って大きく動き、収差補正と焦点位置の保持のためにレンズ間の面間隔が僅かに変化する。
【００４６】
一方、中間レンズ群２２が逆望遠レンズタイプとされることにより、収差が補正された高ＮＡの明るい光学系においてバックフォーカスの確保も実現される。通常、高ＮＡでバックフォーカスを伸ばす手法として、図６．Ａに示すように後側レンズ群２３の最も物体側の面Ｓｒ１が凹面（または最も物体側のレンズ３１１ａが負パワー）とされ、これにより、一旦光線を光軸２ａから持ち上げておいて以降の正パワーのレンズで集光する手法が採用される。ここで、凹面Ｓｒ１の物体側にて主光線が光軸と交わる位置（通常は絞り位置）よりも物体側に、凹面Ｓｒ１（または負パワーのレンズ）とほぼ対称なレンズ３０７ａが中間レンズ群２２に配置され、これにより、主光線が光軸と交わる位置（通常は絞り位置）を中心に対称となる２つの凹面Ｓｍ１，Ｓｒ１の配置（または２つの負レンズ３０７ａ，３１１ａ（図２のようにこれらのレンズは接合レンズであってもよい。））として主にコマ収差、歪曲収差および像面湾曲が補正され、さらに、高ＮＡ化が実現される。
【００４７】
なお、このような対称性を利用した収差補正は、いわゆるガウスタイプにおける収差補正に類似している。また、中間レンズ群２２が正パワーであるため、レンズ系の全長を短くする（後述するように、全長を、物体サイズの５倍以下、さらには３倍以下とする）ことも実現される。
【００４８】
さらに、図６．Ｃに示すように、コマ収差を低減するために、正パワーの第２中間レンズ群２２２は、物体側から正パワーのレンズ３０９および負パワーのレンズ３１０を張り合わせた接合レンズとされ、レンズ３０９，３１０の屈折率をそれぞれｎｍ２１、ｎｍ２２とし、レンズ３０９の物体側からのレンズ面の曲率半径を、ｒｍ２１、ｒｍ２２（ただし、物体側に凸の場合に正とする）として、
ｎｍ２１＞ｎｍ２２、
ｒｍ２２＜０、および、
（ｒｍ２１／ｒｍ２２）≧−５、
が満たされる。
【００４９】
変倍に伴う中間レンズ群２２の移動があっても両側テレセントリック性を維持するには、中間レンズ群２２の前側主点Ｈｍ１および後側主点Ｈｍ２がほぼ移動しない必要があり、そのために、中間レンズ群２２により前側主点Ｈｍ１が後側主点Ｈｍ２にほぼ１倍を挟んで投影される。また、中間レンズ群２２全体では、物像間距離の変動が最も少ない（−１）倍近傍で変倍が行われる。
【００５０】
なお、図６．Ａでは中間レンズ群２２が３つのレンズにより構成されるが、既述のように、中間レンズ群２２は負パワーと正パワーとの２つのレンズ（すなわち、移動単位が２つのレンズ群）のみで構成されもよい。図６．Ａは、中間レンズ群２２を２つのレンズで構成して変倍範囲を大きくすると像形成位置の変動が大きくなってしまう場合に、負パワーのレンズ３０７ａの物体側に弱い正パワーのレンズ３０６を設けた様子を示しているにすぎない。中間レンズ群２２を３つのレンズとすることにより、主光線が光軸と交わる位置を中心とするレンズ系の対称性が損なわれることが防止され、像形成位置（すなわち、焦点位置）の移動が抑制される。逆に、像形成位置の変動が許容されるのであるならば、中間レンズ群２２の移動単位が、負パワーおよび正パワーの２つのレンズ群とされてよい。
【００５１】
以上の説明をまとめると、ズームレンズ２では、前側レンズ群２１と後側レンズ群２３とを固定したまま、比較的明るい光学系（ＮＡ０．１以上）とすることができ、変倍をある程度大きくする（好ましくは倍率が１．５倍以上、さらに好ましくは２倍以上が変動する。）ことができる。さらに、物像間距離を短くしつつ収差を抑え、製造コストも抑えて大きな物体を縮小することができ、高い両側テレセントリック性が実現される。
【００５２】
なお、ズームレンズ２は画像記録の用途のみならず、比較的大きな対象物からの光を受けて各種計測を行う計測装置にも利用することができる。
【実施例１】
【００５３】
図２に示す構成のズームレンズ２の仕様例を以下に示す。
・波長：８１０−８５０ｎｍ（中心波長８３０ｎｍ）
・物体サイズ：φ６０ｍｍ
・物体側開口数：０．０１２４（固定）
・倍率：（−０．０７２７）−（−０．０４１１）
・像側開口数：０．１７−０．２９
・物像間距離：１７５ｍｍ
・レンズ全長１５２ｍｍ
・バックフォーカス：１３ｍｍ
・保護ガラス厚：１ｍｍ
【００５４】
なお、光学系は比例して拡大または縮小されても同等の性能が得られるので、上記仕様の数値は絶対的なものとされる必要はない。
【００５５】
表１は、ズームレンズ２の設計例を示し、表２はズームレンズ２の倍率が、低縮小倍率、中間倍率、高縮小倍率の場合の表１中の変数ｄ１０、ｄ１２、ｄ１５、ｄ１８を示すものである。低縮小倍率の場合のレンズ配置は図２の通りであり、中間倍率および高縮小倍率の場合のレンズ配置を図７．Ａおよび図７．Ｂにそれぞれ示す。
【００５６】
【表１】
2005316143.tif 000003
【００５７】
【表２】
2005316143.tif 000004
【００５８】
表１および表２に示す設計例では、光源である半導体レーザの中心波長８３０ｎｍのばらつきを考慮して、波長８１０〜８５０ｎｍの範囲で収差補正を行っている。既述のように半導体レーザからの光ビームはコリメータレンズを介してコリメートされるが、完全な平行光線とはならないため、光線の広がり角を考慮して物体側の開口数が決められている。また、このレンズ系に入射する光ビームの主光線は、光軸に平行に入射させており、さらに光利用効率を向上するために光ビームが鏡筒内で欠られることなく通過できるようにされており、機械的な絞りは設けられていない。
【００５９】
図８．Ａないし図８．Ｃは低縮小倍率（倍率（−０．０７２７））、中間倍率（倍率（−０．０６４７））および高縮小倍率（倍率（−０．０４１１））における球面収差をそれぞれ示す。縦軸は、最大高さで規格化した入射瞳の高さであり、最大スケールは１である。横軸の単位はミリメートルである。これらの図において実線、短い破線、長い破線はそれぞれ波長０．８１０ｎｍ、０．８３０ｎｍ、０．８５０ｎｍの場合を示す（本実施例の以下の収差図においても同様）。図９．Ａないし図９．Ｃは低縮小倍率、中間倍率および高縮小倍率における非点収差（左側、Ｓはサジタル面、Ｔはメリディオナル面を示し、横軸の単位はマイクロメートルである。）およびディストーション（右側、横軸の単位はパーセントである。）をそれぞれ示す。縦軸は、最大高さで規格化した物体の高さであり、最大スケールは１である。図１０．Ａないし図１０．Ｄは、低縮小倍率における光軸からの物体の高さ０ｍｍ、（−１５）ｍｍ、（−２１）ｍｍ、（−３０）ｍｍにおける像面での横収差を示し、右側はサジタル面に対応し、左側はメリディオナル面に対応する。図１１．Ａないし図１１．Ｄは中間倍率における各物体の高さにおける像面での横収差、図１２．Ａないし図１２．Ｄは高縮小倍率における各物体の高さにおける像面での横収差を示す。横軸は、最大高さで規格化した入射瞳の高さ（最小スケール−１、最大スケール１）、縦軸の単位はマイクロメートル（最小スケール−１０、最大スケール＋１０）である。
【００６０】
図１３は、中間レンズ群２２の移動と変倍を行う円筒カム機構１２５のカム角度との関係を示す図である。図１３における３つの曲線は、下から順に、正パワーのレンズ３０６、負パワーの接合レンズ（レンズ３０７，３０８）、正パワーの接合レンズ（レンズ３０９，３１０）の移動の様子を示している。縦軸は、前側レンズ群２１の最終面を基準とする各レンズ群の最も物体側の面での位置である。図１３に示すように各レンズは変倍に際して同一方向に移動し、これにより、カム機構による位置決め精度が向上される。図１３中において、符号６１にて示す範囲は、画像記録時に使用されない倍率範囲に対応するカム角度の範囲を示し、符号６２にて示す２つの範囲は、画像記録時に使用される倍率範囲に対応するカム角度の範囲を示す。
【００６１】
ズームレンズ２の場合、高倍率（高縮小倍率）と低倍率（低縮小倍率）との間に使用されない不使用倍率範囲が存在する。これは、印刷用の画像を記録する際の解像度が予め規格により制限されているためである。ここで、中間レンズ群２２の各レンズの円筒カム機構１２５の回転角に対する移動距離の割合が、不使用倍率範囲において他の倍率範囲より大きくなるように、また、不使用倍率範囲と使用倍率範囲との間においてカム機構の回転角に対する移動距離の割合が滑らかに変化するように設計される。その結果、変倍時にズームレンズ２が不使用倍率範囲を安定して速やかに通過することができ、かつ、使用倍率範囲にて高精度の倍率設定が実現される。
【００６２】
次に、ズームレンズ２のテレセントリック性の評価について説明する。表３は、低縮小倍率、中間倍率、高縮小倍率における、中間レンズ群２２の倍率、中間レンズ群２２による前側レンズ群２１の後側焦点位置の投影倍率、および、前側レンズ群２１の後側焦点位置とその投影位置との差（ｍｍ）を示す。なお、前側レンズ群２１の後側焦点位置である中間位置Ｍｐおよびこの後側焦点位置を中間レンズ群２２にて投影した位置Ｍｐ１との関係を図１４に示す。
【００６３】
【表３】
2005316143.tif 000005
【００６４】
中間レンズ群２２による変倍範囲は（−１．１１）から（−０．６３）であり、像位置の変化の少ない（−１）倍近傍の変化となっている。これにより、既述のように物像間距離がほぼ一定とされ、結像位置が保持される。また、前側レンズ群２１の後側焦点位置と中間レンズ群２２によるその投影位置との差は数ｍｍ以内とされ、ほとんど移動せず、この焦点位置に対する投影倍率も１倍を挟んで変化することから、テレセントリック性が良好に保持されるといえる。
【００６５】
前側レンズ群２１に関しては、焦点距離が２８８．５４ｍｍ、全長が１３０．１６ｍｍであり、テレ比が０．４５１、Ｆナンバーが４．８１となる。また、最も物体側のレンズ３０１が単レンズであり、このレンズの焦点距離が１２４．４７ｍｍであることからＦナンバーが約２となり、かなり明るい系となることが判る。
【００６６】
ここで、前側レンズ群２１に有効径全域をおおう平行光を入射した場合の球面収差について確認する。この球面収差は「瞳の球面収差」と呼ばれ、テレセントリック性を向上するにはこの球面収差を抑えることが重要である。平凸レンズであるレンズ３０１は、ベンディングの点では最良とはいえないができるだけ球面収差を抑える形状となっている。しかしながら、単レンズであることから（−５）ｍｍを超える大きな負の球面収差が生じる。そして、この負の球面収差は正の球面収差を発生する負パワーの第３前側レンズ群２１３により緩和されるが、既述のように、正パワーを有する第２前側レンズ群２１２が特殊な条件を満たすように設計することにより第２前側レンズ群２１２に正の球面収差を発生させて前側レンズ群２１全体による球面収差を有効に低減している。
【００６７】
図５にて説明したように、第２前側レンズ群２１２の最も像側の面の曲率半径ｒｆ２３は、第２集光位置Ｆｐ２を中心とする円の半径とされることが好ましく、本実施例ではこの条件が満たされている。また、第２前側レンズ群２１２が球面収差およびコマ収差を発生しないアプラナティックレンズ的であると捉えた場合、図５中のＬＳ１、ＬＳ２およびレンズ３０２の屈折率ｎｆ２１に関して、（ＬＳ１＝ｎｆ２１・ＬＳ２）が成り立ち、さらに、第２レンズ群２２の最も物体側の面の曲率半径をｒｆ２１として、（（１／ＬＳ１）−（ｎｆ２１／ＬＳ２）＝（１−ｎｆ２１）／ｒｆ２１）が成り立つことから、理想的な曲率半径ｒｆ２１は、３０．５ｍｍとなる。実施例１では、曲率半径ｒｆ２１（表１の面番号５のｒ）は３０ｍｍとされることから、理想値に非常に近いことが判る。
【００６８】
また、ＬＳ１が５０．５６ｍｍ、ＬＳ２が８７．５９ｍｍ、中心波長８３０ｎｍでのｎｆ２１が１．６４２７であることから、条件式（０．９・ＬＳ１≦ｎｆ２１・ＬＳ２≦１．１・ＬＳ１）が満たされている。さらに、接合面の曲率半径ｒｆ２２は（−２４９．１７）であり、条件式（−∞＜ｒｆ２２≦−（２・ｒｆ２１）も満たされている。上記設計による演算の結果、前側レンズ群２１による球面収差がほぼ１ｍｍまで抑えられることが確認されている。
【００６９】
さらに、上記設計により、最も物体側のレンズの有効径をφｆ１、光学系の全長をＬとして、（Ｌ／φｆ１）が約２．５とされ、（（Ｌ／φｆ１）＜３）が満たされる。なお、上述のズームレンズの構造の原理に従って設計を行うことにより、容易に（（Ｌ／φｆ１）＜５）を実現することができる。設計上は（Ｌ／φｆ１）は２程度が最小値となる。
【００７０】
実施例１では倍率の変化は約１．８倍であるが、ズームレンズに求められる精度によっては２倍以上の倍率変化も実現可能である。なお、経験上、２．５倍程度の倍率変化が限界と予想される。
【実施例２】
【００７１】
図１５は、低縮小倍率時の実施例２に係るズームレンズ２を示し、図１６．Ａおよび図１６．Ｂは中間倍率、高縮小倍率時のレンズ配置を示す。実施例２に係るズームレンズ２は実施例１と比べて、中間レンズ群２２の第１中間レンズ群２２１が、物体側に向かって凸の正パワーのメニスカスレンズ３０７と物体側に向かって凸の負パワーのメニスカスレンズ３０８とを貼り合わせた接合レンズとされる点で異なる。換言すれば、実施例２は実施例１のレンズ３０６を省略したものとなっている。
【００７２】
実施例２に係るズームレンズ２の仕様例を以下に示す。
・波長：６１５−６５５ｎｍ（中心波長６３５ｎｍ）
・物体サイズ：φ６０ｍｍ
・物体側開口数：０．０１２４（固定）
・倍率：（−０．０５４８）−（−０．０４５６）
・像側開口数：０．２２−０．２６
・物像間距離：１７５ｍｍ
・レンズ全長１５２ｍｍ
・バックフォーカス：１３ｍｍ
・保護ガラス厚：１ｍｍ
【００７３】
なお、光学系は比例して拡大または縮小されても同等の性能が得られるので、上記仕様の数値は絶対的なものとされる必要はない。
【００７４】
表４は、ズームレンズ２の設計例を示し、表５はズームレンズ２の倍率が、低縮小倍率、中間倍率、高縮小倍率の場合の表４中の変数ｄ１０、ｄ１３、ｄ１６を示すものである。
【００７５】
【表４】
2005316143.tif 000006
【００７６】
【表５】
2005316143.tif 000007
【００７７】
表４および表５に示す設計例では、光源である半導体レーザの中心波長６３５ｎｍのばらつきを考慮して、波長６１５〜６５５ｎｍの範囲で収差補正を行っている。光の波長、変倍範囲およびガラス材の変更以外の条件、例えば、物体側の開口数が決められる前提条件やこのレンズ系に入射する光ビームの主光線は光軸に平行に入射させており機械的な絞りは設けられない点等は実施例１の場合と同様である。第２前側レンズ群２１２に関する設計条件は、実施例１の場合とほぼ同様であり、収差補正のための第２前側レンズ群２１２の条件式が満たされている。光学系の全長の短縮化等に関するその他の条件についても満たされている。また、実施例２では倍率の変化は１．２倍であり、この程度の変倍範囲であれば中間レンズ群２２が２群構成であっても像形成位置の変動を無視できるほど抑えることができる。
【００７８】
図１７．Ａないし図１７．Ｃは低縮小倍率（倍率（−０．０５４８））、中間倍率（倍率（−０．０５００））および高縮小倍率（倍率（−０．０４５６）における球面収差をそれぞれ示す。横軸の単位はミリメートルである。これらの図において実線、短い破線、長い破線はそれぞれ波長０．６１５ｎｍ、０．６３５ｎｍ、０．６５５ｎｍの場合を示す（本実施例の以下の収差図においても同様）。図１８．Ａないし図１８．Ｃは低縮小倍率、中間倍率および高縮小倍率における非点収差（左側、Ｓはサジタル面、Ｔはメリディオナル面を示し、横軸の単位はマイクロメートルである。）およびディストーション（右側、横軸の単位はパーセントである。）をそれぞれ示す。図１９．Ａないし図１９．Ｄは、低縮小倍率における光軸からの物体の高さ０ｍｍ、（−１５）ｍｍ、（−２１）ｍｍ、（−３０）ｍｍにおける像面での横収差を示し、右側はサジタル面に対応し、左側はメリディオナル面に対応する。図２０．Ａないし図２０．Ｄは中間倍率における各物体の高さにおける像面での横収差、図２１．Ａないし図２１．Ｄは高縮小倍率における各物体の高さにおける像面での横収差を示す。なお、縦軸スケールは実施例１と異なる（最小スケール−５μｍ、最大スケール５μｍ）。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】画像記録装置を示す平面図である。
【図２】ズームレンズの構成を示す図である。
【図３】最も物体側のレンズと第２前側レンズ群との大きさの関係を示す図である。
【図４．Ａ】望遠鏡系を示す図である。
【図４．Ｂ】望遠鏡系に凹レンズが加えられた光学系を示す図である。
【図４．Ｃ】最も物体側のレンズを単レンズとした光学系を示す図である。
【図５】前側レンズ群の一部を示す図である。
【図６．Ａ】中間レンズ群が追加された光学系を示す図である。
【図６．Ｂ】中間レンズ群の主点を示す図である。
【図６．Ｃ】第２中間レンズ群を接合レンズとした光学系を示す図である。
【図７．Ａ】中間倍率におけるレンズ配置を示す図である。
【図７．Ｂ】高縮小倍率におけるレンズ配置を示す図である。
【図８．Ａ】低縮小倍率における球面収差を示す図である。
【図８．Ｂ】中間倍率における球面収差を示す図である。
【図８．Ｃ】高縮小倍率における球面収差を示す図である。
【図９．Ａ】低縮小倍率における非点収差を示す図である。
【図９．Ｂ】中間倍率における非点収差を示す図である。
【図９．Ｃ】高縮小倍率における非点収差を示す図である。
【図１０．Ａ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１０．Ｂ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１０．Ｃ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１０．Ｄ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１１．Ａ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図１１．Ｂ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図１１．Ｃ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図１１．Ｄ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図１２．Ａ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１２．Ｂ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１２．Ｃ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１２．Ｄ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１３】中間レンズ群の移動とカム角度との関係を示す図である。
【図１４】前側レンズ群の後側焦点位置と中間レンズ群によるその投影位置とを示す図である。
【図１５】実施例２に係るズームレンズの構成を示す図である。
【図１６．Ａ】中間倍率におけるレンズ配置を示す図である。
【図１６．Ｂ】高縮小倍率におけるレンズ配置を示す図である。
【図１７．Ａ】低縮小倍率における球面収差を示す図である。
【図１７．Ｂ】中間倍率における球面収差を示す図である。
【図１７．Ｃ】高縮小倍率における球面収差を示す図である。
【図１８．Ａ】低縮小倍率における非点収差を示す図である。
【図１８．Ｂ】中間倍率における非点収差を示す図である。
【図１８．Ｃ】高縮小倍率における非点収差を示す図である。
【図１９．Ａ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１９．Ｂ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１９．Ｃ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図１９．Ｄ】低縮小倍率における横収差を示す図である。
【図２０．Ａ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図２０．Ｂ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図２０．Ｃ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図２０．Ｄ】中間倍率における横収差を示す図である。
【図２１．Ａ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【図２１．Ｂ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【図２１．Ｃ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【図２１．Ｄ】高縮小倍率における横収差を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
２    両側テレセントリックズームレンズ
２ａ    光軸
２１    前側レンズ群
２２    中間レンズ群
２３    後側レンズ群
１２１    光源部
１２５    円筒カム機構
２１１    第１前側レンズ群
２１２    第２前側レンズ群
２１３    第３前側レンズ群
２２１    第１中間レンズ群
２２２    第２中間レンズ群
３０１〜３０３，３０６〜３１０    レンズ
Ｈｍ１    前側主点
Ｈｍ２    後側主点
Ｍｐ    中間位置
【図１】
2005316143.tif 000008
【図２】
2005316143.tif 000009
【図３】
2005316143.tif 000010
【図４．Ａ】
2005316143.tif 000011
【図４．Ｂ】
2005316143.tif 000012
【図４．Ｃ】
2005316143.tif 000013
【図５】
2005316143.tif 000014
【図６．Ａ】
2005316143.tif 000015
【図６．Ｂ】
2005316143.tif 000016
【図６．Ｃ】
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【図７．Ａ】
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【図７．Ｂ】
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【図８．Ａ】
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【図８．Ｂ】
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【図８．Ｃ】
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【図９．Ａ】
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【図９．Ｂ】
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【図９．Ｃ】
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【図１０．Ａ】
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【図１０．Ｂ】
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【図１０．Ｃ】
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【図１０．Ｄ】
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【図１１．Ａ】
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【図１１．Ｂ】
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【図１１．Ｃ】
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【図１１．Ｄ】
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【図１２．Ａ】
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【図１２．Ｂ】
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【図１２．Ｃ】
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【図１２．Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６．Ａ】
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【図１６．Ｂ】
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【図１７．Ａ】
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【図１７．Ｂ】
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【図１７．Ｃ】
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【図１８．Ａ】
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【図１８．Ｂ】
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【図１８．Ｃ】
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【図１９．Ａ】
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【図１９．Ｂ】
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【図１９．Ｃ】
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【図１９．Ｄ】
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【図２０．Ａ】
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【図２０．Ｂ】
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【図２０．Ｃ】
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【図２０．Ｄ】
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【図２１．Ａ】
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【図２１．Ｂ】
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【図２１．Ｃ】
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【図２１．Ｄ】
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