JPH1068883A - ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
ームレンズにおいて、第1〜3レンズ群を可動群とし、
各レンズ群の焦点距離を所定の範囲内とすることによ
り、変倍操作中の球面収差の変化率を小さくし、収差補
正におけるレンズ設計の自由度を大きくし、さらにバッ
クフォーカスを、色合成光学系等を挿入し得る程度の適
当な大きさとする。 【構成】 拡大側より順に、負,正,正,正となる4群
ズームレンズにおいて、広角端から望遠端に向かう変倍
操作に際し、第1レンズ群と第2レンズ群のレンズ群間
隔が単調に減少するとともに、第2レンズ群と第3レン
ズ群のレンズ群間隔が所定の変化を示すように、第1〜
3レンズ群を拡大側に移動せしめ、かつ、1.6<D34W/
FW<2.8なる条件式を満足するように構成される。ここ
で、FW は広角端におけるレンズ系全体の焦点距離、D
34Wは広角端における第3レンズ群と第4レンズ群間の
空気換算長である。
Description
像用のズームレンズに関し、特に、投射型表示装置の投
射用ズームレンズとして好適なズームレンズに関するも
のである。
る)を用いた投射型表示装置が注目されている。この投
射型表示装置は、所望のカラー画像を表示したLCD上
に光源からの光束を照射し、カラー画像情報を担持した
このLCDからの光束を投射レンズを用いてスクリーン
上に拡大投射し、該画像情報を映出するようにしてい
る。
束1aは色分離プリズム2、4により3色光に分離さ
れ、各々対応する色光用のLCD5、6、7に照射され
る。これら3つのLCD を透過した、各色光用の画像
情報を担持した光束1aは色合成プリズム8、10によ
って合成され、この後、投射レンズ11によって拡大さ
れて図示されないスクリーン上に照射される。
る程度の拡がり角を有しており、特に各LCD5、6、
7の周辺部を照明する光束は、これらLCDの各画素に
対して大きな角度で入射することになる。そのため、一
般のLCDにおいては、コントラストムラや光量の低下
を防止するため、光入射側において各画素に対応するよ
うにマイクロレンズアレイを設けている。
うなマイクロレンズアレイ付きLCDを用いた投射型表
示装置においては、ケラレが生じると開口率の低下につ
ながるため、投射型レンズの液晶側の光束をテレセント
リックに保つ必要が生じる。
持しつつ投射型表示装置に適応しうる投射型レンズとし
ては、例えば特開平7−13077号公報に記載された
もののように、3群構成で、そのうち拡大側の2つのレ
ンズ群が可動群とされたものが知られているが、この公
報記載の技術においては変倍操作中の球面収差の変化率
が大きく、また、収差補正におけるレンズ設計の自由度
を大きくしたいという要望もあった。
ので、縮小側のテレセントリック性を有効に維持しつ
つ、変倍操作中の収差の変動、特に変化率を小さくする
とともに収差補正におけるレンズ設計の自由度を大きく
することができる、投射型表示装置の投射レンズとして
も好適なズームレンズを提供することを目的とするもの
である。
は、拡大側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ
群、正の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈折力を有
する第3レンズ群および正の屈折力を有する第4レンズ
群を配列してなり、広角端から望遠端に向かう変倍操作
に際し、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群のレンズ
群間隔が単調に減少するとともに、前記第2レンズ群と
前記第3レンズ群のレンズ群間隔が所定の変化を示すよ
うに、これら第1レンズ群、第2レンズ群および第3レ
ンズ群を拡大側に移動せしめ、かつ、下記の条件式(1)、
を満足するように構成されてなることを特徴とするもの
である。
の空気換算長
が望ましい。 (2) -1.5<F1/FW<-0.5 (3) 0.8<F2/FW<2.0 (4) 1.8<F3/FW<3.8 (5) 0.5<F4/FW<4.0 F1:第1レンズ群の焦点距離 F2:第2レンズ群の焦点距離 F3:第3レンズ群の焦点距離 F4:第4レンズ群の焦点距離
ズにより構成されてなることが望ましい。また、前記第
2レンズ群が、1枚の凸レンズにより構成されてなるこ
とが望ましい。
面を用いて説明する。なお、以下5つの実施例について
具体的に説明するが、各実施例に各々対応する図面の説
明において同様の要素には同一の符号を付し、重複する
説明については省略する。
は、図2に示すように、拡大側より順に、4枚のレンズ
L1〜L4からなる、負の屈折力を有する第1レンズ群、
1枚のレンズL5からなる、正の屈折力を有する第2レ
ンズ群、4枚のレンズL6〜L9からなる、正の屈折力を
有する第3レンズ群および1枚のレンズL10からなる、
正の屈折力を有する第4レンズ群を配列してなり、広角
端から望遠端に向かう変倍操作に際し、前記第1レンズ
群と第2レンズ群のレンズ群間隔が単調に減少するとと
もに、第2レンズ群と第3レンズ群のレンズ群間隔が所
定の変化を示すように、これら第1レンズ群、第2レン
ズ群および第3レンズ群を拡大側に移動せしめ、かつ、
下記の条件式(1)、を満足するように構成されている。
空気換算長
の条件式(2)〜(5)を満足するように構成されてい
る。 (2) -1.5<F1/FW<-0.5 (3) 0.8<F2/FW<2.0 (4) 1.8<F3/FW<3.8 (5) 0.5<F4/FW<4.0 F1:第1レンズ群の焦点距離 F2:第2レンズ群の焦点距離 F3:第3レンズ群の焦点距離 F4:第4レンズ群の焦点距離
ズを、3板式液晶ビデオプロジェクタの投射レンズ11
として用いた場合の概略図である。すなわち、光源1か
らの光束1aは色分離プリズム2、4により3色光に分
離され、各々対応する色光用のLCD5、6、7に照射
される。これら3つのLCD を透過した、各色光用の
画像情報を担持した光束1aは色合成プリズム8、10
によって合成され、投射レンズ11に入射される。該画
像情報はこの投射レンズ11によって不図示のスクリー
ン(表示板面)上に拡大投影される。なお、図1の光学
系では光路を所定方向に折り曲げるため全反射ミラー
3、9が配設されている。
レンズ11として用いられる場合には、図2に示すよう
に縮小側から光軸Xに沿って入射した光束が第4レンズ
群、第3レンズ群、第2レンズ群、第1レンズ群の順に
通過する。撮影者によりズーミング操作がなされると、
第1〜3レンズ群が互いに所定の関係を維持しつつ移動
し、ズーミングと同時にフォーカシングがなされるよう
になっている。
のレンズ群を可動させることにより変倍操作中の球面収
差の変化率を小さくするとともに収差補正におけるレン
ズ設計の自由度を大きくすることができる。また、上記
の如き構成とされているので投射型レンズのLCD21
側の光束をテレセントリックに保つことが可能となる。
なお、第4レンズ群とLCD21との間には,色合成プ
リズムのダミーが配設されている。
L2 は拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、第
3レンズL3および第7レンズL7は縮小側に強い曲率の
面を向けた両凹レンズ、第4レンズL4および第10レ
ンズL10は拡大側に凸面を向けた平凸レンズ、第5レン
ズL5および第8レンズL8および第9レンズL9は縮小
側に強い曲率の面を向けた両凸レンズ、第6レンズL6
は縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである。
なお、第3レンズL3と第4レンズL4 、および第7レ
ンズL7と第8レンズL8は各々接合されている。
説明する。上記条件式(1)において、D34W/FWが下
限を下回り第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が短くな
ると、色合成光学系等を挿入することがスペース的に難
しくなる。一方、D34W/FWが上限を上回ると、第3レ
ンズ群のレンズ径が大きくなるため、製造コストが上昇
したり収差補正が困難となる。そこで、本実施例におい
ては、このD34W/FWの値を表8に示すように2.29に設
定することで条件式(1)を満足させ、収差補正を良好
とし、かつ色合成光学系等を挿入するスペースを確保す
るようにしている。
FWが下限を下回り第1レンズ群の負のパワーが弱まる
と、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が短くなってし
まう。一方、上限を上回り第1レンズ群の負のパワーが
強まると、第2レンズ群以降の軸上光線高が高くなり収
差補正が困難になる。そこで、本実施例においては、こ
のF1/FWの値を表8に示すように-0.82に設定するこ
とで条件式(2)を満足させ、収差補正を良好とし、か
つ色合成光学系等を挿入するスペースを確保するように
している。
FWが下限を下回り第2レンズ群の正のパワーが強まる
と、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が短くなってし
まう。一方、上限を上回り第2レンズ群の正のパワーが
弱まると、第1レンズ群で跳ね上がった軸上光線の補正
が困難になる。そこで、本実施例においては、このF2
/FWの値を表8に示すように1.26に設定することで条
件式(3)を満足させ、収差補正を良好とし、かつ色合
成光学系等を挿入するスペースを確保するようにしてい
る。
FWが下限を下回り第3レンズ群の正のパワーが強まる
と、第3レンズ群と第4レンズ群の間隔が短くなってし
まう。一方、上限を上回り、第3レンズ群の正のパワー
が弱まると、収差補正が困難になったり、第3レンズ群
の移動量が大となってレンズのコンパクト化が阻害され
る。そこで、本実施例においては、このF3/FWの値を
表8に示すように2.60に設定することで条件式(4)を
満足させ、収差補正を良好とし、かつ色合成光学系等を
挿入するスペースを確保するとともにレンズのコンパク
ト化が可能となるようにしている。
上限を上回ったり下限を下回ったりすると投射レンズと
してのテレセントリック性を維持することが困難とな
る。そこで、本実施例においては、F4/FWの値を表8
に示すように1.96に設定することで条件式(5)を満足
させ、投射レンズとしてのテレセントリック性を維持し
ている。
のFナンバおよび半画角ωは各々3.82(広角端;ワ
イド)〜4.26(中間;ミドル)〜4.76(望遠
端;テレ)および20.1°(広角端;ワイド)〜1
7.2°(中間ミドル)〜14.7°(望遠端;テレ)
である。
曲率半径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ
間の空気間隔D(mm)、各レンズのd線における屈折
率Nおよびアッベ数νを下記表1に示す。ただし、この
表1および後述する表2〜5において、各記号R,D,
Nに対応させた数字は拡大側から順次増加するようにな
っている。
ームレンズの広角端、中間、および望遠端における諸収
差(球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差)を示す収差図である。なお、各非点収差図に
は、サジタル(S)像面およびタンジェンシャル(T)
像面に対する収差が示されている(図10〜21につい
ても同じ)。この図7〜9および表8から明らかなよう
に、実施例1のズームレンズによればズーム領域の全体
に亘って良好な収差補正がなされ、色合成光学系等の光
学系を挿入するスペースを確保しつつレンズのコンパク
ト化を図ることができる。
いて図3を用いて説明する。この実施例2のズームレン
ズは、上記実施例1のズームレンズとほぼ同様の4群1
0枚のレンズ構成とされているが、主として、第2レン
ズL2 が縮小側に強い曲率の面を向けた両凹レンズとさ
れ、第4レンズL4 が拡大側に強い曲率の面を向けた両
凸レンズとされている点で上記実施例1のものとは異な
っている。なお、前述した条件式(1)〜(5)は全て
満足されており、各々の値は表8に示す如く設定されて
いる。
のFナンバおよび半画角ωは各々3.29(広角端;ワ
イド)〜3.67(中間;ミドル)〜4.11(望遠
端;テレ)および20.3°(広角端;ワイド)〜1
7.3°(中間;ミドル)〜14.7°(望遠端;テ
レ)である。この実施例2における各レンズ面の曲率半
径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔D(mm )、各レンズのd 線における屈折率N
およびアッベ数νを下記表2に示す。
2のズームレンズの広角端、中間、および望遠端におけ
る諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差)を示す収差図である。この図10〜12
および表8から明らかなように、実施例2のズームレン
ズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正が
なされ、色合成光学系等の光学系を挿入するスペースを
確保しつつレンズのコンパクト化を図ることができる。
いて図4を用いて説明する。図3に示すように、この実
施例3のズームレンズは、上記実施例2のズームレンズ
とほぼ同様の4群10枚のレンズ構成とされているな
お、前述した条件式(1)〜(5)は全て満足されてお
り、各々の値は表8に示す如く設定されている。
のFナンバおよび半画角ωは各々3.30(広角端;ワ
イド)〜3.67(中間;ミドル)〜4.11(望遠
端;テレ)および20.4°(広角端;ワイド)〜1
7.3°(中間;ミドル)〜14.8°(望遠端;テ
レ)である。この実施例3における各レンズ面の曲率半
径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔D(mm )、各レンズのd 線における屈折率N
およびアッベ数νを下記表3に示す。
3のズームレンズの広角端、中間、および望遠端におけ
る諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差)を示す収差図である。この図13〜15
および表8から明らかなように、実施例3のズームレン
ズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正が
なされ、色合成光学系等の光学系を挿入するスペースを
確保しつつレンズのコンパクト化を図ることができる。
いて図5を用いて説明する。この実施例4のズームレン
ズは、上記実施例1のズームレンズとほぼ同様の4群1
0枚のレンズ構成とされているが、主として、第1レン
ズL1 が縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとさ
れ、第3レンズL3 が拡大側に強い曲率の面を向けた両
凹レンズとされ、第5レンズL5 が拡大側に強い曲率の
面を向けた両凸レンズとされている点で、さらに、いず
れのレンズも接合レンズとされていない点で上記実施例
1のものとは異なっている。なお、この実施例4のズー
ムレンズのものでは、第3レンズ群と第4レンズ群の間
にダミーの光学系は配されていない。
て満足されており、各々の値は表8に示す如く設定され
ている。また、この実施例4におけるズームレンズのF
ナンバおよび半画角ωは各々3.50(広角端;ワイ
ド)〜3.91(中間;ミドル)〜4.47(望遠端;
テレ)および26.7°(広角端;ワイド)〜21.5
°(中間;ミドル)〜17.3°(望遠端;テレ)であ
る。
径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔D(mm )、各レンズのd 線における屈折率N
およびアッベ数νを下記表4に示す。
4のズームレンズの広角端、中間、および望遠端におけ
る諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差)を示す収差図である。この図16〜18
および表8から明らかなように、実施例4のズームレン
ズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正が
なされ、色合成光学系等の光学系を挿入するスペースを
確保しつつレンズのコンパクト化を図ることができる。
いて図6を用いて説明する。この実施例5のズームレン
ズは、上記他の実施例のズームレンズと同様の4群構成
とされているが、主として、第1レンズ群が3枚のレン
ズL1 〜L3 から構成されている点で上記他の実施例の
ものとは異なっている。なお、前述した条件式(1)〜
(5)は全て満足されており、各々の値は表8に示す如
く設定されている。
のFナンバおよび半画角ωは各々3.26(広角端;ワ
イド)〜3.54(中間;ミドル)〜3.89(望遠
端;テレ)および26.7°(広角端;ワイド)〜2
1.4°(中間;ミドル)〜17.3°(望遠端;テ
レ)である。この実施例5における各レンズ面の曲率半
径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空
気間隔D(mm )、各レンズのd 線における屈折率N
およびアッベ数νを下記表5に示す。
大側の面R1は非球面とされている。下記表6に非球面
式を、さらに、下記表7にその非球面データを示す。
5のズームレンズの広角端、中間、および望遠端におけ
る諸収差(球面収差、非点収差、ディストーションおよ
び倍率色収差)を示す収差図である。この図19〜21
および表8から明らかなように、実施例5のズームレン
ズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正が
なされ、色合成光学系等の光学系を挿入するスペースを
確保しつつレンズのコンパクト化を図ることができる。
記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変
更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Rおよびレ
ンズ間隔(もしくはレンズ厚)D、さらには屈折率N、
アッベ数υを適宜変更することが可能である。また、必
要に応じてレンズ系内に明るさ絞りを配することも勿論
可能である。また、用途としても液晶表示装置の投射レ
ンズに適用する場合のほか、種々の装置の投射レンズや
結像レンズに適用することが可能である。
ンズによれば、4群タイプのズームレンズにおいて第1
〜3レンズ群を可動としており、変倍操作中の球面収差
の変化率を小さくすることができ、また、収差補正にお
けるレンズ設計の自由度を大きくすることができる。ま
た、各群の焦点距離等を前述した如き適切な範囲に設定
しているので、レンズ系を結像サイズの割にコンパクト
な構成とすることができ、バックフォーカスを、所定位
置に色合成光学系等を挿入し得る程度の適当な大きさと
することができ、諸収差を良好なものとすることができ
る。さらに、いわゆるテレセントリックタイプとするこ
とが可能で、液晶を用いた投影型テレビ等の投射型表示
装置に適用する場合にもコントラストムラや光量損失を
軽減することができる。
ジェクタを示す概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
Claims (4)
- 【請求項1】 拡大側より順に、負の屈折力を有する第
1レンズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群、正の屈
折力を有する第3レンズ群および正の屈折力を有する第
4レンズ群を配列してなり、 広角端から望遠端に向かう変倍操作に際し、前記第1レ
ンズ群と前記第2レンズ群のレンズ群間隔が単調に減少
するとともに、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の
レンズ群間隔が所定の変化を示すように、これら第1レ
ンズ群、第2レンズ群および第3レンズ群を拡大側に移
動せしめ、 かつ、下記の条件式(1)、を満足するように構成されてな
ることを特徴とするズームレンズ。 (1) 1.6<D34W/FW<2.8 FW :広角端におけるレンズ系全体の焦点距離 D34W:広角端における第3レンズ群と第4レンズ群間
の空気換算長 - 【請求項2】 下記条件式(2)〜(5)を満足することを特
徴とする請求項1記載のズームレンズ。 (2) -1.5<F1/FW<-0.5 (3) 0.8<F2/FW<2.0 (4) 1.8<F3/FW<3.8 (5) 0.5<F4/FW<4.0 F1:第1レンズ群の焦点距離 F2:第2レンズ群の焦点距離 F3:第3レンズ群の焦点距離 F4:第4レンズ群の焦点距離 - 【請求項3】 前記第4レンズ群が、1枚の凸レンズに
より構成されてなることを特徴とする請求項2記載のズ
ームレンズ。 - 【請求項4】 前記第2レンズ群が、1枚の凸レンズに
より構成されてなることを特徴とする請求項2記載のズ
ームレンズ。
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