JPH11202199A

JPH11202199A - ズームレンズ

Info

Publication number: JPH11202199A
Application number: JP532798A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Hirose; 全利廣瀬
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化・高画素化の進んだ表示素子の画像を
投影するための、非点収差が良好に補正されたズームレ
ンズを提供する。【解決手段】投影側より、負の第１群(Gr1)，正の第
２群(Gr2)，正の第３群(Gr3)から成り、変倍時に第１群
(Gr1)と第２群(Gr2)が光軸(AX)方向に移動するズームレ
ンズである。第３群(Gr3)が、拡大側から、拡大側に凹
面を向けた負の第１メニスカスレンズ(M1)と、両凸・両
凹の接合レンズで構成され、トータルで拡大側に凸面を
向けた負の第２メニスカスレンズ(M2)と、を備え、第１
メニスカスレンズ(M1)の曲率半径(r12,r13)が適切に設
定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズに関
するものであり、例えば、投影装置(液晶パネル等の表
示素子の画像をスクリーン上に投影する液晶プロジェク
ター等)用の投影光学系として好適なズームレンズに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶プロジェクターの高画質化(V
GAからS-VGA、更にはXGAへの移行)に伴って、液晶パネ
ルの小型化・高画素化が進んでいる。そして、小型化・
高画素化の進んだ表示素子の画像を投影するために、従
来よりも高い解像力を有する高性能な投影光学系が求め
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の投影
光学系の構成では、必要とされる光学性能を充分に満足
することが不可能である。例えば、特開昭６４−４６７
１７号公報で提案されているズームレンズでは、ビデオ
カメラのようにイメージサークルが小さい場合には問題
ないが、液晶プロジェクターのようにイメージサークル
が大きい場合には非点収差を抑えることが難しく、非点
隔差が問題となってくる。非点収差を抑えるために構成
レンズ枚数を増加したりレンズ径を大きくしたりする
と、当然、光学系全体が大型化してしまい、その結果、
プロジェクター自体の小型化が困難になるとともにコス
トアップも避けられなくなる。

【０００４】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たものであって、小型化・高画素化の進んだ表示素子の
画像を投影するための、非点収差が良好に補正されたズ
ームレンズを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のズームレンズは、拡大側より順に、負のパ
ワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、
正のパワーを有する第３群と、から成り、変倍時に前記
第１群と前記第２群がそれぞれ光軸方向に移動するズー
ムレンズであって、前記第３群が、拡大側より順に、拡
大側に凹面を向けた負のパワーを有する第１メニスカス
レンズと、両凸レンズ及び両凹レンズから成る接合レン
ズで構成され、かつ、トータルで拡大側に凸面を向けた
正又は負のパワーを有する第２メニスカスレンズと、を
備え、更に前記第３群が、前記第２メニスカスレンズよ
りも縮小側に、少なくとも１枚の負レンズと、少なくと
も１枚の正レンズと、を備え、前記第１メニスカスレン
ズが以下の条件式を満足することを特徴とする。｜(r_M1F＋r_M1R)／(r_M1F−r_M1R)｜＞３ただし、ｒ_Ｍ１Ｆ：第１メニスカスレンズの拡大側面の曲率半
径、 r_M1R：第１メニスカスレンズの縮小側面の曲率半径、で
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したズームレ
ンズを、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明
する実施の形態は、投影装置(例えば液晶プロジェクタ
ー)用の投影光学系として好適なズームレンズである
が、撮像装置(例えばビデオカメラ)用の撮像光学系とし
ても好適に使用可能であることは言うまでもない。

【０００７】図１は、本実施の形態を示すレンズ構成図
であり、望遠端[Ｌ]でのレンズ配置を示している。レン
ズ構成図中の矢印mj(j=1,2,3)は、望遠端(長焦点距離
端)[Ｌ]から広角端(短焦点距離端)[Ｓ]へのズーミング
における第j群(Grj)の移動をそれぞれ模式的に示してい
る。また、レンズ構成図中、ri(i=1,2,3,...)が付され
た面は拡大側(すなわち投影側)から数えてi番目の面で
あり、diが付された各群間の軸上面間隔は、拡大側から
数えてi番目の軸上面間隔di(i=1,2,3,...)のうち、ズー
ミングにおいて変化する可変間隔である。

【０００８】この実施の形態は、拡大側(投影側)より順
に、負のパワーを有する第１群(Gr1)と、正のパワーを
有する第２群(Gr2)と、正のパワーを有する第３群(Gr3)
と、から成り、変倍時に第１群(Gr1)と第２群(Gr2)が、
矢印m1,m2で示すようにそれぞれ光軸(AX)方向に移動す
る３群構成のズームレンズである。なお、第３群(Gr3)
の縮小側には、第３群(Gr3)と共に変倍時固定のダイク
ロイックプリズム(Pr)が配置されている。

【０００９】この実施の形態において、各群は拡大側か
ら順に以下のように構成されている。第１群(Gr1)は、
縮小側に凹の負メニスカスレンズ，縮小側に凸の正メニ
スカスレンズ，及び拡大側に凹の負メニスカスレンズか
ら成っている。第２群（Ｇｒ２）は、両凹レンズと両凸
レンズとの接合レンズ，及び両凸レンズから成ってい
る。第３群（Ｇｒ３）は、拡大側に凹面を向けた負のパ
ワーを有する第１メニスカスレンズ(M1)と、両凸レンズ
及び両凹レンズから成る接合レンズで構成され、かつ、
トータルで拡大側に凸面を向けた負のパワーを有する第
２メニスカスレンズ(M2)と、両凹レンズと、縮小側に凸
の正メニスカスレンズと、２枚の両凸レンズと、拡大側
に凸の正メニスカスレンズと、から成っている。

【００１０】この実施の形態のように、拡大側から順に
負・正・正の３群を備え、変倍時に第１群(Gr1)と第２
群(Gr2)がそれぞれ光軸(AX)方向に移動するズームレン
ズにおいては、第３群(Gr3)が、拡大側より順に、拡大
側に凹面を向けた負のパワーを有する第１メニスカスレ
ンズ(M1)と、両凸レンズ及び両凹レンズから成る接合レ
ンズで構成され、かつ、トータルで拡大側に凸面を向け
た正又は負のパワーを有する第２メニスカスレンズ(M2)
と、を備え、更に第３群(Gr3)が、第２メニスカスレン
ズ(M2)よりも縮小側に、少なくとも１枚の負レンズと、
少なくとも１枚の正レンズと、を備え、第１メニスカス
レンズ(M1)が以下の条件式(1)を満足することが望まし
い。｜(r_M1F＋r_M1R)／(r_M1F−r_M1R)｜＞3 …(1) ただし、 r_M1F：第１メニスカスレンズ(M1)の拡大側面の曲率半
径、 r_M1R：第１メニスカスレンズ(M1)の縮小側面の曲率半
径、である。

【００１１】上記のように正のパワーを有する第３群(G
r3)を、拡大側より順に、拡大側に凹面を向けた負パワ
ーの第１メニスカスレンズ(M1)と、両凸・両凹の接合レ
ンズから成りトータルで拡大側に凸面を向けた(言い換
えれば縮小側に凹面を向けた)負又は正パワーの第２メ
ニスカスレンズ(M2)と、その縮小側に少なくとも１枚ず
つ配した負レンズ及び正レンズと、で構成することによ
って、非点隔差を小さくすることができる。そして、こ
のズームレンズを用いれば、液晶プロジェクターのよう
にイメージサークルが大きい場合でも非点収差が抑えら
れるため、小型化・高画素化の進んだ表示素子の画像を
高画質で投影することができる。

【００１２】また条件式(1)は、球面収差や歪曲を良好
に補正するための条件範囲を規定している。したがっ
て、条件式(1)の条件範囲を超えた場合には、球面収差
や歪曲が悪化することになる。なお、第２メニスカスレ
ンズ(M2)として、拡大側に凸面を向けた正又は負のパワ
ーを有する単レンズを用いてもよい。また、第２メニス
カスレンズ(M2)として正メニスカスレンズを用いる場合
には、第２メニスカスレンズ(M2)の正パワーは弱い方が
よい。

【００１３】上記実施の形態を構成している各群は、入
射光線を屈折により偏向させる屈折型レンズのみで構成
されているが、これに限らない。例えば、回折により入
射光線を偏向させる回折型レンズ，回折作用と屈折作用
との組み合わせで入射光線を偏向させる屈折・回折ハイ
ブリッド型レンズ等で、各群を構成してもよい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施したズームレンズの構成
を、コンストラクションデータ，収差図等を挙げて、更
に具体的に説明する。ここで例として挙げる実施例は、
前述した実施の形態に対応しており、前記実施の形態を
表すレンズ構成図(図１)は、本実施例のレンズ構成を示
している。本実施例のコンストラクションデータにおい
て、ri(i=1,2,3,...)は拡大側(すなわち投影側)から数
えてi番目の面の曲率半径、Ri(i=1,2,3,...)は拡大側か
ら数えてi番目の面の有効径、di(i=1,2,3,...)は拡大側
から数えてi番目の軸上面間隔を示しており、Ni(i=1,2,
3,...),νi(i=1,2,3,...)は拡大側から数えてi番目の光
学要素のｄ線に対する屈折率(Ｎd),アッベ数(νd)を示
している。また、コンストラクションデータ中、ズーミ
ングにより変化する軸上面間隔(可変間隔)は、望遠端
(長焦点距離端)[Ｌ]〜ミドル(中間焦点距離状態)[Ｍ]〜
広角端(短焦点距離端)[Ｓ]での各群間の軸上面間隔であ
る。これらの各焦点距離状態[Ｌ],[Ｍ],[Ｓ]に対応する
全系の焦点距離ｆ及びＦナンバーFNO、並びに条件式(1)
の対応値を併せて示す。

【００１５】《実施例のコンストラクションデータ等》ｆ=70.3〜62.0〜54.0 FNO=2.73〜2.61〜2.5 ｜(r_M1F＋r_M1R)／(r_M1F−r_M1R)｜=3.36 [曲率半径] [有効径] [軸上面間隔] [屈折率] [アッベ数] 第１群(Gr1)… r1= 166.220 R1= 32.50 d1= 3.000 N1= 1.61800 ν1= 63.39 r2= 53.294 R2= 29.30 d2= 11.500 r3= -151.980 R3= 29.20 d3= 5.000 N2= 1.80518 ν2= 25.43 r4= -77.955 R4= 30.00 d4= 5.000 r5= -73.392 R5= 29.00 d5= 3.000 N3= 1.61800 ν3= 63.39 r6= -378.550 R6= 27.00 d6= 15.000〜26.214〜40.285 第２群(Gr2)… r7= -266.234 R7= 16.66 d7= 2.500 N4= 1.75520 ν4= 27.51 r8= 49.671 R8= 18.12 d8= 6.000 N5= 1.75450 ν5= 51.57 r9= -105.763 R9= 18.26 d9= 0.300 r10= 65.747 R10=18.49 d10= 4.000 N6= 1.75450 ν6= 51.57 r11=-491.096 R11=18.16 d11=12.539〜7.936〜3.500 第３群(Gr3)… r12=-100.291 R12=17.80 d12= 7.500 N7= 1.62280 ν7= 56.88 r13=-185.433 R13=17.26 d13= 6.000 r14= 123.958 R14=16.70 d14= 5.000 N8= 1.80741 ν8= 31.59 r15= -74.205 R15=18.00 d15= 2.000 N9= 1.51680 ν9= 64.20 r16= 47.028 R16=17.00 d16=25.000 r17= -37.672 R17=21.80 d17= 3.000 N10=1.80518 ν10=25.43 r18= 206.839 R18=25.00 d18= 5.000 r19=-259.684 R19=28.00 d19= 7.000 N11=1.61800 ν11=63.39 r20= -61.913 R20=27.00 d20= 0.300 r21=1406.094 R21=31.00 d21= 9.000 N12=1.61800 ν12=63.39 r22= -70.000 R22=31.00 d22= 0.300 r23= 183.353 R23=33.00 d23= 6.500 N13=1.61800 ν13=63.39 r24=-191.249 R24=33.00 d24= 0.300 r25= 106.648 R25=33.00 d25= 6.000 N14=1.61800 ν14=63.39 r26= 265.332 R26=33.00 d26= 5.000 ダイクロイックプリズム(Pr)… r27= ∞ R27=40.00 d27=41.200 N15=1.51680 ν15=64.20 r28= ∞ R28=40.00

【００１６】図２は、実施例{ダイクロイックプリズム
(Pr)を含めた光学系}の収差図であって、望遠端[Ｌ]と
広角端[Ｓ]における縮小側での無限遠物体に対する諸収
差(左から順に、球面収差等，非点収差，歪曲収差であ
る。Y':像高)を示している。球面収差図において、実線
(ｄ)はｄ線に対する球面収差、破線(ＳＣ)は正弦条件を
表している。非点収差図において、破線(ＤＭ)はメリデ
ィオナル面でのｄ線に対する非点収差を表しており、実
線(ＤＳ)はサジタル面でのｄ線に対する非点収差を表わ
している。また、歪曲収差図において実線はｄ線に対す
る歪曲％を表している。なお、上記実施例を投影用ズー
ムレンズとして投影装置(例えば液晶プロジェクター)に
用いる場合には、本来はスクリーン面が像面であり表示
素子面(例えば液晶パネル面)が物体面であるが、上記実
施例では光学設計上縮小系(例えば撮像光学系)とし、ス
クリーン面を物体面とみなして表示素子面で光学性能を
評価している。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、負
・正・正から成るズームレンズにおいて第３群に特徴的
なレンズ構成が採用されているため、非点収差をはじめ
とする諸収差が良好に補正されたズームレンズを実現す
ることができる。そして、本発明に係るズームレンズを
用いれば、小型化・高画素化の進んだ表示素子の画像を
高画質で投影することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態(実施例)のレンズ構成図。

【図２】実施例の収差図。

【符号の説明】

Gr1 …第１群 Gr2 …第２群 Gr3 …第３群 Pr …ダイクロイックプリズム AX …光軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】拡大側より順に、負のパワーを有する第
１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有
する第３群と、から成り、変倍時に前記第１群と前記第
２群がそれぞれ光軸方向に移動するズームレンズであっ
て、前記第３群が、拡大側より順に、拡大側に凹面を向けた
負のパワーを有する第１メニスカスレンズと、両凸レン
ズ及び両凹レンズから成る接合レンズで構成され、か
つ、トータルで拡大側に凸面を向けた正又は負のパワー
を有する第２メニスカスレンズと、を備え、更に前記第３群が、前記第２メニスカスレンズよりも縮
小側に、少なくとも１枚の負レンズと、少なくとも１枚
の正レンズと、を備え、前記第１メニスカスレンズが以下の条件式を満足するこ
とを特徴とするズームレンズ；｜(r_M1F＋r_M1R)／(r_M1F−r_M1R)｜＞3 ただし、 r_M1F：第１メニスカスレンズの拡大側面の曲率半径、 r_M1R：第１メニスカスレンズの縮小側面の曲率半径、で
ある。