JP2001188172A

JP2001188172A - レトロフォーカス型のズームレンズ及びそれを有する光学機器

Info

Publication number: JP2001188172A
Application number: JP37339699A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Wada; 健和田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2001-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】大口径で、原画側のテレセントリック性を維
持しつつ、高解像・低歪曲、そして可視光の広い帯域に
渡って倍率色収差が良好に補正されたレトロフォーカス
型のズームレンズを提供すること。【解決手段】スクリーン側から原画側へ順に、負の屈
折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の
屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有
し、広角端から望遠端への変倍に際して、望遠端にて全
系のレンズ全長が最も長くなるレトロフォーカス型のズ
ームレンズであって、広角端での全系の焦点距離をｆ
ｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、０．３０＜｜ｆｗ／ｆ１｜＜０．６５なる条件式を満足するよう構成すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レトロフォーカス
型ズームレンズ及びそれを有する光学機器に関し、例え
ば有限距離に固定された画像をスクリーン等に拡大投射
する高精細プロジェクション装置の投射レンズに好適に
用いられるレトロフォーカス型ズームレンズに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】負の屈折力のレンズ群が先行するレトロ
フォーカス型（ネガティブリード型）のズームレンズ
は、広画角化を図ること、焦点距離に比して長いバック
フォーカスを確保することが比較的容易であり、また近
接撮影距離での性能が維持できる等の特長を有してい
る。その反面、変倍に際してレンズ群を大きく移動させ
る必要があり、高変倍化が難しい等の欠点も有してい
る。

【０００３】このようなレトロフォーカス型のズームレ
ンズとして、距離の長い第１共役側（カメラ等では一般
に被写体側、プロジェクション装置等では一般にスクリ
ーン側）より順に、負、正、負、正もしくは負、正、
正、負の屈折力の４つのレンズ群で構成し、変倍に際
し、所定のレンズ群を適切に移動させるタイプのものが
従来例より数多く提案されている。

【０００４】また、負、正、正、正の屈折力配置とした
レトロフォーカス型のズームレンズも考えられるが、こ
のような従来例は少ない。その中で、例えば一眼レフカ
メラのような用途向けのものに関しては、特開昭６０−
３１１１０号公報に示されるようなものが知られてい
る。この特開昭６０−３１１１０号公報に開示されたズ
ームレンズでは、従来の負、正、正の屈折力の３群ズー
ムタイプに、独立した正の屈折力を有する第４レンズ群
を像面近傍に付加することにより、正の屈折力を有する
第１から第３レンズ群の合成屈折力を弱め、高画角化及
び大口径化に有利な構成としている。

【０００５】また、液晶プロジェクション装置の投射レ
ンズのような用途としては、特開平１１−９５１０４号
公報に、スクリーン側より順に負、正、正、正の４つの
レンズ群で構成された４群タイプのテレセントリックズ
ームレンズが提案されている。特開平１１−９５１０４
号公報で提案されたズームレンズは、ＸＧＡパネルに対
応する低歪曲・低色収差を実現しており、また広角端か
ら望遠端への変倍に際して、第１〜３レンズ群は第１共
役側（スクリーン側）へ、第４レンズ群は第２共役側
（液晶パネル側）に移動させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示パネルに表示
された表示画像をスクリーンにコンパクトな系にて拡大
投射する液晶プロジェクション装置の投射レンズとして
の用途を考える際には、以下の条件を満足することが必
要となる。

【０００７】まず、スクリーン上での照度を確保すると
いった観点では、照明系のＦ値を小さく設計できること
から投射レンズのＦ値も小さい、つまり瞳径が大きい方
が好ましい。この点に関しては、一眼カメラ用広角ズー
ムレンズのような用途でも、Ｆ値を小さく、すなわち瞳
径を大きくした明るいレンズに対する期待は大きく、液
晶プロジェクション装置の投射レンズとしての用途と同
様である。

【０００８】更に、複数の色光を合成するときの色合成
ダイクロイック膜の角度依存の影響を排除するため、ま
た照明系とのマッチングをはかり良好な周辺での照度を
確保するために、第２共役（この場合、液晶表示素子）
側から見た瞳が無限遠方にあるスクリーン側にテレセン
トリックな光学系であることが望ましい。

【０００９】また、３枚の液晶表示パネルの表示画像を
スクリーンに投射して重ね合わせる、所謂３ＬＣＤ方式
のプロジェクション装置では、各色の画素を中心から周
辺まで重ね合わせるために投射レンズにて発生する色ず
れ（倍率色収差）を広い可視光帯域にて補正すること
（アポクロマート化）が望まれている。

【００１０】また、近年の液晶表示パネルの高精細化
と、マイクロレンズ搭載によるレンズの大口径化の要求
に応じて、第１共役側の焦点深度が浅くなり、像面の倒
れ等による解像劣化の問題がある。

【００１１】このような要求に対し、前述の特開昭６０
−３１１１０号公報に記載された従来例は広画角ではあ
るといっても、瞳径が小さく、また射出瞳位置は有限で
あり、全系の広角端の屈折力と第１レンズ群の屈折力の
比である｜ｆｗ／ｆ１｜は０．７５程度と第１レンズ群
の屈折力が大きく、特に歪曲や色収差に関しては十分な
補正がなされているとは言い難かった。

【００１２】また、特開平１１−９５１０４号公報に記
載された従来例では、テレセントリック性能は良好であ
るが、Ｆ値が２．７程度と瞳径が小さく、｜ｆｗ／ｆ１
｜は０．９２程度で第１レンズ群と第２レンズ群の屈折
力が全系屈折力に比して大きく、広角端での収差補正が
困難であった。

【００１３】本発明は、このような従来例を鑑みて、大
口径で且つ第２共役側（カメラ等では一般に像側、プロ
ジェクション装置等では一般に原画側）のテレセントリ
ック性を維持しつつ、高解像・低歪曲、そして可視光の
広い帯域に渡って倍率色収差が良好に補正されたレトロ
フォーカス型のズームレンズを提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願第１発明のズームレンズは、長い第１共役側
（カメラの撮影レンズでは物体側、プロジェクション装
置の投射レンズではスクリーン側）から距離の短い第２
共役側（カメラの撮影レンズでは像側、プロジェクショ
ン装置の投射レンズでは原画側）へ順に、負の屈折力の
第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力
の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有し、広
角端から望遠端への変倍に際して、望遠端にて全系のレ
ンズ全長が最も長くなるレトロフォーカス型のズームレ
ンズであって、広角端での全系の焦点距離をｆｗ、第１
レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、０．３０＜｜ｆｗ／ｆ１｜＜０．６５なる条件式を満足することを特徴としている。

【００１５】また、本願第２発明の光学機器は、本願第
１発明のレトロフォーカス型のズームレンズを有するこ
とを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて、本願第１発明
のレトロフォーカス型ズームレンズの実施形態について
説明する。図１〜図５は、数値実施例１〜５に対応した
第１〜第５の実施例のズームレンズの断面図である。ま
ず、これら第１〜第５の実施例に共通する特徴について
説明し、各実施例毎の詳細な説明については後述するこ
とにする。

【００１７】本実施形態のズームレンズは、例えば、距
離の短い第２共役側に配置された液晶表示パネル（以後
第２共役面と呼ぶ）の画像（原画）を、距離の長い第１
共役側に配置されたスクリーン（以後第１共役面と呼
ぶ）上に拡大投射する投射レンズに好適なものである。

【００１８】本実施形態のズームレンズは、第１共役側
から第２共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正
の屈折力の第２レンズ群、絞り、正の屈折力の第３レン
ズ群、正の屈折力の第４レンズ群の４つのレンズ群によ
って構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第
２レンズ群及び第３レンズ群が独立に第１共役側に移動
する構成を基本としている。変倍に際する像面変動の補
正及びフォーカスは第１レンズ群を移動させることによ
って行っている。なお全系のレンズ全長は、望遠端にて
最も長くなる。

【００１９】本実施形態のズームレンズのような大口径
のレンズ系では、高い空間周波数でのレスポンスが要求
されると前述のように許容錯乱径が小さくなることによ
って第１共役側（スクリーン側）での焦点深度が浅くな
るため、中間像高等での像面湾曲及び非点収差が大きい
と解像感が急激に劣化するという問題がある。

【００２０】この問題に対処するため、ペッツバール和
を小さく設計しなければならず、第１レンズ群の負の屈
折力を基本収差とフォーカス時の軸外収差変動が許す範
囲でできるだけ大きくする必要がある。また、変倍群で
ある第２、第３レンズ群は所望のバックフォーカスを得
るために、広角端にて等倍近辺以上の倍率で結像させる
ことになるが、つれて像面補正群である第１レンズ群は
広角端から望遠端への変倍に際して第１共役側に移動す
る形式を採っている。

【００２１】本実施形態では、広角端での全系の焦点距
離をｆｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、０．３０＜｜ｆｗ／ｆ１｜＜０．６５ …（１）なる条件式を満足するよう第１レンズ群の屈折力を設定
し、上記問題に対処している。

【００２２】この条件式（１）の下限値を逸脱すると第
１レンズ群の屈折力が小さくなりすぎて、ペッツバール
和を小さくできなかったり、所望のバックフォーカスが
得られないという問題が生ずる。更にフォーカス時の第
１レンズ群の移動量が大きくなるためレンズ系を構成す
る上でスペース確保が困難になり、また機構設計上の制
約になったりするため好ましくない。逆に上限値を逸脱
すると、軸外基本収差補正が困難になるばかりでなく、
バックフォーカスが大きくなりすぎてコンパクト化への
障害となる、フォーカス時の収差変動が大きくなる等の
多くの問題が発生してくる。

【００２３】第１レンズ群は、第１共役側から順に、第
１共役側に凸面を向けた少なくとも１枚の負メニスカス
レンズ、第２共役側に比して強いパワーの凸面を第１共
役側に有する正レンズが配置されるよう構成している。
このような構成により、第１レンズ群の主平面が第１共
役寄りになるので、レンズ全長が短縮化されると共に、
第１共役側の瞳が前玉（第１レンズ群）に近くに位置す
るようにできるため、前玉径の小型化が可能となる。ま
た、第１レンズ群中の少なくとも１枚の負メニスカスレ
ンズは、軸外主光線をゆるやかに屈曲させるので、特に
非点収差や歪曲収差等の発生を抑える効果がある。

【００２４】本実施形態では絞りから最も遠い位置に第
１レンズ群が配置されているので、この第１レンズ群中
に非球面レンズを採用すれば、特にレトロフォーカスレ
ンズタイプ特有の樽（第１共役側では糸巻き）型歪曲の
補正に効果的である。非球面レンズの材料としては、特
に第１レンズ群のような径が大きくなるレンズ群におい
ては、ガラス材料に比してプラスチック材料が、軽量
化、量産性等を考えると適している。

【００２５】また、本実施形態では、フォーカス群であ
る第１レンズ群中の正レンズの屈折率をｎｄｐ、アッベ
数をνｄｐとするとき、１．９０＞ｎｄｐ＞１．７０ …（２）５２＞νｄｐ＞３５ …（３）なる条件式を満足するよう構成している。

【００２６】条件式（２）はペッツバール和を小さくす
るための条件式である。この下限値及び上限値を逸脱す
ると像面がアンダーまたはオーバーに倒れる傾向をしめ
すため好ましくない。

【００２７】条件式（３）はアッベ数に関する規定であ
り、この下限値及び上限値を逸脱すると特に倍率色収差
の補正が困難になる。本実施形態のようなレトロフォー
カス型のレンズ系において、望ましくは、第１レンズ群
の正レンズにランタン（Ｌａ）系列の高屈折率ＳＦ材を
採用すれば、特に倍率色収差を広い可視光帯域で良好に
補正することができる。

【００２８】また、本実施形態のズームレンズは第２〜
第３レンズ群の３つのレンズ群が正の屈折力であり正の
屈折力のレンズ群が多いが、これによるペッツバール和
の増大に関しては、絞り面近傍である第２レンズ群の最
も第２共役側及び第３レンズ群の最も第１共役側といっ
た、軸上近軸追跡光線がレンズ面と交わる高さが小さく
なる位置に大きな負の屈折力のレンズ面を配置して対処
している。なお、絞りは、変倍に際して第２レンズ群と
一体で移動することが、前玉径の拡大、変倍時の軸外収
差変動を防ぐ意味において望ましい。

【００２９】また、本実施形態において、広角端におけ
る絞りから第３レンズ群と第４レンズ群の合成系の前側
主平面位置までの距離をｏ１ｗ、望遠端における絞りか
ら第３レンズ群、第４レンズ群の合成系の前側主平面位
置までの距離をｏ１ｔ、広角端における第３レンズ群と
第４レンズ群の合成焦点距離をｆｗ３４、望遠端におけ
る第３レンズ群と第４レンズ群の合成焦点距離をｆｔ３
４とするとき、０．７＜ｏ１ｗ／ｆｗ３４＜１．０ …（４）０．７＜ｏ１ｔ／ｆｔ３４＜１．２ …（５）

【００３０】条件式（４）及び（５）はそれぞれ広角端
及び望遠端の第２共役側の瞳位置に関する記述である。
条件式（４），（５）を同時に満足するよう構成するこ
とにより、第２共役側の瞳位置を広角端から望遠端の全
領域にて略無限遠方に配置することが可能となり、例え
ば液晶プロジェクターのような装置を考えた場合、スク
リーン上にて周辺まで高い照度を確保することが可能と
なる。条件式（４），（５）で規定された領域を逸脱す
ると、周辺照度が落ちたり、ダイクロイック膜の角度特
性（帯域シフト）によりスクリーン上での色むらが発生
して画像の品位が低下する。また収差の観点からは、条
件式（４），（５）の上限値を逸脱すると、絞りから後
方（第２共役側）のレンズ群の正レンズの屈折力が大き
くなり、特に周辺画角での内向性コマ収差等が増大する
ため好ましくない。

【００３１】次に本実施形態の第３レンズ群の構成につ
いて説明する。本実施形態の第３レンズ群は、第１共役
側より順に、第２共役側に比して第１共役側に強いパワ
ーを有する少なくとも１枚の両凹レンズ、少なくとも２
枚の正レンズを備えている。ここで、第３レンズ群の焦
点距離及び第３レンズ群を構成する少なくとも２枚の正
レンズの合成焦点距離をそれぞれｆ３，ｆ３ｐとすると
き、以下の条件式（６）を満足するよう構成することに
より第３レンズ群に関して主平面位置を第２共役側に移
している。

【００３２】４．０＜ｆ３／ｆ３ｐ＜９．０ …（６）条件式（６）の下限値を逸脱すると十分なバックフォー
カスが得られず、また瞳位置が近くなる等の問題が生じ
る。逆に上限値を逸脱すると第３レンズ群中の正レンズ
の屈折力が大きくなるため、内向性コマ収差等の補正の
問題が無視できなくなる。

【００３３】このため第３レンズ群は、収差補正上、少
なくとも２枚以上の正レンズを備えることが望ましい。
またこの第３レンズ群中の正レンズに関して、望ましく
は、非点収差の発生を極小にする意味においても絞り面
に対してコンセントリックな形状、つまり第２共役側に
凸面を向けたメニスカス形状であることが好ましい。

【００３４】ここで、第３レンズ群を構成する少なくと
も２枚の正レンズの平均屈折率をｎ３ｐ、アッベ数をν
３ｐとするとき、１．７０＞ｎ３ｐ＞１．５５ …（７）６５＞ν３ｐ＞５５ …（８）なる条件式を満足することが望ましい。

【００３５】条件式（７）はペッツバール和を小さくす
るための条件式である。この下限値及び上限値を逸脱す
ると像面がアンダーまたはオーバーに倒れる傾向をしめ
すため好ましくない。

【００３６】条件式（８）はアッベ数に関する規定であ
り、この下限値及び上限値を逸脱すると、特に倍率色収
差の補正が困難になる。この正レンズに関して、望まし
くは、低分散でありながら屈折率が高いリン酸系列の異
常分散硝子を採用すれば、ペッツバール和を小さく抑え
ながら、特に倍率色収差を広い可視光帯域で良好に補正
することが可能になる。

【００３７】また、本実施形態のズームレンズの構成で
は、主たる変倍に用いる第２レンズ群の屈折力は第１〜
第４レンズ群中で最も大きいが、大口径化を実現するた
めに、各第１〜第３レンズ群（特に第２レンズ群）の屈
折力を小さくする目的で第４レンズ群の焦点距離ｆ４を
以下の条件式を満足するように設定することが望まし
い。

【００３８】１．５＜ｆ４／ｆｗ＜３．０ …（８）条件式（８）の下限値を逸脱すると第４レンズ群の屈折
力が大きくなりすぎ、歪曲及び内向性コマフレア等が大
きくなる。また逆に上限値を逸脱すると第４レンズ群の
屈折力が小さくなりすぎ、第１〜第３レンズ群の屈折力
を弱める効果が少なくなり、高性能化の効果がうすれて
くる。

【００３９】また、第４レンズ群に非球面レンズを採用
することにより、効率よく特に歪曲及び像面湾曲を補正
することが可能となる。このとき、非球面レンズは特に
硝子材に限らず、第１レンズ群内の非球面レンズと同様
に、例えばＰＭＭＡのようなプラスチック材料であって
もよい。

【００４０】かかる構成を前提として、以下に前述した
第１〜第５の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

【００４１】（第１の実施例）図１は、後述の数値実施
例１に対応する第１の実施例のレトロフォーカス型のズ
ームレンズの断面図である。図１において、不図示のス
クリーン側（図中、作法）から、負の屈折力の第１レン
ズ群Ｌ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｌ２、絞りＳＴ、
正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、正の屈折力の第４レン
ズ群Ｌ４、色合成プリズム等に相当するガラスブロック
ＧＢ、そして液晶パネルＬＣＤが順に配置されている。
スクリーン上での照度を確保するために、各レンズ面に
は多層コートを採用している。

【００４２】本実施例のズームレンズは、広角端から望
遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｌ２及び第３レン
ズ群Ｌ３はスクリーン側に独立に移動し、第４レンズ群
Ｌ４は固定である。また、第１レンズ群Ｌ１を図示のご
とく移動させることによって、変倍に際する像面変動の
補正を行っている。更にフォーカスについても、第１レ
ンズ群Ｌ１を移動させることによって行う。図に示すよ
うに、本実施例のズームレンズは望遠端にて全系のレン
ズ全長が最も長くなっている。

【００４３】第１レンズ群Ｌ１内での屈折力配置に関し
ては、スクリーン側に負の屈折力を集中させて主平面を
スクリーン側に移すことにより、第１レンズ群Ｌ１に関
してＦ値２．０、周辺照度比５０％といった明るいレン
ズ系を実現し、さらに前玉の径を小さく保つことに貢献
している。性能面ではＧ１（負レンズ）にＦＫ０１材、
及びＧ３（正レンズ）に異常分散性を有するＬａＳＦ０
１０を採用して倍率色収差を良好に補正している。

【００４４】第２レンズ群Ｌ２は主たる変倍群の役割を
担っており、最も大きな屈折力が与えられている都合
上、正レンズには屈折率の高い硝子材がペッツバール和
及び変倍時の球面収差等の収差変動を小さく設計するた
めにもふさわしい。倍率色収差要件とあわせてＬａＳＦ
系の中でも低分散硝子であるＬａＳＦ０１６材が適当で
ある。

【００４５】絞りＳＴをはさんで、第３レンズ群Ｌ３に
関しては、最もスクリーン側近傍に強い負の屈折力を与
えている。この絞りＳＴ面近傍の強い負の屈折力によ
り、効率よくペッツバール和を小さくすることができる
こと、さらにテレセントリック性能及びバックフォーカ
ス確保の面にて有利に作用している。また、負レンズの
材質は色消し及びペッツバール和要件を併せて考える
と、ＫｚＦＳ８材が適当である。ただし、量産性等を含
めて考えると必ずしもこの限りでなく、ＬａＦ系の硝子
を使用してもよい。正レンズの硝子材は、ペッツバール
和要件を併せて考えると低分散ＳＫ材の中で屈折率が高
く、異常分散性を有するＰＳＫ０２が主に可視光青側
（水銀紫ｇ線）付近の倍率色収差の補正に優れる。

【００４６】第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３全
体の形状をみると、対称系であるガウスタイプに近い形
状とすることにより、主に歪曲、コマ等の収差補正に適
当である。

【００４７】第４レンズ群Ｌ４は固定群であり、変倍に
際して全く移動しない。本実施例では、第４レンズ群Ｌ
４の弱い負レンズ（Ｇ１１）に非球面を採用しており、
主に像面湾曲及び歪曲収差を良好に補正している。この
非球面レンズの材質は大口径非球面の量産性に優れるＰ
ＭＭＡ材であり、両面反射防止コートを施してある。こ
のようなプラスチック材料は硝子材料と比較して、特に
可視光青側領域の透過率が得られにくい等の性質がある
が、肉厚が薄く設計できる負メニスカスレンズにはＰＭ
ＭＡのようなプラスチック材料の使用には適当である。
また、中でもＰＭＭＡと比較して熱特性に優れ、かつ高
屈折率を有するポリカーボネイトも光学材として用いら
れることもあるが、ポリカーボネイトはＰＭＭＡと比較
して大きな複屈折性を有することから本実施例のような
液晶プロジェクターといった偏光を使用する光学系には
あまり望ましくない。

【００４８】第１レンズ群Ｌ１により４ｍにフォーカス
したときの本実施例のレトロフォーカス型ズームレンズ
の広角端及び望遠端での収差図をそれぞれ図６（ａ），
（ｂ）に示す。非点収差図において、ΔＳ，ΔＭはそれ
ぞれサジタル像面の倒れ、メリディオナル像面の倒れを
表す。

【００４９】（第２の実施例）図２は、後述の数値実施
例２に対応する第２の実施例のレトロフォーカス型のズ
ームレンズの断面図である。図２において、図１と同符
号の部材は基本的に第１の実施例と同一の機能を備える
ので、本実施例が第１の実施例と異なる点を以下に説明
する。

【００５０】本実施例では、第１レンズ群Ｌ１にＦＫ０
１材を使用しない代わりにＦＫ５材の負レンズを更に１
枚付加して、第１レンズ群Ｌ１にて発生する主に軸外基
本収差を各レンズで分担した点が第１の実施例との最大
の差異である。本実施例の更なる効果として、フォーカ
ス時の歪曲及び像面倒れ等の収差変動を低減することが
可能となっている。

【００５１】第１レンズ群Ｌ１により４ｍにフォーカス
したときの本実施例のレトロフォーカス型ズームレンズ
の広角端及び望遠端での収差図をそれぞれ図７（ａ），
（ｂ）に示す。

【００５２】（第３の実施例）図３は、後述の数値実施
例３に対応する第３の実施例のレトロフォーカス型のズ
ームレンズの断面図である。図３において、図１と同符
号の部材は基本的に第１の実施例と同一の機能を備える
ので、本実施例が第１、第２の実施例と異なる点を以下
に説明する。

【００５３】本実施例は、全てのレンズ面を球面で構成
し、第３レンズ群と第４レンズ群にそれぞれ正レンズを
１枚ずつ付加して屈折力分担した点が、第１、第２の実
施例と異なる。屈折力分担により光線をゆるやかに屈曲
させることが可能となるため、本実施例では、主に歪曲
及び非点収差及び内向性コマ等の発生を抑えることが可
能となっている。

【００５４】第１レンズ群Ｌ１により４ｍにフォーカス
したときの本実施例のレトロフォーカス型ズームレンズ
の広角端及び望遠端での収差図をそれぞれ図８（ａ），
（ｂ）に示す。

【００５５】（第４の実施例）図４は、後述の数値実施
例４に対応する第４の実施例のレトロフォーカス型のズ
ームレンズの断面図である。図４において、図１と同符
号の部材は基本的に第１の実施例と同一の機能を備える
ので、本実施例が第１〜第３の実施例と異なる点を以下
に説明する。

【００５６】本実施例では、第３の実施例の構成を前提
として、第４レンズ群Ｌ４に１枚の非球面レンズ（Ｇ１
３）を採用している点が最大の特徴である。それ以外の
構成については、第３の実施例と同様である。

【００５７】第１レンズ群Ｌ１により４ｍにフォーカス
したときの本実施例のレトロフォーカス型ズームレンズ
の広角端及び望遠端での収差図をそれぞれ図９（ａ），
（ｂ）に示す。

【００５８】（第５の実施例）図５は、後述の数値実施
例５に対応する第５の実施例のレトロフォーカス型のズ
ームレンズの断面図である。図５において、図１と同符
号の部材は基本的に第１の実施例と同一の機能を備える
ので、本実施例が第１〜第４の実施例と異なる点を以下
に説明する。

【００５９】本実施例では、第１レンズ群Ｌ１と第４レ
ンズ群Ｌ４にそれぞれ１枚ずつプラスチック材料の非球
面レンズ（Ｇ２，Ｇ１３）を採用している。プラスチッ
クモールドレンズは、安価で加工しやすいため量産性に
優れているが、反面温度や湿度等の環境変化に対して光
学特性が変化しやすいといった問題が存在する。

【００６０】本実施例では、第１レンズ群には負レンズ
（Ｇ２）、第４レンズ群には正レンズ（Ｇ１３）と、そ
れぞれ逆符号の屈折力のレンズにプラスチック非球面を
採用することによって、温度や湿度等の環境変化に対し
てピント面位置などが移動しにくい設計としている。効
果としては、ペッツバール和を小さくするために第１レ
ンズ群内の負レンズの屈折力が強くなる分、主に歪曲等
の軸外収差を効率良く補正するのに非球面レンズＧ２は
有効である。また、第４レンズ群の非球面レンズＧ１３
も主に歪曲及び非点収差補正に大きく貢献している。

【００６１】第１レンズ群Ｌ１により４ｍにフォーカス
したときの本実施例のレトロフォーカス型ズームレンズ
の広角端及び望遠端での収差図をそれぞれ図１０
（ａ），（ｂ）に示す。

【００６２】（数値実施例）次に上述の第１〜第５実施
例にそれぞれ対応する数値実施例１〜５の数値データを
示す。各数値実施例において、ｒｉはスクリーン側から
第ｉ番目に位置する面の曲率半径、ｄｉは第ｉ番目と第
ｉ＋１番目の面間隔、ｎｉは第ｉ番目の光学部材のｄ線
に対する屈折率、νｉは同じく第ｉ番目の光学部材のア
ッベ数をそれぞれ表す。

【００６３】非球面形状は光軸方向にＸ軸、光軸と垂直
方向にＨ軸、光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、
ｋ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、Ｅを各々非球面係数としたとき

【００６４】

【外１】なる式で表している。

【００６５】又前述の各条件式に対応する数値実施例１
〜５の値を表−１に示す。

【００６６】

【外２】

【００６７】

【外３】

【００６８】

【外４】

【００６９】

【外５】

【００７０】

【外６】

【００７１】

【表１】

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
大口径で且つ第２共役側（カメラ等では一般に像側、プ
ロジェクション装置等では一般に原画側）のテレセント
リック性を維持しつつ、高解像・低歪曲、そして可視光
の広い帯域に渡って倍率色収差が良好に補正されたレト
ロフォーカス型のズームレンズを実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの断面図である。

【図２】第２の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの断面図である。

【図３】第３の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの断面図である。

【図４】第４の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの断面図である。

【図５】第５の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの断面図である。

【図６】第１の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの広角端及び望遠端での収差図である。

【図７】第２の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの広角端及び望遠端での収差図である。

【図８】第３の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの広角端及び望遠端での収差図である。

【図９】第４の実施例のレトロフォーカス型ズームレン
ズの広角端及び望遠端での収差図である。

【図１０】第５の実施例のレトロフォーカス型ズームレ
ンズの広角端及び望遠端での収差図である。

【符号の説明】

Ｌ１第１レンズ群Ｌ２第２レンズ群Ｌ３第３レンズ群Ｌ４第４レンズ群ＳＴ絞りＬＣＤ液晶表示パネルＡＳＰ非球面

フロントページの続きＦターム(参考） 2H087 KA06 LA03 MA12 NA02 PA11 PA12 PA13 PA18 PB12 PB13 PB14 QA02 QA06 QA07 QA17 QA22 QA25 QA26 QA32 QA34 QA41 QA42 QA45 RA05 RA12 RA36 RA41 SA24 SA26 SA29 SA32 SA62 SA63 SA64 SA75 SB04 SB05 SB15 SB24 SB25 SB33 UA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】距離の長い第１共役側から距離の短い第
２共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折
力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈
折力の第４レンズ群を有し、広角端から望遠端への変倍
に際して、望遠端にて全系のレンズ全長が最も長くなる
レトロフォーカス型のズームレンズであって、広角端で
の全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離
をｆ１とするとき、０．３０＜｜ｆｗ／ｆ１｜＜０．６５なる条件式を満足することを特徴とするレトロフォーカ
ス型のズームレンズ。
【請求項２】広角端から望遠端への変倍に際して、前
記第２レンズ群及び第３レンズ群が独立に第１共役側に
移動することを特徴とする請求項１記載のレトロフォー
カス型のズームレンズ。
【請求項３】広角端から望遠端への変倍に際して、広
角端にて前記第２レンズ群は前記第３レンズ群に最も接
近し、前記第３レンズ群は前記第４レンズ群に最も接近
することを特徴とする請求項１又は２記載のレトロフォ
ーカス型のズームレンズ。
【請求項４】前記第１レンズ群は、第１共役側に凸面
を向けた少なくとも１枚の負メニスカスレンズと、第２
共役側に比して強いパワーの凸面を第１共役側に有する
正レンズを備えることを特徴とする請求項１乃至３いず
れか１項記載のレトロフォーカス型のズームレンズ。
【請求項５】前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の
非球面レンズを有することを特徴とする請求項１乃至４
いずれか１項記載のレトロフォーカス型のズームレン
ズ。
【請求項６】前記第１レンズ群が有する少なくとも１
枚の非球面レンズは、プラスチック材料より成ることを
特徴とする請求項５記載のレトロフォーカス型のズーム
レンズ。
【請求項７】前記正レンズの屈折率をｎ１ｐ、アッベ
数をν１ｐとするとき、１．９０＞ｎ１ｐ＞１．７０５２＞ν１ｐ＞３５なる条件式を満足することを特徴とする請求項４乃至６
いずれか１項記載のレトロフォーカス型のズームレン
ズ。
【請求項８】前記第２レンズ群は、最も第２共役側
に、第１共役側に比して強いパワーの凹面を第２共役側
に有する負レンズを備えることを特徴とする請求項１乃
至７いずれか１項に記載のレトロフォーカス型のズーム
レンズ。
【請求項９】前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の
間に配置され、変倍に際して前記第２レンズ群と一体で
移動する絞りを有することを特徴とする請求項１乃至８
いずれか１項に記載のレトロフォーカス型のズームレン
ズ。
【請求項１０】広角端における前記絞りから前記第３
レンズ群と前記第４レンズ群の合成系の前側主平面位置
までの距離をｏ１ｗ、望遠端における前記絞りから前記
第３レンズ群、前記第４レンズ群の合成系の前側主平面
位置までの距離をｏ１ｔ、広角端における前記第３レン
ズ群と前記第４レンズ群の合成焦点距離をｆｗ３４、望
遠端における前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の合
成焦点距離をｆｔ３４とするとき、０．７＜ｏ１ｗ／ｆｗ３４＜１．００．７＜ｏ１ｔ／ｆｔ３４＜１．２なる条件式を満足することを特徴とする請求項９に記載
のレトロフォーカス型のズームレンズ。
【請求項１１】前記第３レンズ群は、第２共役側に比
して第１共役側に強いパワーを有する少なくとも１枚の
両凹レンズ、少なくとも２枚の正レンズを備えることを
特徴とする請求項１乃至１０いずれか１項記載のレトロ
フォーカス型のズームレンズ。
【請求項１２】前記第３レンズ群の焦点距離及び前記
第３レンズ群を構成する少なくとも２枚の正レンズの合
成焦点距離をそれぞれｆ３，ｆ３ｐとするとき、４．０＜ｆ３／ｆ３ｐ＜９．０なる条件式を満足することを特徴とする請求項１１記載
のレトロフォーカス型のズームレンズ。
【請求項１３】前記第３レンズ群を構成する少なくと
も２枚の正レンズの平均屈折率をｎ３ｐ、アッベ数をν
３ｐとするとき、１．７０＞ｎ３ｐ＞１．５５６５＞ν３ｐ＞５５なる条件式を満足することを特徴とする請求項１１又は
１２記載のレトロフォーカス型のズームレンズ。
【請求項１４】広角端での全系の焦点距離をｆｗ、前
記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、１．５＜ｆ４／ｆｗ＜３．０なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至１
３いずれか１項記載のレトロフォーカス型のズームレン
ズ。
【請求項１５】前記第４レンズ群は、少なくとも１枚
の非球面レンズを有することを特徴とする請求項１乃至
１４いずれか１項記載のレトロフォーカス型のズームレ
ンズ。
【請求項１６】前記第４レンズ群が有する少なくとも
１枚の非球面レンズは、プラスチック材料よりなること
を特徴とする請求項１５記載のレトロフォーカス型のズ
ームレンズ。
【請求項１７】フォーカスを調整するに際して、前記
第１レンズ群を光軸上移動させることを特徴とする請求
項１乃至１６いずれか１項記載のレトロフォーカス型の
ズームレンズ。
【請求項１８】第２共役側の原画を第１共役側のスク
リーンに投射する投射レンズであることを特徴とする請
求項１乃至１７いずれか１項記載のレトロフォーカス型
のズームレンズ。
【請求項１９】請求項１乃至１８いずれか１項記載の
レトロフォーカス型のズームレンズを有することを特徴
とする光学機器。