JP2011075633A - Wide angle lens and projector device using the same - Google Patents

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Yasuyuki Tejima
康幸 手島
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high performance and compact wide angle lens having a small lens aperture, which enlarges and projects an image from a light valve for forming the image by changing a reflecting direction of light such as a DMD, to a screen or the other. <P>SOLUTION: The wide angle lens is constituted of: a first lens group having negative refractive power as a whole; a second lens group having positive refractive power as a whole; and a third lens group having positive refractive power as a whole in order from an enlargement side. The first lens group is constituted by arranging three lenses showing a lens having negative refractive power (hereinafter referred to as a negative lens) being a meniscus shape that is convex to the enlargement side, a negative lens, and a lens having positive refractive power (hereinafter referred to as a positive lens) in order from the enlargement side. The second lens group is constituted by arranging four lenses showing a junction system of a positive lens and a negative lens, a positive lens and a positive lens in order from the enlargement side. The third lens group is constituted by arranging one positive lens. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、画像をスクリーンその他に拡大投射するレンズ口径が小さい広角レンズ及びそれを用いたプロジェクタ装置に関する。   The present invention relates to a wide-angle lens with a small lens aperture for enlarging and projecting an image on a screen or the like, and a projector apparatus using the same.

近年、微小なマイクロミラー(鏡面素子)を画素に対応させて平面上に並べ、マイクロマシン技術を用いて、それぞれの鏡面の角度を機械的に制御することによって画像を表示するDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)が実用化されており、この分野で従来から広く用いられてきた液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得られるという特徴が、小型で高輝度、高画質であり携帯可能としたプロジェクタ装置を実現するのに適していることから、急速に普及してきている。   In recent years, DMD (digital micromirror device) displays images by arranging microscopic micromirrors (mirror elements) on a plane corresponding to pixels and mechanically controlling the angle of each mirror surface using micromachine technology. ) Has been put to practical use, and is characterized by a faster response speed and a brighter image than a liquid crystal panel that has been widely used in this field. It is rapidly spreading because it is suitable for realizing.

プロジェクタ装置においてライトバルブとしてDMDを用いる場合、同時に使用する投射用レンズに対してはDMD特有の制約が発生する。第1の制約は小型のプロジェクタ装置を開発する上で最大の制約とも考えられる投射用レンズのF値に関するものである。現在、DMDにおいて、画像を生成する際にマイクロミラーのON及びOFFを表現するために旋回する角度は±12°であり、これにより有効な反射光(有効光)と無効な反射光(無効光)とを切り替えている。従って、DMDをライトバルブとしたプロジェクタ装置においては有効光をとらえる必要があると共に無効光を捉えないことが条件となり、この条件から投射用レンズのF値を導くことが出来、すなわちF=2.4となる。実際にはさらに少しでも光量を取り込みたいという要望があるため、実害のない範囲でのコントラストの低下などに配慮した上で更なる小さなF値を要求されることも多い。   When a DMD is used as a light valve in a projector device, a DMD-specific restriction occurs for a projection lens that is used simultaneously. The first restriction relates to the F value of the projection lens, which is considered to be the largest restriction in developing a small projector device. Currently, in the DMD, when the image is generated, the turning angle to represent ON and OFF of the micromirror is ± 12 °, which enables effective reflected light (effective light) and invalid reflected light (ineffective light). ). Therefore, in a projector apparatus using a DMD as a light valve, it is necessary to capture effective light and not to capture invalid light. From this condition, the F value of the projection lens can be derived, that is, F = 2. 4 Actually, there is a demand for capturing a light amount as much as possible, and therefore, a smaller F value is often required in consideration of a decrease in contrast in a range where there is no actual harm.

第2の制約は光源系との配置に関するものである。小型化の為には投射用レンズのイメージサークルはなるべく小さくしたい為に、DMDに投射用の光束を入力する光源系の配置は限られてしまう。前述のDMDからの有効光を投射用レンズに入力するには、光源系を投射用レンズとほぼ同じ方向(隣り合わせ)に設置することとなる。また投射用レンズの最もライトバルブ側レンズとライトバルブとの間(すなわち一般的にはバックフォーカス)を投射系と光源系との両光学系で使用することになり、投射用レンズには大きなバックフォーカスを設けなければならないと同時に、光源からの導光スペースを確保するために、ライトバルブ側のレンズ系を小さく設計する必要が生ずる。このことは投射用レンズの光学設計の立場から考えると、投射用レンズの後方付近にライトバルブ側の瞳位置が来るように設計するという制約となる。その一方で、投射用レンズの性能を向上するためには、多数のレンズを組み合わせる必要があり、多数枚のレンズを配置すると投射用レンズの全長は有る程度の長さが必要となり、投射用レンズの全長が長くなれば、入射瞳位置が後方にあるレンズでは当然のことながら前方のレンズ径が大きくなってしまうという小型化とは相反する問題となる。 The second restriction relates to the arrangement with the light source system. Since the image circle of the projection lens is desired to be as small as possible for miniaturization, the arrangement of the light source system for inputting the projection light beam to the DMD is limited. In order to input effective light from the DMD to the projection lens, the light source system is installed in substantially the same direction (adjacent) as the projection lens. In addition, the projection lens and the light source system are used between the light valve side lens of the projection lens and the light valve (in general, the back focus), and the projection lens has a large back. In addition to providing a focus, it is necessary to design a small lens system on the light valve side in order to secure a light guide space from the light source. From the standpoint of optical design of the projection lens, this is a constraint that the pupil position on the light valve side is located near the rear of the projection lens. On the other hand, in order to improve the performance of the projection lens, it is necessary to combine a large number of lenses, and if a large number of lenses are arranged, the total length of the projection lens needs to be a certain length. If the total length of the lens is increased, the lens having the entrance pupil position on the rear side becomes a problem contrary to the size reduction in which the front lens diameter is naturally increased.

この様に、開発を行う上の大きな制約はあるものの、ライトバルブとしてDMDを採用するプロジェクタ装置は、小型化の上で他の方式よりも有利とされており、現在ではプレゼンテーションを行う際に便利なデータプロジェクタを中心として、携帯可能なコンパクトなものが広く普及してきている。また装置自体をコンパクトに構成するためには、当然のことながら使用される投射用レンズに関しても、コンパクト化の要望は非常に強く、もう一方では、多機能化という要望もあり、諸収差の補正の結果としての画質に関する性能が使用するDMDの仕様を充分満足することはもちろんのこと、DMDの中心と投射レンズの光軸をずらした、いわゆるシフト構成を採用するためにイメージサークルが大きいものを要求するようになりレンズの画角の大きいものが要求されるようになってきた。このような仕様で開発された投射用レンズは特に前群レンズの口径が要望よりどうしても大きくなりがちで、プロジェクタ装置の厚さ寸法に大きな影響を及ぼすことになる。しかしながら、携帯可能であることを前提としたプロジェクタ装置において厚さ寸法を小さくすることは重要で、ノート型パーソナルコンピュータなどと共に持ち歩くことの多い使われ方をするプロジェクタ装置では、最も重要な要素であるとも言える。この問題を解決する手段として、例えば特開2004−271668号公報(特許文献1)に開示されているような投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例がある。   In this way, although there are major restrictions on development, a projector device that employs DMD as a light valve is advantageous over other methods in terms of miniaturization, and is now convenient for presentations. Portable portable compact projectors have become widespread, centering on new data projectors. In addition, in order to make the device itself compact, it is natural that there is a strong demand for miniaturization of the projection lens used, and on the other hand, there is also a demand for multi-function, and correction of various aberrations. In addition to satisfying the specifications of the DMD used as a result of the image quality performance as a result of the above, the image circle has a large image circle in order to adopt a so-called shift configuration in which the center of the DMD and the optical axis of the projection lens are shifted. A lens with a large angle of view has been required. In the projection lens developed with such specifications, the aperture of the front lens group tends to be larger than desired, which greatly affects the thickness of the projector device. However, it is important to reduce the thickness of a projector device that is assumed to be portable, and it is the most important factor for projector devices that are often used with laptop personal computers. It can also be said. As means for solving this problem, there is an example of a compact design method for a projection lens as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-271668 (Patent Document 1).

特開2004−271668号公報JP 2004-271668 A

しかしながら、特許文献1の提案では、0.7インチDMDを使用した場合の前玉有効径は39mmから42mmとなり、少なくともプロジェクタ装置の厚さを50mm以下にすることは出来ない。この厚みは、実際にノート型パーソナルコンピュータなどと共に携帯してみるとまだまだ厚さに不満を感じざるを得ない。   However, according to the proposal of Patent Document 1, the effective diameter of the front lens when 0.7 inch DMD is used is 39 mm to 42 mm, and at least the thickness of the projector device cannot be 50 mm or less. When this thickness is actually carried with a notebook type personal computer or the like, the thickness is still unsatisfactory.

本発明は、前述した事情に鑑み、DMDなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において結像性能が高く、さらにレンズ口径が小さい広角レンズを実現し、コンパクトで明るく、小さな会議室等の限られたスペースでも大きな画面を投射可能な高画質で携帯に便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することを目的としている。   In view of the above-described circumstances, the present invention is suitable for the characteristics of a light valve that forms an image by changing the reflection direction of light, such as DMD, and enlarges and projects an image from the light valve on a screen or other wall surface. Realizing a wide-angle lens with high imaging performance and a small lens diameter for applications, it is compact and bright, and is a thin projector device that is portable and has high image quality that can project a large screen even in a limited space such as a small conference room. The purpose is to provide.

本発明の広角レンズは、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第2レンズ群から構成され、前記第1レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ(以下負レンズ)、負レンズ、及び正の屈折力を有するレンズ(以下正レンズ)の3枚を配して構成され、前記第2レンズ群は、拡大側から順に正レンズと負レンズの接合系、正レンズ、正レンズの4枚のレンズを配して構成され、前記第3レンズ群は、正レンズ1枚を配して構成されている広角レンズであって、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から2枚目に配置されるレンズの合成焦点距離に関して下記条件式(1)を満足しており、
前記第2レンズ群の合成焦点距離に関して下記条件式(2)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式(3)を満足しており、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との位置関係に関して下記条件式(4)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーと前記第1レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(5)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状と前記第1レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式(6)を満足しており、
前記第1レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式(7)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面に形状に関して下記条件式(8)を満足しており、
前記第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(9)を満足しており、
前記第2レンズ群の拡大側に配置される接合系のレンズの接合面の形状に関して下記条件式(10)を満足しており、
前記第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの屈折率と、前記第2レンズ群の拡大側から2枚面に配置されるレンズの屈折率に関して下記条件式(11)を満足しており、
前記第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置されるレンズのパワーと前記第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(12)を満足しており、
前記第2レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式(13)を満足しており、
前記第2レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式(14)を満足していることを特徴とする。(請求項1)
(1) −1.0 < f / f1-2 < −0.4
(2) 0.3 < f / fII < 0.6
(3) 5.0 < TL / f < 9.0
(4) 5.0 < dII / f < 9.0
(5) 0.6 < f2 / f1 < 1.0
(6) −2.2 < r2 / r4 < −1.1
(7) 40 <(V1 + V2)/ 2 − V3
(8) −2.2 < r5 / r6 < −1.1
(9) −1.5 < f / f5 < −1.0
(10) −1.7 < f / r8 < −1.1
(11) 0.2 < N5 − N4
(12) 0.7 < f7 / f8 < 1.3
(13) −1.0 < f / r13 < −0.7
(14) 30 <(V4 + V6 + V7)/ 3 − V5
f :レンズ全系の合成焦点距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離700mmに合焦状態)
1-2 :第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと第1レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの合成焦点距離
II :第2レンズ群の合成焦点距離
TL :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離700mmに合焦状態)
II :第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面と第3レンズ群の拡大側面までの光軸上の距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離700mmに合焦状態)
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
2 :第1レンズ群で拡大側から2枚目に配置されるレンズの焦点距離
2 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
4 :第1レンズ群で拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
2 :第1レンズ群で拡大側から2枚目に配置される負レンズのアッベ数
5 :第1レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
6 :第1レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
5 :第2レンズ群で拡大側から2枚目に配置されるレンズの焦点距離
8 :第2レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から2枚目に配置されるレンズの接合面の曲率半径
7 :第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置されるレンズの焦点距離
8 :第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの焦点距離
13 :第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
4 :第2レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
5 :第2レンズ群で拡大側から2枚目に配置される負レンズのアッベ数
6 :第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置される正レンズのアッベ数
7 :第2レンズ群で最も縮小面側に配置される正レンズのアッベ数
The wide-angle lens of the present invention includes, in order from the magnification side, a first lens group having a negative refractive power as a whole and a second lens group having a positive refractive power as a whole. In order from the top, a lens having a negative meniscus shape having a negative refractive power (hereinafter referred to as a negative lens), a negative lens, and a lens having a positive refractive power (hereinafter referred to as a positive lens) are arranged in order. The second lens group includes four lenses, a positive lens and negative lens cementing system, a positive lens, and a positive lens, in order from the magnification side, and the third lens group includes one positive lens. A wide-angle lens configured as
The following conditional expression (1) is satisfied with respect to the combined focal length of the lens arranged closest to the magnifying side of the first lens group and the second lens arranged from the magnifying side:
The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the combined focal length of the second lens group:
The following conditional expression (3) is satisfied with respect to the distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged on the most magnifying side of the first lens group to the in-focus position:
The following conditional expression (4) is satisfied with respect to the positional relationship between the second lens group and the third lens group:
The following conditional expression (5) is satisfied with respect to the power of the lens arranged on the most magnifying side of the first lens group and the power of the lens arranged on the second lens from the magnifying side of the first lens group,
The following conditional expression (6) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the magnification side of the first lens group and the shape of the reduction side surface of the lens arranged second from the magnification side of the first lens group. Satisfied,
The following conditional expression (7) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting the first lens group,
The following conditional expression (8) is satisfied with respect to the shape of the enlargement side surface and the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side of the first lens group,
The following conditional expression (9) is satisfied with respect to the power of the lens disposed on the second lens from the magnification side of the second lens group,
The following conditional expression (10) is satisfied with respect to the shape of the cemented surface of the cemented lens disposed on the magnification side of the second lens group,
The following conditional expression (11) is satisfied regarding the refractive index of the lens arranged closest to the magnification side of the second lens group and the refractive index of the lens arranged on the two surfaces from the magnification side of the second lens group. And
The following conditional expression (12) is satisfied with respect to the power of the lens disposed on the third lens from the magnification side in the second lens group and the power of the lens disposed on the most reduction side in the second lens group,
The following conditional expression (13) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged on the most reduction side of the second lens group,
The following conditional expression (14) is satisfied regarding the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting the second lens group. (Claim 1)
(1) -1.0 <f / f 1-2 <-0.4
(2) 0.3 <f / f II <0.6
(3) 5.0 <TL / f <9.0
(4) 5.0 <d II / f <9.0
(5) 0.6 <f 2 / f 1 <1.0
(6) −2.2 <r 2 / r 4 <−1.1
(7) 40 <(V 1 + V 2 ) / 2−V 3
(8) -2.2 <r 5 / r 6 <-1.1
(9) -1.5 <f / f 5 <-1.0
(10) -1.7 <f / r 8 <-1.1
(11) 0.2 <N 5 −N 4
(12) 0.7 <f 7 / f 8 <1.3
(13) -1.0 <f / r 13 <-0.7
(14) 30 <(V 4 + V 6 + V 7) / 3 - V 5
f: Combined focal length of the entire lens system (focused on the magnifying side object distance of 700 mm from the most magnifying side of the first lens group)
f 1-2 : Composite focal length of the lens arranged closest to the magnification side of the first lens group and the second lens arranged from the magnification side of the first lens group f II : Composite focal length of the second lens group TL: Distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the first lens group to the in-focus position (focusing state on the magnifying side object distance of 700 mm from the magnifying side of the first lens group)
d II : Distance on the optical axis between the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the second lens group and the enlargement side surface of the third lens group (magnification side object distance 700 mm from the most enlargement side surface of the first lens group) In focus)
f 1 : Focal length of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group f 2 : Focal length r 2 of the lens arranged on the second lens from the enlargement side in the first lens group: Most in the first lens group The radius of curvature r 4 of the reduction side of the lens arranged on the magnification side: the radius of curvature V 1 of the reduction side of the lens arranged on the second lens from the magnification side in the first lens group: The radius of curvature closest to the magnification side of the first lens group Abbe number V 2 of the negative lens arranged: Abbe number r 5 of the negative lens arranged second from the magnification side in the first lens group: Enlarged side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group Radius of curvature r 6 : radius of curvature of the reduction side of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group f 5 : focal length r 8 of the lens arranged on the second lens group from the enlargement side in the second lens group: In the second lens group, the lens arranged closest to the magnification side and the second lens from the magnification side Curvature radius f of the cemented surface of the lens 7: second focal length of the lens disposed from the enlargement side to the 3rd lens group f 8: focal length r 13 of the lens disposed on the most reduction side in the second lens group : second radius of curvature of the contracting side surface of the arrangement the lens to the lens most reduction side group radius V 4: the Abbe number of the positive lens disposed closest to the magnifying side second lens unit V 5: enlarged side in the second lens group Abbe number V 6 of the negative lens arranged on the second lens from the first lens: Abbe number V 7 of positive lens arranged on the third lens from the magnifying side in the second lens group: arranged on the reduction surface side most in the second lens group Abbe number of positive lens

条件式(1)は、第1レンズ群に配置されるレンズのパワーに関する条件である。第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から2枚目に配置されるレンズの合成パワーは強い負のパワーを持ち、DMD等のライトバルブを照明するための光学系を配置する為の空間を第2レンズ群と第3レンズ群の空気間隔部分に確保する目的を持っている。上限を超えると、第1レンズ群に配置されたレンズの負のパワーが小さくなり、第2レンズ群と第3レンズ群の空気間隔を確保するのが困難になり、下限を超えると負のパワーが大きくなり第2レンズ群の正のパワーを強めなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難になる。   Conditional expression (1) is a condition relating to the power of the lens arranged in the first lens group. The combined power of the lens arranged on the most magnified side of the first lens group and the lens arranged on the second lens from the magnification side has a strong negative power, and an optical system for illuminating a light valve such as DMD is arranged. The purpose of this is to secure a space for the air gap between the second lens group and the third lens group. When the upper limit is exceeded, the negative power of the lenses arranged in the first lens group becomes small, and it becomes difficult to secure the air gap between the second lens group and the third lens group. Becomes larger and the positive power of the second lens group has to be strengthened, making it difficult to balance various aberrations.

条件式(2)は、第2レンズ群のパワーに関する条件であり、小型化と性能のバランスの条件となる。条件式(2)の上限を超えると第2レンズ群の正パワーが強くなり小型化には有利であるが収差の補正が困難になり、下限を超えると第2レンズ群の正パワーが弱くなり小型化にすることが困難になる。   Conditional expression (2) is a condition relating to the power of the second lens group, and is a condition for balance between miniaturization and performance. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the positive power of the second lens group becomes strong, which is advantageous for downsizing, but it becomes difficult to correct aberrations. If the lower limit is exceeded, the positive power of the second lens group becomes weak. It becomes difficult to reduce the size.

条件式(3)は、第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離の条件であり、小型、小径化の条件となる。上限を超えると第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの距離が大きくなり、またレンズが大口径になり、小型、小径化を損ねてしまい、下限を超えると、諸収差のバランスを取るのが困難になる。   Conditional expression (3) is a condition of the distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the first lens group to the in-focus position. If the upper limit is exceeded, the distance from the magnifying side of the first lens group located on the most magnifying side to the in-focus position will increase, and the lens will have a large aperture, which will impair the reduction in size and diameter, and the lower limit. If it exceeds, it becomes difficult to balance various aberrations.

条件式(4)は、第2レンズ群と第3レンズ群との位置関係に関する条件であり、前述のようにDMD等のライトバルブを照明するための光学系を配置する為の空間を第2レンズ群と第3レンズ群の空気間隔部分に確保する条件である。上限を超えると、収差補正が困難になり、下限を超えると照明するための光学系を配置することが困難になる。   Conditional expression (4) is a condition regarding the positional relationship between the second lens group and the third lens group. As described above, the second space for arranging the optical system for illuminating the light valve such as DMD is the second. This is a condition that is secured in the air space between the lens group and the third lens group. If the upper limit is exceeded, aberration correction becomes difficult, and if the upper limit is exceeded, it becomes difficult to arrange an optical system for illumination.

条件式(5)は、第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズのパワーと、拡大側から2枚目に配置されるレンズのパワーに関する条件である。前述のように、第1レンズ群の拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔を確保し、かつ小型化に有効なレトロフォーカスタイプの特徴であるが、1枚のレンズでは性能を確保しつつ、小型化を実現するのが困難であり、2枚のレンズに負パワーを適切に配分する必要がある。上限を超えると第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーが強くなりコマ収差の補正が困難になり、下限を超えると歪曲収差の補正が困難になる。   Conditional expression (5) is a condition regarding the power of the lens arranged closest to the magnification side in the first lens group and the power of the lens arranged second from the magnification side. As described above, increasing the negative power of the lens arranged on the enlargement side of the first lens group secures an air space between the second lens group and the third lens group and is effective for miniaturization. Although it is a feature of the retrofocus type, it is difficult to achieve downsizing while securing performance with one lens, and it is necessary to appropriately distribute negative power to the two lenses. If the upper limit is exceeded, the power of the lens arranged closest to the enlargement side of the first lens group becomes strong, making it difficult to correct coma, and if the lower limit is exceeded, correcting distortion is difficult.

条件式(6)は、第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状と第1レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面に関する条件であり、レンズ全系の歪曲収差とコマ収差補正のための条件式である。強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。したがって上限を超えると、球面収差、コマ収差が補正不足となり、下限を超えると逆に補正過剰になる。   Conditional expression (6) is a condition regarding the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the magnification side of the first lens group and the reduction side surface of the lens arranged second from the magnification side of the first lens group. This is a conditional expression for correcting distortion and coma in the entire lens system. While having strong power, the shape is generally concentric with respect to the light beam on the enlargement side, and the shape is basically suppressed from generating aberrations. Therefore, when the upper limit is exceeded, spherical aberration and coma aberration are undercorrected, and when the lower limit is exceeded, overcorrection is conversely performed.

条件式(7)は、第1レンズ群に配置される各レンズに使用される硝材の分散特性に関する条件であり、第1レンズ群内での色収差補正のための条件である。色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式(7)を満たすアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。   Conditional expression (7) is a condition regarding the dispersion characteristics of the glass material used for each lens arranged in the first lens group, and is a condition for correcting chromatic aberration in the first lens group. In order to correct the chromatic aberration, it is necessary that the power of each lens does not become excessive. For that purpose, the Abbe number satisfying conditional expression (7) is necessary. When the lower limit is exceeded, it becomes difficult to correct chromatic aberration.

条件式(8)は、第1レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面の形状に関する条件であり、球面収差、コマ収差及び歪曲収差補正のための条件である。上限を超えると拡大側面のパワーより縮小面側のパワーが弱くなり、また下限を超えると縮小側面のパワーより拡大側面のパワーが弱くなるため収差の補正が困難になる。   Conditional expression (8) is a condition relating to the shape of the enlargement side surface and the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side of the first lens group, and is a condition for correcting spherical aberration, coma aberration, and distortion aberration. . If the upper limit is exceeded, the power on the reduction side becomes weaker than the power on the enlargement side, and if the lower limit is exceeded, the power on the enlargement side becomes weaker than the power on the reduction side, making it difficult to correct aberrations.

条件式(9)は、第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズのパワーに関する条件であり、倍率色収差の補正の条件である。第2レンズ群は強い正パワーが必要であり正レンズ3枚と負レンズ1枚で構成されている。正レンズのみでは倍率色収差の補正が出来ないため、適切なパワーを有する負レンズを配置する必要がある。上限を超えると負レンズのパワーが弱くなり、下限を超えると負レンズのパワーが強くなり、倍率色収差の補正が困難になる。   Conditional expression (9) is a condition relating to the power of the second lens arranged from the magnification side of the second lens group, and is a condition for correcting the lateral chromatic aberration. The second lens group needs a strong positive power and is composed of three positive lenses and one negative lens. Since only the positive lens cannot correct the lateral chromatic aberration, it is necessary to dispose a negative lens having an appropriate power. If the upper limit is exceeded, the power of the negative lens becomes weak, and if the upper limit is exceeded, the power of the negative lens becomes strong, making it difficult to correct lateral chromatic aberration.

条件式(10)は、第2レンズ群の拡大側に配置される接合系のレンズの接合面の形状に関する条件であり、倍率色収差の補正、コマ収差の補正に関する条件である。第2レンズ群の最も拡大側に配置される正レンズと第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズは、接合系にすることにより倍率色収差、コマ収差を補正しており、強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。上限を超えると面のパワーが小さくなり、下限を超えると面のパワーが大きくなり倍率色収差、コマ収差の補正が困難になる。   Conditional expression (10) is a condition relating to the shape of the cemented surface of the cemented lens disposed on the magnification side of the second lens group, and is a condition relating to correction of lateral chromatic aberration and coma aberration. The positive lens arranged on the most magnifying side of the second lens group and the lens arranged on the second lens from the magnifying side of the second lens group are corrected for chromatic aberration of magnification and coma by using a cemented system. While having strong power, the shape is generally concentric with respect to the light beam on the enlargement side, and the shape is basically suppressed from generating aberrations. If the upper limit is exceeded, the surface power decreases, and if the lower limit is exceeded, the surface power increases, making it difficult to correct lateral chromatic aberration and coma.

条件式(11)は、第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの屈折率と第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの屈折率に関する条件であり、球面収差補正に関する条件である。接合系のレンズは、屈折率の差によって球面収差補正を行っており、下限を超えると屈折率の差が少なくなる為、球面収差補正が困難になる。   Conditional expression (11) is a condition regarding the refractive index of the lens arranged closest to the magnification side of the second lens group and the refractive index of the lens arranged second from the magnification side of the second lens group. This is a condition regarding correction. The cemented lens performs spherical aberration correction based on the difference in refractive index. If the lower limit is exceeded, the difference in refractive index decreases, making it difficult to correct spherical aberration.

条件式(12)は、第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置されるレンズのパワーと第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関する条件であり、球面収差の補正とコマ収差の補正に関する条件である。第2レンズ群の縮小側には、強い正のパワーのレンズを配置して、第1レンズ群を射出する発散光線束を収束する状態へと導く必要があるが、正レンズ1枚では収差補正が困難のため、正レンズ2枚にパワーを分割する必要がある。上限を超えると、第3レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズのパワーが強くなり、アンダーの球面収差が大きくなり、下限を超えると、第3レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズのパワーが弱くなり、オーバーの球面収差が大きくなり、周辺でのコマ収差の発生が著しくなり、収差の補正が困難になる。   Conditional expression (12) is a condition relating to the power of the lens disposed on the third lens from the magnification side in the second lens group and the power of the lens disposed on the most reduction side in the second lens group, and correction of spherical aberration. And conditions for correction of coma aberration. It is necessary to arrange a strong positive power lens on the reduction side of the second lens group to guide the divergent ray bundle exiting the first lens group to a converged state, but with one positive lens, aberration correction Therefore, it is necessary to divide the power into two positive lenses. If the upper limit is exceeded, the power of the lens arranged on the most reduction side of the third lens group becomes strong, and the under spherical aberration becomes large. If the upper limit is exceeded, the lens arranged on the most reduction side of the third lens group The power of the lens becomes weak, the over-spherical aberration increases, the occurrence of coma around the periphery becomes significant, and correction of the aberration becomes difficult.

条件式(13)は、第2レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関する条件であり、レンズ全系における球面収差、コマ収差をきめ細かく補正するための条件である。強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状として、第2レンズ群の拡大側面から3枚のレンズで補正しきれずに残存する球面収差、コマ収差を補正している。上限を超えると球面収差、コマ収差が補正不足となり、下限を超えると逆に補正過剰となる。   Conditional expression (13) is a condition relating to the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side of the second lens group, and is a condition for finely correcting spherical aberration and coma aberration in the entire lens system. While having strong power, it has a concentric shape with respect to the light beam on the magnification side, and a shape that fundamentally suppresses the occurrence of aberrations, so that it cannot be corrected with three lenses from the magnification side of the second lens group. The remaining spherical aberration and coma are corrected. If the upper limit is exceeded, spherical aberration and coma aberration will be undercorrected, and if the lower limit is exceeded, overcorrection will occur.

条件式(14)は、第2レンズ群内での色収差補正のための条件である。軸上色収差、及び倍率色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式(14)を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。   Conditional expression (14) is a condition for correcting chromatic aberration in the second lens group. In order to correct axial chromatic aberration and lateral chromatic aberration, it is necessary that the power of each lens does not become excessive. For this purpose, the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens that satisfy the conditional expression (14) are required. It becomes a condition. When the lower limit is exceeded, it becomes difficult to correct chromatic aberration.

また、前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面または縮小側面の、少なくともどちらか片面が非球面形状であることが好ましい。(請求項2)   In addition, it is preferable that at least one of the enlargement side surface and the reduction side surface of the lens disposed on the most enlargement side of the first lens group has an aspherical shape. (Claim 2)

前述のように、第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔を確保し、かつ小型化に有効であるが、球面形状では像面湾曲を含んだ諸収差補正は困難であるため、第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面または縮小面側のどちらか片面、または両面を非球面形状にすることで、像面湾曲を含んだ諸収差補正が可能になる。   As described above, increasing the negative power of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group ensures an air space between the second lens group and the third lens group, and is effective for miniaturization. However, since it is difficult to correct various aberrations including curvature of field with a spherical shape, either one or both of the enlargement side and the reduction side of the lens disposed on the most enlargement side of the first lens group is arranged. By using an aspherical shape, various aberrations including curvature of field can be corrected.

また、前記第2レンズ群の拡大側から3枚目に配置されるレンズの拡大側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、近軸曲率半径の面パワーよりも非球面の面パワーが強くなる非球面形状を有し、縮小側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、面パワーが正パワーから負パワーへ変化する非球面形状であることが好ましい。(請求項3)   Further, the magnifying side surface of the third lens arranged from the magnifying side of the second lens group is aspherical than the surface power of the paraxial radius of curvature as the distance in the direction perpendicular to the optical axis increases. Preferably, the reduction side surface has an aspherical shape in which the surface power changes from positive power to negative power as the distance in the direction perpendicular to the optical axis increases. (Claim 3)

第2レンズ群は、第1レンズ群を射出する発散光線束を集束する状態へと導くための強い正パワーを有しており、球面収差等の諸収差が発生する。第2レンズ群を構成するレンズは、拡大面側から正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの4枚での構成として諸収差の補正をしているが、第2レンズ群の正パワーが強いため収差補正不足になるため、第2レンズ群の拡大側から3枚目に配置されるレンズの拡大側面と縮小側面を非球面形状にすることで、レンズ全系の大口径比を確保し、レンズ全系の小径化と球面収差等の補正が可能になる。   The second lens group has a strong positive power for guiding the divergent light beam emitted from the first lens group to a focused state, and various aberrations such as spherical aberration are generated. The lens constituting the second lens group corrects various aberrations as a constitution of four lenses of a positive lens, a negative lens, a positive lens, and a positive lens from the magnifying surface side, but the positive power of the second lens group is Because the lens is strong, aberration correction is insufficient, and the large-aperture ratio of the entire lens system is secured by making the enlargement side and reduction side of the third lens arranged from the enlargement side of the second lens group aspherical. This makes it possible to reduce the diameter of the entire lens system and correct spherical aberration and the like.

また、第2レンズ群を移動させてフォーカシングすることが好ましい。(請求項4)   Further, it is preferable to perform focusing by moving the second lens group. (Claim 4)

拡大側物体距離を変えて投影する場合には、フォーカシングが必要であり、フォーカシングの方法としては、第1レンズ群を移動させる方法、第2レンズ群を移動させる方法、第1レンズ群から第2レンズ群までを一体として移動させる方法、あるいは第1レンズ群から第2レンズ群に配置されたレンズを、本発明と異なる群に分けて移動させる方法を取ることも可能である。しかし、拡大側物体距離を300mm程度から3000mm程度までの広い範囲に設定した場合、前記フォーカシングの方法によっては拡大側物体距離を変えた場合の性能が悪くなる場合があり、第2レンズ群を移動させる方法が拡大側物体距離を変えた場合の性能変化を少なくすることが可能になる。   When projection is performed while changing the magnification-side object distance, focusing is required. As a focusing method, a method of moving the first lens group, a method of moving the second lens group, a second lens group to a second lens group are used. It is also possible to take a method of moving the lens group as a unit, or a method of moving the lenses arranged from the first lens group to the second lens group into groups different from the present invention. However, when the enlargement-side object distance is set to a wide range from about 300 mm to about 3000 mm, the performance when the enlargement-side object distance is changed may be deteriorated depending on the focusing method, and the second lens group is moved. It is possible to reduce the performance change when the enlargement-side object distance is changed.

このように本発明による広角レンズをプロジェクタ装置に搭載することにより装置全体を小型化することが可能となり(請求項5)、携帯にも便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することが出来る。   Thus, by mounting the wide-angle lens according to the present invention on the projector device, the entire device can be reduced in size (claim 5), and a thin projector device that is convenient for carrying can be provided.

本発明によれば、DMDなどのライトバルブの特性に適した結像性能が高くコンパクトな広角レンズを実現し、小型、薄型で明るく、高画質のプロジェクタを提供することが出来る。   According to the present invention, a compact wide-angle lens with high imaging performance suitable for the characteristics of a light valve such as a DMD can be realized, and a small, thin, bright and high-quality projector can be provided.

本発明による広角レンズの第1実施例のレンズ構成図である。It is a lens block diagram of 1st Example of the wide angle lens by this invention. 第1実施例のレンズの諸収差図である。FIG. 6 is a diagram illustrating all aberrations of the lens of the first example. 本発明による広角レンズの第2実施例のレンズ構成図である。It is a lens block diagram of 2nd Example of the wide angle lens by this invention. 第2実施例のレンズの諸収差図である。FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of the lens of the second example. 本発明による広角レンズの第3実施例のレンズ構成図である。It is a lens block diagram of 3rd Example of the wide angle lens by this invention. 第3実施例のレンズの諸収差図である。FIG. 10 is a diagram illustrating all aberrations of the lens of the third example. 本発明による広角レンズの第4実施例のレンズ構成図である。It is a lens block diagram of 4th Example of the wide angle lens by this invention. 第4実施例のレンズの諸収差図である。FIG. 10 is a diagram illustrating various aberrations of the lens of the fourth example. 本発明による広角レンズの第5実施例のレンズ構成図である。It is a lens block diagram of 5th Example of the wide angle lens by this invention. 第5実施例のレンズの諸収差図である。FIG. 10 is a diagram illustrating all aberrations of the lens of the fifth example.

以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の第1実施例から第5実施例の広角レンズでは拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群(レンズ群名称LG1)、全体で正の屈折力を有する第2レンズ群(レンズ群名称LG2)、全体で正の屈折力を有する第3レンズ群(レンズ群名称LG3)から構成され、前記第1レンズ群LG1は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状の負レンズ(レンズ名称をL11、拡大側面の名称を101、縮小側面の名称を102とする)、負レンズ(レンズ名称L12、拡大側面103、縮小側面104)、正レンズ(レンズ名称L13、拡大側面105、縮小側面106)を配して構成され、前記第2レンズ群LG2は、拡大側から順に、正レンズ(レンズ名称L21、拡大側面201、縮小側の接合面202)と負レンズ(レンズ名称L22、拡大側の接合面202、縮小側面203)の接合系、正レンズ(レンズ名称L23、拡大側面204、縮小側面205)及び正レンズ(レンズ名称L24、拡大側面206、縮小側面207)を配して構成され、前記第3レンズ群LG3は、正レンズ1枚(レンズ名称L31、拡大側面301、縮小側面302)を配して構成され、続いて前記第3レンズ群LG3の縮小側とライトバルブ面との間には僅かな空気間隔をおいて配置されるDMD等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスCG(拡大側面をC01、縮小側面をC02)を配して構成されている。第1実施例、第2実施例及び第3実施例では、第1レンズ群と第2レンズ群の間に、絞り2枚(絞り名称ST1、面の名称S01、絞り名称ST2、面の名称S02)を配置した構成になっており、第4実施例及び第5実施例では、第1レンズ群と第2レンズ群の間に、絞り1枚(絞り名称ST1、面の名称S01)を配置した構成になっている。   Hereinafter, the present invention will be described with respect to specific numerical examples. In the following wide angle lenses of the first to fifth embodiments, in order from the magnifying side, a first lens group (lens group name LG1) having a negative refractive power as a whole and a second lens having a positive refractive power as a whole The first lens group LG1 is composed of a group (lens group name LG2) and a third lens group (lens group name LG3) having a positive refractive power as a whole. The first lens group LG1 has a meniscus shape that is convex on the enlargement side in order from the enlargement side. Negative lens (lens name is L11, enlargement side name is 101, reduction side name is 102), negative lens (lens name L12, enlargement side 103, reduction side 104), positive lens (lens name L13, enlargement) The second lens group LG2 includes a positive lens (lens name L21, enlargement side surface 201, reduction-side cemented surface 202) and negative lens in order from the enlargement side. (Lens name L22, enlargement side joining surface 202, reduction side surface 203), positive lens (lens name L23, enlargement side surface 204, reduction side surface 205) and positive lens (lens name L24, enlargement side 206, reduction side surface 207) ), And the third lens group LG3 is configured by arranging one positive lens (lens name L31, enlargement side surface 301, reduction side surface 302), and subsequently reduction of the third lens group LG3. A cover glass CG (enlarged side C01, reduced side C02), which is a component of a light valve such as DMD, is arranged with a slight air gap between the side and the light valve surface. ing. In the first example, the second example, and the third example, there are two diaphragms (aperture name ST1, surface name S01, aperture name ST2, and surface name S02) between the first lens group and the second lens group. In the fourth and fifth embodiments, one stop (aperture name ST1, surface name S01) is arranged between the first lens group and the second lens group. It is configured.

各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にZ軸、光軸と直交する方向にY軸をとるとき、非球面式:
Z=(Y/r)/〔1+√{1−(1+K)(Y/r)}〕
+A4・Y+A6・Y+A8・Y+A10・Y10+A12・Y12
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径:r、円錐定数:K、高次の非球面係数:A4、A6、A8、A10、A12 を与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Eとそれに続く数字」は「10の累乗」を表している。例えば、「E−4」は10−4を意味し、この数値を直前の数値に掛ければ良い。
As is well known, the aspherical surface used in each embodiment has an aspherical formula when taking the Z axis in the optical axis direction and the Y axis in the direction orthogonal to the optical axis:
Z = (Y 2 / r) / [1 + √ {1- (1 + K) (Y / r) 2 }]
+ A4 · Y 4 + A6 · Y 6 + A8 · Y 8 + A10 · Y 10 + A12 · Y 12
Is a curved surface obtained by rotating the curve given by around the optical axis, giving a paraxial radius of curvature: r, a conic constant: K, and higher-order aspherical coefficients: A4, A6, A8, A10, A12. Define In the notation of the conic constant and the higher-order aspheric coefficient in the table, “E and the number following it” represent “power of 10”. For example, “E-4” means 10 −4 , and this numerical value may be multiplied by the immediately preceding numerical value.

本発明の広角レンズの第1実施例について数値例を表1に示す。また図1は、そのレンズ構成図、図2はその諸収差図である。表及び図面中、fは広角レンズ全系の焦点距離、FnoはFナンバー、2ωは広角レンズの全画角を表す。また、rは曲率半径、dはレンズ厚またはレンズ間隔、nはd線に対する屈折率、νはd線のアッベ数を示す(ただし、表中の合焦動作により変化する数値は101面からの物体距離を700mmとした合焦状態での数値)。諸収差図中の球面収差図におけるCA1、CA2、CA3はそれぞれCA1=550.0nm、CA2=450.0nm、CA3=620.0nmの波長における収差曲線である。非点収差図におけるSはサジタル、Mはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はCA1=550.0nmである。 Table 1 shows numerical examples of the first embodiment of the wide-angle lens of the present invention. FIG. 1 is a lens configuration diagram, and FIG. In the tables and drawings, f represents the focal length of the entire wide-angle lens system, F no represents the F number, and 2ω represents the total angle of view of the wide-angle lens. In addition, r is a radius of curvature, d is a lens thickness or a lens interval, n d is a refractive index with respect to the d line, and ν d is an Abbe number of the d line (however, the numerical value that changes due to the focusing operation in the table is 101 plane) In the in-focus state where the object distance from the center is 700 mm). CA1, CA2, and CA3 in the spherical aberration diagrams in the various aberration diagrams are aberration curves at wavelengths of CA1 = 550.0 nm, CA2 = 450.0 nm, and CA3 = 620.0 nm, respectively. In the astigmatism diagram, S indicates sagittal and M indicates meridional. In addition, unless otherwise specified throughout, the wavelength used for calculation of various values is CA1 = 550.0 nm.

Figure 2011075633
Figure 2011075633

本発明の広角レンズの第2実施例について数値例を表2に示す。また図3は、そのレンズ構成図、図4はその諸収差図である。   Table 2 shows numerical examples of the second embodiment of the wide-angle lens of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 4 is a diagram showing various aberrations thereof.

Figure 2011075633
Figure 2011075633

本発明の広角レンズの第3実施例について数値例を表3に示す。また図5は、そのレンズ構成図、図6はその諸収差図である。   Table 3 shows numerical examples of the third embodiment of the wide-angle lens of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 6 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2011075633
Figure 2011075633

本発明の広角レンズの第4実施例について数値例を表4に示す。また図7は、そのレンズ構成図、図8はその諸収差図である。   Table 4 shows numerical examples of the fourth embodiment of the wide-angle lens of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 8 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2011075633
Figure 2011075633

本発明の広角レンズの第5実施例について数値例を表5に示す。また図9は、そのレンズ構成図、図10はその諸収差図である。   Table 5 shows numerical examples of the fifth embodiment of the wide-angle lens of the present invention. FIG. 9 is a lens configuration diagram, and FIG. 10 is a diagram showing various aberrations.

Figure 2011075633
Figure 2011075633

次に第1実施例から第5実施例に関して条件式(1)から条件式(14)に対応する値を、まとめて表6に示す。表6から明らかなように、第1実施例から第5実施例の各実施例に関する数値は条件式(1)から(14)を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。   Next, Table 6 collectively shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (14) regarding the first to fifth embodiments. As is clear from Table 6, the numerical values related to the first to fifth embodiments satisfy the conditional expressions (1) to (14) and are clear from the aberration diagrams in the respective embodiments. Thus, each aberration is corrected well.

Figure 2011075633
Figure 2011075633

Claims (5)

拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で正の屈折力を有する第2レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群から構成され、前記第1レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ(以下負レンズ)、負レンズ、及び正の屈折力を有するレンズ(以下正レンズ)の3枚を配して構成され、前記第2レンズ群は、拡大側から順に正レンズと負レンズの接合系、正レンズ、正レンズの4枚のレンズを配して構成され、前記第3レンズ群は、正レンズ1枚を配して構成されている広角レンズであって、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から2枚目に配置されるレンズの合成焦点距離に関して下記条件式(1)を満足しており、
前記第2レンズ群の合成焦点距離に関して下記条件式(2)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式(3)を満足しており、
前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との位置関係に関して下記条件式(4)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーと前記第1レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(5)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状と前記第1レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式(6)を満足しており、
前記第1レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式(7)を満足しており、
前記第1レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面の形状に関して下記条件式(8)を満足しており、
前記第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(9)を満足しており、
前記第2レンズ群の拡大側に配置される接合系のレンズの接合面の形状に関して下記条件式(10)を満足しており、
前記第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの屈折率と、前記第2レンズ群の拡大側から2枚面に配置されるレンズの屈折率に関して下記条件式(11)を満足しており、
前記第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置されるレンズのパワーと前記第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(12)を満足しており、
前記第2レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式(13)を満足しており、
前記第2レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式(14)を満足していることを特徴とする広角レンズ。
(1) −1.0 < f / f1-2 < −0.4
(2) 0.3 < f / fII < 0.6
(3) 5.0 < TL / f < 9.0
(4) 5.0 < dII / f < 9.0
(5) 0.6 < f2 / f1 < 1.0
(6) −2.2 < r2 / r4 < −1.1
(7) 40 <(V1 + V2)/ 2 − V3
(8) −2.2 < r5 / r6 < −1.1
(9) −1.5 < f / f5 < −1.0
(10) −1.7 < f / r8 < −1.1
(11) 0.2 < N5 − N4
(12) 0.7 <f7 / f8 < 1.3
(13) −1.0 < f / r13 < −0.7
(14) 30 <(V4 + V6 + V7)/ 3 − V5
:レンズ全系の合成焦点距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離700mmに合焦状態)
1-2 :第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと第1レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの合成焦点距離
II :第2レンズ群の合成焦点距離
TL :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離700mmに合焦状態)
II :第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面と第3レンズ群の拡大側面までの光軸上の距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離700mmに合焦状態)
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
2 :第1レンズ群で拡大側から2枚目に配置されるレンズの焦点距離
2 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
4 :第1レンズ群で拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
2 :第1レンズ群で拡大側から2枚目に配置される負レンズのアッベ数
5 :第1レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
6 :第1レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
5 :第2レンズ群で拡大側から2枚目に配置されるレンズの焦点距離
8 :第2レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から2枚目に配置されるレンズの接合面の曲率半径
7 :第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置されるレンズの焦点距離
8 :第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの焦点距離
13 :第2レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
4 :第2レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
5 :第2レンズ群で拡大側から2枚目に配置される負レンズのアッベ数
6 :第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置される正レンズのアッベ数
7 :第2レンズ群で最も縮小面側に配置される正レンズのアッベ数
The first lens group having a negative refractive power as a whole, the second lens group having a positive refractive power as a whole, and the third lens group having a positive refractive power as a whole in order from the magnification side, The lens group includes, in order from the magnifying side, a lens having a negative meniscus shape having a negative refractive power (hereinafter, negative lens), a negative lens, and a lens having positive refracting power (hereinafter, positive lens). The second lens group is configured by arranging four lenses of a positive lens and a negative lens, a positive lens, and a positive lens in order from the magnification side, and the third lens group includes: A wide-angle lens constructed with a single positive lens,
The following conditional expression (1) is satisfied with respect to the combined focal length of the lens arranged closest to the magnifying side of the first lens group and the second lens arranged from the magnifying side:
The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the combined focal length of the second lens group:
The following conditional expression (3) is satisfied with respect to the distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged on the most magnifying side of the first lens group to the in-focus position:
The following conditional expression (4) is satisfied with respect to the positional relationship between the second lens group and the third lens group:
The following conditional expression (5) is satisfied with respect to the power of the lens arranged on the most magnifying side of the first lens group and the power of the lens arranged on the second lens from the magnifying side of the first lens group,
The following conditional expression (6) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the magnification side of the first lens group and the shape of the reduction side surface of the lens arranged second from the magnification side of the first lens group. Satisfied,
The following conditional expression (7) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting the first lens group,
The following conditional expression (8) is satisfied with respect to the shape of the enlargement side surface and the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side of the first lens group,
The following conditional expression (9) is satisfied with respect to the power of the lens disposed on the second lens from the magnification side of the second lens group,
The following conditional expression (10) is satisfied with respect to the shape of the cemented surface of the cemented lens disposed on the magnification side of the second lens group,
The following conditional expression (11) is satisfied regarding the refractive index of the lens arranged closest to the magnification side of the second lens group and the refractive index of the lens arranged on the two surfaces from the magnification side of the second lens group. And
The following conditional expression (12) is satisfied with respect to the power of the lens disposed on the third lens from the magnification side in the second lens group and the power of the lens disposed on the most reduction side in the second lens group,
The following conditional expression (13) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged on the most reduction side of the second lens group,
A wide-angle lens satisfying the following conditional expression (14) with respect to dispersion characteristics of a glass material used for each lens constituting the second lens group.
(1) -1.0 <f / f 1-2 <-0.4
(2) 0.3 <f / f II <0.6
(3) 5.0 <TL / f <9.0
(4) 5.0 <d II / f <9.0
(5) 0.6 <f 2 / f 1 <1.0
(6) −2.2 <r 2 / r 4 <−1.1
(7) 40 <(V 1 + V 2 ) / 2−V 3
(8) -2.2 <r 5 / r 6 <-1.1
(9) -1.5 <f / f 5 <-1.0
(10) -1.7 <f / r 8 <-1.1
(11) 0.2 <N 5 −N 4
(12) 0.7 <f 7 / f 8 <1.3
(13) -1.0 <f / r 13 <-0.7
(14) 30 <(V 4 + V 6 + V 7) / 3 - V 5
f : Combined focal length of the entire lens system (focused on the magnifying side object distance of 700 mm from the most magnifying side of the first lens group)
f 1-2 : Composite focal length of the lens arranged closest to the magnification side of the first lens group and the second lens arranged from the magnification side of the first lens group f II : Composite focal length of the second lens group TL: Distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the first lens group to the in-focus position (focusing state on the magnifying side object distance of 700 mm from the magnifying side of the first lens group)
d II : Distance on the optical axis between the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the second lens group and the enlargement side surface of the third lens group (magnification side object distance 700 mm from the most enlargement side surface of the first lens group) In focus)
f 1 : Focal length of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group f 2 : Focal length r 2 of the lens arranged on the second lens from the enlargement side in the first lens group: Most in the first lens group The radius of curvature r 4 of the reduction side of the lens arranged on the magnification side: the radius of curvature V 1 of the reduction side of the lens arranged on the second lens from the magnification side in the first lens group: The radius of curvature closest to the magnification side of the first lens group Abbe number V 2 of the negative lens arranged: Abbe number r 5 of the negative lens arranged second from the magnification side in the first lens group: Enlarged side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group Radius of curvature r 6 : radius of curvature of the reduction side of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group f 5 : focal length r 8 of the lens arranged on the second lens group from the enlargement side in the second lens group: In the second lens group, the lens arranged closest to the magnification side and the second lens from the magnification side Curvature radius f of the cemented surface of the lens 7: second focal length of the lens disposed from the enlargement side to the 3rd lens group f 8: focal length r 13 of the lens disposed on the most reduction side in the second lens group : second radius of curvature of the contracting side surface of the arrangement the lens to the lens most reduction side group radius V 4: the Abbe number of the positive lens disposed closest to the magnifying side second lens unit V 5: enlarged side in the second lens group Abbe number V 6 of the negative lens arranged on the second lens from the first lens: Abbe number V 7 of positive lens arranged on the third lens from the magnifying side in the second lens group: arranged on the reduction surface side most in the second lens group Abbe number of positive lens
前記第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面又は縮小側面の、少なくともどちらか片面が非球面形状であることを特徴とする請求項1に記載の広角レンズ。   2. The wide-angle lens according to claim 1, wherein at least one of the enlargement side surface and the reduction side surface of the lens arranged closest to the enlargement side of the first lens group has an aspherical shape. 前記第3レンズ群の拡大側から3枚目に配置されるレンズの拡大側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、近軸曲率半径の面パワーよりも非球面の面パワーが強くなる非球面形状を有し、縮小側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、面パワーが正パワーから負パワーへ変化する非球面形状であることを特徴とする請求項1に記載の広角レンズ。   The magnification side surface of the third lens element arranged from the magnification side of the third lens group has an aspheric surface power that is greater than the surface power of the paraxial radius of curvature as the distance in the direction perpendicular to the optical axis increases. The reduced side surface is an aspherical shape whose surface power changes from positive power to negative power as the distance in the direction perpendicular to the optical axis increases. Item 2. The wide-angle lens according to Item 1. 前記第2レンズ群を移動させてフォーカシングすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の広角レンズ。   4. The wide-angle lens according to claim 1, wherein focusing is performed by moving the second lens group. 5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載される広角レンズを搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置。   A projector device, comprising the wide-angle lens according to any one of claims 1 to 4.
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