JP3310854B2 - ワイドズームレンズ - Google Patents
ワイドズームレンズInfo
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Description
ズに関し、詳しくはCCDや撮像管等の撮像素子あるい
は銀塩フィルム等を用いたカメラの結像用ズームレン
ズ、さらには投影型テレビの投影用ズームレンズに関す
るものである。
グ機能を有する負の第1レンズ群、変倍機能を有する正
の第2レンズ群、変倍に伴う像面の移動を補正する負の
第3レンズ群および変倍に際して固定の正の第4レンズ
群からなるズームレンズが知られている(例えば特開昭
5−297276号公報)。この種のズームレンズは、
主としてCCD等の小サイズの撮像素子上に結像するこ
とを目的として設計されたものである。
用いた投影型テレビが注目されているが、このような投
影型テレビに使用される投影レンズとして、上記ズーム
レンズをそのまま適用しようとすると、その結像サイズ
が大きくなった分だけレンズ系自体のサイズも大型化し
てしまう。装置の小型化という要求が高まっている現状
において、レンズ系が大型化することは好ましくない。
また、一般的に、上記ズームレンズを投影レンズとして
使用した場合には歪曲収差の補正が不充分となる虞れが
ある。
レビの投影レンズに適用する場合には、照明系との関係
も考慮に入れる必要があり、色ムラの発生や光量損失を
防止する鑑点から、投影レンズの縮小側において主光線
が光軸に平行となるテレセントリックタイプのレンズ系
とされていることが望ましいが、上述した従来技術のも
のでは必ずしもこのようなレンズ系とはされていない。
さらに、上述した従来技術では、光軸上の所定位置に色
分解光学系を挿入しようとしても、その挿入を許容する
だけのバックフォーカスを必ずしも有していない。
ので、結像サイズの割にコンパクトな構成とされ、バッ
クフォーカスが適切な大きさとされ、縮小側のタンジェ
ンシャル面内の光線束が光軸に対し略対称となるよう
な、諸収差が良好とされたワイドズームレンズを提供す
ることを目的とするものである。
ンズは、拡大側より順に、ズーミングに際して固定で、
フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第1レ
ンズ群と、変倍およびその変倍によって生じる像面移動
の補正のため、相互に関係をもって移動する正の屈折力
を有する第2レンズ群および負の屈折力を有する第3レ
ンズ群と、ズーミングに際して固定の正の屈折力を有す
る第4レンズ群を配列してなり、以下の各条件式
(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とするも
のである。 (1) −2.0<F1/F<−0.9 (2) 0.65<F2/F<1.4 (3) 0.9<F4/F<1.7 F :広角端におけるレンズ系全体の焦点距離 F1:第1レンズ群の焦点距離 F2:第2レンズ群の焦点距離 F4:第4レンズ群の焦点距離
枚の負レンズと2枚の正レンズより構成され、以下の条
件式(4)もしくは条件式(8)を満足するように構成
されてなることが望ましい。 (4) 0.4<D2/F2<1.1 D2:第2レンズ群のレンズ長 (8) 0.08<DD2/F2<0.75 DD2:第2レンズ群中の正レンズ同士のレンズ面間隔
の内で、最長のもの
る結像倍率と、前記第4レンズ群における結像倍率が以
下の各条件式(5)、(6)を満足するように構成され
てなることが望ましい。 (5) −1.05<β2W<−0.45 (6) −0.15<β4<0.35 β2W:広角端における第2レンズ群の結像倍率 β4 :第4レンズ群の結像倍率
置するレンズのアッベ数が以下の条件式(7)を満足す
るように構成されてなることが望ましい。 (7) ν1<55 ν1:第1レンズ群の最も拡大側のレンズのアッベ数
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
同一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。
ンズは、図1に示すように、拡大側から、正の第1レン
ズL1、負の第2レンズL2、負の第3レンズL3および
正の第4レンズL4をこの順に配列してなる第1レンズ
群と、拡大側から、負の第5レンズL5、正の第6レン
ズL6および正の第7レンズL7をこの順に配列してなる
第2レンズ群と、負の第8レンズL8からなる第3レン
ズ群と、拡大側から、負の第9レンズL9、正の第10
レンズL10および正の第11レンズL11をこの順に配列
してなる第4レンズ群とが、拡大側からこの順に配列さ
れてなり、かつ下記条件式を満足するように構成されて
なる。
ズと少なくとも2枚の正レンズより構成され、以下の条
件式(4)を満足する。 (4) 0.4<D2/F2<1.1 D2:第2レンズ群のレンズ長
る結像倍率と、前記第4レンズ群における結像倍率が以
下の各条件式(5)、(6)を満足する。 (5) −1.05<β2W<−0.45 (6) −0.15<β4<0.35 β2W:広角端における第2レンズ群の結像倍率 β4 :第4レンズ群の結像倍率
置するレンズのアッベ数が以下の条件式(7)を満足す
る。 (7) ν1<55 ν1:第1レンズ群の最も拡大側のレンズのアッベ数
(8)を満足する。 (8) 0.08<DD2/F2<0.75 DD2:第2レンズ群中の正レンズ同士のレンズ面間隔
の内で、最長のもの
光束は結像面1上の結像位置Pに結像される。また、第
4レンズ群と結像面1との間には、赤外線をカットする
フィルタやローパスフィルタ2や色分解光学系が配列さ
れている。ここで、第1レンズL1 および第4レンズL
4 は拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第2
レンズL2 、第5レンズL5 および第9レンズL9 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8レンズL8は縮小側に強い曲率の面を向
けた両凹レンズ、第6レンズL6 、第10レンズL10お
よび第11レンズL11は拡大側に強い曲率の面を向けた
両凸レンズ、第7レンズL7 は縮小側に強い曲率の面を
向けた両凸レンズである。なお、第5レンズL5 および
第6レンズL6 は接合されている。
説明する。上記条件式(1)において、F1 /Fが下限
を下回ると、第1レンズ群の負のパワーが弱まるので、
フォーカシングによる第1レンズ群の移動量が増加し、
収差変動も増加してしまう。一方、F1 /Fが上限を上
回ると、第1レンズ群の負のパワーが強まり、第1レン
ズ群によって軸上光線が跳ね上げられすぎて収差補正
(特に歪曲収差および球面収差の補正)が困難となる。
そこで、本実施例においては、このF1 /Fの値を表6
に示すように−1.34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、第1レンズ群の移動
量の増加を押さえるようにしている。
Fが下限を下回ると、第2レンズ群の正のパワーが強ま
るので収差補正が困難となる。一方、上限を上回ると、
第2レンズ群の正のパワーが弱まるので、変倍に伴なう
第2レンズ群の移動量が大きくなるのでレンズ系のサイ
ズが大きくなる。そこで、本実施例においては、このF
2 /Fの値を表6に示すように0.87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、第2
レンズ群の移動量の増加を押さえるようにしている。
上限を上回ると、第4レンズ群の正のパワーが弱まり、
バックフォーカスが長くなりすぎてレンズバックを含め
たサイズが大きくなってしまう。また、第4レンズ群の
軸上光線高が低くなり、収差補正が困難となる。一方、
上記条件式(3)の下限を下回ると、第4レンズ群の正
のパワーが強まるのでバックフォーカスが短くなり過
ぎ、また、縮小側をテレセントリックタイプとすること
が困難となる。そこで、本実施例においては、このF4
/Fの値を表6に示すように、1.33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、さら
にバックフォーカス長が適切な値となるようにするとと
もに、レンズ系の縮小側の光線束をテレセントリックタ
イプのものとしている。
おいて、D2 /F2 あるいはDD2/F2 が下限を下回
ると、第2レンズ群のレンズ長が短くなり、諸収差のバ
ランス(特にズーミングすることによる収差バランス)
が悪化する。一方、上限を上回ると、第2レンズ群のレ
ンズ長が長くなり、レンズ系のサイズが大きくなる。そ
こで、本実施例においては、このD2 /F2 およびDD
2 /F2 の値を表6に示すように各々0.91および
0.59に設定し、第2レンズ群の全長を比較的大きく
することで条件式(4)および(8)を満足させ、収差
補正を良好としつつ、さらにレンズサイズの大型化を押
さえる。
を上回ったり下限を下回ったりするとズーミングによる
収差バランスが悪化したり、ズーミングに必要な第2レ
ンズ群と第3レンズ群の移動量が大きくなり、レンズ系
も大型化してしまう。そこで、本実施例においては、こ
のワイド端における第2レンズ群の結像倍率β2Wの値を
表6に示すように、−0.58に設定することで条件式
(5)を満足させ、収差バランスを良好とし、さらにレ
ンズ系の大型化を押さえている。
下限を下回り、第4レンズ群の結像倍率が小さくなる
と、第4レンズ群によって軸上光線が大きく曲げられる
ため、レンズ枚数の増加につながる。また、第4レンズ
群の結像倍率が小さくなると、第4レンズ群のパワーが
強くなり、縮小側の軸外光線をタンジェンシャル面内に
おいて光軸に対し対称とすることが困難となる。一方、
上限を上回ると、第4レンズ群の結像倍率が大きくな
り、バックフォーカスが長くなるために第4レンズ群の
パワーが弱くなり収差補正が困難となる。そこで本実施
例においてはこの第4レンズ群の結像倍率β4 の値を表
6に示すように0.24に設定することで条件式(6)
を満足させ、収差補正を良好とし、さらにテレセントリ
ックタイプの光線束となるようにし、レンズ枚数の増加
を押さえている。
に位置するレンズは、外界と接触している場合が多く耐
酸性、耐水性に優れた硝材であることが好ましい。しか
し、条件式(7)において、ν1 が上限を上回ると、屈
折率が大きくなるにつれて耐酸性、耐水性が劣化したも
のとなる。そこで、本実施例においては、このν1 の値
を表6に示すように、50.9に設定することで条件式
(7)を満足させ、硝材の耐酸性、耐水性を良好なもの
としている。
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
字は物体側から順次増加するようになっている。
レンズのFナンバおよび画角2ωは各々2.85(広角
端)〜3.08(中間)〜3.34(望遠端)および5
3.8°(広角端)〜43.6°(中間)〜35.0°
(望遠端)である。
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9〜20について
も同じ)。この図6〜8および表6から明らかなよう
に、実施例1のワイド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、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
カスを適切な大きさとすることができ、さらに縮小側の
タンジェンシャル面内の光線束が光軸に対し略対称とな
るようにすることができる。
ズについて図2を用いて説明する。この実施例2のワイ
ドズームレンズは、上記実施例1のワイドズームレンズ
とほぼ同様の4群11枚レンズ構成とされているが、主
として、第5レンズL5 が拡大側に凸面を向けた正のメ
ニスカスレンズとされ、第6レンズL6 と第10レンズ
L10が縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズとさ
れ、第7レンズL7 が縮小側に凸面を向けた負のメニス
カスレンズとされ、第8レンズL8 が拡大側に強い曲率
の面を向けた両凹レンズとされ、また、第6レンズL6
と第7レンズL7 が接合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。
て満足されており、各々の値は表6に示す如く設定され
ている。また、この実施例2におけるワイドズームレン
ズのFナンバおよび画角2ωは各々2.53(広角端)
〜2.86(中間)〜3.26(望遠端)および53.
2°(広角端)〜43.0°(中間)〜34.6°(望
遠端)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 )および各レンズのd 線における屈折
率Nを下記表2に示す。
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9〜11および表6から明
らかなように、実施例2のワイド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、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
ックフォーカスを適切な大きさとすることができ、さら
に縮小側のタンジェンシャル面内の光線束が光軸に対し
略対称となるようにすることができる。
ズについて図3を用いて説明する。この実施例3のワイ
ドズームレンズは、上記実施例2のワイドズームレンズ
とほぼ同様のレンズ構成とされているが、主として、第
5レンズL5 は拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レン
ズとされ、第9レンズL9 が縮小側に強い曲率の面を向
けた両凹レンズとされている点で上記実施例2のものと
は異なっている。なお、前述した条件式(1)〜(8)
は全て満足されており、各々の値は表6に示す如く設定
されている。
レンズのFナンバおよび画角2ωは各々2.85(広角
端)〜3.24(中間)〜3.73(望遠端)および5
9.6°(広角端)〜48.6°(中間)〜39.4°
(望遠端)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 )および各レンズのd 線にお
ける屈折率N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12〜14
および表6から明らかなように、実施例3のワイドズー
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、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適切な大きさとする
ことができ、さらに縮小側のタンジェンシャル面内の光
線束が光軸に対し略対称となるようにすることができ
る。
明する。この実施例4のワイドズームレンズは、上記実
施例3のワイドズームレンズとほぼ同様の構成とされて
いる。なお、前述した条件式(1)〜(8)は全て満足
されており、各々の値は表6に示す如く設定されてい
る。
レンズのFナンバおよび画角2ωは各々2.85(広角
端)〜3.35(中間)〜3.98(望遠端)および5
6.8°(広角端)〜43.4°(中間)〜33.4°
(望遠端)である。。この実施例4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 )および各レンズのd 線にお
ける屈折率N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15〜17
および表6から明らかなように、実施例4のワイドズー
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、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適切な大きさとする
ことができ、さらに縮小側のタンジェンシャル面内の光
線束が光軸に対し略対称となるようにすることができ
る。
ズについて図5を用いて説明する。この実施例5のワイ
ドズームレンズは、上記他の実施例のワイドズームレン
ズと同様の4群11枚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、第2レン
ズ群が3枚のレンズL4 〜L6 から、さらに第3レンズ
群が2枚のレンズL7 ,L8 から各々構成されている点
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)〜(8)は全て満足されており、各々
の値は表6に示す如く設定されている。
レンズのFナンバおよび画角2ωは各々2.54(広角
端)〜2.92(中間)〜3.40(望遠端)および5
4.6°(広角端)〜43.2°(中間)〜34.6°
(望遠端)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 )および各レンズのd 線におけ
る屈折率Nを下記表5に示す。
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18〜20
および表6から明らかなように、実施例5のワイドズー
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、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適切な大きさとする
ことができ、さらに縮小側のタンジェンシャル面内の光
線束が光軸に対し略対称となるようにすることができ
る。
は、上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ν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。
ームレンズによれば、第2および第3レンズ群が可動と
された4群タイプのズームレンズにおいて、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、所定位置に色分解光学
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、
縮小側のタンジェンシャル面内の光線束を光軸に対し略
対称となるような、いわゆるテレセントリックタイプの
態様とすることができ、液晶を用いた投影型テレビ等の
システムにおいて使用する場合にも色ムラや光量損失を
軽減することができる。また、移動群である第2レンズ
群の隣り合う正レンズ同士の間隔を広くとり、第2レン
ズ群の全長を比較的大きくとることによってズーミング
時における収差バランスを良好とすることができる。
概略図
概略図
概略図
概略図
概略図
Claims (7)
- 【請求項1】 拡大側より順に、ズーミングに際して固
定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する
第1レンズ群と、変倍およびその変倍によって生じる像
面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する正の
屈折力を有する第2レンズ群および負の屈折力を有する
第3レンズ群と、ズーミングに際して固定の正の屈折力
を有する第4レンズ群を配列してなり、下記の各条件式
(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とするワ
イドズームレンズ。 (1) −2.0<F1/F<−0.9 (2) 0.65<F2/F<1.4 (3) 0.9<F4/F<1.7 F :広角端におけるレンズ系全体の焦点距離 F1:第1レンズ群の焦点距離 F2:第2レンズ群の焦点距離 F4:第4レンズ群の焦点距離 - 【請求項2】 前記第2レンズ群は、少なくとも1枚の
負レンズと2枚の正レンズより構成され、下記の条件式
(4)を満足するように構成されてなることを特徴とす
る請求項1記載のワイドズームレンズ。 (4) 0.4<D2/F2<1.1 D2:第2レンズ群のレンズ長 - 【請求項3】 前記第2レンズ群の広角端における結像
倍率と、前記第4レンズ群における結像倍率が下記の各
条件式(5)、(6)を満足するように構成されてなる
ことを特徴とする請求項2記載のワイドズームレンズ。 (5) −1.05<β2W<−0.45 (6) −0.15<β4<0.35 β2W:広角端における第2レンズ群の結像倍率 β4 :第4レンズ群の結像倍率 - 【請求項4】 前記第1レンズ群の最も拡大側に位置す
るレンズのアッベ数が下記の条件式(7)を満足するよ
うに構成されてなることを特徴とする請求項3記載のワ
イドズームレンズ。 (7) ν1<55 ν1:第1レンズ群の最も拡大側のレンズのアッベ数 - 【請求項5】 前記第2レンズ群は、少なくとも1枚の
負レンズと2枚の正レンズより構成され、下記の条件式
(8)を満足することを特徴とする請求項1記載のワイ
ドズームレンズ。 (8) 0.08<DD2/F2<0.75 DD2 :第2レンズ群中の正レンズ同士のレンズ面間隔
のうち最長のもの - 【請求項6】 前記第2レンズ群の広角端における結像
倍率と、前記第4レンズ群における結像倍率が下記の各
条件式(9)、(10)を満足することを特徴とする請
求項5記載のワイドズームレンズ。 (9) −1.05<β2W<−0.45 (10)−0.15<β4<0.35 β2W:広角端における第2レンズ群の結像倍率 β4 :第4レンズ群の結像倍率 - 【請求項7】 前記第1レンズ群の最も拡大側に位置す
るレンズのアッベ数が下記の条件式(11)を満足する
ように構成されてなることを特徴とする請求項6記載の
ワイドズームレンズ。 (11) ν1<55 ν1:第1レンズ群の最も拡大側のレンズのアッベ数
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