JP3362613B2 - ズームレンズ - Google Patents
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Description
するものであり、例えば、投影装置(液晶パネルの画像
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。
知られている。例えば、物体側から順に、負の屈折力を
有する第1群と、正の屈折力を有する第2群と、正の屈
折力を有する第3群と、から成り、広角端から望遠端へ
のズーミングに際して、第2群と第3群との間隔が広く
なるように第2群が光軸方向に移動する3群構成のズー
ムレンズが、特開昭64−46717号公報に開示され
ている。
般に、撮像装置(例えば、ビデオカメラ)用の撮像光学系
として使用されるものと、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使用されるものと、
がある。上記公報に記載されているズームレンズは撮像
光学系として使用されるズームレンズである。このた
め、投影光学系として使用するには、バックフォーカス
が短すぎる、歪曲収差の補正が充分ではない、といった
問題がある。
場合に長いバックフォーカスが必要となるのは、ズーム
レンズの縮小側にダイクロイックプリズム等を配置する
ためのスペースが必要となるからである。また、ズーム
レンズを投影光学系として使用する場合に歪曲収差の補
正が充分でなくなるのは、短い投影距離で画像を大きく
投影するために、歪曲の増大する広角域が使用されるか
らである。
であって、その目的は、バックフォーカスが長く、歪曲
収差が良好に補正された、投影光学系として好適なズー
ムレンズを提供することにある。
に、第1の発明のズームレンズは、拡大側から順に、負
の屈折力を有する第1群と、正の屈折力を有する第2群
と、負の屈折力を有する第3群と、正の屈折力を有する
第4群と、から成り、広角端から望遠端へのズーミング
に際して、前記第4群が固定される一方、前記第1群が
移動し、前記第2群と前記第3群との間隔が広くなるよ
うに前記第2群が光軸方向に移動するとともに、前記第
3群と前記第4群との間隔が狭くなるように前記第3群
が光軸方向に移動する4群構成のズームレンズにおい
て、前記第3群が拡大側に凸面を向けた負又は弱い正の
屈折力を有するメニスカスレンズを最も拡大側に備え、
前記第4群が少なくとも2枚の正レンズを含み、前記第
1群乃至第4群及び前記メニスカスレンズが以下の条件
を満足することを特徴とする。 0.30<|φ3|・fS<0.90 3≦|(rMB+rMA)/(rMB−rMA)| 0.50<|φ1|/φ2<0.75 0.65<φ4・fS<1.3 ただし、 φ3:第3群の屈折力、 fS:広角端での全系の焦点距離、 rMA:メニスカスレンズの拡大側面の曲率半径、 rMB:メニスカスレンズの縮小側面の曲率半径、 φ1:第1群の屈折力、 φ2:第2群の屈折力、 φ4:第4群の屈折力、 である。
順に、負の屈折力を有する第1群と、正の屈折力を有す
る第2群と、負の屈折力を有する第3群と、正の屈折力
を有する第4群と、から成り、広角端から望遠端へのズ
ーミングに際して、前記第4群が固定される一方、前記
第1群が移動し、前記第2群と前記第3群との間隔が広
くなるように前記第2群が光軸方向に移動するととも
に、前記第3群と前記第4群との間隔が狭くなるように
前記第3群が光軸方向に移動する4群構成のズームレン
ズにおいて、前記第3群が拡大側に凸面を向けた負又は
弱い正の屈折力を有するメニスカスレンズを最も拡大側
に備え、該メニスカスレンズが拡大側から順に拡大側に
凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズと縮小側に
凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズとの接合レ
ンズであり、前記第4群が少なくとも2枚の正レンズを
含み、前記第1群乃至第4群及び前記第1,第2レンズ
が以下の条件を満足することを特徴とする。 0.30<|φ3|・fS<0.90 3≦|(rM2B+rM1A)/(rM2B−rM1A)| 0.50<|φ1|/φ2<0.75 0.65<φ4・fS<1.3 ただし、 φ3 :第3群の屈折力、 fS :広角端での全系の焦点距離、 rM1A:第1レンズの拡大側面の曲率半径、 rM2B:第2レンズの縮小側面の曲率半径、 φ1:第1群の屈折力、 φ2:第2群の屈折力、 φ4:第4群の屈折力、 である。
順に、負の屈折力を有する第1群と、正の屈折力を有す
る第2群と、負の屈折力を有する第3群と、正の屈折力
を有する第4群と、から成り、広角端から望遠端へのズ
ーミングに際して、前記第4群が固定される一方、前記
第1群が移動し、前記第2群と前記第3群との間隔が広
くなるように前記第2群が光軸方向に移動するととも
に、前記第3群と前記第4群との間隔が狭くなるように
前記第3群が光軸方向に移動する4群構成のズームレン
ズにおいて、前記第3群が最も拡大側から順に拡大側に
凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズと縮小側に
凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズとを備え、
前記第4群が少なくとも2枚の正レンズを含み、前記第
1群乃至第4群及び前記第1,第2レンズが以下の条件
を満足することを特徴とする。 0.30<|φ3|・fS<0.90 3≦|(rM2B+rM1A)/(rM2B−rM1A)| 0.50<|φ1|/φ2<0.75 0.65<φ4・fS<1.3 ただし、 φ3 :第3群の屈折力、 fS :広角端での全系の焦点距離、 rM1A:第1レンズの拡大側面の曲率半径、 rM2B:第2レンズの縮小側面の曲率半径、 φ1:第1群の屈折力、 φ2:第2群の屈折力、 φ4:第4群の屈折力、 である。
第3のいずれか1つの発明の構成において、前記第1群
が少なくとも2枚の負レンズと少なくとも1枚の正レン
ズとから成ることを特徴とする。
第3のいずれか1つの発明の構成において、前記第2群
が、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負の屈折力
を有するメニスカスレンズと、全体として正の屈折力を
有する接合レンズと、を有することを特徴とする。
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。
図13,図15,図17,図19,図21,図23は、
第1〜第12の実施の形態にそれぞれ対応するレンズ構
成図であり、[L]は望遠端(長焦点距離端)、[M]はミド
ル{中間焦点距離状態}、[S]は広角端(短焦点距離端)
でのレンズ配置を示している。また、各図中、ri(i=1,
2,3,...)が付された面は拡大側から数えてi番目の面で
あり、di(i=1,2,3,...)が付された軸上面間隔は拡大側
から数えてi番目の軸上面間隔である。
順に、負の屈折力を有する第1群Gr1と、正の屈折力
を有する第2群Gr2と、負の屈折力を有する第3群G
r3と、正の屈折力を有する第4群Gr4と、から成る
4群構成のズームレンズであって、第4群Gr4の縮小
側にはダイクロイックプリズムPRが配置されている。
ズーミングは各群Gr1〜Gr4間隔を変化させること
によって行われ、広角端[S]から望遠端[L]へのズーミ
ングに際して、第2群Gr2と第3群Gr3との間隔が
広くなるように第2群Gr2が光軸方向に移動するとと
もに、第3群Gr3と第4群Gr4との間隔が狭くなる
ように第3群Gr3が光軸方向に移動する。そして、第
3群Gr3は少なくとも1枚の負レンズを含んでおり、
第4群Gr4は少なくとも2枚の正レンズを含んでい
る。以下に各実施の形態における各群Gr1〜Gr4の
詳細なレンズ構成を説明する。
の実施の形態において、第1群Gr1は、拡大側から順
に、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ,両凹の
負レンズ及び拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
から成っている。第2,第7〜第10,第12の実施の
形態において、第1群Gr1は、拡大側から順に、縮小
側に凹面を向けた2枚の負メニスカスレンズ及び拡大側
に凸面を向けた正メニスカスレンズから成っている。第
3の実施の形態において、第1群Gr1は、拡大側から
順に、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ,両凹
の負レンズ及び両凸の正レンズから成っている。第5,
第6の実施の形態において、第1群Gr1は、拡大側か
ら順に、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ及び
拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成ってい
る。第11の実施の形態において、第1群Gr1は、拡
大側から順に、縮小側に凹面を向けた2枚の負メニスカ
スレンズ及び両凸の正レンズから成っている。
の形態において、第2群Gr2は、拡大側から順に、両
凸の正レンズ,縮小側に凹面を向けた負メニスカスレン
ズ及び両凸の正レンズから成っている。第2,第8〜第
10の実施の形態において、第2群Gr2は、拡大側か
ら順に、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ,及
び両凸の正レンズと拡大側に凹面を向けた負メニスカス
レンズとの接合レンズから成っている。第3の実施の形
態において、第2群Gr2は、拡大側から順に、両凸の
正レンズ,縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ及
び拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成って
いる。第4の実施の形態において、第2群Gr2は、拡
大側から順に、両凸の正レンズ,及び両凸の正レンズと
両凹の負レンズとの接合レンズから成っている。第5,
第6の実施の形態において、第2群Gr2は、拡大側か
ら順に、両凸の正レンズ,及び両凸の正レンズと拡大側
に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズから
成っている。第7の実施の形態において、第2群Gr2
は、拡大側から順に、両凸の正レンズ及び拡大側に凹面
を向けた負メニスカスレンズから成っている。第11,
第12の実施の形態において、第2群Gr2は、拡大側
から順に、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズ,
縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ及び両凸の正
レンズから成っている。
2,第11,第12の実施の形態において、第3群Gr
3は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた正メニス
カスレンズ及び両凹の負レンズから成っている。第3,
第4,第7〜第9の実施の形態において、第3群Gr3
は、拡大側から順に、両凸の正レンズと両凹の負レンズ
との接合レンズ,及び両凹の負レンズから成っている。
第5,第10の実施の形態において、第3群Gr3は、
拡大側から順に、両凸の正レンズ,及び2枚の両凹の負
レンズから成っている。第6の実施の形態において、第
3群Gr3は、拡大側から順に、両凸の正レンズ,縮小
側に凹面を向けた負メニスカスレンズ及び両凹の負レン
ズから成っている。
2,第11,第12の実施の形態において、第4群Gr
1は、拡大側から順に、両凹の負レンズ,縮小側に凸面
を向けた正メニスカスレンズ,両凸の正レンズ及び拡大
側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成っている。
第3〜第5,第7,第8の実施の形態において、第4群
Gr1は、拡大側から順に、両凹の負レンズと両凸の正
レンズとの接合レンズ,両凸の正レンズ及び拡大側に凸
面を向けた正メニスカスレンズから成っている。第6の
実施の形態において、第4群Gr1は、拡大側から順
に、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズ,両凸の
正レンズと拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズと
の接合レンズ,及び両凸の正レンズから成っている。第
9,第10の実施の形態において、第4群Gr1は、拡
大側から順に、両凹の負レンズ,2枚の両凸の正レンズ
及び拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズから成っ
ている。
第1群Gr1の両凸の正レンズの縮小側面は非球面であ
る。この正レンズに設けられている非球面は、中心部か
ら周辺部へ遠ざかるに従って正の屈折力が強くなる形状
の非球面である。第12の実施の形態において、第1群
Gr1の拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズの縮
小側面は非球面である。この正メニスカスレンズに設け
られている非球面は、中心部が負の屈折力を有し周辺部
が正の屈折力を有するような形状の非球面である。
先に述べたように、第4群Gr4の縮小側には、液晶パ
ネルからの光を色合成するダイクロイックプリズムPR
が配置されている。このため、投影光学系としての各実
施の形態には、ダイクロイックプリズムPRを配置する
ための長いバックフォーカスが必要とされ、また、カラ
ーシェーディングの発生を防止するための縮小側への略
テレセントリック性も必要とされる。
4群Gr4は、負の第3群Gr3と正の第4群Gr4と
から成る逆望遠型の屈折力配置を有している。このよう
な逆望遠型の屈折力配置を第3群Gr3及び第4群Gr
4に採用することによって、投影光学系として必要なバ
ックフォーカスを確保することが可能となる。また、第
3群Gr3に入射した主光線は、第3群Gr3で光軸か
ら離れる方向にはね上げられた後、第4群Gr4で光軸
に対して平行になるように曲げられる。このような略テ
レセントリック性により、カラーシェーディングの発生
を抑えて、スクリーンの上下左右での色再現性を良くす
ることができる。
Gr4が、拡大側から順に、少なくとも1枚の負レンズ
と少なくとも2枚の正レンズとから成っているのは、第
4群Gr4にも上記逆望遠型の屈折力配置を採用するた
めである。これによって、上記バックフォーカスの確保
とカラーシェーディングの防止をより効果的に行うこと
が可能になる。
おいては、第3群Gr3が以下の条件式(1)を満足する
ことが望ましい。 0.30<|φ3|・fS<0.90 …(1) ただし、 φ3:第3群の屈折力、 fS:広角端[S]での全系の焦点距離 である。
件範囲を全系との関係で規定している。条件式(1)の下
限を超えると、投影光学系として充分なバックフォーカ
スを確保することができなくなる。逆に、条件式(1)の
上限を超えると、各種の収差(特に、球面収差)の補正
が困難になる。
2,第11,第12の実施の形態では、第3群Gr3
が、拡大側に凸面を向けた弱い正の屈折力を有するメニ
スカスレンズMを最も拡大側に備えており、第3,第
4,第7〜第9の実施の形態では、さらに、拡大側に凸
面を向けた負又は上記弱い正の屈折力を有するメニスカ
スレンズMが、拡大側に凸面を向けた正の屈折力を有す
る第1レンズM1と縮小側に凹面を向けた負の屈折力を
有する第2レンズM2との接合レンズから成っている。
また、第5,第6,第10の実施の形態では、更に上記
接合レンズが第1レンズM1と第2レンズM2との2枚
に分割されて、そのレンズ間隔を空気レンズとして利用
する構成になっている。
の3つの種類〜に分けられる。 :第3群Gr3の最も拡大側に配置されているメニス
カスレンズMが、拡大側に凸面を向けた負又は弱い正の
屈折力を有するメニスカス形状の単レンズから成る実施
の形態(第1,第2,第11,第12の実施の形態)。 :第3群Gr3の最も拡大側に配置されているメニス
カスレンズが、拡大側に凸面を向けた負又は弱い正の屈
折力を有するメニスカスレンズであって、拡大側から順
に拡大側に凸面を向けた正の屈折力を有する第1レンズ
M1と縮小側に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レ
ンズM2との接合レンズから成る実施の形態(第3,第
4,第7〜第9の実施の形態)。 :第3群Gr3が、最も拡大側から順に、拡大側に凸
面を向けた正の屈折力を有する第1レンズM1と縮小側
に凹面を向けた負の屈折力を有する第2レンズM2とを
備え、第1レンズM1と第2レンズM2との間隔を空気
レンズとして利用する実施の形態(第5,第6,第10
の実施の形態)。
レンズM2とから成る接合レンズが、実施の形態にお
けるメニスカスレンズMと同様のメニスカス形状を保持
している。このように、全体として拡大側に凸面を向け
たメニスカス形状の接合レンズを用いることによって、
1枚のメニスカスレンズMを用いた実施の形態より
も、各色に対する歪曲収差及びコマ収差を良好に補正す
ることができる。また、実施の形態のように空気レン
ズの作用を利用すれば、1枚のメニスカスレンズMを用
いた実施の形態よりも、コマ収差や各色の像面湾曲差
を良好に補正することができる。
ームレンズでは、広角側で歪曲収差がマイナス方向に大
きくなる。本発明に係る実施の形態〜では、望遠端
[L]から広角端[S]へのズーミングにおいて、第2群G
r2と第3群Gr3との間隔が狭くなるように第2群G
r2と第3群Gr3がズーム移動するので、第3群Gr
3に対する軸外光束の入射位置が光軸寄りに変化する
(つまり、光軸からの高さが低くなる。)。また、実施の
形態のメニスカスレンズMや実施の形態,の第
1,第2レンズM1,M2の入・射出面は拡大側に凸面
となっている。このような面で構成されたレンズM;M
1,M2に対して、軸外光束が広角側ほど光軸寄りに入
射するため、拡大側に凸の形状の入射面においてマイナ
ス方向に発生する歪曲収差が広角側ほど小さくなるよう
に補正される。このレンズM;M1,M2の拡大側に凸
形状の面の作用によって、望遠側と広角側の歪曲収差の
変化を小さくすることができる。
ー〉第3群Gr3が前述の条件式(1)を満足する実施の
形態において、上記メニスカスレンズMは以下の条件
式(2)を満足することが望ましい。 3≦|(rMB+rMA)/(rMB−rMA)| …(2) ただし、 rMA:メニスカスレンズMの拡大側面の曲率半径、 rMB:メニスカスレンズMの縮小側面の曲率半径 である。
補正するための、メニスカスレンズMのシェイプファク
ターの条件範囲を規定している。メニスカスレンズM
は、入射してきた軸外光束を、拡大側に凸の形状の拡大
側面で光軸寄りに曲げた後、縮小側面で光軸から離れる
方向に曲げて射出する。このとき、メニスカスレンズM
が条件式(2)の条件範囲を満足すると、軸外光束の入射
側の光軸に対する角度と、射出側の光軸に対する角度の
変化が小さくなる。この角度の変化を小さくすること
で、メニスカスレンズMは、このズームレンズのズーム
タイプにおいて、他の諸収差に悪影響を及ぼすことな
く、望遠側と広角側とでの歪曲収差のバランスを良好に
補正することができる。
の拡大側面の曲率半径rMAと縮小側面の曲率半径rMBと
は同符号であるため、条件式(2)の条件範囲を超えるこ
とは、メニスカスレンズMの拡大側面と縮小側面との曲
率半径の差(|rMB−rMA|)が大きくなって、メニスカ
スレンズMの屈折力の絶対値が増加することを意味す
る。したがって、条件式(2)の条件範囲を超えると、上
述した軸外光束の入射側の光軸に対する角度と、射出側
の光軸に対する角度の変化が大きくなるため、他の諸収
差の悪影響を及ぼすことなく、望遠側と広角側とでの歪
曲収差のバランスを補正することができなくなる。な
お、曲率半径rMAと曲率半径rMBとが全く同じ値になっ
た場合、条件式(2)の対応値|(rMB+rMA)/(rMB−r
MA)|は無限大となるが、条件式(2)は|(rMB+rMA)/
(rMB−rMA)|が無限大となる場合をも含むものとす
る。
第3群Gr3が前述の条件式(1)を満足する実施の形態
,において、第1,第2レンズM1,M2は以下の
条件式(3)を満足することが望ましい。 3≦|(rM2B+rM1A)/(rM2B−rM1A)| …(3) ただし、 rM1A:第1レンズM1の拡大側面の曲率半径、 rM2B:第2レンズM2の縮小側面の曲率半径 である。
補正するための、第1,第2レンズM1,M2のシェイ
プファクターに相当する面形状の条件範囲を規定してい
る。第1,第2レンズM1,M2は、入射してきた軸外
光束を、第1レンズM1の拡大側に凸の形状の拡大側面
で光軸寄りに曲げた後、第2レンズM2の縮小側面で光
軸から離れる方向に曲げて射出する。このとき、第1,
第2レンズM1,M2が条件式(3)の条件範囲を満足す
ると、軸外光束の入射側の光軸に対する角度と、射出側
の光軸に対する角度の変化が小さくなる。この角度の変
化を小さくすることで、第1,第2レンズM1,M2
は、このズームレンズのズームタイプにおいて、他の諸
収差に悪影響を及ぼすことなく、望遠側と広角側とでの
歪曲収差のバランスを良好に補正することができる。
大側面の曲率半径rM1Aと第2レンズM2の縮小側面の
曲率半径rM2Bとは同符号であるため、条件式(3)の条件
範囲を超えることは、第1,第2レンズM1,M2の拡
大側面と縮小側面との曲率半径の差(|rM2B−rM1A|)
が大きくなって、第1,第2レンズM1,M2の合成屈
折力の絶対値が増加することを意味する。したがって、
条件式(3)の条件範囲を超えると、上述した軸外光束の
入射側の光軸に対する角度と、射出側の光軸に対する角
度の変化が大きくなるため、他の諸収差の悪影響を及ぼ
すことなく、望遠側と広角側とでの歪曲収差のバランス
を補正することができなくなる。なお、曲率半径rM1A
と曲率半径rM2Bとが全く同じ値になった場合、条件式
(3)の対応値|(rM2B+rM1A)/(rM2B−rM1A)|は無
限大となるが、条件式(2)は|(rM2B+rM1A)/(rM2B
−rM1A)|が無限大となる場合をも含むものとする。
る空気レンズ〉実施の形態のように、2枚のレンズM
1,M2の間隔を空気レンズとして利用する形態におい
ては、第1,第2レンズM1,M2は、以下の条件式
(4)及び条件式(5)を満足することが望ましい。 0<dM1M2/fS<0.1 …(4) -0.006<(1/rM2A)−(1/rM1B)<0.002 …(5) ただし、 dM1M2:第1レンズM1と第2レンズM2との軸上空気
間隔、 fS :広角端[S]での全系の焦点距離、 rM1B :第1レンズM1の縮小側面の曲率半径、 rM2A :第2レンズM2の拡大側面の曲率半径 である。
ズM1と負の第2レンズM2との間に形成される空気レ
ンズに関する条件範囲を規定している。条件式(4)の上
限を超えると、第1レンズM1と第2レンズM2との間
の空気間隔が大きくなり過ぎてしまい、また、条件式
(5)の上限又は下限を超えると、第1レンズM1の縮小
側面と第2レンズM2の拡大側面との曲率半径の差が大
きくなり過ぎてしまう。このため、いずれの場合も歪曲
収差を良好に補正することができなくなる。
第2の実施の形態のように、第3群Gr3の最も拡大側
に配置されているメニスカスレンズMが、正の屈折力を
有するメニスカス形状の単レンズである実施の形態に
おいて、メニスカスレンズMは以下の条件式(6)を満足
することが望ましい。 18<νM<30 …(6) ただし、 νM:メニスカスレンズMのアッベ数 である。
カスレンズMのアッベ数の条件範囲を規定している。条
件式(6)の範囲を超えた場合、広角側と望遠側とでバラ
ンス良く倍率色収差を補正することができなくなる。
数〉実施の形態,において、第1,第2レンズM
1,M2は以下の条件式(7)を満足することが望まし
い。 -300<νM1M2<30 …(7) ただし、 νM1M2:第1レンズM1と第2レンズM2との合成アッ
ベ数であって、以下の式(7A)で定義される。 {1/(fM1・νM1)}+{1/(fM2・νM2)}={1/(fM1M2・νM1M2)} …(7A) ただし、 fM1 :第1レンズM1の焦点距離、 fM2 :第2レンズM2の焦点距離、 fM1M2:第1レンズM1と第2レンズM2との合成焦点
距離、 νM1 :第1レンズM1のアッベ数、 νM2 :第2レンズM2のアッベ数 である。
2のアッベ数の条件範囲を規定している。条件式(7)の
条件範囲を超えた場合も、条件式(6)の場合と同様に、
広角側と望遠側とでバランス良く倍率色収差を補正する
ことができなくなる。
実施の形態,において、第1,第2レンズM1,M
2は以下の条件式(8)を満足することが望ましい。 0.85<nM2/nM1<0.95 …(8) ただし、 nM1:第1レンズM1の屈折率、 nM2:第2レンズM2の屈折率 である。
2の屈折率の条件範囲を規定している。第1レンズM1
の屈折率nM1と第2レンズM2の屈折率nM2とが同じで
あれば(nM2/nM1=1)、第1,第2レンズM1,M2
全体が、実施の形態における1枚のメニスカスレンズ
Mと同様に作用することになる。したがって、条件式
(8)の上限を超えると、第1,第2レンズM1,M2全
体がメニスカス形状の単レンズに相当する構成に近づく
ことになる。このため、全体として拡大側に凸面を向け
たメニスカス形状を2枚のレンズM1,M2で構成する
ことによって得られる前述の効果が低減することにな
る。逆に、条件式(8)の下限を超えると、ズーミングに
伴って各波長ごとの球面収差及びコマ収差が大きく変動
するため、光学性能を維持することができなくなる。な
お、前述したようにズーミングにおいて第3群Gr3に
対する軸外光束の入射位置が変化するため、条件式(8)
を満たすような屈折率差を第1,第2レンズM1,M2
にもたせれば、ズーム全域において像面のバランスをと
ることができる。
及び条件式(2)又は(3)を満足する実施の形態〜にお
いて、第1群Gr1は少なくとも2枚の負レンズと少な
くとも1枚の正レンズとから成ることが望ましい。第1
群Gr1をこのように構成すると、広角側で負の第1群
Gr1の周辺部に入射する光束によって発生するアンダ
ー側の歪曲収差を小さくすることができる。第1群Gr
1の負のパワーをレンズ2枚に分担させると、レンズ面
に対する光線の角度が緩くなり、第1群Gr1の負レン
ズで主に発生する負の歪曲が小さくなるからである。し
たがって、第1群Gr1の正レンズ等によって歪曲収差
を補正する上で有利になる。
(1)及び条件式(2)又は(3)を満足する実施の形態〜
において、第11の実施の形態のように、第1群Gr1
中の正の屈折力を有する少なくとも1面に、中心部から
周辺部へ遠ざかるに従って正の屈折力が強くなる形状の
非球面を配置することが望ましい。このような形状の非
球面を第1群Gr1中に配置すると、特に広角端[S]に
おいて、負レンズによりアンダー側に発生する歪曲収差
をオーバー側に補正する効果が大きくなる。
満足する実施の形態〜において、第12の実施の形
態のように、第1群Gr1中の弱い負の屈折力を有する
少なくとも1面に、中心部が負の屈折力を有し周辺部が
正の屈折力を有するような形状の非球面を配置してもよ
い。このような形状の非球面を第1群Gr1中に配置し
ても、前述の非球面の場合と同様に、特に広角端[S]に
おいて、負レンズによりアンダー側に発生する歪曲収差
をオーバー側に補正する効果が大きい。
ズに設けることが望ましい。正レンズに非球面を配置し
た場合、当該正レンズは以下の条件式(9)を満足するこ
とが望ましい。 1.45<na<1.60 …(9) ただし、 na:非球面が設けられた正レンズの屈折率 である。
ズの屈折率を規定している。非球面が設けられた正レン
ズは、条件式(9)を満足するような低屈折率媒質である
方が、上述の歪曲収差の補正に対して効果的である。な
お、第1群Gr1中の負レンズを条件式(9)の上限を超
えるような高屈折率媒質で構成し、全く逆の形状を有す
る非球面を設けることによっても、歪曲に対する同様の
効果を達成することができる。ただし、高屈折率媒質に
非球面を設けることは、コストアップを招くため好まし
くない。
及び条件式(2)又は(3)を満足する実施の形態〜にお
いて、第2,第8〜第10の実施の形態のように、第2
群Gr2が、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負
の屈折力を有するメニスカスレンズと、全体として正の
屈折力を有する接合レンズと、を有することが望まし
い。第2群Gr2をこのように構成すると、上記負のメ
ニスカスレンズと正の接合レンズとの間に形成される空
気レンズによって、コマ収差が良好に補正される。つま
り、上記メニスカスレンズと接合レンズとの向かい合う
面の曲率差によって、第2群Gr2に入射してきた周辺
光線が、メニスカスレンズで光軸から離れる方向にはね
上げられた後、屈折力を有する接合レンズに大きな角度
で入射するため、これらのレンズの空気間隔がコマ収差
の補正に有効に作用するのである。
上述の条件式(1)及び条件式(2)又は(3)を満足し、か
つ、ズーミングに際して第1群Gr1及び第2群Gr2
が移動する実施の形態〜は、以下の条件式(10)を満
足することが望ましい。 0.50<|φ1|/φ2<0.75 …(10) ただし、 φ1:第1群Gr1の屈折力、 φ2:第2群Gr2の屈折力 である。
2との間の屈折力の関係(特に、ズーミングの際の移動
群の軌跡に関する条件範囲)を規定している。条件式(1
0)の上限に近づくと、第1群Gr1が望遠端[L]で広角
端[S]におけるより拡大側に位置することになる。その
結果、望遠端[L]でのレンズ全長が大きくなり、コンパ
クトなズームレンズを得ることが困難になる。逆に、条
件式(10)の下限に近づくと、第1群Gr1が望遠端[L]
で広角端[S]におけるより縮小側に位置することにな
る。その結果、広角端[S]で周辺光量の低下が生じる。
周辺光量の低下を防止するためには、第1群Gr1や第
2群Gr2のレンズ径を大きくする必要がある。しか
し、第1群Gr1や第2群Gr2のレンズ径を大きくす
ると、コンパクトなズームレンズを得ることが困難にな
る。
(2)又は(3)を満足する実施の形態〜は、以下の条件
式(11)を満足することが望ましい。 0.65<φ4・fS<1.3 …(11) ただし、 φ4:第4群Gr4の屈折力、 fS:広角端[S]での全系の焦点距離 である。
件範囲を全系との関係で規定している。条件式(11)の上
限を超えると、球面収差及びコマ収差が悪化するため、
Fナンバーを充分小さくすることができなくなる。した
がって、明るいズームレンズを得ることが困難になる。
逆に、条件式(11)の下限を超えると、投影光学系として
充分なバックフォーカスを得ることが困難になる。
件式(1)及び条件式(2)又は(3)を満足する実施の形態
〜において、第4群Gr4はズーミングに際して固定
されていることが望ましい。ズーミングにおいて第4群
Gr4の位置が固定であれば、投影光学系で必要となる
大型の構成部材(例えば、第4群Gr4の縮小側に配置
されるダイクロイックプリズムPR)を固定にすること
ができるため、鏡胴構成上有利である。例えば、鏡胴構
成を簡単にすることができるため、コストダウンが容易
になる。
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1〜
12は、前述した第1〜第12の実施の形態にそれぞれ
対応しており、第1〜第12の実施の形態を表すレンズ
構成図(図1,図3,図5,図7,図9,図11,図1
3,図15,図17,図19,図21,図23)は、対
応する実施例1〜12のレンズ構成をそれぞれ示してい
る。
いて、ri(i=1,2,3,...)は拡大側から数えてi番目の面の
曲率半径、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番目のレンズのd線に対す
る屈折率(Nd),アッベ数(νd)を示している。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を併せて示す。
非球面で構成された面であることを示し、非球面の面形
状を表わす次の式(AS)で定義されるものとする。
(1)〜(11)の対応値{すなわち、条件式(1):|φ3|・
fS,条件式(2):|(rMB+rMA)/(rMB−rMA)|,
条件式(3):|(rM2B+rM1A)/(rM2B−rM1A)|,条
件式(4):dM1M2/fS,条件式(5):(1/rM2A)−(1
/rM1B),条件式(6):νM,条件式(7):νM1M2,条件
式(8):nM2/nM1,条件式(9):na,条件式(10):|
φ1|/φ2,条件式(11):φ4・fS}を示す。
2,図14,図16,図18,図20,図22,図24
は、実施例1〜12(ダイクロイックプリズムPRを含
めた光学系)にそれぞれ対応する収差図である。各収差
図は、長焦点距離端[L],ミドル[M],短焦点距離端
[S]のそれぞれについて諸収差(Y':像高)を示してい
る。また、各収差図中、実線(d)はd線に対する収差、
一点鎖線(g)はg線に対する収差を表わしており、破線
(SC)は正弦条件を表わしている。破線(DM)と実線
(DS)はメリディオナル面とサジタル面でのd線に対す
る非点収差をそれぞれ表わしている。
の投影光学系として用いる場合には、本来はスクリーン
面が像面であり液晶パネル面が物体面であるが、上記各
実施例では、光学設計上それぞれ縮小系(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液晶パ
ネル面で光学性能を評価している。
よれば、バックフォーカスが長く、歪曲収差が良好に補
正された、投影光学系として好適なズームレンズを実現
することができる。さらに、第4の発明によれば、広角
側で第1群の周辺部に入射する光束によって発生するア
ンダー側の歪曲収差を小さくすることができる。また、
第5の発明によれば、コマ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。
図。
図。
図。
図。
成図。
成図。
成図。
Claims (5)
- 【請求項1】 拡大側から順に、負の屈折力を有する第
1群と、正の屈折力を有する第2群と、負の屈折力を有
する第3群と、正の屈折力を有する第4群と、から成
り、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第
4群が固定される一方、前記第1群が移動し、前記第2
群と前記第3群との間隔が広くなるように前記第2群が
光軸方向に移動するとともに、前記第3群と前記第4群
との間隔が狭くなるように前記第3群が光軸方向に移動
する4群構成のズームレンズにおいて、 前記第3群が拡大側に凸面を向けた負又は弱い正の屈折
力を有するメニスカスレンズを最も拡大側に備え、前記
第4群が少なくとも2枚の正レンズを含み、前記第1群
乃至第4群及び前記メニスカスレンズが以下の条件を満
足することを特徴とするズームレンズ; 0.30<|φ3|・fS<0.90 3≦|(rMB+rMA)/(rMB−rMA)| 0.50<|φ1|/φ2<0.75 0.65<φ4・fS<1.3 ただし、 φ3:第3群の屈折力、 fS:広角端での全系の焦点距離、 rMA:メニスカスレンズの拡大側面の曲率半径、 rMB:メニスカスレンズの縮小側面の曲率半径、 φ1:第1群の屈折力、 φ2:第2群の屈折力、 φ4:第4群の屈折力、 である。 - 【請求項2】 拡大側から順に、負の屈折力を有する第
1群と、正の屈折力を有する第2群と、負の屈折力を有
する第3群と、正の屈折力を有する第4群と、から成
り、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第
4群が固定される一方、前記第1群が移動し、前記第2
群と前記第3群との間隔が広くなるように前記第2群が
光軸方向に移動するとともに、前記第3群と前記第4群
との間隔が狭くなるように前記第3群が光軸方向に移動
する4群構成のズームレンズにおいて、 前記第3群が拡大側に凸面を向けた負又は弱い正の屈折
力を有するメニスカスレンズを最も拡大側に備え、該メ
ニスカスレンズが拡大側から順に拡大側に凸面を向けた
正の屈折力を有する第1レンズと縮小側に凹面を向けた
負の屈折力を有する第2レンズとの接合レンズであり、
前記第4群が少なくとも2枚の正レンズを含み、前記第
1群乃至第4群及び前記第1,第2レンズが以下の条件
を満足することを特徴とするズームレンズ; 0.30<|φ3|・fS<0.90 3≦|(rM2B+rM1A)/(rM2B−rM1A)| 0.50<|φ1|/φ2<0.75 0.65<φ4・fS<1.3 ただし、 φ3 :第3群の屈折力、 fS :広角端での全系の焦点距離、 rM1A:第1レンズの拡大側面の曲率半径、 rM2B:第2レンズの縮小側面の曲率半径、 φ1:第1群の屈折力、 φ2:第2群の屈折力、 φ4:第4群の屈折力、 である。 - 【請求項3】 拡大側から順に、負の屈折力を有する第
1群と、正の屈折力を有する第2群と、負の屈折力を有
する第3群と、正の屈折力を有する第4群と、から成
り、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第
4群が固定される一方、前記第1群が移動し、前記第2
群と前記第3群との間隔が広くなるように前記第2群が
光軸方向に移動するとともに、前記第3群と前記第4群
との間隔が狭くなるように前記第3群が光軸方向に移動
する4群構成のズームレンズにおいて、 前記第3群が最も拡大側から順に拡大側に凸面を向けた
正の屈折力を有する第1レンズと縮小側に凹面を向けた
負の屈折力を有する第2レンズとを備え、前記第4群が
少なくとも2枚の正レンズを含み、前記第1群乃至第4
群及び前記第1,第2レンズが以下の条件を満足するこ
とを特徴とするズームレンズ; 0.30<|φ3|・fS<0.90 3≦|(rM2B+rM1A)/(rM2B−rM1A)| 0.50<|φ1|/φ2<0.75 0.65<φ4・fS<1.3 ただし、 φ3 :第3群の屈折力、 fS :広角端での全系の焦点距離、 rM1A:第1レンズの拡大側面の曲率半径、 rM2B:第2レンズの縮小側面の曲率半径、 φ1:第1群の屈折力、 φ2:第2群の屈折力、 φ4:第4群の屈折力、 である。 - 【請求項4】 前記第1群が少なくとも2枚の負レンズ
と少なくとも1枚の正レンズとから成ることを特徴とす
る請求項1〜3のいずれか1項に記載のズームレンズ。 - 【請求項5】 前記第2群が、拡大側から順に、拡大側
に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズ
と、全体として正の屈折力を有する接合レンズと、を有
することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記
載のズームレンズ。
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JP28872196A JP3362613B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | ズームレンズ |
US08/961,106 US5914820A (en) | 1996-10-30 | 1997-10-30 | Zoom lens system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28872196A JP3362613B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | ズームレンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10133106A JPH10133106A (ja) | 1998-05-22 |
JP3362613B2 true JP3362613B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=17733835
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28872196A Expired - Fee Related JP3362613B2 (ja) | 1996-10-30 | 1996-10-30 | ズームレンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3362613B2 (ja) |
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JP5082431B2 (ja) * | 2006-12-25 | 2012-11-28 | 株式会社ニコン | 防振機能を有する変倍光学系、撮像装置、変倍光学系の変倍方法 |
JP5458773B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2014-04-02 | カシオ計算機株式会社 | ズームレンズ及び投射型表示装置 |
JP5891452B2 (ja) | 2010-12-22 | 2016-03-23 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | ズームレンズ系、交換レンズ装置及びカメラシステム |
JP2012198506A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-10-18 | Panasonic Corp | ズームレンズ系、撮像装置及びカメラ |
-
1996
- 1996-10-30 JP JP28872196A patent/JP3362613B2/ja not_active Expired - Fee Related
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