JP4151719B2 - Zoom lens and projector device - Google Patents
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Description
本発明は、主に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からの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くコンパクトなズームレンズに関するものである。 The present invention relates to a compact zoom lens having a small lens aperture for enlarging and projecting an image from a light valve for forming an image mainly by changing the reflection direction of light such as DMD.
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。また、この様な条件は投射用レンズのライトバルブ側の瞳の位置が一定という条件のもとで成立しているため、ズームレンズなどの瞳位置が移動する場合は、移動した分、光量のロスなどが生ずるため、一般的には明るさが問題となりやすい広角端で瞳位置を最適化するなどの配慮も必要となる。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。 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 catch 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. In addition, since such a condition is established under the condition that the position of the pupil on the light valve side of the projection lens is constant, if the pupil position of the zoom lens or the like moves, the amount of light Since loss or the like occurs, it is generally necessary to consider such as optimizing the pupil position at the wide-angle end where brightness tends to be a problem. 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、利便性の点ではズーム構成による変倍が可能というだけではなく、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その広角端の画角の大きいもの、さらに変倍比も大きい物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が、この例では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。
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くコンパクトなズームレンズを実現し、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. A compact zoom lens with high imaging performance and a small lens aperture in applications, is compact and bright, and has a high image quality that can project a large screen even in a limited space such as a small conference room. An object of the present invention is to provide a projector device.
本発明のズームレンズは、拡大側から順に、全体で正または負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で負の屈折力を有する第2レンズ群、全体で正または負の屈折力を有する第3レンズ群、全体で正の屈折力を有する第4レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第5レンズ群から構成され、前記第1レンズ群及び前記第5レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第2レンズ群及び前記第3レンズ群は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、前記第4レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、前記第2レンズ群乃至前記第3レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式(1)を満足しており、前記第4レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式(2)を満足しており、広角端における前記第4レンズ群と前記第5レンズ群の位置関係に関して下記条件式(3)を満足していることを特徴とする。(請求項1)
(1) −1.1 < fw/fII-III < −0.4
(2) 0.3 < fw/fIV < 0.55
(3) 1.7 < dwIV/fw
ただし、
fw :広角端における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1700mmに合焦状態)
fII-III:広角端における第2レンズ群乃至第3レンズ群の合成焦点距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離1700mmに合焦状態)
fIV :第4レンズ群の合成焦点距離
dwIV :広角端における第4レンズ群と第5レンズ群の間の空気間隔
The zoom lens of the present invention has, in order from the magnification side, a first lens group having a positive or negative refractive power as a whole, a second lens group having a negative refractive power as a whole, and a positive or negative refractive power as a whole. The third lens group includes a fourth lens group having a positive refractive power as a whole and a fifth lens group having a positive refractive power as a whole, and the first lens group and the fifth lens group are performing a zooming operation. The second lens group and the third lens group are arranged on the optical axis from the wide-angle end to the intermediate range from the enlargement side to the reduction side direction, and from the intermediate range to the telephoto end on the optical axis from the reduction side to the enlargement side direction. The fourth lens group is zoomed from the wide-angle end to the telephoto end on the optical axis from the reduction side to the enlargement side, thereby changing the magnification of the entire lens system. Regarding the power set for the third lens group, Expression (1) is satisfied, the following conditional expression (2) is satisfied with respect to the power set in the fourth lens group, and the positional relationship between the fourth lens group and the fifth lens group at the wide-angle end The following conditional expression (3) is satisfied. (Claim 1)
(1) -1.1 <f w / f II-III <-0.4
(2) 0.3 < fw / fIV <0.55
(3) 1.7 <d wIV / f w
However,
f w : Combined focal length of the entire lens system at the wide-angle end (focused state on the magnification side object distance of 1700 mm from the most magnified side surface of the first lens group)
f II-III: composite focal length of the second lens group and third lens group at the wide-angle end (focal state on the magnification side object distance 1700mm from the most enlarged side of the first lens group)
f IV : Composite focal length of the fourth lens group d wIV : Air distance between the fourth lens group and the fifth lens group at the wide angle end
第2レンズ群及び第3レンズ群の間の空気間隔は変倍の際、少量しか変化していない。このことはこの二つの群が全系のパワー配分を考える上では同様の役割を付与されているからである。従って、条件式(1)は、全体として負の屈折力を有するこれら第2レンズ群及び第3レンズ群へのパワーの適切な配分に関する条件となる。すなわち光学系全体の大きさと諸収差を適切に補正するための条件のバランスをとるための必要条件である。またDMD等のライトバルブを照明するための光学系を配する為の空間を第4レンズ群と第5レンズ群の間の空気間隔部分に確保しなければならず、この空間を確保する目的を合わせてもっている。そのため下限を越えると、第2レンズ群及び第3レンズ群の合成の負のパワーが大きいことになり、これに伴い第4レンズ群、第5レンズ群等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となり性能が悪化する。逆に上限を越えると、第2レンズ群との空気間隔を大きくとらなければならず、光学系全体の大きさが大きくなり小型化の目的と相反するか、あるいは第4レンズ群と第5レンズ群の間の空気間隔部分が確保出来なくなる。条件式(2)は、光軸方向に移動することでレンズ全系の変倍を司る強い正パワーを持つ第4レンズ群に関するものである。上限を超えて正パワーが大きくなると第4レンズ群の変倍に関する移動量は小さくて済むことになるが、他の各レンズ群とのバランスが崩れ性能が低下し、下限を超えると収差的には有利だが、移動量が大きくなり小型化を損ねてしまう。また、条件式(3)は、第4レンズ群、第5レンズ群の広角端における間隔条件である。前述のようにライトバルブの照明系のスペースの為、この間隔を確保することが必要となる。従って下限を超えると照明系のスペースが不足し設計困難となる。 The air space between the second lens group and the third lens group changes only a small amount during zooming. This is because these two groups are given the same role in considering the power distribution of the entire system. Therefore, the conditional expression (1) is a condition regarding appropriate distribution of power to the second lens group and the third lens group having negative refractive power as a whole. That is, it is a necessary condition for balancing the size of the entire optical system and the conditions for appropriately correcting various aberrations. In addition, a space for arranging an optical system for illuminating a light valve such as a DMD must be secured in an air space between the fourth lens group and the fifth lens group. I also match. Therefore, if the lower limit is exceeded, the combined negative power of the second lens group and the third lens group becomes large. Accordingly, the positive power of the fourth lens group, the fifth lens group, etc. must be increased. Therefore, it becomes difficult to balance various aberrations, and the performance deteriorates. On the contrary, if the upper limit is exceeded, the air gap between the second lens group and the second lens group must be increased, and the overall size of the optical system increases, which is contrary to the purpose of miniaturization, or the fourth lens group and the fifth lens. The air gap between the groups cannot be secured. Conditional expression (2) relates to the fourth lens group having a strong positive power that controls the zooming of the entire lens system by moving in the optical axis direction. When the positive power is increased beyond the upper limit, the amount of movement relating to the zooming of the fourth lens group can be reduced. However, the balance with the other lens groups is lost, and the performance is degraded. Is advantageous, but the amount of movement becomes large and downsizing is impaired. Conditional expression (3) is a spacing condition at the wide-angle end of the fourth lens group and the fifth lens group. As described above, it is necessary to secure this space because of the space of the illumination system of the light valve. Therefore, if the lower limit is exceeded, the space of the illumination system is insufficient and the design becomes difficult.
また、前記第1レンズ群は、正の屈折力を有するレンズ(以下正レンズ)または負の屈折力を有するレンズ(以下負レンズ)を1枚配して構成され、前記第1レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式(4)を満足していることが好ましい。(請求項2)
(4) |fw/fI|< 0.3
ただし、
fI : 第1レンズ群の合成焦点距離
The first lens group includes a single lens having a positive refractive power (hereinafter, positive lens) or a lens having a negative refractive power (hereinafter, negative lens), and is set in the first lens group. It is preferable that the following conditional expression (4) is satisfied with respect to the power to be generated. (Claim 2)
(4) | f w / f I | <0.3
However,
f I : Composite focal length of the first lens group
条件式(4)で示される第1レンズ群に設定される正または負のパワーは、比較的小さなものであるが、主なパワーを受け持つ第2レンズ群以降のレンズ群の合成収差を最終的にバランスさせるものであり、条件式(4)を超えて過大なパワーを持つと単レンズであるため、諸収差が劣化してしまう。 Although the positive or negative power set in the first lens group represented by the conditional expression (4) is relatively small, the combined aberration of the lens groups after the second lens group having the main power is finally determined. If the lens has an excessive power exceeding the conditional expression (4), it is a single lens, and various aberrations deteriorate.
また、前記第2レンズ群は、拡大側から順に第2aレンズ群及び第2bレンズ群を配して構成され、前記第2a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の負レンズ、負レンズ及び正レンズを配して構成され、前記第2bレンズ群は、最も拡大側の屈折面が縮小側に向いた強い凹面であり、最も縮小側の屈折面が縮小側に向いた凸面であって1枚乃至2枚のレンズを配して構成され、前記第2aレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式(5)を満足し、前記第2bレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式(6)を満足し、前記第2レンズ群乃至前記第3レンズ群の光軸上の寸法に関して下記条件式(7)を満足していることが好ましい。(請求項3)
(5) −1.0 < fw/fIIa < 0
(6) −0.55 < fw/fIIb < 0.2
(7) 1.1 < TII-III/fw < 2.3
ただし、
fIIa :第2レンズ群を構成する第2aレンズ群の合成焦点距離
fIIb :第2レンズ群を構成する第2bレンズ群の合成焦点距離
TII-III:広角端における第2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第3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1700mmに合焦状態)
The second lens group includes a 2a lens group and a 2b lens group in order from the magnifying side, and the second a lens group has a meniscus negative shape convex toward the magnifying side in order from the magnifying side. The second b lens group includes a lens, a negative lens, and a positive lens. The second-b lens group is a strong concave surface with the most refracting surface facing the reduction side, and the most reducing side refracting surface is facing the reduction side. Convex surface is configured by arranging one or two lenses, and satisfies the following conditional expression (5) regarding the power set in the second a lens group, and regarding the power set in the second b lens group It is preferable that the following conditional expression (6) is satisfied and the following conditional expression (7) is satisfied with respect to the dimension on the optical axis of the second to third lens groups. (Claim 3)
(5) -1.0 <f w / f IIa <0
(6) -0.55 <f w / f IIb <0.2
(7) 1.1 <T II- III / f w <2.3
However,
f IIa : Combined focal length of the 2a lens group constituting the second lens group f IIb : Synthetic focal length T II-III of the 2b lens group constituting the second lens group: Most in the second lens group at the wide angle end The distance on the optical axis between the enlargement side surface of the lens arranged on the enlargement side and the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the third lens group (to the enlargement side object distance of 1700 mm from the most enlargement side surface of the first lens group) In focus)
条件式(5)及び条件式(6)は、照明系を配置する為のスペースすなわち第4レンズ群と第5レンズ群の間に通常では長いバックフォーカスに相当する部分を良好な性能と小型化という相反する条件のもとで確保するためのものである。すなわち、第2レンズ群は強い負のパワーを有することが必須となるが、それを条件式(5)、条件式(6)で示されるように配分するのが良い。各々の条件式の表現する内容としては条件式(5)では、第2aレンズ群の負のパワーに関するものである。前述の第4レンズ群と第5レンズ群の間のバックフォーカスに相当する部分を長くとるためには、特に第2aレンズ群の負パワーを増大することが有効で、上限、下限を超えると第2bレンズ群または第2aレンズ群の負パワーが過大になり良好な性能が得られなくなる。同様に条件式(6)では、第2bレンズ群の負パワーに関するものであるが、一般的には第2aレンズ群の負パワーよりも小さいことが有利である。上限、下限を超えると各々第2aレンズ群または第2bレンズ群の負パワーが過大になり良好な性能が得られない。続く条件式(7)は、小型化、特に前玉近傍のレンズの小口径化の為に効果的な条件を示している。第2レンズ群の強い負パワーにより第2レンズ群射出後の光束は大きく発散しており、従ってレンズ径も大口径化しやすい。これを条件式(7)のように第2レンズ群の厚さを大きくとることによって防ぐものである。もう一方では、第2レンズ群の負パワーを分散するために、レンズ枚数も増加させることが必要で、必然的に第2レンズ群はある程度長くならざるを得ない。下限を超えると小口径化は難しく、上限を超えると光軸方向の寸法が大きく成り過ぎて仕様を満足することが難しくなると共にレンズ枚数の増加にともない重量が増えて小型化の意味がなくなる。 Conditional expression (5) and conditional expression (6) reduce the space for arranging the illumination system, that is, a portion corresponding to a normally long back focus between the fourth lens group and the fifth lens group. It is for securing under the conflicting conditions. That is, it is essential that the second lens group has a strong negative power, but it is preferable to distribute the second lens group as shown by the conditional expressions (5) and (6). The contents expressed by each conditional expression are related to the negative power of the 2a lens group in the conditional expression (5). In order to make the portion corresponding to the back focus between the fourth lens group and the fifth lens group long, it is particularly effective to increase the negative power of the 2a lens group. The negative power of the 2b lens group or the 2a lens group becomes excessive, and good performance cannot be obtained. Similarly, conditional expression (6) relates to the negative power of the 2b lens group, but it is generally advantageous that it is smaller than the negative power of the 2a lens group. If the upper limit and the lower limit are exceeded, the negative power of the 2a lens group or the 2b lens group becomes excessive, and good performance cannot be obtained. The following conditional expression (7) shows an effective condition for downsizing, particularly for reducing the diameter of the lens near the front lens. Due to the strong negative power of the second lens group, the luminous flux after exiting the second lens group is greatly diverged, and therefore the lens diameter is also likely to increase. This is prevented by increasing the thickness of the second lens group as in conditional expression (7). On the other hand, in order to disperse the negative power of the second lens group, it is necessary to increase the number of lenses, and the second lens group inevitably becomes longer to some extent. If the lower limit is exceeded, it is difficult to reduce the diameter, and if the upper limit is exceeded, the size in the optical axis direction becomes too large to satisfy the specifications, and the weight increases as the number of lenses increases, making it meaningless.
また、前記第2a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形状に関して下記条件式(8)を満足しており、前記第2bレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式(9)を満足しており、前記第2aレンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率の特性に関して下記条件式(10)を満足しており、また前記第2a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(11)を満足していることが好ましい。(請求項4)
(8) 0.8 < fw/rIIa2 < 1.6
(9) −1.8 < fw/rIIb1 < −0.55
(10) 1.6 < NIIa
(11) VIIaP−VIIaN < 8.0
ただし、
rIIa2:第2a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
rIIb1:第2bレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
NIIa :第2aレンズ群を構成する各レンズのd線に対する屈折率の平均値
VIIaP:第2aレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
VIIaN:第2aレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値
Further, the following conditional expression (8) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the magnification side in the second a lens group, and the magnification of the lens arranged closest to the magnification side in the second b lens group is satisfied. The following conditional expression (9) is satisfied with respect to the shape of the side surface, and the following conditional expression (10) is satisfied with respect to the characteristics of the refractive index of the glass material used for each lens constituting the 2a lens group, and It is preferable that the following conditional expression (11) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting the 2a lens group. (Claim 4)
(8) 0.8 <f w / r IIa2 <1.6
(9) −1.8 <f w / r IIb1 <−0.55
(10) 1.6 <N IIa
(11) V IIaP −V IIaN <8.0
However,
r IIa2: the 2a lens curvature of the lens reduction aspects of the most be placed in enlarged side group radius r IIb1: radius of curvature of the magnifying side surface of the lens element which is disposed outermost on the magnifying side of the 2b lens group N IIa: the 2a lens mean value of refractive index at the d-line of each lens constituting the group V IIAP: mean value of Abbe numbers of the respective positive lenses of the first 2a lens group V IIaN: Abbe number of the negative lens constituting the first 2a lens group Average value
条件式(8)は、前記第2aレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側の形状に関するもので、強いパワーを持たせながら、拡大側の光束に対し概ね同心的形状とし、基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、コマ収差が補正過剰となり、下限を超えると逆に補正不足となる。次の条件式(9)は、第2レンズ群における球面収差、コマ収差補正と第1レンズ群を構成するレンズの有効径(すなわち前玉径)に影響を及ぼすものである。本ズームレンズの仕様は、広角端での画角が広角であると同時に前玉径を小さく設計することを要求している。通常この2つの条件は、相反する性格の条件である。各収差補正を満足すると同時に前玉径を小さくするためには、像高の大きい像点に対応する光線束を第1レンズ群においてより光線高の低い位置を通すことが必須である。このことを第2レンズ群内で顕著な形で実践しているのが第2bレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズである。このレンズに与えられているパワーは比較的小さいものの、縮小側に大きく凸となるメニスカス形状となることにより、その目的を達成している。その一方で、第2レンズ群内の球面収差、コマ収差補正とのバランスを取る必要もあり、下限を超えると、すなわち曲率半径が過小の場合であるが、このときは球面収差、コマ収差の補正に関する自由度が不足することとなり、上限を超えると前玉径をより大きくして対応しなければならなくなり与えられた小型化の目標を達成出来なくなる。条件式(10)は、特に強い負パワーを有する第2aレンズ群の屈折率の特徴に関するものである。強い負パワーを獲得することによる曲率の強さを軽減する為、高屈折率であることが必須で、条件式において下限を超えると曲率過大の面となることによる球面収差、コマ収差が過大となり、またペッツバール和も小さくなりすぎてしまい、良好な性能を得ることができない。条件式(11)は、第2レンズ群において基本となる色消し条件であり、色収差補正を良好に維持するための条件式である。負の強いパワーを有する第2レンズ群の中で大きな負パワーを分担している前記第2aレンズ群に使用される硝材の分散特性のバランスを表現しており、これにより群内部で発生している基本的な色収差を小さく抑えておくことが重要である。これらのレンズの硝材選択を条件式(11)の条件のもとでおこなうことにより、適切なパワー配分を実現することが出来、色収差の良好な補正が可能となる。上限を越えると色収差補正のために各レンズのパワーが過大となり、諸収差が悪化する。 Conditional expression (8) relates to the shape on the reduction side of the lens arranged closest to the enlargement side in the 2a lens group, and is basically concentric with the light beam on the enlargement side while giving strong power. In particular, it has a shape that suppresses the occurrence of aberrations. Accordingly, when the upper limit is exceeded, spherical aberration and coma aberration are overcorrected, and when the lower limit is exceeded, conversely, correction is insufficient. The following conditional expression (9) affects the spherical aberration and coma aberration correction in the second lens group and the effective diameter (that is, the front lens diameter) of the lenses constituting the first lens group. The specifications of this zoom lens require that the angle of view at the wide-angle end is wide and at the same time the front lens diameter is designed to be small. Usually, these two conditions are contradictory personality conditions. In order to satisfy each aberration correction and simultaneously reduce the front lens diameter, it is essential to pass a light beam corresponding to an image point having a large image height through a position having a lower light beam height in the first lens group. It is the lens arranged on the most magnified side in the 2b lens group that practices this in a prominent manner in the second lens group. Although the power applied to the lens is relatively small, the object is achieved by forming a meniscus shape that is convex on the reduction side. On the other hand, it is necessary to balance the spherical aberration and coma correction in the second lens group. If the lower limit is exceeded, that is, the radius of curvature is too small, the spherical aberration and coma aberration may be reduced. The degree of freedom related to correction will be insufficient, and if the upper limit is exceeded, the front lens diameter must be made larger to cope with it, and the given miniaturization target cannot be achieved. Conditional expression (10) relates to the characteristics of the refractive index of the second lens group having particularly strong negative power. In order to reduce the strength of curvature due to the acquisition of strong negative power, a high refractive index is essential, and if the lower limit of the conditional expression is exceeded, spherical aberration and coma aberration due to excessive curvature become excessive. Also, the Petzval sum becomes too small, and good performance cannot be obtained. Conditional expression (11) is a basic achromatic condition in the second lens group, and is a conditional expression for maintaining good chromatic aberration correction. It expresses the balance of dispersion characteristics of the glass material used for the 2a lens group that shares a large negative power among the second lens group having a strong negative power. It is important to keep the basic chromatic aberration small. By selecting the glass material of these lenses under the condition of the conditional expression (11), appropriate power distribution can be realized and chromatic aberration can be corrected satisfactorily. If the upper limit is exceeded, the power of each lens becomes excessive for correcting chromatic aberration, and various aberrations deteriorate.
また、合焦動作を前記第2レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第2レンズ群を構成する前記第2aレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズに関して、少なくとも片面が非球面形状であり、設定されるパワーに関して下記条件式(12)を満足し、前記第2aレンズ群の拡大側より第2番目に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式(13)を満足しており、また前記第2レンズ群を構成する負レンズに使用されている硝材の屈折率に関して下記条件式(14)を満足していることが好ましい。(請求項5)
(12) −1.0 < fw/fIIa1 < −0.4
(13) −0.95 < fw/rIIa3 < −0.3
(14) 1.65 < (nIIa1+nIIa2+nIIb1)/3
ただし、
fIIa1:第2aレンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
rIIa3:第2aレンズ群を構成する拡大側より第2番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
nIIa1:第2aレンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズのd線に対する屈折率
nIIa2:第2aレンズ群を構成する拡大側より第2番目に配置されるレンズのd線に対する屈折率
nIIb1:第2bレンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズのd線に対する屈折率
Further, the focusing operation is achieved by moving the second lens group in the optical axis direction, and at least one surface of the lens arranged on the most magnified side in the second a lens group constituting the second lens group is at least one side. The aspherical shape satisfies the following conditional expression (12) with respect to the set power, and the following conditional expression (13) regarding the shape of the magnifying side surface of the lens disposed second from the magnifying side of the 2a lens group: It is preferable that the following conditional expression (14) is satisfied with respect to the refractive index of the glass material used for the negative lens constituting the second lens group. (Claim 5)
(12) -1.0 <f w / f IIa1 <-0.4
(13) -0.95 <f w / r IIa3 <-0.3
(14) 1.65 <(n IIa1 + n IIa2 + n IIb1) / 3
However,
f IIa1 : Focal length r IIa3 of the lens arranged closest to the magnification side constituting the 2a lens group: Radius of curvature n IIa1 of the magnification side of the lens arranged second from the magnification side constituting the 2a lens group : Refractive index n with respect to d-line of the lens arranged on the most magnifying side constituting the 2a lens group n IIa2 : Refractive index n with respect to d-line of the lens arranged second from the magnifying side constituting the 2a lens group IIb1 : Refractive index with respect to the d-line of the lens arranged on the most magnified side constituting the 2b lens group
条件式(12)は、第2aレンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズに設定されるパワーに関するもので、軸外収差に大きな影響を及ぼす。上限を超えると負のパワーが小さくなり過ぎ、軸外収差の補正に対して十分な対応がとれず、また下限を超えると負のパワーが過大となり、色収差をはじめとする諸収差が劣化する。条件式(13)は、第2aレンズ群を構成する拡大側より第2番目に配置されるレンズの拡大側面の形状に関するものであり、条件式(12)及び条件式(8)等と共に第2aレンズ群においての軸外収差のバランスを維持するための条件である。上限を超えると、この面の曲率半径が大きくなり、下限を超えると逆に曲率が大きくなり、いづれにしても、軸外収差である倍率の色収差、歪曲補正が困難となる。続く条件式(14)は、像面湾曲補正のための条件である。ペッツバール和を小さくするため負レンズの屈折率を大きくして対応しており、したがって下限を超えると像面湾曲が大きくなる。 Conditional expression (12) relates to the power set for the lens disposed on the most magnifying side constituting the 2a lens group, and greatly affects off-axis aberrations. If the upper limit is exceeded, the negative power becomes too small, and sufficient correction cannot be taken for correction of off-axis aberrations. If the lower limit is exceeded, the negative power becomes excessive, and various aberrations including chromatic aberration deteriorate. Conditional expression (13) relates to the shape of the enlarged side surface of the lens disposed second from the magnifying side constituting the 2a lens group. The conditional expression (12) and conditional expression (8) together with the second a This is a condition for maintaining the balance of off-axis aberrations in the lens group. When the upper limit is exceeded, the radius of curvature of this surface increases, and when the lower limit is exceeded, the curvature increases, and in any case, it is difficult to correct chromatic aberration of magnification and distortion that are off-axis aberrations. The following conditional expression (14) is a condition for field curvature correction. In order to reduce the Petzval sum, the negative lens is increased in refractive index, so that the curvature of field increases when the lower limit is exceeded.
また、前記第3レンズ群は少なくとも1枚の正レンズを含み、全体で1枚乃至2枚のレンズを配して構成されており、前記第2レンズ群との関連において前記第3レンズ群に設定されるパワー条件に関して下記条件式(15)を満足しており、また前記第3レンズ群の最も縮小側の面の形状に関して下記条件式(16)を満足していることが好ましい。(請求項6)
(15) 0.7 < fII-III/fII < 2.2
(16) −0.6 < fw/rIIIL < −0.1
ただし、
rIIIL:第3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曲率半径
The third lens group includes at least one positive lens, and is configured by arranging one or two lenses as a whole. The third lens group includes the third lens group in relation to the second lens group. It is preferable that the following conditional expression (15) is satisfied with respect to the set power condition, and that the following conditional expression (16) is satisfied with respect to the shape of the most reduction side surface of the third lens group. (Claim 6)
(15) 0.7 <f II- III / f II <2.2
(16) −0.6 <f w / r IIIL <−0.1
However,
r IIIL : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side of the third lens group
前述のように、変倍に関して第2レンズ群乃至第3レンズ群には同様の役割、すなわち全体として強い負成分の役割を付与されているのであるが、各群に付与されているパワーについては大きく異なっている。全体の構成によれば負パワーは拡大側に集中するのが良いことがわかる。すなわちこのことは負パワーを第2レンズ群に集中し、第3レンズ群に関しては負の場合もあるし正の場合もあるといった低パワーであることを意味する。また、これには合焦動作との関連が大きく関係する。合焦動作は第2レンズ群において行うのが良いが、その際の移動量に関しての制約が発生してくる。第2レンズ群に大きなパワーを与えることは合焦距離による性能変化を小さくするという点では有利であるが、一方では移動量が小さくなりすぎて、機構的に実現が不可能となってしまうことになりかねない。そのバランスを表現したものが条件式(15)である。従って、上限を超えることは、第2レンズ群の負のパワーが大きいことを意味していて、性能変化を抑えるには有利であるが、機構的に実現が困難であるため、特別な条件でない限り採用できない。また、逆に下限を超えることは、合焦距離による性能変化が大きくなるため、一般的には設計的には問題となる。条件式(16)は、言い換えればこの面が、主に第2レンズ群の拡大側の大きな負パワーにより生じた発散光束に対して概ねコンセントリックな形状であることが良いということを示してしている。これにより、球面収差を始め各収差の発生を小さく抑えており、さらに、変倍による光線束の変化に対しても概ねコンセントリックな関係を維持できることが重要で、そうでない場合は、条件式(16)で上限を超えても、下限を超えても、変倍時の球面収差を始め各収差の変動が大きくなり、変倍全域に関して良好な性能を維持することが出来なくなる。 As described above, the second lens group to the third lens group with respect to zooming are given the same role, that is, the role of a strong negative component as a whole, but the power given to each group is as follows. It is very different. According to the overall configuration, it can be seen that the negative power should be concentrated on the enlargement side. In other words, this means that the negative power is concentrated on the second lens group, and the third lens group has a low power that may be negative or positive. In addition, this is largely related to the focus operation. The focusing operation is preferably performed in the second lens group, but there are restrictions on the amount of movement at that time. Giving a large power to the second lens group is advantageous in that the change in performance due to the in-focus distance is reduced, but on the other hand, the amount of movement becomes too small to be realized mechanically. It can be. The expression (15) expresses the balance. Therefore, exceeding the upper limit means that the negative power of the second lens unit is large, which is advantageous for suppressing performance changes, but is not a special condition because it is difficult to realize mechanically. As long as it can not be adopted. On the other hand, exceeding the lower limit is a problem in terms of design in general because the performance change due to the in-focus distance increases. Conditional expression (16), in other words, indicates that this surface should be generally concentric with respect to the divergent light beam generated mainly by the large negative power on the magnification side of the second lens group. ing. As a result, the occurrence of each aberration, including spherical aberration, is kept small, and it is also important to maintain a generally concentric relationship with respect to changes in the light flux due to zooming. Otherwise, the conditional expression ( If the upper limit is exceeded or the lower limit is exceeded in 16), the variation of each aberration including spherical aberration at the time of zooming becomes large, and good performance cannot be maintained over the entire zooming range.
また、前記第3レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式(17)を満足しており、広角端から望遠端への変倍動作に対する前記第2レンズ群と前記第3レンズ群の間の空気間隔の変化量に関して下記条件式(18)を満足していることが好ましい。(請求項7)
(17) fw/|fIII| < 0.4
(18) |dII-III|/fw < 0.35
ただし、
fIII : 第3レンズ群の合成焦点距離
dII-III:広角端から望遠端への変倍動作に対する第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔の変化量
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離1700mmに合焦状態)
Further, the following conditional expression (17) is satisfied with respect to the power set in the third lens group, and between the second lens group and the third lens group for the zooming operation from the wide angle end to the telephoto end. It is preferable that the following conditional expression (18) is satisfied with respect to the amount of change in the air interval. (Claim 7)
(17) f w / | f III | <0.4
(18) | d II-III | / f w <0.35
However,
f III : Composite focal length of the third lens group d II-III : Change amount of the air gap between the second lens group and the third lens group with respect to the zooming operation from the wide angle end to the telephoto end (of the first lens group (Focus state at the object distance of 1700mm on the enlargement side from the most enlarged side)
変倍において第2レンズ群乃至第3レンズ群の位置関係が大きくは変化しないことは前述の通りである。この2つのレンズ群をパワー的に見ると、負の大きなパワーを有する第2レンズ群にパワーの小さな第3レンズ群を付加することにより変倍時および合焦時の性能の変化をより小さくすることに成功している。この特性に関する制約条件が条件式(17)及び条件式(18)であり、条件式(17)において上限を超えてパワーが大きくなると特に合焦時の性能低下が大きくなる。また、条件式(18)で示される範囲を逸脱することは、変化量が大きくなってしまい、スペースを必要とし小型化し難くなると共に、合焦時の性能の変化も大きくなる。 As described above, the positional relationship between the second to third lens groups does not change greatly during zooming. When these two lens groups are viewed in terms of power, a change in performance at the time of zooming and focusing is further reduced by adding a third lens group having a small power to a second lens group having a large negative power. Has been successful. The constraint conditions regarding this characteristic are the conditional expression (17) and the conditional expression (18), and when the power increases beyond the upper limit in the conditional expression (17), the performance degradation particularly at the time of focusing increases. Further, deviating from the range indicated by conditional expression (18) increases the amount of change, necessitates a space, makes it difficult to reduce the size, and increases the change in performance at the time of focusing.
また前記第4レンズ群は、拡大側から順に第4aレンズ群、第4bレンズ群及び第4cレンズ群を配して構成され、前記第4aレンズ群は、全体で正の屈折力を有し、少なくとも1枚の正レンズを含んで成り全体として1枚乃至3枚のレンズを配して構成され、前記第4bレンズ群は、1枚のレンズを配して構成され、前記第4cレンズ群は、全体で正の屈折力を有し、少なくとも正レンズを2枚及び負レンズを1枚配して成り全体として3枚乃至4枚のレンズを配して構成され、前記第4aレンズ群、前記第4bレンズ群及び前記第4cレンズ群に設定されるパワーに関して、それぞれ下記条件式(19)、下記条件式(20)及び下記条件式(21)を満足し、また前記第4レンズ群を構成する各正レンズに使用される硝材の屈折率の特性に関して下記条件式(22)を満足していることが好ましい。(請求項8)
(19) 0.35 < fw/fIVa < 0.85
(20) −0.8 < fw/fIVb < 0.1
(21) 0.1 <fw/fIVc < 0.45
(22) NIVP < 1.7
ただし、
fIVa:第4レンズ群を構成する第4aレンズ群の合成焦点距離
fIVb:第4レンズ群を構成する第4bレンズ群の合成焦点距離
fIVc:第4レンズ群を構成する第4cレンズ群の合成焦点距離
NIVP:第4レンズ群を構成する各正レンズのd線に対する屈折率の平均値
The fourth lens group includes a 4a lens group, a 4b lens group, and a 4c lens group in order from the magnification side, and the 4a lens group has a positive refractive power as a whole, It includes at least one positive lens and is configured by arranging one to three lenses as a whole, and the fourth b lens group is configured by one lens, and the fourth c lens group is , Having a positive refractive power as a whole, comprising at least two positive lenses and one negative lens, and comprising three to four lenses as a whole, the 4a lens group, Regarding the power set for the 4b lens group and the 4c lens group, the following conditional expression (19), conditional expression (20) and conditional expression (21) are satisfied, respectively, and the fourth lens group is configured. Of the refractive index of the glass material used for each positive lens It is preferably satisfied the following conditional expression (22) with respect to. (Claim 8)
(19) 0.35 <f w / f IVa <0.85
(20) -0.8 <f w / f IVb <0.1
(21) 0.1 <f w / f IVc <0.45
(22) N IVP <1.7
However,
f IVa : synthetic focal length of the 4a lens group constituting the fourth lens group f IVb : synthetic focal length of the 4b lens group constituting the fourth lens group f IVc : fourth c lens group constituting the fourth lens group Combined focal length N IVP : Average value of refractive index with respect to d-line of each positive lens constituting the fourth lens unit
条件式(19)は、第4レンズ群の拡大側に配置され、強い正パワーを有する第4aレンズ群に関するものであり、構成要素の中に正レンズを1枚乃至2枚を必要とする。第2レンズ群から第4レンズ群にかけての発散する光線束を受け止めさらに集光するための大きな正パワーの付与と、適切に諸収差を補正するための条件となる。上限を超えると、正パワーが過大となり、下限を超えると逆に集束するための正パワーが不足となるが、いずれにしても球面収差、色収差に大きな悪影響を及ぼすこととなる。条件式(20)は、第4bレンズ群のパワーに関するもので、正の第4aレンズ群及び第4cレンズ群のパワーと組合わせて配置することは、色収差や、像面湾曲等の収差を基本的に小さく抑え込むために重要である。第4bレンズ群が負パワーをもつ場合、第4レンズ群の群パワーの構成が正、負、正のトリプレットとなり、各収差補正に関して有利な構成となるが、個々のエレメントを見ると正パワーの群に負のエレメントが存在しているため、必ずしも群構成がトリプレットをしていなければならないという訳ではないものの、上限を超えると、色収差補正の為、第4aレンズ群及び第4cレンズ群の群パワーも小さくなってしまうため、ペッツバール和が小さく出来ない。下限を超えると、逆に、強い正パワー、負パワーの組み合わせになるので、高次の球面収差、コマ収差が過大となる。また、条件式(21)は、第4cレンズ群のパワーを規定するものである。第4レンズ群の正パワーを条件式(19)及び条件式(21)のように適切に分配することで、良好な性能が得られる。上限を超えると第4cレンズ群のパワーが過大となり、下限を超えると第4aレンズ群のパワーが過大となり、共に良好な性能を得ることができない。一方、条件式(22)は、構成要素における正レンズの屈折率に関するもので、像面湾曲補正に必要となる条件である。小型化の為、負の第2レンズ群は強いパワーをもち、これによりペッツバール和は過小となりやすい。条件式(22)により第4レンズ群を構成する正レンズの屈折率を低く抑えることによって、これにバランスし補正する。従って、上限を超えると像面湾曲の補正過剰となる。 Conditional expression (19) relates to the 4a lens group which is arranged on the enlargement side of the fourth lens group and has a strong positive power, and requires one or two positive lenses among the constituent elements. This is a condition for receiving a divergent light beam from the second lens group to the fourth lens group, applying a large positive power for condensing, and appropriately correcting various aberrations. When the upper limit is exceeded, the positive power becomes excessive, and when the lower limit is exceeded, the positive power for converging conversely becomes insufficient, but in any case, the spherical aberration and the chromatic aberration will be adversely affected. Conditional expression (20) relates to the power of the 4b lens group. Arrangement in combination with the power of the positive 4a lens group and the 4c lens group is based on aberrations such as chromatic aberration and field curvature. It is important to keep it small. When the 4b lens group has negative power, the configuration of the group power of the fourth lens group becomes a positive, negative, and positive triplet, which is an advantageous configuration for correcting each aberration. Since a negative element exists in the group, the group structure does not necessarily have to be triplet. However, if the upper limit is exceeded, the groups of the 4a lens group and the 4c lens group are used to correct chromatic aberration. Since the power is also reduced, the Petzval sum cannot be reduced. If the lower limit is exceeded, on the contrary, a combination of strong positive power and negative power results in excessively high order spherical aberration and coma aberration. Conditional expression (21) defines the power of the fourth c lens group. Good performance can be obtained by appropriately distributing the positive power of the fourth lens group as in conditional expression (19) and conditional expression (21). If the upper limit is exceeded, the power of the 4c lens group becomes excessive, and if the upper limit is exceeded, the power of the 4a lens group becomes excessive, and good performance cannot be obtained together. On the other hand, conditional expression (22) relates to the refractive index of the positive lens in the constituent elements, and is a condition necessary for field curvature correction. Due to the miniaturization, the negative second lens group has a strong power, and the Petzval sum tends to be too small. By adjusting the refractive index of the positive lens constituting the fourth lens group to be low according to the conditional expression (22), this is balanced and corrected. Therefore, if the upper limit is exceeded, the field curvature will be overcorrected.
また、前記第4aレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式(23)を満足しており、前記第4aレンズ群を構成する各正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(24)を満足していることが好ましい。(請求項9)
(23) −0.05 < fw/rIVa1 < 0.85
(24) 55 < VIVaP
ただし、
rIVa1:第4aレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
VIVaP:第4aレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
Further, the following conditional expression (23) is satisfied with respect to the shape of the magnifying side surface of the lens arranged on the most magnifying side in the 4a lens group, and the glass material used for each positive lens constituting the 4a lens group It is preferable that the following conditional expression (24) is satisfied with respect to the dispersion characteristics. (Claim 9)
(23) −0.05 <f w / r IVa1 <0.85
(24) 55 <V IVaP
However,
r IVa1 : radius of curvature of the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 4a lens group V IVaP : average value of the Abbe number of each positive lens constituting the 4a lens group
条件式(23)は、球面収差をバランス良く補正するための条件式である。すなわち第4aレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状は、第2レンズ群を射出する発散する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する形状を与えられていて、その結果大きなアンダーの球面収差を発生している。これに対応して後述するように第4bレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面にて、大きなオーバーの球面収差を発生してバランスしている相対的な構造となっている。したがって、条件式(23)の上限を超えるとアンダーの球面収差が大きくなり、下限を超えるとオーバーの球面収差が大きくなる。ただし、第4aレンズ群における正レンズの構成枚数にも深く関係していて、当然のことであるが、正レンズを2枚使用している場合の方が条件式の範囲の中であっても下限に近い値をとる可能性が高い。また条件式(24)は、色収差補正条件である。第4aレンズ群は、前述のように強い正パワーを有しているため、色収差への影響も大きい。従って、条件式(24)のように、正レンズに対してアッベ数の大きい(分散の小さい)材料を用いることが必須となる。下限を超えると、第4aレンズ群における短波長に対する色収差が大きくアンダーとなり補正困難となる。 Conditional expression (23) is a conditional expression for correcting spherical aberration with good balance. In other words, the shape of the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 4a lens group is given a shape having a strong positive power for guiding the diverging beam bundle exiting the second lens group into a focused state. As a result, a large under spherical aberration is generated. Correspondingly, as will be described later, a large over-spherical aberration is generated and balanced on the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 4b lens group. Therefore, when the upper limit of conditional expression (23) is exceeded, under spherical aberration increases, and when the lower limit is exceeded, over spherical aberration increases. However, this is also closely related to the number of positive lenses in the 4a lens group, and it goes without saying that the case where two positive lenses are used is within the range of the conditional expression. There is a high possibility of taking a value close to the lower limit. Conditional expression (24) is a chromatic aberration correction condition. Since the 4a lens group has a strong positive power as described above, it has a great influence on chromatic aberration. Therefore, as in the conditional expression (24), it is essential to use a material having a large Abbe number (small dispersion) for the positive lens. If the lower limit is exceeded, the chromatic aberration for the short wavelength in the 4a lens group will be greatly under and difficult to correct.
また、前記第4bレンズ群の拡大側面の形状に関して下記条件式(25)を満足していることが好ましい。(請求項10)
(25) −0.8 < fw/rIVb1 < −0.1
ただし、
rIVb1:第4bレンズ群の拡大側面の曲率半径
Moreover, it is preferable that the following conditional expression (25) is satisfied with respect to the shape of the enlarged side surface of the fourth lens group. (Claim 10)
(25) −0.8 <f w / r IVb1 <−0.1
However,
r IVb1 : radius of curvature of the enlarged side surface of the 4b lens group
条件式(25)は、前述のように条件式(23)と相俟って、球面収差をバランス良く補正するための条件式である。前述のような相対的な構造をしているため、条件式(25)において下限を超えるとオーバーの球面収差が大きくなり、逆に上限を超えるとアンダーの球面収差が大きくなる。 Conditional expression (25) is a conditional expression for correcting spherical aberration with good balance in combination with conditional expression (23) as described above. Since the relative structure is as described above, over spherical aberration increases when the lower limit of conditional expression (25) is exceeded, and under spherical aberration increases when the upper limit is exceeded.
また、前記第4c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形状に関して下記条件式(26)を満足しており、前記第4c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(27)を満足していることが好ましい。(請求項11)
(26) −0.9 < fw/rIVcL < 0.05
(27) 15 < VIVcP−VIVcN
ただし、
rIVcL:第4c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
VIVcP:第4cレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
VIVcN:第4cレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値
Further, the following conditional expression (26) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the 4c lens group, and the glass material used for each lens constituting the 4c lens group It is preferable that the following conditional expression (27) is satisfied with respect to the dispersion characteristics. (Claim 11)
(26) -0.9 <f w / r IVcL <0.05
(27) 15 <V IVcP −V IVcN
However,
r IVcL: radius of curvature of the contracting side surface of the lens disposed on the most reduction side at the 4c lens group V IVcP: mean value of Abbe numbers of the respective positive lenses of the third 4c lens group V IVcN: configuring the first 4c lens group Average of Abbe number of each negative lens
条件式(26)はレンズ全系における球面収差をきめ細かく補正するための条件式である。球面収差の補正に関して支配的であった前述の第4aレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面、及び第4bレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面等の形状でも補正しきれずに残存する球面収差を補正している。上限を超えると補正不足となり、逆に下限を超えると補正過剰となる。条件式(27)は、第4cレンズ群における色補正条件である。単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(27)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 (26) is a conditional expression for finely correcting spherical aberration in the entire lens system. The shape such as the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the above-described 4a lens group and the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 4b lens group, which were dominant with respect to correction of spherical aberration, are also available. The remaining spherical aberration is corrected without being corrected. When the upper limit is exceeded, the correction is insufficient, and when the lower limit is exceeded, the correction is excessive. Conditional expression (27) is a color correction condition in the fourth c lens group. In order to correct the monochromatic aberration, it is necessary that the power of each lens does not become excessive. For that purpose, the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens satisfying the conditional expression (27) are necessary. When the lower limit is exceeded, it becomes difficult to correct chromatic aberration.
また、前記第4cレンズ群は、負レンズと正レンズの少なくとも2枚の接合による部分系構成要素を含んで構成され、接合される各レンズに使用される硝材の屈折率に関する特性において下記条件式(28)を満足しており、同様に接合され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(29)を満足していることが好ましい。(請求項12)
(28) 0.25 < NIVcCN−NIVcCP
(29) 25 < VIVcCP−VIVcCN
ただし、
NIVcCP:第4cレンズ群の接合部分系に配置される正レンズのd線に対する屈折率の平均値
NIVcCN:第4cレンズ群の接合部分系に配置される負レンズのd線に対する屈折率の平均値
VIVcCP:第4cレンズ群の接合部分系に配置される正レンズのアッベ数の平均値
VIVcCN:第4cレンズ群の接合部分系に配置される負レンズのアッベ数の平均値
Further, the fourth c lens group is configured to include a partial system component formed by joining at least two of a negative lens and a positive lens, and the following conditional expression is used in the characteristics relating to the refractive index of the glass material used for each lens to be joined. (28) is satisfied, and it is preferable that the following conditional expression (29) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for each lens similarly joined. (Claim 12)
(28) 0.25 <N IVcCN -N IVcCP
(29) 25 <V IVcCP -V IVcCN
However,
N IVcCP : Average value of refractive index for the d-line of the positive lens arranged in the cemented part system of the 4c lens group N IVcCN : Refractive index of the negative lens arranged in the cemented part system of the 4c lens group for the d-line Average value V IVcCP : Average value Abbe number of positive lenses arranged in the cemented part system of the 4c lens group V IVcCN : Average value of Abbe number of negative lenses arranged in the joined part system of the 4c lens group
第4cレンズ群の接合部分系に関しては、接合レンズに屈折率差を与え、接合面での球面収差の補正能力を維持しつつ像面湾曲補正の効果をも期待している。条件式(28)で下限を超えると、像面湾曲補正過剰および球面収差補正不足となる。また条件式(29)は、レンズ全系における色収差補正に関しての条件式となっており、下限を超えると特に倍率の色収差が大きくなる。 Regarding the cemented sub-system of the 4c lens group, a refractive index difference is given to the cemented lens, and the effect of field curvature correction is also expected while maintaining the ability to correct spherical aberration on the cemented surface. If the lower limit of conditional expression (28) is exceeded, field curvature correction will be excessive and spherical aberration correction will be insufficient. Conditional expression (29) is a conditional expression relating to chromatic aberration correction in the entire lens system. When the lower limit is exceeded, chromatic aberration of magnification in particular increases.
また、前記第5レンズ群は、正レンズ1枚を配して構成され、前記第5レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式(30)を満足していることが好ましい。(請求項13)
(30) fw/fV < 0.35
ただし、
fV :第5レンズ群の合成焦点距離
In addition, it is preferable that the fifth lens group includes one positive lens and satisfies the following conditional expression (30) with respect to the power set in the fifth lens group. (Claim 13)
(30) f w / f V <0.35
However,
f V : Composite focal length of the fifth lens group
DMDからの光線束を効率良くスクリーン面に結像させるためには、照明光学系の特性に合わせて第5レンズ群とDMD間の光線束の主光線角度を設定しなければならないが、多くの場合、ほぼテレセントリックに設定されることが多い。この間でのテレセントリック性の確保のためには、第4レンズ群の縮小側光線束に対する瞳の近傍に第5レンズ群の焦点位置が来ることが必要となり、条件式(30)の範囲で第5レンズ群のパワーを与えることにより目的を達成することが可能となる。従って上限を超えても、下限を超えても、瞳のマッチングがとれず周辺光量の低下、または諸収差が悪化する。 In order to efficiently form the light bundle from the DMD on the screen surface, the principal ray angle of the light bundle between the fifth lens group and the DMD must be set in accordance with the characteristics of the illumination optical system. In many cases, it is almost telecentric. In order to ensure telecentricity during this period, it is necessary that the focal position of the fifth lens unit be near the pupil with respect to the reduction-side light bundle of the fourth lens unit, and the fifth lens unit within the range of conditional expression (30). The objective can be achieved by providing the power of the lens group. Therefore, even if the upper limit is exceeded or the lower limit is exceeded, matching of pupils cannot be achieved, and the peripheral light amount decreases or various aberrations deteriorate.
このように本発明によるズーム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14)、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 zoom lens according to the present invention on the projector apparatus, the entire apparatus can be reduced in size (claim 14), and a thin projector apparatus 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ズームレンズを実現し、コンパクトで明るく、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 zoom lens with high imaging performance suitable for the characteristics of a light valve such as DMD can be realized, and a compact, bright and high-quality projector can be provided.
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15実施例のズームレンズでは拡大側から順に、全体で正または負の屈折力を有する第1レンズ群LG1、全体で負の屈折力を有する第2レンズ群LG2、全体で正または負の屈折力を有する第3レンズ群LG3、全体で正の屈折力を有する第4レンズ群LG4及び全体で正の屈折力を有する第5レンズ群LG5から構成され、前記第1レンズ群LG1は、正の屈折力を有するレンズ(以下正レンズ)または負の屈折力を有するレンズ(以下負レンズ)を1枚配して構成され(レンズ名称をL101、拡大側面の名称を101、縮小側面の名称を102とする)、前記第2レンズ群LG2は、拡大側から順に第2aレンズ群LG2a及び第2bレンズ群LG2bを配して構成され、前記第2aレンズ群LG2a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L211、拡大側面211、縮小側面212)、負レンズ(レンズ名称L212、拡大側面213、縮小側面214)及び正レンズ(レンズ名称L213、拡大側面215、縮小側面216であるが、L212と接合の場合は拡大側面214、縮小側面215)を配して構成され、続く前記第2bレンズ群LG2bは、最も拡大側の屈折面が縮小側に向いた強い凹面であり、最も縮小側の屈折面が縮小側に向いた凸面であって1枚乃至2枚のレンズを配して構成され(レンズ名称を拡大側より順にL221、L222、面の名称を拡大側から順に221、222‥‥とする)、前記第3レンズ群LG3は少なくとも1枚の正レンズを含む1枚乃至2枚のレンズを配して構成され(レンズ名称を拡大側より順にL301、L302‥‥、面の名称を拡大側から順に301、302‥‥とする)、前記第4レンズ群LG4は、拡大側から順に第4aレンズ群LG4a、第4bレンズ群LG4b及び第4cレンズ群LG4cを配して構成され、前記第4aレンズ群LG4aは、全体で正の屈折力を有し、少なくとも1枚の正レンズを含んでおり全体として1枚乃至3枚のレンズを配して構成され(レンズ名称を拡大側より順にL411、L412‥‥、面の名称を拡大側から順に411、412‥‥とする)、前記第4bレンズ群LG4bは、1枚のレンズを配して構成され(レンズ名称をL421、面の名称を拡大側から順に421、422とする)、前記第4cレンズ群LG4cは、全体で正の屈折力を有し、少なくとも正レンズを2枚と負レンズを1枚配して構成され全体として3枚乃至4枚のレンズを配して構成され(レンズ名称を拡大側より順にL431、L432‥‥、面の名称を拡大側から順に431、432‥‥とする)、前記第5レンズ群LG5は、正レンズ1枚を配して構成される(レンズ名称をL501、拡大側面の名称を501、縮小側面の名称を502とする)。また、前記第5レンズ群LG5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)が配されている。前記第2レンズ群LG2を構成する前記第2aレンズ群LG2a及び前記第2bレンズ群LG2bは前記第2レンズ群LG2に固定されており、前記第4レンズ群LG4を構成する前記第4aレンズ群LG4a、前記第4bレンズ群LG4b及び前記第4cレンズ群LG4cは前記第4レンズ群LG4に固定されており、前記第1レンズ群LG1及び前記第5レンズ群LG5は変倍動作中固定されており、前記第2レンズ群LG2及び前記第3レンズ群LG3は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、前記第4レンズ群LG4は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成している。
Hereinafter, the present invention will be described with respect to specific numerical examples. In the zoom lenses of the following first to fifteenth examples, in order from the magnification side, a first lens group LG1 having a positive or negative refractive power as a whole, a second lens group LG2 having a negative refractive power as a whole, The first lens group LG3 having positive or negative refractive power as a whole, the fourth lens group LG4 having positive refractive power as a whole, and the fifth lens group LG5 having positive refractive power as a whole, The lens group LG1 is configured by arranging one lens having a positive refractive power (hereinafter, positive lens) or one having a negative refractive power (hereinafter, negative lens) (the lens name is L101 and the name of the enlarged side surface is 101). The second lens group LG2 is configured by sequentially arranging a second a lens group LG2a and a second b lens group LG2b from the enlargement side, and the second a lens group LG2a is enlarged. In order from the side, a negative meniscus lens (lens name L211,
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=(Y2 /r)/〔1+√{1−(1+K)(Y/r)2 }〕
+A・Y4 +B・Y6 +C・Y8 +D・Y10+‥‥
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:A、B、C、D‥‥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 }]
+ A ・ Y 4 + B ・ Y 6 + C ・ Y 8 + D ・ Y 10 +
Is a curved surface obtained by rotating the curve given by 回 り around the optical axis, giving a paraxial radius of curvature: r, conic constant: K, and higher order aspherical coefficients: A, B, C, D, etc. 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.
[実施例1]
本発明のズームレンズの第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はズームレンズ全系の焦点距離、FnoはFナンバー、2ωはズーム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、nd はd線に対する屈折率、νd 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1700mm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=435.8nm、CA3=640.0nmの波長における収差曲線であり、S.C.は正弦条件である。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。
[Example 1]
Table 1 shows numerical examples of the first embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 2 is a diagram showing various aberrations thereof. In the table and drawings, f is the focal length of the zoom lens system, F no is the F-number, 2 [omega a total angle of view of the zoom lens. Further, 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, a numerical value that changes due to the focusing operation in the table is 101 plane) The numerical value in the in-focus state with the object distance from 1700 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 = 435.8 nm, and CA3 = 640.0 nm, respectively. C. Is a sine condition. 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.
[実施例2]
本発明のズームレンズの第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。
[Example 2]
Table 2 shows numerical examples of the second embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 4 is a diagram showing various aberrations.
[実施例3]
本発明のズームレンズの第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。
[Example 3]
Table 3 shows numerical examples of the third embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 6 is a diagram showing various aberrations.
[実施例4]
本発明のズームレンズの第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。
[Example 4]
Table 4 shows numerical examples of the fourth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 8 is a diagram showing various aberrations.
[実施例5]
本発明のズームレンズの第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。
[Example 5]
Table 5 shows numerical examples of the fifth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 9 is a lens configuration diagram, and FIG. 10 is a diagram showing various aberrations.
[実施例6]
本発明のズームレンズの第6実施例について数値例を表6に示す。また図11は、そのレンズ構成図、図12はその諸収差図である。
[Example 6]
Table 6 shows numerical examples of the sixth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 11 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 12 is a diagram showing various aberrations.
[実施例7]
本発明のズームレンズの第7実施例について数値例を表7に示す。また図13は、そのレンズ構成図、図14はその諸収差図である。
[Example 7]
Table 7 shows numerical examples of the seventh embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 13 is a lens configuration diagram thereof, and FIG. 14 is a diagram showing various aberrations thereof.
[実施例8]
本発明のズームレンズの第8実施例について数値例を表8に示す。また図15は、そのレンズ構成図、図16はその諸収差図である。
[Example 8]
Table 8 shows numerical examples of the eighth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 15 is a lens configuration diagram, and FIG. 16 is a diagram showing various aberrations.
[実施例9]
本発明のズームレンズの第9実施例について数値例を表9に示す。また図17は、そのレンズ構成図、図18はその諸収差図である。
[Example 9]
Table 9 shows numerical examples of the ninth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 17 is a lens configuration diagram, and FIG.
[実施例10]
本発明のズームレンズの第10実施例について数値例を表10に示す。また図19は、そのレンズ構成図、図20はその諸収差図である。
[Example 10]
Table 10 shows numerical examples of the tenth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 19 is a lens configuration diagram, and FIG. 20 is a diagram showing various aberrations.
[実施例11]
本発明のズームレンズの第11実施例について数値例を表11に示す。また図21は、そのレンズ構成図、図22はその諸収差図である。
[Example 11]
Table 11 shows numerical examples of the eleventh embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 21 is a lens configuration diagram, and FIG. 22 is a diagram showing various aberrations.
[実施例12]
本発明のズームレンズの第12実施例について数値例を表12に示す。また図23は、そのレンズ構成図、図24はその諸収差図である。
[Example 12]
Table 12 shows numerical examples of the twelfth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 23 is a lens configuration diagram, and FIG.
[実施例13]
本発明のズームレンズの第13実施例について数値例を表13に示す。また図25は、そのレンズ構成図、図26はその諸収差図である。
[Example 13]
Table 13 shows numerical examples of the thirteenth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 25 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 26 is a diagram showing various aberrations thereof.
[実施例14]
本発明のズームレンズの第14実施例について数値例を表14に示す。また図27は、そのレンズ構成図、図28はその諸収差図である。
[Example 14]
Table 14 shows numerical examples of the fourteenth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 27 is a lens configuration diagram, and FIG. 28 is a diagram showing various aberrations.
[実施例15]
本発明のズームレンズの第15実施例について数値例を表15に示す。また図29は、そのレンズ構成図、図30はその諸収差図である。
[Example 15]
Table 15 shows numerical examples of the fifteenth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 29 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 30 is a diagram showing various aberrations thereof.
次に第1実施例から第15実施例に関して条件式(1)から条件式(30)に対応する値を、まとめて表16に示す。 Next, Table 16 collectively shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (30) regarding the first to fifteenth embodiments.
表16から明らかなように、第1実施例から第15実施例の各実施例に関する数値は条件式(1)から(30)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。 As is apparent from Table 16, the numerical values for the first to fifteenth embodiments satisfy the conditional expressions (1) to (30) and are also clear from the aberration diagrams in the respective embodiments. Thus, each aberration is corrected well.
Claims (14)
(1) −1.1 < fw/fII-III < −0.4
(2) 0.3< fw/fIV < 0.55
(3) 1.7 < dwIV/fw
ただし、
fw :広角端における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1700mmに合焦状態)
fII-III:広角端における第2レンズ群乃至第3レンズ群の合成焦点距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離1700mmに合焦状態)
fIV :第4レンズ群の合成焦点距離
dwIV :広角端における第4レンズ群と第5レンズ群の間の空気間隔 In order from the magnification side, the first lens group having a positive or negative refractive power as a whole, the second lens group having a negative refractive power as a whole, and the third lens group having a positive or negative refractive power as a whole, The lens unit includes a fourth lens group having a positive refractive power and a fifth lens group having a positive refractive power as a whole, and the first lens group and the fifth lens group are fixed during zooming operation, The second lens group and the third lens group move on the optical axis from the enlargement side to the reduction side direction from the wide-angle end to the intermediate range, and from the reduction range side to the enlargement side direction from the intermediate range to the telephoto end. The lens group changes the magnification of the entire lens system by moving on the optical axis from the reduction side to the enlargement side from the wide-angle end to the telephoto end, and is set in the second lens group to the third lens group. Satisfies the following conditional expression (1) The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the power set in the fourth lens group, and the following conditional expression (3) is satisfied with respect to the positional relationship between the fourth lens group and the fifth lens group at the wide angle end. A zoom lens characterized by that.
(1) -1.1 <f w / f II-III <-0.4
(2) 0.3 < fw / fIV <0.55
(3) 1.7 <d wIV / f w
However,
f w : Combined focal length of the entire lens system at the wide-angle end (focused state on the magnification side object distance of 1700 mm from the most magnified side surface of the first lens group)
f II-III : Combined focal length of the second to third lens units at the wide - angle end (focused on the magnifying side object distance of 1700 mm from the most magnifying side of the first lens unit)
f IV : Composite focal length of the fourth lens group d wIV : Air distance between the fourth lens group and the fifth lens group at the wide angle end
(4) |fw/fI|< 0.3
ただし、
fI : 第1レンズ群の合成焦点距離 The first lens group includes a lens having a positive refractive power (hereinafter, positive lens) or a lens having a negative refractive power (hereinafter, negative lens), and is set as the first lens group. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (4) is satisfied with respect to power.
(4) | f w / f I | <0.3
However,
f I : Composite focal length of the first lens group
(5) −1.0 < fw/fIIa < 0
(6) −0.55 < fw/fIIb < 0.2
(7) 1.1 < TII-III/fw < 2.3
ただし、
fIIa :第2レンズ群を構成する第2aレンズ群の合成焦点距離
fIIb :第2レンズ群を構成する第2bレンズ群の合成焦点距離
TII-III:広角端における第2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第3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1700mmに合焦状態) The second lens group is configured by arranging a 2a lens group and a 2b lens group in order from the magnification side, and the 2a lens group is a meniscus negative lens convex to the magnification side in order from the magnification side, The second lens group is a strong concave surface with the most refracting surface facing the reduction side and the most reducing side refracting surface facing the reduction side. The first and second lenses are arranged to satisfy the following conditional expression (5) with respect to the power set in the second a lens group, and the following conditions regarding the power set in the second b lens group: 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens according to claim 1 satisfies the following expression (7) with respect to the dimension on the optical axis of the second lens group to the third lens group.
(5) -1.0 <f w / f IIa <0
(6) -0.55 <f w / f IIb <0.2
(7) 1.1 <TII -III / fw <2.3
However,
f IIa : Combined focal length of the 2a lens group constituting the second lens group f IIb : Synthetic focal length T II-III of the 2b lens group constituting the second lens group: Most in the second lens group at the wide angle end The distance on the optical axis between the enlargement side surface of the lens arranged on the enlargement side and the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the third lens group (to the enlargement side object distance of 1700 mm from the most enlargement side surface of the first lens group) In focus)
(8) 0.8 < fw/rIIa2 < 1.6
(9) −1.8 < fw/rIIb1 < −0.55
(10) 1.6 < NIIa
(11) VIIaP−VIIaN < 8.0
ただし、
rIIa2:第2a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
rIIb1:第2bレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
NIIa :第2aレンズ群を構成する各レンズのd線に対する屈折率の平均値
VIIaP:第2aレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
VIIaN:第2aレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値 The following conditional expression (8) is satisfied regarding the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the magnification side in the second a lens group, and the magnification side surface of the lens arranged closest to the magnification side in the second b lens group: The following conditional expression (9) is satisfied with respect to the shape, and the following conditional expression (10) is satisfied with respect to the characteristics of the refractive index of the glass material used for each lens constituting the 2a lens group. 4. The zoom lens according to claim 3, wherein the following conditional expression (11) is satisfied with respect to dispersion characteristics of a glass material used for each lens constituting the 2a lens group.
(8) 0.8 <f w / r IIa2 <1.6
(9) −1.8 <f w / r IIb1 <−0.55
(10) 1.6 <N IIa
(11) V IIaP −V IIaN <8.0
However,
r IIa2 : radius of curvature of the reduction side of the lens arranged closest to the magnification side in the 2a lens group r IIb1 : radius of curvature N IIa of the magnification side of the lens arranged closest to the magnification side of the 2b lens group: 2a lens mean value of refractive index at the d-line of each lens constituting the group V IIAP: mean value of Abbe numbers of the respective positive lenses of the first 2a lens group V IIaN: Abbe number of the negative lens constituting the first 2a lens group Average value
(12) −1.0 < fw/fIIa1 < −0.4
(13) −0.95 < fw/rIIa3 < −0.3
(14) 1.65 < (nIIa1+nIIa2+nIIb1)/3
ただし、
fIIa1:第2aレンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
rIIa3:第2aレンズ群を構成する拡大側より第2番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
nIIa1:第2aレンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズのd線に対する屈折率
nIIa2:第2aレンズ群を構成する拡大側より第2番目に配置されるレンズのd線に対する屈折率
nIIb1:第2bレンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズのd線に対する屈折率 The focusing operation is achieved by moving the second lens group in the optical axis direction, and at least one surface of the lens disposed on the most magnified side of the second a lens group constituting the second lens group is aspheric. It is a shape and satisfies the following conditional expression (12) with respect to the set power, and satisfies the following conditional expression (13) with respect to the shape of the enlargement side surface of the lens disposed second from the enlargement side of the 2a lens group 4. The zoom lens according to claim 3, wherein the following conditional expression (14) is satisfied with respect to a refractive index of a glass material used for a negative lens constituting the second lens group.
(12) -1.0 <f w / f IIa1 <-0.4
(13) -0.95 <f w / r IIa3 <-0.3
(14) 1.65 <(n IIa1 + n IIa2 + n IIb1 ) / 3
However,
f IIa1 : Focal length r IIa3 of the lens arranged closest to the magnification side constituting the 2a lens group: Radius of curvature n IIa1 of the magnification side of the lens arranged second from the magnification side constituting the 2a lens group : Refractive index n with respect to d-line of the lens arranged on the most magnifying side constituting the 2a lens group n IIa2 : Refractive index n with respect to d-line of the lens arranged second from the magnifying side constituting the 2a lens group IIb1 : Refractive index with respect to the d-line of the lens arranged on the most magnifying side constituting the 2b lens group
(15) 0.7 < fII-III/fII < 2.2
(16) −0.6 < fw/rIIIL < −0.1
ただし、
rIIIL:第3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曲率半径 The third lens group includes at least one positive lens and is configured by arranging one or two lenses as a whole, and is set as the third lens group in relation to the second lens group. The following conditional expression (15) is satisfied with respect to the power condition to be satisfied, and the following conditional expression (16) is satisfied with respect to the shape of the most reduction side surface of the third lens group. The described zoom lens.
(15) 0.7 <f II- III / f II <2.2
(16) −0.6 <f w / r IIIL <−0.1
However,
r IIIL : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side of the third lens group
(17) fw/|fIII| < 0.4
(18) |dII-III|/fw < 0.35
ただし、
fIII : 第3レンズ群の合成焦点距離
dII-III:広角端から望遠端への変倍動作に対する第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔の変化量
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離1700mmに合焦状態) The following conditional expression (17) is satisfied with respect to the power set for the third lens group, and the air space between the second lens group and the third lens group with respect to the zooming operation from the wide-angle end to the telephoto end: The zoom lens according to claim 6, wherein the following conditional expression (18) is satisfied with respect to an amount of change:
(17) f w / | f III | <0.4
(18) | d II-III | / f w <0.35
However,
f III : Composite focal length of the third lens group d II-III : Change amount of the air gap between the second lens group and the third lens group with respect to the zooming operation from the wide angle end to the telephoto end (of the first lens group (Focus state at the object distance of 1700mm on the enlargement side from the most enlarged side)
(19) 0.35 < fw/fIVa < 0.85
(20) −0.8 < fw/fIVb < 0.1
(21) 0.1 <fw/fIVc < 0.45
(22) NIVP < 1.7
ただし、
fIVa:第4レンズ群を構成する第4aレンズ群の合成焦点距離
fIVb:第4レンズ群を構成する第4bレンズ群の合成焦点距離
fIVc:第4レンズ群を構成する第4cレンズ群の合成焦点距離
NIVP:第4レンズ群を構成する各正レンズのd線に対する屈折率の平均値 The fourth lens group includes a 4a lens group, a 4b lens group, and a 4c lens group in order from the magnifying side, and the 4a lens group as a whole has a positive refractive power, and at least It includes one positive lens and is configured by arranging one to three lenses as a whole, and the fourth b lens group is configured by arranging one lens, and the fourth c lens group is It has a positive refracting power as a whole, and is composed of at least two positive lenses and one negative lens, and is composed of three to four lenses as a whole. Regarding the power set for the 4b lens group and the 4c lens group, the following conditional expression (19), conditional expression (20) and conditional expression (21) are satisfied, respectively, and the fourth lens group is configured. For the refractive index characteristics of glass materials used for each positive lens To zoom lens according to claim 1, characterized in that it satisfies the following conditional expression (22).
(19) 0.35 <f w / f IVa <0.85
(20) -0.8 <f w / f IVb <0.1
(21) 0.1 <f w / f IVc <0.45
(22) N IVP <1.7
However,
f IVa : synthetic focal length of the 4a lens group constituting the fourth lens group f IVb : synthetic focal length of the 4b lens group constituting the fourth lens group f IVc : fourth c lens group constituting the fourth lens group Combined focal length N IVP : Average value of refractive index with respect to d-line of each positive lens constituting the fourth lens unit
(23) −0.05 < fw/rIVa1 < 0.85
(24) 55 < VIVaP
ただし、
rIVa1:第4aレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
VIVaP:第4aレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値 The following conditional expression (23) is satisfied with respect to the shape of the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 4a lens group, and the dispersion of the glass material used for each positive lens constituting the 4a lens group The zoom lens according to claim 8, wherein the following conditional expression (24) is satisfied with respect to characteristics.
(23) −0.05 <f w / r IVa1 <0.85
(24) 55 <V IVaP
However,
r IVa1 : radius of curvature of the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 4a lens group V IVaP : average value of the Abbe number of each positive lens constituting the 4a lens group
(25) −0.8 < fw/rIVb1 < −0.1
ただし、
rIVb1:第4bレンズ群の拡大側面の曲率半径 The zoom lens according to claim 8, wherein the following conditional expression (25) is satisfied with respect to a shape of an enlarged side surface of the fourth lens group.
(25) −0.8 <f w / r IVb1 <−0.1
However,
r IVb1 : radius of curvature of the enlarged side surface of the 4b lens group
(26) −0.9 < fw/rIVcL < 0.05
(27) 15 < VIVcP−VIVcN
ただし、
rIVcL:第4c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
VIVcP:第4cレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
VIVcN:第4cレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値 The following conditional expression (26) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the 4c lens group, and the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting the 4c lens group The zoom lens according to claim 8, wherein the following conditional expression (27) is satisfied.
(26) -0.9 <f w / r IVcL <0.05
(27) 15 <V IVcP −V IVcN
However,
r IVcL: radius of curvature of the contracting side surface of the lens disposed on the most reduction side at the 4c lens group V IVcP: mean value of Abbe numbers of the respective positive lenses of the third 4c lens group V IVcN: configuring the first 4c lens group Average of Abbe number of each negative lens
(28) 0.25 < NIVcCN−NIVcCP
(29) 25 < VIVcCP−VIVcCN
ただし、
NIVcCP:第4cレンズ群の接合部分系に配置される正レンズのd線に対する屈折率の平均値
NIVcCN:第4cレンズ群の接合部分系に配置される負レンズのd線に対する屈折率の平均値
VIVcCP:第4cレンズ群の接合部分系に配置される正レンズのアッベ数の平均値
VIVcCN:第4cレンズ群の接合部分系に配置される負レンズのアッベ数の平均値 The fourth c lens group is configured to include a partial system component formed by joining at least two of a negative lens and a positive lens, and the following conditional expression (28) 9. The zoom lens according to claim 8, wherein the following conditional expression (29) is satisfied with respect to dispersion characteristics of the glass material used for each lens to be joined in the same manner.
(28) 0.25 <N IVcCN -N IVcCP
(29) 25 <V IVcCP -V IVcCN
However,
N IVcCP : Average value of refractive index for the d-line of the positive lens arranged in the cemented part system of the 4c lens group N IVcCN : Refractive index of the negative lens arranged in the cemented part system of the 4c lens group for the d-line Average value V IVcCP : Average value Abbe number of positive lenses arranged in the cemented part system of the 4c lens group V IVcCN : Average value of Abbe number of negative lenses arranged in the joined part system of the 4c lens group
(30) fw/fV < 0.35
ただし、
fV :第5レンズ群の合成焦点距離 The said 5th lens group is arrange | positioned by arranging one positive lens, The following conditional expression (30) is satisfied regarding the power set to the said 5th lens group. Zoom lens.
(30) f w / f V <0.35
However,
f V : Composite focal length of the fifth lens group
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