JP5365086B2 - Lens system with a small aperture and projector device using the same - Google Patents

Lens system with a small aperture and projector device using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide compact zoom lenses with high performance and a small lens aperture for changing a reflection direction of light of DMD or the like to widen and project images from a light valve forming the images on a screen and the like. <P>SOLUTION: The zoom lenses with variable power are constituted of a first lens group having negative refractive power as a whole, a second lens group having positive refractive power as a whole, and a third lens group having positive refractive power as a whole. The first lens group is constituted of three pieces of a negative lens, a negative lens, and a positive lens in order from a widening side. The second lens group is constituted of four pieces of a positive lens, a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the widening side. The third lens group is constituted by arranging one positive lens. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

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、投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例がある。(例えば、特許文献1参照)。   In this way, although there are major restrictions on development, a projector device that employs DMD as a light valve is advantageous over other methods in terms of miniaturization, and is now convenient for presentations. Portable portable compact projectors have become widespread, centering on new data projectors. In addition, in order to make the device itself compact, it is natural that there is a strong demand for miniaturization of the projection lens used, and on the other hand, there is also a demand for multi-function, and correction of various aberrations. In addition to satisfying the specifications of the DMD used as a result of the image quality performance as a result of the above, not only zooming is possible in terms of convenience, but the center of the DMD and the optical axis of the projection lens are In order to adopt a shifted so-called shift configuration, a lens with a large image circle is required, and a lens with a large angle of view at the wide-angle end and a lens with a large zoom ratio have been required. . In the projection lens developed with such specifications, the aperture of the front lens group tends to be larger than desired, which greatly affects the thickness of the projector device. However, it is important to reduce the thickness of a projector device that is assumed to be portable, and it is the most important factor for projector devices that are often used with laptop personal computers. It can also be said. As a means for solving this problem, there is an example of a compact design method for a projection lens. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2004−271668号公報JP 2004-271668 A

上記技術文献1に記載された技術では、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。   In the technique described in the above-mentioned technical document 1, when the 0.7-inch DMD is used, the effective diameter of the front lens is 39 mm to 42 mm, and at least the thickness of the projector device cannot be 50 mm or less. When this thickness is actually carried with a notebook type personal computer or the like, the thickness is still unsatisfactory.

本発明は、前述した事情に鑑み、DMDなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において結像性能が高く、さらにレンズ口径が小さ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.

請求項1記載の発明は、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で正の屈折力を有する第2レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群から構成され、前記第1レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ、負レンズ及び正の屈折力を有するレンズの3枚で構成され、前記第2レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの4枚で構成され、前記第3レンズ群は、正レンズ1枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第3レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第1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2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、広角端における第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式(1)を満足しており、広角端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との位置関係に関して下記条件式(2)を満足しており、前記第2レンズ群の広角端における倍率に関して下記条件式(3)を満足しており、前記第1レンズ群のパワーに関して下記条件式(4)を満足しており、前記第2レンズ群の望遠端における倍率に関して下記条件式(5)を満足していることを特徴とするコンパクトなズームレンズである。
(1) 7.0 < TL / fw < 10.0
(2) 1.8 < dII w / fw < 2.5
(3) −1.0 < mII w < −0.5
(4) −1.0 < fw / fI < −0.55
(5) 1.4 < mII T / mII w < 2.8
ただし、
TL :広角端における第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離1700mmに合焦状態)
w :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)
II w:広角端における第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔
I :第1レンズ群の合成焦点距離
II w:広角端における第2レンズ群の倍率
II T:望遠端における第2レンズ群の倍率
According to the first aspect of the present invention, in order from the magnification side, the first lens group having a negative refractive power as a whole, the second lens group having a positive refractive power as a whole, and the third lens having a positive refractive power as a whole The first lens group is composed of, in order from the magnification side, a lens having a negative meniscus shape having a negative refractive power on the magnification side, a negative lens, and a lens having a positive refractive power, The second lens group is composed of four lenses, a positive lens, a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the magnification side, and the third lens group can be zoomed with a single positive lens. The third lens unit is fixed during zooming operation, and the first lens unit extends from the wide-angle end to the intermediate range from the enlargement side to the reduction side, and from the intermediate range to the telephoto end. Moves on the optical axis from the reduction side to the enlargement side, and The lens group zooms 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 located on the most enlargement side in the first lens group at the wide-angle end. The following conditional expression (1) is satisfied with respect to the distance on the optical axis from the enlarged side surface of the lens to the in-focus position, and the following condition is satisfied with respect to the positional relationship between the second lens group and the third lens group at the wide-angle end. The following expression (2) is satisfied, the following conditional expression (3) is satisfied with respect to the magnification at the wide-angle end of the second lens group, and the following conditional expression (4) is satisfied with respect to the power of the first lens group. And a zoom lens that satisfies the following conditional expression (5) with respect to the magnification at the telephoto end of the second lens group.
(1) 7.0 <TL / fw <10.0
(2) 1.8 < dIIw / fw <2.5
(3) −1.0 <m II w <−0.5
(4) -1.0 <f w / f I <-0.55
(5) 1.4 <m II T / m II w <2.8
However,
TL: Distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the first lens unit at the wide angle end to the in-focus position (according to the magnifying side object distance of 1700 mm from the magnifying side most of the first lens unit) Out of focus)
f w : Combined focal length of the entire lens system at the wide-angle end (focused state on the enlargement side object distance of 1700 mm from the most enlargement side surface of the first lens group)
d II w : Air distance between the second lens group and the third lens group at the wide-angle end
f I : Composite focal length of the first lens group m II w : Magnification of the second lens group at the wide angle end m II T : Magnification of the second lens group at the telephoto end

請求項2記載の発明は、前記請求項1記載のコンパクトなズームレンズにおいて、前記第1レンズ群の光軸上の寸法に関して、下記条件式(6)を満足しており、前記第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(7)を満足しており、前記第1レンズ群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1レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式(9)を満足していることを特徴とする。
(6) 1.8 < LI / fw < 2.8
(7) −0.8 < fw / f1 < −0.3
(8) 1.0 < fw / r2 < 1.4
(9) 25 <(V1+V2)/ 2−V3
ただし、
I :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第1レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
2 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
2 :第1レンズ群で縮小側に配置される負レンズのアッベ数
3 :第1レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
According to a second aspect of the present invention, in the compact zoom lens according to the first aspect, the following conditional expression (6) is satisfied with respect to the dimension on the optical axis of the first lens group, and the first lens group The following conditional expression (7) is satisfied with respect to the power of the lens arranged closest to the enlargement side, and the following conditional expression (8) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group. The following conditional expression (9) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting the first lens group.
(6) 1.8 <L I / f w <2.8
(7) -0.8 <f w / f 1 <-0.3
(8) 1.0 <f w / r 2 <1.4
(9) 25 <(V 1 + V 2 ) / 2−V 3
However,
L I : Distance f 1 on the optical axis between the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group and the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group f 1 : first lens group The focal length r 2 of the lens arranged closest to the magnification side: radius of curvature V 1 of the reduction side of the lens arranged closest to the magnification side in the first lens group V 1 : negative arranged closest to the magnification side in the first lens group Lens Abbe number V 2 : Abbe number of negative lens arranged on the reduction side in the first lens group V 3 : Abbe number of positive lens arranged on the most reduction side in the first lens group

請求項3記載の発明は、前記請求項1及び2記載のコンパクトなズームレンズにおいて、合焦動作を前記第1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1レンズ群を構成する前記第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズに関して、縮小側の片面が非球面形状であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the compact zoom lens according to the first and second aspects, the focusing operation is achieved by moving the first lens group in the optical axis direction, and the first lens group is configured. With respect to the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group, one side on the reduction side has an aspherical shape.

請求項4記載の発明は、前記請求項1記載のコンパクトなズームレンズにおいて、前記第2レンズ群は拡大側の2枚の正レンズの合成パワーに関して下記条件式(10)を満足しており、また前記第2レンズ群の3枚目に配置される負レンズのパワーに関して下記条件式(11)を満足しており、前記第2レンズ群を構成する拡大側の3枚の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(12)を満足しており、前記第2レンズ群を構成する4枚目の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(13)を満足しており、前記第2レンズ群を構成するレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の形状と、2枚目に配置されるレンズの縮小側の形状に関して下記条件式(14)を満足していることを特徴とする。
(10) 0.4 < fw/f4-5 < 0.7
(11) −1.0 < fw/f6 < −0.7
(12) 30 <(V5+V7)/2−V6
(13) 69 < V7
(14) −1.2< rII 1/rII 4 < −0.8
ただし、
4-5 :第2レンズ群の拡大側に配置される2枚の正レンズの合成焦点距離
6 :第2レンズ群の拡大側から3枚目に配置される負レンズの焦点距離
5 :第2レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
6 :第2レンズ群で拡大側から2枚目に配置される正レンズのアッベ数
7 :第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置される負レンズのアッベ数
II 1:第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
II 4:第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
The invention of claim 4, wherein, in the compact zoom lens of claim 1, wherein the second lens group is satisfied the following conditional expression (10) for the synthesis power of two positive lens on the enlargement side Further, the following conditional expression (11) is satisfied with respect to the power of the negative lens disposed in the third lens group of the second lens group, and it is used for each of the three lenses on the magnifying side constituting the second lens group. The following conditional expression (12) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material, and the following conditional expression (13) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for the fourth lens constituting the second lens group. The following conditional expression (14) is satisfied with respect to the shape on the magnifying side of the lens arranged closest to the magnifying side and the shape on the reduction side of the second lens arranged in the second lens group. Characterized by satisfaction .
(10) 0.4 < fw / f4-5 <0.7
(11) -1.0 <f w / f 6 <-0.7
(12) 30 <(V 5 + V 7) / 2-V 6
(13) 69 <V 7
(14) −1.2 <r II 1 / r II 4 <−0.8
However,
f 4-5 : Composite focal length of two positive lenses arranged on the magnification side of the second lens group f 6 : Focal length of a negative lens arranged on the third lens from the magnification side of the second lens group
V 5 : Abbe number of the positive lens arranged closest to the magnification side in the second lens group V 6 : Abbe number of the positive lens arranged second from the magnification side in the second lens group V 7 : Second lens group The Abbe number r II 1 of the negative lens arranged on the third lens from the enlargement side: the radius of curvature r II 4 of the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side of the second lens group: the enlargement side of the second lens group Radius of curvature of the reduction side of the second lens

請求項5記載の発明は、前記請求項4記載のコンパクトなズームレンズにおいて、前記第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の面が非球面であり、前記非球面の形状に関して下記条件式(15)を満足していることを特徴とする。
(15) 0.3 < fw / rII 1 < 0.6
According to a fifth aspect of the present invention, in the compact zoom lens according to the fourth aspect of the present invention, the surface on the magnifying side of the lens disposed closest to the magnifying side of the second lens group is an aspheric surface, and the shape of the aspheric surface The following conditional expression (15) is satisfied.
(15) 0.3 <f w / r II 1 <0.6

請求項6記載の発明は、前記請求項1から前記請求項5の少なくともいずれかの1項に記載されるコンパクトなズームレンズを搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置である。   A sixth aspect of the present invention is a projector device including the compact zoom lens according to at least one of the first to fifth aspects.

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.

拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で正の屈折力を有する第2レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群から構成され、前記第1レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ、負レンズ及び正の屈折力を有するレンズの3枚で構成され、前記第2レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの4枚で構成され、前記第3レンズ群は、正レンズ1枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第3レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第1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2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、広角端における第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式(1)を満足しており、広角端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との位置関係に関して下記条件式(2)を満足しており、前記第2レンズ群の広角端における倍率に関して下記条件式(3)を満足しており、前記第1レンズ群のパワーに関して下記条件式(4)を満足しており、前記第2レンズ群の望遠端における倍率に関して下記条件式(5)を満足していることを特徴とする。(請求項1)
(1) 7.0 < TL / fw < 10.0
(2) 1.8 < dII w / fw < 2.5
(3) −1.0 < mII w < −0.5
(4) −1.0 < fw / fI < −0.55
(5) 1.4 < mII T / mII w < 2.8
ただし、
TL :広角端における第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離1700mmに合焦状態)
w :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)
II w:広角端における第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔
I :広角端における第1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)
II w:広角端における第2レンズ群の倍率
II T:望遠端における第2レンズ群の倍率
The first lens group having a negative refractive power as a whole, the second lens group having a positive refractive power as a whole, and the third lens group having a positive refractive power as a whole in order from the magnification side, The lens group includes, in order from the magnifying side, a lens having a negative meniscus shape that is convex on the magnifying side, a negative lens, and a lens having a positive refracting power, and the second lens group is a magnifying lens. The zoom lens is composed of four lenses, a positive lens, a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the side, and the third lens group is a zoom lens capable of zooming configured by arranging one positive lens, The third lens group is fixed during zooming operation. The first lens group extends from the enlargement side to the reduction side direction from the wide-angle end to the intermediate range, and from the reduction side to the enlargement side direction from the intermediate range to the telephoto end. Moving on the optical axis, the second lens group is desired from the wide-angle end. The entire lens system is zoomed by moving on the optical axis from the reduction side to the enlargement side toward the end, and is aligned with the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group at the wide angle end. The following conditional expression (1) is satisfied regarding the distance on the optical axis to the focal position, and the following conditional expression (2) is satisfied regarding the positional relationship between the second lens group and the third lens group at the wide angle end. The following conditional expression (3) is satisfied with respect to the magnification at the wide-angle end of the second lens group, and the following conditional expression (4) is satisfied with respect to the power of the first lens group, and the second lens The following conditional expression (5) is satisfied with respect to the magnification at the telephoto end of the group. (Claim 1)
(1) 7.0 <TL / fw <10.0
(2) 1.8 < dIIw / fw <2.5
(3) −1.0 <m II w <−0.5
(4) -1.0 <f w / f I <-0.55
(5) 1.4 <m II T / m II w <2.8
However,
TL: Distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the first lens unit at the wide angle end to the in-focus position (according to the magnifying side object distance of 1700 mm from the magnifying side most of the first lens unit) Out of focus)
f w : Combined focal length of the entire lens system at the wide-angle end (focused state on the enlargement side object distance of 1700 mm from the most enlargement side surface of the first lens group)
d II w : Air distance between the second lens group and the third lens group at the wide angle end f I : Composite focal length of the first lens group at the wide angle end (magnification side object distance from the most magnifying side of the first lens group) Focused on 1700mm)
m II w : magnification of the second lens group at the wide angle end m II T : magnification of the second lens group at the telephoto end

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

条件式(2)は、第2レンズ群と第3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。上限を超えると照明系のスペース確保は可能になるがレンズが大型化し、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。   Conditional expression (2) is an interval condition at the wide-angle end of the second lens group and the third lens group. As described above, it is necessary to secure this space because of the space of the illumination system of the light valve. If the upper limit is exceeded, the space for the illumination system can be secured, but the lens becomes larger, and if the upper limit is exceeded, the space for the illumination system is insufficient and design becomes difficult.

条件式(3)は、第2レンズ群の倍率に対応し、変倍域にわたってレンズ全系を小型にする条件であり、下限を超えると縮小倍率での全長が長くなり、上限を超えると拡大倍率での全長が長くなる。   Conditional expression (3) corresponds to the magnification of the second lens group, and is a condition for reducing the size of the entire lens system over the zooming range. If the lower limit is exceeded, the total length at the reduction magnification becomes longer, and if the upper limit is exceeded, enlargement occurs. The total length at the magnification becomes longer.

条件式(4)は、第1レンズ群のパワーに関する条件である。第1レンズ群は強い負のパワーを持ち、DMD等のライトバルブを照明するための光学系を配する為の空間を第2レンズ群と第3レンズ群の空気間隔部分に確保する目的を持っている。上限を超えると、第1レンズ群の負のパワーが小さくなり、第2レンズ群と第3レンズ群の空気間隔を確保するのが困難になり、下限を超えると負のパワーが大きくなり第2レンズ群の正のパワーを強めなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難になる。   Conditional expression (4) is a condition regarding the power of the first lens group. The first lens group has a strong negative power and has a purpose of securing a space for arranging an optical system for illuminating a light valve such as a DMD in an air space portion between the second lens group and the third lens group. ing. When the upper limit is exceeded, the negative power of the first lens group becomes small, and it becomes difficult to secure the air gap between the second lens group and the third lens group. When the upper limit is exceeded, the negative power increases and the second power increases. The positive power of the lens group must be strengthened, making it difficult to balance various aberrations.

条件式(5)は、第2レンズ群の広角端における倍率と、第2レンズ群の望遠端における倍率に関する条件式であり、本ズームレンズ系の変倍率に対応する。上限を超えると、変倍率の大きなレンズ系が得られるが、第2レンズ群の移動量も増大し大型化するとともに性能の変動も大きくなってしまい、下限を超えると、性能的には有利であるが変倍率自体が小さくなり、本発明である小型、高変倍レンズが得られなくなる。   Conditional expression (5) is a conditional expression regarding the magnification at the wide-angle end of the second lens group and the magnification at the telephoto end of the second lens group, and corresponds to the variable magnification of the zoom lens system. If the upper limit is exceeded, a lens system with a large zoom ratio can be obtained, but the amount of movement of the second lens group increases and the size of the second lens group increases, and the fluctuation in performance also increases. However, the zoom ratio itself becomes small, and the small and high zoom lens according to the present invention cannot be obtained.

また、前記第1レンズ群で第1レンズ群の光軸上の寸法に関して、下記条件式(6)を満足し、最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(7)を満足し、前記第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式(8)を満足し、前記第1レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式(9)を満足していることが好ましい。(請求項2)
(6) 1.8 < LI / fw < 2.8
(7) −0.8 < fw / f1 < −0.3
(8) 1.0 < fw / r2 < 1.4
(9) 25 <(V1+V2)/ 2−V3
ただし、
I :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第1レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
2 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
2 :第1レンズ群で縮小側に配置される負レンズのアッベ数
3 :第1レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
In the first lens group, the following conditional expression (6) is satisfied with respect to the dimension on the optical axis of the first lens group, and the following conditional expression (7) is satisfied with respect to the power of the lens arranged on the most magnified side. 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 first lens group, and the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting the first lens group: It is preferable that the following conditional expression (9) is satisfied. (Claim 2)
(6) 1.8 <L I / f w <2.8
(7) -0.8 <f w / f 1 <-0.3
(8) 1.0 <f w / r 2 <1.4
(9) 25 <(V 1 + V 2 ) / 2−V 3
However,
L I : Distance f 1 on the optical axis between the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group and the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group f 1 : first lens group The focal length r 2 of the lens arranged closest to the magnification side: radius of curvature V 1 of the reduction side of the lens arranged closest to the magnification side in the first lens group V 1 : negative arranged closest to the magnification side in the first lens group Lens Abbe number V 2 : Abbe number of negative lens arranged on the reduction side in the first lens group V 3 : Abbe number of positive lens arranged on the most reduction side in the first lens group

条件式(6)は、第1レンズ群の光軸上の寸法に関する条件式であり、少ないレンズ枚数で諸収差を補正する為の条件となる。
第2レンズ群と第3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取る為には、特に第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することが有効であるが、負パワーが過大になると諸収差を補正することが困難になる。これを第1レンズ群の光軸上の距離を大きくとることにより解決するか、第1レンズ群の負パワーを分散するために、レンズ枚数を増加させることで解決することになり、必然的に第1レンズ群はある程度長くならざるを得ない。条件式(6)の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り小型化の意味がなくなり、下限を超えると小口径化は難しくなる。
Conditional expression (6) is a conditional expression related to the dimension on the optical axis of the first lens group, and is a condition for correcting various aberrations with a small number of lenses.
In order to increase the length corresponding to the back focus between the second lens group and the third lens group, it is particularly effective to increase the negative power of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group. However, when the negative power is excessive, it is difficult to correct various aberrations. This can be solved by increasing the distance on the optical axis of the first lens group, or by increasing the number of lenses in order to disperse the negative power of the first lens group. The first lens group has to be long to some extent. If the upper limit of conditional expression (6) is exceeded, the dimension in the optical axis direction becomes too large and it is difficult to satisfy the specifications, and there is no point in downsizing, and if the lower limit is exceeded, it is difficult to reduce the aperture.

条件式(7)は、第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関する条件であり、前述のように第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、広角端における第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔を確保し、かつ小型化に有効であるが、条件式(7)の上限を超えるとレンズの負パワーが強くなり色収差と像面湾曲が発生し、収差の補正が困難になり、下限を超えるとレンズの負パワーが弱くなり第2レンズ群と第3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取ることが困難になる。   Conditional expression (7) is a condition regarding the power of the lens arranged closest to the magnification side of the first lens group, and increases the negative power of the lens arranged closest to the magnification side of the first lens group as described above. This is effective for ensuring the air space between the second lens unit and the third lens unit at the wide-angle end and reducing the size. However, if the upper limit of conditional expression (7) is exceeded, the negative power of the lens increases. Chromatic aberration and curvature of field occur, making it difficult to correct the aberration. If the lower limit is exceeded, the negative power of the lens becomes weak, and a portion corresponding to the back focus between the second lens group and the third lens group is made long. Becomes difficult.

条件式(8)は、レンズ全系の歪曲収差とコマ収差補正のための条件式である。
第1レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側の面形状に関するもので、強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。したがって上限を超えると、球面収差、コマ収差が補正不足となり、下限を超えると逆に補正過剰になる。
Conditional expression (8) is a conditional expression for correcting distortion and coma aberration of the entire lens system.
This relates to the shape of the lens on the reduction side of the lens arranged closest to the magnifying side of the first lens group. While giving a strong power, the shape is substantially concentric with the light beam on the magnifying side, and fundamentally generates aberrations. The shape is suppressed. Therefore, when the upper limit is exceeded, spherical aberration and coma aberration are undercorrected, and when the lower limit is exceeded, overcorrection is conversely performed.

条件式(9)は、第1レンズ群内での色収差補正のための条件である。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(9)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。
合焦動作を前記第1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1レンズ群を構成する前記第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズに関して、縮小側の片面が非球面形状であることが好ましい。(請求項3)
Conditional expression (9) is a condition for correcting chromatic aberration in the first lens group. In order to correct the monochromatic aberration, it is necessary that the power of each lens does not become excessive. To that end, it is necessary that the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens satisfy the conditional expression (9). When the lower limit is exceeded, it becomes difficult to correct chromatic aberration.
A focusing operation is achieved by moving the first lens group in the optical axis direction, and the lens on the reduction side of the first lens group constituting the first lens group is arranged on the most magnified side. An aspherical shape is preferred. (Claim 3)

前述のように、第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側の面形状が歪曲収差とコマ収差補正に寄与が高いが、球面形状では像面湾曲を含んだ諸収差補正は困難であるが、非球面形状にすることで、像面湾曲を含んだ諸収差補正が可能になる。
前記第2レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの枚で構成され、拡大側の2枚の正レンズの合成パワーに関して下記条件式(10)を満足し、また前記第2レンズ群の3枚目に配置される負レンズのパワーに関して下記条件式(11)を満足し、前記第2レンズ群を構成する拡大側の3枚の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(12)を満足し、前記第2レンズ群を構成する4枚目の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(13)を満足し、前記第2レンズ群を構成するレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の形状と、2枚目に配置されるレンズの縮小側の形状に関して下記条件式(14)を満足していることが好ましい。
(10) 0.4 < fw/f4-5 < 0.7
(11) −1.0 < fw/f6 < −0.7
(12) 30 <(V5+V7)/2−V6
(13) 69 < V7
(14) −1.2< rII 1/rII 4 < −0.8
ただし、
4-5 :第2レンズ群の拡大側に配置される2枚の正レンズの合成焦点距離
6 :第2レンズ群の拡大側から3枚目に配置される負レンズの焦点距離
5 :第2レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
6 :第2レンズ群で拡大側から2枚目に配置される正レンズのアッベ数
7 :第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置される負レンズのアッベ数
II 1:第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
II 4:第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径

As described above, the surface shape on the reduction side of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group has a high contribution to distortion and coma correction. However, in the spherical shape, various aberration corrections including curvature of field are not possible. Although difficult, various aberrations including field curvature can be corrected by using an aspherical shape.
The second lens group includes four lenses of a positive lens, a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the magnifying side, and satisfies the following conditional expression (10) with respect to the combined power of the two positive lenses on the magnifying side. Further, the following conditional expression (11) is satisfied with respect to the power of the negative lens arranged in the third lens of the second lens group, and it is used for each of the three lenses on the magnifying side constituting the second lens group. The following conditional expression (12) is satisfied with respect to the dispersion characteristic of the glass material, and the following conditional expression (13) is satisfied with respect to the dispersion characteristic of the glass material used for the fourth lens constituting the second lens group, and the second The following conditional expression (14) is satisfied with respect to the shape on the magnifying side of the lens arranged closest to the magnifying side in the lens group constituting the lens group and the shape on the reduction side of the lens arranged on the second lens. preferable.
(10) 0.4 < fw / f4-5 <0.7
(11) -1.0 <f w / f 6 <-0.7
(12) 30 <(V 5 + V 7) / 2-V 6
(13) 69 <V 7
(14) −1.2 <r II 1 / r II 4 <−0.8
However,
f 4-5 : Composite focal length of two positive lenses arranged on the magnification side of the second lens group f 6 : Focal length of a negative lens arranged on the third lens from the magnification side of the second lens group
V 5 : Abbe number of the positive lens arranged closest to the magnification side in the second lens group V 6 : Abbe number of the positive lens arranged second from the magnification side in the second lens group V 7 : Second lens group The Abbe number r II 1 of the negative lens arranged on the third lens from the enlargement side: the radius of curvature r II 4 of the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side of the second lens group: the enlargement side of the second lens group Radius of curvature of the reduction side of the second lens

条件式(10)は、第2レンズ群の拡大側に配置される2枚の正レンズのパワーに関する条件式である。第2レンズ群で拡大側に配置されるレンズは、第1レンズ群を射出する発散光束を収束する状態へと導くための強い正パワーを有するレンズにすることが必要であり、大きな球面収差や色収差を発生させることになる。1枚の正レンズでは大きな収差が発生し補正が困難になるため、2枚の正レンズにパワーを分割することにより収差補正が可能となる。条件式(10)の上限を超えると2枚の正レンズの合成パワーが大きくなりアンダーの球面収差が大きくなり、下限を超えると2枚の正レンズの合成パワーが小さくなりオーバーの球面収差が大きくなり補正が困難になる。   Conditional expression (10) is a conditional expression related to the power of two positive lenses disposed on the magnification side of the second lens group. The lens arranged on the magnifying side in the second lens group needs to be a lens having a strong positive power for guiding the divergent light beam emitted from the first lens group to a converged state. Chromatic aberration will be generated. Since a single positive lens generates a large aberration and is difficult to correct, aberrations can be corrected by dividing the power into two positive lenses. When the upper limit of conditional expression (10) is exceeded, the combined power of the two positive lenses increases and under spherical aberration increases, and when the lower limit is exceeded, the combined power of the two positive lenses decreases and over spherical aberration increases. Correction becomes difficult.

条件式(11)は、前記第2レンズ群の拡大側に配置される2枚の正レンズで発生する収差を3枚目の強い負パワーのレンズで、バランス良く補正するための条件式である。条件式(11)の上限を超えるとオーバーの球面収差が大きくなり、下限を超えるとアンダーの球面収差が大きくなり補正が困難になる。   Conditional expression (11) is a conditional expression for correcting the aberration generated by the two positive lenses disposed on the magnification side of the second lens group with a third strong negative power lens in a well-balanced manner. . If the upper limit of conditional expression (11) is exceeded, the over spherical aberration increases, and if the lower limit is exceeded, the under spherical aberration increases, making correction difficult.

条件式(12)は、第2レンズ群内での色収差補正のための条件である。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(12)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 (12) is a condition for correcting chromatic aberration in the second lens group. In order to correct the monochromatic aberration, it is necessary that the power of each lens does not become excessive. To that end, it is necessary that the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens satisfy the conditional expression (12). When the lower limit is exceeded, it becomes difficult to correct chromatic aberration.

条件式(13)は、倍率色収差補正のための条件である。第2レンズ群は強い正パワーを有しているため、倍率色収差への影響も大きい。特に、第2レンズ群の中で最も強い正パワーを有している3枚目の正レンズの影響が大きく、条件式(13)の下限を超えると収差補正が困難になる。   Conditional expression (13) is a condition for correcting the lateral chromatic aberration. Since the second lens group has a strong positive power, it has a great influence on the lateral chromatic aberration. In particular, the influence of the third positive lens having the strongest positive power in the second lens group is large, and aberration correction becomes difficult when the lower limit of conditional expression (13) is exceeded.

条件式(14)は、球面収差、コマ収差を補正するために、第2レンズ群の拡大側に配置される1枚目の正レンズと2枚目の正レンズにパワーをバランス良く分散させるための、2枚の正レンズの形状に関する条件式である。上限を超えると大きなオーバーの球面収差を発生させ、周辺でのコマ収差の発生が著しくなり、下限を超えると大きなアンダーの球面収差を発生させて、補正が困難になる。
前記第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の面が非球面であり、前記非球面に設定されるパワーに関して下記条件式(15)を満足していることが好ましい。(請求項5)
(15) 0.4 < fw / rII 1 < 0.7
Conditional expression (14) is for distributing power in a well-balanced manner between the first positive lens and the second positive lens arranged on the enlargement side of the second lens group in order to correct spherical aberration and coma. This is a conditional expression regarding the shapes of the two positive lenses. If the upper limit is exceeded, large over-spherical aberration is generated, and coma aberration in the periphery becomes significant. If the lower limit is exceeded, large under-spherical aberration is generated, making correction difficult.
It is preferable that the magnifying side surface of the lens disposed closest to the magnifying side of the second lens group is an aspherical surface, and the following conditional expression (15) is satisfied with respect to the power set to the aspherical surface. (Claim 5)
(15) 0.4 <f w / r II 1 <0.7

条件式(15)は、第1レンズ群からの発散光束を補正し、大口径比を確保し、球面収差、コマ収差を補正する条件である。すなわち、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の形状は、第1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。前述のように、第2レンズ群の2枚目以降のレンズで球面収差、コマ収差の補正を行うが、条件式(15)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り、周辺でのコマ収差の発生が著しくなり、収差の補正が困難になる。強い正パワーを有する球面形状では、形状的な制約条件があるため、収差補正不足になることがあり、強いパワーを有する面を非球面にすることで、レンズ全系の大口径比を確保し、レンズ全系の小径化と球面収差等の補正が可能になる。
このように本発明によるコンパクトな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6)、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。
Conditional expression (15) is a condition for correcting the divergent light beam from the first lens group, ensuring a large aperture ratio, and correcting spherical aberration and coma aberration. That is, the shape of the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the second lens group gives a shape having a strong positive power for guiding the diverging beam bundle exiting the first lens group into a focused state. As a result, a large under spherical aberration is generated. As described above, spherical aberration and coma are corrected by the second and subsequent lenses of the second lens group. When the upper limit of conditional expression (15) is exceeded, under spherical aberration increases, and when the lower limit is exceeded. The over-spherical aberration increases, the coma around the periphery becomes significant, and it becomes difficult to correct the aberration. Spherical shapes with strong positive power may have insufficient aberration correction due to geometric constraints, and a large surface ratio of the entire lens system is secured by making the surface with strong power aspherical. This makes it possible to reduce the diameter of the entire lens system and correct spherical aberration and the like.
Thus, by mounting the compact zoom lens according to the present invention on the projector device, the entire device can be reduced in size (claim 6), and a thin projector device that is convenient for carrying 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4実施例のコンパクトなズームレンズでは拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群LG1、全体で負の屈折力を有する第2レンズ群LG2及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群LG3から構成され、前記第1レンズ群LG1は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ(レンズ名称L11、拡大側面101、縮小側面102)(以下負レンズ)、負レンズ(レンズ名称L12、拡大側面103、縮小側面104)及び正の屈折力を有するレンズ(レンズ名称L13、拡大側面104、縮小側面105)(以下正レンズ)を配して構成され、前記第2レンズ群LG2は3枚の正レンズと1枚の負レンズを含む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L21、L22‥‥、面の名称を拡大側から順に201、202‥‥とする)、前記第3レンズ群LG3は、正レンズ1枚を配して構成される(レンズ名称をL31、拡大側面の名称を301、縮小側面の名称を302とする)。また、前記第3レンズ群LG34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3レンズ群LG3は変倍動作中固定されており、前記第1レンズ群LG1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2レンズ群LG2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 following compact zoom lenses of the first to fourth embodiments, in order from the magnification side, a first lens group LG1 having a negative refractive power as a whole, a second lens group LG2 having a negative refractive power as a whole, and The first lens group LG1 is composed of a third lens group LG3 having a positive refractive power as a whole. The first lens group LG1 has a negative meniscus lens having a negative refractive power convex to the enlargement side in order from the enlargement side (lens name L11, Enlarged side surface 101, reduced side surface 102) (hereinafter negative lens), negative lens (lens name L12, enlarged side surface 103, reduced side surface 104) and lens having positive refractive power (lens name L13, enlarged side surface 104, reduced side surface 105) The second lens group LG2 is composed of four lenses including three positive lenses and one negative lens (the lens name is enlarged). In this order, L21, L22,..., And the surface names are 201, 202,... In order from the enlargement side, and the third lens group LG3 is configured by arranging one positive lens (the lens name is L31, The name of the enlarged side surface is 301, and the name of the reduced side surface is 302). In addition, a cover glass CG (C01 is an enlarged side surface and C02 is a reduced side surface) which is a component of a light valve such as a DMD with a slight air gap between the reduced side of the third lens group LG34 and the light valve surface. ) Is arranged. The third lens group LG3 is fixed during zooming operation, and the first lens group LG1 is enlarged from the wide-angle end to the intermediate area from the enlargement side to the reduction side, and from the intermediate area to the telephoto end is enlarged from the reduction side. The second lens unit LG2 moves on the optical axis in the lateral direction, and the entire lens system is zoomed by moving on the optical axis from the reduction side to the enlargement side from the wide-angle end to the telephoto end.

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]
本発明のコンパクトなズームレンズの第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=450.0nm、CA3=620.0nmの波長における収差曲線である。非点収差図におけるSはサジタル、Mはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はCA1=550.0nmである。
[Example 1]
Table 1 shows numerical examples of the first embodiment of the compact 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 = 450.0 nm, and CA3 = 620.0 nm, respectively. In the astigmatism diagram, S indicates sagittal and M indicates meridional. In addition, unless otherwise specified throughout, the wavelength used for calculation of various values is CA1 = 550.0 nm.

[実施例2]
本発明のコンパクトなズームレンズの第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 compact 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 thereof.

[実施例3]
本発明のコンパクトなズームレンズの第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 compact 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.

次に第1実施例から第4実施例に関して条件式(1)から条件式(15)に対応する値を、まとめて表4に示す。   Next, Table 4 collectively shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (15) with respect to the first to fourth embodiments.

表4から明らかなように、第1実施例から第4実施例の各実施例に関する数値は条件式(1)から(15)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 clear from Table 4, the numerical values for the first to fourth embodiments satisfy the conditional expressions (1) to (15), and are also clear from the aberration diagrams in the respective embodiments. Thus, each aberration is corrected well.

本発明によるコンパクトなズームレンズの第1実施例のレンズ構成図1 is a lens configuration diagram of a first embodiment of a compact zoom lens according to the present invention. 第1実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the first example 本発明によるコンパクトなズームレンズの第2実施例のレンズ構成図Lens configuration diagram of a second embodiment of a compact zoom lens according to the present invention 第2実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the second example 本発明によるコンパクトなズームレンズの第3実施例のレンズ構成図Lens configuration diagram of a third embodiment of a compact zoom lens according to the present invention 第3実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the third example

Claims (6)

拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第1レンズ群、全体で正の屈折力を有する第2レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第3レンズ群から構成され、前記第1レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ、負レンズ及び正の屈折力を有するレンズの3枚で構成され、前記第2レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの4枚で構成され、前記第3レンズ群は、正レンズ1枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第3レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第1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2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、広角端における第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式(1)を満足しており、広角端における前記第2レンズ群と前記第3レンズ群との位置関係に関して下記条件式(2)を満足しており、前記第2レンズ群の広角端における倍率に関して下記条件式(3)を満足しており、前記第1レンズ群のパワーに関して下記条件式(4)を満足しており、前記第2レンズ群の望遠端における倍率に関して下記条件式(5)を満足していることを特徴とするコンパクトなズームレンズ。
(1) 7.0 < TL / fw < 10.0
(2) 1.8 < dII w / fw < 2.5
(3) −1.0 < mII w < −0.5
(4) −1.0 < fw / fI < −0.55
(5) 1.4 < mII T / mII w < 2.8
ただし、
TL :広角端における第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
(第1レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離1700mmに合焦状態)
w :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)
II w:広角端における第2レンズ群と第3レンズ群の間の空気間隔
I :第1レンズ群の合成焦点距離
II w:広角端における第2レンズ群の倍率
II T:望遠端における第2レンズ群の倍率
The first lens group having a negative refractive power as a whole, the second lens group having a positive refractive power as a whole, and the third lens group having a positive refractive power as a whole in order from the magnification side, The lens group includes, in order from the magnifying side, a lens having a negative meniscus shape having a negative refractive power on the magnifying side, a negative lens, and a lens having a positive refracting power, and the second lens group is a magnifying lens. The zoom lens is composed of four lenses, a positive lens, a positive lens, a negative lens, and a positive lens in order from the side, and the third lens group is a zoom lens capable of zooming configured by arranging one positive lens, The third lens group is fixed during zooming operation. The first lens group extends from the enlargement side to the reduction side direction from the wide-angle end to the intermediate range, and from the reduction side to the enlargement side direction from the intermediate range to the telephoto end. Moving on the optical axis, the second lens group is telephoto from the wide-angle end. The entire lens system is zoomed by moving on the optical axis from the reduction side to the enlargement side toward the end, and is aligned with the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group at the wide angle end. The following conditional expression (1) is satisfied regarding the distance on the optical axis to the focal position, and the following conditional expression (2) is satisfied regarding the positional relationship between the second lens group and the third lens group at the wide angle end. The following conditional expression (3) is satisfied with respect to the magnification at the wide-angle end of the second lens group, and the following conditional expression (4) is satisfied with respect to the power of the first lens group, and the second lens A compact zoom lens that satisfies the following conditional expression (5) with respect to the magnification at the telephoto end of the lens group.
(1) 7.0 <TL / fw <10.0
(2) 1.8 < dIIw / fw <2.5
(3) −1.0 <m II w <−0.5
(4) -1.0 <f w / f I <-0.55
(5) 1.4 <m II T / m II w <2.8
However,
TL: Distance on the optical axis from the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the first lens unit at the wide angle end to the in-focus position (according to the magnifying side object distance of 1700 mm from the magnifying side most of the first lens unit) Out of focus)
f w : Combined focal length of the entire lens system at the wide-angle end (focused state on the enlargement side object distance of 1700 mm from the most enlargement side surface of the first lens group)
d II w : Air distance between the second lens group and the third lens group at the wide-angle end
f I : Composite focal length of the first lens group m II w : Magnification of the second lens group at the wide angle end m II T : Magnification of the second lens group at the telephoto end
前記請求項1記載のコンパクトなズームレンズにおいて、前記第1レンズ群の光軸上の寸法に関して、下記条件式(6)を満足しており、前記第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式(7)を満足しており、前記第1レンズ群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1レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式(9)を満足していることを特徴とする。
(6) 1.8 < LI / fw < 2.8
(7) −0.8 < fw / f1 < −0.3
(8) 1.0 < fw / r2 < 1.4
(9) 25 <(V1+V2)/ 2−V3
ただし、
I :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第1レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
2 :第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
1 :第1レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
2 :第1レンズ群で縮小側に配置される負レンズのアッベ数
3 :第1レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
2. The compact zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (6) is satisfied with respect to the dimension on the optical axis of the first lens group, and the first lens group is arranged on the most magnified side. The following conditional expression (7) is satisfied with respect to the power of the lens, and the following conditional expression (8) is satisfied with respect to the shape of the reduction side surface of the lens disposed on the most magnifying side in the first lens group. It is characterized in that the following conditional expression (9) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for each lens constituting one lens group.
(6) 1.8 <L I / f w <2.8
(7) -0.8 <f w / f 1 <-0.3
(8) 1.0 <f w / r 2 <1.4
(9) 25 <(V 1 + V 2 ) / 2−V 3
However,
L I : Distance f 1 on the optical axis between the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the first lens group and the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group f 1 : first lens group The focal length r 2 of the lens arranged closest to the magnification side: radius of curvature V 1 of the reduction side of the lens arranged closest to the magnification side in the first lens group V 1 : negative arranged closest to the magnification side in the first lens group Lens Abbe number V 2 : Abbe number of negative lens arranged on the reduction side in the first lens group V 3 : Abbe number of positive lens arranged on the most reduction side in the first lens group
前記請求項1及び2記載のコンパクトなズームレンズにおいて、合焦動作を前記第1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1レンズ群を構成する前記第1レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズに関して、縮小側の片面が非球面形状であることを特徴とする。   3. The compact zoom lens according to claim 1, wherein a focusing operation is achieved by moving the first lens group in an optical axis direction, and is the most in the first lens group constituting the first lens group. With respect to the lens arranged on the enlargement side, one side on the reduction side is aspherical. 前記請求項1記載のコンパクトなズームレンズにおいて、前記第2レンズ群は拡大側の2枚の正レンズの合成パワーに関して下記条件式(10)を満足しており、また前記第2レンズ群の3枚目に配置される負レンズのパワーに関して下記条件式(11)を満足しており、前記第2レンズ群を構成する拡大側の3枚の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(12)を満足しており、前記第2レンズ群を構成する4枚目の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(13)を満足しており、前記第2レンズ群を構成するレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の形状と、2枚目に配置されるレンズの縮小側の形状に関して下記条件式(14)を満足していることを特徴とする。
(10) 0.4 < fw/f4-5 < 0.7
(11) −1.0 < fw/f6 < −0.7
(12) 30 <(V5+V7)/2−V6
(13) 69 < V7
(14) −1.2< rII 1/rII 4 < −0.8
ただし、
4-5 :第2レンズ群の拡大側に配置される2枚の正レンズの合成焦点距離
6 :第2レンズ群の拡大側から3枚目に配置される負レンズの焦点距離
5 :第2レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
6 :第2レンズ群で拡大側から2枚目に配置される正レンズのアッベ数
7 :第2レンズ群で拡大側から3枚目に配置される負レンズのアッベ数
II 1:第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
II 4:第2レンズ群の拡大側から2枚目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
In compact zoom lens of claim 1, wherein the second lens group is satisfied the following conditional expression (10) for the synthesis power of two positive lens on the enlargement side, also of the second lens group The following conditional expression (11) is satisfied with respect to the power of the negative lens disposed on the third lens, and the dispersion characteristics of the glass material used for the three lenses on the enlargement side constituting the second lens group are as follows. Conditional expression (12) is satisfied, the following conditional expression (13) is satisfied with respect to the dispersion characteristics of the glass material used for the fourth lens constituting the second lens group, and the second lens group The following conditional expression (14) is satisfied regarding the shape on the enlargement side of the lens arranged closest to the enlargement side in the lens group constituting the lens and the shape on the reduction side of the lens arranged on the second lens: To do.
(10) 0.4 < fw / f4-5 <0.7
(11) -1.0 <f w / f 6 <-0.7
(12) 30 <(V 5 + V 7) / 2-V 6
(13) 69 <V 7
(14) −1.2 <r II 1 / r II 4 <−0.8
However,
f 4-5 : Composite focal length of two positive lenses arranged on the magnification side of the second lens group f 6 : Focal length of a negative lens arranged on the third lens from the magnification side of the second lens group
V 5 : Abbe number of the positive lens arranged closest to the magnification side in the second lens group V 6 : Abbe number of the positive lens arranged second from the magnification side in the second lens group V 7 : Second lens group The Abbe number r II 1 of the negative lens arranged on the third lens from the enlargement side: the radius of curvature r II 4 of the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side of the second lens group: the enlargement side of the second lens group Radius of curvature of the reduction side of the second lens
前記請求項4記載のコンパクトなズームレンズにおいて、前記第2レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の面が非球面であり、前記非球面の形状に関して下記条件式(15)を満足していることを特徴とする。
(15) 0.3 < fw / rII 1 < 0.6
5. The compact zoom lens according to claim 4, wherein a magnification side surface of the lens arranged closest to the magnification side of the second lens group is an aspherical surface, and the following conditional expression (15) is satisfied with respect to the shape of the aspherical surface. It is characterized by satisfaction.
(15) 0.3 <f w / r II 1 <0.6
前記請求項1から前記請求項5の少なくともいずれかの1項に記載されるコンパクトなズームレンズを搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置。   A projector device comprising the compact zoom lens according to claim 1 mounted thereon.
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