JPH05119256A - 2群構成のズームレンズ - Google Patents

2群構成のズームレンズ

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JPH05119256A
JPH05119256A JP3279688A JP27968891A JPH05119256A JP H05119256 A JPH05119256 A JP H05119256A JP 3279688 A JP3279688 A JP 3279688A JP 27968891 A JP27968891 A JP 27968891A JP H05119256 A JPH05119256 A JP H05119256A
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宏 山田
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/142Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only
    • G02B15/1425Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having two groups only the first group being negative

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長いバックフォーカスを確保するとともにこ
のレンズを搭載した装置の小型化を達成する。 【構成】 4枚のレンズL1 〜L4 からなる負の屈折力
を有する第1レンズ群Iと6枚のレンズL5 〜L10から
なる正の屈折力を有する第2レンズ群IIからなる。ここ
で、レンズL1 ,L2 はスクリーン側(大きな共役側)
に凸を向けたメニスカスレンズ、レンズL3 ,L6 ,L
8 は両凹レンズ、レンズL4 ,L5 ,L7 は両凸レン
ズ、レンズL9 およびL10は液晶側(小さな共役側)に
凸を向けたメニスカスレンズであり、第1レンズ群Iの
焦点距離をf1 、第2レンズ群IIの焦点距離をf2 、広
角端における全系の焦点距離、バックフォーカスをそれ
ぞれfW 、bfW とするとき、 【数9】 となるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2群構成のズームレンズ
に関し、特に3板液晶プロジェクターに好適なズームレ
ンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、カラー液晶に形成された像を投影
する、いわゆる3板液晶プロジェクターが知られてい
る。
【0003】この3板液晶プロジェクターの一般的な構
成は図7に示す如く白色光源(LMP)1、赤,青,緑
の3原色各々に対応する、ダイクロイックミラー(R
M,BM,GM)3,6,9,10と液晶表示素子(L
R,LB,LG)5,7,8、反射ミラー(M1,M
2,M3)2,4,11およびプロジェクションレンズ
(PL)12により表わされる。すなわち、このプロジェ
クターではR,G,Bの画像信号に対応する像を各々の
液晶表示素子(LR,LB,LG)5,7,8上に形成
し、これら各液晶表示素子(LR,LB,LG)上の像
をプロジェクションレンズ (PL)12を用いて図示さ
れないスクリーン上に投影しカラー画像を形成する。
【0004】このような構成のプロジェクターにおいて
は、プロジェクションレンズ(PL)12の最終面から液
晶表示素子(LR,LB,LG)5,7,8までの間
(バックフォーカス間)にはダイクロイックミラー(R
M,BM,GM)3,6,9,10あるいは反射ミラー
(M1,M2,M3)2,4,11等のミラーが少なくと
も2枚は挿入されることになるので、このような構成に
対応するため上記プロジェクションレンズ(PL)12の
バックフォーカスを長くとる必要が生じる。
【0005】上記プロジェクションレンズを4群、5群
等の多群で構成したズームレンズとすることにより、長
いバックフォーカスを維持し乍ら比較的良好な光学特性
のものを得ることが可能となるが、このような多群構成
のものでは系の全長が長くなるとともに前玉径も大きく
なるので装置が大型化するという問題が生じる。
【0006】従来、このような問題、すなわちバックフ
ォーカスを確保するとともに装置の小型化を図るという
問題を解決するためのズームレンズとして特開平3-1205
07号公報に記載されたものが知られている。
【0007】この公報記載の技術は、2群構成のズーム
レンズであって、広角端における第2レンズ群の最終レ
ンズ面から小さな共役までの距離をbfW 、広角端にお
ける全系の焦点距離をfW 、1レンズ群と第2レンズ群
の焦点距離を各々fI ,fII、前記第1レンズ群と前記
第2レンズ群との主点間隔をeW とするとき、 bfW /fW >1.6 0.8 <−eW /fI <2 1<−fI /fII<1.5 なる条件式を満足するように構成されたものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなプロジェクターを床面あるいは机等の上に設置する
と、そのスペースにより観る者にとって観る位置の自由
度が小さくなることから、プロジェクター全体を天井か
ら吊すようにしたいわゆる吊下げタイプのものが要求さ
れることも多い。
【0009】このような吊下げタイプのものでは、その
底面から床面までの距離を確保するため、なるべく装置
全体を上下方向に薄い形状のものとすることが望まし
く、したがって図7に示す各光学部材は水平方向に展開
するように配列するのが望ましい。すなわち、反射ミラ
ー(M1 )2から反射ミラー(M3 )11までのミラー列
と反射ミラー(M2 )4からダイクロイックミラー(G
M)10までのミラー列は互いに水平方向に位置するよう
に配列するのが望ましい。
【0010】しかしながら、通常のTV画面やスライド
画面は縦よりも横の長さが大きい形状をなしており、し
たがって図7に示す構成を水平方向に展開した場合に
は、垂直方向に展開した場合に比べ、ダイクロイックミ
ラー(RM,BM,GM)3,6,9,10や反射ミラー
(M1 ,M2 ,M3 )2,4,11の各ミラーによってカ
バーすべき光軸方向の範囲が必然的に大きくなる。すな
わち、プロジェクションレンズ(PL)12の最終面から
各液晶表示素子(LR,LB,LG)5,7,8までの
光軸上の距離であるバックフォーカス(小さな共役まで
の距離ともいう。)をより大きくとり得る構成とする必
要がある。
【0011】ところが、上述した公報記載のズームレン
ズによっては、このように光学系を水平方向に展開した
場合に必要となるだけのバックフォーカス距離を得るの
は困難であった。
【0012】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、吊下げタイプの3板液晶プロジェクターに適用す
る場合にも十分な程度のバックフォーカスを確保するこ
とができるとともに装置の小型化を達成し得るズームレ
ンズを提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のズームレンズ
は、大きな共役(プロジェクションレンズの第1面から
スクリーンまでの光軸上の距離)側から順に、全体とし
て負の屈折力を有する第1レンズ群Iと全体として正の
屈折力を有する第2レンズ群IIを配し、これら第1レン
ズ群Iと第2レンズ群IIをこれら両レンズ群間の光軸上
の間隔を変えて移動させることにより、焦点距離を連続
して変化させる2群構成のズームレンズであって、上記
第1レンズ群Iの焦点距離をf1 、上記第2レンズ群II
の焦点距離をf2 、広角端における全レンズ系の焦点距
離をfW 、該広角端における上記第2レンズ群IIの最終
面から小さな共役までの距離をbfW とするとき下記2
つの条件式を満足するように構成されてなることを特徴
とするものである。
【0014】 2.5 <bfW /fw …… (1)
【0015】
【数2】
【0016】
【作用】上述した構成の如き、全体として負の屈折力を
有する第1レンズ群Iと全体として正の屈折力を有する
第2レンズ群IIからなる2群構成のズームレンズでは、
第2レンズ群IIの大きい共役側から小さい共役側への倍
率をβ(βは負の値)とすると、薄肉レンズ系において
はそのバックフォーカスbfは、 bf=f2 (1−β) …… (3) で表わされる。
【0017】上述した式(3) によればβの絶対値が最小
の広角端でバックフォーカスbfW が最小となるが、こ
の場合においても上記式(1) を満足することにより、光
学系を水平方向に展開した吊下げ型のプロジェクターに
おいて十分に大きいバックフォーカスbfW を確保する
ことが可能となる。
【0018】また、物体が∞にある場合、薄肉レンズ系
におけるレンズ全長Lは、
【0019】
【数3】
【0020】また、広角端の全レンズ系の焦点距離fW
は、広角端における上記倍率βをβW とすると fW =f1 ・βW …… (5) で表わされる。
【0021】焦点距離fW は最初に決定されているの
で、f1 が決まればこの式(5) から必然的にβW は定ま
ることとなる。
【0022】したがって、f1 が小さくなるにつれ広角
端における倍率βW は大きくなり、これによりβの絶対
値も大きくなるため式(3) からバックフォーカスbfW
を大きくとれることとなる。
【0023】しかし、
【0024】
【数4】
【0025】が式(2) の下限値以下となると小さい共役
側の共役点から第1レンズ群Iの先端までの全系の長
さ、すなわちbf+Lが望遠端(T)では、、bfT
T と表わされ、この値が大きくなり過ぎ、装置の小型
化を図る上で好ましくない。
【0026】一方、第1レンズ群Iの焦点距離f1 が大
きくなり上記
【0027】
【数5】
【0028】が式(2) の上限値以上となると、上記βの
絶対値が小さくなり上記式(4) から広角端でのレンズの
全長LW が大となる。
【0029】また、上記βの絶対値が小さくなると式
(3) から広角端(W)におけるバックフォーカスbfW
を大きくすることが困難となる。上記式(3) によればβ
の絶対値が小さくとも第2群の焦点距離f2 を大きくす
れば広角端(W)のバックフォーカスbfW を大きくす
ることができるが、上記f2 が大きくなると式(4) か
ら、さらにレンズ全長Lが長くなる結果となり好ましく
ない。
【0030】以上説明したように、
【0031】
【数6】
【0032】は上記式(2) を満足する必要がある。
【0033】
【実施例】以下、図面を用いた本発明の実施例を説明す
る。
【0034】図1,図2および図3は各々下記表1のよ
うに数値を設定された実施例に係るレンズ断面図であ
る。
【0035】
【表1】
【0036】すなわち、図1は実施例1のズームレンズ
を示すレンズ断面図であり、全体として負の屈折力を有
する第1レンズ群Iは、4枚のレンズL1 〜L4 から構
成され、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群II
は、6枚のレンズL5 〜L10から構成されている。ここ
で、レンズL1 およびレンズL2 はスクリーン側(大き
な共役側)に凸面を向けた負のメニスカスレンズ、レン
ズL3 は両凹レンズ、レンズL4 は両凸レンズ、また、
レンズL5 は両凸レンズ、レンズL6 は両凹レンズ、レ
ンズL7 は両凸レンズであって、レンズL6 とL7 は接
合されており、レンズL8 は両凹レンズ、レンズL9
よびレンズL10は液晶側(小さな共役側)に凸面を向け
た正のメニスカスレンズである。広角端(W)から望遠
端(T)へのズーミングに際し、第1レンズ群Iは液晶
側に向って移動し、一方、第2レンズ群IIはスクリーン
側に向って移動し、第1レンズ群Iと第2レンズ群IIと
の間の空気間隔d8 は漸次減少する。なお、図中Xは光
軸、点Pは結像位置を示す(図2,図3において同
じ)。
【0037】この実施例1における各レンズ面の曲率半
径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間
隔d(mm)、各レンズのD線における屈折率Nおよび各レ
ンズのアッベ数νを下記表2に示す。
【0038】ただし、この表2において、各記号R,
d,N,νに付した数字はスクリーン側からの順番を表
わすものである。
【0039】なお、フォーカシングは第1レンズ群Iを
光軸に沿って移動させることにより行なう。
【0040】
【表2】 R1 = 89.316 d1 = 3.00 N1 =1.800
ν1 =47.9 R2 = 48.437 d2 =10.10 R3 = 192.132 d3 = 3.00 N2 =1.800
ν2 =47.9 R4 = 75.376 d4 = 8.56 R5 = -287.895 d5 = 3.00 N3 =1.799
ν3 =47.9 R6 = 225.146 d6 = 2.66 R7 = 82.196 d7 =11.17 N4 =1.618
ν4 =36.1 R8 = -175.889 d8 =可変 R9 = 103.111 d9 =13.48 N5 =1.500
ν5 =54.9 R10= -84.622 d10= 6.25 R11= -51.016 d11= 9.00 N6 =1.641
ν6 =59.4 R12= 56.948 d12=22.23 N7 =1.642
ν7 =39.6 R13= -54.657 d13= 0.20 R14= -64.669 d14= 9.00 N8 =1.799
ν8 =25.0 R15= 264.366 d15= 3.66 R16= -321.759 d16= 7.42 N9 =1.571
ν9 =62.2 R17= -77.232 d17= 0.20 R18=-3050.969 d18= 7.66 N10=1.657
ν10=58.6 R19= -102.696 なお、広角端(W)、中間画角(M)、望遠端(T)に
おける2つのレンズ群間距離d8 および全レンズ系の焦
点距離fを下記表3に示す。このときのレンズ群間距離
8 はレンズ−スクリーン間を1.5 mとしたときの値で
あり、焦点距離fはスクリーンまでの距離を∞としたと
きの値である。
【0041】
【表3】
【0042】次に、図2は実施例2のズームレンズを示
すレンズ断面図であり、全体として負の屈折力を有する
第1レンズ群Iは、5枚のレンズL11〜レンズL15から
構成され、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群
IIは、6枚のレンズL16〜L21から構成されている。こ
こでレンズL11およびレンズL12はスクリーン側に凸面
を向けた負のメニスカスレンズ、レンズL13は液晶側に
凸面を向けた正のメニスカスレンズ、レンズL14は両凹
レンズ、レンズL15は両凸レンズ、また、レンズL16
両凸レンズ、レンズL17は両凹レンズ、レンズL18は両
凸レンズであって、レンズL17とレンズL18は接合され
ており、レンズL19は平凹レンズ、レンズL20は両凸レ
ンズ、レンズL21は液晶側に凸面を向けた正のメニスカ
スレンズである。広角端(W)から望遠端(T)へのズ
ーミングに際し、第1レンズ群Iは途中の画角まで液晶
側に向って移動し、途中の画角から望遠端(T)までス
クリーン側に向って移動し、一方、第2レンズ群IIはス
クリーン側に向って移動し、第1レンズ群Iと第2レン
ズ群IIとの間の空気間隔d10は漸次減少する。
【0043】この実施例2における各レンズ面の曲率半
径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間
隔d(mm)、各レンズのD線における屈折率Nおよび各レ
ンズのアッベ数νを下記表4に示す。
【0044】各記号に付した数字は表2の場合と同様で
ある。なお、フォーカシングは実施例1のものと同様第
1レンズ群Iを光軸に沿って移動させることにより行な
う。
【0045】
【表4】 R1 = 82.569 d1 = 3.00 N1 =1.799
ν1 =48.0 R2 = 50.417 d2 = 9.37 R3 = 162.329 d3 = 3.00 N2 =1.799
ν2 =48.0 R4 = 70.753 d4 = 8.44 R5 = -599.478 d5 = 7.94 N3 =1.754
ν3 =27.2 R6 = -75.467 d6 = 0.20 R7 = -78.680 d7 = 3.00 N4 =1.799
ν4 =48.0 R8 = 134.780 d8 = 4.86 R9 = 78.706 d9 =11.45 N5 =1.500
ν5 =54.9 R10= -160.663 d10=可変 R11= 129.663 d11= 5.34 N6 =1.500
ν6 =54.9 R12= -201.838 d12=32.72 R13= -53.377 d13= 9.01 N7 =1.790
ν7 =47.6 R14= 45.674 d14=14.99 N8 =1.800
ν8 =48.0 R15= -100.006 d15= 8.56 R16= 0.000 d16= 3.00 N9 =1.847
ν9 =23.9 R17= 181.942 d17= 2.30 R18= 692.519 d18= 8.72 N10=1.500
ν10=65.0 R19= -86.764 d19= 0.20 R20=-1864.120 d20= 8.15 N11=1.499
ν11=65.0 R21= -103.909 なお、表1の場合のレンズ群間距離d8 と同様にして、
この表4におけるレンズ群間距離d10および全レンズ系
の焦点距離fを下記表5に示す。
【0046】
【表5】
【0047】次に、図3は実施例3のズームレンズを示
すレンズの断面図であり、全体として負の屈折力を有す
る第1レンズ群Iは、5枚のレンズL31〜レンズL35
ら構成され、全体として正の屈折力を有する第2レンズ
群IIは、6枚のレンズL36〜L41から構成されている。
ここでレンズL31はスクリーン側に凸面を向けた負のメ
ニスカスレンズ、レンズL32は両凹レンズ、レンズL33
は両凸レンズ、レンズL34は両凹レンズ、レンズL35
スクリーン側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ、レ
ンズL36は両凸レンズ、レンズL37は両凹レンズ、レン
ズL38は両凸レンズ、レンズL39は両凹レンズであっ
て、L36,L37,L38,L39は接合されており、レンズ
40およびL41は両凸レンズである。広角端(W)から
望遠端(T)へのズーミングに際し、第1レンズ群I、
第2レンズ群IIは共にスクリーン側に向って移動し、第
1レンズ群Iと第2レンズ群IIとの間の空気間隔d10
漸次減少する。
【0048】この実施例3における各レンズ面の曲率半
径R(mm)、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間
隔(mm)、各レンズのD線における屈折率Nおよび各レン
ズのアッベ数νを下記表6に示す。
【0049】各記号に付した数字は表2の場合と同様で
ある。なお、フォーカシングは実施例1,2のものと同
様第1レンズ群Iを光軸に沿って移動させることにより
行なう。
【0050】
【表6】 R1 = 99.594 d1 = 3.00 N1 =1.799
ν1 =48.0 R2 = 45.838 d2 =14.19 R3 =-1297.200 d3 = 3.00 N2 =1.799
ν2 =48.0 R4 = 97.167 d4 = 7.73 R5 = 74.601 d5 =16.70 N3 =1.549
ν3 =45.7 R6 = -95.185 d6 =48.08 R7 = -138.791 d7 = 3.00 N4 =1.800
ν4 =48.0 R8 = 87.935 d8 = 1.66 R9 = 86.233 d9 = 3.12 N5 =1.800
ν5 =24.9 R10= 300.249 d10=可変 R11= 99.309 d11=17.75 N6 =1.500
ν6 =54.9 R12= -45.768 d12= 9.01 N7 =1.730
ν7 =54.9 R13= 56.327 d13=25.51 N8 =1.799
ν8 =35.3 R14= -55.211 d14= 9.00 N9 =1.847
ν9 =23.9 R15= 165.069 d15= 2.23 R16= 386.379 d16=11.00 N10=1.708
ν10=56.0 R17= -102.362 d17= 0.20 R18= 1111.000 d18=10.00 N11=1.799
ν11=47.9 R19= −156.019 なお、表2の場合のレンズ群間距離dと同様にし
て、この表6におけるレンズ群間距離d10および全レン
ズ系の焦点距離fを下記表7に示す。
【0051】
【表7】
【0052】上述した3つの実施例においては、第2レ
ンズ群IIが2枚の凹レンズを有し、それらの凹レンズの
うち大きな共役側から第1番目の凹レンズは両凹レンズ
で、その凹レンズの焦点距離をfC とすると、
【0053】
【数7】
【0054】なる条件式を満足するように構成されてい
る。
【0055】すなわち、
【0056】
【数8】
【0057】が上記式(6) の上限値より大きいと第2レ
ンズ群IIの焦点距離f2 を大きくしてレンズ全長Lを大
きくしない限り広角端(W)におけるバックフォーカス
bfW を大きく設定することが困難となり、また、上記
式(6) の下限値より小さいと色収差の補正が困難となる
ことから、広角端(W)における大きいバックフォーカ
スbfW を確保しつつ、良好な光学特性を得るため上記
式(6) を満足するように構成されている。
【0058】また、上述した3つの実施例においては、
第2レンズ群IIが2枚の凹レンズを有しており、それら
の各凹レンズのスクリーン側および液晶側には各々少な
くとも一枚の凸レンズが配されている。
【0059】なお、実施例1の収差図を図4に、実施例
2の収差図を図5に、実施例3の収差図を図6に示す。
また、各図においてWは広角端、Mは中間画角端、Tは
望遠端の球面収差、非点収差および歪曲収差を各々示
す。
【0060】なお、本発明のズームレンズの構成として
は上述した3つの実施例のものに限られるものではな
く、例えば第2レンズ群IIにおいて3枚以上の凹レンズ
を用いることも可能であり、この場合にも実施例のもの
と同様の効果を得ることができる。
【0061】また、本発明のズームレンズは吊下げタイ
プの3板液晶ビデオプロジェクターに用いた場合に特に
有用であるが、用途としてはこれに限られるものではな
く、例えばTVカメラ、オバーヘッドプロジェクター、
スライドプロジェクター、一眼レフ変換レンズ等に用い
ることも可能である。
【0062】
【発明の効果】本発明の2群構成のズームレンズによれ
ば、前述した2つの条件式を満足させるように構成した
ので、バックフォーカスを長くすることができるととも
にこのズームレンズを搭載した装置の小型化を図ること
ができる。
【0063】これにより、このズームレンズを3板液晶
プロジェクターに搭載した場合には光学系を水平方向に
展開して装置の薄型化を図ることができるとともに装置
の全長も短く押さえることができ、天井から吊り下げら
れるいわゆる吊下げタイプのプロジェクターの薄型化、
コンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係るズームレンズを示す断
面図
【図2】本発明の実施例2に係るズームレンズを示す断
面図
【図3】本発明の実施例3に係るズームレンズを示す断
面図
【図4】本発明の実施例1に係るズームレンズの収差図
【図5】本発明の実施例2に係るズームレンズの収差図
【図6】本発明の実施例3に係るズームレンズの収差図
【図7】一般的な3板液晶プロジェクターを示す概略図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大きな共役側から順に、全体として負の
    屈折力を有する第1レンズ群Iと全体として正の屈折力
    を有する第2レンズ群IIが配され、これら第1レンズ群
    Iと第2レンズ群IIをこれら両レンズ群間の光軸上の間
    隔を変えて移動させることにより焦点距離を連続して変
    化させる2群構成のズームレンズにおいて、 前記第1レンズ群Iの焦点距離をf1 、前記第2レンズ
    群IIの焦点距離をf2 、広角端における全レンズ系の焦
    点距離をfW 、該広角端における前記第2レンズ群IIの
    最終面から小さな共役までの距離をbfW とするとき下
    記2つの条件式を満足するように構成されてなることを
    特徴とする2群構成のズームレンズ。 2.5 <bfW /fw 【数1】
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