JPH07270680A - レトロフォーカス型レンズ - Google Patents

レトロフォーカス型レンズ

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JPH07270680A
JPH07270680A JP6062957A JP6295794A JPH07270680A JP H07270680 A JPH07270680 A JP H07270680A JP 6062957 A JP6062957 A JP 6062957A JP 6295794 A JP6295794 A JP 6295794A JP H07270680 A JPH07270680 A JP H07270680A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
lens group
conjugate side
positive
large conjugate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6062957A
Other languages
English (en)
Inventor
Saburo Sugawara
三郎 菅原
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPH07270680A publication Critical patent/JPH07270680A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数のレンズから投影した画像を重ね合わせ
た場合でも良好な映像が得られる様な収差の良好なレト
ロフォーカス型レンズの提供を目的とする。 【構成】 大きな共役側から順に負の屈折力の第1レン
ズ群、正の屈折力の第2レンズ群より成り、該第1レン
ズ群は大きな共役側から順に大きな共役側へ凸の負メニ
スカスレンズ、大きな共役側へ強いパワーをもつ正レン
ズ、少なくとも一枚の大きな共役側へ凸の負メニスカス
レンズより成るとともに以下の条件式を満足することを
特徴としている。 0.75<r2/r3<1.2 −4<(r3+r4)/(r3−r4)<−0.5

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は特にプロジェクション用
に好適なレトロフォーカス型レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示等を投影するプロジェク
ション用のレトロフォーカス型レンズとしてたとえば特
開平5−150158号公報等が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では歪曲収差が最大画角で3%程度と大きく、
投影像の明るさを向上させるために2台のプロジェクタ
ーを使用して、2つの投影像を重ね合わせて使用する場
合に、図9に示すように歪曲収差のために投影像の周辺
部で2つの投影像にズレが生じ、画質が著しく低下する
という問題があった。本発明は画質を低下させる収差を
改善し得るレンズの提供を課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】大きな共役側から順に負
の屈折力の第1レンズ群と正の屈折力の第2レンズ群を
配置し、前記第1レンズ群は大きな共役側へ凸を向けた
負メニスカスレンズと大きな共役側に強いパワーの凸面
を向けた正レンズ、少なくとも1枚の、大きな共役側へ
凸の負メニスカスレンズを有するサブレンズ群を大きな
共役側から順置するとともに、次の条件式(1)又は
(2)、望ましくは両者を満足することを特徴とするレ
トロフォーカス型レンズ。
【0005】0.75<r2/r3<1.2…(1) −4<SF2<−0.5…(2) SF2=(r3+r4)/(r3−r4) ここで、r2:第1レンズ群内の最も大きな共役側の負
メニスカスレンズの小さな共役側の面の曲率半径 r3:第1レンズ群内の大きな共役側へ強いパワーをも
つ正レンズの大きな共役側の面の曲率半径 r4:第1レンズ群内の大きな共役側へ強いパワーをも
つ正レンズの小さな共役側の面の曲率半径 さらには、第1レンズ群には少なくとも1面の非球面が
使われていることを特徴としている。
【0006】さらには該非球面は光軸から離れるに従い
パワーの弱くなる非球面であることを特徴としている。
【0007】さらには以下の条件式の1つ以上を満足す
ることを特徴としている。
【0008】1.6<bf/f…(3) 0.65<−f1/f2<1.2…(4) 0.5<−e/f1<1.5…(5) ここで、bf:大きな共役側の共役点が無限遠のときの
小さな共役側のバックフォーカス f:全系の焦点距離 f1:第1レンズ群の焦点距離 f2:第2レンズ群の焦点距離 e:第1レンズ群と第2レンズ群の主点間隔 (4)の条件式はさらに好ましくは、0.7<−f1
2<1を満足すればなお良い。(4′)さらには第2
レンズ群は以下の条件式を満足することを特徴としてい
る。
【0009】ν2p−ν2n<18…(6) n2n−n2p>0.18…(7) 尚、(1)式の下限値を0.85に限縮し、または上限
値を1.1に限縮し、あるいは両者を限縮することは更
なる画質向上のために好ましい。他方の(2)式の下限
値を−3に限縮し、または上限値を−0.7に限縮し、
あるいは両者を限縮することは更なる画質向上のために
好ましい。
【0010】また、大きな共役側から順に、負の屈折力
の第1レンズ群、正の屈折力の第2レンズ群より成り、
第1レンズ群は大きな共役側から順に大きな共役側へ凸
の負メニスカスレンズ、大きな共役側へ強いパワーをも
つ正レンズ、大きな共役側へ凸の負メニスカスレンズ、
貼り合わせ面が大きな共役側へ凸で、大きな共役側へ凸
の貼り合わせ負メニスカスレンズより成るとともに以下
の条件式を満足することを特徴としている。
【0011】0.75<r2/r3<1.2…(1) −4<SF2<−0.5…(2) SF2=(r3+r4)/(r3−r4) さらに好ましくは、0.8<r2/r3<1.1…
(1′) −3<SF2<−0.7…(2′) とするのも良い。
【0012】ここで、ν2p:第2レンズ群中の正レンズ
のアッベ数の平均値 ν2n:第2レンズ群中の負レンズのアッベ数の平均値 n2p:第2レンズ群中の正レンズの屈折率の平均値 n2n:第2レンズ群中の負レンズの屈折率の平均値 さらには、第2レンズ群は第2レンズ群中の最も大きな
空気間隔を隔てて大きな共役側に位置する前方(2a)
レンズ群と、小さな共役側に位置する後方(2b)レン
ズ群より構成され、投影倍率の変化に応じて前方(2
a)レンズ群と後方(2b)レンズ群の空気間隔が変化
することを特徴としている。
【0013】さらには前方(2a)レンズ群と後方(2
b)レンズ群の空気間隔は大きな共役点と小さな共役点
の間隔が小さくなるに従って、小さくなることを特徴と
している。
【0014】さらには、後方(2b)レンズ群には以下
の条件式を満足する正レンズが少なくとも1枚含まれて
いることを特徴としている。
【0015】θg.F2bp−(0.6438−0.0016
82νd2bp)>0.02…(8) ここで、θg.F2bp:第2bレンズ群中に含まれる正レン
ズの異常分散性 θg.F2bp=(ng−nF)/(nF−nc) νd2bp:第2bレンズ群中に含まれる正レンズのアッベ
【0016】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明のレトロフ
ォーカス型レンズについて説明する。図1ないし図4は
後述する数値実施例に対応するレンズ断面図である。
【0017】1は不図示のスクリーン(大きな共役側)
に位置し、負の屈折力を有する第1レンズ群、2は負の
屈折力の第2レンズ群である。
【0018】本例では、第1レンズ群は大きな共役側か
ら順に、符号1aの大きな共役側へ凸の負メニスカスレ
ンズと大きな共役側に強いパワーをもつ正レンズ、大き
な共役側へ凸の負メニスカスレンズと貼り合わせ面が大
きな共役側へ凸で、大きな共役側へ凸の貼り合わせ負メ
ニスカスレンズより成るサブレンズ群1bを設けてい
る。そして前述した目的を達成するために条件式(1)
ないし(8)の1つ以上を満足させている。条件式の意
味およびレンズ構成の効果について以下に説明する。
【0019】条件式(1)は第1レンズ群の最も大きな
共役側の負メニスカスレンズの小さな共役側の面の曲率
半径と大きな共役側に強いパワーをもつ正レンズの大き
な共役側の面の曲率半径の比について限定したもので、
条件式(1)の下限を超える領域では球面収差および非
点収差がオーバーとなり、コマ収差がアンダーとなり好
ましくなく、条件式(1)の上限を超える領域では球面
収差および非点収差がアンダーとなりコマ収差がオーバ
ーとなるので好ましくない。
【0020】条件式(2)は第1レンズ群の大きな共役
側に強いパワーをもつ正レンズの形状について限定した
もので、条件式(2)の下限値を超える領域では、軸外
光束の大きな共役側の面の入射角が大きくなるため高次
の歪曲収差が発生し、条件式(2)の上限値を超える領
域では軸外光束の小さな共役側の面の入射角が大きくな
るため高次の歪曲収差が発生してしまうのでよくない。
【0021】さらに第1レンズ群に光軸から離れるに従
いパワーの弱くなる非球面を用いるのは歪曲収差を減少
させるためである。
【0022】カラー液晶プロジェクションTV用の投影
レンズとして用いるレンズにはダイクロイックミラー等
を配置する必要上から大きいバックフォーカスが必要で
あるが、一方、非常に短い投射距離を達成するために投
影レンズ全系の屈折力を強くする必要があり、両条件を
調和させるためには条件式(3)を設定する。
【0023】次に第1レンズ群1の焦点距離と第2レン
ズ群2の焦点距離の比を定める条件式(4)はレンズ全
系の大きさとバックフォーカスおよび光学性能を良好に
保つためのものである。(4)式の上限値を超えるとレ
トロフォーカス型の構成が弱くなるのでバックフォーカ
スを長く保つのが困難となり、あえて長くするために
は、第1レンズ群と第2レンズ群の主点間隔を大きくす
る必要からレンズ全長が長くなり、それにともなって第
1レンズ群の外形が大きくなってしまうのでよくない。
また条件式(4)の下限値を超えると第1レンズ群の屈
折力が強くなりすぎるので像面がオーバーになるととも
に、小さな共役側において大きな樽型の歪曲収差が発生
してくるのでよくない。
【0024】条件式(5)は第1レンズ群と第2レンズ
群の空気間隔と第1群の焦点距離の比について限定した
もので、(5)式の上限値を超えるとレンズ全長が大き
くなり、それにともなって第1レンズ群の外径が大きく
なるのでよくない。また(5)式の下限値を超えると第
1レンズ群と第2レンズ群の主点間隔も小さくなるので
レトロフォーカス型の構成を保つためには、各レンズ群
のパワーを強くしなければならず収差補正が困難となり
よくない。
【0025】ところで、薄肉系を考えたときに、大きな
共役側の結像倍率が最も小さくなるときのバックフォー
カスをSRSとすると SRS=(1−e/f1)・f…(9) となる。従って条件式(5)中の−e/f1の値が大き
くなると(9)式のバックフォーカスSRSが大きくな
るので、厚肉系でのバックフォーカスbfsも大きくな
る傾向にある。しかし(5)式の上限値を超えて−e/
1の値が大きくなり過ぎると、レンズ全系の大きさ自
体が大きくなる。
【0026】条件式(6)、(7)は第2レンズ群のレ
ンズの特性について限定したものである。レトロフォー
カス型レンズにおいて小型化を実現するためには各レン
ズ群のパワーを強くしなければならず、それにともない
像面がオーバーになり易い。ここで像面を良好に補正す
るためには正レンズの屈折率を低く負レンズの屈折率を
高くする必要があり、また正レンズと負レンズのアッベ
数の差を小さくして、正レンズと負レンズのパワーを強
くする必要がある。このため条件式(6)、(7)を満
足する必要がある。
【0027】条件式(6)の上限値を超えると、色消し
を行う正レンズと負レンズの各々のパワーが弱くなるた
め像面がオーバーになり易くよくない。
【0028】条件式(7)の下限値を超えると、正レン
ズと負レンズの屈折率差が小さくなり、像面がオーバー
になり易くよくない。
【0029】一般的にレトロフォーカス型のレンズは投
射倍率の変化に対して像面湾曲の変化が大きく、これを
補正するために前方(2a)レンズ群と後方(2b)レ
ンズ群の空気間隔を変化させている。
【0030】条件式(8)は第2bレンズ群に含まれる
正レンズの異常分散性について限定したもので、条件式
の範囲外では倍率色収差が増加するためよくない。
【0031】以下に数値実施例を示す。
【0032】riは大きな共役側からi番目のレンズ面
の曲率半径 diは大きな共役側からi番目のレンズ面の面間隔 niは大きな共役側からi番目のレンズのd絞における
屈折率 νiは大きな共役側からi番目のレンズのアッベ数 非球面形状は次式で表される
【0033】
【外1】 ここでr:近軸曲率半径 K:円錐定数 D±αは
【0034】
【外2】 を示す。
【0035】
【外3】
【0036】
【外4】
【0037】
【外5】
【0038】
【外6】
【0039】
【外7】
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックフォーカスが長く投射距離が極めて短いプロジェ
クション用に適したレトロフォーカス型レンズとして極
めて少ない歪曲収差を実現することができた。
【0041】本発明のレンズは2台以上のプロジェクタ
ーを使っての重ね合わせ投射やマルチプロジェクション
等に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】数値実施例1に対応するレンズ断面図。
【図2】数値実施例2に対応するレンズ断面図。
【図3】数値実施例3に対応するレンズ断面図。
【図4】数値実施例4に対応するレンズ断面図。
【図5】実施例1のレンズの収差図。
【図6】実施例2のレンズの収差図。
【図7】実施例3のレンズの収差図。
【図8】実施例4のレンズの収差図。
【図9】従来例の問題点を説明するための図。
【符号の説明】
1 第1レンズ群 1b サブレンズ群 2 第2レンズ群 2a 前方レンズ群 2b 後方レンズ群 d d線 g g線 S.C. 正弦条件 S サジタル面 M メリディオナル面

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大きな共役側から順に負の屈折力の第1
    レンズ群と正の屈折力の第2レンズ群を配置し、前記第
    1レンズ群は大きな共役側へ凸を向けた負メニスカスレ
    ンズと大きな共役側に強いパワーの凸面を向けた正レン
    ズ、そして少なくとも1枚の、大きな共役側へ凸の負メ
    ニスカスレンズを有するサブレンズ群を大きな共役側か
    ら順置するとともに、次の条件式を満足することを特徴
    とするレトロフォーカス型レンズ。 0.75<r2<r3<1.2 但し、r2は前記第1レンズ群内の最も大きな共役側に
    在る負メニスカスレンズの小さな共役側の面の曲率半
    径。r3は前記第1レンズ群内の大きな共役側へ強いパ
    ワーの凸面を向けた正レンズの大きな共役側の面の曲率
    半径。
  2. 【請求項2】 前記大きな共役側へ強いパワーの凸面を
    向けた正レンズは次の条件式を満足することを特徴とす
    る請求項1のレトロフォーカス型レンズ。 −4<(r3+r4)/(r3−r4)<−0.5 但し、r4は大きな共役側へ強いパワーの凸面を向けた
    正レンズの小さな共役側の面の曲率半径。
  3. 【請求項3】 前記サブレンズ群は、大きな共役側へ凸
    面の負メニスカスレンズと貼り合わせ面が大きな共役側
    へ凸で且つ大きな共役側へ凸の貼り合わせ負メニスカス
    レンズを順置したことを特徴とする請求項1または2の
    レトロフォーカス型レンズ。
  4. 【請求項4】 第1レンズ群には少なくとも1面の非球
    面が使われていることを特徴とする請求項1から3に記
    載のレトロフォーカス型レンズ。
  5. 【請求項5】 該非球面は光軸から離れるに従いパワー
    の弱くなる非球面であることを特徴とする請求項4に記
    載のレトロフォーカス型レンズ。
  6. 【請求項6】 以下の条件式を満足することを特徴とす
    る請求項1から5に記載のレトロフォーカス型レンズ。 1.6<bf/f 0.65<−f1/f2<1.2 0.5<−e/f1<1.5 ここで、bf:大きな共役側の共役点が無限遠のときの
    小さな共役側のバックフォーカス f:全系の焦点距離 f1:第1レンズ群の焦点距離 f2:第2レンズ群の焦点距離 e:第1レンズ群と第2レンズ群の主点間隔
  7. 【請求項7】 該第2レンズ群は以下の条件式を満足す
    ることを特徴とする請求項1から6に記載のレトロフォ
    ーカス型レンズ。 ν2p−ν2n<25 n2n−n2p>0.23 ここで、ν2p:第2レンズ群中の正レンズのアッベ数の
    平均値 ν2n:第2レンズ群中の負レンズのアッベ数の平均値 n2p:第2レンズ群中の正レンズの屈折率の平均値 n2n:第2レンズ群中の負レンズの屈折率の平均値
  8. 【請求項8】 該第2レンズ群は第2レンズ群中の最も
    大きな空気間隔を隔てて大きな共役側に位置する前方レ
    ンズ群と、小さな共役側に位置する後方レンズ群より構
    成され、投影倍率の変化に応じて前方レンズ群と後方レ
    ンズ群の空気間隔が変化することを特徴とする請求項1
    から7に記載のレトロフォーカス型レンズ。
  9. 【請求項9】 該前方レンズ群と後方レンズ群の空気間
    隔は大きな共役点と小さな共役点の間隔が小さくなるに
    したがって小さくなることを特徴とする請求項1から8
    に記載きレトロフォーカス型レンズ。
  10. 【請求項10】 該後方レンズ群には以下の条件式を満
    足する正レンズが少なくとも1枚含まれていることを特
    徴とする請求項1から9に記載のレトロフォーカス型レ
    ンズ。 θg.F2bp−(0.6438−0.001682νd2bp
    >0.02 ここで、θg.F2bp:後方レンズ群中に含まれる正レンズ
    の異常分散性 θg.F2bp=(ng−nF)/(nF−nc) νd2bp:後方レンズ群中に含まれる正レンズのアッベ数
JP6062957A 1994-03-31 1994-03-31 レトロフォーカス型レンズ Withdrawn JPH07270680A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001159732A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Nikon Corp 超広角レンズ及び該レンズを備える撮影装置
US6275343B1 (en) 1999-04-20 2001-08-14 Minolta Co., Ltd. Projection optical system
US6621641B2 (en) * 2001-02-27 2003-09-16 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Retro-focus-type camera lens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20010605