JPH03120507A

JPH03120507A - ズームレンズ

Info

Publication number: JPH03120507A
Application number: JP1259650A
Authority: JP
Inventors: Kotaro Yano; 光太郎矢野; Nozomi Kitagishi; 望北岸; Tsunefumi Tanaka; 常文田中
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-10-03
Filing date: 1989-10-03
Publication date: 1991-05-22
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: JP2801293B2; US5179473A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ズームレンズ、特にプロジェクション用に好
適なズームレンズ。

〔従来技術〕

まず、第１１図に一般的なカラー液晶に形成された像を
投影するプロジェクションテレビの構成図を示す。ｌは
白色光源でコリメートされた光を射出する。２　（２ａ
、　２ｂ、　２ｃ）は液晶表示素子、３　（３ａ。

３ｂ）は反射ミラー、４．５．６はそれぞれ赤反射ダイ
クロイックミラー、緑反射グイクロイックミラー青反射
グイクロイックミラー、７は投影レンズである。こうい
った構成のもとでは、投影レンズの最路面から液晶表示
素子までの間（バックフォーカス間）に反射ミラーある
いはダイクロイックミラー等の少なくとも２枚のミラー
を配置する必要から、どうしても長いバックフォーカス
を確保しなければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、４群、５群等の多群で構成されるズームレン
ズを用いることにより、長いバックフォーカスを維持し
ながら比較的良好な光学特性を得ることが容易となる。

しなしながら、全長が長くなり、大型化してくるといっ
た問題が生じる。

本発明はかかる問題点に鑑みて、比較的長いバックフォ
ーカスを確保するとともに小型化を図りながら光学性能
の良好なズームレンズを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段及び構成〕そこで、本発
明は大きな共役側から順に、負の屈折力を有する第１レ
ンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を有し広角側
から望遠側へのズーミングに際して前記第２レンズ群を
大きな共役側へ移動させるズームレンズであって、広角
端における全系の焦点距離をｆｗ１広角端における前記
第２レンズ群の最終レンズ面から小さな共役側（以下バ
ックフォーカスと称す）までの距離をｂｆｗ、前記第１
レンズ群と第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ！。

ｆ■、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＞１．６０．８　＜　　ｅ　Ｗ　／　ｆ　ｒ　＜　２１　＜　−
ｆ　ｔ　／　ｆ肛＜１．５なる条件式を満足するよう構成したことにある。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明のズームレンズについ
て説明する。

第１図から第５図は、後述する本発明の数値実施例に対
応するレンズ断面図である。

■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、■は不図示の液晶等の原
画像（小さな共役）側に位置し正の屈折力を有する第２
レンズ群で、広角側から望遠側へのズーミングに際して
実線で示す通りの移動軌跡に従って移動、特に第２レン
ズ群がスクリーン側へ移動している。尚、Ｗはワイド端
、Ｍは中角、Ｔはテレ端を各々示している。

そして、本発明に於いては、前述した問題点を解決する
ために条件式（１）、　　（２）、　　（３）を満足さ
せている。

まず、物体側より負の屈折力の第１レンズ群Ｉと正の屈
折力の第２レンズ群■で構成され、第２レンズ群■を物
体側に移動して、広角端から望遠端に変倍を行うズーム
レンズにおいて、バックフォーカスは広角端で最も短（
なるが、例えば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にはダイクロイックミラー等を配
置するスペース分だけバックフォーカスが必要であるの
で条件式（１）の条件を満足する必要がある。

ところで、薄肉系を考えた時、広角端に於けるバックフ
ォーカスをＳ　ＲＷとすると、５ＲＷ＝　（ｌ　　ｅ　
ｗ／ｆ　Ｔ）　＠ｆ　Ｗ　　　　　”・（４）となる。

従って、条件式（２）中の−ｅ　Ｗ　／　ｆ　■の値が
太き（なると、（４）式のバックフォーカスＳＲＷが太
き（なるので、厚肉系でのバックフォーカスｂｆｗも長
（なる傾向にある。しかし、（２）式の上限値を越えて
、　ｅ　ｗ　／　ｆ　ｔの値が大きくなりすぎると、レ
ンズ全系の大きさ自体が大きくなる。

第１レンズ群Ｉの焦点距離と第２レンズ群■の焦点距離
の比を定める条件式（３）の条件はレンズ全系の大きさ
とバックフォーカス及び光学性能を良好に保つためのも
のであり、（３）式の上限値を越えると、第１レンズ群
の焦点距離が太き（なるので、バックフォーカスを長く
保つのが困難となり、長く保とうとすると、ｅｗを大き
くする必要があるので、レンズ全系の大きさが大きくな
る。逆に条件式（３）の下限値を越えると広角端で像面
がアンダーになりすぎその補正が困難となる。従って、
投影レンズとして用いる場合、近距離での倍率の大きい
投影が困難となる。

又、本発明に於て、比較的に長いバックフォーカスを確
保しながら、又、良好な光学性能を維持するには、前記
第２レンズ群が少な（とも１枚の負レンズを有し、その
うち負の屈折力の最も強い負レンズ］Ｉ２を境として、
前記第２レンズ群中の大きな共役側のレンズ群■１の焦
点距離をｆＩｌｌ、小さな共役側のレンズ群■３の焦点
距離をｆｍｓとするとき、ｆ冨１＞Ｏ１ｆ厘Ｂ＞０．１＜ｆ　ｙｔｓ／ｌ　ｘｓ＜
５　　・・・（５）なる条件を満足させるとよい。

条件式（５）は負レンズ■２の前後に位置する正レンズ
群の屈折力配置を適切に定める条件式であり、条件式（
５）の上限値を越えると第２レンズ群の例えばスクリー
ン側主点が像側に寄るのでレンズ系を大台（することな
（主点間隔ｅ　、　Ｔを大きくでき、そしてバックフォ
ーカスを長く保つのに有利となる方向ではあるが、小さ
な共役側の正レンズ群ｆａｓの屈折力分担が強（なりす
ぎるため、特に広角端での小さな共役面で見た場合の樽
型の歪曲収差の発生が大きくなり、その補正が困難とな
る。

一方、下限値を越えると、バックフォーカスを長く保つ
ことが困難となる。また、焦点距離ｆ１３が太き（なっ
てくると、つまりレンズ群］Ｉｓのパワーが弱くなって
くると、例えばカラー液晶プロジェクタ−用のレンズと
して用いる場合には液晶表示素子からの軸外の光束も略
平行光束となって射出するためレンズの小型化を図りな
がら軸外光線を十分に確保することが困難になってくる
。

更に、第２レンズ群■中の大きな共役側のレンズ群と負
レンズｎ２との空気間隔をｄとしたとき、０．２５＜ｄ
／　ｆ　ｎ　＜０．４　　　　　　　　　・・・（６）
なる条件を満足するよう構成することにより、更に容易
にバックフォーカスの長いズームレンズを達成すること
ができる。

すなわち、バックフォーカスを長くするには前述のよう
に第２レンズ群の構成を第２レンズ群の物体側主点を像
側にすれば良いが、（６）式のｄ　／　ｆ　ｎを大きく
することにより、容易に達成される。すなわち、逆に（
６）式の下限値を越えるとｄ／ｆｎは小さくなるのでバ
ックフォーカスを長く保つことが困難となる。また、第
２レンズ群の負レンズへの軸外光線の入射高が低くなり
すぎ、広角端での歪曲収差が補正できな（なる。また、
逆に（６）式が出来なくなる。また、広角端での軸外光
線の入射高が大きくなるので　非点収差、歪曲収差が発
生し、その補正が困難となるので望ましくない。

又、第２レンズ群中の負レンズのレンズ厚をｄ′とした
とき、０．１８＜ｄ’　／ｆ　ｎ　＜０．３　　　　　　　　
＝　（７）なる条件を満足する様、第２レンズ群を構成
しても良い。すなわち、（７）式の下限値を越えるとバ
ックフォーカスを長く保つことが困難となり、上限値を
越えると広角端での非点収差、歪曲収差の補正が困難と
なる。また、このように負レンズのレンズ厚を厚くする
構成をとることにより、負レンズの大きい共役側の面で
軸外光線が軸外方向へ曲げられるので、（６）式の条件
における空気間隔よりも短い構成で負レンズの像側の面
での歪曲収差の補正が行える。

次に本発明の数値実施例を示す。数値実施例においてＲ
ｏはスクリーン側より順に第１番目のレンズ面の曲率半
径、ＤＩはスクリーンより順に第１番目のレンズ厚及び
空気間隔、ＮＩとνＩは夫々スクリーン側より順に第１
番目のレンズのガラスの屈折率とアツベ数である。

尚、実施例１〜５において、フォーカスは第１レンズ群
■を光軸に沿って移動させて行っている。又、可変間隔
Ｄ−にスクリーン距離ψ時の間隔を示す。

尚、各数値条件式に対応した各数値実施例の値を以下の
表に示す。

数値実施例１数値実施例２Ｆ＝６７．３８〜１２１．２９Ｒ１＝　　５３．８７９Ｒ２＝　　２９．８７８Ｒ３＝　−７９，０１２Ｒ４＝　　９８．５３３Ｒ５＝　　５７．１０２Ｒ６＝−２２２，２５６Ｒ７＝　　６８．１７７Ｒ８＝　　５４４．４５８Ｒ９＝　−３８，５６６Ｒ１０＝　　２６０．４００Ｒ１１＝−３４８，４１０Ｒ１２＝　−４７，２０２Ｒ１３＝　　２４９．３４４Ｒ１４＝　−７８，０７２ＦＮＯ＝１：４．０４〜５．０８２Ｗ＝３０．０°〜１６．８゜Ｆ＝６７．５３〜１２１．５５Ｄ　Ｉ＝　　２．４０Ｄ　２＝　１１．０４Ｄ　３＝　　２．００Ｄ　４＝　　０．５０Ｄ　５＝　　３．９９Ｄ　６＝可変Ｄ　７＝　　５．６０Ｄ　８＝　２７．１０Ｄ　９＝　　４．５０Ｄ１０＝　　１．３３Ｄ１１＝　　６．６６０１２＝　　０．１５Ｄ１３＝　　８．２６Ｎ１＝　１．７１６１５Ｎ２＝　１．７２３４１Ｎ３＝　１．７０４４３Ｎ４＝　１．６９９７９Ｎ５＝　１．７６８５９Ｎ６＝　１．７２３４１Ｎ７＝　１．７１６１５ ν１　＝　５３．８ ν２＝　５０．３ ν３＝　３０．１ ν４＝　５５．５ ν５＝　２６．５シロ＝　５０．３シフ＝　５３．８Ｒ１＝　　３０５．８７７Ｒ２＝−３０５，８７７Ｒａ＝　　４６．８０８Ｒ４＝　　２９．８３０Ｒ５＝　−５９，３９１Ｒ５＝　　１０４．１３９Ｒ７＝　　６３．５２５Ｒ８＝−３４７，６６２Ｒ９＝　　１６４．５５３Ｒ１０＝　−９３，２１３Ｒ１１＝　−４８，９４１Ｒ１２＝　−９６，４４１Ｒ１３＝　−５７，１３６Ｒ１４−２４２，７９７Ｒ１５＝−３９９，５３３Ｒ１６＝　−６０，２５５Ｒ１７＝　　３０２．６３４Ｒ１８＝　−６９，３５７ＦＮＯ＝１　：３．１３〜４．０８２Ｗ＝２９．８°〜１６．８゜Ｄ　ｌ＝　　３．２０Ｄ　２＝　　０．１５Ｄ　３＝　　２．４０Ｄ　４＝　１１．９０Ｄ　５＝　　２．００Ｄ　６＝　　０．５０Ｄ　７＝　　４．３０Ｄ８＝可変Ｄ　９＝　　４．４０Ｄ１０＝　　１．８７Ｄ１１＝　　２．２０Ｄ１２＝詔、１０Ｄ１３＝　　４．５０Ｄ１４＝　　１．５４Ｄ１５＝　　５．１５Ｄ１６＝　　０．１５Ｄ１７＝　　７．４ＯＮ１＝　１．５１８２５Ｎ２＝　１．７１６１５Ｎ３＝　１．７２３４１Ｎ４＝　１．７０４４３Ｎ５＝　１．６９９７９Ｎ６＝　１．５１９７７Ｎ７＝　１．７６８５９Ｎｓ＝　１．７２３４１Ｎ９＝　１．７１６１５シ１＝６４．１ ν２＝　５３．８ ν３＝　５０．３ ν４＝　３０．１ ν５＝　５５．５シロ＝　５２．４シフ＝　２６．５ ν８＝　５０．３ ν９＝　５３．８数値実施例３Ｆ＝６４．３８〜１２２．３１Ｒ１＝　　１２７．１８１Ｒ２＝　１６７５．５８６Ｒ３＝　　５３．８３１Ｒ４＝　　３１．９０３Ｒ５＝　−７５，２７３Ｒ６＝　　９７．０４７Ｒ７＝　　６１．１１４Ｒ８＝−４８４，３６５Ｒ９＝　　１４１．１９２Ｒ１Ｏ＝　−９９，２９２Ｒ１１＝　−５６，７５０Ｒ１２＝−１５５，１１５Ｒ１３＝　−５３，４４１Ｒ１４＝　　２５６．２９６Ｒ１５＝−３９３，０１２Ｒ１６＝　−５９，５８７Ｒ１７＝　　３１０．３４５Ｒ１８＝　−７４，５００数値実施例４ＦＮＯ＝１　：３．１３〜４．０２２Ｗ＝３１．２°〜１６．８゜Ｆ、＝５５．６５〜１０６．８５Ｄ　Ｉ＝　　３．６５Ｄ　２＝　　０．１５Ｄ　３＝　　２．４００４＝　１３．３８Ｄ　５＝　　２．００Ｄ　６＝　　０．１５Ｄ　７＝　　５．００Ｄ　８＝可変Ｄ　９＝　　４．５００１Ｏ＝　　１．４４Ｄ１１＝　　５．００Ｄ１２＝　２１．３５Ｄ１３＝　　５．００Ｄ１４＝　　１．４６Ｄ１５＝　　８．４５Ｄ１６＝　　０．１５Ｄ１７＝　　６．８５Ｎ１＝　１．５１８２５Ｎ２＝　１．７１６１５Ｎ３＝　１．７２３４１Ｎ４＝　１．７０４４３Ｎ５＝　１．６９９７９Ｎ６＝　１．５１９７７Ｎ７＝　１．７６８５９Ｎｓ＝　１．７２３４１Ｎ９＝　１．７１６１５シ１＝６４．１ ν２＝　５３．８ ν３＝　５０．３ ν４＝　３０．１ ν５＝　５５．５シロ＝　５２．４シフ＝　２６．５ ν８＝　５０．３ ν９＝　５３．８Ｒｌ＝　　１３４．７２０Ｒ２＝　　４８４．５３７Ｒ３＝　　６２．２１１Ｒ４＝　　３０．７８５Ｒ５＝　−７９，６２５Ｒ５＝　　１２８．０３８Ｒ７＝　　６２．８１３Ｒ８＝−２５６，１２７Ｒ９＝　　１６０．１７２Ｒ１０＝　−９１，８０４Ｒ１１−−６０，３５８Ｒ１２＝−１８０，７２２Ｒ１３＝　−６６，０１１Ｒ１４，３４９，９３６Ｒ１５＝−１９３，４１０Ｒ１６＝　−６０，５４０Ｒ１７＝　　２１３．３１４Ｒ１８＝　−８９，９０５ＦＮＯ＝１　：３．１３〜３．８９２Ｗ＝３５．８°〜１９．２゜Ｄ　　ｌ＝　　５．２７Ｄ　２＝　　０．２０Ｄ　３＝　　２．００Ｄ　４＝　１３．４５Ｄ　５＝　　２．００Ｄ　６＝　　０．２０Ｄ　７＝　　９．００Ｄ　８＝可変Ｄ　９＝　　７．７８Ｄ１０＝　　２．１０Ｄ１１＝　　３．００Ｄ１２＝　３２．２８Ｄ１３＝　　４．００Ｄ１４＝　　２．４９Ｄ１５＝　　５．６８Ｄ１６＝　　０．２０Ｄ１７＝　　７．５１Ｎ１＝　１．５１８２５Ｎ２＝　１．７１６１５Ｎａ＝　１．７９０１２Ｎ４＝　１．７０４４３Ｎ５＝　１．６９９７９Ｎ６＝　１．５１８２５Ｎ７＝　１．７９１９１Ｎ８＝　１．７１６１５Ｎ９＝　１．７１６１５シ１＝６４．１ ν２＝　５３．８ ν３＝必、２ ν４＝　３０．１ ν５＝　５５．５シロ＝６４．１シフ＝恥、７シ８＝　５３．８ ν９＝　５３．８数値実施例５Ｆ＝６５．０２〜１３０．０６Ｒｌ＝　　　４８．５１４Ｒ２＝　　　３０．０５６Ｒ３＝　　−７６，７１５Ｒ４＝　　　８８．６０６Ｒ５＝　　　５６．５２７Ｒ６＝　−２０６，２８４Ｒ７＝　　　６５．０２４Ｒ８＝　−６０８，４６５Ｒ９＝　　−４５，５９０Ｒ１０＝　　１９０．８４２Ｒ１１＝　−２４９，３７５Ｒ１２＝　　−５１，７２７Ｒ１３＝−５０９１，７１５Ｒ１４＝　　−７９，９２２ＦＮＯ＝１：４．０５〜５，５９　　２Ｗ＝３１．０°
〜１５．８゜Ｄ　Ｉ＝　　２．４０　　　Ｎ１＝　１．
７１６１５　　　　ν１＝５３．８Ｄ　２＝　１０．５
０Ｄ　３＝　　２．Ｇｏ　　　Ｎ２＝　１．７２３４１　
　　　ν２＝　５０．３Ｄ　４＝　　０．５０Ｄ　５＝　　４．４７　　　Ｎ３＝　１．７０４４３　
　　　ν３＝３０．ＩＤ　６＝可変Ｄ　７＝　　６．８０　　　Ｎ４＝　１．６９９７９　
　　ν４＝　５５．５Ｄ　８＝　　３．７８Ｄ　９＝　１６．５１　　　Ｎ５＝　１．７６８５９　
　　ν５＝　２６．５Ｄ１０＝　　１．６４Ｄ１１＝　　６．７２　　　Ｎ６＝　１．７２３４１　
　　シロ＝　５０．３Ｄ１２＝　　０．１５Ｄ１３＝３．５７　　　Ｎ７＝１．７１６１５　　　シ
フ＝　５３．８〔発明の効果〕以上説明したように、スクリーン側より負の屈折力の第
１レンズ群と正の屈折力の第２レンズ群を有し、第２レ
ンズ群をスクリーン側に移動して広角端より望遠端に変
倍を行うズームレンズの屈折力の配置を特定することに
より、バックフォーカスの長いズームレンズを達成し、
カラー液晶プロジェクションＴＶ用の投影レンズとして
用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は各々本発明の数値実施例１〜５のレン
ズ断面図、第６図〜第１Ｏ図は各々本発明の数値実施例
１〜５の倍率１／７０倍における諸収差図である。第１
１図はプロジェクタ−の構成図である。収差図において、Ｗは広角端、Ｍは中間、Ｔは望遠端の
収差図を示す。ｌは光源、２は液晶表示素子、３はミラー４は赤反射グイクロイックミラー５は緑反射ダイクロイックミラー６は青反射グイクロイックミラー７は投影レンズ、である。）−ｒとｒろ？図図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）大きな共役側から順に、負の屈折力を有する第１
レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群を有し広角
側から望遠側へのズーミングに際して前記第２レンズ群
を大きな共役側へ移動させるズームレンズであって、広
角端における前記第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ｂｆ＿ｗ、広角端における全系の焦
点距離をｆ＿ｗ、前記第１レンズ群と第２レンズ群の焦
点距離を各々ｆ＿ I 、ｆ＿II、前記第１レンズ群と前
記第２レンズ群との主点間隔をｅ＿ｗとするとき、ｂｆ
＿ｗ／ｆ＿ｗ＞１．６０．８＜−ｅ＿ｗ／ｆ＿ I ＜２１＜−ｆ＿ I ／ｆ＿II＜１．５なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
（２）前記第２レンズ群は少なくとも１枚の負レンズを
有し、そのうち負の屈折力の最も強い負レンズを境とし
て、前記第２レンズ群中の大きな共役側のレンズ群の焦
点距離をｆ＿II＿１、小さな共役側のレンズ群の焦点距
離をｆ＿II＿３とするとき、ｆ＿II＿１＞０、ｆ＿II＿
３＞０、１＜ｆ＿II＿１／ｆ＿II＿３＜５なる条件を満
足することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のズ
ームレンズ。