JPH0315014A - 可変焦点距離レンズ - Google Patents

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、投影用の可変焦点距離レンズ，特に縮小側が
テレセントリンクになっている可変焦点距離レンズに関
するものである。

（従来技術） 投影用光学装置としては、スライドプロジェクターやオ
ーバーヘッドプロジェクター等が普及しており，最近で
は、ＣＲＴ画像を投影するテレビプロジェクターや液晶
プロジェクター等も現われている。また、産業用には、
投影検査器が広く使われている． これらの投影用光学装置の中、例えば液晶プロジェクタ
ーでは、ダイクロイックミラーによって照明光を３色に
分解し、それぞれ対応する液晶ライトバルブを通して画
像を作り、ダイクロイツクプリズムやダイクロイックミ
ラーで合成してスクリーンに投影するものが一般的であ
るが、正確な色再現のためや、ダイクロイックプリズム
やダイクロイックミラーをコンパクトにするために縮小
側がテレセントリンクになっていることが望ましい。

従来の液晶プロジェクターレンズは、焦点距離が固定さ
れており、投影倍率を変えるときには、スクリーンを動
かすか、または投影装置本体を動かさなければならず、
所望の大きさに画像を映し出すための設置が面倒であっ
たり、部屋の大きさに制限がある場合は，所望の大きさ
に投影出来ないこともあった。

液晶プロジェクター用のレンズではないが，テレセント
リックな可変焦点距離レンズとしては、特開昭６１−４
０１３号公報に記載されたような投影検査器用のズーム
レンズがある。しかし、このレンズは５群構成であり、
レンズ構成枚数が多く，また５群中３群を独立に移動さ
せる必要があり、コスト高となり、一般的な用途には不
向きである。

（この発明が解決しようとする問題点）この発明は，簡
単な構成で焦点距離を変化させ、投影倍率を手軽に変え
ることが出来、しかも変倍によ−って収差変動を極力抑
えた、縮小側がテレセントリックな投影用の可変焦点距
離レンズを得ようとするものである。

（問題を解決するための手段） 上記目的を達するため、この発明では可変焦点距離レン
ズを、拡大側から順に，正の焦点距離を持つ第１レンズ
群と、負の焦点距離を持つ第２レンズ群と、正の焦点距
離を持つ第３レンズ群から構成され、第１レンズ群と第
２レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ
群の間隔が縮小するように各レンズ群が光軸上を移動す
ることによって、短焦点端から長焦点端へと変倍する３
群構成の可変焦点距離レンズにおいて、上記第３レンズ
群の直前または内部に絞りを配置し、第３レンズ群と一
体に絞りを移動することによって，変倍域全域で縮小側
がテレセントリックとなるように第３レンズ群を構戊し
たことを特徴とする。

上記各レンズ群を独立に移動させるズームレンズとして
構成できることは勿論であるが、上記第ｔレンズ群と第
３レンズ群を一体とし，２つのカムで上記第１レンズ群
と第３レンズ群とを一体としたレンズ群と上記第２レン
ズ群とをそれぞれ独立に移動させるズームレンズとして
もよく、また，上記第２レンズ群が第１レンズ群から第
３レンズ群の方へ光軸上を移動させることによって焦点
距離を短焦点から長焦点へと変倍させ，全体移動によっ
て合焦するバリフオーカルレンズとしてもよい。

また，　　ｆエ：第ｉレンズ群の焦点距離ｆｏ：短焦点
端での全系の焦点距離 ？したとき １．２＜ｆ■／ｆＷ＜４．０　　　　　の−０．５＜ｆ
２／ｆ．＜−０．２　　　　■−１．２＜ｆ２／ｆｗ＜
−０．３　　　　　■０．８＜ｆ，／ｆｎ＜　　２．Ｏ
　　　　　■の条件式を満足することが望ましい。

さらに具体的には、第ｌレンズ群は少なくとも１枚の負
レンズと少なくとも１枚の正レンズを含み、第２レンズ
群は↓枚の負レンズと負レンズと正レンズとを貼り合わ
せた合或焦点距離が負のレンズとで構成し、第３レンズ
群を拡大側から共に正の焦点距離を持つ第３−ａレンズ
群と第３−ｂレンズ群とで構成し、上記第３−ａレンズ
群は、少なくとも２枚の両凸レンズと少なくとも工枚の
負レンズを含み、その拡大側近傍または内部に絞りを有
し，第３−ｂレンズ群は少なくともｌ枚の負レンズと少
なくとも２枚の正レンズを含み、第３−ａレンズ群の焦
点庫離をｆ．、第３−ｂレンズ群の焦点距離をｆ３．．
とするとき ０．　６＜ｆ：Ｉ．／ｆ，＜１．　Ｏ　　　　　■ｆ３
ｂ／ｆ３＜２．　Ｏ　　　　　■ の条件式を満足する。

（作用） この発明の可変焦点距離レンズは、上記の構成により、
ズームレンズとして投影距離を一定にしたまま、投影倍
率を自由に変えることが出来、投影装置の設置が非常に
簡単になるが，３群構成のため、鏡筒構造が簡単でよい
。また、第２レンズを移動させて変倍し、変倍によるピ
ントずれを全体移動によって合焦するバリフオーカルレ
ンズとすれば、カム等の特別な機構の必要がむくなり、
レンズ鏡筒回りの機構を非常に簡単にすることが出来る
。

また、第３レンズ群の直前または内部前方に絞りを配置
し、第３レンズ群と一体に移動させるようにし、第３レ
ンズ群による瞳の像が遠方になる縮小側がテレセントリ
ックな構成とすることにより，液晶プロジェクター用の
投影レンズとして用いる場合、色の分解および合成が正
確に行なわれ、カラー画像の正確な再現性が可能となり
、また、絞りが第３レンズ群と一体に移動するので、変
倍によるテレセントリック性の変化がなく、すべての焦
点距離において正確な色の再現が出来る。

■式の下限を下回り、また■式の上限を越えると、変倍
による焦点移動が大きくなりすぎ、バリフォーカルとし
た場合、変倍に伴うピント調ａｍが大きくなり，ピント
が合わせにくくなる。

■式の上限を越えると、レンズ全長が大きくなり、その
ために前玉のレンズ径も大きくなり，コスト高となる。

■式と■式の下限を越えると、変倍のための第２レンズ
群の移動量が大きくなり，所定の変倍比を得るためには
第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きくとる必要が
生じ、レンズ径全長、前玉径が大きくなる。

■式の上限を越えると、第２レンズ群の負レンズの曲率
半径が小さくなり、第２レンズ群で発生する収差が大き
くなり、補正が困難となる。また、第２レンズ群の移動
に伴い収差が変動するため、変倍域全域で収差を良好に
保つことが困雉となる．■式の下限を下回るとやはり十
分な変倍が得られず、また、短焦点端での縮小側バック
フォーカスが短くむり、レンズ後方にプリズム等を入れ
るスペースが取れなくなる。上限を越えるとレンズ全長
が長くなる。

■，■式は、第３レンズ群についてのテレセントリンク
性に関する条件であり，■式の上限を越えると第３レン
ズ群の前側焦点位置が前方へ行き過ぎ，テレセントリン
クとすることが困難となる。

強いてテレセントリンクにするためには、絞りを第３レ
ンズ群のかなり前方に配置しなければならず、そのため
第２レンズ群の移動量が制限され、変倍比が取れなくな
る。下限を下回ると、縮小側バックフォーカスが小さく
なる。

■式の上限を越えても、第３レンズ群の前側焦点位置が
前方へ行き過ぎ、テレセントリンクとすることが困難と
なる。

上記説明中、前方とは拡大側を意味し、テレセントリッ
クとは、像面（物体面）と射出隨（入射瞳）の距離をｒ
，ｐとし、像高（物体高）の最大値をＹＭとすると、半
画角が１０゜以上の使用状態でも Ｙア／ＬＰ＜０．１ となることを意味している。

（実施例） 以下、この発明の実施例を示す。

第１ないし第５実施例で、第ｌレンズ群は貼り合わせ正
レンズを含む正のレンズ群とし、第２レンズ群は負のメ
ニスカスレンズと貼り合わせ負レンズ群とで構成し、第
３−ａレンズ群を拡大側から順に負レンズ、２枚の両凸
レンズ、負レンズで構成している。第３−ｂレンズ群は
、第上実施例では、２枚の両凸レンズの間に負のメニス
カスレンズを配置した構戊であるが、第２ないし第５実
施例では、２枚の両凸レンズの前方に負レンズを配置し
、テレセントリック性は第１実施例よりもさらに良好に
なっている。第２ないし第５実施例では、絞りを第３−
ａレンズ群の２枚の両凸レンズの間に配置してもよい。

この場合−，絞りの両側での対称性がよく，倍率色収差
の補正が容易になる。

レンズ系断面を示す図面において、左側をスクリーン側
（拡大側）としており、レンズ後方にダイクロイックプ
リズムを配置し、その後方に拡大する物体を配置する。

なお、表中の各記号は、Ｒは各屈折面の曲率半径、Ｄは
屈折面間隔，Ｎｄはレンズ材料の屈折率、１ｊは同じく
アッベ数、ｆはレンズ全系の焦点距離、ωは拡大倍率が
４５．４５倍のときの半画角を示す。また、絞りは第３
レンズ群の直前に配置しており、テレセントリック性の
目安として拡大側から縮小側へ光線を通したときの射出
瞳位置をガウス像点からの距離で示す． 第１実施例 ｆ　＝６３．２９　〜１００．９１　　　Ｆ　Ｈａ　＝
３．２（．ｌ＝１８．６”　〜１１．７”　（Ｍ＝４５
．４５）Ｒ　　　　Ｄ　　　　Ｎ　ａ　　　ｖａ「１第
４９５・１６１２・００１・８°５１８　　２５・４ｆ
　　　　　　Ｄ， ６３，２９　　　　６．０２ ７９．９６　　　１３．３７ １００．９１　　　２０．４４ ｆｉ／ｆｗ＝　　　１．４２ ｆｚ／ｆｗ＝−０．４７ ｆＪａ／ｆｉ＝　　０．９２ 射出瞳位置：３３０ｍｍ 第２実施例 ｆ　＝６３．１９〜１０１．００ ω＝　１８．９’〜１１．８＠ Ｄ１。

１６．９８ ９．６９ ２．５０ ｆ２／ｆエ＝−０．３３ ｆ．／ｆ，＝　　　０．９６ ｆ３ｂ／ｆ，＝　　１．８６ ＹＭ／ＬＰ＝０．０６８ ＦＮ（１＝３．２ （Ｍ＝４５．４５） ＲＤ Ｎ， ｖｌ１ ？　　　　　　Ｄ，　　　　　Ｄ■。

６３，１９　　　　３，００　　　　２０．６８８Ｑ．
ＱＯ　　　１３．（１１　　　　１２．１７１０１，０
０　　　２０．４４　　　　　２．５０ｆ−／ｆｗ”　
　　■，６８　　　ｆ２／ｆｉ＝−０．３４ｆ２／ｆｔ
ｖ＝−０．５７　　　ｆ３／ｆｔｖ＝　　　１．２７ｆ
，．／ｆ，＝　　０．６６　　　ｆ３ｂ／ｆ３＝　　１
．１９射出瞳位置：　１．７５ＸＩＯ’ｍｍ ＹＭ／　Ｌｐ＝　Ｏ　．　　Ｏ　Ｏ　１第３実施例 ｆ　＝６３．３　〜１０１．０　　　Ｆ　Ｎ（１　＝３
．２ω＝　１８．８’〜ｌ１．６゜（Ｍ　＝４５．４５
）ＲＤＮイ ？　　　Ｄｓ　　　　Ｄ■。

６３．３　　　　３．００　　　２０，８８８０．０　
　　１２．６５　　　１１．４２１０１，０　　　２１
．４６　　　　２．５０ｆｉ／　Ｌｖ＝　　１　．　８
　７　　ｆ−／　ｆエ＝−０．３２ｆｚ／ｆｗ＝−０．
６０　　ｆ．／ｆ．＝　　１．２１ｆＪａ／ｆ３＝　０
．　６５　　ｆ３ｂ／ｆ３＝　１．　５８射出耀位Ｅ　
：　５　４　４ｍｍ　　Ｙｈｉ／’Ｌｐ＝　０　．　０
　４　１第４実施例 ｆ　＝６３．５〜１００．９　　　Ｆ　Ｈａ　＝３．２
ω＝　１８．８゜〜１１．８’　（Ｍ　＝４５．４５）
Ｒ　　　　Ｄ　　　　Ｎよ 「４第　３５１．７２７　　１．５０　　１．７４３２
０　　４９．３ｆ　　　　　Ｄ５ ６３．５　　　　３．００ ７９．４　　　　１６．５０ １００．９　　　　３０．００ ｆ．／ｆｗ＝　　２．７５ ｆｚ／ｆｗ＝−０．８８ ｆ３ｍ／Ｌ＝　　Ｏ−　　６７ 射出瞳位置：７００ｍｍ 第５実施例 ｆ＝６３．４〜１０１．３ ω＝　１８．７”〜１１．８’ Ｒ ＦＮα＝３．２ （Ｍ　＝４５．４５） Ｄ　　　　　　Ｎａ Ｄ１。

２’１．５０ １６．００ ２．５０ ｆ２／ｆ，＝−０．３２ ｆ．／ｆエ＝１．２３ ｆ３ｂ／Ｌ＝　　１．３０ Ｙ，Ａ／ＬＰ＝０．０３２ ｆ Ｄ． Ｄ１ｏ ６３．４ ３．００ ２２．７４ ８０．２　　　　１３．５６ １０１．３　　　　２３．２２ ｆエ／ｆ．，＝　　　１．９９ ｆ２／ｆｗ”−０．６６ ｆ３．／ｆ．＝　　０．　　６５ 射出瞳位置：５８９ｍｍ （発明の効果） この発明の可変焦点距離レンズは、その実施例及び諸収
差図からも明らかなように、非常に簡単な構成で，１．
６倍程度の変倍比を有し、各収差も良好に補正されてい
る。そして、各実施例とも，十分なテレセントリンク性
を有し、しかも変倍によりテレセントリンク性が変化し
ない，液晶プロジェクターなどに好適な投影用の可変焦
点比離レンズを実現したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図，第５図，第７図、第９図は、それぞれ
この発明の可変焦点距離レンズの第１ないし第５実施例
の断面図、第２図、第４図，第６図，第８図，第１０図
は、それぞれ第１ないし第１２．３９ ２．５０ ｆ２／ｆ，＝−０．　　３　３ ｆｉ／　ｆｗ＝　　　ｌ　．　　ｌ　７ｆ，ｂ／ｆ３＝
　１．６８ Ｙｙ／　Ｌｐ＝０．　　０　３　８ ５実施例の投影倍率を４５．４５倍としたときの縮小側
の収差図である，各収差図において、（Ａ）は短焦点端
の収差図、（Ｂ）は中焦点位置の、（Ｃ）は長焦点端で
の収差図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　拡大側から順に、正の焦点距離を持つ第１レンズ群
   と、負の焦点距離を持つ第２レンズ群と、正の焦点距離
   を持つ第３レンズ群から構成され、第１レンズ群と第２
   レンズ群の間隔が増大し、第２レンズ群と第３レンズ群
   の間隔が縮小するように各レンズ群が光軸上を移動する
   ことによって、短焦点端から長焦点端へと変倍する３群
   構成の可変焦点距離レンズにおいて、上記第３レンズ群
   の直前または内部に絞りを配置し、第３レンズ群と一体
   に絞りを移動することによって、変倍域全域で縮小側が
   テレセントリックとなるように第３レンズ群を構成した
   ことを特徴とする可変焦点距離レンズ ２　上記第１レンズ群と第３レンズ群を一体とし、上記
   第２レンズ群が第１レンズ群から第３レンズ群の方へ光
   軸上を移動することによって焦点距離が短焦点から長焦
   点へと変倍し、全体移動によって合焦するバリフォーカ
   ルレンズとしたことを特徴とする請求項１の可変焦点距
   離レンズ３　以下の条件式を満足する請求項１あるいは
   請求項２記載の可変焦点距離レンズ １．２＜ｆｉ／ｆｗ＜４．０ −０．５＜ｆ＿２／ｆｉ＜−０．２ −１．２＜ｆ＿２／ｆｗ＜−０．３ ０．８＜ｆ＿３／ｆｗ＜２．０ 但し、 ｆｉ：第ｉレンズ群の焦点距離 ｆｗ：短焦点端での全系の焦点距離