JPH0545584A - 変倍投影レンズ - Google Patents

変倍投影レンズ

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JPH0545584A
JPH0545584A JP3233165A JP23316591A JPH0545584A JP H0545584 A JPH0545584 A JP H0545584A JP 3233165 A JP3233165 A JP 3233165A JP 23316591 A JP23316591 A JP 23316591A JP H0545584 A JPH0545584 A JP H0545584A
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    • G02B15/1441—Optical 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 four groups only the first group being positive
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分に長いバックフォーカスと良好なテレセ
ントリック性を備え、かつ、焦点距離が可変な変倍投影
レンズを提供することを目的とする。 【構成】 拡大側より順に、正の第1レンズ群と、負の
第2レンズ群と、正の第3レンズ群と、正の第4レンズ群
とが配列して構成され、第1レンズ群から第3レンズ群の
少なくとも2つのレンズ群は、変倍及び合焦のために光
軸方向に移動可能とされ、第1レンズ群から第3レンズ群
までのワイド端における合成焦点距離をfα、レンズ全
系のワイド端における焦点距離をfwとして、 ｜fα｜ ＞ 5fw の条件を満たすことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、投写式テレビジョン
等の投影装置に適した変倍投影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、スクリーン上に小型のテレビ
ジョン画像を拡大投影して大画面のテレビジョン画像を
得る投影装置が知られている。この種の投影装置では、
独立した3個の小型テレビジョン上に再生されたR(赤),G
(緑),B(青)の単色の画像の光束を、それぞれ独立の投影
レンズによりスクリーン上に投影してスクリーン上で各
色画像を重ね合わせ、カラー画像を形成する方法をとっ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、3個の小型テレビジョンに対応して3本の投影
レンズが必要となるため、コストが高く光学系の占める
スペースが大きくなると共に、3本の投影レンズの光軸
をスクリーン上で一致させることが極めて困難であると
いう問題がある。
【０００４】そこで近時、ダイクロイックプリズムやダ
イクロイックミラーを用いてR,G,Bの各画像の光束を投
影レンズに入射させる前に合成し、1本の投影レンズで
投影する装置が多く用いられるようになっている。
【０００５】このダイクロイックミラー等を用いる装置
の投影レンズには、色シェーディングを防止するために
物体側にほぼテレセントリックであることと、小型テレ
ビジョンの画像面から投影レンズまでの光路中にプリズ
ムやミラーを入れるための極めて長いバックフォーカス
を持つこととが要求される。
【０００６】さらに、スクリーンを投影装置とは別体と
し、任意の大きさのスクリーンに任意の倍率の画像を投
影するためには、焦点距離が可変である必要がある。
【０００７】
【発明の目的】この発明は、上述した従来の課題に鑑み
てなされたものであり、十分に長いバックフォーカスと
良好なテレセントリック性を備え、かつ、焦点距離が可
変な変倍投影レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の変倍投影レン
ズは上記の目的を達成するために、拡大側より順に、正
の第1レンズ群と、負の第2レンズ群と、正の第3レンズ
群と、正の第4レンズ群とが配列して構成され、第1レン
ズ群から第3レンズ群の少なくとも2つのレンズ群は変倍
及び合焦のために光軸方向に移動可能とされ、第1レン
ズ群から第3レンズ群までのワイド端における合成焦点
距離をfα、レンズ全系のワイド端における焦点距離をf
wとして、 ｜fα｜ ＞ 5fw の条件を満たすことを特徴とする。
【０００９】
【実施例】以下に本発明にかかる変倍投影レンズの実施
例を説明する。
【００１０】実施例の変倍投影レンズは、拡大側から順
に、正、負、正、正の4群構成であり、第1、第2、第3レ
ンズ群の内の少なくとも2つの群が変倍及び合焦のため
に光軸方向に移動可能であり、かつ、以下の条件式(1)
を満たすものである。
【００１１】｜fα｜ ＞ 5fw …(1) ただし、 fα : 第1レンズ群から第3レンズ群までのワイド端にお
ける合成焦点距離 fw : レンズ全系のワイド端における焦点距離
【００１２】条件式(1)は、長いバックフォーカスと良
好なテレセントリック性を得るための条件である。
【００１３】第2レンズ群と第3レンズ群とを移動させて
倍率を変化させ、第1レンズ群を含めた3群のレンズ群を
移動させて焦点を合わせる構成とし、縮小側にテレセン
トリックとなるよう主光線を光軸から大きく離す作用を
第4レンズ群に持たせる場合には、第1レンズ群から第3
レンズ群までに弱い正または負のパワーを持たせる必要
がある。条件式(1)はこの要件を規定したものである。
【００１４】合成焦点距離fαが負で条件式(1)を満たさ
ない場合、唯一負のパワーを持つ第2レンズ群の負のパ
ワーが過大となり、コマ収差を小さくすることが困難に
なる。また、第4レンズ群から第3レンズ群に入射する光
線の収束性が強くなるため、第4レンズ群の径を大きく
設計しなければならず、形状が大きくなり、コストも高
くなる。
【００１５】逆に、合成焦点距離fαが正で条件式(1)を
満たさない場合、第4レンズ群から第3レンズ群に入射す
る光線の発散性が強くなるため、バックフォーカスを長
くすることが困難になると共に、良好なテレセントリッ
ク性を得ることができない。
【００１６】条件式(1)の範囲内に第1レンズ群から第3
レンズ群のパワーをゆるく保つことにより、第4レンズ
群を負レンズと正レンズの2枚のみにより構成すること
が可能になる。良好なテレセントリック性を得るために
は、第4レンズ群の径は大きくせざるを得ず、2枚のレン
ズのみで第4レンズ群を構成すれば、生産コストを低く
抑えることができる。
【００１７】また、実施例のレンズは、全系のワイド端
のバックフォーカスをfbwとしたときに、 fbw ／ fw ＞ 1.75 …(2) の条件を満足する。条件式(1)を満たしつつ条件式(2)を
満たすことにより、テレセントリック性を保ちつつ長い
バックフォーカスを確保することができる。
【００１８】第4レンズ群は、拡大側より順に、縮小側
に凹面を向けた負レンズと両凸レンズとが配列して構成
され、負レンズと両凸レンズとの互いに向かい合う面の
曲率半径をそれぞれrp、rmとし、第4レンズ群の焦点距
離をf4として、 0.80＜rm／rp＜1.00 …(3) 1.5＜f4／fw＜2.5 …(4) の条件を満たすことが望ましい。
【００１９】条件式(3)は、第4レンズ群の2枚のレンズ
形状に関する。条件式(3)の範囲内で曲率半径を組み合
わせることにより、第1レンズ群から第3レンズ群で良好
に補正された諸収差を崩すことなく、投影レンズ全体と
して良好な性能を得ることができる。条件式(3)を満た
さない場合には、特に球面収差、コマ収差の補正が困難
となる。
【００２０】条件式(4)は、第4レンズ群のパワーに関
し、長いバックフォーカスを得るための条件である。f4
/fwが1.7以下となる場合には第4レンズ群のパワーが過
大となって長いバックフォーカスを得ることができず、
2.3以上となる場合には各レンズ群のパワーが緩くなる
ためにレンズの全長が長くなる。
【００２１】また、第3レンズ群は、正の単レンズによ
り構成され、その焦点距離をf3、レンズ全系のワイド端
における焦点距離をfwとして、 f3 ＞ 1.5fw …(5) の条件を満たすことが望ましい。
【００２２】条件式(5)は、第3レンズ群のパワーに関す
るものであり、変倍時の収差変動を小さく抑え、諸収差
をバランスよく補正するための条件である。条件式(5)
を満たさない場合には、変倍時の球面収差とコマ収差を
小さくすることが困難になると共に、ワイド端における
歪曲収差が大きく悪化する。
【００２３】更に、第2レンズ群は、その最も縮小側の
レンズを縮小側の面が曲率半径R2の凸面である正レンズ
とし、 -0.8fw ＜ R2 ＜ -0.3fw …(6) の条件を満たすことが望ましい。
【００２４】曲率半径R2が-0.8fw以下となると、特にテ
レ端におけるコマ収差と像面湾曲とを小さく抑えること
が困難になると共に、ワイド端における歪曲収差が悪化
する。逆に、曲率半径R2が-0.3fw以上となると、ペッツ
バール和が負で絶対値が過大となり、像面湾曲及び非点
収差が悪化すると共に、球面収差、コマフレアーを小さ
く抑えることが困難となる。
【００２５】
【実施例１】図1は、この発明の変倍投影レンズの実施
例1を示すワイド端におけるレンズ図である。
【００２６】実施例1の具体的な数値は表1に示される。
表中の記号は、FNo.は口径比、fは全系の焦点距離、fb
はワイド端におけるバックフォーカス、rはレンズ各面
の曲率半径、dはレンズ厚又はレンズ間隔、nは各レンズ
のd線における屈折率、νは各レンズのd線におけるアッ
ベ数、 mは倍率である。
【００２７】表1中の可変と記載されるレンズ間隔は、
変倍、合焦の方式により異なる値となる。実施例1で
は、その方式を表2、表3、表4に示すように3通り示して
いる。
【００２８】表2は、第2レンズ群を移動させることによ
り倍率を変化させ、第3レンズ群を移動させることによ
り変倍による焦点移動の補償と焦点を合わせとを行わせ
る場合の数値を示しており、その際のワイド端での倍率
-0.02(縮小側)における諸収差は図2、テレ端での倍率-
0.06(縮小側)における諸収差は図3に示される。なお、
後述の実施例2,3は、いずれも表２の方式によりレンズ
を移動させる場合の数値のみを示している。
【００２９】この構成によれば、バリフォーカルレンズ
となり、第2レンズ群と第3レンズ群を連動させて動かす
カムが不要となり、レンズ移動機構のコストを下げるこ
とが可能となる。また、インナーフォーカス方式となる
ため、レンズの全長が変化せず、移動部分を小さくする
ことができ、レンズ系全体をコンパクトにすることがで
きる。
【００３０】表3は、第2レンズ群を移動させることによ
り倍率を変化させ、第1レンズ群を移動させることによ
り変倍による焦点移動の補償と、焦点合わせとを行わせ
る場合の数値を示しており、その際のワイド端での倍率
-0.02(縮小側)における諸収差は図4、テレ端での倍率-
0.06(縮小側)における諸収差は図5に示される。
【００３１】この場合もカムを用いた2群ズーム方式と
することも可能であるし、カムを用いずに第1レンズ群
と第2レンズ群とを独立して動かす構成とすることによ
り機構を簡略にしてコストを下げることも可能である。
【００３２】表4は、第2レンズ群及び第3レンズ群を移
動させることにより変倍させると共に、変倍に伴う焦点
位置の移動を補償させ、第1レンズ群を移動させること
により焦点を合わせる場合の数値を示しており、その際
のワイド端での倍率-0.02(縮小側)における諸収差は図
6、テレ端での倍率-0.06(縮小側)における諸収差は図7
に示される。
【００３３】この場合は、いわゆる4群ズームとしての
構成となり、第1レンズ群は他の移動群とは独立して単
に焦点を合わせるのみであるため、第1レンズ群を移動
させるための構造が簡単になる。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
【実施例２】図8は、この発明の変倍投影レンズの実施
例2のワイド端におけるレンズ図である。
【００３９】実施例2の具体的な数値例は表5及び表6に
示される。実施例2では、第2レンズ群と第3レンズ群と
を移動して倍率を変化させ、焦点を合わせる場合の数値
例を示す。また、その際のワイド端での倍率-0.02(縮小
側)における諸収差は図9、テレ端での倍率-0.06(縮小
側)における諸収差は図10に示される。
【００４０】
【表５】
【００４１】
【表６】
【００４２】
【実施例３】図11は、この発明の変倍投影レンズの実施
例3のワイド端におけるレンズ図である。
【００４３】実施例3の具体的な数値例は表7及び表8に
示される。実施例3では、第2レンズ群と第3レンズ群と
を移動して倍率を変化させ、焦点を合わせる場合の数値
例を示す。また、その際のワイド端での倍率-0.02(縮小
側)における諸収差は図12、テレ端での倍率-0.06(縮小
側)における諸収差は図13に示される。
【００４４】
【表７】
【００４５】
【表８】
【００４６】次の表9は、前述した条件式と各実施例と
の関係を示す。
【００４７】
【表９】
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、バックフォーカスが十分に長く、良好なテレセント
リック性を備えた変倍投影レンズを提供することがで
き、また、所定の条件を満たすことにより、生産コスト
が安く、諸収差やフレアが小さく、形状がコンパクト
で、構造の簡単な変倍投影レンズを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例1にかかる変倍投影レンズのワイド端
におけるレンズ構成図である。
【図２】 実施例1の第2レンズ群と第3レンズ群とを移
動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのワイド
端での倍率-0.02(縮小側)における諸収差図である。
【図３】 実施例1の第2レンズ群と第3レンズ群とを移
動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのテレ端
での倍率-0.06(縮小側)における諸収差図である。
【図４】 実施例1の第1レンズ群と第2レンズ群とを移
動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのそれぞ
れワイド端での倍率-0.02(縮小側)における諸収差図で
ある。
【図５】 実施例1の第1レンズ群と第2レンズ群とを移
動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのテレ端
での倍率-0.06(縮小側)における諸収差図である。
【図６】 実施例1の第1レンズ群、第2レンズ群及び第3
レンズ群を移動させて倍率を変化させ、焦点を合わせた
ときのワイド端での倍率-0.02(縮小側)における諸収差
図である。
【図７】 実施例1の第1レンズ群、第2レンズ群及び第3
レンズ群を移動させて倍率を変化させ、焦点を合わせた
ときのテレ端での倍率-0.06(縮小側)における諸収差図
である。
【図８】 実施例2にかかる変倍投影レンズのワイド端
におけるレンズ図である。
【図９】 実施例2の第2レンズ群と第3レンズ群とを移
動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのワイド
端での倍率-0.02(縮小側)における諸収差を示す図であ
る。
【図１０】 実施例2の第2レンズ群と第3レンズ群とを
移動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのテレ
端での倍率-0.06(縮小側)における諸収差を示す図であ
る。
【図１１】 実施例3にかかる変倍投影レンズのワイド
端におけるレンズ図である。
【図１２】 実施例3の第2レンズ群と第3レンズ群とを
移動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのワイ
ド端での倍率-0.02(縮小側)における諸収差を示す図で
ある。
【図１３】 実施例3の第2レンズ群と第3レンズ群とを
移動させて倍率を変化させ、焦点を合わせたときのテレ
端での倍率-0.06(縮小側)における諸収差を示す図であ
る。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】拡大側より順に、正の第1レンズ群と、負
    の第2レンズ群と、正の第3レンズ群と、正の第4レンズ
    群とが配列して構成され、前記第1レンズ群から前記第3
    レンズ群の少なくとも2つのレンズ群は変倍及び合焦の
    ために光軸方向に移動可能とされ、前記第1レンズ群か
    ら前記第3レンズ群までのワイド端における合成焦点距
    離をfα、レンズ全系のワイド端における焦点距離をfw
    として、 ｜fα｜ ＞ 5fw の条件を満たすことを特徴とする変倍投影レンズ。
  2. 【請求項２】ワイド端のバックフォーカスをfbwとした
    ときに、 fbw ／ fw ＞ 1.75 ことを特徴とする請求項1に記載の変倍投影レンズ。
  3. 【請求項３】前記第4レンズ群は、負レンズと両凸レン
    ズで構成され、前記負レンズと前記両凸レンズとの互い
    に向かい合う面の曲率半径をそれぞれrp、rmとし、前記
    第4レンズ群の焦点距離をf4として、 0.80＜rm／rp＜1.00 1.5＜f4／fw＜2.5 の条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の変倍
    投影レンズ。
  4. 【請求項４】前記第3レンズ群は、正の単レンズにより
    構成され、該第3レンズ群の焦点距離をf3、レンズ全系
    のワイド端における焦点距離をfwとして、 f3 ＞ 1.5fw の条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の変倍
    投影レンズ。
  5. 【請求項５】前記第2レンズ群は、最も縮小側に縮小側
    の面が凸面である正レンズを有し、該凸面の曲率半径を
    R2、レンズ全系のワイド端における焦点距離をfwとし
    て、 -0.8fw ＜ R2 ＜ -0.3fw の条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載の変倍
    投影レンズ。
  6. 【請求項６】前記第1レンズ群と前記第4レンズ群とを前
    記結像面に対して固定し、前記第2レンズ群と前記第3レ
    ンズ群とを光軸方向に移動させることにより倍率を変化
    させ、焦点を合わせることを特徴とする請求項1に記載
    の変倍投影レンズ。
  7. 【請求項７】前記第3レンズ群と前記第4レンズ群とを前
    記結像面に対して固定し、前記第1レンズ群と前記第2レ
    ンズ群とを光軸方向に移動させることにより倍率を変化
    させ、前記第1レンズ群を光軸方向に移動させることに
    より焦点を合わせることを特徴とする請求項1に記載の
    変倍投影レンズ。
  8. 【請求項８】前記第4レンズ群を前記結像面に対して固
    定し、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群とを光軸方向
    に移動させることにより倍率を変化させ、前記第1レン
    ズ群を光軸方向に移動させることにより焦点を合わせる
    ことを特徴とする請求項1に記載の変倍投影レンズ。
  9. 【請求項９】拡大側より順に、正の第1レンズ群と負の
    第2レンズ群と正の第3レンズ群と正の第4レンズ群とが
    配列して構成され、前記第1レンズ群から第3レンズ群の
    少なくとも2つのレンズ群は変倍及び合焦のために光軸
    方向に移動可能とされ、前記第4レンズ群は、拡大側よ
    り順に配列した負レンズ、正レンズの2枚のレンズのみ
    から構成されることを特徴とする変倍投影レンズ。
  10. 【請求項１０】前記第1レンズ群から前記第3レンズ群ま
    でのワイド端における合成焦点距離をfα、レンズ全系
    のワイド端における焦点距離をfw、ワイド端のバックフ
    ォーカスをfbwとして、 ｜fα｜＜ 5fw fbw ／ fw ＞ 1.75 ことを特徴とする請求項8に記載の変倍投影レンズ。
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