(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン側より順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群の５群形式で構成され、広角端側から望遠端側に向かって変倍を行う際には、前記第１レンズ群および第５レンズ群は固定され、前記第２レンズ群，第３レンズ群，および第４レンズ群を光軸上で相対的に移動させる投映用ズームレンズにおいて、
前記第４レンズ群が、スクリーン側より順に、凹面をスクリーン側に向けた負レンズと、凹面をスクリーン側に向けた負レンズと凸面を像面側に向けた正レンズとを接合してなる複合レンズと、凸面を像面側に向けた正レンズとから構成されることを特徴とする投映用ズームレンズ。
【請求項２】
前記第４レンズ群中の最もスクリーン側に配置される負レンズの焦点距離をｆ41、前記複合レンズと正レンズとの合成焦点距離をｆa としたときに、
−３．０＜ｆa ／ｆ41＜−１．２
なる条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の投映用ズームレンズ。
【請求項３】
前記第２レンズ群は、スクリーン側より順に、正レンズと、負レンズとからなることを特徴とする請求項１または２記載の投映用ズームレンズ。
【請求項４】
前記第５レンズ群は、複数枚の正レンズにより構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の投映用ズームレンズ。
【請求項５】
前記第４レンズ群中の最もスクリーン側に、複数枚の負レンズが並べて配置されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の投映用ズームレンズ。
【請求項６】
前記第４レンズ群中のスクリーン側より最後尾に、複数枚の正レンズが並べて配置されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の投映用ズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルムやスライド、あるいは液晶表示器などに表示された像をスクリーンに拡大投映するためのプロジェクターに好適な投映用ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フィルムやスライド、あるいは液晶表示器などに表示された像をスクリーンに拡大投映するプロジェクターにおいては、投映用の光学系としてテレセントリックタイプのズームレンズが用いられている。投映用ズームレンズは、その変倍比が１．４程度となるように構成されており、２群形式，３群形式，４群形式，あるいは５群形式のものが主流となっている。
【０００３】
図１６は、従来の５群形式の投映用ズームレンズのレンズ構成を示すものである。ズームレンズ７０は、スクリーン側より順に、負の屈折力の第１レンズ群７１、正の屈折力の第２レンズ群７２、正の屈折力の第３レンズ群７３、負の屈折力の第４レンズ群７４、正の屈折力の第５レンズ群７５から構成される。第１レンズ群７１および第５レンズ群７５はその位置が固定されており、第２レンズ群７２，第３レンズ群７３，および第４レンズ群７４を光軸上で相対的に移動させることで、広角端側から望遠端側に変倍が行われるようになっている。なお、第５レンズ群７５の像面側には、合成プリズムとしての平行ガラス７６が配置される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のズームレンズでは、一般に、第４レンズ群７４の射出面７７および第５レンズ群７５の入射面７８が、共に凹面状に形成されるため、変倍時の面間隔の変化に伴って光線角度が大きく変化しやすい。このため、変倍に伴う収差変動が大きく、変倍域の全域において諸収差のバランスを良好な状態に保つことが困難であった。
【０００５】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、変倍に伴う諸収差の変動を抑えた投映用ズームレンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のズームレンズは、第４レンズ群を、スクリーン側より順に、凹面をスクリーン側に向けた負レンズと、凹面をスクリーン側に向けた負レンズと凸面を像面側に向けた正レンズとを接合してなる複合レンズと、凸面を像面側に向けた正レンズとにより構成するものである。なお、第４レンズ群中で最もスクリーン側に配置される負レンズの焦点距離をｆ41、複合レンズと正レンズとの合成焦点距離をｆa としたときに、
−３．０＜ｆa ／ｆ41＜−１．２
なる条件を満たすようにするのがよい。
【０００７】
また、第２レンズ群を、スクリーン側より順に、正レンズと、負レンズとから構成するのがよい。また、第５レンズ群を、複数枚の正レンズにより構成するのがよい。
【０００８】
さらに、第４レンズ群中の最もスクリーン側に、複数枚の負レンズを並べて配置するのがよい。また、第４レンズ群中のスクリーン側より最後尾に、複数枚の正レンズを並べて配置するのがよい。
【０００９】
【作用】
本発明では、第４レンズ群の最もスクリーン側に、凹面をスクリーン側に向けた負レンズを、また最も像面側に、凸面を像面側に向けた正レンズを配置することにより、面間隔の変化に伴う第４レンズ群の入射及び射出光線角度の変化量が小さくなり、変倍に伴う収差変動が抑えられる。
【００１０】
また、条件式
−３．０＜ｆa ／ｆ41＜−１．２
を満たすことにより、変倍に伴う像面湾曲の変動を抑え、諸収差のバランスを良好な状態に保つことができる。条件式の上限または下限のいずれかを越えると、第４レンズ群中の最もスクリーン側に位置する負レンズの屈折力と、スクリーン側より最後尾に位置する正レンズの屈折力とのバランスが崩れ、像面湾曲およびコマ収差が悪化する。
【００１１】
また、第２レンズ群を正レンズと負レンズとの２枚のレンズにより構成することで、この第２レンズ群の倍率の色収差の変動や、コマ収差を抑えることができる。また、最も像面側に位置する第５レンズ群を複数枚の正レンズにより構成することで、第５レンズ群中の正の屈折力を分散し、像面湾曲を緩和することができる。
【００１２】
また、第４レンズ群中の最もスクリーン側に、複数枚の負レンズを並べて配置することで、この第４レンズ群中の負の屈折力を分散し、像面湾曲および球面収差を抑えることができる。また、第４レンズ群中のスクリーン側より最後尾に、複数枚の正レンズを並べて配置することで、この第４レンズ群中の正の屈折力を分散し、像面湾曲を抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の投映用ズームレンズのレンズ構成を示すものである。ズームレンズ５は、スクリーン側より順に、負の屈折力の第１レンズ群１０、正の屈折力の第２レンズ群２０、正の屈折力の第３レンズ群３０、負の屈折力の第４レンズ群４０、正の屈折力の第５レンズ群５０の５群形式で構成されている。第５レンズ群５０の像面側には合成プリズムとしての平行ガラス６０が配置される。
【００１４】
ズームレンズ５では、第１レンズ群１０および第５レンズ群５０は、その位置が固定されており、広角端側から望遠端側に向かって変倍を行う際には、第２レンズ群２０，第３レンズ群３０，および第４レンズ群４０が光軸上で相対的に移動される。なお、絞り位置は第４レンズ群４０と一体的に移動される。
【００１５】
【実施例】
『第１実施例』
第１レンズ群１０は、スクリーン側より順に、正レンズ１１，負レンズ１２，負レンズ１３により構成される。第２レンズ群２０は、正レンズ２１と負レンズ２２との２枚のレンズから構成される。第３レンズ群３０は、両面が凸面の正レンズ３１と凹面をスクリーン側に向けたメニスカス状の負レンズ３２とを接合した複合レンズ３３から構成される。
【００１６】
第４レンズ群４０は、両面が凹面の負レンズ４１と、両面が凹面の負レンズ４５と両面が凸面の正レンズ４６とを接合してなる複合レンズ４２と、両面が凸面の正レンズ４３とから構成される。この第４レンズ群４０は、最もスクリーン側に２枚の負レンズ４１，４５が、またスクリーン側より最後尾には２枚の正レンズ４６，４３が並べて配置された構成となっている。
【００１７】
第５レンズ群５０は、凸面をスクリーン側に向けたメニスカス状の正レンズ５１と、両面が凸面の正レンズ５２との２枚のレンズにより構成される。
【００１８】
第１実施例のズームレンズ５の仕様は次のとおりである。
ｆ  ＝  ３８．３ｍｍ〜４９．２ｍｍ
ｆ41＝−３５．１２ｍｍ
ｆa ＝  ６１．４７ｍｍ
ＦNO＝    １．７〜  ２．０
【００１９】
上記データ中、ｆは光学系全体での焦点距離、ｆ41は第４レンズ群４０中で最もスクリーン側に位置する負レンズ４１の焦点距離、ｆa は第４レンズ群４０中の複合レンズ４２と正レンズ４３との合成焦点距離、ＦNOはＦナンバーを示している。
【００２０】
ズームレンズ５のレンズデータを次の表１に示す。なお、面番号ｉはスクリーン側から順に各レンズの面に付した番号で、面間隔Ｄは次の面との間のレンズ厚みあるいは空気空間を表している（単位はｍｍ）。
【００２１】
【表１】
0003954736.tif 000002
0003954736.tif 000003
【００２２】
また、焦点距離ｆを３８．３ｍｍ，４３．９ｍｍ，４９．２ｍｍにしたとき、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との面間隔Ｄ６，第２レンズ群２０と第３レンズ群３０との面間隔Ｄ１０，第３レンズ群３０と絞りとの面間隔Ｄ１３，および第４レンズ群４０と第５レンズ群５０との面間隔Ｄ２１は、それぞれ次の表２に示したように変化する。
【００２３】
【表２】
0003954736.tif 000004
【００２４】
また、本発明のズームレンズの特徴値である「ｆa ／ｆ41」の値は、
ｆa ／ｆ41  ＝  ６１．４７／（−３５．１２）  ≒  −１．７５
であり、条件式
−３．０＜  ｆa ／ｆ41  ＜−１．２
を満たしている。
【００２５】
ズームレンズ５の広角端での収差図を図２および図３に、また望遠端での収差図を図４および図５に示す。なお、図２および図４の各々において（Ａ）は球面収差を、（Ｂ）は非点収差を、（Ｃ）は歪曲収差を表している。図２および図４中（Ｂ）の非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれ球欠的像面，子午的像面に対する収差を表す。また、図３および図５は横収差図であり、図中（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は、それぞれ像高比（１．００），（０．９０），（０．７０），（０．５０），および（０．００）における収差を表す。
【００２６】
『第２実施例』
図６は、本発明の投映用ズームレンズの第２構成例を示すものであり、図中の符号は図１に示したズームレンズ５と共通に用いた。第２実施例のズームレンズ６では、第５レンズ群５０が、両面が凸面の正レンズ５２のみにより構成されている。このズームレンズ６の仕様は次のとおりである。
【００２７】
ｆ  ＝  ３７．０ｍｍ〜５５．０ｍｍ
ｆ41＝−３０．８６ｍｍ
ｆa ＝  ４９．１６ｍｍ
ＦNO＝    ２．０〜  ２．６
【００２８】
第２実施例のズームレンズ６のレンズデータを表３に示す。
【００２９】
【表３】
0003954736.tif 000005
0003954736.tif 000006
【００３０】
また、焦点距離ｆを３７．０ｍｍ，４３．９ｍｍ，５５．０ｍｍにしたとき、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との面間隔Ｄ６，第２レンズ群２０と第３レンズ群３０との面間隔Ｄ１０，第３レンズ群３０と絞りとの面間隔Ｄ１３，および第４レンズ群４０と第５レンズ群５０との面間隔Ｄ２１は、それぞれ表４に示したように変化する。
【００３１】
【表４】
0003954736.tif 000007
【００３２】
ズームレンズ６の特徴値は、
ｆa ／ｆ41  ＝  ４９．１６／（−３０．８６）  ≒  −１．５９
であり、条件式
−３．０＜  ｆa ／ｆ41  ＜−１．２
を満たしている。
【００３３】
ズームレンズ６の広角端における収差図を図７および図８に、また望遠端における収差図を図９および図１０に示す。
【００３４】
『第３実施例』
図１１は、本発明の投映用ズームレンズの第３構成例を示すものであり、図中の符号は図１および図６に示したズームレンズ５，６と共通に用いた。この第３実施例のズームレンズ７では、ズームレンズ５，６に示した負レンズ１３に代えて、第１レンズ群１０中のスクリーン側より最後尾に、負の屈折力を有し、両面が凹面の負レンズ１５と凸面をスクリーン側に向けたメニスカス状の正レンズ１６とを接合してなる複合レンズ１７が配置されている。また第５レンズ群５０が、両面が凸面の正レンズ５２のみにより構成されている。
【００３５】
第３実施例のズームレンズ７の仕様は次のとおりである。
【００３６】
ｆ  ＝  ３８．０ｍｍ〜４９．２ｍｍ
ｆ41＝−３８．１１ｍｍ
ｆa ＝  ６２．４８ｍｍ
ＦNO＝    ２．０〜  ２．４
【００３７】
ズームレンズ７のレンズデータを表５に示す。
【００３８】
【表５】
0003954736.tif 000008
0003954736.tif 000009
【００３９】
また、焦点距離ｆを３８．０ｍｍ，４３．６ｍｍ，４９．２ｍｍにしたとき、第１レンズ群１０と第２レンズ群２０との面間隔Ｄ７，第２レンズ群２０と第３レンズ群３０との面間隔Ｄ１１，第３レンズ群３０と絞りとの面間隔Ｄ１４，および第４レンズ群４０と第５レンズ群５０との面間隔Ｄ２２は、それぞれ表６に示したように変化する。
【００４０】
【表６】
0003954736.tif 000010
【００４１】
ズームレンズ７の特徴値は、
ｆa ／ｆ41  ＝  ６２．４８／（−３８．１１）  ≒  −１．６４
であり、条件式
−３．０＜  ｆa ／ｆ41  ＜−１．２
を満たしている。
【００４２】
ズームレンズ７の広角端における収差図を図１２および図１３に、望遠端における収差図を図１４および図１５に示す。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明のズームレンズによれば、第４レンズ群の射出面と第５レンズ群の入射面とが共に凸面状に構成されるので、これらの面間隔の変化に伴う光線角度の変化量が小さくなり、変倍に伴う収差変動が抑えられる。また、第４レンズ群を構成する各レンズの焦点距離を調整することで、第４レンズ群中の正の屈折力と負の屈折力とのバランスが保たれて、変倍に伴う像面湾曲の変動が抑えられ、諸収差のバランスが良好な状態に保持される。
【００４４】
また、第２レンズ群を２枚のレンズにより構成することで、この第２レンズ群の倍率の色収差の変動や、コマ収差が抑えられる。さらに、最も像面側に位置する第５レンズ群を複数枚の正レンズにより構成することで、第５レンズ群中の正の屈折力が分散され、像面湾曲が緩和される。
【００４５】
また、第４レンズ群中の最もスクリーン側に、複数枚の負レンズを並べて配置することで、第４レンズ群中の負の屈折力が分散されて像面湾曲および球面収差が抑えられる。また、第４レンズ群中のスクリーン側より最後尾に、複数枚の正レンズを並べて配置することで、第４レンズ群中の正の屈折力が分散され、像面湾曲が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投映用ズームレンズの第１実施例を示すレンズ構成図である。
【図２】図１に示したズームレンズの広角端における収差図であり、（Ａ）は球面収差を、（Ｂ）は非点収差を、（Ｃ）は歪曲収差をそれぞれ表している。
【図３】図１に示したズームレンズの広角端における横収差図であり、（Ａ）は像高比１．００における収差を、（Ｂ）は像高比０．９０における収差を、（Ｃ）は像高比０．７０における収差を、（Ｄ）は像高比０．５０における収差を、（Ｅ）は像高比０．００における収差をそれぞれ表している。
【図４】図１に示したズームレンズの望遠端における収差図であり、（Ａ）は球面収差を、（Ｂ）は非点収差を、（Ｃ）は歪曲収差をそれぞれ表している。
【図５】図１に示したズームレンズの望遠端における横収差図であり、（Ａ）は像高比１．００における収差を、（Ｂ）は像高比０．９０における収差を、（Ｃ）は像高比０．７０における収差を、（Ｄ）は像高比０．５０における収差を、（Ｅ）は像高比０．００における収差をそれぞれ表している。
【図６】本発明の投映用ズームレンズの第２実施例を示すレンズ構成図である。
【図７】図６に示したズームレンズの広角端における収差図である。
【図８】図６に示したズームレンズの広角端における横収差図である。
【図９】図６に示したズームレンズの望遠端における収差図である。
【図１０】図６に示したズームレンズの望遠端における横収差図である。
【図１１】本発明の投映用ズームレンズの第３実施例を示すレンズ構成図である。
【図１２】図１１に示したズームレンズの広角端における収差図である。
【図１３】図１１に示したズームレンズの広角端における横収差図である。
【図１４】図１１に示したズームレンズの望遠端における収差図である。
【図１５】図１１に示したズームレンズの望遠端における横収差図である。
【図１６】従来の５群形式の投映用ズームレンズを示すレンズ構成図である。
【符号の説明】
５，６，７，７０  ズームレンズ
１０，７１  第１レンズ群
２０，７２  第２レンズ群
３０，７３  第３レンズ群
４０，７４  第４レンズ群
５０，７５  第５レンズ群
６０，７６  平行ガラス
【図１】
0003954736.tif 000011
【図２】
0003954736.tif 000012
【図３】
0003954736.tif 000013
【図４】
0003954736.tif 000014
【図５】
0003954736.tif 000015
【図６】
0003954736.tif 000016
【図７】
0003954736.tif 000017
【図８】
0003954736.tif 000018
【図９】
0003954736.tif 000019
【図１０】
0003954736.tif 000020
【図１１】
0003954736.tif 000021
【図１２】
0003954736.tif 000022
【図１３】
0003954736.tif 000023
【図１４】
0003954736.tif 000024
【図１５】
0003954736.tif 000025
【図１６】
0003954736.tif 000026