(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群、連続変倍およびその連続変倍によって生じる像面移動補正のため、相互に関係を持って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群および正の屈折力を有する第３レンズ群、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第４レンズ群を配列してなり、下記の条件式（１）、（３）〜（６）を満足し、縮小側がテレセントリックとされていることを特徴とするズームレンズ。
（１） β2 ×β3   ＞  −２．２
（３）−１．２  ＜  Ｆ1 ／Ｆ  ＜−０．７
（４）  ０．７  ＜  Ｆ2 ／Ｆ  ＜  １．５
（５）  １．０  ＜  Ｆ3 ／Ｆ  ＜  ４．５
（６）  １．０  ＜  Ｆ4 ／Ｆ  ＜  １．８
ただし、
β2 ：  第２レンズ群の結像倍率
β3 ：  第３レンズ群の結像倍率
Ｆ  ：  広角端におけるレンズ系全体の焦点距離
Ｆ1 ：  第１レンズ群の焦点距離
Ｆ2 ：  第２レンズ群の焦点距離
Ｆ3 ：  第３レンズ群の焦点距離
Ｆ4 ：  第４レンズ群の焦点距離
【請求項２】
前記第４レンズ群は、縮小側に強い屈折力を有する負レンズを少なくとも１枚含んでいることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記負レンズは、拡大側に凸面を向けたメニスカスレンズであることを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記負レンズは、下記の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項２または３記載のズームレンズ。
（２） ν  ＜  ３０
ただし、
ν  ：  負レンズのアッベ数
【請求項５】
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、望遠端側に向かうにしたがって拡大側に移動し、かつ両レンズ群の間隔が狭くなるよう構成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズにより構成されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に液晶を用いた投影用ズームレンズ、あるいはＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたビデオカメラや写真用カメラの結像用ズームレンズとして好適なズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の液晶プロジェクタに要求される性能として、部屋を暗くすることなく投影するのに十分明るいこと、持ち運びが可能で小型軽量なこと、画素数が多く解像力があることが望まれている。このため、液晶プロジェクタの投影用レンズとしても、明るく小型で、かつ解像力に優れたものが要求されている。
【０００３】
また、液晶プロジェクタの投影用レンズはその光源側に色合成光学系を配置する必要があるため、十分な長さのバックフォーカスを必要とする。さらに、光源との関係を考慮して、テレセントリック性のあるレンズであることが望ましい。
【０００４】
従来、このような液晶投影用のズームレンズとして、特開平10-20192号公報に示された４群構成のものがある。このズームレンズは、明るさがＦ２．３程度で十分明るいとは言えず、また収差も十分補正されているとは言えない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｆ値が小さくなっていくにしたがって焦点深度が浅くなっていくため、高解像力を実現させるためには、諸収差の補正が十分になされている必要がある。
【０００６】
諸収差が十分に補正されたズームレンズとして、５群構成からなり、変倍に際して３群が移動するズームレンズが、特開平10-186235号公報に示されている。しかしながら、このズームレンズにおいても、やはり明るさが不十分である。また、移動群が多くなるということは、ズームレンズを構成する部品が多くなるということでもあり、３つのレンズ群が移動するズームレンズは軽量化という点のみならず、コスト面からも望ましくない。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、変倍に際して２つのレンズ群が移動する４群構成のレンズ系として小型軽量化を図るとともに、バックフォーカスが十分に長く、諸収差が十分に補正され、さらにテレセントリック性を有する明るいズームレンズを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群、連続変倍およびその連続変倍によって生じる像面移動補正のため、相互に関係を持って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群および正の屈折力を有する第３レンズ群、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第４レンズ群を配列してなり、下記の条件式（１）、（３）〜（６）を満足し、縮小側がテレセントリックとされていることを特徴とするものである。
【０００９】
（１） β2 ×β3   ＞  −２．２
（３）−１．２  ＜  Ｆ1 ／Ｆ  ＜−０．７
（４）  ０．７  ＜  Ｆ2 ／Ｆ  ＜  １．５
（５）  １．０  ＜  Ｆ3 ／Ｆ  ＜  ４．５
（６）  １．０  ＜  Ｆ4 ／Ｆ  ＜  １．８
ただし、
β2 ：  第２レンズ群の結像倍率
β3 ：  第３レンズ群の結像倍率
Ｆ  ：  広角端におけるレンズ系全体の焦点距離
Ｆ1 ：  第１レンズ群の焦点距離
Ｆ2 ：  第２レンズ群の焦点距離
Ｆ3 ：  第３レンズ群の焦点距離
Ｆ4 ：  第４レンズ群の焦点距離
【００１０】
また、前記第４レンズ群は、縮小側に強い屈折力を有する負レンズを少なくとも１枚含んでいることが好ましい。
【００１１】
また、前記負レンズは、拡大側に凸面を向けたメニスカスレンズであることが好ましい。
【００１２】
また、前記負レンズは、下記の条件式（２）を満足することが好ましい。
【００１３】
（２） ν  ＜  ３０
ただし、
ν  ：  負レンズのアッベ数
【００１４】
また、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は、望遠端側に向かうにしたがって拡大側に移動し、かつ両レンズ群の間隔が狭くなるよう構成されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記第３レンズ群は、正レンズと負レンズより構成されていることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るズームレンズについて実施例１〜３を用いて具体的に説明する。
【００１９】
図１は実施例１のレンズ基本構成を示す図、図２は実施例２のレンズ基本構成を示す図、図３は実施例３のレンズ基本構成を示す図である。
【００２０】
図１〜３に示すように、本発明の実施例に係るズームレンズは、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ1 、連続変倍およびその連続変倍によって生じる像面移動補正のため、相互に関係を持って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ2 および正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ3 、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ4 を配列した４群１３枚（実施例３では４群１２枚）のレンズ構成とされている。さらに、第４レンズ群Ｇ4 の縮小側には色合成光学系１が配されている。なお、図１〜３中、Ｘは光軸を示す。
【００２１】
また、本発明の実施例に係るズームレンズは、下記の条件式（１）を満足する。
【００２２】
（１） β2 ×β3   ＞  −２．２
ただし、
β2 ：  第２レンズ群の結像倍率
β3 ：  第３レンズ群の結像倍率
【００２３】
また、本発明の実施例に係るズームレンズにおいて、第４レンズ群Ｇ4 は、縮小側に強い屈折力を有する負レンズを少なくとも１枚含んでいる。実施例１、２、３では、この負レンズは拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとなっている。すなわち、実施例１および実施例２では第４レンズ群Ｇ4 の第９レンズＬ9 が、実施例３では第４レンズ群Ｇ4 の第８レンズＬ8 が、この負レンズに相当する。
【００２４】
また、この負レンズは、下記の条件式（２）を満足する。
【００２５】
（２） ν  ＜  ３０
ただし、
ν  ：  負レンズのアッベ数
【００２６】
また、本発明の実施例に係るズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｇ2 と第３レンズ群Ｇ3 は、望遠端側に向かうにしたがって拡大側に移動し、かつ両レンズ群Ｇ2 ,Ｇ3 の間隔が狭くなるよう構成されている。このような構成とすることにより、レンズ系の全長が長くなることを防止して、よりコンパクトなズームレンズとすることができる。
【００２７】
また、本発明の実施例に係るズームレンズにおいて、第３レンズ群Ｇ3 は、正レンズと負レンズにより構成されている。すなわち、実施例１では負のメニスカスレンズからなる第７レンズＬ7 と両凸の第８レンズＬ8 により構成され、実施例２では両凸の第７レンズＬ7 と両凹の第８レンズＬ8 により構成され、実施例３では両凸の第６レンズＬ6 と、負のメニスカスレンズからなる第７レンズＬ7 により構成されており、このような構成とすることにより、色収差を良好に補正することができる。なお、この第３レンズ群Ｇ3 の第７レンズＬ7 と第８レンズＬ8 （実施例３では第６レンズＬ6 と第７レンズＬ7 ）は、図示の如く互いに接合された接合レンズであってもよいがそれぞれ単体のレンズによって構成してもよい。
【００２８】
さらに、本発明の実施例に係るズームレンズは、下記の条件式（３）〜（６）を満足する。
【００２９】
（３）−１．２  ＜  Ｆ1 ／Ｆ  ＜−０．７
（４）  ０．７  ＜  Ｆ2 ／Ｆ  ＜  １．５
（５）  １．０  ＜  Ｆ3 ／Ｆ  ＜  ４．５
（６）  １．０  ＜  Ｆ4 ／Ｆ  ＜  １．８
ただし、
Ｆ  ：  広角端におけるレンズ系全体の焦点距離
Ｆ1 ：  第１レンズ群の焦点距離
Ｆ2 ：  第２レンズ群の焦点距離
Ｆ3 ：  第３レンズ群の焦点距離
Ｆ4 ：  第３レンズ群の焦点距離
【００３０】
ここで、上記条件式（１）〜（６）の意義について説明する。
【００３１】
条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ2 の結像倍率と第３レンズ群Ｇ3 の結像倍率の積の値β2 ×β3 を規定することにより、全長を短く抑えたまま変倍を行い、かつ諸収差を良好に補正するための条件式である。
【００３２】
すなわち、従来のズームレンズにおいては、固定群の直前にある負の移動群は、主にその物体側に配置された正の移動群が動いたことによって生じた像面の移動を補正する働きをしていると考えられる。したがって、この像面の移動を少なくすることにより、この像面の移動を補正するための負の移動群の移動量が微少となる。
【００３３】
したがって、正の移動群の結像倍率が１倍付近であれば、像面の移動は微少に抑えられ、この状態で移動群を分割してバランスをとれば、負のレンズ群を固定しても像面の移動を十分補正することが可能となり、移動群数を増やすことなく、全長を短く抑えたまま変倍を行っても諸収差を良好に補正することが可能となる。
【００３４】
この条件式（１）において、β2 ×β3 の値が下限を下回ると、移動群のみでの像面補正が難しくなり、全長を短く抑えたまま変倍を行った場合には、諸収差を補正することが難しくなる。
【００３５】
条件式（２）は、第４レンズ群Ｇ4 に少なくとも１枚含まれる、縮小側に強い屈折力を有する負レンズのアッベ数νを規定することにより、色収差を良好に補正するための条件式である。
【００３６】
この条件式（２）において、νの値が上限を超えると、色収差を良好に補正することが困難となる。
【００３７】
条件式（３）〜（５）は、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離に対する第１レンズ群Ｇ1 〜第３レンズ群Ｇ3 の焦点距離の比Ｆ1 ／Ｆ，Ｆ2 ／Ｆ，Ｆ3 ／Ｆを規定することにより、レンズ系の全長が増大するのを防ぐとともに、諸収差を良好に保つための条件式である。
【００３８】
この条件式（３）〜（５）において、Ｆ1 ／Ｆ，Ｆ2 ／Ｆ，Ｆ3 ／Ｆの各値が下限を下回ると諸収差を良好に補正することが困難となり、上限を超えると移動群の移動量が大きくなってレンズ系の全長が長くなる。
【００３９】
条件式（６）は、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離に対する第４レンズ群Ｇ4 の焦点距離の比Ｆ4 ／Ｆを規定することにより、適正なバックフォーカス量とテレセントリック性を確保するための条件式である。
【００４０】
条件式（６）において、Ｆ4 ／Ｆの値が下限を下回るとバックフォーカスが短くなり、またテレセントリック性を確保することが困難となる。
【００４１】
以下、各実施例について具体的なデータを用いつつ説明する。
【００４２】
＜実施例１＞
実施例１のズームレンズは、図１に示すように、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ1 、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ2 、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ3 、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ4 を配列した４群１３枚の構成となっている。
【００４３】
第１レンズ群Ｇ1 は、拡大側から順に、両凸の第１レンズＬ1 と、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第２レンズＬ2 と、両凹の第３レンズＬ3 を配列してなる。
【００４４】
第２レンズ群Ｇ2 は、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第４レンズＬ4 と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第５レンズＬ5 と、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第６レンズＬ6 を配列してなる。
【００４５】
第３レンズ群Ｇ3 は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第７レンズＬ7 と、両凸の第８レンズＬ8 を配列してなり、第７レンズＬ7 と第８レンズＬ8 は互いに接合された接合レンズとなっている。
【００４６】
第４レンズ群Ｇ4 は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第９レンズＬ9 と、両凹の第１０レンズＬ10と、両凸の第１１レンズＬ11と、両凸の第１２レンズＬ12と、両凸の第１３レンズＬ13を配列してなり、第１０レンズＬ10と第１１レンズＬ11は互いに接合された接合レンズとなっている。
【００４７】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎd および各レンズのアッベ数νd を下記表１の上段に示す。
【００４８】
また、広角端、中間位置、望遠端における第１レンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 の空気間隔Ｄ6 、第２レンズ群Ｇ2 と第３レンズ群Ｇ3 の空気間隔Ｄ12、第３レンズ群Ｇ3 と第４レンズ群Ｇ4 の空気間隔Ｄ15を下記表１の中段に示す。ただし、この表１および後述する表２、表３おいて、各記号Ｒ，Ｄ，Ｎd ，νd に対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。
【００４９】
さらに、この実施例１における条件式（１）〜（６）に対応する値を下記表１の下段に示す。なお、各レンズデータは、Ｆ＝１．０で規格化されている（実施例２，３において同じ）。
【００５０】
【表１】
0004338812.tif 000002
【００５１】
表１に示すように、β2 ×β3 の値は−１．６３〜−１．９５、νの値は２３．９、Ｆ1 ／Ｆの値は−０．８５、Ｆ2 ／Ｆの値は１．０４、Ｆ3 ／Ｆの値は１．７３、Ｆ4 ／Ｆの値は１．３８であり、上述した条件式（１）〜（６）を全て満足している。
【００５２】
＜実施例２＞
この実施例２の結像レンズは、上記実施例１のものと略同様の４群１３枚の構成とされているが、第２レンズ群Ｇ2 、第３レンズ群Ｇ3 、第４レンズ群Ｇ4 の第１０レンズＬ10〜第１２レンズＬ12の構成が上記実施例１のものと異なっている。
【００５３】
すなわち、第２レンズ群Ｇ2 は、拡大側から順に、両凸の第４レンズＬ4 と、縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第５レンズＬ5 と、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第６レンズＬ6 を配列してなる。
【００５４】
また、第３レンズ群Ｇ3 は、拡大側から順に、両凸の第７レンズＬ7 と、両凹の第８レンズＬ8 を配列してなり、第７レンズＬ7 と第８レンズＬ8 は、互いに接合された接合レンズとなっている。
【００５５】
また、第４レンズ群Ｇ4 は、第１０レンズＬ10が縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなり、第１１レンズＬ11が両凸レンズからなり、第１２レンズＬ12が縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなり、第１１レンズＬ11と第１２レンズＬ12は、互いに接合された接合レンズとなっている。
【００５６】
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎd および各レンズのアッベ数νd を下記表２の上段に示す。
【００５７】
また、広角端、中間位置、望遠端における第１レンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 の空気間隔Ｄ6 、第２レンズ群Ｇ2 と第３レンズ群Ｇ3 の空気間隔Ｄ12、第３レンズ群Ｇ3 と第４レンズ群Ｇ4 の空気間隔Ｄ15を下記表２の中段に示す。
【００５８】
さらに、この実施例２における条件式（１）〜（６）に対応する値を下記表２の下段に示す。
【００５９】
【表２】
0004338812.tif 000003
【００６０】
表２に示すように、β2 ×β3 の値は−１．５９〜−１．９０、νの値は２３．９、Ｆ1 ／Ｆの値は−０．９８、Ｆ2 ／Ｆの値は１．２３、Ｆ3 ／Ｆの値は２．５８、Ｆ4 ／Ｆの値は１．６０であり、上述した条件式（１）〜（６）を全て満足している。
【００６１】
＜実施例３＞
この実施例３の結像レンズは、上記実施例１のものと略同様の４群１２枚の構成とされているが、第２レンズ群Ｇ2 が２枚のレンズより構成されていることと、第３レンズ群Ｇ3 の構成が上記実施例１のものと異なっている。
【００６２】
すなわち、第２レンズ群Ｇ2 は、拡大側から順に、両凸の第４レンズＬ4 と、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第５レンズＬ5 を配列してなる。
【００６３】
また、第３レンズ群Ｇ3 は、拡大側から順に、両凸の第６レンズＬ6 と、縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなる第７レンズＬ7 を配列してなり、第６レンズＬ6 と第７レンズＬ7 は、互いに接合された接合レンズとなっている。
【００６４】
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎd および各レンズのアッベ数νd を下記表３の上段に示す。
【００６５】
また、広角端、中間位置、望遠端における第１レンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 の空気間隔Ｄ6 、第２レンズ群Ｇ2 と第３レンズ 群Ｇ3 の空気間隔Ｄ10、第３レンズ群Ｇ3 と第４レンズ群Ｇ4 の空気間隔Ｄ13を下記表３の中段に示す。
【００６６】
さらに、この実施例３における条件式（１）〜（６）に対応する値を下記表３の下段に示す。
【００６７】
【表３】
0004338812.tif 000004
【００６８】
表３に示すように、β2 ×β3 の値は−１．４１〜−１．６９、νの値は２３．９、Ｆ1 ／Ｆの値は−０．８５、Ｆ2 ／Ｆの値は０．８９、Ｆ3 ／Ｆの値は３．５４、Ｆ4 ／Ｆの値は１．２８であり、上述した条件式（１）〜（６）を全て満足している。
【００６９】
また、実施例１〜３の各収差（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）を各々図４〜１２に示す。なお、図４，７，１０は広角端における諸収差を、図５，８，１１は中間位置における諸収差を、図６，９，１２は望遠端における諸収差を示している。また、球面収差の各収差図にはｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する収差が示されており、非点収差の各収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されており、倍率色収差の各収差図にはＦ線、Ｃ線に対する収差が示されている。
【００７０】
図４〜１２から明らかなように、上述した各実施例によれば、上述した各収差を全て良好なものとすることができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズによれば、変倍に際して２つのレンズ群が移動する４群構成のレンズ系とされているので、部品点数が少なく小型軽量なズームレンズとすることができる。
【００７２】
また、小型軽量でありながら、バックフォーカスが十分に長く、諸収差が十分に補正されて高解像力を有し、さらにテレセントリック性のある明るいズームレンズとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るレンズ基本構成を示す図
【図２】本発明の実施例２に係るレンズ基本構成を示す図
【図３】本発明の実施例３に係るレンズ基本構成を示す図
【図４】実施例１に係るズームレンズの広角端における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図５】実施例１に係るズームレンズの中間位置における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図６】実施例１に係るズームレンズの望遠端における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図７】実施例２に係るズームレンズの広角端における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図８】実施例２に係るズームレンズの中間位置における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図９】実施例２に係るズームレンズの望遠端における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図１０】実施例３に係るズームレンズの広角端における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図１１】実施例３に係るズームレンズの中間位置における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【図１２】実施例３に係るズームレンズの望遠端における各収差図（球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差）
【符号の説明】
Ｌ1 〜Ｌ13        レンズ
Ｒ1 〜Ｒ26        レンズ面等の曲率半径
Ｄ1 〜Ｄ25        レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ    光軸
１    色合成光学系
【図１】
0004338812.tif 000005
【図２】
0004338812.tif 000006
【図３】
0004338812.tif 000007
【図４】
0004338812.tif 000008
【図５】
0004338812.tif 000009
【図６】
0004338812.tif 000010
【図７】
0004338812.tif 000011
【図８】
0004338812.tif 000012
【図９】
0004338812.tif 000013
【図１０】
0004338812.tif 000014
【図１１】
0004338812.tif 000015
【図１２】
0004338812.tif 000016