JP2004109897A - Zoom lens for projection and projector provided with it - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a zoom lens for bright projection for which an F number is 1.7 to 1.9 in simple lens constitution. <P>SOLUTION: A negative first lens group is constituted of a negative first group-first meniscus lens whose convex is turned to a screen side and a negative first group-second meniscus lens whose convex is turned to the screen side. A positive second lens group is composed of a positive second group-first lens whose convex is turned to the screen side and a positive third lens group is composed of a positive third group-first lens whose convex is turned to the screen side. A negative fourth lens group is composed of a fourth group-first lens whose concave is turned to an object point side, a cemented lens composed by cementing a negative fourth group-second lens whose both surfaces are concave and a positive fourth-third lens whose both surfaces are convex and surface on the object point side is aspherical, and a positive fourth group-fourth lens whose convex is turned to the object point side in the order from the screen side. A positive fifth lens group is composed of a positive fifth group-first lens whose both surfaces are convex. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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及びそれを備えたプロジェクターに関する。
【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ることが多い。
【０００３】
標準的な従来のテレセントリックタイプのズームレンズの多くは、広角端で半画角が２５度前後のものである。
【０００４】
半画角が３０度前後のテレセントリックタイプのズームレンズにおいては、第１群または最終群の比較的に大きなレンズを非球面レンズとし、広角化により発生する諸収差、特に歪曲収差の低減が図られている。
【０００５】
投映用ズームレンズは、その変倍比が例えば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。
【０００６】
これらの投映用ズームレンズにおいて、第１レンズ群は強いパワーを有するレンズ群であって広角の光線を取り込むために、特に歪曲収差の発生が生じやすい。
【０００７】
そこで、歪曲収差を低減させるために、広角なテレセントリックのズームレンズでは非球面レンズが用いられる。この場合、従来においては、最もスクリーン側に位置するレンズである前玉の近傍のレンズや最も像面側に位置するレンズである後玉の近傍のレンズに非球面レンズを採用し、歪曲収差を低減させるようにしていた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２０６４０９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の投映用ズームレンズは、非球面レンズを採用した場合にあっても、所望の歪曲収差やコマ収差等の諸収差を得るためにレンズ枚数が多くする必要があり、また、Ｆナンバーが２．０乃至２．２程度であり明るさが不十分であるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の有する問題を解消し、限られた少ない枚数のレンズから構成され良好に諸収差が低減された極めて明るい投映用ズームレンズを提供すること、及び、画像品質の高いプロジェクターを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の投映用ズームレンズは、スクリーン側より物点側に向かって順に配設された負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、負の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群とを備える投映用ズームレンズにおいて、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レンズ群と前記第５レンズ群とは固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とは光軸上でともにスクリーン側に向かって移動させられ、前記第１レンズ群が、スクリーン側より順に、凸面をスクリーン側に向けた負の第１群−第１メニスカスレンズと、両面が凹面の負の第１群−第２メニスカスレンズとから構成され、前記第２レンズ群が、凸面をスクリーン側に向けた正の第２群−第１レンズからなり、前記第３レンズ群が、凸面をスクリーン側に向けた正の第３群−第１レンズからなり、前記第４レンズ群が、スクリーン側より順に、凹面を物点側に向けた第４群−第１レンズと、両面が凹面の負の第４群−第２レンズと両面が凸面であって物点側の面が非球面の正の第４−第３レンズとを接合してなる接合レンズと、凸面を物点側に向けた正の第４群−第４レンズとからなり、前記第５レンズ群が、両面が凸面の正の第５群−第１レンズからなることを特徴とする。
【００１２】
また、前記第４レンズ群において、前記接合レンズの焦点距離をｆａとし、前記第４群−第４レンズの焦点距離をｆｂとしたときに、前記ｆａと前記ｆｂは、−１．２＜ｆａ／ｆｂ＜−０．６であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記第４レンズ群において、前記第４群−第２レンズのスクリーン側の面の曲率半径をＲａとし、前記第４群−第４レンズの物点側の曲率半径をＲｂとしたときに、Ｒａ／Ｒｂは、０．５＜Ｒａ／Ｒｂ＜１．０であることを特徴とする。
【００１４】
また、Ｆナンバーが１．７乃至１．９であることを特徴とする。
【００１５】
また、９枚のレンズからなることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のプロジェクターは、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって形成された画像を投映する上述のいずれかに記載の投映用ズームレンズと、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
本願発明によれば、投映用ズームレンズを構成するレンズ面のうち、必要最小限の個数の非球面を所定のレンズ面に導入し、少ない構成レンズ枚数でありながら、諸収差を良好に補正することができとともに、非常に高い明るさを得ることが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１または図２は、本発明の実施形態に係る投映用ズームレンズのレンズ構成を示すものである。（ａ），（ｂ），（ｃ）の各々は広角端（ｗｉｄｅ）、通常位置（ｎｏｒｍａｌ）、望遠端（ｔｅｌｅ）におけるズームレンズ２を示す。
【００１９】
図１または図２に示すズームレンズ２は、スクリーン側（図１等における左側）より物面側（図１等における右側）に向かって順に配設された負の屈折力の第１レンズ群１０と、正の屈折力の第２レンズ群２０と、正の屈折力の第３レンズ群３０と、正の屈折力の第４レンズ群４０と、正の屈折力の第５レンズ群５０とを備えている。
【００２０】
ズームレンズ２は物点側からスクリーン側に向かってほぼテレセントリックになるように構成されている、図１等において、物点面６０上の各々の物点から各々の主光線を中心とした平行光束が出射し、左側に進み、ズームレンズ２を通ってスクリーン上に投影される。以下では、説明を簡略にするために、スクリーン側からズームレンズ２に各々の光束が各々の主光線を中心として入射し、物点面６０上の各々の物点に結像されるとする。
【００２１】
広角端側から望遠端側に向かって変倍を行う際には、第１レンズ群１０と第５レンズ群５０とは固定され、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０と第４レンズ群４０とは光軸上でともにスクリーン側に向かって移動させられる。
【００２２】
第１レンズ群１０は、スクリーン側より順に、凸面をスクリーン側に向けた負の第１群−第１メニスカスレンズ１１と、両面が凹面の負の第１群−第２メニスカスレンズ１２とから構成されている。第１群−第１メニスカスレンズ１１はスクリーン側へ高画角に光線を入射できるように大きな直径を有する。第１群−第１メニスカスレンズ１１にスクリーン側から高画角に入射した光束は、第１群−第１メニスカスレンズ１１で生じ得る諸収差を第１群−第２メニスカスレンズ１２によってできる限り補償する。
【００２３】
第２レンズ群２０は、凸面をスクリーン側に向けた正の第２群−第１レンズ２１の１枚のレンズのみから構成されている。
【００２４】
第３レンズ群３０は、凸面をスクリーン側に向けた正の第３群−第１レンズ３１の１枚のレンズのみから構成されている。第３レンズ群３０のスクリーン側の近傍には、第３群−第１レンズ３１と一体的に移動する絞り３０ａが配設されている。
【００２５】
第４レンズ群４０は、スクリーン側より順に、凹面を物点側に向けた第４群−第１レンズ４１と、接合レンズ４０ａと、凸面を物点側に向けた正の第４群−第４レンズ４４とから構成されている。接合レンズ４０ａは、両面が凹面の負の第４群−第２レンズ４２と両面が凸面であって物点側の面４３ａが非球面の正の第４−第３レンズ４３とを接合して構成されている。接合レンズ４０ａによって主に色収差を補正するとともに、第４群−第３レンズ４３の物点側の面４３ａを非球面にすることによって主に球面収差を補正する。第４群−第３レンズ４３の物点側の面４３ａを非球面にすることによって、ズームレンズ２のＦナンバーが１．７乃至１．９というように明るいことと、諸収差を良好に補正することとを両立させることができる。第４群−第４レンズ４４は第５レンズ群５０と近接して配設されている。第４群−第４レンズ４４は、テレセントリック性を確保するためにも機能する。
【００２６】
第５レンズ群５０は、両面が凸面の正の第５群−第１レンズ５１の１枚のレンズのみから構成されている。第５レンズ群５０は主にテレセントリック性を確保する。広角端側と遠端側との間で変倍された場合においても、第４群−第４レンズ４４が第４レンズ群４０として移動することによって、広角端側から遠端側に渡ってズームレンズ２のテレセントリック性が確保される。
【００２７】
なお、上述の説明において、第２レンズ群２０、、第３レンズ群３０及び第５レンズ群５０は、各々単一のレンズから構成されているが、便宜的に「レンズ群」という名称を用いている。
【００２８】
上述のように、ズームレンズ２のＦナンバーが１．７乃至１．９というように非常に明るい。また、ズームレンズ２は、９枚という少ない枚数のレンズから構成されている。ズームレンズ２の半画角θは、広角端で半画角が約３０度であり、９枚という少ない枚数でありながら、非常に広い半画角θが得られている。　第４レンズ群４０において、接合レンズ４０ａの焦点距離をｆａとし、第４群−第３レンズ４３の焦点距離をｆｂとしたときに、ｆａとｆｂは、
−１．２＜ｆａ／ｆｂ＜−０．６　　　　　　　　　（１）
の関係を満たす。
【００２９】
ｆａ／ｆｂが式（１）を満たす場合に、諸収差、特にコマ収差が良好に補正され、ｆａ／ｆｂが−１．２以下あるいは−０．６以上の場合に諸収差、特にコマ収差が発生する。
【００３０】
第４レンズ群４０において、第４群−第２レンズ４２のスクリーン側の面の曲率半径をＲａとし、第４群−第４レンズ４３の物点側の曲率半径をＲｂとしたときに、Ｒａ／Ｒｂは、
０．５＜Ｒａ／Ｒｂ＜１．０　　　　　　　　（２）
の関係を満たす。
【００３１】
第４群−第４レンズ４４の物点側の曲率半径をＲｂは、スクリーン側のほぼ平たい面に比べてかなり小さい。第４群−第４レンズ４４の曲率半径Ｒｂの大きさは、第４レンズ群４０内において互いに対向する第４群−第２レンズ４２のスクリーン側の面の曲率半径Ｒａの大きさとの関係で特徴つけたのが式（２）である。Ｒａ／Ｒｂが式（２）を満たす場合に、諸収差、特にコマ収差が良好に補正され、Ｒａ／Ｒｂが−１．０以下あるいは−０．５以上の場合に諸収差、特にコマ収差が発生する。
【００３２】
以下にズームレンズ２の実施例について説明する。
【００３３】
図１の（ａ），（ｂ），（ｃ）の各々は広角端（ｗｉｄｅ）、通常位置（ｎｏｒｍａｌ）、望遠端（ｔｅｌｅ）におけるズームレンズ２を示す。実施例においては、第１レンズ群１０、第２レンズ群２０、第３レンズ群３０、第４レンズ群４０及び第５レンズ群５０は、面４３ａが非球面であることを除けば、他の面は全て球面で形成されている。
【００３４】
非球面に形成された面４３ａの形状は、次の非球面式
【数１】

で表される。
【００３５】
非球面４３ａにおいて、係数ＲはＮＯ１４の面の曲率半径（ＲＤＹ）、係数Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは図３においてＮＯ１４とＮＯ１５の間で表示して示す値である。
【００３６】
実施例のズームレンズ２の仕様は次のとおりである。上記データ中、ｆは光学系全体での焦点距離、ＦＮＯはＦナンバーを示している。
【００３７】
ズームレンズ２の全体の焦点距離ｆは、ｆ＝２１．３ｍｍ（広角端）〜２５．５６ｍｍ（望遠端）であり、ＦナンバーＦＮＯはＦＮＯ＝１．７０（広角端）〜１．８６（望遠端）である。
【００３８】
ｆａ＝−２５．４３ｍｍであり、ｆｂ＝３１．９３ｍｍであり、ｆａ／ｆｂ＝−０．８であり、−１．２＜ｆａ／ｆｂ＜−０．６を満たす。Ｒａ＝−１３．５５ｍｍであり、Ｒｂ＝−２０．０２ｍｍであり、Ｒａ／Ｒｂ＝０．６７７であり、０．５＜Ｒａ／Ｒｂ＜１．０を満たす。
【００３９】
ズームレンズ２のレンズデータを図３に示す。なお、ＯＢＪは面番号を示しスクリーン側から順に各レンズの面に付した番号であり、ＲＤＹは曲率半径（単位ｍｍ）を示し、ＴＨＩ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ｍｍ）。ＧＬＡはレンズ材料のｄ線屈折率とアッベ数を示し、例えばＧＬＡが１．６２０−６０．３はレンズ材料のｄ線屈折率が１．６２０でありアッベ数が６０．３であることを示す。
【００４０】
図３において、＊１は、第１群−第２メニスカスレンズ１２の物点側の端面と第２群−第１レンズ２１のスクリーン側の端面との間隔の広角端（ｗｉｄｅ）、通常位置（ｎｏｒｍａｌ）、望遠端（ｔｅｌｅ）における値を示し、＊２は、第２群−第１レンズ２１の物点側の端面と第３群−第１レンズ３１のスクリーン側の端面との間隔の広角端（ｗｉｄｅ）、通常位置（ｎｏｒｍａｌ）、望遠端（ｔｅｌｅ）における値を示し、＊３は、第３群−第１レンズ３１の物点側の端面と第４群−第１レンズ４１のスクリーン側の端面との間隔の広角端（ｗｉｄｅ）、通常位置（ｎｏｒｍａｌ）、望遠端（ｔｅｌｅ）における値を示し、＊４は、第４群−第４レンズ４４の物点側の端面と第５群−第１レンズ５１のスクリーン側の端面との間隔の広角端（ｗｉｄｅ）、通常位置（ｎｏｒｍａｌ）、望遠端（ｔｅｌｅ）における値を示す。
【００４１】
ズームレンズ２の広角端での収差図を図４および図６に、また望遠端での収差図を図５および図７に示す。なお、図４および図５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４および図５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６および図７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），（０．８０），（０．６０），（０．４０），および（０．００）における収差を表す。
【００４２】
以上、上述の本発明の実施の形態によれば、スクリーン側より物点側に向かって順に配設された負の屈折力の第１レンズ群１０と、正の屈折力の第２レンズ群２０と、正の屈折力の第３レンズ群３０と、負の屈折力の第４レンズ群４０と、正の屈折力の第５レンズ群５０とを備え、広角端側から望遠端側に向かって変倍を行う際には、第１レンズ群１０と第５レンズ群５０とは固定され、第２レンズ群２０と第３レンズ群３０と第４レンズ群４０とは光軸上でともにスクリーン側に向かって移動させられ、第１レンズ群１０が、スクリーン側より順に、凸面をスクリーン側に向けた負の第１群−第１メニスカスレンズ１１と、両面が凹面の負の第１群−第２メニスカスレンズ１２とから構成され、第２レンズ群２０が、凸面をスクリーン側に向けた正の第２群−第１レンズ２１からなり、第３レンズ群３０が、凸面をスクリーン側に向けた正の第３群−第１レンズ３１からなり、第４レンズ群４０が、スクリーン側より順に、凹面を物点側に向けた第４群−第１レンズ４１と、両面が凹面の負の第４群−第２レンズ４２と両面が凸面であって物点側の面４３ａが非球面の正の第４−第３レンズ４３とを接合してなる接合レンズ４０ａと、凸面を物点側に向けた正の第４群−第４レンズ４４とからなり、第５レンズ群５０が、両面が凸面の正の第５群−第１レンズ５１からなるので、９枚という少ないレンズ枚数で、ＦナンバーＦＮＯが１．７０（広角端）乃至１．９（望遠端）と非常に明るく、球面収差や非点収差や歪曲収差等の諸収差を極めて良好にされたズームレンズ２を得ることができる。
【００４３】
また、第４レンズ群４０において、接合レンズ４０ａの焦点距離をｆａとし、第４群−第４レンズ４４の焦点距離をｆｂとしたときに、ｆａとｆｂは、式（１）を満たすので、諸収差、特にコマ収差を良好に補正することができる。
【００４４】
また、第４レンズ群４０において、第４群−第１レンズ４２のスクリーン側の面の曲率半径をＲａとし、第４群−第４レンズ４４の物点側の曲率半径をＲｂとしたときに、Ｒａ／Ｒｂは、式（２）の関係を満たすので、諸収差、特にコマ収差を良好に補正することができる。
【００４５】
なお、上述の説明において、図１等における右側を物点側としたのは、この物点側で、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からなる物点面６０が形成され、この物点面６０がズームレンズ２によってスクリーンに投影されるからである。
【００４６】
図８は、ズームレンズ２を備えたプロジェクター１の一実施例を示す。プロジェクター１は、カラー画像を形成するための画像形成手段３とズームレンズ２を備えている。画像形成手段３は、３つの液晶表示器と、３つの液晶表示器の３種の色の像を合成する合成プリズム７０とを備えている。図７において、３つの液晶表示器による各々の画像は模式的に物点面６０上に形成されるとして表示されており、３つの液晶表示器の具体的な表示は省略している。３つの液晶表示器による各々の画像は合成プリズム７０によって合成された後、ズームレンズ２によってスクリーン５へ投影される。ズームレンズ２は物点面６０からスクリーン５に向かってテレセントリックであるので、液晶表示器の画質の角度依存性に左右されずに鮮明にスクリーン５に投影することを可能にする。また、ズームレンズ２は長いバックフォーカスを有し、ズームレンズ２と物点面６０との間に合成プリズム７０を配設することが可能である。
【００４７】
なお、画像形成手段３としては、液晶表示器に換えて、画素がマイクロミラーによって構成されたデバイスのような光変調装置やフィルムやスライドのようなものを用いることも可能である。
【００４８】
上述の実施例にかかるズームレンズ２をプロジェクター１に採用することにより、画像品質の高いプロジェクターを提供することが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、例えば９枚等の限られた少ない枚数のレンズから構成された簡易な構成で良好に諸収差が低減された例えばＦナンバーが１．７乃至１．９というように非常に明るい投映用ズームレンズを提供でき、また、この投映用ズームレンズを備えた画像品質の高いプロジェクターを提供することが可能となる。
【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り、広角端位置（ａ）、通常位置（ｂ）、望遠端位置（ｃ）の各々の場合を示す。
【図２】本発明の投映用ズームレンズの異なる物点から出射した光束を示す光線図。
【図３】図１に示すズームレンズのレンズデータを示す図であり、ＯＢＪは面番号を示し、ＲＤＹは曲率半径（単位ｍｍ）を示し、ＴＨＩは次の面との間のレンズ厚みあるいは空気空間を示し、＊１、＊２、＊３、＊４は、レンズ群間の間隔の広角端（ｗｉｄｅ）、通常位置（ｎｏｒｍａｌ）、望遠端（ｔｅｌｅ）における値を示す。
【図４】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す。
【図５】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す。
【図６】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０．８０における収差を、（Ｃ）は像高比０．６０における収差を、（Ｄ）は像高比０．４０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す。
【図７】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０．８０における収差を、（Ｃ）は像高比０．６０における収差を、（Ｄ）は像高比０．４０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す。
【図８】本発明の投映用ズームレンズを備えたプロジェクターを示す図。
【符号の説明】
１　プロジェクター
２　ズームレンズ
３　画像形成手段
５　スクリーン
１０　第１レンズ群
２０　第２レンズ群
３０　第３レンズ群
４０　第４レンズ群
５０　第５レンズ群
１１　第１群−第１メニスカスレンズ
１２　第１群−第２メニスカスレンズ
２１　第２群−第１レンズ
３０ａ　絞り
３１　第３群−第１レンズ
４０ａ　接合レンズ
４１　第４群−第１レンズ
４２　第４−第２レンズ
４３　第４−第３レンズ
４３ａ　第４−第３レンズの物点側の面
４４　第４群−第４レンズ
５１　第５群−第１レンズ
６０　物点面
７０　合成プリズム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection zoom lens suitable for a projector for enlarging and projecting an image displayed on a film, a slide, or a liquid crystal display on a screen, and a projector including the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a projector for enlarging and projecting an image displayed on a film, a slide, a liquid crystal display, or the like on a screen, a telecentric zoom lens is often used as an optical system for projection.
[0003]
Many standard conventional telecentric zoom lenses have a half angle of view of about 25 degrees at the wide-angle end.
[0004]
In a telecentric type zoom lens having a half angle of view of about 30 degrees, a relatively large lens in the first group or the last group is an aspherical lens, and various aberrations generated by widening the angle, particularly distortion, are reduced. ing.
[0005]
The projection zoom lens is configured to have a zoom ratio of, for example, about 1.4, and a two-group type, a three-group type, a four-group type, or a five-group type is mainly used.
[0006]
In these projection zoom lenses, the first lens group is a lens group having a strong power and takes in a wide-angle light beam, so that distortion is particularly likely to occur.
[0007]
Therefore, in order to reduce distortion, an aspherical lens is used in a wide-angle telecentric zoom lens. In this case, conventionally, an aspheric lens is used for the lens near the front lens, which is the lens closest to the screen, and the lens near the rear lens, which is the lens closest to the image plane, to reduce distortion. I was trying to reduce it.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-206409 A
[Problems to be solved by the invention]
However, even when a conventional projection zoom lens employs an aspherical lens, it is necessary to increase the number of lenses in order to obtain desired aberrations such as distortion and coma. Was about 2.0 to 2.2, and the brightness was insufficient.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems of the above-described conventional technology and to provide an extremely bright projection zoom lens which is composed of a limited number of lenses and in which various aberrations are favorably reduced. It is to provide a high quality projector.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a projection zoom lens according to the present invention includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens having a positive refractive power, which are arranged in order from a screen side to an object point side. A zoom lens for projection including a lens unit, a third lens unit having a positive refractive power, a fourth lens unit having a negative refractive power, and a fifth lens unit having a positive refractive power, from the wide-angle end to the telephoto end. When performing zooming toward, the first lens group and the fifth lens group are fixed, and the second lens group, the third lens group, and the fourth lens group are positioned on the optical axis. Both are moved toward the screen side, and the first lens group includes, in order from the screen side, a negative first group-first meniscus lens having a convex surface facing the screen side, and a negative first group having both surfaces concave. A second meniscus lens, wherein the second lens group has a convex surface The second lens group-first lens directed to the screen side, the third lens group includes a third lens group-first lens having a convex surface directed to the screen side, and the fourth lens group includes: In order from the screen side, a fourth group-first lens whose concave surface faces the object point, a negative fourth group-second lens whose both surfaces are concave, and both surfaces are convex and the surface on the object point is aspheric. The fourth lens unit comprises a cemented lens obtained by cementing a positive fourth lens and a fourth lens, and a fourth lens unit to a fourth lens unit having a convex surface facing the object point side. And the fifth lens unit and the first lens unit.
[0012]
In the fourth lens group, when the focal length of the cemented lens is fa and the focal length of the fourth group-fourth lens is fb, the fa and the fb are -1.2 <fa. /Fb<-0.6.
[0013]
In the fourth lens group, when the radius of curvature of the surface of the fourth group-the second lens on the screen side is Ra, and the radius of curvature of the fourth group-the fourth lens on the object point side is Rb. , Ra / Rb satisfy 0.5 <Ra / Rb <1.0.
[0014]
Also, the F-number is 1.7 to 1.9.
[0015]
Further, it is characterized by comprising nine lenses.
[0016]
According to another aspect of the invention, there is provided a projector including: an image forming unit configured to form an image; and the projection zoom lens according to any one of the above, configured to project the image formed by the image forming unit. .
[0017]
According to the present invention, of the lens surfaces constituting the projection zoom lens, a necessary minimum number of aspherical surfaces are introduced into a predetermined lens surface, and various aberrations are satisfactorily corrected while the number of constituent lenses is small. And a very high brightness can be obtained.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 or FIG. 2 shows a lens configuration of a projection zoom lens according to an embodiment of the present invention. (A), (b), and (c) show the zoom lens 2 at the wide-angle end (wide), the normal position (normal), and the telephoto end (tele).
[0019]
The zoom lens 2 shown in FIG. 1 or FIG. 2 includes a first lens unit 10 having a negative refractive power and arranged in order from the screen side (the left side in FIG. 1 and the like) to the object side (the right side in FIG. 1 and the like). A second lens group 20 having a positive refractive power, a third lens group 30 having a positive refractive power, a fourth lens group 40 having a positive refractive power, and a fifth lens group 50 having a positive refractive power. Have.
[0020]
The zoom lens 2 is configured to be almost telecentric from the object point side to the screen side. In FIG. 1 and the like, a parallel light flux centered on each principal ray from each object point on the object point surface 60 is shown. Exits, travels to the left, passes through the zoom lens 2 and is projected on the screen. Hereinafter, for the sake of simplicity, it is assumed that each light beam enters the zoom lens 2 from the screen side with each principal ray as a center, and forms an image at each object point on the object point surface 60.
[0021]
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens group 10 and the fifth lens group 50 are fixed, and the second lens group 20, the third lens group 30, and the fourth lens group. 40 is moved toward the screen side on the optical axis.
[0022]
The first lens group 10 includes, in order from the screen side, a negative first group-first meniscus lens 11 having a convex surface facing the screen side, and a negative first group-second meniscus lens 12 having concave surfaces on both sides. Have been. The first group-first meniscus lens 11 has a large diameter so that light rays can enter the screen side at a high angle of view. For the light beam incident on the first group-first meniscus lens 11 from the screen side at a high angle of view, various aberrations that can occur in the first group-first meniscus lens 11 are compensated as much as possible by the first group-second meniscus lens 12. I do.
[0023]
The second lens group 20 is composed of only one lens of the positive second group-first lens 21 with the convex surface facing the screen side.
[0024]
The third lens group 30 includes only one positive third group-first lens 31 with the convex surface facing the screen. In the vicinity of the third lens group 30 on the screen side, a stop 30a that moves integrally with the third group-first lens 31 is provided.
[0025]
The fourth lens group 40 includes, in order from the screen side, a fourth group-first lens 41 whose concave surface faces the object point side, a cemented lens 40a, and a positive fourth group-first lens whose convex surface faces the object point side. And four lenses 44. The cemented lens 40a is formed by joining a negative fourth group-second lens 42 with concave surfaces on both sides and a positive fourth-third lens 43 with convex surfaces on both sides and an aspherical surface 43a on the object point side. It is configured. The chromatic aberration is mainly corrected by the cemented lens 40a, and the spherical aberration is mainly corrected by making the surface 43a on the object point side of the fourth group-third lens 43 aspherical. By making the surface 43a on the object point side of the fourth group-third lens 43 aspherical, the F-number of the zoom lens 2 is bright as 1.7 to 1.9, and various aberrations are corrected well. Can be achieved. The fourth group-fourth lens 44 is arranged close to the fifth lens group 50. The fourth group-fourth lens 44 also functions to ensure telecentricity.
[0026]
The fifth lens group 50 includes only one lens, a fifth fifth group-first lens 51 whose both surfaces are convex. The fifth lens group 50 mainly ensures telecentricity. Even in the case where the magnification is changed between the wide-angle end side and the far-end side, the fourth to fourth lenses 44 move as the fourth lens group 40, thereby zooming from the wide-angle end side to the far-end side. The telecentricity of the lens 2 is ensured.
[0027]
In the above description, the second lens group 20, the third lens group 30, and the fifth lens group 50 are each composed of a single lens, but the name “lens group” is used for convenience. ing.
[0028]
As described above, the F-number of the zoom lens 2 is very bright, such as 1.7 to 1.9. Further, the zoom lens 2 is composed of as few as nine lenses. The half angle of view θ of the zoom lens 2 is about 30 degrees at the wide-angle end, and a very wide half angle of view θ is obtained although the number is as small as nine. In the fourth lens group 40, when the focal length of the cemented lens 40a is fa and the focal length of the fourth group-third lens 43 is fb, fa and fb are
-1.2 <fa / fb <-0.6 (1)
Satisfy the relationship.
[0029]
When fa / fb satisfies the expression (1), various aberrations, particularly coma, are favorably corrected. When fa / fb is -1.2 or less or -0.6 or more, various aberrations, especially coma, are reduced. appear.
[0030]
In the fourth lens group 40, when the radius of curvature of the fourth group-second lens 42 on the screen side is Ra, and the radius of curvature of the fourth group-fourth lens 43 on the object point side is Rb, Ra / Rb is
0.5 <Ra / Rb <1.0 (2)
Satisfy the relationship.
[0031]
The radius of curvature Rb of the fourth group-fourth lens 44 on the object point side is considerably smaller than the substantially flat surface on the screen side. The magnitude of the radius of curvature Rb of the fourth group-fourth lens 44 is related to the magnitude of the radius of curvature Ra of the screen-side surface of the fourth group-second lens 42 opposing each other in the fourth lens group 40. Equation (2) is characterized. When Ra / Rb satisfies the expression (2), various aberrations, particularly coma, are favorably corrected. When Ra / Rb is -1.0 or less or -0.5 or more, various aberrations, particularly coma, are reduced. appear.
[0032]
Hereinafter, embodiments of the zoom lens 2 will be described.
[0033]
1A, 1B, and 1C show the zoom lens 2 at the wide-angle end (wide), the normal position (normal), and the telephoto end (tele). In the embodiment, the first lens group 10, the second lens group 20, the third lens group 30, the fourth lens group 40, and the fifth lens group 50 have the other configuration except that the surface 43a is an aspheric surface. All surfaces are formed as spherical surfaces.
[0034]
The shape of the surface 43a formed as an aspherical surface is expressed by the following aspherical expression:

Is represented by
[0035]
In the aspheric surface 43a, the coefficient R is the radius of curvature (RDY) of the surface of NO14, and the coefficients K, A, B, C, and D are values shown between NO14 and NO15 in FIG.
[0036]
The specifications of the zoom lens 2 of the embodiment are as follows. In the above data, f indicates the focal length of the entire optical system, and FNO indicates the F number.
[0037]
The overall focal length f of the zoom lens 2 is f = 21.3 mm (wide-angle end) to 25.56 mm (telephoto end), and the F-number FNO is FNO = 1.70 (wide-angle end) to 1.86 (telephoto end). End).
[0038]
fa = −25.43 mm, fb = 31.93 mm, fa / fb = −0.8, and satisfies −1.2 <fa / fb <−0.6. Ra = −13.55 mm, Rb = −20.02 mm, Ra / Rb = 0.677, and satisfies 0.5 <Ra / Rb <1.0.
[0039]
FIG. 3 shows lens data of the zoom lens 2. Note that OBJ indicates a surface number and is a number given to each lens surface in order from the screen side, RDY indicates a radius of curvature (unit: mm), and THI indicates a lens thickness or air space between the next surface. (Unit: mm). GLA indicates the d-line refractive index and Abbe number of the lens material. For example, GLA of 1.620-60.3 indicates that the d-line refractive index of the lens material is 1.620 and the Abbe number is 60.3. .
[0040]
In FIG. 3, * 1 denotes a wide-angle end (wide) of a distance between the object-side end face of the first group-second meniscus lens 12 and the screen-side end face of the second group-first lens 21, and a normal position ( * 2 indicates a value at the telephoto end (tele), and * 2 indicates a wide angle of the distance between the end surface of the second group-first lens 21 on the object point side and the end surface of the third group-first lens 31 on the screen side. The values at the end (wide), the normal position (normal), and the telephoto end (tele) are shown. * 3 is the end surface on the object point side of the third group-first lens 31 and the screen of the fourth group-first lens 41. The values at the wide-angle end (wide), the normal position (normal), and the telephoto end (tele) of the distance from the lens-side end surface are shown. Wide angle of the distance between the group and the screen-side end surface of the first lens 51 (Wide), normal position (normal), indicates the value at the telephoto end (tele).
[0041]
4 and 6 show aberration diagrams at the wide-angle end of the zoom lens 2, and FIGS. 5 and 7 show aberration diagrams at the telephoto end. In each of FIGS. 4 and 5, (A) represents spherical aberration, (B) represents astigmatism, and (C) represents distortion. Symbols S and T in the astigmatism diagrams in FIGS. 4 and 5B represent aberrations with respect to the spherical and meridional image planes, respectively. 6 and 7 are transverse aberration diagrams. In the figures, (A), (B), (C), (D), and (E) show image height ratios (1.00), (0. 80), (0.60), (0.40), and (0.00).
[0042]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the first lens group 10 having a negative refractive power and the second lens group 20 having a positive refractive power are sequentially arranged from the screen side toward the object point side. And a third lens group 30 having a positive refractive power, a fourth lens group 40 having a negative refractive power, and a fifth lens group 50 having a positive refractive power, from the wide-angle end to the telephoto end. During zooming, the first lens group 10 and the fifth lens group 50 are fixed, and the second lens group 20, the third lens group 30, and the fourth lens group 40 are both on the screen side on the optical axis. , The first lens group 10 includes, in order from the screen side, a negative first group-first meniscus lens 11 with a convex surface facing the screen side, and a negative first group-concave first surface-first meniscus lens 11 2 meniscus lens 12 and the second lens group 20 has a convex surface facing the screen. The third lens group 30 is composed of a positive third group-first lens 31 having a convex surface facing the screen side, and the fourth lens group 40 is composed of a screen side. In this order, the fourth group-first lens 41 with the concave surface facing the object point side, the negative fourth group-second lens 42 with concave surfaces on both surfaces, and the convex surface on both surfaces and a non-uniform surface 43a on the object point. The fifth lens group 50 includes a cemented lens 40a formed by cementing a spherical positive fourth lens 43 and a positive fourth lens 44 with the convex surface facing the object side. Since the first lens 51 is composed of the positive fifth lens unit and the first lens 51 having both convex surfaces, the F-number FNO is very bright, ranging from 1.70 (wide-angle end) to 1.9 (telephoto end) with a small number of nine lenses. To obtain a zoom lens 2 in which various aberrations such as spherical aberration, astigmatism, distortion and the like are extremely improved. Door can be.
[0043]
Further, in the fourth lens group 40, when the focal length of the cemented lens 40a is fa and the focal length of the fourth group-fourth lens 44 is fb, fa and fb satisfy Expression (1). Various aberrations, particularly coma, can be corrected well.
[0044]
In the fourth lens group 40, when the radius of curvature of the surface on the screen side of the fourth group-first lens 42 is Ra, and the radius of curvature on the object point side of the fourth group-fourth lens 44 is Rb. , Ra / Rb satisfy the relationship of equation (2), so that various aberrations, especially coma, can be corrected well.
[0045]
In the above description, the right side in FIG. 1 and the like is defined as the object point side. An object point surface 60 formed of an image displayed on a film, a slide, or a liquid crystal display is formed on the object point side. This is because the object point plane 60 is projected on the screen by the zoom lens 2.
[0046]
FIG. 8 shows an embodiment of the projector 1 including the zoom lens 2. The projector 1 includes an image forming unit 3 for forming a color image and a zoom lens 2. The image forming means 3 includes three liquid crystal displays and a combining prism 70 for combining three color images of the three liquid crystal displays. In FIG. 7, the respective images by the three liquid crystal displays are displayed as being formed on the object plane 60 schematically, and specific displays of the three liquid crystal displays are omitted. The images formed by the three liquid crystal displays are combined by the combining prism 70 and then projected on the screen 5 by the zoom lens 2. Since the zoom lens 2 is telecentric from the object point surface 60 toward the screen 5, it is possible to clearly project the image on the screen 5 without being affected by the angle dependency of the image quality of the liquid crystal display. Further, the zoom lens 2 has a long back focus, and it is possible to dispose the combining prism 70 between the zoom lens 2 and the object plane 60.
[0047]
In addition, as the image forming unit 3, instead of a liquid crystal display, a light modulation device such as a device in which pixels are configured by micromirrors, or a device such as a film or a slide can be used.
[0048]
By employing the zoom lens 2 according to the above-described embodiment in the projector 1, it is possible to provide a projector with high image quality.
[0049]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the present invention, for example, an F-number of 1.7 to 1.7 in which various aberrations are favorably reduced with a simple configuration including a limited small number of lenses such as nine, for example. It is possible to provide a very bright projection zoom lens such as 1.9, and it is possible to provide a projector having a high image quality provided with the projection zoom lens.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens configuration diagram showing a first embodiment of a projection zoom lens according to the present invention, showing a case at a wide-angle end position (a), a normal position (b), and a telephoto end position (c).
FIG. 2 is a ray diagram showing light beams emitted from different object points of the projection zoom lens of the present invention.
3 is a diagram showing lens data of the zoom lens shown in FIG. 1, where OBJ indicates a surface number, RDY indicates a radius of curvature (unit: mm), and THI indicates a lens thickness or air between the next surface. The space is shown, and * 1, * 2, * 3, and * 4 show values of the distance between the lens groups at the wide-angle end (wide), the normal position (normal), and the telephoto end (tele).
4A and 4B are aberration diagrams at the wide-angle end of the zoom lens shown in FIG. 1, wherein FIG. 4A shows spherical aberration, FIG. 4B shows astigmatism, and FIG. 4C shows distortion.
5A and 5B are aberration diagrams at the telephoto end of the zoom lens shown in FIG. 1, wherein FIG. 5A shows spherical aberration, FIG. 5B shows astigmatism, and FIG. 5C shows distortion.
6A and 6B are lateral aberration diagrams at the wide-angle end of the zoom lens shown in FIG. 1, wherein FIG. 6A illustrates aberration at an image height ratio of 1.00, FIG. C) shows aberration at an image height ratio of 0.60, (D) shows aberration at an image height ratio of 0.40, and (E) shows aberration at an image height ratio of 0.00.
7A and 7B are lateral aberration diagrams at the telephoto end of the zoom lens shown in FIG. 1, wherein FIG. 7A illustrates aberration at an image height ratio of 1.00, FIG. (C) shows aberration at an image height ratio of 0.60, (D) shows aberration at an image height ratio of 0.40, and (E) shows aberration at an image height ratio of 0.00.
FIG. 8 is a diagram showing a projector provided with the projection zoom lens of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector 2 Zoom lens 3 Image forming means 5 Screen 10 1st lens group 20 2nd lens group 30 3rd lens group 40 4th lens group 50 5th lens group 11 1st group-1st meniscus lens 12 1st group- Second meniscus lens 21 Second group-first lens 30a Aperture 31 Third group-first lens 40a Bonded lens 41 Fourth group-first lens 42 Fourth-second lens 43 Fourth-third lens 43a Fourth -Object point surface 44 of third lens 4th group-4th lens 51 5th group-1st lens 60 Object point surface 70 Synthetic prism

Claims (6)

スクリーン側より物点側に向かって順に配設された負の屈折力の第１レンズ群と、正の屈折力の第２レンズ群と、正の屈折力の第３レンズ群と、負の屈折力の第４レンズ群と、正の屈折力の第５レンズ群とを備える投映用ズームレンズにおいて、
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レンズ群と前記第５レンズ群とは固定され、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群とは光軸上でともにスクリーン側に向かって移動させられ、
前記第１レンズ群が、スクリーン側より順に、凸面をスクリーン側に向けた負の第１群−第１メニスカスレンズと、両面が凹面の負の第１群−第２メニスカスレンズとから構成され、
前記第２レンズ群が、凸面をスクリーン側に向けた正の第２群−第１レンズからなり、
前記第３レンズ群が、凸面をスクリーン側に向けた正の第３群−第１レンズからなり、
前記第４レンズ群が、スクリーン側より順に、凹面を物点側に向けた第４群−第１レンズと、両面が凹面の負の第４群−第２レンズと両面が凸面であって物点側の面が非球面の正の第４−第３レンズとを接合してなる接合レンズと、凸面を物点側に向けた正の第４群−第４レンズとからなり、
前記第５レンズ群が、両面が凸面の正の第５群−第１レンズからなる
ことを特徴とする投影用ズームレンズ。A first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative refraction arranged in this order from the screen side toward the object point side. In a projection zoom lens including a fourth lens unit having a positive power and a fifth lens unit having a positive refractive power,
When zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit and the fifth lens unit are fixed, and the second lens unit, the third lens unit, and the fourth lens unit are fixed. The group is moved together on the optical axis toward the screen side,
The first lens group includes, in order from the screen side, a negative first group-first meniscus lens having a convex surface facing the screen side, and a negative first group-second meniscus lens having concave surfaces on both sides,
The second lens group includes a positive second group-first lens having a convex surface facing the screen side,
The third lens group includes a positive third group-first lens having a convex surface facing the screen side;
The fourth lens group includes, in order from the screen side, a fourth group-first lens having a concave surface facing the object point side, a negative fourth group-second lens having both concave surfaces, and a convex surface having both surfaces. A cemented lens obtained by cementing a positive fourth-third lens whose surface on the point side is aspheric, and a fourth lens unit-fourth lens having a convex surface facing the object point side,
The zoom lens for projection, wherein the fifth lens group is composed of a positive fifth group-first lens having both convex surfaces on both surfaces. 前記第４レンズ群において、前記接合レンズの焦点距離をｆａとし、前記第４群−第４レンズの焦点距離をｆｂとしたときに、前記ｆａと前記ｆｂは、
−１．２＜ｆａ／ｆｂ＜−０．６である
ことを特徴とする請求項１に記載の投映用ズームレンズ。In the fourth lens group, when the focal length of the cemented lens is fa and the focal length of the fourth group-fourth lens is fb, the fa and the fb are:
2. The projection zoom lens according to claim 1, wherein -1.2 <fa / fb <-0.6. 前記第４レンズ群において、前記第４群−第２レンズのスクリーン側の面の曲率半径をＲａとし、前記第４群−第４レンズの物点側の曲率半径をＲｂとしたときに、Ｒａ／Ｒｂは、
０．５＜Ｒａ／Ｒｂ＜１．０
ことを特徴とする請求項１に記載の投映用ズームレンズ。In the fourth lens group, when the radius of curvature of the surface of the fourth group-second lens on the screen side is Ra, and the radius of curvature of the fourth group-fourth lens on the object point side is Rb, Ra / Rb is
0.5 <Ra / Rb <1.0
2. The projection zoom lens according to claim 1, wherein: Ｆナンバーが１．７乃至１．９である
ことを特徴とする請求項１に記載の投映用ズームレンズ。The projection zoom lens according to claim 1, wherein the F number is 1.7 to 1.9. ９枚のレンズからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の投映用ズームレンズ。2. The projection zoom lens according to claim 1, comprising nine lenses. 画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって形成された画像を投映する請求項１〜５のいずれかに記載の投映用ズームレンズと、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。Image forming means for forming an image,
The projection zoom lens according to any one of claims 1 to 5, which projects an image formed by the image forming unit.
A projector comprising:

Images