JP2011075633A

JP2011075633A - 広角レンズ及びそれを用いたプロジェクタ装置

Info

Publication number: JP2011075633A
Application number: JP2009224330A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Tejima; 康幸手島
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】ＤＭＤ等の光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブからの画像をスクリーンその他に拡大投射する高性能でレンズ口径が小さくコンパクトな広角レンズを提供する。
【解決手段】拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第３レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、負レンズ、及び正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）の３枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に正レンズと負レンズの接合系、正レンズ、正レンズの４枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像をスクリーンその他に拡大投射するレンズ口径が小さい広角レンズ及びそれを用いたプロジェクタ装置に関する。

近年、微小なマイクロミラー（鏡面素子）を画素に対応させて平面上に並べ、マイクロマシン技術を用いて、それぞれの鏡面の角度を機械的に制御することによって画像を表示するＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）が実用化されており、この分野で従来から広く用いられてきた液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得られるという特徴が、小型で高輝度、高画質であり携帯可能としたプロジェクタ装置を実現するのに適していることから、急速に普及してきている。

プロジェクタ装置においてライトバルブとしてＤＭＤを用いる場合、同時に使用する投射用レンズに対してはＤＭＤ特有の制約が発生する。第１の制約は小型のプロジェクタ装置を開発する上で最大の制約とも考えられる投射用レンズのＦ値に関するものである。現在、ＤＭＤにおいて、画像を生成する際にマイクロミラーのＯＮ及びＯＦＦを表現するために旋回する角度は±１２°であり、これにより有効な反射光（有効光）と無効な反射光（無効光）とを切り替えている。従って、ＤＭＤをライトバルブとしたプロジェクタ装置においては有効光をとらえる必要があると共に無効光を捉えないことが条件となり、この条件から投射用レンズのＦ値を導くことが出来、すなわちＦ＝２．４となる。実際にはさらに少しでも光量を取り込みたいという要望があるため、実害のない範囲でのコントラストの低下などに配慮した上で更なる小さなＦ値を要求されることも多い。

第２の制約は光源系との配置に関するものである。小型化の為には投射用レンズのイメージサークルはなるべく小さくしたい為に、ＤＭＤに投射用の光束を入力する光源系の配置は限られてしまう。前述のＤＭＤからの有効光を投射用レンズに入力するには、光源系を投射用レンズとほぼ同じ方向（隣り合わせ）に設置することとなる。また投射用レンズの最もライトバルブ側レンズとライトバルブとの間（すなわち一般的にはバックフォーカス）を投射系と光源系との両光学系で使用することになり、投射用レンズには大きなバックフォーカスを設けなければならないと同時に、光源からの導光スペースを確保するために、ライトバルブ側のレンズ系を小さく設計する必要が生ずる。このことは投射用レンズの光学設計の立場から考えると、投射用レンズの後方付近にライトバルブ側の瞳位置が来るように設計するという制約となる。その一方で、投射用レンズの性能を向上するためには、多数のレンズを組み合わせる必要があり、多数枚のレンズを配置すると投射用レンズの全長は有る程度の長さが必要となり、投射用レンズの全長が長くなれば、入射瞳位置が後方にあるレンズでは当然のことながら前方のレンズ径が大きくなってしまうという小型化とは相反する問題となる。

この様に、開発を行う上の大きな制約はあるものの、ライトバルブとしてＤＭＤを採用するプロジェクタ装置は、小型化の上で他の方式よりも有利とされており、現在ではプレゼンテーションを行う際に便利なデータプロジェクタを中心として、携帯可能なコンパクトなものが広く普及してきている。また装置自体をコンパクトに構成するためには、当然のことながら使用される投射用レンズに関しても、コンパクト化の要望は非常に強く、もう一方では、多機能化という要望もあり、諸収差の補正の結果としての画質に関する性能が使用するＤＭＤの仕様を充分満足することはもちろんのこと、ＤＭＤの中心と投射レンズの光軸をずらした、いわゆるシフト構成を採用するためにイメージサークルが大きいものを要求するようになりレンズの画角の大きいものが要求されるようになってきた。このような仕様で開発された投射用レンズは特に前群レンズの口径が要望よりどうしても大きくなりがちで、プロジェクタ装置の厚さ寸法に大きな影響を及ぼすことになる。しかしながら、携帯可能であることを前提としたプロジェクタ装置において厚さ寸法を小さくすることは重要で、ノート型パーソナルコンピュータなどと共に持ち歩くことの多い使われ方をするプロジェクタ装置では、最も重要な要素であるとも言える。この問題を解決する手段として、例えば特開２００４−２７１６６８号公報（特許文献１）に開示されているような投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例がある。

特開２００４−２７１６６８号公報

しかしながら、特許文献１の提案では、０．７インチＤＭＤを使用した場合の前玉有効径は３９ｍｍから４２ｍｍとなり、少なくともプロジェクタ装置の厚さを５０ｍｍ以下にすることは出来ない。この厚みは、実際にノート型パーソナルコンピュータなどと共に携帯してみるとまだまだ厚さに不満を感じざるを得ない。

本発明は、前述した事情に鑑み、ＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において結像性能が高く、さらにレンズ口径が小さい広角レンズを実現し、コンパクトで明るく、小さな会議室等の限られたスペースでも大きな画面を投射可能な高画質で携帯に便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することを目的としている。

本発明の広角レンズは、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、負レンズ、及び正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）の３枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に正レンズと負レンズの接合系、正レンズ、正レンズの４枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成されている広角レンズであって、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズの合成焦点距離に関して下記条件式（１）を満足しており、
前記第２レンズ群の合成焦点距離に関して下記条件式（２）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（３）を満足しており、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との位置関係に関して下記条件式（４）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーと前記第１レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状と前記第１レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（６）を満足しており、
前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面に形状に関して下記条件式（８）を満足しており、
前記第２レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（９）を満足しており、
前記第２レンズ群の拡大側に配置される接合系のレンズの接合面の形状に関して下記条件式（１０）を満足しており、
前記第２レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの屈折率と、前記第２レンズ群の拡大側から２枚面に配置されるレンズの屈折率に関して下記条件式（１１）を満足しており、
前記第２レンズ群で拡大側から３枚目に配置されるレンズのパワーと前記第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１２）を満足しており、
前記第２レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１３）を満足しており、
前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１４）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） −１．０＜ｆ／ｆ_1-2＜ −０．４
（２）０．３＜ｆ／ｆ_II＜０．６
（３）５．０＜ＴＬ／ｆ＜９．０
（４）５．０＜ｄ_II／ｆ＜９．０
（５）０．６＜ｆ₂／ｆ₁＜１．０
（６） −２．２＜ｒ₂／ｒ₄＜ −１．１
（７）４０＜（Ｖ₁＋Ｖ₂）／２ − Ｖ₃
（８） −２．２＜ｒ₅／ｒ₆＜ −１．１
（９） −１．５＜ｆ／ｆ₅＜ −１．０
（１０） −１．７＜ｆ／ｒ₈＜ −１．１
（１１）０．２＜Ｎ₅− Ｎ₄
（１２）０．７＜ｆ₇／ｆ₈＜１．３
（１３） −１．０＜ｆ／ｒ₁₃＜ −０．７
（１４）３０＜（Ｖ₄＋Ｖ₆＋Ｖ₇）／３ − Ｖ₅
ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離７００ｍｍに合焦状態）
ｆ_1-2：第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと第１レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズの合成焦点距離
ｆ_II：第２レンズ群の合成焦点距離
ＴＬ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離７００ｍｍに合焦状態）
ｄ_II：第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面と第３レンズ群の拡大側面までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離７００ｍｍに合焦状態）
ｆ₁：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₂：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｒ₂：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｒ₄：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
Ｖ₁：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₂：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される負レンズのアッベ数
ｒ₅：第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒ₆：第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｆ₅：第２レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｒ₈：第２レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズの接合面の曲率半径
ｆ₇：第２レンズ群で拡大側から３枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₈：第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの焦点距離
ｒ₁₃：第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
Ｖ₄：第２レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ₅：第２レンズ群で拡大側から２枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₆：第２レンズ群で拡大側から３枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ₇：第２レンズ群で最も縮小面側に配置される正レンズのアッベ数

条件式（１）は、第１レンズ群に配置されるレンズのパワーに関する条件である。第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズの合成パワーは強い負のパワーを持ち、ＤＭＤ等のライトバルブを照明するための光学系を配置する為の空間を第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔部分に確保する目的を持っている。上限を超えると、第１レンズ群に配置されたレンズの負のパワーが小さくなり、第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔を確保するのが困難になり、下限を超えると負のパワーが大きくなり第２レンズ群の正のパワーを強めなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難になる。

条件式（２）は、第２レンズ群のパワーに関する条件であり、小型化と性能のバランスの条件となる。条件式（２）の上限を超えると第２レンズ群の正パワーが強くなり小型化には有利であるが収差の補正が困難になり、下限を超えると第２レンズ群の正パワーが弱くなり小型化にすることが困難になる。

条件式（３）は、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離の条件であり、小型、小径化の条件となる。上限を超えると第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの距離が大きくなり、またレンズが大口径になり、小型、小径化を損ねてしまい、下限を超えると、諸収差のバランスを取るのが困難になる。

条件式（４）は、第２レンズ群と第３レンズ群との位置関係に関する条件であり、前述のようにＤＭＤ等のライトバルブを照明するための光学系を配置する為の空間を第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔部分に確保する条件である。上限を超えると、収差補正が困難になり、下限を超えると照明するための光学系を配置することが困難になる。

条件式（５）は、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズのパワーと、拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関する条件である。前述のように、第１レンズ群の拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔を確保し、かつ小型化に有効なレトロフォーカスタイプの特徴であるが、１枚のレンズでは性能を確保しつつ、小型化を実現するのが困難であり、２枚のレンズに負パワーを適切に配分する必要がある。上限を超えると第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーが強くなりコマ収差の補正が困難になり、下限を超えると歪曲収差の補正が困難になる。

条件式（６）は、第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状と第１レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズの縮小側面に関する条件であり、レンズ全系の歪曲収差とコマ収差補正のための条件式である。強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。したがって上限を超えると、球面収差、コマ収差が補正不足となり、下限を超えると逆に補正過剰になる。

条件式（７）は、第１レンズ群に配置される各レンズに使用される硝材の分散特性に関する条件であり、第１レンズ群内での色収差補正のための条件である。色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（７）を満たすアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。

条件式（８）は、第１レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面の形状に関する条件であり、球面収差、コマ収差及び歪曲収差補正のための条件である。上限を超えると拡大側面のパワーより縮小面側のパワーが弱くなり、また下限を超えると縮小側面のパワーより拡大側面のパワーが弱くなるため収差の補正が困難になる。

条件式（９）は、第２レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関する条件であり、倍率色収差の補正の条件である。第２レンズ群は強い正パワーが必要であり正レンズ３枚と負レンズ１枚で構成されている。正レンズのみでは倍率色収差の補正が出来ないため、適切なパワーを有する負レンズを配置する必要がある。上限を超えると負レンズのパワーが弱くなり、下限を超えると負レンズのパワーが強くなり、倍率色収差の補正が困難になる。

条件式（１０）は、第２レンズ群の拡大側に配置される接合系のレンズの接合面の形状に関する条件であり、倍率色収差の補正、コマ収差の補正に関する条件である。第２レンズ群の最も拡大側に配置される正レンズと第２レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズは、接合系にすることにより倍率色収差、コマ収差を補正しており、強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。上限を超えると面のパワーが小さくなり、下限を超えると面のパワーが大きくなり倍率色収差、コマ収差の補正が困難になる。

条件式（１１）は、第２レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの屈折率と第２レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズの屈折率に関する条件であり、球面収差補正に関する条件である。接合系のレンズは、屈折率の差によって球面収差補正を行っており、下限を超えると屈折率の差が少なくなる為、球面収差補正が困難になる。

条件式（１２）は、第２レンズ群で拡大側から３枚目に配置されるレンズのパワーと第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関する条件であり、球面収差の補正とコマ収差の補正に関する条件である。第２レンズ群の縮小側には、強い正のパワーのレンズを配置して、第１レンズ群を射出する発散光線束を収束する状態へと導く必要があるが、正レンズ１枚では収差補正が困難のため、正レンズ２枚にパワーを分割する必要がある。上限を超えると、第３レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズのパワーが強くなり、アンダーの球面収差が大きくなり、下限を超えると、第３レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズのパワーが弱くなり、オーバーの球面収差が大きくなり、周辺でのコマ収差の発生が著しくなり、収差の補正が困難になる。

条件式（１３）は、第２レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関する条件であり、レンズ全系における球面収差、コマ収差をきめ細かく補正するための条件である。強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状として、第２レンズ群の拡大側面から３枚のレンズで補正しきれずに残存する球面収差、コマ収差を補正している。上限を超えると球面収差、コマ収差が補正不足となり、下限を超えると逆に補正過剰となる。

条件式（１４）は、第２レンズ群内での色収差補正のための条件である。軸上色収差、及び倍率色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（１４）を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。

また、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面または縮小側面の、少なくともどちらか片面が非球面形状であることが好ましい。（請求項２）

前述のように、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔を確保し、かつ小型化に有効であるが、球面形状では像面湾曲を含んだ諸収差補正は困難であるため、第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面または縮小面側のどちらか片面、または両面を非球面形状にすることで、像面湾曲を含んだ諸収差補正が可能になる。

また、前記第２レンズ群の拡大側から３枚目に配置されるレンズの拡大側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、近軸曲率半径の面パワーよりも非球面の面パワーが強くなる非球面形状を有し、縮小側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、面パワーが正パワーから負パワーへ変化する非球面形状であることが好ましい。（請求項３）

第２レンズ群は、第１レンズ群を射出する発散光線束を集束する状態へと導くための強い正パワーを有しており、球面収差等の諸収差が発生する。第２レンズ群を構成するレンズは、拡大面側から正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの４枚での構成として諸収差の補正をしているが、第２レンズ群の正パワーが強いため収差補正不足になるため、第２レンズ群の拡大側から３枚目に配置されるレンズの拡大側面と縮小側面を非球面形状にすることで、レンズ全系の大口径比を確保し、レンズ全系の小径化と球面収差等の補正が可能になる。

また、第２レンズ群を移動させてフォーカシングすることが好ましい。（請求項４）

拡大側物体距離を変えて投影する場合には、フォーカシングが必要であり、フォーカシングの方法としては、第１レンズ群を移動させる方法、第２レンズ群を移動させる方法、第１レンズ群から第２レンズ群までを一体として移動させる方法、あるいは第１レンズ群から第２レンズ群に配置されたレンズを、本発明と異なる群に分けて移動させる方法を取ることも可能である。しかし、拡大側物体距離を３００ｍｍ程度から３０００ｍｍ程度までの広い範囲に設定した場合、前記フォーカシングの方法によっては拡大側物体距離を変えた場合の性能が悪くなる場合があり、第２レンズ群を移動させる方法が拡大側物体距離を変えた場合の性能変化を少なくすることが可能になる。

このように本発明による広角レンズをプロジェクタ装置に搭載することにより装置全体を小型化することが可能となり（請求項５）、携帯にも便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することが出来る。

本発明によれば、ＤＭＤなどのライトバルブの特性に適した結像性能が高くコンパクトな広角レンズを実現し、小型、薄型で明るく、高画質のプロジェクタを提供することが出来る。

本発明による広角レンズの第１実施例のレンズ構成図である。第１実施例のレンズの諸収差図である。本発明による広角レンズの第２実施例のレンズ構成図である。第２実施例のレンズの諸収差図である。本発明による広角レンズの第３実施例のレンズ構成図である。第３実施例のレンズの諸収差図である。本発明による広角レンズの第４実施例のレンズ構成図である。第４実施例のレンズの諸収差図である。本発明による広角レンズの第５実施例のレンズ構成図である。第５実施例のレンズの諸収差図である。

以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の第１実施例から第５実施例の広角レンズでは拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群（レンズ群名称ＬＧ１）、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群（レンズ群名称ＬＧ２）、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群（レンズ群名称ＬＧ３）から構成され、前記第１レンズ群ＬＧ１は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状の負レンズ（レンズ名称をＬ１１、拡大側面の名称を１０１、縮小側面の名称を１０２とする）、負レンズ（レンズ名称Ｌ１２、拡大側面１０３、縮小側面１０４）、正レンズ（レンズ名称Ｌ１３、拡大側面１０５、縮小側面１０６）を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側から順に、正レンズ（レンズ名称Ｌ２１、拡大側面２０１、縮小側の接合面２０２）と負レンズ（レンズ名称Ｌ２２、拡大側の接合面２０２、縮小側面２０３）の接合系、正レンズ（レンズ名称Ｌ２３、拡大側面２０４、縮小側面２０５）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ２４、拡大側面２０６、縮小側面２０７）を配して構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は、正レンズ１枚（レンズ名称Ｌ３１、拡大側面３０１、縮小側面３０２）を配して構成され、続いて前記第３レンズ群ＬＧ３の縮小側とライトバルブ面との間には僅かな空気間隔をおいて配置されるＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧ（拡大側面をＣ０１、縮小側面をＣ０２）を配して構成されている。第１実施例、第２実施例及び第３実施例では、第１レンズ群と第２レンズ群の間に、絞り２枚（絞り名称ＳＴ１、面の名称Ｓ０１、絞り名称ＳＴ２、面の名称Ｓ０２）を配置した構成になっており、第４実施例及び第５実施例では、第１レンズ群と第２レンズ群の間に、絞り１枚（絞り名称ＳＴ１、面の名称Ｓ０１）を配置した構成になっている。

各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ^２／ｒ）／〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）^２｝〕
＋Ａ４・Ｙ^４＋Ａ６・Ｙ^６＋Ａ８・Ｙ^８＋Ａ１０・Ｙ^１０＋Ａ１２・Ｙ^１２
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２を与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−４」は１０^−４を意味し、この数値を直前の数値に掛ければ良い。

本発明の広角レンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。表及び図面中、ｆは広角レンズ全系の焦点距離、Ｆ_noはＦナンバー、２ωは広角レンズの全画角を表す。また、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎ_ｄはｄ線に対する屈折率、ν_ｄはｄ線のアッベ数を示す（ただし、表中の合焦動作により変化する数値は１０１面からの物体距離を７００ｍｍとした合焦状態での数値）。諸収差図中の球面収差図におけるＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３はそれぞれＣＡ１＝５５０．０ｎｍ、ＣＡ２＝４５０．０ｎｍ、ＣＡ３＝６２０．０ｎｍの波長における収差曲線である。非点収差図におけるＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はＣＡ１＝５５０．０ｎｍである。

本発明の広角レンズの第２実施例について数値例を表２に示す。また図３は、そのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。

本発明の広角レンズの第３実施例について数値例を表３に示す。また図５は、そのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。

本発明の広角レンズの第４実施例について数値例を表４に示す。また図７は、そのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。

本発明の広角レンズの第５実施例について数値例を表５に示す。また図９は、そのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。

次に第１実施例から第５実施例に関して条件式（１）から条件式（１４）に対応する値を、まとめて表６に示す。表６から明らかなように、第１実施例から第５実施例の各実施例に関する数値は条件式（１）から（１４）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。

Claims

拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第３レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、負レンズ、及び正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）の３枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に正レンズと負レンズの接合系、正レンズ、正レンズの４枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成されている広角レンズであって、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズの合成焦点距離に関して下記条件式（１）を満足しており、
前記第２レンズ群の合成焦点距離に関して下記条件式（２）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（３）を満足しており、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との位置関係に関して下記条件式（４）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーと前記第１レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状と前記第１レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（６）を満足しており、
前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足しており、
前記第１レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面の形状に関して下記条件式（８）を満足しており、
前記第２レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（９）を満足しており、
前記第２レンズ群の拡大側に配置される接合系のレンズの接合面の形状に関して下記条件式（１０）を満足しており、
前記第２レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの屈折率と、前記第２レンズ群の拡大側から２枚面に配置されるレンズの屈折率に関して下記条件式（１１）を満足しており、
前記第２レンズ群で拡大側から３枚目に配置されるレンズのパワーと前記第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１２）を満足しており、
前記第２レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１３）を満足しており、
前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１４）を満足していることを特徴とする広角レンズ。
（１） −１．０＜ｆ／ｆ_1-2＜ −０．４
（２）０．３＜ｆ／ｆ_II＜０．６
（３）５．０＜ＴＬ／ｆ＜９．０
（４）５．０＜ｄ_II／ｆ＜９．０
（５）０．６＜ｆ₂／ｆ₁＜１．０
（６） −２．２＜ｒ₂／ｒ₄＜ −１．１
（７）４０＜（Ｖ₁＋Ｖ₂）／２ − Ｖ₃
（８） −２．２＜ｒ₅／ｒ₆＜ −１．１
（９） −１．５＜ｆ／ｆ₅＜ −１．０
（１０） −１．７＜ｆ／ｒ₈＜ −１．１
（１１）０．２＜Ｎ₅ − Ｎ₄
（１２）０．７＜ｆ₇／ｆ₈＜１．３
（１３） −１．０＜ｆ／ｒ₁₃＜ −０．７
（１４）３０＜（Ｖ₄ ＋Ｖ₆ ＋Ｖ₇）／３ − Ｖ₅
ｆ：レンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離７００ｍｍに合焦状態）
ｆ_1-2：第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズと第１レンズ群の拡大側から２枚目に配置されるレンズの合成焦点距離
ｆ_II：第２レンズ群の合成焦点距離
ＴＬ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離７００ｍｍに合焦状態）
ｄ_II：第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面と第３レンズ群の拡大側面までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離７００ｍｍに合焦状態）
ｆ₁：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₂：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｒ₂：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｒ₄：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
Ｖ₁：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₂：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される負レンズのアッベ数
ｒ₅：第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒ₆：第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｆ₅：第２レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｒ₈：第２レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズの接合面の曲率半径
ｆ₇：第２レンズ群で拡大側から３枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₈：第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの焦点距離
ｒ₁₃：第２レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
Ｖ₄：第２レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ₅：第２レンズ群で拡大側から２枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₆：第２レンズ群で拡大側から３枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ₇：第２レンズ群で最も縮小面側に配置される正レンズのアッベ数
前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面又は縮小側面の、少なくともどちらか片面が非球面形状であることを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ。
前記第３レンズ群の拡大側から３枚目に配置されるレンズの拡大側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、近軸曲率半径の面パワーよりも非球面の面パワーが強くなる非球面形状を有し、縮小側面は、光軸に垂直な方向への距離が大きくなるに従って、面パワーが正パワーから負パワーへ変化する非球面形状であることを特徴とする請求項１に記載の広角レンズ。
前記第２レンズ群を移動させてフォーカシングすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の広角レンズ。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載される広角レンズを搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置。