JP4418650B2

JP4418650B2 - Zoom lens and image projection apparatus having the same

Info

Publication number: JP4418650B2
Application number: JP2003207160A
Authority: JP
Inventors: 真司山崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: CN101078807A; CN100543510C; JP2005062226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズに関し、例えば長いバックフォーカスを有し液晶表示素子に表示された像を投影するとき、照明系との瞳整合性が良好に保たれたコンパクトなズームレンズであって、特にモバイル液晶プロジェクターに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示素子等の画像表示素子を用いて、その表示素子に表示された画像をスクリーン面に投射する液晶プロジェクター（画像投射装置）が種々提案されている。
【０００３】
特に液晶プロジェクターはパソコン等の画像を大画面に投影可能な装置として会議およびプレゼンテーション等に広く利用されてきている。また最近では、ホームシアター用の小型化された液晶プロジェクターの普及がみられ、それと共に液晶表示素子のサイズも小型化される傾向にある。
【０００４】
このような液晶プロジェクターに関し、その種類は大きく分けて２種類あり、その一つは液晶表示素子を透過した変調画像を色合成して投影する透過型液晶プロジェクターであり、他方は液晶表示素子の裏側にミラーが設置されており、変調画像をそのミラーにより反射させて投影する反射型液晶プロジェクターである。
【０００５】
液晶表示素子を３枚使用する３板方式の液晶プロジェクターでは、液晶表示素子により変調された色光を合成するダイクロイックプリズムおよび偏光板等の素子を配置するスペースを液晶表示素子と投写レンズとの間に設けなければならず、投写レンズにはある一定長のバックフォーカスを確保することが必要となる。
【０００６】
このような液晶プロジェクターには、負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型のズームレンズが広く利用されている。ネガティブリード型のズームレンズには、比較的広角化が容易であり、かつ近接撮影距離での光学性能が良好に維持できる等の特長を有しているが、反面、ズーミング時に移動するレンズ群の移動量が増大し収差変動もそれに伴い増大し、また高変倍比化が難しく、さらには諸収差を抑えた広角化が難しい等の欠点を有している。
【０００７】
また、カラー液晶プロジェクターに用いる投写光学系としては、
・ダイクロイックプリズムに設けている色合成膜の角度依存の影響を極小にするため、また照明系との良好な瞳整合性を確保するために液晶表示素子（縮小）側の瞳が無限遠方にある所謂テレセントリック光学系であること、
・３色の液晶表示素子の絵（画像）をスクリーンに合成投写したとき、パソコンの文字等が二重に見えたりして解像感および品位がそこなわれないように各色の画素を画面の全域にて重ね合わせられなければならない。そのため、投写レンズにて発生する色ずれ（倍率色収差）が可視光帯域にて良好に補正されていること、
・投影された画像に関して輪郭部で歪んで見苦しくならないように歪曲収差が十分補正されていること（特に周辺および中間部等での急激な歪曲収差の変化等が残存すると、画像品位が低下して好ましくない）、
等が必要とされている。
【０００８】
また最近では、画面の高輝度・画像の高精細化といったニーズの一方で、小型パネル搭載のプロジェクターには機動性を重視した、装置の小型・軽量化が強く求められている。さらには、狭い室内において明るくかつ大画面の投影を可能とする高輝度化・広画角化の仕様も求められている。
【０００９】
従来より、液晶プロジェクター用の投写レンズとして拡大側（前方側）より順に負、正、正、負、正、正の屈折力のレンズ群より成る全体として６つのレンズ群より構成し、このうち所定のレンズ群を適切に移動させて変倍を行っている６群ズームレンズが知られている（例えば特許文献１）。この６群ズームレンズは、第１、第４及び第６レンズ群を固定として広角端から望遠端へのズーミングに際してレンズ系内部の第２、第３及び第５群を移動するため、ズーミング時にレンズ全長を一定に保たれ、色収差・変倍時の収差変動を抑えたテレセントリックのズームレンズである。しかしこの６群ズームレンズでは、反射型の液晶プロジェクターに用いるにはバックフォーカスの長さが十分でない。
【００１０】
この他、液晶プロジェクター用の投写レンズとして、拡大側より順に負、正、負、正の屈折力のレンズ群より成る全体として４つのレンズ群より構成し、このうち所定のレンズ群を適切に移動させて変倍を行っている４群ズームレンズが知られている（例えば特許文献２）。この４群ズームレンズは、第１および第４レンズ群を固定として広角端から望遠端へのズーミングに際してレンズ系内部の第２、第３レンズ群を移動させるため、レンズ全長は一定に保たれ、かつ反射型の液晶プロジェクターを考慮した十分に長いバックフォーカスと比較的広い画角を有するテレセントリックのズームレンズである。しかし、この４群ズームレンズは、開放Ｆ値（以後Ｆ値は開放を表す）が比較的大きく、十分な明るさを得られていない。
【特許文献１】
特開２００１−１０８９００号公報
【特許文献２】
特開２００１−２１５４１０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
現在、液晶プロジェクターとして小型のモバイル型が要望されている。また、ホームシアター用として大きなメリットとなる近距離投影できること、つまり液晶プロジェクターの広画角化が求められている。また近年投影映像の高輝度化を目的として、開口効率が良好な反射型の液晶表示素子が多く利用されてきている。
【００１２】
液晶プロジェクターの小型化というテーマに対して、まず液晶表示素子が小さくならなければならないが、同じ解像度を求めようとすると液晶表示素子の開口率の低下および被照明領域と発光光源の大きさとの比（＝被照明領域の大きさ／光源の大きさ）が小さくなっていくため、照明効率は一般には低下してしまい、いくら装置の小型化が実現できても明るさが低下してくるという問題が生じる。
【００１３】
透過型の液晶表示素子の場合、液晶表示素子の寸法が小さくなるにつれ、その駆動回路により開口率が低下し光量が減少してしまう。これに対して反射型の液晶表示素子の場合、駆動回路をパネルの裏側に設置することができるので開口率が高くなり光量低下を抑えることができる。そのため、最近では効率的に高輝度化を目指すため，開口効率が良い反射型の液晶プロジェクター用の明るいズームレンズが要望されている。しかし反射型の液晶プロジェクターにおいては、投写レンズと液晶表示素子との間にダイクロイックプリズム等の色合成光学系に加え偏光分離光学系等を挿入するために透過型の液晶プロジェクターに比してより長いバックフォーカスを有した投写レンズが必要となる。
【００１４】
上記問題に加えて、蛍光燈下でも観察できるスクリーン照度を確保するために、小型プロジェクター用の投写レンズに対して広角端のＦ値（Ｆナンバー）が３．０程度以上の明るさの投写レンズが要望されている。
【００１５】
つまり、小型軽量の反射型の液晶プロジェクターとして、高輝度・高解像度でしかも十分に長いバックフォーカスを有した近接距離投影可能な投写レンズが要望されている。
【００１６】
本発明は、レンズ系全体の小型化を図りつつ、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した広画角でバックフォーカスの長い、例えば液晶プロジェクターの投射レンズ用に好適なズームレンズの提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、前方（投射装置の場合はスクリーン側、撮影装置の場合は被写体側）より後方（投射装置の場合は原画側、撮影装置の場合は像側）へ順に、ズーミングのためには移動しない負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、負もしくは正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、ズーミングのためには移動しない正の屈折力の第６レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、該第２、第３、第４、第５レンズ群は各々独立に移動し、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、空気換算バックフォーカスをｂｆ、短焦点距離端（所謂、広角端）における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．７＜ｂｆ／（｜ｆ１｜・ｆｗ）^1/2＜２．３
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明のズームレンズの実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態１のズームレンズを用いた画像投射装置（液晶ビデオプロジェクター）の要部概略図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施形態１に対応する後述する数値実施例１の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離（第１レンズ群からの距離）１．８ｍのときの広角端（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）における収差図である。
【００２０】
図３は本発明の実施形態２のズームレンズを用いた画像投射装置（液晶ビデオプロジェクター）の要部概略図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施形態２に対応する後述する数値実施例２の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離（第１レンズ群からの距離）１．８ｍのときの広角端（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）における収差図である。
【００２１】
図５は本発明の実施形態３のズームレンズを用いた画像投射装置（液晶ビデオプロジェクター）の要部概略図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施形態３に対応する後述する数値実施例３の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離（第１レンズ群からの距離）１．８ｍのときの広角端（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）における収差図である。
【００２２】
図１、図３、図５の実施形態１〜３における画像投射装置では液晶パネルＬＣＤ等に表示される原画（被投影画像）をズームレンズ（投影レンズ、投写レンズ）ＰＬを用いてスクリーン面Ｓ上に拡大投影している状態を示している。
【００２３】
Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影画像）である。スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤとは共役関係にあり、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点（第１共役点）で拡大側（前方側）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役点（第２共役点）で縮小側（後方側）に相当している。
【００２４】
ＧＢは色合成プリズムや偏光フィルター、そしてカラーフィルター等のガラスブロックである。
【００２５】
ズームレンズＰＬは接続部材（不図示）を介して液晶ビデオプロジェクター本体（不図示）に装着されている。ガラスブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプロジェクター本体に含まれている。
【００２６】
Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は負の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の又は正の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は負の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は正の屈折力の第６レンズ群である。第４レンズ群Ｌ４は実施形態１及び３においては負の屈折力であり、実施形態２においては正の屈折力である。ＳＴは絞りであり、第２レンズ群Ｌ２中に設けている。
【００２７】
各実施形態では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３をスクリーンＳ側へ、第４レンズ群Ｌ４、そして第５レンズ群Ｌ５を原画像ＬＣＤ側へ各々独立に移動させている。ズーミングのためには、第１レンズ群Ｌ１、第６レンズ群Ｌ６は移動しない。但し、第１レンズ群Ｌ１を光軸上移動させてフォーカスを行っている。尚、フォーカスは表示パネルＬＣＤを移動させて行っても良い。
【００２８】
各レンズ面には多層コートが施されており、これによって、スクリーン面Ｓ上での照度の低下を防止している。
【００２９】
図２、図４、図６の収差図においてＧは波長５５０ｎｍ、Ｒは波長６２０ｎｍ、Ｂは波長４５０ｎｍでの収差を示し、Ｓ（サジタル像面の倒れ）、Ｍ（メリジオナル像面の倒れ）はどちらも波長５５０ｎｍでの収差を示す。Ｙは像高、ＦｎｏはＦナンバーである。
【００３０】
次に各実施形態の特徴について説明する。
【００３１】
各実施形態では、全体として６つのレンズ群を有し、広角端から望遠端へのズーミングに際して少なくとも４つのレンズ群を移動させることを特徴としている。
【００３２】
各実施形態では、負の屈折力のレンズ群が先行するネガティブリード型の構成をすることにより、広画角化及び長いバックフォーカスの確保を容易にしている。また、ズーミングのための可動レンズ群を４成分としてズーミングによる収差変動を補正し、全変倍範囲にわたり広い光学性能を得ている。
【００３３】
また、ズーミングのために第１、第６レンズ群をともに像面（ＬＣＤ）に対して固定としてズーム全長を不変としている。これにより、投写レンズ部の堅牢性を確保し、またズーミングの際に有効径の大きなレンズ群（第１レンズ群）を固定することにより重量バランスの変化を少なくし、機構面で有利に作用するようにしている。
【００３４】
第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、空気換算バックフォーカスをｂｆ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．７＜ｂｆ／（｜ｆ１｜・ｆｗ）^1/2＜２．３・・・・・（１）
を満足している。
【００３５】
条件式（１）は、広画角化の実現と同時に十分に長いバックフォーカスを得るための条件である。上限を超えると第１レンズ群Ｌ１の屈折力が強くなり過ぎてしまい特に軸外光線における収差補正が困難になってくる。逆に下限を超えると第１レンズ群Ｌ１のパワー（焦点距離の逆数）が弱くなるのでレンズ径が大きくなる傾向となり，さらにはレンズ全長が長大化してしまいメカ構造から好ましくない。
【００３６】
また、第１レンズ群１Ｌ１と第２レンズ群Ｌ２の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とするとき、
０．５＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．９・・・・・（２）
を満足している。
【００３７】
条件式（２）は、主変倍レンズ群である第２レンズ群Ｌ２と第１レンズ群Ｌ１の関係を適切に設定したものである。上限を超えるとズーミングにおける収差の変動が大きくなり、その補正が困難となる。また下限を超えるとズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２の移動量が大きくなり小型化が困難になってくる。
【００３８】
また、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
１０＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜４０・・・・・（３）
を満足している。
【００３９】
条件式（３）は、変倍に伴う結像位置の変動を補正する補正レンズ群（コンペンセータ）Ｌ４の倍率を規定する条件である。下限を超えると第４レンズ群Ｌ４の屈折力が強くなりすぎ、必要以上にバックフォーカスが長くなってしまいコンパクト化が困難となり好ましくない。逆に上限を越えると第４レンズ群Ｌ４の屈折力が弱くなりすぎ、ズーミングにおける移動量が多くなり好ましくない。
【００４０】
また、第６レンズ群Ｌ６は、１枚以上の正レンズより成り、その１枚以上の正レンズの材料のアッベ数のうち最も小さいアッベ数をν６ｐとするとき、
ν６ｐ＜３０・・・・・（４）
を満足している。
【００４１】
条件式（４）は高分散な材料を正レンズに使用するときの条件である。高分散かつ高屈折力の両レンズ面が凸面の正レンズを使用することにより、像面に対してテレセントリック性を持たせると同時に第５レンズ群Ｌ５で発生する高次の倍率色収差の発生を抑える作用をしている。上限を超えると低分散となってしまい倍率色収差を十分に補正することが困難となり、さらに一般に使用されるガラスは低分散ガラスとなるにつれ低屈折力となる傾向であるので、十分なテレセントリック性を得ることが困難となる。
【００４２】
尚、収差補正及び装置全体の小型化を図る為には前述の条件式（１）〜（４）の数値範囲を次の如し設定するのが良い。
【００４３】
１．９＜ｂｆ／（｜ｆ１｜・ｆｗ）^1/2＜２．２・・（１ａ）
０．５５＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．８・・・・・・・（２ａ）
１１＜｜ｆ４｜／ｆｗ＜３８・・・・・・・・・・（３ａ）
ν６ｐ＜２８・・・・・・・・・・・・・・・・・（４ａ）
各実施形態では、第1レンズ群Ｌ１を、前方より後方へ順に、両レンズ面が凸形状の正レンズ、前方に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、２枚の負レンズ、後方に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズより構成している。このように、第１レンズ群Ｌ１の最も前方に正レンズを配置して、主に広角端のズーム位置における歪曲収差を良好に補正している。
【００４４】
また高次の倍率色収差を小さく抑えるために、軸外光線の高さの小さい最も後方側の正レンズに色分散の大きい（アッベ数の小さい）材料を使用している。又第１レンズ群Ｌ１の２枚正レンズの間に配置される３枚の負レンズは、３枚の負レンズの各レンズ面における屈折力が分割され、負レンズによる歪曲収差、非点収差、コマ収差が最小になるように上記形状にて構成している。
【００４５】
第２レンズ群Ｌ２は、正レンズ、負レンズ、絞り、両レンズ面が凸形状の正レンズで構成するか（実施形態１，３）、両レンズ面が凸形状のの正レンズ、負レンズ、正レンズ、絞り、両レンズ面が凸形状の正レンズで構成している（実施形態２）。
【００４６】
第３レンズ群Ｌ３は、両レンズ面が凹形状の負レンズと両レンズ面が凸形状の正レンズとを貼り合せたレンズで構成している。
【００４７】
第２レンズ群Ｌ２及び第３レンズ群Ｌ３は、主たる変倍レンズ群の役割を担っており大きな屈折力が与えられている。このため、正レンズには屈折率の高い硝子材を用いペッツバール和および変倍時の球面収差等の収差変動を小さくしている。大口径であって、高い解像力が要求されると、後方の像面深度が浅くなり、中間像高等での像面湾曲および非点収差が大きいと解像感が急激に劣化する。このため、第２レンズ群Ｌ２を前述の如く構成し、これによってペッツバール和を小さく補正している。
【００４８】
特に色にじみでは、可視光広帯域にて倍率色収差を良好に補正するためにも正レンズには異常分散性を有するランタン系の重フリント材等を用いて効率的に補正している。
【００４９】
尚、開口絞りＳＴは第２レンズ群Ｌ２内に存在し、ズーミングに際して第２レンズ群Ｌ２とともに移動しており、ズーミング時の軸外収差変動をおさえている。
【００５０】
第４レンズ群Ｌ４は、両レンズ面が凹形状の負レンズと両レンズ面が凸形状の正レンズで構成している。
【００５１】
第４レンズ群Ｌ４は、変倍に伴うピント面の移動を補正する役割を担っている。変倍全域（ズーム全域）に関して第４レンズ群Ｌ４の倍率は等倍以上であり広角端から望遠端へのズーミングに際して、後方へ移動している。
【００５２】
第５レンズ群Ｌ５は、前方より後方へ順に、負レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、後方へ凸面を向けたメニスカス形状の負レンズより成り、これらの各レンズは独立又は２以上のレンズを貼り合せた接合レンズを含んでいる。
【００５３】
開口絞りＳＴから見て縮小側に配置される第５レンズ群Ｌ５の前方の軸上光線の入射高さが最も小さくなる位置に、強い負の屈折力を持ったレンズを配置することにより、効率良くペッツバール和を小さく抑えている。さらには、２枚または３枚の貼り合せレンズとすることにより、倍率色収差を補正させやすくするとともに、各レンズに比較的小さな曲率を持たせて、製造上問題になりやすい敏感度を鈍化させている。
【００５４】
各実施形態では、第５レンズ群Ｌ５を３枚の貼り合わせレンズにより構成しており、両レンズ面が凸面の正レンズを挟む曲率の小さな２枚のレンズには強い負の屈折力を与えている。この強い負の屈折力により、効率よくペッツバール和を小さくしている。また、貼り合わせレンズにすることにより倍率色収差を抑える役割を担っている。さらに主平面位置を液晶表示素子ＬＣＤ側に配置できることから瞳に関して良好なテレセントリック性能およびバックフォーカスの確保にて有利に作させている。
【００５５】
第６レンズ群Ｌ６は、両レンズ面が凸形状の正レンズで構成している。この正レンズは、開口絞りＳＴから縮小側に配置された負の屈折力のレンズ群で跳ね上げられた光線を緩やかに屈曲させて良好なテレセントリック性能を持たせる為に硝子材料に高い屈折率の材料を用いるのが良く、これによればペッツバール和を小さくするのが容易となる。また第６レンズ群Ｌ６は高屈折力かつ高分散な正レンズを使用し、像面に対してテレセントリック性を持たせると同時に第５レンズ群Ｌ５の負レンズで発生する高次の倍率色収差の発生を抑える作用をしている。
【００５６】
光学系全体を小型にするため、各レンズ群の屈折力は増加させてる必要がある。このときの屈折力増加に伴う諸収差の増加を補正するために、投写レンズＰＬの内部に少なくとも１枚の非球面レンズを採用することが好ましい。具体的には、図５の実施形態３において、第１レンズ群Ｌ１の、前方から数えて第４番目の負レンズの前方側のレンズ面を非球面としている。
【００５７】
非球面は、硝子モールドタイプかレプリカで構成することが好ましいが、解像度の目標と、非球面レンズの敏感度によっては、プラスチック非球面レンズとしてもよい。除去しようとする収差にもよるが、主に像面変曲、非点収差等の軸外収差を良好に補正するため第１及び第５又は第６レンズ群といった開口絞りＳＴの位置からなるべく遠い位置に採用するのが効果的である。
【００５８】
開口絞りＳＴは本来独立に移動絞り群を設けることが良いが、カム溝が追加される等の生産上要件を併せて考えると、第２または３レンズ群内といった変倍レンズ群内に配置するのが良く、これによればズーミング時の収差変動を効率良く補正することができる。
【００５９】
以上説明したように、各実施形態によれば大口径で縮小側にて良好なテレセントリック性能を有し、高解像・低歪曲で、可視光広帯域にて倍率色収差が良好に補正された長いバックフォーカスを有するレトロフォーカス型のズームレンズを実現することができる。さらに１．８ｍという短い投射距離において６０インチの大きなスクリーン像を得ることが出来る。
【００６０】
以下に実施形態１〜３のズームレンズの数値データに各々対応する数値実施例１〜３を示す。各数値実施例においてｉは拡大側（前方側）からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第（ｉ＋１）面との間の間隔、ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦｎｏはＦナンバーである。
【００６１】
また数値実施例１〜３の最も縮小側の３つの面は、色合成プリズムやフェースプレート、各種フィルター等に相当するガラスブロックＧＢを構成する面である。
【００６２】
またｋを円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
【００６３】
【数１】

【００６４】
で表示される。但しｒは近軸曲率半径である。尚、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０^-Z」を意味する。
【００６５】
前述の各条件式１〜４と数値実施例１〜３における諸数値との関係を表４に示す。
【００６６】
【外１】

【００６７】
【外２】

【００６８】
【外３】

【００６９】
【外４】

【００７０】
図７は、本発明のズームレンズを反射型の液晶プロジェクター（画像投射装置）に適用した実施形態の要部概略図である。
【００７１】
照明手段１０１からの出射光束は、ビームスプリッタ１０２によって反射され反射型の液晶表示パネル１０３に入射して反射される、この後液晶表示パネル１０３で光変調された光束はビームスプリッタ１０２を通し、ズームレンズ１０４に入射し、ズームレンズ１０４によって液晶表示パネル１０３に基づく画像情報をスクリーン１０５に投射している。
【００７２】
図８は本発明のズームレンズを撮像装置に適用した実施形態の要部概略図である。本実施形態ではビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置に撮影レンズとして前述したズームレンズを用いた例を示している。図８においては被写体９の像をズームレンズ８で感光体７に結像し、画像情報を得ている。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、レンズ系全体の小型化を図りつつ、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した広画角でバックフォーカスの長いズームレンズを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図２】数値実施例１のズームレンズをｍｍ単位で表わしたときの物体距離１．８ｍのときの収差図
【図３】実施形態２のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図４】数値実施例２のズームレンズをｍｍ単位で表わしたときの物体距離１．８ｍのときの収差図
【図５】実施形態３のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図６】数値実施例３のズームレンズをｍｍ単位で表わしたときの物体距離１．８ｍのときの収差図
【図７】画像投射装置を反射型の液晶プロジェクターに適用したときの要部概略図
【図８】光学機器の実施形態の要部概略図
【符号の説明】
Ｌ１第１レンズ群
Ｌ２第２レンズ群
Ｌ３第３レンズ群
Ｌ４第４レンズ群
Ｌ５第５レンズ群
Ｌ６第６レンズ群
ＬＣＤ液晶表示装置（像面）
ＧＢ硝子ブロック(色合成プリズム)
ＳＳａｇｉｔｔａｌ像面の倒れ
ＭＭｅｒｉｄｉｏｎａｌ像面の倒れ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a zoom lens, for example, a compact zoom lens that maintains good pupil matching with an illumination system when projecting an image displayed on a liquid crystal display element having a long back focus, and in particular, It is suitable for a mobile liquid crystal projector.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various liquid crystal projectors (image projection apparatuses) that use an image display element such as a liquid crystal display element to project an image displayed on the display element onto a screen surface have been proposed.
[0003]
In particular, liquid crystal projectors have been widely used for conferences and presentations as devices capable of projecting images from a personal computer or the like on a large screen. In recent years, miniaturized liquid crystal projectors for home theaters have been popularized, and the size of liquid crystal display elements tends to be miniaturized.
[0004]
With regard to such a liquid crystal projector, there are roughly two types, one of which is a transmissive liquid crystal projector that projects a modulated image that has been transmitted through the liquid crystal display element by color synthesis, and the other is the back side of the liquid crystal display element. Is a reflection type liquid crystal projector that projects a modulated image reflected by the mirror.
[0005]
In a three-plate type liquid crystal projector using three liquid crystal display elements, a space for arranging elements such as a dichroic prism and a polarizing plate for synthesizing color light modulated by the liquid crystal display element is provided between the liquid crystal display element and the projection lens. It is necessary to provide the projection lens with a certain length of back focus.
[0006]
In such a liquid crystal projector, a negative lead type zoom lens preceded by a lens group having a negative refractive power is widely used. The negative lead type zoom lens has features such as being relatively easy to widen the angle and maintaining good optical performance at close-up shooting distances, but on the other hand, it is a lens group that moves during zooming. The amount of movement increases and aberration fluctuations increase accordingly, and it is difficult to achieve a high zoom ratio, and further, it is difficult to widen the angle while suppressing various aberrations.
[0007]
As a projection optical system used for a color liquid crystal projector,
-The pupil on the liquid crystal display element (reduction) side is at infinity in order to minimize the effect of the angle dependency of the color composition film provided on the dichroic prism and to ensure good pupil matching with the illumination system. A so-called telecentric optical system,
・ When combining and projecting pictures (images) of three color liquid crystal display elements on the screen, the pixels of each color are displayed on the screen so that the characters on the computer do not appear double and the sense of resolution and quality are not compromised. It must be superimposed over the entire area. Therefore, the color shift (magnification chromatic aberration) occurring in the projection lens is corrected well in the visible light band,
-The distortion is sufficiently corrected so that the projected image is not distorted and unsightly (especially if there is a sudden change in distortion at the periphery and middle, etc., the image quality deteriorates). Not preferred),
Etc. are needed.
[0008]
Recently, while there is a need for high screen brightness and high image definition, projectors equipped with small panels are strongly required to be compact and lightweight with emphasis on mobility. Furthermore, there is also a demand for specifications for increasing the brightness and wide angle of view that enable bright and large screen projection in a narrow room.
[0009]
Conventionally, a projection lens for a liquid crystal projector is composed of a total of six lens groups each consisting of a negative, positive, positive, negative, positive, and positive refractive power lens group in order from the enlargement side (front side). There is known a 6-group zoom lens that performs zooming by appropriately moving the lens group (for example, Patent Document 1). This 6-group zoom lens has the first, fourth, and sixth lens groups fixed, and moves the second, third, and fifth groups in the lens system during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. This is a telecentric zoom lens that maintains a constant overall length and suppresses chromatic aberration and aberration fluctuations during zooming. However, this 6-group zoom lens does not have a sufficient back focus length for use in a reflective liquid crystal projector.
[0010]
In addition, as a projection lens for a liquid crystal projector, it is composed of a total of four lens groups consisting of lens groups of negative, positive, negative, and positive refractive power in order from the magnification side, and among these, a predetermined lens group is moved appropriately. There is known a four-group zoom lens that performs zooming (for example, Patent Document 2). In this four-group zoom lens, the first and fourth lens groups are fixed, and the second and third lens groups in the lens system are moved during zooming from the wide-angle end to the telephoto end. In addition, this is a telecentric zoom lens having a sufficiently long back focus and a relatively wide angle of view in consideration of a reflective liquid crystal projector. However, this four-group zoom lens has a relatively large open F value (hereinafter, F value represents open), so that sufficient brightness cannot be obtained.
[Patent Document 1]
JP 2001-108900 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-215410
[Problems to be solved by the invention]
Currently, there is a demand for a small mobile type liquid crystal projector. In addition, there is a demand for short-distance projection, which is a great advantage for home theaters, that is, a wider angle of view of a liquid crystal projector. In recent years, for the purpose of increasing the brightness of a projected image, a reflection type liquid crystal display element having a good aperture efficiency has been widely used.
[0012]
For the theme of miniaturization of liquid crystal projectors, the liquid crystal display element must first be made smaller. However, if the same resolution is desired, the aperture ratio of the liquid crystal display element is reduced and the ratio between the illuminated area and the size of the light source Since (= size of illuminated area / size of light source) decreases, the illumination efficiency generally decreases, and the brightness decreases even if the device can be miniaturized. Occurs.
[0013]
In the case of a transmissive liquid crystal display element, as the size of the liquid crystal display element is reduced, the aperture ratio is reduced by the drive circuit, and the amount of light is reduced. On the other hand, in the case of a reflective liquid crystal display element, the drive circuit can be installed on the back side of the panel, so that the aperture ratio is increased and a decrease in light amount can be suppressed. For this reason, in recent years, a bright zoom lens for a reflective liquid crystal projector with good aperture efficiency has been demanded in order to efficiently achieve high brightness. However, a reflection type liquid crystal projector is longer than a transmission type liquid crystal projector because a polarization separation optical system is inserted in addition to a color synthesis optical system such as a dichroic prism between a projection lens and a liquid crystal display element. A projection lens having a back focus is required.
[0014]
In addition to the above problem, in order to ensure screen illuminance that can be observed even under fluorescent light, a projection lens with a F-number (F number) of about 3.0 or more at the wide-angle end of a projection lens for a small projector Is desired.
[0015]
That is, there is a demand for a projection lens capable of projecting close distances with high brightness and high resolution and a sufficiently long back focus as a small and light reflective liquid crystal projector.
[0016]
The present invention is a projection lens for a liquid crystal projector, for example, having a wide angle of view and a long back focus, which corrects various aberrations caused by zooming while reducing the size of the entire lens system, and has good optical performance over the entire screen. An object of the present invention is to provide a zoom lens suitable for use.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The zoom lens of the present invention, (screen side in the case of the projection device, the object side in the case of imaging device) front (original side in the case of the projection apparatus, the image side in the case of imaging devices) behind the sequentially into, for zooming The first lens group having a negative refractive power, the second lens group having a positive refractive power, the third lens group having a negative refractive power, the fourth lens group having a negative refractive power, or a negative refractive power that does not move. the fifth lens group, for zooming is composed of a sixth lens unit having positive refractive power which does not move, during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second, third, fourth, fifth lens group Are independently moved, and when the focal length of the first lens unit is f1, the air-converted back focus is bf, and the focal length of the entire system at the short focal length end (so-called wide angle end) is fw,
1.7 <bf / (| f1 | · fw) ^1/2 <2.3
It is characterized by satisfying the following conditions.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a zoom lens according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an image projection apparatus (liquid crystal video projector) using a zoom lens according to Embodiment 1 of the present invention. 2A and 2B show an object distance (distance from the first lens group) of 1.8 m when a numerical value of Numerical Example 1 described later corresponding to Embodiment 1 of the present invention is expressed in mm. It is an aberration diagram at the wide-angle end (short focal length end) and telephoto end (long focal length end).
[0020]
FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of an image projection apparatus (liquid crystal video projector) using the zoom lens according to the second embodiment of the present invention. 4A and 4B show an object distance (distance from the first lens group) of 1.8 m when the numerical value of Numerical Example 2 described later corresponding to Embodiment 2 of the present invention is expressed in mm. It is an aberration diagram at the wide-angle end (short focal length end) and telephoto end (long focal length end).
[0021]
FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of an image projection apparatus (liquid crystal video projector) using a zoom lens according to Embodiment 3 of the present invention. 6A and 6B show an object distance (distance from the first lens group) of 1.8 m when a numerical value of Numerical Example 3 described later corresponding to Embodiment 3 of the present invention is expressed in mm. It is an aberration diagram at the wide-angle end (short focal length end) and telephoto end (long focal length end).
[0022]
In the image projection apparatuses according to Embodiments 1 to 3 of FIGS. 1, 3, and 5, an original image (projected image) displayed on a liquid crystal panel LCD or the like is displayed on a screen surface S using a zoom lens (projection lens, projection lens) PL. The state of the enlarged projection is shown above.
[0023]
S is a screen surface (projection surface), and LCD is an original image (projected image) such as a liquid crystal panel (liquid crystal display element). The screen surface S and the original image LCD have a conjugate relationship. In general, the screen surface S has a longer conjugate point (first conjugate point) at the enlargement side (front side), and the original image LCD has a shorter distance. The second conjugate point (second conjugate point) corresponds to the reduction side (rear side).
[0024]
GB is a glass block such as a color synthesis prism, a polarizing filter, and a color filter.
[0025]
The zoom lens PL is attached to a liquid crystal video projector main body (not shown) via a connecting member (not shown). The liquid crystal display element LCD side after the glass block GB is included in the projector body.
[0026]
L1 is a first lens group having negative refractive power, L2 is a second lens group having positive refractive power, L3 is a third lens group having negative refractive power, and L4 is a fourth lens group having negative or positive refractive power. , L5 is a fifth lens group having a negative refractive power, and L6 is a sixth lens group having a positive refractive power. The fourth lens unit L4 has a negative refractive power in the first and third embodiments and a positive refractive power in the second embodiment. ST is a stop, which is provided in the second lens unit L2.
[0027]
In each embodiment, when zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens unit L2 and the third lens unit L3 are directed to the screen S side as indicated by arrows, and the fourth lens unit L4 and the fifth lens unit L5 are the original image LCD. Each side is moved independently. For zooming, the first lens unit L1 and the sixth lens unit L6 do not move. However, focusing is performed by moving the first lens unit L1 on the optical axis. The focusing may be performed by moving the display panel LCD.
[0028]
Each lens surface is provided with a multilayer coating, which prevents a reduction in illuminance on the screen surface S.
[0029]
2, 4, and 6, G indicates the aberration at the wavelength of 550 nm, R indicates the wavelength at 620 nm, and B indicates the aberration at the wavelength of 450 nm, and S (tilt of the sagittal image plane) and M (tilt of the meridional image plane) indicate Both show aberrations at a wavelength of 550 nm. Y is the image height and Fno is the F number.
[0030]
Next, features of each embodiment will be described.
[0031]
Each embodiment has a total of six lens groups, and is characterized in that at least four lens groups are moved during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
[0032]
In each embodiment, a negative lead type configuration preceded by a lens unit having a negative refractive power facilitates ensuring a wide angle of view and a long back focus. In addition, the variation of aberration due to zooming is corrected by using a movable lens group for zooming as four components, and a wide optical performance is obtained over the entire zooming range.
[0033]
For zooming, both the first and sixth lens groups are fixed with respect to the image plane (LCD) so that the total zoom length is unchanged. As a result, the robustness of the projection lens unit is ensured, and the change in weight balance is reduced by fixing the lens group (first lens group) having a large effective diameter during zooming, which is advantageous in terms of mechanism. I am doing so.
[0034]
When the focal length of the first lens unit L1 is f1, the air equivalent back focus is bf, and the focal length of the entire system at the wide angle end is fw,
1.7 <bf / (| f1 | · fw) ^1/2 <2.3 (1)
Is satisfied.
[0035]
Conditional expression (1) is a condition for obtaining a sufficiently long back focus at the same time as realizing a wide angle of view. If the upper limit is exceeded, the refractive power of the first lens unit L1 becomes too strong, and it becomes difficult to correct aberrations especially in off-axis rays. On the other hand, if the lower limit is exceeded, the power of the first lens unit L1 (reciprocal of the focal length) becomes weak, so that the lens diameter tends to increase, and the entire lens length becomes longer, which is not preferable from the mechanical structure.
[0036]
When the focal lengths of the first lens group 1L1 and the second lens group L2 are f1 and f2, respectively.
0.5 <| f1 | / f2 <0.9 (2)
Is satisfied.
[0037]
Conditional expression (2) appropriately sets the relationship between the second lens unit L2 and the first lens unit L1, which are the main variable magnification lens units. If the upper limit is exceeded, the variation in aberrations during zooming becomes large, and correction thereof becomes difficult. If the lower limit is exceeded, the amount of movement of the second lens unit L2 will increase during zooming, making it difficult to reduce the size.
[0038]
Further, when the focal length of the entire system at the wide angle end is fw and the focal length of the fourth lens group is f4,
10 <| f4 | / fw <40 (3)
Is satisfied.
[0039]
Conditional expression (3) is a condition that prescribes the magnification of the correction lens group (compensator) L4 that corrects fluctuations in the imaging position accompanying zooming. If the lower limit is exceeded, the refractive power of the fourth lens unit L4 becomes too strong, and the back focus becomes longer than necessary, which makes it difficult to achieve compactness. On the contrary, if the upper limit is exceeded, the refractive power of the fourth lens unit L4 becomes too weak, and the amount of movement in zooming increases, which is not preferable.
[0040]
The sixth lens unit L6 includes one or more positive lenses, and when the Abbe number of the Abbe numbers of the materials of the one or more positive lenses is ν6p,
ν6p <30 (4)
Is satisfied.
[0041]
Conditional expression (4) is a condition when a highly dispersed material is used for the positive lens. By using a positive lens whose convex surfaces are both high-dispersion and high-refractive-power lenses, telecentricity is imparted to the image surface, and at the same time, the occurrence of high-order chromatic aberration of magnification occurring in the fifth lens unit L5 is suppressed. It is working. If the upper limit is exceeded, the dispersion becomes low and it becomes difficult to sufficiently correct the lateral chromatic aberration. Further, generally used glass tends to have a low refractive power as it becomes a low dispersion glass. It becomes difficult to obtain.
[0042]
In order to correct aberrations and reduce the overall size of the apparatus, it is preferable to set the numerical ranges of the conditional expressions (1) to (4) as follows.
[0043]
1.9 <bf / (| f1 | · fw) ^1/2 <2.2 ·· (1a)
0.55 <| f1 | / f2 <0.8 (2a)
11 <| f4 | / fw <38 (3a)
ν6p <28 (4a)
In each embodiment, in order from the front to the rear, the first lens unit L1 has a positive lens whose convex surfaces are convex, a meniscus negative lens with a convex surface facing forward, two negative lenses, and a convex surface rearward. It is composed of a meniscus positive lens. In this way, the positive lens is disposed in front of the first lens unit L1, and the distortion aberration mainly at the zoom position at the wide angle end is corrected favorably.
[0044]
Further, in order to suppress high-order lateral chromatic aberration, a material having a large chromatic dispersion (small Abbe number) is used for the rearmost positive lens having a small off-axis ray height. The three negative lenses disposed between the two positive lenses of the first lens unit L1 have the refractive powers divided on the lens surfaces of the three negative lenses, so that distortion, astigmatism, The above-described shape is used so that coma aberration is minimized.
[0045]
The second lens unit L2 includes a positive lens, a negative lens, a stop, and a positive lens whose convex surfaces are convex (embodiments 1 and 3), or a positive lens, a negative lens whose convex surfaces are convex, The positive lens, the stop, and both lens surfaces are configured as convex positive lenses (Embodiment 2).
[0046]
The third lens unit L3 includes a lens in which a negative lens whose concave surfaces are concave and a positive lens whose convex surfaces are convex.
[0047]
The second lens unit L2 and the third lens unit L3 play the role of the main variable power lens unit and are given a large refractive power. For this reason, a glass material with a high refractive index is used for the positive lens to reduce aberration fluctuations such as Petzval sum and spherical aberration during zooming. When a large aperture is required and a high resolving power is required, the depth of the rear image surface becomes shallow, and when the curvature of field and astigmatism at the intermediate image height and the like are large, the resolution is rapidly deteriorated. For this reason, the second lens unit L2 is configured as described above, thereby correcting the Petzval sum to be small.
[0048]
In particular, in the case of color blurring, in order to satisfactorily correct lateral chromatic aberration in the visible light broadband, the positive lens is efficiently corrected by using a lanthanum heavy flint material having anomalous dispersion.
[0049]
The aperture stop ST exists in the second lens unit L2 and moves together with the second lens unit L2 during zooming, and suppresses fluctuations in off-axis aberrations during zooming.
[0050]
The fourth lens unit L4 includes a negative lens whose concave surfaces are concave and a positive lens whose convex surfaces are convex.
[0051]
The fourth lens unit L4 plays a role of correcting the movement of the focus surface accompanying zooming. The magnification of the fourth lens unit L4 is equal to or greater than the entire zooming range (zoom range), and the zoom lens moves backward during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
[0052]
The fifth lens unit L5 includes, in order from the front to the rear, a negative lens, a positive lens whose convex surfaces are convex, and a meniscus negative lens whose convex surfaces are directed rearward. Each of these lenses is independent or two or more. It includes a cemented lens with a lens attached.
[0053]
By arranging a lens having a strong negative refractive power at a position where the incident height of the axial light beam in front of the fifth lens unit L5 arranged on the reduction side when viewed from the aperture stop ST is the smallest, efficiency is improved. The Petzval sum is kept small. Furthermore, by using two or three bonded lenses, it is easy to correct chromatic aberration of magnification, and each lens has a relatively small curvature, which reduces the sensitivity that tends to cause manufacturing problems. Yes.
[0054]
In each embodiment, the fifth lens unit L5 is composed of three bonded lenses, and a strong negative refractive power is given to two lenses having a small curvature with a positive lens having a convex surface between both lens surfaces. Yes. This strong negative refractive power effectively reduces the Petzval sum. Moreover, it plays the role which suppresses a magnification chromatic aberration by using a bonded lens. Further, since the main plane position can be arranged on the liquid crystal display element LCD side, it is advantageous to secure good telecentric performance and back focus with respect to the pupil.
[0055]
The sixth lens unit L6 includes a positive lens having convex lens surfaces. This positive lens has a high refractive index in the glass material in order to gently bend the light bounced up by a lens unit having a negative refractive power disposed on the reduction side from the aperture stop ST so as to have good telecentric performance. It is preferable to use a material, which makes it easy to reduce the Petzval sum. In addition, the sixth lens unit L6 uses a positive lens having high refractive power and high dispersion, and provides telecentricity to the image surface, and at the same time, generation of high-order chromatic aberration of magnification that occurs in the negative lens of the fifth lens unit L5. It works to suppress
[0056]
In order to reduce the size of the entire optical system, the refractive power of each lens group needs to be increased. In order to correct an increase in various aberrations accompanying an increase in refractive power at this time, it is preferable to employ at least one aspheric lens inside the projection lens PL. Specifically, in Embodiment 3 in FIG. 5, the lens surface on the front side of the fourth negative lens in the first lens unit L1 from the front is an aspherical surface.
[0057]
The aspherical surface is preferably composed of a glass mold type or a replica, but may be a plastic aspherical lens depending on the resolution target and the sensitivity of the aspherical lens. Although it depends on the aberration to be removed, it is as far as possible from the position of the aperture stop ST such as the first, fifth, or sixth lens group in order to satisfactorily correct off-axis aberrations such as field curvature and astigmatism. It is effective to adopt the position.
[0058]
The aperture stop ST is originally preferably provided with a movable stop group. However, considering the production requirements such as the addition of a cam groove, the aperture stop ST is disposed in the variable power lens group such as the second or third lens group. According to this, aberration variations during zooming can be corrected efficiently.
[0059]
As described above, according to each embodiment, a long back having a large aperture, good telecentric performance on the reduction side, high resolution, low distortion, and good correction of lateral chromatic aberration in the visible light broadband. A retrofocus zoom lens having a focus can be realized. Furthermore, a large screen image of 60 inches can be obtained at a projection distance as short as 1.8 m.
[0060]
Numerical Examples 1 to 3 corresponding to the numerical data of the zoom lenses of Embodiments 1 to 3, respectively, are shown below. In each numerical example, i indicates the order of optical surfaces from the enlargement side (front side), ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface), and di is the i-th surface and the (i + 1) -th surface. , Ni and νi represent the refractive index and Abbe number of the material of the i-th optical member with respect to the d-line, respectively. f is a focal length, and Fno is an F number.
[0061]
In addition, the three surfaces closest to the reduction side in Numerical Examples 1 to 3 are surfaces constituting a glass block GB corresponding to a color synthesis prism, a face plate, various filters, and the like.
[0062]
Also, when k is a conic constant, A, B, C, and D are aspheric coefficients, and the displacement in the optical axis direction at the position of the height h from the optical axis is x with respect to the surface vertex, the aspheric shape is ,
[0063]
[Expression 1]

[0064]
Is displayed. Where r is the paraxial radius of curvature. For example, the display of “e-Z” means “10 ^−Z ”.
[0065]
Table 4 shows the relationship between the above-mentioned conditional expressions 1 to 4 and various numerical values in the numerical examples 1 to 3.
[0066]
[Outside 1]

[0067]
[Outside 2]

[0068]
[Outside 3]

[0069]
[Outside 4]

[0070]
FIG. 7 is a schematic view of a main part of an embodiment in which the zoom lens of the present invention is applied to a reflective liquid crystal projector (image projection apparatus).
[0071]
The light beam emitted from the illuminating means 101 is reflected by the beam splitter 102, is incident on the reflective liquid crystal display panel 103 and is reflected, and the light beam which has been light-modulated by the liquid crystal display panel 103 passes through the beam splitter 102 and zooms. The light enters the lens 104, and image information based on the liquid crystal display panel 103 is projected onto the screen 105 by the zoom lens 104.
[0072]
FIG. 8 is a schematic diagram of a main part of an embodiment in which the zoom lens of the present invention is applied to an imaging apparatus. In the present embodiment, an example in which the zoom lens described above is used as a photographing lens in an imaging apparatus such as a video camera, a film camera, or a digital camera is shown. In FIG. 8, the image of the subject 9 is formed on the photoconductor 7 by the zoom lens 8 to obtain image information.
[0073]
【The invention's effect】
According to the present invention, while reducing the size of the entire lens system, various aberrations due to zooming are corrected well, and a zoom lens having a wide angle of view and a long back focus having excellent optical performance over the entire screen is achieved. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an image projection apparatus using a zoom lens according to a first embodiment. FIG. 2 is an aberration diagram when the zoom lens according to Numerical Example 1 is expressed in mm units when the object distance is 1.8 m. FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of an image projection apparatus using a zoom lens according to a second embodiment. FIG. 4 is an aberration diagram when the zoom lens according to numerical example 2 is expressed in mm and the object distance is 1.8 m. FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of an image projection apparatus using a zoom lens according to a third embodiment. FIG. 6 is an aberration diagram when the zoom lens according to numerical example 3 is expressed in millimeters when the object distance is 1.8 m. FIG. 7 is a schematic diagram of a main part when the image projection apparatus is applied to a reflective liquid crystal projector. FIG. 8 is a schematic diagram of a main part of an embodiment of an optical apparatus.
L1 1st lens group L2 2nd lens group L3 3rd lens group L4 4th lens group L5 5th lens group L6 6th lens group LCD Liquid crystal display device (image surface)
GB glass block (color synthesis prism)
S Sagittal image plane collapse M Meridional image plane collapse

Claims

前方より後方へ順に、ズーミングのためには不動で負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、負もしくは正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、ズーミングのためには不動で正の屈折力の第６レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、該第２、第３、第４、第５レンズ群は各々独立に移動し、該第１レンズ群の焦点距離をｆ１、空気換算バックフォーカスをｂｆ、短焦点距離端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
１．７＜ｂｆ／（｜ｆ１｜・ｆｗ）^1/2＜２．３
を満足することを特徴とするズームレンズ。In order from the front to the rear, for zooming , the first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a third lens group having a negative refractive power, and a negative or positive refractive power having a negative refractive power are used. the fourth lens group, the fifth lens unit having a negative refractive power, for zooming is constructed from a sixth lens unit having a positive refractive power as a stationary, during zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the second, third The third, fourth, and fifth lens groups move independently . When the focal length of the first lens group is f1, the back focal point of air is bf, and the focal length of the entire system at the short focal length end is fw,
1.7 <bf / (| f1 | · fw) ^1/2 <2.3
A zoom lens characterized by satisfying

前記第１レンズ群は、前方より後方へ順に、両レンズ面が凸形状の正レンズ。前方に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ、２枚の負レンズ、後方に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズより成ることを特徴とする請求項１のズームレンズ。 The first lens group is a positive lens in which both lens surfaces are convex in order from the front to the rear. 2. The zoom lens according to claim 1, comprising a meniscus negative lens having a convex surface facing forward, two negative lenses, and a meniscus positive lens having a convex surface facing backward.

前記第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２とするとき、
０．５＜｜ｆ１｜／ｆ２＜０．９０
を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。When the focal lengths of the first lens group and the second lens group are f1 and f2, respectively.
0.5 <| f1 | / f2 <0.90
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens according to claim 1 is satisfied.

短焦点距離端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とするとき、
１０＜|ｆ４|／ｆｗ＜４０
を満足することを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。When the focal length of the entire system at the short focal length end is fw and the focal length of the fourth lens group is f4,
10 <| f4 | / fw <40
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following.

前記第６レンズ群は、1枚以上の正レンズより成り、該１枚以上の正レンズの材料のアッベ数のうち最も小さいアッベ数をν６pとするとき、
ν６ｐ＜３０
を満足することを特徴とする請求項１、２、３又は４のズームレンズThe sixth lens group is composed of one or more positive lenses, and when the Abbe number of the Abbe numbers of the materials of the one or more positive lenses is ν6p,
ν6p <30
The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens satisfies the following.

前記第５レンズ群は、前方より後方へ順に、負レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズ、後方へ凸面を向けたメニスカス形状のレンズより成り、これらの各レンズは独立又は２以上のレンズを貼り合せた接合レンズを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のズームレンズ。 The fifth lens group includes, in order from the front to the rear, a negative lens, a positive lens whose convex surfaces are convex, and a meniscus-shaped lens whose convex surfaces are directed rearward. These lenses are independent or two or more lenses. A zoom lens according to any one of claims 1 to 5, further comprising a cemented lens bonded together.

１枚以上の非球面レンズを含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のズームレンズ。 The zoom lens according to claim 1, further comprising one or more aspheric lenses.

画像表示素子と、請求項１から７いずれか１項に記載のズームレンズとを有し、該ズームレンズを用いて該画像表示素子に表示された原画をスクリーン面上に投射していることを特徴とする画像投射装置。 It has an image display element and the zoom lens of any one of Claim 1-7, The original image displayed on this image display element is projected on a screen surface using this zoom lens. A featured image projection apparatus.

請求項１乃至７いずれか１項に記載のズームレンズを用いて画像情報を撮像手段面上に形成していることを特徴とする光学機器。 8. An optical apparatus characterized in that image information is formed on an imaging means surface using the zoom lens according to any one of claims 1 to 7.