JP5303898B2

JP5303898B2 - Zoom lens and projector apparatus using the same

Info

Publication number: JP5303898B2
Application number: JP2007275842A
Authority: JP
Inventors: 悦郎川上
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: JP2009103940A

Description

本発明は、主に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からの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くコンパクトなズームレンズに関するものである。 The present invention relates to a compact zoom lens having a small lens aperture for enlarging and projecting an image from a light valve for forming an image mainly by changing the reflection direction of light such as DMD.

近年、プロジェクタ装置のライトバルブとしてＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いた製品が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このＤＭＤを用いる場合、使用する投射用レンズに関して、幾つかの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。また、この様な条件は投射用レンズのライトバルブ側の瞳の位置が一定という条件のもとで成立しているため、ズームレンズなどの瞳位置が移動する場合は、移動した分、光量のロスなどが生ずるため、一般的には明るさが問題となりやすい広角端で瞳位置を最適化するなどの配慮も必要となる。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。 In recent years, products using DMD (digital micromirror device) as a light valve of a projector apparatus have been rapidly spread. When this DMD is used as a light valve in a projector apparatus, some DMD-specific restrictions occur with respect to the projection lens used. The first restriction relates to the F value of the projection lens, which is considered to be the largest restriction in developing a small projector device. Currently, in the DMD, when the image is generated, the turning angle to represent ON and OFF of the micromirror is ± 12 °, which enables effective reflected light (effective light) and invalid reflected light (ineffective light). ). Therefore, in a projector apparatus using a DMD as a light valve, it is necessary to capture effective light and not to catch invalid light. From this condition, the F value of the projection lens can be derived, that is, F = 2. 4 Actually, there is a demand for capturing a light amount as much as possible, and therefore, a smaller F value is often required in consideration of a decrease in contrast in a range where there is no actual harm. In addition, since such a condition is established under the condition that the position of the pupil on the light valve side of the projection lens is constant, if the pupil position of the zoom lens or the like moves, the amount of light Since loss or the like occurs, it is generally necessary to consider such as optimizing the pupil position at the wide-angle end where brightness tends to be a problem. The second restriction relates to the arrangement with the light source system. Since the image circle of the projection lens is desired to be as small as possible for miniaturization, the arrangement of the light source system for inputting the projection light beam to the DMD is limited.

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。 In order to input effective light from the DMD to the projection lens, the light source system is installed in substantially the same direction (adjacent) as the projection lens. In addition, the projection lens and the light source system are used between the light valve side lens of the projection lens and the light valve (in general, the back focus), and the projection lens has a large back. In addition to providing a focus, it is necessary to design a small lens system on the light valve side in order to secure a light guide space from the light source. From the standpoint of optical design of the projection lens, this is a constraint that the pupil position on the light valve side is located near the rear of the projection lens. On the other hand, in order to improve the performance of the projection lens, it is necessary to combine a large number of lenses, and if a large number of lenses are arranged, the total length of the projection lens needs to be a certain length. If the total length of the lens is increased, the lens having the entrance pupil position on the rear side becomes a problem contrary to the size reduction in which the front lens diameter is naturally increased.

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、利便性の点ではズーム構成による変倍が可能というだけではなく、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その広角端の画角の大きい物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、コスト面や生産面では不利となる非球面レンズの採用も考慮しなければならず、そうしたとしても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２００７−１４０４７４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り、プロジェクタ装置の小型化に効果的であることが既に知られているが、この発明の実施例によれば非球面レンズを２枚使用しており、コスト面や生産性を考慮に入れると、製品を提供する上で全てに有効な設計手段であるとは言い難い。
特開２００７−１４０４７４号公報 In this way, although there are major restrictions on development, a projector device that employs DMD as a light valve is advantageous over other methods in terms of miniaturization, and is now convenient for presentations. Portable portable compact projectors have become widespread, centering on new data projectors. In addition, in order to make the device itself compact, it is natural that there is a strong demand for miniaturization of the projection lens used, and on the other hand, there is also a demand for multi-function, and correction of various aberrations. In addition to satisfying the specifications of the DMD used as a result of the image quality performance as a result of the above, not only zooming is possible in terms of convenience, but the center of the DMD and the optical axis of the projection lens are In order to employ a shifted so-called shift configuration, a large image circle is required, and a lens having a large angle of view at the wide-angle end of the lens is required. Projection lenses developed with such specifications must also consider the use of aspherical lenses, which are disadvantageous in terms of cost and production, and even so, the aperture of the front lens group tends to be larger than desired. This greatly affects the thickness dimension of the projector apparatus. However, it can be said that reducing the thickness dimension in a projector device that is assumed to be portable is the most important factor in a projector device that is often carried with a notebook personal computer. As a means for solving this problem, there is an example of a compact design method for a projection lens as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-140474 (Patent Document 1), which is effective in reducing the size of a projector device. Although it is already known, according to the embodiment of the present invention, two aspheric lenses are used, and considering cost and productivity, they are all effective in providing products. It is hard to say that it is a design means.
JP 2007-140474 A

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くコンパクトなズームレンズを実現し、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非球面レンズを使用せず、コストや生産性をも考慮した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。 In view of the above-described circumstances, the present invention is suitable for the characteristics of a light valve that forms an image by changing the reflection direction of light, such as DMD, and enlarges and projects an image from the light valve on a screen or other wall surface. Realize a compact zoom lens with high imaging performance and small lens aperture in applications, use compact and bright, high-quality aspherical lenses that can project large screens even in limited spaces such as small meeting rooms An object of the present invention is to provide a thin projector device that takes cost and productivity into consideration.

本発明のズームレンズは、拡大側から順に、全体で正の屈折力を有する第１レンズ群、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群、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レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍動作により拡大側から縮小側方向へと光軸上を移動し、同時に前記第３レンズ群も連動して光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、前記第１レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第２レンズ群の変倍に関する倍率の変化に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第３レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の長さに関して下記条件式（４）を満足し、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、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、正レンズ及び正レンズを配して構成され、前記第１レンズ群に配置される拡大側の二枚の負レンズに設定されるパワーに関して下記条件式（５）を満足し、最も拡大側に配置される負レンズの縮小側面、拡大側から三番目に配置される正レンズまたは負レンズと正レンズの接合系の最も縮小側の面及び最も縮小側に配置される正レンズの縮小側面の形状に関して、それぞれ下記条件式（６）、下記条件式（７）及び下記条件式（８）を満足し、また前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率の特性に関して下記条件式（９）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１）０．２５＜ｆ_w／ｆ_I＜０．４
（２）０．８＜ √（ｍ_IIw＊ｍ_IIt ）＜１．２
（３）０．３５＜ｆ_w／ｆ_III ＜０．６
（４）１．８＜Ｄ_I／ｆ_w ＜２．８
（５） −３．５＜ｆ _I ／ｆ _I1-2 ＜ −２．０
（６）３．０＜ｆ _I ／ｒ _I2 ＜４．５
（７） −２．５＜ｆ _I ／ｒ _I6 ＜ −１．３
（８） −２．９＜ｆ _I ／ｒ _I12 ＜ −１．８
（９）１．６５＜Ｎ _I
ただし、
ｆ_w ：広角端における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１７００ｍｍに合焦状態）
ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
ｆ_III ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｍ_IIw ：広角端配置における第２レンズ群の合成倍率
ｍ_IIt ：望遠端配置における第２レンズ群の合成倍率
Ｄ_I ：第１レンズ群の最も拡大側の面と最も縮小側の面の光軸上における距離
ｆ _I1-2 ：第１レンズ群を構成する最も拡大側とその次に配置される二枚の負レンズの合成焦点距離
ｒ _I2 ：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
ｒ _I6 ：第１レンズ群で拡大側より三番目に配置される正レンズまたは負レンズと正レンズの接合系の最も縮小側の面の曲率半径
ｒ _I12 ：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
Ｎ _I ：第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対する屈折率の平均値 The zoom lens of the present invention includes, in order from the magnification side, a first lens group having a positive refractive power as a whole, a second lens group having a negative refractive power as a whole, and a third lens group having a positive refractive power as a whole. The first lens group is fixed during zooming operation, and the second lens group moves on the optical axis from the enlargement side to the reduction side by zooming operation from the wide-angle end to the telephoto end. At the same time, the third lens unit also moves on the optical axis in conjunction with the lens system to change the magnification of the entire lens system, and the following conditional expression (1) is satisfied with respect to the power set for the first lens unit: The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the change in magnification regarding the zooming of the second lens group, and the following conditional expression (3) is satisfied with respect to the power set in the third lens group. And the following conditions regarding the length of the first lens unit on the optical axis: (4) satisfies the said first lens group comprises, in order from the magnification side, a lens having a negative refractive power in a convex meniscus shape on the expanded side (hereinafter negative lens), a lens having a negative lens, a positive refractive power (Hereinafter, positive lens), a negative lens, a positive lens, and a positive lens, and the following conditional expression (5) regarding the power set for the two negative lenses on the enlargement side arranged in the first lens group Satisfied, the reduction side of the negative lens arranged closest to the enlargement side, the positive lens arranged third from the enlargement side, or the most reduction side and the most reduction side of the joint system of the negative lens and the positive lens As for the shape of the reduction side surface of the positive lens, the following conditional expression (6), conditional expression (7) and conditional expression (8) below are satisfied, and each lens constituting the first lens group is used. Regarding the refractive index characteristics of glass materials, Characterized in that it satisfies the equation (9). (Claim 1)
(1) 0.25 <f _w / f _I <0.4
(2) 0.8 <√ (m _IIw * m _IIt ) <1.2
_{(3) 0.35 <f w /} f III <0.6
_{(4) 1.8 <D I /} f w <2.8
(5) −3.5 <f _I / f _I1-2 <−2.0
_{(6) 3.0 <f I /} r I2 <4.5
(7) −2.5 <f _I / r _I6 <−1.3
_{(8) -2.9 <f I /} r I12 <-1.8
(9) 1.65 <N _I
However,
f _w : Composite focal length of the entire lens system at the wide-angle end (focused state on the magnifying side object distance of 1700 mm from the most magnifying side of the first lens group)
f _I : Composite focal length of the first lens group f _III : Composite focal length of the third lens group m _IIw : Composite magnification of the second lens group at the wide angle end arrangement m _IIt : Composite magnification of the second lens group at the telephoto end arrangement D _I : Distance on the optical axis between the most enlargement side surface and the most reduction side surface of the first lens unit
f _I1-2 : _Combined focal length of the most negative side and the two negative lenses arranged next to the first lens unit
r _I2 : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the magnification side in the first lens group
r _I6 : radius of curvature of the surface of the first lens unit disposed on the third lens side from the magnification side or the most demagnification side of the cemented system of the negative lens and the positive lens
r _I12 : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group
N _I : Average value of refractive index with respect to d-line of each lens constituting the first lens group

本提案のズームレンズは、基本的には前述のように第１レンズ群、第２レンズ群及び第３レンズ群の３つのレンズ群から構成され、それらレンズ群の有するパワーは、拡大側から順に正、負、正の順で配分し構成されている。この適切なパワー配置によりプロジェクタ用ズームレンズとしては比較的高いズーム比と光学性能を獲得した上で全長及び外形の小型化を達成している。条件式（１）は、このうち第１レンズ群の正のパワーを規定して小型化と高性能のバランスをとるものであり上限を超えると第１レンズ群のパワーは過大となり、小型化には有利である一方諸収差が劣化し、下限を超えるとレンズ系が大型化して目的の仕様に達することが出来ない。条件式（２）は、主に変倍を司っている第２レンズ群の作動倍率に関してのものであり、少ない移動量で大きなズーム比を得るための条件である。すなわち、第２レンズ群を、その倍率が−１倍前後で働かせることで、収差変動と移動量を共に小さくすること達成している。したがって上限を超えると第２レンズ群縮小側（第２レンズ群と第３レンズ群の間隔）の移動スペースが大きくなると共に収差が増幅され、下限を超えると第２レンズ群拡大側（第１レンズ群と第２レンズ群の間隔）のスペースが大きくなり小型化が困難となる。条件式（３）は、正の第３レンズ群のパワーを規定するもので、全体で収束光学系であるレンズ系の基本的な収束を担うレンズ群であるために、最終的に良好な性能を得るために重要となる条件を示すこととなる。上限を超えるとパワーが過大となり第３レンズ群内の各レンズエレメントに過度の負担がかかり性能が低下する。下限を超えると、第３レンズ群のパワーは小さく性能的には有利ではあっても、全長が大きくなってしまう。条件式（４）は第１レンズ群の全長に関するもので、相反する課題を解決するための、すなわち広角端で大きな画角を維持しつつ外径を小さくするための条件式である。レンズ系をコンパクト化するために、条件式（１）では第１レンズ群に適切な正のパワーを与えることを要求しているが、かつそれを適切なレンズエレメントの枚数、厚さで分担することで第１レンズ群の有口径の増大を防がなければならず、そのために第１レンズ群はある程度の軸上寸法を与える必要があることを考慮しなければならない。条件式（４）で表現される範囲の上限を超えると第１レンズ群自体の長さが増大してレンズ系全長が大きくなり、下限を超えると第１レンズ群の各レンズエレメントに対するパワーが過大となり性能が低下する。条件式（５）は、第１レンズ群の拡大側に配置される第１負レンズ及び第２負レンズに関するものである。この位置では広角化を達成するために入射光束に同心的な負レンズを適切なパワーで配置することが重要でありその条件を示している。上限を超えるとこの部分に配分できる負パワーが小さく性能的には有利であるが広角化には不利となり、下限を超えると逆に負パワーが過大となり収差補正が困難になってしまう。条件式（６）は第１レンズ群を構成する最も拡大側に配置される第１レンズの形状に関するものである。前述のように第１レンズは単体でも強い負のパワーをもつのみならず、条件式（６）で示される条件の範囲で入射光束に対し同心的なメニスカス形状をとり出来るだけ収差発生を抑えた円滑な伝達をすることが重要である。上限を超えるとメニスカス形状が強くなりすぎ、下限を超えると同心性が不十分でどちらも共に諸収差補正で不利となる。条件式（７）は、第１レンズ群を構成する拡大側から三番目に配置される正レンズエレメントまたは負レンズと正レンズの接合より構成される部分系におけるその最も縮小側の面の形状の特徴に関する条件である。前述の拡大側にある第１レンズ及び第２レンズからなる負レンズ群からの発散光束を適切に受けて諸収差を良好に補正する一方で光束の発散度合を押さえて外径の小型化を果たしている。上限を超えると当該面での集光効果が少なくなり以降の縮小側に配置される面の有効径が大きくなり、下限を超えると有効径を小さく維持するには有利であるが過度の収差が発生して性能が低下してしまう。条件式（８）は、第１レンズ群の最終面すなわち最も縮小側の面の形状に関しての条件で、条件式（７）と同様に当該面は縮小側レンズエレメントの有効径の小型化を達成しつつ系全体における諸収差の補正作用に大きな影響を持つ。上限を超えると特に球面収差、コマ収差の補正が不十分になり、下限を超えると周辺光束のコマフレアーが過大となる。条件式（９）は、第１レンズ群を構成している各レンズエレメントに採用している硝材の屈折率に関するもので、収差補正に効果的な硝材選定の範囲を表現している。前述の如く第１レンズ群は正のパワーを有していながら広角化と有効径の小型化と高性能維持をすべて実現させるため基本的に各レンズは強いパワーを有することになるが、これに対し条件式（９）のように高屈折率材料を多く用いることで収差の劣化を軽減している。したがって条件式（９）で下限を超えると各レンズ面の曲率が増大し、諸収差の特に高次のコマフレアーなどが増大して良好な性能を得ることが出来なくなる。 The proposed zoom lens is basically composed of the three lens groups of the first lens group, the second lens group, and the third lens group as described above, and the power of these lens groups is in order from the magnification side. Allocation is made in order of positive, negative, positive. With this appropriate power arrangement, the projector zoom lens achieves a relatively high zoom ratio and optical performance, and at the same time achieves a reduction in overall length and size. Conditional expression (1) defines the positive power of the first lens group and balances between miniaturization and high performance. If the upper limit is exceeded, the power of the first lens group becomes excessive and the size is reduced. On the other hand, various aberrations deteriorate, and if the lower limit is exceeded, the lens system becomes large and the target specification cannot be achieved. Conditional expression (2) is mainly related to the operation magnification of the second lens group that controls zooming, and is a condition for obtaining a large zoom ratio with a small amount of movement. That is, both the aberration variation and the movement amount are reduced by operating the second lens group at a magnification of about −1. Therefore, if the upper limit is exceeded, the moving space on the second lens group reduction side (the distance between the second lens group and the third lens group) becomes large and the aberration is amplified, and if the lower limit is exceeded, the second lens group enlargement side (first lens). The space between the lens group and the second lens group becomes large, and it is difficult to reduce the size. Conditional expression (3) prescribes the power of the positive third lens group, and is the lens group responsible for the basic convergence of the lens system that is a converging optical system as a whole. The conditions that are important for obtaining If the upper limit is exceeded, the power becomes excessive and an excessive burden is placed on each lens element in the third lens group, resulting in a decrease in performance. When the lower limit is exceeded, although the power of the third lens group is small and advantageous in terms of performance, the total length becomes large. Conditional expression (4) relates to the total length of the first lens group, and is a conditional expression for solving the conflicting problems, that is, for reducing the outer diameter while maintaining a large angle of view at the wide angle end. In order to make the lens system compact, conditional expression (1) requires that the first lens group be given an appropriate positive power, and that is shared by the appropriate number and thickness of lens elements. Thus, it is necessary to prevent an increase in the aperture of the first lens group, and for that purpose, it is necessary to consider that the first lens group needs to have a certain axial dimension. If the upper limit of the range expressed by conditional expression (4) is exceeded, the length of the first lens group itself increases and the total length of the lens system increases, and if the lower limit is exceeded, the power for each lens element of the first lens group is excessive. As a result, performance decreases. Conditional expression (5) relates to the first negative lens and the second negative lens arranged on the magnification side of the first lens group. In this position, in order to achieve a wide angle, it is important to arrange a negative lens concentric with the incident light beam with an appropriate power, which indicates the condition. If the upper limit is exceeded, the negative power that can be distributed to this part is small and advantageous in terms of performance, but it is disadvantageous for widening the angle. If the lower limit is exceeded, the negative power becomes excessive and aberration correction becomes difficult. Conditional expression (6) relates to the shape of the first lens arranged on the most magnifying side constituting the first lens group. As described above, the first lens alone has not only a strong negative power, but also suppresses the occurrence of aberrations as much as possible to take a concentric meniscus shape with respect to the incident light beam within the range of the condition expressed by the conditional expression (6). It is important to communicate smoothly. When the upper limit is exceeded, the meniscus shape becomes too strong, and when the lower limit is exceeded, concentricity is insufficient and both are disadvantageous in correcting various aberrations. Conditional expression (7) is the shape of the surface on the most reduction side in the positive lens element arranged third from the magnifying side constituting the first lens group or the sub-system composed of the junction of the negative lens and the positive lens. It is a condition related to features. The divergent light beam from the negative lens group consisting of the first lens and the second lens on the enlargement side is appropriately received to correct various aberrations satisfactorily, while reducing the divergence degree of the light beam and reducing the outer diameter. Yes. If the upper limit is exceeded, the condensing effect on the surface will be reduced, and the effective diameter of the surface disposed on the subsequent reduction side will be large.If the lower limit is exceeded, it is advantageous to keep the effective diameter small, but excessive aberrations will occur. It will occur and the performance will decrease. Conditional expression (8) is a condition relating to the shape of the final surface of the first lens group, that is, the most reduction side surface. Similar to conditional expression (7), this surface achieves reduction of the effective diameter of the reduction side lens element. However, it has a great influence on the correction of various aberrations in the entire system. If the upper limit is exceeded, correction of spherical aberration and coma aberration will be insufficient, and if the lower limit is exceeded, the coma flare of the peripheral luminous flux will be excessive. Conditional expression (9) relates to the refractive index of the glass material employed in each lens element constituting the first lens group, and expresses the range of glass material selection effective for aberration correction. As described above, the first lens unit has a positive power, but each lens basically has a strong power in order to realize a wide angle, a reduction in effective diameter, and a maintenance of high performance. On the other hand, the deterioration of aberration is reduced by using many high refractive index materials as in the conditional expression (9). Therefore, if the lower limit of conditional expression (9) is exceeded, the curvature of each lens surface increases, and particularly high-order coma flare of various aberrations increases, making it impossible to obtain good performance.

また、前記第２レンズ群は、拡大側から順に負レンズと正レンズの接合系にて構成され、前記第２レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（１０）を満足し、拡大側負レンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１１）を満足し、前記第２レンズ群を構成する各レンズのアッベ数に関して下記条件式（１２）を満足しており、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に設定される空気間隔に関して下記条件式（１３）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（１０） −０．５＜ｆ_w／ｆ_II ＜ −０．３
（１１）０．５＜ｆ_II／ｒ_II1 ＜１．０
（１２）８．０＜Ｖ_II1−Ｖ_II2
（１３）０．６＜ｄ_I-II／ｆ_w ＜１．４
ただし、
ｆ_II ：第２レンズ群の合成焦点距離
ｒ_II1 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｖ_II1 ：第２レンズ群の拡大側に配置される負レンズのアッべ数
Ｖ_II2 ：第２レンズ群の縮小側に配置される正レンズのアッべ数
ｄ_I-II：第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔の変倍における最大変化量 In addition, the second lens group is configured by a cemented system of a negative lens and a positive lens in order from the magnifying side, and satisfies the following conditional expression (10) with respect to the power set in the second lens group, so The following conditional expression (11) is satisfied with respect to the shape of the enlarged side surface of the lens, and the following conditional expression (12) is satisfied with respect to the Abbe number of each lens constituting the second lens group. It is preferable that the following conditional expression (13) is satisfied with respect to the air interval set between the second lens groups. (Claim 2 )
_{(10) -0.5 <f w /} f II <-0.3
_{(11) 0.5 <f II /} r II1 <1.0
(12) 8.0 <V _II1 −V _II2
(13) 0.6 <dI _-II / _fw <1.4
However,
f _II : Composite focal length of the second lens group r _II1 : Curvature radius of the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the second lens group V _II1 : Negative lens arranged on the enlargement side of the second lens group Abbe number V _II2 : Abbe number of the positive lens arranged on the reduction side of the second lens group d _I-II : Maximum amount of change in zooming of the air gap between the first lens group and the second lens group

本発明のズームレンズにおける第２レンズ群は変倍を掌るバリエータにあたり、この群のパワーはその移動量と密接に関連し小型化と諸収差補正の為に重要である。条件式（１０）において、上限を超えると第２レンズ群の負のパワーが小さくなり変倍のための移動量が増大してしまい、下限を超えて負のパワーが大きくなると小型化には有利だが各レンズエレメントの過度のパワーの負担のため諸収差を劣化、または変倍による諸収差の変動が大きくなる。条件式（１１）は収差補正の条件で、第１レンズ群からの集束光束を発散光束に変えて尚且つ過度の収差を発生させないための条件である。上限を超えると第２レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の当該曲率半径の値が過小となり球面収差が補正過剰となり、下限を超えると逆に球面収差補正不足に陥ってしまう。条件式（１２）は、第２レンズ群の色収差補正条件である。下限を超えると補正が不十分となり、変倍時の色収差変動が過大となる。また条件式（１３）は、条件式（１０）と共に、小型化の条件となる。上限を超えると、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔が大きくなり、よってズームレンズ系全体の小型化にとっても大きな弊害となり、また下限を超えることは第２レンズ群の持つパワーが過大となるか、または変倍比を小さくせざるを得なくなりどちらも本発明の目的を達成することが出来なくなる。 The second lens group in the zoom lens of the present invention is a variator that controls zooming, and the power of this group is closely related to the amount of movement and is important for miniaturization and correction of various aberrations. In the conditional expression (10), if the upper limit is exceeded, the negative power of the second lens group becomes small and the amount of movement for zooming increases, and if the negative power increases beyond the lower limit, it is advantageous for downsizing. However, various aberrations are deteriorated due to excessive power load of each lens element, or fluctuations in various aberrations due to zooming increase. Conditional expression (11) is a condition for correcting aberrations, and is a condition for changing the focused light beam from the first lens group into a divergent light beam and preventing excessive aberration from occurring. If the upper limit is exceeded, the value of the radius of curvature of the magnifying side of the lens arranged closest to the magnifying side in the second lens group will be too small, and the spherical aberration will be overcorrected. . Conditional expression (12) is a condition for correcting chromatic aberration of the second lens group. When the lower limit is exceeded, correction is insufficient, and chromatic aberration fluctuations during zooming become excessive. Conditional expression (13) is a condition for miniaturization together with conditional expression (10). If the upper limit is exceeded, the distance between the first lens group and the second lens group becomes large, which is also a great detrimental effect on the size reduction of the entire zoom lens system. If the upper limit is exceeded, the power of the second lens group is excessive. Or the zoom ratio must be reduced, neither of which can achieve the object of the present invention.

また、前記第３レンズ群は、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第３ａレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第３ｂレンズ群を配して構成され、前記第３ａレンズ群は、拡大側から順に一枚の正レンズ及び負レンズを配して構成され、続く前記第３ｂレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ及び負レンズと正レンズの接合系を配して構成され、前記第３ａレンズ群において、配分されるパワーに関して下記条件式（１４）を満足しており、最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１５）を満足しており、構成する各レンズの分散に関して下記条件式（１６）を満足しており、前記第３ｂレンズ群において、配分されるパワーに関して下記条件式（１７）を満足しており、最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１８）を満足しており、構成する各レンズの分散に関して下記条件式（１９）を満足していることが好ましい。（請求項３）
（１４） −０．４＜ｆ_w／ｆ_IIIa ＜ −０．１
（１５）０．３３＜ｆ_w／ｒ_IIIa1 ＜０．９
（１６）１２＜Ｖ_IIIaN−Ｖ_IIIaP
（１７）０．５＜ｆ_w／ｆ_IIIb ＜０．９
（１８） −０．７＜ｆ_w／ｒ_IIIb1 ＜０．１
（１９）２０＜Ｖ_IIIbP−Ｖ_IIIbN
ただし、
ｆ_IIIa ：第３レンズ群を構成する第３ａレンズ群の合成焦点距離
ｒ_IIIa1：第３ａレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｖ_IIIaN：第３ａレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値
Ｖ_IIIaP：第３ａレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
ｆ_IIIb ：第３レンズ群を構成する第３ｂレンズ群の合成焦点距離
ｒ_IIIb1：第３ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｖ_IIIbP：第３ｂレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
Ｖ_IIIbN：第３ｂレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値 The third lens group includes a 3a lens group having a negative refractive power as a whole and a 3b lens group having a positive refractive power as a whole in order from the magnification side, and the 3a lens. group is composed of the magnifying side by disposing a sheet of the positive and negative lenses sequentially, followed by the third 3b lens group, a positive lens in order from the magnifying side, a junction system of the positive lens and the negative lens and a positive lens disposing In the 3a lens group, the following conditional expression (14) is satisfied with respect to the distributed power, and the following conditional expression (15) is satisfied with respect to the shape of the enlargement side surface of the lens arranged on the most enlargement side. The following conditional expression (16) is satisfied with respect to the dispersion of each lens constituting the lens, and the following conditional expression (17) is satisfied with respect to the power to be distributed in the third-b lens group. Placed on the side That satisfied with respect to the shape of the enlarged side of the lens has been satisfied (18), preferably satisfies the following conditional expression (19) with respect to the dispersion of the lenses constituting. (Claim 3 )
_{(14) -0.4 <f w /} f IIIa <-0.1
_{(15) 0.33 <f w /} r IIIa1 <0.9
(16) 12 < _VIIIaN - _VIIIaP
_{(17) 0.5 <f w /} f IIIb <0.9
(18) −0.7 <f _w / r _IIIb1 <0.1
(19) 20 < _VIIIbP - _VIIIbN
However,
f _IIIa : _Combined focal length of the 3a lens group constituting the third lens group r _IIIa1 : Curvature radius V _IIIaN of the lens disposed on the most magnifying side in the 3a lens group V _IIIaN : _Constructing the 3a lens group Average value of the Abbe number of each negative lens V _IIIaP : Average value of the Abbe number of each positive lens constituting the 3a lens group f _IIIb : Composite focal length r _IIIb1 of the 3b lens group constituting the 3rd lens group The radius of curvature V _IIIbP of the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 3b lens group: the average Abbe number of each positive lens constituting the 3b lens group V _IIIbN : each negative lens constituting the 3b lens group Mean Abbe number

本発明のズームレンズにおける第３レンズ群は前述のように、拡大側から順に負のパワーを持つ第３ａレンズ群及び正のパワーを持つ第３ｂレンズ群から成る構成であり、このことは第３レンズ群と第４レンズ群の間に大きなスペース（いわゆるバックフォーカスにあたる）を確保する上で非常に有効である。すなわち条件式（１４）で、上限を超えると第３ａレンズ群の負のパワーが小さくなり、したがってバックフォーカスは短くなってしまう。下限を超えると第３ａレンズ群の負のパワーは過大となり像面湾曲などが劣化し、設計性能が低下する。条件式（１５）は、収差補正の条件で、第２レンズ群からの強い発散光束を補正しつつ、以降のレンズ群に伝えるものである。上限を超えると、第３ａレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面である当該面での球面収差補正作用が不十分となり、下限を超えると逆に過度のアンダーな球面収差が発生すると共に、軸外光束に対しては大きなコマ収差を生じてどちらも性能的に問題を生ずる。条件式（１６）は、第３ａレンズ群内の色補正条件である。第３ａレンズ群は全体として負のパワーをもつので、負レンズにアッベ数の大きな硝材を使用して効果的な色収差の補正が可能となる。したがって条件式（１６）の下限を超えて負レンズ及び正レンズのアッベ数差が小さくなると色収差は劣化する。また、条件式（１７）からは正パワーの第３ｂレンズ群に関するもので、条件式（１７）は大きさと収差補正のための条件を表しており、上限を超えると第３ｂレンズ群のパワーが過大となり性能が低下しバックフォーカスが不足する。下限を超えると当該第３ｂレンズ群のパワーは小さくなるため性能的には有利であるがバックフォーカスが過大となり大型化してしまう。条件式（１８）は、収差補正条件で第３ａレンズ群からの強い発散光束を受けて第３ｂレンズ群全体として良好に補正、収束させる条件である。上限を超えると第３ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面である当該面で大きな負の球面収差及びコマ収差が発生し、下限を超えると正の球面収差の補正が不十分となる。条件式（１９）は、第３ｂレンズ群での倍率色収差補正の条件を表しており、軸外周辺光束が第３ｂレンズ群では各レンズエレメントの周辺部を通過するので重要な用件となる。下限を超えて負、正レンズのアッベ数が接近すると倍率色収差の補正が困難となる。 As described above, the third lens group in the zoom lens according to the present invention is composed of the 3a lens group having a negative power and the 3b lens group having a positive power in order from the magnification side. This is very effective in securing a large space (so-called back focus) between the lens group and the fourth lens group. That is, in the conditional expression (14), when the upper limit is exceeded, the negative power of the 3a lens group becomes small, and therefore the back focus becomes short. If the lower limit is exceeded, the negative power of the 3a lens group becomes excessive, the field curvature and the like deteriorate, and the design performance deteriorates. Conditional expression (15) is a condition to correct the strong divergent light beam from the second lens group and transmit it to the subsequent lens groups under the aberration correction conditions. If the upper limit is exceeded, the spherical aberration correction action on the surface that is the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 3a lens group will be insufficient, and if the lower limit is exceeded, excessively under spherical aberration will occur. At the same time, a large coma aberration is produced with respect to the off-axis light beam, and both cause problems in performance. Conditional expression (16) is a color correction condition in the 3a lens group. Since the 3a lens group has a negative power as a whole, it is possible to effectively correct chromatic aberration by using a glass material having a large Abbe number for the negative lens. Therefore, if the Abbe number difference between the negative lens and the positive lens is reduced beyond the lower limit of the conditional expression (16), the chromatic aberration is deteriorated. Conditional expression (17) relates to the positive power 3b lens group. Conditional expression (17) represents conditions for correcting the size and aberration, and when the upper limit is exceeded, the power of the 3b lens group is increased. It becomes excessive and performance is degraded, and back focus is insufficient. If the lower limit is exceeded, the power of the third lens group is reduced, which is advantageous in terms of performance, but the back focus becomes excessive and the size is increased. Conditional expression (18) is a condition for receiving a strong divergent light beam from the 3a lens group and correcting and converging the entire 3b lens group as a whole under aberration correction conditions. If the upper limit is exceeded, large negative spherical aberration and coma aberration will occur on the surface that is the magnifying side of the lens arranged closest to the magnifying side in the 3b lens group. If the lower limit is exceeded, correction of positive spherical aberration is insufficient. It becomes. Conditional expression (19) represents the condition for correcting the chromatic aberration of magnification in the 3b lens group, and is an important requirement because the off-axis peripheral luminous flux passes through the periphery of each lens element in the 3b lens group. If the Abbe number of the negative and positive lenses approaches the lower limit, it becomes difficult to correct lateral chromatic aberration.

このように本発明によるズーム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４）、携帯にも便利な薄型で、さらに生産者に対してもコスト面や生産面でも効果的なプロジェクタ装置を提供することが出来る。 As described above, by mounting the zoom lens according to the present invention on the projector device, the entire device can be reduced in size (claim 4 ), and is thin and convenient for carrying. It is possible to provide a projector device that is effective in terms of production.

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でコスト面や生産面でも効果的なズームレンズを実現し、コンパクトで明るく、高画質のプロジェクタを安価に提供することが出来る。 According to the present invention, a compact zoom lens that has high imaging performance suitable for the characteristics of light valves such as DMD, is compact and effective in terms of cost and production, and provides a compact, bright and high-quality projector at low cost. I can do it.

以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。なお、以下の第１実施例から第５実施例のうち、第４実施例以外の実施例は本願の発明に属さないものとする。第１実施例から第５実施例のズームレンズでは拡大側から順に、全体で正の屈折力を有する第１レンズ群（レンズ群名称ＬＧ１）、全体で負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Ｌ１３ａ、拡大側面１０５、縮小側面１０６）または負レンズ（レンズ名称Ｌ１３ａ、拡大側面１０５、縮小側の接合面１０５ｓ）と正レンズ（レンズ名称Ｌ１３ｂ、拡大側の接合面１０５ｓ、縮小側面１０６）の接合系、負レンズ（レンズ名称Ｌ１４、拡大側面１０７、縮小側面１０８）、正レンズ（レンズ名称Ｌ１５、拡大側面１０９、縮小側面１１０）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ１６、拡大側面１１１、縮小側面１１２）を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側から順に負レンズ（レンズ名称Ｌ２１、拡大側面２０１、縮小側の接合面２０２）と正レンズ（レンズ名称Ｌ２２、拡大側の接合面２０２、縮小側面２０３）の接合系にて構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第３ａレンズ群（レンズ群名称ＬＧ３ａ）及び全体で正の屈折力を有する第３ｂレンズ群（レンズ群名称ＬＧ３ｂ）を配して構成され、前記第３ａレンズ群ＬＧ３ａは、拡大側から順に一枚乃至二枚の正レンズ（一枚の場合レンズ名称Ｌ３１ａ、拡大側面３０１、縮小側面３０２とし、二枚の場合拡大側レンズ名称をＬ３１ａ、拡大側面３０１、縮小側面３０２、続く二枚目のレンズ名称をＬ３１ｂ、拡大側面３０３、縮小側面３０４）及び負レンズ（レンズ名称Ｌ３２、拡大側面３０５、縮小側面３０６）を配して構成され、続く前記第３ｂレンズ群ＬＧ３ｂは、拡大側から順に正レンズ（レンズ名称Ｌ３３、拡大側面３２１、縮小側面３２２）、正レンズ（レンズ名称Ｌ３４、拡大側面３２３、縮小側面３２４）及び負レンズ（レンズ名称Ｌ３５、拡大側面３２５、縮小側の接合面３２６）と正レンズ（レンズ名称Ｌ３６、拡大側の接合面３２６、縮小側面３２７）の接合系を配して構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３の縮小側には、大きな空気間隔を設けた後に照明光学系との関連において第４レンズ群（レンズ群名称ＬＧ４）を、正レンズ一枚（レンズ名称をＬ４１、拡大側面の名称を４０１、縮小側面の名称を４０２とする）にて構成しても良く、続いて図では前記第４レンズ群ＬＧ４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）が描かれている。前記第３レンズ群ＬＧ３を構成する前記第３ａレンズ群ＬＧ３ａ及び前記第３ｂレンズ群ＬＧ３ｂは前記第３レンズ群ＬＧ３に固定されており、前記第１レンズ群ＬＧ１及び前記第4レンズ群ＬＧ４は変倍動作中固定されており、主に変倍を担う前記第２レンズ群ＬＧ２は広角端から望遠端への変倍動作により拡大側から縮小側方向へと光軸上を移動し、同時に前記第３レンズ群ＬＧ３も連動して光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成している。

Hereinafter, the present invention will be described with respect to specific numerical examples. Of the following first to fifth embodiments, embodiments other than the fourth embodiment do not belong to the invention of the present application. In the zoom lenses of the first to fifth embodiments, in order from the magnification side, the first lens group (lens group name LG1) having a positive refractive power as a whole, and the second lens group having a negative refractive power as a whole (from the magnification side) Lens group name LG2), and a third lens group (lens group name LG3) having a positive refractive power as a whole. The first lens group LG1 has a meniscus negative shape convex toward the enlargement side in order from the enlargement side. Lens (lens name L11, enlargement side name 101, reduction side name 102), negative lens (lens name L12, enlargement side 103, reduction side 104), positive lens (lens name L13a, enlargement side 105) , Reduction side surface 106) or negative lens (lens name L13a, enlargement side surface 105, reduction side joint surface 105s) and positive lens (lens name L13b, enlargement side joint surface 105s, reduction) Surface 106), negative lens (lens name L14, enlargement side surface 107, reduction side surface 108), positive lens (lens name L15, enlargement side surface 109, reduction side surface 110) and positive lens (lens name L16, enlargement side surface 111, The second lens group LG2 includes a reduction lens 112, a negative lens (lens name L21, a magnification side surface 201, a reduction-side cemented surface 202) and a positive lens (lens name L22, magnification). The third lens group LG3 includes a third a lens group (lens group name LG3a) having a negative refractive power as a whole in order from the enlargement side. A third lens group (lens group name LG3b) having positive refractive power as a whole is arranged, and the third lens group LG3a is composed of one or two lenses in order from the magnification side. Positive lens (Lens name L31a in the case of one lens, enlargement side surface 301, reduction side surface 302, and in the case of two lenses, the enlargement side lens name is L31a, enlargement side surface 301, reduction side surface 302, and the subsequent lens name is L31b, enlargement. And a negative lens (lens name L32, enlargement side surface 305, reduction side surface 306). Enlargement side 321 and reduction side 322), positive lens (lens name L34, enlargement side 323, reduction side 324), negative lens (lens name L35, enlargement side 325, reduction side cemented surface 326) and positive lens (lens name L36) , An enlargement side joining surface 326 and a reduction side surface 327), and a large side is provided on the reduction side of the third lens group LG3. In the relationship with the illumination optical system after providing a clear air gap, the fourth lens group (lens group name LG4) is changed to one positive lens (lens name L41, the enlarged side name 401, the reduced side name 402). Next, in the drawing, a configuration of a light valve such as a DMD arranged with a slight air gap between the reduction side of the fourth lens group LG4 and the light valve surface in the figure. A cover glass CG (enlarged side surface C01, reduced side surface C02) is drawn as a part. The third lens group LG3a and the third b lens group LG3b constituting the third lens group LG3 are fixed to the third lens group LG3, and the first lens group LG1 and the fourth lens group LG4 are variable. The second lens group LG2, which is fixed during magnification operation and mainly responsible for magnification, moves on the optical axis from the enlargement side to the reduction side by the magnification operation from the wide-angle end to the telephoto end. The three lens units LG3 also move on the optical axis in conjunction with each other, thereby changing the magnification of the entire lens system.

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＝（Ｙ²／ｒ）／〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）²｝〕
＋Ａ・Ｙ⁴＋Ｂ・Ｙ⁶＋Ｃ・Ｙ⁸＋Ｄ・Ｙ¹⁰＋‥‥
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：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ‥‥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。 As is well known, the aspherical surface used in each embodiment has an aspherical formula when taking the Z axis in the optical axis direction and the Y axis in the direction orthogonal to the optical axis:
Z = (Y ² / r) / [1 + √ {1- (1 + K) (Y / r) ² }]
+ A ・ Y ⁴ + B ・ Y ⁶ + C ・ Y ⁸ + D ・ Y ¹⁰ +
Is a curved surface obtained by rotating the curve given by 回り around the optical axis, giving a paraxial radius of curvature: r, conic constant: K, and higher order aspherical coefficients: A, B, C, D, etc. Define In the notation of the conic constant and the higher-order aspheric coefficient in the table, “E and the number following it” represent “power of 10”. For example, “E-4” means 10 ⁻⁴ , and this numerical value may be multiplied by the immediately preceding numerical value.

［実施例１］
本発明のズームレンズの第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はズームレンズ全系の焦点距離、Ｆ_noはＦナンバー、２ωはズーム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１７００ｍｍ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＝４３５．８ｎｍ、ＣＡ３＝６４０．０ｎｍ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。 [Example 1]
Table 1 shows numerical examples of the first embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 2 is a diagram showing various aberrations thereof. In the table and drawings, f is the focal length of the zoom lens system, F _no is the F-number, 2 [omega a total angle of view of the zoom lens. Further, r is a radius of curvature, d is a lens thickness or a lens interval, n _d is a refractive index with respect to the d line, and ν _d is an Abbe number of the d line (however, a numerical value that changes due to the focusing operation in the table is 101 plane) The numerical value in the in-focus state with the object distance from 1700 mm). In the spherical aberration diagrams in the various aberration diagrams, CA1, CA2, and CA3 are aberration curves at wavelengths of CA1 = 550.0 nm, CA2 = 435.8 nm, and CA3 = 640.0 nm, respectively. In the astigmatism diagram, S indicates sagittal and M indicates meridional. In addition, unless otherwise specified throughout, the wavelength used for calculation of various values is CA1 = 550.0 nm.

［実施例２］
本発明のズームレンズの第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。 [Example 2]
Table 2 shows numerical examples of the second embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 4 is a diagram showing various aberrations thereof.

［実施例３］
本発明のズームレンズの第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。 [Example 3]
Table 3 shows numerical examples of the third embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 5 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 6 is a diagram showing various aberrations.

［実施例４］
本発明のズームレンズの第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。 [Example 4]
Table 4 shows numerical examples of the fourth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the lens configuration, and FIG. 8 is a diagram showing various aberrations.

［実施例５］
本発明のズームレンズの第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。 [Example 5]
Table 5 shows numerical examples of the fifth embodiment of the zoom lens according to the present invention. FIG. 9 is a lens configuration diagram, and FIG. 10 is a diagram showing various aberrations.

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（１９）に対応する値を、まとめて表６に示す。 Next, Table 6 collectively shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (19) regarding the first to fifth embodiments.

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（１９）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。 As is clear from Table 6, the numerical values related to the first to fifth embodiments satisfy the conditional expressions (1) to (19) and are also apparent from the aberration diagrams in the respective embodiments. Thus, each aberration is corrected well.

本発明によるズームレンズの第１実施例のレンズ構成図1 is a lens configuration diagram of a first embodiment of a zoom lens according to the present invention. 第１実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the first example 本発明によるズームレンズの第２実施例のレンズ構成図The lens block diagram of 2nd Example of the zoom lens by this invention. 第２実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the second example 本発明によるズームレンズの第３実施例のレンズ構成図3 is a lens configuration diagram of a third embodiment of a zoom lens according to the present invention. FIG. 第３実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the third example 本発明によるズームレンズの第４実施例のレンズ構成図4 is a lens configuration diagram of a fourth embodiment of a zoom lens according to the present invention. FIG. 第４実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the fourth example 本発明によるズームレンズの第５実施例のレンズ構成図5 is a lens configuration diagram of a fifth embodiment of a zoom lens according to the present invention. 第５実施例のレンズの諸収差図Various aberration diagrams of the lens of the fifth example

Claims

拡大側から順に、全体で正の屈折力を有する第１レンズ群、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群、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レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群は広角端から望遠端への変倍動作により拡大側から縮小側方向へと光軸上を移動し、同時に前記第３レンズ群も連動して光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、前記第１レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第２レンズ群の変倍に関する倍率の変化に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第３レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の長さに関して下記条件式（４）を満足し、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、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、正レンズ及び正レンズを配して構成され、前記第１レンズ群に配置される拡大側の二枚の負レンズに設定されるパワーに関して下記条件式（５）を満足し、最も拡大側に配置される負レンズの縮小側面、拡大側から三番目に配置される正レンズまたは負レンズと正レンズの接合系の最も縮小側の面及び最も縮小側に配置される正レンズの縮小側面の形状に関して、それぞれ下記条件式（６）、下記条件式（７）及び下記条件式（８）を満足し、また前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率の特性に関して下記条件式（９）を満足していることを特徴とするズームレンズ。
（１）０．２５＜ｆ_w／ｆ_I ＜０．４
（２）０．８＜ √（ｍ_IIw＊ｍ_IIt ）＜１．２
（３）０．３５＜ｆ_w／ｆ_III ＜０．６
（４）１．８＜Ｄ_I／ｆ_w ＜２．８
（５） −３．５＜ｆ _I ／ｆ _I1-2 ＜ −２．０
（６）３．０＜ｆ _I ／ｒ _I2 ＜４．５
（７） −２．５＜ｆ _I ／ｒ _I6 ＜ −１．３
（８） −２．９＜ｆ _I ／ｒ _I12 ＜ −１．８
（９）１．６５＜Ｎ _I
ただし、
ｆ_w ：広角端における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１７００ｍｍに合焦状態）
ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
ｆ_III ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｍ_IIw ：広角端配置における第２レンズ群の合成倍率
ｍ_IIt ：望遠端配置における第２レンズ群の合成倍率
Ｄ_I ：第１レンズ群の最も拡大側の面と最も縮小側の面の光軸上における距離
ｆ _I1-2 ：第１レンズ群を構成する最も拡大側とその次に配置される二枚の負レンズの合成焦点距離
ｒ _I2 ：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
ｒ _I6 ：第１レンズ群で拡大側より三番目に配置される正レンズまたは負レンズと正レンズの接合系の最も縮小側の面の曲率半径
ｒ _I12 ：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
Ｎ _I ：第１レンズ群を構成する各レンズのｄ線に対する屈折率の平均値 The first lens group having a positive refractive power as a whole, the second lens group having a negative refractive power as a whole, and the third lens group having a positive refractive power as a whole in order from the magnification side, The lens group is fixed during zooming operation, and the second lens group moves on the optical axis from the enlargement side to the reduction side by zooming operation from the wide-angle end to the telephoto end, and at the same time the third lens group Are coupled to move on the optical axis to change the magnification of the entire lens system. The power set for the first lens group satisfies the following conditional expression (1), and the second The following conditional expression (2) is satisfied with respect to the change in magnification regarding the zooming of the lens group, and the following conditional expression (3) is satisfied with respect to the power set in the third lens group, and the first lens group the following conditional expression (4) is satisfied with respect to the length on the optical axis, the first The lens group includes, in order from the magnifying side, a meniscus lens convex to the magnifying side (hereinafter, negative lens), a negative lens, a lens having positive refracting power (hereinafter, positive lens), a negative lens, The lens and the positive lens are arranged, and the power set for the two negative lenses on the enlargement side arranged in the first lens group satisfies the following conditional expression (5) and is arranged on the most enlargement side. Regarding the shape of the reduction side surface of the negative lens, the shape of the reduction lens side of the positive lens arranged third from the magnification side, or the most reduction side surface of the joint system of the negative lens and the positive lens, and the reduction side surface of the positive lens arranged closest to the reduction side, The following conditional expression (6), conditional expression (7) and conditional expression (8) are satisfied, respectively, and the following conditional expression is used for the refractive index characteristics of the glass material used for each lens constituting the first lens group. are satisfied (9) The zoom lens according to claim and.
(1) 0.25 <f _w / f _I <0.4
(2) 0.8 <√ (m _IIw * m _IIt ) <1.2
_{(3) 0.35 <f w /} f III <0.6
_{(4) 1.8 <D I /} f w <2.8
(5) −3.5 <f _I / f _I1-2 <−2.0
_{(6) 3.0 <f I /} r I2 <4.5
(7) −2.5 <f _I / r _I6 <−1.3
_{(8) -2.9 <f I /} r I12 <-1.8
(9) 1.65 <N _I
However,
f _w : Composite focal length of the entire lens system at the wide-angle end (focused state on the magnifying side object distance of 1700 mm from the most magnifying side of the first lens group)
f _I : Composite focal length of the first lens group f _III : Composite focal length of the third lens group m _IIw : Composite magnification of the second lens group at the wide angle end arrangement m _IIt : Composite magnification of the second lens group at the telephoto end arrangement D _I : Distance on the optical axis between the most enlargement side surface and the most reduction side surface of the first lens unit
f _I1-2 : _Combined focal length of the most negative side and the two negative lenses arranged next to the first lens unit
r _I2 : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the magnification side in the first lens group
r _I6 : radius of curvature of the surface of the first lens unit disposed on the third lens side from the magnification side or the most demagnification side of the cemented system of the negative lens and the positive lens
r _I12 : radius of curvature of the reduction side surface of the lens arranged closest to the reduction side in the first lens group
N _I : Average value of refractive index with respect to d-line of each lens constituting the first lens group

前記第２レンズ群は、拡大側から順に負レンズと正レンズの接合系にて構成され、前記第２レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（１０）を満足し、拡大側負レンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１１）を満足し、前記第２レンズ群を構成する各レンズのアッベ数に関して下記条件式（１２）を満足しており、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間に設定される空気間隔に関して下記条件式（１３）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
（１０） −０．５＜ｆ_w／ｆ_II ＜ −０．３
（１１）０．５＜ｆ_II／ｒ_II1 ＜１．０
（１２）８．０＜Ｖ_II1−Ｖ_II2
（１３）０．６＜ｄ_I-II／ｆ_w ＜１．４
ただし、
ｆ_II ：第２レンズ群の合成焦点距離
ｒ_II1 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｖ_II1 ：第２レンズ群の拡大側に配置される負レンズのアッべ数
Ｖ_II2 ：第２レンズ群の縮小側に配置される正レンズのアッべ数
ｄ_I-II：第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔の変倍における最大変化量 The second lens group includes a negative lens and a positive lens in order from the magnifying side, and satisfies the following conditional expression (10) with respect to the power set in the second lens group. The following conditional expression (11) is satisfied with respect to the shape of the enlarged side surface, and the following conditional expression (12) is satisfied with respect to the Abbe number of each lens constituting the second lens group, and the first lens group and the second lens group The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression (13) is satisfied with respect to an air interval set between the lens groups.
_{(10) -0.5 <f w /} f II <-0.3
_{(11) 0.5 <f II /} r II1 <1.0
(12) 8.0 <V _II1 −V _II2
(13) 0.6 <dI _-II / _fw <1.4
However,
f _II : Composite focal length of the second lens group r _II1 : Curvature radius of the enlargement side surface of the lens arranged closest to the enlargement side in the second lens group V _II1 : Negative lens arranged on the enlargement side of the second lens group Abbe number V _II2 : Abbe number of the positive lens arranged on the reduction side of the second lens group d _I-II : Maximum amount of change in zooming of the air gap between the first lens group and the second lens group

前記第３レンズ群は、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第３ａレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第３ｂレンズ群を配して構成され、前記第３ａレンズ群は、拡大側から順に一枚の正レンズ及び負レンズを配して構成され、続く前記第３ｂレンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ及び負レンズと正レンズの接合系を配して構成され、前記第３ａレンズ群において、配分されるパワーに関して下記条件式（１４）を満足しており、最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１５）を満足しており、構成する各レンズの分散に関して下記条件式（１６）を満足しており、前記第３ｂレンズ群において、配分されるパワーに関して下記条件式（１７）を満足しており、最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１８）を満足しており、構成する各レンズの分散に関して下記条件式（１９）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
（１４） −０．４＜ｆ_w／ｆ_IIIa ＜ −０．１
（１５）０．３３＜ｆ_w／ｒ_IIIa1 ＜０．９
（１６）１２＜Ｖ_IIIaN−Ｖ_IIIaP
（１７）０．５＜ｆ_w／ｆ_IIIb ＜０．９
（１８） −０．７＜ｆ_w／ｒ_IIIb1 ＜０．１
（１９）２０＜Ｖ_IIIbP−Ｖ_IIIbN
ただし、
ｆ_IIIa ：第３レンズ群を構成する第３ａレンズ群の合成焦点距離
ｒ_IIIa1：第３ａレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｖ_IIIaN：第３ａレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値
Ｖ_IIIaP：第３ａレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
ｆ_IIIb ：第３レンズ群を構成する第３ｂレンズ群の合成焦点距離
ｒ_IIIb1：第３ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｖ_IIIbP：第３ｂレンズ群を構成する各正レンズのアッベ数の平均値
Ｖ_IIIbN：第３ｂレンズ群を構成する各負レンズのアッベ数の平均値 The third lens group includes, in order from the magnifying side, a 3a lens group having a negative refractive power as a whole and a 3b lens group having a positive refractive power as a whole. The positive lens and the negative lens are arranged in order from the enlargement side, and the subsequent third lens group 3b includes a positive lens, a positive lens, and a negative lens and a positive lens joint system in order from the enlargement side. In the above-mentioned 3a lens group, the following conditional expression (14) is satisfied with respect to the power to be distributed, and the following conditional expression (15) is satisfied with respect to the shape of the enlargement side surface of the lens arranged on the most enlargement side. The following conditional expression (16) is satisfied with respect to the dispersion of each of the constituent lenses, and the following conditional expression (17) is satisfied with respect to the power distributed in the third lens group, and the lens is on the most magnified side. Laid out Is satisfied satisfied with respect to the shape of the enlarged side of the figure (18), the zoom lens according to claim 1, characterized in that it satisfies the following conditional expression (19) with respect to the dispersion of the lenses constituting.
_{(14) -0.4 <f w /} f IIIa <-0.1
_{(15) 0.33 <f w /} r IIIa1 <0.9
(16) 12 < _VIIIaN - _VIIIaP
_{(17) 0.5 <f w /} f IIIb <0.9
(18) −0.7 <f _w / r _IIIb1 <0.1
(19) 20 < _VIIIbP - _VIIIbN
However,
f _IIIa : _Combined focal length of the 3a lens group constituting the third lens group r _IIIa1 : Curvature radius V _IIIaN of the lens disposed on the most magnifying side in the 3a lens group V _IIIaN : _Constructing the 3a lens group Average value of the Abbe number of each negative lens V _IIIaP : Average value of the Abbe number of each positive lens constituting the 3a lens group f _IIIb : Composite focal length r _IIIb1 of the 3b lens group constituting the 3rd lens group The radius of curvature V _IIIbP of the magnifying side surface of the lens arranged closest to the magnifying side in the 3b lens group: the average Abbe number of each positive lens constituting the 3b lens group V _IIIbN : each negative lens constituting the 3b lens group Mean Abbe number

前記請求項１から前記請求項３の少なくともいずれかの１項に記載されるズーム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。 Projector apparatus, characterized in that is equipped with a zoom lens as set forth in at least one of one of the preceding claims 3 to claim 1.