KR20080009636A - 줌렌즈 및 프로젝터장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 DMD(Digital Micromirror Device) 등의 빛의 반사방향을 바꾸어 화상을 형성하는 라이트벌브로부터의 화상을 스크린 위 또는 그 외의 벽면 등에 확대 투사하는 고성능이고 렌즈구경이 작으며 컴팩트한 줌렌즈를 제공하는 것으로서, 그 줌렌즈는 확대측부터 차례로, 전체적으로 부(negative)의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군, 전체적으로 정(positive)의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군 및 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군으로 구성되고, 상기 제 3 렌즈군은 변배동작 중 고정되어 있으며, 상기 제 1 렌즈군은 광각단에서 중간영역까지는 확대측으로부터 축소측 방향으로, 또 중간영역에서 망원단에 걸쳐서는 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동하고, 상기 제 2 렌즈군은 광각단에서 망원단에 걸쳐 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동함으로써 렌즈 전체계의 변배를 이루고 있는 것을 특징으로 한다.
줌렌즈, 프로젝터장치, 스크린, 광각단, 망원단

Description

줌렌즈 및 프로젝터장치{ZOOM LENS AND PROJECTOR UNIT}
본 발명은, 주로 DMD 등의 빛의 반사방향을 바꾸어 화상을 형성하는 라이트벌브로부터의 화상을 스크린 위 또는 그 외의 벽면 등에 확대 투사하는 렌즈구경이 작고 컴팩트한 줌렌즈 및 줌렌즈를 탑재한 프로젝터에 관한 것이다.
근래, 미소한 마이크로미러(경면 소자)를 화소에 대응시켜 평면상에 나란히 하고, 마이크로 머신 기술을 이용하여 각각의 경면 각도를 기계적으로 제어함으로써 화상을 표시하는 DMD(디지털 마이크로미러 디바이스)가 실용화되어 있다. 이 DMD는 이 분야에서 종래부터 널리 이용되어 온 액정패널보다 응답속도가 빠르고, 밝은 화상을 얻을 수 있다는 특징이 있기 때문에, 소형이고 고휘도이며 또한 고화질이고, 휴대 가능하게 한 프로젝터장치를 실현하는데 적합한 것이기 때문에 급속하게 보급되어 오고 있다.
프로젝터장치에 있어서, 라이트벌브로서 DMD를 이용하는 경우, 동시에 사용하는 투사용 렌즈에 대해서는 DMD 특유의 제약이 발생한다.
제 1 제약은 소형의 프로젝터장치를 개발하는데 있어서 최대의 제약이라고도 생각할 수 있는 투사용 렌즈의 F값에 관한 것이다. 현재, DMD에 있어서, 화상을 생성할 때에 마이크로미러의 ON 및 OFF를 표현하기 위해서 선회하는 각도는 ±12°이며, 이에 따라 유효인 반사광(유효광)과 무효인 반사광(무효광)을 전환하고 있다. 따라서, DMD를 라이트벌브로 한 프로젝터장치에 있어서는 유효광을 포착할 필요가 있는 동시에 무효광을 포착하지 않는 것이 조건이 되며, 이 조건으로부터 투사용 렌즈의 F값을 유도할 수 있다. 즉 F=2.4가 된다. 실제로는 더욱 조금이라도 광량을 받아들이고 싶다는 요망이 있기 때문에, 실제 손해가 없는 범위에서의 콘트라스트의 저하 등에 배려한 다음 한층 더 작은 F값이 요구되는 것도 많다.
또, 이와 같은 조건은 투사용 렌즈의 라이트벌브측의 동공의 위치가 일정하다는 조건하에서 성립하고 있기 때문에, 줌렌즈 등의 동공 위치가 이동하는 경우는, 이동한 만큼 광량의 손실 등이 발생하므로, 일반적으로는 밝기가 문제가 되기 쉬운 광각단에서 동공 위치를 최적화하는 등의 배려도 필요하게 된다.
제 2 제약은 광원계와의 배치에 관한 것이다. 소형화를 위해서는 투사용 렌즈의 이미지 서클은 가능한 한 작게 하고 싶기 때문에, DMD에 투사용의 광속(光束)을 입력하는 광원계의 배치는 한정되어 버린다. 상기의 DMD로부터의 유효광을 투 사용 렌즈에 입력하는데는 광원계를 투사용 렌즈와 거의 같은 방향(서로 이웃함)으로 설치하게 된다. 또 투사용 렌즈의 가장 라이트벌브측 렌즈와 라이트벌브의 사이(즉 일반적으로는 백 포커스)를 투사계와 광원계의 양 광학계에서 사용하게 된다. 이 때문에, 투사용 렌즈에는 큰 백 포커스를 설치하지 않으면 안되는 동시에, 광원으로부터의 도광스페이스를 확보하기 위해서 라이트벌브측의 렌즈계를 작게 설계할 필요가 발생한다.
이것은 투사용 렌즈의 광학설계의 입장에서 생각하면, 투사용 렌즈의 후방 부근에 라이트벌브측의 동공 위치가 오도록 설계한다는 제약이 된다. 한편, 투사용 렌즈의 성능을 향상하기 위해서는 다수의 렌즈를 조합할 필요가 있고, 다수 매의 렌즈를 배치하면 투사용 렌즈의 전체 길이는 어느 정도의 길이가 필요해지며, 투사용 렌즈의 전체 길이가 길어지면, 입사 동공 위치가 후방에 있는 렌즈에서는 당연한 것으로서 전방의 렌즈지름이 커져 버린다는 소형화와는 상반되는 문제가 된다.
이와 같이, 개발을 실시하는데의 큰 제약은 있지만, 라이트벌브로서 DMD를 채용하는 프로젝터장치는 소형화에서 다른 방식보다도 유리하다고 되어 있으며, 현재에서는 프리젠테이션을 실시할 때에 편리한 데이터 프로젝터를 중심으로서 휴대 가능한 컴팩트한 것이 널리 보급되어 오고 있다. 또 장치 자체를 컴팩트하게 구성하기 위해서는 당연한 것으로서 사용되는 투사용 렌즈에 관해서도 컴팩트화의 요망은 매우 강하며, 또 한쪽에서는 다기능화라고 하는 요망도 있고, 제수차의 보정 결과로서의 화질에 관한 성능이 사용하는 DMD의 사양을 충분히 만족하는 것은 물론이 거니와, 편리성의 점에서는 줌 구성에 의한 변배가 가능하다고 할 뿐만 아니라, DMD의 중심과 투사렌즈의 광축을 어긋나게 한 이른바 시프트 구성을 채용하기 위해서 이미지 서클이 큰 것을 요구하게 되며, 렌즈의 그 광각단의 화각이 큰 것, 또한 변배비도 큰 것이 요구되게 되어왔다.
이와 같은 사양으로 개발된 투사용 렌즈는 특히 전군(前群)렌즈의 구경이 요망보다 아무래도 커지기 쉽고, 프로젝터장치의 두께 치수에 큰 영향을 미치게 된다. 그러나, 휴대 가능한 것을 전제로 한 프로젝터장치에 있어서 두께 치수를 작게 하는 것은 중요하며, 노트형 퍼스널 컴퓨터 등과 함께 가지고 다니는 일이 많은 사용법을 하는 프로젝터장치에서는 가장 중요한 요소라고도 할 수 있다. 이 문제를 해결하는 수단으로서, 예를 들면 특개 2004-271668호 공보에 개시되어 있는 투사용 렌즈의 컴팩트화 설계 방법의 일례가 있다. 그러나, 이 예에서는 0.7 인치 DMD를 사용한 경우의 앞 렌즈 유효지름은 39mm부터 42mm로 되고, 적어도 프로젝터장치의 두께를 50mm 이하로 할 수는 없다. 이 두께는 실제로 노트형 퍼스널 컴퓨터 등과 함께 휴대해 보면 아직도 두께에 불만을 느끼지 않을 수 없다.
본 발명은, 상기한 사정을 감안하여, DMD 등의 빛의 반사방향을 바꾸어 화상을 형성하는 라이트벌브의 특성에 적합하고 있으며, 라이트벌브로부터의 화상을 스크린상 또는 그 외의 벽면 등에 확대 투사하는 용도에 있어서 결상 성능이 높고, 또한 렌즈구경이 작고 컴팩트한 줌렌즈를 제공하며, 컴팩트하고 밝고, 작은 회의실 등의 한정된 공간에서도 큰 화면을 투사 가능한 고화질로 휴대에 편리한 박형의 프로젝터장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이 발명의 바람직한 하나의 형태는, 확대측부터 차례로, 전체적으로 부의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군, 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군 및 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군으로 구성된다.
상기 제 3 렌즈군은 변배동작 중 고정되어 있고, 상기 제 1 렌즈군은 광각단에서 중간영역까지는 확대측으로부터 축소측 방향으로, 또 중간영역에서 망원단에 걸쳐서는 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동하며, 상기 제 2 렌즈군은 광각단에서 망원단에 걸쳐 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동함으로써 렌즈 전체계의 변배를 이루고 있다.
그리고, 상기 제 1 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (1)을 만족하고 있으며, 상기 제 2 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (2)를 만족하고 있고, 광각단에 있어서의 상기 제 2 렌즈군과 상기 제 3 렌즈군의 위치관계에 관해 하기 조건식 (3)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈이다.
(1) -1.4＜fw/fI＜-0.55
(2) 0.35＜fw/fII＜0.6
(3) 1.7＜dwII/fw
단,
fw는 광각단에 있어서의 렌즈 전체계의 합성 초점거리
(제 1 렌즈군의 가장 확대측면으로부터의 확대측 물체거리 1700mm에 초점맞 춤 상태)
fI는 제 1 렌즈군의 합성 초점거리
fII는 제 2 렌즈군의 합성 초점거리
dwII는 광각단에 있어서의 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군 사이의 공기간격
또, 이 발명의 바람직한 형태의 다른 하나는, 상기의 줌렌즈를 탑재한 프로젝터장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, DMD 등의 라이트벌브의 특성에 적합한 결상 성능이 높고, 컴팩트한 줌렌즈를 실현하여 컴팩트하고 밝으며, 고화질인 프로젝터장치를 제공할 수 있다.
우선, 본 발명에 따른 줌렌즈를 설명한다.
이 줌렌즈는 확대측부터 차례로, 전체적으로 부의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군, 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군 및 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군으로 구성된다.
상기 제 3 렌즈군은 변배동작 중 고정되어 있고, 상기 제 1 렌즈군은 광각단에서 중간영역까지는 확대측으로부터 축소측 방향으로, 또 중간영역에서 망원단에 걸쳐서는 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동하고, 상기 제 2 렌즈군은 광각단에서 망원단에 걸쳐서 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동함으로 써 렌즈 전체계의 변배를 이루고 있다. 그리고, 상기 제 1 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (1)을 만족하고 있고, 상기 제 2 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (2)를 만족하고 있으며, 광각단에 있어서의 상기 제 2 렌즈군과 상기 제 3 렌즈군의 위치관계에 관해 하기 조건식 (3)을 만족하고 있는 것을 특징으로 한다.
(1) -1.4＜fw/fI＜-0.55
(2) 0.35＜fw/fII＜0.6
(3) 1.7＜dwII/fw
단,
fw: 광각단에 있어서의 렌즈 전체계의 합성 초점거리
(제 1 렌즈군의 가장 확대측면부터의 확대측 물체거리 1700mm에 초점맞춤 상태)
fI: 제 1 렌즈군의 합성 초점거리
fII: 제 2 렌즈군의 합성 초점거리
dwII: 광각단에 있어서의 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군 사이의 공기간격
조건식 (1)은 전체로서 부의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군으로의 파워의 적절한 배분에 관한 조건이다. 광학계 전체의 크기와 제수차를 적절하게 보정하기 위한 조건의 밸런스를 잡기 위한 필요 조건으로 된다. 또 DMD 등의 라이트벌브를 조 명하기 위한 광학계를 배치하기 위한 공간을 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군 사이의 공기간격 부분에 잡지 않으면 안되고, 이 공간을 확보하는데 있어서도 중요한 의미를 가지는 제약이다.
그 때문에 하한을 넘으면, 제 1 렌즈군이 갖는 부의 합성파워가 크게 되고, 이것에 수반해 제 2 렌즈군, 제 3 렌즈군 등의 정의 파워를 강하게 하지 않으면 안되며, 제수차의 밸런스를 잡는 것이 곤란해져서 성능이 악화된다. 반대로 상한을 넘으면, 제 1 렌즈군과 제 2 렌즈군의 공기간격을 크게 잡지 않으면 안되고, 광학계 전체의 크기가 커져 소형화의 목적과 상반되거나, 또는 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군 사이의 공기간격 부분을 확보할 수 없게 된다.
조건식 (2)는 광축방향으로 이동하는 것으로 렌즈 전체계의 변배를 맡는 강한 정파워를 가지는 제 2 렌즈군에 관한 것이다. 상한을 넘어 정파워가 커지면 제 2 렌즈군의 변배에 관한 이동량은 작게 되지만, 다른 각 렌즈군과의 밸런스가 무너져 성능이 저하하고, 하한을 넘으면 수차적으로는 유리하지만, 이동량이 커져 소형화를 해쳐 버린다.
또, 조건식 (3)은 제 2 렌즈군, 제 3 렌즈군의 광각단에 있어서의 간격 조건이다. 라이트벌브의 조명계의 스페이스를 위해 이 간격을 확보하는 것이 필요하게 된다. 따라서 하한을 넘으면 조명계의 스페이스가 부족하여 프로젝터장치로서 설계가 곤란해진다.
또한, 상기 제 1 렌즈군은 확대측부터 차례로 제 1a 렌즈군 및 제 1b 렌즈군을 배치하여 구성되고, 상기 제 1a 렌즈군은 확대측부터 차례로, 확대측으로 볼록 한 메니스커스 형상의 부렌즈, 부렌즈 및 정렌즈를 배치하여 구성되며, 상기 제 1b 렌즈군은 가장 확대측의 굴절면이 축소측을 향한 강한 오목면이며, 가장 축소측의 굴절면이 축소측을 향한 볼록면에 있어서 1장 내지 3장의 렌즈를 배치하여 구성된다. 그리고, 상기 제 1a 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (4)를 만족하고, 상기 제 1b 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (5)를 만족하며, 상기 제 1 렌즈군의 광축상의 치수에 관해 하기 조건식 (6)을 만족한 것이 바람직하다.
(4) -1.1＜fw/fIa＜-0.2
(5) -0.4＜fw/fIb＜0
(6) 1.3＜TI/fw＜2.4
단,
fIa: 제 1 렌즈군을 구성하는 제 1a 렌즈군의 합성 초점거리
fIb: 제 1 렌즈군을 구성하는 제 1b 렌즈군의 합성 초점거리
TI: 제 1 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면과 제 1 렌즈군에서 가장 축소측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 광축상의 거리
조건식 (4) 및 조건식 (5)는 조명계를 배치하기 위한 스페이스 즉 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군 사이에서 통상적으로는 긴 백 포커스에 상당하는 부분을 양호한 성능과 소형화라는 상반되는 조건하에서 확보하기 위한 것이다. 이를 위해서는 제 1 렌즈군은 강한 부의 파워를 갖는 것이 필수가 되지만, 그것을 조건식 (4), 조건식 (5)에서 나타내어지도록 배분한다.
각각의 조건식이 표현하는 내용으로서는 조건식 (4)에서는, 제 1a 렌즈군의 부의 파워에 관한 것이다. 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군 사이의 백 포커스에 상당하는 부분을 길게 하기 위해서는 특히 제 1a 렌즈군의 부파워를 증대하는 것이 유효하고, 상한, 하한을 넘으면 제 1b 렌즈군 또는 제 1a 렌즈군의 부파워가 과대하게 되어 양호한 성능을 얻을 수 없다. 마찬가지로 조건식 (5)에서는 제 1b 렌즈군의 부파워에 관한 것이지만, 일반적으로는 제 1a 렌즈군의 부파워보다도 작은 것이 유리하다. 상한, 하한을 넘으면 각각 제 1a 렌즈군 또는 제 1b 렌즈군의 부파워가 과대하게 되어 양호한 성능을 얻을 수 없다.
계속되는 조건식 (6)은 소형화, 특히 앞 렌즈 근방의 렌즈의 소구경화를 위해 효과적인 조건을 나타내고 있다. 제 1 렌즈군의 강한 부파워에 의해 제 1 렌즈군 사출 후의 광속은 크게 발산하고 있으며, 따라서 렌즈지름도 대구경화 하기 쉽다. 이것을 조건식 (6)과 같이 제 1 렌즈군의 두께를 크게 함으로써 방지하는 것이다.
또, 제 1 렌즈군의 부파워를 분산하기 위해서, 렌즈 매수도 증가하는 것이 필요하고, 필연적으로 제 1 렌즈군은 어느 정도 길어지지 않을 수 없다. 하한을 넘으면 소구경화는 어렵고, 상한을 넘으면 광축방향의 치수가 너무 커져서 사양을 만족하는 것이 어려워지는 동시에 렌즈 매수의 증가에 따라 중량이 증가하여 소형화의 의미가 없어진다.
그리고, 상기 제 1a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 형상에 관해 하기 조건식 (7)을 만족하고 있고, 상기 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 굴절률의 특성에 관해 하기 조건식 (8)을 만족하고 있으며, 상기 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산특성에 관해 하기 조건식 (9)를 만족하고 있고, 또 상기 제 1b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (10)을 만족하고 있는 것이 바람직하다.
(7) 0.8＜fw/rIa2＜1.6
(8) 1.68＜NIa
(9) 8＜VIaP-VIaN
(10) -1.5＜fw/rIb1＜-0.9
단,
rIa2: 제 1a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 곡률반경
rIb1: 제 1b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
NIa: 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
VIaP: 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈의 아베수의 평균값
VIaN: 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 부렌즈의 아베수의 평균값
조건식 (7)은 상기 제 1a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 축소측의 형상에 관한 것이고, 강한 파워를 갖게 하면서, 확대측의 광속에 대해 대개 동심적형상으로 하며, 근본적으로 수차의 발생을 억제한 형상으로 하고 있다. 따라서 상한을 넘으면 구면수차, 코마수차가 보정 과잉이 되고, 하한을 넘으면 반대로 보정 부족이 된다.
조건식 (8)은 특히 강한 부파워를 갖는 제 1a 렌즈군의 굴절률의 특징에 관한 것이다. 강한 부파워를 획득함에 따른 곡률의 강도를 경감하기 위해서 고굴절률인 것이 필수이고, 조건식에 있어서 하한을 넘으면 곡률 과대의 면이 됨에 따른 구면수차, 코마수차가 과대로 되며, 또 페츠발 합(petzval sum)도 너무 작아져 버려 양호한 성능을 얻을 수 없다.
조건식 (9)는 제 1 렌즈군에 있어서 기본이 되는 색지움(achromatism) 조건이고, 색수차 보정을 양호하게 유지하기 위한 조건식이다. 부의 강한 파워를 갖는 제 1 렌즈군 중에서 큰 부파워를 분담하고 있는 상기 제 1a 렌즈군에 사용되는 유리재의 분산특성의 밸런스를 표현하고 있으며, 이에 따라 군 내부에서 발생하고 있는 기본적인 색수차를 작게 억제해 두는 것이 중요하다. 이들 렌즈의 유리재 선택을 조건식 (9)의 조건하에서 실시함에 따라, 적절한 파워 배분을 실현할 수 있고, 색수차의 양호한 보정이 가능해진다. 하한을 넘으면 색수차 보정을 위해서 각 렌즈의 파워가 과대하게 되고, 제수차가 악화된다.
조건식 (10)은 제 1 렌즈군에 있어서의 구면수차, 코마수차 보정과 앞 렌즈 근방에 배치되는 렌즈의 크기에 영향을 미치는 것이다. 본 줌렌즈의 사양은, 광각 단에서의 화각이 광각인 동시에 앞 렌즈 지름을 작게 설계하는 것을 요구하고 있다. 통상 이 2개의 조건은 상반되는 성격의 조건이다. 각 수차 보정을 만족하는 동시에 앞 렌즈 지름을 작게 하기 위해서는 상 높이(像高)가 큰 상점(像点)에 대응하는 광선속(光線束)을 앞 렌즈 근방에 있어서 보다 광선 높이가 낮은 위치를 통하게 하는 것이 필요하다. 이것을 제 1 렌즈군 내에서 현저한 형태로 실천하고 있는 것이 제 1b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈이다. 이 렌즈에 주어져 있는 파워는 비교적 작지만, 축소측에 크게 볼록으로 되는 메니스커스 형상으로 됨으로써 그 목적을 달성하고 있다. 한편 제 1 렌즈군 내의 구면수차, 코마수차 보정과의 밸런스를 잡을 필요도 있고, 하한을 넘으면 즉 곡률반경이 너무 작은 경우인데, 이때는 구면수차, 코마수차의 보정에 관한 자유도가 부족하게 되며, 상한을 넘으면 앞 렌즈 지름을 보다 크게 하여 대응하지 않으면 안되어 주어진 소형화의 목표를 달성할 수 없게 된다.
또, 제 1a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈에 관해 적어도 확대측면이 비구면 형상이고, 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (11)을 만족하며, 상기 제 1a 렌즈군의 확대측부터 2번째에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (12)를 만족하고 있는 것이 바람직하다.
(11) -0.8＜fw/fIa1＜-0.45
(12) -0.5＜fw/rIa3＜0
단,
fIa1: 제 1a 렌즈군을 구성하는 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 초점거리
rIa3: 제 1a 렌즈군을 구성하는 확대측부터 2번째에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
조건식 (11)은 제 1a 렌즈군을 구성하는 가장 확대측에 배치되는 렌즈로 설정되는 파워에 관한 것으로, 축외 수차에 큰 영향을 미친다. 상한을 넘으면 부의 파워가 너무 작아지고, 축외 수차의 보정에 대해서 충분한 대응을 취하지 못하며, 또 하한을 넘으면 부의 파워가 과대하게 되며, 색수차를 시작으로 하는 제수차가 열화한다.
계속되는 조건식 (12)는 제 1a 렌즈군을 구성하는 확대측부터 2번째에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관한 것이며, 조건식 (7) 및 조건식 (11)과 함께 앞 렌즈 근방에 관한 축외 수차의 밸런스를 유지하기 위한 조건이다. 상한을 넘으면 이 면의 곡률반경이 커져 곡률이 작아지고, 하한을 넘으면 반대로 곡률이 커져 결국, 축외 수차인 배율의 색수차, 왜곡 보정이 곤란해진다.
또, 상기 제 2 렌즈군은 확대측부터 차례로 제 2a 렌즈군, 제 2b 렌즈군 및 제 2c 렌즈군을 배치하여 구성되고, 상기 제 2a 렌즈군은 전체적으로 정의 굴절력을 갖고 1장 내지 2장의 정렌즈를 배치하여 구성되며, 상기 제 2b 렌즈군은 전체적으로 부의 굴절력을 갖고 1장의 부렌즈로 구성되거나 또는 부렌즈 및 정렌즈를 각 1장씩 배치하여 구성되고, 상기 제 2c 렌즈군은 전체적으로 정의 굴절력을 갖고 정렌즈를 2장과 부렌즈를 1장 배치하여 구성되며, 상기 제 2a 렌즈군, 상기 제 2b 렌 즈군 및 상기 제 2c 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 각각 하기 조건식 (13), 하기 조건식 (14) 및 하기 조건식 (15)를 만족하고, 또 상기 제 2 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈에 사용되는 유리재의 굴절률의 특성에 관해 하기 조건식 (16)을 만족하고 있는 것이 바람직하다.
(13) 0.35＜fw/fIIa＜0.8
(14) -0.62＜fw/fIIb＜-0.25
(15) 0.17＜fw/fIIc＜0.55
(16) NIIP＜1.65
단,
fIIa: 제 2 렌즈군을 구성하는 제 2a 렌즈군의 합성 초점거리
fIIb: 제 2 렌즈군을 구성하는 제 2b 렌즈군의 합성 초점거리
fIIc: 제 2 렌즈군을 구성하는 제 2c 렌즈군의 합성 초점거리
NIIP: 제 2 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
조건식 (13)은 제 2 렌즈군의 확대측에 배치되고, 강한 정파워를 갖는 제 2a 렌즈군에 관한 것이며, 정렌즈 1장이나 또는 2장으로 구성된다. 제 1 렌즈군에서 제 2 렌즈군에 걸친 발산하는 광선속을 수렴하기 위한 큰 정파워의 부여와, 적절하게 제수차를 보정하기 위한 조건으로 된다. 상한을 넘으면 정파워가 과대로 되고, 하한을 넘으면 반대로 수렴하기 위한 정파워가 부족하게 되는데, 모두 구면수차, 색수차에 큰 악영향을 미치게 된다.
조건식 (14)는 부의 제 2b 렌즈군의 파워에 관한 것으로, 정의 제 2a 렌즈군 및 제 2c 렌즈군의 파워와 조합하여 배치하는 것은 색수차나, 상면만곡 등의 수차를 기본적으로 작게 억제하기 때문에 중요하다. 상한을 넘으면 색보정을 위해 제 2a 렌즈군 및 제 2c 렌즈군의 군 파워도 작아지고, 페츠발 합을 작게 할 수 없다. 하한을 넘으면 반대로, 제 2 렌즈군이 강한 정파워와 부파워의 조합이 되므로, 고차(高次)의 구면수차, 코마수차가 과대로 된다.
또, 조건식 (15)는 제 2c 렌즈군의 파워를 규정하는 것이다. 제 2 렌즈군의 정파워를 조건식 (13) 및 조건식 (15)와 같이 적절하게 분배하는 것으로, 양호한 성능을 얻을 수 있다. 상한을 넘으면 제 2c 렌즈군의 파워가 과대가 되고, 하한을 넘으면 제 2a 렌즈군의 파워가 과대가 되며, 모두 양호한 성능을 얻을 수 없다.
한편, 조건식 (16)은 구성요소에 있어서의 정렌즈의 굴절률에 관한 것으로, 상면만곡 보정에 필요한 조건이다. 소형화를 위해 부의 제 1 렌즈군은 강한 파워를 갖고, 이에 따라 페츠발 합은 과소로 되기 쉽다. 조건식 (16)에 의해 제 2 렌즈군을 구성하는 정렌즈의 굴절률을 낮게 억제함으로써, 이것에 밸런스 하여 보정한다. 따라서, 상한을 넘으면 상면만곡의 보정 과잉이 된다.
또, 상기 제 2a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (17)을 만족하고 있고, 상기 제 2a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산 특성에 관해 하기 조건식 (18)을 만족한 것이 바람직하다.
(17) 0.45＜fw/rIIa1＜0.9
(18) 60＜VIIa
단,
rIIa1: 제 2a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
VIIa: 제 2a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈의 아베수의 평균값
조건식 (17)은 구면수차를 밸런스 좋게 보정하기 위한 조건식이다. 즉 제 2a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상은 제 1 렌즈군을 사출하는 발산된 광선속을 수렴하는 상태로 유도하기 위한 강한 정파워를 갖는 형상이 주어지고 있고, 그 결과 큰 언더의 구면수차를 발생하고 있다. 이에 대응하여 후술하는 바와 같이 제 2b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면에서, 큰 오버의 구면수차를 발생해서 밸런스하고 있는 상대적인 구조로 되어 있다. 따라서, 조건식 (17)의 상한을 넘으면 언더의 구면수차가 커지고, 하한을 넘으면 오버의 구면수차가 커진다.
조건식 (18)은 색수차 보정 조건이다. 제 2a 렌즈군은 상기와 같이 강한 정파워를 갖고 있기 때문에, 색수차로의 영향도 크다. 따라서, 조건식 (18)과 같이, 아베수가 큰(분산이 작은) 재료를 이용하는 것이 필수가 된다. 하한을 넘으면 제 2a 렌즈군에 있어서의 단파장에 대한 색수차가 크고 언더로 되어 보정이 곤란해진다.
또, 상기 제 2b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (19)를 만족하고 있는 것이 바람직하다.
(19) -0.7＜fw/rIIb1＜-0.25
단,
rIIb1: 제 2b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
조건식 (19)는 상기와 같이 조건식 (17)과 서로 작용하여 구면수차를 밸런스 좋게 보정하기 위한 조건식이다. 상기와 같은 상대적인 구조이며, 조건식 (19)에 있어서 하한을 넘으면 오버의 구면수차가 커지며, 반대로 상한을 넘으면 언더의 구면수차가 커진다.
또, 상기 제 2c 렌즈군에서 가장 축소측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 형상에 관해 하기 조건식 (20)을 만족하고 있으며, 상기 제 2c 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산 특성에 관해 하기 조건식 (21)을 만족한 것이 바람직하다.
(20) -0.65＜fw/rIIc5＜-0.25
(21) 15＜VIIcP-VIIcN
단,
rIIc5: 제 2c 렌즈군에서 가장 축소측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 곡률반 경
VIIcP: 제 2c 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈의 아베수의 평균값
VIIcN: 제 2c 렌즈군을 구성하는 각 부렌즈의 아베수의 평균값
조건식 (20)은 렌즈 전체계에 있어서의 구면수차를 치밀하게 보정하기 위한 조건식이다. 구면수차의 보정에 관해 지배적이었던 상기의 제 2a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면 및 제 2b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에서도 보정을 다 하지 못하고 잔존하는 구면수차를 보정하고 있다. 상한을 넘으면 보정 부족이 되고, 반대로 하한을 넘으면 보정 과잉이 된다.
조건식 (21)은 제 2c 렌즈군에 있어서의 색보정 조건이다. 단색 수차를 보정하는데는 각 렌즈의 파워가 과대가 되지 않는 것이 필요하고, 그러기 위해서는 조건식 (21)을 만족시키는 정렌즈, 부렌즈의 아베수인 것이 필요한 조건이 된다. 하한을 넘으면 색수차의 보정이 곤란해진다.
또, 상기 제 2c 렌즈군은 부렌즈와 정렌즈의 적어도 2장의 접합에 의한 부분계 구성요소를 포함하여 이루어져 있고, 접합되는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 굴절률에 관한 특성에 있어서 하기 조건식 (22)를 만족하고 있으며, 마찬가지로 접합되는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산 특성에 관해 하기 조건식 (23)을 만족하고 있는 것이 바람직하다.
(22) 0.25＜NIIcCN-NIIcCP
(23) 8＜VIIcCP-VIIcCN
단,
NIIcCP: 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 정렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
NIIcCN: 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 부렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
VIIcCP: 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 정렌즈의 아베수의 평균값
VIIcCN: 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 부렌즈의 아베수의 평균값
제 2c 렌즈군의 접합 부분계의 배치방법에 관해서는, 정렌즈 1장을 분리해서 배치하는 경우 확대측에 두는 배치방법과 축소측에 두는 배치방법이 있다. 어떤 경우에서도 접합 렌즈에 굴절률차를 주고, 접합면에서의 구면수차의 보정능력을 유지하면서 상면만곡 보정의 효과도 기대하고 있다. 조건식 (22)에서 하한을 넘으면 상면만곡 보정 과잉 및 구면수차 보정 부족이 된다. 또 조건식 (23)은 렌즈 전체계에 있어서의 색수차 보정에 관한 조건식으로 되어 있고, 하한을 넘으면 특히 배율의 색수차가 커진다.
또, 상기 제 3 렌즈군은 정렌즈 1장을 배치해서 구성되고, 상기 제 3 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (24)를 만족한 것이 바람직하다.
(24) fw/fIII＜0.35
단,
fIII: 제 3 렌즈군의 합성 초점거리
DMD로부터의 광선속을 효율 좋게 스크린면에 결상시키기 위해서는 조명 광학계의 특성에 맞추어 제 3 렌즈군과 DMD간의 광선속의 주광선 각도를 설정해야 하지만, 많은 경우, 거의 텔리센트릭(telecentric)으로 설정되는 것이 많다. 그 사이에서의 텔리센트릭성의 확보를 위해서는 제 2 렌즈군의 축소측 광선속에 대한 동공의 근방에 제 3 렌즈군의 초점 위치가 오는 것이 필요해지며, 조건식 (24)의 범위에서 제 3 렌즈군의 파워를 줌으로써 목적을 달성하는 것이 가능해진다. 따라서 상한을 넘어도, 하한을 넘어도, 동공의 매칭을 이루지 못하고 주변 광량의 저하, 또는 제수차가 악화된다.
이와 같이 본 발명에 따른 줌렌즈를 프로젝터장치에 탑재함으로써 장치 전체를 소형화하는 것이 가능해지고, 휴대에도 편리한 박형의 프로젝터장치를 제공할 수 있다.
이하, 구체적인 수치 실시예에 대해서 본 발명을 설명한다. 이하의 실시예 1부터 실시예 7의 줌렌즈에서는 확대측부터 차례로, 전체적으로 부의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(LG1), 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(LG2) 및 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군(LG3)으로 구성된다.
상기 제 1 렌즈군(LG1)은 확대측부터 차례로 제 1a 렌즈군(LG1a) 및 제 1b 렌즈군(LG1b)을 배치해서 구성된다. 상기 제 1a 렌즈군(LG1a)은 확대측부터 차례 로, 확대측으로 볼록한 메니스커스 형상의 부렌즈(렌즈명칭(L111), 확대측면(111), 축소측면(112)), 부렌즈(렌즈명칭(L112), 확대측면(113), 축소측면(114)) 및 정렌즈(렌즈명칭(L113), 접합의 경우는 확대측면(114), 축소측면 (115))를 배치해서 구성된다. 계속되는 상기 제 1b 렌즈군(LG1b)은 가장 확대측의 굴절면이 축소측을 향한 강한 오목면이며, 가장 축소측의 굴절면이 축소측을 향한 볼록면이고, 1장 내지 3장의 렌즈를 배치해서 구성된다(렌즈명칭을 확대측부터 차례로 L121, L122‥‥, 면의 명칭을 확대측부터 차례로 121, 122‥‥로 한다).
상기 제 2 렌즈군(LG2)은 확대측부터 차례로 제 2a 렌즈군(LG2a), 제 2b 렌즈군(LG2b) 및 제 2c 렌즈군(LG2c)을 배치해서 구성된다. 상기 제 2a 렌즈군(LG2a)은 전체적으로 정의 굴절력을 갖고, 1장 내지 2장의 정렌즈를 배치해서 구성된다(렌즈 명칭을 확대측부터 차례로 L211, L222, 면의 명칭을 확대측부터 차례로 211, 212, 213, 214로 한다). 또한 상기 제 2b 렌즈군(LG2b)은 전체적으로 부의 굴절력을 갖고, 1장의 부렌즈로 구성되거나, 또는 부렌즈 및 정렌즈를 각 1장씩 배치해서 구성된다(렌즈 명칭을 확대측부터 차례로 L221, L222, 면의 명칭을 확대측부터 차례로 221, 222‥‥로 한다). 그리고 상기 제 2c 렌즈군(LG2c)은 전체적으로 정의 굴절력을 갖고, 정렌즈를 2장과 부렌즈를 1장 배치해서 구성된다(렌즈 명칭을 확대측부터 차례로 L231, L232‥‥, 면의 명칭을 확대측부터 차례로 231, 232‥‥로 한다).
상기 제 3 렌즈군(LG3)은 정렌즈 1장을 배치해서 구성된다(렌즈 명칭을 L301, 확대측면의 명칭을 301, 축소측면의 명칭을 302로 한다). 또, 상기 제 3 렌 즈군(LG3)의 축소측과 라이트벌브면의 사이에는 약간의 공기간격을 두어 DMD 등의 라이트벌브의 구성부품인 커버유리(CG)(확대측면을 C01, 축소측면을 C02)가 배치되어 있다.
상기 제 1 렌즈군(LG1)을 구성하는 상기 제 1a 렌즈군(LG1a) 및 상기 제 1b 렌즈군(LG1b)은 제 1 렌즈 경통에 고정되어 있고, 상기 제 2 렌즈군(LG2)을 구성하는 상기 제 2a 렌즈군(LG2a), 상기 제 2b 렌즈군(LG2b) 및 상기 제 2c 렌즈군(LG2c)은 제 2 렌즈 경통에 고정되어 있다. 변배동작으로서는 상기 제 3 렌즈군(LG3)은 변배동작 중 고정되어 있고, 상기 제 1 렌즈군(LG1)은 광각단에서 중간영역까지는 확대측으로부터 축소측 방향으로, 또 중간영역에서 망원단에 걸쳐서는 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동하며, 상기 제 2 렌즈군(LG2)은 광각단에서 망원단에 걸쳐서 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동함으로써 렌즈 전체계의 변배를 이루고 있다.
각 실시예에 있어서 사용하고 있는 비구면에 대해서는 주지와 같이, 광축방향으로 Z축, 광축과 직교하는 방향으로 Y축을 취할 때, 비구면식:
　Z=(Y2/r)/〔1＋√｛1-(1＋K)(Y/r)2｝〕＋A·Y4＋B·Y6
＋C·Y8＋D·Y10＋‥‥
으로 주어지는 곡선을 광축의 주위를 회전하여 얻어지는 곡면에서, 근축곡률반경: r, 원추 정수: K, 고차의 비구면 계수: A, B, C, D‥‥를 주어서 형상을 정의한다. 또한 표 중의 원추 정수 및 고차의 비구면 계수의 표기에 있어서「E와 그 것에 계속되는 숫자」는 「10의 누승」을 나타내고 있다. 예를 들면, 「E-4」는 10-4을 의미하고, 이 수치를 직전의 수치에 곱하면 좋다.
[실시예 1］
본 발명의 줌렌즈의 제 1 실시예에 대해서 수치예를 표 1에 나타낸다. 또 도 1은 그 렌즈 구성도, 도 2는 그 제수차도이다. 표 및 도면 중, f는 줌렌즈 전체계의 초점거리, Fno는 F넘버, 2ω는 줌렌즈의 전체 화각을 나타낸다. 또, r은 곡률반경, d는 렌즈 두께 또는 렌즈 간격, nd는 d선에 대한 굴절률, νd는 d선의 아베수를 나타낸다(단, 표 중의 초점맞춤 동작에 의해 변화하는 수치는 111면부터의 물체거리를 1700mm로 한 초점맞춤 상태에서의 수치). 제수차도 중의 구면수차도에 있어서의 CA1, CA2, CA3는 각각 CA1=550.0nm, CA2=435.8nm, CA3=640.0nm의 파장에 있어서의 수차곡선이며, S. C.는 정현 조건이다. 비점수차도에 있어서의 S는 수평방향(sagital), M은 수직방향(meridional)을 나타내고 있다. 또, 전반에 걸쳐서 특별히 기재가 없는 한, 여러가지 값의 계산에 사용하고 있는 파장은 CA1=550.0nm이다.
Figure 112007051215296-PAT00001
[실시예 2］
본 발명의 줌렌즈의 제 2 실시예에 대해서 수치예를 표 2에 나타낸다. 또 도 3은 그 렌즈 구성도, 도 4는 그 제수차도이다.
Figure 112007051215296-PAT00002
［실시예 3］
본 발명의 줌렌즈의 제 3 실시예에 대해서 수치예를 표 3에 나타낸다. 또 도 5는 그 렌즈 구성도, 도 6은 그 제수차도이다.
Figure 112007051215296-PAT00003
［실시예 4］
본 발명의 줌렌즈의 제 4 실시예에 대해서 수치예를 표 4에 나타낸다. 또 도 7은 그 렌즈 구성도, 도 8은 그 제수차도이다.
Figure 112007051215296-PAT00004
［실시예 5］
본 발명의 줌렌즈의 제 5 실시예에 대해서 수치예를 표 5에 나타낸다. 또 도 9는 그 렌즈 구성도, 도 10은 그 제수차도이다.
Figure 112007051215296-PAT00005
［실시예 6］
본 발명의 줌렌즈의 제 6 실시예에 대해서 수치예를 표 6에 나타낸다. 또 도 11은 그 렌즈 구성도, 도 12는 그 제수차도이다.
Figure 112007051215296-PAT00006
［실시예 7］
본 발명의 줌렌즈의 제 7 실시예에 대해서 수치예를 표 7에 나타낸다. 또 도 13은 그 렌즈 구성도, 도 14는 그 제수차도이다.
Figure 112007051215296-PAT00007
다음으로 제 1 실시예부터 제 7 실시예에 관해 조건식 (1)부터 조건식 (24)에 대응하는 값을 정리해서 표 8에 나타낸다.
Figure 112007051215296-PAT00008
표 8에서 분명한 바와 같이, 제 1 실시예부터 제 7 실시예의 각 실시예에 관한 수치는 조건식 (1)부터 (24)를 만족하고 있는 동시에, 각 실시예에 있어서의 수차도에서도 분명한 바와 같이, 각 수차 모두 양호하게 보정되어 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 줌렌즈를 탑재한 프로젝터장치에 대해 설명한다.
본 발명에 관련되는 프로젝터는 도 15에 나타내는 바와 같이, 대략 직사각형상이며, 본체 케이스인 전면판(12)의 측방에 투영구를 덮는 렌즈 커버(19)를 갖는 동시에, 이 전면판(12)에는 복수의 통기구멍(18)을 설치하고 있는 것이다.
또, 도 15에는 도시를 생략하고 있어도, 본체 케이스인 상면판(11)에는 키/인디케이터부를 설치한 것이며, 이 키/인디케이터부에는 전원 스위치 키나 전원의 온 또는 오프를 통지하는 파워 인디케이터, 광원장치의 램프를 점등시키는 램프 스위치 키 및 램프의 점등을 표시하는 램프 인디케이터, 광원장치 등이 과열했을 때에 통지를 하는 과열 인디케이터 등의 키나 인디케이터를 설치하는 것이다.
또한, 도시하지 않는 본체 케이스의 배면에는, 배면판에 USB 단자나 화상 신호 입력용의 D-SUB 단자, S단자, RCA 단자 등을 설치하는 입출력 커넥터부 및 전원 어댑터 플러그나 리모트 콘트롤러로부터의 제어 신호를 수신하는 Ir수신부 등을 설치하고 있는 것이다.
또한 도시하지 않는 본체 케이스의 측판인 우측판 및 도 15에 나타낸 측판인 좌측판(15)에는 각각 복수의 통기구멍(18)을 설치하고 있는 것이다.
상기한 줌렌즈는 이 프로젝터의 렌즈 커버(19)로 덮여져 있는 투영구에 면하도록 탑재된다.
또, 이 프로젝터(10)의 상면(上面)판(11)을 떼어낸 상태는 도 16에 나타내는 바와 같다. 상세한 설명은 생략하지만, 좌측판(15)을 따른 위치에 상기 줌렌즈 A가 배치되어 있다.
도 1은 본 발명에 의한 줌렌즈의 제 1 실시예의 렌즈 구성도.
도 2는 제 1 실시예의 렌즈의 제수차도.
도 3은 본 발명에 의한 줌렌즈의 제 2 실시예의 렌즈 구성도.
도 4는 제 2 실시예의 렌즈의 제수차도.
도 5는 본 발명에 의한 줌렌즈의 제 3 실시예의 렌즈 구성도.
도 6은 제 3 실시예의 렌즈의 제수차도.
도 7은 본 발명에 의한 줌렌즈의 제 4 실시예의 렌즈 구성도.
도 8은 제 4 실시예의 렌즈의 제수차도.
도 9는 본 발명에 의한 줌렌즈의 제 5 실시예의 렌즈 구성도.
도 10은 제 5 실시예의 렌즈의 제수차도.
도 11은 본 발명에 의한 줌렌즈의 제 6 실시예의 렌즈 구성도.
도 12는 제 6 실시예의 렌즈의 제수차도.
도 13은 본 발명에 의한 줌렌즈의 제 7 실시예의 렌즈 구성도.
도 14는 제 7 실시예의 렌즈의 제수차도.
도 15는 본 발명에 의한 프로젝터장치의 외관을 나타내는 도면.
도 16은 본 발명에 관련되는 프로젝터장치의 상면판을 떼어낸 상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

Claims (11)

  1. 확대측부터 차례로, 전체적으로 부의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군, 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군 및, 전체적으로 정의 굴절력을 갖는 제 3 렌즈군으로 구성되고, 상기 제 3 렌즈군은 변배동작 중 고정되어 있으며, 상기 제 1 렌즈군은 광각단에서 중간영역까지는 확대측으로부터 축소측 방향으로, 또 중간영역에서 망원단에 걸쳐서는 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동하고, 상기 제 2 렌즈군은 광각단에서 망원단에 걸쳐 축소측으로부터 확대측 방향으로 광축상을 이동함으로써 렌즈 전체계의 변배를 이루고 있으며, 상기 제 1 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (1)을 만족하고 있고, 상기 제 2 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (2)를 만족하고 있으며, 광각단에 있어서의 상기 제 2 렌즈군과 상기 제 3 렌즈군의 위치관계에 관해 하기 조건식 (3)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (1) -1.4＜fw/fI＜-0.55
    (2) 0.35＜fw/fII＜0.6
    (3) 1.7＜dwII/fw
    단,
    fw는 광각단에 있어서의 렌즈 전체계의 합성 초점거리
    (제 1 렌즈군의 가장 확대측면으로부터의 확대측 물체거리 1700mm에 초점맞 춤 상태)
    fI는 제 1 렌즈군의 합성 초점거리
    fII는 제 2 렌즈군의 합성 초점거리
    dwII는 광각단에 있어서의 제 2 렌즈군과 제 3 렌즈군 사이의 공기간격
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군은 확대측부터 차례로 제 1a 렌즈군 및 제 1b 렌즈군을 배치하여 구성되고, 상기 제 1a 렌즈군은 확대측부터 차례로, 확대측으로 볼록한 메니스커스 형상으로 부의 굴절력을 갖는 렌즈(이하, 부렌즈), 부렌즈 및 정의 굴절력을 갖는 렌즈(이하, 정렌즈)를 배치하여 구성되며, 상기 제 1b 렌즈군은 가장 확대측의 굴절면이 축소측을 향한 강한 오목면이고, 가장 축소측의 굴절면이 축소측을 향한 볼록면으로써 1장 내지 3장의 렌즈를 배치하여 구성되며, 상기 제 1a 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (4)를 만족하고, 상기 제 1b 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (5)를 만족하며, 상기 제 1 렌즈군의 광축상의 치수에 관해 하기 조건식 (6)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (4) -1.1＜fw/fIa＜-0.2
    (5) -0.4＜fw/fIb＜0
    (6) 1.3＜TI/fw＜2.4
    단,
    fIa는 제 1 렌즈군을 구성하는 제 1a 렌즈군의 합성 초점거리
    fIb는 제 1 렌즈군을 구성하는 제 1b 렌즈군의 합성 초점거리
    TI는 제 1 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면과 제 1 렌즈군에서 가장 축소측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 광축상의 거리
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 형상에 관해 하기 조건식 (7)을 만족하고 있고, 상기 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 굴절률의 특성에 관해 하기 조건식 (8)을 만족하고 있으며, 상기 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산특성에 관해 하기 조건식 (9)를 만족하고 있고, 또 상기 제 1b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (10)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (7) 0.8＜fw/rIa2＜1.6
    (8) 1.68＜NIa
    (9) 8＜VIaP-VIaN
    (10) -1.5＜fw/rIb1＜-0.9
    단,
    rIa2는 제 1a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 곡률반경
    rIb1는 제 1b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
    NIa는 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
    VIaP는 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈의 아베수의 평균값
    VIaN는 제 1a 렌즈군을 구성하는 각 부렌즈의 아베수의 평균값
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈에 관해서, 적어도 확대측면이 비구면 형상이고, 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (11)을 만족하며, 상기 제 1a 렌즈군의 확대측으로부터 2번째에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (12)를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (11) -0.8＜fw/fIa1＜-0.45
    (12) -0.5＜fw/rIa3＜0
    단,
    fIa1는 제 1a 렌즈군을 구성하는 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 초점거리
    rIa3는 제 1a 렌즈군을 구성하는 확대측으로부터 2번째에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈군은 확대측부터 차례로 제 2a 렌즈군, 제 2b 렌즈군 및 제 2c 렌즈군을 배치하여 구성되고, 상기 제 2a 렌즈군은 전체적으로 정의 굴절력을 가지며, 1장 내지 2장의 정렌즈를 배치하여 구성되고, 상기 제 2b 렌즈군은 전체적으로 부의 굴절력을 가지며 1장의 부렌즈로 구성되거나, 또는 부렌즈 및 정렌즈를 각 1장씩 배치하여 구성되며, 상기 제 2c 렌즈군은 전체적으로 정의 굴절력을 갖고 정렌즈를 2장과 부렌즈를 1장 배치하여 구성되며, 상기 제 2a 렌즈군, 상기 제 2b 렌즈군 및 상기 제 2c 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 각각 하기 조건식 (13), 하기 조건식 (14) 및 하기 조건식 (15)를 만족하고, 또 상기 제 2 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈에 사용되는 유리재의 굴절률의 특성에 관해 하기 조건식 (16)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (13) 0.35＜fw/fIIa＜0.8
    (14) -0.62＜fw/fIIb＜-0.25
    (15) 0.17＜fw/fIIc＜0.55
    (16) NIIP＜1.65
    단,
    fIIa는 제 2 렌즈군을 구성하는 제 2a 렌즈군의 합성 초점거리
    fIIb는 제 2 렌즈군을 구성하는 제 2b 렌즈군의 합성 초점거리
    fIIc는 제 2 렌즈군을 구성하는 제 2c 렌즈군의 합성 초점거리
    NIIP는 제 2 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (17)을 만족하고 있으며, 상기 제 2a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산특성에 관해 하기 조건식 (18)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (17) 0.45＜fw/rIIa1＜0.9
    (18) 60＜VIIa
    단,
    rIIa1는 제 2a 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
    VIIa는 제 2a 렌즈군을 구성하는 각 렌즈의 아베수의 평균값
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 형상에 관해 하기 조건식 (19)를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (19) -0.7＜fw/rIIb1＜-0.25
    단,
    rIIb1는 제 2b 렌즈군에서 가장 확대측에 배치되는 렌즈의 확대측면의 곡률반경
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2c 렌즈군에서 가장 축소측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 형상에 관해 하기 조건식 (20)을 만족하고 있으며, 상기 제 2c 렌즈군을 구성하는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산특성에 관해 하기 조건식 (21)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (20) -0.65＜fw/rIIc5＜-0.25
    (21) 15＜VIIcP-VIIcN
    단,
    rIIc5는 제 2c 렌즈군에서 가장 축소측에 배치되는 렌즈의 축소측면의 곡률반경
    VIIcP는 제 2c 렌즈군을 구성하는 각 정렌즈의 아베수의 평균값
    VIIcN는 제 2c 렌즈군을 구성하는 각 부렌즈의 아베수의 평균값
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2c 렌즈군은 부렌즈와 정렌즈의 적어도 2장의 접합에 의한 부분계 구성요소를 포함하여 이루어져 있고, 접합되는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 굴절률에 관한 특성에 있어서 하기 조건식 (22)를 만족하고 있으며, 마찬가지로 접합되는 각 렌즈에 사용되는 유리재의 분산특성에 관해 하기 조건식 (23)을 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (22) 0.25＜NIIcCN-NIIcCP
    (23) 8＜VIIcCP-VIIcCN
    단,
    NIIcCP는 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 정렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
    NIIcCN는 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 부렌즈의 d선에 대한 굴절률의 평균값
    VIIcCP는 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 정렌즈의 아베수의 평균값
    VIIcCN는 제 2c 렌즈군의 접합 부분계에 배치되는 부렌즈의 아베수의 평균값
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈군은 정렌즈 1장을 배치하여 구성되고, 상기 제 3 렌즈군에 설정되는 파워에 관해 하기 조건식 (24)를 만족하고 있는 것을 특징으로 하는 줌렌즈.
    (24) fw/fIII＜0.35
    단,
    fIII는 제 3 렌즈군의 합성 초점거리
  11. 상기 청구항 1에 기재되는 줌렌즈를 탑재하고 있는 것을 특징으로 한 프로젝터장치.
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