JP4006073B2 - Zoom lens - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を固定された有限距離でスクリーンに拡大投射するプロジェクション装置に用いられるズームレンズであり、特に表示体に色光ごとに複数の液晶等を用いて、色合成して1個の投射レンズを介して高精細な画像投射を行う簡易で小型な略テレセントリック形式のズームレンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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は、比較的広画角化が容易で、かつ近接撮影距離での性能が維持できる等の特長を有しているが、反面、変倍のための移動量が増大し、また高変倍化が難しい等の欠点を有している。
【0003】
これらの欠点を改善し、レンズ系全体の小型化及び高変倍化を図ったズームレンズが、例えば特公昭49−23912号公報、特開昭53−34539号公報、特開昭57−163213号公報、特開昭58−4113号公報、特開昭63−241511号公報、そして特開平2−201310号公報等に開示されている。
【0004】
これらの各公報では、ズームレンズを物体側から順に負、正、負、そして正の屈折力のレンズ群の全体として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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし本発明のように、表示画像をスクリーンに拡大投射する際に、特に液晶表示体を複数の色光ごとに分けて用い、各色光を合成して1本の投射レンズにより投射する場合には、次の条件を満足することが必要となる。
【0006】
(1) 液晶の配光特性又は複数の色光を合成するときの色合成ダイクロイックミラーの角度依存の影響を排除するために、射出瞳が遠方にある所謂テレセントリック光学系であること。
【0007】
(2) 表示体と投射レンズの間に介在する色合成素子のスペースを確保するために、長いバックフォーカスを必要とする。
【0008】
(3) 通常では、表示画像をスクリーン上に上方投射するために、投射レンズの光軸に対し表示体はその中心位置がシフトした状態で用いられ、結果として前玉付近は使用する有効領域が光軸対称ではなく、上方に偏り、前玉径が大きくなるので改善手段が必要である。
【0009】
このような要求事項に対し、先の従来例では射出瞳位置は有限であり、またバックフォーカスも十分に長いとは云い難い。
【0010】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、簡易な構成、小型でかつ高性能なズームレンズを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係るズームレンズは、表示面の画像をスクリーンに拡大投射するズームレンズにおいて、前記スクリーン側から順に、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、正の屈折力の第4レンズ群、正の屈折力の第5レンズ群より構成され、広角端から望遠端に遷移するときに、前記第2レンズ群、第4レンズ群は前記スクリーン側に移動し、前記広角端における前記ズームレンズの焦点距離をfwとし、前記スクリーン側をマイナス、前記表示面側をプラスとしたときに、前記表示面から前記ズームレンズの射出瞳までの距離の絶対値が最小のなるときの前記表示面に対する前記射出瞳の位置をtkとし、前記第5レンズ群の焦点距離をf5とし、前記表示面から前記第5レンズ群の最も前記表示面側のレンズ面までの空気換算長をbf、前記第1レンズ群の焦点距離をf1としたとき、
tk/fw<−4.0
0.380981≦bf/f5<0.5
1.2<|f1|/bf<2.2
を満足することを特徴とする。
また、プロジェクション装置は、何れかの請求項に記載のズームレンズと、表示面を有する表示体とを備え、前記表示面で表示された画像をスクリーンに拡大投射することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は実施例1のレンズ断面図であり、スクリーンに拡大投射するテレセントリックなズームレンズにおいて、スクリーン側から順に、負の屈折力の第1レンズ群L1、正の屈折力の第2レンズ群L2、負の屈折力の第3レンズ群L3、正の屈折力の第4レンズ群L4、正の屈折力の第5レンズ群L5を有している。広角端の焦点距離時に対し、望遠端の焦点距離時には、第1レンズ群L1と第2レンズ群L2の間隔は減少し、第2レンズ群L2と第3レンズ群L3の間隔は増大し、第3レンズ群L3と第4レンズ群L4の間隔は減少し、第4レンズ群L4と第5レンズ群L5の間隔は増大するように各レンズ群を適切に移動し、更に望ましくは、構成の簡易化のために、第1レンズ群L1と第5レンズ群L5を固定とし、残る第2レンズ群L2、第4レンズ群L4をスクリーン側に移動して変倍する。第3レンズ群L3はこの際に第2レンズ群L2、第4レンズ群L4の移動に伴う像面の変動を補正するように動かすが、特にスクリーン側に凸の軌跡により移動することが好ましい。
【0013】
第5レンズ群L5は表示体に最も近く、比較的強い正の屈折力を与えることにより、テレセントリックな系を実現している。更に、スクリーン側に強い凸面を向けた1枚の正レンズにより第5レンズ群L5を構成し、軸外像面湾曲の補正と構成の簡易化の両立を達成することが望ましい。
【0014】
第2レンズ群L2、第3レンズ群L3、第4レンズ群L4を移動して変倍することで、各群の移動量を減らしながら、高変倍率なズームレンズを達成することができ、全長を短縮すると共に、入射瞳位置から前玉までの距離を短くし、軸外斜光束で決まる前玉径の小型化を可能としている。
【0015】
第1レンズ群L1は負の屈折力を有し、色合成素子のスペースのために長いバックフォーカスを確保している。特に、バックフォーカスを長くするために、第1レンズ群L1にスクリーン側に凸面を有する負メニスカスレンズを配置することが良い。更に、各群の屈折力を適切に配置し、第1レンズ群L1をズーミング中に固定とすることで、軸外斜光束の位置の変動を減少し、構成の簡易化と共に全長が一定なレンズ系が達成できる。また、広角端での歪曲の低減のために第1レンズ群L1の最も物体側には、凸レンズを配置して最も軸外光束を通る位置での歪曲補正を行っている。
【0016】
有限距離へのピント合わせは第1レンズ群L1で行うのが好ましいが、第3レンズ群や第5レンズ群或いは複数のレンズ群で別な移動量により距離合わせをしてもよく、また全体で行ってもスクリーンを移動して行うこともできる。
【0017】
図1に示す第1実施例は、広角端から望遠端へのズーミングで、第1レンズ群L1と第5レンズ群L5がズーミング中に固定で、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4がスクリーン側に移動すると共に、第3レンズ群L3は望遠端近傍で変曲点をもってスクリーン側に凸の軌跡で移動し、最も口径の大きな構成となっている。
【0018】
図2に示す実施例2は、第1実施例と同様に広角端から望遠端へのズーミングで、第1レンズ群L1と第5レンズ群L5がズーミング中に固定で、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4がスクリーン側に移動すると共に、第3レンズ群L3は望遠端近傍で変曲点をもってスクリーン側に凸の軌跡で移動するものであり、変倍比が大きい。
【0019】
図3に示す実施例3は、実施例2と別なレンズ構成の実施例である。広角端から望遠端へのズーミングで、第1レンズ群L1と第5レンズ群L5がズーミング中に固定で、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4がスクリーン側に移動すると共に、第3レンズ群L3は望遠端近傍で変曲点をもってスクリーン側に凸の軌跡で移動する。
【0020】
図4に示す実施例4は、広角端から望遠端へのズーミングで、第1レンズ群L1がスクリーン側に凸の軌跡で移動し、望遠端では広角端よりも表示パネル側に位置し、第5レンズ群L5がズーミング中に固定で、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4がスクリーン側に同じ移動量で移動すると共に、第3レンズ群L3は望遠端近傍で変曲点をもってスクリーン側へ凸の軌跡で移動する。
【0021】
図5に示す実施例5は、広角端から望遠端へのズーミングで、第1レンズ群L1と第5レンズ群L5がズーミング中に固定で、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4がスクリーン側へ移動すると共に、第3レンズ群L3もズーミング中に固定となっている。
【0022】
更に望ましくは、これらの実施例において、広角端、望遠端の全系の焦点距離をそれぞれfw、ft、第1レンズ群L1の焦点距離をf1、第2レンズ群L2の焦点距離をf2、第3レンズ群L3の焦点距離をf3、第4レンズ群L4の焦点距離をf4、第5レンズ群L5の焦点距離をf5とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
【0023】
1.1<|f1|/f2<2.3 …(1)
0.6<f2/(fw・ft)1/2 <1.2 …(2)
【0024】
これらの条件式(1) 、(2) は主変倍群である第2レンズ群L2と第1レンズ群L1の関係を適切に規定したものであり、条件式(1) の下限を超えると第1レンズ群L1で決まる前玉径が大きくなり、また広角端での歪曲収差が大きくなり適当でない。また、上限値を超えると所望の変倍比を得るために第2レンズ群L2の移動量を大きくする必要があり全系が大型化し適当でない。
【0025】
条件式(2) は主変倍群の屈折力を適切にするもので下限を超えると像面が補正過剰となり適当でない。また、上限を超えると所望の変倍比を得るために第2レンズ群L2の移動量を大きくする必要があり、全系が大型化し適当でない。
【0026】
特に、歪曲を適正に補正するためには、次の式を満足することが好ましい。
【0027】
1<|f1|/fw<2 …(3)
【0028】
この条件式(3) の上限を超えると広角端の歪曲が適正にできなくなり、下限値を超えると望遠端の歪曲を適正にできなくなる。
【0029】
なお、本明細書で云う略テレセントリック系或いはテレセントリック系とは、上述したように液晶の配光特性、又は複数の色光を合成するときの色合成ダイクロイックミラーの角度依存の影響を排除するために、射出瞳が遠方(理想的には無限遠)にあることを示している。具体的には、その角度依存性を排するためには、ズーミング中において、表示パネルから(縮小側)射出瞳まで(拡大側)の距離の絶対値が最小になるときの表示面に対する射出瞳の位置(距離)をtkとする(ここで、以下の数値実施例1〜5で示すのと同様に、スクリーン側(拡大側)をマイナス、表示面(縮小側)をプラスとする)とき、
tk/fw<−4.0 …(4)
【0030】
更に、望ましくは以下の範囲に入っていることが望ましい。
【0031】
|tk|/fw>9.0 …(4)'
【0032】
主変倍群である第2レンズ群L2については、第2レンズ群L2の倍率β2の変化β2t/β2wをZ2、全系の焦点距離の変化ft/fwをZとし、変倍群となる第2レンズ群L2と第4レンズ群L4のズーミングでの移動量をそれぞれM2、M4とすると、以下の式を満たすことが良い。
【0033】
0.8<Z2/Z<1.1 …(5)
0.9<M2/M4<1.6 …(6)
0.4<M2/(ft−fw)<1.0 …(7)
【0034】
条件式(5) は変倍群となる第2レンズ群L2と第4レンズ群L4での変倍の比を適切に規定するものある。第3レンズ群L3は変倍に際し減倍するため、この範囲にあることが好ましい。条件式(6) 、(7) はレンズ全体の長さと各変倍群の移動量を適切にするものである。特に、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4とでは、第4レンズ群L4の方が屈折力が弱くなりがちであるので、適切な変倍分担をするにはこの範囲が好ましい。特に、第2レンズ群L2の移動量が第4レンズ群L4の移動量を超えていることが更に好ましい。
【0035】
上述したように、第2レンズ群L2と第4レンズ群L4とでは、第4レンズ群L4の方が屈折力が弱くなりがちであり、特に次の式を満たすことが良い。
【0036】
0.4<f2/f4<0.8 …(8)
【0037】
条件式(8) と条件式(6) は主変倍群の屈折力配置と変倍を適切にしながらペッツバール和を適当に設定するのために必要な式である。
【0038】
全系の射出瞳と、歪曲を適当に設定するには、bfを第5レンズ群L5から表示体までの距離とし、ダイクロイックプリズム等を除いた空気換算長とすると、次の式を満たしているのが好ましい。
【0039】
0.3<bf/f5<0.5 …(9)
1.2<|f1|/bf<2.2 …(10)
【0040】
条件式(9) は全系を適切にテレセントリック系にするために必要な式である。上限値を超えると大型化し、下限値を超えると歪曲が発生する。条件式(10)も歪曲を適切にとりながら射出瞳を長くし、テレセントリック系にするための条件である。
【0041】
特に、最適にテレセントリック系にしながら、レンズからパネルまでの距離を最適にするために、次の条件式を満たすのが好ましい。
【0042】
2<f5/fw<3.5 …(11)
【0043】
この条件式(11)の下限値を超えると最適なテレセントリック性を満足できず、上限値を超えると大型化して適当ではない。
【0044】
更に、各群の屈折力配置を適切にしながら各群の移動量を適切にして小型化をするには、以下の式を満たすのが好ましい。
【0045】
1.0<|f1|/(fw・ft)1/2 <1.6 …(12)
0.6<|f3|/(fw・ft)1/2 <1.2 …(13)
1.1< f4 /(fw・ft)1/2 <1.8 …(14)
1.5< f5 /(fw・ft)1/2 <3.0 …(15)
【0046】
特に、ズーミングにおける倍率色収差を低減しながら、変動も抑えるために、第3レンズ群L3にアッベ数ν3 が以下の範囲のレンズを有することが好ましい。
【0047】
ν3 >55 …(16)
【0048】
特に、好ましくは、
ν3 >60 … (16)'
の範囲のレンズがあることが良い。
【0049】
また、第1レンズ群L1を構成する負レンズの平均アッベ数ν1nを、次式のように構成することにより、色収差とそのズーミングによる変動を小さくすることができる。
【0050】
ν1n>60 …(17)
【0051】
次に、実施例1〜5の数値実施例1〜5を示す。これらの数値実施例1〜5中で、riはスクリーン側からi番目のレンズ面の曲率半径、diはi番目のレンズ厚又は空気間隔、ni、νi はi番目のレンズの屈折率、アッベ数である。
【0052】
【0053】
【0054】
【0055】
【0056】
【0057】
また、次表は実施例1〜5におけるレンズ系の各数値、条件式の数値である。
【0058】
【0059】
【0060】
更に、図6〜図15は各実施例1〜5の収差図である。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るズームレンズは、簡易な構成で明るく小型で高変倍で歪曲も小さく倍率色収差の発生も少なく、高精細な画像投影を行い簡易で小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のレンズ断面図である。
【図2】実施例2のレンズ断面図である。
【図3】実施例3のレンズ断面図である。
【図4】実施例4のレンズ断面図である。
【図5】実施例5のレンズ断面図である。
【図6】第1実施例の広角状態の収差図である。
【図7】第1実施例の望遠状態の収差図である。
【図8】実施例2の広角状態の収差図である。
【図9】実施例2の望遠状態の収差図である。
【図10】実施例3の広角状態の収差図である。
【図11】実施例3の望遠状態の収差図である。
【図12】実施例4の広角状態の収差図である。
【図13】実施例4の望遠状態の収差図である。
【図14】実施例5の広角状態の収差図である。
【図15】実施例5の望遠状態の収差図である。
【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
ΔM メリディオナル焦線
ΔS サジタル焦線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a zoom lens used in a projection device that enlarges and projects an image onto a screen at a fixed finite distance. In particular, the display body uses a plurality of liquid crystals or the like for each color light, and color-synthesizes one projection. The present invention relates to a simple, small, and substantially telecentric zoom lens that projects a high-definition image through a lens.
[0002]
[Prior art]
A negative lead type zoom lens preceded by a lens unit having a negative refractive power has features such as a relatively wide angle of view and the ability to maintain performance at close-up shooting distances. There are disadvantages such as an increase in the amount of movement for zooming and difficulty in high zooming.
[0003]
Zoom lenses that improve these disadvantages and reduce the overall size of the lens system and increase the zoom ratio are disclosed in, for example, Japanese Patent Publication Nos. 49-23912, 53-34539, and 57-163213. JP-A-58-4113, JP-A-63-241511, JP-A-2-201310 and the like.
[0004]
In each of these publications, the zoom lens is composed of four lens groups as a whole of negative, positive, negative, and positive refractive power groups in order from the object side, and a predetermined lens group is appropriately moved among them. We are zooming.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the display image is enlarged and projected on the screen as in the present invention, the liquid crystal display body is divided into a plurality of color lights, and each color light is synthesized and projected by one projection lens. It is necessary to satisfy the following conditions.
[0006]
(1) A so-called telecentric optical system in which the exit pupil is far away in order to eliminate the influence of the light distribution characteristics of the liquid crystal or the angle dependency of the color synthesis dichroic mirror when synthesizing a plurality of color lights.
[0007]
(2) A long back focus is required to secure a space for the color synthesizing element interposed between the display body and the projection lens.
[0008]
(3) Normally, in order to project the display image upward on the screen, the display body is used with its center position shifted with respect to the optical axis of the projection lens. As a result, the effective area to be used is near the front lens. Since it is not symmetrical with respect to the optical axis, it is biased upward and the diameter of the front lens becomes large, so an improvement means is necessary.
[0009]
In response to such requirements, it is difficult to say that the exit pupil position is finite and the back focus is sufficiently long in the prior art.
[0010]
An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a zoom lens having a simple configuration, a small size, and high performance.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a zoom lens according to the present invention is a zoom lens for enlarging and projecting an image of a display surface onto a screen, in order from the screen side, a first lens group having a negative refractive power, and a positive refractive power. the second lens group, third lens unit having a negative refractive power, a fourth lens unit having a positive refractive power, is composed of a fifth lens unit having positive refractive power, in the transition from wide-angle end to the telephoto end, the The second lens group and the fourth lens group move to the screen side, the focal length of the zoom lens at the wide angle end is fw, the screen side is negative, and the display surface side is positive. The position of the exit pupil with respect to the display surface when the absolute value of the distance from the surface to the exit pupil of the zoom lens is minimum is tk, the focal length of the fifth lens group is f5, and 5 lens group on the most the equivalent air length from the lens surface on the display surface side bf, when the focal length of the first lens group and the f1,
tk / fw <-4.0
0.380981 ≦ bf / f5 <0.5
1.2 <| f1 | / bf <2.2
It is characterized by satisfying.
A projection apparatus includes the zoom lens according to any one of claims and a display body having a display surface, and projects an image displayed on the display surface on a screen in an enlarged manner.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a lens cross-sectional view of the first embodiment. In a telecentric zoom lens that magnifies and projects onto a screen, a first lens unit L1 having a negative refractive power and a second lens unit L2 having a positive refractive power are sequentially arranged from the screen side. The third lens unit L3 has a negative refractive power, the fourth lens unit L4 has a positive refractive power, and the fifth lens unit L5 has a positive refractive power. At the telephoto end focal length, the distance between the first lens unit L1 and the second lens unit L2 decreases, the interval between the second lens unit L2 and the third lens unit L3 increases, and the focal length at the telephoto end increases. Each lens group is appropriately moved so that the distance between the third lens group L3 and the fourth lens group L4 is decreased, and the distance between the fourth lens group L4 and the fifth lens group L5 is increased. For this purpose, the first lens unit L1 and the fifth lens unit L5 are fixed, and the remaining second lens unit L2 and fourth lens unit L4 are moved to the screen side to change the magnification. At this time, the third lens unit L3 is moved so as to correct the fluctuation of the image plane accompanying the movement of the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4, but it is particularly preferable that the third lens unit L3 is moved by a convex locus on the screen side.
[0013]
The fifth lens unit L5 is closest to the display body and provides a relatively strong positive refractive power, thereby realizing a telecentric system. Further, it is desirable that the fifth lens unit L5 is configured by a single positive lens having a strong convex surface facing the screen side, thereby achieving both correction of off-axis field curvature and simplification of the configuration.
[0014]
By moving the second lens group L2, the third lens group L3, and the fourth lens group L4 to change the magnification, it is possible to achieve a zoom lens with a high zoom ratio while reducing the amount of movement of each group. The distance from the entrance pupil position to the front lens is shortened, and the front lens diameter determined by the off-axis oblique light beam can be reduced.
[0015]
The first lens unit L1 has a negative refractive power and ensures a long back focus because of the space of the color synthesis element. In particular, in order to increase the back focus, it is preferable to dispose a negative meniscus lens having a convex surface on the screen side in the first lens unit L1. Further, by appropriately arranging the refractive power of each group and fixing the first lens unit L1 during zooming, the variation in the position of the off-axis oblique light beam is reduced, and the lens having a uniform overall length with a simplified configuration. The system can be achieved. Further, in order to reduce distortion at the wide-angle end, a convex lens is arranged on the most object side of the first lens unit L1, and distortion correction is performed at a position where the most off-axis light beam passes.
[0016]
Focusing to a finite distance is preferably performed by the first lens unit L1, but the third lens unit, the fifth lens unit, or a plurality of lens units may be used for distance adjustment by different amounts of movement. You can do this by moving the screen.
[0017]
The first example shown in FIG. 1 is zooming from the wide-angle end to the telephoto end. The first lens unit L1 and the fifth lens unit L5 are fixed during zooming, and the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 are fixed. While moving to the screen side, the third lens unit L3 moves along a convex locus toward the screen side with an inflection point near the telephoto end, and has the largest aperture.
[0018]
In the second embodiment shown in FIG. 2, zooming from the wide-angle end to the telephoto end is performed similarly to the first embodiment. The first lens unit L1 and the fifth lens unit L5 are fixed during zooming, and the second lens unit L2 The fourth lens unit L4 moves to the screen side, and the third lens unit L3 moves along a locus convex toward the screen side with an inflection point in the vicinity of the telephoto end, and the zoom ratio is large.
[0019]
Example 3 shown in FIG. 3 is an example of a lens configuration different from Example 2. During zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 and the fifth lens unit L5 are fixed during zooming, the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 move to the screen side, and the third lens The group L3 moves along a locus convex toward the screen with an inflection point in the vicinity of the telephoto end.
[0020]
In Example 4 shown in FIG. 4, zooming from the wide-angle end to the telephoto end causes the first lens unit L1 to move along a convex locus toward the screen side, and the telephoto end is positioned closer to the display panel than the wide-angle end. The fifth lens unit L5 is fixed during zooming, the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 move to the screen side with the same movement amount, and the third lens unit L3 has an inflection point in the vicinity of the telephoto end. Move along a convex trajectory.
[0021]
Example 5 shown in FIG. 5 is zooming from the wide-angle end to the telephoto end, the first lens unit L1 and the fifth lens unit L5 are fixed during zooming, and the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 are screens. And the third lens unit L3 is also fixed during zooming.
[0022]
More preferably, in these embodiments, the focal lengths of the entire system at the wide-angle end and the telephoto end are fw and ft, the focal length of the first lens unit L1 is f1, the focal length of the second lens unit L2 is f2, When the focal length of the third lens unit L3 is f3, the focal length of the fourth lens unit L4 is f4, and the focal length of the fifth lens unit L5 is f5, it is preferable that the following conditional expression is satisfied.
[0023]
1.1 <| f1 | / f2 <2.3 (1)
0.6 <f2 / (fw · ft) 1/2 <1.2 (2)
[0024]
These conditional expressions (1) and (2) appropriately define the relationship between the second lens unit L2 and the first lens unit L1, which are the main variable magnification groups. If the lower limit of the conditional expression (1) is exceeded, The front lens diameter determined by the first lens unit L1 is increased, and distortion at the wide angle end is increased, which is not appropriate. On the other hand, if the upper limit is exceeded, it is necessary to increase the amount of movement of the second lens unit L2 in order to obtain a desired zoom ratio.
[0025]
Conditional expression (2) makes the refractive power of the main variable magnification group appropriate. If the lower limit is exceeded, the image surface is overcorrected and is not appropriate. On the other hand, if the upper limit is exceeded, it is necessary to increase the amount of movement of the second lens unit L2 in order to obtain a desired zoom ratio, which makes the entire system large and unsuitable.
[0026]
In particular, in order to properly correct the distortion, it is preferable to satisfy the following expression.
[0027]
1 <| f1 | / fw <2 (3)
[0028]
If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, distortion at the wide-angle end cannot be performed properly, and if the lower limit is exceeded, distortion at the telephoto end cannot be performed properly.
[0029]
Note that the substantially telecentric system or the telecentric system referred to in this specification is to eliminate the influence of the light distribution characteristics of the liquid crystal or the angle dependency of the color synthesis dichroic mirror when synthesizing a plurality of color lights as described above. It shows that the exit pupil is far away (ideally at infinity). Specifically, in order to eliminate the angular dependence, the exit pupil with respect to the display surface when the absolute value of the distance from the display panel to the (reduction side) exit pupil (enlargement side) is minimized during zooming. Is set to tk (where the screen side (enlarged side) is minus and the display surface (reduced side) is plus as in the following numerical examples 1 to 5),
tk / fw <-4.0 (4)
[0030]
Furthermore, it is desirable that it falls within the following range.
[0031]
| Tk | / fw> 9.0 (4) '
[0032]
For the second lens unit L2, which is the main zoom unit, the change β2t / β2w of the magnification β2 of the second lens unit L2 is Z2, and the focal length change ft / fw of the entire system is Z. When the movement amounts in zooming of the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 are M2 and M4, respectively, it is preferable to satisfy the following expressions.
[0033]
0.8 <Z2 / Z <1.1 (5)
0.9 <M2 / M4 <1.6 (6)
0.4 <M2 / (ft−fw) <1.0 (7)
[0034]
Conditional expression (5) appropriately defines the ratio of zooming in the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4 that are the zooming unit. The third lens unit L3 is preferably in this range because it is reduced upon zooming. Conditional expressions (6) and (7) make the length of the entire lens and the amount of movement of each zooming group appropriate. In particular, in the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4, the refractive power of the fourth lens unit L4 tends to be weak, so this range is preferable for appropriate variable magnification sharing. In particular, it is more preferable that the moving amount of the second lens unit L2 exceeds the moving amount of the fourth lens unit L4.
[0035]
As described above, in the second lens unit L2 and the fourth lens unit L4, the refractive power of the fourth lens unit L4 tends to be weak, and it is particularly preferable to satisfy the following expression.
[0036]
0.4 <f2 / f4 <0.8 (8)
[0037]
Conditional expression (8) and conditional expression (6) are necessary for appropriately setting the Petzval sum while appropriately adjusting the refractive power arrangement and zooming of the main zooming group.
[0038]
In order to appropriately set the exit pupil and distortion of the entire system, the following equation is satisfied, where bf is the distance from the fifth lens unit L5 to the display body and the air equivalent length excluding the dichroic prism and the like. Is preferred.
[0039]
0.3 <bf / f5 <0.5 (9)
1.2 <| f1 | / bf <2.2 (10)
[0040]
Conditional expression (9) is necessary to make the entire system appropriately telecentric. When the upper limit is exceeded, the size increases, and when the lower limit is exceeded, distortion occurs. Conditional expression (10) is also a condition for lengthening the exit pupil while appropriately taking distortion to make a telecentric system.
[0041]
In particular, in order to optimize the distance from the lens to the panel while optimizing the telecentric system, it is preferable to satisfy the following conditional expression.
[0042]
2 <f5 / fw <3.5 (11)
[0043]
If the lower limit value of the conditional expression (11) is exceeded, optimum telecentricity cannot be satisfied, and if the upper limit value is exceeded, the size is increased and is not appropriate.
[0044]
Furthermore, in order to reduce the size by appropriately moving the respective groups while appropriately arranging the refractive power arrangement of each group, it is preferable to satisfy the following expression.
[0045]
1.0 <| f1 | / (fw · ft) 1/2 <1.6 (12)
0.6 <| f3 | / (fw · ft) 1/2 <1.2 (13)
1.1 <f4 / (fw · ft) 1/2 <1.8 (14)
1.5 <f5 / (fw · ft) 1/2 <3.0 (15)
[0046]
In particular, it is preferable that the third lens unit L3 includes a lens having an Abbe number ν3 in the following range in order to reduce the chromatic aberration of magnification during zooming and suppress fluctuations.
[0047]
ν3> 55 (16)
[0048]
In particular, preferably
ν3> 60… (16) '
It is good to have a lens in the range.
[0049]
Further, by configuring the average Abbe number ν1n of the negative lenses constituting the first lens unit L1 as in the following expression, it is possible to reduce variations due to chromatic aberration and zooming.
[0050]
ν1n> 60 (17)
[0051]
Next, Numerical Examples 1 to 5 of Examples 1 to 5 are shown. In these numerical examples 1 to 5, ri is the radius of curvature of the i-th lens surface from the screen side, di is the i-th lens thickness or air spacing, ni and ν i are the refractive indices of the i-th lens and the Abbe number. It is.
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056]
[0057]
The following table shows the numerical values of the lens systems and conditional expressions in Examples 1 to 5.
[0058]
[0059]
[0060]
Further, FIGS. 6 to 15 are aberration diagrams of Examples 1 to 5. FIG.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, the zoom lens according to the present invention has a simple configuration, is bright and small, has a high zoom ratio, is distorted with little distortion, and produces a high-definition image, thereby achieving simple and miniaturization. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view of a first embodiment.
2 is a lens cross-sectional view of Example 2. FIG.
3 is a lens cross-sectional view of Example 3. FIG.
4 is a lens cross-sectional view of Example 4. FIG.
5 is a lens cross-sectional view of Example 5. FIG.
FIG. 6 is an aberration diagram in the wide-angle state according to the first example.
FIG. 7 is an aberration diagram for the telephoto state of the first example.
FIG. 8 is an aberration diagram of Example 2 in a wide angle state.
FIG. 9 is an aberration diagram for Example 2 in a telephoto state.
10 is an aberration diagram of Example 3 in a wide angle state. FIG.
11 is an aberration diagram for Example 3 in a telephoto state. FIG.
12 is an aberration diagram for Example 4 in the wide-angle state. FIG.
13 is an aberration diagram for Example 4 in a telephoto state. FIG.
14 is an aberration diagram of Example 5 in a wide angle state. FIG.
15 is an aberration diagram for Example 5 in a telephoto state. FIG.
[Explanation of symbols]
L1 1st lens group L2 2nd lens group L3 3rd lens group L4 4th lens group L5 5th lens group ΔM Meridional focal line ΔS Sagittal focal line
Claims (15)
tk/fw<−4.0
0.380981≦bf/f5<0.5
1.2<|f1|/bf<2.2
を満足することを特徴とするズームレンズ。In a zoom lens for enlarging and projecting an image of a display surface onto a screen, in order from the screen side, a 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, a fourth lens unit having a positive refractive power, is composed of a fifth lens unit having a positive refractive power moves, when transitioning from the wide-angle end to the telephoto end, the second lens group, the fourth lens group to the screen side When the focal length of the zoom lens at the wide-angle end is fw, the screen side is negative, and the display surface side is positive, the absolute value of the distance from the display surface to the exit pupil of the zoom lens is The position of the exit pupil with respect to the display surface at the minimum is tk, the focal length of the fifth lens group is f5, and the distance from the display surface to the lens surface closest to the display surface of the fifth lens group. Air change Long bf, when the focal length of the first lens group and the f1,
tk / fw <-4.0
0.380981 ≦ bf / f5 <0.5
1.2 <| f1 | / bf <2.2
A zoom lens characterized by satisfying
1.1<|f1|/f2<2.3
0.6<f2/(fw・ft)1/2 The focal length of the entire system of the telephoto end ft, when the focal length of the second lens group and f2, the zoom lens according to claim 1 which satisfies the following condition.
1.1 <| f1 | / f2 <2.3
0.6 <f2 / (fw · ft) 1/2
1<|f1|/fw<2The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
1 <| f1 | / fw <2
0.8<Z2/Z<1.1
0.9<M2/M4<1.6
0.4<M2/(ft−fw)<1.0 The focal length of the entire system at the telephoto end is ft, the ratio of the magnification between the telephoto end and the wide-angle end of the second lens group is Z2, the ratio of the focal length of the wide-angle end to the telephoto end of the entire system is Z, and the second lens 2. The zoom lens according to claim 1, wherein the zoom lens and the fourth lens unit satisfy the following conditional expression when the amounts of movement during zooming are M2 and M4, respectively.
0.8 <Z2 / Z <1.1
0.9 <M2 / M4 <1.6
0.4 <M2 / (ft-fw) <1.0
0.4<f2/f4<0.8The zoom lens according to claim 10 , wherein the following conditional expressions are satisfied when the focal lengths of the second lens group and the fourth lens group are f2 and f4, respectively.
0.4 <f2 / f4 <0.8
1.0<|f1|/(fw・ft)1/2 <1.6
0.6<|f3|/(fw・ft)1/2 <1.2
1.1<f4/(fw・ft)1/2 <1.8
1.5<f5/(fw・ft)1/2 <3.0The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied, where ft is a focal length of the entire system at the telephoto end, and f3 and f4 are focal lengths of the third lens group and the fourth lens group, respectively.
1.0 <| f1 | / (fw · ft) 1/2 <1.6
0.6 <| f3 | / (fw · ft) 1/2 <1.2
1.1 <f4 / (fw · ft) 1/2 <1.8
1.5 <f5 / (fw · ft) 1/2 <3.0
ν3 >552. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied when the Abbe number of the third lens group is ν 3.
ν3> 55
ν1n>602. The zoom lens according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied when an average Abbe number of the negative lens included in the first lens group is ν1n.
ν1n> 60
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