JP2007178894A - ズームレンズ及びそれを有する画像投写装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 長いバックフォーカスを有し、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有したズームレンズを得ること。
【解決手段】 開口絞りを挟んで前方と後方に各々レンズ群が配置される複数のレンズ群を有し、レンズ群の間隔を変えてズーミングを行うズームレンズであって、
最も前方に配置されるレンズ群Ｌ１は負の屈折力であり、
該レンズ群Ｌ１は、材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとするとき、
0.01 ＜ θｇF − (0.6438−0.001682νｄ) ＜ 0.06
なる条件を満足する負レンズを有し、
該開口絞りよりも後方には、材料のアッベ数をνr3、焦点距離をｆＦＫ、広角端における全系の焦点距離をfwとするとき
80＜νr3＜100
0.30 ＜ ｆｗ／ｆＦＫ ＜ 0.55
なる条件を満足する正レンズが配置されていること。
【選択図】図１

Description

本発明はズームレンズに関し、例えば高精細モバイル液晶プロジェクターの投写光学系に好適なものである。
従来、液晶表示素子等の表示素子を用いて、その表示素子に形成された画像をスクリーン面に投写する液晶プロジェクター（画像投写装置）が種々提案されている。
特に、液晶プロジェクターはパソコン等の画像を大画面に投影して見ることができる装置として会議およびプレゼンテーション等に広く利用されている。
この液晶プロジェクターに用いる投写レンズとしては、以下に掲げる特性を有することが要望されている。
◎液晶表示素子を３枚使用する３板方式のカラー液晶プロジェクターでは、液晶表示素子により変調された色光を合成するダイクロイックプリズムおよび偏光板等の素子を配置するスペースを液晶表示素子と投写レンズとの間に設けている。この為、投写レンズはある一定長のバックフォーカスを有することである。
◎３色の液晶表示素子の絵（画像）をスクリーンに合成投写したとき、パソコンの文字等が二重に見えたりして解像感及び品位が損なわれないように各色の画素を画面の全域にて重ね合わせられなければならない。その為、投写レンズにて発生する色ずれ（倍率色収差）が可視光広帯域において良好に補正されていることである。
◎投影された画像に関して、輪郭部で歪んで見苦しくならないように歪曲収差が良好に補正されていることである。
◎液晶表示素子から色合成光学系に入射する光束の角度が変化すると、それに応じて色合成光学系の分光透過が変化し、投影された画像における各色の明るさが画角により変化して見づらい画像になる。
この為、角度依存の影響を少なくするため液晶表示素子（縮小共役面）側の瞳が略無限遠方にある所謂テレセントリック光学系であることである。
◎画面の高輝度・画像の高精細化といったニーズと共に、小型液晶パネルを搭載し、機動・携帯性を重視した装置に好適に使用されるように小型・軽量で高性能であることである。
液晶プロジェクター用の投写レンズとして、拡大共役側（前方）より順に、負、正、正、負、正の屈折力の第１〜第５レンズ群の配列による全体として５つのレンズ群より構成した５群ズームレンズがある。このうち所定のレンズ群を適切に移動させてズーミングを行った５群ズームレンズが知られている（特許文献１，２）。
この他の液晶プロジェクター用の投写レンズとして、前方より順に負、正、正、負、正、正の屈折力を有した第１〜第６レンズ群の配列による全体として６つのレンズ群より構成した６群ズームレンズがある。このうち所定のレンズ群を適切に移動させてズーミングを行っている６群ズームレンズが知られている（特許文献３，４）。
特開２００２−３５７７７１号公報 特開平１０−１８６２３５号公報 特開２００１−２３５６７９号公報 特開２００１−１０８９００号公報
液晶プロジェクター等の画像投写装置において明るい室内での観察を容易にするには、投写画像は明るければ明るいほど良い。
投写画像の輝度を高めるために照明用の光源手段として高出力の光源手段を用いると光源手段から熱が多く発生し、周囲の部材（プリズム、フィルター、フィルム等）が高温になる。このためこれらを冷却するための冷却装置が必要となってくる。
この冷却装置は、効率の良い風路を部材間に保持するためにプリズム、フィルター、フィルム等の各部材との間に十分な風路が形成されるように光軸方向に間隔をあけて長く配置する必要がある。
このため投写レンズには、これらの部材を後方に配置するための大きなスペースに相当する長いバックフォーカスが必要になってくる。
一般に長いバックフォーカスを確保するには、最も前方のレンズ群を負の屈折力とし、その屈折力を高めれば良い。
そうすると、投写レンズのパワー配置としては、開口絞りをはさんで前方に強い負の屈折力、および後方に正の屈折力といった、所謂レトロフォーカス型の屈折力配置となる。その結果その屈折力配置の非対称性が大きくなってしまい、歪曲収差や倍率色収差・コマ収差等が増大し、それらの補正が困難となってくる。
投写レンズに色収差や多く残存していると、例えばカラー液晶プロジェクターに用いたときに投写画像に色ずれが生じ、画質が大きく低下してくる。
本発明は、バックフォーカスが長く、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した、例えば液晶プロジェクター用に好適なズームレンズの提供を目的とする。
本発明のズームレンズは、最も前方側に配置された負の屈折力の第１レンズ群を含む複数のレンズ群と、前記第１レンズ群よりも後方で、前記複数のレンズ群の間に配置された開口絞りとを有し、ズーミングの際に前記複数のレンズ群間の間隔を変えるズームレンズであって、
最も前方に配置されるレンズ群Ｌ１は負の屈折力であり、
材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとするとき、
０．０１＜θｇＦ −（０．６４３８−０．００１６８２νｄ)＜ ０．０６
なる条件を満足する負レンズを、前記第１レンズ群が有しており、
材料のアッベ数をνｒ３、焦点距離をｆＦＫ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
８０＜νｒ３＜１００
０．３０＜ｆｗ／ｆＦＫ＜０．５５
なる条件を満足する正レンズが、前記開口絞りよりも後方に配置されていることを特徴としている。
本発明によれば、長いバックフォーカスを有し、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有したズームレンズが得られる。
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例１のズームレンズを用いた画像投写装置（液晶ビデオプロジェクター）の広角端（短焦点距離側）と望遠端（長焦点距離側）における要部概略図である。
図２（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例１に対応する後述する数値実施例１の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離（第１レンズ群からの距離）２ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
図３（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例２のズームレンズを用いた画像投写装置の広角端と望遠端における要部概略図である。図４（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例２に対応する後述する数値実施例２の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離２．０ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
図５（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例３のズームレンズを用いた画像投写装置の広角端と望遠端における要部概略図である。図６（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例３に対応する後述する数値実施例３の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離１．８ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
図７（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例４のズームレンズを用いた画像投写装置の広角端と望遠端における要部概略図である。図８（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例４に対応する後述する数値実施例４の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離２．０ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
図９は、本発明のズームレンズを用いたカラー液晶プロジェクターの要部概略図である。
図１０は、本発明のズームレンズを用いた撮像装置の要部概略図である。

図１，図３，図５，図７の実施例１〜４における画像投写装置ではＬＣＤの原画（被投影画像）をズームレンズ（投影レンズ、投写レンズ）ＰＬを用いてスクリーン面Ｓ上に拡大投影している状態を示している。
Ｓはスクリーン面（投影面）である。ＬＣＤは液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影画像）である。スクリーン面Ｓと原画像ＬＣＤとは共役関係にあり、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点（拡大共役点）で拡大側（前方）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役点（縮小共役点）で縮小側（後方）に相当している。尚、ズームレンズを撮影系として用いるときは、スクリーン面Ｓ側が物体側、原画像ＬＣＤ側が像側となる。ＳＴは開口絞りである。
ＧＢは色合成プリズムや偏光フィルター、そしてカラーフィルター等に対応して光学設計上設けられたガラスブロックである。
ズームレンズＰＬは接続部材（不図示）を介して液晶ビデオプロジェクター本体（不図示）に装着されている。ガラスブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプロジェクター本体に含まれている。
図２，図４，図６，図８の収差図においてＧは波長５５０ｎｍ、Ｒは波長６２０ｎｍ、Ｂは波長４７０ｎｍでの収差を示し、ΔＳ（サジタル像面の倒れ）、ΔＭ（メリジオナル像面の倒れ）はどちらも波長５５０ｎｍでの収差を示す。ＦはＦナンバーである。ωは半画角である。 各実施例では、開口絞りＳＴを挟んで前方と後方に各々レンズ群が配置される複数のレンズ群を有している。そしてレンズ群の間隔を変えてズーミングを行っている。
最も前方に配置されるレンズ群Ｌ１は負の屈折力である。
レンズ群Ｌ１は、材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとするとき、
０．０１＜θｇＦ −（０．６４３８−０．００１６８２νｄ）＜０．０６
‥‥‥（１）
なる条件を満足する負レンズを有している。
開口絞りＳＴよりも後方には、材料のアッベ数をνｒ３、焦点距離をｆＦＫ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
８０＜νｒ３＜１００ ‥‥‥（２）
０．３０＜ｆｗ／ｆＦＫ＜０．５５ ‥‥‥（３）
なる条件を満足する正レンズが配置されている。
尚、フラウンフォーファー線のｇ線，ｄ線，Ｆ線，Ｃ線に対する材料の屈折率をそれぞれＮｇ，Ｎｄ，ＮＦ，ＮＣとする。このときアッベ数νｄと部分分散比θｇＦは
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
で表される。
条件式（１）は、倍率の色収差を補正するためのものである。
条件式（１）の下限を超えると、倍率色収差の補正が困難になる。
各実施例では条件式（１）を満足するような異常分散ガラスをレンズ群Ｌ１の負レンズに採用することによって倍率色収差を低減している。更に望ましくは、負レンズの材料に屈折率が１．７２以上の高い材質を使用することが望ましい。
条件式（２）は、倍率色収差および軸上色収差を良好に補正するためのものである。条件式（２）の下限を超えると倍率と軸上の色収差の補正が困難になる。条件式（３）は条件式（２）を満足する低分散ガラスより成る正レンズの屈折力の大きさを表している。
条件式（３）の下限を超えると、色収差の補正効果が薄れてくるため好ましくない。逆に上限を超えると屈折力が強くなりすぎて歪曲収差などの軸外収差が発生してくるので良くない。
条件式（１）〜（３）は、更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
０．０１３＜θｇＦ −（０．６４３８−０．００１６８２νｄ）＜０．０５
‥‥‥（１ａ）
８１．０＜νｒ３＜９７．０ ‥‥‥（２ａ）
０．３２＜ｆｗ／ｆＦＫ＜０．５０ ‥‥‥（３ａ）
一般に長いバックフォーカスを必要とする投写レンズは、レンズ型としてレトロフォーカス型をとっている。レトロフォーカス型のレンズ系は、絞りをはさんでその屈折力配置が非対称であるため、倍率色収差・歪曲・コマ収差などの補正が困難になる傾向がある。
これに対し、各実施例では、収差の補正手段として非球面を用いて、良好な結像性能を得ている。このときの非球面レンズはプラスチックを成形して構成すれば、より軽量・容易に実現することができる。非球面の配置に関しては、開口絞りＳＴを挟んで前方および後方にそれぞれ配置している。
開口絞りＳＴを挟んで前方の非球面レンズは負レンズ、および後方の非球面は正レンズであることが望ましい。これによって開口絞りＳＴを挟んで前方が負、後方が正といった所謂レトロフォーカス型の屈折力配置に起因する、非対称性収差（コマ・歪曲収差）などを良好に補正している。
上記収差補正のための非球面形状としては、開口絞りを挟んで前方には、レンズ中心（光軸）からレンズ周辺部にいくにつれて負の屈折力が緩くなるような凹形状が良い。又後方には、レンズ中心からレンズ周辺部にいくにつれて正の屈折力が緩くなるような凸形状が良い。
前述のように非球面レンズの配置としては開口絞りＳＴからなるべく遠い位置に配置するのが効果的である。又非球面レンズの材料をプラスチック製とするのであれば材料が柔らかいためレンズユニット表面である最も前方または後方に配置することは好ましくない。
このため最も前方、および後方からかぞえて２番目のレンズに採用するのが良い。またその場合、プラスチック材料より成るレンズに配分する屈折力としては全系の広角端における屈折力比で１０％以下とすることが収差補正上、望ましい。
最も前方の第１レンズ群Ｌ１と最も後方のレンズ群は、ともにズーミングに際して、後方の共役面に対して固定としている。ズーミング時にレンズ全長を不変とすることで投写レンズのレンズ鏡筒の堅牢性を確保している。
またズーミング時に有効径の大きなレンズ群が固定されているため重量バランス等の変化が少なく機構面で有利に作用する。
第２レンズ群Ｌ２は１枚の正レンズで構成している。これにより軽量で製作容易な投写レンズを実現している。最も後方のレンズ群については、テレセントリック性能を実現するため正の屈折力とするのが良い。
各実施例では１枚の正レンズで構成し、より軽量化及び製作を容易にしている。
尚、この最も後方のレンズ群はバックフォーカス調整用のレンズ群として光軸上移動させても良い。このとき１枚のレンズであれば簡易に移動することができて好ましい。
物像間距離が変化したときには、第１レンズ群Ｌ１を光軸上移動させてフォーカス調整している。これにより簡易的なズームレンズ構造を実現している。
広角端において、最終レンズ面から後方側瞳位置までの距離をｔｋとするとき
−０．２３＜ｆｗ／ｔｋ＜０．２０ ‥‥‥（４）
なる条件を満足している。
条件式（４）はテレセントリック性をあらわす式である。この範囲を超えると被投写画像としてのＬＣＤを照明するための照明系からの周辺光束を投写レンズＰＬで取り込むことが難しくなり周辺光量が不足してくるので良くない。
条件式（４）は、更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
−０．２１＜ｆｗ／ｔｋ＜０．１５ ‥‥‥（４ａ）
次に各実施例の特徴について説明する。
図１，図７の実施例１，４のズームレンズは、前方から後方に順に（以下「前方より順に」と略す）次のとおりである。
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、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５、および正の屈折力の第６レンズ群Ｌ６により構成されている。
このようなネガティブリード型の６群ズームレンズにおいて、広画角化および長いバックフォーカスを確保すると高ズーム化が難しくなる。
このため実施例１，４では、可動成分を４成分として、高ズーム化を実現している。
そして第６レンズ群Ｌ６の焦点距離をｆ６、全系の広角端の焦点距離をｆｗとするとき
０．１＜ｆｗ／ｆ６ ＜０．３ ‥‥‥（５）
なる条件を満足している。
第６レンズ群Ｌ６を像面近傍に設けることにより、第１レンズ群Ｌ１から第５レンズ群Ｌ５までの合成屈折力を弱めることができる。この結果、第６レンズ群Ｌ６は、高画角化および大口径化に有利な作用をする。
条件式（５）の上限をこえると第６レンズ群Ｌ６の屈折力が大きくなりすぎ、歪曲および内向性コマフレア等が大きくなる。また逆に下限をこえると第６レンズ群Ｌ６の屈折力が小さくなりすぎ、第１レンズ群Ｌ１から第５レンズ群Ｌ５までの屈折力を弱める効果が少なくなり、高性能化の効果がうすれてくる。
条件式（５）は、更に好ましくは次の如く設定するのが良い。
０．１３＜ｆｗ／ｆ６ ＜０．２７ ‥‥‥（５ａ）
実施例１，４では広角端から望遠端へのズーミング（変倍）に際して矢印のように第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４そして第５レンズ群Ｌ５は拡大側であるスクリーンＳ側へ移動している。
なお、第１レンズ群Ｌ１、第６レンズ群Ｌ６はズーミングのため移動しない。第１レンズ群Ｌ１は光軸上移動してフォーカスを行っている。尚、フォーカスは表示パネルＬＣＤを移動させて行っても良い。
開口絞りＳＴは第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間に設けている。各レンズ面には反射防止用の多層コートが施されている。
第１レンズ群Ｌ１内のレンズ構成に関しては、長いバックフォーカスを稼ぐために構成レンズ群中で最も高い負の屈折力が必要となっている。第１レンズ群Ｌ１は、前方より順に負レンズＧ１、負レンズＧ２、負レンズＧ３、正レンズＧ４の４枚構成としている。負レンズＧ１の材料には高屈折率異常分散ガラスを使用して歪曲収差などの発生を抑えるとともに、特に短波長側の倍率色収差を効率よく補正している。
負レンズＧ２は、プラスチック材からなり、両面が非球面形状である。この負レンズＧ２はレトロフォーカス型のレンズ系特有の非対称収差である歪曲収差を主に補正している。
第２レンズ群Ｌ２と第４レンズ群Ｌ４は、それぞれ１枚のレンズ構成である。いずれのレンズ群も後方に配置される第３レンズ群Ｌ３と第５レンズ群Ｌ５のズーミングに伴う移動による焦点位置ずれを補正している。
第３レンズ群Ｌ３は、開口絞りＳＴを含んでおり１枚の正レンズで構成している。第５レンズ群Ｌ５は、主たる変倍レンズ群としての役割を担っている。
第５レンズ群Ｌ５は前方より順に、負レンズＧ８と正レンズＧ９の貼合せレンズ、正レンズＧ１０，正レンズＧ１１より構成している。
最も後方に位置する正レンズＧ１１は、プラスチック材より成り、両面が非球面形状であり、主に歪曲・像面湾曲などを効率よく補正している。
実施例１，４では、環境温度変動時の温度ドリフト特性はこのプラスチック材より成る正レンズＧ１１と前述の第１レンズ群Ｌ１内のプラスチック材より成る負レンズＧ２との間で相互にキャンセルするようにしている。
また正レンズＧ１０は商品名ｓ−ｆｐｌ５３（株式会社オハラ製）を使用して特に色収差を低減している。
第６レンズ群Ｌ６は、１枚の正レンズより構成しており、主に軸外主光線の角度を光軸に対して平行に近くなるような屈折作用と、第１レンズ群Ｌ１から第５レンズ群Ｌ５までの合成屈折力を小さくしている。
実施例１，４によれば、Ｆ値が１．８５と大口径であるにもかかわらず、簡易的な機構で１．７倍程度の高いズーム比を確保している。
図３の実施例２は、前方より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、正の屈折力の第３レンズ群Ｌ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｌ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｌ５より構成している。
実施例２では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は拡大側であるスクリーンＳ側へ独立に移動している。
尚、第１レンズ群Ｌ１、第５レンズ群Ｌ５はズーミングのためには移動しない。第１レンズ群Ｌ１は光軸上移動してフォーカスを行っている。
開口絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間に設けており、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と共に移動している。各レンズ面には反射防止用の多層コートが施されている。
第１レンズ群Ｌ１内のレンズ構成に関しては、長いバックフォーカスを稼ぐために構成レンズ群中で最も高い負の屈折力が必要となっている。第１レンズ群Ｌ１は前方より順に負レンズＧ１、負レンズＧ２、負レンズＧ３、負レンズＧ４、正レンズＧ５の５枚構成としている。
負レンズＧ１の材料には高屈折率異常分散ガラスを使用して歪曲収差などの発生を抑えるとともに、特に短波長側の倍率色収差を効率よく補正している。負レンズＧ３は、プラスチック材からなり、両面が非球面形状である。この負レンズＧ３はレトロフォーカス型のレンズ系特有の非対称収差である歪曲収差を主に補正している。
プラスチック材より成る負レンズＧ３の屈折力に関しては、全系の広角端における屈折力比で４％程度（３％〜５％）であるため環境温度変化が発生した場合においても焦点変化などは発生しない。
第４レンズ群Ｌ４は前方より順に、負レンズＧ８、負レンズＧ９、正レンズＧ１０、正レンズＧ１１、正レンズＧ１２より成っている。
第４レンズ群の正レンズＧ１１に関しては商品名ｓ−ｆｐｌ５１（株式会社オハラ製）を使用して特に色収差を低減している。又、正レンズＧ１２に関してはガラスを成形して構成した、非球面を用いており主に歪曲、像面湾曲などを補正している。その他については実施例１と同様である。
実施例２によれば、Ｆ値が１．８５と大口径であるにもかかわらず、簡易的な機構で１．６倍程度の高いズーム比を確保している。
図５の実施例３は、前方より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、正の屈折力の第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より構成している。
実施例３では広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４は拡大側であるスクリーンＳ側へ独立に移動している。
尚、第１レンズ群Ｌ１、第５レンズ群Ｌ５はズーミングのためには移動しない。第１レンズ群Ｌ１は光軸上移動してフォーカスを行っている。
開口絞りＳＴは第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間に設けており、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３と共に移動している。各レンズ面には反射防止用の多層コートが施されている。
第１レンズ群Ｌ１内のレンズ構成に関しては、長いバックフォーカスを稼ぐために構成レンズ群中で最も高い負の屈折力が必要となっている。第１レンズ群Ｌ１は前方より順に、負レンズＧ１、負レンズＧ２、負レンズＧ３の３枚構成としている。
負レンズＧ３には低分散の異常分散ガラスを使用して、特に短波長側の倍率色収差を効率よく補正している。負レンズＧ２は、プラスチック材からなり、両面が非球面形状である。この負レンズＧ２は、レトロフォーカス型のレンズ系特有の非対称収差である歪曲収差を主に補正している。
第４レンズ群Ｌ４は前方より順に正レンズＧ６、負レンズＧ７、正レンズＧ８、正レンズ９より成っている。
第４レンズ群Ｌ４の正レンズＧ８に関しては商品名ｓ−ｆｐｌ５１（株式会社オハラ製）を使用して特に色収差を低減している。正レンズＧ９に関してはガラスを成形して非球面を用いて、主に歪曲、像面湾曲などを補正している。その他については実施例１と同様である。
実施例３によれば、Ｆ値が１．８５と大口径であるにもかかわらず、簡易的な機構で１．６倍程度の高い変倍比を確保している。
尚、以上の各実施例において、ズーミングに際して第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５とを一体的に移動させても良い。
このときは各実施例におけるレンズ群の数は１つ減ったものとして取り扱うことができる。又、前方に屈折力の小さなコンバーターレンズを着脱可能に装着しても良い。
以上のように各実施例によれば、高精細な液晶表示素子を使用した画像投写装置に好適なバックフォーカスが長いにもかかわらず色ズレが少ないズームレンズが得られる。
以下に実施例１〜４のズームレンズに各々対応する数値実施例１〜４を示す。各数値実施例においてｉは拡大側（前方側）からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉとνｄｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバーである。ωは半画角である。
また数値実施例１，２，４の最も後方側の４つの面、そして数値実施例３の最も後方の３つの面はガラスブロックＧＢを構成する面である。
またｋを円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ２／ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２］１／２］＋Ａｈ４＋Ｂｈ６＋Ｃｈ８＋Ｄｈ１０＋Ｅｈ１２
で表示される。但しｒは近軸曲率半径である。
なお、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０−Ｚ」を意味する。
前述の各条件式１〜５と数値実施例１〜４における諸数値との関係を表１に示す。
数値実施例１
f: 21.9mm〜36.2mm FNO: 1.85〜2.45 ω:29.16°〜18.64°

ri di ndi νdi
1 42.180 2.20 1.854 23.8
2 22.908 6.43
3 (非球面) 3.15 1.532 55.8
4 (非球面) 15.07
5 -24.279 2.00 1.605 60.6
6 721.360 1.19
7 -152.291 3.19 1.839 37.2
8 -50.527 (可変)
9 230.608 4.25 1.839 37.2
10 -73.257 (可変)
11 58.098 3.67 1.804 42.2
12 2738.351 (可変)
13 -43.776 1.40 1.768 26.5
14 -125.803 (可変)
15 1101.820 1.50 1.839 37.2
16 28.691 5.33 1.489 70.2
17 1094.230 0.15
18 47.737 8.77 1.440 94.9
19 -37.403 0.15
20 (非球面) 3.30 1.532 55.8
21 (非球面) (可変)
22 58.845 4.16 1.489 70.2
23 -398.621 10.99
24 ∞ 21.00 1.812 25.4
25 ∞ 0.00
26 ∞ 32.76 1.518 64.1
27 ∞

間隔データ
W T
d 8 4.54 1.67
d10 39.45 0.90
d12 27.42 34.19
d14 7.12 6.62
d21 0.65 35.81

非球面データ
3 (1/r)= 7.661e-003 k=-8.653e-001 A= 1.860e-005 B=-1.162e-008
C=-7.598e-011 D= 4.250e-013 E=-4.320e-016
4 (1/r)= 2.668e-002 k=-4.329e+000 A= 1.968e-005 B=-1.822e-008
C=-2.099e-010 D= 1.065e-012 E=-1.452e-015
20 (1/r)=-8.551e-003 k=-6.587e+001 A=-1.353e-005 B= 6.629e-010
C= 6.855e-011 D=-2.789e-013 E= 5.860e-016
21 (1/r)=-1.379e-002 k=-7.913e+000 A=-8.580e-006 B=-9.525e-009
C= 8.896e-011 D=-2.932e-013 E= 5.319e-016


数値実施例２
f: 20.8mm〜32.4mm FNO: 1.85〜2.37 ω:30.38°〜20.61°

ri di ndi νdi
1 31.811 2.41 1.854 23.8
2 22.475 7.26
3 64.359 1.70 1.625 58.2
4 27.911 3.87
5 (非球面) 3.25 1.532 55.8
6 (非球面) 8.84
7 -36.458 1.76 1.489 70.2
8 114.982 3.10
9 302.670 4.50 1.839 37.2
10 -93.678 (可変)
11 226.294 5.60 1.766 40.1
12 -150.037 (可変)
13 51.288 4.55 1.748 44.8
14 -585.971 (可変)
15 594.007 1.50 1.854 23.8
16 78.053 3.11
17 -32.847 1.50 1.839 37.2
18 35.245 5.40 1.489 70.2
19 -79.890 0.15
20 60.740 9.14 1.498 81.5
21 -34.506 5.89
22 (非球面) 3.44 1.489 70.2
23 (非球面) (可変)
24 48.235 5.49 1.489 70.2
25 -305.668 10.54
26 ∞ 21.00 1.699 55.5
27 ∞ 0.00
28 ∞ 30.30 1.518 64.1
29 ∞

間隔データ
W T
d10 19.72 9.57
d12 36.63 9.78
d14 20.93 26.34
d23 0.65 32.24

非球面データ
5 (1/r)= 1.287e-002 k=-8.653e-001 A= 1.931e-005 B=-7.468e-009
C=-1.066e-010 D= 5.979e-013 E=-9.777e-016
6 (1/r)= 1.711e-002 k=-4.329e+000 A= 1.466e-005 B=-2.159e-008
C=-1.022e-010 D= 6.050e-013 E=-1.138e-015
22 (1/r)=-3.425e-003 k= 2.062e+002 A=-3.249e-006 B= 3.308e-009
C= 2.499e-011 D= 9.828e-014 E= 0.000e+000
23 (1/r)=-1.470e-002 k= 7.649e-001 A=-7.781e-007 B= 5.369e-009
C= 7.794e-012 D= 1.196e-013 E= 0.000e+000

数値実施例３
f: 18.6mm〜29.0mm FNO: 1.85〜2.20 ω:33.28°〜22.83°

ri di ndi νdi
1 38.335 2.50 1.804 42.2
2 21.575 4.81
3 (非球面) 2.20 1.532 55.8
4 (非球面) 13.74
5 -39.692 1.79 1.498 81.5
6 66.745 (可変)
7 90.303 4.46 1.810 40.9
8 -96.523 (可変)
9 67.387 4.19 1.699 55.5
10 -165.163 (可変)
11 -41.621 4.30 1.489 70.2
12 -19.369 1.43 1.839 37.2
13 345.831 0.66
14 179.672 7.06 1.498 81.5
15 -31.429 1.79
16 (非球面) 7.16 1.489 70.2
17 -34.837 (可変)
18 43.435 5.48 1.489 70.2
19 912.885 10.05
20 ∞ 30.80 1.518 64.1
21 ∞ 20.00 1.699 55.5
22 ∞

間隔データ
W T
d 6 3.99 5.98
d 8 35.55 0.55
d10 38.74 42.16
d17 0.55 30.15

非球面データ
3 (1/r)= 3.448e-002 k= 0.000e+000 A=-8.825e-008 B=-1.220e-008
C= 8.208e-011 D=-1.177e-013 E= 0.000e+000
4 (1/r)= 5.440e-002 k=-2.185e+000 A= 2.807e-005 B=-7.207e-008
C= 2.404e-010 D=-4.378e-013 E= 0.000e+000
16 (1/r)= 1.788e-003 k= 0.000e+000 A=-3.079e-006 B= 0.000e+000
C= 0.000e+000 D= 0.000e+000 E= 0.000e+000

数値実施例４
f: 20.8mm〜34.4mm FNO: 1.85〜2.47 ω:30.39°〜19.51°

ri di ndi νdi
1 39.243 2.40 1.854 23.8
2 23.144 6.95
3 (非球面) 3.15 1.532 55.8
4 (非球面) 15.23
5 -26.171 2.00 1.605 60.6
6 350.332 1.61
7 -166.186 3.51 1.839 37.2
8 -52.259 (可変)
9 147.105 4.64 1.839 37.2
10 -86.373 (可変)
11 56.146 3.54 1.609 43.7
12 -12058.642 (可変)
13 -39.370 1.40 1.791 25.7
14 -89.008 (可変)
15 -1043.354 1.50 1.839 37.2
16 32.073 5.27 1.489 70.2
17 -467.157 0.15
18 56.664 7.91 1.498 81.5
19 -39.337 0.19
20 (非球面) 3.50 1.532 55.8
21 (非球面) (可変)
22 58.309 3.87 1.489 70.2
23 -1542.230 10.92
24 ∞ 21.00 1.812 25.4
25 ∞ 0.00
26 ∞ 32.76 1.518 64.1
27 ∞

間隔データ
W T
d 8 8.33 1.70
d10 35.89 0.90
d12 25.44 39.44
d14 8.37 3.80
d21 0.65 32.83

非球面データ
3 (1/r)= 1.092e-002 k=-8.653e-001 A= 1.200e-005 B=-1.088e-008
C=-2.698e-011 D= 2.685e-013 E=-3.603e-016
4 (1/r)= 3.344e-002 k=-4.329e+000 A= 2.223e-005 B=-3.337e-008
C=-1.200e-010 D= 8.897e-013 E=-1.471e-015
20 (1/r)=-1.074e-002 k=-6.587e+001 A=-1.528e-005 B= 1.526e-008
C= 2.261e-011 D=-2.148e-013 E= 4.930e-016
21 (1/r)=-1.651e-002 k=-7.913e+000 A=-7.540e-006 B=-1.109e-008
C= 9.530e-011 D=-3.251e-013 E= 5.212e-016

図９は本発明の画像投写装置の実施形態の要部概略図である。
同図は前述したズームレンズを３板式のカラー液晶プロジェクターに適用し複数の液晶表示素子に基づく複数の色光の画像情報を色合成手段を介して合成し、投写レンズでスクリーン面上に拡大投写する画像投写装置を示している。
図９においてカラー液晶プロジェクター１はＲ、Ｇ、Ｂの３枚の液晶パネル５Ｒ、５Ｇ、５ＢからのＲＧＢの各色光を色合成手段としてのプリズム２で１つの光路に合成し、前述したズームレンズより成る投影レンズ３を用いてスクリーン４に投影している。ここでの「前方」とは、液晶プロジェクターのスクリーン側、すなわち拡大側（拡大共役側）である。
図１０は本発明の撮像装置の実施形態の要部概略図である。本実施形態ではビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置に撮影レンズとして前述したズームレンズを用いた例を示している。
図１０においては被写体９の像を撮像装置６の撮影レンズ８で感光体７に結像し、画像情報を得ている。尚、ここでの「前方」とは、撮像装置の被写体側、すなわち拡大側（拡大共役側）である。
以上のように各実施例によれば、レンズ系全体の小型化を図りつつ、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した液晶プロジェクター用に好適なズームレンズを達成することができる。
この他、画像情報を銀塩フィルム、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）上に形成するビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置に好適なズームレンズを達成することができる。
実施例１のズームレンズを用いた画像投写装置の要部概略図 数値実施例１のズームレンズの収差図 実施例２のズームレンズを用いた画像投写装置の要部概略図 数値実施例２のズームレンズの収差図 実施例３のズームレンズを用いた画像投写装置の要部概略図 数値実施例３のズームレンズの収差図 実施例４のズームレンズを用いた画像投写装置の要部概略図 数値実施例４のズームレンズの収差図 カラー液晶プロジェクターの要部概略図 撮像装置の要部概略図
符号の説明
Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
Ｌ５ 第５レンズ群
Ｌ６ 第６レンズ群
ＳＴ 開口絞り
ＬＣＤ 液晶表示装置（像面）
ＧＢ 硝子ブロック（色合成プリズム）
ΔＳ Ｓａｇｉｔｔａｌ像面の倒れ
ΔＭ Ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ像面の倒れ
１ 液晶プロジェクター
２ 色合成手段
３ 投写レンズ
４ スクリーン
５（５Ｂ、５Ｇ、５Ｒ） 液晶パネル
６ 撮像装置
７ 撮像手段
８ 撮影レンズ
９ 被写体

Claims (13)

  1. 最も前方側に配置された負の屈折力の第１レンズ群を含む複数のレンズ群と、前記第１レンズ群よりも後方で、前記複数のレンズ群の間に配置された開口絞りとを有し、ズーミングの際に前記複数のレンズ群間の間隔を変えるズームレンズであって、
    最も前方に配置されるレンズ群Ｌ１は負の屈折力であり、
    材料のアッベ数をνｄ、部分分散比をθｇＦとするとき、
    ０．０１＜θｇＦ −（０．６４３８−０．００１６８２νｄ)＜ ０．０６
    なる条件を満足する負レンズを、前記第１レンズ群が有しており、
    材料のアッベ数をνｒ３、焦点距離をｆＦＫ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき
    ８０＜νｒ３＜１００
    ０．３０＜ｆｗ／ｆＦＫ＜０．５５
    なる条件を満足する正レンズが、前記開口絞りよりも後方に配置されていることを特徴とするズームレンズ。
  2. 前記開口絞りの前方には、レンズ中心からレンズ周辺に向かうにつれて、負の屈折力が弱くなる非球面形状の凹面を有し、該開口絞りの後方には、レンズ中心からレンズ周辺に向かうにつれて正の屈折力が弱くなる非球面形状の凸面を有していることを特徴とする請求項１のズームレンズ。
  3. 広角端において、最終レンズ面から後方側瞳位置までの距離をｔｋとするとき
    −０．２３＜ｆｗ／ｔｋ＜０．２０
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
  4. 前記非球面形状の面を有するレンズには、プラスチック材より成るレンズが含まれていることを特徴とする請求項２のズームレンズ。
  5. 前記レンズ群Ｌ１はフォーカス用のレンズ群であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のズームレンズ。
  6. 最も後方のレンズ群は１枚の正レンズより成ることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のズームレンズ。
  7. 前記複数のレンズ群は前方側から後方側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群、正の屈折力を有する第６レンズ群であり、ズーミングの為には、該第１，第６レンズ群は不動であり、該第２〜第５レンズ群が移動することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項のズームレンズ。
  8. 前記複数のレンズ群は前方側から後方側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、負の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群であり、ズーミングの為には、該第１，第５レンズ群は不動であり、該第２〜第４レンズ群が移動することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項のズームレンズ。
  9. 前記複数のレンズ群は前方側から後方側へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群であり、ズーミングの為には、該第１〜第５レンズ群は不動であり、該第２〜第４レンズ群が移動することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項のズームレンズ。
  10. 前記第２レンズ群は単一の正レンズより成ることを特徴とする請求項７，８又は９のズームレンズ。
  11. ズーミングに際して、前記第４レンズ群と第５レンズ群は一体に移動することを特徴とする請求項７，８又は９のズームレンズ。
  12. 前記第６レンズ群の焦点距離をｆ６、全系の広角端の焦点距離をｆｗとするとき
    ０．１＜ｆｗ／ｆ６ ＜０．３
    なる条件を満足することを特徴とする請求項７のズームレンズ。
  13. 請求項１から１２のいずれか１項のズームレンズと、原画を形成する表示ユニットとを有し、前記表示ユニットによって形成された原画を前記ズームレンズによってスクリーン面上に投写することを特徴とする画像投写装置。
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