JP2008158159A - ズームレンズ及びそれを有する画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
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好学性能を有した、例えば液晶プロジェクター用に好適なズームレンズを得ること。
【解決手段】
拡大側から縮小側へ順に、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レンズ群を有し、ズーミングの為には、該第１、第６レンズ群は不動であり、ズーミングの際に該第２〜第５レンズ群が移動し、フォーカスに際し、該第１レンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、最も拡大側に正レンズを有するとともに１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎ、θｇＦｎを適切に設定すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ズームレンズ及びそれを有する画像投射装置に関し、例えば長いバックフォーカスを有し、様々な投影倍率で高い光学性能を有して投射できる液晶プロジェクターの投射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投影面（スクリーン面）に投射する液晶プロジェクター（画像投射装置）が種々提案されている。

液晶プロジェクターに用いられるズームレンズには、投射画像の高精細化の要望に応じて光学性能のうち、特に色ずれ（倍率色収差）に対して非常に厳しい仕様が要求されている。

一般に、倍率色収差を補正するのには、異常分散性硝子より成るレンズを用いるのが有効である。

液晶プロジェクターに用いられるズームレンズとして、異常分散性硝子より成るレンズを用いて、倍率色収差を良好に補正したズームレンズが知られている（特許文献１、２）。

又バックフォーカスが長い３板式のカラー液晶プロジェクター用のズームレンズとして、拡大側（前方）より順に、負・正・正・負・正（もしくは負）・正の屈折力の第１〜第６レンズ群の配列による６群ズームレンズが知られている（特許文献３、４）。

このズームレンズでは、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第１および６レンズ群を固定として、光学系内部の第２〜第５レンズ群を全て拡大側へ移動させるため、ズーミング時にレンズ全長が一定に保たれている。またこの６群ズームレンズは、ズーミングの際の歪曲収差と色収差を少なくし、縮小共役側にテレセントリックとなっている。
特開２００４−０５４０２１号公報 特開２００５−０６２２２５号公報 特開２００１−２３５６７９号公報 特開２００４−０７０３０６号公報

近年、液晶プロジェクターに使用されるズームレンズには、高ズーム比化、広画角化、照明光をより高効率で使用するための大口径化、そして全ズーム領域において高い光学性能を有することが強く要望されている。これらの要望項目は、ズームレンズとして、主に球面収差や像面歪曲そして倍率色収差等を含む諸収差の補正とそれらのズーミングに伴う収差変動に大きく関わっている。

特に、これらの要望項目のうち、光学性能に大きく影響する倍率色収差のズーミングに伴う変動を少なくすることが要望されている。

倍率色収差を全ズーム範囲にわたり良好に補正しつつ高い光学性能を得るには、レンズ構成及び各レンズの材料を適切に設定しなければならない。

一方、３板式のカラー液晶プロジェクターに用いるズームレンズには、色合成用のプリズムが縮小側に配置できる程度の長さのバックフォーカスを有することが要望される。

長いバックフォーカスを得るためには、レンズ系全体をレトロフォーカスタイプとするのが良い。

しかしながら、レトロフォーカスタイプにすると、レンズ系全体が非対称性となり、例えば倍率色収差が多く発生し、青色が緑色に対してアンダー側（光軸方向）に生じる傾向となる。

又、歪曲収差も多く発生してくる。

本発明は、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。

この他本発明は、長いバックフォーカスを有しつつ、歪曲及び倍率色収差を良好に補正し、高い光学性能が容易に得られる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、
拡大側から縮小側へ順に、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レンズ群を有し、ズーミングの為には、該第１、第６レンズ群は不動であり、ズーミングの際に該第２〜第５レンズ群が移動し、フォーカスに際し、該第１レンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、最も拡大側に正レンズを有するとともに１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎ、θｇＦｎとするとき、
νｄｎ ＜ ３５
０．００８＜θｇＦｎ−（０．６４４−０．００１６８・νｄｎ）＜０．０４０
なる条件を満足することを特徴としている。

本発明によれば、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。

以下、図面を用いて本発明のズームレンズ及びそれを有する画像投射装置、撮像装置の実施例について説明する。

図１は本発明の実施例１のズームレンズを用いた画像投射装置（液晶ビデオプロジェクタ）の要部概略図である。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（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）のズーム位置における収差図である。

図３は本発明の実施例２のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図である。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２ｍのときの広角端と望遠端のズーム位置における収差図である。

図５は本発明の実施例３のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図である。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２ｍのときの広角端と望遠端のズーム位置における収差図である。

図７は本発明の実施例４のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図である。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２ｍのときの広角端と望遠端のズーム位置における収差図である。

図１、図３、図５、図７の実施例１〜４における画像投射装置では液晶パネルＬＣＤ等に表示される原画（被投影画像）をズームレンズ（投影レンズ、投写レンズ）ＰＬを用いて投射面（スクリーン）面Ｓ０上に拡大投影している状態を示している。

Ｓ０はスクリーン面（投射面）、ＬＣＤは液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影画像）である。スクリーン面Ｓ０と原画像ＬＣＤとは共役関係にあり、一般にはスクリーン面Ｓ０は距離の長い方の共役点で拡大側（前方側）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役点で縮小側（後方側）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。

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（プリズム）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、球面収差は波長５５０ｎｍ、６２０ｎｍ、４５０ｎｍでの収差を示している。又収差図においてＳはサジタル像面であり、Ｍはメリジオナル像面であり、波長５５０ｎｍでの収差である。又、歪曲収差は波長５５０ｎｍでの収差を示す。ωは半画角、ＦはＦナンバーである。

図１、図３、図５、図７の各実施例においてはそれぞれ以下のようなレンズ構成となっている。

Ｌ１は負の屈折力（パワー＝焦点距離の逆数）の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は負の屈折力の第４レンズ群、Ｌ５は正の屈折力の第５レンズ群、Ｌ６は正の屈折力の第６レンズ群である。ＳＴは絞りであり第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４との間に設けている。

広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して第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を移動させている。具体的には図中の矢印のように第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をスクリーンＳ０へ各々独立に単調移動させている。

ズーミングのためには、第１レンズ群Ｌ１、第６レンズ群Ｌ６は不動である。従って、ズーミングに際して第１〜第６レンズ群までの全長は一定である。第１レンズ群Ｌ１を光軸上に移動させてフォーカスを行っている。尚、フォーカスは表示パネルＬＣＤを移動させて行っても良い。

以上の各実施例では、各レンズ面に多層コートが施されており、これによって、スクリーン面Ｓ０上での照度の低下を防止している。

各実施例では、拡大側に負の屈折力のレンズ群、縮小側に正の屈折力のレンズ群を配置したレトロフォーカスタイプ（ネガティブリード型）を構成することによって長いバックフォーカスを確保している。反面、レトロフォーカスタイプをとることにより高ズーム比化および諸収差の補正が困難となることに対しては、ズーミングに際して可動成分（レンズ群）を４成分とすることによって対処している。

また、第１、第６レンズ群Ｌ１、Ｌ６はともにズーミングの際は像面（縮小共役面）に対して固定（不動）としズーム全長を不変とすることで投射光学系としての堅牢性を確保している。

実施例１〜４では次の条件を満足している。

尚、以下の条件は全て満足する必要は必ずしもなく、少なくとも１つを満足すればよい。

第１レンズ群Ｌ１は、最も拡大側に正レンズを有するとともに１以上の負レンズを有している。１以上の負レンズのうち１つの負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎ、θｇＦｎとする。このとき、
νｄｎ ＜ ３５ ・・・（１）
０．００８＜θｇＦｎ−（０．６４４−０．００１６８・νｄｎ）
＜０．０４０ ・・・（２）
なる条件を満足している。

ここでアッベ数νｄと部分分散比θｇＦｎは次のとおりである。

ｎｄをｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率とする。

ｎｇをｇ線（４３５．８４ｎｍ）に対する屈折率とする。

ｎＦをＦ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率とする。

ｎＣをＣ線（６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率とする。
このとき、
νｄｎ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦｎ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
である。

第１レンズ群Ｌ１内の最も拡大側に正レンズを配置することにより、ネガティブリード型の特徴でもある負の歪曲収差の発生を抑えている。特に、最も拡大側に正レンズを配置することにより光線密度が低くなるので効率的に歪曲収差を補正することができる。

条件式（１）は、第１レンズ群Ｌ１の負レンズのうち１つの負レンズの材料に高分散（すなわちアッベ数の小さい）材料を使用することを規定しており、主に色収差の補正を良好に行う為のものである。また一般に高分散材料は屈折率が高くない傾向があるので、レンズ径およびレンズ全長を抑えることができる。条件式（１）の上限を超える領域においては、軸上および倍率色収差の補正の効果が低下してしまう。

条件式（２）は、負レンズの材料の異常部分分散性を規定しており、特に軸上色収差及び倍率色収差を効果的に補正する為のものである。条件式（２）の上限、および下限を超える領域においては軸上および倍率色収差の補正が低下してしまう。

条件式（１）の数値範囲に関してさらに好ましくは、
νｄｎ ＜ ２８ ・・・（１ａ）
とするのがよい。

また条件式（２）の数値範囲に関してさらに好ましくは
０．０１３＜θｇＦｎ−（０．６４４−０．００１６８・νｄｎ）＜０．０３８
・・・（２ａ）
を満たすことが望ましい。

本実施例のズームレンズは、上述のような構成を持つことによって、前述の課題を解決することができている。その上で、以下の（ア）〜（カ）の特徴（実施例の特徴）のうち１つ以上を満足すると更に好ましい効果を得ることができる。以下に詳細に説明する。

（ア）広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズのうち材料のアッベ数が最も小さい負レンズの焦点距離をｆ１ｎとする。このとき
−４．３ ＜ ｆ１ｎ／ｆｗ ＜ −１．４ ・・・（３）
なる条件を満足している。

条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１内の負レンズのうち材料のアッベ数が最も小さい負レンズのパワーの条件式を表している。上限を超えれば負レンズのパワーが強くなり過ぎてしまい収差補正が困難になってしまう。逆に下限を超えれば負レンズのパワーが弱くなりすぎてしまうのでレンズ径が大きくなる傾向となるので好ましくない。

条件式（３）の数値範囲に関してさらに好ましくは
−４．０ ＜ ｆ１ｎ／ｆｗ ＜ −１．８ ・・・（３ａ）
を満たすことが望ましい。

さらに、該負レンズとして、材料のアッベ数が最も小さい負レンズとしている。これは、一般にアッベ数の小さい材料は屈折率が高い傾向があるので色収差の補正の観点とあわせて効率の良い負レンズの使い方ができるためである。

（イ）広角端における全系の焦点距離をｆｗ、無限遠物体にフォーカスしているときの空気換算でのバックフォーカスをｂｆとする。このとき、
０．３５＜ｆｗ／ｂｆ＜０．６５ ・・・（４）
なる条件を満足している。

条件式（４）は、長いバックフォーカスを得るための条件である。条件式（４）の上限を超えると、バックフォーカスが短くなってしまいプリズム等の挿入に必要な長さのバックフォーカスを得ることが困難になってくる。逆に下限を超えると、バックフォーカスが長くなり過ぎてしまいそれと同時にレンズ全長も長大化する傾向となりメカ構造上好ましくない。

条件式（４）の数値範囲に関してさらに好ましくは
０．４８ ＜ ｆｗ ／ ｂｆ ＜ ０．５８ ・・・（４ａ）
を満たすことが望ましい。

（ウ）第１レンズ群Ｌ１は、最も縮小側に、縮小側の面が凸でメニスカス形状の正レンズを有し、該正レンズの拡大側と、縮小側の面の曲率半径を各々ｒ１ａ、ｒ２ａとする。このとき
０．０８ ＜ （ｒ１ａ−ｒ２ａ）／（ｒ１ａ＋ｒ２ａ） ＜ ０．７０
・・・（５）
なる条件を満足している。

条件式（５）は、最も縮小側のメニスカス形状の正レンズのレンズ形状に関する条件であり、おもに歪曲収差の発生を抑えつつ非点収差を補正するためのものである。条件式（５）の上限を超えると、非点収差の補正が過剰となってしまい他の諸収差とのバランスがとれなくなってしまう。下限を超えると、非点収差の補正が不足してしまう。

条件式（５）の数値範囲に関して、さらに好ましくは
０．１２＜（ｒ１ａ−ｒ２ａ）／（ｒ１ａ＋ｒ２ａ）＜０．５０ ・・・（５ａ）
を満たすことが好ましい。

（エ）第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとする。このとき
−１．０ ＜ ｆ１／（ｆｗ^２＋ｆｔ^２）^１／２ ＜ −０．６５ ・・・（６）
なる条件を満足している。

条件式（６）は、主に歪曲収差を抑えつつ広画角化を図るための第１レンズ群のパワーの適切な条件を表している。上限を超えると第１レンズ群Ｌ１のパワーが強くなりすぎるので特に軸外光線における収差補正が困難になる。逆に、下限を超えると第１レンズ群Ｌ１のパワーが弱くなりすぎるのでレンズ系が大きくなる傾向となり好ましくなく、さらには第１レンズ群Ｌ１全体の重量も大きくなってしまいフォーカシングに対するメカ構造が複雑となり好ましくない。

条件式（６）の数値範囲に関して、さらに好ましくは
−０．９５ ＜ ｆ１／（ｆｗ^２＋ｆｔ^２）^１／２ ＜ −０．７０ ・・・（６ａ）
を満たすことが望ましい。

第１レンズ群Ｌ１は両レンズ面が球面形状から成るレンズを６以上有している。

一般に歪曲収差を補正するには非球面を用いるのが有効である。しかしレトロフォーカスタイプのズームレンズにおいては第１レンズ群Ｌ１の有効径が他のレンズ群に比して大きくなる。このため、第１レンズ群Ｌ１に非球面を使用するとその有効径も大きくなり非球面形状の精度も落ちる傾向となる。また製造的にも困難になってくる。そこで各実施例では、第１レンズ群Ｌ１に非球面を使用しない球面レンズのみを使用し、歪曲収差を補正しつつも他の諸収差を補正する構成としている。第１レンズ群Ｌ１内で正レンズおよび負レンズをそれぞれ複数使用することにより、１枚のレンズのパワーを緩め敏感度を低くする効果も出している。

（オ）第４レンズ群Ｌ４は、非球面形状の面を有する負レンズを１枚以上有しそのうち１つの、負レンズの材料の屈折率をＮｄ４ｎとする。このとき、
１．６０ ＜ Ｎｄ４ｎ ・・・（７）
なる条件を満足している。

条件式（７）は負レンズに強い負の屈折力を与えており、ズーミングに伴うピント面移動の補正およびペッツバール和を小さくする役割を担っている。さらには非球面の効果により球面収差を効率良く補正している。条件式（７）の下限を超えると、ペッツバール和を効率良く小さくすることが出来なくなりレンズ枚数を増やす必要が生じさらにズーミングによる移動量も大きくなってしまいレンズ系全体の小型化が困難となる。

条件式（７）の数値範囲に関して、さらに好ましくは
１．６５ ＜ Ｎｄ４ｎ ・・・（７ａ）
を満たすことが望ましい。

（カ）各実施例のズームレンズを、原画を形成する表示ユニットによって形成された原画を被投射面上に投射する画像投射装置に用いるときは、特に次の条件を満足するのが良い。

ズームレンズと像面との間にプリズムを有するときは、プリズムの材料のアッベ数をνｄｐｒ、部分分散比をθｇＦｐｒとする。このとき、
νｄｐｒ ＜ ４０ ・・・（８）
０．００２＜θｇＦｐｒ−（０．６４４−０．００１６８・νｄｐｒ）
＜０．０４０ ・・・（９）
なる条件を満足することである。

ここでアッベ数νｄｐｒと部分分散比θｇＦｐｒは次のとおりである。

νｄｐｒ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
θｇＦｐｒ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
条件式（８）は、プリズムとして使用される材料のアッベ数を規定している。ズームレンズの光学性能はレンズ系だけでなくそれとともに用いるプリズムの材質及び光学長に拠るところも大きい。そのためバックフォーカス部のプリズム長が長い液晶プロジェクタ用の投射光学系に対して、そのプリズムの材料のアッベ数を（８）式を満足するように選択するのが良い。又条件式（８）を満足するような異なる材料より成るプリズムを組み合わせても良い。条件式（８）を満足すれば、主に色収差、球面収差、コマ収差等の補正における効果が大きい。条件式（９）は、プリズムの材料の異常部分分散性を規定しており、軸上色収差及び倍率色収差を効果的に補正する為のものである。条件式（９）の上限、および下限を超える領域においては軸上および倍率色収差補正の効果が低下してくる。

条件式（８）に関して、さらに好ましくは
νｄｐｒ ＜ ３５ ・・・（８ａ）
を満たすことが望ましい。また一般的に使用されている商品名Ｓ−ＢＳＬ７（（株）ＯＨＡＲＡ社製）等のアッベ数が大きな硝子を使用しても良い。

条件式（８）に関して、さらに好ましくは
０．０１０ ＜θｇＦｎ−（０．６４４−０．００１６８・νｄｎ）
＜ ０．０３０・・・（９ａ）
を満たすことが望ましい。

次に各実施例の特徴について説明する。

第１レンズ群Ｌ１は、拡大側から縮小側へ順に、拡大側の面が凸形状の正レンズＧ１１、拡大側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１２、両レンズ面が凹形状又は拡大側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１３を有している。更に、拡大側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１４、縮小側の面が凸でメニスカス形状の負レンズＧ１５、縮小側の面が凸でメニスカス形状の正レンズＧ１６より成っている。正レンズＧ１１は主に歪曲収差を補正している。また、最も縮小側の正レンズＧ１６において縮小側の面を曲率の大きな凸形状とすることにより歪曲収差を抑えつつ正レンズＧ１１から負レンズＧ１５に至る各レンズで発生する非点収差を補正している。さらに第１レンズ群Ｌ１のレンズに高分散ガラスおよび低分散ガラスを併せて使用することにより倍率色収差の発生を極力抑えている。

第２レンズ群Ｌ２は両レンズ面が凸形状又は拡大側の面が凸形状の正レンズＧ２１の１枚構成としており、主に第１レンズ群Ｌ１で発生した諸収差を補正している。この正レンズＧ２１には屈折率の高い材料が用いられ、ペッツバール和の補正およびズーミング時の球面収差等の諸収差の変動を小さくしている。一般に中間像高での像面湾曲および非点収差が大きいと解像感が劣化するためペッツバール和は小さく補正されていることが重要である。さらに色収差補正の観点から、第１レンズ群Ｌ１で発生した倍率色収差を効率良く補正するため、第２レンズ群Ｌ２に用いるレンズには、高屈折率で低分散特性を有する材料を選択している。

第３レンズ群Ｌ３は、両レンズ面が凸形状の正レンズＧ３１で構成しており、主たる変倍作用の役割を担っている。正レンズＧ３１にはズーミングによる倍率色収差の変動を抑えるために低分散特性を有する材料を選択している。

第４レンズ群Ｌ４は、両レンズ面が凹形状の負レンズＧ４１と両レンズ面が凸形状の正レンズＧ４２で構成している。負レンズＧ４１に強い負の屈折力を与えており、変倍に伴うピント面の移動を補正する役割を担っている。この強い負の屈折力の負レンズＧ４１を配置することにより効率良くペッツバール和も小さくしている。また、正レンズＧ４２は、負レンズＧ４１で発生する球面収差や軸上色収差を補正する役割を担っている。なお、絞りＳＴは第４レンズ群Ｌ４の拡大側に存在し、ズーミング時の軸外収差の変動を抑えている。尚絞りＳＴは、第４レンズ群Ｌ４以外のレンズ群に設定しても良い。さらに絞りＳＴは、ズーミングの際、レンズ群と共に動かせることなく独立に動かす構成としても良い。

尚、実施例３における負レンズＧ４１には非球面を使用して球面収差を効果的に補正している。又負レンズＧ４１の屈折力を強くすることにおいても球面収差を効果的に補正している。

第５レンズ群Ｌ５は、拡大側から縮小側へ順に、両レンズ面が凹形状の負レンズＧ５１と両レンズ面が凸形状の正レンズＧ５２との接合レンズ、両レンズ面が凸形状の正レンズＧ５３で構成している。最も拡大側に負の屈折力の負レンズＧ５１を配することによりペッツバール和を効率良く小さくしている。また、正レンズＧ５２および正レンズＧ５３には色収差を小さく抑えるため低分散ガラスを使用している。

第６レンズ群Ｌ６は、両レンズ面が凸形状の正レンズＧ６１より構成している。正レンズＧ６１は色収差を抑えるために低分散ガラスを用いつつパワーを強くして、テレセントリック性を良くしている。

本実施例１、２および４では非球面を有するレンズ（非球面レンズ）を用いていないが、各収差補正、全長短縮等の目的から非球面レンズを用いても良い。非球面レンズはプラスチック材やガラス材より構成しても良い。この他、光学面に薄い樹脂層を形成させて非球面形状とした所以ハイブリッドタイプ非球面を用いる構成としても良い。

実施例１〜４によれば、Ｆナンバーおよびズーミング時のＦナンバーの変動が小さく、１００インチの投射画面を約３．０ｍと短い距離で投射可能である。又ズーム倍率が約１．５倍という高ズーム比化が可能な投射型のズームレンズを実現している。

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、長いバックフォーカスを有しながらも諸収差を良好に補正し、テレセントリック性を有した大口径・広画角・高ズーム比であるズームレンズを実現することができる。

又、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。

図９は本発明の画像投射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ている。図９では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１０２を介して合成している。そしてズームレンズ１０３でスクリーン面１０４上に拡大投射する画像投射装置を示している。

図９においてカラー液晶プロジェクター１０１はＲ、Ｇ、Ｂの３枚の液晶パネル１０５Ｒ、１０５Ｇ、１０５ＢからのＲＧＢの各色光を色合成手段としてプリズム１０２で１つの光路に合成している。そして前述したズームレンズより成る投射レンズ１０３を用いてスクリーン１０４に投影している。

図１０は本発明の撮像装置の実施例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１０６に撮影レンズとして前述したズームレンズを用いたレンズを示している。

図１０において被写体１０９の像を撮影レンズ１０８で感光体１０７に結像し、画像情報を得ている。

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、Ｎｉとνｉ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。

また数値実施例１〜４の最も縮小側の３つの面はガラスブロックＧＢを構成する面であり、平面より成っている。

またｋを円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２］^１／２］
＋Ａｈ^４＋Ｂｈ^６＋Ｃｈ^８＋Ｄｈ^１０
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。

数値実施例１〜４における諸数値と、各条件式との値を表１〜５に示す。

Ｓ−Ｔ１Ｈ５３、Ｎ−ＳＦ６はいずれも商品名であり、（株）ＯＨＡＲＡ社製と、ＳＣＨＯＴＴ社製のものである。

実施形態１のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図 数値実施例１のズームレンズの収差図 実施形態２のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図 数値実施例２のズームレンズの収差図 実施形態３のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図 数値実施例３のズームレンズの収差図 実施形態４のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図 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）
Ｓ Ｓａｇｉｔｔａｌ像面の倒れ
Ｍ Ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ像面の倒れ
１０１ 液晶プロジェクター
１０２ 色合成手段
１０３ 投射レンズ
１０４ スクリーン
１０５Ｂ、１０５Ｇ、１０５Ｒ 液晶パネル
１０６ 撮像装置
１０７ 撮像手段
１０８ 撮影レンズ
１０９ 被写体

Claims (9)

1. 拡大側から縮小側へ順に、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レンズ群を有し、ズーミングの為には、該第１、第６レンズ群は不動であり、ズーミングの際に該第２〜第５レンズ群が移動し、フォーカスに際し、該第１レンズ群が移動するズームレンズであって、該第１レンズ群は、最も拡大側に正レンズを有するとともに１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎ、θｇＦｎとするとき、
   νｄｎ ＜ ３５
   ０．００８＜θｇＦｎ−（０．６４４−０．００１６８・νｄｎ）＜０．０４０
   なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群内の負レンズのうち、材料のアッベ数が最も小さい負レンズの焦点距離をｆ１ｎとするとき
   −４．３ ＜ ｆ１ｎ／ｆｗ ＜ −１．４
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. 広角端における全系の焦点距離をｆｗ、無限遠物体にフォーカスしているときの空気換算でのバックフォーカスをｂｆとするとき、
   ０．３５ ＜ ｆｗ ／ ｂｆ ＜ ０．６５
   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. 前記第１レンズ群は、最も縮小側に、縮小側の面が凸でメニスカス形状の正レンズを有し、該正レンズの拡大側と、縮小側の面の曲率半径を各々ｒ１ａ、ｒ２ａとするとき、
   ０．０８ ＜ （ｒ１ａ−ｒ２ａ）／（ｒ１ａ＋ｒ２ａ） ＜ ０．７０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。
5. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、広角端と望遠端における全系の焦点距離をそれぞれｆｗ、ｆｔとするとき、
   −１．０ ＜ ｆ１／（ｆｗ^２＋ｆｔ^２）^１／２ ＜ −０．６５
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項のズームレンズ。
6. 前記第１レンズ群は、両レンズ面が球面形状から成るレンズを６以上有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項のズームレンズ。
7. 前記第４レンズ群は、非球面形状の面を有する負レンズを１枚以上有し、そのうち１つの負レンズの材料の屈折率をＮｄ４ｎとするとき、
   １．６０ ＜ Ｎｄ４ｎ
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項のズームレンズ。
8. 請求項１から７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投射面上に投射することを特徴とする画像投射装置。
9. 前記ズームレンズと像面との間にプリズムを有し、該プリズムの材料のアッベ数をνｄｐｒ、部分分散比をθｇＦｐｒとするとき
   νｄｐｒ ＜ ４０
   ０．００２＜θｇＦｐｒ−（０．６４４−０．００１６８・νｄｐｒ）＜０．０４０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項８の画像投射装置。

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