JP2012018389A - 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】 高ズーム比でズーミングの際の軸上色収差の変動が少なく、全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズを得ること。
【解決手段】 拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズユニット、正の屈折力の第２レンズユニット、正の屈折力の第３レンズユニット、負の屈折力の第４レンズユニット、負の屈折力の第５レンズユニット、正の屈折力の第６レンズユニットを有し、ズーミングのためには該第１、第６レンズユニットは不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して該第２〜第５レンズユニットは拡大共役側へ移動し、
該第２、第３レンズユニットは、いずれも単一の正レンズより構成され、広角端から望遠端へのズーミングにおける該第２、第３、第４レンズユニットの移動量が適切な条件を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明はズームレンズに関し、例えば画像をスクリーンに拡大投写する画像投射装置（プロジェクター）に用いられる投射レンズとして好適なものである。

パソコンやビデオの画像をスクリーン面上に大画面で投影してみることが出来る画像投射装置（プロジェクター）はプレゼンテーションや映画鑑賞などに広く利用されている。

このうち、会議室や映画館などに固定して設置される、所謂インストールタイプのプロジェクターが広く利用されている。この固定設置型のプロジェクターにおいては、多様な設置条件に適合させるために、同一の本体に対して複数の投射レンズを交換可能とした、投射レンズ交換式のプロジェクターであることが要望されている。

投射レンズ交換式のプロジェクターでは、ライトバルブの光軸方向の位置はある基準の投射レンズにおいて決定している。そのため他の交換レンズは基準の投射レンズに合わせて軸上色収差を調整する必要がある。

以上のような理由から投射レンズ交換式等のプロジェクターに用いられる投射レンズは、軸上色収差が少ないことが求められている。また近年では少ない本数で投射距離範囲を確保する目的で投射レンズには高いズーム比を有するズームレンズであることが求められている。一般に高いズーム比を確保すると、ズーミングに際して軸上色収差の変動が増大してくる。

ズーミングにおける軸上色収差の変動を低減するために各レンズユニットにおいて色消しを行ったズームレンズが知られている（特許文献１）。

高ズーム比を確保しつつレンズ全長の短縮化を図るため、屈折力の大きな変倍レンズユニットを正の屈折力の単レンズで構成した全体として６つのレンズ群より成るプロジェクター用のズームレンズが知られている（特許文献２、３）

特開２００２−０５５２８０号公報 特開２００７−３２８１６３号公報 特開２００８−０５２１７４号公報

プロジェクターに用いられるズームレンズは、高ズーム比であること、そして軸上色収差が少なく高画質の投射像が得られること等が求められている。また、プロジェクターに用いられるズームレンズには色分解合成プリズムを配置するため、長いバックフォーカスを有することが求められている。

これらの要求を満足するためには、ズームレンズを構成する複数のレンズユニットの屈折力やズーミングの際の各レンズユニットの移動量、そして各レンズユニットを構成するレンズの材料等を適切に設定することが重要になってくる。これらの要件が不適切であると、所定の長さのバックフォーカスを確保しつつ、高ズーム比でズーミングの際の軸上色収差の変動を軽減し、高い光学性能を得るのが困難になってくる。

本発明は所定の長さのバックフォーカスが得られ、高ズーム比でズーミングの際の軸上色収差の変動が少なく、全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズの提供を目的とする。

この他、本発明は例えば投射レンズ交換式の画像投射装置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、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズユニット、正の屈折力の第２レンズユニット、正の屈折力の第３レンズユニット、負の屈折力の第４レンズユニット、負の屈折力の第５レンズユニット、正の屈折力の第６レンズユニットから構成され、ズーミングのためには該第１、第６レンズユニットは不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して該第２〜第５レンズユニットは拡大共役側へ移動し、
該第２、第３レンズユニットは、いずれも単一の正レンズより構成され、広角端から望遠端へのズーミングにおける該第２、第３、第４レンズユニットの移動量を各々Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、レンズ長をＬとするとき、
０．８ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ４ ＜ １．２
１．２ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ２ ＜ ２．０
０．２ ＜ Ｄ４ ／ Ｌ ＜ ０．４
なる条件式を満足することを特徴としている。

本発明によれば所定の長さのバックフォーカスが得られ、高ズーム比でズーミングの際の軸上色収差の変動が少なく、全ズーム範囲にわたり高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。

本発明の実施例１のレンズ断面図 本発明の実施例１の軸上色収差の説明図 本発明の実施例１の（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端における収差図 本発明の実施例２のレンズ断面図 本発明の実施例２の軸上色収差の説明図 本発明の実施例２の（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端における収差図 本発明の実施例３のレンズ断面図 本発明の実施例３の軸上色収差の説明図 本発明の実施例３の（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端における収差図 本発明の実施例４のレンズ断面図 本発明の実施例４の軸上色収差の説明図 本発明の実施例４の（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端における収差図 本発明の実施例５のレンズ断面図 本発明の実施例５の軸上色収差の説明図 本発明の実施例５の（Ａ）は広角端、（Ｂ）は望遠端における収差図 本発明の画像投射装置の説明図

以下に本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

本発明のズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、以下のレンズユニットを有している。即ち、負の屈折力の第１レンズユニット、正の屈折力の第２レンズユニット、正の屈折力の第３レンズユニット、負の屈折力の第４レンズユニット、負の屈折力の第５レンズユニット、正の屈折力の第６レンズユニットを有している。

そしてズーミングのためには第１、第６レンズユニットは不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して該第２〜第５レンズユニットは拡大共役側へ移動する。

第２、第３レンズユニットは、いずれも単一の正レンズより構成されている。
図１は本発明のズームレンズの実施例１の広角端（ＷＩＤＥ）におけるレンズ断面図である。
図２は本発明のズームレンズの実施例１の広角端、中間のズーム位置（ＭＩＤＤＥ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における各波長における軸上色収差の説明図である。
図２では横軸に波長（Ｗａｖｅ Ｌｅｎｇｔｈ）、縦軸に軸上色収差をディフォーカス（Ｄｅｆｏｃｕｓ）として示している（以下同じである）。
図３（Ａ）、（Ｂ）は実施例１のズームレンズの投射距離（第１レンズ面からの距離）が３．２９ｍ（数値実施例をｍｍ単位で表したときの距離である。以下同じ）のときにおける広角端と望遠端における縦収差図である。
図４は本発明のズームレンズの実施例２の広角端におけるレンズ断面図である。
図５は本発明のズームレンズの実施例２の広角端、中間のズーム位置、望遠端における各波長における軸上色収差の説明図である。
図６（Ａ）、（Ｂ）は実施例２のズームレンズの投射距離が３．２９ｍのときにおける広角端と望遠端における縦収差図である。
図７は本発明のズームレンズの実施例３の広角端におけるレンズ断面図である。
図８は本発明のズームレンズの実施例３の広角端、中間のズーム位置、望遠端における各波長における軸上色収差の説明図である。
図９（Ａ）、（Ｂ）は実施例３のズームレンズの投射距離が３．２９ｍのときにおける広角端と望遠端における縦収差図である。
図１０は本発明のズームレンズの実施例４の広角端におけるレンズ断面図である。
図１１は本発明のズームレンズの実施例４の広角端、中間のズーム位置、望遠端における各波長における軸上色収差の説明図である。
図１２（Ａ）、（Ｂ）は実施例４のズームレンズの投射距離が３．２９ｍのときにおける広角端と望遠端における縦収差図である。
図１３は本発明のズームレンズの実施例５の広角端におけるレンズ断面図である。
図１４は本発明のズームレンズの実施例５の広角端、中間のズーム位置、望遠端における各波長における軸上色収差の説明図である。
図１５（Ａ）、（Ｂ）は実施例５のズームレンズの投射距離が３．２９ｍのときにおける広角端と望遠端における縦収差図である。
図１６は本発明のズームレンズを有する画像投射装置の要部概略図である。

各実施例のズームレンズは、画像投射装置（プロジェクター）に用いられる投射レンズ（投射光学系）である。レンズ断面図において、左方が拡大共役側（スクリーン）（前方）で、右方が縮小共役側（画像表示素子側）（後方）である。

ＬＡはズームレンズである。ＳＴＯは開口絞りである。ＩＥは液晶パネル（画像表示素子）等の原画像（被投射画像）に相当している。Ｓはスクリーン面である。ＧＢは色分解、色合成用のプリズム、光学フィルター、フェースプレート（平行平板ガラス）、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。矢印は広角端から望遠端へのズーミングの際のレンズユニットの移動方向（移動軌跡）を示している。広角端と望遠端は変倍用のレンズユニットが機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。

各実施例のズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズユニット１０、正の屈折力の第２レンズユニット２０、正の屈折力の第３レンズユニット３０、開口絞りＳＴＯを有している。更に負の屈折力の第４レンズユニット４０、負の屈折力の第５レンズユニット５０、正の屈折力の第６レンズユニット６０を有している。そして、ズーミングのためには第１、第６レンズユニット１０、６０は不動である。広角端から望遠端へのズーミングに際して第２〜第５レンズユニット２０〜５０が拡大共役側へ移動する。

第１レンズユニット１０と第６レンズユニット６０は変倍に寄与しないレンズユニットであり、第２〜第５レンズユニット２０〜５０が変倍レンズユニットである。

第１レンズユニット１０は固定の第１１レンズサブユニット１１と、無限遠物体から近距離物体へのフォーカスに際して縮小共役側へ移動する正の屈折力の第１２レンズサブユニット１２を有する。

収差図において、ＦｎｏはＦナンバー、球面収差図（ＬＯＮＧＩＴＵＤＩＮＡＬ，ＳＰＨＥＲＩＣＡＬ，ＡＢＥＲ）においては、波長４５０ｎｍ、波長４７０ｎｍ、波長５５０ｎｍ、波長６２０ｎｍについて示している。

非点収差図（ＡＳＴＩＧＭＡＴＩＣ，ＦＩＥＬＤ，ＣＵＲＶＥＳ）において、Ｔはメリディオナル像面、Ｓはサジタル像面を示す。

歪曲収差図（ＤＩＳＴＯＲＴＩＯＮ）は波長５５０ｎｍについて示している。

ＩＭＧＨＴは像高を示している。

各実施例はライトバルブを有した画像投射装置（特に液晶表示素子を搭載した３板色のプロジェクタ）に用いられるズームレンズである。各実施例のズームレンズをライトバルブの変わりに撮像素子を用いた撮像装置用の撮像光学系として利用しても良い。

各実施例のズームレンズは、拡大共役側より縮小共役側に順に負、正、正、負、負、正の屈折力の第１レンズユニット１０乃至第６レンズユニット６０の６つのレンズユニットを有している。そして広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズユニット２０乃至第５レンズユニット５０は全て拡大共役側に移動する。第１レンズユニット１０及び第６レンズユニット６０はズーミングのためには不動である。第１レンズユニット１０をズーミングのために不動とすることで、変倍に寄与せずその一部の第１２レンズサブユニット１２でフォーカシングを可能にしている。また、液晶表示素子を用いるプロジェクターは、その入射角度特性から縮小共役側に高いテレセントリック性が求められる。ズーミングに際してテレセントリック性を維持したまま、第６レンズユニット６０を可変とすると、第６レンズユニット６０が拡大共役側に移動した際、画面周辺に光量が著しく減じられるため、良くない。

また、第６レンズユニット６０より縮小共役側には、プリズム（光学部材）ＧＢが配置されている。これは３板式のプロジェクターの場合、色分解・合成プリズムである。

プリズムＧＢは一般的には入射光を中心波長がＲ（波長６２０ｎｍ）、Ｇ（波長５５０ｎｍ）、Ｂ（波長４７０ｎｍ）の３色に分離するダイクロイックプリズムを有する。更に、３つの異なる液晶ライトバルブによって変調された光を合成するダイクロックプリズムなどから成っている。

第１レンズユニット１０は第１１レンズサブユニット１１と第１２レンズサブユニット１２で構成されている。フォーカシングの際は第１１レンズサブユニット１１は固定で、第１２レンズサブユニット１２は至近距離から無限遠へのフォーカシングに際して縮小共役側に繰り込まれる。有効径の大きな第１１レンズサブユニットを固定とし、１枚のメニスカスレンズから成る第１２レンズサブユニット１２のみをフォーカシングに際して移動させている。これにより、第１レンズユニット１０をレンズ鏡筒に高精度に保持することができる上、移動させるレンズを軽量とすることができるため、偏心が少なくなり高精度なフォーカシングが容易になる。

ズーミングに際しては第２レンズユニット２０、及び第３レンズユニット３０が主変倍レンズユニットであり、レンズユニットの中では他のレンズユニットに比べて比較的パワー（屈折力）の強いユニットとなっている。各実施例ではこの第２レンズユニット２０及び第３レンズユニット３０を単レンズで構成している。パワーの強い主変倍レンズユニット２０、３０を複数枚のレンズによって構成すると、色収差が改善されるが、各レンズ面の曲率が大きくなりやすくなる。この結果レンズユニットが長大化し、十分なストローク（移動量）が得られなかったり、透過率が単レンズに比べて著しく減じられる傾向となるので良くない。

焦点距離が比較的短かく、変倍比の小さい変倍レンズユニットは単レンズで構成しても、諸収差の変化を比較的小さく抑えることが容易である。これに対して焦点距離が長く変倍比の大きいレンズユニットの場合はレンズユニット内での光線高さが大きくなり、また変化も大となりやすいため、特に軸上色収差の変化が増大する。

各実施例では広角端から望遠端へのズーミングおける第２、第３、第４レンズユニット２０、３０、４０の移動量を各々Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とする。レンズ長（レンズ最前面から最終面までの距離）をＬとする。このとき、
０．８ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ４ ＜ １．２ ・・・（１）
１．２ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ２ ＜ ２．０ ・・・（２）
０．２ ＜ Ｄ４ ／ Ｌ ＜ ０．４ ・・・（３）
なる条件式を満足している。

各実施例では条件式（１）〜（３）を満たすことで、第２レンズユニット２０及び第３レンズユニット３０を単レンズで構成してもズーミングに際して軸上色収差の変化が少なくなるようにしている。

条件式（１）は第３レンズユニット３０と第４レンズユニット４０のズーミングの際の移動量の比が１．０に近いことを表している。条件式（２）はズーミングの際の第３レンズユニット３０の移動量が第２レンズユニット２０よりも大きい事を表している。条件式（３）はズーミングの際の第４レンズユニット４０の移動量が比較的大きいことを示している。

ズームレンズを通過する軸上光線の光路について説明する。第１レンズユニット１０が負の屈折力のレンズ群より成るネガティブリード型のズームレンズでは、第１レンズユニット１０によって光線が跳ね上げられる。このため、第２レンズユニット２０においては軸上光線の入射高さ（以下ｈ）が第１レンズユニット１０に比べて必ず大きくなる。そのため第２レンズユニット２０が広角端から望遠端へのズーミングに際して拡大共役側に移動する際は、軸上光線の入射高ｈが大きく変化する。軸上色収差の３次係数は入射高ｈの二乗に比例するため、軸上色収差の変化を低減するためには第２レンズユニット２０における入射高ｈの変化を抑える必要がある。一方、開口絞りＳＴＯにおいては変倍に際して入射高ｈが常に等しいという特徴がある。このため開口絞りＳＴＯに対して入射高ｈを変化させたくないレンズ群を相対的に移動しにくくすれば入射高ｈの変化を低減することができる。

開口絞りＳＴＯが第３レンズユニット３０内に含まれているとき、第３レンズユニット３０において入射高ｈの変化を小さくすることができる。さらにズーミングに際して第３レンズユニット３０と第４レンズユニット４０との移動量の比を条件式（１）の如く１．０に近づけることで第４レンズユニット４０への入射高ｈの変化を低減することができる。

一方、高い変倍比を得るためには第２レンズユニット２０の移動量を増大させる必要がある。しかしながら、入射高ｈの変化を最小に保持するため、条件式（２）の如く第２レンズユニット２０の移動量よりも第３レンズユニット３０の移動量が大きくなるようにしている。ズーミングに際して第３レンズユニット３０と第４レンズユニット４０の移動量の比を抑えているため結果として、条件式（３）の如く第４レンズユニット４０がズーミングに際して大きく移動するようにしている。

以上の条件を満たすと第２レンズユニット２０と第３レンズユニット３０間の軸上上光線、軸上下光線（光軸上の一点から出射し、Ｆナンバーにより規制される光束の再周辺を通る光線（マージナル光線））は光軸に対して通常よりも平行に近くなる。つまり第２レンズユニット２０と第３レンズユニット３０の間隔を変化させても入射高ｈの変化を抑えることができる光学配置となる。

条件式（１）の上限値又は下限値を超えると第４レンズユニット４０における入射高ｈの変化が大きくなりやすく、軸上色収差の変化が大きくなるため良くない。条件式（２）の上限値を超えるとレンズ長に対して第２レンズユニット２０の移動量が減り、変倍効果が弱くなるため良くない。また下限値を超えると第２レンズユニット２０における入射高ｈの変化が大きくなるため良くない。条件式（３）の上限を超えると、開口絞りＳＰが過剰に移動することになり、軸外収差の補正が難しくなるか、又は周辺光量が極端に低下するため良くない。下限を超えると第２レンズユニット２０における入射高ｈの変化が大きくなるか、変倍効果が弱くなるため良くない。

さらに好ましくは条件式（１）乃至（３）の数値範囲を以下とするのが良い。
１．０ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ４ ＜ １．１ ・・・（１ａ）
１．２５ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ２ ＜ １．８０ ・・・（２ａ）
０．２５ ＜ Ｄ４ ／ Ｌ ＜ ０．３５ ・・・（３ａ）
以上のように各実施例によれば画面内全体にわたって色収差を良好に補正することができ、高い光学性能が得られるズームレンズが得られる。

各実施例のズームレンズにおいて更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。

第１、第２、第６レンズユニット１０、２０、６０の焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、ｆ６とする。第１、第２レンズユニット１０、２０の広角端と望遠端における主点間隔を各々Ｈ_１２Ｗ、Ｈ_１２Ｔとする。

第２、第３レンズユニット２０、３０の望遠端における結像倍率を各々β_２Ｔ、β_３Ｔとする。

第２レンズユニット２０の正レンズの材料の部分分散比をθｇｆ（Ｂ２）とする。第３レンズユニット３０の正レンズの部分分散比と異常分散性を各々θｇｆ（Ｂ３）、Δθｇｆ（Ｂ３）とする。

ここでアッベ数（ｄ線に対するアッベ数）ＶｄとｇＦ線の部分分散比θｇｆ、異常分散性Δθｇｆは次のとおりである。ｇ線（波長４３５．８ｎｍ）、Ｆ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）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、
部分分散比θｇｆ＝（Ｎｇ−Ｎｆ）／（Ｎｆ−Ｎｃ）
異常分散性Δθｇｆ＝θｇｆ−（０．６４３８−０．００１６８２×Ｖｄ）
Ｖｄ＝（Ｎｄ−１）／（Ｎｆ−Ｎｃ）
である。

第１レンズユニット１０を構成するレンズのうち、拡大共役側より第ａ番目のレンズの屈折力と材料のアッベ数を各々φ１ａ、Ｖｄ１ａとるす。第３レンズユニット３０と第４レンズユニット４０の結合を１つのレンズユニットとし、拡大共役側より第ａ番目のレンズ屈折力と材料のアッベ数を各々φ３４ａ、Ｖｄ３４ａとする。

広角端から望遠端へのズーミングにおける第５レンズユニット５０の移動量をＤ５とする。

このとき、以下の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
１．０ ＜ （｜ｆ１｜＋ Ｈ_１２Ｗ）／ ｆ２ ＜ １．５ ・・・（４）
０．８ ＜ （｜ｆ１｜＋ Ｈ_１２Ｔ）／ ｆ２ ＜ １．２ ・・・（５）
−１．３ ＜ β_２Ｔ×β_３Ｔ ＜ −０．７ ・・・（６）
０．５２０ ＜ θｇｆ（Ｂ２）＜ ０．５５０ ・・・（７）
０．５９０ ＜ θｇｆ（Ｂ３）＜ ０．６７０ ・・・（８）
０．００７ ＜ Δθｇｆ（Ｂ３）＜ ０．０３０ ・・・（９）
｜Σ（φ１ａ ／ Ｖｄ１ａ）｜／ ｜Σφ１ａ｜＜ ０．０１５ ・・・（１０）
｜Σ（φ３４ａ ／ Ｖｄ３４ａ）｜／ ｜Σφ３４ａ｜＜ ０．０２６・・・（１１）
０．８ ＜ Ｄ２ ／ Ｄ５ ＜ １．２ ・・・（１２）
１．２ ＜ Ｄ４ ／ Ｄ５ ＜ ２．０ ・・・（１３）
１．０ ＜ ｜ｆ６ ／ ｆ１ ｜＜ ２．０ ・・・（１４）
軸上色収差を低減するためには変倍レンズユニットより拡大共役側のレンズユニットが十分に色消しされていることが必要である。条件式（４）、（５）はそのためのものである。

条件式（４）及び条件式（５）は第２レンズユニット２０と第３レンズユニット３０間の軸上上、下光線が光軸に対して平行に近くなるようにするためのものである。

これを満たすとレンズユニットの間隔を変化させても軸上光線の入射高ｈの変化を抑えることが容易となる。

条件式（５）は入射高ｈが大きくなる望遠端において、第２レンズユニット２０と第３レンズユニット３０間の軸上上、下光線が光軸に対して平行となるためのものである。条件式（５）＝１．０で完全に平行となる。条件式４は広角端における平行度を規定するためのものである。変倍に際して第２レンズユニット２０と第３レンズユニット３０の間隔が減少することから広角端においては縮小共役側に収束する光線とすることで第３レンズユニット３０への入射高ｈの変化を減じることができる。

条件式４の上限を超えると広角端において軸上上、下光線の光軸に対する傾きが大きくなりやすいため良くない。条件式４の下限を超えると、望遠端において軸上上、下光線の光軸に対する傾きが大きくなりやすいため良くない。条件式５の上限を超えると広角端において軸上上、下光線の光軸に対する傾きが大きくなりやすいため良くない。条件式５の下限を超えると、望遠端において軸上上、下光線の光軸に対する傾きが大きくなりやすいため良くない。

条件式（６）は主に高変倍においても軸上色収差の変化を低減するためのものである。条件式（６）は主変倍レンズユニットである第２レンズユニット２０と第３レンズユニット３０の合成の結像倍率を表わす。条件式（６）を小さく保つことで第１レンズユニット１０で残存する縦収差を不要に拡大することを防ぐことが容易となる。高ズーム比を得たい場合は条件式６の値を１に近づけることで、高ズーム比を得ると共に、軸上色収差の変化を最小にすることが容易となる。条件式（６）の上限を超えると第１レンズユニット１０における残存縦収差が拡大されやすくなる。このため、軸上色収差の大きさと変化が大きくなり、第４レンズユニット４０以降においてこれを補正することが困難になる。条件式（６）の下限を超えると、必要なズーム比を得ることが困難になるため、良くない。

条件式（７）乃至条件式（９）は、軸上色収差の絶対値および変化を低減するためのものである。第２レンズユニット２０及び第４レンズユニット４０への軸上光線の入射高ｈの変化を低減するときズーミングに際してレンズユニットが移動すると、入射高ｈの変化をゼロにすることは難しい。条件式（７）乃至条件式（９）は第２レンズユニット２０を構成するレンズの材料を適切に選択するとともに第３レンズユニット３０を構成するレンズの材料を適切に選ぶことにより軸上色収差を低減するためのものである。

各実施例において第２レンズユニット２０と第３レンズユニット３０を比較すると、第２レンズユニット２０の方がやや入射高ｈの変化が大きい。このため、第２レンズユニット２０においては色分散の少ない材料を適用することが好ましい。特に部分分散比の低い材料を適用することで軸上色収差の改善が容易となる。

ここで、通常の色収差の補正では極短波長と、極長波長がやや過補正気味となり、バランスを取ると共にオーバー側にピントがズレた状態、所謂おわん型の軸上色収差となりやすい。そのため、入射高ｈの変化の小さい第３レンズユニット３０のレンズには分散の小さい材料、特に部分分散比の低い材料を適用することで更なる軸上色収差の低減が容易となる。さらに第３レンズユニット３０を構成するレンズに異常分散性の材料を用いることが効果的である。

条件式（７）の上限値、条件式（８）の上限値、及び条件式（９）の上限値を超えると安定的な特性の材料が得られないため良くない。条件式（７）の下限値を超えると第２レンズユニット２０における軸上色収差の変化が大きくなる傾向となり、良くない。条件式（８）の下限値を超えると、他のレンズユニットにより高い軸上色収差の補正効果を求めることになり良くない。条件式（９）の下限値を超えると短波長、及び長波長における軸上色収差が大きくなるため、良くない。

条件式（１０）は第１レンズユニット１０における軸上色収差の発生を近似的に光線の入射高ｈを除いて表した式で、値が小さいほうが第１レンズユニット１０における残存軸上色収差が少ないことになるため好ましい。条件式（１１）は第３レンズユニット３０及び第４レンズユニット４０の軸上色収差の和が一定の範囲以下であることを表しており、第３レンズユニット３０と第４レンズユニット４０での色消し関係を表す。

条件式（１）および条件式（２）に加えて条件式（１２）、（１３）を満たすのが良い。それによれば、第２レンズユニット２０と第５レンズユニット５０が近い軌跡で移動する間で、第３レンズユニット３０及び第４レンズユニット４０が近い軌跡で移動し像点補正及び軸上色収差の調整の役割を担う形とすることができる。これにより、軸上色収差の変動を低減することが容易となる。

条件式（１４）は固定の第６レンズユニット６０と固定の第１レンズユニット１０のパワー（屈折力）の比を表す。条件式（１４）の範囲において、レンズ長が不要に長大となることを防ぐことが容易となる。条件式（１４）の上限値を超えると長いバックフォーカスを維持するのが困難となり、下限値を超えると収差補正は容易となるが、レンズ長が長くなるので良くない。

本発明のズームレンズとして軸上色収差を補正するのに好ましい態様としては前述した６群構成のズームレンズにおいて以下の条件式を満足する構成がある。
（ア）条件式（２）、（７）、（８）を満足すること、更に好ましくは条件式（９）を満足すること、
（イ）条件式（１）、（２）、（７）〜（９）を満足すること、更に好ましくは条件式（１１）を満足すること、
（ウ）条件式（２）、（７）〜（９）を満足すること、更に好ましくは条件式（１）、（１０）、（１１）を満足すること、
である。

更に好ましくは条件式（４）乃至（７）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
１．１０ ＜ （｜ｆ１｜＋ Ｈ_１２Ｗ）／ ｆ２ ＜ １．４７ ・・・（４ａ）
０．８３ ＜ （｜ｆ１｜＋ Ｈ_１２Ｔ）／ ｆ２ ＜ １．１５ ・・・（５ａ）
−１．１０ ＜ β_２Ｔ×β_３Ｔ ＜ −０．７３ ・・・（６ａ）
０．５２５ ＜ θｇｆ（Ｂ２）＜ ０．５４６ ・・・（７ａ）
０．６００ ＜ θｇｆ（Ｂ３）＜ ０．６５０ ・・・（８ａ）
０．０１０ ＜ Δθｇｆ（Ｂ３）＜ ０．０２０ ・・・（９ａ）
｜Σ（φ１ａ ／ Ｖｄ１ａ）｜／ ｜Σφ１ａ｜＜ ０．０１４ ・・・（１０ａ）
｜Σ（φ３４ａ ／ Ｖｄ３４ａ）｜／ ｜Σφ３４ａ｜＜ ０．０２５５
・・・（１１ａ）
０．９ ＜ Ｄ２ ／ Ｄ５ ＜ １．１ ・・・（１２ａ）
１．３ ＜ Ｄ４ ／ Ｄ５ ＜ １．９ ・・・（１３ａ）
１．１ ＜ ｜ｆ６ ／ ｆ１ ｜＜ １．５ ・・・（１４ａ）
以上のように各実施例によればの簡便なユニット構成でズーミングに伴う軸上色収差を良好に補正し、全ズーム範囲にわたり良好な光学性能を有した長焦点距離を含んだズームレンズが得られる。

各実施例においてフォーカシングは所謂インナーフォーカスを採用しているが、第１０レンズユニット全体を移動して（繰り出して）も良いし、第１１レンズサブユニットもフォーカシングに際して第１２レンズユニットと異なる量だけ移動する所謂フローティングを利用しても良い。次に各数値実施例の特徴について説明する。

［数値実施例１］
数値実施例１は軸上色収差のズーミングの際の変化を低減している。主にＲ（６２０ｎｍ）、Ｇ（５５０ｎｍ）、Ｂ（４７０ｎｍ）の３波長を想定し、これらの軸上色収差の変化のターゲットをＲ−Ｇ＝１０μｍ、Ｂ−Ｇ＝３０μｍとしている。今、広角端のＦナンバーＦＮＯが２．０において空間周波数６４本／ｍｍで適当な解像が得られる焦点深度幅を±２２μｍであるとしている。図１の本発明の実施例１のズームレンズは第１〜第６レンズユニット１０〜６０は、全部で１５枚のレンズエレメントによって構成されている。表１（Ｄ）に図２に示したグラフの数値を示す。これらによって、数値実施例１において軸上色収差のターゲットとの差は、Ｒで最大１０．４μｍ、Ｂで最大１８．９μｍとほぼ適当な範囲に最適化されている。数値実施例１では焦点距離３４．ｍｍ〜５７．９ｍｍ、ＦＮＯ＝２．０〜２．８４、において、軸上色収差のズーミングによる変化を効果的に低減している。

［数値実施例２］
数値実施例２は数値実施例１に比べて、より軸上色収差のズーミングの際の変化を軽減している。主にＲ（６２０ｎｍ）、Ｇ（５５０ｎｍ）、Ｂ（４７０ｎｍ）の３波長を想定し、これらの軸上色収差の変化のターゲットをＲ−Ｇ＝１０μｍ、Ｂ−Ｇ＝３０μｍとしている。表２（Ｄ）に示すように、数値実施例２において軸上色収差のターゲットとの差は、Ｒで最大８．７μｍ、Ｂで最大１２．５μｍとより適当な範囲に最適化されている。

［数値実施例３］
３板式のプロジェクターを想定したとき、各色に対応するライトバルブを各色ごとに光軸方向の最適な位置に固定することが可能となるが、波長に対する軸上色収差の変化が急峻な場合、波長ごとに最適なライトバルブの位置が異なることになる。このため、投射した画像はある波長にピントを合わせても近い波長のピント位置はズレが大きくなり、ややボケた画像となる。数値実施例３は短波長において波長に対するピントずれ敏感度を適切に設定している。Ｒ（６２０ｎｍ）、Ｇ（５５０ｎｍ）、Ｂ（４７０ｎｍ）の３波長の軸上色収差の変化のターゲットをＲ−Ｇ＝３μｍ、Ｂ−Ｇ＝１５μｍとしている。数値実施例３においては第２レンズユニット２０の正レンズの材料を低分散材とすることで短波長において、波長に対して比較的フラットな軸上色収差を得ることで短波長側のボケ感を減じている。表３（Ｄ）に示すように、数値実施例３における軸上色収差のターゲットとの差は、Ｒで最大３．６μｍ、Ｂで最大６．７μｍとより好ましい範囲に最適化されている。

［数値実施例４］
数値実施例４はＲ（６２０ｎｍ）、Ｇ（５５０ｎｍ）、Ｂ（４７０ｎｍ）の３波長の軸上色収差の変化のターゲットをＲ−Ｇ＝５μｍ、Ｂ−Ｇ＝３０μｍとしている。表４（Ｄ）に図１１に示したグラフの数値を示す。これらによって、数値実施例４において軸上色収差のターゲットとの差は、Ｒで最大７．４μｍ、Ｂで最大１１．４μｍとほぼ適当な範囲に最適化されている。

［数値実施例５］
数値実施例５はＲ（６２０ｎｍ）、Ｇ（５５０ｎｍ）、Ｂ（４７０ｎｍ）の３波長の軸上色収差の変化のターゲットをＲ−Ｇ＝−２μｍ、Ｂ−Ｇ＝３０μｍとしている。

表５（Ｄ）に図１４に示したグラフの数値を示す。これらによって、数値実施例５において軸上色収差のターゲットとの差は、Ｒで最大２．２μｍ、Ｂで最大９．２μｍと適当な範囲に最適化されている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（表１〜表５）に各実施例のズームレンズの数値実施例を示す。表（Ａ）中の面番号は、拡大共役側から縮小共役側に順に各レンズ面に付した番号である。ＳＴＯは開口絞りを示す。ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面ｉとレンズ面（ｉ＋１）との間の光軸上での間隔（物理的間隔）を示す。表中に（ｄ１〜ｄ５）と記載されている間隔は、ズーミングに伴って変化する。また、ｎｄ，νｄはそれぞれ、各レンズエレメントを構成する材料のｄ線に対する屈折率とアッベ数を示している。面番号の右側に＊が付記されている面は、以下の関数により表される非球面形状である。表（Ｂ）に、非球面形状を表すための非球面係数を示している。ｙはレンズ面の径方向での座標を、ｘは光軸方向での座標を示す。また、Ｅ−Ｘは１０^−Ｘを示す。
ｘ＝（ｙ^２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ^２／Ｒ^２）｝^１／２］
＋Ａｙ^４＋Ｂｙ^６＋Ｃｙ^８＋Ｄｙ^１０＋Ｅｙ^１２
表（Ｃ）に数値実施例のズームレンズの焦点距離、Ｆナンバー、画角、像高、レンズ全長、空気換算バックフォーカス（ＢＦ）、ズーミング時の各レンズユニット間隔を示す。

また前述の各実施例と数値との関係を表６に示す。

次に本発明の光学系を投射装置（プロジェクター）に適用した実施例を図１６を用いて説明する。同図は本発明のズームレンズを３板式のカラー液晶プロジェクターに適用し原画を形成する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、投射用レンズでスクリーン面上に拡大投射する投射装置を示している。

図１６においてカラー液晶プロジェクター１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３枚のパネル、Ｒ、Ｇ、ＢからのＲＧＢの各色光を色合成手段としてのプリズム２００である。そして１つの光路に合成し、前述したズームレンズより成る投射レンズ３００を用いてスクリーン４００に投影している。このように数値実施例１〜５のズームレンズをデジタルカメラやプロジェクター等に適用することにより、高い光学性能を有する投射装置（光学機器）を実現することができる。

１０ 第１レンズユニット
２０ 第２レンズユニット
３０ 第３レンズユニット
４０ 第４レンズユニット
５０ 第５レンズユニット
６０ 第６レンズユニット

Claims (8)

1. 拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズユニット、正の屈折力の第２レンズユニット、正の屈折力の第３レンズユニット、負の屈折力の第４レンズユニット、負の屈折力の第５レンズユニット、正の屈折力の第６レンズユニットから構成され、ズーミングのためには該第１、第６レンズユニットは不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して該第２〜第５レンズユニットは拡大共役側へ移動し、
   該第２、第３レンズユニットは、いずれも単一の正レンズより構成され、広角端から望遠端へのズーミングにおける該第２、第３、第４レンズユニットの移動量を各々Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、レンズ長をＬとするとき、
   ０．８ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ４ ＜ １．２
   １．２ ＜ Ｄ３ ／ Ｄ２ ＜ ２．０
   ０．２ ＜ Ｄ４ ／ Ｌ ＜ ０．４
   なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 前記第１、第２レンズユニットの焦点距離を各々ｆ１、ｆ２、広角端と望遠端における該第１、第２レンズユニットの主点間隔を各々Ｈ_１２Ｗ、Ｈ_１２Ｔとするとき、
   １．０ ＜ （｜ｆ１｜＋ Ｈ_１２Ｗ）／ ｆ２ ＜ １．５
   ０．８ ＜ （｜ｆ１｜＋ Ｈ_１２Ｔ）／ ｆ２ ＜ １．２
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
3. 前記第２、第３レンズユニットの望遠端における結像倍率を各々β_２Ｔ、β_３Ｔとするとき、
   −１．３ ＜ β_２Ｔ×β_３Ｔ ＜ −０．７
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
4. 前記第２レンズユニットの正レンズの材料の部分分散比をθｇｆ（Ｂ２）、前記第３レンズユニットの正レンズの部分分散比と異常分散性を各々θｇｆ（Ｂ３）、Δθｇｆ（Ｂ３）とするとき、
   ０．５２０ ＜ θｇｆ（Ｂ２）＜ ０．５５０
   ０．５９０ ＜ θｇｆ（Ｂ３）＜ ０．６７０
   ０．００７ ＜ Δθｇｆ（Ｂ３）＜ ０．０３０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
5. 前記第１レンズユニットを構成するレンズのうち、拡大共役側より第ａ番目のレンズの屈折力と材料のアッベ数を各々φ１ａ、Ｖｄ１ａ、前記第３レンズユニットと第４レンズユニットの結合を１つのレンズユニットとし、拡大共役側より第ａ番目のレンズの屈折力と材料のアッベ数を各々φ３４ａ、Ｖｄ３４ａとするとき、
   ｜Σ（φ１ａ ／ Ｖｄ１ａ）｜／ ｜Σφ１ａ｜＜ ０．０１５
   ｜Σ（φ３４ａ ／ Ｖｄ３４ａ）｜／ ｜Σφ３４ａ｜＜ ０．０２６
   なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
6. 広角端から望遠端へのズーミングにおける前記第５レンズユニットの移動量をＤ５とするとき、
   ０．８ ＜ Ｄ２ ／ Ｄ５ ＜ １．２
   １．２ ＜ Ｄ４ ／ Ｄ５ ＜ ２．０
   なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のズームレンズ。
7. 前記第１、第６レンズユニットの焦点距離を各々ｆ１、ｆ６とするとき、
   １．０ ＜ ｜ｆ６ ／ ｆ１ ｜＜ ２．０
   なる条件式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項に記載のズームレンズ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項のズームレンズと、原画を形成する画像表示素子とを有し、前記画像表示素子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することを特徴とする画像投射装置。