JP4204797B2 - ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents
ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤや撮像管等の撮像素子あるいは銀塩フィルム等を用いたカメラの結像用ズームレンズ、さらには投映型テレビの投映用ズームレンズに関し、特に液晶を用いた投写型表示装置に用いられる投映用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のズームレンズとしては、例えば特開平10−268193号公報、特開2000−292701号公報、特開2001−4919号公報等に記載された、５群構成のものが知られている。これらは、物体側より順に、変倍の際に固定でフォーカシング機能を有する負の第１レンズ群、連続変倍のため、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する正の第２レンズ群、正の第３レンズ群および負の第４レンズ群、ならびに変倍の際に固定の正の第５レンズ群から構成され、さらに所定の条件式を満足するようにされたズームレンズである。
【０００３】
従来よりこのタイプのズームレンズには、まず液晶プロジェクタに対応させるために明るさが要望され、さらに投写型表示装置の小型化の要望に応えるためコンパクト性が要望されている。近年ではこれらに加え、投写型表示装置において、より広画角な投映レンズを用いることにより、大型スクリーンに近い距離から投映したいという要望がある。また、ズーム比もある程度大きいものに対する要請が強くなっている。
【０００４】
また、液晶を用いた投映レンズに使用するために投映レンズの縮小側が略テレセントリックな光学系とされていることや、色分解あるいは色合成の光学系をレンズ系と結像面の間に挿入するために適量のバックフォーカスを備えていることも、このタイプのズームレンズの前提条件といえる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、これらの要望をそれぞれある程度満足しうる構成とはされているが、必ずしも上記要望の全てを満足するものではない。
例えば、特開平10−268193号公報記載のものは、縮小側サイズに対してレンズ系のコンパクト性と、適切なバックフォーカス量と、縮小側での略テレセントリック性とが図られたズームレンズとされているが、Ｆナンバは2.5程度とされている。このズームレンズの構成においては、この程度の明るさとしている場合には良好な収差補正が可能となるが、よりＦナンバの小さなレンズとした場合には収差補正が困難となってしまう。
【０００６】
また、特開2000−292701号公報記載のものは、明るいレンズとされているが系の大きさに比し高ズーム比は達成されていない。さらに、フォーカス群の負の屈折力が強く、そのため第２レンズ群の径が大きくなり、移動群全体としても径が大きくなってしまう傾向にあり、コンパクト化の点でも課題が残る。
【０００７】
また、特開2001−4919号公報記載のものは、広角端での明るさは実現されているものの望遠端での明るさを確保することは難しい。さらに、第５レンズ群の屈折力が小さいのでレンズ全長は長くなる傾向にあり、これを無理にコンパクト化しようとすると第１レンズ群〜第４レンズ群までのパワーが強くなりすぎ、結果として十分なバックフォーカスが得られなくなってしまう。
【０００８】
このように、上記前提条件を満たし、明るくコンパクトで、かつ広画角でズーム比が大きいという、各スペックをバランスよく満足するような構成を得ることは、レンズ設計の上でも容易でなく、試行と再検討が繰り返されていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、諸収差が良好に補正され、明るくコンパクトで、かつ広画角でズーム比の大きいズームレンズを提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記ズームレンズを用いた投写型表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、変倍の際に固定でフォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群と、
連続変倍のため、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する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レンズ群および負の屈折力を有する第４レンズ群と、
変倍の際に固定の正の屈折力を有する第５レンズ群とを拡大側より順に配設してなり、
前記第２レンズ群に、１枚の負の屈折力を有する単レンズを含み、
下記の各条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とするものである。
【００１１】
−1.2＜Ｆ１／Ｆ＜−0.9 ……（１）
0.9＜Ｆ２／Ｆ＜1.5 ……（２）
1.0＜Ｆ３／Ｆ＜1.5 ……（３）
1.0＜Ｆ５／Ｆ＜1.5 ……（４）
ただし、
Ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離（拡大側の共役点位置が無限遠）
Ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
Ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
【００１２】
また、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が望遠端側に向かうにしたがって狭くなるよう構成されてなることが好ましい。
【００１３】
また、前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する前記接合レンズが、縮小側に凹面を向けたレンズとされていることが好ましい。
【００１４】
また、前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する前記接合レンズが、前記第２レンズ群の最も縮小側に配設されていることがより好ましい。
【００１５】
さらに、前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズが、下記の条件式（５）を満足することがより好ましい。
νＮ＞60 ……（５）
ただし、
νＮ：第２レンズ群の最も縮小側に配された負の屈折力を有するレンズのアッベ数
【００１６】
また、本発明のズームレンズは、下記の条件式（６）を満足することが好ましい。
0.2＜ＤＭＡＸ／Ｆ＜0.4 ……（６）
ただし、
ＤＭＡＸ：第２レンズ群中の空気間隔の最大値
【００１７】
本発明の投写型表示装置は、光源、ライトバルブ、および該ライトバルブにより変調された光による光学像をスクリーン上に投映するための投映レンズとして上記ズームレンズを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明に係る後述する実施例１のズームレンズの基本構成を示すものであり、広角端におけるレンズ構成図(Ｗ)および望遠端におけるレンズ構成図(Ｔ)である。このレンズを本実施形態の代表として、以下に説明する。また、図２は、図１に示す広角端におけるレンズ構成の拡大図である。
【００１９】
すなわちこのレンズは、変倍の際に固定でフォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、連続変倍のため、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３および負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とを拡大側より順に配設されてなる。なお、第５レンズ群Ｇ５と結像面（図示せず）との間には、赤外線をカットするフィルタやローパスフィルタさらには色合成光学系（色分解光学系）に相当するガラスブロック２が配列されている。また、図中、Ｘは光軸を表している。
【００２０】
上記第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズ（図１において第６レンズＬ６）を含んでいる。この単レンズは、縮小側に凹面を向けたレンズとされており、第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配設されている。
【００２１】
上記第１レンズ群Ｇ１は、変倍の際に固定でフォーカシング機能を有し、上記第２、３、４の各レンズ群Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、相互に関係をもって移動することで、連続変倍、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正を行う機能を有する。なお第５レンズ群Ｇ５は変倍の際に固定のリレーレンズである。なお、変倍の際に前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３との間隔は、望遠端側に向かうにしたがって狭くなるよう構成されている。
【００２２】
さらに、このズームレンズは、下記条件式（１）〜（６）を満足するように構成されている。
−1.2＜Ｆ１／Ｆ＜−0.9 ……（１）
0.9＜Ｆ２／Ｆ＜1.5 ……（２）
1.0＜Ｆ３／Ｆ＜1.5 ……（３）
1.0＜Ｆ５／Ｆ＜1.5 ……（４）
νＮ＞60 ……（５）
0.2＜ＤＭＡＸ／Ｆ＜0.4 ……（６）
ただし、
Ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
Ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
Ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
Ｆ５：第５レンズ群Ｇ５の焦点距離
νＮ：第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配された負の屈折力を有するレンズのアッベ数
ＤＭＡＸ：第２レンズ群中の空気間隔の最大値
【００２３】
また、本発明に係る投写型表示装置は、光源、ライトバルブ、および上述した本発明に係るズームレンズを備えた装置である。この装置において本発明に係るズームレンズは、ライトバルブにより変調された光による光学像をスクリーン上に投映するための投映レンズとして機能する。例えば、図１に示すズームレンズを備えた液晶ビデオプロジェクタの場合は、紙面右側の光源部（図示せず）から略平行光束が入射され、液晶表示パネル等のライトバルブの結像面において映出された画像情報を担持したこの光束が、ガラスブロック２を介しこのズームレンズにより、紙面左側方向のスクリーン(図示せず)に拡大投写される。なお、液晶ビデオプロジェクタにおいて一般には、光源からの光束をダイクロイックミラーおよびレンズアレイからなる色分離光学系によりＲ、Ｇ、Ｂの３原色光に分離し、各原色光用に３つの液晶表示パネルを配設してフルカラー画像を表示可能な構成とされる。ガラスブロック２はこの３原色光を合成するダイクロイックプリズムとすることができる。
【００２４】
以下、本実施形態によるズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置の作用効果について説明する。
まず、このズームレンズの連続変倍およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｇ４の３群が相互に関係をもって移動する構成とされることにより、ズーミングによる収差変動を少なくすることができる。また、第２レンズ群Ｇ２に、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズを含み、さらに所定のレンズ群に関し、そのパワーが上記条件式(１)〜(４)を満足するように構成されることにより、所定のズーム比を確保しつつもレンズ群の移動距離が小さくレンズ全長がコンパクトで、かつ諸収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。
【００２５】
さらに、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が望遠端側に向かうにしたがって狭くなるよう構成されることより、ズーミングに必要な移動間隔を小さくでき、レンズ全系のコンパクト化を促進することができる。
【００２６】
また、第２レンズ群Ｇ２に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズが、縮小側に凹面を向けたレンズとされるよう構成されること、および第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配設されるよう構成されることは、いずれも、主として倍率色収差の良好な補正に有効である。
【００２７】
つぎに、各条件式について述べる。上記条件式（１）については、下限を超え第１レンズ群Ｇ１の負のパワーが弱まると、Ｆ値の小さなレンズの収差補正が困難になったり、フォーカシングによる第１レンズ群Ｇ１の移動量が増えてしまい収差変動が激しくなったりする。また上限を超え負のパワーが強まると、第１レンズ群Ｇ１によって軸上光線が跳ね上げられすぎて、特に歪曲収差や球面収差等の収差の補正が困難となる。
【００２８】
上記条件式（２）については、上限を超え第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが弱まると、変倍に伴う移動量が大となりレンズサイズが大きくなってしまう。また下限を超え第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが強まると収差補正が困難となる。
【００２９】
上記条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の正のパワーを規定するもので、本実施形態において各条件式による数値範囲を規定するための、いわば基準ともいうべき条件式である。第３レンズ群Ｇ３の正のパワーをこの条件式（３）のように規定し、さらに、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ５のパワーを条件式（１）、（２）、（４）により規定することにより、この各条件式（１）〜（４）の組合せとして各レンズ群のパワーをバランスさせることができ、諸収差が良好に補正され、明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００３０】
縮小側で良好なテレセントリック性を確保するためには、レンズ径を制約したり絞りを設けたりするというズームレンズの明るさに関わる設定は、他のレンズ群よりもこの第３レンズ群Ｇ３において行われることが望ましい。ただし、第３レンズ群Ｇ３は変倍の際に移動するので、望遠端のＦナンバは広角端と同じにはならない。この上限を超えることは第３レンズ群Ｇ３の正のパワーが弱まることを意味するので、変倍に伴う第３レンズ群Ｇ３の移動量を大きくする必要が生じる。第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなると、望遠端側の明るさや上下光線のバランスが著しく変化してしまったり、系そのもののレンズサイズが大きくなってしまう。また下限を超え第３レンズ群Ｇ３の正のパワーが強まると、この移動群で発生する収差が大きくなりすぎ補正が困難となる。
【００３１】
上記条件式（４）については、下限を超え第５レンズ群Ｇ５の正のパワーが強まると、バックフォーカスが短くなり、また縮小側を略テレセントリックの状態とすることが困難となる。この下限値を満足することにより、このズームレンズは所定のバックフォーカスを確保することができ、カラー画像を投映するために必要な色合成用のダイクロイックプリズムをガラスブロック２の位置に挿入することも可能となる。一方、その上限を超え、第５レンズ群Ｇ５の正のパワーが弱まるとバックフォーカスが長くなりすぎ、レンズバックを含めたサイズが大きくなってしまう。さらに第５レンズ群Ｇ５における軸上光線高が低くなりすぎ収差補正が困難となる。
【００３２】
上記条件式（５）については、その下限を超え第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配された負の屈折力を有するレンズのアッベ数が小さくなると、倍率色収差の補正が困難となる。また、上記条件式（６）については、その下限を超え第２レンズ群Ｇ２中のレンズ間隔の最大値が短くなると、特に倍率色収差の補正が困難となり、またその上限を超えレンズ間隔の最大値が長くなると全体のサイズが大きくなってしまう。
【００３３】
本実施形態のズームレンズはこのような構成とされているので、良好な収差補正と、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。したがって、このズームレンズを投写型表示装置に用いた場合には、所定位置に色合成光学系等を挿入し得る程度の適当なバックフォーカス量を得ることができ、また、広画角なズームレンズにより大型スクリーンに近い距離から投映することができるとともに、装置自体もコンパクトなものとすることができるなど、近年の要望にも十分応え得る装置とすることができる。
【００３４】
なお、本発明のズームレンズとしては、種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズ群を構成するレンズの枚数や各レンズの曲率半径およびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）を適宜変更することが可能である。
【００３５】
また、上記実施形態では第２レンズ群に、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズが配設されているが、この単レンズに代えて、少なくとも１組の負の屈折力を有する接合レンズが配されていても、同様の作用効果を得ることができる。さらに、この場合にも、第２レンズ群の最も縮小側に、縮小側に凹面を向けて負の屈折力を有する接合レンズが配されることが好ましく、上記実施形態と同様に、いずれも、主として倍率色収差の良好な補正に有効である。
【００３６】
また、本発明のレンズは透過型の液晶表示パネルを用いた投写型表示装置の投映レンズとしての使用態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルを用いた装置の投映レンズあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投映レンズ等として用いることも可能であるほか、ＣＣＤ、撮像管等の撮像手段、さらには銀塩フィルム等を用いたカメラに使用されるズーム機能を有する結像レンズとして用いることも可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、各実施例についてデータを用いて具体的に説明する。
＜実施例１＞
この実施例１にかかるズームレンズは、前述したように図１に示す如き構成とされている。すなわちこのレンズは拡大側より順に、第１レンズ群Ｇ１が、縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１レンズＬ１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第２レンズＬ２、および拡大側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第３レンズＬ３からなり、第２レンズ群Ｇ２が、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第４レンズＬ４、拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第５レンズＬ５および縮小側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第６レンズＬ６からなり、第３レンズ群Ｇ３が、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第７レンズＬ７と拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第８レンズＬ８との接合レンズからなり、第４レンズ群Ｇ４が、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第９レンズＬ９からなり、第５レンズ群Ｇ５が、拡大側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１との接合レンズ、縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２と拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３からなる。
【００３８】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（広角端における拡大側の共役点位置無限遠状態の焦点距離を１として規格化されている；以下の各表において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（上記曲率半径Ｒと同様の焦点距離で規格化されている；以下の各表において同じ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表１の上段に示す。なお、この表１および後述する表２および３おいて、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ、νに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。
【００３９】
また、広角端（ズーム比1.00）、中間（ズーム比1.12）および望遠端（ズーム比1.25）における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の距離Ｄ６（可変１）、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の距離Ｄ１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の距離Ｄ１５（可変３）および第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の距離Ｄ１７（可変４）ならびに、広角端における縮小倍率を表１の下段に示す。また下記表４に、実施例１における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
図３は上記実施例１のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、図３〜５において、各非点収差図にはサジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されており、各倍率色収差図にはｄ線に対する収差が示されている。
この図３および下記表４から明らかなように、実施例１のズームレンズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００４２】
＜実施例２＞
この実施例２にかかるズームレンズは、実施例１のものと略同様の構成とされている。実施例１との相違点は、第１レンズＬ１が拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなり、第５レンズＬ５が拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる点である。この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表２の上段に示す。
【００４３】
また、広角端（ズーム比1.00）、中間（ズーム比1.12）および望遠端（ズーム比1.30）における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の距離Ｄ６（可変１）、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の距離Ｄ１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の距離Ｄ１５（可変３）および第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の距離Ｄ１７（可変４）ならびに、広角端における縮小倍率を表２の下段に示す。また下記表４に、実施例２における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
図４は上記実施例２のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
この図４および下記表４から明らかなように、実施例２のズームレンズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００４６】
＜実施例３＞
この実施例３にかかるズームレンズは、実施例２のものと略同様の構成とされている。実施例２との相違点は、第１２レンズＬ１２が縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる点である。この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表３の上段に示す。
【００４７】
また、広角端（ズーム比1.00）、中間（ズーム比1.12）および望遠端（ズーム比1.27）における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の距離Ｄ６（可変１）、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の距離Ｄ１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の距離Ｄ１５（可変３）および第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の距離Ｄ１７（可変４）ならびに、広角端における縮小倍率を表３の下段に示す。また下記表４に、実施例３における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
図５は上記実施例３のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
この図５および下記表４から明らかなように、実施例３のズームレンズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００５０】
表４は、上記各実施例における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示している。
【００５１】
【表４】
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズによれば、正の屈折力を有する第２レンズ群と第３レンズ群、および負の屈折力を有する第４レンズ群が可動とされた５群タイプにおいて、第２レンズ群に少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する接合レンズを含み、さらに各群の焦点距離等を前述した如き適切な範囲に設定しているので、良好な収差補正と、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。したがって、このズームレンズを投写型表示装置に用いた場合にも、これらの要望に応え得る装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に係るズームレンズの広角端と望遠端のレンズ構成図
【図２】 実施例１に係るズームレンズの広角端における詳細なレンズ構成図
【図３】 実施例１に係るズームレンズの各収差図
【図４】 実施例２に係るズームレンズの各収差図
【図５】 実施例３に係るズームレンズの各収差図
【図６】 実施例２に係るズームレンズの広角端と望遠端のレンズ構成図
【図７】 実施例２に係るズームレンズの広角端における詳細なレンズ構成図
【図８】 実施例３に係るズームレンズの広角端と望遠端のレンズ構成図
【図９】 実施例３に係るズームレンズの広角端における詳細なレンズ構成図
【符号の説明】
Ｇ１〜Ｇ５ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１３ レンズ
Ｒ１〜Ｒ２６ レンズ面等の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ２５ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸
２ ガラスブロック
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤや撮像管等の撮像素子あるいは銀塩フィルム等を用いたカメラの結像用ズームレンズ、さらには投映型テレビの投映用ズームレンズに関し、特に液晶を用いた投写型表示装置に用いられる投映用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のズームレンズとしては、例えば特開平10−268193号公報、特開2000−292701号公報、特開2001−4919号公報等に記載された、５群構成のものが知られている。これらは、物体側より順に、変倍の際に固定でフォーカシング機能を有する負の第１レンズ群、連続変倍のため、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する正の第２レンズ群、正の第３レンズ群および負の第４レンズ群、ならびに変倍の際に固定の正の第５レンズ群から構成され、さらに所定の条件式を満足するようにされたズームレンズである。
【０００３】
従来よりこのタイプのズームレンズには、まず液晶プロジェクタに対応させるために明るさが要望され、さらに投写型表示装置の小型化の要望に応えるためコンパクト性が要望されている。近年ではこれらに加え、投写型表示装置において、より広画角な投映レンズを用いることにより、大型スクリーンに近い距離から投映したいという要望がある。また、ズーム比もある程度大きいものに対する要請が強くなっている。
【０００４】
また、液晶を用いた投映レンズに使用するために投映レンズの縮小側が略テレセントリックな光学系とされていることや、色分解あるいは色合成の光学系をレンズ系と結像面の間に挿入するために適量のバックフォーカスを備えていることも、このタイプのズームレンズの前提条件といえる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、これらの要望をそれぞれある程度満足しうる構成とはされているが、必ずしも上記要望の全てを満足するものではない。
例えば、特開平10−268193号公報記載のものは、縮小側サイズに対してレンズ系のコンパクト性と、適切なバックフォーカス量と、縮小側での略テレセントリック性とが図られたズームレンズとされているが、Ｆナンバは2.5程度とされている。このズームレンズの構成においては、この程度の明るさとしている場合には良好な収差補正が可能となるが、よりＦナンバの小さなレンズとした場合には収差補正が困難となってしまう。
【０００６】
また、特開2000−292701号公報記載のものは、明るいレンズとされているが系の大きさに比し高ズーム比は達成されていない。さらに、フォーカス群の負の屈折力が強く、そのため第２レンズ群の径が大きくなり、移動群全体としても径が大きくなってしまう傾向にあり、コンパクト化の点でも課題が残る。
【０００７】
また、特開2001−4919号公報記載のものは、広角端での明るさは実現されているものの望遠端での明るさを確保することは難しい。さらに、第５レンズ群の屈折力が小さいのでレンズ全長は長くなる傾向にあり、これを無理にコンパクト化しようとすると第１レンズ群〜第４レンズ群までのパワーが強くなりすぎ、結果として十分なバックフォーカスが得られなくなってしまう。
【０００８】
このように、上記前提条件を満たし、明るくコンパクトで、かつ広画角でズーム比が大きいという、各スペックをバランスよく満足するような構成を得ることは、レンズ設計の上でも容易でなく、試行と再検討が繰り返されていた。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、諸収差が良好に補正され、明るくコンパクトで、かつ広画角でズーム比の大きいズームレンズを提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記ズームレンズを用いた投写型表示装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のズームレンズは、変倍の際に固定でフォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群と、
連続変倍のため、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する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レンズ群および負の屈折力を有する第４レンズ群と、
変倍の際に固定の正の屈折力を有する第５レンズ群とを拡大側より順に配設してなり、
前記第２レンズ群に、１枚の負の屈折力を有する単レンズを含み、
下記の各条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とするものである。
【００１１】
−1.2＜Ｆ１／Ｆ＜−0.9 ……（１）
0.9＜Ｆ２／Ｆ＜1.5 ……（２）
1.0＜Ｆ３／Ｆ＜1.5 ……（３）
1.0＜Ｆ５／Ｆ＜1.5 ……（４）
ただし、
Ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離（拡大側の共役点位置が無限遠）
Ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
Ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｆ５：第５レンズ群の焦点距離
【００１２】
また、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が望遠端側に向かうにしたがって狭くなるよう構成されてなることが好ましい。
【００１３】
また、前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する前記接合レンズが、縮小側に凹面を向けたレンズとされていることが好ましい。
【００１４】
また、前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する前記接合レンズが、前記第２レンズ群の最も縮小側に配設されていることがより好ましい。
【００１５】
さらに、前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズが、下記の条件式（５）を満足することがより好ましい。
νＮ＞60 ……（５）
ただし、
νＮ：第２レンズ群の最も縮小側に配された負の屈折力を有するレンズのアッベ数
【００１６】
また、本発明のズームレンズは、下記の条件式（６）を満足することが好ましい。
0.2＜ＤＭＡＸ／Ｆ＜0.4 ……（６）
ただし、
ＤＭＡＸ：第２レンズ群中の空気間隔の最大値
【００１７】
本発明の投写型表示装置は、光源、ライトバルブ、および該ライトバルブにより変調された光による光学像をスクリーン上に投映するための投映レンズとして上記ズームレンズを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明に係る後述する実施例１のズームレンズの基本構成を示すものであり、広角端におけるレンズ構成図(Ｗ)および望遠端におけるレンズ構成図(Ｔ)である。このレンズを本実施形態の代表として、以下に説明する。また、図２は、図１に示す広角端におけるレンズ構成の拡大図である。
【００１９】
すなわちこのレンズは、変倍の際に固定でフォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、連続変倍のため、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３および負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、変倍の際に固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とを拡大側より順に配設されてなる。なお、第５レンズ群Ｇ５と結像面（図示せず）との間には、赤外線をカットするフィルタやローパスフィルタさらには色合成光学系（色分解光学系）に相当するガラスブロック２が配列されている。また、図中、Ｘは光軸を表している。
【００２０】
上記第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズ（図１において第６レンズＬ６）を含んでいる。この単レンズは、縮小側に凹面を向けたレンズとされており、第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配設されている。
【００２１】
上記第１レンズ群Ｇ１は、変倍の際に固定でフォーカシング機能を有し、上記第２、３、４の各レンズ群Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４は、相互に関係をもって移動することで、連続変倍、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正を行う機能を有する。なお第５レンズ群Ｇ５は変倍の際に固定のリレーレンズである。なお、変倍の際に前記第２レンズ群Ｇ２と前記第３レンズ群Ｇ３との間隔は、望遠端側に向かうにしたがって狭くなるよう構成されている。
【００２２】
さらに、このズームレンズは、下記条件式（１）〜（６）を満足するように構成されている。
−1.2＜Ｆ１／Ｆ＜−0.9 ……（１）
0.9＜Ｆ２／Ｆ＜1.5 ……（２）
1.0＜Ｆ３／Ｆ＜1.5 ……（３）
1.0＜Ｆ５／Ｆ＜1.5 ……（４）
νＮ＞60 ……（５）
0.2＜ＤＭＡＸ／Ｆ＜0.4 ……（６）
ただし、
Ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
Ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
Ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
Ｆ５：第５レンズ群Ｇ５の焦点距離
νＮ：第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配された負の屈折力を有するレンズのアッベ数
ＤＭＡＸ：第２レンズ群中の空気間隔の最大値
【００２３】
また、本発明に係る投写型表示装置は、光源、ライトバルブ、および上述した本発明に係るズームレンズを備えた装置である。この装置において本発明に係るズームレンズは、ライトバルブにより変調された光による光学像をスクリーン上に投映するための投映レンズとして機能する。例えば、図１に示すズームレンズを備えた液晶ビデオプロジェクタの場合は、紙面右側の光源部（図示せず）から略平行光束が入射され、液晶表示パネル等のライトバルブの結像面において映出された画像情報を担持したこの光束が、ガラスブロック２を介しこのズームレンズにより、紙面左側方向のスクリーン(図示せず)に拡大投写される。なお、液晶ビデオプロジェクタにおいて一般には、光源からの光束をダイクロイックミラーおよびレンズアレイからなる色分離光学系によりＲ、Ｇ、Ｂの３原色光に分離し、各原色光用に３つの液晶表示パネルを配設してフルカラー画像を表示可能な構成とされる。ガラスブロック２はこの３原色光を合成するダイクロイックプリズムとすることができる。
【００２４】
以下、本実施形態によるズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置の作用効果について説明する。
まず、このズームレンズの連続変倍およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３、負の屈折力の第４レンズ群Ｇ４の３群が相互に関係をもって移動する構成とされることにより、ズーミングによる収差変動を少なくすることができる。また、第２レンズ群Ｇ２に、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズを含み、さらに所定のレンズ群に関し、そのパワーが上記条件式(１)〜(４)を満足するように構成されることにより、所定のズーム比を確保しつつもレンズ群の移動距離が小さくレンズ全長がコンパクトで、かつ諸収差が良好に補正されたズームレンズを得ることができる。
【００２５】
さらに、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔が望遠端側に向かうにしたがって狭くなるよう構成されることより、ズーミングに必要な移動間隔を小さくでき、レンズ全系のコンパクト化を促進することができる。
【００２６】
また、第２レンズ群Ｇ２に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズが、縮小側に凹面を向けたレンズとされるよう構成されること、および第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配設されるよう構成されることは、いずれも、主として倍率色収差の良好な補正に有効である。
【００２７】
つぎに、各条件式について述べる。上記条件式（１）については、下限を超え第１レンズ群Ｇ１の負のパワーが弱まると、Ｆ値の小さなレンズの収差補正が困難になったり、フォーカシングによる第１レンズ群Ｇ１の移動量が増えてしまい収差変動が激しくなったりする。また上限を超え負のパワーが強まると、第１レンズ群Ｇ１によって軸上光線が跳ね上げられすぎて、特に歪曲収差や球面収差等の収差の補正が困難となる。
【００２８】
上記条件式（２）については、上限を超え第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが弱まると、変倍に伴う移動量が大となりレンズサイズが大きくなってしまう。また下限を超え第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが強まると収差補正が困難となる。
【００２９】
上記条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の正のパワーを規定するもので、本実施形態において各条件式による数値範囲を規定するための、いわば基準ともいうべき条件式である。第３レンズ群Ｇ３の正のパワーをこの条件式（３）のように規定し、さらに、各レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ５のパワーを条件式（１）、（２）、（４）により規定することにより、この各条件式（１）〜（４）の組合せとして各レンズ群のパワーをバランスさせることができ、諸収差が良好に補正され、明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００３０】
縮小側で良好なテレセントリック性を確保するためには、レンズ径を制約したり絞りを設けたりするというズームレンズの明るさに関わる設定は、他のレンズ群よりもこの第３レンズ群Ｇ３において行われることが望ましい。ただし、第３レンズ群Ｇ３は変倍の際に移動するので、望遠端のＦナンバは広角端と同じにはならない。この上限を超えることは第３レンズ群Ｇ３の正のパワーが弱まることを意味するので、変倍に伴う第３レンズ群Ｇ３の移動量を大きくする必要が生じる。第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなると、望遠端側の明るさや上下光線のバランスが著しく変化してしまったり、系そのもののレンズサイズが大きくなってしまう。また下限を超え第３レンズ群Ｇ３の正のパワーが強まると、この移動群で発生する収差が大きくなりすぎ補正が困難となる。
【００３１】
上記条件式（４）については、下限を超え第５レンズ群Ｇ５の正のパワーが強まると、バックフォーカスが短くなり、また縮小側を略テレセントリックの状態とすることが困難となる。この下限値を満足することにより、このズームレンズは所定のバックフォーカスを確保することができ、カラー画像を投映するために必要な色合成用のダイクロイックプリズムをガラスブロック２の位置に挿入することも可能となる。一方、その上限を超え、第５レンズ群Ｇ５の正のパワーが弱まるとバックフォーカスが長くなりすぎ、レンズバックを含めたサイズが大きくなってしまう。さらに第５レンズ群Ｇ５における軸上光線高が低くなりすぎ収差補正が困難となる。
【００３２】
上記条件式（５）については、その下限を超え第２レンズ群Ｇ２の最も縮小側に配された負の屈折力を有するレンズのアッベ数が小さくなると、倍率色収差の補正が困難となる。また、上記条件式（６）については、その下限を超え第２レンズ群Ｇ２中のレンズ間隔の最大値が短くなると、特に倍率色収差の補正が困難となり、またその上限を超えレンズ間隔の最大値が長くなると全体のサイズが大きくなってしまう。
【００３３】
本実施形態のズームレンズはこのような構成とされているので、良好な収差補正と、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。したがって、このズームレンズを投写型表示装置に用いた場合には、所定位置に色合成光学系等を挿入し得る程度の適当なバックフォーカス量を得ることができ、また、広画角なズームレンズにより大型スクリーンに近い距離から投映することができるとともに、装置自体もコンパクトなものとすることができるなど、近年の要望にも十分応え得る装置とすることができる。
【００３４】
なお、本発明のズームレンズとしては、種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズ群を構成するレンズの枚数や各レンズの曲率半径およびレンズ間隔（もしくはレンズ厚）を適宜変更することが可能である。
【００３５】
また、上記実施形態では第２レンズ群に、少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズが配設されているが、この単レンズに代えて、少なくとも１組の負の屈折力を有する接合レンズが配されていても、同様の作用効果を得ることができる。さらに、この場合にも、第２レンズ群の最も縮小側に、縮小側に凹面を向けて負の屈折力を有する接合レンズが配されることが好ましく、上記実施形態と同様に、いずれも、主として倍率色収差の良好な補正に有効である。
【００３６】
また、本発明のレンズは透過型の液晶表示パネルを用いた投写型表示装置の投映レンズとしての使用態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルを用いた装置の投映レンズあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投映レンズ等として用いることも可能であるほか、ＣＣＤ、撮像管等の撮像手段、さらには銀塩フィルム等を用いたカメラに使用されるズーム機能を有する結像レンズとして用いることも可能である。
【００３７】
【実施例】
以下、各実施例についてデータを用いて具体的に説明する。
＜実施例１＞
この実施例１にかかるズームレンズは、前述したように図１に示す如き構成とされている。すなわちこのレンズは拡大側より順に、第１レンズ群Ｇ１が、縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１レンズＬ１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第２レンズＬ２、および拡大側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第３レンズＬ３からなり、第２レンズ群Ｇ２が、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第４レンズＬ４、拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第５レンズＬ５および縮小側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第６レンズＬ６からなり、第３レンズ群Ｇ３が、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第７レンズＬ７と拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第８レンズＬ８との接合レンズからなり、第４レンズ群Ｇ４が、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第９レンズＬ９からなり、第５レンズ群Ｇ５が、拡大側に強い曲率の面を向けた両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１との接合レンズ、縮小側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２と拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３からなる。
【００３８】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（広角端における拡大側の共役点位置無限遠状態の焦点距離を１として規格化されている；以下の各表において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（上記曲率半径Ｒと同様の焦点距離で規格化されている；以下の各表において同じ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表１の上段に示す。なお、この表１および後述する表２および３おいて、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎ、νに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。
【００３９】
また、広角端（ズーム比1.00）、中間（ズーム比1.12）および望遠端（ズーム比1.25）における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の距離Ｄ６（可変１）、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の距離Ｄ１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の距離Ｄ１５（可変３）および第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の距離Ｄ１７（可変４）ならびに、広角端における縮小倍率を表１の下段に示す。また下記表４に、実施例１における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示す。
【００４０】
【表１】
図３は上記実施例１のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、図３〜５において、各非点収差図にはサジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されており、各倍率色収差図にはｄ線に対する収差が示されている。
この図３および下記表４から明らかなように、実施例１のズームレンズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００４２】
＜実施例２＞
この実施例２にかかるズームレンズは、実施例１のものと略同様の構成とされている。実施例１との相違点は、第１レンズＬ１が拡大側に強い曲率の面を向けた両凸レンズよりなり、第５レンズＬ５が拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる点である。この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表２の上段に示す。
【００４３】
また、広角端（ズーム比1.00）、中間（ズーム比1.12）および望遠端（ズーム比1.30）における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の距離Ｄ６（可変１）、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の距離Ｄ１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の距離Ｄ１５（可変３）および第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の距離Ｄ１７（可変４）ならびに、広角端における縮小倍率を表２の下段に示す。また下記表４に、実施例２における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示す。
【００４４】
【表２】
図４は上記実施例２のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
この図４および下記表４から明らかなように、実施例２のズームレンズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００４６】
＜実施例３＞
この実施例３にかかるズームレンズは、実施例２のものと略同様の構成とされている。実施例２との相違点は、第１２レンズＬ１２が縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる点である。この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎおよびアッベ数νを表３の上段に示す。
【００４７】
また、広角端（ズーム比1.00）、中間（ズーム比1.12）および望遠端（ズーム比1.27）における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の距離Ｄ６（可変１）、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の距離Ｄ１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の距離Ｄ１５（可変３）および第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の距離Ｄ１７（可変４）ならびに、広角端における縮小倍率を表３の下段に示す。また下記表４に、実施例３における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示す。
【００４８】
【表３】
図５は上記実施例３のズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）、および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
この図５および下記表４から明らかなように、実施例３のズームレンズによればズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。
【００５０】
表４は、上記各実施例における上記各条件式（１）〜（６）に対応する数値を示している。
【００５１】
【表４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のズームレンズによれば、正の屈折力を有する第２レンズ群と第３レンズ群、および負の屈折力を有する第４レンズ群が可動とされた５群タイプにおいて、第２レンズ群に少なくとも１枚の負の屈折力を有する単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する接合レンズを含み、さらに各群の焦点距離等を前述した如き適切な範囲に設定しているので、良好な収差補正と、適切なバックフォーカス量と縮小側での略テレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。したがって、このズームレンズを投写型表示装置に用いた場合にも、これらの要望に応え得る装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１に係るズームレンズの広角端と望遠端のレンズ構成図
【図２】 実施例１に係るズームレンズの広角端における詳細なレンズ構成図
【図３】 実施例１に係るズームレンズの各収差図
【図４】 実施例２に係るズームレンズの各収差図
【図５】 実施例３に係るズームレンズの各収差図
【図６】 実施例２に係るズームレンズの広角端と望遠端のレンズ構成図
【図７】 実施例２に係るズームレンズの広角端における詳細なレンズ構成図
【図８】 実施例３に係るズームレンズの広角端と望遠端のレンズ構成図
【図９】 実施例３に係るズームレンズの広角端における詳細なレンズ構成図
【符号の説明】
Ｇ１〜Ｇ５ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１３ レンズ
Ｒ１〜Ｒ２６ レンズ面等の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ２５ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ 光軸
２ ガラスブロック
Claims (7)
- 変倍の際に固定でフォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群と、
連続変倍のため、およびその連続変倍によって生じる像面移動の補正のため、相互に関係をもって移動する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レンズ群および負の屈折力を有する第４レンズ群と、
変倍の際に固定の正の屈折力を有する第５レンズ群とを拡大側より順に配設してなり、
前記第２レンズ群に、１枚の負の屈折力を有する単レンズを含み、
下記の各条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とするズームレンズ。
−1.2＜Ｆ１／Ｆ＜−0.9 ……（１）
0.9＜Ｆ２／Ｆ＜1.5 ……（２）
1.0＜Ｆ３／Ｆ＜1.5 ……（３）
1.0＜Ｆ５／Ｆ＜1.5 ……（４）
ただし、
Ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離（拡大側の共役点位置が無限遠）
Ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
Ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
Ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
Ｆ５：第５レンズ群の焦点距離 - 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が望遠端側に向かうにしたがって狭くなるよう構成されてなることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する前記接合レンズが、縮小側に凹面を向けたレンズとされていることを特徴とする請求項１または２記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズ、または少なくとも１組の負の屈折力を有する前記接合レンズが、前記第２レンズ群の最も縮小側に配設されていることを特徴とする請求項３記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群に含まれた、少なくとも１枚の負の屈折力を有する前記単レンズが、下記の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
νＮ＞60 ……（５）
ただし、
νＮ：第２レンズ群の最も縮小側に配された負の屈折力を有するレンズのアッベ数 - 下記の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載のズームレンズ。
0.2＜ＤＭＡＸ／Ｆ＜0.4 ……（６）
ただし、
ＤＭＡＸ：第２レンズ群中の空気間隔の最大値 - 光源、ライトバルブ、および該ライトバルブにより変調された光による光学像をスクリーン上に投映するための投映レンズとして請求項１〜６のうちいずれか１項記載のズームレンズを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
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