JP4695744B2 - ズームレンズ及びそれを用いた投影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた投影装置に関し、例えば表示体の画像を固定した有限距離にて、該画像をスクリーンに拡大投射するプロジェクション装置に好適なものであり、特に表示体に各色光毎に複数の液晶等を用い、各色光を色合成した後に、１本の投射レンズを介してスクリーン上に高精細な画像投射を行うのに好適な簡易な構成で小型なテレセントリック性能を有したズームレンズ及びそれを用いた投影装置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、変倍の為の移動量が増大し、又高変倍化が難しく、又倍率色収差の変動が大き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号公報等で提案されている。
【０００４】
これらの各公報ではズームレンズを物体側より順に負、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】
多くのレンズ群を有するズームレンズとして特開昭５４−１７０１９号公報がある。この公報で開示されている発明は所謂オプティカルコンペンセーションをしているもので特に第２レンズ群、第４レンズ群を同じ動きにしているものである。
【０００６】
このオプティカルコンペンセーション構成をすると制約が厳しく変倍比の割に大型化しやすい。又この構成では射出瞳が短くなる傾向があった。
【０００７】
液晶プロジェクション用のズームレンズとして、本出願人は特願平９−２７２２４５号において、負、正、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成る４群タイプのテレセントリックなズームレンズを提案している。そこでは、各レンズ群の働きは広角端から望遠端への変倍に関して第１〜３レンズ群は大きな共役（物体）側へ、又第４レンズ群は小さな共役（像面）側に移動することを特徴としており、ＸＧＡパネルに対応する歪曲・色収差を良好に補正したテレセントリックなズームレンズを提案している。
【０００８】
又、本出願人は特開平１１―１９０８２１号公報で距離の長い共役点側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、そして正の屈折力の第５群を有し、該第２群と第４群を距離の長い共役点側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、距離の短い共役点側が略テレセントリックとなっているズームレンズを提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
光学系で表示画像をスクリーンに拡大投射する際、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本の投射レンズにて投射する場合、以下の条件を満足することが必要となる。
【００１０】
（ア−１）液晶の配光特性、又は複数の色光を合成する時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為に、パネル側の瞳（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。
【００１１】
（ア−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為に、長いバックフォーカスを必要とする。
【００１２】
（ア−３）通常、表示画像をスクリーン上に上方に投射する為に、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。
【００１３】
一般に長いバックフォーカスを有するには、レンズ系全体をスクリーン側に負の屈折力のレンズ群を、投影像原画側に正の屈折力のレンズ群を配置した、所謂レトロ型にする必要がある。
【００１４】
しかしながらレトロ型にするとレンズ系が非対称となってくるために諸収差の発生が多くなり、良好なる光学性能を得るのが難しくなってくる。又レンズ枚数が増加し、レンズ系全体が複雑化及び大型化してくるという問題点が生じてくる。
【００１５】
又、投影レンズのテレセントリック性を良くしようとすると、レンズ系全体が大型化してくるという問題が生じてくる。又、軸外光束の入射高が高くなり、高次の収差が多く発生してくるという問題点が生じてくる。
【００１６】
又、一般に構成レンズ群の数が少ないと変倍のための可動レンズ群が制限され所望の倍率を得るために各群の移動量が大きくなってくる。又それに伴い、敏感度が高くなり、微少の製作誤差・がたつきがあっただけで投射像が著しく劣化することが多くなってくる。
【００１７】
本発明は、各レンズ群の敏感度を低減化し、明るく、小型化、高変倍化を狙い、更に歪曲の小さいプロジェクターに好適なズームレンズ及びそれを用いた投影装置の提供を目的とする。
【００１８】
この他本発明は、全体として６つのレンズ群より成り、又レンズ型としてネガティブリード型を採用し、各レンズ群を適切に構成することにより、レンズ系全体の小型化を図りつつ、変倍範囲全体にわたりテレセントリック条件を良好に維持し、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及びそれを用いた投影装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、距離の長い方の共役点を第１共役点、距離の短い方の共役点を第２共役点としたとき、該第１共役点側から順に、
負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群より構成され、
広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、前記第１、第６レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群と、前記第４レンズ群は、第１共役点側に移動し、前記第３レンズ群が移動し、前記第５レンズ群は第２共役点側へ移動し、
前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離をｆｗ，ｆｔ、広角端において第２共役点から射出瞳までの距離をｔｋとするとき、
０．９＜ｆ２／ｆ４＜１．６
１＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２
｜ｔｋ｜／ｆｗ＞４．０
【数３】
を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が広くなり、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が狭くなり
前記第３レンズ群は、広角端に比べ望遠端のズーム位置において第１共役点側に位置するように移動することを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して前記第ｉレンズ群の移動量をＭｉとしたとき
０．３＜Ｍ４／Ｍ２＜ １．５
−８．０＜Ｍ４／Ｍ５＜−０．５
を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明は請求項１から３のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の広角端と望遠端での結像倍率を各々βｉｗ，βｉｔ、全系の広角端と望遠端のズーム位置での焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとし、
Ｚｉ＝βｉｔ／βｉｗ
Ｚ ＝ｆｔ／ｆｗ
としたとき
０．８＜Ｚ４／Ｚ＜３
を満足することを特徴としている。
【００２３】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離をｆｗ，ｆｔとしたとき
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１．２
【数１】
を満足することを特徴としている。
【００２４】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、バックフォーカスをｂｆとしたとき
０．５＜ｂｆ／ｆ６＜１．５
０．９｜ｆ１｜／ｂｆ＜２．２
を満足することを特徴としている。
【００２５】
請求項７の発明は請求項１から６のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端の焦点距離をｆｗとしたとき
０．８＜ｆ６／ｆｗ＜１．３
を満足することを特徴としている。
【００２６】
請求項８の発明は請求項１から７のいずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材質のアッベ数をν１、該１以上の負レンズの材質のアッベ数の平均値をν１ｎとしたとき
ν１ ＞６５
ν１ｎ＞７０
を満足することを特徴としている。
【００２７】
請求項９の発明の投影装置は、請求項１から８のいずれか１項のズームレンズを用いて投影像原画をスクリーン面上に投影していることを特徴としている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１，図２，図３は本発明の数値実施例１のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００３９】
図４，図５，図６は本発明の数値実施例２のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４０】
図７，図８，図９は本発明の数値実施例３のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４１】
図１０，図１１，図１２は本発明の数値実施例４のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４２】
図１３，図１４，図１５は本発明の数値実施例５のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４３】
図１６，図１７，図１８は本発明の数値実施例６のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４４】
図１９，図２０，図２１は本発明の数値実施例７のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４５】
レンズ断面図において、ＰＬはズームレンズである。Ｌ１は負の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群（第２レンズ群）、Ｌ３は正又は負の屈折力の第３群（第３レンズ群）、Ｌ４は正の屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ５は負の屈折力の第５群（第５レンズ群）、Ｌ６は正の屈折力の第６群（第６レンズ群）である。
【００４６】
Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）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（第１共役点）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役点（第２共役点）に相当している。
【００４７】
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のガラスブロックである。
【００４８】
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。
【００４９】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍（ズーミング）に際して矢印のように第２群Ｌ２及び第４群Ｌ４を第１共役点側（スクリーンＳ側）へ第５群Ｌ５を第２共役点（パネル）側ＬＣＤへ，第３群を矢印の如く第２共役点側に凸状の軌跡を有しつつ移動させている。
【００５０】
本実施形態のズームレンズＰＬは表示面の画像を、スクリーンに拡大投射する略テレセントリックなレンズ系より成っている。
【００５１】
本実施形態では第１群を光軸上移動させてフォーカスを行なっている。尚、フォーカスは第１群と第２群を同時に、又は第３群又は第５群又は全体を移動させて行なっても良い。又、表示パネルを移動させて行なっても良い。
【００５２】
本発銘の投影装置は、ＬＣＤの原画をズームレンズＰＬを用いて投影像原画をスクリーン面上に投影している。
【００５３】
（尚、以下の説明は、プロジェクターとしての使い方とは逆の縮小系として展開している。しかしながら光学的には光線は可逆的であるために、評価している場所が違うだけで問題はない）
カラー液晶プロジェクションＴＶ用の投射レンズとして用いる大口径のレンズ系には、ダイクロイックミラー等を配置する必要上から長いバックフォーカスが必要である。
【００５４】
本発明では非常に短い投射距離を達成するために投射レンズ全系の屈折力を強くし、さらに大口径化により発生する収差を前述の如く各レンズ群及びレンズ構成を特定することによって高度に補正している。
【００５５】
尚、本発明において更に所定の変倍比を確保しつつ全変倍範囲にわたり収差変動が少なく、画面全体にわたり高い光学性能を得るには次の条件のうち、少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００５６】
（イ−１）広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、前記第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広くなり、前記第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が狭くなり前記第３レンズ群は、広角端より望遠端のズーム位置の方が第１共役点側にあることである。
【００５７】
これによれば所定の変倍比を効果的に得ることができる。この時、第４レンズ群の変倍分担が最も大きいことが好ましい。又第２レンズ群は広角端から望遠端に変移するのに際し減倍すること、又最も移動量が大きいのは第２レンズ群、あるいは第４レンズ群であることが好ましい。
【００５８】
（イ−２）第６レンズ群は変倍中固定であることである。
【００５９】
このように、第６レンズ群がズーミング中固定であることとズーミング中の瞳の変動を抑えるのに望ましい。
【００６０】
（イ−３）第１レンズ群は変倍中固定であることである。
【００６１】
第１レンズ群がズーミング中固定であると、全系の小型化に有効であり、ズーミングによるレンズのＦｎｏの変化が少なく有効である。
【００６２】
（イ−４）広角端から望遠端への変倍に際して前記第ｉレンズ群の移動量をＭｉとしたとき
０．３＜Ｍ４／Ｍ２＜ １．５ ‥‥‥（１）
−８．０＜Ｍ４／Ｍ５＜−０．５ ‥‥‥（２）
を満足することである。
【００６３】
ここで、第２共役点側への移動を正、逆の方向を負としている。
【００６４】
ここで、条件式（１）の上限値を越えると全系が大型化し、又下限値を越えると所望の変倍比が得にくくなる。
【００６５】
条件式（２）の下限値を越えると全系が大型化し、上限値を越えると所望の変倍比を確保しにくく適当でない。
【００６６】
（イ−５）前記第ｉレンズ群の広角端と望遠端での結像倍率を各々βｉｗ，βｉｔ、全系の広角端と望遠端での焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとし、
Ｚｉ＝βｉｔ／βｉｗ
Ｚ ＝ｆｔ／ｆｗ
としたとき
０．８＜Ｚ４／Ｚ＜３ ‥‥‥（３）
を満足することである。
【００６７】
条件式（３）は変倍群となる第４レンズ群の変倍の比を適切に規定するものである。第４レンズ群は変倍に際し増倍しているが、その他のレンズ群と変倍のバランスをとるとこの範囲にあるのが全系の変倍分担上適切である。
【００６８】
（イ−６）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離をｆｗ，ｆｔとしたとき
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１．２ ‥‥‥（４）
【００６９】
【数５】
【００７０】
を満足することである。
【００７１】
条件式（４）は前玉径と歪曲に絡む第１レンズ群と第２レンズ群の関係を適切に規定したものである。
【００７２】
条件式（４）の下限値を逸脱すると第１レンズ群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。また上限値を逸脱すると所望の画角（特に広角側）が難しくなり全系が大型化し適当でない。
【００７３】
条件式（５）は第２レンズ群のパワーを適切にするもので下限値を越えると像面が補正過剰となり適当でない。また上限値を越えると所望の変倍比を得るために第２レンズ群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。
【００７４】
条件式（６）は主変倍群の第４レンズ群のパワーを適切にするもので下限値を越えると像面が補正過剰となり適当でない。また上限値を越えると所望の変倍比を得るために第２レンズ群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。
【００７５】
（イ−７）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとしたとき
０．９＜ｆ２／ｆ４＜１．６ ‥‥‥（７）
を満足することである。
【００７６】
条件式（７）は変倍に寄与するレンズ群の屈折力配置を適切にするものである。上限値を逸脱すると主変倍群の第４レンズ群の屈折力が強くなり像面湾曲が大きくなりがちとなる。また下限値を逸脱すると主変倍群の第４レンズ群の屈折力が弱くなり所望の変倍比を得にくくなる。
【００７７】
（イ−８）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端の焦点距離をｆｗとしたとき
１＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２ ‥‥‥（８）
を満足することである。
【００７８】
条件式（８）の上限値を逸脱すると広角端の歪曲が、下限値を越えると望遠端の歪曲を適正にできなくなる。
【００７９】
（イ−９）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、バックフォーカスをｂｆとしたとき
０．５＜ｂｆ／ｆ６＜１．５ ‥‥‥（９）
０．９｜ｆ１｜／ｂｆ＜２．２ ‥‥（１０）
を満足することである。
【００８０】
ここでｂｆは第６レンズ群から表示体（ＬＣＤ）までのダイクロプリズム等の光学ブロックを除いた空気換算長のことである。
【００８１】
条件式（９）は全系を適切に略テレセントリックにするために必要な式である。上限値を越えると大型化し、下限値を越えると歪曲が発生する。
【００８２】
条件式（１０）は歪曲を適切にとりながら射出瞳を長くし略テレセントリックにするための条件である。
【００８３】
ここで言っている略テレセントリック及びテレセントリックというのは上述したように液晶の配光特性、または複数の色光を合成する時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為に、射出瞳が遠方にあることを示す。
【００８４】
（イ−１０）広角端において第２共役点から射出瞳までの距離をｔｋ、全系の広角端での焦点距離をｆｗとするとき
｜ｔｋ｜／ｆｗ＞４．０ ‥‥‥（１１）
を満足することである。
【００８５】
広角端での表示パネルから（縮小側から）射出瞳までの距離ｔｋを適切に設定し、良好なるテレセントリック性を得ている。
【００８６】
本発明において更に望ましくは条件式（１１）の数値が以下の範囲に入っていることが望ましい。
【００８７】
｜ｔｋ｜／ｆｗ＞８．０ ‥‥‥（１１ａ）
（イ−１１）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端の焦点距離をｆｗとしたとき
０．８＜ｆ６／ｆｗ＜１．３ ‥‥‥（１２）
を満足することである。
【００８８】
条件式（１２）は最適にテレセントリック系にしつつ、レンズからパネルまでの距離を最適にするためのものである。
【００８９】
条件式（１２）の下限値を越えると最適なテレセントリック性を満足できず、上限値を超えると全系が大型化してくるので適当でない。
【００９０】
（イ−１２）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離をｆｗ，ｆｔとしたとき
【００９１】
【数６】
【００９２】
を満足することである。
【００９３】
条件式（１３）〜（１６）は各レンズ群のパワー配置を適切にしつつ、各レンズ群の移動量を適切にして、レンズ系全体の小型化を図る為のものである。条件式（１３）〜（１６）のいずれの条件を外れても、レンズ系全体の小型化を図りつつ、所定の変倍比を確保するのが難しくなってくる。
【００９４】
（イ−１３）前記第１レンズ群は１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材質のアッベ数をν１、該１以上の負レンズの材質のアッベ数の平均値をν１ｎとしたとき
ν１ ＞６５ ‥‥‥（１７）
ν１ｎ＞７０ ‥‥‥（１８）
を満足することである。
【００９５】
条件式（１７）は特にズーミングにおける倍率色収差を低減しつつ、変動も抑えるために第１レンズ群の負レンズにアッベ数ν１を設定したものである。
【００９６】
本発明では第３レンズ群は収斂系でも発散系でもよいが、好ましくは発散系（負の屈折力）の方が好ましい。
【００９７】
条件式（１８）は色収差とそのズーミングによる変動を小さくするためのものである。
【００９８】
（イ−１４）第６レンズ群は、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。この為最もスクリーン側に強い凸面を向けた正レンズを少なくとも１枚配置するのが良い。これによれば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容易となる。
【００９９】
前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、第５レンズ群を移動して変倍することが良い。これによれば各レンズ群の移動量を減らしつつ、各レンズ群の位置ずれ、倒れ等による性能敏感度を低く分散して、高変倍率なズームレンズを達成することができる。又、レンズ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図ることが容易となる。
【０１００】
（イ−１５）前記第１レンズ群は、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レンズ群中にスクリーン側に凸面を有するメニスカス状の負レンズを配置するのが良い。さらに各レンズ群の屈折力を適切に配置し、前記第１レンズ群をズーミング中、固定とすることが良く、これによれば上記軸外斜光束の位置の変動をへらし、構成の簡易化と共に全長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レンズ群の最も物体側には凸レンズを配置するのが良く、これによれば最も軸外光束を通る位置での歪曲収差を良好に行なうことができる。
【０１０１】
（イ−１６）広角端のズーム位置に対し、望遠端のズーム位置には、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔は減少し、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔は増大し、
前記第４レンズ群と前記第５レンズ群の間隔は増大し、
前記第５レンズ群と前記第６レンズ群の間隔は減少することが各群の変倍分担を適当に分散させ、所望の変倍比を得るのに好ましい。
【０１０２】
この際、第４レンズ群は変倍に際して増倍しているのが好ましい。
【０１０３】
次に各図の数値実施例の構成について説明する。
【０１０４】
図１の数値実施例１では広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側（第２共役点側）へ移動すると共に第３レンズ群は望遠端近傍にて変曲点をもってパネル側（第２共役点側）へ凸の軌跡で移動するものである（略完全往復）｜Ｍ２｜＞｜Ｍ４｜である。
【０１０５】
第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍の構成となっている。
【０１０６】
図４の数値実施例２では数値実施例１と同様広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動すると共に第３レンズ群もパネル側に凸の軌跡をもちつつスクリーン側に移動する｜Ｍ２｜＞｜Ｍ３｜＞｜Ｍ４｜である。
【０１０７】
第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍している。
【０１０８】
図７の数値実施例３と図１０の数値実施例４はいずれも数値実施例２と同様の構成である。
【０１０９】
図１３の数値実施例５では数値実施例１と同様広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動すると共に第３レンズ群もスクリーン側に移動する。｜Ｍ２｜＞｜Ｍ４｜＞｜Ｍ３｜である。第２レンズ群、第３レンズ群は減倍、第４レンズ群は増倍している。
【０１１０】
図１６の数値実施例６では広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動するとともに第３レンズ群もスクリーン側に移動する。｜Ｍ４｜＞｜Ｍ２｜＞｜Ｍ３｜である。第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍している。
【０１１１】
図１９の数値実施例７では広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動するとともに第３レンズ群もスクリーン側に移動する。｜Ｍ４｜＞｜Ｍ２｜＞｜Ｍ３｜である。第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍している。最も変倍比が大きな実施例である。
【０１１２】
以下に本発明の実施例を記載する。
【０１１３】
数値実施例においてＲｉはスクリーン側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉはスクリーン側より順に第ｉ番目の光学部材及び空気間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれスクリーン側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。
【０１１４】
又、数値実施例において最後の２つの面は色分解プリズムやフィルター等のガラスブロックを示す。
【０１１５】
又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【０１１６】
【外１】
【０１１７】
【外２】
【０１１８】
【外３】
【０１１９】
【外４】
【０１２０】
【外５】
【０１２１】
【外６】
【０１２２】
【外７】
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
【発明の効果】
本発明によれば各レンズ群の敏感度を低減化し、明るく、小型化、高変倍化を狙い、更に歪曲の小さいプロジェクターに好適なズームレンズ及びそれを用いた投影装置を達成することができる。
【０１２５】
この他本発明によれば、全体として６つのレンズ群より成り、又レンズ型としてネガティブリード型を採用し、各レンズ群を適切に構成することにより、レンズ系全体の小型化を図りつつ、変倍範囲全体にわたりテレセントリック条件を良好に維持し、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及びそれを用いた投影装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図４】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図５】 本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図６】 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図７】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図８】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図９】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１０】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１１】 本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１２】 本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１３】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１４】 本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図１５】 本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【図１６】 本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図１７】 本発明の数値実施例６の広角端の収差図
【図１８】 本発明の数値実施例６の望遠端の収差図
【図１９】 本発明の数値実施例７のレンズ断面図
【図２０】 本発明の数値実施例７の広角端の収差図
【図２１】 本発明の数値実施例７の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ４ 第４群
Ｌ５ 第５群
ＧＢ ガラスブロック
ＩＰ 像面（ＬＣＤ）
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズ及びそれを用いた投影装置に関し、例えば表示体の画像を固定した有限距離にて、該画像をスクリーンに拡大投射するプロジェクション装置に好適なものであり、特に表示体に各色光毎に複数の液晶等を用い、各色光を色合成した後に、１本の投射レンズを介してスクリーン上に高精細な画像投射を行うのに好適な簡易な構成で小型なテレセントリック性能を有したズームレンズ及びそれを用いた投影装置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、変倍の為の移動量が増大し、又高変倍化が難しく、又倍率色収差の変動が大き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号公報等で提案されている。
【０００４】
これらの各公報ではズームレンズを物体側より順に負、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】
多くのレンズ群を有するズームレンズとして特開昭５４−１７０１９号公報がある。この公報で開示されている発明は所謂オプティカルコンペンセーションをしているもので特に第２レンズ群、第４レンズ群を同じ動きにしているものである。
【０００６】
このオプティカルコンペンセーション構成をすると制約が厳しく変倍比の割に大型化しやすい。又この構成では射出瞳が短くなる傾向があった。
【０００７】
液晶プロジェクション用のズームレンズとして、本出願人は特願平９−２７２２４５号において、負、正、正、正の屈折力の４つのレンズ群より成る４群タイプのテレセントリックなズームレンズを提案している。そこでは、各レンズ群の働きは広角端から望遠端への変倍に関して第１〜３レンズ群は大きな共役（物体）側へ、又第４レンズ群は小さな共役（像面）側に移動することを特徴としており、ＸＧＡパネルに対応する歪曲・色収差を良好に補正したテレセントリックなズームレンズを提案している。
【０００８】
又、本出願人は特開平１１―１９０８２１号公報で距離の長い共役点側より順に負の屈折力の第１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の屈折力の第４群、そして正の屈折力の第５群を有し、該第２群と第４群を距離の長い共役点側へ移動させて広角端から望遠端への変倍を行い、距離の短い共役点側が略テレセントリックとなっているズームレンズを提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
光学系で表示画像をスクリーンに拡大投射する際、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本の投射レンズにて投射する場合、以下の条件を満足することが必要となる。
【００１０】
（ア−１）液晶の配光特性、又は複数の色光を合成する時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為に、パネル側の瞳（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。
【００１１】
（ア−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為に、長いバックフォーカスを必要とする。
【００１２】
（ア−３）通常、表示画像をスクリーン上に上方に投射する為に、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。
【００１３】
一般に長いバックフォーカスを有するには、レンズ系全体をスクリーン側に負の屈折力のレンズ群を、投影像原画側に正の屈折力のレンズ群を配置した、所謂レトロ型にする必要がある。
【００１４】
しかしながらレトロ型にするとレンズ系が非対称となってくるために諸収差の発生が多くなり、良好なる光学性能を得るのが難しくなってくる。又レンズ枚数が増加し、レンズ系全体が複雑化及び大型化してくるという問題点が生じてくる。
【００１５】
又、投影レンズのテレセントリック性を良くしようとすると、レンズ系全体が大型化してくるという問題が生じてくる。又、軸外光束の入射高が高くなり、高次の収差が多く発生してくるという問題点が生じてくる。
【００１６】
又、一般に構成レンズ群の数が少ないと変倍のための可動レンズ群が制限され所望の倍率を得るために各群の移動量が大きくなってくる。又それに伴い、敏感度が高くなり、微少の製作誤差・がたつきがあっただけで投射像が著しく劣化することが多くなってくる。
【００１７】
本発明は、各レンズ群の敏感度を低減化し、明るく、小型化、高変倍化を狙い、更に歪曲の小さいプロジェクターに好適なズームレンズ及びそれを用いた投影装置の提供を目的とする。
【００１８】
この他本発明は、全体として６つのレンズ群より成り、又レンズ型としてネガティブリード型を採用し、各レンズ群を適切に構成することにより、レンズ系全体の小型化を図りつつ、変倍範囲全体にわたりテレセントリック条件を良好に維持し、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及びそれを用いた投影装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のズームレンズは、距離の長い方の共役点を第１共役点、距離の短い方の共役点を第２共役点としたとき、該第１共役点側から順に、
負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群より構成され、
広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、前記第１、第６レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群と、前記第４レンズ群は、第１共役点側に移動し、前記第３レンズ群が移動し、前記第５レンズ群は第２共役点側へ移動し、
前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離をｆｗ，ｆｔ、広角端において第２共役点から射出瞳までの距離をｔｋとするとき、
０．９＜ｆ２／ｆ４＜１．６
１＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２
｜ｔｋ｜／ｆｗ＞４．０
【数３】
を満足することを特徴としている。
【００２０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が広くなり、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が狭くなり
前記第３レンズ群は、広角端に比べ望遠端のズーム位置において第１共役点側に位置するように移動することを特徴としている。
【００２１】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して前記第ｉレンズ群の移動量をＭｉとしたとき
０．３＜Ｍ４／Ｍ２＜ １．５
−８．０＜Ｍ４／Ｍ５＜−０．５
を満足することを特徴としている。
【００２２】
請求項４の発明は請求項１から３のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の広角端と望遠端での結像倍率を各々βｉｗ，βｉｔ、全系の広角端と望遠端のズーム位置での焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとし、
Ｚｉ＝βｉｔ／βｉｗ
Ｚ ＝ｆｔ／ｆｗ
としたとき
０．８＜Ｚ４／Ｚ＜３
を満足することを特徴としている。
【００２３】
請求項５の発明は請求項１から４のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離をｆｗ，ｆｔとしたとき
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１．２
【数１】
を満足することを特徴としている。
【００２４】
請求項６の発明は請求項１から５のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、バックフォーカスをｂｆとしたとき
０．５＜ｂｆ／ｆ６＜１．５
０．９｜ｆ１｜／ｂｆ＜２．２
を満足することを特徴としている。
【００２５】
請求項７の発明は請求項１から６のいずれか１項の発明において、前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端の焦点距離をｆｗとしたとき
０．８＜ｆ６／ｆｗ＜１．３
を満足することを特徴としている。
【００２６】
請求項８の発明は請求項１から７のいずれか１項の発明において、前記第１レンズ群は１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材質のアッベ数をν１、該１以上の負レンズの材質のアッベ数の平均値をν１ｎとしたとき
ν１ ＞６５
ν１ｎ＞７０
を満足することを特徴としている。
【００２７】
請求項９の発明の投影装置は、請求項１から８のいずれか１項のズームレンズを用いて投影像原画をスクリーン面上に投影していることを特徴としている。
【００３８】
【発明の実施の形態】
図１，図２，図３は本発明の数値実施例１のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００３９】
図４，図５，図６は本発明の数値実施例２のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４０】
図７，図８，図９は本発明の数値実施例３のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４１】
図１０，図１１，図１２は本発明の数値実施例４のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４２】
図１３，図１４，図１５は本発明の数値実施例５のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４３】
図１６，図１７，図１８は本発明の数値実施例６のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４４】
図１９，図２０，図２１は本発明の数値実施例７のレンズ断面図，広角端の収差図、望遠端の収差図である。
【００４５】
レンズ断面図において、ＰＬはズームレンズである。Ｌ１は負の屈折力の第１群（第１レンズ群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群（第２レンズ群）、Ｌ３は正又は負の屈折力の第３群（第３レンズ群）、Ｌ４は正の屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ５は負の屈折力の第５群（第５レンズ群）、Ｌ６は正の屈折力の第６群（第６レンズ群）である。
【００４６】
Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）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（第１共役点）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役点（第２共役点）に相当している。
【００４７】
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のガラスブロックである。
【００４８】
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。
【００４９】
本実施形態では広角端から望遠端への変倍（ズーミング）に際して矢印のように第２群Ｌ２及び第４群Ｌ４を第１共役点側（スクリーンＳ側）へ第５群Ｌ５を第２共役点（パネル）側ＬＣＤへ，第３群を矢印の如く第２共役点側に凸状の軌跡を有しつつ移動させている。
【００５０】
本実施形態のズームレンズＰＬは表示面の画像を、スクリーンに拡大投射する略テレセントリックなレンズ系より成っている。
【００５１】
本実施形態では第１群を光軸上移動させてフォーカスを行なっている。尚、フォーカスは第１群と第２群を同時に、又は第３群又は第５群又は全体を移動させて行なっても良い。又、表示パネルを移動させて行なっても良い。
【００５２】
本発銘の投影装置は、ＬＣＤの原画をズームレンズＰＬを用いて投影像原画をスクリーン面上に投影している。
【００５３】
（尚、以下の説明は、プロジェクターとしての使い方とは逆の縮小系として展開している。しかしながら光学的には光線は可逆的であるために、評価している場所が違うだけで問題はない）
カラー液晶プロジェクションＴＶ用の投射レンズとして用いる大口径のレンズ系には、ダイクロイックミラー等を配置する必要上から長いバックフォーカスが必要である。
【００５４】
本発明では非常に短い投射距離を達成するために投射レンズ全系の屈折力を強くし、さらに大口径化により発生する収差を前述の如く各レンズ群及びレンズ構成を特定することによって高度に補正している。
【００５５】
尚、本発明において更に所定の変倍比を確保しつつ全変倍範囲にわたり収差変動が少なく、画面全体にわたり高い光学性能を得るには次の条件のうち、少なくとも１つを満足させるのが良い。
【００５６】
（イ−１）広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、前記第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広くなり、前記第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が狭くなり前記第３レンズ群は、広角端より望遠端のズーム位置の方が第１共役点側にあることである。
【００５７】
これによれば所定の変倍比を効果的に得ることができる。この時、第４レンズ群の変倍分担が最も大きいことが好ましい。又第２レンズ群は広角端から望遠端に変移するのに際し減倍すること、又最も移動量が大きいのは第２レンズ群、あるいは第４レンズ群であることが好ましい。
【００５８】
（イ−２）第６レンズ群は変倍中固定であることである。
【００５９】
このように、第６レンズ群がズーミング中固定であることとズーミング中の瞳の変動を抑えるのに望ましい。
【００６０】
（イ−３）第１レンズ群は変倍中固定であることである。
【００６１】
第１レンズ群がズーミング中固定であると、全系の小型化に有効であり、ズーミングによるレンズのＦｎｏの変化が少なく有効である。
【００６２】
（イ−４）広角端から望遠端への変倍に際して前記第ｉレンズ群の移動量をＭｉとしたとき
０．３＜Ｍ４／Ｍ２＜ １．５ ‥‥‥（１）
−８．０＜Ｍ４／Ｍ５＜−０．５ ‥‥‥（２）
を満足することである。
【００６３】
ここで、第２共役点側への移動を正、逆の方向を負としている。
【００６４】
ここで、条件式（１）の上限値を越えると全系が大型化し、又下限値を越えると所望の変倍比が得にくくなる。
【００６５】
条件式（２）の下限値を越えると全系が大型化し、上限値を越えると所望の変倍比を確保しにくく適当でない。
【００６６】
（イ−５）前記第ｉレンズ群の広角端と望遠端での結像倍率を各々βｉｗ，βｉｔ、全系の広角端と望遠端での焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとし、
Ｚｉ＝βｉｔ／βｉｗ
Ｚ ＝ｆｔ／ｆｗ
としたとき
０．８＜Ｚ４／Ｚ＜３ ‥‥‥（３）
を満足することである。
【００６７】
条件式（３）は変倍群となる第４レンズ群の変倍の比を適切に規定するものである。第４レンズ群は変倍に際し増倍しているが、その他のレンズ群と変倍のバランスをとるとこの範囲にあるのが全系の変倍分担上適切である。
【００６８】
（イ−６）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離をｆｗ，ｆｔとしたとき
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１．２ ‥‥‥（４）
【００６９】
【数５】
【００７０】
を満足することである。
【００７１】
条件式（４）は前玉径と歪曲に絡む第１レンズ群と第２レンズ群の関係を適切に規定したものである。
【００７２】
条件式（４）の下限値を逸脱すると第１レンズ群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。また上限値を逸脱すると所望の画角（特に広角側）が難しくなり全系が大型化し適当でない。
【００７３】
条件式（５）は第２レンズ群のパワーを適切にするもので下限値を越えると像面が補正過剰となり適当でない。また上限値を越えると所望の変倍比を得るために第２レンズ群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。
【００７４】
条件式（６）は主変倍群の第４レンズ群のパワーを適切にするもので下限値を越えると像面が補正過剰となり適当でない。また上限値を越えると所望の変倍比を得るために第２レンズ群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。
【００７５】
（イ−７）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとしたとき
０．９＜ｆ２／ｆ４＜１．６ ‥‥‥（７）
を満足することである。
【００７６】
条件式（７）は変倍に寄与するレンズ群の屈折力配置を適切にするものである。上限値を逸脱すると主変倍群の第４レンズ群の屈折力が強くなり像面湾曲が大きくなりがちとなる。また下限値を逸脱すると主変倍群の第４レンズ群の屈折力が弱くなり所望の変倍比を得にくくなる。
【００７７】
（イ−８）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端の焦点距離をｆｗとしたとき
１＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２ ‥‥‥（８）
を満足することである。
【００７８】
条件式（８）の上限値を逸脱すると広角端の歪曲が、下限値を越えると望遠端の歪曲を適正にできなくなる。
【００７９】
（イ−９）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、バックフォーカスをｂｆとしたとき
０．５＜ｂｆ／ｆ６＜１．５ ‥‥‥（９）
０．９｜ｆ１｜／ｂｆ＜２．２ ‥‥（１０）
を満足することである。
【００８０】
ここでｂｆは第６レンズ群から表示体（ＬＣＤ）までのダイクロプリズム等の光学ブロックを除いた空気換算長のことである。
【００８１】
条件式（９）は全系を適切に略テレセントリックにするために必要な式である。上限値を越えると大型化し、下限値を越えると歪曲が発生する。
【００８２】
条件式（１０）は歪曲を適切にとりながら射出瞳を長くし略テレセントリックにするための条件である。
【００８３】
ここで言っている略テレセントリック及びテレセントリックというのは上述したように液晶の配光特性、または複数の色光を合成する時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為に、射出瞳が遠方にあることを示す。
【００８４】
（イ−１０）広角端において第２共役点から射出瞳までの距離をｔｋ、全系の広角端での焦点距離をｆｗとするとき
｜ｔｋ｜／ｆｗ＞４．０ ‥‥‥（１１）
を満足することである。
【００８５】
広角端での表示パネルから（縮小側から）射出瞳までの距離ｔｋを適切に設定し、良好なるテレセントリック性を得ている。
【００８６】
本発明において更に望ましくは条件式（１１）の数値が以下の範囲に入っていることが望ましい。
【００８７】
｜ｔｋ｜／ｆｗ＞８．０ ‥‥‥（１１ａ）
（イ−１１）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端の焦点距離をｆｗとしたとき
０．８＜ｆ６／ｆｗ＜１．３ ‥‥‥（１２）
を満足することである。
【００８８】
条件式（１２）は最適にテレセントリック系にしつつ、レンズからパネルまでの距離を最適にするためのものである。
【００８９】
条件式（１２）の下限値を越えると最適なテレセントリック性を満足できず、上限値を超えると全系が大型化してくるので適当でない。
【００９０】
（イ−１２）前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離をｆｗ，ｆｔとしたとき
【００９１】
【数６】
【００９２】
を満足することである。
【００９３】
条件式（１３）〜（１６）は各レンズ群のパワー配置を適切にしつつ、各レンズ群の移動量を適切にして、レンズ系全体の小型化を図る為のものである。条件式（１３）〜（１６）のいずれの条件を外れても、レンズ系全体の小型化を図りつつ、所定の変倍比を確保するのが難しくなってくる。
【００９４】
（イ−１３）前記第１レンズ群は１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材質のアッベ数をν１、該１以上の負レンズの材質のアッベ数の平均値をν１ｎとしたとき
ν１ ＞６５ ‥‥‥（１７）
ν１ｎ＞７０ ‥‥‥（１８）
を満足することである。
【００９５】
条件式（１７）は特にズーミングにおける倍率色収差を低減しつつ、変動も抑えるために第１レンズ群の負レンズにアッベ数ν１を設定したものである。
【００９６】
本発明では第３レンズ群は収斂系でも発散系でもよいが、好ましくは発散系（負の屈折力）の方が好ましい。
【００９７】
条件式（１８）は色収差とそのズーミングによる変動を小さくするためのものである。
【００９８】
（イ−１４）第６レンズ群は、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。この為最もスクリーン側に強い凸面を向けた正レンズを少なくとも１枚配置するのが良い。これによれば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容易となる。
【００９９】
前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、第５レンズ群を移動して変倍することが良い。これによれば各レンズ群の移動量を減らしつつ、各レンズ群の位置ずれ、倒れ等による性能敏感度を低く分散して、高変倍率なズームレンズを達成することができる。又、レンズ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図ることが容易となる。
【０１００】
（イ−１５）前記第１レンズ群は、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レンズ群中にスクリーン側に凸面を有するメニスカス状の負レンズを配置するのが良い。さらに各レンズ群の屈折力を適切に配置し、前記第１レンズ群をズーミング中、固定とすることが良く、これによれば上記軸外斜光束の位置の変動をへらし、構成の簡易化と共に全長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レンズ群の最も物体側には凸レンズを配置するのが良く、これによれば最も軸外光束を通る位置での歪曲収差を良好に行なうことができる。
【０１０１】
（イ−１６）広角端のズーム位置に対し、望遠端のズーム位置には、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の間隔は減少し、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔は増大し、
前記第４レンズ群と前記第５レンズ群の間隔は増大し、
前記第５レンズ群と前記第６レンズ群の間隔は減少することが各群の変倍分担を適当に分散させ、所望の変倍比を得るのに好ましい。
【０１０２】
この際、第４レンズ群は変倍に際して増倍しているのが好ましい。
【０１０３】
次に各図の数値実施例の構成について説明する。
【０１０４】
図１の数値実施例１では広角端から望遠端へのズーミングにおいて、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側（第２共役点側）へ移動すると共に第３レンズ群は望遠端近傍にて変曲点をもってパネル側（第２共役点側）へ凸の軌跡で移動するものである（略完全往復）｜Ｍ２｜＞｜Ｍ４｜である。
【０１０５】
第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍の構成となっている。
【０１０６】
図４の数値実施例２では数値実施例１と同様広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動すると共に第３レンズ群もパネル側に凸の軌跡をもちつつスクリーン側に移動する｜Ｍ２｜＞｜Ｍ３｜＞｜Ｍ４｜である。
【０１０７】
第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍している。
【０１０８】
図７の数値実施例３と図１０の数値実施例４はいずれも数値実施例２と同様の構成である。
【０１０９】
図１３の数値実施例５では数値実施例１と同様広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動すると共に第３レンズ群もスクリーン側に移動する。｜Ｍ２｜＞｜Ｍ４｜＞｜Ｍ３｜である。第２レンズ群、第３レンズ群は減倍、第４レンズ群は増倍している。
【０１１０】
図１６の数値実施例６では広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動するとともに第３レンズ群もスクリーン側に移動する。｜Ｍ４｜＞｜Ｍ２｜＞｜Ｍ３｜である。第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍している。
【０１１１】
図１９の数値実施例７では広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第６レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動するとともに第３レンズ群もスクリーン側に移動する。｜Ｍ４｜＞｜Ｍ２｜＞｜Ｍ３｜である。第２レンズ群は減倍、第３レンズ群、第４レンズ群は増倍している。最も変倍比が大きな実施例である。
【０１１２】
以下に本発明の実施例を記載する。
【０１１３】
数値実施例においてＲｉはスクリーン側より順に第ｉ番目の面の曲率半径、Ｄｉはスクリーン側より順に第ｉ番目の光学部材及び空気間隔、Ｎｉとνｉはそれぞれスクリーン側より順に第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率とアッベ数である。
【０１１４】
又、数値実施例において最後の２つの面は色分解プリズムやフィルター等のガラスブロックを示す。
【０１１５】
又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【０１１６】
【外１】
【０１１７】
【外２】
【０１１８】
【外３】
【０１１９】
【外４】
【０１２０】
【外５】
【０１２１】
【外６】
【０１２２】
【外７】
【０１２３】
【表１】
【０１２４】
【発明の効果】
本発明によれば各レンズ群の敏感度を低減化し、明るく、小型化、高変倍化を狙い、更に歪曲の小さいプロジェクターに好適なズームレンズ及びそれを用いた投影装置を達成することができる。
【０１２５】
この他本発明によれば、全体として６つのレンズ群より成り、又レンズ型としてネガティブリード型を採用し、各レンズ群を適切に構成することにより、レンズ系全体の小型化を図りつつ、変倍範囲全体にわたりテレセントリック条件を良好に維持し、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及びそれを用いた投影装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の数値実施例１のレンズ断面図
【図２】 本発明の数値実施例１の広角端の収差図
【図３】 本発明の数値実施例１の望遠端の収差図
【図４】 本発明の数値実施例２のレンズ断面図
【図５】 本発明の数値実施例２の広角端の収差図
【図６】 本発明の数値実施例２の望遠端の収差図
【図７】 本発明の数値実施例３のレンズ断面図
【図８】 本発明の数値実施例３の広角端の収差図
【図９】 本発明の数値実施例３の望遠端の収差図
【図１０】 本発明の数値実施例４のレンズ断面図
【図１１】 本発明の数値実施例４の広角端の収差図
【図１２】 本発明の数値実施例４の望遠端の収差図
【図１３】 本発明の数値実施例５のレンズ断面図
【図１４】 本発明の数値実施例５の広角端の収差図
【図１５】 本発明の数値実施例５の望遠端の収差図
【図１６】 本発明の数値実施例６のレンズ断面図
【図１７】 本発明の数値実施例６の広角端の収差図
【図１８】 本発明の数値実施例６の望遠端の収差図
【図１９】 本発明の数値実施例７のレンズ断面図
【図２０】 本発明の数値実施例７の広角端の収差図
【図２１】 本発明の数値実施例７の望遠端の収差図
【符号の説明】
Ｌ１ 第１群
Ｌ２ 第２群
Ｌ３ 第３群
Ｌ４ 第４群
Ｌ５ 第５群
ＧＢ ガラスブロック
ＩＰ 像面（ＬＣＤ）
ΔＭ メリディオナル像面
ΔＳ サジタル像面
Claims (9)
- 距離の長い方の共役点を第１共役点、距離の短い方の共役点を第２共役点としたとき、該第１共役点側から順に、
負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正又は負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群より構成され、
広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、前記第１、第６レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群と、前記第４レンズ群は、第１共役点側に移動し、前記第３レンズ群が移動し、前記第５レンズ群は第２共役点側へ移動し、
前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離をｆｗ，ｆｔ、広角端において第２共役点から射出瞳までの距離をｔｋとするとき、
０．９＜ｆ２／ｆ４＜１．６
１＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２
｜ｔｋ｜／ｆｗ＞４．０
- 広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間隔が広くなり、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群の間隔が狭くなり
前記第３レンズ群は、広角端に比べ望遠端のズーム位置において第１共役点側に位置するように移動することを特徴とする請求項１のズームレンズ。 - 広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置への変倍に際して前記第ｉレンズ群の移動量をＭｉとしたとき
０．３＜Ｍ４／Ｍ２＜ １．５
−８．０＜Ｍ４／Ｍ５＜−０．５
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。 - 前記第ｉレンズ群の広角端と望遠端での結像倍率を各々βｉｗ，βｉｔ、全系の広角端と望遠端のズーム位置での焦点距離を各々ｆｗ，ｆｔとし、
Ｚｉ＝βｉｔ／βｉｗ
Ｚ ＝ｆｔ／ｆｗ
としたとき
０．８＜Ｚ４／Ｚ＜３
を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項のズームレンズ。 - 前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端での焦点距離をｆｗ，ｆｔとしたとき
０．４＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１．２
- 前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、バックフォーカスをｂｆとしたとき
０．５＜ｂｆ／ｆ６＜１．５
０．９｜ｆ１｜／ｂｆ＜２．２
を満足す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。 - 前記第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉ、全系の広角端の焦点距離をｆｗとしたとき
０．８＜ｆ６／ｆｗ＜１．３
を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のズームレンズ。 - 前記第１レンズ群は１以上の負レンズを有し、このうち１つの負レンズの材質のアッベ数をν１、該１以上の負レンズの材質のアッベ数の平均値をν１ｎとしたとき
ν１ ＞６５
ν１ｎ＞７０
を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のズームレンズ。 - 請求項１から８のいずれか１項のズームレンズを用いて投影像原画をスクリーン面上に投影していることを特徴とする投影装置。
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