JP5378163B2 - 投写用ズームレンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

投写用ズームレンズおよび投写型表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、投写用ズームレンズおよびその投写用ズームレンズを搭載した投写型表示装置に関するものである。
近年、透過型や反射型の液晶表示装置、ＤＭＤ表示装置等の各種ライトバルブを用いた比較的バックフォーカスの長い投写型表示装置が広く普及し、かつ高性能化してきている。
その投写型表示装置に用いられる投写レンズとしては、スクリーン上での画像のサイズを変えることができるズームレンズが用いられることが多く、最近では、その変化の割合の大きなもの、すなわちズーム比が大きいズームレンズが求められるようになってきている。
また、投写される画像の中心を投写型表示装置に対して、例えば上方にずらすレンズシフト機能や、投写型表示装置から近い位置に大きな画像を投写し得るワイド化機能が要求されるようになっているが、そのためにズームレンズの広角化が必要となる。
また、ライトバルブを複数用いた光学系等では、各ライトバルブからの各色光束を合成する合成プリズムを挿入するスペースが必要となるため、長いバックフォーカスが要求されている。
従来、この種の投写型ズームレンズとしては、例えば、下記特許文献１に記載されているものが知られているが、下記特許文献１に記載のものでは、ズーム比は１．５倍以上と比較的大きい値が確保されているものの、画角に関しては、必ずしも、近年の広角化の要望に応えたものとはされていない。
また、近年、ライトバルブの小型化、画素の高精細化が進み、投写用ズームレンズには、倍率色収差のより一層の低減が求められているが、上記特許文献１に記載のものでは不十分である。特に、倍率色収差は画像品質を決定する大きな要因であり、倍率色収差がライトバルブの画素の半分以上になると、投写された画像品質は著しく損なわれるため、実用上の支障が発生する場合もある。
この倍率色収差を低減する手法としては、低分散のガラス材料を使用することが知られている。
この低分散のガラス材料は、アッベ数νd が６５を超えるものの場合、低分散ガラス材料の温度変化に対する屈折率変化（ｄｎ/ｄｔ）の符号は負となる場合がほとんどである。さらに、アッベ数νd の値が大きくなるもの（例えばνd≧８０）を使用した場合には、上記ｄｎ/ｄｔは、絶対値の大きい負の値となる。
したがって、正の屈折力を有するレンズに、上記低分散のガラス材料を使用した場合、アッベ数が大きくなる程、温度上昇に伴いピント位置が奥側(縮小側)にずれることになる。また、比較的広角化が容易であり、かつ長いバックフォーカスを確保することができるため、負の屈折力のレンズ群が先行するレトロフォーカスタイプのものが用いられることがあるが、この場合、どうしても、瞳の位置より縮小側に多くの正レンズを配置するような構成となるので、この正レンズに低分散材料のガラスを用いることで倍率色収差の補正も行うことができる。
特開２００５−１０６９４８号公報
しかしながら、上述したように、正レンズを低分散材料のガラスで形成した場合、特にアッベ数が６５以上となるような材料を使用した場合、材料の温度変化に対する屈折率変化（ｄｎ/ｄｔ）が大きくなることになるので、温度変化に伴うピントのズレや光学性能の劣化が顕著となり、実際の使用上、許容することができなくなる場合も生じる。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、広角でズーム比が大きく、合成プリズム等を挿入するための充分長いバックフォーカスを確保し、倍率色収差の低減を図りつつ、温度変化に伴うピントのズレや光学性能の劣化の発生を防止し得る投写用ズームレンズおよび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。
本願第１の発明の投写用ズームレンズは、
最も拡大側に配置された負の屈折力を有するレンズ群と、最も縮小側に配置された正の屈折力を有するレンズ群と、これらの間に配置された、変倍時に移動するレンズ群を含む投写用ズームレンズにおいて、
縮小側がテレセントリックな系に構成されるとともに、
前記最も縮小側に配置されたレンズ群は変倍時に固定とされ、プラスチック材よりなる少なくとも１面に非球面を備えた負の非球面レンズと正レンズとの２枚のレンズで構成され、構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された正レンズのうち下記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１枚備え、
前記投写用ズームレンズは、拡大側から順に、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レンズ群および正の屈折力を有する第６レンズ群を配設してなり、変倍時において、前記６つのレンズ群のうち、前記第２レンズ群から第５レンズ群までの４つのレンズ群をそれぞれ独立して移動可能としたものであることを特徴とするものである。
νａ ＞ ８０ （ここで、（ｄｎ／ｄｔ）＜０）・・・・（１）
ただし、
νａ：構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された
正レンズのｄ線におけるアッベ数
ｄｎ／ｄｔ：レンズ構成材料における、２０℃からの温度変化に対するｄ線
による屈折率変化
本願第２の発明の投写用ズームレンズは、
最も拡大側に配置された負の屈折力を有するレンズ群と、最も縮小側に配置された正の屈折力を有するレンズ群と、これらの間に配置された、変倍時に移動するレンズ群を含む投写用ズームレンズにおいて、
縮小側がテレセントリックな系に構成されるとともに、
前記最も縮小側に配置されたレンズ群は変倍時に固定とされ、プラスチック材よりなる少なくとも１面に非球面を備えた負の非球面レンズと正レンズとの２枚のレンズで構成され、構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された正レンズのうち下記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１枚備え、
前記投写用ズームレンズは、拡大側から順に、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レンズ群および正の屈折力を有する第５レンズ群を配設してなり、変倍時において、前記５つのレンズ群のうち、前記第２レンズ群から第４レンズ群までの３つのレンズ群をそれぞれ独立して移動可能としたことを特徴とするものである。
νａ ＞ ８０ （ここで、（ｄｎ／ｄｔ）＜０）・・・・（１）
ただし、
νａ：構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された
正レンズのｄ線におけるアッベ数
ｄｎ／ｄｔ：レンズ構成材料における、２０℃からの温度変化に対するｄ線
による屈折率変化
第１、第２の発明に係る投写用ズームレンズは、
前記条件式（１）を満足するレンズが下記条件式（２）を満足するものとすることができる。
（ｄｎ／ｄｔ）＜−４．０×１０−６・・・・（２）
第１、第２の発明に係る投写用ズームレンズは、
下記条件式（３）を満足するものとすることができる。
Σ（１／ｆａ） × ｆｗ ≦ １．２・・・・（３）
ただし、
ｆａ：前記条件式（１）を満足するレンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
第１、第２の発明に係る投写用ズームレンズは、
下記条件式（４）を満足するものとすることができる。
ｆａｓ ／ ｆｗ ≦ −５．０・・・・（４）
ただし、
ｆａｓ：前記プラスチック材よりなる負の非球面レンズの焦点距離
第１、第２の発明に係る投写用ズームレンズは、
前記最も縮小側に配置されたレンズ群よりも１つ拡大側に配置されたレンズ群中に、前記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１つ有するものとすることができる。
本願発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、第１、第２の発明に係る投写用ズームレンズのうちいずれか１の投写用ズームレンズであって、縮小側がテレセントリックとされてなる投写用ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。
なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。
本発明の投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置によれば、広角でズーム比が大きく、合成プリズム等を挿入するための充分長いバックフォーカスを確保し、倍率色収差の低減を図りつつ、温度変化に伴うピントのズレや光学性能の劣化の発生を防止することができる。
本発明の投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置においては、最も縮小側のレンズ群にプラスチック材よりなる負の非球面レンズを配したことにより、温度変化に伴う、ピントズレや光学性能の劣化を防止することが可能となる。
すなわち、プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べて、温度変化に対する屈折率変化（ｄｎ/ｄｔ）が極めて大きく、かつその符号が負である。したがって、本発明は、前述したように、正レンズに低分散のガラス材料を使用したことによる温度変化に伴うピント位置の奥側(縮小側)へのズレを、この負の非球面レンズを使用したことによるピント位置の手前側(拡大側)へのズレによって補償する機能を利用したことに主たる特徴を有する。
また、このような非球面レンズを採用したことにより、温度変化による性能劣化も低減することが可能となる。
さらに、この負の非球面レンズを、最も縮小側の固定レンズ群中に配置したことにより、ズーム変倍によっても非球面レンズの位置は変化しないこととなり、仮にレンズ系がなんらかの温度分布をもったとしても、非球面レンズにより奏される、上記ｄｎ/ｄｔの変化を小さくするという効果を、ズーム全域において享受できるという利点も有する。
また最も縮小側のレンズ群は軸外光線が高くなる位置に配されるので、そのレンズ群中に非球面レンズを採用したことにより、像面湾曲等の収差補正を効率的に低減することができる。
また縮小側をテレセントリックな構成としているために、最も縮小側のレンズ群が全体として正の屈折力を有するような構成としなくてはならないが、このレンズ群を上記負の非球面レンズの他は１枚の正レンズにて構成していることから、簡易でコンパクトな構成とすることができる。
実施例１に係る投写用ズームレンズのレンズ構成、ならびに広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例２に係る投写用ズームレンズのレンズ構成、ならびに広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例３に係る投写用ズームレンズのレンズ構成、ならびに広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例４に係る投写用ズームレンズのレンズ構成、ならびに広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例５に係る投写用ズームレンズのレンズ構成、ならびに広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例６に係る投写用ズームレンズのレンズ構成、ならびに広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例１に係る投写用ズームレンズの、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における各収差図である。 実施例２に係る投写用ズームレンズの、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における各収差図である。 実施例３に係る投写用ズームレンズの、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における各収差図である。 実施例４に係る投写用ズームレンズの、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における各収差図である。 実施例５に係る投写用ズームレンズの、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における各収差図である。 実施例６に係る投写用ズームレンズの、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における各収差図である。 「構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズ」がいずれであるかを示すために、実施例１の構成図に光線軌跡を入れたものを表すものである。 本実施形態に係る投写型表示装置の一部を示す概略図である。
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は本発明の実施例１に係るズームレンズの広角端および望遠端におけるレンズ構成を示すものである。以下、このレンズを代表例として実施形態を説明する。
本実施形態に係るズームレンズは、投写型表示装置に搭載される投写用ズームレンズとして用いられるものである。その要旨は、最も縮小側に配置された、変倍時に固定のレンズ群が、プラスチック材よりなる少なくとも１面に非球面を備えた負の非球面レンズと正レンズとの２枚のレンズで構成され、構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された正レンズのうち下記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１枚備えたことにある。
νａ ＞ ８０ （（ｄｎ／ｄｔ）＜０）・・・・（１）
ただし、
νａ：レンズ構成材料のｄ線におけるアッベ数
ｄｎ／ｄｔ：レンズ構成材料における、２０℃からの温度変化に対するｄ線
による屈折率変化
レンズ構成の一例としては、拡大側より順に、変倍時に固定でフォーカシングを行う負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、変倍時に光軸Ｚに沿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、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、および正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５（実施例５、６では、変倍時に光軸Ｚに沿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および正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４）、ならびに変倍時に固定で正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６（実施例５、６では、変倍時に固定で正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５）、を備えたものである。
また、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５（実施例５、６では、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４）は各々、広角端から望遠端への変倍時において、縮小側から拡大側に移動する（一旦縮小側に移動した後、拡大側に移動するものを含む（実施例１〜４では第４レンズ群Ｇ４が一旦縮小側に移動した後、拡大側に移動するように設定されている））ことが好ましい。
また、縮小側が略テレセントリック（テレセントリック系）となるように構成されている。
また、前記第５レンズ群Ｇ５（実施例５、６では前記第４レンズ群Ｇ４）は、少なくとも２枚以上の正レンズと少なくとも２枚以上の負レンズを有することにより構成される。
また、一例として、第１レンズ群Ｇ１は４枚のレンズＬ１〜Ｌ４（実施例５、６は３枚のレンズＬ１〜Ｌ３）により構成され、第２レンズ群Ｇ２は２枚のレンズＬ５、Ｌ６（実施例３は１枚のレンズＬ５）により構成され、第３レンズ群Ｇ３は２枚のレンズＬ７、Ｌ８により構成され、第４レンズ群Ｇ４は１枚のレンズＬ９（実施例５、６は７枚のレンズＬ８〜Ｌ１４）により構成され、第５レンズ群Ｇ５は５枚のレンズＬ１０〜Ｌ１４（実施例５、６は２枚のレンズＬ１５、Ｌ１６）により構成され、第６レンズ群Ｇ６は２枚（実施例５、６は０枚）のレンズＬ１５、Ｌ１６により構成される。
また、フォーカシングは、例えば、第１レンズ群Ｇ１の全体を光軸Ｚ方向に移動させることにより行なわれる。
なお、前記第６レンズ群Ｇ６は変倍の際に固定のリレーレンズであり、この第６レンズ群Ｇ６とライトバルブとしての画像表示面１との間には、色合成プリズム２（ローパスフィルタ等の各種フィルタを含む（以下同じ）。）が配設されている。
また、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１に、縮小側に凹面を向けた負レンズと縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズとを接合した全体として負の接合レンズを配するようにすれば、軸外光線が高くなる位置に接合レンズを配置することができ、倍率色収差の補正効果が大きいレンズ配置とすることができる。
また、この場合、接合レンズを構成する上記２つのレンズは、いずれも負レンズであることから、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力を損なうことなく、比較的簡単に、大きな画角と長いバックフォーカスを確保することができる。
また、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１は、非球面レンズ、２枚のレンズを接合してなる接合レンズ、および両凹レンズの４枚のレンズにより構成すれば、コンパクトな構成にて、倍率色収差を始めとする諸収差を良好なものとすることができる。
また、前記接合レンズの拡大側または縮小側に非球面レンズを備えた配置とすることにより、光線が高くなる位置において非球面レンズによる収差補正を行うことができ、ディストーション等の諸収差を効率よく低減することができる。
また、最も縮小側のレンズ群から１つ拡大側のレンズ群は、拡大側から、負、正、負、正の順に並んだ４つのレンズを含んでなることが好ましい。全体として正の屈折力を有する第５レンズ群を、２枚以上の正レンズと２枚以上の負レンズを含むように構成することで、負レンズと正レンズの組合せによる色消し効果を増幅することができるとともに、広角化を図ることにより生じ得る像面湾曲（サジタル方向の像面湾曲）を効果的に補正することができる、という作用効果を奏することができる。
また、これら負、正、負、正の順に並んだ４つのレンズは、２組の、負と正の接合レンズを構成していることが好ましい。このように２組の負正接合レンズを配列することにより、上記色消し効果および像面湾曲の補正効果をより良好なものとすることができる。
ここで、上記「構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズ」がいずれであるかを示すために、下記実施例１の構成図（図１）に光線軌跡を入れたものを図１３に表す。
これによれば、実施例１のものでは、第９レンズＬ９が、最も有効径が小さいものであることがわかる。なお、以下の実施例２、４では、実施例１と同様に第９レンズＬ９が、最も有効径が小さいものを構成するのに対し、以下の実施例３、５、６では、第８レンズＬ８が、最も有効径が小さいものを構成する。
また、前記第１レンズ群Ｇ１には、少なくとも１面の非球面を設けることが好ましい。これにより、光束径が大きくなる第１レンズ群Ｇ１中に非球面が配置されることとなり、諸収差を効率よく低減することができる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、前述したように、下記要件を満足するように構成されている。
すなわち、最も縮小側に配置されたレンズ群は、プラスチック材よりなる少なくとも１面に非球面を備えた負の非球面レンズと正レンズとの２枚のレンズで構成され、構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された正レンズのうち下記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１枚備えたことを特徴とする。
νａ ＞ ８０ （ここで、（ｄｎ／ｄｔ）＜０）・・・・（１）
ただし、
νａ：構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された
正レンズのｄ線におけるアッベ数
ｄｎ／ｄｔ：レンズ構成材料における、２０℃からの温度変化に対するｄ線
による屈折率変化
プラスチックレンズは、ガラスレンズに比べて、温度変化に対する屈折率変化（ｄｎ/ｄｔ）が極めて大きく、かつその符号が負である。前述したように、倍率色収差を低減するために低分散のガラス材料を正レンズに使用した場合、温度変化に伴うピント位置が縮小側にずれることになるが、この負の非球面レンズが温度変化に伴うピント位置を拡大側に戻す作用をすることになるので、温度変化に伴うピントのズレを大幅に低減することができる。
また、上記非球面レンズを設けたことにより、温度変化による性能劣化も低減することが可能となる。
さらに、この負の非球面レンズを、最も縮小側の固定レンズ群の構成要素に採用したことにより、ズーム変倍によっても非球面レンズの位置は変化しないこととなり、仮にレンズ系がなんらかの温度分布をもったとしても、非球面レンズによる、上記ｄｎ/ｄｔの変化を小さくするという効果を、全ズーム全域において享受することができる。
上記条件式（１）は、倍率色収差を効果的に補正するための式であり、この下限を下回ると、倍率色収差が過大となり補正が困難となる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、上記条件式（１）を満足するレンズが以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
ｄｎ／ｄｔ＜−４．０×１０−６・・・・（２）
この条件式（２）は、最も縮小側に配置されたレンズ群中に配された、上記負の非球面レンズの構成材料における、温度変化に対する屈折率変化の大きさを規定するものであり、この上限を上回ると、温度変化に伴うピントのズレを大幅に低減することが困難となる。
このような観点から、上記条件式（２）に替えて以下の条件式（２´）を満足するように構成することがより好ましい。
ｄｎ／ｄｔ＜−５．０×１０−６・・・・（２´）
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
Σ（１／ｆａ） × ｆｗ ≦ １．２ ・・・・（３）

ただし、
ｆａ：前記条件式（１）を満足するレンズの焦点距離
ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
条件式（（３）は、条件式（１）を満足する正レンズの屈折力の総和を表すものであり、その上限を上回ると屈折力のバランスが崩れ、ピント変動の補正が不十分になりやすくなる。
このような観点から、上記条件式（３）に替えて以下の条件式（３´）を満足するように構成することがより好ましい。
０．５≦Σ（１／ｆａ） × ｆｗ ≦ １．１・・・・（３´）、
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
ｆａｓ ／ ｆｗ ≦ −５．０・・・・（４）
ただし、
ｆａｓ：前記最も縮小側に配置されたレンズ群のうち前記プラスチック材より
なる負の非球面レンズの焦点距離
上記条件式（４）はプラスチック材よりなる負の非球面レンズのパワーを規定するものであり、その下限を下回ると、非球面レンズのパワーが強くなり過ぎ、上記条件式（１）を満たす正レンズの個数を増加させないと、ピント変動の補正効果を充分に奏し得ないばかりか、上記条件式（１）を満足する正レンズを多く使用しなければならないことに伴うコストアップを招来する。
このような観点から、上記条件式（４）に替えて以下の条件式（４´）を満足するように構成することがより好ましい。
ｆａｓ ／ ｆｗ ≦ −７．０・・・・（４´）
次に、本発明に係る投写型表示装置の実施形態について簡単に説明しておく。図１３は本実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。
図１３に示す投写型表示装置は、ライトバルブとして透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃを備え、投写用レンズ１０として上述した実施形態に係る投写用ズームレンズを用いている。また、光源２０とダイクロイックミラー１２の間には、フライアイ等のインテグレータ（図示を省略）が配されており、光源２０からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する液晶パネル１１ａ〜１１ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成され、投写レンズ１０により図示されないスクリーン上に投映される。この装置は、色分解のためのダイクロイックミラー１２，１３、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃ、全反射ミラー１８ａ〜１８ｃを備えている。この投写型表示装置は、本実施形態に係る投写用ズームレンズを用いているので、広角、かつ投写画像の画質が良好であり、明るくコンパクトな投写型表示装置とすることができる。
なお、図１３に示す投写型表示装置は、本発明の一実施形態を示すものであって、種々の態様の変更が可能である。例えば、ライトバルブとして、透過型液晶パネルに替えて反射型の液晶パネルやＤＭＤを用いることも勿論可能である。
以下、具体的な実施例を用いて、本発明の投写用ズームレンズをさらに説明する。なお、以下に示すＲ、Ｄ等の各数値データは、広角端の焦点距離が１となるように規格化されている。
＜実施例１＞
図１は、実施例１の投写用ズームレンズにおいて、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置、およびその移動軌跡を示すものである。
このレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、パワーの弱い両面非球面レンズよりなる第１レンズＬ１と、縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第２レンズＬ２および第３レンズＬ３と、両凹レンズよりなる第４レンズＬ４からなり、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは互いに接合されて接合レンズを構成している。
第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第６レンズＬ６からなる。
また、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７と、縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第８レンズＬ８からなり、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは互いに接合されて接合レンズを構成している。
また、第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズよりなる第９レンズＬ９のみからなり、第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凹レンズよりなる第１２レンズＬ１２と、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３と、両凸レンズよりなる第１４レンズＬ１４からなり、第１０レンズＬ１０と第１１レンズＬ１１、および第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３は、各々互いに接合されて接合レンズを構成している。
また、第６レンズ群Ｇ６は、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた負メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第１５レンズＬ１５と、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第１６レンズＬ１６からなる。
上記第１レンズＬ１および上記第１５レンズＬ１５の両面の非球面形状は、下記に示す非球面式により規定される。
Figure 0005378163
図１に示すように、変倍時において、上記第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定群とされ、第２〜５レンズ群Ｇ２〜Ｇ５は移動群とされている。
また、縮小側は略テレセントリックとされている。
この投写用ズームレンズの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（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表１に示す。なお、表中の数字は、拡大側からの順番を表すものである（以下の表３、５、７、９、１１において同じ）。
なお、表１の下段には、広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における各レンズ群間隔を示す（無限遠にフォーカスした時：以下の表３、５、７、９、１１、において同じ）。また、各非球面を表す非球面係数を表２に示す。
Figure 0005378163
Figure 0005378163
実施例１の投写用ズームレンズによれば、表１３に示すように、条件式（１）〜（４）、（２´）、（３´）、（４´）は全て満足されている。
また、図７は、実施例１の投写用ズームレンズの広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における球面収差、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、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いる（図８〜１２において同じ）。
これらの収差図から明らかなように、実施例１の投写用ズームレンズによれば、ズーミングに伴う球面収差、非点収差を始めとする諸収差の変動量を極めて小さくすることができるとともに、諸収差を極めて良好に補正することができる。
＜実施例２＞
図２は、実施例２の投写用ズームレンズにおいて、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置、およびその移動軌跡を示すものである。
この投写用ズームレンズは、基本的には上記実施例１のものと略同様の６群構成とされているが、第１レンズ群Ｇ１を構成する第２レンズＬ２が、縮小側に凹面を向けた平凹レンズとされている点、第２レンズ群Ｇ２を構成する第６レンズＬ６が両凸レンズとされている点、第５レンズ群Ｇ５が、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２と、両凹レンズよりなる第１３レンズＬ１３と、両凸レンズよりなる第１４レンズＬ１４と、両凸レンズよりなる第１５レンズＬ１５からなり、第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２、および第１３レンズＬ１３と第１４レンズＬ１４が、各々互いに接合されて接合レンズを構成している点、において上記実施例１のものと各々相違する。
図２に示すように上記実施例１のものと略同様に、変倍時において、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定群とされ、第２〜５レンズ群Ｇ２〜Ｇ５は移動群とされている。
また、縮小側は略テレセントリックとされている。
この投写用ズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表３に示す。
なお、表３の下段には、広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における各レンズ群間隔を示す。また、各非球面を表す非球面係数を表４に示す。
Figure 0005378163
Figure 0005378163
実施例２の投写用ズームレンズによれば、表１３に示すように、条件式（１）〜（４）、（２´）、（３´）、（４´）は全て満足されている。
また、図８は、実施例２の投写用ズームレンズの広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における球面収差、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。
これらの収差図から明らかなように、実施例２の投写用ズームレンズによれば、ズーミングに伴う球面収差、非点収差を始めとする諸収差の変動量を極めて小さくすることができるとともに、諸収差を極めて良好に補正することができる。
＜実施例３＞
図３は、実施例３の投写用ズームレンズにおいて、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置、およびその移動軌跡を示すものである。
この投写用ズームレンズは、基本的には上記実施例１のものと略同様の６群構成とされているが、第１レンズ群Ｇ１を構成する第２レンズＬ２が、両凹レンズよりなる点において、また第２レンズ群Ｇ２が、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５のみからなる点において、また、第５レンズ群Ｇ５が、拡大側から順に、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第９レンズＬ９と、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凹レンズよりなる第１２レンズＬ１２と、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３と、両凸レンズよりなる第１４レンズＬ１４からなり、第１０レンズＬ１０と第１１レンズＬ１１、および第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３が、各々互いに接合されて接合レンズを構成している点、において上記実施例１のものと各々相違する。
図３に示すように上記実施例１のものと略同様に、変倍時において、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定群とされ、第２〜５レンズ群Ｇ２〜Ｇ５は移動群とされている。
また、縮小側は略テレセントリックとされている。
この投写用ズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表５に示す。
なお、表５の下段には、広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における各レンズ群間隔を示す。また、各非球面を表す非球面係数を表６に示す。
Figure 0005378163
Figure 0005378163
実施例３の投写用ズームレンズによれば、表１３に示すように、条件式（１）〜（４）、（２´）、（３´）、（４´）は全て満足されている。
また、図９は、実施例３の投写用ズームレンズの広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における球面収差、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。
これらの収差図から明らかなように、実施例３の投写用ズームレンズによれば、ズーミングに伴う球面収差、非点収差を始めとする諸収差の変動量を極めて小さくすることができるとともに、諸収差を極めて良好に補正することができる。
＜実施例４＞
図４は、実施例４の投写用ズームレンズにおいて、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置、およびその移動軌跡を示すものである。
この投写用ズームレンズは、基本的には上記実施例１のものと略同様の６群構成とされているが、第１レンズ群Ｇ１を構成する第２レンズＬ２が、縮小側に凹面を向けた平凹レンズとされている点、第６レンズ群Ｇ６を構成するレンズのうち、第１５レンズＬ１５が縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる一方、第１６レンズＬ１６が両面非球面レンズよりなる点、において上記実施例１のものと各々相違する。
図４に示すように上記実施例１のものと略同様に、変倍時において、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定群とされ、第２〜５レンズ群Ｇ２〜Ｇ５は移動群とされている。
また、縮小側は略テレセントリックとされている。
この投写用ズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表７に示す。
なお、表７の下段には、広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における各レンズ群間隔を示す。また、各非球面を表す非球面係数を表８に示す。
Figure 0005378163
Figure 0005378163
実施例４の投写用ズームレンズによれば、表１３に示すように、条件式（１）〜（４）、（２´）、（３´）、（４´）は全て満足されている。
また、図１２は、実施例４の投写用ズームレンズの広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における球面収差、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。
これらの収差図から明らかなように、実施例４の投写用ズームレンズによれば、ズーミングに伴う球面収差、非点収差を始めとする諸収差の変動量を極めて小さくすることができるとともに、諸収差を極めて良好に補正することができる。
＜実施例５＞
図５は、実施例５の投写用ズームレンズにおいて、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置、およびその移動軌跡を示すものである。
この投写用ズームレンズは、上述した実施例とは異なり５群構成とされている。
このレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、パワーの弱い両面非球面レンズよりなる第１レンズＬ１と、両凹レンズよりなる第２レンズＬ２と、両凹レンズよりなる第３レンズＬ３とからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、両凸レンズよりなる第４レンズＬ４と、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第５レンズＬ５からなる。
また、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、両凸レンズよりなる第６レンズＬ６と、縮小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からなり、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とは互いに接合されて接合レンズを構成している。
また、第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から順に、両凹レンズよりなる第８レンズＬ８と、縮小側に凸面を向けた正メニスカス形状の両面非球面レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凹レンズよりなる第１２レンズＬ１２と、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３と、両凸レンズよりなる第１４レンズＬ１４からなり、第１０レンズＬ１０と第１１レンズＬ１１、および第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３は、各々互いに接合されて接合レンズを構成している。
また、第５レンズ群Ｇ５は、両面非球面レンズ（光軸上において両凹形状）よりなる第１５レンズＬ１５と、両凸レンズよりなる第１６レンズＬ１６からなる。
また、図５に示すように、変倍時において、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は固定群とされ、第２〜４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４は移動群とされている。
また、縮小側は略テレセントリックとされている。
この投写用ズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表９に示す。
なお、表９の下段には、広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における各レンズ群間隔を示す。また、各非球面を表す非球面係数を表１０に示す。
Figure 0005378163
Figure 0005378163
実施例５の投写用ズームレンズによれば、表１３に示すように、条件式（１）〜（４）、（２´）、（３´）、（４´）は全て満足されている。
また、図１１は、実施例５の投写用ズームレンズの広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における球面収差、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。
これらの収差図から明らかなように、実施例５の投写用ズームレンズによれば、ズーミングに伴う球面収差、非点収差を始めとする諸収差の変動量を極めて小さくすることができるとともに、諸収差を極めて良好に補正することができる。
＜実施例６＞
図６は、実施例６の投写用ズームレンズにおいて、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における、各レンズ群の移動位置、およびその移動軌跡を示すものである。
この投写用ズームレンズは、基本的には上記実施例５のものと略同様の５群構成とされているが、第１レンズ群Ｇ１を構成する第２レンズＬ２が、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズよりなる点において、また第４レンズ群Ｇ４を構成する第１０レンズＬ１０が、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである点において、上記実施例５のものと各々相違する。
図６に示すように上記実施例５のものと略同様に、変倍時において、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は固定群とされ、第２〜４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４は移動群とされている。
また、縮小側は略テレセントリックとされている。
この投写用ズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表１１に示す。
なお、表１１の下段には、広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における各レンズ群間隔を示す。また、各非球面を表す非球面係数を表１２に示す。
Figure 0005378163
Figure 0005378163
実施例６の投写用ズームレンズによれば、表１３に示すように、条件式（１）〜（４）、（２´）、（３´）、（４´）は全て満足されている。
また、図１２は、実施例６の投写用ズームレンズの広角端（ワイド）、中間（ミドル）および望遠端（テレ）における球面収差、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。
これらの収差図から明らかなように、実施例６の投写用ズームレンズによれば、ズーミングに伴う球面収差、非点収差を始めとする諸収差の変動量を極めて小さくすることができるとともに、諸収差を極めて良好に補正することができる。
Figure 0005378163
なお、本発明の投写用ズームレンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよび軸上面間隔Ｄを適宜変更することが可能である。
また、本発明の投写型表示装置としても、上記構成のものに限られるものではなく、本発明の投写用ズームレンズを備えた種々の装置構成が可能である。ライトバルブとしては、例えば、透過型または反射型の液晶表示素子や、傾きを変えることができる微小な鏡が略平面上に多数形成された微小ミラー素子（例えば、テキサス・インスツルメント社製のデジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。また、照明光学系としても、ライトバルブの種類に対応した適切な構成を採用することができる。
１ 画像表示面
２ 色合成プリズム
１０ 投写用ズームレンズ
１１ａ〜１１ｃ 透過型液晶パネル
１２，１３ ダイクロイックミラー
１８ａ〜１８ｃ 全反射ミラー
２０ 光源
Ｇ１〜Ｇ６ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１７ レンズ
Ｒ１〜Ｒ３２ レンズ面等の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ３１ 軸上面間隔
Ｚ 光軸

Claims (7)

  1. 最も拡大側に配置された負の屈折力を有するレンズ群と、最も縮小側に配置された正の屈折力を有するレンズ群と、これらの間に配置された、変倍時に移動するレンズ群を含む投写用ズームレンズにおいて、
    縮小側がテレセントリックな系に構成されるとともに、
    前記最も縮小側に配置されたレンズ群は変倍時に固定とされ、プラスチック材よりなる少なくとも１面に非球面を備えた負の非球面レンズと正レンズとの２枚のレンズで構成され、構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された正レンズのうち下記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１枚備え、
    前記投写用ズームレンズは、拡大側から順に、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レンズ群および正の屈折力を有する第６レンズ群を配設してなり、変倍時において、前記６つのレンズ群のうち、前記第２レンズ群から第５レンズ群までの４つのレンズ群をそれぞれ独立して移動可能としたものであることを特徴とする投写用ズームレンズ。
    νａ ＞ ８０ （ここで、（ｄｎ／ｄｔ）＜０）・・・・（１）
    ただし、
    νａ：構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された
    正レンズのｄ線におけるアッベ数
    ｄｎ／ｄｔ：レンズ構成材料における、２０℃からの温度変化に対するｄ線
    による屈折率変化
  2. 最も拡大側に配置された負の屈折力を有するレンズ群と、最も縮小側に配置された正の屈折力を有するレンズ群と、これらの間に配置された、変倍時に移動するレンズ群を含む投写用ズームレンズにおいて、
    縮小側がテレセントリックな系に構成されるとともに、
    前記最も縮小側に配置されたレンズ群は変倍時に固定とされ、プラスチック材よりなる少なくとも１面に非球面を備えた負の非球面レンズと正レンズとの２枚のレンズで構成され、構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された正レンズのうち下記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１枚備え、
    前記投写用ズームレンズは、拡大側から順に、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レンズ群および正の屈折力を有する第５レンズ群を配設してなり、変倍時において、前記５つのレンズ群のうち、前記第２レンズ群から第４レンズ群までの３つのレンズ群をそれぞれ独立して移動可能としたことを特徴とする投写用ズームレンズ。
    νａ ＞ ８０ （ここで、（ｄｎ／ｄｔ）＜０）・・・・（１）
    ただし、
    νａ：構成レンズ中で最も有効径が小さいレンズよりも縮小側に配置された
    正レンズのｄ線におけるアッベ数
    ｄｎ／ｄｔ：レンズ構成材料における、２０℃からの温度変化に対するｄ線
    による屈折率変化
  3. 前記条件式（１）を満足するレンズが、下記条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写用ズームレンズ。
    （ｄｎ／ｄｔ）＜−４．０×１０−６・・・・（２）
  4. 下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
    Σ（１／ｆａ） × ｆｗ ≦ １．２・・・・（３）
    ただし、
    ｆａ：前記条件式（１）を満足するレンズの焦点距離
    ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
  5. 下記条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
    ｆａｓ ／ ｆｗ ≦ −５．０・・・・（４）
    ただし、
    ｆａｓ：前記プラスチック材よりなる負の非球面レンズの焦点距離
  6. 前記最も縮小側に配置されたレンズ群よりも１つ拡大側に配置されたレンズ群中に、前記条件式（１）を満足するレンズを少なくとも１つ有することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
  7. 光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズであって、かつ縮小側がテレセントリックとされてなる投写用ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
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