JP5397562B2 - 投射用ズームレンズ及び投射型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネル等によって形成された画像をスクリーンに投射するための投射用ズームレンズ、及び、この投射用ズームレンズを備える投射型画像表示装置に関する。

投射用ズームレンズとして、例えば３枚の液晶パネルからの各光束をプリズムで合成し、合成後の画像を拡大投影するものが存在する。このような投射用ズームレンズでは、色合成用のプリズムを配置するための長いバックフォーカスと、色むらの発生を防ぐための良好なテレセントリック特性と、照明系からの光を効率よく取り込むための小さなＦナンバーとが必要とされる。さらに、近年では、上記のような特性を有するだけでなく、低価格化も要求される。このような要求に或る程度応える投射用ズームレンズとして、５つのレンズ群からなり、１．２倍程度の変倍比を有するものが存在する（特許文献１、２、３等参照）。

特開２００１−０９１８２９号公報 特開２００４−３２５６９９号公報 特開２００６−０６５２４９号公報

しかしながら、特許文献１の投射用ズームレンズは、１０枚程度のレンズ枚数で半画角２８°程度の画角を有しているものの、口径比が１：２．０程度と、Ｆナンバーが大きく暗いものになっている。

特許文献２の投射用ズームレンズは、口径比１：１．７４と、この種のズームレンズとしては小さなＦナンバーで比較的明るく、レンズ枚数も９枚で低価格化も達成しているが、半画角が２７°程度までしか対応していない。

特許文献３の投射用ズームレンズは、口径比１：１．５５と、小さなＦナンバーで比較的明るく、半画角が３０°程度で広い画角を実現しているが、レンズ構成が１４から１５枚と多く、低価格化という条件を満たしていない。

このように、比較的広い画角を有し、小さなＦナンバーの明るい光学系であり、かつ、レンズ構成が簡単で低価格であるという３つの条件を、いずれも満足するような投射用ズームレンズを得ることは、容易でなかった。

近年、明るい場所でも十分なコントラストが得られるとともに、液晶パネル等の画像表示素子の小型化に伴いＦナンバーをさらに減少させて明るい画像が得られる投射用ズームレンズが要求されるようになってきている。しかも、プロジェクターとしての小型化や低価格化のためにも、投射用ズームレンズの小型化や構成枚数の低減によって低価格化を達成することが重要な課題となってきている。

そこで、本発明は、比較的広い画角を有し、小さなＦナンバーの明るい光学系であり、かつ、レンズ構成が簡単で低価格であるといった条件を満たす、投射用ズームレンズを提供することを目的とする。

また、本願発明は、上記投射用ズームレンズを備える投射型画像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る投射用ズームレンズは、拡大側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群とを備える投射用ズームレンズであって、広角側から望遠側にズーミングする際に、第１レンズ群と、第５レンズ群とが固定され、第２レンズ群と、第３レンズ群と、第４レンズ群とが移動し、第２レンズ群は、１枚の拡大側に凸面を向けた正レンズのみで構成され、第１レンズ群から第５レンズ群までを合わせた全系の広角端における焦点距離をＦ、第２レンズ群の焦点距離をＦ２とするときに、以下の条件式
０．０５＜Ｆ／Ｆ２＜０．２３ （１）
を満たす。

上記投射用ズームレンズでは、上記第１レンズ群と第２レンズ群とを一組として、拡大側に配置された負の第１の合成レンズ群ととらえ、上記第３レンズ群と第４レンズ群とを縮小側に配置された正の第２の合成レンズ群ととらえることにより、２群ズームと考えることができる。つまり、上記投射用ズームレンズは、２つの合成レンズ群の間隔を変えて変倍を行なう、いわゆる２群ズームとしての機能を基本としている。さらに、上記投射用ズームレンズでは、第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、及び第３レンズ群と第４レンズ群との間隔を変化させて、変倍時の球面収差、コマ収差、非点収差の変動を細かく補正することにより、高解像力、小さなＦナンバー及び周辺光量アップを達成している。上記投射用ズームレンズにおいて、第５レンズ群は、良好なテレセントリック特性を得るためのレンズ群として作用しており、色合成用プリズムで色むらが発生することを抑制できる。なお、上記の負の第１の合成レンズ群において、第１レンズ群にフォーカス群としての機能を持たせレンズ枠構成を単純化する必要性等から、ズーミング時には、第１レンズ群を固定とするとともに第２レンズ群のみ移動させる。ズーミング時における第２レンズ群の移動は、ズーミング時に主な変倍機能を有する第３及び第４レンズ群の移動による焦点ズレを補正する役割も有する。

以上のような構成及び動作を前提とした場合、第２レンズ群を比較的弱い正のパワーとすることにより、かつ、上記条件式（１）の範囲内とすることにより、明るいＦナンバーを有しながら、高い解像力を維持する投射用ズームレンズを提供することができる。ここで、条件式（１）は、第２レンズ群のパワーに関する条件で、投射光学系としての十分な明るさを得ると同時に、コマ収差、非点収差、色収差等をバランスよく補正し、かつ、広角端から望遠端へのズーミング時にこれらの緒収差の変動を小さく抑えるための条件となっている。

条件式（１）の上限を超えた場合、第２レンズ群の正のパワーが強くなりすぎる。この場合、コマ収差、非点収差等をバランスよく補正することが困難となり、また第２レンズ群を１枚の正レンズで構成することが困難になる。

逆に、条件式（１）の下限を下回った場合、第２レンズ群のパワーが小さくなりすぎる。この場合、変倍時に第２レンズ群の移動量が大きくなりすぎ、ズーミング時の色収差等の変動を小さくすることが困難になる。

本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群は、少なくとも２枚の拡大側に凸面を向けた負レンズのみで構成され、第１レンズ群の焦点距離をＦ１とするときに、以下の条件式
０．１２＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜０．３０ （２）
を満たす。

この場合、第１レンズ群は複数の負レンズのみから構成されるので、負の第１レンズ群と正の第２レンズ群との合成した群内で、画面周辺部での色収差の発生を抑えることが必要となる。また、第１レンズ群は、広い画角と長いバックフォーカスとを確保するために強い負のパワーを有するが、第２レンズ群の正のパワーにより、第１及び第２レンズ群内で発生する歪曲収差、コマ収差等の発生を抑えることが必要となる。条件式（２）は、以上のような要求を満たすためのものである。すなわち、条件式（２）は、第１レンズ群と第２レンズ群との焦点距離の比に関する条件であり、条件式（２）の範囲内で、第１レンズ群のパワーと第２レンズ群のパワーとを適切に配分することにより、十分なバックフォーカスを得るための十分な負のパワーを維持しつつ、広画角でありながら平坦な像面を得ることができ、広画角の投射光学系で発生しやすい倍率色収差を小さく抑えることが可能となり、また、広い画角域で歪曲収差、コマ収差等を良好に補正することが可能となる。

なお、条件式（２）の上限を超えた場合、第１レンズ群に対して第２レンズ群の正のパワーが強くなりすぎる。この場合、コマ収差や歪曲収差をバランスよく補正することが困難になり、第２レンズ群を１枚の正レンズのみで構成することができなくなる。

また、条件式（２）の下限を下回った場合、第２レンズ群のパワーが弱くなりすぎる。この場合、第１レンズ群で発生する倍率色収差を第２レンズ群で補正することが困難になる。

本発明の別の態様では、第３レンズ群は、両凸の正レンズと負レンズとの接合レンズで構成され、第３レンズ群の焦点距離をＦ３とするときに、以下の条件式
０．２＜Ｆ３／Ｆ２＜０．５ （３）
を満たす。この場合、第３レンズ群の強い正のパワーによって第３レンズ群を通過した発散光を第４レンズ群に導くことができ、上記のような接合レンズとすることにより、製造時の誤差の発生を防ぐことが可能となる。ここで、条件式（３）は、第２レンズ群と第３レンズ群との焦点距離の比に関する条件であり、第２レンズ群のパワーと第３レンズ群のパワーとを条件式（３）の範囲内とすることにより、コマ収差、非点収差等をバランスよく補正することが可能となる。

なお、条件式（３）の上限を超えた場合、第３レンズ群のパワーが弱くなりすぎる。この場合、非点収差等をバランスよく補正することが困難になる。

また、条件式（３）の下限を下回った場合、第３レンズ群の正のパワーが強くなりすぎる。この場合、第１及び第２レンズ群による収差補正効果が薄れて、画面周辺部での色フレアーなどが悪化する。また、第３レンズ群の正のパワーが強くなりすぎると、第３レンズ群を２枚の正負接合レンズで構成することができなくなり、低感度化及び低価格化という点で好ましくない。

本発明のさらに別の態様では、第４レンズ群は、拡大側から順に、少なくとも１枚の負レンズと、２枚の正レンズとで構成され、最も拡大側の面は拡大側に凹面を向け、最も縮小側の面は縮小側に凸面を向けており、接合レンズを含むとともに、少なくとも１面の非球面を有する。この場合、例えば最も拡大側の凹面や最も縮小側の凸面側を非球面とすることで、効果的に球面収差及びコマ収差を補正することが可能となる。

本発明のさらに別の態様では、第３レンズ群と４レンズ群との広角端における合成焦点距離をＦ３４とするときに、以下の条件式
０．２＜Ｆ／Ｆ３４＜０．４ （４）
を満たす。上述のように、第３及び第４レンズ群は、ズーミング時に主に変倍の役割を担う。ここで、条件式（４）は、第３レンズ群と第４レンズ群との合成パワーに関する条件であり、条件式（４）の範囲内とすることにより、投射用ズームレンズを明るく小型な光学系とできる。

なお、条件式（４）の上限を超えた場合、第３レンズ群と第４レンズ群との合成の正のパワーが強くなりすぎる。この場合、球面収差及び軸外コマ収差が悪化し、画面全域において、コマフレアーが増加し、明るいＦナンバーを得ることが困難となり、また、十分な周辺光量を確保することも困難となる。

また、条件式（４）の下限を下回る場合、第３レンズ群と第４レンズ群との合成の正のパワーが弱くなりすぎる。この場合、ズーミング時の第３及び第４レンズ群の移動量が大きくなり、小型化という点で好ましくなく、広角端に対する望遠端での絞り位置の移動量が増えて望遠端でのＦナンバーが大きくなり好ましくない。

本発明のさらに別の態様では、第１レンズ群を構成する複数の負レンズのうち、最も縮小側の縮小側負レンズは、樹脂材料を含んで形成されるとともに、少なくとも１面の非球面を有し、縮小側レンズよりも拡大側に配置された少なくとも１枚の負レンズを含む拡大側負レンズ部の合成焦点距離をＦｓとし、縮小側負レンズの焦点距離をＦａとするときに、次の条件式
０．２＜Ｆｓ／Ｆａ＜０．５ （５）
を満たす。この場合、縮小側負レンズが樹脂材料で形成された非球面を有しており、歪曲収差を小さく抑えることができるが、このような非球面を縮小側負レンズに設けることにより、環境変化の影響を受けにくくすることができる。樹脂を材料とするレンズの場合、ガラスを材料とするレンズと比較すると、線膨張係数や屈折率温度係数が１桁以上大きいために、面形状の変化や、内部屈折率の変化による焦点位置ずれや、樹脂の吸水性、すなわち樹脂が水分の吸収することによる内部屈折率の部分的な変化による性能劣化が問題となることがある。樹脂レンズの場合、このような欠点があるため、パワーを弱くするとともに、拡大側に凸面としたメニスカス形状とすることにより、各面への光線の入射角が大きくならないようにすることが好ましい。ここで、条件式（５）は、第１レンズ群内の非球面を樹脂製とする場合の条件であり、条件（５）の範囲内で樹脂非球面を有する縮小側負レンズのパワーをそれ以外のレンズである拡大側負レンズ部のパワーに比較して制限することにより、良好な性能を維持しながら、環境変化による影響を防ぐことが可能となる。

なお、条件式（５）の上限を超えた場合、樹脂非球面を有する縮小側負レンズの負のパワーが強くなりすぎる。この場合、温度、湿度等の環境変化による影響を受けやすくなり、焦点位置の移動や像面湾曲の原因となる。

また、条件式（５）の下限を下回った場合、樹脂非球面を有する縮小側負レンズの負のパワーが弱くなりすぎる。この場合、環境変化には強くなるが、それ以外のレンズである拡大側負レンズ部の負のパワーの負担が大きくなり過ぎ、特に広角端の画面外枠部における歪曲度が増加する。

本発明のさらに別の態様では、第１レンズ群を構成する縮小側負レンズは、ガラス材料で形成された球面レンズの凹面側の光学面上に樹脂層を形成した複合型非球面レンズである。この場合、環境変化による影響をさらに低減することができる。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、上述の投射用ズームレンズと、投射用ズームレンズの光路前段に設けられた像形成光学部とを備える。

上記投射型画像表示装置では、上述の投射用ズームレンズを備えるため、比較的広い画角を確保しつつ収差を抑えた明るい像をスクリーン上に投射することができる。また、全系の小型化により、コンパクトな投射型画像表示装置となる。

（Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態に係る投射用ズームレンズの構成を第１の具体例に即して説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１の投射用ズームレンズを通過する光線の状態を表す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第１の具体例についての、広角端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｄ）〜（Ｆ）は、中間焦点距離における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｇ）〜（Ｉ）は、望遠端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、第１実施形態のうち第２の具体例の投射用ズームレンズの構成を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第２の具体例についての、広角端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｄ）〜（Ｆ）は、中間焦点距離における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｇ）〜（Ｉ）は、望遠端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。 第１実施形態に係る投射型画像表示装置の構成を説明する概念図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態に係る投射用ズームレンズの構成を第３の具体例に即して説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第３の具体例についての、広角端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｄ）〜（Ｆ）は、中間焦点距離における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｇ）〜（Ｉ）は、望遠端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、第３実施形態に係る投射用ズームレンズの構成を第４の具体例に即して説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第４の具体例についての、広角端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｄ）〜（Ｆ）は、中間焦点距離における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｇ）〜（Ｉ）は、望遠端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、第３実施形態のうち第５の具体例の投射用ズームレンズの構成を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第５の具体例についての、広角端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｄ）〜（Ｆ）は、中間焦点距離における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｇ）〜（Ｉ）は、望遠端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、第４実施形態に係る投射用ズームレンズの構成を第６の具体例に即して説明する図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、第６の具体例についての、広角端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｄ）〜（Ｆ）は、中間焦点距離における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。（Ｇ）〜（Ｉ）は、望遠端における球面収差、非点収差、及び歪曲収差を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１、図２等を参照して、本発明の第１実施形態に係る投射用ズームレンズについて説明する。なお、図１（Ａ）は、広角端（ｗｉｄｅ）における投射用ズームレンズ４０の状態を示し、図１（Ｂ）は、望遠端（ｔｅｌｅ）における投射用ズームレンズ４０の状態を示す。

図１に示す投射用ズームレンズ４０は、物面ＯＳ上の画像を不図示のスクリーン上に拡大投射するためのものであり、拡大側であるスクリーン側（図１（Ａ）及び１（Ｂ）における左側）から縮小側である物面ＯＳ側（図１（Ａ）及び１（Ｂ）における右側）に向かって順に、負のパワーの第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーの第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーの第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーの第４レンズ群Ｇ４と、正のパワーの第５レンズ群Ｇ５とを備えている。第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間には、絞り４５が設けられている。ここで、レンズ群という用語は、１枚のレンズから構成されている場合も含めて、１枚以上のレンズからなることを意味するものとする。したがって、以下の説明において、第２レンズ群Ｇ２及び第５レンズ群Ｇ５は、それぞれ単一のレンズから構成されているが、便宜的に「レンズ群」という名称を用いることにする。

投射用ズームレンズ４０は、物面ＯＳ側がほぼテレセントリックになるように構成されている。また、投射用ズームレンズ４０の後端である第５レンズ群Ｇ５と、液晶表示パネルが配置される物面ＯＳとの間には、３色の像を合成するためのクロスダイクロイックプリズム６７が配置されている。なお、他の２色の液晶表示パネルを配置すべき物面については、図示を省略しているが、図示の物面ＯＳと等価な配置となっている。図１において、物面ＯＳ上の各物点からは、物面ＯＳに垂直で光軸ＯＡに平行な主光線を中心として一定の広がりを有する光束が出射し、左側に進み、投射用ズームレンズ４０を通過してスクリーン上に投影される。

第１レンズ群Ｇ１は、拡大側（出射側）から縮小側（入射側）にかけての順に、拡大側が凸の第１の負メニスカスレンズＬ１と、拡大側が凸で両非球面の第２の負メニスカスレンズＬ２とを含む２枚のレンズで構成され、変倍に際して光軸ＯＡ上に固定され移動しない。ここで、第１の負メニスカスレンズＬ１は拡大側負レンズ部として機能し、第２の負メニスカスレンズＬ２は縮小側負レンズとして機能する。

第２レンズ群Ｇ２は、拡大側（出射側）が凸の正メニスカスレンズＬ３のみからなり、変倍に際して光軸ＯＡに沿って移動する。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸で正の接合レンズＬ４のみからなり、変倍に際して光軸ＯＡに沿って移動する。この接合レンズＬ４は、拡大側（出射側）に配置される両凸の正レンズＬ４１と、縮小側（入射側）に配置され縮小側が凸の負メニスカスレンズＬ４２とからなる。

第４レンズ群Ｇ４は、拡大側（出射側）から縮小側（入射側）にかけての順に、両凹の負レンズＬ５と、拡大側が凹で縮小側が凸の接合レンズＬ６と、縮小側が凸の正メニスカスレンズＬ７とで構成され、変倍に際して光軸ＯＡに沿って一体的に移動する。このうち、中央の接合レンズＬ６は、拡大側に配置される両凹の負レンズＬ６１と、縮小側に配置される両凸の正レンズＬ６２とからなる。

第５レンズ群Ｇ５は、両凸の正レンズＬ５のみからなり、変倍に際して光軸ＯＡ上に固定され移動しない。

この投射用ズームレンズ４０において、ズーミングすなわち変倍を行う際には、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５とを固定した状態で、第２、第３、及び第４レンズ群Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が光軸ＯＡ上で移動させられる。広角端側から望遠端側への変倍の場合、３つの可動レンズ群Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が、光軸ＯＡに沿ってスクリーン側に向かって、相互の間隔を変化させつつ徐々に移動する。逆に、望遠端側から広角端側への変倍の場合、３つの可動レンズ群Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４が、光軸ＯＡに沿って物面ＯＳ側に向かって、相互の間隔を変化させつつ移動する。なお、スクリーンまでの距離が変化した場合のフォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１を光軸ＯＡ方向に移動させることによって行うことができる。

以下、本実施形態における投射用ズームレンズ４０の構成条件について説明する。

比較的長いバックフォーカスが必要で、最も簡単な構成のズーム光学系として、拡大側に負の第１のレンズ群を配置し、縮小側に正の第２のレンズ群を配置し、２つのレンズ群の間隔を変えて変倍を行なう、いわゆる２群ズームが良く知られている。第１実施形態の投射用ズームレンズ４０では、５つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ５からなる５群ズームを採用しているが、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とが前述の拡大側に配置される第１の負の合成レンズ群を構成し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とが前述の縮小側に配置される正の第２の合成レンズ群を構成する、全体として２群ズームと考えることが可能である。プロジェクターで用いられる投射用ズームレンズとしては、写真レンズのような光学系と比較して、高い解像力、明るいＦナンバー、十分な周辺光量などが求められるため、上記のような単純な２群ズームでは、これらの要求を満足することが困難となる。このため、本実施形態における投射用ズームレンズ４０では、さらに第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２の間隔と、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４の間隔とを変化させて、高解像力、小さなＦナンバー、及び周辺光量アップを達成している。

さらに、色合成を行う３板式のプロジェクターでは、投射用ズームレンズと液晶パネルとの間に、赤、緑、青の３色の液晶パネルから出た光を合成するため、上記のようなクロスダイクロイックプリズム６７が配置されている。このクロスダイクロイックプリズム６７では、色むらが発生するのを防止するために、液晶パネルから垂直に出た光が、投射用ズームレンズ４０の入射瞳にすべて向かうようにする必要があるが、第５レンズ群Ｇ５は、このような色むらの発生の抑制を目的として、良好なテレセントリック特性を得るためのレンズ群として作用する。

前述のように、本実施形態においては、第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２からなる負の合成レンズ群と、第３及び第４レンズ群Ｇ３，Ｇ４からなる正の合成レンズ群とを備える２群ズームの基本構成をとっているが、第１レンズ群Ｇ１については、投射距離を変化させた時のフォーカス群としての機能も持たせる必要があり、ズーム時には固定としておいた方が、枠構成を単純化することができ、小型化及び性能劣化防止という点で好ましい。そのため、第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２からなる負の合成レンズ群は、ズーム時には、第１レンズ群Ｇ１を固定とし、第２レンズ群Ｇ２のみ移動させることにより、ズーム時に主な変倍機能を有する第３及び第４レンズ群Ｇ３，Ｇ４の移動による焦点ズレを補正するようにしている。この場合、第２レンズ群Ｇ２を比較的弱い正のパワーとすることにより、かつ、下記条件式（１）の範囲内とすることにより、明るいＦナンバーを有しながら、高い解像力を維持することが可能となる。
０．０５＜Ｆ／Ｆ２＜０．２３ （１）
ここで、Ｆは、第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５までを合わせた全系の広角端における焦点距離であり、Ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離である。条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２のパワーに関する条件で、投射光学系としての十分な明るさを得ると同時に、コマ収差、非点収差、色収差等をバランスよく補正するための条件であり、かつ、広角端から望遠端へのズーミング時に、これらの緒収差の変動を小さく抑えるための条件である。つまり、第２レンズ群Ｇ２は、条件式（１）の上限を超えない程度に正のパワーを抑えられており、第２レンズ群Ｇ２を１枚の正レンズで構成することが容易で、コマ収差、非点収差等をバランスよく補正することができる。また、第２レンズ群Ｇ２は、条件式（１）の下限を下回らない程度に正のパワーを強くされており、変倍時に第２レンズ群Ｇ２の移動量を小さくでき、ズーム時の色収差の変動を小さくすることができる。

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とは、前述のように２群ズームの負の合成レンズ群としての作用を有するが、第１レンズ群Ｇ１は複数の負レンズのみから構成されるため、第１レンズ群Ｇ１内では、広角系特有の画面周辺部での倍率色収差が発生することを抑えることは困難である。したがって、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを合成した群内で、色収差の発生を抑えることが必要となる。また、第１レンズ群Ｇ１は、広い画角と、長いバックフォーカスを得るために、強い負のパワーを有するが、第２レンズ群Ｇ２の正のパワーにより、第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２内で発生する歪曲収差やコマ収差の発生を抑えることが必要である。

第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２については、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をＦ１とするときに、以下の条件式
０．１２＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜０．３０ （２）
が満たされる。この条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離との比に関する条件であり、条件式（２）の範囲内で、第１レンズ群Ｇ１のパワーと第２レンズ群Ｇ２のパワーとを適切に配分することにより、十分なバックフォーカスを得るための十分な負のパワーを維持しながら、広画角で平坦な像面を得ることができ、広角系で発生しやすい倍率色収差を小さく抑えることが可能となり、また、広い画角域での歪曲収差、コマ収差を良好に補正することが可能となる。すなわち、第２レンズ群Ｇ２の正のパワーは、第１レンズ群Ｇ１に対して条件式（２）の上限を超えない程度に抑えられており、１枚の正レンズのみで構成しているにもかかわらず、コマ収差や歪曲収差をバランスよく補正することができる。また、第２レンズ群Ｇ２の正のパワーは、条件式（２）の下限を下回らない程度に強めてあり、第１レンズ群で発生する倍率色収差を第２レンズ群Ｇ２で補正することができる。

第３レンズ群Ｇ３は、第５レンズ群Ｇ５と第４レンズ群Ｇ４を通過した発散光を第２レンズ群Ｇ２に導くために、強い正のパワーを有することが望ましい。そのため、拡大側に凸面を向けた正レンズＬ４１と、その縮小側に配置され縮小側が凸の負メニスカスレンズＬ４２との接合レンズとしており、このように色消しの効果を有する接合レンズとすることにより、製造時の誤差の発生を防いでいる。

第３レンズ群Ｇ３については、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をＦ３とするときに、以下の条件式
０．２＜Ｆ３／Ｆ２＜０．５ （３）
が満たされる。この条件式（３）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離との比に関する条件であり、第２及び第３レンズ群Ｇ２，Ｇ３のパワーを条件式（３）の範囲内とすることにより、コマ収差や非点収差をバランスよく補正することが可能となる。すなわち、第３レンズ群Ｇ３の正のパワーは、条件式（３）の上限を超えない程度に強めてあり、非点収差のバランスよい補正が可能になる。また、第３レンズ群Ｇ３の正のパワーは、条件式（３）の下限を下回らない程度に抑えられており、第１及び第２レンズ群Ｇ１，Ｇ２で良好に補正された色収差を悪化させることなく像面湾曲や非点収差を小さく抑えることができ、画面周辺部での色フレアー等が悪化することを防止できる。また、第３レンズ群Ｇ３の正のパワーを抑制することで、第３レンズ群Ｇ３を２枚の正負接合レンズで無理なく構成することができ、低感度化や低価格化の観点で有利になっている。

第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から順に、拡大側に凹面を向けた負レンズＬ５と、拡大側に凹面を向けた負レンズＬ６１と、縮小側に凸面を向けた正レンズＬ６２と、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７の４枚のレンズによって構成される。この場合、少なくとも最も拡大側の凹面１６ａに非球面を配置することが好ましい。最も拡大側の負レンズＬ５は有効径が小さく、低価格で加工が可能となり、拡大側の凹面１６ａを非球面とすることにより、効果的に球面収差やコマ収差を補正することできる。

第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は、広角端から望遠端へのズーミングに際して、わずかに間隔を変えながら、縮小側から拡大側に大きく移動しており、主に変倍の役割を担う。

第３レンズ群Ｇ３と４レンズ群Ｇ４とについては、広角端における合成焦点距離をＦ３４とするときに、以下の条件式
０．２＜Ｆ／Ｆ３４＜０．４ （４）
を満たす。この条件式（４）は、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との合成パワーに関する条件であり、条件式（４）の範囲内とすることにより、投射用ズームレンズ４０を明るく小型な投射光学系とできる。すなわち、第３及び第４レンズ群Ｇ３，Ｇ４の正の合成パワーは、全系に対して条件式（４）の上限を超えない程度に抑えられており、球面収差や軸外コマ収差の悪化を抑え、画面全域においてコマフレアーが増加することを防止できるとともに、明るいＦナンバーを得ており、十分な周辺光量を確保できる。なお、条件式（４）の上限を超えると、球面収差や軸外コマ収差を小さくすることが困難になり、高屈折率のガラスなどを採用する必要が生じ、低価格化という点で好ましくない。第３及び第４レンズ群Ｇ３，Ｇ４の正の合成パワーは、条件式（４）の下限を下回らない程度に強めてあり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成の負のパワーをある程度強めることができるので、ズーミングの際の第３及び第４レンズ群Ｇ３，Ｇ４の移動量を抑えることになり、小型化の観点で有利になっている。また、第３及び第４レンズ群Ｇ３，Ｇ４間には絞り４５が設けられるため、第３及び第４レンズ群Ｇ３，Ｇ４の移動量を少なくすることで、広角端に対する望遠端での絞り４５の移動量が減少し、望遠端でのＦナンバーの変動を抑えて投射用ズームレンズ４０を明るくできる。

第１レンズ群Ｇ１は、広い画角を得るために強い負のパワーを有するが、球面形状の負レンズだけの組み合わせでは、歪曲収差を小さく抑えることは困難である。そのため、本実施形態では、第２の負メニスカスレンズＬ２を非球面レンズとし、樹脂材料から得た成型レンズとしている。樹脂材料製のレンズは、ガラス製のレンズと比較すると、傷などの耐久性に関する問題や、温度や湿度による環境変化による影響での性能変化の点で不利である。そこで、第２の負メニスカスレンズＬ２を樹脂材料製のレンズとして、触れる可能性をなくし、外気にさらされて環境変化の影響を受けることを抑制している。加えて、環境変化の影響を最小限にするためには、第２の負メニスカスレンズＬ２を弱いパワーとし、さらに拡大側に凸面を向けたメニスカス形状として各面への光線の入射角度を小さくすることにより、温度、湿度等の環境変化の影響を少なくすることができる。

第１レンズ群Ｇ１については、第１の負メニスカスレンズＬ１の焦点距離をＦｓとし、第２の負メニスカスレンズＬ２の焦点距離をＦａとするときに、次の条件式
０．２＜Ｆｓ／Ｆａ＜０．５ （５）
を満たす。この条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１内の第２の負メニスカスレンズＬ２を非球面の樹脂レンズとする場合の条件であり、条件（５）の範囲内で第２の負メニスカスレンズＬ２とそれ以外のレンズのパワーを制限することにより、良好な性能を維持しながら、環境変化による影響を防ぐことが可能となる。すなわち、第２の負メニスカスレンズＬ２の負のパワーは、条件式（５）の上限を超えない程度に抑えられており、温度、湿度等の環境変化による影響を受けにくい。特に温度に関しては、プロジェクターに組み込んだ場合、ランプの点灯直後から使用中に、機器内部の温度の上昇によって部分的な温度変化が生じる可能性が高いが、上記のようなパワーの制限によって、焦点位置の移動や、像面湾曲が変化する現象を抑えることができる。また、第２の負メニスカスレンズＬ２の負のパワーは、条件式（５）の下限を下回らない程度に強めてあり、第１の負メニスカスレンズＬ１の負のパワーの負担が大きくなりすぎることを防止している。これにより、第１レンズ群内の負レンズを増加させることなく、特に広角端における負の歪曲収差が周辺部で急激に変化して画面外枠部における歪曲度が増加するのを防止することができる。

〔２．投射用ズームレンズの具体例〕
（２ａ）第１の具体例
表１に、投射用ズームレンズ４０の第１の具体例のレンズデータ等を示す。この表１の上欄において、「面番号」は、物面ＯＳ側から順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒ」は、曲率半径を示し、「Ｄ」は、次の面との間のレンズ厚み或いは空気空間を表している。さらに、「Ｎｄ」は、レンズ材料のｄ線における屈折率を示し、「νｄ」は、レンズ材料のｄ線におけるアッベ数を示す。なお、「Ｄ」の欄において、距離Ｄ４，Ｄ６，Ｄ９，Ｄ１７は、可変間隔を示しており、表１の中欄に、「広角端」、「中間」、及び「望遠端」における各距離Ｄ４，Ｄ６，Ｄ９，Ｄ１７の値が示されている。

第１の具体例において、レンズＬ１〜Ｌ８は、基本的に球面で形成されているが、上記のように第２の負メニスカスレンズＬ２の入出射面（表１の３面及び４面）と、負レンズＬ５の入射面（表１の１１面）とについては非球面となっている。これらの非球面形状の光軸ＯＡ方向の面頂点からの変位量ｘは、ｃを近軸曲率半径の逆数、ｈを光軸ＯＡからの高さ、ｋを円錐係数、Ａ０４〜Ａ１２を高次非球面係数とするとき、次式

で表される。第１の具体例の場合、上記非球面式における各係数「ｋ」、「Ａ０４」〜「Ａ１２」の値については、表１の下欄に示した通りである。

第１の本具体例の投射用ズームレンズ４０の結果的な仕様は、全系の焦点距離ｆが広角端、中間、望遠端の順に、ｆ＝１６．９０、１８．５９、２０．２８であり、Ｆナンバーが、ＦＮｏ＝１．４９、１．５８、１．６３であり、この際の半画角ωは、ω＝３０．０２°、２７．６８°、２５．７０°となった。

また、第１の具体例の投射用ズームレンズ４０の場合、条件式（１）におけるＦ／Ｆ２は、０．１４６となり、条件式（２）における｜Ｆ１／Ｆ２｜は、０．２２８となり、条件式（３）におけるＦ３／Ｆ２は、０．３１６となり、条件式（４）におけるＦ／Ｆ３４は、０．３０２となり、条件式（５）におけるＦｓ／Ｆａは、０．２６２となった。

図３（Ａ）〜３（Ｃ）は、第１の具体例の広角端における諸収差図である。諸収差図の左端は、基準波長５５０ｎｍと他の波長６１０ｎｍ，４６０ｎｍとにおける各色の球面収差を示し、諸収差図の中央は、波長５５０ｎｍにおける非点収差を示し、諸収差図の右端は、波長５５０ｎｍにおける歪曲収差を示す。

図３（Ｄ）〜３（Ｆ）は、第１の具体例の中間焦点距離における諸収差図であり、図３（Ａ）〜３（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

図３（Ｇ）〜３（Ｉ）は、第１の具体例の望遠端における諸収差図であり、図３（Ａ）〜３（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

（２ｂ）第２の具体例
図４は、第２の具体例における投射用ズームレンズ４０の具体的構成を示す図である。第２の具体例における投射用ズームレンズ４０は、第１実施形態として、第１の具体例における投射用ズームレンズ４０と基本的に同一構造を有しており、詳細な説明を省略する。

表２に、投射用ズームレンズ４０の第２の具体例のレンズデータ等を示す。この表２の上欄において、「面番号」、「Ｒ」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」等の諸元が示されている。また、表２の中欄に、本具体例の「広角端」、「中間」、及び「望遠端」における各距離Ｄ４，Ｄ６，Ｄ９，Ｄ１７の値が示されている。第２の具体例でも、表１に示す第１の具体例の場合と同様に、３面、４面、及び１１面が非球面となっており、表２の下欄に示した各係数「ｋ」、「Ａ０４」〜「Ａ１２」に対応する非球面形状を有する。

第２の具体例の投射用ズームレンズ４０の結果的な仕様は、全系の焦点距離ｆが広角端、中間、望遠端の順に、ｆ＝１６．９０、１８．５９、２０．２８であり、Ｆナンバーが、ＦＮｏ＝１．５８、１．６３、１．７０であり、この際の半画角ωは、ω＝３０．０２°、２７．７０°、２５．７２°となった。

また、第２の具体例の投射用ズームレンズ４０の場合、条件式（１）におけるＦ／Ｆ２は、０．１２５となり、条件式（２）における｜Ｆ１／Ｆ２｜は、０．１９４となり、条件式（３）におけるＦ３／Ｆ２は、０．２６６となり、条件式（４）におけるＦ／Ｆ３４は、０．３１５となり、条件式（５）におけるＦｓ／Ｆａは、０．３２４となった。

図５（Ａ）〜５（Ｃ）は、第２の具体例の広角端における諸収差図である。諸収差図の左端は、基準波長５５０ｎｍと他の波長６１０ｎｍ，４６０ｎｍとにおける各色の球面収差を示し、諸収差図の中央は、波長５５０ｎｍにおける非点収差を示し、諸収差図の右端は、波長５５０ｎｍにおける歪曲収差を示す。

図５（Ｄ）〜５（Ｆ）は、第２の具体例の中間焦点距離における諸収差図であり、図５（Ａ）〜５（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

図５（Ｇ）〜５（Ｉ）は、第２の具体例の望遠端における諸収差図であり、図５（Ａ）〜５（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

〔３．投射型画像表示装置の説明〕
図６は、投射型画像表示装置１００の概念図である。投射型画像表示装置のうち像形成光学部６０は、システム光軸ＳＡに沿って、均一化した光源光を出射する光源装置６１と、光源装置６１から出射された照明光を赤・緑・青の３色に分離する分離照明系６３と、分離照明系６３から出射された各色の照明光によって照明される光変調部６５と、光変調部６５を経た各色の変調光を合成するクロスダイクロイックプリズム６７とを備える。

ここで、光源装置６１は、光源光を出射する光源ユニット６１ａと、この光源ユニット６１ａから出射された光源光を均一で所定の偏光方向に揃えられた照明光に変換する均一化光学系６１ｃとを備える。光源ユニット６１ａは、光源ランプ６１ｍやリフレクタ６１ｎを有する。また、均一化光学系６１ｃは、光源光を部分光束に分割するための第１レンズアレイ６１ｄと、分割後の部分光束の広がりを調節する第２レンズアレイ６１ｅと、各部分光束の偏光方向を揃える偏光変換装置６１ｇと、各部分光束を対象とする照明領域に重畳して入射させる重畳レンズ６１ｉとを備えている。

分離照明系６３は、第１及び第２ダイクロイックミラー６３ａ，６３ｂと、光路折曲用のミラー６３ｍ，６３ｎ，６３ｏとを備え、システム光軸ＳＡを３つの光路ＯＰ１〜ＯＰ３に分岐することによって、照明光を青色光ＬＢ、緑色光ＬＧ、及び赤色光ＬＲの３つの光束に分離する。なお、リレーレンズＬＬ１，ＬＬ２は、入射側の第１のリレーレンズＬＬ１の直前に形成された像を、ほぼそのまま出射側のフィールドレンズ６３ｈに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。

光変調部６５は、３色の照明光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲがそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ６５ａ，６５ｂ，６５ｃを備え、フィールドレンズ６３ｆ，６３ｇ，６３ｈを経て各液晶ライトバルブ６５ａ，６５ｂ，６５ｃに入射した各色光ＬＢ，ＬＧ，ＬＲを、駆動信号に応じて画素単位で強度変調する。なお、各液晶ライトバルブ６５ａ，６５ｂ，６５ｃは、液晶パネルを一対の偏光板で挟んだ構造を有する画像形成素子である。また、各液晶ライトバルブ６５ａ，６５ｂ，６５ｃを構成する液晶パネルは、図１等に示す物面ＯＳに対応するものとなっている。

クロスダイクロイックプリズム６７は、交差するダイクロイック膜６７ａ，６７ｂを備えており、各液晶ライトバルブ６５ａ，６５ｂ，６５ｃからの変調光を合成した像光を出射する。

投射用ズームレンズ４０は、図１、４に示す構成を有しており、クロスダイクロイックプリズム６７で合成された像光を、カラー画像として適当な拡大率でかつ比較的少ない収差でスクリーン上に投射する。

以上説明した投射型画像表示装置１００では、いわゆる２群ズームとしての機能を基本とする投射用ズームレンズ４０を組み込んでおり、第２、第３、及び第４レンズ群Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４をシフトさせて、高解像力、小さなＦナンバー及び周辺光量アップを達成している。また、この投射用ズームレンズ４０において、第５レンズ群Ｇ５は、良好なテレセントリック特性を得るためのレンズ群として作用しており、色合成用プリズムであるクロスダイクロイックプリズム６７で色むらが発生することを抑制できる。本実施形態の投射用ズームレンズ４０は、比較的広い画角を有し、小さなＦナンバーの明るい光学系であり、かつ、レンズ構成が簡単で低価格であるといった条件を満たすものとなっている。

〔第２実施形態〕
図７（Ａ）及び７（Ｂ）は、第２実施形態に係る投射用ズームレンズのレンズ構成を示す。図７（Ａ）は、広角端における投射用ズームレンズ４０の状態を示し、図７（Ｂ）は、望遠端における投射用ズームレンズ４０の状態を示す。本実施形態の投射用ズームレンズ４０は、図１に示す第１実施形態の投射用ズームレンズ４０を変形したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態の投射用ズームレンズ４０と同一の構造を有する。

〔１．投射光学系の説明〕
図７（Ａ）等に示すように、投射用ズームレンズ４０は、拡大側から縮小側に向かって順に、負のパワーの第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーの第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーの第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーの第４レンズ群Ｇ２０４と、正のパワーの第５レンズ群Ｇ５とを備えている。ここで、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第５レンズ群Ｇ５とは、第１実施形態の投射用ズームレンズ４０と同様のものとなっており、第４レンズ群Ｇ２０４のレンズ構成のみが第１実施形態の第４レンズ群Ｇ４と異なったものとなっている。すなわち、第４レンズ群Ｇ２０４は、拡大側（出射側）から縮小側（入射側）にかけての順に、拡大側が凹で縮小側が凸の接合レンズＬ２０６と、縮小側が凸の正メニスカスレンズＬ７とで構成され、変倍に際して光軸ＯＡに沿って一体的に移動する。このうち、接合レンズＬ２０６は、拡大側に配置される両凹の負レンズＬ２６１と、縮小側に配置される両凸の正レンズＬ２６２とからなる。また、正レンズＬ２６２の縮小側の凸面２１６ａに非球面を配置している。この場合、少なくとも接合レンズＬ２０６の１面を非球面とすることになり、効果的に球面収差、コマ収差等を補正することが可能となる。

〔２．投射用ズームレンズの具体例〕
表３に、投射用ズームレンズ４０の第３の具体例（第１実施形態からの通し番号で具体例に序数を付している）のレンズデータ等を示す。この表３の上欄において、「面番号」、「Ｒ」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」等の諸元が示されている。また、表３の中欄に、本具体例の「広角端」、「中間」、及び「望遠端」における各距離Ｄ４，Ｄ６，Ｄ９，Ｄ１５の値が示されている。第３の具体例では、３面、４面、及び１３面が非球面となっており、表３の下欄に示した各係数「ｋ」、「Ａ０４」〜「Ａ１２」に対応する非球面形状を有する。

第３の具体例の投射用ズームレンズ４０の結果的な仕様は、全系の焦点距離ｆが広角端、中間、望遠端の順に、ｆ＝１６．９０、１８．５９、２０．２８であり、Ｆナンバーが、ＦＮｏ＝１．５８、１．６４、１．７０であり、この際の半画角ωは、ω＝２９．９２°、２７．６１°、２５．６３°となった。

また、第３の具体例の投射用ズームレンズ４０の場合、条件式（１）におけるＦ／Ｆ２は、０．１６２となり、条件式（２）における｜Ｆ１／Ｆ２｜は、０．２４５となり、条件式（３）におけるＦ３／Ｆ２は、０．３９７となり、条件式（４）におけるＦ／Ｆ３４は、０．３０４となり、条件式（５）におけるＦｓ／Ｆａは、０．３９３となった。

図８（Ａ）〜８（Ｃ）は、第３の具体例の広角端における諸収差図である。諸収差図の左端は、基準波長５５０ｎｍと他の波長６１０ｎｍ，４６０ｎｍとにおける各色の球面収差を示し、諸収差図の中央は、波長５５０ｎｍにおける非点収差を示し、諸収差図の右端は、波長５５０ｎｍにおける歪曲収差を示す。

図８（Ｄ）〜８（Ｆ）は、第３の具体例の中間焦点距離における諸収差図であり、図８（Ａ）〜８（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

図８（Ｇ）〜８（Ｉ）は、第３の具体例の望遠端における諸収差図であり、図８（Ａ）〜８（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

〔第３実施形態〕
図９（Ａ）及び９（Ｂ）は、第３実施形態に係る投射用ズームレンズのレンズ構成を示す。図９（Ａ）は、広角端における投射用ズームレンズ４０の状態を示し、図９（Ｂ）は、望遠端における投射用ズームレンズ４０の状態を示す。本実施形態の投射用ズームレンズ４０は、図１に示す第１実施形態の投射用ズームレンズ４０を変形したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態の投射用ズームレンズ４０と同一の構造を有する。

〔１．投射光学系の説明〕
図９（Ａ）等に示すように、投射用ズームレンズ４０は、拡大側から縮小側に向かって順に、負のパワーの第１レンズ群Ｇ３０１と、正のパワーの第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーの第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーの第４レンズ群Ｇ４と、正のパワーの第５レンズ群Ｇ５とを備えている。ここで、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５とは、第１実施形態の投射用ズームレンズ４０と同様のものとなっており、第１レンズ群Ｇ３０１のレンズ構成のみが第１実施形態の第１レンズ群Ｇ１と異なったものとなっている。すなわち、第１レンズ群Ｇ３０１は、拡大側（出射側）から縮小側（入射側）にかけての順に、拡大側が凸の第１の負メニスカスレンズＬ１と、拡大側が凸の第２の負メニスカスレンズＬ３０２とを含む２枚のレンズで構成され、変倍に際して光軸ＯＡ上に固定され移動しない。ここで、第１の負メニスカスレンズＬ１は拡大側負レンズ部として機能し、第２の負メニスカスレンズＬ３０２は縮小側負レンズとして機能する。このうち、第２の負メニスカスレンズＬ３０２は、縮小側の凹面３１６ａ上に薄い樹脂層を形成した複合非球面レンズとなっている。このように、非球面の薄い樹脂層を、第２の負メニスカスレンズＬ３０２の凹面３１６ａ側に配置することで、歪曲収差を効果的に補正することができる。

〔２．投射用ズームレンズの具体例〕
（２ａ）第４の具体例
表４に、投射用ズームレンズ４０の第４の具体例のレンズデータ等を示す。この表４の上欄において、「面番号」、「Ｒ」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」等の諸元が示されている。また、表４の中欄に、本具体例の「広角端」、「中間」、及び「望遠端」における各距離Ｄ５，Ｄ７，Ｄ１０，Ｄ１８の値が示されている。第４の具体例では、５面、及び１２面が非球面となっており、表４の下欄に示した各係数「ｋ」、「Ａ０４」〜「Ａ１２」に対応する非球面形状を有する。

第４の具体例の投射用ズームレンズ４０の結果的な仕様は、全系の焦点距離ｆが広角端、中間、望遠端の順に、ｆ＝１６．７０、１８．００、１９．００であり、Ｆナンバーが、ＦＮｏ＝１．４９、１．５４、１．５９であり、この際の半画角ωは、ω＝２９．９５°、２８．１３°、２６．６２°となった。

また、第４の具体例の投射用ズームレンズ４０の場合、条件式（１）におけるＦ／Ｆ２は、０．１６３となり、条件式（２）における｜Ｆ１／Ｆ２｜は、０．２７９となり、条件式（３）におけるＦ３／Ｆ２は、０．４１５となり、条件式（４）におけるＦ／Ｆ３４は、０．２６３となった。

図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）は、第４の具体例の広角端における諸収差図である。諸収差図の左端は、基準波長５５０ｎｍと他の波長６１０ｎｍ，４６０ｎｍとにおける各色の球面収差を示し、諸収差図の中央は、波長５５０ｎｍにおける非点収差を示し、諸収差図の右端は、波長５５０ｎｍにおける歪曲収差を示す。

図１０（Ｄ）〜１０（Ｆ）は、第４の具体例の中間焦点距離における諸収差図であり、図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

図１０（Ｇ）〜１０（Ｉ）は、第４の具体例の望遠端における諸収差図であり、図１０（Ａ）〜１０（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

（２ｂ）第５の具体例
図１１は、第５の具体例における投射用ズームレンズ４０の具体的構成を示す図である。第５の具体例における投射用ズームレンズ４０は、第３実施形態として、第４の具体例における投射用ズームレンズ４０と基本的に同一構造を有しており、詳細な説明を省略する。

表５に、投射用ズームレンズ４０の第５の具体例のレンズデータ等を示す。この表５の上欄において、「面番号」、「Ｒ」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」等の諸元が示されている。また、表５の中欄に、本具体例の「広角端」、「中間」、及び「望遠端」における各距離Ｄ５，Ｄ７，Ｄ１０，Ｄ１８の値が示されている。第５の具体例では、５面、及び１２面が非球面となっており、表５の下欄に示した各係数「ｋ」、「Ａ０４」〜「Ａ１２」に対応する非球面形状を有する。

第５の具体例の投射用ズームレンズ４０の結果的な仕様は、全系の焦点距離ｆが広角端、中間、望遠端の順に、ｆ＝１４．２０、１５．６２、１７．０４であり、Ｆナンバーが、ＦＮｏ＝１．５８、１．６４、１．７１であり、この際の半画角ωは、ω＝３４．５０°、３２．００°、２９．８２°となった。

また、第５の具体例の投射用ズームレンズ４０の場合、条件式（１）におけるＦ／Ｆ２は、０．１３２となり、条件式（２）における｜Ｆ１／Ｆ２｜は、０．２０５となり、条件式（３）におけるＦ３／Ｆ２は、０．３３２となり、条件式（４）におけるＦ／Ｆ３４は、０．２８７となった。

図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、第５の具体例の広角端における諸収差図である。諸収差図の左端は、基準波長５５０ｎｍと他の波長６１０ｎｍ，４６０ｎｍとにおける各色の球面収差を示し、諸収差図の中央は、波長５５０ｎｍにおける非点収差を示し、諸収差図の右端は、波長５５０ｎｍにおける歪曲収差を示す。

図１２（Ｄ）〜１２（Ｆ）は、第５の具体例の中間焦点距離における諸収差図であり、図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

図１２（Ｇ）〜１２（Ｉ）は、第５の具体例の望遠端における諸収差図であり、図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

〔第４実施形態〕
図１３（Ａ）及び１３（Ｂ）は、第４実施形態に係る投射用ズームレンズのレンズ構成を示す。図１３（Ａ）は、広角端における投射用ズームレンズ４０の状態を示し、図１３（Ｂ）は、望遠端における投射用ズームレンズ４０の状態を示す。本実施形態の投射用ズームレンズ４０は、図１に示す第１実施形態の投射用ズームレンズ４０を変形したものであり、特に説明しない部分については第１実施形態の投射用ズームレンズ４０と同一の構造を有する。

〔１．投射光学系の説明〕
図１３（Ａ）等に示すように、投射用ズームレンズ４０は、拡大側から縮小側に向かって順に、負のパワーの第１レンズ群Ｇ４０１と、正のパワーの第２レンズ群Ｇ２と、正のパワーの第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーの第４レンズ群Ｇ４０４と、正のパワーの第５レンズ群Ｇ５とを備えている。ここで、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第５レンズ群Ｇ５とは、第１実施形態の投射用ズームレンズ４０と同様のものとなっており、第１レンズ群Ｇ４０１のレンズ構成と、第４レンズ群Ｇ４０４のレンズ構成とが第１実施形態と異なったものとなっている。

第１レンズ群Ｇ３０１は、拡大側（出射側）から縮小側（入射側）にかけての順に、拡大側が凸の第１の負メニスカスレンズＬ１と、拡大側が凸の第２の負メニスカスレンズＬ４２１と、拡大側が凸の第３の負メニスカスレンズＬ４２２とを含む３枚のレンズで構成され、変倍に際して光軸ＯＡ上に固定され移動しない。このうち、第３の負メニスカスレンズＬ４２２は、縮小側の凹面４１６ａ上に薄い樹脂層を形成した複合非球面レンズとなっている。ここで、第１及び第２の負メニスカスレンズＬ１，Ｌ４２１は拡大側負レンズ部として機能し、第３の負メニスカスレンズＬ４２２は縮小側負レンズとして機能する。

第４レンズ群Ｇ４０４は、拡大側（出射側）から縮小側（入射側）にかけての順に、拡大側が凹で縮小側が凸の接合レンズＬ４０６と、両凸の正レンズＬ４０７とで構成され、変倍に際して光軸ＯＡに沿って一体的に移動する。このうち、接合レンズＬ４０６は、拡大側に配置される両凹の負レンズＬ４６１と、縮小側に配置される両凸の正レンズＬ４６２とからなる。また、正レンズＬ４６２の縮小側の凸面４１６ｂに非球面を配置している。

〔２．投射用ズームレンズの具体例〕
表６に、投射用ズームレンズ４０の第６の具体例のレンズデータ等を示す。この表６の上欄において、「面番号」、「Ｒ」、「Ｄ」、「Ｎｄ」、「νｄ」等の諸元が示されている。また、表６の中欄に、本具体例の「広角端」、「中間」、及び「望遠端」における各距離Ｄ７，Ｄ９，Ｄ１２，Ｄ１８の値が示されている。第６の具体例では、７面、及び１６面が非球面となっており、表６の下欄に示した各係数「ｋ」、「Ａ０４」〜「Ａ１２」に対応する非球面形状を有する。

第６の具体例の投射用ズームレンズ４０の結果的な仕様は、全系の焦点距離ｆが広角端、中間、望遠端の順に、ｆ＝１４．２０、１５．６２、１７．０４であり、Ｆナンバーが、ＦＮｏ＝１．５８、１．６４、１．７０であり、この際の半画角ωは、ω＝３６．９５°、３４．３５°、３２．０８°となった。

また、第６の具体例の投射用ズームレンズ４０の場合、条件式（１）におけるＦ／Ｆ２は、０．１０２となり、条件式（２）における｜Ｆ１／Ｆ２｜は、０．１５６となり、条件式（３）におけるＦ３／Ｆ２は、０．２７２となり、条件式（４）におけるＦ／Ｆ３４は、０．３０１となった。

図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）は、第６の具体例の広角端における諸収差図である。諸収差図の左端は、基準波長５５０ｎｍと他の波長６１０ｎｍ，４６０ｎｍとにおける各色の球面収差を示し、諸収差図の中央は、波長５５０ｎｍにおける非点収差を示し、諸収差図の右端は、波長５５０ｎｍにおける歪曲収差を示す。

図１４（Ｄ）〜１４（Ｆ）は、第６の具体例の中間焦点距離における諸収差図であり、図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

図１４（Ｇ）〜１４（Ｉ）は、第６の具体例の望遠端における諸収差図であり、図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）と対応しており、左端は、各色の球面収差を示し、中央は、非点収差を示し、右端は、歪曲収差を示す。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

すなわち、上記実施形態において、像形成光学部６０において画像形成素子として液晶ライトバルブ６５ａ，６５ｂ，６５ｃを用いているが、画素がマイクロミラーによって構成されたデバイスのような光変調装置やフィルムやスライドのような画像形成手段を用いることも可能である。

４０…投射用ズームレンズ、 ６０…像形成光学部、 ６１…光源装置、 ６３…分離照明系、 ６５…光変調部、 ６５ａ，６５ｂ，６５ｃ…液晶ライトバルブ、 ６７…クロスダイクロイックプリズム、 １００…投射型画像表示装置、 Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５…レンズ群、 Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４…可動レンズ群、 ＯＡ…光軸、 ＯＳ…物面、 ＳＡ…システム光軸。

Claims (2)

1. 拡大側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、正のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、正のパワーを有する第５レンズ群から構成される投射用ズームレンズであって、
   広角側から望遠側にズーミングする際に、前記第１レンズ群と、前記第５レンズ群とが固定され、前記第２レンズ群と、前記第３レンズ群と、前記第４レンズ群とが移動し、
   前記第２レンズ群は、１枚の拡大側に凸面を向けた正レンズのみで構成され、
   前記第１レンズ群から前記第５レンズ群までを合わせた全系の広角端における焦点距離をＦ、第２レンズ群の焦点距離をＦ２とするときに、以下の条件式
   ０．０５＜Ｆ／Ｆ２＜０．２３ （１）
   を満たし、
   前記第３レンズ群は、両凸の正レンズと負レンズとの接合レンズで構成され、前記第３レンズ群の焦点距離をＦ３とするときに、以下の条件式
   ０．２＜Ｆ３／Ｆ２＜０．５ （３）
   を満たす、投射用ズームレンズ。
2. 請求項１に記載の投射用ズームレンズと、前記投射用ズームレンズの光路前段に設けられた像形成光学部とを備える投射型画像表示装置。

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