JP5487624B2 - ズームレンズ及びそれを用いたプロジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、主にＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブからの画像をスクリーンその他に拡大投射するレンズ口径が小さいズームレンズに関するものである。

近年、プロジェクタ装置のライトバルブとしてＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いた製品が急速に普及してきている。プロジェクタ装置においてライトバルブとしてこのＤＭＤを用いる場合、使用する投射用レンズに関して、幾つかのＤＭＤ特有の制約が発生する。第１の制約は小型のプロジェクタ装置を開発する上で最大の制約とも考えられる投射用レンズのＦ値に関するものである。現在、ＤＭＤにおいて、画像を生成する際にマイクロミラーのＯＮ及びＯＦＦを表現するために旋回する角度は±１２°であり、これにより有効な反射光（有効光）と無効な反射光（無効光）とを切り替えている。従って、ＤＭＤをライトバルブとしたプロジェクタ装置においては有効光をとらえる必要があると共に無効光を捉えないことが条件となり、この条件から投射用レンズのＦ値を導くことが出来、すなわちＦ＝２．４となる。実際にはさらに少しでも光量を取り込みたいという要望があるため、実害のない範囲でのコントラストの低下などに配慮した上で更なる小さなＦ値を要求されることも多い。また、この様な条件は投射用レンズのライトバルブ側の瞳の位置が一定という条件のもとで成立しているため、ズームレンズなどの瞳位置が移動する場合は、移動した分、光量のロスなどが生ずるため、一般的には明るさが問題となりやすい広角端で瞳位置を最適化するなどの配慮も必要となる。第２の制約は光源系との配置に関するものである。小型化の為には投射用レンズのイメージサークルはなるべく小さくしたい為に、ＤＭＤに投射用の光束を入力する光源系の配置は限られてしまう。前述のＤＭＤからの有効光を投射用レンズに入力するには、光源系を投射用レンズとほぼ同じ方向（隣り合わせ）に設置することとなる。また投射用レンズの最もライトバルブ側レンズとライトバルブとの間（すなわち一般的にはバックフォーカス）を投射系と光源系との両光学系で使用することになり、投射用レンズには大きなバックフォーカスを設けなければならないと同時に、光源からの導光スペースを確保するために、ライトバルブ側のレンズ系を小さく設計する必要が生ずる。このことは投射用レンズの光学設計の立場から考えると、投射用レンズの後方付近にライトバルブ側の瞳位置が来るように設計するという制約となる。その一方で、投射用レンズの性能を向上するためには、多数のレンズを組み合わせる必要があり、多数枚のレンズを配置すると投射用レンズの全長は有る程度の長さが必要となり、投射用レンズの全長が長くなれば、入射瞳位置が後方にあるレンズでは当然のことながら前方のレンズ径が大きくなってしまうという小型化とは相反する問題となる。

この様に、開発を行う上の大きな制約はあるものの、ライトバルブとしてＤＭＤを採用するプロジェクタ装置は、小型化の上で他の方式よりも有利とされており、現在ではプレゼンテーションを行う際に便利なデータプロジェクタを中心として、携帯可能なコンパクトなものが広く普及してきている。また装置自体をコンパクトに構成するためには、当然のことながら使用される投射用レンズに関しても、コンパクト化の要望は非常に強く、もう一方では、多機能化という要望もあり、諸収差の補正の結果としての画質に関する性能が使用するＤＭＤの仕様を充分満足することはもちろんのこと、利便性の点ではズーム構成による変倍が可能というだけではなく、ＤＭＤの中心と投射レンズの光軸をずらした、いわゆるシフト構成を採用するためにイメージサークルが大きいものを要求するようになりレンズのその広角端の画角の大きい物が要求されるようになってきた。このような仕様で開発された投射用レンズは、コスト面や生産面では不利となる非球面レンズの採用も考慮しなければならず、そうしたとしても前群レンズの口径が要望よりどうしても大きくなりがちで、プロジェクタ装置の厚さ寸法に大きな影響を及ぼすことになる。しかしながら、携帯可能であることを前提としたプロジェクタ装置において厚さ寸法を小さくすることはノート型パーソナルコンピュータなどと共に持ち歩くことの多い使われ方をするプロジェクタ装置では、最も重要な要素であるとも言える。この問題を解決する手段として、例えば特開２００７−１４０４７４号公報（特許文献１参照。）に開示されているような投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例があり、プロジェクタ装置の小型化に効果的であることが既に知られているが、この発明の実施例によれば非球面レンズを２枚使用しており、コスト面や生産性を考慮に入れると、製品を提供する上で全てに有効な設計手段であるとは言い難い。

特開２００７−１４０４７４号公報

本発明は、前述した事情に鑑み、ＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において結像性能が高く、さらにレンズ口径が小さくコンパクトなズームレンズを実現し、コンパクトで明るく、小さな会議室等の限られたスペースでも大きな画面を投射可能な高画質で携帯に便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することを目的としている。

本発明のズームレンズは、拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群、及び全体で正の屈折力を有する第３レンズ群を有する３群或いは４群構成から成る変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、前記第３レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、広角端における第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（２）を満足しており、前記第２レンズ群の望遠端と広角端における倍率に関して下記条件式（３）を満足しており、前記第３レンズ群の望遠端と広角端における倍率に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第２レンズ群と第３レンズ群の望遠端と広角端における合成倍率に関して下記条件式（５）を満足していることを特徴とする（請求項１）
（１） ６．０ ＜ ＴＬ ／ ｆ_w ≦ ９．３２
（２） −０．２７ ≦ ｆ_w ／ ｆ_I ＜ −０．１
（３） ０．７ ＜ ｍ_{II T} ／ ｍ_{II w} ＜ １．４
（４） １．４ ＜ ｍ_{III T} ／ ｍ_{III w} ＜ ２．４
（５） １．４ ＜ ｍ_{II−III T} ／ ｍ_{II−III w} ＜ ２．４
ただし、
ＴＬ ：広角端における第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１７００ｍｍに合焦状態）
ｆ_w ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１７００ｍｍに合焦状態）
ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
ｍ_{II w} ：広角端における第２レンズ群の倍率
ｍ_{II T} ：望遠端における第２レンズ群の倍率
ｍ_{III w} ：広角端における第３レンズ群の倍率
ｍ_{III T} ：望遠端における第３レンズ群の倍率
ｍ_{II−III w}：広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成倍率
ｍ_{II−III T}：望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成倍率

条件式（１）は、広角端における第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離の条件であり、小型、小径化の条件となる。上限を超えると広角端における第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの距離が大きくなり、またレンズが大口径になり、小型、小径化を損ねてしまい、下限を超えると、諸収差のバランスを取るのが困難になる。条件式（２）は、第１レンズ群のパワーに関する条件である。第１レンズ群は強い負のパワーを持ち、ＤＭＤ等のライトバルブを照明するための光学系を配する為の空間を第３レンズ群とＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧとの空気間隔部分（照明光学系との関連において第４レンズ群が構成されている場合には、第４レンズ群との空気間隔部分）に確保する目的を持っている。上限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが小さくなり、第３レンズ群と第４レンズ群の空気間隔を確保するのが困難になり、下限を超えると負のパワーが大きくなり第３レンズ群の正のパワーを強めなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難になる。条件式（３）は、第２レンズ群の広角端における倍率と、第２レンズ群の望遠端における倍率に関する条件式であり、変倍域にわたってレンズ全系を小型にする条件であり、下限を超えると縮小倍率での全長が長くなり、上限を超えると拡大倍率での全長が長くなる。条件式（４）は、第３レンズ群の広角端における倍率と、第３レンズ群の望遠端における倍率に関する条件式であり、変倍域にわたってレンズ全系を小型にする条件であり、下限を超えると縮小倍率での全長が長くなり、上限を超えると拡大倍率での全長が長くなる。条件式（５）は、第２レンズ群と第３レンズ群の広角端における合成倍率と、第２レンズ群と第３レンズ群の望遠端における合成倍率に関する条件式であり、本ズームレンズ系の変倍率に対応する。上限を超えると、変倍率の大きなレンズ系が得られるが、第２レンズ群の移動量も増大し大型化するとともに性能の変動も大きくなってしまい、下限を超えると、性能的には有利であるが変倍率自体が小さくなり、本発明である小型、高変倍レンズが得られなくなる。

また、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して、下記条件式（６）を満足しており、前記第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（７）を満足しており、前記第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（８）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性と、拡大側から４枚目と最も縮小側に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（６） １．３ ＜ Ｌ_I ／ ｆ_w ＜ ２．０
（７） −０．６ ＜ ｆ_w ／ ｆ₁ ＜ −０．３
（８） ０．７ ＜ ｆ_w ／ r₂ ＜ １．３
（９） −６５ ＜（Ｖ₁＋Ｖ₂）／ ２−（Ｖ₄＋Ｖ₅）／ ２
ただし、
Ｌ_I ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離
ｆ₁ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｒ₂ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
Ｖ₁ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₂ ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ₄ ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₅ ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数

条件式（６）は、第１レンズ群の光軸上の寸法に関する条件式であり、少ないレンズ枚数で諸収差を補正する為の条件となる。第３レンズ群とＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧとの空気間隔部分（照明光学系との関連において第４レンズ群が構成されている場合には、第４レンズとの空気間隔部分）のバックフォーカスに相当する部分を長く取る為には、特に第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することが有効であるが、負パワーが過大になると諸収差を補正することが困難になる。これを第１レンズ群の光軸上の距離を大きくとることにより解決するか、第１レンズ群の負パワーを分散するために、レンズ枚数を増加させることで解決することになり、必然的に第１レンズ群はある程度長くならざるを得ない。条件式（６）の上限を超えると光軸方向の寸法が大きく成り過ぎて仕様を満足することが難しくなり小型化の意味がなくなり、下限を超えると小口径化は難しくなる。条件式（７）は、第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関する条件であり、前述のように第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、広角端における第３レンズ群とＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧとの空気間隔を確保し、かつ小型化に有効であるが、条件式（７）の上限を超えるとレンズの負パワーが強くなり色収差と像面湾曲が発生し、収差の補正が困難になり、下限を超えるとレンズの負パワーが弱くなり第３レンズ群とＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧとの空気間隔のバックフォーカスに相当する部分を長く取ることが困難になる。条件式（８）は、レンズ全系の歪曲収差とコマ収差補正のための条件式である。第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの縮小側の面形状に関するもので、強いパワーを持たせながら、拡大側の光線束に対して概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。したがって上限を超えると、球面収差、コマ収差が補正不足となり、下限を超えると逆に補正過剰になる。条件式（９）は、第１レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（９）を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。

前記第２レンズ群は、拡大側から順に、負レンズ、正レンズの２枚のレンズを配して構成され、合焦動作を前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材に関して条件式（１０）を満足していることが好ましい。（請求項３）
（１０） １９ ＜ Ｖ₆−Ｖ₇
ただし、
Ｖ₆ ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₇ ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数

条件式（１０）は、第２レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（１０）を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。

前記第３レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの７枚を配して構成され、前記第３レンズ群を構成する拡大側から３枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１１）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１２）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の形状に関して下記条件式（１３）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する拡大側から４枚目に配置されるレンズと拡大側から５枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１４）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する拡大側から６枚目に配置されるレンズと最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１５）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する拡大側から６枚目に配置されるレンズの拡大側の形状に関して下記条件式（１６）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目及び３枚目に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１７）を満足しており、拡大側から６枚目に配置されるレンズと最も縮小側に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１８）を満足していることが好ましい。（請求項４）
（１１） −１．２ ＜ ｆ_w ／ ｆ₁₀ ＜ −０．１
（１２） ０．４ ＜ ｆ₈ ／ ｆ₉ ＜ ２．０
（１３） −０．２ ＜ ｆ_w ／ ｒ_{III 1} ＜ ０．４
（１４） ０．４ ＜ （１ ／ ｆ₁₂ − １ ／ ｆ₁₁ ）＊ ｆ_w ＜ １．４
（１５） ０．５ ＜ （１ ／ ｆ₁₄ − １ ／ ｆ₁₃ ）＊ ｆ_w ＜ １．５
（１６） ０．０ ＜ ｆ_w ／ ｒ_{III 11} ＜ ０．７
（１７） −２５ ＜（Ｖ₈＋Ｖ₉）／ ２−Ｖ₁₀ ＜ ４０
（１８） ２５ ＜ Ｖ₁₄−Ｖ₁₃
ただし、
ｆ₈ ：第３レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₉ ：第３レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₁₀ ：第３レンズ群で拡大側から３枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₁₁ ：第３レンズ群で拡大側から４枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₁₂ ：第３レンズ群で拡大側から５枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₁₃ ：第３レンズ群で拡大側から６枚目に配置されるレンズの焦点距離
ｆ₁₄ ：第３レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの焦点距離
ｒ_{III 1} ：第３レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒ_{III 11}：第３レンズ群で拡大側から６枚目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｖ₈ ：第３レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ₉ ：第３レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ₁₀ ：第３レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₁₃ ：第３レンズ群で拡大側から６枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ₁₄ ：第３レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数

条件式（１１）は、第３レンズ群の拡大側から３枚目に配置される負レンズのパワーに関する条件式である。第３レンズ群の最も拡大側に配置された正レンズと第３レンズ群の拡大側から２枚目に配置された正レンズで発生する球面収差と色収差を補正するために、負のパワーを持たせたレンズを第３レンズ群の拡大側から３枚目に配置することが必要である。条件式（１１）の上限を超えると負のパワーが弱くなるため球面収差がアンダーになり、下限を超えると負のパワーが強くなるため球面収差がオーバーになり、球面収差の補正が困難になり、色収差の補正も困難になる。条件式（１２）は、第３レンズ群の最も拡大側に配置される正レンズのパワーと、第３レンズ群の拡大側から２枚目に配置される正レンズのパワーに関する条件式である。第３レンズ群で拡大側に配置されるレンズは、第２レンズ群を射出する発散光束を収束状態へと導くための強い正のパワーを有するレンズにすることが必要であり、大きな球面収差を発生させることになるため、第３レンズ群の拡大側に配置される正レンズ以降のレンズで収差補正が可能なパワーにする必要がある。そのため、第３レンズ群の拡大側に２枚の正レンズを適切なパワー配分で配置することにより、球面収差の発生を小さくする必要がある。条件式（１２）の上限を超えると、第３レンズ群の最も拡大側に配置される正レンズのパワーが強くなりすぎ、球面収差が大きくなり収差補正が困難になり、下限を超えると、第３レンズ群の拡大側から２枚目に配置される正レンズのパワーが強くなりすぎ、球面収差が大きくなり収差補正が困難になる。条件式（１３）は、第３レンズ群の最も拡大側に配置される正レンズの拡大側面の形状に関する条件式である。前述のように、第３レンズ群で拡大側に配置されるレンズは、第２レンズ群を射出する発散光束を収束する状態へと導くための強い正パワーを有するレンズにすることが必要であり、大きな球面収差を発生させることになるため、第３レンズ群の２枚目以降のレンズで収差補正が可能な形状にする必要がある。条件式（１３）の上限を超えると面のパワーが大きくなりアンダーの球面収差が大きくなり、下限を超えると面のパワーが小さくなりオーバーの球面収差が大きくなり補正が困難になる。条件式（１４）は、第３レンズ群の拡大側から４枚目に配置される負レンズのパワーと、第３レンズ群の拡大側から５枚目に配置される正レンズのパワーに関する条件式である。球面収差、軸上色収差、倍率色収差を補正するためには、負レンズのパワーと正レンズのパワーを最適にする必要がある。条件式（１４）の上限を超えると、負レンズと正レンズの合成パワーが強くなりすぎ収差補正が困難になり、下限を超えると、負レンズと正レンズの合成パワーが弱くなりすぎ収差補正が困難になる。条件式（１５）は、第３レンズ群の拡大側から６枚目に配置される負レンズのパワーと、第３レンズ群の最も縮小側に配置される正レンズのパワーに関する条件式である。第３レンズ群の拡大側から６枚目に配置される負レンズと、第３レンズ群の最も縮小側に配置される正レンズは、倍率色収差を補正するために重要であり適切なパワー配分にする必要がある。条件式（１５）の上限を超えると、負レンズと正レンズの合成パワーが強くなりすぎ収差補正が困難になり、下限を超えると、負レンズと正レンズの合成パワーが弱くなりすぎ収差補正が困難になる。条件式（１６）は、第３レンズ群の拡大側から６枚目に配置されるレンズの拡大側面の形状に関する条件式である。前述のように、第３レンズ群の拡大側から６枚目に配置される負レンズのパワーと、第３レンズ群の最も縮小側に配置される正レンズのパワー配分は、倍率色収差の補正に重要であるが、第３レンズ群の拡大側から６枚目に配置されるレンズの拡大側の形状は、球面収差、コマ収差の補正にも関係している。条件式（１６）の上限を超えると面のパワーが大きくなりアンダーの球面収差とコマ収差が大きくなり、下限を超えると面のパワーが小さくなりオーバーの球面収差とコマ収差が大きくなり補正が困難になる。条件式（１７）は、第３レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（１７）を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。条件式（１８）は、倍率色収差補正のための条件である。第３レンズ群は強い正パワーを有しているため、倍率色収差への影響も大きい。特に、第３レンズ群の中で最も強い正パワーを有している最も縮小側に配置される正レンズの影響が大きく、条件式（１８）の下限を超えると収差補正が困難になる。

前記第３レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側の面の形状に関して下記条件式（１９）を満足していることが好ましい。（請求項５）
（１９） −０．２５ ＜ ｆ_w ／ ｒ_{III 14} ＜ −０．０２
ただし、
ｒ_{III 14}：第３レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径

条件式（１９）は、レンズ全系における球面収差、コマ収差をきめ細かく補正するための条件式である。前記第３レンズ群の拡大側から配置された６枚のレンズで補正しきれずに残存する球面収差、コマ収差を補正している。上限を超えると補正不足となり、逆に下限を超えると補正過剰となる。

このように本発明のズームレンズをプロジェクタ装置に搭載することにより装置全体を小型化することが可能となり（請求項６）、携帯にも便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することが出来る。

本発明によれば、ＤＭＤなどのライトバルブの特性に適した結像性能が高くコンパクトなズームレンズを実現し、コンパクトで明るく、高画質のプロジェクタを提供することが出来る。

本発明のズームレンズの第１実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第１実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第２実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第２実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第３実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第３実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第４実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第４実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第５実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第５実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第６実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第６実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第７実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第７実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第８実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第８実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第９実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第９実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第１０実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第１０実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第１１実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第１１実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。 本発明のズームレンズの第１２実施例のレンズ構成を示した構成図である。 第１２実施例のレンズの諸収差を示した収差図である。

以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の第１実施例から第１２実施例のズームレンズでは拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群（レンズ群名称ＬＧ１）、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群（レンズ群名称ＬＧ２）、及び全体で正の屈折力を有する第３レンズ群（レンズ群名称ＬＧ３）から構成され、前記第１レンズ群ＬＧ１は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（レンズ名称Ｌ１１、拡大側面１０１、縮小側面１０２）（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（レンズ名称Ｌ１２、拡大側面１０３、縮小側面１０４）（以下正レンズ）、負レンズ（レンズ名称Ｌ１３、拡大側面１０５、縮小側面１０６）、負レンズ（レンズ名称Ｌ１４、拡大側面１０７、縮小側面１０８）、及び正の屈折力を有するレンズ（レンズ名称Ｌ１５、拡大側面１０９、縮小側面１１０）の５枚を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側から順に負レンズ（レンズ名称Ｌ２１、拡大側面２０１、縮小側の接合面２０２）と正レンズ（レンズ名称Ｌ２２、拡大側の接合面２０２、縮小側面２０３）の接合系にて構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は、４枚の正レンズと３枚の負レンズを含む７枚のレンズを配して構成され（レンズ名称を拡大側より順にＬ３１、Ｌ３２・・・・、面の名称を拡大側から順に３０１、３０２・・・・とする）、前記第３レンズ群ＬＧ３の縮小側には、大きな空気間隔を設けた後に照明光学系との関連において第４レンズ群（レンズ群名称ＬＧ４）を、正レンズ一枚（レンズ名称をＬ４１、拡大側面の名称を４０１、縮小側面の名称を４０２とする）にて構成しても良く、続いて図では前記第４レンズ群ＬＧ４の縮小側とライトバルブ面との間には僅かな空気間隔をおいて配置されるＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧ（拡大側面をＣ０１、縮小側面をＣ０２）が描かれている。前記第１レンズ群ＬＧ１及び前記第４レンズ群ＬＧ４は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、前記第３レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成している。

［実施例１］
本発明のズームレンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。表及び図面中、ｆはズームレンズ全系の焦点距離、Ｆ_noはＦナンバー、２ωはズームレンズの全画角を表す。また、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎ_dはｄ線に対する屈折率、ν_dはｄ線のアッベ数を示す（ただし、表中の合焦動作により変化する数値は１０１面からの物体距離を１７００ｍｍとした合焦状態での数値）。諸収差図中の球面収差図におけるＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３はそれぞれＣＡ１＝５５０．０ｎｍ、ＣＡ２＝４５０．０ｎｍ、ＣＡ３＝６２０．０ｎｍの波長における収差曲線である。非点収差図におけるＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はＣＡ１＝５５０．０ｎｍである。

［実施例２］
本発明のズームレンズの第２実施例について数値例を表２に示す。また図３は、そのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。

［実施例３］
本発明のズームレンズの第３実施例について数値例を表３に示す。また図５は、そのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。

［実施例４］
本発明のズームレンズの第４実施例について数値例を表４に示す。また図７は、そのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。

［実施例５］
本発明のズームレンズの第５実施例について数値例を表５に示す。また図９は、そのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。

［実施例６］
本発明のズームレンズの第６実施例について数値例を表６に示す。また図１１は、そのレンズ構成図、図１２はその諸収差図である。

［実施例７］
本発明のズームレンズの第７実施例について数値例を表７に示す。また図１３は、そのレンズ構成図、図１４はその諸収差図である。

［実施例８］
本発明のズームレンズの第８実施例について数値例を表８に示す。また図１５は、そのレンズ構成図、図１６はその諸収差図である。

［実施例９］
本発明のズームレンズの第９実施例について数値例を表９に示す。また図１７は、そのレンズ構成図、図１８はその諸収差図である。

［実施例１０］
本発明のズームレンズの第１０施例について数値例を表１０に示す。また図１９は、そのレンズ構成図、図２０はその諸収差図である。

［実施例１１］
本発明のズームレンズの第１１実施例について数値例を表１１に示す。また図２１は、そのレンズ構成図、図２２はその諸収差図である。

［実施例１２］
本発明のズームレンズの第１２実施例について数値例を表１２に示す。また図２３は、そのレンズ構成図、図２４はその諸収差図である。

次に第１実施例から第１２実施例に関して条件式（１）から条件式（１９）に対応する値を、まとめて表１３に示す。

表１３から明らかなように、第１実施例から第１２実施例の各実施例に関する数値は条件式（１）から（１９）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。

Claims (6)

1. 拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群、及び全体で正の屈折力を有する第３レンズ群を有する３群或いは４群構成から成る変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、前記第３レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、広角端における第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（２）を満足しており、前記第２レンズ群の望遠端と広角端における倍率に関して下記条件式（３）を満足しており、前記第３レンズ群の望遠端と広角端における倍率に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第２レンズ群と第３レンズ群の望遠端と広角端における合成倍率に関して下記条件式（５）を満足していることを特徴とするズームレンズ。
   （１） ６．０ ＜ ＴＬ ／ ｆ_w ≦ ９．３２
   （２） −０．２７ ≦ ｆ_w ／ ｆ_I ＜ −０．１
   （３） ０．７ ＜ ｍ_{II T} ／ ｍ_{II w} ＜ １．４
   （４） １．４ ＜ ｍ_{III T} ／ ｍ_{III w} ＜ ２．４
   （５） １．４ ＜ ｍ_{II−III T} ／ ｍ_{II−III w} ＜ ２．４
   ただし、
   ＴＬ ：広角端における第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
   （第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１７００ｍｍに合焦状態）
   ｆ_w ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
   （第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１７００ｍｍに合焦状態）
   ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
   ｍ_{II w} ：広角端における第２レンズ群の倍率
   ｍ_{II T} ：望遠端における第２レンズ群の倍率
   ｍ_{III w} ：広角端における第３レンズ群の倍率
   ｍ_{III T} ：望遠端における第３レンズ群の倍率
   ｍ_{II−III w}：広角端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成倍率
   ｍ_{II−III T}：望遠端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成倍率
   
   
2. 前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して、下記条件式（６）を満足しており、前記第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（７）を満足しており、前記第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（８）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性と、拡大側から４枚目に配置されるレンズと最も縮小側に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （６） １．３ ＜ Ｌ_I ／ ｆ_w ＜ ２．０
   （７） −０．６ ＜ ｆ_w ／ ｆ₁ ＜ −０．３
   （８） ０．７ ＜ ｆ_w ／ r₂ ＜ １．３
   （９） −６５ ＜（Ｖ₁＋Ｖ₂）／ ２−（Ｖ₄＋Ｖ₅）／ ２
   ただし、
   Ｌ_I ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離
   ｆ₁ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
   ｒ₂ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
   Ｖ₁ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
   Ｖ₂ ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
   Ｖ₄ ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
   Ｖ₅ ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
3. 前記第２レンズ群は、拡大側から順に、負レンズ、正レンズの２枚のレンズを配して構成され、合焦動作を前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材に関して条件式（１０）を満足し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。
   （１０） １９ ＜ Ｖ₆−Ｖ₇
   ただし、
   Ｖ₆ ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
   Ｖ₇ ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
4. 前記第３レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの７枚を配して構成され、前記第３レンズ群を構成する拡大側から３枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１１）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１２）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズの拡大側の形状に関して下記条件式（１３）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する拡大側から４枚目に配置されるレンズと拡大側から５枚目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１４）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する拡大側から６枚目に配置されるレンズと最も縮小側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１５）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する拡大側から６枚目に配置されるレンズの拡大側の形状に関して下記条件式（１６）を満足しており、前記第３レンズ群を構成する最も拡大側に配置されるレンズと拡大側から２枚目及び３枚目に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１７）を満足しており、拡大側から６枚目に配置されるレンズと最も縮小側に配置されるレンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１８）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （１１） −１．２ ＜ ｆ_w ／ ｆ₁₀ ＜ −０．１
   （１２） ０．４ ＜ ｆ₈ ／ ｆ₉ ＜ ２．０
   （１３） −０．２ ＜ ｆ_w／ ｒ_{III 1} ＜ ０．４
   （１４） ０．４ ＜（１ ／ ｆ₁₂ − １ ／ ｆ₁₁ ）＊ ｆ_w ＜ １．４
   （１５） ０．５ ＜（１／ｆ₁₄ − １ ／ ｆ₁₃ ）＊ ｆ_w ＜ １．５
   （１６） ０．０ ＜ ｆ_w ／ ｒ_{III 11} ＜ ０．７
   （１７） −２５ ＜（Ｖ₈＋Ｖ₉）／ ２−Ｖ₁₀ ＜ ４０
   （１８） ２５ ＜ Ｖ₁₄−Ｖ₁₃
   ただし、
   ｆ₈ ：第３レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
   ｆ₉ ：第３レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
   ｆ₁₀ ：第３レンズ群で拡大側から３枚目に配置されるレンズの焦点距離
   ｆ₁₁ ：第３レンズ群で拡大側から４枚目に配置されるレンズの焦点距離
   ｆ₁₂ ：第３レンズ群で拡大側から５枚目に配置されるレンズの焦点距離
   ｆ₁₃ ：第３レンズ群で拡大側から６枚目に配置されるレンズの焦点距離
   ｆ₁₄ ：第３レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの焦点距離
   ｒ_{III 1} ：第３レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
   ｒ_{III 11}：第３レンズ群で拡大側から６枚目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
   Ｖ₈ ：第３レンズ群で最も拡大側に配置される正レンズのアッベ数
   Ｖ₉ ：第３レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
   Ｖ₁₀ ：第３レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
   Ｖ₁₃ ：第３レンズ群で拡大側から６枚目に配置される負レンズのアッベ数
   Ｖ₁₄ ：第３レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
5. 前記第３レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側の面の形状に関して下記条件式（１９）を満足していることを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
   （１９） −０．２５ ＜ ｆ_w ／ ｒ_{III 14} ＜ −０．０２
   ただし、
   ｒ_{III 14}：第３レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
6. 請求項１から請求項５の少なくともいずれかの１項に記載されるズームレンズを搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置。

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