JP5560623B2 - ズームレンズ及び投射型表示装置 - Google Patents
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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くコンパクトなズームレンズに関するものである。
投射型表示装置において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の制約は小型の投射型表示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投射型表示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、何枚ものレンズを組み合わせる必要があり、したがって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を採用する投射型表示装置は、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、いわゆるシフト光学系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、また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、投射型表示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投射型表示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投射型表示装置では、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、投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例があり、投射型表示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。（特許文献１）
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非球面レンズを使用せず、コストや生産性をも考慮した薄型の投射型表示装置を提供することを目的としている。
請求項１記載の発明は、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、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、広角端から望遠端への変倍を行うにあたり前記第１レンズ群は固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群及び前記第５レンズ群は縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動し、光学系に関する大きさが下記条件式（１）を満足しており、前記第５レンズ群の縮小側に設定される空間に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第４レンズ群に設定されるパワー関して下記条件式（４）を満足していることを特徴とする。
（１） ７．５ ≦ ＴＬ／ｆw ≦ ８．０
（２） １．８ ≦ ｂw／ｆw ≦ ２．４
（３） ０．９ ≦｜ｆw／ｆI｜≦ １．５
（４） ０．４ ≦ ｆw／ｆIV ≦ ０．６
ただし、
ＴＬ：第１レンズ群の最も拡大側の面から像面までの距離
（ただし、第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までは空気換算距離）
ｆw ：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の面からの物体距離１７００ｍｍに合焦の状態）
ｂw ：広角端における第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までの空気換算距離
ｆI ：第1レンズ群の合成焦点距離
ｆIV ：第４レンズ群の合成焦点距離
条件式（１）は、光学系の全長に関する条件であり、すなわち小径化の条件となる。上限を超えると全長が大きくなり、したがってレンズが大口径になり、小型、薄型化を損ねてしまう。下限を超えると、諸収差のバランスを取ることが困難となる。条件式（２）は、第５レンズ群の縮小側の広角端における間隔条件である。いわゆるバックフォーカスに相当する部分であるがライトバルブを照明するための光学系との共用スペースである為、この間隔を確保することが必要となる。従って下限を超えると照明系のスペースが不足し投射型表示装置として設計困難となる。条件式（３）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有しており、前述の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５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（照明光学系との関連において第６レンズ群が構成されている場合には、第６レンズ群との空気間隔部分）に実際に確保するための条件である。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５レンズ群と第６レンズ群の空気間隔を必要量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２レンズ群以降の正レンズ群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ことが困難になる。条件式（４）は、主に変倍を司っている第４レンズ群のパワーに関する条件である。目的の変倍比を確保するためには第４レンズ群のパワー及び移動量が適切に与えられなければならない。条件式（４）の上限を超えるとレンズパワーが大きくなり諸収差が悪化し、下限を超えると変倍のために移動量を大きくしなければならず、広角端から望遠端にかけてバランス良く諸収差を良好に補正することが難しくなる。
（１） ７．５ ≦ ＴＬ／ｆw ≦ ８．０
（２） １．８ ≦ ｂw／ｆw ≦ ２．４
（３） ０．９ ≦｜ｆw／ｆI｜≦ １．５
（４） ０．４ ≦ ｆw／ｆIV ≦ ０．６
ただし、
ＴＬ：第１レンズ群の最も拡大側の面から像面までの距離
（ただし、第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までは空気換算距離）
ｆw ：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の面からの物体距離１７００ｍｍに合焦の状態）
ｂw ：広角端における第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までの空気換算距離
ｆI ：第1レンズ群の合成焦点距離
ｆIV ：第４レンズ群の合成焦点距離
条件式（１）は、光学系の全長に関する条件であり、すなわち小径化の条件となる。上限を超えると全長が大きくなり、したがってレンズが大口径になり、小型、薄型化を損ねてしまう。下限を超えると、諸収差のバランスを取ることが困難となる。条件式（２）は、第５レンズ群の縮小側の広角端における間隔条件である。いわゆるバックフォーカスに相当する部分であるがライトバルブを照明するための光学系との共用スペースである為、この間隔を確保することが必要となる。従って下限を超えると照明系のスペースが不足し投射型表示装置として設計困難となる。条件式（３）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有しており、前述の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５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（照明光学系との関連において第６レンズ群が構成されている場合には、第６レンズ群との空気間隔部分）に実際に確保するための条件である。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５レンズ群と第６レンズ群の空気間隔を必要量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２レンズ群以降の正レンズ群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ことが困難になる。条件式（４）は、主に変倍を司っている第４レンズ群のパワーに関する条件である。目的の変倍比を確保するためには第４レンズ群のパワー及び移動量が適切に与えられなければならない。条件式（４）の上限を超えるとレンズパワーが大きくなり諸収差が悪化し、下限を超えると変倍のために移動量を大きくしなければならず、広角端から望遠端にかけてバランス良く諸収差を良好に補正することが難しくなる。
請求項２記載の発明は、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）、負レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第１レンズ群において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（５）を満足し、その縮小側面の形状に関して下記条件式（６）を満足し、拡大側から二番目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、前記第１レンズ群を構成する各レンズの屈折率の関係が下記条件式（８）を満足していることを特徴とする。
（５） −０．３６ ≦ ｆw／ｆI1 ≦ −０．２５
（６） ０．７２ ≦ ｆw／ｒI2 ≦ ０．８５
（７） ０．２８ ≦ ｆw／ｆI2 ≦ ０．４２
（８） １．６ ≦ ＮI ≦ １．８
ただし、
ｆI1：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｒI2：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｆI2：第1レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ＮI ：第1レンズ群を構成するレンズのｄ線における屈折率の平均値
条件式（５）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５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（５）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５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、いわゆる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（６）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することで、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（７）は、第１レンズ群内の正レンズのパワーに関するものである。第１レンズ群は条件式（３）のように全体として強い負のパワーを有するが、群内の諸収差の補正には条件式（７）の範囲で適切な正のパワーを持つレンズが必要である。上限を超えると正レンズのパワーが過大となり下限を超えると逆に過小となり色収差を始めとする諸収差のバランスが崩れ良好な性能を得ることが出来ない。条件式（８）は第１レンズ群に配置されるレンズの屈折率の平均値を表している。第１レンズ群は条件式（３）で示されるように強い負のパワーを有するので、下限を超えて低屈折率材料を使用するとそのレンズの曲率が強くなると同時にペッツバール和も過小となり高次収差の発生や像面湾曲が悪化する。上限を超えると色収差を適切に補正する材料の組み合わせが出来ず性能を満足させる色収差補正が出来ない。
（５） −０．３６ ≦ ｆw／ｆI1 ≦ −０．２５
（６） ０．７２ ≦ ｆw／ｒI2 ≦ ０．８５
（７） ０．２８ ≦ ｆw／ｆI2 ≦ ０．４２
（８） １．６ ≦ ＮI ≦ １．８
ただし、
ｆI1：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｒI2：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｆI2：第1レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ＮI ：第1レンズ群を構成するレンズのｄ線における屈折率の平均値
条件式（５）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５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（５）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５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、いわゆる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（６）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することで、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（７）は、第１レンズ群内の正レンズのパワーに関するものである。第１レンズ群は条件式（３）のように全体として強い負のパワーを有するが、群内の諸収差の補正には条件式（７）の範囲で適切な正のパワーを持つレンズが必要である。上限を超えると正レンズのパワーが過大となり下限を超えると逆に過小となり色収差を始めとする諸収差のバランスが崩れ良好な性能を得ることが出来ない。条件式（８）は第１レンズ群に配置されるレンズの屈折率の平均値を表している。第１レンズ群は条件式（３）で示されるように強い負のパワーを有するので、下限を超えて低屈折率材料を使用するとそのレンズの曲率が強くなると同時にペッツバール和も過小となり高次収差の発生や像面湾曲が悪化する。上限を超えると色収差を適切に補正する材料の組み合わせが出来ず性能を満足させる色収差補正が出来ない。
請求項３記載の発明は、前記第２レンズ群は正レンズにて構成され、当該レンズの有するパワーについて下記条件式（９）を満足し、屈折率に関して下記条件式（１０）を満足し、形状に関して下記条件式（１１）を満足していることを特徴とする。
（９） ０．２２ ≦ ｆw／ｆII ≦ ０．４
（１０） １．７８ ≦ＮII
（１１） ｜ｒII2／ｒII1≦ ０．３３
ただし、
ｆII ：第２レンズ群の合成焦点距離
ＮII ：第２レンズ群を構成するレンズの屈折率の平均値
ｒII1 ：第２レンズ群を構成するレンズの拡大側面の曲率半径
ｒII2 ：第２レンズ群を構成するレンズの縮小側面の曲率半径
条件式（９）は、第２レンズ群の群パワーに関する条件である。第１レンズ群からの強い発散光束を第３レンズ群に入射する前に緩和する働きを持っている。この為の適切なパワーが条件式（９）の範囲で設定されることが必要で、上限を超えるとパワーが過大となり単レンズである為色収差、球面収差が悪化、上限を超えるとパワーが過小となり、第３レンズ群での収差補正の負担が増大してしまう。条件式（１０）は、第２レンズ群のレンズの屈折率に関しており、（９）のパワーで収差も適切に補正するための条件である。第２レンズ群は単レンズであるため出来るだけ曲率半径を長くして収差の発生を少なくすることが重要であり、下限値以上の屈折率とするのが良い。下限を超えると球面収差、コマ収差が発生し像面湾曲も劣化する。条件式（１１）は、条件式（１０）と共に、球面収差コマ収差を良好に補正するための条件である。第２レンズ群を構成するレンズの縮小側の曲率半径を拡大側の曲率半径よりも小さくすることで発散状態で入射してくる光束の球面収差を無理なく補正している。上限を超えると球面収差、コマ収差ともにアンダーとなる。
（９） ０．２２ ≦ ｆw／ｆII ≦ ０．４
（１０） １．７８ ≦ＮII
（１１） ｜ｒII2／ｒII1≦ ０．３３
ただし、
ｆII ：第２レンズ群の合成焦点距離
ＮII ：第２レンズ群を構成するレンズの屈折率の平均値
ｒII1 ：第２レンズ群を構成するレンズの拡大側面の曲率半径
ｒII2 ：第２レンズ群を構成するレンズの縮小側面の曲率半径
条件式（９）は、第２レンズ群の群パワーに関する条件である。第１レンズ群からの強い発散光束を第３レンズ群に入射する前に緩和する働きを持っている。この為の適切なパワーが条件式（９）の範囲で設定されることが必要で、上限を超えるとパワーが過大となり単レンズである為色収差、球面収差が悪化、上限を超えるとパワーが過小となり、第３レンズ群での収差補正の負担が増大してしまう。条件式（１０）は、第２レンズ群のレンズの屈折率に関しており、（９）のパワーで収差も適切に補正するための条件である。第２レンズ群は単レンズであるため出来るだけ曲率半径を長くして収差の発生を少なくすることが重要であり、下限値以上の屈折率とするのが良い。下限を超えると球面収差、コマ収差が発生し像面湾曲も劣化する。条件式（１１）は、条件式（１０）と共に、球面収差コマ収差を良好に補正するための条件である。第２レンズ群を構成するレンズの縮小側の曲率半径を拡大側の曲率半径よりも小さくすることで発散状態で入射してくる光束の球面収差を無理なく補正している。上限を超えると球面収差、コマ収差ともにアンダーとなる。
請求項４記載の発明は、前記第３レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ及び正レンズにて構成され、前記第３レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（１２）を満足しており、拡大側から二番目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１３）を満足しており、最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１４）を満足しており、拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１５）を満足していることを特徴とする。
（１２） −０．０５ ≦ ｆw／ｆIII ≦ ０．２
（１３） −１．２ ≦ ｆw／ｆIII2 ≦ −０．７５
（１４） ０．３６ ≦ ｆw／ｒIII1 ≦ ０．６１
（１５） −０．８２ ≦ ｆw／ｒIII3 ≦ −０．６２
ただし、
ｆIII ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｆIII2：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ｒIII1：第３レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIII3：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
条件式（１２）は、第３レンズ群の群パワーに関する条件である。第３レンズ群は、第１レンズ群、第２レンズ群で発生する収差を補正し、第４レンズ群以降に伝達する働きをもつ。この為第３レンズ群全体としては条件式（１２）のように小さなパワーを有する構成としている反面第３レンズ群内の各レンズについては強いパワーを持たせて、主に諸収差の補正を目的としている。従がって上限または下限を超えて第３レンズ群がパワーを持つと、第３レンズ群の変倍時の移動に伴う収差変動が発生してしまう。条件式（１３）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーに関する条件である。第３レンズ群は正、負、正の３枚から成るいわゆるトリプレットの構成であり、球面収差や色収差などの補正には、拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーが重要となる。下限を超えて過大となるとオーバーの球面収差、色収差が発生し、上限を超えて過小になるとトリプレットとしての収差補正効果がなくなってしまう。条件式（１４）は、第３レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズにより球面収差、コマ収差補正の為の形状に関する要件である。第２レンズ群からの発散光束を球面収差、コマ収差の発生を最小とする形状であることが重要である。上限、下限のどちらを超えても球面収差のアンダー傾向が大きくなる。条件式（１５）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの形状に関する要件である。正パワーの拡大側のレンズ、及び縮小側のレンズと共に第３レンズ群全体で球面収差、コマ収差を最適に補正しており、上下限を超えると、共に拡大側面半径または縮小側面半径が過小となり球面収差がオーバーとなる。
（１２） −０．０５ ≦ ｆw／ｆIII ≦ ０．２
（１３） −１．２ ≦ ｆw／ｆIII2 ≦ −０．７５
（１４） ０．３６ ≦ ｆw／ｒIII1 ≦ ０．６１
（１５） −０．８２ ≦ ｆw／ｒIII3 ≦ −０．６２
ただし、
ｆIII ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｆIII2：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ｒIII1：第３レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIII3：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
条件式（１２）は、第３レンズ群の群パワーに関する条件である。第３レンズ群は、第１レンズ群、第２レンズ群で発生する収差を補正し、第４レンズ群以降に伝達する働きをもつ。この為第３レンズ群全体としては条件式（１２）のように小さなパワーを有する構成としている反面第３レンズ群内の各レンズについては強いパワーを持たせて、主に諸収差の補正を目的としている。従がって上限または下限を超えて第３レンズ群がパワーを持つと、第３レンズ群の変倍時の移動に伴う収差変動が発生してしまう。条件式（１３）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーに関する条件である。第３レンズ群は正、負、正の３枚から成るいわゆるトリプレットの構成であり、球面収差や色収差などの補正には、拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーが重要となる。下限を超えて過大となるとオーバーの球面収差、色収差が発生し、上限を超えて過小になるとトリプレットとしての収差補正効果がなくなってしまう。条件式（１４）は、第３レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズにより球面収差、コマ収差補正の為の形状に関する要件である。第２レンズ群からの発散光束を球面収差、コマ収差の発生を最小とする形状であることが重要である。上限、下限のどちらを超えても球面収差のアンダー傾向が大きくなる。条件式（１５）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの形状に関する要件である。正パワーの拡大側のレンズ、及び縮小側のレンズと共に第３レンズ群全体で球面収差、コマ収差を最適に補正しており、上下限を超えると、共に拡大側面半径または縮小側面半径が過小となり球面収差がオーバーとなる。
請求項５記載の発明は、前記第４レンズ群は正レンズを配して構成され、倍率に関して下記条件式（１６）を満足しており、形状に関して下記条件式（１７）を満足しており、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。
（１６） １．８ ≦ ｍIVt／ｍIVw ≦ ２．２５
（１７） −１．６ ≦ ｒIV1／ｒIV2 ≦ −１．０
（１８） ６０ ≦ＶIV
ただし、
ｍIVt ：望遠端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｍIVw ：広角端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｒIV1 ：第４レンズ群のレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIV2 ：第４レンズ群のレンズの縮小側面の曲率半径
ＶIV：第４レンズ群を構成するレンズのアッベ数
条件式（１６）は、第４レンズ群の倍率に関する条件である。本発明のズームレンズは第４レンズ群が条件式（４）に示す強い正パワーと大きな移動により、ズームレンズとして焦点距離を大きく変える構成を特徴としている。すなわち第４レンズ群はレンズ全系のバリエータとして機能しており条件式（１６）は、この変倍比に関るもので、上限を超えると変倍比が過大となり、収差の劣化、全長の大型化を招き、下限を超えると希望の変倍比が得られなくなる。条件式（１７）は、球面収差、コマ収差の発生及び変動を小さくする第４レンズ群のレンズの形状に関する条件で、上限または下限を超えると各々、収差の適切な補正が困難となる。条件式（１８）は、第４レンズ群による色収差補正、及び変倍による色収差変動を抑えるための条件である。第４レンズ群は単レンズで構成され強いパワーを有することから、変倍による移動での色収差等の変動を抑えるためには出来るだけアッベ数の大きな材料が好ましく、下限を超えると変倍による色収差変動が過大となる。
（１６） １．８ ≦ ｍIVt／ｍIVw ≦ ２．２５
（１７） −１．６ ≦ ｒIV1／ｒIV2 ≦ −１．０
（１８） ６０ ≦ＶIV
ただし、
ｍIVt ：望遠端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｍIVw ：広角端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｒIV1 ：第４レンズ群のレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIV2 ：第４レンズ群のレンズの縮小側面の曲率半径
ＶIV：第４レンズ群を構成するレンズのアッベ数
条件式（１６）は、第４レンズ群の倍率に関する条件である。本発明のズームレンズは第４レンズ群が条件式（４）に示す強い正パワーと大きな移動により、ズームレンズとして焦点距離を大きく変える構成を特徴としている。すなわち第４レンズ群はレンズ全系のバリエータとして機能しており条件式（１６）は、この変倍比に関るもので、上限を超えると変倍比が過大となり、収差の劣化、全長の大型化を招き、下限を超えると希望の変倍比が得られなくなる。条件式（１７）は、球面収差、コマ収差の発生及び変動を小さくする第４レンズ群のレンズの形状に関する条件で、上限または下限を超えると各々、収差の適切な補正が困難となる。条件式（１８）は、第４レンズ群による色収差補正、及び変倍による色収差変動を抑えるための条件である。第４レンズ群は単レンズで構成され強いパワーを有することから、変倍による移動での色収差等の変動を抑えるためには出来るだけアッベ数の大きな材料が好ましく、下限を超えると変倍による色収差変動が過大となる。
請求項６記載の発明は、前記第５レンズ群は拡大側から順に負レンズ、正レンズ、正レンズ及び負レンズを配して構成されており、最も拡大側及び拡大側から二番目に配置されるレンズの屈折率の関係が下記条件式（１９）を満足しており、形状に関する特長が下記条件式（２０）を満足しており、拡大側から三番目及び拡大側から四番目に配置されるレンズの屈折率の関係が下記条件式（２１）を満足しており、形状に関する特長が下記条件式（２２）を満足していることを特徴とする。
（１９） ０．２ ≦ ｎV１−ｎV2
（２０） ０．８５ ≦ ｆw／ｒV2 ≦ １．０５
（２１） ｎV３−ｎV4 ≦ −０．１８
（２２） −１．０８ ≦ ｆw／ｒV5 ≦ −０．８６
ただし、
ｎV1：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV2：第５レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV2：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径又は拡
大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｎV3：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV4：第５レンズ群において拡大側から四番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV5：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
又は拡大側から四番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
本発明のズームレンズの第５レンズ群は、基本的に対称性のある接合レンズを向かい合わせた構成にして第１レンズ群乃至第４レンズ群で発生し補正した結果、補正しきれず残存した諸収差をキャンセルすることで、最終的に良好な性能を達成している。条件式（１９）は、拡大側の接合レンズ、すなわち第５レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと二番目に配置されるレンズと接合した部分光学系の屈折率差を示しており、接合面には凹面の作用を持たせている。下限を超えるとペッツバール和が過小となり、球面収差、コマ収差が補正困難となる。条件式（２０）は、条件式（１９）と共に拡大側接合レンズの接合面の凹面の形状に関する条件である。上限を超えると球面収差がオーバーとなり、色収差のバランスも劣化する。下限を超えると接合面、接合レンズの効果が少なくなり色収差の補正が困難となる。条件式（２１）は、縮小側の接合レンズの屈折率差で、拡大側から三番目に配置される正レンズと四番目に配置される負レンズを接合した構成で部分光学系を成しており拡大側接合レンズに関する条件式（１９）と同様の意味を持っている。下限を超えて屈折率差が小さくなると、ペッツバール和、球面収差、コマ収差の補正が困難となる。同様に条件式（２２）は、条件式（２１）と共に縮小側接合レンズの形状に関する条件で、拡大側接合レンズにおける条件式（２０）と同様の意味をもつ。上限を超えると接合面効果が減少し、色収差補正が困難となる。また下限を超えると接合面の作用が過大となり、球面収差、コマ収差、色補正のバランスがとれなくなる。
（１９） ０．２ ≦ ｎV１−ｎV2
（２０） ０．８５ ≦ ｆw／ｒV2 ≦ １．０５
（２１） ｎV３−ｎV4 ≦ −０．１８
（２２） −１．０８ ≦ ｆw／ｒV5 ≦ −０．８６
ただし、
ｎV1：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV2：第５レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV2：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径又は拡
大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｎV3：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV4：第５レンズ群において拡大側から四番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV5：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
又は拡大側から四番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
本発明のズームレンズの第５レンズ群は、基本的に対称性のある接合レンズを向かい合わせた構成にして第１レンズ群乃至第４レンズ群で発生し補正した結果、補正しきれず残存した諸収差をキャンセルすることで、最終的に良好な性能を達成している。条件式（１９）は、拡大側の接合レンズ、すなわち第５レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと二番目に配置されるレンズと接合した部分光学系の屈折率差を示しており、接合面には凹面の作用を持たせている。下限を超えるとペッツバール和が過小となり、球面収差、コマ収差が補正困難となる。条件式（２０）は、条件式（１９）と共に拡大側接合レンズの接合面の凹面の形状に関する条件である。上限を超えると球面収差がオーバーとなり、色収差のバランスも劣化する。下限を超えると接合面、接合レンズの効果が少なくなり色収差の補正が困難となる。条件式（２１）は、縮小側の接合レンズの屈折率差で、拡大側から三番目に配置される正レンズと四番目に配置される負レンズを接合した構成で部分光学系を成しており拡大側接合レンズに関する条件式（１９）と同様の意味を持っている。下限を超えて屈折率差が小さくなると、ペッツバール和、球面収差、コマ収差の補正が困難となる。同様に条件式（２２）は、条件式（２１）と共に縮小側接合レンズの形状に関する条件で、拡大側接合レンズにおける条件式（２０）と同様の意味をもつ。上限を超えると接合面効果が減少し、色収差補正が困難となる。また下限を超えると接合面の作用が過大となり、球面収差、コマ収差、色補正のバランスがとれなくなる。
請求項７記載の発明は、レンズ全系の焦点調節を前記第１レンズ群を光軸方向に移動させることにより成すことは、変倍時の焦点移動が無いなどの利点があることを特徴とする。
このように本発明によるズームレンズを投射型表示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８）、携帯にも便利な薄型の投射型表示装置を提供することが出来、さらに生産者側に対してもコストを低く維持することに効果的である。
このように本発明によるズームレンズを投射型表示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８）、携帯にも便利な薄型の投射型表示装置を提供することが出来、さらに生産者側に対してもコストを低く維持することに効果的である。
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でコスト面や生産面でも効果的なズームレンズを実現し、コンパクトで明るく、高画質の投射型表示装置を安価に提供することが出来る。
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、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、広角端から望遠端への変倍を行うにあたり前記第１レンズ群は固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群及び前記第５レンズ群は縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動し、光学系に関する大きさが下記条件式（１）を満足しており、前記第５レンズ群の縮小側に設定される空間に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第４レンズ群に設定されるパワー関して下記条件式（４）を満足していることを特徴とする。
（１） ７．５ ≦ ＴＬ／ｆw ≦ ８．０
（２） １．８ ≦ ｂw／ｆw ≦ ２．４
（３） ０．９ ≦｜ｆw／ｆI｜≦ １．５
（４） ０．４ ≦ ｆw／ｆIV ≦ ０．６
ただし、
ＴＬ：第１レンズ群の最も拡大側の面から像面までの距離
（ただし、第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までは空気換算距離）
ｆw ：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の面からの物体距離１７００ｍｍに合焦の状態）
ｂw ：広角端における第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までの空気換算距離
ｆI ：第1レンズ群の合成焦点距離
ｆIV ：第４レンズ群の合成焦点距離
条件式（１）は、光学系の全長に関する条件であり、すなわち小径化の条件となる。上限を超えると全長が大きくなり、したがってレンズが大口径になり、小型、薄型化を損ねてしまう。下限を超えると、諸収差のバランスを取ることが困難となる。条件式（２）は、第５レンズ群の縮小側の広角端における間隔条件である。いわゆるバックフォーカスに相当する部分であるがライトバルブを照明するための光学系との共用スペースである為、この間隔を確保することが必要となる。従って下限を超えると照明系のスペースが不足し投射型表示装置として設計困難となる。条件式（３）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有しており、前述の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５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（照明光学系との関連において第６レンズ群が構成されている場合には、第６レンズ群との空気間隔部分）に実際に確保するための条件である。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５レンズ群と第６レンズ群の空気間隔を必要量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２レンズ群以降の正レンズ群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ことが困難になる。条件式（４）は、主に変倍を司っている第４レンズ群のパワーに関する条件である。目的の変倍比を確保するためには第４レンズ群のパワー及び移動量が適切に与えられなければならない。条件式（４）の上限を超えるとレンズパワーが大きくなり諸収差が悪化し、下限を超えると変倍のために移動量を大きくしなければならず、広角端から望遠端にかけてバランス良く諸収差を良好に補正することが難しくなる。
（１） ７．５ ≦ ＴＬ／ｆw ≦ ８．０
（２） １．８ ≦ ｂw／ｆw ≦ ２．４
（３） ０．９ ≦｜ｆw／ｆI｜≦ １．５
（４） ０．４ ≦ ｆw／ｆIV ≦ ０．６
ただし、
ＴＬ：第１レンズ群の最も拡大側の面から像面までの距離
（ただし、第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までは空気換算距離）
ｆw ：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の面からの物体距離１７００ｍｍに合焦の状態）
ｂw ：広角端における第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までの空気換算距離
ｆI ：第1レンズ群の合成焦点距離
ｆIV ：第４レンズ群の合成焦点距離
条件式（１）は、光学系の全長に関する条件であり、すなわち小径化の条件となる。上限を超えると全長が大きくなり、したがってレンズが大口径になり、小型、薄型化を損ねてしまう。下限を超えると、諸収差のバランスを取ることが困難となる。条件式（２）は、第５レンズ群の縮小側の広角端における間隔条件である。いわゆるバックフォーカスに相当する部分であるがライトバルブを照明するための光学系との共用スペースである為、この間隔を確保することが必要となる。従って下限を超えると照明系のスペースが不足し投射型表示装置として設計困難となる。条件式（３）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有しており、前述の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５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（照明光学系との関連において第６レンズ群が構成されている場合には、第６レンズ群との空気間隔部分）に実際に確保するための条件である。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５レンズ群と第６レンズ群の空気間隔を必要量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２レンズ群以降の正レンズ群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ことが困難になる。条件式（４）は、主に変倍を司っている第４レンズ群のパワーに関する条件である。目的の変倍比を確保するためには第４レンズ群のパワー及び移動量が適切に与えられなければならない。条件式（４）の上限を超えるとレンズパワーが大きくなり諸収差が悪化し、下限を超えると変倍のために移動量を大きくしなければならず、広角端から望遠端にかけてバランス良く諸収差を良好に補正することが難しくなる。
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）、負レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第１レンズ群において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（５）を満足し、その縮小側面の形状に関して下記条件式（６）を満足し、拡大側から二番目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、前記第１レンズ群を構成する各レンズの屈折率の関係が下記条件式（８）を満足していることが望ましい。
（５） −０．３６ ≦ ｆw／ｆI1 ≦ −０．２５
（６） ０．７２ ≦ ｆw／ｒI2 ≦ ０．８５
（７） ０．２８ ≦ ｆw／ｆI2 ≦ ０．４２
（８） １．６ ≦ ＮI ≦ １．８
ただし、
ｆI1：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｒI2：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｆI2：第1レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ＮI ：第1レンズ群を構成するレンズのｄ線における屈折率の平均値
条件式（５）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５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（５）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５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、いわゆる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（６）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することで、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（７）は、第１レンズ群内の正レンズのパワーに関するものである。第１レンズ群は条件式（３）のように全体として強い負のパワーを有するが、群内の諸収差の補正には条件式（７）の範囲で適切な正のパワーを持つレンズが必要である。上限を超えると正レンズのパワーが過大となり下限を超えると逆に過小となり色収差を始めとする諸収差のバランスが崩れ良好な性能を得ることが出来ない。条件式（８）は第１レンズ群に配置されるレンズの屈折率の平均値を表している。第１レンズ群は条件式（３）で示されるように強い負のパワーを有するので、下限を超えて低屈折率材料を使用するとそのレンズの曲率が強くなると同時にペッツバール和も過小となり高次収差の発生や像面湾曲が悪化する。上限を超えると色収差を適切に補正する材料の組み合わせが出来ず性能を満足させる色収差補正が出来ない。
（５） −０．３６ ≦ ｆw／ｆI1 ≦ −０．２５
（６） ０．７２ ≦ ｆw／ｒI2 ≦ ０．８５
（７） ０．２８ ≦ ｆw／ｆI2 ≦ ０．４２
（８） １．６ ≦ ＮI ≦ １．８
ただし、
ｆI1：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｒI2：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｆI2：第1レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ＮI ：第1レンズ群を構成するレンズのｄ線における屈折率の平均値
条件式（５）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５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（５）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５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、いわゆる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（６）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することで、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（７）は、第１レンズ群内の正レンズのパワーに関するものである。第１レンズ群は条件式（３）のように全体として強い負のパワーを有するが、群内の諸収差の補正には条件式（７）の範囲で適切な正のパワーを持つレンズが必要である。上限を超えると正レンズのパワーが過大となり下限を超えると逆に過小となり色収差を始めとする諸収差のバランスが崩れ良好な性能を得ることが出来ない。条件式（８）は第１レンズ群に配置されるレンズの屈折率の平均値を表している。第１レンズ群は条件式（３）で示されるように強い負のパワーを有するので、下限を超えて低屈折率材料を使用するとそのレンズの曲率が強くなると同時にペッツバール和も過小となり高次収差の発生や像面湾曲が悪化する。上限を超えると色収差を適切に補正する材料の組み合わせが出来ず性能を満足させる色収差補正が出来ない。
また、前記第２レンズ群は正レンズにて構成され、当該レンズの有するパワーについて下記条件式（９）を満足し、屈折率に関して下記条件式（１０）を満足し、形状に関して下記条件式（１１）を満足していることが望ましい。
（９） ０．２２ ≦ ｆw／ｆII ≦ ０．４
（１０） １．７８ ≦ ＮII
（１１） ｜ｒII2／ｒII1｜≦ ０．３３
ただし、
ｆII ：第２レンズ群の合成焦点距離
ＮII ：第２レンズ群を構成するレンズの屈折率の平均値
ｒII1：第２レンズ群を構成するレンズの拡大側面の曲率半径
ｒII2：第２レンズ群を構成するレンズの縮小側面の曲率半径
条件式（９）は、第２レンズ群の群パワーに関する条件である。第１レンズ群からの強い発散光束を第３レンズ群に入射する前に緩和する働きを持っている。この為の適切なパワーが条件式（９）の範囲で設定されることが必要で、上限を超えるとパワーが過大となり単レンズである為色収差、球面収差が悪化、上限を超えるとパワーが過小となり、第３レンズ群での収差補正の負担が増大してしまう。条件式（１０）は、第２レンズ群のレンズの屈折率に関しており、（９）のパワーで収差も適切に補正するための条件である。第２レンズ群は単レンズであるため出来るだけ曲率半径を長くして収差の発生を少なくすることが重要であり、下限値以上の屈折率とするのが良い。下限を超えると球面収差、コマ収差が発生し像面湾曲も劣化する。条件式（１１）は、条件式（１０）と共に、球面収差コマ収差を良好に補正するための条件である。第２レンズ群を構成するレンズの縮小側の曲率半径を拡大側の曲率半径よりも小さくすることで発散状態で入射してくる光束の球面収差を無理なく補正している。上限を超えると球面収差、コマ収差ともにアンダーとなる。
（９） ０．２２ ≦ ｆw／ｆII ≦ ０．４
（１０） １．７８ ≦ ＮII
（１１） ｜ｒII2／ｒII1｜≦ ０．３３
ただし、
ｆII ：第２レンズ群の合成焦点距離
ＮII ：第２レンズ群を構成するレンズの屈折率の平均値
ｒII1：第２レンズ群を構成するレンズの拡大側面の曲率半径
ｒII2：第２レンズ群を構成するレンズの縮小側面の曲率半径
条件式（９）は、第２レンズ群の群パワーに関する条件である。第１レンズ群からの強い発散光束を第３レンズ群に入射する前に緩和する働きを持っている。この為の適切なパワーが条件式（９）の範囲で設定されることが必要で、上限を超えるとパワーが過大となり単レンズである為色収差、球面収差が悪化、上限を超えるとパワーが過小となり、第３レンズ群での収差補正の負担が増大してしまう。条件式（１０）は、第２レンズ群のレンズの屈折率に関しており、（９）のパワーで収差も適切に補正するための条件である。第２レンズ群は単レンズであるため出来るだけ曲率半径を長くして収差の発生を少なくすることが重要であり、下限値以上の屈折率とするのが良い。下限を超えると球面収差、コマ収差が発生し像面湾曲も劣化する。条件式（１１）は、条件式（１０）と共に、球面収差コマ収差を良好に補正するための条件である。第２レンズ群を構成するレンズの縮小側の曲率半径を拡大側の曲率半径よりも小さくすることで発散状態で入射してくる光束の球面収差を無理なく補正している。上限を超えると球面収差、コマ収差ともにアンダーとなる。
また、前記第３レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ及び正レンズにて構成され、前記第３レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（１２）を満足しており、拡大側から二番目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１３）を満足しており、最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１４）を満足しており、拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１５）を満足していることが望ましい。
（１２） −０．０５ ≦ ｆw／ｆIII ≦ ０．２
（１３） −１．２ ≦ ｆw／ｆIII2 ≦ −０．７５
（１４） ０．３６ ≦ ｆw／ｒIII1 ≦ ０．６１
（１５） −０．８２ ≦ ｆw／ｒIII3 ≦ −０．６２
ただし、
ｆIII ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｆIII2：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ｒIII1：第３レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIII3：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
条件式（１２）は、第３レンズ群の群パワーに関する条件である。第３レンズ群は、第１レンズ群、第２レンズ群で発生する収差を補正し、第４レンズ群以降に伝達する働きをもつ。この為第３レンズ群全体としては条件式（１２）のように小さなパワーを有する構成としている反面第３レンズ群内の各レンズについては強いパワーを持たせて、主に諸収差の補正を目的としている。従がって上限または下限を超えて第３レンズ群がパワーを持つと、第３レンズ群の変倍時の移動に伴う収差変動が発生してしまう。条件式（１３）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーに関する条件である。第３レンズ群は正、負、正の３枚から成るいわゆるトリプレットの構成であり、球面収差や色収差などの補正には、拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーが重要となる。下限を超えて過大となるとオーバーの球面収差、色収差が発生し、上限を超えて過小になるとトリプレットとしての収差補正効果がなくなってしまう。条件式（１４）は、第３レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズにより球面収差、コマ収差補正の為の形状に関する要件である。第２レンズ群からの発散光束を球面収差、コマ収差の発生を最小とする形状であることが重要である。上限、下限のどちらを超えても球面収差のアンダー傾向が大きくなる。条件式（１５）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの形状に関する要件である。正パワーの拡大側のレンズ、及び縮小側のレンズと共に第３レンズ群全体で球面収差、コマ収差を最適に補正しており、上下限を超えると、共に拡大側面半径または縮小側面半径が過小となり球面収差がオーバーとなる。
（１２） −０．０５ ≦ ｆw／ｆIII ≦ ０．２
（１３） −１．２ ≦ ｆw／ｆIII2 ≦ −０．７５
（１４） ０．３６ ≦ ｆw／ｒIII1 ≦ ０．６１
（１５） −０．８２ ≦ ｆw／ｒIII3 ≦ −０．６２
ただし、
ｆIII ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｆIII2：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ｒIII1：第３レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIII3：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
条件式（１２）は、第３レンズ群の群パワーに関する条件である。第３レンズ群は、第１レンズ群、第２レンズ群で発生する収差を補正し、第４レンズ群以降に伝達する働きをもつ。この為第３レンズ群全体としては条件式（１２）のように小さなパワーを有する構成としている反面第３レンズ群内の各レンズについては強いパワーを持たせて、主に諸収差の補正を目的としている。従がって上限または下限を超えて第３レンズ群がパワーを持つと、第３レンズ群の変倍時の移動に伴う収差変動が発生してしまう。条件式（１３）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーに関する条件である。第３レンズ群は正、負、正の３枚から成るいわゆるトリプレットの構成であり、球面収差や色収差などの補正には、拡大側から二番目に配置されるレンズの負のパワーが重要となる。下限を超えて過大となるとオーバーの球面収差、色収差が発生し、上限を超えて過小になるとトリプレットとしての収差補正効果がなくなってしまう。条件式（１４）は、第３レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズにより球面収差、コマ収差補正の為の形状に関する要件である。第２レンズ群からの発散光束を球面収差、コマ収差の発生を最小とする形状であることが重要である。上限、下限のどちらを超えても球面収差のアンダー傾向が大きくなる。条件式（１５）は、第３レンズ群を構成する拡大側から二番目に配置されるレンズの形状に関する要件である。正パワーの拡大側のレンズ、及び縮小側のレンズと共に第３レンズ群全体で球面収差、コマ収差を最適に補正しており、上下限を超えると、共に拡大側面半径または縮小側面半径が過小となり球面収差がオーバーとなる。
また、前記第４レンズ群は正レンズを配して構成され、倍率に関して下記条件式（１６）を満足しており、形状に関して下記条件式（１７）を満足しており、分散特性に関して下記条件式（１８）を満足していることが望ましい。
（１６） １．８ ≦ ｍIVt／ｍIVw ≦ ２．２５
（１７） −１．６ ≦ ｒIV1／ｒIV2 ≦ −１．０
（１８） ６０ ≦ ＶIV
ただし、
ｍIVt：望遠端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｍIVw：広角端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｒIV1：第４レンズ群のレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIV2：第４レンズ群のレンズの縮小側面の曲率半径
ＶIV：第４レンズ群を構成するレンズのアッベ数
条件式（１６）は、第４レンズ群の倍率に関する条件である。本発明のズームレンズは第４レンズ群が条件式（４）に示す強い正パワーと大きな移動により、ズームレンズとして焦点距離を大きく変える構成を特徴としている。すなわち第４レンズ群はレンズ全系のバリエータとして機能しており条件式（１６）は、この変倍比に関るもので、上限を超えると変倍比が過大となり、収差の劣化、全長の大型化を招き、下限を超えると希望の変倍比が得られなくなる。条件式（１７）は、球面収差、コマ収差の発生及び変動を小さくする第４レンズ群のレンズの形状に関する条件で、上限または下限を超えると各々、収差の適切な補正が困難となる。条件式（１８）は、第４レンズ群による色収差補正、及び変倍による色収差変動を抑えるための条件である。第４レンズ群は単レンズで構成され強いパワーを有することから、変倍による移動での色収差等の変動を抑えるためには出来るだけアッベ数の大きな材料が好ましく、下限を超えると変倍による色収差変動が過大となる。
（１６） １．８ ≦ ｍIVt／ｍIVw ≦ ２．２５
（１７） −１．６ ≦ ｒIV1／ｒIV2 ≦ −１．０
（１８） ６０ ≦ ＶIV
ただし、
ｍIVt：望遠端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｍIVw：広角端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｒIV1：第４レンズ群のレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIV2：第４レンズ群のレンズの縮小側面の曲率半径
ＶIV：第４レンズ群を構成するレンズのアッベ数
条件式（１６）は、第４レンズ群の倍率に関する条件である。本発明のズームレンズは第４レンズ群が条件式（４）に示す強い正パワーと大きな移動により、ズームレンズとして焦点距離を大きく変える構成を特徴としている。すなわち第４レンズ群はレンズ全系のバリエータとして機能しており条件式（１６）は、この変倍比に関るもので、上限を超えると変倍比が過大となり、収差の劣化、全長の大型化を招き、下限を超えると希望の変倍比が得られなくなる。条件式（１７）は、球面収差、コマ収差の発生及び変動を小さくする第４レンズ群のレンズの形状に関する条件で、上限または下限を超えると各々、収差の適切な補正が困難となる。条件式（１８）は、第４レンズ群による色収差補正、及び変倍による色収差変動を抑えるための条件である。第４レンズ群は単レンズで構成され強いパワーを有することから、変倍による移動での色収差等の変動を抑えるためには出来るだけアッベ数の大きな材料が好ましく、下限を超えると変倍による色収差変動が過大となる。
また、前記第５レンズ群は拡大側から順に負レンズ、正レンズ、正レンズ及び負レンズを配して構成されており、最も拡大側及び拡大側から二番目に配置されるレンズの屈折率の関係が下記条件式（１９）を満足しており、形状に関する特長が下記条件式（２０）を満足しており、拡大側から三番目及び拡大側から四番目に配置されるレンズの屈折率の関係が下記条件式（２１）を満足しており、形状に関する特長が下記条件式（２２）を満足していることが望ましい。
（１９） ０．２ ≦ ｎV１−ｎV2
（２０） ０．８５ ≦ ｆw／ｒV2 ≦ １．０５
（２１） ｎV3−ｎV4 ≦ −０．１８
（２２） −１．０８ ≦ ｆw／ｒV5 ≦ −０．８６
ただし、
ｎV1：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV2：第５レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV2：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径又は拡
大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｎV3：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV4：第５レンズ群において拡大側から四番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV5：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
又は拡大側から四番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
本発明のズームレンズの第５レンズ群は、基本的に対称性のある接合レンズを向かい合わせた構成にして第１レンズ群乃至第４レンズ群で発生し補正した結果、補正しきれず残存した諸収差をキャンセルすることで、最終的に良好な性能を達成している。条件式（１９）は、拡大側の接合レンズ、すなわち第５レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと二番目に配置されるレンズと接合した部分光学系の屈折率差を示しており、接合面には凹面の作用を持たせている。下限を超えるとペッツバール和が過小となり、球面収差、コマ収差が補正困難となる。条件式（２０）は、条件式（１９）と共に拡大側接合レンズの接合面の凹面の形状に関する条件である。上限を超えると球面収差がオーバーとなり、色収差のバランスも劣化する。下限を超えると接合面、接合レンズの効果が少なくなり色収差の補正が困難となる。条件式（２１）は、縮小側の接合レンズの屈折率差で、拡大側から三番目に配置される正レンズと四番目に配置される負レンズを接合した構成で部分光学系を成しており拡大側接合レンズに関する条件式（１９）と同様の意味を持っている。下限を超えて屈折率差が小さくなると、ペッツバール和、球面収差、コマ収差の補正が困難となる。同様に条件式（２２）は、条件式（２１）と共に縮小側接合レンズの形状に関する条件で、拡大側接合レンズにおける条件式（２０）と同様の意味をもつ。上限を超えると接合面効果が減少し、色収差補正が困難となる。また下限を超えると接合面の作用が過大となり、球面収差、コマ収差、色補正のバランスがとれなくなる。
（１９） ０．２ ≦ ｎV１−ｎV2
（２０） ０．８５ ≦ ｆw／ｒV2 ≦ １．０５
（２１） ｎV3−ｎV4 ≦ −０．１８
（２２） −１．０８ ≦ ｆw／ｒV5 ≦ −０．８６
ただし、
ｎV1：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV2：第５レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV2：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径又は拡
大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｎV3：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV4：第５レンズ群において拡大側から四番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV5：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
又は拡大側から四番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
本発明のズームレンズの第５レンズ群は、基本的に対称性のある接合レンズを向かい合わせた構成にして第１レンズ群乃至第４レンズ群で発生し補正した結果、補正しきれず残存した諸収差をキャンセルすることで、最終的に良好な性能を達成している。条件式（１９）は、拡大側の接合レンズ、すなわち第５レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズと二番目に配置されるレンズと接合した部分光学系の屈折率差を示しており、接合面には凹面の作用を持たせている。下限を超えるとペッツバール和が過小となり、球面収差、コマ収差が補正困難となる。条件式（２０）は、条件式（１９）と共に拡大側接合レンズの接合面の凹面の形状に関する条件である。上限を超えると球面収差がオーバーとなり、色収差のバランスも劣化する。下限を超えると接合面、接合レンズの効果が少なくなり色収差の補正が困難となる。条件式（２１）は、縮小側の接合レンズの屈折率差で、拡大側から三番目に配置される正レンズと四番目に配置される負レンズを接合した構成で部分光学系を成しており拡大側接合レンズに関する条件式（１９）と同様の意味を持っている。下限を超えて屈折率差が小さくなると、ペッツバール和、球面収差、コマ収差の補正が困難となる。同様に条件式（２２）は、条件式（２１）と共に縮小側接合レンズの形状に関する条件で、拡大側接合レンズにおける条件式（２０）と同様の意味をもつ。上限を超えると接合面効果が減少し、色収差補正が困難となる。また下限を超えると接合面の作用が過大となり、球面収差、コマ収差、色補正のバランスがとれなくなる。
また、レンズ全系の焦点調節を前記第１レンズ群を光軸方向に移動させることにより成すことは、変倍時の焦点移動が無いなどの利点があるため望ましい。
このように本発明によるズームレンズを投射型表示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８）、携帯にも便利な薄型の投射型表示装置を提供することが出来、さらに生産者側に対してもコストを低く維持することに効果的である。
このように本発明によるズームレンズを投射型表示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８）、携帯にも便利な薄型の投射型表示装置を提供することが出来、さらに生産者側に対してもコストを低く維持することに効果的である。
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７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（各図におけるレンズ群名称ＬＧ１）、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群（レンズ群名称ＬＧ２）、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）、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群（レンズ群名称ＬＧ４）及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群（レンズ群名称ＬＧ５）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の負レンズ（レンズ名称をＬ１１、拡大側面の面番号を１０１、縮小側面の面番号を１０２とする）、正レンズ（レンズ名称をＬ１２、拡大側面の面番号を１０３、縮小側面の面番号を１０４とする）、負レンズ（レンズ名称をＬ１３、拡大側面の面番号を１０５、縮小側面の面番号を１０６とする）及び負レンズ（レンズ名称をＬ１４、拡大側面の面番号を１０７、縮小側面の面番号を１０８とする）を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は正レンズ（レンズ名称をＬ２１、拡大側面の面番号を２０１、縮小側面の面番号を２０２とする）にて構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は、拡大側から順に正レンズ（レンズ名称をＬ３１、拡大側面の面番号を３０１、縮小側面の面番号を３０２とする）、負レンズ（レンズ名称をＬ３２、拡大側面の面番号を３０３、縮小側面の面番号を３０４とする）及び正レンズ（レンズ名称をＬ３３、拡大側面の面番号を３０５、縮小側面の面番号を３０６とする）にて構成され、前記第４レンズ群ＬＧ４は正レンズ（レンズ名称をＬ４１、拡大側面の面番号を４０１、縮小側面の面番号を４０２とする）を配して構成され、前記第５レンズ群ＬＧ５は拡大側から順に負レンズ（レンズ名称をＬ５１、拡大側面の面番号を５０１、縮小側面の面番号を５０２とする）、正レンズ（レンズ名称をＬ５２、拡大側面の面番号を接合のため５０２、縮小側面の面番号を５０３とする）、正レンズ（レンズ名称をＬ５３、拡大側面の面番号を５０４、縮小側面の面番号を５０５とする）及び負レンズ（レンズ名称をＬ５４、拡大側面の面番号を接合のため５０５、縮小側面の面番号を５０６とする）を配して構成されており、前記第５レンズ群ＬＧ５の縮小側には、大きな空気間隔を設けるが、その後に照明光学系との関連において第６レンズ群（レンズ群名称ＬＧ６）を、正レンズ（レンズ名称をＬ６１、拡大側面の面番号を６０１、縮小側面の面番号を６０２とする）にて構成しても良く、続いて前記第６レンズ群ＬＧ６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）を図示する。広角端から望遠端への変倍動作は、前記第１レンズ群ＬＧ１は固定されており、前記第２レンズ群ＬＧ２、前記第３レンズ群ＬＧ３、前記第４レンズ群ＬＧ４及び前記第５レンズ群ＬＧ５は変倍動作中縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動する。
各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）／〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）２｝〕
＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１０＋‥‥
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ‥‥を与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値を直前の数値に掛ければ良い。
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）／〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）２｝〕
＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１０＋‥‥
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ‥‥を与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「Ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「Ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値を直前の数値に掛ければ良い。
［参考例１］
本発明のコンパクトなズームレンズの参考例１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。
表中の上段で、ｆはズームレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２ωはズームレンズの全画角を表し、ｄと括弧付の数値で表している、例えばｄ（１０８）であるが、これは１０８面が変倍に伴い空気間隔が変化する面であり、その変化する数値を表すものである。また下段のｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎdはｄ線に対する屈折率、νdはｄ線のアッベ数を示す。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＝４３５．８ｎｍ、ＣＡ３＝６４０．０ｎｍ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。また、物体及び像の関係は１０１面からの物体距離を１７００ｍｍとした合焦状態を表しているものとする。
本発明のコンパクトなズームレンズの参考例１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。
表中の上段で、ｆはズームレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２ωはズームレンズの全画角を表し、ｄと括弧付の数値で表している、例えばｄ（１０８）であるが、これは１０８面が変倍に伴い空気間隔が変化する面であり、その変化する数値を表すものである。また下段のｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎdはｄ線に対する屈折率、νdはｄ線のアッベ数を示す。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＝４３５．８ｎｍ、ＣＡ３＝６４０．０ｎｍ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。また、物体及び像の関係は１０１面からの物体距離を１７００ｍｍとした合焦状態を表しているものとする。
［参考例２］
本発明のズームレンズ系の参考例２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。
本発明のズームレンズ系の参考例２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。
［参考例３］
本発明のズームレンズ系の参考例３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。
本発明のズームレンズ系の参考例３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。
［参考例４］
本発明のズームレンズ系の参考例４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。
本発明のズームレンズ系の参考例４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。
［参考例５］
本発明のズームレンズ系の参考例５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。
本発明のズームレンズ系の参考例５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１］
本発明のズームレンズ系の第１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。
本発明のズームレンズ系の第１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。
［参考例６］
本発明のズームレンズ系の参考例６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。
本発明のズームレンズ系の参考例６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。
次に第１実施例、参考例１から参考例６に関して条件式（１）から条件式（２２）に対応する値を、まとめて表８に示す。
表８から明らかなように、第１実施例、参考例１から参考例６に関する数値は条件式（１）から（２２）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 (8)
- 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、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、広角端から望遠端への変倍を行うにあたり前記第１レンズ群は固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群及び前記第５レンズ群は縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動し、光学系に関する大きさが下記条件式（１）を満足しており、前記第５レンズ群の縮小側に設定される空間に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第４レンズ群に設定されるパワー関して下記条件式（４）を満足していることを特徴とするズームレンズ。
（１） ７．５ ≦ ＴＬ／ｆw ≦ ８．０
（２） １．８ ≦ ｂw／ｆw ≦ ２．４
（３） ０．９ ≦｜ｆw／ｆI｜≦ １．５
（４） ０．４ ≦ ｆw／ｆIV ≦ ０．６
ただし、
ＴＬ：第１レンズ群の最も拡大側の面から像面までの距離
（ただし、第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までは空気換算距離）
ｆw ：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の面からの物体距離１７００ｍｍに合焦の状態）
ｂw ：広角端における第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までの空気換算距離
ｆI ：第1レンズ群の合成焦点距離
ｆIV ：第４レンズ群の合成焦点距離 - 前記請求項１記載のズームレンズにおいて、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）、負レンズ及び負レンズを配して構成され、前記第１レンズ群において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（５）を満足し、その縮小側面の形状に関して下記条件式（６）を満足し、拡大側から二番目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、前記第１レンズ群を構成する各レンズの屈折率の関係が下記条件式（８）を満足していることを特徴とする。
（５） −０．３６ ≦ ｆw／ｆI1 ≦ −０．２５
（６） ０．７２ ≦ ｆw／ｒI2 ≦ ０．８５
（７） ０．２８ ≦ ｆw／ｆI2 ≦ ０．４２
（８） １．６ ≦ＮI ≦ １．８
ただし、
ｆI1：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの焦点距離
ｒI2：第1レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
ｆI2：第1レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ＮI ：第1レンズ群を構成するレンズのｄ線における屈折率の平均値 - 前記請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群は正レンズにて構成され、当該レンズの有するパワーについて下記条件式（９）を満足し、屈折率に関して下記条件式（１０）を満足し、形状に関して下記条件式（１１）を満足していることを特徴とする。
（９） ０．２２ ≦ ｆw／ｆII ≦ ０．４
（１０） １．７８ ≦ ＮII
（１１） ｜ｒII2／ｒII1｜≦ ０．３３
ただし、
ｆII ：第２レンズ群の合成焦点距離
ＮII ：第２レンズ群を構成するレンズの屈折率の平均値
ｒII1：第２レンズ群を構成するレンズの拡大側面の曲率半径
ｒII2：第２レンズ群を構成するレンズの縮小側面の曲率半径 - 前記請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、負レンズ及び正レンズにて構成され、前記第３レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（１２）を満足しており、拡大側から二番目に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（１３）を満足しており、最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１４）を満足しており、拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１５）を満足していることを特徴とする。
（１２） −０．０５ ≦ ｆw／ｆIII ≦ ０．２
（１３） −１．２ ≦ ｆw／ｆIII2 ≦ −０．７５
（１４） ０．３６ ≦ ｆw／ｒIII1 ≦ ０．６１
（１５） −０．８２ ≦ ｆw／ｒIII3 ≦ −０．６２
ただし、
ｆIII ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｆIII2：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの焦点距離
ｒIII1：第３レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIII3：第３レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径 - 前記請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は正レンズを配して構成され、倍率に関して下記条件式（１６）を満足しており、形状に関して下記条件式（１７）を満足しており、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。
（１６） １．８ ≦ ｍIVt／ｍIVw ≦ ２．２５
（１７） −１．６ ≦ ｒIV1／ｒIV2 ≦ −１．０
（１８） ６０ ≦ ＶIV
ただし、
ｍIVt：望遠端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｍIVw：広角端配置における第４レンズ群の合成倍率
ｒIV1：第４レンズ群のレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIV2：第４レンズ群のレンズの縮小側面の曲率半径
ＶIV ：第４レンズ群を構成するレンズのアッベ数 - 前記請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第５レンズ群は拡大側から順に負レンズ、正レンズ、正レンズ及び負レンズを配して構成されており、最も拡大側及び拡大側から二番目に配置されるレンズの屈折率の関係が下記条件式（１９）を満足しており、形状に関する特長が下記条件式（２０）を満足しており、拡大側から三番目及び拡大側から四番目に配置されるレンズの屈折率の関係が下記条件式（２１）を満足しており、形状に関する特長が下記条件式（２２）を満足していることを特徴とする。
（１９） ０．２ ≦ ｎV1−ｎV2
（２０） ０．８５ ≦ ｆw／ｒV2 ≦ １．０５
（２１） ｎV3−ｎV4 ≦ −０．１８
（２２） −１．０８ ≦ ｆw／ｒV5 ≦ −０．８６
ただし、
ｎV1：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV2：第５レンズ群において拡大側から二番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV2：第５レンズ群において最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径又は拡大側から二番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｎV3：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｎV4：第５レンズ群において拡大側から四番目に配置されるレンズのｄ線における屈折率
ｒV5：第５レンズ群において拡大側から三番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径又は拡大側から四番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径 - 前記請求項１記載のズームレンズは、レンズ全系の焦点調節を前記第１レンズ群を光軸方向に移動させることにより成していることを特徴とする。
- 前記請求項１から前記請求項７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投射型表示装置。
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