JP6516451B2 - ズームレンズおよび画像投射装置 - Google Patents
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Description
本発明は、画像を拡大投射する画像投射装置に適して用いられるズームレンズに関する。
近年、画像の超高解像度化による高リアリティおよび高臨場感の要求に伴い、高い解像力を有するズームレンズが求められている。またズームレンズは、高解像度化に伴う許容深度幅の減少から、より高い像面平坦性が求められる。
画像投影装置は、画像形成素子へ照明光を導くスペースを必要とするため、ズームレンズのバックフォーカスはある程度長いことが要求される。また画像投影装置において、瞳は照明光学系により決定される。このため、良好な照度分布を確保するには、ズームレンズは縮小共役側においてテレセントリックであることが必要とされる。またズームレンズにおいて、原画に対して投影画像の歪みや色毎のずれが生じないように、歪曲収差や倍率色収差などの諸収差が良好に補正されていることが必要である。
特許文献１には、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負、正、正、正、負、正、および、正の屈折力を有するレンズ群を有するズームレンズが開示されている。
しかしながら、特許文献１の構成では、ズーミングの際における、明るさの変化や、球面収差、非点収差、および、歪曲などの変化を効果的に低減することができず、より高い解像力を実現することは困難である。
そこで本発明は、広角端から望遠端まで諸収差が良好に補正されて高精細な画像を形成可能なズームレンズおよび画像投射装置を提供する。
本発明の一側面としてのズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、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、負の屈折力を有する第５レンズ群、負の屈折力を有する第６レンズ群、および、正の屈折力を有する第７レンズ群からなる複数のレンズ群と、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間に設けられた絞りと、を有し、ズーミングの際に、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、前記第５レンズ群、および、前記第６レンズ群は、互いに間隔を変化させながら前記縮小共役側から前記拡大共役側へ移動する。
本発明の他の側面としての画像投射装置は、原画を形成する画像表示素子と、前記ズームレンズとを有し、前記ズームレンズは、前記画像表示素子により形成された前記原画を投射するように構成されている。
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。
本発明によれば、広角端から望遠端まで諸収差が良好に補正されて高精細な画像を形成可能なズームレンズおよび画像投射装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
近年の画像投射装置（プロジェクタ）の高解像度化により、投影画像をより大画面に、よりクローズアップして見るケースが増えている。この要求に従うと、ズームレンズは高画角であることが好ましい。このため本実施形態は、従来の標準的な画角よりも大きい画角のズームレンズについて説明する。
本実施形態のズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、第１レンズ群Ｂ１、第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３、絞りｓｔｏ、第４レンズ群Ｂ４、第５レンズ群Ｂ５、第６レンズ群Ｂ６、および、第７レンズ群Ｂ７を有する。第１レンズ群Ｂ１は、負の屈折力を有する。第２レンズ群Ｂ２は、正の屈折力を有する。第３レンズ群Ｂ３は、正の屈折力を有する。第４レンズ群Ｂ４は、正の屈折力を有する。第５レンズ群Ｂ５は、負の屈折力を有する。第６レンズ群Ｂ６は、負の屈折力を有する。第７レンズ群Ｂ７は、正の屈折力を有する。
画角が大きく、かつバックフォーカスが長いことが要求される場合、第１レンズ群Ｂ１は、負の屈折力を有する所謂レトロフォーカスタイプの光学系（ズームレンズ）を採用することが好ましい。また、変倍レンズ群よりも拡大共役側に位置する第１レンズ群Ｂ１を固定することにより、複雑な構成を採ることなく、ズーミング（変倍）に寄与せず合焦が可能となる。また、縮小共役側がテレセントリックであって、かつズーミングの際にテレセントリック性が変化しにくくするため、最も縮小共役側のレンズ群は正の屈折力を有し、かつズーミングのために移動しない（固定された）構成を有する。
第２レンズ群Ｂ２および第３レンズ群Ｂ３は、正の屈折力を有し、かつズーミングの際に負の屈折力を有する第１レンズ群Ｂ１へ近づけることにより、全体としての焦点距離を長くするとともに明るいＦＮＯ光束を十分に取り込むことが可能になる。
第４レンズ群Ｂ４、第５レンズ群Ｂ５、および、第６レンズ群Ｂ６は、縮小共役側から拡大共役側へ移動して、像点補正を担っている。ここで、従来構成よりも高解像力が求められる場合、許容される深度幅の減少から、広角端から望遠端にかけての球面収差の変化や中間端での色毎の像面変化の補正が必要となる。本実施形態では、第４レンズ群Ｂ４は正の屈折力を有し、第５レンズ群Ｂ５は負の屈折力を有し、第６レンズ群Ｂ６は負の屈折力を有する。また、第５レンズ群Ｂ５を第４レンズ群Ｂ４と第６レンズ群Ｂ６との間で移動させることにより、前述の補正を良好に行うことが可能となる。
このように本実施形態において、ズーミングの際に、第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３、第４レンズ群Ｂ４、第５レンズ群Ｂ５、および、第６レンズ群Ｂ６は、互いに間隔を変化させながら縮小共役側から拡大共役側へ移動する。好ましくは、ズーミングの際に、第１レンズ群Ｂ１および第７レンズ群Ｂ７は移動しない（固定されている）。
ズームレンズの広角端での焦点距離をｆｗ、第１レンズ群Ｂ１の焦点距離をｆ１とする。このとき本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（１）を満たす。
１．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜５．０ … （１）
条件式（１）は、高解像力化およびズーミングの際の性能劣化を低減するための条件である。条件式（１）の下限を超えると、第１レンズ群Ｂ１における残収差量が大きくなりやすく、更にズーミングにより拡大されるため良好な性能の確保が困難となる。一方、条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｂ１の発散力が弱くなりすぎ、所定の画角を得ることが困難となる。本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（１ａ）を満たす。
条件式（１）は、高解像力化およびズーミングの際の性能劣化を低減するための条件である。条件式（１）の下限を超えると、第１レンズ群Ｂ１における残収差量が大きくなりやすく、更にズーミングにより拡大されるため良好な性能の確保が困難となる。一方、条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｂ１の発散力が弱くなりすぎ、所定の画角を得ることが困難となる。本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（１ａ）を満たす。
２．３＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜４．０ … （１ａ）
また、ズームレンズの最も縮小共役側のレンズ面から像面ＩＰまでの空気換算バックフォーカス（バックフォーカスの空気換算長）をｂｆとする。このとき本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（２）を満たす。
また、ズームレンズの最も縮小共役側のレンズ面から像面ＩＰまでの空気換算バックフォーカス（バックフォーカスの空気換算長）をｂｆとする。このとき本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（２）を満たす。
０．１＜ｆｗ／ｂｆ＜１．０ … （２）
条件式（２）は、適切なバックフォーカスを得るための条件である。条件式（２）の下限を超えると、レンズ径の大幅な大型化を招くため、好ましくない。一方、条件式（２）の下限を超えると、照明光を十分に取り込むことが困難となる。本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（２ａ）を満たす。
条件式（２）は、適切なバックフォーカスを得るための条件である。条件式（２）の下限を超えると、レンズ径の大幅な大型化を招くため、好ましくない。一方、条件式（２）の下限を超えると、照明光を十分に取り込むことが困難となる。本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（２ａ）を満たす。
０．２＜ｆｗ／ｂｆ＜０．５ … （２ａ）
一般的なズームレンズでは、広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズームレンズ内で太くなるＦＮＯ光束をカットする。一方、画像投射装置（プロジェクタ）の場合、投影画像の輝度低下を招くとともに、望遠端でカットした大量の光エネルギーにより、ズームレンズの内部が高熱となり、様々な影響を及ぼす。このような熱の影響は、高解像度化に伴い、より低減させる必要がある。
一般的なズームレンズでは、広角端から望遠端へのズーミングの際に、ズームレンズ内で太くなるＦＮＯ光束をカットする。一方、画像投射装置（プロジェクタ）の場合、投影画像の輝度低下を招くとともに、望遠端でカットした大量の光エネルギーにより、ズームレンズの内部が高熱となり、様々な影響を及ぼす。このような熱の影響は、高解像度化に伴い、より低減させる必要がある。
本実施形態では、ＦＮＯ光束が拡大共役側から縮小共役側へ向かって収束光となる第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４との間に絞りｓｔｏを配置する。そして絞りｓｔｏは、広角端から望遠端へのズーミングの際に、絞りｓｔｏと第３レンズ群Ｂ３との間隔が広がるように移動することにより、望遠端でのＦＮＯ光束がカットされることを防ぐように構成されている。また絞りｓｔｏは、広角端から望遠端へのズーミングの際に、絞りｓｔｏと第４レンズ群Ｂ４との間隔が狭くなるように移動することにより、前述と同様の効果が得られる。本実施形態において、絞りｓｔｏは、単独の移動群として設定することが好ましい。このような構成により、各レンズ群の移動や収差補正が絞りｓｔｏの移動により制約されず、良好な光学性能が得やすい。
ズーミングの際における第４レンズ群Ｂ４の移動量をｍ４、第５レンズ群Ｂ５の移動量をｍ５とするとき、本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（３）を満たす。
０．８＜ｍ４／ｍ５＜１．５ … （３）
また、ズーミングの際における第５レンズ群Ｂ５の移動量をｍ５、第６レンズ群Ｂ６の移動量をｍ６とするとき、本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（４）を満たす。
また、ズーミングの際における第５レンズ群Ｂ５の移動量をｍ５、第６レンズ群Ｂ６の移動量をｍ６とするとき、本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（４）を満たす。
０．８＜ｍ５／ｍ６＜１．５ … （４）
条件式（３）は、第５レンズ群Ｂ５に対する第４レンズ群Ｂ４の移動量の比を表す。また条件式（４）は、第６レンズ群Ｂ６に対する第５レンズ群Ｂ５の移動量の比を表す。条件式（３）、（４）のそれぞれの上限および下限を超えると、ズーミングの際に光線の通り方が大きく変化してしまうため、中間端での補正効果を得ることが困難となる。また、条件式（３）の上限を超えると、ズーミングの際に絞りｓｔｏと第４レンズ群Ｂ４との間に適切な間隔を設けることができなくなるか、または、望遠端での明るさ暗くなるため、好ましくない。ここで中間端とは、ズームレンズの広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離との積を１／２乗した変倍位置（ズーム位置）である。
条件式（３）は、第５レンズ群Ｂ５に対する第４レンズ群Ｂ４の移動量の比を表す。また条件式（４）は、第６レンズ群Ｂ６に対する第５レンズ群Ｂ５の移動量の比を表す。条件式（３）、（４）のそれぞれの上限および下限を超えると、ズーミングの際に光線の通り方が大きく変化してしまうため、中間端での補正効果を得ることが困難となる。また、条件式（３）の上限を超えると、ズーミングの際に絞りｓｔｏと第４レンズ群Ｂ４との間に適切な間隔を設けることができなくなるか、または、望遠端での明るさ暗くなるため、好ましくない。ここで中間端とは、ズームレンズの広角端の焦点距離と望遠端の焦点距離との積を１／２乗した変倍位置（ズーム位置）である。
本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（３ａ）を満たす。
０．９＜ｍ４／ｍ５＜１．４ … （３ａ）
また、本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（４ａ）を満たす。
また、本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（４ａ）を満たす。
０．９＜ｍ５／ｍ６＜１．２ … （４ａ）
ここで、広角端における第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔をＤ５６Ｗ、中間端における第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔をＤ５６Ｍ、望遠端における第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔をＤ５６Ｔとする。このとき本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（５）を満たす。
ここで、広角端における第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔をＤ５６Ｗ、中間端における第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔をＤ５６Ｍ、望遠端における第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔をＤ５６Ｔとする。このとき本実施形態のズームレンズは、好ましくは、以下の条件式（５）を満たす。
０．１＜（Ｄ５６Ｗ＋Ｄ５６Ｔ）／（２×Ｄ５６Ｍ）＜１．０ …（５）
条件式（５）は、第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔が、中間端で最も狭くなることを表している。このため、第５レンズ群Ｂ５が中間端で異なる方向に移動することで中間端での補正を良好に行うことができる。条件式（５）の上限を超えると、第５レンズ群Ｂ５の移動方向が中間端で反対向きになるため、かえって性能が劣化する。一方、条件式（５）の下限を超えると、第５レンズ群Ｂ５の移動量が大きくなりすぎ、適切に像点補正しつつ倍率色収差や色毎のピントずれを低減することがかえって困難になる。
条件式（５）は、第５レンズ群Ｂ５と第６レンズ群Ｂ６との間隔が、中間端で最も狭くなることを表している。このため、第５レンズ群Ｂ５が中間端で異なる方向に移動することで中間端での補正を良好に行うことができる。条件式（５）の上限を超えると、第５レンズ群Ｂ５の移動方向が中間端で反対向きになるため、かえって性能が劣化する。一方、条件式（５）の下限を超えると、第５レンズ群Ｂ５の移動量が大きくなりすぎ、適切に像点補正しつつ倍率色収差や色毎のピントずれを低減することがかえって困難になる。
本実施形態のズームレンズは、より好ましくは、以下の条件式（５ａ）を満たす。
０．５＜（Ｄ５６Ｗ＋Ｄ５６Ｔ）／（２×Ｄ５６Ｍ）＜１．０ …（５ａ）
また本実施形態のズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｂ２および第３レンズ群Ｂ３はそれぞれ、正の屈折力を有する１枚のレンズで構成されることが好ましい。第２レンズ群Ｂ２および第３レンズ群Ｂ３は共に、移動群の中でＦＮＯ光束が大きくなるため、色消しなどの複数レンズ化によって厚くなりやすく、透過率の低下を招く。
また本実施形態のズームレンズにおいて、第２レンズ群Ｂ２および第３レンズ群Ｂ３はそれぞれ、正の屈折力を有する１枚のレンズで構成されることが好ましい。第２レンズ群Ｂ２および第３レンズ群Ｂ３は共に、移動群の中でＦＮＯ光束が大きくなるため、色消しなどの複数レンズ化によって厚くなりやすく、透過率の低下を招く。
また本実施形態のズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｂ１は、少なくとも１枚の拡大共役側に凸の負メニスカス非球面レンズを有することが好ましい。軸外主光線高さの得られる第１レンズ群Ｂ１に非球面レンズを複数配置することにより、広角端での像面平坦性が向上するとともに、歪曲収差を良好に補正することが可能となる。
また本実施形態のズームレンズにおいて、第４レンズ群Ｂ４および第５レンズ群Ｂ５はそれぞれ、正の屈折力を有する１枚のレンズと負の屈折力を有する１枚のレンズとで構成されることが好ましい。第４レンズ群Ｂ４および第５レンズ群Ｂ５を色消しすることにより、収差補正を行うとともに前述のズーミングの際における性能変化を低減することができる。
第６レンズ群Ｂ６は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力を有するレンズ、正の屈折力を有するレンズ、および、正の屈折力を有するレンズで構成されることが好ましい。第４レンズ群Ｂ４および第５レンズ群Ｂ５と同様に、色消しの接合レンズを含むことにより、収差補正を行うとともに前述のズーミングの際における性能変化を低減することができる。
以下、本実施形態のズームレンズに関し、具体的実施例について説明する。
（実施例１）
まず、図１乃至図５を参照して、本発明の実施例１におけるズームレンズ（光学系）について説明する。図１は、本実施例におけるズームレンズの広角端の断面図である。図２は、本実施例におけるズームレンズの望遠端の断面図である。本実施例のズームレンズは、主に画像投射装置（プロジェクタ）用に設計された投射光学系であり、最も縮小共役側（最も像面ＩＰ側）にプリズムガラスＰＲを有する。
まず、図１乃至図５を参照して、本発明の実施例１におけるズームレンズ（光学系）について説明する。図１は、本実施例におけるズームレンズの広角端の断面図である。図２は、本実施例におけるズームレンズの望遠端の断面図である。本実施例のズームレンズは、主に画像投射装置（プロジェクタ）用に設計された投射光学系であり、最も縮小共役側（最も像面ＩＰ側）にプリズムガラスＰＲを有する。
図３はズームレンズの広角端の収差図、図４はズームレンズの中間端の収差図、図５はズームレンズの望遠端の収差図であり、いずれも物体距離が１５３４ｍｍの場合におけるズームレンズ（広角レンズ）の結像性能を示している。本実施例のズームレンズは、前述の効果により、良好な性能が確保されており、かつズーミングの際における性能の劣化が少ない。
図３乃至図５のそれぞれにおいて、左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、および、倍率色収差を示している。球面収差において、破線はＣ線（６５６．３ｎｍ）、実線はｄ線（５８７．６ｎｍ）、一点鎖線はＦ線（４８６．１ｎｍ）、点線はｇ線（４３５．８ｎｍ）の収差を示している。横軸のスケールはデフォーカス量であり、−０．１０〜＋０．１０［ｍｍ］である。非点収差において、実線はサジタル像面、点線はメリジオナル像面の像面湾曲を示している。横軸は、球面収差と同じである。歪曲収差においては、横軸のスケールが−０．５〜＋０．５［％］で示されている。
本実施例の数値実施例１は、以下のとおりである。数値実施例１において、ｆは焦点距離、ωは半画角、ＦＮＯはＦナンバー、Φは屈折力である。また数値実施例１において、面番号は拡大共役側から縮小共役側へ順に、各レンズの面に付した番号であり、Ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは面間隔、Ｎｄ、νｄは、それぞれ、ガラス材料のｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率およびアッベ数である。面番号の右側にｓが付記されているレンズ面は、絞りｓｔｏの位置を示している。面番号の右側に＊（アスタリスク）が付記されているレンズ面は、以下の関数に従った非球面形状であることを示し、数値実施例１にその係数を示している。ｙはレンズ面の面頂点を基準としたときの径方向の座標、ｘはレンズ面の面頂点を基準としたときの光軸方向の座標を示す。
ｘ＝（ｙ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ２ ／Ｒ２ ）｝１／２ ］
＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋Ｃｙ８＋Ｄｙ１０＋Ｅｙ１２＋Ｆｙ１４＋Ｇｙ１６
なお、これらの説明は、後述の数値実施例２、３についても同様である。
＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋Ｃｙ８＋Ｄｙ１０＋Ｅｙ１２＋Ｆｙ１４＋Ｇｙ１６
なお、これらの説明は、後述の数値実施例２、３についても同様である。
（数値実施例１）
ｆ＝17.08〜22.19 ω＝38.3〜31.3 Ｆｎｏ＝2.6 Φ＝27.08
no Φea R d glass Nd νd
OBJ 1534.00
1* 76.00 174.392 4.20 SBSL7 1.51633 64.14
2 67.95 62.856 17.00
3* 47.87 55.879 2.60 SLAL8 1.71299 53.87
4 39.62 26.747 15.60
5 37.57 -46.171 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 36.41 52.340 11.41
7 37.92 -150.600 2.00 SLAM2 1.74399 44.79
8 38.79 346.851 4.78
9 42.04 99.287 2.30 EFDS1W 1.92285 20.88
10 42.32 56.193 11.50 SNBH52 1.67300 38.15
11 43.03 -56.193 69.81
12 36.87 71.947 3.30 SBAL35 1.58913 61.13
13 36.27 141.375 2.12
14 31.32 80.940 3.55 FD60W 1.80518 25.46
15 30.73 -5606.356 15.15
16 22.32 (STO) 9.53
17 21.91 368.763 3.70 SBSL7 1.51633 64.14
18 21.54 -38.620 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
19 21.52 -63.551 2.95
20 20.50 -155.343 1.20 TAFD25 1.90365 31.31
21 20.77 28.776 5.90 SBSL7 1.51633 64.14
22 21.69 -41.875 3.31
23 22.44 -24.146 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
24 25.61 96.004 5.75 SBSL7 1.51633 64.14
25 27.96 -41.868 1.30
26 32.17 562.451 8.75 SFPL51 1.49700 81.54
27 34.11 -29.109 2.68
28 39.46 93.214 5.00 SNPH1 1.80809 22.76
29 39.38 -196.899 4.39
30 50.00 ∞ 38.70 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 ∞ 3.43
32 50.00 ∞ 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 ∞ 5.87
IMG
非球面係数
sur 1* 3*
R 5.73420E-03 1.78960E-02
k 0.00000E+00 0.00000E+00
A 2.74724E-06 -2.13015E-06
B -8.76646E-10 -5.75098E-11
C 6.15033E-13 1.45842E-12
D -2.65404E-16 -1.12791E-15
E 7.68366E-20 -2.56671E-19
F 0.00000E+00 0.00000E+00
G 0.00000E+00 0.00000E+00
変倍間隔
sur 広角端 中間端 望遠端
11 69.8129 52.6452 34.7323
13 2.1186 7.5658 16.8667
15 15.1539 21.5541 26.5998
16 9.5344 6.4430 1.5155
19 2.9525 2.0000 4.0786
22 3.3055 4.4459 4.0785
27 2.6816 10.9053 17.6880
（実施例２）
次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の実施例２におけるズームレンズ（光学系）について説明する。本実施例は、広角端の画角をより高画角に設定したズームレンズに関し、画角を変更しても前述の効果が得られる。より高画角のズームレンズでは、バックフォーカスをやや短めに設定することにより、レンズ径の増大を抑えることができる。
ｆ＝17.08〜22.19 ω＝38.3〜31.3 Ｆｎｏ＝2.6 Φ＝27.08
no Φea R d glass Nd νd
OBJ 1534.00
1* 76.00 174.392 4.20 SBSL7 1.51633 64.14
2 67.95 62.856 17.00
3* 47.87 55.879 2.60 SLAL8 1.71299 53.87
4 39.62 26.747 15.60
5 37.57 -46.171 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 36.41 52.340 11.41
7 37.92 -150.600 2.00 SLAM2 1.74399 44.79
8 38.79 346.851 4.78
9 42.04 99.287 2.30 EFDS1W 1.92285 20.88
10 42.32 56.193 11.50 SNBH52 1.67300 38.15
11 43.03 -56.193 69.81
12 36.87 71.947 3.30 SBAL35 1.58913 61.13
13 36.27 141.375 2.12
14 31.32 80.940 3.55 FD60W 1.80518 25.46
15 30.73 -5606.356 15.15
16 22.32 (STO) 9.53
17 21.91 368.763 3.70 SBSL7 1.51633 64.14
18 21.54 -38.620 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
19 21.52 -63.551 2.95
20 20.50 -155.343 1.20 TAFD25 1.90365 31.31
21 20.77 28.776 5.90 SBSL7 1.51633 64.14
22 21.69 -41.875 3.31
23 22.44 -24.146 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
24 25.61 96.004 5.75 SBSL7 1.51633 64.14
25 27.96 -41.868 1.30
26 32.17 562.451 8.75 SFPL51 1.49700 81.54
27 34.11 -29.109 2.68
28 39.46 93.214 5.00 SNPH1 1.80809 22.76
29 39.38 -196.899 4.39
30 50.00 ∞ 38.70 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 ∞ 3.43
32 50.00 ∞ 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 ∞ 5.87
IMG
非球面係数
sur 1* 3*
R 5.73420E-03 1.78960E-02
k 0.00000E+00 0.00000E+00
A 2.74724E-06 -2.13015E-06
B -8.76646E-10 -5.75098E-11
C 6.15033E-13 1.45842E-12
D -2.65404E-16 -1.12791E-15
E 7.68366E-20 -2.56671E-19
F 0.00000E+00 0.00000E+00
G 0.00000E+00 0.00000E+00
変倍間隔
sur 広角端 中間端 望遠端
11 69.8129 52.6452 34.7323
13 2.1186 7.5658 16.8667
15 15.1539 21.5541 26.5998
16 9.5344 6.4430 1.5155
19 2.9525 2.0000 4.0786
22 3.3055 4.4459 4.0785
27 2.6816 10.9053 17.6880
（実施例２）
次に、図６乃至図１０を参照して、本発明の実施例２におけるズームレンズ（光学系）について説明する。本実施例は、広角端の画角をより高画角に設定したズームレンズに関し、画角を変更しても前述の効果が得られる。より高画角のズームレンズでは、バックフォーカスをやや短めに設定することにより、レンズ径の増大を抑えることができる。
図６は、本実施例におけるズームレンズの広角端の断面図である。図７は、本実施例におけるズームレンズの望遠端の断面図である。本実施例のズームレンズは、主に画像投射装置（プロジェクタ）用に設計された投射光学系であり、最も縮小共役側（最も像面ＩＰ側）にプリズムガラスＰＲを有する。
図８はズームレンズの広角端の収差図、図９はズームレンズの中間端の収差図、図１０はズームレンズの望遠端の収差図であり、いずれも物体距離が１２２５ｍｍの場合におけるズームレンズの結像性能を示している。本実施例のズームレンズは、前述の効果により、良好な性能が確保されており、かつズーミングの際における性能の劣化が少ない。
本実施例の数値実施例２は、以下のとおりである。
（数値実施例２）
ｆ＝13.35〜16.69 ω＝45.18〜38.90 FNO＝2.6 Φ＝27.08
no Φea R d glass Nd νd
OBJ 1225.00
1* 79.47 552.855 4.20 SLAL7 1.65160 58.55
2 69.02 60.780 16.00
3* 51.27 87.058 2.60 SLAH66 1.77250 49.60
4 40.90 27.825 14.82
5 39.83 -57.297 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 39.44 62.514 8.49
7 39.87 -108.109 2.00 SLAM2 1.74399 44.79
8 41.35 316.339 4.51
9 46.33 107.418 2.30 EFDS1W 1.92285 20.88
10 46.99 56.675 13.80 SNBH8 1.72046 34.71
11 47.80 -53.084 51.20
12 39.14 124.006 2.80 SFSL5 1.48749 70.24
13 38.59 188.554 1.19
14 33.77 51.517 4.80 STIM35 1.69894 30.13
15 32.88 734.287 21.83
16 17.70 (sto) 7.13
17 17.30 103.011 3.50 SBSL7 1.51633 64.14
18 16.95 -39.886 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
19 17.05 -165.491 2.38
20 17.04 -345.517 1.20 TAFD25 1.90365 31.31
21 17.11 25.563 4.90 SBSL7 1.51633 64.14
22 17.76 -32.405 3.12
23 18.35 -21.451 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
24 20.77 93.198 4.90 SBSL7 1.51633 64.14
25 22.90 -32.708 1.58
26 27.30 305.020 7.00 SFPL51 1.49700 81.54
27 28.89 -26.301 4.15
28 35.08 93.749 5.00 EFDS1W 1.92285 20.88
29 35.08 -175.752 3.00
30 50.00 ∞ 28.00 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 ∞ 3.43
32 50.00 ∞ 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 ∞ 6.08
IMG
非球面係数
sur 1* 3*
R 5.5286E+02 8.7058E+01
k 0.0000E+00 0.0000E+00
A 5.0247E-06 -6.2656E-06
B -3.1354E-09 4.9589E-09
C 2.2093E-12 -3.3117E-12
D -8.7327E-16 2.0471E-15
E 1.7776E-19 -6.0933E-19
F 0.0000E+00 0.0000E+00
G 0.0000E+00 0.0000E+00
変倍間隔
sur 広角端 中間端 望遠端
11 51.201 28.463 13.778
13 1.189 14.536 19.804
15 21.825 27.726 33.171
16 7.134 3.826 1.418
19 2.385 2.328 2.000
22 3.121 3.401 2.820
27 4.147 10.722 18.011
（実施例３）
次に、図１１乃至図１５を参照して、本発明の実施例３におけるズームレンズ（光学系）について説明する。本実施例のズームレンズは、実施例１のズームレンズよりも変倍比（ズーム比）を高く設定しており、変倍比を変更しても前述の効果が得られる。
ｆ＝13.35〜16.69 ω＝45.18〜38.90 FNO＝2.6 Φ＝27.08
no Φea R d glass Nd νd
OBJ 1225.00
1* 79.47 552.855 4.20 SLAL7 1.65160 58.55
2 69.02 60.780 16.00
3* 51.27 87.058 2.60 SLAH66 1.77250 49.60
4 40.90 27.825 14.82
5 39.83 -57.297 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 39.44 62.514 8.49
7 39.87 -108.109 2.00 SLAM2 1.74399 44.79
8 41.35 316.339 4.51
9 46.33 107.418 2.30 EFDS1W 1.92285 20.88
10 46.99 56.675 13.80 SNBH8 1.72046 34.71
11 47.80 -53.084 51.20
12 39.14 124.006 2.80 SFSL5 1.48749 70.24
13 38.59 188.554 1.19
14 33.77 51.517 4.80 STIM35 1.69894 30.13
15 32.88 734.287 21.83
16 17.70 (sto) 7.13
17 17.30 103.011 3.50 SBSL7 1.51633 64.14
18 16.95 -39.886 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
19 17.05 -165.491 2.38
20 17.04 -345.517 1.20 TAFD25 1.90365 31.31
21 17.11 25.563 4.90 SBSL7 1.51633 64.14
22 17.76 -32.405 3.12
23 18.35 -21.451 1.30 TAFD25 1.90365 31.31
24 20.77 93.198 4.90 SBSL7 1.51633 64.14
25 22.90 -32.708 1.58
26 27.30 305.020 7.00 SFPL51 1.49700 81.54
27 28.89 -26.301 4.15
28 35.08 93.749 5.00 EFDS1W 1.92285 20.88
29 35.08 -175.752 3.00
30 50.00 ∞ 28.00 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 ∞ 3.43
32 50.00 ∞ 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 ∞ 6.08
IMG
非球面係数
sur 1* 3*
R 5.5286E+02 8.7058E+01
k 0.0000E+00 0.0000E+00
A 5.0247E-06 -6.2656E-06
B -3.1354E-09 4.9589E-09
C 2.2093E-12 -3.3117E-12
D -8.7327E-16 2.0471E-15
E 1.7776E-19 -6.0933E-19
F 0.0000E+00 0.0000E+00
G 0.0000E+00 0.0000E+00
変倍間隔
sur 広角端 中間端 望遠端
11 51.201 28.463 13.778
13 1.189 14.536 19.804
15 21.825 27.726 33.171
16 7.134 3.826 1.418
19 2.385 2.328 2.000
22 3.121 3.401 2.820
27 4.147 10.722 18.011
（実施例３）
次に、図１１乃至図１５を参照して、本発明の実施例３におけるズームレンズ（光学系）について説明する。本実施例のズームレンズは、実施例１のズームレンズよりも変倍比（ズーム比）を高く設定しており、変倍比を変更しても前述の効果が得られる。
図１１は、本実施例におけるズームレンズの広角端の断面図である。図１２は、本実施例におけるズームレンズの望遠端の断面図である。本実施例のズームレンズは、主に画像投射装置（プロジェクタ）用に設計された投射光学系であり、最も縮小共役側（最も像面ＩＰ側）にプリズムガラスＰＲを有する。
図１３はズームレンズの広角端の収差図、図１４はズームレンズの中間端の収差図、図１５はズームレンズの望遠端の収差図であり、いずれも物体距離が１５３４ｍｍの場合におけるズームレンズの結像性能を示している。本実施例のズームレンズは、前述の効果により、良好な性能が確保されており、かつズーミングの際における性能の劣化が少ない。
本実施例の数値実施例３は、以下のとおりである。
（数値実施例３）
ｆ＝17.07〜25.60 ω＝38.29〜27.79 FNO＝2.6 Φ＝27.08
no Φea R d glass Nd νd
OBJ 1534.00
1* 70.44 140.037 5.20 SLAL7 1.65160 58.55
2 65.17 81.317 11.37
3* 49.12 78.755 2.60 SLAM3 1.71700 47.93
4 39.14 26.479 14.88
5 37.58 -49.105 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 36.77 68.511 6.26
7 37.10 -98.771 2.00 SLAM2 1.74400 44.79
8 38.20 216.288 3.78
9 40.93 106.384 2.30 EFDS1W 1.92286 20.88
10 41.34 55.801 12.00 SNBH8 1.72047 34.71
11 42.18 -50.180 86.69
12 36.00 77.044 3.27 SBAL2 1.57099 50.80
13 35.67 148.870 1.00
14 32.71 58.136 4.69 STIM35 1.69895 30.13
15 32.23 -929.556 2.28
16 25.67 0.000 17.35
17 25.35 -509.441 4.18 SBSL7 1.51633 64.14
18 24.93 -37.430 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
19 25.05 -62.536 2.00
20 23.02 -272.289 1.20 TAFD25 1.90366 31.31
21 22.94 26.043 6.12 SBSL7 1.51633 64.14
22 23.55 -55.473 3.72
23 23.95 -25.512 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
24 27.01 103.959 5.79 SBSL7 1.51633 64.14
25 28.91 -39.920 1.00
26 32.66 307.279 8.98 SFPL51 1.49700 81.54
27 34.45 -31.148 1.74
28 36.69 92.899 5.00 SNPH1 1.80810 22.76
29 36.56 -221.335 3.40
30 50.00 ∞ 38.70 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 ∞ 3.43
32 50.00 ∞ 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 ∞ 7.08
IMG
非球面係数
sur 1* 3*
R 1.4004E+02 7.8755E+01
k 0.0000E+00 0.0000E+00
A 3.0130E-06 -3.8775E-06
B -8.3465E-10 4.2422E-10
C 5.6258E-13 3.4767E-12
D -1.6591E-16 -4.5355E-15
E 5.9818E-20 2.0993E-18
F 0.0000E+00 0.0000E+00
G 0.0000E+00 0.0000E+00
変倍間隔
sur 広角端 中間端 望遠端
11 86.686 57.331 28.833
13 1.000 13.211 29.832
15 2.276 10.662 17.562
16 17.353 11.766 1.158
19 2.000 2.000 8.831
22 3.720 4.869 4.069
27 1.736 14.932 24.487
表１は、実施例１〜３の各ズームレンズの数値を示している。表２は、実施例１〜３の各ズームレンズの条件式（１）〜（５）の値を示している。
ｆ＝17.07〜25.60 ω＝38.29〜27.79 FNO＝2.6 Φ＝27.08
no Φea R d glass Nd νd
OBJ 1534.00
1* 70.44 140.037 5.20 SLAL7 1.65160 58.55
2 65.17 81.317 11.37
3* 49.12 78.755 2.60 SLAM3 1.71700 47.93
4 39.14 26.479 14.88
5 37.58 -49.105 2.00 SFPL51 1.49700 81.54
6 36.77 68.511 6.26
7 37.10 -98.771 2.00 SLAM2 1.74400 44.79
8 38.20 216.288 3.78
9 40.93 106.384 2.30 EFDS1W 1.92286 20.88
10 41.34 55.801 12.00 SNBH8 1.72047 34.71
11 42.18 -50.180 86.69
12 36.00 77.044 3.27 SBAL2 1.57099 50.80
13 35.67 148.870 1.00
14 32.71 58.136 4.69 STIM35 1.69895 30.13
15 32.23 -929.556 2.28
16 25.67 0.000 17.35
17 25.35 -509.441 4.18 SBSL7 1.51633 64.14
18 24.93 -37.430 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
19 25.05 -62.536 2.00
20 23.02 -272.289 1.20 TAFD25 1.90366 31.31
21 22.94 26.043 6.12 SBSL7 1.51633 64.14
22 23.55 -55.473 3.72
23 23.95 -25.512 1.30 TAFD25 1.90366 31.31
24 27.01 103.959 5.79 SBSL7 1.51633 64.14
25 28.91 -39.920 1.00
26 32.66 307.279 8.98 SFPL51 1.49700 81.54
27 34.45 -31.148 1.74
28 36.69 92.899 5.00 SNPH1 1.80810 22.76
29 36.56 -221.335 3.40
30 50.00 ∞ 38.70 SBSL7 1.51633 64.14
31 50.00 ∞ 3.43
32 50.00 ∞ 19.50 SF6 1.80518 25.43
33 50.00 ∞ 7.08
IMG
非球面係数
sur 1* 3*
R 1.4004E+02 7.8755E+01
k 0.0000E+00 0.0000E+00
A 3.0130E-06 -3.8775E-06
B -8.3465E-10 4.2422E-10
C 5.6258E-13 3.4767E-12
D -1.6591E-16 -4.5355E-15
E 5.9818E-20 2.0993E-18
F 0.0000E+00 0.0000E+00
G 0.0000E+00 0.0000E+00
変倍間隔
sur 広角端 中間端 望遠端
11 86.686 57.331 28.833
13 1.000 13.211 29.832
15 2.276 10.662 17.562
16 17.353 11.766 1.158
19 2.000 2.000 8.831
22 3.720 4.869 4.069
27 1.736 14.932 24.487
表１は、実施例１〜３の各ズームレンズの数値を示している。表２は、実施例１〜３の各ズームレンズの条件式（１）〜（５）の値を示している。
次に、図１６を参照して、各実施例の結像光学系（ズームレンズ）を備えた画像投射装置について説明する。図１６は、本実施形態における画像投射装置（プロジェクタ１００）の概略図である。図１６は、各実施例の結像光学系を３板式のカラー液晶プロジェクタに適用した例を示している。プロジェクタ１００は、原画を形成する複数の液晶表示素子（画像表示素子）に基づく複数の色光の画像情報を色合成手段を介して合成し、投射用レンズでスクリーン面上に拡大投射する。
図１６において、プロジェクタ１００（カラー液晶プロジェクタ）は、Ｒ、Ｇ、Ｂの３枚のパネル（画像表示素子）を有する。またプロジェクタ１００は、Ｒ、Ｇ、Ｂからの各色光を合成する色合成手段としてのプリズム２００を有する。そして１つの光路に合成し、前述した結像光学系（ズームレンズ）からなる投射レンズ３００を用いてスクリーン４００に投影している。このように、各実施例の結像光学系をプロジェクタなどに適用することにより、高い光学性能を有する画像投射装置を実現することができる。
各実施例によれば、広角端から望遠端まで諸収差が良好に補正されて高精細な画像を形成可能なズームレンズおよび画像投射装置を提供することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
Ｂ１ 第１レンズ群
Ｂ２ 第２レンズ群
Ｂ３ 第３レンズ群
Ｂ４ 第４レンズ群
Ｂ５ 第５レンズ群
Ｂ６ 第６レンズ群
Ｂ７ 第７レンズ群
ｓｔｏ 絞り
Ｂ２ 第２レンズ群
Ｂ３ 第３レンズ群
Ｂ４ 第４レンズ群
Ｂ５ 第５レンズ群
Ｂ６ 第６レンズ群
Ｂ７ 第７レンズ群
ｓｔｏ 絞り
Claims (16)
- 拡大共役側から縮小共役側へ順に、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、負の屈折力を有する第５レンズ群、負の屈折力を有する第６レンズ群、および、正の屈折力を有する第７レンズ群からなる複数のレンズ群と、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群との間に設けられた絞りと、を有し、
ズーミングの際に、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、前記第５レンズ群、および、前記第６レンズ群は、互いに間隔を変化させながら前記縮小共役側から前記拡大共役側へ移動する、ことを特徴とするズームレンズ。 - 前記ズーミングの際に、前記第１レンズ群および前記第７レンズ群は移動しないことを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
- 前記ズームレンズの広角端の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
１．８＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜５．０
を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のズームレンズ。 - ２．３＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜４．０
を満たすことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ。 - 前記ズームレンズの広角端の焦点距離をｆｗ、該ズームレンズのうち最も縮小共役側のレンズ面から像面までの空気換算バックフォーカスをｂｆとするとき、
０．１＜ｆｗ／ｂｆ＜１．０
を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記ズーミングの際における前記第４レンズ群の移動量をｍ４、前記第５レンズ群の移動量をｍ５とするとき、
０．８＜ｍ４／ｍ５＜１．５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記ズーミングの際における前記第５レンズ群の移動量をｍ５、前記第６レンズ群の移動量をｍ６とするとき、
０．８＜ｍ５／ｍ６＜１．５
を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 広角端における前記第５レンズ群と前記第６レンズ群との間隔をＤ５６Ｗ、中間端における該第５レンズ群と該第６レンズ群との間隔をＤ５６Ｍ、望遠端における該第５レンズ群と該第６レンズ群との間隔をＤ５６Ｔとするとき、
０．１＜（Ｄ５６Ｗ＋Ｄ５６Ｔ）／（２×Ｄ５６Ｍ）＜１．０
を満たすことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のズームレンズ。 - 前記ズーミングの際に、前記絞りは、該絞りと前記第３レンズ群との間隔が広がるように移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記ズーミングの際に、前記絞りは、該絞りと前記第４レンズ群との間隔が狭くなるように移動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第２レンズ群および前記第３レンズ群はそれぞれ、正の屈折力を有する１枚のレンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第４レンズ群および前記第５レンズ群はそれぞれ、正の屈折力を有する１枚のレンズと負の屈折力を有する１枚のレンズとで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第１レンズ群は、少なくとも１枚の前記拡大共役側に凸の負メニスカス非球面レンズを有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 前記第６レンズ群は、前記拡大共役側から前記縮小共役側へ順に、負の屈折力を有するレンズ、正の屈折力を有するレンズ、および、正の屈折力を有するレンズで構成されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
- 拡大共役側から縮小共役側へ順に、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、負の屈折力を有する第５レンズ群、負の屈折力を有する第６レンズ群、および、正の屈折力を有する第７レンズ群からなる複数のレンズ群を有し、
ズーミングの際に、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、前記第５レンズ群、および、前記第６レンズ群は、互いに間隔を変化させながら前記縮小共役側から前記拡大共役側へ移動し、
前記ズームレンズの広角端の焦点距離をｆｗ、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
２．３＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜４．０
を満たすことを特徴とするズームレンズ。 - 原画を形成する画像表示素子と、
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のズームレンズと、を有し、
前記ズームレンズは、前記画像表示素子により形成された前記原画を投射するように構成されていることを特徴とする画像投射装置。
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