JPWO2012081251A1 - 投写用ズームレンズおよび投写装置 - Google Patents

Abstract

小型化について考慮され、かつズーム比を大きく、ズーム全域で明るく、諸収差が良好に補正された投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写装置を提供することを目的とする。最も拡大側に配置された変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群（Ｇ１）と、最も縮小側に配置された変倍時に固定の負の屈折力を有する最終レンズ群（Ｇｅ）と、第１レンズ群（Ｇ１）と最終レンズ群（Ｇｅ）との間に配置され変倍時に前記変倍およびこの変倍によって生じる像面移動の補正のために相互関係をもって光軸に沿って移動する複数のレンズ群（Ｇｍ）とを配置し、最終レンズ群（Ｇｅ）の最も縮小側に正の屈折力を有するレンズを配置する。

Description

本発明は、投写装置に搭載される投写用ズームレンズおよびその投写装置に関し、特にＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等のライトバルブを搭載した投写装置に用いられる投写用ズームレンズおよびその投写装置に関するものである。

投写装置（以後、プロジェクターともいう）には、映像を信号に変換するために光変調を行うライトバルブが使用されているが、その１つとして透過型液晶が知られている。

透過型液晶が使用される光学系においても、通常、色合成のためにクロスダイクロイックプリズムが用いられており、その色合成特性を向上させるために、上記光学系に用いられる投写用ズームレンズは縮小側にテレセントリックとされている。

さらに、画像の大きさを変えることができるズームレンズを用いることが多く、最近では、その変化の割合の大きなもの、すなわちズーム比が大きいズームレンズが求められるようになってきている。

縮小側がテレセントリックでズーム比の大きな投写用ズームレンズを開示したものとして、下記特許文献１が知られている。

また、より高精度で、高輝度かつコントラスト比の大きい投写画像を得たいという要求の高まりから、ライトバルブとしてＤＭＤ素子を搭載したプロジェクターが注目されている。

ＤＭＤ素子には多数の角度可変のマイクロミラーが配列されており、各マイクロミラーの角度を変化させて光源から発せられる光の反射方向を変化させることにより各画素のＯＮ、ＯＦＦの切り換えを行い、全体の投写画像が形成される。

このような反射型ライトバルブであるＤＭＤ素子を用いた投写用ズームレンズの場合には、縮小側を必ずしもテレセントリックにする必要がなく、縮小側のレンズ部分を小型化することができる。

このように、縮小側のレンズ部分を小型化した投写用ズームレンズを開示したものとして、下記特許文献２〜４が知られている。

ところで、一般的にプレゼンテーションやホームシアターで用いられるようなプロジェクターは、比較的狭い空間で使用されたり、常設されずに持ち運ばれることが多いため、小型かつ広角であることが求められる。しかしながら、奥行きのある空間では後方の天井付近に設置位置が固定（常設）されることが多く、その場合はむしろ望遠であることが求められる。

プロジェクターを使用する毎にその設置位置を変更する場合、広角であるほど、大まかな画面サイズはズーム機能ではなく設置位置の変更で容易に調節してしまう。一方、プロジェクターの設置位置が固定の場合は投写距離と画面サイズに制約が生じるので、より汎用性のあるレンズにするためには高ズーム比であることが重要になってくる。

さらに、天井から吊下げて設置される用途を考えれば、装置全体の軽量化のためにレンズの小型化（軽量化）が図られることも重要である。

上記特許文献２〜４に記載の投写用ズームレンズは、小型化が図られているものの、ズーム比が１．２〜１．３倍程度であり高ズーム比という要求に応えるものとはなっていない。

特許文献５、６に記載のズームレンズは高ズーム比ではあるが、特許文献５に記載のズームレンズは、球面収差や非点収差が大きいという問題があり、本願発明の目的とする投写用レンズ用途には適さない。

参考文献６のものは、バックフォーカスが短いという問題がある。所望のバックフォーカスを得るためにレンズ系全体を比例拡大し、有効像高の一部を使用するということは手段としては可能であるが、レンズ系全体を比例拡大するということは、レンズ自体も長大化するのみならず、その収差も拡大されるので、投写用レンズとして許容される大きさや性能を実現することは難しい。

特開２００８−１８６０２６号公報 特開２００４−７７９５０号公報 特開２００４−２４０３０９号公報 特開２００７−３３３８０５号公報 特許第３２６６６５３号公報 特許第４２７３５５６号公報

ところで、特許文献２、３に示されるような、ＤＭＤ素子を用いた投写装置に用いられる投写用ズームレンズでは、ＤＭＤ素子を構成するマイクロミラーの向きをＯＦＦの側に定めたときに反射される無効な光の投写用ズームレンズへの入射を避けたり、ＤＭＤ素子へ光を入射させる光源光学系とＤＭＤ素子で反射され変調された光を投写するための投写光学系との干渉を避ける必要がある。そのため、ＤＭＤ素子側レンズの小径化と長バックフォーカス化の両立が必要となる。

一般に、レンズのバックフォーカスを長くしようとすると、縮小側のレンズ径が大きくなってしまう。一方、十分な結像性能を得るためには、多数のレンズの組み合わせが必要となり、全長が長くなるとともに、拡大側のレンズ径の大型化を招くことになる。そのため、レンズの小型化が困難になるという問題が生じる。

さらに、ズーム全域で、同じスクリーンサイズの投影像の明るさを略一定にするためには、投写用ズームレンズにおけるズーミングによるＦナンバーの変動を小さくする必要があり、そのためには、その投写用ズームレンズの縮小側の瞳位置のズーミングによる変動を小さくしなければならない。

また、現在、ＤＭＤ素子のマイクロミラーの可変角度は±１２°程度とされ、ＯＮ側の有効光束の光路とＯＦＦ側の無効光束の光路とが重ならないようにすると投写用ズームレンズの明るさはＦ２．４程度までとなるが、それから暗くなりすぎると高輝度なプロジェクターという目的の達成が難しくなるため、投写用ズームレンズのＦナンバーはズーム全域でＦ３．０よりも明るいことが求められる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、投写用ズームレンズ全体の小型化について考慮され、かつズーム比が大きく、ズーム全域で明るく、諸収差が良好に補正された投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写装置を提供することを目的とするものである。

本発明の投写用ズームレンズは、最も拡大側に配置された変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、最も縮小側に配置された変倍時に固定の負の屈折力を有する最終レンズ群と、第１レンズ群と最終レンズ群との間に配置され、変倍時に前記変倍およびこの変倍によって生じる像面移動の補正のために相互関係をもって光軸に沿って移動する複数のレンズ群とからなり、前記最終レンズ群は、最も縮小側に正の屈折力を有するレンズを配置してなるものであることを特徴とするものである。

前記投写用ズームレンズは、Ｂｆをバックフォーカス、Ｙｍａｘを縮小側の最大像高としたときに、条件式（１）：３．０＜Ｂｆ／Ｙｍａｘ＜４．０を満足することが望ましい。

なお、この投写用ズームレンズは、条件式（１Ａ）：３．２＜Ｂｆ／Ｙｍａｘ＜３．５を満足することがより望ましい。

前記投写用ズームレンズは、ＥＰを広角端における縮小側の瞳位置から縮小側の結像位置までの距離としたときに、条件式（２）：３．０＜ＥＰ/Ｙｍａｘ＜７．０を満足することが望ましい。

なお、この投写用ズームレンズは、条件式（２Ａ）：４．０＜ＥＰ/Ｙｍａｘ＜５．５を満足することがより望ましい。

前記複数のレンズ群は、拡大側から順に、負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レンズ群を配置してなるものとすることができる。

前記第２レンズ群および第３レンズ群は、広角端から望遠端へ変倍するときに拡大側から縮小側へ移動するものであり、前記第４レンズ群は、広角端から望遠端へ変倍するときに拡大側へ移動した後に縮小側へ移動するものとすることができる。

前記広角端における縮小側の瞳位置は、前記変倍時に移動する複数のレンズ群において最も縮小側に配置されたレンズ面よりもさらに縮小側に位置するものとすることが望ましい。

前記投写用ズームレンズは、ｆを広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離としたときに、条件式（３）：０．１＜ｆ４／ｆ＜２．０を満足することが望ましい。

なお、この投写用ズームレンズは、条件式（３Ａ）：０．４＜ｆ４／ｆ＜１．５を満足することがより望ましい。

前記投写用ズームレンズは、ｆを広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ４５を第４レンズ群と第５レンズ群との合成焦点距離としたときに、条件式（４）：０．５＜（ｆ４５）／ｆ＜１．５を満足することが望ましい。

なお、この投写用ズームレンズは、条件式（４Ａ）：０．８＜（ｆ４５）／ｆ＜１．２を満足することがより望ましい。

前記投写用ズームレンズは、第１レンズ群を光軸方向へ移動させることによりフォーカシングを行うものとすることができる。

前記投写用ズームレンズは、前記変倍の全範囲にわたりＦナンバーが一定となるように構成されたものとすることができる。

前記最終レンズ群は、接合レンズを含まないように構成されたものとすることができる。

前記投写用ズームレンズの変倍比は、１．５倍以上であることが望ましく、１．７倍以上であることがより望ましい。

前記投写用ズームレンズは、望遠端の縮小側最大像高における拡大側の半画角が、１５°以下であることが望ましく、１０°以下であることがより望ましい。

前記投写用ズームレンズは、球面レンズのみで構成されたものとすることができる。

前記投写用ズームレンズは、前記変倍を連続的に行うものであってもよいし、前記変倍を断続的に行うものであってもよい。

本発明の投写装置は、前記投写用ズームレンズと、光源と、この光源から発せられた光束を変調するライトバルブとを備え、光源から発せられライトバルブで変調された光束を投写用ズームレンズへ通して投写するものである。

本発明の投写用ズームレンズおよびこの投写用ズームレンズを用いた投写装置によれば、投写用ズームレンズ全体の小型化について考慮することができ、かつズーム比を大きくし、ズーム全域で明るくし、諸収差を良好に補正することができる。

すなわち、最終レンズ群を変倍時に固定されるものとし、最終レンズ群中の最も縮小側のレンズを正レンズとしたので、明るい光束であってもこの最終レンズ群中を通る光束の径を小さくすることができる。また、最終レンズ群を負の屈折力を持つものとしたので、最終レンズ群よりも拡大側に配されたレンズ群に対してより大きな正の屈折力を配分することができ、ズーム比を大きくしてもズームレンズの全長を短く保つことができるので、拡大側のレンズ群の外径を小さくすることができる。

さらに、第１レンズ群を正の屈折力を有するものとしているので、比較的画角の小さいレンズ系においては大きなズーム比を得ることができる。

これにより、上記投写用ズームレンズ全体の小型化、高ズーム比化、必要な明るさの確保をしつつ、諸収差が良好に補正されたズームレンズを実現することができる。

本発明の実施の形態による投写装置の概略構成を示す概念図 実施例１の投写用ズームレンズの広角端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例１の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例２の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例３の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例４の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例５の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例６の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例７の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例８の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図 実施例１の投写用ズームレンズの各収差図 実施例２の投写用ズームレンズの各収差図 実施例３の投写用ズームレンズの各収差図 実施例４の投写用ズームレンズの各収差図 実施例５の投写用ズームレンズの各収差図 実施例６の投写用ズームレンズの各収差図 実施例７の投写用ズームレンズの各収差図 実施例８の投写用ズームレンズの各収差図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の投写用ズームレンズを搭載した投写装置の概略構成を示す概念図である。

図示のように、投写装置２００は、光源２０１、照明光学系２０２、ＤＭＤ２０３、投写用ズームレンズ１００を備たものである。

光源２０１から出射された光束は照明光学系２０２へ入射される。照明光学系２０２において、不図示のカラーホイールにより、上記入射した光束から３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各光束を時系列的に順次抽出し、この照明光学系２０２の光軸Ｚ２と直交する断面における光束の光量分布を均一化した後、射出されＤＭＤ２０３に入射する。ＤＭＤ２０３において、上記各色の光束は色の切り替わりに応じて空間光変調され、実施形態にかかる投写用ズームレンズ１００を通してスクリーン２０５上に投写される。

この投写装置２００は、投写用ズームレンズ１００を通して、ＤＭＤ２０３の画像形成面Ｋｐ上に形成された原画像Ｉｇを表す画像である投写画像Ｔｇを、スクリーン２０５上に投写する。

なお、図１に示す投写装置は、本発明の１つの実施形態を示すものであって、種々の態様の変更が可能である。

図２は、本発明の実施例１の投写用ズームレンズ広角端におけるレンズ構成を示す断面図であり、図３は実施例１の投写用ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズ構成を示す断面図である。以下、このレンズを代表例として本発明投写用ズームレンズの実施形態について詳細に説明する。

図２に示す符号Ｓ１〜Ｓ２６は、ズームレンズ１００中の最も拡大側から縮小側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）のレンズ面を示している。カバーガラスＬ１５の拡大側の面が符号Ｓ２７に、縮小側の面が符号Ｓ２８に対応している。

また、図２に示す符号Ｌ１、Ｌ２・・・Ｌ１４は、投写用ズームレンズ中の最も拡大側から縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、・・・）に配されたレンズを指すものである。

さらに、図２に示す符号Ｇ１〜Ｇ５は、投写用ズームレンズ中の最も拡大側から縮小側に向かうに従い順次増加するｋ番目（ｋ＝１、２、３、４、５）に配されたレンズ群を指すものである。

ズームレンズ１００は、最も拡大側（図中矢印−Ｚ方向）に配置された変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、最も縮小側（図中矢印＋Ｚ方向）に配置された変倍時に固定の負の屈折力を有する最終レンズ群Ｇｅと、第１レンズ群Ｇ１と最終レンズ群Ｇｅとの間に配置された変倍時に移動する複数のレンズ群Ｇｍとからなるものである。
ここでは、複数のレンズ群Ｇｍは、図示のレンズ群Ｇ２、レンズ群Ｇ３、およびレンズ群Ｇ４からなるものであるが、必ずしもこのような３つの群からなる場合に限らない。

最終レンズ群Ｇｅの最も縮小側に配置された最終レンズＬｅは、正の屈折力を有するものである。ここでは、最終レンズ群Ｇｅは、図示のレンズ群Ｇ５に対応する。

また、本実施例で行う変倍は、連続的に変化するものであるが、例えば、変倍比を１．１倍、１．２倍、１．３倍・・・のように断続的に変化させるものとしてもよい。

また、複数のレンズ群Ｇｍは、変倍時に相互関係をもって移動するものである。この相互関係をもった複数のレンズ群Ｇｍの移動により、変倍が行なわれるとともに、その変倍時にズームレンズ１００を通して投写される投射画像Ｔｇの位置が変動しないように補正が行われる。

次に、本発明投写用ズームレンズの基本構成をさらに限定する構成要素およびその作用、効果について説明する。なお、基本構成をさらに限定するこれらの構成要素は本発明のズームレンズにとって必須の構成ではない。

本発明のズームレンズは、これらの基本構成をさらに限定する構成要素のうち、１つのみを満足するものとしてもよいし、２つ以上を組合わせたものを満足するものとしてもよい。

はじめに、条件式（１）〜（４）において記号で示す各パラメータの意味をまとめて以下に示す。

Ｂｆ：バックフォーカス（空気換算距離）
Ｙｍａｘ：縮小側の最大像高
ＥＰ：広角端における縮小側の瞳位置から縮小側の結像位置までの距離
ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
ｆ４５：第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との合成焦点距離
なお、上記「縮小側の結像位置」は、図２に示すＤＭＤ２０３の画像形成面Ｋｐの位置に対応しており、ズームレンズ１００を通して拡大側へ投写される投写画像Ｔｇの位置と共役の関係である。

また、上記バックフォーカスＢｆは、ズームレンズ１００を構成するレンズ面のうち最も縮小側に配されたレンズ面から上記「投写用ズームレンズの縮小側の結像位置」までの光軸Ｚ１上における距離であり、カバーガラスＬ１５の厚みを空気換算して求めた距離である。

また、上記縮小側の最大像高（Ｙｍａｘ）は、画像形成面Ｋｐにおける光軸Ｚ１から最も離れた位置から、その光軸Ｚ１までの距離である。

また、上記「広角端における縮小側の瞳位置から縮小側の結像位置までの距離（ＥＰ）」は、広角端における縮小側の瞳位置から「投写用ズームレンズの縮小側の結像位置」までの距離である。

なお、本実施例において、広角端における縮小側の瞳位置は、第５レンズＧ５中に位置する。

条件式（１）：３．０＜Ｂｆ／Ｙｍａｘ＜４．０は、バックフォーカス（Ｂｆ）と縮小側の最大像高（Ｙｍａｘ）との関係を規定するものである。

本実施例は、条件式（１）を満たすように構成されているため、ＤＭＤ２０３の画像形成面Ｋｐに配列されているマイクロミラー（図示は省略）の向きをＯＦＦの側に定めたときに反射される無効な光のズームレンズ１００への入射を防止することができるとともに、光源、照明光学系を適切に配置することができる。

条件式（１）の上限を上回ると、最終レンズ群Ｇｅの外径が大きくなり、これとは逆に、条件式（１）の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなるため、ズームレンズ、照明光学系およびそれらの光路の干渉を回避することが困難となる。

条件式（２）：３．０＜ＥＰ/Ｙｍａｘ＜７．０は、広角端における縮小側の瞳位置から縮小側の結像位置までの距離（ＥＰ）と、縮小側の最大像高（Ｙｍａｘ）との関係を規定するものである。

本実施例は条件式（２）を満たすように構成されているため、レンズ外径を所望の大きさに抑えることができる。

条件式（２）の上限を上回ると、最終レンズ群Ｇｅの外形が大きくなるという問題が生じる。

これとは逆に、条件式（２）の下限を下回ると、最終レンズ群Ｇｅよりも拡大側に配置されたレンズ群の外形が大きくなるという問題が生じる。

本実施例は、複数のレンズ群Ｇｍとして、拡大側から順に、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、および正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配置してなるものである。

上記第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は、広角端から望遠端へ変倍するときに拡大側から縮小側へ移動するものであり、第４レンズ群Ｇ４は、広角端から望遠端へ変倍するときに、一旦、拡大側へ移動した後、縮小側へ移動するものである。このように、変倍に大きく寄与する移動群を負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３の２群で構成することで、特にズーム全域での像面湾曲が良好に補正され、変倍時に生じる像面移動の補正に大きく寄与する第４レンズ群Ｇ４が上記の通り移動することで像面移動の補正が良好に行われる。

また、本実施例では、第１レンズ群Ｇ１を光軸方向へ移動させることによりフォーカシングを行っている。変倍時に移動しない群をフォーカシングに用いることで、より簡潔な構造とすることができる。

また、本実施例では、広角端における縮小側の瞳位置を、複数のレンズ群Ｇｍにおける最も縮小側に配置されたレンズ面よりもさらに縮小側に位置させたものである。このように構成することにより、絞りを複数のレンズ群Ｇｍよりも縮小側に位置させることが容易となり、変倍によるＦナンバーの変動を抑えることができる。本実施例では縮小側の瞳位置がズーム全域にわたり、第５レンズ群Ｇ５中にあるため、Ｆナンバーを一定に保つことができ、ズーム全域で、同じスクリーンサイズの投影像の明るさを一定にすることができる。

また、絞りの近傍には光束が集中するので、接合剤の劣化等による光学性能の低下を招くことのないように、本実施例のように最終レンズ群には接合レンズを用いないことが望ましい。

条件式（３）：０．１＜ｆ４／ｆ＜２．０は、レンズ全系の焦点距離（ｆ）と、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離との関係を規定するものである。

本実施例は条件式（３）を満たすように構成されており、レンズ外径が大きくなりすぎることを防ぎながら十分なバックフォーカスを確保することができる。

条件式（３）の上限を上回ると、第４レンズ群Ｇ４よりも拡大側に配されたレンズ群の外形が大きくなるという問題が生じる。

これとは逆に、条件式（３）の下限を下回ると、十分なバックフォーカスを確保することが難しくなるという問題が生じる。

条件式（４）：０．５＜（ｆ４５）／ｆ＜１．５は、レンズ全系の焦点距離（ｆ）と、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５の合成焦点距離との関係を規定するものである。

本実施例は条件式（４）を満たすように構成されているため、全長が長くなりすぎることを防ぎながら十分なバックフォーカスを確保することができる。

条件式（４）の上限を上回ると、変倍時の第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなりすぎ、全長が長くなるという問題が生じる。

これとは逆に、条件式（４）の下限を下回ると、十分なバックフォーカスを確保することが難しくなるという問題が生じる。

なお、本発明にかかる投写用ズームレンズは、変倍比が１．５倍以上で高ズーム比の要求に応えるものであるが、変倍比が１．７倍以上となるように構成されたものとすることがより望ましい。

また、望遠端の縮小側最大像高における拡大側の半画角が１５°以下で望遠用途にも適したものであるが、半画角が１０°以下であることがより望ましい。

本実施例は、製造コストの高い非球面レンズを用いることなく球面レンズのみで構成されたものである。

なお、本発明の投写用ズームレンズは、上記条件式（１）の代わりに条件式（１Ａ）：３．２＜Ｂｆ／Ｙｍａｘ＜３．５、上記条件式（２）の代わりに条件式（２Ａ）：４．０＜ＥＰ/Ｙｍａｘ＜５．５、上記条件式（３）の代わりに条件式（３Ａ）：０．４＜ｆ４／ｆ＜１．５、上記条件式（４）の代わりに条件式（４Ａ）：０．８＜（ｆ４５）／ｆ＜１．２を満足するものとすることがより望ましい。そのようにした場合には、上記条件式（１）〜条件式（４）を満足するときに奏する効果よりも顕著な効果を奏することができる。

＜具体的な実施例＞
以下、図３〜１７、表１〜９を参照し、本発明のズームレンズの実施例１〜８それぞれの数値データ等についてまとめて説明する。

図３〜図１０は、実施例１〜８のズームレンズそれぞれについて広角端、ズーム途中、望遠端におけるレンズを示す断面図であり、広角端、ズーム途中、望遠端における状態をこの順に比較して示す図である。

より具体的には、実施例１の投写用ズームレンズは、図３が示す構成とされ、拡大側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５（最終レンズ群Ｇｅ）を配置し、広角端から望遠端に変倍する際に第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は拡大側から縮小側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は拡大側に移動した後に縮小側に移動するもので、変倍すると同時に、その変倍によって生じる像面移動の補正もするものである。

第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、負のメニスカスレンズ（第１レンズＬ１）、正のメニスカスレンズ（第２レンズＬ２）、正のメニスカスレンズ（第３レンズＬ３）を配置してなり、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２は互いに接合されて、接合レンズを構成している。

なお、正のレンズは正の屈折力を有するレンズを意味し、負のレンズは負の屈折力を有するレンズを意味する。

第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、負のメニスカスレンズ（第４レンズＬ４）、両凹レンズ（第５レンズＬ５）を配置してなるものである。

第３レンズ群Ｇ３は、正のメニスカスレンズ（第６レンズＬ６）を配置してなるものである。

第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から順に、負のメニスカスレンズ（第７レンズＬ７）、両凸レンズ（第８レンズＬ８）、両凸レンズ（第９レンズＬ９）を配置してなり、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８は互いに接合されて、接合レンズを構成している。

第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に、正のメニスカスレンズ（第１０レンズＬ１０）、負のメニスカスレンズ（第１１レンズＬ１１）、負のメニスカスレンズ（第１２レンズＬ１２）、負のメニスカスレンズ（第１３レンズＬ１３）、平凸レンズ（第１４レンズＬ１４（最終レンズＬｅ）を配置してなるものである。

実施例２の投写用ズームレンズは、図４が示す構成とされ、実施例１と同様の構成ではあるが、第５レンズ群Ｇ５に含まれる第１４レンズＬ１４が両凸レンズである点において異なる。

また、実施例３の投写用ズームレンズは、図５が示す構成とされ、実施例１と同様の構成ではあるが、第４レンズ群Ｇ４に含まれる第９レンズＬ９が正のメニスカスレンズ、第５レンズ群Ｇ５に含まれる第１０レンズＬ１０が負のメニスカスレンズ、第１１レンズＬ１１が正のメニスカスレンズ、第１４レンズＬ１４が両凸レンズである点において異なる。

また、実施例４の投写用ズームレンズは、図６が示す構成とされ、実施例１と同様の構成ではあるが、第４レンズ群Ｇ４に含まれる第９レンズＬ９が正のメニスカスレンズ、第５レンズ群Ｇ５に含まれる第１０レンズＬ１０が両凹レンズ、第１１レンズＬ１１が正のメニスカスレンズである点において異なる。

また、実施例５の投写用ズームレンズは、図７が示す構成とされ、実施例１と同様の構成ではあるが、第５レンズ群Ｇ５に含まれる第１０レンズＬ１０が両凹レンズ、第１１レンズＬ１１が正のメニスカスレンズ、第１４レンズＬ１４が両凹レンズである点において異なる。

また、実施例６の投写用ズームレンズは、図８が示す構成とされ、実施例１と同様の構成ではあるが、第４レンズ群Ｇ４に含まれる第９レンズＬ９が正のメニスカスレンズ、第５レンズ群Ｇ５に含まれる第１０レンズＬ１０が両凹レンズ、第１１レンズＬ１１が正のメニスカスレンズ、第１４レンズＬ１４が両凸レンズである点において異なる。

また、実施例７の投写用ズームレンズは、図９が示す構成とされ、実施例１と同様の構成ではあるが、第４レンズ群Ｇ４に含まれる第８レンズＬ８が正のメニスカスレンズ、第５レンズ群Ｇ５に含まれる第１０レンズＬ１０が両凸レンズ、第１１レンズＬ１１が両凹レンズ、第１２レンズＬ１２が正のメニスカスレンズ、第１４レンズＬ１４が正のメニスカスレンズである点において異なる。

また、実施例８の投写用ズームレンズは、図１０が示す構成とされ、実施例１と同様の構成ではあるが、第５レンズ群Ｇ５に含まれる第１４レンズＬ１４が正のメニスカスレンズである点において異なる。

図１１〜図１８は、実施例１〜８の各ズームレンズの広角端、ズーム途中、望遠端における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差をこの順に示す図である。各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）を基準波長とした収差を示すが、球面収差図、および倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）についての収差も示す。球面収差図のＦｎｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

なお、図１１〜図１８の各収差図においては、実施例１〜８の各ズームレンズの縮小倍率が−１／１４５のときの収差を示している。このとき、第１レンズ群Ｇ１を光軸に沿って移動させることによりフォーカシングを行っている。

上記図１１〜図１８の各図中に示す符号（Ａ）〜（Ｄ）に対応する各収差図は広角端における球面収差（Ａ）、非点収差（Ｂ）、ディストーション（歪曲収差）（Ｃ）、倍率色収差（倍率の色収差）（Ｄ）をそれぞれ示している。

また、各図中に示す符号（Ｅ）〜（Ｈ）に対応する各収差図はズーム途中における球面収差（Ｅ）、非点収差（Ｆ）、ディストーション（歪曲収差）（Ｇ）、倍率色収差（倍率の色収差）（Ｈ）をそれぞれ示している。

また、各図中に示す符号（Ｉ）〜（Ｌ）に対応する各収差図は望遠端における球面収差（Ｉ）、非点収差（Ｊ）、ディストーション（歪曲収差）（Ｋ）、倍率色収差（倍率の色収差）（Ｌ）をそれぞれ示している。

表１〜８に、実施例１〜８のズームレンズそれぞれの基本的なデータを示す。

表１〜８の各表中の上部（符号（ａ）で示す欄）にレンズデータを示す。

曲率半径Ｒｉは拡大側からｉ番目（ｉ＝１、２、３、・・・）の面の曲率半径を示し、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上における面間隔を示す。レンズデータの符号Ｒｉおよび符号Ｄｉは、レンズ面等を示す符号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と対応している。

なお、曲率半径の符号は拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負とする。

上記各曲率半径Ｒｉは、レンズ全系の広角端での焦点距離を１として規格化されている。

なお、面間隔Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）の欄には面間隔を示す数字が記載されている場合と、「可変ｎ（ｎは数値）」が記載されている場合があるが、可変ｎが記載されているところは変倍時に変化する。

上記各面間隔Ｄｉは、上記各曲率半径Ｒｉの場合と同様に、レンズ全系の広角端での焦点距離を１として規格化されている。

Ｎｄｊは拡大側から縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、・・・）のレンズまたはカバーガラスを構成する光学部材について波長５８７．６ｎｍ（ｄ線）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学部材のｄ線のアッベ数を示す。

また、表１〜８の各表中の中間部（符号（ｂ）で示す欄）に、広角端、ズーム途中、望遠端における各値、すなわち、レンズ全系の焦点距離、レンズ群間の間隔を示す。

なお、表１〜８の各表中の符号「可変１」は第１レンズ群と第２レンズ群との間隔、「可変２」は第２レンズ群と第３レンズ群との間隔、「可変３」は第３レンズ群と第４レンズ群との間隔、「可変４」は第４レンズ群と第５レンズ群との間隔を示している。

さらに、表１〜８の各表中の下部（符号（ｃ）で示す欄）に、縮小側の最大像高（Ｙｍａx）、バックフォーカス（Ｂｆ）、広角端における縮小側の瞳位置から縮小側の結像位置までの距離（ＥＰ）を示す。

また、表９に、実施例１〜８のズームレンズの、条件式（１）〜(４)に対応する値を示す。

なお、表９中において、条件式（１）〜条件式（４）における上限値と下限値、および、より望ましい条件式（１Ａ）〜条件式（４Ａ）における上限値と下限値を示す。

なお、実施例１〜８のズームレンズについては、いずれも、条件式（１）〜(４) の全て、およびより望ましい条件式（１Ａ）〜(４Ａ)の全てを同時に満足している。

なお、表１〜８は「発明を実施するための形態」における説明の最後にまとめて示す。

実施例１〜８に関する数値データおよび収差図等からわかるように、本発明の投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写装置は、ズームレンズ全体の小型化について考慮され、かつズーム比が大きく、ズーム全域で明るく、諸収差が良好に補正されたものである。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、および屈折率の値などは、上記各表中に示した数値に限定されず、他の値を取り得る。

本発明の投写用ズームレンズは、最も拡大側に配置された変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、最も縮小側に配置された変倍時に固定の負の屈折力を有する最終レンズ群と、第１レンズ群と最終レンズ群との間に配置され、変倍時に前記変倍およびこの変倍によって生じる像面移動の補正のために相互関係をもって光軸に沿って移動する複数のレンズ群とからなり、前記最終レンズ群は、最も縮小側に正の屈折力を有するレンズを配置してなり、前記変倍時に移動する前記複数のレンズ群が、拡大側から順に、負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レンズ群を配置してなり、前記第２レンズ群および第３レンズ群は、広角端から望遠端へ変倍するときに拡大側から縮小側へ移動するものであり、前記第４レンズ群は、広角端から望遠端へ変倍するときに拡大側へ移動させた後に縮小側へ移動するものであることを特徴とするものである。

前記投写用ズームレンズは、ｆを広角端におけるレンズ全系の焦点距離、ｆ４５を第４レンズ群と最終レンズ群との合成焦点距離としたときに、条件式（４）：０．５＜（ｆ４５）／ｆ＜１．５を満足することが望ましい。

Claims (19)

1. 最も拡大側に配置された変倍時に固定の正の屈折力を有する第１レンズ群と、最も縮小側に配置された変倍時に固定の負の屈折力を有する最終レンズ群と、前記第１レンズ群と最終レンズ群との間に配置され変倍時に前記変倍およびこの変倍によって生じる像面移動の補正のために相互関係をもって光軸に沿って移動する複数のレンズ群とからなり、前記最終レンズ群は、最も縮小側に正の屈折力を有するレンズを配置してなることを特徴とする投写用ズームレンズ。
2. 以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写用ズームレンズ。
   ３．０＜ Ｂｆ／Ｙｍａｘ ＜４．０・・・（１）
   ただし、
   Ｂｆ：バックフォーカス（空気換算距離）
   Ｙｍａｘ：縮小側の最大像高
3. 以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写用ズームレンズ。
   ３．０＜ＥＰ/Ｙｍａｘ＜７．０・・・（２）
   ただし、
   ＥＰ：広角端における縮小側の瞳位置から縮小側の結像位置までの距離
   Ｙｍａｘ：縮小側の最大像高
4. 前記変倍時に移動する前記複数のレンズ群が、拡大側から順に、負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レンズ群を配置してなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
5. 前記第２レンズ群および第３レンズ群は、広角端から望遠端へ変倍するときに拡大側から縮小側へ移動するものであり、前記第４レンズ群は、広角端から望遠端へ変倍するときに拡大側へ移動させた後に縮小側へ移動するものであることを特徴とする請求項４記載の投写用ズームレンズ。
6. 広角端における縮小側の瞳位置は、前記変倍時に移動する前記複数のレンズ群において最も縮小側に配置されたレンズ面よりもさらに縮小側に位置するものであることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
7. 以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項４または５記載の投写用ズームレンズ。
   ０．１＜ｆ４／ｆ＜２．０・・・（３）
   ただし、
   ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
   ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
8. 以下の条件式（３Ａ）を満足することを特徴とする請求項７記載の投写用ズームレンズ。
   ０．４＜ｆ４／ｆ＜１．５・・・（３Ａ）
9. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項４または５記載の投写用ズームレンズ。
   ０．５＜（ｆ４５）／ｆ＜１．５・・・（４）
   ただし、
   ｆ：広角端におけるレンズ全系の焦点距離
   ｆ４５：第４レンズ群と第５レンズ群との合成焦点距離
10. 以下の条件式（４Ａ）を満足することを特徴とする請求項９記載の投写用ズームレンズ。
    ０．８＜（ｆ４５）／ｆ＜１．２・・・（４Ａ）
11. 前記第１レンズ群を光軸方向へ移動させることによりフォーカシングを行うものであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
12. 前記変倍の全範囲にわたりＦナンバーが一定であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
13. 前記最終レンズ群が、接合レンズを含まないものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
14. 前記変倍比が、１．５倍以上であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
15. 望遠端の、縮小側最大像高における拡大側の半画角が１５°以下であることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
16. 前記投写用ズームレンズが、球面レンズのみで構成されたものであることを特徴とするとする請求項１から１５のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
17. 以下の条件式（１Ａ）を満足することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
    ３．２＜ Ｂｆ／Ｙｍａｘ ＜３．５・・・（１Ａ）
    ただし、
    Ｂｆ：バックフォーカス（空気換算距離）
    Ｙｍａｘ：縮小側の最大像高
18. 以下の条件式（２Ａ）を満足することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
    ４．０＜ＥＰ/Ｙｍａｘ＜５．５・・・（２Ａ）
    ただし、
    ＥＰ：広角端における縮小側の瞳位置から縮小側の結像位置までの距離
    Ｙｍａｘ：縮小側の最大像高
19. 請求項１から請求項１８のいずれか１項記載の投写用ズームレンズと、光源と、該光源から発せられた光束を変調するライトバルブとを備え、前記光源から発せられ前記ライトバルブで変調された光束を前記投写用ズームレンズへ通して投写するものであることを特徴とする投写装置。

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