投写用ズームレンズおよび投写型表示装置
【課題】広角かつ高倍率で高解像度の投写用ズームレンズを得る。
【解決手段】拡大側から順に、５つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ５を配列する。第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第８レンズＬ８および第９レンズＬ９の合成パワーに対する、第８レンズＬ８および第９レンズＬ９の間の空気レンズのパワーの比が、０．８０から１．８０までの数値範囲内に収まるように構成されている。
【解決手段】拡大側から順に、５つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ５を配列する。第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第８レンズＬ８および第９レンズＬ９の合成パワーに対する、第８レンズＬ８および第９レンズＬ９の間の空気レンズのパワーの比が、０．８０から１．８０までの数値範囲内に収まるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写用ズームレンズおよびその投写用ズームレンズを搭載した投写型表示装置に関し、詳しくは、透過型あるいは反射型の液晶表示装置やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）表示装置等のライトバルブからの映像情報を担持した光束を、特にフロント側からスクリーン上に拡大投写する場合に好適な投写用ズームレンズおよび投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置やＤＭＤ表示装置等のライトバルブを用いて、コンピュータやテレビ等の画像情報を拡大表示する投写型表示装置の発展は、近年、目覚しいものがある。
このような投写型表示装置に搭載されるレンズとしては、画像の大きさを変えることができるズームレンズが一般的に用いられているが、最近では、その変化の割合が大きいもの、すなわちズーム比の大きいズームレンズが求められている。
【０００３】
また、投写時に画像位置を投写型表示装置に対し大きくずらすことができる機能（いわゆるレンズシフト投写機能）や、投写型表示装置に近い位置に大きな画像を投写し得る機能も要求されるようになっているが、そのためには投写用ズームレンズの広画角化が必要となる。
【０００４】
さらに、近年のライトバルブ自体の高精細化や、狭い室内空間で使用するユーザの要求や利便性を考慮して、高解像度でコンパクトな投写用ズームレンズが求められるようになっている。
【０００５】
従来の投写用ズームレンズとしては、例えば下記特許文献１、２に記載されたものが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９１８２９号公報
【特許文献２】特開２００１−１００１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１、２に記載の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群、第４レンズ群、および正の第５レンズ群が配列され、変倍の際に、第１レンズ群および第５レンズ群は固定で、第２レンズ群から第４レンズ群が移動するように構成されている。
【０００８】
これら従来の投写用ズームレンズは、第４レンズ群が、負、正、負、正、正の各レンズを拡大側からこの順に配列した構成となっていることにより、変倍に伴う諸収差の変動が比較的少なくなっている。
【０００９】
しかしながら、これら従来の投写用ズームレンズは、ズーム比が１．２〜１．３倍、広角端での全画角が６０度程度に留まっており、最近の要望に応え得るものとなっていない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、広角端での全画角が６０度を超えズーム比が１．５倍以上の広角・高倍率でありながらも、諸収差を良好に補正し得る投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、少なくとも５つのレンズ群を配列してなり、
変倍の際に、前記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群は固定で、これら最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群との間に配された他のレンズ群のうちの少なくとも３つのレンズ群は光軸に沿って移動するように構成され、
前記少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群は、拡大側から順に、負レンズからなる第１のレンズ、正レンズからなる第２のレンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ、および正レンズからなる第５のレンズを配列してなり、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とするものである。
【００１２】
【数１】
【００１３】
本発明に係る投写用ズームレンズにおいて、前記第３のレンズおよび前記第４のレンズは、互いに接合されて接合レンズを構成してなることが好ましい。
【００１４】
また、前記少なくとも５つのレンズ群のうちの前記最も拡大側に配されたレンズ群は、少なくとも１面の非球面を有してなることが好ましい。
【００１５】
さらに、前記少なくとも３つのレンズ群は、いずれも球面レンズのみからなる構成とすることができる。
【００１６】
また、本発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、上述したいずれかの投写用ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の投写用ズームレンズは、変倍の際に移動する少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群を、拡大側から順に配列された、負レンズからなる第１のレンズ、正レンズからなる第２のレンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ、および正レンズからなる第５のレンズからなる構成とし、かつ第１のレンズおよび第２のレンズの間の空気レンズのパワーと、第１のレンズおよび第２のレンズの合成パワーとの比を、上記条件式（１）を満たすように設定することにより、投写用ズームレンズの高倍率化、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）を効果的に補正することができ、かつ全ズーム域に亘って良好な収差補正効果を得ることが可能となる。
【００１８】
したがって、本発明の投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置によれば、広角端での全画角が６０度を超えズーム比が１．５倍以上の広角・高倍率としつつも、全ズーム域に亘って諸収差を良好に補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示す実施形態（実施例１のものを代表させて示している）の投写用ズームレンズは、拡大側（スクリーン側）から順に、少なくとも５つのレンズ群（負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、第４レンズ群Ｇ４、および正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５）を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００２０】
本実施形態の投写用ズームレンズは、レトロフォーカス型のレンズ構成となるので、焦点距離に対して適正な長さのバックフォーカスを確保でき、縮小側を略テレセントリックとすることができる。
【００２１】
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、変倍の際に、上記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群（第１レンズ群Ｇ１）と最も縮小側に配されたレンズ群（第５レンズ群Ｇ５）は固定で、これら最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群との間に配された他のレンズ群のうちの少なくとも３つのレンズ群（第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４）は光軸Ｚに沿って移動するように構成されている。
【００２２】
このように移動レンズ群を、少なくとも３つ設けることにより、少ないレンズ枚数でも収差補正を良好なものとすることができる。
【００２３】
また、広角端から望遠端への変倍に際し、移動レンズ群を、いずれも拡大側に移動するように構成することにより（本実施形態では、第３レンズ群Ｇ３の移動量が、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４の各移動量よりも大きい）、変倍比を大きく設定することが可能となる。
【００２４】
ただし、これは、上記移動レンズ群の各々について、広角端での位置よりも望遠端での位置の方が、より拡大側に設定されていることを意味しているのであって、中間領域において一旦縮小側に移動することを排除するものではない。
【００２５】
また、開口絞りは図示されていないが、適切な位置に設けることも可能であり（マスクとすることも可）、ズーミング時において、第４レンズ群Ｇ４と一体的に開口絞りが移動するように構成することも可能である。
【００２６】
なお、フォーカス調整は、第１レンズ群Ｇ１を光軸Ｚ方向に移動させることにより行われることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、変倍時に移動する上記少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群（第４レンズ群Ｇ４）が、拡大側から順に、負レンズからなる第１のレンズ（第８レンズＬ８）、正レンズからなる第２のレンズ（第９レンズＬ９）、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ（第１０レンズＬ１０）、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ（第１１レンズＬ１１）、および正レンズからなる第５のレンズ（第１２レンズＬ１２）を配列してなり、課題を解決するための手段の欄に記載した条件式（１）（以下に再掲）を満たすように構成されている。
【００２８】
【数２】
【００２９】
上記第４レンズ群Ｇ４が上述のように構成され、かつ上記条件式（１）を満足することにより、投写用ズームレンズの高倍率化、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）を効果的に補正することが可能となり、全ズーム域に亘って良好な収差補正効果を得ることができる。
【００３０】
なお、上記条件式（１）は、上述の第１のレンズ（第８レンズＬ８）および第２のレンズ（第９レンズＬ９）の合成パワーに対する、これら第１のレンズおよび第２のレンズの間の空気レンズのパワーの比を規定するものであり、この比が条件式（１）の範囲外に設定されると、像面湾曲の補正が困難となる。
【００３１】
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、上記第３のレンズ（第１０レンズＬ１０）および上記第４のレンズ（第１１レンズＬ１１）は、互いに接合されて接合レンズを構成してなることが好ましく、これにより、倍率色収差を良好に補正することが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態の投写用ズームレンズは、上記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群（第１レンズ群Ｇ１）を、少なくとも１面の非球面を有するように構成するのが好ましく（例えば、第１レンズ群Ｇ１において、拡大側から２番目に配されたレンズＬ２の両面を共に非球面とする）、これにより、歪曲収差を効率良く補正することができるとともに、レンズ枚数を抑えることが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態に係る投写用ズームレンズは、変倍に際して移動する上記少なくとも３つのレンズ群（第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４）を、いずれも球面レンズのみからなる（非球面を有していない）構成とすることができ、この場合でも、後述のように全ズーム域に亘って良好な収差補正効果を得ることが可能となる。
【００３４】
ここで、本実施形態の投写用ズームレンズにおける非球面（第１レンズ群Ｇ１の拡大側から２番目の第２レンズＬ２の両面）の形状は、下記非球面式により表わされる（下記実施例１〜４における各非球面形状についても同様）。
【００３５】
【数３】
【００３６】
次に、上述した投写用ズームレンズを搭載した投写型表示装置の一例を図９により説明する。図９に示す投写型表示装置は、ライトバルブとして透過型液晶パネル１１ａ〜ｃを備え、投写用ズームレンズ１０として上述した実施形態に係る投写用ズームレンズを用いている。また、図示せぬ光源とダイクロイックミラー１２の間には、フライアイ等のインテグレータ（図示を省略）が配されており、光源からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する液晶パネル１１ａ〜ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により、色合成され投写用ズームレンズ１０により図示されないスクリーン上に投影される。この装置は、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４、コンデンサレンズ１６ａ〜ｃ、全反射ミラー１８ａ〜ｃを備えている。
【００３７】
本実施形態の投写型表示装置は、本実施形態に係る投写用ズームレンズを用いているので、広角でズーム比が大きく、かつ投写画像の画質が良好な投写型表示装置とすることができる。
【００３８】
なお、本発明の投写用ズームレンズは透過型の液晶表示パネルを用いた投写型表示装置に搭載される投写用ズームレンズとしての使用態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投写用ズームレンズ等として用いることも可能である。
【実施例】
【００３９】
以下、具体的な実施例を用いて、本発明の投写用ズームレンズをさらに説明する。
【００４０】
＜実施例１＞
実施例１に係る投写用ズームレンズの概略構成を図１に示す。この実施例１に係る投写用ズームレンズは、前述したように、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い正の屈折力を有する）第４レンズ群Ｇ４、および正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００４１】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両面が共に非球面形状とされた第２レンズＬ２と、両凹レンズよりなる第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第４レンズＬ４と、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズよりなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７のみからなる。
【００４２】
第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第１０レンズＬ１０および第１１レンズＬ１１は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３のみからなる。
【００４３】
この実施例１に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されており、第３レンズ群Ｇ３の移動量が、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４の各移動量よりも大きくなっている。
【００４４】
また、フォーカス調整は、第１レンズ群Ｇ１を光軸Ｚ方向に移動させることにより行われる（実施例２〜４において同じ）。
【００４５】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（レンズ全系の広角端での焦点距離を１．００として規格化されている；以下の表３、５、７において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（上記曲率半径Ｒと同様に規格化されている；以下の表３、５、７において同じ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表１の中段に示す。なお、この表１および後述する表３、５、７において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎｄ、νｄに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。また、表１の上段には、実施例１における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００４６】
また、表１の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）および可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
また、実施例１における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００５０】
図５は実施例１の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、図５および以下の図６〜８において、各球面収差図にはｄ線、Ｆ線、Ｃ線の光に対する収差が示されており、各非点収差図にはサジタル像面およびタンジェンシャル像面についての収差が示されており、各倍率色収差図にはｄ線の光に対するＦ線およびＣ線の光についての収差が示されている。
【００５１】
この図５から明らかなように、実施例１の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦ値が１．６１と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００５２】
また、表９に示すように実施例１の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されており、図５に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに、広角端での全画角２ωが７０．６度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００５３】
＜実施例２＞
実施例２に係る投写用ズームレンズの概略構成を図３に示す。この実施例２に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い負の屈折力を有する）第５レンズ群Ｇ５、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００５４】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両凹レンズからなる第２レンズＬ２と、両面が共に非球面形状とされた第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第４レンズＬ４のみからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズからなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７のみからなる。
【００５５】
第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第１０レンズＬ１０および第１１レンズＬ１１は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第６レンズ群Ｇ６は、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３のみからなる。
【００５６】
この実施例２に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されている（第４レンズ群Ｇ４の移動量が、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の各移動量よりも大きい）。
【００５７】
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表３の中段に示す。また、表３の上段には、実施例２における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００５８】
また、表３の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）、可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）および可変５（第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表４に示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】
また、実施例２における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００６２】
図６は実施例２の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
【００６３】
この図６から明らかなように、実施例２の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦナンバＦno.が１．６１と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００６４】
また、表９に示すように実施例２の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されおり、図６に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに、広角端での全画角２ωが６３．０度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００６５】
＜実施例３＞
実施例３に係る投写用ズームレンズの概略構成を図４に示す。この実施例３に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い正の屈折力を有する）第５レンズ群Ｇ５、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００６６】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両凹レンズからなる第２レンズＬ２と、両面が共に非球面形状とされた第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第４レンズＬ４のみからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズからなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７と、縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第８レンズＬ８とからなり、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。
【００６７】
第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第９レンズＬ９と、両凸レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凹レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２と、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３とからなり、第１１レンズＬ１１および第１２レンズＬ１２は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第６レンズ群Ｇ６は、両凸レンズよりなる第１４レンズＬ１４のみからなる。
【００６８】
この実施例３に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズＧ３群、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されている（第４レンズ群Ｇ４の移動量が、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の各移動量よりも大きい）。
【００６９】
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表５の中段に示す。また、表５の上段には、実施例３における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００７０】
また、表５の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）、可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）および可変５（第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表６に示す。
【００７１】
【表５】
【００７２】
【表６】
【００７３】
また、実施例３における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００７４】
図７は実施例３の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
【００７５】
この図７から明らかなように、実施例３の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦナンバＦno.が１．６０と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００７６】
また、表９に示すように実施例３の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されており、図７に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに、広角端での全画角２ωが６９．６度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００７７】
＜実施例４＞
実施例４に係る投写用ズームレンズの概略構成を図４に示す。この実施例４に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い正の屈折力を有する）第５レンズ群Ｇ５、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００７８】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両面が共に非球面形状とされた第２レンズＬ２と、両凹レンズからなる第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第４レンズＬ４のみからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズからなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７のみからなる。
【００７９】
第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第１０レンズＬ１０および第１１レンズＬ１１は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第６レンズ群Ｇ６は、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３のみからなる。
【００８０】
この実施例４に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されている（第４レンズ群Ｇ４の移動量が、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の各移動量よりも大きい）。
【００８１】
この実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表７の中段に示す。また、表７の上段には、実施例４における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００８２】
また、表７の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）、可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）および可変５（第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表８に示す。
【００８３】
【表７】
【００８４】
【表８】
【００８５】
また、実施例４における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００８６】
図８は実施例４の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
【００８７】
この図８から明らかなように、実施例４の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦナンバＦno.が１．６０と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００８８】
また、表９に示すように実施例２の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されおり、図８に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに広角端での全画角２ωが６９．６度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００８９】
【表９】
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例１に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例２に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図３】本発明の実施例３に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図４】本発明の実施例４に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図５】実施例１の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図６】実施例２の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図７】実施例３の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図８】実施例４の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図９】本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【符号の説明】
【００９１】
Ｇ１〜Ｇ６ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１４ レンズ
Ｒ１〜Ｒ２８ レンズ面等の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ２７ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｚ 光軸
１ 画像表示面
２ ガラスブロック（フィルタ部を含む）
１０ 投写用ズームレンズ
１１ａ〜ｃ 透過型液晶パネル
１２、１３ ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１６ａ〜ｃ コンデンサレンズ
１８ａ〜ｃ 全反射ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写用ズームレンズおよびその投写用ズームレンズを搭載した投写型表示装置に関し、詳しくは、透過型あるいは反射型の液晶表示装置やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）表示装置等のライトバルブからの映像情報を担持した光束を、特にフロント側からスクリーン上に拡大投写する場合に好適な投写用ズームレンズおよび投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置やＤＭＤ表示装置等のライトバルブを用いて、コンピュータやテレビ等の画像情報を拡大表示する投写型表示装置の発展は、近年、目覚しいものがある。
このような投写型表示装置に搭載されるレンズとしては、画像の大きさを変えることができるズームレンズが一般的に用いられているが、最近では、その変化の割合が大きいもの、すなわちズーム比の大きいズームレンズが求められている。
【０００３】
また、投写時に画像位置を投写型表示装置に対し大きくずらすことができる機能（いわゆるレンズシフト投写機能）や、投写型表示装置に近い位置に大きな画像を投写し得る機能も要求されるようになっているが、そのためには投写用ズームレンズの広画角化が必要となる。
【０００４】
さらに、近年のライトバルブ自体の高精細化や、狭い室内空間で使用するユーザの要求や利便性を考慮して、高解像度でコンパクトな投写用ズームレンズが求められるようになっている。
【０００５】
従来の投写用ズームレンズとしては、例えば下記特許文献１、２に記載されたものが知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９１８２９号公報
【特許文献２】特開２００１−１００１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１、２に記載の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群、第４レンズ群、および正の第５レンズ群が配列され、変倍の際に、第１レンズ群および第５レンズ群は固定で、第２レンズ群から第４レンズ群が移動するように構成されている。
【０００８】
これら従来の投写用ズームレンズは、第４レンズ群が、負、正、負、正、正の各レンズを拡大側からこの順に配列した構成となっていることにより、変倍に伴う諸収差の変動が比較的少なくなっている。
【０００９】
しかしながら、これら従来の投写用ズームレンズは、ズーム比が１．２〜１．３倍、広角端での全画角が６０度程度に留まっており、最近の要望に応え得るものとなっていない。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、広角端での全画角が６０度を超えズーム比が１．５倍以上の広角・高倍率でありながらも、諸収差を良好に補正し得る投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、少なくとも５つのレンズ群を配列してなり、
変倍の際に、前記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群は固定で、これら最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群との間に配された他のレンズ群のうちの少なくとも３つのレンズ群は光軸に沿って移動するように構成され、
前記少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群は、拡大側から順に、負レンズからなる第１のレンズ、正レンズからなる第２のレンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ、および正レンズからなる第５のレンズを配列してなり、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とするものである。
【００１２】
【数１】
【００１３】
本発明に係る投写用ズームレンズにおいて、前記第３のレンズおよび前記第４のレンズは、互いに接合されて接合レンズを構成してなることが好ましい。
【００１４】
また、前記少なくとも５つのレンズ群のうちの前記最も拡大側に配されたレンズ群は、少なくとも１面の非球面を有してなることが好ましい。
【００１５】
さらに、前記少なくとも３つのレンズ群は、いずれも球面レンズのみからなる構成とすることができる。
【００１６】
また、本発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、上述したいずれかの投写用ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の投写用ズームレンズは、変倍の際に移動する少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群を、拡大側から順に配列された、負レンズからなる第１のレンズ、正レンズからなる第２のレンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ、および正レンズからなる第５のレンズからなる構成とし、かつ第１のレンズおよび第２のレンズの間の空気レンズのパワーと、第１のレンズおよび第２のレンズの合成パワーとの比を、上記条件式（１）を満たすように設定することにより、投写用ズームレンズの高倍率化、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）を効果的に補正することができ、かつ全ズーム域に亘って良好な収差補正効果を得ることが可能となる。
【００１８】
したがって、本発明の投写用ズームレンズおよびこれを用いた投写型表示装置によれば、広角端での全画角が６０度を超えズーム比が１．５倍以上の広角・高倍率としつつも、全ズーム域に亘って諸収差を良好に補正することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示す実施形態（実施例１のものを代表させて示している）の投写用ズームレンズは、拡大側（スクリーン側）から順に、少なくとも５つのレンズ群（負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、第４レンズ群Ｇ４、および正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５）を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００２０】
本実施形態の投写用ズームレンズは、レトロフォーカス型のレンズ構成となるので、焦点距離に対して適正な長さのバックフォーカスを確保でき、縮小側を略テレセントリックとすることができる。
【００２１】
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、変倍の際に、上記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群（第１レンズ群Ｇ１）と最も縮小側に配されたレンズ群（第５レンズ群Ｇ５）は固定で、これら最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群との間に配された他のレンズ群のうちの少なくとも３つのレンズ群（第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４）は光軸Ｚに沿って移動するように構成されている。
【００２２】
このように移動レンズ群を、少なくとも３つ設けることにより、少ないレンズ枚数でも収差補正を良好なものとすることができる。
【００２３】
また、広角端から望遠端への変倍に際し、移動レンズ群を、いずれも拡大側に移動するように構成することにより（本実施形態では、第３レンズ群Ｇ３の移動量が、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４の各移動量よりも大きい）、変倍比を大きく設定することが可能となる。
【００２４】
ただし、これは、上記移動レンズ群の各々について、広角端での位置よりも望遠端での位置の方が、より拡大側に設定されていることを意味しているのであって、中間領域において一旦縮小側に移動することを排除するものではない。
【００２５】
また、開口絞りは図示されていないが、適切な位置に設けることも可能であり（マスクとすることも可）、ズーミング時において、第４レンズ群Ｇ４と一体的に開口絞りが移動するように構成することも可能である。
【００２６】
なお、フォーカス調整は、第１レンズ群Ｇ１を光軸Ｚ方向に移動させることにより行われることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、変倍時に移動する上記少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群（第４レンズ群Ｇ４）が、拡大側から順に、負レンズからなる第１のレンズ（第８レンズＬ８）、正レンズからなる第２のレンズ（第９レンズＬ９）、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ（第１０レンズＬ１０）、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ（第１１レンズＬ１１）、および正レンズからなる第５のレンズ（第１２レンズＬ１２）を配列してなり、課題を解決するための手段の欄に記載した条件式（１）（以下に再掲）を満たすように構成されている。
【００２８】
【数２】
【００２９】
上記第４レンズ群Ｇ４が上述のように構成され、かつ上記条件式（１）を満足することにより、投写用ズームレンズの高倍率化、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）を効果的に補正することが可能となり、全ズーム域に亘って良好な収差補正効果を得ることができる。
【００３０】
なお、上記条件式（１）は、上述の第１のレンズ（第８レンズＬ８）および第２のレンズ（第９レンズＬ９）の合成パワーに対する、これら第１のレンズおよび第２のレンズの間の空気レンズのパワーの比を規定するものであり、この比が条件式（１）の範囲外に設定されると、像面湾曲の補正が困難となる。
【００３１】
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、上記第３のレンズ（第１０レンズＬ１０）および上記第４のレンズ（第１１レンズＬ１１）は、互いに接合されて接合レンズを構成してなることが好ましく、これにより、倍率色収差を良好に補正することが可能となる。
【００３２】
さらに、本実施形態の投写用ズームレンズは、上記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群（第１レンズ群Ｇ１）を、少なくとも１面の非球面を有するように構成するのが好ましく（例えば、第１レンズ群Ｇ１において、拡大側から２番目に配されたレンズＬ２の両面を共に非球面とする）、これにより、歪曲収差を効率良く補正することができるとともに、レンズ枚数を抑えることが可能となる。
【００３３】
また、本実施形態に係る投写用ズームレンズは、変倍に際して移動する上記少なくとも３つのレンズ群（第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４）を、いずれも球面レンズのみからなる（非球面を有していない）構成とすることができ、この場合でも、後述のように全ズーム域に亘って良好な収差補正効果を得ることが可能となる。
【００３４】
ここで、本実施形態の投写用ズームレンズにおける非球面（第１レンズ群Ｇ１の拡大側から２番目の第２レンズＬ２の両面）の形状は、下記非球面式により表わされる（下記実施例１〜４における各非球面形状についても同様）。
【００３５】
【数３】
【００３６】
次に、上述した投写用ズームレンズを搭載した投写型表示装置の一例を図９により説明する。図９に示す投写型表示装置は、ライトバルブとして透過型液晶パネル１１ａ〜ｃを備え、投写用ズームレンズ１０として上述した実施形態に係る投写用ズームレンズを用いている。また、図示せぬ光源とダイクロイックミラー１２の間には、フライアイ等のインテグレータ（図示を省略）が配されており、光源からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する液晶パネル１１ａ〜ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により、色合成され投写用ズームレンズ１０により図示されないスクリーン上に投影される。この装置は、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４、コンデンサレンズ１６ａ〜ｃ、全反射ミラー１８ａ〜ｃを備えている。
【００３７】
本実施形態の投写型表示装置は、本実施形態に係る投写用ズームレンズを用いているので、広角でズーム比が大きく、かつ投写画像の画質が良好な投写型表示装置とすることができる。
【００３８】
なお、本発明の投写用ズームレンズは透過型の液晶表示パネルを用いた投写型表示装置に搭載される投写用ズームレンズとしての使用態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投写用ズームレンズ等として用いることも可能である。
【実施例】
【００３９】
以下、具体的な実施例を用いて、本発明の投写用ズームレンズをさらに説明する。
【００４０】
＜実施例１＞
実施例１に係る投写用ズームレンズの概略構成を図１に示す。この実施例１に係る投写用ズームレンズは、前述したように、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い正の屈折力を有する）第４レンズ群Ｇ４、および正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００４１】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両面が共に非球面形状とされた第２レンズＬ２と、両凹レンズよりなる第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第４レンズＬ４と、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズよりなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７のみからなる。
【００４２】
第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第１０レンズＬ１０および第１１レンズＬ１１は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３のみからなる。
【００４３】
この実施例１に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第５レンズ群Ｇ５は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されており、第３レンズ群Ｇ３の移動量が、第２レンズ群Ｇ２および第４レンズ群Ｇ４の各移動量よりも大きくなっている。
【００４４】
また、フォーカス調整は、第１レンズ群Ｇ１を光軸Ｚ方向に移動させることにより行われる（実施例２〜４において同じ）。
【００４５】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（レンズ全系の広角端での焦点距離を１．００として規格化されている；以下の表３、５、７において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（上記曲率半径Ｒと同様に規格化されている；以下の表３、５、７において同じ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表１の中段に示す。なお、この表１および後述する表３、５、７において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎｄ、νｄに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。また、表１の上段には、実施例１における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００４６】
また、表１の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）および可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表２に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】
また、実施例１における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００５０】
図５は実施例１の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、図５および以下の図６〜８において、各球面収差図にはｄ線、Ｆ線、Ｃ線の光に対する収差が示されており、各非点収差図にはサジタル像面およびタンジェンシャル像面についての収差が示されており、各倍率色収差図にはｄ線の光に対するＦ線およびＣ線の光についての収差が示されている。
【００５１】
この図５から明らかなように、実施例１の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦ値が１．６１と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００５２】
また、表９に示すように実施例１の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されており、図５に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに、広角端での全画角２ωが７０．６度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００５３】
＜実施例２＞
実施例２に係る投写用ズームレンズの概略構成を図３に示す。この実施例２に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い負の屈折力を有する）第５レンズ群Ｇ５、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００５４】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両凹レンズからなる第２レンズＬ２と、両面が共に非球面形状とされた第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第４レンズＬ４のみからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズからなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７のみからなる。
【００５５】
第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第１０レンズＬ１０および第１１レンズＬ１１は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第６レンズ群Ｇ６は、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３のみからなる。
【００５６】
この実施例２に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されている（第４レンズ群Ｇ４の移動量が、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の各移動量よりも大きい）。
【００５７】
この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表３の中段に示す。また、表３の上段には、実施例２における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００５８】
また、表３の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）、可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）および可変５（第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表４に示す。
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】
また、実施例２における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００６２】
図６は実施例２の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
【００６３】
この図６から明らかなように、実施例２の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦナンバＦno.が１．６１と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００６４】
また、表９に示すように実施例２の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されおり、図６に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに、広角端での全画角２ωが６３．０度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００６５】
＜実施例３＞
実施例３に係る投写用ズームレンズの概略構成を図４に示す。この実施例３に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い正の屈折力を有する）第５レンズ群Ｇ５、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００６６】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両凹レンズからなる第２レンズＬ２と、両面が共に非球面形状とされた第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第４レンズＬ４のみからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズからなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７と、縮小側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第８レンズＬ８とからなり、第７レンズＬ７および第８レンズＬ８は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。
【００６７】
第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第９レンズＬ９と、両凸レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凹レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２と、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３とからなり、第１１レンズＬ１１および第１２レンズＬ１２は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第６レンズ群Ｇ６は、両凸レンズよりなる第１４レンズＬ１４のみからなる。
【００６８】
この実施例３に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズＧ３群、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されている（第４レンズ群Ｇ４の移動量が、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の各移動量よりも大きい）。
【００６９】
この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表５の中段に示す。また、表５の上段には、実施例３における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００７０】
また、表５の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）、可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）および可変５（第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表６に示す。
【００７１】
【表５】
【００７２】
【表６】
【００７３】
また、実施例３における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００７４】
図７は実施例３の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
【００７５】
この図７から明らかなように、実施例３の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦナンバＦno.が１．６０と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００７６】
また、表９に示すように実施例３の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されており、図７に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに、広角端での全画角２ωが６９．６度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００７７】
＜実施例４＞
実施例４に係る投写用ズームレンズの概略構成を図４に示す。この実施例４に係る投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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、他のレンズ群に比較して屈折力の小さい（本実施例では弱い正の屈折力を有する）第５レンズ群Ｇ５、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６を配列してなり、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設されている。
【００７８】
第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１レンズＬ１と、両面が共に非球面形状とされた第２レンズＬ２と、両凹レンズからなる第３レンズＬ３とからなり、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第４レンズＬ４のみからなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５と、両凹レンズからなる第６レンズＬ６とからなり、第５レンズＬ５および第６レンズＬ６は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズよりなる第７レンズＬ７のみからなる。
【００７９】
第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に配列された、両凹レンズからなる第８レンズＬ８と、両凸レンズよりなる第９レンズＬ９と、両凹レンズよりなる第１０レンズＬ１０と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ１１と、両凸レンズよりなる第１２レンズＬ１２とからなり、第１０レンズＬ１０および第１１レンズＬ１１は互いに接合されて接合レンズとして構成されている。また、第６レンズ群Ｇ６は、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ１３のみからなる。
【００８０】
この実施例４に係る投写用ズームレンズは、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１および第６レンズ群Ｇ６は固定で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４および第５レンズ群Ｇ５が、光軸Ｚ上を互いに独立して拡大側に移動するように構成されている（第４レンズ群Ｇ４の移動量が、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第５レンズ群Ｇ５の各移動量よりも大きい）。
【００８１】
この実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表７の中段に示す。また、表７の上段には、実施例４における全系の焦点距離ｆ、ＦナンバＦno.、全画角２ω（度）の各値が示されている。
【００８２】
また、表７の下段には、ズーム比１．００、１．３７、１．６０の各場合における、可変１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）、可変３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）、可変４（第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間隔）および可変５（第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間隔）が示されている。また、各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１４の値を表８に示す。
【００８３】
【表７】
【００８４】
【表８】
【００８５】
また、実施例４における上記条件式（１）に対応する数値を表９に示す。
【００８６】
図８は実施例４の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。
【００８７】
この図８から明らかなように、実施例４の投写用ズームレンズによれば、広角端でのＦナンバＦno.が１．６０と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００８８】
また、表９に示すように実施例２の投写用ズームレンズによれば、条件式（１）が満足されおり、図８に示すように、広角化を図る際に問題となる像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲）が効果的に補正されているとともに広角端での全画角２ωが６９．６度でズーム比が１．６０と、広画角化および高倍率化を達成している。
【００８９】
【表９】
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例１に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例２に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図３】本発明の実施例３に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図４】本発明の実施例４に係る投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における構成を示す概略図
【図５】実施例１の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図６】実施例２の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図７】実施例３の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図８】実施例４の投写用ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図
【図９】本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【符号の説明】
【００９１】
Ｇ１〜Ｇ６ レンズ群
Ｌ１〜Ｌ１４ レンズ
Ｒ１〜Ｒ２８ レンズ面等の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ２７ レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｚ 光軸
１ 画像表示面
２ ガラスブロック（フィルタ部を含む）
１０ 投写用ズームレンズ
１１ａ〜ｃ 透過型液晶パネル
１２、１３ ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１６ａ〜ｃ コンデンサレンズ
１８ａ〜ｃ 全反射ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、少なくとも５つのレンズ群を配列してなり、
変倍の際に、前記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群は固定で、これら最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群との間に配された他のレンズ群のうちの少なくとも３つのレンズ群は光軸に沿って移動するように構成され、
前記少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群は、拡大側から順に、負レンズからなる第１のレンズ、正レンズからなる第２のレンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ、および正レンズからなる第５のレンズを配列してなり、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする投写用ズームレンズ。
【数１】
【請求項２】
前記第３のレンズおよび前記第４のレンズは、互いに接合されて接合レンズを構成してな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。
【請求項３】
前記少なくとも５つのレンズ群のうちの前記最も拡大側に配されたレンズ群は、少なくとも１面の非球面を有してな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。
【請求項４】
前記少なくとも３つのレンズ群は、いずれも球面レンズのみからなることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
【請求項５】
光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１】
拡大側から順に、少なくとも５つのレンズ群を配列してなり、
変倍の際に、前記少なくとも５つのレンズ群のうちの最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群は固定で、これら最も拡大側に配されたレンズ群と最も縮小側に配されたレンズ群との間に配された他のレンズ群のうちの少なくとも３つのレンズ群は光軸に沿って移動するように構成され、
前記少なくとも３つのレンズ群のうちの最も縮小側に配されたレンズ群は、拡大側から順に、負レンズからなる第１のレンズ、正レンズからなる第２のレンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズからなる第３のレンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズからなる第４のレンズ、および正レンズからなる第５のレンズを配列してなり、以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする投写用ズームレンズ。
【数１】
【請求項２】
前記第３のレンズおよび前記第４のレンズは、互いに接合されて接合レンズを構成してな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。
【請求項３】
前記少なくとも５つのレンズ群のうちの前記最も拡大側に配されたレンズ群は、少なくとも１面の非球面を有してな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。
【請求項４】
前記少なくとも３つのレンズ群は、いずれも球面レンズのみからなることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
【請求項５】
光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１２２３２６（Ｐ２０１０−１２２３２６Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９３９３２（Ｐ２００８−２９３９３２）
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１７日（２００８．１１．１７）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]