(57)【要約】【課題】  画像をスクリーンその他に拡大投射する高性能で明るくレンズ口径が小さい、薄型の投射型表示装置に最適なズームレンズ及びそれを用いた投射型表示装置を提供する。【解決手段】  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、全体で負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る変倍可能なズームレンズであって、前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動し、前記第１レンズ群は焦点位置補正のため僅かに光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成している。【選択図】  図１
2011053499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で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、全体で負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５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動し、前記第１レンズ群は焦点位置補正のため僅かに光軸上を移動し、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３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）    ６．０ ≦ ＴＬw／ｆw≦ ７．０
（２）    １．０ ≦ ｂｆ／ｆw≦ １．５
（３）    ０．５５ ≦｜ｆw／ｆI｜≦ ０．７５
（４）    ０．５５ ≦ ｆw／ｆIII≦ ０．７５
ただし、
ＴＬw：広角端における第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、プリズム及びカバーガラス部分は空気換算距離）
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）
ｂｆ：第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までの距離
（ただし、プリズム及びカバーガラス部分は空気換算距離）
ｆI  ：第1レンズ群の合成焦点距離
ｆIII：第３レンズ群の合成焦点距離
【請求項２】
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、負レンズ及び拡大側に凸のメニスカス形状の正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）    −０．４２ ≦ ｆw／ｆI１≦ −０．２５
（６）    ０．６５ ≦ ｆw／ｒI２≦ ０．８５
（７）    ０．２５ ≦ ｆw／ｆI２≦ ０．４
（８）    １．６４ ≦ ＮI≦ １．８１
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
【請求項３】
前記請求項１及び前記請求項２記載のズームレンズにおいて、前記第１レンズ群の拡大側より五番目に配置される正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）    ０．１８ ≦ ｆw／ｆI５≦ ０．４
（１０）  ｖI５≦  ５３
（１１）  ｜ｒI９／ｒI１０｜≦ ０．５
ただし、
ｆI５  ：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズの焦点距離
ｖI５  ：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズのアッベ数
ｒI９  ：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒI１０：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【請求項４】
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、拡大側から順に正レンズ、正レンズ及び負レンズにて構成され、前記第２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、拡大側から三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、拡大側から二番目に配置されるレンズと拡大側から三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（１４）を満足していることを特徴とする。
（１２）  ０．２５ ≦ ｆw／ｆII≦ ０．４
（１３）  −０．９５ ≦ ｆw／ｆII３≦ −０．６５
（１４）  １．４５ ≦ｒII５／ｒII３≦ ２．６
ただし、
ｆII：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆII３：第２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焦点距離
ｒII５：第２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拡大側面の曲率半径
ｒII３：第２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
【請求項５】
前記請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第３レンズ群は正レンズを配して構成され、倍率に関して下記条件式（１５）を満足し、形状に関して下記条件式（１６）を満足し、分散特性に関して下記条件式（１７）を満足していることを特徴とする。
（１５）  ２．２ ≦ ｍIIIt／ｍIIIw≦ ３．０
（１６）  −２．０ ≦ ｒIII２／ｒIII１≦ −０．８
（１７）  ５０ ≦ｖIII
ただし、
ｍIIIt ：望遠端配置における第３レンズ群の合成倍率
ｍIIIw ：広角端配置における第３レンズ群の合成倍率
ｒIII１：第３レンズ群のレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIII２：第３レンズ群のレンズの縮小側面の曲率半径
ｖIII：第３レンズ群を構成するレンズのアッベ数
【請求項６】
前記請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は拡大側から順に負レンズ、負レンズ、正レンズ及び正レンズを配して構成されており、群を構成するレンズの屈折率に関して下記条件式（１８）を満足し、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（１９）を満足し、群を構成するレンズの分散特性に関して下記条件式（２０）を満足し、拡大側から四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（２１）を満足していることを特徴とする。
（１８）  ０．１２ ≦ ＮIVn−ＮIVp
（１９）  −０．６ ≦ ｆw／ｒIV１≦ −０．３
（２０）  ２８ ≦ＶIVp−ＶIVn
（２１）  ０．２０ ≦ ｆw／ｒIV６≦ ０．４８
ただし、
ＮIVn ：第４レンズ群を構成する負レンズのｄ線における屈折率の平均値
ＮIVp ：第４レンズ群を構成する正レンズのｄ線における屈折率の平均値
ｒIV１：第４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
ＶIVp ：第４レンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
ＶIVn ：第４レンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
ｒIV６：第４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拡大側面の曲率半径
【請求項７】
前記請求項１から前記請求項６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像をスクリーンその他に拡大投射する高性能でレンズ口径が小さい、薄型の投射型表示装置に最適なズームレンズ及びそれを用いた投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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となるが、実際にはさらに光量を取り込みたいという要望がある場合も多く、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。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。
【０００３】
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。
【０００４】
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、例えば特開２００７−１４０４７４号公報（特許文献１）に投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１４０４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の提案は、投射型表示装置の小型化に効果的であるが、この発明の実施例によれば広角端でのF値が２．２９程度の明るさで、さらに非球面レンズを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えず、依然として問題点があった。
【０００７】
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高画質で明るく、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非球面レンズを使用せずに実現し、コンパクトで明るく高画質で、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で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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、全体で負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５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動し、前記第１レンズ群は焦点位置補正のため僅かに光軸上を移動し、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３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。（請求項１）
（１）    ６．０ ≦ ＴＬw／ｆw≦ ７．０
（２）    １．０ ≦ ｂｆ／ｆw≦ １．５
（３）    ０．５５ ≦｜ｆw／ｆI｜≦ ０．７５
（４）    ０．５５ ≦ ｆw／ｆIII≦ ０．７５
ただし、
ＴＬw：広角端における第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、プリズム及びカバーガラス部分は空気換算距離）
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）
ｂｆ：第５レンズ群の最も縮小側の面から像面までの距離
（ただし、プリズム及びカバーガラス部分は空気換算距離）
ｆI  ：第1レンズ群の合成焦点距離
ｆIII：第３レンズ群の合成焦点距離
【０００９】
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、それに伴い特に拡大側のレンズが大口径になり、小型、薄型化を損ねてしまう。逆に下限を超えると、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のプリズムを挿入するためのスペースであるので、投射型表示装置として使用するためにはこの間隔を確保することが必須となる。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との間隔を実際に確保するための光学的に必要となる条件である。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、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３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３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。
【００１０】
また、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び拡大側に凸のメニスカス形状の正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。（請求項２）
（５）    −０．４２ ≦ ｆw／ｆI１≦ −０．２５
（６）    ０．６５ ≦ ｆw／ｒI２≦ ０．８５
（７）    ０．２５ ≦ ｆw／ｆI２≦ ０．４
（８）    １．６４ ≦ ＮI≦ １．８１
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
【００１１】
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この間隔、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。直接的には第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つつも、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レンズ群の拡大側より二番目に配置される正レンズのパワーに関するものである。第１レンズ群の特に拡大側については強い負のパワーを有するが、群内の諸収差の補正には拡大側に条件式（７）の範囲で適切なパワーを有する正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）で示されるような量の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。
【００１２】
また、前記第１レンズ群の拡大側より五番目に配置される正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。（請求項３）
（９）    ０．１８ ≦ ｆw／ｆI５≦ ０．４
（１０）  ｖI５≦  ５３
（１１）  ｜ｒI９／ｒI１０｜≦ ０．５
ただし、
ｆI５  ：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズの焦点距離
ｖI５  ：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズのアッベ数
ｒI９  ：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
ｒI１０：第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【００１３】
条件式（９）は、第１レンズ群の拡大側より五番目に配置されるレンズのパワーに関する条件である。第１レンズ群拡大側からの強い発散光束を第２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２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、同じく五番目に配置されるレンズのアッベ数に関しており、条件式（９）のパワーで色収差も適切に補正するための条件で、条件式の上限値以下のアッベ数とするのが良い。上限を超えると第１レンズ群での色収差の補正が不十分となる。条件式（１１）は、同じく五番目に配置されるレンズのレンズ形状に関しての条件である。当該レンズの拡大側に配置されている一番目のレンズから四番目のレンズまでの強い負の合成パワーにより発生している球面収差、コマ収差を補正するために必要となる。上限を超えると球面収差が過度にアンダーになりコマフレアの発生も過大となる。
【００１４】
また、前記第２レンズ群は、拡大側から順に正レンズ、正レンズ及び負レンズにて構成され、前記第２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、拡大側から三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、拡大側から二番目に配置されるレンズと拡大側から三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（１４）を満足していることが望ましい。（請求項４）
（１２）  ０．２５ ≦ ｆw／ｆII≦ ０．４
（１３）  −０．９５ ≦ ｆw／ｆII３≦ −０．６５
（１４）  １．４５ ≦ｒII５／ｒII３≦ ２．６
ただし、
ｆII  ：第２レンズ群の合成焦点距離
ｆII３：第２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焦点距離
ｒII５：第２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拡大側面の曲率半径
ｒII３：第２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
【００１５】
条件式（１２）は、変倍時に移動する第２レンズ群に設定されるべき群としてのパワーの条件で、適切な変倍比と移動量を得るために重要となる。上限を超えると群としてのパワーが過大となるため移動量としては小さくて済むものの収差が劣化し、下限を超えると群としてのパワーが過小となり移動量を大きくとらなければならず光学系全体が大型化する。条件式（１３）は、第２レンズ群において最も縮小側に配置される負レンズのパワーに関してのもので、主に色収差補正に関して重要である。上限を超えると負パワー減少し、下限を超えると逆に負パワー過大となるが、いずれも色収差を適切に補正出来なくなる。条件式（１４）は、主に第２レンズ群における球面収差、コマ収差の補正条件である。上限を超えると球面収差が大きくアンダーになり、下限を超えると逆にオーバーになり、どちらの場合でも加えてコマ収差の発生も過大となり性能が低下する。
【００１６】
また、前記第３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（１５）を満足し、形状に関して下記条件式（１６）を満足し、分散特性に関して下記条件式（１７）を満足していることが望ましい。（請求項５）
（１５）  ２．２ ≦ ｍIIIt／ｍIIIw≦ ３．０
（１６）  −２．０ ≦ ｒIII２／ｒIII１≦ −０．８
（１７）  ５０ ≦ ＶIII
ただし、
ｍIIIt ：望遠端配置における第３レンズ群の合成倍率
ｍIIIw ：広角端配置における第３レンズ群の合成倍率
ｒIII１：第３レンズ群のレンズの拡大側面の曲率半径
ｒIII２：第３レンズ群のレンズの縮小側面の曲率半径
ＶIII  ：第３レンズ群を構成するレンズのアッベ数
【００１７】
条件式（１５）は、第３レンズ群の倍率に関する条件である。本発明の明るいズームレンズは第３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３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（１５）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（１６）は、球面収差、コマ収差の発生及び変動を小さくする第３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（１７）は、第３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３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。
【００１８】
また、前記第４レンズ群は拡大側から順に負レンズ、負レンズ、正レンズ及び正レンズを配して構成されており、群を構成するレンズの屈折率に関して下記条件式（１８）を満足し、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（１９）を満足し、群を構成するレンズの分散特性に関して下記条件式（２０）を満足し、拡大側から四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（２１）を満足していることが望ましい。（請求項６）
（１８）  ０．１２ ≦ ＮIVn−ＮIVp
（１９）  −０．６ ≦ ｆw／ｒIV１≦ −０．３
（２０）  ２８ ≦ＶIVp−ＶIVn
（２１）  ０．２０ ≦ ｆw／ｒIV６≦ ０．４８
ただし、
ＮIVn ：第４レンズ群を構成する負レンズのｄ線における屈折率の平均値
ＮIVp ：第４レンズ群を構成する正レンズのｄ線における屈折率の平均値
ｒIV１：第４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
ＶIVp ：第４レンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
ＶIVn ：第４レンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
ｒIV６：第４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拡大側面の曲率半径
【００１９】
条件式（１８）は、像面湾曲補正に関する条件である。下限を超えるとペッツバール和が過小となり像面湾曲が大きくなり周辺性能が低下する。条件式（１９）は、球面収差、コマ収差の補正のための条件である。第４レンズ群の拡大側に入射瞳があるため条件式（１９）の形状が必要となり、上限を超えると球面収差が過剰にオーバーとなり、逆に下限を超えるとコマ収差、フレアが増大する。条件式（２０）は、第４レンズ群中の色補正条件で、下限を超えると色収差の補正が不十分となる。条件式（２１）は、第４レンズ群における最も縮小側に配置される正レンズの形状に関するものである。主に歪曲収差、非点収差に影響する。上限を超えると歪曲収差が負で大きくなると共にコマ収差も悪化し、下限を超えると歪曲収差が正で大きくなってしまう。
【００２０】
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７）、携帯にも便利な薄型の明るい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。
【発明の効果】
【００２１】
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明るくコスト面や生産面でも効果的なズームレンズを実現し、すなわち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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるズームレンズの第１実施例のレンズ構成図である。
【図２】第１実施例のレンズの諸収差図である。
【図３】本発明によるズームレンズの第２実施例のレンズ構成図である。
【図４】第２実施例のレンズの諸収差図である。
【図５】本発明によるズームレンズの第３実施例のレンズ構成図である。
【図６】第３実施例のレンズの諸収差図
【図７】本発明によるズームレンズの第４実施例のレンズ構成図である。
【図８】第４実施例のレンズの諸収差図である。
【図９】本発明によるズームレンズの第５実施例のレンズ構成図である。
【図１０】第５実施例のレンズの諸収差図である。
【図１１】本発明によるズームレンズの第６実施例のレンズ構成図である。
【図１２】第６実施例のレンズの諸収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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６実施例の明るい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）、全体で負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）、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）及び拡大側に凸のメニスカス形状の正レンズ（レンズ名称をＬ１５、拡大側面の面番号を１０９、縮小側面の面番号を１１０とする）を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側から順に正レンズ（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）、正レンズ（レンズ名称をＬ２２、拡大側面の面番号を２０３、縮小側面の面番号を２０４とする）及び負レンズ（レンズ名称をＬ２３、拡大側面の面番号を２０５、縮小側面の面番号を２０６とする）にて構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は正レンズ（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）を配して構成され、前記第４レンズ群ＬＧ４は拡大側から順に負レンズ（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）、負レンズ（レンズ名称をＬ４２、拡大側面の面番号を４０３、縮小側面の面番号を４０４とする）、正レンズ（レンズ名称をＬ４３、拡大側面の面番号を接合の場合では４０４、縮小側面の面番号を４０５とする）及び正レンズ（レンズ名称をＬ４４、拡大側面の面番号を４０６、縮小側面の面番号を４０７とする）を配して構成され、前記第５レンズ群ＬＧ５は正レンズ（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）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、照明光を導入するためのプリズムＰＳ（拡大側面をＰ０１、縮小側面をＰ０２）及び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）を配置し構成される。広角端から望遠端への変倍動作は、前記第５レンズ群ＬＧ５は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群ＬＧ２、前記第３レンズ群ＬＧ３及び前記第４レンズ群ＬＧ４は縮小側から拡大側方向へと光軸上を移動し、前記第１レンズ群ＬＧ１は焦点位置補正のため僅かに光軸上を移動する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の明るいズームレンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。表中の上段で、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（１１０）であるが、これは１１０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＝４５０．０ｎｍ、ＣＡ３＝６２０．０ｎｍの波長における収差曲線である。非点収差図におけるＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はＣＡ１＝５５０．０ｎｍである。また、物体及び像の関係は広角端において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。
【００２５】
【表１】
2011053499.tif 000003
【実施例２】
【００２６】
本発明のズームレンズの第２実施例について数値例を表２に示す。また図３は、そのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。
【００２７】
【表２】
2011053499.tif 000004
【実施例３】
【００２８】
本発明のズームレンズの第３実施例について数値例を表３に示す。また図５は、そのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。
【００２９】
【表３】
2011053499.tif 000005
【実施例４】
【００３０】
本発明のズームレンズの第４実施例について数値例を表４に示す。また図７は、そのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。
【００３１】
【表４】
2011053499.tif 000006
【実施例５】
【００３２】
本発明のズームレンズの第５実施例について数値例を表５に示す。また図９は、そのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。
【００３３】
【表５】
2011053499.tif 000007
【実施例６】
【００３４】
本発明のズームレンズの第６実施例について数値例を表６に示す。また図１１は、そのレンズ構成図、図１２はその諸収差図である。
【００３５】
【表６】
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【００３６】
次に第１実施例から第６実施例に関して条件式（１）から条件式（２１）に対応する値を、まとめて表７に示す。
【００３７】
【表７】
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【００３８】
表７から明らかなように、第１実施例から第６実施例の各実施例に関する数値は条件式（１）から条件式（２１）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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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