(57)【要約】【課題】大きな変倍比を持ちつつ、変倍に伴い明るさが変化せず、映画館等の大画面スクリーンへの画像投射にも適した新規な投射用ズームレンズを実現する。【解決手段】拡大側から順に、第１〜第６レンズ群Ｇ１〜Ｇ６を配し、第６レンズ群Ｇ６内に開口絞りＳを固定的に有してなり、第１および第２レンズ群Ｇ１、Ｇ２が負の屈折力、第３および第４レンズ群Ｇ３、Ｇ４が正の屈折力、第５レンズ群Ｇ５が負の屈折力、第６レンズ群Ｇ６が正の屈折力を、それぞれ有し、変倍に際して、第１〜第５レンズ群が変位し、開口絞りと第６レンズ群が固定であり、全系のバックフォーカス：ＦＢ、全系の広角端における焦点距離：Ｆｗが、条件：（１）  ２．５＜ＦＢ／Ｆｗ＜２．８  を満足し、縮小側において、テレセントリックとなるように構成されている。【選択図】図１
2011107200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を拡大して投射結像させる投射用ズームレンズであって、
拡大側から順に、第１〜第６レンズ群を配し、第６レンズ群内に開口絞りを固定的に有してなり、
第１および第２レンズ群が負の屈折力、第３および第４レンズ群が正の屈折力、第５レンズ群が負の屈折力、第６レンズ群が正の屈折力を、それぞれ有し、
変倍に際して、第１〜第５レンズ群が変位し、開口絞りと第６レンズ群が固定であり、
全系のバックフォーカス：ＦＢ、全系の広角端における焦点距離：Ｆｗが、条件：
（１）  ２．５  ＜  ＦＢ／Ｆｗ  ＜  ２．８  
を満足し、縮小側において、テレセントリックとなるように構成されたことを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項２】
請求項１記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端までの変倍において、第１〜第５レンズ群が、拡大側から縮小側へ向かって移動し、
第１レンズ群の焦点距離：Ｇ１Ｆ、第６レンズ群の焦点距離：Ｇ６Ｆ、広角端でのレンズ全長：ＴＬＷ、望遠端でのレンズ全長：ＴＬＴが、条件：  
（２）  １．５  ＜  ｜Ｇ１Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  １．９
（３）  ２．０  ＜  ｜Ｇ６Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ２．５
（４）  １．２  ＜  ＴＬＷ／ＴＬＴ  ＜  １．３
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項３】
請求項２記載の投射用ズームレンズにおいて、
全レンズ群中、第１レンズ群の屈折力が最も強く、第２レンズ群の屈折力が最も弱く、
第２レンズ群の焦点距離：Ｇ２Ｆ、第３レンズ群の焦点距離：Ｇ３Ｆ、第４レンズ群の焦点距離：Ｇ４Ｆ、第５レンズ群の焦点距離：Ｇ５Ｆが、条件：
（５）  ７．０  ＜  ｜Ｇ２Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  １４．５
（６）  ３．３  ＜  ｜Ｇ３Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ３．９
（７）  ２．２  ＜  ｜Ｇ４Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ２．８
（８）  ２．１  ＜  ｜Ｇ５Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ２．７
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項４】
請求項３記載の投射用ズームレンズにおいて、
第２レンズ群が、拡大側に凸面を向けた１枚の負メニスカスレンズで構成され、
この負メニスカスレンズの材質のｄ線における、屈折率：Ｌ21ｎｄおよびアッベ数：Ｌ21ｖｄが、条件：
（９）    Ｌ21ｎｄ ＞ １．８  
（１０）  Ｌ21ｖｄ ＜ ２６  
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項５】
請求項４記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端での第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離：Ｇ２３ＦＬｗ、広角端から望遠端までの変倍の中間における第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離：Ｇ２３ＦＬｍ、望遠端での第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離：Ｇ２３ＦＬｔが、条件：
（１１）１．４＜(Ｇ２３ＦＬｗ-Ｇ２３ＦＬｍ)/(Ｇ２３ＦＬｔ-Ｇ２３ＦＬｍ)＜２．２
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項６】
請求項５記載の投影用ズームレンズにおいて、
開口絞りよりも拡大側に配置された負レンズのうちで、最も開口絞りに近い負レンズの材質のｄ線における、屈折率：Ｌ（ＳＴＯ-1）ｎｄおよびアッペ数：Ｌ（Ｌ-ＳＴＯ）νｄが、条件：  
（１２）  Ｌ（Ｌ-ＳＴＯ）ｎｄ ＜ １．６１
（１３）  Ｌ（Ｌ-ＳＴＯ）ｖｄ ＞   ６３
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項７】
請求項５記載の投影用ズームレンズにおいて、
第１〜第６レンズ群を構成する全レンズが単レンズであることを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項８】
請求項７記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群が、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズを配してなる４枚構成、
第２レンズ群が、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズによる１枚構成、
第３レンズ群が、両凸レンズによる１枚構成、
第４レンズ群が、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に曲率の強い凸面を向けた正レンズ、両凸レンズを配してなる２枚構成、
第５レンズ群が、拡大側から縮小側へ向かって順に、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズを配してなる３枚構成、
第６レンズ群が、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、縮小側に曲率の強い凸面を向けた正レンズ、拡大側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、両凸レンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、両凸レンズ、両凸レンズを配してなる８枚構成、で構成される６群１９枚構成であることを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項９】
請求項７または８記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群を構成するレンズの１以上を光軸方向へ移動させて、合焦を行うことを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項１０】
請求項７または８記載の投射用ズームレンズにおいて、
第６レンズ群を構成するレンズの１以上を光軸方向へ移動させて、合焦を行うことを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項１１】
光源、照明光学系、画像情報を表示するための光空間変調素子と、この光空間変調素子により変調された光を拡大投影する投射光学系とを有し、
投射光学系として、請求項１〜１０の任意の１に記載の投射用ズームレンズを用いたことを特徴とする画像拡大投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投射用ズームレンズおよび画像拡大投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置やＤＭＤ表示装置など「液晶パネルやＤＭＤ等の光空間変調素子により光変調された画像を、スクリーン上に拡大投影する装置」は従来から広く知られているが、近年は画像データのデジタル化に伴い、光空間変調素子で変調処理できる画像の高精細化が進み、映画館などの大画面スクリーンへの投射にも耐え得る「高精細な画像」が実現されている。
【０００３】
このような状況に鑑み、光空間変調素子で光変調された画像をスクリーン上に投射する投射用レンズも、通常の室内用スクリーンから、劇場や大ホールの大画面スクリーンまで、スクリーンサイズの広範な範囲で良好な画像投射が可能な投射用ズームレンズが提案されている。
【０００４】
広範なスクリーンサイズに対する投射条件の差異や、投射画像のアスペクト比の違いに幅広く対応できるためには、投射用ズームレンズに「高い変倍比」が求められる。  
また、スクリーンサイズの幅広い変化に伴う「投射画像の明るさの変化が少ない」ことが重要となる。
【０００５】
このような変倍比の大きく、映画館の大画面スクリーンへの画像投射を意図した投射用ズームレンズで、この発明のものに近いものとして、特許文献１、２に記載されたものを挙げることができる。
【０００６】
特許文献１記載の投射用ズームレンズは「負・負・正・正・負・正の６レンズ群構成」であり、第１レンズ群と第６レンズ群とを固定した状態で、第２〜第５レンズ群を移動させて変倍を行なっているが、変倍に伴い明るさ（Ｆナンバ）が変化するので、投射画像の明るさが投射倍率により変化する。
【０００７】
特許文献２記載の投射用ズームレンズは「負・正・正・正・正・正の６レンズ群構成」であり、第１レンズ群と第６レンズ群とを固定した状態で、第２〜第５レンズ群を移動させて変倍を行なっている。この投射用ズームレンズでは明るさ（Ｆナンバ）が変倍に伴って変化しないが、変倍の際に明るさを一定にするように、第５レンズ群内に設けられた開口絞りを、各移動レンズ群と独立に移動させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、大きな変倍比を持ちつつ、変倍に伴い明るさが変化せず、映画館等の大画面スクリーンへの画像投射にも適した新規な投射用ズームレンズと、この投射用ズームレンズを用いた拡大画像投射装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の投射用ズームレンズは「画像を拡大して投射結像させる」投射用ズームレンズである。「画像」は、液晶パネルやＤＭＤ等の光空間変調素子に表示され、照明光学系を介した光源からの光により照明され、照明光が光空間変調されて投射用ズームレンズに入射する。
【００１０】
請求項１記載の投射用ズームレンズは以下の如き特徴を有する。
即ち、拡大側から順に、第１〜第６レンズ群を配し、第６レンズ群内に開口絞りを固定的に有してなる。
【００１１】
第１および第２レンズ群は負の屈折力、第３および第４レンズ群は正の屈折力、第５レンズ群は負の屈折力、第６レンズ群は正の屈折力を、それぞれ有する。従って、全体は、負・負・正・正・負・正の屈折力配分を持つ６レンズ群構成である。
【００１２】
変倍に際しては、第１〜第５レンズ群が変位し、第６レンズ群が固定である。開口絞りは第６レンズ群内に固定的に設けられているので、第６レンズ群と一体で「変倍に際して固定」である。
【００１３】
全系のバックフォーカス：ＦＢ、全系の広角端における焦点距離：Ｆｗは、条件：
（１）  ２．５  ＜  ＦＢ／Ｆｗ  ＜  ２．８  
を満足し、縮小側においてテレセントリックとなるように構成されている。
【００１４】
上記の如く、請求項１記載の投射用ズームレンズでは、最も縮小側（画像側）に配置される第６レンズ群内に設けられた開口絞りが、変倍に際して第６レンズ群と共に固定であり、この構成によりＦナンバが変倍に伴って変化しないようにしている。  
即ち、変倍率に拘わらずＦナンバを一定にするのに「特許文献２の投射用ズームレンズのように開口絞りを変倍に伴って移動させる必要」が無い。
【００１５】
条件（１）は、縮小側におけるテレセントリック性と長いバックフォーカスを実現するための条件である。  
投射用ズームレンズでは、縮小側のレンズ面と光空間変調素子との間に「色合成のためのプリズム」等を配置する空間を確保するため、長いバックフォーカスが必要となる。
【００１６】
条件（１）から明らかなように、広角端における像側主点位置は、バックフォーカス空間内にある。  
条件（１）の下限を超えると、バックフォーカスが短くなって、上記色合成のためのプリズム等を配置する空間が狭小化する。あるいは、焦点距離：Ｆｗが大きくなり変倍比を大きくすることが困難になる。
【００１７】
条件（１）の上限を超えると、焦点距離：Ｆｗが小さくなり、縮小側におけるテレセントリック性が悪くなる。テレセントリック性が悪くなると、色合成プリズム等への入射角の範囲が広くなり、色合成に入射角による変動が生じ、投射画像の画質を劣化させる。
【００１８】
請求項１記載の投射用ズームレンズは、上記の如く第６レンズ群が固定群であり、第１〜第５レンズ群が変倍に際して移動する。第１レンズ群が移動する構成であるので、沈胴式の収納時にレンズ全長が短くコンパクトにできる。
【００１９】
請求項２記載の投射用ズームレンズは、このような請求項１記載の投射用ズームレンズで、広角端から望遠端までの変倍において、第１〜第５レンズ群が、拡大側から縮小側へ向かって移動する。
【００２０】
そして、第１レンズ群の焦点距離：Ｇ１Ｆ、第６レンズ群の焦点距離：Ｇ６Ｆ、広角端でのレンズ全長：ＴＬＷ、望遠端でのレンズ全長：ＴＬＴが、条件：  
（２）  １．５  ＜  ｜Ｇ１Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  １．９
（３）  ２．０  ＜  ｜Ｇ６Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ２．５
（４）  １．２  ＜  ＴＬＷ／ＴＬＴ  ＜  １．３
を満足する。
【００２１】
条件（２）、（３）は、第１レンズ群と第６レンズ群のパワーを規制し、条件（４）は、変倍に伴う投射用レンズ全長の変化を規制する。  
最も拡大側に配置される第１レンズ群の負のパワーと、最も縮小側に配置される第６レンズ群の正のパワーとは、変倍比に大きく影響する量である。
【００２２】
条件（１）、（２）の範囲外では、第１レンズ群と第６レンズ群のパワーが十分にバランスせず、条件（４）の範囲外では広角端でのレンズ全長が長大化する。
【００２３】
従って、条件（２）〜（４）を満足することにより、広角端から望遠端までの変倍において「長いバックフォーカスを確保しつつ、レンズの長大化を抑え、高いズーム比を実現しつつ、良好な投影像を実現する」ことが可能になる。
【００２４】
請求項３記載の投射用ズームレンズは、請求項２記載の投射用ズームレンズにおいて、全レンズ群中、第１レンズ群の屈折力が最も強く、第２レンズ群の屈折力が最も弱く、第２レンズ群の焦点距離：Ｇ２Ｆ、第３レンズ群の焦点距離：Ｇ３Ｆ、第４レンズ群の焦点距離：Ｇ４Ｆ、第５レンズ群の焦点距離：Ｇ５Ｆが、条件：
（５）  ７．０  ＜  ｜Ｇ２Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  １４．５
（６）  ３．３  ＜  ｜Ｇ３Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ３．９
（７）  ２．２  ＜  ｜Ｇ４Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ２．８
（８）  ２．１  ＜  ｜Ｇ５Ｆ｜／Ｆｗ  ＜  ２．７
を満足することを特徴とする。  
ここで屈折力の強弱はパワー（焦点距離の逆数）の絶対値の大小を意味する。
【００２５】
全レンズ群中、第１レンズ群の屈折力が最も強く、第２レンズ群の屈折力が最も弱い条件では、各レンズ群のパワーが上記条件（５）〜（８）を満足することで、良好な投影像を実現できる。  
なお、請求項２における条件（２）、（３）と上記条件（５）〜（８）は、第１レンズ群の屈折力がもっとも大きく、第２レンズ群の屈折力が最も小さいことを保障している。
【００２６】
補足すると、条件（５）は、第２レンズ群のパワーを規制する条件である。  
第２レンズ群は、第１レンズの「強い負のパワー」と、第３、第４レンズの「正のパワー」の間のパワー関係を調整する補正レンズとして役割をもつ。  
第２レンズ群は開口絞りから離れた位置に配置されるため、条件（５）の下限を超えると、第２レンズ群のパワーが強くなって、レンズ面の曲率半径が小さくなり、軸外光線の収差を発生させ易く、周辺の投影像が悪化しやすい。  
また、高い変倍比と長いバックフォーカスを確保するために、拡大側の負のパワーを強くする必要があるが、条件（５）の上限を超えてしまうと、第２レンズ群の負のパワーが小さくなり過ぎ、第１レンズ群のパワーを高めなければならず、第１レンズ群の諸収差の影響が大きくなり、投影像が悪化する。
【００２７】
条件（６）は、第３レンズ群のパワーを規制する条件である。  
第３レンズ群は、第２レンズ群と協働し、諸収差を補正して良好な投影像を実現する。
【００２８】
また、第４レンズ群と協働し、同じ正のパワーを持つことで高い変倍比を実現できる。
【００２９】
条件（６）の下限を超えると、第３レンズ群のパワーが強くなり過ぎ、弱いパワーの第２レンズ群とうまく協働せず、諸収差を補正しきれなくなる。  
条件（６）の上限を超えると、第４レンズ群に比べパワーが小さくなり、高い変倍比を実現することが難しくなる。
【００３０】
条件（７）は、第４レンズ群のパワーを規制する条件であり、条件（８）は、第５レンズ群のパワーを規制する条件である。  
第４レンズ群の正のパワーと、第５レンズ群の負のパワーは、ともに変倍比に大きく影響する量である。  
条件（７）、（８）の範囲外では、第４レンズ群の正のパワーと第５レンズ群の負のパワーとが十分にバランスせず、高い変倍比を確保することが難しくなる。
【００３１】
条件（５）〜（８）を満足することで、高い変倍比と長いバックフォーカスを確保し、良好な投影像を実現することができる。
【００３２】
請求項４記載の投射用ズームレンズは、請求項３記載の投射用ズームレンズにおいて、第２レンズ群が、拡大側に凸面を向けた１枚の負メニスカスレンズで構成され、この負メニスカスレンズの材質のｄ線における、屈折率：Ｌ21ｎｄおよびアッベ数：Ｌ21νｄが、条件：
（９）    Ｌ21ｎｄ ＞ １．８  
（１０）  Ｌ21νｄ ＜ ２６  
を満足することを特徴とする。
【００３３】
これらの条件（９）、（１０）は、第２レンズ群を構成する１枚の負メニスカスレンズの屈折率とアッペ数を規制する条件である。  
上述の如く、第２レンズ群は、第１レンズの強い負のパワーと、第３、第４レンズの正パワーの間のパワーを補正する補正レンズとして役割をもち、第２レンズ群の前後で発生する色収差を補正する機能を有する。  
第２レンズ群は、開口絞りより離れた位置に配置されるため、軸外光線の色収差補正の役割を持ち、弱いパワーで、なおかつ、その補正効果を十分に機能するために、高い屈折率と強い分散性を持つ必要がある。
【００３４】
条件（９）の下限を超えると、第２レンズ群の材質の持つ屈折率が足りず、十分な軸外収差の補正ができなくなり、投影像が悪化してしまう。
【００３５】
条件（１０）の上限を超えると、十分な色収差補正ができなくなり、投影像が悪化してしまう。
【００３６】
請求項４記載の投射用ズームレンズでは、請求項３における「屈折力がレンズ群中で最も弱い第２レンズ群」が、１枚の負メニスカスレンズで構成される。この第２レンズ群をなす負メニスカスレンズを、高い屈折率（１．８以上）と分散性を持つ材質で形成することにより、良好な補正が可能になる。
【００３７】
請求項５記載の投射用ズームレンズは、請求項４記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端での第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離：Ｇ２３ＦＬｗ、広角端から望遠端までの変倍の中間における第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離：Ｇ２３ＦＬｍ、望遠端での第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離：Ｇ２３ＦＬｔが、条件：
（１１）１．４＜(Ｇ２３ＦＬｗ-Ｇ２３ＦＬｍ)/(Ｇ２３ＦＬｔ-Ｇ２３ＦＬｍ)＜２．２
を満足することを特徴とする。
【００３８】
条件（１１）は、ズーム広角端、望遠端に対し、中間位置での「第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離」を規定する条件である。
【００３９】
第２レンズ群は負の屈折力、第３レンズ群は正の屈折力で構成されるので、第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離は、この第２、第３レンズ群の相対的な位置関係で決まる。  
第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が広いと合成焦点距離は短くなり、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭いと合成焦点距離は長くなる。
【００４０】
条件（１１）のパラメータは「第２レンズ群と第３レンズ群の間隔」を表す量であり、この間隔が、望遠端に比して「広角端では広く、中間では狭くなる」ことを示す。
【００４１】
第２レンズ群を構成する材質は、条件（１０）で規定されるアッベ数を持つ「高い分散性を持つ材料」であることから、上記「間隔」が変化することで、とくに色収差に対する補正効果が強く、第２レンズ群と第３レンズ群は協働して「軸上の色収差と、軸外光線の色収差を補正をする役割」をもつ。
【００４２】
条件（１１）の範囲外では、このような色収差補正機能が十分に機能せず、ズーミングによる投影像が悪化してしまう。
【００４３】
請求項４の投射用ズームレンズでは、広角端から望遠端までの変倍の際、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が、広角端、望遠端に比べ、中間において最も狭まっており、この部分に条件（９）、（１０）を満足する材料による第２レンズ群を配置し、条件（１１）を満足させることで良好な補正を行うことができる。
【００４４】
請求項６記載の投射用ズームレンズは、請求項５記載の投影用ズームレンズにおいて、開口絞りよりも拡大側に配置された負レンズのうちで、最も開口絞りに近い負レンズの材質のｄ線における、屈折率：Ｌ（ＳＴＯ-1）ｎｄおよびアッペ数：Ｌ（Ｌ-ＳＴＯ）νｄが、条件：  
（１２）  Ｌ（Ｌ-ＳＴＯ）ｎｄ ＜ １．６１
（１３）  Ｌ（Ｌ-ＳＴＯ）νｄ ＞   ６３
を満足することを特徴とする。
【００４５】
条件（１２）、（１３）は、開口絞りの拡大側に配置される負レンズの屈折率とアッペ数を規制する条件である。
【００４６】
条件（１２）は、像面湾曲に関わりの大きいペッツバール和を低減することに有効である。
【００４７】
条件（１３）は、低分散性にすることで、色補正に有効である。
条件（１２）の上限では、ペッツバール和の増大による、像面湾曲が発生してしまう。
条件（１３）の下限では、分散性が大きくなり、色の補正が難しくなる。
【００４８】
絞りの拡大側に負レンズを配置し、負レンズの屈折率を下げ、かつアッペ数の大きい分散の少ない硝材を使うことで、良好な補正ができる。
【００４９】
請求項７記載の投射用ズームレンズは、請求項５記載の投影用ズームレンズにおいて、第１〜第６レンズ群を構成する全レンズが単レンズであることを特徴とする。即ち、請求項７記載の投射用ズームレンズには「接合レンズ」は用いられない。
【００５０】
映画館での大画面スクリーンへの投影などでは、投射画像の明るさを確保するため、投射用ズームレンズを透過する光量が非常に大きなものになるため、接合面のあるレンズでは、熱・光による接合劣化の問題があるが、請求項７記載の投射用ズームレンズは接合レンズを含まないので、このような問題が生じない。
【００５１】
請求項８記載の投射用ズームレンズは、請求項７記載の投射用ズームレンズにおいて、各レンズ群が以下の如きレンズ構成で構成される。
【００５２】
即ち、第１レンズ群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズを配してなる負・正・負・負の屈折力分布を持つ４枚構成である。
【００５３】
第２レンズ群は、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズによる１枚構成であり、第３レンズ群は、両凸レンズによる１枚構成である。従って、第２、第３レンズ群に「負・正の屈折力配置」が与えられる。
【００５４】
第４レンズ群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に曲率の強い凸面を向けた正レンズ、両凸レンズを配してなる２枚構成、第５レンズ群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、拡大側に曲率の強い凸面を向けた正メニスカスレンズを配してなる３枚構成である。
【００５５】
従って、第４レンズ群と第５レンズ群とで、正・正・負・負・正の屈折力配分が形成される。
【００５６】
第６レンズ群は、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、縮小側に曲率の強い凸面を向けた正レンズ、拡大側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、両凸レンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、両凸レンズ、両凸レンズを配した８枚構成である。
【００５７】
即ち第６レンズ群の屈折力配置は、正・負・正・負・正・負・正・正である。
従って、投射用ズームレンズとしては６群１９枚構成である。
【００５８】
請求項９記載の投射用ズームレンズは、請求項７または８記載の投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群を構成するレンズの１以上を光軸方向へ移動させて、合焦を行うことを特徴とする。  
請求項１０記載の投射用ズームレンズは、請求項７または８記載の投射用ズームレンズにおいて、第６レンズ群を構成するレンズの１以上を光軸方向へ移動させて、合焦を行うことを特徴とする。
【００５９】
合焦（フォーカシング）は「合焦動作により性能特性を変化させないために、レンズ群構成中の拡大側もしくは縮小側のレンズの移動により行なう」ことが好ましく、この発明の投射用ズームレンズの場合には、請求項９、１０のように、第１レンズ群または弟６レンズ群の１以上のレンズを光軸方向に移動させて合焦を行なう。
【００６０】
請求項９においては合焦のために「第１レンズ群を構成するレンズの１以上」を光軸方向へ移動させるのであるから、第１レンズ群を構成する全レンズ即ち、第１レンズ群を移動させて合焦動作を行なうこともできる。同様に、請求項１０においては「第６レンズ群を構成する全レンズ」即ち第６レンズ群を移動させて合焦動作を行なうこともできる。
【００６１】
第６レンズ群は、変倍に際して固定であり内部に開口絞りを配置されているから、フォーカシングのためのみに、第６レンズ群に移動機構を設ける（請求項１０）よりは、変倍に際して移動する第１レンズ群を移動させてフォーカシングを行なうようにする（請求項９）方が、移動機構を簡略化できる点で好ましい。
【００６２】
この発明の画像拡大投影装置は、光源と、画像情報を表示するための光空間変調素子と、光空間変調素子に光源からの光を照明光として照射する照明光学系と、光空間変調素子により変調された光を拡大投影する投射光学系とを有し、投射光学系として請求項１〜１０の任意の１に記載の投射用ズームレンズを用いたことを特徴とする（請求項１１）。
【発明の効果】
【００６３】
以上に説明したように、この発明によれば新規な投射用ズームレンズを実現できる。
【００６４】
この投射用ズームレンズは、縮小側にテレセントリックで長いバックフォーカスを有しており、色合成用のプリズム等の配備が容易であり、また、変倍に際して明るさ（Ｆナンバ）が変化しないので、変倍による投射画像の明るさの変化が少ない。
【００６５】
また、後述する実施例に示すように、高い変倍比を実現でき、画像投射が行なわれるスペースのさまざまな広さに対応でき、投影する画面サイズのアスペクト比の変化にも対応できる。さらに、接合レンズを用いずに構成でき、大光量に耐えることができる。
【００６６】
また、第１レンズ群が移動することで、コンパクトな収納が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施例１のレンズ構成と変倍動作を説明するための図である。
【図２】実施例２のレンズ構成と変倍動作を説明するための図である。
【図３】実施例３のレンズ構成と変倍動作を説明するための図である。
【図４】実施例４のレンズ構成と変倍動作を説明するための図である。
【図５】実施例５のレンズ構成と変倍動作を説明するための図である。
【図６】実施例６のレンズ構成と変倍動作を説明するための図である。
【図７】実施例１〜６における条件のパラメータの値を示す図である。
【図８】実施例１に関する収差図である。
【図９】実施例２に関する収差図である。
【図１０】実施例３に関する収差図である。
【図１１】実施例４に関する収差図である。
【図１２】実施例５に関する収差図である。
【図１３】実施例６に関する収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
発明の実施の形態を説明する。
図１〜図６に順次、投射用ズームレンズの実施の形態を６例示す。繁雑を避けるため、これらの図に用いられる符合を共通化する。また、これらの図における上段の図は広角端におけるレンズ群配置を示し、下段の図は望遠端におけるレンズ群配置を示す。  
広角端と望遠端のレンズ群配置の間の矢印は、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の変位の様子を示す。
【００６９】
図１〜図６に示す投射用レンズは何れも、請求項８記載の６群１９枚構成のものであり、拡大側（図の左方）から縮小側（図の右方）へ向かって順に、第１〜第６レンズ群Ｇ１〜Ｇ６を配し、第６レンズ群Ｇ６内に開口絞りＳを固定的に有してなる。
【００７０】
第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力、第５レンズ群Ｇ５は負の屈折力、第６レンズ群Ｇ６は正の屈折力を、それぞれ有する。
【００７１】
変倍に際しては、第１〜第５レンズ群Ｇ１〜Ｇ５が変位し、第６レンズ群Ｇ６と第６レンズ群Ｇ６内に配設された開口絞りＳは固定である。
【００７２】
図１〜図６の如く、広角端から望遠端までの変倍において、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５が、拡大側から縮小側へ向かって移動する。
【００７３】
図１〜図６に実施に形態として示す投射用ズームレンズは、後述する実施例１〜６の投射用ズームレンズにそれぞれ対応するものである。
【００７４】
後述する各実施例に示すように、図１〜図６の各投射用ズームレンズは、条件（１）〜（１３）を満足する。
【００７５】
また、第１レンズ群Ｇ１〜第６レンズ群Ｇ６を構成する全レンズが単レンズで、第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凸レンズ、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、両凹レンズを配してなる４枚構成、第２レンズ群Ｇ２は、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズによる１枚構成、第３レンズ群Ｇ３は両凸レンズによる１枚構成である。  
第４レンズ群Ｇ４は、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に凸の正レンズ、両凸レンズを配してなる２枚構成、第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から縮小側へ向かって順に、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズを配してなる３枚構成である。  
第６レンズ群Ｇ６は、拡大側から縮小側へ向かって順に、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、縮小側に曲率の強い凸面を向けた正レンズ、拡大側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、両凸レンズ、縮小側に曲率の強い凹面を向けた負レンズ、両凸レンズ、両凸レンズを配した８枚構成である。
【００７６】
後述する各実施例において、合焦は「第１レンズ群を光軸方向へ移動」させて行なう。
【実施例】
【００７７】
以下に具体的な実施例を６例示す。
【００７８】
実施例の標記において「群」は「レンズ群：、レンズは拡大側から縮小側へ向かって順にＬ１〜Ｌ１９で表す。「ＰＲ」は色合成用の「プリズム」を意味し、「Ｐ」は「パネル」即ち液晶パネルのパネル面を示す。プリズムは、２面のダイクロイックフィルタを持ち、三角プリズムを組み合わせたものであるが、図１〜図６においては２個のプリズム（拡大側の２個）と２面のダイクロイックフィルタ（縮小側の２つの薄い層）で示している。
【００７９】
「面」は、レンズ面、開口絞りの面とプリズムの面を表す。
レンズ面およびプリズム面を拡大側から順次Ｓ１〜Ｓ４４で表し、開口絞りの面は「ＳＴＯ」で示している。
【００８０】
以下の、各実施例において、諸元を表す表中の最上段における「Ｒ」は各面の「曲率半径」、「Ｄ」は「面間隔」を表し、「ｎｄ」は材質のｄ線に対する「屈折率」、「ｖｄ」は「アッベ数」を表す。
【００８１】
「実施例１」
実施例１のレンズ構成および変倍に伴う各レンズ群の移動の様子を図１に示す。  
実施例１の諸元を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2011107200.tif 000003
【００８３】
表２に実施例１の可変量を示す。
【００８４】
【表２】
2011107200.tif 000004
【００８５】
「実施例２」
実施例２のレンズ構成および変倍に伴う各レンズ群の移動の様子を図２に示す。  
実施例２の諸元を表３に示す。
【００８６】
【表３】
2011107200.tif 000005
【００８７】
表４に実施例２の可変量を示す。
【００８８】
【表４】
2011107200.tif 000006
【００８９】
「実施例３」
実施例３のレンズ構成および変倍に伴う各レンズ群の移動の様子を図３に示す。  
実施例３の諸元を表５に示す。
【００９０】
【表５】
2011107200.tif 000007
【００９１】
表６に実施例３の可変量を示す。
【００９２】
【表６】
2011107200.tif 000008
【００９３】
「実施例４」
実施例４のレンズ構成および変倍に伴う各レンズ群の移動の様子を図４に示す。  
実施例４の諸元を表７に示す。
【００９４】
【表７】
2011107200.tif 000009
【００９５】
表８に実施例４の可変量を示す。
【００９６】
【表８】
2011107200.tif 000010
【００９７】
「実施例５」
実施例５のレンズ構成および変倍に伴う各レンズ群の移動の様子を図５に示す。  
実施例５の諸元を表９に示す。
【００９８】
【表９】
2011107200.tif 000011
【００９９】
表１０に実施例５の可変量を示す。
【０１００】
【表１０】
2011107200.tif 000012
【０１０１】
「実施例６」
実施例６のレンズ構成および変倍に伴う各レンズ群の移動の様子を図６に示す。  
実施例６の諸元を表１１に示す。
【０１０２】
【表１１】
2011107200.tif 000013
【０１０３】
表１２に実施例６の可変量を示す。
【０１０４】
【表１２】
2011107200.tif 000014
【０１０５】
図７に、上記実施例１〜６に関して、条件（１）〜（１３）の各パラメータの値を一覧にして示す。
【０１０６】
図８〜１３図に順次、実施例１〜６に関する収差図を示す。  
これら収差図は、何れも３段に描かれている。上段の列は「広角端における収差図」を示し、中段の列は「中間焦点距離における収差図」、下段の列は「望遠端における収差図」を示している。
【０１０７】
上・中・下の各列に示す広角端・中間焦点距離・望遠端の収差図は、左側から「球面収差」、「非点収差」、「歪曲収差」および「倍率の色収差」を示している。
【０１０８】
球面収差の図における縦軸は「瞳高比」で最大座標値は１、横軸は像面上における光軸からの距離（ｍｍ）であり横座標両端の値は±２０ｍｍである。破線は「正弦条件」を表す。収差曲線に付された「Ｒ」は波長：６１５ｎｍの光（以下「Ｒ光」）、「Ｇ」は波長：５５０ｎｍの光（以下「Ｇ光」）、「Ｂ」は波長：４６５ｎｍの光（以下「Ｂ光」）に対するものである。
【０１０９】
非点収差の図における縦軸は像高であり、座標最大値は２５．５ｍｍである。横軸は像面上における光軸からの距離（ｍｍ）であり横座標両端の値は±２０ｍｍである。太線はサジタル光線、細線はメリディオナル光線を示す。
【０１１０】
歪曲収差の図における縦軸は像高で、座標最大値は２５．５ｍｍである。横軸は最大像高での歪曲に対する相対値（％）であり、横座標最大値は±２％である。
【０１１１】
倍率色収差の図における縦軸は像高であり、座標最大値は２５．５ｍｍである。
【０１１２】
倍率色収差は、Ｇ光を基準とし、この基準光に対するＲ光とＢ光の軸外色収差の相対的な差を「Ｂ−Ｇ」、「Ｒ−Ｇ」として示している。横軸は同一像高における「Ｂ−Ｇ」、「Ｒ−Ｇ」の結像位置差を「μｍ」単位で示し、横軸最大座標値は±５μｍである。
【０１１３】
図８〜図１３の収差図を見れば明らかなように、実施例１〜６とも同程度に極めて良好な収差補正がなされ、性能良好であることが分かる。
【０１１４】
各実施例とも、特に中間焦点距離・望遠端における収差補正が良好であり「映画館等の大画面スクリーン」に望遠端で、極めて良好な拡大画像を投射表示できる。
【０１１５】
従って、従来から知られた拡大画像表示装置（プロジェクタ）に、投射光学系として上記実施例１〜６の投射用ズームレンズを用いることにより、極めて良質の拡大画像投射を実現できる。
【符号の説明】
【０１１６】
Ｇ１      第１レンズ群  
Ｇ２      第２レンズ群  
Ｇ３      第３レンズ群  
Ｇ４      第４レンズ群  
Ｇ５      第５レンズ群  
Ｇ６      第６レンズ群  
Ｓ        開口絞り
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１７】
【特許文献１】特開２００７−１５６２６８号公報
【特許文献２】特開２００９−１２８６８４号公報
【図１】
2011107200.tif 000015
【図２】
2011107200.tif 000016
【図３】
2011107200.tif 000017
【図４】
2011107200.tif 000018
【図５】
2011107200.tif 000019
【図６】
2011107200.tif 000020
【図７】
2011107200.tif 000021
【図８】
2011107200.tif 000022
【図９】
2011107200.tif 000023
【図１０】
2011107200.tif 000024
【図１１】
2011107200.tif 000025
【図１２】
2011107200.tif 000026
【図１３】
2011107200.tif 000027