(57)【要約】    【課題】  簡易な構成でありながら広い変倍範囲にわたり、かつ投射距離全般にわたり良好なる光学性能が容易に得られるズームレンズを得る。    【解決手段】  拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群と第４レンズ群は同じ軌跡で拡大共役側に移動し、第３レンズ群は第２レンズ群と第４レンズ群とは異なった軌跡で拡大共役側に移動し、フォーカシングに際して第３レンズ群が移動すること。【選択図】    図１
2015121735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、
広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群は同じ軌跡で拡大共役側に移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群と前記第４レンズ群とは異なった軌跡で拡大共役側に移動し、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
広角端における前記第３レンズ群の横倍率をβ３ｗ、望遠端における前記第３レンズ群の横倍率をβ３ｔ、前記第３レンズ群の屈折力をφ３、広角端における全系の屈折力をφｗとするとき、
β３ｗ＜０
β３ｔ＜０
｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．８
−０．８＜φ３／φｗ＜−０．１
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
広角端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗ、前記第２レンズ群の屈折力をφ２、広角端における全系の屈折力をφｗとするとき、
−１．５＜β２ｗ＜−０．８
０．１＜φ２／φｗ＜０．６
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
【請求項４】
広角端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗ、
望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｔ、
広角端における前記第４レンズ群の横倍率をβ４ｗ、
望遠端における前記第４レンズ群の横倍率をβ４ｔ、
とするとき、
｜β２ｔ／β２ｗ｜＞１．５
｜β４ｔ／β４ｗ｜＞１．５
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項５】
広角端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗ、
望遠端における前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｔ、
広角端における前記第４レンズ群の横倍率をβ４ｗ、
望遠端における前記第４レンズ群の横倍率をβ４ｔ、
とするとき、
０．８＜（β４ｔ／β４ｗ）／（β２ｔ／β２ｗ）＜１．２
なる条件式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項のズームレンズ。
【請求項６】
前記第２レンズ群の屈折力をφ２、前記第４レンズ群の屈折力をφ４とするとき、
１＜φ４／φ２＜２
なる条件式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項のズームレンズ。
【請求項７】
前記第３レンズ群の屈折力をφ３、広角端における全系の屈折力をφｗとするとき、
−０．７＜φ３／φｗ＜−０．２
なる条件式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項のズームレンズ。
【請求項８】
広角端における前記第３レンズ群の横倍率をβ３ｗ、望遠端における前記第３レンズ群の横倍率をβ３ｔとするとき、
｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．６０
なる条件式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項のズームレンズ。
【請求項９】
縮小共役側の瞳位置が無限遠に位置することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項のズームレンズと、原画を形成する画像表示素子とを有し、前記画像表示素子によって形成された原画を前記ズームレンズによって投射することを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズに関し、例えば画像表示素子に表示された画像を拡大投射する画像投射装置（プロジェクター）に用いる投射光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
画像投射装置は、パソコン・ビデオ等の画像を大画面に投影する事が可能である為、プレゼンテーションや会議を始め様々な場面で使用されている。画像投射装置に用いられる投射光学系には、画像表示素子に形成される画像全体をスクリーン面上に種々な投射倍率で、かつ高解像度で投射でき、しかも簡易な構成のズームレンズであることが要望されている。
【０００３】
従来より、これらの要望を満足する画像投射装置用のズームレンズとして、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負、正、負、正、正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなる５群ズームレンズが知られている（特許文献１，２）。特許文献１，２では広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群乃至第４レンズ群をいずれも拡大共役側へ独立に移動させたズームレンズを開示している。特許文献１，２のズームレンズでは第１レンズ群でフォーカシングを行っている。
【０００４】
この他、撮像用のズームレンズとして物体側から像側へ順に、負，正，負，正，正の屈折力の第１レンズ群乃至第５レンズ群よりなる５群ズームレンズが知られている（特許文献３，４）。
【０００５】
特許文献３ではズーミングに際して第２レンズ群と第４レンズ群を一体（同一の軌跡）で移動させ、第３レンズ群を第２レンズ群と第４レンズ群の移動方向とは逆方向に移動させている。特許文献４では広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群と第４レンズ群を一体的に物体側へ移動させ、第１レンズ群を像側に凸状の軌跡で移動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０６４２０号公報
【特許文献２】特開２００７−２２５８７７号公報
【特許文献３】特公昭４０−１７４２９号公報
【特許文献４】特開平４−２６４４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
プロジェクターに用いられるズームレンズには全ズーム範囲及び投射距離全般にわたり、投射画像が高画質で高い光学性能を有し、かつ簡易な構成であることが要望されている。前述の５群ズームレンズにおいてこれらの要望を満足するには、ズーミング及びフォーカシングに際して移動するレンズ群の選択及びそれらのレンズ群の屈折力や結像倍率等を適切に設定することが重要になってくる。このときのレンズ群の選択や選択したレンズ群の屈折力や結像倍率等が不適切であると、全ズーム範囲及び投射距離全般にわたり良好なる光学性能を得るのが困難になる。
【０００８】
またメカ構成の簡素化を図るには、ズーミングとフォーカシングに際して移動するレンズ群の数が少ない方が良い。移動するレンズ群の数が多くなるとメカ構成が複雑になってくる。
【０００９】
本発明は、簡易な構成でありながら広い変倍範囲にわたり、かつ投射距離全般にわたり良好なる光学性能が容易に得られるズームレンズ及びそれを用いた画像投射装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第２レンズ群と前記第４レンズ群は同じ軌跡で拡大共役側に移動し、前記第３レンズ群は前記第２レンズ群と前記第４レンズ群とは異なった軌跡で拡大共役側に移動し、フォーカシングに際して前記第３レンズ群が移動することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡易な構成でありながら広い変倍範囲にわたり、かつ投射距離全般にわたり良好なる光学性能が容易に得られるズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ），（Ｂ）  実施例１のズームレンズの広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）  実施例１の投射距離２１００ｍｍにおける広角端と望遠端の収差図、実施例１の投射距離１２００ｍｍにおける広角端の収差図
【図３】（Ａ），（Ｂ）  実施例２のズームレンズの広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）  実施例２の投射距離２１００ｍｍにおける広角端と望遠端の収差図、実施例２の投射距離１２００ｍｍにおける広角端の収差図
【図５】（Ａ），（Ｂ）  実施例３のズームレンズの広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）  実施例３の投射距離２１００ｍｍにおける広角端と望遠端の収差図、実施例３の広角端において投射距離１２００ｍｍにおける広角端の収差図
【図７】（Ａ），（Ｂ）  本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の説明図
【図８】（Ａ），（Ｂ）  本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の一部分の説明図
【図９】（Ａ），（Ｂ）  本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の一部分の説明図
【図１０】（Ａ），（Ｂ）  本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の一部分の説明図
【図１１】本発明の画像投射装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。本発明のズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群から構成されている。広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群と第４レンズ群は同一の軌跡で拡大共役側へ移動し、第３レンズ群は第２レンズ群と第４レンズ群とは異なった軌跡で拡大共役側へ移動する。フォーカシングに際しては第３レンズ群が移動する。
【００１４】
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明のズームレンズの実施例１の広角端（短焦点距離端）と望遠端（長焦点距離端）におけるレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例１のズームレンズの投射距離（第１レンズ面からの距離）が２．１ｍ（数値実施例をｍｍ単位で表わしたときの距離である。以下同じ）のときにおける広角端と望遠端における縦収差図である。図２（Ｃ）は実施例１のズームレンズの投射距離１．２ｍのときにおける広角端における縦収差図である。
【００１５】
図３（Ａ），（Ｂ）は本発明のズームレンズの実施例２の広角端と望遠端のレンズ断面図である。図４（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例２のズームレンズの投射距離が２．１ｍのときの広角端と望遠端における縦収差図である。図４（Ｃ）は実施例２のズームレンズの投射距離１．２ｍのときにおける広角端における縦収差図である。
【００１６】
図５（Ａ），（Ｂ）は本発明のズームレンズの実施例３の広角端と望遠端のレンズ断面図である。図６（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例３のズームレンズの投射距離が２．１ｍのときの広角端と望遠端における縦収差図である。図６（Ｃ）は実施例３のズームレンズの投射距離１．２ｍのときにおける広角端における縦収差図である。
【００１７】
図７（Ａ），（Ｂ）は本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の説明図である。図８（Ａ），（Ｂ）は本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の一部分の説明図である。図９（Ａ），（Ｂ）は本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の一部分の説明図である。図１０（Ａ），（Ｂ）は本発明のズームレンズの広角端と望遠端における近軸屈折力配置の一部分の説明図である。
【００１８】
図１１は本発明のズームレンズを有する画像投射装置（プロジェクター）の要部概略図である。各実施例のズームレンズは画像投射装置（プロジェクター）に用いられる投射レンズ（投射光学系）である。レンズ断面図において、左方がスクリーン、右方が被投射画像側（画像表示素子側）である。レンズ断面図において、ＬＡはズームレンズである。
【００１９】
ｉは物体側からのレンズ群の順番を示し、Ｂｉは第ｉレンズ群である。ＳＴは開口絞りである。ＩＰは液晶パネル（画像表示素子）等の原画像（被投射画像）に相当している。本実施例では原画を形成する画像表示素子が配置される。Ｓはスクリーン面である。ＰＲは色分解、色合成用のプリズム、光学フィルター、フェースプレート（平行平板ガラス）、水晶ローパスフィルター、赤外カットフィルター等に相当する光学ブロックである。
【００２０】
図７（Ａ），（Ｂ）において矢印は広角端から望遠端へのズーミングの際のレンズ群の移動方向（移動軌跡）を示している。また曲線ｇＡは拡大共役側が至近のとき、曲線ｇＢは拡大共役側が無限遠のときを示す。直線ｇＣは無限遠から至近へのフォーカスの際の移動方向を示す。
【００２１】
広角端と望遠端は変倍用のレンズ群が機構上光軸上を移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。各実施例のズームレンズは拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群より成る。そしてズーミングに際して第１レンズ群Ｂ１と、第５レンズ群Ｂ５は不動である。広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズ群Ｂ２と、第４レンズ群Ｂ４が一体的に（同じ軌跡で）拡大共役側へ移動する。
【００２２】
そして第３レンズ群Ｂ３は第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４とは異なった軌跡で拡大共役側へ移動する。フォーカシングは第３レンズ群Ｂ３によって行っている。
【００２３】
球面収差図において実線は波長５５０ｎｍである。非点収差図において点線はメリディオナル像面、実線はサジタル像面を示す。ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角（度）である。また、収差図において球面収差は０．４ｍｍ、非点収差は０．４ｍｍ、歪曲は１．０％のスケールで描いている。
【００２４】
次に本発明のズームレンズの特徴を説明する。本発明のズームレンズは、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｂ１、正の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、負の屈折力の第３レンズ群Ｂ３、正の屈折力の第４レンズ群Ｂ４、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５より構成されている。
【００２５】
広角端から望遠端へのズーミングに際して、第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４は同じ軌跡で拡大共役側に移動し、第３レンズ群Ｂ３は第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４とは異なった軌跡で拡大共役側に移動する。フォーカシングに際して第３レンズ群Ｂ３が移動する。
【００２６】
このような構成をとることによって、少ない移動レンズ群でズーミング及びフォーカシングの際の収差変動を十分小さくしている。また、簡易な構成でありながらズーム範囲における諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好な光学性能を得ている。
【００２７】
本発明のズームレンズにおいて好ましくは次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００２８】
第１レンズ群Ｂ１の屈折力をφ１、第２レンズ群Ｂ２の屈折力をφ２、第３レンズ群Ｂ３の屈折力をφ３、第４レンズ群Ｂ４の屈折力をφ４とする。広角端における全系の屈折力をφｗとする。
【００２９】
広角端における第２レンズ群Ｂ２の横倍率をβ２ｗ、望遠端における第２レンズ群Ｂ２の横倍率をβ２ｔ、広角端における第３レンズ群Ｂ３の横倍率をβ３ｗ、望遠端における第３レンズ群Ｂ３の横倍率をβ３ｔとする。広角端における第４レンズ群Ｂ４の横倍率をβ４ｗ、望遠端における第４レンズ群Ｂ４の横倍率をβ４ｔとする。このとき次の条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００３０】
β３ｗ＜０                                              ・・・（１）
β３ｔ＜０                                              ・・・（２）
｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．８                              ・・・（３）
−０．８＜φ３／φｗ＜−０．１                          ・・・（４）
−１．５＜β２ｗ＜−０．８                              ・・・（５）
０．１＜φ２／φｗ＜０．６                              ・・・（６）
｜β２ｔ／β２ｗ｜＞１．５                              ・・・（７）
｜β４ｔ／β４ｗ｜＞１．５                              ・・・（８）
０．８＜（β４ｔ／β４ｗ）／（β２ｔ／β２ｗ）＜１．２  ・・・（９）
１＜φ４／φ２＜２                                      ・・・（１０）
−０．７＜φ３／φｗ＜−０．２                          ・・・（１１）
｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．６０                            ・・・（１２）
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。
【００３１】
条件式（１），（２）は第３レンズ群Ｂ３の縮小共役側にある物点を第３レンズ群Ｂ３より拡大共役側に像点がくるように設定するためのものである。条件式（１）又は条件式（２）を外れると第２レンズ群Ｂ２の像点が第２レンズ群Ｂ２より拡大共役側にあることになり、第２レンズ群Ｂ２を通過する光束は発散光束となる。この結果、第２レンズ群Ｂ２以降のレンズ群の有効径が増大するとともに諸収差の補正が困難になる。また、本発明では、条件式（３）の如くβ３ｔ／β３ｗの値が０．８より小さく（減倍に）なるように第３レンズ群Ｂ３の変倍比を設定している。
【００３２】
第４レンズ群Ｂ４はズーミングに際して移動する正の屈折力であり、第５レンズ群Ｂ５はズーミングに際して不動の正の屈折力のである。そのため、第５レンズ群Ｂ５の物点（第４レンズ群Ｂ４の像点）は図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように広角端（Ｓ４ｗ’）及び望遠端（Ｓ４ｔ’）にてほぼ同じ位置になる。
【００３３】
つまり第４レンズ群Ｂ４の像点位置が変倍によらず決まってしまう。このため、第４レンズ群Ｂ４の変倍効果は第４レンズ群Ｂ４の物点（Ｓ４ｗ，Ｓ４ｔ）、つまり図９（Ａ），（Ｂ）に示すように第３レンズ群Ｂ３の像点位置（Ｓ３ｗ’，Ｓ３ｔ’）によって決まることになる。
【００３４】
第３レンズ群Ｂ３は、広角端から望遠端へのズーミングに伴い拡大共役側に移動する。第４レンズ群Ｂ４の変倍時の像倍率を高めるためには第３レンズ群Ｂ３の望遠端における像位置を広角端の像位置に対してできるだけ縮小共役側に設定する必要がある。そのために第３レンズ群Ｂ３は条件式（４）を満たすように屈折力を設定するのが良い。
【００３５】
条件式（３）は第３レンズ群Ｂ３が減倍効果を持つことを意味し、第３レンズ群Ｂ３の望遠端における像位置を広角端における像位置に対してできるだけ縮小共役側に設定する作用をもつことを意味する。条件式（３）の範囲を逸脱すると、望遠端における第３レンズ群Ｂ３の像点位置が広角端における第３レンズ群Ｂ３の像点位置よりさらに拡大共役側に位置してしまい、第４レンズ群Ｂ４で十分な増倍を得ることが困難になる。
【００３６】
条件式（４）は広角端における全系の屈折力φｗに対して相対的に第３レンズ群Ｂ３の屈折力φ３を弱く設定することを意味する。第３レンズ群Ｂ３の屈折力を弱く設定することで、第３レンズ群Ｂ３でフォーカシングする際の収差変動を軽減している。また、条件式（４）を満たすことで第３レンズ群Ｂ３の共役点間隔を長くして、それにより第４レンズ群Ｂ４の共役点間隔を大きく設定している。その結果、第４レンズ群Ｂ４の屈折力φ４を弱くして収差補正を容易にしている。
【００３７】
さらに、第３レンズ群Ｂ３の共役点間隔が伸びたことで第３レンズ群Ｂ３の減倍による第４レンズ群Ｂ４の望遠端における物点を広角端における物点に対してできるだけ縮小共役側に位置させている。これにより、同じ変倍比でもより望遠端における第３レンズ群Ｂ３の像点を縮小共役側に設定している。
【００３８】
条件式（４）の上限を逸脱すると、第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４の屈折力の絶対値が弱くなり（小さくなり）すぎてしまい、ズーミングの際の移動量が増大して、全系が大型化してしまう。また、条件式（４）の下限を逸脱すると、第３レンズ群Ｂ３と第４レンズ群Ｂ４の屈折力の絶対値が強くなり（大きくなり）すぎてズーミングに際しての収差変動が大きくなり、光学性能が低下してくる。
【００３９】
条件式（３），（４）を満たすことで、第４レンズ群Ｂ４の像倍効果を十分確保し、第３レンズ群Ｂ３の屈折力φ３と第４レンズ群Ｂ４を弱く設定して収差補正を良好に行っている。
【００４０】
条件式（５）は第２レンズ群Ｂ２の広角端における横倍率を等倍（−１倍）付近から拡大側に設定することを意味する。この条件式（５）を満たすことにより、望遠端において図８（Ａ），（Ｂ）に示すように第２レンズ群Ｂ２の像点（Ｓ２ｗ’，Ｓ２ｔ’）（第３レンズ群Ｂ３の物点）を広角端に対して縮小共役側に設定することができる。この結果として第４レンズ群Ｂ４の増倍効果を高めることができる。
【００４１】
図８（Ａ），（Ｂ）においてＳ２ｗ，Ｓ２ｔは第２レンズ群Ｂ２の物点である。条件式（６）は広角端における全系の屈折力φｗに対して相対的に第２レンズ群Ｂ２の屈折力φ２を弱く設定することを意味する。
【００４２】
それにより、ズーミングに際しての収差変動を軽減することが容易になり、同じ変倍比でも望遠端において第２レンズ群Ｂ２の像点（第３レンズ群Ｂ３の物点）をさらに縮小共役側に設定することができる。これにより第４レンズ群Ｂ４の像倍効果を高めることが容易となる。
【００４３】
このように条件式（５），（６）を満たすことで、第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４に増倍機能を持たせている。さらに第２レンズ群Ｂ２と、第４レンズ群Ｂ４にほぼ均等に増倍を分担している。これにより第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４をズーミングに際して一体移動させつつ、ズーミングの際の収差変動を軽減している。
【００４４】
条件式（７）は第２レンズ群Ｂ２の広角端と望遠端における結像倍率に関する。条件式（８）は第４レンズ群Ｂ４の広角端と望遠端における結像倍率に関する。条件式（９）は第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４の広角端と望遠端における結像倍率に関する。これらの条件式（７）乃至（９）を満足することによって、ズーミングに際しての収差変動の軽減を容易にしている。
【００４５】
条件式（１０）は第４レンズ群Ｂ４に対して軸外主光線の入射高さが高い第２レンズ群Ｂ２の正の屈折力を第４レンズ群Ｂ４の正の屈折力に対して若干小さく設定するためのものである。これによってズーミングの際の軸外収差の変化を少なくしている。条件式（１１）は全系の小型化を図るためのものである。
【００４６】
条件式（１１）を満たすことで第３レンズ群Ｂ３の負の屈折力を強くし（負の屈折力の絶対値を大きくし）、それに伴い第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４の正の屈折力を強くしている。それにより各変倍レンズ群の共役点間隔を短くして変倍レンズ群の移動量を少なくし、全系の小型化を図っている。条件式（１２）を満たすことで、第３レンズ群Ｂ３の減倍効果をもたせて、第４レンズ群Ｂ４の増倍効果を増加させている。これにより、レンズ系全体の高ズーム比化を容易にしている。更に好ましくは条件式（１）乃至（１２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４７】
β３ｗ＜−０．５０                                        ・・・（１ａ）
β３ｔ＜−０．２０                                        ・・・（２ａ）
｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．６                                ・・・（３ａ）
−０．７＜φ３／φｗ＜−０．２                            ・・・（４ａ）
−１．４＜β２ｗ＜−０．９                                ・・・（５ａ）
０．２＜φ２／φｗ＜０．５                                ・・・（６ａ）
｜β２ｔ／β２ｗ｜＞１．７                                ・・・（７ａ）
｜β４ｔ／β４ｗ｜＞１．６                                ・・・（８ａ）
０．８５＜（β４ｔ／β４ｗ）／（β２ｔ／β２ｗ）＜１．１５・・・（９ａ）
１．０＜φ４／φ２＜１．７                                ・・・（１０ａ）
−０．６５＜φ３／φｗ＜−０．３０                        ・・・（１１ａ）
｜β３ｔ／β３ｗ｜＜０．５０                              ・・・（１２ａ）
本発明のズームレンズでは第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４をズーミングに際して一体的に移動させるとともに第３レンズ群Ｂ３を移動させている。
【００４８】
これにより変倍レンズ群（第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４）の屈折力が弱くなるようにしている。また、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第３レンズ群Ｂ３で減倍させ、第３レンズ群Ｂ３の屈折力を従来より弱める構成をとしている。これにより第３レンズ群Ｂ３でフォーカシングする際の収差変動を軽減している。縮小共役側の瞳位置が無限遠に位置するようにしている。これによりテレセントリック性を良好に維持し、画面全体にわたりシェーディングの少ない投射画像を得ている。
【００４９】
次に各実施例のズームレンズのレンズ構成のうち前述した以外のレンズ構成の特徴について説明する。各実施例における各レンズ群のレンズ構成は拡大共役側から縮小共役側へ順に、以下次のとおりである。第１レンズ群Ｂ１は負レンズ、負レンズ、正レンズより構成されている。第２レンズ群Ｂ２は正レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されている。第３レンズ群Ｂ３は負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されている。
【００５０】
第４レンズ群Ｂ４は負レンズと正レンズを接合した接合レンズ、正レンズより構成されている。第５レンズ群Ｂ５は正レンズより構成されている。移動レンズ群は通常の機械補正式の非線形カムを用いても良い。この他、非線形カムでなく、電子カムによるバースリーブ等を用いても良く、これによれば簡易な構成とすることができる。
【００５１】
各実施例では第２レンズ群Ｂ２と第４レンズ群Ｂ４を１つの移動レンズ群としたときにズーミングおよびフォーカシングを含めて移動群は２つに抑え、かつ変倍およびフォーカスによる収差変化をおさえて1.5倍の変倍比を実現している。開口絞りＳＴは、第３レンズ群Ｂ３と一体的に移動する。尚、開口絞りＳＴは軸外の主光線が光軸と交わる位置近傍を表し、物理的な開口に限定するものではない。
【００５２】
本発明の画像投射装置ではズームレンズと、原画を形成する画像表示素子とを有し前記画像表示素子によって形成された原画をズームレンズによって投射する。
【００５３】
次に本発明の画像投射装置を図１１を用いて説明する。図１１において４１は光源である。４２は画像表示素子に対してむらの少ない照明を実現し、出射される光の偏光方向をＰ偏光またはＳ偏光の任意の方向にそろえる機能を有する照明光学系である。４３は照明光学系４２からの光を画像表示素子に対応した任意の色に分解する色分離光学系である。
【００５４】
４７，４８，４９は入射した偏光を電気信号に応じて変調する反射型の液晶よりなる画像表示素子である。４４，４５は画像表示素子４７，４８，４９で変調に応じて、光を透過または反射させる偏光ビームスプリッタである。４６は各画像表示素子４７，４８，４９からの光を１つに合成する色合成光学系である。５０は色合成光学系４６で合成された光をスクリーン５１などの被投射物に投射する投射光学系である。投影光学系５０に本発明のズームレンズを用いている。これにより、ズーム時における諸収差の変化が良好に補正され、画面全体にわたり光学性能が良好な画像投射装置を得ている。
【００５５】
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。
次に各実施例のズームレンズの数値実施例を示す。数値実施例（表Ａ）のレンズ構成中の面番号は、拡大共役側から縮小共役側に順に各レンズ面に付した番号である。ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄはレンズ面ｉとレンズ面（ｉ＋１）との間の光軸上での間隔（物理的間隔）を示す。像側の４つの面はガラスブロックに相当する。
【００５６】
表中に可変と記載されている間隔は、ズーミングに伴って変化する。また、ｎｄ，νｄはそれぞれ、各レンズを構成する材料のｄ線に対する屈折率とアッベ数を示している。また表Ａに数値実施例のズームレンズの焦点距離、開口比（Ｆナンバー）、半画角、レンズ全長、空気換算バックフォーカス（ＢＦ）、ズーム比、ズーミング時の各レンズ群の間隔を示す。（表Ｂ）に、非球面形状を示すための非球面係数Ａ〜Ｆを示している。ｙはレンズ面の径方向での座標を、ｘは光軸方向での座標を示す。また、Ｅ−Ｘは１０−Ｘを示す。このとき、非球面形状は次のとおりである。
【００５７】
ｘ＝（ｙ２/Ｒ）/[１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ２/Ｒ２）｝１/２]＋Ａｙ４＋Ｂｙ６＋Ｃｙ８＋Ｄｙ１０＋Ｅｙ１２＋Ｆｙ１４
また前述の各実施例と数値との関係を（表１）に示す。 
【００５８】
数値実施例１
（表Ａ）  レンズ構成                                           
広角   中間   望遠                 
f（焦点距離） 21.48  26.85  32.21                
F（開口比）   3.0    3.5    4.0                  
半画角（度）  29.6   24.4   20.7                 
レンズ全長    156.9                              
BF            39.4                               
ズーム比      1.50                               
r1 =   978.22        d1 =  1.90   n1 =   1.577  ν1 =  61.7
r2 =   22.93         d2 =  5.04                        
r3 =   72.53         d3 =  2.50   n2 =   1.530  ν2 =  55.8
r4 =   29.86         d4 =  30.85                       
r5 =   74.21         d5 =  3.25   n3 =   1.807  ν3 =  27.6
r6 =   186.98        d6 =  可変                        
r7 =   113.28        d7 =  4.09   n4 =   1.827  ν4 =  33.3
r8 =   -97.80        d8 =  2.93                        
r9 =   39.78         d9 =  4.39   n5 =   1.616  ν5 =  46.9
r10 =  -64.40        d10 = 1.00   n6 =   1.805  ν6 =  25.4
r11 =  49.66         d11 = 可変                        
r12 =  -44.73        d12 = 1.00   n7 =   1.748  ν7 =  34.4
r13 =  25.77         d13 = 2.91   n8 =   1.805  ν8 =  25.4
r14 =  -39.71        d14 = 5.21                        
r15 =  -112.13       d15 = 2.60   n9 =   1.487  ν9 =  70.2
r16 =  -20.96        d16 = 1.00   n10 =  1.777  ν10 = 34.4
r17 =  152.68        d17 = 可変                        
r18 =  735.34        d18 = 1.00   n11 =  1.828  ν11 = 34.0
r19 =  37.99         d19 = 4.99   n12 =  1.487  ν12 = 70.2
r20 =  -50.90        d20 = 0.50                        
r21 =  56.22         d21 = 5.36   n13 =  1.497  ν13 = 81.5
r22 =  -49.47        d22 = 可変                        
r23 =  107.61        d23 = 2.94   n14 =  1.697  ν14 = 55.5
r24 =  -232.09       d24 = 1.30                        
r25 =  ∞            d25 = 34.60  n15 =  1.516  ν15 = 64.1
r26 =  ∞            d26 = 1.00                        
r27 =  ∞            d27 = 21.00  n16 =  1.805  ν16 = 25.4
r28 =  ∞            d28 = 2.64                        
【００５９】
変倍時 （2100mm）                  フォーカス時 （広角端）        
群間隔 広角   中間   望遠          群間隔 1200mm 8700mm
d6     29.35  13.78  0.50          d6     29.35  29.35
d11    38.36  40.81  41.93         d11    39.56  36.13
d17    5.24   2.79   1.66          d17    4.03   7.47
d22    0.50   16.07  29.35         d22    0.50   0.50
（表Ｂ）  非球面係数 
r3   K=0    A=4.87E-05    B=-1.62E-07   C=1.39E-10    D=1.34E-12
E=-4.65E-15   F=4.36E-18
r4   K=0    A=3.59E-05    B=-1.49E-07   C=-3.36E-10   D=4.40E-12
E=-1.38E-14   F=1.44E-17
【００６０】
数値実施例２
（表Ａ）  レンズ構成 
広角   中間   望遠                 
f（焦点距離） 21.40  26.75  32.10                
F（開口比）   3.0    3.5    4.0                  
半画角（度）  29.7   24.5   20.8                 
レンズ全長    100.0                              
BF            38.3                               
ズーム比      1.50                               
r1 =   515.55        d1 = 1.90   n1 =   1.718  ν1 =  53.6
r2 =   19.63         d2 = 2.91                        
r3 =   35.35         d3 = 2.27   n2 =   1.530  ν2 =  55.8
r4 =   22.16         d4 = 12.16                       
r5 =   48.62         d5 = 2.54   n3 =   1.832  ν3 =  36.2
r6 =   310.66        d6 = 可変                        
r7 =   101.00        d7 = 2.25   n4 =   1.832  ν4 =  36.0
r8 =   -69.72        d8 = 0.50                        
r9 =   26.68         d9 = 3.27   n5 =   1.643  ν5 =  33.7
r10 =  -59.05        d10 =1.00   n6 =   1.805  ν6 =  25.4
r11 =  31.18         d11 =可変                        
r12 =  -24.29        d12 =1.00   n7 =   1.778  ν7 =  34.7
r13 =  21.28         d13 =2.93   n8 =   1.805  ν8 =  25.4
r14 =  -24.58        d14 =1.44                        
r15 =  -60.03        d15 =2.31   n9 =   1.487  ν9 =  70.2
r16 =  -16.50        d16 =1.00   n10 =  1.723  ν10 = 33.1
r17 =  105.48        d17 =可変                        
r18 =  -267.38       d18 =1.00   n11 =  1.820  ν11 = 30.4
r19 =  38.10         d19 =4.93   n12 =  1.487  ν12 = 70.2
r20 =  -33.03        d20 =0.50                        
r21 =  65.46         d21 =5.75   n13 =  1.497  ν13 = 81.5
r22 =  -31.83        d22 =可変                        
r23 =  70.11         d23 =2.97   n14 =  1.700  ν14 = 55.2
r24 =  -1187.83      d24 =1.30                        
r25 =  ∞            d25 =34.60  n15 =  1.516  ν15 = 64.1
r26 =  ∞            d26 =1.00                        
r27 =  ∞            d27 =21.00  n16 =  1.805  ν16 = 25.4
r28 =  ∞            d28 =1.59                        
【００６１】
変倍時 （2100mm）                  フォーカス時 （広角端）        
群間隔 広角   中間   望遠          群間隔 1200mm 8700mm
d6     21.36  9.19   0.50          d6     21.36  21.36
d11    21.75  23.01  24.35         d11    22.32  20.64
d17    3.77   2.51   1.17          d17    3.20   4.88
d22    0.50   12.66  21.36         d22    0.50   0.50   
（表Ｂ）  非球面係数 
r3   K=0    A=5.45E-05    B=-1.58E-07   C=1.20E-10    D=1.45E-12
E=-4.22E-15   F=4.52E-18
r4   K=0    A=2.84E-05    B=-1.81E-07   C=-3.35E-10   D=4.49E-12
E=-1.36E-14   F=1.33E-17
【００６２】
数値実施例３
（表Ａ）  レンズ構成 
広角   中間   望遠                 
f（焦点距離） 21.52  32.28  43.03                
F（開口比）   3.0    3.5    4.0                  
半画角（度）  29.5   20.7   15.8                 
レンズ全長    160.0                              
BF            42.5                               
ズーム比      2.00                               
r1 =   1000.00       d1 = 1.90   n1 = 1.535  ν1 =  65.1
r2 =   22.88         d2 = 5.11                        
r3 =   69.50         d3 = 2.42   n2 = 1.530  ν2 =  55.8
r4 =   29.88         d4 = 25.30                       
r5 =   68.73         d5 = 2.19   n3 = 1.819  ν3 =  30.2
r6 =   155.60        d6 = 可変                        
r7 =   134.45        d7 = 2.28   n4 = 1.817  ν4 =  29.2
r8 =   -97.51        d8 = 2.39                        
r9 =   33.49         d9 = 3.51   n5 = 1.625  ν5 =  51.1
r10 =  -103.75       d10 =1.00   n6 = 1.805  ν6 =  25.4
r11 =  43.63         d11 =可変                        
r12 =  -34.63        d12 =1.00   n7 = 1.716  ν7 =  37.8
r13 =  37.86         d13 =2.79   n8 = 1.805  ν8 =  25.4
r14 =  -35.81        d14 =3.41                        
r15 =  -471.68       d15 =2.51   n9 = 1.487  ν9 =  70.2
r16 =  -25.14        d16 =1.00   n10 =1.832  ν10 = 36.0
r17 =  100.70        d17 =可変                        
r18 =  4586.05       d18 =1.00   n11 =1.827  ν11 = 33.6
r19 =  40.28         d19 =4.92   n12 =1.487  ν12 = 70.2
r20 =  -50.27        d20 =0.50                        
r21 =  58.28         d21 =5.40   n13 =1.497  ν13 = 81.5
r22 =  -46.01        d22 =可変                        
r23 =  65.30         d23 =3.00   n14 =1.487  ν14 = 70.2
r24 =  1045.68       d24 =1.30                        
r25 =  ∞            d25 =34.60  n15 =1.516  ν15 = 64.1
r26 =  ∞            d26 =1.00                        
r27 =  ∞            d27 =21.00  n16 =1.805  ν16 = 25.4
r28 =  ∞            d28 =5.76                        
【００６３】
変倍時 （2100mm）                  フォーカス時 （広角端）        
群間隔 広角   中間   望遠          群間隔 1200mm 8700mm
d6     48.85  21.54  0.50          d6     48.85  48.85
d11    32.56  37.13  37.52         d11    33.63  30.32
d17    6.46   1.88   1.49          d17    5.39   8.69
d22    0.50   27.81  48.85         d22    0.50   0.50
（表Ｂ）  非球面係数 
r3   K=0    A=4.82E-05    B=-1.59E-07   C=1.44E-10    D=1.35E-12
E=-4.64E-15   F=4.25E-18
r4   K=0    A=3.70E-05    B=-1.47E-07   C=-3.20E-10   D=4.42E-12
E=-1.39E-14   F=1.41E-17
【００６４】
【表１】
2015121735.tif 000003
【符号の説明】
【００６５】
Ｌ１  第１レンズ群      Ｌ２  第２レンズ群    Ｌ３  第３レンズ群
Ｌ４  第４レンズ群      Ｌ５  第５レンズ群
【図２】
2015121735.tif 000004
【図４】
2015121735.tif 000005
【図６】
2015121735.tif 000006
【図１】
2015121735.tif 000007
【図３】
2015121735.tif 000008
【図５】
2015121735.tif 000009
【図７】
2015121735.tif 000010
【図８】
2015121735.tif 000011
【図９】
2015121735.tif 000012
【図１０】
2015121735.tif 000013
【図１１】
2015121735.tif 000014