(57)【要約】    【課題】  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光学系を得ること。    【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、１以上のレンズ群を含む後群より構成される光学系において、第１レンズ群は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の部分群Ｂ１ａ、負の屈折力の部分群Ｂ１ｂ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｃより構成され、部分群Ｂ１ａは最も拡大共役側に負レンズと、１以上の正レンズを有し、無限遠から至近へのフォーカシングに際して部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃは縮小共役側へ、双方の間隔を拡大しつつ移動すること。【選択図】    図１
2015212753.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、１以上のレンズ群を含む後群より構成される光学系において、
前記第１レンズ群は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の部分群Ｂ１ａ、負の屈折力の部分群Ｂ１ｂ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｃより構成され、
前記部分群Ｂ１ａは最も拡大共役側に負レンズと、１以上の正レンズを有し、無限遠から至近へのフォーカシングに際して前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃは縮小共役側へ、双方の間隔を拡大しつつ移動することを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記部分群Ｂ１ｃは最も拡大共役側に負レンズと１以上の正レンズを有することを特徴とする請求項１の光学系。
【請求項３】
前記部分群Ｂ１ｂの屈折力をφＢ１ｂ、前記部分群Ｂ１ｃの屈折力をφＢ１ｃ、前記第１レンズ群の屈折力をφＢ１、前記第１レンズ群に含まれる正レンズの屈折力の総和をφＬ１ｐとするとき、
−１．０００＜φＢ１ｃ／φＢ１＜−０．００５
０．６＜φＢ１ｂ／φＢ１＜３．０
−２．５＜φＬ１ｐ／φＢ１＜−１．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２の光学系。
【請求項４】
前記部分群Ｂ１ｃは最も拡大共役側に負レンズを有し、該負レンズの屈折力をφＢ１ｃｎ、前記第１レンズ群の屈折力をφＢ１とするとき、
０．１＜φＢ１ｃｎ／φＢ１＜２．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項の光学系。
【請求項５】
前記部分群Ｂ１ａの最も拡大共役側の正レンズの屈折力をφＢ１ａｐ、前記第１レンズ群の屈折力をφＢ１とするとき、
−０．１５＜φＢ１ａｐ／φＢ１＜−０．０１
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項の光学系。
【請求項６】
拡大共役側から縮小共役側へ順に、前記部分群Ｂ１ａは負レンズ、正レンズより構成され、前記部分群Ｂ１ｂは負レンズ、負レンズより構成され、又は負レンズより構成され、前記部分群Ｂ１ｃは負レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズより構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項の光学系。
【請求項７】
前記後群は拡大共役側から縮小共役側へ順に、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第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１レンズ群と前記第５レンズ群は不動で、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は互いに異なった軌跡で拡大共役側に移動することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項の光学系。
【請求項８】
前記後群は正の屈折力のレンズ群より構成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項の光学系。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項の光学系と、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光学系によって投射することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１０】
前記光学系の投射半画角をω（度）とするとき、
３７°＜ω＜５０°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項９の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学系に関し、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やデジタルカメラ等に用いる撮像光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示素子に表示された画像を大画面に投影す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距離から高解像度で投射できることが要望されている。更に近距離より広い画面にわたり投射できるように広画角であること等が要望されている。
【０００３】
従来より、これらの要望を満足する画像投射装置用の投射光学系として、拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群と１以上のレンズ群を含む後群より構成されるレトロフォーカス型の投射光学系が知られている。またスクリーンが拡大共役側の無限遠にあったときから至近距離に変化したときの距離変化に対して複数のレンズ群を移動させて収差変動を軽減するようにした投射光学系が知られている（特許文献１）。
【０００４】
特許文献１では拡大共役側から縮小共役側に順に、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群よりなる単一の焦点距離の投射光学系を開示している。そしてスクリーンが拡大共役側で無限遠にあったときから至近距離にきたときの距離変化に対して第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が拡がるように双方を縮小共役側へ移動してフォーカシングを行っている。
【０００５】
更に特許文献１では拡大共役側から縮小共役側へ順に、負、負、正、正、正、負、正の屈折力の第１レンズ群乃至第７レンズ群よりなり、ズーミングに際して第３レンズ群乃至第６レンズ群を移動させるズームレンズを開示している。そしてスクリーンが拡大共役側で無限遠にあったときから至近距離にきたときの距離変化に対して第１レンズ群と第２レンズ群の間隔が拡がるように縮小共役側へ移動してフォーカシングを行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−７６０４０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投射光学系には、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することが要望されている。前述の投射光学系においてこれらの要望を満足するには、全系のレンズ構成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レンズ構成等が不適切であると、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】
本発明は、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光学系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】
【０００９】
本発明の光学系は、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、１以上のレンズ群を含む後群より構成される光学系において、
前記第１レンズ群は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の部分群Ｂ１ａ、負の屈折力の部分群Ｂ１ｂ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｃより構成され、
前記部分群Ｂ１ａは最も拡大共役側に負レンズと、１以上の正レンズを有し、無限遠から至近へのフォーカシングに際して前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃは縮小共役側へ、双方の間隔を拡大しつつ移動することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、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光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例１の光学系の広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図２】（Ａ），（Ｂ）は実施例１の広角端において投射距離１２１０ｍｍ，６９０ｍｍにおけるレンズ断面図
【図３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例１の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における収差図と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における収差図
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例１の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における倍率色収差図
【図５】（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例２の光学系の広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図６】（Ａ），（Ｂ）は実施例２の広角端において投射距離１２１０ｍｍ，６９０ｍｍにおけるレンズ断面図
【図７】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例２の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における収差図と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における収差図
【図８】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例２の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における倍率色収差図
【図９】（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例３の光学系の広角端と望遠端におけるレンズ断面図
【図１０】（Ａ），（Ｂ）は実施例３の広角端において投射距離１２１０ｍｍ，６９０ｍｍにおけるレンズ断面図
【図１１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例３の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における収差図と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における収差図
【図１２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例３の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における倍率色収差図
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は実施例４の光学系の投射距離１２１０ｍｍと投射距離６９０ｍｍにおけるレンズ断面図
【図１４】（Ａ），（Ｂ）は実施例４の光学系の投射距離１２１０ｍｍと投射距離６９０ｍｍにおける収差図
【図１５】（Ａ），（Ｂ）は実施例４の光学系の投射距離１２１０ｍｍと投射距離６９０ｍｍにおける倍率色収差図
【図１６】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】
【００１２】
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。本発明の光学系は、拡大共役側（物体側）から縮小共役側（像側）へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、１以上のレンズ群を含む後群より構成される単一焦点距離の投射レンズ又はズームレンズである。第１レンズ群は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の部分群Ｂ１ａ、負の屈折力の部分群Ｂ１ｂ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｃより構成される。
【００１３】
部分群Ｂ１ａは最も拡大共役側に負レンズと、１以上の正レンズを有している。無限遠から至近へのフォーカシングに際して部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃは縮小共役側へ、双方の間隔を拡大しつつ移動する。部分群Ｂ１ｃは最も拡大共役側に負レンズと１以上の正レンズを有する。尚、本発明の光学系はデジタルカメラ等の撮像装置用の撮像光学系としても適用できる。
【００１４】
図１（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例１の光学系の広角端と望遠端におけるレンズ断面図である。図２（Ａ），（Ｂ）は実施例１の広角端において投射距離１２１０ｍｍ，６９０ｍｍにおけるレンズ断面図である。図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例１の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における収差図と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における収差図である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例１の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における倍率色収差図である。
【００１５】
図５（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例２の光学系の広角端と望遠端におけるレンズ断面図である。図６（Ａ），（Ｂ）は実施例２の広角端において投射距離１２１０ｍｍ，６９０ｍｍにおけるレンズ断面図である。図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例２の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における収差図と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における収差図である。図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例２の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における倍率色収差図である。
【００１６】
図９（Ａ），（Ｂ）は本発明の実施例３の光学系の広角端と望遠端におけるレンズ断面図である。図１０（Ａ），（Ｂ）は実施例３の広角端において投射距離１２１０ｍｍ，６９０ｍｍにおけるレンズ断面図である。図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例３の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における収差図と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における収差図である。図１２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は実施例３の光学系の投射距離１２１０ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差と投射距離６９０ｍｍにおける広角端における倍率色収差図である。
【００１７】
図１３（Ａ），（Ｂ）は実施例４の光学系の投射距離１２１０ｍｍと投射距離６９０ｍｍにおけるレンズ断面図である。図１４（Ａ），（Ｂ）は実施例４の光学系の投射距離１２１０ｍｍと投射距離６９０ｍｍにおける収差図である。図１５（Ａ），（Ｂ）は実施例４の光学系の投射距離１２１０ｍｍと投射距離６９０ｍｍにおける倍率色収差図である。
【００１８】
図１６は本発明の光学系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。各実施例の光学系は画像投射装置（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（拡大共役側），（物体側）、右方が被投射画像側（画像表示素子側），（縮小共役側），（像側）レンズ断面図において、ＬＡは光学系である。
【００１９】
実施例１乃至３の光学系はズームレンズより構成され、実施例４の光学系は単一焦点距離の投射レンズである。ｉは拡大共役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。ＬＲは１以上のレンズ群よりなる後群である。Ｂ１ａ，Ｂ１ｂ，Ｂ１ｃは各々第１レンズ群Ｂ１を構成する部分群である。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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１，図５，図９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。図２，図６，図１０，図１３において矢印は広角端において無限遠から至近へのフォーカシングに際しての部分群の移動方向を示している。
【００２２】
実施例１乃至３のズームレンズよりなる光学系について説明する。実施例１乃至３のズームレンズにおいて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。実施例１乃至３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、後群ＬＲよりなっている。後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｂ２、正の屈折力の第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より成る。
【００２３】
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３レンズ群Ｂ３、第４レンズ群Ｂ４が互いに異なった軌跡で拡大共役側へ移動する。第１レンズ群Ｂ１は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の部分群Ｂ１ａ、負の屈折力の部分群Ｂ１ｂ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｃより構成される。無限遠から至近へのフォーカシングに際して（投射距離が遠方から近距離になるに従って）部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃは縮小共役側へ双方の間隔を拡大しつつ移動する。
【００２４】
実施例４の光学系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、後群ＬＲよりなっている。後群ＬＲは正の屈折力のレンズ群よりなっている。第１レンズ群Ｂ１は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負の屈折力の部分群Ｂ１ａ、負の屈折力の部分群Ｂ１ｂ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｃより構成される。無限遠から至近へのフォーカシングに際して（投射距離が遠方から近距離になるに従って）部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃは縮小共役側へ双方の間隔を拡大しつつ移動する。
【００２５】
球面収差図において実線は波長５５０ｎｍ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０．１ｍｍ、非点収差は０．１ｍｍ、歪曲は０．５％のスケールで描いている。球面収差図と非点収差図においてFOCUS,0.0とは近軸像点ではなく、各像高の収差量を加味してバランスをとった像面位置としている。図４，図８，図１２，図１５の倍率色収差図においては、基準波長（５５０ｎｍ）に対する各色（波長６２０ｎｍ，波長５７０ｎｍ，波長４４０ｎｍ）を表わしている。
【００２６】
次に本発明の光学系より好ましい構成について説明する。各実施例では被投射画像をスクリーンに投射するものであるが、説明を簡単にするために光束の通過順として拡大共役側のスクリーン（物体）からの光束が縮小共役側の被投射画像（像面）に入射して結像するものとして説明する。各実施例において、部分群Ｂ１ｂの屈折力をφＢ１ｂ、部分群Ｂ１ｃの屈折力をφＢ１ｃ、第１レンズ群の屈折力をφＢ１、第１レンズ群に含まれる正レンズの屈折力の総和をφＬ１ｐとする。
【００２７】
部分群Ｂ１ｃの最も拡大共役側の負レンズの屈折力をφＢ１ｃｎとする。部分群Ｂ１ａの最も拡大共役側の正レンズの屈折力をφＢ１ａｐ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。
−１．０００＜φＢ１ｃ／φＢ１＜−０．００５  ・・・（１）
０．６＜φＢ１ｂ／φＢ１＜３．０              ・・・（２）
−２．５＜φＬ１ｐ／φＢ１＜−１．０          ・・・（３）
０．１＜φＢ１ｃｎ／φＢ１＜２．０            ・・・（４）
−０．１５＜φＢ１ａｐ／φＢ１＜−０．０１    ・・・（５）
【００２８】
次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（１）は部分群Ｂ１ｃの正のパワー（屈折力）に関する。条件式（１）の下限を超えて部分群Ｂ１ｃの正のパワーが弱くなりすぎると、フォーカシングの際の移動量が増大し、全系が大型化してくる。条件式（１）の上限を超えて部分群Ｂ１ｃのパワーが強くなりすぎると、フォーカシングに際して像面湾曲等の収差変動が大きくなり全物体距離にわたり光学性能を良好に維持するのが困難になる。また、部分群Ｂ１ｃは最も拡大共役側に少なくとも１つの負レンズと、負レンズの縮小共役側に少なくとも１つの正レンズをもつ構成とするのが良い。
【００２９】
このとき拡大共役側の負レンズは倍率色収差をアンダー側へ発生させる事でレンズ全体の倍率色収差を補正する機能を持つ。更に、軸外主光線を光軸から離れる方向に曲げる（屈折させる）事で縮小共役側に配置した正レンズに入射する軸上光線の入射高を大きくする事で正レンズの倍率色収差の補正効果を高めるのが容易になる。部分群Ｂ１ｂは主に部分群Ｂ１ｃのフォーカシングの際に生じる像面湾曲等の収差変動を補正する。部分群Ｂ１ｂは強い負のパワーを持ち、フォーカシングに際して像面湾曲等の収差変動を補正している。また部分群Ｂ１ｂは、複数の負レンズで負のパワーを分散させている。
【００３０】
条件式（２）は部分群Ｂ１ｂの負の屈折力を適切に設定し、全ズーム域で良好な光学性能を確保しつつフォーカシングの際の収差変動をより低減させるためのものである。条件式（２）の下限を超えて、部分群Ｂ１ｂの負のパワーが弱くなると（負の屈折力の絶対値が小さくなると）フォーカシングに際して像面湾曲の変動の補正が困難になる。条件式（２）の上限を超えて、部分群Ｂ１ｂの負のパワーが強くなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）負の像面湾曲が大きく発生してくる。また、部分群Ｂ１ａは最も拡大共役側は負レンズが配置され、１以上の正レンズを有するのが良い。これによれば歪曲収差の補正が容易になる。
【００３１】
条件式（３）は第１レンズ群Ｂ１に含まれる正レンズの屈折力の総和に関し、全ズーム領域で良好な光学性能を確保しつつフォーカシングに際しての収差変動をより低減させるためのものである。条件式（３）の上限を超えて、正レンズの正のパワーの総和が小さくなりすぎると、歪曲収差の補正が過剰になるので良くない。条件式（３）の下限を超えて、正レンズの正のパワーの総和が大きくなりすぎると、歪曲収差の補正が困難になる。
【００３２】
条件式（４）は部分群Ｂ１ｃの最も拡大共役側の負レンズの屈折力を適切に設定し、主に倍率色収差を良好に補正するためのものである。条件式（４）の上限を超えると倍率色収差が補正不足となり、また下限値を超えると倍率色収差が補正過剰になってくる。
【００３３】
条件式（５）は部分群Ｂ１ａの正レンズのうち最も拡大共役側の正レンズの屈折力を適切に設定し、主に歪曲収差を良好に補正するためのものである。条件式（５）の上限値を超えると歪曲収差が補正不足となり、また下限値を超えると歪曲収差が補正過剰になってくる。
【００３４】
更に好ましくは条件式（１）乃至（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
−０．９００＜φＢ１ｃ／φＢ１＜−０．００７  ・・・（１ａ）
０．７＜φＢ１ｂ／φＢ１＜２．６              ・・・（２ａ）
−２．２＜φＬ１ｐ／φＢ１＜−１．２          ・・・（３ａ）
０．２＜φＢ１ｃｎ／φＢ１＜１．９            ・・・（４ａ）
−０．１３＜φＢ１ａｐ／φＢ１＜−０．０３    ・・・（５ａ）
【００３５】
尚、本発明の光学系と、原画を形成する画像表示素子とを有し、画像表示素子によって形成された原画を光学系によって投射する画像投射装置に用いたときは、投射半画角をω（度）とする。このとき、
３７°＜ω＜５０°      ・・・（６）
なる条件式を満足するのが良い。条件式（６）の下限値を超えると倍率色収差が補正過剰となる。また上限値を超えると倍率色収差が補正不足になるとともに歪曲収差が増大してくる。
【００３６】
次に各実施例のレンズ構成について説明する。実施例１の光学系は画像投射装置に用いるズームレンズ実施例１は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負、正、正、正、正の屈折力の第１レンズ群Ｂ１乃至第５レンズ群Ｂ５より構成されている。後群ＬＲは第２レンズ群Ｂ２乃至第５レンズ群Ｂ５より構成されている。ズーミングに際して第２レンズ群Ｂ２乃至第４レンズ群Ｂ４が移動する。第１レンズ群Ｂ１と第５レンズ群Ｂ５はズーミングに際して不動である。ズーミングに際して不動の第１レンズ群Ｂ１は拡大共役側から縮小共役側に部分群Ｂ１ａ、部分Ｂ１ｂ、部分群Ｂ１ｃより構成されている。
【００３７】
遠方から至近へのフォーカシングに際して部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃが縮小共役側に双方のレンズ系の間隔を広げながら移動する。部分群Ｂ１ａが不動であるためレンズ全長が一定となり、フォーカシングの際のレンズ重心の変化を軽減してメカ機構の簡易化を容易にしている。またレンズ全長の変化がないため外観上の品位を向上させる事が容易になる。ここでレンズ全長とは拡大共役側の第１レンズ面から縮小共役側の最終レンズ面までの距離（光学全長）に空気換算値のバックフォーカスの値を加えたものである。
【００３８】
遠方から至近へのフォーカシングの際に部分群Ｂ１ｂの移動量に対して部分群Ｂ１ｃの移動量の方が大きい部分群Ｂ１ｃにおいて軸外主光線の光軸からの入射高が小さくなるように構成している。これにより部分群Ｂ１ｃで主たるフォーカシングを行うときのフォーカシングに際して軸外収差の変動が少なくなるようにしている。
【００３９】
各レンズ群及び各部分群のレンズ構成は、以下、拡大共役側から縮小共役側へ順に、次のとおりである。部分群Ｂ１ａは負レンズ、正レンズより構成され、部分群Ｂ１ｂは負レンズ、負レンズより構成され、部分群Ｂ１ｃは負レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成されている。
【００４０】
第２レンズ群Ｂ２は１つの正レンズより構成されている。第３レンズ群Ｂ３は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、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は正レンズと負レンズを接合した接合レンズより構成されている。
【００４１】
実施例２の光学系は、実施例１と同様のズームタイプよりなるズームレンズである。第１レンズ群Ｂ１のレンズ構成、フォーカシングに際してのレンズ系の移動条件は実施例１と同じである。第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３、第４レンズ群Ｂ４、第５レンズ群Ｂ５のレンズ構成も実施例１と同じである。
【００４２】
実施例３の光学系は実施例１と同様のズームタイプよりなるズームレンズである。第１レンズ群Ｂ１が３つの部分群よりなり、フォーカシングに際しての部分群の移動条件は実施例１と同じである。各レンズ群及び各部分群のレンズ構成は以下、拡大共役側から縮小共役側へ順に次のとおりである。
【００４３】
部分群Ｂ１ａは負レンズと正レンズより構成され、部分群Ｂ１ｂは負レンズより構成され、部分群Ｂ１ｃは負レンズ、負レンズと正レンズを接合した接合レンズより構成されてるい。第２レンズ群Ｂ２、第３レンズ群Ｂ３、第４レンズ群Ｂ４、第５レンズ群Ｂ５のレンズ構成は実施例１と同じである。
【００４４】
実施例４の光学系は単一の焦点距離よりなる投射レンズである。第１レンズ群Ｂ１が拡大共役側から縮小共役側へ順に、部分群Ｂ１ａ、部分群Ｂ１ｂ、部分群Ｂ１ｃより構成されている。遠方から至近へのフォーカシングに際して部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃが縮小共役側へ双方の間隔を広げながら移動する。部分群Ｂ１ａは不動である。部分群Ｂ１ａ、部分群Ｂ１ｂ、部分群Ｂ１ｃのレンズ構成は実施例１と同じである。
【００４５】
後群ＬＲは拡大共役側から縮小共役側へ順に正レンズ、正レンズと負レンズの接合レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、負レンズと正レンズの接合レンズ、正レンズと正レンズと負レンズの接合レンズより構成されている。
【００４６】
本発明の画像投射装置では光学系と、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光学系によって投射する。
【００４７】
次に本発明の画像投射装置を図１６を用いて説明する。図１６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４３は照明光学系である。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。
【００４８】
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投影光学系である。５０に本発明の光学系を用いている。これにより、フォーカシングに際して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。
【００４９】
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。
【００５０】
次に各実施例の光学系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。
【００５１】
表中に可変と記載されている間隔は、フォーカシング又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に数値実施例の光学系の焦点距離、開口比（Ｆナンバー）、半画角、レンズ光学全長（第１レンズ面から最終レンズ面までの距離）である。ＢＦはバックフォーカスであり最終レンズ面から像面（被投射面）までの空気換算長である。ズーム比、フォーカシング又は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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。  
【００５４】
数値実施例１
（Ａ）  レンズ構成
広角     望遠       
f（焦点距離）    12.65    15.18      
F（開口比）       2.75     2.88      
半画角（度）     45.8     40.6      
光学全長        175.9           
BF               40.3           
ズーム比          1.20            
r1 =  350.00     d1 =  3.00     n1 = 1.623     ν1 = 60.3
r2 =   47.00     d2 = 10.89                
r3 =  263.90     d3 =  2.85     n2 = 1.489     ν2 = 70.2
r4 = 1475.29     d4 =可変                
r5 =  500.00     d5 =  2.00     n3 = 1.696     ν3 = 53.2
r6 =   45.00     d6 =  9.72                
r7 = -178.67     d7 =  1.50     n4 = 1.748     ν4 = 44.8
r8 =   41.53     d8 =可変                
r9 =  -93.95     d9 =  1.50     n5 = 1.623     ν5 = 60.3
r10 =  82.18     d10 = 1.97                
r11 =  57.66     d11 = 1.50     n6 = 1.933     ν6 = 18.9
r12 =  34.42     d12 =11.00     n7 = 1.746     ν7 = 28.3     ST
r13 = -59.35     d13 = 可変                    
r14 =  58.01     d14 = 3.39     n8 = 1.704     ν8 =  30.1
r15 = 287.08     d15 = 可変                 
r16 = 430.63     d16 = 2.77     n9 = 1.518     ν9 =  64.1
r17 = -30.81     d17 = 1.50     n10 =1.748     ν10 = 44.8
r18 = -67.44     d18 = 可変
r19 =  ∞        d19 = 可変
r20 =-258.76     d20 = 1.00     n11 =1.746     ν11 = 28.3
r21 =  21.14     d21 = 6.43     n12 =1.518     ν12 = 64.1
r22 = -24.21     d22 = 1.20                
r23 = -19.03     d23 = 1.00     n13 =1.856     ν13 = 32.3
r24 =  78.89     d24 = 4.13     n14 =1.518     ν14 = 64.1
r25 = -42.91     d25 = 0.50                
r26 = 200.43     d26 = 7.21     n15 =1.498     ν15 = 81.5
r27 = -24.10     d27 = 可変                
r28 =  97.24     d28 = 6.46     n16 =1.816     ν16 = 22.8
r29 = -38.83     d29 = 1.00     n17 =1.754     ν17 = 35.3
r30 =-162.87     d30 = 2.30                
r31 =  ∞        d31 =32.3      n18 =1.516     ν18 = 64.1
r32 =  ∞        d32 = 1.9                
r33 =  ∞        d33 =17.7      n19 =1.805     ν19 = 25.4
r34 =  ∞        d34 = 5.0                    
r35 =  ∞        d35 = 0.0                    
【００５５】
変倍時 （2100mm）                    フォーカス時 （広角端）               
群間隔   広角      望遠          群間隔   690mm    1210mm   5200mm
d13     34.75     17.43          d4       1.69     1.50     1.35
d15     14.81     20.70          d8      19.38    18.92    18.49
d18      1.50      4.94       d13(広角)  34.10    34.75    35.33                            
d19     21.39     20.14       d13(望遠） 16.78    17.43    18.01                        
d27      0.50      9.74                         
【００５６】
（Ｂ）  非球面係数     
r1   K= 0   A=8.97E-06   B=-7.64E-09    C= 7.09E-12     D=-3.76E-15
E= 9.53E-19
r5   K= 0   A=5.18E-06   B=-6.56E-11    C=-2.41E-12     D=-3.30E-15
E= 3.40E-18
r6   K= 0   A=2.16E-05   B= 2.43E-09    C= 8.87E-12     D= 1.08E-13
E=-1.16E-16
【００５７】
数値実施例２
（Ａ）  レンズ構成
広角     望遠       
f（焦点距離）    12.64    15.17                    
F（開口比）       2.75     2.88                    
半画角（度）     45.8     40.6                    
光学全長        165.8                         
BF               40.3                         
ズーム比          1.20                         
r1 =   350.00     d1 =  3.00     n1 = 1.623     ν1 =  60.3
r2 =    47.00     d2 =  8.92                
r3 =   120.51     d3 =  3.93     n2 = 1.489     ν2 =  70.4
r4 =   338.53     d4 =  可変                
r5 =   500.00     d5 =  2.00     n3 = 1.696     ν3 =  53.2
r6 =    45.00     d6 = 11.48                
r7 =   -64.32     d7 =  2.50     n4 = 1.748     ν4 =  44.8
r8 =    35.71     d8 = 可変                
r9 =  -869.50     d9 =  1.90     n5 = 1.623     ν5 =  60.3
r10 =   99.15     d10 = 0.50                
r11 =   55.12     d11 = 1.50     n6 = 1.933     ν6 =  18.9
r12 =   32.68     d12 =11.00     n7 = 1.761     ν7 =  27.6      ST
r13 =  -65.45     d13 = 可変                    
r14 =   61.79     d14 = 3.39     n8 = 1.671     ν8 =  32.4
r15 =  572.05     d15 = 可変                 
r16 =-5554.56     d16 = 2.76     n9 = 1.518     ν9 =  64.1
r17 =  -25.47     d17 = 0.75     n10 =1.675     ν10 = 52.0
r18 =  -63.26     d18 = 可変                 
r19 =  ∞         d19 = 可変                 
r20 = -376.24     d20 = 1.00     n11 =1.756     ν11 = 31.9
r21 =   20.69     d21 = 6.71     n12 =1.518     ν12 = 64.1
r22 =  -22.83     d22 = 1.09                 
r23 =  -18.86     d23 = 1.00     n13 =1.856     ν13 = 32.3
r24 =   73.85     d24 = 4.18     n14 =1.518     ν14 = 64.1
r25 =  -43.52     d25 = 0.50                 
r26 =  156.35     d26 = 7.45     n15 =1.498     ν15 = 81.5
r27 =  -24.34     d27 = 可変                 
r28 =  102.64     d28 = 5.54     n16 =1.816     ν16 = 22.8
r29 =  -54.17     d29 = 1.00     n17 =1.754     ν17 = 35.3
r30 = -135.38     d30 = 2.30                 
r31 =  ∞         d31 =32.3      n18 =1.516     ν18 = 64.1
r32 =  ∞         d32 = 1.9                 
r33 =  ∞         d33 =17.7      n19 =1.805     ν19 = 25.4
r34 =  ∞         d34 = 5.0                    
r35 =  ∞         d35 = 0.0                    
【００５８】
変倍時 （2100mm）                        フォーカス時 （広角端）
群間隔   広角      望遠          群間隔   690mm    1210mm    5200mm
d13     30.55     12.36          d4       1.66      1.50      1.36
d15     15.61     23.74          d8      16.10     15.89     15.59
d18      0.93      3.14       d13(広角)  30.18     30.55     30.99                         
d19     18.75     16.86       d13(望遠)  11.99     12.36     12.8                       
d27      0.50     10.23                         
【００５９】
（Ｂ）  非球面係数     
r1    K= 0    A= 9.27E-06    B=-8.22E-09    C= 7.56E-12   D=-3.98E-15
E= 1.01E-18
r5    K= 0    A= 7.52E-06    B=-2.57E-09    C=-2.80E-12   D= 1.48E-15
E= 1.04E-19
r6    K= 0    A= 2.19E-05    B= 1.44E-09    C=-3.04E-12   D= 1.16E-13
E=-1.09E-16
【００６０】
数値実施例３
（Ａ）  レンズ構成                                   
広角      望遠                    
f（焦点距離） 12.65     15.18                    
F（開口比）    2.75      2.88                    
半画角（度）  45.8      40.6                    
光学全長     165.8                         
BF            40.3                         
ズーム比       1.20                         
r1 =  350.00     d1 =  3.00     n1 = 1.646     ν1 = 56.1
r2 =   47.00     d2 = 12.31                 
r3 =-2857.69     d3 =  2.22     n2 = 1.489     ν2 = 70.4
r4 = -451.23     d4 =  可変                
r5 =  500.00     d5 =  2.00     n3 = 1.748     ν3 = 44.8
r6 =   45.00     d6 =  可変                
r7 =  -49.71     d7 =  2.50     n4 = 1.734     ν4 = 46.0
r8 =   45.12     d8 = 14.25                    
r9 =   71.91     d9 =  1.50     n5 = 1.933     ν5 = 18.9
r10 =  39.02     d10 =11.00     n6 = 1.761     ν6 = 27.6
r11 = -63.74     d11 = 可変                    
r12 =  82.46     d12 = 3.26     n7 = 1.507     ν7 = 60.9      ST
r13 =-505.79     d13 = 可変                    
r14 =  54.53     d14 = 4.15     n8 = 1.657     ν8 = 33.4
r15 = -50.50     d15 = 0.75     n9 = 1.748     ν9 = 44.8
r16 =  86.80     d16 = 可変                    
r17 = ∞         d17 = 可変                    
r18 = 344.04     d18 = 2.00     n10 =1.761     ν10 = 27.6
r19 =  21.20     d19 = 6.18     n11 =1.518     ν11 = 64.1
r20 = -27.67     d20 = 1.33               
r21 = -20.04     d21 = 1.00     n12 =1.856     ν12 = 32.3
r22 =  95.16     d22 = 4.35     n13 =1.489     ν13 = 70.4
r23 = -35.04     d23 = 0.50                
r24 = 157.61     d24 = 7.20     n14 =1.498     ν14 = 81.5
r25 = -26.02     d25 = 可変                    
r26 = 120.83     d26 = 6.22     n15 =1.816     ν15 = 22.8
r27 = -41.28     d27 = 1.00     n16 =1.761     ν16 = 27.6
r28 =-111.29     d28 = 2.30                
r29 =  ∞        d29 =32.3      n17 =1.516     ν18 = 64.1
r30 =  ∞        d30 = 1.9                
r31 =  ∞        d31 =17.7      n18 =1.805     ν19 = 25.4
r32 =  ∞        d32 = 5.0                    
r33 =  ∞        d33 = 0.0                    
【００６１】
変倍時 （2100mm）                       フォーカス時 （広角端）               
群間隔   広角      望遠          群間隔  690mm     1210mm    5200mm
d11     30.40      7.30          d4       1.64      1.50      1.43
d13      0.50     13.25          d6      13.42     12.80     12.01
d16     13.38     16.76       d11(広角)  29.64     30.4      31.26                          
d17     18.80     16.85       d11(望遠)   6.54      7.3       8.16                          
d25      0.50      9.42                         
【００６２】
（Ｂ）  非球面係数     
r1    K= 0    A= 7.73E-06    B=-6.68E-09    C= 6.52E-12    D=-3.62E-15
E= 1.02E-18
r5    K= 0    A= 3.81E-06    B=-2.51E-09    C=-2.04E-12    D= 1.47E-15
E= 9.76E-19
r6    K= 0    A= 1.43E-05    B=-1.29E-08    C= 4.28E-11    D=-7.85E-14
E= 5.18E-17
【００６３】
数値実施例４
（Ａ）  レンズ構成                                   
f（焦点距離）  12.65                         
F（開口比）     2.75                         
半画角（度）   45.8                         
光学全長      178.7                         
BF             40.3                         
r1 =   350.00     d1 =  3.00     n1 = 1.623     ν1 = 60.3
r2 =    47.00     d2 = 10.80                 
r3 =   259.63     d3 =  3.23     n2 = 1.489     ν2 = 70.2
r4 = -4174.21     d4 = 可変                
r5 =   500.00     d5 =  2.00     n3 = 1.696     ν3 = 53.2
r6 =    45.00     d6 =  8.66                    
r7 =  -467.15     d7 =  2.25     n4 = 1.746     ν4 = 49.3
r8 =    35.65     d8 =  可変               
r9 =  -113.94     d9 = 1.90      n5 = 1.623     ν5 = 60.3
r10 =   74.27     d10 = 3.93                
r11 =   59.71     d11 = 1.50     n6 = 1.933     ν6 = 18.9
r12 =   34.48     d12 =11        n7 = 1.761     ν7 = 27.5
r13 =  -59.12     d13 = 可変               
r14 =   79.53     d14 = 3.99     n8 = 1.704     ν8 = 30.1
r15 =  238.10     d15 =21.45                
r16 =-1576.22     d16 = 4.02     n9 = 1.518     ν9 = 64.1
r17 =  -26.86     d17 = 1.22     n10 =1.748     ν10 =44.8
r18 =  -52.36     d18 = 0.5                                 ST
r19 =     ∞      d19 =23.97                 
r20 = 1044.81     d20 = 1.00     n11 =1.746     ν11 =28.3
r21 =  21.37      d21 = 7.34     n12 =1.518     ν12 =64.1
r22 = -23.23      d22 = 1.17                
r23 = -19.24      d23 = 1.00     n13 =1.856     ν13 =32.3
r24 =  78.21      d24 = 4.69     n14 =1.518     ν14 =64.1
r25 = -41.73      d25 = 0.50                
r26 = 217.67      d26 = 8.29     n15 =1.498     ν15 =81.5
r27 = -25.00      d27 = 0.5                
r28 = 101.92      d28 = 8.08     n16 =1.816     ν16 =22.8
r29 = -33.55      d29 = 1.00     n17 =1.754     ν17 =35.3
r30 = -228.67     d30 = 2.30                
r31 =  ∞         d31 = 32.3     n18 =1.516     ν18 =64.1
r32 =  ∞         d32 =  1.9                
r33 =  ∞         d33 = 17.7     n19 =1.805     ν19 =25.4
r34 =  ∞         d34 =  5.0                    
r35 =  ∞         d35 =  0.0               
【００６４】
フォーカス時 （広角端）                                   
群間隔  690mm     1210mm   5200mm                    
d4       1.75     1.50      1.39                    
d8      19.76    19.50     19.14
d13     19.69    20.67     22.51
【００６５】
（Ｂ）  非球面係数     
r1    K= 0     A= 8.60E-06    B=-7.20E-09    C= 6.55E-12    D=-3.25E-15
E= 7.67E-19
r5    K= 0     A= 2.50E-06    B= 1.41E-10    C=-7.20E-13    D=-2.16E-15
E= 1.59E-18
r6    K= 0     A= 1.78E-05    B=-1.73E-09    C=-5.56E-13    D= 1.15E-13
E=-1.55E-16
【００６６】
【表１】
2015212753.tif 000003
【符号の説明】
【００６７】
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      ＬＲ  後群
【図１】
2015212753.tif 000004
【図２】
2015212753.tif 000005
【図３】
2015212753.tif 000006
【図４】
2015212753.tif 000007
【図５】
2015212753.tif 000008
【図６】
2015212753.tif 000009
【図７】
2015212753.tif 000010
【図８】
2015212753.tif 000011
【図９】
2015212753.tif 000012
【図１０】
2015212753.tif 000013
【図１１】
2015212753.tif 000014
【図１２】
2015212753.tif 000015
【図１３】
2015212753.tif 000016
【図１４】
2015212753.tif 000017
【図１５】
2015212753.tif 000018
【図１６】
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