(57)【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、
前記光学系はズームレンズであって、ズーミングに際し隣接するレンズ群同士の間隔が変化し、
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、負の屈折力の部分群Ｂ１ｃ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｄより構成され、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Ｂ１ａは不動で、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄはいずれも縮小共役側へ、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃとの間隔を拡大しつつ、前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄとの間隔を減少しつつ移動することを特徴とする光学系。
【請求項２】
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、負の屈折力の第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に記載の光学系。
【請求項３】
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、後群より構成される光学系において、
前記後群は無限遠から至近へのフォーカシングに際して不動であり、  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、負の屈折力の部分群Ｂ１ｃ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｄより構成され、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Ｂ１ａは不動で、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄはいずれも縮小共役側へ、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃとの間隔を拡大しつつ、前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄとの間隔を減少しつつ移動することを特徴とする光学系。
【請求項４】
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３に記載の光学系。
【請求項５】
前記部分群Ｂ１ｂの焦点距離をｆＢ１ｂ、無限遠にフォーカスしているときの前記第１レンズ群の焦点距離をｆＢ１とするとき、
０．２＜ｆＢ１ｂ／ｆＢ１＜０．９
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項に記載の光学系。
【請求項６】
前記部分群Ｂ１ｂの焦点距離をｆＢ１ｂ、無限遠にフォーカスしているときの前記部分群Ｂ１ｃと部分群Ｂ１ｄの合成系の焦点距離をｆＢ１ｃｄとするとき、
−８．０＜ｆＢ１ｃｄ／ｆＢ１ｂ＜−１．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項７】
前記部分群Ｂ１ｃの焦点距離をｆＢ１ｃ、前記部分群Ｂ１ｄの焦点距離をｆＢ１ｄとするとき、
−６．０＜ｆＢ１ｃ／ｆＢ１ｄ＜０．０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項８】
前記部分群Ｂ１ｂは１枚以上の正レンズを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記部分群Ｂ１ｄは１つ以上の接合レンズを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記部分群Ｂ１ａは非球面形状のレンズ面を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記部分群Ｂ１ｃは少なくとも１つの負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１２】
前記部分群Ｂ１ｂは複数の負レンズを有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学系と、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１４】
前記光学系の最大の投射半画角をω（度）とするとき、
３９．０°＜ω＜５５．０°
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１３に記載の画像投射装置。
【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フォーカシングに際しての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、ズーミングに際して固定の負の屈折力の第１レンズ群、ズーミングに際して移動する複数のレンズ群よりなるズームレンズを開示している。そして第１レンズ群を拡大側から順に負の屈折力の第１ａ群、負の屈折力の第１ｂ群、正又は負の屈折力の第１ｆ群、負の屈折力の第１ｃ群の４つのレンズより構成している。そして無限遠から近距離へのフォーカシングに際して第１ａ群と第１ｆ群を不動とし、第１ｂ群を縮小共役側へ移動し、第１ｃ群を拡大共役側へ移動するズームレンズを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６８６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
特許文献１では負の屈折力の第１レンズ群を４つのレンズ群より構成し、フォーカシングに際して第１ａ群と第１ｆ群を不動とし、第１ｂ群と第１ｃ群を移動させている。しかしながらフォーカシングに際して第１ｆ群を不動としたときの各レンズ群の屈折力分担が必ずしも十分でないため、フォーカシングに際して収差変動が増大する傾向があった。
【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、
前記光学系はズームレンズであって、ズーミングに際し隣接するレンズ群同士の間隔が変化し、
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、負の屈折力の部分群Ｂ１ｃ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｄより構成され、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Ｂ１ａは不動で、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄはいずれも縮小共役側へ、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃとの間隔を拡大しつつ、前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄとの間隔を減少しつつ移動することを特徴としている。
この他本発明の光学系は、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、後群より構成される光学系において、
前記後群は無限遠から至近へのフォーカシングに際して不動であり、  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、負の屈折力の部分群Ｂ１ｃ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｄより構成され、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Ｂ１ａは不動で、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄはいずれも縮小共役側へ、前記部分群Ｂ１ｂと前記部分群Ｂ１ｃとの間隔を拡大しつつ、前記部分群Ｂ１ｃと前記部分群Ｂ１ｄとの間隔を減少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）  本発明の実施例１の光学系のレンズ断面図
【図２】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１の広角端におけるレンズ断面図
【図３】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１の光学系の収差図
【図４】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１の光学系の収差図
【図５】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１の光学系の収差図
【図６】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１の光学系の倍率色収差図
【図７】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１の光学系の倍率色収差図
【図８】（Ａ）、（Ｂ）  実施例１の光学系の倍率色収差図
【図９】（Ａ）、（Ｂ）  本発明の実施例２の光学系のレンズ断面図
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２の広角端におけるレンズ断面図
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２の光学系の収差図
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２の光学系の収差図
【図１３】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２の光学系の収差図
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２の光学系の倍率色収差図
【図１５】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２の光学系の倍率色収差図
【図１６】（Ａ）、（Ｂ）  実施例２の光学系の倍率色収差図
【図１７】（Ａ）、（Ｂ）  本発明の実施例３の光学系のレンズ断面図
【図１８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例３の光学系の収差図
【図１９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）  実施例３の光学系の倍率色収差図
【図２０】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。本発明は画像投射装置（プロジェクター）に好適な投射用の光学系である。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。
【００１３】
本発明の光学系は、単一焦点距離の投射レンズ又は投射用の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、負の屈折力の部分群Ｂ１ｃ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｄ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部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃと部分群Ｂ１ｄは縮小共役側へ、隣接する部分群の間隔を変えて移動する。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の光学系の投射距離１２０５ｍｍでの広角端と望遠端におけるレンズ断面図である。ここで投射距離とは、後述する数値データをｍｍ単位で表したときの第１レンズ面からの距離である。このことは以下全て同じである。図２（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の広角端での投射距離３４４３ｍｍと投射距離８６１ｍｍにおけるレンズ断面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の光学系の投射距離１２０５ｍｍでの広角端と望遠端における収差図である。図４（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の光学系の広角端での投射距離８６１ｍｍと投射距離３４４３ｍｍにおける収差図である。
【００１５】
図５（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の光学系の望遠端での投射距離１０７６ｍｍと投射距離４３０４ｍｍにおける収差図である。図６（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の光学系の投射距離１２０５ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差図である。図７（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の光学系の広角端での投射距離８６１ｍｍと投射距離３４４３ｍｍにおける倍率色収差図である。図８（Ａ）、（Ｂ）は実施例１の光学系の望遠端での投射距離１０７６ｍｍと投射距離４３０４ｍｍ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２の光学系の投射距離１２０５ｍｍで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２の広角端での投射距離３４４３ｍｍと投射距離８６１ｍｍにおけるレンズ断面図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）は実施例２の光学系の投射距離１２０５ｍｍでの広角端と望遠端における収差図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）は実施例２の光学系の広角端での投射距離８６１ｍｍと投射距離３４４３ｍｍにおける収差図である。図１３（Ａ）、（Ｂ）は実施例２の光学系の望遠端での投射距離１０７６ｍｍと投射距離４３０４ｍｍにおける収差図である。
【００１７】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は実施例２の光学系の投射距離１２０５ｍｍでの広角端と望遠端における倍率色収差図である。図１５（Ａ）、（Ｂ）は実施例２の光学系の広角端での投射距離８６１ｍｍと投射距離３４４３ｍｍにおける倍率色収差図である。図１６（Ａ）、（Ｂ）は実施例２の光学系の望遠端での投射距離１０７６ｍｍと投射距離４３０４ｍｍにおける倍率色収差図である。
【００１８】
図１７（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３の光学系の投射距離３４４３ｍｍと投射距離８６１ｍｍにおけるレンズ断面図である。図１８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例３の光学系の投射距離１２０５ｍｍと投射距離８６１ｍｍと投射距離３４４３ｍｍにおける収差図である。図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は実施例３の光学系の投射距離１２０５ｍｍと投射距離８６１ｍｍと投射距離３４４３ｍｍにおける倍率色収差図である。図２０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。
【００１９】
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）である。レンズ断面図において、ＬＡは光学系である。
【００２０】
実施例１、２の光学系はズームレンズより構成され、実施例３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、Ｂ１ｄ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。
【００２１】
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。
【００２２】
図１、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１０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。図１７において矢印は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。
【００２３】
実施例１、２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、２のズームレンズは、ズーミングに際して第１レンズ群は不動で、隣り合うレンズ群の間隔が変化する。実施例１、２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、２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（レンズＬ１１〜レンズＬ１７）、後群ＬＲ（レンズＬ１８〜Ｌ２６）よりなっている。
【００２４】
後群ＬＲは正の屈折力の第２レンズ群Ｂ２（レンズＬ１８）、正の屈折力の第３レンズ群Ｂ３（レンズＬ１９、レンズＬ２０）より成る。更に負の屈折力の第４レンズ群Ｂ４（レンズＬ２１〜レンズＬ２５）、正の屈折力の第５レンズ群Ｂ５（レンズＬ２６）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。
【００２５】
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（レンズＬ１１）、負の屈折力の部分群Ｂ１ｂ（レンズＬ１２〜レンズＬ１４）より構成される。更に負の屈折力の部分群Ｂ１ｃ（レンズＬ１５）、正の屈折力の部分群Ｂ１ｄ（レンズＬ１６、レンズＬ１７）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、部分群Ｂ１ｄは縮小共役側へ隣接する部分群の間隔を変化させつつ移動する。
【００２６】
第１レンズ群Ｂ１は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正の７枚のレンズＬ１１〜Ｌ１７で構成されている。第２レンズ群Ｂ２は１枚の正レンズＬ１８で構成されている。第３レンズ群Ｂ３は拡大共役側から縮小共役側へ順に、正レンズ、負レンズの２枚のレンズＬ１９〜Ｌ２０で構成されている。第４レンズ群Ｂ４は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズの５枚のレンズＬ２１〜Ｌ２５で構成されている。第５レンズ群Ｂ５は１枚の正レンズＬ２６で構成されている。
【００２７】
実施例３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（レンズＬ１１〜Ｌ１７）、後群ＬＲ（レンズＬ１８〜レンズＬ２６）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、負の屈折力の部分群Ｂ１ｃ、正の屈折力の部分群Ｂ１ｄ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、部分群Ｂ１ｄは縮小共役側へ隣接する部分群の間隔を変化させつつ移動する。
【００２８】
具体的には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との間隔を増大させつつ、また部分群Ｂ１ｃと部分群Ｂ１ｄとの間隔を減少させつつ、縮小共役側へ移動する。第１レンズ群Ｂ１のレンズ構成は実施例１と同じである。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、負レンズ、負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズ、正レンズ、正レンズＬ１８〜Ｌ２６で構成される。
【００２９】
球面収差図において実線は波長５５０ｎｍを示している。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０．１ｍｍ、非点収差は０．１ｍｍ、歪曲は０．５％のスケールで描いている。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４７０ｎｍ）を表わしている。
【００３０】
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。各実施例では無限遠から至近へのフォーカシングに際して部分群Ｂ１ａは不動で、部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃと部分群Ｂ１ｄはいずれも縮小共役側へ移動する。具体的には、部分群Ｂ１ｂと部分群Ｂ１ｃとの間隔を拡大しつつ部分群Ｂ１ｃと部分群Ｂ１ｄとの間隔を減少しつつ移動する。
【００３１】
フォーカシングに際して軸外光線の入射高さが高くなる部分群Ｂ１ａを不動とし、フォーカシングに際しての収差変動を押えている。また、レンズ全長を不変とすることで、フォーカシングに際してのレンズ重心の変化を抑えて、メカ機構を簡易化している。また、レンズ全長を不変とし、外観上の品位を向上させている。
【００３２】
部分群Ｂ１ｂは主にフォーカシングの際に生じる像面湾曲等の軸外収差の変動を補正する機能を持つ。部分群Ｂ１ｂは強い負の屈折力を有し、少しの移動距離で像面湾曲等の軸外収差の変動を良好に補正する事ができる構成としている。また部分群Ｂ１ｂはフォーカシングに際しての歪曲収差の変動も同様に補正する機能を持つ。部分群Ｂ１ｂは強い負の屈折力を有するため、複数のレンズより構成して負の屈折力を分担する構成としている。
【００３３】
各実施例では以上の構成をとることによって、フォーカシングに際しての収差変動を軽減し、全物体距離範囲にわたり高い光学性能の光学系を得ている。各実施例において好ましくは次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。部分群Ｂ１ｂの焦点距離をｆＢ１ｂ、無限遠にフォーカスしているときの第１レンズ群Ｂ１の焦点距離をｆＢ１とする。無限遠にフォーカスしているときの部分群Ｂ１ｃと部分群Ｂ１ｄの合成系の焦点距離をｆＢ１ｃｄとする。部分群Ｂ１ｃの焦点距離をｆＢ１ｃ、部分群Ｂ１ｄの焦点距離をｆＢ１ｄとする。このとき次の条件式のうち１つ以上を満足するのが良い。
【００３４】
０．２＜ｆＢ１ｂ／ｆＢ１＜０．９          ・・・（１）
−８．０＜ｆＢ１ｃｄ／ｆＢ１ｂ＜−１．０  ・・・（２）
−６．０＜ｆＢ１ｃ／ｆＢ１ｄ＜０．０      ・・・（３）
また各実施例の光学系と、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るときは次の条件式を満足するのが好ましい。
【００３５】
光学系の最大の投射半画角（光学系がズームレンズのときは広角端における投射半画角であり、単焦点光学系の場合にはこの単焦点光学系の投射半画角）をω（度）とする。このとき、
３９．０°＜ω＜５５．０°                ・・・（４）
なる条件式を満足するのが良い。
【００３６】
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）はフォーカシングの際の収差変動を低減させ良好な光学性能を得るためのものである。条件式（１）は第１レンズ群Ｂ１の焦点距離に対する部分群Ｂ１ｂの焦点距離の比に関する。条件式（１）の下限値を超えて部分群Ｂ１ｂの負の屈折力が強くなると（負の屈折力の絶対値が大きくなると）部分群Ｂ１ｂよりアンダーの像面湾曲および歪曲収差が増大し、光学性能が低下してくる。
【００３７】
条件式（１）の上限値を超えて、部分群Ｂ１ｂの負の屈折力が弱くなると（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および歪曲収差が増大し、全物体距離にわたり高い光学性能を得るのが困難になる。各実施例では軸外主光線の光軸からの入射高さｈが小さくなる構成として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。フォーカシングの際の収差変動を低減させ良好な光学性能を得るためのものである。
【００３８】
条件式（２）の下限値を超えて合成系の焦点距離が長くなりすぎると、フォーカシングに際して倍率色収差が増大してくる。条件式（２）の上限値を超えて、合成系の焦点距離が短くなりすぎると、フォーカシングに際して像面湾曲の変動が大きくなり光学性能が低下してくる。また、部分群Ｂ１ｄは１つの接合レンズをもつレンズ構成となっており、これにより主に倍率色収差を補正している。
【００３９】
また、部分群Ｂ１ｃに含まれる負レンズはｇ線のアンダーな倍率色収差を発生させる事でレンズ全体の倍率色収差を補正する。これとともに、軸外主光線を光軸から離れる方向に曲げる事で縮小共役側に配置した部分群Ｂ１ｄの正レンズに入射する軸外光線の入射高さｈを大きくする事で部分群Ｂ１ｄの正レンズによる倍率色収差の補正効果を高めている。
【００４０】
条件式（３）は部分群Ｂ１ｄと部分群Ｂ１ｃの焦点距離の比に関する。条件式（３）の下限値を超えて、部分群Ｂ１ｃの負の屈折力が弱くなりすぎると、倍率色収差の補正が不足してくる。部分群Ｂ１ｃは負の屈折力であるため、条件式（３）の上限値を超えることはない。但し部分群Ｂ１ｃの負の屈折力が強くなりむ、条件式（３）の上限値に近づくと倍率色収差が過剰補正となるため良くない。また、部分群Ｂ１ｂは最も拡大共役側に正レンズを有し、これによって主に歪曲収差を良好に補正している。
【００４１】
条件式（４）は、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の、投射半画角をω（度）とする。ここで光学系がズームレンズのときは広角端における投射半画角である。条件式（４）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。更に好ましくは条件式（１）乃至（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００４２】
０．３＜ｆＢ１ｂ／ｆＢ１＜０．９          ・・・（１ａ）
−７．０＜ｆＢ１ｃｄ／ｆＢ１ｂ＜−２．０  ・・・（２ａ）
−５．０＜ｆＢ１ｃ／ｆＢ１ｄ＜−０．５    ・・・（３ａ）
４０．０°＜ω＜５０．０°                ・・・（４ａ）
【００４３】
次に各レンズ群及び各部分群の前述した以外のレンズ構成の特徴は次のとおりである。部分群Ｂ１ｂは１枚以上の正レンズを有する。部分群Ｂ１ｄは１つ以上の接合レンズを有する。部分群Ｂ１ａは非球面形状のレンズ面を有する。部分群Ｂ１ｃは１つの負レンズよりなる。尚、部分群Ｂ１ｃは少なくとも１つの負レンズを有すれば良い。第１レンズ群Ｂ１は拡大共役側から縮小共役側へ順に、負レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ、負レンズ、負レンズ、正レンズより構成される。
【００４４】
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。
【００４５】
次に本発明の画像投射装置を図２０を用いて説明する。図２０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。
【００４６】
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。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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に各実施例の光学系の数値データを示す。数値データ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３つの面はガラスブロックに相当する。
【００４９】
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に数値データの光学系の焦点距離、開口比（Ｆナンバー）、投射半画角、レンズ全長（第１レンズ面から被投射面までの距離）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。また非球面形状を示すための非球面係数Ａ〜Ｆを示している。
【００５０】
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。
【００５１】
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。 
【００５２】
＜実施例１＞
レンズ構成                                   
広角      望遠                    
f（焦点距離）    12.61    15.77                    
F（開口比）       2.80     2.88                    
投射半画角（度） 45.9     39.6                    
レンズ全長      187.0                         
BF               59.2                         
ズーム比          1.25                         
* r 1 =   278.72     d 1 =  4.50     n 1 = 1.716     ν 1 = 53.9
r 2 =    40.10     d 2 =  可変                 
r 3 =   160.28     d 3 =  3.16     n 2 = 1.489     ν 2 = 70.2
r 4 =   586.33     d 4 =  2                  
* r 5 =   500.00     d 5 =  2.50     n 3 = 1.859     ν 3 = 40.4
* r 6 =    43.11     d 6 = 24.93                  
r 7 =   -37.99     d 7 =  2.20     n 4 = 1.498     ν 4 = 81.5
r 8 =    52.99     d 8 =  可変                 
r 9 =  -188.83     d 9 =  2.20     n 5 = 1.888     ν 5 = 40.8
r10 =  1043.90     d10 =  可変                 
r11 =   159.99     d11 =  2.30     n 6 = 1.932     ν 6 = 20.9
r12 =    69.29     d12 =  9.61     n 7 = 1.910     ν 7 = 31.3
r13 =   -58.80     d13 =  可変                 
r14 =    61.21     d14 =  4.15     n 8 = 1.766     ν 8 = 40.1
r15 = -3796.24     d15 =  可変                 
r16 =   238.21     d16 =  4.03     n 9 = 1.518     ν 9 = 64.1
r17 =   -20.27     d17 =  1.00     n10 = 1.888     ν10=  40.8
r18 =   -36.47     d18 =  可変                 
STr19 =     ∞       d19 =  可変                 
r20 =  1095.01     d20 =  1.50     n11 = 1.856     ν11 = 32.3
r21 =    19.93     d21 =  6.04     n12 = 1.518     ν12 = 64.1
r22 =   -17.41     d22 =  1.47                    
r23 =   -15.98     d23 =  2.00     n13 = 1.910     ν13 = 31.3
r24 =    60.05     d24 =  3.97     n14 = 1.489     ν14 = 70.2
r25 =   -44.11     d25 =  5.33                    
r26 = -1146.99     d26 =  8.69     n15 = 1.498     ν15 = 81.5
r27 =   -23.17     d27 =  可変                   
r28 =    95.23     d28 =  4.51     n16 = 1.902     ν16 = 20.4
r29 =  -164.20     d29 =  2.00                    
r30 =     ∞       d30 = 22.40     n17 = 1.516     ν18 = 64.1
r31 =     ∞       d31 = 17.7      n18 = 1.805     ν19 = 25.4
r32 =     ∞       d32 =  7.2                    
【００５３】
変倍時 （1205mm）                    フォーカス時 （広角端）   
群間隔    広角     望遠        群間隔   861mm   1205mm  3443mm
d13     27.64    5.88          d 2    13.90   13.79   13.60
d15     31.91   40.48          d 8     8.13    7.29    5.90
d18      1.50    2.72          d10     2.50    3.04    3.95
d19      4.25    1.20          d13    27.23   27.64   28.32
d27      1.50   16.51                              
非球面係数
r1     K= 0  A= 6.78E-06  B=-6.28E-09  C= 7.45E-12  D=-6.12E-15
E =3.20E-18        F=-8.86E-22  G= 1.16E-25
r5     K= 0  A=-1.15E-05  B= 3.87E-08  C=-4.63E-11  D= 8.87E-15
E=-3.85E-18        F= 5.02E-20  G=-3.88E-23
r6     K= 0  A=-2.82E-06  B= 2.58E-08  C= 1.91E-11  D=-9.44E-14
E=4.50E-17         F=-1.30E-19  G=3.55E-22
【００５４】
＜実施例２＞
レンズ構成                                   
広角      望遠                    
f    （焦点距離）12.61     15.77                    
F  （開口比）     2.80      2.88                    
投射半画角（度） 45.8      39.5                    
レンズ全長      189.8                         
BF               59.2                         
ズーム比         1.25                         
r 1 =   323.22     d 1 = 3.73     n 1 = 1.716     ν 1 =53.9
r 2 =    45.50     d 2 = 可変                
r 3 =   410.25     d 3 = 3.17     n 2 = 1.489     ν 2 =70.2
r 4 =  -472.36     d 4 = 2                
* r 5 =   500.00     d 5 = 2.77     n 3 = 1.859     ν 3 =40.4
* r 6 =    35.68     d 6 =21.05                
r 7 =    -33.95    d 7 = 2.20     n 4 = 1.498     ν 4 =81.5
r 8 =    -52.61    d 8 = 可変                
r 9 =    -85.31    d 9 = 3.00     n 5 = 1.776     ν 5 =49.6
r10 =     84.44    d10 = 可変                
r11 =    233.02    d11 = 2.30     n 6 = 1.932     ν 6 =20.9
r12 =     78.82    d12 = 9.91     n 7 = 1.910     ν 7 =31.3
r13 =    -63.44    d13 = 可変                
r14 =     64.77    d14 = 4.82     n 8 = 1.766     ν 8 =40.1
r15 =  -2675.45    d15 = 可変                
r16 =    378.47    d16 = 3.77     n 9 = 1.518     ν 9 =64.1
r17 =    -25.13    d17 = 1.54     n10 = 1.888     ν10 =40.8
r18 =    -48.67    d18 = 可変                
STr19 =     ∞       d19 = 可変                
r20 =   -417.00    d20 = 1.50     n11 = 1.856     ν11 =32.3
r21 =     23.85    d21 = 6.33     n12 = 1.518     ν12 =64.1
r22 =    -19.41    d22 = 1.64                
r23 =    -17.15    d23 = 2.00     n13 = 1.910     ν13 =31.3
r24 =     70.87    d24 = 4.52     n14 = 1.489     ν14 =70.2
r25 =    -41.99    d25 = 1.35                
r26 =    385.82    d26 = 8.62     n15 = 1.498     ν15 =81.5
r27 =    -23.21    d27 = 可変                
r28 =     86.39    d28 = 4.47     n16 = 1.902     ν16 =20.4
r29 =   -181.32    d29 = 2.00                
r30 =     ∞       d30 =22.40     n17 = 1.516     ν17 =64.1
r31 =     ∞       d31 =17.7      n18 = 1.805     ν18 =25.4
r32 =     ∞       d32 = 7.2                    
【００５５】
変倍時 （1205mm）                    フォーカス時 （広角端）   
群間隔    広角     望遠        群間隔   861mm   1205mm  3443mm
d13     23.06    0.59          d 2   13.95    14.15   14.26
d15     35.74   45.69          d 8    5.41     6.87    6.52
d18      1.50    2.61          d10   10.03     9.79    9.91
d19      6.48    2.55          d13   24.48    23.06   23.18
d27      1.50   16.84                                        
非球面係数     
r1     K= 0  A= 6.35E-06  B=-5.69E-09  C= 6.95E-12  D=-5.99E-15
E= 3.40E-18        F=-1.09E-21  G= 1.75E-25
r5     K=0   A=-1.44E-05  B= 3.89E-08  C=-4.42E-11  D= 9.18E-15
E=-4.74E-18        F= 4.61E-20  G=-3.47E-23
r6     K=0   A=-7.66E-06  B= 2.47E-08  C= 2.02E-11  D=-9.74E-14
E= 5.75E-17        F=-2.08E-19  G= 4.57E-22
【００５６】
＜実施例３＞
レンズ構成               
f（焦点距離）     12.62  
F（開口比）        2.80        
投射半画角（度）  45.8         
レンズ全長       190.0        
BF                59.2        
* r 1 =   212.51     d 1 = 3.60        n 1 = 1.727   ν 1 = 53.1
r 2 =    45.65     d 2 = 可変                    
r 3 =   285.25     d 3 = 3.27        n 2 = 1.489   ν 2 = 70.2
r 4 =  -963.92     d 4 = 2                    
* r 5 =   447.06     d 5 = 2.78        n 3 = 1.921   ν 3 = 40.3
* r 6 =    36.41     d 6 =33.44                
r 7 =   -44.38     d 7 = 2.20        n 4 = 1.498   ν 4 = 81.5
r 8 =    56.30     d 8 = 可変                
r 9 =  -980.56     d 9 = 2.20        n 5 = 1.888   ν 5 = 40.8
r10 =   191.06     d10 = 可変                
r11 =   113.00     d11 = 2.30        n 6 = 1.932   ν 6 = 20.9
r12 =    54.55     d12 = 9.68        n 7 = 1.910   ν 7 = 31.3
r13 =   -60.51     d13 = 可変                
r14 =    70.47     d14 = 3.56        n 8 = 1.766   ν 8 = 40.1
r15 = -5238.45     d15 =26.02179849                
r16 =   658.20     d16 = 3.73        n 9 = 1.518   ν 9 = 64.1
r17 =   -25.95     d17 = 1.75        n10 = 1.888   ν10 = 40.8
r18 =   -45.93     d18 = 3.249925267                    
STr19 =     ∞       d19 = 8.757922323                    
r20 =   852.10     d20 = 1.50        n11 = 1.856   ν11 = 32.3
r21 =    20.50     d21 = 6.94        n12 = 1.518   ν12 = 64.1
r22 =   -20.37     d22 = 1.74                  
r23 =   -17.49     d23 = 2.00        n13 = 1.910   ν13 = 31.3
r24 =    80.93     d24 = 4.37        n14 = 1.489   ν14 = 70.2
r25 =   -47.35     d25 = 1.34                 
r26 =   437.79     d26 = 9.06        n15 = 1.498   ν15 = 81.5
r27 =   -22.91     d27 = 1.500000568                 
r28 =   104.96     d28 = 4.47        n16 = 1.902   ν16 = 20.4
r29 =  -141.93     d29 = 2.00                  
r30 =     ∞       d30 =22.40        n17 = 1.516   ν17 = 64.1
r31 =     ∞       d31 =17.7         n18 = 1.805   ν18 = 25.4
r32 =     ∞       d32 = 7.2                    
【００５７】
フォーカス時                                   
群間隔     861mm     1205mm     3443mm                    
d 2      14.16      13.97     13.73                    
d 8       6.19       5.76      5.03                    
d10       2.50       2.76      3.21                    
d13      25.68      26.04     26.55     
非球面係数     
r1     K= 0  A= 6.01E-06  B=-5.57E-09  C= 7.07E-12  D=-6.03E-15
E= 3.21E-18        F=-9.12E-22  G= 1.25E-25
r5     K= 0  A=-1.27E-05  B= 3.83E-08  C=-4.61E-11  D= 1.29E-14
E= 1.32E-18        F= 2.44E-20  G=-2.05E-23
r6     K= 0  A=-5.22E-06  B= 2.24E-08  C= 2.91E-11  D=-1.03E-13
E= 4.39E-17        F=-1.30E-19  G= 3.16E-22
【００５８】
【表１】
0006579858.tif 000002
【符号の説明】
【００５９】
Ｂ１  第１レンズ群      Ｂ２  第２レンズ群      Ｂ３  第３レンズ群
Ｂ４  第４レンズ群      Ｂ５  第５レンズ群
Ｂ１ａ、Ｂ１ｂ、Ｂ１ｃ、Ｂ１ｄ  部分群
【図１】
0006579858.tif 000003
【図２】
0006579858.tif 000004
【図３】
0006579858.tif 000005
【図４】
0006579858.tif 000006
【図５】
0006579858.tif 000007
【図６】
0006579858.tif 000008
【図７】
0006579858.tif 000009
【図８】
0006579858.tif 000010
【図９】
0006579858.tif 000011
【図１０】
0006579858.tif 000012
【図１１】
0006579858.tif 000013
【図１２】
0006579858.tif 000014
【図１３】
0006579858.tif 000015
【図１４】
0006579858.tif 000016
【図１５】
0006579858.tif 000017
【図１６】
0006579858.tif 000018
【図１７】
0006579858.tif 000019
【図１８】
0006579858.tif 000020
【図１９】
0006579858.tif 000021
【図２０】
0006579858.tif 000022