(57)【要約】【課題】明るく高精細なプロジェクターを実現するために、長いバックフォーカスを有しながら、歪曲が少なく、倍率の色収差が小さく、コンパクトなズームレンズを提供する。【解決手段】レンズ群が３群以上であり、共役距離の長い側から見て、正の屈折力の第１レンズ群１１、負の屈折力の第２レンズ群１２の順に配置され、第２レンズ群１２のレンズのうち、共役距離の長い側から見て第１番目のレンズ１２ａが、正の屈折力である。このことにより、歪曲収差を小さく抑えることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ群が３群以上であり、共役距離の長い側から見て、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群の順に配置され、
前記第２レンズ群のレンズのうち、共役距離の長い側から見て第１番目のレンズが、正の屈折力であることを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第２レンズ群の各レンズの屈折力は、共役距離の長い側から見て、正、負、負、正、負である請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
前記第２レンズ群の各レンズの屈折力は、共役距離の長い側から見て、正、負、負、負、正、負である請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ群のレンズのうち、共役距離の長い側から見て第１番目のレンズの焦点距離をｆ２ｔｏｐ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇとすると、
−０．６＜ｆ２ｇ／ｆ２ｔｏｐ＜−０．１５
の関係を満足する請求項１から３のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ群のレンズのうち、共役距離の長い側から見て第１番目のレンズの焦点距離をｆ２ｔｏｐ、絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の焦点距離をｆｒｅａｒとすると、
０．２５＜ｆｒｅａｒ／ｆ２ｔｏｐ＜０．９５
の関係を満足する請求項１から４のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項６】
共役距離の長い側から見て、先頭のレンズが負レンズであり、前記負レンズの焦点距離をｆ１、アッベ数をａｂｅ１、ｄ線の屈折率をｎｄ１１、絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の焦点距離をｆｒｅａｒとすると、
−０．０１８＜（１／ｆ１／ａｂｅ１）／（１／ｆｒｅａｒ）＜０
１．７＜ｎｄ１１＜１．７９
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項７】
共役距離の短い側から見て、４枚のレンズの構成が、共役距離の長い側から順に、共役距離の長い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、正レンズ、共役距離の短い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、正レンズであり、共役距離の長い側の負メニスカスレンズのｄ線の屈折率をｎｄ４、アッベ数をνｄ４、前記４枚のレンズの焦点距離をｆ４ｒ、広角端時のプリズムやカバーガラスを含まない空気換算のバックフォーカスをｂｆｗとすると、
ｎｄ４＞１．７５
νｄ４＞４０
１＜ｆ４ｒ／ｂｆｗ＜４
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項８】
共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、
広角端の前記ズームレンズの無限遠時の空気換算のバックフォーカスをｂｆｗ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
１．６＜ｂｆｗ／ｆｗ＜２．４
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３ｇ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．０５＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．２
−０．９＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−０．６
０．５＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜０．７
の関係を満足する請求項８に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、
広角端の前記ズームレンズの無限遠時の空気換算のバックフォーカスをｂｆｗ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
１＜ｂｆｗ／ｆｗ＜１．８
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項１１】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３ｇ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．３＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．４
−１．６＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−１．３
０．７＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜０．９
の関係を満足する請求項１０に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、
広角端の前記ズームレンズの無限遠時の空気換算のバックフォーカスをｂｆｗ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．５＜ｂｆｗ／ｆｗ＜１．３
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項１３】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３ｇ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．４５＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．６
−２．０＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−１．６
０．９＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜１．３
の関係を満足する請求項１２に記載のズームレンズ。
【請求項１４】
絞りに対して共役距離の短い側に配置されたレンズのうち、正の屈折力のレンズはすべてアッベ数８０以上である請求項８から１３のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項１５】
絞りに対して共役距離の短い側に配置されたレンズのうち、負の屈折力のレンズはすべてアッベ数３５以上である請求項８から１４のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項１６】
共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、
広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、絞りは前記第３レンズ群の移動と連動し、
広角端から望遠端までの前記第１レンズ群の移動量をＤＧ１、広角端から望遠端までの前記第３レンズ群の移動量をＤＧ３、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
｜（ＤＧ１−ＤＧ３）／ｆｗ｜＜０．１５
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項１７】
共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、
広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズ群と前記３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、絞りは前記第３レンズ群の移動と連動し、
広角端から望遠端までの前記第３レンズ群の移動量をＤＧ３、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
｜ＤＧ３／ｆｗ｜＜０．１５
の関係を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項１８】
前記ズームレンズはプロジェクターの投写レンズ用である請求項１から１７のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項１９】
レンズ全系の倍率が−０．０００５８から−０．０１８８倍の範囲で使用する請求項１から１８のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項２０】
Ｆナンバーが２．５、又は２．４である請求項１から１９のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項２１】
ズーム比が１．５、１．６、又は１．６５である請求項１から２０のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項２２】
接合面を持たない請求項１から２１のいずれかに記載のズームレンズ。
【請求項２３】
請求項１から２２のいずれかに記載のズームレンズを用いた投写レンズを備え、さらに光源と、前記光源から放射される光により照明されるとともに光学像を形成する空間光変調素子とを備え、前記投写レンズで前記空間光変調素子上の光学像を投写することを特徴とする映像拡大投写システム。
【請求項２４】
請求項１から２２のいずれかに記載のズームレンズを用いた投写レンズを備え、さらに光源と、前記光源からの光を青、緑、赤の３色に時間的に制限する手段と、前記光源から放射される光により照明されるとともに時間的に変化する青、緑、赤の３色に対応する光学像を形成する空間光変調素子とを備え、前記投写レンズで前記空間光変調素子上の光学像を投写することを特徴とするビデオプロジェクター。
【請求項２５】
請求項２４に記載のビデオプロジェクーと、投写レンズから投写された光を折り曲げるミラーと、投写された光を映像に映し出す透過型スクリーンとを備えたことを特徴とするリアプロジェクター。
【請求項２６】
請求項２４に記載のビデオプロジェクーと、投写された光を映像に映し出す透過型スクリーンと、筐体とを備えたシステムを複数台有し、さらに映像を分割する映像分割回路を備えたことを特徴とするマルチビジョンシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はズームレンズに関し、特に空間光変調素子の映像をスクリ−ン上に拡大投写するプロジェクター等に用いるズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤、緑、青の３原色の反射型の空間変調素子を用いるプロジェクターにおいては、照明光を導くプリズム及び色合成のプリズムが、投写レンズと空間変調素子との間に配置される。このため、投写レンズは長いバックフォーカスが必要となる。色合成のプリズムは分光特性に入射角依存性があるために、共役距離の短い側の瞳位置を空間変調素子から十分遠方にする光学系、すなわちテレセントリック性が必要である。
【０００３】
長いバックフォーカスとテレセントリック性がズーミングによっても変化しない凸群先行４群ズームレンズとして、例えば下記特許文献１に提案されているズームレンズがある。また、凸群先行３群ズームレンズとして、例えば下記特許文献２に提案されているズームレンズがあり、凹群先行４群ズームレンズとして、例えば下記特許文献３に提案されているズームレンズがある。
【０００４】
また、プロジェクターを２台使いスクリーン上で画像を合成し、明るい画像を得る方法や、投射したスクリーンを２台横に並べてアスペクト比の大きい得る方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１６１０２７号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２１５４１１号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開２００２−１３１６３９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようなプロジェクターやスクリーンを２台用いた投写方法では、対応する画素が２台のプロジェクターで同一位置でスクリーンに投写される必要がある。このような条件で使用する場合は、従来は問題とならなかった歪曲が大きな問題となる。
【０００９】
すなわち、従来の投写レンズの歪曲では、２台のプロジェクターからスクリーン上に投写される対応した画素の位置がずれ、解像度が著しく低下してしまう。このため投写レンズは歪曲が十分小さい必要があるが、前記特許文献１に提案されているズームレンズでは、歪曲は広角端で−２％、望遠端で＋０．３％程度と大きな値であった。
【００１０】
また、歪曲が十分小さいことに加え、長いバックフォーカスを有しながら、コンパクトな投写レンズが要望されているが、前記特許文献２に提案されているズームレンズでは、バックフォーカスが不足していることに加え、歪曲も広角端で−２％、望遠端で−１％程度と大きく、レンズ全長も広角端焦点距離に対して１１倍程度あり小型化が困難であった。
【００１１】
また、前記特許文献３に提案されているズームレンズの場合、歪曲が広角端で−２．７％、望遠端で−１．２％程度と大きく、Ｆナンバーが３．５程度と暗く、明るさを確保できなった。
【００１２】
本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、明るく高精細なプロジェクターを実現するために、長いバックフォーカスを有しながら、歪曲が少なく、倍率の色収差が小さく、コンパクトなズームレンズ及びそれを用いた映像拡大投写システム、ビデオプロジェクター、リアプロジェクター、及びマルチビジョンシステム提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の第１のズームレンズは、レンズ群が３群以上であり、共役距離の長い側から見て、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群の順に配置され、
前記第２レンズ群のレンズのうち、共役距離の長い側から見て第１番目のレンズが、正の屈折力であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２のズームレンズは、共役距離の長い側から見て、先頭のレンズが負レンズであり、前記負レンズの焦点距離をｆ１、アッベ数をａｂｅ１、ｄ線の屈折率をｎｄ１１、絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の焦点距離をｆｒｅａｒとすると、
−０．０１８＜（１／ｆ１／ａｂｅ１）／（１／ｆｒｅａｒ）＜０
１．７＜ｎｄ１１＜１．７９
の関係を満足することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第３のズームレンズは、共役距離の短い側から見て、４枚のレンズの構成が、共役距離の長い側から順に、共役距離の長い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、正レンズ、共役距離の短い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、正レンズであり、
共役距離の長い側の負メニスカスレンズのｄ線の屈折率をｎｄ４、アッベ数をνｄ４、前記４枚のレンズの焦点距離をｆ４ｒ、広角端時のプリズムやカバーガラスを含まない空気換算のバックフォーカスをｂｆｗとすると、
ｎｄ４＞１．７５
νｄ４＞４０
１＜ｆ４ｒ／ｂｆｗ＜４
の関係を満足することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４のズームレンズは、共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、
広角端の前記ズームレンズの無限遠時の空気換算のバックフォーカスをｂｆｗ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
１．６＜ｂｆｗ／ｆｗ＜２．４
の関係を満足することを特徴とする。
【００１７】
本発明の第５のズームレンズは、共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、
広角端の前記ズームレンズの無限遠時の空気換算のバックフォーカスをｂｆｗ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
１＜ｂｆｗ／ｆｗ＜１．８
の関係を満足することを特徴とする。
【００１８】
本発明の第６のズームレンズは、共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、
広角端の前記ズームレンズの無限遠時の空気換算のバックフォーカスをｂｆｗ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．５＜ｂｆｗ／ｆｗ＜１．３
の関係を満足することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第７のズームレンズは、共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、
広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群と前記３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第１レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、絞りは前記第３レンズ群の移動と連動し、
広角端から望遠端までの前記第１レンズ群の移動量をＤＧ１、広角端から望遠端までの前記第３レンズ群の移動量をＤＧ３、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
｜（ＤＧ１−ＤＧ３）／ｆｗ｜＜０．１５
の関係を満足することを特徴とする。
【００２０】
本発明の第８のズームレンズは、共役距離の長い側から順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折率の第２レンズ群、正の屈折率の第３レンズ群が配置され、
広角から望遠への変倍に際して、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズ群と前記３レンズ群とが光軸に沿って移動するズームレンズであって、
前記第２レンズ群は共役距離の短い側に単調に移動し、前記第３レンズ群は共役距離の長い側に単調に移動し、絞りは前記第３レンズ群の移動と連動し、
広角端から望遠端までの前記第３レンズ群の移動量をＤＧ３、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
｜ＤＧ３／ｆｗ｜＜０．１５
の関係を満足することを特徴とする。
【００２１】
本発明の映像拡大投写システムは、前記各ズームレンズを用いた投写レンズを備え、さらに光源と、前記光源から放射される光により照明されるとともに光学像を形成する空間光変調素子とを備え、前記投写レンズで前記空間光変調素子上の光学像を投写することを特徴とする。
【００２２】
本発明のビデオプロジェクターは、前記各ズームレンズを用いた投写レンズを備え、さらに光源と、前記光源からの光を青、緑、赤の３色に時間的に制限する手段と、前記光源から放射される光により照明されるとともに時間的に変化する青、緑、赤の３色に対応する光学像を形成する空間光変調素子とを備え、前記投写レンズで前記空間光変調素子上の光学像を投写することを特徴とする。
【００２３】
本発明のリアプロジェクターは、前記ビデオプロジェクーと、投写レンズから投写された光を折り曲げるミラーと、投写された光を映像に映し出す透過型スクリーンとを備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明のマルチビジョンシステムは、前記ビデオプロジェクーと、投写された光を映像に映し出す透過型スクリーンと、筐体とを備えたシステムを複数台有し、さらに映像を分割する映像分割回路を備えたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
前記本発明の第１のズームレンズによれば、負の屈折力を持った第２レンズ群の共役距離の長い側に正屈折力を持ったレンズを有しているので、歪曲収差を小さく抑えることができる。
【００２６】
前記本発明の第２のズームレンズによれば、倍率色収差を小さくすることができる。ｆｒｅａｒは絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の焦点距離で、絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の青色の倍率色収差の補正過剰量を表している。ｆ１／ａｂｅ１は青色の倍率色収差の発生量を表している。絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群で発生する青色の倍率色収差の補正過剰を、共役距離の長い側から見て先頭の負レンズで発生する青色の倍率色収差の発生量で相殺し、倍率色収差を小さく抑えることができる。ｎｄ１１は共役距離の長い側から見て先頭の負レンズのｄ線の屈折率で、屈折率が高いほど青色の倍率色収差の発生量が大きくなる。ただし屈折率が高いほど青色の内部透過率が悪くなり青色の明るさが暗くなる。
【００２７】
前記本発明の第３のズームレンズによれば、歪曲収差と倍率色収差と小さく抑えることができる。共役距離の短い側のレンズは歪曲収差と倍率色収差が大きく発生し、その屈折力と形状はその補正に重要である。共役距離の短い側から４枚のレンズの構成が、共役距離の長い側から見て、共役距離の長い側に凸面を向けた負メニスカスレンズは歪曲収差と倍率色収差を補正する能力が高い。ｎｄ４とνｄ４は、前記負メニスカスレンズの屈折率とアッベ数で青色の倍率色収差の補正過剰を抑える条件である。ｆ４ｒ／ｂｆｗは、共役距離の短い側から、４枚のレンズの焦点距離と、広角端時のプリズムやカバーガラスを含まない空気換算のバックフォーカスの比を表したもので、歪曲収差と倍率色収差の補正とレンズ全長と共役距離の長い側のレンズの外径に関係する。
【００２８】
前記本発明の第４〜６のズームレンズによれば、広角で長いバックフォーカスを得ながら高精細のズームレンズを実現できる。
【００２９】
前記本発明の第７〜８のズームレンズによれば、レンズ外径が小さくコンパクトなズームレンズを提供できる。
【００３０】
前記本発明の映像拡大投写システムによれば、歪曲の少ない画像を投写できる。
【００３１】
前記本発明のビデオプロジェクターによれば、倍率の色収差がよく補正されているので、青、緑、赤の３色の映像をスクリーン上でずれることなく投写することができ、明るくて高精細な映像を得ることができる。
【００３２】
前記本発明のリアプロジェクターによれば、高精細な画面を得ることができるセットが実現できる。
【００３３】
前記本発明のマルチビジョンシステムによれば、歪曲がよく補正されているので、各ビデオプロジェクターのつなぎ目がよく一致し、高精細な画面が得られる。
【００３４】
前記第１のズームレンズにおいては、前記第２レンズ群の各レンズの屈折力は、共役距離の長い側から見て、正、負、負、正、負であることが好ましい。また、前記第２レンズ群の各レンズの屈折力は、共役距離の長い側から見て、正、負、負、負、正、負であることが好ましい。
【００３５】
前記のような第２レンズ群の屈折力の配置にすることにより、歪曲収差と倍率色収差とを小さく抑え、その他収差のバランスを良好にすることができる。負の屈折力を持った第２群レンズは、共役距離の長い側から見て、負、負、正の屈折力を持ったレンズで構成されることが一般的に行われている。正屈折力のレンズを共役距離の長い側に付加することは、負レンズの屈折力の増大を意味し、良好な性能を確保するために負の屈折力を持ったレンズを共役距離の短い側に付加することで、歪曲収差、倍率色収差の少ないズームレンズを実現できる。
【００３６】
また、前記第２レンズ群のレンズのうち、共役距離の長い側から見て第１番目のレンズの焦点距離をｆ２ｔｏｐ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇとすると、
−０．６＜ｆ２ｇ／ｆ２ｔｏｐ＜−０．１５
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、歪曲収差と倍率色収差と小さく抑え、その他収差のバランスを良好にすることができる。
【００３７】
また、前記第２レンズ群のレンズのうち、共役距離の長い側から見て第１番目のレンズの焦点距離をｆ２ｔｏｐ、絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の焦点距離をｆｒｅａｒとすると、
０．２５＜ｆｒｅａｒ／ｆ２ｔｏｐ＜０．９５
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、歪曲収差と倍率色収差とを小さく抑え、その他収差のバランスを良好にすることができる。ｆｒｅａｒは絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の焦点距離で、絞りに対して共役距離の短い側のレンズ群の歪曲収差の発生量を表している。ｆ２ｔｏｐは、第２レンズ群の歪曲収差の発生量を表している。両者のバランスを取ることで歪曲収差を小さく抑えることができる。
【００３８】
前記第４のズームレンズにおいては、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３ｇ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．０５＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．２
−０．９＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−０．６
０．５＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜０．７
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、レンズ全長とレンズ外径とを抑えながら、高精細のズームレンズを実現できる。
【００３９】
前記第５のズームレンズにおいては、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３ｇ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．３＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．４
−１．６＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−１．３
０．７＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜０．９
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、レンズ全長とレンズ外径とを抑えながら、高精細のズームレンズを実現できる。
【００４０】
前記第６のズームレンズにおいては、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１ｇ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２ｇ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３ｇ、広角端の前記ズームレンズの焦点距離をｆｗとすると、
０．４５＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．６
−２．０＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−１．６
０．９＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜１．３
の関係を満足することが好ましい。この構成によれば、レンズ全長とレンズ外径とを抑えながら、高精細のズームレンズを実現できる。
【００４１】
前記第４から第６のズームレンズにおいては、絞りに対して共役距離の短い側に配置されたレンズのうち、正の屈折力のレンズはすべてアッベ数８０以上であることが好ましい。この構成によれば、倍率の色収差の小さいズームレンズを実現できる。
【００４２】
また、絞りに対して共役距離の短い側に配置されたレンズのうち、負の屈折力のレンズはすべてアッベ数３５以上であることが好ましい。この構成によれば、倍率の色収差の小さいズームレンズを実現できる。
【００４３】
前記第１から第７のズームレンズにおいては、前記ズームレンズはプロジェクターの投写レンズ用であることが好ましい。
【００４４】
また、レンズ全系の倍率が−０．０００５８から−０．０１８８倍の範囲で使用することが好ましい。
【００４５】
また、Ｆナンバーが２．５、又は２．４であることが好ましい。
【００４６】
また、ズーム比が１．５、１．６、又は１．６５であることが好ましい。
【００４７】
また、接合面を持たないことが好ましい。
【００４８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るズームレンズの広角端の構成図を示している。図２は、図１に示したズームレンズの望遠端の構成図を示している。である。図１に示したズームレンズ１０は、共役距離の長い側から見て順に、正の屈折力の第１レンズ群１１、負の屈折力の第２レンズ群１２、正の屈折力の第３レンズ群１３が配置されている。１４はプリズム等のガラスブロックである。１５は像面であり、撮像系の場合はフィルムやＣＣＤ、投写装置の場合は空間変調素子であるＬＣＤ等となる。本図では、共役距離の長い側とは、像面１５と反対側である。
【００５０】
広角端（図１）から望遠端（図２）の変倍に際して、第１レンズ群１１と第３レンズ群１３は共役距離の長い側に移動し、第２レンズ群１２は共役距離の短い側に移動する。
【００５１】
正の屈折力の第１レンズ群１１の構成は、共役距離の長い側から負レンズ１１ａ、正レンズ１１ｂの２枚構成である。負レンズ１１ａには屈折率が高く、アッベ数が小さい硝材を用いている。倍率の色収差を小さくしていくと青側の倍率色収差が急速に大きくなっていため、アッベ数の小さい硝材を用い青側の倍率色収差を小さくしている。
【００５２】
負の屈折力の第２レンズ群１２は、変倍レンズ群となっている。第２レンズ群１２の構成は共役距離の長い側から正レンズ１２ａ、負レンズ１２ｂ、負レンズ１２ｃ、正レンズ１２ｄ、負レンズ１２ｅの５枚構成である。共役距離の長い側の正レンズ１２ａは、ワイド端側で正の歪曲を発生する。特に高次の歪曲を発生させている。レンズ系全体のワイド端は負の歪曲となるので、この正レンズ１２ａの正の歪曲はレンズ系全体の負の歪曲を補正し、ワイド端の歪曲を小さくしている。この正レンズ１２ａは屈折率が高く、アッベ数の大きい硝材を用いている。これによって青側の倍率の色収差を小さくしている。歪曲収差の発生は倍率の色収差も同時に発生させるため、アッベ数の大きい硝材を用い倍率の色収差を小さくしている。
【００５３】
正の屈折力の第３レンズ群１３は、変倍レンズ群となっている。絞り１６は第３レンズ群１３内に位置しており、変倍時には第３レンズ群１３とともに移動し、変倍時のテレセントリック性の変動を抑えるようにしている。
【００５４】
本実施形態は、共役距離の長い側から見て、正の屈折力の第１レンズ群１１を先頭にする３群構成のズーム構成において、負の屈折力の第２レンズ群１２の共役距離の長い側から第１番目のレンズ１２ａを正の屈折力とすることで、歪曲が小さい投写レンズを実現している。以下、このことについて具体的に説明する。
【００５５】
ズームレンズの歪曲は、各レンズ群の屈折力と、絞りからの各レンズ群の距離とによって決まる。このため、ズームによるレンズ群の移動によって、各レンズ群の屈折力は変化しないが、各レンズ群と絞りまでの距離が変化するため、歪曲の変動が起こる。この場合、レンズの形状を歪曲に有利な形状、例えば絞りに対してコンセントリックな形状にすることで歪曲は減るが、コマ収差や非点収差が増大し、良好な性能を得られない。
【００５６】
共役距離の長い側から見て、正屈折力を持ったレンズ群を先頭にするズームレンズはズーム倍率を大きくし易く、Ｆナンバーの小さい明るいレンズに有利な構成である。例えば、共役距離の長い側から見て、正、負、正、正の屈折力のレンズ群を持ち、広角端から望遠端の変倍時に共役距離の長い側から見て、第２レンズ群と第３レンズ群を光軸に沿って移動する４群ズームレンズは、第４レンズ群が共役距離の短い側の共役点に固定されている。このため、第４レンズ群を通過する光束が一定で、第４レンズ群で発生する収差がズームによって変化せず、高い光学性能を実現できる。また第４レンズ群を通過する主光線位置も変化しなため、プロジェクターに使用する場合、照明系との瞳が整合し、画面周辺まで明るいプロジェクターを実現できる。
【００５７】
また、共役距離の長い側から見て、負、正の屈折力のレンズ群を持つ逆望遠型レンズ、いわゆるレトロフォーカス型レンズは、絞りに対して前後のレンズ群の屈折力の非対称性が大きいので大きな歪曲が起こるが、第１レンズ群が負の屈折力を持つため瞳が前進し、第１レンズ群を通過する主光線が光軸に近いところを通るため、第１レンズ群での歪曲収差の発生量が少ない。この構成では、負の第１レンズ群のうち、共役距離の長い側に正レンズを付加することで高次の歪曲収差を発生させ、レンズ全系の歪曲を抑えることが行われている。
【００５８】
このため、前記のようなレトロフォーカス型２群ズームレンズは、歪曲の補正能力が高く、広角のズームレンズとしてよく使用される。さらにバックフォーカスを長くとれる。しかしながら、Ｆナンバーを小さくすることが困難であり、ズームによる変倍でＦナンバーが変化し、ズーム比が大きくとれない。さらに、バックフォーカスがズームの変倍で変化し、共役距離の短い側の瞳位置も共役距離の短い側の共役点から変化してしまう。
【００５９】
図１に示したズームレンズ１０は、共役距離の長い側から見たときに、正屈折力を持った第１レンズ群１１を先頭にしたことにより、前記４群ズームレンズと同様に、Ｆナンバーを小さくし、大きいズーム比を確保している。また、第２レンズ群１２には、共役距離の長い側に正レンズ１２ａを付加しているので、前記のようなレトロフォーカス型の負のレンズ群の先頭に付加される正レンズのような効果が得られ、歪曲収差を小さく抑えることができる。
【００６０】
すなわち、本実施形態に係るズームレンズは、共役距離の長い側から見たときに、正屈折力を持った第１レンズ群１１を先頭にし、かつ第２レンズ群１２の共役距離の長い側に正レンズ１２ａを付加することにより、Ｆナンバーを小さくし、大きいズーム比を確保しつつ、歪曲収差を小さく抑えることができる。
【００６１】
また、第２レンズ群１２はズームによる倍率変化が大きく、第２レンズ群１２単独で収差が小さいことがズーム全域で高い光学性能を発揮する条件である。図１に示したズームレンズ１０の第２レンズ群１２は、前記のように共役距離の長い側から見て、正、負、負、正、負の屈折力を持ったレンズで構成されているので、第２レンズ群１２の収差を小さく補正でき、ズーム全域で高い光学性能を発揮できる。
【００６２】
以下、本実施形態に係るズームレンズにおいて、光学性能上好ましい構成について説明する。第２レンズ群１２の共役距離の長い側から第１番目のレンズ１２ａの焦点距離をｆ２ｔｏｐ、第２レンズ群１２の焦点距離をｆ２ｇとすると、下記の式（１）を満足することが好ましい。
（１）　−０．６＜ｆ２ｇ／ｆ２ｔｏｐ＜−０．１５
式（１）は、第２レンズ群１２の共役距離の長い側から第１番目のレンズ１２ａの屈折力を、第２レンズ群１２全体の屈折力に対して規定したものである。式（１）を満足することにより、歪曲収差と倍率色収差とを小さく抑え、その他収差のバランスを良好にすることができる。
【００６３】
式（１）の下限を越えると、第２レンズ群１２の第１番目のレンズ１２ａの屈折力が大きくなり、第２レンズ群１２の収差が大きくなり、ズームによる光学性能の変化が大きくなる。上限を越えると第２レンズ群１２の第１番目のレンズ１２ａの屈折力が小さくなり、歪曲の補正効果が少なくなり、ズームによる歪曲収差の変動が大きくなる。
【００６４】
次に、第２レンズ群１２の共役距離の長い側から第１番目のレンズ１２ａの焦点距離をｆ２ｔｏｐ、絞り１６に対して共役距離の短い側（後側）のレンズ群（レンズ１３ｃ〜レンズ１３ｉ）の焦点距離をｆｒｅａｒとすると、下記の式（２）を満足することが好ましい。
（２）　０．２５＜ｆｒｅａｒ／ｆ２ｔｏｐ＜０．９５
式（２）は、第２レンズ群１２の共役距離の長い側から第１番目のレンズ１２ａの屈折力を、絞り１６に対して共役距離の短い側のレンズ群の屈折力に対して規定したものである。
【００６５】
絞り１６に対して後側のレンズ群の屈折力の大小は、歪曲収差の発生量に関係している。絞り１６に対して後側のレンズ群で発生した歪曲収差を打ち消すのが第２レンズ群１２の共役距離の長い側から第１番目の正レンズ１２ａで、両者の屈折力のバランスを取る必要があり、式（２）はそのバランスを表している。式（２）を満足することにより、歪曲収差と倍率色収差と小さく抑え、その他収差のバランスを良好にすることができる。
【００６６】
式（２）の下限を越えると第２群レンズ１２の第１番目のレンズ１２ａの屈折力が小さくなり、歪曲がマイナスで大きくなり、ズームによる歪曲の変動も大きくなる。式（２）の上限を越えると第１番目のレンズ１２ａの屈折力が大きくなり、第２レンズ群１２の収差が大きくなり、ズームによる光学性能の変化が大きくなる。
【００６７】
次に、共役距離の長い側から見て先頭のレンズ群（第１レンズ群１１）のうち、先頭の負レンズ１１ａの焦点距離をｆ１、アッベ数をａｂｅ１、ｄ線の屈折率をｎｄ１１とし、絞り１６に対して共役距離の短い側（後側）のレンズ群（レンズ１３ｃ〜レンズ１３ｉ）の焦点距離をｆｒｅａｒとすると、下記の式（３）（４）を満足することが好ましい。
（３）−０．０１８＜（１／ｆ１／ａｂｅ１）／（１／ｆｒｅａｒ）＜０
（４）１．７＜ｎｄ１１＜１．７９
絞り１６に対して共役距離の短い側のレンズ群は色収差を補正すると、青色の倍率色収差は補正過剰となる。この青色の倍率色収差の補正過剰を打ち消すのが、共役距離の長い側から見て先頭のレンズ群１１のうち、先頭の負レンズ１１ａである。
【００６８】
式（３）は、共役距離の長い側から見て先頭のレンズ群１１のうち、先頭の負レンズ１１ａの青色の倍率の色収差発生量と、絞り１６に対して共役距離の短い側のレンズ群の青色の倍率色収差の補正過剰量の関係を表している。式（３）の下限を越えると、青色の倍率色収差の補正不足と赤色の倍率色収差の補正不足となる。上限を越えると青色の倍率色収差が補正過剰で大きくなる。
【００６９】
また、共役距離の長い側から見て先頭の負レンズ１１ａは屈折率が高く、アッベ数が小さい方が好ましい。ただし前記のようなガラス硝材は内部透過率が悪くなる特性がある。式（４）は共役距離の長い側から見て先頭のレンズ群のうち、先頭の負レンズの屈折率の規定で、下限を越えると青色の倍率の色収差の補正過剰を小さく出来ず、上限を越えると内部透過率が低くなって、色のバランスが悪くなる。
【００７０】
次に、共役距離の短い側から４枚のレンズ（レンズ１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、１３ｉ）の構成が、共役距離の長い側から順に、共役距離の長い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１３ｆ、正レンズ１３ｇ、共役距離の短い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１３ｈ、正レンズ１３ｉよりなり、共役距離の長い側の負メニスカスレンズ１３ｆのｄ線の屈折率をｎｄ４、アッベ数をνｄ４、共役距離の短い側から、４枚のレンズ（レンズ１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、１３ｉ）の焦点距離をｆ４ｒ、広角端時のプリズムやカバーガラスを含まない空気換算のバックフォーカスをｂｆｗとすると、下記の式（５）〜（７）を満足することが好ましい。
（５）ｎｄ４＞１．７５
（６）νｄ４＞４０
（７）１＜ｆ４ｒ／ｂｆｗ＜４
負メニスカスレンズ１３ｆ、１３ｈの凸面をそれぞれ違う方向に向けているので、倍率色収差と歪曲収差の低減に有利に作用する。歪曲収差の補正は共役距離の長い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１３ｆが有効に作用し、倍率の色収差の補正は共役距離の短い側に凸面を向けた負メニスカスレンズ１３ｈが有効に作用する。
【００７１】
式（５）は共役距離の長い側の負メニスカスレンズ１３ｆのｄ線の屈折率を表しており、下限を越えると像面湾曲が大きくなる。式（６）は共役距離の長い側の負メニスカスレンズ１３ｆのアッベ数を表し、下限を越えると倍率の色収差が大きくなる。
【００７２】
式（７）は共役距離の短い側から、４枚のレンズの焦点距離が、広角端時のプリズムやカバーガラスを含まない空気換算のバックフォーカスより大きいことを表している。すなわち、Ｆナンバー光線が共役距離の短い側から、４枚のレンズに入射するときに、共役距離の短い側に向かって収束状態で使用することを示している。下限を越えると共役距離の長い側のレンズの外径が大きくなり、歪曲収差、倍率の色収差が大きくなる。上限を越えると、レンズ全長が大きくなり、バックフォーカスが確保できなくなる。
【００７３】
次に、広角から望遠への変倍に際して、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２と第３レンズ群１３とが光軸に沿って移動し、第１レンズ群１１は共役距離の長い側に単調に移動し、第２レンズ群１２は共役距離の短い側に単調に移動し、第３レンズ群１３は共役距離の長い側に単調に移動し、広角端のズームレンズ１０の無限遠時の空気換算のバックフォーカスをｂｆｗ、広角端のズームレンズ１０の焦点距離をｆｗとすると、以下の式（８）を満足することが好ましく、式（８ａ）の関係を満足するようにしてもよい。
（８）　　０．５＜ｂｆｗ／ｆｗ＜２．４
（８ａ）　１．６＜ｂｆｗ／ｆｗ＜２．４
式（８）はバックフォーカスを規定している。プロジェクターの投写レンズ、特に反射型の空間変調素子を使う場合は、長いバックフォーカスを必要とする。下限を越えるとレンズと空間変調素子の間に挿入するプリズム類が配置困難となり、システムを構成できなくなる。上限を越えると、レンズ全長とレンズ外径が大きくなり、好ましくない。
【００７４】
次に、第１レンズ群１１の焦点距離をｆ１ｇ、第２レンズ群１２の焦点距離をｆ２ｇ、第３レンズ群１３の焦点距離をｆ３ｇ、広角端のズームレンズ１０の焦点距離をｆｗとすると、下記の式（９）〜（１１）を満足することが好ましく、式（９ａ）〜（１１ａ）を満足するようにしてもよい。
（９）　　　０．０５＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．６
（１０）　　　　−２＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−０．６
（１１）　　　０．５＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜１．３
（９ａ）　　０．０５＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．２
（１０ａ）　−０．９＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−０．６
（１１ａ）　　０．５＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜０．７
式（９）は、第１レンズ群１１の焦点距離を規定している。下限を越えるとズームによる倍率変化量が減少する。上限を越えるとバックフォーカスが確保できなくなる。式（１０）は、第２レンズ群１２の焦点距離を規定している。下限を越えるとワイド端側とテレ端側でコマ収差が変動が大きくなる。上限を越えるとバックフォーカスが確保できなくなると共に、第２レンズ群１２の移動量が大きくなりレンズの大きさが大きくなる。
【００７５】
式（１１）は、第３ンズ群１３の焦点距離を規定している。下限を越えるとテレセントリック性が確保できなくなると共に、レンズ全長が大きくなる。上限を越えるとテレセントリック性が確保できなくなると共にレンズ外径が大きくなる。
【００７６】
次に、絞り１６に対して共役距離の短い側に位置する正の屈折力を持ったレンズ（レンズ１３ｃ、１３ｄ、１３ｇ、１３ｉ）が全てアッベ数８０以上で構成されることが好ましい。絞り１６に対して、共役距離の短い側のレンズ群はトータルで正の屈折力を持ち、テレセントリック性を確保するために主光線は大きく曲げられ、色収差が大きく発生する。特に倍率の色収差が大きくなる。絞り１６に対して共役距離の短い側に位置する正の屈折力を持ったレンズを全てアッベ数８０以上で構成することで、倍率の色収差を小さくできる。
【００７７】
次に、絞り１６に対して共役距離の短い側に位置する負の屈折力を持ったレンズ（レンズ１３ｅ、１３ｆ、１３ｈ）が全てアッベ数３５以上で構成されることが好ましい。絞り１６に対して共役距離の短い側のレンズ群はトータルで正の屈折力を持ち、テレセントリック性を確保するために主光線は大きく曲げられ、色収差が大きく発生する。特に倍率の色収差が大きくなる。絞り１６に対して共役距離の短い側に位置する負の屈折力を持ったレンズが全てアッベ数３５以上で構成されることで、倍率色収差が小さくできる。
【００７８】
次に、広角から望遠への変倍に際して、第１レンズ群１１と第２レンズ群１２と第３レンズ群１３が光軸に沿って移動し、第１レンズ群１１は共役距離の長い側に単調に移動し、第２レンズ群１２は共役距離の短い側に単調に移動し、第３レンズ群１３は共役距離の長い側に単調に移動し、絞り１６は第３レンズ群１３の移動と連動し、広角端から望遠端までの第１レンズ群１１の移動量をＤＧ１、広角端から望遠端までの第３レンズ群１３の移動量をＤＧ３、広角端のズームレンズ１０の焦点距離をｆｗとすると、下記の式（１２）を満足することが好ましい。
（１２）｜（ＤＧ１−ＤＧ３）／ｆｗ｜＜０．１５
式（１２）は第１レンズ群１１と第３レンズ群１３の移動量の差を規定したもので、この範囲を超えるとレンズ外径が大きくなる。
【００７９】
（実施例１）
以下、実施の形態１に係る実施例１について説明する。実施例１のレンズ構成は、図１、２の構成と同じであり、広角端のＦＮＯ＝２．５、焦点距離ｆ＝３７．０８、半画角＝２４．２°の設計例である。実施例１の前記式（１）〜（１２）の各値は下記の通りである。
式（１）　ｆ２ｇ／ｆ２ｔｏｐ＝−０．２２
式（２）　ｆｒｅａｒ／ｆ２ｔｏｐ＝０．３３
式（３）　（１／ｆ１／ａｂｅ１）／（１／ｆｒｅａｒ）＝−０．０１
式（４）　ｎｄ１１＝１．７８４７２
式（５）　ｎｄ４＝１．７７２５
式（６）　νｄ４＝４９．６２
式（７）　ｆ４ｒ／ｂｆｗ＝１．０８
式（８）　ｂｆｗ／ｆｗ＝２．０７
式（９）　ｆｗ／ｆ１ｇ＝０．１６
式（１０）　ｆｗ／ｆ２ｇ＝−０．７８
式（１１）　ｆｗ／ｆ３ｇ＝０．５９
式（１２）　｜（ＤＧ１−ＤＧ３）／ｆｗ｜＝０．１１
次に具体的な数値を表１に示し、ズームデータを表２に示す。表１中、ｒｉ（ｍｍ）はレンズ各面の曲率半径、ｄｉ（ｍｍ）はレンズ厚又はレンズ間間隔、ｎｉは各レンズのｄ線での屈折率、νｉは各レンズのｄ線でのアッベ数である。このことは、以下の表３、５、７についても同様である。表１の例では、ｒ１〜ｒ４が第１レンズ群、ｒ５〜ｒ１４が第２レンズ群、ｒ１５〜ｒ３３が第３レンズ群であり、ｒ１９は絞りである。
【００８０】
【表１】
2004138677.tif 000003
【００８１】
【表２】
2004138677.tif 000004
【００８２】
図３の各図はそれぞれ、実施例１の広角端の球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示しており、このことは以下の図７、１１、１５についても同様である。図４の各図はそれぞれ、実施例１の望遠端の球面収差（ｍｍ）、非点収差（ｍｍ）、歪曲収差（％）を示しており、このことは以下の図８、１２、１６についても同様である。図３、４から分るように、実施例１に係るズームレンズは良好な収差性能を示している。
【００８３】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２に係るズームレンズの広角端の構成図を示している。図６は、図５に示したズームレンズの望遠端の構成図を示している。である。図５に示したズームレンズ２０は、共役距離の長い側から見て順に、正の屈折力の第１レンズ群２１、負の屈折力の第２レンズ群２２、正の屈折力の第３レンズ群２３が配置されている。ガラスブロック１４、像面１５、絞り１６は、図１と同一構成であるので、同一番号を付して説明は省略する。本図においても、共役距離の長い側とは、像面１５と反対側である。
【００８４】
広角端（図５）から望遠端（図６）の変倍に際して、第１レンズ群２１と第３レンズ群２３は共役距離の長い側に移動し、第２レンズ群２２は共役距離の短い側に移動する。
【００８５】
正の屈折力の第１レンズ群２１の構成は、共役距離の長い側から負レンズ２１ａ、正レンズ２１ｂの２枚構成である。負レンズには屈折率が高く、アッベ数が小さい硝材を用いている。倍率の色収差を小さくしていくと青側の倍率色収差が急速に大きくなっていため、アッベ数の小さい硝材を用い青側の倍率色収差を小さくしている。
【００８６】
負の屈折力の第２レンズ群２２は、変倍レンズ群となっている。第２レンズ群２２の構成は、共役距離の長い側から正レンズ２２ａ、負レンズ２２ｂ、負レンズ２２ｃ、正レンズ２２ｄ、負レンズ２２ｅの５枚構成である。共役距離の長い側の正レンズ２２ａは、ワイド端側で正の歪曲を発生する。特に高次の歪曲を発生させている。レンズ系全体のワイド端は負の歪曲となるので、この正レンズ２２ａの正の歪曲はレンズ系全体の負の歪曲を補正し、ワイド端の歪曲を小さくしている。この正レンズ２２ａは屈折率が高く、アッベ数の大きい硝材を用いている。これによって青側の倍率の色収差を小さくしている。歪曲収差の発生は倍率の色収差も同時に発生させるため、アッベ数の大きい硝材を用い倍率の色収差を小さくしている。
【００８７】
正の屈折力の第３レンズ群２３（レンズ２３ａ〜２３ｈ）は、変倍レンズ群となっている。絞り１６は第３レンズ群２３内に位置しており、変倍時には第３レンズ群２３とともに移動し、変倍時のテレセントリック性の変動を抑えるようにしている。
【００８８】
本実施形態においても、前記各式を満足することが好ましく、式（８）に代えて下記の式（８ｂ）を満足することが好ましい。
（８ｂ）　１＜ｂｆｗ／ｆｗ＜１．８
前記式（９）〜（１１）に代えて下記の式（９ｂ）〜（１１ｂ）を満足することが好ましく、前記式（１２）を満足することが好ましい。
（９ｂ）　　０．３＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．４
（１０ｂ）−１．６＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−１．３
（１１ｂ）　０．７＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜０．９
（実施例２）
以下、実施の形態２に係る実施例２について説明する。実施例１は、図５、６の構成と同じであり、広角端のＦＮＯ＝２．４、焦点距離ｆ＝５５．８３、半画角＝１６．７°の設計例である。実施例２の前記式（１）〜（７）、（８ｂ）〜（１１ｂ）、（１２）の各値は下記の通りである。
式（１）　ｆ２ｇ／ｆ２ｔｏｐ＝−０．１５
式（２）　ｆｒｅａｒ／ｆ２ｔｏｐ＝０．２７６
式（３）　（１／ｆ１／ａｂｅ１）／（１／ｆｒｅａｒ）＝−０．０１４４
式（４）　ｎｄ１１＝１．７８４７２
式（５）　ｎｄ４＝１．７７２５
式（６）　νｄ４＝４９．６２
式（７）　ｆ４ｒ／ｂｆｗ＝１．６７
式（８ｂ）　ｂｆｗ／ｆｗ＝１．３９
式（９ｂ）　ｆｗ／ｆ１ｇ＝０．３９４
式（１０ｂ）　ｆｗ／ｆ２ｇ＝−１．５
式（１１ｂ）　ｆｗ／ｆ３ｇ＝０．８２
式（１２）　｜（ＤＧ１−ＤＧ３）／ｆｗ｜＝７．５×１０−５
次に具体的な数値を表３に示し、ズームデータを表４に示す。表３中、ｒ１〜ｒ４が第１レンズ群、ｒ５〜ｒ１４が第２レンズ群、ｒ１５〜ｒ３１が第３レンズ群であり、ｒ１５は絞りである。
【００８９】
【表３】
2004138677.tif 000005
【００９０】
【表４】
2004138677.tif 000006
【００９１】
図７、８に実施例２の各収差性能を示しており、実施例２に係るズームレンズは良好な収差性能を示している。
【００９２】
（比較例１）
図９は、比較例１に係るズームレンズの広角端の構成図を示している。図１０は、図９に示したズームレンズの望遠端の構成図を示している。図９に示したズームレンズ１００は、共役距離の長い側から見て順に、正の屈折力の第１レンズ群１０１（１０１ａ〜１０１ｂ）、負の屈折力の第２レンズ群１０２（１０２ａ〜１０２ｃ）、正の屈折力の第３レンズ群１０３（１０３ａ〜１０３ｈ）が配置されている。ガラスブロック１４、像面１５、絞り１６は、図５と同一構成であり、共役距離の長い側も図５と同じである。
【００９３】
図５に示した実施例１は、第２レンズ群２２が共役距離の長い側から正、負、負、正、負の屈折力の５枚構成であるのに対して、図９に示した比較例１は、第２レンズ群１０２が負、負、正の屈折力の３枚構成である。すなわち、実施例１は、第２レンズ群２２の共役距離の長い側から見た先頭のレンズ２２ａが正の屈折力であるのに対して、比較例１では、これに相当するレンズ１０２ａが負の屈折力である。
【００９４】
比較例１は、広角端のＦＮＯ＝２．５、焦点距離ｆ＝５５．８７、半画角＝１６．７°の設計例であり、具体的な数値を以下の表５に示し、ズームデータを表６に示す。表５中、ｒ１〜ｒ４が第１レンズ群、ｒ５〜ｒ１０が第２レンズ群、ｒ１１〜ｒ２７が第３レンズ群であり、ｒ１１は絞りである。
【００９５】
【表５】
2004138677.tif 000007
【００９６】
【表６】
2004138677.tif 000008
【００９７】
図１１は比較例の広角端の収差図である。図１２は比較例の広角端の収差図である。比較例１は実施例２と第２レンズ群以外はほぼ同様な構成ながら歪曲は広角端で−２．４％、望遠端で＋１％である。図７、８の実施例２の収差図と比較すれば、実施例２は、第２レンズ群に共役距離の長い側に正レンズを付加することによって歪曲収差が小さくなっていることが分る。
【００９８】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３に係るズームレンズの広角端の構成図を示している。図１４は、図１３に示したズームレンズの望遠端の構成図を示している。図１３に示したズームレンズ３０は、共役距離の長い側から見て順に、正の屈折力の第１レンズ群３１、負の屈折力の第２レンズ群３２、正の屈折力の第３レンズ群３３が配置されている。ガラスブロック１４、像面１５、絞り１６は、図１と同一構成であるので、同一番号を付して説明は省略する。本図においても、共役距離の長い側とは、像面１５と反対側である。
【００９９】
広角端（図１３）から望遠端（図１４）の変倍に際して、第１レンズ群３１は固定で、第３レンズ群３３は共役距離の長い側に移動し、第２レンズ群３２は共役距離の短い側に移動する。
【０１００】
第１レンズ群３１（レンズ３１ａ〜３１ｄ）の構成は共役距離の長い側から負、正、正、負レンズの４枚構成である。第２レンズ群（レンズ３２ａ〜３２ｆ）は負の屈折率を持っており、変倍レンズ群となっている。第２レンズ群３２の構成は、共役距離の長い側から正、負、負、負、正、負レンズの５枚構成である。共役距離の長い側の正レンズ３２ａは、ワイド端側で正の歪曲を発生する。特に高次の歪曲を発生させている。レンズ系全体のワイド端は負の歪曲となるので、この正レンズ３２ａの正の歪曲はレンズ系全体の負の歪曲を補正し、ワイド端の歪曲を小さくしている。
【０１０１】
この正レンズ３２ａは屈折率が高く、アッベ数の大きい硝材を用いている。これによって青側の倍率の色収差を小さくしている。歪曲収差の発生は倍率の色収差も同時に発生させるため、アッベ数の大きい硝材を用い倍率の色収差を小さくしている。
【０１０２】
第３レンズ群３３（レンズ３３ａ〜３３ｉ）は、正の屈折率を持っており、変倍レンズ群となっている。絞り１６は、第２レンズ群３２と第３レンズ群３３の間に位置し、変倍時、第３レンズ群３３とともに移動しており、変倍時のテレセントリック性の変動を抑えている。
【０１０３】
本実施形態においても、前記式（１）、（２）、（５）、（６）、（７）の少なくともいずれかを満足することが好ましい。また、式（８）に代えて下記の式（８ｃ）を満足することが好ましい。
（８ｃ）　０．５＜ｂｆｗ／ｆｗ＜１．３
前記式（９）〜（１１）に代えて、下記の式（９ｃ）〜（１１ｃ）を満足することが好ましい。
（９ｃ）　　０．４５＜ｆｗ／ｆ１ｇ＜０．６
（１０ｃ）−２．０＜ｆｗ／ｆ２ｇ＜−１．６
（１１ｃ）　０．９＜ｆｗ／ｆ３ｇ＜１．３
また、前記式（１２）に代えて、下記の式（１２ａ）を満足することが好ましい。
（１２ａ）　｜ＤＧ３／ｆｗ｜＜０．１５
（実施例３）
以下、実施の形態３に係る実施例３について説明する。実施例３のレンズ構成は、図１３、１４の構成と同じであり、広角端のＦＮＯ＝２．５、焦点距離ｆ＝９６．３９、半画角＝１０．２５°の設計例である。実施例３の前記式（１）、（２）、（５）〜（７）、（８ｃ）〜（１１ｃ）、（１２ａ）の各値は下記の通りである。
式（１）　ｆ２ｇ／ｆ２ｔｏｐ＝−０．５４
式（２）　ｆｒｅａｒ／ｆ２ｔｏｐ＝０．８６
式（５）　ｎｄ４＝１．７７２５
式（６）　νｄ４＝４９．６２
式（７）　ｆ４ｒ／ｂｆｗ＝２．０５
式（８ｃ）　ｂｆｗ／ｆｗ＝０．８９
式（９ｃ）　ｆｗ／ｆ１ｇ＝０．５３
式（１０ｃ）　ｆｗ／ｆ２ｇ＝−１．８２
式（１１ｃ）　ｆｗ／ｆ３ｇ＝１．１４
式（１２ａ）　｜（ＤＧ１−ＤＧ３）／ｆｗ｜＝０．１５
次に具体的な数値を以下の表７に示し、ズームデータを表８に示す。表７中、ｒ１〜ｒ８が第１レンズ群、ｒ９〜ｒ２０が第２レンズ群、ｒ２１〜ｒ３９が第３レンズ群であり、ｒ２１は絞りである。
【０１０４】
【表７】
2004138677.tif 000009
【０１０５】
【表８】
2004138677.tif 000010
【０１０６】
図１５、１６に実施例３の各収差性能を示しており、実施例３に係るズームレンズは良好な収差性能を示している。
【０１０７】
なお、前記実施形態１〜３は、レンズ群が３群構成の例で説明したが、４群以上のレンズ構成であっても、共役距離の長い側から見て、第２群の先頭レンズが正の屈折力であれば、前記本発明の効果は得られる。
【０１０８】
また、前記式（８）、式（９）〜（１１）、式（１２）を満足する構成は、前記実施形態１〜３のように、３群構成で第２群の先頭レンズが正の屈折力である構成を前提に説明したが、この構成に限るものではない。すなわち、式（８）、式（９）〜（１１）は、４群以上のズームレンズに適用しても、また第２群の先頭レンズが負の屈折力である構成に適用しても、前記のようなこれらの各式を満足することによる効果は得られる。また、式（１２）を第２群の先頭レンズが負の屈折力である構成に適用しても、前記のような式（１２）を満足することによる効果は得られる。このことは、式（８ａ）〜（８ｃ）、式（９ａ）〜（１１ａ）、式（９ｂ）〜（１１ｂ）、式（９ｃ）〜（１１ｃ）、式（１２ａ）についても同様である。
【０１０９】
（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４に係る映像拡大投写システム４０の構成図である。映像拡大投写システム４０は、実施の形態１から３のいずれかのズームレンズで構成された投写レンズ４１、光学像を形成する空間光変調素子４２、光源４３を備えている。４４は、投写された映像のフォーカス面である。光源４３により照明される空間光変調素子４２に形成された光学像は、投写レンズ４１によってフォーカス面４４に拡大投写される。本実施の形態に係る映像拡大投写システム４０は、投写レンズ４１に前記実施の形態１から３のいずれかのズームレンズを用いているので、歪みや色のにじみのすくない画面を得ることができる。
【０１１０】
（実施の形態５）
図１８は、本発明の実施の形態５に係るビデオプロジェクター５０の構成図である。ビデオプロジェクター５０は、実施の形態１から３のいずれかのズームレンズで構成された投写レンズ５１、光学像を形成する空間光変調素子５２、回転手段５３、光源５４を備えている。
【０１１１】
空間光変調素子５２には、各々青、緑、赤の３種の光学像が時間的に分割されて形成される。回転手段５３は、青、緑、赤に対応したフィルターを回転させることで光学像を青、緑、赤の３色に時間的に制限する。
【０１１２】
光源５４からの光は、回転手段５３によって青、緑、赤の３色に時間的に分解され、空間光変調素子５２を照明する。空間光変調素子５２には青、緑、赤の３種の光学像が時間的に分割されて形成され、投写レンズ５１によって拡大投写される。
【０１１３】
投写レンズ５１に前記実施の形態１から３のいずれかのズームレンズを用いているので、明るくて歪みや色のにじみのすくない画面を得ることができる。
【０１１４】
（実施の形態６）
図１９は本発明の実施の形態６に係るリアプロジェクター６０の構成図である。リアプロジェクター６０は、実施の形態１から３のいずれかのズームレンズを用いたビデオプロジェクター６１、光を折り曲げるミラー６２、透過型スクリーン６３、筐体６４を備えている。
【０１１５】
ビデオプロジェクター６０から投写される映像はミラー６２によって反射され、透過型スクリーン６３に結像される。本実施の形態によれば、ビデオプロジェクター６０に前記実施の形態１から３のいずれかのズームレンズを用いているので、高精細なリアプロジェクターが実現できる。
【０１１６】
（実施の形態７）
図２０は本発明の実施の形態７に係るマルチビジョンシステム７０の構成図である。本図に示したマルチビジョンシステム７０は、前記実施の形態１から３のいずれかのズームレンズを用いたビデオプロジェクター７１、透過型スクリーン７２、筐体７３、映像を分割する映像分割回路７４を備えている。
【０１１７】
映像信号は映像分割回路７４によって加工分割されて複数台のビデオプロジェクター７１に送られる。ビデオプロジェクター７１から投写される映像は透過型スクリーン７２に結像される。本実施の形態によれば、ビデオプロジェクター７１に、前記実施の形態１から３のいずれかのズームレンズを用いているので、映像のつなぎ目がなだらかにつながれ違和感のないマルチビジョンシステムが実現できる。
【０１１８】
なお、実施の形態４〜６では、実施の形態１から３のいずれかのズームレンズを映像拡大投写システム等に用いた例で説明したが、画像情報をフィルム、ＣＣＤ等の撮像手段面上に形成するビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に用いてもよい。
【０１１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、負の屈折力を持った第２レンズ群の共役距離の長い側に正屈折力を持ったレンズを有しているので、歪曲収差を小さく抑えることができる。また、本発明に係るズームレンズを用いることにより、明るく高精細な映像拡大投写システム、ビデオプロジェクター、リアプロジェクター、及びマルチビジョンシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るズームレンズの広角端の構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係るズームレンズの望遠端の構成図
【図３】本発明の実施例１に係る広角端の収差図
【図４】本発明の実施例１に係る望遠端の収差図
【図５】本発明の実施の形態２に係るズームレンズの広角端の構成図
【図６】本発明の実施の形態２に係るズームレンズの望遠端の構成図
【図７】本発明の実施例２に係る広角端の収差図
【図８】本発明の実施例２に係る望遠端の収差図
【図９】比較例に係るズームレンズの広角端の構成図
【図１０】比較例に係るズームレンズの望遠端の構成図
【図１１】比較例に係る広角端の収差図
【図１２】比較例に係る望遠端の収差図
【図１３】本発明の実施の形態３に係るズームレンズの広角端の構成図
【図１４】本発明の実施の形態３に係るズームレンズの望遠端の構成図
【図１５】本発明の実施例３に係る広角端の収差図
【図１６】本発明の実施例３に係る望遠端の収差図
【図１７】本発明の実施の形態４に係る映像拡大投写システムの構成図
【図１８】本発明の実施の形態５に係るビデオプロジェクターの構成図。
【図１９】本発明の実施の形態６に係るリアプロジェクターの構成図
【図２０】本発明の実施の形態７に係るマルチビジョンシステムの構成図
【符号の説明】
１０，２０，３０　ズームレンズ
１１，２１，３１　第１レンズ群
１２，２２，３２　第２レンズ群
１３，２３，３３　第３レンズ群
１４　ガラスブロック
１５　像面
１６　絞り
４１，５１　投写レンズ
４２，５２　空間光変調素子
４３，５４　光源
４４　投写された映像のフォーカス面
５３　回転手段
６１　ビデオプロジェクター
６２　ミラー
６３　透過型スクリーン
６４，７３　筐体
７４　映像分割回路
【図１】
2004138677.tif 000011
【図２】
2004138677.tif 000012
【図３】
2004138677.tif 000013
【図４】
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【図５】
2004138677.tif 000015
【図６】
2004138677.tif 000016
【図７】
2004138677.tif 000017
【図８】
2004138677.tif 000018
【図９】
2004138677.tif 000019
【図１０】
2004138677.tif 000020
【図１１】
2004138677.tif 000021
【図１２】
2004138677.tif 000022
【図１３】
2004138677.tif 000023
【図１４】
2004138677.tif 000024
【図１５】
2004138677.tif 000025
【図１６】
2004138677.tif 000026
【図１７】
2004138677.tif 000027
【図１８】
2004138677.tif 000028
【図１９】
2004138677.tif 000029
【図２０】
2004138677.tif 000030