(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像の入射側がテレセントリックになった投写用ズームレンズであって、スクリーン側から順に、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、負の屈折力の第４のレンズ群と、正の屈折力の第５のレンズ群とから構成され、前記第１および第５のレンズ群を固定し、前記第２、第３および第４のレンズ群を移動することによりズーミングが可能であり、最もスクリーン側の前記第１のレンズ群を構成するレンズの少なくとも一方の面が非球面であり、
前記第１のレンズ群は前記スクリーン側に凸の負の屈折力のメニスカスレンズの１枚構成であり、
前記第２のレンズ群は正の屈折力のレンズの１枚構成であり、
前記第３のレンズ群は接合レンズをなす前記スクリーン側の正の屈折力のレンズおよび前記入射側の負の屈折力の前記入射側に凸のメニスカスレンズの２枚構成であり、
前記第４のレンズ群は前記スクリーン側から順に、１枚の前記スクリーン側に凸の負の屈折力のメニスカスレンズと、接合レンズをなす負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズと、前記入射側に凸の正の屈折力のメニスカスレンズとの４枚構成、または、接合レンズをなす前記スクリーン側に凸の正の屈折力のレンズおよび負の屈折力のレンズと、接合レンズをなす負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズと、前記入射側に凸の正の屈折力のメニスカスレンズとの５枚構成であり、
前記第５のレンズ群は正の屈折力のレンズの１枚構成であり、さらに、
前記第１および第２のレンズ群の広角端における合成焦点距離ｆｗ１２と、該投写用ズームレンズの広角端における合成焦点距離ｆｗが次の式を満たす投写用ズームレンズ。
３＜ｆｗ１２／ｆｗ
【請求項２】
請求項１において、該投写用ズームレンズの全長Ｌと、前記第２のレンズ群の焦点距離ｆ２が次の式を満たす投写用ズームレンズ。
１．４＜Ｌ／ｆ２＜１．８
【請求項３】
請求項１または２において、前記第１のレンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第２のレンズ群の焦点距離ｆ２が次の式を満たす投写用ズームレンズ。
０．８＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１．３
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の投写用ズームレンズと、この投写用ズームレンズの前記入射側に投写用の映像を供給可能な画像形成装置とを有するプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライトバルブに表示された像をスクリーンに拡大投影するプロジェクタ装置の投写用ズームレンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に、一般的な３板式の液晶プロジェクタの概略構成を示してある。画像をスクリーンなどに拡大投影可能なプロジェクタ装置８は、入射側から供給された画像をスクリーンに向かって投影する投写用ズームレンズ１と、この投写用ズームレンズ１に画像を供給する画像形成装置７とを備えている。液晶プロジェクタ装置の場合は、画像形成装置７のライトバルブとして液晶パネル３が採用されており、図１１に示したプロジェクタ装置８においては、白色光源６と、この光源６から放射された光を色分解するダイクロイックミラー５Ｒおよび５Ｇと、赤色、緑色および青色に色分解された各色の画像を形成する透過型表示媒体（ライトバルブ）である液晶パネル３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒとを備えている。これらの液晶パネル３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒによって形成された投写用の画像はダイクロイックプリズム２に導かれ、色合成された後、投写用レンズ１に入射される。そして、各液晶ライトバルブ３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒに表示された画像が拡大および合成されてスクリーン９の上に結像される。
【０００３】
このような液晶プロジェクタに用いられる投写用（投射用、投影用あるいはプロジェクション用）ズームレンズは、ダイクロイックプリズム２を挿入するために長いバックフォーカスが必要である。すなわち、ダイクロイックプリズムが分光特性上、入射角の依存性が大きいので液晶パネル側の構成はテレセントリックな光線にしなくてはならない。また、上記の３板式の画像形成装置に限らず、液晶ライトバルブを用いる場合は、液晶パネルの視角がそれほど大きくなく、画質の角度依存性が大きいので投写用レンズの入射側はテレセントリックであることが望ましい。
【０００４】
近年、液晶パネルに代わり、マイクロマシン技術を用いて機械的に光の反射方向を変えて画像を形成する複数の素子を備えた装置が実用化されている。微少な鏡面素子（マイクロミラー）を画素に対応させてアレイ状に並べ、それぞれの鏡面の角度を制御することにより画像を表示するＤＭＤ（デジタルミラーデバイス、箔変形デバイスあるいはディスプレイ）はその1つである。このマイクロミラーで画素を構成する画像形成装置は、液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得られるので、小型で高輝度、高画質のプロジェクタを実現するのに適している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタをさらに小型化し、パーソナルコンピュータなどと共にモバイル可能なサイズにする検討がされているが、そのためには、ライトバルブのパネルサイズの小型化に加え投写レンズなどの光学系の小型化も必要である。しかしながら、３板式プロジェクタでは、液晶パネルなどのライトバルブと投写レンズの間には、ダイクロイックプリズムが配置されているため、バックフォーカスは長く必要となる。それに伴い、投写レンズのレンズ長も長くなってしまい、全体の光学系が小さくならない。
【０００６】
また、スクリーンに投写される像を大きくできるように画角の大きな投写レンズが要求され、そのために、大口径のレンズ、特に最もスクリーン側のレンズとして口径の大きなものが用いられる。これも光学系を小型化するのに相反するものである。また、口径を大きくし、さらに収差性能を上げ、周辺光量比も大きくするには、多数枚のレンズで投写レンズを構成する必要がある。しかしながら、たくさんのレンズを用いることにより、投写レンズ全体としては透過率が下がり、重量も重くなり、さらに、コストが上がる。
【０００７】
そこで、本発明においては、レンズ構成を簡易にし、コンパクトであり、さらに、プロジェクタに必要とされる充分なバックフォーカスを確保しながら、透過率が高く、高性能でローコストなズームレンズを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明においては、投写用ズームレンズあるいは投写用ズームレンズシステムを構成する最もスクリーン側のレンズのいずれかの面を非球面とすることにより、レンズ構成を簡易にし、さらに、コンパクトで性能の良いズームレンズを実現できるようにしている。すなわち、本発明の投写用ズームレンズは、映像の入射側がテレセントリックになった投写用ズームレンズであって、スクリーン側から順に、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、負の屈折力の第４のレンズ群と、正の屈折力の第５のレンズ群とから構成され、第１および第５のレンズ群を固定し、第２、第３および第４のレンズ群を移動することによりズーミングが可能であり、それらの最もスクリーン側の第１のレンズ群を構成するレンズの少なくとも一方の面が非球面である。さらに、第１のレンズ群はスクリーン側に凸の負の屈折力のメニスカスレンズの１枚構成であり、第２のレンズ群は正の屈折力のレンズの１枚構成であり、第３のレンズ群は接合レンズをなすスクリーン側の正の屈折力のレンズおよび入射側の負の屈折力の入射側に凸のメニスカスレンズの２枚構成であり、第４のレンズ群はスクリーン側から順に、１枚のスクリーン側に凸の負の屈折力のメニスカスレンズと、接合レンズをなす負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズと、入射側に凸の正の屈折力のメニスカスレンズとの４枚、または、接合レンズをなすスクリーン側に凸の正の屈折力のレンズおよび負の屈折力のレンズと、接合レンズをなす負の屈折力のレンズおよび正の屈折力のレンズと、入射側に凸の正の屈折力のメニスカスレンズとの５枚で構成され、第５のレンズ群は正の屈折力のレンズの一枚構成であることを特徴としている。
【０００９】
収差性能などの向上するために非球面のレンズを採用することは従来から行われている。しかしながら、非球面にすることによるコストアップをできるだけ小さくするために最も口径の小さなレンズ、たとえば、投写レンズを構成する複数のレンズ群のうち、中間あるいは最もライトバルブ側のレンズを非球面にしている。これに対し、本発明の投写用ズームレンズにおいては、最もスクリーン側に位置する最も口径が大きくなるレンズの少なくともいずれかの面を非球面にしている。最もスクリーン側のレンズは、口径が大きくなるので、投写用の光線の密度が最も小さくなる。したがって、最もスクリーン側のレンズであれば、それを通過する各光線を適切に補正できる非球面を設定しやすくなり、微妙な補正も容易にできる。このため、投写用ズームレンズを構成する他のレンズ群の負荷を小さくすることができるので、各レンズ群を構成するレンズの枚数を少なくでき、投写用ズームレンズの構成を簡易にできる。さらに、投写用ズームレンズの構成を簡易にすることにより、投写用ズームレンズの全長を短くすることが可能となり、最も口径が大きくなる、最もスクリーン側のレンズの口径を小さくすることができ、そのレンズを非球面にするときのコストアップを防ぐことができる。
【００１０】
また、第１のレンズ群に非球面を採用することにより収差補正が良好にできるので、第１のレンズ群を１枚構成とすることが可能となる。そして、第１のレンズ群は口径が大きくコスト高になるが、それを構成するレンズの枚数を最小にすることによりコストを削減することが可能となる。さらに、口径の大きなレンズの枚数を削減できるので、投写用ズームレンズの全長を短くする効果が大きい。
また、レンズの枚数を削減することにより投写用ズームレンズの透過率が高くなり、明るいズームレンズを提供できる。
【００１１】
さらに、第１のレンズ群の最もスクリーン側のレンズをスクリーン側に凸の負の屈折力のメニスカスレンズにすることが望ましい。負のメニスカスレンズを採用することにより、レンズ径を小さくしても広く画角を確保でき、また周辺光量比も確保できる。したがって、非球面化によるコストアップを防止できると共に、第１のレンズ群に続く他のレンズ群の口径を小さくできる。このため、投写用ズームレンズ全体を小径で薄くできると共に、明るく、高解像度の画像を投影するのに適したレンズを低コストで提供できる。
【００１２】
本発明の投写用ズームレンズでは、さらに、スクリーン側（拡大側）から入射側（縮小側）に向かって、負−正−正−負−正の５つのレンズ群によって構成することが望ましい。すなわち、スクリーン側から順に、負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、負の屈折力の第４のレンズ群と、正の屈折力の第５のレンズ群とを有し、第１および第５のレンズ群を固定し、第２、第３および第４のレンズ群を移動することによりズーミングを可能とすることが望ましい。このような屈折力の配置にすることにより、基本的にはレトロフォーカス型となるので非常に長いバックフォーカスが確保でき、入射側をテレセントリックにあるいはそれに非常に近い状態の投写用レンズを形成できる。また、第１のレンズ群が負のパワーであるので、Ｆナンバーが小さくて明るく、さらに、画角の広い広角な投写用ズームレンズを実現できる。さらに、第２および第３のレンズ群が独立して移動できるようにすることにより、収差性能が良く、小型の投写用ズームレンズが実現できる。
【００１３】
さらに、本発明においては、上記のように、最もスクリーン側のレンズを非球面にしているので、収差性能を向上しやすい。このため、収差性能の高い５群の投写用ズームレンズを、全部で９枚から１０枚程度の簡易なレンズ構成で実現することができる。また、レンズ枚数を少なくできるので、投写用ズームレンズの透過率を向上でき、レンズ長も短くできる。さらに、軽量になり、製造コストも下げることができる。
【００１４】
したがって、本発明の投写用ズームレンズと、この投写用ズームレンズの入射側に投写用の映像を供給可能な画像形成装置とを組み合わせることにより、明るく鮮明な画像を投写できるコンパクトで携帯に適したプロジェクタ装置を提供できる。
【００１５】
さらに、ズーム比を１．２倍程度に抑えることにより、Ｆナンバーが２程度のコンパクトで大口径の投写用ズームレンズを提供することができる。
【００１６】
本発明の投写用ズームレンズは、第１および第２のレンズ群の広角端における合成焦点距離ｆｗ１２と、投写用ズームレンズの広角端における合成焦点距離ｆｗが次の式（Ａ）の条件を満たす。
【００１７】
３＜ｆｗ１２／ｆｗ    ・・・（Ａ）
第１および第２のレンズ群の合成の焦点距離ｆｗ１２が上記の値を下回ると、第１および第２のレンズ群のパワーが強すぎて広角端における歪曲収差の補正が不十分になり、歪曲が発生する。
【００１８】
また、投写用ズームレンズの全長Ｌと、記第２のレンズ群の焦点距離ｆ２が次の式（Ｂ）を満たすことが望ましい。
【００１９】
１．４＜Ｌ／ｆ２＜１．８  ・・・（Ｂ）
主変倍群の１つである第２のレンズ群の焦点距離により、投写用ズームレンズ全体のレンズ長がほぼ決定する。式（Ｂ）の下限を下回ると、ズームレンズの全長は短くなるがコマ収差の発生を抑えることができなくなる。一方、式（Ｂ）の上限を超えると、コマ収差は非常に小さくなるが、レンズ長が長くなり小型化が難しい。
【００２０】
さらに、第１のレンズ群の焦点距離ｆ１と、第２のレンズ群の焦点距離ｆ２が次の式（Ｃ）を満たすことも重要である。
【００２１】
０．８＜｜ｆ１／ｆ２｜＜１．３  ・・・（Ｃ）
式（Ｃ）の上限を超えると、バックフォーカスＢｆが短くなり、プロジェクタ用レンズ（投写用レンズ）として適さない。一方、式（Ｃ）の下限を下回ると、バックフォーカスＢｆは長くなるが、コマ収差の発生を抑えることができなくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
図１に、本発明の実施例１に係る投写用ズームレンズシステム（投写用ズームレンズ）１を用いたプロジェクタの光学系を示してある。このプロジェクタ８は全体の構成は、先に図１１に基づき説明したものであり、各色の液晶パネル３により形成された映像がダイクロイックプリズム２により合成される。そして、合成された映像が投写用ズームレンズ１に入射され、スクリーン９に投影される。
【００２３】
図１には、投写用ズームレンズ１の各状態における各レンズの配置を示してある。図１（ａ）は、拡大表示する状態である広角端における各レンズの配置であり、図１（ｃ）は、標準状態である望遠端、さらに、図１（ｂ）は、それらの中間における配置を示してある。本例の投写用ズームレンズ１は、スクリーン９の側から５つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５にグループ化された９枚のレンズＬ１１〜Ｌ５１により構成されている。それぞれのレンズの詳細は以下に示した通りである。そして、第１および第２のレンズ群の距離ｄ２、第２および第３のレンズ群の距離ｄ４、第３および第４のレンズ群の距離ｄ７、さらに、第４および第５のレンズ群の距離ｄ１４を変えることにより広角端から望遠端の間でズーミングが可能なレンズである。
【００２４】
最もスクリーン側の第１のレンズ群Ｇ１は負の屈折力を備えたスクリーン側に凸の負のパワーのメニスカスレンズＬ１１により構成されている。さらに、このレンズＬ１１の入射側、すなわち、ダイクロイックプリズム２の側の面Ｓ２が非球面になっている。
【００２５】
第２のレンズ群Ｇ２は、ズーミングのときに移動するレンズ群であり、正の屈折力を備えた凸レンズにより構成されている。第３のレンズ群Ｇ３もズーミングのときに移動するレンズ群であり、全体が正の屈折力を備えており、スクリーン側から順に、両凸の正レンズＬ３１と、入射側に凸の負のメニスカスレンズＬ３２で構成され、これらのレンズＬ３１およびＬ３２がダブレット（バルサム）となるように組み合わされている。
【００２６】
第４のレンズ群Ｇ４もズーミングのときに移動するレンズ群であり、全体が負の屈折力を備えたレンズ群である。スクリーン側から順に、スクリーン側に凸の負のメニスカスレンズＬ４１、ダブレットをなす入射側に負レンズＬ４２および凸レンズＬ４３と、入射側に凸の正のメニスカスレンズＬ４４で構成されている。最終のレンズ群Ｇ５は、正の屈折力を凸レンズＬ５１により構成されている。
【００２７】
先に説明したように、このような負・正・正・負・正の５群構成のレンズ１はレトロフォーカスを組み合わせたレンズであり、入射側をバックフォーカスが非常に長いテレセントリックにしやすい構成である。
【００２８】
さらに、これらのレンズ群Ｇ１からＧ５に異なる動きを行わせることによりズーミングすることが可能であり、本例では、第１のレンズ群Ｇ１および第５のレンズ群Ｇ５を固定し、第２のレンズ群Ｇ２、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４を移動する。特に、本例では、第２のレンズ群Ｇ２、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４を広角端から望遠端に向かってスクリーン９の側に向かって一様な方向に動かすことによりズーミングしている。
【００２９】
本例の投写用ズームレンズ１は、フォーカシングを行う最もスクリーン側のレンズＬ１１がスクリーン側に凸の負のメニスカスレンズの一枚構成であり、さらに、入射側の面Ｓ２を非球面にしている。まず、レンズＬ１１に非球面を採用しているので、収差を良好に補正できる。特に、最もスクリーン側のレンズＬ１１は、ズームレンズ１の中で口径が最も大きなレンズであり面積も大きく、これを通過する光線の密度は最も低くなる。したがって、各々の光線の状況にあった補正が容易であり、収差を非常に良好に補正できる。このため、第１のレンズ群を１枚構成とすることが可能となる。口径の大きな第１のレンズ群Ｇ１を１枚構成とすることにより、製造コストを大幅に下げることができる。
【００３０】
従来、製造コストを下げるために口径の小さなレンズを非球面化して収差の改善を図っていた、これに対し、本例のズームレンズでは、口径の大きなレンズを非球面化して収差の大幅な改善を図っている。したがって、非球面化したレンズ自体のコストは高くなるが、第１のレンズ群Ｇ１を構成するレンズの枚数を削減でき、さらに以下で示すように、他のレンズ群を構成するレンズの枚数を削減できるので、コスト的にも、かえってメリットの多い設計となっている。このように、本発明のズームレンズでは、非球面を採用するに際し、従来とは発想を異にしており、口径の大きなレンズにおける非球面の効果を最大限に利用することにより本明細書で説明するように、収差補正が良好で、さらに、非常にコンパクトなズームレンズを実現している。
【００３１】
第１のレンズ群Ｇ１を１枚のレンズで構成することはコスト以外にも、多くのメリットがある。口径の大きなレンズは曲率が大きくなるとレンズ全長に対する影響も大きくなるが、本例のズームレンズでは１枚構成であるので、ズームレンズの全長を短くするのに効果がある。また、レンズの枚数を減らすことによりレンズシステムの透過率は向上し、明るいズームレンズを得ることができる。
【００３２】
加えて、非球面化されるレンズＬ１１を、本例ではスクリーン側に凸の負のメニスカスレンズとしている。このタイプのレンズにすることにより、レンズ径に対し大きな画角を確保できる。また、小さなレンズ径で十分な周辺光量比を確保できる構成でもある。このため、径が小さな、投写用ズームレンズとしては非常に薄い、あるいは細い構成で、Ｆナンバーが小さく明るく、また、広角なズームレンズを実現することができる。したがって、最も口径の大きなレンズを非球面化すると共に、そのレンズの口径を小さくすることが可能となっており、よりコストメリットがあり、コンパクトなズームレンズとなっている。
【００３３】
このように、第１のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１を非球面にして収差性能を改善することは、第１のレンズ群に限らず、その他のレンズ群にも影響を与える。
本例では、第２のレンズ群Ｇ２は１枚、第３のレンズ群Ｇ３は２枚、そして第５のレンズ群Ｇ５は１枚というように、フォーカシングのレンズＬ１１により収差を非常に良好に補正できるので、各々のレンズ群の収差補正に対する負荷が減り、ズームレンズ１の全構成を簡略化できる。したがって、本例では、５群のレンズシステム１を全部で９枚のレンズという非常に簡易な構成で実現している。
【００３４】
さらに、ズームレンズ１を構成するレンズ枚数を減らすことにより、経済的になることはもちろん、ズームレンズ１の全長が短くなりコンパクトになると共に、軽量になる。そして、ズームレンズ１の全体の透過率も向上するので、明るく、コンパクトで軽量のズームレンズを実現することができ、現在、鋭意開発が進められている携帯型のプロジェクタの好適なズームレンズを提供することができる。
【００３５】
また、本例の５群のズームレンズ１において、さらに、コンパクトで収差特性の良いものを提供するには、上述した式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の条件を満たすことが望ましい。このため、本例の投写用ズームレンズ１は、それらの条件を満たすように設計されている。
【００３６】
以下に示すレンズデータにおいて、ｒｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズの曲率半径（ｍｍ）、ｄｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、ｎｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示す。また、ｆは投写レンズ１の合成焦点距離、ｆｗは投写レンズ１の広角端における合成焦点距離、ｆ１は第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆ２は第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離、ｆｗ１２は第１および第２のレンズ群の広角端における合成焦点距離、Ｌはズームレンズ１の全長、ＦＮｏはＦナンバー、Ｂｆｗは広角端におけるバックフォーカス（ｍｍ）を示す。また、データ中のｉｎｆはプリズムの面を示し、ＡＳＰは非球面であることを示してある。
レンズデータ（Ｎｏ．１）
i       ri          di         ni       vi
1:    145.54       1.40      1.48749   70.4      レンズＬ１１
2:     16.18ASP     d2
3      22.67       4.10      1.64769   33.8      レンズＬ２１
4:    240.05        d4
5:     38.88       3.42      1.67003   47.2      レンズＬ３１
6:    -54.53       1.20      1.84666   23.8      レンズＬ３２
7:   1271.34        d7
8:     28.25       1.50      1.53172   48.8      レンズＬ４１
9:     19.20       4.00
10:    -12.00       1.74      1.84666   23.8      レンズＬ４２
11:     88.16       6.90      1.49700   81.6      レンズＬ４３
12:    -17.85       0.20
13:   -143.17       4.47      1.83400   37.3      レンズＬ４４
14:    -29.84        d14
15:     76.62       5.04      1.83500   43.0      レンズＬ５１
16:    -70.92       5.29
17:     inf        29.20      1.51680   64.2      プリズム
18:     inf
面２（レンズＬ１１）の非球面計数
Ｋ＝０．０００００
Ａ＝−０．１４５８００×１０−４  ，Ｂ＝−０．５５８０７０×１０−７
Ｃ＝  ０．６１５７０９×１０−１０  ，Ｄ＝−０．１１９６０３×１０−１１
ただし、非球面式は次の通りである。
ｘ  ＝  （ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ２／ｒ２）｝１／２  ］
＋  Ａｙ４  ＋Ｂｙ６  ＋Ｃｙ８  ＋Ｄｙ１０              ・・・（３）
0004616966.tif 000002
なお、これらのレンズ間隔は、レンズの先端から２．４ｍの位置に決像したときの数値を示してある。
【００３７】
本例の投写ズームレンズの諸数値は以下の通りである。
ｆｗ    ＝  ２８．０
ｆ１    ＝−３７．３６
ｆ２    ＝  ３８．１３
ｆｗ１２＝１４５．６６
Ｌ      ＝  ６０．５４
Ｂｆｗ  ＝  ３１．９９    （空気中）
上記の式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に定義したパラメータは以下のようになる。
式（Ａ）  ｆｗ１２／ｆｗ＝  ５．２
式（Ｂ）  Ｌ／ｆ２      ＝  １．５９
式（Ｃ）  ｆ１／ｆ２    ＝  ０．９８
本例の投写用ズームレンズ１は、最もスクリーン側のレンズＬ１１の径は３０ｍｍ程度と非常に小さく、さらに、ズームレンズ１の全長Ｌも６０ｍｍ程度と非常に小さい。しかしながら、上述したように、このようなコンパクトなズームレンズでありながら、倍率（ズーム比）が１．２倍であり、広角端においてＦナンバーがほぼ２と非常に明るいズームレンズとなっている。さらに、図２ないし図５に示すように、諸収差も非常に良好に補正されており、明るく明瞭で大きな画像を投写することができる。
【００３８】
図２に、この投写用ズームレンズの広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）における球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。さらに、図３ないし図５に広角端（図３）、望遠端（図５）および中間（図４）における球面収差を横収差図により示してある。球面収差は、６２０．０ｎｍ（破線）、５５０．０ｎｍ（実線）および４７０．０ｎｍ（一点鎖線）の各波長における収差を示している。また、非点収差および横収差図においては、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示してある。
【００３９】
これらの図に示してあるように、本例の投写用ズームレンズ１の縦収差は、広角端から望遠端にわたり、ほぼ±０．１ｍｍ程度の範囲に入り、この収差性能は従来のテレセントリックタイプの投写用ズームレンズで、１０数枚構成の高性能なズームレンズ以上である。したがって、本例の投写用ズームレンズは、上記のように非常にコンパクトであり、さらに、全体が９枚構成と簡易なレンズ構成であるにも関わらず、その収差性能が非常に優れていることが判る。また、倍率色収差、歪曲収差においても縦収差と同様に従来の１０数枚構成のズームレンズに勝るとも劣らないものである。さらに、横収差は広角端から望遠端にわたり、ほぼ±０．０３ｍｍ程度の範囲に入る。したがって、横収差性能も非常に良く、コマ収差の影響によるフレア（コマフレア）がほとんど表れない性能の良い投写用ズームレンズとなっている。
【００４０】
したがって、本例の投写用ズームレンズは、上述したようなレンズ構成で、さらに、レンズ群のパワーのバランスが式（Ａ）、式（Ｂ）および式（Ｃ）の各条件を満足するものである。このため、ズーム領域全体にわたり良好な収差補正がなされている。そして、広角で明るい、バックフォーカスＢｆｗも充分に大きく、入射側がテレセントリックの投写用ズームレンズである。したがって、本例の投写用ズームレンズ１は、液晶パネルあるいはＤＭＤをライトバルブとし、ダイクロイックプリズムあるいはＴＩＲプリズムなどをカラー画像を生成するためにプロジェクタ装置に適しており、これらのプロジェクタ装置全体を非常に薄くコンパクトに纏めることが可能となる。また、本例の投写用ズームレンズは入射側がテレセントリックであるので光線の方向による依存性が少ない。したがって、ダイクロイックプリズムに限らず、その他のプリズムなどの角度依存性のある光学素子を用いて投写用の映像を合成あるいは形成して供給する画像形成装置を備えたプロジェクタ装置にも適しており、そのようなプロジェクタ装置を携帯可能なサイズに纏めることが可能となる。
【００４１】
［実施例２］
図６に、本発明の実施例２に係る投写用ズームレンズ１を用いたプロジェクタの光学系を示してある。図６には、図１と同様に広角端、中間および望遠端における各レンズ配置を中心として示してある。本例の投写用ズームレンズ１も、スクリーン９の側から５つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５にグループ化された１０枚のレンズＬ１１〜Ｌ５１により構成されている。それぞれのレンズデータは以下に示した通りである。本例の投写用ズームレンズ１の各レンズ群の構成は、上述した例とほぼ同じであるが、第４のレンズ群Ｇ４の最もスクリーン側のレンズをダブレットに代えて第４のレンズ群Ｇ４を５枚構成にしている。このため、本例の投写用ズームレンズ１は全部で１０枚のレンズにより構成されている。
【００４２】
なお、以下のレンズデータおよび諸収差図は先の実施例１と同様の方法で示している。
レンズデータ（Ｎｏ．２）
i         ri          di         ni       vi
1:    194.50        1.50        1.48749  70.4      レンズＬ１１
2:     17.32(ASP)    d2
3:     27.27        4.05        1.71736  29.5      レンズＬ２１
4:    652.44         d4
5:     46.75        4.20        1.72342  38.0      レンズＬ３１
6:    -34.68        1.30        1.74077  27.8      レンズＬ３２
7:    200.04         d7
8:     22.72        3.00        1.49700  81.6      レンズＬ４１
9:    172.92        1.30        1.74077  27.8      レンズＬ４２
10:    21.30        4.20
11:   -14.19        1.20        1.84666  23.8      レンズＬ４３
12:    52.11        7.20        1.49700  81.6      レンズＬ４４
13:   -18.36        0.20
14:  -373.88        4.45        1.83500  43.0      レンズＬ４５
15:   -34.22        d15
16:    66.55        4.85        1.80518  25.5      レンズＬ５１
17:  -101.05        5.00
18:     inf        30.00        1.51680  64.2      プリズム
19:     inf
本例の投写用ズームレンズ１も第1のレンズ群Ｇ１を構成するレンズＬ１１の入射側の面２が非球面になっており、その非球面計数は次の通りである。
Ｋ＝０．０００００
Ａ＝−０．１３２０９９×１０−４  ，Ｂ＝−０．５２３４０８×１０−７
Ｃ＝  ０．１１８９８８×１０−９  ，Ｄ＝−０．９１１０２８×１０−１２
ただし、非球面式は上記式（３）の通りである。
【００４３】
広角、中間および望遠端における移動距離などは次の通りである。
【００４４】
0004616966.tif 000003
また、これらのレンズ間隔は、レンズの先端から２．４ｍの位置に決像したときの数値を示してある。
【００４５】
本例の投写ズームレンズの諸数値は以下の通りである。
ｆｗ    ＝  ２８．０
ｆ１    ＝−３８．９９
ｆ２    ＝  ３９．２８
ｆｗ１２＝１０６．８４
Ｌ      ＝  ６４．７９
Ｂｆｗ  ＝  ３０．８９      （空気中）
上記の式（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に定義したパラメータは以下のようになる。
式（Ａ）  ｆｗ１２／ｆｗ＝  ３．８１
式（Ｂ）  Ｌ／ｆ２      ＝  １．６５
式（Ｃ）  ｆ１／ｆ２    ＝  ０．９９
本例の投写用ズームレンズ１は、最もスクリーン側のレンズＬ１１の径は３０ｍｍ程度と非常に小さく、さらに、ズームレンズ１の全長Ｌも６５ｍｍ程度と非常に小さい。そして、本例のズームレンズもコンパクトなズームレンズでありながら、倍率（ズーム比）が１．２倍であり、広角端においてＦナンバーがほぼ２と非常に明るいズームレンズとなっている。さらに、図７ないし図１０に示すように、諸収差も非常に良好に補正されており、明るく明瞭で大きな画像を投写することができる。
【００４６】
図７に、この投写用ズームレンズの広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）における球面収差、非点収差および歪曲収差を示してある。さらに、図８ないし図１０に広角端（図８）、望遠端（図１０）および中間（図９）における球面収差を横収差図により示してある。これらの図に示してあるように、本例の投写用ズームレンズ１の縦収差は、広角端から望遠端にわたり、ほぼ±０．１ｍｍ以内の範囲にはいり、上記のズームレンズに対し、さらに収差性能の良いレンズとなっている。また、横収差は広角端から望遠端にわたり、ほぼ±０．０２ｍｍ程度の範囲に入る。したがって、横収差性能も非常に良く、本例のズームレンズ１においてもコマ収差の影響によるフレア（コマフレア）がほとんど表れない性能の良い投写用ズームレンズとなっている。
【００４７】
これらの実施の形態で説明したように、本例の投写用ズームレンズは最もスクリーン側に位置する第１のレンズ群Ｇ１を構成するレンズＬ１１の入射側を非球面とした５群構成のズームレンズであり、全体の構成枚数が９から１０枚と少ないにも関わらず、非常に収差性能の良く、さらに、入射側がテレセントリックとなったズームレンズである。さらに、投写用ズームレンズ全体のサイズが直径３０ｍｍ程度、長さ６０から６５ｍｍ程度と非常にコンパクトになる。これらの例では最もスクリーン側のレンズの一面だけを非球面にしてあるが、両面を非球面にすることももちろん可能である。しかしながら、一方の面を非球面化することにより、このようにコンパクトで高性能のズームレンズを提供できるので、経済性を考慮すると一方の面、特に、面積の小さな入射側を非球面化することにより充分な効果を得ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の投写用ズームレンズは、最もスクリーン側に位置するフォーカシングレンズの少なくとも一面を非球面にすることにより、少ないレンズ構成で効率良く収差補正を行うことができる。したがって、収差性能および決像性能の良いズームレンズを得ることができる。特に、負、正、正、負および正の５群のレンズを配置した入力側がテレセントリックとなったズームレンズにより、口径が３０ｍｍ程度で、長さが６０から６５ｍｍ程度と非常にコンパクトなズームレンズを実現することが可能となり、その決像性能は、従来の大口径で１０数枚構成の大型で高性能の投写用ズームレンズに勝るとも劣らないものとなる。さらに、構成枚数を削減可能にすることにより、コンパクトになると共に、経済的になり、重量も削減でき、さらに透過率が高く明るい投写用ズームレンズを提供できる。また、画角も充分に大きく、周辺光量比も充分に確保できる。
【００４９】
さらに、第１および第２のレンズ群のパワー配分を適切な範囲にすることにより、いっそうコンパクトで収差性能も非常に良好な投写用ズームレンズを実現している。したがって、本発明の投写用ズームレンズを採用することにより、明るく高解像度の画像を投写することができるプロジェクタ装置を提供できる。そして、プロジェクタ装置は、大変にコンパクトに纏めることが可能であり、本格的な携帯型のプロジェクタ装置として提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る投写用ズームレンズシステムおよびプロジェクタ装置の構成を示す図であり、広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態におけるレンズの配置を示す図である。
【図２】図１に示すレンズシステムの縦収差図であり、広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態の収差を示す図である。
【図３】実施例１のレンズの横収差図であり、広角端における収差を示す図である。
【図４】実施例１のレンズの横収差図であり、中間における収差を示す図である。
【図５】実施例１のレンズの横収差図であり、望遠端における収差を示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る投写用ズームレンズの構成を示す図であり、広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態におけるレンズの配置を示す図である。
【図７】実施例２のレンズの縦収差図であり、広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態の収差を示す図である。
【図８】実施例２のレンズの横収差図であり、広角端における収差を示す図である。
【図９】実施例２のレンズの横収差図であり、中間における収差を示す図である。
【図１０】実施例２のレンズの横収差図であり、望遠端における収差を示す図である。
【図１１】３板式のプロジェクタ装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１    投写用ズームレンズシステム
２    ダイクロイックプリズム
３    ＬＣＤ
６    光源
７    画像形成装置
８    プロジェクタ装置
９    スクリーン
【図１】
0004616966.tif 000004
【図２】
0004616966.tif 000005
【図３】
0004616966.tif 000006
【図４】
0004616966.tif 000007
【図５】
0004616966.tif 000008
【図６】
0004616966.tif 000009
【図７】
0004616966.tif 000010
【図８】
0004616966.tif 000011
【図９】
0004616966.tif 000012
【図１０】
0004616966.tif 000013
【図１１】
0004616966.tif 000014