(57)【要約】    【課題】  ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した、ズームレンズを得ること。    【解決手段】  縮小側がテレセントリックで、複数のレンズ群で構成されるズームレンズにおいて、該ズームレンズを構成する各レンズのうち、有効径が最小となる負レンズＧｎを基準とし、ｉを該負レンズＧｎを含み、それよりも縮小側に配置される負レンズの順序を示し、負レンズＧｎｉの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎｉ、θｇＦｎｉ、該負レンズＧｎｉの焦点距離をｆｎｉとし、      Ｘｉ＝θｇＦｎｉ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｎｉ）とおくとき、      （ΣＸｉ×ｆｉ）／（Σｆｉ）＜−０．００３なる条件を満足すること。【選択図】  図１
2007225877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小側がテレセントリックで、複数のレンズ群を有するズームレンズにおいて、
前記ズームレンズは、それを構成する負レンズのうち有効径が最小となる位置に配置された負レンズＧｎ１を含み、該負レンズから縮小側に１つ以上の負レンズを有しており、
前記１つ以上の負レンズを拡大側から縮小側へ順に、ｉを順序を示し、負レンズＧｎｉとして表すとき、負レンズＧｎｉの材料のアッベ数、部分分散比、焦点距離を各々、νｄｎｉ、θｇＦｎｉ、ｆｎｉとし、
Ｘｉ＝θｇＦｎｉ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｎｉ）
とおくとき、
（ΣＸｉ×ｆｎｉ）／（Σｆｎｉ）＜−０．００３
なる条件を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記負レンズＧｎ１の拡大側と縮小側には、正レンズが接合されていることを特徴とする請求項１のズームレンズ。
【請求項３】
前記負レンズＧｎ１の縮小側には、材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｐｂ、θｇＦｐｂとするとき、
θｇＦｐｂ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｐｂ）＞０．００５
なる条件を満足する正レンズが配置されている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】
前記負レンズＧｎ１の拡大側に、材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎａ，θｇＦｎａとするとき、
θｇＦｎａ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｎａ）＞０．０１０
なる条件を満足する負レンズＧｎａが配置されていることを特徴とする請求項１、２又は３のズームレンズ。
【請求項５】
前記負レンズＧｎａには、材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｐａ、θｇＦｐａとするとき、
θｇＦｐａ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｐａ）＜０．００３
なる条件を満足する正レンズＧｐａが接合されており、接合面の有効径をＤｐａ、接合面の曲率半径をｒｐａとするとき、
Ｄｐａ／｜ｒｐａ｜＞０．２５
なる条件を満足することを特徴とする請求項４のズームレンズ。
【請求項６】
前記負レンズＧｎ１の拡大側には、材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｐａ１、θｇＦｐａ１とするとき、
θｇＦｐａ１−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｐａ１）＜−０．００３
なる条件を満足する１以上の正レンズが配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項７】
広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
ｆｔ／ｆｗ＞１．２５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項８】
前記複数のレンズ群は拡大側から縮小側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、負の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群であり、ズーミングのためには該第１、第６レンズ群は不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して該第２〜第５レンズ群が拡大側へ移動し、前記負レンズＧｎ１は該第５レンズ群に含まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項９】
前記複数のレンズ群は拡大側から縮小側へ順に、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、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、正の屈折力の第６レンズ群であり、ズーミングのためには、該第１、第６レンズ群は不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して該第２〜第５レンズ群が拡大側へ移動し、前記負レンズＧｎ１は該第４レンズ群に含まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項１０】
前記複数のレンズ群は拡大側から縮小側へ順に、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レンズ群であり、ズーミングのためには該第１、第５レンズ群は不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して、該第２〜第４レンズ群が拡大側へ移動し、前記負レンズＧｎ１は、該第４レンズ群に含まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項１１】
前記複数のレンズ群は、拡大側から縮小側へ順に、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レンズ群であり、ズーミングのためには該第１、第４レンズ群は不動であり、広角端から望遠端へのズーミングに際して該第２、第３レンズ群が拡大側へ移動し、前記負レンズＧｎ１は該第３レンズ群に含まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項１２】
前記ズームレンズは、前記複数のレンズ群の縮小側に、実質的に屈折力のない１以上の光学素子を有しており、ｊを拡大側から縮小側への光学素子の順序を示し、第ｊ番目の光学素子の材料のＦ線とＣ線の屈折率を各々ＮＦｊ、ＮＣｊ、光軸方向の長さをＤｊ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．０２＜{Σ（ＮＦｊ−ＮＣｊ）×Ｄｊ}／ｆｗ＜０．１５
なる条件を満足することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項のズームレンズ。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項のズームレンズと、原画を形成する表示ユニットとを有し、前記表示ユニット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影面上に投射することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１４】
請求項１から１１のいずれか１項のズームレンズと、原画を形成する表示ユニットとを有し、前記表示ユニット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影面上に投射する画像投射装置であって、ズームレンズの縮小側には、実質的に屈折力のない１以上の光学素子が配置されており、ｊを拡大側から縮小側への光学素子の順序を示し、第ｊ番目の光学素子の材料のＦ線とＣ線の屈折率を各々ＮＦｊ、ＮＣｊ、光軸方向の長さをＤｊ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとするとき、
０．０２＜{Σ（ＮＦｊ−ＮＣｊ）×Ｄｊ}／ｆｗ＜０．１５
なる条件を満足することを特徴とする画像投射装置。
【請求項１５】
請求項１から１２のいずれか１項のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する固体撮像素子とを有していることを特徴とする撮像装置。
【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、例えば画像情報を所定面上に投射する液晶プロジェクターの投射光学系として好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクターに用いられるズームレンズには、投射画像の高精細化の要望に応じて光学性能のうち、特に色ずれ（倍率色収差）に対して非常に厳しい仕様が要求されている。
【０００３】
一般に、倍率色収差を補正するのには、異常分散硝子より成るレンズを用いるのが有効である。
【０００４】
液晶プロジェクターに用いられるズームレンズとして、異常分散硝子より成るレンズを用いて、倍率色収差を良好に補正したズームレンズが提案されている（特許文献１，２）
【特許文献１】特開２００４−０５４０２１号公報
【特許文献２】特開２００５−０６２２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、液晶プロジェクターに使用されるズームレンズには、高ズーム比化、広画角化、照明光をより高効率で使用するための大口径化、そして全ズーム領域において高い光学性能を有することが強く要望されている。これらの要望項目は、ズームレンズとして、主に球面収差や倍率色収差を含む諸収差の補正とそれらのズーミングに伴う収差変動に大きく関わっている。
【０００６】
特に、これらの要望項目のうち、光学性能に大きく影響する倍率色収差と、球面収差のズーミングに伴う変動を少なくすることが要望されている。
【０００７】
倍率色収差と球面収差を全ズーム範囲にわたり良好に補正しつつ高い光学性能を得るには、レンズ構成及び各レンズの材料を適切に設定しなければならない。
【０００８】
本発明は、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した、例えば液晶プロジェクター用に好適なズームレンズの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のズームレンズは、縮小側がテレセントリックで、複数のレンズ群を有するズームレンズにおいて、
前記ズームレンズは、それを構成する負レンズのうち有効径が最小となる位置に配置された負レンズＧｎ１を含み、該負レンズから縮小側に１つ以上の負レンズを有しており、
前記１つ以上の負レンズを拡大側から縮小側へ順に、ｉを順序を示し、負レンズＧｎｉとして表すとき、負レンズＧｎｉの材料のアッベ数、部分分散比、焦点距離を各々、νｄｎｉ、θｇＦｎｉ、ｆｎｉとし、
Ｘｉ＝θｇＦｎｉ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｎｉ）
とおくとき、
（ΣＸｉ×ｆｎｉ）／（Σｆｎｉ）＜−０．００３
なる条件を満足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、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した、ズームレンズが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のズームレンズ及びそれを有する画像投射装置、撮像装置の実施例について説明する。
【００１２】
図１（Ａ），（Ｂ）は、実施例１のズームレンズを用いた画像投射装置（液晶ビデオプロジェクター）の広角端と望遠端における要部概略図である。
【００１３】
図２、図３は、実施例１においてスクリーンまでの距離（第１レンズ群からの距離）１７６０ｍｍのときの広角端（短焦点距離側）と望遠端（長焦点距離端）における収差図である。
【００１４】
図４（Ａ），（Ｂ）は、実施例２のズームレンズを用いた画像投射装置の広角端と望遠端における要部概略図である。
【００１５】
図５、図６は、実施例２においてスクリーンまでの距離２１００ｍｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
【００１６】
図７（Ａ），（Ｂ）は、実施例３のズームレンズを用いた画像投射装置の広角端と望遠端における要部概略図である。
【００１７】
図８、図９は、実施例３においてスクリーンまでの距離１７６０ｍｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
【００１８】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、実施例４のズームレンズを用いた画像投射装置の広角端と望遠端における要部概略図である。
【００１９】
図１１、図１２は、実施例４においてスクリーンまでの距離２１００ｍｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
【００２０】
図１３（Ａ），（Ｂ）は、実施例５のズームレンズを用いた画像投射装置の広角端と望遠端における要部概略図である。
【００２１】
図１４、図１５は、実施例５においてスクリーンまでの距離２１００ｍｍのときの広角端と望遠端における収差図である。
【００２２】
図１６は、カラー液晶プロジェクターの要部概略図である。
【００２３】
図１７は、撮像装置の要部概略図である。
【００２４】
図１、図４、図７、図１０、図１３の実施例１〜５における画像投射装置では、液晶パネルＬＣＤに表示される原画（被投影画像）をズームレンズ（投影レンズ、投写レンズ）ＰＬを用いてスクリーン面Ｓ上に拡大投影している状態を示している。
【００２５】
Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液晶パネル（液晶表示素子）であり、ズームレンズＰＬの像面に位置している。スクリーン面Ｓと液晶パネルＬＣＤとは共役関係にあり、一般にはスクリーン面Ｓは距離の長い方の共役点で拡大側（前方、拡大共役側）に、液晶パネルＬＣＤは距離の短い方の共役点で縮小側（後方、縮小共役側）に相当している。
【００２６】
尚、ズームレンズを撮影系として用いるときは、スクリーン面Ｓ側が物体側、液晶パネルＬＣＤ側が像側（ＩＰ）となる。
【００２７】
ＳＴＯは開口絞りである。
【００２８】
ＧＢは色合成プリズムや偏光フィルター、そしてカラーフィルター等に対応して光学設計上設けられたガラスブロックである。
【００２９】
ズームレンズＰＬは、接続部材（不図示）を介して液晶ビデオプロジェクター本体（不図示）に装着されている。ガラスブロックＧＢ以降の液晶表示素子ＬＣＤ側はプロジェクター本体に含まれている。
【００３０】
尚、ガラスブロックＧＢをズームレンズＰＬの構成要件の１つとして含ませて、液晶表示素子ＬＣＤをプロジェクター本体側に含ませても良い。
【００３１】
ｉを拡大側から縮小側へのレンズ群の順序としたとき、Ｌｉは第ｉレンズ群を示している。
【００３２】
矢印は、広角端から望遠端における各レンズ群の移動軌跡を示している。
【００３３】
液晶パネルＬＣＤは、縮小側に設けた照明光学系（不図示）からの光で照明されている。
【００３４】
ズームレンズＰＬは、照明光学系との良好な瞳整合性を確保するため、液晶パネルＬＣＤ側（縮小側）の瞳が遠方にある、テレセントリック性を有している。
【００３５】
ガラスブロックＧＢでは、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの液晶パネルの画像を合成する手段、特定の偏光方向のみを選択する手段、偏光の位相を変える手段等を含んでいる。
【００３６】
各実施例のズームレンズＰＬでは、負の屈折力のレンズが先行する（拡大側に位置する）ネガティブリード型の複数のレンズ群を採用することにより、ガラスブロックＧＢを配置するための十分長いバックフォーカスを容易に確保している。
【００３７】
各実施例のズームレンズＰＬは、変倍機能を得るため、いくつかのレンズ群が光軸上を移動し、全系の合成焦点距離を変更している。
【００３８】
図１、図４の実施例１，２では、広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印のように第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４、そして第５レンズ群Ｌ５が拡大側であるスクリーンＳ側へ独立に移動している。
【００３９】
尚、第１レンズ群Ｌ１、第６レンズ群Ｌ６はズーミングのためには移動しない。
【００４０】
図７、図１０の実施例３、４では、広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印のように第２レンズ群Ｌ２、第３レンズ群Ｌ３、第４レンズ群Ｌ４がスクリーンＳ側へ独立に移動している。
【００４１】
尚、第１レンズ群Ｌ１、第５レンズ群Ｌ５はズーミングのためには移動しない。
【００４２】
図１３の実施例５では、広角端から望遠端へのズーミングに際して、矢印のように第２、第３レンズ群Ｌ２、Ｌ３が拡大側へ独立に移動している。
【００４３】
尚、第１レンズ群Ｌ１と第４レンズ群Ｌ４は、ズーミングのためには移動しない。
【００４４】
各実施例では、第１レンズ群Ｌ１を光軸上移動させてフォーカスを行っている。
【００４５】
尚、フォーカスは、液晶パネルＬＣＤを移動させて行っても良い。
【００４６】
開口絞りＳＴＯは、図１の実施例１では、第３レンズ群Ｌ３の縮小側に配置している。
【００４７】
又、図４、図７、図１０、図１３の実施例２〜５では、第２レンズ群Ｌ２の縮小側に配置している。
【００４８】
そして、開口絞りＳＴＯは、ズーミングに際して移動している。
【００４９】
各レンズ面には反射防止用の多層コートが施されている。
【００５０】
尚、収差図においてＧは波長５５０ｎｍ、Ｒは波長６２０ｎｍ、Ｂは波長４７０ｎｍでの収差を示し、Ｓ（サジタル像面の倒れ）、Ｍ（メリジオナル像面の倒れ）はどちらも波長５５０ｎｍでの収差を示す。ＦｎｏはＦナンバーである。ωは半画角である。Ｙは像高である。
【００５１】
通常、負の屈折力のレンズ群が最も拡大側に位置するネガティブリード型の投射レンズでは、絞りＳＴＯより拡大側に配置される正のパワー（屈折力）の強い変倍レンズ群が、光軸上を移動して全系の合成焦点距離を変化させる。
【００５２】
その際、正のパワーのレンズ群により球面収差、軸上色収差を始めとし、諸収差が多く発生する。このため、絞りＳＴＯより縮小側に、負のパワーの強いレンズ群（ここでは、以下補償レンズ群という）を設け、これらの諸収差を補正する必要がある。
【００５３】
通常、軸上色収差の補正と球面収差の補正を効果的に行うには、補償レンズ群のレンズには高分散の硝材を選定するのが良い。仮に低分散の硝材を補償レンズ群のレンズに使用した場合には、軸上色収差の補正効果を得るために負レンズのパワーを強くする必要がある。この結果球面収差の補正が過剰となり、軸上色収差と球面収差をバランス良く補正するのが難しくなる。
【００５４】
ところが、現在市販されている硝材のうち、高分散の特性を有する硝子は、部分分散量が大きい。それらの硝材より成るレンズを絞りより縮小側の負レンズに使用すると、２次スペクトルが多く発生し、倍率色収差が補正しづらくなる。
【００５５】
以下、倍率色収差の発生について、数式で詳しく説明する。著書「レンズ設計法」松居吉哉著によると、ある面νでの倍率色収差係数Ｔνは、以下で表される。
【００５６】
【数１】
2007225877.tif 000003
【００５７】
ここで、近軸光線とは、光学系全系の焦点距離を１に正規化したとき、光学系の光軸と平行に、光軸からの高さを１として入射させた近軸光線である。また瞳近軸光線とは、光学系全系の焦点距離を１に正規化したとき、光軸に対して−４５°で入射する光線の内、光学系の入射瞳と光軸との交点を通過する近軸光線である。光学系の入射角度は、光軸から測って時計回りを正、反時計回りを負とする。
【００５８】
なお、光線は拡大側（本実施例ではスクリーン側）から発するものとする。そしてスクリーンは光学系の左側にあるものとし、スクリーン側から光学系に入射する光線は左側から右へ進むものとする。
【００５９】
上式より分かる通り、通常、補償レンズ群は軸外主光線高ｈｂが極力小さい位置、即ち有効径が最も小さい位置に配置するのが、倍率色収差の発生を極力抑えるのに有効である。そこで各実施例では、後述するように有効径が最も小さくなる位置に配置される負レンズが、補償レンズ群に含まれるようにしている。尚、有効径とは、縮小側共役面の中心から出射する光束の最外光線（マージナル光線）と、縮小側共役面の軸外（最も光軸から離れた点）から出射する光束の最外光線とのうち、より光軸から離れた位置を通る光線と光軸との距離のことである。
【００６０】
しかし、軸外主光線角度αａと軸外主光線ｈｂとの項を同時に小さくすることはできず、やはり補償レンズ群での倍率色収差の発生は避けられない。このような位置（軸外主光線高ｈｂが最も小さくなる位置）に、部分分散量（即ち上式のδN／N）が大きい硝材より成るレンズを用いると、倍率色収差が大きく発生してくる。それを良好に補正するために異常分散硝子を使用しなければならない。
【００６１】
そこで各実施例とは、異常分散硝子を用いずに、補償レンズ群を構成する負レンズの材料に、通常補償レンズ群に用いるよりやや低分散の部分分散量が小さい硝材を使用し、倍率色収差の発生を少なくしている。
【００６２】
更に後述する構成をとることにより球面収差と軸上色収差をバランス良く補正している。
【００６３】
次に各実施例のズームレンズの特徴について説明する。
【００６４】
各実施例のズームレンズＰＬは、縮小側がテレセントリックで、複数のレンズ群で構成されている。ズームレンズＰＬを構成する各レンズのうち、有効径が最小となる負レンズＧｎを基準とする。ｉを負レンズＧｎを含み、それよりも縮小側に配置される負レンズの順序を示す。
【００６５】
このとき第ｉ番目の負レンズＧｎｉの材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎｉ、θｇＦｎｉ、該負レンズＧｎｉの焦点距離をｆｎｉとする。
【００６６】
異常分散量Ｘｉを、
Ｘｉ＝θｇＦｎｉ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｎｉ）
とおく。このとき、
（ΣＸｉ×ｆｎｉ）／（Σｆｎｉ）＜−０．００３・・・・（１）
なる条件を満足している。
【００６７】
ここで、ｇ線、ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する材料の屈折率をそれぞれ、Ｎｇ、Ｎｄ、ＮＦ、ＮＣとする。このときアッベ数νｄ及び部分分散比θｇＦは次のとおりである。
【００６８】
νｄ＝（Ｎｄ−１）／（ＮＦ−ＮＣ）
θｇＦ＝（Ｎｇ−ＮＦ）／（ＮＦ−ＮＣ）
また、（１）式の左辺は、
【数２】
2007225877.tif 000004
【００６９】
を意味している。
【００７０】
条件式（１）は、倍率色収差を良好に補正するためのものである。
【００７１】
条件式（１）の上限を超えると、２次スペクトルの発生量が大きくなり、倍率色収差が多く発生するため好ましくない。
【００７２】
尚、条件式（１）の式の上限値が−０．００３５より小さくすると、更に効果的に２次スペクトルの発生量を抑えられるため、倍率色収差の補正がしやすくなり、好ましい。
【００７３】
負レンズＧｎ１の拡大側と縮小側には、正レンズが接合されている。
【００７４】
これにより、負レンズＧｎ１のパワーを強くし、軸上色収差を良好に補正すると共に、接合された正レンズにより球面収差を良好に補正している。材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｐｂ、θｇＦｐｂとする。このとき負レンズＧｎ１の縮小側には、
θｇＦｐｂ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｐｂ）＞０．００５・・（２）
なる条件を満足する正レンズＧｐｂが配置されている。
【００７５】
条件式（２）を満足する正レンズＧｐｂにより、倍率色収差を効果的に補正している。
【００７６】
材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｎａ，θｇＦｎａとする。このとき、負レンズＧｎ１の拡大側に、
θｇＦｎａ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｎａ）＞０．０１０・・（３）
なる条件を満足する負レンズＧｎａが配置されている。
【００７７】
条件式（３）を満足する負レンズＧｎａにより、倍率色収差を効果的に補正している。
【００７８】
材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｐａ、θｇＦｐａとする。このとき負レンズＧｎａには、
θｇＦｐａ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｐａ）＜０．００３・・（４）
なる条件を満足する正レンズＧｐａが接合されている。
【００７９】
又、このとき接合面の有効径をＤｐａ、接合面の曲率半径をｒｐａとする。このとき、
Ｄｐａ／｜ｒｐａ｜＞０．２５・・・（５）
なる条件を満足している。
【００８０】
負レンズＧｎａに条件式（４）、（５）を満足する正レンズＧｐａを接合することによって、倍率色収差を良好に補正している。
【００８１】
材料のアッベ数と部分分散比を各々νｄｐａ１、θｇＦｐａ１とする。このとき、負レンズＧｎ１の拡大側には、
θｇＦｐａ１−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄｐａ１）＜−０．００３
・・・・・・・・（６）
なる条件を満足する１以上の正レンズＧｐａ１、Ｇｐａ２・・・が配置されている。
【００８２】
この正レンズＧｐａ１、Ｇｐａ２・・・を用いることによって、倍率色収差を良好に補正している。
【００８３】
広角端と望遠端における全系の焦点距離を各々ｆｗ、ｆｔとするとき、
ｆｔ／ｆｗ＞１．２５・・・（７）
なる条件を満足している。
【００８４】
ズーム比が条件式（７）を満足するようにして、全ズーム範囲にわたり高い光学性能が容易に得ている。
【００８５】
尚、好ましくは、条件式（７）の下限値を１．３９とすると、即ちズーム比が大きくなると更に好ましい。
【００８６】
各実施例のズームレンズには、少なくとも１枚の非球面レンズを使用することが、諸収差をより良好に補正できるため好ましい。
【００８７】
以上のように各実施例によれば、高ズーム比、広画角、大口径でありながら、倍率色収差補正と球面収差とそのズーミングに伴う変動を効果的に補正させたテレセントリックなズームレンズを得ることができる。
【００８８】
各実施例のズームレンズは、原画を形成する表示ユニットによって形成された原画を投影面（スクリーン面）上に投射する。このとき、縮小側に屈折力のないプリズム等の光学素子が配置されるズームレンズ又は画像投射装置に用いるときには、次の如く構成するのが良い。
【００８９】
ズームレンズＰＬの縮小側に実質的に屈折力のない（焦点距離がｆｗの５０倍以上、好ましくは１００倍以上）１以上の光学素子が配置されるとき、その１以上の光学素子の拡大側から縮小側へ順序をｊとする。
【００９０】
このとき第ｊ番目の光学素子の材料のＦ線とＣ線の屈折率を各々ＮＦｊ、ＮＣｊ、光軸方向の長さをＤｊとする。広角端における全系の焦点距離をｆｗとする。このとき、
０．０２＜{Σ（ＮＦｊ−ＮＣｊ）×Ｄｊ}／ｆｗ＜０．１５・・・（８）
なる条件を満足するように構成するのが良い。
【００９１】
ここで｛Σ（ＮＦｊ-ＮＣｊ）×Ｄｊ｝は
（ＮＦ１−ＮＣ１）×Ｄ１＋（ＮＦ２−ＮＣ２）×Ｄ２＋・・・
を意味している。
【００９２】
条件式（８）は、最も縮小側に、例えば３色パネルの色合成の用途を持つ屈折力のないプリズム等の光学素子が配置されている場合、色収差の発生が少なくなる為の条件である。この光学素子は、補償レンズ群の負レンズと同様に、軸上色収差の消しの効果を有している。条件式（８）は、光学素子における軸上色収差の消し量を表しており、条件式（８）の範囲内の場合、補償レンズ群の軸上色消しに対する負担を軽減し、球面収差の補正の自由度を上げることができる。
【００９３】
条件式（８）の下限値を下回る場合、軸上色収差の補正量が不十分となり、補償レンズ群で球面収差の補正自由度が少なくなる。逆に、条件式（８）の上限値を上回る場合、軸上色収差が補正過剰となり、やはり補償レンズ群での球面収差の補正自由度が少なくなる。
【００９４】
尚、従来の液晶プロジェクター用の投射レンズに用いるプリズムは、例えばSCHOT社製の商品BK7等の硝材が主に用いられており、この硝材を使用した場合、条件式（８）を満足する。ここで、条件式（８）の下限値を０．０３とする、及び／又は上限値を０．１、より好ましくは０．８にすると尚望ましい。
【００９５】
なお、各実施例のズームレンズは、縮小側がテレセントリックである。本発明においてテレセントリックとは、縮小側共役面（液晶パネルＬＣＤ）から縮小側瞳位置までの広角端と望遠端における距離を各々Ｄｐｗ，Ｄｐｔ、レンズ全長（第１レンズ面から最終レンズ面までの距離）をＬとする。このとき、
０．３＜｜Ｄｐｗ／Ｌ｜                            ・・・・（９）
０．３＜｜Ｄｐｔ／Ｌ｜
なる条件をのうち少なくとも一方を満足する場合である。ここで、この条件式（９）の下限値を１．０にする、及び／又は上限値を５．０にすると尚望ましい。
【００９６】
以下、各実施例のズームレンズの特徴について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００９７】
実施例１は、図１に示すような、拡大側より縮小側へ順に、負、正、正、正、負、正の屈折力の第１〜第６レンズ群Ｌ１〜Ｌ６より成る、６群構成のズームレンズである。
【００９８】
以下、各レンズ群の構成は、拡大側より縮小側に順に配置されているものとして説明する。
【００９９】
第１レンズ群Ｌ１は、拡大側が凸面でメニスカス形状の負レンズＧ１１、非球面を含む負レンズＧ１２、負レンズＧ１３、縮小側が凸面でメニスカス形状の正レンズＧ１４より成っている。
【０１００】
負レンズＧ１１では、瞳近軸光線の入射高ｈｂの小さい縮小側の面を、広角化を図るための負の屈折力とし、瞳近軸光線の入射高ｈｂの大きい拡大側の面を歪曲収差の補正効果のある正の屈折力としている。
【０１０１】
また、負レンズＧ１２と、負レンズでＧ１３は、広角化を図るための強い屈折力を有しており、又、歪曲収差の補正を効果的に行っている。
【０１０２】
正レンズＧ１４は、負レンズＧ１１〜Ｇ１３で発生した諸収差を補正している。
【０１０３】
第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズＧ２１と縮小側が凸面でメニスカス形状の負レンズＧ２２との接合レンズにより構成されている。
【０１０４】
第２レンズ群Ｌ２は、ズーミングのために移動する移動レンズ群であり、４つの移動レンズ群のうち最も強い正の屈折力を有している。ズーミングに際しては、この第２レンズ群Ｌ２の移動により全系の合成焦点距離が大きく変化する。すなわち、第２レンズ群Ｌ２は、移動により全系の主たる変倍を行っている。
【０１０５】
また、第２レンズ群Ｌ２中の正レンズＧ２１と、負レンズＧ２２は、条件式（４）、（３）をそれぞれ満たしている。
【０１０６】
また、その接合面は、条件式（５）を満たしている。瞳近軸光線の入射高ｈｂの大きい第２レンズ群Ｌ２に、２次スペクトルを軽減する硝材を使用することで、倍率色収差を効果的に補正している。
【０１０７】
第３レンズ群Ｌ３は、条件式（６）を満たす正レンズＧ３１より成っている。第３レンズ群Ｌ３は、ズーミングのために移動する移動レンズ群であり、主変倍群である第２レンズ群Ｌ２と共に変倍を行っている。第３レンズ群Ｌ３は、倍率色収差の補正を行っている。
【０１０８】
第４レンズ群Ｌ４は、正レンズＧ４１より成っている。第４レンズ群Ｌ４は、第２レンズ群Ｌ２で発生した収差及び倍率色収差と軸上色収差を補償している。
【０１０９】
第５レンズ群L5は補償レンズ群であり、条件式（１）を満たす負レンズＧ５２の両側にメニスカス形状の正レンズＧ５１、Ｇ５３を貼り合わせた3枚接合レンズと、非球面を含む負レンズＧ５４、両凸形状の正レンズＧ５５より成っている。
【０１１０】
第５レンズ群Ｌ５は、ズーミングのために移動する移動レンズ群である。３枚接合レンズで、倍率色収差の発生を抑えつつ、球面収差、軸上色収差を良好に補正している。負レンズＧ５４と正レンズＧ５５で、全ズーム領域中の倍率色収差と、像面湾曲を良好に補正している。
【０１１１】
第６レンズ群Ｌ６は、正レンズＧ６１より成っている。第６レンズ群Ｌ６は、第１レンズ群Ｌ１から第５レンズ群Ｌ５までの合成屈折力を弱める働きをしており、高画角化、大口径化に有利な光学作用をしている。
【０１１２】
また、第６レンズ群Ｌ６は、条件式（２）を満たしており、倍率色収差を良好に補正している。
【０１１３】
実施例１のズームレンズのズーム比は、１．６５である。実施例１は、図２、図３に示すように、広角端、望遠端でともに良好な光学特性を有している。
【実施例２】
【０１１４】
実施例２は、図４に示すように、最終レンズ面の縮小側に挿入される光学ブロックの長さが長い、例えば反射型のプロジェクター用のズームレンズである。実施例２は、拡大側より縮小側へ順に、負、正、正、負、正、正の屈折力の第１〜第６レンズ群Ｌ１〜Ｌ６より成る、６群構成のズームレンズである。
【０１１５】
第６レンズ群Ｌ６の構成は、実施例１と同様である。
【０１１６】
第1レンズ群L1は、実施例１と同様の構成と作用をしている。実施例２では、それに加え負レンズＧ１１が条件式（３）を満たしており、これにより倍率色収差の補正も同時に行っている。
【０１１７】
第２レンズ群Ｌ２は、両凸形状の正レンズＧ２１より成っている。第3レンズ群L3は、拡大側が凸面のメニスカス形状の正レンズより成っている。第２、第３レンズ群で変倍を行っている。
【０１１８】
また、第２レンズ群Ｌ２の正レンズＧ２１は、条件式（６）を満たしており、倍率色収差を効果的に補正している。
【０１１９】
第４レンズ群L4は、負レンズＧ４１と、両凸形状の正レンズＧ４２の接合より成る補償レンズ群である。負レンズＧ４１は、後述する第５レンズ群Ｌ５の負レンズＧ５１と共に条件式（１）の関係を満たしている。第４レンズ群Ｌ４は、ブロック長の長いプリズムによる軸上色収差の補正を行い、かつ倍率色収差の発生を抑えている。これにより球面収差と軸上色収差を良好に補正している。
【０１２０】
第5レンズ群Ｌ５は、両凹形状の負レンズＧ５１と両凸形状の正レンズＧ５２との接合レンズと両凸形状の正レンズＧ５３より構成されている。
【０１２１】
前記接合レンズは、強い負の屈折力であり、補償レンズ群Ｌ４の補助をすると共に、各接合レンズ面や正レンズＧ５３により全ズーム領域中の倍率色収差と像面湾曲を良好に補正している。
【０１２２】
実施例２のズームレンズのズーム比は１．６６倍である。実施例２は、図５、図６に示すように、広角端、望遠端ともに良好な光学特性を有している。
【実施例３】
【０１２３】
実施例３は、図７に示すような、拡大側より縮小側へ順に、負、正、負、正、正の屈折力の第１〜第５レンズ群Ｌ１〜Ｌ５より成る、５群構成のズームレンズである。
【０１２４】
実施例３の第２レンズ群Ｌ２は、図１の実施例１における第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３とを一体化した構成となっている。これによって実施例１と同様の効果を得ている。
【０１２５】
実施例３のズーム比は、１．４０である。実施例３は、図８、図９に示すように、広角端、望遠端でともに良好な光学特性を有している。
【実施例４】
【０１２６】
実施例４では、図１０に示すような、拡大側より縮小側へ順に、負、正、正、負、正の屈折力の第１〜第５レンズ群Ｌ１〜Ｌ５より成る、５群構成のズームレンズである。
【０１２７】
実施例４の第４レンズ群Ｌ４は、図４の実施例２もおける第４レンズ群Ｌ４と第５レンズ群Ｌ５とを一体化した構成となっている。これによって実施例２と同様の効果を得ている。
【０１２８】
実施例４のズーム比は、１．４８である。実施例４は、図１１、図１２に示すように、広角端、望遠端でともに良好な光学特性を有している。
【実施例５】
【０１２９】
実施例５は、図１３に示すような、拡大側より縮小側へ順に、負、正、負、正の屈折力の第１〜第４レンズ群Ｌ１〜Ｌ４より成る、４群構成のズームレンズである。
【０１３０】
実施例５は、図１０の実施例４における第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４とを、一体化した構成と略同じである。これによって実施例４と同様の効果を得ている。
【０１３１】
実施例５のズーム比は、１．２９である。実施例５は、図１４、図１５に示すように、広角端、望遠端でともに良好な光学特性を有している。
【０１３２】
次に、前述した負レンズＧｎ１、正レンズＧｐｂ、負レンズＧｎａ、正レンズＧｐａ、正レンズＧｐａ１、Ｇｐａ２・・・と、各実施例のズームレンズを構成するレンズとの対応関係を表―１に示す。
【０１３３】
実施例１、２、３、４、５の各実施例において、負レンズＧｎ１は表１に示す通り負レンズＧ５２、負レンズＧ４１、負レンズＧ４２、負レンズＧ４１、負レンズＧ３２である。また、実施例２においては負レンズＧｎ２が負レンズＧ５１であり、実施例３においては負レンズＧｎ２が負レンズＧ４３であり、実施例５においては負レンズＧｎ２が負レンズＧ３４である。
【０１３４】
【表１】
2007225877.tif 000005
【０１３５】
図１６は本発明の画像投射装置の実施形態の要部概略図である。
【０１３６】
同図は前述したズームレンズを３板式のカラー液晶プロジェクターに適用し複数の液晶パネルに基づく複数の色光の画像情報を色合成手段１０２を介して合成している。そしてズームレンズ１０３でスクリーン面１０４上に拡大投射する画像投射装置を示している。
【０１３７】
図１６においてカラー液晶プロジェクター１０１はＲ，Ｇ，Ｂの３枚の液晶パネル１０５Ｒ，１０５Ｇ，１０５ＢからのＲＧＢの各色光を色合成手段としてのプリズム１０２で１つの光路に合成している。そして前述したズームレンズより成る投影レンズ１０３を用いてスクリーン１０４に投影している。
【０１３８】
以上のように各実施例のズームレンズは、表示体の画像を固定した有限距離にてスクリーンに拡大投射するプロジェクター装置に好適なものである。
【０１３９】
特に表示体に各色光毎に複数の液晶等を用い、各色光を色合成した後に、ズームレンズを介してスクリーン上に高精細な画像投射を行うのに好適な、簡易構成で小型のテレセントリック性を有している。
【０１４０】
図１７は本発明の撮像装置の実施例の要部概略図である。本実施形態ではビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置１０６に撮影レンズとして前述したズームレンズを用いた例を示している。
【０１４１】
図１７においては被写体１０９の像を撮影レンズ１０８で感光体１０７に結像し、画像情報を得ている。
【０１４２】
以上のように各実施例によれば、レンズ系全体の小型化を図りつつ、ズーミングに伴う諸収差を良好に補正し、画面全体にわたり良好なる光学性能を有した液晶プロジェクター用に好適なズームレンズを達成することができる。
【０１４３】
この他、画像情報を銀塩フィルム、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）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撮像装置に好適なズームレンズを達成することができる。
【０１４４】
以下に実施例１〜５のズームレンズに各々対応する数値実施例１〜５を示す。各数値実施例においてｉは拡大側（前方側）からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔である。ｒｉ，ｄｉの単位はｍｍである。ｎｉとνｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の屈折率、アッベ数を示す。ｆｗ，ｆｔは広角端と望遠端の焦点距離である。ＦｎｏはＦナンバーである。
【０１４５】
またｋを円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ2／ｒ）／［１＋［１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2］1/2］
＋Ａｈ4＋Ｂｈ6＋Ｃｈ8＋Ｄｈ10＋Ｅｈ１２
で表示される。但しｒは近軸曲率半径である。
【０１４６】
なお、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０-Z」を意味する。
【０１４７】
レンズ構成と、前述の各条件式１〜８と数値実施例１〜５における諸数値との関係を表２、表３に示す。
【０１４８】
【数３】
2007225877.tif 000006
【０１４９】
【数４】
2007225877.tif 000007
【０１５０】
【数５】
2007225877.tif 000008
【０１５１】
【数６】
2007225877.tif 000009
【０１５２】
【数７】
2007225877.tif 000010
【０１５３】
【表２】
2007225877.tif 000011
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】実施例１のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図２】実施例１のズームレンズの広角端の収差図
【図３】実施例１のズームレンズの望遠端の収差図
【図４】実施例２のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図５】実施例２のズームレンズの広角端の収差図
【図６】実施例２のズームレンズの望遠端の収差図
【図７】実施例３のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図８】実施例３のズームレンズの広角端の収差図
【図９】実施例３のズームレンズの望遠端の収差図
【図１０】実施例４のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図１１】実施例４のズームレンズの広角端の収差図
【図１２】実施例４のズームレンズの望遠端の収差図
【図１３】実施例５のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図
【図１４】実施例５のズームレンズの広角端の収差図
【図１５】実施例５のズームレンズの望遠端の収差図
【図１６】カラー液晶プロジェクターの要部概略図
【図１７】撮像装置の要部概略図
【符号の説明】
【０１５５】
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
Ｌ６  第６レンズ群
ＳＴＯ  開口絞り
ＬＣＤ  液晶表示装置（像面）
ＧＢ  硝子ブロック（色合成プリズム）
Ｓ  Ｓａｇｉｔｔａｌ像面の倒れ
Ｍ  Ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ像面の倒れ
１０１  液晶プロジェクター
１０２  色合成手段
１０３  投射レンズ
１０４  スクリーン
１０５（５Ｂ、５Ｇ、５Ｒ）  液晶パネル
１０６  撮像装置
１０７  撮像手段
１０８  撮影レンズ
１０９  被写体
【図１】
2007225877.tif 000012
【図２】
2007225877.tif 000013
【図３】
2007225877.tif 000014
【図４】
2007225877.tif 000015
【図５】
2007225877.tif 000016
【図６】
2007225877.tif 000017
【図７】
2007225877.tif 000018
【図８】
2007225877.tif 000019
【図９】
2007225877.tif 000020
【図１０】
2007225877.tif 000021
【図１１】
2007225877.tif 000022
【図１２】
2007225877.tif 000023
【図１３】
2007225877.tif 000024
【図１４】
2007225877.tif 000025
【図１５】
2007225877.tif 000026
【図１６】
2007225877.tif 000027
【図１７】
2007225877.tif 000028