(57)【要約】【課題】安価、広角で、良好な性能を有する投写用ズームレンズおよびこの投写用ズームレンズを備えた投写型表示装置を提供する。【解決手段】投写用ズームレンズは、拡大側から順に、変倍の際に固定の負の第１レンズ群Ｇ１、変倍の際に移動する正の第２レンズ群Ｇ２、複数のレンズ群、変倍の際に固定の最終レンズ群から実質的に構成される。変倍の際に全ての隣り合うレンズ群の間隔が変化する。第１レンズ群Ｇ１の拡大側から１〜３番目には各々、非球面を有し近軸領域で拡大側に凹面を向け近軸領域で負の単レンズの第１レンズＬ１１、非球面を有する単レンズの第２レンズＬ１２、第３レンズＬ１３が配置される。第１レンズＬ１１〜第３レンズＬ１３からなる第１レンズ群前群Ｇ１Ａは負の屈折力を有する。第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の屈折率の温度係数、第３レンズＬ１３の焦点距離、第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離に関する条件式を満足する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、変倍の際に固定されている負の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍の際に移動し正の屈折力を有する第２レンズ群と、複数のレンズ群と、変倍の際に固定されている最終レンズ群とから実質的に構成され、
変倍の際に、全ての隣り合うレンズ群の間隔が変化し、
前記第１レンズ群の拡大側から１、２番目に配置されたレンズはそれぞれ、非球面を有し近軸領域で拡大側に凹面を向け近軸領域で負の屈折力を有する単レンズである第１レンズ、非球面を有する単レンズである第２レンズであり、
前記第１レンズ群の拡大側から３番目のレンズを第３レンズとした場合、前記第１レンズと、前記第２レンズと、前記第３レンズとからなる第１レンズ群前群が負の屈折力を有し、
前記第１レンズの拡大側の面と最大画角の主光線との交点が前記第１レンズの拡大側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、前記第１レンズの縮小側の面と最大画角の主光線との交点が前記第１レンズの縮小側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、
前記第２レンズの拡大側の面と最大画角の主光線との交点が前記第２レンズの拡大側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、前記第２レンズの縮小側の面と最大画角の主光線との交点が前記第２レンズの縮小側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、
下記条件式（１）〜（３）を全て満足することを特徴とする投写用ズームレンズ。
３０×１０−６＜｜ｄｎ１／ｄｔ｜      （１）
３０×１０−６＜｜ｄｎ２／ｄｔ｜      （２）
１．０＜ｆＬ３／ｆＧ１Ａ＜２．０      （３）
ただし、
ｄｎ１／ｄｔ：前記第１レンズのｄ線に関する屈折率の温度係数
ｄｎ２／ｄｔ：前記第２レンズのｄ線に関する屈折率の温度係数
ｆＬ３：前記第３レンズの焦点距離
ｆＧ１Ａ：前記第１レンズ群前群の焦点距離
【請求項２】
下記条件式（４）を満足する請求項１記載の投写用ズームレンズ。
−２．０＜Ｒ１／Ｈ１＜−０．５      （４）
ただし、
Ｒ１：前記第１レンズの拡大側の面の近軸曲率半径
Ｈ１：最大画角の主光線の前記第１レンズの拡大側の面での光線高
【請求項３】
下記条件式（５）を満足する請求項１または２記載の投写用ズームレンズ。
０．８＜ｅｎＰ／Ｂｆ＜１．５      （５）
ただし、
ｅｎＰ：最も拡大側のレンズ面から拡大側瞳位置までの光軸上の距離
Ｂｆ：最も縮小側のレンズ面から縮小側焦点位置までの光軸上の空気換算距離
【請求項４】
下記条件式（６）を満足する請求項１から３のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
−２０＜ｆＬ１ａ２／ｆｗ＜−８      （６）
ｆＬ１ａ２：前記第１レンズと前記第２レンズの合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
【請求項５】
下記条件式（７）を満足する請求項１から４のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
２．５＜Ｈ１／Ｄ４＜６．０      （７）
ただし、
Ｈ１：前記第１レンズの拡大側の面での最大画角の主光線の光線高
Ｄ４：前記第２レンズと前記第３レンズの光軸上の間隔
【請求項６】
下記条件式（８）を満足する請求項１から５のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
１．０＜（Ｉｍφ×ｅｎＰ）／（Ｈ１×ｆｗ）＜２．０      （８）
ただし、
Ｉｍφ：縮小側の最大有効像円直径
ｅｎＰ：最も拡大側のレンズ面から拡大側瞳位置までの光軸上の距離
Ｈ１：前記第１レンズの拡大側の面での最大画角の主光線の光線高
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
【請求項７】
下記条件式（９）を満足する請求項１から６のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
ｆｗ／｜ｆＬ１｜＋ｆｗ／｜ｆＬ２｜＜０．１５      （９）
ただし、
ｆＬ１：前記第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：前記第２レンズの焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
【請求項８】
下記条件式（１０）を満足する請求項１から７のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
Ｌ／Ｉｍφ＜１０      （１０）
ただし、
Ｌ：最も縮小側のレンズ面から縮小側焦点位置までを空気換算距離とした場合の、最も拡大側のレンズ面から縮小側焦点位置までの光軸上の距離
Ｉｍφ：縮小側の最大有効像円直径
【請求項９】
下記条件式（１１）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
１．０＜Ｂｆ／Ｉｍφ＜２．０      （１１）
ただし、
Ｂｆ：最も縮小側のレンズ面から縮小側焦点位置までの光軸上の空気換算距離
Ｉｍφ：縮小側の最大有効像円直径
【請求項１０】
下記条件式（１２）を満足する請求項１から９のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
１．５＜Ｉｍφ／ｆｗ＜４．０      （１２）
ただし、
Ｉｍφ：縮小側の最大有効像円直径
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
【請求項１１】
下記条件式（１３）を満足する請求項１から１０のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
４．０＜ｆＧ２／ｆｗ＜８．０      （１３）
ただし、
ｆＧ２：前記第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
【請求項１２】
下記条件式（１４）を満足する請求項１から１１のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
３．０＜ｆＧ５ａ６／ｆｗ＜６．０      （１４）
ただし、
ｆＧ５ａ６：前記複数のレンズ群のうち最も縮小側のレンズ群と前記最終レンズ群との合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
【請求項１３】
縮小側がテレセントリックである請求項１から１２のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
【請求項１４】
前記複数のレンズ群は全て変倍の際に移動する請求項１から１３のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
【請求項１５】
全系が６つのレンズ群から実質的に構成される請求項１から１４のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
【請求項１６】
光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用ズームレンズとしての請求項１から１５のいずれか１項記載の投写用ズームレンズとを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写用ズームレンズおよび投写型表示装置に関し、例えば、ライトバルブにより形成される原画像をスクリーン上に拡大投写するのに好適な投写用ズームレンズおよびこれを搭載した投写型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子等のライトバルブに表示した画像を拡大投写する投写型表示装置が広く用いられている。ライトバルブとして透過型液晶表示素子が使用される光学系においては、通常、色合成のためにクロスダイクロイックプリズムが用いられており、その角度依存性を考慮して色合成特性を向上させるために、上記光学系に用いられる投写用レンズは縮小側をテレセントリックに構成することが求められる。また、投写用レンズとしては、設置条件の自由度が低い場合でもスクリーンサイズに応じて投写する画像サイズを調整可能なように、変倍可能なズームレンズ系がより好まれる傾向にある。
【０００３】
縮小側がテレセントリックに構成され、投写用途に適したズームレンズとしては、例えば下記特許文献１〜３に記載されたものが知られている。特許文献１〜３には、５つまたは６つのレンズ群から構成され、最も拡大側に負の屈折力を有するレンズ群が配置されたズームレンズが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０４７６５号公報
【特許文献２】特許５２５４１４６号公報
【特許文献３】特許５３７８１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プレゼンテーション用途として投写型表示装置を用いる場合は、比較的奥行きの狭い空間で、短い投写距離で大きな画面サイズが求められる場面が多い。また、ホームシアター用途等で投写型表示装置を用いる場合も、大画面で映像を鑑賞したいという要望が強い。このような事情から、より短い投写距離でより大きな画面の投写を可能とするために、より広い画角を有する投写用ズームレンズが求められることになる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１〜３に記載のレンズ系は、近年の広角化の要望に応えるには画角が不十分であり、さらなる広角化が望まれる。
【０００７】
また、一方で、投写型表示装置の市場での価格競争が進んでいることから、投写用レンズにも低コスト化が求められている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、広角で、低コスト化が図られ、高い光学性能を有する投写用ズームレンズおよびこのような投写用ズームレンズを備えた投写型表示装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、変倍の際に固定されている負の屈折力を有する第１レンズ群と、変倍の際に移動し正の屈折力を有する第２レンズ群と、複数のレンズ群と、変倍の際に固定されている最終レンズ群とから実質的に構成され、変倍の際に、全ての隣り合うレンズ群の間隔が変化し、第１レンズ群の拡大側から１、２番目に配置されたレンズはそれぞれ、非球面を有し近軸領域で拡大側に凹面を向け近軸領域で負の屈折力を有する単レンズである第１レンズ、非球面を有する単レンズである第２レンズであり、第１レンズ群の拡大側から３番目のレンズを第３レンズとした場合、第１レンズと、第２レンズと、第３レンズとからなる第１レンズ群前群が負の屈折力を有し、第１レンズの拡大側の面と最大画角の主光線との交点が第１レンズの拡大側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、第１レンズの縮小側の面と最大画角の主光線との交点が第１レンズの縮小側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、第２レンズの拡大側の面と最大画角の主光線との交点が第２レンズの拡大側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、第２レンズの縮小側の面と最大画角の主光線との交点が第２レンズの縮小側の面と光軸との交点よりも縮小側に位置し、下記条件式（１）〜（３）を全て満足するものである。
３０×１０−６＜｜ｄｎ１／ｄｔ｜      （１）
３０×１０−６＜｜ｄｎ２／ｄｔ｜      （２）
１．０＜ｆＬ３／ｆＧ１Ａ＜２．０      （３）
ただし、
ｄｎ１／ｄｔ：第１レンズのｄ線に関する屈折率の温度係数
ｄｎ２／ｄｔ：第２レンズのｄ線に関する屈折率の温度係数
ｆＬ３：第３レンズの焦点距離
ｆＧ１Ａ：第１レンズ群前群の焦点距離
【００１０】
なお、ｄｎ１／ｄｔ、ｄｎ２／ｄｔは、２５℃〜４０℃での平均の屈折率の温度係数とする。また、第１レンズ群前群の一部のみが合焦に用いられる光学系等、第１レンズ群前群の焦点距離が各種状態により変化する光学系では、必ずしも全ての状態で条件式（３）を満たす必要はなく、条件式（３）を満たす状態があればいいものとする。
【００１１】
本発明の投写用ズームレンズにおいては、下記条件式（４）〜（１４）のいずれか１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
−２．０＜Ｒ１／Ｈ１＜−０．５      （４）
０．８＜ｅｎＰ／Ｂｆ＜１．５      （５）
−２０＜ｆＬ１ａ２／ｆｗ＜−８      （６）
２．５＜Ｈ１／Ｄ４＜６．０      （７）
１．０＜（Ｉｍφ×ｅｎＰ）／（Ｈ１×ｆｗ）＜２．０      （８）
ｆｗ／｜ｆＬ１｜＋ｆｗ／｜ｆＬ２｜＜０．１５      （９）
Ｌ／Ｉｍφ＜１０      （１０）
１．０＜Ｂｆ／Ｉｍφ＜２．０      （１１）
１．５＜Ｉｍφ／ｆｗ＜４．０      （１２）
４．０＜ｆＧ２／ｆｗ＜８．０      （１３）
３．０＜ｆＧ５ａ６／ｆｗ＜６．０      （１４）
ＦＮｏ．ｍａｘ＜３．００      （１５）
ただし、
Ｒ１：第１レンズの拡大側の面の近軸曲率半径
Ｈ１：最大画角の主光線の第１レンズの拡大側の面での光線高
ｅｎＰ：最も拡大側のレンズ面から拡大側瞳位置までの光軸上の距離
Ｂｆ：最も縮小側のレンズ面から縮小側焦点位置までの光軸上の空気換算距離
ｆＬ１ａ２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
Ｄ４：第２レンズと第３レンズの光軸上の間隔
Ｉｍφ：縮小側の最大有効像円直径
ｆＬ１：第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：第２レンズの焦点距離
Ｌ：最も縮小側のレンズ面から縮小側焦点位置までを空気換算距離とした場合の、最も拡大側のレンズ面から縮小側焦点位置までの光軸上の距離
ｆＧ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆＧ５ａ６：上記複数のレンズ群のうち最も縮小側のレンズ群と最終レンズ群との合成焦点距離
ＦＮｏ．ｍａｘ：最大Ｆナンバー
【００１２】
なお、「最大画角」は変倍全域での最大画角である。Ｈ１、ｅｎＰは、広角端で、かつ投写距離が無限遠の場合のものである。Ｈ１の符号は常に正とする。ｅｎＰの符号は、最も拡大側のレンズ面より拡大側瞳位置が縮小側にある場合を正、拡大側にある場合を負とする。Ｒ１の符号は、近軸での面形状が拡大側に凸を向けたものを正とし、縮小側に凸を向けたものを負とする。ＦＮｏ．ｍａｘは変倍全域での最大Ｆナンバーである。
【００１３】
本発明の投写用ズームレンズにおいては、縮小側がテレセントリックであることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の投写用ズームレンズにおいては、第２レンズ群と最終レンズ群の間に配置される上記複数のレンズ群は全て変倍の際に移動することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の投写用ズームレンズにおいては、全系が６つのレンズ群から実質的に構成されることが好ましい。
【００１６】
本発明の投写型表示装置は、光源と、この光源からの光が入射するライトバルブと、このライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用ズームレンズとして上述した本発明の投写用ズームレンズとを備えたものである。
【００１７】
なお、「拡大側」は、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、「縮小側」は、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。
【００１８】
なお、「〜から実質的に構成され」の「実質的に」は、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等のレンズ以外の光学要素を含んでもよいことを意図するものである。
【００１９】
なお、「レンズ群」は、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。
【００２０】
なお、レンズ群の屈折力の符号、レンズの屈折力の符号、レンズの面形状は、非球面が含まれているものについては特に断りがない限り近軸領域で考えるものとする。
【００２１】
なお、本発明においては、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱うものとする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、負先行のレンズ群構成を採用した５群以上のレンズ群からなるズームレンズにおいて、拡大側から１〜３番目のレンズに関する構成を好適に設定しているため、広角で、低コスト化が図られ、高い光学性能を有する投写用ズームレンズ、およびこの投写用ズームレンズを備えた投写型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１の投写用ズームレンズに対応する、本発明の一実施形態に係る投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図２】本発明の実施例２の投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図３】本発明の実施例３の投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図４】本発明の実施例４の投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図５】本発明の実施例５の投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図６】本発明の実施例６の投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図７】本発明の実施例７の投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図８】本発明の実施例８の投写用ズームレンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図
【図９】本発明の実施例１の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１０】本発明の実施例２の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１１】本発明の実施例３の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１２】本発明の実施例４の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１３】本発明の実施例５の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１４】本発明の実施例６の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１５】本発明の実施例７の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１６】本発明の実施例８の投写用ズームレンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図
【図１７】本発明の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る投写用ズームレンズのレンズ構成と、軸上光束４および最大画角の光束５の光路を示す断面図である。図１に示す例は後述の実施例１の投写用ズームレンズに対応している。図１では、左側を拡大側、右側を縮小側としている。図１に示すレンズ系は、固定焦点レンズ系よりも汎用性が高いズームレンズ系を構成するものである。図１では、ＷＩＤＥと付された上段に広角端における状態を示し、ＴＥＬＥと付された下段に望遠端における状態を示す。上段と下段の間に、広角端から望遠端へ変倍する際に移動する各レンズ群の概略的な移動方向を示す矢印を示している。
【００２５】
図１に示す例の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５と、第６レンズ群Ｇ６とからなる６群構成を採っている。変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第６レンズ群Ｇ６は像面に対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２〜第５レンズ群Ｇ５の４つのレンズ群が移動する。
【００２６】
この投写用ズームレンズは、例えば投写型表示装置に搭載されて、ライトバルブに表示された画像情報をスクリーンへ投写する投写用ズームレンズとして使用可能である。図１では、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、プリズム、各種フィルタ、カバーガラス等を想定したガラスブロック２と、ガラスブロック２の縮小側の面に位置するライトバルブの画像表示面１も合わせて図示している。
【００２７】
投写型表示装置においては、画像表示面１で画像情報を与えられた光束が、ガラスブロック２を介して、この投写用ズームレンズに入射され、この投写用ズームレンズにより紙面左側方向に配置されるスクリーン（不図示）上に投写される。
【００２８】
なお、図１に示す構成では、ガラスブロック２の縮小側の面の位置と画像表示面１の位置とが一致した例を示しているが、必ずしもこれに限定されない。また、図１では図の簡略化のために１枚の画像表示面１のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により３原色に分離し、各原色用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示できるように構成してもよい。
【００２９】
本実施形態の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、変倍の際に固定されている負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、変倍の際に移動し正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、複数のレンズ群と、変倍の際に固定されている最終レンズ群とから実質的に構成される。図１に示す例では、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が複数のレンズ群に対応し、第６レンズ群Ｇ６が最終レンズ群に対応する。以下では、第２レンズ群Ｇ２と最終レンズ群との間に配置される上記複数のレンズ群を総括して中間レンズ群と称する。
【００３０】
本実施形態の投写用ズームレンズは、変倍の際に、全ての隣り合うレンズ群の間隔が変化する。すなわち、変倍の際には、第２レンズ群Ｇ２と中間レンズ群との間隔、中間レンズ群と最終レンズ群の間隔だけでなく、中間レンズ群を構成する各レンズ群についても隣り合うレンズ群との間隔が変化する。図１に示す例では、変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１〜第６レンズ群Ｇ６全ての隣り合うレンズ群の間隔が変化する。
【００３１】
最も拡大側の第１レンズ群Ｇ１を負レンズ群とすることで、広角化に有利となる。第２レンズ群Ｇ２を正レンズ群とすることで、第１レンズ群Ｇ１の拡大側から１、２番目のレンズの大径化を抑制することに有利となる。また、第３レンズ群Ｇ３以降の縮小側のレンズ群に対して、負の第１レンズ群Ｇ１と正の第２レンズ群Ｇ２とでワイドコンバータの役割を担うことができ、広角化に有利となる。
【００３２】
なお、中間レンズ群を構成する各レンズ群は、変倍の際に全ての隣り合うレンズ群の間隔が変化すればよく、一部のレンズ群は変倍の際に固定されている固定レンズ群であってもよい。中間レンズ群が固定レンズ群を含む場合は、変倍の際に移動するレンズ群を必要最小限にすることで駆動機構の簡略化を図ることができる。あるいは、中間レンズ群を構成する各レンズ群は全て変倍の際に移動してもよい。このようにした場合は、変倍全域での収差の変動、特に像面湾曲の変動を抑えることが容易となる。
【００３３】
なお、中間レンズ群が含むレンズ群の数は任意に設定可能だが、例えば図１に示す例のように３つとすることができる。このように、全系を６つのレンズ群からなる構成とした場合は、高い性能を実現することが容易になる。
【００３４】
本実施形態の投写用ズームレンズは、高性能を実現しながら広角化および低コスト化を図るため、第１レンズ群Ｇ１を以下に述べるように構成している。以下では、第１レンズ群Ｇ１の拡大側から１〜３番目に配置されるレンズをそれぞれ第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２、第３レンズＬ１３と称し、これら３枚のレンズからなるレンズ群を第１レンズ群前群Ｇ１Ａと称する。
【００３５】
第１レンズＬ１１は、非球面を有し近軸領域で拡大側に凹面を向け近軸領域で負の屈折力を有する単レンズである。第２レンズＬ１２は、非球面を有する単レンズである。第１レンズ群前群Ｇ１Ａは、負の屈折力を有する。第１レンズＬ１１の拡大側の面と最大画角の主光線５ｃとの交点Ｐｃ１は、第１レンズＬ１１の拡大側の面と光軸Ｚとの交点Ｐ１よりも縮小側に位置する。第１レンズＬ１１の縮小側の面と最大画角の主光線５ｃとの交点Ｐｃ２は、第１レンズＬ１１の縮小側の面と光軸Ｚとの交点Ｐ２よりも縮小側に位置する。第２レンズＬ１２の拡大側の面と最大画角の主光線５ｃとの交点は、第２レンズＬ１２の拡大側の面と光軸Ｚとの交点よりも縮小側に位置する。第２レンズＬ１２の縮小側の面と最大画角の主光線５ｃとの交点は、第２レンズＬ１２の縮小側の面と光軸Ｚとの交点よりも縮小側に位置する。さらに、下記条件式（１）〜（３）を全て満足する。
３０×１０−６＜｜ｄｎ１／ｄｔ｜      （１）
３０×１０−６＜｜ｄｎ２／ｄｔ｜      （２）
１．００＜ｆＬ３／ｆＧ１Ａ＜２．００      （３）
ただし、
ｄｎ１／ｄｔ：第１レンズのｄ線に関する屈折率の温度係数
ｄｎ２／ｄｔ：第２レンズのｄ線に関する屈折率の温度係数
ｆＬ３：第３レンズの焦点距離
ｆＧ１Ａ：第１レンズ群前群の焦点距離
【００３６】
上記の第１レンズ群Ｇ１の構成の作用効果について以下に説明する。全系の拡大側から１〜３番目のレンズからなる第１レンズ群前群Ｇ１Ａを負の屈折力を有するレンズ群とすることで、広角化に有利になるとともに、レンズ系と画像表示面１との間にプリズム等を挿入可能な長いバックフォーカスの確保が容易になる。第１レンズＬ１１を近軸領域で負の屈折力を有するレンズとして、全系の最も拡大側に負の屈折力を配置することで、レンズ系と画像表示面１との間にプリズム等を挿入可能な長いバックフォーカスの確保がさらに容易となる。第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２をともに非球面レンズとすることで、広角化の際に課題となりやすい歪曲収差、像面湾曲の良好な補正に有利となる。
【００３７】
第１レンズＬ１１が、上述した交点Ｐ１、Ｐｃ１、Ｐ２、Ｐｃ２に関する形状を有することで、広角の光学系では大径となりやすい第１レンズＬ１１の外径を小さくすることができ、歪曲収差の補正に有利になるとともに低コスト化に貢献できる。第１レンズＬ１１の上述した交点Ｐ１等に関する形状と同様の形状を第２レンズＬ１２も有することで、同様の効果が得られる。
【００３８】
ここで、上述した交点Ｐ１、Ｐｃ１に関する形状を有する第１レンズＬ１１の拡大側の面の近軸領域での形状を、仮に、凸形状とすると、点Ｐｃ１でのサグ量が大きくなってしまう。なお、サグ量とは、非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さである。点Ｐｃ１でのサグ量とは、交点Ｐ１を通り光軸に垂直な平面を考え、点Ｐｃ１からこの平面に下ろした垂線の長さである。点Ｐｃ１でのサグ量が大きくなると、必然的に点Ｐｃ２でのサグ量も大きくなり、成形性が悪化してしまう。点Ｐｃ１、点Ｐｃ２でのサグ量が大きいまま収差補正を良好に行おうとすると、第２レンズＬ１２の拡大側の面と最大画角の主光線５ｃとの交点でのサグ量も大きくなり、第２レンズＬ１２の成形性も悪化する。そこで、本実施形態では、第１レンズＬ１１の拡大側の面を近軸領域で凹面とすることで、点Ｐｃ１でのサグ量が大きくなるのを抑制し、成形性の悪化を防止している。成形性の優劣はコストに影響するため、上記形状とすることで低コスト化が図られたレンズ系とすることができる。
【００３９】
条件式（１）、（２）については、これらの式を満足することで、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２に安価な材料を選択することができる。広角の光学系では拡大側から１、２番目に配置される第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２は大径になりやすく、一般にはレンズ径が大きいほど材料費がかかる。また、収差補正のためには、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２は非球面レンズとすることが好ましいが、非球面レンズは製作方法によっては、球面レンズに比べ高コストである。そこで、本実施形態では、大径の非球面レンズである第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２に条件式（１）、（２）を満足する材料を選択することで、低コスト化を図っている。
【００４０】
条件式（３）については、第１レンズ群前群Ｇ１Ａを負レンズ群としたレンズ系において、条件式（３）を満足することで、第３レンズＬ１３は負の屈折力を有するレンズとなる。条件式（３）の下限以下とならないように第１レンズ群前群Ｇ１Ａの焦点距離と第３レンズＬ１３の焦点距離の比を規定することで、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２との合成屈折力を強くしなくても、第１レンズ群前群Ｇ１Ａに必要な負の屈折力を第３レンズＬ１３によって確保することができる。条件式（１）、（２）を満足する安価な材料は、線膨張係数が大きい傾向にあるが、条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２との合成屈折力を強くする必要がなくなり、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２に線膨張係数が大きな材料を用いた場合でも、環境温度が変化した際の第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２による合焦位置の移動を抑えることが容易になる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、像面湾曲、倍率色収差の補正が容易になる。
【００４１】
条件式（３）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（３−２）を満足することがさらにより好ましい。
１．０＜ｆＬ３／ｆＧ１Ａ＜１．８      （３−１）
１．１＜ｆＬ３／ｆＧ１Ａ＜１．６      （３−２）
【００４２】
また、線膨張係数が大きい材料からなるレンズを用いて接合レンズを構成した場合は、接合された各レンズが温度変化により剥離することが懸念されるが、本実施形態によれば、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２をともに単レンズとすることで、このような懸念事項を回避できる。
【００４３】
なお、近軸領域で第２レンズＬ１２が有する屈折力の符号は正、負いずれも可能である。第２レンズＬ１２が近軸領域で正の屈折力を有する場合は、第１レンズＬ１１が近軸領域で負の屈折力を有するため、環境温度が変化した際の第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２とを合成した光学系による合焦位置の移動を抑えることが容易になる。第２レンズＬ１２が近軸領域で負の屈折力を有する場合は、拡大側から１〜３番目のレンズが全て負の屈折力を有することになり、広角化に有利となる。
【００４４】
さらに、本実施形態の投写用ズームレンズは、下記条件式（４）〜（１５）のいずれか１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
−２．０＜Ｒ１／Ｈ１＜−０．５      （４）
０．８＜ｅｎＰ／Ｂｆ＜１．５      （５）
−２０＜ｆＬ１ａ２／ｆｗ＜−８      （６）
２．５＜Ｈ１／Ｄ４＜６．０      （７）
１．０＜（Ｉｍφ×ｅｎＰ）／（Ｈ１×ｆｗ）＜２．０      （８）
ｆｗ／｜ｆＬ１｜＋ｆｗ／｜ｆＬ２｜＜０．１５      （９）
Ｌ／Ｉｍφ＜１０      （１０）
１．０＜Ｂｆ／Ｉｍφ＜２．０      （１１）
１．５＜Ｉｍφ／ｆｗ＜４．０      （１２）
４．０＜ｆＧ２／ｆｗ＜８．０      （１３）
３．０＜ｆＧ５ａ６／ｆｗ＜６．０      （１４）
ＦＮｏ．ｍａｘ＜３．００      （１５）
ただし、
Ｒ１：第１レンズの拡大側の面の近軸曲率半径
Ｈ１：最大画角の主光線の第１レンズの拡大側の面での光線高
ｅｎＰ：最も拡大側のレンズ面から拡大側瞳位置までの光軸上の距離
Ｂｆ：最も縮小側のレンズ面から縮小側焦点位置までの光軸上の空気換算距離
ｆＬ１ａ２：第１レンズと第２レンズの合成焦点距離
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
Ｄ４：第２レンズと第３レンズの光軸上の間隔
Ｉｍφ：縮小側の最大有効像円直径
ｆＬ１：第１レンズの焦点距離
ｆＬ２：第２レンズの焦点距離
Ｌ：最も縮小側のレンズ面から縮小側焦点位置までを空気換算距離とした場合の、最も拡大側のレンズ面から縮小側焦点位置までの光軸上の距離
ｆＧ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆＧ５ａ６：中間レンズ群を構成するレンズ群のうち最も縮小側のレンズ群と最終レンズ群との合成焦点距離
ＦＮｏ．ｍａｘ：最大Ｆナンバー
【００４５】
上記の条件式（４）〜（１５）の作用効果について以下に説明する。条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズＬ１１の拡大側の面の周辺部でのサグ量が大きくなりすぎないようにでき、像面湾曲と歪曲収差の両方を良好に補正しながら第２レンズＬ１２の周辺部でのサグ量を抑え、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の成形性の悪化を防止することができる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズＬ１１の拡大側の面の光軸近傍から周辺部にかけてのサグ量の変化量が大きくなりすぎないようにでき、成形性の悪化を防止することができる。
【００４６】
条件式（４）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（４−２）を満足することがさらにより好ましい。
−１．５＜Ｒ１／Ｈ１＜−０．７      （４−１）
−１．５＜Ｒ１／Ｈ１＜−０．８      （４−２）
【００４７】
条件式（５）のＢｆは、投写距離が無限遠の場合のものであり、縮小側をバック側としたときの空気換算距離でのバックフォーカスである。条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、バックフォーカスが過剰に長くなるのを防ぐことができ、レンズ系の大型化の抑制が可能になる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、必要な長さのバックフォーカスを確保できる、あるいは、第１レンズＬ１１の大径化の防止が可能になる。
【００４８】
条件式（５）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（５−２）を満足することがさらにより好ましい。
０．９＜ｅｎＰ／Ｂｆ＜１．２      （５−１）
０．９＜ｅｎＰ／Ｂｆ＜１．１５      （５−１）
【００４９】
条件式（６）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２以外の第１レンズ群Ｇ１のレンズの屈折力の負担を軽減することができ、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２以外の第１レンズ群Ｇ１のレンズで発生する収差量を抑えることができる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズＬ１１と第２レンズＬ１２との合成屈折力が強くなるのを防ぐことができ、環境温度が変化した際の第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２による合焦位置の移動を抑えることができる。
【００５０】
条件式（６）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
−１５＜ｆＬ１ａ２／ｆｗ＜−１０      （６−１）
【００５１】
条件式（７）の下限以下とならないようにすることで、第２レンズＬ１２がサグ量が大きい形状となるのを防ぐことができ、成形性の悪化を防止できる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズＬ１１の外径が大きくなりすぎるのを防ぐことが可能になる。
【００５２】
条件式（７）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（７−１）を満足することがより好ましい。
３．０＜Ｈ１／Ｄ４＜５．０      （７−１）
【００５３】
条件式（８）の下限以下とならないようにすることで、第１レンズＬ１１の拡大側の面の周辺部でのサグ量が大きくなりすぎないようにでき、像面湾曲と歪曲収差の両方を良好に補正しながら第２レンズＬ１２の周辺部でのサグ量を抑え、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の成形性の悪化を防止することができる。条件式（８）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズＬ１１の拡大側の面の光軸近傍から周辺部にかけてのサグ量の変化量が大きくなりすぎないようにでき、成形性の悪化を防止することができる。
【００５４】
条件式（８）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（８−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（８−２）を満足することがさらにより好ましい。
１．２＜（Ｉｍφ×ｅｎＰ）／（Ｈ１×ｆｗ）＜２．０      （８−１）
１．５＜（Ｉｍφ×ｅｎＰ）／（Ｈ１×ｆｗ）＜２．０      （８−２）
【００５５】
条件式（９）の上限以上とならないようにすることで、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２の個々の屈折力が強くなるのを防止でき、環境温度が変化した際の第１レンズＬ１１、第２レンズＬ１２個々による合焦位置の移動量を小さくすることができる。
【００５６】
また、下記条件式（９−１）を満足することが好ましい。条件式（９−１）の上限に関する効果は上述の条件式（９）の効果と同じである。条件式（９−１）の下限以下とならないようにすることで、第３レンズＬ１３が担う負の屈折力の負担が大きくなりすぎるのを防止でき、収差発生量を抑制することができる。
０．０５＜ｆｗ／｜ｆＬ１｜＋ｆｗ／｜ｆＬ２｜＜０．１５      （９−１）
【００５７】
条件式（９−１）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（９−２）を満足することがより好ましい。
０．０７＜ｆｗ／｜ｆＬ１｜＋ｆｗ／｜ｆＬ２｜＜０．１２      （９−２）
【００５８】
条件式（１０）の上限以上とならないようにすることで、レンズ系の全長が長くなりすぎるのを防止することが可能になる。条件式（１０）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１０−１）を満足することがより好ましい。
Ｌ／Ｉｍφ＜８．５      （１０−１）
【００５９】
また、下記条件式（１０−２）を満足することが好ましい。条件式（１０−２）の上限に関する効果は上述の条件式（１０）の効果と同じである。条件式（１０−２）の下限以下とならないようにすることで、ライトバルブの画像表示面１のサイズに対応可能な最大有効像円のサイズを確保することが可能となり、さらには、光軸Ｚと画像表示面１の中心が一致していないシフト投写も可能となる。条件式（１０−２）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１０−３）を満足することがより好ましい。
５．０＜Ｌ／Ｉｍφ＜１０      （１０−２）
６．０＜Ｌ／Ｉｍφ＜８．５      （１０−３）
【００６０】
条件式（１１）の下限以下とならないようにすることで、投写用レンズとして必要な長さのバックフォーカスを確保することができる。条件式（１１）の上限以上とならないようにすることで、バックフォーカスが過剰に長くなるのを防ぐことができ、レンズ系の大型化の抑制が可能になる。
【００６１】
条件式（１１）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１１−１）を満足することがより好ましい。
１．２＜Ｂｆ／Ｉｍφ＜１．５      （１１−１）
【００６２】
条件式（１２）の下限以下とならないようにすることで、高画角を確保することができる。条件式（１２）の上限以上とならないようにすることで、拡大側のレンズの外径が大きくなりすぎるのを防ぐことができる。
【００６３】
条件式（１２）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１２−１）を満足することがより好ましく、下記条件式（１２−２）を満足することがさらにより好ましい。
２．０＜Ｉｍφ／ｆｗ＜３．０      （１２−１）
２．２＜Ｉｍφ／ｆｗ＜３．０      （１２−２）
【００６４】
条件式（１３）の下限以下とならないようにすることで、広角端での球面収差の補正が容易になる。条件式（１３）の上限以上とならないようにすることで、拡大側のレンズの外径が大きくなりすぎるのを防ぐことができる。
【００６５】
条件式（１３）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１３−１）を満足することがより好ましい。
５．０＜ｆＧ２／ｆｗ＜７．０      （１３−１）
【００６６】
条件式（１４）の下限以下とならないようにすることで、適切な長さのバックフォーカスを確保することが容易になる。条件式（１４）の上限以上とならないようにすることで、レンズ系の全長が長くなりすぎるのを防ぐことができ、ひいては拡大側のレンズの外径が大きくなりすぎるのを防ぐことができる。
【００６７】
条件式（１４）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１４−１）を満足することがより好ましい。
４．０＜ｆＧ５ａ６／ｆｗ＜５．０      （１４−１）
【００６８】
条件式（１５）の上限以上とならないようにすることで、望遠端も含めた全変倍域で投写用レンズとして必要なＦナンバーを確保することができる。条件式（１５）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１５−１）を満足することがより好ましい。
ＦＮｏ．ｍａｘ＜２．５０      （１５−１）
【００６９】
また、下記条件式（１５−２）を満足することが好ましい。条件式（１５−２）の上限に関する効果は上述の条件式（１５）の効果と同じである。条件式（１５−２）の下限以下とならないようにすることで、大幅なコストアップを招くことなく、レンズ系の大型化を抑えながら、投写用ズームレンズに求められる性能を達成することが可能になる。上記事情から、下記条件式（１５−３）を満足することがより好ましい。
１．５＜ＦＮｏ．ｍａｘ＜３．００      （１５−２）
１．５＜ＦＮｏ．ｍａｘ＜２．５０      （１５−３）
【００７０】
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、縮小側がテレセントリックに構成されていることが好ましい。このようにした場合は、レンズ系と画像表示面１との間にクロスプリズムや全反射プリズム等が配置された投写型表示装置に好適なものとなる。
【００７１】
また、照明光の損失を抑えて投写用ズームレンズに照明光を取り込むためには、縮小側の像面の任意の点に集光する光束の断面において、各光束の上側の最大光線と下側の最大光線の二等分角線と、各光束の主光線とのなす角度が−３°〜＋３°の範囲内であることが好ましい。
【００７２】
また、本発明の目的とする投写用ズームレンズとしては、ズーム全域において歪曲収差が−２％〜＋２％の範囲内に抑えられていることが好ましい。
【００７３】
次に、各レンズ群の採りうる好ましい構成例について図１の例を参照しながら述べる。第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、拡大側に凹面を向けた負レンズと、拡大側に凸面を向けたレンズと、縮小側に凹面を向けた負レンズと、両凹レンズと、いずれか一方が正レンズで他方が負レンズの２枚のレンズが接合された接合レンズとから実質的に構成されることが好ましい。このように、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力を少なくとも４枚のレンズに分散することにより、歪曲収差の発生を抑えることができる。第１レンズ群Ｇ１の拡大側から２番目のレンズを拡大側に凸面を向けたレンズとすることで、低画角での歪曲収差の補正に有効となる。第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側に正レンズと負レンズが接合された接合レンズを配置することで、第１レンズ群Ｇ１で発生する軸上色収差、倍率色収差を補正することができる。
【００７４】
第１レンズ群Ｇ１は、少なくとも１枚の正レンズを有することが好ましく、このようにした場合は、倍率色収差、歪曲収差を良好に補正でき、広角化に有利となる。
【００７５】
また、第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側のレンズ面は、近軸領域で拡大側に凹面を向け、近軸領域より半径方向外側で負の屈折力が近軸領域に比べ弱くなる領域を有し、有効径内に変曲点を有する非球面形状であることが好ましい。このようにした場合は、広角化に伴う負の歪曲収差の発生を抑えることができる。なお、有効径とは、結像に寄与する全光線とレンズ面との交わる点を考えたとき、径方向における最も外側の点（最も光軸から離れた点）からなる円の直径を意味する。また、変曲点を有する非球面形状とは、レンズの光軸を含む断面形状を考えたとき、凹形状から凸形状（または凸形状から凹形状）に切り替わる点を有する非球面形状である。
【００７６】
図１の例の第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、近軸領域で拡大側に凹面を向けた負メニスカス形状の第１レンズＬ１１と、近軸領域で拡大側に凸面を向けた正メニスカス形状の第２レンズＬ１２と、拡大側に凸面を向けた負メニスカス形状の第３レンズＬ１３と、両凹形状のレンズＬ１４と、正のレンズＬ１５と、負のレンズＬ１６とからなり、レンズＬ１５およびレンズＬ１６が接合されている。ただし、第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側に配置される接合レンズは、図１の例に限定されず、拡大側から順に負レンズと正レンズを接合した構成も可能である。
【００７７】
第１レンズ群Ｇ１が６枚のレンズからなる場合は、投写距離が変化した際のフォーカシングは、拡大側から１〜３番目のレンズを一体的に光軸方向に移動させて行うようにしてもよく、もしくは、拡大側から４〜６番目のレンズを一体的に光軸方向に移動させて行うようにしてもよい。あるいは、第１レンズ群Ｇ１の拡大側から１〜３番目のレンズからなる群を前群、４〜６番目のレンズからなる群を後群とし、これら前群と後群を異なる軌跡で光軸方向に移動させてフォーカシングを行うようにしてもよく、このようにした場合はフォーカシングの際の収差変動をより抑えることができる。
【００７８】
第２レンズ群Ｇ２は、１枚の両凸レンズのみから実質的に構成されるようにしてもよく、このようにした場合は小型化・軽量化に有利となる。図１の例の第２レンズ群Ｇ２は両凸形状のレンズＬ２１のみからなる。
【００７９】
第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた正レンズと、拡大側に凹面を向けた負レンズとから実質的に構成されることが好ましい。このようにした場合は、軸上の収差と軸外の収差のバランスを良好にとりながら補正することができる。図１の例の第３レンズ群Ｇ３は、上述した好ましい構成を有するレンズＬ３１とレンズＬ３２からなる。なお、第３レンズ群Ｇ３は図１の例のように負の屈折力を有するレンズ群としてもよく、後述の実施例３に示すように正の屈折力を有するレンズ群としてもよい。
【００８０】
第４レンズ群Ｇ４は、例えば、正の屈折力を有するレンズ群とすることができる。その場合は、第４レンズ群Ｇ４は、１枚の正レンズのみから実質的に構成されるようにしてもよく、このようにした場合は小型化・軽量化に有利となる。図１の例の第４レンズ群Ｇ４は両凸形状のレンズＬ４１のみからなる。
【００８１】
第５レンズ群Ｇ５は、少なくとも１枚の負レンズを有するように構成される。これにより、変倍の際の倍率色収差の変動の打ち消しつつ、ズーム全域で軸上色収差を良好に補正することができる。第５レンズ群Ｇ５は例えば、正の屈折力を有するレンズ群とすることができる。
【００８２】
図１の例の第５レンズ群Ｇ５は、拡大側から順に、負のレンズＬ５１と、正のレンズＬ５２と、負のレンズＬ５３と、負のレンズＬ５４と、正のレンズＬ５５と、正のレンズＬ５６とからなり、レンズＬ５２とレンズＬ５３は接合され、レンズＬ５４とレンズＬ５５は接合されている。
【００８３】
最終レンズ群は、例えば、正の屈折力を有するレンズ群とすることができる。その場合は、最終レンズ群は、１枚の正レンズのみから実質的に構成されるようにしてもよく、このようにした場合は小型化・軽量化に有利となる。図１の例の第６レンズ群Ｇ６は両凸形状のレンズＬ６１のみからなる。
【００８４】
また、図１の投写用ズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は広角端に比べ望遠端で縮小し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は広角端に比べ望遠端で増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔は広角端に比べ望遠端で縮小し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間隔は広角端に比べ望遠端で増大し、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間隔は広角端に比べ望遠端で増大するように構成されている。
【００８５】
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔が広角端に比べ望遠端で縮小することで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を合成した光学系の角倍率を増加させることができ、変倍光学系を構成する上で有利となる。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔が広角端に比べ望遠端で増大することで、広角端では第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔を狭くすることができ、最大画角の主光線が第２レンズ群Ｇ２を通過する高さの変倍による変動量を少なくすることでき、変倍の際の歪曲収差、倍率色収差の変動を抑えることができる。
【００８６】
第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔が広角端に比べ望遠端で縮小することで、変倍の際の縮小側のテレセントリック性の変化を抑えることができる。また、変倍の際の像面位置の変動の補正に有利となる。第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間隔が広角端に比べ望遠端で増大することで、変倍の際の倍率色収差の変動を抑えることができる。第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間隔が広角端に比べ望遠端で増大することで、変倍の際の倍率色収差の変動を抑えることができる。
【００８７】
例えば、図１の例の投写用ズームレンズの変倍の際の各レンズ群の挙動は以下の通りである。すなわち、図１の例では、広角端から望遠端へ変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第６レンズ群Ｇ６は固定されており、第２レンズ群Ｇ２〜第５レンズ群Ｇ５全てが常に拡大側へ移動し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は常に縮小し、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔は常に増大し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔は常に縮小し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間隔は常に増大し、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間隔は常に増大する。ただし、本発明においては、変倍の際の各レンズ群の挙動を図１の例と異なるものとすることも可能である。
【００８８】
なお、上述した好ましい構成や可能な構成は、任意の組合せが可能であり、投写用ズームレンズに要望される事項に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。
【００８９】
次に、本発明の投写用ズームレンズの具体的な実施例について説明する。なお、以下に示す実施例の数値データは全て、投写距離が無限遠の場合の広角端における全系の焦点距離が１０．００となるように規格化されたものであり、所定の桁でまるめたものである。
【００９０】
＜実施例１＞
実施例１の投写用ズームレンズの構成図は図１に示したものであり、図１に示す例の構成は上述したため、ここでは重複説明を省略する。実施例１の投写用ズームレンズの詳細構成を示す数値データを下記表１〜表３に示す。表１に基本レンズデータを示し、表２に非球面係数を示し、表３にｄ線に関する諸元と可変面間隔の値を示す。
【００９１】
表１のＳｉの欄には最も拡大側の構成要素の拡大側の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付した場合のｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、Ｎｄｊの欄には最も拡大側の構成要素を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。
【００９２】
ただし、曲率半径の符号は、拡大側に凸面を向けた面形状のものを正とし、縮小側に凸面を向けた面形状のものを負としている。基本レンズデータにはガラスブロック２も含めて示している。非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。
【００９３】
表２に、実施例１の各非球面の非球面係数を示す。表２の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍは３以上の整数であり、各非球面により異なる）の値である。
【００９４】
【数１】
2016050989.tif 000003
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
【００９５】
表１では、可変面間隔は、ＤＤ［  ］という記号を用い、［  ］の中にこの間隔の拡大側の面番号を付してＤｉの欄に記入している。ＤＤ［６］は、フォーカシングの際に変化する可変の面間隔である。ＤＤ［１１］、ＤＤ［１３］、ＤＤ［１７］、ＤＤ［１９］、ＤＤ［２９］はそれぞれ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間隔、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間隔であり、これらは全て変倍の際に変化する。
【００９６】
表３に、広角端、望遠端それぞれにおけるズーム比Ｚｒ、全系の焦点距離ｆ’、縮小側をバック側とした場合の空気換算距離でのバックフォーカスＢｆ’、ＦナンバーＦＮｏ．、全画角２ω（単位は度）、上記各可変面間隔の値を示す。表３では、ＷＩＤＥ、ＴＥＬＥの欄にそれぞれ広角端、望遠端における上記各値を示す。また、表３では、Ｂｆ’とｆ’は投写距離が無限遠の場合のみ示し、Ｂｆ’とｆ’以外は投写距離が無限遠の場合と投写距離が２３００の場合について示す。なお、表３に示す値はｄ線に関するものである。ここで言う投写距離は、投写用ズームレンズの最も拡大側の面から投写面（スクリーン）までの距離である。
【００９７】
【表１】
2016050989.tif 000004
【００９８】
【表２】
2016050989.tif 000005
【００９９】
【表３】
2016050989.tif 000006
【０１００】
図９に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例１の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。図１０では、ＷＩＤＥと付した上段に広角端状態のものを示し、ＴＥＬＥと付した下段に望遠端状態のものを示す。図１０において、球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）に関する収差をそれぞれ実線、長破線、短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差をそれぞれ実線、点線で示す。歪曲収差図では、ｄ線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線に関する収差をそれぞれ長破線、短破線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。
【０１０１】
上記の実施例１の説明で述べた各種データの記号、意味、記載方法、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下の実施例の説明では一部重複説明を省略する。
【０１０２】
＜実施例２＞
実施例２の投写用ズームレンズのレンズ構成図は図２に示したものである。なお、実施例２の投写用ズームレンズでは変倍の際の各レンズ群の挙動は以下のようになっている。すなわち、広角端から望遠端へ変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第６レンズ群Ｇ６は固定されており、第２レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５は常に拡大側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は拡大側へ移動した後縮小側へ移動する。広角端から望遠端へ変倍する際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔は常に縮小し、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間隔は常に増大し、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間隔は常に増大する。望遠端における第３レンズ群Ｇ３の位置は広角端における第３レンズ群Ｇ３の位置に比べ縮小側にある。
【０１０３】
実施例２の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表４に、非球面係数を表５に、諸元と可変面間隔の値を表６にそれぞれ示す。図１０に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例２の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【０１０４】
【表４】
2016050989.tif 000007
【０１０５】
【表５】
2016050989.tif 000008
【０１０６】
【表６】
2016050989.tif 000009
【０１０７】
＜実施例３＞
実施例３の投写用ズームレンズのレンズ構成図は図３に示したものである。実施例３の投写用ズームレンズでは、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の挙動は上述の実施例２のものと略同様であるが、望遠端における第３レンズ群Ｇ３の位置が広角端における第３レンズ群Ｇ３の位置に比べ拡大側にある点のみ実施例２のものと異なる。
【０１０８】
実施例３の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表７に、非球面係数を表８に、諸元と可変面間隔の値を表９にそれぞれ示す。図１１に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例３の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【０１０９】
【表７】
2016050989.tif 000010
【０１１０】
【表８】
2016050989.tif 000011
【０１１１】
【表９】
2016050989.tif 000012
【０１１２】
＜実施例４＞
実施例４の投写用ズームレンズのレンズ構成図は図４に示したものである。実施例４の投写用ズームレンズでは、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の挙動は上述の実施例３のものと同様である。実施例４の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表１０に、非球面係数を表１１に、諸元と可変面間隔の値を表１２にそれぞれ示す。図１２に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例４の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【０１１３】
【表１０】
2016050989.tif 000013
【０１１４】
【表１１】
2016050989.tif 000014
【０１１５】
【表１２】
2016050989.tif 000015
【０１１６】
＜実施例５＞
実施例５の投写用ズームレンズのレンズ構成図は図５に示したものである。実施例５の投写用ズームレンズでは、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の挙動は図１に示す実施例１のものと同様である。実施例５の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表１３に、非球面係数を表１４に、諸元と可変面間隔の値を表１５にそれぞれ示す。図１３に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例５の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【０１１７】
【表１３】
2016050989.tif 000016
【０１１８】
【表１４】
2016050989.tif 000017
【０１１９】
【表１５】
2016050989.tif 000018
【０１２０】
＜実施例６＞
実施例６の投写用ズームレンズのレンズ構成図は図６に示したものである。実施例６の投写用ズームレンズでは、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の挙動は図１に示す実施例１のものと同様である。実施例６の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表１６に、非球面係数を表１７に、諸元と可変面間隔の値を表１８にそれぞれ示す。図１４に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例６の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【０１２１】
【表１６】
2016050989.tif 000019
【０１２２】
【表１７】
2016050989.tif 000020
【０１２３】
【表１８】
2016050989.tif 000021
【０１２４】
＜実施例７＞
実施例７の投写用ズームレンズのレンズ構成図は図７に示したものである。実施例７の投写用ズームレンズでは、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の挙動は図１に示す実施例１のものと同様である。実施例７の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表１９に、非球面係数を表２０に、諸元と可変面間隔の値を表２１にそれぞれ示す。図１５に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例７の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【０１２５】
【表１９】
2016050989.tif 000022
【０１２６】
【表２０】
2016050989.tif 000023
【０１２７】
【表２１】
2016050989.tif 000024
【０１２８】
＜実施例８＞
実施例８の投写用ズームレンズのレンズ構成図は図８に示したものである。実施例８の投写用ズームレンズでは、広角端から望遠端へ変倍する際の各レンズ群の挙動は図１に示す実施例１のものと同様である。実施例８の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表２２に、非球面係数を表２３に、諸元と可変面間隔の値を表２４にそれぞれ示す。図１６に左から順に、投写距離が２３００の場合の実施例８の投写用ズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の各収差図を示す。
【０１２９】
【表２２】
2016050989.tif 000025
【０１３０】
【表２３】
2016050989.tif 000026
【０１３１】
【表２４】
2016050989.tif 000027
【０１３２】
表２５に上記実施例１〜８の上記各条件式（１）〜（１５）の対応値を示す。表２６に、上記実施例１〜８の各条件式に関係する値を示す。表２５、表２６に示す値はｄ線に関するものである。表２５、表２６に示すｅｎＰの拡大側瞳位置には、縮小側がテレセントリックの状態での近軸量を用いている。
【０１３３】
【表２５】
2016050989.tif 000028
【０１３４】
【表２６】
2016050989.tif 000029
【０１３５】
以上のデータからわかるように、実施例１〜８の投写用ズームレンズは、低コスト化が図られ、広角端での全画角が１００°〜１１０°の範囲にあり広角化が達成され、プリズム等を挿入可能な十分な長さのバックフォーカスを有し、縮小側がテレセントリックに構成され、諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
【０１３６】
次に、図１７を参照しながら、本発明の実施形態に係る投写型表示装置について説明する。図１７は、本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図１７に示す投写型表示装置２００は、本発明の実施形態に係る投写用ズームレンズ１０と、光源２０と、各色光に対応したライトバルブとしての透過型表示素子１１ａ〜１１ｃと、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４と、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃと、光路を偏向するための全反射ミラー１８ａ〜１８ｃとを有する。なお、図１７では、投写用ズームレンズ１０は概略的に図示している。また、光源２０とダイクロイックミラー１２の間にはインテグレーターが配されているが、図１７ではその図示を省略している。
【０１３７】
光源２０からの白色光は、ダイクロイックミラー１２、１３で３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に分解された後、それぞれコンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃを経て各色光光束にそれぞれ対応する透過型表示素子１１ａ〜１１ｃに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成された後、投写用ズームレンズ１０に入射する。投写用ズームレンズ１０は、透過型表示素子１１ａ〜１１ｃにより光変調された光による光学像をスクリーン２０５上に投写する。
【０１３８】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の投写用ズームレンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数を適宜変更することが可能である。
【０１３９】
また、本発明の投写型表示装置は、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１    画像表示面
２    ガラスブロック
４    軸上光束
５    最大画角の光束
５ｃ    最大画角の主光線
１０    投写用ズームレンズ
１１ａ〜１１ｃ      透過型表示素子
１２、１３      ダイクロイックミラー
１４      クロスダイクロイックプリズム
１６ａ〜１６ｃ      コンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ      全反射ミラー
２０      光源
２００    投写型表示装置
２０５    スクリーン
Ｇ１    第１レンズ群
Ｇ１Ａ    第１レンズ群前群
Ｇ２    第２レンズ群
Ｇ３    第３レンズ群
Ｇ４    第４レンズ群
Ｇ５    第５レンズ群
Ｇ６    第６レンズ群
Ｌ１１    第１レンズ
Ｌ１２    第２レンズ
Ｌ１３    第３レンズ
Ｌ１４〜Ｌ１６、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ４１、Ｌ５１〜Ｌ５６、Ｌ６１    レンズ
Ｐ１    第１レンズの拡大側の面と光軸との交点
Ｐ２    第１レンズの縮小側の面と光軸との交点
Ｐｃ１    第１レンズの拡大側の面と最大画角の主光線との交点
Ｐｃ２    第１レンズの縮小側の面と最大画角の主光線との交点
Ｚ    光軸
【図１】
2016050989.tif 000030
【図２】
2016050989.tif 000031
【図３】
2016050989.tif 000032
【図４】
2016050989.tif 000033
【図５】
2016050989.tif 000034
【図６】
2016050989.tif 000035
【図７】
2016050989.tif 000036
【図８】
2016050989.tif 000037
【図９】
2016050989.tif 000038
【図１０】
2016050989.tif 000039
【図１１】
2016050989.tif 000040
【図１２】
2016050989.tif 000041
【図１３】
2016050989.tif 000042
【図１４】
2016050989.tif 000043
【図１５】
2016050989.tif 000044
【図１６】
2016050989.tif 000045
【図１７】
2016050989.tif 000046