(57)【要約】【課題】広角で、Ｆナンバーが小さく、色収差が良好に補正され、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、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２、正の第３レンズ群Ｇ３、正の第４レンズ群Ｇ４、正の第５レンズ群Ｇ５から実質的になる。変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は固定され、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は光軸方向の相互間隔を変化させて移動する。第４レンズ群Ｇ４は、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを拡大側から順に接合してなる負正接合レンズを２組含む。第４レンズ群Ｇ４の最も拡大側および最も縮小側の負正接合レンズに関する所定の条件式を満足する。【選択図】図１
2017107112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とから実質的になり、
変倍の際に、前記第１レンズ群と前記第５レンズ群は固定されており、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は隣り合うレンズ群の光軸方向の間隔を変化させて移動し、
前記第４レンズ群は、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを拡大側から順に接合してなる負正接合レンズを２組含み、
下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする投写用ズームレンズ。
１７＜ν１ｐ−ν１ｎ＜５０      （１）
３０＜ν２ｐ−ν２ｎ＜５０      （２）
ただし、
ν１ｐ：前記第４レンズ群の最も拡大側の前記負正接合レンズ中の前記正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν１ｎ：前記第４レンズ群の最も拡大側の前記負正接合レンズ中の前記負レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｐ：前記第４レンズ群の最も縮小側の前記負正接合レンズ中の前記正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｎ：前記第４レンズ群の最も縮小側の前記負正接合レンズ中の前記負レンズのｄ線基準のアッベ数
【請求項２】
前記第４レンズ群の２組の前記負正接合レンズはそれぞれ、拡大側に凹面を向けている請求項１記載の投写用ズームレンズ。
【請求項３】
前記第４レンズ群の２組の前記負正接合レンズはそれぞれ、両凹レンズおよび両凸レンズを拡大側から順に接合してなる請求項１または２記載の投写用ズームレンズ。
【請求項４】
下記条件式（３）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。
−１＜ｆｗ／ｆ１＜−０．７      （３）
ただし、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
【請求項５】
下記条件式（４）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。
０．２＜ｆｗ／ｆ２＜０．６      （４）
ただし、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項６】
下記条件式（５）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。
−０．６５＜ｆ１／ｆ２＜−０．３      （５）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項７】
下記条件式（６）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。
νｍａｘ＜７８      （６）
ただし、
νｍａｘ：全系に含まれるレンズのｄ線基準のアッベ数のうちの最大値
【請求項８】
下記条件式（７）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。
７＜ｆ４／ＲＣ４１＜１０      （７）
ただし、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
ＲＣ４１：前記第４レンズ群の最も拡大側の前記負正接合レンズの接合面の曲率半径
【請求項９】
下記条件式（８）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。
１．５＜ｆ４／ＲＣ４２＜５      （８）
ただし、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
ＲＣ４２：前記第４レンズ群の最も縮小側の前記負正接合レンズの接合面の曲率半径
【請求項１０】
下記条件式（１−１）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。
１８＜ν１ｐ−ν１ｎ＜５０      （１−１）
【請求項１１】
下記条件式（１−２）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。
２１＜ν１ｐ−ν１ｎ＜４０      （１−２）
【請求項１２】
下記条件式（２−１）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。
３５＜ν２ｐ−ν２ｎ＜４５      （２−１）
【請求項１３】
下記条件式（３−１）を満足する請求項１から１２のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
−０．９＜ｆｗ／ｆ１＜−０．８      （３−１）
ただし、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
【請求項１４】
下記条件式（４−１）を満足する請求項１から１３のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
０．３５＜ｆｗ／ｆ２＜０．５５      （４−１）
ただし、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項１５】
下記条件式（５−１）を満足する請求項１から１４のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
−０．６＜ｆ１／ｆ２＜−０．３５      （５−１）
ただし、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
【請求項１６】
下記条件式（６−１）を満足する請求項１から１５のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
νｍａｘ＜７５      （６−１）
ただし、
νｍａｘ：全系に含まれるレンズのｄ線基準のアッベ数のうちの最大値
【請求項１７】
下記条件式（７−１）を満足する請求項１から１６のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
７．５＜ｆ４／ＲＣ４１＜９．５      （７−１）
ただし、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
ＲＣ４１：前記第４レンズ群の最も拡大側の前記負正接合レンズの接合面の曲率半径
【請求項１８】
下記条件式（８−１）を満足する請求項１から１７のいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
２＜ｆ４／ＲＣ４２＜４．５      （８−１）
ただし、
ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
ＲＣ４２：前記第４レンズ群の最も縮小側の前記負正接合レンズの接合面の曲率半径
【請求項１９】
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１８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、液晶表示素子やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：登録商標）表示素子等のライトバルブに表示した画像をスクリーン等に拡大投写する投写型表示装置が広く普及している。特に、このライトバルブを３つ用い、赤、緑、青の３原色の照明光に各々対応させるようにすることでこれら各照明光を変調し、個々のライトバルブで変調された光を色合成用プリズム等で合成し、投写用レンズを介してスクリーンに画像を投写する構成をとるものが広く用いられている。
【０００３】
投写型表示装置からスクリーンまでの距離やスクリーンサイズは設置環境により様々であることから、スクリーンサイズに応じて投写画像のサイズを調整可能なように、投写型表示装置に用いられる投写用レンズには変倍機能を有するズームレンズ系が好まれる傾向にある。従来知られている投写用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ある。特許文献１〜３には、拡大側から順に、第１レンズ群〜第５レンズ群の５つのレンズ群からなり、変倍の際に第１レンズ群と第５レンズ群は固定され、第２レンズ群〜第４レンズ群が移動するレンズ系が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５３３６９号公報
【特許文献２】特許第５５６０６２４号公報
【特許文献３】特開２００７−２４８８４０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、近年ではライトバルブの高精細化が進んでいることから、投写用レンズにはそのライトバルブに見合うように収差補正が良好にされていることが求められており、特に色収差が良好に補正されて高性能であることが求められている。また、近年では、投写型表示装置を用いて大ホールや展示会等で大画面に投写する場面や、より短い投写距離でより大きな投写画面サイズが求められる場面が増加していることから、広角化に対する要望が高まっている。さらに、小さなＦナンバーを有するレンズ系であることも求められている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載のレンズ系は、近年開発が進んだ高精細なライトバルブを想定した場合、より良好に色収差が補正されていることが望まれる。特許文献３に記載のレンズ系は、画角が不十分であり、Ｆナンバーも十分小さいとは言えない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、広角で、Ｆナンバーが小さく、色収差が良好に補正され、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】
【０００８】
本発明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レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群とから実質的になり、変倍の際に、第１レンズ群と第５レンズ群は固定されており、第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群は隣り合うレンズ群の光軸方向の間隔を変化させて移動し、第４レンズ群は、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを拡大側から順に接合してなる負正接合レンズを２組含み、下記条件式（１）および（２）を満足することを特徴とする。
１７＜ν１ｐ−ν１ｎ＜５０      （１）
３０＜ν２ｐ−ν２ｎ＜５０      （２）
ただし、
ν１ｐ：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズ中の正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν１ｎ：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズ中の負レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｐ：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズ中の正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｎ：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズ中の負レンズのｄ線基準のアッベ数
【０００９】
本発明の投写用ズームレンズにおいては、第４レンズ群の２組の負正接合レンズはそれぞれ、拡大側に凹面を向けていることが好ましい。
【００１０】
本発明の投写用ズームレンズにおいては、第４レンズ群の２組の負正接合レンズはそれぞれ、両凹レンズおよび両凸レンズを拡大側から順に接合してなることが好ましい。
【００１１】
本発明の投写用ズームレンズにおいては、下記条件式（３）〜（８）、（１−１）、（１−２）、（２−１）〜（８−１）のいずれか１つ、あるいは任意の組み合わせを満足することが好ましい。
−１＜ｆｗ／ｆ１＜−０．７      （３）
０．２＜ｆｗ／ｆ２＜０．６      （４）
−０．６５＜ｆ１／ｆ２＜−０．３      （５）
νｍａｘ＜７８      （６）
７＜ｆ４／ＲＣ４１＜１０      （７）
１．５＜ｆ４／ＲＣ４２＜５      （８）
１８＜ν１ｐ−ν１ｎ＜５０      （１−１）
２１＜ν１ｐ−ν１ｎ＜４０      （１−２）
３５＜ν２ｐ−ν２ｎ＜４５      （２−１）
−０．９＜ｆｗ／ｆ１＜−０．８      （３−１）
０．３５＜ｆｗ／ｆ２＜０．５５      （４−１）
−０．６＜ｆ１／ｆ２＜−０．３５      （５−１）
νｍａｘ＜７５      （６−１）
７．５＜ｆ４／ＲＣ４１＜９．５      （７−１）
２＜ｆ４／ＲＣ４２＜４．５      （８−１）
ただし、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
νｍａｘ：全系に含まれるレンズのｄ線基準のアッベ数のうちの最大値
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ＲＣ４１：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズの接合面の曲率半径
ＲＣ４２：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズの接合面の曲率半径
ν１ｐ：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズ中の正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν１ｎ：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズ中の負レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｐ：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズ中の正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｎ：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズ中の負レンズのｄ線基準のアッベ数
【００１２】
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。
【００１３】
なお、上記「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、上記「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。
【００１４】
なお、上記「〜から実質的になり」とは、本発明の投写用ズームレンズが、５つのレンズ群以外に、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、レンズフランジ、レンズバレル、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含むことを意味する。
【００１５】
なお、上記「〜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まれる。各レンズ群の屈折力の符号は、対応するレンズ群全体としての屈折力の符号をそれぞれ表すものである。上記レンズ群の屈折力の符号、上記レンズの屈折力の符号、上記レンズの面形状、および上記曲率半径は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。上記曲率半径の符号は、各面について、拡大側に凸を向けた形状のものを正とし、縮小側に凸を向けた形状のものを負とする。上記条件式はｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関するものである。
【００１６】
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施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】
【００１７】
本発明によれば、拡大側から順に、負、正、正、正、正のパワー配列の５群構成のズームレンズ系において、第４レンズ群の構成を好適に設定し、所定の条件式を満足しているため、広角で、Ｆナンバーが小さく、色収差が良好に補正され、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提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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路を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１の投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２の投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例３の投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図である。
【図５】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、倍率色収差図である。
【図６】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、倍率色収差図である。
【図７】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、倍率色収差図である。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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広角端におけるレンズ構成と、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り、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。
【００２０】
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。なお、図１では、投写用ズームレンズの縮小側に配置された平行平面を有する光学部材２と、光学部材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。光学部材２は、プリズム、各種フィルタ、カバーガラス等を想定したものである。画像表示面１は縮小側共役面に対応し、スクリーンは拡大側共役面に対応する。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、光学部材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不図示のスクリーン上に投写される。
【００２１】
なお、図１では、光学部材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。
【００２２】
この投写用ズームレンズは、光軸Ｚに沿って拡大側から順に、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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから実質的になる。上記のような拡大側から順に、負、正、正、正、正のパワー配列とすることにより、レトロフォーカス型の構成となり、広角化と長いバックフォーカスの確保に有利となる。投写型表示装置では、レンズ系とライトバルブの間に、複数のライトバルブからの変調光を合成する色合成光学系や、照明光と投写光を分離する光束分離光学系を配置する構成をとることがあり、そのような構成では、長いバックフォーカスを有することが求められる。
【００２３】
また、この投写用ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は縮小側共役面に対して固定されており、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は隣り合うレンズ群の光軸方向の間隔を変化させて移動する。図１では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の下に、広角端から望遠端への変倍の際の各レンズ群の移動方向を模式的に示す矢印を記入している。図１に示す例では、広角端から望遠端への変倍の際に第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４全て逆行することなく拡大側へ移動する。
【００２４】
この投写用ズームレンズの第４レンズ群Ｇ４は、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズを拡大側から順に接合してなる負正接合レンズを少なくとも２組含むように構成される。拡大側から負正の順に接合した負正接合レンズとすることで、接合面での各像高の倍率色収差の補正に有利となる。第４レンズ群Ｇ４が負正接合レンズを複数含むことで、各負正接合レンズで補正効果を分配することができ好適に色収差を抑えることができ、軸上色収差と倍率色収差の抑制に有利となる。第４レンズ群Ｇ４が含む負正接合レンズのうち２組の負正接合レンズは連続して配置されていてもよく、そのようにした場合はより好適に色収差を抑えることができる。
【００２５】
例えば、図１の例では、第４レンズ群Ｇ４は拡大側から順にレンズＬ４１〜Ｌ４７の７枚のレンズからなり、そのうちレンズＬ４３とレンズＬ４４が接合されて第１の負正接合レンズＣＬ１を構成し、レンズＬ４５とレンズＬ４６が接合されて第２の負正接合レンズＣＬ２を構成している。
【００２６】
さらに、この投写用ズームレンズは、第４レンズ群Ｇ４の負正接合レンズについて下記条件式（１）および（２）を満足するように構成されている。
１７＜ν１ｐ−ν１ｎ＜５０      （１）
３０＜ν２ｐ−ν２ｎ＜５０      （２）
ただし、
ν１ｐ：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズ中の正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν１ｎ：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズ中の負レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｐ：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズ中の正レンズのｄ線基準のアッベ数
ν２ｎ：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズ中の負レンズのｄ線基準のアッベ数
である。
【００２７】
条件式（１）を満足するように第４レンズ群Ｇ４の最も拡大側の負正接合レンズの材料を選択することで、軸上色収差と倍率色収差を良好に抑えることができる。条件式（１）に関する上記効果を高めるためには、下記条件式（１−１）を満足することが好ましく、さらに下記条件式（１−２）を満足することがより好ましい。
１８＜ν１ｐ−ν１ｎ＜５０      （１−１）
２１＜ν１ｐ−ν１ｎ＜４０      （１−２）
【００２８】
条件式（２）を満足するように第４レンズ群Ｇ４の最も縮小側の負正接合レンズの材料を選択することで、軸上色収差と倍率色収差を良好に抑えることができる。条件式（２）に関する上記効果を高めるためには、下記条件式（２−１）を満足することが好ましい。
３５＜ν２ｐ−ν２ｎ＜４５      （２−１）
【００２９】
一般に、Ｆナンバーを小さくするほど、また、画角を広くするほど、色収差の補正が困難になる。第４レンズ群Ｇ４が少なくとも２組の負正接合レンズを含み、条件式（１）および（２）を満足するように構成することで、軸上色収差と倍率色収差の良好な補正に有利となり、Ｆナンバーが小さく広角のレンズ系を実現することが容易になる。図１の例の第４レンズ群Ｇ４は、２組の負正接合レンズを含み、３枚接合を含まない構成である。このような構成をとり、さらに条件式（１）および（２）を満足するように構成することで、３枚接合を用いることなく良好な色収差の補正を実現することが可能になり、３枚接合を用いた場合に比べレンズ系の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００３０】
第４レンズ群Ｇ４が含む負正接合レンズのうち２組の負正接合レンズはそれぞれ、拡大側に凹面を向けていることが好ましい。すなわち、第４レンズ群Ｇ４の２組の負正接合レンズ中の負レンズはそれぞれ、拡大側の面は凹面であることが好ましい。このようにした場合は像面湾曲の抑制に有利となる。なお、第４レンズ群Ｇ４が３組以上の負正接合レンズを有する場合は、条件式（１）、（２）をそれぞれ満足する２組の負正接合レンズと、拡大側に凹面を向けている２組の負正接合レンズとは、異なるものであってもよく、同じものであってもよいが、同じものにした場合は効率的な収差補正が可能となる。
【００３１】
また、第４レンズ群Ｇ４が含む負正接合レンズのうち２組の負正接合レンズはそれぞれ、両凹レンズおよび両凸レンズを拡大側から順に接合してなることが好ましい。このようにした場合は長いバックフォーカスの確保が容易となり、また非点収差の抑制に有利となる。なお、第４レンズ群Ｇ４が３組以上の負正接合レンズを有する場合は、条件式（１）、（２）をそれぞれ満足する２組の負正接合レンズと、両凹レンズおよび両凸レンズを拡大側から順に接合してなる２組の負正接合レンズとは、異なるものであってもよく、同じものであってもよいが、同じものにした場合は効率的な収差補正が可能となる。
【００３２】
この投写用ズームレンズは、さらに下記条件式（３）〜（８）のいずれか１つ、あるいは任意の組み合わせを満足することが好ましい。
−１＜ｆｗ／ｆ１＜−０．７      （３）
０．２＜ｆｗ／ｆ２＜０．６      （４）
−０．６５＜ｆ１／ｆ２＜−０．３      （５）
νｍａｘ＜７８      （６）
７＜ｆ４／ＲＣ４１＜１０      （７）
１．５＜ｆ４／ＲＣ４２＜５      （８）
ただし、
ｆｗ：広角端での全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
νｍａｘ：全系に含まれるレンズのｄ線基準のアッベ数のうちの最大値
ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
ＲＣ４１：第４レンズ群の最も拡大側の負正接合レンズの接合面の曲率半径
ＲＣ４２：第４レンズ群の最も縮小側の負正接合レンズの接合面の曲率半径
である。ここで、ｆｗは投写距離を３．１３メートルとした場合のものである。
【００３３】
条件式（３）の下限以下とならないようにすることで、歪曲収差の抑制に有利となる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることで、長いバックフォーカスの確保と広角化に有利となる。条件式（３）に関する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い。
−０．９＜ｆｗ／ｆ１＜−０．８      （３−１）
【００３４】
条件式（４）の下限以下とならないようにすることで、変倍の際の第２レンズ群Ｇ２の移動量を抑えることができ、また、変倍の際の色収差の変動量を抑えることが容易になる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることで、非点収差の抑制に有利となる。条件式（４）に関する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い。
０．３５＜ｆｗ／ｆ２＜０．５５      （４−１）
【００３５】
条件式（５）の下限以下とならないようにすることで、倍率色収差の抑制に有利となる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることで、非点収差の抑制に有利となる。条件式（５）に関する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い。
−０．６＜ｆ１／ｆ２＜−０．３５      （５−１）
【００３６】
条件式（６）の上限以上とならないようにすることで、色収差のバランスをとることが容易になり、また低コスト化を図ることができる。条件式（６）に関する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。なお、νｍａｘは下記条件式（６−２）を満足する範囲内から選択することが好ましく、条件式（６−２）の下限以下とならないようにすることで、変倍の際の色収差の変動量を抑えることが容易になる。条件式（６−２）に関する効果を高めるために下記条件式（６−３）を満足することがより好ましい。
νｍａｘ＜７５      （６−１）
１５＜νｍａｘ＜７８      （６−２）
１７＜νｍａｘ＜７５      （６−３）
【００３７】
条件式（７）を満足するように構成することで、軸上色収差と倍率色収差を良好に抑えることができる。条件式（７）に関する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。
７．５＜ｆ４／ＲＣ４１＜９．５      （７−１）
【００３８】
条件式（８）を満足するように構成することで、軸上色収差と倍率色収差を良好に抑えることができる。条件式（８）に関する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い。
２＜ｆ４／ＲＣ４２＜４．５      （８−１）
【００３９】
また、この投写用ズームレンズは、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。縮小側がテレセントリックの構成とすることで、レンズ系とライトバルブの間に入射角依存性を有する光学部材を配置した場合でも、入射角依存性に起因する性能劣化を防止することができる。
【００４０】
なお、上記「縮小側がテレセントリック」とは、拡大側から縮小側へ向かう方向に光束を見たとき、縮小側共役面の任意の点に集光する光束の断面において上側の最大光線と下側の最大光線との二等分角線が光軸Ｚと平行に近い状態を指すものである。ただし、完全にテレセントリックな場合、すなわち上記二等分角線が光軸Ｚに対して完全に平行な場合に限るものではなく、多少の誤差がある場合をも含むものを意味する。ここで多少の誤差がある場合とは、光軸Ｚに対する上記二等分角線の傾きが−５°〜＋５°の範囲内の場合である。ただし、上記「縮小側がテレセントリック」は、開口絞りがあるレンズ系では、光軸Ｚに対する主光線の傾きが−５°〜＋５°の範囲内を意味する。図１に示す例は開口絞りが無いレンズ系であり、図１では最大画角の光束５について、上側の最大光線５ｕ、下側の最大光線５ｓ、上側の最大光線５ｕと下側の最大光線５ｓの二等分角線に相当する光線５ｃを例示している。
【００４１】
ここで、図１の例の各レンズ群が有するレンズの詳細構成について説明する。第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順に、レンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズからなる。レンズＬ１１は近軸領域で拡大側に凹面を向けた負メニスカス形状を有する。レンズＬ１２は縮小側に凹面を向けた負レンズである。レンズＬ１３は拡大側に凹面を向けた負レンズである。
【００４２】
第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順に、レンズＬ２１〜Ｌ２３の３枚のレンズからなる。レンズＬ２１は縮小側の面に非球面形状の膜が施された複合非球面レンズである。レンズＬ２２は正レンズであり、レンズＬ２３は負レンズであり、レンズＬ２２とレンズＬ２３は接合されている。第３レンズ群Ｇ３は両凸レンズであるレンズＬ３１の１枚のレンズのみからなる。
【００４３】
第４レンズ群Ｇ４は拡大側から順に、レンズＬ４１〜Ｌ４７の７枚のレンズからなる。レンズＬ４１は拡大側および縮小側の面に非球面形状の膜が施された複合非球面レンズである。レンズＬ４２は両凹レンズである。レンズＬ４３は両凹レンズであり、レンズＬ４４は両凸レンズであり、レンズＬ４３とレンズＬ４４は接合されて第１の負正接合レンズＣＬ１を構成している。レンズＬ４５は両凹レンズであり、レンズＬ４６は両凸レンズであり、レンズＬ４５とレンズＬ４６は接合されて第２の負正接合レンズＣＬ２を構成している。レンズＬ４７は両凸レンズである。第５レンズ群Ｇ５は両凸レンズであるレンズＬ５１の１枚のレンズのみからなる。
【００４４】
図１の例では、投写距離が変化した際のフォーカシングは、レンズＬ１３のみを光軸Ｚに沿って移動させて行う構成とされている。投写距離が無限遠から有限距離へ変化した際は、図１のレンズＬ１３の下の水平方向の矢印で示すように、レンズＬ１３が縮小側から拡大側へ移動することによりフォーカシングが行われる。しかし、本発明においては、フォーカシングの際に移動するレンズは上記例に限定されず、レンズＬ１３以外の１枚以上のレンズを移動させることによりフォーカシングを行ってもよく、第１レンズ群Ｇ１全体を移動させてフォーカシングを行ってもよい。
【００４５】
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。上記構成を適宜採用することで、より良好な光学性能やより高い仕様に対応可能な光学系を実現することができる。本実施形態によれば、広角で、Ｆナンバーが小さく、色収差が良好に補正され、高い光学性能を有する投写用ズームレンズを実現することが可能である。なお、ここでいう広角とは広角端での最大全画角が６０°以上のことを意味し、ここでいうＦナンバーが小さいとは広角端でのＦナンバーが１．８より小さいことを意味する。
【００４６】
次に、本発明の投写用ズームレンズの数値実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１の投写用ズームレンズの断面図を図２に示す。図２では、左側を拡大側、右側を縮小側としており、Ｗｉｄｅと付した上段に広角端状態を示し、Ｍｉｄｄｌｅと付した中段に中間焦点距離状態を示し、Ｔｅｌｅと付した下段に望遠端状態を示す。上段と中段の間に広角端状態から中間焦点距離状態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、中段と下段の間に中間焦点距離状態から望遠端状態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。実施例１の投写用ズームレンズのレンズ構成は図１に示す例として上述した通りであるのでここでは重複説明は省略する。
【００４７】
実施例１の投写用ズームレンズの基本レンズデータを表１に、諸元と可変面間隔の値を表２に、非球面係数を表３に示す。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上の面間隔を示す。表１の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。
【００４８】
ここで、曲率半径の符号は、拡大側に凸を向けた面形状のものを正とし、縮小側に凸を向けた面形状のものを負としている。表１には光学部材２も含めて示している。表１では変倍の際に変化する可変面間隔については、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。
【００４９】
表２に、ズーム比Ｚｒ、全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ωと、可変面間隔の値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２では、広角端状態、中間焦点距離状態、望遠端状態の各値をそれぞれＷｉｄｅ、Ｍｉｄｄｌｅ、Ｔｅｌｅと表記した欄に示している。表１、表２の値は投写距離が３．１３ｍの場合のものである。
【００５０】
表１では、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。表３に、実施例１の各非球面の非球面係数を示す。表３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＝３、４、５、…１０、あるいはｍ＝４、６、８、１０）の値である。
【００５１】
【数１】
2017107112.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
【００５２】
各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍを用いているが、光学系は比例拡大または比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
【００５３】
【表１】
2017107112.tif 000004
【００５４】
【表２】
2017107112.tif 000005
【００５５】
【表３】
2017107112.tif 000006
【００５６】
図９に左から順に、投写距離が３．１３ｍ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９では、Ｗｉｄｅと付した上段に広角端状態のものを示し、Ｍｉｄｄｌｅと付した中段に中間焦点距離状態のものを示し、Ｔｅｌｅと付した下段に望遠端状態のものを示す。図９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。
【００５７】
上記の実施例１の説明で述べた各データの記号、意味、記載方法は、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、以下では重複説明を省略する。
【００５８】
［実施例２］
実施例２の投写用ズームレンズの断面図を図６に示す。実施例２の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５の５つのレンズ群から実質的になる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、各レンズ群が有するレンズの枚数は、実施例１のものと同様である。また、投写距離が無限遠から有限距離へ変化した際のフォーカシングは第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側のレンズのみを光軸Ｚに沿って拡大側へ移動させて行うように構成されている。
【００５９】
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、諸元と可変面間隔の値を表５に、非球面係数を表６に示す。第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側のレンズの縮小側の面と、第４レンズ群Ｇ４の最も拡大側のレンズの拡大側および縮小側の面には、非球面形状の膜が施されており、これら２つのレンズは複合非球面レンズである。実施例２の投写用ズームレンズの各収差図を図６に示す。表４、表５、図６に示すデータは投写距離が３．１３ｍの場合のものである。
【００６０】
【表４】
2017107112.tif 000007
【００６１】
【表５】
2017107112.tif 000008
【００６２】
【表６】
2017107112.tif 000009
【００６３】
［実施例３］
実施例３の投写用ズームレンズの断面図を図７に示す。実施例３の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５の５つのレンズ群から実質的になる。各レンズ群の屈折力の符号、変倍の際に移動するレンズ群、各レンズ群が有するレンズの枚数は、実施例１のものと同様である。また、投写距離が無限遠から有限距離へ変化した際のフォーカシングは第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側のレンズのみを光軸Ｚに沿って拡大側へ移動させて行うように構成されている。
【００６４】
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、諸元と可変面間隔の値を表８に、非球面係数を表９に示す。第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側のレンズの縮小側の面と、第４レンズ群Ｇ４の最も拡大側のレンズの拡大側および縮小側の面には、非球面形状の膜が施されており、これら２つのレンズは複合非球面レンズである。実施例３の投写用ズームレンズの各収差図を図７に示す。表７、表８、図７に示すデータは投写距離が３．１３ｍの場合のものである。
【００６５】
【表７】
2017107112.tif 000010
【００６６】
【表８】
2017107112.tif 000011
【００６７】
【表９】
2017107112.tif 000012
【００６８】
表１０に実施例１〜３の投写用ズームレンズの条件式（１）〜（８）の対応値を示す。表１０に示す値はｄ線に関するものである。
【００６９】
【表１０】
2017107112.tif 000013
【００７０】
以上のデータからわかるように、実施例１〜３の投写用ズームレンズは、広角端での全画角が６５°以上あり広角に構成され、広角端でのＦナンバーが１．６５未満であり小さなＦナンバーを有し、色収差を含む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。
【００７１】
次に、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８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８に示す投写型表示装置１００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１５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８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１５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８ではその図示を省略している。
【００７２】
光源１５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１０５上に投写する。
【００７３】
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。
【００７４】
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】
【００７５】
１    画像表示面
２    光学部材
４    軸上光束
５    最大画角の光束
５ｃ    光線
５ｓ    下側の最大光線
５ｕ    上側の最大光線
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
１５    光源
１６ａ〜１６ｃ    コンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ    全反射ミラー
１００    投写型表示装置
１０５    スクリーン
ＣＬ１    第１の負正接合レンズ
ＣＬ２    第２の負正接合レンズ
Ｇ１    第１レンズ群
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
Ｌ１１〜Ｌ１３、Ｌ２１〜Ｌ２３、Ｌ３１、Ｌ４１〜Ｌ４７、Ｌ５１    レンズ
Ｚ    光軸
【図１】
2017107112.tif 000014
【図２】
2017107112.tif 000015
【図３】
2017107112.tif 000016
【図４】
2017107112.tif 000017
【図５】
2017107112.tif 000018
【図６】
2017107112.tif 000019
【図７】
2017107112.tif 000020
【図８】
2017107112.tif 000021