(57)【要約】【課題】レンズ系内に光路屈曲用の反射部材を配置した、新規な投射用ズームレンズを実現する。【解決手段】画像表示素子の表示面上に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、負の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、正の第３レンズ群Ｇ３、正の第４レンズ群Ｇ４、負の第５レンズ群Ｇ５を配してなり、第１レンズ群の光軸方向の厚みが、第２ないし第５レンズ群の光軸方向の各厚みに比して大きく、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示素子の表示面上に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、  
拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を配してなり、
第１レンズ群の光軸方向の厚みが、第２ないし第５レンズ群の光軸方向の各厚みに比して大きく、
広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群が固定され、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する投射用ズームレンズ。
【請求項２】
請求項１記載の投射用ズームレンズであって、
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群が固定され、第２レンズ群が縮小側に、第３レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群とが拡大側に、それぞれ個別の移動量で移動する投射用ズームレンズ。
【請求項３】
請求項１または２記載の投射用ズームレンズであって、  
第１レンズ群の内側に、光路を屈曲させる反射部材を有する投射用ズームレンズ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の投射用レンズであって、  
第１レンズ群の一部が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ。
【請求項５】
請求項４に記載の投射用ズームレンズであって、
第１レンズ群において、合焦に際して移動する部分の焦点距離：ｆ１−１、前記合焦に際して固定される部分の焦点距離：ｆ１−２が条件：  
（４）  ０．１  ＜  ｆ１−１／ｆ１−２    ＜  ２．０
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項６】
請求項１〜３の何れか１項に記載の投射用レンズであって、
第３レンズ群が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の投射用レンズであって、
第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１、第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２が、条件：
（１）    ０．１  ＜  Ｆ１／Ｆ２  ＜  ５０．０  
を満足する投射用ズームレンズ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の投射用レンズであって、
第３レンズ群の焦点距離：Ｆ３、第４レンズ群の焦点距離：Ｆ４が条件：  
（２）    ２．０  ＜  Ｆ３／Ｆ４  ＜  ４．０  
を満足する投射用ズームレンズ。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の投射用レンズであって、
第５レンズ群の焦点距離：Ｆ５、広角端におけるバックフォーカス：Ｂｆが条件：
（３）    −９．５  ＜  Ｆ５／Ｂｆ  ＜  −３．５  
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
【請求項１０】
光源と、  
投射されるべき画像を表示面に表示する画像表示素子と、  
前記光源から射出した光で、前記画像表示素子の表示面を照明する照明光学系と、  
該照明光学系により照射され、前記表示面に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を有し、  
前記投射光学系として、請求項１〜９の何れか１項に記載の投射用ズームレンズを用いる画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投射用ズームレンズおよび画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示素子の表示面に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置は、企業でのプレゼンテーション用や学校での教育用、また家庭用に近年広く普及している。以下では、画像表示素子を「ライトバルブ」とも言い、画像表示装置を「プロジェクタ」とも言う。  
近来、プロジェクタは、その光学的な性能が顕著に向上してきているが、良好な光学性能とともに、プロジェクタ本体を移動させることなく投射画面を調整できる光学的な変倍機能を持つ投射用ズームレンズ、即ち「投射用ズームレンズ」に対する要望が大きい。  
所謂「フロント投射型のプロジェクタ」に用いる投射用ズームレンズとしては、従来、特許文献１、２に記載されたものが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、新規な投射用ズームレンズの実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の投射用ズームレンズは、画像表示素子の表示面上に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を配してなり、第１レンズ群の光軸方向の厚みが、第２ないし第５レンズ群の光軸方向の各厚みに比して大きく、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群が固定され、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、新規な投射用ズームレンズを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施例１の投射用ズームレンズの構成と変倍動作と合焦動作を説明する図である。
【図２】実施例１の投射用ズームレンズの収差曲線図である。
【図３】実施例２の投射用ズームレンズの構成と変倍動作と合焦動作を説明する図である。
【図４】実施例２の投射用ズームレンズの収差曲線図である。
【図５】実施例３の投射用ズームレンズの構成と変倍動作と合焦動作を説明する図である。
【図６】実施例３の投射用ズームレンズの収差曲線図である。
【図７】実施例４の投射用ズームレンズの構成と変倍動作と合焦動作を説明する図である。
【図８】実施例４の投射用ズームレンズの収差曲線図である。
【図９】画像表示装置（プロジェクタ）の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態を説明する。  
図１、図３、図５、図７に、投射用ズームレンズの実施の形態を４例示す。  
これら図１、図３、図５、図７に実施の形態を示す投射用ズームレンズは、この順序で後述する具体的な実施例１〜４に相当する。  
繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。  
上記各図の最上段の図において、符号Ｇ１は「第１レンズ群」、符号Ｇ２は「第２レンズ群」、符号Ｇ３は「第３レンズ群」、符号Ｇ４は「第４レンズ群」、符号Ｇ５は「第５レンズ群」、符号Ｒｅｆ．は「反射部材」をそれぞれ示す。
【０００８】
上記各図は「４段の図」からなる。最上段から第３段までは、投射用ズームレンズの第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５までの配置を「光軸を直線的に展開した状態」で示している。最上段の図と第２段の図は「広角端(最上段の図  図中に「ＷＩＤＥ」と表示)から望遠端（第２段の図  図中に「ＴＥＬＥ」と表示）への変倍」に際しての第２レンズ群Ｇ２〜第５レンズ群Ｇ５の「変位動作」を示している。  
これらの図において、左側が「拡大側」、右側が「縮小側」である。  
変倍動作は上記各図に示す如く、広角端から望遠端への変倍に際しては、第２レンズ群Ｇ２が縮小側に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５が拡大側に、それぞれ「個別の移動量」で移動する。
【０００９】
上記各図の第２段、第３段の図には「合焦の際に移動するレンズ群」の合焦動作（図中に「ＦＯＣＵＳＩＮＧ」と表示、矢印は「合焦時の移動方向」を示す。）も示している。最下段の図は、反射部材Ｒｅｆ．により光路を屈曲させた状態で「合焦の際に移動するレンズ群の合焦動作」を示している。  
第３段および最下段の図は「光線による光路図」でもある。  
上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズは、拡大側から縮小側へ向かって順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を配してなるレンズ群構成である。反射部材Ｒｅｆ．は、第１レンズ群Ｇ１の内側に配置される。反射部材Ｒｅｆ．は、これらの実施の形態において「直角プリズム」としているが、これに限定される訳ではない。  
反射部材Ｒｅｆ．は、第１レンズ群Ｇ１の「内側」に配設されるので、第１レンズ群Ｇ１の「最も拡大側」に反射部材Ｒｅｆ．が位置することはない。
【００１０】
さらに、上記各図において、開口絞りＳＴＯＰは、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に配されている。「画像表示素子(ライトバルブ)」は第５レンズ群Ｇ５の縮小側に配置されており、その表示面を保護するカバーガラスＣＧを示す。  
これら実施の形態・実施例において、ライトバルブとしては「微小ミラーデバイスであるＤＭＤ」を想定しているが、勿論、ライトバルブがこれに限定される訳ではない。反射型や透過型の液晶パネル等をライトバルブとして用いることもできる。  
上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力、第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力、第５レンズ群Ｇ５は負の屈折力を、それぞれ有する。  
従って、投射用ズームレンズの屈折力配分は、拡大側から縮小側へ向かって「負・負・正・正・負」である。
【００１１】
拡大側から縮小側へ向かって「負レンズ群(Ｇ１、Ｇ２)先行」とすることで、主光線の高さを「低く」でき、レンズの有効径、特に「第１レンズ群Ｇ１の拡大側のレンズの有効径」を小さく出来る。  
即ち、この発明の投射用ズームレンズはコンパクト化が可能であり、画像表示装置のコンパクト化も可能である。  
また、第１レンズ群の光軸方向の厚みが、第２ないし第５レンズ群の光軸方向の各厚みに比して大きい。即ち、第１〜第５レンズ群の「光軸方向の厚み」は、第１レンズ群の厚みが最も大きい。  
第１レンズ群の光軸方向の厚みが、第１〜第５レンズ群の「光軸方向の厚み」のうちで最大であるので、第１レンズ群内で「光線を屈曲させるスペース」を十分に確保できる。
【００１２】
また、上記各図の実施の形態に示すように、第１レンズ群Ｇ１の内側に反射部材Ｒｅｆ．を設けて「光路を屈曲」させることにより、投射用ズームレンズの「見た目の大きさ」を小さくすることができる。
【００１３】
合焦方式としては「第１レンズ群Ｇ１の一部を光軸方向へ移動させて行う方法」と「第３レンズ群Ｇ３を光軸方向へ移動させて行う方法」とが可能である。  
「第１レンズ群の一部を光軸方向へ移動させる合焦方式」では、第１レンズ群の一部が移動し、残りの部分は固定される。  
以下、合焦動作に関連して、合焦の際に移動する部分を「移動合焦群」と呼ぶ。
【００１４】
「第１レンズ群Ｇ１の一部を光軸方向へ移動させる合焦方式」では、合焦の際に移動しない部分、すなわち、合焦の際に固定される部分を「固定合焦群」と呼ぶ。  
移動合焦群は、「合焦の際に移動するレンズ群の一部、もしくはレンズ群」である。
【００１５】
「第３レンズ群を光軸方向に移動させて合焦を行う合焦方式」の場合は、勿論、第３レンズ群Ｇ３が「移動合焦群」である。
【００１６】
第１レンズ群Ｇ１の一部を「移動合焦群」として移動させる合焦方式では「光線角収差の変動」を小さく抑えることが可能となる。また、移動合焦群の「合焦に必要な移動量」を小さく出来る。さらに「移動合焦群の屈折力」を強めて広角化を図ることにより、投射用ズームレンズの光学性能を効果的に高くすることが可能となる。  
第３レンズ群Ｇ３を「移動合焦群」として移動させる合焦方式は、所謂インナーフォーカス方式として構成することができる。  
上記何れの合焦方式でも「変倍による投射距離の変化に伴う性能の変動」を小さくすることが可能となる。  
なお、合焦方式は、上記の２方式に限定される訳ではなく、第１レンズＧ１全系を移動させる合焦方式や、レンズ全系を移動させる全体繰り出し方式も可能である。
【００１７】
この発明の投射用ズームレンズは、以下の３条件（１）〜（３）の任意の１以上を満足することが好ましい。  
（１）    ０．１  ＜  Ｆ１／Ｆ２  ＜  ５０．０  
（２）    ２．０  ＜  Ｆ３／Ｆ４  ＜  ４．０  
（３）    −９．５  ＜  Ｆ５／Ｂｆ  ＜  −３．５  
これら条件（１）〜（３）の各パラメータを構成する記号の意味は以下の通りである。
【００１８】
Ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離（＜０）  
Ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離（＜０）  
Ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（＞０）  
Ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離（＞０）  
Ｆ５：第５レンズ群Ｇ５の焦点距離（＜０）            
Ｂｆ：広角端におけるバックフォーカス（第５レンズ群Ｇ５の最も縮小側のレンズ面から画像表示素子の表示面までの距離）                。
【００１９】
また、「第１レンズ群Ｇ１の移動合焦群を光軸方向へ移動させる合焦方式」の場合には、以下の条件（４）を単独で、あるいは条件（１）〜（３）の任意の１以上とともに満足することが好ましい。  
（４）  ０．１  ＜  ｆ１−１／ｆ１−２  ＜  ２．０                      。
【００２０】
条件（４）においてパラメータを構成する記号の意味は以下の通りである。  
ｆ１−１：第１レンズ群Ｇ１の移動合焦群の焦点距離（＜０）  
ｆ１−２：第１レンズ群Ｇ１の固定合焦群の焦点距離（＜０）              。
【００２１】
条件（１）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離：Ｆ１と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離：Ｆ２の比の適切な範囲を定める条件である。  
条件（１）のパラメータ：Ｆ１/Ｆ２が小さく(大きく)なることは、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対して「相対的に強く(弱く)」なることを意味する。  
パラメータ：Ｆ１/Ｆ２を小さく設定することにより、第１レンズ群Ｇ１における拡大側のレンズの口径を小さくできる。從って、投射用ズームレンズのコンパクト化にはパラメータ：Ｆ１/Ｆ２を小さく設定することが有利であるが、条件（１）の下限を超えると、非点格差が過大となり易い。  
また、条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対し不十分となり、第１レンズ群Ｇ１の拡大側のレンズの大径化、延いては投射用ズームレンズの大型化を招来し易い。また、広角化も難しくなる。  
条件（１）の範囲内では、非点格差を良好に保ちつつ、投射用ズームレンズのコンパクト化の実現が容易である。
【００２２】
図１、図３、図５、図７に即して実施の形態を説明中の投射用ズームレンズは、結像光束として所謂「斜光束」を用いている。  
画像投射時には、ライトバルブ側からの投射光束（斜光線による光束）が、第５レンズ群Ｇ５の側から、第１レンズ群Ｇ１側へ導光される。このとき、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が負であるので、第２レンズ群Ｇ２から第１レンズ群Ｇ１に受け渡される「発散性の光束の発散角」が第１レンズ群Ｇ１でさらに拡大される。  
条件（１）が満足されると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が良好にバランスし「第２レンズ群Ｇ２から第１レンズ群Ｇ１へ受け渡される光束の跳上げ角」を小さく抑えることができる。  
従って、第１レンズ群Ｇ１から放射される投射光束の発散角を無理なく大きく出来る。また、製造時のレンズの偏心による性能劣化を抑制させる効果がある。
【００２３】
条件（２）は、変倍に際して移動する第２、第３、第４、第５レンズ群のうち、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の屈折力配分を良好にする条件である。
【００２４】
条件（２）の下限を超えると、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力に対して過剰に強くなり、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が有効に作用せず、全変倍域で像面湾曲が大きく発生し易い。  
条件（２）の上限を超えると、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力に対して不十分となり、第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群Ｇ２とが近づく望遠側で「大きな像面湾曲」を発生させ易い。  
条件（３）は「コマ収差を最適化できる条件」である。  
条件（３）の範囲外では、縮小側（ライトバルブ側）から入射する光線の角度を拡大する第５レンズ群Ｇ５の負の屈折力が過大または過小となり、第４レンズ群Ｇ４から拡大側に向かう光線の角度が過大または過小になり、コマ収差が大きくなり易い。
【００２５】
条件（４）は、第１レンズ群Ｇ１の「移動合焦群の屈折力と固定合焦群の屈折力」をバランスさせる条件である。  
条件（４）のパラメータ：ｆ１−１／ｆ１−２が小さく(大きく)なることは、移動合焦群の負の屈折力が、固定合焦群の負の屈折率に対して相対的に大きく(小さく)なることを意味する。  
条件（４）のパラメータ：ｆ１−１／ｆ１−２が小さくなると、移動合焦群の負の屈折力が大きくなって、少ない移動量による合焦が可能となる。  
しかし、条件（４）の下限を超えると、移動合焦群の屈折力が過大となって、固定合焦群の屈折力とのバランスが崩れ易く、特に球面収差を大きく発生させ易い。  
条件（４）の上限を超えると、固定合焦群の屈折力が相対的に過大となり、この場合も大きな球面収差を発生させ易い。
【００２６】
条件（４）を満足するようにすると、被投射面に拡大表示される画面の大きさを「変倍動作」により変化させても良好な性能を容易に実現できる。
【００２７】
投射用ズームレンズの具体的な実施例を挙げる前に、図９（ａ）、（ｂ）を参照して、プロジェクタの実施の形態を２例、簡単に説明する。繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては符号を共通化した。
【００２８】
図９（ａ）、（ｂ）に示すプロジェクタ１は何れも、画像表示素子３として、微小ミラーデバイスであるＤＭＤを採用した例である。
【００２９】
プロジェクタ１は、照明系２と、画像表示素子であるＤＭＤ３と、投射用ズームレンズ４または４Ａとを有する。
【００３０】
投射用ズームレンズ４または４Ａとしては、請求項１〜９の任意の１に記載されたもの、具体的には後述の実施例１〜４の何れかのものを用いることができる。
【００３１】
照明系２から「Ｒ・Ｇ・Ｂの３色の光」を時間的に分離してＤＭＤ３の表示面に照射し、各色光が照射されるタイミングで個々の画素に対応する微小ミラー(マイクロミラー)の傾斜を制御する。
【００３２】
このようにしてＤＭＤ３の表示面に「投射されるべき画像」が表示され、該画像により強度変調された光が、投射用ズームレンズ４または４ＡによりスクリーンＳ上に結像され、上記画像は拡大投射される。
【００３３】
照明系２は、光源２１、コンデンサーレンズＣＬ、ＲＧＢカラーホイールＣＷ、ミラーＭを備えており、これを配置するスペースを「ある程度大きく確保」する必要がある。
【００３４】
このため、照明系２からＤＭＤ３に入射させる照明光の入射角をある程度大きくする必要がある。  
投射用レンズ４または４Ａと照明系２のスペースの上記の如き関係上、投射用レンズ４または４Ａのバックフォーカスをある程度確保する必要がある。  
このため、ミラーＭを用いて、照明光の入射角とバックフォーカスを確保している。  
なお、コンデンサーレンズＣＬ、ＲＧＢカラーホイールＣＷとミラーＭとは「照明光学系」を構成する。
【００３５】
図９（ａ）に示す例では、投射用レンズ４は、プロジェクタ１のケーシング内に収められている。図９（ｂ）に示す例では、投射用レンズ４Ａの一部（反射部材Ｒｅｆ．を含む第１レンズ群）が、プロジェクタ１のケーシングの外部に突出している。  
図９（ｂ）の構成では、プロジェクタ本体を縦置きにしたり、また、投射方向を天井側や床側に向けて投射させたりすることが可能である。  
以下に説明する実施例１〜４のうち、実施例１〜３では、第１レンズＧ１の一部を移動合焦群として光軸方向に移動させて合焦を行う。実施例４では、第３レンズ群Ｇ３を移動合焦群として光軸方向に移動させて合焦を行う。実施例１〜４とも、変倍中においてもバックフォーカスは十分に大きく確保されている。
【実施例】
【００３６】
以下に、この発明の投射用ズームレンズの具体的な実施例を４例挙げる。
【００３７】
各実施例における記号の意味は以下の通りである。
【００３８】
Ｆ：投射用ズームレンズの焦点距離  
Ｆｎｏ：開口数  
Ｒ：曲率半径（非球面にあっては「近軸曲率半径」）
Ｄ：面間隔  
Ｎｄ：屈折率  
νｄ：アッベ数  
Ｂｆ：バックフォーカス                                  。
【００３９】
「非球面」は、周知の次式により表される。
【００４０】
Ｘ＝(Ｈ２／Ｒ)／[１＋{１−Ｋ(Ｈ／ｒ)２}１／２］  
＋Ｃ４・Ｈ４＋Ｃ６・Ｈ６＋Ｃ８・Ｈ８＋Ｃ１０・Ｈ１０＋・・・          。
【００４１】
この式において、Ｘは「面頂点を基準として、光軸からの高さ：Ｈの位置での光軸方向の変位」、Ｋは「円錐係数」であり、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０・・は「非球面係数」である。
【００４２】
なお、各実施例のデータにおいて、長さの次元を持つ量（Ｆ、Ｒ、Ｄ、Ｂｆ）の単位は、特に断らない限り「ｍｍ」であり、角の単位は「度」である。
【００４３】
「実施例１」
実施例１の投射用レンズは、図１に示したものである。  
図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。  
前述の如く、ライトバルブとしてはＤＭＤが想定され、最も縮小側にＤＭＤの表示面をカバーするカバーガラスＣＧが設置されている。  
開口絞りＳＴＯＰは、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。  
合焦は、第１レンズ群Ｇ１の一部のＬ１０１とＬ１０２を、移動合焦群として同時に光軸方向に移動させることによって行われる。
【００４４】
第１レンズ群Ｇ１は負群で、反射部材Ｒｅｆ．の拡大側には、負メニスカスレンズＬ１０１と、メニスカスレンズＬ１０２が配されている。  
反射部材Ｒｅｆ．の縮小側には、平凹の負レンズＬ１０３が配されている。  
第２レンズ群Ｇ２は負群で、正メニスカスレンズＬ２０１、負レンズＬ２０２、正レンズＬ２０３、負メニスカスレンズＬ２０４で構成され、レンズＬ２０３とＬ２０４は接合されている。  
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正メニスカスレンズＬ３０１で構成されている。  
第４レンズ群Ｇ４は正群で、正メニスカスレンズＬ４０１、正レンズＬ４０２で構成されている。  
第５レンズ群Ｇ５は負群で、負メニスカスレンズＬ５０１、正レンズＬ５０２、負メニスカスレンズＬ５０３、正メニスカスレンズＬ５０４で構成されおり、レンズＬ５０１とレンズＬ５０２とは接合されている。  
第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５のうちで、「光軸方向の厚み」が最大であるのは、図からも明らかなように第１レンズ群Ｇ１である。
【００４５】
実施例１における、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下の通りである。
【００４６】
Ｆ＝１２．８〜１６．６、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．５〜３５．３°
実施例１のデータを表１に示す。
【００４７】
【表１】
2017021121.tif 000003
【００４８】
表１において、「Ｓ（面番号）」は拡大側から数えた面の番号で、開口絞りの面（表中の面番号：２３）を含む。「ＰＺ」は反射部材Ｒｅｆ．である直角プリズム、「ＣＧ」はライトバルブのカバーガラスを表わす。
【００４９】
表中における「ＩＮＦ」は、曲率半径が無限大であることを示し、「＊」は、この記号が付された面が「非球面」であることを示す。これらの事項は、実施例２以下の各実施例においても同様である。
【００５０】
「非球面のデータ」
非球面のデータを表２に示す。
【００５１】
【表２】
2017021121.tif 000004
【００５２】
上の表記で例えば「4.6836E-21」は「4.6836×10-21」を意味する。以下においても同様である。
【００５３】
表１におけるＤ9、Ｄ16、Ｄ18、Ｄ23、Ｄ30は、物体距離が１６００ｍｍのときの広角端、中間焦点距離、望遠端における間隔であり、表３に値を表す。
【００５４】
【表３】
2017021121.tif 000005
【００５５】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）のパラメータの値を、表４に示す。
【００５６】
【表４】
2017021121.tif 000006
【００５７】
図２に、実施例１の収差図を示す。  
図２の上段に「広角端」、中段に「中間焦点距離」、下段に「望遠端」の収差図をそれぞれ示す。各段の収差図において、左側の図は「ＳＡ（球面収差）」、中央の図は「ＡＳ（非点収差）」、右側の図は「Ｄｉｓｔ．（歪曲収差）」である。  
「球面収差」の図におけるＲ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、波長：Ｒ＝６２５ｎｍ、Ｇ＝５５０ｎｍ、Ｂ＝４６０ｎｍを表す。  
「非点収差」の図における「Ｔ」はタンジェンシァル、「Ｓ」はサジタルの各光線に対するものであることを示す。  
なお、非点収差および歪曲収差については、波長：５５０ｎｍについて示す。  
図２に示されたように「変倍に伴う収差の変動」は小さくなっている。  
収差図におけるこれ等の表示は以下の実施例２〜４の収差図においても同様である。
【００５８】
「実施例２」
実施例２の投射用レンズは、図３に示したものである。  
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.とで構成されており、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。  
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。  
合焦は、第１レンズ群Ｇ１の一部のＬ１０１とＬ１０２が移動合焦群として、同時に光軸方向に移動することによってなされる。
【００５９】
第１レンズ群Ｇ１は負群で、負メニスカスレンズＬ１０１、メニスカスレンズＬ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、負メニスカスレンズＬ１０３で構成されている。  
第２レンズ群Ｇ２は負群で、正メニスカスレンズＬ２０１、負レンズＬ２０２、正レンズＬ２０３、負レンズＬ２０４で構成されており、レンズＬ２０３とＬ２０４は接合されている。  
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正メニスカスレンズＬ３０１で構成されている。  
第４レンズ群Ｇ４は正群で、正メニスカスレンズＬ４０１、正レンズＬ４０２で構成されている。  
第５レンズ群Ｇ５は負群で、負メニスカスレンズＬ５０１、正レンズＬ５０２、負メニスカスレンズＬ５０３、正メニスカスレンズＬ５０４で構成されおり、レンズＬ５０１とＬ５０２は接合されている。
【００６０】
第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５のうちで、「光軸方向の厚み」が最大であるのは、図からも明らかなように第１レンズ群Ｇ１である。  
実施例２の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
【００６１】
Ｆ＝１２．８〜１６．５、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．４〜３５．５°
実施例２のデータを表５に示す。
【００６２】
【表５】
2017021121.tif 000007
【００６３】
「非球面のデータ」
非球面のデータを表６に示す。
【００６４】
【表６】
2017021121.tif 000008
【００６５】
表５においてのＤ9、Ｄ16、Ｄ18、Ｄ23、Ｄ30は、物体距離が１６００ｍｍのときの広角端、中間、望遠端における間隔であり、それぞれの数値を表７に示す。
【００６６】
【表７】
2017021121.tif 000009
【００６７】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）のパラメータの値を、表８に示す。
【００６８】
【表８】
2017021121.tif 000010
【００６９】
図４に、実施例２の収差図を図２に倣って示す。
【００７０】
「実施例３」
実施例３の投射用レンズは、図５に示したものである。  
図５に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。  
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。  
合焦は、第１レンズ群Ｇ１のレンズＬ１０１とＬ１０２が移動合焦群として、同時に光軸方向に移動することによってなされる。  
第１レンズ群Ｇ１は負群で、負メニスカスレンズＬ１０１、メニスカスレンズＬ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、負メニスカスレンズＬ１０３で構成されている。  
第２レンズ群Ｇ２は負群で、正レンズＬ２０１、負レンズＬ２０２、正レンズＬ２０３、負レンズＬ２０４で構成されており、レンズＬ２０３とＬ２０４は接合されている。  
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正メニスカスレンズＬ３０１で構成されている。  
第４レンズ群Ｇ４は正群で、正メニスカスレンズＬ４０１、正レンズＬ４０２で構成されている。  
第５レンズ群Ｇ５は負群で、負メニスカスレンズＬ５０１、正レンズＬ５０２、負メニスカスレンズＬ５０３、正メニスカスレンズＬ５０４で構成されおり、レンズＬ５０１とＬ５０２は接合されている。  
第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５のうちで、「光軸方向の厚み」が最大であるのは、図からも明らかなように第１レンズ群Ｇ１である。  
実施例３の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
【００７１】
Ｆ＝１３．０〜１５．８、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３４、ω＝４２．１〜３６．６°
実施例のデータを表９に示す。
【００７２】
【表９】
2017021121.tif 000011
【００７３】
「非球面のデータ」
非球面のデータを表１０に示す。
【００７４】
【表１０】
2017021121.tif 000012
【００７５】
表９において、Ｄ9、Ｄ16、Ｄ18、Ｄ23、Ｄ30は、物体距離が１６００ｍｍのときの広角端、中間、望遠端における間隔であり、それぞれの値を表１１に示す。
【００７６】
【表１１】
2017021121.tif 000013
【００７７】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）のパラメータの値を、表１２に示す。
【００７８】
【表１２】
2017021121.tif 000014
【００７９】
図６に、実施例３の収差図を図２に倣って示す。
【００８０】
「実施例４」
実施例５の投射用レンズは、図７に示したものである。  
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。  
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。  
合焦は、第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズＬ３０１を移動合焦群として光軸方向に移動させることによってなされる。  
なお、結像光束として「斜光束」を用いているので、１例として、図７の下段に示すような「第１レンズ群Ｇ１のレンズの一部を切り欠き状態としたレンズ」にすることも可能になるが、これに限るものではない。
【００８１】
第１レンズ群Ｇ１は負群で、負メニスカスレンズＬ１０１、メニスカスレンズＬ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、負メニスカスレンズＬ１０３で構成されている。  
第２レンズ群Ｇ２は負群で、正メニスカスレンズＬ２０１、負レンズＬ２０２、正レンズＬ２０３、負レンズＬ２０４で構成されており、レンズＬ２０３とＬ２０４は接合されている。  
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正メニスカスレンズＬ３０１で構成されている。  
第４レンズ群Ｇ４は正群で、凸の正メニスカスレンズＬ４０１、正レンズＬ４０２で構成されている。  
第５レンズ群Ｇ５は負群で、負メニスカスレンズＬ５０１、正レンズＬ５０２、負メニスカスレンズＬ５０３、正メニスカスレンズＬ５０４で構成されおり、レンズＬ５０１とＬ５０２は接合されている。  
第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５のうちで、「光軸方向の厚み」が最大であるのは、図からも明らかなように第１レンズ群Ｇ１である。  
実施例４の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
【００８２】
Ｆ＝１２．８〜１６．５、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．４〜３５．５°
実施例４のデータを表１３に示す。
【００８３】
【表１３】
2017021121.tif 000015
【００８４】
「非球面のデータ」
非球面のデータを表１４に示す。
【００８５】
【表１４】
2017021121.tif 000016
【００８６】
表１３においてのＤ9、Ｄ16、Ｄ18、Ｄ23、Ｄ30は、物体距離が１６００ｍｍの時の広角端、中間、望遠端における間隔であり、それぞれの数値を表１５に示す。
【００８７】
【表１５】
2017021121.tif 000017
【００８８】
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（３）のパラメータの値を、表１６に示す。実施例４は、第３レンズ群Ｇ３を移動合焦群として合焦を行うので、条件（４）は適用外である。
【００８９】
【表１６】
2017021121.tif 000018
【００９０】
図８に、実施例４の収差図を図２に倣って示す。
【００９１】
各収差図に示すように、各実施例の投射用ズームレンズともに諸収差は高レベルで補正され、球面収差、非点収差、像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差の補正も十分である。
【００９２】
図２、４、６、８に収差図を示す通り、実施例１〜４の投射用ズームレンズとも、変倍の全域で「変倍に伴う収差の変動」も小さい。
【００９３】
以上のように。この発明によれば、以下の如き投射用ズームレンズおよび画像表示装置を実現できる。
【００９４】
[１]
画像表示素子の表示面上に表示された画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配してなり、第１レンズ群の光軸方向の厚みが、第２ないし第５レンズ群の光軸方向の各厚みに比して大きく、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
【００９５】
[２]
[１]記載の投射用レンズであって、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２が縮小側に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とが拡大側に、それぞれ個別の移動量で移動する投射用ズームレンズ（実施例１〜４）。
【００９６】
[３]
[１]または[２]記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の内側に、光路を屈曲させる反射部材Ｒｅｆ．を有する投射用ズームレンズ（実施例１〜４）。
【００９７】
[４]
[１]〜[３]の何れか１に記載の投射用レンズであって、第１レンズ群Ｇ１の一部(Ｌ１０１、Ｌ１０２)が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ（実施例１〜３）。
【００９８】
[５]
[４]記載の投射用レンズであって、第１レンズ群Ｇ１において、合焦に際して移動する部分（Ｌ１０１、Ｌ１０２）の焦点距離：ｆ１−１、合焦に際して固定される部分（Ｌ１０３）の焦点距離：ｆ１−２が条件：  
（４）  ０．１  ＜  ｆ１−１／ｆ１−２    ＜  ２．０
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ(実施例１〜３)。
【００９９】
[６]
[１]〜[３]の何れか１に記載の投射用レンズであって、第３レンズ群Ｇ３（Ｌ３０１）が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ（実施例４）。
【０１００】
[７]
[１]〜[６]の何れか１に記載の投射用レンズであって、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離：Ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離：Ｆ２が、条件：
（１）    ０．１  ＜  Ｆ１／Ｆ２  ＜  ５０．０  
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
【０１０１】
[８]
[１]〜[７]の何れか１に記載の投射用レンズであって、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離：Ｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離：Ｆ４が条件：  
（２）    ２．０  ＜  Ｆ３／Ｆ４  ＜  ４．０  
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
【０１０２】
[９]
[１]〜[８]の何れか１に記載の投射用レンズであって、第５レンズ群Ｇ５の焦点距離：Ｆ５、広角端におけるバックフォーカス：Ｂｆが条件：
（３）    −９．５  ＜  Ｆ５／Ｂｆ  ＜  −３．５  
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
【０１０３】
[１０]
光源２１と、投射されるべき画像を表示面に表示する画像表示素子３と、前記光源から射出した光で、前記画像表示素子の表示面を照明する照明光学系ＣＬ、ＣＷ、Ｍと、該照明光学系により照射され、前記表示面に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系４、４Ａと、を有し、前記投射光学系として、[１]〜[９]の何れか１に記載の投射用ズームレンズを用いる画像表示装置(図９)。
【０１０４】
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。  
投射用ズームレンズにおける色収差の低減・製造誤差に対する許容度を鑑みた場合、接合レンズの使用は好ましく、実施例１〜４においては、第２レンズ群Ｇ２と第５レンズ群Ｇ５にそれぞれ「２枚のレンズを接合した接合レンズ」を配している。  
しかし、これは、この発明の投射用ズームレンズの構成を限定するものではない。
【０１０５】
また、上に説明した投射用ズームレンズの実施形態・実施例においては、第１レンズ群Ｇ１の内側に「光路を屈曲させる反射部材Ｒｅｆ．」として直角プリズムを配置する例を示した。  
しかし、これに限らず、第１レンズ群中に「反射部材Ｒｅｆ（直角プリズム）を配置しないレンズ構成」とすることもできる。あるいは、図１、図３、図５、図７における反射部材Ｒｅｆ．を「透明体のブロック」で置き換えることもできる。このようにすると、第１レンズ群Ｇ１におけるレンズＬ１０２とＬ１０３との間の光路長の実際の距離を「光学距離」として短縮でき、投射用ズームレンズのコンパクト化に資することができる。
【０１０６】
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１０７】
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  
Ｒｅｆ．    反射部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０８】
【特許文献１】特開２０１３−０１９９８５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０１９９８６号公報
【図１】
2017021121.tif 000019
【図２】
2017021121.tif 000020
【図３】
2017021121.tif 000021
【図４】
2017021121.tif 000022
【図５】
2017021121.tif 000023
【図６】
2017021121.tif 000024
【図７】
2017021121.tif 000025
【図８】
2017021121.tif 000026
【図９】
2017021121.tif 000027