(57)【要約】【課題】  画像を高輝度及び高ズーム比で投影するように構成され、且つ低コストで容易に製造されるズームレンズを提供すること。【解決手段】  第１〜第７レンズ群に含み且つ物体側から像面側にその順序で配置されたズームレンズを提供する。第１〜第７レンズ群は、それぞれ、負、正、負、正、正、負及び正の屈折力を有する。第１〜第７レンズ群はズームレンズの光軸に沿って配置され、第７レンズと像面側との間の距離が固定され、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群、及び第６レンズ群は、光軸に沿って物体側と像面側の間で移動するように構成される。【選択図】図１Ａ
2017097324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズであって、当該ズームレンズは、
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、
負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、
負の屈折力を有する第６レンズ群と、
正の屈折力を有する第７レンズ群と、を有しており、
第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群、第６レンズ群、及び第７レンズ群は、物体側から像面側に順に配置され、且つ前記ズームレンズの光軸に沿って配置されており、
第７レンズと前記像面側との間の距離が固定され、
第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群、及び第６レンズ群は、前記光軸に沿って前記物体側と前記像面側との間で移動するように構成される、
ズームレンズ。
【請求項２】
第１レンズ群は、負の屈折力を有する第１レンズを含み、
第２レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された正の屈折力を有する第２レンズ、及び正の屈折力を有する第３レンズを含み、
第３レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された負の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、及び負の屈折力を有する第６レンズを含み、
第４レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された負の屈折力を有する第７レンズ、及び正の屈折力を有する第８レンズを含み、
第５レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された正の屈折力を有する第９レンズ、絞り、正の屈折力を有する第１０レンズ、及び負の屈折力を有する第１１レンズを含み、
第６レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された負の屈折力を有する第１２レンズ、正の屈折力を有する第１３レンズ、負の屈折力を有する第１４レンズ、正の屈折力を有する第１５レンズ、及び正の屈折力を有する第１６レンズを含み、
第７レンズ群は、正の屈折力を有する第１７レンズを含む、
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
第１レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
第２レンズは、両凸レンズであり、第３レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項５】
第４レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズであり、第５レンズ及び第６レンズは、両凹レンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項６】
第７レンズは、両凹レンズであり、第８レンズは、両凸レンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項７】
第９レンズは、前記物体側に突出面を向けた平凸レンズであり、第１０レンズは、両凸レンズであり、第１１レンズは、前記像面側に突出面を向けた負メニスカスレンズであり、第１０レンズ及び第１１レンズは、接合ダブレットレンズを形成する、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項８】
第１２レンズ及び第１４レンズは、両凹レンズであり、第１３レンズ、第１５レンズ、及び第１６レンズは、両凸レンズであり、第１２レンズ及び第１３レンズは、接合ダブレットレンズを形成する、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項９】
第１７レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズ、第７レンズ、第８レンズ、第９レンズ、第１０レンズ、第１１レンズ、第１２レンズ、第１３レンズ、第１４レンズ、第１５レンズ、第１６レンズ、及び第１７レンズは、球面レンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
Ｄ物体が、前記光軸に沿った前記物体側と第１レンズ群との間の距離であり、Ｄ２が、前記光軸に沿った第１レンズ群と第２レンズ群との間の距離であり、以下の条件式を満たす：
４９．３８≦Ｄ物体／Ｄ２≦３８１３．３８
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
Ｈ物体が、前記物体側での前記ズームレンズの像高であり、
ＬＬｗが、広角端での前記ズームレンズの全長であり、以下の条件式を満たす：
３．６２≦Ｈ物体／ＬＬｗ≦４７．０１
ＬＬｔが、望遠端での前記ズームレンズの全長であり、以下の条件式を満たす：
１．７６≦Ｈ物体／ＬＬｔ≦２２．９９
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
ＤＬ２が、前記光軸に沿った前記像面側と第２レンズ群との間の距離であり、ＤＬ５が、前記光軸に沿った前記像面側と第５レンズ群との間の距離であり、ＤＬ６が、前記光軸に沿った前記像面側と第６レンズ群との間の距離であり、ＤＬ２、ＤＬ５、及びＤＬ６は、前記ズームレンズの像高が減少する間に、増加する、
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１４】
Ｄ２は、前記光軸に沿った第１レンズ群と第２レンズ群との間の距離であり、Ｄ２は、ズームレンズの像高が変化する間に、固定される、
請求項１３に記載のズームレンズ。
【請求項１５】
ＤＬ３が、前記光軸に沿った前記像面側と第３レンズ群との間の距離であり、ＤＬ４が、前記光軸に沿った前記像面側と第４レンズ群との間の距離であり、ＤＬ３及びＤＬ４は、前記ズームレンズの像高の減少中に、減少し次に増加する、
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１６】
ｈ３は、第３レンズ群が前記ズームレンズの像高の減少中に反転位置にある間の、ズームレンズの像高であり、ｈ４は、第４レンズ群が前記ズームレンズの像高の減少中に反転位置にある間の、前記ズームレンズの像高であり、以下の条件式を満たす：
ｈ４＞ｈ３
請求項１５に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
ｆ１が、第１レンズ群の焦点距離であり、ｆｗが、広角端での前記ズームレンズの焦点距離であり、以下の条件式を満たす：
−１３＜ｆ１／ｆｗ＜−５
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１８】
ｆ２が、第２レンズ群の焦点距離であり、ｆｗが、広角端での前記ズームレンズの焦点距離であり、以下の条件式を満たす：
１＜ｆ２／ｆｗ＜７
請求項１に記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して光学装置に関し、具体的には、ズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度、高解像度、高ズーム比を有する投影装置が必要とされている。周知の投影装置は、一般に、ライトバルブに基づく画像をズームレンズを介して拡大してスクリーン面上に投影するように、液晶表示装置やデジタルマイクロミラーデバイス等のライトバルブを使用するように構成される。従って、投影装置は、画像を拡大して投影したときに適切な視認性を保証するために、高解像度で大きく明るい投影画像を投影することが望まれており、投影画像の寸法は、ズームレンズのズーム比に依存する。
【０００３】
高輝度の拡大画像を提供するために、投影装置の周知のズームレンズは、複数のレンズ群から構成されるズームレンズを含む、又はズームレンズの拡大側の近くに多数のレンズを配置している。ズーム中に、ズームレンズのレンズグループ同士の間の距離が調整され、且つ画像ソースと複数のレンズグループとの間の距離が増加する。従って、レンズの重量分布は、ズーム中にズームレンズの前方部に集中する。ズームレンズの傾きが発生する可能性があり、特にズームレンズは望遠端に調整されることになり、この傾きは、拡大画像の位置ずれの主な原因の１つである。
【０００４】
背景技術の説明に開示される情報は、記載された技術の背景についての理解を高めるためだけであり、従って、当業者に既に知られている従来技術を形成しないような情報を含み得る。また、背景技術の説明に開示される情報は、本発明の１つ又は複数の実施形態によって解決される１つ又は複数の問題が、当業者によって認識されていたことを意味するものではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、画像を高輝度及び高ズーム比で投影するように構成され、且つ低コストで容易に製造されるズームレンズを対象とする。
本発明の他の目的及び利点は、本発明の開示の技術的特徴から理解することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態では、前述した目的又は他の目的の少なくとも１つを達成するために、ズームレンズは、第１〜第７レンズ群を含み、それぞれのレンズ群が、負、正、負、正、正、負、及び正の屈折力を有しており、且つ物体側から像面側に順に配置される。第１〜第７レンズ群は、ズームレンズの光軸に沿って配置される。第７レンズと像面側との間の距離が固定されている。第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群、及び第６レンズ群は、光軸に沿って物体側と像面側との間で移動するように構成される。
【０００７】
前述した説明に基づいて、本発明の実施形態は、以下の少なくとも１つの利点を有する。本発明の実施形態では、ズームレンズは、７つのレンズ群で構成され、ズームレンズの重量が、ズームが行われる際に均等分布される。また、ズームレンズは、高いＦ値、ズーム比を有しており、ズームレンズを使用する投影装置は、高解像度の拡大画像を提供することもできる。ズームレンズの重量バランスが殆ど変化しないことによって、投影装置がズーム中に安定する。
本発明の他の目的、特徴及び利点は、本発明の実施形態により開示される更なる技術的特徴から理解され、本発明を実施するための最適な形態の簡単な説明によって、本発明の好適な実施形態について示され且つ説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る広角端でのズームレンズの断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係る望遠端でのズームレンズの断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態の広角端と望遠端との間でズームを行うときの、ズームレンズの第２レンズ群と像面側との間の距離の変動を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態の広角端と望遠端との間でズームを行うときの、ズームレンズの第３レンズ群と像面側との間の距離の変動を示す図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態の広角端と望遠端との間でズームを行うときの、ズームレンズの第４レンズ群と像面側との間の距離の変動を示す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態での広角端でのズームレンズのＭＴＦチャートである。
【図３Ｂ】本発明の実施形態での望遠端でのズームレンズのＭＴＦチャートである。
【図４Ａ】本発明の実施形態での広角端でのズームレンズの縦収差を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態での望遠端でのズームレンズの縦収差を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態での広角端でのズームレンズの像面湾曲を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態での望遠端でのズームレンズの像面湾曲を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態での広角端でのズームレンズの歪曲収差を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態での望遠端でのズームレンズの歪曲収差を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態での広角端でのズームレンズの横収差を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態での望遠端でのズームレンズの横収差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
添付図面は、本発明の更なる理解を提供するために含められており、本明細書に組み込まれ且つ本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を例示し、詳細な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
添付図面に例示される実施例である本発明の実施形態について詳細に参照を行う。可能な限り、同じ参照符号が、同じ又は同様の部品を参照するために図面及び詳細な説明において使用される。
【００１０】
実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成するとともに、本発明を実施する際に特定の実施形態を例示するために示される添付の図面に対して参照を行う。その際に、「上部」、「底部」、「前方」、「後方」等の方向を示す用語は、記載されている図（複数可）の向きに関して使用される。本発明の構成要素は、多数の異なる向きに配置することができる。このように、方向を示す用語は、例示の目的のために使用され、決して限定するものではない。一方、図面は、模式的にのみ示されており、構成要素のサイズは、明確化するために誇張されることがある。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよく、構造の変更がなされ得ることを理解されたい。また、本明細書で使用される用語及び専門用語は、説明のためであり、限定するものとみなすべきではないことを理解されたい。本明細書での「含む」、「備える」又は「有する」及びこれらの活用形の使用は、その後に記載される項目、及びその均等物並びに追加の項目を包含することを意味する。特に限定されない限り、用語「接続される」、「結合される」、及び「取り付けられる」及びこれの活用形は、本明細書中で広く使用され、直接的及び間接的な接続、結合、及び取付けを包含する。同様に、用語「〜に対向する」、「〜に向く」及びこれらの活用形は、本明細書中で広く使用され、直接的及び間接的な対向することを包含し、用語「〜に隣接する」及びこの活用形は、本明細書で広く使用され、直接及び間接的に「隣接する」ことを包含する。従って、本明細書における「Ａ」要素が「Ｂ」要素に対向するという記載は、「Ａ」要素が「Ｂ」要素に直接的に対向する、又は１つ又は複数の追加の要素が、「Ａ」要素と「Ｂ」要素との間に存在するという状況を含み得る。また、本明細書における「Ａ」要素が「Ｂ」要素に「隣接する」という記載は、「Ａ」要素が「Ｂ」要素に直接的に「隣接する」、又は１つ又は複数の追加の要素が、「Ａ」要素と「Ｂ」要素との間に存在するという状況を含み得る。従って、図面及び詳細な説明は、本質的に例示であり、限定ではないとみなされる。
【００１１】
本発明の実施形態では、ズームレンズは、高解像度、高輝度の画像を複数の寸法で表面上に表示するように、ライトバルブからの光をその表面上に投影することができる。換言すれば、本実施形態のズームレンズは、適切な投影レンズである。
図１Ａを参照すると、本実施形態のズームレンズ１００は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５、負の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６、及び正の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７を含む。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、第６レンズ群Ｇ６、及び第７レンズ群Ｇ７は、ズームレンズ１００の光軸Ｓ上に配置されるとともに、物体(object)側ＯＢから像面側ＩＭに順に配置される。第７レンズ群Ｇ７と像面側ＩＭとの間の距離Ｄ像面が、ズームやフォーカスを行う際に固定され、及び第１〜第６レンズ群Ｇ１〜Ｇ６は、ズームやフォーカスを行う際に、光軸Ｓに沿って物体側ＯＢと像面側ＩＭとの間を移動するように構成される。
【００１２】
従って、可動式の第１〜第６レンズ群Ｇ１〜Ｇ６及び固定式の第７レンズ群のＧ７を有するズームレンズ１００は、適切な重量分布を有する。具体的には、本実施形態のズームレンズ１００の重心は、ズームやフォーカスを行う際に物体側ＯＢよりも像面側ＩＭに近いので、ズームレンズを投影装置に適切に取り付けることができる。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本実施形態のズームレンズ１００は、以下の条件式（１）及び（２）を満たす：
３．６２≦Ｈ物体／ＬＬｗ≦４７．０１・・・・・・（１）、
１．７６≦Ｈ物体／ＬＬｔ≦２２．９９・・・・・・（２）。
条件式（１）及び（２）において、Ｈ物体は、物体側ＯＢでのズームレンズ１００の像高であり、ＬＬｗは、広角端でのズームレンズ１００の全長であり、ＬＬｔは、望遠端でのズームレンズ１００の全長である。従って、ズームレンズ１００は、ズームを行う際に傾きが防止され、投影装置に高いズーム比を提供することができる。
【００１３】
詳細には、本実施形態の像面側ＩＭは、例えば、ズームレンズ１００に対向する画像表示面を含むライトバルブ２００である。ライトバルブ２００には、デジタルマイクロミラーデバイス（DMD  device）、微小電気機械システム（MEMS）、グレーティングライトバルブデバイス（GLV  device）、液晶表示装置（LCD）、反射型液晶表示素子（Liquid  crystal  on  silicon、LCOS）等が含まれるが、これらに限定されるものではない。距離Ｄ像面は、像面側ＩＭに最も近い第７レンズ群Ｇ７のレンズ面とライトバルブ２００の画像表示面との間の距離である。また、プリズム３００が、カラー画像を組み合わせてマルチカラー画像を生成するためにズームレンズ１００とライトバルブ２００との間に配置される。プリズム３００には、ＴＩＲプリズム（全反射プリズム）等が含まれるが、これらに限定されるものではない。
また、本実施形態の物体側ＯＢは、例えば、ズームレンズ１００に対向する面を有するスクリーン４００であり、距離Ｄ物体が、物体側ＯＢに最も近い第１レンズ群Ｇ１のレンズ面と、画像が投影されるスクリーン４００の面との間の距離である。
【００１４】
本実施形態のズームレンズ１００は、光軸Ｓに沿って配置された１７枚のレンズを含んでおり、１７枚のレンズそれぞれは、球面レンズである。従って、ズームレンズ１００の製造コストを低減することができる。また、本実施形態のズームレンズ１００のレンズは、ガラスから形成される。従って、ズームレンズ１００の製造プロセスには、金型を必要とせず、ズームレンズ１００の製造コストをさらに低減することができる。
図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、第１レンズ群Ｇ１は、負の屈折力を有する第１レンズＬ１を含み、第１レンズＬ１は、物体側ＯＢに突出面Ｓ１を向けたメニスカスレンズであり、物体側ＯＢと第１レンズＬ１の突出面Ｓ１との間の距離が、距離Ｄ物体である。第１レンズ群Ｇ１は、１つのレンズのみを有するので、第１レンズ群Ｇ１の総重量が低減され、ズームを行う間に、ズームレンズ１００の重量バランスには殆ど変化がない。
【００１５】
また、ズームレンズ１００は、以下の条件式（３）を満たす：
−１３＜ｆ１／ｆｗ＜−５・・・・・・（３）。
上記の条件式（３）では、ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離であり、ｆｗは、広角端でのズームレンズ１００の焦点距離である。従って、本実施形態のズームレンズ１００の光学収差は、適切に制御される。例えば、ｆ１／ｆｗが上限値（−５）を超える場合には、ズームレンズの非点収差及び色収差が大きくなる。例えば、ｆ１／ｆｗが下限値（−１３）未満である場合には、ズームレンズの像面湾曲及び色収差が大きくなる。
【００１６】
本実施形態の第２レンズ群Ｇ２は、物体側ＯＢから像面側ＩＭに順に配置された正の屈折力を有する第２レンズＬ２、及び正の屈折力を有する第３レンズＬ３を含む。第２レンズＬ２は、両凸レンズであり、第３レンズＬ３は、物体側ＯＢに突出面Ｓ５を向けたメニスカスレンズである。
詳細には、第３レンズＬ３は、第２レンズＬ２と一緒に移動し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の距離Ｄ２が、フォーカスを行う際に変化する。換言すると、ズームレンズ１００により鮮明な画像がスクリーン４００上に投影される位置は、距離Ｄ２を変えることによってそれに応じて制御可能である。本実施形態では、ズームレンズ１００は、以下の条件式（４）を満たす：
４９．３８≦Ｄ物体／Ｄ２≦３８１３．３８・・・・・・（４）。
【００１７】
上記の条件式（４）では、Ｄ物体は、光軸に沿った物体側ＯＢと第１レンズ群Ｇ１との間の距離であり、Ｄ２は、光軸に沿った第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の距離である。従って、本実施形態のＤ２は、ズームを行う際に固定されたままであるが、フォーカスを行う際に変化する。本実施形態では、距離Ｄ２は、フォーカスを行う間に、３．５９ミリメートル（ｍｍ）〜２７．３３ｍｍの間の範囲にある。
また、ズームレンズ１００は、以下の条件式（５）を満たす：
１＜ｆ２／ｆｗ＜７・・・・・・（５）。
上記の条件式（５）では、ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離である。従って、本実施形態のズームレンズ１００の光学収差は、適切に制御される。例えば、ｆ２／ｆｗが上限値（７）を超える場合には、ズームレンズの球面収差、歪曲収差、横色収差(lateral  chromatic  aberration、又は倍率色収差)、及びの軸外色収差(transverse  chromatic    aberration)が大きくなる。例えば、ｆ２／ｆｗが下限値（１）未満である場合には、ズームレンズの非点収差、像面湾曲、倍率色収差と、軸外色収差が大きくなる。
【００１８】
図２Ａは、本発明の実施形態の広角端と望遠端との間でズームを行うときの、ズームレンズの第２レンズ群と像面側との間の距離の変動を示す図である。図２Ａを参照すると、第２レンズ群Ｇ２と像面側ＩＭとの間の距離ＤＬ２は、広角端から望遠端へのズームを行う過程で連続的に増加する。換言すれば、光軸Ｓに沿った像面側ＩＭと第２レンズ群Ｇ２との間の距離ＤＬ２は、ズームレンズ１００から投影される像高の減少中に、増加する。
本実施形態の第３レンズ群Ｇ３は、物体側ＯＢから像面側ＩＭに順に配置された負の屈折力を有する第４レンズＬ４、負の屈折力を有する第５レンズＬ５、及び負の屈折力を有する第６レンズＬ６を含む。第４レンズＬ４は、物体側ＯＢに突出面Ｓ７を向けたメニスカスレンズであり、第５レンズＬ５及び第６レンズＬ６は、両凹レンズである。
【００１９】
本実施形態のズームレンズ１００が広角端から望遠端にズームを行っている間に、第３レンズ群Ｇ３と像面側ＩＭとの間の最小距離が、ズームを行っている途中で現れる。図２Ｂは、本発明の実施形態の広角端と望遠端との間でズームを行うときの、ズームレンズの第３レンズ群と像面側との間の距離の変動を示す図である。図２Ｂを参照すると、光軸Ｓに沿った像面側ＩＭと第３レンズ群Ｇ３との間の距離のＤＬ３が、ズームレンズ１００の像高の減少中に、減少し次に増加する。反転位置(turning  position)ＴＬ３は、第３レンズ群Ｇ３が光軸Ｓに沿って移動するときに、図に示される。詳細には、広角端から望遠端にズームを行うときに、先ず、第３レンズ群Ｇ３は、物体側ＯＢから像面側ＩＭの方向に移動する。移動の方向は、反転位置ＴＬ３で変更される。次に、第３レンズ群Ｇ３は、像面側ＩＭから物体側に移動する。換言すれば、第３レンズ群Ｇ３の移動は、ズームレンズ１００の像高の減少中に、反転位置ＴＬ３を有することになる。
本実施形態の第４レンズ群Ｇ４は、物体側ＯＢから像面側ＩＭに順に配置された負の屈折力を有する第７レンズＬ７、及び正の屈折力を有する第８レンズＬ８を含み、第７レンズＬ７は、両凹レンズであり、第８レンズＬ８は、両凸レンズである。
【００２０】
図２Ｃは、本発明の実施形態の広角端と望遠端との間でズームを行うときの、ズームレンズの第４レンズ群と像面側との間の距離の変動を示す図である。図２Ｃを参照すると、光軸Ｓに沿った像面側ＩＭと第４レンズ群Ｇ４との間の距離のＤＬ４が、ズームレンズ１００の像高の減少中に、減少し次に増加する。ズームレンズ１００を広角端から望遠端にズームさせる間に、第４レンズ群Ｇ４と像面側ＩＭとの間の最小距離が、ズームを行っている途中で現れる。反転位置ＴＬ４は、第４レンズ群Ｇ４が光軸Ｓに沿って移動するときに、図に示される。詳細には、広角端から望遠端にズームするときに、先ず、第４レンズ群Ｇ４は、物体側ＯＢから像面側ＩＭの方向に移動する。移動の方向は、反転位置ＴＬ４で変更される。次に、第４レンズ群Ｇ４は、像面側ＩＭから物体側に移動する。換言すれば、第４レンズＧ４の移動は、ズームレンズ１００の像高の減少中に、反転位置ＴＬ４を有することになる。
【００２１】
また、本実施形態のズームレンズ１００は、以下の条件式（７）を満たす：
ｈ４＞ｈ３・・・・・・（７）。
上記条件式（７）では、ｈ３は、第３レンズ群Ｇ３がズームレンズ１００の像高の減少中にその反転位置ＴＬ３にある間の、ズームレンズ１００の像高であり、ｈ４は、第４レンズ群Ｇ４がズームレンズ１００の像高の減少中にその反転位置ＴＬ４にある間の、ズームレンズ１００の像高である。ズームレンズ１００の像高の減少過程は、広角端から望遠端に向けてズームされるズームレンズ１００の過程でもあり、図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、広角端から望遠端へのズームを行っている間に、第４レンズ群Ｇ４は、第３レンズ群Ｇ３よりも早くその反転位置ＴＬ４に到達するように移動する。
【００２２】
本発明の実施形態の第５レンズ群Ｇ５は、物体側ＯＢから像面側ＩＭに順に配置された正の屈折力を有する第９レンズＬ９、絞りＳＴ、正の屈折力を有する第１０レンズＬ１０、及び負の屈折力を有する第１１レンズＬ１１を含む。具体的には、第９レンズＬ９は、物体側ＯＢに突出面Ｓ１７を向けた平凸レンズであり、第１０レンズＬ１０は、両凸レンズであり、第１１レンズＬ１１は、像面側ＩＭに突出面Ｓ２２を向けた負メニスカスレンズであり、そして第１０レンズＬ１０及び第１１レンズＬ１１は、接合ダブレットレンズを形成する。
換言すると、本実施形態のズームレンズ１００の絞りＳＴは、第５レンズ群Ｇ５の第９レンズＬ９、第１０レンズＬ１０、及び第１１レンズＬ１１と一緒に移動する。光軸Ｓに沿った第５レンズ群Ｇ５と像面側ＩＭとの間の距離ＤＬ５が、広角端から望遠端へのズーム中に、増加する。すなわち、ズームレンズ１００の距離ＤＬ５は、ズームレンズ１００の像高の減少中に、増加する。
【００２３】
本実施形態の第６レンズ群Ｇ６は、物体側ＯＢから像面側ＩＭに順に配置された負の屈折力を有する第１２レンズＬ１２、正の屈折力を有する第１３レンズＬ１３、負の屈折力を有する第１４レンズＬ１４、正の屈折力を有する第１５レンズＬ１５、及び正の屈折力を有する第１６レンズＬ１６を含む。具体的には、第１２レンズＬ１２及び第１４レンズＬ１４は、両凹レンズである。第１３レンズＬ１３、第１５レンズＬ１５、及び第１６レンズＬ１６は、両凸レンズである。第１２レンズＬ１２及び第１３レンズＬ１３は、接合ダブレットレンズを形成する。また、光軸Ｓに沿った像面側ＩＭと第６レンズ群Ｇ６との間の距離ＤＬ６が、ズームレンズ１００の像高の減少中に、増加する。
本実施形態の第７レンズ群Ｇ７は、正の屈折力を有する第１７レンズＬ１７を含む。具体的には、第１７レンズＬ１７は、物体側ＯＢに突出面Ｓ３２を向けたメニスカスレンズである。
【００２４】
以下の内容は、ズームレンズ１００の実施形態を提供する。しかしながら、本発明は、次の表に記載されている定量的データに限定されるものではない。様々な修正及び変更が本発明の範囲又は精神から逸脱することなく本発明になされ得ることを当業者は知っておくべきである。
【表１】
2017097324.tif 000003
【表２】
2017097324.tif 000004
【００２５】
図１Ａ、図１Ｂ及び表１を参照すると、表１は、ズームレンズ１００の第１レンズＬ１〜第１７レンズＬ１７の面を記載する。特に、面Ｓ１は、物体側ＯＢに向いた第１レンズＬ１の面であり、面Ｓ２は、像面側ＯＢに向いた第１レンズＬ１の面であり、面Ｓ１９は、開口絞りＳＴが配置される面であり、面Ｓ３６は、物体側ＯＢに向いたライトバルブ２００の画像表示面であり、残りは、類推により推定することができる。また、表１に記載される「間隔」は、光軸Ｓ上の２つの隣接する面同士の間の直線距離を意味する。特に、表１内の面Ｓ１に対応する間隔は、光軸Ｓ上の面Ｓ１と面Ｓ２との間の直線距離を意味し、表１内の面Ｓ２に対応する間隔は、光軸Ｓ上の面Ｓ２と面Ｓ３との間の直線距離を意味し、残りは、類推によって推定することができる。距離Ｄ２、Ｄ６、Ｄ１２、Ｄ１６、Ｄ２２、及びＤ３１は、それぞれ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の距離、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の距離、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と間の距離、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の距離、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６との間の距離、及び第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７との間の距離である。そして、Ｄ２、Ｄ６、Ｄ１２、Ｄ１６、Ｄ２２、及びＤ３１は、可変である。また、表１に無限大（∞）で記載されるような「曲率半径」は、対応する面が平面であることを意味する。
【００２６】
また、ズームレンズ１００が広角端にある間、距離Ｄ６、Ｄ１２、Ｄ１６、Ｄ２２、及びＤ３１は、それぞれ、約１ｍｍ、１６．３８ｍｍ、２３．８４ｍｍ、１．１７ｍｍ、及び１ｍｍである。ズームレンズ１００が望遠端にある間、距離Ｄ６、Ｄ１２、Ｄ１６、Ｄ２２、及びＤ３１は、それぞれ、約１３．０５ｍｍ、４．３７ｍｍ、２．５５ｍｍ、１２．５７ｍｍ、及び１８．４１ｍｍである。
詳細には、距離Ｄ６、Ｄ１２、Ｄ１６、Ｄ２２、及びＤ３１は、それぞれ、第３レンズ群Ｇ３が反転位置にある間に、約１３．３３ｍｍ、１０．１３ｍｍ、７．５８ｍｍ、５．５７ｍｍ、及び１０．７９ｍｍである。距離Ｄ６、Ｄ１２、Ｄ１６、Ｄ２２、及びＤ３１は、それぞれ、第４レンズ群Ｇ４が反転位置ＴＬ４にある間に、約９．０２ｍｍ、１３．７８ｍｍ、１３．４７ｍｍ、２．９１ｍｍ、及び５．６４ミリメートルである。
【００２７】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明の実施形態での広角端及び望遠端それぞれにおけるズームレンズのＭＴＦチャートである。図４は、本発明の実施形態での広角端及び望遠端それぞれにおけるズームレンズの縦収差を示す図である。図５は、本発明の実施形態での広角端及び望遠端それぞれにおけるズームレンズの像面湾曲を示す図である。図６は、本発明の実施形態での広角端及び望遠端それぞれにおけるズームレンズの歪曲収差を示す図である。図７は、本発明の実施形態での広角端及び望遠端それぞれにおけるズームレンズの横収差(ray  fan  plot)を示す図である。図４Ａ〜図７Ｂに示されるグラフは全て、標準的な範囲内であり、それによって本実施形態のズームレンズ１００が、良好な光学品質を実際に提供できることを実証する。また、本実施形態のズームレンズのＦ値は、例えば、１．７であり、ズームレンズの画像解像度は、１００ｌｐ／ｍｍにまで達することができる。
【００２８】
要約すると、本発明の実施形態は、以下の少なくとも１つの利点を有する。本発明の実施形態では、ズームレンズは、第１〜第７レンズ群によって形成され、像面側に最も近い第７レンズ群は、フォーカスやズームを行う際に固定されたままであり、第１レンズ群は、単一のレンズによって形成される。従って、ズーム中に、ズームレンズの重量バランスには殆ど変化がなく、ズームレンズ１００は、投影装置に取り付けられる間に、傾くのを防止することができる。本発明の実施形態では、ズームレンズは、約２倍のズーム比を提供し、このズームレンズから投影された画像は、高輝度及び高解像度となる。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態の前述した説明は、例示及び説明のために提示したものである。その説明は包括的なものあることを意図しておらず、又は本発明を開示された正確な形態又は例示的な実施形態に限定することを意図するものではない。従って、前述した説明は、限定的なものではなく、例示としてみなすべきである。明らかに、多くの修正及び変形が当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理及びその最良の形態の実用的なアプリケーションを最も良く説明するために選択され且つ説明したものなので、当業者が、特定の用途や企図される実装態様に適した様々な実施形態の本発明及び種々の変更を含む本発明を理解するのを可能にする。本発明の範囲は、特に断らない限り、本明細書に添付された特許請求の範囲、及び全ての用語がそれら用語の最も広い合理的な意味を有するその均等物によって規定されることが意図される。従って、用語「発明」、「本発明」等は、必ずしも請求の範囲を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の特に好ましい例示的な実施形態への参照は、本発明への限定を意味するものではなく、及びこのような制限を推論すべきではない。本発明は、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ制限される。開示される要約は、検索者がこの開示から生じる特許の技術的開示の主題を直ぐに確認することを可能にするように、要約を要求する規則に準拠するために提供される。この要約書は、特許請求の範囲又は意味を解釈又は限定するために使用されないという理解の下で提出される。記載された利点及び利益は、本発明の全ての実施形態に適用されない場合がある。なお、変形形態は、以下の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって説明される実施形態になされ得ることを理解すべきである。また、本開示における要素又は部品は、この要素及び部品が以下の特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かに関係なく、公にされていることを意図するものではない。さらに、これらの請求項は、名詞又は要素に続く「第１」、「第２」等を使用することを言及することができる。このような用語は、命名法として理解するべきであり、特定の符号が与えられていない限り、このような命名法によって変更された要素の数に制限を与えるものと解釈すべきではない。
【図１Ａ】
2017097324.tif 000005
【図１Ｂ】
2017097324.tif 000006
【図２Ａ】
2017097324.tif 000007
【図２Ｂ】
2017097324.tif 000008
【図２Ｃ】
2017097324.tif 000009
【図３Ａ】
2017097324.tif 000010
【図３Ｂ】
2017097324.tif 000011
【図４Ａ】
2017097324.tif 000012
【図４Ｂ】
2017097324.tif 000013
【図５Ａ】
2017097324.tif 000014
【図５Ｂ】
2017097324.tif 000015
【図６Ａ】
2017097324.tif 000016
【図６Ｂ】
2017097324.tif 000017
【図７Ａ】
2017097324.tif 000018
【図７Ｂ】
2017097324.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月7日(2017.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズであって、
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、
負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、
正の屈折力を有する第６レンズ群と、
正の屈折力を有する第７レンズ群と、のみにより構成され、
第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群、第６レンズ群、及び第７レンズ群は、物体側から像面側に順に配置され、且つ前記ズームレンズの光軸に沿って配置されており、
第７レンズ群と前記像面側との間の距離が固定され、
第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群、及び第６レンズ群は、前記光軸に沿って前記物体側と前記像面側との間で移動するように構成され、
ズームを行うに際して、第１レンズ群と第２レンズ群との距離は変化せず、第２レンズ群から第６レンズ群までの隣接するレンズ群同士の距離は変化し、フォーカスを行うに際して、第１レンズ群と第２レンズ群との距離が変化し、第２レンズ群から第６レンズ群までの隣接するレンズ群同士の距離は変化しない、
ズームレンズ。
【請求項２】
第１レンズ群は、負の屈折力を有する一つの第１レンズのみにより構成され、
第２レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された正の屈折力を有する第２レンズ、及び正の屈折力を有する第３レンズのみにより構成され、
第３レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された負の屈折力を有する第４レンズ、負の屈折力を有する第５レンズ、及び負の屈折力を有する第６レンズのみにより構成され、
第４レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された負の屈折力を有する第７レンズ、及び正の屈折力を有する第８レンズのみにより構成され、
第５レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された正の屈折力を有する第９レンズ、絞り、正の屈折力を有する第１０レンズ、及び負の屈折力を有する第１１レンズのみにより構成され、
第６レンズ群は、前記物体側から前記像面側に順に配置された負の屈折力を有する第１２レンズ、正の屈折力を有する第１３レンズ、負の屈折力を有する第１４レンズ、正の屈折力を有する第１５レンズ、及び正の屈折力を有する第１６レンズをのみにより構成され、
第７レンズ群は、正の屈折力を有する第１７レンズをのみにより構成される、
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
第１レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
第２レンズは、両凸レンズであり、第３レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項５】
第４レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズであり、第５レンズ及び第６レンズは、両凹レンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項６】
第７レンズは、両凹レンズであり、第８レンズは、両凸レンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項７】
第９レンズは、前記物体側に突出面を向けた平凸レンズであり、第１０レンズは、両凸レンズであり、第１１レンズは、前記像面側に突出面を向けた負メニスカスレンズであり、第１０レンズ及び第１１レンズは、接合ダブレットレンズを形成する、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項８】
第１２レンズ及び第１４レンズは、両凹レンズであり、第１３レンズ、第１５レンズ、及び第１６レンズは、両凸レンズであり、第１２レンズ及び第１３レンズは、接合ダブレットレンズを形成する、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項９】
第１７レンズは、前記物体側に突出面を向けたメニスカスレンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項１０】
第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ、第４レンズ、第５レンズ、第６レンズ、第７レンズ、第８レンズ、第９レンズ、第１０レンズ、第１１レンズ、第１２レンズ、第１３レンズ、第１４レンズ、第１５レンズ、第１６レンズ、及び第１７レンズは、球面レンズである、
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項１１】
Ｄ物体が、前記光軸に沿った前記物体側と第１レンズ群との間の距離であり、Ｄ２が、前記光軸に沿った第１レンズ群と第２レンズ群との間の距離であり、以下の条件式を満たす：
４９．３８≦Ｄ物体／Ｄ２≦３８１３．３８
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１２】
Ｈ物体が、前記物体側での前記ズームレンズの像高であり、
ＬＬｗが、広角端での前記ズームレンズの全長であり、以下の条件式を満たす：
３．６２≦Ｈ物体／ＬＬｗ≦４７．０１
ＬＬｔが、望遠端での前記ズームレンズの全長であり、以下の条件式を満たす：
１．７６≦Ｈ物体／ＬＬｔ≦２２．９９
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１３】
ＤＬ２が、前記光軸に沿った前記像面側と第２レンズ群との間の距離であり、ＤＬ５が、前記光軸に沿った前記像面側と第５レンズ群との間の距離であり、ＤＬ６が、前記光軸に沿った前記像面側と第６レンズ群との間の距離であり、ＤＬ２、ＤＬ５、及びＤＬ６は、前記ズームレンズの像高が減少する間に、増加する、
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１４】
Ｄ２は、前記光軸に沿った第１レンズ群と第２レンズ群との間の距離であり、Ｄ２は、ズームレンズの像高が変化する間に、固定される、
請求項１３に記載のズームレンズ。
【請求項１５】
ＤＬ３が、前記光軸に沿った前記像面側と第３レンズ群との間の距離であり、ＤＬ４が、前記光軸に沿った前記像面側と第４レンズ群との間の距離であり、ＤＬ３及びＤＬ４は、前記ズームレンズの像高の減少中に、減少し次に増加する、
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１６】
ｈ３は、第３レンズ群が前記ズームレンズの像高の減少中に反転位置にある間の、ズームレンズの像高であり、ｈ４は、第４レンズ群が前記ズームレンズの像高の減少中に反転位置にある間の、前記ズームレンズの像高であり、以下の条件式を満たす：
ｈ４＞ｈ３
請求項１５に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
ｆ１が、第１レンズ群の焦点距離であり、ｆｗが、広角端での前記ズームレンズの焦点距離であり、以下の条件式を満たす：
−１３＜ｆ１／ｆｗ＜−５
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項１８】
ｆ２が、第２レンズ群の焦点距離であり、ｆｗが、広角端での前記ズームレンズの焦点距離であり、以下の条件式を満たす：
１＜ｆ２／ｆｗ＜７
請求項１に記載のズームレンズ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一実施形態では、前述した目的又は他の目的の少なくとも１つを達成するために、ズームレンズは、第１〜第７レンズ群を含み、それぞれのレンズ群が、負、正、負、正、正、正、及び正の屈折力を有しており、且つ物体側から像面側に順に配置される。第１〜第７レンズ群は、ズームレンズの光軸に沿って配置される。第７レンズ群と像面側との間の距離が固定されている。第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群、及び第６レンズ群は、光軸に沿って物体側と像面側との間で移動するように構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の実施形態では、ズームレンズは、高解像度、高輝度の画像を複数の寸法で表面上に表示するように、ライトバルブからの光をその表面上に投影することができる。換言すれば、本実施形態のズームレンズは、適切な投影レンズである。図１Ａを参照すると、本実施形態のズームレンズ１００は、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６、及び正の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７を含む。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、第６レンズ群Ｇ６、及び第７レンズ群Ｇ７は、ズームレンズ１００の光軸Ｓ上に配置されるとともに、物体(object)側ＯＢから像面側ＩＭに順に配置される。第７レンズ群Ｇ７と像面側ＩＭとの間の距離Ｄ像面が、ズームやフォーカスを行う際に固定され、及び第１〜第６レンズ群Ｇ１〜Ｇ６は、ズームやフォーカスを行う際に、光軸Ｓに沿って物体側ＯＢと像面側ＩＭとの間を移動するように構成される。