JP2001013409A - ズームレンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示素子等で表示された画像情報をスク
リーン面上に高い光学性能を維持しつつ、投影すること
ができるズームレンズ及びそれを用いた投影装置を得る
こと。 【解決手段】 距離の短い方の第２共役点側が略テレセ
ントリックなズームレンズであって、該ズームレンズは
距離の長い方の第１共役点側より順に、負の屈折力の第
１群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の
屈折力の第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレ
ンズ群を有し、該第２，第４群を該第１共役点側へ移動
させて広角端から望遠端への変倍を行い、該第１群は最
も第１共役点側に正の第１１レンズを有し、該第１１レ
ンズの材質のアッベ数をν１１とするとき、ν１１＜３
５を満足すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ズームレンズ及び
それを用いた投影装置に関し、例えば表示体の画像を固
定した有限距離にて、該画像をスクリーンに拡大投射す
るプロジェクション装置に用いられるズームレンズに関
し、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、１本の投射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な構成
で小型なテレセントリック性能を有したズームレンズに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】負の屈折力のレンズ群が先行するネガテ
ィブリード型のズームレンズは、比較的広画角化が容易
で、かつ近接撮影距離での性能が維持できる等の特徴を
有している。しかしながら反面、変倍のための移動量が
増大し、又、高変倍化が難しく、又、倍率色収差の変動
が大きい等の欠点を有している。

【０００３】これらの欠点を改善し、レンズ系全体の小
型化及び高変倍化を図ったズームレンズが例えば特公昭
４９−２３９１２号公報、特開昭５３−３４５３９号公
報、特開昭５７−１６３２１３号公報、特開昭５８−４
１１３号公報、特開昭６３−２４１５１１号公報、そし
て特開平２−２０１３１０号公報等で提案されている。

【０００４】これらの各公報では、ズームレンズを物体
側より順に負、正、負そして正の屈折力のレンズ群の全
体として４つのレンズ群より構成し、このうち所定のレ
ンズ群を適切に移動させて変倍を行っている。

【０００５】又、液晶プロジェクション用のズームレン
ズとして、本出願人は特願平９−２７２２４５号におい
て、負，正，正，正の屈折力の４つのレンズ群より成る
４群タイプのテレセントリックなズームレンズを提案し
ている。そこでは、各レンズ群の働きは広角端から望遠
端への変倍に関して第１〜３レンズ群は大きな共役（物
体）側へ、又、第４レンズ群は小さな共役（像面）側に
移動することを特徴としており、ＸＧＡパネルに対応す
る歪曲・色収差を良好に補正したテレセントリックなズ
ームレンズを提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光学系で、表示画像を
スクリーンに拡大投射する際、特に液晶表示体に基づく
表示画像を複数の色光毎に分けて用い、各色光を合成し
た後に一本の投射レンズにて投射するカラー液晶プロジ
ェクターの場合、以下の条件を満足することが必要とな
る。

【０００７】（ア−１）液晶の配光特性、又は複数の色
光を合成するときの色合成ダイクロイックミラーの角度
依存の影響を排除するために、射出瞳が遠方にある所謂
テレセントリック光学系であること。

【０００８】（ア−２）表示体と投射レンズの間に介在
する色合成素子のスペースを確保するために、長いバッ
クフォーカスを必要とする。

【０００９】（ア−３）通常、表示画像をスクリーン上
に上方投射するために、投射レンズの光軸に対し、表示
体はその中心位置がシフトした状態で用いられ、結果と
して前玉付近は使用する有効領域が光軸対称ではなく上
方に偏り、前玉径が大きくなるので改善手段が必要であ
る。

【００１０】（ア−４）複数の色光を合成するのでレン
ズで発生する倍率色収差を極力小さくしておく必要があ
る。

【００１１】一般に、射出瞳位置を遠方とし、バックフ
ォーカスを長くし、しかも変倍に伴う倍率色収差を良好
に補正したズームレンズを得ようとするとレンズ構成が
複雑化してくる。

【００１２】本発明は、全体として５つのレンズ群より
成り、又、レンズ型としてネガティブリード型を採用
し、各レンズ群を適切に構成することにより、レンズ系
全体の小型化を図りつつ、変倍範囲全体にわたりテレセ
ントリック条件を良好に維持し、又、変倍に伴う倍率色
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
及びそれを用いた投影装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のズーム
レンズは、距離の短い方の第２共役点側が略テレセント
リックなズームレンズであって、該ズームレンズは距離
の長い方の第１共役点側より順に、負の屈折力の第１
群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の屈
折力の第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレン
ズ群を有し、該第２，第４群を該第１共役点側へ移動さ
せて広角端から望遠端への変倍を行い、該第１群は最も
第１共役点側に正の第１１レンズを有し、該第１１レン
ズの材質のアッベ数をν１１とするとき、 ν１１＜３５…（１） を満足することを特徴としている。

【００１４】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、第１共役点側より順に前記第１群は正の第１１レン
ズ、第１共役点側に凸面を向けたメニスカス状の負の第
１２レンズ、距離の短い方の第２共役点側のレンズ面が
凹面の負の第１３レンズ、そして正の第１４レンズの４
つのレンズより成り、該第１２レンズと第１３レンズの
材質のアッベ数のうち、大きい方をν１ｎとしたとき、 ３０＜ν１ｎ−ν１１ を満足することを特徴としている。

【００１５】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記第２群は少なくとも１枚の正レンズと少な
くとも１枚の負レンズで構成され、該正レンズの材質の
アッベ数のうち小さな方のアッベ数を持つレンズのアッ
ベ数をν２ｐ、該負レンズの材質のアッベ数のうち大き
な方のアッベ数を持つレンズのアッベ数をν２ｎとした
とき、 １０＜ν２ｐ−ν２ｎ を満足することを特徴としている。

【００１６】請求項４の発明は請求項１，２又は３の発
明において、前記第３群は少なくとも１枚の負レンズで
構成され、該負レンズの材質のアッベ数のうち最も小さ
いアッベ数を持つレンズのアッベ数をν３ｎとすると
き、６０＜ν３ｎを満足することを特徴としている。

【００１７】請求項５の発明は請求項１，２，３又は４
の発明において、広角端の焦点距離時に対し、望遠端の
焦点距離時には、前記第２群と前記第３群の間隔は増大
し、前記第４と前記第５群の間隔は増大することを特徴
としている。

【００１８】請求項６の発明は請求項１から５のいずれ
か１項の発明において、距離の短い方の第２共役点側の
レンズの瞳（射出瞳）までの距離の変倍中の絶対値で最
小の値をｔｋ、広角端における全系の焦点距離をｆｗと
するとき、 ２．５＜｜ｔｋ｜／ｆｗ を満たしていることを特徴としている。

【００１９】請求項７の発明は請求項１の発明におい
て、第１共役点側より順に、前記第１群は第１共役点側
に凸面を向けたメニスカス状の正の第１１レンズ、第１
共役点側に凸面を向けたメニスカス状の負の第１２レン
ズ、そして第２共役点側に凹面を向けた負の第１３レン
ズより成っていることを特徴としている。

【００２０】請求項８の発明は請求項１，２又は７の発
明において、第１共役点側より順に、前記第２群は両レ
ンズ面が凸面の正レンズと負レンズの２つのレンズより
成っていることを特徴としている。

【００２１】請求項９の発明は請求項８の発明におい
て、前記第３群は両レンズ面が凹面の単一の負レンズよ
り成っていることを特徴としている。

【００２２】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、第１共役点側より順に前記第４群は第２共役点側に
凸面を向けた正レンズ、第２共役点側に凸面を向けたメ
ニスカス状の負レンズ、そして第２共役点側に凸面を向
けた正レンズの３つのレンズより成っていることを特徴
としている。

【００２３】請求項１１の発明は請求項１０の発明にお
いて、前記第５群は両レンズ面が凸面の正レンズより成
っていることを特徴としている。

【００２４】請求項１２の発明の投影装置は請求項１か
ら１１のいずれか１項記載のズームレンズを用いて投影
像原画をスクリーン面上に投影していることを特徴とし
ている。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の数値実施例１のズ
ームレンズを用いた投影装置（液晶ビデオプロジェクタ
ー）の要部概略図である。図２，図３は本発明の数値実
施例１の広角端と望遠端の収差図である。図４は本発明
の数値実施例２のズームレンズを用いた投影装置（液晶
ビデオプロジェクター）の要部概略図である。図５，図
６は本発明の数値実施例２の広角端と望遠端の収差図で
ある。図７は本発明の数値実施例３のズームレンズを用
いた投影装置（液晶ビデオプロジェクター）の要部概略
図である。図８，図９は本発明の数値実施例３の広角端
と望遠端の収差図である。図１０は本発明の数値実施例
４のズームレンズを用いた投影装置（液晶ビデオプロジ
ェクター）の要部概略図である。図１１，図１２は本発
明の数値実施例４の広角端と望遠端の収差図である。図
１３は本発明の数値実施例５のズームレンズを用いた投
影装置（液晶ビデオプロジェクター）の要部概略図であ
る。図１４，図１５は本発明の数値実施例５の広角端と
望遠端の収差図である。

【００２６】レンズ断面図において、ＰＬはズームレン
ズである。Ｌ１は負の屈折力の第１群（第１レンズ
群）、Ｌ２は正の屈折力の第２群（第２レンズ群）、Ｌ
３は負の屈折力の第３群（第３レンズ群）、Ｌ４は正の
屈折力の第４群（第４レンズ群）、Ｌ５は正の屈折力の
第５群（第５レンズ群）である。

【００２７】Ｓはスクリーン面（投影面）、ＬＣＤは液
晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）であ
る。スクリーン面Ｓと原画像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
（第１共役点）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役
点（第２共役点）に相当している。

【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の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Ｌ
ＣＤ側はプロジェクター本体に含まれている。

【００３０】本実施形態では広角端から望遠端への変倍
に際して矢印のように第２群Ｌ２及び第４群Ｌ４を第１
共役点（スクリーンＳ側）へ移動させている。特にズー
ミングに際し、第１群，第５群は固定であることが好ま
しい。又、第１群を光軸上移動させてフォーカスを行っ
ている。尚、フォーカスは第３群又は第５群又は全体を
移動させて行っても良い。又、表示パネルを移動させて
行っても良い。

【００３１】第１レンズ群は、負の屈折力を有し、レン
ズ系の後方に色合成素子を配置するためのスペースを確
保するために、長いバックフォーカスを確保している。
特にバックフォーカスを長くするために、第１レンズ群
にスクリーン側に凸面を有するメニスカス状の負レンズ
を配置している。

【００３２】更に各群の屈折力を適切に配置し、前記第
１レンズ群をズーミング中、固定とすることで、軸外斜
光束の位置の変動を減らし、レンズ構成の簡易化と共に
全長一定なレンズ系を達成している。

【００３３】又、広角端での歪曲の低減のために第１レ
ンズ群の最も物体側には正レンズを配置して最も軸外光
束を通る位置での歪曲補正を行っている。

【００３４】尚、この正レンズはスクリーン側に凸面を
有する正レンズであるのが歪曲収差を補正するのに好ま
しい。

【００３５】第２レンズ群、前記第４レンズ群を同一方
向に移動して変倍することで、各群の移動量及び移動ス
ペースを減らしつつも、高変倍率なズームレンズを達成
することができ、全長を短縮すると共に、全長がズーミ
ングで変動しないようにしている。

【００３６】又、入射瞳位置から前玉までの距離を短く
し、軸外斜光束で決まる前玉径の小型化を可能としてい
る。

【００３７】第２レンズ群は主変倍レンズ群であり、こ
の第２レンズ群が移動することにより変倍し、第４レン
ズ群がそれに伴って移動することによりズーミングによ
り移動する結像位置の変動を補正している。

【００３８】又、第２レンズ群と第４レンズ群をズーミ
ングに際しスクリーン側Ｓに別な速度で移動し、第３レ
ンズ群をズーミングにより移動する結像位置の変動を補
正するように移動させてもよい。又、ズーミングに際し
て第３レンズ群を固定とし、第２レンズ群、第４レンズ
群のみで変倍させても良い。

【００３９】レンズ系の瞳（絞り）は第２レンズ群近傍
にあるのが好ましく、具体的には第２レンズ群の最もス
クリーン側の面、あるいはパネル側の面に一致させるの
が良く、特に複数のレンズにて第２レンズ群を構成する
ときはレンズ群の内部にあっても良い。

【００４０】本発明の投影装置は、ＬＣＤの原画をズー
ムレンズＰＬを用いて投影像原画をスクリーン面上に投
影している。

【００４１】そして本発明では、前述の条件式（１）を
満足させることにより変倍の際の倍率色収差を良好に補
正し、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得ている。

【００４２】条件式（１）は主変倍系である第２レンズ
群で倍率色収差のズーム変動を小さく抑えるためにあら
かじめ第１レンズ群での倍率色収差の発生を少なくして
おくための条件である。この範囲を逸脱すると第１レン
ズ群で発生する倍率色収差が大きくなり第２レンズ群以
降の変倍系でさらに増幅され、ズーム変動が大きくなる
ために、高倍化ができなくなるので良くない。

【００４３】次に本発明の各数値実施例の特徴について
説明する。

【００４４】図１の数値実施例では、広角端から望遠端
へのズーミングで、第１レンズ群と第５レンズ群が固定
で第２レンズ群と第４レンズ群がスクリーン側へ移動す
るとともに第３レンズ群はズーム中間で変曲点をもって
スクリーン側へ凸の軌跡で移動するものである。第３レ
ンズ群は広角端より望遠端で表示パネル側（スクリーン
の反対側）に動いている。この際第２レンズ群、第４レ
ンズ群は増倍し第３レンズ群も広角端近傍では若干減倍
するが、ズーム域全体では増倍している。

【００４５】図４の数値実施例２は数値実施例１と同
様、広角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群
と第５レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群が
スクリーン側へ移動するとともに第３レンズ群も別の速
度でスクリーン側へ移動するものである。移動速度は第
２レンズ群＞第４レンズ群＞第３レンズ群の順になって
いる。この際第２レンズ群、第４レンズ群は増倍する
が、第３レンズ群は減倍している。

【００４６】図７の数値実施例３では、第１レンズ群が
３つのレンズより成るレンズ構成の実施例である。物体
側より正レンズ、負レンズ、負レンズの３枚で第１レン
ズ群を構成している。数値実施例２と同様、広角端から
望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第５レンズ群
が固定で第２レンズ群と第４レンズ群、第３レンズ群が
別の速度でスクリーン側へ移動している。第２レンズ
群、第４レンズ群は増倍、第３レンズ群は減倍してい
る。

【００４７】図１０の数値実施例４では、物体側より正
レンズ、負レンズ、負レンズ、そして正レンズの４枚で
第１レンズ群を構成している。数値実施例２と同様、広
角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第５
レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群、第３レ
ンズ群が別の速度でスクリーン側へ移動している。第２
レンズ群、第４レンズ群は増倍、第３レンズ群は減倍し
ている。

【００４８】図１３の数値実施例５では、物体側より正
レンズ、負レンズ、負レンズ、そして正レンズの４枚で
第１レンズ群を構成している。数値実施例２と同様、広
角端から望遠端へのズーミングで、第１レンズ群と第５
レンズ群が固定で第２レンズ群と第４レンズ群、第３レ
ンズ群が別の速度でスクリーン側へ移動している。第２
レンズ群、第４レンズ群は増倍、第３レンズ群もズーム
全域で見ると増倍している。

【００４９】本発明の実施形態では、前述の如く各レン
ズ群を適切に設定し、変倍の際の諸収差の変動を良好に
補正している。

【００５０】尚、本発明において更に全変倍範囲に渡り
収差変動が少なく、画面全体に渡り高い光学性能を得る
には、次の条件のうち少なくとも１つを満足させるのが
良い。

【００５１】(イ-1)第１共役点側より順に前記第１群は
正の第１１レンズ、第１共役点側に凸面を向けたメニス
カス状の負の第１２レンズ、距離の短い方の第２共役点
側のレンズ面が凹面の負の第１３レンズ、そして正の第
１４レンズの４つのレンズより成り、該第１２レンズと
第１３レンズの材質のアッベ数のうち、大きい方をν１
ｎとしたとき、 ３０＜ν１ｎ−ν１１…（２） を満足することである。

【００５２】ここで条件式（２）の技術的意味は前述の
条件式（１）と同じである。

【００５３】(イ-2)前記第２群は少なくとも１枚の正レ
ンズと少なくとも１枚の負レンズで構成され、該正レン
ズの材質のアッベ数のうち小さな方のアッベ数を持つレ
ンズのアッベ数をν２ｐ、該負レンズの材質のアッベ数
のうち大きな方のアッベ数を持つレンズのアッベ数をν
２ｎとしたとき、 １０＜ν２ｐ−ν２ｎ…（３） を満足することである。

【００５４】条件式（３）は、主に主変倍光学系である
第２レンズ群自身からの色収差の発生を抑えるためのも
のである。又、条件式（２）は主変倍系である第２レン
ズ群で発生する色収差を抑えるだけでなく、補正しきれ
ず残っている第１レンズ群で発生した倍率色収差も補正
するためのものである。

【００５５】(イ-3)前記第３群は少なくとも１枚の負レ
ンズで構成され、該負レンズの材質のアッベ数のうち最
も小さいアッベ数を持つレンズのアッベ数をν３ｎとす
るとき、 ６０＜ν３ｎ…（４） を満足することである。

【００５６】条件式（４）は、色収差（軸上色収差、倍
率色収差）の変動を抑えるための条件である。条件式
（４）を満足させることにより、第２群近傍に配置した
絞りからパネル側へのもう一つの変倍群である第４レン
ズ群の色収差の発生を良好に補正している。

【００５７】(イ-4)広角端の焦点距離時に対し、望遠端
の焦点距離時には、前記第２群と前記第３群の間隔は増
大し、前記第４と前記第５群の間隔は増大することであ
る。

【００５８】これによって、簡易なレンズ構成で小型化
を図りつつ、効果的に変倍させ、その変倍群の動き量も
小さくして、更に色収差の発生・変動を小さくしてい
る。

【００５９】(イ-5)距離の短い方の第２共役点側のレン
ズの瞳（射出瞳）までの距離の変倍中の絶対値で最小の
値をｔｋ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとする
とき、 ２．５＜｜ｔｋ｜／ｆｗ…（５） を満たしていることである。

【００６０】表示パネルである液晶の配光特性、又は複
数の色光を合成するときの色合成ダイクロイックミラー
膜の角度依存の影響を排除するために、パネル側の瞳
（射出瞳）が遠方にある所謂テレセントリック光学系で
あることが効率の良い照明手段としてのレンズに有効で
ある。特に表示パネル側（縮小側）のレンズの瞳（射出
瞳）が遠方にあることが必要である。条件式（５）は、
具体的にはその角度依存性を排するためのものである。
条件式（５）の上限値は大きければ大きい程（無限遠）
良い。

【００６１】(イ-6)第１共役点側より順に、前記第１群
は第１共役点側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１
１レンズ、第１共役点側に凸面を向けたメニスカス状の
負の第１２レンズ、そして第２共役点側に凹面を向けた
負の第１３レンズより成っていることである。

【００６２】(イ-7)第１共役点側より順に、前記第２群
は両レンズ面が凸面の正レンズと負レンズの２つのレン
ズより成っていることである。

【００６３】(イ-8)前記第３群は両レンズ面が凹面の単
一の負レンズより成っていることである。

【００６４】(イ-9)第１共役点側より順に前記第４群は
第２共役点側に凸面を向けた正レンズ、第２共役点側に
凸面を向けたメニスカス状の負レンズ、そして第２共役
点側に凸面を向けた正レンズの３つのレンズより成って
いることである。

【００６５】(イ-10)前記第５群は両レンズ面が凸面の正
レンズより成っていることである。

【００６６】これによって、射出瞳の位置を容易に遠方
に位置するようにしている。

【００６７】第５レンズ群は、表示体であるパネルに最
も近く、比較的強い正の屈折力を与えることにより、テ
レセントリックな系を実現している。更にスクリーン側
に凸面を向けた正レンズ１枚で第５レンズ群を構成し、
これによって軸外像面湾曲の補正とレンズ構成の簡易化
の両立を達成している。

【００６８】(イ-11)ズームレンズ系の瞳（絞り）は第２
レンズ群近傍にあるのがこの好ましい。具体的には第２
レンズ群の最もスクリーン側の面、あるいはパネル側の
面に一致させるのがよく、特に複数のレンズにて第２レ
ンズ群を構成するときはレンズ群の内部にあってもよ
い。そうしておくことにより第１レンズ群、第２レンズ
群において軸外光の通る位置が光軸からさほど離れず倍
率色収差の発生にも有効である。更に第１レンズ群の有
効径も小さくでき小型で簡易な構成のズームレンズを達
成できる。

【００６９】(イ-12)表示パネルに最も近く、軸外光束が
第１レンズ群のほかで最もレンズの外側を通る第５レン
ズ群において、波長によってテレセントリックな関係が
壊れてはいけない。そのためには第５レンズ群を構成す
る正レンズの少なくとも１枚の正レンズの材質のアッベ
数をν５ｐとしたとき、 ５０＜ν５ｐ…（６） を満足させるのが良い。

【００７０】特に第５レンズ群が１枚で構成されるとき
は以下の条件式を満足していた方が好ましい。

【００７１】６０＜ν５ｐ…（６ａ） (イ-13)広角端の全系の焦点距離をｆｗ、望遠端の全系の
焦点距離をｆｔ、第ｉレンズ群の焦点距離をｆｉとする
とき、 １．１＜｜ｆ１／ｆ２｜＜２．３…（７）

【００７２】

【数１】

【００７３】なる条件式を満足することが好ましい。

【００７４】条件式（７），（８）は主変倍群である第
２レンズ群と第１レンズ群の関係を適切に規定したもの
である。

【００７５】条件式（７）の下限を逸脱すると第１レン
ズ群で決まる前玉径が大きくなり、又、広角端での歪曲
収差が大きくなり適当でない。又、上限値を逸脱すると
所望の変倍比を得るために第２レンズ群の移動量を大き
くする必要があり全系が大型化し適当でない。

【００７６】条件式（８）は主変倍群のパワーを適切に
するもので下限を超えると像面が補正過剰となり適当で
ない。又、上限を超えると所望の変倍比を得るために第
２レンズ群の移動量を大きくする必要があり全系が大型
化し適当でない。

【００７７】(イ-14)歪曲を適正に補正するためには第１
群の焦点距離をｆ１、広角端における全系の焦点距離を
ｆｗとしたとき、 １＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜２．５…（９） を満足するのが良い。

【００７８】この式の上限を逸脱すると広角端の歪曲
が、下限値を超えると望遠端の歪曲を良好に補正するの
が難しくなる。

【００７９】(イ-15)主変倍群である第２レンズ群につい
ては、第２レンズ群の広角端と望遠端の横倍率をβ２
ｗ，β２ｔ、全系の広角端と望遠端の焦点距離をβｗ，
βｔとし、第２レンズ群の横倍率β２の変化量（β２ｔ
／β２ｗ）をＺ２、全系の焦点距離の変化量（ｆｔ／ｆ
ｗ）をＺとし、変倍群となる第２レンズ群と第４レンズ
群のズーミングでの移動量をそれぞれＭ２，Ｍ４とする
と、 ０．８＜Ｚ２／Ｚ＜１．１…（１０） １．０＜Ｍ２／Ｍ４＜４．０…（１１） ０．４＜｜Ｍ２／（ｆｔ−ｆｗ）｜＜１．３…（１２） を満足することである。

【００８０】条件式（１０）は変倍群となる第２レンズ
群と第４レンズ群での変倍の比を適切に規定するもので
ある。第３レンズ群は変倍に際し減倍するためこの範囲
にあるのが好ましい。この範囲を逸脱すると所望の変倍
比を有するレンズ系が大型化してしまう。

【００８１】条件式（１１），（１２）はレンズ全体の
長さと各変倍群の移動量を適切にするものである。特に
第２レンズ群と第４レンズ群とでは第４レンズ群の方が
パワーが弱くなりがちであるので、適切な変倍分担をす
るにはこの範囲が好ましい。特に第２レンズ群の移動量
が第４レンズ群の移動量を超えていることが更に好まし
い。

【００８２】(イ-16)第２レンズ群と第４レンズ群とでは
第４レンズ群の方がパワー（屈折力）が弱くなりがちで
あり、特に第２，第４レンズ群の焦点距離をｆ２，ｆ４
としたとき、 ０．４＜ｆ２／ｆ４＜０．８…（１３） を満足することである。

【００８３】条件式（１３）は主変倍群のパワー配置と
変倍を適切にしながらペッツバール和を適当に設定する
ためのものである。

【００８４】(イ-17)全系の射出瞳と、歪曲を適当に設定
するには、第５レンズ群から表示体までの距離でありダ
イクロプリズム等を除いた空気換算長をｂｆ、第１レン
ズ群と第５レンズ群の焦点距離をｆ１，ｆ５としたと
き、 ０．３＜ｂｆ／ｆ５＜０．８…（１４） ０．９＜｜ｆ１｜／ｂｆ＜１．６…（１５） を満足することである。

【００８５】条件式（１４）は全系を適切にテレセント
リックにするために必用な式である。表示体パネルから
垂直に出た光束が第５レンズ群に入り屈折されて効率よ
く瞳（絞り）に到達し、更に前玉（第１レンズ群）近傍
の有効径を適切にするのに必要な条件である。上限を超
えると大型化し、下限を超えると歪曲が発生する。

【００８６】条件式（１５）は歪曲を適切にとりながら
射出瞳を長くしテレセントリックにするための条件であ
る。上限を超えると第１レンズ群の径が大型化し、下限
を超えると特に広角端での歪曲が大きくなり適当でな
い。

【００８７】(イ-18)最適にテレセントリック系にしつ
つ、レンズからパネルまでの距離を最適にするために
は、第５レンズ群の焦点距離をｆ５、全系の広角端の焦
点距離をｆｗとしたとき、 ２＜ｆ５／ｆｗ＜３．５…（１６） 条件式（１６）の下限を超えると最適なテレセントリッ
ク性を満足できず、又、上限を超えると大型化して適当
でない。

【００８８】(イ-19)各群のパワー配置を適切にしつつ各
群の移動量を適切にして、小型化をするには第ｉ群の焦
点距離をｆｉ、全系の広角端と望遠端の焦点距離をｆ
ｗ，ｆｔとしたとき、

【００８９】

【数２】

【００９０】を満足することである。

【００９１】条件式（１７）は歪曲収差を第１群におい
て十分に押さえておくと共に、バックフォーカスを十分
に確保するためのものである。

【００９２】上限値を超えるとフォーカシングのための
移動量が大きくなり全長が長大化し、かつバックフォー
カスが短くなり好ましくない。逆に、下限値を超えると
フォーカシングのための移動量は少なくなるものの、歪
曲収差の補正が困難になると同時にペッツバール和が負
に大きくなり像面が倒れてくるので好ましくない。

【００９３】条件式（１８）はズーミング中固定の第３
レンズ群を第４レンズ群に対し適切に変倍に寄与させ、
第３レンズ群が簡易な構成の固定で維持できるための条
件である。

【００９４】条件式（１９）は変倍に寄与するレンズ群
の適切なパワー配置を示したものである。それぞれの上
限値を超えると所望のズーム比を得るための移動量が大
きくなり、レンズ系全体が大型化し適切でない。又、下
限値を超えると各群の移動量は小さくなるが、ズーミン
グに伴なう収差変動、特に像面湾曲の変動が大きくなり
適当でない。

【００９５】条件式（２０）は射出瞳を長くしてテレセ
ントリックにするために必要な条件である。下限値を超
えると、テレセントリックに構成しても第５群にて歪曲
収差が発生して適当でない。又、上限値を超えると全系
の大きさが大型化し適当でない。

【００９６】次に、本発明のズームレンズの数値実施例
を記載する。数値実施例においてｒｉはスクリーン側よ
り順に第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、ｄｉはスクリー
ン側より順に第ｉ番目のレンズ厚及び空気間隔、ｎｉと
νｉは各々スクリーン側より順に第ｉ番目のレンズのガ
ラスの屈折率とアッベ数である。又、数値実施例におけ
る最後の２つの面は色分解プリズム、偏光フィルター、
カラーフィルター等のガラスブロックを示す。又、前述
の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−
１に示す。

【００９７】

【外１】

【００９８】

【外２】

【００９９】

【外３】

【０１００】

【外４】

【０１０１】

【外５】

【０１０２】

【表１】

【０１０３】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、全体とし
て５つのレンズ群より成り、又、レンズ型としてネガテ
ィブリード型を採用し、各レンズ群を適切に構成するこ
とにより、レンズ系全体の小型化を図りつつ、変倍範囲
全体に渡りテレセントリック条件を良好に維持し、倍率
色収差を良好に補正し、画面全体に渡り良好なる光学性
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
及びそれを用いた投影装置を達成することができる。

【０１０４】特に本発明によれば、以上説明したように
構成することにより、簡易なレンズ構成にて明るく小型
で高変倍で歪曲も小さく、特に倍率色収差の発生も少な
い、拡大投射プロジェクション装置に用いられる、高精
細な画像投影を行う簡易な小型なテレセントリックなズ
ームレンズを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のズームレンズを用いた投影装置の実
施形態１の要部概略図

【図２】 本発明のズームレンズの数値実施例１の広角
端の収差図

【図３】 本発明のズームレンズの数値実施例１の望遠
端の収差図

【図４】 本発明のズームレンズを用いた投影装置の実
施形態２の要部概略図

【図５】 本発明のズームレンズの数値実施例２の広角
端の収差図

【図６】 本発明のズームレンズの数値実施例２の望遠
端の収差図

【図７】 本発明のズームレンズを用いた投影装置の実
施形態３の要部概略図

【図８】 本発明のズームレンズの数値実施例３の広角
端の収差図

【図９】 本発明のズームレンズの数値実施例３の望遠
端の収差図

【図１０】 本発明のズームレンズを用いた投影装置の
実施形態４の要部概略図

【図１１】 本発明のズームレンズの数値実施例４の広
角端の収差図

【図１２】 本発明のズームレンズの数値実施例４の望
遠端の収差図

【図１３】 本発明のズームレンズを用いた投影装置の
実施形態５の要部概略図

【図１４】 本発明のズームレンズの数値実施例５の広
角端の収差図

【図１５】 本発明のズームレンズの数値実施例５の望
遠端の収差図

【符号の説明】

Ｌ１ 第１群 Ｌ２ 第２群 Ｌ３ 第３群 Ｌ４ 第４群 Ｌ５ 第５群 ＳＰ 絞り ＧＢ ガラスブロック ＬＣＤ 画像表示素子 Ｓ スクリーン ＰＬ ズームレンズ 図中実線は５５０ｎｍ、２点鎖線は４７０ｎｍでの収
差、ΔＭ、ΔＳはメリジオナル像面、サジタル像面、倍
率色収差は４７０ｎｍを指す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA06 MA11 MA12 MA14 MA16 NA02 PA08 PA09 PA19 PB10 PB11 QA02 QA07 QA12 QA22 QA26 QA34 QA41 QA46 RA36 RA41 RA43 SA44 SA46 SA50 SA52 SA55 SA63 SA64 SA65 SA72 SA76 SB04 SB05 SB13 SB22 SB34 SB42

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 距離の短い方の第２共役点側が略テレセ
   ントリックなズームレンズであって、該ズームレンズは
   距離の長い方の第１共役点側より順に、負の屈折力の第
   １群、正の屈折力の第２群、負の屈折力の第３群、正の
   屈折力の第４群、そして正の屈折力の第５群の５つのレ
   ンズ群を有し、該第２，第４群を該第１共役点側へ移動
   させて広角端から望遠端への変倍を行い、該第１群は最
   も第１共役点側に正の第１１レンズを有し、該第１１レ
   ンズの材質のアッベ数をν１１とするとき、 ν１１＜３５ を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 【請求項２】 第１共役点側より順に前記第１群は正の
   第１１レンズ、第１共役点側に凸面を向けたメニスカス
   状の負の第１２レンズ、距離の短い方の第２共役点側の
   レンズ面が凹面の負の第１３レンズ、そして正の第１４
   レンズの４つのレンズより成り、該第１２レンズと第１
   ３レンズの材質のアッベ数のうち、大きい方をν１ｎと
   したとき、 ３０＜ν１ｎ−ν１１ を満足することを特徴とする請求項１のズームレンズ。
3. 【請求項３】 前記第２群は少なくとも１枚の正レンズ
   と少なくとも１枚の負レンズで構成され、該正レンズの
   材質のアッベ数のうち小さな方のアッベ数を持つレンズ
   のアッベ数をν２ｐ、該負レンズの材質のアッベ数のう
   ち大きな方のアッベ数を持つレンズのアッベ数をν２ｎ
   としたとき、 １０＜ν２ｐ−ν２ｎ を満足することを特徴とする請求項１又は２のズームレ
   ンズ。
4. 【請求項４】 前記第３群は少なくとも１枚の負レンズ
   で構成され、該負レンズの材質のアッベ数のうち最も小
   さいアッベ数を持つレンズのアッベ数をν３ｎとすると
   き、 ６０＜ν３ｎ を満足することを特徴とする請求項１，２又は３のズー
   ムレンズ。
5. 【請求項５】 広角端の焦点距離時に対し、望遠端の焦
   点距離時には、前記第２群と前記第３群の間隔は増大
   し、前記第４と前記第５群の間隔は増大することを特徴
   とする請求項１，２，３又は４のズームレンズ。
6. 【請求項６】 距離の短い方の第２共役点側のレンズの
   瞳（射出瞳）までの距離の変倍中の絶対値で最小の値を
   ｔｋ、広角端における全系の焦点距離をｆｗとすると
   き、 ２．５＜｜ｔｋ｜／ｆｗ を満たし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。
7. 【請求項７】 第１共役点側より順に、前記第１群は第
   １共役点側に凸面を向けたメニスカス状の正の第１１レ
   ンズ、第１共役点側に凸面を向けたメニスカス状の負の
   第１２レンズ、そして第２共役点側に凹面を向けた負の
   第１３レンズより成っていることを特徴とする請求項１
   のズームレンズ。
8. 【請求項８】 第１共役点側より順に、前記第２群は両
   レンズ面が凸面の正レンズと負レンズの２つのレンズよ
   り成っていることを特徴とする請求項１，２又は７のズ
   ームレンズ。
9. 【請求項９】 前記第３群は両レンズ面が凹面の単一の
   負レンズより成っていることを特徴とする請求項８のズ
   ームレンズ。
10. 【請求項１０】 第１共役点側より順に前記第４群は第
    ２共役点側に凸面を向けた正レンズ、第２共役点側に凸
    面を向けたメニスカス状の負レンズ、そして第２共役点
    側に凸面を向けた正レンズの３つのレンズより成ってい
    ることを特徴とする請求項９のズームレンズ。
11. 【請求項１１】 前記第５群は両レンズ面が凸面の正レ
    ンズより成っていることを特徴とする請求項１０のズー
    ムレンズ。
12. 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれか１項記載
    のズームレンズを用いて投影像原画をスクリーン面上に
    投影していることを特徴とする投影装置。