JP2006039034A - ズームレンズ及び投影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ５群構成のレンズ系として、広画角で、テレセントリック性を有し、Ｆナンバーが小さく、バックフォーカスが充分に長いズームレンズ及び該ズームレンズを使用した投影装置を提供する。
【解決手段】 ズームレンズは負、負、正、正、正の５群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、移動する第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、ｆｗを広角端におけるレンズ系全体の焦点距離、Ｇ２ｔを第２レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ３ｔを第３レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ４ｔを第４レンズ群の広角、望遠間の移動距離として、条件式（１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８、（２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８、（３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８を満足する。
【選択図】 図１

Description

本発明は新規なズームレンズ及び該ズームレンズを使用した投影装置に関する。詳しくは、長いバックフォーカスと小さなＦナンバーを同時に実現したズームレンズ及び該ズームレンズを使用した投影装置に関する。

近年のプロジェクターにおいては、高画素化・高解像力化が進んできているが、中でも既存の透過型液晶よりも高コントラスト及び高開口率双方が実現できるデバイスとして反射型液晶の発展が著しい。しかし、現存の技術では反射型液晶を用いると、投射に用いるレンズのバックフォーカスを透過型液晶を使用したものよりも長く取らなければならないという新たな課題が生じている。

従来、このような投射型ズームレンズにおいては正、負、負、正、正の５群構成からなり、変倍時に２つの群が移動するズームレンズとして特許文献１に示されたものなどの提案がなされているが、拡大側先頭の群に正レンズを配置した構成で絞りが３群近傍に存在している為、負レンズ群を効果的に活用するレンズ配置ではなく、長いバックフォーカスを確保することはできているが、Ｆナンバーが４．５〜５．０程度と大きく暗い光学系になっている。

また、負、正、正、負、正、正の６群構成からなり、変倍時に４つの群が移動するズームレンズとして特許文献２に記載されたものなどの提案がなされているが、移動群が多くなることと回折光学系を入れることでコストアップにならざるを得ない。また、レトロフォーカスの２段構成により長いバックフォーカスを確保することとＦナンバーが２．０〜２．３程度と小さく明るい光学系が構成されているが、レトロフォーカスの２段構成を採る為に群数も増えており、なおかつ近年の液晶の狭ピッチ化への対応を考えると収差の補正も充分であるとは言えない。

特開平８−２９７２４３号公報 特開２００２−１８２１１１号公報

本発明は上述した事情に鑑みなされたもので、変倍に際して３つのレンズ群が移動する５群構成のレンズ系として小型軽量化を図ると共に、広画角でなおかつ諸収差が良好に補正された、テレセントリック性を有し、比較的安価で、Ｆナンバーが小さく、バックフォーカスが充分に長いズームレンズ及び該ズームレンズを使用した投影装置を提供することを課題とする。

本発明ズームレンズは、上記した課題を解決するために、負、負、正、正、正の５群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍及び該連続変倍によって生じる像面移動の補正のために、相互に関係を持って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２及び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、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、ｆｗを広角端におけるレンズ系全体の焦点距離、Ｇ２ｔを第２レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ３ｔを第３レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ４ｔを第４レンズ群の広角、望遠間の移動距離として、条件式（１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８、（２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８、（３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８を満足する。

また、本発明投影装置は、画像形成手段と該画像形成手段によって形成された画像を拡大投影するズームレンズとを備えた投影装置であって、上記ズームレンズは、負、負、正、正、正の５群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍及び該連続変倍によって生じる像面移動の補正のために、相互に関係を持って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２及び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、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、以下の条件式（１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８、（２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８、（３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８を満足する。

従って、本発明ズームレンズにあっては、小型軽量化であると共に、広画角でなおかつ諸収差が良好に補正され、テレセントリック性を有し、比較的安価で、Ｆナンバーが小さく、バックフォーカスが充分に長い。

また、本発明投影装置にあっては、小型化を図りながら、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、投影することが出来る。

本発明ズームレンズは、負、負、正、正、正の５群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍及び該連続変倍によって生じる像面移動の補正のために、相互に関係を持って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２及び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、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、ｆｗを広角端におけるレンズ系全体の焦点距離、Ｇ２ｔを第２レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ３ｔを第３レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ４ｔを第４レンズ群の広角、望遠間の移動距離として、条件式（１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８、（２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８、（３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８を満足することを特徴とする。

また、本発明投影装置は、画像形成手段と該画像形成手段によって形成された画像を拡大投影するズームレンズとを備えた投影装置であって、上記ズームレンズは、負、負、正、正、正の５群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍及び該連続変倍によって生じる像面移動の補正のために、相互に関係を持って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２及び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、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、ｆｗを広角端におけるレンズ系全体の焦点距離、Ｇ２ｔを第２レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ３ｔを第３レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ４ｔを第４レンズ群の広角、望遠間の移動距離として、条件式（１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８、（２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８、（３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８を満足することを特徴とする。

従って、本発明ズームレンズにあっては、拡大側の２つの群を負、負の構成とし、その後に続く３つの群を正、正、正の構成としたため、長いパックフォーカスと小さなＦナンバーを両立させ、かつ、収差が良く補正された高性能とすることが出来た。また、条件式（１）、（２）、（３）を満足することにより、小型で、レンズ枚数が少ないにも拘わらず、良好な収差補正が可能になり、小型で高性能なズームレンズを低コストで提供することが出来る。また、長いバックフォーカスを確保することが出来るので、透過型液晶よりも高コントラスト及び高開口率双方を実現できるデバイスである反射型液晶の使用が容易になる。

また、本発明投影装置にあっては、上記ズームレンズを使用することにより、小型化を図りながら、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、投影することが出来る。

請求項２に記載した発明にあっては、ｂｆを空気換算バックフォーカスとして、条件式（４）２．０＜ｂｆ／ｆｗ＜２．５を満足するので、十分なバックフォーカスとテレセントリック性の確保が出来ると共に、少ないレンズ枚数で良好な収差補正を行うことが出来る。

請求項３及び請求項４に記載した発明にあっては、β２を第２レンズ群の結像倍率、β３を第３レンズ群の結像倍率、β４を第４レンズ群の結像倍率として、条件式（５）−１．４＜β２×β３×β４＜−０．８を満足するので、良好な収差補正を維持しつつレンズ全長のさらなる小型化が可能になる。

請求項５乃至請求項８に記載した発明にあっては、ｆ２を第２レンズ群の焦点距離、ｆ３を第３レンズ群の焦点距離、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離として、条件式（６）−１００．０＜ｆ２／ｆｗ＜−４．０、（７）２．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０、（８）２．０＜ｆ４／ｆｗ＜５．０を満足するので、良好な収差補正を維持しつつレンズ全長のさらなる小型化が可能になる。

以下に、本発明ズームレンズを実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。

本発明ズームレンズは、負、負、正、正、正の５群で構成される。具体的には、拡大側から、変倍に際して固定でフォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍及び該連続変倍によって生じる像面移動の補正のために、相互に関係を持って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２及び正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有し変倍に際して移動する第４レンズ群Ｇ４、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５が配列されて構成される。そして、絞りは第３レンズ群Ｇ３の近傍に位置している。

拡大側から順に負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を連続して配置することにより、広画角を確保すると共に、開口数を小さく、明るいレンズとすることが出来、さらに、負、負と続いた２つのレンズ群の後に３つの正の屈折力を有するレンズ群を第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５と続けることにより、諸収差を良好に補正し、テレセントリック性を有し、バックフォーカスを充分に長くすることが出来る。

そして、本発明ズームレンズは、ｆｗを広角端におけるレンズ系全体の焦点距離、Ｇ２ｔを第２レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ３ｔを第３レンズ群の広角、望遠間の移動距離、Ｇ４ｔを第４レンズ群の広角、望遠間の移動距離として、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足する。
（１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８
（２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８
（３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８
条件式（１）、（２）、（３）は焦点距離に対する移動群である第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の移動距離の割合を定めたものである。これら条件式（１）、（２）、（３）の上限値を超えると、移動群は焦点距離に対して大きく移動することになり、各レンズ群間の間隔をより大きく保たなければならなくなり、ズームレンズの全長を短くすることが困難になってしまう。また、これら条件式（１）、（２）、（３）の下限値を下回ると、移動群は焦点距離に対して小さく移動することになり、所望の変倍比を確保するためには、移動群内の各レンズの屈折率や曲率を大きくしてパワーを上げたりレンズ枚数を増やす等の工夫をしなければならず、低コスト化が難しくなり、また、パワーの大きいレンズ群を移動させなければならないことにより、像面補正が難しくなる等の問題が発生し収差補正が困難になる。また、移動レンズ群が大きなパワーを持つと、移動レンズ群相互の間の移動に関しより高い精度が要求され、高い精度のレンズ移動機構が必要になって、コスト増を招くという問題が生じる。

また、本発明ズームレンズは、ｂｆを空気換算バックフォーカスとして、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）２．０＜ｂｆ／ｆｗ＜２．５
条件式（４）は焦点距離に対するバックフォーカスの割合を定めたものである。条件式（４）の上限値を超えると、レトロフォーカスをさらに強調させる設計にしなければならない為、収差補正の為にさらにレンズ枚数を増やさなければならなくなり、低コスト化が難しくなる。また、条件式（４）の下限値を下回ると、色合成素子等の挿入に対しての充分なスペースの確保やテレセントリック性の確保が困難になる。

投影光学系では投影レンズと液晶素子等の画像表示部との間に偏光ビームスプリッターや色合成プリズムを配置している。このため、投影レンズには長いバックフォーカスが必要となってくる。また、画像表示部に液晶素子を使用する場合は、液晶素子の配光特性、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膜の角度依存性の影響を排除するため、及び、照明系との良好なマッチングを図り良好な周辺での照度を確保するために射出瞳が無限遠にあるいわゆるテレセントリック光学系であることが望ましい。特に、反射型液晶素子を使用する場合は、透過型液晶素子を使用する場合に比較して使用するプリズムの数が増えるので、さらに長いバックフォーカスが必要になる。以上のようなわけで、上記条件式（４）を満足することが好ましい。

さらに、本発明ズームレンズは、β２を第２レンズ群の結像倍率、β３を第３レンズ群の結像倍率、β４を第４レンズ群の結像倍率として、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
（５）−１．４＜β２×β３×β４＜−０．８
条件式（５）は変倍に際しての移動群の結像倍率の積を規定するものである。条件式（５）の上限値を超えると、移動群の移動量が多くなりズームレンズの全長を短くすることが困難になってしまう。また、条件式（５）の下限値を下回ると、変倍時の像面の移動に対する補正が難しくなり、移動群を、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の３群だけで構成することが困難になる。

さらにまた、本発明ズームレンズは、ｆ２を第２レンズ群の焦点距離、ｆ３を第３レンズ群の焦点距離、ｆ４を第４レンズ群の焦点距離として、以下の条件式（６）、（７）、（８）を満足することが好ましい。
（６）−１００．０＜ｆ２／ｆｗ＜−４．０
（７）２．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０
（８）２．０＜ｆ４／ｆｗ＜５．０
条件式（６）、（７）、（８）は広角端におけるレンズ系全体の焦点距離に対する各移動群の焦点距離の割合を定めたものである。これら条件式（６）、（７）、（８）の上限値を超えると、各移動群のパワーが弱く移動距離を大きく取らないと所望の変倍比を得ることができなくなり、ズームレンズの全長を短くすることが困難になってしまう。また、これら条件式（６）、（７）、（８）の下限値を下回ると、変倍に際しての像面移動の補正が難しくなる等の問題が発生し収差補正が困難になる。

以下に、本発明ズームレンズの具体的な実施例について説明する。

図１は本発明ズームレンズの実施例１にかかるレンズ構成を示す図である。図１の上段に広角端での状態を示し、下段に望遠端での状態を示す。

ズームレンズ１は、拡大側から順に、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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５が配列されて構成される。第１レンズ群Ｇ１及び第５レンズ群Ｇ５は変倍時に固定であり、第１レンズ群Ｇ１はフォーカシングのために可動である。第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が光軸方向に移動して連続変倍を行い、特に第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは連続変倍によって生じる像面移動を補正するために相互に関係を以て移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、正レンズＬ１１、縮小側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３、負レンズＬ１４で構成され、第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズＬ２で構成され、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ３１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３２で構成され、第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズＬ４１、両凸レンズＬ４２、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４３で構成され、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズＬ５１、縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５２で構成されている。なお、図１においてＧＢは、液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）並びに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から成る画像形成部を示す。

実施例１にかかるズームレンズ１のレンズデータを表１に示す。なお、表１及び以下の表において、面番号「ｉ」は拡大側からｉ番面の面を、曲率半径「ｒ」は第ｉ面の曲率半径を、面間隔「ｄ」はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間のレンズ肉厚又は空気間隔である軸上面間隔を、屈折率「ｎ」はｉ番面の面を拡大側に有する硝材のｄ線に対する屈折率を、アッベ数「ν」はｉ番面の面を拡大側に有する硝材のｄ線に対するアッベ数を、「ｆ」は焦点距離を、「Ｆ」はＦナンバーを、それぞれ示している。

ズームレンズ１において、変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の軸上面間隔ｄ８、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の軸上面間隔ｄ１１、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の軸上面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の軸上面間隔ｄ２２が可変である。これら軸上面間隔ｄ８、ｄ１１、ｄ１５、ｄ２２の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端での値を以下の表２に示す。

実施例１にかかるズームレンズ１の上記条件式（１）〜（８）対応値を以下の表３に示す。

上記ズームレンズ１の広角端での収差図を図２に、また、望遠端での収差図を図３にそれぞれ示す。これらの図２、図３において、実線ｄはｄ線に対する球面収差、点線ｇはｇ線に対する球面収差、破線ＣはＣ線に対する球面収差を表しており、実線Ｓはサジタル面での非点収差、破線Ｍはメリディオナル面での非点収差を表している。また、「Ｆ」はＦナンバーを、「Ｗ」は半画角を、それぞれ示す。

これらの図から、実施例１にかかるズームレンズ１では収差が良好に補正されており、優れた光学性能を有していることが分かる。

図４は本発明ズームレンズの実施例２にかかるレンズ構成を示す図である。図４の上段に広角端での状態を示し、下段に望遠端での状態を示す。

ズームレンズ２は、拡大側から順に、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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５が配列されて構成される。第１レンズ群Ｇ１及び第５レンズ群Ｇ５は変倍時に固定であり、第１レンズ群Ｇ１はフォーカシングのために可動である。第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が光軸方向に移動して連続変倍を行い、特に第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは連続変倍によって生じる像面移動を補正するために相互に関係を以て移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、正レンズＬ１１、縮小側に強い凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３、負レンズＬ１４で構成され、第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズＬ２で構成され、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ３１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３２で構成され、第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズＬ４１、両凸レンズＬ４２、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４３で構成され、第５レンズ群Ｇ５は、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５１、両凸レンズＬ５２で構成されている。なお、図４においてＧＢは、液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）並びに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から成る画像形成部を示す。

実施例２にかかるズームレンズ２のレンズデータを表４に示す。

ズームレンズ２において、変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の軸上面間隔ｄ８、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の軸上面間隔ｄ１１、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の軸上面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の軸上面間隔ｄ２２が可変である。これら軸上面間隔ｄ８、ｄ１１、ｄ１５、ｄ２２の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端での値を以下の表５に示す。

実施例２にかかるズームレンズ２の上記条件式（１）〜（８）対応値を以下の表６に示す。

上記ズームレンズ２の広角端での収差図を図５に、また、望遠端での収差図を図６にそれぞれ示す。これらの図５、図６において、実線ｄはｄ線に対する球面収差、点線ｇはｇ線に対する球面収差、破線ＣはＣ線に対する球面収差を表しており、実線Ｓはサジタル面での非点収差、破線Ｍはメリディオナル面での非点収差を表している。また、「Ｆ」はＦナンバーを、「Ｗ」は半画角を、それぞれ示す。

これらの図から、実施例２にかかるズームレンズ２では収差が良好に補正されており、優れた光学性能を有していることが分かる。

図７は本発明ズームレンズの実施例３にかかるレンズ構成を示す図である。図７の上段に広角端での状態を示し、下段に望遠端での状態を示す。

ズームレンズ３は、拡大側から順に、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、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５が配列されて構成される。第１レンズ群Ｇ１及び第５レンズ群Ｇ５は変倍時に固定であり、第１レンズ群Ｇ１はフォーカシングのために可動である。第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が光軸方向に移動して連続変倍を行い、特に第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とは連続変倍によって生じる像面移動を補正するために相互に関係を以て移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４で構成され、第２レンズ群Ｇ２は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズＬ２で構成され、第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１、両凹レンズＬ３２で構成され、第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズＬ４１、両凸レンズＬ４２、両凸レンズＬ４３で構成され、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズＬ５で構成されている。なお、図７においてＧＢは、液晶パネル（液晶表示素子）等の原画像（被投影面）並びに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から成る画像形成部を示す。

実施例３にかかるズームレンズ３のレンズデータを表７に示す。

ズームレンズ３において、変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間の軸上面間隔ｄ８、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の軸上面間隔ｄ１１、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間の軸上面間隔ｄ１５及び第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５との間の軸上面間隔ｄ２２が可変である。これら軸上面間隔ｄ８、ｄ１１、ｄ１５、ｄ２２の広角端、広角端と望遠端との中間焦点位置及び望遠端での値を以下の表８に示す。

実施例３にかかるズームレンズ３の上記条件式（１）〜（８）対応値を以下の表９に示す。

上記ズームレンズ３の広角端での収差図を図８に、また、望遠端での収差図を図９にそれぞれ示す。これらの図８、図９において、実線ｄはｄ線に対する球面収差、点線ｇはｇ線に対する球面収差、破線ＣはＣ線に対する球面収差を表しており、実線Ｓはサジタル面での非点収差、破線Ｍはメリディオナル面での非点収差を表している。また、「Ｆ」はＦナンバーを、「Ｗ」は半画角を、それぞれ示す。

これらの図から、実施例３にかかるズームレンズ３では収差が良好に補正されており、優れた光学性能を有していることが分かる。

図１０に本発明投影装置の実施の形態の概略を示す。

投影装置１０は変調手段（画像形成手段）として反射型液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを備え、光源３０の光を反射型液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂに反射させて画像信号によって変調させ、該画像信号で変調された光を投影レンズ４０によって前方の図示しないスクリーンに投影するものである。なお、投影レンズ４０には上記した本発明ズームレンズが使用される。上記反射型液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂはクロスダイクロイックプリズム５０の各入射面５１ｒ、５１ｇ、５１ｂに対向して配置され、クロスダイクロイックプリズム５０の出射面５２は投影レンズ４０に対向する向きで配置されている。

クロスダイクロイックプリズム５０と投影レンズ４０及び光源３０との間には偏光ビームスプリッタ６０が配置されている。

光源３０から出力した白色光は偏光ビームスプリッタ６０でＳ波とＰ波の２つの偏光成分に分けられ、それぞれ別の方向に出力され、例えば、Ｓ波を液晶パネルの入力として用いる。すなわち、偏光ビームスプリッタ６０で反射されたＳ波はクロスダイクロイックプリズム５０の面５２からプリズム５０内に入り、ここで、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長成分に分解され、赤（Ｒ）波長成分は液晶パネル２０Ｒに、緑（Ｇ）波長成分は液晶パネル２０Ｇに、青（Ｂ）波長成分は液晶パネル２０Ｂに、それぞれ入力される。

反射型液晶パネル２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂからは、画像信号に相当した偏光変調を受けた各色Ｒ、Ｇ、Ｂの反射光が出力される。この出力光は、偏光変調を選択的に受けているので、Ｓ波成分とＰ波成分が混合した状態となっている。

上記偏光変調されたＲ、Ｇ、Ｂの反射光はクロスダイクロイックプリズム５０で合成され、出射面５２から出て偏光ビームスプリッタ６０に入力される。偏光ビームスプリッタ６０では上記反射光のうちのＰ波成分がダイクロイック面を通過するため、そのまま投影レンズ４０に入力されてスクリーンに投影される。上記反射光のうちのＳ波成分は偏光ビームスプリッタ６０のダイクロイック面で反射され、光源３０の方向に向きを変えられるため、出力とならない。

なお、上記した投影装置１０において、投影光を変調する手段として反射型液晶パネルを使用したが、変調手段が液晶パネルに限定されることを意味するものではなく、また、液晶パネルを使用する場合でも、反射型に限らず、透過型の液晶パネルを使用することも出来る。

また、上記投影装置１０は、本発明を外部の反射型スクリーンに画像を投影する装置として適用したものであるが、透過型スクリーンの裏側から投影する装置として、例えば、プロジェクションテレビ等として適用することも出来る。

その他、上記した実施の形態及び実施例において示した各部の形状及び数値は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

小型で高性能でありながら、低コスト化が可能であり、さらに、投影装置に使用するのに好適なズームレンズを得ることが出来る。

図２及び図３と共に本発明ズームレンズの実施例１を示すものであり、本図はレンズ構成を示す図である。 広角端における球面収差、歪曲収差、非点収差を示す図である。 望遠端における球面収差、歪曲収差、非点収差を示す図である。 図５及び図６と共に本発明ズームレンズの実施例２を示すものであり、本図はレンズ構成を示す図である。 広角端における球面収差、歪曲収差、非点収差を示す図である。 望遠端における球面収差、歪曲収差、非点収差を示す図である。 図８及び図９と共に本発明ズームレンズの実施例３を示すものであり、本図はレンズ構成を示す図である。 広角端における球面収差、歪曲収差、非点収差を示す図である。 望遠端における球面収差、歪曲収差、非点収差を示す図である。 本発明投影装置の実施の形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１…ズームレンズ、２…ズームレンズ、３…ズームレンズ、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、１０…投影装置、２０…反射型液晶パネル（画像形成手段）

Claims (9)

1. 負、負、正、正、正の５群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍及び該連続変倍によって生じる像面移動の補正のために、相互に関係を持って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２及び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、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするズームレンズ。
   （１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８
   （２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８
   （３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８
   但し、
   ｆｗ：広角端におけるレンズ系全体の焦点距離
   Ｇ２ｔ：第２レンズ群の広角、望遠間の移動距離
   Ｇ３ｔ：第３レンズ群の広角、望遠間の移動距離
   Ｇ４ｔ：第４レンズ群の広角、望遠間の移動距離
2. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （４）２．０＜ｂｆ／ｆｗ＜２．５
   但し、
   ｂｆ：空気換算バックフォーカス
3. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （５）−１．４＜β２×β３×β４＜−０．８
   但し、
   β２：第２レンズ群の結像倍率
   β３：第３レンズ群の結像倍率
   β４：第４レンズ群の結像倍率
4. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
   （５）−１．４＜β２×β３×β４＜−０．８
5. 以下の条件式（６）、（７）、（８）を満足することを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
   （６）−１００．０＜ｆ２／ｆｗ＜−４．０
   （７）２．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０
   （８）２．０＜ｆ４／ｆｗ＜５．０
   但し、
   ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
   ｆ３：第３レンズ群の焦点距離
   ｆ４：第４レンズ群の焦点距離
6. 以下の条件式（６）、（７）、（８）を満足することを特徴とする請求項２記載のズームレンズ。
   （６）−１００．０＜ｆ２／ｆｗ＜−４．０
   （７）２．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０
   （８）２．０＜ｆ４／ｆｗ＜５．０
7. 以下の条件式（６）、（７）、（８）を満足することを特徴とする請求項３記載のズームレンズ。
   （６）−１００．０＜ｆ２／ｆｗ＜−４．０
   （７）２．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０
   （８）２．０＜ｆ４／ｆｗ＜５．０
8. 以下の条件式（６）、（７）、（８）を満足することを特徴とする請求項４記載のズームレンズ。
   （６）−１００．０＜ｆ２／ｆｗ＜−４．０
   （７）２．０＜ｆ３／ｆｗ＜５．０
   （８）２．０＜ｆ４／ｆｗ＜５．０
9. 画像形成手段と該画像形成手段によって形成された画像を拡大投影するズームレンズとを備えた投影装置であって、
   上記ズームレンズは、負、負、正、正、正の５群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍及び該連続変倍によって生じる像面移動の補正のために、相互に関係を持って移動する負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２及び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、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配列してなり、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする投影装置。
   （１）０．３＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．８
   （２）０．３＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．８
   （３）０．３＜Ｇ４ｔ／ｆｗ＜０．８
   但し、
   ｆｗ：広角端におけるレンズ系全体の焦点距離
   Ｇ２ｔ：第２レンズ群の広角、望遠間の移動距離
   Ｇ３ｔ：第３レンズ群の広角、望遠間の移動距離
   Ｇ４ｔ：第４レンズ群の広角、望遠間の移動距離
   

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