JP2015145982A - 変倍投射光学系および画像投影装置 - Google Patents

変倍投射光学系および画像投影装置 Download PDF

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勝裕 ▲高▼本
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禎允 今村
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禎允 今村
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Abstract

【課題】本発明は諸収差を充分に抑制しより高い解像力を実現し得る変倍投射光学系および画像投影装置を提供する。
【解決手段】本変倍投射光学系は、拡大共役側から順に、負正正負正正の第１〜第６レンズ群１１〜１６と、第４レンズ群１４の最縮小共役側のレンズの前と第５レンズ群１５の最拡大共役側のレンズの前との間に配置される光学絞り１７とを備える。変倍時に、第１、第６レンズ群１１、１６は固定であり、第４レンズ群１４は任意であり、残余のレンズ群１２、１３、１５は可動である。第４レンズ群１４は、２枚以上の負レンズと正レンズとを備える。そして、望遠端ならびに広角端それぞれでの、近軸射出瞳位置、焦点距離および第２、第３レンズ群１２、１３の合成屈折力をそれぞれＥＴ、ＥＷ、ｆＴ、ｆＷ、φ２３Ｔ、φ２３Ｗとする場合に、｜ＥＴ／ｆＴ｜≧１０、｜ＥＷ／ｆＷ｜≧１５、０．８７≦φ２３Ｔ／≦φ２３Ｗ≦１．１５の各条件式を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、変倍比を変えることができ、画像形成素子に形成された画像光をスクリーン上に拡大して投射する変倍投射光学系およびこの変倍投射光学系を用いた画像投影装置に関する。
一般にプロジェクタと呼ばれる画像投影装置は、画像形成素子に形成された画像光をスクリーン上に拡大して投射する装置である。特に、シネマ用の画像投影装置は、デジタルシネマの普及に伴い、画像形成素子の小型化および高精細化が求められ、これに伴ってシネマ用の画像投影装置に搭載される変倍投射光学系も小型化および高解像力が求められている。
このような変倍投射光学系として、例えば、特許文献１ないし特許文献４に開示の光学系がある。この特許文献１に開示された投射用ズームレンズは、平面画像を拡大して投射結像させる投射用ズームレンズであって、拡大側から順に、負正正負正正の各屈折力を有する第１〜第６群を配してなり、投射距離の変化に際し、平面画像と被投射面を共役にするため、第１群が光軸方向への移動を行い、変倍に際しては、第１群、第４群、第６群が固定で、第２群、第３群、第５群が光軸方向への移動を行い、広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、バックフォーカス（空気中での値）：ｂｆ、レンズ全長（第１群の最も拡大側寄りの面から第６群の最も縮小側寄りの面までの長さ）：ＯＡＬ、第３群の焦点距離：ｆ３、第６群を構成する凸レンズのアッべ数の平均値：ν６Ｐ、第４群を構成する凹レンズのアッべ数の平均値：ν４Ｍ、第５群を構成する凹レンズのアッべ数の平均値：ν５Ｍが、ＯＡＬ＞９０・ｂｆ／ｆｗ、１．５＜ｆ３／ｆｗ＜２．５、ν６Ｐ＞５０、（ν４Ｍ＋ν５Ｍ）／２＜４０なる各条件式を満足するものである。
前記特許文献２に開示された投射用ズームレンズは、拡大側から順に、負正正負正正の各屈折力を有する第１〜第６群を配し、上記第３、第４レンズ群間に開口絞りを有してなり、広角端から望遠端へ連続変倍する際、上記第１、第４、第６レンズ群が固定され、上記第２、第３、第５レンズ群が光軸上を移動する投射用ズームレンズであって、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、拡大側の共役点が無限遠のときのバックフォーカスをＢｆ、全系の長さをＬとするとき、これらが条件：１．４＜Ｂｆ／ｆｗ、１．０＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜１．７、６．５＜Ｌ／ｆｗ＜９．０を満足するものである。
また、前記特許文献３に開示された投射用ズームレンズは、拡大側から順に、負正正負正正の各屈折力を有する第１〜第６群の６成分を有する縮小側に略テレセントリックな投射用ズームレンズであって、望遠端から広角端への変倍時に前記第３群と前記第５群が拡大側から縮小側へ移動し、前記第４群に絞りを有するものである。
また、前記特許文献４に開示されたズームレンズは、表示素子を拡大投影する拡大側から順に第１群から第６群とする６つの群からなるズームレンズであって、負の屈折力の第１群と、正の屈折力で変倍時に移動する第２群と、正の屈折力で変倍時に移動する第５群と、正の屈折力の第６群と、を備え、さらに、正または負の屈折力で変倍時に移動する第３群と絞りを有する負の屈折力の第４群と、または、絞りを有し負の屈折力の第３群と正又は負の屈折力で変倍時に移動する第４群と、の何れかを備え、前記第６群は１枚の正レンズからなり、第６群の正レンズの縮小側のレンズ面の中心から光軸に対して垂直に配置される表示素子面までの光軸上の距離をＢｆとし、第６群の正レンズの拡大側の曲率半径をＣＲ１とし、ズームレンズの最小Ｆ値をＦとする場合に、１．３５≦Ｂｆ／ＣＲ１×Ｆ≦２．００の条件式を満たし、前記第３群が負の屈折力と絞りを有しかつ前記第４群が正または負の屈折力で変倍時に移動する場合は前記第４群および前記第５群を構成する正レンズのうち少なくとも１枚が、前記第４群が負の屈折力と絞りを有しかつ前記第３群が正または負の屈折力で変倍時に移動する場合は前記第５群を構成する正レンズのうち少なくとも１枚が、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率をｎｄとし、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対するアッベ数をνｄとする場合に、ｎｄ＞１．５８νｄ＞５９の条件式を満たす材料からなり、さらに、第３群が負の屈折力と絞りを有しかつ第４群が正または負の屈折力で変倍時に移動する場合はズームレンズを広角端とした際の第４群および第５群からなる合成の焦点距離、第４群が負の屈折力と絞りを有しかつ第３群が正または負の屈折力で変倍時に移動する場合は第５群の焦点距離をｆｘｗとし、ズームレンズを広角端とした場合の焦点距離をｆｗとする場合に、１．７０≦ｆｘｗ／ｆｗ≦４．８０の条件式を満足するものである。
特開２００１−１０８９００号公報 特開２００３−０１５０３８号公報 特開２００２−３５０７２７号公報 特開２００８−０５２１７４号公報
ところで、高解像力化を図るためには、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を抑制することが要請される。しかしながら、高変倍比にするほど、望遠端と広角端との間では、諸収差が大きく変動してしまうため、前記要請は、高変倍比と相容れない事情にある。このため、高解像力化と高変倍比との両立は、難しい。
この観点から前記特許文献１ないし特許文献４を検討すると、前記特許文献１および特許文献２に開示されたズームレンズでは、高解像力化を図ると、絞りを含む第４レンズ群の構成が不適当となり、球面収差を効果的に抑制できないと考えられる。また、前記特許文献３および特許文献４に開示されたズームレンズでは、高解像力化を図ると、第４レンズ群の色収差の抑制が不充分となり、広角端および望遠端で色収差が拡大してしまうと考えられる。
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を充分に抑制し、より高い解像力を実現できる変倍投射光学系およびこの変倍投射光学系を用いた画像投影装置を提供することである。
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有する変倍投射光学系および画像投影装置を提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率ｎｄは、ｄ線の（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率である。
（ｂ）アッベ数は、ｄ線、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎｄ、ｎＦ、ｎＣとし、アッベ数をνｄとした場合に、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
の定義式で求められるアッベ数νｄをいうものとする。
（ｃ）異常分散性を表す指標としてθｇＦを定義する。ｎｇをｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）に対する屈折率としたとき、このθｇＦは、次式によって定義される。
θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
また異常分散性が標準の硝材と比較してどの程度離れているかを表す指標として△θｇＦを定義する。この△θｇＦは、次式によって定義される。
△θｇＦ＝θｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２×νｄ）
（ｄ）レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているものとする。
（ｅ）接合レンズを構成している各単レンズにおける屈折力（光学的パワー、焦点距離の逆数）の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
（ｆ）複合型非球面レンズに用いる樹脂材料は、基板ガラス材料の付加的機能しかないため、単独の光学部材として扱わず、基板ガラス材料が非球面を有する場合と同等の扱いとし、レンズ枚数も１枚として取り扱うものとする。そして、レンズ屈折率も基板となっているガラス材料の屈折率とする。複合型非球面レンズは、基板となるガラス材料の上に薄い樹脂材料を塗布して非球面形状としたレンズである。
本発明の一態様にかかる変倍投射光学系は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、全体として負の屈折力を有する変倍時に固定の第１レンズ群と、全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第３レンズ群と、全体として負の屈折力を有する変倍時に固定または可動の第４レンズ群と、全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第５レンズ群と、全体として正の屈折力を有する変倍時に固定の第６レンズ群と、前記第４レンズ群における最も前記拡大共役側に配置されるレンズの前から前記第５レンズ群における最も前記拡大共役側に配置されるレンズの前までのいずれかの位置に配置される光学絞りとを備え、前記第４レンズ群は、前記拡大共役側から順に、２枚以上の負レンズと、正レンズとを備え、下記（１）、（２）および（３）の各条件式を満たすことを特徴とする。
｜ＥＴ／ｆＴ｜≧１０ ・・・（１）
｜ＥＷ／ｆＷ｜≧１５ ・・・（２）
０．８７≦φ２３Ｔ／≦φ２３Ｗ≦１．１５ ・・・（３）
ただし、ＥＴは、望遠端での近軸射出瞳位置であり、ＥＷは、広角端での近軸射出瞳位置であり、ｆＴは、望遠端での焦点距離であり、ｆＷは、広角端での焦点距離であり、φ２３Ｔは、望遠端での第２および第３レンズ群の合成屈折力であり、そして、φ２３Ｗは、広角端での第２および第３レンズ群の合成屈折力である。
そして、好ましくは、上述の変倍投射光学系において、望遠端から広角端へ変倍する際に、前記第３および第５レンズ群が前記拡大共役側から前記縮小共役側へ移動することである。
このような変倍投射光学系は、拡大共役側から縮小共役側へ負正正負正正の順に並ぶ６群構成の光学系である。このような光学系において、望遠端から広角端への変倍の際に第３および第５レンズ群が拡大共役側から縮小共役側へ移動する場合、正の屈折力を持つ第３レンズ群は、望遠端よりも広角端で第４レンズ群に接近し、正の屈折力を持つ第５レンズ群は、逆に、広角端よりも望遠端で第４レンズ群に接近する。したがって、上記変倍投射光学系では、望遠端および広角端の両方で、光学絞り付近には、正の屈折力を持つレンズ群が配置されることになる。一般に、光学絞り付近に配置されるレンズ群の正の屈折力が大きくなると、光学系は、アンダー方向の球面収差を持つ傾向にある。この球面収差に対する補正が不十分であると、軸上光の解像力が低下してしまう。しかしながら、上記変倍投射光学系では、光学絞りに近い第４レンズ群が負レンズを連続して含むことで、前記球面収差をオーバー側に強く補正することができ、この結果、高い解像力を実現できる。
また、上記条件式（１）は、望遠端での焦点距離に対する近軸射出瞳位置の条件を示し、上記条件式（２）は、広角端での焦点距離に対する近軸射出瞳位置の条件を示し、これら条件式（１）および（２）は、テレセントリック性を確保していることを示している。これら条件式（１）および（２）が下限値を下回ると、軸外光の角度が大きくなるため、ダイクロイックプリズムによって色合成を実行する際における反射・透過効率や、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム（内部全反射プリズム）による反射・透過効率が悪くなるので好ましくない。
また、条件式（３）は、第２および第３レンズ群の合成屈折力における広角端に対する望遠端の条件を示し、第２および第３レンズ群の合成屈折力を望遠端と広角端とで略同じにすることを示している。条件式（３）の上限値および下限値それぞれを越えると、このような変倍投射光学系は、望遠端と広角端との像面変動を抑制することが可能であり、好ましい一方、第１レンズ群全体をフォーカス群とした場合に、誤差感度の高い構成となって、製造誤差の影響を受け易い、あるいはフォーカス操作（合焦）の際に性能が安定しない（合焦し難い）ため、好ましくない。特に、プロジェクタでは、第１レンズ群全体をフォーカス群とする構成が一般的であるため、変倍投射光学系が条件式（３）を満たすことは、好ましい。
また、他の一態様では、上述の変倍投射光学系において、前記第４レンズ群に含まれる負レンズのうちの少なくとも１枚は、下記（４）の条件式を満たし、前記第４レンズ群に含まれる負レンズ全体は、下記（５）の条件式を満たすことを特徴とする。
０．００３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（４）
−０．０３５≦（Σ（△θｇＦ４ｉ×φ４ｉ））／φＷ≦−０．００１ ・・・（５）
ただし、△θｇＦ４ｉは、第４レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する△θｇＦである。ここで、△θｇＦ＝θｇＦ−（０．０６４３８−０．０１６８２×νｄ）であり、θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）であり、νｄは、アッベ数である。そして、φ４ｉは、第４レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する屈折力であり、φＷは、広角端における光学系全体の合成屈折力である。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、前記第４レンズ群に含まれる負レンズのうちの少なくとも１枚は、下記（６）の条件式を満たし、前記第４レンズ群に含まれる負レンズ全体は、下記（７）の条件式を満たすことを特徴とする。
０．０３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（６）
−０．０３５≦（Σ（△θｇＦ４ｉ×φ４ｉ））／φＷ≦−０．０１ ・・・（７）
投射光学系では、色収差をより良好に補正する必要があり、上記変倍投射光学系では、軸上色収差と球面収差とを補正できる。一般に、結像光学系は、全系として正の屈折力を持つので、相対的に短波長の光に対する屈折力が相対的に長波長に対する屈折力より大きくなる傾向にあり、軸上色収差が発生してしまう。また、レンズの屈折率が波長によって異なるため、レンズ周辺を通る光線により発生する球面収差は、波長によるバラつきが発生する。これに対し、光学絞り付近に異常分散性を持つ負レンズが配置されると、短波長の光の焦点位置がオーバー側に移動するため、軸上色収差の補正が可能になる。そして、この異常分散性を持つ負レンズの周辺を通る光線は、短波長の光ほど球面収差がオーバーになる効果を受けるため、球面収差の波長によるバラつきの補正も可能である。
ここで、条件式（４）および（６）は、それぞれ、異常分散性の大きさを規定している。そして、条件式（５）および（７）は、それぞれ、第４レンズ群に含まれる各負レンズの異常分散性にそれぞれの屈折力を掛け合わせた値の和であり、この値が小さくなるほど、負レンズの異常分散性が強くなる。したがって、上記変倍投射光学系は、条件式（４）および条件式（５）を満たし、光学絞り付近に配置される第４レンズ群が異常分散性を持つ負レンズを含むため、このような軸上色収差および球面収差の波長によるバラつきを抑制できる。同様に、上記変倍投射光学系は、条件式（６）および条件式（７）を満たし、光学絞り付近に配置される第４レンズ群が異常分散性を持つ負レンズを含むため、このような軸上色収差および球面収差の波長によるバラつきを抑制できる。特に、条件式（６）および（７）を満たすことで、より高い解像力が得られる。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、前記第５レンズ群に含まれるレンズは、下記（８）および（９）の各条件式を満たすことを特徴とする。
０．０２５≦（Σ（△θｇＦ５ｉ×φ５ｉ））／φＷ≦０．０６５ ・・・（８）
０．８≦ｄｚ５／ｆｗ≦１．６５ ・・・（９）
ただし、△θｇＦ５ｉは、第５レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する△θｇＦであり、φ５ｉは、第５レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する屈折力であり、そして、ｄｚ５は、望遠端から広角端への変倍時における第５レンズ群の拡大共役側から縮小共役側への移動量である。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、前記第５レンズ群に含まれるレンズは、下記（１０）および（１１）の各条件式を満たすことを特徴とする。
０．０３５≦（Σ（△θｇＦ５ｉ×φ５ｉ））／φＷ≦０．０４５ ・・・（１０）
１≦ｄｚ５／ｆＷ≦１．６５ ・・・（１１）
一般に、変倍光学系では、広角端と望遠端との間で倍率色収差がプラス側とマイナス側に振れることによって、すなわち、広角端と望遠端との間で倍率色収差の差が大きいことによって、広角端での性能と望遠端での性能とが両立せず、広角端と望遠端との間で性能のバランスが取れない。
ここで、条件式（８）および（１０）は、それぞれ、第５レンズ群に含まれる各負レンズの異常分散性にそれぞれの屈折力を掛け合わせた値の和であり、この値が小さくなるほど、負レンズの異常分散性が強くなる。したがって、条件式（８）および（１０）の各値が大きいほど正レンズの異常分散性がクルツ側に寄る一方負レンズの異常分散性がランゲ側に寄るため、これらのレンズは、倍率色収差をマイナス方向に寄せることができる。第５レンズ群内を通過する光線は、望遠端よりも広角端で光軸から高い位置を通っており、望遠端での倍率色収差よりも広角端での倍率色収差の方がより大きくマイナス方向に寄ることになる。このため、条件式（８）または（１０）を満たすことによって、広角端と望遠端との間での倍率色収差の差を減らすことができる。そして、条件式（９）および（１１）は、それぞれ、変倍の際における第５レンズ群の移動量を規定している。第５レンズ群の移動量が大きいほど、望遠端と広角端とでレンズ内を通過する光線の高さが異なってくるため、条件式（９）または（１１）を満たすことによって、倍率色収差の差を効果的に減らすことができる。
このように上記各変倍投射光学系は、条件式（８）および（１０）を満たすことによって、あるいは、条件式（９）および（１１）を満たすことによって、変倍時に移動する第５レンズ群に異常分散性を持つ硝材を効果的に使用することにより、変倍による倍率色収差の変動を抑制し望遠端と広角端とでの倍率色収差の差を減らすことができる。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、前記第１レンズ群は、下記（１２）の条件式を満たす負レンズを１枚以上含むことを特徴とする。
０．０３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（１２）
異常分散性を持つレンズを使用した第５レンズ群が変倍時に移動することによって望遠端と広角端とでの倍率色収差の差は、抑制されるが、その差は、必ずしも０にならない。そこで、上記変倍投射光学系は、条件式（１２）を持たす異常分散性を持つ負レンズを第１レンズ群に採用することによって、前記倍率色収差の差をさらに抑制できる。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、前記第１ないし第４レンズ群は、下記（１３）および（１４）の各条件式を満たすことを特徴とする。
｜φ１４Ｔ／φＴ｜≦０．３ ・・・（１３）
｜φ１４Ｗ／φＷ｜≦０．３ ・・・（１４）
ただし、φ１４Ｔは、望遠端における第１ないし第４レンズ群の合成屈折力であり、そして、φ１４Ｗは、広角端における第１ないし第４レンズ群の合成屈折力である。
条件式（１３）および（１４）は、アフォーカル性を規定している。光学絞りより拡大共役側に配置される第１ないし第４レンズ群の合成系が略アフォーカルを成すことによって、第４レンズ群と第５レンズ群との間の光束幅が光軸方向に沿って略平行になる。このため、第５レンズ群の移動によるＦナンバーの変化が生じ難くなるので、上記変倍投射光学系は、変倍の際に望遠端と広角端とでのＦナンバーの変動を抑制できる。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、前記第１レンズ群は、フォーカス時に複数のサブレンズ群に分けられ、前記複数のサブレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が、フォーカス時に光軸方向に移動することによってフォーカシングすることを特徴とする。また、他の一態様では、上述の変倍投射光学系において、前記複数のサブレンズ群は、全体として負の屈折力を有する第１Ａサブレンズ群と、第１Ｂサブレンズ群とから成り、前記第１Ａおよび第１Ｂサブレンズ群それぞれは、フォーカス時に互いに異なる軌跡を描くように移動することを特徴とする。また、他の一態様では、上述の変倍投射光学系において、前記複数のサブレンズ群は、全体として負の屈折力を有するフォーカス時に可動の第１Ａレンズ群と、前記フォーカス時に固定の第１Ｂレンズ群とから成ることを特徴とする。
このような各変倍投射光学系は、誤差感度の低い構成であり、製造誤差の影響を受け難く、フォーカス操作（合焦）の際に合焦の性能が安定する（合焦し易い）。特に、第１Ａサブレンズ群と第１Ｂサブレンズ群とが異なる軌跡を描くように移動することにより、フォーカスレンジ（フォーカスが可能な距離範囲）を広くできる。また、第１Ｂサブレンズ群が固定されることによって、その構成がシンプルとなり、合焦の性能が特に安定する。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、前記第２レンズ群は、前記拡大共役側から前記縮小共役側へ順に、１枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズとを備え、下記（１５）の条件式を満たすことを特徴とする。
１．８≦ｄＺ２／ｆＷ≦２．５ ・・・（１５）
ただし、ｄＺ２は、望遠端から広角端への変倍時における第２レンズ群の拡大共役側から縮小共役側への移動量である。
それら上述の変倍投射光学系では、変倍時に光学絞りよりも縮小共役側で軸上光の光線通過位置の変動が小さい。このため、光学絞りよりも後群で発生する軸上色収差の変倍時の較差は、小さくなる。しかしながら、変倍投射光学系の全系において変倍の際における軸上色収差の差が必ずしも小さくない。そこで、上記変倍投射光学系は、条件式（１５）を満たすように第２レンズ群の移動量を設定することによって、倍率変化に大きく寄与する所謂バリエータ群において軸上光の光線通過位置の変動を抑え、変倍の際における軸上色収差の差を小できる。
また、他の一態様では、これら上述の変倍投射光学系において、下記（１６）および（１７）の各条件式を満たすことを特徴とする。
ｆＴ／ｆＷ≧１．４５ ・・・（１６）
ωＷ≧２６．５ ・・・（１７）
ただし、ωＷは、広角端での半画角である。
従来の構成では、条件式（１６）を満たす場合、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を抑制すると、広角端での半画角ωＷを大きくできない。一方、従来の構成では、条件式（１７）)を満たす場合、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を抑制すると、変倍比を大きくできない。しかしながら、上記変倍投射光学系は、条件式（１）ないし（１５）を適宜に満たすので、上述したように、諸収差を抑制でき、条件式（１６）および（１７）を満たす場合でも、上記変倍投射光学系は、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を抑制しながら、高倍率および高画角（広角）が実現できる。
そして、本発明の他の一態様にかかる画像投影装置は、画像光を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子で形成された前記画像光を拡大して投射する投射光学系とを備え、前記投射光学系は、これら上述のいずれかの変倍投射光学系であることを特徴とする。
このような画像投影装置は、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を充分に抑制し、より高い解像力を実現できる。
本発明にかかる変倍投射光学系およびこの変倍投射光学系を用いた画像投影装置は、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を充分に抑制し、より高い解像力を実現できる。
実施形態における変倍投射光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。 実施形態の変倍投射光学系におけるフォーカシングの際の第１態様での第１レンズ群の動作を説明するための図である。 実施形態の変倍投射光学系におけるフォーカシングの際の第２態様での第１レンズ群の動作を説明するための図である。 実施例１の変倍投射光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例１の変倍投射光学系における変倍の際の各レンズ群の移動量を説明するための図である。 実施例２の変倍投射光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例２の変倍投射光学系における変倍の際の各レンズ群の移動量を説明するための図である。 実施例３の変倍投射光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例３の変倍投射光学系における変倍の際の各レンズ群の移動量を説明するための図である。 実施例４の変倍投射光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例４の変倍投射光学系における変倍の際の各レンズ群の移動量を説明するための図である。 実施例５の変倍投射光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例５の変倍投射光学系における変倍の際の各レンズ群の移動量を説明するための図である。 実施例６の変倍投射光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。 実施例６の変倍投射光学系における変倍の際の各レンズ群の移動量を説明するための図である。 実施例１の変倍投射光学系における望遠端での収差図である。 実施例１の変倍投射光学系における中間点での収差図である。 実施例１の変倍投射光学系における広角端での収差図である。 実施例２の変倍投射光学系における望遠端での収差図である。 実施例２の変倍投射光学系における中間点での収差図である。 実施例２の変倍投射光学系における広角端での収差図である。 実施例３の変倍投射光学系における望遠端での収差図である。 実施例３の変倍投射光学系における中間点での収差図である。 実施例３の変倍投射光学系における広角端での収差図である。 実施例４の変倍投射光学系における望遠端での収差図である。 実施例４の変倍投射光学系における中間点での収差図である。 実施例４の変倍投射光学系における広角端での収差図である。 実施例５の変倍投射光学系における望遠端での収差図である。 実施例５の変倍投射光学系における中間点での収差図である。 実施例５の変倍投射光学系における広角端での収差図である。 実施例６の変倍投射光学系における望遠端での収差図である。 実施例６の変倍投射光学系における中間点での収差図である。 実施例６の変倍投射光学系における広角端での収差図である。
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で１枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
＜実施の一形態の変倍投射光学系およびこれを用いた画像投影装置の説明＞
図１は、実施形態における変倍投射光学系の説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。図２は、実施形態の変倍投射光学系におけるフォーカシングの際の第１態様での第１レンズ群の動作を説明するための図である。図２（Ａ）は、フォーカシングの際に、第１レンズ群の前群および後群が光軸に沿って同方向に移動する場合を示し、図２（Ｂ）は、フォーカシングの際に、第１レンズ群の前群および後群が光軸に沿って互いに異なる方向（逆方向）に移動する場合を示す。図３は、実施形態の変倍投射光学系におけるフォーカシングの際の第２態様での第１レンズ群の動作を説明するための図である。図３（Ａ）は、フォーカシングの際に、第１レンズ群の前群が光軸に沿って移動するとともに後群が固定される場合を示し、図３（Ｂ）は、フォーカシングの際に、第１レンズ群の前群が固定されるとともに後群が光軸に沿って移動する場合を示す。
本実施形態における変倍投射光学系は、画像形成素子に形成された画像光を、所定の距離だけ離れた位置に配置されたスクリーン上に拡大投射する光学系である。
この変倍投射光学系を用いた画像投影装置は、画像光を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子で形成された前記画像光を拡大して投射する投射光学系とを備え、この投射光学系には、本実施形態の変倍投射光学系が用いられる。より具体的には、画像投影装置は、本実施形態の変倍投射光学系と、画像光を形成する画像形成素子と、照明光を発する光源と、光源から放射された前記照明光を前記画像形成素子に導く照明光学系とを備える。画像形成素子は、映像回路から入力された映像信号に基づいて前記照明光を変調することによって、画像光を形成する空間光変調素子である。このような画像形成素子は、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、デジタルマイクロミラーデバイス）、反射型液晶パネルおよび透過型液晶パネル等である。
ＤＭＤは、多数の微小なミラー素子を、線形独立な２方向に２次元に配置することによって形成されるミラー面を備え、個々のミラー素子の反射角度が互いに独立した２方向に切り換え可能に構成される。これら個々のミラー素子は、スクリーン上に投射される画像の画素に対応する。前記２方向のうちの一方に反射角度が設定されると、ミラー素子は、「オン」の状態になり、このオン状態のミラー素子で反射された画像光は、変倍投射光学系を介してスクリーン上に投射される。一方、前記２方向のうちの他方に反射角度が設定されると、ミラーは、「オフ」の状態になり、このオフ状態のミラー素子に対応するスクリーン上の画素は、黒い画素として表示される。
このような画像投影装置に用いられる変倍投射光学系１は、例えば、図１に示すように、１または複数の光学レンズを備える、拡大共役側から縮小共役側へ順に第１ないし第６レンズ群１１〜１６と、第４レンズ群１４における最も拡大共役側に配置されるレンズの前から第５レンズ群１５における最も拡大共役側に配置されるレンズの前までのいずれかの位置に配置される光学絞り１７とを備え、第４レンズ群１４が拡大共役側から順に２枚以上の負レンズと正レンズとを備える。なお、図１で例示した変倍投射光学系１は、ここでは、後述する実施例１の変倍投射光学系１Ａ（図４）と同じ構成である。
第１レンズ群１１は、全体として負の屈折力を有し、変倍時に固定である。より具体的には、図１に示す例では、第１レンズ群１１は、６枚の第１ないし第６レンズ１１１〜１１６から成る。第１レンズ１１１は、拡大共役側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズ１１２は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第３レンズ１１３は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第４レンズ１１４は、拡大共役側が平である平凹の負レンズであり、第５レンズ１１５は、縮小共役側が平である平凹の負レンズであり、そして、第６レンズ１１６は、縮小共役側に凸の正メニスカスレンズである。
第２レンズ群１２は、全体として正の屈折力を有し、変倍時に可動である。より具体的には、図１に示す例では、第２レンズ群１２は、２枚の第７および第８レンズ１２１、１２２から成る。第７レンズ１２１は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第８レンズ１２２は、両凸の正レンズである。
第３レンズ群１３は、全体として正の屈折力を有し、変倍時に可動である。より具体的には、図１に示す例では、第３レンズ群１３は、１枚の第９レンズ１３１から成る。第９レンズ１３１は、両凸の正レンズである。
第４レンズ群１４は、全体として負の屈折力を有し、変倍時に固定または可動である。図１に示す例では、変倍時に第４レンズ群１４は、固定であるが、後述の図６に示す実施例２では、変倍時に第４レンズ群Ｇｒ４は、可動である。より具体的には、図１に示す例では、第４レンズ群１４は、３枚の第１０ないし第１２レンズ１４１〜１４３から成る。第１０レンズ１４１は、両凹の負レンズであり、第１１レンズ１４２は、縮小共役側に凸の負メニスカスレンズであり、そして、第１２レンズ１４３は、両凸の正レンズである。このように第４レンズ群１４は、拡大共役側から順に２枚以上の負レンズ（図１に示す例では２枚の第１０および第１１レンズ１４１、１４２）と正レンズ（図１に示す例では第１２レンズ１４３）とを備えている。そして、図１に示す例では、光学絞り１７の一例としての開口絞り１７は、第４レンズ群１４の最も縮小共役側に配置されて第４レンズ群１４に含まれる。したがって、望遠端から広角端への変倍時に、開口絞り１７は、固定される。このため、この開口絞り１７は、第４および第５レンズ群１４、１５から独立して配置されているとみなすこともでき、また、第５レンズ群１５における最も拡大共役側に配置されて第５レンズ群１５に含まれるとみなすこともできる。
第５レンズ群１５は、全体として正の屈折力を有し、変倍時に可動である。より具体的には、図１に示す例では、第５レンズ群１５は、６枚の第１３ないし第１８レンズ１５１〜１５６から成る。第１３レンズ１５１は、縮小共役側に凸である平凸の正レンズであり、第１４レンズ１５２は、縮小共役側が平である平凹の負レンズであり、第１５レンズ１５３は、両凸の正レンズであり、第１６レンズ１５４は、両凸の正レンズであり、第１７レンズ１５５は、拡大共役側が平である平凹の負レンズであり、そして、第１８レンズ１５６は、両凸の正レンズである。
第６レンズ群１６は、全体として正の屈折力を有し、変倍時に固定である。より具体的には、図１に示す例では、第６レンズ群１６は、１枚の第１９レンズ１６１から成る。第１９レンズ１６１は、両凸の正レンズである。
これら第１ないし第６レンズ群１１〜１６の各レンズ１１１〜１６１は、例えばガラスレンズであってもよく、また例えば、プラスチック等の樹脂材料製レンズであってもよい。
そして、望遠端から広角端への変倍時に、変倍投射光学系１における第２、第３および第５レンズ群１２、１３、１５は、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、大略、単調に移動する。より具体的には、図１に示す変倍投射光学系１では、第２レンズ群Ｇｒ２は、軌跡が直線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ比例関係で単調に移動し、第３および第５レンズ群Ｇｒ３、Ｇｒ５は、軌跡が曲線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、徐々に移動割合が減少しつつ単調に移動する。
そして、この変倍投射光学系１では、第１レンズ群１１がフォーカス時に複数のサブレンズ群に分けられ、これら複数のサブレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が、フォーカス時に光軸方向に移動することによってフォーカシングが行われる。このような変倍投射光学系１は、誤差感度の低い構成であり、製造誤差の影響を受け難く、フォーカス操作（合焦）の際に合焦の性能が安定する（合焦し易い）。
より具体的には、例えば、第１レンズ群１１は、図２および図３に示すように、フォーカス時に２個のサブレンズ群（前群１１Ａ、後群１１Ｂ）に分けられる。そして、これら前群１１Ａおよび後群１１Ｂそれぞれが、例えば、図２（Ａ）に示すように、フォーカス時に光軸に沿って同方向に移動することによって、フォーカシングは、実行される。また例えば、これら前群１１Ａおよび後群１１Ｂそれぞれが、例えば、図２（Ｂ）に示すように、フォーカス時に、光軸に沿って互いに異なる方向に移動することによって、あるいは、互いに異なる軌跡を描くように光軸に沿って移動することによって、フォーカシングは、実行される。このようにフォーカス時に前群１１Ａおよび後群１１Ｂの両方が移動可能であるので、収差を補正しつつフォーカシングできる。特に、前群１１Ａと後群１１Ｂとが互いに異なる軌跡を描くように移動することによって、フォーカスレンジ（フォーカスが可能な距離範囲）を広くできる。
また例えば、図３（Ａ）に示すように、フォーカス時に、後群１１Ｂが固定するとともに前群１１Ａが光軸に沿って移動することによって、フォーカシングは、実行される。また例えば、図３（Ｂ）に示すように、フォーカス時に、前群１１Ａが固定するとともに後群１１Ｂが光軸に沿って移動することによって、フォーカシングは、実行される。このようにフォーカス時にサブレンズ群の一方が固定されることによって、その構成がシンプルとなり、合焦の性能が特に安定する。
図１に示す変倍投射光学系１では、フォーカシング（フォーカス操作、合焦操作）の際に、第１レンズ群１１は、第１ないし第５レンズ１１１〜１１５から成る、全体として負の屈折力を有する前群１１Ａと、第６レンズ１１６から成る後群１１Ｂとに別れ、図３（Ａ）に示すように、フォーカス時に、後群１１Ｂが固定するとともに前群１１Ａが光軸に沿って移動することによって、フォーカシングは、実行される。
そして、変倍投射光学系１は、望遠端での近軸射出瞳位置をＥＴとし、広角端での近軸射出瞳位置をＥＷとし、望遠端での焦点距離をｆＴとし、広角端での焦点距離をｆＷをとし、望遠端での第２および第３レンズ群１２、１３の合成屈折力をφ２３Ｔとし、そして、広角端での第２および第３レンズ群１２、１３の合成屈折力をφ２３Ｗとした場合に、下記（１）、（２）および（３）の各条件式を満たしている。
｜ＥＴ／ｆＴ｜≧１０ ・・・（１）
｜ＥＷ／ｆＷ｜≧１５ ・・・（２）
０．８７≦φ２３Ｔ／≦φ２３Ｗ≦１．１５ ・・・（３）
そして、図１に示す例では、この変倍投射光学系１の縮小共役側には、プリズム１８、平板状光学部材１９および画像形成素子２０が配置される。平板状光学部材１９は、平行平板状の光学素子であり、各種光学フィルタや、画像形成素子２０のカバーガラス等を模式的に表したものである。画像形成素子２０は、上述のＤＭＤや液晶パネル等である。これらによって画像形成素子２０の画像光が、変倍投射光学系１によりその光軸ＡＸに沿って適宜な変倍比でスクリーン上まで導かれ、画像形成素子２０の画像光がスクリーン上に拡大投射される。
このような構成の変倍投射光学系１は、拡大共役側から縮小共役側へ負正正負正正の順に並ぶ６群構成の光学系である。このような光学系において、望遠端から広角端への変倍の際に第３および第５レンズ群１３、１５が拡大共役側から縮小共役側へ移動する場合、正の屈折力を持つ第３レンズ群１３は、望遠端よりも広角端で第４レンズ群１４に接近し、正の屈折力を持つ第５レンズ群１５は、逆に、広角端よりも望遠端で第４レンズ群１４に接近する。したがって、本実施形態における変倍投射光学系１では、望遠端および広角端の両方で、光学絞り１７付近には、正の屈折力を持つレンズ群が配置されることになる。一般に、光学絞り付近に配置されるレンズ群の正の屈折力が大きくなると、光学系は、アンダー方向の球面収差を持つ傾向にある。この球面収差に対する補正が不十分であると、軸上光の解像力が低下してしまう。しかしながら、本実施形態における変倍投射光学系１では、光学絞り１７に近い第４レンズ群１４が負レンズ（第１０および第１１レンズ１４１、１４２）を連続して含むことで、前記球面収差をオーバー側に強く補正することができ、この結果、高い解像力を実現できる。
また、上記条件式（１）は、望遠端での焦点距離に対する近軸射出瞳位置の条件を示し、上記条件式（２）は、広角端での焦点距離に対する近軸射出瞳位置の条件を示し、これら条件式（１）および（２）は、テレセントリック性を確保していることを示している。これら条件式（１）および（２）が下限値を下回ると、軸外光の角度が大きくなるため、ダイクロイックプリズムによって色合成を実行する際における反射・透過効率や、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム（内部全反射プリズム）による反射・透過効率が悪くなるので好ましくない。
このような観点から、より好ましくは、条件式（１Ａ）である。
｜ＥＴ／ｆＴ｜≧２５・・・（１Ａ）
また、このような観点から、より好ましくは、条件式（２Ａ）である。
｜ＥＷ／ｆＷ｜≧４０・・・（２Ａ）
また、条件式（３）は、第２および第３レンズ群１２、１３の合成屈折力における広角端に対する望遠端の条件を示し、第２および第３レンズ群１２、１３の合成屈折力を望遠端と広角端とで略同じにすることを示している。条件式（３）の上限値および下限値それぞれを越えると、このような変倍投射光学系１は、望遠端と広角端との像面変動を抑制することが可能であり、好ましい一方、第１レンズ群１１全体をフォーカス群とした場合に、誤差感度の高い構成となって、製造誤差の影響を受け易い、あるいはフォーカス操作（合焦）の際に性能が安定しない（合焦し難い）ため、好ましくない。特に、プロジェクタでは、第１レンズ群１１全体をフォーカス群とする構成が一般的であるため、変倍投射光学系１が条件式（３）を満たすことは、好ましい。
このような観点から、より好ましくは、条件式（３Ａ）である。
０．８９≦φ２３Ｔ／≦φ２３Ｗ≦１．１１ ・・・（３Ａ）
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系１では、第４レンズ群１４に含まれる負レンズのうちの少なくとも１枚は、下記（４）の条件式を満たし、第４レンズ群に含まれる負レンズ全体は、下記（５）の条件式を満たしている。
０．００３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（４）
−０．０３５≦（Σ（△θｇＦ４ｉ×φ４ｉ））／φＷ≦−０．００１ ・・・（５）
ただし、△θｇＦ４ｉは、第４レンズ群１４に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する△θｇＦである。ここで、△θｇＦ＝θｇＦ−（０．０６４３８−０．０１６８２×νｄ）であり、θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）であり、νｄは、アッベ数である。そして、φ４ｉは、第４レンズ群１４に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する屈折力であり、φＷは、広角端における光学系全体の合成屈折力である。
この上記条件式（４）、（５）を満たす硝材は、例えば、ＨＯＹＡ製のＦＣ５、ＦＣＤ１およびＦＣＤ１００等が挙げられる。
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系１では、第４レンズ群１４に含まれる負レンズのうちの少なくとも１枚は、下記（６）の条件式を満たし、第４レンズ群１４に含まれる負レンズ全体は、下記（７）の条件式を満たしている。
０．０３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（６）
−０．０３５≦（Σ（△θｇＦ４ｉ×φ４ｉ））／φＷ≦−０．０１ ・・・（７）
この上記条件式（６）および（７）それぞれを満たす硝材は、例えば、ＨＯＹＡ製のＦＣＤ１等が挙げられる。
一般に、投射光学系では、色収差をより良好に補正する必要があり、本実施形態における変倍投射光学系１では、軸上色収差と球面収差とを補正できる。
一般に、結像光学系は、全系として正の屈折力を持つので、相対的に短波長の光に対する屈折力が相対的に長波長に対する屈折力より大きくなる傾向にあり、軸上色収差が発生してしまう。また、レンズの屈折率が波長によって異なるため、レンズ周辺を通る光線により発生する球面収差は、波長によるバラつきが発生する。これに対し、光学絞り付近に異常分散性を持つ負レンズが配置されると、短波長の光の焦点位置がオーバー側に移動するため、軸上色収差の補正が可能になる。そして、この異常分散性を持つ負レンズの周辺を通る光線は、短波長の光ほど球面収差がオーバーになる効果を受けるため、球面収差の波長によるバラつきの補正も可能である。
ここで、条件式（４）および（６）は、それぞれ、異常分散性の大きさを規定している。そして、条件式（５）および（７）は、それぞれ、第４レンズ群１４に含まれる各負レンズの異常分散性にそれぞれの屈折力を掛け合わせた値の和であり、この値が小さくなるほど、負レンズの異常分散性が強くなる。したがって、本実施形態における変倍投射光学系１は、条件式（４）および条件式（５）を満たし、光学絞り１７付近に配置される第４レンズ群１４が異常分散性を持つ負レンズを含むため、このような軸上色収差および球面収差の波長によるバラつきを抑制できる。同様に、本実施形態における変倍投射光学系１は、条件式（６）および条件式（７）を満たし、光学絞り付近に配置される第４レンズ群１４が異常分散性を持つ負レンズを含むため、このような軸上色収差および球面収差の波長によるバラつきを抑制できる。特に、条件式（６）および（７）を満たすことで、より高い解像力が得られる。
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系１では、第５レンズ群１５に含まれるレンズは、下記（８）および（９）の各条件式を満たしている。
０．０２５≦（Σ（△θｇＦ５ｉ×φ５ｉ））／φＷ≦０．０６５ ・・・（８）
０．８≦ｄｚ５／ｆｗ≦１．６５ ・・・（９）
ただし、△θｇＦ５ｉは、第５レンズ群１５に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する△θｇＦであり、φ５ｉは、第５レンズ群１５に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する屈折力であり、そして、ｄｚ５は、望遠端から広角端への変倍時における第５レンズ群１５の拡大共役側から縮小共役側への移動量である。
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系では、第５レンズ群１５に含まれるレンズは、下記（１０）および（１１）の各条件式を満たしている。
０．０３５≦（Σ（△θｇＦ５ｉ×φ５ｉ））／φＷ≦０．０４５ ・・・（１０）
１≦ｄｚ５／ｆＷ≦１．６５ ・・・（１１）
一般に、変倍光学系では、広角端と望遠端との間で倍率色収差がプラス側とマイナス側に振れることによって、すなわち、広角端と望遠端との間で倍率色収差の差が大きいことによって、広角端での性能と望遠端での性能とが両立せず、広角端と望遠端との間で性能のバランスが取れない。
ここで、条件式（８）および（１０）は、それぞれ、第５レンズ群１５に含まれる各負レンズの異常分散性にそれぞれの屈折力を掛け合わせた値の和であり、この値が小さくなるほど、負レンズの異常分散性が強くなる。したがって、条件式（８）および（１０）の各値が大きいほど正レンズの異常分散性がクルツ側に寄る一方負レンズの異常分散性がランゲ側に寄るため、これらのレンズは、倍率色収差をマイナス方向に寄せることができる。第５レンズ群１５内を通過する光線は、望遠端よりも広角端で光軸から高い位置を通っており、望遠端での倍率色収差よりも広角端での倍率色収差の方がより大きくマイナス方向に寄ることになる。このため、条件式（８）または（１０）を満たすことによって、広角端と望遠端との間での倍率色収差の差を減らすことができる。そして、条件式（９）および（１１）は、それぞれ、変倍の際における第５レンズ群の移動量を規定している。第５レンズ群の移動量が大きいほど、望遠端と広角端とでレンズ内を通過する光線の高さが異なってくるため、条件式（９）または（１１）を満たすことによって、倍率色収差の差を効果的に減らすことができる。
このように本実施形態における変倍投射光学系１は、条件式（８）および（１０）を満たすことによって、あるいは、条件式（９）および（１１）を満たすことによって、変倍時に移動する第５レンズ群１５に異常分散性を持つ硝材を効果的に使用することにより、変倍による倍率色収差の変動を抑制し望遠端と広角端とでの倍率色収差の差を減らすことができる。
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系１では、第１レンズ群１１は、下記（１２）の条件式を満たす負レンズを１枚以上含む。
０．０３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（１２）
異常分散性を持つレンズを使用した第５レンズ群１５が変倍時に移動することによって望遠端と広角端とでの倍率色収差の差は、抑制されるが、その差は、必ずしも０にならない。そこで、本実施形態における変倍投射光学系１は、条件式（１２）を持たす異常分散性を持つ負レンズを第１レンズ群１１に採用することによって、前記倍率色収差の差をさらに抑制できる。
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系では、第１ないし第４レンズ群１１〜１４は、下記（１３）および（１４）の各条件式を満たしている。
｜φ１４Ｔ／φＴ｜≦０．３ ・・・（１３）
｜φ１４Ｗ／φＷ｜≦０．３ ・・・（１４）
ただし、φ１４Ｔは、望遠端における第１ないし第４レンズ群１１〜１４の合成屈折力であり、そして、φ１４Ｗは、広角端における第１ないし第４レンズ群１１〜１４の合成屈折力である。
条件式（１３）および（１４）は、アフォーカル性を規定している。光学絞り１７より拡大共役側に配置される第１ないし第４レンズ群１１〜１４の合成系が略アフォーカルを成すことによって、第４レンズ群１４と第５レンズ群１５との間の光束幅が光軸方向に沿って略平行になる。このため、第５レンズ群１５の移動によるＦナンバーの変化が生じ難くなるので、本実施形態における変倍投射光学系１は、変倍の際に望遠端と広角端とでのＦナンバーの変動を抑制できる。
このような観点から、より好ましくは、条件式（１３Ａ）である。
｜φ１４Ｔ／φＴ｜≦０．２８ ・・・（１３Ａ）
このような観点から、より好ましくは、条件式（１４Ａ）である。
｜φ１４Ｗ／φＷ｜≦０．２８ ・・・（１４Ａ）
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系１では、第２レンズ群１２は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、１枚以上の負レンズ（図１に示す例では第７レンズ１２１）と、１枚以上の正レンズ（図１に示す例では第８レンズ１２２）とを備え、下記（１５）の条件式を満たしている。
１．８≦ｄＺ２／ｆＷ≦２．５ ・・・（１５）
ただし、ｄＺ２は、望遠端から広角端への変倍時における第２レンズ群１２の拡大共役側から縮小共役側への移動量である。
上述の変倍投射光学系１では、変倍時に光学絞り１７よりも縮小共役側で軸上光の光線通過位置の変動が小さい。このため、光学絞り１７よりも後群で発生する軸上色収差の変倍時の較差は、小さくできる。しかしながら、変倍投射光学系１の全系において変倍の際における軸上色収差の差が必ずしも小さくない。そこで、本実施形態における変倍投射光学系１は、条件式（１５）を満たすように第２レンズ群１２の移動量を設定することによって、倍率変化に大きく寄与する所謂バリエータ群において軸上光の光線通過位置の変動を抑え、変倍の際における軸上色収差の差を小できる。
このような観点から、より好ましくは、条件式（１５Ａ）である。
１．９≦ｄＺ２／ｆＷ≦２．３ ・・・（１５Ａ）
また、上述の本実施形態における変倍投射光学系１では、下記（１６）および（１７）の各条件式を満たしている。
ｆＴ／ｆＷ≧１．４５ ・・・（１６）
ωＷ≧２６．５ ・・・（１７）
ただし、ωＷは、広角端での半画角である。
従来の構成では、条件式（１６）を満たす場合、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を抑制すると、広角端での半画角ωＷを大きくできない。一方、従来の構成では、条件式（１７）)を満たす場合、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を抑制すると、変倍比を大きくできない。しかしながら、本実施形態における変倍投射光学系は、条件式（１）ないし（１５）を適宜に満たすので、上述したように、諸収差を抑制でき、条件式（１６）および（１７）を満たす場合でも、本実施形態における変倍投射光学系１は、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を抑制しながら、高倍率および高画角（広角）が実現できる。
そして、本実施形態にかかる上述の画像投影装置は、このような変倍投射光学系を備えるので、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を充分に抑制し、より高い解像力を実現できる。
＜変倍投射光学系のより具体的な実施形態（実施例）の説明＞
以下、図１に示したような変倍投射光学系１の具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
図４、図６、図８、図１０、図１２および図１４は、第１ないし第６実施例の各変倍投射光学系におけるレンズの配列を示す断面図である。図４（Ａ）、図６（Ａ）、図８（Ａ）、図１０（Ａ）、図１２（Ａ）および図１４（Ａ）は、それぞれ、望遠端の場合を示し、図４（Ｂ）、図６（Ｂ）、図８（Ｂ）、図１０（Ｂ）、図１２（Ｂ）および図１４（Ｂ）は、それぞれ、広角端の場合を示す。これら図４、図６、図８、図１０、図１２および図１４において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、拡大共役側から数えた場合のｉ番目のレンズ面である（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする）。なお、光学絞りＳＴの一方面（拡大共役側面）、プリズムＰ１の両面、平板状光学部材Ｐ２の両面および画像形成素子ＩＧの画像形成面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、各実施例１〜６について同様である。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例１〜６の図４、図６、図８、図１０、図１２および図１４を通じて、最も拡大共役側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、これらの曲率などが各実施例１〜６を通じて同一であるという意味ではない。そして、図５、図７、図９、図１１、図１３および図１５は、第１ないし第６実施例の各変倍投射光学系における変倍の際の各レンズ群の移動量を説明するための図である。これら図５、図７、図９、図１１、図１３および図１５の横軸は、望遠端（＝０）から広角端（＝９０）まで各状態を示し、これらの縦軸は、ｍｍ単位で表す移動量である。
第１実施例ないし第６実施例における各変倍投射光学系１Ａ〜１Ｆは、それぞれ、図４、図６、図８、図１０、図１２および図１４に示すように、拡大共役側から縮小共役側へ順に、全体として負の屈折力を有する変倍時に固定の第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として負の屈折力を有する変倍時に固定または可動の第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第５レンズ群Ｇｒ５と、全体として正の屈折力を有する変倍時に固定の第６レンズ群Ｇｒ６と、第４レンズ群Ｇｒ４における最も縮小共役側に配置されるレンズと第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大共役側に配置されるレンズとの間に配置される光学絞りＳＴとを備え、第４レンズ群Ｇｒ４は、拡大共役側から縮小共役側へ順に、２枚以上の負レンズと、正レンズとを備える。
そして、第６レンズ群Ｇｒ６の縮小共役側には、拡大共役側から縮小共役側へ順に、プリズムＰ１と、各種光学フィルタやカバーガラス等の平板状光学部材Ｐ２と、画像形成素子ＩＧとが配置されている。
このような構成の下で、画像形成素子ＩＧで形成された画像光は、光軸ＡＸに沿って順に、平板状光学部材Ｐ２、プリズムＰ１、第６レンズ群Ｇｒ６、第５レンズ群Ｇｒ５、第４レンズ群Ｇｒ４（まず光学絞りＳＴを通過する）、第３レンズ群Ｇｒ３、第２レンズ群Ｇｒ２および第１レンズ群Ｇｒ１を通過し、適宜な変倍比でスクリーン上まで導かれ、画像形成素子ＩＧの画像光がスクリーン上に拡大投射される。
より具体的には、実施例１、２、５の各変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅでは、第１レンズ群Ｇｒ１は、６枚の第１ないし第６レンズＬ１〜Ｌ６から成り、第２レンズ群Ｇｒ２は、２枚の第７および第８レンズＬ７、Ｌ８から成り、第３レンズ群Ｇｒ３は、１枚の第９レンズＬ９から成り、第４レンズ群Ｇｒ４は、３枚の第１０ないし第１２レンズＬ１０〜Ｌ１２から成り、第５レンズ群Ｇｒ５は、６枚の第１３ないし第１８レンズＬ１３〜Ｌ１８から成り、第６レンズ群Ｇｒ６は、１枚の第１９レンズＬ１９から成る。すなわち、これら実施例１、２、５の各変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅは、１９枚の第１ないし第１９レンズＬ１〜Ｌ１９から成る。光学絞りＳＴは、開口絞りＳＴであり、この開口絞りＳＴは、実施例１、５では第４レンズ群における最も縮小共役側に配置されて第４レンズ群Ｇｒ４に含まれてよく、また第４レンズ群Ｇｒ４における最も縮小共役側に配置されるレンズと第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大共役側に配置されるレンズとの間に配置されて独立してよく、また第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大共役側に配置されて第５レンズ群Ｇｒ５に含まれて良い。実施例２では、開口絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４に含まれるレンズと共に移動するので、第４レンズ群Ｇｒ４における最も縮小共役側に配置されて第４レンズ群Ｇｒ４に含まれる。そして、これら実施例１、２、５の各変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅでは、望遠端から広角端への変倍時に、第２、第３および第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ５は、図５、図７および図１３に示すように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、大略単調に移動する。より具体的には、図５、図７および図１３に示すように、第２レンズ群Ｇｒ２は、軌跡が直線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ比例関係で単調に移動し、第３および第５レンズ群Ｇｒ３、Ｇｒ５は、軌跡が曲線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、徐々に移動割合が減少しつつ単調に移動する。そして、実施例１、５の各変倍投射光学系１Ａ、１Ｅでは、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端から広角端への変倍時に固定される一方、実施例２の変倍投射光学系１Ｂでは、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端から広角端への変倍時に、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、徐々に移動割合が減少しつつ単調に移動する。
また、フォーカシング（フォーカス操作、合焦操作）の際には、第１レンズ群Ｇｒ１は、第１ないし第５レンズＬ１〜Ｌ５から成る、全体として負の屈折力を有する前群Ｇｒ１Ａと、第６レンズＬ６から成る後群Ｇｒ１Ｂとに別れる。そして、フォーカシングの際には、実施例１、実施例２および実施例５は、上述した図３（Ａ）に示す態様で動作する。なお、実施例１および実施例２は、上述した図２（Ｂ）に示す態様で動作しても良く、また、実施例５は、上述した図２（Ｂ）に示す態様で動作しても良く、あるいは、上述した図３（Ｂ）に示す態様で動作しても良い。
ここで、実施例１の変倍投射光学系１Ａと実施例２の変倍投射光学系１Ｂとは、第４、第５、第１３および第１７レンズＬ４、Ｌ５、Ｌ１３、Ｌ１７が異なっている。実施例１の変倍投射光学系１Ａと実施例５の変倍投射光学系１Ｅとは、第４、第５、第１３、第１４および第１７レンズＬ４、Ｌ５、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１７が異なっている。一方、実施例２の変倍投射光学系１Ｂと実施例５の変倍投射光学系１Ｅとを比較すると、第１３および第１４レンズＬ１３、Ｌ１４が異なっている。
より詳しくは、実施例１、２、５の変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅの各第１レンズ群Ｇｒ１において、第１レンズＬ１は、拡大共役側に凸の正メニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズである。そして、第４レンズＬ４は、実施例１では拡大共役側が平である平凹の負レンズである一方、実施例２、５では両凹の負レンズである。第５レンズＬ５は、実施例１では縮小共役側が平である平凹の負レンズである一方、実施例２、５では両凹の負レンズである。第６レンズＬ６は、実施例１、２、５共に、縮小共役側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例１、２、５の変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅの各第２レンズ群Ｇｒ２において、第７レンズＬ７は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第８レンズＬ８は、両凸の正レンズである。
実施例１、２、５の変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅの各第３レンズ群Ｇｒ３において、第９レンズＬ９は、両凸の正レンズである。
実施例１、２、５の変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅの各第４レンズ群Ｇｒ４において、第１０レンズＬ１０は、両凹の負レンズであり、第１１レンズＬ１１は、縮小共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第１２レンズＬ１２は、両凸の正レンズである。そして、開口絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４含まれる。したがって、望遠端から広角端への変倍時に、開口絞りＳＴは、実施例１、５では固定され、実施例２では移動する。
実施例１、２、５の変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅの各第５レンズ群Ｇｒ５において、第１３レンズＬ１３は、実施例１では縮小共役側に凸である平凸の正レンズである一方、実施例２では縮小共役側に凸の正メニスカスレンズであり、また、実施例５では両凸の正レンズである。第１４レンズＬ１４は、実施例１、２では縮小共役側が平である平凹の負レンズである一方、実施例５では両凹の負レンズである。実施例１、２、５共に、第１５レンズＬ１５は、両凸の正レンズであり、第１６レンズＬ１６も、両凸の正レンズである。第１７レンズＬ１７は、実施例１では拡大共役側が平である平凹の負レンズである一方、実施例２、５では拡大共役側に凸の負メニスカスレンズである。第１８レンズＬ１８は、実施例１、２、５共に、両凸の正レンズである。
実施例１、２、５の変倍投射光学系１Ａ、１Ｂ、１Ｅの各第６レンズ群Ｇｒ６において、第１９レンズＬ１９は、両凸の正レンズである。
また、実施例３、４の各変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄでは、第１レンズ群Ｇｒ１は、５枚の第１ないし第５レンズＬ１〜Ｌ５から成り、第２レンズ群Ｇｒ２は、１枚の第６レンズＬ６から成り、第３レンズ群Ｇｒ３は、１枚の第７レンズＬ７から成り、第４レンズ群Ｇｒ４は、３枚の第８ないし第１０レンズＬ８〜Ｌ１０から成り、第５レンズ群Ｇｒ５は、６枚の第１１ないし第１６レンズＬ１１〜Ｌ１６から成り、第６レンズ群Ｇｒ６は、２枚の第１７および第１８レンズＬ１７、Ｌ１８から成る。すなわち、これら実施例３、４の各変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄは、１８枚の第１ないし第１８レンズＬ１〜Ｌ１８から成る。光学絞りＳＴは、開口絞りＳＴであり、この開口絞りＳＴは、実施例３、４では第４レンズ群における最も縮小共役側に配置されて第４レンズ群Ｇｒ４に含まれてよく、また第４レンズ群Ｇｒ４における最も縮小共役側に配置されるレンズと第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大共役側に配置されるレンズとの間に配置されて独立してよく、また第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大共役側に配置されて第５レンズ群Ｇｒ５に含まれてよい。そして、これら実施例３、４の各変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄでは、望遠端から広角端への変倍時に、第２、第３および第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ５は、図９および図１１に示すように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、大略単調に移動する。より具体的には、図９および図１１に示すように、第２レンズ群Ｇｒ２は、軌跡が曲線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、徐々に移動割合が減少しつつ単調に移動し、第３および第５レンズ群Ｇｒ３、Ｇｒ５は、軌跡が直線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ比例関係で単調に移動する。そして、これら実施例３、４の各変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄでは、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端から広角端への変倍時に固定される。
また、フォーカシング（フォーカス操作、合焦操作）の際には、第１レンズ群Ｇｒ１は、第１ないし第４レンズＬ１〜Ｌ４から成る、全体として負の屈折力を有する前群Ｇｒ１Ａと、第５レンズＬ５から成る後群Ｇｒ１Ｂとに別れる。そして、フォーカシングの際には、実施例３および実施例４は、上述した図３（Ａ）に示す態様で動作する。なお、実施例３および実施例４は、上述した図２（Ｂ）に示す態様で動作しても良く、あるいは、上述した図３（Ｂ）に示す態様で動作しても良い。
ここで、実施例３の変倍投射光学系１Ｃと実施例４の変倍投射光学系１Ｄとは、第３、第４、第６、第１４および第１５レンズＬ３、Ｌ４、Ｌ６、Ｌ１４、Ｌ１５が異なっている。
より詳しくは、実施例３、４の変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄの各第１レンズ群Ｇｒ１において、第１レンズＬ１は、拡大共役側に凸である平凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズである。そして、第３レンズＬ３は、実施例３では拡大共役側に凸の負メニスカスレンズである一方、実施例４では拡大共役側が平である平凹の負レンズである。第４レンズＬ４は、実施例１では縮小共役側に凸の負メニスカスレンズである一方、実施例４では両凹の負レンズである。第５レンズＬ５は、実施例３、４共に、縮小共役側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例３、４の変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄの各第２レンズ群Ｇｒ２において、第６レンズＬ６は、実施例３では縮小共役側に凸である平凸の正レンズである一方、実施例４では拡大共役側に凸である平凸の正レンズである。
実施例３、４の変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄの各第３レンズ群Ｇｒ３において、第７レンズＬ７は、拡大共役側に凸である平凸の正レンズである。
実施例３、４の変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄの各第４レンズ群Ｇｒ４において、第８レンズＬ８は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第９レンズＬ９は、両凹の負レンズであり、第１０レンズＬ１０は、両凸の正レンズである。そして、開口絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４含まれる。したがって、望遠端から広角端への変倍時に、開口絞りＳＴは、実施例３、４共に、固定される。
実施例３、４の変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄの第５レンズ群Ｇｒ５において、第１１レンズＬ１１は、縮小共役側に凸である正メニスカスレンズであり、第１２レンズＬ１２は、縮小共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第１３レンズＬ１３は、両凸の正レンズである。そして、第１４レンズＬ１４は、実施例３では両凸の正レンズである一方、実施例４では縮小共役側に凸である平凸の正レンズである。第１５レンズＬ１５は、実施例３では両凹の負レンズである一方、実施例４では拡大共役側が平である平凹の負レンズである。実施例３、４共に、第１６レンズＬ１６は、両凸の正レンズである。
実施例３、４の変倍投射光学系１Ｃ、１Ｄの各第６レンズ群Ｇｒ６において、第１７レンズＬ１７は、両凸の正レンズであり、第１８レンズＬ１８は、拡大共役側に凸である平凸の正レンズである。
また、実施例６の変倍投射光学系１Ｆでは、第１レンズ群Ｇｒ１は、５枚の第１ないし第５レンズＬ１〜Ｌ５から成り、第２レンズ群Ｇｒ２は、２枚の第６および第７レンズＬ６、Ｌ７から成り、第３レンズ群Ｇｒ３は、１枚の第８レンズＬ８から成り、第４レンズ群Ｇｒ４は、３枚の第９ないし第１１レンズＬ９〜Ｌ１１および光学絞りＳＴとしての開口絞りＳＴから成り、第５レンズ群Ｇｒ５は、６枚の第１２ないし第１７レンズＬ１２〜Ｌ１７から成り、第６レンズ群Ｇｒ６は、２枚の第１８および第１９レンズＬ１８、Ｌ１９から成る。すなわち、実施例６の変倍投射光学系１Ｆは、１９枚の第１ないし第１９レンズＬ１〜Ｌ１９から成る。光学絞りＳＴは、開口絞りＳＴであり、この開口絞りＳＴは、実施例６では第４レンズ群における最も縮小共役側に配置されて第４レンズ群Ｇｒ４に含まれてよく、また第４レンズ群Ｇｒ４における最も縮小共役側に配置されるレンズと第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大共役側に配置されるレンズとの間に配置されて独立してよく、また第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大共役側に配置されて第５レンズ群Ｇｒ５に含まれて良い。なお、実施例６の変倍投射光学系１Ｆと実施例３、４の各変倍投射光学系とを比較すると、第２レンズ群Ｇｒ２が実施例３、４では１枚のレンズから成るが、実施例６では２枚のレンズから成っている。そして、実施例６の変倍投射光学系１Ｆでは、望遠端から広角端への変倍時に、第２、第３および第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ５は、図１５に示すように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、大略単調に移動する。より具体的には、図１５に示すように、第２レンズ群Ｇｒ２は、軌跡が直線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ比例関係で単調に移動し、第３および第５レンズ群Ｇｒ３、Ｇｒ５は、軌跡が曲線を描くように、拡大共役側から縮小共役側の方向へ、徐々に移動割合が減少しつつ単調に移動する。そして、実施例６の変倍投射光学系１Ｆでは、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端から広角端への変倍時に固定される。
また、フォーカシング（フォーカス操作、合焦操作）の際には、第１レンズ群Ｇｒ１は、第１ないし第４レンズＬ１〜Ｌ４から成る、全体として負の屈折力を有する前群Ｇｒ１Ａと、第５レンズＬ５から成る後群Ｇｒ１Ｂとに別れる。そして、フォーカシングの際には、実施例６は、上述した図３（Ａ）に示す態様で動作する。なお、実施例６は、上述した図２（Ｂ）に示す態様で動作しても良く、あるいは、上述した図３（Ｂ）に示す態様で動作しても良い。
より詳しくは、実施例６の変倍投射光学系１Ｆの第１レンズ群Ｇｒ１において、第１レンズＬ１は、両凸の正レンズであり、第２レンズＬ２は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第３レンズＬ３は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第４レンズＬ４は、両凹の負レンズであり、そして、第５レンズＬ５は、縮小共役側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例６の変倍投射光学系１Ｆの第２レンズ群Ｇｒ２において、第６レンズＬ６は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第７レンズＬ７は、両凸の正レンズである。
実施例６の変倍投射光学系１Ｆの第３レンズ群Ｇｒ３において、第８レンズＬ８は、両凸の正レンズである。
実施例６の変倍投射光学系１Ｆの第４レンズ群Ｇｒ４において、第９レンズＬ９は、両凹の負レンズであり、第１０レンズＬ１０は、縮小共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第１１レンズＬ１１は、両凸の正レンズである。そして、開口絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４含まれる。したがって、望遠端から広角端への変倍時に、開口絞りＳＴは、固定される。
実施例６の変倍投射光学系１Ｆの第５レンズ群Ｇｒ５において、第１２レンズＬ１２は、縮小共役側に凸である正メニスカスレンズであり、第１３レンズＬ１３は、縮小共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第１４レンズＬ１４は、両凸の正レンズであり、第１５レンズＬ１５は、両凸の正レンズであり、第１６レンズＬ１６は、拡大共役側に凸の負メニスカスレンズであり、第１７レンズＬ１７は、拡大共役側に凸の正メニスカスレンズである。
実施例６の変倍投射光学系１Ｆの第６レンズ群Ｇｒ６において、第１８レンズＬ１８は、拡大共役側に凸である平凸の正レンズであり、第１９レンズＬ１９は、拡大共役側に凸である平凸の正レンズである。
これら上述の各実施例１〜６の変倍投射光学系１Ａ〜１Ｆにおける、各レンズのコンストラクションデータは、次の通りである。なお、“ＣＲ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）を、“ｄ”は、無限遠合焦状態（無限距離での合焦状態）での光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）を、“ｎｄ”は、各レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率を、“νｄ”は、アッベ数を、そして、”Ｒ”は、有効光路半径を、それぞれ示している。また、開口絞りＳＴ、画像形成素子ＩＧの画像形成面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞（無限大）である。また、必要に応じて配置されるプリズムＰ１および平板状光学部材Ｐ２の両面も、その曲率半径は、∞（無限大）である。
まず、実施例１の変倍投射光学系１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ＣＲ ｄ ｎｄ νｄ Ｒ
投射面 ∞ ∞
１ 4.362 0.431 1.51680 64.20 1.83
２ 36.099 0.028 1.79
３ 3.804 0.159 1.72342 37.99 1.51
４ 2.054 0.434 1.30
５ 6.595 0.131 1.49700 81.61 1.24
６ 2.358 0.363 1.11
７ ∞ 0.114 1.49700 81.61 1.08
８ 3.294 0.479 1.01
９ -2.490 0.108 1.69895 30.05 0.98
１０ ∞ 0.273 0.99
１１ -3.770 0.179 1.64769 33.84 1.01
１２ -2.155 1.793 1.01
１３ 9.862 0.103 1.72825 28.32 0.93
１４ 3.516 0.057 0.93
１５ 3.517 0.275 1.51680 64.20 0.94
１６ -5.872 1.048 0.94
１７ 4.940 0.173 1.80610 33.27 0.85
１８ -11.784 1.201 0.84
１９ -3.722 0.080 1.49700 81.61 0.66
２０ 2.179 0.298 0.66
２１ -2.517 0.084 1.43700 95.10 0.67
２２ -10.727 0.382 0.69
２３ 4.525 0.243 1.54072 47.20 0.80
２４ -3.225 0.113 0.80
２５（絞り） ∞ 1.115 0.79
２６ ∞ 0.210 1.43700 95.10 0.76
２７ -2.150 0.092 0.76
２８ -1.933 0.084 1.80610 40.73 0.74
２９ ∞ 0.086 0.76
３０ 7.108 0.206 1.43700 95.10 0.78
３１ -3.633 0.317 0.78
３２ 5.414 0.239 1.49700 81.61 0.84
３３ -3.755 0.028 0.84
３４ ∞ 0.093 1.80610 40.73 0.84
３５ 2.490 0.143 0.83
３６ 4.738 0.200 1.49700 81.61 0.85
３７ -5.893 1.518 0.85
３８ 2.685 0.225 1.49700 81.61 0.90
３９ -48.402 0.511 0.89
４０（プリズム） ∞ 3.305 1.51680 64.20
４１ ∞ 0.142
４２（カバー） ∞ 0.085 1.48749 70.44
４３ ∞
各種データ 望遠端 中間点 広角端
焦点距離（ＦＬ）（ｍｍ） 1.522 1.234 1.000
レンズバック（ＬＢ）（ｍｍ） 0.014 0.015 0.015
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.500 2.448 2.418
半画角（ω０）（度） 20.44 24.70 29.57
各レンズ群の屈折力
第１レンズ群；第１面〜第１２面 -0.9054
第１Ａレンズ群（前群）；第１面〜第１０面 -0.6622
第１Ｂレンズ群（後群）；第９面〜第１２面 0.1353
第２レンズ群；第１３面〜第１６面 0.1029
第３レンズ群；第１７面〜第１８面 0.2322
第４レンズ群；第１９面〜第２５面 -0.1145
第５レンズ群；第２６面〜第３７面 0.0764
第６レンズ群；第３８面〜第３９面 0.1956
レンズ間距離（ｍｍ） 望遠端 中間点 広角端
第１０面と第１１面 0.273 0.273 0.273
第１２面と第１３面 1.793 2.681 3.760
第１６面と第１７面 1.048 0.699 0.051
第１８面と第１９面 1.201 0.662 0.231
第２５面と第２６面 1.115 1.768 2.263
第３７面と第３８面 1.518 0.866 0.370
次に、実施例２の変倍投射光学系１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ＣＲ ｄ ｎｄ νｄ Ｒ
投射面 ∞ ∞
１ 4.440 0.406 1.51680 64.20 1.76
２ 45.136 0.028 1.72
３ 4.002 0.155 1.72342 37.99 1.47
４ 2.020 0.419 1.26
５ 6.503 0.128 1.49700 81.61 1.21
６ 2.353 0.350 1.09
７ -1235.047 0.111 1.49700 81.61 1.06
８ 3.502 0.461 0.99
９ -2.449 0.107 1.69895 30.05 0.96
１０ 262.713 0.259 0.98
１１ -4.159 0.203 1.64769 32.17 0.99
１２ -2.227 1.641 1.01
１３ 22.590 0.101 1.72825 28.32 0.92
１４ 3.907 0.055 0.91
１５ 3.854 0.273 1.51680 64.20 0.93
１６ -4.966 0.960 0.93
１７ 4.674 0.180 1.80610 33.27 0.86
１８ -11.801 1.224 0.85
１９ -3.812 0.080 1.49700 81.61 0.67
２０ 2.191 0.592 0.66
２１ -2.448 0.118 1.43700 95.10 0.71
２２ -7.779 0.097 0.74
２３ 4.671 0.244 1.54072 47.20 0.78
２４ -3.045 0.114 0.79
２５（絞り） ∞ 1.206 0.78
２６ -14.307 0.162 1.43700 95.10 0.75
２７ -2.420 0.095 0.74
２８ -1.962 0.096 1.80610 40.73 0.74
２９ ∞ 0.097 0.76
３０ 7.390 0.249 1.43700 95.10 0.79
３１ -2.745 0.135 0.80
３２ 5.590 0.232 1.49700 81.61 0.85
３３ -3.983 0.028 0.85
３４ 90.944 0.094 1.80610 40.73 0.85
３５ 2.470 0.137 0.84
３６ 4.279 0.211 1.49700 81.61 0.86
３７ -6.144 1.547 0.86
３８ 2.677 0.293 1.49700 81.61 0.90
３９ -68.387 0.511 0.89
４０（プリズム） ∞ 3.306 1.51680 64.20
４１ ∞ 0.142
４２（カバー） ∞ 0.085 1.48749 70.44
４３ ∞
各種データ 望遠端 中間点 広角端
焦点距離（ＦＬ）（ｍｍ） 1.522 1.234 1.000
レンズバック（ＬＢ）（ｍｍ） 0.014 0.015 0.015
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.500 2.448 2.410
半画角（ω０）（度） 20.45 24.71 29.58
各レンズ群の屈折力
第１レンズ群；第１面〜第１２面 -0.9152
第１Ａレンズ群（前群）；第１面〜第１０面 -0.6844
第１Ｂレンズ群（後群）；第１０面〜第１２面 0.1473
第２レンズ群；第１３面〜第１６面 0.0859
第３レンズ群；第１７面〜第１８面 0.2413
第４レンズ群；第１９面〜第２５面 -0.1087
第５レンズ群；第２６面〜第３７面 0.0770
第６レンズ群；第３８面〜第３９面 0.1932
レンズ間距離（ｍｍ） 望遠端 中間点 広角端
第１０面と第１１面 0.259 0.259 0.259
第１２面と第１３面 1.641 2.533 3.643
第１６面と第１７面 0.960 0.642 0.052
第１８面と第１９面 1.224 0.666 0.230
第２５面と第２６面 1.206 1.876 2.349
第３７面と第３８面 1.547 0.860 0.303
次に、実施例３の変倍投射光学系１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ＣＲ ｄ ｎｄ νｄ Ｒ
投射面 ∞ ∞
１ 3.129 0.355 1.51680 56.04 1.32
２ ∞ 0.007 1.29
３ 4.296 0.123 1.65844 50.85 1.14
４ 1.543 0.448 0.96
５ 83.309 0.097 1.49700 81.61 0.90
６ 1.908 0.609 0.81
７ -1.582 0.082 1.75520 27.53 0.76
８ -12.787 0.184 0.80
９ -5.349 0.244 1.51823 58.96 0.83
１０ -1.585 0.480 0.85
１１ ∞ 0.190 1.62004 36.30 0.87
１２ -4.543 0.071 0.87
１３ 2.478 0.203 1.74400 44.90 0.84
１４ ∞ 0.742 0.82
１５ 8.283 0.063 1.43700 95.10 0.58
１６ 1.474 0.265 0.53
１７ -1.941 0.056 1.43700 95.10 0.51
１８ 2.935 0.764 0.49
１９ 5.598 0.144 1.74400 44.90 0.55
２０ -4.645 0.708 0.55
２１（絞り） ∞ 0.522 0.54
２２ -3.656 0.127 1.49700 81.61 0.57
２３ -1.456 0.142 0.57
２４ -1.276 0.060 1.78590 43.93 0.56
２５ -8.233 0.083 0.59
２６ 19.662 0.159 1.49700 81.61 0.63
２７ -2.279 0.071 0.64
２８ 6.903 0.190 1.49700 81.61 0.67
２９ -2.441 0.071 0.68
３０ -42.002 0.073 1.80610 40.73 0.67
３１ 2.282 0.164 0.67
３２ 3.388 0.153 1.49700 81.61 0.71
３３ -11.557 0.959 0.72
３４ 8.909 0.120 1.49700 81.61 0.74
３５ -6.836 0.147 0.74
３６ 2.525 0.195 1.49700 81.61 0.75
３７ ∞ 0.439 0.75
３８（プリズム） ∞ 2.767 1.51680 64.20
３９ ∞ 0.119
４０（カバー） ∞ 0.071 1.48749 70.44
４１ ∞
各種データ 望遠端 中間点 広角端
焦点距離（ＦＬ）（ｍｍ） 1.363 1.167 1.000
レンズバック（ＬＢ）（ｍｍ） 0.012 0.012 0.012
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.500 2.447 2.398
半画角（ω０）（度） 19.22 22.14 25.41
各レンズ群の屈折力
第１レンズ群；第１面〜第１０面 -0.9361
第１Ａレンズ群（前群）；第１面〜第８面 -0.8049
第１Ｂレンズ群（後群）；第９面〜第１０面 0.2360
第２レンズ群；第１１面〜第１２面 0.1374
第３レンズ群；第１３面〜第１４面 0.3018
第４レンズ群；第１５面〜第２１面 -0.1754
第５レンズ群；第２２面〜第３３面 0.0589
第６レンズ群；第３４面〜第３７面 0.3213
レンズ間距離（ｍｍ） 望遠端 中間点 広角端
第８面と第９面 0.184 0.184 0.184
第１０面と第１１面 0.480 0.720 1.045
第１２面と第１３面 0.071 0.183 0.177
第１４面と第１５面 0.742 0.390 0.071
第２１面と第２２面 0.522 0.946 1.363
第３３面と第３４面 0.959 0.536 0.119
次に、実施例４の変倍投射光学系１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ＣＲ ｄ ｎｄ νｄ Ｒ
投射面 ∞ ∞
１ 2.825 0.332 1.58913 61.25 1.22
２ ∞ 0.007 1.19
３ 4.542 0.115 1.49700 81.61 1.07
４ 1.276 0.431 0.87
５ ∞ 0.091 1.49700 81.61 0.83
６ 2.288 0.385 0.76
７ -1.835 0.080 1.75520 27.53 0.73
８ 16.304 0.322 0.74
９ -3.393 0.177 1.56732 42.84 0.77
１０ -1.593 0.276 0.79
１１ 3.531 0.166 1.58913 61.25 0.81
１２ ∞ 0.109 0.81
１３ 3.360 0.150 1.83400 37.34 0.79
１４ ∞ 1.164 0.78
１５ 3.327 0.071 1.43700 95.10 0.47
１６ 1.281 0.200 0.44
１７ -1.617 0.071 1.49700 81.61 0.42
１８ 3.850 0.690 0.41
１９ 5.551 0.133 1.70154 41.15 0.54
２０ -3.143 0.221 0.54
２１（絞り） ∞ 0.235 0.54
２２ -3.470 0.146 1.49700 81.61 0.55
２３ -1.300 0.066 0.55
２４ -1.214 0.066 1.80610 40.73 0.54
２５ -6.632 0.093 0.56
２６ 7.800 0.172 1.49700 81.61 0.59
２７ -2.194 0.211 0.60
２８ ∞ 0.155 1.49700 81.61 0.64
２９ -2.827 0.349 0.64
３０ ∞ 0.077 1.80610 40.73 0.65
３１ 2.203 0.080 0.65
３２ 2.865 0.168 1.49700 81.61 0.67
３３ -6.632 1.095 0.67
３４ 4.052 0.121 1.49700 81.61 0.69
３５ -39.194 0.137 0.69
３６ 2.609 0.150 1.49700 81.61 0.70
３７ ∞ 0.398 0.69
３８（プリズム） ∞ 2.576 1.51680 64.20
３９ ∞ 0.111
４０（カバー） ∞ 0.066 1.48749 70.44
４１ ∞
各種データ 望遠端 中間点 広角端
焦点距離（ＦＬ）（ｍｍ） 1.453 1.206 1.000
レンズバック（ＬＢ）（ｍｍ） 0.011 0.011 0.011
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.500 2.411 2.325
半画角（ω０）（度） 16.93 20.14 23.85
各レンズ群の屈折力
第１レンズ群；第１面〜第１０面 -0.9627
第１Ａレンズ群（前群）；第１面〜第８面 -0.7412
第１Ｂレンズ群（後群）；第９面〜第１０面 0.1957
第２レンズ群；第１１面〜第１２面 0.1668
第３レンズ群；第１３面〜第１４面 0.2482
第４レンズ群；第１５面〜第２１面 -0.1240
第５レンズ群；第２２面〜第３３面 0.0873
第６レンズ群；第３４面〜第３７面 0.3203
レンズ間距離（ｍｍ） 望遠端 中間点 広角端
第８面と第９面 0.322 0.322 0.322
第１０面と第１１面 0.276 0.408 0.652
第１２面と第１３面 0.109 0.546 0.829
第１４面と第１５面 1.164 0.595 0.068
第２１面と第２２面 0.235 0.741 1.235
第３３面と第３４面 1.095 0.589 0.095
次に、実施例５の変倍投射光学系１Ｅにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ＣＲ ｄ ｎｄ νｄ Ｒ
投射面 ∞ ∞
１ 4.910 0.396 1.51680 64.20 1.75
２ 1339.510 0.009 1.71
３ 5.037 0.173 1.67270 32.17 1.50
４ 2.110 0.386 1.27
５ 7.338 0.142 1.49700 81.61 1.23
６ 2.528 0.373 1.11
７ -30.911 0.124 1.49700 81.61 1.07
８ 4.200 0.471 1.01
９ -2.299 0.113 1.67270 32.17 0.98
１０ 38.486 0.269 1.01
１１ -5.249 0.262 1.67270 32.17 1.03
１２ -2.250 1.894 1.04
１３ 7.878 0.121 1.67270 32.17 0.97
１４ 2.937 0.060 0.96
１５ 2.983 0.324 1.51680 64.20 0.97
１６ -6.378 1.443 0.97
１７ 4.835 0.176 1.72342 37.99 0.85
１８ -9.197 1.148 0.85
１９ -4.453 0.084 1.43700 95.10 0.67
２０ 1.797 0.312 0.66
２１ -2.849 0.083 1.49700 81.61 0.67
２２ -11.462 0.212 0.69
２３ 2.965 0.231 1.54814 45.82 0.74
２４ -5.007 0.006 0.75
２５（絞り） ∞ 0.928 0.74
２６ 9.243 0.170 1.43700 95.10 0.69
２７ -2.865 0.197 0.69
２８ -2.003 0.081 1.80610 40.73 0.65
２９ 3.403 0.096 0.66
３０ 5.836 0.201 1.49700 81.61 0.69
３１ -2.985 0.500 0.70
３２ 5.188 0.336 1.49700 81.61 0.87
３３ -2.288 0.006 0.88
３４ 29.139 0.109 1.80610 40.73 0.87
３５ 2.388 0.119 0.85
３６ 3.426 0.204 1.49700 81.61 0.87
３７ -13.106 0.987 0.88
３８ 2.625 0.226 1.49700 81.61 0.90
３９ -77.078 0.511 0.89
４０（プリズム） ∞ 3.307 1.51680 64.20
４１ ∞ 0.142
４２（カバー） ∞ 0.085 1.48749 70.44
４３ ∞
各種データ 望遠端 中間点 広角端
焦点距離（ＦＬ）（ｍｍ） 1.522 1.234 1.000
レンズバック（ＬＢ）（ｍｍ） 0.013 0.014 0.014
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.500 2.492 2.491
半画角（ω０）（度） 20.45 24.71 29.59
各レンズ群の屈折力
第１レンズ群；第１面〜第１２面 -0.9089
第１Ａレンズ群（前群）；第１面〜第１０面 -0.7200
第１Ｂレンズ群（後群）；第１１面〜第１２面 0.1782
第２レンズ群；第１３面〜第１６面 0.1120
第３レンズ群；第１７面〜第１８面 0.2285
第４レンズ群；第１９面〜第２５面 -0.1156
第５レンズ群；第２６面〜第３７面 0.0595
第６レンズ群；第３８面〜第３９面 0.1962
レンズ間距離（ｍｍ） 望遠端 中間点 広角端
第１０面と第１１面 0.269 0.269 0.269
第１２面と第１３面 1.894 2.963 4.164
第１６面と第１７面 1.443 0.905 0.099
第１８面と第１９面 1.148 0.618 0.223
第２５面と第２６面 0.928 1.474 1.858
第３７面と第３８面 0.987 0.441 0.057
次に、実施例６の変倍投射光学系１Ｆにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
数値実施例６
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ＣＲ ｄ ｎｄ νｄ Ｒ
投射面 ∞ ∞
１ 5.266 0.395 1.51680 64.20 1.75
２ -68.988 0.009 1.72
３ 4.409 0.161 1.65844 50.85 1.46
４ 1.955 0.457 1.23
５ 12.704 0.130 1.49700 81.61 1.18
６ 2.499 0.567 1.06
７ -2.813 0.116 1.80610 33.27 1.01
８ 11.406 0.581 1.01
９ -3.620 0.182 1.64769 33.84 1.04
１０ -2.228 1.493 1.05
１１ 18.145 0.121 1.75520 27.53 1.05
１２ 3.246 0.065 1.05
１３ 3.365 0.357 1.65844 50.85 1.07
１４ -6.462 1.064 1.07
１５ 4.846 0.211 1.80610 33.27 0.97
１６ -10.392 1.197 0.97
１７ -6.155 0.081 1.43700 95.10 0.65
１８ 1.980 0.284 0.61
１９ -2.276 0.105 1.49700 81.61 0.61
２０ -6.594 0.815 0.63
２１ 5.184 0.190 1.51823 58.96 0.75
２２ -3.809 0.114 0.75
２３（絞り） ∞ 0.369 0.74
２４ -24.988 0.156 1.43700 95.10 0.71
２５ -2.374 0.133 0.71
２６ -1.722 0.080 1.77250 49.62 0.69
２７ -140179.337 0.369 0.71
２８ 7.142 0.281 1.43700 95.10 0.80
２９ -2.307 0.006 0.82
３０ 28.423 0.185 1.49700 81.61 0.84
３１ -3.245 0.023 0.84
３２ 25.970 0.097 1.80610 40.73 0.83
３３ 1.929 0.086 0.82
３４ 2.172 0.233 1.49700 81.61 0.85
３５ 50.581 1.919 0.85
３６ 7.555 0.111 1.49700 81.61 0.89
３７ ∞ 0.028 0.89
３８ 2.963 0.198 1.49700 81.61 0.90
３９ ∞ 0.511 0.89
４０（プリズム） ∞ 3.307 1.51680 64.20
４１ ∞ 0.142
４２（カバー） ∞ 0.085 1.48749 70.44
４３ ∞
各種データ 望遠端 中間点 広角端
焦点距離（ＦＬ）（ｍｍ） 1.522 1.234 1.000
レンズバック（ＬＢ）（ｍｍ） 0.013 0.014 0.013
Ｆナンバ（Ｆｎｏ） 2.500 2.492 2.500
半画角（ω０）（度） 20.45 24.71 29.58
各レンズ群の屈折力
第１レンズ群；第１面〜第１０面 -0.9022
第１Ａレンズ群（前群）；第１面〜第８面 -0.6296
第１Ｂレンズ群（後群）；第９面〜第１０面 0.1184
第２レンズ群；第１１面〜第１４面 0.1097
第３レンズ群；第１５面〜第１６面 0.2441
第４レンズ群；第１７面〜第２３面 -0.0887
第５レンズ群；第２４面〜第３５面 0.0176
第６レンズ群；第３６面〜第３９面 0.2331
レンズ間距離（ｍｍ） 望遠端 中間点 広角端
第８面と第９面 0.581 0.269 0.269
第１０面と第１１面 1.493 2.963 4.164
第１４面と第１５面 1.064 0.905 0.099
第１６面と第１７面 1.197 0.618 0.223
第２３面と第２４面 0.369 1.474 1.858
第３５面と第３６面 1.919 0.441 0.057
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例１〜６の変倍投射光学系１Ａ〜１Ｆにおける各収差を図１６ないし図３３にそれぞれに示す。図１６、図１９、図２２、図２５、図２８および図３１は、望遠端での収差図であり、図１７、図２０、図２３、図２６、図２９および図３２は、中間点での収差図であり、そして、図１８、図２１、図２４、図２７、図３０および図３３は、広角端での収差図である。
図１６（Ａ）ないし図３３（Ａ）は、球面収差（正弦条件）を示し、その横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、光線の入射瞳上での座標をｍｍ単位で表している。実線は、ｅ線に対する球面収差であり、一点鎖線は、波長４６０ｎｍに対する球面収差であり、二点鎖線は、６２０ｎｍに対する球面収差である。図１６（Ｂ）ないし図３３（Ｂ）は、非点収差を示し、その横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。実線は、タンジェンシャル（メリディオナル）面におけるe線の非点収差を示し、一点鎖線は、タンジェンシャル面における波長４６０ｎｍの非点収差を示し、二点鎖線は、タンジェンシャル面における波長６２０ｎｍの非点収差を示す。また、最も短い線長の線による破線は、サジタル（ラディアル）面におけるｅ線の非点収差を示し、次に短い線長（中間の線長）の線による破線は、サジタル面における波長４６０ｎｍの非点収差を示し、最も長い線長の線による破線は、サジタル面における波長６２０ｎｍの非点収差を示す。図１６（Ｃ）ないし図３３（Ｃ）は、歪曲収差を示し、その縦軸は、実際の像高を理想像高に対する割合（％）で表しており、横軸は、その像高をｍｍ単位で表している。図１６（Ｄ）ないし図３３（Ｄ）は、倍率色収差を示し、その縦軸は、各光線の像面上での座標のｄ線に対するずれ量をｍｍ単位で表しており、その横軸は、像高をｍｍ単位で表している。実線は、ｅ線に対する倍率色収差であり、一点鎖線は、波長４６０ｎｍに対する倍率色収差であり、二点鎖線は、波長６２０ｎｍに対する倍率色収差である。
上記に列挙した実施例１〜６の変倍投射光学系１Ａ〜１Ｆの各レンズに好適に用いることができる異常分散性を持つ硝材の一例を表１に示す。
Figure 2015145982
そして、これら実施例１〜６の変倍投射光学系１Ａ〜１Ｆに、上述した条件式（１）〜（１７）を当てはめた場合のそれぞれの数値を、表２に示す。
Figure 2015145982
以上、説明したように、これら実施例１〜６における変倍投射光学系１Ａ〜１Ｆは、上述の要件を満足している結果、球面収差、像面湾曲、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差を充分に抑制し、より高い解像力を実現することができる。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
ＡＸ 光軸
ＳＴ 光学絞り
１、１Ａ〜１Ｆ 変倍投射光学系
１１、Ｇｒ１ 第１レンズ群
１１Ａ、Ｇｒ１Ａ 第１レンズ群の前群
１１Ｂ、Ｇｒ１Ｂ 第１レンズ群の後群
１２、Ｇｒ２ 第２レンズ群
１３、Ｇｒ３ 第３レンズ群
１４、Ｇｒ４ 第４レンズ群
１５、Ｇｒ５ 第５レンズ群
１６、Ｇｒ６ 第６レンズ群
１７、光学絞り
２０、ＩＧ 画像形成素子

Claims (14)

  1. 拡大共役側から縮小共役側へ順に、
    全体として負の屈折力を有する変倍時に固定の第１レンズ群と、
    全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第２レンズ群と、
    全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第３レンズ群と、
    全体として負の屈折力を有する変倍時に固定または可動の第４レンズ群と、
    全体として正の屈折力を有する変倍時に可動の第５レンズ群と、
    全体として正の屈折力を有する変倍時に固定の第６レンズ群と、
    前記第４レンズ群における最も前記拡大共役側に配置されるレンズの前から前記第５レンズ群における最も前記拡大共役側に配置されるレンズの前までのいずれかの位置に配置される光学絞りとを備え、
    前記第４レンズ群は、前記拡大共役側から順に、２枚以上の負レンズと、正レンズとを備え、
    下記（１）、（２）および（３）の各条件式を満たすこと
    を特徴とする変倍投影光学系。
    ｜ＥＴ／ｆＴ｜≧１０ ・・・（１）
    ｜ＥＷ／ｆＷ｜≧１５ ・・・（２）
    ０．８７≦φ２３Ｔ／≦φ２３Ｗ≦１．１５ ・・・（３）
    ただし、
    ＥＴ；望遠端での近軸射出瞳位置
    ＥＷ；広角端での近軸射出瞳位置
    ｆＴ；望遠端での焦点距離
    ｆＷ；広角端での焦点距離
    φ２３Ｔ；望遠端での第２および第３レンズ群の合成屈折力
    φ２３Ｗ；広角端での第２および第３レンズ群の合成屈折力
  2. 望遠端から広角端へ変倍する際に、前記第３および第５レンズ群が前記拡大共役側から前記縮小共役側へ移動すること
    を特徴とする請求項１に記載の変倍投影光学系。
  3. 前記第４レンズ群に含まれる負レンズのうちの少なくとも１枚は、下記（４）の条件式を満たし、
    前記第４レンズ群に含まれる負レンズ全体は、下記（５）の条件式を満たすこと
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の変倍投影光学系。
    ０．００３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（４）
    −０．０３５≦（Σ（△θｇＦ４ｉ×φ４ｉ））／φＷ≦−０．００１ ・・・（５）
    ただし、
    △θｇＦ４ｉ；第４レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する△θｇＦ
    △θｇＦ＝θｇＦ−（０．０６４３８−０．０１６８２×νｄ）
    θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
    νｄ；アッベ数
    φ４ｉ；第４レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する屈折力
    φＷ；広角端における光学系全体の合成屈折力
  4. 前記第４レンズ群に含まれる負レンズのうちの少なくとも１枚は、下記（６）の条件式を満たし、
    前記第４レンズ群に含まれる負レンズ全体は、下記（７）の条件式を満たすこと
    を特徴とする請求項１または請求項２に記載の変倍投影光学系。
    ０．０３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（６）
    −０．０３５≦（Σ（△θｇＦ４ｉ×φ４ｉ））／φＷ≦−０．０１ ・・・（７）
    ただし、
    △θｇＦ４ｉ；第４レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する△θｇＦ
    △θｇＦ＝θｇＦ−（０．０６４３８−０．０１６８２×νｄ）
    θｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
    νｄ；アッベ数
    φ４ｉ；第４レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目の負レンズに対する屈折力
    φＷ；広角端における光学系全体の合成屈折力
  5. 前記第５レンズ群に含まれるレンズは、下記（８）および（９）の各条件式を満たすこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の変倍投影光学系。
    ０．０２５≦（Σ（△θｇＦ５ｉ×φ５ｉ））／φＷ≦０．０６５ ・・・（８）
    ０．８≦ｄｚ５／ｆｗ≦１．６５ ・・・（９）
    ただし、
    △θｇＦ５ｉ；第５レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する△θｇＦ
    φ５ｉ；第５レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する屈折力
    ｄｚ５；望遠端から広角端への変倍時における第５レンズ群の拡大共役側から縮小共役側への移動量
  6. 前記第５レンズ群に含まれるレンズは、下記（１０）および（１１）の各条件式を満たすこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の変倍投影光学系。
    ０．０３５≦（Σ（△θｇＦ５ｉ×φ５ｉ））／φＷ≦０．０４５ ・・・（１０）
    １≦ｄｚ５／ｆＷ≦１．６５ ・・・（１１）
    ただし、
    △θｇＦ５ｉ；第５レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する△θｇＦ
    φ５ｉ；第５レンズ群に含まれる拡大共役側からｉ番目のレンズに対する屈折力
    ｄｚ５；望遠端から広角端への変倍時における第５レンズ群の拡大共役側から縮小共役側への移動量
  7. 前記第１レンズ群は、下記（１２）の条件式を満たす負レンズを１枚以上含むこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の変倍投影光学系。
    ０．０３≦△θｇＦ≦０．０５５ ・・・（１２）
    ただし、
    △θｇＦ＝θｇＦ−（０．０６４３８−０．０１６８２×νｄ）
    θｇＦ＝＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
    νｄ；アッベ数
  8. 前記第１ないし第４レンズ群は、下記（１３）および（１４）の各条件式を満たすこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の変倍投影光学系。
    ｜φ１４Ｔ／φＴ｜≦０．３ ・・・（１３）
    ｜φ１４Ｗ／φＷ｜≦０．３ ・・・（１４）
    ただし、
    φ１４Ｔ：望遠端における第１ないし第４レンズ群の合成屈折力
    φ１４Ｗ：広角端における第１ないし第４レンズ群の合成屈折力
  9. 前記第１レンズ群は、フォーカス時に複数のサブレンズ群に分けられ、前記複数のサブレンズ群のうちの少なくとも１つのレンズ群が、フォーカス時に光軸方向に移動することによってフォーカシングすること
    を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の変倍投影光学系。
  10. 前記複数のサブレンズ群は、全体として負の屈折力を有する第１Ａサブレンズ群と、第１Ｂサブレンズ群とから成り、
    前記第１Ａおよび第１Ｂサブレンズ群それぞれは、フォーカス時に互いに異なる軌跡を描くように移動すること
    を特徴とする請求項９に記載の変倍投影光学系。
  11. 前記複数のサブレンズ群は、全体として負の屈折力を有するフォーカス時に可動の第１Ａレンズ群と、前記フォーカス時に固定の第１Ｂレンズ群とから成ること
    を特徴とする請求項９に記載の変倍投影光学系。
  12. 前記第２レンズ群は、前記拡大共役側から前記縮小共役側へ順に、１枚以上の負レンズと、１枚以上の正レンズとを備え、
    下記（１５）の条件式を満たすこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の変倍投影光学系。
    １．８≦ｄＺ２／ｆＷ≦２．５ ・・・（１５）
    ただし、
    ｄＺ２；望遠端から広角端への変倍時における第２レンズ群の拡大共役側から縮小共役側への移動量
  13. 下記（１６）および（１７）の各条件式を満たすこと
    を特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の変倍投影光学系。
    ｆＴ／ｆＷ≧１．４５ ・・・（１６）
    ωＷ≧２６．５ ・・・（１７）
    ただし、
    ωＷ；広角端での半画角
  14. 画像光を形成する画像形成素子と、
    前記画像形成素子で形成された前記画像光を拡大して投射する投射光学系とを備え、
    前記投射光学系は、請求項１ないし請求項１３のいずれかに１項に記載の変倍投射光学系であること
    を特徴とする画像投影装置。
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