JP4659412B2 - ズームレンズ及びそれを有する画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明はズームレンズに関し、例えば高精細モバイル液晶プロジェクターの投射レンズに好適なものである。

従来、液晶等の表示素子を用いて、その表示素子に形成された画像をスクリーン面に投射する液晶プロジェクター（画像投射装置）が種々提案されている。

特に、液晶プロジェクターはパソコン等の画像を大画面に投影してみることができる装置として会議及びプレゼンテーション等に広く利用されている。

この液晶プロジェクターには、装置の高輝度化といったニーズのために、液晶表示装置(縮小共役)側の瞳が無限遠方にある所謂大口径でテレセントリックな光学系であることが望まれている。

上記条件および大口径・高解像度の投影レンズ（投写レンズ）を実現するために従来より、６つのレンズ群を適切な屈折力条件のもとに配列することによって諸収差を良好に補正しうるズームレンズが提案されている（特許文献１、２）。

特許文献１では、液晶プロジェクター用の投写レンズとして、拡大共役側（前方）より順に、負・正・正・負・正（もしくは負）・正の屈折力の第１〜第６レンズ群の配列による全体として６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ズーミングを行っている６群ズームレンズが提案されている。

一方で、近年、プロジェクター装置には携帯・機動性を重視すべく、特に装置の小型・軽量化が求められている。

このようなニーズを実現するための簡易な構成の投写レンズとしては、例えば拡大共役側から順に負、正、正、正の屈折力のレンズ群より成り、変倍時、最も拡大共役側と縮小共役側のレンズ群を固定とした４群ズーム方式のズームレンズが提案されている（特許文献３）。
特開２００１−２３５６７９号公報 特開２００４−７０３０６号公報 特開２０００−２７５５１９号公報

投写レンズの多レンズ群化を進めれば、収差補整上の観点からは光学的に有利に作用するが、一般的には投写レンズの構成が複雑になり、又は重くなり製作も難しくなるといった問題が生じてくる。

また、簡易な構成として提案されている特許文献３の構成では、変倍レンズ群の横倍率が等倍からかけ離れて大きいためズーミング時（変倍時）に生じる焦点移動を補正する焦点位置補整レンズ群の移動量が大きく、また焦点位置補正レンズ群の移動に伴って変倍比が減じられてしまっているため、変倍レンズ群に対する負担が大きくなってくる。

又、液晶プロジェクターに好適な縮小共役側に対してテレセントリックなズームレンズを実現しようとすると、絞りから縮小共役側に配置したレンズ群全体について正の屈折力が大きくなり、レンズ系全体がレトロフォーカス型の屈折力配置となり、レンズ系全体の非対称性が増大し、特に歪曲・倍率色収差などの補正が困難となってくる。

本発明は、レンズ系全体の小型化を図りつつ、高い変倍比が容易に得られ、しかもズーミングに伴う諸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有する画像投射装置の提供を目的とする。

本発明のズームレンズは、前方より後方へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から構成され、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は、前方側から後方側へ移動し、前記第３レンズ群は、後方側から前方側にそれぞれ増倍作用をしつつ移動し、広角端のズーム位置において、前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗとするとき、
１＜β２ｗ＜３
を満足することを特徴としている。

本発明によれば、レンズ系全体の小型化を図りつつ、高い変倍比が容易に得られ、しかもズーミングに伴う諸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を達成することができる。

図１は本発明の実施例１のズームレンズを用いた画像投射装置（液晶ビデオプロジェクター）の要部概略図であり、同図（Ａ）は、ズームレンズが広角端のズーム位置にあるとき、同図（Ｂ）はズームレンズが望遠端のズーム位置にあるときを示している。

図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例１に対応する後述する数値実施例１の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離（第１レンズ群からの距離）１．８ｍのときの広角端（短焦点距離側）と望遠端（長焦点距離側）における収差図である。

図３は本発明の実施例２のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図であり、同図（Ａ）は、ズームレンズが広角端のズーム位置にあるとき、同図（Ｂ）はズームレンズが望遠端のズーム位置にあるときを示している。

図４（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例２に対応する後述する数値実施例２の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離１．８ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。

図５は本発明の実施例３のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図であり、同図（Ａ）は、ズームレンズが広角端のズーム位置にあるとき、同図（Ｂ）はズームレンズが望遠端のズーム位置にあるときを示している。

図６（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例３に対応する後述する数値実施例３の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離２．１ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。

図７は本発明の実施例４のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図であり、同図（Ａ）は、ズームレンズが広角端のズーム位置にあるとき、同図（Ｂ）はズームレンズが望遠端のズーム位置にあるときを示している。

図８（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例４に対応する後述する数値実施例４の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離２．１ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。

図９は本発明の実施例５のズームレンズを用いた画像投射装置の要部概略図であり、同図（Ａ）は、ズームレンズが広角端のズーム位置にあるとき、同図（Ｂ）はズームレンズが望遠端のズーム位置にあるときを示している。

図１０（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例５に対応する後述する数値実施例５の数値をｍｍ単位で表わした時の物体距離２．１ｍのときの広角端と望遠端における収差図である。

図１、図３、図５、図７、図９の実施例１〜５における画像投射装置ではＬＣＤの原画（被投影画像）をズームレンズ（投影レンズ、投写レンズ）ＰＬを用いてスクリーン面Ｓ上に拡大投影している状態を示している。

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（被投影画像）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）で拡大側（前方）に、原画像ＬＣＤは距離の短い方の共役点（第２共役点）で縮小側（後方）に相当している。尚、ズームレンズを撮影系として用いるときは、スクリーン面Ｓ側が物体側、原画像ＬＣＤ側が像側となる。

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に対応して光学設計上設けられたガラスブロックである。

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ＬＣＤ側はプロジェクター本体に含まれている。

Ｌ１は負の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は正の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。

各実施例では広角端から望遠端のズーム位置へのズーミング（変倍）に際して矢印のように第２レンズ群Ｌ２を後方へ、第３レンズ群Ｌ３を前方に移動させている。

尚、第１レンズ群Ｌ１、第４レンズ群Ｌ４はズーミングのためには移動しない。

フォーカスは図１、図５の実施例１、３では第１レンズ群Ｌ１を移動させて行っており、図３、図７、図９の実施例２、４、５では第２レンズ群Ｌ２を移動させて行っている。

尚、フォーカスは表示パネルＬＣＤを移動させて行っても良い。

ＳＰは開口絞りであり、図１、図３の実施例１、２では、前方から後方に数えて第１０面の後方側に配置している。

図５、図７、図９の実施例３〜５では、前方から後方に数えて第８面の後方側に配置している。

各レンズ面には反射防止用の多層コートが施されている。

図２、図４、図６、図８、図１０の収差図においてＧは波長５５０ｎｍ、Ｒは波長６１０ｎｍ、Ｂは波長４６０ｎｍでの収差を示し、ΔＳ（サジタル像面の倒れ）、ΔＭ（メリジオナル像面の倒れ）はどちらも波長５５０ｎｍでの収差を示す。ＦはＦナンバーである。ωは半画角である。

各実施例では，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構成により、広画角化および長いバックフォーカスが容易に得られるようにしている。

ズーミングに際して２つのレンズ群Ｌ２、Ｌ３は、相互間隔を変化させながら独立に移動しており、広角端から望遠端のズーム位置へのズーミング時、移動するレンズ群Ｌ２、Ｌ３は全て増倍作用をしている。

尚、各実施例のズームレンズをプロジェクターとして用いるとき、即ち後方から前方への結像に関しては、ズーミングの際に移動するレンズ群は全て減倍作用をする。

第２、第３レンズ群Ｌ２、Ｌ３がそれぞれともに増倍作用を示すようにし、変倍比（ズーム比）を分担して、変倍レンズ群である第３レンズ群Ｌ３の増倍負担を減じている。

各実施例のズームレンズでは、物像間距離が変化した際、第１レンズ群Ｌ１又は第２レンズ群Ｌ２を光軸上移動させてフォーカス調整して簡易的なズームレンズ構造を実現している。

各実施例では、ズーミング時最も拡大共役側（前方側）の第１レンズ群Ｌ１、および縮小共役側（後方側）の第４レンズ群Ｌ４は縮小共役面に対して固定している。これにより全ズーム範囲でレンズ全長を不変とし、投写レンズ部の堅牢性を確保し、またズーミング時外径が大きなレンズ群が固定されているため重量バランスの変化が少なく保持機構面で有利に作用するようにしている。

第２レンズ群Ｌ２は広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して拡大共役側（前方側）から縮小共役側（後方側）に移動することで、また第３レンズ群Ｌ３は縮小共役側（後方側）から拡大共役側（前方側）に移動することによってともに増倍作用を有し、変倍レンズ群Ｌ３の負担を軽減している。

主たる変倍レンズ群である第３レンズ群Ｌ３は、少なくとも２枚の正レンズおよび少なくとも１枚の負レンズで構成している。第３レンズ群Ｌ３はズーム比（変倍比）を確保するためのレンズ群であって、このレンズ群の移動によって横倍率が変化しても大きな収差変動がないようなレンズ構成を選択している。そのため第３レンズ群Ｌ３には少なくとも２枚の正レンズを使用して正の屈折力を分担して収差発生を低減し、少なくとも負レンズ1枚を使って前記正レンズで発生する収差を十分に補整できるようなレンズ構成としている。

これによってズーミング時の収差変動を低減している。

また収差補正手段として非球面形状の面を少なくとも１つ使うことによって、良好な結像性能を確保している。その非球面形状の面を有するレンズは、プラスチックを成形して構成すれば、より軽量・容易に実現することが可能となる。非球面の配置に関しては、開口絞りを挟んで前方側および後方側にそれぞれ１枚以上を配置するのが良い。

さらに開口絞りを挟んで前方側に設ける非球面は負レンズ、および後方側に設ける非球面は正レンズの面であることが望ましい。これによって開口絞りを挟んで前方側が負の屈折力、後方側が正の屈折力といった所謂レトロフォーカス型の屈折力配置に起因する、非対称性収差（コマ収差・歪曲収差）を良好に補正している。

上記収差補正のための非球面形状としては、開口絞りを挟んで前方側に設ける非球面形状は凹面に設けられ、光軸から周辺部にいくにつれて負の屈折力が緩く（弱く）なるような形状、および後方側に設ける非球面形状は凸面に設けられ光軸から周辺部にいくにつれて正の屈折力が緩く（弱く）なるような形状とするのが良い。

また、レトロフォーカス型の広角端のズームレンズなどの特徴として補正困難な倍率色収差を低減するために、アッベ数８０以上の硝材のレンズを少なくとも１枚有するようにしている。

第１レンズ群Ｌ１は、２以上の負レンズで構成している。

第２レンズ群Ｌ２は１枚の正レンズで構成して、より軽量・簡易な投写レンズを実現している。関連して、最も後方側の第４レンズ群Ｌ４についてもテレセントリック性能を実現するため正の屈折力が必要となるが、１枚の正レンズで構成して、より軽量化を図っている。

さらに場合によっては、この最も後方側の第４レンズ群Ｌ４はバックフォーカス調整用のレンズ群として使用することができ、この理由により、１枚の正レンズより構成するのが好ましい。

広角端のズーム位置において、該第２レンズ群と第３レンズ群の横倍率をそれぞれβ_２Ｗ、β_３Ｗ、開口絞りを有し、開口絞りから後方に配置されているレンズ群の焦点距離をｆ_ｒ，該開口絞りから後方に配置されているレンズ群の前方側の主点位置までの距離をＬ、第２レンズ群Ｌ２の広角端と望遠端における横倍率を各々β_２Ｗ、β_２Ｔとするとき、
１＜β_２Ｗ＜３・・・・（１）
−１．３＜β_３Ｗ＜−０．８・・・・（２）
０．７５＜Ｌ／ｆ_ｒ＜１．１・・・・（３）
０．８８＜β_２Ｔ／β_２Ｗ＜１．２０・・・・（４）
なる条件を満足している。

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。

条件式（１）は第２レンズ群Ｌ２の横倍率を規定するものであって、下限値を超えると変倍用の第３レンズ群Ｌ３がかせぐ変倍比の負担が大きくなり、又、上限値を超えると球面収差と・コマ収差をバランス良く補正するのが難しい。

条件式（２）は変倍用のレンズ群である第３レンズ群の横倍率を規定するものであって、条件範囲についてどちらを超えてもズーミング時（変倍時）の焦点位置ずれが大きくなり焦点位置補正用のレンズ群である第２レンズ群Ｌ２の必要移動量が大きくなってしまうため好ましくない。

条件式（３）はテレセントリック性能を確保する為のものである。

条件式（３）の範囲外の構成では良好なテレセントリック性能が得られず、液晶投影装置などに使用した場合、周辺照度落ちや画面内色ムラなどが発生するため好ましくない。

第２レンズ群Ｌ２による変倍作用を上式条件式（４）の範囲内に抑えることによって、第２レンズ群Ｌ２でフォーカスを行ったとしても全ての投影距離、および広角端から望遠端のズーム位置へのズーミングについて、ある一定の焦点深度範囲内に焦点移動量を抑えている。

尚、更に好ましくは、条件式（１）〜（４）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

１．３＜β_2W＜２．９・・・・（１ａ）
−１．３＜β_３W＜−０．８５・・・・（２ａ）
０．８５＜L／ｆ_ｒ＜１．１・・・・（３ａ）
０．９５＜β_2T/β_2W＜１．２０・・・・（４ａ）
次に各実施例のズームレンズの特徴について説明する。

図１の実施例１では、第１レンズ群Ｌ１を前方側より後方側へ順に、負、負、負レンズの３枚構成としている。

第１レンズ群Ｌ１内部を全て負レンズで構成することにより見かけの瞳位置を前方側に設定することにより前玉径を小さく設定している。

また前方側から第２番目の負レンズは、プラスチック材からなる両面が非球面形状のレンズとし、効率よく歪曲収差などを補正している。

第２レンズ群Ｌ２は、後方側に控える第３レンズ群Ｌ３の移動にともなう焦点位置ずれを補正しつつ、増倍作用を兼ね備えており、第３レンズ群Ｌ３がかせぐ変倍負担を軽減している。

第３レンズ群Ｌ３は、主たる変倍レンズ群としての役割を担っていることもあり、本実施例では前方側から後方順に、正、負、正、正レンズとして、構成レンズ群中で最も多いレンズ要素で構成している。特に最も後方側に位置する正レンズは、プラスチック材を成形してなる両面が非球面形状であり、主に歪曲収差・像面湾曲などを効率よく補正している。本実施例では、環境変動時の温度ドリフト特性はこのプラスチック材より成る正レンズと前述の第１レンズ群Ｌ１内のプラスチック材より成る負レンズとの間で相互にキャンセルするようにしている。

第４レンズ群Ｌ４は、正レンズ１枚構成としており主に軸外主光線の角度を光軸に対して平行に近くなるような屈折作用と、第１〜３レンズ群Ｌ１〜Ｌ３の合成屈折力を小さく設定できる効果を有している。この第４レンズ群Ｌ４を構成するレンズの硝種として、商品名ｓ−ｌａｌ１４（（株）ｏｈａｒａ社）を適用している。

望ましくは下式を満足する硝材を選択すれば、広帯域の倍率色収差の補正面効果的である。

即ち第４レンズ群Ｌ４の１枚の正レンズの材料のアッベ数をνｄ、部分分数比をθ_ｇ・Ｆ，ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をｎ_ｄ，ｎ_Ｆ，ｎ_ｃとし、

とおいたとき、
０＜θ_ｇ・Ｆ−（０．６４３８−０．００１６８２νｄ）
を満足するようにしている。

本実施例によれば、Ｆ値が１．７と大口径であるにもかかわらず、簡易な機構で１．５倍程度のズーム比を確保したズームレンズを実現している。

実施例２は、実施例１に比べて、フォーカス調整を第２レンズ群で行っており、ズーミング時第２レンズ群Ｌ２のズーム比が殆ど変化しない点が異なっているだけであり、その他の点においては同じのため詳細説明は省略する。

本実施例によれば、Ｆ値が１．７であるにもかかわらず、簡易な機構で１．４５倍程度のズーム比を確保したズームレンズを実現している。

実施例３は、第１レンズ群Ｌ１を前方側から後方側へ順に、負、負レンズの２枚構成としている。第1レンズ群Ｌ１の内部を全て負レンズで設計することにより見かけの瞳位置を前方側に設定することにより、前玉径を小さく設定している。また前方側から第１番目のレンズは、硝子材を成形してなる両面が非球面形状のレンズとしており、効率よく歪曲収差を補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、主たる変倍レンズ群としての役割を担っていることもあり、本実施例では前方側から後方側へ順に正、負、正、正レンズとして、構成レンズ群中で最も多いレンズ要素で構成している。特に最も後方側に位置する正レンズに関しては、硝子材を成形してなる両面が非球面形状のレンズを採用しており、主に歪曲収差と像面湾曲などを効率よく補正している。

その他の点については、実施例１と同様なため詳細説明は省略する。

本実施例によれば、Ｆ値が１．５と大口径であるにもかかわらず、簡易な機構で１．２５倍程度のズーム比を確保したズームレンズを実現している。

実施例４は、第１レンズ群Ｌ１を前方側から後方側へ順に、負、負レンズの２枚構成としている。最も前方側に配置される第1レンズを負レンズとすることにより見かけの瞳位置を前方側に設定し、前玉径を小さく設定している。

また第１レンズは、材料のアッベ数が８０以上の特殊低分散硝子商品名ｓ−FPL51(（株）ohara社)を使い、さらには両面を非球面形状としており、効率よく倍率色収差および歪曲収差などを補正している。

特にこの非球面形状の面のうち後方の凹面は、レンズ周辺部にいくにつれて負の屈折力が緩く（弱く）なっていくような非球面の形状としており、これにより、歪曲収差、内向性コマ収差などを効率よく補正している。

第３レンズ群Ｌ３は、主たる変倍レンズ群としての役割を担っていることもあり、本実施例では前方側から後方側へ順に正、負、正、正レンズとして構成レンズ群中で最も多いレンズ要素で構成している。特に最も後方側に位置する正レンズに関しては、硝子材料を成形してなる両面を非球面形状のレンズとしており、主に歪曲収差と像面湾曲などを効率よく補正している。

特にこの非球面形状のうち後方側の凸面は、レンズ周辺部にいくにつれて正の屈折力が緩くなっていくような非球面形状としており、これにより、歪曲収差、像面湾曲などを良好に補正している。

その他の点においては、実施例３と同じなので詳細説明は省略する。
本実施例によれば、Ｆ値が１．５と大口径であるにもかかわらず、簡易な機構で１．２５倍程度のズーム比を確保したズームレンズを実現している。

実施例５は、第３レンズ群Ｌ３が広角端のズーム位置における横倍率が−０．９と、等倍以下で作用しているため、焦点位置補正のための第２レンズ群Ｌ２の移動が広角端近傍で変曲点をもつ。

その他の点においては、実施例４と同じなので詳細説明は省略する。
本実施例によれば、Ｆ値が１．５と大口径であるにもかかわらず、簡易な機構で１．２５倍程度のズーム比を確保したズームレンズを実現している。

尚、第１レンズ群の物体側又は／及び第４レンズ群の像側に屈折力の小さなレンズ群やコンバーターレンズ等を配置しても良い。

以下に実施例１〜５のズームレンズに各々対応する数値実施例１〜５を示す。各数値実施例においてｉは拡大面（前方側）からの光学面の順序を示し、ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ面＋１面との間の間隔、ｎｉとνｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材質の屈折率、アッベ数を示す。ｆは焦点距離、ＦＮＯはＦナンバーである。ωは半画角である。
また数値実施例１〜５の最も後方側の２つの面は、色分解プリズム、フェースプレート、各種フィルター等に想到するガラスブロックＧＢを構成する面である。

またｋを離心率、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを非球面係数、光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ^２／ｒ）／[１＋[１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）^２]^１／２]
＋Ａｈ^４＋Ｂｈ^６＋Ｃｈ^８＋Ｄｈ^１０＋Ｅｈ^１２
で表示される。但しｒは近軸曲率半径である。

尚、例えば「ｅ−Ｚ」の表示は「１０^−Ｚ」を意味する。

前述の各条件式１〜４と数値実施例１〜５における諸数値との関係を表１に示す。

数値実施例１
f: 14.0mm 〜 20.8mm FNO: 1.74 〜 2.04 ω:38.57° 〜 28.25°
R d n ν
1 24.625 1.70 1.854 23.8
2 18.139 2.37
3 ( ) 1.50 1.532 55.8
4 ( ) 9.60
5 -32.957 1.50 1.748 44.8
6 54.327 ( )
7 61.736 4.12 1.734 28.5
8 -58.889 ( )
9 31.211 4.01 1.810 40.9
10 -316.955 18.42
11 -15.586 1.10 1.854 23.9
12 249.328 0.20
13 56.372 7.49 1.518 64.1
14 -16.900 0.75
15 ( ) 3.34 1.532 55.8
16 ( )( )

17 41.666 4.33 1.699 55.5
18 -235.774 4.05
19 inf. 29.20 1.518 64.1
20 inf. 3.26
群間隔データ
W T
d 6 1.86 4.06
d 8 27.11 7.71
d16 0.60 17.81
非球面データ
(1/r) k A B C D
3 4.593e-002 7.993e-001 -2.120e-005 6.817e-008 1.227e-010 4.360e-013
E
-4.915e-015
(1/r) k A B C D
4 7.589e-002 -2.824e-001 -2.944e-005 8.476e-008 -5.653e-010 1.301e-011
E
-4.451e-014
(1/r) k A B C D
15 -3.819e-003 4.342e+002 3.930e-006 -1.668e-008 -1.340e-010 -1.569e-013
E
0.000e000
(1/r) k A B C D
16 -2.082e-002 7.964e-002 9.159e-006 3.967e-008 -6.118e-010 4.156e-012
E
-1.419e-014
数値実施例２
f: 14.4mm 〜 20.9mm FNO: 1.74 〜 2.11 ω:37.78° 〜 28.15°
R d n ν
1 23.206 1.70 1.854 23.8
2 17.547 3.08
3 ( ) 1.50 1.532 55.8
4 ( ) 11.43
5 -34.323 1.50 1.699 55.5
6 49.415 ( )
7 56.583 4.60 1.704 30.1
8 -68.463 ( )
9 32.297 3.21 1.790 44.2
10 -203.225 19.54
11 -15.722 1.10 1.854 23.9
12 705.401 0.20
13 65.246 7.17 1.566 60.7
14 -17.741 0.75
15 ( ) 3.38 1.532 55.8
16 ( )( )

17 39.206 4.21 1.699 55.5
18 -1037.518 4.05
19 inf. 29.20 1.518 64.1
20 inf. 3.38
群間データ
W T
d 6 1.20 3.44
d 8 24.85 6.93
d16 0.60 16.27
非球面データ
(1/r) k A B C D
3 4.476e-002 7.993e-001 -2.120e-005 6.817e-008 1.227e-0104.360e-013
E
-5.353e-015
(1/r) k A B C D
4 7.455e-002 -2.824e-001 -2.944e-005 8.476e-008-5.653e-010 1.301e-011
E
-5.160e-014
(1/r) k A B C D
15 -3.760e-003 4.342e+002 3.930e-006 -1.668e-008 -1.340e-010 -1.569e-013
E
0.000e000
(1/r) k A B C D
16 -1.931e-002 3.085e-001 9.225e-006 4.343e-008 -6.307e-010 3.927e-012
E
-1.253e-014
数値実施例３
f: 17.0mm 〜 21.1mm FNO: 1.54 〜 1.91 ω:29.10° 〜 24.17°
R d n ν
1 ( ) 1.50 1.585 59.4
2 ( ) 11.76
3 -23.490 1.50 1.766 40.1
4 40.837 ( )
5 53.977 4.38 1.811 33.3
6 -40.375 ( )
7 35.950 5.53 1.776 49.6
8 -176.515 20.39
9 -17.085 1.10 1.854 23.9
10 -5428.849 0.20
11 81.439 7.82 1.699 55.5
12 -21.220 0.75
13 ( ) 4.19 1.585 59.4
14 ( )( )
15 39.496 4.51 1.716 53.9
16 1931.328 4.05

17 inf. 23.00 1.518 64.1
18 inf. 6.04
群間データ
W T
d 4 1.58 1.95
d 6 17.74 8.10
d14 4.26 13.54
非球面データ
(1/r) k A B C D
1 4.238e-002 7.993e-001 -2.120e-005 6.817e-008 1.227e-010 4.360e-013
E
-2.787e-015
(1/r) k A B C D
2 7.817e-002 -2.824e-001 -2.944e-005 8.476e-008 -5.653e-010 1.301e-011
E
-3.227e-014
(1/r) k A B C D
13 -3.378e-003 -4.342e+002 3.930e-006 -1.668e-008 -1.340e-010 -1.569e-013
E
0.000e+000
(1/r) k A B C D
14 -1.474e-002 2.397e+000 8.559e-006 9.616e-009 -2.750e-010 1.110e-012
E
-3.036e-015
数値実施例４
f: 17.0mm 〜 21.1mm FNO: 1.54 〜 1.91 ω:29.10° 〜 24.12°
R d n ν
1 ( ) 1.50 1.498 81.5
2 ( ) 11.73
3 -25.375 1.50 1.810 40.9
4 40.289 ( )
5 49.849 4.10 1.811 33.3
6 -43.299 ( )
7 38.522 3.92 1.776 49.6
8 -152.356 20.18
9 -17.536 1.10 1.854 23.9
10 504.102 0.20
11 78.395 8.10 1.661 50.9
12 -20.883 0.75
13 ( ) 3.42 1.585 59.4
14 ( )( )
15 42.125 4.57 1.699 55.5
16 1951.130 4.05

17 inf. 23.00 1.518 64.1
18 inf. 8.52
群間データ
W T
d 4 1.45 1.84
d 6 19.16 9.38
d14 2.84 12.23
非球面データ
(1/r) k A B C D
1 4.454e-002 7.993e-001 -2.120e-005 6.817e-008 1.227e-010 4.360e-013
E
-3.420e-015
(1/r) k A B C D
2 8.266e-002 -2.824e-001 -2.944e-005 8.476e-008 -5.653e-010 1.301e-011
E
-2.663e-014
(1/r) k A B C D
13 -3.283e-003 4.342e+002 3.930e-006 -1.668e-008 -1.340e-010 -1.569e-013
E
0.000e+000
(1/r) k A B C D
14 -1.819e-002 3.396e+000 8.090e-006 9.793e-009 -2.717e-010 9.330e-013
E
-2.362e-015
数値実施例５
f: 17.0mm 〜 21.1mm FNO: 1.54 〜 1.91 ω:29.06° 〜 24.15°
r d nd Vd
1 ( ) 1.50 1.498 81.5
2 ( ) 10.05
3 -27.440 1.50 1.810 40.9
4 32.131 ( )
5 43.389 4.23 1.811 33.3
6 -44.120 ( )
7 33.698 3.77 1.776 49.6
8 -425.823 17.42
9 -18.213 1.10 1.854 23.9
10 310.689 0.20
11 69.633 6.77 1.661 50.9
12 -20.768 0.75
13 ( ) 3.44 1.585 59.4
14 ( )( )
15 40.954 3.42 1.699 55.5
16 1710.457 4.05

17 inf. 23.00 1.518 64.1
18 inf. 6.61
群間データ
W T
d 4 2.24 2.27
d 6 17.77 8.74
d14 4.83 13.82
非球面データ
(1/r) k A B C D
1 4.634e-002 7.993e-001 -2.120e-005 6.817e-008 1.227e-010 4.360e-013
E
-2.691e-015
(1/r) k A B C D
2 8.394e-002 -2.824e-001 -2.944e-005 8.476e-008 -5.653e-0101.301e-011
E
-1.950e-014
(1/r) k A B C D
13 -3.500e-003 4.342e+002 3.930e-006 -1.668e-008 -1.340e-010 -1.569e-013
E
0.000e+000
(1/r) k A B C D
14 -1.895e-002 1.864e+000 1.097e-005 -3.098e-009 -8.515e-011 2.039e-013
E
-1.950e-015

図１１は本発明の画像投射装置の実施形態の要部概略図である。

同図は前述したズームレンズを３板式のカラー液晶プロジェクターに適用し複数の液晶表示素子（表示ユニット）に基づく複数の色光の画像情報を色合成手段を介して合成し、投射レンズでスクリーン面上に拡大投射する画像投射装置を示している。図１１においてカラー液晶プロジェクター１はＲ、Ｇ、Ｂの３枚の液晶パネル５Ｂ、５Ｇ、５ＧからのＲＧＢの各色光を色合成手段としてのプリズム２で１つの光路に合成し、前述したズームレンズより成る投影レンズ３を用いてスクリーン４に投影している。

図１２は本発明の光学機器の実施形態の要部概略図である。

本実施形態ではビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置を含む光学機器に撮影レンズとして前述したズームレンズを用いた例を示している。

図１２においては被写体９の像を撮影レンズ８で感光体７に結像し、画像情報を得ている。

以上のように各実施例によれば、レンズ系全体の小型化を図りつつ、ズーミングに伴う諸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を達成することができる。

この他、本発明によれば画像情報をフィルム、ＣＣＤ等の撮像手段面上に形成するビデオカメラ、フィルムカメラ、デジタルカメラ等の光学機器に好適なズームレンズを達成することができる。

実施形態１の画像投射装置の要部概略図 数値実施例１の収差図 実施形態２の画像投射装置の要部概略図 数値実施例２の収差図 実施形態３の画像投射装置の要部概略図 数値実施例３の収差図 実施形態４の画像投射装置の要部概略図 数値実施例４の収差図 実施形態５の画像投射装置の要部概略図 数値実施例５の収差図 本発明の画像投射装置をカラー液晶プロジェクターに適用したときの要部概略図 本発明の光学機器の実施形態の要部概略図

符号の説明

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群
Ｌ３ 第３レンズ群
Ｌ４ 第４レンズ群
ＳＴ 開口絞り
ＬＣＤ 液晶表示装置（像面）
ＧＢ 硝子ブロック（色合成プリズム）
ΔＳ Ｓａｇｉｔｔａｌ像面の倒れ
ΔＭ Ｍｅｒｉｄｉｏｎａｌ像面の倒れ
１ 液晶プロジェクター
２ 色合成手段
３ 投射レンズ
４ スクリーン
５（５Ｂ、５Ｇ、５Ｒ） 液晶パネル
６ 撮像装置
７ 撮像手段
８ 撮影レンズ
９ 被写体

Claims (15)

1. 前方より後方へ順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群から構成され、広角端のズーム位置から望遠端のズーム位置へのズーミングに際して、前記第２レンズ群は、前方側から後方側へ移動し、前記第３レンズ群は、後方側から前方側にそれぞれ増倍作用をしつつ移動し、広角端のズーム位置において、前記第２レンズ群の横倍率をβ２ｗとするとき、
   １＜β２ｗ＜３
   を満足することを特徴とするズームレンズ。
2. 広角端のズーム位置において、前記第３レンズ群の横倍率をβ３ｗとするとき、 −１．３＜β３ｗ＜−０．８
   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. 前記第１レンズ群又は前記第２レンズ群を光軸上移動させてフォーカス調整を行うことを特徴とする請求項１又は２のズームレンズ。
4. 前記第１レンズ群、および第４レンズ群は後方の共役面に対して固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項のズームレンズ。
5. 前記第３レンズ群は、少なくとも２枚の正レンズと、１枚以上の負レンズより構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のズームレンズ。
6. 開口絞りを有し、該開口絞りから後方に配置されているレンズ群の焦点距離をｆ_ｒ、該開口絞りから後方に配置されているレンズ群の前方側の主点位置までの距離をＬとするとき、
   ０．７５＜Ｌ／ｆｒ＜１．１
   を満足す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. 開口絞りを有し、該開口絞りを挟んで前方側および後方側のレンズ群はそれぞれ非球面形状の面を有していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項のズームレンズ。
8. 開口絞りを有し、該開口絞りを挟んで前方側の少なくとも１つの負レンズと、後方側の少なくとも１つの正レンズは、非球面形状の面を有していることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項のズームレンズ。
9. 開口絞りを有し、該開口絞りを挟んで、前方側のレンズ群の、少なくとも１つの凹面は、光軸から周辺部にいくに従って負の屈折力が弱くなる非球面形状であり、後方側のレンズ群の少なくとも１つの凸面は、光軸から周辺部にいくに従って正の屈折力が弱くなる非球面形状であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項のズームレンズ。
10. 材料のアッベ数が８０以上の硝子を少なくとも１枚有していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項のズームレンズ。
11. 前記第２レンズ群は１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項のズームレンズ。
12. 前記第４レンズ群は、１枚の正レンズで構成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項のズームレンズ。
13. 前記第２レンズ群の望遠端における横倍率をβ２ｔとするとき、
    ０．８８＜β２ｔ／β２ｗ＜１．２０
    を満足することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項のズームレンズ。
14. 前記第４レンズ群は、１枚の正レンズより成り、該正レンズの材料のアッベ数をνｄ、部分分数比をθｇ・Ｆ，ｄ線、Ｆ線、Ｃ線に対する屈折率をｎｄ，ｎｆ，ｎｃとし、
    
    とおいたとき、
    ０＜θｇ・Ｆ−（０．６４３８−０．００１６８２νｄ）
    を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項のズームレンズ。
15. 請求項１から１４のいずれか１項のズームレンズと、原画を形成する表示ユニットとを有し、前記表示ユニットによって形成された原画を前記ズームレンズによってスクリーンに投射することを特徴とする投写装置。