JP5254146B2 - 投写用広角ズームレンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタ装置等の投写レンズとして用いられる投写用広角ズームレンズに関し、特に、液晶表示素子や微小ミラーデバイス等のライトバルブにより光変調された光束によって形成される原画像を、スクリーン上に拡大投写するのに適した投写用広角ズームレンズおよびこれを搭載した投写型表示装置に関する。

装置前方のスクリーン上に画像を投写する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタ装置は、学校教育用や企業研修用、プレゼンテーション用等として近年広く用いられるようになっている。また、テレビ放送のデジタル化に伴い、家庭においても大画面で映像を観賞したいという要求が高まっており、８０インチを超えるような画面サイズを実現し得るものとして、フロント投写型のプロジェクタ装置の需要が増大している。

このようなプロジェクタ装置に搭載される投写レンズには、スクリーンの近くに立つ説明者やプレゼンターの目に光が入ったり、彼らによって投写像が遮られたりすることを避けるために、また狭い室内空間における大画面化を可能とするために、コンパクトな構成でありながら広画角であることが要求される。さらに、スクリーンのサイズに投写画面サイズを合わせ易いことから、ズーム機能を有することも要求される。

また、近年では、光変調素子（ライトバルブ）として、透過型または反射型の液晶表示素子、あるいはテキサス・インスツルメント社製のデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）に代表される微小ミラーデバイスを用いることが一般的となっているが、このようなライトバルブを用いたプロジェクタ装置用の投写レンズには、長いバックフォーカスを有し、かつ縮小側（ライトバルブ側）がテレセントリック性を有していることが求められている。

従来、このような要求に応えるものとして提案された投写用ズームレンズとしては、例えば、下記特許文献１〜３に記載されたものが知られている。

特開２００７−２２５８７７号公報 特開２００７−３０４２６８号公報 特開２００９−０１４８１９号公報

近年、スクリーンに投写された画像を見ながら、手元の資料を読んだりメモを取ったりすることができるように、比較的明るい室内環境下において鮮明な画像を投写したいという要望が高まっている。

このような要望に応えるには、Ｆナンバーの小さい明るい投写レンズを得ることが望ましいが、広角なズームレンズを明るくしつつ諸収差を良好に補正することは難しく、特に、画面周辺部における諸収差の悪化を抑制することが困難となる。

上記特許文献１〜３においても、上記要望に応え得るような、広角端における明るさがＦ１．６台で画角が７０度を超えるものは提案されていない。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、コンパクトな構成としながらも広角端における明るさがＦ１．６台で画角が７０度を超えるものとしつつ、ズーム全域に亘って良好な光学性能を維持することが可能な投写用広角ズームレンズ、およびこのような投写用広角ズームレンズを搭載した投写型表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の投写用広角ズームレンズは、拡大側から順に、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、負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レンズ群および正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、縮小側がテレセントリック性を有する投写用広角ズームレンズであって、
広角端から望遠端へのズーミングの際には、前記第１レンズ群および前記第５レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は、互いの間隔を変えながら拡大側に向けて光軸上を移動し、
前記第１レンズ群は、拡大側から順に、負の第１レンズ、負の第２レンズ、負の第３レンズおよび正の第４レンズからなるとともに、該第１レンズがプラスチックよりなる非球面レンズとされ、
下記条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする。
１．６ ＜ Ｂｆ／ｆ_Ｗ ＜ ２．６ …… （１）
１．５ ＜ ｜ｆ_１／ｆ_Ｗ｜ ＜ ４．５ …… （２）
０．３５ ＜ Ｄ_２／ｆ_Ｗ …… （３）
２．０ ＜ Ｌ_Ｓ／ｆ_Ｗ ＜ ３．０ …… （４）
ここで、
Ｂｆ：バックフォーカス
ｆ_Ｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆ_１：前記第１レンズ群の焦点距離
Ｄ_２：前記第１レンズ群における前記第１レンズの縮小側の面と前記第２レンズの拡大側の面との光軸上の距離
Ｌ_Ｓ：広角端における前記第１レンズの拡大側の面から拡大側瞳位置までの距離

本発明において、前記第２レンズ群は、１枚または２枚の正レンズからなることが好ましい。

また、前記第３レンズ群は、拡大側から順に、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなるとともに、該１枚の負レンズの縮小側の面は凹面であり、該１枚の正レンズの拡大側の面は凸面であり、前記第４レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと、接合面が拡大側に凹となる形状をなす接合レンズと、正レンズとからなるとすることが好ましい。

一方、前記第３レンズ群は、拡大側から順に、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなるとともに、該１枚の負レンズの拡大側の面は凹面であり、該１枚の正レンズの縮小側の面は凸面であり、前記第４レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと、接合面が縮小側に凹となる形状をなす接合レンズと、正レンズとからなるとしても好適である。

また、前記第１レンズ群の前記第３レンズと前記第４レンズとの間隔を変えながら、該第１レンズ群の全体を移動してフォーカシングを行うことが好ましい。

さらに、前記第１レンズ群の拡大側にカバーガラスが配されていることが好ましい。

また、本発明に係る投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、上述の本発明に係る投写用広角ズームレンズとを備え、該光源からの光束を該ライトバルブで光変調し、該投写用広角ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。

なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投影する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。

また、非球面レンズの屈折力の正負は、光軸上における屈折力の正負を意味する。

本発明の投写用広角ズームレンズは、５つのレンズ群が、拡大側から順に、負、正、負、正、正の屈折力を有するように配されるとともに、縮小側がテレセントリック性を有し、広角端から望遠端へのズーミングの際には、第１レンズ群と第５レンズ群を固定とし、第２〜第４レンズ群は、互いの間隔を変えながら拡大側に向けて光軸方向に移動するよう構成されている。

また、第１レンズ群は、拡大側から順に、負の第１レンズ、負の第２レンズ、負の第３レンズおよび正の第４レンズからなるとともに、該第１レンズがプラスチックよりなる非球面レンズとされ、上述の条件式（１）〜（４）を満足するように構成されている。

このように構成することにより、明るさの向上を図りつつ広画角を達成し、良好な光学性能を維持することができ、かつコンパクト化を図り得る投写用広角ズームレンズおよび投写型表示装置を得ることができる。

特に、上記第１レンズ群のうち最も拡大側の負の第１レンズを非球面レンズとし、かつ上記条件式（２）を満足するように、この非球面レンズとその縮小側に配される第２レンズとの間隔を広くとることにより、歪曲収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正することが可能となる。

実施例１に係る投写用広角ズームレンズの詳細な構成図である。 実施例１に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における光線軌跡および各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例２に係る投写用広角ズームレンズの詳細な構成図である。 実施例２に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における光線軌跡および各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例３に係る投写用広角ズームレンズの詳細な構成図である。 実施例３に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における光線軌跡および各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例４に係る投写用広角ズームレンズの詳細な構成図である。 実施例４に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における光線軌跡および各レンズ群の移動位置を示す図である。 実施例１に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差図である。 実施例２に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差図である。 実施例３に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差図である。 実施例４に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）、中間位置（ＭＩＤＤＬＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差図である。 一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について、上述の図面を用いて説明する。以下では、後述する実施例１のレンズ構成図である図１，２を参照しながら、このレンズを本実施形態の代表として説明する。なお、図中Ｚは光軸、Ｐは広角端における拡大側瞳位置を表している。

本実施形態の投写用広角ズームレンズは、図１に示すように、拡大側（スクリーン側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ_３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ_４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ_５とが配されてなり、縮小側がテレセントリック性を有するように構成されている。

拡大側に負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１を配し、縮小側に正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ_５を配することにより、縮小側がテレセントリック性を有するように構成しつつ、長いバックフォーカスを得ることが可能となる。

また、図２に示すように、本実施形態の投写用広角ズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングの際には、第１レンズ群Ｇ_１および第５レンズ群Ｇ_５は固定とされるとともに、第２レンズ群Ｇ_２、第３レンズ群Ｇ_３および第４レンズ群Ｇ_４は、互いの間隔を変えながら互いに独立して拡大側に向けて光軸Ｚ上を移動する、ズーミング時移動レンズ群を構成している。

なお、図１に示す本実施形態の投写用広角ズームレンズでは、紙面右側より入射されライトバルブの画像表示面１において画像情報を与えられた光束が、ガラスブロック２を介してこの投写用広角ズームレンズに入射され、この投写用広角ズームレンズにより紙面左側方向のスクリーン上に拡大投写されるようになっている。図１には、見易さのため１枚のライトバルブの画像表示面１のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により３原色光に分離し、各原色光用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示可能とするものがある（図１３参照）。ガラスブロック２の位置にクロスダイクロイックプリズム等の色合成手段を配設することによりこの３原色光を合成することができる。

さらに、本実施形態の投写用広角ズームレンズは、上記第１レンズ群Ｇ_１が、拡大側から順に、負、負、負、正の４枚のレンズ（第１レンズＬ_１〜第４レンズＬ_４）により構成されてなるとともに、最も拡大側のレンズである第１レンズＬ_１がプラスチックよりなる非球面レンズとされ、下記条件式（１）〜（４）を満足するように構成されている。
１．６ ＜ Ｂｆ／ｆ_Ｗ ＜ ２．６ …… （１）
１．５ ＜ ｜ｆ_１／ｆ_Ｗ｜ ＜ ４．５ …… （２）
０．３５ ＜ Ｄ_２／ｆ_Ｗ …… （３）
２．０ ＜ Ｌ_Ｓ／ｆ_Ｗ ＜ ３．０ …… （４）
ここで、
Ｂｆ：バックフォーカス
ｆ_Ｗ：広角端における全系の焦点距離
ｆ_１：前記第１レンズ群の焦点距離
Ｄ_２：前記第１レンズ群における前記第１レンズの縮小側の面と前記第２レンズの拡大側の面との光軸上の距離
Ｌ_Ｓ：広角端における前記第１レンズの拡大側の面から拡大側瞳位置までの距離

なお、非球面形状は下記非球面式により表わされる。

第１レンズ群Ｇ_１中で最も拡大側に位置する第１レンズＬ_１を非球面レンズとすることにより、広画角化した際に特に懸念される画像周辺部における諸収差を、この第１レンズＬ_１によって良好に補正することが可能となり、さらに、上記条件式（３）を満足することにより、第１レンズＬ_１と第２レンズＬ_２との間隔を広げて第１レンズＬ_１による収差補正効果を高めることが可能となる。一方、この条件式（３）の下限を下回ると、第１レンズＬ_１による収差補正効果を十分に発揮させることが困難となる。また、最も径が大きくなる第１レンズＬ_１をプラスチックで構成することにより、軽量化を図ることが可能となる。

なお、上記条件式（３）を満足するように構成した場合、第１レンズ群Ｇ_１の全長が増大するとともに、第１レンズＬ_１の径が増大することが懸念される。そこで、第２レンズＬ_２〜第４レンズＬ_４を、それぞれ負、負、正の屈折力を有するものとし、かつ上記条件式（２），（４）を満足するように構成することにより、第１レンズ群Ｇ_１の全長の増大および第１レンズＬ_１の径の増大を抑制するようにしている。

これに対し、上記条件式（２）の下限を下回ると、第１レンズＬ_１の径を小さくすることはできるが、像面湾曲および非点収差が大きくなり、上限を上回ると、像面湾曲および非点収差を小さくすることはできるが、第１レンズＬ_１の径が大きくなる。また、条件式（４）の下限を下回ると、イメージサイズに対する第１レンズＬ_１の径が小さくなりすぎ、上限を上回ると、イメージサイズに対する第１レンズＬ_１の径が大きくなりすぎる。

上記条件式（１）は、適正なバックフォーカス長の確保と良好な収差補正とのバランスを考慮して設定したものであり、この条件式（１）の下限を下回ると、バックフォーカス長が短くなって、色合成プリズム、フィルター等の光学部材を配置したり、十分な冷却をするための空気間隔を設けたりすることが困難となり、上限を上回ると、バックフォーカス長が伸びることにより全系の全長が長くなるとともにレンズ径が大きくなり、良好な光学性能を維持しようとすると、レンズ枚数の増加や材料のコストアップを招くこととなる。

なお、上記条件式（１）〜（４）に替えて、下記条件式（１Ａ）〜（４Ａ）を満足するように構成すれば、より好ましい。特に、下記条件式（３Ａ）の上限を下回るように設定することにより、第１レンズ群Ｇ_１の全長の増大および第１レンズＬ_１の径の増大を、より効果的に抑制することが可能となる。
１．７ ＜ Ｂｆ／ｆ_Ｗ ＜ ２．５ …… （１Ａ）
１．７ ＜ ｜ｆ_１／ｆ_Ｗ｜ ＜ ４．２ …… （２Ａ）
０．４０ ＜ Ｄ_２／ｆ_Ｗ ＜ ０．７０ …… （３Ａ）
２．２ ＜ Ｌ_Ｓ／ｆ_Ｗ ＜ ２．７ …… （４Ａ）

また、本実施形態の投写用広角ズームレンズは、上記第２レンズ群Ｇ_２が、２枚の正レンズ（第５レンズＬ_５および第６レンズＬ_６）から構成されており、これにより、少ないレンズ枚数でありながら、効率よく明るさの確保および各種収差の低減を図ることが可能となる。なお、後述する実施例３，４のように、第２レンズ群Ｇ_２を１枚の正レンズ（第５レンズＬ_５）から構成することも可能であり、この場合にも同様の効果が得られる。

また、本実施形態の投写用広角ズームレンズは、上記第３レンズ群Ｇ_３が、拡大側から順に、縮小側の面が凹面とされた１枚の負レンズ（第７レンズＬ_７）と、拡大側の面が凸面とされた１枚の正レンズ（第８レンズＬ_８）とから構成されており、上記第４レンズ群Ｇ_４が、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ（第９レンズＬ_９）と、拡大側に凹となる接合面を有する接合レンズ（第１０レンズＬ_１０および第１１レンズＬ_１１の接合レンズ）と、正レンズ（第１２レンズＬ_１２）とから構成され、上記第５レンズ群Ｇ_５が、１枚の正レンズ（第１３レンズＬ_１３）により構成されている。

上記第３レンズ群Ｇ_３および上記第４レンズ群Ｇ_４が、このように構成されていることにより、次のような作用効果を得ることが可能となる。すなわち、本実施形態の投写用広角ズームレンズでは、上述のように、縮小側のテレセントリック性と長いバックフォーカスを確保するために、拡大側に負の屈折力の第１レンズ群Ｇ_１、縮小側に正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ_５を配しているが、このことにより、軸上光束の径が縮小側において大きくなる傾向がある。この傾向は、明るさＦ１．６台を達成しようとすると顕著となり、このことにより懸念される、ズーミング時の移動群（特に第４レンズ群Ｇ_４）の移動に伴う諸収差の変動が問題となる。上述の第３レンズ群Ｇ_３および第４レンズ群Ｇ_４の構成は、このような問題を解決するためのものであり、第３レンズ群Ｇ_３および第４レンズ群Ｇ_４中に非球面レンズを配置しなくとも、ズーミングの全域に亘って諸収差を良好なものとすることが可能となる。

なお、このような第３レンズ群Ｇ_３および第４レンズ群Ｇ_４の構成に替えて、後述する実施例３，４のように、第３レンズ群Ｇ_３を、拡大側から順に、拡大側の面が凹面とされた１枚の負レンズ（第６レンズＬ_６）と、縮小側の面が凸面とされた１枚の正レンズ（第７レンズＬ_７）とから構成し、第４レンズ群Ｇ_４を、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ（第８レンズＬ_８）と、縮小側に凹となる接合面を有する接合レンズ（第９レンズＬ_９および第１０レンズＬ_１０の接合レンズ）と、正レンズ（第１１レンズＬ_１１）とからなる構成することも可能であり、この場合にも同様の効果が得られる。

なお、上述のように第４レンズ群Ｇ_４には接合レンズが配されており、これにより、特に色収差を良好に補正することができるが、光束径の絞られた位置が接合面の近傍にくると、熱の影響により、接合部分に不具合（接着剤のはがれ等）が生じる虞がある。本実施形態では、主光線が交わる位置が、第４レンズ群Ｇ_４よりも拡大側の位置とされているので、上述したような接合面における不具合の発生を防止できるように配慮されている。

また、上記第５レンズ群Ｇ_５については、上述のように１枚の正レンズにより構成することで、構成を簡易化することができ、好ましい。

また、本実施形態の投写用広角ズームレンズは、上記第１レンズ群Ｇ_１の第３レンズＬ_３と第４レンズＬ_４との間隔を変えながら、該第１レンズ群Ｇ_１の全体を移動してフォーカシングを行うように構成されており、これにより、フォーカス調整の可能範囲を広げることが可能となっている。なお、第１レンズ群Ｇ_１を一体的に移動させたり、第１レンズ群Ｇ_１の一部のレンズ（例えば、第４レンズＬ_４）のみを移動させたりすることにより、フォーカシングを行うように構成することも可能である。

さらに、本実施形態の投写用広角ズームレンズは、上記第１レンズ群Ｇ_１の拡大側にカバーガラス３が配されており、これにより、プラスチックで構成されているために傷が付き易い第１レンズＬ_１を保護し得るようになっている。なお、このようなカバーガラス３を配設しない構成とすることも可能である。

以上のように構成された本実施形態の投写用広角ズームレンズによれば、縮小側のテレセントリック性と長いバックフォーカスを確保しつつ、広角端における明るさがＦ１．６台で７０度を超える画角を達成し、かつズーミングの全域に亘って良好な光学性能を得ることができるとともに、コンパクト化も達成し得る。

次に、上述した投写用広角ズームレンズを搭載した投写型表示装置の一例を、図１３により説明する。図１３に示す投写型表示装置は、ライトバルブとして透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃを備え、投写用広角ズームレンズ１０として上述した実施形態に係る投写用広角ズームレンズを用いている。また、光源２０とダイクロイックミラー１２の間は図示を省略しているが、光源２０からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成され、投写型ズームレンズ１０により図示されないスクリーン上に投映される。この装置は、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃ、全反射ミラー１８ａ〜１８ｃを備えている。

本実施形態の投写型表示装置は、上述した実施形態に係る投写用広角ズームレンズを用いていることにより、ズーム機能を持ちつつ、広角端における明るさがＦ１．６台で７０度を超える画角を達成し、かつ装置の小型化を達成することができるので、装置の携行性や使い勝手を格段に向上させることが可能となる。

なお、本発明の投写用広角ズームレンズは液晶表示パネルを用いた投写型表示装置の投写レンズとしての使用態様に限られるものではなく、ＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投写用広角ズームレンズとして用いることも可能である。

以下、本発明に係る投写用広角ズームレンズの具体的な実施例について説明する。なお、実施例２〜４の構成を示す図３〜８において、実施例１と同様の作用効果をなす部材には図１，２で用いたものと同一の符号を付している。

＜実施例１＞
実施例１に係る投写用広角ズームレンズを、図１，２のレンズ構成図および図９の諸収差図を用いて説明する。この実施例１に係る投写用広角ズームレンズは、前述したように、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ_１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ_３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ_４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ_５とが配されてなり、縮小側がテレセントリック性を有するように構成されている。また、その縮小側には、色合成プリズムを主とするガラスブロック２および画像表示面１が配設されており、その拡大側には、カバーガラス３が配設されている。

広角端から望遠端へのズーミングの際には、第１レンズ群Ｇ_１および第５レンズ群Ｇ_５は固定とされるとともに、第２レンズ群Ｇ_２、第３レンズ群Ｇ_３および第４レンズ群Ｇ_４は、互いの間隔を変えながら互いに独立して拡大側に向けて光軸Ｚ上を移動するように構成しされている。

上記第１レンズ群Ｇ_１は、拡大側から順に、プラスチック製の非球面レンズよりなる、光軸Ｚ上での屈折力が負となる第１レンズＬ_１と、縮小側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第２レンズＬ_２と、両凹レンズよりなる第３レンズＬ_３と、両凸レンズよりなる第４レンズＬ_４とからなり、第３レンズＬ_３と第４レンズＬ_４との間隔を変えながら、該第１レンズ群Ｇ_１の全体を移動してフォーカシングを行うように構成されている。

上記第２レンズ群Ｇ_２は、両凸レンズよりなる第５レンズＬ_５および第６レンズＬ_６の２枚の正レンズから構成されており、上記第３レンズ群Ｇ_３は、拡大側から順に、両凹レンズよりなる第７レンズＬ_７と、両凸レンズよりなる第８レンズＬ_８とから構成されている。

上記第４レンズ群Ｇ_４は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第９レンズＬ_９と、両凸レンズよりなる第１０レンズＬ_１０および拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第１１レンズＬ_１１を互いに接合してなる接合レンズ（接合面は拡大側に凹となる）と、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第１２レンズＬ_１２とから構成され、上記第５レンズ群Ｇ_５は、両凸レンズよりなる第１３レンズＬ_１３のみにより構成されている。

この実施例１における広角端から望遠端までの全系の焦点距離、広角端における画角および広角端から望遠端までの全系の明るさ（Ｆナンバー）を、表１の上段に示す。

また、各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表１の中段に示す。なお、この表１および後述する表２〜４において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎｄ、νｄに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっている。ただし、カバーガラス３に対応する数字は、他のレンズ等と区別するためにＱ１，Ｑ２としている。

さらに表１の下段に、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の距離Ｄ_８（可変１）、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の距離Ｄ_１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ_３と第４レンズ群Ｇ_４の距離Ｄ_１６（可変３）および第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５の距離Ｄ_２３（可変４）を示す。

また、後掲の表５に、実施例１における各条件式に対応する数値を示す。表５に示すように、実施例１の投写用広角ズームレンズは、上述の条件式（１）〜（４），（１Ａ）〜（４Ａ）を全て満足している。

なお、図９および後述する図１０〜１２において、各球面収差図はＧ（緑）、Ｂ（青）およびＲ（赤）の各波長に対する収差曲線を示し、各倍率色収差図はＧに対するＢおよびＲの収差曲線を示している。

上記表１および図９から明らかなように、実施例１の投写用広角ズームレンズによれば、ズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での良好なテレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。特に、広角端における明るさＦ１．６５、画角（２ω）７２．５度が達成され、広画角で明るいレンズとなっている。

＜実施例２＞
実施例２に係る投写用広角ズームレンズを、図３，４のレンズ構成図および図１０の諸収差図を用いて説明する。この実施例２に係る投写用広角ズームレンズは、図３に示すように、基本的に実施例１のものと類似した構成とされているが、第４レンズ群Ｇ_４において、第９レンズＬ_９が両凹レンズからなる点において異なっている。

また、図４に示すように、変倍時において、第１レンズ群Ｇ_１および第５レンズ群Ｇ_５は固定群とされ、第２〜４レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４はズーミング時移動群とされている。

この実施例２における広角端から望遠端までの全系の焦点距離、広角端における画角および広角端から望遠端までの全系の明るさ（Ｆナンバー）を、表２の上段に示す。

また、各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表２の中段に示す。

さらに表２の下段に、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の距離Ｄ_８（可変１）、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の距離Ｄ_１２（可変２）、第３レンズ群Ｇ_３と第４レンズ群Ｇ_４の距離Ｄ_１６（可変３）および第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５の距離Ｄ_２３（可変４）を示す。

また、後掲の表５に、実施例２における各条件式に対応する数値を示す。表５に示すように、実施例２の投写用広角ズームレンズは、上述の条件式（１）〜（４），（１Ａ）〜（４Ａ）を全て満足している。

上記表２および図１０から明らかなように、実施例２の投写用広角ズームレンズによれば、ズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での良好なテレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。特に、広角端における明るさＦ１．６３、画角（２ω）７３．５度が達成され、広画角で明るいレンズとなっている。

＜実施例３＞
実施例３に係る投写用広角ズームレンズを、図５，６のレンズ構成図および図１１の諸収差図を用いて説明する。この実施例３に係る投写用広角ズームレンズは、図５に示すように、基本的に実施例１のものと類似した構成とされているが、第１レンズ群Ｇ_１の第２レンズＬ_２が両凹レンズからなる点と、第２レンズ群Ｇ_２が両凸レンズよりなる第５レンズＬ_５のみにより構成されている点と、第３レンズ群Ｇ_３が、拡大側から順に、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第６レンズＬ_６と、両凸レンズよりなる第７レンズＬ_７とから構成されている点と、第４レンズ群Ｇ_４が、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズよりなる第８レンズＬ_８と、両凹レンズよりなる第９レンズＬ_９および両凸レンズよりなる第１０レンズＬ_１０を互いに接合してなる接合レンズ（接合面は縮小側に凹となる）と、両凸レンズよりなる第１１レンズＬ_１１とから構成されている点において異なっている。

また、図６に示すように、変倍時において、第１レンズ群Ｇ_１および第５レンズ群Ｇ_５は固定群とされ、第２〜４レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４はズーミング時移動群とされている。

この実施例３における広角端から望遠端までの全系の焦点距離、広角端における画角および広角端から望遠端までの全系の明るさ（Ｆナンバー）を、表３の上段に示す。

また、各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表３の中段に示す。

さらに表３の下段に、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の距離Ｄ_８（可変１）、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の距離Ｄ_１０（可変２）、第３レンズ群Ｇ_３と第４レンズ群Ｇ_４の距離Ｄ_１４（可変３）および第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５の距離Ｄ_２１（可変４）を示す。

また、後掲の表５に、実施例３における各条件式に対応する数値を示す。表５に示すように、実施例３の投写用広角ズームレンズは、上述の条件式（１）〜（４），（１Ａ）〜（４Ａ）を全て満足している。

上記表３および図１１から明らかなように、実施例３の投写用広角ズームレンズによれば、ズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での良好なテレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。特に、広角端における明るさＦ１．６５、画角（２ω）７５．３度が達成され、広画角で明るいレンズとなっている。

＜実施例４＞
実施例４に係る投写用広角ズームレンズを、図７，８のレンズ構成図および図１２の諸収差図を用いて説明する。この実施例４に係る投写用広角ズームレンズは、図７に示すように、基本的に実施例３のものと類似した構成とされている。

また、図８に示すように、変倍時において、第１レンズ群Ｇ_１および第５レンズ群Ｇ_５は固定群とされ、第２〜４レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４はズーミング時移動群とされている。

この実施例４における広角端から望遠端までの全系の焦点距離、広角端における画角および広角端から望遠端までの全系の明るさ（Ｆナンバー）を、表４の上段に示す。

また、各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表４の中段に示す。

さらに表４の下段に、広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の距離Ｄ_８（可変１）、第２レンズ群Ｇ_２と第３レンズ群Ｇ_３の距離Ｄ_１０（可変２）、第３レンズ群Ｇ_３と第４レンズ群Ｇ_４の距離Ｄ_１４（可変３）および第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５の距離Ｄ_２１（可変４）を示す。

また、後掲の表５に、実施例４における各条件式に対応する数値を示す。表５に示すように、実施例４の投写用広角ズームレンズは、上述の条件式（１）〜（４），（１Ａ）〜（４Ａ）を全て満足している。

上記表４および図１２から明らかなように、実施例４の投写用広角ズームレンズによれば、ズーム領域の全体に亘って良好な収差補正がなされ、適切なバックフォーカス量と縮小側での良好なテレセントリック性とが達成され、かつ明るさ、コンパクト性、画角の広さ、およびズーム比の大きさという各性能が最良のバランスとして発揮され得る。特に、広角端における明るさＦ１．６５、画角（２ω）７２．５度が達成され、広画角で明るいレンズとなっている。

Ｇ_１〜Ｇ_５ レンズ群
Ｌ_１〜Ｌ_１３ レンズ
Ｒ_Ｑ１，Ｒ_Ｑ２，Ｒ_１〜Ｒ_２７ レンズ面等の曲率半径
Ｄ_Ｑ１，Ｄ_Ｑ２，Ｄ_１〜Ｄ_２７ レンズ面等の間隔（レンズ厚）
Ｚ 光軸
Ｐ 広角端における拡大側瞳位置
１ 画像表示面
２ ガラスブロック
３ カバーガラス
１１ａ〜１１ｃ 透過型液晶パネル
１２，１３ ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１６ａ〜１６ｃ コンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ 全反射ミラー
２０ 光源

Claims (7)

1. 拡大側から順に、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、負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レンズ群および正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、縮小側がテレセントリック性を有する投写用広角ズームレンズであって、
   広角端から望遠端へのズーミングの際には、前記第１レンズ群および前記第５レンズ群は固定であり、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は、互いの間隔を変えながら拡大側に向けて光軸上を移動し、
   前記第１レンズ群は、拡大側から順に、負の第１レンズ、負の第２レンズ、負の第３レンズおよび正の第４レンズからなるとともに、該第１レンズがプラスチックよりなる非球面レンズとされ、
   下記条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする投写用広角ズームレンズ。
   １．６ ＜ Ｂｆ／ｆ_Ｗ ＜ ２．６ …… （１）
   １．５ ＜ ｜ｆ_１／ｆ_Ｗ｜ ＜ ４．５ …… （２）
   ０．３５ ＜ Ｄ_２／ｆ_Ｗ …… （３）
   ２．０ ＜ Ｌ_Ｓ／ｆ_Ｗ ＜ ３．０ …… （４）
   ここで、
   Ｂｆ：バックフォーカス
   ｆ_Ｗ：広角端における全系の焦点距離
   ｆ_１：前記第１レンズ群の焦点距離
   Ｄ_２：前記第１レンズ群における前記第１レンズの縮小側の面と前記第２レンズの拡大側の面との光軸上の距離
   Ｌ_Ｓ：広角端における前記第１レンズの拡大側の面から拡大側瞳位置までの距離
2. 前記第２レンズ群は、１枚または２枚の正レンズからなることを特徴とする請求項１記載の投写用広角ズームレンズ
3. 前記第３レンズ群は、拡大側から順に、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなるとともに、該１枚の負レンズの縮小側の面は凹面であり、該１枚の正レンズの拡大側の面は凸面であり、
   前記第４レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと、接合面が拡大側に凹となる形状をなす接合レンズと、正レンズとからなることを特徴とする請求項１または２記載の投写用広角ズームレンズ
4. 前記第３レンズ群は、拡大側から順に、１枚の負レンズと１枚の正レンズとからなるとともに、該１枚の負レンズの拡大側の面は凹面であり、該１枚の正レンズの縮小側の面は凸面であり、
   前記第４レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと、接合面が縮小側に凹となる形状をなす接合レンズと、正レンズとからなることを特徴とする請求項１または２記載の投写用広角ズームレンズ
5. 前記第１レンズ群の前記第３レンズと前記第４レンズとの間隔を変えながら、該第１レンズ群の全体を移動してフォーカシングを行うことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写用広角ズームレンズ
6. 前記第１レンズ群の拡大側にカバーガラスが配されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の投写用広角ズームレンズ
7. 光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写用広角ズームレンズとを備え、該光源からの光束を該ライトバルブで光変調し、該投写用広角ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。
   

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