JP5727669B2 - 投写用ズームレンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

投写用ズームレンズおよび投写型表示装置 Download PDF

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Description

本発明はズームレンズに関し、特に、投写型表示装置に適用される投写用ズームレンズに関するものである。
また本発明は、そのような投写用ズームレンズを備えた投写型表示装置に関するものである。
近年、パソコンの普及等と相俟って投写型表示装置（プロジェクタ）の需要が高まっており、その市場は大きく拡大しつつある。
投写型表示装置には、映像信号や画像信号を光信号に変える光変調を行うライトバルブが使用されるが、その一つとして透過型液晶表示素子が知られている。透過型液晶表示素子が適用される光学系においては、通常、色合成のためにクロスダイクロイックプリズムが用いられており、その合成特性を向上させるために投写用ズームレンズの縮小側がテレセントリックとされている。
また、より高精細で、コントラスト比の大きい投影画像を得たいという要求の高まりから、近時、ライトバルブとしてＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：登録商標）素子を搭載した投写型表示装置が注目されている。反射型ライトバルブであるＤＭＤ素子を用いる場合は、投写用ズームレンズの縮小側をテレセントリックにする必要がないことから、縮小側の瞳をパネルに近い位置に設定できるので、縮小側のレンズ部分を小型化することが可能になる。
他方、投写型表示装置の設置性の観点から、投写用ズームレンズには高いズーム比で変倍可能であることも求められる。
上述したような要求をある程度満たし得る投写用ズームレンズとして、従来、特許文献１および特許文献２に記載されたものが公知となっている。
特開2004-77950号公報 特開2007-271697号公報
しかし、特許文献１に記載された投写用ズームレンズは、ズーム比が１．３倍程度と小さいばかりか、第３群のパワーバランスが悪く、像面湾曲が大きいものとなっている。また特許文献２に示された投写用ズームレンズは、ズーム比が１．６倍程度と大きいものの、レンズ径の大きい第１群に５枚のレンズを使用していることもあって、コストが高いものとなっている。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、１．５倍程度の高いズーム比を確保しながら、小型かつ安価で、しかも諸収差を良好に補正できる投写用ズームレンズを提供することを目的とする。
また本発明は、上述のような投写用ズームレンズを備えて、高いズーム比で高画質の画像を表示できる投写型表示装置を提供することを目的とする。
本発明による投写用ズームレンズは、
移動群として３群ないし４群のレンズ群を移動させて変倍動作を行う投写用ズームレンズにおいて、
最も拡大側のレンズ群は負の屈折力を有する移動群から構成され、
最も縮小側のレンズ群は、拡大側より順に、両凹レンズ、正レンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズを有して正の屈折力を有する移動群から構成され、
前記最も拡大側のレンズ群は実質的に２枚のレンズからなり、
広角端における全系の焦点距離をｆwとし、最も拡大側のレンズ群の焦点距離をｆmとして、下記条件式（１）
−３．５＜ fm／fw ＜−１．０・・・（１）
を満たすことを特徴とするものである。
なお、上記構成を有する本発明の投写用ズームレンズにおいては、上記最も拡大側のレンズ群が実質的に、拡大側より順に、少なくとも１面が非球面である非球面レンズおよび、両凹レンズを配置して構成されていることが望ましい。
ここで、上記の「実質的に・・・配置して構成され」とは、そこに挙げられたレンズ以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分等を持つ場合も含むものとする。この「実質的に」との用語は以下でも用いられているが、その意味するところは全て上に述べたものと同じである。
なお、本発明の投写用ズームレンズにおけるレンズの面形状、屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。
また、上記の非球面レンズはプラスチック材から形成され、上記の両凹レンズはガラス材から形成されていることが好ましい。
また、本発明の投写用ズームレンズにおいては、広角端における全系の焦点距離をｆwとし、最も縮小側のレンズ群の焦点距離をｆrとして、下記条件式（２）
２．０＜ ｆr／ｆw ＜５０．０・・・（２）
が満たされていることが望ましい。
また、本発明の投写用ズームレンズはより具体的に、
拡大側より順に実質的に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群および正の第３レンズ群が配列されてなり、
変倍に際し前記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群が移動群として各々独立して移動し、
広角端から望遠端まで変倍する際に前記第１レンズ群は縮小側に移動し、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群は拡大側へ移動するように構成されていることが望ましい。
あるいは、本発明の投写用ズームレンズはより具体的に、
拡大側より順に実質的に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群および正の第４レンズ群が配列されてなり、
変倍に際し前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群が移動群として各々独立して移動し、
広角端から望遠端まで変倍する際に前記第１レンズ群は縮小側に移動し、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は拡大側へ移動するように構成されてもよい。
なお、本発明の投写用ズームレンズが上述のように４群構成とされる場合、第２レンズ群や第３レンズ群はそれぞれ１枚の単レンズで構成されることが望ましい。
さらに、本発明の投写用ズームレンズにおいては、広角端における全系の焦点距離をｆwとし、広角端における全系のバックフォーカス（空気換算距離）をＢｆwとして、下記条件式（３）
１．０＜Ｂｆw ／fw ・・・（３）
が満たされていることが望ましい。
また、本発明の投写用ズームレンズにおいては、最も縮小側のレンズ面における最大有効光束高が、縮小側の最大像高より小さいことが望ましい。
他方、本発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ導く照明光学部とに加えて、以上説明した本発明による投写用ズームレンズを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写する構成を有することを特徴とするものである。
本発明の投写用ズームレンズにおいては、移動群として３群ないし４群のレンズ群を移動させて変倍動作を行う投写用ズームレンズにおいて、最も拡大側のレンズ群は負の屈折力を有する移動群から構成され、最も縮小側のレンズ群は正の屈折力を有する移動群から構成された上で、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群が実質的に２枚のレンズから構成されている。このように、一般にレンズ径が大きくなる最も拡大側のレンズ群を、２枚という少ないレンズ枚数で構成することにより、投写用ズームレンズを安価に形成可能となる。
しかし、そのようにしてコストメリットが得られる半面、レンズ枚数を少なく抑えたことにより、歪曲収差などの軸外収差が大きくなる可能性があるが、本発明の投写用ズームレンズは、以下の通りにして大きな収差の発生が防止されている。すなわち本発明の投写用ズームレンズにおいては、前記条件式（１）が満足されていることから、レンズ枚数削減により発生する歪曲収差などの軸外収差を良好に補正可能になり、さらに、縮小側のレンズ群のパワーバランスを向上させて像面湾曲なども良好に補正可能となる。
より詳しく説明すると、fm／fwの値が下限値の−３．５以下の場合は、最も拡大側のレンズ群のパワーが弱くなり過ぎることから、レンズ系の大型化につながる。逆にfm／fwの値が上限値の−１．０以上の場合は、最も拡大側のレンズ群のパワーが強くなり過ぎることから、歪曲収差などの諸収差の補正が困難になる。条件式（１）が満足されている場合は以上の不具合を防止して、高いズーム比を確保しながら、レンズ系の小型化および低コスト化を実現し、また諸収差、特に軸外収差を良好に補正可能となる。
また、本発明の投写用ズームレンズにおいて特に、最も拡大側のレンズ群が拡大側より順に、少なくとも１面が非球面である非球面レンズおよび、両凹レンズを配置して構成されている場合は、以下の効果を得ることができる。すなわち、最も拡大側のレンズ群の最も拡大側位置に非球面レンズを配置することで、軸外収差、特に歪曲収差の補正が効果的になされるようになる。また、このレンズ群の縮小側位置に負の両凹レンズを配置することで、全体として適切な負のパワーを持たせることができ、非点収差などの軸外収差の補正が効果的になされるようになる。
そして、特に上記非球面レンズがプラスチックレンズとされる一方、上記両凹レンズがガラスレンズとされた場合は、以下の効果を得ることができる。すなわちこの構成により、収差補正機能は非球面プラスチックレンズに、必要なパワーはガラスレンズに各々分担させることができ、これにより収差補正機能を十分発揮させつつ、熱的な変化に影響され難いレンズ系を構築することが可能になる。また、１つのレンズをプラスチック材から形成することで、生産性およびコストの点で有利となる。
また、本発明の投写用ズームレンズにおいて特に前記条件式（２）が満足されている場合は、以下の効果を得ることができる。すなわち条件式（２）は、像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲)を良好に補正するための条件を規定したものであり、ｆr／ｆwの値が２．０以下になっても、また５０．０以上になっても像面湾曲を良好に補正することが困難になる。条件式（２）が満足されている場合は、以上の不具合を防止して、像面湾曲を良好に補正可能となる。
また、本発明の投写用ズームレンズにおいて特に、最も縮小側のレンズ群が拡大側より順に、両凹レンズ、正レンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズを有している場合は、上に述べた条件式（２）を満足することで得られる作用、効果をさらに顕著なものとすることができ、さらには、ズーミングによる球面収差の変動を小さく抑えることも可能になる。
また、本発明の投写用ズームレンズが特に、拡大側より順に実質的に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群および正の第３レンズ群が配列されてなり、変倍に際し前記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群が移動群として各々独立して移動し、広角端から望遠端まで変倍する際に前記第１レンズ群は縮小側に移動し、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群は拡大側へ移動するように構成されている場合は、レンズ系全体を大型化せずに、高いズーム比を確保することが可能になる。
また、本発明の投写用ズームレンズが特に、拡大側より順に実質的に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群および正の第４レンズ群が配列されてなり、変倍に際し前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群が移動群として各々独立して移動し、広角端から望遠端まで変倍する際に前記第１レンズ群は縮小側に移動し、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は拡大側へ移動するように構成されている場合も、レンズ系全体を大型化せずに、高いズーム比を確保することが可能になる。
また、本発明の投写用ズームレンズが上述のような４群構成とされる場合において、特に第２レンズ群や第３レンズ群がそれぞれ１枚の単レンズで構成されていれば、レンズ枚数を特に少なく抑えて、より高いコストダウン効果が得られる。
また、本発明の投写用ズームレンズにおいて、特に前述の条件式（３）が満足されている場合は、以下の効果を得ることができる。すなわち、Ｂｆw ／fwの値が１．０以下になると、通常投写用ズームレンズに近接させて配置される照明光学系の配置が困難になるが、条件式（３）が満足されている場合はそのような不具合を防止して、照明光学系の配置が容易化される。
また、本発明の投写用ズームレンズにおいて特に、最も縮小側のレンズ面における最大有効光束高が、縮小側の最大像高より小さくなっている場合は、十分なレンズバックを確保でき、また最も縮小側のレンズ群のレンズ径を小型化することも可能になる。
他方、本発明の投写型表示装置は、投写用ズームレンズとして以上述べた通りの本発明のズームレンズが適用されたものであるので、高いズーム比で高画質の画像を表示可能となる。
本発明の実施例１に係る投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例２に係る投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例３に係る投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例４に係る投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例５に係る投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図 本発明の実施例６に係る投写用ズームレンズのレンズ構成を示す断面図 （Ａ）〜（Ｌ）は上記実施例１に係る投写用ズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｌ）は上記実施例２に係る投写用ズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｌ）は上記実施例３に係る投写用ズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｌ）は上記実施例４に係る投写用ズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｌ）は上記実施例５に係る投写用ズームレンズの各収差図 （Ａ）〜（Ｌ）は上記実施例６に係る投写用ズームレンズの各収差図 本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１〜図６を参照して、本発明の投写用ズームレンズの実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る投写用ズームレンズを変倍操作させたときの広角端および望遠端における、各レンズ群の移動位置を示す断面図であり、後述する実施例１の投写用ズームレンズに対応している。また図２〜６も、同様にして本発明の実施形態に係る別の構成例を示す断面図であり、それぞれ後述する実施例２〜６の投写用ズームレンズに対応している。なおこれらの図では、広角端から望遠端へ変化する際のレンズ群の移動方向を、各位置間の矢印で概略的に示している。
図１、２に各々示す実施例１、２の投写用ズームレンズは３群構成とされたものであり、それに対して図３〜６に各々示す実施例３〜６の投写用ズームレンズは４群構成とされたものである。
＜３群構成の実施形態＞
まず、主に図１に示す構成を例に取って、３群構成とされた投写用ズームレンズの実施形態について説明する。本実施形態の投写用ズームレンズは、例えばライトバルブに表示された画像情報をスクリーンへ投写する投写レンズとして使用可能である。図１では、図の左側を拡大側、右側を縮小側とし、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、平行平板ＰＰも合わせて示してある。すなわち、通常はこの平行平板ＰＰの縮小側の面に、ライトバルブの画像表示面が配置される。これは、他の図２〜図６の構成においても同様である。
投写型表示装置においては、ライトバルブの画像表示面で画像情報を与えられた光束が、平行平板ＰＰを介して投写用ズームレンズに入射する。そして、この投写用ズームレンズにより、紙面左側方向に配置される図示外のスクリーン上に、上記画像情報に基づく画像が投写表示される。
なおライトバルブの画像表示面は、平行平板ＰＰの縮小側の面から離して配置されても構わない。また、上述のように投写用ズームレンズに対して１つのライトバルブの画像表示面を配置する他、光源からの光束を色分離光学系により３原色に分離し、各原色用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示できるように構成してもよい。
本実施形態に係る投写用ズームレンズは、最も拡大側に配置された第１レンズ群Ｇ１、この第１レンズ群Ｇ１よりも縮小側に配置された第２レンズ群Ｇ２および、最も縮小側に配置された第３レンズ群Ｇ３のみを実質的なレンズ群として備えて構成されている。ここで、第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有するものとされ、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は各々正の屈折力を有するものとされている。そして第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は、変倍の際にそれぞれ独立して移動するように構成されている。
図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は２枚のレンズ（第１レンズＬ１および第２レンズＬ２）からなり、第２レンズ群Ｇ２は２枚のレンズ（第３レンズＬ３および第４レンズＬ４）からなり、第３レンズ群Ｇ３は４枚のレンズ（第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８）からなる。図２に示す例は、レンズ枚数に関しては、第３レンズ群Ｇ３が５枚のレンズ（第５レンズＬ５〜第９レンズＬ９）からなる点において図１の例と相違している。
そしてこの投写用ズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１を移動させてフォーカシングを行うように構成されている。
本実施形態の投写用ズームレンズにおいては上述の通り、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１が実質的に２枚のレンズから構成されている。このように、一般にレンズ径が大きくなる最も拡大側のレンズ群を、２枚という少ないレンズ枚数で構成することにより、投写用ズームレンズを安価に形成可能となる。
しかし、そのようにしてコストメリットが得られる半面、レンズ枚数を少なく抑えたことにより、歪曲収差などの軸外収差が大きくなる可能性がある。この点に鑑みて本実施形態においては、広角端における全系の焦点距離をｆw、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆmとしたとき、下記条件式（１）が満足されている。
−３．５＜ fm／fw ＜−１．０・・・（１）
ここで、条件式（１）が規定する条件（つまり文字式の部分）の値を、後述する条件式（２）、（３）が各々規定する条件の値と共に、表１９において、実施例毎にまとめて示してある。なお表１９では、全系の焦点距離ｆwを１．００として示してあるので、fm、frおよびＢｆwの値がすなわち、各々fm／fw、ｆr／ｆwおよびＢｆw ／fwの値となる。
上記の条件式（１）が満足されていることから、レンズ枚数削減により発生する歪曲収差などの軸外収差を良好に補正可能になり、さらに、縮小側のレンズ群のパワーバランスを向上させて像面湾曲なども良好に補正可能となる。
より詳しく説明すると、fm／fwの値が下限値の−３．５以下の場合は、第１レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなり過ぎることから、レンズ系の大型化につながる。逆にfm／fwの値が上限値の−１．０以上の場合は、第１レンズ群Ｇ１のパワーが強くなり過ぎることから、歪曲収差などの諸収差の補正が困難になる。条件式（１）が満足されている場合は以上の不具合を防止して、高いズーム比を確保しながら、レンズ系の小型化および低コスト化を実現し、また諸収差、特に軸外収差を良好に補正可能となる。
さらに、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１が拡大側より順に、少なくとも１面が非球面である非球面レンズ（第１レンズＬ１）および、両凹レンズ（第２レンズＬ２）を配置して構成されているので、以下の効果が得られる。すなわち、最も拡大側のレンズ群の最も拡大側位置に非球面レンズを配置することで、軸外収差、特に歪曲収差の補正が効果的になされるようになる。また、このレンズ群の縮小側位置に負の両凹レンズを配置することで、全体として適切な負のパワーを持たせることができ、非点収差などの軸外収差の補正が効果的になされるようになる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、非球面レンズである第１レンズＬ１がプラスチックレンズとされる一方、両凹レンズである第２レンズＬ２はガラスレンズとされており、それにより以下の効果が得られる。すなわちこの構成により、収差補正機能は非球面プラスチックレンズに、必要なパワーはガラスレンズに各々分担させることができ、これにより収差補正機能を十分発揮させつつ、熱的な変化に影響され難いレンズ系を構築することが可能になる。また、１つのレンズをプラスチック材から形成することで、生産性およびコストの点で有利となる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、広角端における全系の焦点距離をｆw、最も縮小側のレンズ群である第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をfrとして、下記条件式（２）が満足されている。
２．０＜ ｆr／ｆw ＜５０．０・・・（２）
この条件式（２）は、像面湾曲（特にサジタル像面の湾曲)を良好に補正するための条件を規定したものであり、ｆr／ｆwの値が２．０以下になっても、また５０．０以上になっても像面湾曲を良好に補正することが困難になる。条件式（２）が満足されている場合は、以上の不具合を防止して、像面湾曲を良好に補正可能となる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、最も縮小側のレンズ群である第３レンズ群Ｇ３が拡大側より順に、両凹レンズ（第５レンズＬ５）、正レンズ（第６レンズＬ６）、拡大側に凹面を向けた負レンズ（第７レンズＬ７）を有している。このようなレンズ配列とすることにより、上に述べた条件式（２）を満足することで得られる作用、効果をさらに顕著なものとすることができ、さらには、ズーミングによる球面収差の変動を小さく抑えることも可能になる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、広角端における全系の焦点距離をｆw、広角端における全系のバックフォーカス（空気換算距離）をＢｆwとして、下記条件式（３）が満足されている。
１．０＜Ｂｆw ／fw ・・・（３）
このＢｆw ／fwの値が１．０以下になると、通常投写用ズームレンズに近接させて配置される照明光学系の配置が困難になるが、条件式（３）が満足されている場合はそのような不具合を防止して、照明光学系の配置が容易化される。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、後に具体的な数値を示す通り、最も縮小側のレンズ面（図１の例では第８レンズＬ８の、そして図２の例では第９レンズＬ９の各縮小側のレンズ面）における最大有効光束高が、縮小側の最大像高より小さくなっている。それにより、十分なレンズバックを確保でき、また最も縮小側のレンズ群のレンズ径を小型化することも可能になる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、変倍に際して３つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２およびＧ３が移動群として各々独立して移動し、そして広角端から望遠端まで変倍する際に第１レンズ群Ｇ１は縮小側に移動し、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３は拡大側へ移動するように構成されている。このような構成とすることにより、レンズ系全体を大型化せずに、高いズーム比を確保することが可能になる。
以上、＜３群構成の実施形態＞の項の中で説明したことは、第３レンズ群Ｇ３を構成するレンズ枚数の相違を除いて、基本的に、図１および２の構成の双方について言えるものである。
＜４群構成の実施形態＞
次に、図３〜図６に示す４群構成の投写用ズームレンズの実施形態について、主に図３の構成を例に取って説明する。なお、本実施形態の投写用ズームレンズを投写型表示装置に適用することに関しては、前述した３群構成の投写用ズームレンズを適用する場合と基本的に同じことが言えるので、その点についての重複した説明は省略する。
本実施形態に係る投写用ズームレンズは、最も拡大側に配置された第１レンズ群Ｇ１、この第１レンズ群Ｇ１よりも縮小側に配置された第２レンズ群Ｇ２、この第２レンズ群Ｇ２よりも縮小側に配置された第３レンズ群Ｇ３および、最も縮小側に配置された第４レンズ群Ｇ４のみを実質的なレンズ群として備えて構成されている。ここで、第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有するものとされ、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は各々正の屈折力を有するものとされている。そして第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、変倍の際にそれぞれ独立して移動するように構成されている。
図３に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は２枚のレンズ（第１レンズＬ１および第２レンズＬ２）からなり、第２レンズ群Ｇ２は１枚のレンズ（第３レンズＬ３）からなり、第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズ（第４レンズＬ４）からなる。以上は、図４〜６に示す各例においても同様である。一方第４レンズ群Ｇ４は、図３に示す例では４枚のレンズ（第５レンズＬ５〜第８レンズＬ８）からなり、図４に示す例では５枚のレンズ（第５レンズＬ５〜第９レンズＬ９）からなり、図５および図６に示す例では６枚のレンズ（第５レンズＬ５〜第１０レンズＬ１０）からなる。
そしてこの投写用ズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１を移動させてフォーカシングを行うように構成されている。
本実施形態の投写用ズームレンズにおいては上述の通り、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１が実質的に２枚のレンズから構成されている。このように、一般にレンズ径が大きくなる最も拡大側のレンズ群を、２枚という少ないレンズ枚数で構成することにより、投写用ズームレンズを安価に形成可能となる。
また本実施形態でも、広角端における全系の焦点距離をｆw、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆmとしたとき、前述した条件式（１）が満足されている（表１９参照）。それにより本実施形態でも、レンズ枚数削減により発生する歪曲収差などの軸外収差を良好に補正可能になり、さらに、縮小側のレンズ群のパワーバランスを向上させて像面湾曲なども良好に補正可能となる。その詳しい理由は先に詳しく述べた通りである。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいても、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１が拡大側より順に、少なくとも１面が非球面である非球面レンズ（第１レンズＬ１）および、両凹レンズ（第２レンズＬ２）を配置して構成されているので、軸外収差、特に歪曲収差の補正が効果的になされ、そして非点収差などの軸外収差の補正が効果的になされる。その詳しい理由は先に詳しく述べた通りである。
さらに、本実施形態の投写用ズームレンズにおいても、非球面レンズである第１レンズＬ１がプラスチックレンズとされる一方、両凹レンズである第２レンズＬ２はガラスレンズとされているので、収差補正機能を十分発揮させつつ、熱的な変化に影響され難いレンズ系を構築することが可能になる。また、１つのレンズをプラスチック材から形成することで、生産性およびコストの点で有利となる。
本実施形態の投写用ズームレンズにおいて、最も縮小側のレンズ群は第４レンズ群Ｇ４となるが、その焦点距離をfrとし、広角端における全系の焦点距離をｆwとすると、ここでも前記条件式（２）が満足されている（表１９参照）。したがって本実施形態でも、先に述べた３群構成の実施形態におけるのと同じ理由により、像面湾曲を良好に補正可能となる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、最も縮小側のレンズ群である第４レンズ群Ｇ４が拡大側より順に、両凹レンズ（第５レンズＬ５）、正レンズ（第６レンズＬ６）、拡大側に凹面を向けた負レンズ（第７レンズＬ７）を有している。このようなレンズ配列とすることにより、上に述べた条件式（２）を満足することで得られる作用、効果をさらに顕著なものとすることができ、さらには、ズーミングによる球面収差の変動を小さく抑えることも可能になる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいても、広角端における全系の焦点距離をｆw、広角端における全系のバックフォーカス（空気換算距離）をＢｆwとして、前述した条件式（３）が満足されている。それにより、照明光学系の配置が容易化される。
また、本実施形態の投写用ズームレンズにおいては、後に具体的な数値を示す通り、最も縮小側のレンズ面（図３の例では第８レンズＬ８の、図４の例では第９レンズＬ９の、そして図５、６の例では第１０レンズＬ１０の各縮小側のレンズ面）における最大有効光束高が、縮小側の最大像高より小さくなっている。それにより、十分なレンズバックを確保でき、また最も縮小側のレンズ群のレンズ径を小型化することも可能になる。
また、本実施形態の投写用ズームレンズは、変倍に際し上記４つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４が移動群として各々独立して移動し、そして広角端から望遠端まで変倍する際に第１レンズ群Ｇ１は縮小側に移動し、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は拡大側へ移動するように構成されている。このような構成とすることにより、レンズ系全体を大型化せずに、高いズーム比を確保することが可能になる。
そして、上記第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３がそれぞれ１枚の単レンズから構成されているので、本実施形態の投写用ズームレンズはコストを低く抑えられるものとなる。
以上、＜４群構成の実施形態＞の項の中で説明したことは、第４レンズ群Ｇ４を構成するレンズ枚数の相違を除いて、基本的に、図２〜図６の構成に共通して言えるものである。
次に、本発明に係る投写型表示装置の実施形態について、図１３を用いて説明する。図１３は本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の一部を概略的に示すものである。この投写型表示装置１００は、光源１０１と、照明光学系１０２と、ライトバルブとしてのＤＭＤ１０３と、本発明の実施形態による投写用ズームレンズ１０４とを備えている。
この投写型表示装置１００において、光源１０４より射出された光束は、不図示のカラーホイールによって、３原色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各光に時系列的に選択変換され、照明光学系１０２によって光束の光軸と垂直な断面における光量分布の均一化が図られてＤＭＤ１０３に照射される。ＤＭＤ１０３においては、入射光の色の切り替わりに応じて、その色光用への変調切替が行われる。ＤＭＤ１０３により変調された光は、投写用ズームレンズ１０４に入射する。そして投写用ズームレンズ１０４は、ＤＭＤ１０３により光変調された光による光学像をスクリーン１０５上に投写する。
なお、本発明の投写型表示装置は図１３に示すものから種々の態様の変更が可能である。例えば、単板のＤＭＤを設ける代わりに、各色光に応じた３枚のＤＭＤによりＲＧＢ各色の変調を同時に行うようにしてもよい。この場合は、投写用ズームレンズ１０４とＤＭＤ１０３との間に色分離／合成プリズム（図示せず）が配置される。また、ＤＭＤ１０３に代えてその他のライトバルブ、例えば透過型液晶表示素子や反射型液晶表示素子等を用いることも可能である。
次に、本発明の投写用ズームレンズの具体的な実施例について説明する。なお先に述べた通り、以下に述べる実施例１および２の投写用ズームレンズは３群構成のものであり、実施例３〜６の投写用ズームレンズは４群構成のものである。
＜実施例１＞
図１に、実施例１の投写用ズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ群の配置を示す。なお、図１についての詳細な説明は前述した通りであるので、ここでは特に必要の無い限り重複した説明は省略する。
この実施例１の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２および、同じく正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３を配置して構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順に、両面が非球面とされた非球面レンズである第１レンズＬ１、両凹レンズである第２レンズＬ２を配置して構成されている。第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順に、両凸レンズである第３レンズＬ３、同じく両凸レンズである第４レンズＬ４を配置して構成されている。そして第３レンズ群Ｌ３は拡大側から順に、両凹レンズである第５レンズＬ５、両凸レンズである第６レンズＬ６、負メニスカスレンズである第７レンズＬ７および、両凸レンズである第８レンズＬ８を配置して構成されている。
本実施例において、縮小側の最大像高は０．５５５である。それに対して、最も縮小側に配置された第８レンズＬ８の縮小側のレンズ面における最大有効光束高は、上記最大像高よりも小さい０．４０９である。そこで、十分なレンズバックを確保でき、また、最も縮小側に配された第３レンズ群Ｇ３のレンズ径を小型化することも可能になっている。
表１に、実施例１の投写用ズームレンズの基本レンズデータを示す。ここでは、前述した平行平板ＰＰも含めて示している。表１において、Ｓｉの欄には最も拡大側に有る構成要素の拡大側の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するように構成要素に面番号を付したときのｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示す。Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示している。また、Ｎｄｊの欄には最も拡大側の構成要素を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線に対するアッベ数を示している。
なお表１の曲率半径Ｒおよび面間隔Ｄの値は、広角端における投写用ズームレンズの全系の焦点距離を１．００として規格化した値である。また表１中では、所定の桁でまるめた数値を記載している。また曲率半径の符号は、面形状が拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。
そして面間隔Ｄのうち、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔、および第３レンズ群Ｇ３と平行平板ＰＰとの間隔は変倍時に変化する可変間隔であり、これらの間隔に相当する欄にはそれぞれ、「Ｄ」に当該間隔の前側の面番号を付してＤ４、Ｄ８、Ｄ１６と記載している。
以上は、後述する表４、７、１０、１３および１６においても同様である。ただし、４群構成の実施例に関する表７、１０、１３および１６では、変倍時に変化する可変間隔として、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔および、第４レンズ群Ｇ４と平行平板ＰＰとの間隔の４つを示している。そして、上述のような３つあるいは４つの可変レンズ群間隔について、「Ｄ」の後に続く数字は各実施例における構成要素の数に応じて変わっているが、当該間隔の前側の面番号を付して示しているのはどの表でも同じである。
また表２に、実施例１の投写用ズームレンズが変倍する際の広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離ｆと、上記可変間隔Ｄ４、Ｄ８およびＤ１６の値を示す。これらの数値も、広角端における全系の焦点距離を１．００として規格化した、投写距離が１５１．０８７（同様に規格化した値）の場合の値である。ここに示される通り本実施例では、ズーム比は１．５０倍と高いものとなっている。
以上述べた表２の記載の仕方は、後述する表５、８、１１、１４および１７においても同様である。ただし、投写距離は実施例毎に固有の値であって、各表の上に示してある。
また表３に、実施例１の投写用ズームレンズの非球面データを示す。ここでは、非球面の面番号と、その非球面に関する非球面係数を示す。なお非球面係数は、下記の数１に示す非球面式における各係数Ｋ、Ａｉ（ｉ＝３〜１６）の値である。また、ここに示す数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０-2」であることを示す。以上述べた表３の記載の仕方は、後述する表６、９、１２、１５および１８においても同様である。またいずれの実施例でも、非球面は第１レンズＬ１の両面のみであるので、面番号Ｓ１およびＳ２に関する非球面係数を示している。
Figure 0005727669
Figure 0005727669
Figure 0005727669
Figure 0005727669
ここで図７の（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ、実施例１の投写用ズームレンズの広角端における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。また同図の（Ｅ）〜（Ｈ）にそれぞれ、実施例１の投写用ズームレンズの中間焦点位置における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示す。また同図の（Ｉ）〜（Ｌ）にそれぞれ、実施例１の投写用ズームレンズの望遠端における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示す。ここで各収差は、投写距離を前述の１５１．０８７としたときのものである。またこの図７には、実施例１の広角端、中間焦点位置および望遠端におけるＦナンバーＦｎｏ．および全画角２ω（単位は度）を併せて示してある。
図７の（Ａ）〜（Ｌ）の各収差図は、ｄ線を基準としたものであるが、球面収差図では、Ｆ線（波長波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に関する収差も示しており、倍率色収差図では、Ｆ線、Ｃ線に関する収差を示している。また、非点収差図ではサジタル方向、タンジェンシャル方向に関する収差をそれぞれ実線、破線で示している。
上述した実施例１のレンズ群配置図、表および収差図の記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り、以下の実施例２〜６のものについても基本的に同様である。また、上述した実施例１のレンズ群配置図（図１）が広角端、望遠端におけるものである点、そして収差図が広角端、中間焦点位置、望遠端におけるものである点も、実施例２〜６において同様である。
＜実施例２＞
図２に、実施例２の投写用ズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ群の配置を示す。この実施例２の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２および、同じく正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３を配置して構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順に、両面が非球面とされた非球面レンズである第１レンズＬ１、両凹レンズである第２レンズＬ２を配置して構成されている。第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順に、両凸レンズである第３レンズＬ３、同じく両凸レンズである第４レンズＬ４を配置して構成されている。そして第３レンズ群Ｇ３は拡大側から順に、両凹レンズである第５レンズＬ５、両凸レンズである第６レンズＬ６、両凹レンズである第７レンズＬ７、正メニスカスレンズである第８レンズＬ８および、両凸レンズである第９レンズＬ９を配置して構成されている。
本実施例において、縮小側の最大像高は０．５５４である。それに対して、最も縮小側に配置された第９レンズＬ９の縮小側のレンズ面における最大有効光束高は、上記最大像高よりも小さい０．４０７である（なおこれらの値も、広角端における全系の焦点距離を１．００として規格化したものである。以下、同様）。そこで、十分なレンズバックを確保でき、また、最も縮小側に配された第３レンズ群Ｇ３のレンズ径を小型化することも可能になっている。
表４に、実施例２の投写用ズームレンズの基本レンズデータを示す。また表５に、実施例２の投写用ズームレンズが変倍する際の広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離ｆと、可変間隔Ｄ４、Ｄ８およびＤ１８の値を示す。ここに示される通り本実施例では、ズーム比は１．５０倍と高いものとなっている。これらの数値は、投写距離が１５１．０７３の場合の値である。また表６に、実施例２の投写用ズームレンズの非球面データを示す。
Figure 0005727669
Figure 0005727669
Figure 0005727669
一方図８の（Ａ）〜（Ｌ）にそれぞれ、実施例２の投写用ズームレンズの各収差図を示す。ここに示す各収差は、投写距離を前述の１５１．０７３としたときのものである。
＜実施例３＞
図３に、実施例３の投写用ズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ群の配置を示す。この実施例３の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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および、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配置して構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順に、両面が非球面とされた非球面レンズである第１レンズＬ１、両凹レンズである第２レンズＬ２を配置して構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、１枚の両凸レンズである第３レンズＬ３から構成されている。第３レンズ群Ｇ３も、１枚の両凸レンズである第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズ群Ｇ４は拡大側から順に、両凹レンズである第５レンズＬ５、両凸レンズである第６レンズＬ６、負メニスカスレンズである第７レンズＬ７および、両凸レンズである第８レンズＬ８を配置して構成されている。
本実施例において、縮小側の最大像高は０．５５５である。それに対して、最も縮小側に配置された第８レンズＬ８の縮小側のレンズ面における最大有効光束高は、上記最大像高よりも小さい０．４１４である。そこで、十分なレンズバックを確保でき、また、最も縮小側に配された第４レンズ群Ｇ４のレンズ径を小型化することも可能になっている。
表７に、実施例３の投写用ズームレンズの基本レンズデータを示す。また表８に、実施例３の投写用ズームレンズが変倍する際の広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離ｆと、可変間隔Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８およびＤ１６の値を示す。ここに示される通り本実施例では、ズーム比は１．５０倍と高いものとなっている。これらの数値は、投写距離が１５１．１２１の場合の値である。また表９に、実施例３の投写用ズームレンズの非球面データを示す。
Figure 0005727669
Figure 0005727669
Figure 0005727669
一方図９の（Ａ）〜（Ｌ）にそれぞれ、実施例３の投写用ズームレンズの各収差図を示す。ここに示す各収差は、投写距離を前述の１５１．１２１としたときのものである。
＜実施例４＞
図４に、実施例４の投写用ズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ群の配置を示す。この実施例４の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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および、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配置して構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順に、両面が非球面とされた非球面レンズである第１レンズＬ１、両凹レンズである第２レンズＬ２を配置して構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、１枚の両凸レンズである第３レンズＬ３から構成されている。第３レンズ群Ｇ３も、１枚の両凸レンズである第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズ群Ｇ４は拡大側から順に、両凹レンズである第５レンズＬ５、両凸レンズである第６レンズＬ６、両凹レンズである第７レンズＬ７、正メニスカスレンズである第８レンズＬ８および、両凸レンズである第９レンズＬ９を配置して構成されている。
本実施例において、縮小側の最大像高は０．５５４である。それに対して、最も縮小側に配置された第９レンズＬ９の縮小側のレンズ面における最大有効光束高は、上記最大像高よりも小さい０．４０１である。そこで、十分なレンズバックを確保でき、また、最も縮小側に配された第４レンズ群Ｇ４のレンズ径を小型化することも可能になっている。
表１０に、実施例４の投写用ズームレンズの基本レンズデータを示す。また表１１に、実施例４の投写用ズームレンズが変倍する際の広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離ｆと、可変間隔Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８およびＤ１８の値を示す。ここに示される通り本実施例では、ズーム比は１．５０倍と高いものとなっている。これらの数値は、投写距離が１５１．０７８の場合の値である。また表１２に、実施例４の投写用ズームレンズの非球面データを示す。
Figure 0005727669
Figure 0005727669
Figure 0005727669
一方図１０の（Ａ）〜（Ｌ）にそれぞれ、実施例４の投写用ズームレンズの各収差図を示す。ここに示す各収差は、投写距離を前述の１５１．０７８としたときのものである。
＜実施例５＞
図５に、実施例５の投写用ズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ群の配置を示す。この実施例５の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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および、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配置して構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順に、両面が非球面とされた非球面レンズである第１レンズＬ１、両凹レンズである第２レンズＬ２を配置して構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、１枚の両凸レンズである第３レンズＬ３から構成されている。第３レンズ群Ｇ３も、１枚の両凸レンズである第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズ群Ｇ４は拡大側から順に、両凹レンズである第５レンズＬ５、両凸レンズである第６レンズＬ６、両凹レンズである第７レンズＬ７、正メニスカスレンズである第８レンズＬ８、両凸レンズである第９レンズＬ９および、両凸レンズである第１０レンズＬ１０を配置して構成されている。
本実施例において、縮小側の最大像高は０．５５３である。それに対して、最も縮小側に配置された第１０レンズＬ１０の縮小側のレンズ面における最大有効光束高は、上記最大像高よりも小さい０．４１５である。そこで、十分なレンズバックを確保でき、また、最も縮小側に配された第４レンズ群Ｇ４のレンズ径を小型化することも可能になっている。
表１３に、実施例５の投写用ズームレンズの基本レンズデータを示す。また表１４に、実施例５の投写用ズームレンズが変倍する際の広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離ｆと、可変間隔Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８およびＤ２０の値を示す。ここに示される通り本実施例では、ズーム比は１．５０倍と高いものとなっている。これらの数値は、投写距離が１２０．５１６の場合の値である。また表１５に、実施例５の投写用ズームレンズの非球面データを示す。
Figure 0005727669
Figure 0005727669
Figure 0005727669
一方図１１の（Ａ）〜（Ｌ）にそれぞれ、実施例５の投写用ズームレンズの各収差図を示す。ここに示す各収差は、投写距離を前述の１２０．５１６としたときのものである。
＜実施例６＞
図６に、実施例６の投写用ズームレンズの広角端、望遠端におけるレンズ群の配置を示す。この実施例６の投写用ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正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および、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配置して構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順に、両面が非球面とされた非球面レンズである第１レンズＬ１、両凹レンズである第２レンズＬ２を配置して構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、１枚の両凸レンズである第３レンズＬ３から構成されている。第３レンズ群Ｇ３も、１枚の両凸レンズである第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズ群Ｇ４は拡大側から順に、両凹レンズである第５レンズＬ５、両凸レンズである第６レンズＬ６、両凹レンズである第７レンズＬ７、正メニスカスレンズである第８レンズＬ８、両凸レンズである第９レンズＬ９および、両凸レンズである第１０レンズＬ１０を配置して構成されている。
本実施例において、縮小側の最大像高は０．５５３である。それに対して、最も縮小側に配置された第１０レンズＬ１０の縮小側のレンズ面における最大有効光束高は、上記最大像高よりも小さい０．４０８である。そこで、十分なレンズバックを確保でき、また、最も縮小側に配された第４レンズ群Ｇ４のレンズ径を小型化することも可能になっている。
表１６に、実施例６の投写用ズームレンズの基本レンズデータを示す。また表１７に、実施例６の投写用ズームレンズが変倍する際の広角端、中間焦点位置、望遠端における全系の焦点距離ｆと、可変間隔Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８およびＤ２０の値を示す。ここに示される通り本実施例では、ズーム比は１．６４倍と高いものとなっている。これらの数値は、投写距離が１２０．４７２の場合の値である。また表１８に、実施例６の投写用ズームレンズの非球面データを示す。
Figure 0005727669
Figure 0005727669
Figure 0005727669
一方図１２の（Ａ）〜（Ｌ）にそれぞれ、実施例６の投写用ズームレンズの各収差図を示す。ここに示す各収差は、投写距離を前述の１２０．４７２としたときのものである。
また表１９に、前記条件式（１）〜（３）が規定する条件（つまり文字式の部分）の値を示す。前述した通りここでは、全系の焦点距離ｆwを１．００として示してあるので、fm、frおよびＢｆwの値がすなわち、各々fm／fw、ｆr／ｆwおよびＢｆw ／fwの値となる。
Figure 0005727669
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の投写用ズームレンズは、上記実施例のものに限られることなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を適宜変更することが可能である。
また、本発明の投写型表示装置も前述した構成のものに限られるものではなく、例えば、用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、既述の構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。

Claims (11)

  1. 移動群として３群ないし４群のレンズ群を移動させて変倍動作を行う投写用ズームレンズにおいて、
    最も拡大側のレンズ群は負の屈折力を有する移動群から構成され、
    最も縮小側のレンズ群は、拡大側より順に、両凹レンズ、正レンズ、拡大側に凹面を向けた負レンズを有して正の屈折力を有する移動群から構成され、
    前記最も拡大側のレンズ群は実質的に２枚のレンズからなり、
    下記条件式（１）を満たすことを特徴とする投写用ズームレンズ。
    −３．５＜ fm／fw ＜−１．０・・・（１）
    ただし、
    ｆw：広角端における全系の焦点距離
    ｆm：前記最も拡大側のレンズ群の焦点距離
  2. 前記最も拡大側のレンズ群は実質的に、拡大側より順に、少なくとも１面が非球面である非球面レンズおよび、両凹レンズを配置して構成されていることを特徴とする請求項１記載の投写用ズームレンズ。
  3. 前記非球面レンズはプラスチック材から形成され、前記両凹レンズはガラス材から形成されていることを特徴とする請求項２記載の投写用ズームレンズ。
  4. 下記条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
    ２．０＜ ｆr／ｆw ＜５０．０・・・（２）
    ただし、
    fw：広角端における全系の焦点距離
    fr：前記最も縮小側のレンズ群の焦点距離
  5. 拡大側より順に実質的に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群および正の第３レンズ群が配列されてなり、
    変倍に際し前記第１レンズ群、第２レンズ群および第３レンズ群が移動群として各々独立して移動し、
    広角端から望遠端まで変倍する際に前記第１レンズ群は縮小側に移動し、前記第２レンズ群および前記第３レンズ群は拡大側へ移動することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
  6. 拡大側より順に実質的に、負の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群および正の第４レンズ群が配列されてなり、
    変倍に際し前記第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群が移動群として各々独立して移動し、
    広角端から望遠端まで変倍する際に前記第１レンズ群は縮小側に移動し、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群は拡大側へ移動することを特徴とする特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
  7. 前記第２レンズ群は１枚の単レンズで構成されていることを特徴とする請求項６記載の投写用ズームレンズ。
  8. 前記第３レンズ群は１枚の単レンズで構成されていることを特徴とする請求項６または７記載の投写用ズームレンズ。
  9. 下記条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
    １．０＜Ｂｆw ／fw ・・・（３）
    ただし、
    fw：広角端における全系の焦点距離
    Ｂｆw ：広角端における全系のバックフォーカス（空気換算距離）
  10. 最も縮小側のレンズ面における最大有効光束高が、縮小側の最大像高より小さいことを特徴とする請求項１から９のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズ。
  11. 光源と、ライトバルブと、前記光源からの光束を前記ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１から１０のうちいずれか１項記載の投写用ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用ズームレンズによりスクリーンに投写する構成を有することを特徴とする投写型表示装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7081966B2 (ja) * 2017-12-19 2022-06-07 リコーインダストリアルソリューションズ株式会社 投射用ズームレンズおよび投射型画像表示装置
CN113253444B (zh) * 2020-02-11 2023-05-02 上旸光学股份有限公司 变焦投影***
CN111897116A (zh) * 2020-08-24 2020-11-06 中山联合光电科技股份有限公司 投影光学***及投影设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004279958A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Seiko Epson Corp 投映用ズームレンズ及びこれを備えたプロジェクター
JP2011017900A (ja) * 2009-07-09 2011-01-27 Fujifilm Corp 投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置
JP2011053506A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Fujifilm Corp 投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置
JP2011145566A (ja) * 2010-01-16 2011-07-28 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する光学機器
JP2012022106A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004077950A (ja) 2002-08-21 2004-03-11 Canon Inc ズームレンズ
JP2007271697A (ja) 2006-03-30 2007-10-18 Fujinon Corp 投影用ズームレンズおよび投写型表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004279958A (ja) * 2003-03-18 2004-10-07 Seiko Epson Corp 投映用ズームレンズ及びこれを備えたプロジェクター
JP2011017900A (ja) * 2009-07-09 2011-01-27 Fujifilm Corp 投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置
JP2011053506A (ja) * 2009-09-03 2011-03-17 Fujifilm Corp 投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置
JP2011145566A (ja) * 2010-01-16 2011-07-28 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する光学機器
JP2012022106A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Canon Inc ズームレンズ及びそれを有する撮像装置

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