JP2008209829A

JP2008209829A - 投射ズームレンズ

Info

Publication number: JP2008209829A
Application number: JP2007048598A
Authority: JP
Inventors: Akira Mizuma; 章水間
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】小型で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに最適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズを提供する。
【解決手段】この投射ズームレンズ１００は、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₁₁、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₁₂、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₁₃、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ₁₄、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ₁₅、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ₁₆が配置されて構成される。第２レンズ群Ｇ₁₂、第３レンズ群Ｇ₁₃、第４レンズ群Ｇ₁₄、および第５レンズ群Ｇ₁₅を光軸に沿って拡大側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。そして、この投射ズームレンズ１００は、所定の条件を満足することで、より高い光学性能を備えることができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、液晶表示素子などに表示された画像をスクリーンなどに拡大投影するための投射ズームレンズに関する。

近年、プレゼンテーション用ツールとして、画像をスクリーンに拡大投影する液晶プロジェクタが普及してきた。このような液晶プロジェクタには、液晶表示素子に表示された画像をスクリーンに拡大投影するための投射レンズが備えられている。

特に、液晶表示素子を３枚使用する３板方式のプロジェクタに用いられる投射レンズは、液晶表示素子と投射レンズとの間に色合成するダイクロイックプリズムや偏光板を配置するスペースを設けなければならないので、十分なバックフォーカスを確保する必要がある。また、色合成するダイクロイックプリズムで使用される膜への角度依存が大きいと、投影像の各色の明るさが画角により変化して、スクリーン上で画像のコントラスト低下や、色ムラ、輝度ムラが生じる。これを防止するため、投射レンズでは共役長の短い側に略テレセントリックな構成が要求される。

液晶プロジェクタ用の投射レンズとしては、一般に、負の屈折力を有する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が用いられ、広角でかつ長いバックフォーカスを確保している。このような投射レンズは、大口径化や高変倍化に不利な面を有するが、レンズ構成を可動群の多い多群ズームにすることより、小型、大口径で、かつ高変倍が可能な光学系が実現できる（たとえば、特許文献１〜４を参照。）。

特開２００１−１０８９００号公報特開２００１−３５００９４号公報特開２００５−８４３５２号公報特開２００５−２６６１０３号公報

近年、液晶プロジェクタの小型軽量化が進んでいる。このため、小型の液晶プロジェクタは、小型の液晶表示素子を使用しており、画像の明るさが確保しにくい。そこで、小型の液晶プロジェクタには、小型軽量かつＦナンバの小さい投射レンズを搭載することが望まれる。また、液晶プロジェクタを狭い場所にも設置できるようにするため、広角で変倍機能を備えた投射レンズを搭載することが好ましい。

上記特許文献１および２に記載の投射レンズは、拡大側より負正正負正正の屈折力を有する６つのレンズ群が配置されて構成されているが、その変倍比は１．３倍程度と小さく、スクリーンに投射画像のサイズを合わせるには、かかる投射レンズが搭載された液晶プロジェクタを前後方向に移動させる必要があった。また、投射レンズの口径は大きいが、Ｆナンバが１．７程度であり、小型の液晶プロジェクタに要求される明るさを十分確保できないという問題があった。

また、特許文献３および４に記載の投射レンズは、Ｆナンバが１．６程度であるので、小型の液晶プロジェクタに要求される明るさを十分確保できている。しかしながら、そのズーム比が１．２倍程度と不十分である。

一般に、投射レンズの大口径化、高変倍化を促進すれば、収差補正が困難になるばかりか、レンズの大型化、重量化を招き、さらには製造コストが上昇するという問題も生じる。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、小型で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに最適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズを提供することを目的とする。また、軽量化、製造コストの低減化が図られた投射ズームレンズを提供することも、この発明の目的である。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる投射ズームレンズは、平面画像を拡大して投射結像させる投射ズームレンズであって、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群と、が配置されて構成され、前記各レンズ群のうち複数のレンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行い、以下に示す条件式を満足することを特徴とする。
−１．７＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．１
１．９＜ｆ₃／ｆ_w＜３．５
０．６５＜ｆ₂／ｆ₃＜１．９
０．２６＜ｂｆ／ｆ₆＜０．５
ただし、ｆ_wは光学系全系の広角端における焦点距離、ｆ₁は前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ₂は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆ₃は前記第３レンズ群の焦点距離、ｆ₆は前記第６レンズ群の焦点距離、ｂｆはバックフォーカスの長さを示す。

この請求項１に記載の発明によれば、小型で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに最適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズを提供することができる。

また、請求項２の発明にかかる投射ズームレンズは、請求項１に記載の発明において、さらに、光学系全長をＬとするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする。
−４．２＜Ｌ／ｆ₁＜−２．６

この請求項２に記載の発明によれば、さらなる光学系の小型化が可能になる。

また、請求項３の発明にかかる投射ズームレンズは、請求項１または２に記載の発明において、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、および前記第５レンズ群を光軸に沿って拡大側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行うことを特徴とする。

この請求項３に記載の発明によれば、より光学系の小型化および高変倍化を達成することができる。

また、請求項４の発明にかかる投射ズームレンズは、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記第１レンズ群および前記第５レンズ群が、少なくとも一面に非球面が形成されたレンズを含んでいることを特徴とする。

この請求項４に記載の発明によれば、少ないレンズ枚数で効果的な諸収差の補正が可能になる。また、少ないレンズ枚数で投射ズームレンズを構成できることから、光学系の軽量化、製造コストの低減化が促進される。

また、請求項５の発明にかかる投射ズームレンズは、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記第５レンズ群は、アッベ数が８０以上の凸レンズを少なくとも１枚含んでいることを特徴とする。

この請求項５に記載の発明によれば、色収差の効果的な補正が可能になる。

また、請求項６の発明にかかる投射ズームレンズは、請求項５に記載の発明において、前記凸レンズが、ガラス材で形成されていることを特徴とする。

この請求項６に記載の発明によれば、前記第５レンズ群中に、容易にアッベ数が８０以上の凸レンズを配置することができる。

この発明によれば、小型で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに最適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズを提供することができるという効果を奏する。また、軽量化、製造コストの低減化が図られた投射ズームレンズを提供することができるという効果を奏する。

以下、この発明にかかる投射ズームレンズの好適な実施の形態を詳細に説明する。

この発明の実施の形態にかかる投射ズームレンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群と、が配置されて構成される。この投射ズームレンズは、前記各レンズ群のうち複数のレンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。より光学系の小型化および高変倍化を達成するためには、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、および前記第５レンズ群を光軸に沿って拡大側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行うとよい。

この発明は、小型で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに最適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズを提供することを目的としている。特に、広角端のＦナンバが１.６程度、変倍比が１．６倍以上である投射ズームレンズを提供することを目的としている。そこで、かかる目的を達成するため、以下に示すような各種条件を設定している。

まず、この実施の形態の投射ズームレンズでは、色合成するダイクロイックプリズムや偏光板などを配置するスペースを設けなければならので、十分な長さのバックフォーカスを確保する必要がある。また、諸収差の補正が十分に行われなければならない。そこで、この投射ズームレンズは、光学系全系の広角端における焦点距離をｆ_w、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ₁とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（１） −１．７＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．１

条件式（１）は、この実施の形態の投射レンズにおける、光学系全系の広角端の焦点距離ｆ_wに対する前記第１レンズ群の焦点距離ｆ₁の比を規定したものである。この条件式（１）においてその下限を下回ると、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ₁が大きくなりすぎ、広角かつ長いバックフォーカスを確保することが困難となる。一方、条件式（１）においてその上限を越えると、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ₁が小さくなりすぎ、諸収差の補正が困難になる。

また、この実施の形態の投射ズームレンズでは、小型化を達成するため、変倍時における各レンズ群の移動量をできるだけ小さく抑えることが必要である。そこで、この投射ズームレンズは、光学系全系の広角端における焦点距離をｆ_w、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（２）１．９＜ｆ₃／ｆ_w＜３．５

条件式（２）は、この実施の形態の投射ズームレンズにおける、光学系全系の広角端の焦点距離ｆ_wに対する前記第３レンズ群の焦点距離ｆ₃の比を規定したものである。この条件式（２）においてその下限を下回ると、前記第３レンズ群の焦点距離ｆ₃が小さくなりすぎ、諸収差の補正が困難になる。一方、条件式（２）においてその上限を越えると、前記第３レンズ群の変倍に伴う移動量が大きくなりすぎ、小型、高変倍の投射ズームレンズを提供できなくなる。

また、この実施の形態の投射ズームレンズでは、光学性能を維持するため、変倍時に生じる収差変動を抑制することが必要である。そこで、この投射ズームレンズは、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ₂、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ₃とするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（３）０．６５＜ｆ₂／ｆ₃＜１．９

条件式（３）は、この実施の形態の投射ズームレンズにおける、前記第３レンズ群の焦点距離ｆ₃に対する前記第２レンズ群の焦点距離ｆ₂の比を規定したものである。この条件式（３）においてその下限を下回ると、前記第３レンズ群の焦点距離ｆ₃に対する前記第２レンズ群の焦点距離ｆ₂が小さくなりすぎ、諸収差の補正が困難になる。一方、条件式（３）においてその上限を越えると、前記第３レンズ群の焦点距離ｆ₃に対する前記第２レンズ群の焦点距離ｆ₂が大きくなりすぎ、変倍時に生じる球面収差の変動を抑えることができず、大口径化が困難になる。

また、この実施の形態の投射ズームレンズでは、画像のコントラスト低下や、色ムラ、輝度ムラが生じるのを防止するため、共役長の短い側に略テレセントリックな構成が要求される。そこで、この投射ズームレンズは、前記第６レンズ群の焦点距離をｆ₆、バックフォーカスの長さをｂｆとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。
（４）０．２６＜ｂｆ／ｆ₆＜０．５

条件式（４）は、この実施の形態の投射ズームレンズにおける、前記第６レンズ群の焦点距離ｆ₆に対するバックフォーカスの長さｂｆの比を規定したものである。この条件式（４）においてその下限を下回ると、略テレセントリックな構成を確保するために開口絞りより後側のレンズ構成が大きくなり、光学系の小型化が困難となる。一方、条件式（４）においてその上限を越えると、前記第６レンズ群の焦点距離ｆ₆が小さくなりすぎ、諸収差の補正が困難になる。

この実施の形態にかかる投射レンズは、上記条件式（１）〜（４）を満足することで、小型で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに好適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズになる。

さらに、この実施の形態にかかる投射ズームレンズは、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ₁、光学系全長をＬとするとき、次の条件式を満足することが好ましい。上記条件式（１）〜（４）に加え、次の条件式（５）を満足することにより、さらなる光学系の小型化が達成できる。
（５） −４．２＜Ｌ／ｆ₁＜−２．６

条件式（５）は、この実施の形態にかかる投射ズームレンズにおける、前記第１レンズ群の焦点距離ｆ₁に対する光学系全長Ｌの比を規定したものである。この条件式（５）においてその下限を下回ると、第１レンズ群の焦点距離ｆ₁が小さくなりすぎ、諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（５）においてその上限を越えると、前記第１レンズ群の前玉径が大きくなりすぎ、光学系の小型化が困難になる。

さらに、この実施の形態にかかる投射ズームレンズを構成する前記第１レンズ群および前記第５レンズ群は、少なくとも一面に非球面が形成されたレンズを含んでいることが好ましい。このようにすることで、少ないレンズ枚数で効果的な諸収差の補正が可能になる。また、少ないレンズ枚数で投射ズームレンズを構成できることから、光学系の軽量化、製造コストの低減化が促進される。

また、前記第５レンズ群は、アッベ数が８０以上の凸レンズを少なくとも１枚含んでいることが好ましい。このようにすることで、色収差の効果的な補正が可能になる。なお、前記凸レンズはいかなる材質のものを用いてもよいが、ガラス製のものであれば入手が容易であるため、前記第５レンズ群中に容易にアッベ数が８０以上の凸レンズを配置することができる。

以上説明したように、この実施の形態にかかる投射ズームレンズは、上記のような特徴を備えているので、小型軽量で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに最適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズになる。すなわち、この投射ズームレンズは、Ｆナンバが１.６程度と明るく、変倍比が１．６倍以上あり、諸収差も良好に補正可能である。また、共役長の短い側が略テレセントリックな構成になるため、スクリーン上での画像のコントラスト低下や、色ムラ、輝度ムラが生じない。さらに、少ないレンズ枚数で投射ズームレンズを構成できることから、光学系の軽量化、製造コストの低減化が促進される。

なお、上記条件式（１）〜（５）で示された各数値の範囲は、当該数値の近傍値であれば、この発明で期待される効果は得られる。

以下、この発明にかかる投射ズームレンズの実施例を示す。

（実施例１）
図１は、実施例１にかかる投射ズームレンズの広角端における構成を示す光軸に沿う断面図である。この投射ズームレンズ１００は、拡大側（図の左側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₁₁、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₁₂、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₁₃、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ₁₄、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ₁₅、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ₁₆が配置されて構成される。また、第３レンズ群Ｇ₁₃と第４レンズ群Ｇ₁₄との間には、開口絞りＳＴＰが配置される。第６レンズ群Ｇ₁₆の後方には、プリズムなどのバック挿入ガラスＰが配置される。なお、ＩＭＧは液晶表示素子を示している。

また、第１レンズ群Ｇ₁₁および第５レンズ群Ｇ₁₅は、いずれも非球面レンズを含んでいる。さらに、第５レンズ群Ｇ₁₅は、アッベ数が８０以上の凸レンズを含んでいる。

この実施例１にかかる投射ズームレンズ１００は、第２レンズ群Ｇ₁₂、第３レンズ群Ｇ₁₃、第４レンズ群Ｇ₁₄、および第５レンズ群Ｇ₁₅を光軸に沿って拡大側（図の左側）へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。

以下、実施例１にかかる投射ズームレンズ１００に関する各種数値データを示す。

投射ズームレンズ１００全系の焦点距離（ｆ）＝23.823〜38.479mm
投射ズームレンズ１００全系の広角端における焦点距離（ｆ_w）＝23.823mm
Ｆナンバ＝1.6〜2.2
半画角（ω）＝29.2〜18.9°
第１レンズ群Ｇ₁₁の焦点距離（ｆ₁）＝-34.573mm
第２レンズ群Ｇ₁₂の焦点距離（ｆ₂）＝56.075mm
第３レンズ群Ｇ₁₃の焦点距離（ｆ₃）＝71.312mm
第６レンズ群Ｇ₁₆の焦点距離（ｆ₆）＝60.535mm
バックフォーカスの長さ（ｂｆ）＝26.16mm
光学系全長（Ｌ）＝110.07mm

（条件式（１）に関する数値）
ｆ₁／ｆ_w＝-1.45

（条件式（２）に関する数値）
ｆ₃／ｆ_w＝2.99

（条件式（３）に関する数値）
ｆ₂／ｆ₃＝0.79

（条件式（４）に関する数値）
ｂｆ／ｆ₆＝0.43

（条件式（５）に関する数値）
Ｌ／ｆ₁＝-3.18

ｒ₁＝70.436
ｄ₁＝2.500 ｎｄ₁＝1.61800 νｄ₁＝63.39
ｒ₂＝24.230
ｄ₂＝4.181
ｒ₃＝34.783（非球面）
ｄ₃＝4.000 ｎｄ₂＝1.52470 νｄ₂＝56.20
ｒ₄＝24.657（非球面）
ｄ₄＝10.403
ｒ₅＝-53.044
ｄ₅＝1.500 ｎｄ₃＝1.48749 νｄ₃＝70.21
ｒ₆＝1462.139
ｄ₆＝2.524 ｎｄ₄＝1.83481 νｄ₄＝42.72
ｒ₇＝-201.836
ｄ₇＝12.691（広角端）〜0.284（望遠端）
ｒ₈＝59.749
ｄ₈＝5.745 ｎｄ₅＝1.90366 νｄ₅＝31.32
ｒ₉＝-333.013
ｄ₉＝13.344（広角端）〜2.394（望遠端）
ｒ₁₀＝47.233
ｄ₁₀＝5.775 ｎｄ₆＝1.80400 νｄ₆＝46.58
ｒ₁₁＝-49.839
ｄ₁₁＝1.200 ｎｄ₇＝1.75211 νｄ₇＝25.05
ｒ₁₂＝176.421
ｄ₁₂＝3.625
ｒ₁₃＝∞（開口絞り）
ｄ₁₃＝1.243（広角端）〜19.216（望遠端）
ｒ₁₄＝-163.973
ｄ₁₄＝1.200 ｎｄ₈＝1.59270 νｄ₈＝35.30
ｒ₁₅＝29.188
ｄ₁₅＝0.848
ｒ₁₆＝37.698
ｄ₁₆＝2.657 ｎｄ₉＝1.83481 νｄ₉＝42.72
ｒ₁₇＝82.962
ｄ₁₇＝14.247（広角端）〜4.417（望遠端）
ｒ₁₈＝-21.411
ｄ₁₈＝1.143 ｎｄ₁₀＝1.59270 νｄ₁₀＝35.30
ｒ₁₉＝61.963
ｄ₁₉＝8.647 ｎｄ₁₁＝1.49700 νｄ₁₁＝81.61
ｒ₂₀＝-24.984
ｄ₂₀＝0.295
ｒ₂₁＝54.259（非球面）
ｄ₂₁＝6.000 ｎｄ₁₂＝1.52470 νｄ₁₂＝56.20
ｒ₂₂＝-175.863（非球面）
ｄ₂₂＝0.614（広角端）〜15.827（望遠端）
ｒ₂₃＝98.375
ｄ₂₃＝5.691 ｎｄ₁₃＝1.77250 νｄ₁₃＝49.60
ｒ₂₄＝-87.595
ｄ₂₄＝5.000
ｒ₂₅＝∞
ｄ₂₅＝32.000 ｎｄ₁₄＝1.51680 νｄ₁₄＝64.20
ｒ₂₆＝∞
ｄ₂₆＝5.000
ｒ₂₇＝∞

円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）
（第３面）
ε＝1.2926
Ａ＝0，Ｂ＝2.65254×10^-6，
Ｃ＝-4.07647×10^-9，Ｄ＝-4.75952×10^-12，
Ｅ＝3.16254×10^-15，Ｆ＝0
（第４面）
ε＝0.8910
Ａ＝0，Ｂ＝-4.18364×10^-6，
Ｃ＝-8.67086×10^-9，Ｄ＝-3.56820×10^-11，
Ｅ＝3.56917×10^-15，Ｆ＝0
（第２１面）
ε＝0.2424
Ａ＝0，Ｂ＝-1.46860×10^-6，
Ｃ＝1.55483×10^-9，Ｄ＝-1.18686×10^-11，
Ｅ＝1.55694×10^-14，Ｆ＝0
（第２２面）
ε＝-36.4560
Ａ＝0，Ｂ＝2.67347×10^-6，
Ｃ＝-1.85601×10^-9，Ｄ＝-9.07733×10^-13，
Ｅ＝4.58800×10^-16，Ｆ＝0

図２は、実施例１にかかる投射ズームレンズの広角端における諸収差図である。また、図３は、実施例１にかかる投射ズームレンズの望遠端における諸収差図である。いずれの図も、投射距離１.８ｍ(レンズ第１面〜スクリーン)における共役長の短い側の球面収差、非点収差、および歪曲収差を示している。図中、点線はλ＝４６０ｎｍ（Ｂ線）、実線はλ＝５４６.０７ｎｍ（Ｇ線）、一点鎖線はλ＝６1０ｎｍ（Ｒ線）に相当する波長の収差を表す。また、非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれ球欠的像面、子午的像面に対する収差を表す。

（実施例２）
図４は、実施例２にかかる投射ズームレンズの広角端における構成を示す光軸に沿う断面図である。この投射ズームレンズ２００は、拡大側（図の左側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₂₁、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₂₂、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₂₃、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ₂₄、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ₂₅、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ₂₆が配置されて構成される。また、第３レンズ群Ｇ₂₃と第４レンズ群Ｇ₂₄との間には、開口絞りＳＴＰが配置される。第６レンズ群Ｇ₂₆の後方には、プリズムなどのバック挿入ガラスＰが配置される。なお、ＩＭＧは液晶表示素子を示している。

また、第１レンズ群Ｇ₂₁および第５レンズ群Ｇ₂₅は、いずれも非球面レンズを含んでいる。さらに、第５レンズ群Ｇ₂₅は、アッベ数が８０以上の凸レンズを含んでいる。

この実施例２にかかる投射ズームレンズ２００は、第２レンズ群Ｇ₂₂、第３レンズ群Ｇ₂₃、第４レンズ群Ｇ₂₄、および第５レンズ群Ｇ₂₅を光軸に沿って拡大側（図の左側）へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。

以下、実施例２にかかる投射ズームレンズ２００に関する各種数値データを示す。

投射ズームレンズ２００全系の焦点距離（ｆ）＝23.819〜38.059mm
投射ズームレンズ２００全系の広角端における焦点距離（ｆ_w）＝23.819mm
Ｆナンバ＝1.6〜2.3
半画角（ω）＝29.2〜18.9°
第１レンズ群Ｇ₂₁の焦点距離（ｆ₁）＝-33.707mm
第２レンズ群Ｇ₂₂の焦点距離（ｆ₂）＝86.378mm
第３レンズ群Ｇ₂₃の焦点距離（ｆ₃）＝54.098mm
第６レンズ群Ｇ₂₆の焦点距離（ｆ₆）＝83.977mm
バックフォーカスの長さ（ｂｆ）＝26.17mm
光学系全長（Ｌ）＝110.11mm

（条件式（１）に関する数値）
ｆ₁／ｆ_w＝-1.42

（条件式（２）に関する数値）
ｆ₃／ｆ_w＝2.27

（条件式（３）に関する数値）
ｆ₂／ｆ₃＝1.60

（条件式（４）に関する数値）
ｂｆ／ｆ₆＝0.31

（条件式（５）に関する数値）
Ｌ／ｆ₁＝-3.27

ｒ₁＝59.892
ｄ₁＝2.200 ｎｄ₁＝1.58913 νｄ₁＝61.18
ｒ₂＝27.809
ｄ₂＝2.000
ｒ₃＝27.896（非球面）
ｄ₃＝3.800 ｎｄ₂＝1.50914 νｄ₂＝56.30
ｒ₄＝17.364（非球面）
ｄ₄＝12.834
ｒ₅＝-47.714
ｄ₅＝1.200 ｎｄ₃＝1.48749 νｄ₃＝70.21
ｒ₆＝103.139
ｄ₆＝3.019 ｎｄ₄＝1.83481 νｄ₄＝42.72
ｒ₇＝-1622.014
ｄ₇＝9.789（広角端）〜1.137（望遠端）
ｒ₈＝54.687
ｄ₈＝3.173 ｎｄ₅＝1.90366 νｄ₅＝31.32
ｒ₉＝174.868
ｄ₉＝14.608（広角端）〜0.500（望遠端）
ｒ₁₀＝66.934
ｄ₁₀＝5.324 ｎｄ₆＝1.77250 νｄ₆＝49.60
ｒ₁₁＝-49.078
ｄ₁₁＝1.000 ｎｄ₇＝1.72825 νｄ₇＝28.46
ｒ₁₂＝216.819
ｄ₁₂＝0.300
ｒ₁₃＝62.386
ｄ₁₃＝2.800 ｎｄ₈＝1.77250 νｄ₈＝49.60
ｒ₁₄＝277.965
ｄ₁₄＝12.958（広角端）〜25.994（望遠端）
ｒ₁₅＝∞（開口絞り）
ｄ₁₅＝2.003
ｒ₁₆＝-75.932
ｄ₁₆＝1.000 ｎｄ₉＝1.48749 νｄ₉＝70.21
ｒ₁₇＝71.672
ｄ₁₇＝8.838（広角端）〜3.070（望遠端）
ｒ₁₈＝-25.460
ｄ₁₈＝1.200 ｎｄ₁₀＝1.72825 νｄ₁₀＝28.46
ｒ₁₉＝58.159
ｄ₁₉＝5.800 ｎｄ₁₁＝1.80400 νｄ₁₁＝46.58
ｒ₂₀＝-50.217
ｄ₂₀＝0.300
ｒ₂₁＝63.664
ｄ₂₁＝5.995 ｎｄ₁₂＝1.49700 νｄ₁₂＝81.61
ｒ₂₂＝-82.548
ｄ₂₂＝0.300
ｒ₂₃＝85.373（非球面）
ｄ₂₃＝5.000 ｎｄ₁₃＝1.50914 νｄ₁₃＝56.30
ｒ₂₄＝-117.365（非球面）
ｄ₂₄＝0.500（広角端）〜15.998（望遠端）
ｒ₂₅＝163.382
ｄ₂₅＝4.172 ｎｄ₁₄＝1.77250 νｄ₁₄＝49.60
ｒ₂₆＝-107.153
ｄ₂₆＝5.000
ｒ₂₇＝∞
ｄ₂₇＝32.000 ｎｄ₁₅＝1.51680 νｄ₁₅＝64.20
ｒ₂₈＝∞
ｄ₂₈＝5.000
ｒ₂₉＝∞

円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）
（第３面）
ε＝1.2966
Ａ＝0，Ｂ＝-5.73278×10^-6，
Ｃ＝-2.52053×10^-9，Ｄ＝-1.20323×10^-11，
Ｅ＝2.51570×10^-14，Ｆ＝-6.49417×10^-17
（第４面）
ε＝0.5741
Ａ＝0，Ｂ＝-7.94046×10^-6，
Ｃ＝-1.19390×10^-8，Ｄ＝-3.80197×10^-12，
Ｅ＝1.13543×10^-15，Ｆ＝-1.25309×10^-16
（第２３面）
ε＝-1.2977
Ａ＝0，Ｂ＝-1.27625×10^-6，
Ｃ＝-2.57112×10^-9，Ｄ＝-9.94450×10^-12，
Ｅ＝-2.03056×10^-14，Ｆ＝-7.94508×10^-17
（第２４面）
ε＝-52.8687
Ａ＝0，Ｂ＝3.89033×10^-6，
Ｃ＝5.46271×10^-10，Ｄ＝-1.15058×10^-11，
Ｅ＝-3.12642×10^-14，Ｆ＝-4.57487×10^-17

図５は、実施例２にかかる投射ズームレンズの広角端における諸収差図である。また、図６は、実施例２にかかる投射ズームレンズの望遠端における諸収差図である。いずれの図も、投射距離１.８ｍ(レンズ第１面〜スクリーン)における共役長の短い側の球面収差、非点収差、および歪曲収差を示している。図中、点線はλ＝４６０ｎｍ（Ｂ線）、実線はλ＝５４６.０７ｎｍ（Ｇ線）、一点鎖線はλ＝６1０ｎｍ（Ｒ線）に相当する波長の収差を表す。また、非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれ球欠的像面、子午的像面に対する収差を表す。

（実施例３）
図７は、実施例３にかかる投射ズームレンズの広角端における構成を示す光軸に沿う断面図である。この投射ズームレンズ３００は、拡大側（図の左側）から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ₃₁、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ₃₂、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ₃₃、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ₃₄、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ₃₅、および正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ₃₆が配置されて構成される。また、第３レンズ群Ｇ₃₃と第４レンズ群Ｇ₃₄との間には、開口絞りＳＴＰが配置される。第６レンズ群Ｇ₃₆の後方には、プリズムなどのバック挿入ガラスＰが配置される。なお、ＩＭＧは液晶表示素子を示している。

また、第１レンズ群Ｇ₃₁および第５レンズ群Ｇ₃₅は、いずれも非球面レンズを含んでいる。さらに、第５レンズ群Ｇ₃₅は、アッベ数が８０以上の凸レンズを含んでいる。

この実施例３にかかる投射ズームレンズ３００は、第２レンズ群Ｇ₃₂、第３レンズ群Ｇ₃₃、第４レンズ群Ｇ₃₄、および第５レンズ群Ｇ₃₅を光軸に沿って拡大側（図の左側）へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行う。

以下、実施例３にかかる投射ズームレンズ３００に関する各種数値データを示す。

投射ズームレンズ３００全系の焦点距離（ｆ）＝23.862〜38.184mm
投射ズームレンズ３００全系の広角端における焦点距離（ｆ_w）＝23.862mm
Ｆナンバ＝1.6〜2.3
半画角（ω）＝29.2〜18.8°
第１レンズ群Ｇ₃₁の焦点距離（ｆ₁）＝-30.544mm
第２レンズ群Ｇ₃₂の焦点距離（ｆ₂）＝56.714mm
第３レンズ群Ｇ₃₃の焦点距離（ｆ₃）＝64.986mm
第６レンズ群Ｇ₃₆の焦点距離（ｆ₆）＝70.895mm
バックフォーカスの長さ（ｂｆ）＝26.09mm
光学系全長（Ｌ）＝109.94mm

（条件式（１）に関する数値）
ｆ₁／ｆ_w＝-1.28

（条件式（２）に関する数値）
ｆ₃／ｆ_w＝2.72

（条件式（３）に関する数値）
ｆ₂／ｆ₃＝0.87

（条件式（４）に関する数値）
ｂｆ／ｆ₆＝0.37

（条件式（５）に関する数値）
Ｌ／ｆ₁＝-3.60

ｒ₁＝53.640
ｄ₁＝2.200 ｎｄ₁＝1.48749 νｄ₁＝70.21
ｒ₂＝25.272
ｄ₂＝3.798
ｒ₃＝29.841（非球面）
ｄ₃＝4.000 ｎｄ₂＝1.50914 νｄ₂＝56.30
ｒ₄＝17.489（非球面）
ｄ₄＝11.734
ｒ₅＝-72.850
ｄ₅＝1.500 ｎｄ₃＝1.61800 νｄ₃＝63.39
ｒ₆＝3351.858
ｄ₆＝6.113（広角端）〜1.584（望遠端）
ｒ₇＝50.492
ｄ₇＝6.346 ｎｄ₄＝1.90366 νｄ₄＝31.32
ｒ₈＝2217.199
ｄ₈＝20.707（広角端）〜0.300（望遠端）
ｒ₉＝60.519
ｄ₉＝6.499 ｎｄ₅＝1.80400 νｄ₅＝46.58
ｒ₁₀＝-43.034
ｄ₁₀＝1.200 ｎｄ₆＝1.75211 νｄ₆＝25.05
ｒ₁₁＝-750.156
ｄ₁₁＝11.403（広角端）〜24.878（望遠端）
ｒ₁₂＝∞（開口絞り）
ｄ₁₂＝4.231
ｒ₁₃＝-25.659
ｄ₁₃＝1.000 ｎｄ₇＝1.59270 νｄ₇＝35.30
ｒ₁₄＝90.805
ｄ₁₄＝3.772（広角端）〜0.818（望遠端）
ｒ₁₅＝-303.864
ｄ₁₅＝5.372 ｎｄ₈＝1.80400 νｄ₈＝46.58
ｒ₁₆＝-25.086
ｄ₁₆＝1.000 ｎｄ₉＝1.59270 νｄ₉＝35.30
ｒ₁₇＝119.344
ｄ₁₇＝0.300
ｒ₁₈＝48.763
ｄ₁₈＝8.292 ｎｄ₁₀＝1.49700 νｄ₁₀＝81.61
ｒ₁₉＝-43.309
ｄ₁₉＝0.300
ｒ₂₀＝354.432（非球面）
ｄ₂₀＝5.000 ｎｄ₁₁＝1.50914 νｄ₁₁＝56.30
ｒ₂₁＝-107.583（非球面）
ｄ₂₁＝0.300（広角端）〜14.754（望遠端）
ｒ₂₂＝60.277
ｄ₂₂＝4.876 ｎｄ₁₂＝1.80400 νｄ₁₂＝46.58
ｒ₂₃＝-1102.681
ｄ₂₃＝5.000
ｒ₂₄＝∞
ｄ₂₄＝32.000 ｎｄ₁₃＝1.51680 νｄ₁₃＝64.20
ｒ₂₅＝∞
ｄ₂₅＝5.000
ｒ₂₆＝∞

円錐係数（ε）および非球面係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）
（第３面）
ε＝1.2739
Ａ＝0，Ｂ＝-6.18251×10^-6，
Ｃ＝-3.28858×10^-9，Ｄ＝-1.37348×10^-11，
Ｅ＝1.93069×10^-14，Ｆ＝-4.55968×10^-17
（第４面）
ε＝0.5540
Ａ＝0，Ｂ＝-8.37059×10^-6，
Ｃ＝-1.60053×10^-8，Ｄ＝-1.81202×10^-11，
Ｅ＝-1.68848×10^-14，Ｆ＝-1.41805×10^-16
（第２０面）
ε＝-92.9112
Ａ＝0，Ｂ＝-1.24910×10^-6，
Ｃ＝5.20133×10^-10，Ｄ＝-3.62713×10^-13，
Ｅ＝1.57389×10^-15，Ｆ＝7.21081×10^-17
（第２１面）
ε＝-17.7452
Ａ＝0，Ｂ＝1.74801×10^-6，
Ｃ＝1.91030×10^-9，Ｄ＝6.46215×10^-12，
Ｅ＝1.78420×10^-14，Ｆ＝3.21678×10^-17

図８は、実施例３にかかる投射ズームレンズの広角端における諸収差図である。また、図９は、実施例３にかかる投射ズームレンズの望遠端における諸収差図である。いずれの図も、投射距離１.８ｍ(レンズ第１面〜スクリーン)における共役長の短い側の球面収差、非点収差、および歪曲収差を示している。図中、点線はλ＝４６０ｎｍ（Ｂ線）、実線はλ＝５４６.０７ｎｍ（Ｇ線）、一点鎖線はλ＝６1０ｎｍ（Ｒ線）に相当する波長の収差を表す。また、非点収差図における符号Ｓ，Ｔは、それぞれ球欠的像面、子午的像面に対する収差を表す。

なお、上記数値データにおいて、ｒ₁，ｒ₂，・・・・は各レンズ、開口絞り面、バック挿入ガラスなどの曲率半径、ｄ₀，ｄ₁，・・・・は各レンズ、開口絞り、バック挿入ガラスなどの肉厚またはそれらの面間隔、ｎｄ₁，ｎｄ₂，・・・・は各レンズ、バック挿入ガラスなどのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）における屈折率、νｄ₁，νｄ₂，・・・・は各レンズ、バック挿入ガラスなどのｄ線におけるアッベ数を示している。

また、上記各非球面形状は、光軸と垂直な高さをＨ、面頂を原点としたときの高さＨにおける光軸方向の変位をＸ（Ｈ）とし、光の進行方向を正とするとき、以下に示す式により表される。

ただし、Ｒは近軸曲率半径、εは円錐係数、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆはそれぞれ２次，４次，６次，８次，１０次，１２次の非球面係数である。

以上説明したように、この実施例にかかる投射ズームレンズは、上記のような特徴を備えているので、小型で、明るく高精細な画像を拡大投影するのに最適な高い光学性能を備えた投射ズームレンズになる。すなわち、この投射ズームレンズは、Ｆナンバが１.６程度と明るく、変倍比が１．６倍以上あり、諸収差も良好に補正可能である。また、共役長の短い側が略テレセントリックな構成になるため、スクリーン上での画像のコントラスト低下や、色ムラ、輝度ムラが生じない。さらに、少ないレンズ枚数で投射ズームレンズを構成できることから、光学系の軽量化、製造コストの低減化が促進される。

以上のように、この発明の投射ズームレンズは、小型、広角化が求められる液晶プロジェクタなどに有用であり、特に、高い光学性能が要求される場合に最適である。

実施例１にかかる投射ズームレンズの広角端における構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例１にかかる投射ズームレンズの広角端における諸収差図である。実施例１にかかる投射ズームレンズの望遠端における諸収差図である。実施例２にかかる投射ズームレンズの広角端における構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例２にかかる投射ズームレンズの広角端における諸収差図である。実施例２にかかる投射ズームレンズの望遠端における諸収差図である。実施例３にかかる投射ズームレンズの広角端における構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例３にかかる投射ズームレンズの広角端における諸収差図である。実施例３にかかる投射ズームレンズの望遠端における諸収差図である。

符号の説明

１００，２００，３００投射ズームレンズ
Ｇ₁₁，Ｇ₂₁，Ｇ₃₁ 第１レンズ群
Ｇ₁₂，Ｇ₂₂，Ｇ₃₂ 第２レンズ群
Ｇ₁₃，Ｇ₂₃，Ｇ₃₃ 第３レンズ群
Ｇ₁₄，Ｇ₂₄，Ｇ₃₄ 第４レンズ群
Ｇ₁₅，Ｇ₂₅，Ｇ₃₅ 第５レンズ群
Ｇ₁₆，Ｇ₂₆，Ｇ₃₆ 第６レンズ群
ＳＴＰ開口絞り
Ｐバック挿入ガラス
ＩＭＧ液晶表示素子

Claims

平面画像を拡大して投射結像させる投射ズームレンズであって、
拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群と、が配置されて構成され、
前記各レンズ群のうち複数のレンズ群を移動させて、広角端から望遠端への変倍を行い、
以下に示す条件式を満足することを特徴とする投射ズームレンズ。
−１．７＜ｆ₁／ｆ_w＜−１．１
１．９＜ｆ₃／ｆ_w＜３．５
０．６５＜ｆ₂／ｆ₃＜１．９
０．２６＜ｂｆ／ｆ₆＜０．５
ただし、ｆ_wは光学系全系の広角端における焦点距離、ｆ₁は前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ₂は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆ₃は前記第３レンズ群の焦点距離、ｆ₆は前記第６レンズ群の焦点距離、ｂｆはバックフォーカスの長さを示す。
さらに、光学系全長をＬとするとき、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の投射ズームレンズ。
−４．２＜Ｌ／ｆ₁＜−２．６
前記第２レンズ群、前記第３レンズ群、前記第４レンズ群、および前記第５レンズ群を光軸に沿って拡大側へ移動させて、広角端から望遠端への変倍を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の投射ズームレンズ。
前記第１レンズ群および前記第５レンズ群は、少なくとも一面に非球面が形成されたレンズを含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の投射ズームレンズ。
前記第５レンズ群は、アッベ数が８０以上の凸レンズを少なくとも１枚含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の投射ズームレンズ。
前記凸レンズは、ガラス材で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の投射ズームレンズ。