ズームレンズ及びそれを用いたプロジェクタ装置
【課題】 ＤＭＤ等の光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブからの画像をスクリーン等に拡大投射する高性能で明るくコンパクトなズームレンズを提供する。
【解決手段】 拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側に凸形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ及び正レンズ、前記第２レンズ群は、拡大側に凹形状の負レンズ及び正レンズ、前記第３レンズ群は正レンズ１枚、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズ、前記第５レンズ群は正レンズ１枚、でなるズームレンズであり、前記第１、５レンズ群は変倍動作中固定され、前記第２〜４レンズ群は光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成す。
【解決手段】 拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側に凸形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、負レンズ及び正レンズ、前記第２レンズ群は、拡大側に凹形状の負レンズ及び正レンズ、前記第３レンズ群は正レンズ１枚、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズ、前記第５レンズ群は正レンズ１枚、でなるズームレンズであり、前記第１、５レンズ群は変倍動作中固定され、前記第２〜４レンズ群は光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブからの画像をスクリーンその他に拡大投射する高性能で明るくコンパクトなズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小なマイクロミラー（鏡面素子）を画素に対応させて平面上に並べ、マイクロマシン技術を用いて、それぞれの鏡面の角度を機械的に制御することによって画像を表示するＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）が実用化されており、この分野で従来から広く用いられてきた液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得られるという特徴が、小型で高輝度、高画質であり持ち運びが容易なプロジェクタ装置を実現するのに適していることから、急速に普及してきている。
【０００３】
プロジェクタ装置においてライトバルブとしてＤＭＤを用いる場合、同時に使用する投射用レンズに対してはＤＭＤ特有の制約が発生する。第１の制約は小型のプロジェクタ装置を開発する上で最大の制約とも考えられる投射用レンズのＦ値に関するものである。現在、ＤＭＤにおいて、画像を生成する際にマイクロミラーのＯＮ及びＯＦＦを表現するために旋回する角度は±１２°であり、これにより有効な反射光（有効光）と無効な反射光（無効光）とを切り替えている。従って、ＤＭＤをライトバルブとしたプロジェクタ装置においては有効光をとらえる必要があると共に無効光を捉えないことが条件となり、この条件から投射用レンズのＦ値を導くことが出来、すなわちＦ＝２．４となる。実際にはさらに少しでも光量を取り込みたいという要望があるため、実害のない範囲でのコントラストの低下などに配慮した上で更なる小さなＦ値であるＦ＝２．０クラスを要求されることも多い。また、この様な条件は投射用レンズのライトバルブ側の瞳の位置が一定という条件のもとで成立しているため、ズームレンズなどの瞳位置が移動する場合は、移動した分、光量のロスなどが生ずるため、一般的には明るさが問題となりやすい広角端で瞳位置を最適化するなどの配慮も必要となる。
【０００４】
第２の制約は光源系との配置に関するものである。小型化の為には投射用レンズのイメージサークルはなるべく小さくしたい為に、ＤＭＤに投射用の光束を入力する光源系の配置は限られてしまう。前述のＤＭＤからの有効光を投射用レンズに入力するには、光源系を投射用レンズとほぼ同じ方向（隣り合わせ）に設置することとなる。また投射用レンズの最もライトバルブ側レンズとライトバルブとの間（すなわち一般的にはバックフォーカス）を投射系と光源系との両光学系で使用することになり、投射用レンズには大きなバックフォーカスを設けなければならないと同時に、光源からの導光スペースを確保するために、ライトバルブ側のレンズ系を小さく設計する必要が生ずる。このことは投射用レンズの光学設計の立場から考えると、投射用レンズの後方付近にライトバルブ側の瞳位置が来るように設計するという制約となる。その一方で、投射用レンズの性能を向上するためには、多数のレンズを組み合わせる必要があり、多数枚のレンズを配置すると投射用レンズの全長は有る程度の長さが必要となり、投射用レンズの全長が長くなれば、入射瞳位置が後方にあるレンズでは当然のことながら前方のレンズ径が大きくなってしまうという小型化とは相反する問題となる。
【０００５】
この様に、開発を行う上の大きな制約はあるものの、ライトバルブとしてＤＭＤを採用するプロジェクタ装置は、小型化の上で他の方式よりも有利とされており、現在ではプレゼンテーションを行う際に便利なデータプロジェクタを中心として、持ち運びが容易なコンパクトなものが広く普及してきている。また装置自体をコンパクトに構成するためには、当然のことながら使用される投射用レンズに関しても、コンパクト化の要望は非常に強く、もう一方では、多機能化という要望もあり、諸収差の補正の結果としての画質に関する性能が使用するＤＭＤの仕様を充分満足することはもちろんのこと、利便性の点ではズーム構成による変倍が可能というだけではなく、ＤＭＤの中心と投射レンズの光軸をずらした、いわゆるシフト構成を採用するためにイメージサークルが大きいものを要求するようになってきた。このような仕様で開発された投射用レンズは特に前群レンズの口径が要望よりどうしても大きくなりがちで、プロジェクタ装置の厚さ寸法に大きな影響を及ぼすことになる。しかしながら、持ち運びが容易であることを前提としたプロジェクタ装置において厚さ寸法を小さくすることは重要で、ノート型パーソナルコンピュータなどと共に持ち歩くことの多い使われ方をするプロジェクタ装置では、最も重要な要素であるとも言える。この問題を解決する手段として、例えば特開２００６−１６２７３４号公報に開示されているような投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の提案では、画角が４６度程度であり、広角レンズとして使用するには不満を感じざるを得ない。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑み、ＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において結像性能が高く、さらに明るくコンパクトなズームレンズを実現し、小さな会議室等の限られたスペースでも大きな画面を投射可能な高画質で持ち運びが容易なプロジェクタ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、 拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ及び正レンズの２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成され、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、広角端における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との位置関係に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） ５．０ ＜ ＴＬ ／ ｆw ＜ ８．０
（２） １．０ ＜ ｄIV w ／ ｆw ＜ ２．０
（３） −１．１ ＜ ｆI ／ ｆw ＜ −０．５
（４） １．５ ＜ ＬI ／ ｆw ＜ ２．２
（５） −３．６ ＜ ｆ1 ／ ｆw ＜ −２．３
（６） １８ ＜（Ｖ1＋Ｖ3＋Ｖ4）／ ３−（Ｖ2＋Ｖ5）／ ２
ただし、
ＴＬ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｆw ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｄIV w ：広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離
ＬI ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側面に配置されるレンズの縮小側面までの光軸上の距離
Ｖ1 ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ3 ：第１レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ4 ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ5 ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００１０】
条件式（１）は、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離の条件であり、小型、小径化の条件となる。上限を超えると第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの距離が大きくなり、またレンズが大口径になり、小型、小径化を損ねてしまい、下限を超えると、諸収差のバランスを取るのが困難になる。
【００１１】
条件式（２）は、第４レンズ群と第５レンズ群の広角端における間隔条件である。前述のようにライトバルブの照明系のスペースの為、この間隔を確保することが必要となる。上限を超えると照明系のスペース確保は可能になるがレンズが大型化し、下限を超えると照明系のスペースが不足し設計困難となる。
【００１２】
条件式（３）は、第１レンズ群のパワーに関する条件である。第１レンズ群は強い負のパワーを持ち、ＤＭＤ等のライトバルブを照明するための光学系を配する為の空間を第４レンズ群と第５レンズ群の空気間隔部分に確保する目的を持っている。下限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが小さくなり、第４レンズ群と第５レンズ群の空気間隔を確保するのが困難になり、上限を超えると負のパワーが大きくなり第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群の正のパワーを強めなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難になる。
【００１３】
条件式（４）は、第１レンズ群の光軸上の寸法に関する条件式であり、少ないレンズ枚数で諸収差を補正する為の条件となる。第４レンズ群と第５レンズ群の間のバックフォーカスに相当する部分を長く取る為には、特に第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することが有効であるが、負パワーが過大になると諸収差を補正することが困難になる。これを第１レンズ群の光軸上の距離を大きくとることにより解決するか、第１レンズ群の負パワーを分散するために、レンズ枚数を増加させることで解決することになり、必然的に第１レンズ群はある程度長くならざるを得ない。条件式（４）の上限を超えると光軸方向の寸法が大きく成り過ぎて仕様を満足することが難しくなり小型化の意味がなくなり、下限を超えると小径化は難しくなる。
【００１４】
条件式（５）は、第１レンズ群の最も拡大側に配置される負レンズのパワーに関する条件式である。第４レンズ群と第５レンズ群の間のバックフォーカスに相当する部分を長く取る為には、特に第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することが有効であるが、条件式（５）の上限を超えると負パワーが過大になり諸収差を補正することが困難になり、下限を超えると負パワーが弱くなりバックフォーカスを長くとることが難しくなる。
【００１５】
条件式（６）は、第１レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（６）を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。
【００１６】
請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（７） １０ ＜ Ｖ7−Ｖ6
ただし、
Ｖ6 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ7 ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００１７】
条件式（７）は、第２レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（７）を満たす負レンズ、正レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。
【００１８】
請求項１又は２に記載のズームレンズにおいて、合焦動作を前記第１レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズ群で２枚目に配置されるレンズに関して条件式（８）を満足していることが好ましい。（請求項３）
（８） ３．３ ＜ ｆ2 ／ ｆw ＜ ５．４
ただし、
ｆ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
【００１９】
条件式（８）は、第１レンズ群の最も拡大側から２枚目に配置される正レンズのパワーに関する条件式である。第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔を確保し、かつ小型化に有効であるが、負のパワーを強くすると歪曲収差が発生するため、この歪曲収差を補正するために、第１レンズ群で拡大側から２枚目に正レンズを配置することが必要になる。下限を超えると、正のパワーが弱くなり歪曲収差の補正が困難になり、上限を超えると、正のパワーが強くなり第１レンズ群の負のパワーが弱くなるため、バックフォーカスを確保することが困難になる。
【００２０】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの４枚で構成され、前記第４レンズ群を構成する４枚の各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側の面の形状に関して下記条件式（１１）を満足していることが好ましい。（請求項４）
（９） １０ ＜（Ｖ10＋Ｖ12）／ ２−（Ｖ9＋Ｖ11）／ ２
（１０） ６０ ＜ Ｖ12
（１１） −１．７ ＜ ｒIV 7 ／ ｆw ＜ −０．９
ただし、
Ｖ9 ：第４レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ10 ：第４レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ11 ：第４レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ12 ：第４レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
ｒIV7 ：第４レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【００２１】
条件式（９）は、第４レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（９）を満たす負レンズ、正レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。
【００２２】
条件式（１０）は、倍率色収差補正のための条件である。第４レンズ群は正パワーを有しているため、倍率色収差への影響も大きい。特に、第４レンズ群の中で最も縮小側に配置される正レンズはパワーが強く色収差への影響が大きく、条件式（１４）の下限を超えると収差補正が困難になる。
【００２３】
条件式（１１）は、レンズ全系における球面収差、コマ収差をきめ細かく補正するための条件式である。前記第４レンズ群の拡大側面から３枚のレンズで補正しきれずに残存する球面収差、コマ収差を補正している。下限を超えると補正不足となり、逆に上限を超えると補正過剰となる。
【００２４】
このように本発明によるズームレンズをプロジェクタ装置に搭載することにより装置全体を小型化することが可能となり（請求項５）、持ち運びが容易なコンパクトなプロジェクタ装置を提供することが出来る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＤＭＤなどのライトバルブの特性に適した結像性能が高くコンパクトなズームレンズを実現し、コンパクトで明るく、高画質のプロジェクタを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるズームレンズの第１実施例のレンズ構成図である。
【図２】第１実施例のレンズの諸収差図である。
【図３】本発明によるズームレンズの第２実施例のレンズ構成図である。
【図４】第２実施例のレンズの諸収差図である。
【図５】本発明によるズームレンズの第３実施例のレンズ構成図である。
【図６】第３実施例のレンズの諸収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の第１実施例から第３実施例のズームレンズでは拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群ＬＧ１、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群ＬＧ２、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群ＬＧ３、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群ＬＧ４及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群ＬＧ５から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（レンズ名称Ｌ１１、拡大側面１０１、縮小側面１０２）（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（レンズ名称Ｌ１２、拡大側面１０３、縮小側面１０４）（以下正レンズ）、負レンズ（レンズ名称Ｌ１３、拡大側面１０５、縮小側面１０６）、負レンズ（レンズ名称Ｌ１４、拡大側面１０７、縮小面側１０８）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ１５、拡大側面１０８、縮小側面１０９）の５枚を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ（レンズ名称Ｌ２１、拡大側面２０１、縮小側面２０２）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ２２、拡大側面２０２、縮小面側２０３）の２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は、正レンズ１枚（レンズ名称Ｌ３１、拡大側面３０１、縮小面側３０２）を配して構成され、前記第４レンズ群ＬＧ４は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され（レンズ名称を拡大側より順にＬ４１、Ｌ４２・・・・、面の名称を拡大側から順に４０１、４０２・・・・とする）、前記第５レンズ群ＬＧ５は、正レンズ１枚（レンズ名称Ｌ５１、拡大側面５０１、縮小側面５０２）を配して構成される。また、前記第５レンズ群ＬＧ５の縮小側とライトバルブ面との間には僅かな空気間隔をおいてＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧ（拡大側面をＣ０１、縮小側面をＣ０２）が配されている。前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成している。
【００２８】
各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）／〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）２｝〕
＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１０＋Ｅ・Ｙ１２
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値を直前の数値に掛ければ良い。
【００２９】
［実施例１］
本発明のズームレンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。
表及び図面中、ｆはズームレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２ωはズームレンズの全画角を表す。また、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはｄ線のアッベ数を示す（ただし、表中の合焦動作により変化する数値は１０１面からの物体距離を１９５０ｍｍとした合焦状態での数値）。諸収差図中の球面収差図におけるＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３はそれぞれＣＡ１＝５５０．０ｎｍ、ＣＡ２＝４５０．０ｎｍ、ＣＡ３＝６２０．０ｎｍの波長における収差曲線である。非点収差図におけるＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はＣＡ１＝５５０．０ｎｍである。
【００３０】
【表１】
【００３１】
［実施例２］
本発明のズームレンズの第２実施例について数値例を表２に示す。また図３はそのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。
【００３２】
【表２】
【００３３】
［実施例３］
本発明のズームレンズの第３実施例について数値例を表３に示す。また図５はそのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。
【００３４】
【表３】
【００３５】
次に第１実施例から第３実施例に関して条件式（１）から条件式（１１）に対応する値を、まとめて表４に示す。
表４から明らかなように、第１実施例から第３実施例の各実施例に関する数値は条件式（１）から（１１）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。
【００３６】
【表４】
【００３７】
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、ズームレンズにおいて、
拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ及び正レンズの２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成され、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、広角端における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との位置関係に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする。
（１） ５．０ ＜ ＴＬ／ｆw ＜ ８．０
（２） １．０ ＜ ｄIV w ／ｆw ＜ ２．０
（３） −１．１ ＜ ｆI ／ｆw ＜ −０．５
（４） １．５ ＜ ＬI ／ｆw ＜ ２．２
（５） −３．６ ＜ ｆ1 ／ｆw ＜ −２．３
（６） １８ ＜（Ｖ1＋Ｖ3＋Ｖ4）／ ３−（Ｖ2＋Ｖ5）／ ２
ただし、
ＴＬ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｆw ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｄIV w ：広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離
ＬI ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側面に配置されるレンズの縮小側面までの光軸上の距離
Ｖ1 ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ3 ：第１レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ4 ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ5 ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００３８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足していることを特徴とする。
（７） １０ ＜ Ｖ7−Ｖ6
ただし、
Ｖ6 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ7 ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００３９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のズームレンズにおいて、
合焦動作を前記第１レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズ群で２枚目に配置されるレンズに関して条件式（８）を満足していることを特徴とする。
（８） ３．３ ＜ ｆ2 ／ ｆw ＜ ５．４
ただし、
ｆ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
【００４０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のズームレンズにおいて、
前記第４レンズ群は、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの４枚で構成され、前記第４レンズ群を構成する４枚の各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１１）を満足していることを特徴とする。
（９） １０ ＜（Ｖ10＋Ｖ12）／２−（Ｖ9＋Ｖ11）／２
（１０） ６０ ＜ Ｖ12
（１１） −１．７ ＜ ｒIV 7 ／ ｆw ＜ −０．９
ただし、
Ｖ9 ：第４レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ10 ：第４レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ11 ：第４レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ12 ：第４レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
ｒIV7 ：第４レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【００４１】
請求項５記載の発明は、プロジェクタ装置において、請求項１から請求項４のいずれかの１項に記載されるズームレンズを搭載していることを特徴とする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブからの画像をスクリーンその他に拡大投射する高性能で明るくコンパクトなズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微小なマイクロミラー（鏡面素子）を画素に対応させて平面上に並べ、マイクロマシン技術を用いて、それぞれの鏡面の角度を機械的に制御することによって画像を表示するＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）が実用化されており、この分野で従来から広く用いられてきた液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得られるという特徴が、小型で高輝度、高画質であり持ち運びが容易なプロジェクタ装置を実現するのに適していることから、急速に普及してきている。
【０００３】
プロジェクタ装置においてライトバルブとしてＤＭＤを用いる場合、同時に使用する投射用レンズに対してはＤＭＤ特有の制約が発生する。第１の制約は小型のプロジェクタ装置を開発する上で最大の制約とも考えられる投射用レンズのＦ値に関するものである。現在、ＤＭＤにおいて、画像を生成する際にマイクロミラーのＯＮ及びＯＦＦを表現するために旋回する角度は±１２°であり、これにより有効な反射光（有効光）と無効な反射光（無効光）とを切り替えている。従って、ＤＭＤをライトバルブとしたプロジェクタ装置においては有効光をとらえる必要があると共に無効光を捉えないことが条件となり、この条件から投射用レンズのＦ値を導くことが出来、すなわちＦ＝２．４となる。実際にはさらに少しでも光量を取り込みたいという要望があるため、実害のない範囲でのコントラストの低下などに配慮した上で更なる小さなＦ値であるＦ＝２．０クラスを要求されることも多い。また、この様な条件は投射用レンズのライトバルブ側の瞳の位置が一定という条件のもとで成立しているため、ズームレンズなどの瞳位置が移動する場合は、移動した分、光量のロスなどが生ずるため、一般的には明るさが問題となりやすい広角端で瞳位置を最適化するなどの配慮も必要となる。
【０００４】
第２の制約は光源系との配置に関するものである。小型化の為には投射用レンズのイメージサークルはなるべく小さくしたい為に、ＤＭＤに投射用の光束を入力する光源系の配置は限られてしまう。前述のＤＭＤからの有効光を投射用レンズに入力するには、光源系を投射用レンズとほぼ同じ方向（隣り合わせ）に設置することとなる。また投射用レンズの最もライトバルブ側レンズとライトバルブとの間（すなわち一般的にはバックフォーカス）を投射系と光源系との両光学系で使用することになり、投射用レンズには大きなバックフォーカスを設けなければならないと同時に、光源からの導光スペースを確保するために、ライトバルブ側のレンズ系を小さく設計する必要が生ずる。このことは投射用レンズの光学設計の立場から考えると、投射用レンズの後方付近にライトバルブ側の瞳位置が来るように設計するという制約となる。その一方で、投射用レンズの性能を向上するためには、多数のレンズを組み合わせる必要があり、多数枚のレンズを配置すると投射用レンズの全長は有る程度の長さが必要となり、投射用レンズの全長が長くなれば、入射瞳位置が後方にあるレンズでは当然のことながら前方のレンズ径が大きくなってしまうという小型化とは相反する問題となる。
【０００５】
この様に、開発を行う上の大きな制約はあるものの、ライトバルブとしてＤＭＤを採用するプロジェクタ装置は、小型化の上で他の方式よりも有利とされており、現在ではプレゼンテーションを行う際に便利なデータプロジェクタを中心として、持ち運びが容易なコンパクトなものが広く普及してきている。また装置自体をコンパクトに構成するためには、当然のことながら使用される投射用レンズに関しても、コンパクト化の要望は非常に強く、もう一方では、多機能化という要望もあり、諸収差の補正の結果としての画質に関する性能が使用するＤＭＤの仕様を充分満足することはもちろんのこと、利便性の点ではズーム構成による変倍が可能というだけではなく、ＤＭＤの中心と投射レンズの光軸をずらした、いわゆるシフト構成を採用するためにイメージサークルが大きいものを要求するようになってきた。このような仕様で開発された投射用レンズは特に前群レンズの口径が要望よりどうしても大きくなりがちで、プロジェクタ装置の厚さ寸法に大きな影響を及ぼすことになる。しかしながら、持ち運びが容易であることを前提としたプロジェクタ装置において厚さ寸法を小さくすることは重要で、ノート型パーソナルコンピュータなどと共に持ち歩くことの多い使われ方をするプロジェクタ装置では、最も重要な要素であるとも言える。この問題を解決する手段として、例えば特開２００６−１６２７３４号公報に開示されているような投射用レンズのコンパクト化設計方法の一例がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の提案では、画角が４６度程度であり、広角レンズとして使用するには不満を感じざるを得ない。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑み、ＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において結像性能が高く、さらに明るくコンパクトなズームレンズを実現し、小さな会議室等の限られたスペースでも大きな画面を投射可能な高画質で持ち運びが容易なプロジェクタ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、 拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ及び正レンズの２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成され、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、広角端における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との位置関係に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） ５．０ ＜ ＴＬ ／ ｆw ＜ ８．０
（２） １．０ ＜ ｄIV w ／ ｆw ＜ ２．０
（３） −１．１ ＜ ｆI ／ ｆw ＜ −０．５
（４） １．５ ＜ ＬI ／ ｆw ＜ ２．２
（５） −３．６ ＜ ｆ1 ／ ｆw ＜ −２．３
（６） １８ ＜（Ｖ1＋Ｖ3＋Ｖ4）／ ３−（Ｖ2＋Ｖ5）／ ２
ただし、
ＴＬ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｆw ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｄIV w ：広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離
ＬI ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側面に配置されるレンズの縮小側面までの光軸上の距離
Ｖ1 ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ3 ：第１レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ4 ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ5 ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００１０】
条件式（１）は、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離の条件であり、小型、小径化の条件となる。上限を超えると第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの距離が大きくなり、またレンズが大口径になり、小型、小径化を損ねてしまい、下限を超えると、諸収差のバランスを取るのが困難になる。
【００１１】
条件式（２）は、第４レンズ群と第５レンズ群の広角端における間隔条件である。前述のようにライトバルブの照明系のスペースの為、この間隔を確保することが必要となる。上限を超えると照明系のスペース確保は可能になるがレンズが大型化し、下限を超えると照明系のスペースが不足し設計困難となる。
【００１２】
条件式（３）は、第１レンズ群のパワーに関する条件である。第１レンズ群は強い負のパワーを持ち、ＤＭＤ等のライトバルブを照明するための光学系を配する為の空間を第４レンズ群と第５レンズ群の空気間隔部分に確保する目的を持っている。下限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが小さくなり、第４レンズ群と第５レンズ群の空気間隔を確保するのが困難になり、上限を超えると負のパワーが大きくなり第２レンズ群、第３レンズ群及び第４レンズ群の正のパワーを強めなければならず、諸収差のバランスを取るのが困難になる。
【００１３】
条件式（４）は、第１レンズ群の光軸上の寸法に関する条件式であり、少ないレンズ枚数で諸収差を補正する為の条件となる。第４レンズ群と第５レンズ群の間のバックフォーカスに相当する部分を長く取る為には、特に第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することが有効であるが、負パワーが過大になると諸収差を補正することが困難になる。これを第１レンズ群の光軸上の距離を大きくとることにより解決するか、第１レンズ群の負パワーを分散するために、レンズ枚数を増加させることで解決することになり、必然的に第１レンズ群はある程度長くならざるを得ない。条件式（４）の上限を超えると光軸方向の寸法が大きく成り過ぎて仕様を満足することが難しくなり小型化の意味がなくなり、下限を超えると小径化は難しくなる。
【００１４】
条件式（５）は、第１レンズ群の最も拡大側に配置される負レンズのパワーに関する条件式である。第４レンズ群と第５レンズ群の間のバックフォーカスに相当する部分を長く取る為には、特に第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することが有効であるが、条件式（５）の上限を超えると負パワーが過大になり諸収差を補正することが困難になり、下限を超えると負パワーが弱くなりバックフォーカスを長くとることが難しくなる。
【００１５】
条件式（６）は、第１レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（６）を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。
【００１６】
請求項１記載のズームレンズにおいて、前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（７） １０ ＜ Ｖ7−Ｖ6
ただし、
Ｖ6 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ7 ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００１７】
条件式（７）は、第２レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（７）を満たす負レンズ、正レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。
【００１８】
請求項１又は２に記載のズームレンズにおいて、合焦動作を前記第１レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズ群で２枚目に配置されるレンズに関して条件式（８）を満足していることが好ましい。（請求項３）
（８） ３．３ ＜ ｆ2 ／ ｆw ＜ ５．４
ただし、
ｆ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
【００１９】
条件式（８）は、第１レンズ群の最も拡大側から２枚目に配置される正レンズのパワーに関する条件式である。第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの負パワーを増大することは、広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔を確保し、かつ小型化に有効であるが、負のパワーを強くすると歪曲収差が発生するため、この歪曲収差を補正するために、第１レンズ群で拡大側から２枚目に正レンズを配置することが必要になる。下限を超えると、正のパワーが弱くなり歪曲収差の補正が困難になり、上限を超えると、正のパワーが強くなり第１レンズ群の負のパワーが弱くなるため、バックフォーカスを確保することが困難になる。
【００２０】
請求項１に記載のズームレンズにおいて、前記第４レンズ群は、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの４枚で構成され、前記第４レンズ群を構成する４枚の各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側の面の形状に関して下記条件式（１１）を満足していることが好ましい。（請求項４）
（９） １０ ＜（Ｖ10＋Ｖ12）／ ２−（Ｖ9＋Ｖ11）／ ２
（１０） ６０ ＜ Ｖ12
（１１） −１．７ ＜ ｒIV 7 ／ ｆw ＜ −０．９
ただし、
Ｖ9 ：第４レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ10 ：第４レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ11 ：第４レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ12 ：第４レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
ｒIV7 ：第４レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【００２１】
条件式（９）は、第４レンズ群内での色収差補正のための条件である。単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（９）を満たす負レンズ、正レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。
【００２２】
条件式（１０）は、倍率色収差補正のための条件である。第４レンズ群は正パワーを有しているため、倍率色収差への影響も大きい。特に、第４レンズ群の中で最も縮小側に配置される正レンズはパワーが強く色収差への影響が大きく、条件式（１４）の下限を超えると収差補正が困難になる。
【００２３】
条件式（１１）は、レンズ全系における球面収差、コマ収差をきめ細かく補正するための条件式である。前記第４レンズ群の拡大側面から３枚のレンズで補正しきれずに残存する球面収差、コマ収差を補正している。下限を超えると補正不足となり、逆に上限を超えると補正過剰となる。
【００２４】
このように本発明によるズームレンズをプロジェクタ装置に搭載することにより装置全体を小型化することが可能となり（請求項５）、持ち運びが容易なコンパクトなプロジェクタ装置を提供することが出来る。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＤＭＤなどのライトバルブの特性に適した結像性能が高くコンパクトなズームレンズを実現し、コンパクトで明るく、高画質のプロジェクタを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるズームレンズの第１実施例のレンズ構成図である。
【図２】第１実施例のレンズの諸収差図である。
【図３】本発明によるズームレンズの第２実施例のレンズ構成図である。
【図４】第２実施例のレンズの諸収差図である。
【図５】本発明によるズームレンズの第３実施例のレンズ構成図である。
【図６】第３実施例のレンズの諸収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の第１実施例から第３実施例のズームレンズでは拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群ＬＧ１、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群ＬＧ２、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群ＬＧ３、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群ＬＧ４及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群ＬＧ５から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（レンズ名称Ｌ１１、拡大側面１０１、縮小側面１０２）（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（レンズ名称Ｌ１２、拡大側面１０３、縮小側面１０４）（以下正レンズ）、負レンズ（レンズ名称Ｌ１３、拡大側面１０５、縮小側面１０６）、負レンズ（レンズ名称Ｌ１４、拡大側面１０７、縮小面側１０８）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ１５、拡大側面１０８、縮小側面１０９）の５枚を配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ（レンズ名称Ｌ２１、拡大側面２０１、縮小側面２０２）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ２２、拡大側面２０２、縮小面側２０３）の２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は、正レンズ１枚（レンズ名称Ｌ３１、拡大側面３０１、縮小面側３０２）を配して構成され、前記第４レンズ群ＬＧ４は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され（レンズ名称を拡大側より順にＬ４１、Ｌ４２・・・・、面の名称を拡大側から順に４０１、４０２・・・・とする）、前記第５レンズ群ＬＧ５は、正レンズ１枚（レンズ名称Ｌ５１、拡大側面５０１、縮小側面５０２）を配して構成される。また、前記第５レンズ群ＬＧ５の縮小側とライトバルブ面との間には僅かな空気間隔をおいてＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧ（拡大側面をＣ０１、縮小側面をＣ０２）が配されている。前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成している。
【００２８】
各実施例において使用している非球面については、周知のごとく、光軸方向にＺ軸、光軸と直交する方向にＹ軸をとるとき、非球面式：
Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）／〔１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／ｒ）２｝〕
＋Ａ・Ｙ４＋Ｂ・Ｙ６＋Ｃ・Ｙ８＋Ｄ・Ｙ１０＋Ｅ・Ｙ１２
で与えられる曲線を光軸の回りに回転して得られる曲面で、近軸曲率半径：ｒ、円錐定数：Ｋ、高次の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを与えて形状を定義する。尚表中の円錐定数及び高次の非球面係数の表記において「ｅとそれに続く数字」は「１０の累乗」を表している。例えば、「ｅ−４」は１０−４を意味し、この数値を直前の数値に掛ければ良い。
【００２９】
［実施例１］
本発明のズームレンズの第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。
表及び図面中、ｆはズームレンズ全系の焦点距離、ＦnoはＦナンバー、２ωはズームレンズの全画角を表す。また、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎｄはｄ線に対する屈折率、νｄはｄ線のアッベ数を示す（ただし、表中の合焦動作により変化する数値は１０１面からの物体距離を１９５０ｍｍとした合焦状態での数値）。諸収差図中の球面収差図におけるＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３はそれぞれＣＡ１＝５５０．０ｎｍ、ＣＡ２＝４５０．０ｎｍ、ＣＡ３＝６２０．０ｎｍの波長における収差曲線である。非点収差図におけるＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はＣＡ１＝５５０．０ｎｍである。
【００３０】
【表１】
【００３１】
［実施例２］
本発明のズームレンズの第２実施例について数値例を表２に示す。また図３はそのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。
【００３２】
【表２】
【００３３】
［実施例３］
本発明のズームレンズの第３実施例について数値例を表３に示す。また図５はそのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。
【００３４】
【表３】
【００３５】
次に第１実施例から第３実施例に関して条件式（１）から条件式（１１）に対応する値を、まとめて表４に示す。
表４から明らかなように、第１実施例から第３実施例の各実施例に関する数値は条件式（１）から（１１）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。
【００３６】
【表４】
【００３７】
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、ズームレンズにおいて、
拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ及び正レンズの２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成され、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、広角端における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との位置関係に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする。
（１） ５．０ ＜ ＴＬ／ｆw ＜ ８．０
（２） １．０ ＜ ｄIV w ／ｆw ＜ ２．０
（３） −１．１ ＜ ｆI ／ｆw ＜ −０．５
（４） １．５ ＜ ＬI ／ｆw ＜ ２．２
（５） −３．６ ＜ ｆ1 ／ｆw ＜ −２．３
（６） １８ ＜（Ｖ1＋Ｖ3＋Ｖ4）／ ３−（Ｖ2＋Ｖ5）／ ２
ただし、
ＴＬ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｆw ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｄIV w ：広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離
ＬI ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側面に配置されるレンズの縮小側面までの光軸上の距離
Ｖ1 ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ3 ：第１レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ4 ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ5 ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００３８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のズームレンズにおいて、
前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足していることを特徴とする。
（７） １０ ＜ Ｖ7−Ｖ6
ただし、
Ｖ6 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ7 ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【００３９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のズームレンズにおいて、
合焦動作を前記第１レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズ群で２枚目に配置されるレンズに関して条件式（８）を満足していることを特徴とする。
（８） ３．３ ＜ ｆ2 ／ ｆw ＜ ５．４
ただし、
ｆ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
【００４０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のズームレンズにおいて、
前記第４レンズ群は、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの４枚で構成され、前記第４レンズ群を構成する４枚の各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１１）を満足していることを特徴とする。
（９） １０ ＜（Ｖ10＋Ｖ12）／２−（Ｖ9＋Ｖ11）／２
（１０） ６０ ＜ Ｖ12
（１１） −１．７ ＜ ｒIV 7 ／ ｆw ＜ −０．９
ただし、
Ｖ9 ：第４レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ10 ：第４レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ11 ：第４レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ12 ：第４レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
ｒIV7 ：第４レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【００４１】
請求項５記載の発明は、プロジェクタ装置において、請求項１から請求項４のいずれかの１項に記載されるズームレンズを搭載していることを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ及び正レンズの２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成され、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、広角端における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との位置関係に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とするズームレンズ。
（１） ５．０ ＜ ＴＬ ／ ｆw ＜ ８．０
（２） １．０ ＜ ｄIV w ／ ｆw ＜ ２．０
（３） −１．１ ＜ ｆI ／ ｆw ＜ −０．５
（４） １．５ ＜ ＬI ／ ｆw ＜ ２．２
（５） −３．６ ＜ ｆ1 ／ ｆw ＜ −２．３
（６） １８ ＜（Ｖ1＋Ｖ3＋Ｖ4）／ ３−（Ｖ2＋Ｖ5）／ ２
ただし、
ＴＬ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｆw ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｄIV w ：広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離
ＬI ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側面に配置されるレンズの縮小側面までの光軸上の距離
Ｖ1 ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ3 ：第１レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ4 ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ5 ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【請求項２】
前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足していることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
（７） １０ ＜ Ｖ7−Ｖ6
ただし、
Ｖ6 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ7 ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【請求項３】
合焦動作を前記第１レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズ群で２枚目に配置されるレンズに関して条件式（８）を満足していることを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
（８） ３．３ ＜ｆ2 ／ ｆw ＜ ５．４
ただし、
ｆ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
【請求項４】
前記第４レンズ群は、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの４枚で構成され、前記第４レンズ群を構成する４枚の各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１１）を満足していることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
（９） １０ ＜（Ｖ10＋Ｖ12）／ ２−（Ｖ9＋Ｖ11）／２
（１０） ６０ ＜ Ｖ12
（１１） −１．７ ＜ ｒIV 7 ／ ｆw ＜ −０．９
ただし、
Ｖ9 ：第４レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ10 ：第４レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ11 ：第４レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ12 ：第４レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
ｒIV7 ：第４レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかの１項に記載されるズームレンズを搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置。
【請求項１】
拡大側から順に、全体で負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で正の屈折力を有する第２レンズ群、全体で正の屈折力を有する第３レンズ群、全体で正の屈折力を有する第４レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第５レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、負レンズ、負レンズ及び正レンズの５枚を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ及び正レンズの２枚のレンズを配して構成され、前記第３レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成され、前記第４レンズ群は、負レンズ、正レンズ、負レンズ及び正レンズの４枚を配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズ１枚を配して構成される変倍可能なズームレンズであって、前記第１レンズ群及び前記第５レンズ群は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群は広角端から望遠端にかけて縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動することによってレンズ全系の変倍を成しており、第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離に関して下記条件式（１）を満足しており、広角端における前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との位置関係に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１レンズ群のパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の寸法に関して下記条件式（４）を満足しており、前記第１レンズ群の最も拡大側に配置されるレンズのパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とするズームレンズ。
（１） ５．０ ＜ ＴＬ ／ ｆw ＜ ８．０
（２） １．０ ＜ ｄIV w ／ ｆw ＜ ２．０
（３） −１．１ ＜ ｆI ／ ｆw ＜ −０．５
（４） １．５ ＜ ＬI ／ ｆw ＜ ２．２
（５） −３．６ ＜ ｆ1 ／ ｆw ＜ −２．３
（６） １８ ＜（Ｖ1＋Ｖ3＋Ｖ4）／ ３−（Ｖ2＋Ｖ5）／ ２
ただし、
ＴＬ ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と合焦位置までの光軸上の距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｆw ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
（第１レンズ群の最も拡大側面からの拡大側物体距離１９５０ｍｍに合焦状態）
ｄIV w ：広角端における第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離
ＬI ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と、第１レンズ群で最も縮小側面に配置されるレンズの縮小側面までの光軸上の距離
Ｖ1 ：第１レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ3 ：第１レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ4 ：第１レンズ群で拡大側から４枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ5 ：第１レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【請求項２】
前記第２レンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（７）を満足していることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
（７） １０ ＜ Ｖ7−Ｖ6
ただし、
Ｖ6 ：第２レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ7 ：第２レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
【請求項３】
合焦動作を前記第１レンズ群を光軸方向に移動することにより達成し、前記第１レンズ群を構成する前記第１レンズ群で２枚目に配置されるレンズに関して条件式（８）を満足していることを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
（８） ３．３ ＜ｆ2 ／ ｆw ＜ ５．４
ただし、
ｆ2 ：第１レンズ群で拡大側から２枚目に配置されるレンズの焦点距離
【請求項４】
前記第４レンズ群は、拡大側に凹のメニスカス形状の負レンズ、正レンズ、負レンズ、正レンズの４枚で構成され、前記第４レンズ群を構成する４枚の各レンズに使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（９）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第４レンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１１）を満足していることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
（９） １０ ＜（Ｖ10＋Ｖ12）／ ２−（Ｖ9＋Ｖ11）／２
（１０） ６０ ＜ Ｖ12
（１１） −１．７ ＜ ｒIV 7 ／ ｆw ＜ −０．９
ただし、
Ｖ9 ：第４レンズ群で最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ10 ：第４レンズ群で拡大側から２枚目に配置される正レンズのアッベ数
Ｖ11 ：第４レンズ群で拡大側から３枚目に配置される負レンズのアッベ数
Ｖ12 ：第４レンズ群で最も縮小側に配置される正レンズのアッベ数
ｒIV7 ：第４レンズ群の最も縮小面側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかの１項に記載されるズームレンズを搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７３１２９（Ｐ２０１３−７３１２９Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３６７３（Ｐ２０１１−２１３６７３）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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