ズームレンズ
【課題】本発明は、１．５倍以上のズーム倍率を実現しつつ２．４以上のバックフォーカス量を実現し得るズームレンズを提供する。
【解決手段】本発明のズームレンズ１は、拡大側より順に全体として負の光学的パワーの第１レンズ群１１と全体として正の光学的パワーの第２ないし第４レンズ群１２〜１４とを備え、変倍の際に、第２および第３レンズ群１２、１３が光軸ＡＸに沿って移動し、第１レンズ群１１は、最も拡大側に凸の正レンズ１１１と３枚の負レンズ１１２、１１３、１１４とを備え、第２レンズ群１２は、正の単レンズ１２１から成り、第３レンズ群１３は、最も拡大側から順に負レンズ１３１と正レンズ１３２と正レンズ１３３とを有し、変倍の際に移動し、そして、第３レンズ群１３の焦点距離をｆ３、広角端でのレンズ全体の焦点距離をｆｗ、空気換算のバックフォーカス長をｂｆとする場合に７＜ｆ３／ｆｗ＜９かつ２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５を満たす。
【解決手段】本発明のズームレンズ１は、拡大側より順に全体として負の光学的パワーの第１レンズ群１１と全体として正の光学的パワーの第２ないし第４レンズ群１２〜１４とを備え、変倍の際に、第２および第３レンズ群１２、１３が光軸ＡＸに沿って移動し、第１レンズ群１１は、最も拡大側に凸の正レンズ１１１と３枚の負レンズ１１２、１１３、１１４とを備え、第２レンズ群１２は、正の単レンズ１２１から成り、第３レンズ群１３は、最も拡大側から順に負レンズ１３１と正レンズ１３２と正レンズ１３３とを有し、変倍の際に移動し、そして、第３レンズ群１３の焦点距離をｆ３、広角端でのレンズ全体の焦点距離をｆｗ、空気換算のバックフォーカス長をｂｆとする場合に７＜ｆ３／ｆｗ＜９かつ２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倍率を変更することができるズームレンズに関し、特に、比較的長いバックフォーカス量を実現するとともに、比較的高いズーム倍率を実現することができるズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
倍率の可変なズームレンズは、例えば撮像装置（例えばスチルカメラやビデオカメラ等のカメラ）や、投影装置（例えば液晶表示ユニットの映像を拡大投影する液晶プロジェクタ等）や、映像表示装置（例えば反射型映像表示ユニットを用いたリアプロジェクションテレビ等）等の様々な装置における光学系に活用されており、これまでに様々なタイプが提案されている。このズームレンズとして、例えば、特許文献１ないし特許文献３に開示されている。
【０００３】
前記特許文献１に開示のズームレンズは、拡大側より順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群と、正のパワーを有する第４群とから成る４群構成のズームレンズであって、前記第１群および前記第４群が固定群であり、望遠端から広角端へのズーミングにおいて、前記第１群と前記第２群との間隔が単調に増加するとともに、前記第３群と前記第４群との間隔が単調に減少するものである。このような構成により、特許文献１には、高性能でコンパクトなズームレンズが提供される、と記載されている。
【０００４】
また、前記特許文献２に開示のズームレンズは、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群、連続変倍およびその連続変倍によって生じる像面移動補正のため、相互に関係を持って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群および正の屈折力を有する第３レンズ群、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第４レンズ群を配列してなり、第２レンズ群の結像倍率と第３レンズ群の結像倍率との積が−２．２より大きいものである。この構成により、特許文献２には、小型軽量化を図るとともに、バックフォーカスが十分に長く、諸収差が十分に補正され、さらにテレセントリック性を有する明るいズームレンズが提供される、と記載されている。
【０００５】
また、前記特許文献３に開示のズームレンズは、負、正、正、正の４群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍および連続変倍によって生じる画像移動の補正のため、相互に関係を持って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇおよび正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配列して成り、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとし、広角端と望遠端との間の変倍時における第２レンズ群の移動距離をＧ２ｔとし、広角端と望遠端との間の変倍時における第３レンズ群の移動距離をＧ３ｔとする場合に、０．２＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．５かつ０．２＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．５を満たすものである。この構成により、特許文献３には、変倍に際して２つのレンズ群が移動する４群構成のレンズ系として小型軽量化を図るとともに、レンズ枚数を増やすこと無しに諸収差を良好に補正することができるズームレンズが提供される、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２４９８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７５５１９号公報
【特許文献３】特開２００６−０３９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、これら特許文献１ないし特許文献３に記載の各ズームレンズの性能を調べるために、これら各特許文献１ないし特許文献３に記載されている各コンストラクションデータを用いてシミュレーションを実施した。この結果、前記特許文献１に開示のズームレンズは、高性能でコンパクトな点で優れているが、バックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが約１．２であるため、例えばダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム等から成る色分解合成光学系を配置するような装置には、適していない。
【０００８】
そして、前記特許文献２に開示のズームレンズも、実際には、バックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが約１であり、また、ズーム倍率が約１．２倍であり、前記特許文献１に開示のズームレンズと同様に、前記色合成光学系を配置するような前記装置には、適していない。
【０００９】
さらに、前記特許文献３に開示のズームレンズも、実際には、バックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが約１．０５６（特許文献３の実施例４）〜１．２５２（特許文献３の実施例１ないし実施例３）であり、また、ズーム倍率が約１．２倍であり、前記特許文献１に開示のズームレンズと同様に、前記色合成光学系を配置するような前記装置には、適していない。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、収差を補正しつつ、従来より高倍率である１．５倍以上の充分に高いズーム倍率を実現することができるとともに、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができるズームレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有するズームレンズを提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率は、ｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率である。
（ｂ）アッベ数は、ｄ線、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎｄ、ｎＦ、ｎＣ、アッベ数をνｄとした場合に、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
の定義式で求められるアッベ数νｄをいうものとする。
（ｃ）レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているものとする。
（ｄ）接合レンズを構成している各単レンズにおける光学的パワー（屈折力、焦点距離の逆数）の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
【００１２】
本発明の一態様にかかるズームレンズは、拡大側より順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群、および、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群を少なくとも備え、変倍の際に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズとを備え、前記第２レンズ群は、拡大側より順に負、正の並びのレンズまたは正の単レンズから成り、前記第３レンズ群は、最も拡大側から順に、負レンズ、正レンズおよび正レンズを有し、変倍の際に移動し、下記（１）および（２）の各条件式を満たすことを特徴とする。
７＜ｆ３／ｆｗ＜９ ・・・（１）
２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５ ・・・（２）
ただし、ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離であり、ｂｆは、空気換算のバックフォーカス長であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００１３】
このような構成のズームレンズでは、第１レンズ群が少なくとも３枚以上の負レンズを備えるので、各収差を良好に補正することができ、この負レンズによる歪曲収差も最も拡大側に正レンズを備えるので、小さく抑えることができる。また、変倍の際に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動するので、設計の自由度が増す。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群が変倍の際に移動することで、所定のズーム倍率を確保しつつ、この第３レンズ群が２枚の正レンズによって構成されているので、１枚の正レンズによって構成される場合に較べて焦点距離をより短くすることができ、ズームレンズ１全体の小型化（コンパクト化）を実現でき、そして、第３レンズ群の拡大側に負レンズが配置されているので、球面収差を小さく抑えることができる。全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群は、レンズ全体におけるバックフォーカス量の変動の補正に寄与するが、第２レンズ群が単レンズから成る場合には、ズームレンズのコストを抑えることができ、また、第２レンズ群が拡大側より順に負レンズおよび正レンズから成る場合には、さらに倍率色収差等の諸収差をより良好に補正することができる。さらに、最も縮小側に配置される第４レンズ群が正の光学的パワーを有することによって、より適切なバックフォーカス量を確保することができ、より良好なテレセントリック性を確保することができる。
【００１４】
そして、前記条件式（１）の上限を上回ると、移動量が増加し、ズームレンズが巨大化し、コスト高に繋がって好ましくない。そして、移動量を抑え、ズームレンズの大型化を避けるためには、第１レンズ群の光学的パワーが大きくなり、歪曲収差の発生を抑えることが困難になって好ましくない。一方、前記条件式（１）の下限を下回ると、第３レンズ群の移動により、望遠端と広角端との間における像面位置の変動が大きくなり、像面位置のバランスを取るのが困難となり、球面収差、非点収差が大きくなり収差補正が困難となって、好ましくない。
【００１５】
また、前記条件式（２）の下限を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が短くなり、ズームレンズの後（縮小側）に例えば色分解合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって前記光学素子を配置することができなってしまい、好ましくない。一方、前記条件式（２）の上限を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなり過ぎ、バックフォーカス長ｂｆが長くなり過ぎる。この結果、ズームレンズ全体の全長が長くなって、ズームレンズが巨大化しコスト高に繋がり、好ましくない。
【００１６】
また、他の一態様では、上述のズームレンズにおいて、好ましくは、第４レンズ群の縮小側に、正の光学的パワーを有する第５レンズ群をさらに備えることである。
【００１７】
この構成によれば、このような第５レンズ群を第４レンズ群の縮小側にさらに配置することによって、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。
【００１８】
また、他の一態様では、上述のズームレンズにおいて、好ましくは、第４レンズ群の縮小側に、負の光学的パワーを有する第５レンズ群と、正の光学的パワーを有する第６レンズ群をさらに備えることである。
【００１９】
この構成によれば、このような第５および第６レンズ群を前記第４レンズ群の縮小側にさらに配置することによって、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。
【００２０】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、前記第３レンズ群が広角端から望遠端への変倍の際に縮小側より拡大側への移動量が最も大きいレンズ群であって下記（３）の条件式を満たす硝材を含むことである。
Ｐｇ，Ｆ＋０．００１８１Ｖｄ＞０．６５２ ・・・（３）
ただし、Ｐｇ，Ｆは、レンズ硝材の部分分散比であり、Ｖｄは、レンズ硝材の分散である。
【００２１】
前記条件式（３）は、異常分散性がランゲであることを意味している。このため、絞り前に配置されるレンズに正レンズを用いることによって、望遠端での倍率色収差をプラス方向に補正することが可能となり、逆に、絞り前に配置されるレンズに負レンズを用いることによって、広角端での倍率色収差をマイナスに補正することも可能となり、この結果、望遠端と広角端との双方で倍率色収差を小さくすることが可能である。なお、前記プラス方向は、縮小側の像面において、像光が大きくなる方向である。
【００２２】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、最も拡大側のレンズ群と最も縮小側のレンズ群とは、変倍の際に固定群とされることである。
【００２３】
この構成によれば、最も拡大側に配置されるレンズ群が変倍の際に固定群とされているので、ズームレンズは、ズーミング機能を備えていても小型化することができる。また、最も縮小側に配置されるレンズ群が変倍の際に固定群とされているので、１群繰り出しによるフォーカシング方式を採用する場合に、最も拡大側に配置されるレンズ群のレンズ径を小さくすることが可能となる。
【００２４】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、下記（４）の条件式を満たすことである。
−３＜ｆ１／ｆｗ＜−１ ・・・（４）
ただし、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００２５】
前記条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群の焦点距離が長くなり過ぎて好ましくない。また、第１レンズ群のレンズ径も大型化する。一方、前記条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に歪曲収差）を抑えるのが困難になって好ましくない。
【００２６】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、下記（５）の条件式を満たすことである。
４＜ｆ２／ｆｗ＜８ ・・・（５）
ただし、ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００２７】
前記条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に球面収差）や望遠端と広角端との間における像面の変動を抑えることが困難となって好ましくない。一方、前記条件式（５）の上限を上回ると、第２レンズ群の焦点距離が長くなり過ぎ、変倍時における移動量が増大するとともに、レンズ径やレンズ長が大きくなりコスト高に繋がり、好ましくない。
【００２８】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、下記（６）の条件式を満たすことである。
２＜ｆｘ／ｆｗ＜４ ・・・（６）
ただし、ｆｘは、最も縮小側のレンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００２９】
前記条件式（６）の下限を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が短くなるので、ズームレンズの後（縮小側）に例えば色合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって配置することができなってしまい、好ましくない。一方、前記条件式（６）の上限を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなるので、バックフォーカスが長くなり過ぎてしまう。この結果、ズームレンズ１全体の全長が増大し、最も縮小側に配置されるレンズ群の径の大型化を招き、好ましくない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にかかるズームレンズは、１．５倍以上の充分に高いズーム倍率を実現しつつ、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態におけるズームレンズの説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
【図２】実施形態のズームレンズを用いた投射型表示装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】実施例１におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図４】実施例１のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図５】実施例２におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図６】実施例２のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図７】実施例３におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図８】実施例３のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図９】実施例４におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図１０】実施例４のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図１１】実施例５におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図１２】実施例５のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図１３】実施例６におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図１４】実施例６のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図１５】実施例１の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図１６】実施例１の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図１７】実施例２の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図１８】実施例２の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図１９】実施例３の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２０】実施例３の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図２１】実施例４の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２２】実施例４の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図２３】実施例５の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２４】実施例５の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図２５】実施例６の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２６】実施例６の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で１枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
＜実施形態のズームレンズの説明＞
図１は、実施形態におけるズームレンズの説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
【００３３】
図１において、このズームレンズ１は、最も拡大側より順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群１１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群１２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群１３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群とを少なくとも備え、広角端から望遠端への変倍の際（変倍時）に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動してなる光学系である。図１に示す例では、第１ないし第４レンズ群１１〜１４の４群構成であり、変倍の際に、第１および第４レンズ群１１、１４が固定群であり、第２レおよび第３ンズ群１２、１３が移動群である。なお、図１で例示したズームレンズ１は、後述する実施例１のズームレンズ１Ａ（図３）と同じ構成である。
【００３４】
なお、本明細書の説明において、ズームレンズ１のレンズ全体における焦点距離が短くなるレンズ位置を広角端（ＷＩＤＥ、ワイド、Ｗ）と定義し、前記焦点距離が長くなるレンズ位置を望遠端（ＴＥＬＥ、テレ、Ｔ）と定義する。
【００３５】
第１レンズ群１１は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズを備えて成る。図１に示す例では、第１レンズ群１１は、前記変倍において固定し、拡大側より順に、拡大側に凸の正メニスカスレンズ１１１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ１１２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ１１３と、両凹の負レンズ１１４とから構成されて成る。
【００３６】
第２レンズ群１２は、拡大側より順に負、正の並びのレンズ、または、正の単レンズを備えて成る。図１に示す例では、第２レンズ群１２は、前記変倍において移動し、正の単レンズ１２１から構成されて成る。
【００３７】
第３レンズ群１３は、拡大側より順に負レンズ、正レンズおよび正レンズを備えて成り、変倍において移動するものである。図１に示す例では、第３レンズ群１３は、前記変倍において移動し、拡大側より順に、拡大側に凹の負メニスカスレンズ１３１と、縮小側に凸の正メニスカスレンズ１３２と、両凸の正レンズ１３３とから構成されて成る。
【００３８】
ここで、第２レンズ群１２は、前記変倍において、第３レンズ群１３の移動量よりも相対的に小さくされており、そして、第３レンズ群１３は、広角端において最も縮小側に移動するように構成されている。すなわち、第３レンズ群１３は、第１ないし第４レンズ群１１〜１４のなかで前記変倍において最も移動量が大きいレンズ群である。
【００３９】
第４レンズ群１４は、図１に示す例では、前記変倍において固定し、拡大側より順に、拡大側に凸の負メニスカスレンズ１４１と、両凸の正レンズ１４２と、光学絞り１６と、両凹の負レンズ１４３と、両凸の正レンズ１４４と、両凹の負レンズ１４５と、両凸の正レンズ１４６と、両凸の正レンズ１４７と、両凹の負レンズ１４８と、両凸の正レンズ１４９と、両凸の正レンズ１５０とから構成されて成る。
【００４０】
そして、ズームレンズ１には、光学絞り１６が光路中において第４レンズ群１４の正レンズ１４２と負レンズ１４３との間に配設されている。光学絞り１６は、例えば、開口絞りであってよく、また例えば、メカニカルシャッタであってもよい。
【００４１】
そして、この実施形態にかかるズームレンズ１では、第３レンズ群１３の焦点距離をｆ３とし、空気換算のバックフォーカス長をｂｆとし、広角端におけるレンズ全体の合成焦点距離をｆｗとする場合に、下記（１）および（２）の条件式を満足するものである。
７＜ｆ３／ｆｗ＜９ ・・・（１）
２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５ ・・・（２）
【００４２】
さらに、このズームレンズ１には、前記第４レンズ群１４の縮小側には、拡大側より純に、プリズム（プリズムブロック）１７、カバーガラス１８および映像表示素子１９が配置される。映像表示素子１９は、複数の画素を備え、これら各画素において、さらに赤光用画素（Ｒ）、緑光用画素（Ｇ）および青光用画素（Ｂ）の各画素（サブ画素）を有し、ＲＧＢごとに図略の映像信号生成回路からの映像信号に応じて強度変調することによって映像を生成する装置である。このような映像表示素子１９は、種々の装置が開発されており、例えば、２次元平面配列された複数の微小ミラーを備えたＤＭＤ装置（Digital Mirror Device）や、反射型ＬＣＤ装置（反射型液晶表示装置）や、透過型ＬＣＤ装置（透過型液晶表示装置）等を利用することができる。この映像表示素子１９は、図略の光源からの光を前記強度変調することによって映像光を生成する。この映像光は、映像表示素子１９からカバーガラス１８およびプリズム１７を介して第４レンズ群１４に入射し、第４ないし第１レンズ群１４、１３、１２、１１をその光軸ＡＸに沿って適宜なズーム倍率で進行し、第１レンズ群１１から射出され、ズームレンズ１の拡大側に適宜な距離で配置された図略のスクリーンに拡大投影される。
【００４３】
このようなズームレンズ１では、従来より高倍率である１．５倍以上の充分に高いズーム倍率を実現しつつ、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。
【００４４】
特に、空気換算のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが２．４を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）の焦点距離が短くなり、ズームレンズ１の後（縮小側）に例えば色合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって前記光学素子を配置することができなってしまい、好ましくない。一方、空気換算のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが３．５を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなり過ぎ、バックフォーカス長ｂｆが長くなり過ぎる。この結果、ズームレンズ１全体の全長が長くなって、ズームレンズ１が巨大化しコスト高に繋がり、好ましくない。このような観点から、ズームレンズ１は、下記（２’）の条件式を満たすことがより好ましい。
２．７＜ｂｆ／ｆｗ＜３．３ ・・・（２’）
【００４５】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、２．９６≦ｂｆ／ｆｗ≦３．２２である。
【００４６】
また、前記条件式（１）は、前記変倍時に移動量の最も大きい第３レンズ群１３の焦点距離を規定している。前記条件式（１）の上限を上回ると、移動量が増加し、ズームレンズ１が巨大化し、コスト高に繋がって好ましくない。一方、前記条件式（１）の下限を下回ると、第３レンズ群１３は、望遠端と広角端との間における移動量が大きいので、望遠端と広角端との間における像面位置の変動が大きくなり、像面位置のバランスを取るのが困難となり、球面収差、非点収差が大きくなり収差補正が困難となって、好ましくない。
【００４７】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（１’）の条件式を満たすことがより好ましい。
７＜ｆ３／ｆｗ＜８．７ ・・・（１’）
【００４８】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、７．０２≦ｆ３／ｆｗ≦８．６３である。
【００４９】
また、このズームレンズ１において、第１レンズ群１１は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズを備えて成っている。一般的に広角側のズームレンズは、望遠側よりも倍率色収差と歪曲を小さく抑えることが困難である。そのため、その光学的パワーと形状とは、重要である。ズームレンズ１の最も拡大側の第１レンズ群１１に３枚以上の負レンズを含むことによって、各収差を良好に補正することができる。ここで、第１レンズ群１１の負レンズは、大きく歪曲収差をマイナスにしてしまうが、本実施形態のズームレンズ１のように、最も拡大側に凸の正レンズ（図１に示す例では正メニスカスレンズ）１１１を配置することによって、歪曲収差を初めとする各収差の過剰補正を小さく抑えることができる。
【００５０】
また、このズームレンズ１において、第２および第３レンズ群１２、１３は、変倍において移動し、第２レンズ群１２の移動量は、最も移動量の大きい第３レンズ群の移動量と比較すると小さくされている。変倍は、第３レンズ群１３の移動で実現され、ズームレンズ１のレンズ全体におけるバックフォーカス量は、これにより変動するが、第２レンズ群１２の移動でこのバックフォーカス量の補正を行うので、このズームレンズ１は、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。このように移動群の数を２つ以上とすることによって、設計の自由度が向上し、光学的性能を向上させることが可能となる。また、この図１に示す例のズームレンズ１において、第２レンズ群１２は、単レンズから構成されて成るので、コストを小さく抑えることが可能となる。なお。第２レンズ群１２は、さらに倍率色収差などの諸収差をさらに良好に補正する観点から、拡大側より順に負、正の並びの光学的パワー配列としてもよい。
【００５１】
また、このズームレンズ１において、第３レンズ群１３は、変倍において移動するが、広角端において最も縮小側に移動するように構成されている。一般にズームレンズにおけるレンズ全体の焦点距離に大きな影響を与える広角端において、正の光学的パワーを有する第３レンズ群１３がこのように移動するので、ズームレンズ１におけるレンズ全体の焦点距離を短くすることができる。また、第３レンズ群１３のレンズ配置は、負、正、正（図１に示す例では負メニスカスレンズ１３１、正メニスカスレンズ１３２、正レンズ１３３）から構成されて成っている。このように２枚の正レンズから成るレンズ配置とすることによって、１枚の正レンズから成るレンズ配置の場合に較べてより焦点距離を短くすることができ、このズームレンズ１は、小型化（コンパクト化）が可能となる。そして、負レンズをその拡大側に備えることによって、このズームレンズ１は、球面収差を小さく抑えることができる。
【００５２】
また、このズームレンズ１において、第４レンズ群１４は、正の光学的パワーを有している。このため、このズームレンズ１は、適切なバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを確保することができる。
【００５３】
また、このズームレンズ１では、最も拡大側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第１レンズ群１１）が変倍の際に固定群とされている。このため、このズームレンズ１は、ズーミング機能を備えていても小型化することができる。また、このズームレンズ１では、最も縮小側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）が変倍の際に固定群とされている。このため、フォーカシングの際には、１個のレンズ群を繰り出すことでフォーカシングを行う方式（１群繰り出しによるフォーカシング方式）を採用する場合では、最も拡大側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第１レンズ群１１）のレンズ径（例えば正メニスカスレンズ１１１のレンズ径）を小さくすることが可能となる。このようにズームレンズ１は、最も拡大側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第１レンズ群１１）と最も縮小側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）とは、変倍の際に固定群とされている。
【００５４】
なお、上述の実施形態にかかるズームレンズ１において、レンズ硝材の部分分散比をＰｇ，Ｆとし、レンズ硝材の分散をＶｄとする場合に、下記（３）の条件式を満たす硝材を含むことが好ましい。さらに、下記（３）の条件式を満たす硝材を含むレンズ群は、ズームレンズ１を構成する各レンズ群１１〜１４のうち、広角端から望遠端までの変倍時に最も移動量の大きいレンズ群であることが好ましい。このような前記変倍時に最も移動量の大きいレンズ群は、図１に示す例では、第３レンズ群１３である。
Ｐｇ，Ｆ＋０．００１８１Ｖｄ＞０．６５２ ・・・（３）
【００５５】
異常分散性を持つガラスを使用することによって、光学系における倍率色収差を補正する方法が従来より広く知られている。多くの光学ガラスは、部分分散比／分散のグラフがほぼ直線に乗るが、この異常分散性を持つガラスは、部分分散比／分散のグラフが直線に乗らずに直線から大きく外れる。
【００５６】
ここで、部分分散比と分散とは、ｇ線の屈折率をｎｇとし、Ｆ線の屈折率をｎＦとし、Ｃ線の屈折率をｎＣとし、ｄ線の屈折率をｎｄとする場合に、下記（Ａ）および（Ｂ）の各条件式でそれぞれ表される。
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ） ・・・（Ａ）
Ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ） ・・・（Ｂ）
【００５７】
そして、そのうち緑光の屈折率に対して赤光や青光の屈折率の比が、平均的な分散特性を持つガラスよりも大きな値を持つガラスが一般に「ランゲ」と呼ばれ、その逆のガラスが一般に「クルツ」と呼ばれる。より具体的に述べると、異常分散性を持つガラスは、次の効果を奏する。すなわち、第１に、絞り後（絞りに対し縮小側あるいは像側）に配置される正レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がマイナスに来る。第２に、絞り前（絞りに対し拡大側あるいは物体側）に配置される正レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がプラスに来る。第３に、絞り後に配置される負レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がプラスに来る。第４に、絞り前に配置された負レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がマイナスに来る。前記ランゲに代えクルツを使用した場合では、前記第１ないし第４の各効果は、その逆になる。通常、これらの特性を用いることによって、レンズ全系の倍率色収差が補正される。
【００５８】
ズームレンズ、特に比較的高倍率なズームレンズでは、ズーム倍率を大きくすると、広角端と望遠端との双方で倍率色収差を小さくするために最適なガラス配置を得ることが、通常、難しくなる。このため、倍率色収差を補正するためにレンズ枚数を増やす必要があり、コスト高に繋がってしまう。
【００５９】
このズーム倍率が大きい場合において各レンズ成分の働きを考えると、レンズ全系の光学的パワーの大きい広角端ではレンズ成分の正の光学的パワーを大きく使うことになるので、仮に、望遠端において最適なガラス配置とすると、テレセン変動を防ぐ観点から移動群を絞り前に配置した場合では、正レンズによる補正が過剰になる結果、倍率色収差がプラス側に来ることになる。望遠端では、その逆になる。したがって、原理的には、広角端において倍率色収差がプラス側に、望遠端で倍率色収差がマイナス側に来やすくなる。このため、広角端と望遠端とにおける倍率色収差の補正に対する効き度（倍率色収差の補正に作用する程度）を変え、広角端と望遠端とを独立に倍率色収差の補正を行うことが好ましい。より具体的には、ズームレンズ１において、異常分散性の大きいレンズを前記変倍時に移動量の大きいレンズ群に配置することである。さらにより具体的には、ズームレンズ１において、前記変倍時に最も移動量の大きいレンズ群が正の屈折力を有する少なくとも１つのレンズ成分を持ち、そのレンズ群が望遠端から広角端への変倍時において、絞りに近づくように動き、かつそのレンズ成分およびレンズ群が前記条件式（３）)を満たすことである。
【００６０】
また、一般に、ズームレンズでは、望遠端と広角端との間の変倍による明るさの変化が小さいことが好ましく、そのため、焦点距離の長い望遠端の方が、光束幅が大きくなる。光束幅の小さい広角端で倍率色収差を補正しようとすると、周辺ほど補正量が大きくなるため、画面の中心に近い部分に倍率色収差が残ってしまう。このため、望遠端で倍率色収差の補正を行うことが好ましい。前記条件式（３）は、異常分散性がランゲであることを意味している。このため、絞り前に配置されるレンズに正レンズを用いることによって、望遠端での倍率色収差をプラス方向に補正することが可能となる。逆に、絞り前に配置されるレンズに負レンズを用いることによって、広角端での倍率色収差をマイナスに補正することも可能である。
【００６１】
条件式（３）を満たす硝材で形成される絞り前に配置される正レンズは、正メニスカスレンズ１３２および正レンズ１３３である。この前記変倍時に最も移動量の大きい第３レンズ群１３において、望遠側で光線通過位置が高く、広角側で光線通過位置が低くなる。このため、望遠端での軸外光の屈折効果が軸外に向けて少しずつ大きくなっていくため、倍率色収差の補正効果も軸外に向けて漸次大きくなり、中帯でも充分な補正効果が得られる。
【００６２】
また、条件式（３）を満たす硝材で形成される絞り前に配置される負レンズは、負メニスカスレンズ１１２である。この最も拡大側の第１レンズ群１１の負レンズにおいて、望遠側で光線通過位置が低く、広角側で光線通過位置が高くなる。このため、広角端での軸外光の屈折効果が軸外に向けて少しずつ大きくなっていくため、倍率色収差の補正効果も軸外に向けて漸次大きくなり、中帯でも充分な補正効果が得られる。
【００６３】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、第１レンズ群１１の焦点距離をｆ１とし、広角端におけるレンズ全体の焦点距離をｆｗとする場合に、下記（４）の条件式を満たすことが好ましい。
−３＜ｆ１／ｆｗ＜−１ ・・・（４）
【００６４】
この条件式（４）は、第１レンズ群１１の焦点距離を規定している。前記条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群１１の焦点距離が長くなり過ぎて好ましくない。焦点距離が長くなると、レンズの光学的パワーは、弱くなるので、１群繰り出しによるフォーカシング方式では、フォーカス時の移動量が大きくなる。このため、望遠端と広角端との間における収差変動が大きくなり、収差バランスをとることが困難となる。また、第１レンズ群のレンズ径も大型化する。一方、前記条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズ群１１の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に歪曲収差）を抑えるのが困難になって好ましくない。
【００６５】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（４’）の条件式を満たすことがより好ましい。
−２．５＜ｆ１／ｆｗ＜−１．２ ・・・（４’）
【００６６】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、−２．１５≦ｆ１／ｆｗ≦−１．５５である。
【００６７】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、第２レンズ群１２の焦点距離をｆ２とし、広角端におけるレンズ全体の焦点距離をｆｗとする場合に、下記（５）の条件式を満たすことが好ましい。
４＜ｆ２／ｆｗ＜８ ・・・（５）
【００６８】
この条件式（５）は、第２レンズ群１２の焦点距離を規定している。変倍時に移動する第２レンズ群１２は、前記条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズ群１２の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に球面収差）や望遠端と広角端との間における像面の変動を抑えることが困難となって好ましくない。一方、前記条件式（５）の上限を上回ると、第２レンズ群１２の焦点距離が長くなり過ぎ、変倍時における移動量が増大するとともに、レンズ径やレンズ長が大きくなりコスト高に繋がり、好ましくない。
【００６９】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（５’）の条件式を満たすことがより好ましい。
４．５＜ｆ２／ｆｗ＜７．５ ・・・（５’）
【００７０】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、４．８６≦ｆ２／ｆｗ≦７．３９である。
【００７１】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、最も縮小側のレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）の焦点距離をｆｘとし、広角端におけるレンズ全体の焦点距離をｆｗとする場合に、下記（６）の条件式を満たすことが好ましい。
２＜ｆｘ／ｆｗ＜４ ・・・（６）
【００７２】
この条件式（６）は、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離を規定している。前記条件式（６）の下限を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が短くなるので、ズームレンズ１の後（縮小側）に例えば色分解合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって配置することができなってしまい、好ましくない。一方、前記条件式（６）の上限を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなるので、バックフォーカスが長くなり過ぎてしまう。この結果、ズームレンズ１全体の全長が増大し、最も縮小側に配置されるレンズ群の径の大型化を招き、好ましくない。
【００７３】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（６’）の条件式を満たすことがより好ましい。
２．５＜ｆｘ／ｆｗ＜３．７ ・・・（６’）
【００７４】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、２．６２≦ｆｘ／ｆｗ≦３．５２である。
【００７５】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、第４レンズ群１４の縮小側に、正の光学的パワーを有する第５レンズ群をさらに備えてもよい。このように正の光学的パワーを持つ第５レンズ群を第４レンズ群１４の縮小側にさらに配置することによって、ズームレンズ１は、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。さらに、この第５レンズ群に前記条件式（３）を満たす硝材を含むように第５レンズ群を構成する場合には、球面収差、非点収差、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差をより良好に補正することが可能となる。
【００７６】
また、上述の態様におけるズームレンズ１において、第４レンズ群の縮小側に、負の光学的パワーを有する第５レンズ群と、正の光学的パワーを有する第６レンズ群をさらに備えてもよい。このように負および正の光学的パワーを持つ第５および第６レンズ群を前記第４レンズ群の縮小側にさらに配置することによって、ズームレンズ１は、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。さらに、この第６レンズ群に前記条件式（３）を満たす硝材を含むように第６レンズ群を構成する場合には、球面収差、非点収差、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差をさらにより良好に補正することが可能となる。
【００７７】
＜ズームレンズを組み込んだ投射型画像表示装置の説明＞
本実施形態にかかるズームレンズ１は、例えばスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置（カメラ）や、例えば液晶表示ユニットの映像を拡大投影する液晶プロジェクタ等の投影装置や、例えば反射型映像表示ユニットを用いたリアプロジェクションテレビ等の映像表示装置等の様々な装置における光学系に利用することができる。
【００７８】
例えば、撮像装置に組み込まれる場合では、撮像装置は、例えば、ズームレンズ１と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子（例えば、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等）とを備え、ズームレンズ１が前記撮像素子の受光面上に物体（被写体）の光学像を形成可能とされているものである。そして、ズームレンズ１は、物体側より像側へ順に、第１レンズ群１１と、第２レンズ群１２と、第３レンズ群１３と、第４レンズ群１４とを備えて構成される。
【００７９】
また例えば、投影装置や映像表示装置等の投射型表示装置は、所定の波長の光を発光する光源（例えば白色光を発光する例えばランプやＬＥＤ等の光源や赤光（Ｒ光），緑光（Ｇ光）および青光（Ｂ光）の各色光をそれぞれ発光する例えばＬＥＤや有機ＥＬ等の光源）と、映像を表示する映像表示素子と、前記光源からの光を前記映像表示素子に導く照明光学系と、ズームレンズ１とを備え、ズームレンズ１が、前記照明光学系によって導かれた前記光源からの光を前記映像表示素子で変調することによって生成された映像光を拡大投影するものである。そして、ズームレンズ１は、拡大側より順に、第１レンズ群１１と、第２レンズ群１２と、第３レンズ群１３と、第４レンズ群１４とを備えて構成される。
【００８０】
一具体例として、投射型表示装置に前記実施形態のズームレンズ１を組み込んだ場合について、以下に、説明する。投射型表示装置の構成は、種々の構成が提案されているが、例えば、特開２００４−３３３８２９号公報等に開示されている。
【００８１】
図２は、実施形態のズームレンズを用いた投射型表示装置の構成を模式的に示した断面図である。図２において、この投射型表示装置３は、光源３１と、インテグレータ光学系３２と、色分解光学系３３と、リレー光学系３４と、映像表示素子３５と、色合成光学系３６と、ズームレンズ１とを備えて構成されている。
【００８２】
光源３１は、少なくとも赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）および青光（Ｂ）の各波長成分光を含む光を放射する装置である。例えば、光源３１は、例えばキセノンランプ等のランプ３０１ａと、放物面鏡３０１ｂとを備えている。この光源３１は、ランプ３０１ａが放物面鏡３０１ｂの焦点位置に配置されており、ランプ３０１ａが発光するとその発光光が放物面鏡３０１ｂで反射され、光軸Ｏにほぼ平行な光束を開口部３０１ｃから射出する。
【００８３】
インテグレータ光学系３２は、複数のレンズセルがアレイ状に配列されて成る第１および第２レンズアレイ３０２、３０３および重ね合わせレンズ３０４を備えて構成される。光源３１から射出された光束は、インテグレータ光学系３２に入射され、第１レンズアレイ３０２、第２レンズアレイ３０３および重ね合わせレンズ３０４を順次に通過する。これよって光源３１の光束は、各映像表示素子３５の有効開口上に効率よくかつ略均一にそれぞれ照射される。光源３１およびインテグレータ光学系３２は、それらの光軸が一致するように配置され、光源３１から射出された光束は、光軸に沿って進行する。
【００８４】
色分解光学系３３は、光源３１からインテグレータ光学系３２を介して入射された光束を所定の波長毎に分離する光学系である。色分解光学系３３は、例えば、第１ダイクロイックミラー３０５および第２ダイクロイックミラー３０６を備えて構成されており、図２に示す例では、第１ダイクロイックミラー３０５から射出された光束をその光路を曲げ第２ダイクロイックミラー３０６へ導光するために、ミラー３０８をさらに備えている。第１ダイクロイックミラー３０５は、２枚の第１１ダイクロイックミラー３０５ａおよび第１２第クロイックミラー３０５ｂを備えて構成されている。これら第１１および第１２ダイクロイックミラー３０５ａ、３０５ｂは、それらの反射面が光源３１の光軸に対してそれぞれ４５゜の角度を成すように互いに直交しており、この交差部分で光源３１の光軸が交差するように配置されている。図２に示す例では、第１１ダイクロイックミラー３０５ａは、青光の波長範囲と赤光および緑光の波長範囲とに色分解し、この青光の波長範囲の青光束を、光源３１の光軸に対し＋９０゜の方向に沿った図面上方向に反射するとともに、第１２ダイクロイックミラー３０５ｂは、赤光および緑光の波長範囲の赤緑光束を光源３１の光軸に対し−９０゜の方向に沿った図面下方向に反射する。ミラー３０８は、光源３１の光軸に対し−９０゜の前記方向に対しその反射面が４５゜の角度を成すように配置される。第１２第クロイックミラー３０５ｂから射出された赤緑光束は、ミラー３０８によってその進行方向が略９０゜曲げられて前記光源３１の光軸に対し０゜の方向に沿った図面左方向に進行し、第２ダイクロイックミラー３０６へ入射する。第２ダイクロイックミラー３０６は、前記光源３１の光軸と平行な前記方向に対しその反射面が４５゜の角度を成すように配置され、赤光の波長範囲と緑光の波長範囲とに色分解し、この赤光の波長範囲の赤光束を透過させるとともに、この緑光の波長範囲の緑光束を前記図面左方向に対し＋９０゜の方向に沿った図面上方向に反射する。
【００８５】
リレー光学系３４は、色分解光学系３３で各色に色分解された青光束、緑光束および赤光束の各光束を各色用の映像表示素子３１２、３１３、３１４に導くための光学系である。リレー光学系３４は、例えば、ミラー３０７、第１ないし第３偏光ビームスプリッタ３０９、３１０、３１１および第１ないし第３フィールドレンズ３１７、３１８、３１９を備えて構成される。なお、前記ミラー３０８をリレー光学系３４に含めてもよい。ミラー３０７は、前記図面上方向に対しその反射面が４５゜の角度を成すように配置される。
【００８６】
第１１ダイクロイックミラー３０５ａで分離された青光束は、ミラー３０７に入射し、ミラー３０７によってその進行方向が略９０゜曲げられて前記光源３１の光軸に対し０゜の方向に沿った図面左方向に進行し、第３フィールドレンズ３１７を介して、第１偏光ビームスプリッタ３０９へ入射する。第１偏光ビームスプリッタ３０９は、その反射面が前記図面左方向に対して４５゜の角度を成すように配置される。第２ダイクロイックミラー３０６で分離された緑光束は、第２フィールドレンズ３１８を介して第２偏光ビームスプリッタ３１０へ入射する。第２偏光ビームスプリッタ３１０は、その反射面が前記図面上方向に対し−４５゜の角度を成すように配置される。第２ダイクロイックミラー３０６で分離された赤光束は、第３フィールドレンズ３１９を介して第３偏光ビームスプリッタ３１１へ入射する。第３偏光ビームスプリッタ３１１は、その反射面が前記図面左方向に対し−４５゜の角度を成すように配置される。第１フィールドレンズ３１７は、このようにミラー３０７と第１偏光ビームスプリッタ３０９の光路中に配置され、光源３１からの光束をテレセントリックな光束として、後述のスクリーン等に投影される像の誤差を小さく（抑制）するために設けられている。第２および第３フィールドレンズ３１８、３１９も同様である。
【００８７】
これら光源３１、インテグレータ光学系３２、色分解光学系３３およびリレー光学系３４は、各色用の各映像表示素子３１２、３１３、３１４をそれぞれ照明する照明光学系を構成しており、光源３１からの光束を各映像表示素子３１２、３１３、３１４上にそれぞれ収束させている。
【００８８】
映像表示素子３５は、所定の映像を表示して入射光を変調し、映像光を生成する装置である。図２に示す例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分を個別に変調するため、映像表示素子３５は、青光用の映像表示素子３１２、緑光用の映像表示素子３１３および赤光用の映像表示素子３１４の３個の装置を備えて構成されている。
【００８９】
第１偏光ビームスプリッタ３０９でその進行方向を略９０゜曲げられて前記図面上方向に反射した青光束は、青光用の映像表示素子３１２へ入射する。この第１偏光ビームスプリッタ３０９では、この青光束の反射の際に、映像表示素子３１２にとって不要な偏光成分を除去する。映像表示素子３１２は、例えば反射型ＬＣＤ装置であり、この入射された青光束をその表示面に表示した映像に従って強度を変調して反射し、進行方向を逆転させて再び第１偏光ビームスプリッタ３０９へ入射させる。この映像表示素子３１２で強度変調を受けた青光束は、第１偏光ビームスプリッタ３０９を通過し、第１１偏光ビームスプリッタ３２１を介して色合成光学系３６に入射する。また、第２偏光ビームスプリッタ３１０でその進行方向を略９０゜曲げられて前記光源３１の光軸に対し−１８０゜の図面右方向に反射した緑光束は、緑光用の映像表示素子３１３へ入射する。この第２偏光ビームスプリッタ３１０では、この緑光束の反射の際に、映像表示素子３１３にとって不要な偏光成分を除去する。映像表示素子３１３は、例えば反射型ＬＣＤ装置であり、この入射された緑光束をその表示面に表示した映像に従って強度を変調して反射し、進行方向を逆転させて再び第２偏光ビームスプリッタ３１０へ入射させる。この映像表示素子３１３で強度変調を受けた緑光束は、第２偏光ビームスプリッタ３１０を通過し、第１２偏光ビームスプリッタ３２２を介して色合成光学系３６に入射する。そして、第３偏光ビームスプリッタ３１１でその進行方向を略９０゜曲げられて前記図面下方向に反射した赤光束は、赤光用の映像表示素子３１４へ入射する。この第３偏光ビームスプリッタ３１１では、この赤光束の反射の際に、映像表示素子３１４にとって不要な偏光成分を除去する。映像表示素子３１４は、例えば反射型ＬＣＤ装置であり、この入射された赤光束をその表示面に表示した映像に従って強度を変調して反射し、その進行方向を逆転させて再び第３偏光ビームスプリッタ３１１へ入射させる。この映像表示素子３１４で強度変調を受けた赤光束は、第３偏光ビームスプリッタ３１１を通過し、第１３偏光ビームスプリッタ３２３を介して色合成光学系３６に入射する。これらそれぞれ変調された青光束、緑光束および赤光束は、それぞれ、再び、第１ないし第３偏光ビームスプリッタ３０９、３１０、３１１を通過する際に、スクリーン投影に不要な偏光成分が除去される。また、前記第１１ないし第１３偏光ビームスプリッタ３２１、３２２、３２３は、これら第１ないし第３偏光ビームスプリッタ３０９、３１０、３１１で完全に除去されなかった不要な偏光成分を除去し、よりコントラストを向上させるものである。
【００９０】
色合成光学系３６は、赤光束、緑光束および青光束を合成する光学系であり、例えば、クロスダイクロイックプリズム３１５を備えて構成される。クロスダイクロックプリズム３１５は、互いに直交する２個の反射面３１５ａ、３１５ｂを有している。クロスダイクロイックプリズム３１５には、図面上から青光束が入射され、図面右から緑光束が入射され、図面下から赤光束が入射される。クロスダイクロイックプリズム３１５の反射面３１５ａは、青光束の進行方向に対して４５゜の角度を成すように配置され、図面上から入射された青光束を略９０゜曲げてズームレンズ１方向に反射する。クロスダイクロイックプリズム３１５の反射面３１５ｂは、赤光束の進行方向に対して４５゜の角度を成すように配置され、図面上から入射された赤光束を略９０゜曲げてズームレンズ１方向に反射する。そして、クロスダイクロイックプリズム３１５に図面右から入射された緑光束は、これら反射面３１５ａ、３１５ｂを透過して直進する。このため、クロスダイクロイックプリズム３１５に入射した青光束、緑光束および赤光束の各光束は、色合成され、ズームレンズ１へ入射され、ズームレンズ１のズーム倍率で拡大され、図略のスクリーンに投影される。
【００９１】
このような構成の投射型表示装置３では、上述のズームレンズ１を用いているので、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが確保されているため、充分なスペースがあり、インテグレータ光学系３２、色分解光学系３３、リレー光学系３４、映像表示素子３５および色合成光学系３６の光学系を適切な位置で配置することが可能となる。また、ズームレンズ１が従来より高倍率な１．５倍以上のズーム倍率ｆｔ／ｆｗを有しているため、投射型表示装置３と図略のスクリーンとの距離を維持したまま従来より拡大投影することができる。
【００９２】
＜ズームレンズのより具体的な形態の説明＞
以下、ズームレンズ１のより具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００９３】
図３は、実施例１におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図４は、実施例１のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図４（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図４（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図１５は、実施例１の広角端（Ｗ）におけるレンズ群の収差図である。図１６は、実施例１の望遠端（Ｔ）におけるレンズ群の収差図である。
【００９４】
実施例１のズームレンズ１Ａは、図３に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４とから構成されて成る負・正・正・正の４成分ズーム構成であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングの際（変倍時）には、図４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２および第３レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。光学絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４内に配置され、固定される。
【００９５】
より詳しくは、実施例１のズームレンズ１Ａは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【００９６】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズ）Ｌ５から成り、正の単レンズで構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、拡大側に凹の負メニスカスレンズ（第６レンズ）Ｌ６と、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８とから構成されて成る。これら正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７および正レンズ（第８レンズ）Ｌ８は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第９レンズ）Ｌ９と、両凸の正レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、光学絞りＳＴと、両凹の負レンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、両凸の正レンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、両凹の負レンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、両凸の正レンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凹の負レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、両凸の正レンズ（第１７レンズ）Ｌ１７と、両凸の正レンズ（第１８レンズ）Ｌ１８とから構成されて成る。
【００９７】
そして、第４レンズ群Ｇｒ４の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【００９８】
図２において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、拡大側から数えた場合のｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする。）である。なお、光学絞りＳＴ、プリズムＰＲ、カバーガラスＣＧの両面および映像表示素子ＤＰの表示面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例２ないし実施例６についても同様である（図５、図７、図９、図１１および図１３）。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例１〜６の各図３、図５、図７、図９、図１１および図１３を通じて、最も拡大側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、これらの曲率などが各実施例１〜６を通じて同一であるという意味ではない。
【００９９】
このような構成の下で、映像表示素子ＤＰからカバーガラスＣＧおよびプリズムＰＲを介して第４レンズ群Ｇｒ４に入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第４レンズ群Ｇｒ４（途中、光学絞りＳＴを含む）、第３レンズ群Ｇｒ３、第２レンズ群Ｇｒ２および第１レンズ群Ｇｒ１を通過し、第１レンズ群Ｇｒ１から射出され、ズームレンズ１Ａの拡大側に適宜な距離で配置された図略のスクリーンに拡大投影される。
【０１００】
この実施例１のズームレンズ１Ａでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように拡大側から縮小側へ光軸ＡＸに沿って移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ａが構成されている。
【０１０１】
実施例１のズームレンズ１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１０２】
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 48.705 7.536 1.517 64.198
２ 522.698 0.122
３ 44.612 2.040 1.497 81.608
４ 22.433 7.850
５ 133.743 1.346 1.623 58.122
６ 28.488 6.719
７ -50.434 1.346 1.673 32.171
８ 41.257 可変
９ -321.066 2.859 1.713 53.939
１０ -43.263 可変
１１ -27.325 1.581 1.581 40.891
１２ -93.875 0.955
１３ -130.113 4.383 1.497 81.608
１４ -31.577 0.122
１５ 87.617 3.740 1.497 81.608
１６ -65.869 可変
１７ 284.796 0.734 1.497 81.608
１８ 16.367 3.096
１９ 28.417 2.092 1.673 32.171
２０ -82.038 1.256
２１（絞り） ∞ 1.986
２２ -28.191 0.816 1.497 81.608
２３ 29.202 8.935
２４ 60.659 3.104 1.623 58.122
２５ -26.043 12.104
２６ -39.815 0.979 1.806 40.734
２７ 27.777 1.343
２８ 34.490 3.467 1.497 81.608
２９ -32.917 0.122
３０ 36.410 3.810 1.497 81.608
３１ -27.052 0.122
３２ -45.180 1.142 1.806 40.734
３３ 25.107 1.412
３４ 30.923 3.137 1.497 81.608
３５ -81.589 0.122
３６ 35.973 3.479 1.497 81.608
３７ -48.687 6.242
３８ ∞ 34.680 1.517 64.198
３９ ∞ 0.408
４０ ∞ 1.224 1.487 70.441
４１ ∞ 1.832
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 18.606 19.772
第１０面と第１１面間 45.459 4.759
第１６面と第１７面間 1.224 40.758
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １０
３ １１ １６
４ １７ ３７
【０１０３】
上記の面データにおいて、面番号は、図３に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。
【０１０４】
また、“ｒ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）、“ｄ”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）、“ｎｄ”は、各レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、“νｄ”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、光学絞りＳＴ、プリズムＰＲの両面、カバーガラスＣＧの両面および映像表示素子ＤＰの表示面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞（無限大）である。
【０１０５】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例１のズームレンズＡにおける各収差を図１５および図１６に示す。図１５（Ａ）および図１６（Ａ）は、球面収差（LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION）を示し、図１５（Ｂ）および図１６（Ｂ）は、非点収差（ASTIGMATISM FIELD CURVER）を示し、図１５（Ｃ）および図１６（Ｃ）は、歪曲収差（DISTORTION）を示し、そして、図１５（Ｄ）および図１６（Ｄ）は、倍率色収差を示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。歪曲収差の縦軸は、実際の像高を理想像高に対する割合（％）で表しており、横軸は、その像高をｍｍ単位で表している。倍率色収差の縦軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。これらは、縮小側の像面上での値である。また、球面収差の図中、実線は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の結果を表し、１点鎖線（−・−・−）は、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）の結果を表し、そして、２点鎖線（−・・−・・−）は、Ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）の結果を表している。非点収差の図中、実線は、ｄ線でのサジタル（SAGITAL、ＤＳ、ラディアル）面、１点鎖線は、ｇ線でのサジタル面、２点差線は、Ｃ線でのサジタル面における結果をそれぞれ表し、最も短い線長の破線は、ｄ線でのタンジェンシャル（TANGENTIAL、ＤＴ、メリディオナル）面、次に短い線長の破線は、ｇ線でのタンジェンシャル面、最も長い線長の破線は、Ｃ線でのタンジェンシャル面における結果をそれぞれ表している。歪曲収差の図は、上記ｄ線を用いた場合の結果である。球面収差の図中、実線は、ｄ線を基準としたｇ線の結果（１点鎖線）を表し、破線は、ｄ線を基準としたＣ線の結果（２点鎖線）を表している。
【０１０６】
以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜６にかかるコンストラクションデータ、各収差を示す図１７ないし図２６においても同様である。
【実施例２】
【０１０７】
図５は、実施例２におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図６は、実施例２のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図６（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図６（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図１７は、実施例２の広角端におけるレンズ群の収差図である。図１８は、実施例２の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１０８】
実施例２のズームレンズ１Ｂは、図５に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の光学的パワーを有する第５レンズ群Ｇｒ５とからなる負・正・正・正・正の５成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図６に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。光学絞りＳＴは、第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大側に配置され、固定される。
【０１０９】
より詳しくは、実施例２のズームレンズ１Ｂは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１１０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズ）Ｌ５から成り、正の単レンズで構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、拡大側に凹の負メニスカスレンズ（第６レンズ）Ｌ６と、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８とから構成されて成る。これら正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７および正レンズ（第８レンズ）Ｌ８は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、縮小側に凹の負メニスカスレンズ（第９レンズ）Ｌ９と、両凸の正レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、光学絞りＳＴとから構成されて成る。第５レンズ群Ｇｒ５は、両凹の負レンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、両凸の正レンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、両凹の負レンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、両凸の正レンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凹の負レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、両凸の正レンズ（第１７レンズ）Ｌ１７と、両凸の正レンズ（第１８レンズ）Ｌ１８とから構成されて成る。
【０１１１】
そして、第５レンズ群Ｇｒ５の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１１２】
この実施例２のズームレンズ１Ｂでは、広角端（ＷＩＤＥ）から中間点（ＭＩＤＤＬＥ）を経て望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図６に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、略中間点で最も縮小側に近づくように前記略中間点で縮小側に凸となる曲線を描くように光軸ＡＸに沿って移動され、第３レンズ群（Ｇｒ３）は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、略中間点で最も縮小側に近づくように前記略中間点で縮小側に凸となる曲線を描くように光軸ＡＸに沿って移動され、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４は、移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｂが構成されている。
【０１１３】
なお、実施例２のズームレンズ１Ｂは、実施例１のズームレンズ１Ａにおける第４レンズ群Ｇｒ４を構成する各レンズのうち、最も拡大側に配置されている負レンズおよび正レンズをズーム群として独立させて可動させ、残余の各レンズを固定の第５レンズ群Ｇｒ５としたものである。
【０１１４】
実施例２のズームレンズ１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１１５】
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 51.723 6.318 1.517 64.198
２ 325.764 0.123
３ 46.090 1.634 1.497 81.608
４ 21.201 6.584
５ 110.388 1.348 1.623 58.122
６ 23.086 5.649
７ -115.460 1.348 1.673 32.171
８ 41.666 可変
９ -162.119 2.572 1.713 53.939
１０ -40.031 可変
１１ -27.360 1.759 1.581 40.891
１２ -136.218 0.998
１３ -178.421 4.529 1.497 81.608
１４ -28.158 0.123
１５ 60.746 3.400 1.497 81.608
１６ -95.809 可変
１７ 230.425 0.735 1.497 81.608
１８ 16.064 2.778
１９ 25.869 2.115 1.673 32.171
２０ -117.113 可変
２１（絞り） ∞ 1.971
２２ -29.431 0.817 1.497 81.608
２３ 28.435 8.513
２４ 54.547 3.090 1.623 58.122
２５ -26.638 11.117
２６ -37.491 0.980 1.806 40.734
２７ 28.591 1.344
２８ 35.667 3.286 1.497 81.608
２９ -32.831 0.123
３０ 36.213 3.640 1.497 81.608
３１ -26.643 0.123
３２ -46.329 1.144 1.806 40.734
３３ 24.501 1.437
３４ 30.874 2.972 1.497 81.608
３５ -83.822 0.123
３６ 34.685 3.310 1.497 81.608
３７ -50.897 5.862
３８ ∞ 34.680 1.517 64.198
３９ ∞ 0.408
４０ ∞ 1.225 1.487 70.441
４１ ∞ 1.834
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 19.118 19.053
第１０面と第１１面間 39.130 4.244
第１６面と第１７面間 1.225 36.618
第２２面と第２３面間 0.564 0.123
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １０
３ １１ １６
４ １７ ２０
５ ２１ ３７
【０１１６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例２のズームレンズ１Ｂにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図１７および図１８に示す。
【実施例３】
【０１１７】
図７は、実施例３におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図８は、実施例３のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図８（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図８（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図１９は、実施例３の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２０は、実施例３の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１１８】
実施例３のズームレンズ１Ｃは、図７に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４とからなる負・正・正・正の４成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図８に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２および第３レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。光学絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４内における第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２との間であって、その中央より第１１レンズＬ１１寄りに配置され、固定される。
【０１１９】
より詳しくは、実施例３のズームレンズ１Ｃは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１２０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、両凹の負レンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負レンズ（第４レンズ）Ｌ４は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、両凹の負レンズ（第５レンズ）Ｌ５と、両凸の正レンズ（第６レンズ）Ｌ６とから構成されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９とから構成されて成る。この正レンズ（第９レンズ）Ｌ９は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、光学絞りＳＴと、縮小側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、拡大側に凹の正メニスカスレンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凸の正レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズ）Ｌ１７とから構成されて成る。
【０１２１】
そして、第４レンズ群Ｇｒ４の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１２２】
この実施例３のズームレンズ１Ｃでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図８に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように拡大側から縮小側へ光軸ＡＸに沿って移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｃが構成されている。
【０１２３】
実施例３のズームレンズ１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１２４】
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 45.532 6.143 1.517 64.198
２ 233.636 0.726
３ 36.614 1.920 1.603 60.695
４ 18.808 7.570
５ -395.182 1.435 1.713 53.939
６ 22.932 5.497
７ -55.667 1.669 1.497 81.608
８ 39.357 可変
９ -1296.025 1.941 1.620 36.301
１０ 59.585 0.922
１１ 53.123 6.980 1.517 64.198
１２ -26.891 可変
１３ -38.467 1.741 1.581 40.891
１４ 147.487 3.282
１５ 397.483 3.822 1.487 70.441
１６ -34.886 0.112
１７ 54.524 2.820 1.497 81.608
１８ -162.339 可変
１９ -149.104 0.777 1.497 81.608
２０ 27.179 0.699
２１ 26.002 1.900 1.673 32.171
２２ 208.868 6.261
２３（絞り） ∞ 22.765
２４ -16.083 0.737 1.806 40.734
２５ -123.418 0.500
２６ -2888.754 2.749 1.497 81.608
２７ -19.764 0.112
２８ 59.670 2.922 1.497 81.608
２９ -32.199 0.112
３０ 69.861 0.954 1.806 40.734
３１ 20.552 1.193
３２ 22.924 3.540 1.497 81.608
３３ -76.673 0.262
３４ 29.674 2.209 1.497 81.608
３５ 161.195 6.030
３６ ∞ 31.795 1.517 64.198
３７ ∞ 1.122
３８ ∞ 1.122 1.487 70.441
３９ ∞ 0.923
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 8.289 10.128
第１２面と第１３面間 46.026 9.180
第１８面と第１９面間 1.137 36.145
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １２
３ １３ １８
４ １９ ３５
【０１２５】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例３のズームレンズ１Ｃにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図１９および図２０に示す。
【０１２６】
このような構成の実施例３のズームレンズ１Ｃでは、各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の並びにおいて、最も拡大側に負の光学的パワーを持たせることによって軸外の光線と光軸中心とのなす角度を大きく取ることができ、このようなズームレンズ１Ｃは、比較的広角なズームレンズであってもレンズ径を小さく設計することができる。そして、このズームレンズ１Ｃは、最も拡大側のレンズ群Ｇｒ１より後に配置される第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４が持つ光学的パワーを全て正とすることによって、短い焦点距離を必要とする比較的広角なズームレンズを少ないレンズ枚数で実現することができる。
【実施例４】
【０１２７】
図９は、実施例４におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１０は、実施例４のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図１０（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図１０（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図２０は、実施例４の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２１は、実施例４の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１２８】
実施例４のズームレンズ１Ｄは、図９に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の光学的パワーを有する第５レンズ群Ｇｒ５とからなる負・正・正・正・正の５成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図１０に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。光学絞りＳＴは、第５レンズ群Ｇｒ５内における第１２レンズＬ１２の拡大側に所定の間隔を空けて配置され、固定される。
【０１２９】
より詳しくは、実施例４のズームレンズ１Ｄは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１３０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、両凹の負レンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負レンズ（第４レンズ）Ｌ４は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第５レンズ）Ｌ５と、両凸の正レンズ（第６レンズ）Ｌ６とから構成されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９とから構成されて成る。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、光学絞りＳＴとから構成されて成る。第５レンズ群Ｇｒ５は、縮小側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、拡大側に凹の正メニスカスレンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凸の正レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズ）Ｌ１７とから構成されて成る。
【０１３１】
そして、第５レンズ群Ｇｒ５の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１３２】
この実施例４のズームレンズ１Ｄでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図１０に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｄが構成されている。
【０１３３】
なお、実施例４のズームレンズ１Ｄは、実施例３のズームレンズ１Ｃにおける第４レンズ群Ｇｒ４を構成する各レンズのうち、最も拡大側に配置されている負レンズおよび正レンズをズーム群として独立させて可動させ、残余の各レンズを固定の第５レンズ群Ｇｒ５としたものである。
【０１３４】
実施例４のズームレンズ１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１３５】
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 46.150 6.157 1.517 64.198
２ 274.921 0.112
３ 39.435 3.004 1.603 60.695
４ 19.463 7.956
５ -257.259 1.383 1.713 53.939
６ 24.146 5.802
７ -52.281 1.233 1.497 81.608
８ 39.028 可変
９ 26082.420 1.978 1.620 36.301
１０ 60.294 0.901
１１ 53.813 6.343 1.517 64.198
１２ -27.224 可変
１３ -38.687 1.983 1.581 40.891
１４ 146.007 3.328
１５ 470.533 3.960 1.487 70.441
１６ -35.913 0.112
１７ 54.255 2.891 1.497 81.608
１８ -138.113 可変
１９ -132.850 0.747 1.497 81.608
２０ 27.419 0.409
２１ 25.701 1.889 1.673 32.171
２２ 212.251 可変
２３（絞り） ∞ 24.898
２４ -15.791 0.749 1.806 40.734
２５ -111.277 0.417
２６ -343.205 2.862 1.497 81.608
２７ -19.332 0.112
２８ 54.128 3.192 1.497 81.608
２９ -32.003 0.112
３０ 75.724 0.747 1.806 40.734
３１ 20.904 1.244
３２ 23.540 3.669 1.497 81.608
３３ -80.997 0.112
３４ 30.312 2.438 1.497 81.608
３５ 297.676 6.024
３６ ∞ 31.795 1.517 64.198
３７ ∞ 1.121
３８ ∞ 1.121 1.487 70.441
３９ ∞ 0.927
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 8.182 10.116
第１２面と第１３面間 46.434 10.158
第１８面と第１９面間 1.128 35.799
第２３面と第２４面間 3.143 2.814
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １２
３ １３ １８
４ １９ ２３
５ ２４ ３５
【０１３６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例４のズームレンズ１Ｄにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図２１および図２２に示す。
【実施例５】
【０１３７】
図１１は、実施例５におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１２は、実施例５のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図１２（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図１２（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図２２は、実施例５の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２３は、実施例５の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１３８】
実施例５のズームレンズ１Ｅは、図１１に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として負の光学的パワーを有する第５レンズ群Ｇｒ５と、全体として正の光学的パワーを有する第６レンズ群Ｇｒ６とからなる負・正・正・正・負・正の６成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図１２に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２ないし第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第６レンズ群Ｇｒ６は、固定される。光学絞りＳＴは、第５レンズ群Ｇｒ５内における第１２レンズＬ１２の拡大側に所定の間隔を空けて配置され、固定される。
【０１３９】
より詳しくは、実施例５のズームレンズ１Ｅは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１４０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、両凹の負レンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負レンズ（第４レンズ）Ｌ４は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、両凹の負レンズ（第５レンズ）Ｌ５と、両凸の正レンズ（第６レンズ）Ｌ６とから構成されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９とから構成されて成る。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、光学絞りＳＴとから構成されて成る。第５レンズ群Ｇｒ５は、縮小側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、拡大側に凹の正メニスカスレンズ（第１３レンズ）Ｌ１３とから構成されて成る。第６レンズ群Ｇｒ６は、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凸の正レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズ）Ｌ１７とから構成されて成る。
【０１４１】
そして、第６レンズ群Ｇｒ６の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１４２】
この実施例５のズームレンズ１Ｅでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図１２に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第５レンズ群Ｇｒ５は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第６レンズ群Ｇｒ５は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｅが構成されている。
【０１４３】
なお、実施例５のズームレンズ１Ｅは、実施例４のズームレンズ１Ｄにおける第５レンズ群Ｇｒ５を構成する各レンズのうち、最も拡大側に配置されている負レンズおよび正レンズをズーム群として独立させて可動させ、残余の各レンズを固定の第６レンズ群Ｇｒ６としたものである。
【０１４４】
実施例５のズームレンズ１Ｅにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１４５】
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 51.160 5.532 1.517 64.198
２ 365.577 0.112
３ 38.703 3.841 1.603 60.695
４ 19.538 7.407
５ -221.419 1.383 1.713 53.939
６ 24.951 5.302
７ -54.555 1.233 1.497 81.608
８ 38.410 可変
９ -2087.029 2.134 1.620 36.301
１０ 65.285 0.744
１１ 55.205 6.361 1.517 64.198
１２ -27.831 可変
１３ -37.170 2.737 1.581 40.891
１４ 109.061 3.384
１５ 196.565 4.350 1.487 70.441
１６ -35.727 0.112
１７ 56.701 3.376 1.497 81.608
１８ -119.236 可変
１９ -106.553 0.747 1.497 81.608
２０ 28.611 1.195
２１ 26.834 1.937 1.673 32.171
２２ 372.506 可変
２３（絞り） ∞ 26.243
２４ -16.077 0.747 1.806 40.734
２５ -149.915 0.217
２６ -315.036 2.707 1.497 81.608
２７ -19.394 可変
２８ 51.234 3.123 1.497 81.608
２９ -30.606 0.112
３０ 81.967 0.747 1.806 40.734
３１ 20.853 1.257
３２ 23.689 3.393 1.497 81.608
３３ -90.442 0.112
３４ 30.269 2.458 1.497 81.608
３５ 1321.301 6.024
３６ ∞ 31.761 1.517 64.198
３７ ∞ 1.121
３８ ∞ 1.121 1.487 70.441
３９ ∞ 0.927
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 8.209 10.010
第１２面と第１３面間 45.599 10.908
第１８面と第１９面間 1.145 34.363
第２３面と第２４面間 1.366 1.196
第２７面と第２８面間 0.285 0.127
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １２
３ １３ １８
４ １９ ２３
５ ２４ ２７
６ ２８ ３５
【０１４６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例５のズームレンズ１Ｅにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図２３および図２４に示す。
【実施例６】
【０１４７】
図１３は、実施例６におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１４は、実施例６のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図１４（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図１４（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図２４は、実施例６の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２５は、実施例６の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１４８】
実施例６のズームレンズ１Ｆは、図１３に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４とからなる負・正・正・正の４成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図１４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２および第３レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。光学絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４内における第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３との間であって、その中央より第１２レンズＬ１２寄りに配置され、固定される。
【０１４９】
より詳しくは、実施例６のズームレンズ１Ｆは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１５０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第３レンズ）Ｌ３と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第４レンズ）Ｌ４と、両凹の負レンズ（第５レンズ）Ｌ５とから構成されて成る。第２レンズ群Ｇｒ２は、両凹の負レンズ（第６レンズ）Ｌ６と、両凸の正レンズ（第７レンズ）Ｌ７とから構成されて成る。この負レンズ（第６レンズ）Ｌ６は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９と、両凸の正レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０とから構成されて成る。この正レンズ（第９レンズ）Ｌ９は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、光学絞りＳＴと、両凹の負レンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、両凸の正レンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、両凸の正レンズ（第１７レンズ）Ｌ１７と、両凸の正レンズ（第１８レンズ）Ｌ１８とから構成されて成る。
【０１５１】
そして、第４レンズ群Ｇｒ４の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１５２】
この実施例６のズームレンズ１Ｆでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図１４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｆが構成されている。
【０１５３】
なお、実施例６のズームレンズ１Ｆは、実施例３のズームレンズ１Ｃにおける第１レンズ群Ｇｒ１を構成する３枚の負レンズにさらに１枚の負レンズを加えて４枚の負レンズとしたものである。これにより実施例３のズームレンズ１Ｃに較べて、実施例６のズームレンズ１Ｆは、変倍時の可動群を増やすことなく、光学性能を向上することができる。
【０１５４】
実施例６のズームレンズ１Ｆにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１５５】
数値実施例６
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 66.093 3.06084 1.51680 64.1983
２ 229.946 0.07502
３ 39.553 1.87853 1.58913 61.2526
４ 19.311 4.83584
５ 48.313 1.52433 1.60311 60.6946
６ 22.490 4.08993
７ 159.806 1.34939 1.69680 55.4597
８ 32.820 4.36357
９ -47.961 2.05176 1.49700 81.6084
１０ 76.417 可変
１１ -269.288 2.40570 1.67270 32.1705
１２ 66.463 0.79324
１３ 59.590 5.07902 1.69680 55.4597
１４ -33.115 可変
１５ -30.422 2.28445 1.56732 42.8418
１６ 114.847 2.12770
１７ 169.547 4.49152 1.48749 70.4412
１８ -29.403 0.07574
１９ 53.409 3.00159 1.49700 81.6084
２０ -147.873 可変
２１ -187.237 0.77384 1.49700 81.6084
２２ 19.493 0.82205
２３ 20.365 1.76206 1.64769 33.8406
２４ 307.584 4.89327
２５（絞り） ∞ 19.04095
２６ -18.262 0.81634 1.80611 40.7344
２７ 78.750 0.85604
２８ 98.830 2.73579 1.49700 81.6084
２９ -23.192 0.07502
３０ 54.575 3.24660 1.49700 81.6084
３１ -27.220 0.07502
３２ 136.354 1.06269 1.80611 40.7344
３３ 23.671 0.90439
３４ 26.882 3.44644 1.49700 81.6084
３５ -53.068 0.26257
３６ 28.403 2.40201 1.49700 81.6084
３７ -808.192 5.7390
３８ ∞ 31.761 1.51680 64.1983
３９ ∞ 1.12530
４０ ∞ 1.12530 1.48749 70.4412
４１ ∞ 0.9402
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第１０面と第１１面間 5.568762 6.813326
第１４面と第１５面間 38.20521 5.077231
第２１面と第２２面間 1.125297 33.00871
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ １０
２ １１ １４
３ １５ ２０
４ ２１ ３７
【０１５６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例６のズームレンズ１Ｆにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図２５および図２６に示す。
【０１５７】
上記に列挙した実施例１〜６のズームレンズ１Ａ〜１Ｆに、上述した条件式（１）〜（６）を当てはめた場合のそれぞれの数値およびこれら各数値の場合における空気換算のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗと焦点距離ｆｔ／ｆｗとを、表１に示す。
【０１５８】
【表１】
【０１５９】
以上、説明したように、上記実施例１〜６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆは、本発明に係る要件を満足している結果、各収差図から諸収差が良好に補正されており、そして、従来より高倍率な１．５倍以上の充分に高いズーム倍率ｆｔ／ｆｗを実現しつつ、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。特に、実施例１のズームレンズ１は、１．６４倍のズーム倍率ｆｔ／ｆｗを実現しつつ、３．２２のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現しており、実施例２のズームレンズ１は、１．６４倍のズーム倍率ｆｔ／ｆｗを実現しつつ、３．１８のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現している。したがって、上記実施例１〜６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆは、特に、色合成光学系を配置するような前記装置に好適である。
【０１６０】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１６１】
ＡＸ 光軸
１、１Ａ〜１Ｆ ズームレンズ
３ 投射型表示装置
１１、Ｇｒ１ 第１レンズ群
１２、Ｇｒ２ 第２レンズ群
１３、Ｇｒ３ 第３レンズ群
１４、Ｇｒ４ 第４レンズ群
Ｇｒ５ 第５レンズ群
Ｇｒ６ 第６レンズ群
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倍率を変更することができるズームレンズに関し、特に、比較的長いバックフォーカス量を実現するとともに、比較的高いズーム倍率を実現することができるズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
倍率の可変なズームレンズは、例えば撮像装置（例えばスチルカメラやビデオカメラ等のカメラ）や、投影装置（例えば液晶表示ユニットの映像を拡大投影する液晶プロジェクタ等）や、映像表示装置（例えば反射型映像表示ユニットを用いたリアプロジェクションテレビ等）等の様々な装置における光学系に活用されており、これまでに様々なタイプが提案されている。このズームレンズとして、例えば、特許文献１ないし特許文献３に開示されている。
【０００３】
前記特許文献１に開示のズームレンズは、拡大側より順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群と、正のパワーを有する第４群とから成る４群構成のズームレンズであって、前記第１群および前記第４群が固定群であり、望遠端から広角端へのズーミングにおいて、前記第１群と前記第２群との間隔が単調に増加するとともに、前記第３群と前記第４群との間隔が単調に減少するものである。このような構成により、特許文献１には、高性能でコンパクトなズームレンズが提供される、と記載されている。
【０００４】
また、前記特許文献２に開示のズームレンズは、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群、連続変倍およびその連続変倍によって生じる像面移動補正のため、相互に関係を持って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群および正の屈折力を有する第３レンズ群、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第４レンズ群を配列してなり、第２レンズ群の結像倍率と第３レンズ群の結像倍率との積が−２．２より大きいものである。この構成により、特許文献２には、小型軽量化を図るとともに、バックフォーカスが十分に長く、諸収差が十分に補正され、さらにテレセントリック性を有する明るいズームレンズが提供される、と記載されている。
【０００５】
また、前記特許文献３に開示のズームレンズは、負、正、正、正の４群構成とされ、拡大側から順に、変倍に際して固定で、フォーカシングを行うための負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、連続変倍および連続変倍によって生じる画像移動の補正のため、相互に関係を持って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇおよび正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、変倍に際して固定の正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４を配列して成り、広角端におけるレンズ系全体の焦点距離をｆｗとし、広角端と望遠端との間の変倍時における第２レンズ群の移動距離をＧ２ｔとし、広角端と望遠端との間の変倍時における第３レンズ群の移動距離をＧ３ｔとする場合に、０．２＜Ｇ２ｔ／ｆｗ＜０．５かつ０．２＜Ｇ３ｔ／ｆｗ＜０．５を満たすものである。この構成により、特許文献３には、変倍に際して２つのレンズ群が移動する４群構成のレンズ系として小型軽量化を図るとともに、レンズ枚数を増やすこと無しに諸収差を良好に補正することができるズームレンズが提供される、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２４９８９号公報
【特許文献２】特開２０００−２７５５１９号公報
【特許文献３】特開２００６−０３９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、これら特許文献１ないし特許文献３に記載の各ズームレンズの性能を調べるために、これら各特許文献１ないし特許文献３に記載されている各コンストラクションデータを用いてシミュレーションを実施した。この結果、前記特許文献１に開示のズームレンズは、高性能でコンパクトな点で優れているが、バックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが約１．２であるため、例えばダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム等から成る色分解合成光学系を配置するような装置には、適していない。
【０００８】
そして、前記特許文献２に開示のズームレンズも、実際には、バックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが約１であり、また、ズーム倍率が約１．２倍であり、前記特許文献１に開示のズームレンズと同様に、前記色合成光学系を配置するような前記装置には、適していない。
【０００９】
さらに、前記特許文献３に開示のズームレンズも、実際には、バックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが約１．０５６（特許文献３の実施例４）〜１．２５２（特許文献３の実施例１ないし実施例３）であり、また、ズーム倍率が約１．２倍であり、前記特許文献１に開示のズームレンズと同様に、前記色合成光学系を配置するような前記装置には、適していない。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、収差を補正しつつ、従来より高倍率である１．５倍以上の充分に高いズーム倍率を実現することができるとともに、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができるズームレンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成を有するズームレンズを提供するものである。なお、以下の説明において使用されている用語は、本明細書においては、次の通り定義されているものとする。
（ａ）屈折率は、ｄ線の波長（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率である。
（ｂ）アッベ数は、ｄ線、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）に対する屈折率を各々ｎｄ、ｎＦ、ｎＣ、アッベ数をνｄとした場合に、
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）
の定義式で求められるアッベ数νｄをいうものとする。
（ｃ）レンズについて、「凹」、「凸」または「メニスカス」という表記を用いた場合、これらは光軸近傍（レンズの中心付近）でのレンズ形状を表しているものとする。
（ｄ）接合レンズを構成している各単レンズにおける光学的パワー（屈折力、焦点距離の逆数）の表記は、単レンズのレンズ面の両側が空気である場合におけるパワーである。
【００１２】
本発明の一態様にかかるズームレンズは、拡大側より順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群、および、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群を少なくとも備え、変倍の際に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動し、前記第１レンズ群は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズとを備え、前記第２レンズ群は、拡大側より順に負、正の並びのレンズまたは正の単レンズから成り、前記第３レンズ群は、最も拡大側から順に、負レンズ、正レンズおよび正レンズを有し、変倍の際に移動し、下記（１）および（２）の各条件式を満たすことを特徴とする。
７＜ｆ３／ｆｗ＜９ ・・・（１）
２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５ ・・・（２）
ただし、ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離であり、ｂｆは、空気換算のバックフォーカス長であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００１３】
このような構成のズームレンズでは、第１レンズ群が少なくとも３枚以上の負レンズを備えるので、各収差を良好に補正することができ、この負レンズによる歪曲収差も最も拡大側に正レンズを備えるので、小さく抑えることができる。また、変倍の際に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動するので、設計の自由度が増す。そして、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群が変倍の際に移動することで、所定のズーム倍率を確保しつつ、この第３レンズ群が２枚の正レンズによって構成されているので、１枚の正レンズによって構成される場合に較べて焦点距離をより短くすることができ、ズームレンズ１全体の小型化（コンパクト化）を実現でき、そして、第３レンズ群の拡大側に負レンズが配置されているので、球面収差を小さく抑えることができる。全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群は、レンズ全体におけるバックフォーカス量の変動の補正に寄与するが、第２レンズ群が単レンズから成る場合には、ズームレンズのコストを抑えることができ、また、第２レンズ群が拡大側より順に負レンズおよび正レンズから成る場合には、さらに倍率色収差等の諸収差をより良好に補正することができる。さらに、最も縮小側に配置される第４レンズ群が正の光学的パワーを有することによって、より適切なバックフォーカス量を確保することができ、より良好なテレセントリック性を確保することができる。
【００１４】
そして、前記条件式（１）の上限を上回ると、移動量が増加し、ズームレンズが巨大化し、コスト高に繋がって好ましくない。そして、移動量を抑え、ズームレンズの大型化を避けるためには、第１レンズ群の光学的パワーが大きくなり、歪曲収差の発生を抑えることが困難になって好ましくない。一方、前記条件式（１）の下限を下回ると、第３レンズ群の移動により、望遠端と広角端との間における像面位置の変動が大きくなり、像面位置のバランスを取るのが困難となり、球面収差、非点収差が大きくなり収差補正が困難となって、好ましくない。
【００１５】
また、前記条件式（２）の下限を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が短くなり、ズームレンズの後（縮小側）に例えば色分解合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって前記光学素子を配置することができなってしまい、好ましくない。一方、前記条件式（２）の上限を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなり過ぎ、バックフォーカス長ｂｆが長くなり過ぎる。この結果、ズームレンズ全体の全長が長くなって、ズームレンズが巨大化しコスト高に繋がり、好ましくない。
【００１６】
また、他の一態様では、上述のズームレンズにおいて、好ましくは、第４レンズ群の縮小側に、正の光学的パワーを有する第５レンズ群をさらに備えることである。
【００１７】
この構成によれば、このような第５レンズ群を第４レンズ群の縮小側にさらに配置することによって、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。
【００１８】
また、他の一態様では、上述のズームレンズにおいて、好ましくは、第４レンズ群の縮小側に、負の光学的パワーを有する第５レンズ群と、正の光学的パワーを有する第６レンズ群をさらに備えることである。
【００１９】
この構成によれば、このような第５および第６レンズ群を前記第４レンズ群の縮小側にさらに配置することによって、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。
【００２０】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、前記第３レンズ群が広角端から望遠端への変倍の際に縮小側より拡大側への移動量が最も大きいレンズ群であって下記（３）の条件式を満たす硝材を含むことである。
Ｐｇ，Ｆ＋０．００１８１Ｖｄ＞０．６５２ ・・・（３）
ただし、Ｐｇ，Ｆは、レンズ硝材の部分分散比であり、Ｖｄは、レンズ硝材の分散である。
【００２１】
前記条件式（３）は、異常分散性がランゲであることを意味している。このため、絞り前に配置されるレンズに正レンズを用いることによって、望遠端での倍率色収差をプラス方向に補正することが可能となり、逆に、絞り前に配置されるレンズに負レンズを用いることによって、広角端での倍率色収差をマイナスに補正することも可能となり、この結果、望遠端と広角端との双方で倍率色収差を小さくすることが可能である。なお、前記プラス方向は、縮小側の像面において、像光が大きくなる方向である。
【００２２】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、最も拡大側のレンズ群と最も縮小側のレンズ群とは、変倍の際に固定群とされることである。
【００２３】
この構成によれば、最も拡大側に配置されるレンズ群が変倍の際に固定群とされているので、ズームレンズは、ズーミング機能を備えていても小型化することができる。また、最も縮小側に配置されるレンズ群が変倍の際に固定群とされているので、１群繰り出しによるフォーカシング方式を採用する場合に、最も拡大側に配置されるレンズ群のレンズ径を小さくすることが可能となる。
【００２４】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、下記（４）の条件式を満たすことである。
−３＜ｆ１／ｆｗ＜−１ ・・・（４）
ただし、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００２５】
前記条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群の焦点距離が長くなり過ぎて好ましくない。また、第１レンズ群のレンズ径も大型化する。一方、前記条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に歪曲収差）を抑えるのが困難になって好ましくない。
【００２６】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、下記（５）の条件式を満たすことである。
４＜ｆ２／ｆｗ＜８ ・・・（５）
ただし、ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００２７】
前記条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に球面収差）や望遠端と広角端との間における像面の変動を抑えることが困難となって好ましくない。一方、前記条件式（５）の上限を上回ると、第２レンズ群の焦点距離が長くなり過ぎ、変倍時における移動量が増大するとともに、レンズ径やレンズ長が大きくなりコスト高に繋がり、好ましくない。
【００２８】
また、他の一態様では、これら上述のズームレンズにおいて、好ましくは、下記（６）の条件式を満たすことである。
２＜ｆｘ／ｆｗ＜４ ・・・（６）
ただし、ｆｘは、最も縮小側のレンズ群の焦点距離であり、ｆｗは、広角端におけるレンズ全体の焦点距離である。
【００２９】
前記条件式（６）の下限を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が短くなるので、ズームレンズの後（縮小側）に例えば色合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって配置することができなってしまい、好ましくない。一方、前記条件式（６）の上限を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなるので、バックフォーカスが長くなり過ぎてしまう。この結果、ズームレンズ１全体の全長が増大し、最も縮小側に配置されるレンズ群の径の大型化を招き、好ましくない。
【発明の効果】
【００３０】
本発明にかかるズームレンズは、１．５倍以上の充分に高いズーム倍率を実現しつつ、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態におけるズームレンズの説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
【図２】実施形態のズームレンズを用いた投射型表示装置の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】実施例１におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図４】実施例１のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図５】実施例２におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図６】実施例２のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図７】実施例３におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図８】実施例３のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図９】実施例４におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図１０】実施例４のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図１１】実施例５におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図１２】実施例５のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図１３】実施例６におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。
【図１４】実施例６のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。
【図１５】実施例１の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図１６】実施例１の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図１７】実施例２の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図１８】実施例２の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図１９】実施例３の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２０】実施例３の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図２１】実施例４の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２２】実施例４の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図２３】実施例５の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２４】実施例５の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【図２５】実施例６の広角端におけるレンズ群の収差図である。
【図２６】実施例６の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、接合レンズにおけるレンズ枚数は、接合レンズ全体で１枚ではなく、接合レンズを構成する単レンズの枚数で表すこととする。
＜実施形態のズームレンズの説明＞
図１は、実施形態におけるズームレンズの説明のための、その構成を模式的に示したレンズ断面図である。
【００３３】
図１において、このズームレンズ１は、最も拡大側より順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群１１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群１２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群１３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群とを少なくとも備え、広角端から望遠端への変倍の際（変倍時）に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動してなる光学系である。図１に示す例では、第１ないし第４レンズ群１１〜１４の４群構成であり、変倍の際に、第１および第４レンズ群１１、１４が固定群であり、第２レおよび第３ンズ群１２、１３が移動群である。なお、図１で例示したズームレンズ１は、後述する実施例１のズームレンズ１Ａ（図３）と同じ構成である。
【００３４】
なお、本明細書の説明において、ズームレンズ１のレンズ全体における焦点距離が短くなるレンズ位置を広角端（ＷＩＤＥ、ワイド、Ｗ）と定義し、前記焦点距離が長くなるレンズ位置を望遠端（ＴＥＬＥ、テレ、Ｔ）と定義する。
【００３５】
第１レンズ群１１は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズを備えて成る。図１に示す例では、第１レンズ群１１は、前記変倍において固定し、拡大側より順に、拡大側に凸の正メニスカスレンズ１１１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ１１２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ１１３と、両凹の負レンズ１１４とから構成されて成る。
【００３６】
第２レンズ群１２は、拡大側より順に負、正の並びのレンズ、または、正の単レンズを備えて成る。図１に示す例では、第２レンズ群１２は、前記変倍において移動し、正の単レンズ１２１から構成されて成る。
【００３７】
第３レンズ群１３は、拡大側より順に負レンズ、正レンズおよび正レンズを備えて成り、変倍において移動するものである。図１に示す例では、第３レンズ群１３は、前記変倍において移動し、拡大側より順に、拡大側に凹の負メニスカスレンズ１３１と、縮小側に凸の正メニスカスレンズ１３２と、両凸の正レンズ１３３とから構成されて成る。
【００３８】
ここで、第２レンズ群１２は、前記変倍において、第３レンズ群１３の移動量よりも相対的に小さくされており、そして、第３レンズ群１３は、広角端において最も縮小側に移動するように構成されている。すなわち、第３レンズ群１３は、第１ないし第４レンズ群１１〜１４のなかで前記変倍において最も移動量が大きいレンズ群である。
【００３９】
第４レンズ群１４は、図１に示す例では、前記変倍において固定し、拡大側より順に、拡大側に凸の負メニスカスレンズ１４１と、両凸の正レンズ１４２と、光学絞り１６と、両凹の負レンズ１４３と、両凸の正レンズ１４４と、両凹の負レンズ１４５と、両凸の正レンズ１４６と、両凸の正レンズ１４７と、両凹の負レンズ１４８と、両凸の正レンズ１４９と、両凸の正レンズ１５０とから構成されて成る。
【００４０】
そして、ズームレンズ１には、光学絞り１６が光路中において第４レンズ群１４の正レンズ１４２と負レンズ１４３との間に配設されている。光学絞り１６は、例えば、開口絞りであってよく、また例えば、メカニカルシャッタであってもよい。
【００４１】
そして、この実施形態にかかるズームレンズ１では、第３レンズ群１３の焦点距離をｆ３とし、空気換算のバックフォーカス長をｂｆとし、広角端におけるレンズ全体の合成焦点距離をｆｗとする場合に、下記（１）および（２）の条件式を満足するものである。
７＜ｆ３／ｆｗ＜９ ・・・（１）
２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５ ・・・（２）
【００４２】
さらに、このズームレンズ１には、前記第４レンズ群１４の縮小側には、拡大側より純に、プリズム（プリズムブロック）１７、カバーガラス１８および映像表示素子１９が配置される。映像表示素子１９は、複数の画素を備え、これら各画素において、さらに赤光用画素（Ｒ）、緑光用画素（Ｇ）および青光用画素（Ｂ）の各画素（サブ画素）を有し、ＲＧＢごとに図略の映像信号生成回路からの映像信号に応じて強度変調することによって映像を生成する装置である。このような映像表示素子１９は、種々の装置が開発されており、例えば、２次元平面配列された複数の微小ミラーを備えたＤＭＤ装置（Digital Mirror Device）や、反射型ＬＣＤ装置（反射型液晶表示装置）や、透過型ＬＣＤ装置（透過型液晶表示装置）等を利用することができる。この映像表示素子１９は、図略の光源からの光を前記強度変調することによって映像光を生成する。この映像光は、映像表示素子１９からカバーガラス１８およびプリズム１７を介して第４レンズ群１４に入射し、第４ないし第１レンズ群１４、１３、１２、１１をその光軸ＡＸに沿って適宜なズーム倍率で進行し、第１レンズ群１１から射出され、ズームレンズ１の拡大側に適宜な距離で配置された図略のスクリーンに拡大投影される。
【００４３】
このようなズームレンズ１では、従来より高倍率である１．５倍以上の充分に高いズーム倍率を実現しつつ、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。
【００４４】
特に、空気換算のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが２．４を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）の焦点距離が短くなり、ズームレンズ１の後（縮小側）に例えば色合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって前記光学素子を配置することができなってしまい、好ましくない。一方、空気換算のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが３．５を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなり過ぎ、バックフォーカス長ｂｆが長くなり過ぎる。この結果、ズームレンズ１全体の全長が長くなって、ズームレンズ１が巨大化しコスト高に繋がり、好ましくない。このような観点から、ズームレンズ１は、下記（２’）の条件式を満たすことがより好ましい。
２．７＜ｂｆ／ｆｗ＜３．３ ・・・（２’）
【００４５】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、２．９６≦ｂｆ／ｆｗ≦３．２２である。
【００４６】
また、前記条件式（１）は、前記変倍時に移動量の最も大きい第３レンズ群１３の焦点距離を規定している。前記条件式（１）の上限を上回ると、移動量が増加し、ズームレンズ１が巨大化し、コスト高に繋がって好ましくない。一方、前記条件式（１）の下限を下回ると、第３レンズ群１３は、望遠端と広角端との間における移動量が大きいので、望遠端と広角端との間における像面位置の変動が大きくなり、像面位置のバランスを取るのが困難となり、球面収差、非点収差が大きくなり収差補正が困難となって、好ましくない。
【００４７】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（１’）の条件式を満たすことがより好ましい。
７＜ｆ３／ｆｗ＜８．７ ・・・（１’）
【００４８】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、７．０２≦ｆ３／ｆｗ≦８．６３である。
【００４９】
また、このズームレンズ１において、第１レンズ群１１は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズを備えて成っている。一般的に広角側のズームレンズは、望遠側よりも倍率色収差と歪曲を小さく抑えることが困難である。そのため、その光学的パワーと形状とは、重要である。ズームレンズ１の最も拡大側の第１レンズ群１１に３枚以上の負レンズを含むことによって、各収差を良好に補正することができる。ここで、第１レンズ群１１の負レンズは、大きく歪曲収差をマイナスにしてしまうが、本実施形態のズームレンズ１のように、最も拡大側に凸の正レンズ（図１に示す例では正メニスカスレンズ）１１１を配置することによって、歪曲収差を初めとする各収差の過剰補正を小さく抑えることができる。
【００５０】
また、このズームレンズ１において、第２および第３レンズ群１２、１３は、変倍において移動し、第２レンズ群１２の移動量は、最も移動量の大きい第３レンズ群の移動量と比較すると小さくされている。変倍は、第３レンズ群１３の移動で実現され、ズームレンズ１のレンズ全体におけるバックフォーカス量は、これにより変動するが、第２レンズ群１２の移動でこのバックフォーカス量の補正を行うので、このズームレンズ１は、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。このように移動群の数を２つ以上とすることによって、設計の自由度が向上し、光学的性能を向上させることが可能となる。また、この図１に示す例のズームレンズ１において、第２レンズ群１２は、単レンズから構成されて成るので、コストを小さく抑えることが可能となる。なお。第２レンズ群１２は、さらに倍率色収差などの諸収差をさらに良好に補正する観点から、拡大側より順に負、正の並びの光学的パワー配列としてもよい。
【００５１】
また、このズームレンズ１において、第３レンズ群１３は、変倍において移動するが、広角端において最も縮小側に移動するように構成されている。一般にズームレンズにおけるレンズ全体の焦点距離に大きな影響を与える広角端において、正の光学的パワーを有する第３レンズ群１３がこのように移動するので、ズームレンズ１におけるレンズ全体の焦点距離を短くすることができる。また、第３レンズ群１３のレンズ配置は、負、正、正（図１に示す例では負メニスカスレンズ１３１、正メニスカスレンズ１３２、正レンズ１３３）から構成されて成っている。このように２枚の正レンズから成るレンズ配置とすることによって、１枚の正レンズから成るレンズ配置の場合に較べてより焦点距離を短くすることができ、このズームレンズ１は、小型化（コンパクト化）が可能となる。そして、負レンズをその拡大側に備えることによって、このズームレンズ１は、球面収差を小さく抑えることができる。
【００５２】
また、このズームレンズ１において、第４レンズ群１４は、正の光学的パワーを有している。このため、このズームレンズ１は、適切なバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを確保することができる。
【００５３】
また、このズームレンズ１では、最も拡大側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第１レンズ群１１）が変倍の際に固定群とされている。このため、このズームレンズ１は、ズーミング機能を備えていても小型化することができる。また、このズームレンズ１では、最も縮小側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）が変倍の際に固定群とされている。このため、フォーカシングの際には、１個のレンズ群を繰り出すことでフォーカシングを行う方式（１群繰り出しによるフォーカシング方式）を採用する場合では、最も拡大側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第１レンズ群１１）のレンズ径（例えば正メニスカスレンズ１１１のレンズ径）を小さくすることが可能となる。このようにズームレンズ１は、最も拡大側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第１レンズ群１１）と最も縮小側に配置されるレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）とは、変倍の際に固定群とされている。
【００５４】
なお、上述の実施形態にかかるズームレンズ１において、レンズ硝材の部分分散比をＰｇ，Ｆとし、レンズ硝材の分散をＶｄとする場合に、下記（３）の条件式を満たす硝材を含むことが好ましい。さらに、下記（３）の条件式を満たす硝材を含むレンズ群は、ズームレンズ１を構成する各レンズ群１１〜１４のうち、広角端から望遠端までの変倍時に最も移動量の大きいレンズ群であることが好ましい。このような前記変倍時に最も移動量の大きいレンズ群は、図１に示す例では、第３レンズ群１３である。
Ｐｇ，Ｆ＋０．００１８１Ｖｄ＞０．６５２ ・・・（３）
【００５５】
異常分散性を持つガラスを使用することによって、光学系における倍率色収差を補正する方法が従来より広く知られている。多くの光学ガラスは、部分分散比／分散のグラフがほぼ直線に乗るが、この異常分散性を持つガラスは、部分分散比／分散のグラフが直線に乗らずに直線から大きく外れる。
【００５６】
ここで、部分分散比と分散とは、ｇ線の屈折率をｎｇとし、Ｆ線の屈折率をｎＦとし、Ｃ線の屈折率をｎＣとし、ｄ線の屈折率をｎｄとする場合に、下記（Ａ）および（Ｂ）の各条件式でそれぞれ表される。
Ｐｇ，Ｆ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ） ・・・（Ａ）
Ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ） ・・・（Ｂ）
【００５７】
そして、そのうち緑光の屈折率に対して赤光や青光の屈折率の比が、平均的な分散特性を持つガラスよりも大きな値を持つガラスが一般に「ランゲ」と呼ばれ、その逆のガラスが一般に「クルツ」と呼ばれる。より具体的に述べると、異常分散性を持つガラスは、次の効果を奏する。すなわち、第１に、絞り後（絞りに対し縮小側あるいは像側）に配置される正レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がマイナスに来る。第２に、絞り前（絞りに対し拡大側あるいは物体側）に配置される正レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がプラスに来る。第３に、絞り後に配置される負レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がプラスに来る。第４に、絞り前に配置された負レンズにランゲを使用した場合では、倍率色収差がマイナスに来る。前記ランゲに代えクルツを使用した場合では、前記第１ないし第４の各効果は、その逆になる。通常、これらの特性を用いることによって、レンズ全系の倍率色収差が補正される。
【００５８】
ズームレンズ、特に比較的高倍率なズームレンズでは、ズーム倍率を大きくすると、広角端と望遠端との双方で倍率色収差を小さくするために最適なガラス配置を得ることが、通常、難しくなる。このため、倍率色収差を補正するためにレンズ枚数を増やす必要があり、コスト高に繋がってしまう。
【００５９】
このズーム倍率が大きい場合において各レンズ成分の働きを考えると、レンズ全系の光学的パワーの大きい広角端ではレンズ成分の正の光学的パワーを大きく使うことになるので、仮に、望遠端において最適なガラス配置とすると、テレセン変動を防ぐ観点から移動群を絞り前に配置した場合では、正レンズによる補正が過剰になる結果、倍率色収差がプラス側に来ることになる。望遠端では、その逆になる。したがって、原理的には、広角端において倍率色収差がプラス側に、望遠端で倍率色収差がマイナス側に来やすくなる。このため、広角端と望遠端とにおける倍率色収差の補正に対する効き度（倍率色収差の補正に作用する程度）を変え、広角端と望遠端とを独立に倍率色収差の補正を行うことが好ましい。より具体的には、ズームレンズ１において、異常分散性の大きいレンズを前記変倍時に移動量の大きいレンズ群に配置することである。さらにより具体的には、ズームレンズ１において、前記変倍時に最も移動量の大きいレンズ群が正の屈折力を有する少なくとも１つのレンズ成分を持ち、そのレンズ群が望遠端から広角端への変倍時において、絞りに近づくように動き、かつそのレンズ成分およびレンズ群が前記条件式（３）)を満たすことである。
【００６０】
また、一般に、ズームレンズでは、望遠端と広角端との間の変倍による明るさの変化が小さいことが好ましく、そのため、焦点距離の長い望遠端の方が、光束幅が大きくなる。光束幅の小さい広角端で倍率色収差を補正しようとすると、周辺ほど補正量が大きくなるため、画面の中心に近い部分に倍率色収差が残ってしまう。このため、望遠端で倍率色収差の補正を行うことが好ましい。前記条件式（３）は、異常分散性がランゲであることを意味している。このため、絞り前に配置されるレンズに正レンズを用いることによって、望遠端での倍率色収差をプラス方向に補正することが可能となる。逆に、絞り前に配置されるレンズに負レンズを用いることによって、広角端での倍率色収差をマイナスに補正することも可能である。
【００６１】
条件式（３）を満たす硝材で形成される絞り前に配置される正レンズは、正メニスカスレンズ１３２および正レンズ１３３である。この前記変倍時に最も移動量の大きい第３レンズ群１３において、望遠側で光線通過位置が高く、広角側で光線通過位置が低くなる。このため、望遠端での軸外光の屈折効果が軸外に向けて少しずつ大きくなっていくため、倍率色収差の補正効果も軸外に向けて漸次大きくなり、中帯でも充分な補正効果が得られる。
【００６２】
また、条件式（３）を満たす硝材で形成される絞り前に配置される負レンズは、負メニスカスレンズ１１２である。この最も拡大側の第１レンズ群１１の負レンズにおいて、望遠側で光線通過位置が低く、広角側で光線通過位置が高くなる。このため、広角端での軸外光の屈折効果が軸外に向けて少しずつ大きくなっていくため、倍率色収差の補正効果も軸外に向けて漸次大きくなり、中帯でも充分な補正効果が得られる。
【００６３】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、第１レンズ群１１の焦点距離をｆ１とし、広角端におけるレンズ全体の焦点距離をｆｗとする場合に、下記（４）の条件式を満たすことが好ましい。
−３＜ｆ１／ｆｗ＜−１ ・・・（４）
【００６４】
この条件式（４）は、第１レンズ群１１の焦点距離を規定している。前記条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群１１の焦点距離が長くなり過ぎて好ましくない。焦点距離が長くなると、レンズの光学的パワーは、弱くなるので、１群繰り出しによるフォーカシング方式では、フォーカス時の移動量が大きくなる。このため、望遠端と広角端との間における収差変動が大きくなり、収差バランスをとることが困難となる。また、第１レンズ群のレンズ径も大型化する。一方、前記条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズ群１１の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に歪曲収差）を抑えるのが困難になって好ましくない。
【００６５】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（４’）の条件式を満たすことがより好ましい。
−２．５＜ｆ１／ｆｗ＜−１．２ ・・・（４’）
【００６６】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、−２．１５≦ｆ１／ｆｗ≦−１．５５である。
【００６７】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、第２レンズ群１２の焦点距離をｆ２とし、広角端におけるレンズ全体の焦点距離をｆｗとする場合に、下記（５）の条件式を満たすことが好ましい。
４＜ｆ２／ｆｗ＜８ ・・・（５）
【００６８】
この条件式（５）は、第２レンズ群１２の焦点距離を規定している。変倍時に移動する第２レンズ群１２は、前記条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズ群１２の焦点距離が短くなり過ぎ、収差（特に球面収差）や望遠端と広角端との間における像面の変動を抑えることが困難となって好ましくない。一方、前記条件式（５）の上限を上回ると、第２レンズ群１２の焦点距離が長くなり過ぎ、変倍時における移動量が増大するとともに、レンズ径やレンズ長が大きくなりコスト高に繋がり、好ましくない。
【００６９】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（５’）の条件式を満たすことがより好ましい。
４．５＜ｆ２／ｆｗ＜７．５ ・・・（５’）
【００７０】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、４．８６≦ｆ２／ｆｗ≦７．３９である。
【００７１】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、最も縮小側のレンズ群（図１に示す例では第４レンズ群１４）の焦点距離をｆｘとし、広角端におけるレンズ全体の焦点距離をｆｗとする場合に、下記（６）の条件式を満たすことが好ましい。
２＜ｆｘ／ｆｗ＜４ ・・・（６）
【００７２】
この条件式（６）は、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離を規定している。前記条件式（６）の下限を下回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が短くなるので、ズームレンズ１の後（縮小側）に例えば色分解合成プリズム等の光学素子を配置するためのスペース（空間）が小さくなって配置することができなってしまい、好ましくない。一方、前記条件式（６）の上限を上回ると、最も縮小側に配置されるレンズ群の焦点距離が長くなるので、バックフォーカスが長くなり過ぎてしまう。この結果、ズームレンズ１全体の全長が増大し、最も縮小側に配置されるレンズ群の径の大型化を招き、好ましくない。
【００７３】
また、このような観点から、ズームレンズ１は、下記（６’）の条件式を満たすことがより好ましい。
２．５＜ｆｘ／ｆｗ＜３．７ ・・・（６’）
【００７４】
後述の実施例１ないし実施例６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆでは、２．６２≦ｆｘ／ｆｗ≦３．５２である。
【００７５】
また、これら上述の態様におけるズームレンズ１において、第４レンズ群１４の縮小側に、正の光学的パワーを有する第５レンズ群をさらに備えてもよい。このように正の光学的パワーを持つ第５レンズ群を第４レンズ群１４の縮小側にさらに配置することによって、ズームレンズ１は、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。さらに、この第５レンズ群に前記条件式（３）を満たす硝材を含むように第５レンズ群を構成する場合には、球面収差、非点収差、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差をより良好に補正することが可能となる。
【００７６】
また、上述の態様におけるズームレンズ１において、第４レンズ群の縮小側に、負の光学的パワーを有する第５レンズ群と、正の光学的パワーを有する第６レンズ群をさらに備えてもよい。このように負および正の光学的パワーを持つ第５および第６レンズ群を前記第４レンズ群の縮小側にさらに配置することによって、ズームレンズ１は、移動レンズ群が増えることで、望遠端から広角端までの各ズーム位置での収差補正が容易になる。また、最も縮小側のレンズ群が正の光学的パワーを持つため、収差補正性能を確保したままで、容易にテレセントリック性を確保することができる。さらに、この第６レンズ群に前記条件式（３）を満たす硝材を含むように第６レンズ群を構成する場合には、球面収差、非点収差、軸上色収差および倍率色収差等の諸収差をさらにより良好に補正することが可能となる。
【００７７】
＜ズームレンズを組み込んだ投射型画像表示装置の説明＞
本実施形態にかかるズームレンズ１は、例えばスチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置（カメラ）や、例えば液晶表示ユニットの映像を拡大投影する液晶プロジェクタ等の投影装置や、例えば反射型映像表示ユニットを用いたリアプロジェクションテレビ等の映像表示装置等の様々な装置における光学系に利用することができる。
【００７８】
例えば、撮像装置に組み込まれる場合では、撮像装置は、例えば、ズームレンズ１と、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子（例えば、ＣＣＤ型イメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサ等）とを備え、ズームレンズ１が前記撮像素子の受光面上に物体（被写体）の光学像を形成可能とされているものである。そして、ズームレンズ１は、物体側より像側へ順に、第１レンズ群１１と、第２レンズ群１２と、第３レンズ群１３と、第４レンズ群１４とを備えて構成される。
【００７９】
また例えば、投影装置や映像表示装置等の投射型表示装置は、所定の波長の光を発光する光源（例えば白色光を発光する例えばランプやＬＥＤ等の光源や赤光（Ｒ光），緑光（Ｇ光）および青光（Ｂ光）の各色光をそれぞれ発光する例えばＬＥＤや有機ＥＬ等の光源）と、映像を表示する映像表示素子と、前記光源からの光を前記映像表示素子に導く照明光学系と、ズームレンズ１とを備え、ズームレンズ１が、前記照明光学系によって導かれた前記光源からの光を前記映像表示素子で変調することによって生成された映像光を拡大投影するものである。そして、ズームレンズ１は、拡大側より順に、第１レンズ群１１と、第２レンズ群１２と、第３レンズ群１３と、第４レンズ群１４とを備えて構成される。
【００８０】
一具体例として、投射型表示装置に前記実施形態のズームレンズ１を組み込んだ場合について、以下に、説明する。投射型表示装置の構成は、種々の構成が提案されているが、例えば、特開２００４−３３３８２９号公報等に開示されている。
【００８１】
図２は、実施形態のズームレンズを用いた投射型表示装置の構成を模式的に示した断面図である。図２において、この投射型表示装置３は、光源３１と、インテグレータ光学系３２と、色分解光学系３３と、リレー光学系３４と、映像表示素子３５と、色合成光学系３６と、ズームレンズ１とを備えて構成されている。
【００８２】
光源３１は、少なくとも赤光（Ｒ）、緑光（Ｇ）および青光（Ｂ）の各波長成分光を含む光を放射する装置である。例えば、光源３１は、例えばキセノンランプ等のランプ３０１ａと、放物面鏡３０１ｂとを備えている。この光源３１は、ランプ３０１ａが放物面鏡３０１ｂの焦点位置に配置されており、ランプ３０１ａが発光するとその発光光が放物面鏡３０１ｂで反射され、光軸Ｏにほぼ平行な光束を開口部３０１ｃから射出する。
【００８３】
インテグレータ光学系３２は、複数のレンズセルがアレイ状に配列されて成る第１および第２レンズアレイ３０２、３０３および重ね合わせレンズ３０４を備えて構成される。光源３１から射出された光束は、インテグレータ光学系３２に入射され、第１レンズアレイ３０２、第２レンズアレイ３０３および重ね合わせレンズ３０４を順次に通過する。これよって光源３１の光束は、各映像表示素子３５の有効開口上に効率よくかつ略均一にそれぞれ照射される。光源３１およびインテグレータ光学系３２は、それらの光軸が一致するように配置され、光源３１から射出された光束は、光軸に沿って進行する。
【００８４】
色分解光学系３３は、光源３１からインテグレータ光学系３２を介して入射された光束を所定の波長毎に分離する光学系である。色分解光学系３３は、例えば、第１ダイクロイックミラー３０５および第２ダイクロイックミラー３０６を備えて構成されており、図２に示す例では、第１ダイクロイックミラー３０５から射出された光束をその光路を曲げ第２ダイクロイックミラー３０６へ導光するために、ミラー３０８をさらに備えている。第１ダイクロイックミラー３０５は、２枚の第１１ダイクロイックミラー３０５ａおよび第１２第クロイックミラー３０５ｂを備えて構成されている。これら第１１および第１２ダイクロイックミラー３０５ａ、３０５ｂは、それらの反射面が光源３１の光軸に対してそれぞれ４５゜の角度を成すように互いに直交しており、この交差部分で光源３１の光軸が交差するように配置されている。図２に示す例では、第１１ダイクロイックミラー３０５ａは、青光の波長範囲と赤光および緑光の波長範囲とに色分解し、この青光の波長範囲の青光束を、光源３１の光軸に対し＋９０゜の方向に沿った図面上方向に反射するとともに、第１２ダイクロイックミラー３０５ｂは、赤光および緑光の波長範囲の赤緑光束を光源３１の光軸に対し−９０゜の方向に沿った図面下方向に反射する。ミラー３０８は、光源３１の光軸に対し−９０゜の前記方向に対しその反射面が４５゜の角度を成すように配置される。第１２第クロイックミラー３０５ｂから射出された赤緑光束は、ミラー３０８によってその進行方向が略９０゜曲げられて前記光源３１の光軸に対し０゜の方向に沿った図面左方向に進行し、第２ダイクロイックミラー３０６へ入射する。第２ダイクロイックミラー３０６は、前記光源３１の光軸と平行な前記方向に対しその反射面が４５゜の角度を成すように配置され、赤光の波長範囲と緑光の波長範囲とに色分解し、この赤光の波長範囲の赤光束を透過させるとともに、この緑光の波長範囲の緑光束を前記図面左方向に対し＋９０゜の方向に沿った図面上方向に反射する。
【００８５】
リレー光学系３４は、色分解光学系３３で各色に色分解された青光束、緑光束および赤光束の各光束を各色用の映像表示素子３１２、３１３、３１４に導くための光学系である。リレー光学系３４は、例えば、ミラー３０７、第１ないし第３偏光ビームスプリッタ３０９、３１０、３１１および第１ないし第３フィールドレンズ３１７、３１８、３１９を備えて構成される。なお、前記ミラー３０８をリレー光学系３４に含めてもよい。ミラー３０７は、前記図面上方向に対しその反射面が４５゜の角度を成すように配置される。
【００８６】
第１１ダイクロイックミラー３０５ａで分離された青光束は、ミラー３０７に入射し、ミラー３０７によってその進行方向が略９０゜曲げられて前記光源３１の光軸に対し０゜の方向に沿った図面左方向に進行し、第３フィールドレンズ３１７を介して、第１偏光ビームスプリッタ３０９へ入射する。第１偏光ビームスプリッタ３０９は、その反射面が前記図面左方向に対して４５゜の角度を成すように配置される。第２ダイクロイックミラー３０６で分離された緑光束は、第２フィールドレンズ３１８を介して第２偏光ビームスプリッタ３１０へ入射する。第２偏光ビームスプリッタ３１０は、その反射面が前記図面上方向に対し−４５゜の角度を成すように配置される。第２ダイクロイックミラー３０６で分離された赤光束は、第３フィールドレンズ３１９を介して第３偏光ビームスプリッタ３１１へ入射する。第３偏光ビームスプリッタ３１１は、その反射面が前記図面左方向に対し−４５゜の角度を成すように配置される。第１フィールドレンズ３１７は、このようにミラー３０７と第１偏光ビームスプリッタ３０９の光路中に配置され、光源３１からの光束をテレセントリックな光束として、後述のスクリーン等に投影される像の誤差を小さく（抑制）するために設けられている。第２および第３フィールドレンズ３１８、３１９も同様である。
【００８７】
これら光源３１、インテグレータ光学系３２、色分解光学系３３およびリレー光学系３４は、各色用の各映像表示素子３１２、３１３、３１４をそれぞれ照明する照明光学系を構成しており、光源３１からの光束を各映像表示素子３１２、３１３、３１４上にそれぞれ収束させている。
【００８８】
映像表示素子３５は、所定の映像を表示して入射光を変調し、映像光を生成する装置である。図２に示す例では、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分を個別に変調するため、映像表示素子３５は、青光用の映像表示素子３１２、緑光用の映像表示素子３１３および赤光用の映像表示素子３１４の３個の装置を備えて構成されている。
【００８９】
第１偏光ビームスプリッタ３０９でその進行方向を略９０゜曲げられて前記図面上方向に反射した青光束は、青光用の映像表示素子３１２へ入射する。この第１偏光ビームスプリッタ３０９では、この青光束の反射の際に、映像表示素子３１２にとって不要な偏光成分を除去する。映像表示素子３１２は、例えば反射型ＬＣＤ装置であり、この入射された青光束をその表示面に表示した映像に従って強度を変調して反射し、進行方向を逆転させて再び第１偏光ビームスプリッタ３０９へ入射させる。この映像表示素子３１２で強度変調を受けた青光束は、第１偏光ビームスプリッタ３０９を通過し、第１１偏光ビームスプリッタ３２１を介して色合成光学系３６に入射する。また、第２偏光ビームスプリッタ３１０でその進行方向を略９０゜曲げられて前記光源３１の光軸に対し−１８０゜の図面右方向に反射した緑光束は、緑光用の映像表示素子３１３へ入射する。この第２偏光ビームスプリッタ３１０では、この緑光束の反射の際に、映像表示素子３１３にとって不要な偏光成分を除去する。映像表示素子３１３は、例えば反射型ＬＣＤ装置であり、この入射された緑光束をその表示面に表示した映像に従って強度を変調して反射し、進行方向を逆転させて再び第２偏光ビームスプリッタ３１０へ入射させる。この映像表示素子３１３で強度変調を受けた緑光束は、第２偏光ビームスプリッタ３１０を通過し、第１２偏光ビームスプリッタ３２２を介して色合成光学系３６に入射する。そして、第３偏光ビームスプリッタ３１１でその進行方向を略９０゜曲げられて前記図面下方向に反射した赤光束は、赤光用の映像表示素子３１４へ入射する。この第３偏光ビームスプリッタ３１１では、この赤光束の反射の際に、映像表示素子３１４にとって不要な偏光成分を除去する。映像表示素子３１４は、例えば反射型ＬＣＤ装置であり、この入射された赤光束をその表示面に表示した映像に従って強度を変調して反射し、その進行方向を逆転させて再び第３偏光ビームスプリッタ３１１へ入射させる。この映像表示素子３１４で強度変調を受けた赤光束は、第３偏光ビームスプリッタ３１１を通過し、第１３偏光ビームスプリッタ３２３を介して色合成光学系３６に入射する。これらそれぞれ変調された青光束、緑光束および赤光束は、それぞれ、再び、第１ないし第３偏光ビームスプリッタ３０９、３１０、３１１を通過する際に、スクリーン投影に不要な偏光成分が除去される。また、前記第１１ないし第１３偏光ビームスプリッタ３２１、３２２、３２３は、これら第１ないし第３偏光ビームスプリッタ３０９、３１０、３１１で完全に除去されなかった不要な偏光成分を除去し、よりコントラストを向上させるものである。
【００９０】
色合成光学系３６は、赤光束、緑光束および青光束を合成する光学系であり、例えば、クロスダイクロイックプリズム３１５を備えて構成される。クロスダイクロックプリズム３１５は、互いに直交する２個の反射面３１５ａ、３１５ｂを有している。クロスダイクロイックプリズム３１５には、図面上から青光束が入射され、図面右から緑光束が入射され、図面下から赤光束が入射される。クロスダイクロイックプリズム３１５の反射面３１５ａは、青光束の進行方向に対して４５゜の角度を成すように配置され、図面上から入射された青光束を略９０゜曲げてズームレンズ１方向に反射する。クロスダイクロイックプリズム３１５の反射面３１５ｂは、赤光束の進行方向に対して４５゜の角度を成すように配置され、図面上から入射された赤光束を略９０゜曲げてズームレンズ１方向に反射する。そして、クロスダイクロイックプリズム３１５に図面右から入射された緑光束は、これら反射面３１５ａ、３１５ｂを透過して直進する。このため、クロスダイクロイックプリズム３１５に入射した青光束、緑光束および赤光束の各光束は、色合成され、ズームレンズ１へ入射され、ズームレンズ１のズーム倍率で拡大され、図略のスクリーンに投影される。
【００９１】
このような構成の投射型表示装置３では、上述のズームレンズ１を用いているので、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗが確保されているため、充分なスペースがあり、インテグレータ光学系３２、色分解光学系３３、リレー光学系３４、映像表示素子３５および色合成光学系３６の光学系を適切な位置で配置することが可能となる。また、ズームレンズ１が従来より高倍率な１．５倍以上のズーム倍率ｆｔ／ｆｗを有しているため、投射型表示装置３と図略のスクリーンとの距離を維持したまま従来より拡大投影することができる。
【００９２】
＜ズームレンズのより具体的な形態の説明＞
以下、ズームレンズ１のより具体的な構成を、図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００９３】
図３は、実施例１におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図４は、実施例１のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図４（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図４（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図１５は、実施例１の広角端（Ｗ）におけるレンズ群の収差図である。図１６は、実施例１の望遠端（Ｔ）におけるレンズ群の収差図である。
【００９４】
実施例１のズームレンズ１Ａは、図３に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４とから構成されて成る負・正・正・正の４成分ズーム構成であり、広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）へのズーミングの際（変倍時）には、図４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２および第３レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。光学絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４内に配置され、固定される。
【００９５】
より詳しくは、実施例１のズームレンズ１Ａは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【００９６】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズ）Ｌ５から成り、正の単レンズで構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、拡大側に凹の負メニスカスレンズ（第６レンズ）Ｌ６と、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８とから構成されて成る。これら正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７および正レンズ（第８レンズ）Ｌ８は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第９レンズ）Ｌ９と、両凸の正レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、光学絞りＳＴと、両凹の負レンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、両凸の正レンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、両凹の負レンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、両凸の正レンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凹の負レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、両凸の正レンズ（第１７レンズ）Ｌ１７と、両凸の正レンズ（第１８レンズ）Ｌ１８とから構成されて成る。
【００９７】
そして、第４レンズ群Ｇｒ４の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【００９８】
図２において、各レンズ面に付されている番号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）は、拡大側から数えた場合のｉ番目のレンズ面（ただし、レンズの接合面は１つの面として数えるものとする。）である。なお、光学絞りＳＴ、プリズムＰＲ、カバーガラスＣＧの両面および映像表示素子ＤＰの表示面も１つの面として扱っている。このような取り扱いおよび符号の意義は、後述の実施例２ないし実施例６についても同様である（図５、図７、図９、図１１および図１３）。ただし、全く同一のものであるという意味ではなく、例えば、各実施例１〜６の各図３、図５、図７、図９、図１１および図１３を通じて、最も拡大側に配置されるレンズ面には、同じ符号（ｒ１）が付されているが、これらの曲率などが各実施例１〜６を通じて同一であるという意味ではない。
【００９９】
このような構成の下で、映像表示素子ＤＰからカバーガラスＣＧおよびプリズムＰＲを介して第４レンズ群Ｇｒ４に入射した光線は、光軸ＡＸに沿って、順に第４レンズ群Ｇｒ４（途中、光学絞りＳＴを含む）、第３レンズ群Ｇｒ３、第２レンズ群Ｇｒ２および第１レンズ群Ｇｒ１を通過し、第１レンズ群Ｇｒ１から射出され、ズームレンズ１Ａの拡大側に適宜な距離で配置された図略のスクリーンに拡大投影される。
【０１００】
この実施例１のズームレンズ１Ａでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように拡大側から縮小側へ光軸ＡＸに沿って移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ａが構成されている。
【０１０１】
実施例１のズームレンズ１Ａにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１０２】
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 48.705 7.536 1.517 64.198
２ 522.698 0.122
３ 44.612 2.040 1.497 81.608
４ 22.433 7.850
５ 133.743 1.346 1.623 58.122
６ 28.488 6.719
７ -50.434 1.346 1.673 32.171
８ 41.257 可変
９ -321.066 2.859 1.713 53.939
１０ -43.263 可変
１１ -27.325 1.581 1.581 40.891
１２ -93.875 0.955
１３ -130.113 4.383 1.497 81.608
１４ -31.577 0.122
１５ 87.617 3.740 1.497 81.608
１６ -65.869 可変
１７ 284.796 0.734 1.497 81.608
１８ 16.367 3.096
１９ 28.417 2.092 1.673 32.171
２０ -82.038 1.256
２１（絞り） ∞ 1.986
２２ -28.191 0.816 1.497 81.608
２３ 29.202 8.935
２４ 60.659 3.104 1.623 58.122
２５ -26.043 12.104
２６ -39.815 0.979 1.806 40.734
２７ 27.777 1.343
２８ 34.490 3.467 1.497 81.608
２９ -32.917 0.122
３０ 36.410 3.810 1.497 81.608
３１ -27.052 0.122
３２ -45.180 1.142 1.806 40.734
３３ 25.107 1.412
３４ 30.923 3.137 1.497 81.608
３５ -81.589 0.122
３６ 35.973 3.479 1.497 81.608
３７ -48.687 6.242
３８ ∞ 34.680 1.517 64.198
３９ ∞ 0.408
４０ ∞ 1.224 1.487 70.441
４１ ∞ 1.832
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 18.606 19.772
第１０面と第１１面間 45.459 4.759
第１６面と第１７面間 1.224 40.758
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １０
３ １１ １６
４ １７ ３７
【０１０３】
上記の面データにおいて、面番号は、図３に示した各レンズ面に付した符号ｒｉ（ｉ＝１，２，３，…）の番号ｉが対応する。
【０１０４】
また、“ｒ”は、各面の曲率半径（単位はｍｍ）、“ｄ”は、無限遠合焦状態での光軸上の各レンズ面の間隔（軸上面間隔）、“ｎｄ”は、各レンズのｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、“νｄ”は、アッベ数をそれぞれ示している。なお、光学絞りＳＴ、プリズムＰＲの両面、カバーガラスＣＧの両面および映像表示素子ＤＰの表示面の各面は、平面であるために、それらの曲率半径は、∞（無限大）である。
【０１０５】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例１のズームレンズＡにおける各収差を図１５および図１６に示す。図１５（Ａ）および図１６（Ａ）は、球面収差（LONGITUDINAL SPHERICAL ABERRATION）を示し、図１５（Ｂ）および図１６（Ｂ）は、非点収差（ASTIGMATISM FIELD CURVER）を示し、図１５（Ｃ）および図１６（Ｃ）は、歪曲収差（DISTORTION）を示し、そして、図１５（Ｄ）および図１６（Ｄ）は、倍率色収差を示す。球面収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、最大入射高で規格化した値で表している。非点収差の横軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。歪曲収差の縦軸は、実際の像高を理想像高に対する割合（％）で表しており、横軸は、その像高をｍｍ単位で表している。倍率色収差の縦軸は、焦点位置のずれをｍｍ単位で表しており、その縦軸は、像高をｍｍ単位で表している。これらは、縮小側の像面上での値である。また、球面収差の図中、実線は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）の結果を表し、１点鎖線（−・−・−）は、ｇ線（波長４３５．８４ｎｍ）の結果を表し、そして、２点鎖線（−・・−・・−）は、Ｃ線（波長６５６．２８ｎｍ）の結果を表している。非点収差の図中、実線は、ｄ線でのサジタル（SAGITAL、ＤＳ、ラディアル）面、１点鎖線は、ｇ線でのサジタル面、２点差線は、Ｃ線でのサジタル面における結果をそれぞれ表し、最も短い線長の破線は、ｄ線でのタンジェンシャル（TANGENTIAL、ＤＴ、メリディオナル）面、次に短い線長の破線は、ｇ線でのタンジェンシャル面、最も長い線長の破線は、Ｃ線でのタンジェンシャル面における結果をそれぞれ表している。歪曲収差の図は、上記ｄ線を用いた場合の結果である。球面収差の図中、実線は、ｄ線を基準としたｇ線の結果（１点鎖線）を表し、破線は、ｄ線を基準としたＣ線の結果（２点鎖線）を表している。
【０１０６】
以上のような扱いは、以下に示す実施例２〜６にかかるコンストラクションデータ、各収差を示す図１７ないし図２６においても同様である。
【実施例２】
【０１０７】
図５は、実施例２におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図６は、実施例２のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図６（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図６（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図１７は、実施例２の広角端におけるレンズ群の収差図である。図１８は、実施例２の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１０８】
実施例２のズームレンズ１Ｂは、図５に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の光学的パワーを有する第５レンズ群Ｇｒ５とからなる負・正・正・正・正の５成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図６に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。光学絞りＳＴは、第５レンズ群Ｇｒ５における最も拡大側に配置され、固定される。
【０１０９】
より詳しくは、実施例２のズームレンズ１Ｂは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１１０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第５レンズ）Ｌ５から成り、正の単レンズで構成されている。第３レンズ群Ｇｒ３は、拡大側に凹の負メニスカスレンズ（第６レンズ）Ｌ６と、縮小側に凸の正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８とから構成されて成る。これら正メニスカスレンズ（第７レンズ）Ｌ７および正レンズ（第８レンズ）Ｌ８は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、縮小側に凹の負メニスカスレンズ（第９レンズ）Ｌ９と、両凸の正レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、光学絞りＳＴとから構成されて成る。第５レンズ群Ｇｒ５は、両凹の負レンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、両凸の正レンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、両凹の負レンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、両凸の正レンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凹の負レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、両凸の正レンズ（第１７レンズ）Ｌ１７と、両凸の正レンズ（第１８レンズ）Ｌ１８とから構成されて成る。
【０１１１】
そして、第５レンズ群Ｇｒ５の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１１２】
この実施例２のズームレンズ１Ｂでは、広角端（ＷＩＤＥ）から中間点（ＭＩＤＤＬＥ）を経て望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図６に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、略中間点で最も縮小側に近づくように前記略中間点で縮小側に凸となる曲線を描くように光軸ＡＸに沿って移動され、第３レンズ群（Ｇｒ３）は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、略中間点で最も縮小側に近づくように前記略中間点で縮小側に凸となる曲線を描くように光軸ＡＸに沿って移動され、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４は、移動し、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｂが構成されている。
【０１１３】
なお、実施例２のズームレンズ１Ｂは、実施例１のズームレンズ１Ａにおける第４レンズ群Ｇｒ４を構成する各レンズのうち、最も拡大側に配置されている負レンズおよび正レンズをズーム群として独立させて可動させ、残余の各レンズを固定の第５レンズ群Ｇｒ５としたものである。
【０１１４】
実施例２のズームレンズ１Ｂにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１１５】
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 51.723 6.318 1.517 64.198
２ 325.764 0.123
３ 46.090 1.634 1.497 81.608
４ 21.201 6.584
５ 110.388 1.348 1.623 58.122
６ 23.086 5.649
７ -115.460 1.348 1.673 32.171
８ 41.666 可変
９ -162.119 2.572 1.713 53.939
１０ -40.031 可変
１１ -27.360 1.759 1.581 40.891
１２ -136.218 0.998
１３ -178.421 4.529 1.497 81.608
１４ -28.158 0.123
１５ 60.746 3.400 1.497 81.608
１６ -95.809 可変
１７ 230.425 0.735 1.497 81.608
１８ 16.064 2.778
１９ 25.869 2.115 1.673 32.171
２０ -117.113 可変
２１（絞り） ∞ 1.971
２２ -29.431 0.817 1.497 81.608
２３ 28.435 8.513
２４ 54.547 3.090 1.623 58.122
２５ -26.638 11.117
２６ -37.491 0.980 1.806 40.734
２７ 28.591 1.344
２８ 35.667 3.286 1.497 81.608
２９ -32.831 0.123
３０ 36.213 3.640 1.497 81.608
３１ -26.643 0.123
３２ -46.329 1.144 1.806 40.734
３３ 24.501 1.437
３４ 30.874 2.972 1.497 81.608
３５ -83.822 0.123
３６ 34.685 3.310 1.497 81.608
３７ -50.897 5.862
３８ ∞ 34.680 1.517 64.198
３９ ∞ 0.408
４０ ∞ 1.225 1.487 70.441
４１ ∞ 1.834
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 19.118 19.053
第１０面と第１１面間 39.130 4.244
第１６面と第１７面間 1.225 36.618
第２２面と第２３面間 0.564 0.123
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １０
３ １１ １６
４ １７ ２０
５ ２１ ３７
【０１１６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例２のズームレンズ１Ｂにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図１７および図１８に示す。
【実施例３】
【０１１７】
図７は、実施例３におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図８は、実施例３のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図８（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図８（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図１９は、実施例３の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２０は、実施例３の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１１８】
実施例３のズームレンズ１Ｃは、図７に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４とからなる負・正・正・正の４成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図８に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２および第３レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。光学絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４内における第１１レンズＬ１１と第１２レンズＬ１２との間であって、その中央より第１１レンズＬ１１寄りに配置され、固定される。
【０１１９】
より詳しくは、実施例３のズームレンズ１Ｃは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１２０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、両凹の負レンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負レンズ（第４レンズ）Ｌ４は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、両凹の負レンズ（第５レンズ）Ｌ５と、両凸の正レンズ（第６レンズ）Ｌ６とから構成されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９とから構成されて成る。この正レンズ（第９レンズ）Ｌ９は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、光学絞りＳＴと、縮小側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、拡大側に凹の正メニスカスレンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凸の正レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズ）Ｌ１７とから構成されて成る。
【０１２１】
そして、第４レンズ群Ｇｒ４の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１２２】
この実施例３のズームレンズ１Ｃでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図８に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように拡大側から縮小側へ光軸ＡＸに沿って移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｃが構成されている。
【０１２３】
実施例３のズームレンズ１Ｃにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１２４】
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 45.532 6.143 1.517 64.198
２ 233.636 0.726
３ 36.614 1.920 1.603 60.695
４ 18.808 7.570
５ -395.182 1.435 1.713 53.939
６ 22.932 5.497
７ -55.667 1.669 1.497 81.608
８ 39.357 可変
９ -1296.025 1.941 1.620 36.301
１０ 59.585 0.922
１１ 53.123 6.980 1.517 64.198
１２ -26.891 可変
１３ -38.467 1.741 1.581 40.891
１４ 147.487 3.282
１５ 397.483 3.822 1.487 70.441
１６ -34.886 0.112
１７ 54.524 2.820 1.497 81.608
１８ -162.339 可変
１９ -149.104 0.777 1.497 81.608
２０ 27.179 0.699
２１ 26.002 1.900 1.673 32.171
２２ 208.868 6.261
２３（絞り） ∞ 22.765
２４ -16.083 0.737 1.806 40.734
２５ -123.418 0.500
２６ -2888.754 2.749 1.497 81.608
２７ -19.764 0.112
２８ 59.670 2.922 1.497 81.608
２９ -32.199 0.112
３０ 69.861 0.954 1.806 40.734
３１ 20.552 1.193
３２ 22.924 3.540 1.497 81.608
３３ -76.673 0.262
３４ 29.674 2.209 1.497 81.608
３５ 161.195 6.030
３６ ∞ 31.795 1.517 64.198
３７ ∞ 1.122
３８ ∞ 1.122 1.487 70.441
３９ ∞ 0.923
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 8.289 10.128
第１２面と第１３面間 46.026 9.180
第１８面と第１９面間 1.137 36.145
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １２
３ １３ １８
４ １９ ３５
【０１２５】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例３のズームレンズ１Ｃにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図１９および図２０に示す。
【０１２６】
このような構成の実施例３のズームレンズ１Ｃでは、各レンズ群Ｇｒ１〜Ｇｒ４の並びにおいて、最も拡大側に負の光学的パワーを持たせることによって軸外の光線と光軸中心とのなす角度を大きく取ることができ、このようなズームレンズ１Ｃは、比較的広角なズームレンズであってもレンズ径を小さく設計することができる。そして、このズームレンズ１Ｃは、最も拡大側のレンズ群Ｇｒ１より後に配置される第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２〜Ｇｒ４が持つ光学的パワーを全て正とすることによって、短い焦点距離を必要とする比較的広角なズームレンズを少ないレンズ枚数で実現することができる。
【実施例４】
【０１２７】
図９は、実施例４におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１０は、実施例４のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図１０（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図１０（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図２０は、実施例４の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２１は、実施例４の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１２８】
実施例４のズームレンズ１Ｄは、図９に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として正の光学的パワーを有する第５レンズ群Ｇｒ５とからなる負・正・正・正・正の５成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図１０に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２ないし第４レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。光学絞りＳＴは、第５レンズ群Ｇｒ５内における第１２レンズＬ１２の拡大側に所定の間隔を空けて配置され、固定される。
【０１２９】
より詳しくは、実施例４のズームレンズ１Ｄは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１３０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、両凹の負レンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負レンズ（第４レンズ）Ｌ４は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第５レンズ）Ｌ５と、両凸の正レンズ（第６レンズ）Ｌ６とから構成されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９とから構成されて成る。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、光学絞りＳＴとから構成されて成る。第５レンズ群Ｇｒ５は、縮小側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、拡大側に凹の正メニスカスレンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凸の正レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズ）Ｌ１７とから構成されて成る。
【０１３１】
そして、第５レンズ群Ｇｒ５の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１３２】
この実施例４のズームレンズ１Ｄでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図１０に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第５レンズ群Ｇｒ５は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｄが構成されている。
【０１３３】
なお、実施例４のズームレンズ１Ｄは、実施例３のズームレンズ１Ｃにおける第４レンズ群Ｇｒ４を構成する各レンズのうち、最も拡大側に配置されている負レンズおよび正レンズをズーム群として独立させて可動させ、残余の各レンズを固定の第５レンズ群Ｇｒ５としたものである。
【０１３４】
実施例４のズームレンズ１Ｄにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１３５】
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 46.150 6.157 1.517 64.198
２ 274.921 0.112
３ 39.435 3.004 1.603 60.695
４ 19.463 7.956
５ -257.259 1.383 1.713 53.939
６ 24.146 5.802
７ -52.281 1.233 1.497 81.608
８ 39.028 可変
９ 26082.420 1.978 1.620 36.301
１０ 60.294 0.901
１１ 53.813 6.343 1.517 64.198
１２ -27.224 可変
１３ -38.687 1.983 1.581 40.891
１４ 146.007 3.328
１５ 470.533 3.960 1.487 70.441
１６ -35.913 0.112
１７ 54.255 2.891 1.497 81.608
１８ -138.113 可変
１９ -132.850 0.747 1.497 81.608
２０ 27.419 0.409
２１ 25.701 1.889 1.673 32.171
２２ 212.251 可変
２３（絞り） ∞ 24.898
２４ -15.791 0.749 1.806 40.734
２５ -111.277 0.417
２６ -343.205 2.862 1.497 81.608
２７ -19.332 0.112
２８ 54.128 3.192 1.497 81.608
２９ -32.003 0.112
３０ 75.724 0.747 1.806 40.734
３１ 20.904 1.244
３２ 23.540 3.669 1.497 81.608
３３ -80.997 0.112
３４ 30.312 2.438 1.497 81.608
３５ 297.676 6.024
３６ ∞ 31.795 1.517 64.198
３７ ∞ 1.121
３８ ∞ 1.121 1.487 70.441
３９ ∞ 0.927
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 8.182 10.116
第１２面と第１３面間 46.434 10.158
第１８面と第１９面間 1.128 35.799
第２３面と第２４面間 3.143 2.814
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １２
３ １３ １８
４ １９ ２３
５ ２４ ３５
【０１３６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例４のズームレンズ１Ｄにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図２１および図２２に示す。
【実施例５】
【０１３７】
図１１は、実施例５におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１２は、実施例５のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図１２（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図１２（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図２２は、実施例５の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２３は、実施例５の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１３８】
実施例５のズームレンズ１Ｅは、図１１に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４と、全体として負の光学的パワーを有する第５レンズ群Ｇｒ５と、全体として正の光学的パワーを有する第６レンズ群Ｇｒ６とからなる負・正・正・正・負・正の６成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図１２に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２ないし第５レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第６レンズ群Ｇｒ６は、固定される。光学絞りＳＴは、第５レンズ群Ｇｒ５内における第１２レンズＬ１２の拡大側に所定の間隔を空けて配置され、固定される。
【０１３９】
より詳しくは、実施例５のズームレンズ１Ｅは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４、Ｇｒ５、Ｇｒ６が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１４０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、両凹の負レンズ（第３レンズ）Ｌ３と、両凹の負レンズ（第４レンズ）Ｌ４とから構成されて成る。この負レンズ（第４レンズ）Ｌ４は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第２レンズ群Ｇｒ２は、両凹の負レンズ（第５レンズ）Ｌ５と、両凸の正レンズ（第６レンズ）Ｌ６とから構成されて成る。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第７レンズ）Ｌ７と、両凸の正レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９とから構成されて成る。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、光学絞りＳＴとから構成されて成る。第５レンズ群Ｇｒ５は、縮小側に凸の負メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、拡大側に凹の正メニスカスレンズ（第１３レンズ）Ｌ１３とから構成されて成る。第６レンズ群Ｇｒ６は、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、両凸の正レンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１７レンズ）Ｌ１７とから構成されて成る。
【０１４１】
そして、第６レンズ群Ｇｒ６の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１４２】
この実施例５のズームレンズ１Ｅでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図１２に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第５レンズ群Ｇｒ５は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第６レンズ群Ｇｒ５は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｅが構成されている。
【０１４３】
なお、実施例５のズームレンズ１Ｅは、実施例４のズームレンズ１Ｄにおける第５レンズ群Ｇｒ５を構成する各レンズのうち、最も拡大側に配置されている負レンズおよび正レンズをズーム群として独立させて可動させ、残余の各レンズを固定の第６レンズ群Ｇｒ６としたものである。
【０１４４】
実施例５のズームレンズ１Ｅにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１４５】
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 51.160 5.532 1.517 64.198
２ 365.577 0.112
３ 38.703 3.841 1.603 60.695
４ 19.538 7.407
５ -221.419 1.383 1.713 53.939
６ 24.951 5.302
７ -54.555 1.233 1.497 81.608
８ 38.410 可変
９ -2087.029 2.134 1.620 36.301
１０ 65.285 0.744
１１ 55.205 6.361 1.517 64.198
１２ -27.831 可変
１３ -37.170 2.737 1.581 40.891
１４ 109.061 3.384
１５ 196.565 4.350 1.487 70.441
１６ -35.727 0.112
１７ 56.701 3.376 1.497 81.608
１８ -119.236 可変
１９ -106.553 0.747 1.497 81.608
２０ 28.611 1.195
２１ 26.834 1.937 1.673 32.171
２２ 372.506 可変
２３（絞り） ∞ 26.243
２４ -16.077 0.747 1.806 40.734
２５ -149.915 0.217
２６ -315.036 2.707 1.497 81.608
２７ -19.394 可変
２８ 51.234 3.123 1.497 81.608
２９ -30.606 0.112
３０ 81.967 0.747 1.806 40.734
３１ 20.853 1.257
３２ 23.689 3.393 1.497 81.608
３３ -90.442 0.112
３４ 30.269 2.458 1.497 81.608
３５ 1321.301 6.024
３６ ∞ 31.761 1.517 64.198
３７ ∞ 1.121
３８ ∞ 1.121 1.487 70.441
３９ ∞ 0.927
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第８面と第９面間 8.209 10.010
第１２面と第１３面間 45.599 10.908
第１８面と第１９面間 1.145 34.363
第２３面と第２４面間 1.366 1.196
第２７面と第２８面間 0.285 0.127
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ ８
２ ９ １２
３ １３ １８
４ １９ ２３
５ ２４ ２７
６ ２８ ３５
【０１４６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例５のズームレンズ１Ｅにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図２３および図２４に示す。
【実施例６】
【０１４７】
図１３は、実施例６におけるズームレンズにおけるレンズ群の配列を示す断面図である。図１４は、実施例６のズームレンズの変倍における各レンズ群の移動の様子を示す図である。図１４（Ａ）は、広角端（Ｗ）の場合を示し、図１４（Ｂ）は、望遠端（Ｔ）の場合を示している。図２４は、実施例６の広角端におけるレンズ群の収差図である。図２５は、実施例６の望遠端におけるレンズ群の収差図である。
【０１４８】
実施例６のズームレンズ１Ｆは、図１３に示すように、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群Ｇｒ１と、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群Ｇｒ２と、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇｒ３と、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群Ｇｒ４とからなる負・正・正・正の４成分ズーム構成であり、広角端から望遠端へのズーミングの際には、図１４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２および第３レンズ群Ｇｒ２、Ｇｒ３は、光軸ＡＸに沿って移動し、そして、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。光学絞りＳＴは、第４レンズ群Ｇｒ４内における第１２レンズＬ１２と第１３レンズＬ１３との間であって、その中央より第１２レンズＬ１２寄りに配置され、固定される。
【０１４９】
より詳しくは、実施例６のズームレンズ１Ｆは、各レンズ群Ｇｒ１、Ｇｒ２、Ｇｒ３、Ｇｒ４が拡大側から縮小側へ順に、次のように構成されている。
【０１５０】
第１レンズ群Ｇｒ１は、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１レンズ）Ｌ１と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第２レンズ）Ｌ２と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第３レンズ）Ｌ３と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第４レンズ）Ｌ４と、両凹の負レンズ（第５レンズ）Ｌ５とから構成されて成る。第２レンズ群Ｇｒ２は、両凹の負レンズ（第６レンズ）Ｌ６と、両凸の正レンズ（第７レンズ）Ｌ７とから構成されて成る。この負レンズ（第６レンズ）Ｌ６は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第３レンズ群Ｇｒ３は、両凹の負レンズ（第８レンズ）Ｌ８と、両凸の正レンズ（第９レンズ）Ｌ９と、両凸の正レンズ（第１０レンズ）Ｌ１０とから構成されて成る。この正レンズ（第９レンズ）Ｌ９は、前記条件式（３）を満たす硝材で形成される。第４レンズ群Ｇｒ４は、両凹の負レンズ（第１１レンズ）Ｌ１１と、拡大側に凸の正メニスカスレンズ（第１２レンズ）Ｌ１２と、光学絞りＳＴと、両凹の負レンズ（第１３レンズ）Ｌ１３と、両凸の正レンズ（第１４レンズ）Ｌ１４と、両凸の正レンズ（第１５レンズ）Ｌ１５と、拡大側に凸の負メニスカスレンズ（第１６レンズ）Ｌ１６と、両凸の正レンズ（第１７レンズ）Ｌ１７と、両凸の正レンズ（第１８レンズ）Ｌ１８とから構成されて成る。
【０１５１】
そして、第４レンズ群Ｇｒ４の縮小側には、プリズムＰＲおよびカバーガラスＣＧを介して映像表示素子ＤＰの表示面が配置されている。
【０１５２】
この実施例６のズームレンズ１Ｆでは、広角端（ＷＩＤＥ）から望遠端（ＴＥＬＥ）への変倍時に、図１４に示すように、第１レンズ群Ｇｒ１は、固定され、第２レンズ群Ｇｒ２は、望遠端で最も縮小側に近づくように光軸ＡＸに沿って略直線的に移動され、第３レンズ群Ｇｒ３は、望遠端で最も拡大側に近づくように縮小側から拡大側へ光軸ＡＸに沿って直線的に移動され、第４レンズ群Ｇｒ４は、固定される。このように広角端から望遠端への変倍において、第３レンズ群Ｇｒ３が最も移動量の大きいレンズ群となっている。また、広角端から望遠端への変倍時に、第３レンズ群Ｇｒ３と第４レンズ群Ｇｒ４との間隔が単調に増加するように、ズームレンズ１Ｆが構成されている。
【０１５３】
なお、実施例６のズームレンズ１Ｆは、実施例３のズームレンズ１Ｃにおける第１レンズ群Ｇｒ１を構成する３枚の負レンズにさらに１枚の負レンズを加えて４枚の負レンズとしたものである。これにより実施例３のズームレンズ１Ｃに較べて、実施例６のズームレンズ１Ｆは、変倍時の可動群を増やすことなく、光学性能を向上することができる。
【０１５４】
実施例６のズームレンズ１Ｆにおける、各レンズのコンストラクションデータを以下に示す。
【０１５５】
数値実施例６
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
スクリーン面 ∞ ∞
１ 66.093 3.06084 1.51680 64.1983
２ 229.946 0.07502
３ 39.553 1.87853 1.58913 61.2526
４ 19.311 4.83584
５ 48.313 1.52433 1.60311 60.6946
６ 22.490 4.08993
７ 159.806 1.34939 1.69680 55.4597
８ 32.820 4.36357
９ -47.961 2.05176 1.49700 81.6084
１０ 76.417 可変
１１ -269.288 2.40570 1.67270 32.1705
１２ 66.463 0.79324
１３ 59.590 5.07902 1.69680 55.4597
１４ -33.115 可変
１５ -30.422 2.28445 1.56732 42.8418
１６ 114.847 2.12770
１７ 169.547 4.49152 1.48749 70.4412
１８ -29.403 0.07574
１９ 53.409 3.00159 1.49700 81.6084
２０ -147.873 可変
２１ -187.237 0.77384 1.49700 81.6084
２２ 19.493 0.82205
２３ 20.365 1.76206 1.64769 33.8406
２４ 307.584 4.89327
２５（絞り） ∞ 19.04095
２６ -18.262 0.81634 1.80611 40.7344
２７ 78.750 0.85604
２８ 98.830 2.73579 1.49700 81.6084
２９ -23.192 0.07502
３０ 54.575 3.24660 1.49700 81.6084
３１ -27.220 0.07502
３２ 136.354 1.06269 1.80611 40.7344
３３ 23.671 0.90439
３４ 26.882 3.44644 1.49700 81.6084
３５ -53.068 0.26257
３６ 28.403 2.40201 1.49700 81.6084
３７ -808.192 5.7390
３８ ∞ 31.761 1.51680 64.1983
３９ ∞ 1.12530
４０ ∞ 1.12530 1.48749 70.4412
４１ ∞ 0.9402
表示面 ∞
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ
広角端 望遠端
第１０面と第１１面間 5.568762 6.813326
第１４面と第１５面間 38.20521 5.077231
第２１面と第２２面間 1.125297 33.00871
レンズ群データ
群 始面 終面
１ １ １０
２ １１ １４
３ １５ ２０
４ ２１ ３７
【０１５６】
以上のようなレンズ配置、構成のもとでの、実施例６のズームレンズ１Ｆにおける球面収差（正弦条件）、非点収差、歪曲収差および横収差を図２５および図２６に示す。
【０１５７】
上記に列挙した実施例１〜６のズームレンズ１Ａ〜１Ｆに、上述した条件式（１）〜（６）を当てはめた場合のそれぞれの数値およびこれら各数値の場合における空気換算のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗと焦点距離ｆｔ／ｆｗとを、表１に示す。
【０１５８】
【表１】
【０１５９】
以上、説明したように、上記実施例１〜６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆは、本発明に係る要件を満足している結果、各収差図から諸収差が良好に補正されており、そして、従来より高倍率な１．５倍以上の充分に高いズーム倍率ｆｔ／ｆｗを実現しつつ、２．４以上の充分に長いバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現することができる。特に、実施例１のズームレンズ１は、１．６４倍のズーム倍率ｆｔ／ｆｗを実現しつつ、３．２２のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現しており、実施例２のズームレンズ１は、１．６４倍のズーム倍率ｆｔ／ｆｗを実現しつつ、３．１８のバックフォーカス量ｂｆ／ｆｗを実現している。したがって、上記実施例１〜６におけるズームレンズ１Ａ〜１Ｆは、特に、色合成光学系を配置するような前記装置に好適である。
【０１６０】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１６１】
ＡＸ 光軸
１、１Ａ〜１Ｆ ズームレンズ
３ 投射型表示装置
１１、Ｇｒ１ 第１レンズ群
１２、Ｇｒ２ 第２レンズ群
１３、Ｇｒ３ 第３レンズ群
１４、Ｇｒ４ 第４レンズ群
Ｇｒ５ 第５レンズ群
Ｇｒ６ 第６レンズ群
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側より順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群、および、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群を少なくとも備え、
変倍の際に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズとを備え、
前記第２レンズ群は、拡大側より順に負、正の並びのレンズまたは正の単レンズから成り、
前記第３レンズ群は、最も拡大側から順に、負レンズ、正レンズおよび正レンズを有し、変倍の際に移動し、
下記（１）および（２）の各条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
７＜ｆ３／ｆｗ＜９ ・・・（１）
２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５ ・・・（２）
ただし、
ｆ３；第３レンズ群の焦点距離
ｂｆ；空気換算のバックフォーカス長
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【請求項２】
第４レンズ群の縮小側に、正の光学的パワーを有する第５レンズ群をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
第４レンズ群の縮小側に、負の光学的パワーを有する第５レンズ群と、正の光学的パワーを有する第６レンズ群をさらに備えること
を特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群は、広角端から望遠端への変倍の際に、縮小側より拡大側への移動量が最も大きいレンズ群であって、下記（３）の条件式を満たす硝材を含むこと
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
Ｐｇ，Ｆ＋０．００１８１Ｖｄ＞０．６５２ ・・・（３）
ただし、
Ｐｇ，Ｆ；レンズ硝材の部分分散比
Ｖｄ；レンズ硝材の分散
【請求項５】
最も拡大側のレンズ群と最も縮小側のレンズ群とは、変倍の際に固定群とされること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
下記（４）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−３＜ｆ１／ｆｗ＜−１ ・・・（４）
ただし、
ｆ１；第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【請求項７】
下記（５）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
４＜ｆ２／ｆｗ＜８ ・・・（５）
ただし、
ｆ２；第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【請求項８】
下記（６）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
２＜ｆｘ／ｆｗ＜４ ・・・（６）
ただし、
ｆｘ；最も縮小側のレンズ群の焦点距離
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【請求項１】
拡大側より順に、全体として負の光学的パワーを有する第１レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第２レンズ群、全体として正の光学的パワーを有する第３レンズ群、および、全体として正の光学的パワーを有する第４レンズ群を少なくとも備え、
変倍の際に、少なくとも２つのレンズ群が光軸に沿って移動し、
前記第１レンズ群は、最も拡大側に凸の正レンズと、少なくとも３枚以上の負レンズとを備え、
前記第２レンズ群は、拡大側より順に負、正の並びのレンズまたは正の単レンズから成り、
前記第３レンズ群は、最も拡大側から順に、負レンズ、正レンズおよび正レンズを有し、変倍の際に移動し、
下記（１）および（２）の各条件式を満たすことを特徴とするズームレンズ。
７＜ｆ３／ｆｗ＜９ ・・・（１）
２．４＜ｂｆ／ｆｗ＜３．５ ・・・（２）
ただし、
ｆ３；第３レンズ群の焦点距離
ｂｆ；空気換算のバックフォーカス長
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【請求項２】
第４レンズ群の縮小側に、正の光学的パワーを有する第５レンズ群をさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
第４レンズ群の縮小側に、負の光学的パワーを有する第５レンズ群と、正の光学的パワーを有する第６レンズ群をさらに備えること
を特徴とする請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第３レンズ群は、広角端から望遠端への変倍の際に、縮小側より拡大側への移動量が最も大きいレンズ群であって、下記（３）の条件式を満たす硝材を含むこと
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
Ｐｇ，Ｆ＋０．００１８１Ｖｄ＞０．６５２ ・・・（３）
ただし、
Ｐｇ，Ｆ；レンズ硝材の部分分散比
Ｖｄ；レンズ硝材の分散
【請求項５】
最も拡大側のレンズ群と最も縮小側のレンズ群とは、変倍の際に固定群とされること
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
下記（４）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
−３＜ｆ１／ｆｗ＜−１ ・・・（４）
ただし、
ｆ１；第１レンズ群の焦点距離
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【請求項７】
下記（５）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のズームレンズ。
４＜ｆ２／ｆｗ＜８ ・・・（５）
ただし、
ｆ２；第２レンズ群の焦点距離
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【請求項８】
下記（６）の条件式を満たすこと
を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のズームレンズ。
２＜ｆｘ／ｆｗ＜４ ・・・（６）
ただし、
ｆｘ；最も縮小側のレンズ群の焦点距離
ｆｗ；広角端におけるレンズ全体の焦点距離
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１１−１２３３５１（Ｐ２０１１−１２３３５１Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１６４４（Ｐ２００９−２８１６４４）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタオプト株式会社 (3,255)
【Ｆターム（参考）】
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