JP2007140429A

JP2007140429A - ズームレンズ

Info

Publication number: JP2007140429A
Application number: JP2006004573A
Authority: JP
Inventors: Etsuro Kawakami; 悦郎川上
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【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その他に拡大投射する高性能でレンズ口径が小さ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、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群及び第５レンズ群から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レンズ群及び、前記第３レンズ群は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、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。
【選択図】図１

Description

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レンズ口径が小さくコンパクトなズームレンズに関するものである

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、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、携帯可能とした小型で高輝度、高画質のプロジェクタ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。

プロジェクタ装置においてライトバルブとしてＤＭＤを使用する場合、その投射用レンズにはＤＭＤ特有の制約が発生する。小型のプロジェクタ装置を開発する上で最大の制約は投射用レンズの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、この条件から投影レンズの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上げ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。第２の制約は光源系との位置関係によるものである。小型化の為には投影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い、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となり、投射用レンズにはバックフォーカスを大きく取ら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、すなわち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ことになる。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問題が発生することとなる。

この様に、開発上の制約はあるものの、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、現在ではデータプロジェクタを中心として、携帯可能なコンパクトなものが広く普及している。装置自体をコンパクトにするためには、当然のことながら使用される投射レンズに関しても、コンパクト化の要望は大きく、もう一方で、多機能化という要望もあり、諸収差の性能が使用する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機能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りレンズのその広角端の画角の大きいもの、さらに変倍比も大きい物が要求されるようになってきた。しかしながら、このような仕様で開発された投射用レンズはどうしても前群レンズの口径が要望より大きくなりがちで、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。携帯する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、ノート型パソコン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、例えば特許文献に開示されているような投射レンズのコンパクト化設計方法の一例があるが、これでは０．７インチＤＭＤを使用した場合前玉有効径で３９ｍｍから４２ｍｍとなり、少なくともプロジェクタ装置の厚さを５０ｍｍ以下にすることは出来ず、ノート型パソコンなどと共に携帯してみるとその厚さに不満を感ずることとなる。
特開２００４−２７１６６８号公報

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、さらにレンズ口径が小さ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、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携帯に便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することを目的としている。

本発明のズームレンズは拡大側から順に、全体で弱い正または負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群、全体で弱い正または負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、弱い正または負の屈折力を有するレンズ（以下正の屈折力を有するレンズを正レンズ、負の屈折力を有するレンズを負レンズ）である第１レンズのみを配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズである第１５レンズのみ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レンズ群及び、前記第３レンズ群は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、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ことを特徴とし、また前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の合成パワーに関して、下記条件式（１）を満足しており、前記第４レンズ群のパワーに関して下記条件式（２）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レンズ群の位置関係に関して下記条件式（３）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） −０．９＜ｆ_W ／ｆ_II-III ＜ −０．５
（２）０．４＜ｆ_W ／ｆ_IV ＜０．５
（３）２．０＜Ｄ_WIV ／ｆ_W ＜２．２
ただし、
ｆ_W ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
ｆ_II-III：広角端における第２レンズ群及び第３レンズ群の合成焦点距離
ｆ_IV ：第４レンズ群の合成焦点距離
Ｄ_WIV ：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

第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔は変倍の際、微量しか変化していない。このことはこの二つの群が全系のパワー配分を考える上では同一の役割を付与されていると考えられる。そして条件式（１）は、全体として負の屈折力を有するこれら第２レンズ群と第３レンズ群へのパワーの適切な配分に関する条件である。光学系全体の大きさと諸収差を適切に補正するための条件のバランスをとるための必要条件となる。また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レンズ群の間の空気間隔部分にとらなければならず、この空間を確保する目的を合わせてもっている。そのため上限を越えると、第２レンズ群と第３レンズ群の合成の負のパワーが大きいことになり、これに伴い第４レンズ群、第５レンズ群等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となり性能が悪化する。逆に下限を越えると、第２レンズ群との空気間隔を大きくとらなければならず、光学系全体の大きさが大きくなり小型化の目的と相反するか、あるいは第４レンズ群と第５レンズ群の間の空気間隔部分が確保出来なくなる。条件式（２）は、光軸方向に移動することでレンズ全系の変倍を司る強い正パワーを持つ第４レンズ群に関するものである。上限を超えて正パワーが大きくなると第４レンズ群の変倍に関する移動量は小さくて済むことになるが、他の各レンズ群とのバランスが崩れ性能が低下し、下限を超えると収差的には有利だが、移動量が大きくなり小型化を損ねてしまう。また、条件式（３）は、第４レンズ群、第５レンズ群の広角端における間隔条件である。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。従って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。

また、前記第３レンズ群は、縮小側に凸のメニスカス形状で弱い負レンズである第７レンズ及び弱い正レンズである第８レンズを配して構成され、前記第３レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（４）を満足しており、広角端から望遠端への変倍動作に対する前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間の空気間隔の変化量に関して下記条件式（５）を満足していることを特徴とする。（請求項２）
（４）ｆ_W ／｜ｆ_III｜＜０．２
（５）ｄ_II-III ／ｆ_W ＜０．５
ただし、
ｆ_III ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｄ_II-III：広角端から望遠端への変倍動作に対する第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔の変化量

変倍において第２レンズ群と第３レンズ群の位置関係が大きくは変化しないことは前述の通りである。この２つのレンズ群をパワー的に見ると、負の大きなパワーを有する第２レンズ群にパワーの小さな第３レンズ群を付加することにより変倍時および合焦時の性能の変化をより小さくすることに成功していることがわかる。この特性に関する制約条件が条件式（４）及び条件式（５）であり、条件式（４）において上限を超えてパワーが大きくなると特に合焦時の性能低下が大きくなる。また、条件式（５）で示される範囲を逸脱することは、変化量が大きくなってしまい、スペースを必要とし小型化し難くなると共に、性能の変化も大きくなる。

また、前記第１レンズ群の有するパワー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３）
（６）ｆ_W ／｜ｆ_I ｜＜０．２
ただし
ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離

条件式（６）で示される第１レンズ群のパワーは、基本的には比較的小さなもので、主なパワーを受け持つ第２レンズ群以降のレンズ群の合成収差を最終的に補正するものであり、条件式（６）を超えて過大なパワーを持つと単レンズであるため、諸収差が劣化してしまう。

また、前記第２レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス形状で負レンズである第２レンズ、負レンズである第３レンズ、正レンズで前記第３レンズに接合されて構成される第４レンズ、縮小側に凸のメニスカス形状で負レンズである第５レンズ、正レンズである第６レンズを配して構成され、前記第２レンズの有するパワーに関して下記条件式（７）を満足し、前記第２レンズの縮小側面の形状と前記第３レンズの拡大側面の形状に関してそれぞれ下記条件式（８）及び下記条件式（９）を満足し、前記第２レンズ群を構成する各レンズ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２レンズ群を構成する負レンズに使用されている硝材の屈折率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４）
（７） −１．０＜ｆ_W ／ｆ₂ ＜ −０．５
（８）０．９＜ｆ_W ／ｒ₄ ＜１．５
（９） −０．８＜ｆ_W ／ｒ₅ ＜ −０．４
（１０）５．０＜（ν₂＋ν₃＋ν₅）／３−（ν₄＋ν₆）／２
（１１）１．７５＜（ｎ₂＋ｎ₃＋ｎ₅）／３
ただし、
ｆ₂ ：第２レンズ群を構成する第２レンズの焦点距離
ｒ₄ ：第２レンズ群を構成する第２レンズの縮小側面の曲率半径
ｒ₅ ：第２レンズ群を構成する第３レンズの拡大側面の曲率半径
ν₂ ：第２レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
ν₃ ：第２レンズ群を構成する第３レンズのアッベ数
ν₄ ：第２レンズ群を構成する第４レンズのアッベ数
ν₅ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのアッベ数
ν₆ ：第２レンズ群を構成する第６レンズのアッベ数
ｎ₂ ：第２レンズ群を構成する第２レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₃ ：第２レンズ群を構成する第３レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₅ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのｄ線に対する屈折率

条件式（７）は、第２レンズ群において最も拡大側に配置されており、軸外収差に大きな影響を及ぼす第２レンズに関しての制約であり、上限を超えると負のパワーが小さくなり過ぎ、軸外収差の補正に対して十分な対応がとれず、また下限を超えると負のパワーが過大となり、色収差をはじめとする諸収差が劣化する。条件式（８）は、その第２レンズの縮小側の形状に関するもので、強いパワーを持たせながら、拡大側の光束に対し同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としている。したがって上限を超えると、球面収差、コマ収差が補正過剰となり、下限を超えると逆に補正不足となる。条件式（９）は、第２レンズ群を構成する第３レンズの拡大側面の形状に関するものであり、条件式（７）、（８）と共に、第１レンズ群から第３レンズ群にかけての収差のバランスをとるための条件である。上限を超えると、この面の曲率半径が大きくなり、下限を超えると逆に曲率が大きくなり、いづれにしても、軸外収差である倍率の色収差、歪曲補正が困難となる。条件式（１０）は、第２レンズ群を構成する負レンズと正レンズのアッベ数の配分に関するものである。第２レンズ群の色収差補正を良好に維持するための条件式であり、第２レンズ群を構成する負レンズと正レンズの硝材選択を条件式（１０）のような条件のもとでおこなうことにより、適切なパワー配分を実現することが出来、色収差の良好な補正が可能となる。下限を越えると色収差補正のために各レンズのパワーが過大となり、諸収差が悪化する。続く条件式（１１）は、像面湾曲補正のための条件である。ペッツバール和を小さくするため正レンズの屈折率を大きくして対応しており、したがって下限を超えると像面湾曲が大きくなる。

また、前記第４レンズ群は、正レンズである第９レンズ、正レンズである第１０レンズ、負レンズである第１１レンズ、縮小側に凸のメニスカス形状で正レンズである第１２レンズ、負レンズである第１３レンズ及び正レンズであり前記第１３レンズと接合されて構成される第１４レンズを配して構成され、大きな正のパワーを有する前記第９レンズ及び前記第１０レンズの合成パワーに関して下記条件式（１２）を満足し、前記第９レンズと前記第１１レンズの形状の相対的な関係に対し下記条件式（１３）を満足しており、前記第４レンズ群を構成する各レンズの分散特性に関して下記条件式（１４）を満足しており、前記第４レンズ群を構成する正レンズに使用されている硝材の屈折率に関して下記条件式（１５）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前記第１４レンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１６）を満足しており、また前記第１３レンズと前記第１４レンズの接合して構成される部分系の屈折率に関する特性において下記条件式（１７）を満足しており、同様に分散特性に関して下記条件式（１８）を満足していることを特徴とする。（請求項５）
（１２）０．４＜ｆ_W ／ｆ_9-10 ＜０．８
（１３） −１．３＜ｒ₁₆ ／ｒ₂₀ ＜ −０．７
（１４）３０＜（ν₉＋ν₁₀＋ν₁₄）／３−（ν₁₁＋ν₁₃）／２
（１５）（ｎ_９＋ｎ₁₀＋ｎ₁₄）／３＜１．６５
（１６） −０．７＜ｆ_W ／ｒ₂₆ ＜ −０．３
（１７）０．２＜ｎ₁₃−ｎ₁₄
（１８） ν₁₃−ν₁₄ ＜ −３０
ただし、
ｆ_9-10 ：第４レンズ群を構成する第９レンズと第１０レンズの合成焦点距離
ｒ₁₆ ：第４レンズ群を構成する第９レンズの拡大側面の曲率半径
ｒ₂₀ ：第４レンズ群を構成する第１１レンズの拡大側面の曲率半径
ｒ₂₆ ：第４レンズ群を構成する第１４レンズの縮小側面の曲率半径
ν₉ ：第４レンズ群を構成する第９レンズのアッベ数
ν₁₀ ：第４レンズ群を構成する第１０レンズのアッベ数
ν₁₁ ：第４レンズ群を構成する第１１レンズのアッベ数
ν₁₃ ：第４レンズ群を構成する第１３レンズのアッベ数
ν₁₄ ：第４レンズ群を構成する第１４レンズのアッベ数
ｎ₉ ：第４レンズ群を構成する第９レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₁₀ ：第４レンズ群を構成する第１０レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₁₃ ：第４レンズ群を構成する第１３レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₁₄ ：第４レンズ群を構成する第１４レンズのｄ線に対する屈折率

条件式（１２）は、第４レンズ群の拡大側に配置され、強い正パワーを有する第９レンズ及び第１０レンズに関するものであり、第１レンズ群から第３レンズ群にかけての合成レンズ群からの発散する光線束を集束するための大きな正パワーの付与と、適切に諸収差を補正するための条件となる。上限を超えると、正パワーが過大となり、下限を超えると逆に集束するための正パワーが不足となるが、いずれにしても球面収差、色収差に大きな悪影響を及ぼすこととなる。条件式（１３）は、球面収差をバランス良く補正するための条件式である。すなわち第９レンズの拡大側の形状は、条件式（１２）で表現されるように強い正パワーを与えなければならず、その結果大きなアンダーの球面収差を発生しており、これに対応して第１１レンズの拡大側面にて、大きなオーバーの球面収差を発生してバランスしている。したがって、上限を超えるとアンダーの球面収差が大きくなり、下限を超えるとオーバーの球面収差が大きくなる。条件式（１４）は、第４レンズ群における色消し条件である。強いパワーを有する第４レンズ群の群として発生している色収差を小さく抑えておくことは重要で、全系の色収差補正に大きな影響を及ぼすこととなる。条件式（１４）では下限を超えると色収差がアンダーとなる。条件式（１５）は、像面湾曲補正に関するものである。第１レンズ群から第３レンズ群かけてのレンズ群から発生する負のペッツバール和をバランスさせるためにこの条件の範囲の値となることが必要である。下限を超えるとペッツバール和が負となり、像面湾曲の補正が過剰となる。条件式（１６）はレンズ全系における球面収差を小さくするための条件式である。支配的である条件式（１３）で残存する球面収差を補正している。上限を超えると補正不足となり、逆に下限を超えると補正過剰となる。条件式（１７）及び条件式（１８）は、接合レンズである第１３レンズ、及び第１４レンズに関するものである。接合レンズに屈折率差を与え、接合面での球面収差の補正、及び条件式（１５）と共に、像面湾曲補正の効果をも狙っている。条件式（１７）では下限を超えると、像面湾曲補正過剰および球面収差補正不足となる。また条件式（１８）は、レンズ全系における色収差補正に関しての条件式となっており、上限を超えると特に倍率の色収差が大きくなる。

このように本発明によるズームレンズをプロジェクタ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６）、携帯にも便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することが出来る。

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。

以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の実施例１から実施例１０のコンパクトなズームレンズでは拡大側から順に、全体で弱い正または負の屈折力を有する第１レンズ群ＬＧ１、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群ＬＧ２、全体で弱い正または負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ＬＧ１は、弱い正または負の屈折力を有するレンズ（以下正の屈折力を有するレンズを正レンズ、負の屈折力を有するレンズを負レンズ）である第１レンズＬ１（拡大側面をＳ１、縮小側面をＳ２）のみを配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側に凸のメニスカス形状で負レンズである第２レンズＬ２（拡大側面をＳ３、縮小側面をＳ４）、負レンズである第３レンズＬ３（拡大側面をＳ５、縮小側接合面をＳ６）、正レンズで前記第３レンズに接合されて構成される第４レンズＬ４（縮小側面をＳ７）、縮小側に凸のメニスカス形状で負レンズである第５レンズＬ５（拡大側面をＳ８、縮小側面をＳ９）、正レンズである第６レンズＬ６（拡大側面をＳ１０、縮小側面をＳ１１）を配して構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３は、縮小側に凸のメニスカス形状で弱い負レンズである第７レンズＬ７（拡大側面をＳ１２、縮小側面をＳ１３）及び弱い正レンズである第８レンズＬ８（拡大側面をＳ１４、縮小側面をＳ１５）を配して構成され、前記第４レンズ群ＬＧ４は、正レンズである第９レンズ（拡大側面をＳ１６、縮小側面をＳ１７）、正レンズである第１０レンズＬ１０（拡大側面をＳ１８、縮小側面をＳ１９）、負レンズである第１１レンズＬ１１（拡大側面をＳ２０、縮小側面をＳ２１）、縮小側に凸のメニスカス形状で正レンズである第１２レンズＬ１２（拡大側面をＳ２２、縮小側面をＳ２３）、負レンズである第１３レンズＬ１３（拡大側面をＳ２４、縮小側接合面をＳ２５）及び正レンズであり前記第１３レンズと接合されて構成される第１４レンズＬ１４（縮小側面をＳ２６）を配して構成され、前記第５レンズ群ＬＧ５は、正レンズである第１５レンズＬ１５（拡大側面をＳ２７、縮小側面をＳ２８）のみを配して構成される。また、前記第５レンズ群ＬＧ５の縮小側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Ｓ２９、縮小側面をＳ３０）が配されている。変倍動作としては、前記第１レンズ群ＬＧ１及び前記第５レンズ群ＬＧ５は変倍動作中固定されており、前記第２レンズ群ＬＧ２及び、前記第３レンズ群ＬＧ３は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、前記第４レンズ群ＬＧ４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。

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＋‥‥
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、この数値が直前の数値に掛ければ良い。

［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、Ｆ_no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、Ｎ_dはｄ線に対する屈折率、ν_dはｄ線のアッベ数を示す。諸収差図中のＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３はそれぞれＣＡ１＝５５０．０ｎｍ、ＣＡ２＝４３５．８ｎｍ、ＣＡ３＝６４０．０ｎｍの波長における収差曲線であり、Ｓ．Ｃ．は正弦条件である。またＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。

［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。

［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。

［実施例４］
本発明のズームレンズの第４実施例について数値例を表４に示す。また図７は、そのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。

［実施例５］
本発明のズームレンズの第５実施例について数値例を表５に示す。また図９は、そのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。

［実施例６］
本発明のズームレンズの第６実施例について数値例を表６に示す。また図１１は、そのレンズ構成図、図１２はその諸収差図である。

［実施例７］
本発明のズームレンズの第７実施例について数値例を表７に示す。また図１３は、そのレンズ構成図、図１４はその諸収差図である。

［実施例８］
本発明のズームレンズの第８実施例について数値例を表８に示す。また図１５は、そのレンズ構成図、図１６はその諸収差図である。

［実施例９］
本発明のズームレンズの第９実施例について数値例を表９に示す。また図１７は、そのレンズ構成図、図１８はその諸収差図である。

［実施例１０］
本発明のズームレンズの第１０実施例について数値例を表１０に示す。また図１９は、そのレンズ構成図、図２０はその諸収差図である。

次に第１実施例から第１０実施例に関して条件式（１）から条件式（１８）に対応する値を、まとめて表１１に示す。

表１１から明らかなように、第１実施例から第１０実施例の各実施例に関する数値は条件式（１）から（１８）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。

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第１実施例のレンズの諸収差図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第２実施例のレンズの諸収差図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第３実施例のレンズの諸収差図本発明によるズームレンズの第４実施例のレンズ構成図第４実施例のレンズの諸収差図本発明によるズームレンズの第５実施例のレンズ構成図第５実施例のレンズの諸収差図本発明によるズームレンズの第６実施例のレンズ構成図第６実施例のレンズの諸収差図本発明によるズームレンズの第７実施例のレンズ構成図第７実施例のレンズの諸収差図本発明によるズームレンズの第８実施例のレンズ構成図第８実施例のレンズの諸収差図本発明によるズームレンズの第９実施例のレンズ構成図第９実施例のレンズの諸収差図本発明によるズームレンズの第１０実施例のレンズ構成図第１０実施例のレンズの諸収差図

Claims

拡大側から順に、全体で弱い正または負の屈折力を有する第１レンズ群、全体で負の屈折力を有する第２レンズ群、全体で弱い正または負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、弱い正または負の屈折力を有するレンズ（以下正の屈折力を有するレンズを正レンズ、負の屈折力を有するレンズを負レンズ）である第１レンズのみを配して構成され、前記第５レンズ群は、正レンズである第１５レンズのみ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レンズ群及び、前記第３レンズ群は広角端から中間域までは拡大側から縮小側方向へ、また中間域から望遠端にかけては縮小側から拡大側方向へ光軸上を移動し、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ことを特徴とし、また前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の合成パワーに関して、下記条件式（１）を満足しており、前記第４レンズ群のパワーに関して下記条件式（２）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レンズ群の位置関係に関して下記条件式（３）を満足していることを特徴とするズームレンズ。
（１） −０．９＜ｆ_W ／ｆ_II-III ＜ −０．５
（２）０．４＜ｆ_W ／ｆ_IV ＜０．５
（３）２．０＜Ｄ_WIV ／ｆ_W ＜２．２
ただし、
ｆ_W ：広角端におけるレンズ全系の合成焦点距離
ｆ_II-III：広角端における第２レンズ群及び第３レンズ群の合成焦点距離
ｆ_IV ：第４レンズ群の合成焦点距離
Ｄ_WIV ：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
前記第３レンズ群は、縮小側に凸のメニスカス形状で弱い負レンズである第７レンズ及び弱い正レンズである第８レンズを配して構成され、前記第３レンズ群の有するパワーに関して下記条件式（４）を満足しており、広角端から望遠端への変倍動作に対する前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間の空気間隔の変化量に関して下記条件式（５）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
（４）ｆ_W ／｜ｆ_III｜＜０．２
（５）ｄ_II-III ／ｆ_W ＜０．５
ただし、
ｆ_III ：第３レンズ群の合成焦点距離
ｄ_II-III：広角端から望遠端への変倍動作に対する第２レンズ群と第３レンズ群の間の空気間隔の変化量
前記第１レンズ群の有するパワー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記載のズームレンズ。
（６）ｆ_W ／｜ｆ_I ｜＜０．２
ただし
ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
前記第２レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス形状で負レンズである第２レンズ、負レンズである第３レンズ、正レンズで前記第３レンズに接合されて構成される第４レンズ、縮小側に凸のメニスカス形状で負レンズである第５レンズ、正レンズである第６レンズを配して構成され、前記第２レンズの有するパワーに関して下記条件式（７）を満足し、前記第２レンズの縮小側面の形状と前記第３レンズの拡大側面の形状に関してそれぞれ下記条件式（８）及び下記条件式（９）を満足し、前記第２レンズ群を構成する各レンズ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２レンズ群を構成する負レンズに使用されている硝材の屈折率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記載のズームレンズ。
（７） −１．０＜ｆ_W ／ｆ₂ ＜ −０．５
（８）０．９＜ｆ_W ／ｒ₄ ＜１．５
（９） −０．８＜ｆ_W ／ｒ₅ ＜ −０．４
（１０）５．０＜（ν₂＋ν₃＋ν₅）／３−（ν₄＋ν₆）／２
（１１）１．７５＜（ｎ₂＋ｎ₃＋ｎ₅）／３
ただし、
ｆ₂ ：第２レンズ群を構成する第２レンズの焦点距離
ｒ₄ ：第２レンズ群を構成する第２レンズの縮小側面の曲率半径
ｒ₅ ：第２レンズ群を構成する第３レンズの拡大側面の曲率半径
ν₂ ：第２レンズ群を構成する第２レンズのアッベ数
ν₃ ：第２レンズ群を構成する第３レンズのアッベ数
ν₄ ：第２レンズ群を構成する第４レンズのアッベ数
ν₅ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのアッベ数
ν₆ ：第２レンズ群を構成する第６レンズのアッベ数
ｎ₂ ：第２レンズ群を構成する第２レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₃ ：第２レンズ群を構成する第３レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₅ ：第２レンズ群を構成する第５レンズのｄ線に対する屈折率
前記第４レンズ群は、正レンズである第９レンズ、正レンズである第１０レンズ、負レンズである第１１レンズ、縮小側に凸のメニスカス形状で正レンズである第１２レンズ、負レンズである第１３レンズ及び正レンズであり前記第１３レンズと接合されて構成される第１４レンズを配して構成され、大きな正のパワーを有する前記第９レンズ及び前記第１０レンズの合成パワーに関して下記条件式（１２）を満足し、前記第９レンズと前記第１１レンズの形状の相対的な関係に対し下記条件式（１３）を満足しており、前記第４レンズ群を構成する各レンズの分散特性に関して下記条件式（１４）を満足しており、前記第４レンズ群を構成する正レンズに使用されている硝材の屈折率に関して下記条件式（１５）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前記第１４レンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（１６）を満足しており、また前記第１３レンズと前記第１４レンズを接合して構成される部分系の屈折率に関する特性において下記条件式（１７）を満足しており、同様に分散特性に関して下記条件式（１８）を満足していることを特徴とする請求項１記載のズームレンズ。
（１２）０．４＜ｆ_W ／ｆ_9-10 ＜０．８
（１３） −１．３＜ｒ₁₆ ／ｒ₂₀ ＜ −０．７
（１４）３０＜（ν₉＋ν₁₀＋ν₁₄）／３−（ν₁₁＋ν₁₃）／２
（１５）（ｎ_９＋ｎ₁₀＋ｎ₁₄）／３＜１．６５
（１６） −０．７＜ｆ_W ／ｒ₂₆ ＜ −０．３
（１７）０．２＜ｎ₁₃−ｎ₁₄
（１８） ν₁₃−ν₁₄ ＜ −３０
ただし、
ｆ_9-10：第４レンズ群を構成する第９レンズと第１０レンズの合成焦点距離
ｒ₁₆ ：第４レンズ群を構成する第９レンズの拡大側面の曲率半径
ｒ₂₀ ：第４レンズ群を構成する第１１レンズの拡大側面の曲率半径
ｒ₂₆ ：第４レンズ群を構成する第１４レンズの縮小側面の曲率半径
ν₉ ：第４レンズ群を構成する第９レンズのアッベ数
ν₁₀ ：第４レンズ群を構成する第１０レンズのアッベ数
ν₁₁ ：第４レンズ群を構成する第１１レンズのアッベ数
ν₁₃ ：第４レンズ群を構成する第１３レンズのアッベ数
ν₁₄ ：第４レンズ群を構成する第１４レンズのアッベ数
ｎ₉ ：第４レンズ群を構成する第９レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₁₀ ：第４レンズ群を構成する第１０レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₁₃ ：第４レンズ群を構成する第１３レンズのｄ線に対する屈折率
ｎ₁₄ ：第４レンズ群を構成する第１４レンズのｄ線に対する屈折率
前記請求項１から前記請求項５の少なくともいずれかの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。