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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025098853
(43)【公開日】2025-07-02
(54)【発明の名称】ズームレンズ、投写型表示装置、及び撮像装置
(51)【国際特許分類】
G02B 15/20 20060101AFI20250625BHJP
G02B 13/16 20060101ALI20250625BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20250625BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20250625BHJP
H04N 5/74 20060101ALI20250625BHJP
G02B 13/18 20060101ALN20250625BHJP
【ＦＩ】
G02B15/20
G02B13/16
G03B21/00 D
G03B21/14 D
H04N5/74 A
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023215257
(22)【出願日】2023-12-20
(71)【出願人】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】古林 琢
【テーマコード（参考）】
2H087
2K203
5C058
【Ｆターム（参考）】
2H087KA02
2H087KA03
2H087KA06
2H087KA07
2H087LA27
2H087MA12
2H087MA18
2H087NA02
2H087PA15
2H087PA17
2H087PA18
2H087PA19
2H087PB20
2H087QA03
2H087QA07
2H087QA17
2H087QA19
2H087QA22
2H087QA26
2H087QA32
2H087QA33
2H087QA41
2H087QA45
2H087RA04
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087SA43
2H087SA46
2H087SA50
2H087SA52
2H087SA55
2H087SA63
2H087SA64
2H087SA65
2H087SA72
2H087SA76
2H087SB01
2H087SB12
2H087SB23
2H087SB31
2H087SB37
2H087SB42
2K203FA03
2K203FA23
2K203FA25
2K203FA34
2K203FA62
2K203GC03
2K203GC05
2K203GC17
2K203GC20
2K203HA02
2K203HA67
2K203HA68
2K203HB17
2K203HB22
2K203HB25
2K203MA01
5C058BA35
5C058EA02
5C058EA12
(57)【要約】
【課題】中間像を形成し、高倍率を有しながら、良好な光学性能を保持するズームレンズ、このズームレンズを備えた投写型表示装置、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】ズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、第１光学系と、第２光学系とからなる。第２光学系は縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、第１光学系は中間像を拡大側結像面に再結像させる。第２光学系の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズである。第２光学系は、最も拡大側から縮小側へ順に連続して、変倍の際にそれぞれ移動する第１移動レンズ群と、第２移動レンズ群と、第３移動レンズ群とを含む。ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、第１～第３移動レンズ群のみである。
【選択図】図１
【解決手段】ズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、第１光学系と、第２光学系とからなる。第２光学系は縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、第１光学系は中間像を拡大側結像面に再結像させる。第２光学系の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズである。第２光学系は、最も拡大側から縮小側へ順に連続して、変倍の際にそれぞれ移動する第１移動レンズ群と、第２移動レンズ群と、第３移動レンズ群とを含む。ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、第１～第３移動レンズ群のみである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系と、第２光学系とからなるズームレンズであって、
前記第２光学系は縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、前記第１光学系は前記中間像を拡大側結像面に再結像させ、
前記第２光学系の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズであり、
変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する群を１つのレンズ群とした場合、
前記第２光学系は、最も拡大側から縮小側へ光路に沿って順に連続して、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第１移動レンズ群と、変倍の際に移動する第２移動レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３移動レンズ群とを含み、
前記ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群とのみである
ズームレンズ。
前記第２光学系は縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、前記第１光学系は前記中間像を拡大側結像面に再結像させ、
前記第２光学系の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズであり、
変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する群を１つのレンズ群とした場合、
前記第２光学系は、最も拡大側から縮小側へ光路に沿って順に連続して、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第１移動レンズ群と、変倍の際に移動する第２移動レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３移動レンズ群とを含み、
前記ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群とのみである
ズームレンズ。
【請求項2】
前記第２光学系は、最も縮小側に、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群を含む
請求項１に記載のズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項3】
前記固定レンズ群は、正の屈折力を有する
請求項２に記載のズームレンズ。
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項4】
縮小側がテレセントリックに構成されている
請求項２に記載のズームレンズ。
請求項２に記載のズームレンズ。
【請求項5】
第２移動レンズ群は、負の屈折力を有する
請求項１に記載のズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項6】
広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、
前記第１光学系の焦点距離をｆｒ１とした場合、
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
で表される条件式（１）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
前記第１光学系の焦点距離をｆｒ１とした場合、
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
で表される条件式（１）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項7】
前記第１光学系は、正レンズと、負レンズと、正レンズとが順に接合された接合レンズを含む
請求項１に記載のズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項8】
広角端における前記第１光学系の拡大側から２番目のレンズの拡大側の面の有効径は、広角端における前記第１光学系の最も縮小側のレンズの拡大側の面の有効径よりも小さい
請求項１に記載のズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項9】
前記第２移動レンズ群は、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなる
請求項１に記載のズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項10】
前記第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、
前記第２移動レンズ群の焦点距離をｆ２、
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
で表される条件式（２）及び（３）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
前記第２移動レンズ群の焦点距離をｆ２、
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
で表される条件式（２）及び（３）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項11】
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５ （２－２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
で表される条件式（２－２）及び（３－２）を満足する請求項１０に記載のズームレンズ。
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
で表される条件式（２－２）及び（３－２）を満足する請求項１０に記載のズームレンズ。
【請求項12】
前記第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
で表される条件式（４）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
で表される条件式（４）を満足する請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項13】
望遠端における前記第１移動レンズ群は、広角端における前記第１移動レンズ群よりも拡大側に位置し、
望遠端における前記第２移動レンズ群は、広角端における前記第２移動レンズ群よりも拡大側に位置し、
望遠端における前記第３移動レンズ群は、広角端における前記第３移動レンズ群よりも拡大側に位置する
請求項１に記載のズームレンズ。
望遠端における前記第２移動レンズ群は、広角端における前記第２移動レンズ群よりも拡大側に位置し、
望遠端における前記第３移動レンズ群は、広角端における前記第３移動レンズ群よりも拡大側に位置する
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項14】
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群、及び前記第３移動レンズ群は、それぞれ、常に拡大側へ移動する
請求項１３に記載のズームレンズ。
請求項１３に記載のズームレンズ。
【請求項15】
第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置されている
請求項１に記載のズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項16】
前記第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されている
請求項１に記載のズームレンズ。
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項17】
第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置され、
前記第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されている
請求項１に記載のズームレンズ。
前記第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されている
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項18】
前記第１光学系は、正の屈折力を有し、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定され、
前記第２光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群と、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群と、からなる
請求項１に記載のズームレンズ。
前記第２光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群と、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群と、からなる
請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項19】
請求項１から請求項１８の何れか１項に記載のズームレンズを備えた投写型表示装置。
【請求項20】
請求項１から請求項１８の何れか１項に記載のズームレンズを備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の技術は、ズームレンズ、投写型表示装置、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
投写型表示装置又は撮像装置に適用可能なズームレンズとして下記特許文献１及び特許文献２に記載の結像光学系が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－０５２３８５号公報
【特許文献2】特開２０２１－０２６０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
中間像を形成するズームレンズにおいて、高倍率を有しながら、良好な光学性能を保持することが求められている。これらの要求レベルは、年々高まっている。
【0005】
本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、中間像を形成するズームレンズにおいて、高倍率を有しながら、良好な光学性能を保持するズームレンズ、このズームレンズを備えた投写型表示装置、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系と、第２光学系とからなるズームレンズであって、第２光学系は縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、第１光学系は中間像を拡大側結像面に再結像させ、第２光学系の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズであり、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する群を１つのレンズ群とした場合、第２光学系は、最も拡大側から縮小側へ光路に沿って順に連続して、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第１移動レンズ群と、変倍の際に移動する第２移動レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３移動レンズ群とを含み、ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、第１移動レンズ群と、第２移動レンズ群と、第３移動レンズ群とのみである。
【0007】
上記態様のズームレンズにおいて、第２光学系は、最も縮小側に、変倍の際に縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群を含むことが好ましい。
【0008】
上記態様のズームレンズにおいて、固定レンズ群は、正の屈折力を有することが好ましい。
【0009】
上記態様のズームレンズにおいて、縮小側がテレセントリックに構成されていることが好ましい。
【0010】
上記態様のズームレンズにおいて、第２移動レンズ群は、負の屈折力を有することが好ましい。
【0011】
広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗ、第１光学系の焦点距離をｆｒ１とした場合、上記態様のズームレンズは、
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
で表される条件式（１）を満足することが好ましい。
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
で表される条件式（１）を満足することが好ましい。
【0012】
上記態様のズームレンズにおいて、第１光学系は、正レンズと、負レンズと、正レンズとが順に接合された接合レンズを含むことが好ましい。
【0013】
上記態様のズームレンズにおいて、広角端における第１光学系の拡大側から２番目のレンズの拡大側の面の有効径は、広角端における第１光学系の最も縮小側のレンズの拡大側の面の有効径よりも小さいことが好ましい。
【0014】
上記態様のズームレンズにおいて、第２移動レンズ群は、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなることが好ましい。
【0015】
第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、第２移動レンズ群の焦点距離をｆ２、第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、上記態様のズームレンズは、
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
で表される条件式（２）及び（３）を満足することが好ましく、
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５ （２－２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
で表される条件式（２－２）及び（３－２）を満足することがより好ましい。
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
で表される条件式（２）及び（３）を満足することが好ましく、
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５ （２－２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
で表される条件式（２－２）及び（３－２）を満足することがより好ましい。
【0016】
第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、上記態様のズームレンズは、
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
で表される条件式（４）を満足することが好ましい。
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
で表される条件式（４）を満足することが好ましい。
【0017】
上記態様のズームレンズにおいて、望遠端における第１移動レンズ群は、広角端における第１移動レンズ群よりも拡大側に位置し、望遠端における第２移動レンズ群は、広角端における第２移動レンズ群よりも拡大側に位置し、望遠端における第３移動レンズ群は、広角端における第３移動レンズ群よりも拡大側に位置することが好ましい。
【0018】
上記態様のズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍の際に、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群、及び第３移動レンズ群は、それぞれ、常に拡大側へ移動することが好ましい。
【0019】
上記態様のズームレンズにおいて、第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置されていることが好ましい。
【0020】
上記態様のズームレンズにおいて、第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されていることが好ましい。
【0021】
上記態様のズームレンズにおいて、第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置され、第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されていることが好ましい。
【0022】
上記態様のズームレンズにおいて、第１光学系は、正の屈折力を有し、変倍の際に縮小側結像面に対して固定され、第２光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１移動レンズ群と、第２移動レンズ群と、第３移動レンズ群と、変倍の際に縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群と、からなることが好ましい。
【0023】
本開示の別の態様は、上記態様のズームレンズを備える投写型表示装置である。
【0024】
本開示のさらに別の態様は、上記態様のズームレンズを備える撮像装置である。
【0025】
なお、本明細書の「～からなり」、「～からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、マスク、フィルタ、カバーガラス、平面ミラー、及びプリズム等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、及び手振れ補正機構等の機構部分、等が含まれていてもよいことを意図する。
【0026】
本明細書の「正の屈折力を有する～群」及び「～群は正の屈折力を有する」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。同様に、「負の屈折力を有する～群」及び「～群は負の屈折力を有する」は、群全体として負の屈折力を有することを意味する。「～レンズ群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、１枚のみのレンズからなる構成としてもよい。
【0027】
上述したレンズの枚数は、構成要素となるレンズの枚数であり、例えば、材質の異なる複数の単レンズが接合された接合レンズにおけるレンズの枚数は、この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。ただし、複合非球面レンズ（レンズ（例えば球面レンズ）と、そのレンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する屈折力の符号及び面形状は、特に断りが無い限り、近軸領域のものを用いる。
【0028】
条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、ｄ線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「ｄ線」、「Ｃ線」、及び「Ｆ線」は輝線であり、ｄ線の波長は５８７．５６ｎｍ（ナノメートル）、Ｃ線の波長は６５６．２７ｎｍ（ナノメートル）、Ｆ線の波長は４８６．１３ｎｍ（ナノメートル）として扱う。
【発明の効果】
【0029】
本開示によれば、中間像を形成するズームレンズにおいて、高倍率を有しながら、良好な光学性能を保持するズームレンズ、このズームレンズを備えた投写型表示装置、及びこのズームレンズを備えた撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】実施例１のズームレンズに対応し、一実施形態に係るズームレンズの構成と光束を示す断面図である。
【図2】実施例１のズームレンズの各変倍状態における構成と光束を示す断面図である。
【図3】実施例１のズームレンズの第１変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図4】実施例１のズームレンズの第２変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図5】実施例１のズームレンズの第３変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図6】実施例１のズームレンズの各収差図である。
【図7】実施例２のズームレンズの構成と光束を示す断面図である。
【図8】実施例２のズームレンズの変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図9】実施例２のズームレンズの各収差図である。
【図10】実施例３のズームレンズの構成と光束を示す断面図である。
【図11】実施例３のズームレンズの変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図12】実施例３のズームレンズの各収差図である。
【図13】実施例４のズームレンズの構成と光束を示す断面図である。
【図14】実施例４のズームレンズの変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図15】実施例４のズームレンズの各収差図である。
【図16】実施例５のズームレンズの構成と光束を示す断面図である。
【図17】実施例５のズームレンズの変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図18】実施例５のズームレンズの各収差図である。
【図19】実施例６のズームレンズの構成と光束を示す断面図である。
【図20】実施例６のズームレンズの変形例の構成と光束を示す断面図である。
【図21】実施例６のズームレンズの各収差図である。
【図22】一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。
【図23】別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。
【図24】さらに別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。
【図25】一実施形態に係る撮像装置の正面側の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態について説明する。
【0032】
図１に、本開示の一実施形態に係るズームレンズの広角端における構成及び光束の断面図を示す。図１では、光束として、軸上光束Ｋａ、及び最大画角の光束Ｋｂを示す。図２に、このズームレンズの各変倍状態における構成及び光束の断面図を示す。図２では、「広角端」と付した上段に広角端状態を示し、「中間」と付した中段に中間焦点距離状態を示し、「望遠端」と付した下段に望遠端状態を示す。図１及び図２に示す例は後述の実施例１のズームレンズに対応している。図１及び図２では、左側が拡大側、右側が縮小側である。以下では主に図１を参照しながら説明する。
【0033】
本開示のズームレンズは、投写型表示装置に搭載されてスクリーンに投写する像を形成する投写光学系とすることができ、また、撮像装置に搭載されて物体の像を形成する撮像光学系とすることもできる。以下では、ズームレンズが投写光学系の用途で使用される場合を想定して説明する。また、以下では、冗長な説明を避けるため「本開示のズームレンズ」を単に「ズームレンズ」と記すことがある。
【0034】
図１では、ズームレンズが投写型表示装置に搭載されることを想定して、ズームレンズの縮小側に光学部材ＰＰ、及びライトバルブの画像表示面Ｓｉｍを配置した例を示す。光学部材ＰＰは、フィルタ、カバーガラス、及び色合成プリズム等を想定した部材である。光学部材ＰＰは屈折力を有しない部材であり、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。ライトバルブは光学像を出力するものであり、この光学像は画像表示面Ｓｉｍに画像として表示される。
【0035】
投写型表示装置においては、画像表示面Ｓｉｍで画像情報を与えられた光束が光学部材ＰＰを介してズームレンズに入射され、ズームレンズにより不図示のスクリーンに投写される。この場合、画像表示面Ｓｉｍが縮小側結像面に対応し、スクリーンが拡大側結像面に対応する。なお、本明細書において「スクリーン」は、ズームレンズが形成する投写像が投写される対象物を意味する。スクリーンとしては、専用のスクリーンの他、部屋の壁面、床面、天井、及び建物の外壁等でもよい。
【0036】
また、本明細書の説明において、「拡大側」は光路上でのスクリーン側を意味し、「縮小側」は光路上での画像表示面Ｓｉｍ側を意味する。本明細書では、「拡大側」及び「縮小側」は、光路に沿って決められるものであり、この点は折り曲げられた光路を形成するズームレンズの場合も同様である。「最も拡大側の～」は、光路上における並び順として最も拡大側という意味であり、距離的にスクリーンに最も近いということを意味するものではない。以下では、説明が冗長になるのを避けるため、「拡大側から縮小側へ光路に沿って順に」を「拡大側から縮小側へ順に」と記すことがある。
【0037】
本開示のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。本開示のズームレンズは、第２光学系Ｕ２が縮小側結像面と共役な位置に中間像ＭＩを形成し、第１光学系Ｕ１が中間像ＭＩを拡大側結像面に再結像させるように構成されている。以下では、ズームレンズを構成する光学系のうち、中間像ＭＩより拡大側の光学系を第１光学系Ｕ１とし、中間像ＭＩより縮小側の光学系を第２光学系Ｕ２とする。
【0038】
投写型表示装置においては、画像表示面Ｓｉｍに表示される画像の中間像ＭＩを第２光学系Ｕ２が形成し、この中間像ＭＩを第１光学系がスクリーンに投写して投写像を形成する。このように、本開示のズームレンズが中間像ＭＩを持つ構成とすることによって、広角の投写光学系を実現しながらレンズ系のサイズを抑えることができる。図１では、中間像ＭＩのうち、光軸Ｚより下側の部分のみを概略的に点線で示している。図１の中間像ＭＩは、光軸方向の位置を示しており、正確な形状を示すものではない。
【0039】
第２光学系Ｕ２の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズである。第２光学系Ｕ２の最も拡大側のレンズは、すなわち、中間像ＭＩの縮小側に隣接するレンズである。このレンズを拡大側に凸面を向けた正レンズとすることによって、中間像ＭＩを挟む２つのレンズ面の間隔を長くしても、ズームレンズの小径化に有利となる。
【0040】
第２光学系Ｕ２は、最も拡大側から縮小側へ光路に沿って順に連続して、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第１移動レンズ群と、変倍の際に移動する第２移動レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３移動レンズ群とを含む。第２光学系Ｕ２が、変倍の際に移動するレンズ群を３つ含むことによって、高いズーム倍率を得ることに有利となる。第２光学系Ｕ２が中間像ＭＩを形成するために、第１移動レンズ群及び第３移動レンズ群の屈折力の符号を正としている。
【0041】
ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、第１移動レンズ群と、第２移動レンズ群と、第３移動レンズ群とのみである。ズームレンズ全体において、変倍の際に移動するレンズ群を３つのみとすることによって、変倍機構の複雑化を避けることができる。また、変倍の際に移動する３つのレンズ群を光路に沿って順に連続して配置することによって、光学全長の短縮化に有利となる。
【0042】
なお、本明細書においては、変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する群を１つのレンズ群としている。すなわち、本明細書における「レンズ群」は、ズームレンズの構成部分であって、変倍の際に変化する空気間隔によって分けられた、少なくとも１枚のレンズを含む部分である。変倍の際には、各レンズ群単位で移動又は固定され、かつ、各レンズ群内のレンズの相互間隔は変化しない。なお、「レンズ群」は、屈折力を有しないレンズ以外の構成要素、例えば、絞り、マスク、フィルタ、カバーガラス、平面ミラー、及びプリズム等を含んでもよい。
【0043】
一例として、図１のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。
【0044】
変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ、隣接する群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。変倍の際に、第１光学系Ｕ１と、第４レンズ群Ｇ４とはそれぞれ、縮小側結像面に対して固定される。図１では、変倍の際に移動するレンズ群の下に、広角端から望遠端までの変倍の際の各レンズ群の概略的な移動軌跡を実線の矢印で示す。
【0045】
一例として、図１の各レンズ群は以下のように構成されている。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１の１枚のレンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３の２枚のレンズと、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９の６枚のレンズからなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０の１枚のレンズからなる。
【0046】
図１のズームレンズは、合焦の際に光軸Ｚに沿って移動する群としてフォーカス群Ｇｆを含む。一例として、図１の例のフォーカス群Ｇｆは、レンズＬ４～Ｌ５の２枚のレンズからなる。図１において、レンズＬ４～Ｌ５の下の符号のＧｆ及び水平方向の両矢印は、レンズＬ４～Ｌ５がフォーカス群Ｇｆであることを示す。
【0047】
第２光学系Ｕ２は、最も縮小側に、変倍の際に縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群を含むことが好ましい。例えば図１の例のように、第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１移動レンズ群と、第２移動レンズ群と、第３移動レンズ群と、固定レンズ群と、からなるように構成してもよい。最も縮小側のレンズ群を変倍の際に固定とすることによって、高いズーム倍率を保ちながら、縮小側のテレセントリック性の確保が容易となる。
【0048】
第２光学系Ｕ２に含まれる固定レンズ群は、正の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、固定レンズ群よりも拡大側に配置された第３移動レンズ群の大径化の抑制が容易となる。
【0049】
第１光学系Ｕ１は、正の屈折力を有し、変倍の際に縮小側結像面に対して固定されるように構成してもよい。このようにした場合は、レンズ系の小型化及び変倍機構の簡易化に有利となる。
【0050】
本開示のズームレンズは、縮小側がテレセントリックに構成されていることが好ましい。このようにした場合は、画像表示素子に対して投写用光学系を光軸に垂直な方向にシフトさせることによりスクリーン上での投写像の位置を調整可能にした機能、いわゆるレンズシフト機能を実現するときに、シフト量の確保に有利となる。厳密に縮小側がテレセントリックに構成されている光学系では、光学系の最も縮小側の面から縮小側結像面に向かう主光線は光軸Ｚに平行となる。
【0051】
但し、本開示の技術における「縮小側がテレセントリック」は、上記主光線の光軸Ｚに対する角度が０度のものに限定されず、本開示の技術が属する技術分野で実用上許容される誤差を含む。誤差は例えば、上記主光線の光軸Ｚに対する角度が－３度以上かつ＋３度以下の範囲としてもよい。なお、開口絞りを含まない系では、拡大側から縮小側へ向かう方向に光束を見た場合に、縮小側結像面である画像表示面Ｓｉｍの任意の点に集光する光束の断面において上側の最大光線と下側の最大光線との二等分角線を主光線の代用としてテレセントリック性を判断してもよい。
【0052】
第２移動レンズ群は、負の屈折力を有することが好ましい。このようにした場合は、変倍に伴う諸収差の変動の抑制に有利となる。
【0053】
第２移動レンズ群は、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなることが好ましい。このようにした場合は、像面湾曲及び色収差の発生を抑制することに有利となる。
【0054】
第１光学系Ｕ１は、正レンズと、負レンズと、正レンズとが順に接合された接合レンズを含むことが好ましい。このようにした場合は、色収差の補正に有利となる。
【0055】
広角端における第１光学系Ｕ１の拡大側から２番目のレンズの拡大側の面の有効径は、広角端における第１光学系Ｕ１の最も縮小側のレンズの拡大側の面の有効径よりも小さいことが好ましい。一般に、中間像を形成するズームレンズにおいて広角化を実現しようとすると、拡大側のレンズの大径化を招きやすいが、上記の構成とした場合は、拡大側のレンズの大径化を抑制できるので、軽量化に有利となる。ズームレンズを軽量化することによって、例えば、ズームレンズを、レンズシフト機能を有する投写型表示装置に搭載する場合に、シフト機構にかかる負担を小さくできる。
【0056】
なお、本明細書においては、レンズ面に拡大側から入射し、縮小側に射出される光線のうち、最も外側を通る光線とそのレンズ面との交点から光軸Ｚまでの距離の２倍を、そのレンズ面の「有効径」とする。ここでいう「外側」とは、光軸Ｚを中心にした径方向外側、すなわち、光軸Ｚから離れる側である。
【0057】
本開示のズームレンズにおいて、望遠端における第１移動レンズ群は、広角端における第１移動レンズ群よりも拡大側に位置することが好ましい。同様に、望遠端における第２移動レンズ群は、広角端における第２移動レンズ群よりも拡大側に位置することが好ましい。同様に、望遠端における第３移動レンズ群は、広角端における第３移動レンズ群よりも拡大側に位置することが好ましい。このようにした場合は、駆動機構を簡素化することに有利となる。
【0058】
また、本開示のズームレンズにおいて、広角端から望遠端への変倍の際に、第１移動レンズ群、第２移動レンズ群、及び第３移動レンズ群は、それぞれ、常に拡大側へ移動することがより好ましい。このようにした場合は、駆動機構を簡素化することにより有利となる。
【0059】
本開示のズームレンズにおいては、第１光学系Ｕ１内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置されているように構成してもよい。光路を折り曲げることによって、コンパクトな構成が可能となるため、小型化に有利となる。光路を１回折り曲げる構成のズームレンズを投写型表示装置に搭載する場合、折り曲げ部よりも縮小側の部分を装置本体の筐体に収容し、折り曲げ部よりも拡大側の部分を筐体から突出した突出部に収容することが考えられる。この場合に、拡大側の第１光学系Ｕ１内に光路折り曲げ部材を配置することによって、最も拡大側のレンズから折り曲げ部までの長さを短縮化できるので、突出部の小型化に有利となる。また、折り曲げ部を回転させることによって、任意の方向に最も拡大側のレンズを位置させることができるため、様々な方向に投写することが可能となる。第１光路折り曲げ部材としては例えば、反射面を有するプリズム、及びミラー等を用いることができる。
【0060】
図１のズームレンズの第１変形例として、図３に、第１光路折り曲げ部材を有するズームレンズの例を示す。図３のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１ｒと、第２光学系Ｕ２とからなる。図３のズームレンズは、第１光学系Ｕ１ｒの内部にミラーＲ１を配置して、ミラーＲ１で光路を折り曲げた点が図１のズームレンズと異なり、その他のレンズの構成は図１の例と同じである。ミラーＲ１が、本開示の第１光路折り曲げ部材に対応する。図３では広角端における構成を示し、図面の煩雑化を避けるためレンズの符号の図示を一部省略している。
【0061】
本開示のズームレンズにおいては、第１光学系Ｕ１より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されているように構成してもよい。光路を折り曲げることによって、コンパクトな構成が可能となるため、小型化に有利となる。中間像ＭＩを持つ光学系は全長が長くなりがちだが、第１光学系Ｕ１より縮小側で光路を折り曲げることによって、光学系が１方向に長くなることを抑制できる。また、折り曲げ部を回転させることによって、任意の方向に最も拡大側のレンズを位置させることができるため、様々な方向に投写することが可能となる。第２光路折り曲げ部材としては例えば、反射面を有するプリズム、及びミラー等を用いることができる。
【0062】
図１のズームレンズの第２変形例として、図４に、第２光路折り曲げ部材を有するズームレンズの例を示す。図４のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２ｒとからなる。図４のズームレンズは、第２光学系Ｕ２ｒの最も拡大側にミラーＲ２を配置して、ミラーＲ２で光路を折り曲げた点が図１のズームレンズと異なり、その他のレンズの構成は図１の例と同じである。ミラーＲ２が、本開示の第２光路折り曲げ部材に対応する。図４では広角端における構成を示し、図面の煩雑化を避けるためレンズの符号の図示を一部省略している。
【0063】
本開示のズームレンズにおいては、第１光学系Ｕ１内に光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置され、かつ、第１光学系Ｕ１より縮小側に光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されているように構成してもよい。光路を２回折り曲げることによって、よりコンパクトな構成が可能となるため、小型化により有利となる。光路を２回折り曲げる構成のズームレンズを投写型表示装置に搭載する場合、２つの折り曲げ部のそれぞれを回転させることによって、任意の方向に最も拡大側のレンズを位置させることができるため、様々な方向に投写することが可能となる。
【0064】
図１のズームレンズの第３変形例として、図５に、２つの光路折り曲げ部材を有し、光路を２回折り曲げたズームレンズの例を示す。図５のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１ｒと、第２光学系Ｕ２ｒとからなる。図５の第１光学系Ｕ１ｒは、図３の第１光学系Ｕ１ｒと同じであり、図５の第２光学系Ｕ２ｒは、図４の第２光学系Ｕ２ｒと同じである。ミラーＲ１が、本開示の第１光路折り曲げ部材に対応し、ミラーＲ２が、本開示の第２光路折り曲げ部材に対応する。図５では広角端における構成を示し、図面の煩雑化を避けるためレンズの符号の図示を一部省略している。
【0065】
光路折り曲げ部材の光路を折り曲げる角度は、任意に設定可能であるが、例えば９０度にしてもよい。折り曲げる角度を９０度とすることによって、生産しやすい構造にすることができる。なお、この「９０度」は、本開示の技術が属する技術分野で実用上許容される誤差を含む。誤差は例えば±５度としてもよい。
【0066】
次に、本開示のズームレンズの条件式に関する好ましい構成について述べる。なお、以下の条件式に関する説明では、冗長な説明を避けるため、定義が同じものには同じ記号を用いて記号の重複説明を省略する。
【0067】
広角端におけるズームレンズの焦点距離をｆｗ、第１光学系Ｕ１の焦点距離をｆｒ１とした場合、ズームレンズは下記条件式（１）を満足することが好ましい。なお、ｆｗは、投写距離が０．９７ｍ（メートル）の状態における値とする。投写距離は、拡大側結像面から最も拡大側のレンズ面までの光軸上の距離である。条件式（１）の対応値が下限値以下とならないようにすることによって、第１光学系Ｕ１の屈折力が強くなり過ぎないため、諸収差の補正に有利となる。条件式（１）の対応値が上限値以上とならないようにすることによって、第１光学系Ｕ１の屈折力が弱くなり過ぎないため、広角化に有利となる。より良好な特性を得るためには、ズームレンズは、下記条件式（１－１）を満足することがより好ましく、下記条件式（１－２）を満足することがさらにより好ましい。
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
１＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜３ （１－１）
１．５＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜２．５ （１－２）
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
１＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜３ （１－１）
１．５＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜２．５ （１－２）
【0068】
第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、第２移動レンズ群の焦点距離をｆ２とした場合、ズームレンズは下記条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の下限については、｜ｆ１／ｆ２｜は絶対値であるため、０＜｜ｆ１／ｆ２｜である。条件式（２）の対応値が上限値以上とならないようにすることによって、第２移動レンズ群の屈折力が強くなり過ぎず、第１移動レンズ群と第２移動レンズ群の屈折力のバランスを良好に保つことができるため、諸収差の発生を抑制するのに有利となる。より良好な特性を得るためには、ズームレンズは、下記条件式（２－１）を満足することがより好ましく、下記条件式（２－２）を満足することがさらにより好ましい。
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．６ （２－１）
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５ （２－２）
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．６ （２－１）
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５ （２－２）
【0069】
第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、ズームレンズは下記条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限については、｜ｆ３／ｆ２｜は絶対値であるため、０＜｜ｆ３／ｆ２｜である。条件式（３）の対応値が上限値以上とならないようにすることによって、第２移動レンズ群の屈折力が強くなり過ぎず、第２移動レンズ群と第３移動レンズ群の屈折力のバランスを良好に保つことができるため、諸収差の発生を抑制するのに有利となる。より良好な特性を得るためには、ズームレンズは、下記条件式（３－１）を満足することがより好ましく、下記条件式（３－２）を満足することがさらにより好ましい。
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．６ （３－１）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．６ （３－１）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
【0070】
ズームレンズは下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の対応値が下限値以下とならないようにすることによって、第１移動レンズ群の屈折力が強くなり過ぎないため、変倍に伴う諸収差の発生を抑制するのに有利となる。条件式（４）の対応値が上限値以上とならないようにすることによって、第３移動レンズ群の屈折力が強くなり過ぎないため、変倍に伴う諸収差の発生を抑制するのに有利となる。より良好な特性を得るためには、ズームレンズは、下記条件式（４－１）を満足することがより好ましく、下記条件式（４－２）を満足することがさらにより好ましい。
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
０．６＜ｆ１／ｆ３＜１．６７ （４－１）
０．７＜ｆ１／ｆ３＜１．４３ （４－２）
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
０．６＜ｆ１／ｆ３＜１．６７ （４－１）
０．７＜ｆ１／ｆ３＜１．４３ （４－２）
【0071】
条件式に関する構成も含め上述した好ましい構成及び可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。
【0072】
次に、本開示のズームレンズの実施例及び変形例について図面を参照して説明する。なお、各実施例及び変形例の断面図に付された参照符号は、参照符号の桁数の増大に伴う説明及び図面の煩雑化を避けるため、実施例及び変形例ごとに独立して用いている。したがって、異なる実施例及び変形例の図面において共通の参照符号が付されていても、必ずしも共通の構成ではない。
【0073】
【0074】
実施例１のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
【0075】
変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ、隣接する群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。変倍の際に、第１光学系Ｕ１と、第４レンズ群Ｇ４とはそれぞれ、縮小側結像面に対して固定される。フォーカス群Ｇｆは、レンズＬ４～Ｌ５からなる。
【0076】
実施例１のズームレンズについて、基本レンズデータを表１Ａ及び表１Ｂに、諸元及び可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。ここでは、１つの表の長大化を避けるため基本レンズデータを表１Ａ及び表１Ｂの２つの表に分けて示している。表１Ａには第１光学系Ｕ１を示し、表１Ｂには第２光学系Ｕ２及び光学部材ＰＰを示す。
【0077】
基本レンズデータの表は以下のように記載されている。「Ｓｎ」の列には最も拡大側の面を第１面とし縮小側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の面番号を示す。「Ｒ」の列には各面の曲率半径を示す。「Ｄ」の列には各面とその縮小側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。「Ｎｄ」の列には各構成要素のｄ線に対する屈折率を示す。「νｄ」の列には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。「ＥＤ」の列には、直径での有効径を示す。ＥＤは、第１光学系Ｕ１の拡大側から２番目のレンズの拡大側の面、及び第１光学系Ｕ１の最も縮小側のレンズの拡大側の面のみ示しており、表１Ｂでは列の記載を省略している。
【0078】
基本レンズデータの表では、拡大側に凸形状を向けた面の曲率半径の符号を正、縮小側に凸形状を向けた面の曲率半径の符号を負としている。開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄に面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。表１ＢのＤの列の最下欄の値は表中の最も縮小側の面と画像表示面Ｓｉｍとの間隔である。基本レンズデータの表では、変倍の際の可変面間隔についてはＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の拡大側の面番号を付してＤの列に記入している。
【0079】
表２に、ズーム倍率Ｚｒ、焦点距離の絶対値｜ｆ｜、ＦナンバーＦＮｏ．、最大全画角２ω、及び可変面間隔をｄ線基準で示す。２ωの欄の［°］は単位が度であることを示す。表１及び表２に示す値は、投写距離を０．９７ｍ（メートル）にした状態の値である。表２では、「広角端」の列に広角端における各値を示し、「中間」の列に中間焦点距離状態における各値を示し、「望遠端」の列に望遠端における各値を示す。
【0080】
基本レンズデータでは、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸曲率半径の値を記載している。表３において、Ｓｎの行には非球面の面番号を示し、ＫＡ及びＡｍ（ｍ＝３、４、５、・・・、２０）の行には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０±ｎ」を意味する。ＫＡ及びＡｍは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ×Ｃ２×ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ×ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸Ｚに垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸Ｚからレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ２／｛１＋（１－ＫＡ×Ｃ２×ｈ２）１/２｝＋ΣＡｍ×ｈｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸Ｚに垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸Ｚからレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。
【0081】
各表のデータにおいて、角度の単位としては度を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。また、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。
【0082】
【表1A】
【0083】
【表1B】
【0084】
【表2】
【0085】
【表3】
【0086】
図６に、投写距離が０．９７ｍ（メートル）の状態における実施例１のズームレンズの各収差図を示す。図６では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、及び倍率色収差を示す。図６では、「広角端」と付した上段に広角端における各収差図を示し、「中間」と付した中段に中間焦点距離状態における各収差図を示し、「望遠端」と付した下段に望遠端における各収差図を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線、及びＦ線に関する収差をそれぞれ実線、長破線、及び短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線に関する収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線に関する収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線、及びＦ線に関する収差をそれぞれ長破線、及び短破線で示す。球面収差図では「ＦＮｏ．＝」の後にＦナンバーの値を示す。その他の収差図では「ω＝」の後に最大半画角の値を示す。
【0087】
【0088】
上記の実施例１及び変形例に関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても基本的に同様であるので、以下では重複説明を省略する。
【0089】
［実施例２］
実施例２のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図７に示す。実施例２のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１２からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
実施例２のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図７に示す。実施例２のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１２からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
【0090】
変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ、隣接する群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。変倍の際に、第１光学系Ｕ１と、第４レンズ群Ｇ４とはそれぞれ、縮小側結像面に対して固定される。フォーカス群Ｇｆは、レンズＬ４～Ｌ５からなる。
【0091】
実施例２のズームレンズについて、基本レンズデータを表４Ａ及び表４Ｂに、諸元及び可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、各収差図を図９に示す。基本レンズデータ、諸元及び各収差図は、投写距離が０．９７ｍ（メートル）の状態におけるものである。
【0092】
【表4A】
【0093】
【表4B】
【0094】
【表5】
【0095】
【表6】
【0096】
図８に、実施例２の変形例であるズームレンズの広角端における構成と光束を示す。図８のズームレンズは、２つの光路折り曲げ部材を有し、光路を２回折り曲げている。図８のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１ｒと、第２光学系Ｕ２ｒとからなる。図８の第１光学系Ｕ１ｒは、第１光学系Ｕ１ｒの内部にミラーＲ１を配置して、ミラーＲ１で光路を折り曲げた点が実施例２の第１光学系Ｕ１と異なる。図８の第２光学系Ｕ２ｒは、第２光学系Ｕ２ｒの最も拡大側にミラーＲ２を配置して、ミラーＲ２で光路を折り曲げた点が実施例２の第２光学系Ｕ２と異なる。図８のズームレンズのその他の構成は、実施例２のズームレンズと同様である。
【0097】
［実施例３］
実施例３のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１０に示す。実施例３のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
実施例３のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１０に示す。実施例３のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
【0098】
変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ、隣接する群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。変倍の際に、第１光学系Ｕ１と、第４レンズ群Ｇ４とはそれぞれ、縮小側結像面に対して固定される。フォーカス群Ｇｆは、レンズＬ４～Ｌ５からなる。
【0099】
実施例３のズームレンズについて、基本レンズデータを表７Ａ及び表７Ｂに、諸元及び可変面間隔を表８に、非球面係数を表９に、各収差図を図１２に示す。基本レンズデータ、諸元及び各収差図は、投写距離が０．９７ｍ（メートル）の状態におけるものである。
【0100】
【表7A】
【0101】
【表7B】
【0102】
【表8】
【0103】
【表9】
【0104】
図１１に、実施例３の変形例であるズームレンズの広角端における構成と光束を示す。図１１のズームレンズは、２つの光路折り曲げ部材を有し、光路を２回折り曲げている。図１１のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１ｒと、第２光学系Ｕ２ｒとからなる。図１１の第１光学系Ｕ１ｒは、第１光学系Ｕ１ｒの内部にミラーＲ１を配置して、ミラーＲ１で光路を折り曲げた点が実施例３の第１光学系Ｕ１と異なる。図１１の第２光学系Ｕ２ｒは、第２光学系Ｕ２ｒの最も拡大側にミラーＲ２を配置して、ミラーＲ２で光路を折り曲げた点が実施例３の第２光学系Ｕ２と異なる。図１１のズームレンズのその他の構成は、実施例３のズームレンズと同様である。
【0105】
［実施例４］
実施例４のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１３に示す。実施例４のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
実施例４のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１３に示す。実施例４のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
【0106】
変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ、隣接する群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。変倍の際に、第１光学系Ｕ１と、第４レンズ群Ｇ４とはそれぞれ、縮小側結像面に対して固定される。フォーカス群Ｇｆは、レンズＬ４～Ｌ５からなる。
【0107】
実施例４のズームレンズについて、基本レンズデータを表１０Ａ及び表１０Ｂに、諸元及び可変面間隔を表１１に、非球面係数を表１２に、各収差図を図１５に示す。基本レンズデータ、諸元及び各収差図は、投写距離が０．９７ｍ（メートル）の状態におけるものである。
【0108】
【表10A】
【0109】
【表10B】
【0110】
【表11】
【0111】
【表12】
【0112】
図１４に、実施例４の変形例であるズームレンズの広角端における構成と光束を示す。図１４のズームレンズは、２つの光路折り曲げ部材を有し、光路を２回折り曲げている。図１４のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１ｒと、第２光学系Ｕ２ｒとからなる。図１４の第１光学系Ｕ１ｒは、第１光学系Ｕ１ｒの内部にミラーＲ１を配置して、ミラーＲ１で光路を折り曲げた点が実施例４の第１光学系Ｕ１と異なる。図１４の第２光学系Ｕ２ｒは、第２光学系Ｕ２ｒの最も拡大側にミラーＲ２を配置して、ミラーＲ２で光路を折り曲げた点が実施例４の第２光学系Ｕ２と異なる。図１４のズームレンズのその他の構成は、実施例４のズームレンズと同様である。
【0113】
［実施例５］
実施例５のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１６に示す。実施例５のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
実施例５のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１６に示す。実施例５のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１３からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ２９からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３０からなる。
【0114】
変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ、隣接する群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。変倍の際に、第１光学系Ｕ１と、第４レンズ群Ｇ４とはそれぞれ、縮小側結像面に対して固定される。フォーカス群Ｇｆは、レンズＬ４～Ｌ５からなる。
【0115】
実施例５のズームレンズについて、基本レンズデータを表１３Ａ及び表１３Ｂに、諸元及び可変面間隔を表１４に、非球面係数を表１５に、各収差図を図１８に示す。基本レンズデータ、諸元及び各収差図は、投写距離が０．９７ｍ（メートル）の状態におけるものである。
【0116】
【表13A】
【0117】
【表13B】
【0118】
【表14】
【0119】
【表15】
【0120】
図１７に、実施例５の変形例であるズームレンズの広角端における構成と光束を示す。図１７のズームレンズは、２つの光路折り曲げ部材を有し、光路を２回折り曲げている。図１７のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１ｒと、第２光学系Ｕ２ｒとからなる。図１７の第１光学系Ｕ１ｒは、第１光学系Ｕ１ｒの内部にミラーＲ１を配置して、ミラーＲ１で光路を折り曲げた点が実施例５の第１光学系Ｕ１と異なる。図１７の第２光学系Ｕ２ｒは、第２光学系Ｕ２ｒの最も拡大側にミラーＲ２を配置して、ミラーＲ２で光路を折り曲げた点が実施例５の第２光学系Ｕ２と異なる。図１７のズームレンズのその他の構成は、実施例５のズームレンズと同様である。
【0121】
［実施例６］
実施例６のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１９に示す。実施例６のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１４からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ３０からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３１からなる。
実施例６のズームレンズの広角端における構成と光束の断面図を図１９に示す。実施例６のズームレンズは、拡大側から縮小側へ順に、正の屈折力を有する第１光学系Ｕ１と、第２光学系Ｕ２とからなる。第１光学系Ｕ１は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ１～Ｌ１４からなる。第２光学系Ｕ２は、拡大側から縮小側へ順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とからなる。第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ２１からなる。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２２～Ｌ２３と、開口絞りＳｔとからなる。第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から縮小側へ順に、レンズＬ２４～Ｌ３０からなる。第４レンズ群Ｇ４は、レンズＬ３１からなる。
【0122】
変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とはそれぞれ、隣接する群との間隔を変化させて光軸Ｚに沿って移動する。変倍の際に、第１光学系Ｕ１と、第４レンズ群Ｇ４とはそれぞれ、縮小側結像面に対して固定される。フォーカス群Ｇｆは、レンズＬ４～Ｌ５からなる。
【0123】
実施例６のズームレンズについて、基本レンズデータを表１６Ａ及び表１６Ｂに、諸元及び可変面間隔を表１７に、非球面係数を表１８に、各収差図を図２１に示す。基本レンズデータ、諸元及び各収差図は、投写距離が０．９７ｍ（メートル）の状態におけるものである。
【0124】
【表16A】
【0125】
【表16B】
【0126】
【表17】
【0127】
【表18】
【0128】
図２０に、実施例６の変形例であるズームレンズの広角端における構成と光束を示す。図２０のズームレンズは、２つの光路折り曲げ部材を有し、光路を２回折り曲げている。図２０のズームレンズは、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系Ｕ１ｒと、第２光学系Ｕ２ｒとからなる。図２０の第１光学系Ｕ１ｒは、第１光学系Ｕ１ｒの内部にミラーＲ１を配置して、ミラーＲ１で光路を折り曲げた点が実施例６の第１光学系Ｕ１と異なる。図２０の第２光学系Ｕ２ｒは、第２光学系Ｕ２ｒの最も拡大側にミラーＲ２を配置して、ミラーＲ２で光路を折り曲げた点が実施例６の第２光学系Ｕ２と異なる。図２０のズームレンズのその他の構成は、実施例６のズームレンズと同様である。
【0129】
上記では、実施例２～実施例６については、変形例として光路を２回折り曲げた例を示した。しかし、実施例２～実施例６についても、光路折り曲げ部材として、第１光路折り曲げ部材のみを有する構成の変形例、及び第２光路折り曲げ部材のみを有する構成の変形例が可能である。
【0130】
表１９に実施例１～６のズームレンズの条件式（１）～（４）の対応値を示す。表１９に示す実施例の対応値を条件式の上限又は下限として用いて、条件式の好ましい範囲を設定してもよい。
【0131】
【表19】
【0132】
実施例１～６のズームレンズは、ズーム倍率が１．２倍以上あり、高い倍率を有している。実施例１～６のズームレンズは、広角端における全画角が１０５度以上あり、広い画角を有している。また、実施例１～６のズームレンズは、変倍の際の収差変動が抑制され、各収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
【0133】
次に、本開示の実施形態に係る投写型表示装置について説明する。図２２は、本開示の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図２２に示す投写型表示装置１００は、本開示の実施形態に係るズームレンズ１０と、光源１５と、各色光に対応し光学像を出力するライトバルブとしての透過型表示素子１１ａ～１１ｃとを有する。また、投写型表示装置１００は、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４と、コンデンサレンズ１６ａ～１６ｃと、光路を偏向するための全反射ミラー１８ａ～１８ｃとを有する。なお、図２２では、ズームレンズ１０は概略的に図示している。また、光源１５とダイクロイックミラー１２の間にはインテグレーターが配されているが、図２２ではその図示を省略している。
【0134】
光源１５からの白色光は、ダイクロイックミラー１２、１３で３つの色光光束（青色光、緑色光、及び赤色光）に分解された後、それぞれコンデンサレンズ１６ａ～１６ｃを経て各色光光束にそれぞれ対応する透過型表示素子１１ａ～１１ｃに入射して変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成された後、ズームレンズ１０に入射する。ズームレンズ１０は、透過型表示素子１１ａ～１１ｃにより変調された変調光に基づく光学像をスクリーン１０５上に投写する。
【0135】
図２３は、本開示の別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図２３に示す投写型表示装置２００は、本開示の実施形態に係るズームレンズ２１０と、光源２１５と、各色光に対応し光学像を出力するライトバルブとしてのＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）素子２１ａ～２１ｃとを有する。また、投写型表示装置２００は、色分解及び色合成のためのＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム２４ａ～２４ｃと、照明光と投写光を分離する偏光分離プリズム２５とを有する。なお、図２３ではズームレンズ２１０を概略的に図示している。また、光源２１５と偏光分離プリズム２５の間にはインテグレーターが配されているが、図２３ではその図示を省略している。
【0136】
光源２１５からの白色光は、偏光分離プリズム２５内部の反射面で反射された後、ＴＩＲプリズム２４ａ～２４ｃにより３つの色光光束（青色光、緑色光、及び赤色光）に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ対応するＤＭＤ素子２１ａ～２１ｃに入射して変調され、再びＴＩＲプリズム２４ａ～２４ｃを逆向きに進行して色合成された後、偏光分離プリズム２５を透過して、ズームレンズ２１０に入射する。ズームレンズ２１０は、ＤＭＤ素子２１ａ～２１ｃにより変調された変調光に基づく光学像をスクリーン２０５上に投写する。
【0137】
図２４は、本開示のさらに別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図である。図２４に示す投写型表示装置３００は、本開示の実施形態に係るズームレンズ３１０と、光源３１５と、各色光に対応し光学像を出力するライトバルブとしての反射型表示素子３１ａ～３１ｃとを有する。また、投写型表示装置３００は、色分離のためのダイクロイックミラー３２、３３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム３４と、光路偏向のための全反射ミラー３８と、偏光分離プリズム３５ａ～３５ｃとを有する。なお、図２４では、ズームレンズ３１０は概略的に図示している。また、光源３１５とダイクロイックミラー３２の間にはインテグレーターが配されているが、図２４ではその図示を省略している。
【0138】
光源３１５からの白色光はダイクロイックミラー３２、３３により３つの色光光束（青色光、緑色光、及び赤色光）に分解される。分解後の各色光光束はそれぞれ偏光分離プリズム３５ａ～３５ｃを経て、各色光光束それぞれに対応する反射型表示素子３１ａ～３１ｃに入射して変調され、クロスダイクロイックプリズム３４により色合成された後、ズームレンズ３１０に入射する。ズームレンズ３１０は、反射型表示素子３１ａ～３１ｃにより変調された変調光に基づく光学像をスクリーン３０５上に投写する。
【0139】
図２５及び図２６は、本開示の一実施形態に係る撮像装置であるカメラ４００の外観図である。図２５は、カメラ４００を正面側から見た斜視図を示し、図２６は、カメラ４００を背面側から見た斜視図を示す。カメラ４００は、交換レンズ４８が取り外し自在に装着され、かつミラーレスタイプの一眼形式のデジタルカメラである。交換レンズ４８は、本開示の実施形態に係るズームレンズ４９を鏡筒内に収納したものである。
【0140】
カメラ４００はカメラボディ４１を備え、カメラボディ４１の上面にはシャッターボタン４２及び電源ボタン４３が設けられている。また、カメラボディ４１の背面には、操作部４４、操作部４５、及び表示部４６が設けられている。表示部４６は、撮像された画像及び撮像される前の画角内にある画像を表示する。
【0141】
カメラボディ４１の前面中央部には、撮影対象からの光が入射する撮影開口が設けられ、その撮影開口に対応する位置にマウント４７が設けられ、マウント４７を介して交換レンズ４８がカメラボディ４１に装着される。
【0142】
カメラボディ４１内には、撮像素子５０が設けられている。撮像素子５０は、交換レンズ４８によって形成された被写体像に応じた撮像信号を出力する。撮像素子５０としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等が用いられる。カメラボディ４１内には、信号処理回路（不図示）、及び記録媒体（不図示）等が設けられている。信号処理回路は、撮像素子５０から出力された撮像信号を処理して画像を生成する。記録媒体は、生成された画像を記録するためのものである。カメラ４００では、シャッターボタン４２を押すことにより静止画又は動画の撮影が可能であり、この撮影で得られた画像データが上記記録媒体に記録される。
【0143】
以上、実施形態及び実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術は上記実施形態及び実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、及び非球面係数等は、上記各実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。
【0144】
また、本開示の技術に係る投写型表示装置も、上記構成のものに限定されず、例えば、光束分離又は光束合成に用いられる光学部材、及びライトバルブは、種々の態様の変更が可能である。ライトバルブは、光源からの光を画像表示素子により空間変調して、画像データに基づく光学像として出力する態様に限定されず、自発光型の画像表示素子から出力された光自体を、画像データに基づく光学像として出力する態様であってもよい。自発光型の画像表示素子としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）又はＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）等の発光素子が２次元配列された画像表示素子が挙げられる。
【0145】
また、本開示の技術に係る撮像装置も、上記構成のものに限定されず、例えば、ミラーレスタイプ以外のカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ、セキュリティカメラ、及び映画撮影用カメラ等、種々の態様とすることができる。
【0146】
以上の実施形態及び実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
［付記１］
拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系と、第２光学系とからなるズームレンズであって、
前記第２光学系は縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、前記第１光学系は前記中間像を拡大側結像面に再結像させ、
前記第２光学系の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズであり、
変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する群を１つのレンズ群とした場合、
前記第２光学系は、最も拡大側から縮小側へ光路に沿って順に連続して、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第１移動レンズ群と、変倍の際に移動する第２移動レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３移動レンズ群とを含み、
前記ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群とのみである
ズームレンズ。
［付記２］
前記第２光学系は、最も縮小側に、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群を含む
付記１に記載のズームレンズ。
［付記３］
前記固定レンズ群は、正の屈折力を有する
付記２に記載のズームレンズ。
［付記４］
縮小側がテレセントリックに構成されている
付記２又は付記３に記載のズームレンズ。
［付記５］
第２移動レンズ群は、負の屈折力を有する
付記１から付記４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記６］
広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、
前記第１光学系の焦点距離をｆｒ１とした場合、
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
で表される条件式（１）を満足する付記１から付記５の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記７］
前記第１光学系は、正レンズと、負レンズと、正レンズとが順に接合された接合レンズを含む
付記１から付記６の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記８］
広角端における前記第１光学系の拡大側から２番目のレンズの拡大側の面の有効径は、広角端における前記第１光学系の最も縮小側のレンズの拡大側の面の有効径よりも小さい
付記１から付記７の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記９］
前記第２移動レンズ群は、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなる
付記１から付記８の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１０］
前記第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、
前記第２移動レンズ群の焦点距離をｆ２、
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
で表される条件式（２）及び（３）を満足する付記１から付記９の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１１］
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５ （２－２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
で表される条件式（２－２）及び（３－２）を満足する付記１０に記載のズームレンズ。
［付記１２］
前記第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
で表される条件式（４）を満足する付記１から付記１１の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１３］
望遠端における前記第１移動レンズ群は、広角端における前記第１移動レンズ群よりも拡大側に位置し、
望遠端における前記第２移動レンズ群は、広角端における前記第２移動レンズ群よりも拡大側に位置し、
望遠端における前記第３移動レンズ群は、広角端における前記第３移動レンズ群よりも拡大側に位置する
付記１から付記１２の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１４］
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群、及び前記第３移動レンズ群は、それぞれ、常に拡大側へ移動する
付記１３に記載のズームレンズ。
［付記１５］
第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置されている
付記１から付記１４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１６］
前記第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されている
付記１から付記１４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１７］
第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置され、
前記第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されている
付記１から付記１４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１８］
前記第１光学系は、正の屈折力を有し、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定され、
前記第２光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群と、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群と、からなる
付記１から付記１７の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１９］
付記１から付記１８の何れか１つに記載のズームレンズを備えた投写型表示装置。
［付記２０］
付記１から付記１８の何れか１つに記載のズームレンズを備えた撮像装置。
［付記１］
拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、第１光学系と、第２光学系とからなるズームレンズであって、
前記第２光学系は縮小側結像面と共役な位置に中間像を形成し、前記第１光学系は前記中間像を拡大側結像面に再結像させ、
前記第２光学系の最も拡大側のレンズは、拡大側に凸面を向けた正レンズであり、
変倍の際に隣り合う群との光軸方向の間隔が変化する群を１つのレンズ群とした場合、
前記第２光学系は、最も拡大側から縮小側へ光路に沿って順に連続して、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第１移動レンズ群と、変倍の際に移動する第２移動レンズ群と、変倍の際に移動する正の屈折力を有する第３移動レンズ群とを含み、
前記ズームレンズ全体の中で、変倍の際に移動するレンズ群は、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群とのみである
ズームレンズ。
［付記２］
前記第２光学系は、最も縮小側に、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群を含む
付記１に記載のズームレンズ。
［付記３］
前記固定レンズ群は、正の屈折力を有する
付記２に記載のズームレンズ。
［付記４］
縮小側がテレセントリックに構成されている
付記２又は付記３に記載のズームレンズ。
［付記５］
第２移動レンズ群は、負の屈折力を有する
付記１から付記４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記６］
広角端における前記ズームレンズの焦点距離をｆｗ、
前記第１光学系の焦点距離をｆｒ１とした場合、
０．８＜ｆｒ１／｜ｆｗ｜＜５ （１）
で表される条件式（１）を満足する付記１から付記５の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記７］
前記第１光学系は、正レンズと、負レンズと、正レンズとが順に接合された接合レンズを含む
付記１から付記６の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記８］
広角端における前記第１光学系の拡大側から２番目のレンズの拡大側の面の有効径は、広角端における前記第１光学系の最も縮小側のレンズの拡大側の面の有効径よりも小さい
付記１から付記７の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記９］
前記第２移動レンズ群は、１枚の負レンズと、１枚の正レンズとからなる
付記１から付記８の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１０］
前記第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、
前記第２移動レンズ群の焦点距離をｆ２、
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．７５ （２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．７５ （３）
で表される条件式（２）及び（３）を満足する付記１から付記９の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１１］
０＜｜ｆ１／ｆ２｜＜０．５ （２－２）
０＜｜ｆ３／ｆ２｜＜０．５ （３－２）
で表される条件式（２－２）及び（３－２）を満足する付記１０に記載のズームレンズ。
［付記１２］
前記第１移動レンズ群の焦点距離をｆ１、
前記第３移動レンズ群の焦点距離をｆ３とした場合、
０．５＜ｆ１／ｆ３＜２ （４）
で表される条件式（４）を満足する付記１から付記１１の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１３］
望遠端における前記第１移動レンズ群は、広角端における前記第１移動レンズ群よりも拡大側に位置し、
望遠端における前記第２移動レンズ群は、広角端における前記第２移動レンズ群よりも拡大側に位置し、
望遠端における前記第３移動レンズ群は、広角端における前記第３移動レンズ群よりも拡大側に位置する
付記１から付記１２の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１４］
広角端から望遠端への変倍の際に、前記第１移動レンズ群、前記第２移動レンズ群、及び前記第３移動レンズ群は、それぞれ、常に拡大側へ移動する
付記１３に記載のズームレンズ。
［付記１５］
第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置されている
付記１から付記１４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１６］
前記第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されている
付記１から付記１４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１７］
第１光学系内に、光路を折り曲げる第１光路折り曲げ部材が配置され、
前記第１光学系より縮小側に、光路を折り曲げる第２光路折り曲げ部材が配置されている
付記１から付記１４の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１８］
前記第１光学系は、正の屈折力を有し、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定され、
前記第２光学系は、拡大側から縮小側へ光路に沿って順に、前記第１移動レンズ群と、前記第２移動レンズ群と、前記第３移動レンズ群と、変倍の際に前記縮小側結像面に対して固定された固定レンズ群と、からなる
付記１から付記１７の何れか１つに記載のズームレンズ。
［付記１９］
付記１から付記１８の何れか１つに記載のズームレンズを備えた投写型表示装置。
［付記２０］
付記１から付記１８の何れか１つに記載のズームレンズを備えた撮像装置。
【符号の説明】
【0147】
１０ ズームレンズ
１１ａ～１１ｃ 透過型表示素子
１２ ダイクロイックミラー
１３ ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１５ 光源
１６ａ～１６ｃ コンデンサレンズ
１８ａ～１８ｃ 全反射ミラー
２１ａ～２１ｃ ＤＭＤ素子
２４ａ～２４ｃ ＴＩＲプリズム
２５ 偏光分離プリズム
３１ａ～３１ｃ 反射型表示素子
３２ ダイクロイックミラー
３３ ダイクロイックミラー
３４ クロスダイクロイックプリズム
３５ａ～３５ｃ 偏光分離プリズム
３８ 全反射ミラー
４１ カメラボディ
４２ シャッターボタン
４３ 電源ボタン
４４ 操作部
４５ 操作部
４６ 表示部
４７ マウント
４８ 交換レンズ
４９ ズームレンズ
５０ 撮像素子
１００ 投写型表示装置
１０５ スクリーン
２００ 投写型表示装置
２０５ スクリーン
２１０ ズームレンズ
２１５ 光源
３００ 投写型表示装置
３０５ スクリーン
３１０ ズームレンズ
３１５ 光源
４００ カメラ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇｆ フォーカス群
Ｋａ 軸上光束
Ｋｂ 最大画角の光束
Ｌ１～Ｌ３１ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｒ１、Ｒ２ ミラー
Ｓｉｍ 画像表示面
Ｓｔ 開口絞り
Ｕ１、Ｕ１ｒ 第１光学系
Ｕ２、Ｕ２ｒ 第２光学系
Ｚ 光軸
１１ａ～１１ｃ 透過型表示素子
１２ ダイクロイックミラー
１３ ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１５ 光源
１６ａ～１６ｃ コンデンサレンズ
１８ａ～１８ｃ 全反射ミラー
２１ａ～２１ｃ ＤＭＤ素子
２４ａ～２４ｃ ＴＩＲプリズム
２５ 偏光分離プリズム
３１ａ～３１ｃ 反射型表示素子
３２ ダイクロイックミラー
３３ ダイクロイックミラー
３４ クロスダイクロイックプリズム
３５ａ～３５ｃ 偏光分離プリズム
３８ 全反射ミラー
４１ カメラボディ
４２ シャッターボタン
４３ 電源ボタン
４４ 操作部
４５ 操作部
４６ 表示部
４７ マウント
４８ 交換レンズ
４９ ズームレンズ
５０ 撮像素子
１００ 投写型表示装置
１０５ スクリーン
２００ 投写型表示装置
２０５ スクリーン
２１０ ズームレンズ
２１５ 光源
３００ 投写型表示装置
３０５ スクリーン
３１０ ズームレンズ
３１５ 光源
４００ カメラ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇｆ フォーカス群
Ｋａ 軸上光束
Ｋｂ 最大画角の光束
Ｌ１～Ｌ３１ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｒ１、Ｒ２ ミラー
Ｓｉｍ 画像表示面
Ｓｔ 開口絞り
Ｕ１、Ｕ１ｒ 第１光学系
Ｕ２、Ｕ２ｒ 第２光学系
Ｚ 光軸
【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】
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【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
