JP2014219540A

JP2014219540A - 投射用ズームレンズおよび画像表示装置

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Publication number: JP2014219540A
Application number: JP2013098321A
Authority: JP
Inventors: 高士窪田; Takashi Kubota
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: JP6167651B2

Abstract

【課題】広画角で高性能な、新規な投射用ズームレンズの実現を課題とする。【解決手段】画像表示そしに表示された投射用画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射用ズームレンズであって、拡大側から縮小側へ向かって第１ないし第４レンズ群Ｇ１ないしＧ４を配してなる４レンズ群構成であり、第１レンズ群Ｇ１は負、第２レンズ群Ｇ２は負、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力をそれぞれ有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第４レンズ群Ｇ４が拡大側へ移動することを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、投射用ズームレンズと画像表示装置に関する。

画像表示装置は、プロジェクタ装置として実施できる。

装置前方のスクリーン上に拡大画像を投射するフロント投射型のプロジェクタ装置は、企業でのプレゼンテーション用や学校での教育用、家庭用に近年広く普及している。

拡大投射される画像を「画像表示面」上に表示する画像表示素子は「ライトバルブ」とも呼ばれるが、液晶パネルを初めとして、種々のタイプのものが知られている。

近年、テキサスインスツルメント社製のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）に代表される「微小ミラーデバイス」が、ライトバルブとして注目されている。

投射用ズームレンズは勿論、種々のライトバルブに適用可能であることが好ましい。

上記微小ミラーデバイスでは、画像表示面にアレイ配列されたマイクロミラーを選択的に傾斜させて画像の表示を行う。

微小ミラーデバイスは、ライトバルブとして用いる場合、種々の制約条件があるが、プロジェクタ装置の小型化や高輝度化に有利であり、近来、広く普及しつつある。

近来、投射用ズームレンズには「高倍率であり、かつ広角であること」が要請されるようになってきている。

「画像の投射に用いられるレンズ」は、一般に、結像光線として「斜光線」が用いられる点で、カメラ用の撮影レンズ系と異なる。
カメラ用の撮影レンズでは、レンズ系の光軸に対する回転対称な領域が撮影領域となり、広画角の撮影レンズでは「レンズ光軸を中心とする大きな撮影領域」が可能である。

画像の投射に用いられるレンズでは、投射画像が斜光線により結像されるため、画像投射領域として利用できるのは前記「レンズ光軸を中心とする大きな領域」の一部である。

このため、画像を投射される被投射面の大面積化には、投射用ズームレンズの広角化が欠かせない。

また、近時は、プロジェクタ装置の投射距離を小さくし、プロジェクタ装置を被投射面に「より近づけて配置」することが強く要請されている。

このような被投射面への近接配置で、且つ、大面積の被投射面を実現するためにも、投射用ズームレンズには、さらなる広角化が望まれる。

４レンズ群で構成した投射用ズームレンズは、従来から種々知られている。
特許文献１は、拡大側（スクリーン側）から縮小側（ライトバルブ側）へ、負・負・正・正の４レンズ群を配した４レンズ群構成の投射用ズームレンズを開示している。

特許文献１に記載された投射用ズームレンズは、収差が十分に抑えられているが、広角端での半画角は２９度に留まり、近時の要請に十分応えているとは言いがたい。

この発明は上述した事情に鑑み、広画角で高性能な、新規な投射用ズームレンズの実現を課題とする。

この発明の投射用ズームレンズは、画像表示素子に表示された投射用画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射用ズームレンズであって、４レンズ群構成で、拡大側から縮小側へ向かって順次、第１ないし第４レンズ群が配置され、第１レンズ群は、負の屈折力を有し、第２レンズ群は、負の屈折力を有し、第３レンズ群は、正の屈折力を有し、広角端から望遠端への変倍に際し、第４レンズ群が拡大側に移動することを特徴とする。

この発明によれば、広画角で高性能な、新規な投射用ズームレンズを実現できる。

実施例１の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例１の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例２の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例２の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例３の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例３の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例４の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例４の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例５の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例５の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例６の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例６の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例７の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例７の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例８の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例８の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例９の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例９の投射用ズームレンズの収差曲線図である。画像表示装置としてのプロジェクタ装置の概略構成図である。

以下、発明を実施する形態を説明する。

この発明のズームレンズは、上記の如く「投射用ズームレンズ」である。
前述の如く、「投射用のレンズ」は結像光線が「斜光線」であり、この発明の投射用ズームレンズでも、投射画像を結像する投射用光束としては「斜光線の光束」が用いられる。

図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７に、投射用ズームレンズの実施の形態を９例示す。

これらの実施の形態の投射用ズームレンズは、この順に、後述する具体的な実施例１ないし９に相当する。
上記各図において、図の左方が「拡大側」、右方が「縮小側」である。「拡大側」は、スクリーン等の被投射面に向かう側であり、「縮小側」は画像表示素子に向かう側である。

即ち、各実施の形態の投射用ズームレンズは、画像表示素子に表示された投射用画像を、投射光学系により被投射面に投射して拡大表示する投射光学系を構成する。

繁雑を避けるために、上記各図において符号を共通化する。
上記各図において、符号Ｇ１は第１レンズ群、符号Ｇ２は第２レンズ群、符号Ｇ３は第３レンズ群、符号Ｇ４は第４レンズ群をそれぞれ示す。

即ち、上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズは、拡大側から縮小側へ向かって第１レンズ群Ｇ１ないし第４レンズ群Ｇ４を順次配してなる４レンズ群構成である。

また、第３レンズ群Ｇ３以下には「開口絞り」が配置されている。

さらに、上記各図において、符号ＣＧは「画像表示素子（ライトバルブ）のカバーガラス」を示す。
これら実施の形態・実施例において、ライトバルブとしては「微小ミラーデバイスであるＤＭＤ」を想定しているが、勿論、ライトバルブがこれに限定される訳ではない。

上記各図の、上段の図は「広角端におけるレンズ群配置（広角と表示）」を示し、下段の図は「望遠端におけるレンズ群配置（望遠と表示）」を示す。

また、これ等の図における「上段の図と下段の図の間に描かれた矢印」は、広角端から望遠端への変倍の際の、第２レンズ群Ｇ２ないし第４レンズ群Ｇ４の変移の方向を示す。

各レンズ群を構成するレンズについては、第ｉレンズ群（ｉ＝１〜４）において、拡大側から数えて第ｊ番目のレンズを「Ｌｉｊ」で表す。

上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とはともに負の屈折力を有し、第３レンズ群は正の屈折力を有する。
即ち、第１ないし第４レンズ群において、第１レンズ群Ｇ１ないし第３レンズ群Ｇ３の屈折力配分は「負・負・正」である。

第４レンズ群Ｇ４の屈折力は、後述する具体的な実施例におけるように「正または負」であることができる。
広角端から望遠端への変倍に際しては、第４レンズ群Ｇ４が拡大側へ移動する。

第４レンズが拡大側に移動することにより「変倍に伴う収差変動」を小さくすることが可能となり、特に、像面湾曲の変動量を小さくすることができる。

以下に説明する実施の各形態の投射用ズームレンズは、以下の条件（１）を満足する。

（１）３４度＜ ωｗ＜５０度
条件（１）は、広角端における半画角の範囲を規定している。
即ち、この発明の投射用ズームレンズの広角端における半画角は、３４度よりも大きく、５０度未満であり、該ズームレンズは極めて広画角である。

このような条件を満足させるには、負レンズ群先行型が好ましい。

この発明の投射用ズームレンズは、第１レンズ群Ｇ１ないし第３レンズ群Ｇ３の屈折力分布を「負・負・正」として、負レンズ群（第１と第２レンズ群）を先行させている。

負レンズ群先行とすることで、主光線高さをより低くすることができ、レンズ有効径を小さく出来る。従って、広画角の投射用ズームレンズをコンパクトに実現可能である。

また、画像投射時の第２レンズ群から第１レンズ群への「光束の跳上げ角」を小さく抑えることができる。

画像投射時には、ライトバルブ側からの投射光束（斜光線による光束）が、第４レンズ群の側から、第１レンズ群側へ導光される。

このとき、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２が共に負であるので、第３レンズ群からの光束の発散角を、第２、第１レンズ群で無理なく拡大できる。

従って上記の如く、第２レンズ群Ｇ２から第１レンズ群Ｇ１へ受け渡される光束の跳上げ角を小さく抑えることができる。

このため、第１レンズ群Ｇ１から放射される結像光束の発散角を無理なく増大出来る。

また、製造時のレンズの偏心による性能劣化を抑制させる効果がある。

この発明の投射用ズームレンズは、広角端から望遠端への変倍に際し、第２レンズ群は縮小側に移動し、第３レンズ群が拡大側に移動することが好ましい。

広角端から望遠端への変倍に際し、第２レンズ群は、「緩やかで単調に縮小側へ移動」するか、もしくは「縮小側に凸となる軌跡を描いて移動」することができる。

広角端から望遠端への変倍に際して、第３レンズ群が拡大側へ移動する場合、投射用ズームレンズは、上記の如き構成に加え、以下の条件（４）を満足することが好ましい。

（４）１．０＜Ｄ３／Ｄ４＜１．２
条件（４）において「Ｄ３」、「Ｄ４」はそれぞれ、変倍の際の、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の移動量である。

第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の移動の向きが同じ向きであるので、移動量：Ｄ３、Ｄ４は同符号である。

条件（４）を満足することにより、１．４５倍以上の変倍比で「広角短から望遠端にいたる全変倍域」における高性能の保持が容易に可能となる。
条件（４）の範囲外では、変倍時に、特に望遠側の諸収差の変動が大きくなり易い。

この発明の投射用ズームレンズはまた、広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群が固定であることが好ましい。

このように、変倍に際して第１レンズ群Ｇ１が固定されると、画像形成装置に装備された投射用ズームレンズの外形が変化しない。

従って、変倍時に第１レンズ群が移動するタイプと比較すると「レンズ群の偏心」が発生しにくい利点がある。

第１レンズ群ないし第４レンズ群の、変倍に伴う上記の如き移動は、変倍に伴う諸収差の変動量、特に、コマ収差の変動量を小さくすることを可能とする。

この発明の投射用ズームレンズは、上述した構成に加え、以下の条件（２）、（３）の１以上を満足させることにより、さらに良好な性能を実現できる。

（２）｜Ｆ３｜＜｜Ｆ４｜
（３）０．９＜Ｆ３-４ｗ／Ｆ３-４ｔ＜１．１。

条件（２）、（３）におけるパラメータの記号の意味は、以下の通りである。

「Ｆ３」は第３レンズ群の焦点距離、「Ｆ４」は第４レンズ群の焦点距離である。

「Ｆ３-４ｗ」は、広角端における「第３レンズ群と第４レンズ群の合成焦点距離」で、「Ｆ３-４ｔ」は望遠端における「第３レンズ群と第４レンズ群の合成焦点距離」である。

条件（２）は、焦点距離：Ｆ３、Ｆ４の絶対値の大小関係を規定している。

条件（２）が満足されない場合、投射用ズームレンズの全系のパワー配分をバランスさせるのが難しく、諸収差が大きく成り易い。

条件（２）を満足させることにより、全系のパワー配分をバランスさせ易く、諸収差の良好な補正が容易である。

条件（３）の上限を超えると、変倍の際に「第３レンズ群と第４レンズ群の合成焦点距離の差」が大きくなり、変倍時に球面収差と軸上色収差が大きく成り易い。

また、望遠端における非点収差が大きくなりやすい。

条件（３）の下限を超えると、望遠端におけるコマ収差が増大しやすい。

条件（３）を満足させることにより、望遠端における非点収差やコマ収差の増大を抑制し、変倍時の球面収差・軸上色収差の変動を有効に抑制することが可能になる。

第４レンズ群Ｇ４の屈折力は、全レンズ群中で「絶対値において最も小さい」ことが好ましい。
第４レンズ群の屈折力が、絶対値において他のレンズ群の屈折力よりも大きくなると、全系のパワー配分をバランスさせ難くなり、諸収差の増大を招きやすい。

広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２が縮小側へ移動する場合、第２レンズ群Ｇ２の縮小側への移動は「緩やか」であるのが好ましい。

この場合、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４が「個別」に、拡大側へ移動することが好ましい。

第２レンズ群Ｇ２ないし第４レンズ群Ｇ４の移動を上記の如くにすることで、変倍時の収差変動を小さく抑えることが容易で、高性能な投射用ズームレンズを実現可能である。

とくに、第１レンズ群を固定すると、コンパクト性も良好にできる。

広角端から望遠端への変倍に際して、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４を拡大側に移動させると、変倍の際にも、バックフォーカスを確保しやすい。

従って、投射用ズームレンズのライトバルブとして、ＤＭＤ等の微小ミラーデバイスを用いやすい。

投射用ズームレンズの具体的な実施例を挙げる前に、図１９を参照して、画像表示装置の１形態例であるプロジェクタ装置の実施の１形態を簡単に説明する。

画像表示装置は、光源と、画像表示素子と、照明光学系と、投射光学系を有する。

「光源」は、被投射面上に投射する拡大画像を結像するための光を放射する。

「画像表示素子」は、投射用画像を表示する。

「照明光学系」は、光源から射出した光で、画像表示素子を照明する。

「投射光学系」は、照明光学系により照射され、画像表示素子に表示された投射用画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に投射用画像の拡大画像を投射する。

図１９に示すプロジェクタ装置１は、ライトバルブ３として、微小ミラーデバイスであるＤＭＤを採用した例である。

プロジェクタ装置１は、照明系２と、ライトバルブであるＤＭＤ３と、投射光学系としての投射用ズームレンズ４とを有する。

投射用ズームレンズ４としては、請求項１ないし９の任意の１に記載されたもの、具体的には実施例１ないし９の何れかのものを用いる。

照明系２は、光源２１、コンデンサレンズＣＬ、ＲＧＢカラーホイールＣＷ、ミラーＭを備えており、これを配置するスペースを「ある程度大きく確保」する必要がある。

このため、照明系２からＤＭＤ３に入射させる照明光の入射角をある程度大きくする必要がある。
投射用ズームレンズ４と照明系２のスペースの上記の如き関係上、投射用ズームレンズ４のバックフォーカスを「ある程度の大きさ」に確保する必要がある。

光源２１からの光を、コンデンサレンズＣＬを介して、ＲＧＢカラーホイールＣＷに入射させる。

ＲＧＢカラーホイールＣＷは、回転することによって、透過光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、青（Ｂ）に順次に色分解する。即ち、ＲＧＢ３色の光が時間的に順次に分離される。

照明系２から「ＲＧＢ３色の光」を時間的に分離してＤＭＤ３に照射し、各色光が照射されるタイミングで個々の画素に対応するマイクロミラーの傾斜を制御する。

このようにしてＤＭＤ３に「投射用画像」が表示され、該投射用画像により強度変調された光が、投射用ズームレンズ４で拡大され、スクリーン５に拡大投射される。

なお、コンデンサレンズＣＬ、ＲＧＢカラーホイールＣＷと、ミラーＭとは「照明光学系」を構成する。

実施例１ないし９のズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際して、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４が拡大側に移動する。
従って、変倍中においてもバックフォーカスは十分に大きく確保される。

以下、この発明の投射用ズームレンズの具体的な実施例を９例挙げる。

各実施例における記号の意味は以下の通りである。

Ｆ：光学系全体の焦点距離
Ｆｎｏ：開口数
Ｒ：曲率半径（非球面にあっては「近軸曲率半径」）
Ｄ：面間隔
Ｎｄ：屈折率
νｄ：アッベ数
ＢＦ：バックフォーカス。

非球面は、周知の次式により表される。

Ｘ＝(Ｈ^２／Ｒ)／[１＋{１−Ｋ(Ｈ／ｒ)^２}^１／２］
＋Ｃ４・Ｈ^４＋Ｃ６・Ｈ^６＋Ｃ８・Ｈ^８＋Ｃ１０・Ｈ^１０＋・・・。

この式において、Ｘは「面頂点を基準としたときの光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位」、Ｋは「円錐係数」、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０・・は「非球面係数」である。

「実施例１」
実施例１の投射用ズームレンズは、図１に示したものである。

図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は２枚のレンズＬ３１とＬ３２で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は４枚のレンズＬ４１ないしＬ４４で構成されている。

前述の如く、ライトバルブとしてはＤＭＤが想定され、ＤＭＤはカバーガラスＣＧを有する。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２は縮小側に移動し、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は拡大側に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、変倍に際して固定される。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の正メニスカスレンズＬ１１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、メニスカスレンズＬ１３で構成されている。

メニスカスレンズＬ１３は、縮小側に凹でレンズ周辺部分が縮小側に変曲されている偏肉比が小さいメニスカスレンズである。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、両凸レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２、両凹レンズＬ２３、両凸レンズＬ２４で構成されている。

両凸レンズＬ２１と両凹レンズＬ２２は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、２枚の正レンズＬ３１とＬ３２で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は負群で、拡大側に凸の負メニスカスレンズＬ４１、両凸レンズＬ４２、拡大側に凹の負メニスカスレンズＬ４３、両凸レンズＬ４４で構成されている。

負メニスカスレンズＬ４１と両凸レンズＬ４２とは接合されている。

なお、実施例１ないし９に関する説明において、「両凸レンズ」は正レンズのレンズ形態であり、「両凹レンズ」は負レンズのレンズ形態である。

実施例１の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１６．３〜２４．４ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．３３、ωｗ＝３５．７°
実施例１のデータを表１に示す。

表１において、「Ｓ（面番号）」は拡大側から数えた面の番号であり、開口絞りの面（表中の面番号：１８）、カバーガラスＣＧの面（表中の面番号：２６、２７）を含む。

また、表中における「INF」は、曲率半径が無限大であることを示す。さらに、「＊」は、この記号が付された面が「非球面」であることを示す。

これらの事項は、実施例２以下の各実施例においても同様である。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表２に示す。

表１の「Ｄの列」の、Ｓ６、Ｓ１３、Ｓ１８は「変倍に際して変化するレンズ群間隔」を表す。

投射距離を２０００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表３に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表４に示す。

図２に、実施例１の収差図を示す。
図２の上段は「広角端（広角と表示）」、中段は「中間焦点距離（中間と表示）」、下段は「望遠端（望遠と表示）」の収差を示している。

各段の収差図において、左側の図は「球面収差」、中央の図は「非点収差」、右側の図は「歪曲収差」である。

「球面収差」の図におけるＲ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、波長：Ｒ＝６２５ｎｍ、Ｇ＝５５０ｎｍ、Ｂ＝４６０ｎｍを表す。
「非点収差」の図における「Ｔ」はタンジェンシアル、「Ｓ」はサジタルの各光線に対するものであることを示す。

なお、非点収差および歪曲収差については、波長：５５０ｎｍについて示す。

収差図におけるこれ等の表示は、以下の実施例２ないし９の収差図においても同様である。

「実施例２」
実施例２の投射用ズームレンズは、図３に示したものである。

図３に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

ライトバルブとしてはＤＭＤが想定され、ＤＭＤはカバーガラスＣＧを有する。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の負メニスカスレンズＬ１１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、メニスカスレンズＬ１３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、両凸レンズＬ２１、拡大側に凸の負メニスカスレンズＬ２２、両凹レンズＬ２３、両凸レンズＬ２４で構成されている。

両凹レンズＬ２３と両凸レンズＬ２４は接合されている。

実施例２の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１３．１〜１９．６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．３４、ωｗ＝４１．９°
実施例２のデータを表５に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表６に示す。

投射距離を１６００ｍｍとしたときの、レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表７に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表８に示す。

図４に、実施例２の収差図を図２に倣って示す。

「実施例３」
実施例３の投射用ズームレンズは、図５に示したものである。

図５に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

両凹レンズＬ２３と両凸レンズＬ２４は接合されている。

実施例３の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１１．５〜１７．２ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３４、ωｗ＝４５．５°
実施例３のデータを表９に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１０に示す。

投射距離を１４００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１１に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表１２に示す。

図６に、実施例３の収差図を図２に倣って示す。

「実施例４」
実施例４の投射用ズームレンズは、図７に示したものである。

図７に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

両凹レンズＬ２３と両凸レンズＬ２４は接合されている。

実施例４の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１０．３〜１５．４ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３４、ωｗ＝４８．６°
実施例４のデータを表１３に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１４に示す。

投射距離を１２５０ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１５に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表１６に示す。

図８に、実施例４の収差図を図２に倣って示す。

「実施例５」
実施例５の投射用ズームレンズは、図９に示したものである。

図９に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１２で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１、メニスカスレンズＬ１２で構成されている。

メニスカスレンズＬ１２は、縮小側に凹でレンズ周辺部分が縮小側に変曲されている偏肉比が小さいメニスカスレンズである。

両凸レンズＬ２１と両凹レンズＬ２２は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、２枚の正レンズＬ３１とＬ３２で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は負群で、両凹レンズＬ４１、両凸レンズＬ４２、拡大側に凹の負メニスカスレンズＬ４３、両凸レンズＬ４４で構成されている。

実施例５の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１１．４〜１７．１ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３４、ωｗ＝４５．７°
実施例５のデータを表１７に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１８に示す。

投射距離を１４００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１９に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表２０に示す。

図１０に、実施例５の収差図を図２に倣って示す。

「実施例６」
実施例６の投射用ズームレンズは、図１１に示したものである。

図１１に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、メニスカスレンズＬ１３で構成されている。

メニスカスレンズＬ１３は、縮小側に凹でレンズ周辺部分が縮小側に変曲されているメニスカスレンズである。

両凸レンズＬ２１と両凹レンズＬ２２は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、２枚の正レンズＬ３１とＬ３２で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、両凹レンズＬ４１、両凸レンズＬ４２、拡大側に凹の負メニスカスレンズＬ４３、両凸レンズＬ４４で構成されている。

実施例６の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１４．７〜２２．１ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．３４、ωｗ＝３８．５°
実施例６のデータを表２１に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表２２に示す。

投射距離を１８００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表２３に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表２４に示す。

図１２に、実施例６の収差図を図２に倣って示す。

「実施例７」
実施例７の投射用ズームレンズは、図１３に示したものである。

図１３に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、拡大側に凸の正レンズＬ２１、拡大側に凸の負メニスカスレンズＬ２２、両凹レンズＬ２３、両凸レンズＬ２４で構成されている。

拡大側に凸の正レンズＬ２１と拡大側に凸の負メニスカスレンズＬ２２とは接合されている。

実施例７の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１３．１〜１９．６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．３４、ωｗ＝４１．８°
実施例７のデータを表２５に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表２６に示す。

投射距離を１６００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表２７に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表２８に示す。

図１４に、実施例７の収差図を図２に倣って示す。

「実施例８」
実施例８の投射用ズームレンズは、図１５に示したものである。

図１５に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、拡大側に凸の正レンズＬ２１、縮小側に凹の負メニスカスレンズＬ２２、両凹レンズＬ２３、両凸レンズＬ２４で構成されている。

実施例８の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１１．５〜１７．２ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．３４、ωｗ＝４５．５°
実施例８のデータを表２９に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表３０に示す。

投射距離を１４００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表３１に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表３２に示す。

図１６に、実施例８の収差図を図２に倣って示す。

「実施例９」
実施例９の投射用ズームレンズは、図１７に示したものである。

図１７に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

拡大側に凸の正レンズＬ２１と拡大側に凸の負メニスカスレンズＬ２２は接合されている。

実施例９の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１０．７〜１６．０ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．３４、ωｗ＝４７．５°
実施例９のデータを表３３に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表３４に示す。

投射距離を１３００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表３５に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（４）のパラメータの値を、表３６に示す。

図１８に、実施例９の収差図を図２に倣って示す。

収差図に示すように、各実施例の投射用ズームレンズともに、諸収差は高レベルで補正され、球面収差、非点収差、像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差も十分に補正されている。

実施例１ないし９に示されたように、第１レンズ群Ｇ１は、２または３枚のレンズで構成されている。

第１レンズ群Ｇ１には、レンズ径の大きいレンズが用いられるが、実施例のように、第１レンズ群の構成を２枚または３枚とすることで、第１レンズ群を軽量化できる。

この軽量化により、自重によるレンズの偏心を抑えることができる。
実施例１ないし９において、第１レンズ群Ｇ１には「非点収差と歪曲収差の補正効果」を持たせている。

このようにすることにより、変倍時における「像面湾曲と歪曲収差の変動を低減」させる効果を得ることができている。

実施例１ないし９の投射用ズームレンズは何れも、広角端から望遠端への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１が固定である。

そして、第２レンズ群Ｇ２は縮小側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は拡大側に移動する。

各実施例の投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１はフォーカス群、第２レンズ群Ｇ２がコンペンセータ（収差補正群）、第３レンズ群が変倍群となっている。

この発明の投射用ズームレンズは、広角端の半画角が３４度より大きい「広画角」であり、望遠端への変倍の際に、第４レンズ群Ｇ４を拡大側に移動させている。

このようにすることにより、変倍の際の諸収差の変動を小さくできている。

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

特開２０１２−１８９９７１号公報

Claims

画像表示素子に表示された投射用画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられる投射用ズームレンズであって、
４レンズ群構成で、拡大側から縮小側へ向かって順次、第１ないし第４レンズ群が配置され、
第１レンズ群は、負の屈折力を有し、
第２レンズ群は、負の屈折力を有し、
第３レンズ群は、正の屈折力を有し、
広角端から望遠端への変倍に際し、第４レンズ群が拡大側に移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第２レンズ群は縮小側に移動し、第３レンズ群が拡大側に移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群が、緩やかで単調に縮小側へ移動するか、もしくは、縮小側に凸となる軌跡を描いて移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし３の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第３レンズ群が拡大側に移動し、
変倍の際の、第３レンズ群の移動量：Ｄ３と第４レンズ群の移動量：Ｄ４とが、条件：
（４）１．０＜Ｄ３／Ｄ４＜１．２
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし４の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際し、第１レンズ群が固定であることを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし５の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第３レンズ群の焦点距離：Ｆ３、第４レンズ群の焦点距離：Ｆ４が、条件：
（２）｜Ｆ３｜＜｜Ｆ４｜
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし６の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における第３レンズ群と第４レンズ群の合成焦点距離：Ｆ３-４ｗ、望遠端における第３レンズ群と第４レンズ群の合成焦点距離：Ｆ３-４ｔが、条件：
（３）０．９＜Ｆ３-４ｗ／Ｆ３-４ｔ＜１．１
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし７の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第４レンズ群の屈折率が、全レンズ群中で、絶対値において最も小さいことを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし８の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群が緩やかに縮小側に移動し、第３レンズ群と第４レンズ群が個別に拡大側に移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし９の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における半画角：ωｗが、条件：
（１）３４度＜ ωｗ＜５０度
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
光源と、
投射用画像を表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、上記画像表示素子を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記画像表示素子に表示された投射用画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記投射用画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を備え、
前記投射光学系として、請求項１ないし１０の任意の１に記載の投射用ズームレンズを用いることを特徴とする画像表示装置。