JP2001051194A

JP2001051194A - 投写用ズームレンズおよびプロジェクタ装置

Info

Publication number: JP2001051194A
Application number: JP11291875A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamagishi; 晃山岸; Jeffrey A Gohman; エイ．ゴーマンジェフリー
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd; In Focus Systems Inc
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd; In Focus Systems Inc
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-10-14
Publication date: 2001-02-23
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: JP4446521B2; US6137638A

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶パネルあるいはＤＭＤとプリズムを用い
たプロジェクタ装置に好適な、入射側がほぼテレセント
リックでコンパクトな投写用ズームレンズを提供する。【解決手段】スクリーン側から負・正・正・負・正の
５群のレンズＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ５により
投写用ズームレンズ１を構成する。さらに、最もスクリ
ーン側のレンズＬ１１をスクリーン側に凸の負のメニス
カスレンズとすることにより、広角で明るいズームレン
ズを実現する。収差補正をさらに良好にするために、第
１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ１と、該投写用ズー
ムレンズ１の広角端における合成焦点距離ｆｗが次の式
を満たすことが望ましい。 −１．９＜ｆ１／ｆｗ＜−０．９・・・（Ａ）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ライトバルブに表
示された像をスクリーンに拡大投影するプロジェクタ装
置の投写用ズームレンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７に、一般的な３板式の液晶プロジェ
クタの概略構成を示してある。画像をスクリーンなどに
拡大投影可能なプロジェクタ装置８は、入射側から供給
された画像をスクリーンに向かって投影する投写用ズー
ムレンズ１と、この投写用ズームレンズ１に画像を供給
する画像形成装置７とを備えている。液晶プロジェクタ
装置の場合は、画像形成装置７のライトバルブとして液
晶パネル３が採用されており、図７に示したプロジェク
タ装置８においては、白色光源６と、この光源６から放
射された光を色分解するダイクロイックミラー５Ｒおよ
び５Ｇと、赤色、緑色および青色に色分解された各色の
画像を形成する透過型表示媒体（ライトバルブ）である
液晶パネル３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒとを備えている。これ
らの液晶パネル３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒによって形成され
た投写用の画像は反射ミラー４によってダイクロイック
プリズム２に導かれ、色合成された後、投写用レンズ１
に入射される。そして、各液晶ライトバルブ３Ｂ、３Ｇ
および３Ｒに表示された画像が拡大および合成されてス
クリーン９の上に結像される。

【０００３】このような液晶プロジェクタに用いられる
投写用（投影用）ズームレンズは、ダイクロイックプリ
ズム２を挿入するために長いバックフォーカスが必要で
ある。すなわち、ダイクロイックプリズムが分光特性
上、入射角の依存性が大きいので液晶パネル側の構成は
テレセントリックな光線にしなくてはならない。また、
上記の３板式の画像形成装置に限らず、液晶ライトバル
ブを用いる場合は、液晶パネルの視角がそれほど大きく
なく、画質の角度依存性が大きいので投写用レンズの入
射側はテレセントリックであることが望ましい。

【０００４】近年、液晶パネルに代わり、マイクロマシ
ン技術を用いて機械的に光の反射方向を変えて画像を形
成する複数の素子を備えた装置が実用化されている。微
少な鏡面素子（マイクロミラー）を画素に対応させてア
レイ状に並べ、それぞれの鏡面の角度を制御することに
より画像を表示するＤＭＤ（デジタルミラーデバイス、
箔変形デバイスあるいはディスプレイ）はその1つであ
る。このマイクロミラーで画素を構成する画像形成装置
は、液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得ら
れるので、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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このＤＭＤをライトバ
ルブとして採用するプロジェクタ装置においては、ＤＭ
Ｄに光を入出力する光学系に回転色フィルタとＴＩＲプ
リズムなどを採用した単板式のプロジェクタ装置も開発
されている。このプロジェクタ装置においても、プリズ
ムが入射角の依存性が大きい特質は代わりない。したが
って、液晶パネルを用いたプロジェクタ装置に限らず、
ＤＭＤを用いたプロジェクタ装置においても入射側がテ
レセントリックになった投写用ズームレンズが要求され
る。

【０００６】プロジェクタ装置は、近年、さらに携帯性
の良い、小型、軽量さらに薄型のものが要求されてお
り、これに伴って、さらに小型で性能の良い投写用ズー
ムレンズの要求が高まっている。すなわち、小型で、明
るく高解像度の画像に対応できると共に周辺光量比が充
分あり、また広角な投写用ズームレンズが要望されてい
る。

【０００７】そこで、本発明においては、広角端でＦナ
ンバーが２．０と明るく、半画角２５度以上と広角であ
りながら、周辺光量比が充分であり、収差性能の良い小
型、特に小径の投写用ズームレンズを提供することを目
的としている。そして、本発明の投写用ズームレンズを
採用することにより、薄く小型でありながら、明るく高
解像度の画像を表示することができるプロジェクタ装置
を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の投写用ズームレ
ンズシステム（ズームレンズ）は、入射側がほぼテレセ
ントリックになった投写用ズームレンズであって、スク
リーン側から順に、負の屈折力の第１のレンズ群と、正
の屈折力の第２のレンズ群と、正の屈折力の第３のレン
ズ群と、負の屈折力の第４のレンズ群と、正の屈折力の
第５のレンズ群とを有し、第１および第５のレンズ群を
固定し、第２、第３および第４のレンズ群を移動するこ
とによりズーミングが可能な投写用ズームレンズであ
る。さらに、第１のレンズ群の最もスクリーン側のレン
ズに、スクリーン側に凸の負の屈折力のメニスカスレン
ズを採用している。

【０００９】本発明の投写用ズームレンズは、スクリー
ン側（拡大側）から入射側（縮小側）に向かって、負−
正−正−負−正の５つのレンズ群によって構成されてお
り、基本的にはレトロフォーカス型であるので非常に長
いバックフォーカスが確保でき、入射側をテレセントリ
ックにあるいはそれに非常に近い状態の投写用レンズを
形成できる。第１のレンズ群が負のパワーであるので、
Ｆナンバーが小さくて明るく、さらに、画角の広い広角
な投写用ズームレンズを実現できる。さらに、第２およ
び第３のレンズ群が独立して移動できるようにすること
により、収差性能が良く、小型の投写用ズームレンズが
実現できるものである。

【００１０】本発明の投写用ズームレンズにおいては、
さらに、第１のレンズ群を、最もスクリーン側に負の屈
折力のメニスカスレンズが配置されるようにしている。
最もスクリーン側に位置するレンズは、この投写用ズー
ムレンズにおいて最も径が大きくなるレンズである。こ
のレンズを負のメニスカスレンズとすることによりレン
ズ径を小さくしても広く画角を確保でき、また周辺光量
比も確保できる。したがって、ズームレンズ全体を小径
で薄くすると共に、明るく、高解像度の画像を投影する
のに適したレンズを提供することができる。したがっ
て、本発明により、レンズ径が５０ｍｍ以下という細い
小型の投写用レンズであって、広角端のＦナンバーが２
程度の非常に明るく、半画角が２５度と広画角であり、
さらに周辺部においても明るい画像を投影できる投写用
ズームレンズを提供することができる。

【００１１】本発明の投写用ズームレンズを採用し、こ
の投写用ズームレンズの入射側に投写用の映像を供給可
能な液晶パネルあるいはＤＭＤなどの画像形成装置と組
み合わせることにより、小型、薄型で高画質の画像を投
影できるプロジェクタ装置を提供することができる。特
に、本発明の投写用ズームレンズは、収差性能が良く、
明るく広角なレンズを５０ｍｍ程度あるいはそれ以下の
直径の細い投写レンズとして纏めることができる。した
がって、本発明の投写用ズームレンズを採用することに
より、携帯が充分に可能なサイズで、画質の良いプロジ
ェクタ装置を提供できる。

【００１２】本発明の投写用ズームレンズにおいて、さ
らにコンパクトで諸収差性能の良好なものを提供するに
は、第１のレンズ群の合成焦点距離ｆ１と、投写用ズー
ムレンズの広角端における合成焦点距離ｆｗは、次の式
（Ａ）の条件を満たすことが望ましい。

【００１３】 −１．９＜ｆ１／ｆｗ＜−０．９・・・（Ａ）この式（Ａ）の下限を下回ると、第１のレンズ群の屈折
力（パワー）が弱くなるので、レンズ径が大きくなり、
収差補正との両立が難しくなる。一方、上限を上回る
と、第１のレンズ群の屈折力が強くなるので、収差補正
が難しくなる。

【００１４】また、第４および第５のレンズ群のパワー
を適当な範囲に設定することも重要であり、これによ
り、第１ないし第５の各レンズ群を構成するレンズ径の
差がそれほどないバランスの良い投写用レンズを提供で
きる。したがって、全体の薄く、あるいは細いコンパク
トな投写用ズームレンズであって結像性能の良い投写用
ズームレンズを提供することができる。第４および第５
のレンズ群の広角端における合成焦点距離ｆｗ４５と、
合成焦点距離ｆｗが次の式の条件を満たすことが望まし
い。

【００１５】１．６＜ｆｗ４５／ｆｗ＜２．０・・・（Ｂ）この式（Ｂ）の下限を下回ると、パワーが強くなり収差
補正が困難になる。一方、上限を上回ると、パワーが弱
くなるので全長が長くなり、小型化と収差補正を両立さ
せるのが難しくなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】［実施例１］図１に、本発明の実
施例１に係る投写用ズームレンズシステム（投写用ズー
ムレンズ）１を用いたプロジェクタの光学系を示してあ
る。このプロジェクタ８は全体の構成は、先に図７に基
づき説明したものであり、各色の液晶パネル３により形
成された映像がダイクロイックプリズム２により合成さ
れる。そして、合成された映像が投写用ズームレンズ１
に入射され、スクリーン９に投影される。

【００１７】図１には、投写用ズームレンズ１の各状態
における各レンズの配置を示してある。図１（ａ）は、
拡大表示する状態である広角端における各レンズの配置
であり、図１（ｃ）は、標準状態である望遠端、さら
に、図１（ｂ）は、それらの中間における配置を示して
ある。本例の投写用ズームレンズ１は、スクリーン９の
側から５つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ
５にグループ化された１２枚のレンズＬ１１〜Ｌ５４に
より構成されている。それぞれのレンズの詳細は以下に
示した通りである。そして、第１および第２のレンズ群
の距離ｄ５、第２および第３のレンズ群の距離ｄ８、第
３および第４のレンズ群の距離ｄ１１、さらに、第３お
よび第４のレンズ群の距離ｄ１４を変えることにより広
角端から望遠端の間でズーミングが可能なレンズであ
る。

【００１８】スクリーン側の第１のレンズ群Ｇ１は全体
が負の屈折力を備えたレンズ群である。この第１のレン
ズ群Ｇ１は、スクリーン側から順に、スクリーン側に凸
で独立した負のパワーのメニスカスレンズＬ１１と、負
のパワーのダブレットをなす両凹の負レンズＬ１２およ
びスクリーン側に凸の正のメニスカスレンズＬ１３とで
構成されている。

【００１９】第２のレンズ群Ｇ２は、全体が正の屈折力
を備えたレンズ群であり、スクリーン側から順に、ダブ
レットをなす両凸の正レンズＬ２１と、入射側に凸の負
のメニスカスレンズＬ２２で構成されている。第３のレ
ンズ群Ｇ３は、両凸の正レンズＬ３１の一枚構成であ
る。そして、第３のレンズ群Ｇ３の入射側に絞りＳが配
置されており、第３のレンズ群Ｇ３と共に移動する。

【００２０】第４のレンズ群Ｇ４は、全体が負の屈折力
を備えたレンズ群であり、スクリーン側から順に、ダブ
レットをなす両凹の負レンズＬ４１と、スクリーン側に
凸の正のメニスカスレンズＬ４２で構成されている。

【００２１】最終のレンズ群Ｇ５は、全体が正の屈折力
を備えたレンズ群であり、スクリーン側から順に、ダブ
レットをなす両凹の負レンズＬ５１および両凸の正レン
ズＬ５２と、両凸の正レンズＬ５３と、スクリーン側に
凸の正レンズＬ５４により構成されている。

【００２２】先に説明したように、このような負・正・
正・負・正の５群構成のレンズ１は、レトロフォーカス
を組み合わせたレンズであり、入射側をバックフォーカ
スが非常に長いテレセントリックにしやすい構成であ
る。そして、第２および第３のレンズ群Ｇ２およびＧ３
をそれぞれ独立に移動できるようにして収差補正も行い
易い。本例のレンズ１では、広角端から望遠端に向かう
と、第２のレンズ群Ｇ２および第３のレンズ群Ｇ３は、
全体として第１のレンズ群Ｇ１に近づくが、第３のレン
ズ群Ｇ３の移動距離は小さい。このため、第２のレンズ
群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ３との距離は望遠端で広がる
ように移動する。したがって、第３のレンズ群Ｇ３と共
に移動する絞りＳは広角端から望遠端に向かってそれほ
ど移動しない構成になっている。一方、第４のレンズ群
Ｇ４は、第５のレンズ群Ｇ５に近づく方向に動く。

【００２３】すなわち、本例（以下の例でも同様であ
る）の投写用ズームレンズは、広角端から望遠端へ変倍
するときに、第１のレンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２
の距離が縮み、第２のレンズ群Ｇ２と第３のレンズ群Ｇ
３の距離が伸び、第３のレンズ群Ｇ３と第４のレンズ群
Ｇ４の距離が伸び、さらに、第４のレンズ群Ｇ４と第５
のレンズ群Ｇ５の距離が縮むように制御することにより
ズーミングの制御が行われる。そして、第３のレンズ群
Ｇ３の入射側に絞りが配置され、第３のレンズ群Ｇ３と
共に動く。

【００２４】さらに、本例の投写用ズームレンズ１は、
最もスクリーン側のレンズＬ１１をスクリーン側に凸の
負のメニスカスレンズとしている。このため、レンズ径
に対し大きな画角を確保できる。また、小さなレンズ径
で十分な周辺光量比を確保できる構成でもある。このた
め、径が小さな、投写用ズームレンズとしては非常に薄
い、あるいは細い構成で、Ｆナンバーが小さく明るく、
また、広角なズームレンズを実現することができる。

【００２５】このように、本例の投写用ズームレンズ１
においては、レンズ径が最も大きくなるスクリーン側の
レンズを負のメニスカスレンズとして径を小さくしてい
る。これと共に、第４のレンズ群Ｇ４および第５のレン
ズ群Ｇ５の合成焦点距離を適当な範囲に収めることによ
り、各群を構成するレンズ径のバランスがとれたズーム
レントしている。したがって、各群のレンズ径に大きな
差のない構成となっており、全体が薄い投写用ズームレ
ンズでありながら、個々のレンズ群を構成するレンズ面
を有効に活用できる。このため、いっそうコンパクトで
収差性能の良い投写用ズームレンズが実現できている。

【００２６】コンパクトで諸収差性能の良好な投写用ズ
ームレンズを実現するには、上記にて説明したように、
第１のレンズ群Ｇ１の合成焦点距離ｆ１と、投写用ズー
ムレンズの広角端における合成焦点距離ｆｗが式（Ａ）
の条件を満たすことが望ましい。また、第４のレンズ群
Ｇ４および第５のレンズ群Ｇ５の広角端における合成焦
点距離ｆｗ４５と、合成焦点距離ｆｗが式（Ｂ）の条件
を満たすことが望ましい。したがって、本例に投写用ズ
ームレンズ１は、それらの条件を満たすように設計され
ている。

【００２７】以下に示すレンズデータにおいて、ｒｉは
スクリーン側から順番に並んだ各レンズの曲率半径（ｍ
ｍ）、ｄｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズ面
の間の距離（ｍｍ）、ｎｉはスクリーン側から順番に並
んだ各レンズの屈折率（ｄ線）、νｉはスクリーン側か
ら順番に並んだ各レンズのアッベ数（ｄ線）を示す。ま
た、ｆは投写レンズの合成焦点距離、ｆｗは投写レンズ
の広角端における合成焦点距離、ｆ１は第１のレンズ群
Ｇ１の焦点距離、ｆｗ４５は第４および第５のレンズ群
の広角端における合成焦点距離、ＦＮｏはＦナンバー、
Ｂｆｗは広角端におけるバックフォーカス（ｍｍ）を示
す。また、データ中のｉｎｆは絞りあるいはプリズムの
面を示している。レンズデータ（Ｎｏ．１） i ri di ni vi 1 77.672 2.300 1.58913 61.3 レンズＬ１１ 2 25.660 7.890 3 -2206.735 2.500 1.56732 42.8 レンズＬ１２ 4 25.634 7.400 1.78590 43.9 レンズＬ１３ 5 62.369 d5 6 75.157 7.400 1.80450 39.6 レンズＬ２１ 7 -45.376 2.100 1.84666 23.8 レンズＬ２２ 8 -188.221 d8 9 69.446 4.300 1.77250 49.6 レンズＬ３１ 10 -145.460 5.100 11 inf d11 絞りＳ 12 -41.536 2.100 1.54814 45.8 レンズＬ４１ 13 23.255 3.700 1.84666 23.8 レンズＬ４２ 14 40.319 d14 15 -171.450 2.300 1.84666 23.8 レンズＬ５１ 16 31.065 11.100 1.58913 61.3 レンズＬ５２ 17 -46.390 0.200 18 111.623 5.500 1.62041 60.3 レンズＬ５３ 19 -111.623 0.200 20 50.969 6.400 1.62299 58.1 レンズＬ５４ 21 1567.768 5.000 22 inf 30.000 1.51680 64.2 プリズム２ 23 inf 6.158 広角端中間望遠端 f 34.080 38.100 42.600 FNo 2.02 2.14 2.29 d5 21.054 15.562 10.544 d8 3.534 8.162 11.016 d11 9.821 13.153 17.150 d14 7.978 5.510 3.676 なお、これらのレンズ間隔は、レンズ先端から３ｍの位
置に結像したときの数値を示してある。

【００２８】本例の投写ズームレンズの諸数値は以下の
通りである。ｆ１＝−４９．２ｆｗ４５＝６１．８８Ｂｗｆ＝３０．９４（空気中）広角端半画角２５．８度上記の式（Ａ）および（Ｂ）に定義したパラメータは以
下のようになる。式（Ａ）ｆ１／ｆｗ＝−１．４４式（Ｂ）ｆｗ４５／ｆｗ＝１．８２このように、本例の投写用ズームレンズ１は、倍率が
１．２５倍であり、広角端においてＦナンバーがほぼ２
と非常に明るいズームレンズとなっている。また、画角
も半画角で２５度以上と広角である。また、最もスクリ
ーン側のレンズＬ１１の径は４５ｍｍ程度と非常に小さ
い。したがって、ハウジングを含めても投写用ズームレ
ンズの外径を直径が５０ｍｍ程度以下に纏めることが可
能な投写用ズームレンズである。

【００２９】図２に、この投写用ズームレンズの広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）における球面収
差、非点収差および歪曲収差を示してある。球面収差
は、６５６．０ｎｍ（破線）、５８７．０ｎｍ（実線）
および４５０．０ｎｍ（一点鎖線）の各波長における収
差を示している。また、非点収差は、タンジェンシャル
光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ
示してある。これらの図からわかるように、本例の投写
用ズームレンズは、上述したようなレンズ構成で、さら
に、レンズ群のパワーのバランスが式（Ａ）および式
（Ｂ）の条件を満足するものである。このため、ズーム
領域全体にわたり良好な収差補正がなされている。そし
て、広角で明るい、入射側がテレセントリックの投写用
ズームレンズでありながら、そのサイズをレンズ径が４
５ｍｍ程度で、全長が１１０ｍｍ程度という非常にコン
パクトで薄く、細いレンズに纏めることができる。

【００３０】したがって、本例の投写用ズームレンズ１
は、液晶パネルあるいはＤＭＤをライトバルブとし、ダ
イクロイックプリズムあるいはＴＩＲプリズムなどをカ
ラー画像を生成するためにプロジェクタ装置に適してお
り、これらのプロジェクタ装置全体を非常に薄く纏める
ことが可能となる。また、本例の投写用ズームレンズは
入射側がテレセントリックであるので光線の方向による
依存性が少ない。したがって、ダイクロイックプリズム
に限らず、その他のプリズムなどの角度依存性のある光
学素子を用いて投写用の映像を合成あるいは形成して供
給する画像形成装置を備えたプロジェクタ装置にも適し
ており、そのようなプロジェクタ装置を携帯可能なサイ
ズに纏めることが可能となる。

【００３１】［実施例２］図３に、本発明の実施例２に
係る投写ようズームレンズ１を用いたプロジェクタの光
学系を示してある。図３には、図１と同様に広角端、中
間および望遠端における各レンズ配置を中心として示し
てある。本例の投写用ズームレンズ１も、スクリーン９
の側から５つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４および
Ｇ５にグループ化された１２枚のレンズＬ１１〜Ｌ５４
により構成されている。それぞれのレンズデータは以下
に示した通りである。また、各々のレンズ群も実施例１
と同様のレンズ構成となっている。

【００３２】なお、以下のレンズデータおよび諸収差図
は先の実施例１と同様の方法で示している。レンズデータ（Ｎｏ．２） i ri di ni vi 1 69.977 2.300 1.71700 48.0 レンズＬ１１ 2 27.143 7.200 3 -356.519 2.500 1.68893 31.2 レンズＬ１２ 4 26.022 6.500 1.84666 23.8 レンズＬ１３ 5 53.913 d5 6 69.191 11.500 1.80610 33.3 レンズＬ２１ 7 -25.615 2.100 1.84666 23.8 レンズＬ２２ 8 -114.678 d8 9 51.028 5.700 1.69680 55.5 レンズＬ３１ 10 -101.641 5.100 11 inf d11 絞りＳ 12 -36.011 2.100 1.51742 52.2 レンズＬ４１ 13 26.340 3.400 1.84666 23.8 レンズＬ４２ 14 38.609 d14 15 -151.707 2.300 1.84666 23.8 レンズＬ５１ 16 35.123 11.100 1.58913 61.3 レンズＬ５２ 17 -43.939 0.200 18 108.685 5.700 1.62041 60.3 レンズＬ５３ 19 -110.134 0.200 20 48.158 6.400 1.62280 56.9 レンズＬ５４ 21 347.812 5.000 22 inf 30.000 1.51680 64.2 プリズム２ 23 inf 6.534 広角端中間望遠端 f 34.082 38.097 42.602 FNo 2.02 2.19 2.38 d5 10.994 7.139 3.930 d8 9.553 11.756 12.137 d11 9.246 13.503 18.241 d14 8.357 5.752 3.843 なお、これらのレンズ間隔は、レンズ先端から３ｍの位
置に結像したときの数値を示してある。

【００３３】本例の投写ズームレンズの諸数値は以下の
通りである。ｆ１＝−３４．０ｆｗ４５＝６２．１８Ｂｆｗ＝３１．３６（空気中）広角端半画角２５．８度上記の式（Ａ）および（Ｂ）に定義したパラメータは以
下のようになる。式（Ａ）ｆ１／ｆｗ＝ −１．００式（Ｂ）ｆｗ４５／ｆｗ＝１．８２このように、本例の投写用ズームレンズ１も、倍率が
１．２５倍であり、広角端においてＦナンバーがほぼ２
と非常に明るいズームレンズとなっている。また、画角
も半画角で２５度以上の広角である。さらに、本例の投
写用ズームレンズ１は、パワーの配分を式（Ａ）および
式（Ｂ）を満たすように設計しているが、第１のレンズ
群Ｇ１のパワーを若干強くしている。このため、最もス
クリーン側のレンズＬ１１の径は４０ｍｍ程度とさらに
小さくなっており、投写用ズームレンズ１をさらにコン
パクトで細いものにすることができる。しかしながら、
望遠端におけるＦナンバーは若干大きくなる傾向を示し
ている。

【００３４】図４に、この投写用ズームレンズの広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）における球面収
差、非点収差および歪曲収差を示してある。これらの図
からわかるように、実施例１の投写用ズームレンズに比
べ、望遠端における補正が若干劣るが、本例の投写用ズ
ームレンズもズーム領域全体にわたり良好な収差補正が
なされている。したがって、広角で明るい、入射側がテ
レセントリックの投写用ズームレンズでありながら、そ
のサイズをレンズ径が４０ｍｍ程度で、全長が１００ｍ
ｍ程度という非常にコンパクトで薄く、細いレンズに纏
めることができる。

【００３５】［実施例３］図５に、本発明の実施例３に
係る投写用ズームレンズ１を用いたプロジェクタの光学
系を示してある。図５には、図１と同様に広角端、中間
および望遠端における各レンズ配置を中心として示して
ある。本例の投写用ズームレンズ１も、スクリーン９の
側から５つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４およびＧ
５にグループ化された１２枚のレンズＬ１１〜Ｌ５４に
より構成されている。それぞれのレンズデータは以下に
示した通りである。また、各々のレンズ群も実施例１と
同様のレンズ構成となっている。レンズデータ（Ｎｏ．３） i ri di ni vi 1 80.712 2.300 1.58144 40.9 レンズＬ１１ 2 29.496 8.000 3 314.140 2.500 1.48749 70.4 レンズＬ１２ 4 28.326 7.100 1.77250 49.6 レンズＬ１３ 5 50.709 d5 6 72.203 6.900 1.75700 47.7 レンズＬ２１ 7 -60.884 2.100 1.84666 23.8 レンズＬ２２ 8 -150.597 d8 9 75.130 3.900 1.77250 49.6 レンズＬ３１ 10 -264.501 5.100 11 inf d11 絞りＳ 12 -48.935 2.100 1.56732 42.8 レンズＬ４１ 13 21.718 4.000 1.84666 23.8 レンズＬ４２ 14 40.248 d14 15 -94.253 2.300 1.84666 23.8 レンズＬ５１ 16 30.786 11.300 1.58913 61.3 レンズＬ５２ 17 -42.271 0.200 18 107.426 5.500 1.62041 60.3 レンズＬ５３ 19 -117.494 0.200 20 49.245 6.300 1.65844 50.9 レンズＬ５４ 21 455.328 5.000 22 inf 30.000 1.51680 64.2 プリズム２ 23 inf 6.460 広角端中間望遠端 f 34.080 38.100 42.600 FNo 2.02 2.07 2.16 d5 33.093 26.540 20.268 d8 1.984 8.737 14.001 d11 9.472 11.604 14.530 d14 8.238 5.906 3.988 なお、これらのレンズ間隔は、レンズ先端から３ｍの位
置に結像したときの数値を示してある。

【００３６】本例の投写ズームレンズの諸数値は以下の
通りである。ｆ１＝−６１．３ｆｗ４５＝６３．５５Ｂｆｗ＝３１．２３（空気中）広角端半画角２５．８度上記の式（Ａ）および（Ｂ）に定義したパラメータは以
下のようになる。式（Ａ）ｆ１／ｆｗ＝ −１．８０式（Ｂ）ｆｗ４５／ｆｗ＝１．８６このように、本例の投写用ズームレンズ１も、倍率が
１．２５倍であり、広角端においてＦナンバーがほぼ２
と非常に明るいズームレンズとなっている。また、画角
も半画角で２５度以上と広角である。さらに、本例の投
写用ズームレンズ１は、パワーのバランスが式（Ａ）お
よび式（Ｂ）を満たすものであるが、第１のレンズ群Ｇ
１のパワーを若干弱くしている。このため、最もスクリ
ーン側のレンズＬ１１の径は５０ｍｍ程度と若干大きく
なり、全長も１２０ｍｍ程度と長くなる。しかしなが
ら、望遠端におけるＦナンバーは若干小さくなり、ズー
ム領域全体で明るいズームレンズとなっている。さら
に、以下の収差図に示すように望遠端における収差性能
はさらに改善されており、非常に収差性能の良いズーム
レンズとなっている。

【００３７】図６に、この投写用ズームレンズの広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）における球面収
差、非点収差および歪曲収差を示してある。これらの図
からわかるように、実施例１の投写用ズームレンズに比
べ、レンズ径および全長が若干大きくなるが、ズーム領
域全体にわたりさらに良好な収差補正がなされている。
したがって、広角で明るい、入射側がテレセントリック
の投写用ズームレンズでありながら、そのサイズを十分
にコンパクトに纏めることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の投写用
ズームレンズは、スクリーン側から負、正、正、負およ
び正の５群のレンズを配置した入力側がテレセントリッ
クとなったズームレンズである。そして、最もスクリー
ン側のレンズを負レンズとすることによりレンズ径を小
さくしながら、画角が大きく明るい投写用レンズであ
り、周辺光量比も確保できるものを提供している。さら
に、最もスクリーン側の第１のレンズ群のパワーの配分
と、入射側の第４および第５のレンズ群のパワーを上述
した適切な範囲にすることにより、いっそうコンパクト
で収差性能も非常に良好な投写用ズームレンズを実現し
ている。

【００３９】したがって、本発明の投写用ズームレンズ
を採用することにより、明るく高解像度の画像を投写す
ることができるプロジェクタ装置を提供できる。そし
て、プロジェクタ装置は、大変にコンパクトに纏めるこ
とが可能であり、本格的な携帯型のプロジェクタ装置と
して提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る投写用ズームレンズシ
ステムおよびプロジェクタ装置の構成を示す図であり、
広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態
におけるレンズの配置を示す図である。

【図２】図１に示すレンズシステムの縦収差図であり、
広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態
の収差を示す図である。

【図３】本発明の実施例２に係る投写用ズームレンズシ
ステムおよびプロジェクタ装置の構成を示す図であり、
広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態
におけるレンズの配置を示す図である。

【図４】図３に示すレンズシステムの縦収差図であり、
広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態
の収差を示す図である。

【図５】本発明の実施例３に係る投写用ズームレンズシ
ステムおよびプロジェクタ装置の構成を示す図であり、
広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態
におけるレンズの配置を示す図である。

【図６】図５に示すレンズシステムの縦収差図であり、
広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態
の収差を示す図である。

【図７】３板式のプロジェクタ装置の概略構成を示す図
である。

【符号の説明】

１投写用ズームレンズシステム２ダイクロイックプリズム３ＬＣＤ６光源７画像形成装置８プロジェクタ装置９スクリーン

フロントページの続き (71)出願人 592071325 27700ＢＳＷＰＡＲＫＷＡＹＡＶＥＮＵＥ，ＷＩＬＳＯＮＶＬＬＥ，ＯＲ 97070−9215 Ｕ．Ｓ．Ａ (72)発明者山岸晃長野県諏訪市大字湖南4529番地日東光学株式会社内 (72)発明者ジェフリーエイ．ゴーマンアメリカ合衆国オレゴン州 97123 ヒルズボロオーンダフロード 21525 Ｆターム(参考） 2H087 KA06 NA02 PA08 PA16 PB12 QA02 QA06 QA17 QA22 QA25 QA32 QA41 QA45 RA36 RA41 SA44 SA46 SA49 SA53 SA55 SA63 SA64 SA65 SA72 SA76 SB04 SB13 SB22 SB33 SB45

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射側がほぼテレセントリックになった
投写用ズームレンズであって、スクリーン側から順に、
負の屈折力の第１のレンズ群と、正の屈折力の第２のレ
ンズ群と、正の屈折力の第３のレンズ群と、負の屈折力
の第４のレンズ群と、正の屈折力の第５のレンズ群とを
有し、前記第１および第５のレンズ群を固定し、前記第
２、第３および第４のレンズ群を移動することによりズ
ーミングが可能であり、さらに、前記第１のレンズ群の最もスクリーン側のレン
ズがスクリーン側に凸の負の屈折力のメニスカスレンズ
である投写用ズームレンズ。
【請求項２】請求項１において、前記第１のレンズ群
の合成焦点距離ｆ１と、該投写用ズームレンズの広角端
における合成焦点距離ｆｗが次の式を満たす投写用ズー
ムレンズ。 −１．９＜ｆ１／ｆｗ＜−０．９
【請求項３】請求項２において、前記第４および第５
のレンズ群の広角端における合成焦点距離ｆｗ４５と、
前記合成焦点距離ｆｗが次の式を満たす投写用ズームレ
ンズ。１．６＜ｆｗ４５／ｆｗ＜２．０
【請求項４】請求項１に記載の投写用ズームレンズ
と、この投写用ズームレンズの入射側に投写用の映像を
供給可能な画像形成装置とを有するプロジェクタ装置。