JP2017021122A - 投射用ズームレンズおよび画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】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】画像表示素子の表示面上に表示された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の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が、それぞれ個別に縮小側または拡大側へ移動する。
【選択図】図１
【解決手段】画像表示素子の表示面上に表示された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の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が、それぞれ個別に縮小側または拡大側へ移動する。
【選択図】図１
Description
この発明は、投射用ズームレンズおよび画像表示装置に関する。
画像表示素子の表示面に表示された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は、企業でのプレゼンテーション用や学校での教育用、また家庭用に近年広く普及している。以下では、画像表示素子を「ライトバルブ」とも言い、画像表示装置を「プロジェクタ」とも言う。
近来、プロジェクタは、その光学的な性能が顕著に向上してきているが、良好な光学性能とともに、プロジェクタ本体を移動させることなく投射画面を調整できる光学的な変倍機能を持つ投射用ズームレンズ、即ち「投射用ズームレンズ」に対する要望が大きい。
所謂「フロント投射型のプロジェクタ」に用いる投射用ズームレンズとしては、従来、特許文献１、２に記載されたものが知られている。
近来、プロジェクタは、その光学的な性能が顕著に向上してきているが、良好な光学性能とともに、プロジェクタ本体を移動させることなく投射画面を調整できる光学的な変倍機能を持つ投射用ズームレンズ、即ち「投射用ズームレンズ」に対する要望が大きい。
所謂「フロント投射型のプロジェクタ」に用いる投射用ズームレンズとしては、従来、特許文献１、２に記載されたものが知られている。
この発明は、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、画像表示素子の表示面上に表示された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の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群が固定され、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する。
この発明によれば、新規な投射用ズームレンズを実現できる。
以下、実施の形態を説明する。
図１、図３、図５、図７に、投射用ズームレンズの実施の形態を４例示す。
これら図１、図３、図５、図７に実施の形態を示す投射用ズームレンズは、この順序で後述する具体的な実施例１〜４に相当する。
繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。
上記各図の最上段の図において、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」、符号Ｇ５は「第５レンズ群」、符号Ｒｅｆ．は「反射部材」をそれぞれ示す。
図１、図３、図５、図７に、投射用ズームレンズの実施の形態を４例示す。
これら図１、図３、図５、図７に実施の形態を示す投射用ズームレンズは、この順序で後述する具体的な実施例１〜４に相当する。
繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。
上記各図の最上段の図において、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」、符号Ｇ５は「第５レンズ群」、符号Ｒｅｆ．は「反射部材」をそれぞれ示す。
上記各図は「４段の図」からなる。最上段から第３段までは、投射用ズームレンズの第１レンズ群Ｇ１から第５レンズ群Ｇ５までの配置を「光軸を直線的に展開した状態」で示している。最上段の図と第２段の図は「広角端(最上段の図 図中に「ＷＩＤＥ」と表示)から望遠端（第２段の図 図中に「ＴＥＬＥ」と表示）への変倍」に際しての第２レンズ群Ｇ２〜第５レンズ群Ｇ５の「変位動作」を示している。
これらの図において、左側が「拡大側」、右側が「縮小側」である。
変倍動作は上記各図に示す如く、広角端から望遠端への変倍に際しては、第２レンズ群Ｇ２が縮小側に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５が拡大側に、それぞれ「個別の移動量」で移動する。
これらの図において、左側が「拡大側」、右側が「縮小側」である。
変倍動作は上記各図に示す如く、広角端から望遠端への変倍に際しては、第２レンズ群Ｇ２が縮小側に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５が拡大側に、それぞれ「個別の移動量」で移動する。
上記各図の第２段、第３段の図には「合焦の際に移動するレンズ群」の合焦動作（図中に「ＦＯＣＵＳＩＮＧ」と表示、矢印は「合焦時の移動方向」を示す。）も示している。最下段の図は、反射部材Ｒｅｆ．により光路を屈曲させた状態で「合焦の際に移動するレンズ群の合焦動作」を示している。
第３段および最下段の図は「光線による光路図」でもある。
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順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を配してなるレンズ群構成である。反射部材Ｒｅｆ．は、第１レンズ群Ｇ１の内側に配置される。反射部材Ｒｅｆ．は、これらの実施の形態において「直角プリズム」としているが、これに限定される訳ではない。
反射部材Ｒｅｆ．は、第１レンズ群Ｇ１の「内側」に配設されるので、第１レンズ群Ｇ１の「最も拡大側」に反射部材Ｒｅｆ．が位置することはない。
第３段および最下段の図は「光線による光路図」でもある。
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順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を配してなるレンズ群構成である。反射部材Ｒｅｆ．は、第１レンズ群Ｇ１の内側に配置される。反射部材Ｒｅｆ．は、これらの実施の形態において「直角プリズム」としているが、これに限定される訳ではない。
反射部材Ｒｅｆ．は、第１レンズ群Ｇ１の「内側」に配設されるので、第１レンズ群Ｇ１の「最も拡大側」に反射部材Ｒｅｆ．が位置することはない。
さらに、上記各図において、開口絞りＳＴＯＰは、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に配されている。「画像表示素子(ライトバルブ)」は第５レンズ群Ｇ５の縮小側に配置されており、その表示面を保護するカバーガラスＣＧ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。反射型や透過型の液晶パネル等をライトバルブとして用いることもできる。
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は正の屈折力、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力、第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力、第５レンズ群Ｇ５は負の屈折力を、それぞれ有する。
従って、投射用ズームレンズの屈折力配分は、拡大側から縮小側へ向かって「正・負・正・正・負」である。
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。反射型や透過型の液晶パネル等をライトバルブとして用いることもできる。
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は正の屈折力、第２レンズ群Ｇ２は負の屈折力、第３レンズ群Ｇ３は正の屈折力、第４レンズ群Ｇ４は正の屈折力、第５レンズ群Ｇ５は負の屈折力を、それぞれ有する。
従って、投射用ズームレンズの屈折力配分は、拡大側から縮小側へ向かって「正・負・正・正・負」である。
拡大側に近い第２レンズ群Ｇ２の屈折力を負とすることで、主光線の高さを「低く」でき、レンズの有効径を小さく出来、投射用ズームレンズのコンパクト化が可能となる。
上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１の内側に反射部材Ｒｅｆ．を設けて「光路を屈曲」させるので、投射用ズームレンズの「見た目の大きさ」を小さくできる。
合焦方式としては「第１レンズ群Ｇ１の一部を光軸方向へ移動させて行う方法」と「第２レンズ群Ｇ２の一部、もしくは第３レンズ群Ｇ３を光軸方向へ移動させて行う方法」とが可能である。
「第１レンズ群の一部を光軸方向へ移動させる合焦方式」では、第１レンズ群の一部が移動し、残りの部分は固定される。以下、便宜的に、第１レンズ群の、合焦の際に移動する部分を「移動合焦群」、合焦の際に固定される部分を「固定合焦群」と呼ぶ。
「第２レンズ群の一部を光軸方向に移動させて合焦を行う合焦方式」の場合においても、第２レンズ群のうちの、合焦の際に移動する部分を「移動合焦群」、合焦の際に固定される部分を「固定合焦群」と呼ぶ。
「移動合焦群」は上に説明した「合焦の際に移動するレンズ群」である。
「第３レンズ群を光軸方向に移動させて合焦を行う合焦方式」の場合は、勿論、第３レンズ群Ｇ３が「移動合焦群」である。
上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズでは、第１レンズ群Ｇ１の内側に反射部材Ｒｅｆ．を設けて「光路を屈曲」させるので、投射用ズームレンズの「見た目の大きさ」を小さくできる。
合焦方式としては「第１レンズ群Ｇ１の一部を光軸方向へ移動させて行う方法」と「第２レンズ群Ｇ２の一部、もしくは第３レンズ群Ｇ３を光軸方向へ移動させて行う方法」とが可能である。
「第１レンズ群の一部を光軸方向へ移動させる合焦方式」では、第１レンズ群の一部が移動し、残りの部分は固定される。以下、便宜的に、第１レンズ群の、合焦の際に移動する部分を「移動合焦群」、合焦の際に固定される部分を「固定合焦群」と呼ぶ。
「第２レンズ群の一部を光軸方向に移動させて合焦を行う合焦方式」の場合においても、第２レンズ群のうちの、合焦の際に移動する部分を「移動合焦群」、合焦の際に固定される部分を「固定合焦群」と呼ぶ。
「移動合焦群」は上に説明した「合焦の際に移動するレンズ群」である。
「第３レンズ群を光軸方向に移動させて合焦を行う合焦方式」の場合は、勿論、第３レンズ群Ｇ３が「移動合焦群」である。
第１レンズ群Ｇ１の一部を「移動合焦群」として移動させる合焦方式では「光線角収差の変動」を小さく抑えることが可能となる。また、移動合焦群の「合焦に必要な移動量」を小さく出来る。さらに「移動合焦群の屈折力」を強めて広角化を図ることにより、投射用ズームレンズの光学性能を効果的に高くすることが可能となる。
第２レンズ群Ｇ２の一部、もしくは第３レンズ群Ｇ３を移動させる合焦方式は、所謂インナーフォーカス方式として構成することができる。
上記何れの合焦方式でも「変倍による投射距離の変化に伴う性能の変動」を小さくすることが可能となる。
なお、合焦方式は、上記の２方式に限定される訳ではなく、第１レンズＧ１全系を移動させる合焦方式や、レンズ全系を移動させる全体繰り出し方式も可能である。
第２レンズ群Ｇ２の一部、もしくは第３レンズ群Ｇ３を移動させる合焦方式は、所謂インナーフォーカス方式として構成することができる。
上記何れの合焦方式でも「変倍による投射距離の変化に伴う性能の変動」を小さくすることが可能となる。
なお、合焦方式は、上記の２方式に限定される訳ではなく、第１レンズＧ１全系を移動させる合焦方式や、レンズ全系を移動させる全体繰り出し方式も可能である。
この発明の投射用ズームレンズは、以下の３条件（１）〜（３）の任意の１以上を満足することが好ましい。
（１） ４．０ ＜ ｜Ｆ１／Ｆ２｜ ＜ ５０．０
（２） ２．０ ＜ Ｆ３／Ｆ４ ＜ ４．０
（３） −１１．０ ＜ Ｆ５／Ｂｆ ＜ −５．０
これら条件（１）〜（３）の各パラメータを構成する記号の意味は以下の通りである。
（１） ４．０ ＜ ｜Ｆ１／Ｆ２｜ ＜ ５０．０
（２） ２．０ ＜ Ｆ３／Ｆ４ ＜ ４．０
（３） −１１．０ ＜ Ｆ５／Ｂｆ ＜ −５．０
これら条件（１）〜（３）の各パラメータを構成する記号の意味は以下の通りである。
Ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離（＞０）
Ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離（＜０）
Ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（＞０）
Ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離（＞０）
Ｆ５：第５レンズ群Ｇ５の焦点距離（＜０）
Ｂｆ：広角端におけるバックフォーカス（＞０ 第５レンズ群Ｇ５の最も縮小側のレンズ面から画像表示素子の表示面までの距離） 。
Ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離（＜０）
Ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（＞０）
Ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離（＞０）
Ｆ５：第５レンズ群Ｇ５の焦点距離（＜０）
Ｂｆ：広角端におけるバックフォーカス（＞０ 第５レンズ群Ｇ５の最も縮小側のレンズ面から画像表示素子の表示面までの距離） 。
また「第１レンズ群Ｇ１の移動合焦群を光軸方向へ移動させる合焦方式」の場合には、以下の条件（４）を単独で、あるいは条件（１）〜（３）の任意の１以上と共に満足することが好ましい。
（４） ０．１ ＜ ｜ｆ１−１／ｆ１−２｜ ＜ ２．０ 。
（４） ０．１ ＜ ｜ｆ１−１／ｆ１−２｜ ＜ ２．０ 。
条件（４）においてパラメータを構成する記号の意味は以下の通りである。
ｆ１−１：第１レンズ群Ｇ１の移動合焦群の焦点距離
ｆ１−２：第１レンズ群Ｇ１の固定合焦群の焦点距離 。
ｆ１−１：第１レンズ群Ｇ１の移動合焦群の焦点距離
ｆ１−２：第１レンズ群Ｇ１の固定合焦群の焦点距離 。
条件（１）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離：Ｆ１と第２レンズ群Ｇ２の焦点距離：Ｆ２の比の適切な範囲を定める条件である。
条件（１）のパラメータ：｜Ｆ１/Ｆ２｜が小さく(大きく)なることは、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対して「相対的に強く(弱く)」なることを意味する。
条件（１）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対して「過大に強く」なって非点格差が過大となり易く、また、投射用ズームレンズの画角が狭くなり易い。
条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対し不十分となり、第１レンズ群Ｇ１の拡大側のレンズの大径化、延いては投射用ズームレンズの大型化を招来し易い。
条件（１）の範囲内では、非点格差を良好に保つことができ、投射用ズームレンズのコンパクト化の実現も容易である。
条件（１）のパラメータ：｜Ｆ１/Ｆ２｜が小さく(大きく)なることは、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対して「相対的に強く(弱く)」なることを意味する。
条件（１）の下限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対して「過大に強く」なって非点格差が過大となり易く、また、投射用ズームレンズの画角が狭くなり易い。
条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群Ｇ１の正の屈折力が、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力に対し不十分となり、第１レンズ群Ｇ１の拡大側のレンズの大径化、延いては投射用ズームレンズの大型化を招来し易い。
条件（１）の範囲内では、非点格差を良好に保つことができ、投射用ズームレンズのコンパクト化の実現も容易である。
画像投射時には、ライトバルブ側からの投射光束が、第５レンズ群Ｇ５の側から、第１レンズ群Ｇ１側へ導光される。このとき、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が正で、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が負であるので、第２レンズ群Ｇ２から第１レンズ群Ｇ１に受け渡される「発散性の光束の発散性」が第１レンズ群Ｇ１により抑制される。
条件（１）が満足されると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の正・負の屈折力が良好にバランスし「第２レンズ群Ｇ２の光束の発散角で発生する負の歪曲収差が、第１レンズ群の正の屈折力による正の歪曲収差により有効に相殺」される。
従って、投射用ズームレンズの歪曲収差が良好に補正される。
条件（１）が満足されると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の正・負の屈折力が良好にバランスし「第２レンズ群Ｇ２の光束の発散角で発生する負の歪曲収差が、第１レンズ群の正の屈折力による正の歪曲収差により有効に相殺」される。
従って、投射用ズームレンズの歪曲収差が良好に補正される。
条件（２）は、変倍に際して移動する第２、第３、第４、第５レンズ群のうち、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の屈折力配分を良好にする条件である。
条件（２）の下限を超えると、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力に対して過剰に強くなり、第２レンズ群Ｇ２の負の屈折力が有効に作用せず、全変倍域で像面湾曲が大きく発生し易い。
条件（２）の上限を超えると、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力に対して不十分となり、第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群Ｇ２とが近づく望遠側で「大きな像面湾曲」を発生させ易い。
条件（３）は「コマ収差を最適化できる条件」である。
条件（３）の範囲外では、縮小側（ライトバルブ側）から入射する光線の角度を拡大する第５レンズ群Ｇ５の負の屈折力が過大または過小となり、第４レンズ群Ｇ４から拡大側に向かう光線の角度が過大または過小になり、コマ収差が大きくなり易い。
条件（２）の上限を超えると、第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力が第４レンズ群Ｇ４の正の屈折力に対して不十分となり、第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群Ｇ２とが近づく望遠側で「大きな像面湾曲」を発生させ易い。
条件（３）は「コマ収差を最適化できる条件」である。
条件（３）の範囲外では、縮小側（ライトバルブ側）から入射する光線の角度を拡大する第５レンズ群Ｇ５の負の屈折力が過大または過小となり、第４レンズ群Ｇ４から拡大側に向かう光線の角度が過大または過小になり、コマ収差が大きくなり易い。
条件（４）は、第１レンズ群Ｇ１の「移動合焦群の屈折力と固定合焦群の屈折力」をバランスさせる条件である。
条件（４）のパラメータ：｜ｆ１−１／ｆ１−２｜が小さく(大きく)なることは、移動合焦群の屈折力が、固定合焦群の屈折力に対して相対的に大きく(小さく)なることを意味する。
条件（４）のパラメータ：｜ｆ１−１／ｆ１−２｜が小さくなると、移動合焦群の屈折力が大きくなって「少ない移動量による合焦」が可能となる。
条件（４）の下限を超えると、移動合焦群の屈折力が過大となって、固定合焦群の屈折力とのバランスが崩れ易く、特に球面収差を大きく発生させ易い。
条件（４）の上限を超えると、固定合焦群の屈折力が相対的に過大となり、この場合も大きな球面収差を発生させ易い。
条件（４）を満足するようにすると「被投射面に拡大表示される画面の大きさ」を変化させても良好な性能を容易に実現できる。
なお、図１、図３、図５、図７に実施の形態を示す投射用ズームレンズでは、これらの図から明らかなように、結像光線として「斜光線」を用いている。
条件（４）のパラメータ：｜ｆ１−１／ｆ１−２｜が小さく(大きく)なることは、移動合焦群の屈折力が、固定合焦群の屈折力に対して相対的に大きく(小さく)なることを意味する。
条件（４）のパラメータ：｜ｆ１−１／ｆ１−２｜が小さくなると、移動合焦群の屈折力が大きくなって「少ない移動量による合焦」が可能となる。
条件（４）の下限を超えると、移動合焦群の屈折力が過大となって、固定合焦群の屈折力とのバランスが崩れ易く、特に球面収差を大きく発生させ易い。
条件（４）の上限を超えると、固定合焦群の屈折力が相対的に過大となり、この場合も大きな球面収差を発生させ易い。
条件（４）を満足するようにすると「被投射面に拡大表示される画面の大きさ」を変化させても良好な性能を容易に実現できる。
なお、図１、図３、図５、図７に実施の形態を示す投射用ズームレンズでは、これらの図から明らかなように、結像光線として「斜光線」を用いている。
投射用ズームレンズの具体的な実施例を挙げる前に、図９（ａ）、（ｂ）を参照して、プロジェクタの実施の形態を２例、簡単に説明する。繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては符号を共通化した。
図９（ａ）、（ｂ）に示すプロジェクタ１は何れも、画像表示素子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１は、照明系２と、画像表示素子であるＤＭＤ３と、投射用ズームレンズ４または４Ａとを有する。
投射用ズームレンズ４または４Ａとしては、請求項１〜９の任意の１に記載されたもの、具体的には後述の実施例１〜４の何れかのものを用いることができる。
照明系２から「Ｒ・Ｇ・Ｂの３色の光」を時間的に分離してＤＭＤ３の表示面に照射し、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微小ミラー(マイクロミラー)の傾斜を制御する。
このようにしてＤＭＤ３の表示面に「投射されるべき画像」が表示され、該画像により強度変調された光が、投射用ズームレンズ４または４ＡによりスクリーンＳ上に結像され、上記画像は拡大投射される。
図９（ａ）、（ｂ）に示すプロジェクタ１は何れも、画像表示素子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１は、照明系２と、画像表示素子であるＤＭＤ３と、投射用ズームレンズ４または４Ａとを有する。
投射用ズームレンズ４または４Ａとしては、請求項１〜９の任意の１に記載されたもの、具体的には後述の実施例１〜４の何れかのものを用いることができる。
照明系２から「Ｒ・Ｇ・Ｂの３色の光」を時間的に分離してＤＭＤ３の表示面に照射し、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微小ミラー(マイクロミラー)の傾斜を制御する。
このようにしてＤＭＤ３の表示面に「投射されるべき画像」が表示され、該画像により強度変調された光が、投射用ズームレンズ４または４ＡによりスクリーンＳ上に結像され、上記画像は拡大投射される。
照明系２は、光源２１、コンデンサーレンズ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または４Ａ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または４Ａのバックフォーカスをある程度確保する必要がある。
このため、ミラーＭを用いて、照明光の入射角とバクフォーカスを確保している。
なお、コンデンサーレンズ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。
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または４Ａ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または４Ａのバックフォーカスをある程度確保する必要がある。
このため、ミラーＭを用いて、照明光の入射角とバクフォーカスを確保している。
なお、コンデンサーレンズ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。
図９（ａ）に示す例では、投射用ズームレンズ４は、プロジェクタ１のケーシング内に収められている。図９（ｂ）に示す例では、投射用ズームレンズ４Ａの一部（反射部材Ｒｅｆ．を含む第１レンズ群）が、プロジェクタ１のケーシングの外部に突出している。
図９（ｂ）の構成では、プロジェクタ本体を縦置きにしたり、また、投射方向を天井側や床側に向けて投射させたりすることが可能である。
以下に説明する実施例１〜４のうち、実施例１、２では、第１レンズＧ１の一部（移動合焦群）を光軸方向に移動させて合焦を行う。実施例３では、第２レンズ群Ｇ２の一部を移動合焦群として合焦を行う。実施例４では、第３レンズ群Ｇ３を移動合焦群として光軸方向に移動させて合焦を行う。実施例１〜４とも、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ている。
図９（ｂ）の構成では、プロジェクタ本体を縦置きにしたり、また、投射方向を天井側や床側に向けて投射させたりすることが可能である。
以下に説明する実施例１〜４のうち、実施例１、２では、第１レンズＧ１の一部（移動合焦群）を光軸方向に移動させて合焦を行う。実施例３では、第２レンズ群Ｇ２の一部を移動合焦群として合焦を行う。実施例４では、第３レンズ群Ｇ３を移動合焦群として光軸方向に移動させて合焦を行う。実施例１〜４とも、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ている。
以下に、この発明の投射用ズームレンズの具体的な実施例を４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(Ｆナンバ)
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 。
Ｆｎｏ：開口数(Ｆナンバ)
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＝(Ｈ２／Ｒ)／[１＋{１−Ｋ(Ｈ／ｒ)２}１／２］
＋Ｃ４・Ｈ４＋Ｃ６・Ｈ６＋Ｃ８・Ｈ８＋Ｃ１０・Ｈ１０＋・・・ 。
＋Ｃ４・Ｈ４＋Ｃ６・Ｈ６＋Ｃ８・Ｈ８＋Ｃ１０・Ｈ１０＋・・・ 。
この式中の、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。
長さの次元を持つ量（Ｒ、Ｄ、Ｆ、Ｂｆ等）の単位は、特に断らない限り「ｍｍ」であり、角の単位は「度」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Ｌ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１とＬ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
前述の如く、ライトバルブとしてはＤＭＤが想定されており、最も縮小側にＤＭＤのカバーガラスとしてＣＧを設置している。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。
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Ｌ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１とＬ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
前述の如く、ライトバルブとしてはＤＭＤが想定されており、最も縮小側にＤＭＤのカバーガラスとしてＣＧを設置している。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。
合焦は、第１レンズ群Ｇ１の一部のレンズＬ１０１とＬ１０２を「移動合焦群」として「同時に光軸方向に移動」させることによって行われる。
第１レンズ群Ｇ１は正群で、レンズＬ１０１、Ｌ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、レンズＬ１０３で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は正群で、レンズＬ１０１、Ｌ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、レンズＬ１０３で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
実施例１における、全系の焦点距離：Ｆ、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
Ｆ＝１３．１〜１５．８、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．０〜３６．７°
実施例１のデータを表１に示す。
実施例１のデータを表１に示す。
表１において、「Ｓ」は面番号で、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：２０）を含む。「ＰＺ」は反射部材としての「直角プリズム」、「ＣＧ」はライトバルブ（ＤＭＤ）のカバーガラスを表わす。
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し、「＊」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。
非球面のデータを表２に示す。
上の表記で例えば「4.7520E-21」は「4.7520×10-21」を意味する。以下においても同様である。
表１中のＤ9、Ｄ13、Ｄ15、Ｄ20、Ｄ27は、物体距離が１６００ｍｍの場合の広角端、中間焦点距離(以下「中間」と記す。)、望遠端における面間隔であり、それぞれの数値を表３に示す。
上記の如く、実施例１では、第１レンズ群Ｇ１の一部のレンズＬ１０１とＬ１０２が移動合焦群として「同時に光軸方向に移動」することによって合焦がなされる。
表１における面間隔：Ｄ４（＝１３．６３）は「合焦動作が行われない状態におけるレンズＬ１０２と反射部材である直角プリズムＰＺの拡大側の面との間隔」である。合焦動作が行われると、レンズＬ１０２と直角プリズムＰＺの反射面との間隔が変化する。この変化分を表１において「Ｄ５」で示している。
広角端において画面サイズが変化したときのＤ５の変化を表４に示す。
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）のパラメータの値を、表５に示す。
条件（１）〜（４）のパラメータの値を、表５に示す。
図２に、実施例１の収差図を示す。
図２の左側における「上段は広角端、中段は中間、下段は望遠端における収差図」をそれぞれ示す。図２の右側の図は「広角端における画面サイズ」が、４０インチ相当、８０インチ相当、３００インチ相当に変化したときの収差図である。
上・中・下各段の収差図において、左側の図は「ＳＡ（球面収差）」、中央の図は「ＡＳ（非点収差）」、右側の図は「Ｄｉｓｔ．（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」はタンジェンシァル、「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。
図２に示す通り変倍させても、収差の変動は小さいことが分かる。
収差図におけるこれ等の表示は以下の実施例２〜４の収差図においても同様である。
図２の左側における「上段は広角端、中段は中間、下段は望遠端における収差図」をそれぞれ示す。図２の右側の図は「広角端における画面サイズ」が、４０インチ相当、８０インチ相当、３００インチ相当に変化したときの収差図である。
上・中・下各段の収差図において、左側の図は「ＳＡ（球面収差）」、中央の図は「ＡＳ（非点収差）」、右側の図は「Ｄｉｓｔ．（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」はタンジェンシァル、「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。
図２に示す通り変倍させても、収差の変動は小さいことが分かる。
収差図におけるこれ等の表示は以下の実施例２〜４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。
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.とで構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１とＬ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。
合焦は、第１レンズ群Ｇ１の一部のＬ１０１とＬ１０２を「移動合焦群」として同時に光軸方向に移動させることによってなされる。
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。
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.とで構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１とＬ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。
合焦は、第１レンズ群Ｇ１の一部のＬ１０１とＬ１０２を「移動合焦群」として同時に光軸方向に移動させることによってなされる。
第１レンズ群Ｇ１は正群で、レンズＬ１０１、Ｌ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、レンズＬ１０３で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
実施例２における、全系の焦点距離：Ｆ、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
Ｆ＝１３．０〜１５．８、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．０〜３６．７°
実施例２のデータを表６に示す。
実施例２のデータを表６に示す。
「非球面のデータ」
非球面のデータを表７に示す。
非球面のデータを表７に示す。
表５中のＤ9、Ｄ13、Ｄ15、Ｄ20、Ｄ27は、物体距離が１６００ｍｍの場合の広角端、中間、望遠端における面間隔であり、それぞれの数値を表８に示す。
広角端において画面サイズが変化したときのＤ５の変化を、表４に倣って表９に示す。
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）のパラメータの値を、表１０に示す。
条件（１）〜（４）のパラメータの値を、表１０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Ｌ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１とＬ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。
合焦は、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２０２を「移動合焦群」として光軸方向に移動させて行われる。
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Ｌ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１とＬ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置されている。
合焦は、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２０２を「移動合焦群」として光軸方向に移動させて行われる。
図５の下段に反射部材Ｒｅｆ．を直角プリズムとして示した光路図を示す。
遮光線を結像光線として用いているので、図５の下段に示すような、第１レンズ群Ｇ１を「レンズの一部を切り欠いた状態のレンズ」にすることも可能になるが、勿論これに限ったものではない。
遮光線を結像光線として用いているので、図５の下段に示すような、第１レンズ群Ｇ１を「レンズの一部を切り欠いた状態のレンズ」にすることも可能になるが、勿論これに限ったものではない。
第１レンズ群Ｇ１は正群で、レンズＬ１０１、Ｌ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、レンズＬ１０３で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
実施例３における、全系の焦点距離：Ｆ、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
Ｆ＝１３．１〜１５．８、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．０〜３６．７°
実施例３のデータを表１１に示す。
実施例３のデータを表１１に示す。
「非球面のデータ」
非球面のデータを表１２に示す。
非球面のデータを表１２に示す。
表９中のＤ9、Ｄ11、Ｄ13、Ｄ15、Ｄ20、Ｄ27は、物体距離が１６００ｍｍの場合の広角端、中間、望遠端における面間隔であり、それぞれの数値を表１３に表す。
広角端における画面サイズが変化したときのD11とD13の変化を表１４に示す。
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（３）のパラメータの値を、表１５に示す。合焦は第１レンズ群Ｇ１以外のレンズＬ２０２の移動で行うので条件（４）は適用外である。
条件（１）〜（３）のパラメータの値を、表１５に示す。合焦は第１レンズ群Ｇ１以外のレンズＬ２０２の移動で行うので条件（４）は適用外である。
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。
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１〜Ｌ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置している。
合焦は、第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３０１を光軸方向に移動させて行う。
遮光線を結像光線として用いているので、実施例３の場合と同様、図７の下段に示すような、第１レンズ群Ｇ１を「レンズの一部を切り欠いた状態のレンズ」にすることも可能になるが、勿論これに限ったものではない。
「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。
第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１０１〜Ｌ１０３と反射部材Ｒｅｆ.で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２０１〜Ｌ２０２で構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３０１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４０１とＬ４０２で構成され、第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５０１〜Ｌ５０４で構成されている。
開口絞りＳＴＯＰは第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５の間に設置している。
合焦は、第３レンズ群Ｇ３のレンズＬ３０１を光軸方向に移動させて行う。
遮光線を結像光線として用いているので、実施例３の場合と同様、図７の下段に示すような、第１レンズ群Ｇ１を「レンズの一部を切り欠いた状態のレンズ」にすることも可能になるが、勿論これに限ったものではない。
第１レンズ群Ｇ１は正群で、レンズＬ１０１、Ｌ１０２、反射部材Ｒｅｆ．、レンズＬ１０３で構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
実施例４における、全系の焦点距離：Ｆ、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
Ｆ＝１３．０〜１５．８、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．０〜３６．７°
実施例４のデータを表１６に示す。
第２レンズ群Ｇ２は負群で、２枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚のレンズＬ３０１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚のレンズＬ４０１、Ｌ４０２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、４枚のレンズＬ５０１、Ｌ５０２、Ｌ５０３、Ｌ５０４で構成されている。
実施例４における、全系の焦点距離：Ｆ、Ｆナンバ、半画角：ωの範囲は、以下のとおりである。
Ｆ＝１３．０〜１５．８、Ｆｎｏ＝２．５６〜３．３５、ω＝４２．０〜３６．７°
実施例４のデータを表１６に示す。
「非球面のデータ」
非球面のデータを表１７に示す。
非球面のデータを表１７に示す。
表１３中の面間隔：Ｄ9、Ｄ13、Ｄ15、Ｄ20、Ｄ27は、物体距離が１６００ｍｍの場合の広角端、中間、望遠端で変化し、それぞれの数値を表１８に表す。
広角端における画面サイズが変化したときのD13とD15の変化を表１９に示す。
「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（３）のパラメータの値を表２０に示す。実施例３と同様、条件式（４）は適用外である。
条件（１）〜（３）のパラメータの値を表２０に示す。実施例３と同様、条件式（４）は適用外である。
図８に、実施例４の収差図を図２に倣って示す。
各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、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、歪曲収差の補正も十分である。
実施例１〜４とも、ズーム全域での収差の変動も小さい。
実施例１〜４の投射用ズームレンズとも、第１レンズ群Ｇ１における反射部材Ｒｅｆ．よりも拡大側のレンズＬ１０１、Ｌ１０２による合成焦点距離を「負」とすることにより、広画角を実現している。
実施例１〜４とも、ズーム全域での収差の変動も小さい。
実施例１〜４の投射用ズームレンズとも、第１レンズ群Ｇ１における反射部材Ｒｅｆ．よりも拡大側のレンズＬ１０１、Ｌ１０２による合成焦点距離を「負」とすることにより、広画角を実現している。
なお、実施例１〜４において、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５の各レンズ群の「光軸方向の厚み（各レンズ群の最も拡大側の面から最も縮小側の面までの光軸上の距離）」は、５群のレンズ群中で第１レンズ群Ｇ１の厚みが最大である。このように、第１レンズ群Ｇ１の光軸方向の厚みが大きいので、第１レンズ群Ｇ１内に「光線を屈曲させるためのスペース」を十分に確保できる。
以上のように。この発明によれば、以下の如き投射用ズームレンズおよび画像表示装置を実現できる。
[１]
画像表示素子の表示面上に表示された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の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
画像表示素子の表示面上に表示された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の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、拡大側から縮小側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５を配してなり、広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[２]
[１]記載の投射用ズームレンズであって、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２が縮小側に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とが拡大側に、それぞれ個別の移動量で移動する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[１]記載の投射用ズームレンズであって、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１が固定され、第２レンズ群Ｇ２が縮小側に、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５とが拡大側に、それぞれ個別の移動量で移動する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[３]
[１]または[２]記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の内側に、光路を屈曲させる反射部材Ｒｅｆ．を有する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[１]または[２]記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の内側に、光路を屈曲させる反射部材Ｒｅｆ．を有する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[４]
[１]〜[３]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の一部が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ(実施例１、２)。
[１]〜[３]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の一部が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ(実施例１、２)。
[５]
[１]〜[３]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第２レンズ群Ｇ２の一部、もしくは第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ(実施例３、４)。
[１]〜[３]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第２レンズ群Ｇ２の一部、もしくは第３レンズ群Ｇ３が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ(実施例３、４)。
[６]
[１]〜[５]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離：Ｆ１、第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２が条件：
（１） ４．０ ＜ ｜Ｆ１／Ｆ２｜ ＜ ５０．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[１]〜[５]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離：Ｆ１、第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２が条件：
（１） ４．０ ＜ ｜Ｆ１／Ｆ２｜ ＜ ５０．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[７]
[１]〜[６]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離：Ｆ３、第４レンズ群の焦点距離：Ｆ４が条件：
（２） ２．０ ＜ Ｆ３／Ｆ４ ＜ ４．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[１]〜[６]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離：Ｆ３、第４レンズ群の焦点距離：Ｆ４が条件：
（２） ２．０ ＜ Ｆ３／Ｆ４ ＜ ４．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[８]
[１]〜[６]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第５レンズ群Ｇ５の焦点距離：Ｆ５、広角端のバックフォーカス：Ｂｆが条件：
（３） −１１．０ ＜ Ｆ５／Ｂｆ ＜ −５．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[１]〜[６]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、第５レンズ群Ｇ５の焦点距離：Ｆ５、広角端のバックフォーカス：Ｂｆが条件：
（３） −１１．０ ＜ Ｆ５／Ｂｆ ＜ −５．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１〜４)。
[９]
[３]記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の、合焦に際して移動する部分の焦点距離：ｆ１−１、前記合焦に際して固定される部分の焦点距離：ｆ１−２が条件：
（４） ０．１ ＜ ｜ｆ１−１／ｆ１−２｜ ＜ ２．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１、２)。
[３]記載の投射用ズームレンズであって、第１レンズ群Ｇ１の、合焦に際して移動する部分の焦点距離：ｆ１−１、前記合焦に際して固定される部分の焦点距離：ｆ１−２が条件：
（４） ０．１ ＜ ｜ｆ１−１／ｆ１−２｜ ＜ ２．０
を満足する投射用ズームレンズ(実施例１、２)。
[１０]
光源２１と、投射されるべき画像を表示面に表示する画像表示素子３と、前記光源から射出した光で、前記画像表示素子の表示面を照明する照明光学系ＣＬ、ＣＷ、Ｍと、該照明光学系により照射され、前記表示面に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系４、４Ａと、を有し、前記投射光学系として、[１]〜[９]の何れか１に記載の投射用ズームレンズを用いる画像表示装置(図９)。
光源２１と、投射されるべき画像を表示面に表示する画像表示素子３と、前記光源から射出した光で、前記画像表示素子の表示面を照明する照明光学系ＣＬ、ＣＷ、Ｍと、該照明光学系により照射され、前記表示面に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系４、４Ａと、を有し、前記投射光学系として、[１]〜[９]の何れか１に記載の投射用ズームレンズを用いる画像表示装置(図９)。
以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
広角端から望遠端への変倍に際して、上には「第１レンズ群が固定され、第２レンズ群が縮小側に、第３レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群が拡大側に、それぞれ個別の移動量で移動する」例を説明した。
広角端から望遠端への変倍に際しての「第２レンズ群ないし第５レンズ群の移動」は、この例に限らない。第２レンズ群ないし第５レンズ群が個別に、拡大側や縮小側に移動するようにすることもできる。
広角端から望遠端への変倍に際して、上には「第１レンズ群が固定され、第２レンズ群が縮小側に、第３レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群が拡大側に、それぞれ個別の移動量で移動する」例を説明した。
広角端から望遠端への変倍に際しての「第２レンズ群ないし第５レンズ群の移動」は、この例に限らない。第２レンズ群ないし第５レンズ群が個別に、拡大側や縮小側に移動するようにすることもできる。
特に、第５レンズ群は、収差補正群の役割を与えられており、その屈折力を制御することにより、広角端から望遠端への変倍に際して縮小側へ移動するように構成することが可能である。
また、上に説明した投射用ズームレンズの実施形態・実施例においては、第１レンズ群Ｇ１の内側に「光路を屈曲させる反射部材Ｒｅｆ．」として直角プリズムを配置する例を示した。
しかし、これに限らず、第１レンズ群中に「反射部材Ｒｅｆ．（直角プリズム）を配置しないレンズ構成」とすることもできる。あるいは、図１、図３、図５、図７における反射部材Ｒｅｆ．を「透明体のブロック」で置き換えることもできる。このようにすると、第１レンズ群Ｇ１におけるレンズＬ１０２とＬ１０３との間の光路長の実際の距離を「光学距離」として短縮でき、投射用ズームレンズのコンパクト化に資することができる。
しかし、これに限らず、第１レンズ群中に「反射部材Ｒｅｆ．（直角プリズム）を配置しないレンズ構成」とすることもできる。あるいは、図１、図３、図５、図７における反射部材Ｒｅｆ．を「透明体のブロック」で置き換えることもできる。このようにすると、第１レンズ群Ｇ１におけるレンズＬ１０２とＬ１０３との間の光路長の実際の距離を「光学距離」として短縮でき、投射用ズームレンズのコンパクト化に資することができる。
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。
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
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｒｅｆ． 光路屈曲用の反射部材
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｒｅｆ． 光路屈曲用の反射部材
Claims (10)
- 画像表示素子の表示面上に表示された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の投射光学系を構成する投射用ズームレンズレンズであって、
拡大側から縮小側に向かって順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、負の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、負の屈折力を有する第５レンズ群を配してなり、
広角端から望遠端への変倍に際しては、第１レンズ群が固定され、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群が、それぞれ個別に縮小側もしくは拡大側へ移動する投射用ズームレンズ。 - 請求項１記載の投射用ズームレンズであって、
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群が固定され、第２レンズ群が縮小側に、第３レンズ群と第４レンズ群と第５レンズ群とが拡大側に、それぞれ個別の移動量で移動する投射用ズームレンズ。 - 請求項１または２記載の投射用ズームレンズであって、
第１レンズ群の内側に、光路を屈曲させる反射部材を有する投射用ズームレンズ。 - 請求項１〜３の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
第１レンズ群の一部が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ。 - 請求項１〜３の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
第２レンズ群の一部、もしくは第３レンズ群が光軸方向に移動することにより、合焦がなされる投射用ズームレンズ。 - 請求項１〜５の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１、第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２が条件：
（１） ４．０ ＜ ｜Ｆ１／Ｆ２｜ ＜ ５０．０
を満足する投射用ズームレンズ。 - 請求項１〜６の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
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） ２．０ ＜ Ｆ３／Ｆ４ ＜ ４．０
を満足する投射用ズームレンズ。 - 請求項１〜６の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
第５レンズ群の焦点距離：Ｆ５、広角端のバックフォーカス：Ｂｆが条件：
（３） −１１．０ ＜ Ｆ５／Ｂｆ ＜ −５．０
を満足する投射用ズームレンズ。 - 請求項３記載の投射用ズームレンズであって、
第１レンズ群の、合焦に際して移動する部分の焦点距離：ｆ１−１、前記合焦に際して固定される部分の焦点距離：ｆ１−２が条件：
（４） ０．１ ＜ ｜ｆ１−１／ｆ１−２｜ ＜ ２．０
を満足する投射用ズームレンズ。 - 光源と、
投射されるべき画像を表示面に表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、前記画像表示素子の表示面を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記表示面に表示された画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を有し、
前記投射光学系として、請求項１〜９の何れか１項に記載の投射用ズームレンズを用いる画像表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015137273A JP2017021122A (ja) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | 投射用ズームレンズおよび画像表示装置 |
| US15/170,159 US9746652B2 (en) | 2015-06-10 | 2016-06-01 | Projection lens and image display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015137273A JP2017021122A (ja) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | 投射用ズームレンズおよび画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017021122A true JP2017021122A (ja) | 2017-01-26 |
Family
ID=57889523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015137273A Pending JP2017021122A (ja) | 2015-06-10 | 2015-07-08 | 投射用ズームレンズおよび画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017021122A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107462978A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-12 | 张家港中贺自动化科技有限公司 | 一种大视场高分辨率物镜 |
| CN111381346A (zh) * | 2018-12-30 | 2020-07-07 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种光刻投影物镜 |
-
2015
- 2015-07-08 JP JP2015137273A patent/JP2017021122A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107462978A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-12-12 | 张家港中贺自动化科技有限公司 | 一种大视场高分辨率物镜 |
| CN107462978B (zh) * | 2017-09-26 | 2020-02-14 | 张家港中贺自动化科技有限公司 | 一种大视场高分辨率物镜 |
| CN111381346A (zh) * | 2018-12-30 | 2020-07-07 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种光刻投影物镜 |
| CN111381346B (zh) * | 2018-12-30 | 2021-05-11 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 一种光刻投影物镜 |
| US11899181B2 (en) | 2018-12-30 | 2024-02-13 | Shanghai Micro Electronics Equipment (Group) Co., Ltd. | Lithography projection objective |
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