JP3522520B2 - 投写レンズ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投写レンズ装置に
関し、特にＣＲＴ上の高精細画像をスクリーン上に拡大
投影するビデオプロジェクタ用投写レンズ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、３管式のビデオプロジェクタで
は、投写レンズ装置により、Ｒ（赤），Ｂ（青），Ｇ
（緑）の３色の単色ＣＲＴの各々の画像を、スクリーン
上に投影し、各画像の合成が行われる。ところで、高品
位テレビジョン用などの高精細な画像投写を行うための
投写レンズ装置においては、色収差補正を行い、さら
に、非球面プラスチックレンズ等を用いて有効に収差補
正を行うことにより、残存収差の低減が図られている。

【０００３】一般に、色収差の補正は、凹レンズ，凸レ
ンズをうまく組み合わせることによって行われる。これ
は、凹レンズ，凸レンズともに色収差を発生するが、そ
れぞれのレンズで色収差の発生する方向が逆であるため
である。

【０００４】この種の投写レンズ装置としては、特開昭
６１−２４１７１７号公報、および特開昭６３−１６９
６１０号公報等に開示されている。

【０００５】例えば、上記特開昭６１−２４１７１７号
公報に開示された投写レンズは、図５に示すように、変
形ガウスタイプを形成する第１レンズｊ２１〜第５レン
ズｊ２５に、正の第６レンズｊ２６、および負の第７レ
ンズｊ２７を付加して、収差補正能力を高めるように
し、さらに、第１レンズｊ２１〜第５レンズｊ２５と、
第６レンズｊ２６、および第７レンズｊ２７との関係
に、所定の条件を与えて、高い性能を有する大口径比投
射レンズを実現するようにしている。

【０００６】一方、上記特開昭６３−１６９６１０号公
報に開示された高精細度テレビ用投写レンズは、図６に
示すように、エノルスタータイプを形成する第１レンズ
ｊ３１，第２レンズｊ３２，第３レンズｊ３３，および
第４レンズｊ３４のレンズ群に、正のパワーを有する第
５レンズｊ３５，負のパワーを有する第６レンズｊ３６
を付加して、収差補正能力を向上させるようにし、さら
に、各レンズ間の焦点距離等に所定の条件を与えること
により、高い光学性能を有する大口径比投写レンズを提
供するようにしている。

【０００７】また、高コントラストを要求されるプロジ
ェクタにおける投写レンズ装置では、最終レンズとＣＲ
Ｔフェースプレートとの間は液体で満たされ、両者は光
学的に結合される。このように、ＯＣ（Optical Coupli
ng）化、即ち光学的に結合することにより、コントラス
トの向上を図っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般に、投写レンズ装
置において、投写スクリーンサイズを変更しようとする
場合には、投写距離を変更することにより投写倍率を変
更することになる。

【０００９】しかしながら、従来の投写レンズ装置で
は、投写距離の変更に伴って生じる収差の変動量が、Ｃ
ＲＴプロジェクタの性能の許容範囲を超えてしまい、投
写倍率の範囲が狭くなるという問題点がある。従って、
従来の高精細度用の投写レンズ装置を使用する際には、
設計中心の投写倍率の近傍でしか使用できないという問
題点がある。

【００１０】上記問題点の生じる原因は、以下のような
ものである。 (1) 最近のＣＲＴプロジェクタは、高精細度化され、
かつ高い解像度が要求されている。特に、コンピュータ
用のプロジェクタにおいて、文字情報の出力に対応すべ
く、スクリーンの端から高解像度で投写するためには、
各レンズより生じる残存収差を少なく抑えなければなら
ない。このためには、投写倍率の変化による収差変動を
少なく抑える必要がある。 (2) ＣＲＴプロジェクタは、スクリーン上の画像の明
るさを十分に確保するためには、投写レンズ装置に、屈
折率ｎの溶媒中にある光学系の像焦点が射出ひとみの直
径に対して張る角の１／２をａとする場合、１／２ sin
ａで示される量（以下、「Ｆナンバー」という）が１程
度の明るさが要求される。しかし、大口径レンズは、被
写界深度が浅く、また光線の入射角が大きいため、投写
倍率の変化による入射角の変化が大きな収差変動を発生
させる。このため、投写倍率の変化を小さくする必要が
ある。

【００１１】さらに、ＯＣ化された上記投写レンズ装置
では、各レンズ間の間隔を変化させないような、全群繰
り出し方式によるフォーカシング方法を採用できないと
いう問題点がある。これは、ＯＣ化された投写レンズ装
置において、この全群繰り出しのフォーカシング方法を
採用するためには、液厚を可変とし、液漏れを防ぐ対策
を取ることが必要とされるためである。

【００１２】このため、従来のＯＣ化された投写レンズ
装置では、全群繰り出し方式によるフォーカシング方法
を採用せず、フィールドフラットナとなっている最終レ
ンズと、その前にあるレンズ群との間の空気間隔を変化
させてフォーカシングしている。このＯＣ化されたフィ
ールドフラットナの位置は、軸上光線の低い場所にある
ため、その前のレンズ群との間隔を変化させても、他の
レンズ間隔を変化させる場合に比べ、収差変動の補正の
効果は小さいといえる。しかし、全群繰り出し方式のフ
ォーカシングを採用した場合に比べ、性能の低下は大き
くなる。

【００１３】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、高コントラストを期待できる光学的に結
合された、ＯＣタイプの投写レンズ装置として、全群繰
出しタイプのフォーカシング方法を用いた投写レンズ装
置より、投写倍率の対応範囲を広げることを可能とする
投写レンズ装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１４】

【００１５】

【課題を解決するための手段】 請求項１に記載の発明に
かかる投写レンズ装置は、スクリーン側より順に、正の
パワーを有する第１レンズ群，負のパワーを有する第２
レンズ群，および負のパワーを有する第３レンズ群を備
え、該第１ないし第３レンズ群はそれぞれ１以上のレン
ズからなり、該第１ないし第３レンズ群のうち、２つの
レンズ群をフォーカシング時にそれぞれ移動させること
により、系全体での口径比が１：１．１となり、系全体
の投写倍率が−０．０２５ないし−０．０９７となり、
フォーカシング時には、上記第３レンズ群を固定とし、
上記第１レンズ群、および第２レンズ群がそれぞれ同一
方向に異なった移動量で動き、上記第１レンズ群の焦点
距離と、系全体の焦点距離との比は、０．７ないし０．
８の範囲内にあり（以下条件１という）、上記第２レン
ズ群の焦点距離と、系全体の焦点距離との比は、−３．
３ないし−３．１の範囲内にあり（以下条件２とい
う）、上記第３レンズ群の焦点距離と投写レンズ装置全
系の焦点距離との比は、−１．２ないし−１．０の範囲
内にあること（以下条件３という）を特徴とする。

【００１６】ここで、条件１は第１群の焦点距離を規定
する条件であり、第１群の焦点距離が条件１より大きく
なると、フォーカシング時の第１群の移動量が大きくな
りすぎてフォーカシング性能および操作性が悪くなり、
一方、第１群の焦点距離が条件１より小さくなると、収
差補正が困難となる。

【００１７】条件２は、第２群の焦点距離を規定する条
件であり、条件２より焦点距離が負で大きくなると、フ
ォーカシング時の補正量が減少する。条件２より焦点距
離が負で小さくなると、フォーカシング時の補正量が増
大し過剰補正となる。

【００１８】条件３は、第３群の焦点距離を規定する条
件であり、条件３より焦点距離が大きくなると、フォー
カシング時の収差変動量が大きくなりすぎてフォーカシ
ング性能が悪くなる。条件３より焦点距離が小さくなる
と、ペッツバール和が補正できなくなり像面湾曲の補正
が困難となる。

【００１９】これら条件１，２，３を満たすことによ
り、系全体の口径比が１：１．１、投写倍率が−０．０
２５から−０．０９７にもおよぶ投写レンズ装置を実現
しうる。

【００２０】請求項２に記載の発明にかかる投写レンズ
装置は、請求項１に記載の投写レンズ装置において、フ
ォーカシング時における、上記第１レンズ群と上記第２
レンズ群との空気間隔の移動量と、上記第２レンズ群と
上記第３レンズ群との空気間隔の移動量との比は、−
０．１７ないし−０．１５の範囲内にあること（以下条
件４という）を特徴とする。

【００２１】ここで、条件４は、フォーカシング時の第
１群と第２群の移動量を規定したものであり、条件４の
範囲をこえると球面収差がフォーカシングによって変動
する。条件４より大きくなると過剰補正となり、条件４
より小さいと補正不足となる。

【００２２】この条件４を満たすことにより、第２群の
移動を第１群の移動に対して直線的に変化させ、鏡筒の
カム形状を直線化し、系全体の口径比が１：１．１、投
写倍率が−０．０２５から−０．０９７にもおよぶ投写
レンズ装置を実現しうる。

【００２３】請求項３に記載の発明にかかる投写レンズ
装置は、請求項１に記載の投写レンズ装置において、上
記第１レンズ群は、スクリ−ン側より順に、非球面の正
レンズ、負レンズ、第１の正レンズ、および第２の正レ
ンズを備え、第２レンズ群は、スクリ−ン側より順に、
負レンズ、および非球面の正レンズを備え、第３レンズ
群は、スクリ−ン側に、非球面の負レンズを備え、上記
第１レンズ群の焦点距離と、上記第１レンズ群中の負レ
ンズの焦点距離との比は、−１．９ないし−１．７の範
囲内にあり（以下条件５という）、上記第２レンズ群の
焦点距離と、第２レンズ群中の負レンズの焦点距離との
比は、０．３８ないし０．０４０の範囲内にあることを
（以下条件６という）特徴とする。

【００２４】ここで、条件５，条件６は、色補正のため
の負レンズの焦点距離を規定したものであり、条件５は
軸上の色収差を補正し、条件６は倍率の色収差に関連す
るとともに、第１群をアンダーな収差補正に、第２群を
オーバーな収差補正にする。

【００２５】これら条件５，条件６を満たすことにより
色収差の補正が良好であり、さらに系全体の口径比が
１：１．１、投写倍率が−０．０２５から−０．０９７
にもおよぶ投写レンズ装置を実現することができる。

【００２６】請求項４に記載の発明にかかる投写レンズ
装置は、請求項３に記載の投写レンズ装置において、上
記第２レンズ群の非球面レンズ、および上記第３レンズ
群の非球面レンズは、それぞれ、上記第２レンズ群中の
非球面レンズの焦点距離と、上記第３レンズ群中の非球
面レンズの焦点距離との比が−２．０７ないし−１．８
７の範囲内にあるプラスチックレンズで構成されている
こと（以下条件７という）を特徴とする。

【００２７】ここで、条件７は、第２レンズ群の非球面
レンズと第３レンズ群が、プラスチックレンズで構成さ
れた場合の焦点距離の関係を規定するもので、第２レン
ズ群の非球面レンズは、温度変化による焦点距離の変動
を負パワーをもつ第３レンズ群と相殺して、像面が移動
することを抑える働きがある。

【００２８】条件７は、温度変化に対する像面の変動を
適切に補正するための、第２レンズ群の非球面レンズの
焦点距離と第３レンズ群の焦点距離との関係を規定する
ものであり、条件７を越えると温度変化による像面の移
動が大きくなり、ＣＲＴに画像を表示した初期の状態
と、ＣＲＴが加熱されて温度上昇した状態で、大きくフ
ォーカスがずれることとなる。

【００２９】この条件７を満たすことにより、温度変化
に対してフォーカスの変化がなく、さらに、系全体の口
径比が１：１．１、投写倍率が−０．０２５から−０．
０９７にもおよぶ投写レンズ装置を実現しうる。

【００３０】請求項５に記載の発明にかかる投写レンズ
装置は、スクリーン側より順に、正のパワーを有する第
１レンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群、および
負のパワーを有する第３レンズ群を備え、該第１ないし
第３レンズ群はそれぞれ１以上のレンズからなり、該第
１ないし第３レンズ群のうち、２つのレンズ群をフォー
カシング時にそれぞれ移動させることにより、系全体で
の口径比が１：１．１となり、系全体の投写倍率が−
０．０２５ないし−０．０９７となり、フォーカシング
時には、上記第３レンズ群を固定とし、上記第１レンズ
群、および第２レンズ群がそれぞれ同一方向に異なった
移動量で動き、上記第１レンズ群の焦点距離と、系全体
の焦点距離との比は、１．１ないし１．２の範囲内にあ
り（以下条件８という）、上記第２レンズ群の焦点距離
と、系全体の焦点距離との比は、２．２ないし２．４の
範囲内にあり（以下条件９という）、上記第３レンズの
焦点距離と、系全体の焦点距離との比は、−１．２ない
し−１．１の範囲内にあること（以下条件１０という）
を特徴とする。

【００３１】ここで、条件８は、第１群の焦点距離を規
定する条件であり、条件８より焦点距離が大きくなる
と、フォーカシング時の第１群の移動量が大きくなりす
ぎてフォーカシング性能、および操作性が悪くなる。条
件８より焦点距離が小さくなると、収差補正が困難とな
る。

【００３２】条件９は、第２群の焦点距離を規定する条
件であり、条件９より焦点距離が負で大きくなると、フ
ォーカシング時の補正量が減少する。条件９より焦点距
離が負で小さくなると、フォーカシング時の補正量が増
大し過剰補正となる。

【００３３】条件１０は、第３群の焦点距離を規定する
条件であり、条件１０より焦点距離が大きくなると、フ
ォーカシング時の収差変動量が大きくなりすぎてフォー
カシング性能が悪くなる。条件１０より焦点距離が小さ
くなると、ペッツバール和が補正できなくなり像面湾曲
の補正が困難となる。

【００３４】これら条件８，９，１０を満たすことによ
り、系全体の口径比が１：１．１、投写倍率が−０．０
２５から−０．０９７にもおよぶ投写レンズ装置を実現
しうる。

【００３５】請求項６に記載の発明にかかる投写レンズ
装置は、請求項５に記載の投写レンズ装置において、フ
ォーカシング時における、上記第１レンズ群と第２レン
ズ群との空気間隔の移動量と、上記第２レンズ群と上記
第３レンズ群との空気間隔の移動量との比は、０．３６
ないし０．３８の範囲内にあること（以下条件１１とい
う）を特徴とする。

【００３６】この条件１１を満たすことにより、第２群
の移動を第１群の移動に対して直線的に変化させ、鏡筒
のカム形状を直線化でき、系全体の口径比が１：１．
１、投写倍率が−０．０２５から−０．０９７にもおよ
ぶ投写レンズ装置を実現しうる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。 （実施の形態の概要）本発明にかかる投写レンズ装置
は、第１レンズ群Ｕ１と、第２レンズ群Ｕ２と、フィー
ルドフラットナとなっている第３レンズ群とで構成され
ており、これらのレンズ群Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３は、反スク
リーン側よりスクリーン側に向ってこの順で配置されて
いる。

【００３８】本発明によって解決しようとする投写倍率
の対応範囲の拡大のためには、投写倍率を変更するため
におこなう投写距離の変更に伴って生じる、各投写倍率
の収差が変動しないことが必要である。

【００３９】一般に、ＯＣ化されたレンズ装置におい
て、投写倍率の拡大のため、予め定めた投写距離である
設計中心より投写距離を短くして装置を使用する際に
は、フィールドフラットナＵ３と、その前群である第２
群Ｕ２との空気間隔を広げてフォーカシングをおこな
う。このように、設計中心より近距離において装置を用
いると、フィールドフラットナＵ３を通過する軸上光線
の高さは低くなり、設計の際に施した球面収差の補正量
に比べ，その補正量が減るため、画像中心に結像する光
線は、設計中心より手前の反スクリーン側（以下、アン
ダー側という）に移動する。

【００４０】ここで、収差補正をおこなう手法として
は、収差自体の発生量を減らす手法と、あるレンズで発
生した収差と別のレンズで発生した反対方向の収差とを
組み合わせて打ち消す手法の、２種類の手法がある。

【００４１】まず、このフィールドフラットナＵ３のレ
ンズの焦点距離の逆数（以下、パワーという）を小さく
することで、収差発生量を小さくすることができる。加
えて、残った収差は、他のレンズ群Ｕ１，Ｕ２を移動さ
せることで逆方向の収差を発生させることにより相殺す
る。

【００４２】まず、球面収差の補正を行わなければ、他
の収差の補正ができないため、フォーカシングによる球
面収差の変動を抑えることを、第１に考える必要があ
る。球面収差が変化したのは、フィールドフラットナＵ
３を通過する軸上光線の高さが低くなったためであり、
他のレンズ群Ｕ１，Ｕ２を移動させて、面間隔を変化さ
せることにより、フィールドフラットナＵ３を通過する
軸上光線高を変化させて球面収差を変化させることがで
きる。

【００４３】本発明にかかる投写レンズ装置としては、
望遠型を基本としながら２種類の装置がある。一方の装
置は、望遠型の前群に該当するＵ１は正のパワーを、後
群に該当するＵ２は負のパワーを持った２群とし、この
望遠型の後方にペッツバール和の補正のためと、歪曲収
差補正のために、フィールドフラットナＵ３が付加され
るものである。他方の装置は、望遠型の前群に該当する
Ｕ１は正のパワーを、後群に該当するＵ２も正のパワー
を持った２群とし、この望遠型の後方にペッツバール和
の補正のためと、歪曲収差補正のために、フィールドフ
ラットナＵ３が付加されるものである。これら望遠型の
前群Ｕ１と後群Ｕ２の間隔は軸上光線が収束方向にある
ため、フォーカシングの際の面間隔の移動により、フィ
ールドフラットナＵ３の軸上光線高が変化することによ
り球面収差が変化する。

【００４４】以上のように、本発明にかかる投写レンズ
装置によれば、３つのレンズ群のうち、２つのレンズ群
をフォーカシング時にそれぞれ移動させるようにしたの
で、球面収差をはじめとする収差を良好に補正すること
ができ、口径比１：１．１、投写倍率を−０．０２５か
ら−０．０９７にもおよぶようにすることが可能とな
る。

【００４５】上記の内容が、実施の形態の概要である
が、以下にその詳細な構成について実施の形態毎に説明
する。

【００４６】（実施の形態１）以下に、本発明の実施の
形態１について図面を参照しながら説明する。図１は、
本発明の実施の形態１による投写レンズ装置の概略構成
を示す図である。同図において、Ｕ１は第１レンズ群、
Ｕ２は第２レンズ群、Ｕ３は第３レンズ群であって、こ
れらのレンズ群Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３は、反スクリーン側
（図において左側）よりスクリーン側（図において右
側）に向ってこの順で配置されている。

【００４７】第１レンズ群は、Ｆナンバー０．９４程度
の光束を通すべく、４種のレンズ、即ち、正の非球面レ
ンズよりなる第１レンズｊ１、負のレンズからなる第２
レンズｊ２、正のレンズからなる第３レンズｊ３、およ
び正のレンズからなる第４レンズｊ４を備え、全体とし
て正のパワーを有する。これらのレンズｊ１，ｊ２，ｊ
３，ｊ４は、反スクリーン側よりスクリーン側に向って
この順で配置されている。また、第１レンズ群Ｕ１は、
第１の周知の移動手段（図示せず）により、同一軸線上
をスクリーン側および反スクリーン側方向に移動させら
れる。

【００４８】第２レンズ群は、Ｆナンバー６．５程度の
光束を通すべく、２種のレンズ、即ち、負のレンズであ
る第５レンズｊ５と、正の非球面レンズである第６レン
ズｊ６を備え、全体として負のパワーを有する。これら
のレンズｊ４，ｊ５は、反スクリーン側よりスクリーン
側に向ってこの順で配置されている。また、第２レンズ
群Ｕ２は、第２の周知の移動手段（図示せず）により、
同一軸線上をスクリーン側および反スクリーン側方向に
移動させられる。

【００４９】なお、第１、第２のレンズ群の各レンズの
収差補正状況は、第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２
とを併せてアンダー側とし、第１レンズ群Ｕ１はアンダ
ー側、第２レンズ群Ｕ２はオーバー側となるように設定
されている。

【００５０】第３レンズ群は、ベッパール和の補正、お
よび歪曲収差補正を図るフィールドフラットナーで、全
体として負のパワーを有し、スクリーン側に非球面化さ
れた負のレンズである第７レンズｊ７が配置され、反ス
クリーン側にＣＲＴのフェースプレートＰが配置され、
第７レンズｊ７とフェースプレートＰとの間に透明媒体
Ｓを満たしてＯＣ化したものである。また、第３レンズ
群Ｕ３は、投写レンズ装置本体に備えられるフェースプ
レートＰを介して固定されている。

【００５１】なお、第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ
２は、以下の条件を満たすような焦点距離を有するよう
に構成したものである。

【００５２】 f1n/f1 = -1.81 f2n/f2 = 0.39 ただし、 f1n : 第１レンズ群中の負レンズの焦点距離 f1 : 第１レンズ群の焦点距離 f2n : 第２レンズ群中の負レンズの焦点距離 f2 : 第２レンズ群の焦点距離 また、第２レンズ群Ｕ２における非球面レンズと、第３
レンズ群Ｕ３における非球面レンズは、下記の条件を満
たす焦点距離を有したプラスチックレンズにより、構成
したものである。

【００５３】f7pr/f8pr = -1.97 ただし、 f6pr : 第２レンズ群中の非球面プラスチックレンズの
焦点距離 f7pr : 第３レンズ群中の非球面プラスチックレンズの
焦点距離 さらに、これら各レンズ群を構成している各レンズは、
同一軸線上に配列されており、図１においてｒｉは、反
スクリーンから順に見た第ｉ面の曲率半径、ｄｉは第ｉ
面から次の面までの軸線上の面間隔を示す。

【００５４】さらにまた、本実施の形態１は、近軸倍率
が−０．０６８，−０．０９６の場合について例示して
おり、それぞれ第ｊレンズのｄ線における屈折率ｎi 、
アッベ数νi は、表１の通りである。

【００５５】

【表１】

【００５６】なお、非球面レンズにおいて、Ｓをレンズ
の光軸からの開口の半径距離ｈの位置におけるレンズ頂
点からの変位量とすると、

【００５７】

【数１】

【００５８】で示される。ａｉは、ｉ次の非球面係数で
ある。

【００５９】ここで、各非球面レンズの各面の非球面係
数は、以下の通りである。

【００６０】（第１レンズｊ１） （第１面の非球面係数） ａ 3＝ -5.38450 ×10^-6 ａ 4＝ -2.92427 ×10^-7 ａ 5＝ 5.01298 ×10^-9 ａ 6＝ -3.58064 ×10^-11 ａ 7＝ -3.18962 ×10^-13 ａ 8＝ 4.43956 ×10^-15 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ -1.19903 ×10^-19 （第２面の非球面係数） ａ 3＝ -9.04446 ×10^-7 ａ 4＝ -1.58899 ×10^-8 ａ 5＝ 9.55655 ×10^-10 ａ 6＝ 1.03112 ×10^-12 ａ 7＝ -2.95845 ×10^-13 ａ 8＝ 3.30931 ×10^-15 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ -3.87495 ×１０^−２０ （第６レンズｊ６） （第１１面の非球面係数） ａ 3＝ 7.70136 ×10^-6 ａ 4＝ -5.30520 ×10^-7 ａ 5＝ 1.36300 ×10^-8 ａ 6＝ -1.06075 ×10^-11 ａ 7＝ -4.71884 ×10^-12 ａ 8＝ 8.38768 ×10^-14 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ -4.67935 ×10^-18 （第１２面の非球面係数） ａ 3＝ 3.55157 ×10^-6 ａ 4＝ -2.65228 ×10^-7 ａ 5＝ 2.01761 ×10^-8 ａ 6＝ -3.71303 ×10^-10 ａ 7＝ 2.22372 ×10^-12 ａ 8＝ 3.60618 ×10^-14 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ -3.60478 ×10^-18 （第７レンズｊ７） （第１３面の非球面係数） ａ 3＝ -8.57635 ×10^-5 ａ 4＝ 3.70918 ×10^-6 ａ 5＝ -5.91359 ×10^-8 ａ 6＝ 9.09605 ×10^-11 ａ 7＝ 5.04078 ×10^-12 ａ 8＝ -1.11683 ×10^-14 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ -3.46639 ×10^-18 次に、実施の形態１における各レンズ群の動作について
説明する。投写距離を短くした場合においてフォーカシ
ングする際には、球面収差を補正するために、第１の移
動手段により、第１レンズ群Ｕ１を、フィールドフラッ
トナＵ３より遠ざけるように反スクリーン側へ繰出し、
第２の移動手段により第２レンズ群Ｕ２も、第１レンズ
群Ｕ１に近づけるように反スクリーン側へ移動させる。

【００６１】第２レンズ群Ｕ２の移動速度は、第１レン
ズ群Ｕ１より速く移動させるよう設定されているので、
第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２とが共に移動する
際には、第１レンズ群Ｕ１より第２レンズ群Ｕ２の方が
速く繰出され、第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２と
の面間隔は短縮される。

【００６２】ここで、第１レンズ群Ｕ１、および第２レ
ンズ群Ｕ２は、各レンズ群の焦点距離が、以下の条件を
満たすように移動する。

【００６３】 f1/f0 = 0.764 f2/f0 = -3.205 f3/f0 = -1.115 ただし、 f0 :投写レンズ装置全系の焦点距離 f1 :第１レンズ群の焦点距離 f2 :第２レンズ群の焦点距離 f3 :第３レンズ群の焦点距離 また、第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２は、下記の
条件を満たすように移動する。

【００６４】Δd12/Δd23 = -0.16 ただし、 Δd12 :第１レンズ群と第２レンズ群の空気間隔の移動
量を表わし、 Δd12 ＝d8（投写倍率が-0.068の時）−d8′（投写倍率
が-0.096の時） Δd23 :第２レンズ群と第３レンズ群の空気間隔の移動
量を表わし、 Δd23 ＝d12 （投写倍率が-0.068の時）−d12 ′（投写
倍率が-0.096の時） すなわち、本実施の形態１の投写レンズ装置は、第３レ
ンズ群は固定化され、正のパワーを有する第１レンズ
群、負のパワーを有する第２レンズ群はそれぞれ移動
し、さらにそれぞれのレンズに所定の条件を加味したこ
とにより、フォーカシングするものである。

【００６５】ちなみに、図２の(a), (b), (c) は、近軸
倍率−０．０６７の場合の実施例に基づく球面収差、非
点収差、歪曲収差を示す図である。また、図２の(d),
(e),(f) は、近軸倍率−０．０９７の場合の実施例に基
づく球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。球
面収差図において、実線はｅ線、１点鎖線はｇ線、点線
はＣ線、荒い点線はｆ線に対する収差を示す。また、非
点収差図において、実線は、サジタル収差（Ｓ）方向、
波線はメリディオナル（Ｍ）方向の収差を示す。また焦
点距離１６３ｍｍ、Ｆナンバー１．１、半画角２６度で
ある。

【００６６】以上のように、本実施の形態１にかかる投
写レンズ装置によれば、フォーカシングの際に、軸上光
線が収束方向にある第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ
２との間隔を変化させ、フィールドフラットナＵ３の軸
上光線高を変化させるようにしたので、球面収差を有効
に補正できる。この結果、図２から明らかなように、各
収差が縦の座礁軸より大きく離れることなく、フォーカ
シングによって収差が変動する場合でも収差の形に大き
な変化は見られず、諸収差が良好に補正され、投写倍率
の対応範囲を広げることができる。

【００６７】（実施の形態２）以下に、本発明の実施の
形態２について図面を参照しながら説明する。図３は、
本発明の実施の形態２による投写レンズ装置の概略構成
図を示す。同図において本実施の形態２のレンズ群は、
実施の形態１と同様に、反スクリーン側よりスクリーン
側に向って、第１レンズ群Ｕ１、第２レンズ群Ｕ２、第
３レンズ群Ｕ３の順で配置されている。

【００６８】第１レンズ群Ｕ１は、Ｆナンバー１．３程
度の光束を通過させるため、５種のレンズ、即ち、正の
非球面レンズである第１レンズｊ１、負のレンズである
第２レンズｊ２、正のレンズである第３レンズｊ３、正
のレンズである第４レンズｊ４、および負のレンズであ
る第５レンズｊ５を備え、第１レンズ群全体において正
のパワーを有する。これらのレンズは、反スクリーン側
よりスクリーン側に向ってこの順で配置されている。

【００６９】第２レンズ群Ｕ２は、Ｆナンバー３．８程
度の光束を通過させるため、正の非球面レンズで構成さ
れ、正の非球面レンズである第６レンズｊ６を備えてい
る。

【００７０】その他の構成は、実施の形態１と同様であ
るので、その説明は省略する。また、同図において、ｒ
ｉ，ｄｉ，ｎｉ，νｉは、実施の形態１と同様である。
さらに、本実施の形態２は、近軸倍率が−０．０６８，
−０．０９７の場合について例示しており、それぞれ第
ｊレンズのｄ線における屈折率ｎi 、アッベ数νi は、
表２の通りである。

【００７１】

【表２】

【００７２】非球面において、Ｓをレンズの光軸からの
開口の半径距離ｈの位置におけるレンズ頂点からの変位
量とすると、

【００７３】

【数２】

【００７４】で示される。ａｉは、ｉ次の非球面係数で
ある。

【００７５】また、各非球面レンズの各面の非球面係数
は、以下の通りである。

【００７６】（第１レンズｊ１） （第１面の非球面係数） ａ 3＝ 8.26587 ×10^-6 ａ 4＝ -5.41648 ×10^-7 ａ 5＝ 7.57695 ×10^-9 ａ 6＝ -6.14213 ×10^-11 ａ 7＝ -7.52283 ×10^-13 ａ 8＝ 7.31778 ×10^-15 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ -9.33172 ×10^-20 （第２面の非球面係数） ａ 3＝ -2.17241 ×10^-6 ａ 4＝ -5.81958 ×10^-8 ａ 5＝ 2.82413 ×10^-11 ａ 6＝ -1.47632 ×10^-11 ａ 7＝ -3.44057 ×10^-13 ａ 8＝ 2.81976 ×10^-15 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ 6.85815 ×10^-21 （第６レンズｊ６） （第１１面の非球面係数） ａ 3＝ -1.33623 ×10^-5 ａ 4＝ 4.45850 ×10^-7 ａ 5＝ -2.35749 ×10^-9 ａ 6＝ -6.83115 ×10^-11 ａ 7＝ -5.16823 ×10^-12 ａ 8＝ 1.73515 ×10^-13 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ -1.12704 ×10^-17 （第１２面の非球面係数） ａ 3＝ 1.24308 ×10^-5 ａ 4＝ -6.30842 ×10^-7 ａ 5＝ 2.68811 ×10^-8 ａ 6＝ -5.37823 ×10^-10 ａ 7＝ 5.31444 ×10^-12 ａ 8＝ 9.38806 ×10^-15 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ 6.51266 ×10^-18 （第７レンズｊ７） （第１３面の非球面係数） ａ 3＝ 0.0 ａ 4＝ 1.28842 ×10^-7 ａ 5＝ 0.0 ａ 6＝ 1.47744 ×10^-10 ａ 7＝ 0.0 ａ 8＝ -4.06661 ×10^-14 ａ 9＝ 0.0 ａ10＝ 5.70312 ×10^-18 次に、実施の形態２における各レンズ群の動作について
説明する。投写距離が短くした場合においてフォーカシ
ングする際には、球面収差を補正するために、第１の移
動手段により、第１レンズ群Ｕ１を、フィールドフラッ
トナＵ３より遠ざけるように反スクリーン側へ繰出し、
第２の移動手段により、正のパワーを有する第２レンズ
群Ｕ２も、フィールドフラットナＵ３より遠ざけるよう
に反スクリーン側へ繰出す。

【００７７】第２レンズ群Ｕ２の移動速度は、第１レン
ズ群Ｕ１より遅く移動させるように設定されており、第
１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２とが共に移動する際
には、第２レンズ群Ｕ２より第１レンズ群Ｕ１の方が速
く繰出され、第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２との
面間隔は広げられる。

【００７８】また、第１レンズ群Ｕ１、および第２レン
ズ群Ｕ２は、各レンズ群の焦点距離が、以下の条件を満
たすように移動する。

【００７９】 f1/f0 = 1.15 f2/f0 = 2.29 f3/f0 = -1.05 また、第１レンズ群Ｕ１、および第２レンズ群Ｕ２の移
動量は、下記の条件を満たすように構成したものであ
る。

【００８０】Δd12/Δd23 = 0.37 すなわち、本実施の形態２にかかる投写レンズ装置は、
第３レンズ群は固定化され、正のパワーを有する第１レ
ンズ群、正のパワーを有する第２レンズ群はそれぞれ移
動し、第１レンズ群と第２レンズ群の面間隔を広げ、第
２レンズ群と第３レンズ群の面間隔も広げ、さらにそれ
ぞれのレンズに所定の条件を加味したことにより、フォ
ーカシングするものである。

【００８１】ちなみに、図４において、(a), (b), (c)
は、近軸倍率−０．０６８の場合の実施例に基づく球面
収差、非点収差、歪曲収差を示し、(d), (e), (f) は、
近軸倍率−０．０９７の場合の実施例に基づく球面収
差、非点収差、歪曲収差を示す。ここで、焦点距離は１
６３ｍｍ、Ｆナンバーは１．１、半画角は２６度であ
る。

【００８２】以上のように、本実施の形態２の投写レン
ズ装置によれば、フォーカシングの際に、軸上光線高が
収束方向にある第１レンズ群と第２レンズ群の面間隔を
変化させることによりフィールドフラットナＵ３の軸上
光線高が変化するようにしたので、球面収差を有効に補
正することができる。この結果、図４から明らかなよう
に、各収差が縦の座礁軸より大きく離れることなく、フ
ォーカシングによって収差が変動する場合でも収差の形
に大きな変化は見られず、諸収差が良好に補正され、投
写倍率の対応範囲を広げることができる。

【００８３】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものではなく、例えば、上記実施の形態１におい
ては、各レンズ群Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の焦点距離を、ｆ１
／ｆ０＝０．７６４、ｆ２／ｆ０＝−３．２０５、ｆ３
／ｆ０＝−１．１１５として構成したものであるが、下
記の条件(1) ないし(3) を満たすようなものであれば、
本発明の目的は十分に達成される。

【００８４】 (1) 0.7 < f1/f0 < 0.8 (2) -3.3 < f2/f0 < -3.1 (3) -1.2 < f3/f0 < -1.0 また、第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２の移動量
は、Δｄ１２／Δｄ２３＝−０．１６として構成したも
のであるが、以下の条件(4) を満たすようなものであれ
ば、本発明の目的は十分に達成される。

【００８５】(4) -0.17 ＜Δd12/Δd23 ＜ -0.15 さらに、レンズ群Ｕ１，Ｕ２は、その焦点距離が、ｆ１
ｎ／ｆ１＝−１．８１、ｆ２ｎ／ｆ２＝０．３９として
構成したものであるが、以下の条件(5) 、および(6) を
満たすようなものであれば、本発明の目的は十分に達成
される。

【００８６】 (5) -1.90 ＜ f1n/f1 ＜ -1.70 (6) 0.38 ＜ f2n/f2 ＜ 0.40 さらにまた、第２レンズ群Ｕ２における非球面レンズ
と、第３レンズ群Ｕ３における非球面レンズとは、ｆ７
ｐｒ／ｆ８ｐｒ＝−１．９７の焦点距離を有したプラス
チックレンズより構成したものであるが、以下の条件
(7) を満たすようなものであれば、本発明の目的は十分
に達成される。

【００８７】(7) -2.07 < f7pr/f8pr < -1.87 実施の形態２においては、各レンズ群Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３
の焦点距離を、ｆ１／ｆ０＝１．１５、ｆ２／ｆ０＝
２．２９、ｆ３／ｆ０＝−１．０５として構成したもの
であるが、下記の条件(8) から(10)を満たすようなもの
であれば、本発明の目的は十分に達成される。

【００８８】 (8) 1.1 < f1/f0 < 1.2 (9) 2.2 < f2/f0 < 2.4 (10) -1.2 < f3/f0 < -1.1 また、第１レンズ群Ｕ１と第２レンズ群Ｕ２の移動量
は、Δｄ１２／Δｄ２３＝０．３７として構成したもの
であるが、以下の条件(11)を満たすようなものであれ
ば、本発明の目的は十分に達成される。

【００８９】(11) 0.36＜Δd12/Δd23 ＜0.38 その他、本発明の請求の範囲内で多くの修正、および変
更を加え得ることは、勿論である。

【００９０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる投写レンズ装置によれば、スクリ−ン側より順
に正のパワーを有する第１レンズ群、負のパワーまたは
正のパワーを有する第２レンズ群、および負のパワーを
有する第３レンズ群からなり、フォーカシングは第３レ
ンズ群を固定とし、第１レンズ群、第２レンズ群がそれ
ぞれ同一方向に異なった移動量で動き、かつ、上記の各
諸条件を満足するものとしたことにより、明るい高精細
な投写画像を得るのに適し、高コントラストの期待でき
るＯＣタイプの投写レンズ装置として、投写倍率の対応
範囲を大きく広げることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による投写レンズ装置の
構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１における諸収差図であっ
て、(a), (b), (c) は、近軸倍率が−０．０６７の場合
の、球面収差、非点収差、歪曲収差をそれぞれ示す図で
あり、(d), (e), (f) は、近軸倍率が−０．０９７の場
合の、球面収差、非点収差、歪曲収差をそれぞれ示す図
である。

【図３】本発明の実施の形態２による投写レンズ装置の
構成図である。

【図４】本発明の実施の形態２における諸収差図であっ
て、(a), (b), (c) は、近軸倍率が−０．０６８の場合
の、球面収差、非点収差、歪曲収差をそれぞれ示す図で
あり、(d), (e), (f) は、近軸倍率が−０．０９７の場
合の、球面収差、非点収差、歪曲収差をそれぞれ示す図
である。

【図５】本発明にかかる従来例の投写レンズ装置のブロ
ック図である。

【図６】本発明にかかる従来例の投写レンズ装置のブロ
ック図である。

【符号の説明】

Ｕ１ 第１レンズ群 Ｕ２ 第２レンズ群 Ｕ３ 第３レンズ群 Ｓ 透明媒体 Ｐ ＣＲＴのフェースプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−257112（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−320433（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−333811（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−230112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−180214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−147213（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−80119（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 13/00 G02B 9/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーン側より順に、正のパワーを有
   する第１レンズ群，負のパワーを有する第２レンズ群，
   および負のパワーを有する第３レンズ群を備え、 該第１ないし第３レンズ群はそれぞれ１以上のレンズか
   らなり、 該第１ないし第３ レンズ群のうち、２つのレンズ群をフ
   ォーカシング時にそれぞれ移動させることにより、系全
   体での口径比が１：１．１となり、系全体の投写倍率が
   −０．０２５ないし−０．０９７となり、 フォーカシング時には、上記第３レンズ群を固定とし、
   上記第１レンズ群，および第２レンズ群がそれぞれ同一
   方向に異なった移動量で動き、 上記第１レンズ群の焦点距離と系全体の焦点距離との比
   は、０．７ないし０．８の範囲内にあり、 上記第２レンズ群の焦点距離と系全体の焦点距離との比
   は、−３．３ないし−３．１の範囲内にあり、 上記第３レンズ群の焦点距離と投写レンズ装置全系の焦
   点距離との比は、−１．２ないし−１．０の範囲内にあ
   る、 ことを特徴とする投写レンズ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の投写レンズ装置におい
   て、フォーカシング時における上記第１レンズ群と上記第２
   レンズ群との間の空気間隔の移動量と、上記第２レンズ
   群と上記第３レンズ群との間の空気間隔の移動量との比
   は、−０．１７ないし−０．１５の範囲内にある、 ことを特徴とする投写レンズ装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の投写レンズ装置におい
   て、上記第１レンズ群は、スクリ−ン側より順に、非球面の
   正レンズ，負レンズ，第１の正レンズ，および第２の正
   レンズを備え、 上記第２レンズ群は、スクリ−ン側より順に、負レン
   ズ，および非球面の正レンズを備え、 上記第３レンズ群は、スクリ−ン側に、非球面の負レン
   ズを備え、 上記第１レンズ群の焦点距離と上記第１レンズ群中の負
   レンズの焦点距離との比は、−１．９ないし−１．７の
   範囲内にあり、 上記第２レンズ群の焦点距離と第２レンズ群中の負レン
   ズの焦点距離との比は、０．３８ないし０．０４０の範
   囲内にある、 ことを特徴とする投写レンズ装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の投写レンズ装置におい
   て、上記第２レンズ群の非球面レンズ，および上記第３レン
   ズ群の非球面レンズは、それぞれ、上記第２レンズ群中
   の非球面レンズの焦点距離と上記第３レンズ群中の非球
   面レンズの焦点距離との比が、−２．０７ないし−１．
   ８７の範囲内にあるプラスチックレンズで構成されてい
   る、 ことを特徴とする投写レンズ装置。
5. 【請求項５】 スクリーン側より順に、正のパワーを有
   する第１レンズ群，正のパワーを有する第２レンズ群，
   および負のパワーを有する第３レンズ群を備え、 該第１ないし第３レンズ群はそれぞれ１以上のレンズか
   らなり、 該第１ないし第３レンズ群のうち、２つのレンズ群をフ
   ォーカシング時にそれぞれ移動させることにより、系全
   体での口径比が１：１．１となり、系全体の投写倍率が
   −０．０２５ないし−０．０９７となり、 フォーカシング時には、上記第３レンズ群を固定とし、
   上記第１レンズ群，および第２レンズ群がそれぞれ同一
   方向に異なった移動量で動き、 上記第１レンズ群の焦点距離と系全体の焦点距離との比
   は、１．１ないし１．２の範囲内にあり、 上記第２レンズ群の焦点距離と系全体の焦点距離との比
   は、２．２ないし２．４の範囲内にあり、 上記第３レンズの焦点距離と系全体の焦点距離との比
   は、−１．２ないし−１．１の範囲内にある、 ことを特徴とする投写レンズ装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の投写レンズ装置におい
   て、フォーカシング時における、上記第１レンズ群と第２レ
   ンズ群との間の空気間隔の移動量と、上記第２レンズ群
   と上記第３レンズ群との空気間隔の移動量との比は、
   ０．３６ないし０．３８の範囲内にある、 ことを特徴とする投写レンズ装置。