JP4305506B2 - レンズ系及びそれを用いたプロジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、主にＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブからの画像をスクリーンその他に拡大投射するレンズ口径が小さいレンズ系に関するものである。

近年、微小なマイクロミラー（鏡面素子）を画素に対応させて平面上に並べ、マイクロマシン技術を用いて、それぞれの鏡面の角度を機械的に制御することによって画像を表示するＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）が実用化されており、この分野で従来から広く用いられてきた液晶パネルより応答速度が速く、明るい画像が得られるという特徴が、小型で高輝度、高画質であり携帯可能としたプロジェクタ装置を実現するのに適していることから、急速に普及してきている。

プロジェクタ装置においてライトバルブとしてＤＭＤを用いる場合、同時に使用する投射レンズに対してはＤＭＤ特有の制約が発生する。第１の制約は小型のプロジェクタ装置を開発する上で最大の制約とも考えられる投射レンズのＦ値に関するものである。現在、ＤＭＤにおいて、画像を生成する際にマイクロミラーのＯＮ及びＯＦＦを表現するために旋回する角度は±１２°であり、これにより有効な反射光（有効光）と無効な反射光（無効光）とを切り替えている。従って、ＤＭＤをライトバルブとしたプロジェクタ装置においては有効光をとらえる必要があると共に無効光を捉えないことが条件となり、この条件から投射レンズのＦ値を導くことが出来、すなわちＦ＝２．４となる。実際にはさらに少しでも光量を取り込みたいという要望があるため、実害のない範囲でのコントラストの低下などに配慮した上で更なる小さなＦ値を要求されることも多い。第２の制約は光源系との配置に関するものである。小型化の為には投射レンズのイメージサークルはなるべく小さくしたい為に、ＤＭＤに投射用の光束を入力する光源系の配置は限られてしまう。前述のＤＭＤからの有効光を投射レンズに入力するには、光源系を投射レンズとほぼ同じ方向（隣り合わせ）に設置することとなる。また投射レンズの最もライトバルブ側レンズとライトバルブとの間（すなわち一般的にはバックフォーカス）を投射系と光源系との両光学系で使用することになり、投射レンズには大きなバックフォーカスを設けなければならないと同時に、光源からの導光スペースを確保するために、ライトバルブ側のレンズ系を小さく設計する必要が生ずる。このことは投射レンズの光学設計の立場から考えると、投射レンズの後方付近にライトバルブ側の瞳位置が来るように設計するという制約となる。その一方で、投射レンズの性能を向上するためには、多数のレンズを組み合わせる必要があり、多数枚のレンズを配置すると投射レンズの全長は有る程度の長さが必要となり、投射レンズの全長が長くなれば、入射瞳位置が後方にあるレンズでは当然のことながら前方のレンズ径が大きくなってしまうという小型化とは相反する問題となる。

この様に、開発を行う上の大きな制約はあるものの、ライトバルブとしてＤＭＤを採用するプロジェクタ装置は、小型化の上で他の方式よりも有利とされており、現在ではプレゼンテーションを行う際に便利なデータプロジェクタを中心として、携帯可能なコンパクトなものが広く普及してきている。また装置自体をコンパクトに構成するためには、当然のことながら使用される投射レンズに関しても、コンパクト化の要望は非常に強いことはもちろんのこと、相反する要望としてＤＭＤの中心と投射レンズの光軸をずらした、いわゆるシフト構成を採用するためにイメージサークルが大きいもの、また投射時の画角の大きいものが要求されるようになってきた。このような仕様で開発された投射レンズは当然のごとく特に前群レンズの口径が要望よりどうしても大きくなり、プロジェクタ装置の厚さ寸法に大きな影響を及ぼすことになる。その一方、携帯可能であることを前提としたプロジェクタ装置において厚さ寸法を小さくすることは重要で、ノート型パーソナルコンピュータなどと共に持ち歩くことの多い使われ方をするプロジェクタ装置では、最も重要な要素であると言っても過言ではない。この問題を解決する手段として、例えば特開２００３−１２１７３６号公報（特許文献１）に開示されているような投射レンズの有効径の小型化設計方法の一例があるものの、この例によれば有効径として最大のレンズは最も拡大側のもので、およそ３２ｍｍ程度と考えられ、その点では薄型のプロジェクタを開発することはほぼ可能であるが、バックフォーカスが小さいことと、画角が５３°程度しかないため、現在一般的に要求される投射レンズとしての要望を満たした上での薄型化を実現することが出来ない。
特開２００３−１２１７３６号公報

本発明は、前述した事情に鑑み、ＤＭＤなどの光の反射方向を変えて画像を形成するライトバルブの特性に適しており、ライトバルブからの画像をスクリーン上或いはその他の壁面等に拡大投射する用途において結像性能が高く、さらにレンズ口径が小さいレンズ系を実現し、コンパクトで明るく、小さな会議室等の限られたスペースでも大きな画面を投射可能な高画質で携帯に便利な薄型のプロジェクタ装置を提供することを目的としている。

本発明のレンズ系は、拡大側から順に、全体で略アフォーカル光学系を構成する第１レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第１ａレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第１ｂレンズ群を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第２ａレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第２ｂレンズ群を配して構成され、前記第１レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第１レンズ群に設定されるアフォーカル倍率に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１ａレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第２ａレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（４）を満足しており、前記第２ｂレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の厚さ寸法に関して下記条件式（６）を満足していることを特徴とする。（請求項１）
（１） −０．３ ≦ ｆ／ｆ_I ≦ ０．３
（２） ０．３ ≦ ｈ_IE／ｈ_IX ≦ ０．５
（３） −２．０ ≦ ｆ／ｆ_Ia ≦ −１．０９
（４） −０．６ ≦ ｆ／ｆ_IIa ＜０
（５） ０．３ ≦ ｆ／ｆ_IIb ≦ ０．７
（６） １．９ ≦ Ｔ_I／ｆ ≦ ３．０
ただし、
ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
ｈ_IE ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面への入射近軸光線高さ
ｈ_IX ：第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面からの射出近軸光線高さ
ｆ_Ia ：第１レンズ群を構成する第１ａレンズ群の合成焦点距離
ｆ_IIa ：第２レンズ群を構成する第２ａレンズ群の合成焦点距離
ｆ_IIb ：第２レンズ群を構成する第２ｂレンズ群の合成焦点距離
Ｔ_I ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離

条件式（１）は、全体で略アフォーカル光学系を構成する第１レンズ群へのパワーの適切な配分を規定するものである。上限を超えると第１レンズ群の正のパワーが過大となりバックフォーカスが短くなる。下限を超えると第１レンズ群の負のパワーが過大となり、後群の負担が増大し諸収差が悪化する。また条件式（２）では、同じ第１レンズ群のワイドコンバータとしての作用である倍率を規定しており、上限を超えると倍率が高くなりすぎて前群の収差負担が過大となり性能が劣化してしまい、下限を超えると倍率が低下して広角化に不利となる。条件式（３）は、ワイドコンバータを構成する第１レンズ群にあって発散系にあたる第１ａレンズ群に設定される負のパワーに関するものである。上限を超えると負のパワーが弱くなりコンバータ系全体の焦点距離が大きくなり大型化する。下限を超えると負のパワーが過大となり小型化には有利だが収差補正には不利となる。条件式（４）、条件式（５）は第２レンズ群のパワー構成に関するものである。後群となる第２レンズ群は全系としては正のパワーを有するが、拡大側に位置する第２ａレンズ群は発散系のため全体で負のパワー、縮小側に位置する第２ｂレンズ群は集光系のため全体で正のパワーとして構成されていることを特徴とする。条件式（４）は第２ａレンズ群の負パワーを規定するもので、上限を超えると、負パワーが小さくなりバックフォーカスが短くなる。逆に下限を超えると負パワーが過大となり大型化すると共に過大なパワーにより諸収差が増大する。続く条件式（５）は、第２ｂレンズ群の正パワーを規定するもので条件式（４）と共にレンズ全系の適切な大きさ、性能を得るためのものである。上限を超えると、正パワーが過大となり性能低下及びバックフォーカスが短くなる。下限を超えると、正パワーが小さくなり大型化する。条件式（６）は、第１レンズ群の光軸方向の厚さを規定するものである。アフォーカルコンバータとして機能している第１レンズ群は、そのアフォーカル倍率にも関係するが諸収差補正に関してある程度の軸上厚さを必要とする。上限を超える場合、性能的は有利となるが大型化してしまい、下限を超えると、小型化には有利だが第１ａレンズ群、第１ｂレンズ群のそれぞれのパワーが過大となり諸収差が増大してしまう。

また、前記第１レンズ群を構成する前記第１ａレンズ群は、拡大側から順に、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）及び負レンズの３枚を配して構成され、前記第１ａレンズ群で拡大側より２番目に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（７）を満足しており、また前記第１ａレンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率に関して下記条件式（８）を満足していることが好ましい。（請求項１）
（７） ０．５５ ≦ Ｒ_Ia4／ｆ ≦ １．０
（８） １．６５ ≦ Ｎ_Ia
ただし、
Ｒ_Ia4 ：第１ａレンズ群で拡大側より２番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
Ｎ_Ia ：第１ａレンズ群を構成するレンズのｄ線に対する屈折率の平均値

条件式（７）は、前記第１ａレンズ群で拡大側より２番目に配置されるレンズの縮小側の形状に関するもので、負パワーのレンズ群において負レンズとして最も拡大側に配置されているために重要な役割を担っている。すなわち強いパワーを持たせながら、拡大側の光束に対し概ね同心的形状とし、根本的に収差の発生を抑えた形状としているのである。したがって下限を超えると、球面収差、コマ収差が補正過剰となり、上限を超えると逆に補正不足となる。条件式（８）は、特に強い負パワーを有する第１ａレンズ群の屈折率の特徴に関するものである。強い負パワーを獲得することによる曲率の強さを軽減する為、なるべく高い屈折率であることが必須で、条件式において下限を超えると曲率が過大となることによって球面収差、コマ収差が過大となり、またペッツバール和も小さくなりすぎてしまい、良好な性能を得ることができない。

また、前記第１ｂレンズ群は、拡大側から順に、負レンズ、１枚乃至２枚の正レンズ及び縮小側に凸のメニスカス形状の正レンズの計３乃至４枚を配して構成され、最も縮小側に配置されるレンズに関して縮小側面の形状が下記条件式（９）を満足しており、使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第１ｂレンズ群の光軸上の厚さ寸法に関して下記条件式（１１）を満足していることが好ましい。（請求項１）
（９） −１．８ ≦ Ｒ_IbL／ｆ ≦ −０．８
（１０） ４５ ≦ Ｖ_IbL
（１１） ０．９ ≦ Ｔ_Ib／ｆ ≦ ２．０
ただし、
Ｒ_IbL ：第１ｂレンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
Ｖ_IbL ：第１ｂレンズ群を構成する最も縮小側に配置されるレンズのアッベ数
Ｔ_Ib ：第１ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と第１ｂレンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離

条件式（９）は、第１ｂレンズ群の最も縮小側に配置されるレンズの形状に関するもので、第１ａレンズ群からの発散光束を諸収差の発生を少なく維持しつつ後方に伝達する役割を担っている。上限を超えると第１ｂレンズ群による大きな負の歪曲収差の補正が不十分となり、下限を超えると歪曲収差の補正は有利だがメニスカス形状が強すぎて高次の球面収差及びコマ収差が発生する。条件式（１０）は、第１ｂレンズ群の色消しに関するもので、硝材の適切なアッベ数の組合せを規定するものである。特に第１ｂレンズ群の最も縮小側に配置されるレンズは強いメニスカス形状とパワーを有するため影響が大きく、下限を超えると軸上色収差及び倍率色収差が補正困難となる。条件式（１１）は第１ｂレンズ群の全長に関するもので、強い正パワーを適切に分割して良好な収差補正を行うものである。上限を超えると大型化してしまい、下限を超えると群の有する正パワーを各レンズに適切に分配することが困難となる。

また、前記第２ａレンズ群は、拡大側から順に、１枚乃至２枚の正レンズに続けて負レンズ及び正レンズの計３乃至４枚を配して構成され、前記第２ａレンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率と分散特性に関して各々下記条件式（１２）、（１３）を満足しており、前記第２ａレンズ群の縮小側より２番目に配置される負レンズに設定されるパワーに関して下記条件式（１４）を満足し、前記第２ａレンズ群を構成する負レンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１５）を満足していることが好ましい。（請求項２）
（１２） ０．１ ≦ Ｎ_IIaN−Ｎ_IIaP
（１３） ５ ≦ Ｖ_IIaP−Ｖ_IIaN
（１４） −２．０ ≦ ｆ／ｆ_IIaN ≦ −０．３
（１５） −１．３ ≦ ｆ／Ｒ_IIaN1 ≦ −０．５５
ただし、
Ｎ_IIaN ：第２ａレンズ群を構成する負レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
Ｎ_IIaP ：第２ａレンズ群を構成する正レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
Ｖ_IIaP ：第２ａレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
Ｖ_IIaN ：第２ａレンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
ｆ_IIaN ：第２ａレンズ群を構成する縮小側より２番目に配置されるレンズの焦点距離
Ｒ_IIaN1：第２ａレンズ群を構成する負レンズの拡大側面の曲率半径

条件式（１２）は、像面湾曲補正条件であり第２ａレンズ群の強い負のパワーによる像面湾曲を補正する。すなわち負レンズには屈折率の高い材料を、正レンズには屈折率の低い材料を使用してペッツバール和が過小にならないようにするのが良い。下限を超えるとペッツバール和が過小になり像面湾曲が悪化する。条件式（１３）は、第２ａレンズ群の色収差補正条件である。上限を超えるとアッベ数が接近して色収差補正効果が不足する。条件式（１４）も条件式（１３）と共に第２ａレンズ群の色収差補正条件である。色収差補正は公知のように適切なアッベ数とパワーの組合せで可能となるため、条件式（１４）ではそのパワーを規定する。上限、下限を超えるとどちらも第２ａレンズ群での色消しパワーが不適切になり色収差は悪化してしまう。条件式（１５）は、第２ａレンズ群の形状に関する制約条件であって、球面収差及びコマ収差補正に関係する。上限を超えると球面収差がオーバーとなり、軸外光束に対するコマ収差も悪化する。下限を超えると球面収差がアンダーとなりすぎてしまう。

また、前記第２ｂレンズ群は、拡大側から順に、正レンズ、負レンズ及び正レンズの計３枚のレンズを配して構成され、前記第２ｂレンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率、分散特性に関して各々下記条件式（１６）、（１７）を満足しており、前記第２ｂレンズ群の拡大側より２番目に配置されるレンズに設定されるパワーに関して下記条件式（１８）を満足し、前記第２ｂレンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面の形状に関して下記条件式（１９）を満足していることが好ましい。（請求項３）
（１６） ０．１２ ≦ Ｎ_IIbN−Ｎ_IIbP
（１７） ２０ ≦ Ｖ_IIbP−Ｖ_IIbN
（１８） −１．０ ≦ ｆ／ｆ_IIb2 ≦ −０．２
（１９） −３．０ ≦ Ｒ_IIb1／Ｒ_IIb2 ≦ −１．０
ただし、
Ｎ_IIbN：第２ｂレンズ群を構成する負レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
Ｎ_IIbP：第２ｂレンズ群を構成する正レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
Ｖ_IIbP：第２ｂレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
Ｖ_IIbN：第２ｂレンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
ｆ_IIb2：第２ｂレンズ群を構成する拡大側より２番目のレンズの焦点距離
Ｒ_IIb1：第２ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
Ｒ_IIb2：第２ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径

条件式（１６）は、第２レンズ群を構成し、大きな正パワーを有する第２ｂレンズ群を構成するレンズ要素の硝材の屈折率に関するものである。正、負のレンズ要素に屈折率差を与え、発生する色収差を最小に維持しつつ接合面では球面収差の補正能力を活用し、また像面湾曲補正の効果をも期待するものである。条件式（１６）において下限を超えると、像面湾曲補正過剰および球面収差補正不足に陥る。条件式（１７）は、第２ｂレンズ群における色補正条件であるが、同時に単色収差を補正するには、各レンズのパワーが過大とならないことが必要で、そのためには条件式（１７）を満たす正レンズ、負レンズのアッベ数であることが必要な条件となる。下限を超えると、色収差の補正が困難となる。条件式（１８）も同様に第２ｂレンズ群の色収差補正条件である。上限、下限を超えるとどちらも第２ｂレンズ群での色消しパワーが不適切になり色収差は悪化してしまう。条件式（１９）は第２ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの形状的な制約条件であり、球面収差及びコマ収差補正に関係する。上限を超えると球面収差が大きくアンダーとなり、下限を超えると周辺光束でのコマフレアーの発生が著しい。

また、レンズ全系の焦点調節の方法として投射レンズ全体を光軸方向に移動する方法は、移動する構造体の大きさに制限があるような場合では良い方法とは言えない。そこで、投射レンズ系において部分的な光学系を移動することにより焦点調節を行う所謂インナーフォーカス方式をとる場合、前記第１レンズ群が略アフォーカルであることを考慮すると前記第２レンズ群よりも縮小側に配置されているレンズ群を利用することが考えれる。また、移動するための空間的な量も十分で、距離による収差変動も最低限で抑えることが出来ることもあって、前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより行うことが好ましい。（請求項４）

またさらに、ＤＭＤからの光線束を効率良くスクリーン面に結像させるためには、照明光学系の特性に合わせてＤＭＤを射出する光線束の主光線角度を設定しなければならないが、略テレセントリックに設定されることが多い。しかしながら、このような光線を全て取り込むように設計をしようとすると前記第２レンズ群の縮小側の有効径が巨大になり、照明光学系との配置関係において問題となることが多い。この様な場合照明光学系の配置との兼ね合いで、前記第２レンズ群の射出側近傍の有効径に制限を加えることになるが、前記第２レンズ群とライトバルブの間の空間においてライトバルブ近傍に正レンズ１枚を配して構成される第３レンズ群を設けることによって目的を達成することが好ましい。（請求項５）

このように本発明によるレンズ系をプロジェクタ装置に搭載することにより装置全体を薄型化することが可能となり（請求項６）、携帯に便利なプロジェクタ装置を提供することが出来る。

本発明によれば、ＤＭＤなどのライトバルブの特性に適した結像性能が高く口径の小さいレンズ系を実現し、薄型で持ち運びに便利で、尚且つ明るく、高画質のプロジェクタを提供することが出来る。

以下、具体的な数値実施例について、本発明を説明する。以下の実施例１から実施例１６のレンズ系では拡大側から順に、全体で略アフォーカル光学系を構成する第１レンズ群ＬＧ１及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群ＬＧ２から構成され、前記第１レンズ群ＬＧ１は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第１ａレンズ群ＬＧ１ａ及び全体で正の屈折力を有する第１ｂレンズ群ＬＧ１ｂを配して構成され、前記第１ａレンズ群ＬＧ１ａは、拡大側から順に、正レンズ（レンズ名称Ｌ１１１、拡大側面１１１、縮小側面１１２）、拡大側に凸のメニスカス形状の負レンズ（レンズ名称Ｌ１１２、拡大側面１１３、縮小側面１１４）及び負レンズ（レンズ名称Ｌ１１３、拡大側面１１５、縮小側面１１６）の３枚を配して構成され、続く前記第１ｂレンズ群ＬＧ１ｂは、負レンズ（レンズ名称Ｌ１２１、拡大側面１２１、縮小側面１２２）、正レンズ（レンズ名称Ｌ１２２、拡大側面１２３、縮小側面１２４）及び縮小側に凸のメニスカス形状の正レンズ（レンズ名称Ｌ１２３、拡大側面１２５、縮小側面１２６）の計３枚のレンズを配して構成されるか又は、負レンズ（レンズ名称Ｌ１２１、拡大側面１２１、縮小側面１２２）、正レンズ（レンズ名称Ｌ１２２、拡大側面１２３、縮小側面１２４、ただし接合の場合は１２２面と１２３面は同一面）、正レンズ（レンズ名称Ｌ１２３、拡大側面１２５、縮小側面１２６）及び縮小側に凸のメニスカス形状の正レンズ（レンズ名称Ｌ１２４、拡大側面１２７、縮小側面１２８）の計４枚のレンズを配して構成され、前記第２レンズ群ＬＧ２は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第２ａレンズ群ＬＧ２ａ及び全体で正の屈折力を有する第２ｂレンズ群ＬＧ２ｂを配して構成され、前記第２ａレンズ群ＬＧ２ａは、正レンズ（レンズ名称Ｌ２１１、拡大側面２１１、縮小側面２１２）、負レンズ（レンズ名称Ｌ２１２、拡大側面２１３、縮小側面２１４）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ２１３、拡大側面２１５、縮小側面２１６、ただし接合の場合は２１４面と２１５面は同一面）の３枚を配して構成されるか又は、正レンズ（レンズ名称Ｌ２１１、拡大側面２１１、縮小側面２１２）、正レンズ（レンズ名称Ｌ２１２、拡大側面２１３、縮小側面２１４）、負レンズ（レンズ名称Ｌ２１３、拡大側面２１５、縮小側面２１６）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ２１４、拡大側面２１７、縮小側面２１８、ただし接合の場合は２１６面と２１７面は同一面）の計４枚のレンズを配して構成され、前記第２ｂレンズ群ＬＧ２ｂは、正レンズ（レンズ名称Ｌ２２１、拡大側面２２１、縮小側面２２２）、負レンズ（レンズ名称Ｌ２２２、拡大側面２２３、縮小側面２２４）及び正レンズ（レンズ名称Ｌ２２３、拡大側面２２５、縮小側面２２６、ただし接合の場合は２２４面と２２５面は同一面）の計３枚のレンズを配して構成され、前記第１レンズ群ＬＧ１を構成する前記第１ａレンズ群ＬＧ１ａ及び前記第１ｂレンズ群ＬＧ１ｂは前記第１レンズ群ＬＧ１に固定されており、前記第２レンズ群ＬＧ２を構成する前記第２ａレンズ群ＬＧ２ａ及び前記第２ｂレンズ群ＬＧ２ｂは前記第２レンズ群ＬＧ２に固定されており、目的に応じて前記第２レンズ群ＬＧ２の縮小側でＤＭＤ等のライトバルブ近傍に１枚の正レンズ（レンズ名称をＬ３０１、拡大側面の名称を３０１、縮小側面の名称を３０２とする）を配して構成される第３レンズ群ＬＧ３を附加して構成され、前記第３レンズ群ＬＧ３の縮小側とライトバルブ面との間には僅かな空気間隔をおいてＤＭＤ等のライトバルブの構成部品であるカバーガラスＣＧ（拡大側面をＣ０１、縮小側面をＣ０２）が配されている。

［実施例１］
本発明のレンズ系の第１実施例について数値例を表１に示す。また図１は、そのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。以下の表及び図面中、ｆはレンズ全系の焦点距離、Ｆ_noはＦナンバー、２ωはレンズの全画角を表す。また、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎ_d はｄ線に対する屈折率、ν_d はｄ線のアッベ数を示す。諸収差図の球面収差図におけるＣＡ１、ＣＡ２、ＣＡ３はそれぞれＣＡ１＝５５０．０ｎｍ、ＣＡ２＝４３５．８ｎｍ、ＣＡ３＝６４０．０ｎｍの波長における収差曲線であり、Ｓ．Ｃ．は正弦条件である。非点収差図におけるＳはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。また、全般に亘り特別に記載のない限り、諸値の計算に使用している波長はＣＡ１＝５５０．０ｎｍであり、諸収差図は投射レンズとして評価することの多い物体距離が１７００ｍｍのときのものである。

［実施例２］
本発明のレンズ系の第２実施例について数値例を表２に示す。また図３は、そのレンズ構成図、図４はその諸収差図である。

［実施例３］
本発明のレンズ系の第３実施例について数値例を表３に示す。また図５は、そのレンズ構成図、図６はその諸収差図である。

［実施例４］
本発明のレンズ系の第４実施例について数値例を表４に示す。また図７は、そのレンズ構成図、図８はその諸収差図である。

［実施例５］
本発明のレンズ系の第５実施例について数値例を表５に示す。また図９は、そのレンズ構成図、図１０はその諸収差図である。

［参考例１］
本発明のレンズ系の参考例１について数値例を表６に示す。また図１１は、そのレンズ構成図、図１２はその諸収差図である。

［参考例２］
本発明のレンズ系の参考例２について数値例を表７に示す。また図１３は、そのレンズ構成図、図１４はその諸収差図である。

［実施例６］
本発明のレンズ系の第６実施例について数値例を表８に示す。また図１５は、そのレンズ構成図、図１６はその諸収差図である。

［実施例７］
本発明のレンズ系の第７実施例について数値例を表９に示す。また図１７は、そのレンズ構成図、図１８はその諸収差図である。

［実施例８］
本発明のレンズ系の第８実施例について数値例を表１０に示す。また図１９は、そのレンズ構成図、図２０はその諸収差図である。

［実施例９］
本発明のレンズ系の第９実施例について数値例を表１１に示す。また図２１は、そのレンズ構成図、図２２はその諸収差図である。

［実施例１０］
本発明のレンズ系の第１０実施例について数値例を表１２に示す。また図２３は、そのレンズ構成図、図２４はその諸収差図である。

［参考例３］
本発明のレンズ系の参考例３について数値例を表１３に示す。また図２５は、そのレンズ構成図、図２６はその諸収差図である。

［参考例４］
本発明のレンズ系の参考例４について数値例を表１４に示す。また図２７は、そのレンズ構成図、図２８はその諸収差図である。

［実施例１１］
本発明のレンズ系の第１１実施例について数値例を表１５に示す。また図２９は、そのレンズ構成図、図３０はその諸収差図である。

［参考例５］
本発明のレンズ系の参考例５について数値例を表１６に示す。また図３１は、そのレンズ構成図、図３２はその諸収差図である。

次に第１実施例から第１１実施例、参考例１から５に関して条件式（１）から条件式（１９）に対応する値を、まとめて表１７に示す。

表１７から明らかなように、第１実施例から第１１実施例の各実施例に関する数値は条件式（１）から（１９）を満足しているとともに、各実施例における収差図からも明らかなように、各収差とも良好に補正されている。

本発明によるレンズ系の第１実施例のレンズ構成図 第１実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第２実施例のレンズ構成図 第２実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第３実施例のレンズ構成図 第３実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第４実施例のレンズ構成図 第４実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第５実施例のレンズ構成図 第５実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の参考例１のレンズ構成図 参考例１のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の参考例２のレンズ構成図 参考例２のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第６実施例のレンズ構成図 第６実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第７実施例のレンズ構成図 第７実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第８実施例のレンズ構成図 第８実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第９実施例のレンズ構成図 第９実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第１０実施例のレンズ構成図 第１０実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の参考例３のレンズ構成図 参考例３のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の参考例４のレンズ構成図 参考例４のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の第１１実施例のレンズ構成図 第１１実施例のレンズの諸収差図 本発明によるレンズ系の参考例５のレンズ構成図 参考例５のレンズの諸収差図

Claims (6)

1. 拡大側から順に、全体で略アフォーカル光学系を構成する第１レンズ群及び全体で正の屈折力を有する第２レンズ群から構成され、前記第１レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第１ａレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第１ｂレンズ群を配して構成され、前記第２レンズ群は、拡大側から順に全体で負の屈折力を有する第２ａレンズ群及び全体で正の屈折力を有する第２ｂレンズ群を配して構成され、前記第１レンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（１）を満足しており、前記第１レンズ群に設定されるアフォーカル倍率に関して下記条件式（２）を満足しており、前記第１ａレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（３）を満足しており、前記第２ａレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（４）を満足しており、前記第２ｂレンズ群に設定されるパワーに関して下記条件式（５）を満足しており、前記第１レンズ群の光軸上の厚さ寸法に関して下記条件式（６）を満足しており、
   また、前記第１ａレンズ群は、拡大側から順に、正の屈折力を有するレンズ（以下正レンズ）、拡大側に凸のメニスカス形状で負の屈折力を有するレンズ（以下負レンズ）及び負レンズの３枚を配して構成され、前記第１ａレンズ群で拡大側より２番目に配置されるレンズの縮小側面の形状に関して下記条件式（７）を満足しており、また前記第１ａレンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率に関して下記条件式（８）を満足しており、また、前記第１ｂレンズ群は、拡大側から順に、負レンズ、１枚乃至２枚の正レンズ及び縮小側に凸のメニスカス形状の正レンズの計３乃至４枚を配して構成され、最も縮小側に配置されるレンズに関して縮小側面の形状が下記条件式（９）を満足しており、使用される硝材の分散特性に関して下記条件式（１０）を満足しており、前記第１ｂレンズ群の光軸上の厚さ寸法に関して下記条件式（１１）を満足していることを特徴とするレンズ系。
   （１） −０．３ ≦ ｆ／ｆ_I ≦ ０．３
   （２） ０．３ ≦ ｈ_IE／ｈ_IX ≦ ０．５
   （３） −２．０ ≦ ｆ／ｆ_Ia ≦ −１．０９
   （４） −０．６ ≦ ｆ／ｆ_IIa ＜０
   （５） ０．３ ≦ ｆ／ｆ_IIb ≦ ０．７
   （６） １．９ ≦ Ｔ_I／ｆ ≦ ３．０
   （７） ０．５５ ≦ Ｒ _Ia4 ／ｆ ≦ １．０
   （８） １．６５ ≦ Ｎ _Ia
   （９） −１．８ ≦ Ｒ _IbL ／ｆ ≦ −０．８
   （１０） ４５ ≦ Ｖ _IbL
   （１１） ０．９ ≦ Ｔ _Ib ／ｆ ≦ ２．０
   ただし、
   ｆ ：レンズ全系の合成焦点距離
   ｆ_I ：第１レンズ群の合成焦点距離
   ｈ_IE ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面への入射近軸光線高さ
   ｈ_IX ：第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面からの射出近軸光線高さ
   ｆ_Ia ：第１レンズ群を構成する第１ａレンズ群の合成焦点距離
   ｆ_IIa ：第２レンズ群を構成する第２ａレンズ群の合成焦点距離
   ｆ_IIb ：第２レンズ群を構成する第２ｂレンズ群の合成焦点距離
   Ｔ_I ：第１レンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と第１レンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離
   Ｒ _Ia4 ：第１ａレンズ群で拡大側より２番目に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
   Ｎ _Ia ：第１ａレンズ群を構成するレンズのｄ線に対する屈折率の平均値
   Ｒ _IbL ：第１ｂレンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
   Ｖ _IbL ：第１ｂレンズ群を構成する最も縮小側に配置されるレンズのアッベ数
   Ｔ _Ib ：第１ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面と第１ｂレンズ群で最も縮小側に配置されるレンズの縮小側面の光軸上の距離
2. 前記第２ａレンズ群は、拡大側から順に、１枚乃至２枚の正レンズに続けて負レンズ及び正レンズの計３乃至４枚を配して構成され、前記第２ａレンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率と分散特性に関して各々下記条件式（１２）、（１３）を満足しており、前記第２ａレンズ群の縮小側より２番目に配置される負レンズに設定されるパワーに関して下記条件式（１４）を満足し、前記第２ａレンズ群を構成する負レンズの拡大側面の形状に関して下記条件式（１５）を満足していることを特徴とする請求項１記載のレンズ系。
   （１２） ０．１ ≦ Ｎ_IIaN−Ｎ_IIaP
   （１３） ５ ≦ Ｖ_IIaP−Ｖ_IIaN
   （１４） −２．０ ≦ ｆ／ｆ_IIaN ≦ −０．３
   （１５） −１．３ ≦ ｆ／Ｒ_IIaN1 ≦ −０．５５
   ただし、
   Ｎ_IIaN ：第２ａレンズ群を構成する負レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
   Ｎ_IIaP ：第２ａレンズ群を構成する正レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
   Ｖ_IIaP ：第２ａレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
   Ｖ_IIaN ：第２ａレンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
   ｆ_IIaN ：第２ａレンズ群を構成する縮小側より２番目に配置されるレンズの焦点距離
   Ｒ_IIaN1：第２ａレンズ群を構成する負レンズの拡大側面の曲率半径
3. 前記第２ｂレンズ群は、拡大側から順に、正レンズ、負レンズ及び正レンズの計３枚のレンズを配して構成され、前記第２ｂレンズ群を構成する各レンズに使用される硝材の屈折率、分散特性に関して各々下記条件式（１６）、（１７）を満足しており、前記第２ｂレンズ群の拡大側より２番目に配置されるレンズに設定されるパワーに関して下記条件式（１８）を満足し、前記第２ｂレンズ群の最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の形状と縮小側面の形状に関して下記条件式（１９）を満足していることを特徴とする請求項１記載のレンズ系。
   （１６） ０．１２ ≦ Ｎ_IIbN−Ｎ_IIbP
   （１７） ２０ ≦ Ｖ_IIbP−Ｖ_IIbN
   （１８） −１．０ ≦ ｆ／ｆ_IIb2 ≦ −０．２
   （１９） −３．０ ≦ Ｒ_IIb1／Ｒ_IIb2 ≦ −１．０
   ただし、
   Ｎ_IIbN：第２ｂレンズ群を構成する負レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
   Ｎ_IIbP：第２ｂレンズ群を構成する正レンズのｄ線に対する屈折率の平均値
   Ｖ_IIbP：第２ｂレンズ群を構成する正レンズのアッベ数の平均値
   Ｖ_IIbN：第２ｂレンズ群を構成する負レンズのアッベ数の平均値
   ｆ_IIb2：第２ｂレンズ群を構成する拡大側より２番目のレンズの焦点距離
   Ｒ_IIb1：第２ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの拡大側面の曲率半径
   Ｒ_IIb2：第２ｂレンズ群で最も拡大側に配置されるレンズの縮小側面の曲率半径
4. レンズ全系の焦点調節を前記第２レンズ群を光軸方向に移動することにより行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のレンズ系。
5. 前記第２レンズ群と縮小側像面の間の空間において像面近傍に正レンズ１枚を配して構成される第３レンズ群を設けていることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のレンズ系。
6. 前記請求項１から前記請求項５の少なくともいずれかの１項に記載されるレンズ系を搭載していることを特徴としたプロジェクタ装置。

Images