JP4847110B2 - 投射用レンズおよび投射型画像表示装置 - Google Patents
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Description
この発明は投射用レンズおよびこれを用いる投射型画像表示装置に関する。
液晶パネル上の画像を拡大投写する液晶プロジェクタは、コンピュータのデータ表示や映画鑑賞用などに用いられ、広く普及している。なかでも、赤表示用、青表示用、緑表示用の液晶パネルを使用する３板式プロジェクタは、画像が高精細であることから多く用いられている。
３板式プロジェクタに用いられる投写用レンズには、一般に以下のような属性が求められる。
即ち、３枚の液晶パネルにより強度変調された各光束を、ダイクロイックプリズムやダイクロイックミラー等の色合成手段で合成するため、色合成手段を配備するための空間が入射側に必要である。したがって、この空間を確保できるように、焦点距離に比して長いバックフォーカスを縮小側に有すること。
即ち、３枚の液晶パネルにより強度変調された各光束を、ダイクロイックプリズムやダイクロイックミラー等の色合成手段で合成するため、色合成手段を配備するための空間が入射側に必要である。したがって、この空間を確保できるように、焦点距離に比して長いバックフォーカスを縮小側に有すること。
プロジェクタとして低電力で高い光利用効率を得ることが望ましく、各色光の光路合成時に「色合成手段に入射する光の角度」が画角により異なると、色シェーディングが発生しやすいので、光源部から投写用レンズに入射する光は「光軸に対して平行に近い光束」を用いるのが良い。したがって、平行光束を効率良く投写用レンズに取り込めるよう、縮小側、即ち、表示デバイス側において「高いテレセントリック性」を持つこと。
低電力の光源でも明るい画像を提供するため、光源からの光をなるべく多く取り込めるようにＦナンバの小さい、明るいレンズであること。
スクリーン上で３色画像を重ね合わせたときに、各色の画素が互いにずれると良好なカラー画像を実現できず、投射画像の辺縁部等に緑、青、赤などの縁が現れて、像質が損なわれる。これを避けるため、倍率の色収差が小さく抑えられていること。
スクリーン上で３色画像を重ね合わせたときに、各色の画素が互いにずれると良好なカラー画像を実現できず、投射画像の辺縁部等に緑、青、赤などの縁が現れて、像質が損なわれる。これを避けるため、倍率の色収差が小さく抑えられていること。
また、投写された画像の輪郭が歪んで見苦しくならないように、歪曲収差が小さく抑えられていること。
画像の忠実な再現性のため、高いＭＴＦ特性、解像力特性を備えていること。
画像の忠実な再現性のため、高いＭＴＦ特性、解像力特性を備えていること。
これらの特性は従来から求められているものであり、優れた特性を有するものが種々提案されている（特許文献１、２等）。
しかし近年、上記属性に対する要求は更に高くなりつつあり、従来提案された投射用レンズでは、要求に応じることが困難になってきている。
また、近年「投射レンズの広角化」に対する要求が強い。
具体的には、スクリーンの後ろ側から画像を投射する、所謂「背面投射型プロジェクタ用」としては、結像投射系を収納する筐体の奥行きを短くするため広画角投射対応のレンズが必要とされている。広画角対応の投射用レンズはまた、スクリーンの前側から画像を投射する「フロント型のプロジェクタ用」として使用する場合にも、プロジェクタからスクリーンまでの距離を短くでき、表示デバイスと「投射用レンズ光軸のオフセット量」を大きくとることで「プロジェクタ自体が画像を見るときの妨げにならない」ようにできる等といった利点がある。
また、近年「投射レンズの広角化」に対する要求が強い。
具体的には、スクリーンの後ろ側から画像を投射する、所謂「背面投射型プロジェクタ用」としては、結像投射系を収納する筐体の奥行きを短くするため広画角投射対応のレンズが必要とされている。広画角対応の投射用レンズはまた、スクリーンの前側から画像を投射する「フロント型のプロジェクタ用」として使用する場合にも、プロジェクタからスクリーンまでの距離を短くでき、表示デバイスと「投射用レンズ光軸のオフセット量」を大きくとることで「プロジェクタ自体が画像を見るときの妨げにならない」ようにできる等といった利点がある。
この発明は、ＦＮｏ１．８〜ＦＮｏ１．９程度の明るさを持ち、投射時の半画角が５５度を越える大口径かつ広角でありながら、上記諸属性を良好に実現した投射用レンズの提供およびかかる投射用レンズを搭載した投射型画像表示装置の提供を課題とする。
この発明の投射用レンズは「平面画像を拡大して投射結像させる投射用レンズ」であり、図１に例示するように、最も大きな空気間隔を挟んで、拡大側（図の左方）から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２からなる。
上記平面画像は一般に液晶パネル、デジタルミラーデバイス上等に表示される２次元的な画像である。
上記平面画像は一般に液晶パネル、デジタルミラーデバイス上等に表示される２次元的な画像である。
「第１レンズ群」は、拡大側から順に「拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-1レンズ、非球面を有する第1-2レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-3レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-4レンズ、負の屈折力を持つ第1-5レンズ、正の屈折力を持つ第1-6レンズ、正の屈折力を持つ第1-7レンズ」で構成される。
そして、全系の焦点距離をｆ、全系の「空気中における縮小側のバックフォーカス」をＢｆとすると、これらは条件：
（１） ３ ≦ Ｂｆ／ｆ
を満足する（請求項１）。
図１に例示されているのは前述の「３板式プロジェクタに用いられる投写用レンズ」であり、符号：ＰＲは「色合成プリズム」、符号Ｓは「絞り」を示している。
そして、全系の焦点距離をｆ、全系の「空気中における縮小側のバックフォーカス」をＢｆとすると、これらは条件：
（１） ３ ≦ Ｂｆ／ｆ
を満足する（請求項１）。
図１に例示されているのは前述の「３板式プロジェクタに用いられる投写用レンズ」であり、符号：ＰＲは「色合成プリズム」、符号Ｓは「絞り」を示している。
第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２とすると、これらは条件：
（２） １ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ ４
を満足することが好ましい（請求項２）。
（２） １ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ ４
を満足することが好ましい（請求項２）。
請求項１または２記載の投射用レンズは、第１レンズ群Ｇ１のバックフォーカスをＢｆ１、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の空気間隔をｄとすると、これらは条件：
（３） ４ ≦ Ｂｆ１／d ≦ ２０
を満足することが好ましい（請求項３）。
（３） ４ ≦ Ｂｆ１／d ≦ ２０
を満足することが好ましい（請求項３）。
上記「第１レンズ群」としては、拡大側から順に「非球面を有する第1-1レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-2レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-3レンズ、負の屈折力を持つ第1-4レンズ、正の屈折力を持つ第1-5レンズ、正の屈折力を持つ第1-6レンズ」による構成も参考例として考えられる。
この参考例のように、第１レンズ群を第1-1レンズ〜第1-6レンズの６枚構成とする場合には、第２レンズ群は拡大側から順に、両凹レンズの第2-1レンズ、両凸レンズである第2-2レンズ、両凹レンズである第2-3レンズ、両凸レンズである第2-4レンズ、曲率の強い凹面を拡大側に向けた負メニスカスレンズである第2-5レンズ、曲率の強い凸面を縮小側に向けた正メニスカスレンズである第2-6レンズ、曲率の強い凸面を縮小側に向けた正メニスカスレンズである第2-7レンズの７枚のレンズで構成することができる。この場合において、第2-3レンズと第2-4レンズは接合レンズとすることができ、この接合レンズの拡大側に第2-2レンズを接合することもできる。
上記請求項１の場合のように、第１レンズ群を第1-1レンズ〜第1-7レンズの７枚構成とする場合には、第２レンズ群は拡大側から順に、両凸レンズの第2-1レンズ、「両凹レンズの第2-2レンズと両凸レンズの第2-3レンズの接合レンズ」、両凸レンズの第2-4レンズ、曲率の強い凸面を縮小側に向けた正メニスカスレンズである第2-5レンズの５枚のレンズで構成することができる。
勿論、この発明の投射用レンズは、系内に１以上の非球面を採用することができる。
勿論、この発明の投射用レンズは、系内に１以上の非球面を採用することができる。
上記請求項１〜３の任意の１に記載の投射用レンズは、第１レンズ群に含まれるレンズのうち「正の屈折力を持つレンズ」の材質の「ｄ線に対する屈折率の平均値：ｎＰ」が条件：
（４） ｎＰ ≧ １．７
を満足することが好ましい（請求項４）。
請求項１〜４の任意の１に記載の投射用レンズの「最も縮小側に位置するレンズ」は、縮小側に凸面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズであることが好ましい（請求項５）。
（４） ｎＰ ≧ １．７
を満足することが好ましい（請求項４）。
請求項１〜４の任意の１に記載の投射用レンズの「最も縮小側に位置するレンズ」は、縮小側に凸面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズであることが好ましい（請求項５）。
この発明の「投射型画像表示装置」は、投射用レンズとして請求項１〜請求項５の任意の１に記載のものを搭載したものである（請求項６）。
説明を補足すると、焦点距離に比して長いバックフォーカスを縮小側に実現するレンズタイプとしては、従来から「拡大側から順に負・正の屈折力配置となるレトロフォーカス型」の発展型が用いられることが多い。
しかし、この発明の投射用レンズのように「投射時の半画角が５５度を越える」という更に広角なレンズを実現しようとすると、必然的に焦点距離を短くする必要が生じる。この場合「正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群」という構成が広角化に対する選択枝の１つとなる。
特に、バックフォーカスの伸長以上に広角化の要請が強い場合には、正・正の群構成をとることが効果的なものとなる。
特に、バックフォーカスの伸長以上に広角化の要請が強い場合には、正・正の群構成をとることが効果的なものとなる。
この発明の投射用レンズは上述の如く、最も大きな空気間隔を介した「正の屈折力を持つレンズ群同士の組み合わせ」で構成され、前述の条件を満足することで「投射時の半画角が５５度を越える」広画角とともに、プロジェクタ用の投射用レンズとして十分な性能の実現を可能としている。
条件（１）は「短い投射距離」を実現するために短い焦点距離を実現しつつ、色合成用プリズムなどの部材が入る空間を確保する条件であり、下限を超えると、色合成用プリズムなどが入る空間として十分でなくなる。
条件（２）は、全体として短い焦点距離を確保しつつ、像面の倒れを抑えるための条件であり、下限を超えると、正の屈折力が必要以上に第１レンズ群に偏り、全系のバックフォーカスが短くなる他、周辺部の像面がスクリーン側に倒れる傾向となる。また、上限を超えると、正の屈折力が必要以上に第２レンズ群に偏り、諸収差の均衡が大きくくずれて性能の確保が困難となる。
条件（３）は、全系のバックフォーカスを確保しつつ、像面を平坦に保つための条件であり、上限を超えると「第１レンズ群から第２レンズ群に至る軸上光線高」が大きくなり、第２レンズ群の「実質的な正の屈折力」を大きくする必要があるため、全系のバックフォーカスが短くなり易く、下限を超えると、全系のバックフォーカスは十分に確保されるが「第２レンズ群に入射する軸上光線高」が低くなるため、第２レンズ群に実質的な正の屈折力を確保させるために「第２レンズ群単独での焦点距離」を短くする必要があり、ペッツバール和が大きくなって像面湾曲の増大を招来する。
条件（４）は、像面湾曲を少なくして平坦な像面を確保するための条件であり、下限を超えると周辺の像面が大きく投射レンズ側に倒れ、他のレンズによる補正が困難となる。
また、請求項５記載の投射用レンズのように「最も縮小側に位置するレンズを、凸面を縮小側に向けた正のメニスカスレンズとすることでテレセントリック性の確保、色合成用のプリズムなどの部材を挿入できるバックフォーカスの確保」が容易となる。
以上に説明したように、この発明の投射用レンズは上記の如く構成されることにより、後述の実施例のように、ＦＮｏ１．８〜ＦＮｏ１．９程度の明るさを持ち、投射時の半画角が５５度を越える大口径かつ広角でありながら、投射用レンズに求められる諸属性を良好に実現できる。従って、かかる投射用レンズを搭載することにより、投射距離が短いにもかかわらず、大きな投射映像を実現できる投射型画像表示装置を提供できる。
以下、投射用レンズに関する具体的な実施例を１例と参考例を３例挙げる。
繁雑を避けるため、これら実施例および参考例を実施例１〜４とする。実施例２〜４は参考例である。
各実施例における記号は以下の意味を持つ。
IMG ：液晶パネル面
Ｒｉ：拡大側から数えて第ｉ番目の面（絞りの面を含む。）の曲率半径
Ｄｉ：拡大側から数えて第ｉ番目の面から第ｉ＋１番目の面までの軸上面間隔
Ｄｏ：スクリーンから第１レンズ面までの距離（投射距離）
Ｎｊ：拡大側から数えて第ｊ番目のレンズのｄ線に対する屈折率
νｊ：拡大側から数えて第ｊ番目のレンズのアッベ数
ｆ ：全系の焦点距離
ＦＮｏ：Ｆナンバ
θ ：半画角（単位：度）
「＊印」を付した面は非球面であり、その曲率半径：Ｒｉは近軸曲率半径である。
繁雑を避けるため、これら実施例および参考例を実施例１〜４とする。実施例２〜４は参考例である。
各実施例における記号は以下の意味を持つ。
IMG ：液晶パネル面
Ｒｉ：拡大側から数えて第ｉ番目の面（絞りの面を含む。）の曲率半径
Ｄｉ：拡大側から数えて第ｉ番目の面から第ｉ＋１番目の面までの軸上面間隔
Ｄｏ：スクリーンから第１レンズ面までの距離（投射距離）
Ｎｊ：拡大側から数えて第ｊ番目のレンズのｄ線に対する屈折率
νｊ：拡大側から数えて第ｊ番目のレンズのアッベ数
ｆ ：全系の焦点距離
ＦＮｏ：Ｆナンバ
θ ：半画角（単位：度）
「＊印」を付した面は非球面であり、その曲率半径：Ｒｉは近軸曲率半径である。
非球面形状は以下の表示形式による。
Ｚ＝（１／Ｒｉ）・ｈ2／［１＋√｛１−（Ｋ＋１）・（１／Ｒｉ）2・ｈ2｝］
＋Ａ・ｈ4＋Ｂ・ｈ6＋Ｃ・ｈ8＋Ｄ・ｈ10＋Ｅ・ｈ12＋F・ｈ14
ここに、Ｚは光軸方向の座標、ｈは光軸直交方向の座標であり、これらと軸上曲率半径：Ｒｉ、円錐定数：Ｋ、４次以降の係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを与えて形状を特定する。計算基準波長は５５０ｎｍ（緑色）である。なお、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
＋Ａ・ｈ4＋Ｂ・ｈ6＋Ｃ・ｈ8＋Ｄ・ｈ10＋Ｅ・ｈ12＋F・ｈ14
ここに、Ｚは光軸方向の座標、ｈは光軸直交方向の座標であり、これらと軸上曲率半径：Ｒｉ、円錐定数：Ｋ、４次以降の係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを与えて形状を特定する。計算基準波長は５５０ｎｍ（緑色）である。なお、長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
実施例１の投射用レンズの断面図を図２に示す。諸元を以下に与える。
ｆ＝８．４２、θ＝５６．４、ＦＮｏ＝１．８４
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
0 ∞ 812.556
1 89.741 2.000 1 1.48749 70.44
2 71.290 5.000
3 198.022 (*) 7.000 2 1.49154 57.8
4 65.114 (*) 4.322
5 69.348 2.000 3 1.61800 63.39
6 32.912 21.142
7 200.085 2.000 4 1.49700 81.61
8 34.577 16.272
9 -86.646 2.029 5 1.83400 37.34
10 45.989 12.299
11 -1655.242 5.809 6 1.84666 23.78
12 -70.616 23.610
13 65.079 7.970 7 1.61800 63.99
14 -96.591 30.270
15 ∞(絞り) 9.082
16 110.769 2.989 8 1.59270 35.45
17 -68.262 1.047
18 -30.022 2.000 9 1.80610 33.27
19 27.968 5.819 10 1.48375 85.0
20 -34.099(*) 3.583
21 220.915 8.052 11 1.49700 81.61
22 -26.659 0.300
23 -189.493 6.905 12 1.49700 81.61
24 -29.658 0.400
25 ∞ 27.500 13 1.51680 64.2
26 ∞ 10.600
IMG ∞ 0.000 。
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
0 ∞ 812.556
1 89.741 2.000 1 1.48749 70.44
2 71.290 5.000
3 198.022 (*) 7.000 2 1.49154 57.8
4 65.114 (*) 4.322
5 69.348 2.000 3 1.61800 63.39
6 32.912 21.142
7 200.085 2.000 4 1.49700 81.61
8 34.577 16.272
9 -86.646 2.029 5 1.83400 37.34
10 45.989 12.299
11 -1655.242 5.809 6 1.84666 23.78
12 -70.616 23.610
13 65.079 7.970 7 1.61800 63.99
14 -96.591 30.270
15 ∞(絞り) 9.082
16 110.769 2.989 8 1.59270 35.45
17 -68.262 1.047
18 -30.022 2.000 9 1.80610 33.27
19 27.968 5.819 10 1.48375 85.0
20 -34.099(*) 3.583
21 220.915 8.052 11 1.49700 81.61
22 -26.659 0.300
23 -189.493 6.905 12 1.49700 81.61
24 -29.658 0.400
25 ∞ 27.500 13 1.51680 64.2
26 ∞ 10.600
IMG ∞ 0.000 。
「非球面」
第３面
K = 10.336182
A =0.192588E-05 B =-0.287543E-09 C =0.275765E-13 D =0.119844E-16
第４面
K = -0.485122
A =0.492225E-06 B =-0.377911E-09 C =0.108216E-14 D =0.663535E-17
第２０面
K = -2.683973
A =0.146017E-04 B =0.324314E-07 C =0.796006E-10 D =-0.214321E-12
上の表記において、例えば「-0.214321E-12」は「-0.214321×10-12」を意味する。以下においても同様である。
第３面
K = 10.336182
A =0.192588E-05 B =-0.287543E-09 C =0.275765E-13 D =0.119844E-16
第４面
K = -0.485122
A =0.492225E-06 B =-0.377911E-09 C =0.108216E-14 D =0.663535E-17
第２０面
K = -2.683973
A =0.146017E-04 B =0.324314E-07 C =0.796006E-10 D =-0.214321E-12
上の表記において、例えば「-0.214321E-12」は「-0.214321×10-12」を意味する。以下においても同様である。
条件のパラメータの値：
条件（１） ３．４６
条件（２） １．３３
条件（３） ５．０６
条件（４） １．７３
実施例１の縦収差図を図３に、横収差図を図４にそれぞれ示す。
収差図中において、記号：Ｇは波長：５５０．０ｎｍでの収差、記号：Ｒは波長：６２０．０ｎｍでの収差、記号：Ｂは波長：４６０．０ｎｍでの収差を示し、像面湾曲の図における「Ｓ」は波長：５５０．０ｎｍでのサジタル像面、記号「Ｔ」は波長：５５０．０ｎｍでのタンジェンシャル像面を示す。以下にあげる各実施例に対する収差図においても同様である。
条件（１） ３．４６
条件（２） １．３３
条件（３） ５．０６
条件（４） １．７３
実施例１の縦収差図を図３に、横収差図を図４にそれぞれ示す。
収差図中において、記号：Ｇは波長：５５０．０ｎｍでの収差、記号：Ｒは波長：６２０．０ｎｍでの収差、記号：Ｂは波長：４６０．０ｎｍでの収差を示し、像面湾曲の図における「Ｓ」は波長：５５０．０ｎｍでのサジタル像面、記号「Ｔ」は波長：５５０．０ｎｍでのタンジェンシャル像面を示す。以下にあげる各実施例に対する収差図においても同様である。
実施例２の投射用レンズの断面図を図５に示す。諸元を以下に与える。
ｆ＝８．１１、θ＝５５．６、ＦＮｏ＝１．８４
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
O ∞ 812.590
1 -167.666(*) 7.000 1 1.50914 56.4
2 265.530(*) 5.400
3 106.533 3.000 2 1.69680 55.5
4 35.312 11.355
5 118.578 2.000 3 1.66672 48.3
6 30.296 13.026
7 -103.627 3.219 4 1.66672 48.3
8 52.136 31.864
9 -87.080 3.920 5 1.83400 37.34
10 -58.923 0.300
11 57.726 7.741 6 1.83400 37.34
12 -617.567 37.528
13 ∞(絞り) 1.063
14 -361.204 2.000 7 1.80610 33.27
15 56.886 0.300
16 25.616 5.227 8 1.59270 35.45
17 -19.541 5.000 9 1.80610 33.27
18 16.230 7.621 10 1.49700 81.61
19 -36.309 1.539
20 -29.416 2.500 11 1.50914 56.4
21 -34.199(*) 2.000
22 -127.172 6.333 12 1.48749 70.44
23 -23.711 0.300
24 -139.926 8.632 13 1.49700 81.61
25 -23.234 0.200
26 ∞ 30.000 14 1.51680 64.2
27 ∞ 12.000
IMG ∞ 0.000 。
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
O ∞ 812.590
1 -167.666(*) 7.000 1 1.50914 56.4
2 265.530(*) 5.400
3 106.533 3.000 2 1.69680 55.5
4 35.312 11.355
5 118.578 2.000 3 1.66672 48.3
6 30.296 13.026
7 -103.627 3.219 4 1.66672 48.3
8 52.136 31.864
9 -87.080 3.920 5 1.83400 37.34
10 -58.923 0.300
11 57.726 7.741 6 1.83400 37.34
12 -617.567 37.528
13 ∞(絞り) 1.063
14 -361.204 2.000 7 1.80610 33.27
15 56.886 0.300
16 25.616 5.227 8 1.59270 35.45
17 -19.541 5.000 9 1.80610 33.27
18 16.230 7.621 10 1.49700 81.61
19 -36.309 1.539
20 -29.416 2.500 11 1.50914 56.4
21 -34.199(*) 2.000
22 -127.172 6.333 12 1.48749 70.44
23 -23.711 0.300
24 -139.926 8.632 13 1.49700 81.61
25 -23.234 0.200
26 ∞ 30.000 14 1.51680 64.2
27 ∞ 12.000
IMG ∞ 0.000 。
「非球面」
第１面
K = -141.985937
A =0.489228E-05 B =-0.207870E-08 C =0.693514E-12 D =-0.506469E-16
E =-0.368831E-19 F =0.950881E-23
第２面
K = 14.589505
A = 0.414603E-05 B =-0.188310E-08 C = 0.134975E-12 D = 0.124415E-15
E = -0.271119E-19 F=0.0
第２１面
K = -12.129173
A =-0.621928E-05 B = 0.160229E-06 C = -0.366144E-09 D =0.0
E = 0.0 F=0.0 。
第１面
K = -141.985937
A =0.489228E-05 B =-0.207870E-08 C =0.693514E-12 D =-0.506469E-16
E =-0.368831E-19 F =0.950881E-23
第２面
K = 14.589505
A = 0.414603E-05 B =-0.188310E-08 C = 0.134975E-12 D = 0.124415E-15
E = -0.271119E-19 F=0.0
第２１面
K = -12.129173
A =-0.621928E-05 B = 0.160229E-06 C = -0.366144E-09 D =0.0
E = 0.0 F=0.0 。
条件のパラメータの値：
条件（１） ３．９４
条件（２） １．６５
条件（３） ５．８９
条件（４） １．８３４
実施例２の縦収差図を図６に、横収差図を図７にそれぞれ示す。
条件（１） ３．９４
条件（２） １．６５
条件（３） ５．８９
条件（４） １．８３４
実施例２の縦収差図を図６に、横収差図を図７にそれぞれ示す。
実施例３の投射用レンズの断面図を図８に示す。諸元を以下に与える。
ｆ＝８．１４、θ＝５５．５、ＦＮｏ＝１．８４
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
O ∞ 812.590
1 -167.666(*) 7.000 1 1.50914 56.4
2 265.530(*) 5.400
3 106.498 3.000 2 1.69680 55.46
4 35.298 10.747
5 101.331 2.000 3 1.69680 55.46
6 29.601 13.734
7 -89.474 3.119 4 1.69680 55.46
8 48.949 27.387
9 -65.520 3.977 5 1.83400 37.34
10 -49.496 0.300
11 56.820 8.451 6 1.83400 37.34
12 -393.835 38.961
13 ∞(絞り) 0.300
14 -852.706 2.000 7 1.80610 33.27
15 45.684 0.300
16 25.40887 5.450 8 1.59270 35.45
17 -17.505 5.000 9 1.80610 33.27
18 16.85335 7.521 10 1.49700 81.6
19 -35.971 1.649
20 -27.831 2.500 11 1.50914 56.4
21 -32.182(*) 2.000
22 -121.516 6.855 12 1.48749 70.44
23 -22.588 0.300
24 -158.045 8.926 13 1.49700 81.6
25 -23.882 0.200
26 ∞ 30.000 14 1.51680 64.2
27 ∞ 14.000
IMG ∞ 0.000 。
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
O ∞ 812.590
1 -167.666(*) 7.000 1 1.50914 56.4
2 265.530(*) 5.400
3 106.498 3.000 2 1.69680 55.46
4 35.298 10.747
5 101.331 2.000 3 1.69680 55.46
6 29.601 13.734
7 -89.474 3.119 4 1.69680 55.46
8 48.949 27.387
9 -65.520 3.977 5 1.83400 37.34
10 -49.496 0.300
11 56.820 8.451 6 1.83400 37.34
12 -393.835 38.961
13 ∞(絞り) 0.300
14 -852.706 2.000 7 1.80610 33.27
15 45.684 0.300
16 25.40887 5.450 8 1.59270 35.45
17 -17.505 5.000 9 1.80610 33.27
18 16.85335 7.521 10 1.49700 81.6
19 -35.971 1.649
20 -27.831 2.500 11 1.50914 56.4
21 -32.182(*) 2.000
22 -121.516 6.855 12 1.48749 70.44
23 -22.588 0.300
24 -158.045 8.926 13 1.49700 81.6
25 -23.882 0.200
26 ∞ 30.000 14 1.51680 64.2
27 ∞ 14.000
IMG ∞ 0.000 。
「非球面」
第１面
K = -141.985937
A = 0.489228E-05 B =-0.207870E-08 C =0.693514E-12 D =-0.506469E-16
E =-0.368831E-19 F = 0.950881E-23
第２面
K = 14.589505
A =0.414603E-05 B =-0.188310E-08 C = 0.134975E-12 D =0.124415E-15
E =-0.271119E-19 F =0.0
第２１面
K = -10.573715
A =-0.713492E-05 B = 0.164618E-06 C =-0.338561E-09 D =0.0
E =0.0 F =0.0 。
第１面
K = -141.985937
A = 0.489228E-05 B =-0.207870E-08 C =0.693514E-12 D =-0.506469E-16
E =-0.368831E-19 F = 0.950881E-23
第２面
K = 14.589505
A =0.414603E-05 B =-0.188310E-08 C = 0.134975E-12 D =0.124415E-15
E =-0.271119E-19 F =0.0
第２１面
K = -10.573715
A =-0.713492E-05 B = 0.164618E-06 C =-0.338561E-09 D =0.0
E =0.0 F =0.0 。
条件のパラメータの値：
条件（１） ４．１７
条件（２） ２．０８
条件（３） ６．８６
条件（４） １．８３４
実施例３の縦収差図を図９に、横収差図を図１０にそれぞれ示す。
条件（１） ４．１７
条件（２） ２．０８
条件（３） ６．８６
条件（４） １．８３４
実施例３の縦収差図を図９に、横収差図を図１０にそれぞれ示す。
実施例４の投射用レンズの断面図を図１１に示す。諸元を以下に与える。
ｆ＝８．１０、θ＝５５．７、ＦＮｏ＝１．８４
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
O ∞ 1000.000
1 -167.666(*) 7.000 1 1.50914 56.4
2 265.530(*) 5.400
3 106.696 3.000 2 1.63854 55.45
4 30.763 13.749
5 162.506 2.000 3 1.63854 55.45
6 32.340 11.851
7 -79.524 2.000 4 1.63854 55.45
8 64.773 25.363
9 -128.885 8.000 5 1.83400 37.34
10 -66.672 0.300
11 66.740 23.282 6 1.83400 37.34
12 -2635.948 30.219
13 ∞(絞り) 0.488
14 -127.48177 2.000 7 1.83400 37.34
15 415.209 0.300
16 25.306 7.404 8 1.59270 35.45
17 -27.508 0.300
18 -27.307 5.000 9 1.80610 33.27
19 14.745 8.304 10 1.49700 81.6
20 -28.322 1.000
21 -34.044 2.500 11 1.50914 56.4
22 -38.012(*) 3.718
23 -33.922 4.259 12 1.48749 70.44
24 -22.35926 0.300
25 -304.533 9.200 13 1.49700 81.6
26 -22.035 8.217
27 ∞ 14.000 14 1.51680 64.2
28 ∞ 9.81
IMG ∞ 0.000 。
ｉ R Ｄ j Ｎ ν
O ∞ 1000.000
1 -167.666(*) 7.000 1 1.50914 56.4
2 265.530(*) 5.400
3 106.696 3.000 2 1.63854 55.45
4 30.763 13.749
5 162.506 2.000 3 1.63854 55.45
6 32.340 11.851
7 -79.524 2.000 4 1.63854 55.45
8 64.773 25.363
9 -128.885 8.000 5 1.83400 37.34
10 -66.672 0.300
11 66.740 23.282 6 1.83400 37.34
12 -2635.948 30.219
13 ∞(絞り) 0.488
14 -127.48177 2.000 7 1.83400 37.34
15 415.209 0.300
16 25.306 7.404 8 1.59270 35.45
17 -27.508 0.300
18 -27.307 5.000 9 1.80610 33.27
19 14.745 8.304 10 1.49700 81.6
20 -28.322 1.000
21 -34.044 2.500 11 1.50914 56.4
22 -38.012(*) 3.718
23 -33.922 4.259 12 1.48749 70.44
24 -22.35926 0.300
25 -304.533 9.200 13 1.49700 81.6
26 -22.035 8.217
27 ∞ 14.000 14 1.51680 64.2
28 ∞ 9.81
IMG ∞ 0.000 。
「非球面」
第１面
K=-141.985937
A=0.489228E-05 B=-0.207870E-08 C=0.693514E-12 D=-0.506469E-16
E=-0.368831E-19 F=0.950881E-23
第２面
K=14.589505
A=0.414603E-05 B=-0.188310E-08 C=0.134975E-12 D=0.124415E-15
E=-0.271119E-19 F=0.000000E+00
第２２面
K=-18.858751
A=-0.637213E-05 B=0.209709E-06 C=-0.593556E-09 D=0.0
E=0.0 F=0.0 。
第１面
K=-141.985937
A=0.489228E-05 B=-0.207870E-08 C=0.693514E-12 D=-0.506469E-16
E=-0.368831E-19 F=0.950881E-23
第２面
K=14.589505
A=0.414603E-05 B=-0.188310E-08 C=0.134975E-12 D=0.124415E-15
E=-0.271119E-19 F=0.000000E+00
第２２面
K=-18.858751
A=-0.637213E-05 B=0.209709E-06 C=-0.593556E-09 D=0.0
E=0.0 F=0.0 。
条件のパラメータの値：
条件（１） ３．３６
条件（２） ３．８３
条件（３） １７．１
条件（４） １．８３４
実施例４の縦収差図を図１２に、横収差図を図１３にそれぞれ示す。
条件（１） ３．３６
条件（２） ３．８３
条件（３） １７．１
条件（４） １．８３４
実施例４の縦収差図を図１２に、横収差図を図１３にそれぞれ示す。
上に挙げた実施例１〜４（実施例２〜４は参考例である。）の投射用レンズは、平面画像を拡大して投射結像させる投射用レンズであって、最も大きな空気間隔をはさんで、拡大側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２からなり、全系の焦点距離：ｆ、全系の空気中における縮小側のバックフォーカス：Ｂｆが、条件：
（１） ３ ≦ Ｂｆ／ｆ
を満足する。
（１） ３ ≦ Ｂｆ／ｆ
を満足する。
また、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：
（２） １ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ ４
を満足し、第１レンズ群のバックフォーカス：Bｆ１、第１レンズ群と第２レンズ群の間の空気間隔：ｄが、条件：
（３） ４ ≦ Bｆ１／d ≦ ２０
を満足する。
（２） １ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ ４
を満足し、第１レンズ群のバックフォーカス：Bｆ１、第１レンズ群と第２レンズ群の間の空気間隔：ｄが、条件：
（３） ４ ≦ Bｆ１／d ≦ ２０
を満足する。
実施例２〜４の投射用レンズは、第１レンズ群Ｇ１が、拡大側から順に、非球面を有する第1-1レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-2レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-3レンズ、負の屈折力を持つ第1-4レンズ、正の屈折力を持つ第1-5レンズ、正の屈折力を持つ第1-6レンズからなる（参考例）。
これら実施例２〜４において、第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順に、両凹レンズの第2-1レンズ、両凸レンズである第2-2レンズ、両凹レンズである第2-3レンズ、両凸レンズである第2-4レンズ、曲率の強い凹面を拡大側に向けた負メニスカスレンズである第2-5レンズ、曲率の強い凸面を縮小側に向けた正メニスカスレンズである第2-6レンズ、曲率の強い凸面を縮小側に向けた正メニスカスレンズである第2-7レンズの７枚のレンズで構成されている。実施例４においては、第2-3レンズと第2-4レンズが接合レンズとされ、実施例２と３においては第2-2レンズと第2-3レンズと第2-4レンズが接合レンズとされている。
また、実施例１においては、第１レンズ群Ｇ１が、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-1レンズ、非球面を有する第1-2レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-3レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-4レンズ、負の屈折力を持つ第1-5レンズ、正の屈折力を持つ第1-6レンズ、正の屈折力を持つ第1-7レンズからなる（請求項１）。
実施例１において第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順に、両凸レンズの第2-1レンズ、「両凹レンズの第2-2レンズと両凸レンズの第2-3レンズの接合レンズ」、両凸レンズの第2-4レンズ、曲率の強い凸面を縮小側に向けた正メニスカスレンズである第2-5レンズの５枚のレンズで構成されている。
また、実施例１〜４の投射用レンズとも、第１レンズ群Ｇ１に含まれ、正の屈折力をもつレンズの材質のｄ線に対する屈折率の平均値：ｎＰが、条件：
（４） ｎＰ ≧ １．７
を満足し、最も縮小側に位置するレンズ（第2-5レンズまたは第2-7レンズ）が、縮小側に凸面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズである。
（４） ｎＰ ≧ １．７
を満足し、最も縮小側に位置するレンズ（第2-5レンズまたは第2-7レンズ）が、縮小側に凸面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズである。
また各実施例とも、収差図から明らかなように性能は極めて良好であり、極めて広画角（半画角：５５度以上）で、投射距離が８００〜１０００ｍｍ程度と短く、ＦＮｏも１．８４と小さく明るいレンズであり、軸外色収差・歪曲収差・ＭＴＦ統制等、投射用レンズに求められる種々の属性を十分に満足している。
従って、実施例１の投射用レンズを、公知の「背面投射型プロジェクタ用」あるいは「フロント型のプロジェクタ用」として搭載することにより、良好な投射型画像表示装置を実現することができる（請求項６）。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｓ 絞り
ＰＲ 色合成プリズム
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｓ 絞り
ＰＲ 色合成プリズム
Claims (6)
- 平面画像を拡大して投射結像させる投射用レンズであって、
最も大きな空気間隔をはさんで、拡大側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、
第１レンズ群が、拡大側から順に、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-1レンズ、非球面を有する第1-2レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-3レンズ、拡大側に凸面を向けた負の屈折力を持つ第1-4レンズ、負の屈折力を持つ第1-5レンズ、正の屈折力を持つ第1-6レンズ、正の屈折力を持つ第1-7レンズからなり、
全系の焦点距離：ｆと、全系の空気中における縮小側のバックフォーカス：Ｂｆとが、条件：
（１） ３ ≦ Ｂｆ／ｆ
を満足することを特徴とする投射用レンズ。 - 請求項１記載の投射用レンズにおいて、
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：
（２） １ ≦ ｆ１／ｆ２ ≦ ４
を満足することを特徴とする投射用レンズ。 - 請求項１または２記載の投射用レンズにおいて、
第１レンズ群のバックフォーカス：Ｂｆ１、第１レンズ群と第２レンズ群の間の空気間隔：ｄが、条件：
（３） ４ ≦ Ｂｆ１／d ≦ ２０
を満足することを特徴とする投射用レンズ。 - 請求項１〜３の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、
第１レンズ群に含まれ、正の屈折力をもつレンズの材質のｄ線に対する屈折率の平均値：ｎＰが、条件：
（４） ｎＰ ≧ １．７
を満足することを特徴とする投射用レンズ。 - 請求項１〜４の任意の１に記載の投射用レンズにおいて、
最も縮小側に位置するレンズが、縮小側に凸面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズであることを特徴とする投射用レンズ。 - 請求項１〜５の任意の１に記載のレンズを搭載した投射型画像表示装置。
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