JP5069165B2

JP5069165B2 - 投写用広角ズームレンズおよび投写型表示装置

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Publication number: JP5069165B2
Application number: JP2008099881A
Authority: JP
Inventors: 謙造佐渡
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-04-08
Also published as: JP2009251316A; EP2108989A1

Description

本発明は、プロジェクタ装置等の投写レンズとして用いられるズームレンズに関し、特に液晶表示素子やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等のライトバルブにより形成される原画像を、スクリーン上に拡大投写するのに適した投写用広角ズームレンズ、およびこれを搭載した投写型表示装置に関する。

装置前方のスクリーン上に画像を投写する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタ装置は、学校教育用や企業研修用、プレゼンテーション用等として近年広く用いられるようになっている。

このようなフロント投写型のプロジェクタ装置に搭載される投写レンズには、装置の携行性や設置条件への対応性を考慮して、変倍機能（ズーム機能）を有していること、および軽量化や広画角化などが要求される。

従来、このような要求に応える投写用ズームレンズとしては、例えば、下記特許文献１などに記載されたものが提案されている。

特開２００３−１５０３８号公報

上記特許文献１に記載されたものは負、正、正、負、正、正の６群構成とされるとともに、第２、３、５群が移動してズーミングがなされるようになっている。また、他群と比べて大幅に外径が大きくなる、最も拡大側に配される第１群は、ともに拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ３枚で構成されている。

しかしながら、上記特許文献１記載の投写用ズームレンズでは、明るさがＦ2.0以上とされており、より明るい投写ズームレンズが求められている。

また、投写用レンズにおけるレンズ系のコンパクト化は、上記第１群の外径により定まるところが大であるが、上記特許文献１記載の投写用ズームレンズでは、上記第１群の外径のコンパクト化を図ることが難しく、レンズ全系をコンパクトなものとするとの要望に応えたものとはなっていなかった。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、明るく、良好な光学性能を維持しつつ、コンパクト化を図り得る投写用広角ズームレンズ、およびこれを搭載した投写型表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の第１の投写用広角ズームレンズは、
拡大側から順に、変倍の際に固定とされた負の屈折力を有するフォーカス用レンズ群と、変倍の際に各々が互いに独立して移動する３つのズーム用レンズ群と、変倍の際に固定とされた固定レンズ群とが配されてなるとともに、全系の縮小側でテレセントリックとされ、半画角が４０度以上とされた投写用広角ズームレンズであって、
前記フォーカス用レンズ群は、２枚の非球面レンズと、これら非球面レンズの間に配された１枚の両凹レンズにより構成され、
前記２枚の非球面レンズのうちの縮小側の非球面レンズが両面非球面レンズであり、
下記条件式（２）を満足することを特徴とするものである。
１．７＜ＨＡ＜２．０（２）
ここで、
ＨＡ：前記フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の前記非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の前記両面非球面レンズの両面各々の軸上光束径の平均値
また、本発明の第２の投写用広角ズームレンズは、
拡大側から順に、変倍の際に固定とされた負の屈折力を有するフォーカス用レンズ群と、変倍の際に各々が互いに独立して移動する３つのズーム用レンズ群と、変倍の際に固定とされた固定レンズ群とが配されてなるとともに、全系の縮小側でテレセントリックとされ、半画角が４０度以上とされた投写用広角ズームレンズであって、
前記フォーカス用レンズ群は、２枚の非球面レンズと、これら非球面レンズの間に配された１枚の両凹レンズにより構成され、
下記条件式（３）を満足することを特徴とするものである。
１．７＜Ｈｗ＜２．０（３）
ここで、
Ｈｗ：前記フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の前記非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の前記非球面レンズの非球面上での軸上光束径（該縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合には、これら両面各々の軸上光束径）

また、本発明に係る投写用広角ズームレンズおいては、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
３．０＜Ｂｆ／Ｆｗ（１）
ここで、
Ｂｆ：バックフォーカス
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離

また、前記フォーカス用レンズ群を構成する、最も拡大側の非球面レンズは、光軸近傍で負の屈折力を有する一方、該光軸より離れた所定の径方向位置では正の屈折力を有するように形成されてなることが好ましい。

また、本発明に係る投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、前記いずれかの投写用広角ズームレンズであって、かつ縮小側がテレセントリックとされてなる投写用広角ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用広角ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。

本発明に係る投写用広角ズームレンズによれば、上述の構成を有していることより、特に、拡大側に配置される第１群であるフォーカス用レンズ群を、２枚の非球面レンズと、これら非球面レンズの間に配された１枚の両凹レンズによって構成したことにより、明るく、良好な光学性能が得られるにも拘らず、このフォーカス用レンズ群、ひいてはレンズ全系をコンパクトなものとすることが可能となる。

また、上記第１群において、最も拡大側のレンズと最も縮小側のレンズを各々非球面レンズとすることによって、該拡大側の非球面レンズにおいては、ディストーション等の軸外収差に対応するように画角に応じた収差補正を行い、該縮小側の非球面レンズにおいては、球面収差等の軸上収差に対応するように画角に共通の収差補正を行うことが可能となる。これにより、広角であるにも拘らず、諸収差の補正をバランス良く効率的に行うことが可能となる。

また、本発明に係る投写型表示装置によれば、本発明に係る投写用広角ズームレンズを搭載したことにより、ズーム機能を持ちつつＦ１．６程度まで明るくすることができ、さらには装置の小型化を達成することができるので、装置の携行性や明るい部屋内での使い勝手を格段に向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明に係る投写用広角ズームレンズを示すものであり、後述する実施例１のレンズ構成図である。このレンズを本実施形態の代表として、以下に説明する。なお、図中ｚは光軸を表している。

本実施形態の投写用広角ズームレンズは、拡大側から順に、変倍の際に固定で負の屈折力を有するフォーカス用レンズ群として機能する第１レンズ群Ｇ_１と、変倍の際に各々が互いに独立して移動するズーム用レンズ群として機能する第２〜第４レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４（正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２、正または負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ_３、および正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ_４）と、変倍の際に固定で正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ_５（ズーミング時に全系の出射瞳の位置が変化しないようにする）とが配されてなり、縮小側がテレセントリックとされ、また、半画角は４０度以上とされている。また、開口絞り３（Ｇ_Ｓ）（仮想のものを含む）がズーミング時に独立して移動可能に配されている。また、第１レンズ群Ｇ_１において、最も縮小側の負レンズ（第３レンズＬ_３）の縮小側にマスク（開口絞りとすることも可能）４が配されている。

なお、図１に示す本実施形態の投写用広角ズームレンズでは、紙面右側より入射されライトバルブの画像表示面１において画像情報を与えられた光束が、ガラスブロック２を介してこの投写用広角ズームレンズに入射され、この投写用広角ズームレンズにより紙面左側方向に拡大投写されるようになっている。図１には、見易さのため１枚のライトバルブの画像表示面１のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により３原色光に分離し、各原色光用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示可能とするものがある（図５参照）。ガラスブロック２の位置にクロスダイクロイックプリズム等の色合成手段を配設することによりこの３原色光を合成することができる。

上記第１レンズ群Ｇ_１は、３枚のレンズ（第１レンズＬ_１〜第３レンズＬ_３）により構成されており、全体が光軸ｚ方向に移動することにより、フォーカス調整を行うようになっている。

また、第１レンズ群Ｇ_１においては、最も拡大側の第１レンズＬ_１（近軸領域においてパワーの弱い負レンズ）、および最も縮小側の第３レンズＬ_３（パワーの弱い負レンズ）が、各々両面非球面とされており、また、これら２つの非球面レンズの間に両凹レンズからなる第２レンズＬ_２が配されている。

このように、第１レンズ群Ｇ_１において、真中に配された負レンズを両凹レンズとしたことにより、明るいレンズ系であるにも拘わらず、この第１レンズ群Ｇ_１の外径を縮小化することが可能となり、レンズ系全体をコンパクトなものとすることが可能となる。

また、第１レンズ群Ｇ_１において、最も拡大側のレンズ（第１レンズＬ_１）と、最も縮小側のレンズ（第３レンズＬ_３）を非球面レンズとすることによって、すなわち、ズーミングによる画角変化および光路変化が大きいフォーカス用レンズ群である第１レンズ群Ｇ_１において、両凹レンズ（第２レンズＬ_２）を間に挟むことによって、前後に離間して非球面を配置することになり、広角端から望遠端まで収差補正を良好に行うことが可能となる。

第１レンズＬ_１の非球面は、ディストーションや像面湾曲等の軸外収差に対応するように画角に応じた収差補正を行うのに好適であり、第３レンズＬ_３の非球面は、球面収差等の軸上収差に対応するように画角に共通の収差補正を行うのに好適である。

なお、固定焦点（倍率固定）の投写用広角レンズの場合は、拡大側に第１の非球面を配置し、かつ開口絞りの近傍か縮小側に第２の非球面を配置することにより良好な収差補正性能を得ることが可能であるが、ズームレンズの場合には、画角変化および光路変化の大部分が拡大側のレンズ部で生じるため、第２の非球面の収差補正効果が小さくなってしまう。また、開口絞りの近傍や縮小側に非球面を配置する場合には、形状精度に対する要求が極めて高くなってしまい、製造が困難になるという問題も生じる。本実施形態の投写用広角ズームレンズによれば、このような問題を解決することも可能となる。

また、上記第１レンズ群Ｇ_１の第１レンズＬ_１は、光軸近傍で負の屈折力を有する一方、該光軸より離れた所定の径方向位置では正の屈折力を有するよう、屈折力が径方向に連続して変化するように形成されていることが好ましい。所定の径方向位置とは、光軸位置を0.0とし、レンズの最外周位置を1.0とした場合、半径上で0.0〜1.0の間の任意の値、例えば、0.3、0.5、0.7などとすることが可能であり、これによって、所望の高さの光線に対しても、効率よく収差の補正を行うことができる。

また、第１レンズ群Ｇ_１において、第１レンズＬ_１は、近軸領域において負の屈折力を有し、外周領域において正の屈折力を有する、両面非球面のプラスチックレンズからなり、第２レンズＬ_２は、両凹の球面ガラスレンズからなり、第３レンズＬ_３は、径方向の略全領域において負の屈折力を有する、両面非球面のプラスチックレンズからなる。

この場合、第２レンズＬ_２は両凹レンズとされているので、負のメニスカスレンズとした場合よりも、パワーを集中させることが容易であり、これによって、第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３はパワーの弱い収差補正専用のレンズとすることができる。したがって、非球面レンズである、第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３をプラスチックにより形成することができるので、第１レンズ群Ｇ_１、ひいてはレンズ系全体の軽量化を図ることができる。

また、本実施形態のものでは、下記条件式（１）〜（３）の少なくとも１つを満足するように構成されていることが好ましい。
３．０＜Ｂｆ／Ｆｗ（１）
１．７＜Ｈ_Ａ＜２．０（２）
１．７＜Ｈｗ＜２．０（３）
ここで、
Ｂｆ：バックフォーカス
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
Ｈ_Ａ：フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合に、これら両面各々の軸上光束径の平均値
Ｈｗ：フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の非球面レンズの非球面上での軸上光束径（縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合には、これら両面各々の軸上光束径）

条件式（１）は、広角端における全系の焦点距離Ｆｗに対するバックフォーカスＢｆの比を規定したものであり、これを満足することにより、投写用広角ズームレンズとライトバルブの画像表示面１との間に、色分解プリズムやＴＩＲプリズム等を設置する十分なスペースを確保することが可能となる。この条件式（１）の下限値を下回ると、バックフォーカスＢｆが短くなりすぎてしまい、画像表示面１との間に色分解プリズムやＴＩＲプリズム等の設置スペースを確保することが困難となる。

また、上記条件式（２）は、フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合に、これら両面各々の軸上光束径の平均値が１．７から２．０となる位置に、非球面を配置することを規定したものである。

また、上記条件式（３）は、フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の非球面レンズの非球面上での軸上光束径（縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合には、これら両面各々の軸上光束径）が１．７から２．０となる位置に、非球面を配置することを規定したものである。

上記条件式（２）、（３）は、ズーミングによる画角変化、光路変化の大きいフォーカス用レンズ群内において、このフォーカス用レンズ群に入射する軸上光束の最大径を１．０としたとき、縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合に、これら両面各々の軸上光束径の平均値、または縮小側の非球面レンズの非球面上での軸上光束径（縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合には、これら両面各々の軸上光束径）、が１．７から２．０となるような位置に、縮小側の非球面レンズを拡大側の非球面レンズから離すように配置することによって、広角時と望遠時の光束を効率的に制御し得ることが、本発明者により見出されたことによる。これにより、開口絞り（マスク）付近より縮小側のレンズに非球面を形成することが不要となる。なお、収差変化の大きい領域内に非球面を配置することで、収差を効率よく補正することができ、投写用ズームレンズの高性能化および小型化が可能となる。なお、条件式（２）の範囲から外れると、広角時と望遠時の光束を効率よく制御することができず、効率よく収差補正を行うことが困難となる。

次に、上述した投写用広角ズームレンズを搭載した投写型表示装置の一例を、図５により説明する。図５に示す投写型表示装置は、ライトバルブとして透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃを備え、投写用広角ズームレンズ１０として上述した実施形態に係る投写用広角ズームレンズ１０を用いている。また、光源２０とダイクロイックミラー１２の間は図示を省略しているが、光源２０からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する透過型液晶パネル１１ａ〜１１ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成され、投写用広角ズームレンズ１０により図示されないスクリーン上に投映される。この装置は、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃ、全反射ミラー１８ａ〜１８ｃを備えている。本実施形態の投写型表示装置は、本実施形態に係る投写用広角ズームレンズ１０を用いていることにより、ズーム機能を持ちつつＦ１．６程度まで明るくすることができ、さらには装置の小型化を達成することができるので、装置の携行性や明るい部屋内での使い勝手を格段に向上させることが可能となる。

なお、本発明の投写用広角ズームレンズは透過型の液晶表示パネルを用いた投写型表示装置の投写用広角ズームレンズとしての使用態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた場合に用いることも可能である。

以下、本発明に係る投写用広角ズームレンズの具体的な実施例について説明する。なお、実施例２の構成を示す図２において、実施例１と同様の作用効果をなす部材には図１で用いたものと同一の符号を付している。

＜実施例１＞
図１に示すように、実施例１に係る投写用広角ズームレンズは、その広角端における配置において、拡大側から順に、変倍の際に固定で負の屈折力を有するフォーカス調整を行なう第１レンズ群Ｇ_１と、変倍の際に光軸に沿って移動する、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２およびパワーの弱い第３レンズ群Ｇ_３と、変倍の際に独立して移動可能な開口絞り３（Ｇ_Ｓ）と、変倍の際に光軸に沿って移動する、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ_４と、変倍の際に固定で正の屈折力を有する瞳位置固定用の第５レンズ群Ｇ_５とが配されてなり、縮小側がテレセントリックとされている。また、第５レンズ群Ｇ_５の縮小側には、ライトバルブの画像表示面１およびガラスブロック２が、縮小側よりこの順に配置されている。なお、上記３つのズーム用レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４は、変倍の際に各々が互いに独立して移動して、ズーミングを行うように構成されている。

上記第１レンズ群Ｇ_１は、上述したように、３枚のレンズ（第１レンズＬ_１〜第３レンズＬ_３）により構成されている。上記第１レンズＬ_１は、近軸領域において負の屈折力を有し、外周領域において正の屈折力を有する、両面非球面のプラスチックレンズからなり、上記第２レンズＬ_２は、両凹の球面ガラスレンズからなり、上記第３レンズＬ_３は、径方向の略全領域において負の屈折力を有する、両面非球面のプラスチックレンズからなる。なお、この第３レンズＬ_３を、ガラスレンズやモールドレンズで構成することも可能である。

上記第２レンズ群Ｇ_２は、両凸レンズである第４レンズＬ_４および正のメニスカスレンズよりなる第５レンズＬ_５からなっている。
上記第３レンズ群Ｇ_３は、両凹レンズである第６レンズＬ_６と、両凸レンズである第７レンズＬ_７とを互いに接合してなる接合レンズにより構成されている。

上記第４レンズ群Ｇ_４は、拡大側に凸面を向けた両面非球面レンズである第８レンズＬ_８と、両凸レンズである第９レンズＬ_９と、両凹レンズである第１０レンズＬ_１０と、両凸レンズである第１１レンズＬ_１１と、両凸レンズである第１２レンズＬ_１２とからなっている。なお、第９レンズＬ_９と、第１０レンズＬ_１０と、第１１レンズＬ_１１とは互いに接合されて３枚接合レンズを構成している。
また、第５レンズ群Ｇ_５は、変倍時に全系の出射瞳の位置が変化しないように配されたものであり、両凸レンズである第１３レンズＬ_１３のみからなっている。

なお、上記第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３における各非球面の形状は、下記に示す非球面式により規定される。これらの非球面レンズにおいては、いずれか一方の面が非球面とされた場合でも収差補正効果を得ることができるが、両面が非球面とされたレンズであることがより好ましい。

次に、実施例１に係る投写用広角ズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（広角端における全系の焦点距離を１．０として規格化している：実施例２において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下「軸上面間隔」と称す）Ｄ（広角端における全系の焦点距離を１．０として規格化している：実施例２において同じ）、各レンズのｅ線における屈折率Ｎ_ｅおよびアッベ数ν_ｅの値を、表１の上段に示す。なお、表１および以下の表２において面番号の数字は拡大側からの順番を表すものであり、面番号の右側に＊印が付された面は非球面とされている。実施例１および以下の実施例２において、これらの非球面の曲率半径Ｒは、各表において光軸Ｘ上での曲率半径の値として示しているが、対応するレンズ構成図においては図面を見やすくするため、引出線は必ずしも光軸ｚとの交点から引き出されていないものがある。

また、表１の中段には、各非球面に対応する各定数Ｋ，Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２の値が示されている。

また、上述したように実施例１に係る投写用広角ズームレンズでは、ズーム用レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４および開口絞り３が、変倍時に互いに独立して光軸ｚ方向に移動するようになっており、表１の下段には、広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）と、それらの中間位置（ＭＥＤＩＵＭ）における可変間隔（Ｄ_７，Ｄ_１１，Ｄ_１４，Ｄ_１５，Ｄ_２３）の値が示されている。

実施例１においては、表１に記載の通り、広角端における全系の焦点距離Ｆｗは１.０（望遠端における全系の焦点距離Ｆｔは１.２）、明るさがＦ１．６、広角端における画角が９４.０度、バックフォーカスＢｆは３．６２である。したがって、明るく、広画角で、適切なバックフォーカスを得ることができ、ズーム倍率が１．２の投写用広角ズームレンズとすることができる。

また、実施例１においては、条件式（１）に対応する値は３.６２である。また、条件式（２）に対応する値は、１．７９８である。また、条件式（３）に対応する値は、第５面に対しては１．７２７であり、第６面に対しては１．８６８である。したがって、条件式（１）〜（３）はいずれも満足されている。
なお、実施例１の各条件式（１）〜（３）に対応する数値を纏めて表３に示す。

また、図３は、実施例１に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、ディストーション、非点収差、および倍率色収差）を示す収差図である。これらの収差図において、ωは半画角を示し、球面収差の収差図にはＧ（緑）、Ｂ（青）およびＲ（赤）の各光についての収差曲線を示し、倍率色収差の収差図にはＧの光に対するＢおよびＲの各光についての収差曲線を示している（以下の表２において同じ）。図３に示すように、実施例１に係る投写用広角ズームレンズは各収差が良好に補正されていることが明らかである。

＜実施例２＞
図２に示すように、実施例２に係る投写用広角ズームレンズは、上述した実施例１に係る投写用広角ズームレンズと同様に、変倍の際に固定で負の屈折力を有するフォーカス調整を行なう第１レンズ群Ｇ_１と、変倍の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ_２、およびパワーの弱い第３レンズ群Ｇ_３と、変倍の際に独立して移動可能な開口絞り３（Ｇ_Ｓ）と、変倍の際に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ_４と、変倍の際に固定で正の屈折力を有する瞳位置固定用の第５レンズ群Ｇ_５とが配されてなり、縮小側がテレセントリックとされている。また、第５レンズ群Ｇ_５の縮小側には、ライトバルブの画像表示面１およびガラスブロック２が、縮小側よりこの順に配置されている。なお、３つのズーム用レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４は、変倍の際に各々が互いに独立して移動して、ズーミングを行うように構成されている。

また、実施例１に係る投写用広角ズームレンズと同様に、上記第１レンズ群Ｇ_１は、上述したように、３枚のレンズ（第１レンズＬ_１〜第３レンズＬ_３）により構成されており、上記第１レンズＬ_１は、近軸領域において負の屈折力を有し、外周領域において正の屈折力を有する、両面非球面のプラスチックレンズからなり、上記第２レンズＬ_２は、両凹の球面ガラスレンズからなり、上記第３レンズＬ_３は、径方向の略全領域において負の屈折力を有する、両面非球面のプラスチックレンズからなる。

その他の構成も上述した実施例１に係る投写用広角ズームレンズと略同様であるので、その詳細な説明は省略する。

なお、上記第１レンズＬ_１および第３レンズＬ_３における各非球面の形状は、上記非球面式により規定される。

次に、実施例２に係る投写用広角ズームレンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの軸上面間隔Ｄ、各レンズのｅ線における屈折率Ｎ_ｅおよびアッベ数ν_ｅの値を、表２の上段に示す。

また、表２の中段には、各非球面に対応する各定数Ｋ，Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８，Ａ_１０，Ａ_１２の値が示されている。

また、上述したように実施例２に係る投写用広角ズームレンズでは、ズーム用レンズ群Ｇ_２〜Ｇ_４および開口絞り３が、変倍時に互いに独立して光軸ｚ方向に移動するようになっており、表２の下段には、広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）と、それらの中間位置（ＭＥＤＩＵＭ）における可変間隔（Ｄ_７，Ｄ_１１，Ｄ_１４，Ｄ_１５，Ｄ_２３）の値が示されている。

実施例２においては、表２に記載の通り、広角端における全系の焦点距離Ｆｗは１.０（望遠端における全系の焦点距離Ｆｔは１.２）、明るさがＦ１．６、広角端における画角が９３．９度、バックフォーカスＢｆは３．６２である。したがって、明るく、広画角で、適切なバックフォーカスを得ることができ、ズーム倍率が１．２の投写用広角ズームレンズとすることができる。

また、実施例２においては、条件式（１）に対応する値は３.６２である。また、条件式（２）に対応する値は、１．７８９である。また、条件式（３）に対応する値は、第５面に対しては１．７２４であり、第６面に対しては１．８５５である。したがって、条件式（１）〜（３）はいずれも満足されている。
なお、実施例２の各条件式（１）〜（３）に対応する数値を纏めて表３に示す。

また、図４は、実施例２に係る投写用広角ズームレンズの広角端（ＷＩＤＥ）および望遠端（ＴＥＬＥ）における諸収差（球面収差、ディストーション、非点収差、および倍率色収差）を示す収差図である。これらの収差図において、ωは半画角を示し、球面収差の収差図にはＧ（緑）、Ｂ（青）およびＲ（赤）の各光についての収差曲線を示し、倍率色収差の収差図にはＧの光に対するＢおよびＲの各光についての収差曲線を示している。図４に示すように、実施例２に係る投写用広角ズームレンズは各収差が良好に補正されていることが明らかである。

なお、本発明の投写用広角ズームレンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Ｒおよび軸上面間隔Ｄを適宜変更することが可能である。

また、本発明の投写型表示装置としても、上記構成のものに限られるものではなく、本発明の投写用広角ズームレンズを備えた種々の装置構成が可能である。ライトバルブとしては、例えば、透過型または反射型の液晶表示素子や、傾きを変えることができる微小な鏡が略平面上に多数形成された微小ミラー素子（例えば、テキサス・インスツルメント社製のデジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。また、照明光学系としても、ライトバルブの種類に対応した適切な構成を採用することができる。

実施例１に係る投写用広角ズームレンズの構成図実施例２に係る投写用広角ズームレンズの構成図実施例１に係る投写用広角ズームレンズの諸収差図実施例２に係る投写用広角ズームレンズの諸収差図一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図

符号の説明

１画像表示面
２ガラスブロック
３開口絞り
４マスク
１０投写用広角ズームレンズ
１１ａ〜１１ｃ透過型液晶パネル
１２，１３ダイクロイックミラー
１４クロスダイクロイックプリズム
１６ａ〜１６ｃコンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ全反射ミラー
２０光源
Ｇ_１〜Ｇ_６レンズ群
Ｌ_１〜Ｌ_１３レンズ
Ｒ_１〜Ｒ_２７レンズ面等の曲率半径
Ｄ_１〜Ｄ_２６軸上面間隔
ｚ光軸

Claims

拡大側から順に、変倍の際に固定とされた負の屈折力を有するフォーカス用レンズ群と、変倍の際に各々が互いに独立して移動する３つのズーム用レンズ群と、変倍の際に固定とされた固定レンズ群とが配されてなるとともに、全系の縮小側でテレセントリックとされ、半画角が４０度以上とされた投写用広角ズームレンズであって、
前記フォーカス用レンズ群は、２枚の非球面レンズと、これら非球面レンズの間に配された１枚の両凹レンズにより構成され、
前記２枚の非球面レンズのうちの縮小側の非球面レンズが両面非球面レンズであり、
下記条件式（２）を満足する
ことを特徴とする投写用広角ズームレンズ。
１．７＜ＨＡ＜２．０（２）
ここで、
ＨＡ：前記フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の前記非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の前記両面非球面レンズの両面各々の軸上光束径の平均値
拡大側から順に、変倍の際に固定とされた負の屈折力を有するフォーカス用レンズ群と、変倍の際に各々が互いに独立して移動する３つのズーム用レンズ群と、変倍の際に固定とされた固定レンズ群とが配されてなるとともに、全系の縮小側でテレセントリックとされ、半画角が４０度以上とされた投写用広角ズームレンズであって、
前記フォーカス用レンズ群は、２枚の非球面レンズと、これら非球面レンズの間に配された１枚の両凹レンズにより構成され、
下記条件式（３）を満足する
ことを特徴とする投写用広角ズームレンズ。
１．７＜Ｈｗ＜２．０（３）
ここで、
Ｈｗ：前記フォーカス用レンズ群において、広角端において入射する、拡大側の前記非球面レンズの拡大側面上での軸上光束径を１．０としたとき、縮小側の前記非球面レンズの非球面上での軸上光束径（該縮小側の非球面レンズの両面が非球面である場合には、これら両面各々の軸上光束径）
下記条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写用広角ズームレンズ。
３．０＜Ｂｆ／Ｆｗ（１）
ここで、
Ｂｆ：バックフォーカス
Ｆｗ：広角端における全系の焦点距離
前記２枚の非球面レンズのうちの拡大側の非球面レンズは、光軸近傍で負の屈折力を有する一方、該光軸より離れた所定の径方向位置では正の屈折力を有するように形成されてなることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の投写用広角ズームレンズ。
光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写用広角ズームレンズであって、かつ縮小側がテレセントリックとされてなる投写用広角ズームレンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写用広角ズームレンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。