JP6241148B2

JP6241148B2 - 投射用ズームレンズおよび画像表示装置

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Publication number: JP6241148B2
Application number: JP2013183236A
Authority: JP
Inventors: 高士窪田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-09-04
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: JP2015049485A

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。
画像表示装置はプロジェクタ装置として実施できる。

装置前方のスクリーン上に拡大画像を投射するフロント投射型のプロジェクタ装置は、企業でのプレゼンテーション用や学校での教育用、家庭用に近年広く普及している。

拡大投射される投射用画像を表示する画像表示素子は「ライトバルブ」とも呼ばれるが、液晶パネルを初めとして、種々のタイプのものが知られている。

近年、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（ＤＭＤ）に代表される「微小ミラーデバイス」が、ライトバルブとして注目されている。

画像表示素子に表示された投射用画像を、スクリーン等の被投射面に投射して拡大表示する投射光学系は変倍機能を持つことが好ましい。

このような変倍機能を持つ投射用ズームレンズは、勿論、種々のライトバルブに適用可能であることが好ましい。

投射用ズームレンズは、コンパクト性や、変倍の際に各レンズ群を変位させる変位機構の簡易性を考慮すると、構成レンズ群の数はなるべく小さいことが良い。

しかし、高性能を実現するための「収差補正に対する設計の自由度」等の面からすると、構成レンズ群の数は、ある程度大きいことが好ましい。

これらを考慮すると「５レンズ群構成」は、好ましいレンズ群構成であると言える。

従来、５レンズ群構成の投射用ズームレンズで、拡大側から縮小側へ向かって、負・正・負・正・正の屈折力分布を持つものが特許文献１ないし５等に開示されている。

特許文献１〜５に開示された投射用ズームレンズは何れも、変倍時に第５レンズ群が固定されており、縮小側がテレセントリックとなっている。

この発明は、拡大側から順に負・正・負・正・正の５レンズ群構成で、変倍時に第５レンズ群が移動する、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、画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、前記投射用画像の拡大画像として投射し、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であって、拡大側から縮小側へ向かって順次、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を配した５レンズ群構成であり、変倍に際して、第５レンズ群が移動し、
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）｜Ｆ１／Ｆ２｜＜０．２
を満足することを特徴とする。

この発明によれば、拡大側から順に負・正・負・正・正の５レンズ群構成で、変倍時に第５レンズ群が移動する新規な投射用ズームレンズを提供できる。

実施例１の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例１の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例２の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例２の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例３の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例３の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例４の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例４の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例５の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例５の投射用ズームレンズの収差曲線図である。画像表示装置としてのプロジェクタ装置の概略構成図である。

以下、発明を実施する形態を説明する。

以下に説明する実施の各形態の「投射用ズームレンズ」は、投射画像を結像する投射光束として「斜光線の光束」を用いる。

図１、図３、図５、図７、図９に、投射用ズームレンズの実施の形態を５例示す。

これらの実施の形態の投射用ズームレンズは、この順に、後述する具体的な実施例１ないし５に相当する。
上記各図において、図の左方が「拡大側」、右方が「縮小側」である。繁雑を避けるために、これらの図において符号を共通化する。
上記各図において、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群、第４レンズ群、第５レンズ群をこの順序で、それぞれ符号Ｇ１ないしＧ５で示す。

即ち、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次、第１レンズ群Ｇ１ないし第５レンズ群Ｇ５を配した５レンズ群構成である。

各レンズ群におけるレンズには、以下の如く符号を付する。即ち、第ｉレンズ群（ｉ＝１〜５）において、拡大側から数えて第ｊ番目のレンズを符号「Ｌｉｊ」で表す。

さらに、上記各図において、符号ＣＧは「画像表示素子（ライトバルブ）のカバーガラス」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。

上記各図の、上段の図は「広角端におけるレンズ群配置（広角と表示）」を示し、下段の図は「望遠端におけるレンズ群配置（望遠と表示）」を示す。

また、これらの図における上段の図と下段の図の間に描かれた矢印は、広角端から望遠端への変倍の際の、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の変位の方向を示す。

これらの実施の形態において、第１レンズ群Ｇ１は「広角端から望遠端への変倍」に際して固定である。

上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群は「負の屈折力」を有する。

第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５は「正の屈折力」を有する。即ち、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の屈折力配分は「負・正・負・正・正」である。

以下において「負の屈折力を持つレンズ群」を「負群」とも言い、「正の屈折力を持つレンズ群」を「正群」とも言う。

上記の如く、この発明の投射用ズームレンズは、拡大側から縮小側へ向かって「負・正・負・正・正」の屈折力配分を持つの「負レンズ群先行型」である。

負レンズ群先行型とすることで、主光線高さを「より低く」でき、レンズ有効径を小さく出来る。従って、広画角の投射用ズームレンズをコンパクトに実現可能である。

第１レンズ群Ｇ１ないし第５レンズ群Ｇ５の屈折力配分は「負・正・負・正・正」であるが、これら各レンズ群の「屈折力の大小」においては、以下の関係が好ましい。

即ち、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が「絶対値において最も大き」く、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力が「絶対値において最も小さい」ことが好ましい。

上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズは、このようになっている。

このようにすると、画像投射の際に、第２レンズ群Ｇ２から第１レンズ群Ｇ１への「光束の跳上げ角」を小さく抑えることができる。

画像投射の際には、ライトバルブ側からの投射光束（斜光線による光束）が、第５レンズ群Ｇ５の側から、第１レンズ群Ｇ１の側へ導光される。

上記の如く、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が最も大きく、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折率が最も小さい。そして、第３レンズ群Ｇ３は負レンズ群である。

第３レンズ群Ｇ３により「広がり角」を与えられた投射光束は、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折力により、発散角の増大を抑制されつつ第１レンズ群Ｇ１に入射する。

そして、第１レンズ群Ｇ１により発散角を拡大される。
このとき、上記の如く「第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が最も大きく、第２レンズ群Ｇ２の正の屈折率が最も小さい。

このため、第３レンズ群Ｇ３から第１レンズ群Ｇ１に掛けて、光線の屈折角が急激に増加することがない。

従って、第３レンズ群Ｇ３から第２レンズ群Ｇ２、第１レンズ群Ｇ１へ受け渡される光束の跳上げ角が小さく抑えられる。

従って、第５レンズ群Ｇ５からの光束の発散角を、第２レンズ群Ｇ２、第１レンズ群Ｇ１で無理なく拡大させることができる。

即ち、第１レンズ群Ｇ１から放射される光束の「発散角」を無理なく大きく出来る。

変倍時には、第５群レンズ群Ｇ５が移動する。実施の各形態では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５が移動する。
実施の各形態では、第１レンズ群Ｇ１は、変倍に際して固定される。

第５レンズ群Ｇ５を含む複数の群を変倍時に移動させることで「変倍による性能の変化を低減させる」ことが可能となる。

特許文献１〜５等により知られた投射用ズームレンズは、縮小側にテレセントリックで、最も縮小側の第５レンズ群を「変倍時に固定」して良好な性能を実現している。

これに対し、説明中の実施の各形態の投射用ズームレンズは「縮小側・拡大側共に非テレセントリック」である。

そして、この非テレセントリック性により「変倍時に第５レンズ群を移動させつつも、全変倍領域で良好な性能を実現」している。

広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２は縮小側へ、第３レンズ群Ｇ３は緩やかに縮小側へ移動する。

第４レンズ群Ｇ４は、縮小側へ緩やかに移動したのち、中間域からは拡大側に移動の向きを転ずる。第５レンズ群Ｇ５は拡大側へ単調に移動する。
なお、「変倍時に第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３を固定」しても良好な性能を実現できる。

この発明の投射用ズームレンズは、上記の構成とともに、以下の条件（１）を満足するが、さらに加えて、以下の条件（２）、（３）の１以上を満足することが好ましい。

（１）｜Ｆ１／Ｆ２｜＜０．２
（２）１．４＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜１．８
（３）３７度＜ ωｗ。

これら条件（１）ないし（３）におけるパラメータの記号の意味は以下の通りである。

「Ｆ１」は、第１レンズ群の焦点距離（＜０）であり、「Ｆ２」は、第２レンズ群の焦点距離（＞０）である。

また、「Ｆｗ」は、レンズ全系の広角端の焦点距離、「ωｗ」は、広角端における半画角である。

条件（１）は、広角端における「広い画角と良好な収差補正」の実現に有効な条件であり、特に非点収差、像面湾曲の良好な補正に有効な条件である。

条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群の屈折力（＝１／Ｆ１）が、第２レンズ群の屈折力に対し「絶対値で相対的に小さく」なり、像面湾曲が大きくなり易い。

条件（１）を満足することにより、非点収差補正の最適解が得られ、像面湾曲増大も有効に抑制可能となる。
この発明の投射用ズームレンズにおける第１レンズ群Ｇ１ないし第５レンズ群Ｇ５の屈折力配分「負・正・負・正・正」は、条件（１）を満足させ易い。

なお、条件（１）のパラメータ：｜Ｆ１／Ｆ２｜の下限値は１．４程度が好適である。

条件（２）は、レンズ全系の広角端における「第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１の最適範囲」である。

条件（２）の範囲を超えると、第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１と、レンズ全系の広角端での焦点距離：Ｆｗのバランスが崩れ易い。
この発明のような「５レンズ群構成の投射用ズームレンズ」では、第１レンズ群の焦点距離が小さすぎても、大きすぎても、第１レンズ群の「収差補正上の負担」が大きい。

条件（２）の範囲内であることが、特に「像面湾曲と軸上色収差」の補正上好ましい。

条件（２）を満足することにより、変倍時における「第１レンズ群による収差補正」を最適化でき、像面湾曲と色収差を初めとする諸収差の残存を有効に回避できる。

条件（３）は、広角端における「半画角の範囲」を規定している。
即ち、条件（３）を満足する、この発明の投射用ズームレンズの「広角端における半画角」は３７度よりも大きく、極めて広画角である。

前述の如く、説明中の実施の各形態の「投射用ズームレンズ」は、投射画像を結像する投射光束として「斜光線の光束」が用いられる。

従って、投射画像は斜光線により結像され、画像投射領域として利用できるのは「レンズ光軸を中心とする軸対称の領域」の一部である。

このため、画像を投射される被投射面の大面積化には、投射用ズームレンズの広角化が必要である。

また、近時は、プロジェクタ装置の投射距離を小さくし、プロジェクタ装置を被投射面に「より近づけて配置」することが強く要請されている。

このような被投射面への近接配置で、且つ、大面積の被投射面を実現するためにも、投射用ズームレンズには、さらなる広角化が望まれる。

後述する実施例１ないし５の投射用ズームレンズは、何れも「広角端における半画角」は３７度よりも大きく、極めて広画角である。

さらに、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズは、３枚以下であることが好ましい。
第１レンズ群Ｇ１は、レンズ径の大きいレンズが用いられるので、第１レンズ群の構成枚数が４枚以上となると、第１レンズ群が大型化し易い。

また、第１レンズ群の自重も重くなって、自重による偏心が生じる恐れもある。

第１レンズ群を３枚以下のレンズで構成することにより、第１レンズ群の大型化を抑制でき、自重による偏心の発生も抑制できる。

また、製造時のレンズの偏心による性能劣化を抑制させる効果もある。

第１レンズ群は、非球面レンズを少なくとも１枚有することが好ましい。

第１レンズ群に非球面レンズを少なくとも１枚配することにより、歪曲収差を効果的に小さくすることが可能となる。

上記各図に示した実施の形態の投射用ズームレンズは、何れも「変倍時には最も拡大側のレンズ群」である第１レンズ群Ｇ１が固定される。

変倍に際して、最も拡大側の第１レンズ群Ｇ１が固定されると、変倍に際して、投射用ズームレンズの外形が変化せず、プロジェクタ装置をコンパクト化できる。

説明中の実施の各形態では、第５レンズ群Ｇ５に「開口絞り」が配置されている。

この場合、第５レンズ群Ｇ５を構成するレンズに「接合レンズを少なくとも１組」配することが望ましい。

第５レンズ群Ｇ５が開口絞りを有すると、第５レンズ群Ｇ５を通過する光線束が「全レンズ系内で最も大きく」なるため、諸収差に対しての影響度が高い。
この様な「諸収差に対して影響度が高い５レンズ群」に、色収差低減に効果のある接合レンズを配することで色収差を効果的に低減させることが可能となる。
説明中の実施の各態様に対応する５例の実施例の全てで「２組の接合レンズ」を配置しているが、接合レンズを１組のみとしてもほぼ同等の性能を発揮することが可能である。

投射用ズームレンズの具体的な実施例を挙げる前に、図１１を参照して、画像表示装置の実施の１形態として、プロジェクタ装置を簡単に説明する。

図１１に示すプロジェクタ装置１は、照明系２と、ライトバルブであるＤＭＤ３と、投射光学系である投射用ズームレンズ４とを有する。

ライトバルブ３としては、微小ミラーデバイスであるＤＭＤが想定されているが、勿論、ライトバルブはこれに限定されるものではない。

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を備えている。

光源２１は、ライトバルブ３に表示される投射用画像を照明する光を射出する。

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。

投射用ズームレンズ４としては、請求項１ないし１１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ないし５の何れかのものを用いる。

ＲＧＢカラーホイールＣＷにより、照明系２からの光を「Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３色の光」に時間的に分離してＤＭＤ３の表示面に照射して照明する。

そして、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色光が表示面に照射されるタイミングで、表示面における「個々の画素に対応するマイクロミラー」の傾斜を制御する。

このようにしてＤＭＤ３の表示面に「投射されるべき投射用画像」が表示される。

ＤＭＤ３の表示面に表示された投射用画像を、投射光学系である投射用ズームレンズ４により被投射面であるスクリーン５に拡大画像として投射して拡大表示させる。

即ち、投射用ズームレンズは、投射用画像により変調された投射光束を入射され、スクリーン５上に投射用画像の拡大画像を投射する。

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を備えた照明系２は、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と照明系２の上記の如き位置関係上、投射用ズームレンズ４のバックフォーカスをある程度確保する必要がある。

後述する実施例１ないし５の投射用ズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際して、第５レンズＧ５が拡大側に移動する。
従って、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る。

即ち、図１１に実施の形態を示すプロジェクタ装置１は、光源２１と、投射されるべき投射用画像を表示する画像表示素子３と、光源２１から射出した光で、画像表示素子３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、投射用画像により変調された投射光束を入射され、被投射面５に「投射用画像の拡大画像」を投射する投射光学系４と、を備え、投射光学系として、請求項１ないし１１の任意の１に記載の投射用ズームレンズを用いる。

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５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
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＝(Ｈ^２／Ｒ)／[１＋{１−Ｋ(Ｈ／ｒ)^２}^１／２］
＋Ｃ４・Ｈ^４＋Ｃ６・Ｈ^６＋Ｃ８・Ｈ^８＋Ｃ１０・Ｈ^１０＋・・・。

この式において、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。

なお、以下において、「メニスカスレンズ」については、凸面もしくは凹面の向いて居る側と、屈折力が正であるか負であるかを特定する。

従って、例えば「拡大側の面が凸面である負メニスカスレンズ」を「拡大側に凸の負レンズ」と表記する。

また、「両凸レンズ」は、正レンズのレンズ形態の１つであり、「両凹レンズ」は、負レンズのレンズ形態の１つである。

「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Ｌ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１とＬ２２で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１で構成されている。第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５１ないしＬ５６で構成されている。

レンズＬ５３とＬ５４との間に「開口絞り」が配置されている。

前述の如く、ライトバルブとしてはＤＭＤが想定され、ＤＭＤはカバーガラスＣＧを有する。この点は、以下の実施例２ないし５においても同様である。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は縮小側に移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間域においては縮小側に移動し、中間域から望遠端においては拡大側に移動する。

第５レンズ群Ｇ５は広角端から望遠端に変倍する際、拡大側に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の負レンズＬ１１、拡大側に凹でレンズ周辺部分が縮小側に変曲されている偏肉比が小さいメニスカスレンズＬ１２、拡大側に凸の負レンズＬ１３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は正群で、両凸レンズＬ２１、拡大側に凸の負レンズＬ２２で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は負群で、拡大側に凹の負レンズＬ３１で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は正群で、拡大側に凸の正レンズＬ４１で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は正群で、両凸レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、両凹レンズＬ５３、両凹レンズＬ５４、両凸レンズＬ５５、両凸レンズＬ５６で構成されている。
レンズＬ５２とレンズＬ５３、レンズＬ５４とレンズＬ５５は、それぞれ接合され、レンズＬ５３とレンズＬ５４の間に「開口絞り」が配置されている。

実施例１の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１３.０〜１９．６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．０４、ωｗ＝４２．１°
実施例１のデータを表１に示す。

表１において、面番号は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）、カバーガラスＣＧの面（表中の面番号：２６、２７）を含む。

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す。さらに、「＊」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。

表２の表記において、例えば「6.7835E-21」は「6.7835×10^-21」を表す。以下においても同様である。

表１において、ｓ６、ｓ１０、ｓ１２、ｓ１４、ｂｆは、変倍に際して変化するレンズ群間隔を表す。

投射距離を１６００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表３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４に示す。

図２に、実施例１の収差図を示す。
図２の上段は「広角端（広角と表示）」、中段は「中間焦点距離（中間と表示）」、下段は「望遠端（望遠と表示）」の収差を示している。

各段の収差図において、左側の図は「球面収差」、中央の図は「非点収差」、右側の図は「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」はタンジェンシアル、「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。

収差図におけるこれ等の表示は以下の実施例２〜５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。

図３に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１とＬ２２で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３１で構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ４１で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５はレンズＬ５１ないしＬ５６で構成されている。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は縮小側に移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間域においては縮小側に移動し、中間から望遠端においては拡大側に移動する。
第５レンズ群Ｇ５は広角端から望遠端に変倍する際、拡大側に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の負レンズＬ１１、拡大側に凹でレンズ周辺部分が縮小側に変曲されている偏肉比が小さいメニスカスレンズＬ１２、両凹レンズＬ１３で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は正群で、両凸レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、両凹レンズＬ５３、両凹レンズＬ５４、両凸レンズＬ５５、両凸レンズＬ５６で構成されている。
レンズＬ５２とレンズＬ５３、レンズＬ５４とレンズＬ５５はそれぞれ接合され、レンズＬ５３とレンズＬ５４の間に「開口絞り」が配置されている。

実施例２の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１３.８〜２０．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５７〜３．０４、ωｗ＝４０．４°
実施例２のデータを表５に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表６に示す。

表５において、ｓ６、ｓ１０、ｓ１２、ｓ１４、ｂｆは、変倍に際して変化するレンズ群間隔を表す。

投射距離を１７００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表７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８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Ｌ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１とＬ２２で構成されている。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は緩やかに縮小側に移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間域においては縮小側に移動し、中間から望遠端においては拡大側に移動する。
第５レンズ群Ｇ５は広角端から望遠端に変倍する際、拡大側に移動する。

第３レンズ群Ｇ３は負群で、両凹の負レンズＬ３１で構成されている。

実施例３の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１２．６〜１９．０ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５７〜３．０４、ωｗ＝４３．０°
実施例３のデータを表９に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１０に示す。

投射距離を１５５０ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１１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１２に示す。

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。

図７に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１とＬ２２で構成されている。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は縮小側に移動する。
第４レンズ群Ｇ４は広角端から中間域において縮小側に移動し、中間から望遠端において拡大側に移動する。
第５レンズ群Ｇ５は広角端から望遠端に変倍する際、拡大側に移動する。

第５レンズ群Ｇ５は正群で、両凸レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、両凹レンズＬ５３、両凹レンズＬ５４、両凸レンズＬ５５、両凸レンズＬ５６で構成されている。

レンズＬ５２とレンズＬ５３、レンズＬ５４とレンズＬ５５はそれぞれ接合され、レンズＬ５３とレンズＬ５４の間に「開口絞り」が配置されている。

実施例４の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１４，６〜２２．０ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５７〜３．０４、ωｗ＝３８．８°
実施例４のデータを表１３に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１４に示す。

表１３において、ｓ６、ｓ１０、ｓ１２、ｓ１４、ｂｆは、変倍に際して変化するレンズ群間隔を表す。

投射距離を１８００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１５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１６に示す。

図８に、実施例４の収差図を、図２に倣って示す。
「実施例５」
実施例５の投射用ズームレンズは、図９に示したものである。

図９に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１とＬ２２で構成されている。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は縮小側に移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間域において縮小側に移動し、中間から望遠端において拡大側に移動する。

実施例５の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１５．１〜２３．２ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５７〜３．０４、ωｗ＝３８．０°
実施例５のデータを表１７に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１８に示す。

表１７において、ｓ６、ｓ１０、ｓ１２、ｓ１４、ｂｆは、変倍に際して変化するレンズ群間隔を表す。

投射距離を１９００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、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。

図１０に、実施例５の収差図を、図２に倣って示す。
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に、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、歪曲収差も十分に補正されている。

実施例１ないし５に示されたように、第１レンズ群Ｇ１は、３枚以下のレンズで構成されている。

各実施例のように、第１レンズ群Ｇ１の構成レンズ枚数を３枚以下とすることで、第１レンズ群Ｇ１の軽量化・有効径の小径化を実現できている。

この軽量化により、自重によるレンズの偏心を抑えることができる。

また、第１レンズ群Ｇ１には非球面レンズが少なくとも１枚配され、歪曲収差を効果的に小さくできている。

実施例１〜５の通り、歪曲収差は積極的に小さく補正することができており、これは、第１レンズ群Ｇ１に非球面レンズ（Ｌ１２）を配した結果に他ならない。

第１レンズ群Ｇ１には「非点収差と歪曲収差の補正効果」を持たせている。

実施例１〜５においてはまた、第１レンズ群Ｇ１の「最も拡大側の面を、拡大側に凸面形状、最も縮小側の面は凹面形状」としている。

このようにすることにより、変倍時における「像面湾曲と歪曲収差の変動を低減」させる効果を得ることができている。

実施例１〜５の投射用ズームレンズは何れも、広角端から望遠端への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１は固定である。

そして、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は縮小側に移動する。

第４レンズ群Ｇ４は、広角端から中間域において縮小側に移動し、中間域から望遠端では拡大側に移動する。
第５レンズ群Ｇ５は広角端から望遠端に変倍する際、拡大側に移動する。

このようにすることにより、変倍の際の諸収差の変動を小さくできている。

実施例１ないし５では、変倍時に第２レンズ群Ｇ２から第５レンズ群Ｇ５を移動させることにより、変倍全域で高性能化を保つことができている。

また、半画角ωが３７°以上で、１．５倍と高変倍率である。
第１レンズ群Ｇ１が３枚のレンズで構成され、自重によるレンズ群の偏芯の発生も抑制ができている。

また、実施例１ないし５の投射用ズームレンズは「縮小側・拡大側共に非テレセントリック」である。

そして、この非テレセントリック性と「変倍時に第５レンズ群を移動させる」ことにより「全変倍領域で良好な性能を実現」している。

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

特許第５２２９９６２号公報特許第５２５４１４６号公報特許第５００６１１３号公報特許第４２０６７６９号公報特開２００９-０２５７５４号公報

Claims

画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、前記投射用画像の拡大画像として投射し、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であって、
拡大側から縮小側へ向かって順次、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を配した５レンズ群構成であり、
変倍に際して、第５レンズ群が移動し、
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）｜Ｆ１／Ｆ２｜＜０．２
を満足することを特徴と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において、
第５レンズ群内に開口絞りを配してなることを特徴とする投射用ズームレンズ。
画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、前記投射用画像の拡大画像として投射し、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であって、
拡大側から縮小側へ向かって順次、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を配した５レンズ群構成であり、前記第５レンズ群内に開口絞りを有し、
変倍に際して、第５レンズ群が移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし３の何れか１項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第５レンズ群が、接合レンズを少なくとも１組有することを特徴とする投射用ズームレンズ。
画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、前記投射用画像の拡大画像として投射し、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であって、
拡大側から縮小側へ向かって順次、負の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群、負の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を配した５レンズ群構成であり、第５レンズ群が、接合レンズを少なくとも１組有し、
変倍に際して、第５レンズ群が移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし５の何れか１項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群の屈折力が、絶対値において最も大きく、
第２レンズ群の屈折力が、絶対値において最も小さいことを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし６の何れか１項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１、レンズ全系の広角端の焦点距離：Ｆｗが、条件：
（２）１．４＜｜Ｆ１／Ｆｗ｜＜１．８
を満足すること特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし７の何れか１項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群が３枚以下のレンズで構成されることを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし８の何れか１項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群が、非球面レンズを少なくとも１枚有することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし９の何れか１項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における半画角：ωｗが、条件：
（３）３７度＜ ωｗ
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし１０の何れか１項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
変倍に際して、第１レンズ群が固定であることを特徴とする投射用ズームレンズ。
光源と、
投射されるべき投射用画像を表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、上記画像表示素子を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記投射用画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記投射用画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を備え、
前記投射光学系として、請求項１ないし１１の任意の１に記載の投射用ズームレンズを用いることを特徴とする画像表示装置。