JP6252082B2 - 投射用ズームレンズおよび画像表示装置 - Google Patents
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Description
画像表示装置は、プロジェクタ装置として好適に実施できる。
カメラ用の撮影レンズでは、レンズの有効領域を全て使用可能である。
しかし、画像の投射に用いられるレンズでは、投射画像が斜光線により結像されるため、画像投射領域として利用できる範囲は、レンズの有効領域の一部である。
(3) 1.70 < NdNp < 2.00
を満足することを特徴とする。
なお、以下において「〜」は「ないし」を省略した記載である。
前述の如く、「投射用のレンズ」は結像光線が「斜光線」であり、この発明の投射用ズームレンズも、投射画像を結像する投射用光束としては「斜光線の光束」が用いられる。
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、符号G1は第1レンズ群、符号G2は第2レンズ群、符号G3は第3レンズ群、符号G4は第4レンズ群、符号G5は第5レンズ群をそれぞれ示す。
また、以下において、正の屈折力を持つレンズ群を「正群」とも称し、負の屈折力を持つレンズ群を「負群」とも称する。
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。
第2レンズ群G2は負群で、4枚のレンズで構成されており、また広角側から望遠側に変倍の際に拡大側から縮小側に移動することを特徴としている。第3レンズ群G3の屈折力は正群である。
第4レンズ群G4、第5レンズ群G5の屈折力はまた、第4レンズ群が負で、第5レンズ群が「正または負」であることができる。
即ち,第4、第5レンズ群G4、G5の屈折力は「正・負」、「正・正」、「負・負」、「負・正」の組み合わせが可能である。
(2) NdNp・νdNp < NdNn・νdNn
(3) 1.70 < NdNp < 2.10
(4) 18.0 < νdNp < 30.0
(5) 1.45 < NdNn < 1.75
(6) 48.0 < νdNn < 90.0
(7) 1.0 < |fNp/fNn| < 2.0
(8) 2.5E−04 < 1/|fNpNn| < 2.0E−02 。
焦点距離の単位は「mm」であり、従って、条件(8)におけるパラメータ:1/|fNpNn|の単位は「1/mm」である。
なお、条件(8)において、例えば「2.5E−04」は、「2.5×10−4」を表すものである。以下においても同様である。
収差補正群を4枚以上のレンズ構成とすることで「収差補正」の効果を最大限に発揮できている。
このような組み合わせは、色消しを改善し、ペッツバール和を小さくする作用がある。
条件(5)を満足することにより、大きな倍率色収差とペッツバール和を制御する上で有効である。
条件(6)を満足することは、倍率色収差上有効である。
第4レンズ群の屈折力を「負」として、投射用ズームレンズを構成する場合、上記条件(1)〜(8)の範囲のうち、以下の条件(1A)〜(8A)の1以上を満足するのが良い。これら条件(1A)乃至(8A)は条件(1)乃至(8)の範囲内である。
(1A) 2.0 < F2b/F2 < 3.0
(2A) NdNp・νdNp < NdNn・νdNn
(3A) 1.8 < NdNp < 1.9
(4A) 23.0 < νdNp < 24.0
(5A) 1.7 < NdNn < 1.75
(6A) 48.0 < νdNn < 50.0
(7A) 1.5 < |fNp/fNn| < 1.8
(8A) 1.2E−02 < 1/|fNpNn| < 1.6E−02 。
条件(1A)乃至(8A)の各パラメータは、上述の条件(1)乃至(8)のパラメータと同一である。
第4レンズ群の屈折力を「負」として投射用ズームレンズを構成する場合は、これらの条件(1A)〜(8A)の1以上を満足することにより、上述した条件(1)乃至(8)の果たす役割を、同様に機能させることができる。
第4レンズ群の屈折力を「正」として、投射用ズームレンズを構成する場合、上記条件(1)〜(8)の範囲のうち、以下の条件(1B)〜(8B)の1以上を満足するのが良い。これら条件(1B)乃至(8B)は条件(1)乃至(8)の範囲内である。
(1B) 0.7 < F2b/F2 < 1.5
(2B) NdNp・νdNp < NdNn・νdNn
(3B) 1.70 < NdNp < 2.10
(4B) 18.0 < νdNp < 30.0
(5B) 1.45 < NdNn < 1.60
(6B) 58.0 < νdNn < 90.0
(7B) 1.0 < |fNp/fNn| < 1.4
(8B) 2.5E−04 < 1/|fNpNn| < 4.6E−03 。
条件(1B)乃至(8B)の各パラメータは、上述の条件(1)乃至(8)のパラメータと同一である。
第4レンズ群の屈折力を「正」として投射用ズームレンズを構成する場合は、これらの条件(1B)〜(8B)の1以上を満足することにより、上述した条件(1)乃至(8)の果たす役割を、同様に機能させることができる。
微小ミラーデバイスをライトバルブとして用いる場合、投射用ズームレンズは、上記有効光を良好に取り込むとともに、無効光を出来る限り取り込まないことが必要である。
投射用ズームレンズ4と照明系2のスペースの上記の如き関係上、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。
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。
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
Vd:アッベ数
BF:バックフォーカス 。
+C4・H4+C6・H6+C8・H8+C10・H10+・・・ 。
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。
第4レンズ群G4は正群で、拡大側に凸の正メニスカスレンズL41、拡大側に凸の正メニスカスレンズL42で構成されている。
実施例のデータを表1に示す。
非球面のデータを表2に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表4に示す。
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(望遠徒表示)」の収差を示している。
「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。
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。
第3レンズ群G3は1枚のレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
実施例2のデータを表5に示す。
非球面のデータを表6に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表8に示す。
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。
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とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
実施例3のデータを表9に示す。
非球面のデータを表10に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表12に示す。
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。
第3レンズ群G3はレンズL31とL32で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
正メニスカスレンズL23と負メニスカスレンズL24は接合されている。
実施例4のデータを表13に示す。
非球面のデータを表14に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表16に示す。
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。
正メニスカスレンズL23と負メニスカスレンズL24は接合されている。
実施例5のデータを表17に示す。
非球面のデータを表18に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表20に示す。
実施例6の投射用ズームレンズは、図11に示したものである。
実施例6のデータを表21に示す。
非球面のデータを表22に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表24に示す。
実施例7の投射用ズームレンズは、図13に示したものである。
実施例7のデータを表25に示す。
非球面のデータを表26に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表28に示す。
第3レンズ群G3は1枚のレンズL31で構成され、第4レンズ群G4はレンズL41とL42で構成され、第5レンズ群G5はレンズL51〜L54で構成されている。
第5レンズ群G5の屈折力は負であるが、この負の屈折力は弱い。
実施例8のデータを表29に示す。
非球面のデータを表30に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表32に示す。
実施例9の投射用ズームレンズは、図17に示したものである。
実施例9のデータを表33に示す。
非球面のデータを表34に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表36に示す。
実施例10の投射用ズームレンズは、図19に示したものである。
実施例10のデータを表37に示す。
非球面のデータを表38に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表40に示す。
実施例11のデータを表41に示す。
非球面のデータを表42に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表44に示す。
実施例12の投射用ズームレンズは、図23に示したものである。
実施例12のデータを表45に示す。
非球面のデータを表46に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表48に示す。
実施例13の投射用ズームレンズは、図25に示したものである。
実施例13のデータを表49に示す。
非球面のデータを表50に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表52に示す。
実施例14の投射用ズームレンズは、図27に示したものである。
実施例14のデータを表53に示す。
非球面のデータを表54に示す。
条件(1)〜(8)のパラメータの値を、表56に示す。
実施例1〜14の投射用ズームレンズのうち、実施例12、13のものは、第4レンズ群の屈折力を「負」としたもので、前述の条件(1A)〜(8A)を満足している。
また、実施例12、13以外の実施例では、第4レンズ群の屈折力は「正」であり、前述の条件(1B)〜(8B)を満足している。
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
Claims (17)
- 画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられ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第1レンズ群乃至第5レンズ群を配してなる5レンズ群構成であり、
第1レンズ群は、負の屈折力を有し、
第2レンズ群は、負の屈折力を有し、
第3レンズ群は、正の屈折力を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群は固定で、前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群における隣合う各レンズ群との間隔が変化し、
第2レンズ群乃至第5レンズ群のうちのレンズ群の1以上を、4枚以上のレンズで構成されて負の屈折力を有する負レンズ群とし、
前記負レンズ群を構成する4枚以上のレンズのうち、拡大側から1枚目ないし4枚目の屈折力を、正・負・正・負または負・正・負・正とし、
少なくとも前記第2レンズ群は負レンズ群であり、該第2レンズ群は最も拡大側に両凸レンズを有し、該両凸レンズが全ての負レンズ群において、負レンズ群内に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、d線の屈折率:NdNpが、条件:
(3) 1.70 < NdNp < 2.00
を満足する、ことを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられ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第1レンズ群乃至第5レンズ群を配してなる5レンズ群構成であり、
第1レンズ群は、負の屈折力を有し、
第2レンズ群は、負の屈折力を有し、
第3レンズ群は、正の屈折力を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群は固定で、前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群における隣合う各レンズ群との間隔が変化し、
第2レンズ群乃至第5レンズ群のうちのレンズ群の1以上を、4枚以上のレンズで構成されて負の屈折力を有する負レンズ群とし、
前記負レンズ群を構成する4枚以上のレンズのうち、拡大側から1枚目ないし4枚目の屈折力を、正・負・正・負または負・正・負・正とし、
少なくとも前記第2レンズ群は負レンズ群であり、該第2レンズ群は最も拡大側に両凸レンズを有し、該両凸レンズが全ての負レンズ群において、負レンズ群内に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、d線のアッベ数:νdNpが、条件:
(4) 23.0 < νdNp < 30.0
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられ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第1レンズ群乃至第5レンズ群を配してなる5レンズ群構成であり、
第1レンズ群は、負の屈折力を有し、
第2レンズ群は、負の屈折力を有し、
第3レンズ群は、正の屈折力を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群は固定で、前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群における隣合う各レンズ群との間隔が変化し、
第2レンズ群乃至第5レンズ群のうちのレンズ群の1以上を、4枚以上のレンズで構成されて負の屈折力を有する負レンズ群とし、
前記負レンズ群を構成する4枚以上のレンズのうち、拡大側から1枚目ないし4枚目の屈折力を、正・負・正・負または負・正・負・正とし、
少なくとも前記第2レンズ群は負レンズ群であり、該第2レンズ群は最も縮小側に両凸レンズを有し、該両凸レンズが全ての負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、d線の屈折率:NdNpが、条件:
(3) 1.70 < NdNp < 2.00
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 画像を被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置に用いられ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第1レンズ群乃至第5レンズ群を配してなる5レンズ群構成であり、
第1レンズ群は、負の屈折力を有し、
第2レンズ群は、負の屈折力を有し、
第3レンズ群は、正の屈折力を有し、
広角端から望遠端への変倍に際して、前記第1レンズ群は固定で、前記第1レンズ群乃至前記第5レンズ群における隣合う各レンズ群との間隔が変化し、
第2レンズ群乃至第5レンズ群のうちのレンズ群の1以上を、4枚以上のレンズで構成されて負の屈折力を有する負レンズ群とし、
前記負レンズ群を構成する4枚以上のレンズのうち、拡大側から1枚目ないし4枚目の屈折力を、正・負・正・負または負・正・負・正とし、
少なくとも前記第2レンズ群は負レンズ群であり、該第2レンズ群は最も縮小側に両凸レンズを有し、該両凸レンズが全ての負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、d線のアッベ数:νdNpが、条件:
(4) 23.0 < νdNp < 30.0
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4の何れか1項に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角側から望遠側への変倍に際して、第2レンズ群乃至第5レンズ群のうちの、4枚以上のレンズで構成されて負の屈折力を有する負レンズ群の1以上が、拡大側から縮小側、または縮小側から拡大側に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2レンズ群乃至第5レンズ群のうち、4枚以上のレンズで構成されて負の屈折力を有する負レンズ群の1以上が、少なくとも1組の接合レンズを有することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項6記載の投射用ズームレンズにおいて、
負レンズ群中の接合レンズの焦点距離:F2b、前記負レンズ群の焦点距離:F2が、
条件:
(1) 0.7 < F2b/F2 < 3.0
を満足する投射用ズームレンズ。 - 請求項1乃至7の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズのd線の屈折率:NdNp、前記負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズのd線のアッベ数:νdNp、前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズのd線の屈折率:NdNn、前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズのd線のアッベ数:νdNnが、条件:
(2) NdNp・νdNp < NdNn・νdNn
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乃至8の任意の1に記載の投射用ズームにおいて、
負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズのd線の屈折率:NdNnが、条件:
(5) 1.45 < NdNn < 1.75
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乃至9の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズのd線のアッベ数:νdNnが、条件:
(6) 48.0 < νdNn < 90.0
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9又は10記載の投射用ズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群の拡大側から2枚目のレンズは両凹レンズであり、該両凹レンズが前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズであることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項9又は10記載の投射用ズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群の縮小側から2枚目のレンズは両凹レンズであり、前記両凹レンズが前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズであることを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 請求項1乃至12の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群の最も拡大側のレンズが前記負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、該正レンズの焦点距離:fNp、前記第2レンズ群の拡大側から2枚目のレンズが前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズであり該負レンズの焦点距離:fNnが、条件:
(7) 1.0 < |fNp/fNn|< 2.0
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乃至12の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群の最も縮小側のレンズのアッベ数が前記負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、該正レンズの焦点距離:fNp、前記第2レンズ群の縮小側から2枚目のレンズが前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズであり該負レンズの焦点距離:fNnが、条件:
(7) 1.0 < |fNp/fNn|< 2.0
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乃至14の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群の最も拡大側のレンズが前記負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、該正レンズと、前記第2レンズ群の拡大側から2枚目のレンズが前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズであり、該負レンズとの合成焦点距離:fNpNn(mm)が、条件:
(8) 2.5E−04(1/mm)<1/|fNpNn|<2.0E−02(1/mm)
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乃至14の任意の1に記載の投射用ズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群の最も縮小側のレンズが前記負レンズ群に配される正レンズの中でd線のアッベ数が最も低いレンズであり、該正レンズと、前記第2レンズ群の縮小側から2枚目のレンズが前記負レンズ群に配される負レンズの中でd線のアッベ数が最も高いレンズであり、該負レンズとの合成焦点距離:fNpNn(mm)が、条件:
(8) 2.5E−04(1/mm)<1/|fNpNn|<2.0E−02(1/mm)
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。 - 光源と、
上記光源から射出された光で上記画像素子を照明する照明光学系と、
上記照明光学系を介して入射する入射光の射出を制御して画像を表示する画像表示素子と、
上記画像表示素子の表示面に表示された上記画像を被投射面に投射して拡大表示させる投射光学系と、を備え、
上記投射光学系として、請求項1乃至16の任意の1に記載の投射用ズームレンズを有することを特徴とする画像表示装置。
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