JP6252173B2

JP6252173B2 - プロジェクタ装置

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Publication number: JP6252173B2
Application number: JP2013273045A
Authority: JP
Inventors: 高士窪田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2017-12-27
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Also published as: JP2015127750A

Description

この発明はプロジェクタ装置に関する。

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。

投射される画像をスクリーン上に結像させる投射用光学系として「斜光線による結像」を行うものを用いるプロジェクタ装置が実用化されている。

近来、プロジェクタ装置により投射される拡大画像の「さらなる大画面化」が要請されている。

上述の「斜光線による結像を行う投射用光学系」を用いるプロジェクタ装置では、画像が投射される領域は「投射用光学系光軸を中心とする大きな領域」の一部である。

このため、投射される拡大画像のサイズを大きくするには投射用光学系が「広画角」であること」が求められる。

また、投射距離に応じて投射倍率を変化させ得るズーム機能も要請されている。

広角端での半画角：３０度程度以上の広画角を達成した投射用ズーム光学系としては、従来、特許文献１ないし４に記載されたものが知られている。

近時、プロジェクタ装置のさらなる大画面化・短い投射距離が求められ、「更なる広画角の投射用ズーム光学系」の使用が求められている。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、より広画角での投射を実現できるプロジェクタ装置の提供を課題とする。

この発明のプロジェクタ装置は、画像表示素子に表示された画像を、投射用光学系により、被投射面に拡大画像として投射して拡大表示するプロジェクタ装置であって、投射用光学系が、６群または７群のレンズ群と開口絞りとを有してなり、拡大側から縮小側に向かって順に、第１レンズ群ないし第６レンズ群、もしくは第１レンズ群ないし第７レンズ群が配され、第１レンズ群は負の屈折力、第２レンズ群は正の屈折力、第３レンズ群は負の屈折力、第４レンズ群は正または負の屈折力、第５レンズ群は正の屈折力を有し、最も縮小側に配される第６レンズ群もしくは第７レンズ群は正の屈折力を有し、最も拡大側に配された第１レンズ群が、３枚以下のレンズで構成され、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と最も縮小側のレンズ群が固定され、残りのレンズ群が移動し、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：
（３）−０．５＜Ｆ１／Ｆ２＜ −０．３
を満足する投射用ズーム光学系であることを特徴とする。

この発明によれば、より広画角での投射を実現できるプロジェクタ装置を提供できる。

実施例１の投射用ズーム光学系の構成を示す断面図である。実施例１の投射用ズーム光学系の収差曲線図である。実施例２の投射用ズーム光学系の構成を示す断面図である。実施例２の投射用ズーム光学系の収差曲線図である。実施例３の投射用ズーム光学系の構成を示す断面図である。実施例３の投射用ズーム光学系の収差曲線図である。実施例４の投射用ズーム光学系の構成を示す断面図である。実施例４の投射用ズーム光学系の収差曲線図である。実施例５の投射用ズーム光学系の構成を示す断面図である。実施例５の投射用ズーム光学系の収差曲線図である。実施例６の投射用ズーム光学系の構成を示す断面図である。実施例６の投射用ズーム光学系の収差曲線図である。実施例７の投射用ズーム光学系の構成を示す断面図である。実施例７の投射用ズーム光学系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。

この発明のプロジェクタ装置は、斜光線により被投射面（スクリーン）に拡大画像を結像する投射用ズーム光学系を用いる。

図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３に、プロジェクタ装置に用いる投射用ズーム光学系の実施の形態を７例示す。

これらの図に実施の形態を示す投射用ズーム光学系は、上記図の順序に、後述する具体的な実施例１ないし７に相当する。
上記各図において、図の左方が「拡大側（被投射面側）」、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Ｇｉにより「拡大側から数えて第ｉ番目のレンズ群」を示す。また、符号Ｌｊにより「拡大側から数えて第ｊ番目のレンズ」を示す。
符号Ｓにより「開口絞り」を示す。また、符号ＣＧにより「画像表示素子（以下、「ライトバルブ」とも言う）のカバーガラス」を示す。
図１、図３、図５、図７、図９に示す投射用ズーム光学系は、拡大側から縮小側に向かって、第１レンズ群Ｇ１ないし第７レンズ群Ｇ７を有する７レンズ群構成である。

これらの図の投射用ズーム光学系において、開口絞りＳは「最も縮小側のレンズ群」である第７レンズ群Ｇ７に配置されている。

図１１、図１３に示す投射用ズーム光学系は、拡大側から縮小側に向かって、第１レンズ群Ｇ１ないし第６レンズ群Ｇ６を有する６レンズ群構成である。

図１１、図１３の投射用ズーム光学系においては、開口絞りＳは「最も縮小側のレンズ群」である第６レンズ群Ｇ６に配置されている。

上記各図において、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。

中段の図は「中間焦点距離におけるレンズ群配置（中間と表示）」を示している。

これらの図における上段・中段・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ｉレンズ群Ｇｉの変位の向きを示す。

何れの例でも、最も拡大側の第１レンズ群Ｇ１と、最も縮小側のレンズ群Ｇ７もしくはＧ６は、変倍に際して固定であり、これらのレンズ群の間にあるレンズ群が移動する。

即ち、図１、図３、図５、図７、図９に示す投射用ズーム光学系では、第１レンズ群Ｇ１と第７レンズ群Ｇ７が固定され、第２レンズ群Ｇ２から第６レンズ群Ｇ６が移動する。

第２レンズ群Ｇ２ないし第６レンズ群Ｇ６の移動方向は、広角端から望遠端側への変倍に際して「拡大側へ向かう方向」である。
移動するレンズ群Ｇ２ないしＧ６の移動する方向が同一方向であるので、変倍時にレンズの群間隔が急激に変化することが無い。

従って、レンズ群を通過する軸外の光線の高さも急激に変化することが無い。
従って、変倍に際して収差の補正が容易である。

図１１、図１３に示す投射用ズーム光学系では、第１レンズ群Ｇ１と第６レンズ群Ｇ６が固定され、第２レンズ群Ｇ２から第５レンズ群Ｇ５が移動する。

第２レンズ群Ｇ２ないし第５レンズ群Ｇ５の移動方向は、広角端から望遠端側への変倍に際して「拡大側へ向かう方向」である。

移動するレンズ群Ｇ２ないしＧ５の移動する方向が同一方向であるので、変倍時にレンズの群間隔が急激に変化することが無い。

上記の如く、この発明のプロジェクタ装置で用いられる投射用ズーム光学系は、画像表示素子に表示された画像を被投射面に拡大画像として投射して拡大表示する。

投射用ズーム光学系は、６群または７群のレンズ群と開口絞りＳとを有してなる。

図１１、図１３に示す例では、拡大側から縮小側に向かって順に、第１レンズ群Ｇ１ないし第６レンズ群Ｇ６が配される。

図１、図３、図５、図７、図９に示す例では、第１レンズ群Ｇ１ないし第７レンズ群Ｇ７が配される。

これらのレンズ群の屈折力は以下の通りである。

第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力、第２レンズ群Ｇ２は正の屈折力、第３レンズ群Ｇ３は負の屈折力、第４レンズ群Ｇ４は「正または負」の屈折力である。

また、第５レンズ群Ｇ５は正の屈折力である。
そして、最も縮小側に配されるレンズ群（図１、図３、図５、図７、図９の例では第７レンズ群Ｇ７、図１１、図１３の例では第６レンズ群Ｇ６）は正の屈折力を持つ。

最も拡大側のレンズ群（第１レンズ群Ｇ１）と最も縮小側のレンズ群である第６レンズ群Ｇ６もしくは第７レンズ群Ｇ７は正の屈折力を有する。

これら最も拡大側と最も縮小側のレンズ群は、広角端から望遠端への変倍に際して固定され、残りのレンズ群が拡大側に移動する。

上記の如く、この発明の投射用ズーム光学系は、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を負として「負レンズ群先行」としている。

さらに、第３レンズ群Ｇ３も負レンズ群とすることにより「主光線高さをより低くして、小さいレンズ有効径を実現」し、投射用ズーム光学系をコンパクトに実現する。

このようにコンパクトな投射用ズーム光学系を用いることにより、プロジェクタ装置の小型化が実現される。

第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の屈折力は「負・正・負」のようになっている。

従って、画像を投射する際に、結像光束の光束径は、第３レンズ群Ｇ３により発散され、第２レンズ群Ｇ２で収斂されたのち、第１レンズ群で発散される。

従って、画像投射時の第３レンズ群Ｇ３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、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径が小さく抑えられる。

この発明のプロジェクタ装置に用いられる投射用ズーム光学系は、上記構成において、以下の条件（１）〜（３）の１以上を満足することが好ましい。

（１） −１．５＜Ｆ１／Ｆｗ＜ −１．０
（２）２．０＜Ｆ２／Ｆｗ＜４．１
（３） −０．５＜Ｆ１／Ｆ２＜ −０．３。

条件（１）ないし（３）の各パラメータにおける記号の意味は以下の通りである。

即ち、「Ｆｗ」は広角端における全系の焦点距離、「Ｆ１」は第１レンズ群の焦点距離、「Ｆ２」は第２レンズ群の焦点距離である。

条件（１）は、最も拡大側に配置される第１レンズ群の屈折力（以下、「パワー」とも言う。）と、広角端における全系の屈折力を良好にバランスさせる条件である。

条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが強くなり、非点隔差が大きくなりがちになる。

条件（１）の下限を超えると、広角端の焦点距離が小さくなり、像面湾曲が大きくなやすい。

従って、投射用ズーム光学系の高性能化には、条件（１）を満足することが好ましい。

条件（１）を満足することにより、広画角かつ高変倍で、高性能を達成することが可能となる。

第２レンズ群は、投射用ズーム光学系では「補正群の役割」を荷っており、条件（２）は、特に「変倍時のコマ収差」の良好な補正に有効な条件である。

条件（２）の上限を超えると、望遠側の球面収差が補正不足となり易い。

また、条件（２）の上限を超えても、下限を超えても、コマ収差が大きく発生し易い。

条件（３）は、第１レンズ群と第２レンズ群の好適なパワー配分を規定する条件であり、条件（３）が満足されないと、レンズ群の移動量に影響が出る。
条件（３）の下限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが弱くなり、補正群の役割を荷う第２レンズ群の「正のパワー」が強くなる。

このため、補正群である第２レンズ群は、正のパワーの増大分に応じて「変倍時の移動量が小さく」なる。

このため、第２レンズ群の「移動における位置ずれの感度」が高くなり、第２レンズ群の移動に高精度が要求される。

条件（３）の上限を超えると、第１レンズ群の負のパワーが強くなり、第２レンズ群の正のパワーが弱くなる。このため、第２レンズ群の変倍時の移動量が大きくなり易い。

上記各図に示す投射用ズーム光学系では、開口絞りが「最も縮小側のレンズ群」に配される。

このように、最も縮小側のレンズ群に開口絞りを配することによって、Ｆｎｏ．を変化させること無く変倍を行うことが可能となる。

また、各レンズ群のレンズ枚数を３枚以下とすることによって、自重による偏芯発生を低減出来、製造時のレンズの偏心による性能劣化を抑制することができる。

図１５を参照して、この発明のプロジェクタ装置の実施の１形態を説明する。

図１５に示すプロジェクタ装置１は、ライトバルブ３として、微小ミラーデバイスであるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイステキサスインスツルメント社製）を採用した例である。

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、投射用ズーム光学系４とを有する。

投射用ズーム光学系４としては、請求項１ないし１２の何れか１項に記載されたもの、具体的には実施例１〜７の何れかのものを用いる。

照明系２から「ＲＧＢ３色の光」を時間的に分離してＤＭＤ３に照射し、各色光が照射されるタイミングで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に「投射されるべき画像」が表示され、該画像により強度変調された光が、投射用ズーム光学系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されて拡大表示される。

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を備えており、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。
投射用ズーム光学系４と照明系２のスペースの上記の如き関係上、投射用ズーム光学系４のバックフォーカスをある程度確保する必要がある。

実施例１〜５の投射用ズーム光学系では、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２ないし第６レンズ群Ｇ６が拡大側に移動する。

実施例６と７の投射用ズーム光学系では、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２ないし第５レンズ群Ｇ５が拡大側に移動する。
なお、以下に挙げる実施例において、ライトバルブとしては「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。

また、以下において、投射用ズーム光学系を構成するレンズ群のなかで「正の屈折力を持つレンズ群」を「正群」と称し、「負の屈折力を持つレンズ群」は「負群」と称する。

以下、この発明のプロジェクタ装置に用いられる投射用ズーム光学系の、具体的な実施例を７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：ｄ線に対する屈折率
νｄ：ｄ線のアッベ数
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。

「実施例１」
実施例１の投射用ズーム光学系は、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３枚のレンズＬ１〜Ｌ３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズＬ５で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は１枚のレンズＬ６で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は１枚のレンズＬ７で構成されている。

第６レンズ群Ｇ６は３枚のレンズＬ８〜Ｌ１０で構成されている。

第７レンズ群Ｇ７は５枚のレンズＬ１１〜Ｌ１５で構成されている。

投射用ズーム光学系において結像の物体となる画像は、ライトバルブのカバーガラスＣＧの、図において右側の面に表示される。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２ないし第６レンズ群Ｇ６は拡大側に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の正メニスカスレンズＬ１、縮小側に凹でレンズ周辺部分が縮小側変曲されている偏肉比が小さいメニスカスレンズＬ２、両凹レンズＬ３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は正群で、１枚の両凸レンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は負群で、１枚の負メニスカスレンズＬ５で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は負群で、１枚の負レンズＬ６で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は正群で、１枚の正レンズＬ７で構成されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ８、両凸レンズＬ９、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０で構成されている。
両凸レンズＬ９と負メニスカスレンズＬ１０は接合されている。

第７レンズ群Ｇ７は正群で、両凹レンズＬ１１、拡大側が凸の正レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、拡大側の凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５で構成されている。両凹レンズＬ１１と正レンズＬ１２とは接合されている。
開口絞りＳは、第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７との間に配置され、第７レンズ群Ｇ７と共に固定されている。この状態を「開口絞りが、最も縮小側の第７レンズ群に配される。」と称する。

実施例１〜７に関する説明において、「両凸レンズ」は正レンズの１形態であり、「両凹レンズ」は負レンズの１形態である。

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

Ｆ＝１５．９〜２３．６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５一定、ωｗ＝３６．５°
実施例１のデータを表１に示す。

表１において、左欄の「Ｓ」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：３０、３１）を含む。

「Ｇｒｏｕｐ」はレンズ群を意味する。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。

上記の非球面のデータの表示において、例えば「8.2325E-21」は「8.2325×10^-21」を意味する。表２の一番上の欄は面番号である。以下においても同様である。

表１において、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１９は、変倍に際して変化するレンズ面間隔を表す。

投射距離を１９５０ｍｍとしたときの、上記レンズ面間隔を、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２〜７の収差図においても同様である。

「実施例２」
実施例２の投射用ズーム光学系は、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Ｌ１〜Ｌ３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズＬ５で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は１枚のレンズＬ６で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は１枚のレンズＬ７で構成されている。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズグＧ２〜第６レンズ群Ｇ６は拡大側に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側が凸の正メニスカスレンズＬ１、縮小側に凹でレンズ周辺部分が縮小側変曲されている偏肉比が小さいメニスカスレンズＬ２、両凹レンズＬ３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は正群で、１枚の両凸レンズＬ４で構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は負群で、１枚の負メニスカスレンズＬ５で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は負群で、１枚の負レンズＬ６で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は正群で、１枚の正レンズＬ７で構成されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ９、両凸レンズＬ１０で構成されている。負メニスカスレンズＬ９と両凸レンズＬ１０は接合されている。

第７レンズ群Ｇ７は正群で、縮小側が凸の正レンズＬ１１、両凹レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５で構成されている。正レンズＬ１１と両凹レンズＬ１２は接合されている。
なお、開口絞りＳは第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７の間に配し、第７レンズ群と共に固定されている。

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

Ｆ＝１５．９〜２３．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５２一定、ωｗ＝３６．５°
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。

投射距離を１９５０ｍｍとしたときの、上記レンズ面間隔を、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の投射用ズーム光学系は、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Ｌ１〜Ｌ３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズＬ５で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は１枚のレンズＬ６で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は１枚のレンズＬ７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〜第６レンズ群Ｇ６は拡大側に移動する。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８、両凸レンズＬ９、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０で構成されている。両凸レンズＬ９と負メニスカスレンズＬ１０は接合されている。

第７レンズ群Ｇ７は正群で、両凹レンズＬ１１、拡大側が凸の正レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１５で構成されている。両凹レンズＬ１１と正レンズＬ１２は接合されている。
開口絞りＳは、第６レンズ群と第７レンズ群の間に配し、第７レンズ群と共に固定されている。

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

Ｆ＝１６．３〜２１．１ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．４５一定、ωｗ＝３５．９°
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２０００ｍｍとしたときの、上記レンズ面間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１２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の投射用ズーム光学系は、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Ｌ１〜Ｌ３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズＬ５で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は１枚のレンズＬ６で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は１枚のレンズＬ７で構成されている。

第７レンズ群Ｇ７は正群で、両凹レンズＬ１１、拡大側が凸の正レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、拡大側が凹の負メニスカスレンズＬ１５で構成されている。両凹レンズＬ１１と正レンズＬ１２は接合されている。
開口絞りＳは第６レンズ群と第７レンズ群の間に配置され、第７レンズ群と共に固定されている。

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

Ｆ＝１７．１〜２５．６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５２一定、ωｗ＝３４．５°
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。

投射距離を２１００ｍｍとしたときの、上記レンズ面間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１７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の投射用ズーム光学系は、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Ｌ１〜Ｌ３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズＬ５で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は１枚のレンズＬ６で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は１枚のレンズＬ７で構成されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８、両凸レンズＬ９、拡大側が凹の負メニスカスレンズＬ１０で構成されている。両凸レンズＬ９と負メニスカスレンズＬ１０は接合されている。

第７レンズ群Ｇ７は正群で、両凹レンズＬ１１、拡大側に凸の正レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、拡大側が凹の負メニスカスレンズＬ１５で構成されている。両凹レンズＬ１１と正レンズＬ１２は接合されている。
開口絞りＳは、第６レンズ群Ｇ６と第７レンズ群Ｇ７の間に配置され、第７レンズ群Ｇ７と共に固定されている。

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

Ｆ＝１３．１〜１９．５ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５２一定、ωｗ＝４２．１°
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。

投射距離を１６００ｍｍとしたときの、上記レンズ面間隔を、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。

「実施例６」
実施例６の投射用ズーム光学系は、図１１に示したものである。

図１１に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は２枚のレンズＬ５とＬ６で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は１枚のレンズＬ７で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は３枚のレンズＬ８〜Ｌ１０で構成されている。

第６レンズ群Ｇ６は５枚のレンズＬ１１〜Ｌ１５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〜第５レンズ群Ｇ５は拡大側に移動する。

第３レンズ群Ｇ３は負群で、負メニスカスレンズＬ５と両凹レンズＬ６で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、１枚の正レンズＬ７で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は正群で、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８、両凸レンズＬ９、拡大側が凹面の負メニスカスレンズＬ１０で構成されている。両凸レンズＬ９と負メニスカスレンズＬ１０は接合されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、両凹レンズＬ１１、拡大側が凸の正レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、拡大側が凹の負メニスカスレンズＬ１５で構成されている。両凹レンズＬ１１と正レンズＬ１２は接合されている。
開口絞りＳは第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間に配置され、第６レンズ群Ｇ６と共に固定されている。

実施例６の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１５．９〜２３．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５２一定、ωｗ＝３６．５°
実施例６のデータを表２１に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表２２に示す。

投射距離を１９５０ｍｍとしたときの、上記レンズ面間隔を、広角端・中間・望遠端について、表２３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２４に示す。

図１２に、実施例６の収差図を図２に倣って示す。

「実施例７」
実施例７の投射用ズーム光学系は、図１３に示したものである。

図１３に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１〜Ｌ３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズＬ５で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は２枚のレンズＬ６とＬ７で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は負群で、１枚の負メニスカスレンズＬ５で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、両凹レンズと正レンズＬ７で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は正群で、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８、両凸レンズＬ９、拡大側が凹の負メニスカスレンズＬ１０で構成されている。両凸レンズＬ９と負メニスカスレンズＬ１０は接合されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、両凹レンズＬ１１、拡大側に凸の正レンズＬ１２、両凸レンズＬ１３、両凸レンズＬ１４、拡大側が凹の負メニスカスレンズＬ１５で構成されている。両凹レンズＬ１１と正レンズＬ１２は接合されている。
開口絞りＳは、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間に配置され、第６レンズ群Ｇ６と共に固定されている。

実施例７の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、Ｆナンバ、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１５．０〜２２．７ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５８一定、ωｗ＝３８．０°
実施例７のデータを表２５に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表２６に示す。

投射距離を１８５０ｍｍとしたときの、上記レンズ面間隔を、広角端・中間・望遠端について、表２７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２８に示す。

各収差図に示すように、各実施例の投射用ズーム光学系とも、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１〜７の投射用ズーム光学系は何れも、条件（１）〜（３）を満足しており、広角端における半画角が３４度以上と「従来に無い広画角」を実現できている。

変倍比も１．２９（実施例３）〜１．５１（実施例７）と高変倍が実現できている。

実施例１〜７に示されたように、最も拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１は「３枚のレンズで構成」されている。

第１レンズ群は、レンズ径の大きいレンズが用いられるが、各実施例のように、第１レンズ群の構成を３枚とすることで、第１レンズ群を軽量化できる。

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。
第１レンズ群は「３枚以下のレンズ」即ち、１枚または２枚のレンズで構成することも可能であり、この場合にも勿論「軽量化」による「レンズ偏心の抑制」を実現できる。

実施例１〜７において、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、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の投射用ズーム光学系は何れも、広角端から望遠端への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１と第７レンズ群Ｇ７は固定で、第２レンズ群Ｇ２から第６レンズ群Ｇ６は拡大側に移動する。

実施例６、７の投射用ズーム光学系は何れも、広角端から望遠端への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１と第６レンズ群Ｇ６は固定で、第２レンズ群Ｇ２から第５レンズ群Ｇ５は拡大側に移動する。

このように良好な性能を有し、コンパクトな投射用ズーム光学系を用いることにより、コンパクトで広画角の投射が可能なプロジェクタ装置を実現できる。

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
Ｇ６第６レンズ群
Ｇ７第７レンズ群
Ｓ開口絞り

特許４７００９５７号公報特許５０５３６９４号公報特許５３０２１２３号公報特開２０１１−２２２８２号公報

Claims

画像表示素子に表示された画像を、投射用光学系により、被投射面に拡大画像として投射して拡大表示するプロジェクタ装置であって、
投射用光学系が、６群または７群のレンズ群と開口絞りとを有してなり、
拡大側から縮小側に向かって順に、第１レンズ群ないし第６レンズ群、もしくは第１レンズ群ないし第７レンズ群が配され、
第１レンズ群は負の屈折力、第２レンズ群は正の屈折力、第３レンズ群は負の屈折力、第４レンズ群は正または負の屈折力、第５レンズ群は正の屈折力を有し、最も縮小側に配される第６レンズ群もしくは第７レンズ群は正の屈折力を有し、
最も拡大側に配された第１レンズ群が、３枚以下のレンズで構成され、
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と最も縮小側のレンズ群が固定され、残りのレンズ群が移動し、
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：
（３）−０．５＜Ｆ１／Ｆ２＜ −０．３
を満足する投射用ズーム光学系であることを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系が、拡大側から、縮小側に向かって順に、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群が配置されたことを特徴とするプロジェクタ装置。
画像表示素子に表示された画像を、投射用光学系により、被投射面に拡大画像として投射して拡大表示するプロジェクタ装置であって、
投射用光学系が、７群のレンズ群と開口絞りとを有してなり、
拡大側から縮小側に向かって順に、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群が配置され、
広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群と最も縮小側のレンズ群が固定され、残りのレンズ群が移動する投射用ズーム光学系であることを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項３記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系の第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：
（３）−０．５＜Ｆ１／Ｆ２＜ −０．３
を満足することを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項３または４記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系の最も拡大側のレンズ群が、３枚以下のレンズで構成されていることを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１ないし５の何れか１項に記載のプロジェクタ装置において、
広角端から望遠端への変倍に際して移動する全てのレンズ群が、拡大側に移動することを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１ないし６の何れか１項に記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系の第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１、広角端における全系の焦点距離：Ｆｗが、条件：
（１）−１．５＜Ｆ１／Ｆｗ＜ −１．０
を満足することを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１ないし７の何れか１項に記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系の第２レンズ群の焦点距離：Ｆ２、広角端における全系の焦点距離：Ｆｗが、条件：
（２）２．０＜Ｆ２／Ｆｗ＜４．１
を満足することを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１ないし８の何れか１項に記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系の開口絞りが、最も縮小側のレンズ群に配されることを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１ないし９の何れか１項に記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系の、変倍に際して移動するレンズ群は何れも、３枚以下のレンズで構成されていることを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１ないし１０の何れか１項に記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系が、拡大側から、縮小側に向かって順に、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、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群、正の屈折力の第６レンズ群、正の屈折力の第７レンズ群が配置されたことを特徴とするプロジェクタ装置。
請求項１ないし１１の何れか１項に記載のプロジェクタ装置において、
投射用ズーム光学系が、拡大側から、縮小側に向かって順に、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、正の屈折力の第６レンズ群が配置されたことを特徴とするプロジェクタ装置。