JP6252192B2 - 投射光学系及び投射型画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示素子の画像を拡大投影するプロジェクターへの組み込みに適した投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置に関する。

近年、プロジェクターの高輝度化および高解像度化に伴い、プロジェクターの設置範囲が広がり、比較的スクリーンから離れた場所へ設置するニーズも増えつつある。そのニーズを実現するためには、スクリーンから比較的離れた距離より投写して特定のスクリーンサイズを満たし、高解像度を実現するための長焦点ズームレンズが必要になる。
つまり、プロジェクターの高輝度化に伴い、製品そのものがスクリーンに対し離れたところに設置されて使用される用途が増えてきた。それに伴い、投写レンズも焦点距離が長く、Ｆ値の明るい高解像度のズームレンズが必要になる。

ところで、一般的な投射光学系として、最もスクリーン側の第一群が負のパワーを持つレトロフォーカスタイプのものが存在する。このような投射光学系を長焦点系に適用した場合、入射瞳径が大きくなる上、大口径を実現しようとすると、第２群以降のレンズ径が軸上光線の影響で大きくなってしまう。そのため、高い性能を確保することが困難になる。さらに、製品胴体機構部の径が大きくなり、レンズの径も大きくなるため、コストが上昇する。

なお、撮像系では、長焦点系のズームレンズがある（特許文献１〜３参照）。

特開２００７−３２８００６号公報 特開２００９−２３７４００号公報 特開２００８−１６４９９７号公報

例えば、特許文献１の撮像系を投射光学系に応用しようとすると、レンズ前玉および全長の肥大化、非球面レンズ径の増大が生じ、加工困難性、コスト増加等の問題に直面するため、投射の用途に適合させた設計が必要となる。
本発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、長焦点でズーム動作する投射光学系であって、スクリーン側すなわち拡大側のレンズが大きくなることを抑制しつつレンズ全体としても比較的小型化で高性能の投射光学系を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る投射光学系は、拡大側から順番に設けられた第１群〜第Ｎ群からなる投射光学系であって、Ｎは、６または７であり、前記第１群は、２枚または３枚の正レンズで構成される第１Ａ群と、正及び負の接合レンズで構成されるとともに第２群と隣り合うように設けられた第１Ｂ群と、からなり、前記第２群は、少なくとも２枚の負レンズを有し、合焦時に、前記第１Ａ群を光軸に沿って移動させ、変倍の際に、少なくとも前記第１群と前記第Ｎ群とを固定し、かつ、少なくとも第３群〜第Ｎ−１群を光軸に沿って移動させる。

上記投射光学系によれば、第１群が、２枚または３枚の正レンズで構成される第１Ａ群と、正及び負の接合レンズで構成される第１Ｂ群とからなるので、長焦点レンズの望遠側特有の収差である球面収差を十分に補正することが可能になる。また、第１群を第１Ａ群と第１Ｂ群とに分割し、合焦時には、第１群のうち拡大側の第１Ａ群をフォーカス群とすることで、合焦時の繰り出し量を小さくすることが可能となり、フォーカス機構を簡素化できる。また、可動部が軽量になることでフォーカス機構の信頼性も改善する。さらに、投射光学系を計６または７群の構成とし、第３群〜第Ｎ−１群を変倍に際して移動させることで、広角端から望遠端までの収差変動を抑えることができる。第２群を２枚以上の負レンズで構成することにより、周辺光量を確保できかつ、投射光学系又は投射レンズに必要なバックフォーカスを十分に確保することが可能になる。

本発明の一側面によれば、変倍の際に、前記第２群〜前記第Ｎ−１群を光軸に沿って移動させる。

本発明の別の側面によれば、変倍の際に、前記第１群と前記第２群と前記第Ｎ群とを固定する。

本発明のさらに別の側面によれば、前記第１群内のレンズについて、前記第１Ｂ群に存在する前記接合レンズの正レンズのアッベ数をνｄ１とし、前記接合レンズの負レンズのアッベ数をνｄ２としたとき、以下の条件式（１）
２５＜（νｄ１−νｄ２）＜５０ ・・・ （１）
を満足する。
上記条件式（１）は、第１Ｂ群内の接合レンズのアッベ数の関係を規定したものである。上記条件式（１）の範囲内とすることで、望遠側の軸上色収差の補正が可能となる。

本発明のさらに別の側面によれば、前記第２群については、前記２枚の負レンズを含む複数の負レンズを有し、当該複数の負レンズのうち一枚が両凹レンズであり、かつ、前記第２群に存在する前記複数の負レンズのうち、最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数をνｄとしたとき、以下の条件式（２）
２５＜νｄ＜５０ ・・・ （２）
を満足する。
上記条件式（２）は、最も拡大側に配置された負レンズのアッベ数を規定したものである。上記条件式（２）の範囲内とすることで、広角端から望遠端までの変倍に伴う色収差の変動を抑えることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、前記第１Ａ群と前記第１Ｂ群の合成焦点距離をｆ１とし、前記第２群の焦点距離をｆ２としたとき、
１．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜４ ・・・ （３）
を満足する。
上記条件式（３）は、前記第１Ａ群及び第１Ｂ群の合成焦点距離と前記第２群の焦点距離との関係を規定したものである。上記条件式（３）の範囲内とすることで、前記第１群と第２群の屈折力の絶対値が近づき、広角端の球面収差の補正が可能となり、また絞り近傍のレンズの大型化を抑制できる。

本発明のさらに別の側面によれば、実質的に屈折力を有しないレンズをさらに備える。

上記目的を達成するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、上述の投射光学系と、前記投射光学系の光路前段に設けられた像形成光学部とを備える。

実施形態の投射光学系を組み込んだ投射型画像表示装置の概略構成を示す図である。 実施例１の投射光学系の断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、実施例１の投射光学系の収差図である。 実施例２の投射光学系の断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、実施例２の投射光学系の収差図である。 実施例３の投射光学系の断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、実施例３の投射光学系の収差図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置について詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る投射光学系を組み込んだ投射型画像表示装置としてのプロジェクター２は、画像光を投射する光学系部分５０と、光学系部分５０の動作を制御する回路装置８０とを備える。

光学系部分５０において、光源１０は、例えば超高圧水銀ランプ、固体光源等で構成される。第１インテグレーターレンズ１１及び第２インテグレーターレンズ１２は、アレイ状に配列された複数のレンズ素子をそれぞれ有する。第１インテグレーターレンズ１１は、光源１０からの光束を複数に分割する。第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子は、光源１０からの光束を第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子近傍にて集光させる。第２インテグレーターレンズ１２のレンズ素子は、重畳レンズ１４と協働して、第１インテグレーターレンズ１１のレンズ素子の像を後述する液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、及び液晶パネル１８Ｂに形成する。

偏光変換素子１３は、第２インテグレーターレンズ１２からの光を所定の直線偏光に変換させる。重畳レンズ１４は、第１インテグレーターレンズ１１の各レンズ素子の像を、第２インテグレーターレンズ１２を介して液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、及び液晶パネル１８Ｂの表示領域上で重畳させる。

第１ダイクロイックミラー１５は、重畳レンズ１４から入射したＲ光を反射させ、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第１ダイクロイックミラー１５で反射されたＲ光は、反射ミラー１６及びフィールドレンズ１７Ｒを経て、光変調素子又は表示素子である液晶パネル１８Ｒへ入射する。液晶パネル１８Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｒ色の画像を形成する。

第２ダイクロイックミラー２１は、第１ダイクロイックミラー１５からのＧ光を反射させ、Ｂ光を透過させる。第２ダイクロイックミラー２１で反射されたＧ光は、フィールドレンズ１７Ｇを経て、表示素子である液晶パネル１８Ｇへ入射する。液晶パネル１８Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｇ色の画像を形成する。第２ダイクロイックミラー２１を透過したＢ光は、リレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５、及びフィールドレンズ１７Ｂを経て、表示素子である液晶パネル１８Ｂへ入射する。液晶パネル１８Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調することにより、Ｂ色の画像を形成する。

クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂで変調された光を合成して画像光とし、投射レンズ４０へ進行させる。

投射レンズ４０は、各液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂによって変調されクロスダイクロイックプリズム１９で合成された画像光を不図示のスクリーン上に拡大投射する。

以上の光学系部分５０において、クロスダイクロイックプリズム１９と投射レンズ４０とは、各液晶パネル１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂによって形成された画像をスクリーン上に拡大投射するための投射光学系５２を構成する。なお、投射レンズ４０は、単独でも投射光学系５２として機能し得うるので、投射レンズ４０単独で投射光学系と呼ぶこともある。以上のような投射光学系５２の光路前段に設けられた液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ、ダイクロイックミラー１５，２１、偏光変換素子１３、インテグレーターレンズ１１，１２、光源１０等は、像形成光学部５１として機能する。

回路装置８０は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部８１と、画像処理部８１の出力に基づいて光学系部分５０に設けた液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを駆動する表示駆動部８２と、画像処理部８１および表示駆動部８２の動作を統括的に制御する主制御部８８とを備える。

画像処理部８１は、入力された外部画像信号を各色の階調等を含む画像信号に変換する。なお、画像処理部８１は、外部画像信号に対して歪補正や色補正等の各種画像処理を行うこともできる。

表示駆動部８２は、画像処理部８１から出力された画像信号に基づいて液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂを動作させることができ、当該画像信号に対応した画像又はこれに画像処理を施したものに対応する画像を液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに形成させることができる。

以下、図２を参照して、本発明の実施形態に係る投射レンズ４０及び投射光学系５２について具体的に説明する。なお、実施形態として例示した投射レンズ４０は、後述する実施例１の投射レンズと同一の構成となっている。

実施形態の投射レンズ４０は、ズームレンズであり、拡大側（つまりスクリーン側）からの順で例えば第１群Ｇ１〜第６群Ｇ６からなる。以下、第１群Ｇ１〜第６群Ｇ６は、第１レンズ群Ｇ１〜第６レンズ群Ｇ６とも称する。変倍に際しては、第１群〜第６群Ｇ１〜Ｇ６のうち、最も拡大側の第１群Ｇ１と最も縮小側の第６群Ｇ６とが固定され、これらの間の第２群〜第５群Ｇ２〜Ｇ５を光軸ＯＡに沿って個別に移動させる。また、合焦に際しては、第１群Ｇ１のうち拡大側の第１Ａ群Ｇ１−１を単独で光軸ＯＡに沿って移動させる。なお、投射レンズ４０は、第１群〜第６群Ｇ１〜Ｇ６からなるものに限らず、第１群〜第７群（第１レンズ群〜第７レンズ群）からなるものとできる。この場合も、縮小側の最終群である第７群は変倍に際して固定される。

投射レンズ４０の第１群Ｇ１は、拡大側からの順で、第１Ａ群Ｇ１−１と、第１Ｂ群Ｇ１−２とを備える。第１Ａ群Ｇ１−１は、２枚の正レンズで構成され、第１Ｂ群Ｇ１−２は、正及び負の接合レンズで構成される。具体的には、第１Ａ群Ｇ１−１は、拡大側からの順で、正の第１レンズＬ１と正の第２レンズＬ２とを有し、第１Ｂ群Ｇ１−２は、拡大側からの順で、正の第３レンズＬ３と負の第４レンズＬ４とを有し、両レンズＬ３，Ｌ４を接合したものとなっている。

第２群Ｇ２は、少なくとも２枚の負レンズを有する。具体的には、第２群Ｇ２は、拡大側からの順で、負の第５レンズＬ５と負の第６レンズＬ６とを有する。第２群Ｇ２は、上記２枚の負レンズに加えて例えば縮小側に追加の正レンズ等を有する場合もある。第２群Ｇ２については、変倍に際して第１群Ｇ１から独立して移動するのが原則であるが、変倍に際して第１Ｂ群Ｇ１−２に付随して固定することもできる。

第３群Ｇ３は、例えば正の第７レンズＬ７を備えるが、これに限るものではない。第４群Ｇ４は、例えば正の第８レンズＬ８と、正及び負の接合レンズＬ９，Ｌ１０と、正の第１１レンズＬ１１とで構成されるが、これに限るものではなく、例えば正の第８レンズＬ８を省略した構成とすることもできる。なお、第３群Ｇ３と第４群Ｇ４との間にレンズ群を追加して第４群Ｇ４〜第６群Ｇ６を第５群〜第７群とすることもできる。第５群Ｇ５は、例えば負の第１２レンズＬ１２と正の第１３レンズＬ１３とを備えるが、これに限るものではない。第６群Ｇ６は、本実施形態では最終群であり、正の第１４レンズＬ１４で構成されるが、これに限るものではない。

以上の投射レンズ４０又は投射光学系５２によれば、拡大側の第１群Ｇ１が、正の第１レンズＬ１と第２レンズＬ２とで構成される第１Ａ群Ｇ１−１と、正及び負の接合レンズＬ３，Ｌ４で構成される第１Ｂ群Ｇ１−２とからなるので、長焦点レンズの望遠側特有の収差である球面収差を十分に補正することが可能になる。また、第１群Ｇ１の拡大側の第１Ａ群Ｇ１−１をフォーカス群とすることで、フォーカス機構を簡素化できるとともに、投射レンズ４０をＮ群（計６または７群）構成とし、少なくとも第３群〜第Ｎ−１群を変倍に際して移動させることで、広角端から望遠端までの収差変動を抑えることができる。第２群Ｇ２を２枚の負レンズ、すなわち負の第５レンズＬ５と負の第６レンズＬ６とで構成することにより、周辺光量を確保できかつ、投射レンズ４０又は投射光学系５２に必要なバックフォーカスを十分に確保することが可能になる。

投射レンズ４０は、既に説明した条件式（１）を満足する。すなわち、第１群Ｇ１のうち、第１Ｂ群Ｇ１−２が有する接合レンズＬ３，Ｌ４のうち一方の正の第３レンズＬ３のアッベ数をνｄ１とし、他方の負の第４レンズＬ４のアッベ数をνｄ２としたとき、以下の条件式（１）
２５＜（νｄ１−νｄ２）＜５０ ・・・ （１）
を満足する。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）に追加して、既に説明した条件式（２）等を満足する。すなわち、第２群Ｇ２が有する複数の負レンズのうちの一枚である第５レンズＬ５が両凹レンズであり、かつ、第２群Ｇ２が有する複数の負レンズのうち、最も拡大側に配置される負レンズである第５レンズＬ５のアッベ数をνｄとしたとき、以下の条件式（２）
２５＜νｄ＜５０ ・・・ （２）
を満足する。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）等に追加して、既に説明した条件式（３）を満足する。すなわち、第１Ａ群Ｇ１−１と第１Ｂ群Ｇ１−２との合成焦点距離をｆ１とし、第２群Ｇ−２の焦点距離をｆ２としたとき、
１．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜４ ・・・ （３）
を満足する。

なお、実施形態の投射レンズ４０は、実質的にパワーを持たないレンズをさらに有してもよい。

〔実施例〕
以下、投射レンズ４０（又は投射光学系５２）の具体的な実施例について説明する。実施例１〜３に共通する諸元の意味を以下にまとめた。
Ｒ：曲率半径
ｄ：軸上面間隔（ｍｍ）（レンズ厚又はレンズ間隔）
ｎｄ：ｄ線の屈折率
μｄ：ｄ線のアッベ数
ｆ：レンズの焦点距離
ＦＮＯ：Ｆナンバー
ＯＢＪ：物体距離
Ａ〜Ｇ：群間隔（軸上面間隔ｄのうち可変部分）
ＳＣ：スクリーン面
Ｌ１〜Ｌ１６：レンズ
ＤＰ：バック挿入物（プリズム等）
ＰＡ：表示素子の画像形成面Ｉ

（実施例１）
実施例１の投射レンズを構成するレンズ面のデータを以下の表１に示す。なお、表１等において、「面番」はレンズ面の面番号を意味し、「ＬＥＮＳ」はレンズ番号を意味し、「群」はレンズ群を意味する。表中において、例えば「Ｌ３／４」は第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４の接合レンズであることを意味する。また、「ＩＮＦＩＮＴＹ」は無限大を意味する。
〔表１〕
面番 LENS 群 R d nd μd
SC INFINITY OBJ
1 L1 1-1G 188.35 10.16 1.8467 23.8
2 -3630.92 15.80
3 L2 1-1G 77.50 10.32 1.4875 70.5
4 221.73 A
5 L3/4 1-2G 146.94 9.46 1.4875 70.5
6 -322.32 3.20 1.5481 45.8
7 68.65 B
8 L5 2G -395.12 2.40 1.6727 32.2
9 89.88 20.93
10 L6 2G -124.23 2.80 1.7847 25.7
11 -349.58 C
12 L7 3G 143.55 9.45 1.7410 52.6
13 -178.30 D
14 L8 4G 169.34 5.80 1.7130 53.9
15 -1060.92 0.20
16 L9/10 4G 100.06 10.57 1.4875 70.5
17 -113.68 2.40 1.6727 32.2
18 42.60 4.98
19 L11 4G 43.58 14.57 1.7725 49.6
20 146.55 E
21 L12 5G -221.51 2.30 1.6034 38.0
22 51.10 45.27
23 L13 5G -81.96 5.27 1.5317 48.8
24 -57.00 F
25 L14 6G 88.17 7.14 1.8467 23.8
26 7446.86 5.00
27 DP INFINITY 40 1.5168 64.2
28 INFINITY 26.02
PA INFINITY 0

以下の表２は、実施例１の投射レンズの変倍動作を説明するズームデータである。表２には、実施例１の投射レンズの広角端「ＷＩＤＥ」と望遠端「ＴＥＬＥ」とに関して、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮＯ、群間隔Ａ〜Ｆ等が示されている。
〔表２〕
要素 WIDE TELE
f 149.2 209.1
FNO 1.84 2.38
OBJ 18m
有効像円径 φ39
ω（半画角) 7.4 5.3
A 2.41 2.41
B 13.78 11.80
C 40.29 1.00
D 1.00 22.83
E 5.92 7.42
F 0.80 18.74

以下の表３は、実施例１の投射レンズの合焦動作を説明するデータである。表３には、物体距離ＯＢＪを６ｍから無限大まで変化させる際における第１Ａ群Ｇ１−１の位置を表す群間隔Ａを示している。移動レンジは、上記範囲でのフォーカシングに要する第１Ａ群Ｇ１−１の移動量に相当するものとなっている。
〔表３〕
OBJ A
6m 3.96
18m 2.4073
INF 1.645
移動レンジ 2.315

図２は、実施例１の投射レンズ等を含む投射光学系の断面図である。図示の投射レンズ４１（又は投射光学系５２）は、拡大側から順で、第１群Ｇ１〜第６群Ｇ６からなる。これらのうち第１群Ｇ１は、拡大側からの順で、第１Ａ群Ｇ１−１と、第１Ｂ群Ｇ１−２とを備える。第１Ａ群Ｇ１−１は、正の第１レンズＬ１と正メニスカスの第２レンズＬ２とを有し、第１Ｂ群Ｇ１−２は、正の第３レンズＬ３と負の第４レンズＬ４とを接合した接合レンズとなっている。第２群Ｇ２は、負の第５レンズＬ５と負メニスカスの第６レンズＬ６とを有する。第３群Ｇ３は、例えば正の第７レンズＬ７を有する。第４群Ｇ４は、例えば正の第８レンズＬ８と、正及び負の第９及び第１０レンズＬ９，Ｌ１０からなる接合レンズと、正メニスカスの第１１レンズＬ１１とを有する。第５群Ｇ５は、例えば負の第１２レンズＬ１２と、正メニスカスの第１３レンズＬ１３とを有する。最も縮小側の第６群Ｇ６は、凸平に近い正の第１４レンズＬ１４を有する。変倍時には、第２群Ｇ２〜第５群Ｇ５を光軸ＯＡに沿って個別に移動させ、合焦に際しては、拡大側の第１Ａ群Ｇ１−１を光軸ＯＡに沿って移動させる。

図３（Ａ）〜３（Ｃ）は、実施例１の投射レンズ４１の広角端（ＷＩＤＥ）での収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）であり、図３（Ｄ）〜３（Ｆ）は、実施例１の投射レンズ４１の望遠端（ＴＥＬＥ）での収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。なお、以上の収差は、物体距離ＯＢＪが６ｍである場合のものである。

以下の表４は、実施例１の投射レンズ４１について条件式（３）に関連する数値（合成焦点距離）を示している。
〔表４〕
定義 該当エレメント 合成焦点距離
f1 L1〜L4 184.8
f2 L5,L6 -71.6
|f1/f2| 2.6

（実施例２）
実施例２の投射レンズを構成するレンズ面のデータを以下の表５に示す。
〔表５〕
面番 LENS 群 R d nd μd
SC INFINITY OBJ
1 L1 1-1G 291.53 8.71 1.8467 23.8
2 -765.26 18.14
3 L2 1-1G 82.92 10.21 1.7440 44.9
4 325.21 A
5 L3/4 1-2G 242.28 7.98 1.4875 70.5
6 -216.81 5.00 1.6200 36.3
7 86.63 6.28
8 L5 2G 260.28 3.20 1.6727 32.2
9 59.02 12.09
10 L6 2G -122.53 2.40 1.7283 28.3
11 176.14 0.65
12 L7 2G 112.70 4.28 1.8467 23.8
13 320.19 B
14 L8 3G 191.02 8.86 1.7725 49.6
15 -171.24 C
16 L9/10 4G 129.52 9.75 1.4875 70.5
17 -157.42 2.20 1.6889 31.2
18 58.92 2.83
19 L11 4G 60.73 9.59 1.7725 49.6
20 348.69 D
21 L12 5G -89.70 2.40 1.5481 45.8
22 103.85 24.96
23 L13 5G 507.26 8.65 1.4970 81.6
24 -83.23 E
25 L14 6G 103.47 5.48 1.8467 23.8
26 401.61 5
27 DP INFINITY 50 1.5168 64.2
28 INFINITY 39.04
PA INFINITY 0.00

以下の表６は、実施例２の投射レンズの変倍動作を広角端と望遠端とに関して説明するズームデータである。
〔表６〕
要素 WIDE TELE
f 165.2 231.1
FNO 2.0 2.6
OBJ 20m
有効像円径 φ44
ω（半画角) 7.6 5.4
A 3.47 3.47
B 48.30 2.04
C 1.00 14.09
D 33.24 31.75
E 16.37 51.04

以下の表７は、実施例２の投射レンズの合焦動作を説明するデータである。表７には、物体距離ＯＢＪを６ｍから無限大まで変化させることに対応させて、第１Ａ群Ｇ１−１について群間隔Ａの変化とその際の移動レンジとを示している。
〔表７〕
OBJ A
6m 4.18
20m 3.47
INF 3
移動レンジ 1.18

図４は、実施例２の投射レンズ等を含む投射光学系の断面図である。図示の投射レンズ４２（又は投射光学系５２）は、拡大側から順で、第１群Ｇ１〜第６群Ｇ６からなる。これらのうち第１群Ｇ１は、拡大側からの順で、第１Ａ群Ｇ１−１と、第１Ｂ群Ｇ１−２とを備える。第１Ａ群Ｇ１−１は、正の第１レンズＬ１と正メニスカスの第２レンズＬ２とを有し、第１Ｂ群Ｇ１−２は、正の第３レンズＬ３と負の第４レンズＬ４とを接合した接合レンズとなっている。第２群Ｇ２は、負メニスカスの第５レンズＬ５と負の第６レンズＬ６と正メニスカスの第７レンズＬ７とを有する。第３群Ｇ３は、例えば正の第８レンズＬ８を有する。第４群Ｇ４は、例えば正及び負の第９及び第１０レンズＬ９，Ｌ１０からなる接合レンズと、正メニスカスの第１１レンズＬ１１とを有する。第５群Ｇ５は、例えば負の第１２レンズＬ１２と、正の第１３レンズＬ１３とを有する。最も縮小側の第６群Ｇ６は、正メニスカスの第１４レンズＬ１４を有する。変倍時には、第３群Ｇ３〜第５群Ｇ５を光軸ＯＡに沿って個別に移動させ、合焦に際しては、拡大側の第１Ａ群Ｇ１−１を光軸ＯＡに沿って移動させる。

図５（Ａ）〜５（Ｃ）は、実施例２の投射レンズ４２の広角端（ＷＩＤＥ）での収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）であり、図５（Ｄ）〜５（Ｆ）は、実施例２の投射レンズ４２の望遠端（ＴＥＬＥ）での収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。以上の収差は、物体距離ＯＢＪが２０ｍである場合のものである。

以下の表８は、実施例２の投射レンズ４２について条件式（３）に関連する数値（合成焦点距離）を示している。
〔表８〕
定義 該当エレメント 合成焦点距離
f1 L1〜L4 157
f2 L5〜L7 -69
|f1/f2| 2.3

（実施例３）
実施例３の投射レンズを構成するレンズ面のデータを以下の表９に示す。
〔表９〕
面番 LENS 群 R d nd μd
SC INFINITY OBJ
1 L1 1-1G 284.75 6.03 1.8467 23.8
2 5742.25 20.00
3 L2 1-1G 78.78 12.16 1.4875 70.5
4 561.47 0.20
5 L3 1-1G 82.44 7.40 1.4875 70.5
6 170.06 A
7 L4/5 1-2G 151.85 6.49 1.4875 70.5
8 994.95 3 1.6477 33.8
9 66.94 B
10 L6 2G -1210.71 2.9 1.6200 36.3
11 62.13 7.28
12 L7 2G -194.95 2.4 1.6200 36.3
13 117.70 C
14 L8 3G 131.84 6.34 1.8467 23.8
15 947.72 D
16 L9 4G 550.08 4.52 1.6584 50.9
17 -424.05 E
18 L10 5G 217.02 7.33 1.4970 81.6
19 -207.64 0.20
20 L11/12 5G 109.03 12.50 1.4970 81.6
21 -96.89 2.50 1.6889 31.2
22 64.64 2.87
23 L13 5G 65.30 7.93 1.7440 44.9
24 217.98 F
25 L14 6G -216.54 3.20 1.6727 32.2
26 101.09 17.16
27 L15 6G -345.92 4.76 1.6584 50.9
28 -118.62 G
29 L16 7G 89.15 6.59 1.8467 23.8
30 458.70 5
31 DP INFINITY 40 1.5168 64.2
32 INFINITY 31.12
PA INFINITY 0

以下の表１０は、実施例３の投射レンズの変倍動作を広角端と望遠端とに関して説明するズームデータである。
〔表１０〕
要素 WIDE TELE
f 140.7 197.4
FNO 1.9 2.2
OBJ 17m
有効像円径 φ39
ω（半画角) 7.9 5.6
A 2.33 2.33
B 7.94 17.74
C 48.25 38.81
D 45.35 1.57
E 1.00 21.12
F 34.02 17.02
G 0.80 41.11

以下の表１１は、実施例３の投射レンズの合焦動作を説明するデータである。表１１には、物体距離ＯＢＪを９ｍから５０ｍまで変化させることに対応させて、第１Ａ群Ｇ１−１について群間隔Ａの変化とその際の移動レンジとを示している。
〔表１１〕
OBJ A
9m 2.79
17m 2.33
50m 2
移動レンジ 0.79

図６は、実施例３の投射レンズ等を含む投射光学系の断面図である。図示の投射レンズ４３（又は投射光学系５２）は、拡大側から順で、第１群Ｇ１〜第７群Ｇ７からなる。これらのうち第１群Ｇ１は、拡大側からの順で、第１Ａ群Ｇ１−１と、第１Ｂ群Ｇ１−２とを備える。第１Ａ群Ｇ１−１は、凸平に近い正の第１レンズＬ１と正メニスカスの第２レンズＬ２と正メニスカスの第３レンズＬ３とを有し、第１Ｂ群Ｇ１−２は、正メニスカスの第４レンズＬ４と負メニスカスの第５レンズＬ５とを接合した接合レンズとなっている。第２群Ｇ２は、負の第６レンズＬ６と負の第７レンズＬ７とを有する。第３群Ｇ３は、例えば正メニスカスの第８レンズＬ８を有する。第４群Ｇ４は、例えば正の第９レンズＬ９を有する。第５群Ｇ５は、例えば正の第１０レンズＬ１０と、正及び負の第１１及び第１２レンズＬ１１，Ｌ１２からなる接合レンズと、正メニスカスの第１３レンズＬ１３とを有する。第６群Ｇ６は、負の第１４レンズＬ１４と正メニスカスの第１５レンズＬ１５とを有する。最も縮小側の第７群Ｇ７は、正メニスカスの第１６レンズＬ１６を有する。変倍時には、第２群Ｇ２〜第６群Ｇ６を光軸ＯＡに沿って個別に移動させ、合焦に際しては、拡大側の第１Ａ群Ｇ１−１を光軸ＯＡに沿って移動させる。

図７（Ａ）〜７（Ｃ）は、実施例３の投射レンズ４３の広角端（ＷＩＤＥ）での収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）であり、図７（Ｄ）〜７（Ｆ）は、実施例３の投射レンズ４３の望遠端（ＴＥＬＥ）での収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。以上の収差は、物体距離ＯＢＪが１７ｍである場合のものである。

以下の表１２は、実施例３の投射レンズ４３について条件式（３）に関連する数値（合成焦点距離）を示している。
〔表１２〕
定義 該当エレメント 合成焦点距離
f1 L1〜L5 152.1
f2 L6,L7 -50.7
|f1/f2| 3.0

〔実施例のまとめ〕
以下の表１３に、各実施例１〜３について、条件式（１）〜（３）の値νｄ１−νｄ２等に関する数値データをまとめた。
〔表１３〕

この発明は、上記の実施形態又は実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

例えば、各実施例１〜３において、レンズＬ１〜Ｌ１６の前後又は間に１つ以上の実質的にパワーを持たないレンズを追加することができる。

また、投射レンズ４０による拡大投射の対象は、液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに限らず、マイクロミラーを画素とするデジタル・マイクロミラー・デバイス等の各種光変調素子によって形成された画像を投射レンズ４０によって拡大投射することができる。

４０…投射レンズ、 ４１−４３…投射レンズ、 Ｇ１−Ｇ７…群又はレンズ群、 Ｇ１−１…第１Ａ群、 Ｇ１−２…第１Ｂ群、 Ｌ１〜Ｌ１６…レンズ、 ＯＡ…光軸、 Ｉ…画像形成面、 ２…プロジェクター（投射型画像表示装置）、 ５１…像形成光学部、 ５２…投射光学系

Claims (8)

1. 拡大側から順番に設けられた第１群〜第Ｎ群からなる投射光学系であって、
   Ｎは、６または７であり、
   前記第１群は、２枚または３枚の正レンズで構成される第１Ａ群と、正及び負の接合レンズで構成されるとともに前記第２群と隣り合うように設けられた第１Ｂ群と、からなり、
   前記第２群は、少なくとも２枚の負レンズを有し、
   合焦時に、前記第１Ａ群を光軸に沿って移動させ、
   変倍の際に、少なくとも前記第１群と前記第Ｎ群とを固定し、かつ、少なくとも前記第３群〜前記第Ｎ−１群を光軸に沿って移動させる、投射光学系。
2. 変倍の際に、前記第２群〜前記第Ｎ−１群を光軸に沿って移動させる、請求項１に記載の投射光学系。
3. 変倍の際に、前記第１群と前記第２群と前記第Ｎ群とを固定する、請求項１に記載の投射光学系。
4. 前記第１群内のレンズについて、前記１Ｂ群に存在する前記接合レンズの正レンズのアッベ数をνｄ１とし、前記接合レンズの負レンズのアッベ数をνｄ２としたとき、以下の条件式
   ２５＜（νｄ１−νｄ２）＜５０
   を満足する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の投射光学系。
5. 前記第２群については、前記２枚の負レンズを含む複数の負レンズを有し、当該複数の負レンズのうち一枚が両凹レンズであり、かつ、前記第２群に存在する前記複数の負レンズのうち、最も拡大側に配置される負レンズのアッベ数をνｄとしたとき、以下の条件式
   ２５＜νｄ＜５０
   を満足する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投射光学系。
6. 前記第１Ａ群と前記第１Ｂ群の合成焦点距離をｆ１とし、前記第２群の焦点距離をｆ２としたとき、以下の条件式
   １．５＜｜ｆ１／ｆ２｜＜４
   を満足する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投射光学系。
7. 実質的に屈折力を有しないレンズをさらに備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の投射光学系。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の投射光学系と、
   前記投射光学系の光路前段に設けられた像形成光学部とを備える、投射型画像表示装置。

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