JP6303298B2

JP6303298B2 - 投射用ズームレンズ及び画像表示装置

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Publication number: JP6303298B2
Application number: JP2013125834A
Authority: JP
Inventors: 高士窪田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: JP2015001611A

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「表示面」上に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。

画像表示素子の表示面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用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。

変倍に際しての収差が良好に抑制された「負・負・正・正・負・正の６レンズ群構成の投射用ズームレンズ」が特許文献１、２に開示されている。

近来、投射用ズームレンズには、コンパクトで軽量であることが強く要請されている。

投射用ズームレンズを構成する複数のレンズ群のうちで「最も大きく・重く」なりやすいのは第１レンズ群である。

第１レンズ群のレンズ枚数を増やせば、光学性能の面で好ましい。
しかし、第１レンズ群を構成するレンズ枚数が増えて、第１レンズ群の重量が増えると、投射用ズームレンズ自体の重量が重くなる。

また、第１レンズ群に「自重による偏芯」が生じ、この偏心により投射用ズームレンズとしての光学性能の劣化が発生する虞もある。

この観点からすると、特許公報１、２記載の投射用ズームレンズは、何れも、第１レンズ群が４枚構成となっており、第１レンズ群の軽量化の面でなお改善の余地がある。

この発明の投射用ズームレンズは、６レンズ群構成であって、第１レンズ群が軽量でコンパクトであ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、画像表示素子の表示面に表示された投射用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ないし第６レンズ群を配した６レンズ群構成であり、広角端から望遠端への変倍に際して、隣合うレンズ群同士の間隔が変化し、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズは縮小側にカーブを描くように縮小側に移動した後拡大側に移動し、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、第４レンズ群は、正の屈折力を有し、第１レンズ群が、２枚または３枚のレンズからなることを特徴とする。

この発明に依れば、６レンズ群構成で、第１レンズ群がコンパクトで軽量な投射用ズームレンズを実現できる。

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。実施例６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６の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例７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７の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例８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８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。

この発明の「投射用ズームレンズ」は、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。

図１、図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５に、投射用ズームレンズの実施の形態を８例示す。

これらの実施の形態のズームレンズは、この順に、後述する具体的な実施例１ないし８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、第６レンズ群をこの順序で、それぞれ符号Ｇ１ないしＧ６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第１レンズ群Ｇ１ないし第６レンズ群Ｇ６を配してなる６レンズ群構成である。

また、第３レンズ群Ｇ３以下に「開口絞り」が配置されている。

各レンズ群におけるレンズには、以下の符号を付する。
即ち、第ｉレンズ群において、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、これ等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ないし第６レンズ群Ｇ６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２レンズ群Ｇ２とはともに「負の屈折力」を有する。

第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４は共に「正の屈折力」を有する。
即ち、第１レンズ群Ｇ１ないし第４レンズ群Ｇ４の屈折力配分は「負・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。

第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６のうちの少なくとも一方は「負の屈折力」を持つことが好ましい。

第５、第６レンズ群の少なくとも１方に「負の屈折力」を持たせることは、変倍時のピントずれの補正と、画面全面での解像平坦性の均一化に有効である。
第１レンズ群のコンパクト化・軽量化を実現するには、負レンズ群先行型が好ましい。

この発明の投射用ズームレンズでも、第１レンズ群Ｇ１ないし第４レンズ群Ｇ４の屈折力分布を「負・負・正・正」として「負レンズ群を先行」させている。

負レンズ群先行とすることで、主光線高さをより低くすることができ、レンズ有効径を小さく出来、従って、投射用ズームレンズをコンパクトに実現可能である。

また、画像投射時の、第２レンズ群から第１レンズ群への「光束の跳上げ角」を小さく抑えることができる。

即ち、画像投射時には、ライトバルブ側からの投射光束（斜光線による結像光束）が、第４レンズ群Ｇ４側から第１レンズ群Ｇ１側へ導光される。

その際、第３レンズ群Ｇ３からの投射光束の発散角を、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２で無理なく拡大できる。

そして、第２レンズ群Ｇ２から第１レンズ群Ｇ１へ受け渡される投射光束の跳上げ角が小さく抑えられる。

従って、第１レンズ群Ｇ１から射出する投射光束の発散角を無理なく大きく出来る。

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。

前述の如く、第１レンズ群は、嵩張り易く、重く成り易い。
この発明の投射用ズームレンズでは、第１レンズ群を、２枚ないし３枚のレンズで構成することにより、小型・軽量化を可能としている。

また、上述の如く、第１、第２レンズ群を「負群」として第１レンズ群Ｇ１からの射出する投射光束の発散角を無理なく大きく出来る。

第１レンズ群Ｇ１からの射出する投射光束の発散角を大きくしようとすると、コマ収差、非点収差、歪曲収差が発生し易い。

これらの収差を補正することを考えると、第１レンズ群を１枚のレンズで構成した場合、変倍時の収差変動、レンズ外径、レンズ面の曲率の増大を招来する。

また、第１レンズ群の構成レンズ枚数が４枚以上ともなると、第１レンズ群の重量が過大になり、第１レンズ群に「自重による偏芯」が生じる恐れがある。

この発明の投射用ズームレンズのように、第１レンズ群を２枚または３枚のレンズで構成することにより、第１レンズ群の重量の増大と、前記収差変動等の増大を抑制できる。

この発明の投射用ズームレンズは、上述の構成に加えて以下の条件（１）および（２）を満足させることにより、さらに良好な性能を実現できる。

（１）３４度 ≦ ωｗ＜４５度
（２）０．３＜｜ｆｗ／Ｆ１｜＜０.８
条件（１）、（２）において、各パラメータの記号は以下の通りである。

「ωｗ」は、広角端における半画角である。「ｆｗ」は、広角端における全系の焦点距離であり、「Ｆ１」は、第１レンズ群の焦点距離である。

条件（１）は、広角端における半画角の範囲を規定するものである。
条件（１）を満足することにより、投射用ズームレンズを、広角端での半画角を「３４度より大きく４５度未満」という極めて広画角に実現できる。

条件（２）は、投射用ズームレンズの全系のパワーに対する、第１レンズ群のパワーの好適な範囲に関する条件である。

条件（２）の範囲を超えると、第１レンズ群と全系とのパワーバランスが崩れて、諸収差のバランスが崩れやすく、特に変倍時の像面湾曲に大きな変化が発生し易い。

条件（２）を満足することにより、第１レンズ群の負のパワーを投射用ズームレンズ全体のパワー配分と良好にバランスさせることができ、諸収差のバランスを良好にできる。

この発明の投射用ズームレンズは、第１レンズ群に１枚以上の非球面レンズを配置することができ、かかる非球面レンズの使用により性能をさらに向上させることができる。

この場合、上述の構成及び条件（１）、（２）に加え、以下の条件（３）及び条件（Ａ）、（Ｂ）の１以上を満足させることで、より良好な性能を実現できる。

（３）１．０Ｅ−０３＜１／｜ｆｐ｜＜２．０Ｅ−０２
（Ａ）１．５＜ |Ｒｐｆ／Ｒｐｒ| ＜４．０
（Ｂ）５．３＜ｆｐ／Ｆ１＜１０．０
条件（３）、（Ａ）、（Ｂ）の、各パラメータの記号は以下の通りである。

「ｆｐ」は、第１レンズ群に配する非球面レンズの焦点距離である。
「Ｒｐｆ」は、第１レンズ群に配される非球面レンズにおける、最も拡大側の面の曲率半径である。

「Ｒｐｒ」は、第１レンズ群に配される非球面レンズにおける、最も縮小側の面の曲率半径である。

「Ｆ１」は、前述の通り、第１レンズ群の焦点距離である。
条件（３）の表記において、例えば「３．０Ｅ−０２」は、「３．０×１０^−２」を意味する。以下においても同様である。

条件（３）の範囲外では、第１レンズ群に含まれる非球面レンズの屈折力が大きすぎるか小さすぎるかし、ＴＶディストーションが大きくなりやすい。

条件（Ａ）は、歪曲収差の形状を良好にするために有効な条件である。
条件（Ａ）の下限を超えると、光学歪曲収差が小さくなり易く、上限を超えると大きくなり易い。

条件（Ａ）の範囲外では、光学歪曲収差のバランスが崩れてＴＶディストーションの形状が歪になりやすい。

条件（Ａ）を満足することにより「ＴＶディストーションの形状（投射画像の形状）」を良好に保つのが容易である。

条件（Ｂ）は、歪曲収差とコマ収差のバランスを良好に保つのに有効な条件である。

条件（Ｂ）の範囲外では、歪曲収差とコマ収差のバランスが複合的に悪く成り易いが、条件（Ｂ）を満足することにより、歪曲収差とコマ収差のバランスを良好に保ち易い。

第１レンズ群内に配置する非球面レンズは、１枚でも良い。

この場合、該非球面を「拡大側レンズ面」とするのが良い。

そして、該非球面の形状を「光軸近傍が拡大側に凹で、光軸から周辺に向かいレンズ面有効半径の３０％ないし５０％の範囲内に極値を有する形状」とすることが好ましい。

「極値」は、光軸から周辺に向かう距離：ｒ、非球面形状：Ｘに対してｄＸ／ｄｒ＝０となる距離である。

第１レンズ群中の非球面レンズは「歪曲収差補正に有効」である。
上記各場合における非球面形状は、何れも光学ディストーションを抑制するのに有効な形状である。

なお、上記の条件（３）および（Ｂ）は、第１レンズ群中に配置される非球面レンズが１枚であることが前提である。

ズームレンズの具体的な実施例を挙げる前に、図１７を参照して、画像表示装置としてのプロジェクタ装置の実施の１形態を簡単に説明する。

図１７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を採用した例である。

勿論、ライトバルブ３はＤＭＤに限定されるものではない。

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、投射用ズームレンズ４とを有する。

投射用ズームレンズ４としては、請求項１ないし８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８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の表示面に「投射用画像」が表示され、該投射用画像により強度変調された光が、投射用光学系である投射用ズームレンズ４に入射する。

投射用ズームレンズ４は、投射用画像を、被投射面であるスクリーン５に投射して「拡大画像」として拡大表示させる。

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。
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、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。

なお、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。

実施例１〜８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３レンズ群Ｇ３ないし第６レンズ群Ｇ６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。

また、上述の如く、第１レンズ群Ｇ１は変倍に際して固定である。

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８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。

前述の如く、各実施例とも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。

以下において、メニスカスレンズのレンズ形状に関し、例えば「拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズ」を簡単に「拡大側に凸の正レンズ」等と略記する。

「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とＬ１２で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は１枚のレンズＬ３１で構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は２枚のレンズＬ４１とＬ４２で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は４枚のレンズＬ５１ないしＬ５４で構成されている。

第６レンズ群Ｇ６は１枚のレンズＬ６１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は縮小側に緩やかなカーブを描くように移動し、第３レンズ群Ｇ３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、拡大側に凸の負レンズＬ１１、光軸近傍が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で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、正レンズＬ２１、拡大側に凸の負レンズＬ２２、縮小側に凸の正レンズＬ２３、拡大側に凹の負レンズＬ２４で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正レンズＬ３１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚の正レンズＬ４１とＬ４２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、負レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、拡大側に凹の負レンズＬ５３、両凸レンズＬ５４で構成されている。
レンズＬ５１とレンズＬ５２は接合されている。

第６レンズ群Ｇ６は負群で、拡大側に凹の負レンズＬ６１で構成されている。

なお、実施例１〜８に関する説明において、「両凸レンズ」は正レンズのレンズ形態の一つであり、「両凹レンズ」は負レンズのレンズ形態の一つである。

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＝１３．８〜２６．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜４．１８、ωｗ＝４０．５°
実施例１のデータを表１に示す。

表１において、面番号（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：１８）、カバーガラスＣＧの面（表中の面番号：２８、２９）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１において、Ｓ４、Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１８、Ｓ２５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３に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（３）のパラメータの値を、表４（Ａ）に示す。

条件（Ａ）および（Ｂ）のパラメータの値を、表４（Ｂ）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ないし８に関する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ないしＬ２４で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は２枚のレンズＬ５１とＬ５２で構成されている。

第６レンズ群Ｇ６は２枚のレンズＬ６１とＬ６２で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の正レンズＬ１１、光軸近傍が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は負群で、両凸レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２、縮小側に凸の正レンズＬ２３、拡大側に凹の負レンズＬ２４で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正レンズＬ３１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚の正レンズＬ４１とＬ４２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、縮小側に凹の負レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２で構成されている。レンズＬ５１とレンズＬ５２は接合されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、拡大側に凹の負レンズＬ６１、両凸レンズＬ６２で構成されている。
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＝１５．４〜３１．４ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜４．１２、ωｗ＝３７．４°
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。

投射距離を２０００ｍｍ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）ないし（３）のパラメータの値を、表８（Ａ）に示す。

条件（Ａ）と（Ｂ）のパラメータの値を、表８（Ｂ）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とＬ１２で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正レンズＬ３１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚の正レンズＬ４１とＬ４２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、縮小側に凹の負メニスカスレンズＬ５１、両凸レンズＬ５２で構成されている。レンズＬ５１とレンズＬ５２は接合されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、拡大側に凹の負レンズＬ６１と両凸レンズＬ６２で構成されている。
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＝１６．２〜３１．４ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜４．１２、ωｗ＝３６．０°
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１４００ｍｍ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）ないし（３）のパラメータの値を、表１２（Ａ）に示す。

条件（Ａ）ないし（Ｂ）のパラメータの値を、表１２（Ｂ）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ないしＬ２４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は縮小側に緩やかなカーブを描くように移動し、第３レンズ群３Ｇ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、拡大側に凸の負レンズＬ１１、光軸近傍が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、拡大側に凸面を向けた負レンズＬ１３で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正レンズＬ３１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚の正レンズＬ４１とＬ４２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は正群で、両凹レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、拡大側に凹の負レンズＬ５３、両凸レンズＬ５４で構成されている。
レンズＬ５１とレンズＬ５２は接合されている。

第６レンズ群Ｇ６は負群で、拡大側に凹の負レンズＬ６１で構成されている。
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＝１２．３〜２３．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５６〜４．１８、ωｗ＝４３．７°
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１５００ｍｍ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）ないし（３）のパラメータの値を、表１６（Ａ）に示す。

条件（Ａ）と（Ｂ）のパラメータの値を、表１６（Ｂ）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ないしＬ２４で構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は４枚のレンズＬ５１とＬ５４で構成されている。

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。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の負レンズＬ１１、光軸近傍が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。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正レンズＬ３１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚の正レンズＬ４１とＬ４２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は正群で、拡大側に凸の負レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、拡大側に凹の負レンズＬ５３、両凸レンズＬ５４で構成されている。
レンズＬ５１とレンズＬ５２は接合されている。

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＝１５．８〜３１．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜４．１７、ωｗ＝３６．７°
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２０００ｍｍ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）ないし（３）のパラメータの値を、表２０（Ａ）に示す。

条件（Ａ）と（Ｂ）のパラメータの値を、表２０（Ｂ）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の投射用ズームレンズは、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Ｌ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正レンズＬ３１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚の正レンズＬ４１、Ｌ４２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、両凹レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、拡大側に凹の負レンズＬ５３、両凸レンズＬ５４で構成されている。
レンズＬ５１とレンズＬ５２は接合されている。

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＝１２．３〜２３．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．３４、ωｗ＝４３°
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２３に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（３）のパラメータの値を、表２４（Ａ）に示す。

条件（Ａ）ないし（Ｂ）のパラメータの値を、表２４（Ｂ）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の投射用ズームレンズは、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Ｌ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２４で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、１枚の正レンズＬ３１で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は正群で、２枚の正レンズＬ４１、Ｌ４２で構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は負群で、縮小側に凹の負レンズＬ５１、両凸レンズＬ５２、拡大側に凹の負レンズＬ５３、両凸レンズＬ５４で構成されている。
レンズＬ５１とレンズＬ５２は接合されている。

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＝１３．８〜２６．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜４．１８、ωｗ＝４０．４°
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２７に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（３）のパラメータの値を、表２８（Ａ）に示す。

条件（Ａ）と（Ｂ）のパラメータの値を、表２８（Ｂ）に示す。

図１４に、実施例７の収差図を図２に倣って示す。

「実施例８」
実施例８の投射用ズームレンズは、図１５に示したものである。

図１５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ないしＬ２４で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第６レンズ群Ｇ６は正群で、拡大側に凹の負レンズＬ６１、両凸レンズＬ６２で構成されている。
実施例８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＝１３．８〜２６．８ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜３．７８、ωｗ＝４０．４°
実施例８のデータを表２９に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表３０に示す。

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３１に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）ないし（３）のパラメータの値を、表３２（Ａ）に示す。

条件（Ａ）と（Ｂ）のパラメータの値を、表３２（Ｂ）に示す。

図１６に、実施例８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、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８に示されたように、第１レンズ群Ｇ１は、２または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、実施例のように、第１レンズ群の構成を２枚または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。
また、実施例１ないし８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は縮小側に移動し、第３レンズ群Ｇ３から第６レンズ群Ｇ６は拡大側に移動する。

実施例１ないし８の投射用ズームレンズでは、何れも、広角端の半画角は３４度よりも大きい。

また、第１レンズ群における非球面レンズは何れも合成樹脂で形成されている。

実施例１ないし８の投射用ズームレンズについて若干補足する。

各実施例の投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１はフォーカス群、第２レンズ群Ｇ２がコンペンセータ（収差補正群）である。

また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４が変倍群となっている。

実施例１ないし８の投射用ズームレンズは何れも、広角端の半画角が３４度より大きい「広画角」で、望遠端への変倍の際に、第２レンズ群Ｇ２を縮小側に移動させている。

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。

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

特開２０１１−１０７２００号公報特許４９７２７６３号公報

Claims

画像表示素子の表示面に表示された投射用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ないし第６レンズ群を配した６レンズ群構成であり、
広角端から望遠端への変倍に際して、隣合うレンズ群同士の間隔が変化し、前記第１レンズ群が固定であり、前記第２レンズは縮小側にカーブを描くように縮小側に移動した後拡大側に移動し、
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、
第４レンズ群は、正の屈折力を有し、
第１レンズ群が、２枚または３枚のレンズからな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：
（２）０．３＜｜ｆｗ／Ｆ１｜＜０.８
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または２に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群を構成するレンズの１枚以上が非球面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３記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群内のレンズの１枚が非球面レンズであり、
第１レンズ群内の前記非球面レンズの焦点距離：ｆｐ、第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１が、条件：
（Ｂ）５．３＜ｆｐ／Ｆ１＜１０．０
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
画像表示素子の表示面に表示された投射用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ないし第６レンズ群を配した６レンズ群構成であって、
広角端から望遠端への変倍に際して、隣合うレンズ群同士の間隔が変化し、
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、
第４レンズ群は、正の屈折力を有し、
第１レンズ群が、２枚または３枚のレンズからなり、
第１レンズ群を構成するレンズの１枚以上が非球面レンズであり、該非球面レンズの焦点距離：ｆｐ、第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１が、条件：
（Ｂ）５．３＜ｆｐ／Ｆ１＜１０．０
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３または４または５に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群内のレンズの１枚が非球面レンズであり、
第４レンズ群が正の屈折力を有し、
第１レンズ群内の非球面レンズは、拡大側レンズ面が非球面で、該非球面は、光軸近傍が拡大側に凹で、前記光軸から周辺に向かいレンズ面有効半径の３０％ないし５０％の範囲に極値を有する形状であることを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項３ないし６の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群内のレンズの１枚が非球面レンズであり、
第１レンズ群に配する前記非球面レンズの焦点距離：ｆｐが、条件：
（３）１．０Ｅ−０３［１／ｍｍ］＜１／｜ｆｐ｜＜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３ないし７の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群に配される非球面レンズにおける、最も拡大側の面の曲率半径：Ｒｐｆ、第１レンズ群に配される非球面レンズにおける、最も縮小側の面の曲率半径：Ｒｐｒが、条件：
（Ａ）１．５＜ |Ｒｐｆ／Ｒｐｒ|＜４．０
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８の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群内の少なくとも１枚のレンズが合成樹脂により形成されてい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の任意の１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：
（１）３４度≦ ωｗ＜４５度
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
画像表示素子の表示面に表示された投射用画像を、投射用光学系により被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置であって、
光源と、
投射されるべき投射用画像を表示面に表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、上記画像表示素子の投射用画像を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照明され、前記画像表示素子に表示された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用光学系と、を備え、
前記投射用光学系として、請求項１ないし１０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。