JP6361115B2

JP6361115B2 - 投射用レンズおよび画像表示装置

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Publication number: JP6361115B2
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Inventors: 高士窪田
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Description

この発明は、投射用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。

近年、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、プロジェクタ装置が広く普及している。

拡大投射される画像を「画像表示面」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。

投射用レンズは勿論、種々のライトバルブに適用可能であることが好ましい。

また、投射用レンズには「広角であること」が要請されるようになってきている。

広画角のプロジェクタ装置として、レンズ系と反射鏡を組み合わせた投射光学系が知られている。

反射鏡を組み込んだ投射光学系は、反射鏡が大型化し易く、プロジェクタ装置のコンパクト化に工夫を要する。

投射光学系を「レンズ系」により構成する場合、広画角化に工夫を要する。
広画角で固定焦点の投射用レンズは従来から種々のものが提案されている。
なかでも、特許文献１に記載された、２レンズ群構成の投射用レンズは、歪曲収差もマイナス１．５％に抑えられ、性能良好であり、半画角：５６度を実現している。

近来、プロジェクタ装置からスクリーンまでの距離を「より短縮」し、なお且つ、サイズの大きい投射画像を表示することが求められている。

これを実現するために「さらに広画角の投射用レンズ」の実現が望まれている。

この発明は、より広画角で、性能も良好な投射用レンズの実現を課題とする。

この発明の投射用レンズは、画像表示素子の画像表示面に表示された画像を、投射画像として被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置の投射用レンズであって、拡大側から縮小側へ向かって順次、第１レンズ群、開口絞り、第２レンズ群を配してなり、第１レンズ群は、８枚以上のレンズにより構成されて正の屈折力を持ち、第２レンズ群は、４枚以下のレンズにより構成されて正の屈折力を持ち、第１レンズ群は、１枚以上の非球面レンズを有し、任意の１枚のレンズにおける肉厚を、該レンズの縮小側のレンズ面の任意の位置において、レンズ内部に向けて前記レンズ面に立てた法線の起点と、該法線が拡大側のレンズ面と交わる終点との間の距離として定義するとき、第１レンズ群に含まれる非球面レンズの少なくとも１枚は、レンズの最周辺部で肉厚が最も大きくなり、第１レンズ群の最も拡大側のレンズは非球面レンズであり、画像表示素子側の像高サイズ／被投射面側での像高サイズにより定義される倍率が０．００８６となる投射距離のとき、第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１、第１レンズ群の最も拡大側の非球面レンズの焦点距離：ＦＡ１、が条件：
（２）２．１＜｜ＦＡ１／Ｆ１｜＜３．０
を満足することを特徴とする。

この発明によれば、画角が大きく、性能も良好な新規な投射用レンズを実現できる。

実施例１の投射用レンズの構成を示す断面図である。実施例１の投射用レンズの収差曲線図である。実施例２の投射用レンズの構成を示す断面図である。実施例２の投射用レンズの収差曲線図である。実施例３の投射用レンズの構成を示す断面図である。実施例３の投射用レンズの収差曲線図である。実施例４の投射用レンズの構成を示す断面図である。実施例４の投射用レンズの収差曲線図である。実施例５の投射用レンズの構成を示す断面図である。実施例５の投射用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。

図１、図３、図５、図７、図９に、投射用レンズの実施の形態を５例示す。

これらの図に示す投射用レンズは、上記順序に、後述する具体的な実施例１〜５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、符号Ｇ１は「第１レンズ群」、符号Ｇ２は「第２レンズ群」をそれぞれ示す。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に「開口絞り」が配されている。

即ち、上記各図に実施の形態を示す投射用レンズは、拡大側から縮小側へ向かって順次、第１レンズ群Ｇ１、開口絞り、第２レンズ群Ｇ２を配してなる２レンズ群構成である。

上記各図の符号CＧは「画像表示素子（ライトバルブ）のカバーガラス」を示す。
投射用レンズによる拡大表示は一般に、結像光線が斜光線であるものが多く、この発明の投射用レンズも「斜光線による結像」が行われる。

斜光線による結像の場合、像側（拡大側）のレンズには「結像光線が通らない部分」が生じる。

上記図１、図３、図５、図７、図９において、上図は「レンズ構成を示す図」であるが、下図は「斜光線が投射用レンズを通過する様子」を示す図である。

上記各図の下図のように、第１レンズ群Ｇ１の一部のレンズは「結像光線が通過しないレンズ部分を切除された形状」となっている。

このような形状のレンズの使用により、投射用レンズを「よりコンパクト化」できるとともに、投射用レンズの重量、延いてはプロジェクタ装置本体の重量を削減できる。

なお、上記各図の下図に示されたように、第１レンズ群Ｇ１のうち、フォーカシングを行う移動群を構成するレンズは上記「切除」を行われていない。

これは、移動群のレンズを切除した場合、フォーカシング機構の複雑化や成形の難易度が高くなるためである。

「結像光線が通過しないレンズ部分を切除された形状」は、形状についての説明であり、「光軸対称に形成されたレンズから不要部分を切除する」ことを必ずしも意味しない。

上記各図の下図の第１レンズ群Ｇ１の各レンズは、例えば「型成型」等の製造手法で、当初から「結像光線が通過しないレンズ部分を切除された形状」に製造されてもよい。

これら実施の形態・実施例において、画像表示素子としては「微小ミラーデバイスであるＤＭＤ」を想定しているが、勿論、画像表示素子がこれに限定される訳ではない。

上記各図に実施の形態を示す投射用レンズの、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とは「ともに正の屈折力」を有する。
即ち、投射用レンズの屈折率配分は「正・正」である。
広画角と高性能の両立には所謂「正レンズ群先行型」が好ましく、この発明の投射用レンズでも、上記の如く、正レンズ群を先行させている。

また、フォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズの一部が光軸方向に移動することで行われる。

第１レンズ群Ｇ１は「８枚以上のレンズ」で構成され、第２レンズ群Ｇ２は「４枚以下のレンズ」で構成される。

第１レンズ群は「光軸直交方向に変曲点を有する非球面形状のレンズ面を持ち、レンズの最周辺部で肉厚が最も大きくなる非球面レンズ」を１枚以上有する。

このような形状の非球面レンズを第１レンズ群に用いることにより、従来にない広画角を実現可能とし、歪曲収差の発生を良好に抑制している。
後述の各実施例は何れも「半画角:６０度以上」の広画角である。

半画角:６０度以上をもち、諸収差を良好に補正するためには、第１レンズ群を構成するレンズ枚数として８枚以上が必要である。

後述の実施例では、第１レンズ群が有する８枚以上のレンズのうち、５枚以上を負レンズとし、上記広画角の実現を容易としている。

投射用レンズの最も拡大側のレンズ面から被投射面までの距離を「投射距離」と言う。

第１レンズ群Ｇ１を「１つの固定群と１以上の移動群とに分ける」ことにより、投射距離が変化しても、移動群を移動させることにより被投射面へのフォーカシングが可能である。

第１レンズ群の一部を「１つの固定群」とすることにより、製造時のレンズの偏心による性能劣化を抑制する効果がある。

なお「被投射面」の実体は、通常は「スクリーン」である。

上述の如く、図１、３、５、７、９の下図に示すように、斜光線の経路を保持しつつ、第１レンズ群の移動群のレンズはカットせずに、固定群のみカット（切除）している。

この発明の投射用レンズは、上述した構成に加えて以下の条件（１）〜（６）のうちの条件（２）を満足するが、条件（２）とともにこれら条件の１以上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）０．４８＜Ｆ１／Ｆ２＜０．８６
（２）２．１＜｜ＦＡ１／Ｆ１｜＜３．０
（３）３．９＜Ｈ１ｓ／Ｈ１ｅ＜９．２
（４）３．８＜Ｌ１０１-ｂ／Ｌ１０１-ａ＜４．４
（５）２５．９＜ＯＡＬ／Ｆ＜２８．６
（６）４．０＜Ｂｆ／Ｆ＜４．３。

これらの条件（１）〜（６）において、各パラメータの記号は以下のとおりである。

「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。

「ＦＡ１」は、第１レンズ群の最も拡大側に配する非球面レンズの焦点距離である。

「Ｈ１ｓ」は、第１レンズ群の最も拡大側のレンズの「拡大側のレンズ面」の有効径、「Ｈ１ｅ」は、第１レンズ群の最も縮小側のレンズの「縮小側のレンズ面」の有効径である。

「Ｌ１０１-ａ」は、最も拡大側のレンズの最も薄い部分の肉厚、「Ｌ１０１-ｂ」は最も拡大側のレンズの最も厚い部分の肉厚である。「肉厚」の定義については後述する。

「ＯＡＬ」は、第１レンズ群の最も拡大側のレンズ面から画像表示素子の画像表示面までの距離である。

「Ｆ」は、投射用レンズの全系の焦点距離、「Ｂｆ」は最も縮小側の面から画像表示面までの距離を表わす。
なお、上記各焦点距離：Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、ＦＡ１は、倍率が０．００８６となる投射距離のときのものをいう。「倍率」は「画像表示素子側の像高サイズ／被投射面側での像高サイズ」により定義される。

条件（１）は、広い画角と良好な収差補正に有効な条件である。
後述する実施例のように「投射時の半画角が６０度を越える広角なレンズ」を実現しようとすると、必然的に焦点距離を短くしなければならない。

この場合「正の屈折力の第１レンズ群、正の屈折力の第２レンズ群」というレンズ群構成が「広角化とともに、バックフォーカスの長さを長くする」ことに有効である。

条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群の屈折力が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）の下限を超えると、第１レンズ群の屈折力が絶対値で相対的に大きくなり、非点隔差が大きくなり易い。
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、像面湾曲の増大抑制も容易になる。

条件（２）は、歪曲収差と非点収差の収差補正に関わる条件である。
条件（２）を満足することで、歪曲収差と非点収差の抑制が容易となる。条件外では、歪曲収差と非点収差が増大傾向となる。
この発明の投射用レンズは条件（２）を満足する。

条件（３）は、広角化の実現に有効な条件である。条件を満たすことにより「６０度を超える半画角と諸収差の低減」が容易に可能となる。

条件（３）の下限を超えると、拡大側のレンズのパワーが強くなり、投射距離が変化した際の性能の変動が大きくなり易い。
条件（３）の上限を超えると、拡大側のレンズ径が大きくなり収差補正の点では有利になるが、レンズ径が大きくなる分、加工上のコストアップに繋がり易い。

条件（４）は、像面湾曲の補正に有効な条件である。
条件（４）のパラメータ：Ｌ１０１-ｂ／Ｌ１０１-ａは「レンズの最大肉厚／レンズの最小肉厚」で、偏肉比と言う。

条件（４）は、最も拡大側のレンズの偏肉比を３．８以上とする条件であり、この条件を満足することで、像面湾曲の有効な補正を可能にしている。
条件（４）が、満足されない場合は、像面湾曲補正が不足しやすい。

条件（５）は、特に、コマ収差と倍率色収差の補正に有効な条件である。
条件（５）の下限を超えると、全長が短くなり、コンパクト化には有利になるが、コマ収差と倍率色収差が大きくなり易い。
条件（５）の上限を超えると、コマ収差と倍率色収差の補正には効果はあるが、光学全長が大きくなり、性能とコンパクト化の両立が難しくなる。

条件（６）は、バックフォーカスと全系の焦点距離の比を規制する条件であり、収差全般に影響する条件である。

条件（６）の上限または下限を超えると、特に、球面収差、コマ収差、コマ収差への影響が顕著になり易い。

なお、条件（４）に関係する「肉厚」は、最も拡大側のレンズの「縮小側のレンズ面の任意の位置において、レンズ内部に向けて該レンズ面に立てた法線の起点と、該法線が拡大側レンズ面と交わる終点との間の距離」として定義される。

投射用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」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１１に示すプロジェクタ装置１は、画像表示素子であるライトバルブ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。

プロジェクタ装置１は、照明光学系２と、ライトバルブであるＤＭＤ３と、投射光学系である投射用レンズ４とを有する。

投射用レンズ４としては、請求項１〜８の任意の１に記載されたもの、具体的には実施例１〜５の何れかのものを用いることができる。

照明光学系２から「ＲＧＢ３色の光」を時間的に分離してＤＭＤ３に照射する。
ＤＭＤ３では、その画像表示面に２次元的にアレイ配列されたマイクロミラーを選択的に傾斜させて画像の表示を行う。

上記「時間的に分離された各色光」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の画像表示面に「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投射光束が、投射用レンズ４に入射する。

投射用レンズ４は、投射光束を拡大画像として結像させる。そして、被投射面であるスクリーン５上に、投射画像として拡大投射する。

照明光学系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、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、照明光学系２からＤＭＤ３に照射す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、投射用レンズ４は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の投写用レンズでは、フォーカシングに際して第２レンズ群は固定であり、従って、フォーカシング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。

以下に、この発明の投射用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
Ｖｄ：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乃至５の何れにおいても、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。

「実施例１」
実施例１の投射用レンズは、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、１０枚のレンズＬ１０１〜Ｌ１１０で構成され、第２レンズ群Ｇ２は、４枚のレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は正群で、拡大側から縮小側へ向かって、レンズＬ１０１〜Ｌ１１０を配してなる。

最も拡大側のレンズＬ１０１は形態としては負メニスカスレンズである。
レンズＬ１０１の拡大側の面は「光軸近傍の中心部分では拡大側に凹」で、光軸直交方向に変曲点を有し、周辺部に近づくに連れて「拡大側に凸」となる非球面である。

レンズＬ１０１はまた、偏肉比が大きい。

レンズＬ１０２は、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ１０３は、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。

レンズＬ１０４は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、レンズＬ１０５は、両凸レンズ、レンズＬ１０６は両凹レンズ、レンズＬ１０７は両凸レンズである。

レンズＬ１０８は、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ１０９は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。
レンズＬ１１０は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

従って、第１レンズ群Ｇ１を構成する１０枚のレンズのうち、レンズＬ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０６、Ｌ１０８は負レンズであり、残りの４枚が正レンズである。

第１レンズ群のレンズＬ１０８、Ｌ１０９、Ｌ１１０の３枚が移動群であり、フォーカシングする際に光軸方向に移動する。他のレンズは「１つの固定群」を構成する。

第２レンズ群Ｇ２は正群で、４枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２、Ｌ２９３、Ｌ２０４で
構成されている。

レンズＬ２０１は、拡大側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ２０２は、両凸レンズである。

レンズＬ２０３は、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ２０４は、両凸レンズであり、これらレンズＬ２０３とレンズＬ２０４は接合されている。

なお、実施例１〜５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。

また、条件（４）のパラメータ：Ｌ１０１−ａとＬ１０１−ｂは、図１に記載した通りであり、実施例２以降の図３、５、７、９についても同じである。

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＝５．７６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５、ωｗ＝６２．９°
実施例のデータを表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：２９、３０）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。「＊」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のｓ４、ｓ２０は、フォーカシングに際して変化するレンズ群間隔を表す。ｓ０は面番号１のレンズ面からスクリーンまでの距離で投射距離である。

投射距離：ｓ０を変化させたときの、上記間隔：ｓ１４、ｓ２０を表３に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（６）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、中段、下段はそれぞれ、投射距離が「７０５ｍｍ」、「５２３ｍｍ」、「１０６２ｍｍ」のときの収差を示している。

各段に示す収差図において、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１０枚のレンズＬ１０１〜Ｌ１１０で構成され、第２レンズ群Ｇ２は４枚のレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２ともに「正のパワー」を持つ。

レンズＬ１０１は、形態としては負メニスカスレンズである。
レンズＬ１０１の拡大側の面は「光軸近傍の中心部分では拡大側に凹」で、光軸直交方向に変曲点を有し、周辺部に近づくに連れて「拡大側に凸」となる非球面である。

レンズＬ１０１はまた、偏肉比が大きい。

第１レンズ群のレンズＬ１０８、Ｌ１０９、Ｌ１１０の３枚が移動群であり、フォーカシングする際に光軸方向に移動する。他のレンズは「固定群」である。

第２レンズ群Ｇ２は、４枚のレンズＬ２０１、Ｌ２０２、Ｌ２９３、Ｌ２０４で構成されている。

レンズＬ２０３は、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ２０４は、両凸レンズである。

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＝５，７６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５、ωｗ＝６２．９°
実施例のデータを表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：ｓ０を変化させたときの、間隔：ｓ１４、ｓ２０を表７に示す。

各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（６）のパラメータの値を、表８に示す。

図４に、実施例２の収差図を示す。

「実施例３」
実施例３の投射用レンズは、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１０枚のレンズＬ１０１〜Ｌ１１０で構成され、第２レンズ群Ｇ２は４枚のレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。

レンズＬ１０１は、形態としては負メニスカスレンズである。

レンズＬ１０１の拡大側の面は「光軸近傍の中心部分では拡大側に凹」で、光軸直交方向に変曲点を有し、周辺部に近づくに連れて「拡大側に凸」となる非球面である。

レンズＬ１０１はまた、偏肉比が大きい。

レンズＬ１０８は、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ１０９は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

レンズＬ１１０は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

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＝５．７９ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５、ωｗ＝６２．７°
実施例のデータを表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：ｓ０を変化させたときの、間隔：ｓ１４、ｓ２０を表１１に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（６）のパラメータの値を、表１２に示す。

図６に、実施例３の収差図を示す。

「実施例４」
実施例４の投射用レンズは、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１０枚のレンズＬ１０１〜Ｌ１１０で構成され、第２レンズ群Ｇ２は４枚のレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。

レンズＬ１０１はまた、偏肉比が大きい。

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＝５．７６ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５、ωｗ＝６２．９°
実施例のデータを表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：ｓ０を変化させたときの、間隔：ｓ１４、ｓ２０を表１５に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（６）のパラメータの値を、表１６に示す。

図８に、実施例４の収差図を示す。

「実施例５」
実施例５の投射用レンズは、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８枚のレンズＬ１０１〜Ｌ１０８で構成され、第２レンズ群Ｇ２は４枚のレンズＬ２０１〜Ｌ２０４で構成されている。

レンズＬ１０１はまた、偏肉比が大きい。

レンズＬ１０４は、両凹レンズ、レンズＬ１０５は、両凸レンズ、レンズＬ１０６は、縮小側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。

レンズＬ１０７は、拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、レンズＬ１０８は、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

従って、第１レンズ群Ｇ１を構成する８枚のレンズのうち、レンズＬ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３、Ｌ１０４、Ｌ１０６は負レンズであり、残りの４枚が正レンズである。

第１レンズ群のレンズＬ１０６、Ｌ１０７、Ｌ１０８の３枚が移動群であり、フォーカシングする際に光軸方向に移動する。他のレンズは「固定群」である。

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＝５．７５ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５、ωｗ＝６２．８°
実施例のデータを表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：ｓ０を変化させたときの、間隔：ｓ２、ｓ１４、ｓ２０を表１９に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（６）のパラメータの値を、表２０に示す。

図１０に、実施例５の収差図を示す。

実施例１〜５の投射用レンズとも、６０度を超える半画角を持つ広画角である。

また、収差図に示すように、各実施例の投射用レンズともに、諸収差は高レベルで補正されている。

そして、投射距離の変化に応じてフォーカシングしても、球面収差、非点収差、像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差は十分に補正されている。

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群

特許第４８４７１１０号公報

Claims

画像表示素子の画像表示面に表示された画像を、投射画像として被投射面に投射して拡大表示させる画像表示装置の投射用レンズであって、
拡大側から縮小側へ向かって順次、第１レンズ群、開口絞り、第２レンズ群を配してなり、
第１レンズ群は、８枚以上のレンズにより構成されて正の屈折力を持ち、
第２レンズ群は、４枚以下のレンズにより構成されて正の屈折力を持ち、
第１レンズ群は、１枚以上の非球面レンズを有し、
任意の１枚のレンズにおける肉厚を、該レンズの縮小側のレンズ面の任意の位置において、レンズ内部に向けて前記レンズ面に立てた法線の起点と、該法線が拡大側のレンズ面と交わる終点との間の距離として定義するとき、第１レンズ群に含まれる非球面レンズの少なくとも１枚は、レンズの最周辺部で肉厚が最も大きくなり、
第１レンズ群の最も拡大側のレンズは非球面レンズであり、
前記画像表示素子側の像高サイズ／前記被投射面側での像高サイズにより定義される倍率が０．００８６となる投射距離のとき、第１レンズ群の焦点距離：Ｆ１、第１レンズ群の最も拡大側の非球面レンズの焦点距離：ＦＡ１、が条件：
（２）２．１＜｜ＦＡ１／Ｆ１｜＜３．０
を満足することを特徴とする投射用レンズ。
請求項１記載の投射用レンズにおいて、
第１レンズ群は、１つの固定群と１以上の移動群に分かれ、
前記移動群が光軸方向に移動してフォーカシングを行なうことを特徴とする投射用レンズ。
請求項１または２記載の投射用レンズにおいて、
前記倍率が０．００８６となる投射距離のとき、
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）０．４８＜Ｆ１／Ｆ２＜０．８６
を満足することを特徴とする投射用レンズ。
請求項１乃至３の何れか１項に記載の投射用レンズにおいて、
第１レンズ群の最も拡大側のレンズの拡大側の面の有効径：Ｈ１ｓ、第１レンズ群の最
も縮小側のレンズの縮小側の面の有効径：Ｈ１ｅ、が条件：
（３）３．９＜Ｈ１ｓ／Ｈ１ｅ＜９．２
を満足することを特徴とする投射用レンズ。
請求項１乃至４の何れか１項に記載の投射用レンズにおいて、
第１レンズ群の最も拡大側のレンズの、最も薄い部分の肉厚：Ｌ１０１-ａと最も厚い部分の肉厚：Ｌ１０１-ｂが、条件：
（４）３．８＜Ｌ１０１-ｂ／Ｌ１０１-ａ
であることを特徴とする投射用レンズ。
請求項１乃至５の何れか１項に記載の投射用レンズにおいて、
前記倍率が０．００８６となる投射距離のとき、
全系の焦点距離：Ｆ、第１レンズ群の最も拡大側のレンズの、拡大側の面から画像表示面までの距離：ＯＡＬが、条件：
（５）２５．９＜ＯＡＬ／Ｆ＜２８．６
を満足することを特徴とする投射用レンズ。
請求項１乃至６の何れか１項に記載の投射用において、
前記倍率が０．００８６となる投射距離のとき、
全系の焦点距離：Ｆ、第２レンズ群の、最も縮小側のレンズ面から画像表示面までの距離：Ｂｆが、条件：
（６）４．０＜Ｂｆ／Ｆ＜４．３
を満足することを特徴とする投射用レンズ。
請求項１乃至７の何れか１項に記載の投射用レンズにおいて、
第１レンズ群の最も拡大側のレンズが、レンズの最周辺部で肉厚が最も大きくなる非球面レンズであることを特徴とする投射用レンズ。
投射されるべき画像を画像表示面に表示する画像表示素子と、
前記画像が表示された画像表示面を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記画像により変調された投射光束を入射され、前記画像の拡大画像を投射画像として、被投射面に投射する投射光学系と、を備え、
該投射光学系として、請求項１乃至８の何れか１項に記載の投射用レンズを用いることを特徴とする画像表示装置。