JP6740873B2 - 投射光学系及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクターへの組み込みに適した投射光学系及びかかる投射光学系を組み込んだプロジェクターに関する。

プロジェクターへの組み込みに適した投射光学系の構成として、例えば各群のパワー（屈折力）が拡大側から順に、負、正、正、負、正、正、正の７群構成で、５群に両面が非球面のレンズを備えるものが知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、７群構成の投射光学系において、例えば３板式のプロジェクターへの組み込みに適したものとなるように、十分な明るさを確保しつつ、表示素子との間に色合成プリズムに加えさらにコントラスト補償素子などの部材の挿入を可能とするバックフォーカスの長さを確保することは必ずしも容易ではない。

特開２００６−２３４８９３号公報

本発明は、７群構成の投射光学系において、バックフォーカスを長く取ることができる投射光学系及び投射光学系を組み込んだプロジェクター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、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群と、正の屈折力を有する第７レンズ群との７つのレンズ群により構成され、７つのレンズ群のうち、第７レンズ群の最も縮小側のレンズの分散値をνｄＲとし、第１レンズ群の最も拡大側のレンズの分散値をνｄＦとしたとき、以下の条件式
５＜νｄＲ−νｄＦ＜３０
を満足する。

上記投射光学系は、屈折力が拡大側から順に、負、正、正、負、正、正、正の７つのレンズ群により構成され、これらのうち第７レンズ群の最も縮小側のレンズの分散値νｄＲと、第１レンズ群の最も拡大側のレンズの分散値νｄＦが、上記条件式を満足する場合、全体として負の屈折力（パワー）を拡大側に寄せて、バックフォーカスを長く取ることができる。

本発明の別の側面によれば、第６レンズ群は、拡大側から順に、両凹レンズと両凸レンズとを貼り合わせた接合レンズと、凸レンズとを組み合わせて構成される。この場合、上記レンズの組み合わせによって、ズーム（変倍）による色収差や、サジタルコマ収差といった諸収差や、テレセントリック性の変動を抑えることができる。

本発明の別の側面によれば、第６レンズ群において、接合レンズの焦点距離の絶対値は、５０ｍｍより大きい。

本発明のさらに別の側面によれば、第１レンズ群において、最も拡大側のレンズは、樹脂製の非球面レンズである。この場合、非球面レンズとすることで、歪曲収差をズーム全域で良好に補正できる。また、樹脂製（プラスチック）の非球面レンズは、非球面形状の自由度が高いため画角に合わせて最適な歪曲補正ができ、かつ、安価である。

本発明のさらに別の側面によれば、第５レンズ群は、ガラス製の非球面レンズで構成される。この場合、例えば球面収差やコマフレアーの補正ができる。

本発明のさらに別の側面によれば、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群及び第７レンズ群は、固定され、第２レンズ群から第６レンズ群は、移動する。この場合、投写光学系の光軸精度を高めやすく高品質な投影像を得ることができる。

上記目的を達成するため、本発明に係るプロジェクターは、上述した投射光学系を搭載している。

上記プロジェクターは、上述した投射光学系を搭載していることで、バックフォーカスを長く取ることができ、クロスダイクロイックプリズムやコントラスト補償素子等の挿入が容易となる。

実施形態の投射光学系を組み込んだプロジェクターの概略構成を示す図である。 実施形態又は実施例１の投射光学系の構成を示す図である。 実施形態又は実施例１の光学系のズームについて説明するための図である。 実施例１の投射光学系の縮小側収差図である。 実施例１の投射光学系の縮小側収差図である。 実施例２の投射光学系の構成を示す図である。 実施例２の光学系のズームについて説明するための図である。 実施例２の投射光学系の縮小側収差図である。 実施例２の投射光学系の縮小側収差図である。

以下、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プロジェクター（投写型画像表示装置）について説明する。

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プロジェクター１００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であって、Ｒ光、Ｇ光、及びＢ光を含む光を射出する。ここで、光源１０は、超高圧水銀ランプ以外の放電光源であってもよいし、ＬＥＤやレーザーのような固体光源であってもよい。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液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂに形成する。このような構成により、光源１０からの光が液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂの表示領域の全体を略均一な明るさで照明する。

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、１８Ｇ、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、光変調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、２４、反射ミラー２３、２５、及びフィールドレンズ１７Ｂを経て、光変調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。

クロスプリズム（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（色合成プリズム）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、投射光学系４０へ進行させる。

投射光学系４０は、各液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂによって変調されクロスプリズム（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投写用ズームレンズである。

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、投射光学系４０に設けた駆動機構（不図示）を動作させて投射光学系４０の状態を調整するレンズ駆動部８３と、これらの回路部分８１，８２，８３等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諧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。

レンズ駆動部８３は、主制御部８８の制御下で動作し、投射光学系４０を構成する一部の光学要素を、アクチュエーターＡＣを介して光軸ＯＡに沿って適宜移動させることにより、投射光学系４０によるスクリーン上への画像の投射において変倍及び合焦（ズーム及びフォーカス）を行うことができる。なお、レンズ駆動部８３は、投射光学系４０全体を光軸ＯＡに垂直な上下方向に移動させるアオリの調整により、スクリーン上に投射される画像の縦位置を変化させることもできる。

以下、図２を参照して、実施形態の投射光学系４０について具体的に説明する。なお、図２等で例示した投射光学系４０は、後述する実施例１の投射光学系４１と同一の構成となっている。便宜上、＋Ｙ方向を上方向とし、−Ｙ方向を下方向とする。

実施形態の投射光学系４０は、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）に形成された画像を不図示のスクリーン上に投射する。ここで、投射光学系４０と液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）との間には、図１のクロスダイクロイックプリズム１９に相当するプリズムＰＲが配置されている。

投射光学系４０は、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、正の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５と、正の屈折力を有する第６レンズ群Ｇ６と、正の屈折力を有する第７レンズ群Ｇ７との７つのレンズ群により構成される。

第１レンズ群Ｇ１は、３枚構成のレンズ群（レンズＬ１１〜Ｌ１３）である。具体的には、第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、２枚の負レンズ（レンズＬ１１，Ｌ１２）と１枚の凹レンズ（レンズＬ１３）とにより構成されている。このうち、特に、最も拡大側のレンズであるレンズＬ１１は、樹脂製の非球面レンズである。最も拡大側に位置し、最も大きいものとなる傾向にあるレンズＬ１１を非球面レンズとすることで、歪曲収差をズーム全域で良好に補正できる。また、樹脂製（プラスチック）の非球面レンズは、非球面形状の自由度が高いため画角に合わせて最適な歪曲補正ができ、かつ、特に大型化した場合にガラス製の非球面レンズに比べて安価で製造できる。また、ここでは、図示のように、歪曲補正を最適化した結果、レンズＬ１１は、特徴的なＭ字型の形状となっている。また、レンズＬ１１については、比較的パワーの弱いものとしておくことで、例えばＭ字型の形状としつつも光軸方向についての厚みにあまり差がない構成としている。

第２レンズ群Ｇ２は、３枚構成のレンズ群（レンズＬ２１〜Ｌ２３）である。具体的には、第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、正レンズ（レンズＬ２１）と負レンズ（レンズＬ２２）とを貼り合わせた接合レンズＣ２１と、１枚の凸レンズ（レンズＬ２３）とを組み合わせて構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は、２枚構成のレンズ群（レンズＬ３１〜Ｌ３２）である。具体的には、第３レンズ群Ｇ３は、凸レンズ（レンズＬ３１）と負レンズ（レンズＬ３２）とを貼り合わせた接合レンズＣ３１により構成されている。

第４レンズ群Ｇ４は、１枚構成のレンズ群（レンズＬ４１）である。具体的には、第４レンズ群Ｇ４は、１枚の凹レンズ（レンズＬ４１）により構成されている。

第５レンズ群Ｇ５は、１枚構成のレンズ群（レンズＬ５１）である。具体的には、第５レンズ群Ｇ５は、１枚の正レンズ（レンズＬ５１）により構成されている。レンズＬ５１は、ガラス製（ガラスモールド）の非球面レンズである。ガラス製とすることにより、例えば球面収差やコマフレアーの補正ができる。なお、レンズＬ５１は、比較的光線束全体の大きさが小さくなる位置にあるため、比較的小さいサイズで作製できる。

第６レンズ群Ｇ６は、３枚構成のレンズ群（レンズＬ６１〜Ｌ６３）である。具体的には、第６レンズ群Ｇ６は、拡大側から順に、凹レンズ（レンズＬ６１）と凸レンズ（レンズＬ６２）とを貼り合わせた接合レンズＣ６１と、凸レンズ（レンズＬ６３）とを組み合わせて構成されている。第６レンズ群Ｇ６を上記のようなレンズの組み合わせによって構成することで、ズーム（変倍）による色収差や、サジタルコマ収差といった諸収差や、縮小側におけるテレセントリック性の変動を抑えることができる。このような効果を得るため、特に、接合レンズＣ６１の焦点距離の絶対値を、５０ｍｍより大きいものとしておくことが好ましい。

第７レンズ群Ｇ７は、１枚構成のレンズ群（レンズＬ７１）である。具体的には、第７レンズ群Ｇ７は、１枚の凸レンズ（レンズＬ７１）により構成されている。

ここで、これら７つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ７のうち、第７レンズ群Ｇ７を構成する最も縮小側のレンズ（すなわち投射光学系４０のうち最も縮小側のレンズ）であるレンズＬ７１の分散値をνｄＲとし、第１レンズ群Ｇ１のうち最も拡大側のレンズ（すなわち投射光学系４０のうち最も拡大側のレンズ）であるレンズＬ１１の分散値をνｄＦとしたとき、投射光学系４０は、次の条件式（１）を満足する。
（１） ５＜νｄＲ−νｄＦ＜３０

以上のような構成の投射光学系４０は、全体として負の屈折力（パワー）を拡大側に寄せて、縮小側においてバックフォーカスを長く取ることができる。したがって、例えば図示のように、プロジェクターに組み込んだ場合に、クロスプリズム（クロスダイクロイックプリズム）１９や図示を省略するコントラスト補償素子などの部材の挿入を容易なものとすることができる。また、縮小側において略テレセントリックな構成とすることができ、投影画面の色むら発生を抑制できる。

以下、図３を参照して、本実施形態の投射光学系４０におけるズームの動作について説明する。図３は、上段に広角端（Ｗｉｄｅ）でのレンズ位置の状態、下段に望遠端（Ｔｅｌｅ）でのレンズ位置の状態を示している。すなわち、上段は、広角端にある投射光学系４０（投射光学系４１Ｗ）のレンズ配置を示し、下段は、望遠端にある投射光学系４０（投射光学系４１Ｔ）のレンズ配置を示している。図３に示すように、本実施形態の投射光学系４０を構成する光学系であるレンズ群Ｇ１〜Ｇ７において、広角端から望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１及び第７レンズ群Ｇ７は、固定又は略固定されている。一方、図３において矢印Ａ２〜Ａ６で示すように、第２レンズ群Ｇ２から第６レンズ群Ｇ６は、移動するものとなっている。この場合、両端に位置する第１レンズ群Ｇ１及び第７レンズ群Ｇ７は、固定又は略固定された状態であることで、投射光学系４０の装置全体としての光軸精度を高めやすく、高品質な投影像を得ることができる。

以上のように、本実施形態に係る投射光学系４０及びこれを組み込んだプロジェクター１００では、屈折力（パワー）が拡大側から負、正、正、負、正、正、正となっている第１〜第７レンズ群Ｇ１〜Ｇ７の７つのレンズ群で構成される投射光学系４０において、条件式（１）を満たしつつ、パワー配置に関して負のパワーを拡大側に寄せている。これにより、必要に足る光学性能を維持させつつ、クロスプリズム等の配置に十分なバックフォーカス長を確保することができる。

〔実施例〕
以下、投射光学系４０の実施例について説明する。以下に説明する実施例１、２に共通する諸元の意味を以下にまとめた。
ｆ 全系の焦点距離
ＦＮｏ Ｆ値
Ｒ 曲率半径
Ｄ 軸上面間隔（レンズ厚又はレンズ間隔）
ｎｄ ｄ線の屈折率
νｄ ｄ線のアッベ数（分散値）
νｄＲ 最も縮小側のレンズのアッベ数（分散値）
νｄＦ 最も拡大側のレンズのアッベ数（分散値）

非球面は、以下の多項式（非球面式）によって特定される。

ただし、
ｃ： 曲率（１／Ｒ）
ｈ： 光軸からの高さ
ｋ： 非球面の円錐係数
Ａｉ：非球面の高次非球面係数
なお、面番号の最終番号は、プリズムＰＲの縮小側の面を意味する。また、面番号の前に「＊」が記載されている面は、非球面形状を有する面である。

（実施例１）
実施例１のレンズ面のデータを以下の表１に示す。
〔表１〕
レンズデータ
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1(*) -32.388 3.80 1.50942 55.88
2(*) -36.84 0.40
3 85.753 2.00 1.49700 81.54
4 23.295 12.30
5 -32.277 1.20 1.49700 81.54
6 176.971 可変
7 -19221.1 9.22 1.83400 37.16
8 -29.177 1.30 1.84666 23.78
9 -87.595 0.20
10 70.26 4.56 1.84666 23.78
11 -400.911 可変
12 63.847 5.67 1.77250 49.60
13 -41.475 1.10 1.78470 26.29
14 -346.683 可変
15 -46.338 1.00 1.71736 29.52
16 53.398 可変
17(*) -113.884 4.36 1.74320 49.29
18(*) -27.087 可変
19 -27.432 1.2 1.69895 30.13
20 33.481 8.25 1.49700 81.54
21 -36.343 0.20
22 99.62 5.05 1.80809 22.76
23 -77.605 可変
24 268.025 5.98 1.49700 81.54
25 -42.479 5.00
26 infinity 28.82 1.51630 64.14
27 infinity 6.685
(*)非球面データ
面番号 1 2 17 18
k -7.520 -8.149 -1.840 0.592
A4 1.884E-05 1.867E-05 -1.821E-05 -4.586E-06
A6 -3.042E-08 -3.362E-08 -1.084E-08 -9.462E-09
A8 4.141E-11 4.668E-11 -8.305E-10 -3.565E-10
A10 -3.542E-14 -4.293E-14 2.863E-14 -1.821E-12
A12 2.387E-17 4.143E-17 1.062E-14 2.926E-14
A14 -5.701E-21 -1.671E-20 -2.200E-16 -1.729E-16
なお、以上の表１及び以下の表において、１０のべき乗数（例えば１．００×１０^＋１８）を、Ｅ（例えば１．００Ｅ＋１８）を用いて表すものとする。

ここで、投射光学系の一実施形態として示した図２、図３は、実施例１の投射光学系４１（投射光学系４０）の断面図にも相当する。

以下の表２は、図３に示す実施例１における広角端（Ｗｉｄｅ）と、望遠端（Ｔｅｌｅ）とに変化させた場合を含めた投射光学系４１（投射光学系４０）の全系の広角端、望遠端のそれぞれにおける実施例１のレンズ面のうち可変間隔箇所の軸上面間隔Ｄの値を示している。また、特性値として、投射光学系４１（投射光学系４０）の全系の焦点距離ｆ及びＦナンバーＦＮｏの範囲とともに、最も縮小側のレンズのアッベ数（分散値）νｄＲと最も拡大側のレンズのアッベ数（分散値）νｄＦとの差を示している。
〔表２〕
可変間隔
面番号 WIDE TELE
6 16.13 4.18
11 29.70 15.79
14 2.51 22.43
16 5.08 4.00
18 1.96 7.98
23 0.50 2.31
特性値
WIDE TELE
焦点距離（ｆ） 18.5 29.64
Ｆ値（ＦＮｏ） 1.5 1.99
νｄＲ−νｄＦ 25.66

図２及び図３に示す実施例１の投射光学系４１（投射光学系４０に相当）は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。特に、図３は、上段に広角端でのレンズ位置の状態、下段に望遠端でのレンズ位置の状態を示している。すなわち、上段は、広角端にある投射光学系４１（投射光学系４１Ｗ）のレンズ配置を示し、下段は、望遠端にある投射光学系４１（投射光学系４１Ｔ）のレンズ配置を示している。したがって、図３は、全体として、広角端から望遠端への変倍に際しての投射光学系４１の移動の様子を示していることになる。

各表のレンズデータや図３に示されるように、投射光学系４１は、ズーム時およびフォーカス時に第１レンズ群Ｇ１及び第７レンズ群Ｇ７は、固定である。一方、広角端から望遠端へのズーム時に、第２レンズ群Ｇ２〜第６レンズ群Ｇ６は、縮小側から拡大側に移動する。

以下、図２に戻って、投射光学系４１を構成する各レンズの詳細について説明する。

第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第１レンズ（レンズＬ１１）と、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである第２レンズ（レンズＬ１２）と、両凹レンズである第３レンズ（レンズＬ１３）の３枚のレンズで構成される。これらのうち、第１レンズ（レンズＬ１１）は、両面に非球面が施された樹脂成形レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、拡大側に凹面を向けた正のメニスカスレンズである第４レンズ（レンズＬ２１）と拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第５レンズ（レンズＬ２２）の接合レンズＣ２１と、両凸レンズである第６レンズ（レンズＬ２３）との３枚のレンズで構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズである第７レンズ（レンズＬ３１）と拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第８レンズ（レンズＬ３２）の接合レンズＣ３１の２枚のレンズで構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズである第９レンズ（レンズＬ４１）の１枚のレンズで構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、拡大側に凹面を向けた正のメニスカスレンズである第１０レンズ（レンズＬ５１）の１枚のレンズで構成される。第１０レンズ（レンズＬ５１）は、両面に非球面が施されたガラス成形レンズである。

第６レンズ群Ｇ６は、両凹レンズである第１１レンズ（レンズＬ６１）と両凸レンズである第１２レンズ（レンズＬ６２）の接合レンズＣ６１と、両凸レンズである第１３レンズ（レンズＬ６３）の３枚のレンズで構成される。つまり、第６レンズ群Ｇ６は、拡大側から順に、両凹レンズと両凸レンズとを貼り合わせた接合レンズと、凸レンズとを組み合わせて構成されている。

第７レンズ群Ｇ７は、両凸レンズである第１４レンズ（レンズＬ７１）の１枚のレンズで構成される。

すなわち、投射光学系４１は、１４枚のレンズで構成される。１４枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜Ｌ２３，Ｌ３１〜Ｌ３２，Ｌ４１，Ｌ５１，Ｌ６１〜Ｌ６３，Ｌ７１は、光軸ＯＡについて軸対称な円形状である。また、これらのうち、第１レンズＬ１１と、第１０レンズＬ５１の両面は、非球面である。その他の面は全て球面である。

図４、図５は、投射光学系の縮小側収差図であり、図４は、広角端での収差の様子を示しており、図５は、望遠端での収差の様子を示している。さらに各図において、左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差をそれぞれ示している。ここでは、基準波長５５０ｎｍにおける収差を示している。

（実施例２）
実施例２のレンズ面のデータを以下の表４に示す。
〔表４〕
レンズデータ
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1(*) -30.936 3.80 1.50942 55.88
2(*) -35.909 0.40
3 81.700 2.00 1.49700 81.54
4 22.983 12.40
5 -31.218 1.20 1.49700 81.54
6 118.382 可変
7 176.013 10.15 1.83400 37.16
8 -29.894 1.30 1.84666 23.78
9 -103.471 0.20
10 83.276 4.32 1.84666 23.78
11 -298.531 可変
12 63.555 5.58 1.77250 49.60
13 -43.025 1.10 1.72825 28.46
14 1804.821 可変
15 -38.344 1.00 1.76182 26.52
16 75.191 可変
17(*) -217.035 4.36 1.74320 49.29
18(*) -29.418 可変
19 -32.019 1.20 1.69895 30.13
20 34.780 7.55 1.49700 81.54
21 -41.769 0.20
22 87.938 4.85 1.80809 22.76
23 -86.874 可変
24 170.537 5.17 1.59522 67.74
25 -55.330 5.00
26 infinity 28.82 1.51630 64.14
27 infinity 6.48
(*)非球面データ
面番号 1 2 17 18
K -7.430 -8.549 -2.000 0.552
A4 1.814E-05 1.763E-05 -1.502E-05 -4.714E-06
A6 -3.054E-08 -3.378E-08 -9.047E-10 -3.490E-09
A8 4.119E-11 4.712E-11 -8.308E-10 -4.130E-10
A10 -3.544E-14 -4.347E-14 2.517E-12 -1.756E-12
A12 2.399E-17 3.962E-17 1.440E-14 3.115E-14
A14 -6.586E-21 -1.602E-20 -2.073E-16 -1.736E-16

ここで、図６、図７は、実施例２の投射光学系４２（投射光学系４０）の断面図であり、実施例１の図２、図３に対応する図である。

以下の表５は、図７に示す実施例２における広角端（Ｗｉｄｅ）と、望遠端（Ｔｅｌｅ）とに変化させた場合を含めた投射光学系４２（投射光学系４０）の全系の広角端、望遠端のそれぞれにおける実施例２のレンズ面のうち可変間隔箇所の軸上面間隔Ｄの値を示している。また、特性値として、投射光学系４２（投射光学系４０）の全系の焦点距離ｆ及びＦナンバーＦＮｏの範囲とともに、最も縮小側のレンズのアッベ数（分散値）νｄＲと最も拡大側のレンズのアッベ数（分散値）νｄＦとの差を示している。
〔表５〕
可変間隔
面番号 WIDE TELE
6 13.384 3.747
11 33.534 13.816
14 2.873 26.709
16 5.832 3.454
18 1.830 5.922
23 0.500 4.302
特性値
WIDE TELE
焦点距離（ｆ） 18.51 29.64
Ｆ値（ＦＮｏ） 1.49 1.98
νｄＲ−νｄＦ 11.82

図６及び図７に示す実施例２の投射光学系４２（投射光学系４０に相当）は、パネル面ＰＩ上の像をスクリーンまでの距離に応じた倍率で拡大投射するものである。特に、図７は、上段に広角端でのレンズ位置の状態、下段に望遠端でのレンズ位置の状態を示している。すなわち、上段は、広角端にある投射光学系４２（投射光学系４２Ｗ）のレンズ配置を示し、下段は、望遠端にある投射光学系４２（投射光学系４２Ｔ）のレンズ配置を示している。したがって、図７は、全体として、広角端から望遠端への変倍に際しての投射光学系４１の移動の様子を示していることになる。

各表のレンズデータや図７に示されるように、投射光学系４２は、ズーム時およびフォーカス時に第１レンズ群Ｇ１及び第７レンズ群Ｇ７は、固定である。一方、広角端から望遠端へのズーム時に、第２レンズ群Ｇ２〜第６レンズ群Ｇ６は、縮小側から拡大側に移動する。

以下、図６に戻って、投射光学系４２を構成する各レンズの詳細について説明する。

第１レンズ群Ｇ１は、拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第１レンズ（レンズＬ１１）と、拡大側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである第２レンズ（レンズＬ１２）と、両凹レンズである第３レンズ（レンズＬ１３）の３枚のレンズで構成される。これらのうち、第１レンズ（レンズＬ１１）は、両面に非球面が施された樹脂成形レンズである。

第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズである第４レンズ（レンズＬ２１）と拡大側に凹面を向けた負のメニスカスレンズである第５レンズ（レンズＬ２２）の接合レンズＣ２１と、両凸レンズである第６レンズ（レンズＬ２３）との３枚のレンズで構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズである第７レンズ（レンズＬ３１）と両凹レンズである第８レンズ（レンズＬ３２）の接合レンズＣ３１の２枚のレンズで構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズである第９レンズ（レンズＬ４１）の１枚のレンズで構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、拡大側に凹面を向けた正のメニスカスレンズである第１０レンズ（レンズＬ５１）の１枚のレンズで構成される。第１０レンズ（レンズＬ５１）は、両面に非球面が施されたガラス成形レンズである。

第６レンズ群Ｇ６は、両凹レンズである第１１レンズ（レンズＬ６１）と両凸レンズである第１２レンズ（レンズＬ６２）の接合レンズＣ６１と、両凸レンズである第１３レンズ（レンズＬ６３）の３枚のレンズで構成される。

第７レンズ群Ｇ７は、両凸レンズである第１４レンズ（レンズＬ７１）の１枚のレンズで構成される。

すなわち、投射光学系４２は、１４枚のレンズで構成される。１４枚のレンズＬ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜Ｌ２３，Ｌ３１〜Ｌ３２，Ｌ４１，Ｌ５１，Ｌ６１〜Ｌ６３，Ｌ７１は、光軸ＯＡについて軸対称な円形状である。また、これらのうち、第１レンズＬ１１と、第１０レンズＬ５１の両面は、非球面である。その他の面は全て球面である。

図８、図９は、投射光学系の縮小側収差図であり、図８は、広角端での収差の様子を示しており、図９は、望遠端での収差の様子を示している。さらに各図において、左側から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差をそれぞれ示している。ここでは、基準波長５５０ｎｍにおける収差を示している。

〔実施例のまとめ〕
以下、上記した実施例１、２について、最も縮小側のレンズのアッベ数（分散値）νｄＲと最も拡大側のレンズのアッベ数（分散値）νｄＦとの差が、条件式
（１） ５＜νｄＲ−νｄＦ＜３０
の範囲（条件）を満たすものとなっている（実施例１では２５．６６、実施例２では１１．８２となっている）ことが分かる。

以上のように、本実施形態の投射光学系（投写用ズームレンズ）あるいはこれを用いたプロジェクター（投写型画像表示装置）は、投射系を構成するレンズ群が、７群構成であり、屈折力が拡大側から順に、負、正、正、負、正、正、正の７つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ７により構成され、これらのうち第７レンズ群Ｇ７の最も縮小側のレンズＬ７１の分散値νｄＲと、第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側のレンズＬ１１の分散値νｄＦが、上記条件式（１）を満足する場合において、全体として負の屈折力（パワー）を拡大側に寄せて、バックフォーカスを長く取ることができる。

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、各実施例において、各レンズ群を構成するレンズの前後又は間に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、投射光学系４０による拡大投射の対象は、透過型の液晶パネルに限らず反射型の液晶パネルによって形成された画像を拡大投射することができる。さらに、液晶パネルによって形成された画像に限らず、デジタル・マイクロミラー・デバイス等の光変調素子によって形成された画像を拡大投射することができる。また、併せて、光合成用のプリズムについて、上記では、クロスプリズム（クロスダイクロイックプリズム）１９を例示しているが、これについてもＴＩＲプリズムやフィリップスプリズム等を採用することが考えられる。

Ａ２-Ａ６…矢印、ＡＣ…アクチュエーター、Ｃ２１…接合レンズ、Ｃ３１…接合レンズ、Ｃ６１…接合レンズ、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、Ｌ１１-Ｌ１３…レンズ、Ｌ２１-Ｌ２３…レンズ、Ｌ３１-Ｌ３２…レンズ、Ｌ４１…レンズ、Ｌ５１…レンズ、Ｌ６１-Ｌ６３…レンズ、Ｌ７１…レンズ、ＯＡ…光軸、ＰＩ…パネル面、ＰＲ…プリズム、νｄＦ，νｄＲ…分散値（アッベ数）、１０…光源、１１，１２…インテグレーターレンズ、１３…偏光変換素子、１４…重畳レンズ、１５…ダイクロイックミラー、１６…反射ミラー、１７Ｇ，１７Ｒ，１７Ｂ…フィールドレンズ、１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ…液晶パネル、１９…クロスダイクロイックプリズム、２１…ダイクロイックミラー、２２…リレーレンズ、２３…反射ミラー、４０，４１，４２，４１Ｔ，４１Ｗ，４２Ｔ，４２Ｗ…投射光学系、５０…光学系部分、８０…回路装置、８１…画像処理部、８２…表示駆動部、８３…レンズ駆動部、８８…主制御部、１００…プロジェクター

Claims (7)

1. 拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、正の屈折力を有する第５レンズ群と、正の屈折力を有する第６レンズ群と、正の屈折力を有する第７レンズ群との７つのレンズ群により構成され、
   広角端から望遠端への変倍に際して、隣接する各レンズ群同士の間隔が変化するように構成され、
   前記７つのレンズ群のうち、前記第７レンズ群の最も縮小側のレンズの分散値をνｄＲとし、前記第１レンズ群の最も拡大側のレンズの分散値をνｄＦとしたとき、以下の条件式
   ５＜νｄＲ−νｄＦ＜３０
   を満足する、投射光学系。
2. 前記第６レンズ群は、拡大側から順に、両凹レンズと両凸レンズとを貼り合わせた接合レンズと、凸レンズとを組み合わせて構成される、請求項１に記載の投射光学系。
3. 前記第６レンズ群において、前記接合レンズの焦点距離の絶対値は、５０ｍｍより大きい、請求項２に記載の投射光学系。
4. 前記第１レンズ群において、前記最も拡大側のレンズは、樹脂製の非球面レンズである、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５レンズ群は、ガラス製の非球面レンズで構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投射光学系。
6. 広角端から望遠端への変倍に際して、前記第１レンズ群及び前記第７レンズ群は、固定され、前記第２レンズ群から前記第６レンズ群は、移動する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投射光学系。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の投射光学系を搭載したプロジェクター。

Images