WO2018096934A1 - 投射光学系及びプロジェクター - Google Patents

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WO2018096934A1
WO2018096934A1 PCT/JP2017/040394 JP2017040394W WO2018096934A1 WO 2018096934 A1 WO2018096934 A1 WO 2018096934A1 JP 2017040394 W JP2017040394 W JP 2017040394W WO 2018096934 A1 WO2018096934 A1 WO 2018096934A1
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WO
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lens
optical system
lens group
projection optical
group
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PCT/JP2017/040394
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English (en)
French (fr)
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坂井　俊彦
塩川　浩司
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セイコーエプソン株式会社
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/146—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having more than five groups
    • G02B15/1465—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having more than five groups the first group being negative
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Definitions

  • the present invention relates to a projection optical system suitable for incorporation into a projector and a projector incorporating such a projection optical system.
  • the power (refractive power) of each group is in order of 7 groups of negative, positive, positive, negative, positive, positive and positive in order from the enlargement side.
  • a lens having an aspheric lens on both sides see Patent Document 1.
  • a seven-group projection optical system for example, it is suitable for incorporation into a three-plate projector, and in addition to the color synthesis prism, further contrast is ensured while ensuring sufficient brightness. It is not always easy to ensure the length of the back focus that allows insertion of a member such as a compensation element.
  • a projection optical system has, in order from the magnification side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a positive refractive power.
  • the seven lens groups are composed of seven lens groups, and among the seven lens groups, the dispersion value of the most demagnifying lens of the seventh lens group is ⁇ dR, and the dispersion value of the most magnified lens of the first lens group
  • ⁇ dF is the following conditional expression 5 ⁇ dR ⁇ dF ⁇ 30 Satisfied.
  • the projection optical system is composed of seven lens groups of negative, positive, positive, negative, positive, positive, and positive in order from the magnification side, and of these lenses, the seventh lens group has the most reduction side lens.
  • the dispersion value ⁇ dR and the dispersion value ⁇ dF of the lens on the most magnifying side of the first lens group satisfy the above conditional expression, the negative refracting power (power) is brought closer to the magnifying side as a whole, and the back focus is increased. be able to.
  • the sixth lens group is configured by combining, in order from the magnification side, a cemented lens obtained by bonding a biconcave lens and a biconvex lens, and a convex lens.
  • a cemented lens obtained by bonding a biconcave lens and a biconvex lens
  • a convex lens a convex lens.
  • the combination of the above-described lenses can suppress various aberrations such as chromatic aberration due to zooming (magnification), sagittal coma aberration, and fluctuations in telecentricity.
  • the absolute value of the focal length of the cemented lens is greater than 50 mm.
  • the most magnified lens is a resin aspherical lens.
  • the resin (plastic) aspheric lens has a high degree of freedom in the aspheric shape, it can be optimally corrected for the angle of view and is inexpensive.
  • the fifth lens group is composed of a glass aspheric lens.
  • spherical aberration and coma flare can be corrected.
  • the first lens group and the seventh lens group are fixed, and the sixth lens group moves from the second lens group.
  • the sixth lens group moves from the second lens group.
  • the projector according to the present invention is equipped with the above-described projection optical system.
  • the back focus can be long, and the insertion of a cross dichroic prism, a contrast compensation element, or the like is facilitated.
  • FIG. 3 is a reduction aberration diagram of the projection optical system of Example 1.
  • FIG. 3 is a reduction aberration diagram of the projection optical system of Example 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a projection optical system of Example 2.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining zooming of the optical system according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a reduction aberration diagram of the projection optical system according to Example 2.
  • FIG. 6 is a reduction aberration diagram of the projection optical system according to Example 2.
  • a projector 100 incorporating a projection optical system includes an optical system portion 50 that projects image light, and a circuit device 80 that controls the operation of the optical system portion 50. Prepare.
  • the light source 10 is, for example, an ultra-high pressure mercury lamp, and emits light including R light, G light, and B light.
  • the light source 10 may be a discharge light source other than an ultra-high pressure mercury lamp, or may be a solid light source such as an LED or a laser.
  • the first integrator lens 11 and the second integrator lens 12 have a plurality of lens elements arranged in an array.
  • the first integrator lens 11 splits the light flux from the light source 10 into a plurality of parts. Each lens element of the first integrator lens 11 condenses the light beam from the light source 10 in the vicinity of the lens element of the second integrator lens 12.
  • the lens elements of the second integrator lens 12 cooperate with the superimposing lens 14 to form images of the lens elements of the first integrator lens 11 on the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B.
  • the light from the light source 10 illuminates the entire display area of the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B with substantially uniform brightness.
  • the polarization conversion element 13 converts the light from the second integrator lens 12 into predetermined linearly polarized light.
  • the superimposing lens 14 superimposes the image of each lens element of the first integrator lens 11 on the display area of the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B via the second integrator lens 12.
  • the first dichroic mirror 15 reflects R light incident from the superimposing lens 14 and transmits G light and B light.
  • the R light reflected by the first dichroic mirror 15 passes through the reflection mirror 16 and the field lens 17R and enters the liquid crystal panel 18R that is a light modulation element.
  • the liquid crystal panel 18R forms an R color image by modulating the R light according to the image signal.
  • the second dichroic mirror 21 reflects the G light from the first dichroic mirror 15 and transmits the B light.
  • the G light reflected by the second dichroic mirror 21 passes through the field lens 17G and enters the liquid crystal panel 18G that is a light modulation element.
  • the liquid crystal panel 18G modulates the G light according to the image signal to form a G color image.
  • the B light transmitted through the second dichroic mirror 21 passes through the relay lenses 22 and 24, the reflection mirrors 23 and 25, and the field lens 17B and enters the liquid crystal panel 18B that is a light modulation element.
  • the liquid crystal panel 18B forms a B-color image by modulating the B light according to the image signal.
  • the cross prism (cross dichroic prism) 19 is a light combining prism (color combining prism), which combines light modulated by the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B into image light and advances it to the projection optical system 40. .
  • the projection optical system 40 is a projection zoom lens that enlarges and projects the image light modulated by the liquid crystal panels 18G, 18R, and 18B and synthesized by a cross prism (cross dichroic prism) 19 onto a screen (not shown).
  • the circuit device 80 includes an image processing unit 81 to which an external image signal such as a video signal is input, and display driving for driving the liquid crystal panels 18G, 18R, and 18B provided in the optical system portion 50 based on the output of the image processing unit 81.
  • Unit 82 a lens driving unit 83 that adjusts the state of the projection optical system 40 by operating a drive mechanism (not shown) provided in the projection optical system 40, and the operations of these circuit portions 81, 82, 83, etc.
  • a main control unit 88 for controlling automatically.
  • the image processing unit 81 converts the input external image signal into an image signal including a gradation of each color.
  • the image processing unit 81 can also perform various image processing such as distortion correction and color correction on the external image signal.
  • the display driving unit 82 can operate the liquid crystal panels 18G, 18R, and 18B based on the image signal output from the image processing unit 81, and can display an image corresponding to the image signal or an image that has been subjected to image processing. Corresponding images can be formed on the liquid crystal panels 18G, 18R, 18B.
  • the lens driving unit 83 operates under the control of the main control unit 88, and by appropriately moving some optical elements constituting the projection optical system 40 along the optical axis OA via the actuator AC, the projection optical system Scaling and focusing (zoom and focus) can be performed in the projection of an image on the screen by the system 40.
  • the lens driving unit 83 can also change the vertical position of the image projected on the screen by adjusting the tilt of moving the entire projection optical system 40 in the vertical direction perpendicular to the optical axis OA.
  • the projection optical system 40 illustrated in FIG. 2 and the like has the same configuration as the projection optical system 41 of Example 1 described later.
  • the + Y direction is the upward direction and the -Y direction is the downward direction.
  • the projection optical system 40 of the embodiment projects an image formed on the liquid crystal panel 18G (18R, 18B) onto a screen (not shown).
  • a prism PR corresponding to the cross dichroic prism 19 of FIG. 1 is disposed between the projection optical system 40 and the liquid crystal panel 18G (18R, 18B).
  • the projection optical system 40 includes, in order from the magnification side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power, Fourth lens group G4 having negative refractive power, fifth lens group G5 having positive refractive power, sixth lens group G6 having positive refractive power, and seventh lens group G7 having positive refractive power And seven lens groups.
  • the first lens group G1 is a three-lens lens group (lenses L11 to L13). Specifically, the first lens group G1 is composed of two negative lenses (lenses L11 and L12) and one concave lens (lens L13) in order from the enlargement side.
  • the lens L11 which is the most magnified lens is an aspherical lens made of resin.
  • plastic (plastic) aspherical lenses have a high degree of freedom in aspherical shape, so that optimal distortion correction can be made according to the angle of view. Can be manufactured at low cost.
  • the lens L11 has a characteristic M-shaped shape. Further, the lens L11 has a relatively weak power so that, for example, it has an M-shaped shape, but there is not much difference in thickness in the optical axis direction.
  • the second lens group G2 is a three-lens lens group (lenses L21 to L23). Specifically, the second lens group G2 includes, in order from the magnification side, a cemented lens C21 obtained by bonding a positive lens (lens L21) and a negative lens (lens L22), and one convex lens (lens L23). It is configured in combination.
  • the third lens group G3 is a two-lens lens group (lenses L31 to L32). Specifically, the third lens group G3 includes a cemented lens C31 in which a convex lens (lens L31) and a negative lens (lens L32) are bonded together.
  • the fourth lens group G4 is a single lens group (lens L41). Specifically, the fourth lens group G4 includes a single concave lens (lens L41).
  • the fifth lens group G5 is a single lens group (lens L51). Specifically, the fifth lens group G5 includes a single positive lens (lens L51).
  • the lens L51 is an aspherical lens made of glass (glass mold). For example, spherical aberration and coma flare can be corrected by using glass.
  • the lens L51 can be manufactured with a relatively small size because the lens L51 is at a position where the overall size of the light beam is relatively small.
  • the sixth lens group G6 is a three-lens lens group (lenses L61 to L63). Specifically, the sixth lens group G6 is configured by combining, in order from the enlargement side, a cemented lens C61 in which a concave lens (lens L61) and a convex lens (lens L62) are bonded together, and a convex lens (lens L63). Yes.
  • the sixth lens group G6 with the combination of lenses as described above, it is possible to suppress various aberrations such as chromatic aberration due to zooming (magnification) and sagittal coma aberration, and fluctuations in telecentricity on the reduction side.
  • the absolute value of the focal length of the cemented lens C61 is preferably set to be larger than 50 mm.
  • the seventh lens group G7 is a single lens group (lens L71). Specifically, the seventh lens group G7 is composed of a single convex lens (lens L71).
  • the dispersion value of the lens L71 which is the most reduction side lens (that is, the most reduction side lens of the projection optical system 40) constituting the seventh lens group G7 is represented by ⁇ dR.
  • the dispersion value of the lens L11 that is the most magnified lens in the first lens group G1 (that is, the most magnified lens of the projection optical system 40) is ⁇ dF
  • the projection optical system 40 satisfies the following conditions: Formula (1) is satisfied. (1) 5 ⁇ dR ⁇ dF ⁇ 30
  • the projection optical system 40 configured as described above can bring a negative refractive power (power) toward the enlargement side as a whole, and can take a long back focus on the reduction side. Therefore, for example, as shown in the figure, when incorporated in a projector, it is possible to easily insert a member such as a cross prism (cross dichroic prism) 19 or a contrast compensation element (not shown). Further, a substantially telecentric configuration can be provided on the reduction side, and color unevenness on the projection screen can be suppressed.
  • FIG. 3 shows the state of the lens position at the wide-angle end (Wide) in the upper stage, and the state of the lens position at the telephoto end (Tele) in the lower stage. That is, the upper part shows the lens arrangement of the projection optical system 40 (projection optical system 41W) at the wide-angle end, and the lower part shows the lens arrangement of the projection optical system 40 (projection optical system 41T) at the telephoto end.
  • the first lens group G1 and the seventh lens group at the time of zooming from the wide angle end to the telephoto end.
  • the second lens group G2 to the sixth lens group G6 move.
  • the first lens group G1 and the seventh lens group G7 located at both ends are in a fixed or substantially fixed state, so that the optical axis accuracy of the projection optical system 40 as a whole can be easily improved, and high quality. Can be obtained.
  • the refractive power (power) is negative, positive, positive, negative, positive, positive from the enlargement side.
  • the negative power is approached to the enlargement side while satisfying the conditional expression (1).
  • the aspherical surface is specified by the following polynomial (aspherical surface equation). However, c: Curvature (1 / R) h: Height from the optical axis k: Aspherical conical coefficient Ai: High-order aspherical coefficient of aspherical surface
  • the final surface number means the surface on the reduction side of the prism PR.
  • a surface having “*” written before the surface number is a surface having an aspherical shape.
  • Example 1 The lens surface data of Example 1 is shown in Table 1 below.
  • Table 1 Lens data Surface number R D nd ⁇ d 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 Variable 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 Variable 12 63.847 5.67 1.77250 49.60 13 -41.475 1.10 1.78470 26.29 14 -346.683 Variable 15 -46.338 1.00 1.71736 29.52 16 53.398 Variable 17 (*) -113.884 4.36 1.74320 49.29 18 (*) -27.087 Variable 19 -27.432 1.2 1.69895 30.13 20 33.481 8.
  • FIGS. 2 and 3 shown as one embodiment of the projection optical system also correspond to cross-sectional views of the projection optical system 41 (projection optical system 40) of the first embodiment.
  • Table 2 below shows the wide angle of the entire system of the projection optical system 41 (projection optical system 40) including the case where the wide angle end (Wide) and the telephoto end (Tele) in the first embodiment shown in FIG. 3 are changed.
  • the values of the axial upper surface distance D of the variable distance portions of the lens surfaces of Example 1 at the end and the telephoto end are shown.
  • the difference from the Abbe number (dispersion value) ⁇ dF is shown.
  • the projection optical system 41 (corresponding to the projection optical system 40) of Example 1 shown in FIGS. 2 and 3 enlarges and projects an image on the panel surface PI at a magnification according to the distance to the screen.
  • FIG. 3 shows the state of the lens position at the wide-angle end in the upper stage and the state of the lens position at the telephoto end in the lower stage. That is, the upper part shows the lens arrangement of the projection optical system 41 (projection optical system 41W) at the wide-angle end, and the lower part shows the lens arrangement of the projection optical system 41 (projection optical system 41T) at the telephoto end. Therefore, FIG. 3 shows the overall movement of the projection optical system 41 during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the first lens group G1 and the seventh lens group G7 are fixed during zooming and focusing.
  • the second lens group G2 to the sixth lens group G6 move from the reduction side to the enlargement side.
  • the first lens group G1 includes a first lens (lens L11) that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the magnification side, and a second lens (lens L12) that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the magnification side.
  • the third lens is a biconcave lens (lens L13).
  • the first lens (lens L11) is a resin-molded lens having aspheric surfaces on both sides.
  • the second lens group G2 includes a fourth lens (lens L21) that is a positive meniscus lens having a concave surface facing the enlargement side and a fifth lens (lens L22) that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the magnification side. It is composed of three lenses, a lens C21 and a sixth lens (lens L23) which is a biconvex lens.
  • the third lens group G3 includes two lenses, a seventh lens (lens L31) that is a biconvex lens and a cemented lens C31 that is an eighth lens (lens L32) that is a negative meniscus lens having a concave surface on the enlargement side. Is done.
  • the fourth lens group G4 includes one lens, which is a ninth lens (lens L41), which is a biconcave lens.
  • the fifth lens group G5 is composed of a single lens, a tenth lens (lens L51), which is a positive meniscus lens having a concave surface directed toward the enlargement side.
  • the tenth lens (lens L51) is a glass molded lens having aspheric surfaces on both sides.
  • the sixth lens group G6 includes a cemented lens C61 of an eleventh lens (lens L61) that is a biconcave lens, a twelfth lens (lens L62) that is a biconvex lens, and a thirteenth lens (lens L63) that is a biconvex lens. Consists of lenses. That is, the sixth lens group G6 is configured by combining, in order from the magnification side, a cemented lens obtained by bonding a biconcave lens and a biconvex lens and a convex lens.
  • the seventh lens group G7 is composed of a single lens of a fourteenth lens (lens L71) which is a biconvex lens.
  • the projection optical system 41 is composed of 14 lenses.
  • the fourteen lenses L11 to L13, L21 to L23, L31 to L32, L41, L51, L61 to L63, and L71 have a circular shape that is symmetric about the optical axis OA.
  • both surfaces of the first lens L11 and the tenth lens L51 are aspherical. All other surfaces are spherical.
  • FIG. 4 and 5 are diagrams showing reduction aberrations of the projection optical system.
  • FIG. 4 shows the state of aberration at the wide-angle end
  • FIG. 5 shows the state of aberration at the telephoto end. Further, in each drawing, spherical aberration, astigmatism, and distortion are shown in order from the left side. Here, aberrations at a reference wavelength of 550 nm are shown.
  • Example 2 The lens surface data of Example 2 is shown in Table 4 below.
  • Table 4 Lens data Surface number R D nd ⁇ d 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 Variable 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 Variable 12 63.555 5.58 1.77250 49.60 13 -43.025 1.10 1.72825 28.46 14 1804.821 Variable 15 -38.344 1.00 1.76182 26.52 16 75.191 Variable 17 (*) -217.035 4.36 1.74320 49.29 18 (*) -29.418 Variable 19 -32.019 1.20 1.698
  • FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views of the projection optical system 42 (projection optical system 40) of the second embodiment, corresponding to FIGS. 2 and 3 of the first embodiment.
  • Table 5 below shows the wide angle of the entire system of the projection optical system 42 (projection optical system 40) including the case where the wide angle end (Wide) and the telephoto end (Tele) are changed in the second embodiment shown in FIG.
  • the values of the axial upper surface distance D of the variable distance portions of the lens surfaces of Example 2 at the end and the telephoto end are shown.
  • the difference from the Abbe number (dispersion value) ⁇ dF is shown.
  • the projection optical system 42 (corresponding to the projection optical system 40) of Example 2 shown in FIGS. 6 and 7 enlarges and projects an image on the panel surface PI at a magnification according to the distance to the screen.
  • FIG. 7 shows the state of the lens position at the wide-angle end in the upper stage and the state of the lens position at the telephoto end in the lower stage. That is, the upper part shows the lens arrangement of the projection optical system 42 (projection optical system 42W) at the wide-angle end, and the lower part shows the lens arrangement of the projection optical system 42 (projection optical system 42T) at the telephoto end. Therefore, FIG. 7 shows the overall movement of the projection optical system 41 during zooming from the wide-angle end to the telephoto end.
  • the first lens group G1 and the seventh lens group G7 are fixed during zooming and focusing.
  • the second lens group G2 to the sixth lens group G6 move from the reduction side to the enlargement side.
  • the first lens group G1 includes a first lens (lens L11) that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the magnification side, and a second lens (lens L12) that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the magnification side.
  • the third lens is a biconcave lens (lens L13).
  • the first lens (lens L11) is a resin-molded lens having aspheric surfaces on both sides.
  • the second lens group G2 includes a cemented lens C21 of a fourth lens (lens L21) that is a biconvex lens, a fifth lens (lens L22) that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the enlargement side, and a biconvex lens. 6 lenses (lens L23) and 3 lenses.
  • the third lens group G3 includes two lenses, a seventh lens (lens L31) that is a biconvex lens and a cemented lens C31 that is an eighth lens (lens L32) that is a biconcave lens.
  • the fourth lens group G4 includes one lens, which is a ninth lens (lens L41), which is a biconcave lens.
  • the fifth lens group G5 is composed of a single lens, a tenth lens (lens L51), which is a positive meniscus lens having a concave surface directed toward the enlargement side.
  • the tenth lens (lens L51) is a glass molded lens having aspheric surfaces on both sides.
  • the sixth lens group G6 includes a cemented lens C61 of an eleventh lens (lens L61) that is a biconcave lens, a twelfth lens (lens L62) that is a biconvex lens, and a thirteenth lens (lens L63) that is a biconvex lens. Consists of lenses.
  • the seventh lens group G7 is composed of a single lens of a fourteenth lens (lens L71) which is a biconvex lens.
  • the projection optical system 42 is composed of 14 lenses.
  • the fourteen lenses L11 to L13, L21 to L23, L31 to L32, L41, L51, L61 to L63, and L71 have a circular shape that is symmetric about the optical axis OA.
  • both surfaces of the first lens L11 and the tenth lens L51 are aspherical. All other surfaces are spherical.
  • FIG. 8 and 9 are reduction side aberration diagrams of the projection optical system
  • FIG. 8 shows the state of aberration at the wide-angle end
  • FIG. 9 shows the state of aberration at the telephoto end.
  • spherical aberration, astigmatism, and distortion are shown in order from the left side.
  • aberrations at a reference wavelength of 550 nm are shown.
  • the lens group constituting the projection system has a seven-group configuration, and the refractive power Is composed of seven lens groups G1 to G7 in order from the enlargement side: negative, positive, positive, negative, positive, positive, positive.
  • the dispersion value ⁇ dR of the lens L71 on the most reduction side of the seventh lens group G7 satisfies the conditional expression (1), the negative refracting power (power) is brought closer to the magnifying side as a whole, and the back focus Can take longer.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments or examples, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
  • one or more lenses having substantially no power can be added before, after or between the lenses constituting each lens group.
  • the object of enlargement projection by the projection optical system 40 is not limited to the transmission type liquid crystal panel, and can enlarge and project an image formed by the reflection type liquid crystal panel. Furthermore, not only an image formed by a liquid crystal panel but also an image formed by a light modulation element such as a digital micromirror device can be enlarged and projected.
  • a prism for photosynthesis a cross prism (cross dichroic prism) 19 is exemplified in the above. However, it is conceivable to employ a TIR prism, a Philips prism, or the like.

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Abstract

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。　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、次の条件式：５＜νｄＲ－νｄＦ＜３０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。

Description

投射光学系及びプロジェクター
　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
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、
    　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。
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