JP2014235217A - 投写用レンズおよび投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投写用レンズにおいて、投写距離が変化した際の像面湾曲の補正および締結誤差吸収時の像面湾曲の変動の抑制を変倍動作および合焦動作と独立して可能とし、像面湾曲補正後の実質的なフォーカスずれを発生させない。
【解決手段】投写用レンズは、全系で正の屈折力を有し、光軸方向の移動により互いの間隔を変化させて像面湾曲を補正する複数のレンズ群からなる補正群Ｇｃを備える。補正群Ｇｃを構成する最も拡大側のレンズ群から補正群Ｇｃを構成する最も縮小側のレンズ群までを合成した合成光学系の投写用レンズにおける共役長が、補正群Ｇｃの像面湾曲を補正するための移動の前後で一定である。投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合、補正群Ｇｃの像面湾曲を補正するための移動は変倍、合焦いずれのための移動とも独立して可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、投写用レンズおよび投写型表示装置に関し、例えば、ライトバルブにより形成される原画像をスクリーン上に拡大投写するのに好適な投写用レンズおよびこれを用いた投写型表示装置に関するものである。

従来、プレゼンテーション等の際、液晶表示素子やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：登録商標）等のライトバルブの画像表示面に表示した画像をスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置（プロジェクター）が用いられている。投写型表示装置に用いられる投写用レンズとしては、短い投写距離で大きな画面サイズが求められる場面が多いことから広角レンズの需要が高い。また、限定された設置条件の中で画面サイズを高い自由度で調整可能なことが要望されるためズームレンズが好まれる傾向にある。投写用の広角ズームレンズとしては、例えば下記特許文献１に記載のものを挙げることができる。

さらに、投写型表示装置では投写距離が変化しても投写画像の画質が大きく変化しないことが望まれる。下記特許文献２には、投写距離が変化した際の像面湾曲の変動を補正することを課題とした投写用ズームレンズが記載されている。下記特許文献３には、球面形状や曲面形状の被照射面への投写によって広い範囲についてピントが合った映像を得ることを課題とし、２つのレンズ群の間隔を変化させることにより像面湾曲による像面の湾曲度合いを調整可能とした投写型表示装置が記載されている。

特開２００９−２５１３１６号公報 特開２００８−２５７００５号公報 特開２０１１−１４５５８０号公報

投写距離が変化した際には、一般に、フォーカス群と呼ばれる一部のレンズ群を光軸方向に移動させる、あるいは、レンズ全系を光軸方向に移動させるフォーカシング機構を駆動させて合焦（以下、フォーカシングともいう）を行う。この合焦動作は、ライトバルブの画像表示面とスクリーンとの位置関係を投写用レンズに関して共役の位置関係にするものであり、通常、縮小側共役位置がライトバルブの画像表示面の位置、拡大側共役位置がスクリーンの位置となる。上で述べた投写距離の変化は、投写用レンズから拡大側共役位置までの距離の変化に相当する。

逆に、投写用レンズから縮小側共役位置までの距離については、装置機構と投写用レンズの締結部に生じる締結誤差、すなわちライトバルブの画像表示面と投写用レンズとの間隔の誤差を考慮する必要がある。これは、例えば、投写型表示装置の製作において装置機構と投写用レンズの締結部に生じる不可避の製造上の誤差である。特定の投写用レンズに対し画像表示面の合わせ込みを行い、誤差を最小限にする場合もあるが、一つの投写型表示装置に対して複数種類のレンズを付け替えて使用する場合は、締結誤差を免れることは困難となる。

近年の投写型表示装置は高輝度化が進み、レンズのＦナンバーが小さいことが求められており、ライトバルブの高精細化も進んでいるため、投写用レンズの焦点深度によって締結誤差を吸収することは難しく、締結誤差を吸収する手段が必要不可欠である。また、複数種類のレンズを付け替えて使用する場合、レンズ交換はエンドユーザーが行うことが多いことから、締結誤差を吸収する手段は簡易であることが求められる。これらの事情から従来は、フォーカシング機構を駆動させて締結誤差を吸収していることが多かった。しかしながら、フォーカシング機構は元々投写距離の変化に対応するために設けられているものであるため、締結誤差を吸収するためにフォーカシング機構を用いると、以下に説明する不具合が発生することがあり、特に広角レンズにおいて顕著な不具合が発生することがある。

同一の装置を使用するという観点から、イメージサークルが同じであるレンズを比較すると、広角レンズになるほど、焦点距離が短くなる。拡大側共役点が無限遠から至近に変化したときの縮小側共役位置の変化量は縮小倍率と焦点距離に比例するため、同じ縮小倍率ならば、すなわち、投写画面のサイズが同じものならば、この縮小側共役位置の変化量は広角レンズほど小さくなる。

締結誤差はレンズの焦点距離に関係なく生じるものであるから、広角レンズのフォーカシング機構を動作させて締結誤差を吸収させようとすると、使用可能な投写距離に対応するためのフォーカシング機構の可動量に対して締結誤差を吸収するために必要なフォーカシング機構の可動量の比率が高くなるため、拡大側共役位置を至近や遠方にしたときの合焦ができなくなったり、使用可能な投写距離に対応するためのフォーカシング機構の可動量よりも締結誤差を吸収するためにさらに可動量を大幅に増やすことになり、フォーカスが敏感になりすぎて合焦が難しくなったりする虞がある。

さらに一般に、広角レンズは投写距離が変化したときに像面湾曲が変動することが知られており、これを抑制するための設計がなされており、例えば、フローティング等の様々な合焦方式が考案されてきた。つまり、投写距離の変化による像面湾曲の変動を抑制するように設計された広角レンズは、フォーカシング時に縮小側共役点の小さな変化と像面湾曲の大きな変化を伴うことになる。そのため、このような広角レンズのフォーカシング機構を締結誤差の吸収のために駆動させてしまうと、フォーカシング機構により移動されたフォーカス群あるいはレンズ全系の位置が、設計上決められた投写距離の変化に対応するための位置と大幅に違った位置になってしまうため、像面湾曲が発生してしまう。

以上より、投写用レンズには、特に広角の投写用レンズには、投写距離が変化した際の像面湾曲の補正だけでなく、締結誤差吸収時の像面湾曲の変動の抑制が求められる。また、像面湾曲補正後にピント位置の変動、すなわちフォーカスずれが発生し、像面湾曲補正操作とフォーカシング操作を何度も繰り返さなければならなくなると、像面湾曲の補正状況がわかりにくく、かつ、合焦操作が非常に煩雑になるため、像面湾曲の補正時にはフォーカスずれが発生しないことが望まれる。

上記特許文献２、３は、上記締結誤差に関する考慮はなされていない。また、特許文献２に記載の技術は、フォーカシングの際の像面湾曲の補正に関するものであり、像面湾曲の補正とフォーカシングを独立に行うことはできないため、締結誤差により発生したフォーカスずれをフォーカシング機構で調整すると、像面湾曲の変動が発生することになる。特許文献３には、像面湾曲の補正機構と別に設けられたフォーカス位置を調整する機構により、像面湾曲を補正した後にフォーカス位置を調整することが記載されており、像面湾曲の補正によるフォーカスずれが想定されている。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、投写距離が変化した際の像面湾曲の補正および締結誤差吸収時の像面湾曲の変動の抑制の両方が変倍動作および合焦動作と独立して可能であり、像面湾曲補正後の実質的なフォーカスずれが発生しない投写用レンズおよびこの投写用レンズを備えた投写型表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明の投写用レンズは、全系で正の屈折力を有する投写用レンズであって、光軸方向の移動により互いの間隔を変化させて像面湾曲を補正する複数のレンズ群からなる補正群を備え、補正群を構成する最も拡大側のレンズ群から補正群を構成する最も縮小側のレンズ群までを合成した合成光学系の投写用レンズにおける共役長が、補正群の像面湾曲を補正するための移動の前後で一定であり、投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合、補正群の像面湾曲を補正するための移動は、変倍、合焦いずれのための移動とも独立して可能である。

本発明の投写用レンズは、下記条件式（１）を満足することが好ましく、下記条件式（１’）を満足することがより好ましく、下記条件式（１’’）を満足することがさらにより好ましい。
０．５０＜β＜３．００ … （１）
０．５０＜β＜２．５０ … （１’）
０．７０＜β＜２．００ … （１’’）
ただし、
β：合成光学系の投写用レンズにおける倍率
であり、投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。

本発明の投写用レンズにおいて、補正群を構成するレンズ群は全て連続して配置されていることが好ましい。

本発明の投写用レンズにおいて、最も拡大側に負の屈折力を有し補正群とは異なる第１レンズ群が配置され、該第１レンズ群の縮小側に隣接して補正群を構成するレンズ群が配置されていることが好ましい。

本発明の投写用レンズが上記第１レンズ群を有する場合、下記条件式（２）を満足することが好ましく、下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
−３．００＜ｆＧ１／ｆ＜−０．５０ … （２）
−２．００＜ｆＧ１／ｆ＜−０．９０ … （２’）
ただし、
ｆＧ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
であり、ｆは、投写用レンズが変倍可能の場合は広角端状態、投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。

本発明の投写用レンズが上記第１レンズ群を有する場合、第１レンズ群を光軸方向に移動させて合焦を行うことが好ましい。

本発明の投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合、補正群は、変倍、合焦いずれの際にも固定されていることが好ましい。

本発明の投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合、最も縮小側のレンズ群は、変倍、合焦いずれの際にも固定されていることが好ましい。

本発明の投写用レンズにおいて、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３’）を満足することがより好ましい。
０．７０＜ｙ／ｆ … （３）
０．７５＜ｙ／ｆ … （３’）
ただし、
ｙ：縮小側を像側としたときの最大像高
ｆ：全系の焦点距離
であり、ｆは、投写用レンズが変倍可能の場合は広角端状態、投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。

本発明の投写用レンズはズームレンズであることが好ましい。

本発明に係る投写型表示装置は、光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用レンズとして本発明の投写用レンズとを備えたことを特徴とするものである。

なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にスクリーン側を拡大側と称するものとする。一方、上記「縮小側」とは、原画像表示領域側（ライトバルブ側）を意味し、縮小投写する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。

なお、上記「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。

なお、上記の条件式や、屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。

本発明によれば、投写距離が変化した際の像面湾曲の補正、および締結誤差吸収時の像面湾曲の変動の抑制の両方が変倍動作および合焦動作と独立して可能であり、像面湾曲補正後の実質的なフォーカスずれが発生しない投写用レンズおよびこの投写用レンズを備えた投写型表示装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る投写用レンズのレンズ構成および光線軌跡を示す断面図 像面湾曲の補正の前後で第２レンズ群の共役長が一定であることを説明するための図 合焦動作または像面湾曲の補正動作と、各動作後の像面湾曲を説明するための図 本発明の実施例１に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ投写距離が無限遠、４８０のときの断面図 本発明の実施例１に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ広角端、望遠端における断面図 本発明の実施例２に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ投写距離が無限遠、４８０のときの断面図 本発明の実施例２に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ広角端、望遠端における断面図 本発明の実施例３に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ投写距離が無限遠、４８０のときの断面図 本発明の実施例３に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ広角端、望遠端における断面図 本発明の実施例４に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ投写距離が無限遠、４８０のときの断面図 本発明の実施例４に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ広角端、望遠端における断面図 本発明の実施例５に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ投写距離が無限遠、４８０のときの断面図 本発明の実施例５に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ広角端、望遠端における断面図 本発明の実施例６に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ投写距離が無限遠、４８０のときの断面図 本発明の実施例６に係る投写用レンズの構成および光線軌跡を示す断面図であり、上段、下段はそれぞれ広角端、望遠端における断面図 本発明の実施例１に係る投写用レンズの投写距離が無限遠のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例１に係る投写用レンズの投写距離が１３００のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例１に係る投写用レンズの投写距離が４８０のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例２に係る投写用レンズの投写距離が無限遠のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例２に係る投写用レンズの投写距離が１３００のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例２に係る投写用レンズの投写距離が４８０のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例３に係る投写用レンズの投写距離が無限遠のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例３に係る投写用レンズの投写距離が１３００のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例３に係る投写用レンズの投写距離が４８０のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例４に係る投写用レンズの投写距離が無限遠のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例４に係る投写用レンズの投写距離が１３００のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例４に係る投写用レンズの投写距離が４８０のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例５に係る投写用レンズの投写距離が無限遠のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例５に係る投写用レンズの投写距離が１３００のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例５に係る投写用レンズの投写距離が４８０のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例６に係る投写用レンズの投写距離が無限遠のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例６に係る投写用レンズの投写距離が１３００のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の実施例６に係る投写用レンズの投写距離が４８０のときの広角端、望遠端における収差図 本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図 本発明の別の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る投写用レンズの断面図を示す。図１に示す例は、後述の実施例１の投写用レンズに対応している。なお、図１には、軸上光束４、最大像高の光束５も図示している。

図１に示す例の投写用レンズは、全系で正の屈折力を有するものであり、例えば投写型表示装置に搭載されて、ライトバルブに表示された画像情報をスクリーンへ投写する投写用レンズとして使用可能である。図１では、図の左側を拡大側、右側を縮小側としている。また図１では、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、色合成部または照明光分離部に用いられるフィルタやプリズム等を想定したガラスブロック２と、ガラスブロック２の縮小側の面に位置するライトバルブの画像表示面１も合わせて図示している。

投写型表示装置においては、画像表示面１で画像情報を与えられた光束が、ガラスブロック２を介して、この投写用レンズに入射され、この投写用レンズにより図の左側方向に配置されるスクリーン（不図示）上に投写される。

なお、図１では、ガラスブロック２の縮小側の面の位置と画像表示面１の位置とが一致した例を示しているが、必ずしもこれに限定されない。また、図１には、１枚の画像表示面１のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により３原色に分離し、各原色用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示可能とする構成にしてもよい。

図１に示す例の投写用レンズは、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、第５レンズ群Ｇ５、第６レンズ群Ｇ６とが配列されて構成されている。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、互いに隣接配置された第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂの２つのレンズ群からなる。

図１に示す例の投写用レンズは、第１レンズ群Ｇ１を光軸方向に移動させて合焦を行う合焦方式を採っており、図１の第１レンズ群Ｇ１の下に合焦の際に移動することを意味する水平方向の点線の矢印を記載している。また、図１に示す例の投写用レンズは、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を各レンズ群間の間隔が変化するように光軸方向に移動させて変倍を行う変倍方式を採っており、図１の第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５それぞれの下に広角端から望遠端に変倍する際の各レンズ群の概略的な移動軌跡を示す点線の矢印を記載している。

ただし、本発明の投写用レンズとしては、図１に示す例と異なる合焦方式を採ることも可能であり、合焦の際にレンズ系全体を移動させる、あるいは第１レンズ群Ｇ１とは異なるレンズ群を移動させる構成としてもよい。また、本発明の投写用レンズとしては、図１に示す例と異なる変倍方式を採ることも可能である。さらに、本発明の投写用レンズとしては、変倍機能を有しない構成を採ることも可能である。

本発明の投写用レンズは、像面湾曲を補正する機能を有するものであり、光軸方向の移動により互いの間隔を変化させて像面湾曲を補正する複数のレンズ群からなる補正群Ｇｃを備える。これにより、投写距離が変化した際の像面湾曲の補正や、締結誤差を投写用レンズの機能により吸収する際の像面湾曲の変動の抑制が可能である。

図１に示す例では、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂの間隔を変化させることにより像面湾曲の補正が可能であり、これら２つのレンズ群からなる第２レンズ群Ｇ２が補正群Ｇｃに相当する。図１では第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂそれぞれの下に、一例として広角端において投写距離が無限遠から至近に変化した場合に像面湾曲を補正するために移動するこれら各レンズ群の概略的な移動軌跡を示す実線の矢印を記載している。

なお、補正群を構成するレンズ群の数は２に限定されず、３以上であってもよいが、２とした場合には最小限のレンズ群数で構成可能であり像面湾曲を補正する効果を得ながら構造を簡易にすることができる。また、構造の簡易化のためには、図１に示す例のように補正群Ｇｃを構成するレンズ群は全て連続して配置されていることが好ましい。しかし、必ずしも補正群Ｇｃを構成するレンズ群全てが連続して配置されていなくてもよく、補正群Ｇｃを構成する複数のレンズ群の間に補正群Ｇｃを構成しないレンズ群が配置された構成も可能である。

補正群Ｇｃの像面湾曲を補正するための移動は、投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能である場合、変倍、合焦いずれのための移動とも独立して移動可能となるように構成されている。これにより、変倍状態が変化したり、合焦状態が変化したりした場合でも、これらに影響されずに像面湾曲の補正を行うことができ、また、補正群Ｇｃによる像面湾曲の補正により変倍状態や合焦状態に影響を与えることもない。すなわち、変倍機構と像面湾曲の補正機構とを切り分けることが可能であり、また、フォーカシング機構と像面湾曲の補正機構とを切り分けることが可能である。

ここで、像面湾曲を補正するための移動と変倍のための移動とが独立とは、互いの移動が無関係に行われ、一方の移動が行われても他方の移動が行われないことが可能という意味である。像面湾曲を補正するための移動と合焦のための移動とが独立、についても同様である。

なお、「独立」は移動についてであり、レンズ群は必ずしも独立でなくてもよい。補正群Ｇｃを構成するレンズ群と変倍の際に移動するレンズ群が部分的あるいは全体的に重複していてもよく、補正群Ｇｃを構成するレンズ群と合焦の際に移動するレンズ群が部分的あるいは全体的に重複していてもよい。例えば後述の実施例に示すように、補正群Ｇｃが合焦の際に移動するレンズ群の一部を構成することも可能である。

ただし、より簡易な構造とするためには、投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合は、図１に示す例のように、補正群Ｇｃと、変倍の際に移動するレンズ群および合焦の際に移動するレンズ群とは全く重複しない別のレンズ群とし、補正群Ｇｃは、変倍、合焦いずれの際にも固定されているように構成することが好ましい。

また、補正群Ｇｃの像面湾曲を補正するための移動は、補正群Ｇｃを構成する最も拡大側のレンズ群から補正群Ｇｃを構成する最も縮小側のレンズ群までを合成した合成光学系の投写用レンズにおける共役長が、補正群Ｇｃの像面湾曲を補正するための移動の前後で一定となるように行われる。なお、以下で述べる合成光学系は、全てここで定義したものとする。

図１に示す例では、合成光学系は第２レンズ群Ｇ２となる。具体的には図１に示す例では、像面湾曲を補正するための第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂの移動は、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂを合成した光学系（すなわち第２レンズ群Ｇ２）の投写用レンズにおける共役長がこの移動の前後で一定となるように行われる。

図２の上段、下段それぞれに像面湾曲を補正するための移動前、移動後の状態を模式的に示す。図２では図１に示す投写用レンズを概念的に図示しており、第３レンズ群Ｇ３〜第６レンズ群Ｇ６は後続レンズ群Ｇｓとして一括して図示している。図２に示す点Ｐ、点Ｐ’はそれぞれ、投写用レンズにおいて第２レンズ群Ｇ２に関して互いに共役な位置にある点であり、いわゆる物点、像点に相当する。点Ｐと点Ｐ’の距離が共役長ＣＬである。移動前の共役長ＣＬと移動後の共役長ＣＬは同一であるため、補正群Ｇｃを用いて像面湾曲を補正しても全系のフォーカスずれは発生せず、像面湾曲補正後にフォーカシング動作を再度行う必要がない。

なお、図１に示す例と異なり、補正群Ｇｃを構成する複数のレンズ群の間に補正群Ｇｃを構成しないレンズ群や光学素子等が配置された投写用レンズにおいては、合成光学系は、これら補正群Ｇｃを構成しないレンズ群や光学素子等も含むものである。

なお、上記の「合成光学系の〜共役長が〜一定」の一定とは、必ずしも完全に一定でなくてもよく実質的に一定であればよい。例えば、投写距離がΔＰＬ変化したときに発生する像面湾曲を補正群Ｇｃで補正する際に合成光学系の共役長がΔＣＬ変化したと仮定すると、この共役長の変化により発生する投写用レンズの縮小側共役点の変化量Δ１は、投写距離がΔＰＬ変化したことにより発生する縮小側共役点の変化量Δ２よりも小さくなっていればよく、このようなΔＣＬの量であれば実質的に一定とみなすことができる。好ましくは、Δ１がΔ２の１／１０以下となるΔＣＬの量である。すなわち、補正群Ｇｃによる像面湾曲の補正後に、フォーカスずれがほとんどない、あるいは、再フォーカシングは微修正で可能となる量である。

また、補正群Ｇｃを構成する最も拡大側のレンズ群から補正群Ｇｃを構成する最も縮小側のレンズ群までを合成した合成光学系の投写用レンズにおける倍率をβとしたとき、下記条件式（１）を満足することが好ましい。なお、条件式（１）は、投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。
０．５０＜β＜３．００ … （１）

条件式（１）の下限以下とならないように構成することで、補正群Ｇｃのうち拡大側のレンズ群のレンズ径が大きくなることを抑制でき、小型化に有利となる。条件式（１）の上限以上とならないように構成することで、補正群Ｇｃの移動による収差変動を抑制することができる。条件式（１）を満足することでレンズ系の大型化を抑制しながら補正群Ｇｃとして良好に作用させることが可能となる。

上記の条件式（１）に関する効果をより顕著なものとするためには、下記条件式（１’）を満足することがより好ましく、下記条件式（１’）を満足することがより好ましく、さらに下記条件式（１’’）を満足することがさらにより好ましい。
０．５０＜β＜２．５０ … （１’）
０．７０＜β＜２．００ … （１’’）

なお、補正群Ｇｃによる像面湾曲の補正により全系の焦点距離が大きく変化しないようにするためには、補正群Ｇｃを構成するレンズ群の可動範囲において上記βの変化は、±３％以内であることが好ましい。

本実施形態の投写用レンズにおいては、最も拡大側に配置された第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有し補正群Ｇｃとは異なるレンズ群とし、この第１レンズ群Ｇ１の縮小側に隣接して補正群Ｇｃを構成するレンズ群が配置されていることが好ましい。最も拡大側のレンズ群を負レンズ群とすることで、広角化に有利となる。課題の項において述べたように、投写距離の変化による像面湾曲の変動や締結誤差による問題は広角レンズ系で特に顕著なものとなるため、本発明を広角レンズに適用することは有効である。また、第１レンズ群Ｇ１の縮小側直後に補正群Ｇｃを構成するレンズ群が配置されることで、第１レンズ群Ｇ１に入る光束のコントロールが容易となり、像面湾曲の補正が容易となる。なお、広角レンズ系とするためには最も拡大側の負レンズ群にある程度の強い負の屈折力を持たせることが必要となるが、仮に、像面湾曲の補正のために最も拡大側の負レンズ群中のレンズ間隔を変化させると、像面湾曲の変動とともに歪曲収差も大きく変動してしまい好ましくないため、第１レンズ群Ｇ１は補正群Ｇｃを構成しないレンズ群とすることが好ましい。

図１に示す例のように、補正群Ｇｃを構成しないレンズ群であり、最も拡大側に配置された第１レンズ群Ｇ１のみを光軸方向に移動させて合焦を行うことが好ましく、このようにした場合は、構造を簡易化でき、第１レンズ群Ｇ１の少ない移動量で縮小側共役位置の調整量を稼ぐことが容易となる。

第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆＧ１とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２）を満足することが好ましい。ただし、ｆは、投写用レンズが変倍可能の場合は広角端状態におけるものであり、投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。
−３．００＜ｆＧ１／ｆ＜−０．５０ … （２）

条件式（２）の下限以下とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径が大きくなることを抑制でき、また、適切な長さのバックフォーカスを確保することが容易になる。条件式（２）の上限以上とならないように構成することで、像面湾曲の良好な補正が容易となる。条件式（２）を満足することで、適切な長さのバックフォーカスを確保し、レンズの大径化を抑制し、像面湾曲の良好な補正を行うことが可能になる。

上記の条件式（２）に関する効果をより顕著なものとするためには、下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
−２．００＜ｆＧ１／ｆ＜−０．９０ … （２’）

また、本実施形態の投写用レンズにおいては、投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能である場合は、最も縮小側のレンズ群は、変倍、合焦いずれの際にも固定されていることが好ましい。図１に示す例では、第６レンズ群Ｇ６は、変倍および合焦の際に固定されている。最も縮小側のレンズ群を、変倍、合焦いずれの際にも固定とすることで、縮小側をテレセントリックとした構成を容易にすることや、変倍の際のＦナンバーの変化の抑制を容易にすることに有利となる。

また、本実施形態の投写用レンズにおいては、縮小側を像側としたときの最大像高をｙとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましい。ただし、ｆは、投写用レンズが変倍可能の場合は広角端状態におけるものであり、投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。条件式（３）を満足することで、広い画角を確保でき、広角のレンズ系とすることができる。
０．７０＜ｙ／ｆ … （３）

上記の条件式（３）に関する効果をより顕著なものとするためには、下記条件式（３’）を満足することがより好ましい。
０．７５＜ｙ／ｆ … （３’）

なお、上記の条件式は全て、良好に像面湾曲が補正された状態におけるものとする。また、一般に、平面状のスクリーンに投写する場合が多いことから、上記の条件式は全て、共役位置にある光軸に垂直な平面に対して良好に像面湾曲が補正された状態におけるものとする。

なお、本発明の投写用レンズは、単焦点光学系、変倍光学系のいずれにも適用可能であり、変倍光学系の場合も、バリフォーカルレンズ、ズームレンズのいずれにも適用可能である。図１に示す例のように、本発明の投写用レンズをズームレンズとした場合には、高い汎用性を有することができる。

補正群Ｇｃの移動量が増大すると全系の全長も長くなってしまうことから、ズームレンズの場合は、変倍の際には像面湾曲補正機構を必要としないこと、すなわち投写距離を変えずに変倍操作のみ行った場合は変倍操作の前後で良好な像面湾曲の補正が実現されていることが望ましい。ただし、本発明の補正群Ｇｃを、製造誤差等によって発生する変倍の際の像面湾曲の変動を微調整すること等に使用することも可能であり、その場合は有効な手段となる。なお、投写型表示装置では投写中に変倍機構を多用することは通常の使用状態では考えられないことから、変倍操作を行う毎に本発明の補正群Ｇｃを駆動させて像面湾曲を補正して良好な投写像に得るように構成してもよい。

なお、照明光の損失を抑えて投写用レンズに照明光を取り込むためには、縮小側の像面の任意の点に集光する光束の断面において、各光束の上側の最大光線と下側の最大光線の二等分角線と、各光束の主光線とのなす角度が±３°以内であることが好ましい。

また、本発明の目的とする投写用レンズとして適切な仕様を満足するためには、ディストーション（歪曲収差）が約±２％以内に抑えられていることが好ましく、投写用レンズが変倍光学系の場合は変倍全域においてディストーションが約±２％以内に抑えられていることが好ましい。

なお、図１に示す例では、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂはともに１枚の正メニスカスレンズからなるが、補正群Ｇｃを構成する各レンズ群が有するレンズ枚数はこれに限定されず、複数枚のレンズを有するものでもよい。ただし、補正群Ｇｃを構成するレンズ群が１枚のレンズからなるものとした場合は、駆動機構の負担を少なくでき装置の簡素化に寄与できる。また、補正群Ｇｃを構成する各レンズ群の屈折力の符号は正、正の組合せに限定されず、正、負の組合せも可能であり、また、負、負の組合せも可能である。また、補正群Ｇｃを構成するレンズ形状は必ずしもメニスカス形状に限定されないが、メニスカス形状とした場合には、像面湾曲の良好な補正に有利となり、また補正群Ｇｃにより像面湾曲を補正した際の全系の焦点距離の変動の抑制に有利となる。

なお、上述した好ましい構成や可能な構成は、任意の組合せが可能であり、投写用レンズに要望される事項に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。

次に、図３を参照しながら、フォーカス群または補正群Ｇｃの移動と、これらの移動による像面湾曲の変化について説明する。図３では図１に示す投写用レンズの構成要素を概念的に図示しており、第３レンズ群Ｇ３〜第６レンズ群Ｇ６は後続レンズ群Ｇｓとして一括して図示している。図３の第１レンズ群Ｇ１がフォーカス群に相当し、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａおよび第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂが補正群Ｇｃを構成するレンズ群である。

図３の左側に、拡大側共役面Ｐｍ、第１レンズ群Ｇ１、補正群Ｇｃを構成する第２Ａレンズ群Ｇ２Ａおよび第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂ、後続群Ｇｓ、縮小側共役面Ｐｒの位置を模式的に示し、この左側に示す状態における縮小側共役面Ｐｒでの像面湾曲を表す収差図を右側に対応させて示している。収差図の縦軸は半画角であり横軸が収差量であり、サジタル方向、タンジェンシャル方向に関する収差をそれぞれ実線、破線で示している。なお、図３（Ａ）〜図３（Ｅ）に対応する数値データは後述の実施例１の説明中の表４に示している。

まず、投写距離が変化した際の動作と像面湾曲の変化について説明する。図３（Ａ）は、投写距離（第１レンズ群Ｇ１から拡大側共役面Ｐｍまでの距離）が無限遠の状態である。すなわち、無限遠の拡大側共役面Ｐｍに合焦しており、像面湾曲が良好に補正された状態である。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の状態から投写距離が至近の４８０に変化し、第１レンズ群Ｇ１のみを移動させて、縮小側共役面Ｐｒが図３（Ａ）の縮小側共役面Ｐｒと同じ位置になるようにフォーカシングを行った状態である。この状態での像面湾曲は図３（Ａ）のものと比べると大きく変動し、像面が大きく湾曲している。

図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の状態から上述した本発明の思想に基づき第２Ａレンズ群Ｇ２Ａおよび第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂを移動させて像面湾曲を補正した状態である。第２Ａレンズ群Ｇ２Ａおよび第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂを合成した合成光学系の共役長が像面湾曲の補正の前後で一定となるように第２Ａレンズ群Ｇ２Ａおよび第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂを移動させているため、図３（Ｃ）の縮小側共役面Ｐｒも図３（Ａ）の縮小側共役面Ｐｒと同じ位置となる。この状態での像面湾曲は少なく、良好に補正されていることがわかる。

なお、投写用レンズが搭載された投写型表示装置を実際に使用する際の操作手順としては、拡大側共役面Ｐｍの面内の光軸付近の像のピントが合うようにフォーカシング機構を駆動させた後、拡大側共役面Ｐｍの面内の周辺の像のピントが合うように第２Ａレンズ群Ｇ２Ａおよび第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂを移動させる。

ここで図３を参照しながら、本実施形態の投写用レンズの特徴である、補正群Ｇｃの補正のための移動がフォーカス群の移動と独立して可能である点の有利性について以下に説明する。投写距離が変化した際の広角レンズの像面湾曲の変動を補正する手段として、フローティングフォーカスが知られている。本実施形態の投写用レンズをフォーカス群と補正群Ｇｃとを関連付けて互いに異なる移動軌跡で同時に移動するよう変更した場合は、フローティングフォーカスの一種とも考えることができる。

図３（Ｄ）は図３（Ａ）の状態から投写距離を至近の４８０に変化させ、第１レンズ群Ｇ１、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａおよび第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂ、後続群Ｇｓのいずれも移動させなかった状態であり、図３（Ｄ）の縮小側共役位置Ｐｒは図３（Ａ）のものに比べΔだけ移動している。また、図３（Ａ）と比べると図３（Ｄ）での像面湾曲は大きく変動し、像面が大きく湾曲している。ここで、このΔを締結誤差と見なして以下の考察を行うことができる。

図３（Ｃ）と図３（Ｄ）の状態を比較すると、図３（Ｄ）の状態は、図３（Ｃ）の状態から締結誤差がΔ発生し、この締結誤差を吸収すべく第１レンズ群Ｇ１、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂをフローティングフォーカスにより移動させて投写距離を図３（Ｃ）と同じ４８０になるようにした状態と見ることができる。上述したように、図３（Ｄ）での像面は大きく湾曲している。

一方、図３（Ｅ）の状態は、図３（Ｃ）の状態から締結誤差がΔ発生し、この締結誤差を吸収すべく第１レンズ群Ｇ１のみを移動させて投写距離を図３（Ｃ）と同じ４８０になるようにした状態と見ることができる。この状態での像面湾曲は少なく、良好に補正されていることがわかる。

以上のことから、広角レンズにおいては、投写距離が変化した際の像面湾曲の変動と、締結誤差による像面湾曲の変動との両方をフォーカス群のみの移動で補正することが困難であることがわかる。従って、上記両方の変動を補正するためには、本実施形態のようにピント調整のためのフォーカス群と像面湾曲補正のための補正群Ｇｃを独立して移動可能とすることが有効となる。

なお、従来の一般的なフローティングフォーカスは、フォーカス群と、このフォーカス群と異なる移動軌跡で移動する収差補正用のレンズ群とが互いに関連付けられて同時に移動するものである。そのため、仮に、従来の一般的なフローティングフォーカス機構のフォーカス群を単純に分離し、収差補正用のレンズ群に本実施形態の補正群Ｇｃの機能を担わせようとしても、収差補正用のレンズ群の移動とともにピント位置も移動してしまうため、実使用上での合焦操作は非常に煩雑なものとなり、本実施形態の投写用レンズと同様の効果を得ることはできない。像面湾曲補正後のピント位置の変動を防止するためには、本実施形態の投写用レンズのように、移動の前後で合成光学系の共役長を一定にする必要がある。

次に、本発明の投写用レンズの具体的な実施例について説明する。以下に述べる実施例１〜６のうち、実施例１、２、４〜６は縮小側がテレセントリックの構成であり、実施例３は縮小側が非テレセントリックの構成である。また、実施例１〜６は全てズームレンズであり、変倍操作の前後で像面湾曲の変動がほとんどなく、変倍の際には像面湾曲の補正を必要としない構成となっている。
＜実施例１＞
図４および図５に、実施例１の投写用レンズの断面図および光線軌跡を示す。図４では、広角端において、投写距離が無限遠、４８０それぞれのときの各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。図５では、投写距離が無限遠のときの、広角端、望遠端それぞれにおける各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。図４および図５では、図の左側を拡大側、右側を縮小側としている。また、図４および図５では、軸上光束４、最大像高の光束５、各種フィルタやプリズム等を想定したガラスブロック２と、ガラスブロック２の縮小側の面に位置するライトバルブの画像表示面１も合わせて示している。

実施例１の投写用レンズの概略構成は以下に述べるものである。実施例１の投写用レンズは、拡大側から順に、レンズＬ１〜Ｌ１６の１６枚のレンズが配列されてなり、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１〜第６レンズ群Ｇ６の６つのレンズ群が配列されたズームレンズである。第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有する。第２レンズ群Ｇ２は、補正群Ｇｃに相当するものであり、拡大側から順に、レンズＬ４からなる第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ、レンズＬ５からなる第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂの２つのレンズ群が配列されてなる。レンズＬ４、Ｌ５はともに縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

変倍の際には第３レンズ群Ｇ３〜第５レンズ群Ｇ５の３つのレンズ群が互いの間隔を変化させながら光軸方向に移動する。合焦の際には第１レンズ群Ｇ１が光軸方向に移動する。図４の上段と下段の間に、投写距離が無限遠から４８０に変化する際の第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂ各々の概略的な移動方向を実線の矢印で示す。図５の上段と下段の間に、投写距離が無限遠のときの、広角端から望遠端に変倍する際の第３レンズ群Ｇ３〜第５レンズ群Ｇ５各々の概略的な移動方向を点線の矢印で示す。図４、図５の下段の第１レンズ群Ｇ１の下に合焦の際に移動することを意味する点線の矢印を示す。なお、図５では、各レンズの符号の図示は省略している。

実施例１の投写用レンズの詳細構成を示す数値データを下記表１〜表３に示す。表１に基本レンズデータ、表２に非球面係数、表３にｄ線に関する諸元と可変面間隔の値を示す。表１〜表３に示す数値は、投写距離が無限遠のときの広角端における全系の焦点距離が１０となるように規格化されたものであり、所定の桁でまるめたものである。

表１のＳｉの欄には最も拡大側の構成要素の拡大側の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付したときのｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、Ｎｄｊの欄には最も拡大側の構成要素を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線に関するアッベ数を示す。

ただし、曲率半径の符号は、拡大側に凸面を向けた面形状のものを正とし、縮小側に凸面を向けた面形状のものを負としている。基本レンズデータにはガラスブロック２も含めて示している。非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。

表２に、実施例１の各非球面の非球面係数を示す。表２の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^−ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍは３以上の整数であり、各非球面により異なる）の値である。下式におけるΣはｍの項に関する和を意味する。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数

表１のＤｉの欄に記載されているＤＤ［ｉ］は、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間隔が可変面間隔であることを意味する。表１のＤＤ［６］、ＤＤ［８］、ＤＤ［１０］、ＤＤ［１４］、ＤＤ［１７］はそれぞれ、第１レンズ群Ｇ１と第２Ａレンズ群Ｇ２Ａの間隔、第２Ａレンズ群Ｇ２Ａと第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂの間隔、第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂと第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔、第４レンズ群Ｇ４と第５レンズ群Ｇ５、第５レンズ群Ｇ５と第６レンズ群Ｇ６の間隔に対応する。

表３に、変倍状態が広角端、望遠端のとき、投写距離が無限遠、１３００、４８０のときのズーム倍率、全系の焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、全画角２ω（単位は度）、上記各可変面間隔の値を示す。表３に示す値はｄ線に関するものである。投写距離は、投写用レンズの最も拡大側のレンズ面から拡大側共役点（スクリーン）までの光軸上の距離である。表３の枠外下に、上述した合成光学系（第２レンズ群Ｇ２）の共役長を示す。この共役長の符号は、図２に示す点Ｐが点Ｐ’より拡大側にある場合を正、縮小側にある場合を負としている。実施例１の合成光学系の共役長は、補正群Ｇｃによる像面湾曲の補正の前後で一定である。

また、表４に、図３（Ａ）〜（Ｅ）の各状態における各種数値の値を示す。表４のＰｒ位置は図３の縮小側共役面Ｐｒの位置である。Ｐｒ位置は、広角端において投写距離が無限遠のときの位置を基準の０とし、それより縮小側のものを正符号、拡大側のものを負符号で表している。上述したΔは表４の０．１９６５に対応する。

図１６（Ａ）〜図１６（Ｈ）、図１７（Ａ）〜図１７（Ｈ）、図１８（Ａ）〜図１８（Ｈ）に実施例１の投写用レンズの各収差図を示す。図１６の上段左上に記載しているように図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）は広角端状態で投写距離が無限遠のときのものであり、図１６の下段左上に記載しているように図１６（Ｅ）〜図１６（Ｈ）は望遠端状態で投写距離が無限遠のときのものである。同様に、図１７（Ａ）〜図１７（Ｄ）は広角端状態で投写距離が１３００のときのものであり、図１７（Ｅ）〜図１７（Ｈ）は望遠端状態で投写距離が１３００のときのものであり、図１８（Ａ）〜図１８（Ｄ）は広角端状態で投写距離が４８０のときのものであり、図１８（Ｅ）〜図１８（Ｈ）は望遠端状態で投写距離が４８０のときのものである。

図１６（Ａ）〜図１６（Ｈ）、図１７（Ａ）〜図１７（Ｈ）、図１８（Ａ）〜図１８（Ｈ）各図において、（Ａ）、（Ｅ）は球面収差図、（Ｂ）、（Ｆ）は非点収差図、（Ｃ）、（Ｇ）は歪曲収差（ディストーション）図、（Ｄ）、（Ｈ）は倍率色収差（倍率の色収差）図を示す。これらの収差図は、ｄ線を基準としたものであるが、球面収差図では、Ｆ線（波長波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）に関する収差も示しており、倍率色収差図では、Ｆ線、Ｃ線に関する収差を示している。また、非点収差図ではサジタル方向、タンジェンシャル方向それぞれに関する収差を実線、破線で示しており、線種の説明にそれぞれ（Ｓ）、（Ｔ）という記号を記入している。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。また、これらの各収差図は、投写距離が無限遠の時の広角端における全系の焦点距離が１０となるように規格化されたときのものである。

上記の実施例１の説明で述べた各種データの記号、意味、記載方法、各データは投写距離が無限遠のときの広角端における全系の焦点距離が１０となるように規格化されたときのものである点等は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様である。

＜実施例２＞
図６および図７に、実施例２の投写用レンズの断面図および光線軌跡を示す。図６では、広角端における、投写距離が無限遠、４８０それぞれのときの各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。図７では、投写距離が無限遠のときの、広角端、望遠端それぞれにおける各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。実施例２の投写用レンズの概略構成は上述した実施例１のものと略同様であるが、レンズＬ４が両凸レンズであり、レンズＬ５が拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズである点が異なる。さらには、実施例１のレンズＬ４、Ｌ５はともに球面レンズであるのに対し、実施例２のレンズＬ５は非球面レンズである点も異なる。実施例２の投写用レンズにおいては、このレンズＬ５の非球面が像面湾曲の補正に有効に働いている。表５、表６、表７にそれぞれ、実施例２の投写用レンズの基本レンズデータ、非球面係数、ｄ線に関する諸元と可変面間隔を示す。図１９（Ａ）〜図１９（Ｈ）、図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）、図２１（Ａ）〜図２１（Ｈ）に実施例２の投写用レンズの各収差図を示す。

＜実施例３＞
図８および図９に、実施例３の投写用レンズの断面図および光線軌跡を示す。図８では、広角端における、投写距離が無限遠、４８０それぞれのときの各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。図９では、投写距離が無限遠のときの、広角端、望遠端それぞれにおける各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。

実施例３の投写用レンズの概略構成は以下に述べるものである。実施例３の投写用レンズは、拡大側から順に、レンズＬ１〜Ｌ１７の１６枚のレンズが配列されてなり、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１〜第５レンズ群Ｇ５の５つのレンズ群構成を有するズームレンズである。第１レンズ群Ｇ１は負の屈折力を有する。第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、１枚のレンズＬ４からなる第２Ａレンズ群Ｇ２Ａ、１枚のレンズＬ５からなる第２Ｂレンズ群Ｇ２Ｂの２つのレンズ群が配列されてなり、第２レンズ群Ｇ２が補正群Ｇｃに相当する。変倍の際には第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の２つのレンズ群が互いの間隔を変化させながら光軸方向に移動する。合焦の際には第１レンズ群Ｇ１が光軸方向に移動する。レンズＬ４は拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、レンズＬ５は拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。

表８、表９、表１０にそれぞれ、実施例３の投写用レンズの基本レンズデータ、非球面係数、ｄ線に関する諸元と可変面間隔を示す。実施例３の投写用レンズは縮小側が非テレセントリックとされており、表１０の枠外下に縮小側の瞳位置を記載している。この瞳位置の符号は、瞳位置が縮小側共役点より拡大側にある場合を負としている。図２２（Ａ）〜図２２（Ｈ）、図２３（Ａ）〜図２３（Ｈ）、図２４（Ａ）〜図２４（Ｈ）に実施例３の投写用レンズの各収差図を示す。

＜実施例４＞
図１０および図１１に、実施例４の投写用レンズの断面図および光線軌跡を示す。図１０では、広角端における、投写距離が無限遠、４８０それぞれのときの各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。図１１では、投写距離が無限遠のときの、広角端、望遠端それぞれにおける各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。実施例４の投写用レンズの概略構成は実施例１のものと略同様である。表１１、表１２、表１３にそれぞれ、実施例４の投写用レンズの基本レンズデータ、非球面係数、ｄ線に関する諸元と可変面間隔を示す。図２５（Ａ）〜図２５（Ｈ）、図２６（Ａ）〜図２６（Ｈ）、図２７（Ａ）〜図２７（Ｈ）に実施例４の投写用レンズの各収差図を示す。

＜実施例５＞
図１２および図１３に、実施例５の投写用レンズの断面図および光線軌跡を示す。図１２では、広角端における、投写距離が無限遠、４８０それぞれのときの各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。図１３では、投写距離が無限遠のときの、広角端、望遠端それぞれにおける各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。実施例５の投写用レンズの概略構成は実施例１のものと略同様であるが、全系がレンズＬ１〜Ｌ１５の１５枚のレンズが配列されてなる点、第２Ａレンズ群Ｇ２ＡがレンズＬ５からなる点、第２Ｂレンズ群Ｇ２ＢがレンズＬ６からなる点、レンズＬ５は縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズである点、レンズＬ６は縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズである点が実施例１のものと異なる。表１４、表１５にそれぞれ、実施例５の投写用レンズの基本レンズデータ、ｄ線に関する諸元と可変面間隔を示す。図２８（Ａ）〜図２８（Ｈ）、図２９（Ａ）〜図２９（Ｈ）、図３０（Ａ）〜図３０（Ｈ）に実施例５の投写用レンズの各収差図を示す。

＜実施例６＞
図１４および図１５に、実施例６の投写用レンズの断面図および光線軌跡を示す。図１４では、広角端における、投写距離が無限遠、４８０それぞれのときの各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。図１５では、投写距離が無限遠のときの、広角端、望遠端それぞれにおける各レンズ群の配置と構成を上段、下段に示している。

実施例６の投写用レンズは、実施例１の変形例であり、合焦方式以外は実施例１の投写用レンズと略同様である。実施例６の投写用レンズは、合焦の際に第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２が一体的に光軸方向に移動する。すなわち、実施例６の投写用レンズでは、補正群Ｇｃである第２レンズ群Ｇ２が、合焦の際に移動するレンズ群の一部を構成している。表１６、表１７、表１８にそれぞれ、実施例６の投写用レンズの基本レンズデータ、非球面係数、ｄ線に関する諸元と可変面間隔を示す。図３１（Ａ）〜図３１（Ｈ）、図３２（Ａ）〜図３２（Ｈ）、図３３（Ａ）〜図３３（Ｈ）に実施例６の投写用レンズの各収差図を示す。

実施例６では、上記合焦方式を採るため、補正群Ｇｃによる像面湾曲の補正の前後で合成光学系の共役長が一定ではなく略一定となり、像面湾曲の補正後に微小量のフォーカシング動作を行うことになる。表１９に実施例６のフォーカス群（第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２）の移動量を例示する。フォーカス群の移動量の符号は拡大側から縮小側に向かう方向を正、逆方向を負としている。

表１９に示すように、実施例６の投写用レンズでは、投写距離が無限遠から１３００に変化した場合、フォーカシング機構を駆動させるとフォーカス群は０．２２６６移動する。その後、補正群Ｇｃにより像面湾曲を補正すると、合成光学系の共役長が略一定のためこの補正により若干のフォーカスずれが生じ、このフォーカスずれを調整するためにフォーカス群を−０．００１移動させることになる。同様に、実施例６の投写用レンズで、投写距離が無限遠から４８０に変化した場合、フォーカス群は０．５９３３移動し、その後、補正群Ｇｃにより像面湾曲を補正すると、若干のフォーカスずれが生じ、このフォーカスずれを調整するためにフォーカス群を−０．００８移動させることになる。

表１９からわかるように、投写距離が変化した際に像面湾曲を補正するための補正群Ｇｃの移動により生じるフォーカスずれを調整するためのフォーカス群の移動量は、同量の投写距離の変化の際に像面湾曲の補正を伴わずにフォーカシングのためのフォーカス群の移動量に比べ、非常に小さい。つまり、拡大側共役位置が変化（投写距離が変化）したことにより発生する像面湾曲の変動を補正群Ｇｃを移動させることにより補正する際、合成光学系の共役長が変化することにより発生する縮小側共役点の変化量は、拡大側共役位置が変化したことにより発生する縮小側共役点の変化量よりも小さく、１／１０以下となっている。

表２０に、上記実施例１〜６の上記条件式（１）〜（３）の対応値とそれに関連する値を示す。表２０に示す値はｄ線に関するものである。表２０の最下欄には投写距離が４８０のときの合成光学系の投写用レンズにおける倍率βを記載しており、これと表２０の最上欄の投写距離が無限遠のときの合成光学系の投写用レンズにおける倍率βの値から、上記βの変化は実施例１〜６全て±３％以内であることがわかる。これにより、実施例１〜６では、像面湾曲補正機能を、製造誤差等によって発生する変倍の際の像面湾曲の変動を微調整することに使用した場合においても、投写サイズの変化を微小に抑えることができる。

次に、本発明の実施形態に係る投写型表示装置について説明する。図３４に、本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図を示す。図３４に示す投写型表示装置１００は、光源１０１と、照明光学系１０２と、ライトバルブとしてのＤＭＤ１０３と、本発明の実施形態にかかる投写用レンズ１０４とを備えている。なお、図３４では、各構成要素を概略的に図示している。光源１０１より出射された光束は、不図示のカラーホイールによって、３原色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各光に時系列的に選択変換され、照明光学系１０２によって光束の光軸Ｚ１と垂直な断面における光量分布の均一化が図られた後、ＤＭＤ１０３に入射する。ＤＭＤ１０３においては、入射光の色の切り替わりに応じて、その色光用への変調切替が行われる。ＤＭＤ１０３により光変調された光は、投写用レンズ１０４に入射する。投写用レンズ１０４により、この光変調された光による光学像がスクリーン１０５上に投写される。

図３５に、本発明の別の施形態に係る投写型表示装置の概略構成図を示す。図３５に示す投写型表示装置２００は、本発明の実施形態にかかる投写用レンズ１０と、光源２０と、各色光に対応したライトバルブとしての透過型表示素子１１ａ〜１１ｃと、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３と、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４と、コンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃと、光路を偏向するための全反射ミラー１８ａ〜１８ｃとを有する。なお、図３５では、投写用レンズ１０は概略的に図示している。また、光源２０とダイクロイックミラー１２の間にはインテグレータが配されているが、図３５ではその図示を省略している。

光源２０からの白色光は、ダイクロイックミラー１２、１３で３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）に分解された後、それぞれコンデンサレンズ１６ａ〜１６ｃを経て各色光光束にそれぞれ対応する透過型表示素子１１ａ〜１１ｃに入射して光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成された後、投写用レンズ１０に入射する。投写用レンズ１０は、透過型表示素子１１ａ〜１１ｃにより光変調された光による光学像を不図示のスクリーン上に投写する。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の投写用レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数を適宜変更することが可能である。

また、本発明の投写型表示装置は、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。

１ 画像表示面
２ ガラスブロック
４ 軸上光束
５ 最大像高の光束
１０、１０４ 投写用レンズ
１１ａ〜１１ｃ 透過型表示素子
１２、１３ ダイクロイックミラー
１４ クロスダイクロイックプリズム
１６ａ〜１６ｃ コンデンサレンズ
１８ａ〜１８ｃ 全反射ミラー
２０、１０１ 光源
１００、２００ 投写型表示装置
１０２ 照明光学系
１０３ ＤＭＤ
１０４ 投写用レンズ
１０５ スクリーン
ＣＬ 共役長
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ２Ａ 第２Ａレンズ群
Ｇ２Ｂ 第２Ｂ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
Ｇｃ 補正群
Ｇｓ 後続レンズ群
Ｐｍ 拡大側共役面
Ｐｒ 縮小側共役面
Ｌ１〜Ｌ１７ レンズ
Ｚ、Ｚ１ 光軸

Claims (15)

1. 全系で正の屈折力を有する投写用レンズであって、
   光軸方向の移動により互いの間隔を変化させて像面湾曲を補正する複数のレンズ群からなる補正群を備え、
   前記補正群を構成する最も拡大側のレンズ群から前記補正群を構成する最も縮小側のレンズ群までを合成した合成光学系の前記投写用レンズにおける共役長が、前記補正群の像面湾曲を補正するための移動の前後で一定であり、
   前記投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合、前記補正群の像面湾曲を補正するための移動は、変倍、合焦いずれのための移動とも独立して可能である投写用レンズ。
2. 下記条件式（１）を満足する請求項１記載の投写用レンズ。
   ０．５０＜β＜３．００ … （１）
   ただし、
   β：前記合成光学系の前記投写用レンズにおける倍率
   であり、前記投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。
3. 前記補正群を構成するレンズ群は全て連続して配置されている請求項１または２記載の投写用レンズ。
4. 最も拡大側に負の屈折力を有し前記補正群とは異なる第１レンズ群が配置され、該第１レンズ群の縮小側に隣接して前記補正群を構成するレンズ群が配置されている請求項１または２記載の投写用レンズ。
5. 下記条件式（２）を満足する請求項４記載の投写用レンズ。
   −３．００＜ｆＧ１／ｆ＜−０．５０ … （２）
   ただし、
   ｆＧ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
   であり、ｆは、前記投写用レンズが変倍可能の場合は広角端状態、前記投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。
6. 前記第１レンズ群を光軸方向に移動させて合焦を行う請求項４記載の投写用レンズ。
7. 前記投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合、前記補正群は、変倍、合焦いずれの際にも固定されている請求項１または２記載の投写用レンズ。
8. 前記投写用レンズが少なくとも一部のレンズ群を移動させて変倍可能または合焦可能の場合、最も縮小側のレンズ群は、変倍、合焦いずれの際にも固定されている請求項１から７のいずれかに記載の投写用レンズ。
9. 下記条件式（３）を満足する請求項１から８のいずれかに記載の投写用レンズ。
   ０．７０＜ｙ／ｆ … （３）
   ただし、
   ｙ：縮小側を像側としたときの最大像高
   ｆ：全系の焦点距離
   であり、ｆは、前記投写用レンズが変倍可能の場合は広角端状態、前記投写用レンズが合焦可能の場合は拡大側共役位置を無限遠にした状態におけるものである。
10. ズームレンズである請求項１から９のいずれかに記載の投写用レンズ。
11. 下記条件式（１’）を満足する請求項２記載の投写用レンズ。
    ０．５０＜β＜２．５０ … （１’）
12. 下記条件式（１’’）を満足する請求項１１記載の投写用レンズ。
    ０．７０＜β＜２．００ … （１’’）
13. 下記条件式（２’）を満足する請求項５記載の投写用レンズ。
    −２．００＜ｆＧ１／ｆ＜−０．９０ … （２’）
14. 下記条件式（３’）を満足する請求項９記載の投写用レンズ。
    ０．７５＜ｙ／ｆ … （３’）
15. 光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用レンズとしての請求項１記載の投写用レンズとを備えた投写型表示装置。