JP2015031917A

JP2015031917A - 投射用ズームレンズおよび画像表示装置

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Publication number: JP2015031917A
Application number: JP2013163334A
Authority: JP
Inventors: 高士窪田; Takashi Kubota
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2015-02-16
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Also published as: JP6229364B2

Abstract

【課題】拡大側から縮小側へ向かって負・負・正の屈折力配分をもつ、新規な３レンズ群構成の投射用ズームレンズの提供を課題とする。【解決手段】投射用ズームレンズは、画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、投射用画像の拡大画像として投射し、拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズであって、拡大側から縮小側へ向かって順次、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１、負の屈折力の第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力の第３レンズ群Ｇ３を有し、第３レンズ群内に開口絞りを配してなる、３レンズ群構成であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

この発明は、投射用ズームレンズおよび画像表示装置に関する。

画像表示装置はプロジェクタ装置として実施できる。

装置前方のスクリーン上に拡大画像を投射するフロント投射型のプロジェクタ装置は、企業でのプレゼンテーション用や学校での教育用、家庭用に近年広く普及している。

拡大投射される投射用画像を「表示面」上に表示する画像表示素子は「ライトバルブ」とも呼ばれるが、液晶パネルを初めとして、種々のタイプのものが知られている。

近年、テキサスインスツルメント社製のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）に代表される「微小ミラーデバイス」が、ライトバルブとして注目されている。

画像表示素子の表示面に表示された投射用画像を、スクリーン等の被投射面に投射して拡大表示する投射用光学系は変倍機能を持つことが好ましい。

このような変倍機能を持つ投射用ズームレンズは、勿論、種々のライトバルブに適用可能であることが好ましい。

投射用ズームレンズは、コンパクト性や、変倍の際に各レンズ群を変位させる変位機構の簡易性を考慮すると、なるべく少ないレンズ群で構成することが好ましい。

従来、少ないレンズ群数で構成された投射用ズームレンズとして、特許文献１、２に開示された３レンズ群構成のものが知られている。

特許文献１、２に記載された投射用ズームレンズは何れも、拡大側（スクリーン側）から縮小側（ライトバルブ側）へ向かって、負・正・正の屈折力配分となっている。

この発明は、拡大側から縮小側へ向かって負・負・正の屈折力配分をもつ、新規な３レンズ群構成の投射用ズームレンズの提供を課題とする。

この発明の投射用ズームレンズは、画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、前記投射用画像の拡大画像として投射し、拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズであって、拡大側から縮小側へ向かって順次、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、第３レンズ群内に開口絞りを配してなる、３レンズ群構成の投射用ズームレンズである。

この発明によれば、構成レンズ群数が３と少なく、従来にない屈折力配分を持つ新規な投射用ズームレンズを提供できる。

実施例１の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例１の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例２の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例２の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例３の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例３の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例４の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例４の投射用ズームレンズの収差曲線図である。実施例５の投射用ズームレンズの構成を示す断面図である。実施例５の投射用ズームレンズの収差曲線図である。画像表示装置としてのプロジェクタ装置の概略構成図である。

以下、発明を実施する形態を説明する。

この発明の「投射用ズームレンズ」は、投射画像を結像する投射光束として「斜光線の光束」が用いられる。

図１、図３、図５、図７、図９に、投射用ズームレンズの実施の形態を５例示す。

これらの実施の形態のズームレンズは、この順に、後述する具体的な実施例１ないし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、第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群をこの順序で、それぞれ符号Ｇ１ないしＧ３で示す。

即ち、上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズは、拡大側から縮小側へ向かって順次、第１レンズ群Ｇ１ないし第３レンズ群Ｇ３を配してなる３レンズ群構成である。

また、第３レンズ群Ｇ３に「開口絞り」が配置されている。

各レンズ群におけるレンズには、以下の符号を付する。即ち、第ｉレンズ群（ｉ＝１〜３）において、拡大側から数えて第ｊ番目のレンズを符号「Ｌｉｊ」で表す。

さらに、上記各図において、符号ＣＧは「画像表示素子（ライトバルブ）のカバーガラス」を示す。
これら実施の形態・実施例において、ライトバルブとしては「微小ミラーデバイスであるＤＭＤ」を想定しているが、勿論、ライトバルブがこれに限定される訳ではない。

上記各図の、上段の図は「広角端におけるレンズ群配置（広角と表示）」を示し、下段の図は「望遠端におけるレンズ群配置（望遠と表示）」を示す。

また、これ等の図における上段の図と下段の図の間に描かれた矢印は、広角端から望遠端への変倍の際の、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の変位の方向を示す。

上記各図に実施の形態を示す投射用ズームレンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とはともに「負の屈折力」を有する。

第３レンズ群Ｇ３は「正の屈折力」を有する。
即ち、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３の屈折力配分は「負・負・正」である。

以下において「負の屈折力を持つレンズ群」を「負群」とも言い、「正の屈折力を持つレンズ群」を「正群」とも言う。

上記の如く、この発明の投射用ズームレンズは、拡大側から縮小側へ向かって「負・負・正」の負レンズ群先行型である。

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

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

画像投射時には、ライトバルブ側からの投射光束（斜光線による光束）が、第３レンズ群Ｇ３の側から、第１レンズ群Ｇ１の側へ導光される。

このとき、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２が共に負であるので、第３レンズ群Ｇ３からの光束の発散角を、第２、第１レンズ群で無理なく拡大できる。

従って、第２レンズ群Ｇ１から第１レンズ群Ｇ１へ受け渡される光束の跳上げ角が小さく抑えられ、第１レンズ群Ｇ１からの「放射光束の発散角」を無理なく大きく出来る。

また、製造時のレンズの偏心による性能劣化を抑制させる効果がある。

この発明の投射用ズームレンズは、上記構成とともに、以下の条件（１）〜（４）の１以上を満足することが好ましい。

（１）０．１０＜ｆ１／ｆ２＜０．２５
（２）１．５＜｜ｆ１｜／Ｆｗ＜２．１
（３）１．９＜ｆ３／Ｆｗ＜２．７
（４）３８度＜ ωｗ。

これら条件（１）ないし（４）におけるパラメータの記号の意味は以下の通りである。

「ｆ１」は、第１レンズ群の焦点距離（＜０）であり、「ｆ２」は、第２レンズ群の焦点距離（＜０）、「ｆ３」は、第３レンズ群の焦点距離（＞０）である。

また、「Ｆｗ」は、レンズ全系の広角端の焦点距離、「ωｗ」は、広角端における半画角である。

条件（１）は、広角端における「広い画角と良好な収差補正」の実現に有効な条件であり、特に非点収差、像面湾曲の良好な補正に有効な条件である。

条件（１）の上限を超えると、第１レンズ群の屈折力（＝１／ｆ１）が、第２レンズ群の屈折力に対し「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、第２レンズ群の屈折力（＝１／ｆ２）に対し「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、像面湾曲増大も有効に抑制可能となる。
この発明の投射用ズームレンズにおける第１レンズ群ないし第３レンズ群の屈折力配分「負・負・正」は、条件（１）を満足させ易い。

条件（２）は、レンズ全系の広角端における「第１レンズ群の焦点距離：ｆ１の最適範囲」である。

条件（２）の範囲を超えると、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１と、レンズ全系の広角端での焦点距離：Ｆｗのバランスが崩れ易い。
この発明の投射用ズームレンズのように３レンズ群構成では、第１レンズ群の焦点距離が小さすぎても、大きすぎても、第１レンズ群の「収差補正上の負担」が大きい。

条件（２）の範囲内であることが、特に「像面湾曲と軸上色収差」の補正上望ましい。

条件（２）を満足することにより、変倍時における「第１レンズ群による収差補正」を最適化でき、像面湾曲と色収差を初めとする諸収差の残存を有効に回避できる。

条件（３）は、全変倍域での諸収差をより良好にする条件である。
この発明の投射用ズームレンズにおいては、第２レンズ群を「収差補正群」、第３レンズ群を「変倍群」とすることができる。

第３レンズ群は「開口絞り」を配されているため、全ての収差に影響する。
中でも、球面収差とコマ収差に対する影響が大きい。

条件（３）のパラメータが大きく（または小さく）なると、第３レンズ群の正の屈折力が、レンズ全系の広角端での屈折力に対して相対的に小さく（または大きく）なる。

条件（３）の上限または下限を超えると「球面収差とコマ収差が大きく発生」し易くなる。

条件（３）を満足することにより、諸収差、特に、球面収差とコマ収差の発生を有効に抑制できる。

条件（４）は、広角端における「半画角の範囲」を規定している。
上記の如く、この発明の「投射用ズームレンズ」は、投射画像を結像する投射光束として「斜光線の光束」が用いられる。

このため、投射画像が斜光線により結像され、画像投射領域として利用できるのは「レンズ光軸を中心とする軸対象の領域」の一部である。

このため、画像を投射される被投射面の大面積化には、投射用ズームレンズの広角化が必要である。

また、近時は、プロジェクタ装置の投射距離を小さくし、プロジェクタ装置を被投射面に「より近づけて配置」することが強く要請されている。

このような被投射面への近接配置で、且つ、大面積の被投射面を実現するためにも、投射用ズームレンズには、さらなる広角化が望まれる。

条件（４）を満足する「広角端における半画角が３８度よりも大きい投射用ズームレンズ」は、極めて広画角である。

上記各図に示した実施の形態の投射用ズームレンズは、何れも「変倍時には最も拡大側のレンズ群」である第１レンズ群Ｇ１が固定される。

そして、変倍時には、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とが移動する。

即ち、広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群Ｇ２は縮小側へ、第３レンズ群Ｇ３は拡大側へ、それぞれ移動する。

また、実施例１ないし実施例５において、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が「絶対値」において最も大きい。

これらの構成は、負・負・正の屈折力配分の投射用ズームレンズにおいて好ましい構成である。

第１レンズ群を構成するレンズは、３枚以下であることが好ましい。
第１レンズ群は、レンズ径の大きいレンズが用いられるので、第１レンズ群の構成枚数が４枚以上となると、第１レンズ群が大型化し易い。

また、第１レンズ群の自重も重くなって、自重による偏心が生じる恐れがある。

第１レンズ群は、非球面のレンズを少なくとも１枚有することが好ましい。

第１レンズ群に非球面レンズを少なくとも１枚配することにより、歪曲収差を効果的に小さくすることが可能となる。

投射用ズームレンズの具体的な実施例を挙げる前に、図１１を参照して、画像表示装置の実施の１形態として、プロジェクタ装置を簡単に説明する。

図１１に示すプロジェクタ装置１は、ライトバルブ３として、微小ミラーデバイスであるＤＭＤを採用した例である。勿論、ライトバルブはこれに限定されるものではない。

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

照明系２は、光源２１、コンデンサーレンズＣＬ、ＲＧＢカラーホイールＣＷ、ミラーＭを備えている。

光源２１は、ライトバルブ３に表示される投射用画像を照明する光を射出する。

コンデンサーレンズＣＬ、ＲＧＢカラーホイールＣＷとミラーＭとは「照明光学系」を構成する。

投射用ズームレンズ４としては、請求項１ないし１１の任意の１に記載されたもの、具体的には、後述の実施例１ないし５の何れかのものを用いる。

照明系２から「Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３色の光」を、時間的に分離してＤＭＤ３の表示面に照射して照明する。

そして、ＲＧＢの各色光が表示面に照射されるタイミングで、表示面における「個々の画素に対応するマイクロミラー」の傾斜を制御する。

このようにしてＤＭＤ３の表示面に「投射されるべき投射用画像」が表示される。

ＤＭＤ３の表示面に表示された投射用画像を、投射用光学系である投射用ズームレンズ４により被投射面であるスクリーン５に拡大画像として投射して拡大表示させる。

即ち、投射用ズームレンズは、投射用画像により変調された投射光束を入射され、スクリーン５上に投射用画像の拡大画像を投射する。

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を備えた照明系２は、これを配置するスペースを「ある程度大きく確保」する必要がある。

このため、照明系２からＤＭＤ３に入射させる照明光の入射角をある程度大きくする必要がある。
投射用ズームレンズ４と照明系２のスペースの上記の如き関係上、投射用ズームレンズ４のバックフォーカスをある程度確保する必要がある。

後述する実施例１ないし５の投射用ズームレンズでは、広角端から望遠端への変倍に際して、第３レンズＧ３が拡大側に移動する。
従って、変倍中においてもバックフォーカスは十分に大きく確保される。

即ち、図１１に実施の形態を示すプロジェクタ装置１は、光源２１と、投射されるべき投射用画像を表示する画像表示素子３と、光源２１から射出した光で、画像表示素子３を照明する照明光学系ＣＬ、ＣＷ、Ｍと、該照明光学系により照射され、投射用画像により変調された投射光束を入射され、被投射面５に「投射用画像の拡大画像」を投射する投射光学系４と、を備え、投射光学系として、請求項１ないし１１の任意の１に記載の投射用ズームレンズを用いる。

以下に、この発明の投射用ズームレンズの具体的な実施例を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
νｄ：アッベ数
ＢＦ：バックフォーカス。

非球面は、周知の次式により表される。

Ｘ＝(Ｈ^２／Ｒ)／[１＋{１−Ｋ(Ｈ／ｒ)^２}^１／２］
＋Ｃ４・Ｈ^４＋Ｃ６・Ｈ^６＋Ｃ８・Ｈ^８＋Ｃ１０・Ｈ^１０＋・・・。

この式において、Ｘは「面頂点を基準としたときの光軸からの高さ：Ｈの位置での光軸方向の変位」、Ｋは「円錐係数」、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１０・・は非球面係数である。

なお、以下において、「メニスカスレンズ」については、凸面もしくは凹面の向いて居る側と、屈折力が正であるか負であるかを特定する。

従って、例えば「拡大側の面が凸面である負メニスカスレンズ」を「拡大側に凸の負レンズ」と表記する。

また、「両凸レンズ」は、正レンズのレンズ形態の１つであり、「両凹レンズ」は、負レンズのレンズ形態の１つである。

以下に挙げる実施例１ないし５において、第１レンズ群Ｇ１は、変倍に際して固定されている。

「実施例１」
実施例１の投射用ズームレンズは、図１に示したものである。

図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２５で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ３１ないしＬ３６で構成されている。

前述の如く、ライトバルブとしてはＤＭＤが想定され、ＤＭＤはカバーガラスＣＧを有する。この点は、以下の実施例２ないし５においても同様である。

広角端から望遠端に変倍する際、第２レンズ群Ｇ２は縮小側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は拡大側に移動する。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の負レンズＬ１１、拡大側に凹でレンズ周辺部分が縮小側に変曲されている偏肉比が小さいメニスカスレンズＬ１２、拡大側に凸の負レンズＬ１３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、両凸レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２、縮小側に凸の正レンズＬ２３、両凹レンズＬ２４、両凸レンズＬ２５で構成されている。
レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、両凸レンズＬ３１、拡大側に凸の正レンズＬ３２、拡大側に凸の負レンズＬ３３、両凸レンズＬ３４、縮小側に凸の負レンズＬ３５、両凸レンズＬ３６で構成されている。
レンズＬ３３とレンズＬ３４は接合されている。

正レンズＬ３２の縮小側に「開口絞り」が配置されている。

実施例１の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１３.０〜１５．５ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜２．８９、ωｗ＝４２．１°
実施例１のデータを表１に示す。

表１において、「Ｓ」は「面番号」で、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：２８、２９）を含む。

また、表中における「ＩＮＦ」は、曲率半径が無限大であることを示し、「＊」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２の表記において、例えば「6.68101E-21」は「6.68101×10^-21」を表す。以下においても同様である。

表１において、Ｓ６、Ｓ１５は、変倍に際して変化するレンズ群間隔を表す。

投射距離を１６００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表３に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）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の上段は「広角端（広角と表示）」、中段は「中間焦点距離（中間と表示）」、下段は「望遠端（望遠と表示）」での収差を示している。

各段の収差図において、左側の図は「球面収差」、中央の図は「非点収差」、右側の図は「歪曲収差」である。

「球面収差」の図におけるＲ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、波長：Ｒ＝６２５ｎｍ、Ｇ＝５５０ｎｍ、Ｂ＝４６０ｎｍを表す。
「非点収差」の図における「Ｔ」はタンジェンシアル、「Ｓ」はサジタルの各光線に対するものであることを示す。

なお、非点収差および歪曲収差については、波長：５５０ｎｍについて示す。

収差図におけるこれ等の表示は以下の実施例２〜５の収差図においても同様である。

「実施例２」
実施例２の投射用ズームレンズは、図３に示したものである。

図３に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２５で構成されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、両凸レンズＬ３１、拡大側に凸の正レンズＬ３２、拡大側に凸の負レンズＬ３３、両凸レンズＬ３４、縮小側に凸の負レンズＬ３５、両凸レンズＬ３６で構成されている。

レンズＬ３３とレンズＬ３４は接合されている。

実施例２の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１３．０〜１５．５ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜２．８９、ωｗ＝４２．１°
実施例２のデータを表５に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表６に示す。

投射距離を１６００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表７に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）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、図２に倣って示す。

「実施例３」
実施例３の投射用ズームレンズは、図５に示したものである。

図５に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２５で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の負レンズＬ１１、拡大側に凹でレンズ周辺部分が縮小側に変曲されている偏肉比が小さいにスカスレンズＬ１２、拡大側に凸の負レンズＬ１３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、両凸レンズＬ２１、縮小側に凹の負レンズＬ２２、縮小側に凸の正レンズＬ２３、両凹レンズＬ２４、拡大側に凸の正レンズＬ２５で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

第３レンズ群Ｇ３は正群で、両凸レンズＬ３１、拡大側に凸の正レンズＬ３２、両凹レンズＬ３３、両凸レンズＬ３４、縮小側に凸の負レンズＬ３５、両凸レンズＬ３６で構成されている。

レンズＬ３３とレンズＬ３４は接合されている。

実施例３の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１２．２〜１４．５ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜２．８９、ωｗ＝４３．８°
実施例３のデータを表９に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１０に示す。

投射距離を１５００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１１に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）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、図２に倣って示す。

「実施例４」
実施例４の投射用ズームレンズは、図７に示したものである。

図７に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２５で構成されている。

第１レンズ群Ｇ１は負群で、拡大側に凸の負レンズＬ１１、拡大側に凸で偏肉比が小さいメニスカスレンズＬ１２、拡大側に凸の負レンズＬ１３で構成されている。

第２レンズ群Ｇ２は負群で、両凸レンズＬ２１、両凹レンズＬ２２、縮小側に凸の正レンズＬ２３、両凹レンズＬ２４、両凸レンズＬ２５で構成されている。

レンズＬ２３とレンズＬ２４は接合されている。

レンズＬ３３とレンズＬ３４は接合されている。

実施例４の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１３．７〜１６．４ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜２．８９、ωｗ＝４０．４°
実施例４のデータを表１３に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１４に示す。

投射距離を１７００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１５に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）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、図２に倣って示す。

「実施例５」
実施例５の投射用ズームレンズは、図９に示したものである。

図９に示すように、第１レンズ群Ｇ１はレンズＬ１１ないしＬ１３で構成され、第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２１ないしＬ２５で構成されている。

実施例５の、全系の焦点距離：Ｆの範囲、開口数、広角端における半画角：ωｗは、以下のとおりである。

Ｆ＝１４．６〜１７．９ｍｍ、Ｆｎｏ＝２．５５〜２．８９、ωｗ＝３８．９°
実施例５のデータを表１７に示す。

「非球面のデータ」
非球面のデータを表１８に示す。

投射距離を１８００ｍｍとしたときの、上記レンズ群間隔を、広角端・中間・望遠端について、表１９に示す。

「各条件のパラメータの値」
条件（１）〜（４）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、図２に倣って示す。

各収差図に示すように、各実施例とも、諸収差は高レベルで補正されている。即ち、球面収差、非点収差、像面湾曲、倍率色収差、歪曲収差も十分に補正されている。

実施例１ないし５に示されたように、第１レンズ群Ｇ１は、３枚のレンズで構成されている。

第１レンズ群は、レンズ径の大きいレンズが用いられるが、実施例のように、第１レンズ群の構成を３枚とすることで、第１レンズ群を軽量化できる。

この軽量化により、自重によるレンズの偏心を抑えることができる。

また、第１レンズ群に非球面レンズを少なくとも１枚配することにより、歪曲収差を効果的に小さくすることが可能となる。
実施例１ないし５では、歪曲収差が積極的に小さく補正できているが、これは、第１レンズ群に非球面レンズを配した結果に他ならない。

第１レンズ群Ｇ１には「非点収差と歪曲収差の補正効果」を持たせている。

実施例１ないし５においてはまた、第１レンズ群Ｇ１の「最も拡大側の面を、拡大側に凸面形状、最も縮小側の面は凹面形状」としている。

このようにすることにより、変倍時における「像面湾曲と歪曲収差の変動を低減」させる効果を得ることができている。

上記の如く、実施例１ないし５の投射用ズームレンズは何れも、広角端から望遠端への変倍の際、第１レンズ群Ｇ１が固定である。

そして、第２レンズ群Ｇ２は縮小側に移動し、第３レンズ群Ｇ３は拡大側に移動する。

このようにすることにより、変倍の際の諸収差の変動を小さくできている。

また、実施例１ないし５の投射用ズームレンズの「広角端における半画角：ωｗ」は、何れも、３８度を超えている。

即ち、上記半画角：ωｗは、請求項１ないし５においてそれぞれ、４２．１度、４２．１度、４３．８度、４０．４度、３８．９度である。

前述の如く、３レンズ群構成の投射用ズームレンズとしては「負・正・正」の屈折力配分をもつものとして、特許文献１、２に記載のものが知られている。

これら特許文献１、２に記載された投射用ズームレンズは、変倍時の収差は十分に抑制されて性能良好である。

しかし、特許文献１記載の投射用ズームレンズは、広角端における半画角は２９度に留まっている。

また、特許文献２記載の投射用ズームレンズは、広角端における半画角が３８度に留まっている。

この発明の投射用ズームレンズは「負・負・正」の屈折力配分を採用し、実施例１ないし５のように「３８度を超える大きな半画角」を広角端において実現できている。

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群

特許第５１５２８５４号公報特許第４６０１４３０号公報

Claims

画像表示素子に表示された投射用画像を、被投射面に、前記投射用画像の拡大画像として投射し、拡大表示させる画像表示装置の投射光学系を構成する投射用ズームレンズであって、
拡大側から縮小側へ向かって順次、負の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群を有し、第３レンズ群内に開口絞りを配してなる、３レンズ群構成の投射用ズームレンズ。
請求項１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、第２レンズ群の焦点距離：ｆ２が、条件：
（１）０．１０＜ｆ１／ｆ２＜０．２５
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１または２に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、レンズ全系の広角端の焦点距離：Ｆｗが、条件：
（２）１．５＜｜ｆ１｜／Ｆｗ＜２．１
を満足すること特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし３の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第３レンズ群の焦点距離：ｆ３、レンズ全系の広角端の焦点距離：Ｆｗが、条件：
（３）１．９＜ｆ３／Ｆｗ＜２．７
を満足すること特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし４の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
変倍時には最も拡大側のレンズ群が固定されることを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項５記載の投射用ズームレンズにおいて、
変倍時には、第２レンズ群と第３レンズ群とが移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項６記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端から望遠端への変倍に際して、第２レンズ群が縮小側へ、第３レンズ群が拡大側へ、それぞれ移動することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし７の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群の屈折力が、絶対値において最も大きいことを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし８の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
広角端における半画角：ωｗが、条件：
（４）３８度＜ ωｗ
を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１ないし９の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群が、３枚以下のレンズで構成されていることを特徴とする投射用ズームレンズ。
請求項１〜１０の任意の１に記載の投射用ズームレンズにおいて、
第１レンズ群が、非球面のレンズを少なくとも１枚有することを特徴とする投射用ズームレンズ。
光源と、
投射されるべき投射用画像を表示する画像表示素子と、
前記光源から射出した光で、上記画像表示素子を照明する照明光学系と、
該照明光学系により照射され、前記投射用画像により変調された投射光束を入射され、被投射面に前記投射用画像の拡大画像を投射する投射光学系と、を備え、
前記投射光学系として、請求項１ないし１１の任意の１に記載の投射用ズームレンズを用いることを特徴とする画像表示装置。