JP2015075627A - 投射光学系及び投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、明るい、比較的高性能の投射光学系と、このような投射光学系を組み込んだ投射型画像表示装置とを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る投射光学系は、拡大側から順に配置された第１〜第６のレンズからなる。第１のレンズは、負のパワーを持ち、拡大側に比較して縮小側に強い曲率を持つ両面非球面のレンズである。第２のレンズは、両凸レンズである。第３のレンズと第４のレンズとは、それぞれ縮小側に凸のメニスカスレンズと、縮小側に比較して拡大側に強い曲率を持ち拡大側に凹のレンズとであり、互いに接合されて接合レンズを成す。第５のレンズは、両凸レンズである。第６のレンズは、拡大側にザグ量の大きい形状を有し、かつ少なくとも縮小側の面が非球面の凸レンズである。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示素子の画像を拡大投影するプロジェクターへの組み込みに適した投射光学系及びこれを組み込んだ投射型画像表示装置に関する。

近年、小型のプロジェクターに対するニーズが増加しており、かかるプロジェクターに組み込まれる投射用レンズについても、明るさ等の性能を維持しつつ小型化することが望まれている。

比較的レンズ枚数の少ない投射用レンズとして、例えば、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レンズ群とを配置してなる光学系が開示されている（特許文献１参照）。ここで、第１レンズ群は、拡大側から順に、負レンズからなる第１レンズと、両面が非球面である負の非球面レンズからなる第２レンズとの２枚からなり、第３レンズ群は、４枚のレンズからなり、全体として７枚構成の光学系となっている。
また、同様の投射用レンズとして、７枚のレンズで構成された縮小側にテレセントリックな光学系が開示されている（特許文献２参照）。ここで、第１レンズ群は、少なくとも１枚の負レンズを含む２枚のレンズで構成され、第２レンズ群は、拡大側から順に、凸面を拡大側に向けた正の第２群第１レンズ、凹面を拡大側に向けた負の第２群第２レンズ、凸面を縮小側に向けた正の第２群第３レンズ、正の第２群第４レンズ及び正の第２群第５レンズからなる。
別の投射用レンズとして、拡大側から順に、負の第１レンズ、正の第２レンズ、負のレンズ群及び正の第３レンズを配置してなる光学系が開示されている（特許文献３参照）。ここで、第２及び第３レンズ間に配置されたレンズ群は、正負一対のレンズからなり、全体として５枚構成の光学系となっている。

しかしながら、特許文献１、２の投射用レンズは、いずれも７枚構成の光学系であり、性能の確保が比較的容易であるものの、小型化の要求に十分に応えているとは言い難い。
また、特許文３の投射用レンズは、５枚構成の光学系であり、小型化を達成しやすいと言えるが、Ｆ値２．０程度と暗く、収差を含めて高性能とは言い難い。

特開２００９−２２８１０６号公報 特開２０１２−４２６９７号公報 米国特許第７６７９８３２号明細書

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、小型で、明るい、比較的高性能の投射光学系を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記のような投射光学系を組み込んだ投射型画像表示装置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、拡大側から順に配置された第１〜第６のレンズからなる投射光学系であって、第１のレンズは、負のパワーを持ち、縮小側のザグ量の絶対値が拡大側のザグ量の絶対値よりも大きい両面非球面のレンズであり、第２のレンズは、両凸レンズであり、第３のレンズと第４のレンズとは、それぞれ縮小側に凸のメニスカスレンズと、縮小側に比較して拡大側に強い曲率を持ち拡大側に凹のレンズとであり、互いに接合されて接合レンズを成し、第５のレンズは、両凸レンズであり、第６のレンズは、正のパワーを持ち、拡大側のザグ量の絶対値が縮小側のザグ量の絶対値よりも大きく、かつ少なくとも縮小側の面が非球面の非球面レンズである。

上記投射光学系によれば、第１〜第６のレンズからなる６枚で構成にすることで、枚数が少なく、小型で安価ながら明るい投射レンズを得ることができる。拡大側から縮小側に向かって第１〜第６のレンズをこの順序で配置する。ここで、第１のレンズを負のパワーとし、残りの第２〜第６のレンズを正のパワーとすることで、レトロフォーカスタイプの光学系を実現している。
また、第３のレンズについては、縮小側に凸のメニスカスレンズとすることで、凹面側を拡大側に配することになり、球面収差を効果的に補正できる。本明細書において、拡大側はスクリーン側を意味し、縮小側は表示素子側を意味する。
縮小側に第５のレンズと第６のレンズとを配置し、第５のレンズを両凸レンズとすることで、投射光学系のテレセン性を保つことができる。また、第６のレンズの焦点距離の調整の負担が軽減されるため、非球面を有する第６のレンズの形成が容易である。また、第６のレンズについては、縮小側の面を非球面にすることで、像面湾曲やコマ収差を効果的に補正できる。なお、拡大側の面も非球面にすることで、補正面を分散しつつ補正面を増やすことになり、補正効果を高めることができる。

本発明の一側面によれば、拡大側における投影距離が無限大時のバックフォーカスをＢＦとし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
２．１≧ＢＦ／ｆ≧１．３
を満足する。この場合、性能を維持しつつバックフォーカスを十分長く確保することができ、光合成用のプリズム等を配置する空間を広く確保することができる。

本発明の別の側面によれば、第１及び第６のレンズは、樹脂材料で形成されている。この場合、非球面の自由度を高めた高精度の第１及び第６のレンズを安価に製造することができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第２のレンズの屈折率をｎｄ２として、以下の条件式
ｎｄ２≧１．６
を満足する。
このように、第２のレンズの屈折率を１．６以上にすることにより、ペッツバ―ル和が小さく、前玉径がコンパクトな投射レンズを実現できる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１及び第２のレンズ間に固定絞りを有し、当該固定絞りの径が、当該固定絞りの位置における軸上光線の光線径と同一であり、かつ第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２との距離をｄ１２とし、固定絞りと第２のレンズとの距離をｄｓ２として、以下の条件式
５ｄｓ２≧ｄ１２≧２ｄｓ２
を満足する。なお、上記条件式の２要素ｄ１２，ｄｓ２については、前後の群がフォーカス群となる関係で物体距離（投射距離）によって可変である場合は、それぞれ本光学系で変動する最小の距離のことを言うこととする。
また、固定絞りを第１及び第２のレンズ間で上記条件に適した位置に配し、かつ固定絞り径を定義することで、絞りより拡大側の光学系で適切に光線収差を除去することが可能となる。なお、固定絞りの光軸上での位置が上記条件式の上限を超えてしまうと（つまり、ｄ１２＞５ｄｓ２）、周辺光量の低下が顕著になり、逆に、上記条件式の下限を下回ると（つまり、ｄ１２＜２ｄｓ２）、必要以上の光量を取り込んでしまうため、収差発生による性能劣化が発生する。

本発明のさらに別の側面によれば、接合レンズ内の第３のレンズの屈折率をｎｄ３とし、第４のレンズの屈折率をｎｄ４として、以下の条件式
０．４＞｜ｎｄ３−ｎｄ４｜＞０．１５
を満足する。
接合レンズを構成する第３及び第４のレンズの屈折率が上記条件式を満足することで、倍率色収差等の補正が可能となる。

本発明のさらに別の側面によれば、接合レンズ内の第３のレンズのアッベ数をν３とし、第４のレンズのアッベ数をν４として、以下の条件式
５０＞｜ν３−ν４｜＞２５
を満足する。
接合レンズを構成する第３及び第４のレンズの分散が上記条件式を満足することで、倍率色収差等の補正が可能となる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１のレンズの焦点距離をｆ１とし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
５＞｜ｆ１｜／ｆ＞１．５
を満足する。
第１のレンズの焦点距離が上記条件式を満足することで、製造のばらつきによる性能変動を極力抑えることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第６のレンズの焦点距離をｆ６とし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
５＞｜ｆ６｜／ｆ＞２．５
を満足する。
第６のレンズの焦点距離が上記条件式を満足することで、製造のばらつきによる性能変動を極力抑えることができる。

本発明のさらに別の側面によれば、第１及び第２のレンズの合成焦点距離をｆ１２とし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
５＞｜ｆ１２｜／ｆ＞２
を満足する。
第１及び第２のレンズの合成焦点距離が上記条件式を満足することで、大口径で発生しやすい球面収差を抑えることを可能としている。

本発明のさらに別の側面によれば、実質的に屈折力を有しないレンズをさらに備える。

上記目的を達成するため、本発明に係る投射型画像表示装置は、上述の投射光学系と、投射光学系の光路前段に設けられた像形成光学部とを備える。

実施形態の投射レンズ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。 （Ａ）は、実施例１の投射レンズの断面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、実施例１の投射レンズの収差図である。 （Ａ）は、実施例２の投射レンズの断面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、実施例２の投射レンズの収差図である。 （Ａ）は、実施例３の投射レンズの断面図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）は、実施例３の投射レンズの収差図である。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態に係る投射レンズについて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る投射レンズを組み込んだ投射型画像表示装置としてのプロジェクター２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、固体光源等で構成される。第１インテグレーターレンズ１１，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それぞれ有する。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後述する液晶パネル１８Ｒ、液晶パネル１８Ｇ、及び液晶パネル１８Ｂに形成する。

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、液晶パネル１８Ｇ、及び液晶パネル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、光変調素子又は表示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、表示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、リレーレンズ２４、反射ミラー２３、反射ミラー２５、及びフィールドレンズ１７Ｂを経て、表示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。

クロスダイクロイックプリズム１９は、光合成用のプリズムであり、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、投射レンズ４０へ進行させる。

投射レンズ４０は、各液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂによって変調され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。

以上の光学系部分５０において、クロスダイクロイックプリズム１９と投射レンズ４０とは、各液晶パネル１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂによって形成された画像をスクリーン上に拡大投射するための投射光学系５２を構成する。なお、投射レンズ４０は、単独でも投射光学系５２として機能し得うるので、投射レンズ４０単独で投射光学系５２と呼ぶこともある。以上のような投射光学系５２の光路前段に設けられた液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂ、ダイクロイックミラー１５，２１、偏光変換素子１３、インテグレーターレンズ１１，１２、光源１０等は、像形成光学部５１として機能する。

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、画像処理部８１および表示駆動部８２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。

以下、図２（Ａ）を参照して、本発明の実施形態に係る投射レンズ４０について具体的に説明する。なお、実施形態として例示した投射レンズ４０は、後述する実施例１の投射レンズと同一の構成となっている。

実施形態の投射レンズ４０は、非変倍型のレンズであり、拡大側から順に配置された第１〜第６のレンズＬ１〜Ｌ６からなる。第１のレンズＬ１は、負のパワーを持ち、拡大側に凸のメニスカスレンズである。第１のレンズＬ１の縮小側のザグ量の絶対値は第１のレンズＬ１の拡大側のザグ量の絶対値よりも大きい。第２のレンズＬ２は、正のパワーを持つ両凸レンズである。第３のレンズＬ３は、正のパワーを持つ縮小側に凸のメニスカスレンズである。第４のレンズＬ４は、負のパワーを持つ縮小側に凸のメニスカスレンズである。第３のレンズＬ３と第４のレンズＬ４とは、互いに接合されて接合レンズＬ３４を成す。第５のレンズＬ５は、正のパワーを持つ両凸レンズである。第６のレンズＬ６は、正のパワーを持つ両凸レンズである。また、第６のレンズＬ６の拡大側のザグ量の絶対値は第６のレンズＬ６の縮小側のザグ量の絶対値よりも大きい。以上において、第１のレンズＬ１は、樹脂製の成形品であり、その入射面と射出面とは、非球面である。第６のレンズＬ６は、樹脂製の成形品であり、その入射面と射出面とのうち少なくとも射出面は、非球面である。第１のレンズＬ１及び第６のレンズＬ６は、樹脂材料で形成されているため、非球面の自由度を高めた高精度の第１のレンズＬ１及び第６のレンズＬ６を安価に製造することができる。

上記投射レンズ４０において、第２のレンズＬ２の屈折率は、１．６以上となっている。また、記投射レンズ４０において、第１及び第２のレンズＬ１，Ｌ２間には、固定絞りＡｐｅが配置され、固定絞りＡｐｅの径は、固定絞りＡｐｅの位置における軸上光線の光線径と同一となっている。また、合焦に際しては、第１のレンズＬ１を第２〜第６のレンズＬ２〜Ｌ６に対して光軸ＡＸ方向に沿って拡大側又は縮小側に適宜移動させる。

投射レンズ４０は、液晶パネル１８Ｇ（１８Ｒ，１８Ｂ）の画像形成面Ｉ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、投射レンズ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。

実施形態の投射レンズ４０は、第１〜第６のレンズＬ１〜Ｌ６からなり、拡大側から縮小側に向かって第１〜第６のレンズＬ１〜Ｌ６をこの順序で配置する。このように６枚で構成にすることで、枚数が少なく小型で安価ながら明るい投射レンズとできる。ここで、第１のレンズＬ１を負のパワーとし、残りの第２〜第６のレンズＬ２〜Ｌ６を正のパワーとすることで、レトロフォーカスタイプの光学系を実現している。また、第３のレンズＬ３については、縮小側に凸のメニスカスレンズとすることで、凹面側を拡大側に配することになり、球面収差を効果的に補正できる。縮小側に第５のレンズと第６のレンズとを配置し、第５のレンズＬ５を両凸レンズとすることで、投射レンズ４０のテレセン性を保つことができる。また、第６のレンズＬ６の焦点距離の調整の負担が軽減されるため、非球面を有する第６のレンズＬ６の形成が容易である。また、第６のレンズＬ６については、縮小側の面を非球面にすることで、像面湾曲やコマ収差を効果的に補正できる。なお、拡大側の面も非球面にすることで、補正面を分散しつつ補正面を増やすことになり、補正効果を高めることができる。

投射レンズ４０は、既に説明した条件式（１）を満足する。すなわち、この投射レンズ４０は、拡大側における投影距離が無限大時のバックフォーカスをＢＦとし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式（１）
２．１≧ＢＦ／ｆ≧１．３ … （１）
を満足する。これによれば、この場合、性能を維持しつつバックフォーカスを十分長く確保することができ、光合成用のプリズム等を配置する空間を広く確保することができる。

以上の投射レンズ４０は、上記の条件式（１）に追加して、既に説明した条件式（２）を満足する。すなわち、第２のレンズの屈折率をｎｄ２として、以下の条件式（２）
ｎｄ２≧１．６ … （２）
を満足する。これによれば、ペッツバ―ル和が小さく、前玉径がコンパクトな投射レンズを実現できる。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）等に追加して、既に説明した条件式（３）を満足する。すなわち、第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２との距離をｄ１２とし、固定絞りＡｐｅと第２のレンズＬ２との距離をｄｓ２として、以下の条件式（３）
５ｄｓ２≧ｄ１２≧２ｄｓ２ … （３）
を満足する。なお、上記条件式の２要素ｄ１２，ｄｓ２については、前後のレンズがフォーカス群（移動レンズ）となる関係で物体距離（投射距離）によって可変である場合は、それぞれ本光学系で変動する際に最小となる距離のことを言うこととする。これにより、絞りより拡大側の光学系で適切に光線収差を除去することが可能となる。なお、固定絞りＡｐｅの光軸上での位置が上記条件式の上限を超えてしまうと（つまり、ｄ１２＞５ｄｓ２）、周辺光量の低下が顕著になり、逆に、上記条件式の下限を下回ると（つまり、ｄ１２＜２ｄｓ２）、必要以上の光量を取り込んでしまうため、収差発生による性能劣化が発生する。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）等に追加して、既に説明した条件式（４）を満足する。すなわち、接合レンズＬ３４内の第３のレンズＬ３の屈折率をｎｄ３とし、第４のレンズＬ４の屈折率をｎｄ４として、以下の条件式（４）
０．４＞｜ｎｄ３−ｎｄ４｜＞０．１５ … （４）
を満足する。これによれば、倍率色収差等の補正が可能となる。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）等に追加して、既に説明した条件式（５）を満足する。すなわち、接合レンズＬ３４内の第３のレンズＬ３のアッベ数をν３とし、第４のレンズＬ４のアッベ数をν４として、以下の条件式（５）
５０＞｜ν３−ν４｜＞２５ … （５）
を満足する。これによれば、倍率色収差等の補正が可能となる。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）等に追加して、既に説明した条件式（６）を満足する。すなわち、第１のレンズＬ１の焦点距離をｆ１とし、投射レンズ４０全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
５＞｜ｆ１｜／ｆ＞１．５ … （６）
を満足する。これによれば、製造のばらつきによる性能変動を極力抑えることができる。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）等に追加して、既に説明した条件式（７）を満足する。すなわち、第６のレンズＬ６の焦点距離をｆ６とし、投射レンズ４０全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
５＞｜ｆ６｜／ｆ＞２．５ … （７）
を満足する。これによれば、製造のばらつきによる性能変動を極力抑えることができる。

投射レンズ４０は、上記の条件式（１）等に追加して、既に説明した条件式（８）を満足する。すなわち、第１及び第２のレンズＬ１，Ｌ２の合成焦点距離をｆ１２とし、投射レンズ４０全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
５＞｜ｆ１２｜／ｆ＞２ … （８）
を満足する。これによれば、大口径で発生しやすい球面収差を抑えることを可能としている。

なお、実施形態の投射レンズ４０は、実質的にパワーを持たないレンズをさらに有してもよい。

〔実施例〕
以下、投射レンズ４０の具体的な実施例について説明する。実施例１〜３に共通する諸元の意義を以下にまとめた。
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
μｄ：ｄ線のアッベ数
ｆ：レンズの焦点距離
ＯＢＪ：物体距離
Ａ：フォーカスレンズ間隔
ＳＣ：スクリーン面
Ａｐｅ：第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２との間に設けた固定絞りの位置
Ｌ１〜Ｌ６：レンズ
ＤＰ：バック挿入物（プリズム等）
ＬＶ：表示素子の画像形成面Ｉ

非球面、すなわちそのザグ量ｚ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

（実施例１）
実施例１の投射レンズのレンズ面のデータを以下の表１に示す。なお、表１等において、「Ｌ３／Ｌ４」は、レンズＬ３及びレンズＬ４の接合レンズであることを意味する。また、「＊」は、非球面であることを意味する。「INFINITY」は、∞に相当する。
〔表１〕
面番 要素 R D nd μd f
0 SC INFINITY OBJ
1* L1 110.373 3.10 1.52527 55.93 -26.60
2* L1 12.283 A
3 Ape INFINITY 8.68
4 L2 32.471 5.57 1.70154 41.2 36.41
5 L2 -111.225 4.96
6 INFINITY 16.12
7 L3/L4 -22.411 5.11 1.6516 58.5 -36.80
8 L3/L4 -13.249 1.10 1.84666 23.8
9 L3/L4 -52.684 1.04
10 L5 123.425 6.25 1.65844 50.9 36.74
11 L5 -29.487 0.20
12 L6 41.918 4.92 1.52527 55.93 53.33
13* L6 -81.024 5.00
14 DP INFINITY 26.00 1.51633 64.1
15 DP INFINITY 5.27
16 LV INFINITY 0.00
（なお、固定絞りＡｐｅの直径は、２１．５である。）

以下の表２は、実施例１の特定レンズ面の非球面係数である。なお、以上の表２等において、１０のべき乗数（例えば６．６７×１０^−０６）をＥ（例えば６．６７Ｅ−０６）を用いて表すものとする。
〔表２〕
第1面
K=48.351539, A4=6.67624E-06, A6=-1.36449E-07, A8=8.54694E-10,
A10=-2.07115E-12, A12=-1.36029E-14, A14=9.41557E-17, A16=-1.80597E-19
第2面
K=-0.491964, A4=9.57800E-06, A6=-2.96142E-07, A8=4.39832E-10,
A10=4.58713E-11, A12=-6.32001E-13, A14=3.14417E-15, A16=-5.37308E-18
第13面
K=-3.848983, A4=1.71566E-05, A6=1.58496E-09, A8=-3.77514E-11,
A10=1.75537E-13, A12=0.00000E+00, A14=0.00000E+00, A16=0.00000E+00

以下の表３は、実施例１の投射レンズにおけるフォーカス調整動作を示している。表３中で、「Ａ」は、第１レンズＬ１と固定絞りＡｐｅとの距離に対応している。
〔表３〕
OBJ INFINITY 1800mm 1200mm
A 21.6 21.944 22.09

以下の表４は、実施例１の投射レンズの基本性能をまとめたものである。
〔表４〕
f（焦点距離): 16.45mm
BF(バックフォーカス): 27.41
FNO(Ｆ値): 1.43
有効像円: φ18.5
画角: 29.4°

図２（Ａ）は、実施例１の投射レンズ４１の断面図である。投射レンズ４１は、画像形成面Ｉ上の像を固定倍率で拡大投射するものであり、拡大側から順に、負のパワーを有する第１のレンズＬ１と、固定絞りＡｐｅと、正のパワーを有する第２のレンズＬ２と、負のパワーを有する接合レンズ（第３及び第４のレンズＬ３，Ｌ４）と、正のパワーを有する第５のレンズＬ５と、正のパワーを有する第６のレンズＬ６とからなる。

ここで、第１のレンズＬ１は、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、拡大側及び縮小側の双方が非球面となっている。第２のレンズＬ２は、両凸の正レンズである。第３のレンズＬ３は、拡大側に凹面を向けた正メニスカスレンズである。第４のレンズＬ４は、縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第５のレンズＬ５は、両凸の正レンズである。第６のレンズＬ６は、近軸で両凸の正レンズであり、縮小側が非球面となっている。合焦に際しては、第１のレンズＬ１を移動させる。

図２（Ｂ）〜２（Ｄ）は、実施例１の投射レンズ４１の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。

（実施例２）
実施例２の投射レンズのレンズ面のデータを以下の表５に示す。
〔表５〕
面番 要素 R D nd μd f
0 SC INFINITY OBJ
1* L1 157.827 3.000 1.52527 55.93 -26.90
2* L1 13.155 A
3 Ape INFINITY 7.000
4 L2 44.689 4.973 1.64769 33.84 43.29
5 L2 -84.822 23.353
6 L3/L4 -36.114 5.143 1.5168 64.1 -35.97
7 L3/L4 -17.040 0.950 1.84666 23.8
8 L3/L4 -122.815 1.479
9 L5 113.344 6.932 1.713 53.94 36.26
10 L5 -32.017 0.200
11 L6 59.386 5.172 1.52527 55.93 59.85
12* L6 -60.885 5.000
13 DP INFINITY 26.000 1.5168 64.1
14 DP INFINITY 11.561
15 LV INFINITY 0.000
（なお、固定絞りＡｐｅの直径は、２３．４である。）

以下の表６は、実施例２の特定レンズ面の非球面係数である。
〔表６〕
第1面
K=32.008228, A4=2.61763E-05, A6=-2.30623E-07, A8=9.24528E-10,
A10=-9.34035E-13, A12=-5.26245E-15, A14=1.28884E-17
第2面
K=-0.527953, A4=2.32978E-05, A6=-1.51199E-08, A8=-5.65074E-09,
A10=7.49152E-11, A12=-4.25852E-13, A14=9.03232E-16
第12面
K=-3.088896, A4=1.19290E-05, A6=-3.51254E-09, A8=1.01271E-11,
A10=2.11746E-14, A12=0.00000E+00, A14=0.00000E+00

以下の表７は、実施例２の投射レンズにおけるフォーカス調整動作を示している。
〔表７〕
OBJ INFINITY 1800mm 1200mm
A 26.65 27.02 27.16

以下の表８は、実施例２の投射レンズの基本性能をまとめたものである。
〔表８〕
f（焦点距離): 16.44
BF(in air): 33.705
FNO(Ｆ値): 1.5
有効像円: φ19
画角: 29.6°
（BF(in air)は、バック挿入物がない状態でのバックフォーカスの数値を意味する）

図３（Ａ）は、実施例２の投射レンズ４２の断面図である。投射レンズ４２は、画像形成面Ｉ上の像を固定倍率で拡大投射するものであり、拡大側から順に、負のパワーを有する第１のレンズＬ１と、固定絞りＡｐｅと、正のパワーを有する第２のレンズＬ２と、負のパワーを有する接合レンズ（第３及び第４のレンズＬ３，Ｌ４）と、正のパワーを有する第５のレンズＬ５と、正のパワーを有する第６のレンズＬ６とからなる。

ここで、第１のレンズＬ１は、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、拡大側及び縮小側の双方が非球面となっている。第２のレンズＬ２は、両凸の正レンズである。第３のレンズＬ３は、拡大側に凹面を向けた正メニスカスレンズである。第４のレンズＬ４は、縮小側に凸面を向けた負メニスカスレンズである。第５のレンズＬ５は、両凸の正レンズである。第６のレンズＬ６は、近軸で両凸の正レンズであり、縮小側が非球面となっている。合焦に際しては、第１のレンズＬ１を移動させる。

図３（Ｂ）〜３（Ｄ）は、実施例２の投射レンズ４２の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。

（実施例３）
実施例３の投射レンズのレンズ面のデータを以下の表９に示す。
〔表９〕
面番 要素 R D nd μd f
0 SC INFINITY OBJ
1* L1 99.336 3.000 1.52527 55.93 -26.29
2* L1 12.000 A
3 Ape INFINITY 6.000
4 L2 44.080 5.173 1.834 37.34 33.82
5 L2 -74.151 17.442
6 L3/L4 -65.158 6.172 1.62299 58.12 -30.98
7 L3/L4 -14.676 0.950 1.80518 25.42
8 L3/L4 85.691 2.942
9 L5 51.074 7.648 1.7725 49.62 28.66
10 L5 -36.540 4.928
11* L6 26.193 4.804 1.52527 55.93 58.53
12* L6 165.816 2.000
13 DP INFINITY 24.000 1.5168 64.1
14 DP INFINITY 3.867
15 LV INFINITY 0.000
（なお、固定絞りＡｐｅの直径は、２２．９である。）

以下の表１０は、実施例３の特定レンズ面の非球面係数である。
〔表１０〕
第1面
K=35.95000, A4=7.62961E-06, A6=-1.60106E-07, A8=8.48025E-10,
A10=-1.73752E-12, A12=-1.32793E-14, A14=8.88013E-17,
A16=-1.65550E-19
第2面
K=-0.460000, A4=7.54477E-06, A6=-2.28971E-07, A8=-9.24175E-10,
A10=4.54942E-11, A12=-5.98820E-13, A14=3.40110E-15,
A16=-7.36095E-18
第11面
K=0.170000, A4=-2.62587E-06, A6=2.10873E-08, A8=-1.22253E-10,
A10=-2.47621E-12, A12=2.43976E-15, A14=-3.42510E-17,
A16=0.00000E+00
第12面
K=52.210000, A4=2.03543E-05, A6=3.43663E-08, A8=-1.53945E-10,
A10=-2.48666E-12, A12=-1.51321E-14, A14=5.02699E-17,
A16=0.00000E+00

以下の表１１は、実施例３の投射レンズにおけるフォーカス調整動作を示している。
〔表１１〕
OBJ INFINITY 1800mm 1200mm
A 21.847 22.167 22.3

以下の表１２は、実施例３の投射レンズの基本性能をまとめたものである。
〔表１２〕
f（焦点距離): 16.45
BF(in air): 21.69
FNO(Ｆ値): 1.36
有効像円: φ18.8
画角: 29.8°
（BF(in air)は、バック挿入物がない状態でのバックフォーカスの数値を意味する）

図４（Ａ）は、実施例３の投射レンズ４３の断面図である。投射レンズ４３は、画像形成面Ｉ上の像を固定倍率で拡大投射するものであり、拡大側から順に、負のパワーを有する第１のレンズＬ１と、固定絞りＡｐｅと、正のパワーを有する第２のレンズＬ２と、負のパワーを有する接合レンズ（第３及び第４のレンズＬ３，Ｌ４）と、正のパワーを有する第５のレンズＬ５と、正のパワーを有する第６のレンズＬ６とからなる。

ここで、第１のレンズＬ１は、拡大側に凸面を向けた負メニスカスレンズであり、拡大側及び縮小側の双方が非球面となっている。第２のレンズＬ２は、両凸の正レンズである。第３のレンズＬ３は、拡大側に凹面を向けた正メニスカスレンズである。第４のレンズＬ４は、両凹の負レンズである。第５のレンズＬ５は、両凸の正レンズである。第６のレンズＬ６は、近軸で拡大側に凸面を向けた正メニスカスレンズであり、拡大側及び縮小側の双方が非球面となっている。合焦に際しては、第１のレンズＬ１を移動させる。

図４（Ｂ）〜４（Ｄ）は、実施例３の投射レンズ４３の収差図（球面収差、非点収差及び歪曲収差）である。

〔実施例のまとめ〕
以下の表１３に、各実施例１〜３について、条件式（１）〜（８）関する数値データをまとめた。
〔表１３〕

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１〜３において、レンズＬ１〜Ｌ６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、投射レンズ４０による拡大投射の対象は、液晶パネル１８Ｇ，１８Ｒ，１８Ｂに限らず、マイクロミラーを画素とするデジタル・マイクロミラー・デバイス等の各種光変調素子によって形成された画像を投射レンズ４０によって拡大投射することができる。

４０…投射レンズ、 ４１−４３…投射レンズ、 Ｌ１〜Ｌ６…レンズ、 ＯＡ…光軸、 Ａｐｅ…固定絞り、 Ｉ…画像形成面、 ２…プロジェクター（投射型画像表示装置）、 ５１…像形成光学部、 ５２…投射光学系

Claims (12)

1. 拡大側から順に配置された第１〜第６のレンズからなる投射光学系であって、
   前記第１のレンズは、負のパワーを持ち、縮小側のザグ量の絶対値が拡大側のザグ量の絶対値よりも大きい両面非球面のレンズであり、
   前記第２のレンズは、両凸レンズであり、
   前記第３のレンズと第４のレンズとは、それぞれ縮小側に凸のメニスカスレンズと、縮小側に比較して拡大側に強い曲率を持ち拡大側に凹のレンズとであり、互いに接合されて接合レンズを成し、
   前記第５のレンズは、両凸レンズであり、
   前記第６のレンズは、正のパワーを持ち、拡大側のザグ量の絶対値が縮小側のザグ量の絶対値よりも大きく、かつ少なくとも縮小側の面が非球面の非球面レンズである、投射光学系。
2. 拡大側における投影距離が無限大時のバックフォーカスをＢＦとし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
   ２．１≧ＢＦ／ｆ≧１．３
   を満足する、請求項１に記載の投射光学系。
3. 前記第１及び第６のレンズは、樹脂材料で形成されている、請求項１及び２のいずれか一項に記載の投射光学系。
4. 前記第２のレンズの屈折率をｎｄ２として、以下の条件式
   ｎｄ２≧１．６
   を満足する、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１及び第２のレンズ間に固定絞りを有し、当該固定絞りの径が、当該固定絞りの位置における軸上光線の光線径と同一であり、かつ第１のレンズＬ１と第２のレンズＬ２との距離をｄ１２とし、前記固定絞りと前記第２のレンズとの距離をｄｓ２として、以下の条件式
   ５ｄｓ２≧ｄ１２≧２ｄｓ２
   を満足する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の投射光学系。
6. 前記接合レンズ内の前記第３のレンズの屈折率をｎｄ３とし、前記第４のレンズの屈折率をｎｄ４として、以下の条件式
   ０．４＞｜ｎｄ３−ｎｄ４｜＞０．１５
   を満足する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の投射光学系。
7. 前記接合レンズ内の前記第３のレンズのアッベ数をν３とし、前記第４のレンズのアッベ数をν４として、以下の条件式
   ５０＞｜ν３−ν４｜＞２５
   を満足する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の投射光学系。
8. 前記第１のレンズの焦点距離をｆ１とし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
   ５＞｜ｆ１｜／ｆ＞１．５
   を満足する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の投射光学系。
9. 前記第６のレンズの焦点距離をｆ６とし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
   ５＞｜ｆ６｜／ｆ＞２．５
   を満足する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の投射光学系。
10. 前記第１及び第２のレンズの合成焦点距離をｆ１２とし、全系の焦点距離をｆとして、以下の条件式
    ５＞｜ｆ１２｜／ｆ＞２
    を満足する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の投射光学系。
11. 実質的に屈折力を有しないレンズをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の投射光学系。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の投射光学系と、
    前記投射光学系の光路前段に設けられた像形成光学部とを備える、投射型画像表示装置。

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