JPH11231218A - 投写用ズームレンズおよびプロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度の液晶プロジェクタ装置に適した倍
率色収差が小さく、簡易な構成の投写用ズームレンズを
提供する。 【解決手段】 スクリーン９の側に設置される各色の光
束に共通した構成の投影レンズ１０に加え、各色の光束
の光源側に個々に設置される補助レンズ１１Ｒおよび１
１Ｂを設けることにより、補助レンズ１１の側で倍率色
収差が発生しないように各波長の光束に適した補正を行
った後に投影レンズ１０に入射できるので、極めてシン
プルで簡易な構成により高い結像性能を備えた投写用ズ
ームレンズ１を提供することができる。したがって、本
発明の投写用ズームレンズ１０を用いることにより、今
後、パーソナルコンピュータの出力装置などとしてライ
トバルブが高解像度化するのに十分に対応でき、さら
に、小型軽量で、低コストで供給可能なプロジェクタ装
置８を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ライトバルブ表示
された像をスクリーン上に拡大投影するプロジェクタ装
置の投写用ズームレンズに関し、特に、液晶カラープロ
ジェクタ装置に好適な投写用ズームレンズに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１３に、一般的な３板式の液晶プロジ
ェクタの概略構成を示してある。画像をスクリーンなど
に拡大投影可能なプロジェクタ装置８は、一般に入射側
から供給された画像をスクリーンに向かって投影する投
写用ズームレンズ１と、この投写用ズームレンズ１に画
像を供給する画像形成装置７とを備えている。液晶プロ
ジェクタ装置の場合は、画像形成装置７のライトバルブ
として液晶パネルが採用されており、図１３に示したプ
ロジェクタ装置８においては、白色光源６と、この光源
６から放射された光を色分解するダイクロイックミラー
５Ｒおよび５Ｇと、赤色、緑色および青色に色分解され
た各色の画像を形成する透過型表示媒体（ライトバル
ブ）である液晶パネル３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒとを備えて
いる。これらの液晶パネル３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒによっ
て形成された投写用の画像は反射ミラー４によってダイ
クロイックプリズム２に導かれ、色合成された後、投写
用レンズ１に入射される。そして、各液晶ライトバルブ
３Ｂ、３Ｇおよび３Ｒに表示された画像が拡大および合
成されてスクリーン９の上に結像される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような液晶プロジ
ェクタに用いられる投写用（投影用）ズームレンズは、
ダイクロイックプリズム２を挿入するために長いバック
フォーカスが必要であり、さらに、ダイクロイックプリ
ズムが分光特性上、入射角の依存性が大きいので液晶パ
ネル側の構成はテレセントリックな光線にしなくてはな
らない。また、上記の３板式の画像形成装置に限らず、
液晶ライトバルブを用いる場合は、液晶パネルの視角が
それほど大きくなく、画質の角度依存性が大きいので投
写用レンズの入射側はテレセントリックであることが望
ましい。

【０００４】さらに、近年、このような液晶プロジェク
タはコンピュータの表示装置として多用されており、投
写画像の色ずれは厳しく制限され、たとえば、色収差が
液晶の１画素程度以内に収まるような高い性能が投写用
レンズに要求されている。加えて、パーソナルコンピュ
ータのディスプレイアダプタが従来のＶＧＡから、ＳＶ
ＧＡさらにはＸＧＡと高解像度化されているために、色
収差の許容値はいっそう厳しくなる傾向にある。色ずれ
を小さくするためには色消し用のレンズを付加する必要
があるので、投写用レンズの構成枚数は増える、したが
って、投写用レンズは大型で、重く、さらに高価なもの
になってしまう。また、投写用レンズの構成枚数が増加
すると、明るく大きな画像を得ることが難しくなるの
で、口径が大きく、透過率の高いレンズを採用する必要
があり、投写用レンズはさらに大きく、重く、また、高
価になってしまう。

【０００５】その一方で、パーソナルコンピュータの出
力装置として小型で手軽に利用でき、さらに、低コスト
で供給可能なプロジェクタ装置が強く要望されている。
そして、そのようなプロジェクタ装置の性能として、上
記のようなコンピュータの出力装置として十分な性能、
特に色ずれのない明るく大きな画像を近距離で得られる
ことが要求されていることは言うまでもない。

【０００６】そこで、本発明においては、少ない構成枚
数で、色ずれの非常に小さな画像を投影できる投写用ズ
ームレンズおよびそれを用いたプロジェクタ装置を提供
することを目的としている。そして、パーソナルコンピ
ュータなどの出力装置として十分な結像性能を備えた軽
くコンパクトで低コストで供給可能な投写用ズームレン
ズおよびプロジェクタ装置を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従来の投写用レンズにお
いてはレンズ群などの単位でパワーの異なるレンズを組
み合わせて色消しを行っていた。これに対し、本発明に
おいては、３板式のプロジェクタ装置などでは各色毎の
画像が形成されることに着目し、各色の光束に倍率色収
差を補正できる程度で結像性能に影響を与えない程度の
パワーの補正レンズを個々に挿入することにより色消し
を行い、投影レンズ側で色収差補正するための負荷を大
幅に小さくしている。すなわち、本発明の投写用ズーム
レンズは、入射側がテレセントリックとなったカラー画
像の投写用ズームレンズであって、スクリーン側に配置
された赤色、緑色および青色の光束に共通する複数枚構
成のズーミング可能な投影レンズと、赤色または青色の
光源側に配置された補助レンズとを有することを特徴と
している。

【０００８】赤色あるいは青色の光束を基準として他の
色の光束を補正するように補助レンズを設けてももちろ
ん良い。可視光の中央領域である緑色の光束を基準とし
て、赤色、青色またはその両方の光束に倍率色収差の補
正ができる程度のパワーの補助レンズを設けることによ
り、結像性能に影響を及ぼさずに倍率色収差の補正が可
能である。そして補助レンズにより、投影レンズに対し
て色ずれが少なくなるように色毎にすでに補正された光
束を入射することができる。したがって、投影レンズで
は倍率色収差の補正を厳しく行う必要がないので、少な
い構成枚数の投影レンズによって明瞭で色ずれの非常に
少ない画像を投写することが可能となる。このため、コ
ンパクトで軽く、さらに、明るい画像が得られる投写用
ズームレンズを提供することができる。また、投影レン
ズにおいて倍率色収差の補正を行うために従来用いてい
た高屈折率なガラスレンズや異常分散性のガラスレンズ
などの高価なレンズも不要となる。したがって、本発明
の投写用ズームレンズと、この投写用ズームレンズの入
射側に赤色、緑色および青色の各々の投写用の画像を供
給可能な液晶パネルなどの画像形成装置とを備えたプロ
ジェクタ装置は、色ずれがなくクリアな画像を投写で
き、パーソナルコンピュータなどの出力装置として十分
な結像性能を発揮できる。そして、軽くコンパクトなプ
ロジェクタ装置として低コストで供給することができ
る。

【０００９】このような本発明の投写用ズームレンズ
は、３レンズ方式のプロジェクタ装置に対してもちろん
適用できるが、ダイクロイックミラーあるいはダイクロ
イックプリズムを用いた１レンズ方式のプロジェクタ装
置であれば、投影レンズは１つですむ。投写用の画像を
１つに合成可能なダイクロイックプリズムを用いたプロ
ジェクタ装置においては、投影レンズをダイクロイック
プリズムのスクリーン側に配置し、補正レンズをダイク
ロイックプリズムの各々の光束の画像形成装置側に配置
することが可能である。したがって、本発明の投写用ズ
ームレンズを、ダイクロイックプリズムの画像形成装置
側に新たに薄い補助レンズが付加された、ほとんどプロ
ジェクタ装置の基本的な構成には影響を与えない配置で
導入することができる。

【００１０】本発明の投写用ズームレンズに用いられる
補助レンズは、結像性能に影響がでない程度の非常に弱
いパワーであることが望ましいので、補助レンズは一枚
構成で十分である。したがって、投影レンズと補助レン
ズという組み合わせであってもパワーの弱いレンズを一
枚追加するだけで良く、従来の投写用レンズよりも簡易
な構成で実現できる。

【００１１】また、補助レンズは液晶パネルに近い位置
に配置されるので、液晶パネルと同程度の材質、すなわ
ち、プラスチック製のレンズを採用することも可能であ
る。さらに、面精度も液晶パネルと同程度で問題はな
く、従来の投写用ズームレンズに用いられるレンズの数
十分の１、数百分の１あるいはそれ以下の面精度のレン
ズでも十分な性能を発揮できる。したがって、補助レン
ズを追設してもコストあるいは投写用ズームレンズの配
置などに与える影響はなく、後述するように投影レンズ
の構成を簡略化できるので、それに伴う効果を最大限に
引き出すことができる。

【００１２】このように、補正レンズで色収差の補正が
行われているので、投影レンズの構成枚数を少なくする
ことができ、投写用レンズ全体としては従来の投写用レ
ンズよりも少ない枚数で同等あるいはそれ以上の結像性
能、特に、倍率色収差の補正能力の高い投写用ズームレ
ンズを提供できる。投影レンズとしては、スクリーン側
から順に、負の屈折力で一枚構成の第１のレンズ群と、
正の屈折力で一枚構成の第２のレンズ群と、負の屈折力
の第３のレンズ群と、正の屈折力の第４のレンズ群とを
備えており、前記第２および第３のレンズ群を移動する
ことによりズーミングができる簡易な構成で十分な結像
性能を得ることができる。さらに、第４のレンズ群をス
クリーン側の前群と、入射側の後群とに分けて、ズーミ
ングするときに前群および後群の間隔を制御することに
より、結像性能を向上することができる。また、第１の
レンズ群のスクリーン側を非球面にすることによっても
性能を向上することができる。特に、本発明の投写用ズ
ームレンズは、構成枚数が少なく明るい画像が得られる
構成なので、プラスチックレンズを多用することが可能
であり、コストを下げることができると共に非球面を導
入して容易に結像性能を向上できる。

【００１３】さらに、本発明の投写用ズームレンズにお
いては投影レンズのｅ線（５４６．１ｎｍ）での焦点距
離ｆｅと、投影レンズの波長６１０ｎｍまたは４６０ｎ
ｍの焦点距離ｆｃと、補助レンズの波長６１０ｎｍまた
は４６０ｎｍの焦点距離ｆｃｈとが次の式を満たすこと
が望ましい。

【００１４】 ２５０ ＜｜（ｆｃ−ｆｅ）×ｆｃｈ｜＜ １０００ ・・・（１） 可視光の中央領域の緑色の光束（以下ではＧ光）に相当
する波長５４６．１ｎｍの投影レンズの焦点距離ｆｅ
と、他の色の光束（波長６１０ｎｍは赤色の光束（以下
ではＲ光）、波長４６０ｎｍは青色の光束（以下ではＢ
光））に相当する波長の投影レンズの焦点距離ｆｃとの
差と、補助レンズの焦点距離ｆｃの積の絶対値が（１）
式の下限を下回ると、望遠端における倍率色収差の補正
が困難となり、さらに、補助レンズに結像レンズとして
の効果が現れて投写用レンズの結像性能に影響が現れて
しまう。一方、（１）式の上限を上回ると、補助レンズ
としての性能が不足し倍率色収差の除去効果が得られ
ず、広角端における倍率色収差の除去ができなくなって
しまう。

【００１５】さらに、本発明の投写用レンズにおいて
は、投影レンズの第１のレンズ群の焦点距離ｆ１と、第
２群のレンズ群の焦点距離ｆ２とが次の式を満たすこと
が望ましい。

【００１６】 −２．５ ＜（ｆ１／ｆ２）＜ −０．５ ・・・（２） 投影レンズの第１のレンズ群の焦点距離ｆ１と、第２の
レンズ群の焦点距離ｆ２との比が（２）式の下限を下回
ると、像面湾曲が発生しやすくなり投影レンズ側の結像
性能が低下するので広角端から望遠端にわたる全域で倍
率色収差が発生してしまう。一方、（２）式の上限を上
回ると投影レンズのバックフォーカスが長く取れずにテ
レセントリックな光学系としての性能を得ることが難し
くなり、また、歪曲収差が発生して易くなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】［実施例１］図１に、本発明の実
施例１に係る投写用ズームレンズ１を用いたプロジェク
タの光学系を示してある。また、図２に、本例の投写用
ズームレンズ１が、拡大表示する状態である広角端
（ａ）、標準状態である望遠端（ｃ）および中間の状態
（ｂ）における各レンズの位置を示してある。例示した
プロジェクタ８の全体的な構成は図１３に基づき説明し
たものと同様であり、その光学系のうち、投写用ズーム
レンズに関する部分を図１に抜き出して示してある。本
図に示したプロジェクタ装置８においては不図示の光源
からの光が赤色、緑色および青色に分割され、画像形成
装置であるそれぞれの液晶パネル３Ｒ、３Ｇおよび３Ｒ
を通りダイクロイックプリズム２によって合成され、さ
らに、投写用ズームレンズ１によってスクリーン９に投
写される。このようにして、スクリーン９には、液晶パ
ネル３Ｒ、３Ｇおよび３Ｒに形成された画像が合成され
たカラー画像が形成される。本例の投写用ズームレンズ
１は、ダイクロイックプリズム２のスクリーン９に配置
された各光束Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に共通の投影レンズ
１０と、ダイクロイックプリズム２の赤色Ｒの光源側に
配置された補助レンズ１１Ｒと、ダイクロイックプリズ
ム２の青色Ｇの光源側に配置された補助レンズ１１Ｂと
を備えている。

【００１８】本例の投写用ズームレンズ１の投影レンズ
１０は、スクリーン９の側から４つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ
４にグループ分けされた８枚のレンズＬ１１〜Ｌ４４に
よって構成されており、各レンズの詳細なデータは以下
に示した通りである。最もスクリーン９の側に配置され
た第１のレンズ群Ｇ１は、負の屈折力を備えたレンズ群
であり、本例では、スクリーン９の側に凸の負のメニス
カスレンズＬ１１の１枚構成となっている。この第１の
レンズ群Ｇ１は変倍中に位置が動かされることはない。

【００１９】次に配置された変倍用の第２のレンズ群Ｇ
２は、正の屈折力を備えたレンズ群であり、本例では、
両凸の正レンズＬ２１の１枚構成となっている。この変
倍用の第２のレンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端に向か
って入射側から反対のスクリーン９の側に向かって光軸
上を移動し、所定の倍率の投写画像がスクリーン上に得
られるようになっている。これに続く第３のレンズ群Ｇ
３は、変倍時に光軸に沿って移動する補正用のレンズ群
であり、負の屈折力を備えたレンズ群が採用されてい
る。本例の投写用ズームレンズ１では、スクリーン側に
凸の正レンズＬ３１と、両凹の負レンズＬ３２との組合
せで構成されている。

【００２０】投写用ズームレンズ１の投影レンズ１０の
うち、最も入射側の第４のレンズ群は、全体が正の屈折
力のレンズ群であり、スクリーン側からダブレットをな
す両凹の負レンズＬ４１および両凸の正レンズＬ４２
と、入射側に凸の正レンズＬ４３、およびスクリーン側
に凸の正レンズＬ４４で構成されている。

【００２１】さらに、本例の投写用ズームレンズ１は、
補助レンズ１１として、Ｒ光側に弱いパワーの入射側に
凸の正レンズ１１Ｒがダイクロイックプリズム２の面に
ほぼ密着するように配置され、Ｂ光側に弱いパワーの入
射側に凹の負レンズ１１Ｂが同様に配置されている。そ
して、Ｇ光側には補助レンズが設けられていない。この
ように、補助レンズ１１Ｒおよび１１Ｂは、それぞれの
波長に適した異なった曲率が付加されており、これによ
ってその波長に適した補正を行って投影レンズ１０で倍
率色収差が発生するのを未然に防止するようにしてい
る。

【００２２】このような本例の投写用ズームレンズ１
は、投影レンズ１０が負−正−負−正の４つのレンズ群
によって構成されており、レトロフォーカス型の組合せ
になるので長いバックフォーカスが確保でき、入射側が
テレセントリックとなった投写用ズームレンズ１となっ
ている。従って、上述したように、ダイクロイックプリ
ズム、あるいは液晶パネルをライトバルブに用いたプロ
ジェクタ８に適した投影用のズームレンズとなってい
る。また、本例の投写用ズームレンズ１は、負の屈折力
のレンズ群Ｇ１がスクリーン側に先行して設けられてい
るので大きな画角が得られ、広角性能の優れた小型で大
きな画像を投写できるズームレンズである。

【００２３】さらに、本例の投写用ズームレンズ１にお
いては、倍率色収差を補正するために弱いパワーの補助
レンズ１１Ｒおよび１１Ｂを設けてあるので、投影レン
ズ１０においては、第１のレンズ群Ｇ１および第２のレ
ンズ群Ｇ２が一枚構成であり、色消し用としてパワーの
異なる複数のレンズの組み合わせ、あるいは、ダブレッ
トをなす複数レンズの組み合わせが採用されていない。
また、第３のレンズ群Ｇ３も色消し用にダブレットとす
る構成は採用されていない。したがって、投影レンズ１
０は８枚構成というほぼ最小の構成で実現されており、
コンパクトでありながら十分な広角性能を持ち、さらに
明るくＦ値の小さな投写用ズームレンズ１を実現するこ
とができる。このため、本例の投写用ズームレンズ１を
用い、短い投影距離で明るい大画像を投写できる小型の
プロジェクタ装置８を提供することができる。

【００２４】さらに、本例の投写用ズームレンズ１にお
いては、投影レンズ１０の波長５４６．１ｎｍのＧ光の
焦点距離ｆｅと、投影レンズ１０の波長６１０ｎｍのＲ
光または波長４６０ｎｍのＢ光の焦点距離ｆｃと、補助
レンズ１１Ｒまたは１１Ｂの焦点距離ｆｃｈとが次の式
を満たすようにして、補助レンズ１１により十分な倍率
色収差補正ができると共に、投影レンズ１０の結像性能
には影響を与えず、良好な結像性能を持った投写用ズー
ムレンズ１が選られるようにしている。

【００２５】 ２５０ ＜｜（ｆｃ−ｆｅ）×ｆｃｈ｜＜ １０００ ・・・（１） また、投影レンズ１０の第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ１と、第２群のレンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２とが次の
式を満たすようにして収差補正が良好な投写用ズームレ
ンズが選られるようにしている。

【００２６】 −２．５ ＜（ｆ１／ｆ２）＜ −０．５ ・・・（２） 以下に示すレンズデータにおいて、ｒｉはスクリーン側
から順番に並んだ各レンズ面の曲率半径、ｄｉはスクリ
ーン側から順番に並んだ各レンズ面の間の距離、ｎｉは
スクリーン側から順番に並んだ各レンズの屈折率（ｄ
線）、νｉはスクリーン側から順番に並んだ各レンズの
アッベ数（ｄ線）を示す。また、本例の投写用ズームレ
ンズ１は、第２のレンズ群Ｇ２の入射側に絞りＳを設け
てあり、絞りＳと両側のレンズ面との距離も記載してい
る。以下に示す各実施例のレンズデータについても同様
である。また、データ内のＩＮＦは絞りおよびプリズム
の面を示しており、長さの単位は特記しない限りｍｍで
記載してある。

【００２７】 レンズデータ ｉ ｒｉ ｄｉ ｎｉ νｉ 1: 103.587 10.00 1.71736 29.50 レンズＬ11 2: 28.697 D2 3: 65.150 4.80 1.72916 54.67 レンズＬ21 4: -81.448 0.20 5: INF D5 絞りＳ 6: 62.453 3.50 1.84666 23.78 レンズＬ31 7: 218.722 14.90 8: -57.895 2.00 1.78590 43.93 レンズＬ32 9: 54.256 D9 10: -55.451 2.40 1.84666 23.78 レンズＬ41 11: 56.907 10.10 1.56384 60.83 レンズＬ42 12: -36.757 0.20 13: 231.976 6.60 1.67003 47.20 レンズＬ43 14: -74.886 0.20 15: 57.964 7.10 1.67003 47.20 レンズＬ44 16: 18608.827 17: INF 33.00 1.51680 64.20 プリズム 18: INF 19R: INF 1.00 1.51680 64.20 補助レンズ11R 19G: INF 19B: INF 1.00 1.51680 64.20 補助レンズ11B 20R: -1600 20B: 850 ズーム状態 ｆ D2 D5 D9 ＦNo． 広角端 37.38 41.36 0.80 10.31 2.50 中間 43.0 35.05 9.22 8.20 2.70 望遠端 48.7 35.05 18.31 4.11 2.90 波長546.1 ｎｍの焦点距離（ｆｅ） 37.40 波長610 ｎｍの補助レンズ以外の焦点距離（ｆｃ１） 37.55 波長610 ｎｍの補助レンズの焦点距離（ｆｃｈ１） 3101.3 波長460 ｎｍの補助レンズ以外の焦点距離（ｆｃ２） 37.13 波長460 ｎｍの補助レンズの焦点距離（ｆｃｈ２）‐１６２０．８ 第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離（ｆ１） −５８．１５ 第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離（ｆ２） 50.12 （１）式は 610 ｎｍについて（ｆｃ１−ｆｅ）×ｆｃｈ１＝465.2 460 ｎｍについて（ｆｃ２−ｆｅ）×ｆｃｈ２＝437.6 （２）式は ｆ１／ｆ２ ＝ -1.16 であり、上述した条件を満足する投写用ズームレンズで
ある。

【００２８】なお、レンズ間隔Ｄ２は、レンズ先端から
２．４ｍの位置に結像したときの数値を示してあり、以
下の実施例においても同様である。

【００２９】図３に本例の投写用ズームレンズの広角端
（ａ）、中間（ｂ）および望遠端（ｃ）における球面収
差、非点収差ならびに歪曲収差をそれぞれ示してある。
球面収差図においてはＲ光（６２０．０ｎｍ）を破線、
Ｇ光（５４６．１ｎｍ）を実線およびＢ光（４６０．０
ｎｍ）を一点鎖線で各波長の収差を示し、非点収差図に
おいてはタンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光
線（Ｓ）を示してある。また、非点収差および歪曲収差
は像高さを縦軸に対して示してある。さらに、図４に本
例の投写用ズームレンズの広角端（ａ）、中間（ｂ）お
よび望遠端（ｃ）における倍率色収差を示してあり、Ｒ
光（破線）とＢ光（一点鎖線）の倍率色収差（横の色収
差）をＧ光（実線）を基準とし、像高さを縦軸として示
してある。なお、以下の各実施例においても同様であ
る。

【００３０】本例の投写用ズームレンズは、焦点距離の
範囲が３７．４〜４８．７と短く、さらに、Ｆ値が２．
５〜２．９と明るいレンズである。さらに、広角端、中
間および望遠端の各状態における倍率色収差も極めて小
さい範囲に収まっている。また、各状態における球面収
差、非点収差および歪曲収差も十分に小さく実用上問題
のない値であり、良好な結像性能を本例の投写用ズーム
レンズは備えている。このように、本例の投写用ズーム
レンズ１は、補正レンズ１１Ｒおよび１１ＢをＲ光およ
びＢ光を各々補正できるようにダイクロイックプリズム
２の上流に設置することにより、投影レンズ１０で無理
な色消しを行う必要がなくなる。したがって、８枚構成
と低コストなタイプの投写用ズームレンズでありながら
倍率色収差が小さく結像性能の良い投写用ズームレンズ
が得られており、画素の色ずれの少ない高解像度の画像
をスクリーンに形成可能な投写用ズームレンズである。
また、少ないレンズ枚数で色収差を補正できるので、小
型軽量で、明るく、広角性能が向上するなどの上述した
ようなレンズ枚数を削減することによって得られるさま
ざまなメリットを備えた投写用ズームレンズを提供する
ことができる。

【００３１】［実施例２］図５に、本発明の実施例２に
係る投写用ズームレンズ１を用いたプロジェクタ装置８
の光学系を抜き出して示してある。また、図６に、広角
端（ａ）、標準状態である望遠端（ｃ）および中間の状
態（ｂ）における各レンズの位置を示してある。なお、
以下の実施例においては、上記の実施例と共通する部分
については同じ符号を付して説明を省略する。本例の投
写用ズームレンズ１もダイクロイックプリズム２のスク
リーン９の側に配置された投影レンズ１０と、ダイクロ
イックプリズム２の光源側に配置された補助レンズ１１
を備えており、本例においては、Ｒ光用の補助レンズ１
１Ｒのみを設置してある。また、投影レンズ１０は、上
記と同様に４つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ４にグループ分けさ
れた８枚のレンズＬ１１〜Ｌ４４によって構成されてお
り、第４のレンズ群Ｇ４を前群Ｇ４１と後群Ｇ４２に分
け、ズーミング時に独立して光軸上を移動できるように
している。このため、広角端から望遠端にわたり中間領
域も含めて画像を表示する際に各々のレンズ群の適当な
部分を用いて結像できるので、いっそう収差および像面
湾曲を改善することが可能となる。特に、本例の投写用
ズームレンズ１ではＢ光の倍率色収差を抑えて性能アッ
プを図ることができるので、Ｂ光用の補正レンズを省い
ても十分な倍率色収差補正が可能であり、補正レンズ１
１としてはＲ光用の１枚を配置してある。

【００３２】各レンズの詳細なデータは以下に示した通
りである。

【００３３】 レンズデータ ｉ ｒｉ ｄｉ ｎｉ νｉ 1: 80.338 2.00 1.67003 47.20 レンズＬ11 2: 32.260 D2 3: 53.072 4.80 1.58913 61.25 レンズＬ21 4: -85.750 1.20 5: INF D5 絞りＳ 6: 33.484 4.20 1.80518 25.46 レンズＬ31 7: 103.223 6.70 8: 95.702 2.00 1.76182 26.61 レンズＬ32 9: 22.895 D9 10: -19.747 2.00 1.84666 23.78 レンズＬ41 11: 75.960 10.70 1.62041 60.34 レンズＬ42 12: -25.966 D12 13: -2531.677 6.30 1.74950 35.04 レンズＬ43 14: -60.454 0.20 15: 66.821 7.00 1.67003 47.20 レンズＬ44 16: -356.185 17: INF 33.00 1.51680 64.20 プリズム 18: INF 19R: INF 1.00 1.51680 64.20 補助レンズ11R 19G: INF 19B: INF 20R: -5700 ズーム状態 ｆ D2 D5 D9 D12 ＦNo． 広角端 37.36 49.20 0.80 10.20 0.80 2.50 中間 43.0 39.50 7.75 9.83 3.92 2.66 望遠端 48.7 31.76 17.87 6.85 4.53 2.82 波長546.1 ｎｍの焦点距離（ｆｅ） 37.31 波長610 ｎｍの補助レンズ以外の焦点距離（ｆｃ１） ３７．３６ 波長６１０ ｎｍの補助レンズの焦点距離（ｆｃｈ１） 11048.5 第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離（ｆ１） -81.41 第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離（ｆ２） 56.15 （１）式は 610 ｎｍについて（ｆｃ１−ｆｅ）×ｆｃｈ１＝552.4 （２）式は ｆ１／ｆ２ ＝ -1.50 であり、上述した条件を満足するレンズである。

【００３４】図７に本例の投写用ズームレンズの広角端
（ａ）、中間（ｂ）および望遠端（ｃ）における球面収
差、非点収差ならびに歪曲収差をそれぞれ示し、また、
図８にそれぞれの状態の倍率色収差を示してある。本例
の投写用ズームレンズも投影レンズ１０が８枚構成の簡
易で低コストな構成でありながら、倍率色収差は非常に
狭い範囲に収められて倍率色収差除去が極めて良好に行
われている投写用ズームレンズであることがわかる。ま
た、図７に示した各収差の値は広角端、中間および望遠
端のそれぞれにおいて実施例１よりもさらに良好な値と
なっており、結像性能の優れた投写用ズームレンズとな
っていることがわかる。

【００３５】さらに焦点距離の範囲が３７．３６〜４
８．７と短く、Ｆ値が２．５〜２．８２と明るいレンズ
であるので、小型軽量で、色ずれがなく、コンピュータ
の出力用として適した明るい高解像の画像を投写できる
投写用ズームレンズを提供できる。

【００３６】［実施例３］図９に、本発明の実施例３に
係る投写用ズームレンズ１を用いたプロジェクタ装置８
の光学系を抜き出して示してある。また、図１０に、広
角端（ａ）、標準状態である望遠端（ｃ）および中間の
状態（ｂ）における各レンズの位置を示してある。本例
の投写用ズームレンズ１も投影レンズ１０に加え、ダイ
クロイックプリズム２の光源側に配置された補助レンズ
１１を備えており、Ｒ光用の補助レンズ１１Ｒのみを設
置してある。また、投影レンズ１０は、上記と同様に４
つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ４にグループ分けされた８枚のレ
ンズＬ１１〜Ｌ４４によって構成されており、第４のレ
ンズ群Ｇ４は上述の投写用ズームレンズと同様に前群Ｇ
４１と後群Ｇ４２に分けたタイプとなっている。さら
に、本例の投写用ズームレンズは、第１のレンズ群Ｇ１
のレンズＬ１１と、第２のレンズ群Ｇ２のレンズＬ２１
としてプラスチック製のレンズを採用し、さらに、第１
のレンズ群Ｇ１のレンズＬ１１のスクリーン側の面（Ｒ
１）を非球面化している。

【００３７】このように、本発明に係る投写用ズームレ
ンズは、補助レンズ１１の採用により、投影レンズ１０
の構成枚数を削減でき、さらに、各群を色消し用に２枚
構成にしたり、ダブレットタイプのレンズを採用する必
要がない。したがって、レンズの材質の選定も自由であ
り、本例のように第１および第２のレンズ群のような口
径の大きなレンズに対しプラスチック製のレンズを採用
していっそうのコストダウンを図ることができる。ま
た、プラスチック製のレンズを採用することにより、レ
ンズ面を非球面化することも容易であり、コストダウン
を図ると共に投写用ズームレンズの結像性能をアップす
ることができる。

【００３８】各レンズの詳細なデータは以下に示した通
りである。

【００３９】 レンズデータ ｉ ｒｉ ｄｉ ｎｉ νｉ 1: 72.770 2.00 1.49140 57.82 レンズＬ11 2: 26.840 D2 3: 45.998 10.00 1.49140 57.82 レンズＬ21 4: -78.539 0.20 5: INF D5 絞りＳ 6: 31.882 5.10 1.84666 23.78 レンズＬ31 7: 161.000 1.20 8: 134.695 6.00 1.76182 26.61 レンズＬ32 9: 21.745 D9 10: -18.813 2.00 1.84666 23.78 レンズＬ41 11: 96.720 9.60 1.62041 60.34 レンズＬ42 12: -24.788 D12 13: -926.987 6.30 1.74950 35.04 レンズＬ43 14: -67.514 0.20 15: 57.817 7.80 1.67003 47.20 レンズＬ44 16: -310.538 17: INF 33.00 1.51680 64.20 プリズム 18: INF 19R: INF 1.00 1.51680 64.20 補助レンズ11R 19G: INF 19B: INF 20R: -5700 ズーム状態 ｆ D2 D5 D9 D12 ＦNo． 広角端 37.40 52.81 0.80 13.82 0.80 2.50 中間 43.0 42.43 10.57 11.54 3.70 2.66 望遠端 48.7 34.21 23.07 7.62 3.34 2.83 面１（レンズＬ１１）の非球面計数 Ｋ＝０．０００００ Ａ＝ ０．９７２３９１×１０^-6 ，Ｂ＝０．１９０３３６×１０^-8 Ｃ＝−０．３６７７８５×１０^-11 ，Ｄ＝０．３４０５０６×１０^-14 ただし、非球面式は次の通りである。

【００４０】 ｘ ＝ （ｙ² ／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ² ／ｒ² ）｝^1/2 ］ ＋ Ａｙ⁴ ＋Ｂｙ⁶ ＋Ｃｙ⁸ ＋Ｄｙ¹⁰ ・・・（３） 波長546.1 ｎｍの焦点距離（ｆｅ） 37.405 波長610 ｎｍの補助レンズ以外の焦点距離（ｆｃ１） 37.446 波長610 ｎｍの補助レンズの焦点距離（ｆｃｈ１） 11400 第１のレンズ群Ｇ１の焦点距離（ｆ１） -87.46 第２のレンズ群Ｇ２の焦点距離（ｆ２） ６０．４１ （１）式は ６１０ ｎｍについて（ｆｃ１−ｆｅ）×ｆｃｈ１＝467.4 （２）式は ｆ１／ｆ２ ＝ -1.45 であり、上述した条件を満足するレンズである。

【００４１】図１１に本例の投写用ズームレンズの広角
端（ａ）、中間（ｂ）および望遠端（ｃ）における球面
収差、非点収差ならびに歪曲収差をそれぞれ示し、ま
た、図１２にそれぞれの状態の倍率色収差を示してあ
る。本例の投写用ズームレンズも投影レンズ１０が８枚
構成の簡易で、さらにプラスチック製のレンズを多用し
たローコストな構成でありながら、倍率色収差は非常に
狭い範囲に収められて色ずれの極めて少ない投写用ズー
ムレンズである。また、図１１に示した各収差の値は広
角端、中間および望遠端のそれぞれにおいて実用上十分
に良好な値となっており、結像性能の優れた投写用ズー
ムレンズとなっていることがわかる。

【００４２】さらに、本例の投写用ズームレンズも焦点
距離の範囲が３７．４０〜４８．７と短く、Ｆ値が２．
５〜２．８３と明るいレンズである。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したように本発明の投写用ズ
ームレンズは、スクリーン側に設置される各色の光束に
共通した構成の投影レンズと、各色の光束の光源側に個
々に設置される補助レンズとを備えており、補助レンズ
の側で倍率色収差が発生しないように各波長の光束に適
した補正を行った後に投影レンズに入射できるようにし
ている。したがって、投影レンズでは色収差補正の負担
がなく、極めてシンプルで簡易な構成により高い結像性
能を実現できる。このため、本発明の投写用ズームレン
ズを用いることにより、構成枚数が少なく簡易な構成で
ありながら、高解像度に対応した倍率色収差の除去が可
能であるという、従来の投写レンズでは相反する特性を
両立させた投写用ズームレンズを提供することが可能と
なる。したがって、本発明の投写用ズームレンズを用い
ることにより、今後、パーソナルコンピュータの出力装
置などとして液晶等の画像形成装置のライトバルブが高
解像度化するのに十分に対応でき、さらに、小型軽量
で、低コストで供給可能なプロジェクタ装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の投写用ズームレンズの構成
を示す図である。

【図２】図１に示す投写用ズームレンズの、広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態におけ
るレンズの配置を示す図である。

【図３】実施例１のレンズの諸収差図であり、広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態の収差
を示す図である。

【図４】実施例１のレンズの倍率色収差を示す図であ
り、広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各
状態の収差を示す図である。

【図５】本発明の実施例２の投写用ズームレンズの構成
を示す図である。

【図６】図５に示す投写用ズームレンズの、広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態におけ
るレンズの配置を示す図である。

【図７】実施例２のレンズの諸収差図であり、広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態の収差
を示す図である。

【図８】実施例２のレンズの倍率色収差を示す図であ
り、広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各
状態の収差を示す図である。

【図９】本発明の実施例３の投写用ズームレンズの構成
を示す図である。

【図１０】図９に示す投写用ズームレンズの、広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態におけ
るレンズの配置を示す図である。

【図１１】実施例３のレンズの諸収差図であり、広角端
（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各状態の収差
を示す図である。

【図１２】実施例３のレンズの倍率色収差を示す図であ
り、広角端（ａ）、望遠端（ｃ）および中間（ｂ）の各
状態の収差を示す図である。

【図１３】液晶プロジェクタの構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ 投写用ズームレンズ ２ ダイクロイックプリズム ３ 液晶パネル ４ 反射ミラー ５ ダイクロイックミラー ６ 光源 ７ 画像形成装置 ８ プロジェクタ装置 ９ スクリーン １０ 投影レンズ １１ 補助レンズ Ｇ１〜Ｇ４ レンズ群 Ｌ１１〜Ｌ４４・・レンズ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射側がテレセントリックとなったカラ
   ー画像の投写用ズームレンズであって、スクリーン側に
   配置された赤色、緑色および青色の光束に共通する複数
   枚構成のズーミング可能な投影レンズと、赤色または青
   色の光源側に配置された補助レンズとを有することを特
   徴とする投写用ズームレンズ。
2. 【請求項２】 請求項１において、赤色および青色の光
   源側に、曲率の異なる赤色用の前記補助レンズおよび青
   色用の前記補助レンズがそれぞれ配置されていることを
   特徴とする投写用ズームレンズ。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記補助レンズは一
   枚構成であることを特徴とする投写用ズームレンズ。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記投影レンズは、
   スクリーン側から順に、負の屈折力で一枚構成の第１の
   レンズ群と、正の屈折力で一枚構成の第２のレンズ群
   と、負の屈折力の第３のレンズ群と、正の屈折力の第４
   のレンズ群とを備えており、前記第２および第３のレン
   ズ群を移動することによりズーミングが可能なことを特
   徴とする投写用ズームレンズ。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記第４のレンズ群
   は、スクリーン側の前群と、入射側の後群とを備えてお
   り、ズーミングするときに前記前群および後群の間隔を
   制御可能であることを特徴とする投写用ズームレンズ。
6. 【請求項６】 請求項４において、前記第１のレンズ群
   のスクリーン側が非球面であることを特徴とする投写用
   ズームレンズ。
7. 【請求項７】 請求項１において、前記投影レンズの波
   長５４６．１ｎｍでの焦点距離ｆｅと、前記投影レンズ
   の波長６１０ｎｍまたは４６０ｎｍの焦点距離ｆｃと、
   前記補助レンズの波長６１０ｎｍまたは４６０ｎｍの焦
   点距離ｆｃｈとが次の式を満たすことを特徴とする投写
   用ズームレンズ。 ２５０ ＜｜（ｆｃ−ｆｅ）×ｆｃｈ｜＜ １０００
8. 【請求項８】 請求項４において、前記投影レンズの前
   記第１のレンズ群の焦点距離ｆ１と、前記第２群のレン
   ズ群の焦点距離ｆ２とが次の式を満たすことを特徴とす
   る投写用ズームレンズ。 −２．５ ＜（ｆ１／ｆ２）＜ −０．５
9. 【請求項９】 請求項１に記載の投写用ズームレンズ
   と、この投写用ズームレンズの入射側に赤色、緑色およ
   び青色の各々の投写用の画像を供給可能な画像形成装置
   とを有することを特徴とするプロジェクタ装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記投写用の画像
    を１つに合成可能なダイクロイックプリズムを有し、前
    記投影レンズは前記ダイクロイックプリズムのスクリー
    ン側に配置され、前記補正レンズは前記ダイクロイック
    プリズムの前記画像形成装置側に配置されていることを
    特徴とするプロジェクタ装置。