JP4469141B2 - 投射用ズームレンズおよび投射型画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等の表示素子に表示された原画像をスクリーン等に拡大投射する投射用ズームレンズおよびこの投射用ズームレンズを搭載してなる投射型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータのモバイル化や通信インフラ構造の整備により、ビジネスの情報化が進む昨今、場所を問わず「情報や画像を視覚的に共有化したプレゼンテーション」が可能なツールとしてフロント投射型のプロジェクタが急速に普及している。
【０００３】
なかでも、ＤＭＤを表示素子として使用するプロジェクタは、１チップでも高精細な画像を得ることができるため、軽量・コンパクト化を図りやすく、普及率が高まっている。ＤＭＤに反射された画像光を拡大して結象させる投射用レンズは、ＤＭＤとの間にＲ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の「３原色の照明光」を導入するプリズムを配置するための「長いバックフォーカス」を必要とする。
【０００４】
かかる投射用レンズはまた、ＤＭＤの反射の全領域からの画像光を「高い効率で取り込み得る」ように、入射瞳を遠方に置いた「縮小側の主光線の角度が光軸と略平行となるテレセントリックな性質」を持つことが好ましい。
【０００５】
これらの性質は、液晶パネルを表示素子として使用する投射用レンズについても同様に必要とされる条件であるが、１チップのＤＭＤを使用する投射用レンズでは倍率色収差も十分に補正されていることが重要である。
【０００６】
また、フロント投射式のプロジェクタには、その使い勝手の面から、１．３倍程度で表示画像を変倍できること、手軽に持ち運びができるようにコンパクトであること、短い投射距離で大画面を投射できること、明るい画像を投射できること等が要請され、このような要請に応えるため、投射用レンズは「ズーム機能を持ち、嵩張らず、高画角でＦナンバが小さい」ものであることが好ましい。
【０００７】
Ｒ・Ｇ・Ｂ３原色の光を導入するプリズムをＤＭＤとの間に配置した投射用ズームレンズとして特許文献１記載のものが知られている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−３５０７２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述要請に応えるべく、長いバックフォーカス・高いテレセントリック性、コンパクト化、諸収差（倍率色収差等）の十分な補正の実現を可能とし、高い像性能を実現できる投射用ズームレンズ、およびこの投射用ズーレンズを搭載した新規な投射型画像表示装置の実現を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の投射用ズームレンズは、縮小側が略テレセントリックであり、広角端から望遠端へ連続変倍する際、３以上のレンズ群が光軸上を独立に移動し、最も拡大側にある第１レンズ群が負の屈折力を持つ。
第１レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを、拡大側から上記順序に配してなる。
上記「縮小側の曲率が大きい正レンズ」と「両面が凹である負レンズ」とは、「貼り合わせられる」か、もしくは「小さな空気間隔を隔てて配列」される（請求項１）。
【００１１】
請求項１記載の投射用ズームレンズは、第１レンズ群内の、上記「縮小側の曲率が大きい正レンズ」と上記「両面が凹である負レンズ」の、ｄ線に対する屈折率をそれぞれＮ_２、Ｎ_３とするとき、これらが、条件：
（１） ０．０８＜Ｎ_２−Ｎ_３＜０．２５
を満足する。
【００１２】
請求項１記載の投射用ズームレンズは、第１レンズ群内の「縮小側の曲率が大きい正レンズ」のアッベ数：ν_２、「両面が凹である負レンズ」のアッベ数：ν_３が、条件：
（２） −３０＜ν_２−ν_３＜−１５
を満足する。
【００１３】
請求項１記載の投射用ズームレンズはまた、第１レンズ群内の「両面が凹である負レンズ」のアッベ数：ν_３と部分分散比：θ_ｇＦが、条件：
（３） ０．０２＜θ_ｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２ν_３）＜０．０６
を満足する。
【００１４】
請求項１記載の投射用ズームレンズは、さらに、広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、拡大側の共役点が無限遠のときのバックフォーカス：Ｂｆ、全系の長さ：Ｌが条件：
（４） １．０＜Ｂｆ／ｆｗ＜１．３
（５） １．４＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜１．８
（６） ３．７＜Ｌ／ｆｗ＜４．５
を満足する。
【００１５】
請求項１記載の投射用ズームレンズはまた、第１レンズ群から縮小側に向かって順に、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群が配された５群構成で、広角端から望遠端へ連続変倍する際、第１レンズ群と第５レンズ群が固定で、第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群が光軸上を拡大側へ移動する構成である。
【００１６】
請求項１または２記載の投射用ズームレンズは「広角端から望遠端へ連続変倍する際、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなり、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が広くなる」構成とすることができる（請求項３）。
【００１７】
上記請求項２記載の投射用ズームレンズは、第４レンズ群内に「少なくとも１面が非球面であるレンズ」が配置された構成であり、第４レンズ群内に配置された非球面を有するレンズをプラスチックレンズとし、その焦点距離：ｆ４ｐ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔが条件：
（７） ０＜｜ｆｔ／ｆ４ｐ｜＜０．１
を満足する（請求項２）。
【００１８】
この発明の「投射型画像表示装置」は、上記請求項１〜３の任意の１に記載の投射用ズームレンズを搭載してなる投射型画像表示装置である。
【００１９】
この投射型画像表示装置は、前述の「ＤＭＤを１チップ使用したフロント投射型のプロジェクタ」として実施することができるほか、「液晶パネルを使用したプロジェクタ」として実施することもできる。
【００２０】
投射用ズームレンズは一般に、広い画角と長いバックフォーカスを持たせるため、負の屈折力を持つレンズ群を先頭とした「ネガティブリード」型ズームレンズである。また、高いテレセントリック性も兼ね備えるため、最も縮小側のレンズ群には正の屈折力を持たせる。
【００２１】
このタイプの投射用ズームレンズでは、「軸外の光線が両端のレンズ群により同方向へ強く曲げられる」ため歪曲収差・倍率色収差が発生し易い。
【００２２】
この発明の投射用ズームレンズは、第１レンズ群内に、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを配し、「縮小側の曲率が大きい正レンズ」と「両面が凹の負レンズ」の２枚を貼り合わせ、あるいは「小さな空気間隔を隔てて配列」した構成としている。
【００２３】
第１群をこのように構成することにより、歪曲収差・倍率色収差の良好な補正を可能とした。
【００２４】
さらに、縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズのそれぞれの、ｄ線に対する屈折率：Ｎ₂、Ｎ₃に条件（１）を課し、上記各レンズの材質のアッベ数：ν₂、ν₃に条件（２）を課することにより、歪曲収差・倍率色収差を十分に小さいものとする。
【００２５】
条件（１）のパラメータ：Ｎ₂−Ｎ₃が下限を越えると、上記縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズとの「貼り合わせ面」もしくは「小さな空気間隔を隔てた２面」の曲率が過大となって、貼り合わせ面若しくは近接しあう面の面形成が困難となる。また、上限を超えると、倍率色収差、コマ収差を良好に保つのが困難になる。
【００２６】
条件（２）のパラメータ：ν₂−ν₃が上限・下限の何れを越えても、大きな倍率色収差が発生してしまう。
【００２７】
レンズの材料となる光学ガラスの屈折率は光の波長により異なり、短い波長になるほど屈折率は大きくなる。また、波長が短くなるにつれて「屈折率の大きくなる度合い」は各光学ガラスの種類で異なっている。
【００２８】
部分分散比：θ_ｇＦは、
ｇ線（４３５．８３ｎｍ）に対する屈折率：ｎｇ、
Ｆ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率：ｎＦ、
ｄ線（５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率：ｎｄ、
Ｃ線（６５６．２７ｎｍ）に対する屈折率：ｎＣ、
を用いて、
θ_ｇＦ＝（ｎｇ−ｎＦ）／（ｎＦ−ｎＣ）
で定義され、「ｇ線とＦ線との間の屈折率差の度合い」を表す。
【００２９】
光学ガラスの種類ごとに「部分分散比：θ_ｇＦを縦軸、アッベ数：νｄを横軸にとった座標系」に各光学ガラスのθ_ｇＦ、νｄの値をプロットすると、その多くは直線上に分布し、これらの光学ガラスは「正常分散ガラス」と呼ばれる。
【００３０】
正常分散ガラスを代表する２つの光学ガラスの座標点を結んだ１本の直線を標準線としたとき、この標準線から比較的大きく離れた光学ガラスも多少存在し、これらは「異常分散ガラス」と呼ばれている。
【００３１】
異常分散ガラスの「標準線から離れる程度」を表す量は「異常分散度」と呼ばれ、条件（３）のパラメータ：θ_ｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２ν₃)がこれにあたる。
【００３２】
この発明の投射用ズームレンズは、第１レンズ群内に配された「両面が凹である負レンズ」の材料を、条件（３）を満足するように選ぶことにより、倍率色収差をより良好に補正することを可能としている。
【００３３】
この理由を、請求項１に示された５群構成の場合を例として説明する。
図３６に、ｇ線の軸外主光線：ｇ_−１と、Ｆ線の軸外主光線：Ｆの光路が模式的に描かれている。表示デバイスの軸外の１点から出た軸外主光線：ｇ_−１と軸外主光線：Ｆは、図中左方（拡大側）へ進むが、絞りＳＴまでは正の屈折力を持つレンズ群の作用が支配的であるため、軸外主光線：Ｆの上方を「より波長の短い軸外主光線：ｇ_−１」が通過する。
【００３４】
絞りＳＴの中心で両主光線：Ｆ、ｇ_-1はクロスしたのち「ｇ_-1」が「Ｆ」より下側となり、正の屈折力を持つ第３レンズ群、第２レンズ群を通過する。ここで「ｇ_-1」は「Ｆ」より大きく上方に曲げられ、「ｇ_-1」と「Ｆ」が再度クロスし、「ｇ_-1」が上側となって第１レンズ群を通過する。
【００３５】
第１レンズ群内に配された「両面が凹である負レンズ」と、その拡大側に配置され「縮小側の曲率が大きい正レンズ」との貼り合わせの面、もしくは、小さな空気間隔を隔てた２つの面において、正レンズの屈折率：Ｎ₂は負レンズの屈折率：Ｎ₃より大きいので両主光線は「図の上方」に曲げられる。
【００３６】
「両面が凹である負レンズ」の材料を、条件（３）を満足する所謂「異常分散ガラス」にすると、短波長の光の「図の上方に曲がる度合い」が正常分散ガラスの場合に比して減少するので、ｇ線の主光線は「ｇ_-2」で示す光路をたどり、スクリーン上において「Ｆ」とのずれが「ｇ_-1」と比して少なくなる。
【００３７】
このような理由により「両面が凹である負レンズを異常分散ガラスにする」ことで倍率色収差を良好に補正することが可能となっている。
【００３８】
条件（３）のパラメータである「異状分散度」は、それが大きいほど倍率色収差を補正する上で有利であり、条件（３）の下限を超えると、倍率色収差を十分に補正することが難しい。一方、条件（３）の上限を超えるような光学ガラスは現在知られていない。
【００３９】
第１レンズ群内に配された「両面が凹である負レンズ」と、その拡大側に配置された正レンズを「貼り合わせ」の構造とすると、レンズの組み上がり偏心を小さく抑えることができる。
【００４０】
一方、異常分散ガラスは「温度による体積膨張」が、他の光学ガラスに比して大きいため、高温または低温環境下では、貼り合わせの面が剥離する危険性があり、投射用ズームレンズが、このような高・低温環境に晒される事態が予想される場合は注意を要する。
【００４１】
この発明の投射用ズームレンズでは、このような場合「異常分散ガラスを材料とする両面が凹である負レンズ」とその拡大側の正レンズを「小さな空気間隔」を隔てた構成とすることで倍率色収差を良好に補正しながら、温度変動に対しても高い適応性を持たせることが可能である。
【００４２】
この発明の投射用ズームレンズでは、上述した倍率色収差の補正を行うためにも、請求項１のように、第１レンズ群から縮小側に向かって、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群を配置した構造とすることが最も好ましい。
【００４３】
そして、変倍に際しては、第１レンズ群と第５レンズ群を固定し、第２レンズ群〜第４レンズ群を第１、第５レンズ群間で移動して行うのが良く、この場合、請求項３のように、広角端から望遠端へ変倍する際、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなり、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が広くなることで、第１、第５レンズ群間の「少ないスペース」を有効に使い十分な変倍比を得るとともに、変倍による球面収差、コマ収差等の諸収差変動を抑えることができる。
【００４４】
条件（４）は、投射用ズームレンズに必要とされる「長いバックフォーカスと大きな画角」を両立させる条件であり、所望の画角を保持しつつ条件（４）の下限を越えるとバックフォーカスが短くなり、照明光を導入するプリズムの配置が困難になる。逆に、条件（４）の上限を越えると、バックフォーカスが長くなりすぎてコンパクト性を損なう。
【００４５】
条件（５）は「長いバックフォーカスと良好な光学性能」を両立させるためのものであり、条件（５）の下限を超えると、第１レンズ群の負の屈折力が過大となり、コマ収差、像面湾曲等の軸外収差を良好に保つのが困難になり、上限を超えると、第１レンズ群の負の屈折力が小さくなりすぎ、所望のバックフォーカスを得られなくなる。
【００４６】
条件（６）は、投射用ズームレンズの「コンパクト性と像性能のバランス」に関するもので、所望の画角を保持しつつ条件（６）の下限を越えると、各レンズ群の屈折力が過大となり、球面収差、コマ収差、非点収差等の補正が困難となり、また、レンズ群を移動するための領域を十分に確保できず、所望の変倍比を得るのが困難となる。
【００４７】
条件（６）の上限を越えると、投射用ズームレンズの全長が長くなってコンパクト性が失われ、さらに「開口絞りから離れた位置に配置されるレンズ」の外径・厚みが大きくなりコストの高いレンズとなってしまう。
【００４８】
請求項２記載の投射用ズームレンズのように、第４レンズ群に「少なくとも１面が非球面であるレンズ」を配置することにより、コマ収差を良好に補正できる。非球面レンズは「成型が容易で安価なプラスチックを材料とするプラスチック非球面レンズ」として構成すると低コスト化が可能となるが、プラスチックレンズは光学ガラスレンズに比して「温度による焦点距離の変化」が大きい。
【００４９】
投射用ズームレンズは、使用時に高エネルギの光線が通過するため、温度上昇を避け難い。プラスチックレンズの屈折力が大きいと、それを搭載した投射用ズームレンズにおいては「温度による焦点距離、ピント位置の変化」が大きくなり好ましくない。
【００５０】
請求項２記載の投射用ズームレンズは、搭載する非球面レンズの材料をプラスチックとして、その屈折力を「条件（７）を満足する」ように選ぶことにより、温度変化による結像性能の変動が極めて少ないレンズを実現可能としている。
【００５１】
【発明の実施形態】
以下、具体的な実施の形態として実施例を５例挙げる。
各実施例において、「Ｓ」により拡大側から数えた面（レンズ面、絞りの面、照明光を導入するプリズムの面および表示素子のカバーガラスの面）の番号を表し、「Ｒ」により各面の曲率半径（非球面にあっては近軸曲率半径）、「Ｄ」により光軸上の面間隔を表す。変倍により変化する面間隔は、広角端時と望遠端時の値を「広角端時／望遠端時」のように併記した。
【００５２】
「Ｎd」と「νd」は、各レンズの材質のｄ線に対する屈折率とアッベ数を表し、「ｆw」、「ｆｔ」はそれぞれ広角端、望遠端時の全系の焦点距離、「ｆ１」は第１レンズ群の焦点距離、「Ｆ／Ｎｏ」は広角端時の明るさを表すＦナンバを表す。「ｏｂｄ」はスクリーンからレンズ第１面（第１レンズ群の最も拡大側のレンズ面）までの距離、「Ｂｆ」は拡大側の共役点が無限遠のときの空気中（プリズム、カバーガラスのない状態）のバックフォーカス、「Ｌ」は投射用ズームレンズ全系の長さを表す。長さの次元を持つ量の単位は「ｍｍ」である。
【００５３】
非球面の形状は、光軸との交点を原点として、光軸に対する高さ：ｈ、光軸方向の変移：Ｚ、近軸曲率：ｃ（上記近軸曲率半径の逆数）、円錐定数：Ｋ、高次項の非球面係数：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとして、周知の式：
Ｚ＝c・h^２／［1＋√｛1−(1＋K)・c^２・h^２｝］+A・h⁴+B・h⁶+C・h⁸+D・h¹⁰+E・h¹²
で表す。
【００５４】
【実施例】
実施例１
図１に、実施例１の投射用ズームレンズのレンズ構成を示す。
拡大側（図面左側）から、負の屈折力の第１レンズ群Ｉ、正の屈折力の第２レンズ群ＩＩ、正の屈折力の第３レンズ群ＩＩＩ、開口絞りＳＴ、負の屈折力の第４レンズ群ＩＶ、正の屈折力の第５レンズ群Ｖを配して構成されている。投射用ズームレンズの縮小側には、照明光を導入するプリズムＰ、カバーガラスＣＧが配されている。
【００５５】
第１レンズ群Ｉは、拡大側より順に、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを配してなり、縮小側の２枚は「小さな空気間隔」を隔てて配置されている。
【００５６】

【００５７】
各条件のパラメータの値
（１）Ｎ₂−Ｎ₃＝０．２１６
（２）ν₂−ν₃＝−２７．７
（３）θ_ｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２ν₃)＝０．０３７
（４）Ｂｆ／ｆw＝１．２３
（５）｜ｆ1｜／ｆw＝１．５４
（６）Ｌ／ｆw＝４．０３
図２、図３は、実施例１の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図で、図４、図５は同様に広角端、望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【００５８】
各収差図は、５５０ｎｍの波長を持つ「緑の光」の収差を示すが、球面収差図、コマ収差図には赤、青の光を代表して６４０ｎｍと４４０ｎｍの収差も表示している。「ω」は半画角で角度の単位は「度」である。非点収差図におけるＳはサジタル像面、Ｍはメリディオナル像面の収差である。
【００５９】
図６、図７は、波長５５０ｎｍの光に対する６４０ｎｍ、４４０ｎｍの光の広角端、望遠端における倍率色収差を示す図である。
【００６０】
実施例２以下の収差図においても同様である。
【００６１】
実施例２
図８に、実施例２の投射用ズームレンズのレンズ構成を図１に倣って示す。
実施例１と同様、第１レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを拡大側から上記順序に配し、縮小側の２枚が「小さな空気間隔」を隔てて配列されている。
【００６２】

【００６３】
各条件のパラメータの値
（１）Ｎ₂−Ｎ₃＝０．１６６
（２）ν₂−ν₃＝−３２．２
（３）θ_ｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２ν₃)＝０．０５０
（４）Ｂｆ／ｆw＝１．１６
（５）｜ｆ1｜／ｆw＝１．５７
（６）Ｌ／ｆw＝４．１４
図９、図１０に、実施例２の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１１、図１２に同様にコマ収差を示す。図１３、図１４にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【００６４】
実施例３
図１５に、実施例３の投射用ズームレンズのレンズ構成を図１に倣って示す。
第１レンズ群は、拡大側より順に、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを配してなり、縮小側の２枚が「貼り合わされたレンズ」となっている。
【００６５】

【００６６】
各条件のパラメータの値
（１）Ｎ₂−Ｎ₃＝０．２００
（２）ν₂−ν₃＝−２６．１
（３）θ_ｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２ν₃)＝０．０３７
（４）Ｂｆ／ｆw＝１．０９
（５）｜ｆ1｜／ｆw＝１．７０
（６）Ｌ／ｆw＝３．７５
図１６、図１７に実施例３の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１８、図１９に同様にコマ収差を示す。
図２０、図２１にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【００６７】
実施例４
図２２に実施例４の投射用ズームレンズのレンズ構成を図１に倣って示す。
【００６８】
実施例３と同様に、第１レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを拡大側から配してなり、縮小側の２枚が「貼り合わされたレンズ」となっている。
【００６９】

【００７０】
各条件のパラメータの値
（１）Ｎ₂−Ｎ₃＝０．０９２
（２）ν₂−ν₃＝−２０．３
（３）θ_ｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２ν₃)＝０．０３７
（４）Ｂｆ／ｆw＝１．１６
（５）｜ｆ1｜／ｆw＝１．５８
（６）Ｌ／ｆw＝４．０３
図２３、図２４に実施例４の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図２５、２６は同様にコマ収差を示す。図２７、図２８にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【００７１】
実施例５
図２９に実施例５の投射用ズームレンズのレンズ構成を図１に倣って示す。
【００７２】
実施例１、２と同様、第１レンズ群は、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側に大きな曲率の正レンズ、両面が凹である負レンズを拡大側から配してなり、縮小側の２枚が「小さな空気間隔を隔てて配置」されている。
第４レンズ群の最も縮小側に「プラスチック非球面レンズ」を配置している。
【００７３】

【００７４】

【００７５】
各条件のパラメータの値
（１）Ｎ₂−Ｎ₃＝０．２１６
（２）ν₂−ν₃＝−２７．７
（３）θ_ｇＦ−(０．６４３８−０．００１６８２ν₃)＝０．０３７
（４）Ｂｆ／ｆw＝１．１６
（５）｜ｆ1｜／ｆw＝１．５１
（６）Ｌ／ｆw＝３．９３
（７）｜ｆｔ／ｆ４ｐ｜＝０．０２ 。
【００７６】
図３０、図３１に、実施例５の投射用ズームレンズの広角端、望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図３２、３３は同様にコマ収差を示す。
【００７７】
図３４、３５にそれぞれ、広角端、望遠端における倍率色収差を示す。
【００７８】
上に挙げた実施例１〜５の投射用ズームレンズは何れも、最も拡大側にある第１レンズ群が負の屈折力を持ち、第１レンズ群が、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを、拡大側から上記順序に配してなり、上記縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズの２枚を、貼り合わせ（実施例３、４）、もしくは、小さな空気間隔を隔てて配置（実施例１、２、５）した構成を有している（請求項１）。
【００７９】
第１レンズ群内の、縮小側の曲率が大きい正レンズと両面が凹である負レンズそれぞれの、ｄ線に対する屈折率：Ｎ_２、Ｎ_３、アッベ数：ν_２、ν_３は、条件：
（１） ０．０８＜Ｎ_２−Ｎ_３＜０．２５
（２） −３０＜ν_２−ν_３＜−１５
を満足している。
【００８０】
さらに、第１レンズ群内の両面が凹である負レンズの部分分散比：θ_ｇＦとアッベ数：ν_３が、条件：
（３） ０．０２＜θ_ｇＦ−（０．６４３８−０．００１６８２ν_３）＜０．０６
を満足している。
【００８１】
実施例１〜５の投射用ズームレンズは何れも、広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、拡大側の共役点が無限遠の時のバックフォーカス：Ｂｆ、全系の長さ：Ｌが、条件：
（４） １．０＜Ｂｆ／ｆｗ＜１．３
（５） １．４＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜１．８
（６） ３．７＜Ｌ／ｆｗ＜４．５
を満足する。
【００８２】
実施例１〜５の投射用ズームレンズは、第１レンズ群Ｉから縮小側に向かって順に、正の屈折力の第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩ、負の屈折力の第４レンズ群ＩＶ、正の屈折力の第５レンズ群Ｖより構成され、広角端から望遠端へ変倍する際、第１レンズ群Ｉ、第５レンズ群Ｖは固定で、他のレンズ群は拡大側へ移動し、第２レンズ群ＩＩ、第３レンズ群ＩＩＩの間隔は狭くなり、第３レンズ群ＩＩＩ、第４レンズ群ＩＶの間隔は広くなるように動く。
【００８３】
実施例５の投射用ズームレンズは、第４レンズ群ＩＶ内にプラスチックを材料とする非球面レンズが配しており、そのプラスチック非球面レンズの焦点距離：ｆ４ｐは、望遠端時の全系の焦点距離：ｆｔに対して、条件：
（７） ０＜｜ｆｔ／ｆ４ｐ｜＜０．１
を満足している。
【００８４】
従って、上記実施例１〜５に代表される本発明の投射用ズームレンズを搭載することで、たとえばＤＭＤ表示素子を１チップ使用する投射型画像表示装置を、軽量・コンパクトに実施でき、さらには倍率色収差が十分に補正された高い表示画像品質を持つものとして実施できる（請求項４）。
【００８５】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、長いバックフォーカスを持ち、高いテレセントリック性を有しながらも、諸収差（倍率色収差等）の十分な補正により高い像性能を実現可能で、コンパクトな投射用ズームレンズおよびこれを搭載した投射型画像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のレンズ構成図である。
【図２】実施例１の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３】実施例１の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図４】実施例１の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図５】実施例１の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図６】実施例１の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図７】実施例１の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図８】実施例２のレンズ構成図である。
【図９】実施例２の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１０】実施例２の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１１】実施例２の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図１２】実施例２の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図１３】実施例２の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図１４】実施例２の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図１５】実施例３のレンズ構成図である。
【図１６】実施例３の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１７】実施例３の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図１８】実施例３の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図１９】実施例３の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図２０】実施例３の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図２１】実施例３の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図２２】実施例４のレンズ構成図である。
【図２３】実施例４の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２４】実施例４の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図２５】実施例４の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図２６】実施例４の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図２７】実施例４の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図２８】実施例４の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図２９】実施例５のレンズ構成図である。
【図３０】実施例５の広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３１】実施例５の望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図である。
【図３２】実施例５の広角端におけるコマ収差を示す図である。
【図３３】実施例５の望遠端におけるコマ収差を示す図である。
【図３４】実施例５の広角端における倍率色収差を示す図である。
【図３５】実施例５の望遠端における倍率色収差を示す図である。
【図３６】投射用ズームレンズの主光線の光路を示す図である。
【符号の説明】
Ｉ 第１レンズ群
ＩＩ 第２レンズ群
ＩＩＩ 第３レンズ群
ＩＶ 第４レンズ群
Ｖ 第５レンズ群
ＳＴ 開口絞り
Ｐ 照明光を導入するプリズム
ＣＧ カバーガラス

Claims (4)

1. 縮小側が略テレセントリックであり、
   広角端から望遠端へ連続変倍する際、３以上のレンズ群が光軸上を独立に移動し、最も拡大側にある第１レンズ群が負の屈折力を持ち、
   上記第１レンズ群が、拡大側に凸のメニスカス負レンズ、縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズを、拡大側から上記順序に配してなり、
   上記縮小側の曲率が大きい正レンズ、両面が凹である負レンズが、貼り合わせられ、もしくは、小さな空気間隔を隔てて配列され、
   上記第１レンズ群から縮小側に向かって順に、正の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、負の屈折力の第４レンズ群、正の屈折力の第５レンズ群が配され、
   広角端から望遠端へ連続変倍する際、上記第１レンズ群と第５レンズ群が固定で、上記第２レンズ群、第３レンズ群および第４レンズ群が、光軸上を拡大側へ移動し、
   上記第１レンズ群内の、縮小側の曲率が大きい正レンズのｄ線に対する屈折率：Ｎ _２ 、両面が凹である負レンズのｄ線に対する屈折率：Ｎ _３ が、条件：
   （１） ０．０８＜Ｎ _２ −Ｎ _３ ＜０．２５
   を満足し、
   上記第１レンズ群内の、縮小側の曲率が大きい正レンズのアッベ数：ν _２ 、両面が凹である負レンズのアッベ数：ν _３ が、条件：
   （２） −３０＜ν _２ −ν _３ ＜−１５
   を満足し、
   上記アッベ数：ν _３ 、上記両面が凹である負レンズの部分分散比：θ _ｇＦ が、条件：
   （３） ０．０２＜θ _ｇＦ −（０．６４３８−０．００１６８２ν _３ ）＜０．０６
   を満足するとともに、
   広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、第１レンズ群の焦点距離：ｆ１、拡大側の共役点が無限遠のときのバックフォーカス：Ｂｆ、全系の長さ：Ｌが条件：
   （４） １．０＜Ｂｆ／ｆｗ＜１．３
   （５） １．４＜｜ｆ１｜／ｆｗ＜１．８
   （６） ３．７＜Ｌ／ｆｗ＜４．５
   を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
2. 請求項１記載の投射用ズームレンズにおいて、
   第４レンズ群内に、少なくとも１面が非球面であるレンズが配置され、このレンズがプラスチックレンズであって、その焦点距離：ｆ４ｐ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔが条件：
   （７） ０＜｜ｆｔ／ｆ４ｐ｜＜０．１
   を満足することを特徴とする投射用ズームレンズ。
3. 請求項１または２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連続変倍する際、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が狭くなり、第３レンズ群と第４レンズ群の間隔が広くなることを特徴とする投射用ズームレンズ。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載の投射用ズームレンズを搭載してなる投射型画像表示装置。

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