JP5363248B2

JP5363248B2 - 投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置

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Publication number: JP5363248B2
Application number: JP2009203371A
Authority: JP
Inventors: 賢天野
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: JP2011053507A

Description

本発明は、投写型表示装置等に搭載される６枚または７枚構成の可変焦点レンズおよびその可変焦点レンズを搭載した投写型表示装置に関し、特に、透過型あるいは反射型の液晶表示装置やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）表示装置等のライトバルブからの映像情報を担持した光束をスクリーン上に拡大投写する小型の投写型可変焦点レンズおよび投写型表示装置に関するものである。

近年、液晶表示装置やＤＭＤ表示装置等のライトバルブを用いた投写型表示装置が広く普及しているが、これに搭載される投写レンズとしても、より高性能で、より明るく、より小型、軽量のものが強く要求されている。

これらの要求をある程度満たす投写用の３群構成のズームレンズとしては、例えば特許文献１、２に記載されたものが知られている。

特開平１０−１３３１１０号公報特開２００７−２５６７１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、広角端でのＦ値が３．０と必ずしも明るくなく、変倍時における球面収差の変動も大き過ぎるという問題がある。さらに、レンズ枚数も１２枚程度と、かなり多く、小型、軽量化という観点からも、その要求を良好に満足したものとはなっていない。

一方、特許文献２はＦ値が２．４と改善されてはいるが、移動群の構成レンズの径が大きく、かつ移動群のレンズ枚数が多く、小型、軽量化という観点からも、その要求を必ずしも満足したものとはなっていない。

本発明は、３群レンズ構成とされ、小型化、軽量化を図り得るとともに、明るく、特に変倍時における諸収差を良好に補正し得る投写型可変焦点レンズおよび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。

本発明の投写型可変焦点レンズは、
拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群が配列され、
前記第１レンズ群が、１枚もしくは２枚のレンズで構成され、
前記第２レンズ群が、２枚の正レンズで構成され、
前記第３レンズ群が、拡大側から順に、縮小側に凹面を向けた負レンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズ、および正レンズの３枚のレンズで構成され、
変倍時において、前記第１レンズ群は固定とされる一方、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は互いに独立して移動し、少なくとも前記第２レンズ群は、広角端から望遠端に向かうにしたがって、縮小側から拡大側に移動し、
さらに縮小側がテレセントリックな構成とされてなることを特徴とするものである。

また、以下の条件式（１）〜（４）のうち少なくとも１つの条件式を満足することが好ましい。
｜Ｍ３／Ｍ２｜ ≦ ０．６・・・・・・・（１）
−２.０ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦−０.７・・・・（２）
１.０ ≦ ｆ３／ｆｗ ≦ ８.０・・・・（３）
１.０ ≦ Ｂｆ／ｆｗ・・・・・・・・・・（４）
ここで、
Ｍ２：前記第２レンズ群の、広角端から望遠端に到るまでの移動量
Ｍ３：前記第３レンズ群の、広角端から望遠端に到るまでの移動量
ｆｗ:広角端の全系焦点距離
ｆ１:前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ３:前記第３レンズ群の焦点距離
Ｂｆ：広角端でのバックフォーカス

また、前記第１レンズ群が、少なくとも１面が非球面からなる非球面レンズを有することが好ましい。

また、本発明の投写型表示装置は、光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、上記いずれかの投写型可変焦点レンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写型可変焦点レンズによりスクリーンに投写することを特徴とするものである。

ここで、「可変焦点レンズ」とは、バリフォーカルレンズとズームレンズとを含めたものである。ここで、バリフォーカルレンズとは、ズームレンズと異なり、変倍により共役長が変化した際に、これに伴うピントのずれをフォーカシングにより調整するものである。

また、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投影する場合も、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、縮小投影する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。

本発明の投写型可変焦点レンズによれば、最も拡大側の第１レンズ群を負とすることで、負の屈折力のレンズ群が先行するように構成しており、比較的簡単に広画角と長いバックフォーカスを確保することができる。

一方、変倍時において、正の第２レンズ群と正の第３レンズ群を移動せしめ、該第２レンズ群は、広角端から望遠端への移動に応じ、光軸に沿って縮小側から拡大側に移動させるようにしており、これにより、第２レンズ群に補正群としての機能のみならず変倍群としての機能を持たせるとことができ、変倍全域における収差の変動（特に非点収差や像面湾曲）を抑制することができ、少ないレンズ枚数で高性能な投写用可変焦点レンズを構成することが可能となる。

すなわち、上記第１レンズ群が負であることから、軸上および軸外の光線は、ともに高い位置で第２レンズ群に入射することになる。この第２レンズ群を正とすることで、軸外光線に対して非点収差等の収差を大きく補正する作用をもたせることができるが、可変焦点レンズの場合には、この大きな収差補正作用が逆に欠点ともなり、変倍時におけるレンズ移動に伴う収差の変動（特に非点収差）が大きくなってしまう。そこで、本願発明の投写型可変焦点レンズにおいては、この変倍時における収差の変動を抑制するために、広角端から望遠端に向かうにしたがい、第２レンズ群が縮小側から拡大側に移動するようにし、変倍時において、第２レンズ群に入射する軸外光線の光線高が余り変化しない高さで保つことができるようにしている。これにより、非点収差などの軸外収差への収差補正効果を常に発揮することが可能となる。同時に、非点収差の大きさ自体も低減させることができる。また、３群構成とされており、簡易かつコンパクトなレンズ系とすることができる。

これにより、本発明の投写型可変焦点レンズによれば、小型化、軽量化を図り得るとともに、明るく、特に変倍時における諸収差を良好に補正することが可能である。

また、本発明の投写型表示装置は、本発明の投写型可変焦点レンズを用いていることにより、非点収差を始めとする諸収差を良好に維持しつつ、低コスト化および軽量化を促進することができる。

本発明の実施例１に係る投写型可変焦点レンズの構成を表す図である。本発明の実施例２に係る投写型可変焦点レンズの構成を表す図である。本発明の実施例３に係る投写型可変焦点レンズの構成を表す図である。本発明の実施例４に係る投写型可変焦点レンズの構成を表す図である。実施例１に係る投写型可変焦点レンズの諸収差図である。実施例２に係る投写型可変焦点レンズの諸収差図である。実施例３に係る投写型可変焦点レンズの諸収差図である。実施例４に係る投写型可変焦点レンズの諸収差図である。本発明の投写型表示装置の主要部の概略構成を表す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、本発明の実施形態（実施例１のものを代表させて示している）の投写型可変焦点レンズは、レンズ６枚（実施例１、２）または７枚（実施例３、４）で構成され、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３が配列され、変倍時において、第１レンズ群は固定とされる一方、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は可動とされ、特に第２レンズ群Ｇ２は、広角端から望遠端に向かうにしたがって、縮小側から拡大側に移動し、さらに、レンズ系の縮小側は略テレセントリックな構成とされている。

また、レンズ系の縮小側には、図１等に示すように、色合成プリズムを主とするガラスブロック２および３つ以上の液晶表示パネル等のライトバルブの画像表示面１が配設される。ただし、１枚のライトバルブを用いた、いわゆる単板タイプのものにおいては、色合成プリズムは不要とされる。

また、例えば、図１に示すように第２レンズ群Ｇ２中、あるいはその他の位置にマスク３（３ａ、３ｂ）を配置することが可能である。

また、本願明細書における「マスク」とは、軸外光線の上側光線または下側光線の一部を遮光する機能を有するものである。このような遮光の作用により、軸外光線の上側光線と下側光線のバランスを保つことができ、色むらの発生を防ぐことができる。

なお、マスクは、軸外光線の上側光線と下側光線を制限し、明るさを規定する開口絞りとすることも可能である。

なお、フォーカシング時には、１つのレンズ群、例えば第３レンズ群Ｇ３（以下の各実施例については第３レンズ群Ｇ３）を光軸Ｚに沿って移動させるように構成される。

このように、本実施形態の投写型可変焦点レンズによれば、最も拡大側の第１レンズ群Ｇ１（第１レンズＬ１）を負とすることで、広画角と長いバックフォーカスを容易に確保することができるようにしている。

一方、広角端から望遠端に向かって変倍する際において、正の第２レンズ群Ｇ２を光軸に沿って縮小側から拡大側に移動させるようにしており、これにより、第２レンズ群Ｇ２に補正群としての機能のみならず変倍群としての機能を持たせることができ、変倍全域において、特に非点収差や像面湾曲などの収差の変動を抑制することができ、少ないレンズ枚数で高性能な投写用可変焦点レンズを構成することが可能となるようにしている。

すなわち、広角端から望遠端に向かうにしたがって、第２レンズ群Ｇ２を縮小側から拡大側に移動させ、変倍時において、第２レンズ群Ｇ２に入射する軸外光線の光線高が余り変化しない高さを保つようにしているので、非点収差などの軸外収差に対する収差変動抑制効果を常に発揮できる。同時に、非点収差自体も低減させることができる。

上述したように構成されたレンズ枚数を合計すると６枚または７枚であり、このように少ないレンズ枚数は、ズームレンズとして構成することも可能であるが、いわゆるバリフォーカルレンズを用いることで、より容易に構成しうる。また、その場合には、変倍時におけるレンズ群の連携移動における制約を排除することが可能であるから、変倍時における収差変動を大幅に改善することができる。

ここで、「可変焦点レンズ」とは、いわゆるバリフォーカルレンズとズームレンズの両者を含む概念であり、そのうち、「バリフォーカルレンズ」とは、変倍時において共役長が変化した際に生じるピントのずれに応じたフォーカシング操作が必要となるものである。そして、変倍時の移動群が２群である場合でも、これら２つの移動群が互いに独立に移動することで、各移動レンズ群を連携させるためのカム機構等の複雑なレンズ駆動機構が不要である。

なお、「バリフォーカルレンズ」に比して、「ズームレンズ」は、変倍時において共役長が一定となるように調整し、その共役長の若干のズレ量をフォーカシングレンズにより調整することになるが、変倍時には２つ以上の移動群がズーム用カム機構などを用いて、相互に所定の規則にしたがって移動するものであり、一般に、小型化、軽量化および低廉化の点で不利となる。

また、本実施形態に係る投写型可変焦点レンズにおいては、下記条件式（１）〜（４）を満足することが好ましい。
｜Ｍ３／Ｍ２｜ ≦ ０．６・・・・・・・（１）
−２.０ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦−０.７・・・・（２）
１.０ ≦ ｆ３／ｆｗ ≦ ８.０・・・・（３）
１.０ ≦ Ｂｆ／ｆｗ・・・・・・・・・・（４）
ここで、
Ｍ２：第２レンズ群Ｇ２の、広角端から望遠端に到るまでの移動量
Ｍ３：第３レンズ群Ｇ３の、広角端から望遠端に到るまでの移動量
ｆｗ:広角端の全系焦点距離
ｆ１:第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ３:第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
Ｂｆ：広角端でのバックフォーカス

ここで、上述した条件式（１）、（２）、（３）、（４）の技術的意義について説明する。

上述した条件式（１）は、変倍操作に伴う収差変動の発生量を規定するための条件式である。この条件式（１）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の移動量が大きくなり過ぎて収差の変動量が大きくなり過ぎ、また良好なテレセントリック性を確保することが困難となる。

このような観点から、上記条件式（１）に替えて下記条件式（１´）を満足することがより好ましい。
｜Ｍ３／Ｍ２｜ ≦ ０．５・・・・（１´）

また、上述した条件式（２）は、収差補正を良好なものとし、レンズバックの距離を適切な長さとするための範囲を規定するための式である。この条件式（２）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が弱くなり過ぎて、レンズバックが短くなり過ぎ、その結果、第１レンズ群Ｇ１の外径を大きくせざる得なくなってコンパクト化が困難となる。一方、その上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の負の屈折力が強くなり過ぎて、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るばかりでなく、レンズバックが長くなり過ぎ、系の大型化を招来する。

このような観点から、上記条件式（２）に替えて下記条件式（２´）を満足することがより好ましい。
−１.８ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦−０.９・・・・（２´）

また、上述した条件式（３）は、倍率色収差を良好なものとし、かつテレセントリック性を実現するための条件式である。すなわち、その下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が強くなり過ぎ、倍率色収差の発生量が大きくなり過ぎて、他のレンズ群によって倍率色収差を良好に補正することが困難となる。一方、その上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が弱くなり過ぎ、縮小側をテレセントリックな状態とすることが困難となる。

このような観点から、上記条件式（３）に替えて下記条件式（３´）を満足することがより好ましい。
２.０ ≦ ｆ３／ｆｗ ≦ ６.０・・・・（３´）

また、上述した条件式（４）は、バックフォーカスの大きさを規定する式である。

この条件式（４）の下限を下回ると、このレンズ系とライトバルブとの間に色合成プリズム等の色合成部を挿入することが困難となる。

このような観点から、上記条件式（４）に替えて下記条件式（４´）を満足することがより好ましい。
１.１ ≦ Ｂｆ／ｆｗ ≦２.０・・・・（４´）

なお、第１レンズ群Ｇ１が１枚もしくは２枚のレンズで構成されていることが好ましい。

また、第２レンズ群Ｇ２が２枚の正レンズで構成されていることが好ましい。

また、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、縮小側に凹面を向けた負レンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズ、および正レンズの３枚のレンズで構成されていることが好ましい。

ここで、下記各実施例の投写型可変焦点レンズは、いずれも、第１レンズ群Ｇ１のレンズ（実施例２では第１レンズＬ１および第２レンズＬ２、その他の実施例では第１レンズＬ１）が、少なくとも１面の非球面を含むものであり、これによって、ディストーションの補正を有利なものとすることができる。なお、第１レンズＬ１の少なくとも１面を非球面とすることにより、画角毎に収差を適切に補正することができる。なお、その非球面形状は下記非球面式により表わされる。

次に、上述した投写型可変焦点レンズを搭載した投写型表示装置の一例を図９により説明する。図９に示す投写型表示装置は、ライトバルブとして透過型液晶パネル１１ａ〜ｃを備え、投写型可変焦点レンズとして上述した実施形態に係る投写型可変焦点レンズ１０を用いている。また、光源とダイクロイックミラー１２の間には、フライアイ等のインテグレータ（図示を省略）が配されており、光源からの白色光は照明光学部を介して、３つの色光光束（Ｇ光、Ｂ光、Ｒ光）にそれぞれ対応する液晶パネル１１ａ〜ｃに入射されて光変調され、クロスダイクロイックプリズム１４により色合成され、投写型可変焦点レンズ１０により図示されないスクリーン上に投写される。この装置は、色分解のためのダイクロイックミラー１２、１３、色合成のためのクロスダイクロイックプリズム１４、コンデンサレンズ１６ａ〜ｃ、全反射ミラー１８ａ〜ｃを備えている。本実施形態の投写型表示装置は、本実施形態に係る投写型可変焦点レンズを用いているので、高変倍可能な構成でありながら、小型化、軽量化および低廉化を図ることができ、また、高い光学性能を維持することができる。

なお、本発明の投写型可変焦点レンズは透過型の液晶表示パネルを用いた投写型表示装置の投写型可変焦点レンズとしての使用態様に限られるものではなく、反射型の液晶表示パネルあるいはＤＭＤ等の他の光変調手段を用いた装置の投写型可変焦点レンズ等として用いることも可能である。

以下、具体的な実施例を用いて、本発明の投写型可変焦点レンズをさらに説明する。
＜第１の実施例群＞
この第１の実施例群は、下記実施例１、２に係る投写型可変焦点レンズを含むものであり、第１レンズＬ１からなる第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３からなる第２レンズ群Ｇ２と、第４レンズＬ４〜第６レンズＬ６からなる第３レンズ群Ｇ３とからなり、変倍時において、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とが互いに独立して移動するように構成されている。

この実施例１にかかる投写型可変焦点レンズは、図１に示す如き構成とされている。

すなわちこの投写型可変焦点レンズは、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１が、縮小側に凹面を向けた両面非球面の負のメニスカスレンズ（軸上）よりなる第１レンズＬ１からなる。また、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第２レンズＬ２、マスク３ａ、３ｂ、および両面非球面の両凸レンズ（軸上）よりなる第３レンズＬ３からなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズよりなる第４レンズＬ４、両凸レンズよりなる第５レンズＬ５、および縮小側に凹面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第６レンズＬ６からなる。

また、変倍時には、広角端から望遠端への移行に伴い、第２レンズ群Ｇ２が光軸Ｚに沿って拡大側に移動するとともに、第３レンズ群Ｇ３が光軸Ｚに沿って縮小側に移動する。

また、フォーカシングは、第３レンズ群Ｇ３を光軸Ｚ方向に移動させることにより行われる（バリフォーカルレンズタイプとされている）。

この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（レンズ全系の広角端での焦点距離を1.00として規格化されている；以下の各表において同じ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（軸上面間隔）（上記曲率半径Ｒと同様に規格化されている：以下の各表において同じ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表１の上段に示す。なお、この表１および後述する表２〜４において、各記号Ｒ、Ｄ、Ｎｄ、νｄに対応させた数字は拡大側から順次増加するようになっており、面番号の右側に＊印が付された面は非球面とされている。

また、表１の中段には広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）の各々における、可変間隔１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔（以下の各表において同じ））、可変間隔２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔（以下の各表において同じ））および可変間隔３（第３レンズ群Ｇ３とガラスブロック２との間隔：移動３（下記表２〜４において同じ））が示されており、表１の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１６の値が示されている。

また、下記表５に実施例１における上記各条件式に対応する数値を示す。

図５は実施例１の投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。なお、図５および以下の図６〜８において、各球面収差図にはｄ線、Ｆ線、Ｃ線の光に対する収差が示されており、各非点収差図にはサジタル像面およびタンジェンシャル像面についての収差が示されており、各倍率色収差図にはｄ線の光に対するＦ線およびＣ線の光についての収差が示されている。

この図５から明らかなように、実施例１の投写型可変焦点レンズによれば、広角端での画角２ωが５５．２度と広角で、Ｆ値が２．２０と明るく、各収差が良好に補正されている。

また、表５に示すように実施例１の投写型可変焦点レンズによれば、条件式（１）〜（４）、（１´）〜（４´）が全て満足されている。

この実施例２にかかる投写型可変焦点レンズは、図２に示す如き構成とされている。

すなわちこの投写型可変焦点レンズは、上記実施例１と略同様の構成とされているが、第２レンズＬ２が縮小側に凸面を向けた両面非球面の正のメニスカスレンズ（軸上）からなる点、第３レンズＬ３が球面レンズにより構成される両凸レンズよりなる点、第５レンズＬ５が縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる点、および第６レンズＬ６が両凸レンズからなる点、において相違している。なお、光路中にマスクは配されていない。

また、変倍時には、広角端から望遠端への移行に伴い、第２レンズ群Ｇ２が光軸Ｚに沿って拡大側に移動するとともに、第３レンズ群Ｇ３が光軸Ｚに沿って一旦縮小側に移動した後、拡大側に移動する。

この実施例２における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表２の上段に示す。

また、表２の中段には広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）の各々における、可変間隔１、可変間隔２および可変間隔３が示されており、表２の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１６の値が示されている。

また、下記表５に実施例２における上記各条件式に対応する数値を示す。

図６は実施例２の投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。

この図６から明らかなように、実施例２の投写型可変焦点レンズによれば、広角端での画角２ωが４４．２度と広角で、Ｆ値が２．２０と明るく、各収差が良好に補正されている。

また、表５に示すように実施例２の投写型可変焦点レンズによれば、条件式（１）〜（４）、（１´）〜（４´）が全て満足されている。

＜第２の実施例群＞
この第２の実施例群は、下記実施例３、４に係る投写型可変焦点レンズを含むものであり、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２からなる第１レンズ群Ｇ１と、第３レンズＬ３および第４レンズＬ４からなる第２レンズ群Ｇ２と、第５レンズＬ５〜第７レンズＬ７からなる第３レンズ群Ｇ３とからなり、変倍時において、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とが互いに独立して移動するように構成されている。

この実施例３にかかる投写型可変焦点レンズは、図３に示す如き構成とされている。

すなわちこの投写型可変焦点レンズは、拡大側から順に説明すると、まず第１レンズ群Ｇ１が、パワーの弱い両面非球面レンズよりなる第１レンズＬ１、および両凹レンズよりなる第２レンズＬ２からなる。また、第２レンズ群Ｇ２は、両凸レンズよりなる第３レンズＬ３、マスク３、および両凸レンズよりなる第４レンズＬ４からなる。また、第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズよりなる第５レンズＬ５、両凸レンズよりなる第６レンズＬ６、および両凸レンズよりなる第７レンズＬ７からなる。

また、変倍時には、広角端から望遠端への移行に伴い、第２レンズ群Ｇ２が光軸Ｚに沿って拡大側に移動するとともに、第３レンズ群Ｇ３が光軸Ｚに沿って拡大側に移動する。

この実施例３における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表３の上段に示す。

また、表３の中段には広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）の各々における、可変間隔１、可変間隔２および可変間隔３が示されており、表３の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１６の値が示されている。

また、下記表５に実施例３における上記各条件式に対応する数値を示す。

図７は実施例３の投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。

この図７から明らかなように、実施例３の投写型可変焦点レンズによれば、広角端での画角２ωが５６．６度と広角で、Ｆ値が２．２０と明るく、各収差が良好に補正されている。

また、表５に示すように実施例３の投写型可変焦点レンズによれば、条件式（１）〜（４）、（１´）〜（４´）が全て満足されている。

この実施例４にかかる投写型可変焦点レンズは、図４に示す如き構成とされている。

すなわちこの投写型可変焦点レンズは、上記実施例３と略同様の構成とされているが、第４レンズＬ４が縮小側に凸面を向けた両面非球面の正のメニスカスレンズ（軸上）からなる点、および第６レンズＬ６が縮小側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる点、において相違している。

この実施例４における各レンズ面の曲率半径Ｒ、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄを表４の上段に示す。

また、表４の中段には広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）の各々における、可変間隔１、可変間隔２および可変間隔３が示されており、表４の下段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１６の値が示されている。

また、下記表５に実施例４における上記各条件式に対応する数値を示す。

図８は実施例４の投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド）、中間位置（ミドル）および望遠端（テレ）における諸収差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色収差）を示す収差図である。

この図８から明らかなように、実施例４の投写型可変焦点レンズによれば、広角端での画角２ωが５６．６度と広角で、Ｆ値が２．２０と明るく、各収差が良好に補正されている。

また、表５に示すように実施例４の投写型可変焦点レンズによれば、条件式（１）〜（４）、（１´）〜（４´）が全て満足されている。

Ｇ１〜Ｇ３レンズ群
Ｌ１〜Ｌ７レンズ
Ｒ１〜Ｒ１７レンズ面等の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ１６レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｚ光軸
１画像表示面
２ガラスブロック（フィルタ部を含む）
３、３ａ、３ｂマスク（開口絞り）
１０投写型可変焦点レンズ
１１ａ〜ｃ透過型液晶パネル
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〜ｃコンデンサレンズ
１８ａ〜ｃ全反射ミラー

Claims

拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、正の屈折力を有する第３レンズ群が配列され、
前記第１レンズ群が、１枚もしくは２枚のレンズで構成され、
前記第２レンズ群が、２枚の正レンズで構成され、
前記第３レンズ群が、拡大側から順に、縮小側に凹面を向けた負レンズ、縮小側に凸面を向けた正レンズ、および正レンズの３枚のレンズで構成され、
変倍時において、前記第１レンズ群は固定とされる一方、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群は互いに独立して移動し、少なくとも前記第２レンズ群は、広角端から望遠端に向かうにしたがって、縮小側から拡大側に移動し、
さらに縮小側がテレセントリックな構成とされてなることを特徴とする投写型可変焦点レンズ。
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１記載の投写型可変焦点レンズ。
｜Ｍ３／Ｍ２｜ ≦ ０．６・・・・（１）
ここで、
Ｍ２：前記第２レンズ群の、広角端から望遠端に到るまでの移動量
Ｍ３：前記第３レンズ群の、広角端から望遠端に到るまでの移動量
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１または２記載の投写型可変焦点レンズ。
−２.０ ≦ ｆ１／ｆｗ ≦−０.７・・・・（２）
ここで、
ｆｗ:広角端の全系焦点距離
ｆ１:前記第１レンズ群の焦点距離
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の投写型可変焦点レンズ。
１.０ ≦ ｆ３／ｆｗ ≦ ８.０・・・・（３）
ここで、
ｆｗ:広角端の全系焦点距離
ｆ３:前記第３レンズ群の焦点距離
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の投写型可変焦点レンズ。
１.０ ≦ Ｂｆ／ｆｗ・・・・・・・・・・（４）
ここで、
ｆｗ:広角端の全系焦点距離
Ｂｆ：広角端でのバックフォーカス
前記第１レンズ群が、少なくとも１面が非球面からなる非球面レンズを有することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の投写型可変焦点レンズ。
光源と、ライトバルブと、該光源からの光束を該ライトバルブへ導く照明光学部と、請求項１〜６のうちいずれか１項記載の投写型可変焦点レンズとを備え、前記光源からの光束を前記ライトバルブで光変調し、前記投写型可変焦点レンズによりスクリーンに投写することを特徴とする投写型表示装置。