特許 6784564 投射用ズームレンズおよび投射型画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6784564

(24)【登録日】2020年10月27日

(45)【発行日】2020年11月11日

(54)【発明の名称】投射用ズームレンズおよび投射型画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 15/20 20060101AFI20201102BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20201102BHJP

【ＦＩ】

   G02B15/20

   G03B21/00 D

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-200396(P2016-200396)

(22)【出願日】2016年10月11日

(65)【公開番号】特開2018-63308(P2018-63308A)

(43)【公開日】2018年4月19日

【審査請求日】2019年8月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】514274487

【氏名又は名称】リコーインダストリアルソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100127111

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 修一

(74)【代理人】

【識別番号】100090103

【弁理士】

【氏名又は名称】本多 章悟

(72)【発明者】

【氏名】宮 健二

【審査官】 森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１３４５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２８１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７５７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−３２３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１２７７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−４５２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−９９４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２１９６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１９４７７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２４１６６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００ − １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ − ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ − ２５／０４

Ｇ０３Ｂ ２１／００ − ２１／１０

Ｇ０３Ｂ ２１／１２ − ２１／１３

Ｇ０３Ｂ ２１／１３４ − ２１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面画像を倍率可変で拡大して投射する投射用ズームレンズであって、拡大側から縮小側ヘ向かって順に、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、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群、負又は正の屈折力を有する第６レンズ群、正の屈折力を有する第７レンズ群を配し、且つ、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間に開口絞りを配して構成され、
ズーミングに際して第２レンズ群から第６レンズ群までが光軸上を移動することにより前記第１レンズ群ないし第７レンズ群の群間隔が変化し、
広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔ、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記第３レンズ群の拡大側への最大移動量：ΔＷＴ３が、条件：
（１） １．５ ＜ｆｔ／ｆｗ＜ ３．０
（２） １．０ ＜１／（ΔＷＴ３／ｆｗ）＜ １１．０
を満足する投射用ズームレンズ。

【請求項2】

請求項１記載の投射用ズームレンズであって、
前記第３レンズ群が、負の屈折力を有する１枚以上のレンズで構成されている投射用ズームレンズ。

【請求項3】

請求項１または２記載の投射用ズームレンズであって、
前記第３レンズ群を構成するレンズの、d線における屈折率の平均値：Ｎｄ₃が、条件：
（３） Ｎｄ₃ ＜１．６５
を満足する投射用ズームレンズ。

【請求項4】

請求項１ないし３の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔ、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記第４レンズ群の最大移動量：ΔＷＴ４が、条件：
（４） ０．３ ＜１／（ΔＷＴ４／ｆｗ）＜ １．０
を満足する投射用ズームレンズ。

【請求項5】

請求項１ないし４の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
前記第４レンズ群が、正の屈折力を有する１枚以上のレンズで構成されている投射用ズームレンズ。

【請求項6】

請求項１ないし５の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
前記第４レンズ群を構成するレンズの、ｄ線における屈折率の平均値：Ｎｄ₄が、条件：
（５） １．７５ ＜Ｎｄ₄
を満足する投射用ズームレンズ。

【請求項7】

請求項１ないし６の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
前記第４レンズ群を構成するレンズのｄ線におけるアッベ数の平均値：νｄ₄が条件：
（６） ４０．０ ＜νｄ₄
を満足する投射用ズームレンズ。

【請求項8】

請求項１ないし７の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
フォーカシングに際して、前記第１レンズ群全系若しくは前記第１レンズ群に含まれる１枚以上のレンズが光軸方向へ移動する投射用ズームレンズ。

【請求項9】

請求項１ないし８の何れか１項に記載の投射用ズームレンズであって、
前記第７レンズ群が、正の屈折力を持つ１枚のレンズのみで構成されている投射用ズームレンズ。

【請求項10】

画像表示素子に表示される前記平面画像を、倍率可変で拡大して投射表示する投射型画像表示装置であって、
平面画像を倍率可変で拡大して投射する投射用ズームレンズとして、請求項１ないし９の何れか１項に記載の前記投射用ズームレンズを用いる投射型画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、投射用ズームレンズおよび投射型画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

平面画像を拡大して投射画像として画像表示する「投射型画像表示装置」は、会議でのプレゼンテーションやホームシアター等に用いられるプロジェクタ等として、近年広く普及している。
投射型画像表示装置において、投射画像として表示するべき平面画像を倍率可変で拡大して投射する「投射用ズームレンズ」も従来から種々のものが知られている。
昨今、プロジェクタは「投射距離」即ち、プロジェクタ本体と投射画像を表示される表示面との距離の短縮化が進み、投射用ズームレンズにも広い画角が求められている。

【0003】

画角の広いレンズ系としては、所謂ネガティブリード型、即ち「最も拡大側のレンズ群の屈折力を負としたもの」が知られており、７レンズ群構成という比較的少ないレンズ群で構成されたネガティブリード型の投射用ズームレンズとして、例えば、特許文献１、２に開示されたものが知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この発明は、７レンズ群構成の新規な投射用ズームレンズの実現を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この発明の投射用ズームレンズは、平面画像を倍率可変で拡大して投射する投射用ズームレンズであって、拡大側から縮小側ヘ向かって順に、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、負の屈折力を有する第３レンズ群、正の屈折力を有する第４レンズ群、正の屈折力を有する第５レンズ群、負又は正の屈折力を有する第６レンズ群、正の屈折力を有する第７レンズ群を配し、且つ、前記第４レンズ群と前記第５レンズ群との間に開口絞りを配して構成され、ズーミングに際して第２レンズ群から第６レンズ群までが光軸上を移動することにより前記第１レンズ群ないし第７レンズ群の群間隔が変化し、広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔ、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記第３レンズ群の拡大側への最大移動量：ΔＷＴ３が、条件：
（１） １．５ ＜ｆｔ／ｆｗ＜ ３．０
（２） １．０ ＜１／（ΔＷＴ３／ｆｗ）＜ １１．０
を満足する。

【発明の効果】

【0006】

この発明によれば、７レンズ群構成の新規な投射用ズームレンズを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】投射用ズームレンズの実施例１を説明するための図である。

【図2】投射用ズームレンズの実施例２を説明するための図である。

【図3】投射用ズームレンズの実施例３を説明するための図である。

【図4】投射用ズームレンズの実施例４を説明するための図である。

【図5】投射用ズームレンズの実施例５を説明するための図である。

【図6】実施例１の投射用ズームレンズのデータを示す図である。

【図7】実施例１の投射用ズームレンズの各種のパラメータを示す図である。

【図8】実施例２の投射用ズームレンズのデータを示す図である。

【図9】実施例２の投射用ズームレンズの各種のパラメータを示す図である。

【図10】実施例３の投射用ズームレンズのデータを示す図である。

【図11】実施例３の投射用ズームレンズの各種のパラメータを示す図である。

【図12】実施例４の投射用ズームレンズのデータを示す図である。

【図13】実施例４の投射用ズームレンズの各種のパラメータを示す図である。

【図14】実施例５の投射用ズームレンズのデータを示す図である。

【図15】実施例５の投射用ズームレンズの各種のパラメータを示す図である。

【図16】実施例１の投射用ズームレンズの広角端における収差図である。

【図17】実施例１の投射用ズームレンズの望遠端における収差図である。

【図18】実施例２の投射用ズームレンズの広角端における収差図である。

【図19】実施例２の投射用ズームレンズの望遠端における収差図である。

【図20】実施例３の投射用ズームレンズの広角端における収差図である。

【図21】実施例３の投射用ズームレンズの望遠端における収差図である。

【図22】実施例４の投射用ズームレンズの広角端における収差図である。

【図23】実施例４の投射用ズームレンズの望遠端における収差図である。

【図24】実施例５の投射用ズームレンズの広角端における収差図である。

【図25】実施例５の投射用ズームレンズの望遠端における収差図である。

【図26】投射用画像表示装置の実施の形態を２例示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施の形態を説明する。
図１ないし図５に、投射用ズームレンズの実施の形態を５例示す。これら５例の実施の形態は、図示の順序で、後述する実施例１ないし５に対応する。
図１ないし図５において、上図は「広角端」におけるレンズ配置、下図は「望遠端」におけるレンズ配置をそれぞれ示す。
これらの図において、図の左方は「拡大側」即ち、投射画像が投射される側であり、図の右方は縮小側、即ち「平面画像が表示される側」である。
繁雑を避けるため、これらの図において符号を共通化する。
図１ないし図５において、「１Ｇ」は第１レンズ群、「２Ｇ」は第２レンズ群、「３Ｇ」は第３レンズ群、「４Ｇ」は第４レンズ群、「５Ｇ」は第５レンズ群、「６Ｇ」は第６レンズ群、「７Ｇ」は第７レンズ群を示す。
図１ないし図５に示す実施の形態では「３原色の画像を表示する３枚の液晶パネルを用いる３板式プロジェクタに用いられる投射用ズームレンズ」が想定され、図中の符号「ＰＲ」は色合成用プリズムを示す。また、「Ｓ」は開口絞りを示し、「ＯＩ」は画像表示面、即ち、液晶パネルのパネル面を示し、以下において「平面画像ＯＩ」とも言う。

【0009】

第１レンズ群１Ｇは「負の屈折力」、第２レンズ群２Ｇは「正の屈折力」、第３レンズ群３Ｇは「負の屈折力」を有する。
第４レンズ群４Ｇと第５レンズ群５Ｇとは共に「正の屈折力」を有し、第６レンズ群６Ｇは「負または正の屈折力」を有し、第７レンズ群７Ｇは「正の屈折力」を有する。
即ち、図１ないし図５に示す実施の各形態の投射用ズームレンズは、平面画像ＯＩを倍率可変で拡大して投射する投射用ズームレンズである。
投射用ズームレンズは、拡大側から縮小側ヘ向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群１Ｇ、正の屈折力を有する第２レンズ群２Ｇ、負の屈折力を有する第３レンズ群３Ｇ、正の屈折力を有する第４レンズ群４Ｇ、正の屈折力を有する第５レンズ群５Ｇ、負又は正の屈折力を有する第６レンズ群６Ｇおよび正の屈折力を有する第７レンズ群７Ｇを有し、第４レンズ群４Ｇと第５レンズ群５Ｇとの間に開口絞りＳを有してなる。

【0010】

ズーミングに際しては、第２レンズ群２Ｇから第６レンズ群６Ｇまでが光軸上を移動することにより第１レンズ群１Ｇないし第７レンズ群７Ｇの隣接する群間隔が変化する。

【0011】

第１レンズ群１Ｇと第７レンズ群７Ｇは、ズーミングに関して固定群であり、ズーミング中固定される。

【0012】

この発明の投射用ズームレンズは、広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔ、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記第３レンズ群の拡大側への最大移動量：ΔＷＴ３が、条件：
（１） １．５ ＜ｆｔ／ｆｗ＜ ３．０
（２） １．０ ＜１／（ΔＷＴ３／ｆｗ）＜ １１．０
を満足する。

【0013】

図１ないし図５を参照して説明中の実施の各形態では、上述の如く、最も縮小側のレンズ面と平面画像ＯＩの間の光路上に色合成用プリズムＰＲを有する。
条件（１）は、広角端と望遠端における焦点距離の比：ｆｔ／ｆｗ、即ち「所謂ズーム比」の適正な範囲を定める条件である。即ち、この発明の投射用ズームレンズの上記構成において、条件（２）を満足することにより、条件（１）の「ズーム比の範囲」において、良好な光学性能を実現できる。
条件（２）のパラメータ：１／（ΔＷＴ３／ｆｗ）が大きくなると、ズーミングに伴う第３レンズ群の変位量が小さくなる。第１レンズ群１Ｇと第７レンズ群７Ｇは、ズーミングに関して固定群であるので、条件（２）のパラメータの値が大きいほど、投射用ズームレンズのコンパクト化には有利である。しかし、条件（２）の上限値を超えると、望遠側において球面収差が過補正となり易く、良好な光学性能の達成が困難となり易い。

【0014】

また、条件（２）のパラメータの値が小さくなると、球面収差やコマ収差をズーム全域で良好に補正することが容易になるが、条件（２）の下限値を超えると、投射用ズームレンズのコンパクト化が困難となり易い。

【0015】

この発明の投射用ズームレンズの第３レンズ群は、１枚以上の「負の屈折力を有するレンズ」により構成することが出来る。以下、「負の屈折力を有するレンズ」を「負レンズ」と呼び、「正の屈折力を有するレンズ」を「正レンズ」と呼ぶ。

【0016】

第３レンズ群は「１枚の負レンズ」で構成することもできる。図１ないし図５に示す実施の各形態では、第３レンズ群３Ｇは１枚の負レンズで構成されている。
第４レンズ群は「１枚以上の正レンズ」で構成することができる。即ち、第４レンズ群は正レンズ１枚で構成することもできる。図１ないし図５に示す実施の各形態では、第４レンズ群４Ｇは１枚の正レンズで構成されている。

【0017】

この発明の投射用ズームレンズは、上記条件（１）、（２）と共に、以下の条件：
（３） Ｎｄ₃ ＜１．６５
（４） ０．３ ＜１／（ΔＷＴ４／ｆｗ）＜ １．０
（５） １．７５ ＜Ｎｄ₄
（６） ４０．０ ＜νｄ₄
の任意の１以上を満足することが好ましい。

【0018】

条件（３）ないし（６）において、「Ｎｄ₃」は第３レンズ群を構成するレンズの「d線における屈折率の平均値」、「ｆｗ」は広角端における全系の焦点距離、「ｆｔ」は望遠端における全系の焦点距離、「ΔＷＴ４」は広角端から望遠端へのズーミングの際の第４レンズ群の最大移動量、「Ｎｄ₄」は第４レンズ群を構成するレンズの「ｄ線における屈折率の平均値」である。「νｄ₄」は、第４レンズ群を構成するレンズの「アッベ数の平均値」である。

【0019】

条件（３）は、第３レンズ群の負の屈折力を好適に実現できる条件である。パラメータ：Ｎｄ₃が大きいほど、第３レンズ群の負の屈折力を強くすることが可能で、広角化に対しては有利となるが、条件（３）の上限値を超えると、ペッツバール和が大きくなり良好な光学性能の達成が難しくなる。

【0020】

条件（４）のパラメータ：１／（ΔＷＴ４／ｆｗ）が大きくなると、ズーミングに伴う第４レンズ群の変位量が小さくなる。第１レンズ群１Ｇと第７レンズ群７Ｇは、ズーミングに関して固定群であるので、条件（４）のパラメータの値が大きいほど、投射用ズームレンズのコンパクト化には有利であるが、条件（４）の上限値を超えるとズーミングに伴う第４レンズ群の変位量が小さく、ズーミングに際して、第４レンズ群の精密な変位が困難となる。

【0021】

また、条件（４）の下限値を超えると、コンパクト化に不利となり易い。
条件（５）は、第４レンズ群の正の屈折力を好適に実現できる条件であり、パラメータ：Ｎｄ_４が大きいほど、第４レンズ群の正の屈折力を強くすることが可能であり、投射用ズームレンズのコンパクト化とズーム比の増大が可能となる。

【0022】

しかし、条件（５）の下限値を超えると、第４レンズ群の正の屈折力が弱くなって、広角端と望遠端で発生する「コマ収差、球面収差」の量が大きく異なり易く、補正が困難となり易い。

【0023】

条件（６）の下限値を超えると、広角側、望遠側で発生する軸上色収差、倍率色収差等の諸収差の差が大きくなり易く、諸収差の良好な補正が困難となり易い。

【0024】

条件（３）、（５）、（６）について若干付言する。
上記の如く「Ｎｄ₃」は第３レンズ群を構成するレンズの「d線における屈折率の平均値」であり、「Ｎｄ₄」は第４レンズ群を構成するレンズの「ｄ線における屈折率の平均値」、「νｄ₄」は、第４レンズ群を構成するレンズの「アッベ数の平均値」である。

【0025】

上述の如く、第３レンズ群は「１枚の負レンズ」により構成することが出来、第４レンズ群は「１枚の正レンズ」により構成することができる。

【0026】

從って、上の説明に謂う「平均値」は、第３レンズ群、第４レンズ群を構成するレンズがそれぞれ１枚である場合には「この１枚のレンズの屈折率、アッベ数」である。

【0027】

この発明の投射用ズームレンズは、前記条件（２）とともに、条件（３）ないし（６）の任意の１以上を満足することにより、条件（１）で特定されるズーム比の範囲における「良好な光学性能の実現が」容易となる。
条件（１）、（２）とともに、条件（３）ないし（６）の任意の１以上を満足することにより、これら条件の持つ効果を得ることができるが、条件（１）、（２）と共に、条件（３）ないし（６）を全て満足することが最も好ましいことは言うまでもない。
合焦、即ち「フォーカシング」を行うには種々の方法が可能であるが、フォーカシングに際して「第１レンズ群全系若しくは第１レンズ群に含まれる１枚以上のレンズ」が光軸方向へ移動するようにすることにより、フォーカシングの機構を簡単化できる。
さらに、正の屈折力を有する第７レンズ群は「正レンズ１枚」で、構成することができる。図１ないし図５に示す実施の各形態においても、第７レンズ群７Ｇは「１枚の正レンズのみ」で構成されており、第７レンズ群を１枚の正レンズで構成することにより、投射用ズームレンズの構成を簡単化できる。

【0028】

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る平面画像を、倍率可変で拡大して投射表示する投射型画像表示装置に用いることができる。
以下に、投射用ズームレンズの具体的な実施例を挙げる。
「実施例１」
実施例１は、図１にレンズ構成を示したものである。
実施例１の投射用ズームレンズのデータを図６に示す。
図６において最も上の欄における「ｉ」は、拡大側から数えた面(レンズ面および開口絞りＳの面、色合成用プリズムＰＲの面)を表すパラメータであり、「ＩＭＧ」は平面画像が表示される面である。
また、「Ｒ」は曲率半径、「Ｄ」は面間隔、「ｊ」は、拡大側から数えたレンズを表すパラメータ、「ＰＲ」は色合成用プリズムを示す。「Ｎ」はｄ線の屈折率、「ν」はアッベ数である。これらは、実施例２ないし実施例５においても同様である。

【0029】

図７には、実施例１の投射用ズームレンズの各種のパラメータを示す。
図７において（ａ）は広角端、中間焦点距離(中間と表示)、望遠端における焦点距離を示す。（ｂ）は、図６に示すデータ中の面間隔「可変」の部分の、広角端、中間、望遠端における面間隔、（ｃ）は、条件（１）ないし（６）のパラメータの値（条件式（１）ないし条件式（６）の値と表示）を示す。

【0030】

（ｄ）は、広角端（ＷＩＤＥ）、中間焦点距離（ＭＥＡＮ）、望遠端（ＴＥＬＥ）における第１レンズ群１Ｇないし第７レンズ群７Ｇの隣接レンズ群間の面間隔(上表)と、第２レンズ群２Ｇないし第７レンズ群７Ｇの、ズーミングに伴う変位量（下表）を示す。（ｅ）は条件（１）ないし（６）の各パラメータにかかる量の値である。

【0031】

以下の実施例２以下においても同様である。

【0032】

「実施例２」
実施例２は、図２にレンズ構成を示したものである。
実施例２の投射用ズームレンズのデータを図１０に示す。
図１１には、実施例２の投射用ズームレンズの各種のパラメータを図９に倣って示す。

【0033】

「実施例３」
実施例３は、図３にレンズ構成を示したものである。
実施例３の投射用ズームレンズのデータを図１２に示す。
図１３には、実施例３の投射用ズームレンズの各種のパラメータを図９に倣って示す。

【0034】

「実施例４」
実施例４は、図４にレンズ構成を示したものである。
実施例４の投射用ズームレンズのデータを図１４に示す。
図１５には、実施例４の投射用ズームレンズの各種のパラメータを図９に倣って示す。

【0035】

「実施例５」
実施例５は、図５にレンズ構成を示したものである。
実施例５の投射用ズームレンズのデータを図１６に示す。
図１７には、実施例５の投射用ズームレンズの各種のパラメータを図９に倣って示す。

【0036】

ズーミングに伴う半画角の変動範囲は、以下の通りである。
実施例１ ３６．１度〜２０．０度
実施例２ ３６．１度〜２０．０度
実施例３ ４０．１度〜２６．４度
実施例４ ３６．１度〜２０．０度
実施例５ ４１．５度〜２６．０度
なお、実施例１ないし５のうち、実施例１、３、４、５においては、第６レンズ群６Ｇが負の屈折力を有し、実施例２では第６レンズ群６Ｇは正の屈折力を有する。
また、実施例１ないし５の投射用ズームレンズでは、無限遠から有限距離へのフォーカシングを行うのに、第１レンズ群１Ｇの全系（実施例１、３、５）、若しくは、第１レンズ群１Ｇに含まれる１枚以上のレンズ(実施例２、４)を光軸方向へ移動させている。

【0037】

図１６に、実施例１の投射用ズームレンズの広角端における収差図を示す。
図１７に、実施例１の投射用ズームレンズの望遠端における収差図を示す。
図１８に、実施例２の投射用ズームレンズの広角端における収差図を示す。
図１９に、実施例２の投射用ズームレンズの望遠端における収差図を示す。
図２０に、実施例３の投射用ズームレンズの広角端における収差図を示す。
図２１に、実施例３の投射用ズームレンズの望遠端における収差図を示す。
図２２に、実施例４の投射用ズームレンズの広角端における収差図を示す。
図２３に、実施例４の投射用ズームレンズの望遠端における収差図を示す。
図２４に、実施例５の投射用ズームレンズの広角端における収差図を示す。
図２５に、実施例５の投射用ズームレンズの望遠端における収差図を示す。
これら各収差図は、前述の如く「拡大側に表示された投射画像を物体面」とし、縮小側の「平面画像」の位置を像面として算出したものである。
収差図における「Ｙ」は最大像高で「平面画像ＯＩの対角線長の１／２」であり、実施例１ないし５を通じて「１４．６ｍｍ」である。コマ収差の図における０Ｈないし１Ｈは、この１４．６ｍｍを１Ｈ、０ｍｍを０Ｈとして規格化した値である。

【0038】

各収差図において、左側図は球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、右側図はコマ収差を示す。球面収差及びコマ収差の図における「Ｒ」は波長：６２０ｎｍの赤色光、「Ｇ」は波長：５４０ｎｍの緑色光、「Ｂ」は波長：４６０ｎｍの青色光に関するものであることを示す。また、非点収差および歪曲収差に関しては、上記緑色光に関するものを示している。非点収差における「Ｔ」はタンジェンシアル、「Ｓ」はサジタルを示す。
各収差図から明らかなように、各実施例とも、広角端・望遠端ともに良好な性能が実現されている。

【0039】

以下、図２６を参照して投射型画像表示装置の実施の形態を２例示す。
図２６に示す投射型画像表示装置は、何れもプロジェクタであり、以下、プロジェクタＰＲ１、ＰＲ２と称する。繁雑を避けるため投射型ズームレンズは「符号４」で示す。
図２６（ａ）に示すプロジェクタＰＲ１は、液晶パネルを用いる３板式プロジェクタであり、図示のように、３枚の液晶パネルＰＲ、ＰＧ、ＰＢが用いられる。液晶パネルＰＲには「投射画像の赤色成分画像」が表示され、この画像は照明装置ＬＲから放射される波長：６２０ｎｍの赤色照明光により照明される。赤色照明光は、液晶パネルＬＲに表示された赤色成分画像により強度変調されて色合成用プリズムＰＲに入射する。

【0040】

液晶パネルＰＧには「投射画像の緑色成分画像」が表示され、この画像は照明装置ＬＧから放射される波長：５４０ｎｍの緑色照明光により照明される。緑色照明光は、液晶パネルＬＧに表示された緑色成分画像により強度変調されて色合成用プリズムＰＲに入射する。

【0041】

液晶パネルＰＢには「投射画像の青色成分画像」が表示され、この画像は照明装置ＬＢから放射される波長：４６０ｎｍの青色照明光により照明される。青色照明光は、液晶パネルＬＢに表示された青色成分画像により強度変調されて色合成用プリズムＰＲに入射する。液晶パネルＰＲ、ＰＧ、ＰＢや、照明装置ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ等は、制御部ＣＴにより制御される。

【0042】

このようにして、色合成用プリズムに入射した各色光は色合成用プリズムで合成され、投射用ズームレンズ４に入射し、スクリーンＳ上にカラー画像として拡大投射される。

【0043】

投射用ズームレンズ４としては、請求項１ないし９に記載の任意のものを用いることができ、具体的には、色合成用プリズムＰＲと組み合わせて上述の実施例１ないし５の何れかのものを好適に用いることができる。

【0044】

図２６（ｂ）に示すプロジェクタＰＲ２は、平面画像を表示する画像表示素子としてＤＭＤ３を採用した例である。
プロジェクタＰＲ２は、照明系２と、画像表示素子であるＤＭＤ３と、投射用ズームレンズ４を有する。

【0045】

投射用ズームレンズ４としては、請求項１ないし９の任意の１に記載されたもの、具体的には実施例１ないし５の何れかのものを用いることができる。プロジェクタＰＲ２では色合成プリズムＰＲを用いないので、バックフォーカス：Ｂｆは「最も縮小側のレンズ面とＤＭＤ３上の平面画像との間の光路長」に等しい。

【0046】

照明系２から前記「Ｒ・Ｇ・Ｂの３色の光」を時間的に分離してＤＭＤ３の表示面に照射し、各色光が照射されるタイミングで「個々の画素に対応する微小ミラー(マイクロミラー)の傾斜」を制御する。

【0047】

このようにしてＤＭＤ３の表示面に「投射されるべき平面画像」が表示され、該平面画像により強度変調された光が、投射用ズームレンズ４によりスクリーンＳ上に結像され、上記平面画像は拡大投射される。

【0048】

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を備えており、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。

【0049】

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と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り、ミラーＭを用いて、照明光の入射角を確保し、投射用ズームレンズ４により必要なバックフォーカスを確保している。
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。照明光学系や光源２１等を制御する「制御部」は、図３６（ｂ）において図示を省略されている。

【0050】

以上の如く、この発明によれば以下の如き投射用ズームレンズおよび投射型画像表示装置を実現できる。
[１]
平面画像（ＯＩ）を倍率可変で拡大して投射する投射用ズームレンズであって、拡大側から縮小側ヘ向かって順に、負の屈折力を有する第１レンズ群（１Ｇ）、正の屈折力を有する第２レンズ群（２Ｇ）、負の屈折力を有する第３レンズ群（３Ｇ）、正の屈折力を有する第４レンズ群（４Ｇ）、正の屈折力を有する第５レンズ群（５Ｇ）、負又は正の屈折力を有する第６レンズ群（６Ｇ）、正の屈折力を有する第７レンズ群（７Ｇ）を配し、且つ、前記第４レンズ群（４Ｇ）と前記第５レンズ群（５Ｇ）との間に開口絞り（Ｓ）を配して構成され、ズーミングに際して第２レンズ群（２Ｇ）から第６レンズ群（６Ｇ）までが光軸上を移動することにより前記第１レンズ群（１Ｇ）ないし第７レンズ群（７Ｇ）の群間隔が変化し、広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔ、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記第３レンズ群の拡大側への最大移動量：ΔＷＴ３が、条件：
（１） １．５ ＜ｆｔ／ｆｗ＜ ３．０
（２） １．０ ＜１／（ΔＷＴ３／ｆｗ）＜ １１．０
を満足する投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0051】

[２]
[１]記載の投射用ズームレンズであって、前記第３レンズ群（３Ｇ）が、負の屈折力を有する１枚以上のレンズで構成されている投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0052】

[３]
[１]または[２]記載の投射用ズームレンズであって、前記第３レンズ群（３Ｇ）を構成するレンズの、d線における屈折率の平均値：Ｎｄ₃が、条件：
（３） Ｎｄ₃ ＜１．６５
を満足する投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0053】

[４]
[１]ないし[３]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、広角端における全系の焦点距離：ｆｗ、望遠端における全系の焦点距離：ｆｔ、広角端から望遠端へのズーミングの際の前記第４レンズ群（４Ｇ）の最大移動量：ΔＷＴ４が、条件：
（４） ０．３ ＜１／（ΔＷＴ４／ｆｗ）＜ １．０
を満足する投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0054】

[５]
[１]ないし[４]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、前記第４レンズ群（４Ｇ）が、正の屈折力を有する１枚以上のレンズで構成されている投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0055】

[６]
[１]ないし[５]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、前記第４レンズ群（４Ｇ）を構成するレンズの、ｄ線における屈折率の平均値：Ｎｄ₄が、条件：
（５） １．７５ ＜Ｎｄ₄
を満足する投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0056】

[７]
[１]ないし[６]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、前記第４レンズ群（４Ｇ）を構成するレンズのｄ線におけるアッベ数の平均値：νｄ₄が条件：
（６） ４０．０ ＜νｄ₄
を満足する投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0057】

[８]
[１]ないし[７]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、フォーカシングに際して、前記第１レンズ群（１Ｇ）全系若しくは前記第１レンズ群（１Ｇ）に含まれる１枚以上のレンズが光軸方向へ移動する投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。
[９]
[１]ないし[８]の何れか１に記載の投射用ズームレンズであって、前記第７レンズ群（７Ｇ）が、正の屈折力を持つ１枚のレンズのみで構成されている投射用ズームレンズ（実施例１ないし５）。

【0058】

[１０]
画像表示素子（ＰＲ、ＰＧ、ＰＢ、３）に表示される平面画像を、倍率可変で拡大して投射表示する投射型画像表示装置（ＰＲ１、ＰＲ２）であって、平面画像を倍率可変で拡大して投射する投射用ズームレンズ（４）として、[１]ないし[９]の何れか１に記載の投射用ズームレンズを用いる投射型画像表示装置（図２６）。

【0059】

以上、発明の好ましい実施の形態について説明したが、この発明は上述した特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
この発明の実施の形態に記載された効果は、発明から生じる好適な効果を列挙したに過ぎず、発明による効果は「実施の形態に記載されたもの」に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0060】

１Ｇ 第１レンズ群
２Ｇ 第２レンズ群
３Ｇ 第３レンズ群
４Ｇ 第４レンズ群
Ｓ 開口絞り
５Ｇ 第５レンズ群
６Ｇ 第６レンズ群
７Ｇ 第７レンズ群
ＰＲ 色合成凹プリズム
ＯＩ 平面画像

【先行技術文献】

【特許文献】

【0061】

【特許文献1】特開２０１１− ２８１２３号公報

【特許文献2】特開２００８−２７５７１３号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】