(57)【要約】【課題】変倍率の大きさと明るさを高いレベルで両立させ、収差の少ない画像投射用ズームレンズおよび画像投射装置の実現が期待されていた。【解決手段】画像投射用ズームレンズは、拡大側から順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群と、正のパワーを有する第４群と、負のパワーを有する第５群と、正のパワーを有する第６群と、からなり、各群間隔を変化させることにより変倍を行う６群構成のズームレンズであって、変倍比をＺ、広角端のＦナンバーをＦｗとしたとき、下記の２つの条件を満足する。  １．９９  ＜  Ｚ  ＜  ２．０１  １．８５  ＜  Ｆｗ  ＜  ２．１【選択図】図１
2020067516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群と、正のパワーを有する第４群と、負のパワーを有する第５群と、正のパワーを有する第６群と、からなり、各群どうしの間隔を変化させることにより変倍を行う６群構成のズームレンズであって、
変倍比をＺ、広角端のＦナンバーをＦｗとしたとき、下記の２つの条件を満足する、
ことを特徴とする画像投射用ズームレンズ。
１．９９  ＜  Ｚ  ＜  ２．０１
１．８５  ＜  Ｆｗ  ＜  ２．１
【請求項２】
前記第４群には絞りが付設されており、変倍に際して前記絞りは前記第４群と一体で移動し、
広角端から望遠端への変倍時には、少なくとも前記第２群から前記第５群が拡大側へ移動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像投射用ズームレンズ。
【請求項３】
広角端から望遠端への変倍時には、前記第１群は、拡大側へ移動するか、または固定されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射用ズームレンズ。
【請求項４】
広角端から望遠端への変倍時には、前記第６群は、拡大側または縮小側へ移動するか、または固定されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像投射用ズームレンズ。
【請求項５】
広角端の全系の焦点距離をｆｗ、前記第１群の焦点距離をｆ１、前記第６群の焦点距離をｆ６としたとき、下記の２つの条件を満足する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像投射用ズームレンズ。
−１．２  ＜  ｆ１／ｆｗ  ＜  −１．０
４．０  ＜  ｆ６／ｆｗ  ＜  ５．０
【請求項６】
前記第１群を構成するレンズの中の正のパワーを有するレンズのアッベ数の平均値をＶｐ１としたとき、下記条件を満足する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像投射用ズームレンズ。
３４    ＜  Ｖｐ１    ＜  ３８
【請求項７】
前記第１群ないし前記第６群の各群を構成するレンズは、ガラス材料よりなり、光学面は球面で構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像投射用ズームレンズ。
【請求項８】
前記第１群を移動させてフォーカス調整を行う、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像投射用ズームレンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像投射用ズームレンズと、
光源装置と、光変調素子と、を備える、
ことを特徴とする画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投射するためのズームレンズと、それを備えた画像投射装置に関し、特に、変倍率が大きくて、しかも明るい画像投射用ズームレンズの実現に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶表示素子やＤＭＤ表示素子などの光変調素子を用いて、画像をスクリーン等に拡大投影する画像投射装置が知られている。近年は、画像データのデジタル化の進展に伴い、映画館などの大型スクリーンへの拡大投影にも対応できる高精細な画像データが提供されるようになってきている。
【０００３】
この様な状況下において、光変調素子で変調された画像を、種々のサイズのスクリーン上に投射するための投射用ズームレンズの開発が盛んであり、例えば特許文献１乃至４に記載されたズームレンズが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８４４５５号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６８０５号公報
【特許文献３】特開２００６−３１７９７６号公報
【特許文献４】特開２０１４−３５４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、画像投射装置の実用性を高めるために、小さな部屋用のスクリーンから劇場や大ホールの大画面スクリーンにいたる様々なサイズの投影面に対して、高品位な画像を投射できる投射用ズームレンズの実現が期待されている。すなわち、広範囲なスクリーンサイズに対応するため高い変倍比を有するとともに、鮮明な画像を投射できるような大口径を有する投射用ズームレンズが求められている。
【０００６】
特許文献１乃至特許文献３に開示されたズームレンズは、いずれも負、正、正、正、負、正の６群構成のズームレンズであるが、これらの変倍比は１．２倍程度であり、十分とは言えない。
また、特許文献４に開示されたズームレンズは、負、正、正、正、正または負の５群構成のズームレンズであるが、変倍比については１．４倍程度と他の３件に比較して若干広いものの、Ｆナンバーが２．３程度であり、明るさ的に十分とは言えない。
そこで、変倍率の大きさと明るさの両方を高いレベルで両立させた画像投射用ズームレンズと、それを用いた画像投射装置が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、拡大側から順に、負のパワーを有する第１群と、正のパワーを有する第２群と、正のパワーを有する第３群と、正のパワーを有する第４群と、負のパワーを有する第５群と、正のパワーを有する第６群と、からなり、各群どうしの間隔を変化させることにより変倍を行う６群構成のズームレンズであって、変倍比をＺ、広角端のＦナンバーをＦｗとしたとき、下記の２つの条件を満足する、ことを特徴とする画像投射用ズームレンズである。
１．９９  ＜  Ｚ  ＜  ２．０１
１．８５  ＜  Ｆｗ  ＜  ２．１
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、変倍率の大きさと明るさの両方を高いレベルで両立させた画像投射用ズームレンズと、それを用いた画像投射装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態である画像投射用ズームレンズの光学構成を示す図。
【図２】実施形態である画像投射用ズームレンズを備えた画像投射装置の構成を示す図。
【図３】実施例１の広角端における各レンズ群の配置を示す図。
【図４】実施例１の望遠端における各レンズ群の配置を示す図。
【図５】実施例２の広角端における各レンズ群の配置を示す図。
【図６】実施例２の望遠端における各レンズ群の配置を示す図。
【図７】実施例３の広角端における各レンズ群の配置を示す図。
【図８】実施例３の望遠端における各レンズ群の配置を示す図。
【図９】実施例４の広角端における各レンズ群の配置を示す図。
【図１０】実施例４の望遠端における各レンズ群の配置を示す図。
【図１１】（ａ）実施例１の広角端の非点収差。（ｂ）実施例１の広角端の歪曲収差。
【図１２】（ａ）〜（ｄ）：実施例１の広角端のコマ収差図。
【図１３】（ａ）実施例１の望遠端の非点収差。（ｂ）実施例１の望遠端の歪曲収差。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）：実施例１の望遠端のコマ収差図。
【図１５】（ａ）実施例２の広角端の非点収差。（ｂ）実施例２の広角端の歪曲収差。
【図１６】（ａ）〜（ｄ）：実施例２の広角端のコマ収差図。
【図１７】（ａ）実施例２の望遠端の非点収差。（ｂ）実施例２の望遠端の歪曲収差。
【図１８】（ａ）〜（ｄ）：実施例２の望遠端のコマ収差図。
【図１９】（ａ）実施例３の広角端の非点収差。（ｂ）実施例３の広角端の歪曲収差。
【図２０】（ａ）〜（ｄ）：実施例３の広角端のコマ収差図。
【図２１】（ａ）実施例３の望遠端の非点収差。（ｂ）実施例３の望遠端の歪曲収差。
【図２２】（ａ）〜（ｄ）：実施例３の望遠端のコマ収差図。
【図２３】（ａ）実施例４の広角端の非点収差。（ｂ）実施例４の広角端の歪曲収差。
【図２４】（ａ）〜（ｄ）：実施例４の広角端のコマ収差図。
【図２５】（ａ）実施例４の望遠端の非点収差。（ｂ）実施例４の望遠端の歪曲収差。
【図２６】（ａ）〜（ｄ）：実施例４の望遠端のコマ収差図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施形態］
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態である画像投射用ズームレンズの光学的な構成を示す図である。また、図２は、当該画像投射用ズームレンズを備えた画像投射装置の構成を示す図である。以下、順に説明する。
【００１１】
（画像投射用ズームレンズ）
図１に示す光学構成において、１０００は画像投射用ズームレンズ、１００は第１群レンズ、２００は第２群レンズ、３００は第３群レンズ、４００は第４群レンズ、５００は第５群レンズ、６００は第６群レンズ、７００はプリズム、８００は光変調デバイスである。また、参照番号の１〜３９は、個別の光学要素が有する光学面を表している。
【００１２】
プリズム７００と光変調デバイス８００については、後に画像投射装置の説明で改めて触れるが、光変調デバイス８００には光学フィルタ（ＮＤフィルタ、赤外カットフィルタなど）が必要に応じて前面側に配置されている。３７と３８は光学フィルタの光学面を、３９は光変調素子の光学面を示している。光変調デバイス８００、プリズム７００、および画像投射用ズームレンズ１０００は、画像投射装置の筐体に固定されており、相互を隔てる間隔は不変である。
【００１３】
画像投射用ズームレンズ１０００には、拡大側（図１の左側）から順に、負のパワーを有する第１群レンズ１００、正のパワーを有する第２群レンズ２００、正のパワーを有する第３群レンズ３００、正のパワーを有する第４群レンズ４００、負のパワーを有する第５群レンズ５００、正のパワーを有する第６群レンズ６００が配置されている。
【００１４】
第１群レンズ１００は、拡大側から順に、凸面を拡大側に向けて配置された凹メニスカスの第１レンズ、両凸レンズの第２レンズ、凸面を拡大側に向けて配置された凹メニスカスの第３レンズ、両凸レンズの第４レンズと両凹レンズの第５レンズが接合された全体で負のパワーを有するレンズ、両凹レンズの第６レンズからなる。第１群レンズ１００には、光学面１〜光学面１１が含まれている。
【００１５】
第２群レンズ２００は、正メニスカスの第７レンズ、凹面を拡大側に向けて配置された正メニスカスの第８レンズからなる。第２群レンズ２００には、光学面１２〜光学面１５が含まれている。
【００１６】
第３群レンズ３００は、凸面を拡大側に向けて配置された正メニスカスの第９レンズ、凸面を拡大側に向けて配置された正メニスカスの第１０レンズからなる。第３群レンズ３００には、光学面１６〜光学面１９が含まれている。
【００１７】
第４群レンズ４００は、絞り、凸面を拡大側に向けて配置された正メニスカスの第１１レンズ、凸面を拡大側に向けて配置された負メニスカスの第１２レンズと両凸レンズの第１３レンズが接合された全体で負のパワーを有するレンズからなる。第４群レンズ４００には、光学面２０〜光学面２５が含まれている。
【００１８】
第５群レンズ５００は、凸面を拡大側に向けて配置された負メニスカスの第１４レンズ、両凹レンズの第１５レンズと両凸レンズの第１６レンズが接合された全体で負のパワーを有するレンズ、凹面を拡大側に向けて配置された正メニスカスの第１７レンズからなる。第５群レンズ５００には、光学面２６〜光学面３２が含まれている。
【００１９】
第６群レンズ６００は両凸レンズの第１８レンズからなる。第６群レンズ６００には、光学面３３〜光学面３４が含まれている。
【００２０】
実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００は、各群の間隔を変化させることにより変倍を行い、第１群レンズ１００のみを移動させることによりフォーカス調整を行う６群構成のズームレンズである。
【００２１】
実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００は、変倍比をＺ、広角端のＦナンバーをＦｗとしたとき、下記の２つの条件を同時に満足するという特徴を有する。
［条件１］
１．９９＜Ｚ＜２．０１
［条件２］
１．８５＜Ｆｗ＜２．１
【００２２】
条件１は、変倍比Ｚ（望遠端と広角端の焦点距離の比）の範囲を示すもので、実施形態の画像投射用ズームレンズは、１．９９＜Ｚ＜２．０１、というように、非常に広い範囲での変倍が可能である。
【００２３】
条件２は、広角端のＦナンバーの範囲を制約するもので、実施形態の画像投射用ズームレンズは、１．８５＜Ｆｗ＜２．１、という大口径なレンズとなっている。実施形態の画像投射用ズームレンズは、大口径な明るいレンズであることから、映画館などの大画面スクリーンに投射するときに高い表示輝度を得ることができる。
【００２４】
実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００では、広角端から望遠端への変倍時には、少なくとも第２群レンズ２００から第５群レンズ５００までが拡大側へ移動するように構成されている。また、広角端から望遠端への変倍時には、第１群レンズ１００が拡大側へ移動するかまたは固定されるように構成されている。
また、前述したように第４群レンズ４００の光学面２０の位置には絞りが付設され、変倍に際して第４群レンズ４００と一体で移動するように構成されている。
【００２５】
本実施形態では、広角端から望遠端への変倍時には、第１群レンズ１００と第２群レンズ２００の間隔、第２群レンズ２００と第３群レンズ３００の間隔、および第３群レンズ３００と第４群レンズ４００の間隔が狭くなるようにレンズ群が動く。これにより、実施形態の画像投射用ズームレンズは、略２倍の変倍比を有し、広範囲に変倍を行うことが可能である。
【００２６】
実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００は、広角端における全系の焦点距離をｆｗ、第１群レンズ１００の焦点距離をｆ１、第６群レンズ６００の焦点距離をｆ６としたとき、下記の２つの条件を同時に満足するという特徴を有する。尚、各焦点距離は、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）に対するものとする。
［条件３］
−１．２＜ｆ１／ｆｗ＜−１．０
［条件４］
４．０＜ｆ６／ｆｗ＜５．０
【００２７】
条件３は、第１群レンズ１００のパワーを規定するもので、ｆ１／ｆｗが上限である−１．０を超えると、第１群レンズ１００のパワーが強くなり過ぎるため、特に歪曲収差の補正が困難となる。逆に、ｆ１／ｆｗが下限である−１．２を下回ると、第１群レンズ１００のパワーが弱くなり過ぎるためレンズ径が大きくなってしまい、第１レンズ群全体の重量が大きくなってしまう。それにより、フォーカシング調整機構の機械強度を高める必要が生じたり、コスト増が発生したりする。したがって、第１群レンズ１００のパワーは、条件３に規定される範囲内に収めるのがよい。
【００２８】
条件４は、第６群レンズ６００のパワーを規定するもので、ｆ６／ｆｗが上限である５．０を超えると、第６群レンズ６００のパワーが弱くなりすぎるため、テレセントリック性を確保することが困難となる。逆に、ｆ６／ｆｗが下限である４．０を下回ると、第６群レンズ６００のパワーが強くなりすぎるため、第５群レンズ５００で発生する軸外収差を補正することが困難となる。したがって、第６群レンズ６００のパワーは、条件４に規定される範囲内に収めるのがよい。
【００２９】
実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００は、第１群レンズ１００に含まれる正のパワーを有するレンズ、すなわち光学面３と光学面４を有する両凸の第２レンズと、光学面７と光学面８を有する両凸の第４レンズの、それぞれのアッベ数の平均値をＶｐ１としたとき、下記の条件を満足するという特徴を有する。
［条件５］
３４＜Ｖｐ１＜３８
【００３０】
条件５は、主に色収差を良好に補正するためのもので、Ｖｐ１が下限である３４を下回ると第１群レンズ１００における軸上色収差および倍率の色収差が大きくなりすぎるため、レンズ系全体では色収差を十分に補正できなくなる。逆に、Ｖｐ１が上限である３８を超えると、第１群レンズ１００における軸上色収差と倍率の色収差が小さくなりすぎるため、レンズ系全体では色収差が補正過剰となる。したがって、第１群レンズ１００に含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数の平均値Ｖｐ１は、条件５に規定される範囲内に収めるのがよい。
【００３１】
実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００は、すべてのレンズの材料がガラス材料であり、かつ光学面が球面で構成されていることが望ましい。画像投射装置においては、照明系の光源の発熱などにより、装置内の温度が変動しがちである。この時に画像投射用ズームレンズのピントが移動してしまうと、画像投射装置の投射性能の劣化原因となってしまう。このため、実施形態の画像投射用ズームレンズでは、温度変動によるピント変化が大きな樹脂材料等を使用せずに、温度に対して安定なガラス材料のみで構成するのが好ましい。また、非球面レンズを採用するとコスト高になってしまうために、球面レンズのみで構成するのが好ましい。これにより、温度変動に対して安定で低コストな投射レンズが得られる。
【００３２】
（画像投射装置）
次に、図２を参照しながら、上述した画像投射用ズームレンズを備えた画像投射装置の実施形態を説明する。
最初に光源装置について説明し、その後に画像投射装置の全体構成について説明する。
【００３３】
（光源装置）
図２において、１０１はモータ、１０２は回転体、１０３は蛍光体、１０４は励起光源ユニット、１０５はダイクロイックミラー、１０６は集光レンズ、１０７は１／４波長板、１０８は励起光源側レンズである。
【００３４】
励起光源ユニット１０４は、青色レーザ光源と、励起光を整形するための光学レンズ群を有している。励起光源ユニット１０４には、アレイ状に配置された複数の青色レーザ光源と、青色レーザ光源の各々に対応して配置された複数のコリメートレンズが一体化されたモジュールを用いるのが好適である。各モジュールには、例えば青色レーザ光源が２×４にマトリクス配列された発光素子アレイが含まれている。ただし、１つのモジュールに含まれるマトリクス配列の規模は、この例に限られるものではない。より大規模なマトリクス配列でもよいし、縦横が同数のマトリクス配列であってもよい。青色レーザ光源は、例えば波長４４５ｎｍの光を発する半導体レーザである。各レーザ光源から出力される光は、レンズの作用により、ほぼ平行な光線として励起光源ユニット１０４から出射する。
【００３５】
励起光源ユニット１０４と回転体１０２の間には、励起光源側レンズ１０８、ダイクロイックミラー１０５、１／４波長板１０７、集光レンズ１０６が配置されている。
【００３６】
励起光源側レンズ１０８は、励起光源ユニット１０４から出射されるコリメートされたＰ偏光の青色光を、焦点Ｆｘに向けて集束させながら、ダイクロイックミラー１０５方向に伝達する。ダイクロイックミラー１０５は、励起光源ユニット１０４が出射した励起光Ｅｘは蛍光体１０３に向けて透過させる。
【００３７】
本装置には、モータ１０１により回転可能な回転体１０２の主面上に蛍光体１０３が設けられている。回転体１０２の主面上には、発光波長特性が異なる赤色蛍光体と緑色蛍光体が、回転体１０２の回転軸ＲＡを中心としたリング領域の一部に被覆されている。そして、蛍光の取出し効率を高めるように、蛍光体が設けられているリング領域の下地には、回転体１０２の方向に放射された蛍光を集光レンズ側に反射するための反射面が設けられている。回転体１０２のリング領域の一部には蛍光体が塗布されずに、励起光を反射するための反射部が設けられている。反射部は、青色レーザ光を高い効率で反射するように鏡面加工しておくのが望ましい。
このような回転体１０２を回転させておくことにより、励起光Ｅｘは、赤色蛍光体か、緑色蛍光体か、反射部かのいずれかを照射する。
【００３８】
励起光Ｅｘが集光される位置に、緑色蛍光体が存在するような回転タイミングにおいては、緑色の蛍光が発せられる。同様に、赤色蛍光体が存在するような回転タイミングにおいては、赤色の蛍光が発せられる。また、反射部が存在するような回転タイミングにおいては、励起光Ｅｘ（青色光）は反射される。
【００３９】
緑色蛍光、赤色蛍光、反射された青色光は、集光レンズ１０６によって集光され、ダイクロイックミラー１０５に入射する。尚、反射部で反射された青色光は、再び１／４波長板１０７を経由することでＳ偏光に変換されてダイクロイックミラー１０５に入射する。ダイクロイックミラー１０５は、赤色蛍光体および緑色蛍光体が発する蛍光を反射する。また、Ｓ偏光に変換された青色光も反射する。
ダイクロイックミラー１０５で反射される方向（主光線の反射方向）には、投射型表示装置の照明光学系が配置されている。
【００４０】
尚、本実施形態の光源装置では、赤色蛍光体と緑色蛍光体を用いたが、光源装置に求められる仕様に応じて、上記以外の発光色の蛍光体を用いてもよい。蛍光体の色の組み合わせに応じて、適宜ダイクロイックミラーの透過／反射特性を変更すれば、さまざまな仕様の光源装置を実現することが可能である。
【００４１】
（画像投射装置の全体構成）
次に、上記光源装置と本発明による画像投射用ズームレンズ１０００を備えた画像投射装置の全体構成を説明する。
図２の投射型表示装置は、上記説明の光源装置を照明光源として用いており、さらに、リレーレンズ１１０、色選択ホイール１２０、ライトトンネル１４０、照明レンズ１５０、プリズム７００、光変調デバイス８００、本実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００、を備えている。さらに、投影スクリーン１９０を備える場合もある。
【００４２】
リレーレンズ１１０は、光源装置が発する光を、画像投射用ズームレンズ１０００のＦナンバーに適合させるべく所定のＮＡに設定してライトトンネル１４０の入射口に集光するためのレンズである。リレーレンズは、必ずしも１枚のレンズで構成しなければならないわけではない。また、ＮＡが十分である場合には、設けなくともよい。
【００４３】
色選択ホイール１２０は、回転軸Ａｃを中心に回転可能な板状回転体で、Ｒ、Ｇの各色フィルターと、青色光を透過させるための扇状の切り欠き（光透過部）が設けられている。各色のカラーフィルターは、不要な波長域の光をカットして、表示光の色純度を高めるために設けられている。ただし、青色光は色純度が高いレーザ光であり、フィルターを設ける必要がないため、切り欠き部としているのである。
【００４４】
蛍光体が付与された回転体１０２と色選択ホイール１２０とは、同期して回転しており、前者の赤色蛍光体が発光している時にはＲフィルターが、緑色蛍光体が発光している時にはＧフィルターが、青色の励起光が反射している時には光透過部が光路上に位置するように回転タイミングが調整されている。尚、蛍光体の発光色純度が十分に高い場合には、色選択ホイールを設けなくてもよい場合があり得る。照明レンズ１５０は、ライトトンネル１４０で伝播された光を、光変調デバイス８００を照明するのに適した光束に整形するレンズである。単数もしくは複数のレンズで構成される。
【００４５】
プリズム７００は、２枚のプリズムを合わせたＴＩＲプリズム（内部全反射プリズム）である。ＴＩＲプリズムは、照明光を内部全反射させて、光変調デバイス８００に所定の角度で入射させる。光変調デバイス８００で変調された反射光は、光学面３６からプリズム７００内に入射し、画像投射用ズームレンズ１０００に向けて光学面３５から出射する。
【００４６】
光変調デバイス８００は、映像信号に基づき入射光を変調する素子で、マイクロミラーデバイスをアレイ状に設けたＤＭＤを用いている。ただし、反射型液晶デバイスのような、他の反射型光変調デバイスを用いることも可能である。光変調デバイス８００とプリズム７００の間には、不図示の光学フィルターが適宜配置される。
投影スクリーン１９０は、映画館等では用いられるが、ユーザが任意の壁面などに投射する場合には、必ずしも備える必要はない。
本実施形態の画像投射用ズームレンズ１０００を備える画像投射装置は、変倍率の大きさと明るさを高いレベルで両立させることができる。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の画像投射用ズームレンズの具体的な実施例を示す。尚、各実施例の説明においては、下記の記号を用いる。
Ｒ：当該光学面の曲率半径
Ｄ：当該光学面と、光変調素子側に隣接している光学面との距離
Ｎｄ：当該光学面を含むレンズの材質のｄ線（５８７．５６ｎｍ）の屈折率
Ｖｄ：当該光学面を含むレンズのアッベ数
ｆ：全系のｅ線（５４６．０７ｎｍ）に対する焦点距離
Ｆ：Ｆナンバー
Ｙ’：最大像高
【００４８】
［実施例１］
実施例１の画像投射用ズームレンズについて、図３に広角端における各レンズ群の配置を示し、図４に望遠端における各レンズ群の配置を示す。図４中には、広角端から望遠端に倍率を変化させた時に、各々の群レンズが動く方向を矢印で示している。
本実施例では、広角端から望遠端に倍率を変化させると、第１群レンズ１００〜第５群レンズ５００が拡大側に移動し、第６群レンズ６００が縮小側に移動する構成となっていることがわかる。
本実施例の画像投射用ズームレンズのｆ、Ｆ、Ｙ’は、下記の数値である。
ｆ：１７．９９２〜３５．９９７
Ｆ：２．０７６〜３．１１０
Ｙ’：１１．５
次に各光学要素の数値を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2020067516.tif 000003
【００５０】
次に、広角端と望遠端における各レンズ群の間の距離を表２に示す。尚、表２では、例えば第１群レンズと第２群レンズとの距離は、１１：可変１と記載された行に示すが、これは表１において第１群レンズと第２群レンズとの距離を光学面１１のＤの欄に可変１と表記していることと対応する。尚、本実施例では、第６群レンズも移動するので、第６群レンズの光学面３４とプリズム７００の光学面３５の距離も表２に示す。
【００５１】
【表２】
2020067516.tif 000004
【００５２】
次に、実施例１の画像投射用ズームレンズの収差を示す。
図１１と図１２は広角端の収差図、図１３と図１４は望遠端の収差図である。
図１１（ａ）および図１３（ａ）は、それぞれ広角端と望遠端の非点収差を示すグラフで、点線がサジタル方向、実線がメリディオナル方向を表している。
図１１（ｂ）および図１３（ｂ）は、それぞれ広角端と望遠端の歪曲収差を示すグラフである。
【００５３】
図１２（ａ）〜図１２（ｄ）および図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、それぞれ広角端と望遠端のコマ収差を示すグラフで、ｅｙがメリディオナルコマ収差、ｅｘがサジタルコマ収差を表し、縦軸の１目盛りは０．０１ｍｍである。
尚、各収差図では、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）、６３０ｎｍ、４４５ｎｍの各波長に関するグラフを示している。また、物体距離は２８００ｍｍとする。
【００５４】
これらのグラフから、本実施例の画像投射用ズームレンズは、倍率の色収差およびコマフレアが小さく抑えられており、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００５５】
［実施例２］
実施例２の画像投射用ズームレンズについて、図５に広角端における各レンズ群の配置を示し、図６に望遠端における各レンズ群の配置を示す。図６中には、広角端から望遠端に倍率を変化させた時に、各々の群レンズが動く方向を矢印で示している。
【００５６】
本実施例では、広角端から望遠端に倍率を変化させると、第１群レンズ１００〜第５群レンズ５００が拡大側に移動し、第６群レンズ６００が固定された構成となっていることがわかる。
本実施例の画像投射用ズームレンズのｆ、Ｆ、Ｙ’は、下記の数値である。
ｆ：１７．９９７〜３５．９９８
Ｆ：２．０２７〜３．０４９
Ｙ’：１１．５
次に各光学要素の数値を表３に示す。
【００５７】
【表３】
2020067516.tif 000005
【００５８】
次に、広角端と望遠端における各レンズ群の間の距離を表４に示す。尚、表４では、例えば第１群レンズと第２群レンズとの距離は、１１：可変１と記載された行に示すが、これは表３において第１群レンズと第２群レンズとの距離を光学面１１のＤの欄に可変１と表記していることと対応する。
【００５９】
【表４】
2020067516.tif 000006
【００６０】
次に、実施例２の画像投射用ズームレンズの収差を示す。
図１５と図１６は広角端の収差図、図１７と図１８は望遠端の収差図である。
図１５（ａ）および図１７（ａ）は、それぞれ広角端と望遠端の非点収差を示すグラフで、点線がサジタル方向、実線がメリディオナル方向を表している。
図１５（ｂ）および図１７（ｂ）は、それぞれ広角端と望遠端の歪曲収差を示すグラフである。
【００６１】
図１６（ａ）〜図１６（ｄ）および図１８（ａ）〜図１８（ｄ）は、それぞれ広角端と望遠端のコマ収差を示すグラフで、ｅｙがメリディオナルコマ収差、ｅｘがサジタルコマ収差を表し、縦軸の１目盛りは０．０１ｍｍである。
尚、各収差図では、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）、６３０ｎｍ、４４５ｎｍの各波長に関するグラフを示している。また、物体距離は２８００ｍｍとする。
【００６２】
これらのグラフから、本実施例の画像投射用ズームレンズは、倍率の色収差およびコマフレアが小さく抑えられており、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００６３】
［実施例３］
実施例３の画像投射用ズームレンズについて、図７に広角端における各レンズ群の配置を示し、図８に望遠端における各レンズ群の配置を示す。図８中には、広角端から望遠端に倍率を変化させた時に、各々の群レンズが動く方向を矢印で示している。
【００６４】
本実施例では、広角端から望遠端に倍率を変化させると、第２群レンズ２００〜第６群レンズ６００が拡大側に移動し、第１群レンズ１００が固定された構成となっていることがわかる。
本実施例の画像投射用ズームレンズのｆ、Ｆ、Ｙ’は、下記の数値である。
ｆ：１８．０２３〜３５．９８４
Ｆ：１．８７９〜２．８１３
Ｙ’：１１．５
次に各光学要素の数値を表５に示す。
【００６５】
【表５】
2020067516.tif 000007
【００６６】
次に、広角端と望遠端における各レンズ群の間の距離を表６に示す。尚、表６では、例えば第１群レンズと第２群レンズとの距離は、１１：可変１と記載された行に示すが、これは表５において第１群レンズと第２群レンズとの距離を光学面１１のＤの欄に可変１と表記していることと対応する。尚、本実施例では、第６群レンズも移動するので、第６群レンズの光学面３４とプリズム７００の光学面３５の距離も表６に示す。
【００６７】
【表６】
2020067516.tif 000008
【００６８】
次に、実施例３の画像投射用ズームレンズの収差を示す。
図１９と図２０は広角端の収差図、図２１と図２２は望遠端の収差図である。
図１９（ａ）および図２１（ａ）は、それぞれ広角端と望遠端の非点収差を示すグラフで、点線がサジタル方向、実線がメリディオナル方向を表している。
図１９（ｂ）および図２１（ｂ）は、それぞれ広角端と望遠端の歪曲収差を示すグラフである。
【００６９】
図２０（ａ）〜図２０（ｄ）および図２２（ａ）〜図２２（ｄ）は、それぞれ広角端と望遠端のコマ収差を示すグラフで、ｅｙがメリディオナルコマ収差、ｅｘがサジタルコマ収差を表し、縦軸の１目盛りは０．０１ｍｍである。
尚、各収差図では、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）、６３０ｎｍ、４４５ｎｍの各波長に関するグラフを示している。また、物体距離は２８００ｍｍとする。
【００７０】
これらのグラフから、本実施例の画像投射用ズームレンズは、倍率の色収差およびコマフレアが小さく抑えられており、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００７１】
［実施例４］
実施例４の画像投射用ズームレンズについて、図９に広角端における各レンズ群の配置を示し、図１０に望遠端における各レンズ群の配置を示す。図１０中には、広角端から望遠端に倍率を変化させた時に、各々の群レンズが動く方向を矢印で示している。
【００７２】
本実施例では、広角端から望遠端に倍率を変化させると、第２群レンズ２００〜第５群レンズ５００が拡大側に移動し、第６群レンズ６００が縮小側に移動し、第１群レンズ１００が固定された構成となっていることがわかる。
本実施例の画像投射用ズームレンズのｆ、Ｆ、Ｙ’は、下記の数値である。
ｆ：１８．０２３〜３６．０９６  
Ｆ：２．０５４〜３．１４９  
Ｙ’：１１．５
次に各光学要素の数値を表７に示す。
【００７３】
【表７】
2020067516.tif 000009
【００７４】
次に、広角端と望遠端における各レンズ群の間の距離を表８に示す。尚、表８では、例えば第１群レンズと第２群レンズとの距離は、１１：可変１と記載された行に示すが、これは表７において第１群レンズと第２群レンズとの距離を光学面１１のＤの欄に可変１と表記していることと対応する。尚、本実施例では、第６群レンズも移動するので、第６群レンズの光学面３４とプリズム７００の光学面３５の距離も表８に示す。
【００７５】
【表８】
2020067516.tif 000010
【００７６】
次に、実施例４の画像投射用ズームレンズの収差を示す。
図２３と図２４は広角端の収差図、図２５と図２６は望遠端の収差図である。
図２３（ａ）および図２５（ａ）は、それぞれ広角端と望遠端の非点収差を示すグラフで、点線がサジタル方向、実線がメリディオナル方向を表している。
図２３（ｂ）および図２５（ｂ）は、それぞれ広角端と望遠端の歪曲収差を示すグラフである。
【００７７】
図２４（ａ）〜図２４（ｄ）および図２６（ａ）〜図２６（ｄ）は、それぞれ広角端と望遠端のコマ収差を示すグラフで、ｅｙがメリディオナルコマ収差、ｅｘがサジタルコマ収差を表し、縦軸の１目盛りは０．０１ｍｍである。
尚、各収差図では、ｅ線（５４６．０７ｎｍ）、６３０ｎｍ、４４５ｎｍの各波長に関するグラフを示している。また、物体距離は２８００ｍｍとする。
【００７８】
これらのグラフから、本実施例の画像投射用ズームレンズは、倍率の色収差およびコマフレアが小さく抑えられており、諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００７９】
［各実施例についての各条件の数値］
実施例１〜実施例４について、前述した条件１〜条件５に関わるパラメータの数値を表９にまとめて示す。
【００８０】
【表９】
2020067516.tif 000011
表９に示すように、実施例１〜実施例４は、条件１〜条件５を満足していることがわかる。
【００８１】
以上説明したように、本発明の画像投射用ズームレンズは、負、正、正、正、負、正の６群構成を有し、各群の間隔を変化させることで、Ｆナンバーが２程度と大口径で、かつ変倍比が２倍程度と高変倍域を達成することができる。しかも、条件１〜条件５の条件を満足することにより、各実施例の収差図から明らかなように、倍率の色収差およびコマフレアが小さく抑えられており、諸収差が良好に補正されている。本発明の画像投射用ズームレンズを使用することで、例えば小会議室から映画館のような大きなスクリーンにいたるまで、高いコントラストで、明るく鮮鋭な画質で拡大画像を投射することができる。
【００８２】
［その他の実施形態］
本発明の実施は、上述した実施形態や具体的な実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。
例えば、本発明の画像投射用ズームレンズを組み込む画像投射装置は、２枚のプリズムを合わせたＴＩＲプリズムと単板式の反射型光変調デバイスを備えた装置に限らず、例えばクロスダイクロイックプリズムと三板の透過型液晶パネルを備えた装置でもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１〜３９・・・光学面／１００・・・第１群レンズ／２００・・・第２群レンズ／３００・・・第３群レンズ／４００・・・第４群レンズ／５００・・・第５群レンズ／６００・・・第６群レンズ／７００・・・プリズム／８００・・・光変調デバイス／１０００・・・画像投射用ズームレンズ／１０１・・・モータ／１０２・・・回転体／１０３・・・蛍光体／１０４・・・励起光源ユニット／１０５・・・ダイクロイックミラー／１０６・・・集光レンズ／１０７・・・４分の１波長板／１０８・・・励起光源側レンズ／１１０・・・リレーレンズ／１２０・・・色選択ホイール／１４０・・・ライトトンネル／１５０・・・照明レンズ／１９０・・・投影スクリーン／Ａｃ・・・色選択ホイールの回転軸／Ｅｘ・・・励起光／ＲＡ・・・回転体の回転軸
【図１】
2020067516.tif 000012
【図２】
2020067516.tif 000013
【図３】
2020067516.tif 000014
【図４】
2020067516.tif 000015
【図５】
2020067516.tif 000016
【図６】
2020067516.tif 000017
【図７】
2020067516.tif 000018
【図８】
2020067516.tif 000019
【図９】
2020067516.tif 000020
【図１０】
2020067516.tif 000021
【図１１】
2020067516.tif 000022
【図１２】
2020067516.tif 000023
【図１３】
2020067516.tif 000024
【図１４】
2020067516.tif 000025
【図１５】
2020067516.tif 000026
【図１６】
2020067516.tif 000027
【図１７】
2020067516.tif 000028
【図１８】
2020067516.tif 000029
【図１９】
2020067516.tif 000030
【図２０】
2020067516.tif 000031
【図２１】
2020067516.tif 000032
【図２２】
2020067516.tif 000033
【図２３】
2020067516.tif 000034
【図２４】
2020067516.tif 000035
【図２５】
2020067516.tif 000036
【図２６】
2020067516.tif 000037