(57)【要約】【課題】変倍時およびフォーカシング時における移動レンズ群の総数を２つとすることで、レンズ系および装置の小型化、軽量化および低廉化を図るとともに、諸収差、特に変倍時における、収差バランスを良好なものとした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。【解決手段】拡大側から順に、負の第１群Ｇ１、正の第２群Ｇ２、第３群Ｇ３、正の第４群Ｇ４を備え、縮小側が略テレセントリックに構成されている。変倍時には、第２群Ｇ２および第３群Ｇ３が、互いに間隔を変えながら光軸Ｘに沿って移動するように構成され、フォーカシング時には、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３を一体的に、光軸Ｘに沿って移動するように構成されている。【選択図】図１
2010085934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群、からなり、
焦点距離の可変時には、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを、互いに間隔が変化するよう光軸方向に移動させるとともに、フォーカシング時には、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを光軸方向に一体的に移動させるように構成され、さらに縮小側が略テレセントリックに構成されていることを特徴とする投写型可変焦点レンズ。
【請求項２】
前記第２レンズ群が以下の条件式（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。
１．０  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ４．０    ・・・・（１）
ここで、
ｆｗ:ワイド端の全系焦点距離
ｆ２:第２レンズ群の焦点距離
【請求項３】
前記第２レンズ群が以下の条件式（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。
０．１５  ＜  Ｄ２／Ｌ  ＜  ０．５５  ・・・・（２）
ここで、
Ｄ２:第２レンズ群中で最も長いレンズ面間隔
Ｌ :レンズ全長
【請求項４】
前記第２レンズ群は２枚の正レンズのみで構成された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。
【請求項５】
前記第３レンズ群は、拡大側から順に、負の第３１レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３２レンズ、および縮小側に凸面を向けた正の第３３レンズのみで構成された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。
【請求項６】
前記第４レンズ群は、拡大側に凸面を向けた１枚の正レンズのみで構成されたことを特徴とする請求項５記載の投写型可変焦点レンズ。
【請求項７】
前記第３レンズ群が下記条件式（３）を満足することを特徴とする請求項５または６記載の投写型可変焦点レンズ。
ｆ３／ｆｗ  ＜  −３．０    ・・・・（３）
ここで、
ｆ３:第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ:ワイド端の全系焦点距離
【請求項８】
前記第１レンズ群は、縮小側に凹面を向けた負レンズを含む２枚のレンズにより構成されたことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の投写型可変焦点レンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群は、縮小側に凹面を向けた１枚の負レンズのみにより構成されたことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の投写型可変焦点レンズ。
【請求項１０】
前記第１レンズ群は、少なくとも１つの非球面を備えたことを特徴とする請求項８または９記載の投写型可変焦点レンズ。
【請求項１１】
前記第１レンズ群は、縮小側に凹面を向けた１枚の負レンズを含む２枚のレンズからなり、前記第２レンズ群は、正レンズ２枚からなり、前記第３レンズ群は、拡大側より順に、負の第３１レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３２レンズ、および縮小側に凸面を向けた正の第３３レンズからなり、前記第４レンズ群は、拡大側に凸面を向けた１枚の正レンズからなり、系全体が８枚のレンズにより構成されてい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。
【請求項１２】
前記第１レンズ群は、縮小側に凹面を向けた１枚の負レンズからなり、前記第２レンズ群は、正レンズ２枚からなり、前記第３レンズ群は、拡大側より順に、負の第３１レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３２レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３３レンズからなり、前記第４レンズ群は、拡大側に凸面を向けた１枚の正レンズからなり、系全体が７枚のレンズにより構成されてい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。
【請求項１３】
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１〜１２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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写型表示装置等に搭載される４群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。
【背景技術】
【０００２】
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おり、特に、このライトバルブを３枚用い、ＲＧＢ３原色の照明光に各々対応させるようにすることでこれら各照明光を変調し、個々のライトバルブで変調された光をプリズム等で合成し、投写レンズを介してスクリーンに画像を表示する構成をとるものが広く利用されている。
【０００３】
このようなライトバルブにおいては小型化・高精細化が急激に進み、また、パソコンの普及と相俟って、このような投写型表示装置を用いてプレゼンテーションを行うことの需要も増加しており、利便性や設置性のよい態様のものが望まれているため、投写型表示装置に対して、より高性能かつ高変倍可能で、より小型・軽量なものへの要求が高まってきている。また、これに伴い投写レンズに関しても、より高性能かつ高変倍可能で、より小型、軽量なものであることが強く望まれている。また、その一方で、投写レンズに対する低廉化への要求も強いものがある。
【０００４】
さらに、光学系内に、複数のライトバルブからの変調光を合成するための色合成プリズムや、照明光と投写光の分離に用いられるＴＩＲプリズムを配設した場合、前者では色むら発生を防止するため、後者では分離効率の低下を防止するため、投写レンズの縮小側を略テレセントリックとすることが要求される。
【０００５】
以上のような、種々の要求に応えることを目的とした投写レンズとして、種々の投写型ズームレンズが知られているが、このようなズームレンズでは、変倍時に連携して移動する２群以上の変倍群を有しており、一方、一般にフォーカシングは、変倍群とは異なるレンズ群を移動することによって行なうようにしており、結局、３群以上のレンズ群を移動群として駆動しなければならず、レンズ駆動部が複雑となるとともに、小型化、軽量化および低廉化を進める上で障害となっていた。
【０００６】
そこで、ズーミングを１つのレンズ群で行なうとともにフォーカシングを他の１つのレンズ群で行なうことを可能にした、下記特許文献１に記載された投写型ズームレンズが知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３００６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１記載の投写型ズームレンズにおいては、１つのレンズ群によってズーム機能をもたせているが故に、変倍時における収差変動がどうしても大きくなってしまう。
【０００９】
また、特許文献１記載の投写型ズームレンズにおいては、上記変倍を行なうためのレンズ群の縮小側に配されたレンズ枚数が少なく、縮小側が略テレセントリックな系においては、大きな変倍比とすることが難しい、という課題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、縮小側テレセントリックで、高変倍可能な構成でありながら、変倍時およびフォーカシング時における移動レンズ群の総数を２つとすることで、レンズ系および装置の小型化、軽量化および低廉化を図ることができるとともに、諸収差、特に変倍時において、収差がバランスよく良好に補正された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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群、からなり、
焦点距離の可変時には、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを、互いに間隔が変化するよう光軸方向に移動させるとともに、フォーカシング時には、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを光軸方向に一体的に移動させるように構成され、さらに縮小側が略テレセントリックに構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
なお、一般に、「可変焦点レンズ」と称するときは、バリフォーカルレンズを意味し、変倍時において共役長が変化し、ピントがずれるので、その際のフォーカシングが必要となるもの、とされるが、本願明細書においても、「可変焦点レンズ」と称する場合には、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、いわゆる「ズームレンズ」は含まれないものとする。
【００１３】
また、前記第２レンズ群が以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
１．０  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ４．０    ・・・・（１）
ここで、
ｆｗ:ワイド端の全系焦点距離
ｆ２:第２レンズ群の焦点距離
【００１４】
また、前記第２レンズ群が以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．１５  ＜  Ｄ２／Ｌ  ＜  ０．５５    ・・・・（２）
ここで、
Ｄ２:第２レンズ群中で最も長いレンズ面間隔
Ｌ :レンズ全長（最も拡大側のレンズ拡大側面頂点から最も縮小側のレンズ縮小側面頂点までの実際の長さ（空気換算は行なわれていない））
【００１５】
また、前記第２レンズ群は２枚の正レンズのみで構成することが好ましい。
【００１６】
また、前記第３レンズ群は、拡大側から順に、負の第３１レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３２レンズ、および縮小側に凸面を向けた正の第３３レンズのみで構成することが好ましい。
【００１７】
また、前記第４レンズ群は、拡大側に凸面を向けた１枚の正レンズのみで構成されていることが好ましい。
【００１８】
また、前記第３レンズ群が下記条件式（３）を満足することが好ましい。
ｆ３／ｆｗ  ＜  −３．０    ・・・・（３）
ここで、
ｆ３:第３レンズ群の焦点距離
ｆｗ:ワイド端の全系焦点距離
【００１９】
また、前記第１レンズ群は、縮小側に凹面を向けた負レンズを含む２枚のレンズにより構成したり、縮小側に凹面を向けた１枚の負レンズのみにより構成することが好ましい。
【００２０】
また、前記第１レンズ群は、少なくとも１つの非球面を備えることが好ましい。
【００２１】
また、前記第１レンズ群が、縮小側に凹面を向けた１枚の負レンズを含む２枚のレンズからなり、前記第２レンズ群が、正レンズ２枚からなり、前記第３レンズ群が、拡大側より順に、負の第３１レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３２レンズ、および縮小側に凸面を向けた正の第３３レンズからなり、前記第４レンズ群が、拡大側に凸面を向けた１枚の正レンズからなり、系全体で８枚のレンズにより構成することが好ましい。
【００２２】
また、前記第１レンズ群が、縮小側に凹面を向けた１枚の負レンズからなり、前記第２レンズ群が正レンズ２枚からなり、前記第３レンズ群が、拡大側より順に、負の第３１レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３２レンズ、縮小側に凸面を向けた正の第３３レンズからなり、前記第４レンズ群が、拡大側に凸面を向けた１枚の正レンズからなり、系全体で７枚のレンズにより構成することが好ましい。
【００２３】
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。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の投写型可変焦点レンズによれば、拡大側から順に、負、正の２つのレンズ群が配設されるとともに、最も縮小側には正のレンズ群が配設された４群レンズ構成とされ、焦点距離の可変時には、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを、互いに間隔を変化させつつ光軸方向に移動するように構成されるとともに、フォーカシング時には、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とを光軸方向に一体的に移動するように構成され、さらに縮小側が略テレセントリックに構成されている。
【００２５】
このように、変倍用の移動レンズ群とフォーカシング用の移動レンズ群を同一のレンズ群によって構成したことにより、縮小側テレセントリックで、高変倍可能な構成でありながら、変倍用とフォーカシング用の移動レンズ群の総計を２つとすることができ、レンズ系および装置の小型化、軽量化および低廉化を図ることができる。また、２つのレンズ群を変倍用の移動レンズ群として割り当てることができるので、１つのレンズ群を変倍用の移動レンズ群として割り当てた前述の従来技術と比べて、収差をバランスよく良好に補正することができる。
【００２６】
また、このような可変焦点レンズは、従来より、撮影レンズ等に用いられており、変倍時に、共役長が変化することから、ピント合わせのためにフォーカス調整が必要となり、撮影毎のフォーカス調整が煩わしいという点が指摘されていた。
【００２７】
しかしながら、投写レンズにおいては、一般に、投写型表示装置とスクリーンが一旦設定されてしまえば、投写操作毎に倍率を変更するものではないので、フォーカス調整も最初の一回だけ行なえば良いことから、撮影レンズ等において指摘されている上述したような点は、ほとんど問題とならない。
【００２８】
さらに、本発明の投写型可変焦点レンズにおいては、前述したような公報に記載の投写型ズームレンズとは異なり、変倍を行なうためのレンズ群を、４つのレンズ群のうち拡大側から２番目のレンズ群（主たる変倍用レンズ群）および３番目（従たる変倍用レンズ群）のレンズ群としているので、縮小側が略テレセントリックな系においても、大きな変倍比を得ることが可能である。
【００２９】
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、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とを備え、縮小側が略テレセントリックに構成されており、その後段には、色合成プリズムを主とするガラスブロック（フィルタ部を含む）２および液晶表示パネル等ライトバルブの画像表示面１が配設される。なお、図中Ｘは光軸を表している。
【００３１】
また、変倍時（焦点距離の可変時）において、第２レンズ群Ｇ２（一体的にマスク（開口絞りとすることも可）３を有している）および第３レンズ群Ｇ３が、互いに間隔を変えながら光軸Ｘに沿って移動するように構成され、フォーカシング時には、前記第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３を一体的に、光軸Ｘに沿って移動させるように構成されている。
【００３２】
ここで、変倍時において、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３は連動せずに移動するように構成しても良いが、望ましくは、変倍時において、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３を連動させ、互いの間隔を変化させるようにして移動するように構成することが可能である。ただし、この場合でもフォーカシング時においては、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が一体的に移動するように構成される。
【００３３】
図５は、上述した内容の一例を概念図として表したものであり、変倍時においては、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３がともに規制を受けながら移動し、一方、フォーカシング時においては、該規制を付与しているメカ機構２０全体を光軸Ｘ方向に移動させることで、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３が互いの距離を一定に保ったまま、第１レンズ群Ｇ１と第４レンズ群Ｇ４の間を移動する、というメカニズムが示されている。
【００３４】
ここで第１レンズ群Ｇ１は、縮小側に凹面を向けた、少なくとも１面が非球面からなる非球面レンズ（プラスチック製が好ましい）よりなる第１レンズＬ１、および縮小側に凹面を向けた平凹レンズまたは両凹レンズよりなる第２レンズＬ２からなる（実施例２においては、縮小側に凹面を向けた、少なくとも１面が非球面からなる非球面レンズよりなる第１レンズＬ１からなる）。
【００３５】
上記第１レンズ群Ｇ１を、縮小側に凹面を向けた負レンズを含む２枚のレンズ、または縮小側に凹面を向けた１枚の負レンズのみにより構成することにより、レンズ系のコンパクト化および低廉化を図ることができる。特に、第１レンズ群Ｇ１には、非球面が形成されるので、外径を小さくできれば、大幅にコストダウンを図ることができる。
【００３６】
また、第２レンズ群Ｇ２は、２枚の正レンズによって構成されており、これによりレンズ系のコンパクト化および低コスト化を達成することができる。より好ましくは、両凸レンズよりなる第３レンズＬ３、マスク（開口絞りとすることも可：以下同じ）３および両凸レンズよりなる第４レンズＬ４によって構成する。マスク３を、上記２枚の正レンズの間の位置に配設することにより、縮小側のテレセントリック性を、より良好なものとすることができる。
【００３７】
なお、上記第２レンズ群Ｇ２において、上記２枚の正レンズは、ともに屈折率が１．６５以上とすることが収差補正上好ましい。
【００３８】
また、第３レンズ群Ｇ３は、拡大側から順に、負レンズ、縮小側に凸面を向けた正（または負）レンズ、および縮小側に凸面を向けた正レンズによって構成されており、これによりフォーカシング時の収差変動を少なくすることができる。より好ましくは、両凹レンズよりなる第５レンズＬ５、縮小側に凸面を向けた正メニスカスレンズよりなる第６レンズＬ６および両凸レンズよりなる第７レンズＬ７によって構成する。
【００３９】
また、第４レンズ群Ｇ４は、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第８レンズＬ８のみからなる。
【００４０】
また、本実施形態の投写型可変焦点レンズにおいては、変倍時とフォーカシング時のいずれにおいても、第２レンズ群Ｇ２および第３レンズ群Ｇ３を移動させるように構成されており、変倍時とフォーカシング時の移動レンズ群の総計が２つですむため、従来のものに比べて、小型化、軽量化および低廉化を図ることが可能である。
【００４１】
また、本実施形態の投写型可変焦点レンズにおいては、上述したように、ネガティヴリード型の可変焦点レンズとされているため、広角化を図り易く、また適正な長さのバックフォーカスを確保することが可能である。
【００４２】
また、本実施形態の投写型可変焦点レンズにおいては、熱的に弱い接合レンズを使用せず、全て単独のレンズにより構成することが好ましい。これにより、系内（特に光束が細くなる位置）が極めて高温となる投写レンズにおいても、熱的問題の発生を防止することができる。
【００４３】
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、第２レンズ群Ｇ２は、下記条件式（１）、（２）の少なくとも一方を満足することが好ましい。
１．０  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ４．０     ・・・・（１）
０．１５  ＜  Ｄ２／Ｌ  ＜  ０．５５  ・・・・（２）
ここで、
ｆｗ:ワイド端の全系焦点距離
ｆ２:第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
Ｄ２:第２レンズ群Ｇ２中で最も長いレンズ面間隔
Ｌ :レンズ全長
【００４４】
また、第４レンズ群Ｇ４は、拡大側に凸面を向けた１枚の正レンズのみで構成されることが好ましい。
【００４５】
また、第３レンズ群Ｇ３が下記条件式（３）を満足することが好ましい。
ｆ３／ｆｗ  ＜  −３．０  ・・・・（３）
ここで、
ｆ３:第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
【００４６】
次に、上述した条件式（１）〜（３）の技術的意義について説明する。
【００４７】
まず、条件式（１）は、変倍時およびフォーカシング時の移動群である第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２と、ワイド端の全系焦点距離ｆｗとの比の値の範囲を規定したものであり、第２レンズ群Ｇ２のパワーの範囲を規定したものであり、各収差補正を良好にしつつ、レンズ系のコンパクト化を達成し得る範囲を規定したものである。すなわち、条件式（１）の下限値以下となった場合は収差補正が困難となる。一方、上限値以上となるとレンズの移動量が大きくなりレンズ全長が大型化してしまう。なお、条件式（１）の作用をさらに効果的に得るためには、下記条件式（１´）を満足することが好ましく、下記条件式（１´´）を満足することがより好ましい。
１．３  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ３．０    ・・・・（１´）
１．５  ＜  ｆ２／ｆｗ  ＜  ２．５    ・・・・（１´´）
【００４８】
また、条件式（２）は、レンズ全長Ｌに対する、第２レンズ群Ｇ２中で最も長いレンズ面間隔Ｄ２の割合の範囲を規定したものであり、各収差補正、特に像面補正やディストーション補正を良好にしつつ、レンズ系のコンパクト化を達成し得る範囲を規定したものである。すなわち、条件式（２）の下限値以下となった場合は収差補正、特に像面補正やディストーション補正が困難となる。一方、上限値以上となるとレンズの移動量が大きくなりレンズ全長が大型化してしまう。なお、条件式（２）の作用をさらに効果的に得るためには、下記条件式（２´）を満足することが好ましく、下記条件式（２´´）を満足することがより好ましい。
０．２  ＜  Ｄ２／Ｌ  ＜  ０．５    ・・・・（２´）
０．２５  ＜  Ｄ２／Ｌ  ＜  ０．４  ・・・・（２´´）
【００４９】
また、条件式（３）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３と、ワイド端の全系焦点距離ｆｗとの比の値の範囲を規定したものであり、収差補正を良好とし得る範囲を規定するものである。すなわち、条件式（３）の上限値以上となると良好な収差補正が困難となる。なお、条件式（３）の作用をさらに効果的に得るためには、下記条件式（３´）を満足することが好ましい。
ｆ３／ｆｗ  ＜  −５．０    ・・・・（３´）
【００５０】
また、下記条件式（４）を満足し、広角端の全系焦点距離ｆＷの１．２倍より長いバックフォーカスＢｆを確保して、良好なテレセントリック性を確保することで、色合成や光束分離のためにプリズム等の光学系を縮小側に配設した場合にも、ダイクロイック膜特性の劣化に伴う色むらの発生や、照明光と投影光の分離効率低下、といった問題を解決することができる。
Ｂｆ／ｆｗ  ＞  １．２    ・・・・（４）
【００５１】
なお、条件式（４）の作用をさらに効果的に得るためには、下記条件式（４´）を満足することが好ましい。
Ｂｆ／ｆｗ  ＞  １．４５    ・・・・（４´）
【００５２】
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中に、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、ディストーション補正を有利なものとすることができる。なお、その非球面形状は下記非球面式により表わされる。
【００５３】
【数１】
2010085934.tif 000003
【００５４】
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６により説明する。図６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１０として上述した実施形態に係る投写型可変焦点レンズを用いている。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。
【００５５】
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。
【実施例】
【００５６】
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。
【００５７】
＜実施例１＞
この実施例１にかかる投写型可変焦点レンズは、前述したように図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、両面非球面レンズよりなる第１レンズＬ１と、縮小側に凹面を向けた、負のメニスカスレンズよりなる第２レンズＬ２とからなる。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、縮小側に凸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、および両凸レンズよりなる第７レンズＬ７からなる。また、第４レンズ群Ｇ４は、拡大側に凸面を向けた正のメニスカスレンズよりなる第８レンズＬ８のみからなる。
【００５８】
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および第３レンズ群Ｇ３が互いに連携しつつ、互いの間隔を変えながら光軸Ｘに沿って拡大側に移動する。
また、フォーカシングは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３を一体的に光軸Ｘ方向に移動させることにより行われる。
【００５９】
この実施例１における各レンズ面の曲率半径Ｒ（レンズ全系の焦点距離を1.0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（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いる。
【００６０】
また、表１の中段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１２の値が示されており、表１の下段には、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）の各々における、投写距離109.74および470.31の各場合について、可変間隔１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変間隔２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）および可変間隔３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）が示されている。
【００６１】
【表１】
2010085934.tif 000004
【００６２】
また、表３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。
【００６３】
図３は実施例１の投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド：投写距離109.74）および望遠端（テレ：投写距離109.74）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３および以下の図４において、各球面収差図にはｄ線、Ｆ線、Ｃ線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線に対するＦ線およびＣ線についての収差が示されている。
【００６４】
この図３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５７．６度と広角で、Ｆ値が２．１１と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００６５】
また、表３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）、条件式（１´）〜（４´）、さらには（１´´）、（２´´）が全て満足されている。
【００６６】
＜実施例２＞
実施例２に係る投写型可変焦点レンズの概略構成を図２に示す。この実施例２にかかる投写型可変焦点レンズは、実施例１のものと略同様の構成とされているが、主として、第１レンズ群Ｇ１が、縮小側に凹面を向けた両面非球面レンズからなる第１レンズＬ１のみからなる点において相違している。
【００６７】
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。
【００６８】
また、表２の中段には各非球面に対応する各定数Ｋ、Ａ３〜Ａ１２の値が示されており、表２の下段には、広角端（ワイド）および望遠端（テレ）の各々における、投写距離125.64および543.88の各場合について、可変間隔１（第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔）、可変間隔２（第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔）および可変間隔３（第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との間隔）が示されている。
【００６９】
【表２】
2010085934.tif 000005
【００７０】
また、表３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。
【００７１】
図４は実施例２の投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド：投写距離125.64）および望遠端（テレ：投写距離125.64）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。
【００７２】
この図４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５４．０度と広角で、Ｆ値が２．０５と明るく、各収差が良好に補正されている。
【００７３】
また、表３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）、条件式（１´）〜（４´）、さらには（１´´）、（２´´）が全て満足されている。
【００７４】
【表３】
2010085934.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施例１に係る投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における構成を示す概略図
【図２】本発明の実施例２に係る投写型可変焦点レンズの広角端（ワイド）および望遠端（テレ）における構成を示す概略図
【図３】実施例１の投写型可変焦点レンズの諸収差（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
【図４】実施例２の投写型可変焦点レンズの諸収差（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
【図５】本発明の実施形態に係る、変倍時とフォーカシング時におけるレンズ群移動の概念を示す模式図
【図６】本発明の一実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【符号の説明】
【００７６】
Ｇ１〜Ｇ４    レンズ群
Ｌ１〜Ｌ８    レンズ
Ｒ１〜Ｒ１９      レンズ面等の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ１８      レンズ面間隔（レンズ厚）
Ｘ    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    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
２０    メカ機構
【図１】
2010085934.tif 000007
【図２】
2010085934.tif 000008
【図３】
2010085934.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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