(57)【要約】【課題】  本発明は、像面湾曲量を調整可能であるとともに従来よりも小型な結像光学系及びこれを用いた投射型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  複数のレンズユニットと絞りを備える結像光学系であって、前記複数のレンズユニットは、ズーミングあるいはフォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、前記複数のレンズユニットのうち、最も縮小共役側に配置されているレンズユニットを最終レンズユニットとするとき、前記最終レンズユニットに含まれるとともに前記絞りよりも前記縮小共役側に配置されている少なくとも１枚のレンズである像面湾曲調整レンズユニットは、像面湾曲量を調整する際に前記結像光学系の光軸方向に移動するように構成されている、ことを特徴とする結像光学系。【選択図】  図１
2019133120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズユニットと絞りを備える結像光学系であって、
前記複数のレンズユニットは、ズーミングあるいはフォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記結像光学系の光軸方向に移動するレンズをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれるとともに前記絞りよりも前記縮小共役側に配置されている複数のレンズのうち少なくとも１枚のレンズは、像面湾曲量を調整する際に前記光軸方向に移動するように構成されている、
ことを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズと前記フォーカスレンズユニットの両方が前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の結像光学系。
【請求項３】
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズと前記フォーカスレンズユニットが同時に前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
【請求項４】
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズが前記光軸方向に移動した後に前記フォーカスレンズユニットが前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
【請求項５】
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズと前記フォーカスレンズユニットが交互に前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする請求項２に記載の結像光学系。
【請求項６】
前記少なくとも１枚のレンズの焦点距離をｆｃとし、前記結像光学系の焦点距離をｆとするとき、
４．０≦ｆｃ／ｆ≦１０．０
を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項７】
４．５≦ｆｃ／ｆ≦９．６
を満足することを特徴とする請求項６に記載の結像光学系。
【請求項８】
前記少なくとも１枚のレンズの焦点距離をｆｃとし、前記フォーカスレンズユニットの焦点距離をｆｆとするとき、
１．０≦｜ｆｆ／ｆｃ｜≦１２．０
を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項９】
１．３≦｜ｆｆ／ｆｃ｜≦１０．０
を満足することを特徴とする請求項８に記載の結像光学系。
【請求項１０】
前記複数のレンズユニットは、拡大共役側から前記縮小共役側に向けて、
第１レンズユニット、
第２レンズユニット、
第３レンズユニット、
第４レンズユニット、
を有し、
前記第１レンズユニット、前記第２のレンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニットは前記フォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記第１レンズユニット及び前記第４レンズユニットは前記フォーカシングのためには不動であり、
前記第２レンズユニット及び前記第３レンズユニットは前記フォーカシングの際に前記光軸方向に移動する前記フォーカスレンズユニットであり、
前記絞りと前記少なくとも１枚のレンズは前記第４レンズユニットに含まれている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１１】
無限遠から至近へ前記フォーカシングを行う際に、前記第２レンズユニットは前記縮小共役側に移動し、前記第３レンズユニットは前記拡大共役側に移動する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の結像光学系。
【請求項１２】
前記複数のレンズユニットは、拡大共役側から前記縮小共役側に向けて、
第１レンズユニット、
第２レンズユニット、
第３レンズユニット、
第４レンズユニット、
第５レンズユニット、
第６レンズユニット、
第７レンズユニット、
を有し、
前記第１レンズユニット、前記第２レンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニット、前記第５レンズユニット、前記第６レンズユニット、前記第７レンズユニットは前記ズーミングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記第１レンズユニット及び前記第７レンズユニットは前記ズーミングのためには不動であり、
前記第２レンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニット、前記第５レンズユニット、前記第６レンズユニットは前記ズーミングの際に前記光軸方向に移動し、
前記少なくとも１枚のレンズは前記第７レンズユニットに含まれている、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１３】
前記絞りは前記第７レンズユニットよりも前記拡大共役側に設けられている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の結像光学系。
【請求項１４】
広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第２レンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニット、前記第５レンズユニット、前記第６レンズユニットは前記拡大共役側へ移動する、
ことを特徴とする請求項１２または１３に記載の結像光学系。
【請求項１５】
前記第１レンズユニットは、前記フォーカシングの際に互いに隣接するサブレンズユニット間の間隔が変化するように構成されている第１サブレンズユニット、第２サブレンズユニット、第３サブレンズユニットを有し、
前記第２サブレンズユニット及び前記第３サブレンズユニットは前記フォーカシングの際に前記光軸方向に移動する前記フォーカスレンズユニットである、
ことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１６】
前記第１サブレンズユニットは前記フォーカシングのためには不動であり、
無限遠から至近への前記フォーカシングの際に、前記第２サブレンズユニット及び前記第３サブレンズユニットは前記縮小共役側へ移動する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の結像光学系。
【請求項１７】
前記少なくとも１枚のレンズは１枚のレンズあるいは１つの組レンズである、
ことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項１８】
前記少なくとも１枚のレンズは、前記結像光学系が備える複数のレンズのうち、最も前記縮小共役側に設けられた１枚のレンズあるいは１つの組レンズである、
ことを特徴とする請求項１７に記載の結像光学系。
【請求項１９】
前記少なくとも１枚のレンズは、正のパワーを有する、
ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の結像光学系。
【請求項２０】
前記結像光学系は、拡大側共役面と前記結像光学系の内部に設けられた中間結像面とが共役になるとともに、前記中間結像面と縮小側共役面とが共役になるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の結像光学系。
【請求項２１】
複数のレンズユニットを備える結像光学系であって、
前記複数のレンズユニットは、フォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記結像光学系は、拡大側共役面と前記結像光学系の内部に設けられた中間結像面とが共役になるとともに、前記中間結像面と縮小側共役面とが共役になるように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記結像光学系の光軸方向に移動するレンズユニットをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれる複数のレンズのうち少なくとも１枚のレンズは、像面湾曲量を調整する際に前記光軸方向に移動するように構成されている、
ことを特徴とする結像光学系。
【請求項２２】
光源と、
光変調素子と、
前記光源からの光を前記光変調素子へ導くとともに前記光変調素子からの光を請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の結像光学系に導くための導光光学系と、
前記結像光学系を保持可能な保持部と、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２３】
光源と、
光変調素子と、
請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の結像光学系と、
前記光源からの光を前記光変調素子へ導くとともに前記光変調素子からの光を前記結像光学系に導くための導光光学系と、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は結像光学系及びこれを用いた投射型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタには平面スクリーンに対してだけではなく、曲面スクリーンに対してもボケなく投射できることが求められている。平面スクリーン及び曲面スクリーンに対してボケの少ない画像を投射するためには、投射レンズが像面湾曲量を調整可能な構成を有している必要がある。
【０００３】
像面湾曲量を調整可能な構成を備える投射レンズとして、特許文献１に記載の投射レンズが知られている。特許文献１に記載の投射レンズは、投射レンズの温度変化によって生じる像面湾曲を補正するために、最も液晶パネル側のレンズユニットの一部のレンズ（補正レンズ）を投射レンズの光軸方向に移動させる構成を有している。なお、特許文献１に記載の投射レンズは、前述の曲面スクリーンに対してボケの少ない画像を投射するために像面湾曲量を調整可能としているわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−４９３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の補正レンズが移動することによって生じる像面湾曲は補正レンズよりも前側（拡大共役側）のレンズのうち拡大作用を有するレンズによって拡大される。このため、補正レンズよりも前側に拡大作用を有するレンズが多く配置されていれば、ある像面湾曲量を実現するために必要な補正レンズの移動量は小さくなり、投射レンズ全体も小さくなる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の投射レンズにおいては、補正レンズは、絞りよりも前側、投射レンズ全体では中心付近に位置している。このため、補正レンズが絞りよりも後側（縮小共役側）にある場合と比べて、補正レンズよりも前側に配置された拡散作用を有するレンズが少なく、補正レンズの移動量は大きくなる。
【０００７】
つまり、特許文献１に記載の投射レンズを用いて曲面スクリーンに対してボケの少ない画像を投射しようとすると、補正レンズの移動量を大きくする必要があり、その結果、投射レンズ全体が大きくなってしまうおそれがある。
【０００８】
そこで本発明は、像面湾曲量を調整可能であるとともに従来よりも小型な結像光学系及びこれを用いた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の結像光学系は、
複数のレンズユニットと絞りを備える結像光学系であって、
前記複数のレンズユニットは、ズーミングあるいはフォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記結像光学系の光軸方向に移動するレンズをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれるとともに前記絞りよりも前記縮小共役側に配置されている複数のレンズのうち少なくとも１枚のレンズは、像面湾曲量を調整する際に前記結像光学系の光軸方向に移動するように構成されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、像面湾曲量を調整可能であるとともに従来よりも小型な結像光学系及びこれを用いた投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施例の投射レンズの断面図
【図２】第１実施例の投射レンズで凹形状曲面スクリーンへ画像を投影した状態を示す図
【図３】第１実施例の投射レンズで凹形状曲面スクリーンへ画像を投影した状態を示す拡大図
【図４】第１実施例の投射レンズで凹形状曲面スクリーンへ画像を投影した場合の非点収差を示す図
【図５】第１実施例の投射レンズで凸形状曲面スクリーンへ画像を投影した状態を示す図
【図６】第１実施例の投射レンズで凸形状曲面スクリーンへ画像を投影した場合の非点収差を示す図
【図７】第２実施例の投射レンズの断面図
【図８】第２実施例の投射レンズで凹形状曲面スクリーンへ画像を投影した状態を示す図
【図９】第２実施例の投射レンズで凹形状曲面スクリーンへ画像を投影した状態を示す拡大図
【図１０】第２実施例の投射レンズで凹形状曲面スクリーンへ画像を投影した場合の非点収差を示す図
【図１１】第２実施例の投射レンズで凸形状曲面スクリーンへ画像を投影した状態を示す図
【図１２】第２実施例の投射レンズで凸形状曲面スクリーンへ画像を投影した場合の非点収差を示す図
【図１３】各実施例の投射レンズを搭載した投射型表示装置の構成を示す図
【図１４】像面湾曲調整用のＧＵＩを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施例について説明する。
【００１３】
（投射型表示装置の構成）
まず、図１３を用いて後述の第１及び第２実施例に記載のいずれかの結像光学系である投射レンズ３００を搭載したプロジェクタ１００（投射型表示装置）について説明する。図１３に示すように、プロジェクタ１００は、光源ユニット（光源）ＬＳＵ、照明光学系ＩＯＳ、色分離系ＣＳＳ、色合成系２００、を備える。プロジェクタ１００はさらに、赤色用光変調素子Ｒ、緑色用光変調素子Ｇ、青色用光変調素子Ｂ、投射レンズ３００を備える。なお、投射レンズ３００には、後述のフォーカスレンズユニット及びズームレンズユニットを投射レンズ３００の光軸方向に移動させるための操作部１３が設けられている。
【００１４】
光源ユニットＬＳＵは白色光を射出可能な光源ユニットであり、具体的には光源ユニットＬＳＵは高圧水銀ランプである。ただし、光源ユニットＬＳＵは、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ射出するレーザーダイオードを備える構成であってもよい。また、光源ユニットＬＳＵは、青色光を射出するレーザーダイオードと黄色光を射出する蛍光体とを備える構成であってもよい。
【００１５】
光源ユニットＬＳＵからの白色光は照明光学系ＩＯＳに入射する。照明光学系ＩＯＳは、インテグレータ光学系、偏光変換素子、コンデンサーレンズユニットを備えている。インテグレータ光学系はロッドインテグレータあるいは２つのフライアイレンズアレイのことである。偏光変換素子は、光源ユニットＬＳＵからの白色光の偏光方向を所定の偏光方向に揃えることができる。コンデンサーレンズユニットは正レンズ１枚あるいは全体として正のパワーを有する複数のレンズの集合のことである。
【００１６】
照明光学系ＩＯＳによって均一な照度分布となった光源ユニットＬＳＵからの光は、色分離系ＣＳＳによって、赤色光、緑色光、青色光に分けられる。色分離系ＣＳＳによって分けられた各色光は各色光用の光変調素子に入射する。本実施例において、前述の赤色用光変調素子Ｒ、緑色用光変調素子Ｇ、青色用光変調素子Ｂは全て透過型液晶パネルであるが、反射型液晶パネルあるいはマイクロミラーアレイであってもよい。
【００１７】
各色光用の光変調素子からの各色光は色合成系２００によって合成されて投射レンズ３００を介してスクリーン４００に導かれる。
【００１８】
なお、前述の各部を収容する筐体は投射レンズ３００を保持可能な保持部４００を有している。投射レンズ３００は保持部４００から取り外し可能であっても良いし、取り外し不可能であっても良い。
【００１９】
また、照明光学系ＩＯＳ、色分離系ＣＳＳ、色合成系２００をまとめて、光源ユニットＬＳＵからの光を各光変調素子へ導くとともに各光変調素子からの光を投射レンズ３００に導くための導光光学系と考えることもできる。
【００２０】
〔第１実施例〕
図１から図６を用いて第１実施例の投射レンズについて説明する。
【００２１】
（投射レンズ全体の構成）
図１は本実施例の投射レンズのレンズ構成を示す図である。図１及び後述の図７において紙面左側が拡大共役側であり、紙面右側が縮小共役側である。
【００２２】
本実施例の投射レンズはズーミングを行わない単焦点の投射レンズであり、フォーカシングに際して図１に示す第２レンズユニットＬ２及び第３レンズユニットＬ３が投射レンズの光軸方向に移動する。より詳細には、無限遠から至近へのフォーカシングの際に、第２レンズユニットＬ２は縮小共役側へ、第３レンズユニットＬ３は拡大共役側へ互いに異なる軌跡で投射レンズの光軸方向に移動するフローティングフォーカスを行う。このフローティングフォーカスによって、投射距離の変化により発生する像面湾曲を良好に補正することができる。
【００２３】
なお、第１レンズユニットＬ１及び第４レンズユニットＬ４はフォーカシングのためには不動である。前述のように、第２レンズユニットＬ２及び第３レンズユニットＬ３はフォーカシングの際に光軸方向に移動するフォーカスレンズユニットである。
【００２４】
このように、本実施例の投射レンズは、フォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されている複数のレンズユニットとして、第１レンズユニットＬ１から第４レンズユニットＬ４を備えている。ここでいう互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するとは、互いに隣接するレンズユニットの両方が光軸方向に移動することだけを表しているわけではない。あくまで間隔が変化すれば良いので、上記の表現は、第１レンズユニットＬ１と第２レンズユニットＬ２のように、一方が不動で他方が移動可能な構成も表している。複数のレンズユニット間の境界は、フォーカシングの際に変化するレンズ間の間隔にあると考えることもできる。
【００２５】
なお、ここでいうレンズユニットとは１つのレンズ、１つの組レンズ、複数のレンズの集合の全てを含む表現である。組レンズとは接合レンズ、互いにマージナルコンタクトしている２枚のレンズの組を示す表現である。
【００２６】
（各レンズユニットの構成）
第１レンズユニットＬ１は８枚のレンズで構成されている。本実施例の投射レンズでは、最も拡大共役側のレンズは球面レンズだが、拡大共役側から２枚目のレンズは非球面レンズである。最も拡大共役側のレンズはレンズ外径が大きく、レンズ外径が大きいレンズの形状を非球面とすると製造の難易度が上がったり、製造コストが上がったりする。
【００２７】
そこで、本実施例では、拡大共役側から２枚目のレンズを非球面レンズとすることで、像面湾曲や歪曲を補正しつつ、製造の難易度と製造コストを抑えている。また、拡大共役側から３枚目のレンズと４枚目のレンズを接合レンズとし、５枚目のレンズ、６枚目のレンズ、７枚目のレンズを接合レンズとしている。この構成により軸上色収差を良好に補正している。
【００２８】
第２レンズユニットＬ２は３枚のレンズで構成されており、拡大共役側から２枚目のレンズと３枚目のレンズは非球面レンズである。この構成とすることで像面湾曲を良好に補正している。また、本実施例の投射レンズは、第２レンズユニットＬ２の１枚目のレンズと２枚目のレンズの間に中間結像点が位置するように構成されている。この構成とすることで広画角と前玉径の小型化の両立を可能にしている。
【００２９】
第３レンズユニットＬ３は１枚のレンズで構成されている。
【００３０】
第４レンズユニットＬ４は８枚のレンズで構成されている。拡大共役側から１枚目のレンズと２枚目のレンズ、３枚目のレンズと４枚目のレンズ、５枚目のレンズと６枚目のレンズを接合レンズとすることで、軸上色収差を良好に補正している。また、第４レンズユニットには絞りＳＰと、絞りＳＰよりも縮小共役側に設けられた像面湾曲調整レンズユニットＦＣが含まれている。なお、図１及び後述の図７中のＧＢは、光変調素子と投射レンズとの間に設けられたプリズムなどである。
【００３１】
（像面湾曲量を調整するための構成）
まず、像面湾曲量を調整するための構成として、本実施例とは異なるが、最も拡大共役側に設けられた負レンズを光軸方向に移動させる構成について考える。画角が広い投射レンズ（広角レンズ）では最も拡大共役側、もしくは拡大共役側に近い位置に屈折力の強い負レンズを配置する。これは、最も拡大共役側のレンズが負レンズであると、最も拡大共役側のレンズが正レンズである場合と比べて、広角化と前玉径の小型化を両立しやすいためである。
【００３２】
最も拡大共役側の負レンズの光軸方向における位置が変化すると、この負レンズのレンズ面において軸外光線が通る位置が変化するために、像面湾曲量も変化する。つまり、最も拡大共役側の負レンズあるいは拡大共役側に近い負レンズを光軸方向に移動させることで、像面湾曲量を調整することができ、曲面スクリーンに対してボケの少ない画像を投射することができるようになる。
【００３３】
また、最も拡大共役側の負レンズを通る軸外光線は光軸に対する角度が大きく、光線高さも高くなるため、この負レンズによる像面湾曲の補正効果は大きい。言い換えれば、像面湾曲を所定量調整するために必要なこの負レンズの光軸方向の移動量を小さくすることができる。
【００３４】
しかしながら、広角になればなるほど最も拡大共役側の負レンズあるいは拡大共役側に近い負レンズが有する負のパワーが強くなる。そして、この負のパワーが強くなると、像面湾曲の高次の収差の発生量が大きくなり、この負レンズを光軸方向に移動させた際の像高に対する像面湾曲発生量の非線形特性が顕著になる。その結果、特に像高が高い光線の像面湾曲発生量が大きくなりすぎてしまい、最も拡大共役側の負レンズを光軸方向に移動させて像面湾曲量を調整することが困難になってしまう。つまり、曲面スクリーンにボケの少ない画像を投射することが困難になってしまう。
【００３５】
さらに、像面湾曲だけではなく非点収差の発生量も大きくなりすぎてしまうため、曲面スクリーン全体でピントを合わせることも困難になってしまう。また、広角になればなるほど最も拡大共役側の負レンズの径が大きくなってしまい、結像光学系全体が大きくなってしまう。
【００３６】
そこで、本実施例及び後述の第２実施例の投射レンズは、最も拡大共役側の負レンズとは異なるレンズを光軸方向に移動させることで像面湾曲量を調整している。より詳細には、本実施例及び後述の第２実施例の投射レンズは、最も縮小共役側に設けられた正レンズを光軸方向に移動させてバックフォーカスを変化させることで、像面湾曲量を調整している。
【００３７】
本実施例及び後述の第２実施例の投射レンズにおいて上記の構成を採用している理由の一つは、バックフォーカスが変化すると像面湾曲量が変化するためである。
【００３８】
広角レンズの特徴として製造誤差などの影響によりバックフォーカスが設計値からずれた際に、像面湾曲が大きく発生してしまうという傾向がある。バックフォーカスが設計値からずれた状態で平面スクリーンに投影すると、画像表示素子（光変調素子）の位置とレンズの結像位置がずれる、つまり、バックフォーカスが変化すると、像面湾曲が発生する。この結果、フォーカスレンズユニットで画面中心にフォーカスを合わせても、周辺部はぼけてしまう。本実施例及び後述の第２実施例では、この特徴を利用し、投射レンズのバックフォーカスを変化させることで像面湾曲調整を行い、曲面スクリーンに投影した際にも画面全体にピントが合った画像を投射することを可能にしている。
【００３９】
バックフォーカスが変化すると、像面湾曲量が変化する理由は次の通りである。バックフォーカスが変化すると、光変調素子からの光線が最も縮小共役側の正レンズのレンズ面に入射する位置が変化する。ただし、光軸方向における投射レンズに対する画像表示素子の位置が固定であるとする。最も縮小共役側の正レンズのレンズ面における入射位置が変化すると、この正レンズよりも拡大共役側のレンズのレンズ面における入射位置も変化する。最終的に、最も拡大共役側の負レンズのレンズ面における入射位置が変化する。
【００４０】
バックフォーカスが変化する前には、最も拡大共役側の負レンズのレンズ面において、Ａという量の像面湾曲を発生させる位置Ｘに最軸外の光線が入射していたとする。この場合にバックフォーカスが変化すると、最軸外の光線は位置Ｘではなく、Ｂという量の像面湾曲を発生させる位置Ｙに入射することになる。つまり、前述のように、バックフォーカスを調整すれば、像面湾曲量を調整することができる。
【００４１】
（従来よりも小型な結像光学系を実現できる理由）
最も縮小共役側に設けられた正レンズ以外のレンズを光軸方向に移動させてもバックフォーカスが変化し、像面湾曲量を調整することはできる。
【００４２】
バックフォーカスに対する敏感度が高いレンズを光軸方向に移動させてバックフォーカスを調整して像面湾曲量を調整可能な構成について考える。この構成であれば、少ない光軸方向への移動量でバックフォーカスを所望量変化させ、像面湾曲量も所望量調整することができる。つまり、この構成であれば、像面湾曲量を調整可能であるとともに従来よりも小型な結像光学系を実現することができる。
【００４３】
一般的に、絞りよりも縮小共役側に設けられたレンズのうち、最も縮小共役側に設けられたレンズは最もバックフォーカスに対する敏感度が高い傾向がある。このため、小型な投射レンズを実現するためには、最も縮小共役側のレンズを光軸方向に移動させて像面湾曲量を調整することが好ましいが、別のレンズを光軸方向に移動させて像面湾曲量を調整してもよい。
【００４４】
より詳細には、複数のレンズユニットである第１レンズユニットＬ１〜第４レンズユニットＬ４のうち、最も縮小共役側に配置されているレンズユニットを最終レンズユニットとする。本実施例においては、第４レンズユニットＬ４が最終レンズユニットに相当する。そして、最終レンズユニットに含まれるとともに、絞りよりも縮小共役側に配置されている少なくとも１枚のレンズである像面湾曲調整レンズユニットＦＣが、像面湾曲量を調整する際に、光軸方向に移動するように構成されていればよい。
【００４５】
本実施例において、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは、最も縮小共役側の正レンズであるが、像面湾曲調整レンズユニットＦＣの構成はこの構成に限定されるものではない。例えば、最も縮小共役側の正レンズと、この正レンズよりも１つ隣のレンズとを一体的に光軸方向に移動させて像面湾曲量を調整してもよい。また、最も縮小共役側の正レンズよりも１つ隣のレンズだけを光軸方向に移動させて像面湾曲量を調整してもよい。つまり、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは、最も縮小共役側のレンズと、このレンズの隣のレンズとのうち少なくとも一方を含んでいてもよい。
【００４６】
さらに、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは、次に述べる少なくとも１枚のレンズであればよい。すなわち、結像光学系が備える複数のレンズユニットのうちフォーカスレンズユニットと異なるレンズユニットに含まれるとともに絞りよりも縮小共役側に配置されている複数のレンズのうち少なくとも１枚のレンズである。この少なくとも１枚のレンズが像面湾曲調整の際に結像光学系の光軸方向に移動するように構成されていればよい。つまり、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは、最終レンズユニット以外のレンズユニットが備える複数のレンズのうち上記の少なくとも１枚のレンズに相当するレンズであってもよい。各実施例において、像面湾曲調整レンズユニットＦＣを上記の少なくとも１枚のレンズに置き換えてもよい。また、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは像面湾曲調整ユニットＦＣと表現してもよい。
【００４７】
また、像面湾曲調整レンズユニットＦＣが縮小共役側に近いほど、像面湾曲調整レンズユニットＦＣが光軸方向に移動することで生じる像面湾曲を拡大する作用を持つレンズが多くなる。この拡大する作用を持つレンズが多いほど、像面湾曲調整レンズユニットＦＣで生じる像面湾曲量は少なくて済み、像面湾曲調整レンズユニットＦＣの光軸方向への移動量も少なくて済む。その結果、結像光学系全体を小型にすることができる。このため、前述のように、像面湾曲調整レンズユニットＦＣが、最も縮小共役側のレンズと、このレンズの隣のレンズとのうち少なくとも一方を含んでいることが好ましい。
【００４８】
（より好ましい構成）
以下、本実施例及び後述の第２実施例においてより好ましい構成について説明する。
【００４９】
本実施例においては、像面湾曲調整レンズユニットＦＣを光軸方向に移動させると、光軸付近のピントがずれてしまう。このため、像面湾曲調整の際に、像面湾曲調整レンズユニットＦＣと、フォーカスレンズユニットを同時に移動させている。前述のように、本実施例においては、第２レンズユニットＬ２及び第３レンズユニットＬ３がフォーカスレンズユニットである。これにより、光軸付近のピント変化を抑制しながら像面湾曲量を調整することができる。
【００５０】
像面湾曲調整の際に、像面湾曲調整レンズユニットＦＣとフォーカスレンズユニットを同時ではなく、交互に光軸方向に移動させても良い。この場合、各レンズユニットを微小量ずつ交互に移動させることが好ましい。これにより、像面湾曲調整レンズユニットＦＣ及びフォーカスレンズユニットが光軸方向に移動することによって生じる光軸付近のピント変化量が投射レンズの被写界深度に対して充分に小さくなる。このように移動させることで、目視した範囲では気にならない程度には光軸付近のピント変化を抑制しながら像面湾曲量を調整することができる。
【００５１】
また、像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離をｆｃとし、投射レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、投射レンズが下記の条件式（１）を満足することが好ましい。
４．０≦ｆｃ／ｆ≦１０．０      （１）
【００５２】
なお、本実施例における投射レンズは単焦点レンズであるが、後述の第２実施例における投射レンズはズームレンズである。投射レンズがズームレンズである場合には、上記の条件式（１）における投射レンズ全系の焦点距離ｆを広角端における投射レンズ全系の焦点距離ｆｗに置き換える。
【００５３】
条件式（１）は像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離を規定したものである。条件式（１）の下限値を超えて像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離が小さくなりすぎると、つまり、像面湾曲調整レンズユニットＦＣのパワーが強すぎると、像面湾曲調整時に光軸付近のピント変動が大きくなりすぎてしまう。その結果、ピント補正のためのフォーカスレンズユニットの移動量が大きくなりすぎてしまい、投射レンズのレンズ全長が長くなってしまうため、好ましくない。さらに、像面湾曲調整の敏感度が高くなりすぎてしまい、調整精度が悪くなってしまうため、好ましくない。
【００５４】
条件式（１）の上限値を超えて像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離が大きくなりすぎると、つまり、像面湾曲調整レンズユニットＦＣのパワーが弱すぎると、像面湾曲調整のための移動量が長くなってしまう。その結果、投射レンズのレンズ全長が長くなってしまうため、好ましくない。
【００５５】
なお、投射レンズが下記の条件式（１ａ）を満足するとより好ましい。
４．５≦ｆｃ／ｆ≦９．６      （１ａ）
【００５６】
また、像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離をｆｃとし、フォーカスレンズユニットの焦点距離をｆｆとするとき、投射レンズが下記の条件式（２）を満足することが好ましい。
１．０≦｜ｆｆ／ｆｃ｜≦１２．０      （２）
【００５７】
なお、本実施例のように複数のレンズユニットがフォーカスレンズユニットである場合には、上記の条件式（２）におけるフォーカスレンズユニットの焦点距離ｆｆを、上記の複数のレンズユニットの合成焦点距離とする。また、フォーカスレンズユニットの焦点距離ｆｆは、本実施例及び後述の第２実施例においては、７０インチの投射画像をスクリーンに投射している状態でフォーカシングを行った状態における焦点距離である。より詳細には、本実施例においては、投射画像のサイズが７０インチとなるようにスクリーンとプロジェクタを配置し、その状態でフォーカシングを行った状態でのフォーカスレンズユニットの焦点距離である。後述の第２実施例においては、投射レンズのズーム状態を広角端とし、投射画像のサイズが７０インチとなるようにスクリーンとプロジェクタを配置し、その状態でフォーカシングを行った状態でのフォーカスレンズユニットの焦点距離である。
【００５８】
条件式（２）は像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離と、フォーカスレンズユニットの焦点距離のバランスを規定したものである。条件式（２）の下限値を超えてフォーカスレンズユニットの焦点距離ｆｆが小さくなりすぎると、つまり、フォーカスレンズユニットのパワーが強すぎると、通常のフォーカシングの敏感度が高くなりすぎてしまう。その結果、通常のフォーカシングの精度が悪くなってしまうため、好ましくない。さらに、像面湾曲調整時の光軸付近のピントずれ補正の敏感度も高くなりすぎてしまい、このピントずれ補正の精度が悪くなってしまうため、好ましくない。また、条件式（２）の下限値を超えて像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離が大きすぎると、つまり、像面湾曲調整レンズユニットＦＣのパワーが弱すぎると、前述のように、像面湾曲調整のための移動量が長くなってしまう。
【００５９】
条件式（２）の上限値を超えてフォーカスレンズユニットの焦点距離ｆｆが大きすぎると、つまり、フォーカスレンズユニットのパワーが弱すぎると、通常のフォーカシングの際に必要なフォーカスレンズユニットの移動量が増えてしまう。その結果、投射レンズのレンズ全長が長くなってしまうため、好ましくない。さらに、像面湾曲調整時の光軸付近のピントずれ補正の際に必要なフォーカスレンズユニットの移動量も増えてしまう。その結果、やはり投射レンズのレンズ全長が長くなってしまうため、好ましくない。また、条件式（２）の上限値を超えて像面湾曲調整レンズユニットＦＣの焦点距離が小さすぎると、つまり、像面湾曲調整レンズユニットＦＣのパワーが強すぎると、前述のように、像面湾曲調整時に光軸付近のピント変動が大きくなりすぎてしまう。
【００６０】
なお、投射レンズが下記の条件式（２ａ）を満足するとより好ましい。
１．３≦｜ｆｆ／ｆｃ｜≦１０．０      （２ａ）
【００６１】
像面湾曲調整レンズユニットＦＣは、１枚のレンズあるいは１つの組レンズであることが好ましい。像面湾曲調整レンズユニットＦＣをこのように構成することで、像面湾曲調整レンズユニットＦＣを光軸方向に移動させるために必要な鏡筒構造を簡略化及び軽量化することができる。その結果、像面湾曲調整レンズユニットＦＣを光軸方向に移動させるためのモータとして駆動力の小さい小型なモータを使用することができ、投射レンズ周辺のメカ構造を小さくすることができ、プロジェクタ全体の大きさを小さくすることができる。なお、前述の組レンズとは、複数のレンズからなる接合レンズと、互いにマージナルコンタクトしている複数のレンズを示す言葉である。また、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは、投射レンズが備える複数のレンズのうち、最も縮小共役側に設けられた１枚のレンズあるいは１つの組レンズであることが好ましい。これは、前述のように、投射レンズを小型にすることができるためである。
【００６２】
本実施例及び後述の第２実施例において、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは正のパワーを有することが好ましい。像面湾曲調整レンズユニットＦＣをこのように構成することで、最終レンズユニットを小型にすることができる。
【００６３】
ここで、本実施例の投射レンズは中間結像（再結像）タイプの投射レンズである。より詳細には、本実施例の投射レンズは、拡大側共役面と投射レンズの内部に設けられた中間結像面とが共役になるとともに、この中間結像面と縮小側共役面とが共役になるように構成されている。
【００６４】
画像表示素子として反射型液晶パネルあるいはマイクロミラーアレイを用いているプロジェクタ用の投射レンズにおいては、プリズムなどを投射レンズと画像表示素子との間に配置するために、バックフォーカスを長くする必要がある。中間結像タイプではない投射レンズでバックフォーカスを長くしつつ、広角化すると最も拡大共役側のレンズの径（前玉径）が大きくなってしまう。しかしながら、中間結像タイプの投射レンズは、中間結像点までのバックフォーカスの短い光学系と、中間結像点から２次結像点までのバックフォーカスの長いリレー光学系から構成されるため、前玉径を小さくしつつ、広角化することができる。
【００６５】
本実施例の投射レンズにおいては、図３に示すように、中間結像面ＩＭは第２レンズユニットＬ２の中に位置している。そして、像面湾曲調整レンズユニットＦＣは中間結像面ＩＭよりも縮小共役側に配置されている。図３においては分かりやすくなるように中間結像面ＩＭを直線で示しているが、実際には中間結像面ＩＭは歪んでいる。図３は、図２に示す投射レンズ側に凹で曲率半径が３ｍの曲面スクリーンに本実施例の投射レンズを用いて画像を投射し、フォーカシング及び像面湾曲調整を行った場合の各画角の光線及び投射レンズを拡大したものである。
【００６６】
なお、図１、図７においては紙面下側が拡大共役側で、紙面上側が縮小共役側である。図２、図５においては紙面右側が拡大共役側で、紙面左側が縮小共役側である。図３、図９においては紙面上側が拡大共役側であり、紙面下側が縮小共役側である。
【００６７】
（第１数値実施例）
以上説明した本実施例の投射レンズに対応する第１数値実施例におけるレンズデータは下記の通りである。
【００６８】
なお、各数値実施例において、ｉは物体側からの光学面の順序を示す。ｒｉは第ｉ番目の光学面（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線に対する第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。ＢＦ（バックフォーカス）はレンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算長により表したものである。＊は非球面を意味する。
【００６９】
ここで、本数値実施例及び後述の第２数値実施例における光学材料のアッベ数は次の通りである。フラウンフォーファ線のＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｄ線（５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれｎＦ、ｎｄ、ｎＣとする。このときアッベ数νｄは以下の式の通りに与えられる。
νｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）      （３）
【００７０】
ｋを離心率、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０を非球面係数、面頂点を基準にして光軸からの高さｈの位置における光軸方向の変位をｘとするとき、非球面形状は、
ｘ＝（ｈ２／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）２｝１／２］＋Ａ４ｈ４＋Ａ６ｈ６＋Ａ８ｈ８＋Ａ１０ｈ１０
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。
【００７１】
（面データ  単位mm）
面番号       r        d      nd         vd
1         56.355    4.00   1.67790    55.3
2         31.205    7.10
3*        78.564    3.50   1.58313    59.4
4*        13.443   24.20
5        -16.798    1.50   1.84666    23.8
6         71.641    5.00   1.59349    67.0
7        -13.736    0.50
8         66.110    6.50   1.59349    67.0
9        -18.666    1.40   1.84666    23.8
10         71.418    6.50   1.59349    67.0
11        -31.037   22.00
12         93.205    8.50   1.80810    22.8
13       -163.973    8.74
14*        36.283   10.00   1.90366    31.3
15        100.787   52.65
16*        77.693    3.00   1.58313    59.4
17*        14.178   16.60
18       -314.339    7.50   1.83481    42.7
19        -35.842   32.30
20         46.341    5.50   1.48749    70.2
21       -153.281    7.21
22        551.642    1.50   1.48749    70.2
23         27.360    4.80   1.80810    22.8
24         69.109   12.90
25(絞り)    ∞       8.00
26       -218.122    1.50   1.84666    23.8
27         29.287    6.00   1.48749    70.2
28        -27.368    3.50
29        -18.484    1.50   1.90366    31.3
30         86.677    6.50   1.51633    64.1
31        -28.781    0.50
32        369.801    9.50   1.43875    94.7
33        -25.255    3.80
34         62.226    5.80   1.77250    49.6
35          ∞       5.00
36          ∞      37.00   1.51633    64.1
37          ∞       4.00
38          ∞      19.50   1.80518    25.4
39          ∞       5.80
像面        ∞
（非球面データ）
第3面
K = 0.00000e+000  A 4= 2.23482e-005  A 6=-2.84117e-008  A 8= 3.84260e-011  A10=-2.47414e-014
第4面
K =-5.84328e-001  A 4=-4.57376e-005  A 6= 1.85652e-007  A 8=-6.68736e-010  A10= 2.49098e-013
第14面
K = 0.00000e+000  A 4=-2.80744e-006  A 6=-3.10707e-010  A 8=-1.83015e-012  A10= 1.45035e-015  A12=-1.30506e-018
第16面
K = 0.00000e+000  A 4=-4.24838e-005  A 6= 7.20396e-008  A 8=-1.15539e-010  A10= 1.40383e-013
第17面
K =-4.28203e-001  A 4=-8.67428e-005  A 6= 3.23464e-008  A 8= 1.17289e-010  A10=-8.48144e-013
（各種データ）
焦点距離       8.51
Fナンバー      2.40
半画角        59.16
像高          14.25
レンズ全長   349.85
BF            44.85
（レンズユニットデータ）
ユニット  始面    焦点距離
1         1      25.59
2        14     104.61
3        20      73.44
4        22      60.29
【００７２】
図４は前述の図２及び図３の場合の非点収差を示す図であり、図６は図５の場合の非点収差を示す図である。図５は投射レンズ側に凸で曲率半径が８ｍの曲面スクリーンに本実施例の投射レンズを用いて画像を投射し、フォーカシング及び像面湾曲調整を行った場合の各画角の光線及び投射レンズを示す図である。図４及び図６の非点収差図において実線は波長５５０ｎｍの光線におけるサジタル像面での非点収差を示し、点線は波長５５０ｎｍの光線におけるメリディオナル像面での非点収差を示している。ωは半画角であり、図４及び図６においてω＝５９°としている。図４及び図６に示すように、本実施例の投射レンズは、像面湾曲調整前後で非点収差を改善することができる。
【００７３】
〔第２実施例〕
図７から図１２を用いて第２実施例の投射レンズ（結像光学系）について説明する。
【００７４】
（投射レンズ全体の構成）
図７は本実施例の投射レンズのレンズ構成を示す図である。本実施例の投射レンズはズームレンズであり、複数のレンズユニットとしての第１レンズユニットＬ１から第７レンズユニットＬ７と、絞りＳＰを有する。絞りＳＰは第７レンズユニットＬ７よりも拡大共役側に設けられている。より詳細には、第３レンズユニットＬ３と第４レンズユニットＬ４との間に絞りＳＰが設けられている。
【００７５】
第１レンズユニットＬ１から第７レンズユニットＬ７はズーミングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように配置されている。より詳細には、第１レンズユニットＬ１及び第７レンズユニットＬ７はズーミングのためには不動である。そして、広角端から望遠端へのズーミングに際して第２レンズユニットＬ２から第６レンズユニットＬ６及び絞りＳＰが互いに異なる軌跡で投射レンズの光軸方向において拡大共役側へ移動する。複数のレンズユニット間の境界はズーミングの際に変化するレンズ間の間隔にあると考えることもできる。
【００７６】
第１レンズユニットＬ１は、フォーカシングの際に互いに隣接するサブレンズユニット間の間隔が変化するように構成されている複数のサブレンズユニットを備えている。本実施例において、複数のサブレンズユニットは第１サブレンズユニットＳＬ１、第２サブレンズユニットＳＬ２、第３サブレンズユニットＳＬ３である。そして、フォーカシングの際に第２サブレンズユニットＳＬ２及び第３サブレンズユニットＳＬ３が投射レンズの光軸方向に移動する。より詳細には、第１サブレンズユニットＳＬ１はフォーカシングのためには不動である。そして、無限遠から至近へのフォーカシングの際に第２サブレンズユニットＳＬ２と第３サブレンズユニットＳＬ３が縮小共役側に互いに異なる軌跡で移動する。この構成によってフォーカシングにおける像面湾曲の変動を抑制することができる。第２レンズユニットＬ２から第７レンズユニットＬ７はフォーカシングのためには不動である。
【００７７】
第７レンズユニットＬ７には像面湾曲調整レンズユニットＦＣが含まれている。
【００７８】
（各レンズユニットの構成）
第１レンズユニットＬ１は４枚のレンズと１つの接合レンズで構成されている。より詳細には、第１サブレンズユニットＳＬ１は３枚のレンズで構成されており、第２サブレンズユニットＳＬ２は１枚の負レンズで構成されており、第３サブレンズユニットＳＬ３は１つの接合レンズで構成されている。第１レンズユニットＬ１が備えるレンズのうち、拡大共役側から１枚目のレンズと２枚目のレンズは非球面レンズである。これらの非球面レンズに像面湾曲や歪曲の補正効果を持たせている。
【００７９】
第２レンズユニットＬ２、第３レンズユニットＬ３はそれぞれ１枚のレンズで構成されている。第４レンズユニットＬ４、第５レンズユニットＬ５はそれぞれ１つの接合レンズで構成されている。この構成によってズーム範囲全体において軸上色収差を良好に補正することができる。
【００８０】
第６レンズユニットＬ６は１つの接合レンズと１枚のレンズで構成されている。第７レンズユニットＬ７は１枚のレンズで構成されている。
【００８１】
本実施例において絞りＳＰは各レンズユニットとは異なる軌跡でズーミングの際に投射レンズの光軸方向に移動する。そして、ズーミングの際に絞りＳＰの開口径は一定である。しかしながら、絞りＳＰを第３レンズユニットＬ３あるいは第４レンズユニットＬ４と一体としてもよい。さらに、絞りＳＰの開口径を可変とすることで、不要光によるゴーストやフレアをカットして投射画像のコントラストをより高めても良い。
【００８２】
（像面湾曲量を調整するための構成）
本実施例においても前述の第１実施例と同様に、最終レンズユニットが像面湾曲調整レンズユニットＦＣを含み、第１実施例と同様の構成で像面湾曲調整量を調整している。本実施例において最終レンズユニットは第７レンズユニットＬ７である。したがって、本実施例においても第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、前述の第１実施例において説明した、より好ましい構成など第１実施例の投射レンズとは異なる構成を本実施例に適用してもよい。
【００８３】
（第２数値実施例）
以上説明した本実施例の投射レンズに対応する第２数値実施例におけるレンズデータは下記の通りである。
【００８４】
（面データ  単位mm）
面番号       r        d      nd         vd
1*       330.256    5.00   1.65160    58.5
2         55.262   27.84
3*        84.396    3.00   1.83481    42.7
4         36.392   15.53
5        -58.066    2.00   1.43875    94.7
6         49.389   14.43
7       -112.104    2.00   1.77250    49.6
8        554.177    4.00
9         95.914    2.30   1.92286    20.9
10         59.911   11.71   1.60342    38.0
11        -52.551  (可変)
12         71.750    2.75   1.58913    61.1
13        139.420  (可変)
14         82.451    2.78   1.80518    25.5
15        727.084  (可変)
16(絞り)    ∞     (可変)
17         97.753    3.33   1.51633    64.1
18        -56.305    1.30   1.90366    31.3
19       -110.664  (可変)
20       -161.174    1.20   1.90366    31.3
21         29.682    4.90   1.51633    64.1
22        -53.464  (可変)
23        -26.413    1.30   1.90366    31.3
24         86.880    4.70   1.51633    64.1
25        -40.873    1.00
26        195.670    9.13   1.49700    81.5
27        -31.111  (可変)
28        101.853    4.34   1.80810    22.8
29       -167.363    5.00
30          ∞      37.00   1.51633    64.1
31          ∞       4.00
32          ∞      19.50   1.80518    25.4
33          ∞       5.80
像面        ∞
（非球面データ）
第1面
K = 0.00000e+000  A 4= 2.45572e-006  A 6=-1.02519e-009  A 8= 5.16476e-013  A10=-1.44875e-016  A12= 2.07693e-020
第3面
K = 0.00000e+000  A 4=-3.54628e-006  A 6= 1.89251e-009  A 8=-2.53514e-012  A10= 2.52440e-015  A12=-9.46913e-019
（各種データ）
ズーム比      1.30
広角     中間     望遠
焦点距離      13.31    15.45    17.29
Fナンバー      2.57     2.60     2.60
半画角        45.50    41.23    38.07
像高          13.54    13.54    13.54
レンズ全長   298.43   298.41   298.40
BF            49.82    49.80    49.79
d11           79.56    60.00    42.94
d13            4.98    11.93    20.62
d15           19.11    25.81    32.01
d16           12.89     9.39     3.87
d19            2.50     2.54     4.57
d22            3.01     3.48     2.20
d27            2.00    10.91    17.84
（レンズユニットデータ）
ユニット  始面    焦点距離
1         1      -41.93
2        12      246.33
3        14      114.33
4        17      152.49
5        20     -116.63
6        23     -1336.63
7        28       78.21
（サブレンズユニットデータ）
ユニット  始面    焦点距離
1         1      -18.42
2         7      -120.03
3         9       64.95
【００８５】
図１０は図８及び図９の場合の非点収差を示す図であり、図１２は図１１の場合の非点収差を示す図である。図８は投射レンズ側に凹で曲率半径が３ｍの曲面スクリーンに本実施例の投射レンズを用いて画像を投射し、フォーカシング及び像面湾曲調整を行った場合の各画角の光線及び投射レンズを示す図である。図９は図８の状態の投射レンズを拡大した図である。図１１は投射レンズ側に凸で曲率半径が８ｍの曲面スクリーンに本実施例の投射レンズを用いて画像を投射し、フォーカシング及び像面湾曲調整を行った場合の各画角の光線及び投射レンズを示す図である。図８及び図１１において、投射レンズの焦点距離は広角端の焦点距離になっている。
【００８６】
図１０及び図１２の非点収差図において実線は波長５５０ｎｍの光線におけるサジタル像面での非点収差を示し、点線は波長５５０ｎｍの光線におけるメリディオナル像面での非点収差を示している。ωは半画角であり、図１０及び図１２においてω＝４５．３°としている。図１０及び図１２に示すように、本実施例の投射レンズは、像面湾曲調整前後で非点収差を改善することができる。
【００８７】
以下の表１は前述の第１実施例及び第２実施例における条件式（１）及び（２）の計算結果を示すものである。
【００８８】
【表１】
2019133120.tif 000003
【００８９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００９０】
例えば、前述の各実施例は結像光学系として投射レンズの構成を説明したが、結像光学系としてのカメラ用の撮影光学系に前述の各実施例の構成を適用してもよい。
【００９１】
また、像面湾曲量を調整する際に像面湾曲調整レンズユニットとフォーカスレンズユニットの両方が結像光学系の光軸方向に移動すればよい。つまり、前述のように、像面湾曲量を調整する際に像面湾曲調整レンズユニットとフォーカスレンズユニットが同時にあるいは交互に光軸方向に移動してもよい。さらに、像面湾曲量を調整する際に像面湾曲調整レンズユニットが光軸方向に移動した後にフォーカスレンズユニットが光軸方向に移動する構成であってもよい。
【００９２】
また、前述の各実施例に記載の結像光学系においては、絞りよりも縮小共役側に配置されている像面湾曲調整レンズユニットＦＣに着目していた。しかしながら、第１実施例に記載の結像光学系が備える構成のうち、以下に述べる構成に着目してもよい。すなわち、中間結像タイプの結像光学系において、フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれる複数のレンズのうち少なくとも１枚のレンズを光軸方向に移動させて像面湾曲量の調整を行う構成である。
【００９３】
また、図１３に示すプロジェクタにおいて像面湾曲調整を行うためにスクリーン上に表示されるＧＵＩ（グラフィカルユーザーインターフェース）について図１４を用いて説明する。図１４（ａ）は通常のフォーカシング（スクリーン中心のピントを合わせるためのフォーカシング）を行う際のＧＵＩである。
【００９４】
ユーザーが不図示のリモコンあるいはプロジェクタに設けられている十字キーなどの操作部を上下（もちろん左右でもよい）に操作する。すると、フォーカスレンズユニットを光軸方向に移動させるためのプロジェクタ内部のアクチュエータが駆動する。その結果、ユーザーによる十字キーなどの操作に連動してフォーカスレンズユニットが移動し、フォーカシングが行われる。この際、ユーザーによる十字キーなどの操作に連動して図１４（ａ）に示すＧＵＩ中のバー５００の紙面上側端面が上下する。
【００９５】
次に図１４（ｂ）に示すＧＵＩについて説明する。ユーザーが十字キーなどを上下（もちろん左右でもよい）に操作する。すると、像面湾曲調整レンズユニットＦＣを光軸方向に移動させるためのプロジェクタ内部のアクチュエータが駆動する。その結果、ユーザーによる十字キーなどの操作に連動して像面湾曲調整レンズユニットＦＣが移動し、像面湾曲量の調整が行われる。この際、図１４（ａ）に示すＧＵＩと同様に、ユーザーによる十字キーなどの操作に連動して図１４（ｂ）に示すＧＵＩ中のバー５００の紙面上側端面が上下する。
【００９６】
なお、リモコンやプロジェクタに設けられている十字キーの代わりに、スマートフォンなどの携帯端末の画面上に表示されている電子的な十字キーを用いても良い。
【符号の説明】
【００９７】
Ｌ１  第１レンズユニット（複数のレンズユニットの一部）
Ｌ２  第２レンズユニット（複数のレンズユニットの一部、フォーカスレンズユニット）
Ｌ３  第３レンズユニット（複数のレンズユニットの一部、フォーカスレンズユニット）
Ｌ４  第４レンズユニット（複数のレンズユニットの一部、最終レンズユニット）
ＳＰ  絞り
ＦＣ  像面湾曲調整レンズユニット（少なくとも１枚のレンズ）
３００  投射レンズ（結像光学系）
【図１】
2019133120.tif 000004
【図２】
2019133120.tif 000005
【図３】
2019133120.tif 000006
【図４】
2019133120.tif 000007
【図５】
2019133120.tif 000008
【図６】
2019133120.tif 000009
【図７】
2019133120.tif 000010
【図８】
2019133120.tif 000011
【図９】
2019133120.tif 000012
【図１０】
2019133120.tif 000013
【図１１】
2019133120.tif 000014
【図１２】
2019133120.tif 000015
【図１３】
2019133120.tif 000016
【図１４】
2019133120.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月19日(2018.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズユニットと絞りを備える投射レンズであって、
前記複数のレンズユニットは、ズーミングあるいはフォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記投射レンズの光軸方向に移動するレンズユニットをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれるとともに前記絞りよりも縮小共役側に配置されている少なくとも１枚のレンズは、曲面状の被投射面にピントを合わせるために像面湾曲量を調整する際に前記光軸方向に移動するように構成されており、
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズと前記フォーカスレンズユニットの両方が前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする投射レンズ。
【請求項２】
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズと前記フォーカスレンズユニットが同時に前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射レンズ。
【請求項３】
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズが前記光軸方向に移動した後に前記フォーカスレンズユニットが前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射レンズ。
【請求項４】
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズと前記フォーカスレンズユニットが交互に前記光軸方向に移動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射レンズ。
【請求項５】
前記少なくとも１枚のレンズの焦点距離をｆｃとし、前記投射レンズの焦点距離をｆとするとき、
４．０≦ｆｃ／ｆ≦１０．０
を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項６】
４．５≦ｆｃ／ｆ≦９．６
を満足することを特徴とする請求項５に記載の投射レンズ。
【請求項７】
前記少なくとも１枚のレンズの焦点距離をｆｃとし、前記フォーカスレンズユニットの焦点距離をｆｆとするとき、
１．０≦｜ｆｆ／ｆｃ｜≦１２．０
を満足することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項８】
１．３≦｜ｆｆ／ｆｃ｜≦１０．０
を満足することを特徴とする請求項７に記載の投射レンズ。
【請求項９】
前記複数のレンズユニットは、拡大共役側から前記縮小共役側に向けて、
第１レンズユニット、
第２レンズユニット、
第３レンズユニット、
第４レンズユニット、
から構成されており、
前記第１レンズユニット、前記第２レンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニットは前記フォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記第１レンズユニット及び前記第４レンズユニットは前記フォーカシングのためには不動であり、
前記第２レンズユニット及び前記第３レンズユニットは前記フォーカシングの際に前記光軸方向に移動する前記フォーカスレンズユニットであり、
前記絞りと前記少なくとも１枚のレンズは前記第４レンズユニットに含まれている、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項１０】
無限遠から至近へ前記フォーカシングを行う際に、前記第２レンズユニットは前記縮小共役側に移動し、前記第３レンズユニットは前記拡大共役側に移動する、
ことを特徴とする請求項９に記載の投射レンズ。
【請求項１１】
前記複数のレンズユニットは、拡大共役側から前記縮小共役側に向けて、
第１レンズユニット、
第２レンズユニット、
第３レンズユニット、
第４レンズユニット、
第５レンズユニット、
第６レンズユニット、
第７レンズユニット、
から構成されており、
前記第１レンズユニット、前記第２レンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニット、前記第５レンズユニット、前記第６レンズユニット、前記第７レンズユニットは前記ズーミングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記第１レンズユニット及び前記第７レンズユニットは前記ズーミングのためには不動であり、
前記第２レンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニット、前記第５レンズユニット、前記第６レンズユニットは前記ズーミングの際に前記光軸方向に移動し、
前記少なくとも１枚のレンズは前記第７レンズユニットに含まれている、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項１２】
前記絞りは前記第７レンズユニットよりも前記拡大共役側に設けられている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の投射レンズ。
【請求項１３】
広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第２レンズユニット、前記第３レンズユニット、前記第４レンズユニット、前記第５レンズユニット、前記第６レンズユニットは前記拡大共役側へ移動する、
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の投射レンズ。
【請求項１４】
前記第１レンズユニットは、前記フォーカシングの際に互いに隣接するサブレンズユニット間の間隔が変化するように構成されている第１サブレンズユニット、第２サブレンズユニット、第３サブレンズユニットを有し、
前記第２サブレンズユニット及び前記第３サブレンズユニットは前記フォーカシングの際に前記光軸方向に移動する前記フォーカスレンズユニットである、
ことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項１５】
前記第１サブレンズユニットは前記フォーカシングのためには不動であり、
無限遠から至近への前記フォーカシングの際に、前記第２サブレンズユニット及び前記第３サブレンズユニットは前記縮小共役側へ移動する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の投射レンズ。
【請求項１６】
前記少なくとも１枚のレンズは１枚のレンズあるいは１つの組レンズである、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項１７】
前記少なくとも１枚のレンズは、前記投射レンズが備える複数のレンズのうち、最も前記縮小共役側に設けられた１枚のレンズあるいは１つの組レンズである、
ことを特徴とする請求項１６に記載の投射レンズ。
【請求項１８】
前記少なくとも１枚のレンズは、正のパワーを有する、
ことを特徴とする請求項１６または１７に記載の投射レンズ。
【請求項１９】
前記投射レンズは、拡大側共役面と前記投射レンズの内部に設けられた中間結像面とが共役になるとともに、前記中間結像面と縮小側共役面とが共役になるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項２０】
複数のレンズユニットを備える投射レンズであって、
前記複数のレンズユニットは、フォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記投射レンズは、拡大側共役面と前記投射レンズの内部に設けられた中間結像面とが共役になるとともに、前記中間結像面と縮小側共役面とが共役になるように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記投射レンズの光軸方向に移動するレンズユニットをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれる少なくとも１枚のレンズは、曲面状の被投射面にピントを合わせるために像面湾曲量を調整する際に前記光軸方向に移動するように構成されている、
ことを特徴とする投射レンズ。
【請求項２１】
複数のレンズユニットと絞りを備える投射レンズであって、
前記複数のレンズユニットは、ズーミングあるいはフォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記投射レンズの光軸方向に移動するレンズユニットをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれるとともに前記絞りよりも縮小共役側に配置されている少なくとも１枚のレンズは、曲面状の被投射面にピントを合わせるために像面湾曲量を調整する際に前記光軸方向に移動するように構成されており、
前記少なくとも１枚のレンズの焦点距離をｆｃとし、前記投射レンズの焦点距離をｆとするとき、
４．０≦ｆｃ／ｆ≦１０．０
を満足することを特徴とする投射レンズ。
【請求項２２】
複数のレンズユニットと絞りを備える投射レンズであって、
前記複数のレンズユニットは、ズーミングあるいはフォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記投射レンズの光軸方向に移動するレンズユニットをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれるとともに前記絞りよりも縮小共役側に配置されている少なくとも１枚のレンズは、曲面状の被投射面にピントを合わせるために像面湾曲量を調整する際に前記光軸方向に移動するように構成されており、
前記少なくとも１枚のレンズの焦点距離をｆｃとし、前記フォーカスレンズユニットの焦点距離をｆｆとするとき、
１．０≦｜ｆｆ／ｆｃ｜≦１２．０
を満足することを特徴とする投射レンズ。
【請求項２３】
前記少なくとも１枚のレンズは前記フォーカシングのためには不動である、
ことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項２４】
前記少なくとも１枚のレンズは前記ズーミングのためには不動である、
ことを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の投射レンズ。
【請求項２５】
光源と、
光変調素子と、
前記光源からの光を前記光変調素子へ導くとともに前記光変調素子からの光を請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の投射レンズに導くための導光光学系と、
前記投射レンズを保持可能な保持部と、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２６】
光源と、
光変調素子と、
請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の投射レンズと、
前記光源からの光を前記光変調素子へ導くとともに前記光変調素子からの光を前記投射レンズに導くための導光光学系と、を備える、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は投射レンズ及びこれを用いた投射型表示装置に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
そこで本発明は、像面湾曲量を調整可能であるとともに従来よりも小型な投射レンズ及びこれを用いた投射型表示装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の投射レンズは、
複数のレンズユニットと絞りを備える投射レンズであって、
前記複数のレンズユニットは、ズーミングあるいはフォーカシングの際に互いに隣接するレンズユニット間の間隔が変化するように構成されており、
前記複数のレンズユニットのうち、前記フォーカシングの際に前記投射レンズの光軸方向に移動するレンズユニットをフォーカスレンズユニットとするとき、前記複数のレンズユニットのうち前記フォーカスレンズユニットとは異なるレンズユニットに含まれるとともに前記絞りよりも縮小共役側に配置されている少なくとも１枚のレンズは、曲面状の被投射面にピントを合わせるために像面湾曲量を調整する際に前記投射レンズの光軸方向に移動するように構成されており、
前記像面湾曲量を調整する際に前記少なくとも１枚のレンズと前記フォーカスレンズユニットの両方が前記光軸方向に移動する
ことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明によれば、像面湾曲量を調整可能であるとともに従来よりも小型な投射レンズ及びこれを用いた投射型表示装置を提供することができる。