(57)【要約】【課題】広角かつ小型に構成され、諸収差が良好に補正されて高い投写性能を有する投写用レンズ、およびこの投写用レンズを備えた投写型表示装置を実現する。【解決手段】投写用レンズは、拡大側から順に、負の第１レンズ群Ｇ１、正の第２レンズ群Ｇ２からなる。第１レンズ群Ｇ１は３枚以上の負レンズを有し、第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側には非球面レンズが配置され、第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側には縮小側の面が非球面であり光軸近傍で縮小側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズが配置される。全系の中で最も拡大側に配置された正の屈折力を有する球面レンズが第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側のレンズである。所定の条件式を満足する。【選択図】図１
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【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レンズ群との実質的に２つのレンズ群からなり、
前記第１レンズ群は３枚以上の負レンズを有し、
前記第１レンズ群の最も拡大側には非球面レンズが配置され、前記第１レンズ群の最も縮小側には縮小側の面が非球面であり縮小側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズが配置され、
全系の中で最も拡大側に配置された正の屈折力を有する球面レンズが前記第２レンズ群の最も拡大側のレンズであり、
前記第２レンズ群を構成する各レンズの中心厚の和をΣｃｔ２とし、前記第２レンズ群の最も拡大側の面から最も縮小側の面までの光軸上の距離をＴＬ２としたとき、下記条件式（１）を満足することを特徴とする投写用レンズ。
０．７５＜Σｃｔ２／ＴＬ２    （１）
【請求項２】
下記条件式（１’）を満足する請求項１記載の投写用レンズ。
０．８５＜Σｃｔ２／ＴＬ２    （１’）
【請求項３】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（２）を満足する請求項１または２記載の投写用レンズ。
−３．５＜ｆ１／ｆ＜−０．６    （２）
【請求項４】
下記条件式（２’）を満足する請求項３記載の投写用レンズ。
−２．５＜ｆ１／ｆ＜−０．９    （２’）
【請求項５】
投写距離が無限遠の場合の拡大側の最大全画角を２ωとしたとき、下記条件式（３）を満足する請求項１から４のいずれか１項記載の投写用レンズ。
１２０°＜２ω    （３）
【請求項６】
下記条件式（３’）を満足する請求項５記載の投写用レンズ。
１３０°＜２ω    （３’）
【請求項７】
前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（４）を満足する請求項１から６のいずれか１項記載の投写用レンズ。
１．５＜ｆ２／ｆ＜９．０    （４）
【請求項８】
下記条件式（４’）を満足する請求項７記載の投写用レンズ。
２．５＜ｆ２／ｆ＜７．０    （４’）
【請求項９】
縮小側をバック側とした場合の空気換算距離での全系のバックフォーカスをＢｆとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（５）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載の投写用レンズ。
２．５＜Ｂｆ／ｆ    （５）
【請求項１０】
前記第１レンズ群の最も縮小側のレンズ面の近軸曲率半径をＲ１ｒとし、前記第２レンズ群の最も拡大側のレンズ面の曲率半径をＲ２ｆとしたとき、下記条件式（６）を満足する請求項１から９のいずれか１項記載の投写用レンズ。
−４．０＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ２ｆ）＜０．０    （６）
【請求項１１】
下記条件式（６’）を満足する請求項１０記載の投写用レンズ。
−３．０＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ２ｆ）＜０．０    （６’）
【請求項１２】
前記第２レンズ群の拡大側から１〜３番目のレンズがそれぞれ、縮小側に凸面を向けた正レンズ、両凹レンズ、拡大側に凸面を向けた正レンズである請求項１から１１のいずれか１項記載の投写用レンズ。
【請求項１３】
前記第２レンズ群の拡大側から１〜３番目のレンズにより３枚接合レンズが構成されている請求項１２記載の投写用レンズ。
【請求項１４】
前記第１レンズ群の最も拡大側のレンズがプラスチック材質からなり、
前記第１レンズ群の最も拡大側のレンズの焦点距離をｆｐとし、全系の焦点距離をｆとしたとき、下記条件式（７）を満足する請求項１から１３のいずれか１項記載の投写用レンズ。
４．０＜｜ｆｐ／ｆ｜    （７）
【請求項１５】
光源と、該光源からの光が入射するライトバルブと、該ライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用レンズとしての請求項１から１４のいずれか１項記載の投写用レンズとを備えた投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投写用レンズおよび投写型表示装置に関し、例えば、ライトバルブにより形成される原画像をスクリーン上に拡大投写するのに好適な投写用レンズおよびこれを搭載した投写型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナル・コンピュータの普及に伴って、一般にプロジェクタと称される投写型表示装置が広く普及しつつあり、その市場も拡大している。この種の投写型表示装置では、投写光束を映像信号に基づいて液晶表示素子やＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス：登録商標）等のライトバルブにより光変調し、投写用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一般的である。
【０００３】
従来知られている投写用レンズとしては、例えば下記特許文献１〜３に記載のものがある。下記特許文献１〜３には、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レンズ群とが配列されたレンズ系が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５６０２２号公報
【特許文献２】特開２０１３−８８８０４号公報
【特許文献３】米国特許第７９２４５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような投写型表示装置に適用される投写用レンズには、狭い室内でより短い投写距離で大画面の投写を可能とするために、より広画角なものが要求されている。この要求に加え、近年ではモバイル用途の需要の増加から、コンパクトな構成であることも求められている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３において開示されている投写用レンズは、いずれも画角１１０°〜１１５°程度であり、近年の要望に応えるためには更なる広角化が望まれる。また、上記特許文献１〜３に開示されている投写用レンズは、諸収差の補正が十分とはいえず、さらなる高性能化も望まれる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、広角でありながらも小型に構成され、諸収差が良好に補正されて高い投写性能を有する投写用レンズおよびこの投写用レンズを備えた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】
【０００８】
本発明の投写用レンズは、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レンズ群との実質的に２つのレンズ群からなり、第１レンズ群は３枚以上の負レンズを有し、第１レンズ群の最も拡大側には非球面レンズが配置され、第１レンズ群の最も縮小側には縮小側の面が非球面であり縮小側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズが配置され、全系の中で最も拡大側に配置された正の屈折力を有する球面レンズが第２レンズ群の最も拡大側のレンズであり、第２レンズ群を構成する各レンズの中心厚の和をΣｃｔ２とし、第２レンズ群の最も拡大側の面から最も縮小側の面までの光軸上の距離をＴＬ２としたとき、下記条件式（１）を満足するものである。
０．７５＜Σｃｔ２／ＴＬ２    （１）
ただし、
Σｃｔ２：第２レンズ群を構成する各レンズの中心厚の和
ＴＬ２：第２レンズ群の最も拡大側の面から最も縮小側の面までの光軸上の距離
【０００９】
本発明の投写用レンズにおいては、下記条件式（２）〜（６）、（１’）〜（４’）、（６’）のいずれか１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
０．８５＜Σｃｔ２／ＴＬ２    （１’）
−３．５＜ｆ１／ｆ＜−０．６    （２）
−２．５＜ｆ１／ｆ＜−０．９    （２’）
１２０°＜２ω    （３）
１３０°＜２ω    （３’）
１．５＜ｆ２／ｆ＜９．０    （４）
２．５＜ｆ２／ｆ＜７．０    （４’）
２．５＜Ｂｆ／ｆ    （５）
−４．０＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ２ｆ）＜０．０    （６）
−３．０＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ２ｆ）＜０．０    （６’）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
２ω：投写距離が無限遠の場合の拡大側の最大全画角
Ｂｆ：縮小側をバック側とした場合の空気換算距離での全系のバックフォーカス
Ｒ１ｒ：第１レンズ群の最も縮小側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｒ２ｆ：第２レンズ群の最も拡大側のレンズ面の曲率半径
【００１０】
また、本発明の投写用レンズにおいては、第２レンズ群の拡大側から１〜３番目のレンズがそれぞれ、縮小側に凸面を向けた正レンズ、両凹レンズ、拡大側に凸面を向けた正レンズであるように構成してもよい。その場合、第２レンズ群の拡大側から１〜３番目のレンズにより３枚接合レンズが構成されていてもよい。
【００１１】
また、本発明の投写用レンズにおいては、第１レンズ群の最も拡大側のレンズがプラスチック材質からなり、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
４．０＜｜ｆｐ／ｆ｜    （７）
ただし、
ｆｐ：第１レンズ群の最も拡大側のレンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【００１２】
本発明の投写型表示装置は、光源と、この光源からの光が入射するライトバルブと、このライトバルブにより光変調された光による光学像をスクリーン上に投写する投写用レンズとして上述した本発明の投写用レンズとを備えるものである。
【００１３】
なお、上記「拡大側」とは、被投写側（スクリーン側）を意味し、縮小投写する場合も、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、縮小投写する場合も、便宜的にライトバルブ側を縮小側と称するものとする。
【００１４】
なお、上記のレンズやレンズ群の屈折力の符号は、非球面を有するものについては特に断りがない限り近軸領域で考えることとする。また、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に重ねられた非球面形状の膜とから構成されるレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱うものとする。なお、曲率半径の符号は、物体側に凸を向けた形状の場合を正とし、像側に凸を向けた形状の場合を負とすることとする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、拡大側から順に、負レンズ群、正レンズ群が配列された２群構成のレンズ系において、各レンズ群に含まれるレンズの構成を好適に設定し、所定の条件式を満足するように構成しているため、広角でありながらも小型に構成され、諸収差が良好に補正されて高い投写性能を有する投写用レンズおよびこの投写用レンズを備えた投写型表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１の投写用レンズのレンズ構成と光路を示す断面図である
【図２】本発明の実施例２の投写用レンズのレンズ構成と光路を示す断面図である
【図３】本発明の実施例３の投写用レンズのレンズ構成と光路を示す断面図である
【図４】本発明の実施例４の投写用レンズのレンズ構成と光路を示す断面図である
【図５】本発明の実施例１の投写用レンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である
【図６】本発明の実施例２の投写用レンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である
【図７】本発明の実施例３の投写用レンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である
【図８】本発明の実施例４の投写用レンズの諸収差図であり、左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である
【図９】本発明の実施形態に係る投写型表示装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１〜図４は、本発明の実施形態にかかる投写用レンズのレンズ構成と、軸上光束４および最大画角の光束５の光路を示す断面図であり、それぞれ後述の実施例１〜４の投写用レンズに対応している。図１〜図４に示す例の基本的な構成は同様であり、図１〜図４の図示方法も同様であるため、以下では、主に図１を参照しながら本発明の実施形態にかかる投写用レンズについて説明する。
【００１８】
この投写用レンズは、例えば投写型表示装置に搭載されて、ライトバルブに表示された画像情報をスクリーンへ投写する投写用レンズとして使用可能である。図１では、図の左側を拡大側、右側を縮小側とし、投写型表示装置に搭載される場合を想定して、各種フィルタやカバーガラス等を想定した平行平面板状の光学部材２と、光学部材２の縮小側の面に位置するライトバルブの画像表示面１も合わせて図示している。
【００１９】
投写型表示装置においては、画像表示面１で画像情報を与えられた光束が、光学部材２を介して、この投写用レンズに入射され、この投写用レンズにより紙面左側方向に配置されるスクリーン（不図示）上に投写される。
【００２０】
なお、図１に示す構成では、光学部材２の縮小側の面の位置と画像表示面１の位置とが一致した例を示しているが、必ずしもこれに限定されない。また、図１では図の簡略化のために１枚の画像表示面１のみを記載しているが、投写型表示装置において、光源からの光束を色分離光学系により３原色に分離し、各原色用に３つのライトバルブを配設して、フルカラー画像を表示できるように構成してもよい。
【００２１】
図１に示す例の投写用レンズは、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との実質的に２つのレンズ群からなる。このレトロフォーカス型のレンズ系とすることで、広角化に有利となる。
【００２２】
例えば、図１に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は、拡大側から順に、レンズＬ１１〜Ｌ１４の４枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、拡大側から順に、レンズＬ２１〜Ｌ３０の１０枚のレンズからなる。図１〜図４に示すように、本発明の投写用レンズでは、例えば第１レンズ群Ｇ１は３〜５枚のレンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は１０枚のレンズからなる構成を採ることができるが、図１〜図４に示す例とは異なるレンズ枚数で構成することも可能である。
【００２３】
本実施形態にかかる投写用レンズでは、第１レンズ群Ｇ１は３枚以上の負レンズを有するように構成される。これにより、第１レンズ群Ｇ１に必要とされる負の屈折力をこれらの負レンズに分担させることができ、収差発生量を抑制することができる。
【００２４】
また、本実施形態にかかる投写用レンズでは、第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側には非球面レンズが配置され、第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側には縮小側の面が非球面であり近軸領域で縮小側に凹面を向けたメニスカス形状のレンズが配置される。軸外光線の光線高が高くなる最も拡大側のレンズを非球面レンズとすることで、広角化を図る際に問題となる歪曲収差を効果的に補正することができる。同時に第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側のレンズ面を非球面とし、かつ縮小側の凹面を向けたメニスカス形状とすることで、より効果的に歪曲収差を補正することができる上に、像面湾曲も好適に補正することが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態にかかる投写用レンズでは、全系の中で最も拡大側に配置された正の屈折力を有する球面レンズが、第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側のレンズとなる。第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側に正レンズを配置することで、拡大側から縮小側へ進行する光束を見た場合、負レンズ群である第１レンズ群Ｇ１から第２レンズ群Ｇ２へ入射する光束を好適に収束させて第２レンズ群Ｇ２の後続のレンズへ導くことができる。また、第２レンズ群Ｇ２の中ではレンズ径が大型化しやすい第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側のレンズを球面レンズとすることで低コスト化を図ることができる。
【００２６】
第２レンズ群Ｇ２の拡大側から１〜３番目のレンズはそれぞれ、縮小側に凸面を向けた正レンズ、両凹レンズ、拡大側に凸面を向けた正レンズとすることが好ましい。このような３枚のレンズを第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側に配置することで、倍率色収差を良好に補正することができる。
【００２７】
第２レンズ群Ｇ２の拡大側から１〜３番目のレンズをそれぞれ、縮小側に凸面を向けた正レンズ、両凹レンズ、拡大側に凸面を向けた正レンズとした場合は、これら３枚のレンズは接合されて３枚接合レンズを構成していることが好ましい。３枚接合レンズを構成することで、倍率色収差をさらに良好に補正することができる。また、広角化に伴いレンズ単品の組立誤差の許容量は小さくなるが、接合レンズとすることで、この組立誤差の許容量を接合レンズとしない場合に比べて大きくすることができ、生産性を向上できる。
【００２８】
また、本実施形態にかかる投写用レンズは、下記条件式（１）を満足するように構成されている。
０．７５＜Σｃｔ２／ＴＬ２    （１）
ただし、
Σｃｔ２：第２レンズ群を構成する各レンズの中心厚の和
ＴＬ２：第２レンズ群の最も拡大側の面から最も縮小側の面までの光軸上の距離
【００２９】
広角化を図ったレンズ系では、拡大側のレンズ群である第１レンズ群Ｇ１のレンズ径が大型化してしまう傾向にあるが、条件式（１）の下限以下とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１のレンズ径の大型化を抑制することができ、広角化と小型化の両立を図ることが可能となる。条件式（１）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（１’）を満足することが好ましい。
０．８５＜Σｃｔ２／ＴＬ２    （１’）
【００３０】
さらに、本実施形態にかかる投写用レンズは、下記条件式（２）〜（６）のいずれか１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
−３．５＜ｆ１／ｆ＜−０．６    （２）
１２０°＜２ω    （３）
１．５＜ｆ２／ｆ＜９．０    （４）
２．５＜Ｂｆ／ｆ    （５）
−４．０＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ２ｆ）＜０．０    （６）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
２ω：投写距離が無限遠の場合の拡大側の最大全画角
Ｂｆ：縮小側をバック側とした場合の空気換算距離での全系のバックフォーカス
Ｒ１ｒ：第１レンズ群の最も縮小側のレンズ面の近軸曲率半径
Ｒ２ｆ：第２レンズ群の最も拡大側のレンズ面の曲率半径
【００３１】
条件式（２）は、広角化に必要な諸収差を補正するための条件式である。条件式（２）の下限以下とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１のパワーが弱くなりすぎるのを回避でき、倍率色収差を良好に補正することが容易となる。条件式（２）の上限以上とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１のパワーが強くなりすぎるのを回避でき、球面収差や非点収差等の諸収差を良好に補正することが容易となる。条件式（２）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
−２．５＜ｆ１／ｆ＜−０．９    （２’）
【００３２】
条件式（３）の下限以下とならないように構成することで、広角化の要望に応えることが可能となる。条件式（３）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（３’）を満足することがより好ましい。
１３０°＜２ω    （３’）
【００３３】
条件式（４）の下限以下とならないように構成することで、第２レンズ群Ｇ２のパワーが強くなりすぎるのを回避でき、適切な長さのバックフォーカスを確保することができる。条件式（４）の上限以上とならないように構成することで、第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱くなりすぎるのを回避でき、球面収差やコマ収差等の諸収差を良好に補正することが容易となり、また、レンズ系の全長を抑制することができる。条件式（４）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（４’）を満足することがより好ましい。
２．５＜ｆ２／ｆ＜７．０    （４’）
【００３４】
条件式（５）の下限以下とならないように構成することで、長いバックフォーカスを確保することができ、投写型表示装置において、本投写用レンズと照明光学系を配置して好適な装置構成とすることが容易となる。より具体的には、図９に示すような後述の投写型表示装置において、条件式（５）の下限以下とならないように構成することで、照明光学系と投写用レンズが干渉したり、照明光学系からの照明光を投写用レンズが遮光したり、ＯＦＦに切り替えられているＤＭＤの画素からの不要な反射光が投写用レンズ内に入射したりという不具合を回避することができる。
【００３５】
条件式（６）を満足することで、第１レンズ群Ｇ１の最も縮小側のレンズ面と第２レンズ群Ｇ２の最も拡大側のレンズ面により形成される空気レンズを好適な形状とすることができ、レンズ全系の大型化を抑制し、像面湾曲を良好に補正することが容易となる。条件式（６）に関する上記効果を高めるために、下記条件式（６’）を満足することがより好ましい。
−３．０＜（Ｒ１ｒ＋Ｒ２ｆ）／（Ｒ１ｒ−Ｒ２ｆ）＜０．０    （６’）
【００３６】
また、本実施形態にかかる投写用レンズは、第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側のレンズがプラスチック材質からなり、下記条件式（７）を満足することが好ましい。
４．０＜｜ｆｐ／ｆ｜    （７）
ただし、
ｆｐ：第１レンズ群の最も拡大側のレンズの焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【００３７】
広角の投写用レンズの最も拡大側のレンズは径が大きくなるため、低コスト化・軽量化のためにプラスチック材質で構成することが好ましいが、プラスチックレンズは、温度変化の際のピント位置変化がガラスレンズに比べて大きくなりやすい。そこで、条件式（７）の下限以下とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１の最も拡大側のプラスチック非球面レンズの屈折力を抑えることができ、温度変化の際の焦点距離の変化を抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態にかかる投写用レンズでは、Ｆナンバーが３．０より小さいことが好ましい。本実施形態にかかる投写用レンズでは、歪曲収差が−２％〜＋２％の範囲内であることが好ましい。
【００３９】
本実施形態にかかる投写用レンズでは、全系の中の一部のレンズのみを光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うように構成してもよい。例えば、図１に示す例では、第２レンズ群Ｇ２の拡大側から４番目のレンズであるレンズＬ２４の１枚のみを光軸方向に移動させることによりフォーカシングを行うように構成されている。
【００４０】
なお、上述した好ましい構成や可能な構成は、投写用レンズに要望される事項に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。
【００４１】
以上述べた、本発明の実施形態に係る投写用レンズによれば、広角のレンズ系でありながら、小型に構成可能で、広角化の際に問題となりやすい歪曲収差、像面湾曲等の諸収差が良好に補正されて高い光学性能を有するレンズ系を実現できる。本実施形態は、例えば、投写距離が無限遠の場合の拡大側の最大全画角が１３０°以上の投写用レンズに好適に適用可能である。
【００４２】
次に、図９を参照しながら、本発明の実施形態に係る投写型表示装置について説明する。図９に示す投写型表示装置１００は、光源１０１と、照明光学系１０２と、ライトバルブとしてのＤＭＤ１０３と、本発明の実施形態にかかる投写用レンズ１０４とを備えている。光源１０４より出射された光束は、不図示のカラーホイールによって、３原色光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各光に時系列的に選択変換され、照明光学系１０２によって光束の光軸Ｚ１と垂直な断面における光量分布の均一化が図られた後、ＤＭＤ１０３に入射する。ＤＭＤ１０３においては、入射光の色の切り替わりに応じて、その色光用への変調切替が行われる。ＤＭＤ１０３により光変調された光は、投写用レンズ１０４に入射する。投写用レンズ１０４により、この光変調された光による光学像がスクリーン１０５上に投写される。
【００４３】
なお、本発明の投写型表示装置は、上記構成のものに限られるものではなく、例えば、用いられるライトバルブや、光束分離または光束合成に用いられる光学部材は、上記構成に限定されず、種々の態様の変更が可能である。例えば、本発明の投写型表示装置においては、反射型液晶表示素子や透過型液晶表示素子等の他の光変調手段をライトバルブとして用いることも可能である。
【００４４】
次に、本発明の投写用レンズの具体的な実施例について説明する。なお、以下に示す実施例は全て、投写距離が無限遠の場合の全系の焦点距離が１．００となるように規格化された状態におけるものである。
【００４５】
＜実施例１＞
実施例１の投写用レンズのレンズ構成図は図１に示したものである。実施例１の投写用レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１４の４枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ１１〜Ｌ１３は近軸領域で負メニスカス形状であり、レンズＬ１４は近軸領域で正メニスカス形状である。第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順にレンズＬ２１〜Ｌ３０の１０枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ２４のみを光軸方向に移動させることによりフォーカシングが可能である。
【００４６】
投写距離が無限遠の場合の実施例１の基本レンズデータを表１に、非球面係数を表２に示す。なお、以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。表１の枠外上部には、ｄ線に関する諸元を示している。表１の諸元において、ｆは全系の焦点距離、Ｂｆは縮小側をバック側とした場合の空気換算距離での全系のバックフォーカス、ＦＮｏ．はＦナンバー、２ωは拡大側の最大全画角（単位は度）である。
【００４７】
表１のＳｉの欄には最も拡大側の構成要素の拡大側の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付したときのｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄にはｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄にはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、Ｎｄｊの欄には最も拡大側の構成要素を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の構成要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄にはｊ番目の構成要素のｄ線に関するアッベ数を示す。ただし、曲率半径の符号は、面形状が拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としており、基本レンズデータには光学部材２も含めて示している。
【００４８】
表１では、非球面の面番号には＊印を付しており、これら非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記入している。表２に、各非球面の非球面係数を示す。表２の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０−ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍは３以上の整数であり、面によりとる値は異なる）の値である。下式のΣはｍに関する総和の意味である。
【数１】
2015172609.tif 000003
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点より非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
【００４９】
【表１】
2015172609.tif 000004
【００５０】
【表２】
2015172609.tif 000005
【００５１】
図５に左から順に、投写距離が１４１．１の場合の実施例１の投写用レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。図５において、球面収差図では、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）に関する収差をそれぞれ実線、長破線、短破線で示し、非点収差図では、サジタル方向、タンジェンシャル方向のｄ線に関する収差をそれぞれ実線、短破線で示し、歪曲収差図では、ｄ線に関する収差を実線で示し、倍率色収差図では、Ｃ線、Ｆ線に関する収差をそれぞれ長破線、短破線で示している。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは投写距離が無限遠の場合の拡大側の最大全画角の半値（半画角）を意味する。
【００５２】
上記の実施例１の説明で述べた各種データの記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下では重複説明を省略する。
【００５３】
＜実施例２＞
実施例２の投写用レンズのレンズ構成図は図２に示したものである。実施例２の投写用レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１３の３枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ１１〜Ｌ１３は近軸領域で負メニスカス形状である。レンズＬ１３は複合非球面レンズである。第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順にレンズＬ２１〜Ｌ３０の１０枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ２４のみを光軸方向に移動させることによりフォーカシングが可能である。
【００５４】
投写距離が無限遠の場合の実施例２の投写用レンズの基本レンズデータを表３に、非球面係数を表４に示す。図６に左から順に、投写距離が１４１．２の場合の実施例２の投写用レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。
【００５５】
【表３】
2015172609.tif 000006
【００５６】
【表４】
2015172609.tif 000007
【００５７】
＜実施例３＞
実施例３の投写用レンズのレンズ構成図は図３に示したものである。実施例３の投写用レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１５の５枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ１１〜Ｌ１４は近軸領域で負メニスカス形状であり、レンズＬ１５は近軸領域で正メニスカス形状である。第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順にレンズＬ２１〜Ｌ３０の１０枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ２４のみを光軸方向に移動させることによりフォーカシングが可能である。
【００５８】
投写距離が無限遠の場合の実施例３の投写用レンズの基本レンズデータを表５に、非球面係数を表６に示す。図７に左から順に、投写距離が１４７．２の場合の実施例３の投写用レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。
【００５９】
【表５】
2015172609.tif 000008
【００６０】
【表６】
2015172609.tif 000009
【００６１】
＜実施例４＞
実施例４の投写用レンズのレンズ構成図は図４に示したものである。実施例４の投写用レンズは、拡大側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。第１レンズ群Ｇ１は拡大側から順にレンズＬ１１〜Ｌ１５の５枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ１１〜Ｌ１５は近軸領域で負メニスカス形状である。第２レンズ群Ｇ２は拡大側から順にレンズＬ２１〜Ｌ３０の１０枚のレンズが配列されてなる。レンズＬ２４のみを光軸方向に移動させることによりフォーカシングが可能である。
【００６２】
投写距離が無限遠の場合の実施例４の投写用レンズの基本レンズデータを表７に、非球面係数を表８に示す。図８に左から順に、投写距離が１４６．３の場合の実施例４の投写用レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。
【００６３】
【表７】
2015172609.tif 000010
【００６４】
【表８】
2015172609.tif 000011
【００６５】
表９に、上記実施例１〜４の上記各条件式（１）〜（７）の対応値と条件式に関係する値を示す。表９に示す値は投写距離が無限遠の場合のｄ線におけるものである。
【００６６】
【表９】
2015172609.tif 000012
【００６７】
以上のデータからわかるように、実施例１〜４の投写用レンズは、全画角が１３０°〜１４０°の範囲にあり広角化が達成され、コンパクトに構成され、バックフォーカス比（Ｂｆ／ｆｗ）が３．３〜４．２の範囲にあり長いバックフォーカスを有し、諸収差が良好に補正されて高い光学性能を実現している。
【００６８】
以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明の投写用レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数を適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１      画像表示面
２      光学部材
４    軸上光束
５    最大画角の光束
１００    投写型表示装置
１０１    光源
１０２    照明光学系
１０３    ＤＭＤ
１０４    投写用レンズ
１０５    スクリーン
Ｇ１      第１レンズ群
Ｇ２      第２レンズ群
Ｌ１１〜Ｌ１５、Ｌ２１〜Ｌ３０    レンズ
Ｚ、Ｚ１    光軸
【図１】
2015172609.tif 000013
【図２】
2015172609.tif 000014
【図３】
2015172609.tif 000015
【図４】
2015172609.tif 000016
【図５】
2015172609.tif 000017
【図６】
2015172609.tif 000018
【図７】
2015172609.tif 000019
【図８】
2015172609.tif 000020
【図９】
2015172609.tif 000021