(57)【要約】【課題】ＤＭＤのような反射型光変調素子に用いる投写用ズームレンズは、変調素子（ＤＭＤ）側に配置するレンズの小径化と長いバックフォーカスが必要であり、これを少ないレンズ枚数で、かつ非球面を用いずに小型、低コストな構成で所望の性能を実現することが困難であった。【解決手段】スクリーン１側から順に正、負、負、正、負の屈折力を有する５枚のレンズＬ１１〜Ｌ１５で構成した第１レンズ群Ｇ１、及び負、正、正、正、負、正、正の屈折力を有する７枚のレンズＬ２１〜Ｌ２７で構成された第２レンズ群Ｇ２を備え、以下の式を満足するように構成する。０．３＜Ｄ１２／ＦＢ＜０．４ただし、Ｄ１２はワイド端における第１レンズ群と第２レンズ群との空気間隔、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。【選択図】  図１
2004240309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリーン側から順に、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レンズ群とを備え、
前記第１レンズ群はスクリーン側から順に正、負、負、正、負の屈折力を有する５枚の球面レンズで構成され、
前記第２レンズ群はスクリーン側から順に負、正、正、正、負、正、正の屈折力を有する７枚の球面レンズで構成され、
以下の関係式を満足することを特徴とする投写用ズームレンズ。
０．３＜Ｄ１２／ＦＢ＜０．４
ただし、Ｄ１２はワイド端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
【請求項２】
第１レンズ群は、正及び負の屈折力を有するレンズを接合した一組の接合レンズを含むことを特徴とする請求項１記載の投写用ズームレンズ。
【請求項３】
以下の関係式を満足することを特徴とする請求項１記載の投写用ズームレンズ。
０．９＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１．１
ただし、Ｆ１は第１レンズ群の合成焦点距離、Ｆ２は第２レンズ群の合成焦点距離である。
【請求項４】
以下の関係式を満足することを特徴とする請求項１記載の投写用ズームレンズ。
２．３＜Ｌ／ＦＢ＜２．９
ただし、Ｌはワイド端におけるレンズ全長、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
【請求項５】
スクリーンから最も離れた位置に配置されたレンズは、異常分散ガラスであることを特徴とする請求項１記載の投写用ズームレンズ。
【請求項６】
スクリーン側から順に、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レンズ群とを備え、
第１レンズ群はスクリーン側から順に正、負、負、正、負の屈折力を有する５枚の球面レンズで構成されると同時に、一組の接合レンズを備え、
第２レンズ群はスクリーン側から順に正、負、正、正、負、正、正の屈折力を有する７枚の球面レンズで構成されると同時に、一組の接合レンズを備え、
以下の関係式を満足することを特徴とする投写用ズームレンズ。
０．５５＜Ｄ１２／ＦＢ＜０．６５
ただし、Ｄ１２はワイド端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
【請求項７】
第１レンズ群と第２レンズ群は、それぞれ一組の接合レンズを含むことを特徴とする請求項６記載の投写用ズームレンズ。
【請求項８】
以下の関係式を満足することを特徴とする請求項６記載の投写用ズームレンズ。
０．９＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１．１
ただし、Ｆ１は第１レンズ群の合成焦点距離、Ｆ２は第２レンズ群の合成焦点距離である。
【請求項９】
以下の関係式を満足することを特徴とする請求項６記載の投写用ズームレンズ。
２．３＜Ｌ／ＦＢ＜２．９
ただし、Ｌはワイド端におけるレンズ全長、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
【請求項１０】
スクリーンから最も離れた位置に配置されたレンズは、異常分散ガラスであることを特徴とする請求項６記載の投写用ズームレンズ。
【請求項１１】
映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を照明する照明手段と、
前記光学像をスクリーン上に投影する請求項１記載の投写用ズームレンズとを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１２】
映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を照明する照明手段と、
前記光学像をスクリーン上に投影する請求項６記載の投写用ズームレンズとを備えたことを特徴とする投写型表示装置。
【請求項１３】
空間光変調素子は、複数の微小ミラーを二次元的に配列してなるＤＭＤ素子であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として空間光変調素子上の光学像をスクリーン上に投影することのできる投写用ズームレンズ、及びこれを用いて構成した投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大画面用の映像機器として各種の空間光変調素子を用いた投写型表示装置が知られている。最近では、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−Ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）のような表示効率の高い反射型の空間光変調素子が注目されている（例えば、特開２０００−９８２７２号公報）。
【０００３】
図７は、空間光変調素子としてＤＭＤを用いた投写型表示装置の構成を示す。白色光を放射するランプ７１と、ランプ７１の放射光を集光する楕円面鏡７２と、ランプ７１の放射光からの紫外線、および赤外線を除去するためのＵＶ−ＩＲカットフィルタ７３と、楕円面鏡７２の長焦点近傍に配置され、赤、緑、青の三原色光を順次選択的に透過する回転型カラーフィルタ７４と、集光レンズ７５と、平面ミラー７６と、入射光を変調して光学像を形成するＤＭＤ７７と、ＤＭＤ７７上の光学像をスクリーン（図示せず）上に拡大投影する投写レンズ７８から構成されている。
【０００４】
ランプ７１は、超高圧水銀ランプやキセノンランプ等が用いられる。これらのランプは、輝度が高く、発光部が比較的小さいため、放射光を効率よく集光することができる。集光レンズ７５は、回転型カラーフィル７４を透過した光の拡がりを抑えてＤＭＤ７７、及び投写レンズ７８に導く。
【０００５】
回転型カラーフィルタ７４は、三原色のカラーフィルタを円盤状に組み合わせたもので、モーター７４ａで回転させることにより、赤、緑、青の光を順次選択的に透過することができる。
【０００６】
ＤＭＤ７７は、図８に示すように、画素毎に設けられた微小ミラー８１を２次元的に配列して構成される。各画素は、その直下に配置されたメモリー素子の静電界作用により、微小ミラー８１の傾きを制御し、入射光の反射角度を変化させることによって、ＯＮ／ＯＦＦ状態を形成する。
【０００７】
図９は、ＤＭＤ７７上の微小ミラー８１の動作原理を示す模式図である。ＤＭＤ７７面に対して微小ミラー８１が±１０度傾く場合について説明する。ＤＭＤ７７面に対して２０度傾いた光９２が入射すると、微小ミラー８１がＯＮ（＋１０度）状態の時、反射光９３は投写レンズ９５に入射し、スクリーン上に白の画素が表示される。一方、微小ミラー８１がＯＦＦ（−１０度）状態の時、反射光９４は投写レンズ９５に入射せず、スクリーン上には黒の画素が表示される。各画素について、ＯＮ／ＯＦＦの切り替えを時間的に制御することで、階調表現が可能になる。
【０００８】
ＤＭＤ７７上の各ミラー８１は、図８に示すように表示領域の長軸８２に対して方位角４５度の方向に傾斜する。
【０００９】
上記ＤＭＤ７７が適正に動作し、かつ、集光レンズ７５や投写レンズ７８等の光学部品の機械的な接触や干渉を避けるため、平面ミラー７６は、集光レンズ７５を出射した光の光路を三次元的に折り返し、ＤＭＤ７７に所定の入射角で入射させるように配置されている。
【００１０】
なお、ＤＭＤ７７の中心軸７７ａは投写レンズ７８の光軸７８ａに一致しておらず、オフセット（シフト）して配置される。従って、投写レンズ７８は、有効像円のうち、一部の画角のみを使用してＤＭＤ７７上の光学像を投影している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＤＭＤを用いた投写型表示装置の投写レンズは、光路の干渉を避けるために、ＤＭＤ側レンズの小径化と長バックフォーカスの両立が必要になる。一般に、バックフォーカスの長いレンズは、後方のレンズ径が大きくなってしまうので、できる限り小径化するには投写レンズの後方付近に射出瞳がくるように設計する必要がある。その一方で、十分な結像性能を得るためには、多数のレンズを組み合わせる必要があった。その結果、投写レンズの全長が長くなり、前方のレンズ径の大型化を招き、投写型表示装置の小型化が困難になる、という課題があった。非球面レンズを導入してレンズ枚数を削減する方法もあるが、非球面レンズは高価な上に、高い精度が要求されるという課題があった。
【００１２】
また、近年の投写型表示装置の普及とともに使用形態が多様化する中、投写レンズのズーム化も重要な要素となっている。それゆえ、ズーム機構が複雑化し高コストになる、という課題があった。
【００１３】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、後方（ＤＭＤ側）レンズの小径化と長バックフォーカスを両立しながら、非球面レンズを用いることなく、小型で低コストな投写用ズームレンズ、及びこれを用いた投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の投写用ズームレンズは、スクリーン側から順に、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レンズ群とを備え、前記第１レンズ群はスクリーン側から順に正、負、負、正、負の屈折力を有する５枚の球面レンズで構成され、前記第２レンズ群はスクリーン側から順に負、正、正、正、負、正、正の屈折力を有する７枚の球面レンズで構成され、以下の関係式を満足することを特徴とするものである。
０．３＜Ｄ１２／ＦＢ＜０．４
ただし、Ｄ１２はワイド端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
上記投写用ズームレンズにおいて、第１レンズ群は、正及び負の屈折力を有するレンズを接合した一組の接合レンズを含むほうが好ましい。
また、以下の関係式を満足するほうが好ましい。
０．９＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１．１
ただし、Ｆ１は第１レンズ群の合成焦点距離、Ｆ２は第２レンズ群の合成焦点距離である。
さらに、以下の関係式を満足するほうが好ましい。
２．３＜Ｌ／ＦＢ＜２．９
ただし、Ｌはワイド端におけるレンズ全長、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
【００１５】
さらに、スクリーンから最も離れた位置に配置されたレンズは、異常分散ガラスであれば好ましい。
【００１６】
また、本発明の第２の投写用ズームレンズは、スクリーン側から順に、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レンズ群とを備え、第１レンズ群はスクリーン側から順に正、負、負、正、負の屈折力を有する５枚の球面レンズで構成されると同時に、一組の接合レンズを備え、第２レンズ群はスクリーン側から順に正、負、正、正、負、正、正の屈折力を有する７枚の球面レンズで構成されると同時に、一組の接合レンズを備え、以下の関係式を満足することを特徴とするものである。
０．５５＜Ｄ１２／ＦＢ＜０．６５
ただし、Ｄ１２はワイド端における前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との空気間隔、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
上記投写用ズームレンズにおいて、第１レンズ群と第２レンズ群は、それぞれ一組の接合レンズを含むほうが好ましい。
また、以下の関係式を満足するほうが好ましい。
０．９＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１．１
ただし、Ｆ１は第１レンズ群の合成焦点距離、Ｆ２は第２レンズ群の合成焦点距離である。
【００１７】
さらに、以下の関係式を満足するほうが好ましい。
２．３＜Ｌ／ＦＢ＜２．９
ただし、Ｌはワイド端におけるレンズ全長、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカスである。
【００１８】
さらに、スクリーンから最も離れた位置に配置されたレンズは、異常分散ガラスであるほうが好ましい。
【００１９】
また、本発明の第１の投写型表示装置は、映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子を照明する照明手段と、前記光学像をスクリーン上に投影する投写用ズームレンズとを備えたことを特徴とするものである。
また、本発明の第１の投写型表示装置は、映像信号に応じた光学像を形成する空間光変調素子と、前記空間光変調素子を照明する照明手段と、前記光学像をスクリーン上に投影する請求項６記載の投写用ズームレンズとを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
上記第１及び第２の投写型表示装置において、空間光変調素子は、複数の微小ミラーを二次元的に配列してなるＤＭＤ素子であれば好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の投写用ズームレンズ、及び投写型表示装置に関する具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（投写用ズームレンズの実施の形態１）
図１は、本発明の投写用ズームレンズにおける第１の実施の形態を示す構成例である。図１ａはワイド端（広角端）における各レンズの配置を示し、図１ｃはテレ端（望遠端）における各レンズの配置を示し、さらに図１ｂはそれらの中間の状態における各レンズの配置を示している。
【００２３】
投写用ズームレンズは、スクリーン側から順に５枚のレンズＬ１１〜Ｌ１５で構成されたレンズ群Ｇ１、及び７枚のレンズＬ２１〜Ｌ２７で構成されたレンズ群Ｇ２により構成されている。
【００２４】
以下、本実施の形態のレンズ構成について、より具体的に説明する。
【００２５】
第１レンズ群Ｇ１は、スクリーン側から順に、スクリーン側が凸の正のメニスカスレンズＬ１１、スクリーン側が凸の負のメニスカスレンズＬ１２、両凹の負レンズＬ１３、両凸の正レンズＬ１４、及び両凹の負レンズＬ１５から構成されており、全体として負の屈折力を有している。両凸の正レンズＬ１４と両凹の負レンズＬ１５とで接合レンズを構成している。
【００２６】
第２レンズ群Ｇ２は、スクリーン側から順に、スクリーン側が凸の負のメニスカスレンズＬ２１、両凸の正レンズＬ２２、スクリーン側が凸の正のメニスカスレンズＬ２３、スクリーン側が凸の正のメニスカスレンズＬ２４、両凹の負レンズＬ２５、両凸の正レンズＬ２６、及び両凸の正レンズＬ２７から構成されており、全体として正の屈折力を有している。
【００２７】
レンズＬ１５とレンズＬ２１の間の空気間隔ｄ９、及びレンズＬ２７からＤＭＤ（結像面）までの空気間隔ｄ２３を調整することで、投写画像の倍率を変えることができる。
【００２８】
図１に示す投写用ズームレンズのズーム比は１．２倍である。ＤＭＤなどの反射型光変調素子への適用を考慮し、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２７近傍に射出瞳を設け、レンズ径をできる限り小さくしている。
【００２９】
射出瞳の位置は、これに限定するものではないが、ＤＭＤなどの反射型光変調素子に適用する場合には、光路干渉を避けるうえで、第２レンズ群Ｇ２のできるだけ後方（第１レンズ群とは反対側）に配置したほうが好ましい。
【００３０】
レンズの詳細なデータは図１０に示す。図１０において、ｒｉはスクリーン側から順にした第ｉ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉはスクリーン側から順にした第ｉ面から第（ｉ＋１）面の間の距離（ｍｍ）、ｎｉはスクリーン側から順にした各レンズの屈折率（ｅ線）、ｖｉはスクリーン側から順にした各レンズのアッベ数（ｅ線）を示す。
【００３１】
また、図１０にはワイド端、テレ端、及びそれらの中間における条件としてｄ９（レンズＬ１５とレンズＬ２１の間の空気間隔）とｄ２３（レンズＬ２７と結像面の間の空気間隔）、及びその条件での全系の焦点距離ｆ、Ｆｎｏ．をそれぞれ記している。
【００３２】
本実施の形態における諸数値と、性能を確保する上で重要となるパラメータをまとめて図１１に示す。諸数値の単位は（ｍｍ）である。
【００３３】
ここで、Ｄ１２はワイド端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔（図１０のワイド端におけるｄ９に相当）、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカス（図１０のワイド端におけるｄ２３に相当）、Ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離、Ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離、Ｌはワイド端におけるレンズ全長である。
【００３４】
本発明の投写用ズームレンズは、以下の式を満足するように設計されている。
０．３＜Ｄ１２／ＦＢ＜０．４
この上限値を超えるとレンズ長が長くなりすぎて、レンズが大型化すると同時に、画角の大きな部分で口径蝕が大きくなり、画面周辺部の明るさが低下する。また、下限値を超えるとコマ収差の補正が困難になり、大きなコマフレア発生する。
０．９＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１．１
この上限値を超えるとテレ端におけるコマ収差が増大し、補正が困難になる。下限値を超えるとワイド端におけるコマ収差が増大し、補正が困難になる。同時に、倍率色収差も大きくなる。
２．３＜Ｌ／ＦＢ＜２．９
この上限値を超えるとレンズ長が長くなりすぎて、レンズが大型化すると同時に、画角の大きな部分で口径蝕が大きくなり、画面周辺部の明るさが低下する。また、下限値を超えるとコマ収差の補正が困難になり、大きなコマフレアが発生する。同時に、倍率色収差、歪曲収差が大きくなる。
【００３５】
したがって、本発明において小型、低コストで結像性能に優れた投写用ズームレンズを実現するためには、上記（数式１）〜（数式３）の条件を満足することが好ましい。
【００３６】
また、第１レンズ群Ｇ１の接合レンズにおいて、正レンズＬ１４と負レンズＬ１５の屈折率とアッベ数は、図１０に示す大小関係を満足しているほうが好ましく、軸上及び倍率の色収差を効率よく補正することができる。
【００３７】
図２は、投写用ズームレンズの諸収差を示す。図２ａはワイド端（広角端）、図２ｃはテレ端（望遠端）、さらに図２ｂはそれらの中間の状態、での球面収差、非点収差、及び歪曲収差である。
【００３８】
球面収差は、ｅ線（５４６ｎｍ）を実線、Ｃ線（６５６ｎｍ）を長破線、Ｆ線（４８６ｎｍ）を破線、でそれぞれ示している。
【００３９】
非点収差は、メリジオナル方向（ｍ）及びサジタル方向（ｓ）についてそれぞれ示している。
【００４０】
図２に示すように、本発明の投写用ズームレンズは、ワイド端からテレ端に渡って優れた収差性能を有していることがわかる。
【００４１】
上記構成によれば、後方（ＤＭＤ側）レンズの小径化と長バックフォーカスを両立しながら、非球面レンズを用いることなく、Ｆナンバーが２．４〜２．７程度と明るく、結像性能に優れ、小型で低コストな投写用ズームレンズを実現することができる。
【００４２】
（投写用ズームレンズの実施の形態２）
図３は、本発明の投写用ズームレンズにおける第２の実施の形態を示す構成例である。図３ａはワイド端（広角端）における各レンズの配置を示し、図３ｃはテレ端（望遠端）における各レンズの配置を示し、さらに図３ｂはそれらの中間の状態における各レンズの配置を示している。
【００４３】
投写用ズームレンズは、スクリーン側から順に５枚のレンズＬ１１〜Ｌ１５で構成されたレンズ群Ｇ１、及び７枚のレンズＬ２１〜Ｌ２７で構成されたレンズ群Ｇ２により構成されている。
【００４４】
以下、本実施の形態のレンズ構成について、より具体的に説明する。
【００４５】
第１レンズ群Ｇ１は、スクリーン側から順に、スクリーン側が凸の正のメニスカスレンズＬ１１、スクリーン側が凸の負のメニスカスレンズＬ１２、両凹の負レンズＬ１３、両凸の正レンズＬ１４、及び両凹の負レンズＬ１５から構成されており、全体として負の屈折力を有している。両凸の正レンズＬ１４と両凹の負レンズＬ１５とで接合レンズを構成している。
【００４６】
第２レンズ群Ｇ２は、スクリーン側から順に、両凸の正レンズＬ２１、スクリーン側が凹の負のメニスカスレンズＬ２２、両凸の正レンズＬ２３、スクリーン側が凸の正のメニスカスレンズＬ２４、両凹の負レンズＬ２５、両凸の正レンズＬ２６、及び両凸の正レンズＬ２７から構成されており、全体として正の屈折力を有している。両凸の正レンズＬ２１と負のメニスカスレンズＬ２２とで接合レンズを構成している。
【００４７】
レンズＬ１５とレンズＬ２１の間の空気間隔ｄ９、及びレンズＬ２７からＤＭＤ（結像面）までの空気間隔ｄ２２を調整することで、投写画像の倍率を変えることができる。
【００４８】
図３に示す投写用ズームレンズのズーム比は１．２倍である。ＤＭＤなどの反射型光変調素子への適用を考慮し、第２レンズ群Ｇ２のレンズＬ２７近傍に射出瞳を設け、レンズ径をできる限り小さくしている。
【００４９】
射出瞳の位置は、これに限定するものではないが、ＤＭＤなどの反射型光変調素子に適用する場合には、光路干渉を避けるうえで、第２レンズ群Ｇ２のできるだけ後方（第１レンズ群Ｇ１とは反対側）に配置したほうが好ましい。
【００５０】
レンズの詳細なデータは図１２に示す。図１２において、ｒｉはスクリーン側から順にした第ｉ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉはスクリーン側から順にした第ｉ面から第（ｉ＋１）面の間の距離（ｍｍ）、ｎｉはスクリーン側から順にした各レンズの屈折率（ｅ線）、ｖｉはスクリーン側から順にした各レンズのアッベ数（ｅ線）を示す。
【００５１】
また、図１０にはワイド端、テレ端、及びそれらの中間における条件としてｄ９（レンズＬ１５とレンズＬ２１の間の空気間隔）とｄ２２（レンズＬ２７と結像面の間の空気間隔）、及びその条件での全系の焦点距離ｆ、Ｆｎｏ．をそれぞれ記している。
【００５２】
本実施の形態における諸数値と、性能を確保する上で重要となるパラメータをまとめて図１３に示す。諸数値の単位は（ｍｍ）である。
【００５３】
ここで、Ｄ１２はワイド端における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔（図１２のワイド端におけるｄ９に相当）、ＦＢはワイド端におけるバックフォーカス（図１２のワイド端におけるｄ２２に相当）、Ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の合成焦点距離、Ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離、Ｌはワイド端におけるレンズ全長である。
【００５４】
本発明の投写用ズームレンズは、以下の式を満足するように設計されている。
０．５５＜Ｄ１２／ＦＢ＜０．６５
この上限値を超えるとレンズ長が長くなりすぎて、レンズが大型化すると同時に、画角の大きな部分で口径蝕が大きくなり、画面周辺部の明るさが低下する。また、下限値を超えるとコマ収差の補正が困難になり、大きなコマフレア発生する。
０．９＜｜Ｆ１／Ｆ２｜＜１．１
この上限値を超えるとテレ端におけるコマ収差が増大し、補正が困難になる。下限値を超えるとワイド端におけるコマ収差が増大し、補正が困難になる。同時に、倍率色収差も大きくなる。
２．３＜Ｌ／ＦＢ＜２．９
この上限値を超えるとレンズ長が長くなりすぎて、レンズが大型化すると同時に、画角の大きな部分で口径蝕が大きくなり、画面周辺部の明るさが低下する。
また、下限値を超えるとコマ収差の補正が困難になり、大きなコマフレアが発生する。同時に、倍率色収差、歪曲収差が大きくなる。
【００５５】
したがって、本発明において小型、低コストで結像性能に優れた投写用ズームレンズを実現するためには、上記（数式４）〜（数式６）の条件を満足することが好ましい。
【００５６】
また、第１レンズ群Ｇ１の接合レンズにおいて、正レンズＬ１４と負レンズＬ１５の屈折率とアッベ数は、図１２に示す大小関係を満足しているほうが好ましく、軸上の色収差を効率よく補正することができる。
【００５７】
さらに、第２レンズ群Ｇ２の接合レンズにおいて、正レンズＬ２１と負レンズＬ２２の屈折率とアッベ数は、図１２に示す大小関係を満足しているほうが好ましく、倍率の色収差を効率よく補正することができる。
【００５８】
図４は、投写用ズームレンズの諸収差を示す。図４ａはワイド端（広角端）、図４ｃはテレ端（望遠端）、さらに図４ｂはそれらの中間の状態、での球面収差、非点収差、及び歪曲収差である。
【００５９】
球面収差は、ｅ線（５４６ｎｍ）を実線、Ｃ線（６５６ｎｍ）を長破線、Ｆ線（４８６ｎｍ）を破線、でそれぞれ示している。
非点収差は、メリジオナル方向（ｍ）及びサジタル方向（ｓ）についてそれぞれ示している。
【００６０】
図４に示すように、本発明の投写用ズームレンズは、ワイド端からテレ端に渡って優れた収差性能を有していることがわかる。
上記構成によれば、後方（ＤＭＤ側）レンズの小径化と長バックフォーカスを両立しながら、非球面レンズを用いることなく、Ｆナンバーが２．４〜２．７程度と明るく、結像性能に優れ、小型で低コストな投写用ズームレンズを実現することができる。
【００６１】
（投写型表示装置の実施の形態１）
図５は、本発明の投写型表示装置における第１の実施の形態を示す構成例である。図５ａはｘ−ｚ平面について、図５ｂはｙ−ｚ平面について示している。
【００６２】
５６は照明手段としての照明光学系、５８は空間光変調素子としてのＤＭＤ、５９は投写用ズームレンズ、である。
【００６３】
照明光学系５６はＤＭＤ５８を照明するための照明光を形成する。具体的に、ランプ５１の放射光を楕円面鏡５２で集光し、ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５３を透過後、回転型カラーフィルタ５４近傍に集光スポットを形成する。ＵＶ−ＩＲカットフィルタ５３は、ランプ５１の放射光から紫外線、および赤外線を除去するために用いている。
【００６４】
回転型カラーフィルタ５４は、三原色のカラーフィルタを円盤状に組み合わせたもので、モーター５４ａで回転させることにより、赤、緑、青の光を順次選択的に透過することができる。
【００６５】
回転型カラーフィルタ５４を透過する発散光は、コンデンサレンズ５５で集光し、平面ミラー５７で光路を折り曲げた後、ＤＭＤ５８を照明する。
【００６６】
ＤＭＤ５８は、図８で示したものと同様に微小ミラーを二次元的に配列してなる反射型の光変調素子であり、微小ミラーの傾斜角を変化させて光の反射方向を制御することで、入射する照明光を変調することができる。図５に示すＤＭＤ５８の各微小ミラーの傾斜角は、±１２度である。
【００６７】
ＤＭＤ５８上には上記変調作用による光学像が形成され、この光学像を投写用ズームレンズ５９によってスクリーン（図示せず）上に拡大投影する。
投写用ズームレンズ５９は、図１に示したものと同一の構成である。これによって、投写型表示装置を小型、低コストに構成することができる。また、図３に示したものと同一構成の投写用ズームレンズでも同様の効果が得られる。
【００６８】
投写用ズームレンズ５９の光軸５９ａは、ＤＭＤ５８の光軸５８ａに対してオフセットしている。オフセット方向はＤＭＤ５８の短辺方向、すなわちｙ軸方向であり、オフセット量はＤＭＤ５８の短辺長さの０．７倍に設定している。これにより、投写用ズームレンズ５９の光軸５９ａに対してオフセットされた画像がスクリーン上に投影される。
【００６９】
上記構成によれば、明るく、高画質な画像表示が可能な、小型で低コストな投写型表示装置を実現することができる。
【００７０】
（投写型表示装置の実施の形態２）
図６は、本発明の投写型表示装置における第２の実施の形態を示す構成例である。図６ａはｘ−ｚ平面について、図６ｂはｙ−ｚ平面について示している。
【００７１】
６６は照明手段としての照明光学系、６８は空間光変調素子としてのＤＭＤ、６９は投写用ズームレンズ、である。
【００７２】
照明光学系６６の構成、及び投写用ズームレンズ６９以外は、図５に示したものと同一である。
【００７３】
照明光学系６６は、コンデンサレンズ５５の出射側に第１レンズアレイ６１と第２レンズアレイ６２を備えている。第１レンズアレイ６１は、ＤＭＤ６８の表示領域と相似形状の複数の第１レンズ６１ａを二次元状に配列して構成される。第２レンズアレイ６２は、第１レンズ６１ａと同数で対を成す複数の第２レンズ６２ａを二次元状に配列して構成される。
【００７４】
上記構成によって、第１レンズアレイ６１上の第１レンズ６１ａは、コンデンサレンズ５５の出射光を複数の部分光束に分割し、第２レンズアレイ６２上の第２レンズ６２ａは、対応する部分光束を拡大して、ＤＭＤ６８上に重畳する。コンデンサレンズ５５の出射光束は、明るさむら、色むらが大きいのに対して、これを複数の部分光束に分割し、拡大重畳するのでＤＭＤ６８を照明する照明光の明るさむら、色むらが大幅に改善され、均一な表示が可能になる。
【００７５】
投写用ズームレンズ６９は、図１に示したものと同一の構成である。これによって、投写型表示装置を小型、低コストに構成することができる。また、図３に示したものと同一構成の投写用ズームレンズでも同様の効果が得られる。
【００７６】
投写用ズームレンズ６９の光軸６９ａは、ＤＭＤ６８の光軸６８ａに対してオフセットしている。オフセット方向はＤＭＤ６８の短辺方向、すなわちｙ軸方向であり、オフセット量はＤＭＤ６８の短辺長さの０．７倍に設定している。これにより、投写用ズームレンズ６９の光軸６９ａに対してオフセットされた画像がスクリーン上に投影される。
【００７７】
上記構成によれば、明るく、高画質な画像表示が可能な、小型で低コストな投写型表示装置を実現することができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レンズの小径化と長バックフォーカスを両立しながら、非球面レンズを用いることなく、Ｆナンバーが２．４〜２．７程度と明るく、結像性能に優れた、小型で低コストな投写用ズームレンズを実現することができる。また、この投写用ズームレンズを用いて、明るく、高画質表示が可能な、小型で低コストな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】
【図１】投写用ズームレンズの第１の実施の形態におけるレンズ構成を示す概略図
【図２】投写用ズームレンズの第１の実施の形態における諸収差図
【図３】投写用ズームレンズの第２の実施の形態におけるレンズ構成を示す概略図
【図４】投写用ズームレンズの第２の実施の形態における諸収差図
【図５】投写型表示装置の第１の実施の形態の構成を示す概略図
【図６】投写型表示装置の第２の実施の形態の構成を示す概略図
【図７】従来の投写型表示装置の構成を示す概略図
【図８】ＤＭＤの動作原理を説明する概略図
【図９】ＤＭＤ上の微小ミラーの動作原理を示す模式図
【図１０】投写用ズームレンズの第１の実施の形態におけるレンズの詳細なデータを示す図
【図１１】投写用ズームレンズの第１の実施の形態における諸数値と、性能を確保する上で重要となるパラメータを示す図
【図１２】投写用ズームレンズの第２の実施の形態におけるレンズの詳細なデータを示す図
【図１３】投写用ズームレンズの第２の実施の形態における諸数値と、性能を確保する上で重要となるパラメータを示す図
【符号の説明】
スクリーン  １１、３１
第１レンズ群  Ｇ１
第２レンズ群  Ｇ２
投写用ズームレンズ  １３、３３、５９、６９
照明光学系（照明手段）  ５６、６６
ＤＭＤ（空間光変調素子）  ５８、６８
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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