(57)【要約】【課題】  変倍に際して瞳位置変動が小さい投影レンズを提供する。【解決手段】  拡大投影装置に含まれる投影レンズに関して、口径比を決定するための屈折力を持たない開口絞りを有しており、前記開口絞りは光学系内部を光軸方向に他の屈折力を有するレンズおよびレンズ群とは独立に移動することを特徴とする投影レンズ。【選択図】        図１
2005084186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡大投影装置に含まれる投影レンズに関して、口径比を決定するための屈折力を持たない開口絞りを有しており、前記開口絞りは光学系内部を光軸方向に他の光学的屈折力を有するレンズおよびレンズ群とは独立に移動することを特徴とする投影レンズ。
【請求項２】
前記投影レンズはレトロフォーカスタイプのズームレンズであって、広角端でのレンズ全長をＬ、最も拡大側のレンズ面頂点から前記開口絞りまでの距離をｌｗとしたとき、以下の範囲内に開口絞りが配置されることを特徴とする投影レンズ。
０．４  ＜  ｌｗ／Ｌ  ＜  ０．７      （１）
【請求項３】
前記投影レンズはレトロフォーカスタイプのズームレンズであって変倍比をｚｒ、また変倍時の拡大側瞳倍率をβｐ（＝望遠端瞳径／広角端瞳径）としたとき、以下の条件式を満足するように上記開口絞りは変倍時移動することを特徴とする投影レンズ。
０．７  ＜  βｐ／ｚｒ  ＜  １．０    （２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光をスクリーンなどに拡大投影する投影装置を構成する、たとえば液晶プロジェクター等の投影系に用いられる投影レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶プロジェクターは、パソコン等の画像を大画面に拡大投影してみることができる装置として、会議等に広く利用されるようになってきている。このような液晶プロジェクターの投影レンズに対しては、例えば以下のようなことが望まれている。
【０００３】
１）昼光下でも十分に使用に耐えうる明るく、かつコンパクトな投影系を実現すること
２）照明系との良好な瞳整合性を確保するために液晶表示装置（縮小）側の瞳が無限遠方にあるコンパクトなテレセントリック光学系であること
３）さまざまな設置使用環境に対応したコンパクトな高変倍投影系を実現すること
【特許文献１】特開平１０−１６１０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の高変倍投影系では投影系口径比を決定する開口絞りが屈折力を有するレンズ群に含まれていて、変倍に際してこれらのレンズ群と動きをともにしていたため、例えば望遠端でのレンズ口径比はズームタイプに依存してしまい、投影系を望遠端で使用するとスクリーン上での光量が大きく低下するといった問題があった。
【０００５】
また、開口絞りが屈折力を有するレンズ群に含まれて、変倍時これらのレンズ群と動きをともにしていたためズームタイプによっては縮小側の瞳位置が広角〜望遠端にかけて大きく変動してしまうという問題もある。
【０００６】
前記特許文献１には広角〜望遠端への変倍に際して口径比および縮小側瞳位置が変化しない液晶プロジェクター用投影レンズとしては理想的なレンズが提案されているが、開口絞り面に関してアフォーカル系とし、さらに開口絞りから後ろのレンズ群を変倍時固定としなければならずレンズ系が大きくなってしまいコンパクトな投影系とは言いがたかった。
【０００７】
また、広角〜望遠端への変倍に際して口径比変化を小さく、さらには一定にするために開口絞り径を変倍時調整するという手段も考えられるが、これもまたレンズ系が大型化するといった問題があった。
【０００８】
別の観点で、多群ズームを採用することによって各群のズームストロークを小さくして広角〜望遠端にかけての縮小側瞳位置などの変動を小さくしたズームレンズ等もあったが、口径比変動などがまだ大きく、可能なだけ望遠端の口径比を広角端口径比に近づけたいといったニーズがあった。
【０００９】
本発明は、上述の問題点に着目して成されたものであって、変倍に際して瞳位置変動が小さい投影レンズを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題の解決の為に、本発明では、以下の構成を特徴とする。
【００１１】
拡大投影装置に含まれる投影レンズに関して、屈折力を持たない口径比を決定するための開口絞りを有しており、前記開口絞りは光学系内部を光軸方向に他の光学的屈折力を有するレンズおよびレンズ群とは独立に移動することを特徴としている。
【００１２】
このように、屈折力を持たない開口絞りを光学系内部で独立に移動させることによって例えばズーム比、レンズサイズ等の光学仕様を割り切ることなく瞳に関する諸性能を統制（明るくまたは暗く）することが可能となる。
【００１３】
さらに、前記投影レンズはレトロフォーカスタイプのズームレンズであって、広角端でのレンズ全長をＬ、最も拡大側のレンズ面頂点から前記開口絞りまでの距離をｌｗとしたとき以下の範囲内に開口絞りが配置されることを特徴としている。
【００１４】
０．４  ＜  ｌｗ／Ｌ  ＜  ０．７    （１）
投影レンズに関しては、色合成プリズムなどがレンズ〜被投影素子間に入り焦点距離に対して長いバックフォーカスが必要となるため一般に上記レトロフォーカスタイプのレンズを採用する。そのとき前記開口絞りは上記条件式のように条件式（１）を満足するような投影系の中央付近に配置されるのがレンズ外径サイズと収差補正上とのバランスを考えると好ましい。
【００１５】
また、前記投影レンズはレトロフォーカスタイプのズームレンズであって変倍比をｚｒ、また変倍時の拡大側瞳倍率をβｐ（＝望遠端瞳径／広角端瞳径）としたとき以下の条件式を満足するように開口絞りが変倍時に移動することを特徴としている。
【００１６】
０．７  ＜  βｐ／ｚｒ  ＜  １．０    （２）
条件式（２）は、変倍比に対する拡大側瞳倍率の比を表しており、条件式（２）の下限を超えると変倍時望遠端の口径比が大きくなってしまうため好ましくない。また逆に上限を超えると、望遠端の口径比が小さくなりすぎ望遠端の収差補正が困難になるため好ましくない。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば広角〜望遠端の変倍に際して瞳位置変動が小さいコンパクトなレトロフォーカスズームレンズを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づき、さらに詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
（第１の実施例）
本発明の第１の数値実施例を表１にあげ、断面図を図１に示す。表中、ｒｉ（ｉ＝１〜２６）はスクリーン側から第ｉ番目に位置するレンズ面の曲率半径であり、ｄｉ（ｉ＝１〜２６）は同じく第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面間の距離、ｎｄｉ（ｉ＝１〜２６）は第ｉ番目のレンズを構成するガラスのｄ線に対する屈折率、Ｖｄｉ（ｉ＝１〜２６）は同じく第ｉ番目のレンズを構成するガラスのアッベ数をそれぞれ表す。
【００２０】
また、ＧＢは色合成用のダイクロイックプリズム等の硝子ブロック、ＳＴは絞り面およびＬＣＤは液晶表示装置をそれぞれ表す。
【００２１】
【表１】
2005084186.tif 000003
【００２２】
本実施例において、物体側より順に負正正負正正の６群構成にて成っている。
【００２３】
また、広角端から望遠端への変倍に際して、第１および６レンズ群は固定により全長一定であり、第２〜５レンズ群は拡大側に独立に移動している。またスクリーン上での照度を確保するためにも、各レンズ面には多層コートを採用するとよい。
【００２４】
本例では長いバックフォーカスを必要とすることからレトロフォーカスタイプを採用しており、従来は光学系中ほどに配置された第３レンズ群Ｇ８レンズＲ１面に配置された絞りが変倍に際して縮小側から拡大側へ移動していた。そのため、広角端では近軸瞳（縮小側）位置が投影レンズ内部に、また望遠端では逆に照明系側に瞳が移動しており、広角端瞳位置は許容される限界位置近くにある。また変倍による口径比変動はＦ／１．７４〜２．１６と大きく望遠端での光出力値はマイクロレンズアレイ付き液晶パネルを供えた投影装置で考えると広角端のそれと比較して約８５％程度にまで低下してしまう。そこで、本発明にある屈折力を持たない口径比決定手段（絞りＳＴ）を第３レンズ群IIIから拡大側へずらして設けて広角〜望遠端の変倍に際して独立に光軸（拡大側）方向に移動させている。
【００２５】
これによって、まず第１に広角端縮小側瞳位置をより遠方に配置することができ、さらには変倍に際して第２変倍レンズ群からみて遠ざかる方向に移動することによって変倍に関する瞳の倍率が大きくとれるため望遠端の口径比を従来のズームタイプと比較して小さくとれ、変倍時の口径比変動Ｆ／１．７４〜２．０７と従来比較で小さく抑えることができ広角端に対する光出力比も９０％程度の低下に抑えることができる。
【００２６】
また、望遠端瞳位置に関しても前記絞り移動速度を第３レンズ群IIIの変倍時の移動速度に対して小さく設定することによって変倍時の縮小側瞳位置変動も小さく抑えることが可能となる。
【００２７】
なお、本実施例の投影レンズを第１レンズ群Ｉにより２．１ｍにフォーカスしたときの広角端および望遠端での収差図をそれぞれ図４（ａ），（ｂ）に示す。
【００２８】
また、各条件式による計算値は以下のようになっている。
【００２９】
ｌｗ／Ｌ＝０．６３３      （３）
βｐ／ｚｒ＝０．８３９    （４）
（第２の実施例）
本発明の第２の数値実施例を表２にあげ、断面図を図２に示す。表中、ｒｉ（ｉ＝１〜２６）はスクリーン側から第ｉ番目に位置するレンズ面の曲率半径であり、ｄｉ（ｉ＝１〜２６）は同じく第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面間の距離、ｎｄｉ（ｉ＝１〜２６）は第ｉ番目のレンズを構成するガラスのｄ線に対する屈折率、Ｖｄｉ（ｉ＝１〜２６）は同じく第ｉ番目のレンズを構成するガラスのアッベ数をそれぞれ表す。
【００３０】
また、ＧＢは色合成用のダイクロイックプリズム等の硝子ブロック、ＳＴは絞り面およびＬＣＤは液晶表示装置をそれぞれ表す。
【００３１】
【表２】
2005084186.tif 000004
【００３２】
本実施例において、物体側より順に負正正負正正の６群構成にて成っている。
【００３３】
また、広角端から望遠端への変倍に際して、第１および６レンズ群は固定により全長一定であり、第２〜５レンズ群は拡大側に独立に移動している。またスクリーン上での照度を確保するためにも、各レンズ面には多層コートを採用するとよい。
【００３４】
本例では、第３レンズ群Ｇ７のＲ１面の開口絞りを第１実施例同様スクリーン側に分離して変倍時他の群と独立に移動させている。
【００３５】
これによって広角端拡大側瞳位置を遠くすることができ、良好なテレセントリック性能を保持することができる。
【００３６】
その他の点は第１実施例と同じなので詳細な説明は省略する。
【００３７】
なお、本実施例の投影レンズを第１レンズ群Ｉにより２．１ｍにフォーカスしたときの広角端および望遠端での収差図をそれぞれ図５（ａ），（ｂ）に示す。
【００３８】
また、各条件式による計算値は以下のようになっている。
【００３９】
ｌｗ／Ｌ＝０．６００      （５）
βｐ／ｚｒ＝０．８３１    （６）
（第３の実施例）
本発明の第３の数値実施例を表３にあげ、断面図を図３に示す。表中、ｒｉ（ｉ＝１〜２４）はスクリーン側から第ｉ番目に位置するレンズ面の曲率半径であり、ｄｉ（ｉ＝１〜２４）は同じく第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面間の距離、ｎｄｉ（ｉ＝１〜２４）は第ｉ番目のレンズを構成するガラスのｄ線に対する屈折率、Ｖｄｉ（ｉ＝１〜２４）は同じく第ｉ番目のレンズを構成するガラスのアッベ数をそれぞれ表す。
【００４０】
また、ＧＢは色合成用のダイクロイックプリズム等の硝子ブロック、ＳＴは絞り面およびＬＣＤは液晶表示装置をそれぞれ表す。
【００４１】
【表３】
2005084186.tif 000005
【００４２】
本実施例において、物体側より順に負正正負正正の６群構成にて成っている。
【００４３】
また、広角端から望遠端への変倍に際して、第１および６レンズ群は固定により全長一定であり、第２〜５レンズ群は拡大側に独立に移動している。またスクリーン上での照度を確保するためにも、各レンズ面には多層コートを採用するとよい。
【００４４】
本例では、第３レンズ群Ｇ７のＲ１面の開口絞りを第１実施例同様スクリーン側に分離してさらに変倍時第２レンズ群IIに対する相対移動速度をあげることによって望遠端口径比をあげている。
【００４５】
これによってまず広角端拡大側瞳位置を遠くすることができ、良好なテレセントリック性能を保持することができる。さらに望遠端の口径比を大きくすることにより光量はロスすることになるが、投影レンズサイズを小さく設計することが可能となる。
【００４６】
その他の点は第１実施例と同じなので詳細な説明は省略する。
【００４７】
なお、本実施例の投影レンズを第１レンズ群Ｉにより２．１ｍにフォーカスしたときの広角端および望遠端での収差図をそれぞれ図６（ａ），（ｂ）に示す。
【００４８】
ｌｗ／Ｌ＝０．６５８      （７）
βｐ／ｚｒ＝０．８０３    （８）
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１実施例である投影レンズの断面図
【図２】本発明の第２実施例である投影レンズの断面図
【図３】本発明の第３実施例である投影レンズの断面図
【図４】第１実施例の２．１ｍフォーカス時での収差図であって、（ａ）は広角端の焦点距離時、（ｂ）は望遠端の焦点距離時の縦収差を示し、それぞれ、球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示す。
【図５】第２実施例の２．１ｍフォーカス時での収差図であって、（ａ）は広角端の焦点距離時、（ｂ）は望遠端の焦点距離時の縦収差を示し、それぞれ、球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示す。
【図６】第３実施例の２．１ｍフォーカス時での収差図であって、（ａ）は広角端の焦点距離時、（ｂ）は望遠端の焦点距離時の縦収差を示し、それぞれ、球面収差、像面湾曲、歪曲収差を示す。
【符号の説明】
【００５０】
Ｉ  第１レンズ群
II  第２レンズ群
III  第３レンズ群
IV  第４レンズ群
Ｖ  第５レンズ群
VI  第６レンズ群
ＬＣＤ  液晶表示装置（像面）
ＳＴ  絞り（絞り面）
ＧＢ  硝子ブロック（色合成プリズム）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005084186.tif 000008
【図４】
2005084186.tif 000009
【図５】
2005084186.tif 000010
【図６】
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