(57)【要約】【課題】絞りを有する投射用レンズにおいて、高温によるレンズ性能の低下を抑制し、且つ、コスト削減を図ること。【解決手段】プロジェクター１は、画像生成部３で生成した画像光を投射用レンズ４によって拡大投射する。投射用レンズ４内において光線の通過範囲の最大値（有効径）が最も小さいレンズ面の光軸上の位置を最小径位置Ｐとする場合に、最小径位置Ｐに対して出射側＋ＡＸに位置するレンズに絞り２０が設けられる。絞り２０が設けられるレンズは、軸上光束径の最も大きい面の光束径がφ１、絞り２０の径がφ２である場合に、０．８φ１≦φ２≦φ１を満たすレンズ（例えば、最小径位置Ｐに最も近い第４レンズＬ４）である。絞り２０は、第４レンズＬ４を構成する樹脂やガラス等のレンズ基材の表面に設けられた粗面２１である。第４レンズＬ４は接合レンズであり、接合面を利用して絞り２０を形成する。【選択図】図３
2017219785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸上に配置される複数のレンズを有する投射用レンズであって、
前記投射用レンズから光が出射する側を出射側とし、前記出射側と反対の側を入射側とし、各面の光線の通過範囲の最大値を有効径とする時、前記有効径が最も小さい面の光軸上の位置を最小径位置とする場合に、
最小有効径よりも、出射側の軸上光束径が小さく、
軸上光束径の最も大きい面の光束径をφ１、前記最小径位置に対して前記出射側に位置するレンズの軸上光束を規制する絞りの径をφ２とする時、次の式（１）を満足する特定のレンズの外周縁に軸上光束径を規制する前記絞りが形成されていることを特徴とする投射用レンズ。
０．８φ１≦φ２≦φ１・・・式（１）
【請求項２】
前記絞りは、前記特定のレンズを構成するレンズ基材の表面に形成された粗面であることを特徴とする請求項１に記載の投射用レンズ。
【請求項３】
前記特定のレンズは、前記出射側に位置するレンズと前記入射側に位置するレンズを接合した接合レンズであり、
前記出射側に位置するレンズと前記入射側に位置するレンズのうちの一方のレンズは、他方のレンズの側を向く第１接合面を有し、
前記第１接合面は、前記他方のレンズと接合される第１接合領域を備え、
前記粗面は、前記第１接合面における前記第１接合領域を囲む外周領域に設けられることを特徴とする請求項２に記載の投射用レンズ。
【請求項４】
前記第１接合面は、前記第１接合領域と前記粗面との境界で屈曲する不連続面であることを特徴とする請求項３に記載の投射用レンズ。
【請求項５】
前記特定のレンズの外周面には、内周側に凹む溝が全周に形成され、
前記粗面は、前記溝の内周面に設けられることを特徴とする請求項２に記載の投射用レンズ。
【請求項６】
前記最小径位置における光束径をφ３とする場合に、
式（２）を満足することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の投射用レンズ。
φ２≧１．２φ３・・・式（２）
【請求項７】
前記最小径位置における光束径をφ３とし、
前記最小径位置と前記絞りとの前記光軸方向の距離をＤとする場合に、式（３）を満たすことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の投射用レンズ。
Ｄ≧φ３・・・式（３）
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の投射用レンズと、
前記投射用レンズに入射する画像光を生成する画像生成部と、を有するプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンに画像等を投射する投射用レンズおよび投射用レンズを備えるプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶ライトバルブやデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等を用いて生成した画像を投射用レンズによってスクリーンに拡大投射するプロジェクターが用いられている。特許文献１には、この種のプロジェクターに用いられる投射用レンズ（投射用ズームレンズ）が開示されている。図９は従来例の投射用レンズを構成するレンズ群の断面構成図である。図９に示す投射用レンズは、特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１の投射用レンズは、拡大側から順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５が配置される。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２を第１の合成レンズ群とし、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４を第２の合成レンズ群として、合成レンズ群の間隔を変えることにより、投射する画像の変倍を行う。また、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、および、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔を変えることにより、変倍時の球面収差、コマ収差、非点収差を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４８９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９に示すように、特許文献１の投射用レンズは、通過する光量を規制する開口絞り１００を備える。開口絞り１００を設けることにより、投射される画像の明るさが規制される。また、開口絞り１００によって不要な光線を遮蔽することにより、投射される画像の品質低下が抑制される。図９の投射用レンズは、光束径が最も小さい位置に開口絞り１００が配置されている。
【０００６】
投射用レンズにおいて、光束径が小さくなる位置は照明光が集束する位置である。従って、この位置に開口絞り１００を設けると高温になる可能性が高い。開口絞り近傍が高温になると、部材の熱膨張によって投射用レンズの性能が低下する。また、高温になったレンズ枠等の部材が溶けて解像しなくなるおそれがある。このような事態を避けるためには、開口絞り１００やその近傍に配置する部材を耐熱性のあるものにする必要がある。例えば、板金の絞り品などの金属枠を用いる。しかしながら、耐熱部材を用いることはコストアップ要因となる。
【０００７】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、絞りを有する投射用レンズにおいて、高温によるレンズ性能の低下を抑制し、且つ、コスト削減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、光軸上に配置される複数のレンズを有する投射用レンズであって、前記投射用レンズから光が出射する側を出射側とし、前記出射側と反対の側を入射側とし、各面の光線の通過範囲の最大値を有効径とする時、有効径の最も小さい面の光軸上の位置を最小径位置とする場合に、前記最小径位置に対して出射側に位置し、且つ、光束がある程度広がった場所に位置する特定のレンズの外周縁に形成された絞りを備えることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明は、光軸上に配置される複数のレンズを有する投射用レンズであって、前記投射用レンズから光が出射する側を出射側とし、前記出射側と反対の側を入射側とし、各面の光線の通過範囲の最大値を有効径とする時、前記有効径が最も小さい面の光軸上の位置を最小径位置とする場合に、最小有効径よりも、出射側の軸上光束径が小さく、軸上光束径の最も大きい面の光束径をφ１、前記最小径位置に対して前記出射側に位置するレンズの軸上光束を規制する絞りの径をφ２とする時、次の式（１）を満足する特定のレンズの外周縁に軸上光束径を規制する前記絞りが形成されていることを特徴とする。
０．８φ１≦φ２≦φ１・・・（１）
【００１０】
本発明の投射用レンズは、最小径位置の出射側に位置するレンズが絞りを備えている。絞りを備えるレンズは、このレンズに形成する絞りの径φ２を、軸上光束径が最も大きい面における光束径φ１に対して０．８倍から１．０倍の範囲内とすることのできる位置および径のレンズである。このように、レンズ自体に絞りとして機能する部位を設けることにより、別部材の絞りを用いる必要がない。また、光が集束する位置および絞りの位置で高温になるおそれが少ないので、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。また、耐熱性の部材を用いる必要もない。従って、絞りを有する投射用レンズにおいて、高温によるレンズ性能の低下を抑制でき、且つ、コスト削減を図ることができる。且つ、最小径位置の出射側に位置するレンズ径の差が小さい場合、式（１）のように径が大きい場所に位置するレンズに絞りとして機能する部位を設けることで、放熱性を高めて高温になることを防ぐことが可能となる。
【００１１】
本発明において、前記絞りは、前記特定のレンズを構成するレンズ基材の表面に設けられた粗面であることが望ましい。粗面に入射した光は拡散されるため、光の通過を規制できる。従って、簡単な構造で絞りを設けることができる。また、光を拡散させることにより、光の吸収による温度上昇を少なくすることができる。従って、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。
【００１２】
本発明において、前記特定のレンズは、前記出射側に位置するレンズと前記入射側に位置するレンズを接合した接合レンズであり、前記出射側に位置するレンズと前記入射側に位置するレンズのうちの一方のレンズは、他方のレンズの側を向く第１接合面を有し、
前記第１接合面は、前記他方のレンズと接合される第１接合領域を備え、前記第１接合面における前記第１接合領域の外周側は前記粗面であることが望ましい。このようにすると、接合レンズの接合面を利用して絞りを形成することができる。
【００１３】
本発明において、前記第１接合面は、前記第１接合領域と前記粗面との境界で屈曲する不連続面であることが望ましい。このようにすると、第１接合領域と粗面との境界によって絞り径が決まるため、２枚のレンズを接合する際のレンズ同士の位置精度の影響によって絞り径が変化するおそれが少ない。
【００１４】
本発明において、前記特定のレンズの外周面には、内周側に凹む溝が全周に形成され、前記粗面は、前記溝の内周面に設けられる構成を採用してもよい。このようにすると、接合レンズでないレンズであっても絞りを設けることができる。
【００１５】
本発明において、前記最小径位置における光束径をφ３とする場合に、φ２≧１．２φ３を満たすことが望ましい。このようにすると、最小径位置から離れており、且つ、最小径位置よりも光が拡がった位置に絞りが配置されるため、絞りが設けられたレンズおよび当該レンズを保持するレンズ枠が高温になりにくい。光束径が１．２倍以上に拡がった場合、光が当たる面積は倍以上になるため、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。
【００１６】
本発明において、前記最小径位置における光束径をφ３とし、前記最小径位置と前記絞りとの前記光軸方向の距離をＤとする場合に、Ｄ≧φ３を満たすことが望ましい。このようにすると、高温になりやすい最小径位置から絞りが離れる。よって、光の通過を規制できる構成でありながら、高温によるレンズ性能の低下や部材のダメージが発生するおそれが少ない。
【００１７】
次に、本発明のプロジェクターは、上記の投射用レンズと、前記投射用レンズに入射する画像光を生成する画像生成部と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明のプロジェクターは、上記の投射レンズを有する。従って、投射する光の光量や軸外光線を規制する絞りを有する構成でありながら、高温による投射用レンズのレンズ性能の低下を避けることができる。従って、投射する画像等の品質低下を抑制でき、且つ、投射用レンズの部材数の削減およびコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用したプロジェクターの概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明を適用した投射用レンズの断面構成図である。
【図３】図２の投射用レンズを構成するレンズ群の断面構成図である。
【図４】絞りを備えるレンズの分解図である。
【図５】最小径位置および絞りの近傍に位置するレンズ群の断面構成図である。
【図６】具体例の投射用レンズによる各画角のスポットダイアグラムである。
【図７】変形例１の絞りを備えるレンズの断面図である。
【図８】変形例２の絞りを備えるレンズの断面図である。
【図９】従来例の投射用レンズの断面構成図である。
【図１０】従来例の投射用レンズによる各画角のスポットダイアグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した投射用レンズを用いたプロジェクターの実施形態を説明する。
【００２１】
（全体構成）
図１は本発明を適用したプロジェクター１の概略構成を模式的に示す説明図である。プロジェクター１は、スクリーン２に画像等を投射する。プロジェクター１は、画像生成部３と、投射用レンズ４と、制御部５を備える。これらの機構は図示しない外装ケースに収容される。また、画像生成部３および投射用レンズ４は、遮光性を有する図示しないライトガイドによって略全体が覆われた状態で外装ケースに収容される。
【００２２】
画像生成部３は、光源と、光源からの光を用いて画像光を生成する空間光変調装置を備える。光源としては、例えばＬＥＤを用いることができる。Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の光を合成して画像光を生成する場合には、光源としてＲ、Ｇ、Ｂの３色のＬＥＤを用いる。空間光変調装置は、各色のＬＥＤに対応する液晶パネル３１と、各液晶パネルからの光が異なる方向から入射するクロスダイクロイックプリズム３２を備える（図３参照）。３色のＬＥＤの光は、それぞれ、対応する液晶パネルへ入射する。各液晶パネル３１では、それぞれ、画像信号に応じて光源（ＬＥＤ）からの光を変調して出射する。液晶パネル３１から出射されるＲ光、Ｇ光、Ｂ光はクロスダイクロイックプリズム３２で合成され、画像光として出力される。
【００２３】
なお、画像生成部３は、上記のような構成に限定されるものではなく、他の構成のものを用いることもできる。例えば、光源としてＬＥＤ以外のものを用いても良い。光源として超高圧水銀ランプなどの放電型のランプを用いる場合には、光源からの光をダイクロイックミラー等を用いてＲ光、Ｇ光、Ｂ光に分離する。また、空間光変調装置は、透過型の液晶を用いたものでもよく、反射型の液晶を用いたものでもよい。あるいは、空間光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いることもできる。
【００２４】
投射用レンズ４は、複数のレンズ群を鏡筒１０（図２参照）に組み付けたレンズユニットである。本明細書において、投射用レンズ４の光軸方向を符号ＡＸで示す。光軸ＡＸの一方側は出射側（スクリーン２側）であり、他方側は入射側（画像生成部３側）である。以下、出射側を符号＋ＡＸで示し、入射側を符号−ＡＸで示す。投射用レンズ４の鏡筒１０は、複数のレンズ群を光軸ＡＸ方向に移動させることが可能な構造である。投射用レンズ４の詳細については後述する。制御部５は、画像の投射に関する各種の制御を行う。制御部５は、外部から入力される画像信号に基づいて画像生成部３を制御する表示制御部を備える。
【００２５】
（投射光学系）
図２は本発明を適用した投射用レンズ４の断面構成図である。また、図３は図２の投射用レンズ４を構成するレンズ群の断面構成図および投射用レンズ４を通過する光線の説明図である。図３に示すように、投射用レンズ４の入射側にクロスダイクロイックプリズム３２が配置される。図３では、画像生成部３のうち、Ｇ光用の液晶パネル３１およびクロスダイクロイックプリズム３２のみを図示する。
【００２６】
図２、図３に示すように、投射用レンズ４は、光軸ＡＸに沿って出射側から順に配置される第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５を備える。これらのレンズ群の一部は１枚のレンズのみから構成されるが、本明細書では、１枚のレンズのみからなる場合も便宜的に「レンズ群」と記載する。これらのレンズ群は、図２に示すような鏡筒１０によって保持される。
【００２７】
鏡筒１０は、第５レンズ群Ｇ５が保持される固定枠１１と、固定枠１１に取り付けられる案内筒１２と、カム筒１３と、フォーカス筒１４を備えており、案内筒１２には、３つのレンズ枠１５、１６、１７が光軸ＡＸ方向に移動可能な状態で組み付けられる。３つのレンズ枠１５、１６、１７には、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４が保持される。また、フォーカス筒１４には第１レンズ群Ｇ１が保持される。
【００２８】
案内筒１２の外周側には、カム筒１３が相対回転可能に取り付けられる。カム筒１３の内周面には螺旋状のカム溝１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ形成される。レンズ枠１５にはカムピン１９Ａが形成され、レンズ枠１６にはカムピン１９Ｂが形成され、レンズ枠１５にはカムピン１９Ｃが形成される。カムピン１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、案内筒１２に形成された光軸ＡＸと平行に延びる溝（図示省略）に通され、カム溝１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに挿入される。案内筒１２に対してカム筒１３を相対回転させると、３つのレンズ枠１５、１６、１７がそれぞれ、カム溝１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃによって規定される位置関係を保ちながら光軸ＡＸに沿って移動する。これにより、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４は、案内筒１２に対するカム筒１３の相対回転位置に対応する間隔を保ちながら光軸ＡＸに沿って移動する。
【００２９】
固定枠１１は案内筒１２の入射側−ＡＸの端部に固定される。従って、固定枠１１に保持される第５レンズ群Ｇ５は移動しない。一方、第１レンズ群Ｇ１を保持するフォーカス筒１４の外周面にはネジ溝１４ａが形成され、案内筒１２における出射側＋ＡＸの端部の内周面に形成されたネジ溝１２ａと螺合される。従って、フォーカス筒１４を案内筒１２に対して相対回転させることにより、第１レンズ群Ｇ１が光軸ＡＸに沿って移動する。
【００３０】
投射用レンズ４において、ズーミングすなわち変倍を行う際には、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５を光軸ＡＸ上で固定した状態で、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４が光軸ＡＸ上で移動させられる。広角端側から望遠端側への変倍の場合、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４が出射側＋ＡＸへ相互の間隔を変化させつつ徐々に移動する。逆に、望遠端側から広角端側への変倍の場合、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４が入射側−ＡＸへ相互の間隔を変化させつつ移動する。また、スクリーン２までの距離が変化した場合のフォーカシングは、第１レンズ群Ｇ１を光軸ＡＸ方向に移動させて行う。
【００３１】
第１レンズ群Ｇ１は負のパワーのレンズ群であり、出射側＋ＡＸから順に、出射側＋ＡＸが凸の第１レンズＬ１と、出射側が凸で両非球面の第２レンズＬ２とを含む２枚のレンズで構成される。第２レンズ群Ｇ２は、出射側＋ＡＸが凸で正のパワーの第３レンズＬ３のみからなる。第３レンズ群Ｇ３は、両凸で正のパワーの第４レンズＬ４のみからなる。第４レンズＬ４は接合レンズであり、出射側＋ＡＸに配置される両凸のレンズＬ４１と、入射側−ＡＸに配置され入射側−ＡＸが凸のレンズＬ４２とからなる。第４レンズ群Ｇ４は正のパワーのレンズ群であり、出射側＋ＡＸから順に、両凹の第５レンズＬ５と、出射側＋ＡＸが凹で入射側−ＡＸが凸の第６レンズＬ６と、入射側−ＡＸが凸の第７レンズＬ７とで構成される。このうち、中央の第６レンズＬ６は接合レンズであり、出射側＋ＡＸに配置される両凹のレンズＬ６１と、入射側−ＡＸに配置される両凸のレンズＬ６２とからなる。第５レンズ群Ｇ５は、両凸で正のパワーの第８レンズＬ８のみからなる。
【００３２】
図３に示すように、投射用レンズ４内において、各面の光線の通過範囲の最大値を有効径とするとき、有効径が最も小さい面の光軸上の位置を最小径位置Ｐとする。本形態では、最小径位置Ｐは、第４レンズ群Ｇ４の中で最も出射側＋ＡＸに位置する第５レンズＬ５の出射側＋ＡＸのレンズ面の位置である。また、本形態の投射用レンズ４において、軸上光束径が最も小さくなる位置は、最小径位置Ｐより出射側である。より具体的には、軸上光束径が最も小さくなる位置は、第４レンズ群Ｇ４と第３レンズ群Ｇ３の間である。つまり、本形態では、最小有効径（最小径位置Ｐのレンズ面である第５レンズＬ５の出射側＋ＡＸのレンズ面における有効径）よりも、出射側の軸上光束径が小さくなっている。
【００３３】
投射用レンズ４は、最小径位置Ｐに対して出射側＋ＡＸに位置するレンズのうちの１つ（特定のレンズ）が軸上光束径を規制する絞り２０を備える。絞り２０が設けられる特定のレンズは、次の式（１）を満たすレンズである。
０．８φ１≦φ２≦φ１・・・式（１）
【００３４】
式（１）において、φ１は軸上光束径の最も大きい面の光束径（すなわち、軸上光束径が最も大きい位置にあるレンズ面上における光束径）であり、φ２は絞り２０の径である（図３参照）。絞り２０が設けられるレンズは、式（１）を満たすことのできる径および位置のレンズである。本形態では。最小径位置Ｐに対して出射側＋ＡＸに位置するレンズのうちで最も最小径位置Ｐに近い第４レンズＬ４がこの条件を満たす。従って、第４レンズＬ４が絞り２０を備える。図３において、絞り２０の位置を符号Ｐ１で示す。
【００３５】
式（１）を満たす場合、最小径位置Ｐ１の出射側に位置するレンズのうちで、光束径が大きい場所に位置するレンズに絞り２０が設けられることになる。従って、放熱性を高めることができ、高温になることを防ぐことができる。
【００３６】
（絞り）
図２、図３に示すように、絞り２０は、第４レンズＬ４の表面に形成されている。第４レンズＬ４は、光軸ＡＸと交差する方向を向く表面の一部が光を散乱させる粗面２１である。粗面２１は、第４レンズＬ４の外周縁に設けられている。第４レンズＬ４の外周縁に粗面２１を形成することにより、粗面２１を絞り２０として機能させる。粗面２１は、第４レンズＬ４を構成するレンズ基材の表面に、入射する光を散乱させる細かい凹凸形状を形成した領域である。このような凹凸形状のある面は「摺り面」と呼ばれることもある。第４レンズＬ４は、樹脂やガラスなどの透明なレンズ基材からなる。粗面２１の凹凸形状は、金型からの転写により形成してもよいし、レーザブラスト処理などの物理的処理、あるいはエッチング処理などの化学的処理により形成してもよい。また、上記以外の方法により形成してもよい。
【００３７】
図４は絞り２０が設けられたレンズの分解図である。また、図５は最小径位置および絞り２０の近傍に位置するレンズ群の断面構成図である。第４レンズＬ４は接合レンズであり、出射側＋ＡＸに位置するレンズＬ４１と入射側−ＡＸに位置するレンズＬ４２が接着剤により貼り合わされている。レンズＬ４１とレンズＬ４２を貼り合わせる接着剤としては、エポキシ樹脂やバルサムなどの透明樹脂が用いられる。
【００３８】
図４に示すように、レンズＬ４１は、レンズＬ４２の側（すなわち、入射側−ＡＸ）を向く第１接合面５０を備える。第１接合面５０は凸面である。第１接合面５０は、光軸ＡＸを中心とする円形の第１接合領域５１と、第１接合領域５１の外周側に拡がる外周領域５２を備える。外周領域５２は光軸ＡＸを中心とするテーパー面であり、その全領域が粗面２１である。第１接合面５０は、第１接合領域５１と外周領域５２（粗面２１）との境界で屈曲する不連続面である。すなわち、第１接合領域５１は凸湾曲面であり、外周領域５２（粗面２１）はテーパー面であるため、第１接合領域５１と外周領域５２（粗面２１）は不連続に繋がっている。第１接合領域５１と外周領域５２（粗面２１）の境界が絞り２０の内周縁となっている。なお、外周領域５２（粗面２１）は、光軸ＡＸに対する傾斜角度が図４に示す角度と異なっていても良い。
【００３９】
レンズＬ４２は、レンズＬ４１の側（すなわち、出射側＋ＡＸ）を向く第２接合面６０を備える。第２接合面６０は凹面である。第２接合面６０は、光軸ＡＸを中心とする円形の第２接合領域６１と、第２接合領域６１の外周側に拡がる外周領域６２を備える。外周領域６２は、光軸ＡＸを中心とするテーパー面である。外周領域６２は、第２接合面６０の外周部分を面取りした面取り面である。第４レンズＬ４は、レンズＬ４１とレンズＬ４２の光軸合わせを行い、第１接合面５０の第１接合領域５１と、第２接合面６０の第２接合領域６１とを接着剤を介して貼り合わせることによって接合される。
【００４０】
レンズＬ４１とレンズＬ４２が接合されると、第１接合面５０の外周領域５２（粗面２１）と、第２接合面６０の外周領域６２によって溝４３（図５参照）が形成される。溝４３は、第４レンズＬ４の全周に形成される。外周領域５２、６２は溝４３の内周面となる。外周領域５２（粗面２１）は入射側−ＡＸを向くテーパー面であり、外周領域６２は出射側＋ＡＸを向くテーパー面である。両テーパー面は、光軸ＡＸに対して垂直な面を基準として逆向きに傾斜し、溝４３の底部で繋がる。つまり、絞り２０は、第４レンズＬ４の外周面に開口する溝４３の内周面のうち、入射側−ＡＸを向く面に設けられる。
【００４１】
図５に示すように、投射用レンズ４における最小径位置Ｐの光束径をφ３とする。上述したように、絞り２０の径はφ２である。ここで、最小径位置Ｐの光束径φ３とは、最小径位置Ｐの軸上光束（画角０の光束）の光軸ＡＸからの高さを意味する。また、絞り２０の径φ２とは、粗面２１の内周縁の光軸ＡＸからの距離を意味する。本形態では、絞り２０の径φ２は、次の式（２）を満たすように定められる。
φ２≧１．２φ３・・・・式（２）
【００４２】
式（２）を満たす場合、最小径位置Ｐよりも光束径が拡がった光の光量を絞り２０で規制するため、絞り２０が設けられたレンズおよび当該レンズを保持するレンズ枠が高温になりにくい。式（２）を満たす場合、軸上光束の光束径が１．２倍以上に拡がった位置に絞り２０が設けられることになるため、遮蔽される光が当たる面積は略２倍以上となり、単位面積当たりの入射熱量は半分以下になる。従って、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。
【００４３】
また、図５に示すように、最小径位置Ｐと絞り２０との光軸ＡＸ方向の距離をＤとする。本形態では、絞り２０の位置Ｐ１は、次の式（３）を満たすように定められる。
Ｄ≧φ３・・・・式（３）
【００４４】
式（３）を満たす場合、最小径位置Ｐから離れた位置に絞り２０が配置されるため、最小径位置Ｐよりも光束径が拡がった光の通過領域を絞り２０で規制する。従って、絞り２０が設けられたレンズおよび当該レンズを保持するレンズ枠が高温になりにくい。よって、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。
【００４５】
（投射用レンズの具体例）
表１、表２に、投射用レンズ４の具体例のレンズデータ等を示す。表１において、「面番号」は、出射側＋ＡＸから順に各レンズの面に付した番号である。また、「Ｒ」は曲率半径を示し、「Ｄ」は次の面との間隔を示す。さらに、「Ｎｄ」はレンズ材料のｄ線における屈折率を示し、「νｄ」はレンズ材料のｄ線におけるアッベ数を示す。なお、「Ｄ」の欄において、距離Ｄ４、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１７は、可変間隔（ズーミングにより変化する距離）である。
【００４６】
【表１】
2017219785.tif 000003
【００４７】
【表２】
2017219785.tif 000004
【００４８】
具体例のレンズＬ１〜Ｌ８は、基本的に球面で形成されているが、上記のように第２レンズＬ２の入射面および出射面（表１の３面及び４面）と、第５レンズＬ５の入射面（表１の１１面）は非球面である。具体例の投射用レンズ４における非球面形状は、次式
【数１】
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で表される。上記非球面式において、ｘは光軸ＡＸ方向の面頂点からの変位量、ｃは近軸曲率半径の逆数、ｈは光軸ＡＸからの高さ、ｋは円錐係数、Ａ０４、Ａ０６、Ａ０８、Ａ１０、Ａ１２は高次非球面係数である。円錐係数ｋと、高次非球面係数Ａ０４、Ａ０６、Ａ０８、Ａ１０、Ａ１２の値を表２に示す。
【００４９】
図６は具体例の投射用レンズによる各画角のスポットダイアグラムである。また、図１０は、図９に示す従来例の投射用レンズによる各画角のスポットダイアグラムである。本発明を適用した具体例の投射用レンズ（図３参照）と、従来例の投射用レンズ（図９参照）との違いは、従来例では最小径位置Ｐにレンズと別部材の絞りが設けられているのに対し、本発明を適用した具体例の投射用レンズ４では第４レンズＬ４に形成した粗面２１を絞り２０として用いる点である。図６、図１０からわかるように、主に低画角の位置において、本形態を適用した具体例の投射用レンズ４は、従来例の投射用レンズ４よりも良好な光像を得られる。
【００５０】
（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態の投射用レンズ４は、光軸ＡＸ上に配置される複数のレンズを有する。投射用レンズ４において、各面（各レンズ面）の光線の通過範囲の最大値を各面の有効径とする時、有効径の最も小さい面の光軸ＡＸ上の位置を最小径位置Ｐとする場合に、最小径位置Ｐに対して出射側＋ＡＸに位置し、且つ、光束がある程度広がった場所に位置する特定のレンズの外周縁に形成された絞り２０を備える。光束がある程度広がった場所に位置する特定のレンズとは、絞りの径φ２を、軸上光束径が最も大きい面における光束径φ１に対して０．８倍〜１．０倍の範囲内にすることのできる位置および径のレンズである。例えば、本形態では、最小径位置Ｐに対して出射側＋ＡＸに位置し、且つ、最小径位置Ｐに最も近い第４レンズＬ４がこの条件を満たすレンズとなる。このように、光束がある程度広がった場所に絞り２０を設けることで、放熱性を高めて高温になることを防ぐことが可能となる。従って、光が集束する位置および絞り２０の位置で高温になるおそれが少ないので、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。また、耐熱性の部材を用いる必要もない。従って、光量や軸外光線の通過を規制する絞り２０を有する投射用レンズ４において、高温によるレンズ性能の低下を抑制でき、且つ、コスト削減を図ることができる。
【００５１】
本形態では、第４レンズＬ４は、その外周縁に形成された絞り２０を備える。絞り２０は、投射する光の光量を規制する開口絞り、および、軸外光線を規制する固定絞りとして兼用できる。このように、レンズ自体に絞り２０として機能する部位を設ければ、別部材の絞りを用いる必要がない。また、光が集束する位置および絞り２０の位置で高温になるおそれが少ないので、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。また、耐熱性の部材を用いる必要もない。従って、光量や軸外光線の通過を規制する絞りを有する投射用レンズ４において、高温によるレンズ性能の低下を抑制でき、且つ、コスト削減を図ることができる。
【００５２】
本形態の絞り２０は、第４レンズＬ４を構成する樹脂やガラス等のレンズ基材の表面に設けられた粗面２１である。粗面２１に入射した光は拡散されるため、通過する光量を規制できる。従って、簡単な構造で絞り２０を設けることができる。また、光を拡散させることにより、光の吸収による温度上昇を少なくすることができる。従って、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。
【００５３】
本形態では、絞り２０が設けられる第４レンズＬ４は、レンズＬ４１とレンズＬ４２を接合した接合レンズであり、一方のレンズであるレンズＬ４１は、他方のレンズであるレンズＬ４２の側を向く第１接合面５０を有し、第１接合面５０は、レンズＬ４２と接合される第１接合領域５１を備える。第１接合領域５１の外周側に形成したテーパー状の面取り面を粗面２１にすることによって絞り２０として機能させる。このようにすると、接合レンズの接合面を利用して絞り２０を設けることができる。この場合、接合面を加工する際に絞り２０を形成できるため、容易に絞り２０を形成できる。
【００５４】
本形態では、第１接合面５０は、第１接合領域５１と粗面２１との境界で屈曲する不連続面である。このようにすると、第１接合領域５１と粗面２１との境界によって絞り径が決まるため、レンズＬ４１とレンズＬ４２とを接合する際のレンズ同士の位置精度の低下によって絞り径が変化するおそれが少ない。
【００５５】
本形態では、絞り２０が設けられたレンズＬ４１と接合されるレンズＬ４２が第２接合面６０を有し、第２接合面６０は、第１接合領域５１と接合される第２接合領域６１の外周側がテーパー状の面取り面である。このようにすると、接合レンズである第４レンズＬ４の外周縁において溝状の隙間が形成される。従って、この隙間（溝４３）の内周面に絞り２０として機能する粗面２１を設けることができる。
【００５６】
本形態では、投射用レンズ４の最小径位置における光束径をφ３とする場合に、φ２≧１．２φ３を満たす。また、投射用レンズ４の最小径位置における光束径をφ３とし、前記最小径位置と前記絞りとの前記光軸方向の距離をＤとする場合に、Ｄ≧φ３を満たす。このようにすると、最小径位置Ｐから離れており、且つ、最小径位置Ｐよりも光が拡がった位置に絞り２０が配置されるため、絞り２０が設けられたレンズおよび当該レンズを保持するレンズ枠が高温になりにくい。従って、高温によるレンズ性能の低下やレンズ枠等のダメージが発生するおそれが少ない。
【００５７】
本形態のプロジェクター１は、投射する光の光量を規制する開口絞り、および、軸外光線を規制する固定絞りとして兼用できる絞り２０を有し、且つ、高温によるレンズ性能の低下を避けることができる投射用レンズ４を備えている。従って、投射する画像等の品質低下を抑制でき、且つ、投射用レンズ４の部材数の削減およびコスト低減を図ることができる。
【００５８】
（変形例１）
図７は変形例１の絞りを備えるレンズの断面構成図である。変形例１では、上記形態の第４レンズＬ４に代えて図７に示す第４レンズＬ４Ａを用いる。変形例１の第４レンズＬ４Ａは、接合レンズでない１枚のレンズのみから構成される。第４レンズＬ４Ａは、上記形態の第４レンズＬ４と同一の外形を備え、その外周面には上記形態の溝４３と同一形状の溝４３Ａが形成される。溝４３Ａの内周面は、上記形態の外周領域５２、６２と同一形状である。
【００５９】
変形例１の第４レンズＬ４Ａは、溝４３Ａの内周面が入射側−ＡＸを向くテーパー面を備え、このテーパー面は、絞り２０Ａとして機能する粗面２１Ａになっている。このように、第４レンズＬ４Ａの外周面に形成した溝４３Ａの内周面を粗面２１Ａにすれば、接合レンズでないレンズであっても絞り２０Ａを設けることができる。なお、上記形態と同様に、粗面２１が設けられたテーパー面の光軸ＡＸに対する傾斜角度は、図７に示す角度と異なっていても良い。
【００６０】
（変形例２）
図８は変形例２の絞りを備えるレンズの断面構成図である。変形例２では、上記形態の第４レンズＬ４に代えて図８に示す第４レンズＬ４Ｂを用いる。第４レンズＬ４Ｂは接合レンズであり、出射側＋ＡＸに配置される両凸のレンズＬ４１Ｂと、入射側−ＡＸに配置され入射側−ＡＸが凸のレンズＬ４２Ｂとからなる。レンズＬ４１Ｂは、レンズＬ４２Ｂの側（すなわち、入射側−ＡＸ）を向く第１接合面５０Ｂの全領域がレンズＬ４２Ｂと接合される接合領域となっている。同様に、レンズＬ４２Ｂは、レンズＬ４１Ｂの側（すなわち、出射側＋ＡＸ）を向く第２接合面６０Ｂの全領域が接合領域となっている。
【００６１】
レンズＬ４２Ｂは、入射側−ＡＸを向くレンズ面７０を備える。レンズ面７０の外周部分は面取りされており、光軸ＡＸを中心とするテーパー面７１が形成されている。テーパー面７１は粗面２１Ｂになっており、この粗面２１Ｂが絞り２０Ｂとして機能する。このように、接合レンズにおける接合面と異なる面に絞り２０Ｂを設けることもできる。
【００６２】
なお、上記変形例１、２において、上記形態と同様に、０．８φ１≦φ２≦φ１、φ２≧１．２φ３、およびＤ≧φ３の各式を満たすことが望ましい。これにより、上記形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６３】
（変形例３）
上記実施形態は、第４レンズＬ４を構成する２枚のレンズのうち、出射側＋ＡＸに位置するレンズＬ４１に絞り２０が設けられていたが、入射側−ＡＸに位置するレンズＬ４２における第２接合面６０の外周領域６２を粗面にすることにより、このレンズＬ４２に絞り２０を設けることもできる。
【符号の説明】
【００６４】
１…プロジェクター、２…スクリーン、３…画像生成部、４…投射用レンズ、５…制御部、１０…鏡筒、１１…固定枠、１２…案内筒、１２ａ…ネジ溝、１３…カム筒、１４…フォーカス筒、１４ａ…ネジ溝、１５、１６、１７…レンズ枠、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ…カム溝、１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ…カムピン、２０、２０Ａ、２０Ｂ…絞り、２１、２１Ａ、２１Ｂ…粗面、３１…液晶パネル、３２…クロスダイクロイックプリズム、４３、４３Ａ…溝、５０、５０Ｂ…第１接合面、５１…第１接合領域、５２、６２…外周領域、６０、６０Ｂ…第２接合面、６１…第２接合領域、７０…レンズ面、７１…テーパー面、ＡＸ…光軸、＋ＡＸ…出射側、−ＡＸ…入射側、Ｄ…最小径位置と絞りとの光軸方向の距離、Ｇ１…第１レンズ群、Ｇ２…第２レンズ群、Ｇ３…第３レンズ群、Ｇ４…第４レンズ群、Ｇ５…第５レンズ群、φ１…軸上光束径の最も大きい面の光束径、φ２…絞りの径、φ３…最小径位置の光束径、Ｌ１…第１レンズ、Ｌ２…第２レンズ、Ｌ３…第３レンズ、Ｌ４、Ｌ４Ａ、Ｌ４Ｂ…第４レンズ、Ｌ５…第５レンズ、Ｌ６…第６レンズ、Ｌ７…第７レンズ、Ｌ８…第８レンズ、Ｌ４１、Ｌ４１Ｂ…レンズ、Ｌ４２、Ｌ４２Ｂ…レンズ、Ｌ６１、Ｌ６２…レンズ、Ｐ…最小径位置、Ｐ１…絞りの位置。
【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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